沐浴露喷嘴注塑模设计

沐浴露喷嘴注塑模设计摘 要毕业设计对于我们学设计的人来说，就是需要我们将所学的所有知识结合起来运用，在老师的指导下独立完成一次设计，是一次理论与实践相结合的挑战。此次我毕业设计的课题是沐浴露喷嘴注塑模。按照老师的要求，此次毕业设计课题我取材于生活，实用性强。设计的主要任务是以沐浴露喷嘴为素材，设计出一副符合原理、结构完整的注塑模模具。通过此次设计能加强我对注塑模具成型原理的理解，对注塑成型模具的设计和制造能力。此次毕业设计以沐浴露喷嘴为设计素材，通过对塑件的材料分析、结构工艺分析以及必要的数据计算，确定最终的模具结构类型、浇注系统、冷却系统、成型系统、推出机构等。此次设计，沿用了以往模具课程设计的一般方法、步骤以及模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件，综合、等绘图办公软件的运用，大大提高了工作效率。这一系列的设计过程，很好的把所学的知识综合运用了起来，达到了学以致用的效果。当然，由于经验及理论知识的缺乏，在设计过程中也遇到了不少困难，但我借助于网络、书籍以及老师的指导帮助，以力求更好的态度完成了本次毕业设计。关键词：分型面、浇注系统、侧抽芯、冷却系统、推出机构。IABSTRACTGraduation designforus,it needs us to learnall the knowledgeto combine the use,to complete adesign independentlyunder the guidance of the teacher,is acombination of theory and practicechallenges.Thegraduation project is ashowernozzleinjection mold.According to the requirements of the teacher, I drew the graduation designtopic from life,strong practicability.The major task of this design isbased on theshowernozzle,designed ainjection mold,withprinciple ofstructural integrity. Through thisdesign canenhance my understanding of theprincipleofinjection mold,injectionmold design and manufacturingcapability.The graduation designtoshowernozzlefor the design ofmaterial, plastic parts of thematerial analysis,structureanalysis andcalculationprocess ofthe necessary data,determined the mold structuretypes,thegating system,cooling system, molding system,pushing mechanismetc.This design isfollowing the general method of themould designprocess anddie designcommonly usedformula,data, the die structure andcomponents,using、and other graphicssoftware,can greatly improve the work efficiency.The design processof this series is very good to us to comprehensive use the learned knowledge,tolearn in order to practice.Of course,due tothe lack ofexperience and knowledge,in the design process also encountered many difficulties,but Irely on the Internet,books andteachers guidance and help,tostrive to betterattitude completedthe graduation design.Key words: parting surface,gating system,cooling system,the side core pulling, pushing mechanism.II目 录1 前 言- 1 -1.1 模具行业的发展现状- 1 -1.2 模具行业的发展趋势- 1 -2 塑件的工艺结构分析- 3 -2.1 塑件工艺分析- 3 -2.1.1 塑件分析- 3 -2.1.2 塑件尺寸精度分析- 3 -2.2 塑件材料分析- 3 -2.2.1 塑件材料选用- 3 -2.2.2 材料的主要用途- 4 -2.2.3 材料的物理化学性能- 4 -2.2.4 材料的成型性能- 4 -2.3 塑件结构分析- 5 -2.4 注塑机的选择及型腔数目的确定- 5 -2.4.1 