毕业设计（论文）-塑料扳手注塑模具设计

塑料扳手注塑模具设计塑料扳手注塑模具设计摘要:本设计主要是对塑料扳手的模具设计,通过对塑料扳手进行一系列的工艺分析和结构比较以及计算和验证，最后设计出符合实际要求的塑料模具。设计和制造塑料扳手的目地及作用是发挥塑料材料的特性，在特殊行业和特殊工作环境中以塑代钢，从而达到节约材料，减少环境污染的目地。在本设计的设计过程中，通过翻阅大量模具设计方面的资料和参考文献以及机械绘图方面的标准，最后参考课程设计的经验和在模具厂里实习的经历，对塑料模具的基本组成结构进行更加系统全面的认识，利用CAD进行二维绘图，利用Pro/E，UG进行三维建模，然后对模具进行大量的数据分析和计算最终设计出符合要求的塑料模具。通过这次设计不仅提高了设计者模具方面的专业知识而且拓宽了对模具行业的认识，更为以后从事模具设计和制造工作提供了新的思路和经验。关键词：塑料；模具；分型面；注射机Design

of

Plastic

Wrench

Injection

MoldAbstract:This

design

is

mainly

for

plastic

wrench

mold

design,

through

a

series

of

process

analysis

and

structural

comparison,

calculation

and

verification

of

plastic

wrench,

finally

design

a

plastic

mold

that

meets

the

actual

requirements.

The

purpose

and

function

of

designing

and

manufacturing

plastic

wrench

is

to

play

the

characteristics

of

plastic

materials,

to

replace

steel

in

plastic

industry

and

special

work

environment,

so

as

to

save

materials

and

reduce

environmental

pollution.In

the

design

process,

through

access

to

a

large

number

of

data,

the

design

manual

and

standard

mould

combining

the

textbook

knowledge

and

guide

the

teacher's

help,

a

more

comprehensive

understanding

of

the

system

basicstructure

of

plastic

mold,twodimensionaldrawingdimensionaldrawingusingCAD,using

Pro/E,

UG

three-dimensional

modeling,

and

then

to

die

analysis

and

calculation

of

the

final

design

to

meet

the

requirements

of

a

large

number

of

data

of

plastic

mold.

Through

this

design,

I

not

only

improved

professional

knowledge,

but

also

widened

my

understanding

of

mold

industry,

providing

valuable

experience

for

mold

design

and

manufacture

in

the

future.Key

words：Plastic;Mould;Partingsurface;Injection;Machine目录1绪论 绪论在我国，塑料模具市场发展非常迅速，尤其是近几年里在国家“一带一路”政策下一大批塑料模具行业也如雨后春笋般迅速崛起，塑料制品对外出口比重也逐渐增大。模具设计，模具制造，模具软件等现在都有了一定的发展规模和水平。塑料扳手就是要用塑料模具去成型，传统的钢制扳手与塑料扳手相比体积大，质量重，耐腐蚀性差。所以随着对塑料材料的研发和工艺性能的改善，用塑料材料代替钢制材料成型扳手工具的方法会成为一种趋势。1.1选题的背景和意义塑料制品在目前工业发展中的地位和应用所占的比重越来越大，越来越多的传统产品被塑料所取代，这主要是因为塑料件具有一些传统材料所没有的优点决定的。模具被称谓工业生产之母，它也是国民经济发展的重要基础之一。在当今时代生活中使用的塑料件越来越多，而成型塑料件的工具就需要模具，所以模具的好坏直接影响着塑料件的质量。所以设计和制造更好更加高精密的模具，学习更加全面高深的模具知识具有非常现实和实在的意义。1.2塑料模具的分类和实际应用1.2.1塑料模具的分类压塑，注塑、挤塑、吹塑，塑料吸塑模，高发泡聚苯乙烯成型模具。1.2.2塑料模具的实际应用近几年来我国工业水平的提高是可亲身感觉得到的，一大批新技术不断在各行各业中使用，新型材料的研发也在不断刷新着行业的记录，特种塑料成型工艺越来越完善，越来越多的产品被塑料产品所代替，如：家用垃圾兜、马路井盖，建筑水道系统，自行车外架、生活部分用品等各个领域，用塑料制品代替传统制品的比重越来越大，所以合理的设计塑料件在某种条件下可以替换金属件。比如家用碗筷，以前都是陶瓷烧制而成，这种成型制成的产品首先是比较重，其次是陶瓷易碎使用寿命不长，加工过程中对大气污染严重，资源消耗大。而现在通过一系列的技术和设计以模具为模板以塑料为原料生产出来的产品形状各异，质量轻，使用寿命也极大的有所提高。1.3本次设计的塑料模具主要内容本次设计主要按几个步骤进行：

