塑料碗注射模具设计

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天津大学（高等教育自学考试）本科生毕业设计（论文）任务书机械工程学院办学点模具设计与制造专业10丁班设计（论文）题目：塑料碗注射模具设计完成期限：三个月自2012年11月20日至2013年3月10日止指导教师史清卫办学单位负责人刘伯伟批准日期2012、11、20学生杨阳接受任务日期2012、11、20注：1.本任务书一式两份，一份院或系留存，一份发给学生，任务完成后附在说明书内。2.“检查人签名”一栏和“指导教师批准日期”由教师用笔填写，其余各项均要求打印。 一、设计（论文）原始依据（资料）1.设计题目：塑料碗注射模具设计2.原始数据：1）塑料制品材质：ABS2）生产批量：10万件3）塑件的收缩率：0.5%4)塑件表面光洁平整、无飞边毛刺及明显的熔接痕和其它斑痕5）零件图如下：二、设计（论文）内容和要求：（说明书、专题、绘图、试验结果等）1.设计内容：塑件工艺分析：1）塑件名称：塑料碗注射模具设计2）塑件材质：ABS3）塑件精度要求：该塑件尺寸中等，整体结构较简单.多数都为曲面特征，故选一般精度等级：5级2.模具结构及成型零件的设计：1）分型面的选择：分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模。2）成型零件设计：本设计本应该按照一模一件的传统做法，但考虑到有内该产品带有简易的面结构，于是采用了顶出结构法，所以要用到顶出机构和块件。而块件的选择用材和结构上要严密和精准，考虑了针对模架需要具高弹性有回复能力和耐磨性选用了45#钢为材料，配合顶出结构和动模固定板的运动、导柱导套的导向功能、复位杆及弹簧的回复功能进行开模脱模。3）型腔数目的确定和浇注系统设计该塑件结构较简单，体积适中，所以采用一模一件结构。浇注系统由主流道、分流道、进料浇口和冷料穴组成。4）脱模结构的设计及导向、定位结构的确定采用推杆推出结构导向机构采用导柱、导套定位机构主要采用定位板、复位杆等5)冷却系统的设计 6）注射机的选择7）绘制注射模具的装配图、成型零件图和其他标准需要补充加工的零件图：3.设计说明书1）制品如上图所示2）相关计算a.成型尺寸的计算b.制品体积重量计算c.注射机注射容量计算 附：设计进度计划表序号起止日期计划完成内容实际完成情况检查日期检查人签名12012、11、20领取本次设计题目22012、12、4塑件测绘，计算各种数据32012、12、18确定设计方案42013、1、1基本完成模具设计52013、1、15模架的添加62013、1、29绘制零件图、装配图72013、2、12撰写论文82013、2、26打印论文、图纸指导教师批准，并签名：年月日 天津大学高等教育自学考试本科生毕业设计（论文）开题报告课题名称塑料碗注射模具设计学院名称机械工程学院专业名称模具设计与制造学生姓名杨阳指导教师王连生 模具的发展越来越多的被人们所重视，它凝聚了各类高新技术，能快速精密的直接把材料成型、焊接、装配成零部件、组件或产品，其效率、精度、流线、超微型化、节能、环保，以及产品的性能、外观等，都是传统工艺方法所望尘莫及的。其发展是随着工业的发展而发展起来的，近几年人们对各种时常用品轻量化和设备越来越高，这就为塑料制品提供了广阔的市场。塑料制品要发展就一定离不开模具的发展。汽车、家电、办公用品、工业电器、建筑材料、电子通信等塑料制品主要用户行业近年来都高位运行，发展迅速，塑料模具也得到了迅速发展，如今模具已经成为现代制造技术的重要装备，是一个国家或企业的制造水平和生产能力的标志。我国的塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大的发展，但与国民经济发展需求和世界先进水平相比，差距乃很大，一些大型、精密、复杂长寿命的中高档模具每年仍大量进口。在总量供不应求的同时。一些低挡模具已供过与求，市场竞争激烈，一些技术含量不太高的中挡塑料模具也有一些趋向供过于求。先进制造技术基础的灵魂在于创新，在开发新产品的过程中，着眼于产品开发的最前沿过程，研究并开发能够准确捕捉和正确理解市场需求的需求获取、评估和分析系统，建立起快速响应市场的信息通信，及各种大型数据库的建立，对产品同类产品设计方法和技术，对产品技术的发展都具有重大的影响意义。总而言之，为适应大规模成批生产塑料成型模具和缩短模具制造周期的需要，智能化设计是发展的必能趋势。本课题研究的目标是制作塑料碗成型模具。使注射成型模具更多的应用到生产中去。研究内容是剖析注塑模具的结构，进行分析，掌握其主要特点。研究方法主要是根据已有的塑料制品绘制出一套完整的模具图。再根据模具拆分出的零件图来分析其注射结构以及主要成型零件的结构。使用PRO/E软件将设计完成的零件图调入到标准模架图中，进行装配和型腔排布，再进行注射塑料模具，型腔，型芯滑块等成型零件的设计，最后完成零件的二维工程图。在设计中我们使用的软件是PRO/E，AUTOCAD等绘图工具。 主要的研究步骤包括：1.根据塑件画出产品图。2.分析产品图及工艺资料。3.熟悉模具设计所需的参考资料。