畢業(yè)論文塑料圓盒的模具結構及工藝設計

1、摘要 本次畢業(yè)畢業(yè)設計談論的是塑料圓盒的模具結構及工藝設計。具體內(nèi)容包括模具結構設計模具型腔數(shù)量和布局的確定、注射機選擇，澆注系統(tǒng)設計、溫度控制系統(tǒng)設計、模架及其標準件的選用、脫模、成型部件的設計；工藝設計注塑工藝、主要模具零件機加工藝及模具裝配工藝設計。最后的裝配與公差配合要很好的達到要求對設計者也是一個很大難度的挑戰(zhàn)。因此。設計過程中經(jīng)過了多次計算和修改，使論文與設計達到預定的使用要求。從中學習到了許多的模具設計的知識和對在校所學知識的深化，有利于提高模具的生產(chǎn)效率和節(jié)約了生產(chǎn)成本，并大大縮短了生產(chǎn)的周期。關鍵詞：圓盒；模具結構；工藝分析；目錄第一章諸論 .(5)1.1塑料模具現(xiàn)狀及發(fā)展趨

2、勢.(5)模具制造技術現(xiàn)狀及其發(fā)展 .(6)1.1.2我國塑料模的現(xiàn)狀.(6)1.2塑料模具的分類.(6)第二章塑件的結構分析與成型工藝設計.(8)2.1塑件的結構分析.(8)塑件的外型分析.(8)2.1.2塑件材料(PP)分析.(8)聚丙烯（PP）的性能和成型特點.(9)2.1.4確定塑件收縮率.(10)2.1.5壁厚的確定 .(10)2.1.6塑件的脫模斜度 .(10)2.1.7圓角的設計 .(10)2.1.8孔的設計 .(10)2.2注射模設計與成形工藝 .(10)2.2.1注射模簡介 .(11)2.2.2注射模組成 .(11)2.3注射成形工藝.(11)2.3.1注射成形前的準備 .(

3、11)2.3.2注射過程 .(12)2.3.3塑件的后處理.(12)2.4塑件的工藝分析 .(13)注射成型原理 .(13)第三章塑料注射模具的結構設計 .(14)3.1注射模結構選取和注射機的選擇.(14)型腔數(shù)目的確定 .(14)3.1.2分型面的設計 .(14)3.1.3型腔的配置 .(15)3.2注射機的選擇.(15)3.2.1注射量的計算.(15)3.2.2澆注系統(tǒng)凝料體積的初步計算.(16)3.2.3選擇注射機 .(16)3.2.4注射機的相關參數(shù)的校核 .(17)3.3澆注系統(tǒng)的設計 .(17)3.3.1澆注系統(tǒng)的簡介 .(17)3.3.2澆注系統(tǒng)的分類及組成 .(17)3.3.

4、3澆注系統(tǒng)設計的原則.(18)3.3.4主流道的設計 .(18)3.4推出機構設計.(19)3.5脫模機構的設計原則與選用 .(19)3.6合模導向機構設計 .(20)3.7導柱導向機構的設計 .(20)3.8排溢系統(tǒng)的設計 .(21)3.9成型零件的結構設計及計算.(21)3.9.1成型零件的結構設計.(22)3.9.2成型零件鋼材的選用.(24)3.9.3成型零件工作尺寸的計算.(26)3.9.4模具型腔側壁和底板厚度的計算.(26)3.10支撐零部件的設計 .(27)第四章塑料注射模其它設計 .(28)4.1選標準模架 .(28)4.2成型零件材料選用.(28)4.3注射模鋼種的選用.(

5、29)4.4最大注射壓力的校核 .(29)4.5最大注塑量的校核 .(29)4.6模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核 .(30)4.7開模行程校核 .(30)4.8脫模力的計算.(30)4.9模具冷卻系統(tǒng)的設計.(31)4.9.1冷卻裝置的設計原則 .(31)4.9.2冷卻裝置的選用.(31)第五章 模具安裝和試模.(32)結語.(34)參考文獻.(35)第一章緒論1.1塑料模具現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢模具制造技術現(xiàn)狀及其發(fā)展（一） 現(xiàn)狀 模具的特點決定了模具工業(yè)的快速發(fā)展，模具制造水平是衡量一個國家機械制造業(yè)水平的重要標志。 我國已經(jīng)具備制造大型、精密、復雜、長壽命模具的能力。如：硬質(zhì)合金多工位級進模，

6、步距精度<0.005mm,成型表面粗糙度達0.4-0.1um，鑲件的重復定位精度<0.005mm,互換性好，模具壽命達1億沖次，具有自動沖切、疊壓、鉚合、扭角、計數(shù)分組和安全保護功能。又如：大型的塑料模，重達10噸以上，尺寸精度為0.01mm，型腔Ra=0.1um，模具壽命達30萬次以上。達到國際同類模具產(chǎn)品的技術水平。（二） 發(fā)展狀況（1） 制造設備水平的提高促進模具制造技術的發(fā)展先進的模具加工設備拓展了機械加工模具的范圍，提高了加工精度，降低了表面粗糙度，大大提高了生產(chǎn)效率。如：數(shù)控仿形銑床、加工中心、精密坐標磨床、數(shù)控坐標磨床、數(shù)控電火花成形機、慢走絲線切割、精密電加工機床、

