电源适配器的注塑模具设计【塑料注射模】

电源适配器的注塑模具设计摘 要本课题研究的是电源适配器注塑模具设计。本设计对电源适配器零件进行了工艺分析，确定了电源适配器的分型面及成型方法。塑件的材料采用 ABS，同时根据生产纲领，设计了一模两腔的注塑模具，然后重点阐述塑料电源适配器零件注塑模的主要内容部分，主要有：根据零件的大小等确定型腔数目及校核，注塑机类型和规格选择及有关工艺参数的校对，浇注系统的设计，成型零件设计，脱模机构设计，导向机构设计，冷却机构设计以及排气系统设计。并对模具结构与注塑机的规格进行了匹配校核。完成电源适配器的注塑模具总体装备结构设计和相关主要零件的设计。关键词：电源适配器，注塑模具，一模两腔；浇注系统IAbstractThis research is the design of injection mould for power adapter. The design of the power adapter parts of the process analysis, determine the power adapter parting surface and forming method. Plastic parts made of ABS, at the same time according to the production program, the injection mold two cavity of the first mock exam design, and then focuses on the main content of the power adapter plastic parts of injection mold parts, mainly include: according to the size of parts to determine the number of cavity and check, injection molding machine type and specification selection and proofreading related parameters, design the gating system design, molding parts, demoulding mechanism design, the design of steering mechanism, a cooling mechanism design and exhaust system design. And the mold structure and the injection molding machine specifications matching check. Complete the design of the injection mould overall power adapter equipment structure design and related parts.Keywords: power adapter, two cavity injection mold, the first mock exam; Gating SystemII目 录1 引言 .12 塑件成型工艺的可行性分析 .42.1 塑件分析 .42.2 塑件结构分析 .42.3 塑件成型工艺分析 .42.4 塑件材料分析 .52.4.1 ABS 的成型特性与工艺参数 .52.4.2 收缩率 .62.5 ABS 的注射成型过程及工艺参数 .63 注射成型机的选择与成型腔数的确定 .83.1 注射成型机的选择 .83.1.1 估算零件体积和投影面积 .83.1.2 锁模力 .83.1.3 选择注射机及注射机的主要参数 .83.2 注塑机的校核 .93.3 成型腔数的确定 .104 注射成型工艺方案及模具结构的分析确定 .1141 注射成型工艺过程分析 5.114.2 浇注系统的作用 .124.3 浇注系统的组成 .124.4 主流道设计 .124.5 估算主流道凝料体积： .145 成型零件结构设计 .155.1 分型面的设计 .155.1.1 分型面的分类 .155.1.2 分型面的分类及选择原则 .155.1.3 分型面的确定 .165.2 型腔的分布 .16III5.3 凹模的结构设计 .175.4 凸模的结构设计 .175.5 模具成型零件的工作尺寸计算 .176 排气系统的设计 .216.1 排气不良的危害 .216.2 排气系统的设计方法 .217 导向与脱模机构的设计 .227.1 导向机构的作用和设计原则 .227.1.1 导向机构的作用 .227.1.2 导向机构的设计原则 .237.2 导柱、导套的设计 .237.2.1 导柱的设计 .237.2.2 导套的设计 .247.2.3 导向孔的总体布局 .247.3 脱模推出机构的确定 .248 冷却系统设计 .268.1 冷却系统的设计原则： .268.2 温度调节对塑件质量的影响 .268.3 对温度调节系统的要求 .278.4 冷却装置的设计要点 .278.5 冷却系统设计计算 .278.5.1 冷却系统的计算 .288.5.2 冷却水道的结构 .309 其它结构零部件的设计 .32结论 .34致 谢 .35参考文献 .3601 引言近年来，随着我国经济的腾飞，塑料成型加工机械和成型模具发展十分迅速，高效，自动化，大型，微型，精密，高寿命的模具在整个模具行业中所占的比例越来越大。