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091
喷水
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模具设计
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091-喷水壶嘴塑料模具设计,091,喷水,塑料,模具设计
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本科毕业设计(论文) 题目：喷水壶嘴塑料模具设计喷水壶嘴塑料模具设计摘 要分析喷水壶嘴塑件的结构特点，叙述了该塑件成型工艺、注射模的结构和工作原理，其原理是：采用单分型面,用斜导柱外侧抽芯,型芯顶出零件,进料时采用侧浇口进料形式通过运用三维实体造型高端软件UG对“喷液式化妆品瓶盖”外形进行3D造型，同时也设计了其塑料外壳注塑模的3D模型；还根据所设计的模具尺寸选择安装了相应的模架，最终生成了直观的结构设计图；此外还利用CAD绘制了模具装配图以及各种成型零件图。这是本人第一次利用UG软件对一整套模具进行设计，使大学四年所学的知识得到运用，并加以指导老师的指导，受益匪浅关键词：工艺方案；模具结构；注塑机；模具设计IThe Water Kettle MouthPlastic Mold DesignsummaryAnalysis of water spout plastic parts structure characteristics, describes the plastic molding process, injection mould structure and working principle, the principle is: using single parting surface, with the outside of oblique guide pillar core-pulling, core parts, in the form of side gate feed feed16By using 3 d solid modeling of high-end software UG spray type cosmetics bottle shape for 3 d modeling, and design the 3 d model of the plastic shell injection mold; Also according to the design of the mould size choose to install the corresponding mold frame, the resulting intuitive structure design17; In addition to use CAD draw the mold assembly drawing as well as a variety of molding part drawing. This is my first time using UG software to design a set of mould, to make the university four years get use of learned knowledge, and to guide the teachers guidance, benefit a lot18Key Words：Process; The mould structure; Injection molding machine; Mold designII目 录1 绪论12 塑料制品分析3 2.1明确制品设计要求3 2.2明确制品批量4 2.3材料选择及性能4 2.3.1 材料选择4 2.4 成型设备4 2.5 拔模斜度4 2.6 计算制品的体积和质量4 2.6.1表面质量的分析4 2.6.2塑件的体积重量53 注射机及成型方案的确定6 3.1 注射机的确定6 3.2 成型方案的确定6 3.2.1 成型设备的选择6 3.2.2 成型的特点7 3.2.3 成型的原理7 3.2.4 成型过程74 型腔数的确定及分型面的选择8 4.1 型腔数的确定8 4.2 分型面的选择8 4.2.1 分型面的主要选择原则8 4.3 确定型腔的排列方式9 4.4 标准模架的选用105 成型零部件的设计与计算12 5.1 凸模设计12 5.2 