计算塑件的体积和质量- 5 -2.4.2 确定型腔数目- 5 -2.4.3 注塑机的选择- 7 -2.4.4 校核注射机相关工艺参数- 8 -3 模具类型及结构的确定- 10 -3.1 模具类型的确定- 10 -3.2 模具结构的确定- 10 -3.2.1 分型面的选择- 10 -3.2.2 型腔的排布- 11 -3.2.3 模架的选择- 11 -4 浇注系统的设计- 13 -4.1 浇注系统设计原则- 13 -4.2 主流道的设计- 13 -4.3 分流道的设计- 14 -4.4 冷料穴与拉料杆的设计- 15 -4.5 浇口的设计- 16 -4.5.1 选择浇口- 16 -V4.5.2 选择浇口位置- 16 -5 冷却系统的设计- 18 -5.1 模具温度及其调节的重要性- 18 -5.2 冷却系统的设计原则- 18 -5.3 常见冷却系统的结构- 18 -5.4 冷却系统的设计- 19 -5.4.1 冷却水道的孔径- 19 -5.4.2 冷却水道的位置- 19 -6 排气系统的设计- 21 -6.1 排气系统的设计- 21 -7 成型零部件的设计- 22 -7.1 组合式凸、凹模- 22 -7.1.1 凸、凹模设计的技术要求- 22 -7.1.2 型芯结构- 22 -7.1.3 型芯设计的技术要求- 23 -7.2 影响成型零件工作尺寸的因素- 23 -7.3 成型零件的尺寸计算- 24 -7.3.1 型腔型芯尺寸计算- 24 -7.3.2型腔侧壁和底板厚度的计算- 25 -7.4 侧向分型与抽芯机构- 27 -7.4.1 侧向抽芯机构的分类及组成- 27 -7.4.2 抽芯力与抽芯距的确定- 27 -7.4.2.1 抽芯力的确定- 27 -7.4.2.2 抽芯距的确定- 28 -7.4.3 斜导柱的设计- 28 -7.4.4 侧滑块的设计- 30 -8 推出机构的设计- 31 -8.1 推出机构的结构组成与分类- 31 -8.1.1推出机构的结构组成- 31 -8.1.2 推出机构的分类- 31 -8.2 推出机构的设计要求- 31 -8.3 推出机构的设计- 31 -8.3.1 推出力的计算- 31 -8.3.2 推出机构的选择- 32 -9 模具的安装调试与维修- 34 -9.1 模具的安装- 34 -9.2 模具的调试- 34 -9.2.1 校正顶杆顶出距- 34 -9.2.2 调节模具松紧度- 34 -9.2.3 接通回路- 34 -9.3 模具的保养及维修- 35 -9.3.1 模具的保养- 35 -9.3.2 模具的维修- 35 -总结体会- 36 -致 谢- 37 -参考文献- 38 -V1 前 言1.1 模具行业的发展现状模具是工业生产的基础工艺装备，被称为“工业之母”。的粗加工工业产品零件、的精加工零件由模具成型，绝大部分塑料制品都由模具成型。作为国民经济的基础行业，模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业，应用范围十分广泛。近年来，我国模具行业一直以每年的增长速度快速发展。十五期间，我国模具行业年增长速度达到。年模具销售额达亿元，同比增长，排在世界第三位；模具出口大幅增长，表明模具水平和竞争力提高。据海关统计，年模具出口亿美元，同比增长以上；模具产品结构更趋高档，复杂、精密、长寿命的模具份额提高到。目前，国内约有模具生产厂商万余家，从业人员有多万人，全年模具产值达亿元人民币。涌现出一批模具行业领头羊，如在汽车覆盖件领域的一汽模具，轮胎领域的巨轮模具，塑料模具领域的海尔，模块标准件领域的圣都等；不少地方出台了扶持当地模具行业发展的政策，如重庆、成都、苏州、大连等地都在建立模具工业园区，改善发展环境，完善模具生产的配套体系。中国经济的高速发展对模具行业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大了的动力。中国模具行业的发展在地域分布上存在不平衡性，东南沿海地区发展快于中西部地区。南方的发展快于北方。模具生产最集中的地区在珠江三角和长江三角地区，其模具产值约占全国产值的三分之二以上。广东是中国现在最主要的模具市场，而且还是中国最大的模具出口与进口省。年，广东省模具业稳居全国模具行业的头把交椅，产值达亿元，模具制造业产值和销售额约占全国的以上。目前在全国排序前名的企业中，广东占有家，世界最大的模架供应商和亚洲最大的模具制造厂都在广东。深圳模具业发展迅猛，已具规模优势，年产值超过亿元，占广东省模具业的近，占全国模具业的近，已成为国内模具制造中心。1.2 模具行业的发展趋势目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景很好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但要成为模具大国，而且还要逐步向模具制造强国的行列迈进。随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。虽然模具种类繁多，但其发展重点应该是既能满足大量需要，又有较高技术含量，特别是目前国内尚不能自给，需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响，因此，模具标准件也是重点发展对象，而且其发展速度应快于模具的发展速度，这样才能不断提高我国模具标准化水平，从而提高模具质量，缩短模具生产周期，降低成本。