罩盖板注射模具设计与制造

Equation Chapter 1 Section 1盐 城 工 学 院模 具 设 计 综 合 实 践报 告 书题 目： 罩盖板注射模具设计与制造 班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师： 提交日期： 机械优集学院 三维设计制造系1摘 要本文通过对罩盖板模具设计,通过认识和了解塑料模具设计一些设计原则和方法.并且可以通过三维和二维软件进行塑料模具设计,提高自己的绘图能力。为今后从事设计工作打下了坚实的基础。本次主要重点对塑件的成型原理、原料选用和注射技术进行分析。通过根据形状、尺寸、精度及表面质量要求的分析结果，确定所需的模塑成型方案，制品的后加工、分型面的选择、型腔的数目和排列、成型零件的结构、浇注系统等。【关键词】 塑料；模具设计；注塑模具全套图纸加 1538937062AbstractFactory coil mould design, this paper through the plastic mold design and some design principles and methods. And it can pass three under two kinds of software for plastic mold design, improve their ability to draw. Engaged in the design for the future work laid a solid foundation. The main focus on the forming principle of plastic parts, raw materials selection and injection technology were analyzed. By according to the shape, size, precision and surface quality requirement analysis, to determine the required moulding solutions, products after processing, the choice of the parting surface, cavity number and arrangement, the structure of molding parts, pouring system, etcKeyword: plastic；mold design；injection mold3目 录Abstract 2前 言 .41.1 课题背景 .41.2 课题分析 .6第一章 塑件成型工艺性分析 .61.1 软件简介 .61.2 塑件（某罩盖板）分析 .8第二章 注塑模具的设计 .122.1 拟定模具结构形式. .122.2 确定型腔数量及排列形式 .132.3 分型面的确定： .142.4 注射机型号的确定 .152.5 浇注系统设计 182.5.1 浇注系统凝料体积计算 .192.5.2 主流道设计 .202.5.3 分流道的设计 212.5.4 浇口的设计 222.5.5 冷料穴的设计 222.6 排气系统设计 222.7 成型零件的结构设计和计算 232.7.1 成型零部件结构 232.7.2 成型零部件工作尺寸的计算 252.7.3 成型零件工作尺寸计算 252.8 模架的确定和标准件的选用 272.8.1 模架基本类型 272.8.2 模架的选择 272.8.3 导向与定位机构设计 282.9 脱模推出机构的设计 292.9.1 推出机构设计 292.9.2 脱模力的计算 .312.10 冷却系统的设计 332.10.1 冷却水道设计的要点 342.10.2 冷却水道在定模和动模中的位置 342.10.3 冷却水道的计算 35第三章 模具的装配 .403.1 模具的装配顺序 .403.2 开模过程分析 .41设计小结 .42附：模具装配图 .43致 谢 .44参考文献 .454前 言现代化的工业里面，模具是使用最多的也是最基础的一个工艺装置。模具在现实工业生产中本身只是以个工具，但是其要求质量高，所以又被人们当作一种单独的设备来用，模具的发展可以体现出当地的经济发展状况和潜力，一些实体经济专业也是依据这个来判断当地工业的发展状况。模具生产技术水平各个地方差异巨大，其发展水平的高低现在可衡量一个国家产品制造水平高度的一个标志。