塑料口杯盖注塑模具设计论文

.目 录目 录1摘 要4Abstract5前 言6第一章 概 述71.1 塑料工业简介71.2 我国塑料模现状8第二章制品的分析102.1 制品(口杯盖)的简介102.1.1 对制品的分析主要包括以下几点102.2 制品的工艺性及结构分析102.2.1 结构分析102.2.2 成型工艺分析102.2.3 材料的性能分析102.3 注射成形过程102.3.1 E的注射工艺参数112.3.2 PP的使用性能122.3.3 PP的主要性能指标12第三章 拟订模具的结构形式143.1确定型腔数量及排列方式143.2 模具结构形式的确定143.2.1 多型腔单分型面模具143.2.2 多型腔多分型面模具143.3 注塑机型号的确定153.3.1 注射机的选用原则153.3.2 有关制品的计算153.3.3 注射机型号的确定163.3.4 注射机及各个参数的校核163.4 分型面位置确定173.4.1 分型面的选择原则173.5 浇注系统的设计183.5.1浇注系统设计原则183.5.2 主流道的设计193.5.3冷料穴的设计203.5.4 分流道的设计223.5.5浇口的设计233.5.6 浇注系统凝料的脱出机构253.5.7 浇注系统的平衡263.6 脱模推出机构的确定273.6.1脱模推出机构的设计原则273.6.2 制品推出的基本方式273.7 合模导向机构的设计283.7.1导向机构的分类293.7.2导柱导向机构设计要点293.7.3本设计中导柱的设计293.8 排气系统的设计303.8.1排溢设计303.8.2引气设计303.8.3排气系统303.8.4 开设排气槽应注意以下几点：303.8.5该套模具的排气方式有313.9 温度调节系统设计313.9.1 加热系统313.9.2冷却系统323.10 模架的确定和标准件的选用323.10.1 定模座板333.10.2 定模板333.10.3 支承板333.10.4垫块333.10.5动模座板343.10.6推件板343.10.7推板343.11 成形零件的结构设计和计算343.11.1 定模（凹模）的设计343.11.2 型心（凸模）的设计36第四章 塑料模材料的选用及技术要求394.1 塑料模材料的性能要求394.2 塑料模零件选材原则394.3 塑料模材料的选用394.4 模具的精度要求414.4.1 模具零件的公差与配合选择414.4.2 模具形位公差的选用42第五章模具工作过程445.1 成型前的准备445.1.1 原料的检验和预处理445.1.2 料筒的清洗445.1.3 嵌件的预热445.1.4 脱模剂的选用445.2 注射过程445.3 脱模过程455.4制品的后处理455.4.1 退火处理455.4.2调湿处理45总 结47致 谢48参考文献49摘 要模具工业是国民经济的基础工业，而塑料模具又是整个模具行业的霸主。我国的塑料成型模具设计，制作技术比较晚，整体水平还比较低，但近几年发展比较迅速。目前单单型腔的模具达80%以上，仍占主导地位。该设计通过对多种相似塑件的模具结构参考，设计的是聚乙烯塑件（某型口杯盖），采用的是一模两腔注射。该产品采用点浇口注射，和整体式型腔设置。型腔是由两瓣合模构成，利用斜导柱侧向分型，塑件的螺纹采用强制脱模。关键词：杯盖；注射模；瓣合模；侧向分型；设计；AbstractThe mold industry is the national economical foundation,and the plastic mold also is the overlord in the entire mold industry. It is quite late which the development of manufacture technology, the overall level is low in our country.But the plastic mold is developing quite rapidly in plastic take- shape mold design area recent year.Now, the single cavity mold is above 80%,and still occupied an important position.By researching many kinds of similarly models, I designed a polyethylene model, which can inject two cavities in one time.The products are pinpoint gated on the side,and adopt integral cavity arrangement.The cavity is formed by two petal mold modules, and side core-pulling is through angle pin. the thread is through forced ejection. Key words: cup lid; injection mold; petal mold module；side core-pulling；design前 言模具是现代工业的重要装备。