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塑料盆
注塑
模具设计
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塑料盆注塑模具设计含12张CAD图,塑料盆,注塑,模具设计,12,CAD
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塑料盆注塑模具设计摘 要模具是工业生产中的重要工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的重要基础之一。随着机械工业，电子工业，航空工业，仪器仪表工业和日常用品工业的发展，塑料成型制件的需求量越来越多，质量要求也越来越高，就要求成型塑件模具的开发，设计与制造的水平也必须越来越高。 本设计详细的论述了塑料盆注射模具设计及其工艺分析。首先对塑料盆的制件结构，所用塑料的材质特点及其成型工业进行了充分分析，对塑料盆的整个成型过程有充分了解，为下一步的模具设计提供参考依据，保证模具结构设计的合理性。然后确定注射机的型号，模具的分型面和型腔的数量，针对塑件所设计的型芯与型腔，确定其合理的浇注系统与排溢系统，再后就是设计温度调节系统，合模导向机构，推出机构。完成以上设计，选取合理的模架，对模具主要零件的制作进行工艺分析，最后完成整个模具设计。 本设计使用UG三维软件对塑件进行三维建模，模具分型及其所有机构的设计，通过UG的制图模块导出CAD文件，同时使用AutoCAD进行必要的二维修改，制图，最终完成整个模具设计。关键词：塑料盆；塑料；塑料注射模；UG软件 AbstractMold is the important process equipment in the industrial production,the mold industry is an important foundation for the development of various sectors of the national economy. With the development of machinery industry, electronic industry, aviation industry, Instrument industry, and daily supplies industrial, plastic molding parts is demanded more and more, increasingly high quality requirements, requires molding plastic mold development, the level of design and manufacturing must be increasingly high. This design are discussed mold design and process analysis of the plastic pots injection in detail. Firstly, fully analyze the parts structure of the plastic pots, plastic material characteristics and molding industry, a full understanding of the entire molding process of the plastic pots, provide a reference for the next mold design, to ensure the rationality of the mold structure design. And then determine the model of the injection molding machine, mold parting surface, and the number of cavity, through the design of core and cavity for the plastic parts to determine reasonable pouring system and the platoon overflows system, and then design the temperature control system, matched molds guide structure and ejecting structure of the mould. Completion of the above design, selecting appropriate mold, the mold parts production process analysis, to finalize the mold design. This design use UG three-dimensional software to build three-dimensional modeling of plastic parts, the mold parting and the design of all its institutions, By UG mapping module to export CAD files and also use AutoCAD modify the two-dimensional mapping, finally complete the entire mold design.Key words：Plastic basin; Plastic; Injection mould design; UG software 目 录引言11 UG软件21.1 UG软件的简介21.2 UG软件的主要功能22 总体的设计方案42.1 内容及要求42.2 总体方案设计43 塑料制品成型工艺54 塑料制件的结构工艺性74.1 塑件的结构分析84.2 计算塑件的体积和重量95 模具设计95.1 注射机的选取95.1.1注射量的计算95.1.2最大注射压力与模腔压力的计算105.1.3锁模力的计算105.1.4确定注射机型号115.2 分型面的设计115.3 浇注系统设计135.3.1主流道设计135.3.2分流道的设计145.3.3浇口设计155.4 排溢系统的设计165.5 成型零件工作尺寸的计算165.5.1成型零件的结构设计175.5.2成型零部件工作尺寸的计算175.5.3模具型腔侧壁和底板厚度的计算215.6 合模导向机构设计225.6.1导向机构的作用225.6.2导柱导向机构设计235.6.3锥面定位机构的设计245.7 脱模机构设计255.7.1设计原则255.7.2脱模力的计算255.7.3推出机构设计275.8 温度调节系统285.8.1模具温度调节的重要性285.8.2冷却系统设计原则296 模架设计307 塑料注射机有关参数的校核317.1 模具闭合高度的确定317.2 模具闭合高度的校核317.3 模具安装部分的校核317.4 模具开模行程的校核317.5 注射量的校核327.6 模型腔数量校核328 结论33谢辞34参考文献35附录：36 引言自从上世纪80年代以来，人们对于塑料制品的需求是越来越高，尤其像塑料盆这种日常生活用品。