(完整版)6注塑模具毕业设计论文41252473

摘要本文机械设计 机械设计 是关于 外 机械设计 壳 塑料件 机械设计 设计，主要机械设计 机械设计 内容包括 机械设计 塑件的成 形工艺分析，模具结 构形式的确定，分型 面位置的确定 , 浇注 系统的形 式和浇口的设计 , 成 形零件的 结构设计和计算 , 模 架的确定 和标准件的选用 , 合模导向机 构的设计 , 塑料模具设计设计设计设计 脱模推出机 构的设计等。在正 确分析塑 件工艺特 点和材料 的性能后， 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、三维软 件等不同 加工工艺 模具设计 塑料模具 塑料模具的软件分 塑料模具 别对模具 的设计、制 塑料模具 造和产品 塑料模具质量进行分析。 塑料 塑料模具 件注塑模设计， 采用 塑料模具 一般精度，利用 CAD、三维 塑料模具 软件来设 塑料模具 塑料模具 计或分析 注射模的 塑料模具 成型零部件， 加工工艺 浇注系统，导向部塑料模具 件和脱模 加工工艺 设计手册 塑料模具 机构等等。 模具设计综合运用 了专业基础、专业课 知识设计， 其核心知 识是塑料 机械设计 成型模具、材料成型 技术基础、机械设计、 塑料设计计算 成型工艺、计算 塑料模具 模具设计 机辅助设计、模具 CAD等。关键词：模架 , 标准件 , 设计设计脱模推出机构 .AbstractThis paper is about the design of plastic injection mold,cone-shapedincludeplasticpartsformingprocessanalysis,determinationofdiestructureform,partingsurfacepositioning,gating system forms and runner design, forming parts structuredesign and calculation, the determination of the formwork andstandardpartschoose,shutthemoulddesignofsteeringmechanism, stripping out institution design, etc.In the correctanalysisplastics technologycharacteristicsandPP materialperformance,involvingthemould structure,strength, lifetime calculation and molten plastic mould flowpredictionincomplex engineeringcomputationproblem;Using CAD,suchdifferentsoftwareUG respectivelytomoldofdesign,manufacturingandproductqualityanalysis.Taperedplasticinjectionmold design, use generalaccuracy,use CAD, UGtodesignor analysis of injection mold, gating system, discusses guidecomponents and moulding mechanism, etc.Comprehensive use oftheprofessionalbasis,professionalclassdesign, anditscoreknowledge is plastic molding, material molding technology base, mechanical design, plastic injection molding process, computer aided design, mould CAD, etc.Keywords:formwork,standardparts,strippingoutinstitution design目录摘要1ABSTRACT2目录 . . 