塑料機殼模具課程設計

1、<p><b>　　課 程 設 計</b></p><p>　　設計（論文）題目： </p><p>　　學 院 名 稱： 機械工程學院 </p><p>　　專

2、 業(yè)： 材料成型及控制工程 </p><p>　　班 級： </p><p>　　姓 名： 學 號 </p><p>　　指

3、導 教 師： 職 稱 </p><p>　　定稿日期： 年 月 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1引言1</b></p><p>　　2塑件成形工藝性分析2</p>

4、<p>　　2.1塑件的分析2</p><p>　　2.2塑件材料的確定5</p><p>　　2.3塑件材料的性能分析5</p><p>　　2.4塑件的脫模斜度6</p><p>　　2.5分型面的設計6</p><p>　　2.6確定型腔數量及型腔布局8</p><p&g

5、t;　　2.7模架的選擇9</p><p>　　2.8模具零件材料的選擇11</p><p>　　2.9注射機型號的選擇11</p><p>　　2.10注射機有關工藝參數的校核13</p><p>　　2.11本章小結15</p><p>　　3澆注系統的設計16</p><p>

6、　　3.1主流道的設計16</p><p>　　3.2冷料穴的設計18</p><p>　　3.3分流道的設計19</p><p>　　3.4澆口的設計21</p><p>　　3.5本章小結22</p><p>　　4模具成型零部件的設計23</p><p>　　4.1型腔的結構設

7、計23</p><p>　　4.2型芯的結構設計24</p><p>　　4.3成型零部件的工作尺寸的計算26</p><p>　　5合模導向機構的設計29</p><p>　　5.1導向機構的總體設計29</p><p>　　5.2導柱設計29</p><p>　　5.3導套的設計

8、30</p><p>　　5.4本章小結31</p><p>　　6脫模頂出機構的設計32</p><p>　　6.1脫模推出機構的設計原則32</p><p>　　6.2頂桿頂出機構32</p><p>　　6.3脫模力的計算與校核33</p><p>　　6.4本章小結33&l

9、t;/p><p>　　7冷卻系統的設計34</p><p>　　7.1 冷卻水管的工藝計算34</p><p>　　7.2 冷卻水管的結構設計35</p><p>　　8模具的工作過程原理36</p><p><b>　　參考文獻38</b></p><p><

10、b>　　1引言</b></p><p>　　在現代化的生產當中，模具是用來生產各種大批量產品和日用生活品的重要工藝裝備，它以其特定的形狀經過一定的方式方法使原料成型。由于模具成型具有質量好、產量多、省材料和成本低等特點，現如今已經在國民經濟各個部門得到應用，特別是汽車、航天航空、機械制造、家用電器、儀器儀表和石油化工以及輕工日用品等部門。因為模具是塑料成型加工的一種重要的工藝裝備，因此模具生產的

11、最終產品的價值是模具自身價值的幾十倍、上百倍，所以說國民經濟的基礎工業(yè)是模具工業(yè)，模具的生產技術水平的高低，無形之中已經變成衡量一個國家產品制造業(yè)水平高低的重要標志。由于塑料模具工業(yè)快速發(fā)展，我國今后塑料模具的發(fā)展速度必將大于模具工業(yè)總體的發(fā)展速度。塑料模具生產在向著規(guī)?；同F代化發(fā)展的同時，更加專業(yè)和精度高是一個必然的發(fā)展趨勢。從技術層次上來說，是為了滿足用戶對模具制造的 “精度高”、“質量好”、“交貨期短”、“價格低”的要求。[1]

12、</p><p>　　我們需要通過對塑件材料、質量、體積的分析與計算，合理的選用注塑機型號，并對注塑機各個參數進行校核，設計出一副經濟，合理，適用的塑料注塑模具。</p><p>　　我國的模具標準化程度與國外相比較，還有一定的差距，國外通常為七成到八成，而我國只有三成左右。假如可以廣泛應用模具標準件，將會縮短模具設計制造周期四分之一以上，而且可減少由于使用者自制模具件而導致的工時浪費。應

13、用計算機輔助繪圖技術設計模具已經較為普遍，推廣和使用模具標準件，能夠在一定程度上實現部分資源的共享，這將會大大減少模具設計的工作量和工作時間，對于發(fā)展計算機輔助繪圖技術、提高模具的精密度有著重要的意義。</p><p>　　2塑件成形工藝性分析</p><p><b>　　2.1塑件的分析</b></p><p><b>　　2.1.

