折页盒注塑模具设计说明书

本科生毕业论文折页盒注塑模设计折页盒注塑模设计摘 要：目前塑料行业已经发展为世界上最快的行业之一。在我们日常生活中,几乎每一个地点都在研究和使用一些塑料制品,这些材料产品中绝大多数都是通过注塑或者成型等方法进行生产。众人皆知,注塑成型技术就是指通过高效率的制造各种类型形状的材料和以较低的成本来制作各种复杂类型产品。此次的大学毕业设计主要工作内容分别为:折页箱及铝塑件塑料注射加工模具。从各种注射专用塑料成型材料的外观特点和整体性能要求角度进行分析,根据各种注射材料塑件的整体基础结构形状和整体尺寸等客观因素要求入手,合理地设计选择了各种注射塑料成型的应用方法。通过对我国模具制备塑件成品制造制备工艺的深入研究成果分析和对世界模具塑件制造制备条件和我国模具成品制备用料和水品的不同角度分析把握,开始了我国模具制备整体的塑件结构设计。其中注塑模具的各种整体零件结构设计的几个全部内容主要包括:注塑模具使用型腔的具体数目和型腔位置的确定,模具各种整体零件结构和工作形式的整体设计,动模及模具定模一体成形模具零件尺寸大小和整体尺寸的确定,浇注控制系统的工作形式及整体大小和零件尺寸的确定,脱模操作方式的确定,调温及冷热排气控制系统的确定,模架式的选择;等以上各个具体操作步骤全部设计完成后,便们就可以直接开始设计画出注塑模具的各种整体零件结构设计草图,根据具体的零件尺寸要求校准各种注塑工艺模具及使用相应的大型注塑机等等的有关模具尺寸,并对各种注塑工艺中的参数需要做出精确校准和综合计算。之后再开始进行初步的实验检查对所可能遇到的这些问题都已经进行了充分确定和及时纠偏,然后再开始绘制一个整体模具的总装配图,按照这个装配图中的要求首先绘制一个一体成型的模具零件及一个同时需要模具进行整体加工的各个零部件和一个工作台的流程图,同时还要通过综合因素考虑以达到每个零件的整体加工制造工艺。关键词：折页盒注塑模；浇注系统；导向机构；温度调节系统Design of Injection Mould for Folding BoxAbstract: The plastics industry is one of the fastest growing in the world. In our daily life, we use plastic almost every day, most of these products can be molded by injection molding method. It is well known that injection molding is the process of making products of various shapes and of making products of complex shapes at low cost.The main content of this graduation project is the injection mold design of the plastic parts of folding box. Based on the analysis of the properties of plastic materials and the basic shape and size of plastic parts, the injection molding method was selected reasonably. Through the analysis of the technology of the plastic parts, the production conditions of the mould and the grasp of the water products, the structural design of the mould is started. The structural design process of the mould includes the determination of the number and position of the cavity, the design of the overall structural form of the mould, the determination of the size of the dynamic mould and the fixed mould forming parts, the determination of the form and size of the pouring system, the determination of the demoulding mode, the determination of the temperature regulation and exhaust system, and the selection of the mould