（1）对塑料件进行分析（2）选用注塑机（3）对模具设计进行有关计算

（4）模具结构进行设计（5）确定模具大小，选购模架（6）注塑机参数校核验证（7）绘制装配图和零件图

2塑料扳手零件分析 2.1塑料扳手的结构特征和外形特点本次设计的塑料扳手外形如图2.1所示：图2.1塑料扳手2.2塑料扳手使用的材料2.2.1常用塑料类型和其特性（1）聚酰胺6或尼龙6

化学物理特性:

聚酰胺与尼龙的物理化学性能类同，但是，对而言融化时的温度比较低，而且在加工过程中的工艺温度范围调节很广阔。在一定条件下它抵抗外界压力的冲击性能和抵抗塑料溶解性能都要比好的多。

（2）ABS丙烯腈—丁二烯

化学物理特性:

ABS材料由三种不同特性的化学物质单体组成：PROPENE，BUTADIENE，STYRENE。PR强度很高，加热时候化学性质稳定；BU韧性强、抵抗外部冲击能力强；SR加工容易、表面平滑度高，强度在一些条件下的表现也非常可观。从外形和存在状态上看，ABS为非结晶性的材料，这种材料加工性能超强，外观具有优良的特性，尺寸稳定性好，抗冲击强度高。（3）尼龙

物理化学特性:

在聚酰胺材料中是融化时的温度比较高的一种材料，它的属性是一种介于半晶体和晶体之间的一种材料。的强度和刚度可以在一定条件下维持在稳定状态。材料在成型冷却后性能比较特殊通常情况下仍然可以拥有吸湿性能。除此之外不容易和许多溶剂相溶，但是对一些酸性物质和其它一些氯化剂在面对外部力的抵抗力时比较弱。

（4)COH丁二醇酯物理化学特性：

PBT在工程热塑材料中算是最坚韧的一种塑料性材料之一，按存在状态可以叫做半结晶材料，化学稳定性相对而言非常好，机械强度也较高，具有较高热稳定性不易导电。这种材料对环境条件要求比较低，在一般自然状况下都能保持相对比较好的稳定性。但它的吸湿特性相对较差。

（5)聚碳酸酯物理化学特性：

是现在许多项目材料的一种，抗冲击强度和热稳定性与其它材料相比都比较强。表面光泽度高，能够抑制细菌和抵抗污染，燃点高不宜燃烧，缺口受外界冲击强度特别高，收缩率很小，一般在之间。不易成型一些复杂零件，但在实际生产中到底该选用哪种品质的PC材料，不能根据一点就确定，还要以产品的最终期望为准。

PC与ABS两种材料的组合材料具有PC和ABS两者共同特性之外还可以相互弥补两种材料之间的不足从而实现两者优良特征的共同存在。如：把ABS的易加工特性和PC良好的机械特性相互结合，结合成分的多少直接影响材料的热稳定性，于此之外这种结合型新材料还充分展示了其较好的的流动性。

（6)混合物

物理化学特性:

拥有和两种材料的相同特性，例如：把PC的韧性和稳定等等一系列几何性和的化学稳定性、热稳定性之间相互优势结合，从而得到二者的结合物，在使用时侯可以同时兼顾两种材料的特性更加经济和实用，成型的塑料件质量也更加好。（7）聚甲醛物理化学特性:材料具有比较硬的弹性特性，即使环境温度非常低它依旧会有很好的抗蠕变特性。（8）聚丙烯PP属于半结晶性材料的一种。它融化时侯的温度很高，硬度比更高。自然环境条件下，只要均聚物型的温度高于零度以上就显得很脆容易发生一定断裂现象。（9）PPE聚丙乙烯物理化学特性:PPE在实际生产中，市场提供的都是混合型的。比如：等，这样的混合材料一般仍称它为或。（10）PS聚苯乙烯物理化学特性:聚苯乙烯的收缩率在之间，市场上目前绝大多数用的都是这种性质的聚苯乙烯，它属于透明性的非晶体材料。聚苯乙烯的几何稳定性比较稳定、热转变固定、光透性强、不容易导电，而且吸湿倾向很微小。同时这种材料不易被水和一些酸腐蚀。（11）PVC（聚氯乙烯）物理化学特性：PVC材料具有较高的强度、对环境要求低，几何稳定性好，不易燃烧，所以在使用的时候为了更加方便和保证材料的特性要加入稳定剂、较好的润滑剂、辅助剂、各种色料等添加剂。2.2.2塑料（ABS）的特性和注射成型工艺性1.材料性质从其内部材料组成分析是由三种各不相同的材料构成的，从它的综合力学特征分析知道力学性能非常高。从材料加工的难易和机械性能分析，ABS的显著特点是：硬度高、坚韧强、刚性优良。ABS材料化学性质比较稳定它拥有良好的绝缘性。成型加工性能好，和其它材料可相容不排斥，可以很好的与其它材料组合从而具备较多性质。ABS塑料与其它材料不同之处的是它的表面比较特殊可以根据生产需要在一定的条件下对其做电镀处理。在一定条件下不同类型的塑料在变化的温度，压力，时间下塑料的性质各不相同。不同材料的成型工艺参数如下表：表2.1不同塑料参数塑料高压聚乙烯硬聚氯乙烯聚苯乙烯塑料ABS温度/℃喷嘴料筒模具压力MPa注射保压时间/S注射保压冷却总计2.塑料在成型过程中的特点（1)因为ABS溶液的粘度比较高，所以在使用ABS塑料注塑成型一些塑件时，注射成形时所产生的压力值更加高，容易让塑料件对模具型芯的力也会很大，因此这样在模具脱模时塑料件不易离开模具，为了更加方便使塑件快速离开模具就需要设计较大的脱模斜度。（2)塑料的黏性比较高，在实际生产中产品更容易产生一些划痕，所以设计模具时应尽可能的减少浇注系统对材料流动的隔挡，流道的长度需要设计的较短且光滑。（3)由于ABS这种材料的吸水效果好，因此在使用模具之前需要事先对模具进行干燥。（4)在一般成型条件下，ABS材料成型的塑料件尺寸稳定性比其他材料会更好一些。3.表2.2材料成型参数参数取值范围密度ρ收缩率S温度T/℃喷嘴料筒模具压力P/MPa注射保压时间t/S注射保压冷却总计2.3扳手塑料件的参数2.3.1塑料件扳手的质量通过绘图软件计算测得塑料件的相关数据如下图：图2.2塑料件相关参数2.3.2塑料件扳手的投影面积面积=9246.105805201mm^2周长=894.254825541mm误差估计面积=0.000000000mm^2

3塑料扳手模具的设计步骤和各部分组成结构3.1塑料扳手模具的相关设计要求（1）通过计算和考虑塑料件的各个部分结构组成特征，利用画图软件画出塑料扳手的零件图，确定塑料扳手的质量，体积，面积以及投影面积。（2）根据塑料件的设计要求和设计说明选择和确定注射工艺参数，制定相关的注射工艺流程。（3）根据模具设计手册和设计规范选择能符合设计要求和生产情况的注射机。（4）设计模具，主要包括：装配图，零件图，构成模具结构的非标准件零件图。3.2模具的设计步骤和其内容在本设计中设计的模具主要按照如下几个步骤完成：

（1）对塑料扳手进行分析

a.了解塑料扳手的设计要求

b.了解塑料扳手的生产批量c..通过绘图软件计算塑料扳手的体积和质量（2）根据模具大小选用合适的注塑机（3）对塑料扳手模具设计进行必要的结构分析和有关算数运算a.计算确定凹模和凸模的零件尺寸。b.确定模具成型时型腔壁厚和各个模板的厚度。c.确定模具加热系统和冷却系统（水道系统，感应加热线圈的确定）。（4）对模具的结构进行设计a.选择合适的模具分型面和成型塑料扳手的位置。b.设置模具的浇道和分流道，确定浇口道的位置和大小。

c.设计模具在工作时各个零件的结构。

d.模具顶出机构的设计。

e.选择确定拉料杆的形式。

f.确定排气方式（排气槽，排气孔）。(5)确定模具的总体大小和尺寸，选择标准模架。a．校核注塑机最大的进塑量。

b．对注射机的注塑压力进行相关的校核。

c．对注塑机的合模力进行相关必要校核。

d．校核模具与注塑机在安装时的一些相关尺寸，如：注塑机的闭合高度，在开模时模具的开模行程。3.3塑料扳手的模具结构和组成以及作用模具组成如图3.1所示主要包括：成型系统（凸模，凹模，推件杆）、浇注系统（注口套，分流道）、冷却系统（水道，保温系统），导向系统（导柱，导套，滑块）、顶出系统（推板，推杆）、排气系统（排气孔，排气槽）。图3.1模具组成系统分布图成型系统

