冰箱内鸡蛋格注塑模设计说明书

课程设计说明书目 录摘 要IAbstractII第一章 绪 论11.1课题背景11.2设计的目的及意义21.3设计简介2第二章 塑件成型工艺性分析32.1 聚丙烯的基本性能与成型特点32.2 注塑工艺条件32.3塑件结构分析42.4塑件的精度分析52.5塑件表面粗糙度分析52.6注塑机的选择6第三章 分型面的选择和浇注系统的设计73.1型腔的分布73.2分型面的选择73.3浇注系统设计83.4排气系统的设计15第四章 成型零件的设计及尺寸计算174.1成型零件的结构设计174.2成型零件工作尺寸的计算184.3内模尺寸的确定20第五章 推出机构的设计215.1推出力的计算215.2推出机构的选择及位置的确定215.3推出机构的导向与复位23第六章 结构零件的设计256.1模架和标准件的选用256.2支成零部件的设计276.3合模导向机构的设计27第七章 温度调节系统的设计307.1冷却回路尺寸的确定和布置307.2模具加热系统的设计33第八章 主要参数的校核348.1注射压力的校核348.2锁模力的校核34 8.3注射量的校核358.4 模具安装部分的校核358.5模具开模行程的校核35第九章 模具的试模与修模37结 论39致 谢40参考文献41摘 要 本课题主要是设计冰箱内鸡蛋格注塑模设计，通过对塑件的工艺性以及产品的外形进行分析，并利用相关软件绘制装配图和注塑模具型芯、型腔及重要零部件零件图。本说明书以图文结合的形式，对浇注系统、分型面、模具成型部分的结构、推出机构、冷却系统都有了较详细的论述。最后对有关参数的校核也有详细的计算。关键字：浇注系统，推出机构，型芯，型腔。IIAbstract This topic is mainly to design the refrigerator egg cell injection mold design, through the technology of plastic parts and the appearance of product is analyzed, and use the relevant software draw assembly drawings, injection mold and core, cavity and important component part drawing. This manual, in the form of graphic combination, the gating system, parting surface, mould forming part of the structure, mechanism, cooling system are described in detail. Finally, the related parameters of checking also have detailed calculation.Keywords:Gating system, Launch institutions, Core,Cavity.第一章 绪 论1.1课题背景近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或柱塞的比强度高推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。塑料制件之所以能够在工业中得到广泛的应用，是由于它们本身具有一系列特殊优点所决定的。塑料的密度小、质量轻，塑料的比强度高，按单位质量计算的强度称为比强度。由于塑料的密度小，所以其比强度高。塑料的绝缘性能好，介电损耗低。由于塑料内部一般都没有自由电子和原子，所有大多数塑料都有良好的介电性能以及很低的介电损耗，所以，塑料是现代电工行业和电器行业中不可缺少的原材料。塑料的化学性能稳定，对酸、碱和许多化学药品都具有良好的耐腐蚀性能，其中以聚四氟乙烯的耐化学腐蚀能力最强，化学稳定性最高。即使是“王水”也不能将其腐蚀，因此有“塑料王”之称。由于塑料的减摩耐磨损性能好，所以现代工业中开始采用工程塑料制造。此外塑料的减振和隔音性能好，许多塑料甚至都有透光性能和绝缘性能以及防水、防透气和防辐射的特殊性能，因此，塑料已经成为各行各业不可缺少的一种重要的材料。塑料工业是新兴工业，是随着石油工业应运而生的，目前塑料制件几乎已经进入到一切工业部门以及日常生活的各个部门的各个领域。塑料工业优势一个飞速发展的工业领域。塑料工业从20世纪30年代前后开始研制到现在的塑料产品系列化、生产工艺现代化、生产工业现代化、连续化以及不断开拓功能塑料新领域，它经历了初创阶段发展阶段飞跃阶段稳定增长阶段等这样几个阶段。作一种新的工程材料，其不断被开发应用，加之成型工艺的不断成熟、完善与发展极大地促进了塑料方法的研究与应用以及塑料成型机模具设计的开发与制造。随着工业塑料制件和塑料品种和需求量不断增加，这些产品的更新换代的周期越来越短，因此对塑料的品种、产量和质量都提出来了越来越多的要求。 