废水槽、饮水机接水盒注塑模具设计-塑料注射模含NX三维及12张CAD图
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废水槽、饮水机接水盒注塑模具设计-塑料注射模含NX三维及12张CAD图,水槽,饮水机,接水盒,注塑,模具设计,塑料,注射,NX,三维,12,CAD
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饮水机接水盒注射模设计摘要 本设计主要是针对饮水机接水盒的注塑模具设计，该饮水机接水盒材料为聚丙烯（PP），是工业生产中常见的一种盘类产品。通过对塑件进行工艺的分析和比较，最终设计出一副注塑模。该设计从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、推出机构、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核都有详细的设计。为保证塑件表面质量采用侧浇口。模具的型腔选择一模两腔结构，浇注系统采用侧浇口成型，推出形式为直接推杆推出机构完成塑件的推出。塑件的工艺性能要求注塑模中有冷却系统，因此在模具设计中也进行了设计。关键词 模具 注射成型 侧浇口 型腔Fruit Tray Injection Mould DesignAbstractThis design is mainly directed against the tray of injection mold design, the tray for polypropylene (PP) materials, industrial production is common in a dish products. Through to the plastic parts for process analysis and comparison, the final design out a pair of injection mold. This design from product structure technology, specific mold structure of the system, the leader of the mould molds part of the structure, launch institutions, cooling system, the injection molding machine selection and check the related parameters of detailed design. To ensure the quality of plastic parts surface by side gate. The mould cavity choose exactly two cavity structure, gating system by side runner molding, roll out in the form of direct push rod launch institutions plastic parts to launch the finish. Plastic parts of the process performance requirements of injection mold cooling system,So also the design Keywords mould,Injection molding,Side gate,cavity 目 录目 录4引 言5第1章 绪论61.1注塑模具在国内外发展的现状61.2我国注塑模具工业的发展趋势6第2章 塑件的结构工艺性分析82.1塑料的成型工艺特性82.2塑件的结构工艺性分析92.3注塑机的初步拟定122.3.1合模力校核132.3.2最大注射压力的校核13第3章 饮水机接水盒三维实体设计143.1 Pro/E软件的简介143.2 Pro/E软件特点14第4章 分型面及浇注系统的设计164.1分型面的选择164.2浇注系统的设计174.2.1主流道设计184.2.2冷料井设计194.2.3分流道设计204.3.4浇口选择22第5章 饮水机接水盒注射模设计245.1模具设计流程245.2凸凹膜的设计255.2.1模具成型零件工作尺寸的计算255.2.2型腔布置方案的比较与确定265.3导向定位机构的设计275.4推出机构设计285.5冷却系统29结论31致谢32参考文献33附录（2D/3D装配图）34 引 言 模具工业是国民经济的基础工业，受到政府和企业界的高度重视，发达国家有“模具工业是进入富裕社会的源动力”之说，可见其受重视之程度，当今“模具就是经济效益”的观念已被越来越多的人所接受。我国模具行业近年来发展很快，据不完全统计1，目前模具生产厂点共有2万多家，从 业人员约50万人，全年模具产值约360亿元，总量供不应求，出口约2亿美元，进口约10亿美元。