成型系统部件主要由型芯凸模和凹模组成。由于塑料扳手完全对称，所以本次设计分型面在扳手对称面上，所以凸凹模的型腔几乎一样，但组成型腔的两个模所成型的扳手面还是有区别的。浇注系统

浇注系统主要包括注口套，分流道两部分，它又称为流道系统，它主要是将熔融状态下的塑料体从注射机的喷嘴中引向型腔的，然后通过主流道和分流道，最后通过浇口注入型腔。导向系统导向机构的作用主要是为了确保动模与定模在合模的过程中能够准确对接，起导向作用。几乎在所有的模具中都必须要在模架中设置导向机构，并且在注射模中根据产品设计需要一般都会使用多组导柱和导套，但有的时侯根据需要还需在动模和定模上分别设置精定位装置用于在合模时凸凹模具可以更加精确的对接。有时候为了防止在塑料件在推出过程中上下推板发生倾斜，一般也会在模具的推出机构中设置导向机构来控制方向，例如下图3.2所示导向机构在模具中的分布。图3.2导向机构（4）顶出系统

在模具开模的过程中，为了可以把凝料和注口套内废料拿出，更好的提高生产和提高产品的质量，所以需要顶出系统把废料推出去或者用拉料杆拉出去。推出系统主要是由推杆和推出固定板、推板和拉料杆等组成。在模具的顶出系统中推出固定板又称下推板，推杆主要固定在上推板上，推板中一般还会有固定强制回位复位杆，强制回位在动模和定模合模时带动上下推板运动从而使退出系统回到原位。

（5）冷却系统

熔融的塑料在一定的温度下才能达到最理想的凝固状态，通常情况下模具型腔内的温度对塑料件的质量有很大的影响，所以往往需要在模具中设置调温调节系统对模具型腔的温度进行调节。尤其是对于一些热塑性的塑料需要一般采用注射模成型塑料件，所以需要设计冷却系统来使模具冷却保持一定的温度。在生产中模具冷却常用的办法是在模具型腔和模板内设置冷却通道，在模具成型过程中对冷却通道内充满冷却液利用冷却水的流动性带走模具型腔内的热量。模具的加热一般是在模板内安装一些加热线圈利用线圈通电产生热量对模具进行加热。（6）排气系统

排气系统主要有：排气槽，排气间隙孔。模具中排气系统的作用是将塑料件在成型过程中产生的气体充分排除到模具型腔之外。一般常用的方法是在模具的分型面处开设排气孔和排气槽。设置排气系统的原因是虽然较小的塑件模具排气量不大，分型面之间会存在有微小的间隔，可直接利用模具分型面之间的间隙排气，没有必要再开设排气槽和排气孔，对于还有一些模具的推杆或凸凹模具间隙间隙都可以起到排气的作用，因此有时候有些模具就不必要再开设排气系统。（7）侧抽芯机构在模具设计中有些塑料件需要模具带有侧抽芯才能完成塑料件的产品，比如带测孔，测勾的塑料件，在设计模具时要设置斜滑块来完成侧抽，方便型芯更好的脱模。