7、坐標測量機、擠壓研磨機、激光快速成形機等。（2） 模具新材料的應用促進模具制造技術的發(fā)展模具材料是影響模具壽命、質(zhì)量、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本的重要因素，目前我國模具壽命僅為發(fā)達國家的1/5-1/3,而其中材料和熱處理原因占60%以上。隨著新型優(yōu)質(zhì)模具鋼的不斷開發(fā)（如：65Nb、LD1、HM1、GR等）以及熱處理工藝和表面強化處理工藝的進一步的完善和發(fā)展，（如：組織預處理、高淬低回、低淬低回、低溫快速退火等熱處理工藝以及化學熱處理、氣相沉積、滲金屬、電火花強化等新工藝、新技術）。都將極大地促進和提高模具制造技術的快速發(fā)展。（3） 模具標準化程度的提高刺進模具制造技術的發(fā)展 模具的標準化程度是模具技術

8、發(fā)展的重要標志，目前我國的標準化程度約為30%，而發(fā)達國家為70-80%，標準化促進了模具的商品化，商品化推動了模具生產(chǎn)的專業(yè)化。從而提高模具制造質(zhì)量，縮短制造周期，降低制造成本，也促進新材料、新技術的應用。（4） 模具現(xiàn)代設計和制造技術促進了模具制造技術的發(fā)展CAD/CAM/CAE技術的發(fā)展，使模具設計與制造向著數(shù)學化方向發(fā)展，尤其在成形零件方面軟件（如：UG、Pro/E）的廣泛應用，實現(xiàn)了模具設計與制造的一體化，極大的提高了模具制造技術和制造水平，也是未來模具制造技術的主要發(fā)展方向。（三） 發(fā)展趨勢 社會快速發(fā)展，產(chǎn)品不斷增多，更新?lián)Q代加快，模具質(zhì)量和生產(chǎn)期尤為重要，從而決定了模具制造技術

9、的發(fā)展趨勢：（1） 粗加工向高速加工發(fā)展（2） 成形表面的加工想精密、自動化方向發(fā)展（3） 光整加工向自動化方向發(fā)展（4） 反響制造工程制模技術的發(fā)展（5） 模具CAD/CAM/CAE技術將有更快的發(fā)展 從模具結構設計模具工作狀態(tài)的模擬自動加工程序的生成自動化加工、自動檢測。實現(xiàn)設計到制造的一體化是模具制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢。我國塑料模的現(xiàn)狀 模具作為提高生產(chǎn)率，減少材料和消耗，降低產(chǎn)品成本，提高質(zhì)量和市場競爭力的重要手段，已越來越受到各工業(yè)部門的重視。隨診工業(yè)技術不斷向前發(fā)展，要求模具在更苛刻、更高速度的工作條件下，對模具的精度越來越高，使用壽命越來越長。為了滿足這些要求，國內(nèi)外都在模具材料的

10、研究和開發(fā)上作了巨大的努力，也在這方面取得了不少成果。 近年來，中國塑料模具發(fā)展速度相當快。目前，塑料模具在整個模具行業(yè)中所占比重約為30%。隨著中國汽車、家電、電子通訊、各種建材迅速發(fā)展，預計在未來模具市場中，塑料模具占模具總量的比例仍將逐步提高，且發(fā)展速度將快于其他模具。 專家指出，面對國外先進技術與高質(zhì)量制品的挑戰(zhàn)，中國塑膜企業(yè)不近要加快產(chǎn)業(yè)集群化，發(fā)揮規(guī)模效應，還要注重模具產(chǎn)業(yè)鏈的全段研發(fā)、人才建設和產(chǎn)品鏈后端的檢測以及信息服務，盡快縮短技術、管理、工裝水平與國際水準的差距。這是塑料模具企業(yè)在發(fā)展中必須解決的重要問題。1.2塑料模具的分類 塑料模具的分類方法很多，按照塑料制件的成型方法

11、不同可以分為一下幾類。（1） 注射模 注射模又稱為注塑模。塑料注射成型是在金屬壓鑄成型原理的基礎上發(fā)展起來的。（2） 壓縮模 壓縮模又稱壓縮模。壓縮成型是塑件成型方法中較早采用的一種方法。（3） 壓住模 壓住模又稱傳遞模。壓住模的加料室與型腔是通過澆注系統(tǒng)連接起來的，通過壓柱或柱塞將加料室內(nèi)受熱塑化熔融的加固性塑料經(jīng)澆注系統(tǒng)壓入被加熱的閉合型腔，最后固化定型。（4） 擠出模 擠出模常稱為擠出機頭。擠出成型是利用擠出機料筒內(nèi)的螺桿旋轉加壓的方式，連續(xù)地將塑化好的呈熔融狀態(tài)的物料從筒中擠出。（5） 氣動成型模 氣動成型模是利用氣體作為動力成型塑料制件的模具。 除了上述的幾類常用的塑料成型模具外，還

