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畢 業(yè) 論 文（設 計） 蓋注塑模（三板式注塑模)模具設計制造 題 目 姓 名 學號 指導教師 職稱 目錄 1 緒論 ..............................................................7 1.1我國塑料模具工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀 ..................................7 1.2存在問題和主要差距 ..........................................8 1.3今后主要的發(fā)展方向 ..........................................9 1.4本科畢業(yè)設計課題的任務、要求、技術難點及要達到的預期效果 ....9 2 材料與塑件分析 ...................................................10 2.1 塑件材料分析 ...............................................10 ABS塑料-生產(chǎn) ABS的主要原料及輔助原料 ..........................11 主要原料 ...................................................11 輔助原料 ...................................................11 ABS塑料-ABS 生產(chǎn)方法 ...........................................12 ABS塑料-ABS 的分類 .............................................12 ABS塑料-ABS 用途 ...............................................12 2.2 塑件分析 ...................................................13 2.3 確定塑件型腔數(shù)量 ...........................................13 2.3.1基本原則 .............................................13 2.3.2 型腔數(shù)量的確定方法 ...................................14 3 標準件的選擇 .....................................................15 3．1 標準模架的選取 ............................................15 3．2 標準緊固件的選用 ..........................................15 4 澆注系統(tǒng)的設計 ...................................................16 4.1 概述 .......................................................16 4.2 流道設計 ...................................................16 4.2.1 主流道設計 ...........................................16 4.2.2分流道設計 ...........................................17 4.2.3 冷料穴和拉料桿的設計 .................................18 4.3 澆口設計 ...................................................19 5 冷卻系統(tǒng)的設計 ...................................................21 5.1冷卻時間計算 ...............................................21 5.2冷卻參數(shù)計算 ...............................................22 6.冷卻水道孔數(shù)計算： .......................................23 5.3冷卻回路的設計 .............................................24 冷卻系統(tǒng)的設計原則： ...........................................24 6 頂出和導向機構的設計 .............................................25 6.1 頂出機構的設計 .............................................25 6.1.1 頂出機構的分類 .......................................25 6.1.2 頂出機構的設計原則 ...................................25 6.1.3 頂出機構的基本形式 ...................................25 6.2導向機構的設計 .............................................26 6.2.1導柱和導套的設計 .....................................26 6.2.2 導柱和導套在模板上的布置 .............................26 6.3 復位機構的設計 .............................................27 6.3.1 復位桿復位 ...........................................27 6.3.2 彈簧復位和頂桿兼作復位 ...............................27 7 注塑機的選擇 .....................................................28 7.1注塑機概述 .................................................28 7.2 注塑機的選擇 ...............................................29 7.3 注塑機的參數(shù)校核 ...........................................30 7.3.1 最大注塑量校核 .......................................30 7.3.2 注塑壓力校核 .........................................30 7.3.3鎖（合）模力校核 .....................................30 7.3.4模具安裝尺寸的校核 ...................................31 7.3.5開模行程的校核 .......................................31 8 成型零件的設計 ...................................................33 8.1凹模的設計 .................................................33 8.2凸模的設計 .................................................33 8.3成型零件工作尺寸計算 .......................................33 9 側向分型與抽芯機構的設計 .........................................34 9.1抽拔力與抽拔距的計算 .......................................34 9.2斜導柱分型抽芯機構的設計 ...................................34 10 模具設計總圖 ....................................................35 10.1 模具動作過程 ..............................................35 10.2 模具圖的繪制 ..............................................36 結 論 ..........................................................37 致 謝 ..............................................................38 參考文獻 ...........................................................39 內(nèi)容摘要 模具設計廣泛存在于各行各業(yè)，隨著科學技術的發(fā)展和生產(chǎn)力水平的提高， 模具設計的重要性和必要性日益體現(xiàn)出來，隨著社會現(xiàn)代化的進步，模具設計 這個不可或缺及促進科技發(fā)達的專業(yè)，必然會有更好的發(fā)展前景和廣泛的適用 性。 本論文主要分為三章，首先介紹了模具設計在各領域的發(fā)展情況及應用， 然后針對此次設計的蓋注塑模（三板式注塑模)注塑模進行分析，在工藝性方面， 分別介紹了塑件的工藝分析，塑件體積和質(zhì)量及注射工藝參數(shù)和過程分析。在 選擇注射機的要求上也作了相應講解。型芯、型腔、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、排 氣系統(tǒng)等這些相關輔助零件設計也作了相應講途述。 關鍵字：模具設計,注塑機 Abstract Die Designing is widespread in all walks of life, as science and technology development and raising the level of productivity, die design of the importance and necessity of increasing reflected, with the modernization of social progress, the essential die design and promote technology developed Professional, will have better prospects for the development and wider application. This essay is divided into three chapters, firstly introduces the mold design in all fields of development and application, and then for the design of the fan button injection mold analysis, in the process of, respectively, on the process of plastic parts, plastic parts The volume and quality and injection process parameters and process analysis. In the choice of injection machine also made the request on the corresponding on. Core and cavity, pouring systems, cooling systems, exhaust systems, such as those related auxiliary parts design also made a reference to the corresponding stresses passers-by. Keyword: mold design, injection molding machine 1 緒論 1.1 我國塑料模具工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀 塑料工業(yè)是新興的工業(yè)，是隨著石油工業(yè)的發(fā)展而產(chǎn)生的，目前塑料制品 幾乎已經(jīng)進入一切工業(yè)部門以及人民的日常生活的各個領域。