外螺纹接头的注塑模设计【塑料注射模具】

外螺纹接头的注塑模具设计摘 要此次的设计任务即外螺纹接头注塑模具设计。产品的 3D 建模，借助 UG 设计软件创建型腔、活块以及其他零件，并自动生成所需要的零件工程图 ；使用草图和厚度检测，评估零件；对于模架的设计,利用 UG 模座专家胡波来完成,从标准模架选择到产品输出,全部采用 3D 化设计。我在外螺纹接头模具设计过程中，从零件建模到型腔、型芯的设计、模架设计，直至最后的模具开模动作模拟都充分发挥了 UG 设计软件的各个模块和插件的优势，基本做到了无图纸化设计。采用一模四腔的设计。注塑机综 合 注 塑 容 量 、 锁 模 力 、 最 大 注 塑 面 积 和 模 内 压 力 等 技 术 参 数 确定 注 塑 机 型 号 选用海天 160X2A。模座选用龙记，其他标准件选用 Misumi。使用了模具设计软件UG，从最初的零件 3D 建模到最后的模具各部分零件的装配，模座设计,工程图文件,依靠 UG 的各个模块,得到合乎设计规范的工程图。模 具 的 特 点 是 ： 产 品 需 要 透 光 性 好 。 此外，还对工作零件和注射机有关参数进行了必要的校核计算。关键词：外螺纹接头，注塑模具，一模四腔，注 塑 机IAbstract The design task is the design of injection mold for external thread joint.3D modeling of the product, to create a cavity, movable block and other parts are designed by UG software, and automatically generate the required parts drawings; use sketches and thickness detection, evaluation for parts; mold design, mold base by UG experts to complete the Hu wave, the output from the standard mold, all using 3D technology design. I am in the external thread joint mold design process from parts modeling to cavity core design, mold design, mold opening action until the end of the simulation and give full play to the UG design software modules and plug-in advantage, basically no design drawings. The design of the first mock exam four cavity. The injection molding machine integrated injection capacity, clamping force, the maximum injection area and mold pressure and other technical parameters to determine the injection molding machine selection Haitian 160X2A. Mold base selection other standards by Misumi. The use of mold design software - UG, from the first to the last part 3D modeling of the various parts of the mould assembly design, mold base, engineering drawing, rely on the modules of UG, obtained the reasonable design specification of Engineering drawings.The characteristics of the mold are: the product needs light transmittance. In addition, the necessary parameters of the parts and the injection machine are checked and calculated.Keywords: external thread joint, injection mold, the first mock exam four cavity, injection molding machineII目 录摘 要 .IAbstract .II第一章 前言 .11.1 本课题研究的现状及发展趋势 .11.2 本课题研究的意义和价值 .11.3 本课题的基本内容，预计解决的难题 .21.4 课题的研究方法、技术路线 .21.5 研究工作条件和基础 .3第二章 塑件的分析 .42.1 外形的尺寸 .42.2 精度等级4 .423 塑件的结构设计 .524 塑件尺寸及精度 .625 塑件表面粗糙度 .626 塑件的体积和质量 .6第三章 注塑机选择 .83.1 初步选定注射机 .83.2 注射机的相关参数选择校核 .93.3 设备的型号及选择 .9第四章 成型零件的设计 .144.1 成型零件的结构设计 .144.2 浇注系统的设计 .164.3 成型零部件的结构设计与计算 .194.4 模架的确定 .224.5 侧向抽芯机构类型选择 .23第五章 结论 .26参考文献 .28致 谢 .290第一章 前言1.1 本课题研究的现状及发展趋势到 2010 年，市场规模达到 860 亿美元，其中塑料模约占 40%左右。