DVD遥控器外壳注塑模具

1、目录前 言1第1章 设计题目与要求4第2章 注射模可行性分析52.1注射模设计的特点52.2注射模组成52.2.1成型零件52.2.2浇注系统52.2.3导向与定位机构62.2.4脱模机构62.2.5侧向分型抽芯机构62.2.6温度调节系统62.2.7排气系统62.3注射性能分析62.3.1 注射成型工艺的可行性分析62.3.2 表面粗糙度72.3.3尺寸精度72.3.4 脱模斜度72.3.5 壁厚72.3.6加强筋82.3.7圆角82.3.8质量和体积82.4 材料选择82.4.1 塑料介绍82.4.2 分析塑料零件材料82.4.3 材料选择102.5塑件分析132.5.1 拔模斜角分析13

2、2.5.2 法向量分析132.5.3 高斯曲率分析142.5.4 曲面上最小半径分析142.5.5 上下方向上的斜率分布分析。14第3章 拟定模具结构形式173.1 型腔数目的决定173.1.1 塑件尺寸精度173.1.2 模具制造成本173.1.3 注塑成型的生产效益173.1.4 制造难度173.2 分模面的选择18第4章 注射机型号的确定204.1 锁模力计算204.2 注射容量计算214.3 注射机的选用21第5章 浇注系统和排气的设计235.1 浇注系统的设计原则235.2 浇注系统布置235.3 流道系统设计235.3.1 主流道235.3.2 分流道截面形状245.3.3 冷料井

3、及拉料杆255.4 浇口设计265.4.1 浇口类型的选用265.4.2 浇口尺寸计算275.5 浇注系统的平衡285.6 排气系统的设计285.6.1排气系统的设计方法29第6章 成型零件设计306.1 成型零件结构设计306.1.2 动模结构设计336.2 成型零件钢材选用356.2.1 选用要求356.2.2所选用的钢材356.3 成型零件工作尺寸计算366.3.1 凹模和镶件尺寸计算376.4 侧向抽芯的设计38斜顶抽芯设计39第7章 合模导向机构设计397.1 导向机构的功用397.2 导柱和导套设计407.3 导柱和导套材料的选择41第8章 脱模机构设计438.1 脱模机构的设计要

4、求438.2 脱模机构的设计43第9章 冷却系统设计459.1冷却系统的功用459.1.1对制品质量的影响459.1.2对生产效率的影响459.2 冷却系统设计459.2.1 设计准则459.3 冷却系统设计46参考文献47致谢48iii湖南科技大学本科生毕业设计前 言1.模具工业的重要性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、家电和通讯等产品中，60%一80%的零部件都依靠模具成形。因此，模具被称之为“百业之母”、“工业之父”。模具的质量和先进程度，直接影响产品的质量、产量、成本，影响新产品投产周期、企业品结构调整速度与市场竞争力。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最

5、终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍以上。目前，模具生产的工艺水平及科技含量的高低，己成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志之一，决定着一个国家制造业的国际竞争力。现代模具行业是技术、资金密集型的行业，模具行业的发展，可以带动制造业的蓬勃发展。按照一般公认的标准，模具产值与其带动实现的工业产值之比为3:100。通过模具加工产品，可以大大提高生产效率，节约原材料、降低能耗和成本，产品的一致性好。如今，模具因其生产效率高、产品质量好、材料消耗低、生产成本低，而在各行各业得到了广泛应用，并且直接为高新技术产业服务，特别是在制造业中，它起着其它行业无可取替代的支撑作用，对国民经济的发展有着辐

6、射性的影响。2.现代模具制造技术的发展趋向（1）模具的标准化 模具标准化体系包括四大类标准，即：模具基础标准、模具工艺标准、模具零部件标准及与模具生产相关的技术标准。模具标准按模具主要类别分：冲压模具标准、塑料注射模具标准、压铸模具标准、锻造模具标准、坚固件冷镦模具标准。拉丝模具标准等等。随着国际交往的增多、进口模具国产化工作的发展以及三资企业对其配套模具的国际标准 要求的提出，一方面在标准制订方面注意了尽量采纳国际标准或国外先进国家标准，包括采纳先进企业的标准；另一方面许多模具标准件生产企业根据市场需要，除按中国标准生产模具标准件外，同时也按国外先进企业的标准生产模具标准件。加快模具的标准化

7、、商品化发展，适应大规模成批生产的需要，可以提高模具的制造质量、缩短模具的制造周期。新材料、新技术、新工艺的研究和应用研究开发模具新材料，进一步提高模具钢材的耐磨、耐蚀、综合机械性能、加工性能和抛光性能，是提高模具质量的稳定性和使用寿命的主要途径和发展趋向。 模具CAD/CAE/CAM技术是模具设计、制造技术的又一次革命，其优势越来越明显。普及和提高CAD/CAE/CAM技术的应用，是模具设计制造走向现代化的必由之路。以高速铣削为代表的高速切削加工技术代表了模具外表面粗加工的的发展方向。成型面的加工向精密、自动化方向发展，光整加工技术向自动化方向发展。以三坐标测试仪和快速原型制造技术为代表的制