隨著機械工業(yè)、 電子工業(yè)、航空工業(yè)、儀表工業(yè)和日常用品工業(yè)的發(fā)展，塑料成型制件的需求 量越來越多，質(zhì)量要求也越來越高，這就要求成型塑件的模具開發(fā)、設計和制 造的水平也必須越來越高。事實上，在儀表儀器、家用電器、交通、通訊等各 行各業(yè)中，有 70%以上的產(chǎn)品是用模具來加工成型的。工業(yè)發(fā)達國家，其模具 工業(yè)年產(chǎn)值早已超過機床行業(yè)的年產(chǎn)值。 在塑料制件的生產(chǎn)中，高質(zhì)量的模具設計、先進的模具制造設備、合理的 加工工藝、優(yōu)質(zhì)的模具材料和現(xiàn)代化的成型設備等都是成型優(yōu)質(zhì)塑件的重要條 件。因此，塑料成型技術在塑料模的設計、制造、模具的材料以及成型技術等 方面都有著很大的發(fā)展空間。如：CAD/CAE/CAM 技術的快速發(fā)展和推廣應用、 各種模具新材料的研制和使用、模具的標準化以及塑料制件的微型化、超大型 化和精密化。 模具是制造業(yè)的重要工藝基礎，在我國，模具制造屬于專用設備制造業(yè)。 中國雖然很早就開始制造模具和使用模具，但長期未形成產(chǎn)業(yè)。直到 20世紀 80年代后期，中國模具工業(yè)才駛入發(fā)展的快車道。近年，不僅國有模具企業(yè)有 了很大發(fā)展，三資企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)（個體）模具企業(yè)的發(fā)展也相當迅速。 中國模具產(chǎn)業(yè)除了要繼續(xù)提高生產(chǎn)能力，今后更要著重于行業(yè)內(nèi)部結構的 調(diào)整和技術發(fā)展水平的提高。 在制造技術方面，CAD/CAM/CAE 技術的應用水平上了一個新臺階，以生產(chǎn) 家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數(shù)量的 CAD/CAM系統(tǒng)，如美國 EDS的 UGⅡ、美國 Parametric Technology公司的 Pro/Engineer等等。這些系統(tǒng)和軟 件的引進，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中實現(xiàn)了 CAD/CAM的集成， 并能支持 CAE技術對成型過程，如充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定 的技術經(jīng)濟效益，促進和推動了我國模具 CAD/CAM技術的發(fā)展。 近年，模具行業(yè)結構調(diào)整和體制改革步伐加大，主要表現(xiàn)在，大型、精密、 復雜、長壽命、中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度高于一般模具產(chǎn)品；塑料模 和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加等。從地區(qū)分布來看， 以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方 的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江，江 蘇、上海、安徽和山東等地近幾年也有較大發(fā)展。 1.2 存在問題和主要差距 雖然我國模具總量目前已達到相當規(guī)模，模具水平也有很大提高，但設計 制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達國家許多。當前存在的 問題和差距主要表現(xiàn)在以下幾方面： 1．總量供不應求 國內(nèi)模具自配率只有 70%左右。其中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率 只有 50%左右。 2．企業(yè)組織結構、產(chǎn)品結構、技術結構和進出口結構均不合理 我國模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間（分廠），自產(chǎn)自配比例 高達 60%左右，而國外模具超過 70%屬商品模具。專業(yè)模具廠大多是“大而全”、 “小而全”的組織形式，而國外大多是“小而?！薄ⅰ靶《?。國內(nèi)大型、 精密、復雜、長壽命的模具占總量比例不足 30%，而國外在 50%以上。 3．模具產(chǎn)品水平大大低于國際水平，生產(chǎn)周期卻高于國際水平 產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在模具的精度、型腔表面粗糙度、壽命及結構等方面。 造成上述差距的原因很多，除了歷史上模具作為產(chǎn)品長期未得到應有的重 視，以及多數(shù)國有企業(yè)機制不能適應市場經(jīng)濟之外，還有下列幾個原因： （1）國家對模具工業(yè)的政策支持力度還不夠。 （2）人才嚴重不足，科研開發(fā)及技術攻關投入太少。 （3）工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低。 （4）專業(yè)化、標準化、商品化程度低，協(xié)作能力差。 （5）模具材料及模具相關技術落后。 1.3 今后主要的發(fā)展方向 1.提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計水平及比例。 2.在塑料模設計制造中全面推廣應用 CAD/CAM/CAE技術。 3.推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。 4.開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟模具。 5.提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。 6.應用優(yōu)質(zhì)材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分 必要。 7.研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程。 1.4 本科畢業(yè)設計課題的任務、要求、技術難點及要達到的預期效果 首先，要了解整個模具行業(yè)近十年來設計的發(fā)展概況以及應用水平，特別 是注塑模具設計的先進技術和方法。