12、有泡沫塑料成型模、澆注成型模、滾塑（包括搪塑）成型模、壓延成型模、拉絲成型模以及聚四氟乙烯冷壓成型模等。第二章塑件的結構分析與成型工藝設計2.1塑料的結構分析塑料的外型分析 塑件如圖2.1所示圖2.1 塑件圖 塑料是塑料圓盒的主視圖。塑料結構比較簡單，高度較高，所以采用一模一腔，塑件制件表面無明顯痕跡。材料要求為PP，生產(chǎn)批量為大批量，塑件公差按模具設計要求進行轉換。塑件材料(PP)分析 選材在設計過程中是個關鍵步驟，對于指定部件的材料，最主要的是考慮部件的功能和決定部件功能的有關材料性能，同事還要考慮諸如部件的特點和禁忌、使用使的外界條件、臨界條件、使用壽命和使用方式、維修方法、制品尺寸和尺

13、寸精度、成形加工工藝、生產(chǎn)數(shù)量、生產(chǎn)速度、成本、原料來源和經(jīng)濟效益等等。 從圓盒的結構性能和用途及成型等各方面考慮，它需要的材料耐話品性良好。且流動性好，易于加工成型，染色性好，無毒無臭，聚丙烯正好符合性能方面的要求，因此，選用聚丙烯（PP）。聚丙烯（PP）的性能和成型特點（一）基本特性PP即聚丙烯是結晶性塑料；聚丙烯無味、無色、無毒。外觀似聚乙烯，但比聚乙烯更透明、更輕。密度僅為0.880.91g/cm3。它不吸水、光澤好、易著色。聚丙烯的屈服強度、抗拉強度、抗壓強度和硬度及彈性比聚乙烯好。定向拉伸后的聚丙烯可制作鉸鏈，其具有特別高的抗彎曲疲勞強度，如用聚丙烯注射成型的一體鉸鏈（蓋和本體合一

14、的容器），經(jīng)過7x10七次方次開閉彎折未產(chǎn)生損壞和斷裂現(xiàn)象。聚丙烯的熔點為164170攝氏度，其耐熱性好，能在100攝氏度以上的溫度下進行消毒滅菌。聚丙烯耐低溫的使用溫度可達-15攝氏度，在低于-35攝氏度時會脆裂。聚丙烯的高頻絕緣性能好，而且由于其不吸水，絕緣性能不受濕度的影響。聚丙烯在氧、熱、光的作用下極易潔聚、老化，所欲必須加入防老化劑。PP塑料的主要技術指標如下表2.1表2.1PP塑料的主要技術指標熔點（攝氏度）164-170熱變形溫度（攝氏度）105-116拉伸彈性模量（MPa）1.1-1.6x10的三次方彎曲強度（MPa）42-67硬度HB HR95-105體積電阻率（歐姆.厘米）

15、>10的16次方擊穿電壓（千伏/毫米）20-26（二）主要用途聚丙烯可用于制造各種機械零件，如法蘭、接頭、泵葉輪、汽車零件和自行車零件；可作水、蒸汽、各種酸堿等的輸送管道，化工容器和其他設備的襯里、表面涂層；可制造蓋和本體合一的箱殼，各種絕緣零件，并用于醫(yī)藥工業(yè)中。（三）成型特點聚丙烯成型收縮范圍大，易發(fā)生縮孔、痕凹及變形；聚丙烯熱容量大，注射成型模具必須設計能充分進行冷卻的冷卻回路；聚丙烯成型的適宜模溫為80攝氏度左右，不可低于50攝氏度，否則會造成成型塑件表面光澤差或產(chǎn)生熔接痕等缺陷，且溫度過高會產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象。確定塑件收縮率 模具型腔和型芯的加工尺寸除了計算基本尺寸之外，還有一個加工

16、公差的問題。按照慣例，模具的加工公差為塑料公差的1/4。但由于塑料收縮率范圍和穩(wěn)定性各有差異，首先必須合理化確定不同塑料所成形塑件的尺寸公差。PP的收縮率為1% - 3%，在設計本產(chǎn)品時，結合產(chǎn)品的結構工藝特點和材料的特性，在本設計中，零件中，零件的收縮率為2%。壁厚的確定塑件壁厚對成形工業(yè)的影響很大，合理的去頂塑件的壁厚是很重要的。塑件的壁厚首先決定于塑件的使用要求，壁厚過小，成型時流動阻力大，大型復雜塑件難以充滿型腔。設計要求本產(chǎn)品的壁厚設置為2.0mm，是根據(jù)零件的工作要求、擺放位置和化學和流動特性確定。塑件的脫模斜度根據(jù)產(chǎn)品的外型，結合的工作條件、工藝特點，為提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和表質(zhì)量