随着日常生活的塑料制品的不断发展，必然要求塑料模具的不断发展。本课题的主要任务是设计一给定形状、尺寸和精度要求的塑料盆的注塑模具。本次设计通过对“塑料盆”的研究和分析，分析其工艺特点，所用塑料材料的性质，分析其注射模结构及模具的工作过程。对模具零件的选材、热处理工艺，塑件的尺寸公差和精度的选择进行了分析计算。模具结构的设计是对所学知识的一项综合性的训练，很大程度上强化了我们课堂上所学知识的运用，在整个设计过程中不断发现问题解决问题，逐步提高自身的设计能力以及模具开发能力。本次设计中，主要运用了注射模设计，机械设计等方面的知识。着重说明了注射模的整个设计过程，即注射成型的分析、注射机的选择和相关参数的校核、模具的结构设计、注射模具设计的相关计算、模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制等。其中模具结构的设计既是重点又是难点，主要内容包括成型位置的及分型面的选择，模具型腔数的确定，型腔的排列和流道布局和浇口位置的选择，模具工作零件的结构设计，推出机构的设计，拉料杆的形式选择，排气方式设计等。通过本次毕业设计，使我更加地了解模具设计的意义，懂得如何快速、有效的查阅相关资料，怎样解决在工作中遇到的实际问题，这为以后从事的工作打下一个良好的思维模式。1 UG软件1.1 UG软件的简介UG是Unigraphics的缩写，这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，目前已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。 UG的开发始于1990年7月，它是基于C语言开发实现的。UG NX是一个在二和三维空间无结构网格上使用自适应多重网格方法开发的一个灵活的数值求解偏微分方程的软件工具。其设计思想足够灵活地支持多种离散方案。因此软件可对许多不同的应用再利用。 一个给定过程的有效模拟需要来自于应用领域(自然科学或工程)、数学(分析和数值数学)及计算 机科学的知识。然而，所有这些技术在复杂应用中的使用并不是太容易。这是因为组合所有这些方法需要巨大的复杂性及交叉学科的知识。最终软件的实现变得越来 越复杂，以致于超出了一个人能够管理的范围。一些非常成功的解偏微分方程的技术，特别是自适应网格加密（adaptivemeshrefinement）和多重网格方法在过去的十年中已被数学家研究，同时随着计算机技术的巨大进展，特别是大型并行计算机的开发带来了许多新的可能。 UG的目标是用最新的数学技术，即自适应局部网格加密、多重网格和并行计算，为复杂应用问题的求解提供一个灵活的可再使用的软件基础。 1.2 UG软件的主要功能（1）工业设计和风格造型NX 为那些培养创造性和产品技术革新的工业设计和风格提供了强有力的解决方案。利用 NX 建模，工业设计师能够迅速地建立和改进复杂的产品形状， 并且使用先进的渲染和可视化工具来最大限度地满足设计概念的审美要求。（2）产品设计NX 包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块。 NX 具有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。 NX 优于通用的设计工具，具有专业的管路和线路设计系统、钣金模块、专用塑料件设计模块和其他行业设计所需的专业应用程序。（3）仿真、确认和优化NX 允许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品及其开发过程。通过在开发周期中较早地运用数字化仿真性能，制造商可以改善产品质量，同时减少或消除对于物理样机的昂贵耗时的设计、构建，以及对变更周期的依赖。（4）NC加工UG NX加工基础模块提供联接UG所有加工模块的基础框架，它为UG NX所有加工模块提供一个相同的、界面友好的图形化窗口环境，用户可以在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况并可对其进行图形化修改：如对刀具轨迹进行延伸、缩短或修改等。该模块同时提供通用的 点位加工编程功能，可用于钻孔、攻丝和镗孔等加工编程。该模块交互界面可按用户需求进行灵活的用户化修改和剪裁，并可定义标准化刀具库、加工工艺参数样板 库使初加工、半精加工、精加工等操作常用参数标准化，以减少使用培训时间并优化加工工艺。UG软件所有模块都可在实体模型上直接生成加工程序，并保持与实 体模型全相关。UG NX的加工后置处理模块使用户可方便地建立自己的加工后置处理程序，该模块适用于目前世界上几乎所有主流 NC机床和加工中心，该模块在多年的应用实践中已被证明适用于25轴或更多轴的铣削加工、24轴的车削加工和电火花线切割。（5）模具设计UG是当今较为流行的一种模具设计软件，主要是因为其功能强大。模具设计的流程很多，其中分模就是其中关建的一步。分模有两种：一种是自动的，另一种是手动的，当然也不是纯粹的手动，也要用到自动分模工具条的命令，即模具导向。 自动分模的过程 1. 分析产品，定位坐标，使Z轴方向和脱模方向一致。 2. 塑模部件验证，设置颜色面。 3. 补靠破孔 4. 拉出分型面 5. 抽取颜色面，将其与分型面和补孔的片体缝合，使之成为一个片体。6. 做箱体包裹整个产品，用5缝好的片体分割。 7.分出上下模具后，看是那个与产品重合，重合的那边用产品求差就可以了。手 动分模的步骤就大概就这样，手动分模具有很大的优势，是利用MOLDWIZARD分模所达不到的，在现场自动分模基本上是行不通。但是里面的命令是比较的好用的，我们可以用的有关命令来提高我们的工作效率。2 总体的设计方案2.1 内容及要求 塑料作为一种新的工程材料，其不断被开发与应用，加之成型工艺的不断成熟，完善与发展，极大地促进了塑料成型方法的研究与应用和塑料成型模具的开发与制造。塑料盆是重要的日常生活用品，得到越来越广泛的应用，设计能加工合格塑料盆的塑料模具对提高塑料盆的加工速度和质量，降低其成本具有重要意义。本课题的主要任务是设计一给定形状、尺寸和精度要求的塑料盆（以提供的塑料盆零件图为准）的注塑模具。具体要求如下： 1：调研和查阅相关文献，掌握注塑模具设计原理和设计方法。 2：对不同结构形式的塑料盆注塑模具结构进行对比、分析，选择综合性能最优的塑料盆注塑模具结构。 3：绘制塑料盆注塑模具结构装配图和主要零部件图。2.2 总体方案设计 图1 零件图本次设计，首先通过对塑料盆的图纸进行分析与消化，对其的尺寸要求，精度要求有个了解，明确其内容与要求；然后对塑件进行工艺分析，同时考虑其经济性与可行性等因素，确定其成型工艺；随后对塑件的结构进行分析，确定其结构工艺，在满足塑件结构设计，精度的条件下，尽可能简化模具的结构，设计出合理的模具结构，为后面的一系列设计提供参考必要的数据；然后进行模具设计：选择合理的注射机，确定分型面和型腔的数量；随后对模具的浇注系统，排气系统，成型零件计算，合模导向机构，推出机构及温度调节系统进行合理的设计；再对相关参数进行校核，最后就是绘制模具的总装配图和零件图，完成整个模具设计的要求。