随着工业生产的飞速发展，新产品的不断涌现，对模具的设计与制造速度、加工质量，提出了更高的要求。要求的周期越来越短、精度越来越高，以加速新产品投产及产品的更新换代，提高经济效益及竞争力。近几年来，许多企业认识到这一点，都在朝这个方向努力发展。把在实际工作中积累的经验收集、整理与总结。逐渐形成一种规范化，标准化的设计。本设计就是利用课本中的理论，和毕业实习基地（江南机械厂）的所见，及前辈的宝贵经验设计出来的一套日常用塑件（某型茶杯的杯盖）的模具。通过对塑件的分析，确定用一模两腔注射成型该塑件。同时为了锻炼一下自己的能力，故意在塑件表面增加一些结构（增加多层台阶），来增加设计的难度，加固模具设计方面的知识，为以后在企业有个生存的空间打点基础。本设计严格按照模具设计的步骤，及模具设计中的要求来设计的：塑件工艺性的分析、型腔数量的确定、分型面的确定、浇注系统的设计、成型零件的设计等，这一整套的程序下来，感觉自己这方面的知识丰富了不少。同时在设计中也要求对机械的相关知识有相当的了解：机械制图、公差与配合、机械制造、材料成型、数控技术等。总之，在这次毕业设计过程中，我感觉充实了不少。希望以后在工作岗位也有这样的好机会锻炼自己。第一章 概 述1.1 塑料工业简介塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一。自从聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展以及高分子合成技术、材料改进技术的进步、愈来愈多的具有优异性能的高分子材料不断涌现，从而促进塑料工业的发展。模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工艺装备或工具，它属于型腔模的范畴。通常情况下，塑件质量的优劣及生产效率的高低，其模具的因素占80%。然而模具的质量的好坏又直接与模具的设计与制造有很大关系。随着国民经济领域的各个部门对塑件的品种和产量需求越来越大、产品更新换代周期越来越短、用户对塑件的质量要求也越高，因而模具制造与设计的周期和质量要求也相应提高，同时也正是这样促进了塑料模具设计于制造技术不断向前发展。就目前的形式看，可以说，模具技术，特别是设计与制造大型、精密、长寿命的模具技术，便成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志。按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。因人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，就中国就有比较远大的市场，所以模具制造业已成为一个大行业。 在高分子材料加工领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称塑料模。 塑料模具的设计是模具制造中的关键工作。通过合理设计制造出来的模具不仅能顺利地成型高质量的塑件，还能简化模具的加工过程和实施塑件的高效率生产，从而达到降低生产成本和提高附加价值的目的，塑料模的优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。为了生产这些塑料制品必须设计相应的塑料模具。在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模具设计对制品质量与产量，就决定性的影响。首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度形状精度以及塑件的物理性能、内应力大小、表观质量与内在质量等，起着十分重要的影响。其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度，具有重要的影响。再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模外，一般来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成型技术的“三大支柱”。尤其是加工工艺要求、塑件使用要求、塑件外观要求，起着无可替代的作用。高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的效能。此外，塑件生产与更新均以模具制造和更新为前提。塑料模是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。当塑料制品及其成形设备被确定后，由此可知，推动模具技术的进步应是不容缓的策略。尤其大型塑料模的设计与制造水平，常标志一个国家工业化的发展程度。1.2 我国塑料模现状塑料模是现代塑料工业生产中的重要工艺装备，塑料模工业是国民经济的基础工业。用塑料模生产成型零件的主要优点是制造简、材料利用率高、生产率高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。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。随着我国改革开放步伐的进一步加快，我国正逐步成为全球制造业的基地，特别是加入WTO后，作为制造业基础的模具行业近年来得到了迅速发展。