其次，熟練掌握 Pro/E應用軟件，還要了 解目前應用較為廣泛的其他應用軟件，如 UG、PowerMill、AutoCAD 軟件等。再 次，必須對成型材料的成型特性有足夠的了解；最重要的是掌握注塑模具的設 計特點和結構特點。我要解決的主要問題是設計開關外殼的注塑模具（特別是 結構設計） ，最后利用 Pro/E軟件繪出該零件注塑模具的三維圖，利用 AutoCAD 繪制其二維工程圖。 為了解決這些問題，我必須首先明確注塑模具的設計流程，并作出詳細的 工作進度計劃，在其間應了解各種軟件的應用，特別要熟練掌握 Pro/E；掌握 注塑模具的設計程序、規(guī)范及結構特點；了解模具的標準件，以提高模具設計 效率，減少設計周期。還應掌握零件尺寸和公差與零件設計幾何要求關系，因 為在設計模具時，必須根據(jù)制件的尺寸和精度要求來確定相應的成型零件的尺 寸和精度等級，得到零件的工作尺寸；模具的制作是在高溫下進行的，所以應 了解模具的各種材料屬性（要求其綜合性能良好，沖擊韌性，力學強度較好， 尺寸穩(wěn)定，耐化學性、電化學性能良好） ，特別是它的收縮率。所有這些資料必 須通過圖書館查找期刊文獻、會議文獻以及專業(yè)書籍得到，所以還要熟練資料 的檢索。 2 材料與塑件分析 2.1 塑件材料分析 它所要達到的要求：要能耐高溫，絕緣性要好，耐氣候性強，剛性，韌性佳， 通過對產(chǎn)品的各種性能分析，選用材料為 ABS，該塑件的厚度為 1mm,公差等級 為 IT5級。它是用來調(diào)節(jié)風速和定時的，能夠滿足人們的熱天對風力和吹風長 短要求，同時也起到美觀的作用。 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS） ABS樹脂是五大合成樹脂之一，其抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學 藥品性及電氣性能優(yōu)良，還具有易加工、制品尺寸穩(wěn)定、表面光澤性好等特點， 容易涂 裝、著色，還可以進行表面噴鍍金屬、電鍍、焊接、熱壓和粘接等二次 加工，廣泛應用于機械、汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建筑等工業(yè)領域， 是一種用途極 廣的熱塑性工程塑料。 ABS 塑料-性能 一般性能 ABS 外觀為不透明呈象牙色粒料，其制品可著成五顏六色，并具有高光澤 度。ABS 相對密度為 1.05左右，吸水率低。ABS 同其他材料的結合性好，易于 表面印刷、涂層和鍍層處理。ABS 的氧指數(shù)為 18～20，屬易燃聚合物，火焰呈 黃色，有黑煙，并發(fā)出特殊的臭味。 力學性能 ABS 有優(yōu)良的力學性能，其沖擊強度極好，可以在極低的溫度下使用； ABS的耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下 的軸承。 ABS的耐蠕變性比 PSF及 PC大，但比 PA及 POM小。ABS 的彎曲強度 和壓縮強度屬塑料中較差的。ABS 的力學性能受溫度的影響較大。 熱學性能 ABS 的熱變形溫度為 93~118℃，制品經(jīng)退火處理后還可提高 10℃左右。 ABS在-40℃時仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40~100℃的溫度范圍內(nèi)使用。 電學性能 ABS 的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟取穸群皖l率的影響，可在大多 數(shù)環(huán)境下使用。 環(huán)境性能 ABS 不受水、無機鹽、堿及多種酸的影響，但可溶于酮類、醛類及氯代烴 中，受冰乙酸、植物油等侵蝕會產(chǎn)生應力開裂。ABS 的耐候性差，在紫外光的 作用下易產(chǎn)生降解；于戶外半年后，沖擊強度下降一半。 ABS 塑料的加工性能 ABS 同 PS一樣是一種加工性能優(yōu)良的熱塑性塑料，可用通用的加工方法加 工。 ABS 的熔體流動性比 PVC和 PC好，但比 PE、PA 及 PS差，與 POM和 HIPS 類似；ABS 的流動特性屬非牛頓流體；其熔體粘度與加工溫度和剪切速率都有 關系，但對剪切速率更為敏感。 ABS 的熱穩(wěn)定性好，不易出現(xiàn)降解現(xiàn)象。ABS 的吸水率較高，加工前應進行 干燥處理。一般制品 的干燥條件為溫度 80~85℃，時間 2~4h；對特殊要求的制 品(如電鍍)的干燥條件為溫度 70~80℃，時間 18~18h。ABS 制品在加工中易產(chǎn) 生內(nèi) 應力，內(nèi)應力的大小可通過浸入冰乙酸中檢驗；如應力太大和制品對應力 開裂絕對禁止，應進行退火處理，具體條件為放于 70~80℃的熱風循環(huán)干燥箱 內(nèi) 2~4h，再冷卻至室溫即可。 A 2.2 塑件分析 蓋注塑模（三板式注塑模)上，該產(chǎn)品形狀如中空薄壁型零件，精度及表面 粗糙度要求較高，不允許有明顯的熔接痕、飛邊等工藝痕跡，需要一定的配合 精度要求。制品整體有充分的脫模斜度，各處脫模力比較合理。從整體結構分 析：制品表面積較大、高度不大但是壁薄零件的曲面復雜，型腔、型芯加工困 難。從整體工藝性分析：根據(jù)制品外觀要求與結構特定要求選擇澆口位置在零 件內(nèi)部，制品薄而大要求冷卻必須均勻而充分，脫模力合理要求頂出機構頂出 均勻。 2.3 確定塑件型腔數(shù)量 2.3.1 基本原則 在保證成品率在 98%以上的前提下，以每件塑件的成本最低為準。 塑件成本包括：塑件原料成本（包括染色、造粒、干燥在內(nèi)） ，注塑機折舊 成本，動力成本，模具費用成本（包括預計維修費在內(nèi)） ，勞務費用成本，輔料 及消耗品成本，管理費用成本（包括倉儲、運輸?shù)脑趦?nèi)） 。 與注射機有關的項目為： 1.注射機的選擇 大型塑件原則上采用單腔模，中、小型塑件有可能采用多 腔模。 多腔模的優(yōu)點：單位時間內(nèi)的產(chǎn)量高，每一件的相對輔助消耗小。 多腔模的缺點：塑件精度低——一般在 SJ1372-78的 5級以下；模具價格 高（但相對成本不一定高） ；需用大規(guī)格注塑機，生產(chǎn)率低、折舊費及動力費等 相 對地較高。 2.模具結構的選擇 冷澆道模具有冷凝料消耗，熱澆道模具有價格較高的問 題。就成型質(zhì)量而言，以采用熱澆道模具為好。 自動脫模與手動脫模有循環(huán)期長短及穩(wěn)定與否的差異，以自動脫模卸件為 佳。 3.控溫系統(tǒng)的設計 模具的控溫系統(tǒng)（包括冷卻或加熱系統(tǒng)）的設計，應留 有余地，以備調(diào)節(jié)。