4注射机的选用4.1选用注射机的方法和原则由塑件的体积或质量来选定所需模具的结构类型，预选注塑机类型并确定型号，明晰所选择的注塑机详细参数，设计并掌握模具的相关参数，例如：，及，注塑机的额定注塑量，模具锁模力与注射压力，动模板和定模板面积大小以及模具连接时相关螺孔位置，拉杆大小，开合模高度，顶出距离等。4.2注射机的种类和应用范围根据合模与注射零部件工作机制来分主要有卧式注射机、立式注射机、角式注射机三种。如下图4.1就是注塑机的一种模型之一。图4.1注塑机模型图（1）卧式注塑机：是最普通的的类型，其最主要的特点是合模与注射部件的中心线重合或者在同一方向，以保证塑件的同轴度与精度要求，且轴线平行于地面便于安装。其与其它不同的优点是工作重心较低、工作运行过程较为平稳、便于模具的安装与维护，且占地高度较小；主要缺点是所需占地面积较大，其各类型均被大量应用于各种塑件的加工中。（2）立式注塑机：主要特点是所需占地面积小，便于模具和拼接块的拆装，能使塑料熔体塑化均匀，自动化程度较高，提高生产效率。其不足之处在于塑件难于自动离开模具，还需人为干涉或其他手段取出，不利于实行全自动化操作的实现和大型塑料制品的生产，更不利于实现安全生产的目的，此外注塑机身较高，不利于加料与维护。（3）角式注塑机：注射机与模具合模方向轴线相互垂直，适用场合：有侧浇口成型不对称塑料件的模具。4.3注射机的选用选用注射剂时有一些基本要求需要思考：（1）在符合注射要求的前提下，选择现有设备，降低生产成本。根据每个成型周期所需要的最大注射需求量、适合操作的可能性和经济性等要求选取注射机。（2）选择注射机时需要考虑安装与维护的难易程度。基于以上几点，初步选定额定注射量为的螺杆式型注射成型机。通过查阅资料首次选定了合适的注射机之后，然后根据需要校核与之相关的一些参数进一步确定选择的是否符合设计的具体要求，一般当选定注塑机后都需要进行大量计算确定合理性。主要通过四个方面进行校核：注射量，注射压力，锁模力，成型面积。1）校核注塑机最大注射量选用注射机的额定注射量为：1000cm³计算塑件的体积为：V=107.263g/cm³采用一模四腔成型方式，每次成型4个塑料件，计算得出四个塑料件的总体积为：V=107.263×4=429.052g/cm³，计算测得浇道凝料体积为：V=85.305cm³。计算在实际注射时的注射量：V＝107.263x4+85.305=514.357cm³<1000x80%=800cm³通过校核，所以最大注射量满足要求。2）对注射机压力进行校核ABS塑料的注射压力一般在之间,近似可以取为80MPa;查资料知道注射机的注射压力为121MPa大于80MPa，所以选用的注射机的注射压力满足设计要求。表4.1型注射机主要参数装置类型各指标名称参数螺杆直径/(mm)85额定注射量/(cm3)1000加热功率/(Kw)16.5注射装置注射压力/（MPa）121注射行程/(mm)260注射方式螺杆式锁模力/（KN）260最大成型面积/(cm3)1800模具最小厚度/（mm）300锁模装置模具最大厚度/（mm）700模板尺寸/（mm）900X1000喷嘴孔直径D/（mm）7.5喷嘴圆弧半径R/（mm）18定位圈尺寸/（mm）118其它油泵电动机功率/（kW）40，5.5，5.5顶出形式中心液压顶出，两侧机械顶杆顶出3）对锁模力进行校核由上表4.1查的型注射机的锁模力为；在分型面上一个塑料件投影面积为：浇道的凝料为:注塑机在注射时模具的膨胀力：所以锁模力满足设计要求。对一次注塑的最大注射成型面积进行相关校核注射机的最大注射成型面积为：；塑料件在模具分型面中一个塑料件的投影面积为：;浇道凝料面积为：;注射时模具的成型面积：综上得出注塑机的最大注射成型面积符合设计要求。通过计算以上四个方面的校核都满足设计的基本要求，所以选用型螺杆式注射机合适，符合生产需要。