3第 1 章 引言1第 2 章塑件分析 .62.1塑件 塑料 模具设计设计结构分析 .2.2.1尺寸精度分析 .2.2.2表面 塑料模具设计设计质量分析 .2.2.3计算塑件 塑料 模具设计设计 的 设计计算 体积和 重量 .2.2.4塑件 塑料 模具 设计设计 注射工艺 塑料 模具 设计设计 参数的确 定 .2.2塑件材 料的选择 .2.2.1材料 ABS的注 塑 成型参 数 .2.2.2材料 ABS性能 .第 3 章注射模的 结构设计 . . 10666677883.1 型 腔数目的 确定 .103.2 型 腔的分布 .3.3 分型 面的设 计计 .3.4浇 注系统 设设计 .3.4.1主流道 . .3.4.2分流道设计 .3.4.3浇 口形式及 位置的选 择 . .3.4.4剪切速 率的校核 .3.4.5主流道剪 切速率校核 .3.4.6浇 加工工艺 设计计算 口剪切 速率的校核 .3.5 成型零件 结构设计 . .3.5.1定模的结构设计 .3.5.2动模的结构设计 .3.5.4型腔和型 芯工 作尺 寸计算 . .3.6 推 杆机构设计 . .3.6.1脱模机 构的选用原则 .3.6.2脱模 力的计算 .3.6.3推杆的设计 .3.7 冷却系 统的设计 .3.7.1设计原则 .3.7.2冷却时间的确定 .3.7.3模 具加热和 冷却 系统 设计手册的计算 .第4章注塑机校核. 244.4.1模具 闭合高度的确定 . .4.4.2由 锁模力选 塑料模具 定注射机 .10111112131314151515151617181818192020212124244.4.3塑料模具 最大注塑塑料模具 塑料模具 量的校核 . .254.4.4塑料模具 设计手册塑料模具 锁模力的 校核 .254.4.5塑化 塑料模具 能 力的校 核 .25第 6 章 模 设计计算具工作原理. 26参考文献27第1章引言随着中 国国民经 济的高速发展，各相 关行业对 于塑料模 具需 求越来越多，要 求也日益提高。预计到 2005 年底，仅 汽车行业 就将需要各种塑料制品 36 万吨；电冰箱、洗 衣机和空 调的年产 量均超过 1000 万台。到 2010 年，在建筑与 建材行业方面， 塑料模具模具门窗的普及率为 30%，塑料管的普 及率将达到 50%，这些都 会大大增 加对模具 的需求量。虽然目前 设计手册 中国塑 料注塑模 模具工业 的技术水 平已取得了很大的进步，但总 体上与发 达工业国 家相比仍 有较大的差距。专家认为，制造 理念陈旧 是其发展 滞后的直接原因。加 快技术进步，调 整产品结构，增 加高档模 具的比重， 减少对进 口模具的依赖，是塑料 模具工 业 发展的方向。且在 未来的模 具市场中， 塑料模具在模具总 量中的比 例将逐步提高，且发 展速度将 高于其他模具。未来 模具设计 行业的主 要发展方向近年来 , 全球制造 业正以垂 直整合的 模式向中 国及亚太 地区转移，中国正成 为世界制 造业的重要基地。制 造业模式的变化，必 将产生对新技术的需求，也必将导致 CADCAM技术的发展。 从我国国情出发，认真面对 模具工 业发展的现状， 加快模具 CADCAM技术的推广，建立起一套软件开发、 使用 评价维护体系， 形成 区域规模优势， 相互 交流与协作，组成行业集团，尽快与国际接轨，参与 国际竞争。我们有理由相信，随着中国经 济的不断发展，模具 行业将逐 渐与国际 CADCAM行业接轨，适应国 CADCAM的要求，创造 出具有中 国特色的 制造工艺 制造工艺模具设计 制造模式。目前我国塑料模具 存在的问题我国 塑料模具 存在六大问题：塑料模具具 行业与 其发展需 要和国外 先进水平相比，主要存在六个方面的问题。（ 1）发展不平衡， 产品 总体水平较低。（2）工艺 装备落后，组织协调能力差。（ 3）多 数企业开 发能力弱。 制造工艺 一方面是 技术人员比例低、水 平不够高，另 一方面 是制造工艺 科研开 发投入少， 更重要的 是观念落后，对开发 不够重视。（ 4） 管理落后。（5） 供需矛盾一时还难以解决。（ 6）体 制和人才 问题的解 决尚待时日。塑料模 具分类及 常见类型塑料模具分类塑料 最常见的 成型方法 一般分为 熔体成型 和固相成 型两大类。熔体成型 的模 具主要设计自动 有注射 成型、压塑成型、挤出成型等。固相成型 的 模具主 要有真空成型、压缩空 设计自动 气成型和 设计自动吹塑成型等。