4.合理选择模具的结构。5.正确地确定模具成型零件尺寸。6.绘制方案草图。7.绘制装配图。8.绘制零件图。9.撰写产品说明书。此模具设计的特点是：1.模具采用一模一件的设计。2.合理的选择分型面。3.要确保塑件质量和确保塑件表面的要求。4.考虑锁模力以及模板的间距。5.模具的整体结构应尽量简化脱模部件。参考文献：1.申开智塑料成型模具[Ｍ]北京：清华大学出20062.郭晓俊野火por/engineer模具设计北京：清华大学出版社20023.刘伟民塑料成型工艺与模具设计北京：机械工业出版社2004选题是否合适：是□否□课题能否实现：能□不能□指导老师（签字）年月日选题是否合适：是□否□课题能否实现：能□不能□审题小组组长（签字）年月日 摘要这里面较详细地介绍了一个塑料制品成型模具的设计，分析了塑料碗塑件工艺特点，介绍了塑料碗注射成型模结构及模具的工作过程。从制品的成型要求和工艺性分析、注射材料的成型性能和成型工艺参数、分型面的选择和浇注系统的确定、注射机的选择和校核以及成型零件工作尺寸的计算等方面进行了说明，为了方便说明，还插入了一部分图。此支架注射模设计的结构特点是:点浇口形式的单型面的注射模,大大提高了生产效率。该模具结构设计巧妙、操作方便、使用寿命长，塑件达到技术要求。关键词：塑料；注射模具；设计ABSTRACTii ABSTRACTABSTRACTInsidethisintroducedindetailaplasticproductsformationmold'sdesign,analyzedtheplasticbowltomodelthecraftcharacteristic,introducedtheplasticbowlinjectedthemoldstructureandmold'sworkprocess.Fromtheproductformationrequestandthetechnologicalanalysis,theinjectionmaterial'sformationperformanceandtheformationtechnologicalparameter,wasdividedtheprofilethechoiceandgatingsystem'sdetermination,theinjectionmachinechoiceandtheexaminationaswellasformationcomponentsworksizeaspectsandsooncomputationhascarriedonshowing,tofacilitateexplainedthatbutalsohasinsertedpartofcharts.Thissupportinjectionmolddesign'suniquefeatureis:Selectstherunnerformthesingleprofileinjectionmold,raisedtheproductionefficiencygreatly.Thismoldstructuraldesignisingenious,theeaseofoperation,theservicelifearelong,modeltoachievethespecification.Keyword:Plastic;Injectsthemold;DesigniiABSTRACTiiABSTRACTii 绪论绪论一模具在加工工业中的地位模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展。二模具的发展趋势近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面：加深理论研究在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的高。高效率、自动化：大量采用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。1绪论1 目录大型、超小型及高精度：由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。 目录目录绪论………………………………………………………………………………………1第一章塑件结构及成形的工艺性分析…………………………………………………11.1分析塑件使用材料的种类及工艺特征……………………………………………11.2分析塑件的结构工艺性……………………………………………………………31.3工艺性分析…………………………………………………………………………31.4初步确定型腔数目…………………………………………………………………4第二章塑件基本参数的计算及注射机选用……………………………………………5第一章塑件结构及成型工艺性分析2.1塑件体积的计算……………………………………………………………………52.2计算塑件的质量……………………………………………………………………52.3按注射机的最大注射量确定型腔数目……………………………………