17、，脫模斜度設置為3°圓角的設計在塑件的設計過程中，為了避免應力集中，提高塑件的強度，改善熔體的流動情況和便于脫模，在塑件各內(nèi)外表面的轉角連接處，均應采用圓弧過渡。此外，有了圓角，模具在淬火或使用時不致應力集中而開裂。一般內(nèi)外圓弧半徑R1均為壁厚1的1.5至2.5倍。2.1.8孔的設計在設計塑件中孔的位置時，應不致影響到塑件的強度，并應盡量不增加模具制造的復雜性。此塑件上沒有成型孔，所以不用考慮設計孔的要求。2.2注射模設計與成形工藝注射模簡介塑料注射成型所用的模具稱為注射成形模具，簡稱注射模。塑料的注射成形過程是借助注射劑內(nèi)的螺桿或柱塞的推力，將已塑化的塑料熔體以一定得壓力和速率注射

18、到閉合的模具型腔內(nèi)，經(jīng)冷卻、固化。定型后開模面獲得制品。注射模組成注射模由動模和定模兩部分組成。動模安裝在注射機的移動工作臺上，定模安裝在注射機的固定工作臺面上。動模和定模閉合后已塑化的塑料通過澆注系統(tǒng)注入到模具型腔中冷卻、固化和定型。通常要求注射模分開后，制品滯留在動模一側，由設置在動模內(nèi)的脫模機構將制品從模內(nèi)推出。（1）成形零部件：指構成模具型腔、直接與塑料熔體想接觸并成形制品的模具零件或部件。（2）澆注系統(tǒng)（3）導向和定位機構（4）脫模機構（5）側向分型抽芯機構（6）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)（7）排氣系統(tǒng)2.3注射模設計與成形工藝包括成形前的準備、注射過程和制品的后處理。2.3.1注射成形前的準備（

19、一）原料的檢驗和預處理根據(jù)塑料工藝性能要求，檢驗其各種性能指標，如含水量等。對于該塑件材料PP，查本節(jié)參考文獻得聚丙烯PP吸水率<0.03%,允許水含量為0.05%-0.20%。由于該塑料不易吸水，估可以不進行干燥處理。（二）料筒的清洗在注射成型過程中，當改變產(chǎn)品、更換原料及顏色時均需清洗料筒。通過，柱塞式料筒可拆卸清洗，而螺桿式料筒可采用對空注射法清洗。2.3.2 注射過程注射的過程包括：加料、塑化、注射、保壓、冷卻、脫模。但就塑料注射成型中的實質(zhì)變化來說，分為塑料的塑化、熔體充滿型腔和冷卻定型三大過程。（一） 加料由注射機的料斗落入一定量的塑料，以保證操作穩(wěn)定、塑料塑化均勻，最終獲得

20、良好的塑件。通常其加料量由注射機計量裝置來控制.（二） 塑化塑化是指塑料在料筒內(nèi)經(jīng)加熱達到熔融流動狀態(tài)，并具有良好可塑性的全過程就生產(chǎn)的工藝而論，對這一過程的總要求是：在規(guī)定時間內(nèi)提供足夠數(shù)量的熔融塑料，塑料熔體在進入型腔之前要充分塑化，既要達到規(guī)定的成型溫度，又要使塑化料各處的溫度盡量均勻一致，還要使分解物的含量達到最小值。這些要求與塑料的特性、工藝條件的控制及注射機塑化裝置的結構等密切相關。（三） 注射注射機用柱塞或螺桿推動具有流動性和溫度均勻的塑料熔體，從料筒中經(jīng)過噴嘴、澆注系統(tǒng)，直至壓入模腔。（四） 保壓保壓是自注射結束到柱塞或螺桿開始后移的這段過程，即壓實工序。保壓的目的一方面是防止

21、注射壓力杰出后，如果澆口尚未凍結，發(fā)生型腔中溶料通過澆口流向澆注系統(tǒng)，導致熔體倒流；另一方面則是當型腔內(nèi)熔體冷卻收縮時，繼續(xù)保持施壓狀態(tài)的柱塞或螺桿可迫使?jié)部诟浇娜芰喜粩嘌a充進模具中，使型腔中塑料能成型出形狀完整而致密的塑件。（五） 冷卻定型 當澆注系統(tǒng)的塑料已經(jīng)冷卻凝固。繼續(xù)保壓已不再需要，此時可退回柱塞或螺桿，由于通入的冷卻水或空氣德國冷卻介質(zhì)，對模具進一步冷卻，這一階段稱冷卻定型、實際上冷卻定型過程從塑料注入型腔起就開始，它包括從注射完成、保壓到脫模前這一段時間。（六） 脫模塑件冷卻到一定溫度即可開模，在推出機構的作用下將塑件推出模外。塑件的后處理塑件經(jīng)注射成型后，除出澆口凝料。修飾澆