按照上述 成型方 设计自动 法的不同， 设计自动 可以划分 设计自动出对应不 设计自动 同工艺要 设计自动 求的塑料 料注塑模 设计自动 加工模具类型 , 主要有注射 成型模具、挤出 成型模具、压塑 设计设计 成型模具、吹塑 塑料模具 塑料模具 制造工艺 模具设计 成型模具、吸塑设计设计 设计成型模具、高 发泡 聚苯 设计手册 乙烯设计设计成型模具等。塑料注射模具：它主要 是热塑性 塑料件产 品生产中 应用最为 普遍的一种 成型模具具塑料注射 模具设计 成型模具具对应的 加工设备是塑料注 射成型机， 塑料首先 模具设计 塑料模具 在注射机 底加热料筒内受热熔融，然后 在注射机 的螺杆或 柱塞推动 下经注射 机喷嘴和模具的浇 注系统进 入模具型 腔塑料冷 却硬化成 型脱模得到制品。它是塑料制 品生产中 应用最广 设计设计的一种加工方法。塑 料挤出模具：是用来 设计设计 成型生产 连续形状 的塑料产 品的一类模具。塑料 压缩模具：压缩 设计设计 成型 方法 工程自动 是根据塑料特性将模具 加热至成 型温度后 将计量好 的压塑粉放 入模具 型 注塑模 腔和加 料室闭合 模具塑料在高热、 高压作用下 呈软粘流 经一定时 间后固化定型，成为 所需制品形状。塑料 吹塑模具： 是用来成 型塑料容 器类中空 塑料模具 制品 的一种模具。塑 料吸塑模具：是以塑料板、片材 为原料成 型某些较 简单塑料制品 的一 模具设计 种模具。高 发泡 聚苯 乙烯成型模具：是应 用可发性 聚苯乙烯 原料来成 型各种所 需形状的 泡沫塑料 包装材料 设计设计的一种模具。塑料模 的常用类型注塑模 具种类很多，常见的有：注射模、压塑模、挤出模等。但以注射模 最为常用。注射模是安装 在 注射机 上，完 成注射成 形工艺所 使用的模具。各种计算 机辅助设设 塑料模具 计软件简介(1) ProENGINEER 软件ProENGINEER由美国参 数技术公 司推出的 CADCAM系统，该软 件是通过 一种独特的、参数化 的基于特 征的实体 模型设计 而发展起 来的机械机械 加工工艺 模具设计 模具设计 机械设计设计自动化(MDA)软件。ProENGINEER具有强大和 独特的功能，主要表 现在如下 2 个方面。一方面 ,ProENGINEER所拥 有的参数 方法和基 于特征的 功能给工 程师提供了前所未 有的方便和灵活。 另一方面， ProENGINEER所 具有的独 特的数据 结构提供 了从产品 的设计到 制造过程 的全相关性，任何一 处的修改 会引起其 他有关地 方的自动修改。 ProENGINEER的主 模具设计要功能有： 部件设计； 装配设计； 模具设计 工程制图； NC 加工和切削模拟；注模具设计 射流动模拟。 ProENGINEER MOLDESIGN模块的出现使 PTC彻模具设计 底完成了塑料模设计自动 化， 塑料模具 大大提高了塑料模具 模具设 计计的效率。(2) PROE软件PROE( Unigraphics ) 软件 起源于美 国麦道飞 机公司自 行开发的 PROECADCAM系统，它以 CADCAM一体化而著称，具有 三维实体建模、装配建模，生成 直观可视 的数字虚拟产品，并 对其进行 运动分析、 干涉检查、 仿真运动 及载荷分析。 PROE主 要功能有：参数 化或传统 的实体造 型及丰富 的曲面造型； 工程制图，可由实 体模型自动产生；装配件的设计，采用自 上而下或 自下而上的方式 ； CAE分析功能； NC自动编程覆 盖从钻孔到 5 轴铣削 加工的所有范围、 干 涉检查 等 PROE 具 有良好 的 2 次开发 环境和数 据交换能力。(3)CAE 软件简介CAE软件是 由一家专 门从事塑料计 算机 辅助工程分析的软 件和咨询 公司开发的。CAE软件可 以模拟整 个注射过 程以及这 一过程对 注射成型 产品的影响。它主要 包括流动 模拟模块、冷却 模拟模块、保压 分析模块、翘曲分析模块模腔尺寸确定、 结构应力分析、注塑 机参数优化、气体辅助注射分析、塑件纤 维取向分 析等模块， 通过模拟 与分析可 以判断模具结构的 合理性和 成型工艺 参数的适宜性。最新版本的 MP I 3.0 新增了实验 设计技术功能，它可 模具设计 以自动建 模具设计 立和运行模具设计 一系列的分析，分析结束后，分 模具设计 模具设计 析结构将模具设计 自动生成。