3 塑料制品成型工艺为了保证注射成型的正常进行和保证塑件质量，在注射成型之前应作一定的准备工作，比如对塑料原料进行外观检验，即检查原料的色泽，细度和均匀度等，必要时还应该对塑件的工艺性能进行测试。对于吸湿性强的塑料，如尼龙，聚碳酸酯，ABS等，成型前应该进行充分的预热干燥，除去物料中过多的水分和挥发物，以防止成型后塑件出现缺陷，如气泡，银丝等。生产过程中，如需要改变塑料品种，调换颜色，或发现成型过程中出现了热分解或降解反应，则应对料筒进行清洗；为了使塑料制件容易从模具内脱出，有的模具型腔或模具型芯还需涂上脱模剂。对于本次设计的制件，可以使用以下材料：PP，ABS,PC中的任意一种，因此下面对这三种塑料进行分析比较，然后选取一种合适的塑料。（1）PP：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0.90.91g/cm3 它不吸水，光泽好，易着色。聚丙烯的屈服强度，抗拉强度，抗压强度和硬度及弹性比聚乙烯好。定向拉伸后的聚丙烯可制作铰链，其具有特别搞的抗弯曲疲劳强度，如用聚丙烯注射成型的一体铰链，经过7107 次开闭弯折未产生损坏和断裂现象。聚丙烯的熔点为164170，其耐热性好，能在100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-15，在低于-35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。聚丙烯成型收缩范围大，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温为80左右，不可低于50，否则会造成成型塑件表面光泽差或产生熔接痕等缺陷，且温度过高会产生翘曲现象。 （2）ABS:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，它是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种成分的各自特性，使它具有良好的综合力学性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使ABS有良好的加工性和染色性能。ABS无毒、无味，呈微黄色，成型的塑料件有较好的光泽。密度为1.021.05。ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎无影响，在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，不溶于大部分酸类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。经过调色可配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70左右，热变形温度约为93左右。耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理，易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060，要求塑件光泽和耐热时，应控制在6080。 （3）PC：聚碳酸酯是一种性能优良的热塑性工程塑料，密度1.2g/cm3.聚碳酸酯本色微黄，如加点淡蓝色，可得到无色透明塑料，可见光的透光率接近90%。聚碳酸酯韧而刚，抗冲击性在热塑性塑料中名列前茅，用其成型零件可达到很好的尺寸精度并能在很宽的温度变化范围内保持尺寸的稳定性，即成型收缩率可恒定在0.5%0.8%。聚碳酸酯抗蠕变，耐磨，耐热和耐寒性均较好，其脆化温度在-100C以下，长期工作温度达120C。聚碳酸酯吸水率较低，能在交宽的温度范围内保持较好的电性能。聚碳酸酯可耐室温下的水，烯酸，氧化剂，还原剂，盐，油,但不耐碱，胺，酮，脂。聚碳酸酯具有良好的耐气候性，但其最大的缺点是塑件易开裂，耐疲劳强度较差，用玻璃纤维增强聚碳酸酯，则可克服上述缺点，使聚碳酸酯具有更好的力学性能，更好的尺寸稳定性，更小的成型收缩率，并可提高耐热性和耐药性，降低成本。聚碳酸酯虽然吸水性小，但高温时对水分比较敏感，所以加工前必须干燥处理，否则会出现银丝，气泡及强度下降现象，聚碳酸酯熔融温度高，熔融粘度大，流动性差，所以，成型时要求有较高的温度和压力，由于聚碳酸酯熔融粘度对温度比较敏感，所以一般用提高温度的办法来增加熔融塑料的流动性。 以上三种塑料各有各自的特点，并且在不同的领域，产品中发挥着重要作用。它们都是热塑性塑料。因此进行注射分析和注射机选择，可以重点放在热塑性方面上。经查看“塑料的注射工艺参数”表，得到三种塑料参数表，如下表所示：表1：三种塑料的塑性 PP ABS PC 注射机类型 螺杆式 螺杆式 螺杆式 螺杆转速/（r/min） 3060 3060 2040 喷嘴形式 直通式 直通式 直通式温度/ 170190 180190 230250 料筒温度/前段 180200 200210 240280中段 200220 210230 260290 后段 160170 180200 240270 模具温度/ 4080 5070 90110 注射压力/MPa 70120 7090 80130 保压压力/MPa 5060 5070 4050 注射时间/s 05 35 05 保压时间/s 2060 1530 2080 冷却时间/s 1550 1530 2050 成型周期/s 40120 4070 50130成型周期直接影响到劳动生产率和注射机使用率，因此，生产中在保证质量的前提下应尽量缩短成型周期中各个阶段的有关时间。在整个成型周期中，以注射时间和冷却时间最重要，它们对塑件的质量均有决定性影响。 通过上表三种塑料参数可以看出，PP的注射时间能比其他两种塑料控制的更短一些，这对提高生产率有很大的帮助，而冷却时间PP与ABS都能控制的比较短，但了解到ABS的连续工作温度在70C，而塑料盆有时候需要在较高温度工作，而且密度更低，意味这质量更轻，这对日常生活用品的使用是个很重要因素，综上所述，塑料盆选择PP作为塑件的材料，是比较合适的。4 塑料制件的结构工艺性 图2 塑料盆零件图4.1 塑件的结构分析要想获得优质的塑件，除合理选用塑件的原材料外，还必须考虑塑件的结构工艺性，这样，不仅可使成型工艺顺利进行，而且还可以满足塑件和模具的经济性要求，以最低的成本生产合格的产品。进行塑料制件的结构工艺性设计时，需遵循以下几个原则。 （1）设计塑件的时候，需考虑塑件原材料的成型工艺性，比如流动性，收缩率等。 （2）在设计塑料制件的同时应考虑其模具的总体结构，使模具型腔容易制造，模具抽芯和推出机构简单。 （3）在保证塑件使用性能，物料性能和力学性能，电性能，耐化学腐蚀性能及耐热性能等的前提，尽可能使结构简单，壁厚均匀，使用方便。 （4）当对设计的塑件外观要求较高时，应该先通过造型，再逐步绘制图样。 塑件结构工艺性设计的主要内容包括：尺寸和精度，表面粗糙度，塑件形状，壁厚，斜度，加强肋，圆角等。 （1）尺寸及精度。塑件的尺寸精度不仅与模具制造精度及其使用磨损有关，而且还与塑料收缩率的波动，成型工艺条件的变化，塑件成型后的时效变化和模具的结构形状有关。可见，塑件的尺寸精度一般不高，因此，在保证使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。