8、模技术，是模具制造技术的重大发展，尤其是用于反向制造工程和复杂模具的制造，对缩短制造周期有着非常重要的作用。节能、优质、高速、绿色热处理工艺是模具零件热处理的主导方向 。（2）现代生产制造方式 在完全实现模具标准件、通用件的生产专业化，供应商品化的基础上，利用现代IT技术，组成局域通信网络，将计算机设计完成的各成型面、配合面数字化，并编成代码直接输入数控机床或CNC加工中心进行自动编程，继而完成自动加工。加工过程中能够完成自动检测和结果的自动显示，从而实现产品设计、模具设计以及模具制造的自动化和智能化并以此提高设计和制造的速度和质量，减少人为的多层次失误造成的缺陷，从而缩短模具生产周期，提高模

9、具质量以及使用的可靠性和寿命。模具是材料成型加工中的重要工艺制备，是机械、电子、轻工、国防等工业生产的重要基础之一。利用模具可以实现少、无切削加工，从而提高生产效率、降低成本。随着模具工业的迅速发展，对模具的使用寿命、加工精度等提出了更高的要求。模具材料性能的好坏和使用寿命长短，将直接影响加工产品的质量和生产的经济效益。而模具材料的种类、热处理工艺、表面处理技术是影响模具使用的极其重要的因素，所以世界各国都在不断地研究和开发新型模具材料、改进模具热处理工艺、选用适当的表面处理技术、合理地设计模具结构、加强对模具的维护等措施，来稳定和提高模具的使用寿命，防止模具的早期失效。3.塑料模具工业今后的

10、发展方向 我国塑料模具增长迅速，比重不断提高，目前，塑料模具在整个模具行业中所占比重约为30%，在模具进出口中的比重高达5070%。塑料模具已形成巨大的产业链条，从上游的原辅材料工业和加工、检测设备到下游的机械、汽车、摩托车、家电、电子通信、建筑建材等几大应用产业，塑料模具发展一片生机。塑料制品的应用日渐广泛，为塑料模具提供了一个广阔的市场，同时对模具也提出了更高的要求。大型化、高精密度、多功能复合型的模具将受到青睐。与此同时，建筑、家电、汽车等行业对塑料的需求量都很大。 塑料模具加快集群化发展，目前，我国模具工业地域特点明显，主要表现为：东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。模

11、具生产最集中的地区在珠江三角地区，约占全国模具产值的2/3以上。塑料模具与模具整个行业地地域分布相似。浙江、江苏、广东塑料模具位于全国前列，其产值在全国模具总产值中的比例达到70%我国塑料模具工业今后的发展方向包括：提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多控所致。在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术,近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度。开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品

12、种、少批量的生产方式。应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。第1章 设计题目与要求本次设计的题目为电视机遥控器外壳上半部分塑料模具设计，材料为聚苯乙烯（PS），年产量为50万件，采用注射模塑成型，该遥控器的形状如图1.1所示。图 1.1第2章 注射模可行性分析2.1注射模设计的特点 塑料注射模塑能一次性地成型形状复杂、尺寸精确或嵌件的塑料制品。在注射模设计时。必须充分注意以下三个特

13、点：2.1.1塑料熔体大多属于假塑料液体，能剪切变稀。它的流动性依赖于物料品种、剪切速率、温度和压力。因此须按其流变特性来设计浇注系统，并校验型腔压力及锁模力。2.1.2视注射模为承受很高型腔压力的耐压容器。应在正确估算模具型腔压力的基础上，进行模具的结构设计。为保证模具的闭合、成型、开模、脱模和侧抽芯的可靠进行，模具零件和塑件的刚度与强度等力学问题必须充分考虑。2.1.3在整个成型周期中，塑件模具环境组成了一个动态的热平衡系统。将塑件和金属模的传热学原理应用于模具的温度调节系统的设计，以确保制品质量和最佳经济指标的实现。2.2注射模组成凡是注射模，均可分为动模和定模两大部件。注射充模时动模和

14、定模闭合，构成型腔和浇注系统；开模时动模和动模分离，取出制件。定模安装在注射机的固定板上，动模则安装在注射机的移动模板上。根据模具上各个零件的不同功能，可由一下个系统或机构组成。2.2.1成型零件 指构成型腔，直接与熔体相接触并成型塑料制件的零件。通常有凸模、型芯、成型杆、凹模、成型环、镶件等零件。在动模和动模闭合后，成型零件确定了塑件的内部和外部轮廓尺寸。2.2.2浇注系统将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的流道称为浇注系统，由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。2.2.3导向与定位机构为确保动模与定模闭合时，能准确导向和定位对中，通常分别在动模和定模上设置导柱和导套。深腔注射模还须在主分型面上设

