洗发水盖子注塑模具设计说明书

机电工程学院毕业设计（论文）洗发水盖子注塑模具设计【摘要】 本次设计的制品为ABS洗发水盖注射模设计，利用UG来完成制品模3D模型，利用CAD/UG来完成其装配图和零件图。模具采用了侧抽芯。模具结构紧凑、工作可靠、操作方便、运转平稳、冷却效果好、劳动强度低、生产效率高、生产的塑件精度高、生产成本低。本文从型腔数量和布局的确定、注射机选择、流道的设计、模板及其标准件的选用、冷却系统、成型部件的设计等给出了详细的设计过程。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来。 【关键词】 塑料 注射模 UG CADDesign of injection mold for shampoo lidMold design and manufacturing: Wan Chaochao Counselor: Luo Xiaoye, Huang Gang【Abstract】 The current design of products for mobile phone casings ABS injection mould design, the use of products UG to complete three-state model, the use of CAD to complete its assembly, and parts maps. Adjacent pumping core components used to scan the tendons and getting better drawing of patterns. Advanced cohesive, working, reliable, easy to operate, smooth operation, good cooling effect, low labour intensity, production efficiency, the integrated production of high accuracy, low cost of production. The number and layout from Xingqiang identification, injection machine selection, flow Road design, the choice of standards and templates, cooling systems, shaped components of the design gives detailed design process.In the design of the mold while the mold summarized the general method of conventional design, step, mold design commonly used in the formula, the data, the mold structure and parts. The previously learned basic courses integrate into the comprehensive application of this design is to improve.【Keywords】 plastic injection mould UG CAD目 录前 言1第一章 塑件成型工艺性分析21.1 软件简介21.2 塑件（某洗发水盖）分析31.3 零件结构特征、塑料的性能、技术要求及结构工艺性的分析31.3.1尺寸及精度31.3.2壁厚41.3.4 脱模斜度41.3.5 圆角41.3.6 粗糙度41.3.7 塑料性能的分析5第二章 模具的设计62.1 拟定模具结构形式62.2 确定型腔数量及排列形式62.3 分型面的确定72.4 注射机型号的确定72.4.1 注射机的选择72.4.2注射成型工艺的参数82.4.3注塑机的校核102.5浇注系统设计112.5.1 浇注系统的设计原则112.5.2 浇注系统的组成122.5.3 浇注系统的作用122.5.4 浇注系统各部件设计122.5.5浇口的设计152.5.6浇注系统的平衡152.5.7 浇注系统凝料体积计算152.5.8 注塑时间的计算162.5.8 排气系统设计162.6成型零件的结构设计和计算162.6.1成型零件钢材的选用172.6.2成型零件工作尺寸计算172.6.3 成型零件强度、刚度的校核202.7模架的确定和标准件的选用212.8 合模导向机构的设计222.8.1 合模导向零件机构的作用222.8.2 导向机构的设计222.9脱模推出机构的设计232.9.1 推出机构的组成232.9.2 推出机构的分类232.9.3 推出机构的设计原则232.9.4 脱模力的计算242.9.5合模导向机构的设计252.10 侧向分型与抽芯机构的设计262.10.1 侧向抽芯机构的分类及特点262.10.2 本模具的侧抽芯设计272.10.3 斜滑块侧抽芯机构282.11注射模温度调节系统设计292.11.1 冷却系统设计原则302.11.2 冷却系统的简单计算30第三章 模具的试模与修模333.1制品的粘着333.2成型缺陷333.3注射填充不足343.4注射工艺不足34第四章 次品分析34致谢36参考文献37前 言我国塑料模具工业现状我国塑料模具工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大的发展。模具水平有了较大提高。