盒盖注塑模具设计

.盒盖注塑模设计学生：学号：专业：班级：指导老师：盒盖塑件图技术要求:1. 塑件材料 PE2. 未标注公差尺寸按SJ1372-78.8级。3大批量生产。.摘 要本文是关于盒盖注塑模具的设计，在正确分析塑件工艺特点和PE材料的性能的后，采用了点浇口进行浇注。详细介绍了对凸模，凹模，浇注系统，脱模机构，选择标准零件，设计非标件的设计过程。涉及模具结构、强度、寿命计算及熔融塑料在模具中流动预测等复杂的工程运算问题；运用CAD、辅助工程UG等不同的软件分别对模具的设计、制造和产品质量进行分析。综合运用了专业基础、专业课知识设计，其核心知识是塑料成型模具、材料成型技术基础、机械设计、塑料成型工艺、模具CADCAM、Moldflow等。关键词：点浇口；盒盖注塑模设计；塑料成型模具ABSTRACTThis article was about the lid mould design, based on the correct analysis of plastics technology characteristics and PE material properties, using a runner after are pouring. A detailed introduction about the punch and die, gating system, the choice standard and demoulding mechanism design non-standard parts, parts of the design process was included in this paper. The problems were involved such as the mould structure, strength calculation, molten plastic, service life, and complex prediction of engineering operations, then mould design, manufacturing and quality were analyzed by using CAD, UG and Mold flow software. The lid mould design compositivly applyed specialized knowledge,professional design and its core knowledge is plastic molding,material molding technology ,mechanical design,plastic injection molding process,mould CAD/CAM,Moldflow,etc. Keywords: a runner after are pouring;the lid mold design;plastic molding.目 录摘 要IABSTRACTII第一章概述11.1模具工业在国民经济中的的重要地位11.2中国塑料模具的现状21.3塑料模具的发展水平与市场趋势3第二章 塑料制件的工艺性分析52.1塑件原材料的分析52.1.1 HDPE加工性能62.1.2 塑料对模具温度的要求72.2 成型塑料制结构工艺性72.2.1尺寸精度92.2.2塑件壁厚92.2.3 脱模斜度102.2.4表面粗造度112.2.5圆角11第三章 注射工艺分析及塑料模的结构设计123.1零件的三维建模123.2浇口位置123.3分型面163.4型腔的数目与布局173.4.1模具型腔数目173.4.2模具型腔的布局173.5浇注方案的设计173.5.1 确定浇注系统的原则173.5.2浇口形式的选择183.5.3点浇口尺寸的确定193.5.4点浇口剪切速率的校核203.5.5主流道形状与尺寸203.5.6 浇注系统方案223.6型芯型腔结构的设计223.6.1 型芯结构的设计223.6.2型腔结构的设计233.7 型腔的强度校核233.7.1整体式矩形型腔侧壁和底板厚度的计算243.7.2整体式圆形型腔侧壁和底板厚度的计算253.8 脱模机构的设计263.9 标准模架的选取27第四章 成型设备及工艺参数294.1成型设备294.1.1注射机的技术规格294.1.2注射机的选择294.2 注射机的工艺参数314.3塑料注射模塑工艺32第五章 模具成型零件尺寸的确定335.1型芯型腔尺寸的计算335.2 脱模机构尺寸计算345.2.1 抽芯距的计算345.2.2斜导杆倾角的确定345.2.3斜导杆倾角的验证34第六章 注塑机有关参数的校核356.1最大注塑量校核356.2开模行程的校核356.3按注射机的额定锁模力进行校核366.4模具闭合高度的校核36第七章 模具主要连接、定位、导向件设计387.1 模具主要连接件选择或设计387.2模具主要定位件选择387.3 模具主要导向件选择或设计38第八章 模温调节系统的设计398.1模具温度对塑件成型的影响398.2模具热平衡计算398.2.1进入模腔的总热量408.2.2 模具散热量40第九章 绘制模具总装图及零件图42第十章 设计总结44参 考 文 献45致 谢46.