base. After the above steps are completed, the structural sketch of the mould will be drawn up, the relevant dimensions of the injection mould and the injection molding machine will be checked according to the specific dimensions, and the process parameters will be checked and calculated. Then, the problems are determined and corrected by preliminary examination. Then, the die assembly drawing and the working drawing of molded parts are drawn according to the assembly drawing, and the processing technology of the parts is considered.Key words:Injection mould for folding box; Gating system; Guide mechanism; Temperature regulation system目 录1 绪 论11.1模具在加工工业中的地位11.2 模具CAD/CAM11.3 塑料的组成特点与分类11.3.1塑料的组成及各组成物的作用11.3.2 塑料的优缺点21.4 热塑性塑料注射模的基本组成31.5 注射成型模具分类41.6 热塑性塑料的工艺特性41.7 注塑成型工艺41.7.1 注塑成型工艺过程41.7.2 注塑成型工艺过程可分为塑化计量、注塑充模和冷却成型三个阶段。52 塑件成型工艺性分析及其材料的选用52.1 塑件成型工艺性分析62.2 塑件材料的选用72.2.1 脱模斜度72.2.2 ABS的性能分析72.2.3 ABS的注射成型过程及工艺参数83 注射机型号的选用94 标准模架及其相关模板尺寸的确定114.1 模架的确定114.2 各模板尺寸的确定124.3模架各尺寸的校核125 折页盒注射模设计135.1 浇注系统的设计135.1.1主流道和冷料穴的设计135.1.2分流道的设计145.1.3浇口的设计175.1.4校核主流道的剪切速率175.2 模具成型部分的设计及计算185.2.1型腔数目的确定185.2.2分型面的确定185.2.3成型零件的结构设计185.2.4模具零件材料的选用及处理195.2.5成型零件工作尺寸的计算195.2.6凹模壁厚及底板厚度的计算265.2.7排气槽的设计275.3模具导向和推出机构的设计285.3.1导向机构的设计285.3.2推出机构的结构设计295.3.3脱模力的计算及推出零件尺寸的确定305.3.4推出零件的设计335.3.5主流道及流道凝料的推出335.4模具温度调节系统的设计345.4.1冷却系统的设计原则345.4.2冷却回路形式的确定355.4.3冷却介质365.4.4冷却管道的简单工艺计算366 总结41参考文献42致 谢441 绪 论1.1模具在加工工业中的地位模具主要定义是泛泛指一种利用其特殊的整体形状尺寸进行材料去加工成型制造出来的具有某些特别形状与特殊尺寸的金属制品。在各类金属材料加工生产以及加工制造行业中被广泛地大量应用于各类机械模具中。例如:大型金属流体铸造压力加工模具成型所使用需要长期使用的各种砂型或方形压铸压力模具、金属铸造压力模具加工所使用需要长期使用的大型锻压压力模具、冷压压力模具等。对于模具的整体质量要求为:能够在生产点的尺寸精度、外形、物理特征等方面达到满足实际使用需要而设计的公有机械制成的模具。以模具实际使用的为设计角度,要求产品高效、自动化、操作简便;从模具制造工艺的角度,要求其结构合理,制造容易,成本低廉。1.2 模具CAD/CAM而此次采用新的cad两种技术无疑就又是对我国模具设备制造业的一次重大技术革命,它无疑是我国模具制造技术产业发展的一个突破性发展趋势。引用到先前的图纸模具模型cade等系统后,图纸将不再能够成为一个模型的产品设计和生产制造各个环节之间的唯一分界线,也不再能够成为一个模型在设计制造、生产的整个设计过程中唯一理论基础和技术依据,图纸设计会被精心地进行简化,甚至最终图纸会完全消失。近年来,我国注塑企业进行自主研制开发的新型注塑模应用cad/cam应用系统技术得到了很大的改进发展,主要产品包括了由北航化正大学软件系统工程技术研究所自行自主开发的注塑caxa应用系统、华中理工大学自行自主开发的新型注塑模hsc5.0系统和注塑cae应用软件等,这些应用软件都分别具有一些能够充分适应国内注塑模具的实际生产使用发展情况、能够在工业微机上广泛应用且制作成本相对较低等技术优势和应用特点,为进一步研究推广和完善普及注塑模具应用cad/cam系统技术,为我国企业发展创造了良好的发展条件。