当前，我国模具行业的发展具有如下特征：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于行业总体发展水平；塑料模和压铸模成比例增长；专业模具厂家数量 及其生产能力增加较快；“三资”企业及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等1.。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最集中的省份是广东和浙江，其模具产值约占全 国总产值的60以上2。我国模具总量虽然已位居世界第三，但设计制造水平总体上落后 于德、美、日、法、意等发达国家，模具商品化和标准化程度也低于国际水平。现就我国塑料饮水机接水盒模具工业技术进行设计并阐述。第1章 绪论1.1注塑模具在国内外发展的现状1. 注塑模具在国外的发展现状随着计算机技术的发展，日本在模具设计、加工方面，CAD（计算机辅助设计）、CAM（计算机辅助制造）的应用已经十分普遍，CAE（计算机辅助工程）也在开始应用，一些专业化工厂还应用了CAP（计算机辅助购买），这对提高产品设计效率、提高模具加工精度、降低成本方面都起了很大的作用。同时日本实行模具的标准化、系列化及专业化生产。由于模具的设计、制作的主要部分为型腔部分，可是模架的制作却占去了很多的时间，为缩短模具制造周期，现在模具制造厂家只涉及制作型腔部分，而模架等部分从专业工厂购入，甚至诸如热处理，某些型腔的特殊处理（如腐蚀花纹）等也委托加工。这样，既节约了时间，也降低了成本。再者，TQC（全面质量管理）活动在日本开展的较为广泛，也比较成功。在模具设计、制作及注塑成型工艺方面，TQC的应用更有其实质的意义。因为塑料制品的质量容易受到人、材料、模具、成型机及成型条件等很多因素的影响。TQC的应用不但使质量得到了保证，而且使人们提高了分析及解决问题的能力，增强了自信心。更重要的是，由于工作很，人们相互之间的接触很少，通过QC小组的活动，也展开了人与人之间的讨论交流，调动了人们的积极性，增强了企业的凝聚力。这也是日本TQC的一大特点3。2. 注塑模具在国内的发展现状目前，国内生产的小模数塑料齿轮等精密塑料模具已达到国外同类产品水平。在齿轮模具设计中采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型压缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线造型要求。显示管隔离器注塑模、高效多色注射塑料模、纯平彩电塑壳注塑模等精密、复杂、大型模具的设计制造水平也达到或接近国际水平。实用CAD三维设计、计算机模拟注塑成型、抽芯脱模机构设计新颖等对精密、复杂模具的制造水平提高起到了很到的作用。20吨以上的大型塑料模具的设计制造也已经达到相当高的水平。34英寸彩电塑壳和48英寸背投电视机壳模具，汽车保险杠和仪表盘的注塑模等大型模具，国内都已可生产。国内最大的塑料模具已达50吨。1.2我国注塑模具工业的发展趋势近年来，全球制造业正以垂直整合的模式向中国及亚太地区转移，中国正成为世界制造业的重要基地。制造业模式的变化，必将产生对新技术的需求，也必将导致CAD技术的发展。同时，由于网络技术的大面积应用，正如10年前由于成本的大幅度下降，是的微机进入千家万户改变我们的生活一样，网络应用的普及将在更大程度上改变制造业的模式。作为产品制造的重要工艺装备、国民经济的基础工业之一的模具工业将直接面对竞争的第一线，模具工业除其需要“高技艺”的从业人员外，还需要多个的“高技术”来保证。1.协同创新方向将成为模具设计的主要方面制造业垂直整合的模式使得世界范围内产品销售、设计、生产和模具制造分工更明确。为了缩短产品上市周期，使模具设计充分理解产品设计的意图，在产品的设计阶段，模具设计即同时开始，产品设计工程师和模具设计工程师需尽早进入协同设计状态。由于在制造流程中各个环节所采用的CAD系统可能不一定相同，这就要求未来的CAD系统要具备协同的能力，对上下游的数据要能够随时交换，对所产生的数据彼此能够处理，数据产生及处理也需要标准化。因为产品需要创新，因此，模具设计也需要能够体现产品的创新，如在逆向工程中更重要的是对产品结构和产品的外观进行创新再设计4。2.模具制造信息将更加丰富，制造过程将更加有效目前，模具制造厂已经较广泛地采用了数控加工。为了保证加工质量、提高加工效率、改进制造流程，有较多的模具制造厂开始使用多坐标数控加工、高速铣削加工及基于快速原型的模具制造等方法。由于制造设备的丰富，制造信息的增加，我们将看到，今后的制造信息将不仅仅是只提供数控编程加工的G代码，更重要的是，从设计开始，将进行制造过程的设计，即提供模具制造的工艺流程，不仅包含工艺表格、加工参数，还包括模具加工的卡具设计、加工的装卡过程及各工序的G代码，并且在各部分工序过程均有仿真，还可以在网络上共享5。3. 激光技术的应用日益受到重视激光技术在模具制造中的应用主要是在快速成形与一些特殊模具的加工两个方面。快速成形是根据CAD的数据，不借助任何机械加工工具，通过逐层增加材料的方法（如聚合、粘结、烧结等）快速制造出零件原型或零件实物，故也称快速原型制造（缩写PRM）技术6。