我国大型、复杂、精密、高效和长寿命模具又上了一个新台阶，不少种类模具已能替代进口模具，模具 CAD/CAM 技术得到了较快推广应用并取得了良好效果，快速成形制造技术和设备有了长足发展并已开始进入实用推广阶段，高速铣等新一代制造技术已被人们重视并开始应用。从模具使用角度来说，要求高效，自动化，操作简便；从模具制造角度，要求结构合理，制造容易，低成本。现代塑料制品生产中，合理的加工工艺，高效的设备，先进的模具是必不可少的三项重要因素。模具与其他机械产品比较，一个重要特点就是技术含量高、净产值比重大。随着化工、轻工产业的快速发展，我国的模具工业近年来一直以每年 1315左右的增长速度高速发展，而各行业对模具的要求也越来越高。面对市场的变化，有着高技术含量的模具正在市场上崭露头角。随着工业发展，工业产品的品种、数量越来越多；对产品质量和外观的要求，更是日趋精美，华气。因此，结合中国具体情况，学习国外模具工业建设和模具生产的经验，宣传、推行科学合理化的模具生产，才能推进模具技术的进步。注塑成型是热塑性塑料制件最重要的加工方法。用此方法加工成型的塑料制件，其品种与样式之多是其他成型方法无可比拟的。起过程是借助与螺杆的推力，将已塑化的塑料熔体注入闭合的模具型腔内，经冷却固化定型后开模得到塑件。因此，构成注塑成型的三个必要条件：一是塑件必须以熔融状态进入模腔；二是塑料溶体必须要有足够的压力和流速，以确保及时的充满整个模腔的各个角落；三是需有符合制件形状和尺寸并满足成型工艺的要求的模具。注塑成型技术与其他成型技术相比较有其独特的优势，表现在以下几个方面：其一是成型物料的熔融塑化和流动造型是分别是在塑料筒和模腔两处进行，模具可以始终处于是溶体很快冷凝或交联固化的状态，从而有利于缩短成型周期；其二是先锁紧模具然后才将塑料溶体注入，加之具有良好的流动性的溶体对模腔的磨损很小，因而可以用一套模具大批量成型复杂零件，表面图形与标记清晰和尺寸精度较高的制品；其三是成型过程的合模、加料、塑化、注塑、启模和顶出制品等全部成型操作均由注塑机自动完成，从而使注塑工艺容易全自动化和实现程序控制。但我1们也要看到注塑成型的不足之处，由于冷却条件的限制，很难用这种技术制的无缺陷、壁厚的变化又较大的热塑性塑料制品，另外由于注塑机和注塑模具的造价很高，成型设备的启始投资较大，所以注塑技术不适合于小批量制品的生产。注塑成型又称注射模塑或注射成型，是热塑性塑料制品成型的一种重要方法。除极少数几种热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以用此方法成型塑件。注塑成型可以成型各种形状、满足众多要求的塑料制件。注塑成型已经成功地运用于某些热固性塑料制件、甚至橡胶制品的工业生产中。注塑成型的过程是，将粒状或粉状塑料从注射机的料斗送入加热的料筒，经加热塑化成熔融状态，由螺杆（或柱塞）施加压力而通过料筒底部的喷嘴注入低温的、闭合的模具型腔中，经冷却硬化而保持模腔所赋予的形样，开模取得所注塑成型塑件，在操作上完成了一个周期。注塑成型是塑料模塑成型的一种重要方法，生产中已有广泛的应用。它具有以下几方面的特点：成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸准确、带有金属或非金属嵌件的塑料制件。对成型各种塑料的适应性强。目前，除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以用此方法成型，某些热固性塑料也可以采用注塑成型。生产效率高，易于实现自动化生产。注塑成型所需设备昂贵，模具结构比较复杂，制造成本高，所以注塑成型特别适合大批量生产。本次毕业设计课题来源于生活，应用广泛，塑件的外形简单，但成型难度大，模具结构较为复杂，对模具工作人员是一个很好的考验。它能加强对塑料模具成型原理的理解，同时锻炼对塑料成型模具的设计和制造能力。本次设计以电源适配器注塑模具为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。能很好的学习致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过的基础课程融会到综合应用本次设计当中来，所谓学以致用。