1.3 塑料的组成特点与分类1.3.1塑料的组成及各组成物的作用塑料主要用途是以有机聚合物和聚酯树脂等主要原料合成为主,再通过加入不同材料种类的化学添加剂,在一定的热温度和各种压力下对其进行加热塑化而加工成型的一种专用高分子复合材料。(1)生物树脂:主要原料包括各种自然合成树脂和其他各种人工合成的生物树脂。由于自然合成树脂的实际产量有限,在塑料生产中很少大量使用天然树脂而主要原因是大量采用各种人工合成的天然树脂,树脂在合成塑料中一般的活性含量大约为40%。树脂材料作为一种基础加工材料,它本身就应该具有良好的高度流动性与高度可塑性,是其立体成型加工过程当当中的必须组成条件。不同的橡胶树脂,决定了橡胶塑料的各种类型。添加剂主要物质包括:塑料填充添加剂、增塑剂、稳定固化剂、发泡剂、着色剂等,这些物质都会直接严重影响使用到建筑塑料的整体物理、力学、化学性能。(2)材料回填剂:它们通常是建筑坦料的重要的可组成组分部件。其中需要加入的塑料含水率最高的也可以要达到40%50%,常见的塑料填充脱水剂主要品种有高聚碳酸钙、炭黑、玻璃纤维等。在各种材料中同时加入各种填充和助剂主要工作目的一般有两个:一个就是材料增量,增加了各种塑料的使用体积或材料重量,明显地大大减少了塑料树脂的实际使用量,降低了生产成本。二种改性方法主要是树脂进行化学改性,树脂中内部添加了各种填充催化剂后,改变了酚醛树脂各种化学分子之间的化学构造,增加了酚醛树脂原来不稳定可能能够具有的各种化学稳定特性,如在在酚醛树脂中内部添加了木质淀粉后,克服了酚醛树脂的化学脆性,提高了酚醛树脂的化学弹性;在树脂聚乙烯内部中又添加了聚钙质树脂填料,提高了其耐热腐蚀能力和树脂机械运动刚度。填充剂的形状通常为粉体,也可以是纤维状和多种涂料层状,不管这些填充剂的外观形状是怎样,对其特点的要求主要是:容易被树脂直接浸润,与树脂相互戳附很好,性质比较稳定且容易分散,对于设备磨损不严重。(3)同时添加有机树脂增塑剂:为了大大幅度改进有机树脂对于有机塑料的化学可塑性,降低其耐热熔融的化学强度,需在一些有机树脂中同时添加含有一定量的各种有机化合物,这些被后来人们广泛称之为有机增塑剂,如添加氯化石蜡、磷酸酪类、二甲酸脂酸酯类等。在许多现代弹性塑料产品制造和加工业中,聚氯乙烯、硝酸聚酯纤维、醋酸聚酯纤维塑料中都有这是必须的它需要直接通过添加含有一定量的弹性增塑剂原料来用以改善其加工成型和塑料加工时的性能,提高弹性塑料的成形柔韧性和其它必须特别注意的加工性能。(4)固化剂:主要应用于各种热固性塑料。它的功能和作用特点就是:热固性的塑料在进行硬化成型时,其原本的线形分子结构转换为了体型的分子结构,硬化成形过程会使材料加速,故又被人们统称为硬化剂。在酚醛环氧树脂中酚醛可以直接加入邻苯乙二胺,在环氧酚醛树脂中则也可以直接加入邻苯六甲基四胺,就是这一点的基本道理。1.3.2 塑料的优缺点(1)质量轻。塑料的密度一般在范围内0.92.3g/cm3,约为铝的1/2,铜的1/6。(2)相对于比强度与相对于刚度。由于塑料的力学强度和刚性虽然没有金属差,但由于塑料的密度较小,因此它们之间的相对比强度和刚性都很高。(3)产品具有良好的电绝缘性能特点。塑料基材具有良好的绝缘电气损耗绝缘技术特性和极小的介电损耗绝缘特性,这种绝缘技术效果可以与其他陶瓷、橡胶材料相比。除了主要用于工业做电子绝缘材料,现在又被广泛应用于工业做导电半导体绝缘塑料、导电导磁绝缘塑料,在目前我国的通用电子设备制造材料行业中已经有着十分重要的应用地位。(4)良好的导热耐腐蚀性。塑料本身同样具有良好的耐热抗氧化和耐热防水和耐腐蚀作用能力,优于普通的有色金属和其他木质结构建筑,仅次于普通陶瓷和彩色玻璃。不同的塑料品种形成塑料的对膜抗腐蚀反应能力不同,聚四氟乙烯所对应形成的膜在塑料中最佳。一些大型化工厂的管路、容器均非常适合大量采用这种抗腐蚀的弹性塑料。1.4 热塑性塑料注射模的基本组成(1)定模机构定模机构指的是将固定于注射器模板上的一个部分尺寸安装到定模器上。由定位循环、主流通路道体、定模底板、定模块及凹式模件等组成的整个一体,在注射器上进行固定运转。主流通路口与注塑机的喷嘴连接,引入已经熔融的塑料。(2)动模机构动模型腔机构就是将这些安装于各种注塑机动成型模板上的机械零件直接固定在部分不同尺寸的动模型腔上。由凸模、动动主模板、导柱、动模垫板和运动模脚等主要零件连接组成的运动整体,在凸模注塑机械压锁和凸模加工器械等等设备的动力驱动下也可进行横向往复运动。(3)浇注系统浇注系统就是把熔融的塑料导致到一个完全闭合的模腔。一般包括主流路、冷却孔、分流路及砼开口。(4)导向装置导向器控制装置主要目的是为了能够保证在稳定驱动模与不稳定模之间能够进行双向闭合的驱动过程中所在位置上的精度。它由一个电子整流导柱和一个电磁整流阀套件相连接而来组成。对于一些多腔位的顶针注射模,其中位于标高点的顶针定出导向机构亦应该设置为只有一个顶针导向器,以免造成顶针的弯曲及底针折断。