………52.4计算浇注系统的体积………………………………………………………………62.5注塑机的选择………………………………………………………………………7第三章模具结构及主要零部件的设计…………………………………………………83.1浇注系统的设计……………………………………………………………………83.2主流道的设计………………………………………………………………………83.3分流道的设计………………………………………………………………………93.4分型面的选择设计原则……………………………………………………………93.5浇口的设计…………………………………………………………………………103.6导向机构的设计……………………………………………………………………113.6.1导柱的设计……………………………………………………………………113.6.2导套的结构设计………………………………………………………………113.7推出机构的设计……………………………………………………………………113.7.1推件力的计算…………………………………………………………………123.7.2推杆的设计……………………………………………………………………133.8冷却系统的设计……………………………………………………………………133.8.1冷却系统设计原则……………………………………………………………133.8.2确定冷却水道直径……………………………………………………………143.9模具排气槽的设计…………………………………………………………………153.10标准模架的选择…………………………………………………………………15第四章主要零件结构尺寸计算与成型零部件的设计…………………………………174.1型腔、型芯工作尺寸计算…………………………………………………………17第五章模具尺寸和成型机械关系的校核………………………………………………195.1注射机有关工艺参数的校核………………………………………………………195.2模具厚度H与注射机闭和高度……………………………………………………19参考文献…………………………………………………………………………………20致谢………………………………………………………………………………………21第一章塑件结构及成型工艺性分析第一章塑件结构及成型工艺性分析16 第一章塑件结构及成型工艺性分析第一章塑件结构及成形工艺性分析1.1分析塑件使用材料的种类及工艺特征该塑件材料选用PPPP聚丙烯典型应用范围:汽车工业（主要使用含金属添加剂的PP：挡泥板、通风管、风扇等），器械（洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等），日用消费品（草坪和园艺设备如剪草机和喷水器等）。化学和物理特性:PP是一种半结晶性材料。它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的PP温度高于0℃以上时非常脆，因此许多商业的PP材料是加入1~4%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度（100℃）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有有更强的抗冲击强度。PP的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。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。PP的流动率MFR范围在1~40。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，共聚物型的强度比均聚物型的要高。由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.8~2.5%。并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而，它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。PP也不象PE那样在高温下仍具有抗氧化性。聚丙烯（PP）是常见塑料中较轻的一种，其电性能优异，可作为耐湿热高频绝缘材料应用。PP属结晶性聚合物，熔体冷凝时因比容积变化大、分子取向程度高而呈现较大收缩率(1.0％-1.5％)。PP在熔融状态下，用升温来降低其粘度的作用不大。因此在成型加工过程中，应以提高注塑压力和剪切速率为主，以提高制品的成型质量。PP成型各阶段所需压力及熔体流动过程：PP成型主要包括充模阶段、增密阶段、保压阶段和冷却阶段，每个阶段所需压力各有不同，熔体流动情况也有所不同。（1）充模阶段16 第一章塑件结构及成型工艺性分析PP在注塑机机筒内经预塑受热熔融。注塑开始，螺杆头部产生注塑压力到熔体充满模腔这一阶段是在动压作用下的高压高速充模过程。此时高温熔体在模腔内的流动情况很大程度上决定着制品表面质量和物理性能，而熔体流动情况是受注塑压力和熔体自身影响的。