凹模的设计12 5.3 成型零件工作尺寸的计算13 5.4型腔侧壁厚度和底版厚度计算14 5.5壁厚的计算14 5.6型腔底板厚度计算146 浇注系统的设计16 6.1 主流道设计16 6.2分主流道的设计17 6.3 浇口的设计18 6.3.1 平衡进料18 6.4 冷料井设计197 排气与冷却系统的设计20 7.1 冷却系统设计的原则20 7.2 冷却水路的设计20 7.3 排气系统的设计218 顶出机构的设计22 8.1 推杆复位装置22 8.2 推杆横截面直径的确定22 8.3推杆的形式229 导向机构的设计24 9.1 导向、定位机构的主要功能24 9.2导向机构的设计24 9.2.1 导柱的设计24 9.2.2 导套的设计2510 注射机与模具各参数的校核26 10.1 工艺参数的校核26 10.2 模具安装尺寸的校核27 10.2.1 喷嘴的校核27 10.2.2 定位圈尺寸的校核27 10.2.3 模具外形尺寸的校核27 10.2.4 模具厚度的校核27 10.2.5 安装参数的校核27 10.3 开模行程的校核2811 结论29参考文献30致谢31毕业设计（论文）知识产权声明32毕业设计（论文）独创性声明33IV1 绪论在现代工业发展的进程中，模具的地位及其重要性日益被人们所认识。模具工业作为进入富裕社会的原动力之一，正推动着整个工业技术向前迈进！模具就是“高效益”，模具就是“现代化”之深刻含意，也正在为人们所理解和掌握。当塑料品种入其成型加工设备被确定之后，塑料制品质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占80。由此可知，推动模具技术的进步应刻不容缓！塑料模具设计技术与制造水平，常标志一个国家工业化发展的程度。由此可知，塑料模具设计，对于产品质量与产量的重要性是不言而喻的。注射成型是根据金属压铸成型原理发展而来的，其基本原理是利用塑料的可挤压性和可模塑性。首先将松散的粒状或粉状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过料筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段保压冷却定型时间后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制品。注射成型生产中使用的模具叫注射模，它是实现注射成型生产的工艺装备。注射模的种类很多，其结构与塑料品种、塑件的复杂程度和注射机的种类等很多因素有关，其基本结构都是由动模和定模两大部分组成的。定模部分安装在注射机的固定板上，动模部分安装在注射机的移动模板上，在注射成型过程中它随注射机上的合模系统运动。注射成型时动模部分与定模部分由导柱导向而闭合。一般注射模由成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却系统、排气系统及支承零部件组成2 。注射模、塑料原材料和注射机通过注射成型工艺联系在一起。注射成型工艺的核心问题就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔体，并把它注射到型腔中去，在控制条件下冷却定型，使塑件达到所要求的质量。注射机和模具结构确定以后，注射成型工艺条件的选择与控制便是决定成型质量的主要因素。注射成型有三大工艺条件，即：温度、压力、时间。在成型过程中，尤其是精密制品的成型，要确立一组最佳的成型条件决非易事，因为影响成型条件的因素太多，有制品形状、模具结构、注射装备、原材料、电压波动及环境温度等。塑料模具的设计不但要采用CAD技术，而且还要采用计算机辅助工程（CAE）技术。33这是发展的必然趋势。注塑成型分两个阶段，即开发/设计阶段（包括产品设计、模具设计和模具制造）和生产阶段（包括购买材料、试模和成型）。传统的注塑方法是在正式生产前，由于设计人员凭经验与直觉设计模具，模具装配完毕后，通常需要几次试模，发现问题后，不仅需要重新设置工艺参数，甚至还需要修改塑料制品和模具设计，这势必增加生产成本，延长产品开发周期。目前国际市场上主要流行的，运用范围最广的注射模流动模拟分析软件有澳大利亚的MOLDFLOW、美国的CFLOW、华中科技大学的H-FLOW等。