(5)顶出机构顶压挤出脱模机构本身就是一种用户可以轻松实现各类塑料制品自动化和脱模的顶出设备。常见的方式类型主要有采用顶杆式、屋面自动开关管道式和采用拉手自动推板式。(6)抽芯机构例如,当一个制品上面带有一个侧孔或侧凹的结构时,在进行顶出操作前,先要把一个可以做向右移动的类型芯从整个制品中抽取,该类型芯的侧向移动主要是由抽芯机构来实现的。由此我们可知,该机构仅仅只是一个部分注射成型模所以不需要进行设置。(7)冷却和加热装置加热时主要是为了保证满足采用塑性材料成型注射机和成型模具技术制造工艺所使用需要的加热温度控制,冷却时则是为了保证使得塑性熔料在成型模具内能够进行快速冷却和注射定型。一般凹、凸模仅有可能直接通过用于冷却水、热风、电动机和高压蒸气器。(8)排气系统排气排除系统主要目的是为了充分满足将专用模具安装分型腔内部塑料原有的热空气和分型塑料在外部受热时可能产生的有害化学物质从安装模具外部分型塑料表面内部排除,而在安装模具的外部分型塑料表面内部开设一个小型排气槽。1.5 注射成型模具分类(1)根据各类塑料的注射品种而不同，大致来说可以将其细分为热固化塑性橡胶注射塑料成型模和热固化活性塑料注射注塑成型模。(2)按所用的注塑机类型的不同而分为卧式注射成型模、立式注射成型模、角式注射成型模。(3)按注射成型的结构特征分为:分型面注射成型模,又称双板式注射成型模。采用双分型的平面板板注射成型模,也就是可称为简称三角形板式分型注射材料成型模。特别多的是用于适合点焊和交口加工状态的金属注射材料成型模。在基层开模时,中间的模板和基层定模后的墙体基层材料进行了近一定距离的分模,取出了地下水浇口,流道上的剩余废料。1.6 热塑性塑料的工艺特性(1)收缩率:热塑性材料的收缩变化形式与其他热固体材料相近。(2)熔体流动性:想要分析一种塑料的熔体流动性，我们首先可以根据其填料相对分子质量、熔体粘度指数、阿基米德螺旋流程线的直径长度、表观粘度和填料流动性之比(填料流程线的长度/填料塑件的壁厚)等因素来进行分析。相对分子质量较小、熔体质量指数密度较高、螺旋状曲线长度较长、外观化学粘性较小、流动比较大的弹性塑料说它具有良好的化学流动性。(3)结晶性:热塑性塑料按其在冷凝过程中的状态及有无发生结晶的现象,可以划分为结晶式塑料与非结晶式塑料两大类。(4)所谓热敏性和所谓水敏性:所谓热敏性塑料是广泛指某些生产材料过程中的热性和稳定性相对较差的一类水性塑料,在生产材质过程中的水原料温高、受热强和持续时间较长的受热条件下,会自然产生这样一种不易降解、分化、变色等独殊特性,具有此类独殊特性的这种材料被大家统称称之为热敏型水性塑料。1.7 注塑成型工艺1.7.1 注塑成型工艺过程如图1.1所示。产前准备加料注塑机模具闭合注塑、充模、保压冷却定型熔体塑化物料模具开启制品脱模及卸料清模制品后处理图1.1 注塑成型工艺过程1.7.2 注塑成型工艺过程可分为塑化计量、注塑充模和冷却成型三个阶段。注塑填料成型的工艺流程阶段可以分别划分依次为成型注塑填料成型充模计量工艺阶段、注塑流体填料成型充模计量阶段和注塑冷却式成型注塑填料成型计量阶段。(1)连续均化处理是广泛指将一种挤压成型的固态物料直接放置于装有注塑机的火力发电厂和燃油气缸内,经过多次高温连续加热、压实以及快速搅拌物料混合等复杂操作以后,由松散的各种粉状或具有颗粒性质的固态物料转换而来形成连续固态均化的一种熔体处理过程,称之为连续塑化。将已经加热塑化好的各种熔体经过一个柱塞或者的螺杆计数进行加热定温、定压、定量或者输出输送到一个注塑机筒上时所做的需要定期进行的各种机械准备计数操作,这些都可以是通常需要专业注塑机工人来进行控制,柱塞或者的螺杆计数可以在熔体塑化的整个过程中用来作为准备计数。(2)使用注塑模具充模:所谓注塑模具充模主要用途是广泛指由注塑柱塞或者注塑螺杆从整个注塑机筒内部的一个加压计量浇注点前端开始,通过对整个注塑模具油缸和加压活塞内部进行加压施加一定的浇注高压,将已经被加压塑化好的固体材料和注塑熔体经过整个注塑机筒前端的一个加压喷嘴和注塑模具内部中的一个浇注加压系统迅速地加压送入一个完全封闭的注塑模腔。(3)注塑冷却定型:从注射机的浇口和冻结之初起,直至制品完全脱模而终,这是注塑成型技术的最后一个阶段。在此阶段中我们需要特别注意的事项包括模腔内的温度、制品密集性、熔体对模具内部的冷却状态以及其他脱模条件。1.7.3 成型成型的条件以及要素:(1)工作温度:包括机筒的工作温度、模具的工作温度、干燥工作温度、燃料的工作温度。(2)支撑压力:主要包括腹部注射支撑压力、保压支撑压力、背部支撑压力、合模腹部压力。(3)使用时间:包括注射期、保压期、冷却期、干燥期。(4)射入速度:模具的射出速度,螺杆的转速,模具的开、闭速度,顶出的速度。(5)量:计量、顶出量、开模量。2 塑件成型工艺性分析及其材料的选用本设计实例为一折页盒，如图2.1所示。图2.1 塑件图2.1 塑件成型工艺性分析（1）外形尺寸该塑件壁厚6mm，塑件外形尺寸、体积不大，塑料熔体流程不太长，适合注射成型，如图2-1所示。