快速成形技术主要有立体光固造型（SLA），选择性激光烧结（SLS），分层实体制造（LOM）等7。该技术将CAD技术、激光技术、CNC技术、材料加工和材料科学技术有机地结合起来，给模具制造业带来了根本性的变革。4. 模具CAD技术应用的ASP模式，将成为发展方向8,9由于今天模具行业实际上已经成为高技术最密集的行业，任何企业要拥有全部最新出现的技术，成本将非常高，而且还要培养并且留住掌握这些技术的人才也会非常困难。因此，将出现模具CAD应用的ASP模式，即产生各种专门技术的应用服务单位，为模具企业提供技术服务，整个社会是一个大的模具制造企业，按照价值链和制造流程分工，将制造资源最优发挥，应用服务包括如逆向设计、快速原型制造、数控加工外包、模具设计、模具成型过程分析等。第2章 塑件的结构工艺性分析2.1塑料的成型工艺特性塑料的成型工艺性：热力学性能，结晶性，取向性，收缩性，流动性，相容性，吸湿性，热稳定性。1. 塑料成型收缩性塑料制品从模具中取出冷却后一半都会出现尺寸缩减的现象，这种塑料成型冷却后产生体积收缩的特性称为塑料的成型收缩性。影响塑料收缩性的因素有：塑料品种，成型特征，成型条件，模具结构。塑料收缩性的表达方式：实际收缩率SS和计算收缩率Sj。实际收缩率SS即成型塑件从其在成型温度时的尺寸到常温时的尺寸之间实际发生的收缩百分数。SS=(a-b)/b100%a表示模具型腔在成型温度时的尺寸，b表示塑料制品在常温时的尺寸。计算收缩率Sj即模具型腔在常温时的尺寸与塑件到常温时的尺寸之间实际发生的收缩百分数。Sj=(c-b)/b100%b表示塑料制品在常温时的尺寸，c表示模具型腔在常温时的尺寸。2. 塑料的流动性树脂聚合物所处的温度大于其粘流温度f时发生的大分子之间的相对滑移现象，表现为成型过程中在一定温度和一定压力下塑料熔体充填模具型腔的能力。影响流动性的主要因素有：塑料的品种，成型工艺，模具结构等。塑料的流动性与塑料树脂本身的分子结构、塑料原材料的组成（即所用的各种塑料添加剂的种类、数量等）有很大的关系。不同塑料的流动性也各异，同一种塑料，型号不同流动性也不同。成型工艺条件对塑料的流动性有很大的影响，熔体和模具温度提高、成型压力增大，都会使流动性提高。模具型腔简单，成型表面光滑，有利于改善流动性。塑料流动性的表达方式：热塑性塑料即熔融指数，热固性塑料指拉西格压模测定其流动性。3. 塑料的相容性塑料的相容性即塑料的共混性。塑料合金：不同塑料进行共混以后，也可以得到单一塑料所无法拥有的性质。这种塑料的共混材料称为塑料合金。相容性：两种或两种以上的塑料共混后得到的塑料合金，在熔融状态下各种参与共混的塑料组分之间不产生分离现象的能力。相容性好则可能形成均相体系，相容性不好可能会形成多相结构。在一定条件下也可能形成均匀的分散体系。同时，相容性是研究高分子合金的一个非常重要的问题。4. 塑料的热敏性和吸湿性塑料的热敏性是指塑料在受热、受压时的敏感程度，也成为塑料的热稳定性。热敏性塑料在高温或高剪切力等条件下工作时，树脂高聚物本体中的大分子热运动加剧，有可能导致分子链断裂，导致聚合物分子微观结构发生一系列的化学、物理变化，宏观上表现为塑料的降解、变色等缺陷的特性的塑料。解决塑料热敏性的方法有：在塑料中添加一些抗热敏的热稳定剂；控制成型生产的温度；合理的模具设计等。吸湿性是指塑料对水的亲疏程度。一般具有极性基团的塑料对水的亲附性较强，例如：聚酰胺、聚碳酸酯等。具有非极性基团的塑料对水的亲附性较小，例如聚乙烯等。塑料的吸湿性会导致塑料制品表面产生银丝、气泡等缺陷，严重影响塑料制品的质量。解决塑料吸湿性的方法：在塑料成型加工前进行烘干处理。2.2塑件的结构工艺性分析产品的结构设计产品ID（外观）设计产品的模具设计塑件的设计流程如图2-1所示。图2-1 1.塑件的结构设计结构工艺性：塑件的尺寸、形状、壁厚及表面特征等成型加工的适应性。结构工艺设计总体要求：（1）保证之间的外观要求，尽量不改变外观造型。（2）保证之间的使用要求，满足力学、机械、电器性能。（3）保证之间的装配要求，使各零部件便于装配。（4）保证之间的成型要求，使得模具设计制造简单。塑件的三维图如图2-2所示。图2-2 塑制品的形状较为简单，所用的原料为PP。 聚丙烯，英文名称：Polypropylene，日文名称：，分子式：C3H6nCAS 登录号：9003-07-0，简称：PP由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规聚丙烯（isotaeticPolyProlene）、无规聚丙烯（atacticPolyPropylene）和间规聚丙烯（syndiotaticPolyPropylene）三种。 (1)基本特性：聚丙烯无色、无味、无毒。外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透明更轻。密度仅为0.90-0.1g/cm。它不吸水，光泽好，容易着色。屈服强度、抗拉、抗压强度和硬度及弹性比聚乙烯好。定向拉伸后聚丙烯可制作铰链，有特别高的抗弯疲劳强度。