其中MOLDFLOW软件包括三个部分：MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS （产品优化顾问，简称MPA），MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT （注射成型模拟分析，简称MPI），MOLDFLOW PLASTICS XPERT （注射成型过程控制专家，简称MPX）。采用CAE技术，可以完全代替试模，CAE技术提供了从制品设计到生产的完整解决方案，在模具制造加工之前，在计算机上对整个注射成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题，及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等，都有着重大的技术经济意义3对于一个机械专业的毕业生来说，对塑料模的设计已经有了一个大概的了解。此次毕业设计，培养了我综合运用多学科理论、知识和技能，以解决较复杂的工程实际问题的能力，主要包括设计、实验研究方案的分析论证，原理综述，方案方法的拟定及依据材料的确定等。它培养了我树立正确的设计思想，勇于实践、勇于探索和开拓创新的精神，掌握现代设计方法，适应社会对人才培养的需要。毕业设计这一教学环节使我独立承担实际任务的全面训练，通过独立完成毕业设计任务的全过程，培养了我的实践工作能力。另外，毕业设计必须具备一定的计算机应用的能力，在设计过程中都应结合设计课题利用利用UG 软件进行塑件的3D塑件分模，同时还具备必要的计算机绘图能力，如利用AutoCAD进行二维图的绘制。在这个过程之中，首先是对零件的分析，消化现有的资料，对设计的目的和要求有一个大致的了解；然后是大致测量零件的尺寸着手画出实物的零件图，利用所学知识分析出零件的凸模和凹模；查找手头的资料进行相关数据的计算，根据所得数据画出草图，检查和核对之后绘制零件的装备图；最后分析总结，写出自己的设计思路，设计过程和设计体会。此次毕业设计除了对知识和能力培养的收获感受外，还得到思想道德方面的锻炼。通过这次毕业设计，让我感受到了作为一名高级工程技术人员应该具备的基本精神，需要强化的工程实践意识，以及对设计工作的质量要负责，具有高度的责任感，树立实事求是的科学作风，并严格遵守规章制度。本次毕业设计我主要是完成喷液式化妆品瓶盖的造型以及其模具设计。在本设计中，从塑料原材料的选用出发，对成型设备的选择、对成型模具的设计与制造和成型工艺的制定等几个必要的环节进行了设计。由于设计水平有限、时间仓促，此设计说明书中难免有错误和欠妥之处，恳请各位老师批评指正。2 塑料制品分析2.1明确制品设计要求设计题目：喷液式化妆品瓶盖注塑模设计图2-1为零件二维图，图2-2为零件的三维图。零件虽小，在设计过程中应该从产品的结构特点和模具的制造加工工艺出发尽量简化模具的结构。零件厚度为1.5 mm，最大直径、宽度分别为17，16mm。该零件的表面和配合面除要求没有缺陷、毛刺，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。图2.1 塑件总体尺寸 图2.2 塑件3D图 2.2明确制品批量该产品大批量生产，故设计的模具要求有较高的注塑效率，零件需要大批量生产，模具采用一模四腔结构，浇口形式采用侧浇口。2.3材料选择及性能2.3.1 材料选择喷液式化妆品瓶盖该塑件作为日常用品，要具备安全无毒，化学稳定性高，不易分解等特点和价格低廉的要求；同时，作为承重物件在一定的强度时，不会出现裂纹甚至断裂，这就意味着塑件所使用的材料要有一定的机械强度。2.3.2 材料品种 1.聚丙烯无味、无色、无毒。外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透明更轻。密度仅为0.90-0.91g/cm3。它不吸水、光泽好、易着色。2.聚丙烯的屈服强度、抗拉、抗压强度和硬度及弹性比聚乙烯好。3.定向拉伸后的聚丙烯可制作铰链，其具有特别高的抗弯曲疲劳强度，如用聚丙烯注射成型的一体铰链(盖和本体合一的各种容器)，经过7107次开闭弯折未产生损坏和断裂现象。4.聚丙烯的熔点为1641700C，其耐热性好，能在1000C以上的温度下进行消毒灭菌。聚丙烯耐低温的使用温度可达-150C，在低于350C时会脆裂。聚丙烯的高频绝缘性能好，而且由于其不吸水，绝缘性能不受湿度的影响。聚丙烯在氧、热、光的作用下极易解聚、老化，所以必须加入防老化剂。2.4 成型设备 经比较，成型设备采用卧式注射机较好，其优点是机体较低,容易操作和加料，塑件脱模后可以自动落下可实现自动化操作，注塑机的重心较低安装稳定，适合大中型注射机的设计制造。