第一章 概述1.1模具工业在国民经济中的的重要地位模具是制造业的一种基本工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的重要础之一，塑料模具是指用于成型塑料制作的模具，它是型 腔模的一种类型，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。1.2中国塑料模具的现状整体来看，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。 加入WTO，给塑料模具产业带来了巨大的挑战，同时带来更多的机会。由于中国塑料模具以中低档产品为主，产品价格优势明显，有些甚至只有国外产品价格的1/51/3，加入WTO后，国外同类产品对国内冲击不大，而中国中低档模具的出口量则加大；在高精模具方面，加入WTO前本来就主要依靠进口，加入WTO后，不仅为高精尖产品的进口带来了更多的便利，同时还促使更多外资来中国建厂，带来国外先进的模具技术和管理经验，对培养中国的专业模具人才起到了推动作用。 2006年，中国塑料模具总产值约300多亿元人民币，其中出口额约58亿元人民币。根据海关统计资料，2006年中国共进口塑料模具约10亿美元，约合83亿元人民币。由此可以得出，除自产自用外，市场销售方面，2006年中国塑料模具总需求约为313亿元人民币，国产模具总供给约为230亿元人民币，市场满足率为73.5%。进口的塑料模具中，最多的是为汽车配套的各种装饰件模具、为家电配套的各种塑壳模具、为通信及办公设备配套的各种注塑模具、为建材配套的挤塑模具以及为电子工业配套的各种塑封模具等。出口的塑料模具以中低档产品居多。由于中国塑料模具价格较低，在国际市场中有较强的竞争力，所以进一步扩大出口的前景很好，近几年出口年均增长50%以上就是一个很好的证明。 虽然近几年模具出口增幅大于进口增幅，但所增加的绝对量仍是进口大于出口，致使模具外贸逆差逐年增大。这一状况在2006年已得到改善，逆差略有减少。模具外贸逆差增大主要有两方面原因：一是国民经济持续高速发展，特别是汽车产业的高速发展带来了对模具旺盛需求，有些高档模具国内的确生产不了，只好进口；但也确实有一些模具国内可以生产，也在进口。这与中国现行的关税政策及项目审批制度有关。二是对模具出口鼓励不够。现在模具与其它机电产品一样，出口退税率只有13%，而未达17%。 从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些技术含量高的大型、精密、复杂、长寿命模具，并大力开发国际市场，发展出口模具。随着中国塑料工业，特别是工程塑料的高速发展，可以预见，中国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度，未来几年年增长率仍将保持20%左右的水平。 近年来，港资、台资、外资企业在中国大陆发展迅速，这些企业中大量自产自用塑料模具无确切的统计资料，因此未能计入上述数字之中。1.3塑料模具的发展水平与市场趋势近年来，中国塑料模具制造水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到50t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已达到2m，制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩展，高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多，模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高。另外，三资企业的蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高，有些企业已实现信息化管理和全数字化无图制造。经过近几年的发展，塑料模具的开发、创新和企业管理等方面已显示出一些新的发展趋势： （1）在模具的质量、交货周期、价格、服务四要素中，已有越来越多的用户将交货周期放在首位。要求模具公司尽快交货，这已成为一种趋势。企业千方百计提高自己的适应能力、提高技术水准、提高装备水平、提高管理水平及提高效率等都是缩短模具生产周期的有效手段。 （2）大力提高开发能力，将开发工作尽量往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无明确用户对象之前进行开发，变被动为主动。目前，电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已采用这种方法，手机和电话机模具开发也已开始尝试。这种做法打破了长期以来模具厂只能等有了合同，才能根据用户要求进行模具设计的被动局面。 （3）随着模具企业设计和加工水平的提高，模具的制造正在从过去主要依靠钳工的技艺转变为主要依靠技术。这不仅是生产手段的转变，也是生产方式的转变和观念的上升。这一趋势使得模具的标准化程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促进了模具工业整体水平不断提高。中国模具行业目前已有10多个国家级高新技术企业，约200个省市级高新技术企业。与此趋势相适应，生产模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐转变为技术型人才是必然要求。当然，目前及相当长一段时间内，技艺型人才仍十分重要，因为模具毕竟难以完全摆脱对技艺的依靠。 （4）模具企业及其模具生产正在向信息化迅速发展。在信息社会中，作为一个高水平的现代模具企业，单单只是CAD/CAM的应用已远远不够。目前许多企业已经采用了CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技术及其它先进制造技术和虚拟网络技术等，这些都是信息化的表现。向信息化方向发展这一趋向已成为行业共识。 （5）随着人类社会的不断进步，模具必然会向更广泛的领域和更高水平发展。现在，能把握机遇、开拓市场，不断发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含量模具企业的业务很是红火，利润水平和职工收入都很好。因此，模具企业应把握这个趋向，不断提高综合素质和国际竞争力。 （6）发达工业国家的模具正加速向中国转移，表现为：一是迁厂，二是投资，三是采购。中国的模具企业应抓住机遇，借用并学习国外先进技术，加快自己的发展步伐。 中国塑料模具行业和国外先进水平相比，主要存在以下问题： （1）发展不平衡，产品总体水平较低。虽然个别企业的产品已达到或接近国际先进水平，但总体来看，模具的精度、型腔表面的粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相比尚有较大差距。包括生产方式和企业管理在内的总体水平与国外工业发达国家相比尚有10年以上的差距。 （2）工艺装备落后，组织协调能力差。虽然部分企业经过近几年的技术改造，工艺装备水平已经比较先进，有些三资企业的装备水平也并不落后于国外，但大部分企业的工艺装备仍比较落后。更主要的是，企业组织协调能力差，难以整合或调动社会资源为我所用，从而就难以承接比较大的项目。 （3）大多数企业开发能力弱，创新能力明显不足。一方面是技术人员比例低、水平不够高，另一方面是科研开发投入少；更重要的是观念落后，对创新和开发不够重视。模具企业不但要重视模具的开发，同时也要重视产品的创新。 （4）供需矛盾短期难以缓解。近几年，国产塑料模具国内市场满足率一直不足74%，其中大型、精密、长寿命模具满足率更低，估计不足60%。同时，工业发达国家的模具正在加速向中国转移，国际采购越来越多，国际市场前景看好。市场需求旺盛，生产发展一时还难以跟上，供不应求的局面还将持续一段时间。 （5）体制和人才问题的解决尚需时日。在社会主义市场经济中，竞争性行业，特别是像模具这样依赖于特殊用户、需单件生产的行业，国有和集体所有制原来的体制和经营机制已显得越来越不适应。人才的数量和素质也跟不上行业的快速发展。.第二章 塑料制件的工艺性分析2.1塑件原材料的分析塑件盒盖采用HDPE材料， HDPE是一种由乙烯共聚生成的热塑性聚烯。高密度聚乙烯，英文名称为“High Density Polyethylene”，简称为“HDPE”。HDPE是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途。HDPE具有很好的电性能，特别是绝缘介电强度高，使其很适用于电线电缆。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性，其性能见表2-1。表2-1 HDPE性能表HDPE性能吸湿性结晶性原料，吸湿性极小，不超过0.01%，因此在加工前无需进行干燥处理。流动性分子联链柔性好，键间作用力，熔体粘性低，流动性极好，因此成型时无需太高压力就能成型出薄壁长流程制品。收缩率收缩值大，方向性明显，HDPE收缩率在15%左右。