（2）建立三维模型利用折页盒塑件的主要大小和尺寸可以在 solidworks 软件的三维造型接口下来完成一个折页盒塑件的三维造型,图2.2为一个折页盒塑件的三维立体效果图。图2.2 塑件三维立体图经SolidWorks软件里的质量分析功能测得产品的体积，表面积。2.2 塑件材料的选用塑件在工艺上的质量规范要求是不能够允许出现有裂纹或者是变形等缺陷;塑件的基本使用条件是耐用,抗磨,可以同时承受较大的外力和冲击,不易发生摔坏;好看,有明亮的光泽,表面比较光滑;化学特性比较稳定,并且可以抵抗高温(通常低于 100c ),耐化学腐蚀。根据各种塑件的应用用途、使用需求以及其外观和形状,选择 abs 材料来作为这一次设计中的主要塑件。2.2.1 脱模斜度ABS属无定型塑料，成型收缩率小，参考表2.1选择该塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度为1。表2.1 常用塑件的脱模斜度塑件名称脱模斜度凹模脱模斜度型芯聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯、聚酰胺、氯化聚醚硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜聚苯乙烯、有机玻璃、ABS、聚甲醛热固性塑料2.2.2 ABS的性能分析(1)使用性能综合传动性能好,冲击传动强度、力学传动强度都比较高,尺寸稳定,耐化学腐蚀稳定性,电气稳定性能好;并且易于汽车加工一体成型及专用机械加工,其所用材料内外表面均为抛光镀铬,适用于加工制作普通的汽车机械传动部件、减速器和摩擦机械零件、传动控制部分和整体结构组件。(2)成型性能1)不采用定型注射塑料。其品种繁多,各个品种的机电动力学性能和成型工艺特性也不同而且各有所不同,应该根据品种情况来选择合适的成型工艺方法和相应的成型工艺。2)具有较好的吸湿能力。水的质量评定分数宜为小于0.3%,必须充分干燥,要求外观光泽的注塑件均应按规定时间进行预热和干燥。3)资金的流动性相对较弱。0. 04mm 左右的溢边材料。4)在进行模具设计的同时,还要特别注意浇灌系统,选择良好的进料嘴位置、入口方式。但是当其推出能力多大或者在机械上加工的时候,使得塑件的表面容易会显示出白色的痕迹。（3）ABS的主要性能指标其性能指标见表2.2。表2.2 ABS的性能指标密度/(g)1.031.06屈服强度/MPa50比体积/(/g)0.860.98拉伸强度/MPa38吸水率/%0.20.4拉伸弹性模量/MPa熔点/C130160弯曲强度/MPa80计算收缩率/%0.30.8拉压强度/MPa53比热容/1470弯曲弹性模量/MPa2.2.3 ABS的注射成型过程及工艺参数（1）注射成型过程1)加工模具准备成型前的具体准备。对使用abs的材料色泽、颗粒吸水率和均匀性等都进行了严格检验,由于使用abs的材料吸水能力比较大,因此在材料成形前一定要对其进行充分干燥。2)原料灌装溶液注射专用工艺。当浇注塑件在塑料注射机内的材料筒内经过多次高温连续加热、塑化至材料达到均匀流动浇注状态后,由塑料模具进入浇注成形体系直接浇注进入塑料模具浇注成形腔。其充模工艺制作过程大致分为可以向下划分依次为充模、压实、保压、倒流、冷却5个工艺步骤。3）塑件的后处理。处理的介质为空气和水，处理温度为6075C，处理时间为1620s。（2）注射工艺参数1）注射机：螺杆式，螺杆转速为30r/min。2）料筒温度（C）：后段150170；中段165180；前段180200。3）喷嘴温度（C）：170180。4）模具温度（C）：5080。5）注射压力（MPa）：60100。6）成型时间（s）：95（注射时间30s，冷却时间50s，辅助时间15s）。3 注射机型号的选用（1）注射量的计算通过SolidWorks三维建模设计分析计算得，塑件体积：塑件质量：式中，参考表2-2，取。（2）浇注系统凝料体积的初步计算根据经验按照塑件体积的0.21倍来估算。本次设计中取0.2，则（3） 选择注射机根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总体积，依公式（），则有因此，查工具书初步选定公称注射量为2000cm3，注射机型号为XZY-2000卧式注射机，其主要技术参数见表3.1。表3.1 XZY-2000卧式注射机的主要技术参数理论注射量/cm32000模板开模行程/mm750螺杆柱塞直径/mm110最大模具厚度/mm890注射压力/MPa90最小模具厚度/mm500电机功率/kW40、40锁模形式肘杆电热功率/kW21注射行程/mm280螺杆转速/(r)047注射时间/s4锁模力/kN60105最大成型面积/cm22600拉杆内间距/mm760550注射形式螺杆式（4）注射机相关参数的校核1）注射压力校核。查工具书，ABS所需注射压力为60100MPa，而注射机公称注射压力=90MPa，即，所以注射机注射压力合格。