在设计中除使用传统方法外，同时引用了 CAD、UG 等技术，使用Office 软件，力求达到减小劳动强度，提高工作效率的目的。22 塑件成型工艺的可行性分析2.1 塑件分析图 2.1 塑件三维图 2.2 塑件结构分析该塑件为壳体塑件，壁厚为 2 mm，结构如图 2.1 所示。材料为 ABS，成型工艺性好，可以注射成型。2.3 塑件成型工艺分析（1）精度等级 根据塑件的用途以及塑料的性质分析其表面质量，确定塑件的精度等级要求为：IT4 ；其中塑件的表观缺陷是其特有的质量指标，包括缺料，溢料与飞边，凹陷与缩瘪，气孔，翘曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的决定性因素，通常要比塑件高出一个等级。（2）脱模斜度 为了便于塑件从模腔中脱出或从塑件中抽出型芯，塑件设计时须考虑其内外壁面应该有足够的脱模斜度。最小脱模斜度与塑料性能、塑件几何形状有关。该塑件壁厚约为 3mm，大开口处有 5 的斜角，小开口处有 3 的倾角，这3样足以使型芯很容易抽出。为了容易使大的侧抽芯容易抽出可以查参考文献 1 中的表 2-19 ，脱模斜度（型芯）：12.4 塑件材料分析本塑件采用 ABS 材料，下面对其成型特性进行分析。2.4.1 ABS 的成型特性与工艺参数丙烯腈-丁二烯- 苯乙烯共聚物 ABS 树脂微黄色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。因此 ABS 树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。同时具有吸湿性强，但原料要干燥，它的塑件尺寸稳定性好，塑件尽可能偏大的脱模斜度。ABS 塑料主要的性能指标：密度 (Kg.dm-3) 1.131.14收缩率 % 0.30.8熔 点 130160热变形温度 45N/cm 6598弯曲强度 Mpa 80拉伸强度 MPa 3549拉伸弹性模量 GPa 1.8弯曲弹性模量 Gpa 1.4压缩强度 Mpa 1839缺口冲击强度 kJ/ 1120硬 度 HR R6286体积电阻系数 cm 1013击穿电压 Kv.mm-1 15介电常数 60Hz 3.7ABS 的注射成型工艺参数: 注塑机类型：螺杆式喷嘴形式： 通用式 料筒一区 1501704料筒二区 180190料筒三区 200210喷嘴温度 18019模具温度 5070注塑压 60100保压 4060注塑时间 25保压时间 510冷却时间 515周期 1530后处理 红外线烘箱 温度（70） 时间（0.31）2.4.2 收缩率ABS 具有较高的机械强度，流动性好，易于成型，成型收缩率小，理论计算收缩率为 0.55%，溢料值为 0.04mm，比热容较低，在模具中凝固较快，模塑周期短，制件尺寸稳定，表面光泽。2.5 ABS 的注射成型过程及工艺参数1 ）注射成型过程 （1）成型前的准备。对 ABS 的色泽、粒度和均匀度等进行检验， ABS 成型前必须进行干燥，处理温度 6080，干燥时间 2h。 （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，由模具的浇注系统进入模具的型腔成型，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。 （3）塑件的后处理（退火）。退火处理的方法为红外线灯、烘箱，处理温度为70，处理时间为 2h4h。 2）注射工艺参数 （1）注射机：螺杆式，螺杆转速为 48rmin。（2）料筒温度 t：前段 170190；中段 170190；后段 140160。 5（3）模具温度 t：3265； （4）注射压力（pMPa）：40110； （5）成型时间（s）：30（注射时间初取 1.6，冷却时间取 20.4，辅助时间取8）。以上资料来源：参考资料 2 p43 表 8.3-10 常用热塑性材料成型条件63 注射成型机的选择与成型腔数的确定3.1 注射成型机的选择 3.1.1 估算零件体积和投影面积用 UG 建模分析知塑件体积为体积：V=11.6cm 3，单侧投影面积为：A=1489.3561mm2，由于此模具浇注系统采用测浇口，其浇注系统凝料较小，浇注系统的体积大约为 10 cm3，由于采用的是一模 2 腔 固 V 总=2 x V 塑 +V 浇 =2 X11.6+10 =33.2cm3因为 ABS 的平均密度为 p=1.05g/cm，故：M=PV M 零=11.6X1.05=12.18g3.1.2 锁模力计算其所需锁模力为：F 锁 =AP 型=1489.356145Mp=67.02KN （3.1）3.1.3 选择注射机及注射机的主要参数由此考虑塑件大批量生产，以及以上的从温度、压力、时间、模具高度等方面考虑，查表附录（塑料成型工艺与模具设计）初步选用注射机为 XS-ZY-125。