15、置锥面定位，有时为保证脱模机构的准确运动和复位，也设置导向零件。2.2.4脱模机构是指开模过程的后期，将塑件从模具中脱出的机构。2.2.5侧向分型抽芯机构带有侧凹或侧孔的塑件，在被脱出模具之间，必须先进行侧向分型或拔出侧向凸模或抽出侧型芯。2.2.6温度调节系统为了满足注射工艺对模具温度的要求，模具设有冷却或加热额的温度调节系统。模具冷却，一般在模板内开设冷却水道，加热则在模具内或周边安装点加热元件，有的注射模须配备模温自动调节装置。2.2.7排气系统为了在注射充模过程中将型腔内原有气体排出，常在分型面处开设排气槽。小型腔的排气量不大，可直接利用分型面排气，也可利用模具的顶杆或型芯与配合孔之间

16、间隙排气。大型注射模须预先设置专用排气槽。2.3注射性能分析2.3.1 注射成型工艺的可行性分析：本塑件形状复杂，壁厚不均，尺寸精度要求较高，而且有较高的表面质量和尺寸稳定性的要求，因此对模具和设备的要求也较高。而注射成型方法有如下几个优点：a:形状：几乎没有复杂性限制，容许模具内有不同塑料的成型型腔；b:尺寸：塑件可小到不足1克，大到几十千克，没有限制；c:材料：在一定温度范围内具有适宜流动性的热塑性塑料；d:精度：可注射高精度的塑件，有较好表面质量和尺寸稳定性；e:生产率：中等，循环时间主要由塑件壁厚决定，最短可在十几秒内，可增加每模的型腔数来提高生产率。由以上塑件的特点和注射成型工艺的优

17、点，分析可知：该塑件适合于采用注射成型方法。2.3.2 表面粗糙度：由塑件外观可知，塑件的外表面要求较高，因此其表面粗糙度取Ra0.4mm，而其内表面由于是复读机的内部，为顾客视线所不及，故不影响其外观视觉质量，从简化加工工艺和节约加工成本的角度考虑，其内表面选用的表面粗糙度为Ra0.8mm。一般情况下，模具粗糙度低于塑件12个等级，故取型腔表面粗糙度为Ra0.2um，而型芯表面粗糙度为Ra0.4um。2.3.3尺寸精度：按SJ13721978标准，塑料件尺寸精度分为8级。本塑件所用材料为聚苯乙烯（PS）,由此查塑料模具设计手册可知，本塑件宜选用4级精度。零件具体尺寸及其公差值可详见零件图。塑

18、件尺寸精度于模具的制造精度密切相关，尤以小型精密塑件为甚。从模具制造精度对塑件精度的影响可知，模具制造允许误差和塑件尺寸公差之间具有对应的关系，由塑件零件图可得，模具精度等级为IT8。2.3.4 脱模斜度：该塑件采用的塑料是PS，而PS的成型收缩率较小（0.2-0.6%），而且塑件较复杂，对型芯的包紧面积也较大，所以应取较大的脱模斜度。为保证壁厚的均匀一致，因此取塑料件的内外表面的脱模斜度一致。再由零件设计图纸要求可知10。2.3.5 壁厚：由图纸可知，该塑件有许多中不同的壁厚，如2mm、1.5mm、1mm、0.8mm等。壁厚不均匀，这就造成塑料熔体的充模速率和冷却收缩不均匀，并由此产生许多质

19、量问题。如凹陷、真空包、翘曲、甚至开裂。为防止此类现象出现，这就要求防止出现突变与截面厚薄悬殊的设计，故我在壁厚不同处采取过渡设计，例如：采用圆弧过渡等措施。2.3.6加强筋：由图纸要求可知，该塑件设机了很多加强筋，加强筋的尺寸为顶部0.7mm，根部为0.8mm。这对提高塑料件的抗弯强度，减小塑料件的翘曲变形，提高抗蠕变和抗冲击性能有好处，同时，加强筋的添加改善了塑料熔体的充模流动或者是缩短了流程或增加了流程的截面。2.3.7圆角：从塑件可知，该塑件内外表面的转折处加强筋的根部等处都设计了圆角。其采用圆角不仅降低了应力集中系数，提高了抗冲击、抗疲劳能力，而且改善了塑料熔体的流动充模性能，减少了

20、流动阻力。降低了局部的残余应力，防止开裂和翘曲，也使塑料件外形流畅美观。而且成型模具型腔也有了对应的圆角，提高了成型零件的强度。2.3.8质量和体积：由天平可称出该塑件的质量约为m30g再由公式v=m/ 30/1.25=24cm3，由此可知，该塑件属于小型塑件。2.4 材料选择2.4.1 塑料介绍塑料（Plastics)是以有机高分子化合物为基础，加入若干其他材料（添加剂）制成的固体材料。塑料的优点：塑料的强度较小，有较高的比强度。塑料还具有较高的电绝缘和热绝缘性，良好的耐磨性和耐腐蚀性，以及优异的成型工艺性。塑料的缺点：强度，硬度较底，易老化等。2.4.2 分析塑料零件材料该塑件为电视机遥控