结合塑料划时代的需要以及在人类生活中方方面面的渗透，本次课程设计根据塑料在生活中的应用并通过自身在塑料方面学习到的一些比较浅薄的知识来设计出应用在生活中比较常见的塑料制件，从而达到对塑料的一个方方面面的认识以及达到一个只是输出的过程。本次课程设计主要任务是冰箱内鸡蛋格注塑模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产冰箱内鸡蛋格制件，以实现自动化提高产量。同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、推出机构、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。然而，毕竟知识有限，我们只能从：塑料成型性能鸡蛋格注塑模具塑料产品化，这样比较简单的设计过程来达到模具设计以及产品输出这样比较理论化的过程。 本次课程设计的主要任务是冰箱内鸡蛋格注塑模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产冰箱内鸡蛋格制件，以实现自动化提高产量。同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、推出机构、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。1.2设计的目的及意义 以此作为课题来进行研究具有十分深远的意义，符合当今时代背景又与所学专业对口。在研究过程中，查阅相关资料可以对我国现有的注塑模水平有个较为深入地了解，而且在设计中可以对现有的方案进行对比和改进，不断创新，在为今后而工作岗位上先操作起来。1.3设计简介在设计之前分析制件的结构以及材料的性质，并填写成型工艺卡。选择注射机型号及确定注射机的技术规范，设计计算模具结构；模具总体方案拟拟定及说明、结构特点；模架结构、推出脱模机构及复位机构、浇注系统、排气系统、热抽芯系统设计方案、参数计算等；关键零件设计及强度校核。并完成说明书，在说明书上要列出各项参数的计算过程及依据和计算结果。并在设计完要对设计好的模具进行说明，指出哪些地方还不够完善，进一步进行改进。第二章 塑件成型工艺性分析2.1 聚丙烯的基本性能与成型特点 聚丙烯为白色蜡状固体，是一种高结晶度材料，是常用塑料中最轻的，密度仅为0.90g/cm0.91g/cm。由于聚丙烯不仅化学性能稳定，其他渗透性低，吸水性小，介电性能高，而且还具有无毒，无味，原料易得，价格低廉，加工容易等优点，被广泛用于电气，化学，食品，机械制造，以及农业，医药卫生，家庭日用等各个方面。 1）基本特性 聚丙烯熔点为164170，耐热性好，能在100以上的温度下进行消毒灭菌，其最高使用温度可达到150，最低使用温度为-15，低于-35时会脆裂。因为不吸水，所以聚丙烯的绝缘性能不受湿度的影响。但在氧、热、光的作用下极易降解、老化，所以必须加入防老化剂。 2）成型特点 聚丙烯成型收缩范围大，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2060。 2.2 注塑工艺条件1、 干燥处理 如果储存适当则不需要干燥处理2、 染色与装饰 PP染色性较差，色粉在塑料中扩散不够均匀，大塑件尤为明显。PP塑件表面若需喷油移印等装饰，须先用PP底漆擦拭。3、 熔化温度 因PP高结晶，所以加工温度需要较高。前料筒200240，中料筒170200，后料筒160190，注意不要超过275.实际上为减少飞边、收缩等缺陷往往取偏下限料温。4、 模具温度 2060，建议使用50左右。结晶程度主要由模具温度决定。模具温度太低，塑件表面光泽差，甚至无光泽；模具温度太高，则容易发生翘曲变形、收缩凹陷等。5、 注射压力 PP成型收缩率大，尺寸不稳定，塑件容易变形收缩，可采用提高注射压力及注射速度、减少层间剪切力使成型收缩率降低，但PP流动性好，注射压力大时容易出现飞边，且有方向性强的缺陷，注射压力一般为70MPa140MPa（压力太小会收缩明显），保压压力取注射压力的80%左右，宜取较长的保压时间补缩及较长的冷却时间保证塑件尺寸、变形程度。6、 注射速度 PP冷却速度快，宜快速注射，适当加深排气槽来改善排气不良。如果塑件表面出现凹陷，也可以使用较高温度下的低速注射。应注意的是，高结晶的PP高分子在熔点附近，其容积会发生很大变化，冷却时收缩及结晶化导致塑件内部产生气泡甚至局部空心（这样会影响制件机械强度），所以调节注射工艺参数要有利于补缩。2.3塑件结构分析1、 塑件表面上平整光滑，无翘曲、折皱、裂纹等缺陷，没有尖利或薄弱结构；2、 塑件简单，容易加工；3、 分型面容易；4、 壁厚均一；5、 有圆角过渡，有较好的刚度和强度。 塑件平面图如图2-1所示： a) b)图2-1塑件平面图 塑件立体图如图2-2所示：图2-2塑件立体图由Pro/E建模分析得塑件质量属性如图2-3所示：图2-3塑件质量属性塑件体积为26.176cm，质量为23.558g。