总得来说，在如今全球逐渐信息化、经济化的过程中，模具行业的发展趋势主要在模具产品向着大型化、精密化、复杂化、经济快速化方向发展，技术含量不断提高；模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方向发展；模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。- 36 -2 塑件的工艺结构分析2.1 塑件工艺分析2.1.1 塑件分析沐浴露喷嘴几何形状如下图： 图 2.1 零件三维图塑件的平均壁厚为，属于轻质薄壁制品。该塑件要求外表平整光滑，需要一定的强度和弹性且不容易产生变形。该塑件作为日常用品，生产批量应该是大批量生产。2.1.2 塑件尺寸精度分析塑料的尺寸精度主要决定于塑料收缩率的波动和模具制造误差。本次塑料制品的尺寸按级精度取值。沐浴露喷嘴作为日常用品，对其精度及表面粗糙度要求不高，塑件的表面粗糙度主要取决于模具粗糙度，一般情况下，塑件的表面粗糙度比模具成型部分的粗糙度高级。薄壳零件在注射过程中冷却较快，在不影响使用的前提下允许存在较少飞边和熔接痕等工艺痕迹，因为有曲面的存在所以需要一定的配合精度要求。2.2 塑件材料分析2.2.1 塑件材料选用塑件材料的选用依据是它所处的工作环境及使用性能的要求，以及原材料的材料性能数据。对于常温工作状态下的结构件来说，要考虑的主要是材料的力学性能，如弹性强度、弯曲强度等。该塑件对材料的要求首先是耐磨性要好，其次是成型难易程度和经济性问题，所以，综合考虑选择作为塑件原材料。2.2.2 材料的主要用途因具有许多优良特性，因此常用它来制作各种机械零件，如法兰、接头、泵叶轮、汽车零件和自行车零件等，也可用作水、蒸汽、各种酸碱等的输送通道，盖和箱壳及各种绝缘零件，一般的家庭塑料制品、塑料袋制品、塑料食品容器等也都由制成，此外，也可用于医药工业中。2.2.3 材料的物理化学性能化学名称：聚丙烯英文名称：（简称）密度：熔点：成型收缩率：成型温度：拉伸强度：弯曲强度：屈服强度：断裂伸长率：热变形温度：吸水率：洛氏硬度：摩擦系数：1) 密度低，无色，无味，无毒，外观和聚乙烯相似，呈白色蜡状。2) 具有良好的电性能和高频绝缘性能，不受湿度影响。3) 低温时容易变脆，不耐磨，易老化。4) 不易被常见的酸、碱及有机溶剂腐蚀。5) 属于易燃类聚合物，燃烧时火焰下端呈蓝色，上端呈黄色，有滴落，少黑烟，具有石油味。2.2.4 材料的成型性能1) 结晶料,吸湿性小,易发生熔体破裂,长期与热金属接触易分解。2) 活动性好，但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔、凹痕、变形。3) 冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并留意控制成型温度。4) 塑料壁厚须均匀，避免缺角，尖角，以防应力集中。2.3 塑件结构分析为稳定塑件的成型后尺寸，有时根据塑料的性能及工艺要求，塑件在成型后需进行热处理，热处理后也会导致塑件的尺寸发生收缩，称为后处理收缩。常用的后处理方法主要是指退火和调湿处理。退火处理的方法是使制品在恒温的加热液体介质或热空气循环烘箱中静置一段时间。一般退火温度应控制在高于制品使用温度或者低于塑料热变形温度为宜。退火时间视制品厚度而定。调湿处理是指制品预先吸收一定的水分（如放在热水或油中），使制品尺寸稳定下来，以避免制品在使用中再发生变化。该塑件形状比较复杂，整体结构较小，上表面用圆弧过度，下面有插孔和空腔，侧面有长嘴，内部有形加强筋。从结构上看，可考虑整体边缘为最大分型面，侧面空心长嘴结构考虑侧向分型，因为长嘴处结构简单，且具有较好的柔韧性及一定的抗冲击强度，所以侧抽芯结构采用强制脱模，以简化模具结构，降低制造成本。2.4 注塑机的选择及型腔数目的确定2.4.1 计算塑件的体积和质量该塑件材料为聚丙烯，查手册可知其密度为，收缩率为。根据 “分析”指令得出该产品的体积为：所以，该塑件质量为：初步选定注塑机为：2.4.2 确定型腔数目1) 按注射机的最大注射量确定型腔的数目型腔数目根据式：式中 注射机最大注射量的利用系数，一般取 注射机最大注射量（） 浇注系统凝料量（） 单个塑件的体积或质量（）浇注系统体积或质量与注塑件的质量和塑料的流动性能有一定的关系，不是唯一值，根据工厂注塑工人经验，一般为（），学校一般，此处按照学校取值进行计算，则：由上式计算可知，一模最多的腔数可达到腔。2) 按注塑机的额定锁模力确定型腔数目型腔数目的根据式：式中 注射机的额定锁模力 塑料熔体在型腔中的成型压力（） 浇注系统在分型面上的投影面积（） 单个塑件型腔在分型面上的投影面积（）其中，按分型面上投影面积的倍计算，此处取中间值。高压塑料熔体充满模腔时，会产生使模具沿分型面分开的胀模力，此胀力等于塑件和流道系统在分型面上的投影面积与型腔压力的乘积。胀模力必须小于注射机额定锁模力，常用塑料品种及塑件复杂程度不同，或精度不同，可选用的型腔压力也不同。型腔压力可根据经验取值，常取型腔压力为，常用塑料品种及塑件复杂程度不同，或精度不同，我们对锁模力校核，对一些树脂平均压力作简单的比较。表2.1 型腔内树脂平均压力/树脂名称一般成型重视表面质量的成型硬质软质根据上表，本塑件的材料为，可选择型腔压力。利用进行注塑件投影面积分析得，则：为了保证塑件质量，使型腔排布均衡，一般多型腔模具的型腔数目为双数。通过以上计算可知，该模具型腔数目可为、。