毕业设计（论文）-路由器下盖注塑模具的设计

UNIVERSITY本 科 毕 业 论 文（设 计）题目： 路由器下盖注塑模具的设计 学 院： 工学院 姓 名： 学 号： 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 机制081班 指导教师 XXXXXXXXXXX 职 称 高级实验师 二一二 年 五 月1摘 要 塑料成型制品是以塑料为主要结构材料经成型加工获得的制品，又称塑料制件，简称塑件。塑料成型制品应用广泛，特别是在电子仪表、电器设备、通信工具、生活用品等方面获得大量应用。如各种受力不大的壳体、支架、机座、结构件、装饰件等；建筑中所大量使用的各种塑料管材、板材以及门窗异型材；塑料中空容器和各种生活用塑料制品等。作为塑料制品的主要生产基础工艺装备的塑料模具，在国民经济中占有重要的地位，模具技术也已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。进入21世纪以来，我国在模具行业发展迅猛。模具行业为推动我国的经济生活各领域的发展做出巨大贡献。随着我国进入“十二五”快速发展时期，在机械、汽车、家电、电子信息和建筑建材等领域对塑料模具的强烈市场需求推动下，塑料模具的发展前景一片光明。其中复杂、高精度、多功能复合型模具成为未来模具行业发展的重点。我国从改革开放开始，对国外先进技术的消化吸收，特别是计算机技术在整个制造领域的成功应用更是大大地推动了模具行业的飞速发展。近年来我国在模具行业取得长足进步，新材料、新工艺、先进加工设备不断出现。模具零件的标准化、专业化和商品化已达到较高的水平。如今世界模具工业的发展速度超过了新兴的电子工业，已实现了模具专业化、标准化和商业化，因而深受赞誉。模具又因其生产效率高、产品质量好、材料消耗低、生产成本低而获得广泛应用，与其他加工制造业所无法比拟的。当然近年来，我国模具行业一直保持着良好的发展，已经驶入发展快车道。尤其我国模具工业在政府十分重视及关怀下，并提出相应的优惠政策进行模具技术开发，在模具工业中大量采用先进技术和设备，努力提高模具设计和制造水平，取得显著的经济效益。本文设计的内容是底板注塑模具。塑件的材料为聚丙烯（PP）。根据地板的结构形状特点以及现有的注塑成型工艺，为实现塑件的快速成型、脱模，采用点浇口的浇注方式。本文对注塑模具进行简要介绍，注塑模具中的主要零件进行了设计计算，并在设计过程中着重考虑了生产实际中的经济性和合理性。Abstract In the 21st century, the mold industry of China has rapid development. Mold industry contributes greatly to promote Chinas economic development in all areas of life. As China into the second Five-Year period of rapid development in machinery, automobile, home appliances, electronic information and the field of building materials such as plastic mold, are driven by strong market demand, and these give plastic mold industry bright prospects. The future development of the industry focuses on the complex, high precision, functional composite mold. The reform and opening up of China for digestion and absorption of foreign advanced technology, especially in the field of computer technology in the successful application of the entire manufacturing has greatly promoted the rapid development of the mold industry. In recent years, China has made great progress in the mold industry, new materials, new technology and advanced processing equipment. Mold parts standardization, specialization and commercialization have reached a higher level.The content of this paper is to design the injection mold for a toothpaste cap. The material is polyethylene plastic (PE). According to the shape characteristics of toothpaste cap structure and the existing injection molding process, the use of gear and rack as the screw-separating mechanism, this paper designs an efficient spin injection mold with auto-off thread. Unscrewing institutions include spur gears, the rack, straight bevel gears and the screw core. To achieve rapid forming of plastic parts and mold opening, a point gate and secondary mold opening structure of three-plate molds are used. This paper briefly describes the injection mold, the auto-off thread process and principles of mold design. Unscrewing of the gear and rack driving system for the mold design and the main parts of the plastic injection mold are calculated, and the actual production of economic rationality is also considered in the design process.Key Words：Injection mold；Internal thread；Point gate；Gear rack mechanism31目录摘 要IAbstractII引 言11 塑料模具及塑料模具行业21.1 塑料模具简介21.2 塑料模具行业的现状及发展方向22 注塑成型工艺与设备52.1 注塑模的组成及各部分作用52.2 注塑成型过程52.3 注塑机73 模具分析与设计83.1 设计任务要求83.2 塑件介绍及塑件材料93.2.1 塑件介绍93.2.2 塑件材料分析介绍93.3 分型面选择103.4 型腔布置方案103.5 注塑机的选择113.6 模具浇注系统设计和浇口的设计123.6.1 主流道的设计133.6.2 定位环的设计143.6.3 分流道设计143.6.4 浇口的设计153.7 合模导向机构和定位机构153.7.1 导向机构的总体设计153.7.2 导柱设计153.7.3 导套设计163.8 浇注冷却系统的设计173.9 脱模推出机构的设计183.9.2复位杆的设计203.10拉料杆的设计203.11排气系统设计213.11 模架的选择214 模具零件的设计计算224.1 定模板尺寸的设计计算224.2 动模板的尺寸的设计计算224.3 具材料例表235 模具装配245.1 塑料模具装配的技术要求245.2 塑料模具装配过程255.2.1 装配动模部分255.2.2 装配定模部分256 经济性分析26结 论27参 考 文 献28致 谢29引 言本次毕业设计的题目是路由器下盖注塑模具的设计，设计中的注塑产品（底板）与实际生活息息相关，在各种电子产品中被广泛使用。次毕业设计的设计要求和设计参数如下：一设计要求：（1） 塑件产品图1张，模具总体结构装配图1张；（2） 模具主要零件图68张；（3） 总体图量不少于1.5张零号图，全部设计图纸用CAD完成；（4） 模具设计计算说明书一份。二设计参数： （1） 型腔数量：2（2） 塑件材料：PP根据此次毕业设计所做底板的结构参数以及塑件的结构特点：查阅过相关书籍文献后，初步选定分型面，型腔大小以及数量，塑件应留在动模一侧，明确顶出机构的设计方案。结合上述浇注系统的设计、型腔的布置方案以及分型面的选择确定了模具的类型以及模架的初步选择。此次设计在XXXXXXXXXXX老师的大力支持下和细心指导之下才得以顺利进行，尤其在分型面的创建过程当中，正应为蒋老师的指导让我正确的选择好分型面才得以让后面的设计顺利进行，也让我在分型面的创建这方面让我体会颇多，当然整个设计过程当中，让我对注塑模具有了全新认识，也产生了浓厚的兴趣。 1 塑料模具及塑料模具行业1.1 塑料模具简介塑料模具是塑料加工工业中和塑料成型机配套，赋予塑料制品以完整构型和精确尺寸的工具。由于塑料品种以及成型方法的不同，塑料模具主要分为以下几大类（1） 塑料注塑模具：主要用来成型热固性塑料。注塑模具由于其成型效率高，易于成型形状复杂的制品，并且容易在工业中实现自动化生产。因此在塑料工业中注塑模具发展较为迅速，目前在我国日益发展壮大，技术水平也得到了极大地提高和发展。注塑模具的结构及基本零件： 成型零件，包括凹模、凸模、各种成型芯。 支承固定零件，包括模底座、固定板、支承板、垫块等。用于固定模具或支承压力。 导向零件，包括导柱和导套。用于确定模具或推出机构运动的相对位置。 