如用聚丙烯注射成型一体铰链，经过7X10次开闭弯折未产生损坏和断裂现象。聚丙烯熔点164170，耐热性好，能在100以上的高温下进行消毒灭菌。其低温使用温度达-15，低于-35会断裂。聚丙烯绝缘性好。因为不吸水，绝缘性能不受潮湿的影响。但在氧、热、光的作用下极易解聚、老化，所以必须加入防老化剂。 (2)主要用途：聚丙烯可用作各种机械零件如法兰、接头、泵叶轮、汽车零件和自行车零件。作水、蒸汽、各种酸碱等的输送管道，化工容器和其他设备的衬里、表面涂层。制造盖和木体合一的箱壳，各种绝缘零件，并使用于医药工业中。 (3)成型特点：成型收缩范围大，容易发生缩孔、凹痕及变形；聚丙烯热容量大，注射成型模具必须设计能充分进行冷却的冷却回路；聚丙烯成型的适宜模具温度为80左右，不可以低于50，否则造成成型塑件表面光泽差或者产生熔接痕等缺陷。温度过高产生翘曲。 (4)干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。 PP塑料的主要性能指标如表2-1所示。表2-1 PP塑料主要的性能指标密度(g/cm)0.900.1收缩率%1.02.5熔点164170热变形温度70抗张强度Mpa30拉伸强度Mpa9597熔化温度220275屈服强度Mpa27.5分解温度350抗拉屈服点0.1MPa690拉伸弹性模量0.1MPa2.5104击穿强度Kv.cm-118.6体积电阻系数cm10121014弯曲数量GPa1.10PP注射成型工艺参数如表2-2所示。表2-2 PP注射成型工艺参数注塑机类型螺杆式喷嘴形式通用式前段150170中段180190后段190205喷嘴温度170190模具温度4060注塑压80100MAP保压约为循环时间的30注塑时间15保压时间515冷却时间515周期1530后处理红外线烘箱温度70时间0.312.3注塑机的初步拟定经过塑件在PRO/E里分析得出制件的体积、局面面积、密度、质量。PP材料的密度p=0.9g/cm接水盒下盖的体积V1=78.7cm接水盒上盖的体积V2=17.7cm根据M=pv，可以计算得出塑件的质量接水盒下盖的质量V1=70.8g接水盒上盖的质量V2=16g 根据塑料制品的体积或质量，且根据工厂现有的注射机型号和规格以及考虑制品的结构特征，初步选定注塑机型号为HTF160XB。其HTF160XB注塑机主要技术参数如表2-3 所示。表2-3 HTF160XB注塑机的参数 型号单位1602A1602B1602C 参数螺杆直径mm404548理论注射容量cm3253320364注射重量PSg230291331注射压力Mpa202159140注射行程mm201螺杆转速r/min0230料筒加热功率KW9.3锁模力KN1600拉杆内间距(水平垂直)mm455455允许最大模具厚度mm500允许最小模具厚度mm180移模行程mm420移模开距(最大)mm920液压顶出行程mm140液压顶出力KN33液压顶出杆数量PC5油泵电动机功率KW18.5油箱容积l240机器尺寸(长宽高)m5.41.452.05机器重量t5最小模具尺寸(长宽)mm3203202.3.1合模力校核运用公式： F=1600KN1.23019316=695376N=695KN 表示注射机的额定锁模力（N），该型注射机为1600kN； 表示为安全系数，一般取1.11.2； 表示为模腔平均压力（一般为2040Mpa） 表示为塑件最大成型面积（19316）。（这个可以在3D软件中，分别测量两个塑件和浇注系统在XOY平面上的投影面积即可）2.3.2最大注射压力的校核 注射压力压力的较核是核定注射机的最大压力能否满足该塑料成型的需要，塑件成型所需要的压力是由注射机类型、喷嘴形式、塑料流动性、浇注系统和型腔的流动阻力等因素决定的。如螺杆式注射机，其注射压力的传递比柱塞式注射机好，因此，注射压力可取得小一些；流动性差的塑料或细长流程塑件注射压力应取得大一些。设计模具时，可以参考各种塑料的注射成型工艺确定塑件的注射压力，再与注射机额定压力相比较。 因本设计才用球形喷嘴，采用的PP塑料流动性好，因此本注射的注射压力足够。第3章 饮水机接水盒三维实体设计3.1 Pro/E软件的简介Pro/E（Pro/Engineer操作软件）是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，简称PTC）的重要产品。在目前的三维造型软件领域占有重要的地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。Pro/E第一个提出参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。Pro/E的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实行并行工程设计，它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。Pro/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等、保证用户可以按照自己的需要进行选择和使用。