本次设计，塑料已经选好，根据塑料制件公差数值表，选择精度等级6.（2）表面粗糙度。塑料制件的表面粗糙度是决定其表面质量的主要因素，塑件的表面粗糙度主要与模具型腔表面的粗糙度有关，一般而言，模具表面的粗糙度数值要比塑件低12级，塑件的表面粗糙度Ra一般为0.80.2.模具在使用过程中，由于型腔磨损而使表面粗糙度值不断加大，所以应该随时给予抛光复原。透明塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同。而不透明塑件则根据使用情况来决定他们的表面粗糙度。本次设计的塑料盆，根据使用的情况我们知道，塑料盆用于装水的面表面粗糙度数值应该比其他面要低，应使内侧面粗糙度为0.8um，其他面为1.6um。（3） 形状。塑件内外表面的形状设计在满足使用性能的前提下，应尽量使有利于成型，尽量不采用侧向抽芯机构。本次所设计的塑料盆，较为简单，不必要使用抽芯机构。（4） 脱模斜度。由于塑件在冷却过程中产生收缩，因此在脱模前会紧紧地包住凸模或模腔中的其他凸起部分，为了便于脱模，防止塑件表面在脱模时划伤，擦毛等，在设计时应考虑与脱模方向平行的塑件内外表面应具有一定的脱模斜度。通过分析本次设计的塑料盆，可以知道，与脱模方向平行的部分，只有8mm的底端。查看常用塑件的脱模斜度表，可知PP的型腔脱模斜度为2545，型芯脱模斜度2045,而这8mm的底端是位于型腔中，因此设计型腔的脱模斜度为30。（5） 壁厚。塑件应有一定的壁厚，这不仅是为了塑件在使用中有足够的强度和刚度，而且也为了塑料在成型时保持良好的流动状态。热塑性塑件的壁厚一般在14mm，如壁厚过大，则易产生气泡和凹陷，同时也不易冷却。分析塑件可以知道，本次设计的壁厚为2mm。4.2 计算塑件的体积和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。各数据由UG软件计算而得。这样计算更加精确又更加方便。 （1）：塑料盆的体积：V1 =883284.88mm3 ； （2）：塑料盆的重量： PP的密度=0.9g/cm3 所以计算塑料盆的重量：M1= V1=0.9g/cm3 883284.88mm3 =794.96g （3）：计算浇注系统体积：V2=166cm3 （4）：计算浇注系统重量：M2=V2=26cm30.9g/cm3=149.4g5 模具设计塑料注射成型模具主要用在成型热塑性塑料制件。由于塑料注射成型模具对塑料的适应性较广，而且用这种方法成型塑料制件的内在和外观质量均较好，生产效率特别高（与塑料的其他成型方法相比），所以注射成型模具日益引起人们的重视。作为成型塑料制件的重要工艺装备之一，其结构的合理性，将直接影响塑件的成型质量、生产效率、劳动强度、模具寿命及成本等。5.1 注射机的选取注射机的正确选取以否是至关重要的，因为注射机的许多参数需要和模具的相互匹配，否则无法正常使用，同时这也是我们选择注射机的重要根据。需要计算的参数很多，有注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、开模距离。下面通过对一些参数的计算来选取注射机的型号。5.1.1注射量的计算注射量是指注射机在对空注射的条件下，一次注射PP时所能达到的最大注射体积（或质量）螺杆式注射机注射其他塑料时的注射量计算 n式中 K注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8 mp注射机最大注射量，g； m1浇注系统凝料量，g； m单个塑件的质量，g； n为型腔数目，此处取n=1.式中mp ，m1，m也可以为注射机最大注射体积（cm3），浇注系统凝料体积（cm3），单个塑件的体积（cm3）由上面已计算的结果可知：mp1022.95 g 或 mp1136.61 cm35.1.2最大注射压力与模腔压力的计算最大注射压力是指注射过程中位于柱塞或螺杆前端的熔融塑料的压力，用P表示 。由于注射机类型、喷嘴形式、塑料流动特性、浇注系统结构和型腔的流动阻力等影响因素，熔料进入模腔时的压力远小于最大注射压力。 有效注射压力 ：K：压力损失系数。一般取值范围为 （1/4-1/2）。选注射机注射机的最大注射压力为: P（模腔压力）熔融型料在型腔内的压力（20MP40MP）在此取30MP。5.1.3 锁模力的计算 锁模力是指注射过程中注射机能够提供的防止模具打开的最大锁紧力，用F表示 注射模从分型面涨开的力应小于注射机的额定锁模力即式中F注射机的额定锁模力（N） A、A塑件和浇注系统在分型面上的垂直投影面积 （mm） P塑料熔体在模腔中的平均压力（Mpa）在此取30Mpa。 模具型腔数取1。=（569/2）2 3.14=254152 mm2 所以=30254152=7624.6 KN5.1.4 确定注射机型号 根据以上的参数选取注射机型号为：BL1480EK 14500/14800表2 注射机参数 型号DUO 3550/900锁模力/KN 151014800额定注射量/cm3 1959最大成型面积/cm3 2425螺杆直径/mm 120最大开合模行程/mm 1550注射压力/MPa 187模具最大厚度/mm 1450 注射行程/mm 680模具最小厚度/mm 680注射方式 螺杆式喷嘴圆弧半径/mm 18喷嘴孔直径/mm 5.55.2 分型面的设计将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，这些可以分离部分的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为模具的分型面。分型面设计决定了模具的结构形式与模具制造成本，生产操作难易程度，对塑件的尺寸精度，形位精度及表面质量有很大影响，因此，分型面设计得是否得当是模具设计成败的关键之一。为了保证塑件的外观质量和精度要求，使其便于脱模，塑料盆注塑模具主分型面如下图所示。 图3 分型面正面图 图4 分型面反面图如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置、形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时要综合分析比较以选出较为合理的方案。选择分型面时，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。塑件在动，定模的方位确定后，其分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处，否则塑件会无法从型腔中脱出，这是最基本的选择原则。（2） 分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模。（3） 分型面的选择应保证塑件的精度要求。对于同轴度要求较高的塑件外形或内孔，为了保证其精度，应尽量将它们设置在同一侧模具的型腔内。（4） 分型面的选择应满足塑件的外观质量要求。在分型面处会不可避免地在塑件上留下溢流飞边的痕迹，因此分型面最好不要设在塑件光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处，以免对塑件外观质量产生不利的影响。