2）锁模力校核 塑件在分型面上的投影面积为： 浇注系统在分型面上的投影面积，即流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积，通常是每个塑件在分型面上的投影面积的0.20.5倍，这里取=0.3，则 塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积为： 模具型腔内的胀型力为：式中，是型腔的平均计算压力值，通常取注射压力的20%40%，大致范围为2540MPa。对于黏度较大且精度要求较高的塑料制品应取较大值，ABS属于中等黏度塑料且塑件有一定的精度要求，故取35MPa。查表3-1可得该注射机的的公称锁模力=6000kN，则所以，该注射机锁模力合格。4 标准模架及其相关模板尺寸的确定4.1 模架的确定中小型标准模架的选择方法有两种，均是经验法。这里根据其中一种方法，即模板有效使用面积（型腔在模板上的平面尺寸）来选择标准模架。塑件在分型面上的投影宽度必须满足： （4-1）塑件在分型面上的投影宽度必须满足： （4-2）式中， 推板宽度（mm）； 复位杆长度方向的间距； 10推杆与垫块之间的双边距离； 30复位杆与型腔之间的双边距离。根据经验公式（4-1）有：即推板宽度210mm，查塑料注射模中小型标准模架的尺寸组合表，可得=225mm，对应的标准模架的宽度B=355mm。复位杆的直径d=20mm。根据经验公式（4-2）有：即复位杆在长度方向上的间距，查塑料注射模中小型标准模架的尺寸组合表，可得=429mm，对应的标准模架长度L=500mm。故所选模架为塑料注射模中小型标准模架的尺寸组合表中第10号A3型标准模架，其规格为。4.2 各模板尺寸的确定(1)a机电面板的安装尺寸。a板塑件是一个固定的圆形模型腔板,塑件高度设计应尽量控制为116mm,考虑到不仅需要在大型模板上另外一侧开设一条大型冷却式排水管,还必须注意使其进入流出有一个长度足够长的水流距离,故使用a型模板塑件厚度设计应尽量采用145mm。(2) b 板的尺寸。 b 板采用的是型芯固定板,由于注塑件的尺寸相对较大,按照模架的标准,板厚可以取 60mm 。（3）C板尺寸。C板即为垫块，其厚度为：垫块厚度=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（510）mm=120+30+30+（510）mm=185190mm这里初步选定C板厚度为185mm。经上述两个模架模板尺寸综合计算,模架的模板尺寸已被充分确定并构成为一个的该模架的模板序号及其编号应该为10号,板面高度为355500mm,模架的整体结构设计形式应该是基于a3型的一个整体标准结构模架。其中的物体外形面积大小可用公式表示为：。4.3模架各尺寸的校核根据所选注塑机来校核模具设计的尺寸。（1）模具平面尺寸（拉杆间距），校核合格。（2）模具高度尺寸610mm，因为500mm（模具的最小厚度）610mm200g，不能运用经验公式进行确定，这里初定选取。（3）分流道截面形状常用的分流道截面形状有圆形、梯形、U形、六角形等,如图5.4所示。在对流道的设计过程中,如果想尽量减少对流道内部的压力损失,则会考虑到流道截面积较大;如果想减少对传热器的损失,则希望流道的截面积较小,因此我们可用其流道的截面积和其周长之间的比值公式来衡量流道工作的效率。如果比值较大则流道效率较高。根据实际应用经验,圆形和正方形截面的吸收效率较高,但是由于正方形截面的吸收流道不容易将砼顶出;且由于当其分型面成为一个水平面时,往往会采用具有圆形或半径截面的水流道,故在本次的设计中,采用了具有圆形或半径截面的水流道。按照前面所述的公式进行计算,得到了分流道直径。图5.4 流道的截面形状与效率（4）凝料体积1）分流道的长度=2L=245mm=90mm2）分流道截面积3）凝料体积（5）校核剪切速率1）确定注射时间：查表5.2，可取t=4.0s。表5.2 注射机公称注射量Qn与时间的关系公称注射量Qn/cm3注射时间t/s公称注射量Qn/cm3注射时间t/s601.040005.01251.660005.72502.080006.43502.2120008.05002.5160009.010003.22400010.020004.03200010.630004.66400012.82）计算分流道体积流量：3）计算剪切速率：根据公式=3.3qR3 （5-2）式中，q体积流量（cm3/s） R表征流道截面尺寸的当量半径（cm）代入数据=3.31931033.143.53s1=4.7103s1该分流道的剪切速率处于分流道的最佳剪切速率=51025103s-1之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格，同时，分流道直径也符合设计要求。分流道的流体表面处理粗糙度一般要求不是非常低,一般只要采用好的ra1.252.5m左右厚度即可,此处一般应尽量采用好的ra1.6m。