7注射机 XS-ZY-125 参数：额定注射量：125mm 2最大成型面积：320cm柱塞直径：42mm注射压力：120Mpa模板尺寸：428450（mmmm）柱杆空间：260290(mmmm)锁模力：900KN喷嘴圆弧半径：12mm喷嘴孔径：4mm最大开模行程：300mm模具最大厚度：300mm模具最少厚度：200mm 3.2 注塑机的校核（1） 最大注塑量效核 材料的利用率为 500/840=0.60，符合注塑机利用率在0.30.80 的要求。（2） 注射压力的效核 所选注塑机的注塑压力需大于成型塑件所需的注射压力，ABS 塑件的注塑压力一般要求为 70125MPa ，所以该注塑机的注塑压力符合条件。（3） 锁模力效核 高压塑料熔体充满型腔时，会产生使模具沿分形面分开的胀模力，此力的大小等于塑件和流道系统在分形面上的投影等于型腔压力的成积。胀模力必须小于注塑机额定锁模力。型腔压力 Pc 可按下式粗略计算：Pc=kP（ MPa） （3.2）式中： Pc 为型腔压力，MPa；P 为注射压力， MPa；K 为压力损耗系数，通常在 0.250.5 范围内选取。所以 ， Pc=KP=0.37120=45MPa，型腔压力决定后，可按下式校核注塑机的额定锁模力： 8TKpcA （3.3）式中： T 为注塑机的额定锁模力，KN；A 为塑件和流道系统在分形面上的投影面积，mm 2；K 为安全系数，通常取 1.11.2；KpcA=1.2451489.3561=80.4KN （3.4）所以 T=900KN KpcA 成立，即该注塑机的锁模力符合要求。3.3 成型腔数的确定以机床的注射能力为基础，每次注射量不超过注射机最大注射量的 80%计算：（3.5）件浇WS8.012.85X=7.3式中： N-型腔数S-注射机的注射量（ g）W 浇-浇注系统的重量（g）W 件-塑件重量（g）因为，N=7.32所以，此模具型腔为一模 2 腔结构合理。94 注射成型工艺方案及模具结构的分析确定41 注射成型工艺过程分析根据塑件的结构、材料及质量，确定其成型工艺过程为：第一步：为使注射过程顺利和保证产品质量，应对所用的设备和塑料作好以下准备工作。（1）成型前对原材料的预处理根据注射成型对物料的要求，检验物料的含水量，外观色泽，颗粒情况并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标，对原材料进行适当的预热干燥，ABS 材料吸水率极低，成型前一般不必进行干燥处理。如有需要，可在 70 80 下干燥24 h。（2）料筒的清洗在初用某种塑料或某一注射机之前，或者在生产中需要改变产品、更换原料、调换颜色或发现塑料中有分解现象时，都需要对注射机（主要是料筒）进行清洗或拆换。柱塞式注射机料筒的清洗常比螺杆式注射机困难，因为柱塞式料筒内的存料量较大而不易对其转动，清洗时必须拆卸清洗或者采用专用料筒。对螺杆式通常是直接换料清洗，也可采用对空注射法清洗。 （3）脱模剂的选用脱模剂是使塑料制件容易从模具中脱出而敷在模具表面上的一种助剂。一般注射制件的脱模，主要依赖于合理的工艺条件与正确的模具设计。在和产上为了顺利脱模，常用的脱模剂有：硬脂酸锌，液体石蜡（白油），硅油，对 ABS 材料，可选用硬脂酸锌，因为此脱模剂除聚酰胺塑料外，一般塑料都可使用。第二步: 注射成型过程完整的注射过程表面上共包括加料、塑化、注射入模、稳压冷却和脱模几个步骤，但实际上是塑化成型与冷却两个过程。第三步：制件的后处理注射制件经脱模或机械加工后，常需要进行适当的后处理，目的是为了消除存在的内应力，以改善和提高制件的性能及尺寸稳定性。制件的后处理主要有退火和10调湿处理。该塑料制件材料为 ABS，就采用退火处理 13 小时。4.2 浇注系统的作用 浇注系统是塑料熔体由注塑机喷嘴通向模具型腔的流动通道，因此它应能够顺利的引导熔体迅速有序地充满型腔各处，获得外观清晰，内在质量优良的塑件。对浇注系统设计的具体要求是：对模腔的填充迅速有序；可同时充满各个型腔；对热量和压力损失较小；尽可能消耗较少的塑料；能够使型腔顺利排气；浇注道凝料容易与塑料分离或切除；不会使冷料进入型腔；浇口痕迹对塑料外观影响很小。4.3 浇注系统的组成浇注系统组成是：主流道、分流道、浇口、冷料井。4.4 主流道设计 主流道通常位于模具的入口处，其作用是将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。其形状为圆锥形，以便于塑料熔体得流动及流道凝料的拔出。热塑性塑料注塑成型用的主流道，由于要与高温塑料及喷嘴反复接，所以主流道常设计成可拆卸的主流道衬套1。浇口套的尺寸设计要求：（1）浇口套与注射机喷嘴接触处球面的圆弧度必须吻合。设模具浇口套球面半径为 R，注射机球面半径为 r，其关系式如下：SR = SR1+(1 2)=12+1=13mm; （4.1）（2）浇口套进口的直径 d 应比注射机喷嘴孔 d1 直径大 0.52mm。很据模具特点和设计要求浇口套的长度为 61.6mm。