（5） 分型面的选择应有利于成型零件的加工制造。（6） 分型面的选择应有利于排气本次塑件的分型面选择在塑件外形最大轮廓处，这样有利于留模方式的选择，使塑件顺利容易脱模，保证了塑件的精度要求，同时满足塑件的外观质量要求，便于模具加工制造，这样可以减少塑件在合模分型面上的投影面积，可靠地锁模，避免涨模溢料现象的发生，与型腔充填时塑料熔体的料流末端所在的型腔内壁表面重合。本设计由于塑件的形状的限制，开模后塑件将留在动模上，则需在动模的一侧设置顶出装置。5.3 浇注系统设计 浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。浇注系统的设计是模具设计的一个重要环节，设计合理以否对塑件的性能，尺寸，内外部质量及模具的结构，塑料的利用率等有较大影响。对浇注系统进行设计时，一般应遵循如下基本原则。（1） 了解塑料的成型性能；（2） 尽量避免或减少产生熔接痕；（3） 有利于型腔中气体的排出；（4） 防止型芯的变形和嵌件的位移；（5） 尽量采用较短的流程充满型腔；（6） 流动距离比和流动面积比的校核；5.3.1主流道设计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此必须使熔体的温度降低和压力损失最小。（1）主流道的截面形式通常采用比表面积（表面积与体积之比）最小的圆形截面。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，为让凝料能从其中顺利拔出，需设计成圆锥形，锥角为26，过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气；锥角过小的话凝料会脱模困难。主流道的中心应尽量设在模内塑料在水平分型面的投影面积的形心处。锥孔内壁必须光滑，流道表面粗糙度Ra=0.4 m。（2）主流道较小端的直径d根据塑件重量，填充要求及所选的注射机规格而定，通常d = 28 mm，为了与注射机喷嘴相吻合，主流道的始端也应设计成球面凹坑状，球面半径R 根据注射机喷嘴球面半径确定。球面深度一般取3 5 mm或（1/32/5）R。主流道长度L 根据动模座板厚度确定，在能够实现成型的条件下应尽量短，以减少压力损失和塑料耗量。根据设计手册查得DUO 3550/900型注射机喷嘴的有关尺寸： 喷嘴前端孔径：d0 =5.5mm； 喷嘴前端球面半径：R0 = 45 mm； 根据模具主流道与喷嘴的关系R = R0（12）mmd = d0（0.51）mm ，取主流道球面半径R = 20mm；取主流道的小端的直径d = 6 mm；取主流道的锥角为=4为了便于将凝料从主流道中拨出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为13，经过换算得到主流道大端直径D =19mm。 图5 主流道示意图 5.3.2分流道的设计分流道是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道。分流道的作用是改变熔体流向，使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔。 （1）分流道的形状与尺寸。本次设计的塑料盆是采用自动脱凝料的三板模的模架，设计的分流道是开设在定模座板上，为了实现自动脱凝料，采用截面形式为梯形，通过脱料板的作用，使得流道的凝料可以自动脱出，而且梯形截面分流道加工也较容易，热量损失与压力损失均不大。 梯形截面分流道的尺寸可按下面经验公式确定 式中 b梯形大底边宽带，mm m塑件的质量，g L分流道的长度，mm h梯形的高度，mm计算可得 =0.265430mm h=2/330=20mm梯形的侧面斜角常取510 （2）分流道的长度。本次设计的塑料盆体积比较大，所以进胶方式采用通过三个点浇口进胶，设计所得分流道的长度L=270mm（3） 分流道的表面粗糙度。由于分流道与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部的熔体流动状态比较理想，因此分流道表面粗糙度要求不能太低，一般Ra取1.6um左右，这可增加对外层塑料熔体的流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层。5.3.3浇口设计 浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道。大多数情况下，浇口为浇注系统中截面尺寸最小，长度最短的流道。浇口设计的位置，形状，尺寸直接影响塑件的质量和生气效率。浇口可调控熔体充模状态，形成理想的流态，顺序，迅速地充满型腔；可增大塑料熔体摩擦，使熔体升温，同时由于造成的剪切作用，令熔体黏度下降，产生加速度，更易充满模腔；封闭型腔，防止熔体倒流；便于浇口料与制件断离，残痕小，修整容易。浇口截面积约为分流道的0.030.09，长度约为0.5mm2mm。浇口形式有直浇口、侧浇口、点浇口和潜伏性浇口等。本次设计采用的浇口形式为点浇口。点浇口由于前后两端存在较大的压力差，可较大程度地增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热，从而型腔的充填，因而对于薄壁塑件诸如聚乙烯，聚丙烯等表现粘度随剪切速率变化敏感的塑料成型有利。点浇口的设计形式有许多种，本次采用的直接式，直径为2mm的圆锥形的小端直接与塑件相连，综合以上分析和考虑到制品和实际模具形状，浇口采用点浇口，位置在塑料盆底部的中心处，选在该位置不但模具简单，而且去除浇口的后加工操作也非常简单，提高了工作效率，也便于模具的机械加工，易保证浇口加工精度，试模时浇口尺寸易于修整。 图6 浇注系统简图5.4 排溢系统的设计 当塑料熔体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。如果型腔内因各种原因而产生的气体不被排除干净，一方面将会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦（褐色斑纹），同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此设计型腔时必须考虑排气问题。对于由于排气不畅而造成型腔局部充填困难时，除了设计排气系统外，还可以考虑开设溢流槽，用于在容纳冷料的同时也容纳一部分气体，有时候采用这种措施是十分有效的。注射模通常有三种方式排气：（1） 利用配合间隙排气（2） 在分型面上开设排气槽（3） 利用排气塞排气在本塑件模具的设计过程中，利用配合间隙排气。利用推杆、型芯以及模板的配合间隙进行排气，其间隙为0.05mm，一般为0.030.05mm.5.5 成型零件工作尺寸的计算构成塑料模具模腔的零件统称成型零部件，决定了塑件的几何形状和尺寸，通常包括凹模，型芯，镶快，成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，承受塑料熔体料流的高压冲刷，脱模摩擦等。因此，成型零件不仅仅要有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，而且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。