14、1塑件</b></p><p>　　如圖2-1所示：圖中尺寸為塑料機殼塑件實際測量尺寸。</p><p>　　圖2-1 塑料機殼塑件產品圖</p><p>　　2.1.2塑件的結構及成形工藝性分析</p><p>　?。?）結構分析如下：該塑件是塑料機殼，外形為薄壁不規(guī)則體，制件表面有加強筋、孔、錐柱圓柱等一系列結構，所以在模具

15、設計和制造上要有精度的定位措施和良好的加工工藝以保證塑件精度。由于該塑件為中型薄壁件，為保證在頂出塑件時不在產品顯眼處留下痕跡影響美觀，所以在塑件底面腹部用18根頂針同時頂出塑件，見圖2-2。</p><p>　　圖2-2塑件頂針頂出示意圖</p><p>　?。?）成型工藝分析如下：</p><p>　　由于該塑件產品的外表面要求平整、光潔、美觀棱角清晰，所以將分

16、型面設置在塑件產品的底面最大截面處，具體見下一章節(jié)分型面的分析。 </p><p>　　精度等級：采用高精度MT2級；</p><p>　　脫模斜度：該塑料件長度為198mm，寬度為98mm，雖然由于原料在注射時流動性比較好，但是型腔和型芯與塑件接觸面積較大,頂針頂出塑件需要克服塑件與型腔和型芯之間的摩擦力較大，因此，塑件脫模斜度為3°。</p><p>

17、　　（3）塑件的成型工藝參數確定的三大要素：溫度、壓力和時間。</p><p>　　溫度：注射成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度等。</p><p>　　料筒溫度：料筒溫度的選擇應保證塑料塑化良好順利注射，而不會引起塑料分解</p><p>　　噴嘴溫度：料筒和噴嘴溫度的選擇應與其它工藝條件相配合。料筒和噴嘴溫度對成型條件及塑件的物理力學性能影響

18、十分顯著。</p><p>　　模具溫度：模具溫度對塑件的內在性能和表現質量有很大影響。模具溫度根據塑件是否結晶、塑件的尺寸和結構要求等確定的。</p><p>　　壓力：注射成型過程中的壓力包括塑化壓力和注射壓力兩種，它們都直接影響塑</p><p>　　料的塑化和塑件的質量。</p><p>　　塑化壓力:注射過程中塑化壓力的大小是隨塑桿

19、的設計、塑件質量的要求以及塑件的種類等的不同而異。</p><p>　　注射壓力:注射壓力的大小取決于注射成型機的類型、模具結構、塑件壁厚、塑件種類和注射成型工藝等。</p><p>　　時間： 一次注射成型周期包括注射時間（充模時間和保壓時間）、閉模冷卻時間。</p><p>　　生產中充模時間為3～5s。注射時間中的保壓時間所占比例較大，約為20～</p&

20、gt;<p>　　120s。在澆口處熔料凝結之前，保壓時間的長短對塑件尺寸精度有直接影響，而澆口處凝結之后則無影響。保壓時間以塑件的收縮波動范圍最小的時間為準。</p><p>　　冷卻時間取決于塑件厚度，塑件的熱性能和結晶性能，以及模具溫度。冷卻時間約為30～120s。冷卻時間過長會對復雜塑件造成脫模困難。溫度、壓力和時間。這三大成型工藝控制因素都需要根據塑料品種、塑件壁厚和形狀以及模具結構來選定

21、。[2]</p><p>　　2.2塑件材料的確定</p><p>　　考慮到塑料機殼的工作條件，是在日常用品中使用，且與人們生活有關，因此必須要無毒，無臭，無味的材料制成。又由于是用手觸摸使用，必須耐酸、穩(wěn)定性要好；硬度、耐磨性、抗拉強度要高，綜合的機械性能要好。擁有這些條件的塑料一般第一考慮：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（英文名稱:Acrylonitrile Butadiene Styren

22、e ，稱：ABS）。</p><p>　　2.3塑件材料的性能分析</p><p><b>　　2.3.1使用性能</b></p><p>　　綜合性能良好，沖擊強度較高，化學穩(wěn)定性，電性能良好。適于制作一般機械零件、減摩耐磨零件、家用塑料制品件、傳動零件和電訊結構零件。</p><p><b>　　2.3.2

23、成型性能</b></p><p>　?。?）無定性料，流動性中等，比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好，溢邊值為0.04毫米左右。</p><p>　?。?）吸濕性強，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件須經長時間的預熱干燥。</p><p>　?。?）成型時宜取高料溫、高模溫，但料溫過高易分解（分解溫度為≧250℃）。</p><

24、;p>　　2.3.3 ABS的主要性能指標</p><p>　　ABS塑料主要的性能指標： </p><p>　　密度 (g.cm-3) 1.02-1.14 </p><p>　　收縮率 % 0.3~0.8</p><p>　　熔 點 ℃