但是，型腔数目越多，带来的弊端也随之增多，如：1) 成型难度增大：型腔数目越多，每个型腔分得的成型压力就越少，这样会使塑料熔体充填型腔难度加大，甚至充不满型腔。2) 模具尺寸增大：型腔数目越多，所需的模具外形尺寸就越大，甚至有可能超出注塑机的最大安装尺寸。3) 产品精度越低等：每增加个型腔，注塑成型件的尺寸精度要降低，所以型腔数目越多，塑件精度越低。所以，模具型腔数目也不是越大越好。综合考虑，本次设计采用一模腔。2.4.3 注塑机的选择的注射工艺参数：喷嘴温度：料筒温度：前段，中段，后段模具温度：注射压力：保压压力：注射时间：保压时间：冷却时间：成型周期：根据成型工艺参数，注射量，锁模力要求，参考塑料成型工艺设计与模具设计常用国产注射机的规格和性能，初步选用注射机为：注射机有关参数为：表2.2 型卧式注塑机的参数项目单位参数螺杆直径理论注射容量注射压力喷嘴孔径最大成型面积合模力最大开模行程模具最小厚度模具最大厚度喷嘴前面球面半径电动机功率加热功率外型尺寸2.4.4 校核注射机相关工艺参数（1）注射量的校核设计模具时，应满足注射成型塑件所需的总注射量小于所选注射机的最大注射量，即：式中 型腔数目 单个塑件的体积或质量（） 浇注系统凝料（） 注射机最大注射量（） 注射机最大注射量利用系数，一般取则：所以该注射机能满足要求。（2）锁模力的校核锁模力可按如下公式校核：式中 型腔数目单个塑件在模具分型面上的投影面积（） 浇注系统在模具分型面上的投影面积（） 塑料熔体对型腔的成型压力（见表）注射机的额定锁模力（）则：所以该注射机满足要求。（3）模具闭合高度与开模行程校核模具闭合高度校核：式中 注射机允许最小厚度()注射机允许最大厚度()模具的闭合高度为，在注塑机允许的最小厚度与最大厚度之间。模具开模行程校核：注射机开模行程应大于模具开模时取出塑件所需的开模距，即满足下式：式中 注射机的最大开模行程脱模距离(顶出距离) 塑件高度浇注系统高度经过代入数值校核计算，符合该注塑机的开模行程。3 模具类型及结构的确定3.1 模具类型的确定a) 为了保证塑件表面质量，该塑件采用上潜伏浇口成型，因此该模具为单分型面注射模。b) 该模具为一模四腔生产，为了降低加工难度，使模具后期的维修方便，该模具采用组合镶嵌式。c) 考虑到塑件的喷嘴结构需要强制脱模，所需的抽芯力较大，所以模具侧向分型采用斜导柱侧滑块侧向分型。3.2 模具结构的确定3.2.1 分型面的选择分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，分型面的类型、形状及位置与模具的整体结构，浇注系统的设计，塑件的脱模和模具的制造工艺有关，不仅直接关系到模具结构的复杂程度，也关系到塑件的成型质量。分型面选择原则如下：分型面应选在塑件外形最大轮廓处 避免模具结构复杂 分型面应便于塑件的脱模 分型面的选择应有利于侧向分型和抽芯分型面的选择应保证塑件的质量 分型面的选择应应有利于防止益料 分型面的选择应该有利于排气 分型面的选择应尽量使成型零件易于加工选择分型面时，应尽量减小由于脱模斜度造成塑件的大小端尺寸的差距综上所述，该塑件的分型面选择如下：图 3.1 分型面3.2.2 型腔的排布型腔的排布与浇注系统密切相关，型腔的排布应使每个型腔都能通过浇注系统从总压力中均等地分得所需足够压力，以保证塑料熔体能同时均匀地充填每一个型腔，从而使各个型腔的塑件内在质量均匀稳定。该模具为一模四腔，其型腔排布如下：图 3.2 型腔排布3.2.3 模架的选择模架是设计制造塑料注射模的基础部件，其他部件的设计与制造均依赖于它，选择模架要根据制品的尺寸大小及注射机的参数。模架的选择方法如下：长宽确定：1) 排样，根据型腔数目进行合理布局。塑件间间距为。2) 画出布局好的边框矩形，根据其宽度尺寸查表找出对应接近的推板宽度。3) 根据推板宽度确定相应的动、定模板的宽度。4) 根据排样矩形的长度尺寸确定动、定模的模板长。方法：长度尺寸 + 一个复位杆直径值 + 边距值左右（单边为左右），查表找出接近的复位杆间距值，查出对应的板长。厚度确定：1) 板（定模板）：型腔深度水孔下端到型腔上端间距水孔直径水孔上端到定模扳上端面。计算后查表去接近值（靠小取，为了缩短流道长短）。2) 板（动模板）：型芯深度约为塑件型芯宽度尺寸的倍。计算后查表取接近值。3) 板（垫脚）：标准值，是根据塑件所需顶出的高度的倍来顶杆固定板顶杆垫板厚度，计算后查表取接近值。按照以上方法选得模架为 。图 3.3 模架4 浇注系统的设计4.1 浇注系统设计原则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，普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。浇注系统的设计合理与否对塑件的性能、尺寸、内在质量、外在质量及模具结构、塑料的利用率等有较大影响。对浇注系统进行设计时，一般应遵循以下基本原则：1) 了解塑料的成型性能：设计的浇注系统一定要适应于所用塑料原材料的成型特性，以保证成型塑件的质量。2) 尽量避免或减少产生熔接痕：熔体流动时应尽量减少分流次数，因为分流熔体的汇合之处必然会产生熔接痕，尤其是在流程长、温度低时对塑件溶接强度的影响更大。3) 有利于型腔中气体的排出：浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔的各个部分，使浇注系统及型腔中原有的气体能有序排出，避免因气阻产生凹陷等缺陷。