21、器外壳的上半部分，有以下特点：（1）它所处的工作环境好，处于室温下，不承受冲击载荷，也不处于酸、碱、盐性环境中； （2）产量大，用于一般的日常生活中，故要求此塑件材料质优而价廉，且对人体不产生任何毒副作用。（2）内部结构复杂成型较困难。（4）要求要有较美丽的外观。因此我初步选择采用通用塑料。通用塑料分为聚乙烯（PE）、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）等品种，多用于一般工农业生产和日常生活之中，具有价格低等特点。聚乙烯PE：是由乙烯单体聚合而成的。特点：采用不同的聚合条件可得到不同性质的聚合物：有高压PE、中压PE、低压PE三种。高压PE：由于有较低的密度、相对分子质量、结晶

22、度，故质地柔软；低压PE：由于含有较高的相对分子质量、密度、结晶度，故质地坚硬，耐寒性能良好，在70时还保持柔软，化学稳定性很高，能耐酸、碱及有机溶剂，吸水性极小有跟突出的电气性能和良好的耐辐射性等。缺点：是力学强度不高，热变形温度很低，故不能承受较高的载荷和不能在较高的温度下正常工作。b聚氯乙烯PVC：是由乙炔气体与氯化氢合成氯乙烯单体，然后在聚合成聚氯乙烯。特点：可分为硬质PVC和软质PVC。硬质PVC:力学强度高，电气性能优良，耐酸、碱的抵抗力极强，化学稳定性很好。缺点：是软化点低，机械强度高。其可在1560时使用。软质PVC：有质轻、隔热、隔音、防震等特点，而且强度低、易老化、延伸率高

23、。c聚丙烯PP：特点：聚丙烯的主要特点是相对密度小，约为0.9。它的力学性能如屈服强度、拉伸强度、压缩强度、硬度等，均优于低压PE。并有很突出的刚性，耐水行较好，可在100以上使用，若不受外力，则温度升到150也不变形。基本上不吸水，并且有较好的化学稳定性，除对浓硫酸、浓硝酸外，几乎都很稳定。绝缘性能优越，高频电性能优良，而且不受温度影响，成型容易。对人体不产生毒副作用，可用于药品及食品的包装。缺点：耐磨性不够高，成型收缩率较大，低温呈脆性，热变形温度亦较低。d聚苯乙烯PS：聚苯乙烯略早于聚丙烯问世，其原料十分丰富，是目前最广泛应用的材料之一。聚苯乙烯的密度为1.041.16g/cm3 ,比聚

24、氯乙烯小而大于聚丙烯和聚乙烯。聚苯乙烯遇火会自燃。 聚苯乙烯的主链上有结构庞大的苯环，故柔顺性差，质地脆硬，抗冲击性能差，敲打时发出类似金属的响声。机械强度低于硬质聚氯乙烯，尤其是相对分子量较小的品种强度更差，聚苯乙烯属于非结晶型聚合物。聚苯乙烯具有良好的可塑流动性和较小的成型收缩率，是成型工艺最好的塑料品种之一，容易制造形状复杂的制品。聚苯乙烯无色透明，透光性仅次于有机玻璃，容易着色，常用于制造要求透明或颜色鲜艳的制品。聚苯乙烯具有很小的吸水率，在潮湿的环境中尺寸变化很小，适用于制造要求尺寸稳定的制品，如仪表仪器壳体等。聚苯乙烯具有优良的电绝缘性能，尤其是在高频条件下的介电损耗仍然很小，是优

25、良的高频绝缘材料。聚苯乙烯的主要缺点是脆性大，形状复杂的制品成型后存在较大的内应力时，常会在使用中自行开裂。为改善聚苯乙烯的脆性，加入少量的聚丁烯可明显降低脆性，提高冲击韧性。这种塑料称为高冲击聚苯乙烯。2.4.3 材料选择由以上四种通用塑料的性能分析可知：塑件电视机遥控器外壳的材料宜采用聚苯乙烯（PS）。以下是聚苯乙烯塑料的技术数据：1：成型特点：无定形料，吸湿性小，不易分解，性脆易裂，热膨胀系数大，易产生内应力；：流动性好，溢边值0.03左右，应防止飞边；：塑件壁厚应均匀，不易有嵌件，（如有嵌件应先预热），缺口，尖角各面应圆弧连接；：可用螺杆式或柱塞式注射机加工，喷嘴可以选用直通式或自锁式

26、；：易采用高料温，低模具温度，低注射压力延长注射时间有利于降低内应力，防止缩孔，变形（尤其对厚壁塑件）但料温高易出银丝，料温低或脱模剂多则透明性较差；：可以采用各种形式的浇口，浇口于塑件应圆弧连接，防止去除浇口时损坏塑件，脱模斜度易取2以上，顶出均匀，以防止脱模不良而发生开裂2:物理性能：密度(g/cm3)比体积(g/cm3)吸水率 (%)透光率(%)摩擦系数24h长时间PS钢PS铜1.041.061.101.110.010.030.05透明0.340.163:热性能：玻璃化温度 熔点熔融指数MFI g/10min维卡针入度 热变形温度45N/2180N/2100105170176230负荷2