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，我国要从一个制造业大国发展成为一个制造业强国，必须要振兴和发展我国的模具工业，努力提高模具工业的整体技术水平，提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力。塑料模以后的发展主要有以下几方面：1、注射模CAD实用化；2、挤塑模CAD的开发；3、压模CAD的开发；4、塑料专用钢材系列化。第二章制品的分析2.1 制品(口杯盖)的简介制品的分析是对所要成型的产品有个初步的了解，在接受设计任务书以后就要对塑料的品种、批量的大小、尺寸精度与技术条件，产品的功用及工作条件有个整体概念，以便在设计模具时优选各种方式来成型塑件。2.1.1 对制品的分析主要包括以下几点 1、产品尺寸精度及其图纸尺寸的正确性；2、脱模斜度是否合理；3、塑件厚度及其均匀性；4、塑件种类及其收缩率；5、塑件表面颜色及表面质量要求。2.1.2 本设计中塑件各项要求 1、塑料名称：聚乙烯(PE)；2、色调： 不透明； 3、生产纲领：大批大量。2.2 制品的工艺性及结构分析2.2.1 结构分析 该制品为一口杯盖,表面有一阶梯,小阶梯的外圆面有突起,这就增大了成型的难度,两外圆面分别在两个型腔成型,必须保证同轴度, 所以在模具设计和制造上要有精密的定位措施和良好的加工工艺，以保证传动精度。内部有不规则螺纹，也给脱模带来困难。见图21。2.2.2 成型工艺分析 1、精度等级：采用一般精度6级2、脱模斜度：因本设计中采用的是瓣合模，所以不需要考虑脱模斜度，也就是说脱模斜度为零度。2.2.3 材料的性能分析聚乙烯（PE）是由乙烯聚合而成的，聚乙烯的原料来源充足，而且聚乙烯具有优良的电绝缘性能，耐化学腐蚀性能，耐低温性能和良好的加工流动性，因此PE及其制品生产非常迅速.2.3 注射成形过程对PE的色泽、细度和均匀度等进行检验。塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可以分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。2.3.1 E的注射工艺参数图2.1塑件零件图塑料名称 聚丙烯 缩写 PP 注射成形机类型 螺杆式 密度(g/cm3) 0.90.91 计算收缩率 1.02.5 预热/温度 80100 预热/时间 12 料筒温度()/后段 160180 料筒温度()/中段 180200 料筒温度()/前段 200220 喷嘴温度() _ 模具温度() 8090 注射压力(MPa) 70100 成形时间(s)/注射时间 2060 成形时间(s)/高压时间 03 成形时间(s)/冷却时间 2090 成形时间(s)/总周期 50160 螺杆转速(r/min) 48 适用注射机类型 螺杆、柱塞均可 后处理/方法 _ 后处理/温度() _ 后处理/时间(h) _ 2.3.2 PP的使用性能耐腐蚀性,电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,可以氯化,辐照改性.可用玻璃纤维增强其熔点,刚性,硬度和强度较高,吸水性小,有突出的电气性能和良好的耐辐射性.高压聚乙烯柔软性,伸长率,冲击强度和透明性较好,超高分子量聚乙烯冲击强度高,耐疲劳,耐磨,用冷压烧结成型.2.3.3 PP的主要性能指标表2-1 PP的主要性能指标密度(g/ cm)0.90-0.91比热容(Jkg-1K-1)1930导热系数(Wm-1K-110-2)11.8线膨胀系数(10-5K-1)9.8表1-2 力学性能屈服强度（MPa）37抗拉强度(MPa)-断裂伸长率()200拉伸弹性模量(GPa)1.1-1.6抗弯强度(MPa)67弯曲弹性模量(GPa)1.45表1-3 电气性能表面电阻率（）-体积电阻率（m）1014第三章 拟订模具的结构形式模具的结构形式，是指设计过程中的注射机的确定，浇注系统的形式和浇口位置的选择，成型零件的设计，脱模推出机构的设计，侧向分型与抽芯机构的设计，合模导向机构的设计，温度调节系统的设计及各个零件的设计和装配图设计。3.1确定型腔数量及排列方式当塑料制件的设计已经完成，并选定所用塑料后，就需要考虑是采用单型腔模还是多型腔模。与多型腔模相比，单型腔模具有以下优点：1、塑料制件的形状与尺寸精度始终一致；2、工艺参数易于控制；3、模具结构简单、紧凑，设计制造、维修大为简化。一般来说，精度要求高的小型制品和中大型制品优先采用一模一腔的结构，但对于精度要求不高的小型制品（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。由以上分析初步定为一模两腔, 见图3.1。 3.2 模具结构形式的确定3.2.1 多型腔单分型面模具制品外观质量要求不高，尺寸精度要求一般的小型制品，可采用此结构。 3.2.2 多型腔多分型面模具制品外观质量要求高，尺寸精度要求一般的小型制品，可采 图 3.1 型腔分布示意图用此结构。该制品外观质量要求较高，分析该制品样品采用的浇口位置、分型面位置、推出机构的痕迹，可知浇口为一般侧浇口，并可初步拟定采用两型腔双分型面的模具结构形式，其中双分型面为：水平、垂直分型面。