即使在 2008 年，世界经济受到金融海啸的影响而陷入低谷，当年模具行业产值仍然增长 3.68%。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。而外螺纹接头的注塑设计作为其中成熟的一部分，无论从工艺、模具设计、材料等方面都已经成熟，竞争日趋激烈。新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现、发展迅猛。塑料水杯作为日常生活必须的产品，需求量大。同时随着社会水平的提高。对质量、外形、安全等要求也日益提升。整体来看，无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面我国的塑料注塑模具工业都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。高低端塑料水杯产品的差价在 10 倍以上，对于产品质量的控制也要加强。由此而造成对于一些中高档塑料模具供不应求。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。由于塑料零配件形状复杂、设计灵活，对模具材料、设计水平及加工设备均有较高要求，并不是人人都可以轻易涉足的。专家认为，目前中国与国外水平相比还存在较大差距，眼前需尽快突破制约塑料模具产业发展的三大瓶颈：一是加大塑料材料与注塑工艺的研发力度；二是塑模企业应向园区发展，加快资源整合；三是模具试模结果检验等工装水平必须尽快跟上，否则塑料模具发展将受到制约。 1.2 本课题研究的意义和价值外螺纹接头的注塑模设计作为注塑模设计的一个典型，同时又有很大的实用价值，通过对它的研究对于提高模具设备的整体水平具有重要意义。对模具设备的智能化、自动化、准确度、专业化都有着很大的意义。而目前我国模具行业理论和实际应用与先进国家相比还有着一定的差距。通过研究实验转台提高设备水平为理论研究和实际应用提供工具保障。促进和推动了我国模具 cad/cam 技术的发展。有利于理论与实践的双向发展。同时通过本课题的研究为模具设计的更新换代和前进发展打下一定的基础。同时在前人研究的基础上完成分形面、靠破孔、浇注冷却系统、抽芯机构、推出机构设计，使得本人具有综合运用多学科的理论、知识与技能，分析与解决工程问题的能力。使得理论认识深化、知识领域扩展、专业技能延伸。为以后的工作打下一定的基础。11.3 本课题的基本内容，预计解决的难题1.3.1 本课题的基本内容:1. 根据材料的特性及制品的结构对制件进行工艺分析，制定设计方案：塑料盖直径较大，在设计中应注意注射机选择和型腔数的确定，以免锁模力不够。然后确定注射机型号及分型面，型腔排放位置、模具类型等。2.进行模具设计：根据计算确定模具各部分尺寸，选择分形面，设计浇注系统，选择模架和零件。绘制模具装配图、零件图。3.尽量优化设计方案，避免出现飞边、溢料等质量问题。探讨一下塑料模 CAD/CAM/CAE，了解计算机软件在模具设计中的应用。1.3.2 预计解决的难题:注塑成型的工艺参数的确定以及分型面、主流道、浇口、分流道、推杆、导柱、推板等部分的机械结构设计1.4 课题的研究方法、技术路线1.4.1 研究方法要完成塑料外螺纹接头模具设计的各个方面，包括外螺纹接头外形的设计，注塑材料的选用，注塑机的选用，成型部分、浇注系统、结构零件、导向零件、紧固零件的模具设计。避免设计时候的各种禁忌。同时需要充分考虑各个部分间的关系，分配功能时既要充分体现各组成部分的优势，又要考虑到各组成部分工作时序上的协调。1.4.2 技术路线资料收集总结整理计算数据初步设计画出草图修改草图计算机绘图校核强度设计必要的辅助机构编写说明书反馈与完成21.5 研究工作条件和基础1经过三年半理论学习及实践，用于进行课题的基本素质。具有一定的机械专业知识基础。2拥有的资料包括部分图纸、参考资料以及机械、电气设计手册等。3查阅文献的能力设计能力，包括通过资料的整合进行装备设计的技能。4拥有电脑、打印机等基础设备和开放式实验室供学生使用进行辅助设计。5有丰富的工厂认识实习与生产实习的经验。3第二章 塑件的分析2.1 外形的尺寸在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析，只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。外螺纹接头如图所示，具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构中等复杂程度，生产量大，要求较低的模具成本，成型容易，精度要求不高。图 2-1、图 2-2 为我在 UG 中绘制的零件图 2-1 UG 中绘制的零件正面图 2-2 UG 中绘制的零件反面2.2 精度等级4零件图中重要的尺寸有 151242 等，其余未标尺寸误差为辅助尺寸对照附表 C、附表 B（GB/T144861993），知道这些尺寸的公差等级在 2 级以上，为高精度等级，其他属一般精度等级。