因此容易变形翘曲，模具冷却条件对收缩率的影响很大，故应该控制好模具温度，保持冷却均匀、稳定，模具温度的选择范围应根据密度的不同而不同，通常HDPE的模具温度为5095，在选择时还应注意制品形状与温度之间的关系。模具温度HDPE的结晶能力高，模具的温度对塑件的结晶状况有很较大的影响。模温高，熔体冷却慢，塑件结晶度高，强度也就高。比热容HDPE的熔点不高，但比热容较大，HDPE是结晶料,吸湿小,不须充分干燥,流动性极好流动性对压力敏感,成型时宜用高压注射,料温均匀,填充速度快,保压充分.不宜用直接浇口,以防收缩不均,内应力增大.注意选择浇口位置,防止产生缩孔和变形。常用的浇口有直浇口，点浇口，潜伏浇口，侧浇口等，其中点浇口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，从而导到长熔体的表观粘度下降，流动性增加，有利于型腔的充填，因而对于薄壁件PE等表观粘度随剪切速率变化敏感的塑料有利。所以应选着点浇口。HDPE用于注射成型，其工艺参数见表2-2：表2-2 HDPE塑料注射工艺参数预热和干燥温度t/110120成型时间注射时间/s05时间/h812保压时间/s1560料筒温度t/后段140160冷却时间/s1560中段180200总周期/s40140前段180190螺杆转速n/(rmin-1)3060喷嘴温度150180后处理方法红外线灯,烘箱模具温度5095温度t/70注射压力MPa70100时间r/h242.1.1 HDPE加工性能HDPE的各种加工性能见表2-3。表2-3 HDPE塑件的加工性能表屈服强度/Mpa50拉伸强度/Mpa2239熔点(或粘温度)/C130160伸长率（%）35熔融指数(MFI)拉伸弹性模量/GPa(0.840.95)热变形温度/C(45MPa)(180MPa)7282弯曲弹性模量/Gpa1.11.4计算收缩率(%)2.05.0弯曲强度/MPa20.840比热容/(J)1470密度/(g)0.920.97热导率/(W)0.263吸水率24h长时间(%)0.012.43.2mm。该盒盖各部分的壁厚差不多,最大为1.3mm最小为1.2mm。 表2-5是塑料常用壁厚的推荐值。 表2-5塑料常用壁厚推荐值塑料名称50mm流程最小壁厚小型塑件推荐壁厚中型塑件推荐壁厚大型塑件推荐壁厚聚乙烯0.61.251.62.43.2同一种塑件的壁厚应尽可能一致，否则会因冷却或固化速度不同产生应力，使塑件产生变形、缩孔及凹陷等缺陷，通常塑件壁厚的不均匀容许在一定范围内变化，对于注塑及压注成型塑件，壁厚变化一般不应超过1：3。不同壁厚应采用适当的修饰半径使厚薄部分缓慢过渡。2.2.3 脱模斜度为了便于塑件从模具型腔中取出或从塑件中抽出型芯，在设计时塑件内外壁应具有足够的脱模斜度。最小脱模斜度与塑料性能、收缩率的大小、塑件的几何形状有关。硬质塑料比软质塑料脱模斜度大;形状愈复杂或成型孔较多的塑件取较大的脱模斜度塑件高度愈高、孔愈深。则取较小的脱模斜度;壁厚增增加，内孔包住型芯，脱模斜度也应大些。（1）脱模斜度的取向根据塑件的内外形尺寸而定；塑件内孔，以型芯小端为准，尺寸符合图样要求，斜度由扩大方向取得；塑件外形，以型腔（凹模）大端为准，尺寸符合图样要求，斜度由缩小方向取得。一般情况下，脱模斜度不包括在塑件的公差范围内。（2）当要求开模后塑件留在型腔内时，则塑件内表面的脱模斜度应大于塑件外表面的脱模斜度，即数值反之。表1-4 塑件的脱模斜度塑实名称脱模斜度型腔型芯聚乙烯（PE），聚丙烯（PP），软聚氯乙烯（LPVC），聚酰胺（PA），氯化聚醚（CPT）25452045硬聚氯乙烯（HPVC），聚碳酸酯（PC），聚砜（PSU）35403050聚苯乙烯（PS），有机玻璃（PMMA），ABS，聚甲醛（POM）351303040热固性塑料25402050一般情况下，脱模斜度不包括在塑件的公差范围内，本模具脱模斜度取30。2.2.4表面粗造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1.60.2um.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，所以应随时给予抛光复原。一般来讲型腔的粗糙度达到0.20.8um。2.2.5圆角在塑件设计过程中，为了避免应力集中，提高塑件强度，改善塑件的流动情况及便于脱模，在塑件的各面或内部连接处，应采用圆弧过渡。尤其对增强塑料更有利于填充型腔。另外，塑件上的圆角对于模具制造和机械加工及提高模具强度，也是不可少的。在塑件结构上无特殊要求时，塑件的各连接处均应有半径不小于0.5-1mm的圆角。此塑件的圆角统一取R0.6。