它在水平高低，主要体现在一些大产品质量好坏的伤面，也体现在新产品的开发能力。模具工业的好坏也体现在高新技术产业上面，因为高新技术产品外观零件基本都是模具生产的，所以模具在高新技术领域也有一席之地。企业才会有一个好的发展。此外在教育培养人才方面，最近几年很多高校也开设了模具设计与制造专业，这样对后续人才的培养也是非常重要的，模具是使我国成为世界超级制造大国的主要基础设施。今后我国要使世界工厂得地位不撼动，估计仍然需要依赖于模具工业的稳固发展，成为制造强国。1.1 课题背景模具是工业生产中使用极为广泛的基础工艺装备。在汽车、电机、仪表、电器、电子、通信、家电和轻工业等行业中，60%80%的零件都依靠模具成形，并且随着近年来这些行业的迅速发展，对模具的要求越来越高，结构也越来越复杂。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产效率和低耗率，是其它加工制造方法所不能比拟的。随着塑料工业的飞速发展和通用塑料与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断地扩大，越来越普遍地采用塑料成型。该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，制得的塑料制品数量之大是其它成型方法望尘莫及的。作为注塑成型加工的主要工具之一注塑模具，在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效率等方面水平高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中的反映能力和速度。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5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。由于模具的使用特点，决定了模具设计也区别与其他行业。模具设计要考虑的要点如下:a塑件的物理力学性能，如强度、刚度、韧性、弹性、吸水性以及对应力的敏感性，不同塑料品种其性能各有所长，在设计塑件时应充分发挥其性能上的优点，避免或补偿其缺点。b塑料的成型工艺性，如流动性、成型收缩率的各向差异等。塑件形状应有利于成型时充模、排气、补缩，同时能使热塑性塑料制品达到高效、均匀冷却或使热固性塑料制品均匀地固化。c塑件结构能使模具总体结构尽可能简化，特别是避免侧向分型抽芯机构和简化脱模结构。使模具零件符合制造工艺的要求。对于特殊用途的制品，还要考虑其光学性能、热学性能、电性能、耐腐蚀性能等。目前，我国的模具制造技术已从过去只能制造简单模具发展到可以制造大型、精密、复杂、长寿命的模具。在塑料模具方面，能设计制造汽车保险杠及整体仪表盘大型注射模。一些塑料模主要生产企业利用计算机辅助分析(CAE)技术对塑料注塑过程进行流动分析、冷却分析、应力分析等，合理选择浇口位置、尺寸、注塑工艺参数及冷却系统的布置等，使模具设计方案进一步优化，也缩短了模具设计和制造周期采用模具先进加工技术及设备，使模具制造能力大为提高。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。某些国外电加工机床具有内容丰富、实用可靠的工艺数据和专家系统，使模具的深槽窄缝加工、微细加工、镜面加工等效率和质量大大提高。新的模糊控制系统具有加工反力的监测6和控制，提高了大面积加工的深度控制精度。电火花混粉加工技术的应用有效地提高了模具表面质量。模具逆向工程技术、快速经济模具制造技术、三维扫描测量技术及数控模具雕刻机的发展与应用，对模具制造能力的提高也起到了很大作用。我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展；另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。 随着计算机技术的发展应用，模具设计与制造技术正朝着数字化方向发展。特别是模具成型零件方面的软件等，这些技术采用计算机辅助设计，进而将数据交换到加工制造设备，实现计算机辅助制造，或将设计与制造连成一体实现设计制造一体化。1.2 课题分析本课题內容是对罩盖板绘图建模、然后模具设计和加工工艺分析。基于生产实践之上的对产品进行模具设计，模具设计主要内容有型腔布局、浇口形式与位置、模胚选择、分型面的确定、冷却系统设置、推出机构设置、注塑机台选择及注塑工艺分析等。