在大型模具方面，已经生产大屏幕彩电塑壳注塑模具等。精密塑料模具方面，已经生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。用这些模具生产的一些塑料制品制件达到了国外同类产品的水平，但总体和国外相比仍有较大差距。在成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注塑模、抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气辅注射成型技术的使用更加成熟。热流道模具开始推广，有些企业的采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位还采用了具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不道10%，与国外的50%-60%相比，差距较大。在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的1/31/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。我国塑料模的发展迅速。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的确开发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化商品化尚待规模化；CAD、CAE、Flow Cool软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。塑料模发展趋势(1) 出于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度的要求，而适应高生产率而发展的一模多腔的原因，今后应该重点提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。(2) 在模具设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。(3) 推广应用热流道技术，气辅注射成型技术和高压注射成型技术。(4) 开发新的成型工艺和快捷经济模具，以适应多品种、少批量的生产方式。(5) 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。(6) 应用优质材料和先进的表面处理技术来提高模具寿命和质量此次的毕业设计（洗发水盖模具设计）采用在UG环境下完成设计，其中涉及到零件模块、装配模块、工程图模块、UG/MOULD模块。在本次设计过程中，曾遇到了不少的困难，但在指导老师的细心指导下和同学的大力帮助下，都加以解决了。但本人知识水平有限，设计中肯定会有不完善的地方，恳请老师指正。第一章 塑件成型工艺性分析1.1 软件简介本设计中主要为模具的设计与计算，为后面完成装配图作好资料准备。装配图用AutoCAD来完成其三个视图的显示。零件为某手机可换机壳的后盖，整体由不规则曲面构成，壳内有多处定位和固定结构，发现小型复杂零件，不能用一般的拉伸剪切就能达到要求。而零件图的绘制在AutoCAD中也较难画出。计算机辅助设计（Computer Aided Design，简写为CAD），是指利用计算机的计算功能和高效的图形处理能力，对产品进行辅助设计分析、修改和优化。它终合计算机知识和工程设计知识的成果，并随计算机软硬件的不断提高而逐渐完善。AutoCAD的最大特点是让设计者更为轻松，设计者或绘图者几乎可不必离开屏幕就能连续地完成工作。AutoCAD适合于工程制造、建筑设计、装潢设计等各行业技术人员作为设计依据，完成图纸上的工作。AutoCAD是美国Autodesk公司开发的一种通用CAD软件。1982年首次推出了AutoCAD R1.0版本，经过十余次的版本更新，AutoCAD已从一个简单的绘图软件发展成为包括三维建模在内的功能十分强大的CAD系统，是世界上最流行的CAD软件，现已广泛应用于机械、电子、建筑、化工、汽车、造船、轻工及航空航天等领域UG（Unigraphics NX）是Siemens PLM Software公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。Unigraphics NX针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案。UG同时也是用户指南（user guide）和普遍语法（Universal Grammar）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，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1969年，它是基于C语言开发实现的。UG NX是一个在二维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。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。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。1.2 塑件（某洗发水盖）分析塑件的相关技术参数见零件图纸塑件所采用的塑料名称ABS塑件的生产批量中等批量塑件的体积和重量见表1-1表1-1 塑件主要参数材料密度（density）体积（volume）质量（mass）1.05 g/cm312140mm312.75 g1.3 零件结构特征、塑料的性能、技术要求及结构工艺性的分析 塑料制品形状如图1-1图1-1 塑料制品形状1.3.1尺寸及精度 塑件尺寸的大小取决于塑料的流动性。