关于塑件的尺寸精度和公差的国家标准 GB/T14486-1993 中 PP 公差等4级的选用如表 2-1表 2-1 塑件公差等 8级公差等级标注公差尺寸材料代号 材料名称高精度 一般精度未注公差尺寸PA 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料 MT2 MT3 MT5综合考虑上述因素、塑件基本尺寸以及模具的制造成本和加工，本设计塑件的尺寸精度为一般精度 MT3。23 塑件的结构设计（1）、脱模斜度由于注射制品在冷却过程中产生收缩，因此它在脱模前会紧紧的包住模具型芯或型腔中突出的部分。为了便于脱模，防止因脱模力过大拉伤制品表面，与脱模方向平行的制品内外表面应具有一定的脱模斜度。脱模斜度的大小与制品形状、壁厚及收缩率有关。斜度过小，不仅会使制品尺寸困难，而且易使制品表面损伤或破裂，斜度过大时，虽然脱模方便，但会影响制品尺寸精度，并浪费原材料。通常塑件的脱模斜度约取0.51.5 ，根据文献1，塑件材料 PA 的型腔脱模斜度为 0.35 1 30/ ，型芯脱模斜 /度为 30/1（2）、塑件的壁厚塑件的壁厚是最重要的结构要素，是设计塑件时必须考虑的问题之一。塑件的壁厚对于注射成型生产具有极为重要的影响，它与注射充模时的熔体流动、固化定型时的冷却速度和时间、塑件的成型质量、塑件的原材料以及生产效率和生产成本密切相关。一般在满足使用要求的前提下，塑件的壁厚应尽量小。因为壁厚太大不仅会使原材料消耗增大，生产成本提高，更重要的是会延缓塑件在模内的冷却速度，使成型周期延长，另外还容易产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小则刚度差，在脱模、装配、使用中会发生变形，影响到塑件的使用和装配的准确性。选择壁厚时应力求塑件各处壁厚尽量均匀，以避免塑件出现不均匀收缩等成型缺陷。塑件壁厚一般在 14 ，最常用m的数值为 23 。该产品壁厚均匀，周边和底部壁厚均为 2.0 左右。m（3）、塑件的圆角5为防止塑件转角处的应力集中，改善其成型加工过程中的充模特性，增加相应位置模具和塑件的力学角度，需要在塑件的转角处和内部联接处采用圆角过度。在无特殊要求时，塑件的各连接角处均有半径不小于 0.51 的圆角。一般外圆弧半径大于壁厚的 0.5m倍，内圆角半径应是壁厚的 0.5 倍。（4）、孔塑料制品上通常带有各种通孔和盲孔，原则上讲，这些孔均能用一定的型芯成型。但当孔太复杂时，会使熔体流动困难，模具加工难度增大，生产成本提高，困此在塑件上设计孔时，应尽量采用简单孔型。由于型芯对熔体有分流作用，所以在孔成型时周围易产生熔接痕，导致孔的强度降低，故设计孔时孔时孔间距和孔到塑件边缘的距离一般都尖大于孔径，孔的周边应增加壁厚，以保证塑件的强度和刚度。24 塑件尺寸及精度塑料制品外形尺寸的大小主要取决于塑料品种的流动性和注射机规格，在一定的设备和工艺条件下流动性好的塑料可以成型较大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比较小。从节约材料和能源的角度出发，只要能满足制品的使用要求，一般都应将制品的结构设计的尽量紧凑，以便使制品的外形尺寸玲珑小巧些。该塑件的材料为 PA，流动性较好，适用于不同尺寸的制品。塑件的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制造精度。为降低模具的加工难度和模具的制造成本，在满足塑件要求的前提下尽量把塑件的尺寸精度设计得低一些。由于塑料与金属的差异很大，所以不能按照金属零件的公关等级确定精度等级。根据我国目前的成型水平，塑件尺寸公差可以参照文献2表 3-2 塑件的尺寸与公关（SJ1372-1978）的塑料制件公差数值标准来确定。根据任务书和图纸要求，本次产品尺寸均采用MT3 级精度，未注采用 MT5 级精度。 25 塑件表面粗糙度塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点来保证外，主要是取决于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般为 Ra 0.021.25 之间，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的 1/2，即 Ra 0.010.63m。模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断增加，所以应随时给以抛光复m原。该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高许多，为 Ra0.2 ，内部为 0.4 。m626 塑件的体积和质量本次设计中，塑件的质量和体积采用 3D 测量，在 UG 软件中，使用塑模部件验证功能，可以测得塑件的质量（PA 的密度为 1.05 ），即可以得出该塑件制品的质量为 9.43/cmg克。7第三章 注塑机选择3.1 初步选定注射机3.1.1 注射量的计算注塑件设计如下通过 UG 计算得塑件体积：VOLUME = 9022.31mm3本模采用一模四腔结构，如图 3-1 所示。