玩具琴键注射模具设计【塑料注塑模】

玩具琴键注射模具设计摘 要根据塑料玩具琴键的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，选择塑件制件尺寸。本模具采用一模两腔，潜浇口进料，注射机采用海天 80XB 型号，设置冷却系统，CAD 和 UG 绘制二维总装图和零件图，选择模具合理的加工方法。附上说明书，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算等分析塑件，从而作出合理的注射模具设计。关键词：玩具琴键；一模两腔；潜浇口进料，注射机，注射模具IAbstractAccording to the requirements of plastic toy keys, understand the use of plastic parts, analysis of plastic parts of the process, size accuracy and other technical requirements, select the size of plastic parts. This mold adopts the first mock exam two cavity, submarine gate, injection machine adopts the Haitian 80XB model, set cooling system, CAD and UG drawing two-dimensional assembly and parts drawing, choose the reasonable processing method of mould. Attach the manual, systematically use the simple text, concise schematic diagram and calculation to analyze the plastic parts, so as to make a reasonable injection mold design.Key words: Toy keys; the first mock exam two cavity; submarine gate, injection machine, injection moldII目 录摘 要 .I第 1 章 绪论 .41.1 塑料简介 .41.2 注塑成型及注塑模 .4第 2章 塑料材料分析 .721 塑料材料的基本特性 .722 塑件材料成型性能 .723 塑件材料主要用途 .8第 3章 塑件的工艺分析 .931 塑件的结构设计 .932 塑件尺寸及精度 .1133 塑件表面粗糙度 .1134 塑件的体积和质量 .11第 4章 注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定 .1241、注射成型工艺过程分析 5 .1242 浇口种类的确定 .1343 型腔数目的确定 .1344 注射机的选择和校核 .134.4.1 注射量的校核 .144.4.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核 .15443、模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核 .16第 5章 注射模具结构设计 .1751 分型面的设计 .1852 型腔的布局 .1853 浇注系统的设计 .19531 浇注系统组成 .19532 确定浇注系统的原则 .19533 主流道的设计 .20534 分流道的设计 .22535 浇口的设计 .22536 冷料穴的设计 .2354 注射模成型零部件的设计 7 .23541 成型零部件结构设计 .23542 成型零部件工作尺寸的计算 .2555 排气结构设计 .265.5.1 凹模宽度尺寸的计算 .265.5.2 凹模长度尺寸的计算 .275.5.3 凹模高度尺寸的计算 .27III5.5.4 凸模宽度尺寸的计算 .275.5.5 凸模长度的计算 .275.5.6凸模高度尺寸的计算 .2756 脱模机构的设计 .28561 脱模机构的选用原则 .28562 脱模机构类型的选择 .28563 推杆机构具体设计 .2857 注射模温度调节系统 .29571 温度调节对塑件质量的影响 .2959 模架及标准件的选用 .31591 模架的选用 .315.10.侧向抽芯机构类型选择 .32第 6章 模具材料的选用 .3661 成型零件材料选用 .3662 注射模用钢种 .36总结 .37致谢 .40参考文献 .414第 1 章 绪论模具制造是国家经济建设中的一项重要产业，振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经成为广大业内人士的共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域。1.1 塑料简介塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力下具有流动性。可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状而不发生变化。塑料有很多优异性能，广泛应用于现代工业和日常生活，它具有密度小，质量轻，比强度高，绝缘性能好，介电损耗低，化学稳定性高，减摩耐磨性能好，减振隔音性能好等诸多优点。