打印机底座的注塑模具设计-注射模含NX三维及10张CAD图
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打印机底座的注塑模具设计-注射模含NX三维及10张CAD图,打印机,底座,注塑,模具设计,注射,NX,三维,10,CAD
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打印机底座注塑模设计摘要本设计说明书简要说明了打印机底座注射模具的设计过程。首先从该塑件所选用的材料（聚丙烯）、塑件的精度要求、生产批量等几个角度进行分析，确定模具的成型方案。具体内容包括注塑机的选择、型腔数目的确定、塑件的排位、分型面的确定、模具强度、成型零件的设计、常用的结构件的设计、行位设计、脱模机构、浇注系统、模具温度及冷却系统的设计等，并对在设计中选用的一些常用的标准件进行了说明。其中主要针对模具的型芯、型腔的设计进行了认真的分析和说明，为提高模具的设计水平提供了有力的理论依据。型芯的计算按制品的平均收缩率计算，同时还对一些特殊的部位的尺寸进行必要的工艺分析，还有一部分尺寸则根据实际生产过程中得到的一些经验的数据确定。关键词：材料；型腔；型芯；浇注系统；模具设计；注塑模IVABSTRACTThis design specification briefly illustrates the printer base of injection mould design process. First from the selected material (polypropylene) plastic parts, plastic parts, precision requirement, production batch by several aspects carries on the analysis, determine the mold molding solution. The concrete content includes the choice of injection molding machine, mold, plastic parts to determine the number of qualifying, the determination of parting surface, the strength of mold, molding parts design, structure design, common line design,demolishing mechanism, gating system, mold temperature and the cooling system design, etc., and to choose some commonly used in the design of standard parts. Which mainly aims at the coreof the mold, the mold design has carried on the earnest analysis and explanation, to improve the level of mould design provides a strong theoretical basis. Core calculations is calculated based on the average shrinkage ratio products, but also for some special parts of the size to make the necessary technology analysis, part of this size is according to the actual production process of some experience data set.Keywords: material;die cavity;mold core;gating system;mold design;injection mold目 录摘要IABSTRACTII绪论1第一章塑件的性能分析61.1 塑件的材料与模具分析61.1.1 塑件制品61.1.2 塑件材料61.2 塑件的结构和尺寸精度分析71.2.1 塑件的结构分析71.2.2 塑件的结构分析71.3 注塑机的选择81.3.1 注塑机的注塑量91.3.2 注塑机的注射压力101.3.3 注塑机的锁模力101.4 塑件的注塑成型工艺条件的确定11第二章型腔数的确定及浇注系统的设计122.1 分型面与型腔结构的确定122.1.1 分型面的确定122.1.2 排气的设计132.2 型腔数目的确定132.3 浇注系统的设计142.3.1 