图 3-1 浇注件模型83.2 注射机的相关参数选择校核每一次注入模具型腔的塑料总体积 VOLUME = VOLUME = 9022.31X4 mm3,注射机 V 机 =V 总 /0.8=20/0.8=25cm311， 选定注射机型号为海天 160X2A 其主要技术参数见表 1.1.型号参数 1602A 1602B 1602C螺杆直径 40 45 48理论注射容量 253 320 364注射重量 PS 230 291 331注射压力 202 159 140注射行程 201螺杆转速 0230料筒加热功率 9.3锁模力 1600拉杆内间距(水平垂直) 455455允许最大模具厚度 500允许最小模具厚度 180移模行程 420移模开距(最大) 920液压顶出行程 140液压顶出力 33液压顶出杆数量 5油泵电动机功率 18.5油箱容积 240机器尺寸(长宽高) 5.41.452.05机器重量 5最小模具尺寸(长宽) 320320注射压力校核一般塑件的成型压力在 70150MPa 范围内，该注射机的公称注射压力 P 公=230MPa，所以注射压力合格。3.3 设备的型号及选择93.3.1 注射成型工艺 1注射成型工艺是塑料成型的一种最常用的方法。它将粒状或粉状的塑料原料加入到注射机的料筒中，经过加热到流动状态，在注射机的柱塞或螺杆的推动下，以一定的流速，通过喷嘴和闭合模具的浇注系统而充满型腔，经过一定的时间的冷却定型，打开模具，从模内取出成型的塑件。3.3.2 注射机的选用1) 注射机类型的选择根据塑料的品种、塑件的结构、成型方法、生产批量，选择卧式螺杆注射机。2）注射机型号的确定注塑机的型号是根据塑件的外形尺寸、质量大小及型腔的数量和排列方式来确定的。在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下，应对模具所需塑料注射量、注射压力、塑件在分型面上的投影面积、成型时需用的锁模力、模具厚度、拉杆距离、安装固定尺寸及开模行程等进行计算，这些参数都与注塑机的有关性能参数密切相关，如果两者不匹配，则模具无法安装使用。因此，必须对两者之间有关参数进行校核，并通过校核来设计模具与选择注射机型号。3.3.3 按照预选型腔数来选择注射机：模具所需塑料熔体注射量21mnm式中 -一副模具所需塑料的质量或体积（g/cm 3）;-初步选定的型腔的数量；-单个塑件的质量或体积（g/cm 3) ;1-浇注系统的质量或体积（g/cm 3) ;2m首先 是个未知值，但是流动性好的普通精度塑件，浇注系统凝料为塑件质量或体积的 15%20%。若是流动性不太好或是精密塑件，据统计每个塑件所需浇注系统的质量或体积是制件的 0.2 倍到 1 倍，当塑料熔体黏度高，塑件越小，壁越薄，型腔越多又作平衡式布置时，浇注系统的质量或体积甚至还要大。设计中按：10用 UG 分析的 =9.4g1mm=9.4*4+5=42.6g锁模力的计算 / kNF锁计算锁模力的公式： cpAF锁式中 型腔平均压力（ MPa），非精密级成型时根据塑件的复杂程度及塑料的流cp动性好坏， 常取 。其粗略计算式为 ， 为压c2045MPa2cpk注 2力损耗系数，通常取 0.8-1.5。A 塑件及浇注系统在分型面上的总投影（mm）F 注射机的额定锁模力（N）查塑料成型工艺与模具设计 表 4.1得 = 230p注709MPa（ ）取 = 1.12k(514*4+500)*1.1*30*0.001=84 KN1600KNcFA453614N锁开模行程 / mmmS对于单分型面注射模： m12SH+(50)S完成塑件及流道凝料脱模所需的开模距离（mm）；当有侧向抽芯或分型，m且完成侧抽拔所需模距 时，12cHm(510)c塑件的推出距离1H塑件高度（mm）；对单分型面注射模，其还应包括流道凝料的高度2S 注射机最大开模行程（mm）。故 =50+50+20=120mm420mmm根据以上计算结果，选择注塑机型号为海天 160X2A。按注射机的最大注射量校核型腔数量注射压力的校核注射机安装模具部分相关尺寸的校核11不同型号的注射机安装部位的形状和尺寸各不相同，设计模具时应对其相关尺寸加以校核，以保证模具能顺利安装。需校核的主要内容有喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大与最小厚度及安装螺钉孔等。(1)喷嘴尺寸注射机喷嘴头一般为球面，其球面半径 R 与相接触的模具主流道始端凹球面半径 R 凹 R+(12)mm。(详见主流道设计)(2)定位圈尺寸模具安装在注射机上必须使模具中心线和料筒、喷嘴的中心线相重合，定位圈与注射机固定模板上的定位孔呈间隙配合（H8/e8）。定位圈的高度，对小型模具为8mm10mm，对大型模具为 10mm15mm。此外，对中小型模具一般只在定模座板上设置定位圈，对大型模具可在定、动模座板上同时设置定位圈。本设计属中小型模具，只在定模座板上设置定位圈。（详见定位圈与浇口套设计）(3)模具厚度模具厚度 Hm 也称模具闭合高度，必须满足:Hmin Hm Hmax式中 Hmin注射机允许的最小闭合高度即动定模之间的最小开合距离（mm）；Hm模具闭合高度（mm）；Hmax注射机允许的最大闭合高度（mm）。即 180Hm500参见以下的设计结果,本设计中模具厚度为 310mm 180H500，经计算符合要求。（4）模具长、宽尺寸与注射机拉杆距离的关系模具安装有两种方式，即从注射机上方直接吊入机内进行安装，或者先吊到侧面再由侧面推入机内进行安装，为安装方便，应使模具尺寸与注射机拉杆间距离（拉杆中心距拉杆直径）小于 10mm。（5）模具与注射机的安装关系模具的安装固定形式有压板式和螺钉式两种。