2.4塑件的精度分析 该塑件尺寸精度的影响因素很多，首先是模具的制造精度和模具的磨损程度，其次是塑料收缩率的波动以及成型时工艺条件的变化，塑件成型后的时效变化和模具的结构形状等。在本设计中根据模塑塑料件尺寸公差（GB/T 144862008）可查得：本设计中PP塑件选用的精度等级一般为MT5级，塑件表面要求光滑无痕迹，因此选用高精度等级MT4，塑件内表面精度要求不高，选用一般精度即可。故塑件外表面精度等级为MT4级，内表面为MT5级。2.5塑件表面粗糙度分析塑件表面粗糙度主要与模具型腔表面的粗糙度有关。一般来说，模具表面的粗糙度值要比塑件低12级。塑件的表面粗糙度Ra一般为0.8m0.2m。模具在使用过程中，由于型腔磨损而使表面粗糙度增大，所以应随时抛光复原。透明塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同。2.6注塑机的选择 根据Pro/E的计算结果，得=26.176cm。根据设计要求为一模两腔，所以有下面的公式算出塑料的总体积。 （式2-1） (式2-2）得68.058cm，所以82.267cm。根据以上计算，初步选择理论注射量为104cm，注塑机型号为XS-ZY-125，其主要参数见表2-1。表2-1 注塑机参数理论注塑量/cm104最大模具厚度/mm300螺杆直径/mm30最小模具厚度/mm200锁模力/KN900喷嘴球半径/mm12注射压力/MPa150定位孔直径/mm100喷嘴口直径/mm4注射行程/mm160移模行程/mm300塑化能力/(g/s)16.8第三章 分型面的选择和浇注系统的设计3.1型腔的分布根据设计要求为一模两腔且为矩形分布，制件在模具中的位置如图3-1所示：图3-1型腔的分布3.2分型面的选择 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件结构工艺性及尺寸精度，嵌件位置、塑件的推出、排气等多种因素的影响，因此在选择分型面的时应综合考虑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、 为了方便脱模，分型面应选在塑件外形最大轮廓处；2、 有利于保证尺寸精度；3、 保证塑件外观质量，减少飞边的产生；4、 有利于排气；5、 保证开模时产品在动模一侧；6、 有利于加工；7、 保证嵌件安装方便，定位可靠；8、 尽量减少由于脱模斜度造成塑件的大小端尺寸差异；根据制件在模具中的位置，在此次选择分型面的阶段，考虑到方便制品的脱模、保证塑件外观质量、有利于排气、保证开模时产品在动模一侧等这些因素，如图3-1所示，上下模块制件的平面为该制品在模具中的分型面的位置。图3-2分型面的位置3.3浇注系统设计 浇注系统是指注射模中从主流道的始端到型腔之间的熔体进料通道，它的作用是将塑料熔体顺利的充满型腔的各个部位。具有传质、传压和传热的功能，正确设计浇注系统是获得优质的塑件极为重要。注射成型的基本要求是在合适的温度和压力下使足量的塑料熔体尽快充满型腔，影响顺利充模的关键之一就是浇注系统的设计。因此在设计时一般遵循以下基本原则：1、 必须了解塑料的工艺特性。每一种塑料都有其所适应的温度及速率，设计浇注系统时应首先了解它们的这些工艺特性，以便考虑浇注系统尺寸对熔体流动的影响。一般情况下浇注系统均不宜太长和太短。2、 排气良好。浇注系统应能顺利地引导熔体充满型腔，料流快而有条不紊，并能把型腔内的气体顺利排出。3、 防止型芯和塑件变形。高速熔融塑料进入型腔时，要尽量避免料流直接冲击型芯或嵌件，否则会使注射压力消耗大或使型芯或嵌件变形。对于大型塑件或精度要求较高的塑件，可考虑多点进浇，以防止浇口处由于收缩应力过大而造成塑件变形。4、 减少熔体流程及塑料消耗量。在满足成型和排气良好的前提下，塑料熔体应以最短的流程充满型腔，这样可缩短成型周期，提高成型效率，减少塑料用量。5、 要求热量和压力损失最小。熔融塑料通过浇注系统时，要求其热量及压力损失最小，防止温度和压力降低过多而引起填充不满等缺陷。因此浇注系统应尽量减少转弯，采用较小的表面粗糙度值，在保证成型质量的前提下，尽量缩短流程，合理选用流道断面形状和尺寸等，以保证最终的压力和传递。3.3.1主流道的设计 主流道是指紧接注射机喷嘴出口起到分流道入口止的一段流道，熔融塑料进入模具时首先经过它。它与注射机喷嘴在同一轴线上，物料在主流道中不改变流动方向，主流道形状一般为圆锥形或圆柱形。在设计主流道时通常要注意一下事项：1、 流道工作时，与热的注射机喷嘴接触，受到聚合物熔体的高温与高压的作用，故容易磨损，所以主流道一般单独设计成可拆卸更换的浇口套，即主流道衬套，如图所示。常采用碳素工具钢材料制造，热处理淬火硬度为5357HRC。2、 为便于主流道凝料顺利拔出和聚合物熔体的顺利填充，主流道通常设计成圆锥形，锥角为，流动性较差的材料该角度应该大一些，但不超过。其表面粗糙度为Ra0.4。3、 主流道尺寸直接影响聚合物熔体的填充速度，进而可能影响到制件的质量。主流道与喷嘴处一般做成凹球形。