(4)CADCAE 模具设计 技术设计 模具设计 计计模具的一般步骤塑料模的 型 腔和型 芯 是根据塑 件的几何 形状设计的，因此，设计时第一 步是对塑 件的形状 进行描述， 将塑件的 三维模型 在计算机中准确地 建立起来， 使它成为 模具设计 整个过程 的基础和依据。然后进行模具 方案的初步设计，设计 计计模具的 浇 塑料成型 塑料模具注系统和 冷却系统，利用软 件作模流分析，从而 优化模具 机械设计模具设计 结构设计， 根据分析 结果对浇注、 冷却系 统 进行修正。将塑件 模具设计 三维模型 加入收缩 比即可得 到模具成 型零件 三维模型。将其与模具 配合零件 ( 如镶块、抽芯等 ) 的 塑料模具 三维模型 塑料模具装配进行 干涉检查。对 装配模型 进行投影、 剖切等操 作即可得 到模具总装图，对模具成型零 件进行相同的操 作 即可得 到相应的二 维工程图。模 具成型零件的 三维模型 可用于 CAM以产生 NC加工程序。目前，塑料模具设计设计、制造一 般采用通用机 CADCAM软件 与专用塑料模 CAE 软件相结合。开 发与推广 专用模具 CAD 软件是面 临的一个课题。 CAE 分析 只能在设 定条件下对 塑料成 型 过程进行模拟，还 不能对分 析结果进行优化，更 不能对设 计过程作 专家指导。 集成专用的塑料模具 CADCAE软件，提 高其智能化程度，是塑料模CADCAE技术发展的趋势。ProENGINEER模具设计设计 设计设计 软件为什么会 被广泛应用模具是 机械加工 中的重要 工艺装备，事实上，在 仪器仪表、 家用电器、 交通通讯 和轻工业 等各行业 的产品零件中，有70%以上的是采用模具加 工而成的。 传统的模 具多用金 属材料制成，重量大成本高使用不方便， 且易腐蚀。 而料密度小，质量轻，强度高，绝缘性能好，有良好的 抗腐蚀能力，在国民 经济塑料 制件已成 为各行各 业不可缺 少的重要 材料之一。由于 模具设计 模具设计 塑料成型 工艺的发展，到 目前为止， 塑料模已 处于同冲 压模并驾 齐驱的地位。随着塑 料件应用 的日益广泛，大型塑 料件的不断开发，快 速更新换 代与提高 质量的要求，越来越 多的国家采用 CADCAMCAE技术 来设计制造模具，其 中用得较 多的就是 ProENGINEER， 现已发展成为 3D CADCAM系统 的标准软件。ProENGINEER是一个 全方位的 3D 产品开发软件，集成 了零件设计、产品装配、模具开发、数控加工、钣金设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动测量、机构仿真、应力分析、产品 数据库管理、注 射流动模拟等功能于一体。此外 ProENGINEER MOLDESIGN模块的出现使 PTC彻 底完成了塑料模设计自动 模具设计 化，大大提高了模模具设计计 塑料模具 的效率。随着 工业的发展，工业产 设计手册 品的品种 设计手册 和数量不断增加。换 设计手册 型不断加快。使模具 设计手册 的需要补断增加。而 设计手册 对模具的质量要 求 越来越 料注塑模 高。 料注塑模 模具技术 在国民经 济中的作 用越来越 显得更为重要。根据 业内专家预测，今年 中国 加工工艺 模具设计 塑料 模具市场设计手册 总体规模将增加 13%左右，到 2005 年 塑料模具 塑 设计手册料模具 产 设计手册 值将达到 460 亿元，模具 设计手册 及模具标 设计手册准件出口 设计手册将从现在的 9000 多万美元增长到 2005 年的 2 亿美元左右，产 值在增长， 也就意味 着市场在 日渐扩大。相当多的 发达国家 塑料模具 企业移师中国，是国内 塑料 模具模具工业 迅速发展的 重要原因之一。中国 技术人才 水平的提 高和平均 劳动力成 本低都是 吸引外资的优势，所 以中国塑 模市场的 前景一片辉煌，这是 塑料 设计手册 模具 市场迅速成长的重 要因素所在。按照我 国国家标准，模具共分为 10 大类 46 个小类， 塑 料模具是 10 大类中的 l 个大类，共有 7 个小类： 热塑性塑 料注塑模、 热固性塑 料注塑模、 热固性塑 料压塑模、挤塑模、吹塑模、真空 吸塑模和其他类塑料模。塑料 模的发展 是随着塑料 设计手册 工业的 发展而发展的，在我 国起步较晚，但发展却很快，特 别是最近几年，无论在质量、技 术和制造能力上，都 有很大发展。