压板式安装灵活而被广泛采用，而螺钉式需模座上的孔和模板上的孔完全吻合，安装比较麻烦，但对于大型模具的安装，这种安装安全可靠。本设计中采用这两种安装方式足以。1213第四章 成型零件的设计 直接与塑料接触构成塑件形状的零件称为成型零件，其中构成塑料外形的成型零件称为凹模，构成塑件内部形状的成型零件称为凸模（或型芯）。由于凹、凸模件直接与高温，高压的塑料接触，并且在脱模时反复与塑料摩擦，因此，要求凹、凸模件具有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及足够低的表面粗糙度。 3 4.1 成型零件的结构设计 4.1.1 凹模的结构（1）整体式凹模直接在模架板上开挖型腔。其优点是加工成本低。但是，通常模架的模板材料为普通的中碳钢，用做凹模，使用寿命短，若采用好的材料模板制作整体凹模，则制作成本高。通常，对于成型 1 万次以下塑件的模或塑件精度要求低，形状简单的模具可采用整体式凹模结构。（2）整体嵌入式凹模将稍大于塑件外形（大一个足够强度的闭厚）的较好材料（高碳钢或合金工具钢）制作成凹模，再将此凹模嵌入模板中固定。其优点是“好钢用在刀刃上”。既保证了凹模的使用寿命，又不浪费价格昂贵的材料。并且凹模损坏后，维修、更换方便。3）局部镶拼式凹模对于形状复杂或某局部易损坏的凹模，将难于加工或易损坏的部分设计成镶拼形式，嵌入型主体上。既节省了工具钢，又易于更换损坏的凹模。（4）四壁拼合式凹模对于大型的复杂的凹模，可以采用将凹模四壁单独加工后镶入模套中，然后再和底板组合。这样既易于加工又省料。 4.1.2 凸模结构（1）整体式凸模这是形状最简单的型芯，用一块材料加工而成，结构牢固，加工方便，但仅适用于塑料件内表面形状简单的情况。（2）嵌入式凸模14主要用于圆形、方形等形状比较简单的型芯。最常使用的嵌入形式是型芯带有凸肩，型芯嵌入固定板的同时，凸肩部分沉入固定板的沉孔部分，再垫上垫板，并用螺钉将垫板和固定板连接。（3）异形凸模结构形式对于形状特殊或结构复杂的凸模，需要采用组合式结构或特殊固定形式，但应视具体形状而定。（4）小型芯安装固定形式直径较小的型芯，如果数量较多，采用凸肩垫板安装方法较好。若各型芯之间距离较近，可以在固定板上加工出一个大的公用沉孔。因为对每个型芯分别加工出单独的沉孔，孔间距较薄，热处理时易出现裂纹。各型芯的凸肩如果重叠干涉，可将相干涉的一面削掉一部分。对于单个小型芯，既可以采用凸肩垫板固定方法，也可以采用省去垫板的固定方法。凸肩垫板固定方法，为了安装方便，将固定部分仅留 35mm 配合段防止塑料进入，固定孔长度的其余部分扩大 0.1 1mm。整体式凸模结构浪费材料太大且切削加工量大，在当今的模具结构中几乎没有这种结构，主要是嵌入式凸模和镶拼组合式凸模。本设计的的凸，凹模设计成整体嵌入式，如图，这样既保证了凹模的使用寿命，又不浪费价格昂贵的材料。并且凸、凹模损坏后，维修、更换方便。如图 4-1,4-2 所示图 4-115图 4-24.2 浇注系统的设计浇注系统是指塑料熔体自注射机的喷嘴射出后到达入模具的型腔以前在模具内所流径的一段路程的总称,浇注系统分为普通流道的浇注系统和热流道浇注系统两大类。浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要的环节，它对获得优良的性能和理想外观的塑料之间以及最佳的成型效率有直接影响，是模具设计工作者十分重视的技术问题。 普通浇注系统主要是由主流道、分流道、浇口、冷料穴和排气槽或溢流槽等部分组成 12.4.2.1 确定浇注系统的设计原则在设计浇注系统时，首先选择浇口的位置，浇口位置选择恰当与否，将直接关系到塑件的成型质量及注射过程是否能顺利进行。浇道及浇口位置的选择应遵循以下原则：（1）设计浇注系统时，流道应尽量减少弯折，表面粗糙度为 。mRa6.18.0（2）应考虑到模具是一模一腔还是一模多腔，浇注系统应按型腔布局设计，尽量与模具中心线对称。（3）单型腔塑件投影面积较大时，在设计浇注系统时，应避免在模具的单面开设浇口，不然会造成注射时模具受力不均。（4）设计浇注系统时，应考虑去除浇口方便，修正浇口时在塑件上不留痕迹。16（5）一模多腔时，应防止将大小悬殊的塑件放在同一副模具中。（6）在设计浇口时，避免塑料熔体直接冲击小直径型芯及嵌件，以免发生弯曲、折断或移位。（7）在满足成型排气良好的前提下，要选取最短的流程。这样可缩短冷却时间。（8）能顺利地引导塑料熔体填充各个部位，并在填充过程中不致产生塑料熔体涡流、紊流现象，使型腔内地气体顺利排出模外。（9）在成批生产塑件时，在保证产品质量的前提下，要缩短冷却时间及成型周期。（10）若是主流道型浇口，因主流道处有收缩现象，若塑件在这个部位要求精度较高时，主流道应留有加工余量或修正余量。（11）浇口的位置应保证塑料熔体顺利流入型腔，即对着型腔中宽敞、厚壁部位。（12）尽量避免使塑件产生熔接痕，或使其熔接痕产生在塑件不重要的部位。4.2.2 主流道的设计要点（1）为了便于浇注凝料从主流道中取出，主流道采用 的圆锥孔。对流动性42较差的塑料也可取得稍大一些，但过大则容易引起注射速度缓慢，并容易形成涡流。本设计中取 2。 3（2） 浇口套与塑件注射区直接接触时，其出料端端面直径 D 应尽量选得小些。如果D 过大，即浇口套与型腔的接触面积增大，模腔内部压力对浇口套的反坐力也将按比例增大，到一定程度时浇口套则容易从模体中弹出。