当注塑压力过低时，熔体进入模腔缓慢，紧贴在模腔内壁表面的那一层熔体会因温度急速下降而使粘度增高凝固，并很快向中心波及，使熔体的流动通道在很短时间内变得十分狭窄，大大削弱了进入模腔的熔体流量，结果使制品表面出现波纹、缺料、气泡。当注塑压力过高时，熔体充模过快，在浇口附近以湍流形式进入模腔，且发生自由喷射，模腔内气体来不及排出，于是制品表面呈现云雾斑等缺陷，制品脱模残余应力大，易产生飞边使脱模困难。虽然高的注塑压力在注塑过程中能提高注射速率而获得大的剪切作用。从而降低熔体粘度，但从物理意义上说，过高的压力会使熔体粘度增大，这是因为随着压力的增大，分子链之间的距离被压缩，分子链间的错动更加困难，熔体流动困难，粘度也就增大了。因此，在充模阶段应注意把握高速注塑，即高剪切速率的作用，而不应一味地提高注塑压力。对一些高档的壁厚变化大、有较厚突缘和筋的制品，应采用多级注塑来控制剪切速率。在实际生产中，一般先调成低速低压，使熔体平稳进入模具；再用两级不同的高速高压使熔体接近充满模腔，并防止发生涡流；最后用一级低速中压，避免溢边产生，以便顺利完成充模过程。（2）增密阶段充模结束后，PP熔体的快速流动停止，模腔压力开始增加，与此同时注塑压力也迅速增加。当注塑压力达到最大值时，模腔压力并没有达到最大值，模腔压力的极值要滞后于最大注塑压力一段时间，此间熔体的流动过程为增密过程。在这段很短的时间内，熔体要充满模腔的各部分缝隙，本身要受到压缩，熔体流速很小，温度变化也不明显，这时注塑压力也被熔体传递到模腔表面，产生模腔压力(传递的难易程度取决于熔体的流动性)。可以说注塑压力的最大值在注塑增密过程中决定了模腔压力所能达到的最大值。随着注塑压力迅速提高，模腔压力也达到最大值，模腔内产生很大的动能冲击，使注塑机合模机构及模具系统发生变形，并微胀开模具。在正常变形条件下，模具微动胀开有放气作用，因此要以偏高的压力注塑，这样既能压紧熔体，又能使从不同方向先后充满模腔的粘流态熔体熔成一个整体。但注塑压力也不能过大，否则会造成制品粘模，出模后制品有溢边、尺寸胀大，影响成型质量。（3）保压阶段保压阶段PP熔体在模腔内的压力和比容积不断变化(PP的比容积变化为16％)，并16 第一章塑件结构及成型工艺性分析一直维持到浇口封闭为止。影响保压过程的主要因素是压力。保压压力能使模腔内熔体在完全凝固前始终获得充分的压力和补料，从而出现熔体的流动，特点是流速慢，原因是熔体因降温而收缩。因为PP熔体从注塑温度降低到模具温度时，熔体中大分子会松弛、结晶，体积收缩较大，所以必须以足够大的保压压力来克服浇口阻力以进行补料。保压压力的增大还会令制品的密度增加，出模后的制品表面自由变化程度减小，获得接近模面的表面租糙度，减少成型收缩，增进熔体各部分之间的熔合，提高制品的力学性能。一般保压压力可取最高注塑压力值的60-70％，为改善制品成型质量，也可采用分段保压进行压力控制。（4）冷却阶段保压结束后，保压压力解除，流道内的压力随之急剧下降，大大低于模腔内的压力。这时浇口虽然封闭，但尚未完全凝固，在模腔压力的反作用下，模腔内熔体将向浇注系统回流，模腔内压力迅速下降，直至模腔与流道之间的通道被逐渐凝固的熔体阻断(阻断时模腔内的压力和温度称为封口压力和封口温度)，回流方停止。这时，模腔中熔体的物料量虽不再发生变化，但却产生了两个相反效应，一个是熔体的冷却收缩，一个是释压膨胀，两个效应是相互矛盾的。如果收缩占优势，制品很快与模腔表面脱离，在残余热量作用下，制品表面出现雾霾、麻点、无光泽等缺陷；如果膨胀占优势，会造成制品粘模、开模拉伤等缺陷。生产实践证明，当封口温度一定时，封口压力越高，制品密度越大，释压膨胀越明显；当封口压力一定时，封口温度越高，制品密度越小，冷却收缩效应越明显。为了避免这两种效应的产生，应延长保压时间，目的在于控制封口压力，降低封口温度，以获得高质量的制品。1.2分析塑件的结构工艺性该塑件尺寸中等，整体结构较简单.多数都为曲面特征。除了配合尺寸要求精度较高外，其他尺寸精度要求相对较低，但表面粗糙度要求较高，再结合其材料性能，故选一般精度等级：5级。1.3工艺性分析为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用点浇口。该浇口的分流道位于模具的分型面处，浇口纵向开设在模具的型腔处，从塑料碗的底部进料，因而塑件外表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。注塑模工艺条件:16 第一章塑件结构及成型工艺性分析　　干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。　　熔化温度：220~275℃，注意不要超过275℃。　　模具温度：40~80℃，建议使用50℃。结晶程度主要由模具温度决定。　　注射压力：可大到1800bar。　　注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。流道和浇口：对于冷流道，典型的流道直径范围是4~7mm。