主流道设计142.3.2 浇注系统的冷料穴与拉杆设计162.3.3 浇口的设计16第三章成型零件结构的设计183.1 定模型腔板的设计183.2 型芯固定板的设计183.3 推板的设计183.4 型芯的设计193.5 模架的设计19第四章 脱模结构与复位214.1 脱模结构分析214.1.1 脱模结构的设计原则214.1.2 脱模结构的分类214.1.3 脱模结构的形式214.1.4 推杆的固定224.2 复位结构设计23第五章模具成型温度调节与控制245.1 模温对制品质量和生产效率的影响245.2 冷却系统的设计24第六章校核注塑机266.1 锁模力、模具厚度的校核266.2 工艺参数的校核266.2.1 注射量的校核（按体积）266.2.2 最大注射压力的校核266.3 开模行程的校核276.4 模具在注塑机上的安装27第七章 绘制装配图28第八章 毕业设计总结29参考文献30致谢31 绪论一、选题的依据及意义1. 选题的依据模具行业是一个融合多专业、多学科知识并为多种加工领域服务的工业行业。使用模具生产产品，具有效率高、质量好、节约能源和原材料、成本低等一系列优点。模具已成为现代工业生产的重要手段和加工工艺。随着科学技术和社会经济的发展，产品的开发周期和产品的更新期逐渐缩短，模具的使用更加频繁并已渗入到各行各业，它在汽车、电器、通讯、电子及轻工等领域的应用尤为广泛。作为一种产业，模具工业的发展与繁荣是现代工业技术发展的一个重要标志，多数工业产品的发展和技术水平的提高，在一定程度上取决于模具工业的发展水平，这一点在许多发达国家的工业史上已经得到了十分明确的体现。20 世纪 80 年代以来，科学技术的发展，特别是计算机应用技术的迅猛发展，对模具业的发展产生了重大影响。随着计算机辅助设计、辅助制造以及辅助分析相继被普遍引入到模具制造领域，模具 CAPP、CIMS 工程也开始在一些企业获得成效，模具制造技术发生了根本性的变革。现在，通过互联网传送模具信息，远距离控制模具生产已成为一些企业的重要经营手段。模具生产周期缩短，质量提高，成本降低，使模具制造的整体水平和科技含量得到了质的飞跃。近年来，激光立体制模（SLA）、分层实体制造（LOM）、选择性激光烧结（SLS）和熔化沉积制造（FDM）等快速成型制造技术发展很快，新的技术不断涌现，模具制造技术正处于一个非常活跃的发展阶段。塑料制品在日常社会中得到广泛利用，模具技术己成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。国内注塑模在质与量上都有了较快的发展。塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用。塑料制品成形的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料模具市场中塑料成形模具产量中约半数是注塑模具。2. 意义本课题是针对打印机底座注塑模具的的研究。现在塑料产品因为它的许多优良的特性，已被人们用于生产生活的各行各业。塑料能够采用多种方式进行成型加工，而利用注射模对塑料进行注射成型是目前应用最广、效率最高的一种加工方法。本课题的32目的就是设计打印机底座注塑模具。本课题的研究将涉及一些二维和三维的软件的应用，如 Autocad，Pro/E，UG 等软件的应用。这将会使我运用这些软件的能力得到提升。同时，通过本课题的设计，在综合应用机械设计基础、工程力学、塑料模具等专业知识方面也得到较大的锻炼，可以使我将所学的专业知识紧密结合，更加清楚地了解和掌握该类模具设计方法、工作原理、具体结构，并培养学生利用所学的专业知识进行模具设计的能力，初步掌握模具设计的一般方法和步骤，为今后的工作实践打下基础。通过设计能熟练的运用设计资料，如国家相关部门所颁发的标准、手册、图册、规范，还有企业使用的经验数值等，培养独立工作的能力。该课题源于生产实际，要求学生多去动手， 了解整个工艺流程、设备结构等，从而培养学生发现问题，分析问题，解决问题的能力。二、国内外相关研究简介1. 国内注塑模具发展状况塑料作为现代社会经济发展的基础材料之一，是农业、工业、能源、交通运输等经济领域不可缺少的重要材料，其用途已渗透到经济和生活的各个领域，和钢铁、木材、水泥成为材料领域的四大支柱。模具是工业生产的基础工艺装备，被各行业广泛用于生产最终产品，其产生的价值往往是模具自身价值的几十倍、上百倍，被誉为“效益放大器”。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个地区制造水平高低的重要标志。塑料行业作为国民经济的一个重要行业，其增长速度与国民经济的增长速度高度相关。改革开放以来，我国的塑料加工工业以年均 10%以上的速度快速发展，比GDP 平均增速高出 3-5 个百分点。