主流道凹球面与注射机喷嘴凸球面应严密贴合。为了便于主流道凝料的取出，主流道凹球半径与喷嘴半径大12，主流道小端直径也应比喷嘴直径大0.51。4、 主流道长度通常由定模底板的厚度来决定，应尽可能短，尽量不采用分级对接的形式，一般取mm。综上所述，本次设计中的主流道参数如下： 主流道小端直径d=注射机喷嘴直径+（0.51)mm=5mm； 主流道大端直径D=d+=7mm； 主流道的球半径 SR = 注射机喷嘴球头半径+（12）mm=14mm；球面配合高度h=3mm；主流道锥度。主流道形状及尺寸如图3-3所示：图3-3主流道形式及尺寸3.3.2浇口套的设计主流道小端入口处与高温塑料和喷嘴反复接触和碰撞，易磨损，对材料要求较高，因而尽管小型注射模可以将主流道衬套与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素通常仍然将其分开来设计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。本设计中浇口套采用碳素钢T10A，热处理淬火表面硬度为5055HRC。在浇口套端部设一个与注射机定位孔相配的定位环，并在端面用螺钉将浇口套压在模体内，克服塑件对浇口套的反座力。浇口套与定位圈采用H9f9的配合。定位圈在模具安装调试时应插入注射机定模板的定位孔内，用于模具与定位孔的安装定位。定位圈外径比注射机定模板上的定位孔径小0.2mm以下。根据GB/T4169.19-2006规定，选择浇口套的型号为1632，定位圈的型号采用直径D为100。浇口套的结构形式及尺寸如图3-4所示：图3-4浇口套形式及尺寸3.3.3分流道的设计 分流道是主流道末端至浇口的整个通道，它通常在多型腔或者单型腔多浇口时设置。分流道的设计应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地流经分流道充满型腔，并且流动过程中压力损失及热量损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。在设计分流道是应注意一下几点：1、 确定分流道时，应该使其截面积适当小一些。截面积过小会降低注射速率，延长充填时间，还可能使材料发生充不足、缩孔、流痕等缺陷；截面积过大会增大流道凝料的回收量，延长流道物料的冷却时间；设计时采用较小的截面积可给进一步试模有修正的时间；另外，一模多腔的注射模具中，分流道的截面积总和应该尽量不大于主流道截面积；2、 分流道和型腔的分布应排列紧凑、距离合理，尽量以轴对称或中心点对称而平衡，尽量缩小成型区的总面积，尽量使型腔和分流道在分型面上总投影面积的几何中心与机器锁模力的中心保持重合。3、 分流道在定模一侧或分流道延伸较长时，要设分流道拉料杆，以便在模具打开时能够自动拉开分流道凝料。4、 分流道的转向次数要尽量少，转向处应设圆角过渡，避免出现尖角。分流道与浇口的连接处应该加工成斜面，并用圆弧过渡，以利于聚合物的填充。5、 分流道的内表面粗糙度不必要求很低，Ra=1.6m。主要原因在于：聚合物熔体在流动时与分流道相接触时，其外层多一些摩擦阻力，更容易形成冷却皮层，从而起到绝热层的效果，更利于熔体的保温和流动。 根据以上分流道的设计原则，由于此次设计的产品壁厚为2mm（3mm），质量为22.781g（200g），且根据要求为一模两腔，另外精度要求不高，加工容易，因此将分流道的截面形状设计成半圆形。故采用下面的经验公式来确定分流道的直径。 （式3-1） 式中，D为分流道直径（mm）； m为塑件的质量（g）； L为分流道的长度（mm）。根据分析分流道长度为43cm，得D=3mm。分流道分布及尺寸如图3-5所示：图3-5分流道分布及尺寸3.3.4浇口的设计 浇口是指分流道末端与型腔入口之间狭窄且较短的一段通道。它的功能是时聚合物熔融体顺利注入型腔内，有序的充满型腔，又能及时冷却封闭，以防止熔体倒流并对补缩具有控制作用，且便于切除。1） 浇口截面的选择：由于此次设计的产品要求为一模多腔，且尺寸较小，所以选择侧浇口。另外侧浇口还有截面形状简单，加工方便的优点；2）浇口位置的选择：为了提高制品质量，不影响制品性能，在设计浇口时考虑一下几项原则：1、 浇口应设在塑件壁厚最大处，使熔体从厚壁流向薄壁，并保持浇口至型腔各处的流程基本一致；2、 避免浇口处发生喷射和蠕动，防止在充填过程中产生波纹；3、 考虑分子的取向影响，浇口位置应设在塑件的主要受力方向；4、 在选择浇口位置时应考虑到塑件尺寸的要求；5、 须减少熔接痕，应有利于型腔中气体的排出；6、 注意外观质量的影响； 根据以上设计原则和对塑件进行分析，将浇口的位置设计如图3-6所示。3）浇口的尺寸：根据经验公式，点浇口的计算公式如下； （式3-2）式中，n为塑料系数，由塑料性质决定； k为系数，为塑件壁厚的函数，为了出去浇口方便，可取这里取为0.5； A为型腔表面积（）； 查表得，n=0.61。经过计算A=8988.76，所以d=1.5mm。尺寸如图3-7，形状如图3-8所示。