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黑龙江八一农垦大学毕业设计论文学士学位毕业论文（设计）插座产品造型与模具设计学生姓名：刘 鹏学 号：20054024145指导教师：王 明所在学院：工程学院专 业：机械设计制造及其自动化中国大庆2009年6月摘要塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是单分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则；详细介绍了冷流道注射模具浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明，通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理。关键词：塑料模具 ；分型面 ；设计AbstractThe plastics industry in the world grows one of now quickest industry classes, but the injection mold is develops the quick type, therefore, the research injection mold to understood that the plastic product the production process and improves the product quality to have the very big significance. This design introduced injection moldings basic principle, specially single is divided the profile to inject molds structure and the principle of work, to cast the product to propose the basic principle of design; Introduced in detail the cold flow channel injection mold gating system, the temperature control system and goes against systems design process, and has given the explanation to the mold intensity request, through this design, may have a preliminary understanding to the injection mold, notes in the design certain detail question, understands the mold structure and the principle of work.Key word: Plastic mold ；Divides the profile ；Design目 录摘要IAbstractII前言11 绪论21.1 模具的类型和成型特点21.2 模具的生产过程41.3 我国模具发展51.4 国内CAD/CAE/CAM发展概述72 塑件的工艺分析72.1 分析塑件使用材料的种类及工艺特征73 初步确定型腔数目113.1 初步确定型腔数目114 注射机的选择114.1 塑件体积的计算124.2计算塑件的质量134.3按注射机的最大注射量确定型腔数目134.4 注射剂的选择145 浇注系统的设计155.1主流道的设计155.2 分流道设计165.3 分型面的选择设计原则176 确定主要零件结构尺寸选模架、成型零部件的设计186.1 型腔、型芯工作尺寸计算186.2 型腔壁厚和底版厚度计算196.3 模架的选择207 导向机构的设计207.1 导柱的设计207.2 导套的结构设计217.3 推出机构的设计218 冷却系统的设计228.1 求塑件在硬化时每小时释放的热量229 模具排气槽的设计23 10 校核2310.1 注射机有关工艺参数的校核2310.2 模具厚度H与注射机闭和高度2311.3 模具工作原理23结束语24参考文献25- 28 - 前言随着改革开放步伐的进一步加快，我国正逐步成为全球制造业的基地，特别是加入WTO后，作为制造业基础的模具行业近年来得到了迅速发展。模具是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通信等产品中，60%-80%的零部件都依靠模具成型。国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑，都要求模具工业的发展与之相适应。模具是效益放大器，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产水平高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品您的开发能力。因此，我国要从一个制造业大国发展成为一个制造业强国，必须振兴和发展我国的模具工业，提高模具工业的整体技术水平。随着CAD/CAM、数控加工及快速成型等先进制造技术的不断发展，以及这些技术在模具行业中的普及应用，模具设计与制造领域正发生着一场深刻的技术变革，传统的二维设计及模拟量加工方式正逐步背基于产品三维数字化制造方式所取代。