目前我国已步入世界塑料大国的行列，年塑料制品产量居世界第二位，2003 年我国塑料制品总产量达 1650.5 万吨，已形成门类完整的产业体系。但从塑料制品的人均消费量来看，目前我国人均消费量仅 12 公斤左右，而发达国家是 30100 公斤，世界平均消费量也达 18 公斤，因此，我国塑料行业仍有广阔发展前景。近年来,我国塑料模具业发展相当快，目前，塑料模具在整个模具行业中约占30%左右。当前，国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具。我国国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，仅汽车行业将需要各种塑料制品 36 万吨；电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过 1000 万台；彩电的年产量己超过 3000 万台。到 2010 年，在建筑与建材行业方面，塑料门窗的普及率为 30%， 塑料管的普及率将达到 50%，这些都会大大增加对模具的需求量。因此，有专家预测，在未来的模具市场中，塑料模具在模具总量中的比例将逐步提高，且发展速度将高于其他模具。塑料模具的制造, 包括塑料产品的造型设计、模具的结构设计及分析、模具的数控加工(铣削、电加工、线切割等)、抛光和配试模以及快速成形制造等。各个环节所涉及的 CAD 单元技术有： 造型和结构设计(CAD)、产品外形的快速反求(RE)、结构分析与优化设计(CAE)、辅助制造(CAM)、加工过程虚拟仿真(SIMULATION)、产品及模具的快速成形(RP)、辅助工艺过程(CAPP)和产品数据管理技术(PDM)等。塑料模具 CAD 集成技术, 就是把塑料模具制造过程所涉及的各项单元技术集成起来, 统一数据库和文件传输格式, 实现信息集成和数据资源共享, 从而大大缩短模具的设计制造周期, 提高制模质量。电脑塑件产品模型的来源有三种： 利用 CAD 系统软件进行产品模型设计、利用实物测量进行快速反求建模、利用其它 CAD 系统的标准格式文件。针对这三种产品模型的来源方式, 目前已研究出各种技术来提高产品模型的设计效率和质量。2. 国外模具的发展状况据报道，高新技术在欧美模具企业得到广泛应用,欧美许多模具企业的生产技术水平在国际上是一流的。将高新技术应用于模具的设计与制造，已成为快速制造优质模具的有力保证。一、高新技术应用于模具的设计与制造（一）CAD/CAE/CAM 的广泛应用，显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性在欧美，CAD/CAE/CAM 已成为模具企业普遍应用的技术。在 CAD 的应用方面，已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段，目前 3D 设计已达到了 70%89%。PRO/E、UG、CIMATRON 等软件的应用很普遍。应用这些软件不仅可完成 2D 设计， 同时可获得 3D 模型，为 NC 编程和 CAD/CAM 的集成提供了保证。应用 3D 设计，还可以在设计时进行装配干涉的检查，保证设计和工艺的合理性。数控机床的普遍应用， 保证了模具零件的加工精度和质量。3050 人的模具企业，一般拥有数控机床十多台。经过数控机床加工的零件可直接进行装配，使装配钳工的人数大大减少。CAE 技术在欧美已经逐渐成熟。在注射模设计中应用 CAE 分析软件，模拟塑料的冲模过程，分析冷却过程，预测成型过程中可能发生的缺陷。在冲模设计中应用 CAE 软件，模拟金属变形过程，分析应力应变的分布，预测破裂、起皱和回弹等缺陷。CAE 技术在模具设计中的作用越来越大，意大利 COMAU 公司应用 CAE 技术后，试模时间减少了 50%以上。（二）为了缩短制模周期、提高市场竞争力，普遍采用高速切削加工技术高速切削是以高切削速度、高进给速度和高加工质量为主要特征的加工技术，其加工效率比传统的切削工艺要高几倍，甚至十几倍。目前，欧美模具企业在生产中广泛应用数控高速铣，三轴联动的比较多，也有一些是五轴联动的，转数一般在 1.5 万3 万r/min。采用高速铣削技术，可大大缩短制模时间。经高速铣削精加工后的模具型面，仅需略加抛光便可使用，节省了大量修磨、抛光的时间。欧美模具企业十分重视技术进步和设备更新。设备折旧期限一般为 45 年。增加数控高速铣床，是模具企业设备投资的重点之一。二、欧美模具企业的管理经验值得借鉴（一）采用专业化，产品定位准所考察的模具企业，大多数都是围绕汽车、电子等产业对各类模具的需求，确定自己的产品定位和市场定位。为了在市场竞争中求生存、求发展，每个模具厂家都有自己的优势技术和产品，并都采取专业化的生产方式。欧美大多数模具企业既有一批长期合作的模具用户，在大型模具公司周围又有一批模具生产协作厂家。