图3-6浇口位置图3-7浇口的尺寸图3-7浇口形状3.3.5冷料穴的设计 冷料穴是浇注系统的结构组成之一。冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流前面冷却凝料，以免这些冷料注入型腔，不仅影响熔体充填的速度，而且影响成型塑件的质量。根据制品及以上设计部分分析，冷料穴形式采用半球形，如图3-8和3-9。此外，主流道末端的冷料穴除了上述作用外，还有便于在此处设置拉料杆的功能。在注射结束模具分型时，在拉料杆的作用下，主流道凝料从定模浇口套中被拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注凝料一起推出模外。如图3-10，为Z字形的拉料杆。图3-8主流道冷料穴形式图3-9分流道冷料穴形式图3-10Z字形拉料杆3.4排气系统的设计当塑料熔体充满模具型腔时，必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在成型过程中产生的低分子挥发气体顺利地排出模外。如果型腔内因各种原因产生产生的气体不能被排出干净，塑件上就会形成气泡、产生熔接不牢、表面轮廓不清楚及填充不满等成型缺陷，另外气体的存在还会产生反压力而降低充模速度，因此在设计模具时必须考虑型腔的排气问题。对于由于排气不畅而造成型腔局部填充困难时，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，有时采用这种措施是十分有效的。此次设计的产品较为简单，可以利用配合间隙进行排气。第四章 成型零件的设计及尺寸计算 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，由于塑料熔体的高压、料流的冲刷，在脱模时还与塑件发生摩擦，因此成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度和较好的耐磨性能。设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择正确的分型面和浇口位置，确定脱模方式和排气系统，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件的结构设计，计算成型零件的工作尺寸，并对关键的零件进行强度和刚度的校核。4.1成型零件的结构设计1、 凹模的结构设计凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模结构的不同可分为整体式和组合式。根据对塑件的结构分析，该产品属于小模具，而且没有凹槽，因此本设计中采用整体式凹模结构，凹模用8个M320L的螺钉与定模板相连接。凹模结构如图4-1所示：图4-1凹模结构2、 凸模的结构设计凸模是成型塑件内表面的成型零件。根据对塑件的分析，由于该塑件的内形和外形相似，同时为了加工的的方便，本设计中采用整体式型芯结构。凸模用8个M560L的螺钉与动模板相连接。凸模结构如图4-2所示：图4-2凸模结构4.2成型零件工作尺寸的计算本次塑件的原料是聚丙烯（PP）材料，PP材料是一种收缩率范围较大的塑料，因此成型零件的尺寸按照平均值法计算。已知PP的收缩率为0.010.025之间 ,故可以得到PP的平均收缩率为：0.0175。此制品尺寸精度要求不太高，对塑件只有外形尺寸和内孔尺寸的要求，这就要考虑模具磨损量和制造公差等，而其他部位没有精度要求，因此只需计算型芯型腔的几个主要尺寸就可以了。塑件精度等级按GB/T14486-1993,PP一般精度取MT5级，计算中按相应公差来查询，采取平均值法来计算。（1）型腔长度尺寸的计算 （式4-1） =mm。式中，塑件平均收缩率； 塑件外形长边尺寸； 为修正系数； 塑件公差值； 制造公差；（2） 同理，型腔宽度尺寸为；（3） 型腔深度尺寸 （式4-2） =mm；其他尺寸计算依此类推，计算结果如下：表6-1 成型零件尺寸的计算 （mm）模具尺寸名称塑件尺寸塑件精度等级塑件尺寸公差模具等级GB/T1800模具尺寸公差m模具尺寸计算结果型腔长度14550.6490.100147.116型腔宽度6250.5290.08762.783型腔深度2450.3290.06224.234型芯长度14150.5690.087143.175型芯高度2250.4490.18722.130型芯宽度6050.2890.06260.887中心距14950.2690.14049.860.07中心距29250.2690.14093.610.07如图4-1为型芯的基本尺寸；4-2为型腔的基本尺寸。图4-1型芯的基本尺寸图4-2型腔的基本尺寸4.3内模尺寸的确定 凹模侧壁厚度与型腔内压强及凹模深度有关。该制件长度为145mm，宽为62mm，高度尺寸为24mm。采用一模两腔，且为矩形式排布。型腔之间的壁厚S=中心距2-型腔直径=30.87mm，由于不是深大型腔，所以这个间隔是能够满足要求的。