2.5 拔模斜度 由于材料是PP,且制品较小 ，故拔模斜度取1。2.6 计算制品的体积和质量2.6.1表面质量的分析该零件的 表面质量要求很高，而且产品多空间曲线，故各个成型面都得进行抛光处理。2.6.2塑件的体积重量计算塑件的重量是为了选用注射机及确定模具型腔数。计算得塑件的体积：V1.7cm3 计算塑件的质量：公式为WV （2.1）根据设计手册查得PP的密度为0.9 g/cm3，故塑件的重量为： WV=1.7*0.9=1.53g图2.3 塑件图3 注射机及成型方案的确定3.1 注射机的确定 采用一模四腔的模具结构，考虑其外形尺寸、注射机所需压力和现有设备等情况，初步选用注射机XS-ZS-22型。根据塑料模设计手册103页 表3.1 常用国产注射机的规格和性能表。表3.1 国产注射机的规格和性能型号XS-ZS-22(卧式)螺杆（柱塞）直径（mm）20注射压力（MPa）75锁模力（KN）500最大成型面积（c）130最大开合模行程（mm）160模具厚度 最小70mm模 具 厚 度 最 大300mm喷嘴 球半径（mm）/孔直径（mm）13/2动定模固定板尺寸/mm250280注射机最大容量22ml3.2 成型方案的确定3.2.1 成型设备的选择塑料的种类较多,成型方法也多,有注射成型,压注成型,压缩成型,挤出成型,气动与液压成型,泡沫塑料的成型等。该喷液式化妆品瓶盖选用螺杆式注塑机，型号为XS-ZS-22(卧式)。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)3.2.2 成型的特点注射成型又称注射模塑,成型周期短,能一次成型外形复杂,尺寸精密,带有嵌件的塑料制件。制品无需修整或仅需少量修正,可得到较窄的公差,废料损耗最小,且生产效率高,易于实现自动化生产,适于多件批量较大的塑件生产等优点。但是,产品质量有时难短期稳定,模具的结构有时不宜高效成型等缺点。3.2.3 成型的原理将颗粒状态或粉状塑料从注射机的料斗送进加热的料筒中间,经过加热熔融塑化称粘流态熔体,在注塑机的螺杆的高压推动下,以很大的流速通过喷嘴注入模具型腔,经一定时间的保压冷却定型后可保持模具型腔所赋予的形状,然后开模分型获得成型塑件。这样完成一次注射工作循环。3.2.4 成型过程 其包括成型前的准备，注射成型过程及塑件后处理。 1) 成型前的准备 2) 注射成型过程 包括加料、加压、注射、保压、冷却、定型、脱模等工序。 3) 塑料的后处理 4 型腔数的确定及分型面的选择4.1 型腔数的确定 模具型腔能否充满与注射机允许的最大注射量密切相关，设计模具时，应保证注射模内所需溶体总量在注射机实际的最大注射量的范围内。根据生产经验，注射机的最大注射量是其允许最大注射量（额定注射量）的80%：m1单个塑件的质量或体积m2浇注系统所需塑料质量或体积m注射机最大注射量 nm1 + m280%m （5.1） m1= 1.7mL m2=0.34mL nm1+m2 =4*1.7+ 0.347.14（mL）m=22(mL)2280%=17.6mL可见，注射机最大注射量足够。4.2 分型面的选择4.2.1 分型面的主要选择原则为了将塑件从闭合的模腔中取出，为了取出浇注系统凝料，或为了满足模具的动作要求，必须将模具的一些面分开，这些可分开的面可统称为分型面。分开型腔取出塑件的面叫型腔分型面。塑件在型腔中的方位选择是否合理，将直接影响模具总体结构的复杂程度。一般应尽量避免与开合模方向垂直或倾斜的侧向分型和抽芯，使模具结构尽可能简单。为此，在选择塑件在型腔中的方位时，要尽量避免与开合模方向垂直或倾斜的方向有侧孔侧凹。在选择分型面位置时，应注意以下几点：西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文) 1.分型面在塑件外形最大轮廓处； 2.便于塑件顺利脱模； 3.保证塑件的精度要求； 4.满足塑件的外观要求； 5.便于模具加工制造； 6.减少塑件在合模分型面上的投影面积，可靠锁模避免涨模溢料现象；7.有利于排气；8.保证抽心机构顺利抽芯。模具设计中分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。根据塑件的形状和尺寸，采用平直分型面，分型面的位置和形状如图4.1所示。图4.1 分型面选择实例图4.3 确定型腔的排列方式 型腔数量的确定主要是根据制品的质量、投影面积、几何形状、制精度、批量以及经济效益来确定，以上这些因素有时是相互制约的，在确定设计方案时必须进行协调，以保证满足其主要条件。 