抽芯零件，包括斜销、滑块等。在开模过程中用于抽出活动型芯或镶块，使塑件脱模。 推出零件，包括推杆、推管、推块、推件板、推板、推板固定板等。用于使塑件脱模。（2） 塑料压塑模具：主要用来成型热固性塑料。包括压缩成型模具和压注成型模具。（3） 塑料挤出模具：主要用来成型生产连续形状的塑料产品。（4） 塑料吹塑模具：主要用来成型塑料容器类中空制品。（5） 塑料吸塑模具：主要用来生产一些日用品、食品类包装制品。（6） 高发泡聚苯乙烯成型模具：主要用来成型各种所需形状的泡沫塑料包装材料。1.2 塑料模具行业的现状及发展方向模具工业生产的基础工艺装备。模具是现代，特别是汽车、摩托车、航空、仪表、仪器、医疗器械、电子通讯、兵器、家用电器、五金工具、日用品等工业必不可少的工艺装备。所以模具行业在整个工业领域重要性不言。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具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。（1） 我国塑料模具行业的现状 80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为245亿，至2002年我国模具总产值约为360亿元，其中塑料模约30%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5Kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能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。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星.K模具有限公司制造多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.02mm0.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。 成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用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到10%，与国外的50%80%相比，差距较大。 在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG、美国Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美国CV公司的CADS5、日本HZS公司的CRADE、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大影响，但总体使用量仍较少。塑料模具标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度的商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%80%相比，仍有差距。 长期以来，中国模具工业的发展在地域分布上存在不平衡性，东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方，模具生产最集中的地区在珠江三角和长江三角地区，其模具产值约占全国产值的三分之二以上。其中长三角和珠三角个别企业的产品己达到相当高的水平，个别企业的部分产品已达到或接近国际水平，但总体来看，这些企业的模具的精度、型腔表面粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相比尚有较大差距。同样在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。 企业是模具创新的主体。长期以来我国塑模具企业存在着研发能力弱，创新意识薄弱。一方面是由于技术人员比例低、水平不够高，另一方面是由于科研开发投入少，更重要的是观念落后，对开发不够重视。使得我国大多数塑料模具企业长期处在中低档模塑制品加工链下游，难以实现高附加值的企业利润。 一切竞争都可归结于人才的竞争。由于我国现行体制和教育培养体系问题。高质量模具研发人才缺口问题的解决尚待时日。在社会主义市场经济中，在经济全球化的过程中，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，许多企业目前的体制和经营机制仍旧很难适应多变的市场。人才的数量和素质水平也跟不上行业的快速发展。虽然各地都在努力解决这两个问题，但要得到较好解决尚待时日。（2） 我国塑料模具工业和今后的主要发展方向。 提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。 在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。 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。