在注射成型过程中，流动性差的塑料及薄壁塑件等的尺寸不能设计的过大。大而薄的塑件在塑料尚未充满型腔时已经固化，或勉强能充满但料的前锋已不能很好的熔合而形成冷接缝影响塑件的外观和结构强度。 塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，即所获塑件尺寸的准确度。影响塑件的精度的因素很多，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是工艺条件的变化、塑件成型后的时效变化和模具的结构等。因此，塑件的尺寸精度一般不高，应在保证使用要求的前提下尽可能选用低级精度。根据我国目前塑件的成型水平，塑件的尺寸公差可依据SJ1372-78塑料制件公差数值标准确定。该标准将塑件分成8个等级，每种塑料可选其中三个等级，即高精度、一般精度、低级精度。1、2级精度要求较高，一般 不采用。此外，对塑件图上无公差要求的自由尺寸，建议采用标准中的8级精度。对孔类尺寸数值冠以（+）；对于轴类尺寸数值冠以（-）；对于中心距尺寸几其他位置尺寸可取表中数值之半冠以（）号。在本设计中根据中国模具设计大典可查得：洗发水盖选用的精度等级为一般精度选用4级。1.3.2壁厚塑料制件规定它的最小壁厚值，它随塑件大小不同而异。塑件过厚不但造成原料浪费，而且对热塑性塑料增加了冷却时间，降低了生产率，另外也影响了产品的质量，如产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。热塑性塑料易于成型薄壁塑件，最小壁厚达到0.25mm，但一般不宜小于0.60.9mm，常取24mm。在本设计中，壁厚取1mm左右。同时同一塑件的壁厚应尽可能一致，否则因冷却或固化的速度不同产生附加内应力，使塑件产生翘曲、缩孔、裂纹甚至开裂等的缺陷。1.3.4 脱模斜度 为了便于脱模，防止脱模是拉伤塑件在设计时必须使塑件塑料封头内外表面沿脱模方向留有足够的脱模斜度。脱模斜度取决于塑件的形状、壁厚及塑料收缩率。一般取30130, 取斜度的方向一般内孔以小端为准，符合图样要求斜度由扩大方向取得；外形以大端为准，符合图样要求，斜度由缩小方向取得，而且脱模斜度不包括在塑料制品公差范围内，脱模斜度见表：表1-2 常用塑料的脱模斜度塑料名称脱模斜度型腔型芯聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯、氯化聚醚25452045硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜35403040聚苯乙烯、有机玻璃、ABS、聚甲醛351 303040热固性塑料254020401.3.5 圆角 在塑料制品设计中，制品的转角处应尽可能采用圆弧过渡。因为带有尖角的塑件，往往会在尖角处产生应力集中，在受力或受冲击振动时会发生破裂，甚至在脱模过程由于成型内应力而开裂，特别是塑件的内角处，理想的内圆角半径应为壁厚的1/3以上。这样避免应力集中，提高塑料制品的强度，改善制品成型时的塑料流动情况及脱模。此外，有了圆角，模具在淬火或使用时不致因应力集中而开裂。但是，采用圆角会使凹模型腔加工复杂化，使钳工劳动量增大。通常内壁圆角半径应是壁厚的一半，而外壁圆角半径可为壁厚的1.5倍，一般圆角半径不应小于0.5mm。1.3.6 粗糙度 塑件的外观要求越高，表面粗糙度应越低。这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤云纹等疵点来保证外，主要取决于模具型腔表面粗糙度。一般模具粗糙度要比塑件的要求低12级。塑料制件表面粗糙度一般为0.80.2m之间。模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断加大，所以应随时给以抛光复原。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决定他们的表面粗糙度。1.3.7 塑料性能的分析塑料的选用及相应特征的说明：选择的塑料的要求价格合适，具有较好的加工性能、机械性能。，该塑料制品选用的是ABS塑料，ABS是丙烯晴、丁二烯和苯乙烯三种单体的三元共聚物，ABS具有较高的强度、硬度、耐热性及耐化学腐蚀性；具有弹性和较高的冲击强度；它具有优良的介电性能及成型加工性能等综合的优良性能，且价格便宜，原料易得。ABS的主要技术指针见表2-3表1-3 ABS各项性能参数表密度（g/）105抗拉屈服强度（mpa）50比容（/g）092拉伸弹性模量（mpa）吸水率24h（%）03无缺口261收缩率（%）130-160缺口11熔点（）130160弯曲强度（mpa）800.45mpa90108强度（hb）9.71.80mpa83103体积电阻率（）第二章 模具的设计2.1 拟定模具结构形式图2-1 拟定模具结构2.2 确定型腔数量及排列形式根据任务书的设计要求，该模具采用一模两腔。多型腔模具排列形式设计的要点：1） 尽可能采用平衡式排列，确保制品质量的均一和稳定；2） 型腔布置与浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料现象；3） 尽量使型腔排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸排列形式如图2-2图2-2 型腔布局方式2.3 分型面的确定 分型面的选取不仅关系到塑件的正常和脱模，而且涉及模具结构与制造成本。