（3）浇口套的材料应选用优质钢 SKD61，并应进行淬硬处理，为了防止注射机喷嘴不被碰撞而损坏，浇口套的硬度应低于注射机喷嘴的硬度，锥孔内壁粗糙度 Ra 为0.63m。以增加内壁的耐磨性，并减小注射中的阻力。圆锥孔大端处应有 12的过渡圆角，以减小料流在转向时的流动阻力。（4）浇口套与注射机喷嘴头的接触球面必须吻合。由于注射机喷嘴头是球面，半径SR 是固定的，所以为使熔融塑料从喷嘴完全进人主流道而不溢出，应使浇口套端面的凹球面与注射机喷嘴的端凸球面接触良好，一般地其半径 SrSR +（0.51）mm，而圆锥孔的小端直径 d 则应大于喷嘴的内孔直径 d1，即 dd1 +（0.51）mm，端面凹球面深度 L2 取 35 mm。球面与主流道孔应以清角连接，不应有倒拔痕迹，以保证主流道凝料顺利脱模 6。（5） 定位环是模体与注射机的定位装置，它保证浇口套与注射机的喷嘴对中定位。定位环的外径 D1 应与注射机的定位孔间隙配合。其配合间隙为 0.050.15mm，定位环厚17度 510mm，即小于注射机定位孔的深度。（6）浇口套端面应与定模相配合部分的平面高度一致。（7） 在可能情况下浇口套长度 L 应尽量的短，L 越大其压力损失越大，使物料降温过大，影响注射成型。主流道尽量不采用分级对接形式。4.2.3 主流道的设计主流道是熔融塑料由注射机喷嘴喷出时最先经过的部位，它与注射机喷嘴在同一轴心线上。由于主流道与熔融塑料和注射机喷嘴反复接触、碰撞，一般浇口不直接开设在定模上，为了制造方便，都制成可拆卸的浇口套，用螺钉或迫合形式固定在定模板上。主流道的基本结构和安装形式如图 51 所示。1)主流道形状尺寸的确定流道的形状一般为圆锥形,某小端直径应大于注塑机出口直径的 0.51 左右其锥角一般要 24,主流道大径和小径尺寸经查阅实用模具设计与制造手册，查得主浇道尺寸如表 4-1表 4-1 主流道部分尺 （mm）10寸符号 名称 尺寸d 主流道小端直径 注射机喷嘴直径（0.51）SR 主流道球面半径 喷嘴球面半径（12）h 球面配合高度 35a 主流道锥角 2 4 L 主流道长度 尽量60D 主流道大端直径 d2Ltg 计算主流道尺寸： d=31=5mm Sr=10+1=11mmh=3mm a=2L=80mm D=d+2Ltg 5mm2) 主流道衬套的形式18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（俗称浇口套），以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。浇口套都是标准件，只需去买就行了。常用浇口套分为有托浇口套和无托浇口套两种，本设计中选用的是前者。有托浇口套用于配装定位圈。如图 4-3图 4-3 主流道衬套4.2.4 浇口位置的选择模具设计时，浇口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，在开设位置对塑件成型性能及质量影响最大，因此合理选择浇口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。4.2.5 排气系统的设计当塑料熔体充填型腔时，必需顺序地排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热而产生的气体。如果气体不能被顺利地排出，塑件会由于充填不足而出现气泡、接缝或表面轮廓不清等缺点；甚至因气体受压而产生高温，使塑料焦化。由于塑件属于中小型制件，且模具为单型腔模具，所以本设计采用利用配合间隙排气的方法，即利用分型面之间、推出机构与模板之间的配合间隙进行排气。间隙值为0.03mm0.05mm。194.3 成型零部件的结构设计与计算模具中确定塑件几何形状和尺寸精度的零件称为成型零件。成型零件包括凹模、型芯、镶件、成型杆和成型环等。成型过程中成型零件受到塑料熔体的高压作用，流料的冲刷，脱模时与塑件间发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状、较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外还要求成型零件具有合理的结构和良好的加工工艺性，具有足够的强度、刚度和表面硬度。4.3.1 成型零件的结构设计主型芯按结构可分为整体式和组合式两种，整体式主要用于小型模具上的简单型芯。一般模具的型芯都采用单独加工，然后镶入模板中。采用一定结构或方式对型芯进行周向或轴向定位。为了方便加工，形状复杂的型芯大多采用镶拼式组合结构 17。小型芯成型塑件上的小孔或槽。小型芯单独制造，然后镶入模板中。对于异型芯，为了方便加工，常将型芯设计成两段，用凸肩和模板连接。4.3.2 成型零件的工作尺寸计算 7成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接用来构成塑件的尺寸，主要有凹模、型芯的径向尺寸（包括矩形和异形零件的长和宽）、型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸、型芯和型芯之间的中心距尺寸等。任何塑件都有一定的集合形状和尺寸精度的要求，如有配合要求的尺寸，则精度要求较高。在模具设计时，应根据塑件的尺寸精度等级确定模具成型零件的工作尺寸及精度等级。影响塑件尺寸精度的因素相当复杂，这些因素应作为确定成型零件工作尺寸的依据。影响塑件工作尺寸精度的主要因素有如下几个方面。