第三章 注射工艺分析及塑料模的结构设计3.1零件的三维建模图3-1塑件的三维建模3.2浇口位置浇口是流道和型腔的连接部分，也是注塑模进料系统的最后部分，其基本作用为：(1) 使从流道来的熔融塑料以最快的速度进入充满型腔。(2) 型腔充满后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔能还未冷却的塑料回流。浇口的设计和塑件的尺寸、形状模具结构,注射工艺条件及塑件性能等因素有关.但是根据上述两句基本作用来说,浇口截面小,长度要短,因为只有这样才能满足增大流料速度,快速冷却封闭,便于塑件分离以及浇口残痕最小等要求。(3) 浇口设计要点可归纳如下：a) 浇口开设在塑件断面较厚的部位,使熔料从厚料断面流入薄断面保证充模完全;b) 浇口位置的选择,应使塑料充模流程最短,以减少压力损失；c) 浇口位置的选择,应有利于排除型腔中的空气；d) 浇口不宜使熔料直冲入型腔,否则会产生漩流,在塑件上留下旋形的痕迹,特别是窄的浇口更容易出现这种缺陷；e) 浇口位置的选择,应防止在塑料表面上产生拼缝线,特别实在圆环或是圆筒形的塑件中,应在浇口的面的熔料浇合处加开冷料井；f) 带有细长的型芯的注塑模的浇口位置,应当离成型芯较远,不使成型芯受料流冲而变形；g) 大型或扁平塑件成形时,为防止翘曲、变形、缺料可采用复式浇口；h) 浇口应尽量开设在不影响塑件外观的位置，如边缘底部；i) 浇口的尺寸取决于塑件的尺寸、形状和塑料的性能；j) 设计多个型腔注塑模时，结合流道的平衡来考虑浇口的平衡，尽量做到熔融料同时均匀充满各个型腔。在设计浇注系统时，首先是选择浇口的位置。浇口位置选择直接关系到产品成型质量及注射过程的顺利进行，浇口位置的选择应遵循以下原则：(1) 浇口位置应尽量选择在分型面上，以便于模具加工及使用时浇口的清理；(2) 浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使具流程为最短；(3) 浇口的位置应保证塑料流入型腔时，对型腔中宽畅，厚壁部位，以便于塑料顺利流入；(4) 浇口位置应开设在塑件截面最厚处；(5) 避免塑料在流下型腔时直冲型腔壁、型芯或嵌件，使塑料能尽快流入到型腔各部位，并避免型芯或嵌件变形；(6) 尽量避免使制品产生熔接痕，或使其熔接痕产生在制品不重要部位；(7) 浇口位置及其塑料流入方向，应使塑料在流入型腔时，能沿着型腔平行的方向均匀地流入，并有利于型腔内气体的排出；(8) 浇口应设置在制品上最易清除的部位，同时尽可能不影响产品外观。通过Moldflow对塑件各方面进行分析如下：从分析结果可以看到由蓝到红的不同颜色红色的位置是浇口分布最差的位置，而蓝色的地方却是最佳浇口位置分布。我们选择浇口的时候可以根据此图和实际情况来确定。在选择好最佳浇口位置后，便可以开始对塑件进行模流分析，包括注射时间分布，注射质量分布，注射压力分布，注射压力损失分布，注射温度分布等。根据模流分析情况可以对塑件进行设计，并在适当时候进行可行的修改和优化，达到最佳效果。进行最佳浇口位置分析如下：图3-2浇口匹配性现在提出两种浇口位置方案：A方案：浇口设在塑件中心处。B方案：浇口设在边缘浇处。表3-1 塑件分析表序号A方案B方案1充填区域分析由图中可以看到只有一种颜色。充填区域为1。也就是全部充满，上图的冲型能力和A方案差一样，都满足注塑要求。2注射时间分布分析蓝色区域注射时间最短，红色区域是注射时间最长。注塑时间为0.5437秒，满足工艺条件。 注射时间为1.65秒，时间比A方案要大1.1137秒。注谢时间比较大不合理。3注射压力分布分析通过上图分析，蓝色表示压力分布最小的位置，红色表示压力分布最大的位置，蓝色变到橘红色的其他颜色则表示压力的变化位置。A方案的充型压力是6.827MPa。通过上图分析，B方案的最大压力是12.02MPa，比A方案大5.2MPa6注射气穴分布分析气穴的数量相对来说比较少了，那样我们就可以完全采用分型面排气就可以解决问题，模具结构也相对简单了很多。有较多的气穴，大多数的气穴同样分布在分型面处。同样也可以采用分型面解决问题。两种方案比较下选择A方案，浇口设在塑件的中心处。3.3分型面分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，它与模具的整体结构，浇注系统的设计，塑件的脱模和模具的制造工艺等有关，所以分型面的选择是注塑模设计中的一个关键因素。在先择分型面时应综合分析比较以选择较为合理的方案，选择时应遵循以下原则：（1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处（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（4）分型面的选择应满足塑件的外观质量要求（5）分型面的选择要便于模具的加工制造（6）分型面的选择应有利于排气除以上原则以外，分型面的选 择还要考虑到型 腔在面上投影面积的大小外以避免接近或超过所选注射机的最大注射面积而可能产生溢流现象。