另外，许多塑料还具有防水、防潮、防透气、防辐射及耐瞬时烧蚀等特殊性能 1。塑料以从代替部分金属、木材、皮革及无机材料发展成为各个部门不可缺少的一种化学材料，在国民经济中，塑料制作已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。1.2 注塑成型及注塑模将塑料成型为制品的生产方法很多，最常用的有注射，挤出，压缩，压注，压延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，几乎的有的热塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精度较高、易于实现全自动化生产等一系列优点。因此广泛用于塑料制件的生产中，其产口占目前塑料制件生产的 30%左右。但注射成型的设备价格及模具制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料件的生产。5要了解注射成型和注射模，首先得了解注射机的一些基本知识，注射机是注射成型的主要设备，依靠该设备将粒状塑料通过高压加热等工序进行注射。注射机为热塑性或热固性塑料注射成型所用的主要设备，按其外形可分为立式、卧式、直角式三种，由注射装置、锁模装置、脱模装置，模板机架系统等组成。注射成型是根据金属压铸成型原理发展而来的，其基本原理是利用塑料的可挤压性和可模塑性。首先将松散的粒状或粉状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过料筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段保压冷却定型时间后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制品。注射成型生产中使用的模具叫注射模，它是实现注射成型生产的工艺装备。注射模的种类很多，其结构与塑料品种、塑件的复杂程度和注射机的种类等很多因素有关，其基本结构都是由动模和定模两大部分组成的。定模部分安装在注射机的固定板上，动模部分安装在注射机的移动模板上，在注射成型过程中它随注射机上的合模系统运动。注射成型时动模部分与定模部分由导柱导向而闭合。一般注射模由成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却系统、排气系统及支承零部件组成 2 。注射模、塑料原材料和注射机通过注射成型工艺联系在一起。注射成型工艺的核心问题就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔体，并把它注射到型腔中去，在控制条件下冷却定型，使塑件达到所要求的质量。注射机和模具结构确定以后，注射成型工艺条件的选择与控制便是决定成型质量的主要因素。注射成型有三大工艺条件，即：温度、压力、时间。在成型过程中，尤其是精密制品的成型，要确立一组最佳的成型条件决非易事，因为影响成型条件的因素太多，有制品形状、模具结构、注射装备、原材料、电压波动及环境温度等。6塑料模具的设计不但要采用 CAD 技术，而且还要采用计算机辅助工程（CAE）技术。这是发展的必然趋势。注塑成型分两个阶段，即开发/设计阶段（包括产品设计、模具设计和模具制造）和生产阶段（包括购买材料、试模和成型）。传统的注塑方法是在正式生产前，由于设计人员凭经验与直觉设计模具，模具装配完毕后，通常需要几次试模，发现问题后，不仅需要重新设置工艺参数，甚至还需要修改塑料制品和模具设计，这势必增加生产成本，延长产品开发周期。目前国际市场上主要流行的，运用范围最广的注射模流动模拟分析软件有澳大利亚的 MOLDFLOW、美国的 CFLOW、华中科技大学的 H-FLOW 等。其中MOLDFLOW 软件包括三个部分：MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS （产品优化顾问，简称 MPA），MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT （注射成型模拟分析，简称 MPI），MOLDFLOW PLASTICS XPERT （注射成型过程控制专家，简称 MPX）。采用 CAE 技术，可以完全代替试模，CAE 技术提供了从制品设计到生产的完整解决方案，在模具制造加工之前，在计算机上对整个注射成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题，及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等，都有着重大的技术经济意义 3。7第 2章 塑料材料分析21 塑料材料的基本特性聚乙烯（polyethylene ，简称 PE）是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。在工业上，也包括乙烯与少量 -烯烃的共聚物。聚乙烯无臭，无毒，手感似 蜡，具有优良的耐低温性能（最低使用温度可达-100-70C），化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀（不耐具有氧化性质的酸）。常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性优良。PE 无毒，无气味，呈微黄色，成型的塑料有较好的光泽，、不透明，密度为 1.02-1.05 。