25、 130~160</p><p>　　熱變形溫度 45N/cm 65~98</p><p>　　彎曲強度 Mpa 80</p><p>　　拉伸強度 MPa 35~49</p><p>　　拉伸彈性模量 GPa 1.8</p>&l

26、t;p>　　彎曲彈性模量 Gpa 1.4</p><p>　　壓縮強度 Mpa 18~39</p><p>　　缺口沖擊強度 kJ/㎡ 11~20</p><p>　　硬 度 HR R62~86[3]</p><p>　　2.4塑件的脫模

27、斜度</p><p>　　2.4.1脫模斜度的意義和影響</p><p>　　通常情況下塑件在冷卻后會產生一定的收縮，會產生包緊力，該力作用在凸?；蛘叱尚偷男托旧?；也可粘附作用，塑件是緊貼在凹模的型腔內或包在型芯上。為了容易脫模，還要防止塑件表面在脫模時刮傷和擦毛，在設計的時候塑件表面沿脫模方向一般具有合理的脫模斜度。</p><p>　　2.4.2脫模斜度的確定&

28、lt;/p><p>　　本設計中采用3°的拔模斜度，這樣從外表面到內表面，模具的脫模斜度基本正常，能保證正常的脫模斜度要求</p><p><b>　　2.5分型面的設計</b></p><p>　　2.5.1分型面的選擇原則</p><p>　　模具上用以取出塑件和澆注系統凝料的可分離的接觸表面成為分型面。分型面

29、是決定模具結構形式的重要因素，并且直接影響著塑料熔體的流動、充填性能及塑件的脫模。分型面的選擇受到塑件的形狀、壁厚、尺寸精度，及塑件在模具內的成型位置、脫模方法、澆口的形式及位置、模具類型、模具排氣、模具制造及其成型設備結構因素的影響。本次設計，分型面的選擇考慮七個方面：</p><p>　?。?）分型面應設置在塑件外形最大輪廓處，便于脫模，否則塑件無法取出。</p><p>　?。?）

30、考慮塑件的外觀，使得分型面產生的飛邊易于清除且不影響塑件的外觀。</p><p>　?。?） 分型面的選擇應保證塑件的尺寸精度要求。</p><p>　?。?） 有利于防止溢料，考慮飛邊在塑件上的位置。</p><p>　?。?） 分型面選擇應考慮排氣效果，所以應盡量設置在塑件熔體充滿的末端處，這樣分型面就可以有效排除型腔內積聚的空氣。</p><

31、;p>　　（6） 考慮脫模斜度對塑件尺寸的影響。</p><p>　?。?） 使成型零件便于加工。</p><p>　　2.5.2分型面的選擇</p><p>　　在前面章節(jié)塑件成型分析中得知塑件脫模斜度為3°，對于拔模斜度小或塑件較高時，為了便于脫模，可將分型面選在塑件底部最大截面處，且塑件外形無明顯分型的痕跡。</p><p&

32、gt;　　分型面選擇與開模方向垂直，且設置在塑件產品底部最大截面處，塑件產品比較容易取出，如圖2-3所示。此處分模，塑件產品脫模行程最小，脫模力減小，使得塑件容易順利脫模；而且分型面設置在此處，使得整個塑件的排氣間隙增加，容易排出型腔內的氣體，避免成型不飽滿等缺陷；而且分型面處產生的飛邊在塑件的底部處，不易察覺、不影響美觀，容易去除且使得塑件外觀無缺陷，整個塑件成型精度比較高，模具結構也比較簡單。</p><p>

33、;　　圖2-3 分型面形式以及位置</p><p>　　2.6確定型腔數量及型腔布局</p><p>　　2.6.1型腔數量的確定</p><p>　　當塑件分型面確定后，就需要考慮是采用單腔模還是多型腔模，型腔數的確定，主要跟注射機的最大注射量、額定鎖模力、塑化速度、制品的精度要求、生產的經濟性等因素有關，該塑件生產批量為大批量生產，故可采用一模多腔的結構形式。同

34、時，考慮到模具結構尺寸與塑件尺寸之間的關系，加之制造成本和經濟利益的因素，決定選用一模兩腔的模具結構形式。</p><p><b>　　2.6.2型腔布局</b></p><p>　　A.型腔排列的一般原則</p><p>　?。?） 流動長度要適當，流道廢料盡量少，澆口位置要合適統一，進料要平衡，還要使型腔壓力平衡；</p>&