溫控效果良否與成品率有密切關系。 4.脫模機構的設計 脫模機構的動作效果，直接影響塑件質(zhì)量及注射循環(huán) （亦即影響生產(chǎn)率） 。 5.模具材料的選擇及熱處理 直接影響模具的有效壽命（指成型合格品的數(shù) 量或次數(shù)） 。 6.模具的強度設計 直接影響塑件的質(zhì)量。 2.3.2 型腔數(shù)量的確定方法 首先以塑件尺寸精度為依據(jù)。 屬于精密技術級（SJ 1372-78 的 1、2 級）的塑件，只能一模一腔。 屬于精密級（SJ 1372-78 的 3、4 級）的塑件，最多只能一模四腔。 屬于一般精度級及低精度級的塑件，視其體積大小，機構復雜程度，側抽 芯的有無及方向，可預先選定型腔數(shù)目，然后作經(jīng)濟方面的計算。有側抽芯的 塑件， 主要先從側抽芯的布局上考慮采用幾腔，據(jù)此以決定設計方案。 型腔數(shù)的經(jīng)濟指標，主要是指塑件的相對成本。成本中包括： 1.直接費用 原料費用----考慮材料利用率，多腔模的冷澆道模有冷澆道的 損耗；模具費用；機床費用。 2.間接費用 模具的維護、保養(yǎng)。 確定型腔數(shù)目的技術限制有如下各項： 1.注射機的鎖模力； 2.注射機塑化能力； 3.注射機的最佳注射量----依注射機的設計制造技術水平而異，同一型號 的產(chǎn)品，依生產(chǎn)廠家的技術水平而又相當?shù)牟町悾?4.注射機的模板面積（指有效面積） ； 5.注射機的動模板行程； 6.注射機的充模時間----以產(chǎn)品說明書為準； 7.充模時的流變條件----指溫度、壓力、速度的可調(diào)節(jié)范圍及能力，以及 有無閉環(huán)反饋等。 首先從定貨批量、質(zhì)量要求、交貨期入手。然后經(jīng)過初步的模具方案設計， 選用注射機。由注射機有關參數(shù)的引入，反過來再修正初步設計方案。一般情 況下，需要反復幾次才能確定最經(jīng)濟的型腔數(shù)目。 3 標準件的選擇 模具的標準化對于生產(chǎn)中提高效率，改善生產(chǎn)環(huán)節(jié)有著很重要的作用。近 年來在模具行業(yè)，特別是塑料模具行業(yè)，標準件的大量運用使生產(chǎn)更趨于標準 化、簡單化，對于生產(chǎn)安全和高效起到很重要的作用，還有利于模具的國際交 流和組織模具出口，打入國際市場。 3．1 標準模架的選取 模架是設計制造塑料注射模的基礎部件，其他部件的設計與制造均依賴于 它，選擇模架要根據(jù)制品的尺寸及大小，同時考慮注射機的參數(shù)，本次設計因 參照生產(chǎn)實例，工廠中多采用上海龍記公司的模架，因此，本次設計也選用該 公司產(chǎn)品，其模架標記為：DAH 型，外觀尺寸 400×250×340如圖 3.1所示。 圖 3.1模架的選擇 3．2 標準緊固件的選用 標準緊固件主要是螺釘。螺釘是日常生活中最常用的標準件，將螺桿直接 旋入被連接件之一的螺孔內(nèi)，螺釘頭部即可將兩被連接件緊固，其規(guī)格和尺寸 均有相應的標準，本設計的塑件模架中主要采用內(nèi)六角螺釘，包括 M5，M6,M8 和 M10不等，但本設計一般用 M5，M8 的螺釘較多，長度根據(jù)不同需要選取，如 圖 3.2所示為 M8的典型結構。 圖 3.2內(nèi)六角螺釘 4 澆注系統(tǒng)的設計 4.1 概述 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道。普通 澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、進料澆口和冷料穴組成。 澆注系統(tǒng)的設計是模具設計的一個重要環(huán)節(jié)，設計合理與否對塑件的性能、 尺寸、內(nèi)外部質(zhì)量及模具的結構、塑料的利用率等有較大的影響。對澆注系統(tǒng) 進行設計時，一般應遵循如下基本原則。 1. 了解塑料的成型性能 2. 盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕 3. 有利于型腔中氣體的排出 4. 防止型芯的變形和嵌件的位移 5. 盡量采用較短的流程充滿型腔 6. 流動距離比和流動面積比的校核 此外，制件的外形、尺寸和對外觀的要求也影響整個澆注系統(tǒng)的形狀和尺 寸，本制件上表面要求光滑，所以，不宜在表面開設澆道，而應采用內(nèi)澆口。 4.2 流道設計 澆注系統(tǒng)主要由主流道、分流道、進料澆口和冷料穴組成 4.2.1 主流道設計 主流道是指熔融塑料由注射機噴嘴噴出后最先經(jīng)過的部位，與注射機噴嘴 同軸，因為與熔融塑料、注射機噴嘴反復接觸、碰撞，一般不直接開設在定模 板上，為了制造方便，都制成可拆卸的澆口套，用螺釘或配合形式固定在定模 板上。如圖 4.1所示。 圖 4.1 主流道 熔料注入模具最先經(jīng)過的一段流道，直接影響到填充時間及流動速度。其 澆口選擇不能太大和太小。澆口太小，熔料流動過程中冷卻面相對增大，熱量 消耗大，注射壓力損失也大，但澆口太大，會造成材料的浪費。因此，合理的 主澆道參數(shù)，一般情況下取值如下： 1）d=d1+(0.5～1) 式中 d1—注射機噴嘴孔直徑（mm） d—主流道口直徑（mm） 所以本設計采用 d1為 4mm，得出 d取為 5mm。 2）α=2 o～4 о 對流動性較差的塑料可取 3о ～6 о 。 本設計采用 α=3 °。 3）H—按具體情況選擇，一般取 3～8mm，H 取為 5mm。 4）R=R1+（1～3） 式中 R1——注射機噴嘴球面半徑（mm） ， R1為 6mm，R 取為 7mm。 5）r――為主澆道與分澆道過渡處采用的圓角半徑， 按具體情況選擇，一 般取 1～3mm，現(xiàn)在選擇其為 1.5mm。 6）L 應盡量縮短，一般不應該超過 60mm，本設計取 45mm。 4.2.2 分流道設計 分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動通道。多型腔模 具一定設置分流道，大型塑件由于使用多澆口進料也需設置分流道。分流道的 作用是改變?nèi)垠w流向，使其平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個型腔。設計時應注意 盡量減少流動過程中的熱量損失與壓力損失。 1.分流道的設計要點 分流道的設計要點是： （1）流經(jīng)分流道的熔體溫度和壓力的損失要少。為此，分流道一要短，二要 使粗糙度降到最低，三是容積要小，四是少彎折。 （2）要使分流道的固化時間稍慢于制品的固化時間，以利保壓、補縮和壓力 傳遞。 （3）要使熔料能迅速而又均勻地進入各型腔，故在多型腔設計時，在保證模 具結構強度前提下，力求采用平衡進料，而且在保證模具結構強度前提 下，力求緊湊、集中。 （4）便于加工，便于使用標準刀具，免于制造專用刀具。 2.分流道的截面形狀 分流道的截面類型有圓形、梯形、U 形、半圓形等，根據(jù)塑件的材料流動 性較好，長度較短，無側抽，可以采用圓形分流道且呈輻射狀布置。由于分流 道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較 為理想，因此分流道的內(nèi)表面粗糙度 Ra并不要求很低，一般取 1.6μm 左右既 可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部 位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪 切熱。 3.分流道的布置 分流道的布置取決于型腔的布局，兩者互相影響。分流道的布置形式分平 衡式和非平衡式兩種。 （1）平衡式布置 平衡式布置要求從主流道至各個型腔的分流道，其長度、形狀、斷面尺寸 等都必須對應相等，達到各個型腔的熱平衡和塑料流動平衡。因此各個型腔的 澆口尺寸可以相同，達到各個型腔同時均衡進料。 （2）非平衡式布置 非平衡式布置的主要特點是主流道至各個型腔的分流道長度各不相同（或 加上型腔大小不同） 。為了使各個型腔同時均衡進料，各個型腔的澆口尺寸必定 不相同。 本塑件的分流道采用了平衡式布置。 4.2.3 冷料穴和拉料桿的設計 1．冷料穴 冷料穴在塑件模架設計中起到重要作用。它是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的 前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔。這些冷料既影響熔體的填充速度，有影響 成型塑件的質(zhì)量。主流道末端的冷料穴除了上述作用外，還有便于在該處設置 主流道拉料桿的功能。注射結束模具分型時，在拉料桿的作用下，主流凝料從 定模澆口套中被拉出，最后推出機構開始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推 出模外。 本次設計冷料穴的位置：模具的冷卻道設在上下型腔所在的動定模板上， 主流道的末端（主流道正對面的動模板上）或分流道的末端。其設計尺寸是： 直徑稍大于主流道大端直徑，長度約為主流道大端直徑。 2．拉料裝置 本次設計采用的是推桿形式的拉料桿。拉料桿頭部的型腔處有一圓形凹環(huán) 槽，凹環(huán)槽在主流道凝料上形成凸環(huán)，分模時即可將該凝料從主流道里拉出。 4.3 澆口設計 澆口亦稱進料口，是連接分流道和型腔的熔體通道，是澆注系統(tǒng)的最終端， 很短，截面積很小。當熔融的料流在高壓下經(jīng)過澆口時，因截面積小而流速加 快，因摩擦作用而溫度升高，黏度降低，流動性提高，有利于充滿型腔。故澆 口是澆注系統(tǒng)的關鍵部位，其位置、形狀及尺寸等決定著塑件質(zhì)量、注射效果 及注射效率。 設計澆口時應注意幾點： 1.澆口應設在制品的最大壁厚處，使塑料從厚壁流向薄壁，保持流程一致。 2.防止?jié)部谔幃a(chǎn)生噴射而在充填過程之中產(chǎn)生蛇形流。 3.澆口位置應設在制品主要受力方向上。 4.要考慮制品的尺寸要求。 5.對長零件應沿縱向而不是沿橫向或在中心設澆口。 6.兩個或以上型腔，應沿主流道對稱分布。 7.鉸接零件應使熔合線遠離接點。 8.環(huán)形零件澆口設在底部避免產(chǎn)生氣泡。 澆口的作用：⑴快速充型，保壓補縮；⑵防止熱料回流；⑶使塑件與澆注 系統(tǒng)分離。 澆口截面形狀和尺寸的確定要根據(jù)制品的尺寸大小、壁的厚薄、塑料的品 種以及制品的結構和相應的澆口形式而定。先取小值，試模后根據(jù)情況在修正。 總的要求是使熔料以較快的速度進入并充滿型腔，同時在充滿后能適時的冷卻 封閉，因此，澆口的截面要小，長度要短，這樣可增大料流速度，快速冷卻封 閉，且便于塑件與澆口凝料分離，不留明顯的澆口痕跡，保證塑件外觀質(zhì)量。 注射模具的澆口形式較多，其形式和安放位置有直接澆口、盤形澆口（或 中心澆口） 、側澆口、環(huán)形澆口、點澆口、輪輻式澆口、潛伏澆口等，具體采用 的形式可以綜合各種影響因素，本設計采用潛伏式澆口。 潛伏式澆口又稱剪切澆口，有點澆口變異而來。這種澆口的分流道位于模 具得分型面上，而澆口卻斜向開設在模具的隱蔽處。塑料熔體通過型腔的側面 或推桿的端部注入型腔，因而塑件外表不受損傷，不致因澆口痕跡而影響塑件 的表面質(zhì)量與美觀效果。 5 冷卻系統(tǒng)的設計 5.1 冷卻時間計算 注射模實質(zhì)上是一種熱交換器。確定恰當?shù)臒峤粨Q（冷卻）時間，是模具 設計者的重要任務。為此，首先分析影響冷卻時間的因素。 1.模具材料 本次設計選用的模具材料為鋼材。如只考慮材料的冷卻效果時，若熱率越 高，從熔融塑料吸收熱量越迅速，冷卻得越快。 2.冷卻介質(zhì)溫度及流動狀態(tài) 本塑件采用冷卻水做冷卻介質(zhì)。我們知道水的比熱大，以冷卻水出、入處 口溫差小為好，一般控制在 5 以內(nèi)。冷卻水在通道中的流速，以盡可能高為C? 好，其流動狀態(tài)以湍流為佳，即雷諾系數(shù) Re>104為宜。 3.模塑材料（塑料） 塑料的熱性能，對冷卻時間有重大影響。絕大多數(shù)塑料的熱導率和熱擴散 率都很低，但可通過加入添加劑、改性劑加以改善。 根據(jù)表 5-1確定冷卻時間（表 6-1見《塑料模具技術手冊》221 頁表 3- 42） 表 5-1塑件壁厚與冷卻時間的關系 冷卻時間 （s）`?制 件 厚 度 （ mm ） ABS PA HDPE LDPE PP PS PVC 0.5 1.8 1.8 1.0 0.8 1.8 2.5 3.0 2.3 3.0 1.8 2.1 1.0 2.9 3.8 4.5 3.5 4.5 2.9 3.3 1.3 4.1 5.3 6.2 4.9 6.2 4.1 4.6 1.5 5.7 7.0 8.0 6.6 8.0 5.7 6.3 1.8 7.4 8.9 10.0 8.4 10.0 7.4 8.1 2.0 9.3 11.2 12.5 10.6 12.5 9.3 10.1 2.3 11.5 13.4 14.7 12.8 14.7 11.5 12.3 2.5 13.7 15.9 17.5 15.2 17.5 13.7 14.7 3.2 20.5 23.4 25.5 22.5 25.5 20.5 21.7 根據(jù)上表，本塑件材料為 ABS，壁厚為 2mm，故冷卻時間為 10.1s。 