根据型腔的布置，根据初步估算，模板的平面尺寸选用350mm350mm。第五章 推出机构的设计 注射成型后的塑料制件及浇注系统的凝料从模具中脱出的机构成为推出机构。推出机构的动作通常是由安装在注射机上的顶杆或液压缸完成的。5.1推出力的计算查资料得推出力的计算公式： （式5-1） （式5-2）式中：A为塑件包络型芯的面积，通过计算，本设计塑件包络型芯的面积为12889mm。 P为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，p取；模内冷却的塑件，取。为方便计算，本设计中取。 为塑件对钢的摩擦系数，一般取0.10.3，本设计中取0.2。 为脱模斜度。本设计型芯脱模斜度为30。因此，本设计推出力通过上述公式计算约为。5.2推出机构的选择及位置的确定5.2.1推出方式的确定及其固定形式由于塑件较为简单，质量较轻，所以采用推杆推出。假设采用直径为2mm的推杆，数量为12根，那么推出面积为：A=r12=37.68mm （式5-3）推杆推出应力为：=F/A=11.89MPa=12MPa （式5-4）通过上述计算，采用12根直径为2mm的推杆符合要求。推杆的形式采用直通式推杆，尺寸如图5-1所示:图5-1推杆尺寸推杆工作部分与模板或型芯上推杆孔的配合常采用H8/f7的间隙配合。推杆的材料常用T8A、T10A等碳素钢，热处理要求硬度为5054HRC，推杆工作部分的粗糙度Ra一般取0.8m。推杆在模具中的固定形式如图5-2所示。图5-2推杆固定形式5.2.2推杆位置的选择推杆的位置应选在脱模阻力最大的地方。根据对制品分析，因为塑件对型芯的包紧力在四周最大，所以在塑件内壁设计推杆。推杆位置如图5-3所示。图5-3推杆的位置选择5.3推出机构的导向与复位推出机构在注射模工作时，每开合模一次，就往复运动一次，除了推杆和复位杆与模板的滑动配合外其余部分均处于浮动状态。推杆固定板与推杆的重量不应作用在推杆上而应该由导向零件来支撑。推出机构在开模推出塑件后，为下一次的注射成型，还必须使推出机构复位。5.3.1推出机构的导向推出机构导向装置通常由推板导柱和推板导套所组成，最简单的小模具也可以有推板导柱直接与推杆固定板上的孔组成，对于型腔简单、推杆数量较少的小模具，推板导柱设置4根。其位置和尺寸如图5-4所示：图5-4推板导柱的位置及尺寸5.3.2推出机构的复位使推出机构复位最简单、最常用的方法是在推杆固定板上同时安装复位杆，此次设计的复位杆为圆形截面，每副模具设置四根复位杆，其位置应对称设在推杆固定板的四周，以便推出机构在合模时能平稳复位。复位杆的位置及尺寸如图5-5所示：图5-5复位杆的位置及尺寸第六章 结构零件的设计6.1模架和标准件的选用 根据注塑模模架国家标准GB/T 125552006，本次设计选用标准模架，确定出标准模架的形式。在模具设计时，应根据塑件图样及技术要求，分析、计算、确定塑件形状类型、尺寸范围、壁厚、孔形及孔位，尺寸精度及表面性能要求以及材料性能等，以制定塑件成型工艺，确定进料口位置、塑件重量以及型腔数，并选定注射机的型号和规格等等。选用标准模架的要点如下：1、模架厚度H和注射机的闭合距离L 对于不同型号及规格的注射机，不同结构形式的锁模机构具有不同的闭合距离。模具厚度与闭合距离的关系为： （式6-1）式中，H为模架厚度； 为注射机最大闭合距离； 为注射机最小闭合距离；所以，由所选注射机得模架厚度的范围为200300。2、开模行程与定、动模分开的间距与推出塑件所需行程之间的尺寸关系 设计时须计算确定，在取出塑件时的注射机开模行程应大于取出塑件所需的动、定模分开的距离，而模具推出塑件距离须小于顶出液压缸的额定顶出行程。3、选用的模架在注射机上的安装 安装时需注意：模架外形尺寸不应受注射机拉杆间距的影响；定位孔径与定位环尺寸需配合良好；注射机推出杆孔的位置和顶出行程是否合适；喷嘴孔径和球面半径是否与模具的浇口套孔径和凹球面尺寸相配合；模架安装孔的位置和孔径与注射机的移动模板上的相应螺孔相配。4、选用模架应符合塑件及其成型工艺的技术要求 为保证塑件质量和模架的使用性能及可靠性，需对模架组合零件的力学性能，特别是它们的强度和刚度进行准确地计算和校核，以确定动、定模及支撑板的长、宽、高尺寸，从而正确地选定模架的规格。 根据型腔所占的平面尺寸为184mm175mm，所=184+10=194mm,查参考资料得W=350mm,因此需采用350mm350mm的模架。但是又考虑到是采用推件板和推杆综合的推出方式，且推杆布置在靠近凸模的中心，这样推杆边缘与推杆固定板边缘距离较大，因此为降低模具成本可适当减小模具尺寸，同时又考虑到导柱、导套、水路的布置等因素，所以选择WL=300mm350mm及各板的厚度尺寸。所以模架采用C3035-609080GB/T 12555-2006。定模板（300mm300mm60mm） 定模板是定模型腔板，塑件高度为24mm，考虑到模板上还要开设冷却水道，还需留出足够尺寸，根据标准模架选用板料厚度为45mm。用于固定定模仁、导套、斜导柱、楔紧块。