3.3 注塑机型号的确定注射模是安装在注射机上使用的工艺装备，因此设计注射模是应该详细了解注射机的技术规范，才能设计出符合要求的模具。 注射机规格的确定主要是根据制品的大小及型腔的数目和排列方式，在确定模具结构型式及初步估算外形尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大、最小模具厚度、推出型式、推出位置、推出行程、开模距离等进行计算。根据这些参数选择一台和模具相匹配的注塑机，倘若用户已提供了注射机的型号和规格，设计人员必须对其进行校核，若不能满足要求，则必须自己调整或与用户取得商量调整。3.3.1 注射机的选用原则1、计算塑件及浇道凝料的总容量（体积或重量）应小于注射机额定容量（体积或容量）的0.8倍；2、模具成型时需用的注射压力应小于所选用注射机的最大注射压力；3、模具型腔注射时所产生的压力必须要小于注射机的锁模力；4、模具的闭模高度应在注射机最大，最小闭合高度之间；5、模具脱模取出朔件所需的距离应小于所选注射机的开模行程；6、模具的外形尺寸及安装尺寸必须与所选注射机模板适应，既模具最大外形尺寸安装时应不受拉杆间距的影响，模具安装用的定位环尺寸应与机床定位孔直径相配合；模具的模板各安装孔应与注射机固定模板的安装孔相对应、机床喷嘴孔径和球面半径应与模具进料孔相对应，注射机的开模行程应满足脱件条件。3.3.2 有关制品的计算根据零件图提供的样品，便可以根据样品测绘得出制品体积，同时也可以借助计算机辅助软件(如：Pro/E软件等)建立制品模型（对于没有提供样品的设计，也可以由所提供的制品图样建立模型），这样既便于较精确的计算制品的各个参数，又更为直观、形象。因条件所限,本设计是由测绘所的体积：1）制品的体积为：V1=10.782（cm） 质量为： m=0.95g/cm10.782cm=10.24g2）初步估计浇注系统的体积约为塑件的0.7倍： V2=10.7820.7 =7.547（cm） 本设计中取 V2=8（cm） 3）该模具一次注射共需塑料的体积约为： V0=2V1+ V2 =29.56（cm）3.3.3 注射机型号的确定根据以上的计算初步选定型号为XSZY125的注射机。近年来我国引进注射机的机型很多，国内注射机生产厂的新机型也日益增多。掌握使用设备的技术参数是注射模设计和生产所必需的技术准备。在设计模具时，最好查阅注射机生产厂家提供的“注射机使用说明书”上标明的技术参数。根据以上的计算初步选定型号为XSZS22的注射机，其主要技术参数如表3-1所示。表3-1 XSZS22注射机主要技术参数额定注射量（cm）30螺杆(柱塞)直径（mm）25注射压力（MPa）750注射行程（mm）115注射时间(s)1.6锁模力（kN）250最大成型面积（cm）90最大开合模行程（mm）160模具最大厚度（mm）180模具最小厚度（mm）60合模方式液压机械喷嘴球头半径（mm）SR12顶杆中心距（mm）230喷嘴孔径（mm）23.3.4 注射机及各个参数的校核1、注射压力的校核：该注射机的注射压力为150MPa，PE的注射压力为80130MPa，所以能够满足要求。2、根据所用注射机的注射量确定型腔数量 上式右边=10028.08 （符和要求） 3、按注射机的锁模（合模）力的校核：注射模从分型胀开的力（锁模力）应小于注射机的额定锁模力，既FP（n A1+ A2）（符合要求）式中F注射机的额定锁模力（N） A1单个制品在模具分型面上的投影面积（mm） A2浇注系统在模具分型面上的投影面积（mm） p塑料熔体在模腔内的平均压力（MPa），通常模腔内的压力为2040Mpa；成型一般制品为2434Mpa；精密制品为3944Mpa。本设计中取模腔内的平均压力为40Mpa n型腔个数5、开模行程的校核：SmaxS=H1+H2+510而注射机的最大开模行程是160mm，所以（符合要求） 式中 Smax注射机最大开模行程（mm） H1推出距离（脱模距离）（mm） H2包括浇注系统在内的制品高度（mm）3.4 分型面位置确定模具上用以取出制品和（或）浇注系统凝料的，可分离的接触表面称之为分型面。分型面的选择不紧关系到塑件的正常成型和脱模具,而且涉及模具结构与制造成本.在制品设计阶段，就应考虑成形时分型面的形状和位置，否则无法用模具成形。在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。分型面设计是否合理，对制品质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影响。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。3.4.1 分型面的选择原则1、分型面应选择在制品的最大截面处,无论塑件以何方位布置型腔,都应将此作为首要原则；2、有利于保证制品的外观质量,分型面上型腔壁面稍有间隙,熔体就会在塑件上产生飞边；3、尽可能使制品留在动模一侧,因为在动模一侧设置和制造脱模机构简便易行；4、有利于保证制品的尺寸精度；5、尽可能满足制品的使用要求；6、尽量减少制品在合模方向上的投影面积,以减小所需锁模力；7、长型芯应置于开模方向,当塑件在相互垂直方向都需设置型心时,将较短的型心设置在4侧抽芯方向,有利于减小抽拔距离；8、有利于排气；9、有利于简化模具结构,应尽量避免侧向分型或抽芯；10、在选择非平面分型面时，应有利于型腔加工和制品的脱模方便。