5.2 冷卻參數(shù)計算 1.計算所需冷卻水體積流量： 應用公式： = 來計算；V1260()iGCt??? 式中： ——冷卻水的體積流量(m 3/min) ——單位時間內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量（kg/h）i? ——塑料成型時在模內(nèi)釋放的熱量（J/kg）C ——冷卻水的比熱容(J/kg·K)? ——冷卻水的密度（kg/m 3）1t ——冷卻水的出口溫度（℃）2 ——冷卻水的進口溫度（℃） 塑件質(zhì)量 M塑=6.6g,用 Pro/E作出澆注系統(tǒng)的三維圖，計算出澆注系統(tǒng)的 總質(zhì)量為 7.287g，每小時注射 240次，G =（6.6+7.287） 240/1000=3.33Kg；? 計算得 = =3.33×3×105/60/103/4200/（25-20）=V1260()iCt??? =0.794 10-3(m3/min)? 參考《塑料模具技術手冊》 ，選定冷卻水道直徑為 6mm 。 2.求冷卻水在水孔內(nèi)的傳熱速度 vv = =4×0.794×10-3/3.14/(6/1000)2/60=0.47(m/s)24Vd? 3.求冷卻水孔與冷卻水間的傳熱系數(shù) ? ?= =8.4×(996×0.47)0.8/0.0060.2 0.82()vd?? =3.198×103（W/m 2·K） ( =8.4)? 4.傳熱水孔總傳熱面積的計算： 公式 A= 360()iwGT???? 式中：A——冷卻水孔總傳熱面積(m 2) G——單位時間內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量（kg/h） ——冷卻水的傳熱系數(shù)（W/m 2·K） C——冷卻水的比熱容(J/kg·K) ?——冷卻水的密度（kg/m 3） TW——模具溫度（℃）? ——冷卻水的平均溫度（℃） 計算得： A = 360()iwGT???? =3.33×3×105/3600/3.198/103/「40-（25-20）/2」 =0.0022（m 2） 則傳熱水孔總傳熱面積應為 0.0022m2 5.冷卻水孔總長度計算 公式 L= 0.836())iwGvdT?????? 式中 L——冷卻水孔總長度(m) L= =0.565m0.836())iwvd?? 則冷卻水孔總長度應為 0.565m 6.冷卻水道孔數(shù)計算： 設因模具尺寸之限制，每一根水孔的長度為 l，則模具內(nèi)應開設的水孔數(shù) 計算如下： 公式 n= Adl? 計算 n= =0.0022/3.14/0.006/0.29=1.04Adl? 因為模具采用的設計是一模四腔設計，選用銅管以防止漏水，會降低冷卻 作用故采用 4根水道。 5.3 冷卻回路的設計 冷卻系統(tǒng)的設計原則： （1）冷卻水道數(shù)量盡量多、截面尺寸盡量大，以盡快使塑件凝固，防止產(chǎn) 生殘余應力。 （2）澆口處加強冷卻，因為澆口附近溫度最高，距離澆口越遠溫度越低。 （3）冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等厚壁處冷卻水道要靠近型腔，間 距要小，一般水道孔至型腔表面的距離大于 10mm，此處采用 12mm。 （4）冷卻水道排列形式，由于抽風機外殼成型面積較大，為使加工方便， 采用串聯(lián)式直接循環(huán)式水道，冷卻管道中心距約為管徑的 3—5倍。 （5）冷卻水道出、入口溫差要盡量小。 根據(jù)本次設計的塑件形狀及其所需冷卻溫度分布要求以及澆口位置等，設 計出冷卻回路。冷卻通道之間也可采用內(nèi)部鉆孔法溝通，用堵頭使之形成規(guī)定 的冷卻回路。 冷卻回路的水孔數(shù)量盡可能多、孔徑盡可能大，一般的來說，冷卻水孔中 心線與型腔的距離應為冷卻通道直徑的 1—2倍（通常為 12—15mm） ，冷卻通道 之間的中心距約為水孔直徑的 3—5倍，通道一般在 8mm左右以上。 冷卻水孔至型腔表面的距離應盡可能相等當塑件壁厚均勻時，冷卻水孔與 型腔壁厚不均勻時，應在厚壁處強化冷卻。 合理確定冷卻水接頭位置，進出口水管接頭的位置應盡可能設在模具的同 一側面。為了不影響操作，通常應設在注射機的背面，水管接頭多采用自動密 封接頭。 綜合以上冷卻水孔的布置要點同時還要兼顧水道與其它件是否產(chǎn)生干涉， 本次設計的冷卻水道采用直通式，不會與其他零件產(chǎn)生干涉，水道中插入銅管 防止漏水。 6 頂出和導向機構的設計 6.1 頂出機構的設計 6.1.1 頂出機構的分類 頂出機構按驅(qū)動形式分為：手動頂出、機動頂出、氣動頂出。 按模具結構形式分為：一次頂出、二次頂出、螺紋頂出、特殊頂出。 6.1.2 頂出機構的設計原則 頂出設計的設計原則： （1）設計頂出機構時應盡量使塑件留于動模一側。 （2）塑件在頂出過程中不發(fā)生變形和損壞。 （3）頂出裝置均勻分布，頂出力作用在塑件承受力最大的部位。以防變形 和損傷。 （4）頂出機構應平穩(wěn)順暢，靈活可靠，足夠的強度、耐磨性，平穩(wěn)順暢無 卡滯，并且制造方便，易于維修。 6.1.3 頂出機構的基本形式 1.頂桿頂出機構 基本形式：常用斷面形狀有圓形、矩形、腰形、半圓形、弓形和盤形等。 本設計選用圓形，因為易于加工，容易保證配合精度及互換性，易于更換，滑 動阻力最好，不卡滯，應用最廣。頂桿的結構形式如圖 6.1所示為一般經(jīng)常用 的兩種頂桿形式。本次設計主要采用第一種圓形，頂桿小端的端面要求拋光以 符合塑件的粗糙度的要求。 圖 6.1頂桿的形式 2.推件板頂出機構 推件板頂出機構是由一塊與凹模按一定配合精度相配合的模板和推桿組成 應用在比較有規(guī)則的薄壁塑件。 根據(jù)本次設計的需要從塑件的結構特點，以及表面粗糙度等多原因考慮， 選擇推桿頂出機構作為本次設計的頂出機構，鑲嵌在模架的推桿固定板上，并 利用小導柱對頂桿進行導向。 6.2 導向機構的設計 導向機構對于塑料模具是必不可少的部件，它能夠保證注射模具準確的開 合模，并在模具中起定位、導向和承受一定側壓力的作用，導向機構的形式主 要有導柱導向和精定位裝置。 6.2.1 導柱和導套的設計 導柱與導套的配合具有導向作用、定位作用、承受一定的側向壓力。導柱 的結構形式：注射模具常用導柱的結構形式有兩種：帶頭導柱和帶肩導柱。 導柱的結構形式也可以分為： （1）儲油槽導柱：用于小型模具，小型生產(chǎn)。 （2）有儲油槽導柱：用于大型模具，大批量生產(chǎn)。