一般来说，分型面的设计原则：1）分型面位置应设在塑件截面尺寸最大的部位，便于脱模和加工型腔；2）有利于保证塑件尺寸精度；3）有利于保证塑件的外观质量，塑料熔体容易在分型面上产生飞边，从而影响塑件的外观质量，因此在光滑平整表面或圆弧曲面上应尽量避免选择分型面。4）考虑满足塑件的使用要求，注塑件在成型过程中，有一些难免的工艺缺陷，如脱模斜度、推杆及浇口痕迹等，选择分型面时，；应从使用角度避免这些工艺缺陷影响塑件功能。5）考虑注塑机的技术规格，使模板间距大小合适；6）考虑锁模力，尽量减小塑件在分型面的投影面积；7）尽可能将塑件留在动模一侧，易于设置和制造简便易行的脱模机构；8）考虑侧向抽拔距9）尽量方便浇注系统的布置；10）有利于排气；11）便于模具零件加工。2.4 注射机型号的确定2.4.1 注射机的选择完整的注射成型工艺过程，按其先后顺序应包括：成型前的准备、注射过程、塑件的后处理等。1、成型前的准备 为使注射成型过程能顺利进行，并保证塑料制件的质量，在成型前应做一些必要的准备工作，包括：a.原料的检验和预处理，在成型前应对原料进行外观（如色泽、颗粒大小、均匀度）及工艺性能（如流动性、热稳定性、收缩性、水分含量等）的检验;b.料筒的清洗；c.嵌件的预热；d.脱模剂的选用。 2、注射过程 完整的注射过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模几个步骤。其流动的情况又可分为充型、保压、倒流和浇口冻结后的冷却四个阶段。3、塑件的后处理 塑件在成型过程中，由于塑化不均匀或由于塑料在型腔中的结晶、定向以及冷却不均匀而造成塑件各部分收缩不一致，或因其他原因使塑件内部不可避免地存在一些内应力而导致在使用过程中变形或开裂。因此常需要进行适当的后处理以消除存在的内应力，改善塑件的性能和提高尺寸稳定性。其主要方法是退火和调湿处理。2.4.2注射成型工艺的参数 注射成型工艺的核心问题，就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔体，并把他注射到型腔中去，在控制条件下冷却定型，使塑件达到所要求的质量。在塑料成型过程中，工艺条件的选在和控制是保证成型顺利进行和塑件质量的关键因素。主要工艺条件是影响塑化流动和冷却的温度、压力、和相应的各个作用时间。温度：注射成型过程中需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度等。前两种温度主要影响塑料的塑化和流动；而后一种温度主要是影响塑料的流动和冷却。压力：注射模注射过程中需要控制的压力包括塑化压力、注射压力和型腔压力三种，它们直接影响塑料的塑化和塑件质量。1、塑化压力 塑化压力又称为背压，是指采用螺杆式注射成型时，螺杆头部熔体在螺杆转动后退时所受到的阻力。2、注射压力 注射机的注射压力是指在注射成型时，柱塞或螺杆头部单位面积对塑料熔体所施加的压力。在注射机上常用表压指示注射压力的大小，其大小取决于塑料品种、注射机类型、模具的浇注系统状况、模具温度、塑料复杂程度和壁厚以及流程的大小等诸因素，很难具体确定，一般要经试模后才能确定。其常用的注射压力范围一般在70150MPa之间。其作用是克服塑料熔体一定的充型速率以及对熔体进行压实等。时间：完成一次注射成型过程所需的时间称为成型(或生产)周期，它包括以下各部分：注射时间、保压时间、冷却时间 、其他时间(含开模、脱模、喷涂脱模剂、放嵌件等) 即：T=t注+t保压+t冷却+t其他，本设计成型周期取30s,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，对塑件的质量均有决定性影响。注射时间中的保压时间就是对型腔内塑料的压实时间，在整个注射时间内所占比例较大，一般为20-25s。冷却时间主要决定于塑件的厚度、塑料的热性能和结晶性能以及模具温度等。冷却时间的长短应以脱模时塑件不引起变形为原则。冷却时间一般在30-120s之间。冷却时间过长，不仅延长生产周期，降低生产效率，对复杂塑件还将造成脱模困难。成型周期中的其他时间则与生产过程是否连续化和自动化以及两化的程度等有关。具体的参数见表2-1，最终确定注射机型号为HTF80XB,具体参数如表：2-1 型号单位80A80B80C 参数螺杆直径mm343640理论注射容量cm3111124153注射重量PSg101113139注射压力Mpa206183149注射行程mm122螺杆转速r/min0220料筒加热功率KW5.7锁模力KN800拉杆内间距(水平垂直)mm365365允许最大模具厚度mm360允许最小模具厚度mm150移模行程mm310移模开距(最大)mm670液压顶出行程mm100液压顶出力KN33液压顶出杆数量PC5油泵电动机功率KW11油箱容积l200机器尺寸(长宽高)m4.31.251.8机器重量t3.22最小模具尺寸(长宽)mm240240表2-1注射机主要参数2.4.3注塑机的校核2.4.3.1注射量校核 注射机的表称注射量：V机=124cm3塑件体积：Vs =212140x0.001=24.280 cm3 ,而浇注系统流道凝料的体积：V凝=2.2cm3则实际需要的注射量：V实= Vs + V凝=24.28+2.2=26.28cm3 所以，注射量符合2.4.3.2 注射压力校核 因为ABS的注射压力是70150MPa，而HTF80XB注塑机的注射压力满足要求。2.4.3.3锁模力校核注射成型时塑件的模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素。