在这场技术革命中，逐步掌握三维CAD/CAM软件的使用，并用于模具的数字化设计与制造是其中的关键。我国模具工业发展前景非常广阔，国内外模具及模具加工设备厂商已普遍看好中国市场。这对于模具企业和模具工作者来说，既是机遇也是挑战。1 绪论在工业生产中，用各种压力成型和装在其上的专用成型工具，通过压力把金属或非金属材料制成所需形状的零件或制品，这种专用成型工具统称为模具。模具式由机械零件构成，它与相应的压力成型机械相配合，具有直接改变金属或非金属材料的形状、尺寸、相应位置和性质，使之成型为合格制品或半成品零件。它式一种高效率的工艺装备。在工业生产中，用模具进行各种材料的成型，具有节约原材料、制件成本低廉等一系列优点。因此，在现代工业生产中，模具的应用日益广泛，已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。模具工业的水平和发展状况已被认为是衡量一个国家工业水平的重要标志之一。1.1 模具的类型和成型特点1.1.1 模具的类型在工业生产中，模具的类型很多。按其材料在模具内成形的特点，可分为若干类型，见表1 图1-1其中，落料模、冲孔模、和切边模属于冲裁模。1.1.2 模具成性特点冷冲模成形特点：在常温下，把金属或非金属板料放入模具内，通过压力机（冲床）和安装在压力机上的模具对板料施加压力，致使板料发生分离或变形而制成所需形状和尺寸的零件。这类模具称为冷冲模。型腔模的成形特点：把经过加热或溶化的金属材料，通过压力送入模具型腔内，待冷却后，按型腔表面形状形成所需的零件，这类模具通称为型腔模。在现代化工业生产中，模具已广泛应用于电动机与电器产品、电子与计算机产品，仪表、家用电器产品与办公设备、汽车、军械，通用机械等产品的生产中。其主要原因，是由于利用模具加工制品零件有以下特点：1. 模具的适应性强模具的种类很多，其中每一类模具都有其特定的用途和使用方法及与其相配套的成形加工机床和设备。在工业生产过程中，可根据不同产品零件的结构、性质、精度和批量，以及零件材料性质、供货形式，采用不同类型和种类的模具与之相适应。如锻件则采用锻模，冲件采用冲模，塑件采用塑料成形模具，薄壳件则采用吹塑以及吸塑模具等。同时，还可针对产品零件的生产规模及生产形式，亦可采用不同结构的模具与之相适应。如为适应产品零件的大批量生产，壳采用高效率，高精度和高寿命的、自动化程度高的模具；为适应新产品试制或多品种、小批量的产品零件生产，可采用简易及通用、快换式的模具生产。2. 模具的生产效率高，节约原材料采用模具成形加工，产品零件的效率较高。如采用高速冲压，其速度壳达1800次/min，普通冲模也可达200-600次/min。用塑料注射件，一般可在1-2min内成形。同时，利用模具加工零件，可以达到无废料及少废料加工。因此，与普通机械加工相比，采用模具加工零件制品，不仅生产效率高，而且生产消耗低，可大幅度节约原材料，是进行产品生产的一种优质、高效、低耗的深生产技术。3. 模具生产的零件制品互换性好采用模具生产零件制品，在模具一定使用范围内，其生产的合格制品由于出于同一模具之中，所以其相似性好，尺寸精度稳定，故可以完全互换。这是利用一般加工方法难以比拟的。4. 操作工艺简单采用模具加工制品零件，一般操作工艺简单，技术易学容易掌握，不需要操作者有较高的技艺水平。因此，可以节约人力资源。5. 模具社会效益高一般来说，模具是高技术含量的社会产品，其价值和价格主要取决于模具材料、加工、外购件的劳动与消耗费用及模具设计与试模费用。尽管模具的一次性投资较大，但使用后，其模具的用户及产品用户受益确无法比拟。如电视机用模具，其模具制造费用，仅为电视机价格的1/3000-1/5000，即大批量生产的每台电视机的成本，模具投资仅占一小部分，甚至可以忽略不计，而实际上，很高的模具价值确为社会所拥有，变成了社会财富。综合上述，在现代化工业生产中，使用模具生产零件制品，是一项优质、高效、低耗、适应性强的生产技术，同时也是技术含量高、附加值高、使用范围广、的新技术产品，是价值很高的社会财富。但是利用模具生产制品，只适用于制品批量较大的生产。由于模具本身多为单件生产，形面复杂精度要求高，加工难度大、生产周期长、制造费用较高，不易用于单件及批量小的制品零件生产。1.2 模具的生产过程模具的生产过程，即是将原材料转为模具的全过程，它有明显的社会性。这式因为模具属单件生产方式，其任务来源取决于“用户合同”。因此，模具是非定型产品，属于单件生产规模，对于每副模具，应按其不同的技术要求，都须进行创造性的研究、开发与设计。模具的生产过程，主要包括模具结构方案的确定、模具的设计、模具毛胚的加工、模具零部件的制造与标准件的选购和热处理、模具的装配、试模与调整及模具的检验与包装等内容。1.2.1 模具生产任务的来源在组织模具生产之前，首先应根据用户合同，对产品零件图进行认真分析、研究，明确其制品的形状、大小、精度及有关技术要求，进而初步确定模具结构形式和模具精度。并根据本单位的技术能力，设备条件，确定有无加工生产的可能性。1.2.2 模具设计模具设计是一种高智能的脑力劳动，一般由设计部门完成，它是模具生产过程中最关键的工作。模具设计图样一般包括模具结构总图、模具零部件图并标有技术要求，零件材料及热处理要求等。模具图样一旦经过审核、审定经会签之后，就成为生产的法规性文件。无论式模具原材料的准备，生产工艺规程的制定、模具的装配、试验与验收，都以此为准来进行工作。