用45钢制成，最好调质230HB270HB。其上的导套孔与导套采用H7/k6配合；定模板与定模仁为H7/m6配合。动模板（300mm300mm90mm） 动模板既有固定动模仁、导套、滑块的作用，又承受型腔、型芯或推杆等的压力，因此它要具有较高的平行度和硬度。所以用材料45钢较好，调质230HB270HB。由于此次设计中没有选用支承板，所以动模板厚度应稍微加厚。其上的导套孔与导套采用H7/k7配合；其推杆孔与推杆单边间隙为0.5mm；其动模仁上的塑件推杆孔与塑件推杆采用H7/e7配合。定模座板(350mm350mm25mm)定模座板通常就是模具与注射机连接处的板，材料为45钢。定位圈通过4个M6的内六角圆柱螺钉与其连接；定模座板与浇口套为H7/k6配合；定模板与定模仁为H7/m6配合。动模座板（350mm350mm25mm） 材料为45钢，其上的推板导柱孔与推板导柱采用H7/n6配合。垫块（58mm350mm80mm）1、主要作用：在动模座板与动模垫板之间形成顶出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。2、结构型式：可为平行垫块、拐角垫块。（该模具采用平行垫块）。3、垫块一般用中碳钢制造，也可用Q235A制造，或用HT200，球墨铸铁等。4、模具组装时，应注意左右两垫块高度一致，否则由于负荷不均匀会造成动模板损坏。5、垫块尺寸 垫块=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（510）mm =24+25+20+（510）mm=80mm推杆固定板（180mm350mm20mm） 材料为45钢。其上的推板导套孔与推板导套采用H7/k6配合；复位杆孔与复位杆、推杆孔与推杆均采用单边缝隙为0.5mm配合。推板（180mm350mm25mm） 材料为45钢。其上的推板导套孔与推板导套采用H8/k7配合，用4个M12的内六角圆柱螺钉与推杆固定板固定。6.2支成零部件的设计 用于防止成型零部件及各部分机构在成型压力作用下发生变形超差现象的零部件称为支撑零部件。支撑零部件主要有支承板、垫板、支承柱等。6.2.1垫块的设计 用于支承动模成型部分并形成推出机构运动空间的零件称为垫块。由上可知垫块的规格为62mm350mm80mm。6.2.2支承柱的设计 支承柱是用于增加动模成型部分的强度，防止在成型时动模支承板挠曲变形的零件。由于塑件为小型塑件，所以不需要设计支承住。6.3合模导向机构的设计 合模导向机构是保证动、定 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。本设计采用导柱导向。导向机构有以下作用：1、定位作用 模具闭合后，保证动、定模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精度。导向机构在模具装配过程中也会起到定位作用，即便于模具的装配和调整。2、导向作用 合模时，首先是导向零件接触，引导动、定模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件的损坏。3、承受一定的侧向压力 塑料熔体在充形过程中可能产生单向侧向压力，此时导柱将承受一定的侧向压力，以保证模具的正常工作。若侧向压力很大或者精度要求很低的影响，则不能单靠导柱来承担，需增加锥面定位机构来承担侧向压力。根据导向机构的作用，导向机构设计要点有一下几点：1、小型模具一般只设置两根导柱，当其元合模方位要求，采用等径且对称布置的方法，若有合模方位要求时，则应采取等径不对称布置，或不等径对称布置的形式。大中型模具常设置三个或四个导柱，采取等径不对称布置，或不等径对称布置的形式。2、直导套常应用于简单模具或模板较薄的模具；型带头导套主要应用于复杂模具或大、中型模具的动定模导向中；型带头导套主要应用于推出机构的导向中。3、导向零件应合理分布在模具的周围或靠近边缘部位；导柱中心到模板边缘的距离一般取导柱固定端的直径的11.5倍；其设置位置可参见标准模架系列。4、导柱常固定在方便脱模取件的模具部分；但针对某些特殊的要求，如塑件在动模侧依靠推件板脱模，为了对推件板起到导向与支承作用，而在动模侧设置导柱。5、为了确保合模的分型面良好贴合，导柱与导套在分型面处应设置承屑槽；一般都是削去一个面，或在导套的孔口倒角，6、导柱工作部分的长度应比型芯端面的高度高出68mm，以确保其导向作用。7、应确保各导柱、导套及导向孔的轴线平行，以及同轴度要求，否则将影响合模的准确性，甚至损坏导向零件。8、导柱工作部分的配合精度采用H7/f7（低精度时可采用H8/f8或H9/f9）；导柱固定部分的配合精度采用H7/k6（或H7/m6）。导套与安装之间一般用H7/m6的过渡配合，再用侧向螺钉防止其被拔出。6.3.1导柱与导套的设计1、导柱结构的技术要求： 1）长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出812，以免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔的情况。