根据塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，本模具采用采用一模两腔布局，侧浇口进料，注射机采用海天 200XA 型号，设置冷却系统，CAD 绘制二维总装图和零件图，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算分析，从而作出合理的模具设计。选择合理的加工方法。模具方案确定后进行工艺分析。根据此方案可以达到设计的预期效果，并且大大提高了注塑模的质量。第一章 塑件成型工艺性分析1.1 软件简介本设计中主要为模具的设计与计算。装配图用AutoCAD来完成其三个视图的显示。产品建模和模具三维图的绘画我们用的是UG，其他零件图也是用AutoCAD制图。CAD即计算机辅助设计的英文简称(Computer Aided Design)。7计算机的应用，使得设计人员在设计过程中，能充分发挥计算机的强大算术逻辑运算功能、大容量信息存储与快速信息查找的能力，完成信息管理、数值计算、分析模拟、优化设计和绘图等项任务；而设计人员集中精力进行有效的创造性思维，从而更好地完成从设计方案的提出、评介、分析模拟与修改到具体设计实现的设计全过程.对于机械行业来讲，通用的CAD件是AutoCAD，但AutoCAD是一种通用的绘图软件，对机械行业针对性差，不过幸运的是，AutoCAD是个开放性软件，可以对它进行二次开发，如采用Autolisp，ADS，ARX甚至采用VB 语言等，现今的高华CAD、天目CAD就是在该软件的基础上开发的机械专业CAD。由于二次开发的深入，加强了参数化设计、智能化设计等，这样充分发挥了计算机的强大的搜索功能和运算功能。世界上第一套塑料模具CAD软件是澳大利亚MOLDFLOW公司于1976年推出井以公司名字命名的MOLDFLOW。目前MOLDFLOW已经发展得比较完善，实现了对注塑过程的模拟、设计原理的应用和精确计算，并逐步优化模拟过程，使设计工程师在产品设计阶段可以在计算机上“制造”塑料产品，并能灵活地适应市场需求的变化。应用MOLDFLOW公司的技术已经在世界范围内成功地设计出了上万副模具。继MOLDFLOW之后美国康奈尔大学、德国的亚森(Aachen)技术大学、美国的 C. V.公司、MCAP 公司、日本的 CAD-M公司等也相继开发了塑料模具CAD/CAM系统。第一套塑料模具 CAD/CAM经过数年努力研制而成，于1982年推出，它就是后来称为GRAFTEK的系统。塑料模具CAD/CAM的应用带来了巨大的社会效益和经济效益。据报导，美国Protety pe & Plastic Mold公司采用了Computool公司的CAD/CAM系统后，一年内生产效率提高了一倍，节省了35%的准备时间，制造周期平均缩短了30 %，材料节省了10%，模具成本降低了10%30%。 国内部分科研单位、大专院校也在塑料行业开展了CAD技术的研制和开发工作。华中理工大学国家重点实验室叶显高、李德群、肖景容等研制成功了“实用化注塑模CAD/CAE/CAM微机系统HSC1. 1”；北京化工学院进行了注塑充模过程计算机仿真；其他部分企业科研单位也做了一些探讨工作，并且收到了一定的经济效益【10】。总的来讲我国塑料模具CAD 仅仅处于开发使用初期，很多自己研发的软件并不是很成熟。81.2 塑件（某罩盖板）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。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差等级确定精度等级。根据任务书和图纸要求，本次产品尺寸均采用 MT5 级精度，未注采用 MT8 级精度。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。本次我们用 UG 建模尽量做到和实物一样来构建模型，主要设计的部分为我们将要罩盖板其进行注射模具设计，建模后如三维截图的塑件,材料为 PP,通过查询材料性能可以知道收缩率为0.3% 0.8。我们是通过实物来逆向造型，通过测绘零件个尺寸有 UG 画出产品三维模型后设计模具。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。此产品壁厚均匀，PP 性能优良，成本低廉，符合需求生产量大的要求，容易成型，对于本课题零件相当适用，所以在这选择其为产品的材料。该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高，为 Ra0.8 ，内部为mRa1.2 。