3.2 Pro/E软件特点Pro/Engineer作为一种全参数化的计算机辅助设计系统，与其他计算机辅助设计系统相比拥有许多独特的特点，充分了解这些特点后能够正确理解其设计理念，使产品的设计不仅能够满足要求，而且具有很强的弹性和灵活性。它主要的5个特点：1.三维实体造型Pro/Engineer是一个实体建模器，允许在三维环境中，通过各种造型手段达到设计目的，能够将用户的设计思想以最逼真的模型表现出来，用户能够更直接地了解设计的真实性，避免了设计中的点、线、面构成几何的不足。2.以特征造型为基础Pro/Engineer是 一个给予特征的实体建模工具，系统认为特征是组成模型的基本单元，实体模型是通过多个特征的创建完成设计，也就是说实体模型是特征的叠加。3.参数化Pro/Engineer是一个全参数化的系统，几何形状和大小都由尺寸参数控制，在产品设计过程中使用的所有尺寸参数与物理参数都存放于单一的数据库中，可随时修改这些尺寸参数并对设计对象进行分析，计算出模型的体积、面积、质量、惯性矩等；特征之间存在着相依的关系，即所谓的“父-子”关系，是的某一特征的修改，同时会牵动其他特征的变更；可以运用强大的数学运算方式，建立各特征之间的数学关系，使得计算机能自动计算出模型应有的形状和固定位置。4.相关性Pro/Engineer创建的三维零件模型以及由此产生的二维工程图、装配部件、模具、仿真加工等，他们之间双向关联，采用单一的数据管理，既可以减少数据的存储量以节约磁盘空间，又可以在任何环节对模型进行修改，同时与模型相关的对象也会自动修改，保证了设计数据的统一性和准确性，也避免了因反复修改而花费大量的时间。5.系列化 Pro/Engineer能够依据创建的原始模型，通过家族表改变模型组成对象的数量或尺寸参数，建立系列化的模型，这也是建立国家标准件库的重要手段之一。第4章 分型面及浇注系统的设计4.1分型面的选择 选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则： 1.分型面应选在塑件外形最大轮廓处。 2.确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模。 3.保证塑件的精度要求。 4.满足塑件的外观质量要求。 5.便于模具加工制造。 6.对成型面积的影响。 7.有利于提高排气效果。 8.对侧向抽芯的影响。 9.确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模。通常分型面的选择择应尽可能使塑件在开模后留在动模一侧，这样有助于动模内设置的推出机构动作，否则在定模内设置推出机构往往会增加模具的复杂性10.分型面应有利于侧向抽芯，但是此模具无须侧向抽芯，此点可以不必考虑。11.考虑侧向轴拔距。一般机械式分型 抽芯机构的侧向轴拔距都较小，因此选择分型面的时应将抽芯或分型距离长的方向置于动、定模的开合模方向上，即将短轴拔距作为侧向分型或抽芯。并注意将侧抽芯放在动模边，避免定模抽芯。12.有利于排气。当分型面作为主要排气渠道时，应将分型面设计在塑料的流动末端，以利于排气。13.模具零件易于加工 综合考虑以上分型面的选择原则，综合制品的结构形状，该饮水机接水盒的分型面设计如图4-1所示。图4-14.2浇注系统的设计普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。在设计浇注系统之前必须确定塑件成型位置，可以用一模两腔，浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要的环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观，物理性能，尺寸精度）都有直接的影响，设计时必须按如下原则： 1.型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料现象。 2.型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。 3.系统流道应尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大，太大则塑料耗费大）尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽可能小。 4.对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，及分流道尽可能平衡布置。 5.满足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。 6.浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小型芯，防止型芯变形浇口的残痕不应影响塑件的外观。 浇注系统的作用是（1）将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输送到型腔，同时使型腔内的气体能及时的顺利地排除。