型腔数量确定之后，便进行型腔的排列。型腔的排列涉及模具尺寸、浇注系统的设计、浇注系统的平衡、抽芯机构的设计、镶件及型心的设计以及温度调节系统的设计。以上这些问题又与分型面及浇口的位置选择有关，所以在具体设计过程中，要进行必要的调整，以达到比较完善的设计。 本塑件在注射时采用一模四件，即模具需要四个型腔。综合考虑浇注系统、模具结构的复杂程度等因素，拟采取如图4.3所示的型腔排列方式：4.2 模具型腔排列方式4.4 标准模架的选用模具的大小主要取决于塑件的大小和结构，对于模具而言，在保证足够强度的前提下，结构越紧凑越好。注射模具的分类方式很多，此处是介绍的按注射模具的整体结构分类所分的典型结构如下： 单分型面注射模、双分型面注射模、带有活动成型零件的模、侧向分型抽芯注射模、定模带有推出机构的注射模、自动卸螺纹的注射模、热流道注射模。根据对塑件的综合分析，确定该模具是单分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990塑料注射模中小型模架可选择CI型的模架，其基本结构如下：4.3 模架装配图CI型模具定模采用两块模板，动模采用一块模板，定模采用定模板、定模固定板。适用于侧浇口、潜伏式浇口，采用斜导柱侧抽芯的注射成形模具。由分型面分型面的选择而选择模具的导柱导套的安装方式，经过考虑分析，导柱导套选择选正装。根据所选择的模架的基本型可以选出对应的模板的厚度以及模具的外轮廓尺寸，经过计算可以知道该模具是一模4腔的模具，而型腔之间的距离在30-40mm之间把型腔排列成一模4腔可侧得长为100mm，宽为100mm，模架的长L=100+复位杆的直径+螺钉的直径+型腔壁厚200mm模架的宽W=100+复位杆的直径+型腔壁厚200mm根据内模仁的尺寸，在计算完模架的长宽以后，还需要考虑其他螺丝导柱等零件对模架尺寸的影响，在设计中避免干涉。所以就取WL=200x200的模架，B板的厚度取30mm，满足强度要求，A板为60mm，C板为70mm（C的选择应考虑推出机构的推出距离是否满足推出的高度）综上所述所选择的模架的型号为：LKM AI-2020-A60-B30-C705 成型零部件的设计与计算5.1 凸模设计凸模用于成型塑料的内表面，又称型芯、阳模或成型杆。结构分整体式和组合式两种。为了便于加工和有利于排气，运用组合式的型芯结构，与整体式型芯相比，组合式型芯使加工和热处理工艺大为简化。该设计中采用组合式凸模，其中公模仁的结构如下图5-1图5.1 凸模的结构5.2 凹模的设计凹模用于成型塑件的外表面，又称阴模、型腔。按照结构的不同可以分为整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式、大面积镶嵌式和四壁镶嵌式五种。该设计采用整体嵌入式结构，由整块金属材料直接加工成母模仁，其结构如下图5-2图5.2 凹模的结构5.3 成型零件工作尺寸的计算本模具中成型零件工作尺寸计算时均采用平均法计算。查塑料模设计手册知：PP的收缩率为1.0%2.5%，故平均收缩率为：Scp=(1.0+2.5)/2=1.75%, (5.1)考虑到模具制造的现有条件，模具公差：=/3。 (5.2) 查塑料成型工艺与模具设计189页表4.4-5按平均收缩率计算模具成型零件工作尺寸的公式表 型腔径向尺寸 Dm(1+Scp)d-x)=17.12 （x0.75） (5.3) 型芯径向尺寸 dm(1+Scp)D-x)14.08 （x0.75） (5.4) 型腔深度尺寸 Hm(1+Scp)h-x)=16.14 （x0.6） (5.5) 型芯高度尺寸 hm(1+Scp)H+x)7.5 （x0.6） (5.6) 中心距 Lm(1+Scp)L) (5.7) 型腔内凸台或孔的中心线至侧壁距离 Lm(1+Scp)L) (5.8) 型芯上凸台或孔的中心线至侧壁距离 Lm(1+Scp)L) (5.9)5.4型腔侧壁厚度和底版厚度计算 在塑料制品的成型过程中，塑料熔体在型腔中产生很高的压力，使型腔发生变形甚至破裂。型腔的变形，不但影响塑件的尺寸精度，还可能使拼合处产生间隙，形成溢料飞边。变形过大，甚至会影响塑件的顺利脱模。为了保证模具的强度、刚度，应根据模具零件的结构和工作时的受力状况进行必要的强度、刚度计算。对大型模具，应以刚度计算为主，对小型模具，以强度计算为主。