这种互惠、互利、共赢、共存的合作伙伴关系，有的已持续了 3040 年。（二）采用先进的管理信息系统，实现集成化管理欧美的模具企业，特别是规模较大的模具企业，基本上实现了计算机管理。从生产计划、工艺制定，到质检、库存、统计等，普遍使用了计算机，公司内各部门可通过计算机网络共享信息。三、本课题研究内容本次毕业设计研究内容：主要有以下几点：一：底座的成型工艺参数及成型条件。包括成型的工艺参数有成型温度、成型压力、成型保持时间和成型的条件的选择。二：打印机底座设计的工艺性要求。1、底座几何形状的要素。如：壁厚、加强筋与增强结构、支撑面与凸台、圆角与孔、文字、符号、花纹、合叶设计及其它几何形状要求 2、底座的尺度精度。有影响外罩尺度精度的因素和底座的尺度公差。三：本模具型腔的设计与计算。主要包括型腔数的确定、分型面的确定、成型零部件结构形式、凹模与凸模工作尺寸计算。四：本模具零件强度设计及校核。确定模具型腔时，应考虑使其在高压熔体的作用下具有足够的强度与刚度，又不使模具过于笨重。五：注射机的选择。应考虑九个方面：1、注射量的校核。2、合模力的校核。3、注射压力的校核。4、模具高度与注射机闭合高度的关系校核。5、开模行程。6、推出装置的校核。7、模具外型与注射机拉杆间距的关系。8、定位孔的直径。9、喷嘴前端孔径和球面半径。六：本模具设计采用的标准。包括零件标准、中小型模架标准和大型模架标准。七：本模具构件设计及标准。需要四个方面的设计：1、模具附加机构设计与标准。包括抽芯机构设计与标准、抽芯机构零件的设计与标准和脱模机构设计与标准。2、浇注系统设计。包括浇注系统组成及设计要求、浇注系统设计（主浇道、分浇道、浇口、浇口位置的选择、冷料穴与拉料杆、排气槽）和热浇道设计。3、加热与冷却系统的设计。主要考虑冷却水路形式、冷却计算、加热元件和加热量计算等。第一章塑件的性能分析1.1 塑件的材料与模具分析1.1.1 塑件制品塑料制品就是塑料用各种不同的模具和各种不同的成型工艺制造出来的，具有一定形状、一定使用功能和一定使用价值的产品。至 2002 年，全球所生产的塑料制品超过 1.65 亿吨之多。塑料已经成为在钢铁、木材、水泥之后的第四大工业基础材料。塑料及制品具有下列优点：（1） 质轻：最轻的泡沫塑料，其相对密度在（0.010.05）g/cm3 之间；普通塑料的相对密度一般在（0.92.3）g/cm3 之间。在诸如飞机、火箭之类的要求减轻重量的制品中，塑料起到特殊重要的作用。（2） 有优良的电绝缘性能。（3） 有良好的耐腐蚀性能。（4） 减震消音作用强。（5） 隔热保暖性能好。（6） 力学强度范围宽根据使用要求可柔、可韧、可刚。（7） 优异的透光性和防护性，常用作玻璃替代品。塑料的缺点如下：（1） 耐热性差，高温下强度迅速下降。（2） 有的塑料燃烧时，释放出刺激性、腐蚀性等有害气体。（3） 导热性差，膨胀系数大，高温下易变形。（4） 在日光、大气、高温作用下产生老化。（5） 有的塑料制品，机械强度较低。1.1.2 塑件材料设计任务为图 1.1 所示塑料制件，此塑件名为打印机底座。根据它的使用性能和表面质量，以聚丙烯（PP）为原材料。此材料无色、无味、无毒。比聚乙烯更透明更轻。密度为（0.900.91）g/cm3。不吸水，光泽好，易着色。有特别高的抗疲劳抗弯曲强度， 可经受 7107 次弯折而不损坏断裂。适于作铰链。可在 100左右使用但低温度变脆， 不耐磨易老化。有优良的耐腐性和高频绝缘性，不受温度影响。适于作机械零件，耐腐和绝缘零件。1.2 塑件的结构和度尺寸精分析制品的整体外形尺寸与塑料的流动性有关。在注射成型与传递成型中，当塑料流动性能差时以及制品壁厚较薄时，其整体外形尺寸不能设计过大。此外，整体外形尺寸成型设备的制约。1.2.1 塑件的结构分析该塑件的尺寸尺寸均无公差要求，一般可采用 7 级精度。因此该零件的尺寸精度属于低精度等级，对应模具相关零件尺寸的加工可保证。1.2.2 塑件的结构分析塑料制品的表面粗糙度主要取决于成型模具型腔表面的粗糙度。另外，塑料品种， 成型工艺以及模具型腔表面的磨损和腐蚀对制件的表面粗糙度也有一定的影响。一般情况下，模具型腔表面的粗糙度也有一定的影响。因此，一般情况下，模具型腔表面的粗糙度要比所成型制件的表面粗糙度低 12 级。该零件的表面要求无凹坑等缺陷外，表面无其它特别的要求，故比较容易实现。综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。1.3 注塑机的选择计算塑件与流道的体积来选择注射机的型号及确定模具型腔数。计算得塑件的体积：V44.20cm3计算塑件的质量公式为：WV根据设计手册查得聚丙烯（PP）的密度为=（0.900.91）g/cm3，平均刻度为 0.905 g/cm3，故塑件的重量为WV 44.200.905=40.001g模具投影的最大长度应小于注射机模板长度；模具的最大宽度应小于模板拉料杆外圆之间的间距。