D=3+0.6=3.6mm （4.2）（3）浇口锥度为 311（4）主流道衬套的固定因为采用的有托浇口套，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定圈也是标准件，外径为 100mm，内径 36mm。具体固定形式如下图：图 4.2 定位圈和浇口套的 3D 图（5） 浇口设计 浇口是连接分流道和型腔之间的一段细短流道（除直接浇口外），是塑料熔体进入型腔的入口。它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、位置及尺寸对塑件的成型性能及成型质量影响很大。合理选择浇口的位置是提高塑件质量的重要环节，浇口位置不同，也将直接影响模具的结构根据本设计中产品的外观要求和模具的二板式结构，浇口形式侧浇口形式，其优点是浇口便于机械加工，易于保证加工精度。浇口的示意图和尺寸可见图12图 4.3 浇口形式4.5 估算主流道凝料体积：Q 塑件 = = 13.25cm3 )65.3.83.(1275)(12 22dDh135 成型零件结构设计5.1 分型面的设计 5.1.1 分型面的分类实际的模具结构基本上有三种情况：A、型腔完全在动模一侧；B、型腔完全在定模一侧；C、型腔各有一部分在动定、模中。5.1.2 分型面的分类及选择原则1、分型面的位置应开设在塑件截面尺寸最大的部位，便于脱模和加工型腔。2、分型面应使模具分割成便于加工的部件，以减少机械加工的困难。以使得模具零件易于加工。3、分型面的选择应有利于保证塑件尺寸精度要求。4、分型面应尽可能选择在不影响塑件外观的部位，而且在分型面处所产生的飞边应容易修整加工，从而有利于保证塑件的外观质量。5、应满足塑件的使用要求，即从使用的角度避免脱模斜度、推杆及浇口痕迹等工艺缺陷影响塑件功能。6、为便于塑件脱模，应尽可能使塑件在开模时留在下模或动模部分，易于设置和制造简便易行的脱模机构。若塑件有侧孔时，应尽可能地将侧型芯设在动模部分，避免定模抽芯7、考虑锁模力，分型面的选择应尽可能减少塑件在分型面上的投影面积。8、考虑侧向抽拔距，一般机械分型面抽芯机构的侧向抽拔距都较小，因此选择的分型面应使抽拔距离尽量短。9、尽量方便浇注系统的布置。10、为了有利于气体的排出，分型面应尽可能与料流的末端重合。11、考虑注塑机的技术规格，是模板间距大小合适。 12、选择分型面时根据塑件的使用要求和所用塑料，要考虑飞边在塑件上的部位。1413、选择分型面时，应考虑减小由于脱模斜度造成塑件的大小端尺寸差异。总而言之，分型面形状应尽可能的简单，以便于模具的制造和塑件的脱模。5.1.3 分型面的确定鉴于以上的要求，在该模具中分型面只能设在塑件截面尺寸最大的部位，如下图截面位置。 图 5.1 分型面位置5.2 型腔的分布 模具型腔在模板上的排列方式通常有圆形排列、H 形排列、直线排列、对称排列及复合排列等。综合考虑模具设计为一模 2 腔，零件镜像对称。15图 5-2 型腔分布5.3 凹模的结构设计凹模用于成型塑件的外表面，又称为阴模、型腔。按其结构的不同可分为整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式和四壁镶嵌式 5 种。总体上说，整体是强度、刚度好，但不适于复杂的型腔。镶嵌式采用组合的模具结构，是复杂型腔加工相对容易，可避免采用同一材料，可利用拼接间隙排气，但刚度较差易于在塑件表面留下镶嵌块的拼接痕迹，模具结构复杂。由于该模具结构一般，又属于中小型模具，外表面又要求一般，所以凹模板采用整体式。5.4 凸模的结构设计 凸模用于成型塑件的内表面，又称型芯、阳模。凸模按结构分为整体式和镶拼组合式两类。由于凸模的加工相对凹模容易，所以大多数的凸模是整体式的，尤其是在小型模具中型芯、模板常做成一体。5.5 模具成型零件的工作尺寸计算 工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要包括：凹模、凸模的径向尺寸（含长、宽尺寸）与高度尺寸，以及中心距尺寸等。为了保证塑件质量，模具设计时必须根据塑件的尺寸与精度等级确定相应的成型零部件工作尺寸与精度。其中影响模具尺寸和精度的因素很多，主要包括以下几个方面7：1、成形收缩率：在实际工作中，成形收缩率的波动很大，从而引起塑件尺寸的误差很大，塑件尺寸的变化值为16s=(Smax-Smin)Ls （5.5）式中： s 为塑件收缩波动而引起的塑件尺寸误差（mm）；Smax 为塑料的最大收缩率（%）；Smin 为塑料的最小收缩率（%）；Ls 为塑件尺寸（mm）。一般情况下，由收缩率波动而引起的塑件尺寸误差要求控制在塑件尺寸公差的1/3 以内。2、模具成形零件的制造误差：实践证明，如果模具的成形零件的制造误差在IT7IT8 级之间，成形零件的制造公差占塑件尺寸公差的 1/3。3、零件的磨损：模具在使用过程中，由于种种原因会对型腔和型芯造成磨损，对于中小型塑件，模具的成形零件最大磨损应取塑件公差的 1/6，而大型零件，应在1/6 之下。