既有较好的抗冲击强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐3cmg油性，耐水性，化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱、酸类对 PE 几乎没有影响， PE 不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀，在酮，醛，酯，氯代烃中会溶解或形成乳浊液。PE 表面受冰醋酸，植物油等化学药品的侵蚀时会引起应力开裂， PE 有一定的硬度，他的热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高，尺寸稳定性较好，易于成型加工，经过调色配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为 70 左右，热变形温度约C为 93 耐气候性差，在紫外线作用下 PE 易变硬发脆。CPE 的性能指标：密度 1.021.05（ ），收缩率 ，熔3dmKg%8.03点 ，弯曲强度 80Mpa，拉伸强度 35 49Mpa，拉伸弹性模量1603 1.8Gpa，弯曲弹性模量 1.4Gpa，压缩强度 18 39Mpa，缺口冲击强度 11 20，硬度 62 86HRR，体积电阻系数 ，收缩率 范围内。2mkJ c130008.4.PE 的 热 变 形 温 度 为 93 118 ， 制 品 经 退 火 处 理 后 还 可 提 高 10 左 右 。 PE在 -40 时 仍 能 表 现 出 一 定 的 韧 性 ， 可 在 -40 100 的 温 度 范 围 内 使 用 。22 塑件材料成型性能聚乙烯的分子是长链线型结构或支结构，为典型的结晶聚合物。在固体状态下，结晶部分与无定型共存。结晶度视加工条件和原处理条件而异，一般情8况下，密度高结晶度就越大。L.DP E 结晶度通常为 55 %- 6 5%，HDPF 结晶度为 80%-90%。图 2-1 示出 PE 结构示意图。从图中可见，PE 分子均有一定的支化度。而 LDPE 支化度高。在每 1000 个碳原子中含有 15 -25 个甲基侧链以及少量的和丁基侧链，由于侧链或支链降低了分子的规整度，所以，会含大量支链的 PE 结晶度、密度和刚性均低。HDPE 的支化低，每 1000 个碳原子的主链上只有 5-7 个乙基侧链，故而结晶高，密度、刚性和硬度等性能均较好。度上依赖于聚合物的分子量、支化度和结晶度，如断裂伸长率主要取决于 PE 密度高和结晶度大，其力学性能就好，但延展性就差，所以，了解聚合物结构会对其结构改性和其他改性有很大帮助一般来说 H DPE 拉伸强度为 20 一 25MPa，而 LDPE 拉伸强度仅为 10-2f5MPa。这一数值距离工程材料的拉伸强度(100 -200MPa）还相差很大的距离。特点聚乙烯为典型的热塑性塑料，是无臭、无味、无毒的可燃性白色粉末。成型加工的 PE 树脂均是经挤出造粒的蜡状颗粒料，外观呈乳白色。其分子量在1 万一 loa 万范围内。分子量超过 10 万的则为超高分子量聚乙烯 f UHMWPE3。分子量越高，其物理力学性能越好，越接近工程材料的要求水平。但分子量越高，其加工的难度也随之增大。聚乙烯熔点为 100-130C其耐低温性能优良。在-60下仍可保持良好的力学性能，但使用温度在 80110。聚乙烯化学稳定性较好，室温下可耐稀硝酸、稀硫酸和任何浓度的盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、醋酸、氨水、胺类、过氧化氢、氢氧化钠、氢氧化钾等溶液。但不耐强氧化的腐蚀，如发烟硫酸浓硝酸、铬酸与硫酸的混合液。在室温下上述溶剂会对聚乙烯产生缓慢的侵蚀作用，而在 90-100下，浓硫酸和浓硝酸会快速地侵蚀聚乙烯，使其破坏或分解。聚乙烯在大气、阳光和氧的作用下，会发生老化，变色、龟裂、变脆或粉化，丧失其力学性能。在成型加工温度下，也会因氧化作用，使其熔体戮度下降，发生变色、出现条纹，故而在成型加工和使用过程或选材时应予以注意。9正因为聚乙烯拥有如上特质，容易加工成型，因此聚乙烯的再生回收具有非常深远的价值。23 塑件材料主要用途高压聚乙烯：一半以上用于薄膜制品，其次是管材、注射成型制品、电线包裹层等中低、压聚乙烯：以注射成型制品及中空制品为主。超高压聚乙烯：由于超高分子聚乙烯优异的综合性能，可作为工程塑料使用。熔点 140熔化焓 292.88J/g10第 3章 塑件的工艺分析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。玩具琴键如图所示，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（1）产品视图31 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PE 的型腔脱模斜度为 0.35 1 30/ ，型芯脱模斜度为 30/1/ 11（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 ，最常用的m数值为 23 。该管连接件壁厚均匀，周边和底部壁厚均为 5 左右。m（3）、塑件的圆角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。m一般外圆弧半径大于壁厚的 0.5 倍，内圆角半径应是壁厚的 0.5 倍。该塑料件表面圆角半径和内部转弯处圆角为 0.5 。（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。