4) 防止型芯的变形及嵌件的移位：浇注系统设计时应尽量避免塑料熔体直冲细小型芯和嵌件，以防止熔体的冲击力使细小型芯变形或嵌件移位。5) 尽量采用较短的流程充满型腔：以较短的流程充满型腔，能使塑料熔体的压力损失减小到最低，以保持较理想的流动状态和有效的传递最终压力，保证塑件良好的成型质量。6) 流动比的校核：可以避免型腔充填不足的现象发生。4.2 主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具浇口套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和压力损失为最小。主流道通常设计在模具的浇口套中，为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，锥角为，流道的表面粗糙度。浇口套一般采用碳素工具钢材料制造，热处理淬火硬度为。浇口套与模板间配合采用的过渡配合，浇口套与定位圈采用的配合。主流道各个参数如下：主流道口直径：（为注射机喷嘴孔直径），。圆锥角度：为，本次设计取。入口球面半径： (为喷嘴球头半径)，。主流道长度：。4.3 分流道的设计分流道是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流动方向，使熔体以平稳的流态均衡地分配到各个型腔。设计时应注意尽量减少流动过程中的热量损失与压力损失。分流道的设计要点：1) 流经分流道的熔体温度和压力的损失要少。为此，分流道一要短，二要使粗糙度降到最低，三是容积要小，四是少弯折。2) 要使分流道的固化时间稍慢于制品的固化时间，以利保压、补缩和压力传递。3) 要使熔料能迅速而又均匀地进入各型腔，故在多型腔设计时，在保证模具结构强度前提下，力求采用平衡进料，而且在保证模具结构强度前提下，力求紧凑、集中。4) 便于加工，便于使用标准刀具，免于制造专用刀具。分流道的截面形状及尺寸分流道的形状尺寸取决于塑件的体积、壁厚、形状，以及所加工塑料的种类，注射速率及分流道长度等。常用的分流道界面形式有圆形、梯形、形、半圆形及矩形等。本次设计分流道采用半圆形截面，截面直径常取。分流道的长度根据型腔在分型面上的排布情况，分流道可采用一次分流道和二次分流道。分流道的长度尽可能短，且弯折少，以便减少压力损失和热量损失，节约塑料的原材料和降低能耗。图4.1 分流道的长度尺寸如上图，其中，的尺寸根据型腔的多少和型腔的大小而定。分流道在分型面上的布置形式分流道的布置取决于型腔的布局，两者互相影响。分流道的布置形式分平衡式和非平衡式两种。平衡式布置要求从主流道至各个型腔的分流道，其长度、形状、断面尺寸等都必须对应相等，达到各个型腔的热平衡和塑料流动平衡。因此各个型腔的浇口尺寸可以相同，达到各个型腔同时均衡进料。非平衡式布置的主要特点是主流道至各个型腔的分流道长度各不相同（或加上型腔大小不同）。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值不要太低，一般取左右，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。4.4 冷料穴与拉料杆的设计冷料穴是浇注系统的组成结构之一。冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入型腔，既影响熔体充填的速度，又影响成型塑件的质量。主流道拉料杆有两种基本形式，一种是推杆式拉料杆，固定在推杆固定板上。另一种是仅适用于推件板脱模的拉料杆，固定在动模板上。在本次设计中，采用的是反锥度冷料穴，后面设置有推杆，分型时靠动模板上的反锥度穴的作用将主流道凝料拉出浇口套，推出时靠后面的推杆强制推出。冷料穴与拉料杆结构如下：图4.2 冷料穴与拉料杆本次设计中，反锥度冷料穴高度为，角度为，为。4.5 浇口的设计4.5.1 选择浇口浇口亦称进料口，是连接主流道和型腔的熔体通道。浇口的设计与位置的选择恰当与否，直接关系到塑件能否被完好高质量的注射成型。按浇口截面尺寸大小的结构特点，浇口可分为限制性浇口和非限制性浇口两大类。限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸最小的部分，通过截面积的突然变化，使分流道送来的塑料熔体产生突变使流速增加，提高剪切速率，降低粘度，获得理想的流动状态，从而使迅速均匀地充满型腔。非限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸最大的一部分，它主要对大中型筒类、壳类塑件型腔起引料和进料后的施压作用。根据分析，该塑件适合选用上潜伏浇口成型。潜伏浇口又称剪切浇口，是由点浇口变异而来。这类浇口的分型面位于模具的分型面上，而浇口却斜向开设在模具的隐蔽处，塑料熔体通过型腔的侧面或推杆的端部注入型腔，因而塑件外表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。潜伏浇口的形式如下：图 4.3 潜伏浇口形式潜伏浇口一般为圆形截面，浇口直径，最大不超过。潜伏浇口的锥角取，倾斜角取，推杆上进料口宽度取。由于浇口成一定角度与型腔相连，形成了能切断浇口的刃口，所以这一刃口在脱模时形成的剪切力能将浇口自动切断。本次设计浇口采用的是图的结构，取，取。