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要。 开发新的成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件的规格品种。 应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。 研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。 随着科学技术的进步，产品不断向微型化方向发展，因而产生了新世纪产业需求的微机电系统技术。许多新兴制造技术随之产生，包括光刻，电铸及脱模技术(LIGA)、紫外光蚀刻技术(UV)、放电加工(EDM)、微注射成型、精密磨削和精密切削等。其中，微注射成型技术以容易实现低成本大规模生产具有精密微细结构零件的优点成为世界制造技术的研究热点之一。因此我国必须在现有的基础上加强对微注塑成型领域的理论及技术研究。2 注塑成型工艺与设备2.1 注塑模的组成及各部分作用（1） 塑件成型零件：赋予成型材料形状和尺寸的零件。通常由型芯、型腔以及其他辅助零件等。（2） 浇注系统：将熔融塑料从注射机喷嘴引向流入闭合的模腔，一般由主流道、分流道、浇口、冷井以及钩料杆等。（3） 合模导向与定位零件：保证模具各结构件相互的移动精度，通常有导柱和导套以及定位环、锥面定位元件等。（4） 脱模机构：将塑件从模具中平稳可靠地脱出来的机构装置，称之为脱模机构或推出机构。脱模机构一般情况下设在动模一侧，主要有推杆、推杆固定板以及推杆电板等零件组成。（5） 复位机构：模具完成塑件推出动作后，需要将动、定模闭合以便完成下一次的注塑。合模时为避免推杆损伤型腔表面，一般采用复位杆带动推杆回到原先位置。（6） 温度调节系统：为了满足注射工艺对模具温度的要求，模具应设有温度调节系统对模具温度进行调节。温度调节系统主要由加热和冷却系统组成。一般热塑性塑料成型时需要冷却，热固性塑料成型时需要加热。（7） 排气系统：塑料熔体注入模具型腔时，会使型腔填充不满或因气体在高压力作用下快，快速升温而使塑件局部烧伤。所以在模具中应开有排气槽以保证气体迅速彻底排出模腔。（8） 侧向分型抽芯机构：当塑件侧向有凸凹及孔时，在塑件被顶出之前，需要先抽拔出侧向的型芯（或镶块），才能使塑件顺利实现脱模。（9） 模架：模具中各模板和导柱、导套以及复位杆、推杆等，通过螺钉连接组合成一起的装配体称之为模架。模架是实现模具基本功能的基础零件，模架的尺寸规格已实现系列化、标准化、商品化。在设计模具时可直接选用模架。2.2 注塑成型过程注塑成型是热塑性塑料的主要方法。它的注塑成型过程归纳起来是塑化、注射和模塑三个过程。其注射工艺流程如图2.1所示。（1） 塑化过程：塑料在机筒内经过加热达到流动状态，经过螺杆旋转或者柱塞的推挤，达到组分均匀并具有良好可塑性的过程，即塑化过程是注塑过程的准备过程。（2） 注射过程：塑料在喷嘴的注射压力下由料筒克服一系列的流动阻力和运动阻力注射进入模腔的过程。一般喷嘴的注射压力常在80120MPa之间。（3） 模塑过程：从塑料熔体注射进入模具开始，经过模腔注满熔体冷却固化定型，一直到塑件制品从模腔内脱出的这一过程。模塑过程大体可以分为三个阶段。 冲模阶段：从柱塞或螺杆开始向前推动融料起直至塑料充满模腔时为止。在此过程中注射压力起决定作用。 保压阶段：熔料充满模腔后，由于塑料熔体在模腔内受到冷却而发生收缩但因模腔内的塑料仍然处于柱塞或螺杆的稳压之下，料筒内的熔料必须向模腔内继续填充，才能补足因收缩而留出的空间。 固化阶段：在冷却系统和模体温度的作用下，塑件逐渐固化成型，开模后顶出。2.3 注塑机注塑机是塑料（主要是热塑性塑料）注射成型时所使用的主要设备。其结构主要是由注射装置、脱模装置、锁模装置、模板机架等部分所组成。注射成型时，将成型模具安装注塑机的动模固定板和定模固定板上，由锁模装置合模并锁紧，塑料在料筒中被加热而呈熔融状态，由注射装置将塑料熔体注入模具型腔之中，塑料件冷却固化后由锁模装置开模，并由推出装置将塑件推出。根据注塑机的工作过程，一般可以将注塑机分为以下几个部分：（1） 注射装置：注射装置的主要作用是使固态的塑料颗粒均匀地塑化而呈熔融状态，并以足够的压力和速度将塑料熔体注入闭合的模具型腔中。注射装置包括料斗、料筒、加热器、计量装置、螺杆（柱塞式注塑机为柱塞和分流梭）、喷嘴及其驱动系统。（2） 锁模装置：锁模装置的功能有三点：第一是实现成型模具的开、合动作；第二是在成型过程中提供足够的夹紧力使模具锁紧；第三是开模时能够推出模具型腔中的塑料件。锁模机构可以是机械式的，也可以是液压式的，或者是液压与机械联合作用式的。推出机构也有机械推出式式和液压推出式两种。（3） 液压传动和电气控制：液压传动系统和电气控制系统是保证注塑机注塑成型按照预定的工艺要求（压力、速度、温度和时间）和动作程序准确进行而设置的。液压传动系统是注塑机的动力系统，而电气控制系统则是控制各个动力液压缸完成开启、闭合及注射、推出与前进、后退等动作的系统。随着塑料工业飞跃的发展，注塑机的发展也快。类型不断增加，注塑机的分类方法较多，通常以下两种分类方法较为普遍。（1） 按塑化方式和注射方式，可分为以下两种。 