1.2.3 制定工艺规程工艺规程是指按模具设计样图，由工艺人员规定出整个模具或零部件制造工艺过程、装配操作方法，一般用表格形式制定出文件下发到各生产部门及车间。由于模具生产一般是单件生产，因此模具加工工艺规程常采用工艺过程卡片形式。其工艺过程卡片是以工序为单位，简要说明模具或零部件加工、装配过程的一种工艺文件。它是进行技术准备、组织生产、指导生产的依据。1.2.4 组织生产零部件按零部件生产工艺规程或工艺卡片，组织零部件的生产，采购标准件，并按要求，采用机械加工、电加工及其他工艺方法，制造出符合设计图样要求的零部件。1.2.5 模具装配按规定的技术要去及装配工艺规程，将加工合格的零部件及外协标准件，进行配合与连接，装配成符合模具设计图样结构总图要求的模具。1.2.6 试模与调整装配好的模具，在规定的成形机械进行试模，并边试边调整、校正，直到生产出合格的制品零件为止。1.2.7 检验与包装将试验合格的模具，进行外观检验，打好刻记，并将试出的零件制品随同模具进行包装，填好检验单及合格证证，交付生产部门使用或按合同出厂。模具设计与制造者，应当了解模具生产的全过程。前道工序的操作者，要把后道工序作为自己的用户，使后道工序满意自己的加工效果；而后道工序又作为前道工序的检验及验收者，互相监督检查，互相制约。只有这样，才能使模具生产全过程有条不紊、有秩有序的进行，并能生产制造出结构合理、精度较高、质量稳定，能达到用户满意的优质模具产品。1.3 我国模具发展在我国，模具工业的发展日益受到人们的重视和关注，国务院颁布的关于当前产业政策要点的决定也把模具列为机械工业改造序列的第一位、生产和基本建设序列的第二位。“模具是工业生产的基础工艺装备”也己经取得了共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%-90%的零部件都要依靠模具成形，在枪支、子弹等兵器产品中占95%以上。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前全世界模具年产值约为600亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值己超过机床工业，从1997年开始，我国模具工业产值也超过了机床工业产值。模具生产技术水平的高低，己成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。鉴于模具工业的重要性，在1989年3月国务院颁布的关于当前产业政策要点的决定中，把模具列为机械工业技术改造序列的第一位、生产和基本建设序列的第一位。1997年以来，又相继把模具及其加工技术和设备列入了当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录和鼓励外商投资产业目录。经国务院批准，从1997年到2000年底，对80多家国有专业模具厂实行增值税返还70的优惠政策，以扶植模具工业的发展。所有这些，都充分体现了国务院和国家有关部门对发展模具工业的重视和支持。1999年7月，国家计委和科学技术部发布了当前国家优先发展的高新技术产业化重点领域指南(目录)，指南中列入了电子专用工模具、塑料成形新技术与新设备、快速原型制造工艺及成套设备、激光加工技术及成套设备、汽车关键零部件等。我国模具工业总体水平比工业发达国家要落后1520年，这与我国制造业发展的要求相比差距还很大；我们的企业技术装备还比较落后，劳动生产率也较低；模具生产专业化、商品化、标准化程度也不够高；模具产品主要还是以中低档为主，技术含量较低，高中档模具多数要依靠进口，产品结构调整的任务很重；人才紧缺，管理滞后的状况依然突出等等。面对我国模具行业的诸多问题，大力发展模具技术已是当务之急。我国相关行业和个人应该多借鉴发达国家先进的工艺方法，取长补短，努力找到一条适合我国模具发展的道路。国内模具发展十大趋势：2005-1-7 “十五”期间，我国模具行业重点发展的产品是：汽车覆盖件模具，精密冲压模，大型、精密塑料模，大型薄壁精密复杂压铸模，大型精密锻模，塑料型材、波纹管挤出模及管接头模具，子午线橡胶轮胎活络模，长寿命玻璃陶瓷，多工位冷锻模及冷挤模，壳体连续拉伸模，新型快速经济模，主要模具标准件、拉丝模等新产品。 模具市场的特点是：总的趋势平稳向上，但各类不同模具的表现不可能一致。冲压模、塑料模和压铸模，它们的总和一般占模具总量的80%左右。在未来的模具市场中塑料模具和压铸模的发展速度将高于冲压模，它们在模具总量中的比例将逐步提高。随着工业的不断发展，将对模具提出越来越高的要求，因此精密、大型、复杂、长寿命模具的需求发展将高于模具总量的发展速度。同时，由于近年来我国每年用近10亿美元进口模具，其中精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以从减少进口角度出发，这类高档模具在市场的分额比例也将逐步增大。随着多品种、小批量产品时代的逐步来临和企业对模具能保证新产品快速上市的要求，各种快速经济模具也将随之应运而生。将随之应运而生。未来我国的模具将呈现十大发展趋势： 一是模具日趋大型化。这是由于用模具成型的零件日渐大型化和高生产效率要求发展的“一模多腔”所造成的。 二是模具的精度将越来越高。10年前精密模具的精度一般为5微米，现在已达到2-3微米，不久1微米精度的模具将上市。这要求超精加工。 三是多功能复合模具将进一部发展。