4.5.2 选择浇口位置合理选择浇口的开设位置是提高塑件质量的一个重要环节，浇口位置的不同还会影响模具结构，选择浇口位置时，要根据塑件的结构工艺特征和成型质量要求，并分析塑料原材料的工艺特性与塑料熔体在模内的流动状态、成型工艺条件，综合进行考虑。选择浇口位置时，应注意如下几点：1 尽量缩短流动距离2 避免熔体破裂现象引起塑件缺陷3 浇口应开设在塑件壁厚处4 考虑分子定向影响5 减少熔接痕提高熔接强度6 不影响塑件外观质量7 考虑排气问题根据以上原则，浇口位置选择如下：图 4.4 浇口位置5 冷却系统的设计5.1 模具温度及其调节的重要性模具温度是指模具型腔和型芯的表面温度。模具温度及其波动对塑件的收缩率、尺寸稳定性、力学性能、变形、应力开裂和表面质量等均有影响。模具温度过低，熔体流动性能差，制件轮廓不清晰，甚至充不满型腔或形成熔接痕，制件表面无光泽，缺陷多，力学性能低。模具温度过高，成型收缩率大，脱模后制件变形大，容易造成溢料和粘模。模具温度波动大，则型芯和型腔温差大，制件收缩不均匀会导致制件翘曲变形，影响制件的形状及尺寸精度。5.2 冷却系统的设计原则1) 冷却水道数量应尽量多，冷却通道孔径要尽量大；2) 冷却水道至型腔表面的距离应尽可能相等；3) 浇口处应加强冷却；4) 冷却水道出入口温差应尽量小；5) 冷却应沿塑料收缩方向设置；6) 冷却水道结构应便于加工和清理；7) 冷却水道的布置应避开塑件易产生熔接痕的部位。5.3 常见冷却系统的结构根据塑件的形状、壁厚及塑料的品种的不同，冷却系统也是不一样的，常见的冷却系统结构有：1) 直流式和直流循环式：系统结构简单，加工方便，但模具冷却不均匀。2) 循环式：冷却效果较好，但出入口数量多，加工费时。3) 喷流式：系统结构简单，成本低，冷却效果好。4) 隔板式：加工麻烦，隔板与孔配合要求高，适用于深型腔塑件模具。5) 特深型腔塑件的冷却：对于大型特深型腔塑件冷却系统特殊加工，冷却效果好。6) 间接冷却：对于细小型芯模具，通过特殊加工提高水流的冷却效果。5.4 冷却系统的设计5.4.1 冷却水道的孔径无论多大的模具，冷却水道孔径都不能大于，否则冷却水难以成为湍流状态，以至降低热交换效率。一般水孔的直径可以根据塑件的平均壁厚来确定。平均壁厚为时，水孔直径可取；平均壁厚为，水孔直径可取；平均壁厚为，水孔直径可取。本次设计塑件壁厚为，水孔直径取。5.4.2 冷却水道的位置冷却水道与型腔表面的距离最好相等，分布应尽量与型腔轮廓相吻合，冷却水道不能靠型腔表面太近，否则型腔内压力会使水孔处的型腔避面变形；冷却水道也不能离型腔表面太远，否则达不到冷却效果，破坏塑件质量。一般水道孔边至型腔表面的距离应大于或等于，常用。水孔间距同样不可太近，不易太远，最小允许间隔为（为水孔直径），最大不超过。根据本次塑件的特点，冷却水道布置如下：图 5.1 冷却水道6 排气系统的设计6.1 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、凹陷、熔接不牢、表面轮廓不清晰等缺陷，另外气体的存在还会产生反压力而降低充模速度。注塑模通常采用以下三种方式排气：1) 利用配合间隙排气：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固定的型芯端部与模板的配合间隙排气，这种类型的排气形式，其配合间隙不能超过，一般为。2) 在分型面上开设排气槽：分型面上开设排气槽是注塑模排气的主要形式。一般在分型面上离型腔边缘后开设排气槽，形式因成型特点而定。分型面上排气槽深度如下：表6.1 分型面上排气槽深度塑料品种深度聚乙烯（）聚丙烯()聚苯乙烯()3) 利用排气塞排气：如果型腔最后的充填面不在分型面上，而其附近又没有活动型芯或推杆，可在型腔深处镶入排气塞。排气塞上所开槽深度为，根据塑料流动性的不同进行选取。根据本次塑件注塑分型特点，采用上述第一种排气方式，利用配合间隙排气：图6.1 配合间隙排气图7 成型零部件的设计7.1 组合式凸、凹模组合式凸、凹模结构是指由两个或两个以上的零件组合而成的凹模或凸模。按组合方式不同，可分为整体嵌入式、局部镶嵌式和四壁拼合式等。本次设计凸、凹模结构采用的是整体嵌入式。凸、凹模结构采用组合式镶拼，简化了复杂成型零件的加工工艺，减少了热处理变形，拼合出有间隙利于排气，便于模具维修，节省了贵重模具材料。为了保证组合后型腔尺寸的精度和装配的牢固，减少塑件上的镶拼痕迹，对于镶块的尺寸、行为公差要求较高。镶拼组合式应注意结构合理，应保证型芯和镶块的强度，防止热处理时变形，应避免尖角镶拼，方便脱模。7.1.1 凸、凹模设计的技术要求凸、凹模的材料：凹模材料需采用高度纯洁，组织均匀致密，良好的冷、热加工性能的钢种，适合抛光处理，另外，还要求淬透性高，耐磨性和抗疲劳性要好、热处理后有高的强韧性、高硬度和好的等向性能。此次凹模材料选择为CrWMn，凹模不直接与塑件接触，采用45钢。凸、凹模表面粗糙度要求：凸、凹模表面粗糙度为。7.1.2 型芯结构型芯分为主型芯与小型芯，主型芯是成型塑件内表面的零件，小型芯是用来成型塑件上的小孔或槽。主型芯与小型芯都采用的是镶嵌式结构，两者都单独加工，最后再采用的过渡配合装入模具中。主型芯与小型芯结构如下： 图 7.1 主型芯与小型芯7.1.3 型芯设计的技术要求型芯的材料：型芯材料采用。表面粗糙度：成形部分应达到；配合部分应达到；其余部分应达到。7.2 影响成型零件工作尺寸的因素影响塑件尺寸精度的因素有很多，概括的说，有塑料原材料、塑件结构和成型工艺、模具结构、模具制造和装配、模具使用中的磨损等因素。