柱塞式注塑机：通过柱塞在料筒内作反复运动，将塑料熔体注入模具型腔之中。塑料在料筒内的塑化主要依靠料筒外的加热器提供的热量使其塑化成黏流状态。由于塑料的导热性差，若料筒内塑料层过厚，则会导致塑料内外层塑化不均匀。因此，柱塞式注塑机的注射量不宜过大，一般为3060g,而且不宜用来成型流动性差、热敏性强的塑料件。 螺杆式注塑机：通过螺杆在料筒内旋转，将料斗中的塑料卷入，并逐步将其塑化、排气、压实，不断地将塑料熔体推向料筒前端，积存在料筒顶部和喷嘴之间，螺杆本身受到熔体的反作用力而后退。当积存的熔体达到预定的注射量时，螺杆停止转动，并在液压油缸的驱动下向前移动，将熔体注入模具型腔。在螺杆式注塑机中螺杆的作用是送料、塑化、传递压力和压实物料。（2） 按外形特征分类可分为三类。 立式注塑机：立式注塑机的注射装置和定模固定板设置在设备的上部，而锁模装置、动模固定板、推出机构均设置在设备的下部。立式注塑机的优点是设备占地面积小，模具装拆方便，安装嵌件和活动型芯方便可靠。其缺点是不易进行自动化操作，只适用于小注射量场合，注射量一般为1060g。 卧式注塑机：卧式注塑机的注射装置和定模固定板在设备的右侧，而锁模装置、动模固定板、推出机构等均设置在左侧。卧式注塑机的优点是机体较矮，易于操作，塑料件退出后能自动落下，便于实现自动化操作。其缺点是设备占地面积大，模具装卸比较麻烦。 直角式注塑机：此注塑机的注射装置为立式布置、锁模、定顶出机构以及动模固定板、定模固定板均按卧式排列，其缺点是加料比较困难，嵌件或活动型芯安放不便，只适用于小注射量的场合，注射量一般为2045g。立式注塑机和直角式注塑机的结构为柱塞式，而卧式注塑机的结构多为螺杆式。随着注塑机的成型范围的扩大，近年来出现了许多新型注塑机，如玻璃纤维增强塑料注塑机、发泡注塑机、热固性注塑机等。3 模具分析与设计3.1 设计任务要求 （1） 塑件名称：底板（2） 塑件材料：PP（3） 型腔设置：一模两腔 （4 ) 品塑件图图3.1 塑件产品图3.2 塑件介绍及塑件材料3.2.1 塑件介绍所设计的产品为底板。零件尺寸较小，整个零件都较薄，最厚的地方不过4mm,形状较规则，上表面有增大摩擦力的的条纹。由于塑件产品直接与手接触，要求塑件表面光滑、无明显毛刺，形状有较高的精度要求,在个电子产品中才能合理使用。3.2.2 塑件材料分析介绍PP的化学名称为聚丙烯。由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。有等规物、无规物和间规物三种构型，工业产品以等规物为主要成分。聚丙烯也包括丙烯与少量乙烯的共聚物在内。通常为半透明无色固体，无臭无毒。由于结构规整而高度结晶化,故熔点高达167,耐热,制品可用蒸汽消毒是其突出优点。密度0.900.91，是最轻的通用塑料。耐腐蚀,抗张强度30MPa，强度、刚性和透明性都比聚乙烯好。缺点是耐低温冲击性差，较易老化，但可分别通过改性和添加抗氧剂予以克服。无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,有较高的抗弯曲疲劳强度，可在100度左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆、不耐磨、易老化.适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件 。常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。（1） 聚丙烯（PP）的成型特性： 结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解. 流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔.凹痕,变形. 冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度.料温低温高压时容易取向,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,流痕,90度以上易发生翘曲变形 塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中. （2）聚丙烯（PP）成型条件 注塑机类型：柱塞式、螺杆式均可。 计算收缩率：12.0。 模具温度：3555。 注塑压力：60100MPa 。 预热温度：7080。 预热时间：12h。 注射时间：1560s。 冷却时间：1560s3.3 分型面选择 分型面是模具上用来取出塑件和浇注系统料可分离的接触面称为分型面,分型面的选择对模具设计方式影响最大,分型面设计是否合理对塑件质量和模具复杂程度具有很大的影响。基本上是一种分型面对应着一种模具设计方案，所以分型面的选择决定着模具总体的设计方案。注塑模具分型面的选择，一般应考虑以下各项基本原则：1）保证塑料制品能够脱模。2）使分型面容易加工。3）尽量避免侧向抽芯。4）使侧向抽芯尽量短。5）有利于排气。6）有利于保证塑件的外观质量。7）尽可能使塑件留在动模一侧。8）尽可能满足塑件的使用要求。9）尽量减少塑件在合模方向的投影面积。10）长型芯应置于开模方向。