塑件收缩率所引起的尺寸误差 ，材料采用最大收缩率 0.8%，最小收缩率 0.3%，平均收缩率 0.55%的 PA。模具成型零件的制造误差 。模具成型零件的磨损 。模具安装配合的误差 。一般情况下，前三点是影响塑件尺寸精度的主要因素。常用按平均收缩率、平均磨损量和模具的平均制造公差为基准计算模具成型零件尺寸。4.3.3 型芯的尺寸计算本设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算，已给出这 PA 的成型收缩率为 0.005，模具的制造公差取 z =/3。因本设计塑件的尺寸精度为 MT3，即 =0.6 mm。A20如表 4-2 表 4-2 型腔型芯工作尺寸的计算类别 塑件基本尺寸 计算公式 模具尺寸Hm Hs =42 Hm=(Hs+Hs. -2/3) 0+zS42.630.132型腔尺寸计算Lm Ls =24 Lm=(Ls+Ls. -3/4) 0+z 24.36 .01854型芯尺寸Lm Ls =27.7 Lm=(Ls+Ls. +3/4) 0-zS28.12 .305型腔侧壁厚度和底板厚度的计算1）型腔侧壁厚度的计算 3根据圆形整体式型腔的侧壁厚度计算公式：mm413cpHSE式中：S矩形型腔侧壁厚度(mm)P型腔压力(Mp a) 取 p= 105l型腔侧壁边长（mm） l= 73c由 /l 决定的系数 c=0.931HE模具材料的弹性模量(公斤/毫米) 取 E= 2.1 910承受塑料压力部分的侧壁高度（mm） = 371 1H刚度条件，即允许变形量(mm) 取 = 0.01将以上各数代入式得：127 mm413cpHSE2）底板厚度的计算公式如下：,43cpbh将各参数代入式中得：h s20mm4.3.4 合模导向定位结构 1221导柱与导柱孔之间采用间隙配合 H7/f7，而导柱与安装固定孔之间采用的是过渡配合H7/k6，导套与安装固定孔之间也是过渡配合 H7/k6（固定方式如图 3-5）。该导柱采用SKD61 材料，淬火后硬度为 HRC5055。导柱的工作表面的粗糙度一般不大于Ra0.631.25m。1) 导柱的布置本注塑模具的导柱取 4 个，布置如图 4-3图 4-3 模具中导柱的布置本导套采用台肩式导套使用导套的目的是为了在导柱孔磨损后便于更换。结合模具的具体结构和查阅国家标准 GB4169.3-84，导柱孔的硬度应比导柱低一些。4.4 模架的确定1) 标准模架的选用以上的设计内容确定之后，模具的基本结构形式已经确定，根据所定内容确定选用标准模架 CI。这种形式的模架适用于薄壁壳体类塑件的成型以及脱模力大，塑件表面不允许留有推出痕迹的注射成型模。2) 模架的尺寸确定模具的大小主要取决于塑件的大小和结构，对于模具而言，在保证足够强度和刚度的条件下，结构越紧凑越好。本设计根据塑件在分型面上投影面积或周边尺寸（型腔不带嵌件），以塑件布置在推杆推出范围之内及复位杆与型腔保持一定距离为原则来确定模架大小。经过计算可以知道该模具是一模四腔的模具，而型腔之间的距离在20-30mm之间把型腔排列成一模四腔可侧得长为170mm，宽为50mm，22模架的长L=170+复位杆的直径+螺钉的直径+型腔壁厚 300mm模架的宽W=50+复位杆的直径+型腔壁厚+滑块长度 250mm根据内模仁的尺寸，在计算完模架的长宽以后，还需要考虑其他螺丝导柱等零件对模架尺寸的影响，在设计中避免干涉。所以就取B L=25x30的模架，塑件的高度为 42mm，塑件的全部胶位都留在定模部分，该模具型腔结构简单，型芯、型腔的固定是固定总高度的加30-50mm，B板的厚度取110mm，满足强度要求，A板为60mm，C板为90mm（C的选择应考虑推出机构的推出距离是否满足推出的高度）在本设计中，因为采用龙记的CI2530-A60-B110-C90标准模架，其标准模脚的高度为90mm，完全满足顶出要求。综上所述所选择的模架的型号为：LKM CI2530-A60-B110-C94.5侧向抽芯机构类型选择一 般 指 的 模 具 的 行 位 机 构 ， 即 凡 是 能 够 获 得 侧 向 抽 芯 或 侧 向 分 型 以 及 复 位 动 作 来拖 出 产 品 倒 扣 ， 低 陷 等 位 置 的 机 构 。下 图 列 出 模 具 的 常 用 行 位 结 构 。1.从 作 用 位 置 分 为 下 模 行 位 、 上 模 行 位 、 斜 行 位 （ 斜 顶 ） 2.从 动 力 来 分 ， 为 机 动 侧 向 行 位 机 构 和 液 压 （ 气 压 ） 侧 向 行 位 机 构1、侧向分型与抽芯机构的类型（1）手动抽芯（2）液压或气动抽芯23（3）机动抽芯2、抽心距：S=H+(3-5)其中,S 为抽芯机构需要行走的总距离，H 为通过测量出来的产品抽芯距离（可以通过 3D 或 2D 进行实际测量）3-5MM 为产品抽芯后的安全距离本设计中，抽芯距离较小，抽芯 30mm 可以达到目的。3、抽芯力：将塑料制品从包紧的侧型芯上脱出时所需克服的阻力称为抽芯力。抽芯力 F=PA(f *cos+sin)p-塑料制品收缩对型芯单位面积的正压力，通常取 812Mpa;A-塑料制品包紧型芯的侧面积，f-磨擦系数，取 0.10.2 -脱模斜度，一般就是几度而已。F-单位为 NF=10x3534x0.001x(0.1x25cos25+sin25)=79KN（1）滑块的设计滑块设计的要点在于滑块与侧向型芯连接以及注射成型时制品尺寸的准确性和移动的可靠性，滑块分为整体式和组合式两种。滑块材料常用 45 钢或 T8、T10 等制造，要求硬度在 HRC40 以上。