（2）在塑料熔体填充及凝固的过程中，将注射压力有效地传递到型腔的各个部位，以获得形状完整、内外在质量优良的塑料制件本塑件用的一模两腔的摆放因此有两条对称的分流道，浇口的类型是侧浇口。设计图形如图4-2所示。图4-24.2.1主流道设计 主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部位开始，到分流道为止的塑料熔体的流动通道。属于从热的塑料熔体到相对较冷的模具的一段过渡的流动长度，因此，他的形状和尺寸最先影响这塑料熔体的流动速度及填充时间，必须使熔体的温度降和压力降最小，且不损害其把塑料输送到最“远”位置的能力。 在卧式或立式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，为使凝料能从其中顺利拔出，需要设计成圆锥形，锥角为2-6度，表面粗糙度值Ra0.8um。 主流道的设计要点如下： 1.为便于从主流道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀，主流道设计成圆锥形，因PP的流动性为中性，故其锥度取1.5度，过大会造成流速减慢，易成涡流，内壁粗糙度为R0.8um。 2.主流道大端呈圆角，其半径取r=13mm,以减少流速转向过渡的阻力，r=1.5mm. 3.在保证塑件成形良好的情况下，主流道的长度应尽量短，否则会使主流道的凝料增多，且增加压力损失，使塑料熔体降温过多影响注射成形。 4.为使熔融塑料完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接，主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径为r2=r1+(12),其小端直径D=d+(0.51),凹坑深度常取34mm。在此模具中取r2=1112mm 5.由于主流道要与高温高压的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道衬套，以便选用优质钢材单独加工和热处理，其大端兼作定位环，圆盘凸出定模端面的长度H=510mm。如图4-3所示。图4-3浇注系统示意图4.2.2冷料井设计冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是接受料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。冷料井的直径宜大于大端直径，长度约为主流道大端直径。基于本次设计的模具，可采用底部带有拉料杆的冷料井，这类冷料井的底部由一个拉料杆构成。拉料杆装于型芯固定板上，因此它不能随脱模机构运动。利用球头形的拉料杆配合冷料井。本产品是一模两腔拉料杆的位置也就属于冷料井如图4-4所示。图4-4 冷料井示意图4.2.3分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开在分型面上，起分流和转向的作用。分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等，圆形和正方形截面流道的比表面积最小（流道表面积于体积之比值称为比表面积），塑料熔体的温度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困难，而且正方形截面不易脱模，所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及U形。分流道设计要点：不论采取任何一种形状的分流道，一般对流动性好的聚丙烯等取较小的截面确定分流道截面尺寸的大小时也应该考虑到，若截面过大，不仅积存空气增多，塑件容易产生气泡，而且增大塑料耗量，延长冷却时间，若截面小，会降低单位时间内输送的塑料熔体流量，使填充时间延长，导致塑件常出现缺陷。1.在保证足够的注塑压力使塑料熔体能顺利的充满型腔的前提下，分流道截面积与长度尽量取小值，分流道转折处应以圆弧过度。2.分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料井。对于此模来说在分流道上不须开设冷料井。3.分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上，也可以同时开设在动，定模板上，合模后形成分流道截面形状。4.分流道与浇口连接处应加工成斜面或者直面，并用圆弧过度。分流道的长度：分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置，从在输送熔料时减少压力损失，热量损失和减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。分流道的断面：分流道的断面尺寸应根据塑件的成形的体积，塑件的壁厚，塑件的形状和所用塑料的工艺性能，注射速率和分流道长度等因素来确定。