22、口出余料及飛邊毛刺外，常需要進行適當?shù)暮筇幚?，借以改善和提高塑件的性能，塑件的后處理主要指退火和調(diào)濕處理。2.4塑件的工藝分析注射成型原理 注射成型過程是將粒狀或粉狀的塑料從注射機料斗中加入到塑化料筒內(nèi)，經(jīng)受熱而熔融化成粘流態(tài)然后在注射機螺桿的推動下熔融塑料經(jīng)料筒前端的噴嘴及模具澆注系統(tǒng)而被注入模具的閉合型腔，經(jīng)過一定時間的冷卻或保壓，待塑料在模具型腔內(nèi)凝固定型后，注射機開合模機構動作，開啟模具推出塑件。第三章 塑料注射模具的結構設計3.1注射模結構選取和注射機的選擇注射模的分類方法很多，安注射模結構特征進行分類，可分為10種類型：（1）單分型面注射模；（2）雙分型面注射模；（3）帶有活動鑲件

23、的注射模；（4）斜滑塊側向抽芯注射模；（5）斜導柱側向分型與抽芯注射模；（6）自動卸螺紋的注射模；（7）定模設置推出機構的注射模；（8）無流道注射模；（9）帶定距分型拉緊機構的注射模；（10）層疊注射模本設計采用：單分型面注射模。因為塑件沒有外螺紋，也沒有側向抽芯。型腔數(shù)目的確定確定型腔數(shù)目的方法有很多，如根據(jù)鎖模力、根據(jù)最大注射量、根據(jù)制品的精度要求、根據(jù)經(jīng)濟性等等。這里選用根據(jù)最大注射量來確定型腔數(shù)目。由于該塑件的精度要求高，塑件尺寸較大，所以采用一模一腔的結構形式。分型面的設計分型面的選擇與塑件的幾何形狀及尺寸精度、脫模方法、后處理工序、模具類型、排氣條件、嵌件位置、澆口形式有關。分型面

24、的選擇有以下8原則：（1） 分型面應便于塑件制品的脫模（2） 分型面的選擇應有利于側面分型和抽芯（3） 分型面的選擇應保證塑件制品的質(zhì)量（4） 分型面的選擇應有利于防止溶料的流出（5） 分型面的選擇應有利于排氣（6） 分型面的選擇使成型零件便于加工（7） 分型面的選擇必須考慮注射機的技術參數(shù)（8） 分型面的選擇必須考慮對成型面積的影響為了使塑料制品的脫模和安裝嵌件的需要，模具型腔由兩部分或更多部分組成，這些可分離部分的接觸表面稱為分型面。分型面可能是垂直于合模方向，也可能平行于合模方向。分型面的形狀有平面和斜面，還有階梯面和曲面，現(xiàn)采用平面型分型面。其分型面結構圖3.1如下：如圖3.1型腔的配

25、置 這是模具結構總體方案的規(guī)劃和確定。因為一旦型腔布置完畢，澆注系統(tǒng)的走向和類型就已確定。在此基礎上可以選擇合適的標準模架。這里采用一模一腔，因此型腔一般在標準模架的中央。3.2 注射機選擇注射量的計算通過pro/e建模分析得塑件質(zhì)量屬性如圖所示。塑件的體積為：V塑=128.453cm3塑料質(zhì)量：m塑=p V塑=128.453*0.91=116.9gPP塑料的密度為0.91g/ cm3澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算由于澆注系統(tǒng)的凝料在設計之前不能確定準確的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗按照塑件體積的0.2倍1倍來估算。V總=1.3n V塑=1.3*1*128.453=167 cm3選用注射機根據(jù)總體積V=

26、 167cm3，初步選取XY-ZY-250型螺桿式注射成型機。XY-ZY-250型螺桿式注射成型機主要參數(shù)如下表所示項 目參 數(shù)項 目參 數(shù)理論注射量250 cm3移模行程500mm注射壓力130MPa定位孔的直徑125鎖模力1800kN噴嘴球半徑SR18mm最大模具厚度350mm噴嘴口孔徑4最小模具厚度200mm注射機的相關參數(shù)校核（1）鎖模力校核，塑件在分型面上的投影面積，A塑=13478 mm2A澆=0.2A塑=0.2*13478=2695.6mm2塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積A總= n（A塑+0.2A塑）=16173.6mm2F脹=A塑*P模=16173.6*30=485.20

27、8KNP模是型腔內(nèi)的平均壓力值為30MPa，可知該注射機的公稱鎖模力F鎖=1800KN，鎖模力安全系數(shù)K1=1.11.2，這里取K1=1.2，則K1F鎖=1.2*485.208=582.25KN<F鎖，所以注射機鎖模力滿足要求。（2）開模行程校核由于該模具是單分型面注射機模具，即S總=H1+H2+（510）mm，我們這里取最大值10mm，S總=132.5+（132.5+33）+10=305mm，又因為S注=500mm，所以S總<S注所以該注射機開模行程滿足要求。3.3澆注系統(tǒng)的設計3.3.1澆注系統(tǒng)的簡介注射模澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機噴嘴開始到型腔制件的進料通道，其作用如下：將塑