模具的闭合高度应大于注射机两模板间的最小间距，而模具开模推出制品取件时的最大开模距应小于注射机两模板间的最大开距。根据注射所需的压力和塑件的重量以及其它情况，可初步选用的注射机为：SZ100/600 型注塑成型机，该注塑机的各参数如表 1.1 所示。表 1.1 注塑机的各参数理论注射量/cm3100移模行程/mm260螺杆直径/mm35最 大 模 具 厚 度/mm3400注射压力/Mpa150最 小 模 具 厚 度/mm10锁模力/KN600喷嘴球半径/mm12拉杆内间距/mm440340喷 嘴 口 孔 直 径/mm4模具定位孔真径/mm1结构类型立1.3.1 注塑机的注塑量该塑料制件单件重 ms40g选择与模具和制品相适应的注射量能满足成型要求的注射机，可以通过两种计算方式确定。聚丙烯（PP）的密度为 0.900.91g/cm3，压缩比 K 压为 1.921.96，塑件的体积为44.20cm3。粗略计算浇注系统重量m 浇5g总体积V 塑件49.72cm3总重量M49.720.90545g（1） 直接按注射机的最大注射质（重）量（g）计算即：KM 机 maxMsn+m1 0.890401+57245式中，M 机 max注射机最大注射质量（g）； K利用系数（0.8）；Ms每件塑件制品的质量（g）； n每模型腔数；m1浇口凝料总质量（g）。（2） 如果注射机最大注射量的参数是按容积（cm3）标注的，则将容积换算为质量后，再按上式计算确定。M 机 max=V。=cV。=0.850.90510077g式中，V。注射机最大注射容积（cm3）；在料筒温度和压力下，熔融塑料的密度； c；其中为塑料常温下的密度，g/ cm3；c 为料筒温度下，塑料体积膨胀的校正系数。结晶型塑料 c0.85；非结晶形塑料 c0.93。在计算塑料的体积时，与压缩比有关，故塑料体积V 塑K 压V1.9444.20cm386cm3式中，K 压为压缩比系数。聚丙烯塑料的密度和压缩比系数和 K 压如表 1.2 所示。表 1.2 聚丙烯的密度与压缩比塑料名称密度/(g/ cm3)压缩比 K压聚丙烯0.900.911.921.91.3.2 注塑机的注射压力注射机的注射压力必须大于制品成型所需要压力，即不但够用还应有余才保险。P 机 maxPs式中，P 机 max注射机最大注射压力（MPa） Ps制品成型所需要成型压力（MPa）查手册得知聚丙烯（PP）成型时的压力 Ps70100MPa，注射机的注射压力为P 机 max 150MPa1.3.3 注塑机的锁模力注射机的锁模力必须大于或稍大于塑料充满型腔时注射压力模内产生的张力，即F 机P 模A 面F 机P 模A 面K式中，F 机SZ100/60 型注塑成型机的锁模力 600kN。K压力损耗系数（1/32/3）；P 模模具型腔中熔体的平均压力(见表 1.3)A 面粗备计算为 11456.56mm表 1.3 内模的平均压力制品特点模内平均压力 P 模/MPa举例容易成型制品24.5PE、PP、PS 等壁厚均匀的日用品、容器类制品一般制品29.3在模温较高下，成型薄壁容器类制品中等粘度塑料和有精度要求的制品34.3ABS、PMMA 等有精度要求的工程结构，如壳体加工高粘度塑料、高精度、充模难的制品39.2用于机器零件上高精度的齿轮或凸轮等本制件属于容易成型制品，而且所用的塑料是聚丙烯(PP)，因此模内的平均压力选择 24.5 MPa。1.4 塑件的注塑成型工艺条件的确定根据情况，聚丙烯(PP)的成型工艺条件(见表 1.4)，在试模时可根据实际情况作适当的调整。表 1.4 聚丙烯的成型条件密度/(g/cm3)0.900.91计算收缩率(%)1.02.5预热温度/ 时间/h8010012料筒温度/后段160180中段180200前段200220喷嘴温度/模具温度/8090成型时间/s注射时间2060高压时间03冷却时间2090总周期50160螺杆转速/(r/min)48注射压力/MPa70100适用注射机类型螺杆式第二章型腔数的确定及浇注系统的设计2.1 分型面与型腔结构的确定2.1.1 分型面的确定分型面对制品表面质量，尺寸精度和形位精度、脱模，型腔型芯结构和排气以及进料浇口和模具制造都有着直接影响。因此在选择和确定分型面时，应全面分析、比较和考虑，选定较为有利的方案。分型面确定的要点如下：应选在制品的最大外尺寸之处，否则，制品无法脱模。同时还应选在能使制品留在动模之处，有利于脱模。不能影响制品外观，尤其是对表面质量有要求的制品。便于浇口进料，利于成型，易于排气。利于型腔加工，从而使制品的精度易于得到保证。有助于避免侧抽芯或便于侧抽芯；利于型腔或型芯结构的装卸和保证其强度。利于嵌件的安装以及活动镶件和弹性活动螺纹型芯的安装。分型面的选择应满足动模分离后，塑件尽可能留在动模部分，否则会增加脱模的因难。