图3-3分型面方案一图3-4分型面方案二根据以上分型面选择原则，方案一选择了在最大轮廓处，不影响制件的外观，保证了制件的制造精度也利于排气。而方案二选择了最大平面处，但易出现溢边，不易排气，不易卸料及模具结构的设计，所以本设计选择方案一。3.4型腔的数目与布局3.4.1模具型腔数目型腔数量与注塑机的塑化速率、最大注射量及锁模力等参数有关，另外型腔数量还直接影响塑件的精度和生产的经济性。型腔数量的确定方法有很多种，下面按照注射机的最大注塑量来确定型腔数量： （3-1）式中 k注射机最大注射量的利用系数，般取0.8；mp注射机最大注射量，60g；m1浇注系统凝料量，2.8g；m单个塑件的质量，5.6g。代入以上数据得n8；由于模具采用的是四个内抽芯滑块，比较复杂所以取n=1，采用一模一腔结构。3.4.2模具型腔的布局模具型腔的布局应遵循以下条件：（1）型腔的布置和浇口的开设部位应力求对称，以防模具承受偏载而产生溢料现象（2）型腔排列宜紧凑，以节约钢材，减轻模具的重量（3）圆形排列平衡好，加工困难；直线形排列加工容易，但平衡性好，而且加工性尚可，使用广泛。本产品采用一模一腔，型腔的布置和浇口对称开设。3.5浇注方案的设计3.5.1 确定浇注系统的原则在设计浇注系统时应考虑下列有关因素：(1) 塑料成型特性 设计浇注系统应适应所用塑料的成形物性的要求，以保证塑件质量(2) 塑件大小及形状 根据塑件大小，形状壁厚、技术要求等因素，结合选择分型面同时考虑设置浇注系统的形式、进料口数量及位置，保证正常成形，还应注意防止流料直接冲击嵌件及细弱型芯或型芯受力不匀以及应充分估计可能产生的质量弊病和部位等问题，从而采取相应的措施或留有修整的余地。(3) 模具成型塑件的型腔数 设置浇注系统还应考虑到模具是一模一腔或一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。(4) 塑件外观 设置浇注系统时应考虑到去除、整进料口方便，同时不影响塑件的外表美观。(5) 注射机安装模板的大小 在塑件投影面积比较大时，设置浇注系统时应考虑到注射机模大小是否允许，并应防止模具偏单边开设进料口中，造 成注射时受力不匀。(6) 成形效率 在大量生产时设置浇注第统还应考虑到在保证成形质量的前提下尽量缩短流程，减小断面积以缩短填充及冷却时间，缩短成形周期，同时减少浇注系统损耗的塑料。(7) 冷料 在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件质量，故设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。3.5.2浇口形式的选择浇口亦称进料口，是连接流道与型腔的熔体通道。浇口的设计与位置的选择恰当与否，直接关系到塑件能否完好、高质量地注射成型。按浇口的结构形式和特点，常用的浇口可分为：直接浇口、侧浇口、扇型浇口，点浇口、平缝浇口、潜伏浇口、环形浇口等。不同的浇口形式对塑料熔体的充填特性、成型质量及塑件的性能会产生不同的影响。各种塑料因其性能的差异而对不同形式的浇口会有不同的适应性，设计模具时可参考表3-2所列部分塑料所适应的浇口形式。表3-2常用塑料所适应的浇口形式塑料种类浇口形式直接浇口侧浇口平缝浇口点浇口潜伏浇口环形浇口硬聚氯乙烯（HPVC）OO聚乙烯（PE）OOO聚丙烯（PP）OOO聚碳酸酯（PC）OOO聚苯乙烯（PS）OOOO橡胶改性苯乙烯O聚酰胺（PA）OOOO聚甲醛(POM)OOOOOO丙烯腈苯乙烯OOOABSOOOOOO丙烯酸酯OO注：“O”表示塑料适用的浇口形式。本模具采用点浇口，点浇口全称针点式浇口，是典型的限制型浇口。具有如下优点：(1) 可大大提高塑料熔体剪切速率，表观粘度降低明显，致使充模容易。这对PP,PS,和ABS等对剪切速率敏感，即非牛顿指数愈小的熔体更加有效。(2) 熔体经过点浇口时因高速摩擦生热，熔体温度升高，粘度再次下降，致使流动性再次提高。(3) 能正确控制补料时间，无倒流之虑；有利降低塑件特别是浇口附近的残余应力，提高了制品质量。(4) 能缩短成型周期，提高生产效率。(5) 有利浇口与制品的自动分离，便于实现塑件生产过程的自动化。(6) 浇口痕迹小，容易修整。(7) 在多型腔模中，容易实现各型腔均衡进料，改善了塑件质量。(8) 能较自由地选择浇口位置。3.5.3点浇口尺寸的确定点浇口的各种尺寸如表3-5所示，d=0.51.5mm,最大不超过2mm，当l=0.52时常取1.01.5mm，如表3-5中的三种储料井a)小件用，b)大件用，c)热固性用，塑件是小型件及材料HDPE是热塑性材料所以选用a)型浇口。