5.5壁厚的计算查塑料模具设计师指南和塑料成型工艺与模具设计156页按刚度条件计算 (5.10)p-型腔内塑料熔体压力，取p =60MPah1-型腔侧壁高度 H1=16mmE-型腔材料弹性模量 中碳钢E2.1100000MPa 按塑料模具设计师指南表4.4-13算 (5.11)（wr）经计算得：S12.99mm 取S13mm 5.6型腔底板厚度计算查塑料成型工艺与模具设计157页按强度计算 (5.12)取P60MPa r8.5mm -模具强度计算的许用应力，一般中碳钢160MPa 计算得：h4.53mm6 浇注系统的设计浇注系统设计时，应注意与注射机的注射口相符合，主流道、浇口套、定位圈等的各项参数与注射机的规格密切相关，由于主流道要与高温塑料及喷嘴接触，所以模具的主流道部分通常设计成可拆卸更换的主流道衬套，即浇口套。对浇注系统进行总体设计时，一般应遵循如下原则：在设计浇注系统时应考虑下列有关因素：a)、塑料成型特性：设计浇注系统应适应所用塑料的成型特性的要求，以保证塑件质量。b)、模具成型塑件的型腔数：设置浇注系统还应考虑到模具是一模二腔或一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。c)、塑件大小及形状：根据塑件大小，形状壁厚，技术要求等因素，结合选择分型面同时考虑设置浇注系统的形式、进料口数量及位置，保证正常成型，还应注意防止流料直接冲击嵌件及细弱型芯受力不均以及应充分估计可能产生的质量弊病和部位等问题，从而采取相应的措施或留有修整的余地。d)、塑件外观：设置浇注系统时应考虑到去除、修整进料口方便，同时不影响塑件的外表美观。e)、冷料：在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件质量，故设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施6。 6.1 主流道设计根据塑料成型工艺与模具设计103页表4-2常用国产注射机的规格和性能查得型号XS-ZS-22(卧式) 注射机喷嘴的有关尺寸为喷嘴前端孔径d0=2mm；喷嘴前端球面半径R0=12mm。则主流道主要尺寸可根据如下计算获得：主流道小端直径：d=d0+(0.51)m3mm； (6.1)主流道球面半径：R=R（12）mm13mm； (6.2)球面配合高度35， 取5； 主流道锥角26， 取3；主流道长度60，取45；主流道大端直径： (6.3)主流套材料：T10A，热处理：HRC5055为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计半径r=4 mm的圆弧过渡。主流道衬套的结构形式及尺寸如图6-1所示图6.1 主流道衬套的结构形式及尺寸6.2分主流道的设计分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道，分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态。本设计中由于塑件排布比较紧凑,且采用圆形。如图所示。 图6.2 分主流道次设计为了快速填充，所以采用分流道直径采用4mm。6.3 浇口的设计根据浇口的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为合适。浇口是连接分流道和型腔之间的通道。它的位置、形状和尺寸对产品塑件的成型有较大的影响。它的设计包括了形状、尺寸的确定和位置的选择。浇口设计应注意的问题：(1) 压力损失大，需用较大的注射压力或缩短浇口长度。(2) 易形成熔接痕、缩孔、气泡等缺陷，设计时需考虑浇口位置的选择和排气措施。下图为的浇口结构形式。6.3 平衡进料作为一模4腔的多腔模具，其浇注系统的平衡进料很重要，一模多腔浇注系统的平衡。图6.3 平衡式浇注系统6.4 冷料井设计 本设计采用带Z型拉料杆。由于拉料杆头部的侧凹将主流道凝料钩住，分模是即可将凝料从主流道中拉出。拉料杆的根部固定在推出板上，在推出塑件时，冷料也一同被推出，取产品时向拉料钩的侧向稍微许动，即可脱钩将塑件连同浇注系统凝料一道取下。7 排气与冷却系统的设计温度对产品塑件的影响：变形，尺寸精度，力学性能，表面质量。模具温度调节系统应该包括：加热系统与冷却系统两个方面，要根据塑料的品种，产品塑件的结构形状，尺寸，生产效率和成型工艺对模具的要求来确定对模具加热还是冷却。模具冷却系统的冷却方法一般是：在型腔，型芯或滑块等部位合理的设置冷却水道，并通过调节冷却水流量和流速来控制模具温度。模具冷却的主要目的是为了：提高塑件质量和缩短成型周期。