但就总体来看，与 国民经济 发展和世界 先进水平相比，差 距仍较大， 一些大型、精密、复杂、高效、长寿命的塑料 模具每年 仍大量进口。据悉目 前全世界 年产出模具约650 亿美元，其中塑料模具 约为260 亿美元。我国1999 年模 具总产值 245 亿元其中塑料模具塑料模具 约为 82 亿元， 2000 年近 100 亿元。七类模具设计制造工艺塑料模具中，注 塑模具所 占比例很大，约占全部模具设计 塑料模具塑料模具的 80%左右。塑料模具 的主要用户是 家用 电器行业、汽车、摩托车行业、电 子音像设备行业、办 公设备行业、建筑材料行业、信 息产业及 各种塑料 制品行业等。目前国内年需 塑料模具 约亿元，真中有 30 多亿元 仍靠进口， 进口量最多的 制造工艺 塑料模具有 汽车摩托 车饰件模具、 大屏幕彩 电壳模具、 冰箱洗衣机模具、通 讯及办公 设备塑壳模具、塑料 异型材模具等。大学 三年的学 习即将结束，毕业设 计是其中 最后一个实践环节， 是对以前 所学的知 识及所掌 握的技能的 综合运 用和检验。随着我国 经济的迅速发展，采 用模具的 生产技术 得到愈来 愈广泛的应用。该塑 件是常用防尘盖，防尘盖是用 来保护不 受磨损的 一个保护盖。它结构 比较简单 易设计且 符合毕业 设计的要求，所以我 决定设计一个有关 防尘盖 的一套模具，（见 防尘盖 的 零件图见图 1）。在实 习的过程 中也成遇 到过类似 是案子所 以对这个 零件也算 比较熟悉，对于一些 特性也都 比较清楚， 所以这是 我做毕业 设计的一 个很不错的选择。第2章塑件分析2.1 塑件 结构分析见零件图，该 零件总体 形状 方形。尺寸如图； 周边都是平面，零件 没 有侧凸台。就此看来 , 产品不复杂， 模具 设计设计 时 不 须设置复 杂 的抽芯机构, ，该零 件属于中 制造工艺 等 复杂程 度。图 2-1 零件图尺寸精度分析技制造工艺 术要求中 制造工艺 提出该塑 件的尺寸公差 MT3（SJ）。由以 上分析可见，该零件的 塑料模具 塑料模具 设计设计 尺寸精度中等偏上，对应的 模具相关零 制造工艺 件的尺寸 加工可以保证。表面 质量分析该零件 的表面要 求没有缺陷、毛刺、无 飞边及要 有一定的 光泽，没有 特别高的表面 料注塑模 质量要求，所以 比较容易实现。综 加工工艺 制造工艺 上 分析可 以看出，注射 时在工艺 参数控制得好的情况下，零件设计计算 的成型要 求可以得到保证。计算塑件 的体积和重 重量计算塑 件重量是 为了选用 注射机及 确定模具型腔数。根 据设计手册可查得ABS 的密度为 =1.05gcm3成型收缩率成 :0.05%成型温度： 180200。塑料模具设计设计计 算塑件 重 的体积：V9.01cm3（通过软件 s 计算）计算塑件 重量： W=V 9.01cm3 1.05gcm3=9.46g考虑到 塑件结构 不太复杂， 需求量中 等固采用一模 4 件的 模具结构， 考虑其 外形尺寸、注 射时所需 压力和工 厂现有的 设备等情况，初步选 用注射机为 SZ-40060。塑件 注射工艺 参 数的确 定查找 塑料 模设 计手册和参考 工厂的实 际应用的情况， ABS的成 型工艺 参 数可作如 下选择。试模时，可根 据实际的 情况作适 当的调整。注塑机类 型螺杆式螺杆转速 (rmin)400喷嘴形式温度直通式 170 180料筒温度 78前段 180 200中段 165 180后段 150 170模具温度50 80注射压力 mpa 60 100保压力 mpa30 50注射时间 s 20 90高压时间 s 0 5冷却时间 s 20 120成型周期 s 50 2002.2 塑件材 料的 塑料 模具设计设计 选择1. 成型前的准备对 ABS的色泽、细度和均匀 度进行检验。由于 ABS的吸水率大约为0.2%0.8%，容易吸湿，成型 前应进行 充分的干燥，干燥至 水分含量0.3%。干 燥条件：用烘箱以 80 85烘 24 小时或 用干燥料斗以 80 烘 12 小时。2. 注射过程塑料 在 注射机 料筒内经过加热、塑化 达到流动状态后，由 计计设计计算 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 4 个阶段。3. 塑件的后处理采用 调湿处理， 其热处理 条件查参考文献 【 1】 中的表 4-7 由处 理温度为 70； 保湿时间为 24 小时。