设计塑料模具成型零部件时，需要根据塑料性能，使用要求，几何结构，并结合分型面和浇口位置的选择，脱模方式及排气位置，这些因素考虑来确定型腔的总体结构。即根据塑件的尺寸，计算成型零件型腔的尺寸。并且还应该对关键的部位进行强度和刚度校核。5.5.1成型零件的结构设计模具中的成型零部件通常包括凹模，型芯，镶快，成型杆和成型环。本次设计的结构主要有凹模和型芯。（1） 凹模：也称型腔，是成型塑件外表面的主要零件，按结构不同可分为整体上和组合式两种结构形式。整体式，是在整块金属模板上加工而成，其特点是牢固，不易变形，不会使塑件产生拼接线痕迹，但加工困难，热处理不方便；组合式，是指两个以上的零部件组合而成的，分为整体嵌入式，局部镶嵌式，底部镶拼式，侧壁镶拼式和四壁拼合式等组合式凹模，可简化复杂凹模的加工工艺，减少热处理变形，拼合处有间隙利于排气，便于模具的维修，节省贵重的模具刚。本次模具设计采用的方式为组合式中的，整体嵌入式。（2） 型芯：成型塑件内表面的零件称为凸模或型芯，也分为整体式和组合式。本次模具设计采用的方式也为组合式。5.5.2成型零部件工作尺寸的计算成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用来构成塑件型面的尺寸，如有型腔和型芯的径向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸等。任何塑件都有一定的几何形状和尺寸的要求，比如在使用中有配合要求的尺寸，则精度要求较高。在设计模具时，根据塑件的尺寸及精度等级确定模具成型零件的工作尺寸及精度等级。影响塑件尺寸精度的因素相当复杂，这些影响因素是作为确定成型零件工作尺寸的依据。在设计时，考虑塑件收缩率的影响，但是确定准确的收缩率是很困难的，因为所选取的计算收缩率和实际收缩率有差异，因此只能估计其收缩率；模具成型零件的制造误差影响，成型零件加工精度愈低，成型塑件的尺寸精度也愈低，因此在确定成型零件工作尺寸公差值时可取塑件公差的1/31/4，或取IT78级作为模具制造公差；模具成型零件的磨损影响，脱模时塑件对成型零件的摩擦磨损是主要的，为简化计算起见，凡与脱模方向垂直的成型零件表面，可以不考虑磨损；与脱模方向平行的成型零件表面应考虑磨损；模具安装配合的误差影响。(1).型腔的尺寸的计算图7 模具成型零件工作尺寸与塑件尺寸的关系查得文献得PP的收缩率S=1%2.5%，取其平均收缩率=（1%+2.5%）/2=1.75%=0.0175根据附表1精度等级选用。选6级精度。 图8 型腔示意图型腔径向尺寸塑件的基尺寸是最大尺寸，其公差为负偏差，如果塑件上原有的公差的标注与此不符，应按此规定转换为单向负偏差，因此，塑件的平均径向尺寸为。模具型腔的基本尺寸是最小尺寸，公差值为正偏差，型腔的平均尺寸则为。型腔的平均磨损量为，根据附表2塑料制件公差数值表查得公差值。式中前的系数x在塑件尺寸较大、精度较低时，x=0.5；塑件尺寸较小、精度较高时，x=0.75。考虑平均收缩率后，则可用如下等式计算：和是和有关的量；模具成型零件制造公差；塑料的平均收缩率，这里取0.0175；塑件尺寸公差。型腔深度尺寸在型腔深度和型芯高度尺寸计算中，由于型腔的底面或型芯的端面磨损很小，所以可不考虑磨损量，由此可以推出：上两式中修正系数，当塑件尺寸大、精度要求低时取小值；反之取大值。计算如表3.5.1。 图9 型腔尺寸图(2) .型芯的径向尺寸的计算 图10 型芯示意图 型芯径向尺寸塑件孔的径向基本尺寸是最小尺寸，其公差为正偏差，型芯的基本尺寸是最大尺寸，制造公差为负偏差，工件尺寸根据附表2 查得起公差经过与上面型腔径向尺寸相类似的推导，可得：型芯高度计算公式：型芯之间或成型孔之间中心距的计算： 图11 型芯尺寸图 表3型腔的计算类别模具零件名称塑件尺寸计算公式型腔工作尺寸型腔的计算型腔深度尺寸型腔径向尺寸 表4 型芯的计算类别序号塑件尺寸计算公式型芯的工作尺寸 型芯的计算型芯高度 径向尺寸 5.5.3模具型腔侧壁和底板厚度的计算塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度。如果型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破环，也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料和出现飞边，降低塑件尺寸幅度并影响顺利脱模。因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚，尤其对于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能单纯凭经验来确定型腔侧壁和底板厚度。模具型腔壁厚的计算，应以最大压力为准。而最大压力是在注射时，熔体充满型腔的瞬间产生的，随着塑料的冷却和浇口的冻结，型腔内的压力逐渐降低，在开模时接近常压。理论分析和生产实践表明，大尺寸的模具型腔，刚度不足是主要矛盾，型腔壁厚应以满足刚度条件为准；而对于小尺寸的模具型腔，在发生大的弹性变形前，其内应力往往超过了模具材料的许用应力，因此强度不够是主要矛盾，设计型腔壁厚应以强度条件为准。（1）组合式矩形型腔侧壁厚度的计算按刚度条件计算：将侧壁每一边都看成是受均匀载荷的端部固定梁，边的最大挠度在梁的中间，其值是： 设允许最大变形量为，其壁厚按刚度条件的计算式为： 式中 s矩形型腔侧壁厚度，mm P型腔内熔体的压力，MPa H1承受熔体压力的侧壁高度，mm L型腔侧壁长边长，mm E刚的弹性模量，取2.06105 MPa H型腔侧壁总高度，mm 允许变形量其中p=30MPa，H1=168mm，l=569mm，H=216mm;=0.03mm计算可得 s231mm本次设计侧壁厚选用了284mm，所以符合型腔侧壁厚度要求 5.6 合模导向机构设计导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式。通常采用导柱导向定位。5.6.1导向机构的作用在本塑件的模具中，导向机构的作用是定位作用，导向作用，并且承受一定的侧向压力。模具闭合后，保证动定模或上，下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确。引导动定模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。塑料熔体在充型过程中可能产生单向侧压力，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。若侧向压力很大或精度要求高时，则不能单靠导柱来承担，需增设锥面定位机构来承担侧向压力。5.6.2导柱导向机构设计导柱导向机构的主要零件是导柱和导套。(1).导柱结构和技术要求长度：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。本设计导柱长度为530mm。 形状：导柱前端应做成锥台形或半球形，以使导柱顺利地进入导向孔。本设计导柱选用半球形。材料：导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯，因此多采用20钢经渗碳淬火处理或T8、T10钢经淬火处理，硬度为5055HRC。