m9设计的塑件的见零件图 1-1 设计的时候所采用的塑料名称PP，塑件的生产批量中等批量，塑件的体积为 mm3，通过查询 PP 密度 g/cm3，310492.0通过计算可以知道单个产品的重量大约 4.2g。本设计产品为罩盖板，具体结构和尺寸详见图纸塑料制品形状如图 1-1 10图 1-1 产品图聚丙烯，是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规聚丙烯（isotactic polypropylene）、无规聚丙烯（atactic polypropylene）和间规聚丙烯（syndiotactic polypropylene）三种。甲基排列在分子主链的同一侧称等规聚丙烯，若甲基无秩序的排列在分子主链的两侧称无规聚丙烯，当甲基交替排列在分子主链的两侧称间规聚丙烯。一般工业生产的聚丙烯树脂中，等规结构含量约为 95%，其余为无规或间规聚丙烯。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，故熔点可高达 167。耐热、耐腐蚀，制品可用蒸汽消毒是其突出优点。密度小，是最轻的通用塑料。缺点是耐低温冲击性差，较易老化，但可分别通过改性予以克服。共聚物型的 PP 材料有较低的热变形温度（100）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有更强的抗冲击强度，PP 的冲击强度随着乙烯含量的增加而增大。PP 的维卡软化温度为 150。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP 不存在环境应力开裂问题。PP 的熔体质量流动速率（MFR）通常在 1100。低 MFR 的 PP 材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同 MFR 的材料，共聚型的抗冲强度比均聚型的要高。由于结晶，PP 的收缩率相当高，一般为 1.62.0%。第二章 注塑模具的设计2.1 拟定模具结构形式. 注射模是塑料注射成型工艺中不可缺少的工具，虽然其结构形式多种多样，但通常按结构特征来说，可分为二板式注射模、三板注射模、哈夫式注射模等。二板式注射模是最简单的一种结构形式，是由动模和定模两块组成的。二板式注射模可设计成单型腔二板式注射模和多型腔二板式注射模。根据实际塑11件的要求，单型腔二板式注射模也可以增添其他部件，如支撑销和活动成型芯等。三板注射模是在二板式注射模的两块外，还有一块活动的模板，所以叫做三板式注射模，俗称双开模。这块活动模板上，可设置浇口、流道以及动模所需的其他部件。模具开启时，这块活动模板与上述两模板分离，塑件与浇口冷料分别从该板两侧取下，因此，三板式注射模就有两个相互平行的分型面。三板式注射模也有一些缺点，如制造成本较高，加工复杂，模具重量增大制造周期长等，所以很少用于大型或特大型塑件的注射模成型。在本设计中，由于零件结构简单，故可采用二板式注射模。 如图 2-1 可知该产品为规则的日用产品，模具可采用简单的两板模推杆顶出结构，如下图图 2-12.2 确定型腔数量及排列形式因为本设计中采用侧浇口，且塑件的尺寸较大，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，采用一模二腔，进行加工生产。型腔的布局与浇注系统的布置密切相关,型腔的布局应该是每个产品在成型过程中的分得所需的压力形同,以保证熔融状态的塑料体能投均匀地、快速 的、充填每个型腔室,保证每个型腔的塑件内在质量、外观均一稳定。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。根据产品形状分析和12任务书要求，需要满足年产量 400 万个的生产任务，量相对还是比较大的，所以该模具我们设计时采用一模二腔。排列形式如图 2-2图 2-2 型腔布局方式2.3 分型面的确定：对模具而言。他的分型面可以看成是几个可以分离的部分组成的，在将模具的接触表面进行分离的时候，可以将里面的塑料件拿出来，还可以将系统浇注进行凝料，在塑料件成型的时候，所有的接触面都是需要要封闭的，这样封闭的面我们就叫做是分型面，这在模具的结构当中的很重要，在选择塑料件的分型面的时候，我们可以只选择一个，可以选择好多个，我们要想将塑料件成型完整的话，进行分型面的选择是很重要的，我们采用最大平面处作为分型面。