35、lt;p>　?。?） 排位應保證流道、澆口套距定模型腔邊緣有一定距離，以滿足封膠要求；</p><p>　?。?） 排位應滿足模具結構等的空間要求；</p><p>　　（4） 為了使模具達到較好的冷卻效果，排位應注意螺釘、推桿對冷卻水孔的影響，預留冷卻水孔的位置； </p><p>　?。?） 排位要盡可能緊湊，以減小模具的外形尺寸，且長寬比例要適中，同時

36、也要考慮注射機的要求。[5] </p><p>　　B.型腔排列形式的確定主要跟注射機的最大注射量、額定鎖模力、塑化速度、制品的精度要求、生產的經濟性等因素有關。一模多穴排位時，要考慮到進膠的平衡性，如果有行位應優(yōu)先考慮朝X或Y 方向運動便于加工。產品之間沒有流到時，可適當縮小產品之間的間距，最小間距可以做到50-100mm，若有流到通過，則間距做到100-150mm。綜合考慮上述排列原則及加工難度、經濟

37、性、效率、成本等因素，又由于本設計選擇的是一模兩腔，故采用縱向上下對稱排列，如圖2-4：</p><p>　　圖2-4 型腔布局圖</p><p><b>　　2.7模架的選擇</b></p><p>　　由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根據成型零件尺寸結合標準模架，選用CI-4055-A106-B85-C120(GB/T12556-20

38、06)此種較合適的標準模架，其基本結構如圖2-5所示,模架的各模板尺寸如表2-1所示。[6]</p><p>　　圖 5 模架結構示意圖 </p><p><b>　　表2-1各模板尺寸</b></p><p><b>　　單位：mm</b></p><p>　　2.8模具零件材料的選擇<

39、/p><p>　　由于該模具為一模兩腔，考慮到型腔型芯加工的方便性、維修更換零件的方便性，型腔型芯采取組合嵌入式結構，又考慮到型腔型芯是直接與塑膠接觸的零件，對材料的剛硬度和耐腐蝕性有比較高的要求，因此型腔型芯的材料要比定動模板的材料好，因此型腔型芯選用比較好的進口模具不銹鋼S136H，而定動模板選用國產材料2Cr13。模具中其他模板及零件的選材見表2-2。</p><p>　　表2-2 各零

40、件選材表</p><p>　　2.9注射機型號的選擇</p><p>　　注射模是安裝在注射機上使用的工藝裝備，因此設計注塑模時應該詳細了解注射機的技術規(guī)范，才能設計出符合要求的模具。</p><p>　　注射機規(guī)格的確定主要是根據塑件的大小及型腔數目和排列方式，在確定模具結構形式及初步估算外形尺寸的前提下，設計人員應對模具所需的注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、

41、最大和最小模具厚度、推(頂)出形式、推出位置、推出行程、開模距離等進行計算。根據這些參數選擇一臺和模具相匹配的注射機，倘若用戶已提供了注射機的型號和規(guī)格，設計人員必須對這些參數進行校核，倘若不能滿足要求，則必須自己調整或與用戶取得商量再進行調整。</p><p>　　2.9.1對塑件體積、質量的計算</p><p>　　對于該設計，用戶提供了塑件的圖樣及尺寸，使用UG軟件畫出三維實體圖，軟

42、件能自動計算出所畫圖形體積，ABS密度平均值1.05g/cm3</p><p>　　塑件體積 V1 ≈98.59cm3</p><p>　　塑件質量 m1 ≈ =1.05×98.59≈103.5g</p><p>　　2.9.2澆注系統凝料體積的初步計算</p><p>　　可按塑件體積的0.6倍估算，所以澆注系統凝料體積為：

43、</p><p>　　V2= V1×0.6＝103.5×0.6 ≈ 62.1cm3</p><p>　　2.9.3該模具一次注射所需塑料</p><p>　　體積 V0 = 2V1+V2 = 2×103.5+62.1 ≈269.1cm3</p><p>　　質量 m0 = = 1.05

44、15;269.1 ≈ 282.6g</p><p>　　2.9.4注射機型號的選定</p><p>　　近年來我國引進注射機型號很多，國內注射機生產廠的新機型也日益增多。掌握使用設備的技術參數是注塑模設計和生產所必需的技術準備。在設計模具時，最好查閱注射機生產廠家提供的《注射機使用說明》上標明的技術參數。根據以上計算一次注射量以及考慮到塑件品種、塑件結構、生產批量及注射工藝參數、注射模具尺

45、寸大小等因素，由以上數據計算數據知，該模具一次注塑所需98.59cm3塑料，該模具的整體尺寸為550x450x391mm(LxHx厚度)參考設計手冊初步選定型號為XS—ZY-1000型臥式螺桿注射機的主要技術參數，見下表2-3：[7]</p><p>　　表2-3 XS—ZY-1000型螺桿式注射機的主要技術參數</p><p>　　2.10注射機有關工藝參數的校核</p>