影响塑件尺寸精度的因素如下：1) 塑件的收缩率波动塑件成型后的收缩变化与塑料的品种，塑件的形状、尺寸、壁厚、成型工艺条件、模具结构等因素有关。塑料收缩率波动误差为：式中 塑料收缩率波动误差 塑料的最大收缩率 塑料的最小收缩率 塑件的基本尺寸则：按照一般要求，塑件收缩率波动所引起的误差应小于塑件公差的。2) 模具成型零件的制造误差模具成型零件的制造精度是影响塑件尺寸精度的重要因素之一。模具成型零件的制造精度愈低，塑件尺寸精度也愈低。一般成型零件工作尺寸制造公差值取塑件公差值的，或取级作为制造公差。3) 模具成型零件的磨损模具在使用过程中，由于塑料熔体流动的冲刷、成型过程中可能产生的腐蚀性气体的锈蚀、脱模时塑件与模具的摩擦，以及由于上诉原因造成的成型零件表面粗糙度提高而重新打磨抛光等原因，均造成成型零件尺寸的变化，这种变化称为成型零件的磨损。其中脱模摩擦磨损是主要因素。磨损的结果使型腔尺寸变大、型芯尺寸变小。磨损大小与塑料的品种和模具材料及热处理有关。磨损量是根据塑件的产量、塑料的品种、模具的材料等因素来确定的。对于中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的。4) 模具安装配合误差模具成型零件装配误差以及在成型过程中成型零件配合间隙的变化，都会引起塑件尺寸的变化。如：成型压力使模具分型面有胀开的趋势、动定模分型面间隙、分型面上的残渣或模板平面度，对塑件高度方向尺寸有影响；活动型芯与模板之间的配合间隙过大，对孔的位置精度有影响。综上所述，塑件在成型过程中产生的尺寸误差应该是上述各种误差的总和。因收缩率的波动引起的塑件尺寸误差随塑件尺寸的增大而增大，所以生产小型塑件时，模具制造公差和成型零件的磨损是影响塑件尺寸精度的主要因素，所以应提高模具制造精度等级和减少磨损。7.3 成型零件的尺寸计算7.3.1 型腔型芯尺寸计算型腔型芯尺寸按照平均收缩率、平均磨损量、平均制造公差为基准的方法来计算，凡孔都是按基孔制，公差下限为零；凡轴都是基轴制，公差上限为零；中心距基本尺寸为双向等值偏差。塑件的平均收缩率计算公式如下：代入数值计算得：型腔的径向尺寸： 代入数值计算得：型芯的径向尺寸：代入数值计算得：7.3.2型腔侧壁和底板厚度的计算模具型腔壁厚的计算应以成型过程中型腔受到的最大压力为准。注射成型时，最大压力是在熔体充满型腔时的瞬间产生的。在保压过程中，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，对于小型模具型腔尺寸，在发生大的弹性变形前，其应力往往超过了模具材料的许用应力，因此，若强度不足是矛盾的，计算型腔壁厚应以满足强度条件为准。型腔壁厚的强度与刚度计算目的如下：1) 防止产生溢料塑件成型过程中，模具型腔配合面的某些过大的间隙会出现溢料，这时应根据塑料粘度特征，在不产生溢料的前提下，将允许的最大间隙值作为型腔的刚度条件。查表可知聚丙烯的允许变形值。2) 保证塑料件的尺寸精度某些塑件个别部位的尺寸精度比较高，这就要求模具型腔具有很好的刚性，以保证塑料熔体进入型腔时不产生过大的弹性变形。此时允许变形量可由塑件尺寸和公差值确定。3) 保证塑料件顺利脱模如果型腔刚度不足，在熔体高压作用下会产生过大的弹性变形，当变形量超过塑件的收缩率时，塑件周边将被型腔紧紧包住而难以脱模。为防止强制脱模给塑件造成划伤或破裂，型腔的允许弹性变形量应小于塑件壁厚的收缩值，即：式中 保证塑件顺利脱模的型腔允许弹性变形量 塑件壁厚 塑件的收缩率 整体式型腔侧壁的计算1) 按刚度条件计算设允许最大变形量为，其侧壁厚按刚度条件的计算式为：式中 型腔侧壁厚度型腔内熔体的压力承受熔体压力的侧高度 由决定的系数允许变形量 钢的弹性模量，取即：2) 按强度条件计算考虑到短边所承受压力的影响，侧壁的壁厚计算式为：当时：当时：因为，所以 整体式型腔底板厚度的计算1) 按刚度条件计算按刚度条件计算底板厚度的计算式为：式中 型腔底板厚度 由型腔边长比决定的系数型腔内熔体的压力 型腔侧壁短边长 允许变形量 钢的弹性模量，取则：2) 按强度条件计算按刚度条件底板厚度计算式为（式中是由垫脚间距与型腔边长之比决定的系数）：则：7.4 侧向分型与抽芯机构7.4.1 侧向抽芯机构的分类及组成按照侧向抽芯动力来源的不同，注塑模的侧向分型与抽芯机构可分为机动侧向分型与抽芯机构、液压侧向分型与抽芯机构和手动侧向分型与抽芯机构等三大类。侧向分型与抽芯机构由侧向成型元件、运动元件、传动元件、锁紧元件与限位元件组成。7.4.2 抽芯力与抽芯距的确定7.4.2.1 抽芯力的确定由于塑件包紧在侧向型芯或粘附在侧向型腔上，因此在各类型的侧向分型与抽芯机构中，侧向分型与抽芯时必然会遇到抽拔阻力，抽芯力一定要大于抽拔阻力，才能完成分型抽芯。影响抽芯力大小的因素有如下几个方面：1) 成型塑件侧向凹凸形状的表面积愈大，所需抽芯力愈大。2) 包络侧型芯部分的塑件壁厚愈大，塑件的凝固收缩率愈大，则对侧型芯包紧力愈大，所需抽芯力也增大。3) 同一侧抽芯机构上抽出的侧型芯数量增多，抽芯阻力也会增大。4) 侧型芯成型部分的脱模斜度愈大，表面粗糙度愈低，且加工纹路与抽芯方向一致，则可减少抽芯力。5) 注射成型工艺对抽芯力也有影响。6) 塑料品种不同，线收缩率也不同，也会直接影响抽芯力的大小。7) 粘模倾向大的塑料会增大抽芯力。侧向抽芯力与脱模力计算方法相同，即：7.4.2.2 抽芯距的确定在设计侧向分型与抽芯机构时，除了计算侧向抽拔力以外，还必须考虑侧向抽芯距的问题。