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13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，采用平面分型面，并选择在塑件的最大平面处，开模后塑件留在动模一侧，如图所示。图 2-3 分型面示意图142.4 注射机型号的确定注射机规格的确定主要是根据塑件的大小及型腔的数目和排列方式，在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下，设计人员应该对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大和最小模厚、推出形式、推出位置、推出行程、开模距离等进行计算。根据这些参数，选择一台和模具匹配的注射机，倘若用户已经提供了注射机的型号和规格，设计人员必须对其进行校核，若不能满足要求，则必须自己调整或于用户取得商量调整。1.所需注射量的计算（1）塑件质量、体积计算:对于该设计，建立塑件模型,并用 UG 对此模型分析得：塑料制件体积 V14浇注系统约为 V25 ；塑料制件质量 M14.2g。（2）浇注系统凝料体积的初步估算可使用软件测量塑件体积，由于该模具采用一模两腔，所以，浇注系统凝料体积为V3=5cm3（3）该模具一次注射所需要的 PP体积 V0=V1+ V2+ V3 = 13cm3；质量 M0=V0= 13.6g。2.注射机型号的选定近年来我国引进的注射机型号很多，国内注射机生产厂的新机型也日益增多。掌握使用设备的技术参数是注射模设计和生产所必需的技术准备。最终查询资料确定注射机型号为 HTF250X,具体参数如表：2-115表 2-1 注射机主要参数注射机的表称注射量：V 机=139cm3本次注射量符合因为 PP 的注量远远大于 13.6，而 HTF250X 注塑机的注射量满足要求。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。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1-浇注系统在模具分型面上的投影面积2注射装置 INJECTION UNIT A B C螺杆直径 Screw Diameter mm 60 65 70螺杆长径比 Screw L/D Ratio L/D 21.7 20 18.6理论容量 Shot Size(Theoretical) cm3 727 853 989注射重量 Injection Weight(PS) g 662 776 900注射压力 Injection Pressure Mpa 213 182 157螺杆转速 Screw Speed rpm 0185合模装置 CLAMPING UNIT合模力 Clamp Tonnage KN 3000移模行程 Toggle Stroke mm 600拉杆内距 Space Between Tie Bars mm 660x660最大模厚 Max.Mold Height mm 660最小模厚 Min.Mold Height mm 250顶出行程 Ejector Stroke mm 160顶出力 Ejector Tonnage KN 62顶出杆根数 Ejector Number Piece 13其它 OTHERS最大油泵压力 Max.Pump Pressure MPa 16油泵马达 Pump Motor Power kw 30电热功率 Heater Power kw 19.65外形尺寸 Machine Dimension(LxWxH) m 6.5x2.0x2.4重量 Machine Weight t 12.5料斗容积 Hopper Capacity kg 50油箱容积 Oil Tank Capacity L 67016n=2 =1627 =680 1A2mA2=2x1627+660=420421n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 F21An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=6304x28x1.1x0.001=1361KN3600KN21An锁模力符合要求锁模力足够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-包括浇注系统凝料在内的塑件高度2=（水口料的长度+2030）所以后续的设计中总的开模距离需要 H=250mm 以上就可以了。