11）有利于简化模具结构。综上所述，分型面平坦在一个平面上,为了顺利脱模,分型面采用如下模具结构，只需要斜顶出模，加工成本经济，塑件成型精度可靠。以及考虑脱模顶出，保证上表面的光滑，所以选择上表面为分型面。见图3.2 3.4 型腔布置方案本模具设计为提高成型效率采用的是一模二腔。3.5 注塑机的选择在模具设计时，必须根据塑件的具体情况，选择合适的注塑机。注塑机选择主要包括以下两方面的内容：（1）确定注射机的型号，使塑料，塑件，注射模及注射工艺等所要求的注射规格参数在所选注射机的规格参数可调的范围内；（2）调整注射机的技术参数至所需要的参数。根据塑料的类型，塑件的结构和注射模的大小，成型方法，生产批量以及现有设备及注射工艺进行注射机的选择。注射机规格的初选是根据以往的经验和注射模的大小。先预选注射机的型号，之后要进行校核。注塑机初选：根据经验公式： 其中，是指注塑机的公称注射质量（g）；是指注塑机最大注射量的利用系数；是指塑件的质量（g）；是指浇注系统的废料质量。由于浇注系统的废料质量无法确定，所以先用塑件的注射容量进行估算，计算如下：塑件的注射容量即塑件的体积： 967.35 mm3考虑到理论注射容量为实际的75%，故实际注射容量为，根据相关参数选择XS-ZY-60型号的注塑机，其中，X：成型；S：塑料；Z：注射；Y：螺杆式；：60最大注射量60。3.6 模具浇注系统设计和浇口的设计浇注系统是指模具中从接触注塑机喷嘴处开始，到其型腔为止的塑料熔体的流动通道。浇注系统分为普通浇注系统和无流道凝料浇注系统两类。浇注系统设计是否合理，对于塑件的性能、表观质量以及成型的工艺性能影响很大。（1）普通浇注系统普通浇注系统一般是由主流道、分流道、浇口（进料口）以及冷料穴四个部分组成。（2）普通浇注系统的设计原则： 适应塑件注射成型的工艺特性； 有利于型腔内气体的排出； 尽量减少塑料熔体的热量损失和压力损失； 避免塑料熔体直接冲击细小型芯或嵌件； 浇注系统应结合型腔的布局同时考虑流动距离和流动面积的校核。 3.6.1 主流道的设计1）主流道尺寸和浇口的设计（1）主流道的主流道是连接注射机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线小端直径 D =注射机喷嘴直径+（0.51） =3+（0.51），取D=4.0mm 。（2）主流道的球面半径 SR =注射机喷嘴球头半径+（12） =15+（12），取SR=16mm 。（3）球面的配合高度 ，取h=3mm 。（4）主流道的长度 取L=22+43.5=65.5mm。主流道大端直径 （半锥角） 取浇口套总长 2）浇口套的设计主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求比较严，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50HRC55HRC,如图4.1所示。图4.1 主流道衬套 3.6.2 定位环的设计由于该模具主流道比较长，定位圈和衬套设计成分体式，注射机定位孔尺寸为 ，定位圈尺寸取 ，两者之间呈较松的间隙配合。定位圈结构尺寸如图4.2所示；定位圈和衬套的固定形式如图4.3所示。3.6.3 分流道设计分流道是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道。分流道的作用是改变熔体的流向，使其平稳均衡地分配到各个型腔。设计时应注意尽量塑料熔体在流动过程中的热量损失和压力损失。 分流道的截面形状常有的有圆形、半圆形、梯形和矩形等。 分流道横截面积越大，注射过程中压力损失越小；分流道的内表面积越小，热量损失也就越小。所以可以根据分流道横截面积和表面积的比值来表征流道效率。效率越高说明压力、热量损失越小，分流道设计的越合理。表3.1比较了不同流道截面形状的综合特征。表3.1 不同截面形状综合特征比较截面形状流道效率热量损失流动阻力加工性能选用情况圆形0.25D小小较难常用梯形0.195D较小较小易最常用半圆0.153D较小小易较常用矩形大大易不常用 根据上表中各截面形状的综合特征，考虑到加工性能的难易，选用最为常用的梯形截面分流道。梯形截面分流道的尺寸可按下面经验公式确定 （3-2） （3-3）上式中b为梯形最大底边宽度（mm），m为塑件的质量（g），L为分流道的长度（mm），h为梯形的高度（mm）。3.6.4 浇口的设计 浇口亦称进料口，是连接分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被完好地高质量注射成型。 模具设计中常用的浇口有直接浇口、侧浇口、环形浇口、轮辐式浇口、点浇口、潜伏浇口等。本次设计采用的是点浇口。点浇口是一种截面尺寸很小的浇口，由于点浇口前后两端存在较大的压力差，导致熔体流动性增加，有利于型腔的填充。此外，采用点浇口进料的浇注系统，在定模部分必须增加一个分型面，用于取出浇注系统的凝料。此次浇口采用半倒圆，直径为2mm.3.7 合模导向机构和定位机构 采用标准模架，模架本身带有导向装置，按模架规格选取即可。