根据其特点及表面质量要求，采用塑件的最大平面作为分型面，如图 2.1 所示。图 2.1 分型面2.1.2 排气的设计模具合模后,在模内的所有空间如浇道内、型腔内以及各零件组合的空隙内都残存有空气。另外，塑料熔融体射入型腔后也会产生一些分解出来的气体。这些空气和气体如不能在塑料熔体进入浇注系统的同时顺利排出模外，将会产生下述种种危害： 对射入流道的熔塑料产生阻力，降低了流动速度，使成型困难，甚至难以充满型腔，造成凹陷或缺料，产生废品。 在制品上形成空洞(气泡)接痕，云纹等缺陷，降低制品质量；严重时制品表面变色、焦损。 降低连续注射的速率，影响生间效率。为此，必须在模具内设置排气槽排气。但是本模具型成型简单，无需刻意开排气槽利用分型面间隙排气便可，分型面一般在(0.010.02)mm 之间，分型面的间隙值一般不应超过所成型型料的溢边值。2.2 型腔数目的确定型腔数量的确定是由以下几方面考虑的：1. 长期大批量生产适于采用多型腔结构。2. 制品较小时适于采用多型腔结构。3. 供货日期集中，量大，适于采用多型结构。4. 制品批量小、不集中，宜用单腔结构。5. 制品复杂或精度高，多腔一致性差，制造困难，故适宜单腔结构。此塑件对表面要求光滑和内部质量精度要求高，但制件的体积较小，除小许精度高但可以采用批量生产提高生产效率，塑件选用则浇口形式浇注一次则可成型，综合以上几点。此塑件的型腔数量，为“一出二”即一模两腔。考虑到零件的大小和成型零件的内腔精度高，表面质量光滑好，模具的型腔排列方式如图 2-2 型腔排列所示：图 2.2 型腔排列方式2.3 浇注系统的设计浇注系统是用以将熔融状态的塑料粘流体经注射机喷嘴在高温、高压和高速状态下，通过流到进入型腔。设计浇注系统时应注意以下几方面：(1) 浇注系统力求距型腔距离近、一致，并首先进入制品的厚壁部分、不易直冲型芯（尤其是细小型芯）镶嵌件；应避免产生熔接痕，利于排气。(2) 其位置力求在分型面上，便于加工并易于快速、均匀、平稳地充满型腔；主流道入口应在模具中心位置；(3) 有利于制品的外观，并易于清除。当产生矛盾无法处理时，可协商修改制品结构。(4) 对于大型制品和功能性制品，力求用模拟软件分析填充过程，以保证制品的内在品质和尺寸精度的要求。(5) 大批量制品，浇注系统应自动脱落并自动与制品分离，以利实现自动化生产；(6) 还应考虑到制品的后续工序，利于后工序的加工、装配、工序间运送和管理， 必要时设辅助流道，将制品联为一体。浇注系统由主流道、分流道、进料浇口和冷料穴组成的。2.3.1 主流道设计主流道是连接注射喷嘴与分流道的塑料熔体通道，如图 2.3 所示。主流道小端直径(注射机喷嘴孔径+1)mm。主流道长度，根据模具结构确定，越短越好。主流道锥度。一般为 24；粘度大的可选 36，但应力求与铰刀的斜度一致。图 2.3主流道参数在选用标准浇口套时，主流道已一同选定。浇口套设计：为标准可选购。浇口套常用钢材是 T8A、T10A 热处理要求：(55)HRC。浇口套形式与尺寸参数如图 2.4 所示。图 2.4浇口套形式与尺寸2.3.2 浇注系统的冷料穴与拉杆设计冷料穴有主流道冷料穴和分流道冷料穴，其位置在主流道和分流道的末端。其作用是储存注射熔料中最前的已产生温度降的冷料部分，防止其进入型，造成制品的缺陷。但是该模具的设计只有一条流道就是主流道，通过主流道直接将熔料注入型腔，因此没有冷料穴。制件成型后，开始脱模将制件用推板推出，然后用切割机将制件多余熔料切除，因此不需设计拉料杆。2.3.3 浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。浇口的截面形状和尺寸的确定要根据制品的尺寸大小、壁的后薄（尺寸大的、壁厚的，浇口尺寸要适当放大些，反之则应取小尺寸）、塑料的品种（流动性好的，尺寸取值应偏小，反之应取大值尺寸）以及制品的结构和相应的浇口形式而定。根据对电器元件外观特征以及质量精度的分析，其浇口采用点浇口，因其浇口在塑件内部不影响其外观质量。浇口尺寸与位置如图 2.5 所示。图 2.5浇口位置示意图1. 浇口的选用浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。我们将采用限制性浇口。限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。具体到这套模具，其浇口形式及尺寸如上图 2.5 所示。浇口各部分尺寸都是取的经验值。实际加工中，是先用圆形铣刀铣出流道，再将材料进行热处理，然后做一个铜公（电极）去放电，用电火花打出这个浇口来的。2. 浇口位置的选择模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：浇口应设计在制品塑壁最厚之处，并力求浇口至型腔各部分距离尽可能接近并利于补缩。