32 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12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 PE，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。 33 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m件的 1/2，即 Ra 0.010.63 。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 0.4m。m34 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（PE 的密度为 0.95 ），即可以得出3/cmg该塑件制品的质量为 12.1 克。13第 4章 注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定41、注射成型工艺过程分析 5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，PE 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PE 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14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调湿处理。该塑料制件材料为 PE，就采用退火处理 13 小时。42 浇口种类的确定注射模的浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道。其作用是将塑料熔体充满型腔并使注射压力传递到各个部分。浇注系统设计的好坏对塑件性能、外观及成型难易程度影响很大。它由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。其中浇口的选择与设计恰当与否直接关系到制品能否完好的成型。由于本设计中玩具琴键塑件外表面质量要求较高，所以选用潜浇口。潜浇口直接在中间的圆端面处进，玩具琴键组装后，浇口被遮挡起来。潜浇口主流道需要设置钩针，分流道与产品相连，顶出产品包含流道连接在一起。43 型腔数目的确定因为本设计中采用潜浇口，且塑件的尺寸不大，为提高塑件成功概率，并从经济型的角度出发，节省生产成本和提高生产效率，采用一模两穴，进行加工生产。44 注射机的选择和校核由于采用一模两穴，需要至少注射量为 12.1X2g，流道水口废料 6g，总注塑量达到 30.2g，再根据工艺参数（主要是注射压力），综合考虑各种因素，选定注射机为海天 80XB。注射方式为螺杆式，其有关性能参数为：海天 HTF80XB型号参数 单位 801A 801B 801C螺杆直径 mm 34 36 40理论注射容量 cm3 95 110 13015注射重量 PS g 119 134 165注射压力 Mpa 206 183 149注射行程 mm 144螺杆转速 r/min 0215料筒加热功率 KW 5.7锁模力 KN 800拉杆内间距(水平垂直)mm 400400允许最大模具厚度 mm 460允许最小模具厚度 mm 160移模行程 mm 340移模开距(最大) mm 750液压顶出行程 mm 100液压顶出力 KN 33液压顶出杆数量 PC 5油泵电动机功率 KW 13油箱容积 l 210机器尺寸(长宽高) m 4.71.31.85机器重量 t 3.4最小模具尺寸(长宽) mm 150x1504.4.1 注射量的校核模具设计时，必须使得在一个注射成型的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的 80%以内。校核公式为：mn%8021式中 -型腔数量-单个塑件的质量（g）116-浇注系统所需塑料的质量（g）2m本设计中：n=2 12.1 g =6g 12M=24.2+6=30.2g（约等于） 110gx80%注塑机额定注塑量为 110g注射量符合要求4.4.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核注射成型时塑件的模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素。如果这一数值超过了注射机所允许的最大成型面积，则成型过程中会出现涨模溢料现象，必须满足以下关系。An21式中 n -型腔数目-单个塑件在模具分型面上的投影面积1A-浇注系统在模具分型面上的投影面积2n=1 =2210.66 =1010.5 1m22m=2210.66+1010.5=5431.822An注射成型时为了可靠的锁模，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力。即：（ ）P F21n式中： P塑料熔体对型腔的成型压力（MPa ）F注射机额定锁模力（N）其它意义同上根据教科书表 5-1，型腔内通常为 20-40MPa，一般制品为 24-34MPa，精密制品为 39-44MP（ ） P=5431.82x30x1.1x0.001=179.25KN800KN21An锁模力符合要求17443、模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核（1）、模具厚度（闭合高度）模具闭合高度必须满足以下公式 maxminH式中 -注射机允许的最大模厚i-注射机允许的最小模厚ax本设计中模具厚度为 314mm 160H460， 符合要求（2）、开模行程（S）的校核模具开模后为了便于取出制件，要求有足够的开模距离，所谓开模行程是指模具开合过程中动模固定板的移动距离。