对于该设计，在进行制品设计时已经充分考虑了上述原则，从所提供样品采用的分型面可知：第一分型面与开模方向垂直；进行模具设计时，在充分考虑上述原则的基础上，可得出：第二分型面与制品推出方向平行。图 3-2 分型面位置图3.5 浇注系统的设计浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔为止的一种完整的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，对制品质量影响很大。他的作用是将塑料熔体顺利地充满到模具行腔深处,以获得外形轮廓清晰,内在质量优良的塑料制件.它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。 该模具采用普通流道浇注系统，其包括：主流道、分流道、冷料穴、浇口。3.5.1浇注系统设计原则1、浇注系统与塑件一起在分型面上,应有压降,流量和温度的分布的均衡布置；2、结合型腔布置考虑，尽可能采用平衡式分流道布置；3、尽量缩短熔体的流程，以便降低压力损失、缩短充模时间；4、浇口尺寸、位置和数量的选择十分关键，应有利于熔体流动、避免产生湍流、涡流、喷射和蛇形流动，有利于排气和补缩，且应设在塑件较厚的部位，以使熔料从后断面移入薄断面，以利于补料；5、避免高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移的产生；6、浇注系统凝料脱出应方便可靠，凝料应易于和制品分离或者易于切除和整修；7、熔接痕部位与浇口尺寸、数量及位置有直接关系，设计浇注系统时要预先考虑到熔接痕的部位、形态，以及对制品质量的影响；8、尽量减少因开设浇注系统而造成的塑料凝料用量；9、浇注系统的模具工作表面应达到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中浇口应有IT8以上的精度要求；10、设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施；11、尽可能使主流道中心与模板中心重合，若无法重合应使两者的偏离距离尽可能小。3.5.2 主流道的设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。1、主流道尺寸 1）主流道小端直径d=注射机喷嘴直径+0.51 =2+0.51 取d =3（mm） 这样便于喷嘴和主流道能同轴对准,也能使的主流道凝料能顺利脱出2）主流道球面半径主流道入口的凹坑球面半径R,应该大于注射机喷嘴球头半径的23mm.反之,两者不能很好的贴合,会让塑件熔体反喷,出现溢边致使脱模困难.SR=注射机喷嘴球头半径+23 取SR=12+2=14（mm）3）主流道长度L一般按模板厚度确定，但为了减小充模时压力降和减少物料损耗，以短为好，小模具控制在50之内在出现过长流道时，可以将主流道衬套挖出深凹坑，让喷嘴伸入模具。本设计中结合该模具的结构取L=20（mm）2、主流道衬套的形式及尺寸主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，常采用碳素工具钢，如T8A、T10A等，热处理硬度为5357HRC。图3.3 浇口套由于该模具主流道较长，设计成分体式较宜。3.5.3冷料穴的设计在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约1025mm的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成形性能不佳，如果这里相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴（冷料井）。冷料穴的作用是储存因两次注射间隔而产生的冷料头及熔体流动的前锋冷料，以防止冷料进入型腔而影响制件质量。1、主流道冷料穴主流道冷料穴常设在主流道的末端，开模时应将主流道中的冷凝料拉出,所以冷料穴直径宜稍大于主流道大端直径.由于该模具具有垂直分型面即侧向分型，冷料穴分别开在左右瓣合模上，开模时，将主流道中的凝料拉出来；侧向分型时，冷料穴中的凝料会制动脱落。 图 3.4 主流道冷料穴其中2为主流道的冷料穴，这样设计的好处是不紧能容纳熔料的冷峰，同时还可以配合拉料杆巧妙的拉出凝料，见图3.4。2、分流道冷料穴 当分流道较长时，可将分流道的端部沿料流前进方向延长作为分流道冷料穴，以储存前锋冷料，其长度为分流道直径的1.52倍。该模具的分流道冷料穴与流道的截面形状相同，直径逐渐缩小的半圆形，见图3.5。 1 、定模座板 2、分流道冷料穴 3、定模板图 3.5 分流道冷料穴3.5.4 分流道的设计在多型腔或单型腔多浇口时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的动通道，其作用是通过流道截面及方向变化，使熔料能平稳地转换流向注入型腔。分流道最理想的设计就是把流动树脂在流道中的压降降到最小。在多种常见截面当中，圆形截面的压降是最小的。1、分流道的形状及尺寸为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形、梯形、U形、半圆形、矩形、六角形等。