46、<p>　　2.10.1注射機的工藝參數的校核</p><p><b>　　（1）注射量校核</b></p><p>　　注射量以容積表示,最大注射容積為</p><p>　　0.85×1000=850 cm3</p><p>　　式中 ---模具型腔和流道的最大容積（cm3）；</p>

47、;<p>　　V ---指定型號與規(guī)格的注射機注射量容積（cm3），該注射機為1000cm3；</p><p>　　---注射系數，取0.75～0.85，該處取0.85。</p><p>　　每次注射的實際注射量容積應滿足，而＝269.1cm3, 0.85×1000=850cm3 ,故符合要求。</p><p>　　（2）最大注射壓力的校核&

48、lt;/p><p>　　注射機的額定注射壓力即為該機器的最高壓力Pmax=121,應該大于注射成型所需用的注射壓力,即</p><p>　　式中 ——安全系數，常?。?.25～1.4。實際生產中，該塑件成型時所需注射壓力為50～60。代值計算符合要求。</p><p>　　2.10.2 安裝尺寸的校核</p><p><b>　　

49、（1）噴嘴尺寸</b></p><p>　?、僦髁鞯赖男《酥睆紻大于注射機噴嘴d,通常為</p><p>　　D=d+(0.5～1)mm</p><p>　　在該注射機中d=3.0mm,在該模具中D=3.5mm,符合要求。</p><p>　?、谥髁鞯廊肟诘陌记蛎姘霃絊R0應大于注射機噴嘴球半徑SR，通常為

50、 </p><p>　　SR0＝SR+(1～2)mm</p><p>　　在該注射機中SR=15mm,在該模具中SR0=16mm,符合要求。</p><p><b>　　（2）定位圈尺寸</b></p><p>　　該模具中定位圈安裝孔尺寸為Φ100mm,定位圈尺寸為Φ99.8mm，兩者之間從呈較松動的間隙配合

51、，符合要求。</p><p>　　（3）最大與最小模具厚度</p><p>　　參考我國塑料注塑模具模架國家標準，在2006年發(fā)布的《塑料注塑模模架技術條件》(GB/T12556-2006)和《塑料注塑模架》(GB/T12555-2006) ，前者適用于模板尺寸小于560mm×900mm的模架；后者適用于模板尺寸為630mm×630mm至1250m×1250m

52、m的模架。本模具采用的型號為CI-4055-A106-B85-C120(GB/T12556-2006)的標準模架，模具的外形尺寸為550mm×450mm，模具閉合高度H=391mm。查資料得XS—ZY-1000型注射機拉桿空間尺寸為650mm×550mm,即動、定模模板最大安裝尺寸為650mm×550mm，允許模具的最小厚度Hmin=300mm,最大厚度Hmax=700mm。即模具的外形尺寸550mm

53、15;450mm在注射機動、定模模板最大安裝尺寸650mm×550mm的空間范圍內，由附件總裝圖測量知該模具閉合高度度H=391mm滿足Hmin≤H≤Hmax的安裝條件，故該模具滿足XS—ZY-1000型螺桿式注射機的安裝要求。[8]</p><p>　　2.10.3 開合模行程和推出機構的校核</p><p>　?。?）開合模行程校核</p><p>　

54、　注射機的開模行程是有限的，取出制品所需的開模距離必須小于注射機的最大開模距離，本模具為單分型面注射模具，XS—ZY-1000型螺桿式注射機的最大開模行程與模厚有關，校核關系為</p><p><b>　　L>S+Hmax</b></p><p>　　式中L—注射機動模板的開模行程（mm）,在該注塑機中其值為700mm, </p><p>

55、;　　S—移動模板行程（mm）,取55mm</p><p>　　Hmax—模具最大厚度（mm）,其值為</p><p>　　Hmax=391mm（附件總裝圖測量所得），</p><p>　　上式右邊391+55=446mm<700mm，符合要求。</p><p><b>　?。?）推出機構校核</b></p&

56、gt;<p>　　該注射機推出行程為70mm,大于H1=65mm（附件總裝圖測量得知）,符合要求。</p><p>　　以上分析證明：XS—ZY-1000型螺桿式注射機能滿足要求，故可以采用。[9]</p><p><b>　　2.11本章小結</b></p><p>　　本章設計了塑件材料、注塑機型號、模具脫模斜度、模具分型面、