28、料熔體平穩(wěn)地引入型腔，并使之能填充型腔，并把注射壓力傳到型腔的各部分，以獲得組織致密，外形清晰，表面光潔和尺寸精度的塑件。同事也為了使型腔內(nèi)的氣體能順利地排出。3.3.2澆注系統(tǒng)的分類及組成澆注系統(tǒng)可分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩類。普通澆注系統(tǒng)的組成：1. 主流道：連接注射機噴嘴與分流道或型腔的進料通道；2. 分流道：是主流道與澆口之間的進料通道；3. 澆口：分流道與型腔之間窄小部分；4. 冷料穴：作用是儲存冷料，還有勾住主流道和分流道的冷凝料，將其保留在動模一側，便于脫模。熱流道澆注系統(tǒng)：是指在注射成型的整個過程中，模具澆注系統(tǒng)內(nèi)的塑料一直保持熔融狀態(tài)，澆注系統(tǒng)內(nèi)的塑料并不冷卻和固化，

29、從而避免產(chǎn)生澆注系統(tǒng)凝料物。3.3.3澆注系統(tǒng)設計的原則1. 排氣良好。使料流平穩(wěn)順利充滿型腔；2. 流程要短。減少壓力和熱量損失及塑料消耗量，同時縮短了沖模時間；3. 防止型芯變形和嵌件位移。應避免料流直沖較小的型芯和嵌件；4. 防止塑件翹曲變形和表面形成冷疤，冷斑等缺陷。應減輕澆口附近應力集中；5. 合理選擇冷料穴。3.3.4主流道的設計 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴注射出的熔體導入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動和開模時主流道凝料的順利撥出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和充模時間。另外，由于主流道與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復接觸，因

30、此設計中長設計成可拆更換的澆口套。（一） 主流道的尺寸計算：依據(jù)選擇的注射機參數(shù)部分尺寸（單位：mm）得：噴嘴直徑為4；主流道小端直徑d=注射機噴嘴直徑+（0.5-1）=4.5；主流道球面半徑SR=噴嘴球面半徑+（1-2）=18+2=20；球面配合高度h=5（一般為3-5mm）；主流道錐角a=4°；主流道長度L=60；主流道大端直徑D=8；(二)澆口套如圖3.23.4推出機構設計 推出機構就是使塑件從成型零件上脫出的機構。它的動作是通過注射機合模機構上的頂桿或液壓缸來完成的。3.5脫模機構的設計原則與選用（一） 脫模機構的設計原則（1） 盡量使塑料制品留在動模上，結構簡單可靠。（2）

31、 保證制品不變形不損壞（3） 保證制品外觀良好（4） 推出動作要準確、靈活，無干涉現(xiàn)象，且推出零件更換容易。（5） 合模時的正確復位3.6合模導向機構設計合模導向裝置是保證動模與定?；蛏夏Ｅc下模合模時正確定位的導向零件，合模導向裝置主要有導柱導向現(xiàn)采用導柱導向裝置。導向裝置的主要作用有：（1）導向作用（2）定位作用（3）承受一定的側向壓力3.7導柱導向機構的設計 (一)導柱的設計 （1）導柱類型的選用導柱的形式有帶頭導柱、帶肩導柱兩種。帶頭導柱，結構簡單，加工方便，用于簡單模具。小批量生產(chǎn)議案不需要用導套，而是導柱直接與模板中的導向孔配合。生產(chǎn)大批量時，也可在模板中設置導套，導向孔磨損后，只需

32、要更換導套即可。帶肩導柱，其結構較為復雜，用于精度要求較高、生產(chǎn)批量大的模具，導柱與導套相配合，導套固定孔直徑與導柱固定孔直徑相等，兩孔可同時加工，確保同軸度的要求。由于笨塑料模具結構簡單，屬于大批量生產(chǎn)，故選用帶肩導柱。（2）導柱的配合精度導柱、導套與模板制件固定部分采用H7/k6的過渡配合，導柱與導套間的滑動部分采用H7/g6的間隙配合。（3）導柱的數(shù)量及布置導柱應均勻設置在模具分型面的四周，為確保動模和定模只能按一個方向合模，導柱的不致方式采用對稱布置。本模具屬于中等的注射模，故現(xiàn)定導柱的數(shù)目為4個。（4）導柱的長度導柱的長度比型芯面高出8-12mm，以避免出現(xiàn)導柱未導正方向面型芯先進入