如果这一数值超过了注射机所允许的最大成型面积，则成型过程中会出现涨模溢料现象，必须满足以下关系。 式中 n -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 n=2 =3140 =200 =2x3140+200=6468注射成型时为了可靠的锁模，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力。即：（）P F式中： P塑料熔体对型腔的成型压力（MPa）F注射机额定锁模力（N）其它意义同上根据教科书表5-1，型腔内通常为20-40MPa，一般制品为24-34MPa，精密制品为39-44MP（）P=6468x30x1.1x0.001=213KN800KN锁模力符合要求锁模力足够2.4.3.4开模行程与推出机构的校核：模具开模后为了便于取出制件，要求有足够的开模距离，所谓开模行程是指模具开合过程中动模固定板的移动距离。注塑机的开模行程是有限的，设计模具必须校核所选注射机的开模行程，以便与模具的开模距离相适应。对于卧式注射机，其开模行程与模具厚度有关，对于多分型面注射模应有：式中 -推出距离 -包括浇注系统凝料在内的塑件高度 =（安全距离+2030）本设计中 =330 = 70mm =115mm =30mm总的开模距离需要H=215mm以上经计算，符合要要求。2.4.3.5安装部分相关尺寸的校核： 喷嘴尺寸： 主流道始端的球面半径SR主流道=13mm注射机喷嘴球面半径SR0=10mm,主流道小端直径d=4注射机喷嘴直径d0=3定位圈与注射机固定板的关系：注射机所要求的定位圈尺寸为100mm模具总厚度与注射机模板闭合厚度的关系：模具总厚度Hm=330mm,注射机允许的最大模具厚度Hmax=360mm,最小厚度Hmin=150mm即 HminHmHmax满足要求。2.5浇注系统设计2.5.1 浇注系统的设计原则浇注系统设计是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响很大，而且还与塑件所用塑料的利用率、成型生产效率等相关，因此浇注系统设计是模具设计的重要环节。对浇注系统进行总体设计时一般遵循以下原则：1）重点考虑型腔布局，包括以下三点：尽可能采用平衡布置，以便设置平衡式分流道 型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象尽量使型腔排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸2）热量及压力损失要小，为此浇注系统流程应尽量短，截面尺寸应尽可能大，弯折尽量少，表面粗糙度要低；3）均衡进料，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，即分流道尽可能采用平衡式布置；4）塑料耗量要少，在满足各型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量；5）消除冷料，浇注系统应能收集温度较低的“冷料”，防止其进入型腔，影响塑件质量；6）排气良好，浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔各个角落，使型腔的气体能顺利排出；7）防止塑件出现缺陷，避免熔体出现充填不足或塑件出现气孔、缩孔、残余应力、翘曲变形或尺寸偏差过大以及塑料流将嵌件冲压位移或变形等各种成型不良现象；8）塑件外观质量，根据塑件大小、形状及技术要求，做到去除修整浇口方便，浇口痕迹无损塑件的美观和使用；9）生产效率，尽可能使塑件不进行或少进行后加工，成型周期短，效率高；本设计的塑件属于日常用品，生产批量中等采用普通浇注系统更符合经济要求。2.5.2 浇注系统的组成普通流道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。2.5.3 浇注系统的作用将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳的输送到型腔，同时使型腔内的气体能及时顺利排出。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、内外质量优良的塑料制件。2.5.4 浇注系统各部件设计（1）主流道设计主流道通常位于模具的入口处，其作用是将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。其形状为圆锥形，便于塑料熔体的流动及流道凝料的拔出。热塑性塑料注塑成型用的主流道，由于要与高温塑料及喷嘴反复接触，所以主流道常设计成可拆卸的主流道衬套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。 主流道设计要点：1）主流道圆锥角=26，对流动性差的塑料可取36，内壁粗糙度为Ra =0.63；2）主流道大端成圆角，半径r=13mm,以减小料流转向过度时的阻力；3）在模具结构允许，主流道应尽可能短，一般小于60mm,过长则会影响熔体的顺利充型；4）主流道衬套与定模座板采用H7/m6过渡配合，与定位圈的配合采用H9/f9间隙配合；5）主流道衬套一般选用SKD61、T10制造，热处理强度为5256HRC。本设计的浇注系统的结构形式如图2-3图2-3 浇注系统的结构形式（2）冷料穴的设计主流道一般为于主流道对面的动模板上。