新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，对钢材的性能也要求越来越高。 四是热流道模具在塑料模具中的比重也将逐渐提高。由于采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制作的原材料，因此热流道技术的应用在国外发展很快，许多塑料模具厂所生产的塑料模具一半以上采用了热流道技术，有的厂家使用率达到80%以上，效果十分明显。热流道模具在我国也已生产，有些企业使用率上升到20%-30%。 五是随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注塑成型等工艺的模具将随之发展。这类模具要求刚性好，耐高压，特别是精密模具的型腔应淬火，浇口密封性好，模温能准确控制，所以对模具钢的性能要求很强。 六是标准件的应用将日益广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，且还能提高模具的质量和降低模具制造成本。因此，模具标准件的应用在“十五”期间必将得到较大的发展。 七是快速经济模具的前景十分广阔。现在是多品种小批量的的生产时代，21世纪，这种生产方式占工业生产的比例将达到75%以上。由此，一方面是制品使用周期缩短，另一方面花样变化平凡，要求模具的生产周期愈短愈好。因此，开发快速经济模具将越来越引起人们的重视和关注。 八是随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。 九是以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料模具的比例将不断增大。同时由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模具的要求也越来越高。 十是模具技术含量将不断提高，中、高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所导致模具市场走势的变化。1.4 国内CAD/CAE/CAM发展概述CAD/CAE/CAM发展始于改革开放后，进入21世纪以后，由于政府的大力支持，以及大家对CAD/CAE/CAM认识上的重视，我国自主开发的CAD/CAE/CAM系统较快发展。例如，华中科技大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和2D级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冲裁模CAD/CAM系统软件，北京机电研究所开发的锻模CAD/CAE/CAM软件、北航海尔软件I.程研究所开发的CAXA软件、吉林汽车覆盖件成形技术所独立研制的商品化覆盖件冲压成形分析KMAS软件等在国内模具行业己拥有不少的用少。但是目前国内各研究机构设计开发的模具CAD软件大多面向塑胶模具，而针对级进模CAD软件基本上为2D软件，CAD/CAE/CAM软件“2D级进模如华中科技大学模具技术国家重点实验室开发的级进模CAD/CAM系统”是基于Auto CAD二维设计毛坯排样、标准件和废料设计、条料排样与仿真，模具结构与零件的关联设计，自动坐标尺寸标注，典型结构库管理。台湾统赢信息有一限公司设计开发的模具专业设计软件PressCAD,它是运行在Auto CAD下的冷冲模具设计及慢走丝线切割编程软件。然而，三维造型设计取代二维平面设计是工程设计的必然趋势。就目前来说，三维造型在可视化设计、装配设计、性能分析、加工仿真等方面有着平面设计无法比拟的优越性，是提高设计质量的重要手段。问题在于:如何使三维造型设计变得简单、快速，商业通用软件无法解决这个问题。目前国内专业模具生产企业众多，据统计，目前国内己有超过17000多个模具生产厂家，从业人数约50多万。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%,塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其他各类模具约占11%。设计出适合于中国企业的冲压级进模具CAD/CAE设计路线将有效缩短设计周期，提高设计质量，促进冲压模具工业的发展，提高产值。2 塑件的工艺分析2.1 分析塑件使用材料的种类及工艺特征通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求,以及原材料厂家提供的材料性能数据.对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等.该塑件对材料的要求首先必须是透光性好,其次才是成型难易和经济性问题,以下是对几种透光性能较好材料的性能对比，如表2-1所示。表2-1 材料的特性 塑料名称PS PC PMMA拉伸强度/MPa51.9 6672弯曲强度/MPa11095113断裂伸长率/%280100落球冲击强度J/m16422洛氏硬度（M）11582101氧指数（OI）18.124.917.3热变形温度/ 85134100维卡软化点/105153120马丁耐热温度/112体积电阻率/cm10102.1101010吸水率% 0.050.131.19透光度/%88929393雾度% 30.90.9折射率 1.5921.5861.492价格（元/吨）1150123033000410001950020700和机械加工一样要考虑到加工工艺问题，模具成型也要考虑到材料的注塑特性，在各特点都相差无几的情况下，好的成型特性是选择材料的主要标准，以下是三种材料的性能和成型特性比较，如表2-2所示。