本设计选用T8钢经淬火处理，硬度为5055HRC，导柱固定部分表面祖糙度为，导内部分表面粗糙度为数量及布置：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距离通常为导柱直径的11.5倍)。为确保合模时只能按一个方向合模，导柱的布置可采用等直径导柱不对称布置或不等直径导柱对称布置。在本模具的设计中，导柱设置在动模一侧。配合精度：导柱固定端与模板之间采用H7/m6过渡配合；导柱的导向部分通常采用H7/f7的间隙配合。(2).导套结构和技术要求形状：为使导柱顺利进入导套，在导套的前端应倒圆角。导柱孔最好做成通孔，以利于排出孔内空气及残渣废料。材料：导套用与导柱相同的材料或铜合金等耐磨材料制造，其硬度一般应低于导柱硬度，以减轻磨损，防止导柱或导套拉毛。导套固定部分的表面粗糙度为为，导向部分粗糙度为=固定形式及配合精度：本设计导套用H7/m6配合镶入模板。 图12 导套尺寸图 图13 导柱尺寸图5.6.3锥面定位机构的设计成型大型，深腔，薄壁和高精度塑件时，动，定模的合模定位应更加精确。对于大型薄壁容器，如果动，定模合模偏心，就会引起壁厚不均匀，使一侧进料快于另一侧，由于导柱与导向孔之间有配合间隙，不可能精确定位。对于侧壁形状不对称的塑件注射压力也会产生侧向推力，如果侧向力完全由导柱来承受，则会发生导柱卡死，损坏或开模时增加磨损，因此最后同时采用锥面定位。锥面定位的最大特点是配合间隙为零，因此定位精度提高。常见的锥面定位方法有圆锥定位法和矩形台锥面定位法。圆锥定位件安装在模具的内部，适合于中小型模具的精确定位。圆锥定位法是在模具设有环绕型腔的锥面，合模时另一边模板锥面环抱型腔周围锥面，这样不但使模板互相定位精确，型腔与型芯之间间隔距离均匀，保证了塑件壁厚一致，而且可限制型腔向外胀开，提高了型腔的刚性。本次设计采用圆锥定位法，锥面的斜角一般取520，此次设计选用斜角为20，配合高度不低于15mm，本次设计配合高度为20mm。 图14 锥面定位机构示意图5.7 脱模机构设计注射成型后的塑料制件及浇注系统凝料从模具中脱出的机构称为推出机构。5.7.1设计原则（1）保证塑件良好的外观。应避免推出痕迹影响塑件外观，推出元件应设置在隐蔽处或非装饰表面，对于透明件尤其要注意推出位置和推出元件形状的选择。（2）防止塑件顶出变形。对塑件的推出力应尽量分布均匀，尽量设在脱模阻力大和刚性好的部位，如肋板相交厚壁处或柱体底部等。（3）应保证机构运行平稳，安全可靠。为保证脱模机构运动平稳顺畅，推出元件应有足够的强度，刚度和耐磨性，动作要灵活，不与其他机构发生干涉。（4）应考虑脱模机构的成本和加工性。为了便于加工，维修，节约成本，应尽量采用标准件的推出形式。5.7.2脱模力的计算塑件在模具中冷却定型时，由于体积收缩，其尺寸逐渐缩小，而将型芯或凸模包紧，塑件要从模腔中脱出，必须克服因包紧力所产生的摩擦阻力。对于不带通孔的壳体类塑件，脱模时还要克服大气压力。此外，尚需克服机构本身运动的摩擦阻力。一般而论，塑件开始脱模的瞬间所要克服的阻力最大，之后脱模所需的力较小，所以计算脱模力时，总是计算初始脱模力。图9所示是脱模时型芯的受力分析图，其中忽略机构运动的摩擦阻力，脱模力可按该图进行估算。根据力平衡原理，列出平衡方程式： 图15 脱模时型芯的受力分析 =0则有 （5-7-1）式中 塑件对型芯的包紧力； 脱模时型芯所受的摩擦阻力； 脱模力； 型芯的脱模斜度。实际上，抽拔型芯时会降低塑件对型芯的正压力，减小值为，但考虑有一些其他的脱模力因素未纳入计算，因此可忽略其影响，而将脱模时型芯所受的摩擦阻力直接计为 （5-7-2）式中 塑料在热状态时对刚的摩擦系数，一般为0.150.20。本次设计选用=0.20。 塑件对型芯的包紧力为塑料收缩应力p与塑件包容型芯面积A的乘积，即 =pA （5-7-3）代入上式（3-7-2）整理后得到脱模力计算公式为 （5-7-4） 对于塑料收缩应力p，一般情况下，模外冷却的塑件取（2.43.9）107 Pa；模内冷却的塑件取（0.81.2）107 Pa。本次设计p=1107 Pa。由三维软件建模可得A=202654 mm2，=9所以脱模力 =1107 Pa202654 mm2 （0.2cos9-sin9） =83297.29N5.7.3推出机构设计本设计选用推杆推出机构。由于设置推杆位置的自由度较大，而且推杆截面大部分为圆形，制造，修配方便，容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合精度，推杆推出时运动阻力小，推出动作灵活可靠，推杆损坏后也便于更换，因此，推杆推出机构是推出机构中最简单，最常见的形式。合理地布置推杆的位置是推出机构设计中的重要工作之一，推杆的位置分布得合理，塑件就不致于产生变形或被顶坏。在此模具中，推杆设在脱模阻力大的地方，因为型芯周围塑件对型芯包紧力很大，所以可在型芯外侧塑件的端面上设推杆，也可在型芯内靠近侧壁处设推杆。如果只在中心部分推出，塑件容易出现被顶坏的现象；使推杆均匀布置，保证塑件被推出时受力均匀，推出平稳、不变形；并且使推杆设置在塑件强度刚度较大处，不应该设在塑件薄壁处，尽可能设在塑件壁厚、凸缘、加强肋等处，以免塑件变形损坏。推杆在推塑件时，应具有足够的刚性，以承受推出力，而此塑件的凸缘部分有足够的空间，为此，在此塑件中使用大直径推杆，同时，在复位时，端面与分型面齐平。推杆直径与模板上的推杆孔采用H8/f7的间隙配合。由于推杆的工作端面在合模注射时是模腔底面的一部分，如果推杆的端面低于型腔底面，则在塑件上就会留下一个凸台，这样将影响塑件的使用。因此，通常推杆装入模具后，其端面应与型腔底面乎齐，或高出型腔底面0.050.1mm。推杆固定端与推杆固定板采用单边0.5mm的间隙，这样既可降低加工要求，又能在多推杆的情况下，不因由于各板上的推杆孔加工误差引起的轴线不一致而发生卡死现象。推杆的材料使用45#钢，热处理要求硬度，工作端配合部分的表面粗糙度。 图16 推杆机构5.8 温度调节系统模具温度是指模具型腔和型芯的表面温度。模具温度是否合适，均一与稳定，对塑料熔体的充模流动，固化定型，生产效率及塑件的形状，外观与尺寸精度都有重要的影响。模具中设置温度调节系统的目的就是要通过控制模具的温度，使注射成型塑件有良好的产品质量和较高的生产效率。5.8.1模具温度调节的重要性(1) .模具温度及其调节系统对塑件质量的影响模具型腔温度如果不均匀，则低温处塑料先收缩，高温处塑料后收缩，因此引起塑件产生内应力和翘曲变形，壁厚部分和浇口附近聚集较多的热量，应通过模温调节系统加强该处的冷却。模温过高塑料成型收缩率大，如果脱模温度高而定型不好，则会使塑件形状和尺寸精度变差；模温过低，在充模速度又不高时，塑件内应力增大，易引起翘曲和压力开裂，尤其当采用黏度大的工程塑料时更是如此。模温对制件外观质量有重要影响。模温过低，熔体流动性差，导致制件表面轮廓不清晰，无光泽，出现明显熔接痕，甚至充不满型腔；模温过高，则导致制件表面发暗，溢料和黏模，使制件透明度降低。(2).模具温度与生产效率的关系模具温度与生产效率的关系主要是由冷却时间来体现的，如下式所示： (5.8.1)式(5.8.1)说明，塑料在模具内停留冷却的时间与温差成反比关系，若要缩短塑件在模内的停留冷却时间以提高生产效率，就必须在工艺条件允许的情况下尽量增大塑料与模腔的温差。