注塑机的开模行程是有限的，设计模具必须校核所选注射机的开模行程，以便与模具的开模距离相适应。对于卧式注射机，其开模行程与模具厚度有关，对于多分型面注射模应有： mHS10521max式中 -推出距离1-包括浇注系统凝料在内的塑件高度2=（水口料的长度 +2030）本设计中 =340 = 40 mm =100+30=130 mmmaxS1H2H总的开模距离需要 H=170mm 以上经计算，符合要要求。（3）、顶出装置的校核在设计模具推出机构时，需校核注射机顶出的顶出形式，要注意在两侧顶出时模具斜顶杆的面积应能覆盖注射机的双顶杆，注射机的最大顶出距离要保证能将塑件从模具中脱出。海天 80XB 型注射机为两侧推出机构。经检查能满足将模具脱出的要求。18第 5章 注射模具结构设计51 分型面的设计将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，它们的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为分型面，它是决定模具结构的重要因素，每个塑件的分型面可能只有一种选择，也可能有几种选择。合理地选择分型面是使塑件能完好的成型的先决条件。选择分型面时，应从以下几个方面考虑：1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；2）使塑件在开模后留在动模上；3）分型面的痕迹不影响塑件的外观；4）浇注系统，特别是浇口能合理的安排；5）使推杆痕迹不露在塑件外观表面上；6）使塑件易于脱模。综合考虑各种因素，并根据本模具制件的外观特点，受用平面分型面，并选择在塑件的最大平面处，开模后塑件留在动模一侧，分型面的选择1952 型腔的布局型腔的布局与浇注系统的布置密切相关,型腔的排布应使每个型腔都通过浇注系统从总压力中均等的分得所需的压力,以保证塑料熔体均匀地充满每个型腔,使各型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能短，同时采用平衡流道。型腔布局由图所示。由于本设计中塑件是上下两部分配合装配使用，需要相同的注射工艺参数，以达到高的成功率，模具采用潜浇口，并采用对称式布局，以求达到良好的浇注质量。图（4）型腔布局方式53 浇注系统的设计浇注系统是指注射模中从主流道始端到型腔之间的熔体进料通道，浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两类，本设计中采用普通潜浇口浇注系统。正确设计浇注系统对获得优质的塑料制品极为重要。531 浇注系统组成普通流道浇注系统的组成一般包括以下几个部分。1主浇道 2第一分浇道 3第二分浇道 4第三分浇道 5浇口 6型腔 7冷料穴20532 确定浇注系统的原则在设计浇注系统时应考虑下列有关因素：a)、塑料成型特性：设计浇注系统应适应所用塑料的成型特性的要求，以保证塑件质量。b)、模具成型塑件的型腔数：设置浇注系统还应考虑到模具是一模两穴或一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。c)、塑件大小及形状：根据塑件大小，形状壁厚，技术要求等因素，结合选择分型面同时考虑设置浇注系统的形式、进料口数量及位置，保证正常成型，还应注意防止流料直接冲击嵌件及细弱型芯受力不均以及应充分估计可能产生的质量弊病和部位等问题，从而采取相应的措施或留有修整的余地。d)、塑件外观：设置浇注系统时应考虑到去除、修整进料口方便，同时不影响塑件的外表美观。e)、冷料：在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件质量，故设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施 6。 533 主流道的设计流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部分开始，到分流道为止的塑料熔体的流动通道。（1）、主流道的尺寸设计中选用的注射机为海天 80XB，其喷嘴直径为 3.5 ，喷嘴球面半径m为 11 ，根据图（6），主流道各具体尺寸如下：m3R1826HLm952tanLdDm5.721浇注系统与定位环、浇口套（2）、主流道衬套的形式选用如图所示类型的衬套，这种类型可防止衬套在塑料熔体反作用下退出定模。将主流道衬套和定位球设计成两个零件，然后配合固定在模板上，衬套与定模板的配合采用 。67/mH图（7）主流道衬套及其固定形式22534 分流道的设计分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道，分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态。本设计中由于塑件排布比较紧凑,且采用潜浇口。如图所示。主流道和潜浇口的位置535 浇口的设计浇口又叫进料口，是连接分流道与型腔的通道。它有两个功能：一是对塑料熔体流入型腔起着控制作用；另一个是当注射压力撤销后封锁型腔，使型腔中尚未固化的塑料不会倒流。常向的浇口形式有直接浇口，潜浇口，点式浇口，扇形浇口，圆盘式浇口，环形浇口等。