4、模具的配合间隙的误差：模具的成形零件由于配合间隙的变化，会引起塑件的尺寸变化。模具的配合间隙误差不应该影响成形零件的尺寸精度和位置精度。综上所述，在模具型腔与型芯的设计中，应综合考虑各种影响成形零件尺寸的因素，在设计时进行有效的补偿。由于影响因素很不稳定，补偿值应在试模后进行逐步修订。通常凹模、凸模组成的模腔工作尺寸简化后的计算方法有平均收缩率法和公差带法两种。其中平均收缩率法以平均概念进行计算，从收缩率的定义出发，按塑件收缩率、成形零件制造公差、磨损量都为平均值的计算，公式如以下 7：（1）凹模的內形尺寸：L =L (1+k)-(3/4) （5.6）凹 塑 3式中： L 为型腔內形尺寸(mm)；凹L 为塑件外径基本尺寸(mm),即塑件的实际外形尺寸；塑K 为塑料平均收缩率(%)，此处取 0.5%；s 为塑件公差，查表知 ABS 塑件精度等级取 5 级；塑件基本尺寸在1014mm 范围内取 0.32mm;1824mm 范围内取 0.32mm;3040mm 范围内取 0.56mm;在 5065mm 公差取 0.74mm；塑件基本尺寸在 6580 范围内其公差取 0.86mm;在17100120mm 公差取 1.14mm.所以型腔尺寸如下：L1=60(1+0.005)-(3/4)0.74 =59.74374.025.0L2=12.5(1+0.005)-(3/4)0.32 =12.322. 13.0型腔深度的尺寸计算：h =h (1+k)-(2/3) （5.7）凹 塑 3式中： h 模/型腔高度尺寸(mm)；凹h 为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸；塑s 、K 含义如（1）式中。所以型腔高度为：H1=30(1+0.005)-(2/3)0.50 =29.82350.17.0H2=10.46(1+0.005)-(2/3)0.32 =10.32.02）凸模的外形尺寸计算： L =L (1+k)+(3/4) （5.8）凸 塑 3式中： L 模/型芯外形尺寸(mm)； 凸L 为塑件內形基本尺寸(mm),即塑件的实际內形尺寸；塑s 、k 含义如（1）式中。由于该塑料的收缩率不大为 0.5%，故只需在型腔尺寸比较大的考虑其收缩率，在尺寸小的地方不用考虑由收缩率引起的尺寸偏差。所以型芯的尺寸如下：L1=22（1+0.005）+（3/4）0.44 =22.4434.0015.L2=6（1+0.005）+（3/4）0.24 =6.21 2.08.型芯的深度尺寸计算：H 凸 =h (1+k)+ (2/3) (5.9）塑 3式中： h 为凸模 /型芯高度尺寸(mm) ；凸18h 为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸；塑s 、k 含义如（1）式中。型芯的高度分别为：H1=21.75（1+0.005）+（2/3）0.44 =22.1534.0015.H2=2（1+0.005）+（2/3）0.20 =2.142. 7.196 排气系统的设计从某种角度而言，注塑模也是一种置换装置。即塑料熔体注入模腔同时，必须置换出型腔内空气和从物料中逸出的挥发性气体7。排气系统的设计相当重要。 6.1 排气不良的危害 增加熔体充模流动的阻力，是型腔充不满； 在制品上呈现明显可见的熔接缝，其力学性能降低； 滞留气体时塑件产生质量缺陷； 型腔内气体受到压缩后产生瞬时局部高温，使塑料熔体分解； 由于排气不良，降低了充模速度。6.2 排气系统的设计方法 利用分型面排气是最好的方法，排气效果与分型面的接触精度有关； 对于大型模具，可以用镶拼的成型零件的缝隙排气； 利用顶杆与孔的配合间隙排气； 利用球状合金颗粒烧结块渗导排气； 在熔合缝位置开设冷料穴本模具可以利用配合间隙排气，通常中小型模具的简单型腔，可利用推杆、活动型芯以及双支点的固定型芯端部与模板的配合间隙进行排气，这里不再单独设计排气槽。207 导向与脱模机构的设计导柱导向机构是利用导柱和导向孔之间的配合来保证模具的对合精度。注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构内容包括：导柱和导套的典型结构；导柱和导向孔的配合以及导柱的数量和布置。导柱导向机构用于动、定模之间的开合模导向。锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。这里用导柱导向机构导向开合模，用复位杆来导向脱模机构的运动。设计导柱和导套需要注意的事项有：1）合理布置导柱的位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度；导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的 1/3处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置，或不等直径对称布置。