通过比较最终确定本次设计的冷却系统采用循环水冷却方法。7.1 冷却系统设计的原则 1、冷却水孔数量尽可能多，尺寸尽可能的大。 2、冷却水孔与型腔表面各处最好有相同间距，一般水孔边离型腔的距离大于10mm，常用1215mm。 3、降低入水与出水的温度差，防止制品变形。 4、水道的开设便于加工和清理，一般孔径为812mm，该设计取用D=8mm。 5、采用并流流向，加强浇口处的冷却。7.2 冷却水路的设计(1)冷却水孔避开熔接缝冷却水孔不宜设在靠近熔接缝处，以免影响熔接牢固。(2)便于加工清理冷却水通道要易于加工，便于清理，水孔不宜过小，一般为612mm。(3)密封可靠当冷却水道设在模具零件的结合面上或穿过模具零件的结合面时，应密封可靠，不能在结合面上产生泄露现象。另外进出口处、堵头也应有很好的密封。塑件壁厚应该尽可能维持均匀。冷却孔道最好设置是在凸模块与凹模块内，设在模块以外的冷却孔道比较不易精确地冷却模具。通常，钢模的冷却孔道与模具表面、模穴或模心的距离应维持为冷却孔道直径的12倍，冷却孔道之间的间距应维持35倍直径。冷却孔道直径通常为612 mm（7/169/16英吋），在此取6mm。 本塑件在注射成型时不要求有太高的模温，因而在模具冷却系统如下。 图7.1 水路图7.3 排气系统的设计 如果型腔内因各种原因产生的气体不能被排除干净，塑件上就会形成气泡、产生熔接不牢、表面轮廓不清及充填不满等成型缺陷，另外气体的存在还会产生反压力而降低充模速度，因此设计模具时必须考虑型腔的排气问题。注射模通常以如下三种方式排气1）利用配合间隙排气2）在分型面上开设排气槽3）利用排气塞排气对于简单型腔的小型模具，可以利用推杆、活动型芯、活动镶件以及双支点鼓固定的型芯端部与模板的配合间隙进行排气。其配合间隙不能超过0.5 mm ,一般为 0.03-0.05 mm。本设计采用利用配合间隙排气的方式排气。8 顶出机构的设计在注射成型的每个循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型心上脱出，模具中这种脱出型件的机构称为推出机构（或脱模机构）。推出机构的作用包括推出、取出两个动作，即首先将塑件和浇注系统凝料等与模具分离，称为脱出，然后把其脱出物件从模具内取出。由于本产品在头部有10个突起的原点，故无法正常脱模，需采用抽芯机构和推杆装置共同完成。8.1 推杆复位装置 推出机构用可用多种方式复位，如弹簧复位，强制回位和回针复位，一般模具设计追求安全可靠，同时采用这三种方法。复位杆应对称布置，长取24根，长度与推杆相同。弹簧复位是一种简单复位方法，它具有先行复位功能，数跟弹簧装在动模板与推板之间，推出塑件时弹簧被压缩，当注射机的顶杆后退，弹簧即将推板推回。8.2 推杆横截面直径的确定根据该塑件和模具的结构特点，在开模后塑件的收缩不仅不对侧凹成型零件产生包紧，反而会松开，故脱模力较小，可忽略不计，所以只能凭经验初选推杆的直径为 d=3mm。8.3推杆的形式 顶杆可以分为普通顶杆、成形顶杆、锥面顶杆，该模具的顶杆形式选择普通顶杆，如下图8.1所示。 图8.1 推杆 推杆长度的计算 ，顶杆总长度为：h杆=h凸+1+h动垫+S顶+2+h顶固 式中： h杆 为推杆的总长度；h凸 为凸模的总高度；h动垫 为动模垫板的厚度；S顶 为顶出行程；h顶固 为顶杆固定板的厚度； 1为富裕量，一般为（0.050.1）mm，表示顶杆端面应比腔型的平面高出； 2为顶出行程富裕量，一般为36mm。根据以上公式计可得，推杆的总长度为122.5mm。 9 导向机构的设计9.1 导向、定位机构的主要功能1、定位作用 导向装置直接保证动模、定模位置的正确性，保证模具型腔的形状和尺寸的精确性，从而保证塑料制品的精度。同时，在模具装配的过程中便于装配和调整。2、导向作用 合模时引导动模按序正确闭合，防止损坏型芯，并承受一定的侧压力。3、承载作用 塑料熔体在充模过程中，或由于成型设备精度低的影响，可能产生单向的侧压力，故需导向装置能产生一定的单向侧压力，以保证模具的正常工作。9.2导向机构的设计9.2.1 导柱的设计1.长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出812mm,以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔。2.形状 导柱前端应做成锥台形或半球形，以使导柱顺利进入导向孔。3.