但是，如果模具没有温度调节系统，模内的热量就会随着注射次数的增加而逐渐积累，使模温逐渐升高，导致减小，从而生产效率随着塑件在模内停留时间和成型周期的延长而下降，因此，模具内设置温度调节系统是非常必要的。5.8.2冷却系统设计原则根据需要，模具中设置一个或多个水回路，冷却系统是这些水回路的统称。各组水道与外界水源连通，生产时冷却水不停地循环流动，从而将模具内的热量移动到模具之外。为了提高冷却效率，确保制件成型质量，模具冷却系统设计应遵循以下原则。（1） 冷却通道应布置合理。对于壁厚大致均匀的塑件，冷却水孔至型腔表壁的距离最好相同，分布尽量与型腔相吻合。对于壁厚不均匀的塑件，应加大壁厚处水道的密度，并靠近型腔，以加强此处的冷却。（2） 水道至型腔的距离应考虑模具强度和冷却效率。水孔与型腔表面之间钢材厚度过薄，水孔相隔距离过近，都会因材料强度弱，在模腔压力作用下型腔表面产生裂纹，水孔太近还会造成型腔温度不均加重，影响制件变形。水孔距离型腔太远，冷却失去作用。一般取水孔壁至型腔表面距离不少于610mm，并在30mm以内。本次设计选择的距离为20mm。（3） 应避免在制品容易产生熔接痕的部位开设冷却水道。（4） 为便于操作，应尽量将出入水管开设在模具的同一侧。（5） 应使通道中的水沿一定方向连续流出，避免产生死水区，造成模温不均匀。（6） 操作使用水道要正确。浇口附近温度最高，远离浇口处的温度较低，因此应加强浇口附近的冷却；普通模具出入水温差应在5范围之内，水孔直径选择为10mm。 图17 冷却水路示意图6 模架设计 选用标准模架不但可以简化模具的设计与制造，某一型号模架确定下来，就可以得到设计好得尺寸数据，如模板大小，螺钉大小和安装位置等。而且这些零部件都可以从市场买到，买来后需再进行加工就可以直接使用，这样可以大大减轻模具得设计和制作. 选择模架的关键是需要确定型腔模板的周界尺寸(长宽)和厚度要确定模板的周界尺寸需要确定型腔到模板边缘之间的壁厚。有关壁厚尺寸的大小的确定。模板厚度主要由型腔的深度来确定，并考虑型腔底部的刚度和强度是否足够、如果型腔底部有支承板的话，型腔底部就不需太厚。另外，模板厚度确定还要考虑到整副模架的闭合高度、开模空间等与注射机之间的相适应。本次设计的塑料制件投影面积较大，所以选取的模架也较大，根据本人的设计要求：将流道的凝料自动脱落，所以本人考虑了细水口模架，即三板模；流道凝料通过脱料板脱出，塑件由顶针推出。 图18 模架示意图 通过计算塑件的投影面积569mm569mm，再根据经验：成品尺寸在350mm350mm以上，单边各加5060mm作为模仁的尺寸。最终确定模仁尺寸为：682mm682mm。 确定模仁的尺寸后，再根据其尺寸来确定模板的尺寸，根据经验：当模仁尺寸在400mm400mm以上，单边各加120mm作为模板的尺寸，得到模板尺寸为922mm922mm，但经过检验，发觉与这模板临近的标准模板尺寸900mm900mm，和1000mm1000mm，都不适合作为此塑件的标准模具，最终确定模板的尺寸为12501250mm。 确定模板尺寸后，查阅书本可以得知，点浇口模架组合尺寸，有125125系列的标准模架。因此其他相应的尺寸也就得到了。7 塑料注射机有关参数的校核 7.1 模具闭合高度的确定 组成模具闭合高度的模板及其他零件的尺寸有： 定模座板为H4=120mm； 脱料板为H3=80mm； 定模板为A=220mm； 动模板为B=200mm； 支撑板为H2=180mm； 垫快为C=300mm； 动模座板为H1=70mm则该模具闭合高度为 H=H4+A+H3+B+H2+C+H1=120+220+80+200+180+300+70=1170mm7.2 模具闭合高度的校核由于BL1480EK 14500/14800型塑料注射机所允许的模具最小厚度为Hmin=680mm；模具最大厚度为Hmax=1450mm。因计算得模具闭合高度H=1170mm，所以模具闭合高度满足HminHHmax 的安装条件。7.3 模具安装部分的校核该模具的外形最大部分尺寸为1250mm1500mm，BL1480EK 14500/14800型塑料注射机模板最大安装尺寸1520mm1350mm，故能满足模具安装的要求。7.4 模具开模行程的校核 开模行程也称为合模行程，指模具开合过程中动模座板的移动距离，用符号S表示。BL1480EK 14500/14800型塑料注射机的最大开模行程为Smax=1550mm。为了使塑件成型后能够顺利脱模，并结合该模具的双分型面特点，确定该模具的开模行程S应满足下式要求： Smax=H1+H2+a+（510）mm=135+168+360+10=673mm式中 H1塑件所用的脱模距离 H2塑件高度 a 取出浇注系统凝料必需的长度因Smax=1550mm673mm,故该机的开模行程满足要求。7.5 注射量的校核 在一个注射成型周期内，注射模内所需的塑料熔体总量与模具浇注系统的容积和型腔容积有关，其值用下式计算： 式中 N型腔的数量； 单个制品的质量或体积，g或cm3 ； 浇注系统和飞边所需的塑料质量或体积，g或cm3 ；已知：N=1,=883.3cm3,=166cm3 ，则=1049.3cm3 BL1480EK 14500/14800型塑料注射机的额定注射量为=1959cm3 ，为了使注射成型过程稳定可靠，应有 =（0.10.8）=195.91567.2（cm3）因此，该机的注射量满足模具的要求。7.6 模型腔数量校核在UG下，经过估算求出单个塑件的质量为794.96g；且估算出浇注系统所需塑料质量为149.4g，查表得注射机允许的最大注射量为2057g，分别代入下式得：n n1.88虽然由上式得出型腔数的取值范围，但是还必须考虑注射机安装模板尺寸的大小（能装多大的模具）、对称性、成型塑件的尺寸精度及模具的生产成本等。般说来，型腔数量越多，塑件的精度越低（经验认为，每增加一个型腔，塑件的尺寸精度便降低4%8%），模具的制造成本越高。且模具的体积比较大，加工起来不方便，难度系数大，综合考虑以上因素，最终确定型腔数量为1。8 结论接近三个半月的毕业设计时间，在这期间，感觉自己一步一步的慢慢成长着，回看这段时间，会觉得很欣慰，因为这是我努力的成果。本论文论述的是塑料盆的模具设计，接到老师给予的题目，查看任务书要求，发现此塑料盆没有太多的结构，找到最大的分型面，就能把模具型芯型腔分开来，从而达到要求。进而考虑选用什么样的模具结构计较适合此塑料盆的注塑。本人想达到流道的凝料与塑件分离的目的，最终选用了细水口模架，有脱料板的。后面就是分析塑料盆的成型工艺，通过对比，选择适合它的塑料。分析完所需塑料，然后就用三维软件UG对塑料盆建模，通过软件对塑料盆进行分析就可以很快地得到整个塑料盆的体积，方便对后面计算注射所需的凝料体积。再往后就是注射机的选取，对塑件的一系列设计了，分型面的设计，浇注系统的设计，排溢系统的设计，成型零部件工作尺寸的计算，合模导向机构的设计，脱模机构的设计，温度调节系统的设计，完成以上设计，就可以对模架进行选取了，选择一个适合的模架，这也是比较重要的。完成模具的选取后，就可以根据模架对整个注射机进行校核了，看
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