33、型腔。（5）材料 采用20鋼經(jīng)滲碳淬火或T8A鋼經(jīng)淬火處理，本例采用T8A，熱處理硬度為50-55HRC，抗拉強度為1719.2-2074.2Mpa。導柱固定部分表面粗糙度Ra為0.8um，導向部分表面粗糙度Ra為0.8-0.4um。（二） 導套的設計（1） 導套結構選擇選用典型結構直導套，結構簡單，加工方便。（2） 形狀為使導柱順利進入導套，在導套的前端應倒圓角。導柱孔最好作成同孔，以利于排孔內(nèi)的空氣及殘渣廢料。（3） 材料導套用與導柱相同的材料或銅合金等耐磨材料制造，其硬度一般低于導柱硬度，以減輕磨損，防止導柱或導套拉毛。導套固定部分和導滑部分的表面粗糙度一般為R0.8um。3.8排溢系統(tǒng)

34、的設計模具型腔在塑料填充過程中，除了模具型腔內(nèi)有空氣外，還有塑料受熱而產(chǎn)生的氣體，尤其是在告訴注射成型時，考慮排氣式必要的。當塑料熔體填充型腔時，必須順序排除型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱或凝固禪僧的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內(nèi)因各種原因而產(chǎn)生的氣體不被排除干凈，一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廊不清及充填缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會導致塑件局部炭化或燒焦，同時積存的氣體還會產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度。注射模成型時的排氣有以下四種方式：（1） 用配合間隙排氣（2） 分型面上開設排氣槽排氣（3） 利用排氣塞排氣（4） 強制性排氣 從模具結構的設計要求看，對塑料圓盒的設計將

35、采用配合間隙排氣的方式來排除氣體。3.9成型零件的結構設計及計算3.9.1成型零件的結構設計（1）凹模的結構設計。凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模結構的不同可將其分為整體式、整體嵌入式和鑲拼式四種。根據(jù)對塑件的結構分析，本設計中采用整體嵌入式凹模，如圖3.3所示。如圖3.3（2）凸模的結構設計（型芯）。凸模是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通常可以分為整體式和組成式兩種類型。該塑件采用整體式型芯，如圖所示，因塑件的抱緊力較大，所以設在動模部分。如圖3.4所示。如圖3.43.9.2成型零件鋼材的選用 根據(jù)對成型塑件的綜合分析，該塑件的成型零件要有足夠的剛度、強度、耐磨性及良好的抗疲勞性，同事考

36、慮它的機械加工性能和拋光性能。又因為該塑件為大批量生產(chǎn)，所以構成型腔的嵌入式凹模鋼材選用P20.對于成型塑件內(nèi)表面的型芯來說，由于脫模時與塑件的磨損嚴重，因此鋼材選用P20鋼，進行滲氮處理。3.9.3成型零件工作尺寸的計算采用相關公式中的平均尺寸法計算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按找塑件零件圖中給定的公差計算。（1）凹模徑向尺寸的計算DM1=（Ds+ Ds* Scp-3/4*）+/40 =(131+131*2%-3/4*2)+2/40=132.12+0.50式中：Scp為塑件的平均收縮率，查表得PP的收縮率為1%-3%，所以其平均收縮率Scp=（1%+3%）/2=2%,為塑件公差，/4為模具制造

37、公差。（2）凹模深度尺寸的計算HM1=（Hs+ Hs * Scp -2/3*）+/40 =(132.5+132.5*2%-2/3*2)+2/40=133.82+0.50HM1=（Hs+ Hs * Scp -2/3*）+/40 =(2.5+2.5*2%-2/3*0.2)+0.2/40=2.41+0.050 （3）型芯徑向尺寸的計算dM=（ds+ ds * Scp+3/4*）0-/4 =(124+124*2%+3/4*2)0-2/4=127.980-0.5（4）型芯高度尺寸的計算hM1=（hs+ hs * Scp +2/3*）0-/4 =(128+128*2%+2/3*2)0-2/4=131.89

38、0-0。5（5） 模具中心距Lm=（Lm + Lm * Scp）/8=（120+120*2%）2/8=122.40.253.9.4模具型腔側壁和底板厚度的計算1、按剛度條件計算 側壁和型腔底配合處間隙值為： 式中 p型腔內(nèi)單位面積熔體壓力； 型腔材料泊桑比，碳鋼取0.33；E型腔材料拉伸彈性模量，鋼彈性模量取2.1*105Mpa； R型腔外壁半徑；r型腔內(nèi)壁半徑。應使max ，則： =130mm；2、按強度條件計算壁厚為： =85mm；當p50Mpa、=0.05mm、=160Mpa時，剛度條件和強度條件的分界尺寸是r=86mm，內(nèi)半徑r>86mm時按剛度條件計算型腔壁厚；反之按強度條件計

39、算型腔壁厚。如圖3.53.10支撐零部件的設計塑料模的支撐零件包括動模板、定模板、動模固定板、定模固定板、墊塊等。動模底座和定模底座：是動模和定模的基底，也是固定式塑料模具與成型設備連接的模板。因此，底板的輪廊尺寸和固定孔必須與成型設備上模具的安裝相適應。另外還必須具有足夠的強度和剛度。1. 動模板和定模板：其作用是固定型腔、導柱等零件；2. 支承板：是墊在固定板背面的模板。作用是防止型腔、導柱的脫出，增強零件的穩(wěn)定性。支承板連接用螺釘緊固；3. 墊塊：其作用是使動模支承板與動模座板之間形成用于推出機構運動空間和調(diào)節(jié)模具總高度以適應成型設備上模具安裝空間對模具總高的要求。第四章 塑料注射模其它