27、1NØ2.092.038.6914015010211556574:力学性能：屈服强度Mpa抗弯强度Mpa断裂伸长率%弯曲弹性模量 Gpa抗压强度Mpa冲击韧度 KI/m2布氏硬度HBS无缺口缺口3767>2001.4556783.44.88.65 R9.510.55:成形条件：料桶温度/喷嘴温度模具温度注射压力Mpa料桶温度/喷嘴温度模具温度注射压力Mpa后段中段前段140160160170170190170180326560110料桶温度/喷嘴温度模具温度注射压力Mpa后段中段前段140160160170170190170180326560110后段中段前段140160160

28、170170190170180326560110注射机类型密度g/cm3计算收缩率%预热温度 / 时间 /h柱塞式1.21.330.10.2607526.成型时间成型时间/s螺杆转速r/min适用注射机类型注射时间/s高压时间/s冷却时间/s总周期/s15450315604012048螺杆、注塞均可后处理方法红外线鼓风烘箱温度/70时间/H247:电气性能：电阻率·m击穿电压kv/介电常数介电损耗角正切耐电弧性s>1014302.02.60.0011251852.5塑件分析2.5.1拔模斜角分析分析结果：Bracketed area percentage: 25.1222，由结

29、果可易知，0.5º拔模角合适。2.5.2 法向量分析由分析结果可知，该结构能够满足使用条件。2.5.3 高斯曲率分析由分析结果可知，该结构能够满足使用条件。2.5.4 曲面上最小半径分析分析结果：Min. inside radius: -177.8879 ，Surface is convex可知该结构满足条件。2.5.5 上下方向上的斜率分布分析。分析结果：Min. slope: -0.0193Max. slope: 0.0485Bracketed area percentage: 0.00002.6.6塑件表面积及重心位置分析VOLUME = 2.7072260e+04 mm3SU

30、RFACE AREA = 4.4078063e+04 mm2DENSITY = 1.2500000e+00 TONNE / mm3MASS = 3.3840325e+04 TONNE CENTER OF GRAVITY with respect to _OVM101214 coordinate frame:X Y Z 7.8830943e+01 1.5052038e+02 -4.4591896e+01 mmINERTIA with respect to _OVM101214 coordinate frame: (TONNE * mm2)INERTIA TENSOR:Ixx Ixy Ixz 9.

31、5925963e+08 -4.0136164e+08 1.1830220e+08Iyx Iyy Iyz -4.0136164e+08 2.9332132e+08 2.2629210e+08Izx Izy Izz 1.1830220e+08 2.2629210e+08 1.1163238e+09INERTIA at CENTER OF GRAVITY with respect to _OVM101214 coordinate frame: (TONNE * mm2)INERTIA TENSOR:Ixx Ixy Ixz 1.2527087e+08 1.7626238e+05 -6.5402701e

32、+05Iyx Iyy Iyz 1.7626238e+05 1.5737437e+07 -8.4378451e+05Izx Izy Izz -6.5402701e+05 -8.4378451e+05 1.3932992e+08PRINCIPAL MOMENTS OF INERTIA: (TONNE * mm2)I1 I2 I3 1.5731407e+07 1.2524068e+08 1.3936614e+08ROTATION MATRIX from _OVM101214 orientation to PRINCIPAL AXES: -0.00157 -0.99892 -0.04644 0.999

33、98 -0.00125 -0.00688 0.00682 -0.04645 0.99890ROTATION ANGLES from _OVM101214 orientation to PRINCIPAL AXES (degrees):angles about x y z 0.395 -2.662 90.090 RADII OF GYRATION with respect to PRINCIPAL AXES:R1 R2 R3 2.1560882e+01 6.0835272e+01 6.4174335e+01 mm第3章 拟定模具结构形式3.1 型腔数目的决定注射模的型腔数目，可以是一模一腔，每一

34、次注射生产一个塑件，也可以是多腔，每一次注射生产多个塑件。每一副模具中，型腔数目的多少与下列条件有关系。3.1.1 塑件尺寸精度型腔数目越多时，精度也相对地降低。这不仅由于型腔加工精度的参差，也由于熔体在模具内的流动不均所致。按照SJ137278标准中规定的1、2级超精密级塑件，只能一模一腔，当尺寸数目少（形状简单）可以是一模二腔。3、4级的精密级的精密塑料件，最多是一模四腔。3.1.2 模具制造成本多腔模的制造成本高于单腔模，但非简单的倍数比。四腔模并非单腔模的四倍。因此，从塑件成本中所占模费比例来看，多腔模比单腔模要低。3.1.3 注塑成型的生产效益多腔模从表面上看，比单腔模经济效益高，但

35、是多腔模所使用的注射机大，每一注射循环期长而维修费用高，所以要从最经济的条件上考虑一模的腔数。3.1.4 制造难度 多腔模的制造难度比单腔模大。当其中一腔先损坏（或磨损超差）时，应立即停机维修，影响生产。综合以上几个方面综合考虑，我的设计采用一模两腔结构形式。就精度而言，我的塑件属于四级精度，它可以使用一模四腔；但从模具制造成本以及模具成型的生产效益来看，他比单型腔模具降低了生产成本提高了生产效率；而且塑件的注射量比较小；但从制造难度来讲，这套模具的型腔十分复杂已经很难加工，必须采用较多的镶块才能实现，如果型腔过多，就会影响各个镶块之间的装配关系，造成塑件成型困难，尺寸精度以及表面粗糙度难以保