其作用就是存放料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而形成冷接缝；此外，在开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。 冷料穴的形式有：1）与推杆匹配的冷料穴 2）与拉料杆匹配的冷料穴3）无拉料杆的冷料穴本设计的塑件为ABS，该塑料具有良好的韧性，采用“与推杆匹配的冷料穴”中的倒锥形将主流道凝料拉出，当其被推出时，塑件和流道凝料能自动坠落，具体见图2-4图2-4 拉料钩针（3）分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上， 起分流和转向的作用。多型腔模具一般需设置分流道，单型腔大型塑件在使用多个点浇口时也要设置分流道。分流道设计要点1）分流道要求熔体的流动阻力尽可能的小。在保证足够的注塑压力使塑料熔体顺利充满型腔的前提下，分流道的截面积与长度尽量取小值，尤其对于小型 更为重要；2）分流道转折处应以圆弧过渡，与浇口的连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡，利于塑料熔体的流动及填充；3）各型腔要保持均衡进料；4）表面粗糙度要求以Ra0.8为佳；5）分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料井； 分流道的截面形状设计分流道的截面形状选取，从减少流道内的压力损失考虑，要求流道的截面积大；从热传导角度考虑，为减少热损失，要求流道的比表面积（截面积与外周长之比）最小；在生产实践中还应考虑分流道的加工难度。分流道形状及效率见表2-2表2-2常用的分流道截面的形状及其效率效率0.25D0.25D0.217D0.153D0.195Dd=D/40.166DD/40.100DD/60.071D各种分流道当中，圆形、正方形的效率最高（即比表面积最小），所以本设计采用圆形截面的分流道。分流道的分布：由于分流道的长度与分布跟型腔的数量及其排布有密切关系，并且分流道的直径要稍大于主流道大端直径，分流道的表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.60m左右就可以，这样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速度和剪切热。2.5.5浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。浇口截面积通常为分流道截面积的7%9%，浇口截面积形状为矩形和圆形两种，浇口长度为0.5mm2.0mm。浇口具体尺寸一般根据经验确定，取下限值，然后在试模时逐步修正。浇口的设计，通常要求考虑下面的原则：1.尽量缩短流动距离。2.浇口应开设在塑件壁厚最大处。3.必须尽量减少熔接痕。4.应有利于型腔中气体排出。5.考虑分子定向影响。6.避免产生喷射和蠕动。7.浇口处避免弯曲和受冲击载荷。8.注意对外观质量的影响。综合八点原则，同时结合所测绘塑件的实物所留下的浇口印，本设计采用潜伏式浇口。潜伏式浇口又称边缘浇口，一般开在分型面上，从塑件的外侧进料。潜伏式浇口是典型的矩形截面浇口，能方便地调整充模时的剪切速率和封闭时间，故也称标准浇口。它截面形状简单，加工方便；浇口位置选择灵活，去除浇口方便，痕迹小。但塑件容易形成熔接纹、缩孔、凹陷等缺陷，注射压力损失较大，对壳体件排气不良。2.5.6浇注系统的平衡 对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。 本设计采用平衡式流道布置，从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸对应相同，各个浇口也相同，显然浇注系统是平衡的。2.5.7 浇注系统凝料体积计算1） 主流道凝料体积（3D测量） V=2173mm浇注系统各截面流过熔体的体积计算（按分流道取其中一个方向计算）2.5.8 注塑时间的计算1）确定适当的剪切速率主流道 分流道 潜伏式浇口 2）确定体积流率q(浇注系统各段的q值是不相同的)主流道的体积流率 浇口体积流率 3）注射时间的计算模具充模时间 式中 -主流道体积流率 -注射时间 -模具成型时所需塑料熔体的体积 单个型腔充模时间 注射时间 根据经验公式求得注射时间 根据注塑机的有关参数，可知注射机最短注射时间2s，所选时间合理。2.5.9 排气系统设计排气槽的作用是将型腔和型芯中周围空间内的气体及熔料所产生的气体排到模具之外。该注射模属于小型模具，在推杆的间隙和分型面上都有排气效果，无需另外开排气槽。2.6成型零件的结构设计和计算注射模具的成型零件是指构成模具型腔的零件，通常包括了凹模、型芯、成型杆等。凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的内表面，成型杆用以形成制品的局部细节。成形零件作为高压容器，其内部尺寸、强度、刚度，材料和热处理以及加工工艺性，是影响模具质量和寿命的重要因素。如果型腔和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。设计时应首先根据塑料的性能、制件的使用要求确定型腔的总体结构、浇口、分型面、排气部位、脱模方式等，然后根据制件尺寸，计算成型零件的工作尺寸，从机加工工艺角度决定型腔各零件的结构和其他细节尺寸，以及机加工工艺要求等。此外由于塑件熔体有很高的压力，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型腔，更不能单纯凭经验来确定型腔壁厚和底板厚度。