40、設計4.1選標準模架根據(jù)選擇的注射機XS-ZY-250，以及型腔側壁厚、型腔尺寸及型腔位置尺寸可確定模架的結構形式和規(guī)格：BI-3030-125-Z2 GB/T 12556.1-1990定模板厚度：A=140mm；動模板厚度：B=40mm；墊塊厚度：C=160mm；模具外形尺寸：300mm*300mm*340mm；模具厚度：H模=125+A+B+C=125+140+40+160=465mm4.2成型零件材料選用成型零件材料選用要求（1） 機械性能良好（2） 拋光性能良好（3） 耐磨性和抗疲勞性能好（4） 具有耐磨性成型零件選用預硬鋼5NiSCa，不用進行熱處理直接可以進行切削加工。硬度在37-

41、42HRC為宜。因為成型零部件強度高、耐磨性好、熱處理變形小，而且塑件形狀簡單，尺寸不大。4.3注射模鋼種的選用零件名稱材料牌號熱處理方法硬度型腔、型芯Cr12淬火HRC5458墊板（支承板）45鋼淬火HRC4348動模板45調(diào)質(zhì)HB230270定模板45調(diào)質(zhì)HB230270動定模座板45調(diào)質(zhì)HB230270固定板45調(diào)質(zhì)HB230270頂板T10A、T8A淬火HRC5458澆口套T10A、T8A淬火HRC5055導柱20滲碳淬火HRC5055導套T10A、T8A淬火HRC5055斜導柱T10A、T8A淬火HRC5458鎖緊塊T10A、T8A淬火HRC5458頂桿T10A、T8A淬火HRC54

42、58復位桿T10A、45淬火HRC5458墊塊Q235、45鍛壓退火或調(diào)質(zhì)HB123235噴嘴45、A34.4最大注射壓力的校核 塑件的原料為PP，所需注射為40-80MPa，而所選注射機壓力為130MPa。所以注射壓力符合要求。4.5最大注塑量的校核注射機的最大注塑量應大于制品的質(zhì)量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機的實際注塑量最好是注塑機的最大注射量的80%，所以選用的注射機最大注塑量應滿足：nV塑+V澆0.8V機式中 V機注射機的最大注射量，250 cm3 V塑塑件的體積，該產(chǎn)品V塑=167cm3 V澆澆注系統(tǒng)體積，該產(chǎn)品V澆=0.56cm3 故 1*167+0.56=167

43、.560.8*250=200cm34.6模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核（一）模具閉合高度校核HMin注射機允許最小模厚=200mm；HMax注射機允許最大模厚=350mm；H模具閉合高度=340mm；故滿足HMax>H>HMin4.7開模行程校核由于該模具主要是液壓和機械聯(lián)合作用的鎖模機構，故開模行程的校核是屬于注射機最大開模行程SMax與模厚無關的校核。對于單分型面注射模，注射機的開模行程應滿足下式： HH1+H2+（5-10） H注射機最大開模行程=500mm；H1推出距離（脫模距離）H2包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度（mm）500132.5+（132.5+33）+10 滿足條件

44、。4.8脫模力的計算該制件為圓環(huán)形截面，脫模力計算公式為式中 r型芯平均半徑 r=62mmK2無量綱系數(shù)，其值隨f和而異，查表得，K2=1.0087 K1無量綱系數(shù)，其值隨和而異，查表得，K1=21.85 S塑料平均成型收縮率 S=2% E塑料的彈性模量，MPa，查表得E=1500MPa L塑件對型芯的包容長度，mm，L=131.89mm f塑件與型芯之間的摩擦因數(shù)，f=0.5模具型芯的脫模斜度，=1°塑料的泊松比，=0.33 A塑件型芯在垂直于脫模方向上的投影面積，A=13471.385mm2由上可得，脫模力4.9模具冷卻系統(tǒng)的設計（一）模具溫度對塑件制品質(zhì)量的影響模具溫度及其波動對制品的收縮率、尺寸穩(wěn)定性、力學行為、變形、應力開裂和表面質(zhì)量均有影響。模溫過低使熔體流動性差，制品輪廊不清晰，甚至不充滿型腔或形成熔接痕，制品表面不光澤，缺陷多，力學性能降低。（二）模具溫度對模塑周期的影響注射模具的溫度對塑料熔體的充模流動、固化定型、塑件的尺寸精度、力學性能都有影響。適當降低模具溫度，有利于縮短冷卻時間，提高生產(chǎn)效率，提高生產(chǎn)效率。冷卻系統(tǒng)的目的是通過控制模具的溫度，使注射成型具有良好的質(zhì)量。冷卻裝置的設計原