2）导柱工作部分长度应比型芯端面高出 68 mm，以确保其导向与引导作用。3）导柱工作部分的配合精度采用 H7/f7，低精度时可采取更低的配合要求；导柱固定部分配合精度采用 H7/k6；导套外径的配合精度采取 H7/k6。配合长度通常取配合直径的 1.52 倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，降低加工难度。4）导柱可以设置在动模或定模，设在动模一边可以保护型芯不受损坏，设在定模一边有利于塑件脱模。为了保证模具的平稳性及协调性，顺利滑动，采用 4 对导柱导套对称布置。材料为 T8A。 7.1 导向机构的作用和设计原则 7.1.1 导向机构的作用导向机构是保证塑料注射模具的动模与定模合模时正确定位和导向的重要零件，通常采用导柱导向，主要零件包括导柱和导套。其具体作用有：a、定位作用b、导向作用c、承载作用d、保持运动平稳作用 e、锥面定位机构作用 217.1.2 导向机构的设计原则a、 导柱（导套）应对称分布在模具分型面的四周，其中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具强度和防止模板发生变形；b、 导柱（导套）的直径应根据模具尺寸选定，并应保证有足够的抗弯强度；c、 导柱固定端的直径和导套的外径应尽量相等，有利于配合加工，并保证了同轴度要求；d、 导柱和导套应有足够的耐磨性；e、 为了便于塑料制品脱模，导柱最好装在定模板上，但有时也要装在定模板上，这就要根据具体情况而定。7.2 导柱、导套的设计导柱导向是指导柱与导套（导向孔）采用间隙配合使导柱在导套（导向孔）内滑动，配合间隙一般采用 H7/f6 级配合8。7.2.1 导柱的设计 导柱的结构形式有两种：一种为单节式导柱，另一种为台阶式导柱。小型模具采用单节式导柱，大型模具采用台阶式导柱8。在导柱的工作部分上开设油槽，可以改善导向条件，减少摩擦,故导柱采用加油槽的阶梯式导柱根据国家标准选用直径为的导柱。22图 7.1 导柱7.2.2 导套的设计由于导柱已选定，由塑料模具设计与制造可查得与之相配的导套，其示意图如下 8：图 7.2 导套7.2.3 导向孔的总体布局 导向零件应合理地均匀分布在模具的四周围或靠近边缘的部位，其中心距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发生变形。根据手册推荐值选定的导柱分布情况如下图所示：图 7.3 导向孔总体布局7.3 脱模推出机构的确定 本模具采用的为一次顶出脱模机构，它包括常见的推杆、推管、推板、推块或活动镶块等脱模机构。该机构是最常用的顶出方式。即塑件在顶出机构的23作用下，通过一次动作即可顶出。基于以上原则，该模具的脱模零部件设在动模上，选择推杆顶出形式 9。 248 冷却系统设计无论何种塑料进行注塑成型，均会有一个比较合适的温度范围，在此温度范围内，塑料熔体的流动性好，容易充满型腔，塑料脱模后收缩和翘曲变形小，形状与尺寸稳定，力学性能以及表面质量也比较高。为了使模温能控制在一个合理的范围内，必须设计模具温度的调节系统。因为塑料注射模温调节能力，不仅影响到塑件质量，而且也决定着生产效率。实际上模温设计恰当与否，直接关系到生产成本与经济效益。8.1 冷却系统的设计原则：1）冷却回路数量应尽量多，冷却通道孔径要尽量大；2）冷却通道的布置应合理；3）冷却回路应有利于降低冷却水进、出口水温的差值；4）冷却回路结构应便于加工和清理；5）冷却水道至型腔表面的距离应尽可能相等；6）冷却水道要避免接近熔痕部位，以免熔接不牢，影响塑件的精度8.2 温度调节对塑件质量的影响1、改善成形性 每一种塑料都有其湿度的成形模温，在生产过程中若能始终维持相适应的模温则其成形性可得到改善，若模温过低，会降低塑件熔体流动性，使塑件轮廓不清，甚至充模不满；模温过高，会使塑件脱模时和脱模后发生变形，使其形状和尺寸精度降低。2、 成形收缩率 利用模温调节系统保持模温恒定，能有效减少塑料成型收缩的波动，提高塑件的合格率。采用允许的的模温，有利于减少塑料的成形收缩率，从而提高塑件的尺寸精度。并可缩短成形周期，提高生产率。3、 塑件变形 模具型芯与型腔温差过大，会使塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形。尤以壁厚不均和形状复杂的塑件为甚。需采用合适的冷却回路，确保模温均匀，消除塑件翘曲变形。254、 尺寸稳定性 对于结晶性塑料，使用高模温有利于结晶过程的进行，避免在存放和使用过程中，尺寸发生变形；对于柔性塑料（如聚烯烃等）采用低模温有利用塑件尺寸稳定。5、 力学性能 适当的模温，可使塑件力学性能大为改善。例如，过低模温，会使塑件内应力增大，或产生明显的熔接痕。对于粘性大的刚性塑料，使用高模温，可使其应力开裂大大的降低。