2.6.1成型零件钢材的选用对于模具钢的选用，必需要符合以下几点要求：1）机械加工性能良好。要选用易于切削，且在加工以后能得到高精度零件的钢种。2）抛光性能优良。注射模成型零件工作表面，多需要抛光达到镜面，Ra0.05m。要求钢材硬度在HRC3540为宜。过硬表面会使抛光困难。钢材的显微组织应均匀致密，极少杂质，无疵斑和针点。3）耐磨性和抗疲劳性能好。注射模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷，而且还受冷热温度交变应力作用。一般的高碳合金钢可经热处理获得高硬度，但韧性差易形成表面裂纹，不以采用。所选钢种应使注塑模能减少抛光修模次数，能长期保持型腔的尺寸精度，达到所计划批量生产的使用寿命期限。4）具有耐腐蚀性。对有些塑料品种，如聚氯乙稀和阻燃性的塑料，必须考虑选用有耐腐蚀性能的钢种。我国钢铁冶金行业标准YB/T0941997推荐的塑料718H模具钢.热塑性注射模成型零件的毛坯，凹模和主型芯以板材和模具供应，本设计中，采用718H的预硬模具钢，这个不做钢材的分析与选择，只对718H钢材进行分析。型芯和型腔由于采用了该预硬型塑料模具钢，且电动手机按键为廉价大量产品，表面有一定光洁度要求，所以模仁料无需淬火,需要长寿命，选择718H，预硬型抛光塑料模具钢，预硬硬度达到48-52HRC2.6.2成型零件工作尺寸计算 制品尺寸能否达到图纸尺寸的要求，与型腔、型芯的工作尺寸的计算有很大关系。成型零件工件尺寸的计算内容包括：型腔和型芯的径向尺寸（含矩形的长和宽）、高度尺寸及中心距尺寸等。成型零件工作尺寸的计算方法很多，现以塑料的平均收缩率为基准计算。（1） 型腔内径尺寸计算 （mm）式中，型腔内径尺寸（mm）D制品的最大尺寸（mm）Q塑料的平均收缩率（%），ABS的平均收缩率为0.5%制品公差系数，可随制品精度变化，一般取0.50.8之间模具的制造公差，一般取=按矩形计算，洗发水盖长度、宽度上的最大尺寸分别为=65.96mm =64.19mm根据塑件的要求取：=0.44mm =0.28mm，则 =（65.9665.960.005-0.44）=66.29mm =(64.19+64.190.005-0.28) =64.51mm（2） 型芯径向尺寸计算模具型芯径向尺寸是由制品的内径尺寸所决定的，与型腔径向尺寸的计算原理一样，分长、宽两部分计算：(mm)式中，型芯外径尺寸(mm) 制品内径最小尺寸(mm) 其余符号含义同型腔计算公式。 按矩形计算，洗发水盖长度、宽度的最小尺寸分别为=63.96mm =61.19mm由上可知， =0.44mm =0.28mm，则 =（63.9663.960.005-0.44）=64.28mm =（61.19+61.190.005-0.28）=61.50mm（3）型腔深度尺寸计算模具型腔深度尺寸是由制品的高度尺寸所决定，设制品名义高度尺寸为最大尺寸，公差负偏差。型腔深度名义尺寸为最小尺寸，其公差为正偏差+。由于型腔底部或型芯端面的磨损很小，可以略去磨损量，在计算中取，加上制造偏差有：z)(d+D-+=32QhhH11M（mm）式中型腔的深度尺寸（mm） 制品高度最大尺寸（mm）由零件图上可知， =9mm，可得， =0.14mm，因此 =（9+90.005-2/30.14）=9.045mm（4）型芯高度尺寸计算模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸所决定，设制品高度名义尺寸为最大尺寸公差为正偏差+，型芯高度设计为最大尺寸，其公差为负偏差-。根据有关的经验公式：=（+Q+）（mm）式中型芯高度尺寸（mm） 制品深度最小尺寸（mm）由零件图中可得，=42mm，查表1-15得，=0.12mm =（42420.005+）=42.41mm（5）型腔壁厚与底板厚度计算注射成型模型腔壁厚的确定应满足模具刚度好、强度大和结构轻巧、操作简便等要求。在塑料注射充型过程中，塑料模具型腔受到熔体的高压作用，故应有足够的强度、刚度。否则可能会因为刚度不足而产生塑料制件变形损坏，也可能会弯曲变形而导致溢料和飞边，降低塑料制件的尺寸精度，并影响塑料制口的脱模。从刚度计算上一般要考虑下面几个因素：（1）使型腔不发生溢料，ABS不溢料的最大间隙为0.05mm。（2）保证制品的顺利脱模，为此同时要求型腔允许的弹性变形量小于制品冷却固化收缩量。（3）保证制品达到精度要求，制品有尺寸要求，某些部位的尺寸常要求较高精度，这就要求模具型腔有很好的刚度。按整体式的凹模计算侧壁厚度：（mm）式中，b凹模侧壁理论厚度（mm） h凹模型腔的深度（mm） p凹模型腔内熔体压力（Mpa） 凹模长边侧壁的允许弹性变形量（mm），一般塑件=0.005mm c=1.08 =0.8 E=2.110Mpa b=25.89mm取壁厚大于26mm就能能满足要求。底板厚度计算，根据公式 （mm）由=2.3， =2.810，=0.005，则 =25.89mm取实际底板厚度大于26mm就能满足要求。2.6.3 成型零件强度、刚度的校核本设计属中小型、镶拼式塑料模具，所以型腔壁厚按强度条件计算，按刚度条件校核。根据模具材料应用手册得本设计所使用的模具材料为718H，其相关参数如表2-3表2-3 718H主要参数材料名称/MPa/MPa（%）/Jcm-2718H6303151435对侧壁的厚度校核首先按强度条件对塑件的壁厚进行计算按刚度条件对塑见的壁厚进行校核各参数介绍如下：塑件的长度，本次计算按塑件为长方体进行计算，取=50.62模腔的压力，一般取3050MPa，本次取大值=30MPa塑件的高度，取=24.65模具材料的许用应力 材料的弹性模量，取=200109Pa成型零件的许用变形量2.7模架的确定和标准件的选用成型零件确定之后，便根据所定内容设计模架。