3.7.1 导向机构的总体设计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分，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的精度，防止压入导柱和导套后变形。2）该导套采用4根导柱，其布置为等直径导柱不对称布置。3）导柱安装在支承板和模套上，导套安装在定模固定板上。4）为了保证分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处应只有承屑槽，在导柱孔口倒角。5）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。6）动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。3.7.2 导柱设计1）采用带头导柱，加油槽，如图4.10所示。2）导柱长度必须比凸模端面高度高出6mm 8mm。3）为了使导柱能顺利地进入导向孔，导柱端部常做成圆锥形的先导部分。4）导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证有足够的抗弯强度。5）导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按H7/k6配合，导柱滑动部分按H7/f7或H8/f7间隙配合7。6）导柱工作部分的表面粗糙度为0.2um。7）导柱应具有坚硬耐磨的表面、不易折断的内芯。多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢T8A、T10A经淬火处理，硬度为50HRC以上或45钢经调质、表面淬火、低温回火、硬度为50HRC以上。图4.9 导柱3.7.3 导套设计导套与安装在另外一半模上的导柱相配合，用以确定动、定模的相对位置，以保证模具运动导向精度的圆套形零件。导套常用的结构形式有两种：直导套、带头导套。 1）采用带头导套，如图4.10所示。2）导套的端面应倒圆角，导柱孔最好做成通孔，利于排出孔内剩余空气。3）导套孔的的滑动部分按H8/f7 H7/f7的间隙配合，表面粗糙度为0.4um。导套外径与模板一端采用H7/k6配合；另外一端采用H7/e7配合镶入模板。4）导套材料可用淬火钢或铜等耐磨材料制造，该模具中采用T8A。图4.10 导套3.8 浇注冷却系统的设计 注射模具的温度对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率、塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响。对于注入模具中的热塑性塑料熔体，必须在模具内冷却固化才能成为塑件。模具温度越低，温差越大，塑件冷却固化的时间越短。但是另一方面，模具温度过低又会影响熔体流动性，可能出现质量问题。总之，注塑模具设计中必须设置温度调节系统，通过控制模具温度，使注塑成型具有良好的产品质量和较高的生产率。 对于热塑性塑料注塑成型而言，冷却效果对实现模具温度调节的目的，起决定性作用。 冷却系统设计要点： （1） 冷却水道与成型面各处应取相同距离，并将水道的排列与成型面相符。 （2） 冷却水道应使成型零件表面冷却均匀，使各处温差不大。 （3） 冷却水道数量尽量多、冷却通道孔径尽量大。 （4） 冷却水道出、入温差尽量小 （5） 浇口处加强冷却。 （6） 冷却水道的布置应避开塑件容易产生熔接痕的部位。 （7） 动、定模应分别单独设置冷却系统。常见的冷却系统结构主要有直流式、循环式、直流循环式、喷流式以及隔板式等。对于本次设计，由于型腔镶块尺寸较小、螺纹型芯结构复杂不适合在成型零件上加工冷却水道。故只在定模板和动模板靠近型腔的位置对称设置了个的冷却直水道。 3.9 脱模推出机构的设计注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也常称为推出机构。3.9.1 脱模推出机构的设计原则塑件推出（顶出）是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定塑件的质量，因此，塑件的推出是不可忽视的，应遵循以下原则。1）推出机构应近尽量设置在动模一侧。2）保证塑件不因推出而变形损坏。3）机构简单，动作可靠。4）良好的塑件外观。5）合模时的准确复位。3.9.2 塑件的推出机构 该套模具的塑件采用推杆推出，推杆的形式为圆形。1） 推杆如图4.11所示，共10根推杆。2）推杆应设置在脱模阻力大的地方。3）推杆应布置均匀。4）推杆应设在塑件强度、刚度较大的地方。5）推杆直接与模板上的推杆空采用H8/f8间隙配合。6）通常推杆装入模具后，其端面应与型腔地面平齐或高出型腔底面0.05mm0.10mm。7）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，不因各板上的推杆孔加工误差引起轴线不一致而发生卡死现象。8）推杆的材料常用T8、T10碳素工具钢，热处理要求硬度50HRC以上，工作端配合部分的表面粗糙度为 u=0.8um。3.9.2复位杆的设计3.10拉料杆的设计应为成型件与上表面的接触面积相比下表面要大的多，为了保证塑件不留在上模腔，必须设置拉料杆。