5塑料扳手注射模具设计5.1确定模具型腔和排列形式本设计中模具型腔数和排列方式设计要遵循以下几点：1、注射机的额定最大注射量要满足模具型腔体积和流道浇注系统总的浇注量。2、模具锁模力要符合模具的膨胀力。3、模具型腔要满足塑料件的精度。4、考虑是否具有经济性和价值。模具型腔数目为：n，通过以上四项进行确定，在本设计中模具型腔排布如下图5.1所示：图5.1模具型腔排布图(1)、根据选择的注射机正常情况下的最大注射量计算模具型腔。（5-1）①注射机最大注射量—，单位：cm³；②浇注系统凝料量—，单位取：，通过计算浇道凝料为体积为：；③单个制品的容积或质量——，单位为：cm³,通过计算单个塑料件体积为：107.26cm³(2根据注塑机额定锁模力计算模具型腔。（5-2）：F=4500KN。，通过计算(3)以塑料件精度计算模具型腔一般如果塑料件的成型精度要求较高时，模具型腔的数目不能太多，查阅相关资料知道通常情况下型腔数目不超过4个，因为型腔数目过多在塑料件成型时更难控制每个型腔内的稳定性。（5-3）L—塑料扳手的基本尺寸(mm)。δ—塑料件的尺寸公差(mm)。ΔS—在成型时塑料件一个型腔可能会产生的模具尺寸百分比误差值。(4)以实际经济价值计算模具型腔根据塑料件在加工时所耗费用要最小原则，忽略塑料件在成型之前的预准备时间和在试过程中产生的原材料浪费的费用，单方面只考虑制造模具成本费和加工塑料件的费用。（5-4）Cl——每个模具型腔制造加工的费用。N——需要成型塑料件的总个数。Y——模具在单个小时内成型塑料件需要的费用(元／h)。T——模具一次成型塑料件所需要的时间周期(min)。综上四项因素的考虑，塑料扳手的形状不是太过复杂，而且质量小，采用中型批量生产，所以模具成型采用一模多腔的方式，对称平衡分布，模具的尺寸尽可能减小了许多，生产效率也会得到很大提高，而且得到的塑件质量完美，产品加工成本也更低。5.2选择模具分型面一般模具的分型面通常要选在塑料件截面最大的地方，因为是塑料件在成型的时候需要尽可能的把更多的表面积与模具型腔相接触，这样才能保证成型的塑料件表面光滑质量更好，而且塑料件在脱模的时候更加容易和方便。5.3模具型芯和型腔本设计的塑料扳手形状规则有两个孔，需要两个型芯和型腔去成型，型芯和型腔结构都比较简单，设计的具体结构以及组合形式在装配图和零件图上有详细指出。5.3.1型芯和型腔的结构模具的型腔和型芯通常情况下分为：，两种结构。因为本次设计的扳手结构简单，模具型腔对称分布均匀在加工过程中比较容易，为了节约制造成本可以采用整体式结构。1)型腔采用组合式。定模板与型腔分开，在选择材料时，型腔的材料一般比模板的材料要好一些。在本设计中模具型腔选用的材料为：较好的工具钢，处理方式：淬火处理，硬度为：。2)设计模具型芯结构在本次设计中模具型芯的结构使用的是组合式，在成型的时候型芯会与熔融状态的塑料直接接触，所以型芯是模具成型的重要零件组成之一，使用材料为：较好的工具钢，处理方式：淬火处理，硬度：。5.3.2确定模具型芯和型腔的尺寸查相关资料知道：ABS的收缩率在，取。（1）计算型腔的径向尺寸

材料ABS塑料成型的零件精度要求为4级，模具使用在过程中产生的最大磨损量理论上等于塑料件成型过程中公差的：；一般塑料模具在制造过程中产生的制造公差为：，取，ABS塑料的收缩率在，取0.5%。（5-5）（5-6）(2)计算模具型腔深度本设计中塑扳手的厚度为：，公差为：，查阅相关资料知道模具在使用的过程中产生的最大磨损量理论上等于塑料件成型公差的；制造公差为：，取。（5-7）（3)计算模具型芯径向尺寸

模具使用的过程中产生的最大磨损量理论上等于塑料件成型公差的；制造公差；取。ABS的收缩率为：，取。型芯下如图所示：（5-8）（5-9）图5.2型芯（4）计算模具型芯高度