建议使用通体为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是1~1.5mm，但也可以使用小到0.7mm的浇口。对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。PP材料完全可以使用热流道系统。1.4初步确定型腔数目根据产品结构特点，此塑料产品在模具中的扣置方式有两种:一种是将塑料制品的回转轴线与模具中主流道衬套的轴线垂直；另一种是将此塑料制品的中心线与模具中主流道衬套的轴线平行。这里拟采用第一种方式，1模2件的结构。16第一章塑件结构及成型工艺性分析16第一章塑件结构及成型工艺性分析16第二章塑件基本参数的计算及注射机选用16 第二章塑件基本参数的计算及注射机选用第二章塑件基本参数的计算及注射机选用2.1塑件体积的计算塑件：零件塑件的体积V=83.4cm浇注系统的体积：V2=5.09cm塑件与浇注系统的总体积为V=83.4*2+5.09=171.89cm2.2计算塑件的质量：查手册取密度ρ=0.904g/cm塑件体积：V=83.4cm塑件质量：根据有关手册查得：ρ=0.904g/cm所以，塑件的重量为：M=V×ρ=83.4cm×0.904=75.39g2.3按注射机的最大注射量确定型腔数目根据（4-1）得(4-2)注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8;16 第二章塑件基本参数的计算及注射机选用注射机最大注射量，cmз或g;浇注系统凝料量，cmз或g；单个塑件体积或质量，cmз或g；根据塑件的结构及尺寸精度要求,该塑件在注射时采用1模2腔2.4计算浇注系统的体积:其初步设定方案如下浇注系统控制着塑件在注塑成型过程中充模和补料两个重要阶段，对塑件质量关系极大。浇注系统是指从注塑机喷嘴进入模具开始，到型腔入口为止的那一段流道。浇注系统设计的内容包括：根据塑件大小和形状进行流道布置、决定流道断面尺寸、对浇口的数量、位置、形式进行优化。本模具的浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料井几部分组成。浇注系统示意图16 第二章塑件基本参数的计算及注射机选用根据三维模型，利用三维软件直接可查询到浇注系统的体积V2=7.09cm2.5注塑机的选择注塑机的分类方式很多,目前尚未形成完全统一标准的分类方法.常用的说法有:（1）按设备外形特征分类:卧式,立式,直角式,多工位注塑机；（2）按加工能力分类:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑机。此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类,但日常生活中用的较少。常用的注射速率如表3-4所示。表:注射量与注射时间的关系注射量/CM125250500100020004000600010000注射速率/CM/S125200333570890133016002000注射时间/S11.251.51.752.2533.755查表文献4、2得选用CJ80NC3型号注射机，其参数如下：16 第二章塑件基本参数的计算及注射机选用16第二章塑件基本参数的计算及注射机选用16第二章塑件基本参数的计算及注射机选用16第二章塑件基本参数的计算及注射机选用16第二章塑件基本参数的计算及注射机选用16第二章塑件基本参数的计算及注射机选用16 第三章模具结构及主要零部件的设计第三章模具结构及主要零部件的设计3.1浇注系统的设计浇注系统的设计原则：浇口位置应尽量选择在分型面上，以便于模具加工及使用时浇口的清理；浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使其流程为最短；浇口的位置应保证塑料流入型腔时，对着型腔中宽敞、壁厚位置，以便于塑料的流入;避免塑料在流入型腔时直冲型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能尽快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件变形;尽量避免使制件产生熔接痕,或使其熔接痕产生在之间不重要的位置;浇口位置及其塑料流入方向,应使塑料在流入型腔时,能沿着型腔平行方向均匀的流入,并有利于型腔内气体的排出。3.2主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具处到分流道为止塑料熔体流动通道根据选用的CJ80NC3型号注射机的相关尺寸得喷嘴前端孔径：d0=4.0mm；喷嘴前端球面半径：R0=10mm；根据模具主流道与喷嘴的关系:取主流道球面半径：R=11mm；取主流道小端直径：d=4.5mm为了便于将凝料从主流道中取出，将主流道设计成圆锥形，起斜度为，此处选用6°，经换算得主流道大端直径为8.4MM。主流道示意图16 第三章模具结构及主要零部件的设计3.3分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。