2）形状 导柱前端应做成锥台形，以使导柱能顺利地进入导向孔。3）材料 导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，因此多采用20钢（经表面渗碳淬火处理）或者T10A、T8A（经淬火处理），硬度为5055HRC。导柱固定部分的表面粗糙度为Ra=0.8m。导向部分的表面粗糙度为Ra=0.80.4m。4）数量及分布 导柱应合理的分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，以保证模具的强度（导柱中心到模具边缘的距离通常为导柱直径的1.5倍）。导柱的布置采用等直径不对称分布。5）配合精度 导柱固定端与模板之间采用H7/m6的过渡配合，导柱的导向部分采用H8/f7的间隙配合。2、导套的结构和技术要求1）形状 为使导柱顺利进入导套，导套前端要进行倒圆角。导向孔最好做成通孔，以便利于排出孔内的空气。如果模板较厚，导孔必须做成盲孔，可在盲孔的侧面打一个孔排气或在导柱的侧壁磨出排气槽。2）材料 可用与导柱相同的材料，其硬度略低于导柱的硬度，以减轻磨损，防止导柱或导套拉毛。3）固定形式及配合精度 与模板采用H7/r6配合，用止动螺钉紧固。 该套模具采用推板导柱固定在动模座板上的形式。对于本套模具，根据上述设计要求以及GB/T4169.4-2006，导柱选用带头导柱，型号为2530140。导套选用直导套，型号为3080。该模具设置了4套推板导柱与导套，他们之间用H8/e7,其形状与尺寸配合如图6-1所示：图6-1 导柱和导套的尺寸第七章 温度调节系统的设计 模具温度是指模具型腔和型芯的表面温度。模具温度是否适合、均一程度，对塑料熔体的充模流动、固话定型、生产效率及塑件的形状、外观和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。7.1冷却回路尺寸的确定和布置7.1.1冷却系统的设计准则 在注射成型过程中，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等，并且对生产效率起到决定性的作用，在注射过程中，冷却时间占注射成型周期的约80%。同时影响注射模冷却的因素很多，如塑件的形状和分型面的设计，冷却介质的种类、温度、流速、冷却管道的几何参数及空间布置，模具材料、熔体温度、塑件要求的顶出温度和模具温度，塑件和模具间的热循环交互作用等。因此在设计冷却系统时应注意以下几点：（1）低的模具温度可降低塑件的收缩率。（2）模具温度均匀、冷却时间短、注射速度快，可降低塑件的翘曲变形。（3）对结晶性聚合物，提高模具温度可使塑件尺寸稳定，避免后结晶现象，但是将导致成型周期延长和塑件发脆的缺陷。（4）随着结晶型聚合物的结晶度的提高，塑件的耐应力开裂性降低，因此降低模具温度是有利的，但对于高粘度的无定型聚合物，由于其耐应力开裂性与塑料的内应力直接相关，因此提高模具温度和充模，减少补料时间是有利的。7.1.2冷却系统和冷却介质 一般注射到模具内的塑料温度为200C左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度在60C以下，热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快地传给模具，以使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模。对于黏度低，流动性好的塑料，因为成型工艺要求模温都不太高，所以用常温水对模具进行冷却。由于PP的流动性为中等，且水的热容量大，成本低，传热系数大，故该套模具亦采用常温水进行冷却。7.1.3 冷却系统的简略计算 如果忽略模具因空气对流、热辐射以及与注射机接触所散出的热量，不考虑模具金属材料的热阻，可对模具冷却系统进行初步的和简略的计算。1）求塑件在固化是每分钟释放的热量Q Q=WQ1 式（7-1） =0.03432350=12.015kJmin 式中，W为单位时间（每分钟）内注入模具中得塑料质量（KJmin），生产周期按每分钟注射1.2次计算，W=1.2Vsp=1.227.2451.05=0.03432 KJmin Q1 单位质量放出的热量，为310KJkg400 Jkg，取350 KJkg.2）求冷却水的体积流量= 式（7-2）式中， p为冷却水的密度，为1103kgm3； 为冷却水的比热容，为4.187kJ(kg)；， 1冷却水出口温度，取25； 2冷却水入口温度，取20；3）求冷却管道直径d，为使冷却水处于湍流状态，取d=8mm。4）求冷却水在管道内的流速v v= 式（7-3） =1.73ms大于最低流速1.66 ms，复合要求，所以选d=8mm。5） 求冷却管道孔壁与冷却水之间的热膜系数h h=3.6f=14630kJ（m2h） 式（7-4）6)求冷却管道的总传热面积A A=