57、模具模架和注塑機重要參數的校核等，最終確定了最理想的方案。并在圖上給出參考的指示。</p><p><b>　　3澆注系統的設計</b></p><p>　　澆注系統是引導塑料熔體從注射機噴嘴到模具型腔的進料通道，具有傳質、傳壓和傳熱的功能，對塑料質量影響很大，它的作用是：將塑料熔體均勻地送到每個型腔，并將注射壓力有效地傳送到型腔的每個部位，以獲得形狀完整、質量優(yōu)良的

58、塑件。它分為普通流道系統和熱流道澆注系統。</p><p>　　在設計澆注系統之前必須確定塑件成型位置,澆注系統的設計是注塑模具設計的一個重要的環(huán)節(jié)，它對注塑成型周期和塑件質量（如外觀，物理性能，尺寸精度）都有直接的影響，設計時必須按如下原則：</p><p>　　A、型腔布置和澆口開設部位力求對稱，防止模具承受偏載而造成溢料現象。</p><p>　　B、型腔和澆

59、口的排列要盡可能地減少模具外形尺寸。</p><p>　　C、系統流道應盡可能短，斷面尺寸適當（太小則壓力及熱量損失大，太大則塑料耗費大）；盡量減少彎折，表面粗糙度要低，以使熱量及壓力損失盡可能小。</p><p>　　D、對多型腔應盡可能使塑料熔體在同一時間內進入各個型腔的深處及角落，及分流道盡可能平衡布置。滿足型腔充滿的前提下，澆注系統容積盡量小，以減少塑料的耗量。</p>

60、<p>　　該模具采用普通流道澆注系統，包括主流道、分流道、冷料穴、澆口。</p><p><b>　　3.1主流道的設計</b></p><p>　　主流道是塑料熔體進入模具型腔時最先經過的部位，它將注塑機噴嘴注出的塑料熔體導入分流道或型腔，其形狀為圓錐形，便于熔體順利的向前流動，開模時主流道凝料又能順利拉出來，主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度

61、和充模時間，由于主流道要與高溫塑料和注塑機噴嘴反復接觸和碰撞，通常不直接開在定模上，而是將它單獨設計成主流道套鑲入定模板內。主流道套通常用高碳工具鋼制造并熱處理淬硬，本次設計采用3Cr13。</p><p>　　主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴射出的熔體導入分流道或型腔中,在臥式或立式注射機用模具中，主流道垂直于分型面。塑件外表面不許有澆口痕，又考慮取料順利，對塑件與澆注系統聯接處能自動剪斷

62、，為了方便于拉出流道中的凝料，將主流道設計成圓錐形，錐度為2°，過大會造成流速減慢，易成渦流，內表面的粗糙度為Ra0.8um,以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。</p><p>　　3.1.1主流道尺寸</p><p>　　主流道小端直徑 D＝ 注射機噴嘴直徑＋（0.5～1） </p><p>　　＝ 3＋（0.5～1），取D=3.5mm<

63、;/p><p>　　主流道球面半徑:為使熔融塑料完全進入主流道而不溢出，應使主流道與注射機的噴嘴緊密對接，主流道對接處設計成半球形凹坑,主流道球面半徑SR0=注射機噴嘴球頭半徑SR＋（1～2）＝15＋（1～2），取SR0＝16mm </p><p>　　球面配合高度 由于小端前面是球面，其深度為3~5mm。取h = 3mm。</p><p><b>　　主流

64、道大端直徑 </b></p><p>　?。ò脲F角為1º～2 º，此模具設計中?。? º），=6.28mm</p><p>　　澆口套總長L0=57.096mm</p><p>　　3.1.2主流道襯套的形式</p><p>　　主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模

65、具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口道，以便有效的選用優(yōu)質鋼材單獨進行加工和熱處理，常采用碳素工具鋼或高硬度模具鋼等，在此選擇3Cr13,熱處理硬度為48HRC～52HRC,如圖3-1所示。由于該模具主流道較長，定位圈和襯套設計成分體式較宜，定位圈的選材和熱處理要求同澆口套一樣，其定位圈結構如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-1澆口套3D結構示意圖</p><p>

66、　　圖3-2定位圈3D結構示意圖</p><p><b>　　3.2冷料穴的設計</b></p><p>　　3.2.1主流道冷料穴的設計</p><p>　　注塑機未注射塑料之前，噴嘴最前面的熔體塑料的溫度較低，形成冷凝料頭，為了防止這些冷料進入型腔而影響塑件質量，在進料口的末端的定模板上開設一洞穴或者在流道的末端開設洞穴，這個洞穴就是冷料穴