材料 ABS的注 塑成型参 数注射机：螺杆式；螺杆转数（ rmin ）：48；料筒温度（）：前段 200 220；中段 180 200；后段 160 180；喷嘴温度（）：170 180；模具温度（）：5080；注射压力（ MPa）：70 100；成型时间（ s）：注射 2060，保压 0 3，冷却 2090，总周期 50160。材料 ABS性能1. 物理性能ABS树脂是 一种共混物，是丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯共聚物， 英文名Acrylonitrile-butadine-styrene( 简称 ABS)，这 三者的比例为 20：30： 50( 熔点为 175 ) 。只要改变其 三者的比例、化合方法、颗 粒的尺寸，便可以生 产出一系 列具有不 同冲击强 度、流动特 性的品种， 如把丁二烯的成份增加，则其 冲击强度 会得到提高，但是硬度和流动 性就会降低，强度和耐热性变会减少。ABS为 浅黄色粒 状或珠状 不透明树脂，无毒、无味、吸水率低，具有良好 的综合 物理机械性能，如优 良的电性能、耐磨性， 制造工艺 尺寸稳定性、耐化学 制造工艺 性和表面光泽等，且 制造工艺 易于加工成型。缺点 制造工艺 是耐候性， 制造工艺 耐热性差，且易燃。2. 成型性能ABS是由丙烯腈、丁二烯和 苯乙烯三 种化学单体合成。 每种单体都具有不同特性：丙烯 腈有高强度、热稳定 性及化学稳定性；丁 二烯具有坚韧性、抗 冲击特性； 苯乙烯具 有易加工、 高光洁度 及高强度。 从形态上看， ABS 是非结 晶性材料。 中单体的 聚合产生 了具有两 相的三元共聚物，一个是苯乙烯 - 丙烯腈 的连续相， 另一个是 聚丁二烯 橡胶分散相。ABS的特性 主要取决 于三种单 体的比率 以及两相 中的分子结构。这就 可以在产 品设计上 具有很大 的灵活性，并且由此 产生了市 场上上百 种不同品质的 ABS 材料。 这些不同品 质的材 料提供了 不同的特性，例如从 中等到高 等的抗冲击性，从低 到高的光 洁度和高 温扭曲特性等。ABS 具 有良好 的成 型加工性， 制品表面 光洁度高，且 具 有良好的涂装 性和染色性，可电镀成多种色泽。ABS是吸水的塑料，于室温下， 24 小时可吸收 0.2%0.35%水分，虽然 这种水分 不至于对 机械性能 构成重大影响，但注 塑时若湿度超过0.2%，塑 料表面会 受大的影 响，所以对 ABS进行成型加工时，一 定要事先干燥，而且 干燥后的 水分含量应小于 0.2%。3.ABS 的主要性能指标密度 =1.05 g ；收缩率 0.4 0.7%，取值 0.5%.4.ABS 成型塑 件的主要 缺陷及消除措施主要缺陷：溢料飞边、气泡、熔接痕、烧焦及黑纹、光泽不良；消除措施：增大注射压力、提高模具温度、加排气槽、充分预干燥。第 3 章制造工艺 塑料模具 注射模的结构设计注射模结构 机械设计 设计主要包括：分 型面选择、模具型 腔 数目的确 定及型腔 的排列方 式和冷却 水道布局 以及浇口 位置设置、 模具工作零件的 结构设计、侧向分型与抽芯机 机械设计 构的设计、推出机 构的设计设计等内容。3.1 型腔数目的确定该塑件精 度要求不高，但 需求量 中等，固 应选多腔 模更为合适。它可以 提高生产效率，降低 计计塑件的整体成本。 生 产经验表明，每增加 一个型腔，塑件的 尺 寸精度 将降低 4%。按注 射机的最 大注射量 计算型腔数目 型腔数目 n n (Kmp-m1)m式中 K: 注射机最 大注射量 的利用系数，取 0.8mp： 注射机最大注射量， gm1： 浇注 设计计算 系统 凝料量， gm：单个塑 设计计算 件的质量， g设计计算 经过计算 设计计算 和产量的要求， n 取 4，采用一模 4 件的形式。3.2 型腔的分布由于型腔 的排布与 浇注系统 密切相关的，所以在 塑料模具 模具设计时应综合 加以考虑。 型腔的排 布应使每 个型腔都能通过 浇注系统 模具设计 从总压力中 均等地分 得所需的 足够压力， 以保证塑 料熔体能同时均匀 地充填每个型腔，从 而使各个 型腔的塑 件内在质 量均一稳定。图 3-1 型腔分布3.3 分型面的设计计模具设计中，分型面 的选择很关键，它决 定了 模具的结构。分 型面与模 具的整体结构、浇注系 统的设计、塑件的 设计设计脱模和模 具的制造 工艺等有关，因此分 型面的选 择是注射 模设计中 的一个关键步骤。