侧向抽芯距一般比塑件上侧凹、侧孔的深度或侧向凸台的高度大，用公式表示为：式中 抽芯距 塑件上侧凹、侧孔的深度或侧向凸台的高度则抽芯距：7.4.3 斜导柱的设计1) 斜导柱的基本形式斜导柱的基本形式如下图所示，为固定在模板内的部分，与模板内的安装孔采取的过渡配合，为完成抽芯所需工作部分长度，为斜导柱的倾斜角，为斜导柱端部具有斜角部分的长度，为合模时斜导柱能顺利插入侧滑块斜导柱孔内而设计，角度常取比大。侧滑块与斜导柱工作部分常采用配合或留有的间隙。图7.2 斜导柱的基本形式2) 斜导柱倾斜角的选择在斜导柱侧向分型与抽芯机构中，斜导柱与开模方向的夹角称为斜导柱的倾斜角，它是决定斜导柱抽芯机构工作效果的重要参数，的大小影响着斜导柱的有效工作长度、抽芯距、受力状况等。本次设计中侧型芯滑块抽芯机构方向与开合模方向垂直，斜导柱倾斜角一般为，最常用的是，本次设计。3) 斜导柱长度计算侧型芯滑块抽芯方向与开模方向垂直时，斜导柱的工作长度与抽芯距及倾斜角有关，即：斜导柱的总长度为：式中 斜导柱总长度 斜导柱固定部分大端直径 斜导柱倾斜角 斜导柱固定板厚度 侧向抽芯距 斜导柱工作部分直径查表斜导柱直径，则斜导柱的总长度为：7.4.4 侧滑块的设计侧滑块是斜导柱侧向分型与抽芯机构中的一个重要零件，本次设计采用的是形滑块，侧型芯与滑块组合成侧型芯滑块，侧滑块上的锁紧面倾斜角一般比导柱倾斜角大。侧滑块采用刚、等材料制成，硬度要求大于，镶拼组合的粗糙度为，镶入的配合精度为。8 推出机构的设计8.1 推出机构的结构组成与分类8.1.1推出机构的结构组成推出机构一般由推出、复位和导向等三大元件组成。推出元件是指与塑件直接接触并将塑件从模具型腔或型芯上推出脱下的元件，常见的推出元件有推杆、推管、推件板、成型推杆等；复位元件是指使推出机构能够回复到塑件被推出时的位置的元件，元件除了常用的复位杆外，有些模具还采用弹簧复位等形式；导向元件是指对推出机构进行导向，使其在推出和复位工作中运动平稳无卡死现象，同时对推板和推杆固定板起支承作用的元件，常见元件有限位钉、推板导柱等。8.1.2 推出机构的分类推出机构可按基本传动形式分类，也可按元件的类别和推出机构的结构特征进行分类。按基本传动形式分类，推出机构可分为机动推出、液压推出、和手动推出等三类；按元件的类别分类，推出机构可分为推杆推出、推管推出、推件板推出等；按模具的结构特征分类，推出机构可分为简单推出机构和复杂推出机构。8.2 推出机构的设计要求1) 推出机构设计时应尽量使塑件留在动模一侧；2) 塑件在推出过程中不发生变形和损坏；3) 不损坏塑件的外观质量；4) 合模时应使推出机构正确复位；5) 推出机构应动作可靠。8.3 推出机构的设计8.3.1 推出力的计算塑件注射成型后在模内冷却定形，由于体积收缩，对型芯产生包紧力，塑件从模具中推出时就必须克服因包紧力而产生的摩擦力。型芯的成型端部，一般均要设计脱模斜度，塑件刚开始脱模时，所需的脱模力最大，其后，推出力的作用仅仅是为了克服推出机构移动的摩擦力。推出力计算式为：式中 推出力 塑件包络型芯的面积 塑件对钢的摩擦系数，。 塑件对型芯单位面积上的包紧力，一般情况下，模外冷却的塑件，取；模内冷却的塑件，取。 底部无孔的塑件制件脱模推出时要克服的大气压力，其大小为大气压力与被包络塑件端部面积的乘积。即：则该塑件脱模所需推出力为。影响塑件脱模力大小的因素主要有以下几点：1) 脱模力的大小主要与塑件包络型芯侧面积的大小有关 型芯的侧面积越大，所需的脱模力也越大。2) 脱模力的大小与型芯的脱模斜度有关 脱模斜度越大，所需的脱模力越小。3) 脱模力的大小与型芯的表面粗糙度有关 表面粗糙度值越低，型芯表面月光洁，所需的脱模力就越小。4) 脱模力的大小与塑件的结构有关 塑件厚度越大、形状越复杂，冷却凝固时所引起的包紧力和收缩应力越大，则所需的脱模力越大。脱模力的大小与塑件底部是否有孔有关。5) 脱模力的大小与注射工艺有关 注射压力越大，塑件在模内停留的时间越长，所需的脱模力越大。6) 脱模力的大小与成型塑件的塑料品种有关 不同的塑料品种，由于分子的结构不一样，因而它们的脱模力也不一样。8.3.2 推出机构的选择本次设计中，推出机构选用机动推出，利用模具开模动作来推出塑件，推出元件选用推杆与推管。推杆位置的选择原则：1) 推杆的位置应选在脱模阻力最大的地方2) 推杆位置选择应保证塑件推出时受力均匀3) 推出位置选择时应注意塑件的强度与刚度4) 推杆位置的选择还应考虑推杆本身的刚性推杆工作部分与模板或型芯上推杆孔的配合常采用的间隙配合，推杆与推杆孔的配合长度视推杆直径的大小而定，当时，配合长度可取；当时，配合长度可取。推杆工作端配合部分的粗糙度一般取。推管工作部分的配合是指推管与型芯之间的配合和推管与成型模板的配合。推管的内径与型芯的配合，当直径较小时选用的配合，当直径较大时选用的配合；推管外径与模板上孔的配合，当直径较小时选用的配合，当直径较大时选用的配合。9 模具的安装调试与维修9.1 模具的安装模具的安装是指将模具的动模、定模固定板分别安装在注塑机动模板和定模版上的过程。模具在注塑机上的固定方法有两种：一种是用螺钉直接固定，适用于质量较大的大型模具；另一种是用螺钉、压板固定，这种固定方法具有较大的灵活性。模具安装时要遵循以下原则：1) 要注意操作者的安全。2) 要确保模具和设备在调试过程中不受损坏。3) 注塑机按钮应选择在“调整”位置上，使机器的全部功能置于手动控制之下。4) 电源应关闭，避免发生意外事故。9.2 模具的调试9.2.1 校正顶杆顶出距模具被