避免在浇口处产生喷射、在成型中产生蛇流。应设计在制品成型时的主要受力之处，因为此处是塑料熔体流动方向上所承受的拉应力和压应力的最大之处，特别是带填料的增强塑料，更为明显。应考虑并顾及到制品的尺寸和精度要求：因为塑料流动方向和垂直于流动方向的收缩率不相同。所以应考虑到收缩的方向性和可能引起的变形。根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则，塑件的浇口设计在如上图 2.5 所示， 浇口位于塑件端面的正中心位置。第三章成型零件结构的设计模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷， 脱模时与塑件间还发生摩擦。因此成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。本套模具的成型零件包括定模板，动模板，推板，动模型芯等。本设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算，已给出聚丙烯(PP)的成型收缩率为 1.50%。3.1 定模型腔板的设计定模板总体上就是一个长方体，底面是平的，其面积至少要能盖住塑件的最大外形面积，由于塑件在成型时模板受到的压力较大，据经验厚度需设计厚度，另外还要考虑到导柱和导套的位置、冷却水道的布置以及主流道的布置等。设计定模板的宽为250mm，厚为 60mm，长为 300mm。最终设计结构如下图 3.1 所示。3.2 型芯固定板的设计设计型芯固定板的宽为 250mm，厚为 60mm,长为 300mm。型芯固定板偏上部也设有两条冷却水道，有四个推杆孔，四个固定螺栓孔，和四个大导柱孔，四个固定型芯的内六角螺钉孔。还有一个深 4mm 的型芯固定槽。3.3 推板的设计设计推板的宽为 250mm,厚为 25mm,长为 300mm。推板有四个推板导套，四个紧定钉和一个型腔口。紧定钉的作用是防止推板推出和返回时推板导套跟着推杆导柱上下移动或者偏移，僻免模具受损。3.4 型芯的设计型芯的下部有四个内六角螺钉孔，作用是用来与型芯固定板固定起来，以免发生错位移动。图 3.1定模型腔板示意图3.5 模架的设计根据以上分析，计算以及型腔尺寸及位置尺寸可确定模架的结构形式和规格。初选标准模架，依据塑料注射模中小型模架及技术条件，根据模板的参数确定导柱、导套、垫块等的有关尺寸。模架的基本参数：A1-160160-27-Z2GB/T 12556.11990上固定板：T25mm 定模板厚度：A60mm推料板板厚度：S25mm 动模板厚度：B60mm 支架:C68mm下固定板:L25mm模具厚度：H 模T+A+S+B+C+L263mm 模具外形尺寸：300mm300mm263mm第四章 脱模结构与复位4.1 脱模结构分析4.1.1 脱模结构的设计原则为避免制品在脱模时变形甚至损坏。为此目的，必须：推出制品时的着力点应力求靠近型芯以减小力臂的长度。同时其着力点也应力求在制品刚度和强度的最大部位之处，着力面积亦应尽可能大些以减小应力的集中。着力点应力求对称、均衡，以确保推出平衡。推出位置应力求设在制品内表面，并且不影响装配之处；或对外观质量影响不大的部位尤其是选用推杆推出的结构时，更当注意。结构合理，脱模可靠，运动灵活，制造简便，装卸更换和维修方便。选材合理，热处理得当，经久耐用、好用。正确分析并计算制品包紧力的大小、部位和阻力中心，以选择适宜的脱模结构， 并使排出力的重心尽可能与脱模阻力中心重合。4.1.2 脱模结构的分类按脱模的结构特征分，脱模结构分为五种即：简单的脱模结构。两次推出的脱模结构。双模脱结构即动、定模皆有简单脱模零件的结构。顺序脱模结构即制品结构复杂，有几个分型面必须按一定的顺序分型才能使制品顺利脱模的结构。螺纹制品的模内旋转脱模结构。4.1.3 脱模结构的形式此模具采用的是简单的脱模结构，也就是用推杆推出结构。此套模具采用四根推杆推动推板，用来推动制件的最大轮廓面，这样是为了使制件推出的平衡和使制件受力对称、均匀，使制件在推出时不致于变形。模具中的推杆为标准件，国家统一制定了国标，由专业生产厂制造供应。我们通常使得是标准型推杆，其截面积相等，（圆形）加工方便 GB4169.1-84。推杆的固定方法有很多种，我们通常采用的是压板式，此方法加工方便。由于厚壁制品脱模力受到材料壁厚中性层冷却收缩的影响，可用弹性力学的有关厚壁圆筒的理论进行分析计公式如下：Qc=1.25kfcaE(Tf-Tj)Ac/(dk+2t)2+dk2/(dk+2t)2-dk2式中，对于圆筒制品中：k脱模斜度系数k=(fcCos-Sin)/fc(1+fcSinCos)=0.92fc脱模系数，即在脱模温度下制品与型芯表面之间的静摩擦系数，它受高分子熔体经高压在钢表面固化中粘附的影响。