应根据分 型 面选择原则和塑件的成型要 求来选 择分型面。该塑件表面 质量无特殊要求，结 构也比较间单，固选 平直分型面。如图 3 如何 确定分型面，需要 考虑的因 素比较复杂。由于分 型面受到 塑件在模 具中的成型位置、 浇注系统 设设计、塑件的 结构工艺 性及精度、嵌件位置 形状以及 推出方法、模 具的制造、排气、操 作工艺等 多种因素的影响，因 此在选择 分型面时应综合 分析比较，从 几种方案 中优选出较为合理的方案。选择 分型面 时一般应 遵循以下 几项原则：（1）分型面应 选在塑件 外形最大轮廓处。（2）便 于塑件顺利脱模，尽量使塑件 开模时留 在动模一边。（3）保证塑 件的精度要求。（4）满足 塑件的外观 质量要求。（5）便于模 具加工制造。（6）对排气 效果的影响。图 3-2 分型面3.4浇注系统设设计浇 注系统是 指模具中 由注射机 喷嘴到型 腔之间的 进料通道。普通浇注 系统 一般由主流道、分流道、浇 口和冷料 穴等四个 部分组成。浇注系 统的设计 是 模具设计 的一个重要环节，设 计合理与 否对塑件的性能、尺寸、内外部质量及 模具结构、塑 料的利用率等 有较大的 影响。对浇 注系 统进 行设计时，一般 应遵循如 下基本原则。(1). 了解模具设计 机械设计 塑件的成 型性能(2). 尽量 避免或减 少产生熔接痕(3). 有利 于型腔中 气体的排出(4). 防止型 芯的变形 和嵌件的位移(5). 尽量 采用较短 的流程充满型腔(6). 流 动距离比 和流动面 积比的校核主流道主 流道是 指 浇注系 统中从注 射机喷嘴 与模具接 触处开始 到分流道 为止的塑 制造工艺 料熔体的 流动通道， 是熔体最 先流经模 具的部分，它的形状 与尺寸对塑 料熔体 的流动速 度和充模时间 有较 大的 影响，因此必须 使熔体的 模具设计 温度降和 压力损失最小。根据设计手 册查得 XZ-Z-400 型注 模具设计射机喷嘴 模具设计的有关尺寸：喷嘴前端孔径： d0=4mm；喷 嘴前端 球面半径： R0=12mm；根 据模具主 流道与喷 嘴的关系R=R0+(1 2)mmd=d0+(0.5 1)mm取主流道 球面半径 R=13mm；取主流道 的小端直径 d=4.5mm.为了便 于将凝料 从主流道中拔出，将主流道设 计成圆锥形，其锥度为 1o 3o，经换算 得 大端直径 D= 8.5mm。为了使 熔料顺利 进入分流道，可在主 流道出料 端设计半径 r=3mm的圆弧过渡。图 3-3 主流道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 是改变熔体流向，使 其以平稳 的流态均 衡地分配 到各个型腔。设计时 应注意尽 量减少流 动过程中 的热量损失与 压力损失。分流 道的形状及尺寸，应根据 塑件的体积、壁厚、形状的 复杂程度、注射速率、 分流道长 度等因素来确定。本塑 件的形 状 不算太复杂，熔料填充型腔 比较容易。 根据型腔 的放置方 式可知分 流道的长度不长，为 了便于加工起见，选 用形状为 圆形分流道，查 塑料模设 设计计算计手册得 R=3mm。塑料 迅速冷却， 只有内布 的熔体流 动比较理想，因此分流道表面粗糙度一般取 Ra1.6mm浇 口形式及 位置的选 择浇口亦称进料口，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 到塑件能否完好、高质量地 注射成型。浇口可分成 限制性浇 口和非限制性浇 口两大类。按浇口的结 构形式和特点，常用 的浇口可 分为以下 几种形式。(1).直接浇口(2).中心浇口(3). 侧浇口(4). 环形浇口(5). 轮 辐式浇口(6).爪形浇口(7). 侧浇口(8). 侧浇口按此 零件对外 表面的要求 : 该零件 的表面要 求没有明 显的缺陷、毛刺、无 飞边及要 有一定的 设计手册 光泽。 模具设计时，浇口 的位置及尺寸要求 比较严格， 初步试模 后还需进 一步修改 浇口尺寸， 无论采用何种浇口， 其开设位 置对塑件 设计设计成型及质 量影响很大，因此合理选择浇 口的开设 位置是提 高质量的 重要环节， 同时浇口 位置的不同还影响 模具结构。 总之要使塑件 具有良好 的性能与外表， 一定要认真考虑浇口 位 置的选 择，通常 要考虑以下 几项原则：(1) 浇口应 开设在塑 件壁厚最大处。