分流道要减小压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，同时因考虑加工的方便性。分流道应考虑出料的流畅性和制造方便，熔融料的热量损失小，流动阻力小，比表面和小等问题，由于采用的是潜伏式二级分流道对热损失及流动提出了较高的要求，采用圆形的份流道，为了保证外形无浇口痕，浇口前后两端形成较大的压力差，增加流速，得到外形清晰的制件，提高熔体冷凝速度，保证熔融的塑料不回流，同时可隔断注射压力对型腔内塑料的后续作用，冷却后快速切除。如图4-5所示。图4-5 分流道与浇口示意图分流道的布局：在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡两种，根据本模具的要求我们选取平衡式，也就是指分流道到各型腔浇口的长度，断面形状，尺寸都相同的布置形式。它要求各对应部位的尺寸相等。这种布置可实现均衡送料和同时充满型腔的目的，是成型的塑件力学性能基本一致。而且在此模具中不会造成份流道过长的缺点。该塑件是一模两腔所以分流道的布局方式如图4-6所示。图4-6分流道的布局示意图4.3.4浇口选择 浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道（除直接浇口外），它是浇注系统的关键部分。其主要作用是：1.型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流。2.易于在浇口切除浇注系统的凝料。浇口截面积约为分流道截面积的0.030.09，浇口的长度约为0.5mm2mm，浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模是逐步纠正。当塑料熔体通过浇口时，剪切速率增高，同时熔体的内磨檫加剧，使料流的温度升高，粘度降低，提高了流动性能，有利于充型。但浇口尺寸过小会使压力损失增大，凝料加快，补缩困难，甚至形成喷射现象，影响塑件质量。浇口位置的选择：1.浇口位置应使填充型腔的流程最短。这样的结构使压力损失最小，易保证料流充满整个型腔，同时流动比的允许值随塑料熔体的性质，温度，注塑压力等的不同而变化，所以我们在考虑塑件的质量都要注意到这些适当值。2.浇口设置应有利于排气和补塑。3.浇口位置的选择要避免塑件变形。采侧浇口在进料时顶部形成闭气腔，在塑件顶部常留下明显的熔接痕，而采用点浇口，有利于排气，整件质量较好，但是塑件壁厚相差较大，浇口开在薄壁处不合理；而设在厚壁处，有利于补缩，可避免缩孔、凹痕产生。4.浇口位置的设置应减少或避免生成熔接痕。熔接痕是充型时前端较冷的料流在型腔中的对接部位，它的存在会降低塑件的强度，所以设置浇口时应考虑料流的方向，浇口数量多，产生熔接痕的机会很多。流程不长时应尽量采用一个浇口，以减少熔接痕的数量。对于大多数框形塑件，浇口位置使料流的流程过长，熔接处料温过低，熔接痕处强度低，会形成明显的接缝，如果浇口位置使料流的流程短，熔接处强度高。为了提高熔接痕处强度，可在熔接处增设溢溜槽，是冷料进入溢溜槽。筒形塑件采用环行浇口无熔接痕，而轮辐式浇口会使熔接痕产生。5.浇口位置应避免侧面冲击细长型心或镶件。常用的浇口形式有： （1）侧浇口：又称边缘浇口国外称之为标准浇口。 （2）直接浇口：又称中心浇口、主流道型浇口或者非限制性浇口。 （3）扇形浇口 （4）平逢浇口：又称薄片式浇口。 （5）环形浇口 （6）盘形浇口：类似于环形浇口。 （7）轮辐浇口 （8）点浇口：又称针点浇口、橄榄形浇口、菱形浇口。 （9）护耳浇口：又称分接式浇口 （10）爪形浇口：类似侧浇口。本塑件的浇口设计属于简单的侧浇口。它的流动阻力小、料流动速度快及补缩时间长的特点，但注射压力直接作用在塑件上，容易在进料处产生较大的残余应力而导致塑件翘曲变形，浇口痕迹较明显，这类浇口大多数用于注射成型大型壁厚长流程深型腔的塑件及一些高粘度塑料，如聚丙烯等收缩率有较大的差异的产品，因此本塑件也属于这类型即用了侧浇口的设计。第5章 饮水机接水盒注射模设计5.1模具设计流程 1.接受任务书一般情况下，成型塑料制件的任务书通常由产品设计者提出，具体有完整的设计要求，所用的材料的材质，塑料产品说明书或技术要求等内容。 2.收集、分析、消化原始资料收集有关制件成型工艺、成型设备、特殊加工等资料。(1) 消化塑料制件图(2) 确定成型方法(3) 选择成型设备(4) 型腔布置(5) 浇注系统要考虑主浇道、分浇道及浇口的形状、位置、大小，排气系统要选择排气槽位置、大小等。(6) 根据对顶杆、顶管、推板等要素考虑，确定定出方式，选择侧凹处理方法及抽芯方式。(7) 一般采用油浴加热及水冷方式，并确定加热冷却沟槽的形状、位置及安装部位。(8) 根据模具材料、强度计算以及经验，确定模具外形尺寸零件、外形结构。(9) 确定主要成型零件、结构件的结构形式。(10) 考虑模具部分的强度，计算成型零件工作尺寸。 3.绘制模具图按照国家标准绘制，无国家规定的可结合习惯画法，需给出总装图及全部零件图以及技术要求。 4.校对、审图(1) 模具及其零件与塑件图纸的关系，模具及模具零件的材质、硬度、尺寸精度、结构等是否符合产品图纸的需要。