36、证。而一模两腔恰好解决了这一问题，不仅使得模具有了较好的精度，而且便于加工，便于注塑，适应了现代化大规模高效率生产高精密零件的要求。3.2 分模面的选择分模面为定模与动模的分界面。用于取出塑料件或浇注系统凝料的面。合理地选择分型面是使塑件能完好的成形的先决条件。选择分型面时，应从以下几个方面考虑：（1） 使塑件在开模后留在动模上；（2） 分型面的痕迹不影响塑件的外观；（3） 浇注系统，特别是浇口能合理的安排；（4） 使推杆痕迹不露在塑件外观表面上；（5） 使塑件易于脱模。由于本塑件的结构形状较为特殊，根据选择分模面时，应遵守以上的原则。再综合我的塑件形状的考虑，以及模具整体设计、制造、加工的要

37、求，我选择采用平面分型面，如图3.2.1所示 这是PRO/E分模时作的单面分模面，由于上表面要求较高，必须要求塑件留在动模一侧。这样的分型面设计有以下的特点：第一、 这样的设计保证了分模时塑件留在动模一侧；第二、 分型面的痕迹会在塑件的下边缘一圈，保证不会影响 外观质量；第三、 这样的设计使得推杆比较好布置，比较容易推出塑件； 第四、 使得脱模变的容易；第4章 注射机型号的确定在模具设计时，根据产品几何尺寸及模具结构特点，尽可能选用适合的注塑机以充分发挥设备的内在能力。4.1 锁模力计算锁模力是指注射机构在工作中对模具所能施加的最大夹紧力。锁模力与注射容量全面地反映了设备的主要特征和加工能力。

38、在实际注射成型中，由于制品形状不同，所采用树脂品种不同，注射工艺条件及模具结构不同，所需要的合模力大小也各不相同。因此，在选用注射机时,要对其合模力进行计算。通常，可采用下列公式进行： FPm(NAs+Aj) (4.1-1)式中: F-注射机最大合模力(MN);N-型腔个数;Pm-成型时模腔平均压力（MPa）;As-塑件在开模方向的最大投影面积().Aj-浇注系统在开模方向的最大投影面积()从前面可知: N=2采用PRO/E测得浇注统以及塑件在开模方向上的投影面积为0.025所以： FnPcA=2×40×0.025 =2 MN=2000KN4.2 注射容量计算 注射机的理论

39、注量，指在对空注射时能完成一次注射熔料的体积量(3).模具安装后，对模腔注射容量的计算,可以制件产品为主,计算其体积量，然后确认总体积注射量，从而可得:Vg>n(Vs+Vj)(cm3)式中： Vg-注射机额定注射量(cm3)；Vs-单个塑件的容积量(cm3)； Vj-浇注系统和飞边所需要的容积量(cm3)； N-型腔数。其中： Vs=24cm3 Vj=3cm3 所以： V>n(Vs+Vj)=2×(24+3)=54cm34.3 注射机的选用根据塑料模具设计手册附表8(P392)，由以上所取得的数据F和V可知，可选用型号为 G54-S-200/400的注射机可。XS-ZY-1

40、25注射机的技术规范及特性如下：螺杆直径(mm)： 55最大理论注射容量(cm3)： 200400注射压力(MPa)： 109注射行程： 160锁模力(KN)： 2540最大注射面积(cm2)： 645最大模具厚度H(mm)： 406最小模具厚度H1(mm)： 165最大和穆行程： 260模板最大距离L0(mm)： 800模板行程L1(mm)： 400喷嘴圆弧半径R(mm)： SR18喷嘴孔径d(mm)： 4喷嘴移动距离(mm)： 210推出形式： 中间推出 和模方式： 液压-机械螺杆转速： 16、28、48机器外型尺寸： 4700X1000X1815其他： 总力280KN,开模力8T,顶杆最

41、大距离190mm第5章 浇注系统和排气的设计5.1 浇注系统的设计原则（1）浇注系统与塑件一起在分型面上，应有压降、流量和温度分布的均衡布置；（2）尽量缩短流程，以降低压力损失，缩短充模时间；（3）浇口位置的选择，应避免产生湍流和涡流，及喷射和蛇行流动，并有利于排气和补缩；（4）避免高压熔体对型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移。（5）浇注系统凝料脱出方便可靠，易与塑件分离或切除整修容易，且外观无损伤；（6）熔合缝位置必须合理安排，必要时配置冷料井或溢料槽；尽量减少浇注系统的用料量；（7）浇注系统应达到所需精度和粗糙度，其中浇口必须有IT8以上精度。5.2 浇注系统布置在多腔模中，分流道的布置有