67、。由于該模具的分型面在產品底面，冷料穴應該開在進料口的末端及動模板上，開模時，冷料穴中的凝料及塑件同時被頂針和拉料桿拉出。</p><p>　　該模具采用Z字變異形拉料桿的結構形式。冷料穴的作用是儲存因兩次注塑間隔而產生的冷料頭以及熔體流動的前鋒冷料，防止冷料進入型腔而形成冷接縫。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直徑，長度約為主流道大端的直徑。為了使主流道凝料能順利地從主流道襯套中脫出，往往是冷料穴兼有開模時將主

68、流道凝料從主流道拉出而附在動模一邊的作用。冷料穴及拉料桿3D結構示意圖見圖3-3。</p><p>　　圖3-3冷料穴結構示意圖</p><p><b>　　3.3分流道的設計</b></p><p>　　分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開在分型面上，起分流和轉向的作用。</p><p>　?。?）在保證足夠的注塑壓

69、力使塑料熔體能順利的充滿型腔的前提下，分流道截面積與長度盡量取小值，分流道轉折處應以圓弧過度。</p><p>　?。?）分流道較長時，在分流道的末端應開設冷料穴。對于此模來說在分流道上不須開設冷料穴。</p><p>　?。?）分流道的位置可單獨開設在定模板上或動模板上，也可以同時開設在動，定模板上，合模后形成分流道截面形狀，本模設置在定模板上。</p><p>

70、　?。?）分流道與澆口連接處應加工成斜面，并用圓弧過度。</p><p>　　3.3.1分流道的布置形式</p><p>　　分流道在分型面上的布置與前面所述型腔排列密切相關，有平衡式和非平衡式兩種，此塑件模具中，為保證各型腔均衡送料和同時充滿整個型腔，使各型腔的塑件力學性能基本一致 ，采用平衡均布式。見圖3-4</p><p>　　3.3.2分流道的長度 <

71、/p><p>　　根據型腔在分型面上的排布情況，分流道可分為一次分流道、二次分流道甚至三次分流道，分流道長度應盡量短，且少彎折，以便減少壓力損失和熱量損失，節(jié)約塑料的原材料和能耗。分流道的長度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口位置，從在輸送熔料時減少壓力損失，熱量損失和減少澆道凝料的要求出發(fā)，應力求縮短。根據該模具的結構形式，由設計圖中得該模具分流道的長度為單邊為53.7mm，分流道總長度為L=2×53.7

72、＝107.4mm。</p><p>　　圖3-4分流道的分布位置</p><p>　　圖3-5分流道截面3D示意圖</p><p>　　3.3.3分流道的形狀及尺寸</p><p>　　為了便于加工及凝料的脫模，分流道大多設置在分型面上。工程設計中的截面形狀應盡量使其比表面積（流道表面積與其體積之比）盡量小，在溫度較高塑料熔體和溫度相對較低的

73、模具之間提供較小的接觸面積，以減少熱量損失。常采用的分流道截面形式有圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等幾種形式。圓形截面的比表面積最小，但需開設在分型面的兩側，在制造時一定要注意模板上兩部分形狀對中吻合；梯形及U形截面分流道加工較易，且熱量損失與壓力損失均不大，為常用的形式；半圓形截面分流道需用球頭銑刀加工，其表面積比梯形和U形截面分流道略大，在設計中也有采用；矩形截面分流道因其比表面積較大，且流動阻力也大，故在設計中不常采用。為方便模具

74、分流道的加工，開設半圓形分流道最好，其半徑為4.2mm，分流道截面圖見圖3-5。但在加工和安裝時應注意兩個半圓的同心度和最大錯位距離。</p><p>　　3.3.4分流道的表面粗糙度</p><p>　　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)較理想，因此分流道的內表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.63～1.6，這樣表面稍有不光滑，有助于增大塑料熔體

75、的外層流動阻力。避免熔流表面滑移，使中心層具有較高的剪切速率。此處Ra＝1.25。</p><p><b>　　3.4澆口的設計</b></p><p>　　澆口是連接流道與型腔之間的一段細短通道，它是澆注系統中截面尺寸最小且長度最短的部分，是澆注系統的關鍵部位。其作用表現為：由于塑料熔體為非牛頓液體，通過澆口時剪切速率增加，同時熔體的內摩擦加劇，使料流的溫度升高、黏

76、度降低，從而提高了塑料的流動性，有利于充型。同時在注射過程中，塑料充型后在澆口處及時凝固，防止熔體的倒流，成形后也便于塑件與整個澆注系統的分離。但是澆口的尺寸過小會使壓力損失增大，冷凝加快，補縮困難。澆口的形狀、位置和尺寸對塑件的質量影響很大。澆口截面積通常為分流道截面積的0.07倍～0.09倍，澆口截面積形狀多為矩形和圓形兩種，澆口長度為0.5mm～2.0mm。澆口具體尺寸一般根據經驗確定，取其下限值，然后在試模時逐步修正。</