点浇口的直径用下面经公式3-2计算 （3-2） d点浇口直经，mm。 塑件在浇口处的壁厚，mm； A型腔表面积；计算得d=0.5。取d=0.5mm，mm，mm。图3-5点浇口的储料井3.5.4点浇口剪切速率的校核因为该副模具是一模一腔，塑料件体不是很小，采用点浇口的剪切速率校核。经验：主流道 、分流道 、点浇道，其它浇口 。采用Moldflow软件进行点浇口的剪切速率分析，得出图3-6。点浇口的剪切速率为1.065105，基本符合要求。图3-6 点浇口剪切速率3.5.5主流道形状与尺寸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，其作用是通过流道截面积使熔料平稳转换流向注入型腔，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有比较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。主流道固化时间要求：为了有效地传递保压压力，浇注系统主流道及其附近的塑料熔体应该最后固化。在卧式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面。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，小端直经d比注射机喷嘴直径大0.51mm,流道的表面粗糙度Ra 0.8 m。浇口套一般采用碳素工具钢（如T8A、T10A等）材料制造，热处理淬火硬度5357HRC。主流道与喷嘴结构如图3-7所示,接触处多做成半球形的凹坑，凹坑球半径R应比喷嘴球头半径r大l2mm。注射机XS-Z-60的喷嘴孔直径是4mm取d为5mm, 喷嘴圆弧半径R为12mm，r取13mm.图3-7 主流道与喷嘴结构图3-8 主流道尺寸由经验公式： D=5.69 (3-2)式中：D主浇道大端直径（mm）；d主浇道小端直径（5mm）；a主浇道锥角（2）； L主浇道长度（mm）。由于塑件比较小，所以把浇口套和定位圈设计成一体形式，其结构如下图：图3-9 浇口套结构形式表3-3 主流道尺寸名 称尺 寸名 称尺 寸小端直径5mm大端直径5.69mm球面半径13mm主流道长度34.5mm主流道锥角2材 料T10A，热处理淬火硬度表面粗糙度3.5.6 浇注系统方案由于聚乙烯流动性比较好，塑件结构简单，易于成型，所以选用第一种形式的浇口比较合理，最终浇注系统设计如图3-10所示：图3-10 点浇口设计的形式3.6型芯型腔结构的设计3.6.1 型芯结构的设计由于塑件内壁有侧凹，需要侧向抽芯，所以 型芯采用镶嵌式，结构如图3-11所示：图3-11 型芯结构图3.6.2型腔结构的设计由于是采用单型腔，塑件为小型塑件，所以型腔采用整体式，型腔结构如图3-12所示：图3-12 型腔结构图3.7 型腔的强度校核模具的各零件必须有足够的强度及刚度，以承工作时的各种作用力。因此模具零件应按其工作的受力情情况予以强度或或刚度等计算，并设计合理的结构。但是在实际中经常公按经验予以设计及确定尺寸或对一些主要成型零件按具体受力情况作必要的计算。但对大型模具的型腔等主要零件应予以计算设计为宜。型腔强度及刚度是经常需进行计算的。型腔在成形压力下要产生变形，变形量必须在允许范围内，变形量过大导致型腔扩大易出飞边并使塑件尺寸增大，甚至造成型腔破裂。另外当成形后成形压力消失时则型腔因弹性复原而收缩，当收缩量大于塑件收缩率时则会使型腔紧紧地包住塑件造在开模因难或塑件残留在定模上使脱模困难，易损坏塑件或使塑件质量不良。模具的型腔设计成整体式的，由于塑件的结构把型腔分为长方型与圆型两个部分下面分别对两个部分进行校核。3.7.1整体式矩形型腔侧壁和底板厚度的计算（1）整体式矩形型腔侧壁厚度的计算 按刚度条件计算 如图3-13可按公式3-3计算。s（3-3）式中 p型腔压力50MPa。 c由/决定的系数，0.93，查表3-4。H1 型腔深度，10.5mm；E弹性模量，钢取2.1105 Mpa允许变形量，0.02查表3-5。结果：s5.12mm。按强度条件计算侧壁厚度 按公式3-4计算。（3-4）式中 矩形成型型腔的边长比，1.0。抗弯截面系数，见表3-4，0.108。材料抗拉强度，500Mpa。其他参数及数据同公式3-3。结果：s1.32由于整体式凹模侧壁最小厚度为17mm，所以凹模侧壁合格。（2）整体式矩形腔底板厚度计算按刚度条件计算 厚度按公式3-5计算（3-5）式中 由型腔边长比决定的系数，查表3-6，0.0138。 其它参数与数据同式3-3。结果：10.63mm。 按强度条件计算 厚度按公式3-6计算 （3-6）式中 由模脚（垫块）之间距离各型腔边长比所决定的系数，查表3-7，0.3078mm。其它参数与式3-3相同。结果：1.2。