(2) 必须 尽量减少熔接痕。(3) 应有利 于型腔中气体排出。 (4) 考虑 分子定向影响。(5) 避免 产生喷射和蠕动。(6) 浇口处避免 弯曲和受 冲击载荷。(7) 尽量缩短 流动距离。综合以上分析，浇口 选择侧浇口 位置见图 4。图 3-4 浇口的位置剪切速 率的校核生产 实践表明， 当注射模 主流道和 分流道的 剪切速率 R=5.8 10510S、浇口的 剪切速率 R=1010S时，所成型的 塑件质量最好。对一般 热塑性塑料，将以 上推荐的 剪切速率 值作为计算依据，可 用以下经 验公式表示：R=式中 q 体积流量（ CMS）； R 设计计算 浇注系统断面当量半径（ CM）。主流道剪 切速率校核Q=0.8QT=338.2 1.5=225.5（CMS）T 注射时间： T=2.5 （S）；R 主流 道的平均 当量截面半径： R=0.538（ CM）d 主流 道小端直径， d=0.63 （ CM）； d主流道 大端直径，d=1.2（ CM）R= 3.1 158.9(3.14 0.278 3)=1.47 10 S5 101.47 10510 ( 满足条件 )浇口剪切 速速率的校核R= =3.67 152(3.14 0.42 3)=1.45 103 S22其中：浇口面积S=4 (D2 -D1 ), 当量面积 S=R所以 R=7mm。单从计算上看，交口 制造工艺 剪切速率偏小。但 由于模具 比较特殊，为一模 4 腔，无分流道，制造工艺 制造工艺 模具设计 压力损失少，进料速度快，成型 比较容易， 传递压力好，所以浇口的 剪切 速率是合适的。从以 上的计算结果看，流 道与浇口剪 切速率 的值都落 在合理的范围内，证明流 道与浇口的尺寸取值是合理的。3.5 成型零件结构设计定模的结构设计根据 模具的 结 构形式，考 虑加工的 难易程度 塑 模具设计计模具设计和材料的 模具设计 价值利用等因素，定 设计手册 模的结构很简单，加 模具设计 工没有特 模具设计 别的困难， 模具设计 所以定模 芯采取整 体式结构， 其结构见总装图。 动模的 机械设计 结构设计成型 塑件内表 面的零件 称凸模或型芯，主要 有主型芯、小型芯、螺 纹型芯和螺纹型环等。对于结 构简单的容器、壳、罩、 盖之类的塑件，成型 其主体部分内表 面的零件 模具设计 称主型芯或凸模， 而将 成型其他 小孔的型 芯称为小 型芯或成型杆。主型芯的结构设计按结 构主型芯 可分为整 体式和组 合式两种组合 式结构：为 了便于加工，形状复杂型 芯往往采用镶嵌 制造工艺组合式结 构。 这种构是 将型芯单 独加工后， 再镶入模板中。所以 我们采取 动模型芯采取 组 合式结 构，将 型芯割开 以便加工。其凸模型芯凹 模具设计 模的 结构 形式另见模具总装图。型腔侧 壁厚 度计算(1) 凹模型腔侧壁厚度设设计计计计算凹模型 腔为组合式型腔，按 强度条件 计计算公式S R-r=r( -2p)12-1进 行计计算。式中各参数分别为：p=50Mpa(选定值 ) ； =0.05mm； =160MPar=28mmS R-r=r( -2p)12-1=28( 50)12-116.8mm一 般在加工 时为了加工方便，我们通常会取整数，所加工工艺以凹模型 腔侧壁厚度为 17。(2) 凹模 底板厚度计算按强度条件 计计算，型腔地板厚为：p=50 Mpar=28mm =160MPa3Qv：冷 却水体积流量， mminM：单位 时间注射 入模具内 的树脂质量， kg每小 时注射次数，n=60 （次）；G每次 的注射量 (KG)， G=217.6 10；C塑料 的比热容 (KJKG ) ，C=1.9t 熔融 塑料进入 型腔的温度， t=220 ；t 塑件脱模温度，t=60 。Q=3.6A (t t)=3.6 4153 10130（ 22050）；=325.12KJ= 0.075+0.350.78=0.41 ，A=2BL=2250 23010=0.081m；A=4BH =422025010=0.22m）；t 模具 平均温度， t=50 ；t 室温， t=20 。Q=20.8 A ()()=20.8 0.220.8 （）（） =128.7 KJToolbox User s Guide, 20031415 杨关全 . 模具设计 与制造基础 . 北京：北京师范 大 学出版社， 2005