常用分流道断面尺寸推荐如表4-1所示。表:流道断面尺寸推荐值塑料名称分流道断面直径mm塑料名称分流道断面直径mmABS，AS聚乙烯尼龙类聚甲醛丙烯酸抗冲击丙烯酸醋酸纤维素聚丙烯异质同晶体4.8~9.51.6~9.51.6~9.53.5~108~108~12.55~105~108~10聚苯乙烯软聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯热塑性聚酯聚苯醚聚砜离子聚合物聚苯硫醚3.5~103.5~106.5~166.5~8.03.5~8.06.5~106.5~102.4~106.5~13分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U形和六角形。要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，所以一般是制成梯形流道。在该模具上取梯形与圆锥形断面形状。流道表面粗糙度分流道示意图3.4分型面的选择设计原则分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造艺有密16 第三章模具结构及主要零部件的设计切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模。一、分型面的形式该塑件的模具只有一个分型面，垂直分型。二、分型面的设计原则由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的结构工艺性及精度、形状以及摧出方法、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。选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则：①分型面应选在塑件外形最大轮廓处②确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模③保证塑件的精度④满足塑件的外观质量要求⑤便于模具制造加工⑥注意对在型面积的影响⑦对排气效果⑧对侧抽芯的影响在实际设计中，不可能全部满足上述原则，一般应抓住主要矛盾，在此前提下确定合理的分型面。其分型面如图:分型面示意图3.5浇口的设计16 第三章模具结构及主要零部件的设计根据浇口的位置选择要求，尽量缩短流动距离，避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷，浇口应开设在塑件壁厚处等要求。采用点浇口可以保持产品外观精度。本设计采用点浇口设计。浇口设计如图:浇口示意图3.6导向机构的设计导向机构的作用：1）定位作用；2）导向作用；3）承受一定的侧向压力3.6.1导柱的设计长度导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出8—12cm，以免出现导柱末导正方向而型芯先进入型腔的情况。形状导柱前端应做成锥台形，以使导柱能顺利地进入导向孔。材料导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，因此多采用20钢（经表面渗碳淬火处理），硬度为50—55HRC。3.6.2导套的结构设计材料用与导柱相同的材料制造导套，其硬度应略低与导柱硬度，这样可以减轻磨损，一防止导柱或导套拉毛。形状为使导柱顺利进入导套，导套的前端应倒圆角。导向孔作成通孔，以利于排出孔内的空气。3.7推出机构的设计注塑模中的脱模机构可以在注塑的每一个循环中将塑件从型腔内或型芯上自动的脱出模外。推杆脱模机构在生产实际中应用广泛，是脱模机构的典型型式，它一般包括推杆、拉料杆、复位杆、推杆固定板等组成，当开模到一定距离时，注塑机推出装置推16 第三章模具结构及主要零部件的设计动推板并带动所有推杆、拉料杆和复位杆一道前进，将塑件和浇注系统一起推出模外。合模时复位杆首先与定模边的分型面相接触，而将推板和所有的复位杆一道推回原位。推杆脱模机构的设计要点如下：1)推出位置的确定、推杆数量和断面形状的设计。推杆的推出位置应设在脱模阻力大的地方。2)推杆及其力学设计。包括推杆形状尺寸设计，受力计算和材料选用等。推杆最常见的为直杆式圆柱形推杆，常用直径为1.5～25mm，高度不大于600mm，与推杆孔的配合段可用H7/f7或H8/f8，对细长的推杆可设计成台阶形。3)推杆复位装置。设计中脱模机构多用复位杆复位，采用对称布置，常取2～4根。4)推出导向装置。中小型模具常采用2根导柱导向，可以设置或不设置导向套。为了加工方便，导向孔与导柱的配合部位一般只设计在推板上，而与推杆固定板间采用较大的配合间隙，采用导套时，导向套也仅与推板上的装配孔采用过渡配合，而与推杆固定板间采用较松动的配合。根据塑件的形状特点，模具型腔在定模部分，型心在动模部分。其推出机构可采用推杆推出机构、推件板推出机构。由于分型面有台阶，为了便于加工，降低模具成本，我们采用推杆推出机构，推杆推出机构结构简单，推出平稳可靠，虽然推出时会在塑件上留下顶出痕迹，但塑件底部装配后使用时不影响外观，设立五个推杆平衡布置，既达到了推出塑件的目的，又降低了加工成本。