（2）导滑槽设计1）导滑槽与滑块导滑部分采用间隙配合，一般采用 H8/f8。2）滑块的滑动配合长度通常要大于滑块宽度的 1.5 倍，而保留在导滑槽内的长度不应小于导滑配合长度的 2/3，3）导滑槽材料通常用 45 钢制造，调质至 HRC 28HRC32，（3）滑块定位装置设计，由于我们采用的是后模行位的形式，根据生产的实际情况，采用行位压板的方式，主要作用为固定与导向作用。（4）楔紧块设计楔紧角 应比斜导柱的倾斜角 大 23。（5）斜导柱抽芯机构的结构形式斜导柱和滑块在模具上因安装位置不同，组成了抽芯机构的不同结构形式。1）斜导柱在定模上、滑块在动模上的结构A、设计时必须注意，滑块与推杆在合模复位过程中不能发生“干涉”现象。所谓干涉现24象是指滑块的复位先于推杆的复位致使活动侧向型芯与推杆相碰撞，造成活动侧向型芯或推杆损坏。B、如果发生干涉，常用的先复位附加装置有弹簧先复位、楔形滑块先复位、摆杆先复位等多种形式。2）斜导柱在动模上、滑块在定模上的结构3）斜导柱和滑块同在定模上4）斜导柱和滑块同在动模上本设计中采用斜导柱顶出抽芯斜导柱抽芯机构斜导柱侧向抽芯的特点是利用推出机构的推力驱动斜导柱斜向运动，在制品被推出脱模的同时由斜导柱完成侧向抽芯动作。一般分为外侧抽芯和内侧抽芯两种。1、斜导柱抽芯机构适用于制品具有侧孔或较浅侧凹，成型面积较大的场合。2、特点：在制品被推出脱模的同时由斜导柱完成侧向抽芯动作。3、斜导柱的导滑形式4、倾斜角通常不超过 30。5、进行斜导柱抽芯机构设计时，若定模一侧有成型型芯，则需设置销钉锁紧或压紧的止动装置，保证制品与定模型芯分离而留在动模一侧。本次设计因抽芯距离较大故采用三个油缸抽芯2526第五章 结论最后，得到的注塑模三维造型和注塑模主视图分别如图 5-1、5-2 所示。图 5-1 注塑模的三维造型27图 5-2 注塑模的 2D 图28参考文献1 屈华昌.塑料成型工艺与模具设计M. 北京：高等教育出版社，20072 左逢兴.塑料技术手册M.北京：化学工业出版社，2006.3 王鹏驹.塑料模具技术手册M.北京：机械工业出版社，2007.4 唐志玉.塑料设计师指南M.北京：国防工业大学出版社,20095 王文广.注射模具设计技巧与实例M.北京：化学工业出版社，2004.6 申开智.塑料模具设计与制造M.北京：化学工业出版社，2006.7 王树勋.邓庚厚.典型注塑模具结构图册M.长沙：中南工业大学出版社，2002.8 塑料模具设计手册编写组.塑料模设计手册M.北京：机械工业大学出版社，2003.9 高为国.模具材料M.北京：机械工业大学出版社，2005.10吴敏.水杯注塑模的结构分析与改进设计J.岳阳职业技术学院,2009. 24:93-9511廉俊远.饮外螺纹接头注射模设计及工艺分析J.广东轻工职业技术学院,2008. 29:114-11612胡清根, 杨细莲, 陈驰文.基于 UG 的一模多腔塑料模设计J.江西农业工程职业学院机电系,2011. 18：1195-119713Dover. Japanese Stencil Designs CD-ROM and Book M.Dover Publications Inc，2005.14Phil Haeck. Risk, Liability and Malpractice: What Every Plastic Surgeon Needs To KnowM. Saunders， 201115Bernie Stritzke. Custom Molding of Thermoset Elastomers: A Comprehensive Approach to Materials, Mold Design, and ProcessingM .Hanser Gardner Publications，200616David Kazmer . Injection Mold Design Engineering M .Hanser Gardner Publications,200717K. S. Havner .Finite Plastic Deformation of Crystalline SolidsM. Cambridge University Press，2010 29致 谢本文是在导师周旭教授的悉心指导下学习到的技术还是明白的为人处世的道理，虽然设计已经结束了，但是设计留给我的东西，都是我一生都受用不尽的。在设计中，我得到了他们的悉心指点，我真的万分感谢。同时，我也非常感谢大学四年里所有关心和教育过我的老师，你们教导我的话语，我一直铭记心中，并将激励我在将来的生活中不断的努力。在本完成之际，谨向辛勤指导过我的导师和帮助过我的同学表示诚挚的敬意和由衷的感谢！在老师的指导下,我通过自学林清安教授的 UG 教学视频，对模具设计有一定程度的认识.加上课外书籍的阅读和参观实习，对模具的了解越来越多,这次设计给了我一个很好的学习机会,我搜集了大量的资料.在图书馆借了数本有关注塑料模方面的书，认真仔细地看过多遍，并且做了笔记. 这都为我以后的设计工作打下了坚实的基础.曾经在一家塑料密封件厂实习,我看了师傅设计和装配模具,我还亲手拆装了几套模具.进行了分析与研究,向师傅们请教.使我对注塑行业也有了一定的了解,并对注塑模具有了一定的感性认识.在进行设计与绘图的时候,我查阅了大量的资料.对每一个零件的尺寸,对每一个部件的安装位置,对每一个动作运动机理,进行了深入的分析下研究,并和指导老师及