模具使用的过程中产生的磨损量理论上等于塑料件成型公差的；制造公差为：；取，ABS塑料的收缩率为，取。（5-10）5.4模具的浇注系统5.4.1浇注系统的作用模具的浇注系统是用来连接注塑机把融融的塑料物料可以在一定的时间内快速的充满全部型腔,并且可以在一定的时间内对模具进行保压和保温，从而达到提高塑料件成型精度和质量的目地。5.4.2浇注系统的组成浇注系统的组成包括：浇（注）口套，定位环，凝料拉料杆，主流道，分流道，浇口（侧浇口，点浇口，直浇口），冷料穴。5.4.3浇注系统的设计1）、模具浇口套的设计。查阅资料知道注射机的定位孔直径为：，明显与注口套的下部结构不同，所以定位环和注口套结构采用分离的结构，具体如图5.3所示：注塑机喷嘴半径为：，喷嘴直径为。浇口套结构：套凹球面半径为：，深度为：。进料口直径为：，出料口直径为：。口套外径为：。口套的材料选热处理，图5.3浇口套形状2）、模具定位环的设计。注射机在定模板上定位孔直径为：。所以定位环的结构和尺寸如图5.4为：外径为：，厚度为：。定位环固定的螺钉为：内六角螺钉。材料选用：P20图5.4定位环配合图3）、废料凝料拉料杆。根据浇口套出料口的直径计算拉料杆的直径为：10mm，结构如图所示，采用Z字形结构，这样更容易固定凝料方便拉出。外形结构如5.5所示：材料选用45钢热处理，，表面粗糙度为：。配合，外径尺寸取。图5.5拉料杆外形图4）主流道主流道主要由浇口套而形成主流道采用圆锥形结构，上半部分的直径要和注射机喷嘴可以准确配合，结构如下图5.6。主流道上部分直径为：3.5mm,下部分直径为：11.3mm，高度为：111.6mm,锥角为2。图5.6流道5）分流道的设计分流道位置大多数存在在定模板上，一般情况下分流道常用的的截面形状有：梯形和U形两种形式，考虑成本和加工的难度主要通常选用半圆形。流道分为两级，但为了更好的使熔融状态的塑料进入到指定的位置，所以分流道的半径采用相同大小，为。6）浇口浇口外廓形状有很多，根据扳手的外形结构特点和模具的标准，本设计选用侧浇口，形状为圆形，半径为：b=5mm，长度为：l=13mm。在本设计中分流道的横截面用的是梯形结构，梯形大底边宽度为：b=10mm，高度为：h=4mm，斜角为：α=6°。本设计中成型采用直浇口成型，其浇注系统如图5.7所示：5.7浇注系统三维结构5.5推出机构5.5.1推出机构种类和作用种类类别：推杆式，推管式、推板式三种形式。推出结构的作用：模具在开合模时，推杆，推板和推管相互配合促使模具的正常运行和保证塑料件的质量。可以在开模时推出塑料件，使塑料件可以顺利脱模。对于本设计来说，塑料扳手的形状简单所以可以采用一般的推出机构就可以完成。5.5.2推出机构零件组成构成推出机构组成的相关零件：顶针，顶板导柱，顶板导套，强制复位，上推板，下推板，推杆，固定螺钉，支承柱。5.5.3推出机构的设计1）、设计推杆根据塑料件的大小和模具的大小确定推杆的直径为：，结构为：圆柱形，推杆的长度主要由模板大小和塑料件的推出距离共同因素决定，综合二者确定推杆的长度为：。推杆所用材料为：较好的碳素工具钢45号钢，主要加工为：淬火处理，低温回火，硬度在左右。推杆的表面粗糙度一般为：，工作时配合为：。推杆的结构如图5.8所示：5.8推杆2）、复位杆综合模具的特征复位杆的直径大小为：，结构外形为圆柱形状。在模具设计中复位杆的长度主要由模板大小和塑料件的推出距离大小共同决定的，由此得出复位杆的长度为：263.5mm。结构外形如下图5.9所示。图5.9复位杆3）推板推板的结构如图5.10所示，长：750mm，宽340mm，高：30mm，材料：普通碳素结构钢A3。图5.10推板4）推杆固定板推杆固定板的结构如图5.11所示，长：750，宽：340，高：30mm，材料为：普通碳素结构钢A3。图5.11推杆固定板5）固定螺钉根据推板的大小和推杆的长度固定螺钉主要爱选用的内六角螺钉。6）支承柱通过计算和查阅资料确定支承柱工作部分的直径为：,高度为：，具体结构和外形如图5.12所示。支承住材料为：45钢，调质处理。图5.12支撑柱三维图5.6导向机构的设计模具导向部分组成：导向机构主要由导柱和导套组成，作用主要是导向作用，一般模具需要四组导柱和导套。组成导向机构的有：定模座板、定模板、动模板、动模垫板等零件。1)、导柱根据模具的大小和设计需要选用如下图5.13所示的导柱，导向直径为：,高度为：,倒角高度为：。