注：推杆推出塑件，推杆的前端应比型腔或型心平面高出0.1-0.2mm。采用推杆推出，推杆截面为圆形，推杆推出动作灵活可靠，推杆损坏后也便于更换。结合制品的结构特点，模具型腔的结构采用了整体式型腔板，这种结构工作过程中精度高，并且在此模具中容易加工得到，在推出机构中采用厂组合式推杆，如图中，这种结构主要是防止推杆在于作过程中受到弯曲力或侧向压力而折断，因为产品较小，另外折断后也易于更换。这里采用设计推杆，全部固定在顶杆固定板。推杆的位置选择在脱模阻力最大的地方，塑件各处的脱模阻力相同时需均匀布置，以保证塑件推出时受力均匀，塑件推出平稳和不变形。根据推杆本身的刚度和强度要求，推杆装入模具后，起端面还应与型腔底面平齐或搞出型腔0.05—0.1cm。3.7.1推件力的计算对于一般塑件和通孔壳形塑件，按下式计算，并确定其脱模力（Q）：(3-7-1)式中--型芯或凸模被包紧部分的断面周长（cm）;--被包紧部分的深度（cm）;16 第三章模具结构及主要零部件的设计--由塑件收缩率产生的单位面积上的正压力，一般取7.8——11.8MPa；--磨擦系数，一般取0.1~1.2；--脱模斜度；L=424.46MMH=52.32MQ=424.46MM*52.32MM*10MPA(0.1*COS0.5-SIN0.5)*2=4441.55(N)3.7.2推杆的设计①推杆的强度计算查《塑料模设计手册之二》由式5-97得d=（）(3-7-2)d——圆形推杆直径cm——推杆长度系数≈0.7l——推杆长度cmn——推杆数量E——推杆材料的弹性模量N/(钢的弹性模量E=2.1107N/)Q——总脱模力取D=8MM。②推杆压力校核查《塑料模设计手册》式5-98=(8-3)取320N/mm²<推杆应力合格，硬度HRC50～65根据塑件结构，本设计采用推件板推出。3.8冷却系统的设计3.8.1冷却系统设计原则注塑模具型腔壁的温度高低及其均匀性对成型效率和制品的质量影响很大，一般注入模具的塑料熔体的温度为200～300℃，而塑件固化后从模具中取出的温度为60～80℃以下，视塑料品种不同有很大差异。为了调节型腔的温度，需在模具内开设冷却水通道，通过模温调节机构调节冷却介质的温度。高温塑料熔体在模具型腔内凝固并释放热量，模具内存在着一个合适的温度分布，使制16 第三章模具结构及主要零部件的设计品的质量达到最佳。模具温度调节对制品质量的影响主要表现在以下几个方面：1）变形，模具温度稳定、冷却速度均衡可以减小制品的变形；2)尺寸精度，利用模具温度调节系统保持模具温度的恒定，能减小制品成形收缩率的波动，提高制品尺寸精度的稳定性；3）力学性能，从减小制品应力开裂的角度出发，降低模温是有利的；4）表面质量，提高模具温度能够改善制品表面质量，过低的模温会使制品轮廓不清晰并产生明显的融接痕，导致制品表面粗糙度过大。为了提高冷却效率，获得质量优良的产品，模具的冷却系统按下述原则设计：1）冷却水道的设置动定模和型腔的四周应均匀地布置冷却水道，不可只布置在模具的动模边或定模边，否则脱模后的制品一侧温度高一侧温度低，在进一步冷却时会发生翘曲变形；2）冷却水孔的设置冷却水孔间距越小，直径越大，则对塑件冷却越均匀；3）水孔与相邻型腔表面距离相等；4）采用并流流向，加强浇口处的冷却，熔体充模时浇口附近温度最高，流动末端温度较低，因此在浇口部位应加强冷却，而采用与塑件熔体大致并流的流动方式，将冷却回路的入口设在浇口附近，出口设在流动末端。浇注系统中的分流道布置如图所示，采用非平衡式布置，从主流道末端到每个浇口的距离不相等，但是分流道的截面形状和尺寸大小完全相同，这样的设计可以使进人每—型腔的流程最短，减少了热量散失，缩小了模具的体积，对于该小型什的注射成型来说，并不影响制品的使用性能。分流道的横截面形状为梯形，浇口的类型采用侧浇口。冷却系统的设计对于成型小型件的1模多腔模具来说是十分重要的。如果冷却不好或冷却不均匀，必然导致收缩不均匀，特别是非平衡式分流道的结构。放为了使冷却效果好，在模具的定模型腔板和动模利腔板内开没了如图所示的水道，横向穿过这两块模板，这样使塑件各处的冷却均匀，模具的模温均匀。3.8.2确定冷却水道直径本塑件在注射成型机时不要求有太高的模温因而在模具上可不设加热系统。设定模具平均工作温度为，用常温的水作为模具冷却介质，其出口温度为。查表3-26得PP的单位流量,依据塑件体积可知所需的冷却水管直径较小。设计冷却水道直径为12mm。16 第三章模具结构及主要零部件的设计冷却水示意图：3.9模具排气槽的设计当塑料熔体充填型腔时，必须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排出，塑料会由于填充不足而出现气泡、接缝或表面轮廓不清等缺陷，甚至气体受压而产生高温，使塑料焦化。特别是对大型塑件、容器类和精密塑件，排气槽将对它们的品质带来很大的影响，对于在高速成行中排气槽的作用更为重要。我们的塑件并不是很大，而且不属于深型腔类零件，因此本方案设计在分型面之间、推杆预模板之间及活动型芯与模板之间的配合间隙进行排气，间隙值取0.04㎜。