材料 导柱应有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯，故采用T8A经淬火处理，硬度为5055HRC；导柱固定部分表面粗糙度Ra=0.8m,导向部分Ra为0.80.4m，取0.5m。4.布置 导柱应合理均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具强度（导柱中心到模具边缘通常为导柱直径的11.5倍）。5.配合精度 导柱固定端与模板之间采用H7/m6的过渡配合；导柱的导向部分采用H7/f7间隙配合。6.具体尺寸如表9.1（单位：mm）表9.1 导柱零件尺寸 d(f7)基 本 尺 寸极 限 偏 差定 模 导 柱16-0.018-0.025动 模 导 柱16-0.018-0.0259.2.2 导套的设计1.材料：T8A 热处理：硬度HRC5055，应低于导柱。2.配合精度：型导套用H7/r6配合镶入模板。3.具体尺寸如表4.2（单位：mm）d(H7)基 本 尺 寸极 限 偏 差定 模 导 套16+0.0180动 模 导 套16+0.0180表9.2 导套零件尺寸西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)10 注射机与模具各参数的校核10.1 工艺参数的校核1）注射量的校核（按体积）注射机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好是注塑机的最大注塑量的80%。所以，选用的注塑机的最大注塑量应满足： 0.8V机V塑+V浇 式中V机注塑机的最大注塑量，22cm3 V塑塑件的体积，该产品V塑=1.7 cm3 V浇浇注系统体积，该产品V浇=0.34 cm3故V机4XV塑+V浇/0.8=8.925 cm3 而所选定的注塑机为22cm3，以符合要求。2）锁模力的校核公式：FKAPm 式中F注射机的额定锁模力(kN) A制品和流道在分型面上的投影和(cm2) Pm型腔的平均计算压力(MPa) 由表9.9-4取30 K安全系数，通常取K1.11.2则：KAPm1.28815.349330=31.75kN500kN，所以符合要求。3）最大注射压力的校核PmaxKP0式中：Pmax注射机的额定注射压力(MPa)150 P0成型时所需的注射压力(MPa)取45 K 安全系数，常取K=1.251.4 取1.3 则KP0=1.345=58.5MPaPmax70，所以符合要求。10.2 模具安装尺寸的校核10.2.1 喷嘴的校核10.2.2 定位圈尺寸的校核注塑机固定板台面的中心有一规定尺寸的孔，称为定位孔。注塑模端面凸台的径向尺寸需与定位孔成间隙配合，便于模具的安装，并使主流道的中心线与喷嘴的中心线重合，模具端面的凸台高度应小于定位孔的深度。10.2.3 模具外形尺寸的校核 注塑模外形尺寸应小于注塑机的工作台面的有效尺寸。模具长宽反响的尺寸要与注塑机拉杆的间距相适应，模具至少由一个方向的尺寸穿过拉杆件的空间装在注射机的工作台面上。10.2.4 模具厚度的校核 模具的厚度（闭合高度）必须满足下式： HminHmHmax 注： Hm所设计的模具厚度，mm Hmin注塑机允许的最小模具厚度，mm Hmax注塑机允许的最大模具厚度，mm10.2.5 安装参数的校核模具各模板的厚度分别为：H1定模座板 H2型腔固定板 H3 型芯固定板 H4垫块 H5动模座板 模具的闭合高度H=H1+H2+H3+H4+H5=311mm所允许的最小模具厚度Hmin=70mm所允许的最大模具厚度Hmax=300mm即模具满足Hmin240mmHmax的安装条件。所以注射机的开模行程足够，由以上的验证可知，型注射机能满足使用要求，故可采用。10.3 开模行程的校核开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。经查资料注射机的最大开模行程300mm。 SH1+ H2+(510)mm=16+54+10 =80mm满足要求。11 结论毕业设计是学生毕业前最后一个重要实践环节，是学习深化与升华的重要过程。它既是学生学习、研究与实践成果的全面总结，又是对学生素质与能力的一次全面检验，而且还是对学生的毕业资格及学位资格认证的重要依据。通过本次毕业设计使我对机械设计制造及其自动化专业有了更为深刻的认识， 本次塑料模具设计，全面考虑了塑料成型性能，模具结构特点，注射工艺参数，塑件表面粗糙度以及制造精度等
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