导柱材料为：很好的工具钢,处理方式为：淬火处理，硬度：，导柱的表面粗糙度为：。图5.13导柱2)、导套的设计通过对本次设计的模具导柱和模板厚度的分析选择合适的导套，导向直径为：,高度为：,壁厚为：,导套台肩高度为：。具体结构和形状如图5.14所示。导套材料为：碳素工具钢,处理方式为：淬火处理，硬度为：。导套的表面粗糙度为：。图5.14导套三维结构5.7冷却和排气系统5.7.1冷却系统模具的冷却系统一般主要设计在上下模板凸凹模上，具体设计形式是设计一定大小的水道，在本设计中由于塑料扳手成型采用的是ABS塑料，所以在设计水道时要考虑材料的温度范围和模具的散热效果综合来确定冷却水道的尺寸和位置。冷却水道的部分结构具体布置如下图5.15所示。水道直径为,总长度为。图5.15水道三维分布图5.7.2排气系统因为在本次设计中塑料扳手的尺寸偏大，为实体带通孔型塑料件，模具型腔空间较大，排气量相对较大。所以单靠模具的推杆和模之间配合的间隙来排气显然是不够的，所以需要在模具型腔内部设置一定的排气空道。5.8选用合适的模架1)、选择合适的标准模具框架；因为本次设计的塑料扳手偏大，所以需要的模具也会较大，通过注塑机和产品的综合因素查资料可以选用大中型模具。选用的模具框架要适合的模具设计。2）设计和确定模具框架主要尺寸的依据模具框架的长，宽，高主要取决于模具型腔和型芯以及其它推出机构的大小。在设计和选用时候要保证各个零件之间不能相互干涉影响模具的运行。3)、模具动模板动模板大小为：750×550×160mm.材料：优质工具钢。动定模板长：750mm，宽为：550mm。模具总长度等于座板长度，由于本次设计的模具比较大，所以只在动模板的一侧两边各加50mm即：550+100=650mm综上所得模具的长度最终确定：750mm，宽度确定为：650mm。4)、校核模具框架长和宽设计的模具要保证可以准确装入注射机，所以模具大小应满足拉杆的间距。查资料知道：型注射机拉杆间距为760mmX700mm。初步确定模具的长为：750mm，宽度为：650mm。所以符合要求。5)、根据要求确定模具框架的厚度注塑机对模具厚度的要求：最大模具厚度：mm，最小模具厚度：mm。通过计算和查阅相关资料可以得出模具厚度确定为：H=481mm，，所以模具的厚度满足注射机的要求。模具框架图如下图5.16所示：图5.16模架结构图6）、定模座板定模板大小为：.材料：较好的碳素工具钢，进行淬火处理，中温回火。硬度为之间。7)、动模垫板的设计动模垫板设计尺寸为：.材料：A3钢。8)、动模垫块动模垫块尺寸为：.材料：A3钢。9)、动模座板设计动模座板尺寸为：.材料：A3钢。10)、紧固螺钉设计M5内六角螺钉2个，M6内六角螺钉6个，M12内六角螺钉24个，M14内六角螺钉6个，M20内六角螺钉12个。11)、选择定位销模具的大体结构由各个模板组成，为了使模板间的可以紧密的连接起来，模具需要定位销去确定各个模板的位置。在本次设计的模具中根据模板大小和导向机构应该用直径为10mm的圆柱销做为定位销。如下图5.17为模具各组成三维图。图5.17三维模型5.9模具的运行原理和注射工艺参数5.9.1模具的工作过程模具在进行成型塑料件的时候，熔融状态下的塑料会从注射机内注入到模具型腔内，并在模具型腔内冷却凝固，然后模具对塑料件进行脱模，通过模具的顶出机构将塑件从模腔推出，最后模具复位机构开始进行工作，使得模具完成复位动作从而保证模具工作的精度，最后一步模具闭合，进入下一次成型周期，一个完整的成型过程到此完成。5.9.2注射工艺参数注塑成型工艺的目的在于采用一切必要措施，使得塑料熔体塑化效果好且均匀，并将其注入模具型腔，控制塑料成型的相关工艺条件使融融的材料在一定的条件下凝固成型，从而得到高质量的塑料件，在这个过程中对注射成型工艺有较大影响的参数主要为：塑化流动能力，冷却所需温度，压力，时间。（1）在成型过程中要考虑的温度包括：进料筒温度，喷嘴温度，模具温度。第一个和第二个温度主要对熔体的塑化情况和流动性能有显著影响，而模具温度主要影响熔体流动性能与冷却情况，的选择与材料种类与其特性相关。材料不同，其粘流态温度也不尽相同，出于对熔体的流动性能的考虑，且需要保证熔体在使用温度中不发生质分解，故最适宜的温度范围应在和之间。根据塑化机制的不同注射机分柱塞式和螺杆式柱塞，所