为了减少流道内的压力损失和传热损失，希望流道的截面积大、表面积小。因此可以用流道截面积与其周长的比值来表示流道的效率。各种截面的效率见表32。表32 各种截面的效率表截面形状圆形方形六边形半圆形梯形矩形效率0.25D0.25D0.217D0.153D0.195D0.100D本设计在保证塑件质量的前提下，从经济和加工的角度分析，最终采用了半圆形截面，表3-3 部分常用塑料常用分流道断面尺寸推荐范围塑料名称分流道断面尺寸mm塑料名称分流道断面尺寸mmABS、AS4.89.5聚苯乙烯3.510聚乙烯1.69.5软聚氯乙烯3.510尼龙类1.69.5硬聚氯乙烯6.516聚甲醛3.510聚氨酯6.58.0聚丙烯510聚苯醚6.510丙烯酸塑料810聚砜6.510分流道长度 长度应尽量短，且少弯折，该模具分流道的长度为：140，见图33。2、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此分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.631.6m，这样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力。避免熔流表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率。此处取Ra=0.8m。3、分流道的布置形式分流道在分型面上的布置取决于型腔的布局，两者相互影响。分流道的布置形式分为平衡式与非平衡式两种。不管有多少种布置形式，总的来说应遵循两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。本模具的流道布置形式采用平衡式 3.5.5浇口的设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部位，它的作用是增加和控制塑料进入型腔的流速并封闭装填在型腔内的塑料，以保证充填实，确保制品质量。浇口的形状、位置和尺寸对制品的质量影响很大。1、浇口的主要作用有如下几点： 1）熔体充模后，首先在浇口处凝结，当注射机螺杆抽回时可防止熔体向流道回流；2）熔体在流经狭窄的浇口时会产生摩擦热，使熔体升温，有助于充模；3）易于切除浇口尾料；4）对于多型腔模具，浇口能用来平衡进料。对于多浇口的单型腔模具，浇口还能用以控制熔接痕的位置。2、浇口尺寸的确定浇口的截面积一般为分流道截面积的3%9%，截面的形状多为矩形（宽度与厚度的比为3：1）或圆形；浇口长度约为0.52.0mm左右。在设计的时候一般取小值，在以便在试模时修正。浇口最终的具体尺寸根据经验和零件的尺寸和形状的要求确定。3、浇口位置的选择 浇口位置与数量对制品质量影响很大，选择浇口位置时应遵循如下原则：1）浇口应设在能使型腔的各部位、各角落同时充满的位置；2）浇口应开设在塑件较厚的部位，以使熔料从厚断面移入薄断面，以利于补料；3）浇口应设在有利于排除型腔中气体的部位；4）口应设在避免塑件表面产生熔合纹的部位；5）对于带有长型心的模具，浇口应设置在能使进料沿型心轴向均匀进行，以免型心被熔体冲击而变形；6）浇口的设置应避免熔体的断裂；7）浇口的设置应不影响塑件的外观；8）浇口不要设置在塑件使用中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位。4、浇口结构的形式注射模的浇口结构形式较多，不同类型的浇口其尺寸、特点及应用情况个不相同。按浇口的特征可分为限制浇口（既封闭式浇口，在分流道与型腔之间有突然缩小的阻尼式浇口）和非限制浇口（既开放式浇口，又称直接浇口或主流道式浇口）；按浇口形状可分为点浇口、扇形浇口、盘形浇口、环行浇口及薄片式浇口；按浇口的特征性质可分为潜伏式浇口、护耳浇口；按浇口所在的塑件的位置可分为中心浇口和侧浇口等。对于该模具，是中小型制品的多型腔模具，同时从塑件的形状等各方面分析知采用的是点浇口。点浇口又称橄榄形浇口或菱形浇口，是种截面尺寸特小的圆形浇口。点浇口一般设在型腔底部，排气畅通，成型良好，塑件无不良痕迹。有利于实现制动化操作，常用于成型如壳盒形等中、小型塑件的一模多腔模具中，也可用于单型腔模具或表面不允许有较大痕迹的塑件，能制动切断浇口凝料，见图5、浇口结构尺寸的经验计算根据模具的实际情况，再结合所提供经验值得，点浇口的直径为1，长度为1。见表34。表34 侧浇口和点浇口的推荐尺寸制品壁厚/mm侧浇口尺寸/mm点浇口的直径d（mm）浇口长度l/mm深度h宽度w0.800.501.00.81.31.00.82.40.51.50.82.42.43.21.52.22.43.33.26.4.22.43.36.41.03.03.5.6 浇注系统凝料的脱出机构1、普通浇注系统的凝料的脱出通常采用侧浇口、直接浇口及盘形环浇口类型的模具，其浇注系统凝料一般与塑件连在一起。塑件脱出时，先用拉料杆拉住冷料穴，使浇注浇注系统留在动模一侧，然后用推杆或拉料杆推出，靠其自重而脱落。2、点浇口式浇注系统凝料的脱出点浇口浇注系统凝料，一般用人工、机械手取出，但生产效率低，为适应自动化生产的需要，可采取以下方式脱出凝料：利用推杆拉断点浇口凝料、利用侧凹拉断点浇口凝料、利用拉料杆拉断点浇口凝料、利用定模推板拉断点浇口凝料等。