3.10标准模架的选择注塑模模架国家标准有两个，即GB/T12556——1990《塑料注射模中小型模架及其技术条件》和GB/T12555——1990《塑料注射模大型模架》。由于塑料模具的蓬勃发展，现在在全国的部分地区形成了自己的标准，该设计采用龙记标准模架，型号为：DBI-3550-A120-B60-C100。16 第三章模具结构及主要零部件的设计模架模型图16第五章模具尺寸和成型机械关系的校核20 第五章模具尺寸和成型机械关系的校核第四章主要零件结构尺寸计算与成型零部件的设计4.1型腔、型芯工作尺寸计算构成模具型腔的零件统称为成型零件，在本注塑模中主要包括凹模、凸模、侧型芯。由于型腔直接与高温高压的塑料相接触，它的质量直接关系到制件质量，因此要求它有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性，以及承受塑料的挤压力和料流的摩擦力，又足够的精度和表面粗糙度（一般在Ra0.4μm以下），以保证塑料制品的表面光亮美观、容易脱模。一般来说，成型零件都应该进行热处理，或预硬化处理，使其具有HRC30以上的硬度。该模具型腔属于中小型型腔。为了便于加工，保证型腔沿主分型面分开的两半在合模时的对中性，将凸凹模分别做成整体嵌入式，两嵌块的外轮廓断面尺寸相同，分别嵌入相互对中的动定模模板的通孔内为保证两通孔的对中性良好，可以将动定莫配合后一道加工，或在高精度机床上分别加工。凸凹模镶块的外形采用带轴肩台阶的圆柱形，然后分别从上下嵌入凸凹模的固定板中，用垫板和螺钉将其固定。下面对型腔进行力学设计：在塑料注塑成型过程中，注塑模的型腔内熔体压力很高，其工作状态可视为型腔压力高达100Mpa的耐高压容器。在成型零件中，凹模和动模垫板是构成型腔的主要受力构件，经常需要对它们进行设计计算。由理论分析和生产实际证实，在塑料熔体的高压作用下，小尺寸模具主要是强度问题，首先要防止模具的塑性变形和断裂破坏。PP塑料的收缩率是1.0%--2.5%平均收缩率:=（1.0%+2.5%）/2=1.75%型腔内径：=140.19mm型腔深度：=61.46mm型芯外径：=135.11mm型芯深度：=52.32mm型腔径向尺寸（mm）;-塑件外形基本尺寸（mm）;-塑件平均收缩率；20 第五章模具尺寸和成型机械关系的校核-塑件公差-成形零件制造公差，一般取1/4—1/6；-塑件内形基本尺寸（mm）;-型芯径向尺寸（mm）;-型腔深度（mm）；-塑件高度（mm）-型芯高度（mm）；-塑件孔深基本尺寸（mm）；型腔：钢材选用P20，使用数控精雕及电火花加工成型型芯：钢材选用P20，使用数控精雕及电火花加工成型第五章模具尺寸和成型机械关系的校核5.1注射机有关工艺参数的校核20 第五章模具尺寸和成型机械关系的校核1）锁模力与注射压力的校核(5-1)--注射时型腔压力查参考文献得113MPa--塑件在分型面上的投影面积（）--浇注系统在分型面上的投影面积（）--注射机额定锁模力，按CJ80nc3型注射机额定锁模力为8005.2模具厚度H与注射机闭和高度注射机开模行程应大于模具开模时，取出塑件（包括浇注系统）所需的开模距离即满足下式(5-2)式中--注射机最大开模行程，mm；--推出距离（脱模聚居），mm；--包括浇注系统在内的塑件高度，mm；Sk=55mm+61.98mm+10mm+115mm=241.98mmSk≤S=570mm条件成立20第六章致谢第六章致谢通过这段时间以来的毕业设计工作，不仅是对我三年来学习的总结和回顾，同时也让我深深体会到自身存在的许多不足之处，这也是今后在社会上学习的一20 第六章致谢种动力，我将会不断地学习，不断的充实自己。至此，感谢学校，感谢老师们对我的谆谆教导，让我充实的度过了这三年的大学生活，你们的教诲将是我最宝贵的财富。最后，感谢我的指导老师对我的毕业设计的悉心指导和耐心帮教。致谢指导老师：史清卫学生：寇廷魁20第四章主要零件结构尺寸计算与成型零部件的设计参考文献1.屈华昌主编《塑料成型工艺与模具设计》高等教育出版社21 第四章主要零件结构尺寸计算与成型零部件的设计1.黄圣杰主编《实用PRO/E2001模具设计》中国铁道出版社2.贾润礼主编《实用塑料模设计手册》机械工业出版社3.单岩王蓓主编《MOLDFLOW分析基础》青华大学出版社4.王孝培主编《塑料成型工艺及模具简明手册》机械工业出版社5.[德]K.Stoeckhert/G.Menning编任冬云等译《模具制造手册》化学工业出版社6.[美]T.A奥斯瓦德L.特恩格P.J.格尔曼编吴其晔译《注射成型手册》化学工业出版社7.黄毅宏主编《模具制造工艺》上海科学技术出版8.陈孝康等编《实用模具技术手册》中国轻工业出版社9.缪德建主编《CAD/CAM应用技术》东南大学出版社10.潘雪增主编《现代模具设计制造理论与技术》青华大学出版社11.MoldEngineering,2ndEdition/byHerberRess.carlHanserVerlag.12.黄毅宏主编《模具制造工艺》机械工业出版社13.缪德建主编〈CAD/CAM应用技术〉东南大学出版社21第五章模具尺寸和成型机械关系的校核2121