2.5 浇注系统设计首先我们要了解塑件的成型性能和塑件使用材料的流动特性。浇注系统的设计也要考虑到好不好排气,尽量设计的浇注系统应能顺利填充满型腔。调整浇口大小和宽度用以保证塑件外观漂亮和确保填充时可以均匀进料。本设计的浇注系统的结构形式如图 2-417图 2-4 浇注系统的设计分流道截面形状及尺寸应根据塑料制件的结构、采用塑料的工艺性、成型条件等因素有关。本套设计产品结构简单，采用圆形分流道， 直径为 5mm。冷料井在流道中也非常重要。流道一般存在一些废料，防止废料进入型腔里去，所以要设置存放废料的地方；所以设置了冷料井。我们此处设计的就是勾针带冷料。浇口的设计非常重要，它的位置位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。我们在设计时要注意，通过查询书籍可以知道浇口的面积一般占到的流道的 7% 9%，这次我们设计的浇口为方形的，浇口长度为 1.2mm。2.5.1 浇注系统凝料体积计算1） 主流道凝料体积（3D 测量）V=20600mm浇注系统各截面流过熔体的体积计算（按分流道取其中一个方向计算）1）确定适当的剪切速率 主流道 21150s31s分流道 218潜伏式浇口 31350s4150s2）确定体积流率 q(浇注系统各段的 q 值是不相同的)主流道的体积流率 1q3331.2510.265/4SRcms浇口体积流率 324330. /66Wh3）注射时间的计算模具充模时间 st12.549.3756Vsq总式中 -主流道体积流率 1q3/cms-注射时间 sts-模具成型时所需塑料熔体的体积 SV3c单个型腔充模时间 3t12.50.986SVsq注射时间根据经验公式求得注射时间 t324.7520.983.24st s根据注塑机的有关参数，可知 注射机最短注射时间 2s，所选时间合理。t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，浇注系统按照浇口形式可以分为大水口浇注系统和细水口浇注系统，本设计中采用普通侧浇口浇注系统。正确设计浇注系统对获得优质的塑料制品极为重要。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2.5.2 主流道设计所选用型注射剂喷嘴有关尺寸如下：19喷嘴前段孔径 d0=3mm喷嘴圆弧半径 R0=12mm为了使凝料能够顺利拔出，主流道的小段直径 d 应稍大于喷嘴直径。d=d0+（0.51）=3.5mm主流道设计成圆锥形，其锥角通常为 24，主流道角度过大时，容易卷入空气而产品气泡，主流道角度过小时，会使充填过程的压力损耗率增大，所以本次设计的主流道倾斜角度为 1，主流道球面半径比喷嘴球面半径大12mm。这里取主流道球面半径 R16mm，经测量主流道长度 L 取 95mm。2.5.3 分流道的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。分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态。其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，分流道的长度应该尽可能短，折弯少，尽量减少流动过程中的热量损失与压力损失，节约塑料的原材料和降低能耗。由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部的熔体流动状态比较理想，因此分流道表面粗糙度值不要太低，一般取 Ra 为 1.6 m，本设计选择矩形截面的分流道，d=5mm，采用流道布局如图所示：流道布局202.5.4 浇口的设计侧浇口普遍用于中小型塑件的多型腔模具，一般开设在分型面上，一般塑料熔体从外侧充填模具型腔，其截面形状多为圆形。侧浇口的宽度和深度尺寸作如下取值：宽度 b=2 mm 深度 t=1 mm2.5.5 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 5mm，最终要保证冷料体积小于冷料穴体积。冷料穴的倒扣形式有多种，这里采用 Z 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。如图：拉料针2.6 排气系统设计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，利用推杆运动间隙排气等。