另外,其中的新型脱模材料倾角一般需要控制在510之间,本次工程设计中需要采用的新型脱模材料倾角大约为8。5.1.3浇口的设计砼浇口处是连接流道和成型腔的一段粗短通路。它虽然是浇注系统中横切截面最少但却又是其中的最为关键。其位置、类别及其尺寸都会对于塑件成型产生巨大的影响。浇口的主要功能,浇口的理想尺寸很难使用手工计算得出来,除了我们可以采用式(5-2)方法来做初步计算外,一般情况下可根据实际工艺,浇口的截面尺寸约占到分流道总面积的3%9%,截面的形状可以改变成矩形或椭圆,浇口的长度约调整到11. 5mm 。在进行设计时,一般首先采用较小的模具尺寸数值,以便于试模过程中逐步地加以纠偏。5.1.4校核主流道的剪切速率根据前面文章己经仔细设计过的计算校验得出的整个塑件材料体积、主流道的塑件体积、分流道的塑件体积以及整个熔体主流道塑件熔体的最大剪切流动速率,对整个熔体主流道中塑件熔体的最大剪切流动速度同样进行了当量校验,同时也对整个熔体主流道中塑件熔体的最大当量剪切半径也同样进行了当量校验。（1）主流带体积流量的计算：（2）主流道剪切速率的计算：根据公式（5-2），代入数据，有=3.31953.1463103s1=9.49102s1主流道内熔体的剪切速率处于其最佳剪切速率=51025103s-1之间，所以，主流道的剪切速率合格，同时，主流道当量半径也符合设计要求。5.2 模具成型部分的设计及计算5.2.1型腔数目的确定根据塑件的生产实际，塑件的体积、表面积大小以及工艺精度，确定本次设计的模具为一模一腔。5.2.2分型面的确定（1）分型面形状的确定分型面的形状应尽可能简单，以便于制品脱模和模具的制造。分型面可以是平面、阶梯面或者曲面，本次设计中选择平面作为分型面的形状。图5.5 分型面位置示意图5.2.3成型零件的结构设计（1）凹模的结构设计按凹模结构的不同可将凹模分为：1)整体式凹模整体型凹模是由全部或多个组件进行加工而成。它的特点就是牢固,不会导致使得制品在模具上产生任何拼接裂缝的痕迹,常被应用于中、小型简易模具中。但由于这种整体型凹模在加工时较为困难,热处理也较为不方便,所以并非适合制作复杂的形状塑件和物料。2)整体嵌入式凹模在多个模型腔上的凹模往往被单独直接地进行加工以形成一个可以作为整体凹模的矩形镶件,其它在整体上的外形大多数是采用一个上部带有固定台阶的矩形圆柱体或者一个带有矩形状的镶件,从下部直接将其嵌入至作为凹模的固定的基板中。如果一个铆钉制品本身并非确实是一个大的旋转圆形物体,则这种旋转圆形铆钉镶件也很有可能只是需要直接使用圆形销钉或者使用螺纹铆钉来进行定位。3)局部镶嵌式凹模为了保证加工的方便,或者由于凹模中的某个组成部位容易受到破坏,往往会使用一种局部镶嵌型凹模。4)大面积镶嵌式凹模对于一些外观形状复杂的凹模,最常见的宗门设计制作方法之一是它就是将凹模经过制作后形成一个通孔式,在其上面再镶以一个基层式的底板;或者说它也就是把整个宗门内的墙面底板做成一个可以镶嵌的块。采用大面积镶嵌式结构时应仔细将各个结合面磨平、抛光。这种结构的优势之一是便于加工和热处理,但是增加了人工时间。5)四壁拼合式凹模对于大型和复杂整体模套形状复杂的凸模,可将模套四壁和三层底板分别对其进行挤压加工并经研磨后将其压入各个圆形模套之中,侧壁之间通过自动扣锁方式来进行连接,以有效保障其侧壁连接的工作精度和连接准确性,这种连接方法由于模套结构牢固、承载力大,因此往往被广泛工业采用。5.2.4模具零件材料的选用及处理作为一种主要用于模具的钢材,特别是一种可以用作模具成型机械零件的钢材,应当必须具备以下的性能:a.可加工性好,热处理变形小,可淬透性好。b.抛光润滑性能好,在加工过程中和在成型和后处理时该部位的整体表面也同样应该做的是光滑美观。c.耐磨性好,以便延长模具的寿命。d.具有足够的机械强度。e.耐腐蚀性强,在日常生活使用中不容易受热生锈。5.2.5成型零件工作尺寸的计算（1） 影响尺寸精度的因素影响塑料制品尺寸精度的因素很多，表5.3列出了造成塑料制品尺寸误差的主要原因。表5.3 造成塑料制品尺寸误差的主要原因从模具设计和制造的角度来看，影响塑料制品尺寸精度的因素主要有五个方面： 模具成型部件的制造误差； 模具成型部件的表面磨损； 由塑料收缩波动所引起的塑料制品的尺寸误差； 模具活动成型部件的配合间隙变化引起的误差； 模具成型部件的安装误差。因模具愿意使塑料制品产生的误差为以上误差值的总和，即 （5-4）（2） 凹模和型芯尺寸的计算采用表5.4所示的平均尺寸法计算成型零件尺寸。表5.4 成型零件尺寸的计算方法尺寸部位计算公式说明凹模径向尺寸a. 平均尺寸法b. 极限尺寸法，按修模时凹模尺寸增大容易校核随塑件精度和尺寸变化，一般在0.50.8之间凹模径向基本尺寸（mm）塑件径向基本尺寸（mm）塑件的平均收缩率（%）塑件公差值（mm）凹模的磨损量（mm）凹模制造公差（mm）塑料的最大收缩率（%）塑料的最小收缩率（%）型芯径向尺寸a. 平均尺寸法b. 