浇口的位置选择原则：浇口的位置与塑件的质量有直接影响。在确定浇口位置时，应考虑以下几点：1. 熔体在型腔内流动时，其动能损失最小。要做到这一点必须使1)流程(包括分支流程)为最短；2)每一股分流都能大致同时到达其最远端；3)应先从壁厚较厚的部位进料；234)考虑各股分流的转向越小越好。2. 有效地排出型腔内的气体。根据浇口选用原则和为保证塑件表面质量及美观效果，采用潜浇口。浇口一般尺寸如 CAD 图所示，根据此图结合实际选用适当值。536 冷料穴的设计主流道的末端需要设置冷料穴以往上制品中出现固化的冷料。因为最先流入的塑料因接触温度低的模具而使料温下降，如果让这部分温度下降的塑料流入型腔会影响制品的质量，为防止这一问题必须在没塑料流动方向在主流道末端设置冷料穴以便将这部分冷料存留起来。冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上，其标称直径与主流道直径相同或略大一些，这里取为 ，最终要保证冷料体积小于冷料穴体积。冷料穴的m5z 形式有多种，这里采用倒锥形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它与推杆配用，开模时倒锥形的冷料穴通过内部的冷料先将主流道凝料拉出定模，最后在推杆的作用下将冷料和和主流道凝料随制品一起被顶出动模。如上图（8）所示。54 注射模成型零部件的设计 7模具闭合时用来填充塑料成型制品的空间称为型腔。构成模具型腔的零部件称成型零部件。一般包括凹模、凸模、型环和镶块等。成型零部件直接与塑料接触，成型塑件的某些部分，承受着塑料熔体压力，决定着塑件形状与精度，因此成型零部件的设计是注射模具的重要部分。成型零部件在注射成型过程中需要经常承受温度压力及塑料熔体对它们的冲击和摩擦作用，长期工作后晚发生磨损、变形和破裂，因此必须合理设计其结构形式，准确计算其尺寸和公差并保证它们具有足够的强度、刚度和良好的表面质量。541 成型零部件结构设计成型零部件结构设计主要应在保证塑件质量要求的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。1）、凹模的设计24凹模也称为型腔，是用来成型制品外形轮廓的模具零件，其结构与制品的形状、尺寸、使用要求、生产批量及模具的加工方法等有关，常用的结构形式有整体式、嵌入式、镶拼组合式和瓣合式四种类型。本设计中采用整体式凹模，其特点是结构简单，牢固可靠，不容易变形，成型出来的制品表面不会有镶拼接缝的溢料痕迹，还有助于减少注射模中成型零部件的数量，并缩小整个模具的外形结构尺寸。不过模具加工起来比较困难，要用到数控加工或电火花加工。型腔 3D 图2）、凸模的设计本设计中零件结构较为简单，深度不大，但经过对塑件实体的仔细观察研究发现，塑件采用的是整体式型芯。这样的型芯加工方便，便于模具的维护，型芯与动模板的配合可采用 。6/7PH25型芯 3D 图542 成型零部件工作尺寸的计算成型零部件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，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸，以及中心距尺寸等。在模具设计时要根据塑件的尺寸及精度等级确定成型零部件的工作尺寸及精度等级。影响塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收缩率，模具成型零部件的制造误差，模具成型零部件的磨损及模具安装配合方面的误差。这些影响因素也是作为确定成型零部件工作尺寸的依据。由于按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量计算型芯型腔的尺寸有一定的误差（因为模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨损量大多凭经验决定），这里就只考虑塑料的收缩率计算模具盛开零部件的工作尺寸。塑件经成型后所获得的制品从热模具中取出后，因冷却及其它原因会引起尺寸减小或体积缩小，收缩性是每种塑料都具有的固有特性之一，选定 PE 材料的平均收缩率为 0.6%，刚计算模具成型零部件工作尺寸的公式为：26BA05.式中 A 模具成型零部件在常温下的尺寸B 塑件在常温下实际尺寸成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的 1/31/4，或取 IT78 级作为模具制造公差。在此取 IT8 级，型芯工作尺寸公差取 IT7 级。模具型腔的小尺寸为基本尺寸，偏差为正值；模具型芯的最大尺寸为基本尺寸，偏差为负值，中心距偏差为双向对称分布。各成型零部件工作尺寸的具体数值见图纸。55 排气结构设计排气是注射模设计中不可忽视的一个问题。在注射成型中，若模具排气不良，型腔内的气体受压缩将产生很大的背压，阻止塑料熔体正常快速充模，同时气体压缩所产生的热使塑料烧焦，在充模速度大、温度高、物料黏度低、注射压力大和塑件过厚的情况下，气体在一定的压缩程度下会渗入塑料制件内部，造成气孔、组织疏松等缺陷。特别是快速注射成型工艺的发展，对注射模的排气系统要求就更为严格。在塑料熔体充模过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而成的水蒸气、塑料局部过热分解产生的低分子挥发性气体，塑料中某些添加剂挥发或化学反应所生成的气体。常用的排气方式有利用配合间隙排气，在分型面上开设排气槽排气，利用推杆运动间