21由于本次设计中模具尺寸不大，本设计中采用间隙排气的方式，而不另设排气槽，利用间隙排气，以不产生溢料为宜。我们在用注射机制造模具的时候，一个很重要的问题就是排气。，我们这个论文里面使用的排气是间隙的排气，不需要在设置一个排气槽，可以通过间隙进行排气，在排气的时候不要出现溢料就可以了。2.7 成型零件的结构设计和计算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。一般包括型腔、型芯、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。2.7.1 成型零部件结构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。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。本设计中采用嵌入式型腔及型芯，如图所示。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。针对型芯和型腔的工艺分析如下：形同点：型芯和型腔均需要加工成型区域，流道，浇口为位置，冷却水路，固定用的螺丝孔。22不同点：型芯需要加工顶针孔，勾料针孔，型腔则需要加工浇口衬套孔型腔三维图型芯三维图232.7.2 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 PP 材料的平均收缩率为 0.5%，刚计算模具成型零部件工作尺寸的公式为：A=B+0.005B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2.7.3 成型零件工作尺寸计算采用平均值的计算方法。针对塑料件的大小还有成型的零部件的大小的差异，我们统一按照入体的原则来进行标注，也就是对包容面的大小进行标注的时候使用的是单向的正偏差，基本尺寸为最小；对于被包容面的大小标注的时候使用的是单向的负偏差，这个时候基本尺寸是最大的；中心距进行标注使用的是双向偏差 。（1） 型腔内径尺寸计算 z)43-DQ(M（mm）24式中， MD型腔内径尺寸（mm）D制品的最大尺寸（mm）Q塑料的平均收缩率（%），PP 的平均收缩率为0.5%制品公差43系数，可随制品精度变化，一般取0.50.8之间z模具的制造公差，一般取 z= 61 4按矩形计算，罩盖板长度、宽度上的最大尺寸分别为 1D=200mm 2D=100mm根据塑件的要求取： 1=0.44mm 2=0.28mm，则M1=（2002000.005- 0.44） 35.0=201 35.0mm42D=(100+1000.005- 0.28) 25.0=100.525.0mm3（2） 型芯径向尺寸计算模具型芯径向尺寸分长、宽两部分计算： z)43-DQ(dM(mm)式中， 型芯外径尺寸(mm)251D制品内径最小尺寸(mm)其余符号含义同型腔计算公式。 按矩形计算，罩盖板长度、宽度的最小尺寸分别为 1D=44mm 2D=4mm由上可知， 1 =0.44mm 2=0.28mm，则1MD=（44440.005- 0.44） 0.35-=44.22 0.35-mm42=（4+40.005- 0.28） 0.25-=4.02 0.25-mm32.8 模架的确定和标准件的选用2.8.1 模架基本类型注射模具的分类方式很多，此处是介绍的按注射模具的整体结构分类所分的典型结构如下： 单分型面注射模、双分型面注射模、带有活动成型零件的模、侧向分型抽芯注射模、定模带有推出机构的注射模、自动卸螺纹的注射模、热流道注射模。2.8.2 模架的选择根据对塑件的综合分析，确定该模具是单分型面的模具，由 GB/T12556.1-12556.2-1990塑料注射模中小型模架可选择 CI 型的模架，其基本结构如图所示：26模架结构图CI 型模具定模采用两块模板，动模采用一块模板，又叫两板模，大水口模架，适合侧浇口的注射成形模具。由分型面的选择而选择模具的导柱导套的安装方式，经过考虑分析，导柱导套选择选正装。根据所选择的模架的基本型可以选出对应的模板的厚度以及模具的外轮廓尺寸，以此分析计算：模架的长 L=型腔长度（180）+复位杆的直径+螺钉的直径+模板壁厚+滑块厚度 350mm模架的宽 W=型腔宽度（100）+导向杆的直径+模板壁厚+滑块厚度 250mm根据成型型腔的尺寸，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。