综合对比各个方式，本设计中的点浇口的拉断利用的是侧凹：是在接近分流道的末端钻一斜孔，开模时保证先从此分型面分开，点浇口被拉断，流道凝料被中心拉料杆拉向型腔板一侧。拉断点浇口凝料的侧凹，见图3.6。1、浇口套 2、定模座板 3、拉断点浇口的侧凹 4、定模板图 3.6 侧凹拉断点浇口的系统3.5.7 浇注系统的平衡 对于中小型制品的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计时应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成形。一般在制品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流量及成形工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。1、分流道平衡对于多型腔模具，为了达到各型腔同时充满的目的，可通过调整分流道的长度及截面面积，改变熔料在各分流道中的流量，达到浇注平衡的目的。计算公式如下： 式中 Q1，Q2熔料分别在流道1和流道2中的流量，cm3/s；d1,d2分流道1和分流道2的直径， cm;L1，L2分流道1和分流道2的长度，cm。2、浇口平衡在多型腔非平衡分流道布置时，由于主流道到各型腔的分流道长度或各型腔所需填充流量不同，也可采用调整各浇口截面尺寸的方法，使熔料同时充满各型腔。浇口平衡简称为BGV（balanced gate value）,只要做到各型腔BGV值相同，基本上能达到平衡填充。对于多型腔相同制品的模具，其浇口平衡计算公式如下： BGV=式中 Sg浇口的截面积，mm2; Lg浇口的长度，mm; Lr分流道的长度，mm。该模具，从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同，显然是平衡式的。3.6 脱模推出机构的确定注射成形每一循环中，塑料制品必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上脱出，模具中这种脱出塑件的机构，称为脱模机构，也常称为推出机构。脱模机构的作用包括脱出、取出两个动作。既首先将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离，称为脱出，然后把其脱出物从模具内取出。 3.6.1脱模推出机构的设计原则制品推出（顶出）是注射成形过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定制品的质量，因此，制品的推出是不可忽视的。在设计推出脱模机构时应遵循下列原则：1、结构可靠：机械的运动准确、可靠、灵活，并有足够的刚度和强度，且推出机构应尽量设置在动模一侧；2、保证制品不因推出而变形损坏； 3、机构简单动作可靠； 4、保证良好的制品外观； 5、尽量使塑件留在动模一边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。 3.6.2 制品推出的基本方式按模具中的推出零件分1、推杆推出：推杆推出是一种基本的也是一种常用的制品推出方式，常用的推杆形式有圆形、矩形、“D”形。2、推件板推出：对于轮廓封闭且周长较长的制品，采用推件板推出结构。推件板推出部分的形状根据制品形状而定。3、推管推出：适用于薄壁圆桶形塑件。4、推块式脱模：适用于齿轮类或一些带有凸缘的制品，可防止塑件变形。5、利用成型零件推出制品的脱模：使用于螺纹型环一类的制品，利用模具中某些成型零件推出塑件6、多元联合式脱模：对于某些深腔壳体、薄壁制品以及带有环状凸起、凸肋或金属嵌件的复杂制品，为防止其出现缺陷，常采用两种或两种以上的推出机构联合动作以完成脱模过程。本套模具的设计中，的推出机构形式不算太复杂，全部采用推件板推出。每个塑件采用4根推杆推推板推出，推杆与推板采用螺栓连接。推杆与推杆固定板，通常采用单边0.5mm的间隙，这样可以降低加工要求，又能在多推杆的情况下，不因由于各板上的推杆孔加工误差引起的轴线不一致而发生卡死现象。此推杆与模板上的推杆孔采用H8/f7或H8/f8的间隙配合；推杆与推杆固定板，通常采用单边0.5mm的间隙；工作端配合部分的表面粗糙度为Ra0.8，推杆的材料常用T8、T10碳素工具钢，热处理要求硬度HRC50， 3.7 合模导向机构的设计一般导向分为动、定模之间的导向，推板的导向，推件板的导向，其中动、定模之间的导向尤为重要。一般导向装置由于受加工精度的限制或使用一段时间后，其配合精度降低，会直接影响塑件的精度，因此对精度要求较高的塑件必须另行设计精密导向定位装置。为了保证注射模准确合模和开模，在注射模中必须设置导向机构。导向零件的作用：模具在进行装配和调模试机时，保证动、定模之间一定的方向和位置，导向零件要承受一定的侧向力，起导向和定位作用。如图3.7。 图 3.7 合模导向机构示意图当采用标准模架时，因模架本身带有导向装置，一般情况下，设计人员只要按模架规格选用即可。若需采用精密导向定位装置，则须由设计人员根据模具结构进行具体设计。3.7.1导向机构的分类 导向机构的形式主要有导柱导向和锥面定位两种。3.7.2导柱导向机构设计要点导柱导向机构适用于精度要求高，生产批量大的模具。