见下图3.11排气系统设计模板分型面上设置1mm深的排气槽用于排气，而且在成型壳体内腔的型芯上设置了10根推杆，排气条件足够。却水道。故只在定模板和动模板靠近型腔的位置对称设置了8个的冷却直水道。 3.11 模架的选择根据本次设计已经确定的模具结构形状以及相关数据，选取龙记细水口系统2930FAI型模架：其标准长宽=396mm346mm。其他模板参数如下： （1） 定模板固定板厚50mm （2） 脱流道板厚25mm （3） 定模板（A板）厚40mm （4） 动模板（B板）厚30mm （5） 动模垫板厚40mm （6） 动模垫块厚90mm （7） 动模固定板厚25mm因为本次设计的模具为带螺纹塑件的成型模具，采用的是齿轮齿条脱螺纹机构代替了传统的推杆和推板结构。故模架没有推板和推板固定板。4 模具零件的设计计算 模具零件的计算说明是整个模具设计中的最重要的部分。它涉及到模具零件的详细尺寸以及后续的加工。对于本次模具设计，计算说明重点阐述了齿轮齿条传动系统的设计计算以及一些重要模具零件的设计计算。 整个模具的设计计算包括以下几个部分： （1） 定模板尺寸的计算 （2） 动模板尺寸的计算 （3） 导柱长度的确定 （4） 成型零件工作尺寸的计算4.1 定模板尺寸的设计计算根据已经选择的模架，可以初步确定定模板的基本尺寸长宽=396mm346mm。此外决定定模板详细尺寸的因素主要有以下几个方面： （1） 型腔的大小、数量及布置方案； （2） 导柱的大小、数量及布置方案； （3） 定距拉杆的大小、数量及布置方案； （4） 冷却水道的大小、数量及布置方案； （5） 尼龙套螺钉孔的大小、数量及布置方案。4.2 动模板的尺寸的设计计算对于动模板的尺寸设计由以下几方面因素决定： （1） 型腔布置因定模板的型腔布置及尺寸要求已经确定，定模板的型腔布置及尺寸要求须和定模板保持一致，才能保证合模的密封性。根据已选的模架，动模板基本尺寸厚度为。 （2） 导柱导套的尺寸及布置 动模板导柱导套的尺寸及布置要与定模板保持一致。 （3） 冷却水道的尺寸及布置 为了更好地实现冷却效果，动模板冷却水道的数量和布置情况和定模板一致，尽量靠近型腔同时不干涉其他结构。（1） 动模固定板大螺钉孔的布置根据已选模架，螺钉孔的相对位置尺寸已经确定。相对位置尺寸为。其他结构的尺寸及布置均要与定模板保持一致。动模板的具体设计如图4.2所示。4.3 具材料例表表4.3 该模具的选材及热处理见表零件名称材料牌号热处理硬度说明模仁718H预硬化36HRC-38HRC保证加工后获得较高的形状和尺寸精度,易于抛光圆柱型芯Cr12MoV淬火58HRC-62HRC淬透性好,热处理变形小、耐磨性好动模型芯718H淬火42HRC-54HRC保证加工后获得较高的形状和尺寸精度,沿脱模方向抛光动定模座板45调质230HB-270HB垫块Q235调质230HB-270HB支撑柱S50C调质225HB-240HB推板固定板45调质230HB-270HB主流道衬套T10A淬火50HRC-55HRC导柱导套T10A淬火54HRC-58HRC定位圈45调质230HB-270HB复位杆45淬火43HRC-48HRC5 模具装配5.1 塑料模具装配的技术要求塑料模具种类较多，结构差异很大，装配的具体内容与要求也不同。一般注射、压缩和挤出模具结构相对复杂，装配环节多，工艺难度大。其他类型的塑料模具结构较为简单。无论哪种类型的模具，为保证成形制品的质量，都应具有一定的技术要求。1）模具装配后各分型面应贴合严密,主要分型面的间隙应小于0.05mm;在模具适当的平衡位置应装有吊环或起吊孔;模具的外形尺寸、闭合高度、安装固定及定位尺寸、推出方式、开模行程等均应符合设计图样要求，并与所使用的设备条件相匹配，模具应有标记，各模板应打印顺序编号及加工与装配时使用的基准标记。2）导向或定位精度应满足设计要求，动、定模开合运动平稳，导向准确，无卡阻、咬死或刮伤现象，安装精定位元件的模具时，应保证定位精度、可靠，且不得与导柱、导套发生干涉。3）成型零件的形状与尺寸精度及表面粗糙度应符合设计图样要求，表面不得有碰伤、划痕、裂纹、锈蚀等缺陷；抛光方向应与脱模方向一致，成形表面的文字、图案与脱模方向一致；活动成形零件或镶件应定位可靠。配合间隙适当，活动灵活，不产生溢料。4）浇注系统表面光滑，尺寸与表面粗糙度符合设计要求。5）推出机构应运动灵活，工作平稳、可靠；推出元件不应承受侧向力；既不允许放生溢料，也不得有卡阻现象。6）侧向分型与抽芯机构应运动灵活、平稳；斜导柱不应承受侧向力；滑块锁挈应固定可靠，工作时不得产生变形。7）模具加热元件应安装可靠、绝缘安全、无破损，能达到设定温度要求；模具冷却水道应通畅，无堵塞，连接部位密封可靠。5.2 塑料模具装配过程塑料模的总装过程因模具结构的不同而不同,但其主要的总装配顺序不变,具体如下:1）确定装配基准。2）安装导柱导套和型芯、型腔并使间隙均匀。3）安装侧抽芯机构和推出机构等。4）其他零件的装配。5）检验、试模。下面以装配图上的编号为准，装配时以导柱、导套为基准件，装配过程如下。 5.2.1 装配动模部分推板放在动模固定板上，将推杆套装在固定板上推杆孔内并穿入型芯固定板的推杆孔内，在套装到推板导柱上，使推板和推杆固定板重合。在推杆固定板板螺孔内涂红丹粉，将螺钉孔复印到推板上。然后，取下推板固