0.50塑料的线膨胀系数（1/）查表得：610-5塑料的泊松比0.40E在脱模温度下塑料的抗拉弹性模量（MPa）3.16103Tf软化温度()100T脱模顶出时制品的温度（）60Ac制品包紧在型芯上的有效面积（mm2）1068.69t制品的厚度（mm）2.95将以上各数据代入公式得：Qc=1057.45N4.1.4 推杆的固定推杆的固定位置如图 4.1 所示。图 4.1推杆固定示意图4.2 复位结构设计复位就是将推出制品使之脱模的零部件回复到合模注射时的正确位置的全过程。复位结构有以下几种：有复位杆复位；有推杆兼作复位杆复位；有的利用推板复位和用弹簧复位。这些复位结构都是模具设计制造中和实际产生中应用最广泛也是最普遍最常用的结构。电器元件这套模具同样遵循了常规设计的方法，采用的是复位杆复位， 复位杆是将已完成推出制品和浇口凝料的推杆、拉料杆、连同推杆固定板和推板一起， 一同推回原来的合模位置，以便下一循环的再次推出。由于此塑件没有侧向分型抽芯结构,且没有斜销和滑块。也没有其他活动镶件。因此该模具选用有复位杆复位。第五章模具成型温度调节与控制由于模塑成型制品的材料不同，对模具成型时的模温要求也各不相同，大多数常用热塑性塑料注射成型时，均要求模具温度在 4060之间，而少数热固性塑料成型时， 则要求模温为 110150，个别塑料要求达到 230260的高温；而热固性塑料制品的材料，多为低温态进入模具，其料温一般均在 100之内，但是进入型腔后则要求迅速达到 180200的高温，以求快速交联固化，定性出模。因此为使制品材料在成型时获得最佳的模具温度，有些模具要降温，而有些模具要升温。故此，对制品成型时的模温必须进行有效的调节和控制。这是保证制品质量和提高生产率的重要环节。5.1 模温对制品质量和生产效率的影响(1) 保持制品熔料料温的稳定，均稀。模温的均衡稳定得到有效的保证，就可以减小制品的成型收缩率并保持相对稳定，从而提高制品的尺寸精度和精度的稳定性。(2) 温度稳定收缩稳定，制品变形就小，尤其是形状和结构复杂的制品、壁厚不均的制品更是明显。(3) 改善了塑料的成型性能。塑料优良的成型特性只有在成型温度和成型压力都在额定范围内才能显示出来。温度过高过低都会影响塑料的成型质量。比如温度过低，塑料流动性差，会影响充填，造成缺陷甚至废品，更不用说精度了。温度过低还容易产和明显的熔接痕，并使内应力加大。(4) 可改善制品的外观质量，避免产生云丝、无光泽、粘模等缺陷。(5) 保持所需要模温，交并使之稳定，可缩短成型时间，从而缩短了成型周期，提高了制品的生产率。该制品的原材料是聚丙烯(PP)，查设计手册得到聚丙烯(PP)的成型温度在 160260度之间，模具温度在 4060 度之间。有效地控制模温，使收缩稳定，制品变形就小了。5.2 冷却系统的设计冷却系统包括：动、定模的冷却水通道，密封圈和进水口，水口的管接头。其主要作用是调节模具温度，保证成型质量，提高制品固化速度，提高效率。管接头采用的是细牙螺纹。水孔直径是管螺纹的低径即攻丝前的预孔直径。由于此模具的采用的是镶嵌示型芯，所以为了避免漏水，在型芯和动、定模板安装密封圈。熔融塑料由注塑机喷嘴射出，进入模具时的温度 ABS 是（170180）。熔料一旦进入并充满型腔后，则要求尽可能迅速地冷却固化，以便保压定型后出模。ABS 在型腔中冷却固化的最佳温度为（4060）；因此，要使模具保持塑料冷却固化所需的最佳温度，必须对高温塑料带入模具的温度进行有效的调节和控制，常用且又简便的方法就是利用冷却介质水对模具进行循环冷却，将模具中多余的热量带出模外，以保持制品冷却所需的最佳模温。由于制品平均壁厚为 1mm，制品尺寸又较小，确定水孔直径为 6mm。由于冷却水道的位置、结构形式、孔径、表面状态、水的流速、模具材料等很多因素都会影响模具的热量向冷却水传递，精确计算比较困难。实际生产中，通常都是根据模具的结构确定冷却水路，通过调节水温、水速来满足要求。由于动模、定模均为镶拼式，受结构限制，冷却水布置如图 5.1 所示。A-A图 5.1水道位置示意图第六章校核注塑机6.1 锁模力、模具厚度的校核由于在初选注射机和选用标准模架时是根据以上四个技术参数及计算壁厚等因素选用的，所以锁模力、模具厚度不必进行校核，已符合所选注射机要求。6.2 工艺参数的校核6.2.1 注射量的校核（按体积）VmaxV式中：Vmax模具型腔流道的最大容积（cm3）V指定型号与规格注射机的注射量容积（cm3）注射系数取 0.750.85，无定形料可取 0.85，结晶形可取 0.75。将以上各数代入式得：VmaxV0.8510085cm3倘若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不到发挥，塑料在料筒中停留的时间会过长。所以
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