极限尺寸法，按修模时凹模尺寸增大容易校核随塑件精度和尺寸变化，一般在0.50.8之间型芯径向基本尺寸（mm）塑件径向基本尺寸（mm）型芯的磨损量（mm）型芯制造公差（mm）凹模深度尺寸a. 平均尺寸法b. 极限尺寸法，按修模时凹模尺寸增大容易校核随塑件精度和尺寸变化，一般在0.50.7之间凹模深度基本尺寸（mm）塑件高度基本尺寸（mm）凹模深度制造公差（mm）中心距尺寸模具中心距尺寸（mm）模件径向基本尺寸（mm）模具中心距尺寸制造公差（mm）型芯高度尺寸a. 平均尺寸法b. 极限尺寸法修模时型芯增长容易修模时型芯减短容易随塑件精度和尺寸变化，一般在0.50.7之间型芯高度基本尺寸（mm）塑件孔深度基本尺寸（mm）型芯高度制造公差（mm）1）塑件深桶凹、凸模尺寸的计算 深桶凹模径向尺寸（长宽）的计算塑件深桶外部径向尺寸的转化：，相应塑件制造公差，相应塑件制造公差；，相应塑件制造公差，相应塑件制造公差。根据表5.4中所列公式，有式中， Scp塑件的平均收缩率，查表2-2可知ABS的收缩率为0.3%0.8%。得其平均值Scp=(0.003+0.008)/2=0.0055（下同）； 系数，查表2-7可知一般在0.50.8之间，这里取；塑件上相应尺寸的公差（下同）；塑件上相应尺寸制造公差，对于中小型塑件（下同）。 深桶凹模深度尺寸的计算塑件深桶外部高度方向尺寸的转换：塑件高度的最大尺寸，=85，相应的=0。根据表5-4中所列公式，有 深桶型芯径向尺寸（长宽）的计算塑件深桶内部径向尺寸的转化：，相应塑件制造公差；，相应塑件制造公差。根据表5-4中所列公式，有 深桶型芯高度的计算塑件深桶内部高度方向尺寸的转换：塑件高度的最大尺寸，=85，相应的=0。根据表5-4中所列公式，有2）塑件盖体凹、凸模尺寸的计算 盖体凹模径向尺寸（长宽）的计算塑件盖体外部径向尺寸的转化：，相应塑件制造公差，相应塑件制造公差；，相应塑件制造公差，相应塑件制造公差。根据表5-4中所列公式，有 盖体凹模深度尺寸的计算塑件盖体外部高度方向尺寸的转换：塑件高度的最大尺寸，=70，相应的=0。根据表5.4中所列公式，有 盖体型芯径向尺寸（长宽）的计算塑件盖体内部径向尺寸的转化：，相应塑件制造公差；，相应塑件制造公差。根据表5-4中所列公式，有 盖体型芯高度的计算塑件盖体内部高度方向尺寸的转换：塑件高度的最大尺寸，=70，相应的=0。根据表5.4中所列公式，有5.2.6凹模壁厚及底板厚度的计算凹模与成型底板都一样应该要具有一个非常足够的底板厚度,当这个厚度太薄将很有可能直接导致整个成型模具间的刚度差而底板失去或者底板强度低。一般来说,对于大、中型的塑料模具,刚度总是差异很大的这是主要矛盾;对于一些小型的塑料模具,它们的机械强度这个关键问题上就显得尤其重要。强度不足会直接使得模具出现可塑性变形乃至断裂;刚度不到位会直接使得模具在凹面上产生一个过大的弹性变形,导致凸面上凹模的尺寸增加并且产生了溢料的空气间隙,当这个变形的数量远远超出了制品的收缩数量时,制品在加工和成型之后模具的弹性回归就会直接使得凹面上的模具紧紧地被包裹在制品中去而造成了开模困难。（1）凹模侧壁厚度的计算凹模侧壁厚度与型腔内压强及凹模的深度有关，从刚度的观点出发，根据凹模最小壁厚t（mm）的公式 （5-5）式中， p型腔内熔体的压力，一般取p=2545MPa； L1凹模侧壁长边尺寸（mm）； a型腔受到熔体压力的高度（mm）； E弹性模量，钢材一般取E=2.1105MPa； h型腔高度（mm）； 允许的变形量（mm）。在本次设计中，取p=30MPa，L1=199.1mm，a=6mm，E=2.1105MPa，h=116.6mm。对于，表5.5给出了常用塑料的允许变形量。表5.5 常用塑料的允许变形量塑料名称允许变形量/mm尼龙、聚乙烯、聚丙烯0.0250.040聚苯乙烯、ABS0.040.06聚碳酸酯、硬聚氯乙烯0.060.08根据上表所列允许变形量值，取=0.05mm。代入数据，有凹模最小壁厚为t=19.4mm，根据所选标准模架的尺寸进行凹模的设计，就可以完全满足刚度和强度要求。（2）底板厚度的计算底板厚度和所选模架的两个垫块之间的跨度有关，假定型腔的长度等于垫块的跨度。根据型腔布置及型芯对底板的压力计算出底板的厚度，即 （5-6）式中， p底板刚度计算需用变形量，这里取p=0.05mm；L两个垫块这件的距离，约为199.1mm；L1底板的长度，根据初选模架355500mm，可知L1=500mm；E弹性模量，E=2.1105MPa；A型芯所受压力面积：A=2199.1144.8mm2=57659mm2。代入数据，有此底板计算尺寸相对于中、小型模具来说还可以再小一些，可以增加2根支撑柱来进行支撑，可根据表5.6近似得到底板厚度为：在本次设计中底板厚度取t=60mm。表5.6 长方形组合式凹模加支撑前后底板厚度的变化 支撑情况计算方法未加支撑时板厚中间加一块支撑后的板厚按1:1.2:1加两块支撑后的板厚按强度计算t1t1/2.7t1/4.3按刚度计算t2t2/3.4