42、平衡式和非平衡式两类，一般以平衡式为宜。本次设计采用的是对角式布置，充分利用了它质量好，一致性好等优点。5.3 流道系统设计流道系统设计包括主流道、分流道和冷料井及其结构设计。5.3.1 主流道直浇口式主流道呈截锥体。主流道入口直径d应大于注射机喷嘴直径1mm左右。这样便于两者能同轴对准，也使得主流道凝料能顺利脱出。所以： d =4+1=5mm主流道入口的凹坑球面半径R，应该大于注射机喷嘴球头半径约23mm。反之，两者不能很好贴和，会让塑料熔体反喷，出现溢边致使脱模困难。故：R=12+（23）=（1415）mm取R=15mm 锥孔壁粗糙度Ra0.8µm。主流道的锥角=24°

43、。过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气。过小锥角使凝料脱模困难，还会使充模时流动阻力大，比表面增大，热量损耗大。主流道的出口端应该有较大圆角rD。其中， D可用经验公式求出：D= 其中， V-流经主流道的熔体体积（cm3）；K-因熔体材料而异的常数，取K=1.2；所以， D=8mm所以， r=1 mm主流道的比表面S为：S= =0.58 主流道的长度是L，一般按模板厚度确定。但为了减小充模时压力降和减少物料损耗，以短为好。小模具控制在50mm之内。初步确定：L=50mmH=R=×15=6mm5.3.2 分流道截面形状 （1）流道尺寸分流道的截面形状有圆形、半圆形、矩形、梯形、V形等多

44、种。其中圆形截面最理想，使用越来越多。本次设计采用圆形截面，形状如图5.1所示。图 5.1 分流道的尺寸由经验得知，第一分流道为6mm,第二分流道4mm。（2）流道剪切速率的校核 = 由课本塑料制品与模具设计中表3.3-5可知，注射时间为t=2.0s故： Q=20.4cm3/s=1275=12.75x1025×102s-1符合要求。5.3.3 冷料井及拉料杆冷料井有两种，一种是纯为“捕捉”或贮存冷料之用；另一种是还兼有拉或顶出凝料功用。(1) 拉料杆冷料井 拉料杆冷料井可分为顶出杆成型的“拉顶”冷料井、拉料杆成型的“拉料”冷料井和凹坑拉料冷料井。在本次设计中，我们采用Z头顶出杆成型的

45、“拉顶”冷料井。它具有“拉顶”动作可靠的优点。形状如图5.2所示：图 5.25.4 浇口设计浇口是塑料熔体进入型腔的阀门，对塑件质量具有决定性的影响。因而浇口类型与尺寸、浇口位置与数量便成为浇注系统设计中的关键。5.4.1 浇口类型的选用浇口是塑料熔体进入型腔的阀门，对塑料件质量具有决定性的影响，因而浇口类型与尺寸、浇口位置与数量便成为浇注系统设计中的关键。浇口有多种类型，如直浇口、侧浇口、点浇口、重叠式浇口、扇形浇口、潜伏式浇口等。直接浇口虽然有如以等流程充模、浇注系统流程短、压力损失和热烈散失小，且有利于补缩和排气等优点，但是，塑件上残留痕迹较大，切除困难。重叠式浇口多用于大型腔。扇形浇口

46、适合于大面积薄壁塑件。点浇口必须采用双分型面的模具结构；浇口位置可以自由选择，不受限制。剪切速率高，能使流程比增大；浇口必须用三板模切断；潜伏式浇口是点浇口在特殊场合下的一种应用形式。但可以在脱模时自动拖断；它可以隐藏在外表不露出的部位，使浇口痕迹不外漏。但加工比较空难，容易磨损。侧浇口也称为边缘浇口，由于它开设在主分型面上，截面形状易于加工和调整。多型腔模具常采用侧浇口，可设计成两板模。综合塑件，是比较容易流动的聚苯乙烯，而且零件外表面要求较高；侧浇口也称为边缘浇口，应用最多的一种，浇口形状简单，尺寸容易准确控制。它的截面形状如下图5.3所示：图 5.35.4.2 浇口尺寸计算浇口的几个尺寸

47、中，以深度h最为重要。H控制了浇口畅通开放时间和补缩作用。浇口宽度W的大小控制了熔体充模流量。浇口长度L，只要结构强度允许，以短为好，一般选用L=0.51.5mm。浇口深度有经验公式：h=nt (5.6-1) 式中， h-潜伏式浇口宽度(mm)，中小型塑件通常用h=0.52mm，大约为制品最大壁厚的； t-塑件壁厚()；n-塑件材料系数，取n=0.6。故： 浇口的经验公式：d= (5.6-2)式中， d-浇口直径； A-型腔表面积(mm2)；n-塑料材料系数；取n=0.6。AD2+4×(15×18)+2×(2×5×13)=×3.14&

48、#215;632+4×(15×18)+2×(2×3.14×5×13)=3115.665+1080+816.45012mm2所以： W=1.4mm最后，须用流经侧浇口熔体剪切速率=104s-1进行校核。又知充模注射时间为t=1.6s，故： Q=25.5cm3/s=33730=3.373×104104s-1符合要求。5.5 浇注系统的平衡 本次设计分流道的布置采取的是平衡式布置，从主流道末端到各型腔饿分流，其长度、断面形状和尺寸都对应相等，各型腔受力相同，不需采取平衡计算 。5.6 排气系统的设计从某种角度而言，注塑模具也是一种