表2-2 材料的性能和成型特性比较塑料品种性 能 特 点成 型 特 点模具设计注意事项使用温度主要用途聚苯乙烯（非结晶型）透明性好，电性能好，抗拉强度高，耐磨性好，质脆，抗冲击强度差，化学稳定性教好 成型性能好，成型前可不干燥，但注射时应防止溢料，制品易产生内应力，易开裂 因流动性好，适宜用点浇口，但因热膨胀大，塑件中 不宜有嵌件3080 装饰制品，仪表壳，绝缘零件，容器，泡沫塑料，日用品等有机玻璃（非结晶型）透光率最好，质轻坚韧，电气绝缘性好/但表面硬度不高，质脆易开裂，化学稳定性较好，但不耐无机酸，易溶于有机溶剂流动性差，易产生流痕，缩孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射时速度不能太高合理设计浇注系统，便于充型，脱模斜度尽可能大，严格控制料温与模温，以防分解收缩率取0.3580透明制品，如窗玻璃，光学镜片，灯罩等聚碳酸酯（非结晶型）透光率较高，介电性能好，吸水性小，力学性能好，抗冲击，抗蠕变性能突出，但耐磨性差，不耐碱，酮，酯耐寒性好，熔融温度高，黏性大，成型前需干燥，易产生残余应力，甚至裂纹，质硬，易损模具，使用性能好尽可能使用直接浇口，减小流动阻力，塑料要干燥，不宜采用金属嵌件，脱模斜度2 130脆化温度为100在机械上做齿轮，凸轮，蜗轮，滑轮等，电机电子产品零件，光学零件等该塑件材料选用聚碳酸酯，英文名称PolyCarbonate，简称PC，是产量仅次尼龙居第二位的工程塑料.聚碳酸酯的工业生产方法有光气化法和酯交换法两种.国内以酯交换法为主，国外则多采用光气化法.酯交换法只能生产低、中粘度树脂，而光气化法可制得任意分子量的产品。聚碳酯具有优良的物理机械性能，尤其是具有突出的冲击强度，聚碳酸酯蠕变性极小，尺寸稳定性相当好.聚碳酸酯作为工程塑料，有相当好的透明度，厚度为2mm的聚碳酸酯透光率约为90%。聚碳酸酯的使用温度在-100130，热分解温度310，可燃性规格属自熄性。聚碳酸酯还具有良好的电性能，是属于E级的绝缘材料。聚碳酸酯的还足是耐疲劳强度低，耐磨性较差，易产生应力开裂。聚碳酸酯不耐碱，长期浸入沸水中易引起水解和开裂。聚碳酸酯有良好成型加工性.可用注塑成型加工尺寸不大但较精密，能承受冲击负荷的中小型制品；用挤塑法加工管材、棒材、板材、型材和薄膜.聚碳酸酯在室温下具有伸展性，因此可用辊压、冲压和深拉伸等方法进行冷加工.经改性的PC还能用来生产挤一吹的大型中空制件。聚碳酸酯在成型加工时，需对原料含水率严加控制，一般应在0.02%以下，含水温过高的聚碳酸酯在加工温度下易发生水解发应，导致分子链的断裂。聚碳酸酯按粘度分级，有低粘度、中粘度和高粘度.因此加工时应有所选择.低粘度加工流动性性好，宜注塑成型，高粘度有高的分子量，挤塑法多采用高粘度品级。为了提高聚碳酸酯使用性能，可在聚碳酸酯中加入玻璃纤维、碳纤维、石棉纤维等增强材料，提高材料的抗疲劳强度、拉伸强度、弹性模量、并可改善应力开裂性，提高热变形温度。聚碳酸酯中还可以掺混聚乙烯、EEA、ABS、MBS、POM、PA、PMMA、PBT、聚四氟乙烯等聚合物改善耐磨性、耐冲击性、耐应力开裂性和成型加工性。聚碳酸酯的成型收缩率在0.4-0.7%的范围内.侧浇口的厚度为制品厚度的2/3，一般不小于1.2MM，浇口长度为0.7-2.0MM.如用点浇口会在浇口部件产生一个晕斑，故宜设在不明显区。分析塑件的结构工艺性表面质量是一个相当大的概念，包括微观的几何形状和表面层的物理-力学性质两方面技术指标，而不是单纯的表面粗糙度问题。塑件的表观缺陷是其特有的质量指标，包括缺料，溢料与飞边，凹陷与缩瘪，气孔，翘曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的决定性因素，通常要比塑件高出一个等级。该塑件要求对型腔抛光，所以对粗糙度的要求比较高故选一般精度等级： 5级。工艺性分析为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用侧浇口。该浇口的分流道位于模具的分型面上，而浇口开设在模具的型腔处，塑件外表面因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果程度较小。 通常控制料温在250-310，压力500-800KG/cm2，模温在85-120之间，喷嘴部分应有大的喷口和短的平直部分，喷嘴温度应于料筒前部温度相等或略低10左右.为了消除制品内应力，可在100-130内退火时间为1-2时间/1MM.干燥温度在100-120之间，时间6小时以上。3 初步确定型腔数目3.1 初步确定型腔数目根据产品结构特点，此塑料产品在模具中的扣置方式有两种:一种是将塑料制品的回转轴线与模具中主流道衬套的轴线垂直；另一种是将此塑料制品的中心线与模具中主流道衬套的轴线平行。这里拟采用1模2件的结构，因此，采用侧向分模有些困难，注则机需要较大的锁模力，并且成型的产品上飞边较厚，因此采用第二种布置方案。此种布置方式对浇注系统，冷却系统和推出机构的设计都较第一种方式有利。型腔的结构采用动、定模对称的结构，易于加工制造。