当对于小批生产的简单模具，可不采用导套，直接与模体间隙配合。同时在设计导柱和导套时和应注意以下几点：1、导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后变形。2、导柱的长度比型心端面的高度高出68mm，以免型心进入凹模时与凹模相碰而损坏；3、导柱和导套应有足够的耐磨度和强度，长采用20号低碳钢经渗碳0.50.8mm，淬火4855HRC，也可采用T8A碳素工具钢，经淬火处理，导柱工作部分的表面粗糙度为Ra0.4m。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，可以保护型心不受损坏，而设在定模一侧则便于顺利脱模取出塑件，因此可根据需要而决定装配形式。6、一般导柱的滑动部分的配合形式按H8/f8，导柱和导套固定部分的配合按H7/k6，导套外径的配合按H7/k6。7、除了动模、定模之间设导柱、导套外，一般还在动模座板与推板之间设置导柱和导套，以保证推出机构的正常运动。8、导柱的直径应根据模具的大小而决定，也可参考标准模架的数据。3.7.3本设计中导柱的设计对以上各个条件的综合考虑，本设计中采用了四根导柱，其布置为等直径导柱对称布置。该模具导柱安装在定模固定板上，采用的是瓣合模所以不能将导柱装在动模上，那样将不能开模。因塑件的尺寸不大所以就没有设置导套，这无论是从加工的角度，还是从经济的角度都是比较合理的。一个合理的导柱应该使整套模具在合模时，保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致模具损坏.当动定模板采用合并加工时，也可确保同轴度要求。因为导柱要固定在定模座板上，导柱与定模座板采用H7/m6的过盈配合。又起导向作用，所以导柱与其他的板之间采用的是H7/f6的间隙配合。图3.8 导柱3.8 排气系统的设计3.8.1排溢设计 排溢是指排出充模熔料中的前锋冷料和模具内的气体等。3.8.2引气设计对于一些大型深腔壳形制品，注射成形后，整个型腔由塑料填满，型腔内气体被排出，此时制品的包容面与型芯的被包容面基本上构成真空，当制品脱模时，由于受到大气压的作用，造成脱模困难，如采用强行脱模，势必使制品发生变形或损坏，因此必须加引气装置。3.8.3排气系统排气系统对确保塑件成型质量起着重要的作用，排气方式有以下几种：1、利用排气槽；2、利用型芯、镶件、推杆等配合间隙；3、对于大中型、深型腔塑件为了防止塑件在顶出时造成真空而变形，必须设置进气装置。3.8.4 开设排气槽应注意以下几点：1、根据进料口的位置，排气槽应开设在型腔最后充满的地方；2、尽量把排气槽开设在模具的分型面上；3、对于流速较小的塑件，可利用模具的分型面及零件配合的间隙进行排气；4、排气槽的尺寸要视塑料种类而定，通常为0.010.03，一般情况下，ABS、HIPS、PC、PMMA、SAN为0.015；而高流动性的塑料如PP、PE、PA，若没有加填充剂则为0.01；5、当型腔最后充填部位不在分型面上，其附近又无可供派气的推杆或可活动的型芯时，可在型腔相应 部位镶嵌经烧结的金属块（多孔合金块）以供排气。3.8.5该套模具的排气方式有利用制品推杆的配合间隙，分型面以及瓣合模， 3.9 温度调节系统设计塑料在成型过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑料质量。模具温度过高，成型收缩大，脱模后塑件变形率大，而且还容易造成溢料和黏模。模具温度过低，则熔体流动性差，塑件轮廓不清晰，表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷。当模具温度不均匀时，型心和型腔温度差过大，塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形，会影响塑件的形状和尺寸精度。所以在模具中需要设置温度调节系统，使在工作过程中达到理想的温度，才能产出塑件的所需的要求。注射模设计温度调节系统的目的，就是要通过控制模具温度，使注射成形具有良好的产品质量和较高的生产率。所以必须用温度调节系统对模具的温度进行控制。通常温度调节系统包括冷却系统和加热系统两种。对模具是加热还是冷却需要根据塑料的品种，塑件的结构形状，尺寸大小，生产率及塑料成形工艺对模具的要求等来定。3.9.1 加热系统热浇道模具以及成形热固性塑料模具到需设加热系统。对大多数热塑性塑料，当成形温度80C以上时，模具应设加热系统。由于该套模具的模温要求无需设置加热装置。3.9.2冷却系统 一般注射到模具内塑料温度为200C左右，而制品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形后，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，提高塑件的定型质量和生产效率。 对于粘度低、流动性好的塑料（例如：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙66等），因为成形工艺要求模温都不太高，所以常用常温水对模具进行冷却，以使塑件在模内加快冷却定型缩短成型周期，提高生产率。PE的成形温度、模具温度脱模温度分别为150250C、5070C、70110C。1、冷却介质：有冷却水和压缩空气，但