49、置换装置。即塑料熔体注入模腔的同时，必须置换出型腔内的空气和从物料中溢出的挥发性气体。排气系统是注塑模具设计的重要组成部分。5.6.1排气系统的设计方法（1） 利用分型面排气是最简单的方法，排气效果与分型面的接触精度有关。（2） 利用顶杆与孔的间隙排气，必要时可对顶杆作些排气的结构措施；（3） 利用球状合金颗粒烧结块渗导排气，烧结块应有足够的承压能力，设置在塑件隐蔽处，并需要开设排气通道；（4） 在熔合缝位置开设冷料井，在储存冷料前也滞留了不少气体；（5） 可靠有效的方法是在分型面上开设专用的排气槽，尤其上大型注塑模具必须如此；（6） 对于大型的模具，也可以利用镶拼的成型零件的缝隙排气。由于本

50、设计将采用大量的镶件以保证模具具有良好的加工、维修性能；采用了大量的顶针以实现模具对塑件的均匀顶出，使得塑件不会因为应力不均匀而断裂或留下痕迹；采用了斜滑顶杆块来实现塑件的抽芯。这些结构都的存在着间隙，可以利用这些间隙实现派气的功能，而不用设计另外的排气结构。第6章 成型零件设计模具闭合时，成型零件构成了成型塑料制品的型腔。成型零件主要包括凹模、凸模、型芯、镶拼件、各种成型杆与成型环。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力。作为高压容器，它的强度和刚度必须在容许值之内。成型零件的结构、材料和热处理的选择及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素。6.1 成型零件结构设计成型零件的结构设计，当

51、然以成型符合质量要求的塑料制品为前提，但必须考虑金属零件的加工性及模具制造成本。成型零件成本高于模架的价格，随着型腔的复杂程度、精度等级和寿命要求的提高而增加。6.1.1 定模结构设计定模是成型塑件外表面的成型零件。定模的基本结构可分为整体式、整体潜入式和组合式。根据本次设计的塑料的特点，采用组合式定模。定模的形状如下各图定模板设计如图6.1所示，其中1位置为放置导套的导套孔，由于所选的导套为带肩导套，所以该孔为梯形孔，具体零件参考定模板零件图。2位置放一个凸型锁紧块，如图6.2所示：图6.2的上半部分，它的下半部分装在动模板上，两者之间具有较高的配合关系，这不仅可以起到二次定位的作用，最主要

52、的是在注塑机注射时，可以锁紧模具，使得导柱，导套承受较小的横向冲击力保护了导柱、导套的使用寿命。3位置是用来放制定位定模镶块的锲型锁紧块，它与模板垂直的方向有一定的斜度在螺钉的作用下可以对镶块起到定位的作用。4位置用来放置浇口衬套。5位置为螺纹孔。图 6.1图 6.2（2）定模镶块的设计：镶拼式组合模具虽然具有强度和刚度较差，制造成本高的问题，但是由于它具有但由于它具有良好的互换性，型腔成型部分容易损坏，可以在损坏时进行互换，简化了模具的维修过程，同样节省了成本；而且它可以合理的运用材料，定模板由于不参与零件成型，可以采用一般的材料，而镶块参与零件成型，属于重要零件必须用要求比较高的材料，比如

53、镜面钢（PMS），节约了优质的模具钢，在某种程度上也是节省成本。镶拼式组合凹模镶块的加工一般是采用线切割、电火花、数控铣床等现代化加工手段来保证加工的精确性和良好的表面光洁度。设计的定模镶块如图6.3所示： 图 6.3（3）镶块的定位：(1) 从冷却效果来选取模具材料。9.3 冷却系统设计我所设计的模具的动模和定模都采用如图7.1所示的冷却系统： 图 7.1管道的直径为8，属于小管道，其原因有如下几点：（1）聚苯乙烯的注射成型特性是低料温，高压力注射。（2）模具型腔复杂，实在不易采用较大的管道直径，以免影响到斜滑顶杆、推杆推出塑件。（3）经过计算模具的热平衡，8的管道已经能够保证注塑过程中的能

54、量转换。参考文献1伍先明.张蓉.塑料模具课程设计.北京：国防工业出版社，2011.22彭建声编著. 模具设计与加工速查手册. 北京：机械工业出版社，20053成大先.机械设计手册第2卷（第5版）.北京：化学工业出版社，20084徐学林主编. 互换性与测量技术基础. 长沙：湖南大学出版社，2010.5大连理工大学工程图学教研室编. 机械制图. 北京：高等教育出版社，2007.6沈言锦.林章辉.塑料模课程设计与毕业指导书.长沙：湖南大学出版社，20087杨占尧.塑料模具标准件及设计手册.北京：化学工业出版社，20088叶久新，王群.塑料成型工艺及模具设计.北京：机械工业出版社，20079吴培熙等. 塑料制品生产工艺手册.第8版， 北京化学工业出版社，19