有儲油槽的導柱結構， 此種導柱加工方便、制造容易，常用于中、小型模具和塑料制件生產(chǎn)批量不大 的場合。 （3）短導柱：用于深型腔注射模具，并于凹凸模的斜面定位聯(lián)合使用，也 用于大型塑料注射模以增加剛度。 （4）直通式導柱：用于小型模具單件生產(chǎn)。 （5）頂柱式導柱：為增加動模墊板剛度，簡化模具結構，兼作頂柱。用于 塑件投影面積大的情況。 由于本設計是小型模具設計，但是是深型腔注射模具，所以采用帶頭短導 柱，并且?guī)в袃τ筒邸?導套可分為直導套和帶頭導套。帶頭導套軸固定容易，而直導套裝入模板 后，應有防止被拔出的結構。本設計中導套選為帶頭的導套，并且?guī)в筒?。?套的形式如圖 6.2所示。 圖 6.2帶頭導套和直導套 6.2.2 導柱和導套在模板上的布置 導柱和導套在模板上的布置一般遵循以下幾點： （1）二導柱（用于小型模具）：合模無方位要求時，二導柱直徑相同對稱分布， 有方位要求時，二導柱直徑不同或直徑相同不對稱分布。 （2）三導柱：用于中小型模具。 （3）四導柱：用于深腔大型模具，在圓模板上，在矩形模板上。 （4）八導柱：四短（增強導向剛性）四長，用語深腔、薄壁，要求壁厚均勻的 模具。 根據(jù)以上要求本設計選擇了四導柱。具體布置參看裝配圖。 6.3 復位機構的設計 復位機構就是在模具閉合時頂出系統(tǒng)的各個頂出元件恢復到原來設定的位 置。如頂桿、頂管、頂塊等。但因其端部一般并不直接接觸到定模的分型面上， 故模具閉合時并不能驅(qū)動它們復位，必須依靠特設的復位機構。 復位機構分為復位桿復位和彈簧復位。 6.3.1 復位桿復位 復位桿復位制造簡單，易安裝調(diào)節(jié)，動作穩(wěn)定可靠，應用廣泛。 復位桿的設計要點： （1）位置對稱，分布均勻，以保證復位過程中頂板的移動平衡。一般設四 根，均布，同頂桿固定方式。 （2）復位桿對頂桿固定板兼起導向作用，故復位桿間距、跨度盡量大，直 徑盡量大。 （3）為避免合模時與定模板發(fā)生干擾而合模不嚴，安裝時復位趕應低于動 模分型面 0.25mm。 （4）與動模的配合精度 H7/f7,配合長度盡量大些以保證復位移動的穩(wěn)定 性。 （5）材料為 T10A，頭部淬火硬度 HRC54～58。 6.3.2 彈簧復位和頂桿兼作復位 彈簧復位：用于結構簡單的小型模具。彈簧彈力應足以使頂出機構復位。 但彈簧易失效，故應盡量選長些并及時更換。 頂桿兼作復位：用于頂桿間距、直徑較大并設置在塑件周邊的大型塑件的 注射模具。 通過比較，本設計利用彈簧進行推桿的復位。 7 注塑機的選擇 7.1 注塑機概述 注塑機的全稱應為塑料成型機。注塑機主要由注射裝置、合模裝置、液壓 傳動系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)及機架等組成。如圖 7.1所示，工作時模具的動、定 模分別安裝于注塑機的動模板和定模板上，由合模機構合模并鎖緊，由注射裝 置加熱、塑化、注射、待融料在模具內(nèi)冷卻定型后由合模機構開模，最后由推 出機構將塑件推出。 圖 7.1 注塑機結構 注塑機的工作原理：注塑機的工作原理與打針用的注射器相似，它是借助 螺桿（或柱塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài)（即粘流態(tài)）的塑料注射入閉 合好的模腔內(nèi)，經(jīng)固化定型后取得制品的工藝過程。注塑成型是一個循環(huán)的過 程，每一周期主要包括：定量加料—熔融塑化—施壓注射—充模冷卻—啟模取 件。取出塑件后又再閉模，進行下一個循環(huán)。 注塑機根據(jù)塑化方式分為柱塞式注塑機和螺桿式注塑機；按機器的傳動方 式又可分為液壓式、機械式和液壓—機械（連桿）式；按操作方式分為自動、 半自動、手動注塑機。其特點如表 7.1 表 7.1 立式 臥式 直角式 熱塑性塑料注塑機 固性塑料注 塑機形 式 容量一般為 30～60g 柱塞式 30～60g 螺桿式 60cm3以 上 100～500g 容量一般為 20～45g 結 構 特 性 注塑裝置一般 為柱塞式、液 壓機械式鎖模 機構、頂出系 統(tǒng)為機械頂出 注塑裝置以螺桿為 主，液壓機械式鎖 模，頂出系統(tǒng)采用 機械、液壓或兩者 兼?zhèn)?除塑化加熱 系統(tǒng)外，其 他與熱塑性 塑料用螺桿 式注射機相 似 注塑裝置與 合模裝置的 軸線互相成 垂直排列， 優(yōu)點介于立 臥兩種注塑 機之間 優(yōu) 點 1.拆裝方便 2.安裝嵌件、 活動型芯方便 1.開模后，塑件自動落下便于實現(xiàn) 自動化操作 2.塑化能力大、均勻，注射壓力大， 注射壓力損失小，塑件內(nèi)應力，定 向性小，可減小變形，開裂傾向 3.螺桿式可采用不同的螺桿，調(diào)節(jié) 螺桿轉(zhuǎn)數(shù)、背壓等用來加工不同的 塑料及不同要求的塑件 1.開模后， 塑件自動落 下 2.使用雙模， 可以減小循 環(huán)周期，提 高生產(chǎn)力 缺 點 1.人工取件 2.注射壓力損 失大，加工高 粘度塑料薄壁 塑件時要求成 型壓力高，塑 件內(nèi)應力大， 注射速度均勻， 塑化不均勻 1.裝模麻煩，安放嵌件及活動型芯 不便，易發(fā)生分解 2.螺桿式加工低粘度塑料，薄壁， 形狀復雜塑件時易發(fā)生回流，螺桿 不易清洗，貯料清洗不凈，易發(fā)生 分解 3.柱塞式結構也有立式結構所具有 的特性 1.嵌件、活 動型芯安放 不便，易傾 斜落下 2.有柱塞式 結構的缺點 適 用 范 圍 1.易于加工小， 中型及分兩次 進行雙色注射 加工的塑件 2.柱塞式不宜 加工流動性差， 熱敏性、對應 力敏感的塑料 及大面積，薄 壁塑件，宜加 工流動性好的 中小性塑件 1.螺桿式適應加工各種塑料，小型 設備易加工薄壁、精密塑件 2.螺桿式適應于摻和料、有填料， 干著色料的直接加工 3.柱塞式也具有立式注射機中柱塞 式結構具有的加工特點 1.適用加工 小型塑件， 并裝有側澆 口模具 2.適用加工 塑件中心部 位不允許有 澆口痕跡的 平面塑件 7.2 注塑機的選擇 本次設計已計算出塑件的總體積為 17.42cm3，總質(zhì)量為 12.8g。根據(jù)塑料 制品的體積或質(zhì)量查有關手冊選定 XS-Z-30臥式注射機。 注塑量（cm3） 30 模具最大厚度 180 （mm） 螺桿直徑（mm） 28 模具最小厚度 （mm） 60 注射壓力（MPa） 119 拉桿空間（mm） 235 注射行程（mm） 130 模具定位孔徑 （mm） Ф63.5 鎖模力（KN） 250 噴嘴孔直徑（mm） Ф4 最大成型面積 （cm2）