根据塑件的结构及尺寸精度要求,该塑件在注射时采用1模2腔 4 注射机的选择注塑机简介1956年制造出世界上第一台往复螺杆式注塑机,这是注塑成型工艺技术的一大突破，目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的30%；注塑机的产量占整个塑料机械产量的50%。成为塑料成型设备制造业中增长最快，产量最多的机种之一。注塑机的分类方式很多，目前尚未形成完全统一标准的分类方法。常用的说法有：(1)按设备外形特征分类：卧式，立式，直角式，多工位注塑机；(2)按加工能力分类：超小型，小型，中型，大型和超大型注塑机。此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类，但日常生活中用的较少。注塑机基本参数注塑机的主要参数有公称注射量，注射压力，注射速度，塑化能力，锁模力，合模装置的基本尺寸，开合模速度，空循环时间等。这些参数是设计，制造，购买和使用注塑机的主要依据。(1)公称注塑量；指在对空注射的情况下，注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注射量，反映了注塑机的加工能力。(2)注射压力；为了克服熔料流经喷嘴，浇道和型腔时的流动阻力，螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力，我们将这种压力称为注射压力。(3)注射速率；为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外，熔料还必须有一定的流动速率，描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。常用的注射速率如表3-4所示。表4-4 注射量与注射时间的关系注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000注射时间/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5(4)塑化能力；单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期.(5)锁模力；注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开.(6)合模装置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等.这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围.(7)开合模速度；为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停.(8)空循环时间；在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下,完成一次循环所需的时间.4.1 塑件体积的计算塑件：根据零件的三维模型，利用三维软件直接可查询到塑件的体积 V=48.48cm浇注系统的体积：V2=14.1cm塑件与浇注系统的总体积为V=48.48*2+14.1=111.06cm4.2计算塑件的质量查手册取密度=1.2g/cm塑件体积：V=48.48cm塑件质量：根据有关手册查得：=1.2g/cm 所以，塑件的重量为：M=V=48.48cm1.2= 58.18g4.3按注射机的最大注射量确定型腔数目根据 （4-1）得 (4-2) 注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8; 注射机最大注射量，cm或g; 浇注系统凝料量，cm或g； 单个塑件体积或质量，cm或g；4.3计算浇注系统的体积，其初步设定方案如下 （详见三维）图4.1 浇注系统示意图根据三维模型，利用三维软件直接可查询到浇注系统的体积V2=14.1cm4.4 注射剂的选择4.4.1由公称注射量选定注射机由注射量选定注射机.材料密度=1.2g/cm总体积V=101.32cm；总质量M=121.584g；查国产注射机主要技术参数表取SZ-160/1000,主要技术参数如下。表3-5 国产注射机SZ-160/1000技术参数表特性内容特性内容结构类型卧拉杆内间距(mm)360260理论注射容积（cm）179移模行程(mm)280螺杆(柱塞)直径(mm)44最大模具厚度(mm)360注射压(MP)132最小模具厚度(mm)170注射速率(g/s)110锁模形式(mm)液压塑化能力(g/s)10.5模具定位孔直径(mm)120螺杆转速(r/min)10150喷嘴球半径(mm)10锁模力(KN)1000喷嘴口直径4.05 浇注系统的设计浇注系统的设计原则：浇口位置应尽量选择在分型面上，以便于模具加工及使用时浇口的清理；浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使其流程为最短；浇口的位置应保证塑料流入型腔时，对着型腔中宽敞、壁厚位置，以便于塑料的流入;避免塑料在流入型腔时直冲型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能尽快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件变形;尽量避免使制件产生熔接痕,或使其熔接痕产生在之间不重要的位置;浇口位置及其塑料流入方向,应使塑料在流入型腔时,能沿着型腔平行方向均匀的流入,并有利于型腔内气体的排出。