6、 外观质量 适当提高模具温度能有效地改善塑件的外观质量。过低模温会使塑件轮廓不清，产生明显的银丝、云纹等缺陷，表面无光泽或粗糙度增加等。8.3 冷却系统设计计算模具冷却系统的设置对塑件的尺寸精度、形状精度、表面质量和力学性能有重要的影响，故合理的设置冷却系统有重要的意义。 （1）塑料制件在固化时所放出的热量 1Q234Qc式中：c2 塑料的比热容 ；/kJgCA塑料熔体的初始温度（）；3塑件在推出时的温度（）；4结晶型塑料的熔体质量焓（kJ/kg）；算得 =205.1kJ/kg 1Q(2) 冷却水的体积流量 vq塑料熔体具有的热量通过辐射，对流约有 5扩散到空气中，而 95有模具传导，假设熔体带入的热量由模具传导，则有： 12vWQqc式中： 冷却水体积流量（m3/min）vW单位时间内注入模具中的塑料熔体质量（kg/min）;26Q1单位质量的塑料熔体在凝固时所放出的热量（ kJ/kg）；冷却水的密度（ kg/m3）；C1冷却水的比热容 ；/kJgCA冷却水出口温度（）；1冷却水入口温度（）；2算得 =0.1310-3 m3/minvq（3）查表取管道直径 d根据冷却水处于湍流状态下的流速 与管道直径 d 的关系,参见下表：v表 9-1 冷却水的稳定湍流速度与流量流 量水管直径（ mm）最低流速（ m/s） （ /min）3m（1/min）8 1.66 0.005 510 1.32 0.0062 6.212 1.10 0.0074 7.415 0.87 0.0092 9.220 0.66 0.0124 12.425 0.53 0.0155 15.530 0.44 0.0187 18.7确定冷却管道的直径 d=6mm。8.4 冷却水道的结构由于该塑件体积比较小，所以水道采用直水道直径为 6mm，其分布如下图：27图 8-1 水路结构289 其它结构零部件的设计本模具采用的是塑料模具设计指导P104 页的 CI 型标准模架，寸如下 2：模具厚度校核 本模具厚度为 281mm，在该注塑机要求的厚度范之内。模具安装尺寸校核 模具安装固定有两种：螺钉固定、压板固定。采用螺钉直接固定时（大型模具多采用此法），模具动定模板上的螺孔及其间距，必须和注塑机模板台面上对应的螺孔一致；采用压板固定时（中、小型模具多用此法），只要在模具的固定板附近有螺孔就可以，有较大的灵活性；该模具采用压板固定。开模行程的效核 开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。对于单分形面的注塑模具，其开模行程按下式效核 15：SH1+H2+（510）(mm) （9.6）式中： S 为注塑机的最大行程（此模具中为 300）mm；H1 为塑件的脱模距离（此模具中为 30），mm；H2 为包括流道在内的塑件高度（此模具中为 60）， mm；所以上式成立（90300 ），即该注塑机的开模行程符合要求。由以上对各参数的效核可知该注塑机符合要求。2930结论本模具在设计过程中，从制件形状结构分析、材料成型工艺以及成型设备的选用开始，设计浇注系统；然后进行成型零部件的计算，并进行校核，数据基本准确。运用 EMX6.0 调用标准模架，用 ug 设计成型零部件，为本模具设计实现参数化设计。本模具设计为一模两腔，主要的机构有侧向抽芯机构，导向与定位机构，脱模机构，及冷却系统等。然后就是图纸绘制，从进行绘制装配草图开始，接着进行正式的装配图，零件图以及三维图的绘制，图纸基本符合国家标准。这里所运用的知识有专业理论，主要有模具结构分析和模具设计流程的熟练程度。公差配合以及材料热处理等基础知识。同时对制图软件的掌握熟练程度有较高要求。在完成设计任务的同时，对设计方法、实验验证、文献资料的查阅、各种设计规范和设计标准的运用及文档的撰写等方面能力要求，需要得到全面的训练和提高。31致 谢经过 2 个多月的努力，我顺利完成了这次毕业设计。在这里首先要感谢xxx 老师在收集材料以及设计过程中给予的指导和帮助。通过老师的指导，我在这段时间内掌握了注塑模设计基本原则以及设计中参数的选择方法。中期检查时检查老师给予的意见对我以后的设计质量和进度也有很大的帮助，在这里表示感谢。设计中还引用了不少工厂的经验以及多位专家学者的著作，从中学到了很多设计技巧。使我初步认识到了以后工作中可能出现的问题，如何去解决，这将对我以后的工作有很好的帮助作用，在这里一并表示感谢。最后，通过本设计我巩固了所学专业知识，并得到了不少心得。但由于是第一次系统的做这样规模的设计，会有不少缺点和错误，欢迎审核答辩的老师批评指正，在此再次表示感谢。设计人：xxx2015 年 4 月 13日32参考文献1 屈华强. 塑料成型工艺与模具设计. 高等教育出版社. 20072 伍光明.王群 .张厚安. 塑料模具设计指导. 国防工业出版社. 20083 刘保臣. 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