参考成型型腔厚度，考虑模板强度要求，定模板厚度取 70mm，动模板厚度取 80mm。考虑顶出行程要求，支撑板取 80mm 以满足。综上所述所选择的模架的型号为：CI-2535-A70-B800-C80。2.8.3 导向与定位机构设计导向机构的作用：保证模具在进行开合模时，保证公母模之间一定的方向和位置。导向零件承受一定的侧向力，起了导向和定位的作用,导向机构零件包括导柱和导套等。1. 导向结构的总体设计（1） 导向零件（主要是导柱和导套）应该尽可能的采用标准模架已设计好的尺寸，这样有利于保证质量和减少设计周期，导柱、导套到模具侧27壁必须要有足够的距离，必须满足模具的强度要求，防止因模板变形而引起导向机构失效。（2） 现在根据模具的型号，一套模具正常需要二到四根导柱。由于塑件通常留于公模，所以为了便于脱模导柱通常安装在母模。（3） 导柱、导套导向机构在分型面处应有承屑槽（4） 导柱导套及导向孔的轴线应保证平行（5） 合模时，应保证导向零件首先接触，避免公模先进入模腔，损坏成型零件。2. 导柱的设计（1） 有单节与台阶式之分导柱的长度必须高出公模端面 68mm（2） 导柱头部应有倒圆角处理（3） 固定方式凸台形式固定在模板上（4） 导柱、导套需要热处理来增加硬度、刚度、耐磨性。3. 导套和导套孔（1） 无导套的导套孔，直接开在模板上。现在常规设计师导套孔直接开在定模板上、然后在镶嵌一个有托导套上去。（2） 导套有有托式、台阶式、凸台式（3） 在导套前端应倒有圆角 r。一般情况下,导柱与导套共同使用,用于保证动模与定模两大部分内零件的准确对合和塑料部品的形状,尺寸精度,并避免模内零件互相碰撞与干涉,起到合模导向的作用.2.9 脱模推出机构的设计2.9.1 推出机构设计塑件从模具上取下以前有一个从模具的成型零部件上脱出的过程，使塑件从成型零部件上脱出的机构称为脱模机构。主要由推出零件，推出零件固定板和推杆，推出机构的导向和复位部件等组成。28脱模机构按其推出动作的动力来源分为手动推出机构，机动推出机构，液压和气动推出机构。根据推出零件的类别还可分为推杆推出机构、推管推出机构、推杆推出机构、推块推出机构、利用成型零部件推出和斜滑杆侧抽芯机构等。推出、脱模机构的设计原则：（1）防止产品在脱模是产品变形（在刚脱模可以有一定的变形量，满足一定条件的冷却时间后恢复，不能形成永久变形）；（2）推力根据产品的结构、特点、大小要合理安排；（3）推杆顶出力必须小于塑件所能承受的顶出力，以免造成塑件的被推局部产生隙裂；（4）推杆的强度及刚性应足够，在推出动作时不产生弹性变形；（5）推杆位置痕迹须不影响塑件外观；考虑到塑件的特征等要求不高，决定选用简单的推杆机构、使用最广泛的推杆顶出机构。推杆将塑件从动模的型芯推出脱模，由于设置推杆的设计推杆截面为圆形，这样制造和加工、维修、替换简单。该塑件采用了推杆，其分布情况如图所示，这些推杆的作用，使制品受推出力从而脱模。采用台肩形式的圆形截面推杆，设计时推杆的直径根据不同的设置部位选用不同的直径。推杆端平面不应有轴向窜动。推杆与推杆孔配合一般为 ，其配合间隙不大于所用溢料间隙，以免产生飞边，PP9/8/fHf或塑料的溢料间隙为 。m06.4.根 据 塑 件 的 形 状 ， 本 模 具 可 才 用 推 杆 顶 出 。复 位 杆 长 度 尺 寸 ：L4=L 推 杆 固 定 板 +L 型 芯 板 +20=20+80+20=245mm复 位 杆 径 向 尺 寸 参 考 标 准 见 尺 寸 ， 取 d=30mm。推 出 结 构 的 设 计1） .推 件 力 的 计 算推件力 1cosintFApqA式中 A塑件包络型芯的面积（ ）2m29塑件对型芯单位面积上的包紧力，p 取 0.81071.210 7Pa 脱模斜度大气压力 0.09MPaq塑件对钢的檫系数，约为 0.10.3；塑件垂直于脱模方向的投影面积（ ）1A2m模具设计手册第 70 页可知道 PP 的脱模斜度 = 40，A 103.52m=103.51.0 (0.2cos -sin )/ +0.091715=11.6kNtF71040， ， 61（2）确定顶出方式及推杆位置根据制品的结构特点，确定在制品的四角上设置六根普通的圆推杆。普通的圆形推杆按 GB4169.1984 选用，均可满足推杆刚度要求。经查相关资料，选用 6250型号的圆型推杆 5 根，由于没有小推杆，推出装置可不设导向装置，推杆示意图如下。图 2-82.9.2 脱模力的计算脱模力的产生范围：