5.1主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具处到分流道为止 塑料熔体 流动通道 根据选用的注射机的相关尺寸得 喷嘴前端孔径：d0=4.0mm； 喷嘴前端球面半径：R0=10mm；根据模具主流道与喷嘴的关系 取主流道球面半径：R=11mm； 取主流道小端直径：d=4.5mm 为了便于将凝料从主流道中取出，将主流道设计成圆锥形，起斜度为，此处选用2，经换算得主流道大端直径为7.75MM。 图5.1 主流道示意图5.2 分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。常用分流道断面尺寸推荐如表4-1所示。表5-2流道断面尺寸推荐值塑料名称分流道断面直径mm塑料名称分流道断面直径 mmABS，AS 聚乙烯尼龙类聚甲醛丙烯酸抗冲击丙烯酸醋酸纤维素聚丙烯异质同晶体 4.89.5 1.69.5 1.69.5 3.510 810 812.5 510 510 810聚苯乙烯软聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯热塑性聚酯聚苯醚聚砜离子聚合物聚苯硫醚 3.510 3.510 6.516 6.58.0 3.58.0 6.510 6.510 2.410 6.513分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U形和六角形。要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，所以一般是制成梯形流道。在该模具上取圆形断面形状，直径为8mm。图5.2 分流道分布示意图5.3 分型面的选择设计原则分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模。分型面的设计原则由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的结构工艺性及精度、形状以及摧出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析。选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则：分型面应选在塑件外形最大轮廓处确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模保证塑件的精度满足塑件的外观质量要求便于模具制造加工注意对在型面积的影响对排气效果对侧抽芯的影响在实际设计中，不可能全部满足上述原则，一般应抓住主要矛盾，在此前提下确定合理的分型面。其分型面如图5.3图5.3 分型面示意图浇口的设计浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分，浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要作用有两个，一是塑料熔体流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。浇口的类型有很多，有点浇口，侧浇口，直接浇口，潜伏式浇口等，各浇口的应用和尺寸按塑件的形状和尺寸而定，该模具采用侧浇口，其有以下特性:形状简单，去除浇口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保证；试模时如发现不当，容易及时修改；能相对独立地控制填充速度及封闭时间；对于壳体形塑件，流动充填效果较佳。浇口设计如图5.3图5.4 浇口示意图6 确定主要零件结构尺寸选模架、成型零部件的设计6.1 型腔、型芯工作尺寸计算PC塑料的收缩率是0.4%-0.7%平均收缩率: =（0.4%-0.7%）/2=0.55% 型腔内径： =251.38mm型腔深度： =14.08mm型芯外径： =247.35mm型芯深度： =12.07mm 型腔径向尺寸（mm ）;- 塑件外形基本尺寸（mm）;-塑件平均收缩率；-塑件公差-成形零件制造公差，一般取1/41/6；-塑件内形基本尺寸（ mm）;-型芯径向尺寸（mm）;-型腔深度（mm）；-塑件高度（mm）-型芯高度（mm）；-塑件孔深基本尺寸（mm）；6.2 型腔壁厚和底版厚度计算在注塑成型过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力，因此模具型腔应该具有足够的强度和刚度。如果型腔壁厚和底版的厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料本身的许用应力时，型腔将导致塑性变形，甚至开裂。与此同时，若刚度不足将导致过大的弹性变形，从而产生型腔向外膨胀或溢料间隙。因此，有必要对型腔进行强度和刚度的计算，尤其对重要的，精度要求高的大型塑件的型腔，不能仅凭经验确定。根据大型模具按刚度条件设计，按强度校核；小型模具按强度条件设计，按刚度校核原则：模具结构形式如图4-4所示：侧壁厚度计算公式： S() =() =20.91 mm 式中 C与型腔深度对型腔侧壁长边边长之比h/L有关的系数；查表C=1；图4-4 模具结构形式 型腔压力，取30MP； 型腔深度，=40；E模具材料的弹性模量（MP），E取2.110；刚度条件，即允许变形量(mm)，取=0.04;底板厚度计算公式： （） （4-4） =（）=46.02 mm由底板短边与长边边长之比决定的系数；查表=0.026；型腔压力，取30MP；底版短边长度(mm)，=180；E模具材料的弹性模量（MP），E取2.110；刚度条件，即允许变形量(mm)，取=0.04;6.3 模架的选择注塑模模架国家标准有两个，即GB/T125561990塑料注射模中小型模架及其技术条件和GB/T125551990塑料注射模大型模架。