而模具的矩形腔底板厚度是14.5mm所以满足要求。3.7.2整体式圆形型腔侧壁和底板厚度的计算（1）整体式圆形型腔侧壁厚度的计算按刚度条件计算 侧壁厚度按式3-7计算（3-7）其中参数与数据同式3-3。结果：s6。 按强度条件计算 侧壁厚度按式3-8计算（3-8）式中 r为圆形型腔半径，35.3mm。结果：s4.2mm。而模具侧壁最小厚度为20.5，所以满足要求。4）整体式圆形型腔底板厚度的计算按刚度条件计算 底板厚度按式3-9计算 (3-9)式中 r取底面圆弧半径28.5mm，其他参数与式3-3和式3-7中相同。结果：s11.2mm。按强度条件计算 底板厚度按式3-10计算（3-10）式中参数与以上公式相同。结果：7mm。模具的型腔底板厚度为14.5mm，所以满足要求。表3-4系数c、w值H1/0.30.40.50.60.70.80.91.01.21.52.0c0.9300.5700.3300.1880.1170.0730.0450.0310.0150.0060.002W0.1080.1300.1480.1630.1760.1870.1970.2050.2100.2350.254表3-5 不发生溢料的间隙值低粘度塑料尼龙（PA）、聚乙烯（PE）、聚丙烯、（PP）、聚甲醛（POM）0.0250.04中粘度塑料聚聚乙烯（PS）、ABS、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）0.05高粘度塑料聚碳酸酯（PC）、聚砜（PSF）、聚苯醛（PPO）0.060.08表3-6 系数c的值1.01.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0c0.01380.01640.01880.02090.02260.02400.02510.02600.02670.02720.0277表3-7系数的值1.01.21.41.61.82.82.80.30780.38340.42560.46800.48720.49740.5000图3-13整体式型腔3.8 脱模机构的设计由于此塑件属于壳形制品，所以采用斜导杆内侧抽芯件推出。另外设有复位杆，开模时在推板的作用下，斜导杆内侧抽芯件将塑件从主型芯上推出。合模时通过复位机构回到闭合位置。由于斜导杆要同时起到推杆、内型芯的作用，所以将它设计为下图的这种形式：图3-14 斜导杆内侧抽芯3.9 标准模架的选取模架是注塑模的骨架和基体，通过它将模具的各个部分有机的联系成为一个整体。标准模架一般由定模座板、定模板、动模板、动模支撑板、垫块、动模座板、导柱、导套及复位杆等组成。基本型组合分为4种，如图3-15：图3-15 标准模架根据其结构形式，选择A2型模架查模具设计手册，模架选用125180。其他基本尺寸如表3-6：表3-6 模架的基本参数项目数据(mm)定模座板16定模板20动模板20动模支撑板25垫块63动模座板16推杆固定板12.5推板16浇口套24模具型腔70.6模具的总高173第四章 成型设备及工艺参数4.1成型设备4.1.1注射机的技术规格在接收客户订货时，客户必须对所用注射机提出明确的规格。在所提供的注射机规格中应包括以下内容：（1）注射机型号及生产厂家；（2）注射机最大注射容积(最大注射量)；（3）注射机锁模力；（4）注射机喷嘴球面半径及喷嘴孔径；（5）注射机定位孔直径；（6）注射机拉杆内间距；（7）注射机容模量(允许的模具最大、最小闭合高度)；（8）注射机的顶出方式(液压顶出或机械顶出以及顶出点位置、顶杆直径)（9）注射机开模行程及最大开距；（10）必要时还要提供注射机顶出行程及顶出力。4.1.2注射机的选择（1）公称注射量由注射量选定注射机.由UG软件建模分析得（材料密度取p=0.95g/cm3）:总体积 = 5.9 cm3总质量 = 5.6 g流道凝料V=0.5V (流道凝料的体积(质量)是个未知数,根据手册取0.5V(0.5M)来估算,塑件越大则比例可以取的越小)；实际注射量为:V实=5.91.5=8.85 cm3；实际注射质量为M实=1.5M=5.61.5=8.4g；根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则, 即： V实 0.8V公V公= V实/0.8=8.850.8=11.06 cm3（2）一次成型的塑料重量（塑件与流道凝料之和）应在注塑机理论注射量的10%-80%之间；既能保证制品质量，又可充分发挥设备的能力，则选50%80%为最佳。（3）塑件的形状较简单，壁厚均匀，也无特别高的精度要求，但是塑件的材料为PE，一般选用的压力为70100Mpa，PE的注射压力在70100Mpa，塑件的结构较简单，取P=80Mpa。 塑件的投影面积计算 A=31.17 cm2。 型腔的压力计算P腔=2/3P=53.3Mpa。