在学校作设计时，模架部分要自行设计；在生产现场设计中，尽可能选用标准模架，确定出标准模架的形式，规格及标准代号。标准件包括通用标准件及模具专用标准件两大类。通用标准件如紧固件等。模具专用标准件如定位圈、浇口套、推杆、推管、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加热元件，顺序分型机构及精密定位用标准组件等。在设计模具时，应尽可能地选用标准模架和标准件，因为标准件有很大一部分已经商品化，随时可在市场上买到，这对缩短制造周期，降低制造成本时极其有利的，提高公司在市场中的竞争力。设计模具时，开始就要选定模架。当然选用模架时要考虑到塑件的成型、流道的分布形式以及顶出机构的形式，有抽芯的还要考虑滑块的大小等等因素。而且，模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量不要有突出部分；模具外表面应光洁，加涂防锈油。两模板之间应有分模间隙，即在装配、调试、维修过程中，可以方便地分开两块模板。本设计充分利用UG的外挂模块直接调入模架部分，可以很便捷的选用标准模架，尽量达到生产中的水平，提高生产率，使我们的毕业设计更接近实际生产中的技术水平。本设计要求采用一模四的型腔设置，根据成型零件的尺寸，以及侧抽芯的尺寸最终确定本设计选用的模架为CI 3035A80B100C100模架，模架的安装高度330mm。模具的具体形式如图2-5图2-5 模具的具体形式2.8 合模导向机构的设计2.8.1 合模导向零件机构的作用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正确；导向机构在模具装配过程中也起了定位作用，便于装配和调整。2）导向作用 合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入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压力，以保证模具的正常工作。若侧压力很大，不能单靠导柱来承担，需增设锥面定位机构。4）保持机构运动平稳 对于大、中型模具的脱模机构，导向机构有使机构运动灵活平稳的作用。5）承载作用 当采用脱模板脱模或双分型面模具时，导柱有承受脱模板和型腔板的作用。2.8.2 导向机构的设计设计导柱、导套时还应注意：1）导柱应合理地均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度；2）导柱的长度应比型芯端面的高度高出68mm,以免型芯进入凹模时与凹模相碰而损坏；3） 导柱和导套应有足够的强度和耐磨度，常采用20#低碳钢经渗碳0.50.8，淬火4855HRC，也可采用SKD61碳素工具钢，经淬火处理；4）为了使导柱能顺利地进入导套，导柱端部应做成锥形或半球形，导套的前端也应倒角；5）导柱设在动模一侧可以保护型芯不受损伤，而设在定模一侧则便于顺利脱模取出塑件，因此，根据需要而决定装配方式；6）一般导柱滑动部分的配合形式按H8/f8，导柱和导套固定部分配合按H7/k6,导套的外径的配合按H7/k6；综上所述，本设计采用PROE的中自动导入标准模架，选用的导柱、导套也相应采用标准值。 2.9脱模推出机构的设计塑件在从模具上取下以前，还有一个从模具的成型零件上脱出的过程，使塑件从成型零件上脱出的机构称为推出机构。推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆或液压缸来完成的。2.9.1 推出机构的组成推出机构主要由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部件等组成。推出机构中，凡直接与塑件相接触、并将塑件推出型腔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。2.9.2 推出机构的分类推出机构可按其推出动作的动力来源分为手动推出机构、机动推出机构、液压和气动推出机构。手动推出机构是模具开模后，由人工操纵的推出机构塑件，一般多用于塑件滞留在定模一侧的情况；机动推出机构利用注射机开模动作驱动模具上的推出机构，实现塑件的自动脱模；液压和气动推出机构是依靠设置在注射机上的专用液压和气动装置，将塑件推出或从模具中吹出。推出机构还可以根据推出零件的类别分类，可分为推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、成型推杆（块）推出机构、多无综合推出机构等。另外，也可根据模具的结构来分类。2.9.3 推出机构的设计原则1） 推出机构应昼调协在动模一侧 由于推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆来驱动的，所以一般情况下，推出机构设在动模一侧。正因如此，在分型面设计时应尽量注意，开模后使塑件能留在动模一侧。2） 保证塑件不因推出而变形损坏 为了保证塑件在推出过程中不变形、不损坏，设计时应仔细分析塑件对模具的包紧力和粘附力的大小，合理的选择推出方式及推出位置，从而使塑件受力均匀、不变形、不损坏。3） 机构简单动作可靠 推出机构应使推出动作可靠、灵活，制造方便，机构本身要有足够的强度、刚度和硬度，以承受推出过程中的各种力的作用，确保塑件顺利地脱模。4） 良好的塑件外观 推出塑件的位置应尽量设置在塑件内部，以免推出痕迹影响塑件的外观质量。5） 合模时的正确复位 设计推出机构时，还必须考虑合