由于塑料模具的蓬勃发展，现在在全国的部分地区形成了自己的标准，该设计采用龙记标准模架，型号为：CI3545A70B90。图6.3.1 模架模型图7 导向机构的设计 导向机构的作用：1）定位作用；2）导向作用；3）承受一定的侧向压力7.1 导柱的设计7.1.1 长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出812 cm，以免出现导柱末导正方向而型芯先进入型腔的情况。7.1.2 形状 导柱前端应做成锥台形，以使导柱能顺利地进入导向孔。7.1.3 材料 导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，因此多采用20钢（经表面渗碳淬火处理），硬度为5055HRC。7.2 导套的结构设计7.2.1 材料 用与导柱相同的材料制造导套，其硬度应略低与导柱硬度，这样可以减轻磨损，一防止导柱或导套拉毛。7.2.2 形状 为使导柱顺利进入导套，导套的前端应倒圆角。导向孔作成通孔，以利于排出孔内的空气。7.3 推出机构的设计根据塑件的形状特点， 模具型腔在定模部分，型心在动模部分。其推出机构可采用推杆推出机构、推件板推出机构。由于分型面有台阶，为了便于加工，我们采用推板推出机构，推出平稳可靠，并且推出时不会在塑件上留下顶出痕迹，塑件底部装配后使用时不影响外观，既达到了推出塑件的目的，又保持了塑件外观。结合制品的结构特点，模具型腔的结构采用了镶嵌式型腔板，这种结构工作过程中精度高，并且在此模具中容易加工得到。7.3.1 推件力的计算对于一般塑件和通孔壳形塑件，按下式计算，并确定其脱模力（Q）： (7-1) 式中 -型芯或凸模被包紧部分的断面周长（cm）; -被包紧部分的深度（cm）; -由塑件收缩率产生的单位面积上的正压力，一般取； -磨擦系数，一般取； -脱模斜度； L=592.84MMH=12.07MM Q=592.84MM*12.07MM*10MPA(0.1*COS0.5-SIN0.5)*2=1431.16 (N)8 冷却系统的设计冷却水回路布置的基本原则： a) 冷却水道应尽量多，b) 截面尺寸应尽量大； c) 冷却水道离模具型腔表面的距离应适当； d) 适当布置水道的出入口； e) 冷却水道应畅通无阻； f) 冷却水道的布置应避开塑件易产生熔接痕的部位； 由以上原则我们可以确定冷却水道的布置情况，以及冷却水道的截面积浇注系统中的分流道布置如图所示，采用非平衡式布置，从主流道末端到每个浇口的距离不相等，但是分流道的截面形状和尺寸大小完全相同，这样的设计可以使进人每型腔的流程最短，减少了热量散失，缩小了模具的体积，对于该小型什的注射成型来说，并不影响制品的使用性能。分流道的横截面形状为梯形，浇口的类型采用侧浇口。冷却系统的设计对于成型小型件的1模多腔模具来说是十分重要的。如果冷却不好或冷却不均匀，必然导致收缩不均匀，特别是非平衡式分流道的结构。放为了使冷却效果好，在模具的定模型腔板和动模利腔板内开没了如图所示的水道，横向穿过这两块模板，这样使塑件各处的冷却均匀，模具的模温均匀本塑件在注射成型机时不要求有太高的模温因而在模具上可不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下设计算计。设定模具平均工作温度为，用常温的水作为模具冷却介质，其出口温度为。8.1 求塑件在硬化时每小时释放的热量查表8-1根据 PC的单位流量设计冷却水道直径为8mm。图8-1冷却系统9 模具排气槽的设计 当塑料熔体充填型腔时，必须顺序地排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热而产生的气体。如果气体不能被顺利排出，塑料会由于填充不足而出现气泡、接缝或表面轮廓不清等缺陷，甚至气体受压而产生高温，使塑料焦化。特别是对大型塑件、容器类和精密塑件，排气槽将对它们的品质带来很大的影响，对于在高速成行中排气槽的作用更为重要。我们的塑件并不是很大，而且不属于深型腔类零件，因此本方案设计在分型面之间、推杆预模板之间及活动型芯与模板之间的配合间隙进行排气，间隙值取0.04。10 校核10.1 注射机有关工艺参数的校核 1）锁模力与注射压力的校核 (10-1) -注射时型腔压力 查参考文献得 30MPa -塑件在分型面上的投影面积（） -浇注系统在分型面上的投影面积（） -注射机额定锁模力，按注射机额定锁模力为100010.2 模具厚度H与注射机闭和高度注射机开模行程应大于模具开模时，取出塑件（包括浇注系统）所需的开模距离 即满足下式 (10-5) 式中 -注射机最大开模行程，mm； -推出距离（脱模聚居），mm； -包括浇注系统在内的塑件高度，mm； Sk=55mm+109.26=164.26mm SKS=600MM 条件成立11.3 模具工作原理开模时，定模板与动模从分型面处分开，动模向后运动，Z形拉料杆拉住浇注系统的冷凝料及塑料制品一起向后运动。当主流道中的凝料完
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