(2) 塑料制件方面，重点考虑塑料物料的流动、缩孔、裂口、脱模方式是否会影响塑料产品的实用性能、尺寸精度、表面质量等方面的要求。(3) 成型设备方面，如选择注塑模具需考虑注射量，注射压力，确定模具安装，脱模有无问题。(4) 主要考虑加工是否简单，成型材料的收缩率选用是否正确。(5) 图纸校对完，按程序审批，出正式加工图纸。 5.模具加工由制造单位技术人员分析总装图及零件图要求，填写制造工艺卡片，准备所需材料，最终加工制造模具。5.2凸凹膜的设计5.2.1模具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%,考虑到模具制造的现有条件，模具公差=/3。 1.型腔和型芯工作尺寸计算12 型腔长度径向尺寸： 接水盒上盖和下盖长度基本尺寸一样：测量得出：S1=192 mmDm(1+Scp)d-x)=195.36 （x0.75）型芯长度径向尺寸 接水盒上盖和下盖宽度基本尺寸一样：测量得出：S2=78.25 mmdm(1+Scp)D-x)79.92 （x0.75）型腔深度尺寸 接水盒上盖型腔深度基本尺寸：测量得出：H1=3 mm接水盒下盖型腔深度基本尺寸：测量得出：H2=60 mm Hm(1+Scp)h-x)=3.05 （x0.6）Hm(1+Scp)h-x)=61.05 （x0.6）型芯高度尺寸接水盒上盖型芯高度基本尺寸：测量得出：H3=3 mm接水盒下盖型芯高度基本尺寸：测量得出：H4=58 mmhm(1+Scp)H+x)3.05 （x0.6）hm(1+Scp)H+x)59.02 （x0.6） 2.型腔侧壁厚度和底板厚度计算 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。 (1)壁厚的计算 按刚度条件计算12 P表示型腔内塑料熔体压力，取p =60MPa，h1表示型腔侧壁高度 h1=25mm，E表示型腔材料弹性模量，中碳钢E2.1100000MPa。 12 （wr） 经计算得：S26.37mm，取S30mm。 (2)型腔底板厚度计算 按强度计算 取P60MPa，r8.5mm 表示模具强度计算的许用应力，一般中碳钢160MPa。 计算得：h30mm。5.2.2型腔布置方案的比较与确定型腔的布置方案常用的有两种：第一种方案为平衡式，第二种方案为非平衡式。平衡式是指从主流道到各个型腔的分流道，其长度，截面形状和尺寸均对应相等，这种设计可直接达到各个型腔均衡进料的目的，在加工时，应保证各对应部位的尺寸误差控制在1以内；非平衡式是指由主流道到各个型腔的分流道的长度可能不是全部对应相等，为了达到各个型腔均衡进料同时充满的目的，就需要将浇口开成不同的尺寸，采用这类分流道，在多型腔时可缩短流道的总长度，但对于要求精度和性能较高的塑件不宜采用，因成型工艺不能很恰当很完善地得到控制。本产品是以平衡式的型腔布置的。是为了更方便的加工，更好的让塑料平衡充满平衡式型腔布局方案如图5-1所示。图5-1 平衡式型腔布局示意图5.3导向定位机构的设计 导向机构的作用是： 1.定位作用，当模具闭合后。保证动模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精度。 2.导向作用，当合模时首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进如型腔造成成型零件损坏。 3.承受一定的侧向压力。塑料熔体在充型过程中可能产生单侧向力，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱承受了一定的侧向压力以保证模具的正常工作。本设计的导向机构采用导柱导套形式，如图5-2所示。 5-2导柱导套示意图5.4推出机构设计在对饮水机接水盒塑件进行脱模是必须遵循以下原则：1.因为塑料收缩是抱紧凸模，所以顶出力的作用点应尽量靠近凸模。因为塑件的壁厚的关系我们可以利用推板。2.顶出力应作用在塑件刚性和强度最大的部位，如加强筋，壁厚等处。作用面积尽可能大一些，以防止塑件变形和损坏。3.为了保证良好的塑件外观，顶出位置应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位。将顶杆设计在塑件的内部型腔。4.若顶出部位需设在塑件使用或装配的基准面上时，对不影响塑件尺寸和使用，一般顶杆与塑件接触处凹进塑件0.1mm；否则塑件会出现凸起，影响基面的平整。推出机构的主要由推出零件、推出固定板、推板、推出机构的导向与复位部件等组成。模具推出机构如图5-3所示。 图5-3模具推出机构示意图 推出机构中，凡直接与塑件相接触、并将塑件推出型腔或者型芯的零件称为推出零件常用的推出零件有推杆、推管、推件板、成型推杆等，图5-2的推出机构是属于推杆推出的机构，。为了保证推出零件合模后能回到原来位置，需要设置复位机构，设置了复位杆可以在推出机构中，从而保证了推出平稳、灵活的角度考虑。5.5冷却系统 根据模具冷却系统设计原则：冷却水孔数量尽量多
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