77、p><p>　　3.4.1澆口類型及位置的確定</p><p>　　該模具是中小型塑件的多型腔模具，同時從所提供塑件圖樣中可看出，在塑料機殼的側面中心處設置側澆口比較合適。側澆口開設在分型面上，從型腔（塑件）外側面進料，側澆口是典型的矩形截面澆口，能很方便的調整充模時的剪切速率和澆口封閉時間，因而又成為標準澆口。這類澆口加工容易，修整方便，并且可以根據塑件的形狀特征靈活的選擇進料位置，因此它是

78、廣泛使用的一種澆口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具。</p><p>　　3.4.2澆口結構尺寸的經驗計算</p><p>　　側澆口各數據的經驗取值</p><p>　　參照其它同種塑料的其他塑件產品的模具的澆口經驗值初步確定側澆口各尺寸：</p><p>　　高度 長度 寬度 </p><p>　

79、　其尺寸實際應用效果如何，應在試模中檢驗與改進。[11]</p><p><b>　　3.5本章小結</b></p><p>　　本章對模具的澆注系統進行了設計，對主流道和分流道以及澆口等進行了計算和驗證。</p><p>　　4模具成型零部件的設計</p><p>　　在模具中，成型零部件是決定產品塑件的幾何形狀與尺寸

80、的零部件，包括凸模、凹模、行位和斜頂等。</p><p>　　4.1型腔的結構設計</p><p>　　由于該設計中的型腔是比較小的，一些突出的和凹槽的地方加工的時候容易破損。所以整體采用了小塊批量加工，多做幾個零件備用，也可以在今后使用中零件損壞時及時更換。在此次設計過程中，因為塑件的形狀為不規(guī)則的曲面形狀，所對應的凹模形狀也不規(guī)則，故凹模的加工有一定難度，考慮到型腔加工的方便性、維修更

81、換零件的方便性，凹模采取組合嵌入式結構，如下圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1凹模組合式及尺寸示意圖</p><p>　　4.2型芯的結構設計</p><p>　　由于該設計中的型芯是比較小的，一些突出的和凹槽的地方加工的時候容易破損。所以整體采用了小塊批量加工，多做幾個零件備用，也可以在今后使用中零件損壞時及時更換。在此次設計過程中，因為塑件的形狀為不規(guī)

82、則的曲面形狀，所對應的凹模形狀也不規(guī)則，故凸模的加工也有一定難度，考慮到型芯加工的方便性、維修更換零件的方便性，凸模也采取組合嵌入式結構，如下圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2凸模（型芯）組合式及尺寸示意圖</p><p>　　4.3成型零部件的工作尺寸的計算</p><p>　　4.3.1型腔的工作尺寸的計算</p><p>&l

83、t;b>　　（公式6.5）</b></p><p>　　式中 ——模具成型零件在常溫下的實際尺寸；</p><p>　　——塑件的計算收縮率，由查閱ABS塑件的收縮率經驗曲線可知，此塑件的平均收縮率為0.6%；</p><p>　　——塑件在常溫下的實際尺寸；</p><p>　　——修正系數，由于實際應用中影響模具

84、磨損的因素復雜多變，一般不考慮此處修正，所以X取0；</p><p>　　δz –此塑件選用IT7級，參考表4-1。</p><p>　　模具成形零件的制造公差，它直接影響塑件的尺寸公差，成形零件的精度高，則塑件的精度也高。模具設計時，成形零件的制造公差δz 可選為塑件公差△的1/3-1/14，或選IT7級左右公差精度，表面粗糙度Ra為0.8-0.4um。[11]</p>&

85、lt;p>　　型腔重要尺寸計算見下表4-2。</p><p>　　表4-1模具成形零件制造公差值</p><p>　　表4-2 型腔重要尺寸計算表</p><p>　　4.3.2型芯工作尺寸的計算</p><p>　　型芯的工作尺寸的計算同型腔一樣，如下表4-3：</p><p>　　表4-3 型芯重要尺寸計算表

86、</p><p>　　5合模導向機構的設計</p><p>　　當采用標準模架時，因模架本身帶有導向裝置，一般情況下，設計人員只要按模架規(guī)格選用即可。若需采用精密導向定位裝置時，則需設計人員根據模具結構進行具體設計。</p><p>　　5.1導向機構的總體設計</p><p>　?。?）導向零件應合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，

87、其中心至模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具的強度，防止壓入導柱和導套后變形。</p><p>　?。?）該模具采用4根導柱，為不使在裝配和維修時出錯，在均勻分布的基礎上把其中一根導柱偏移2mm。</p><p>　?。?）該模具導柱安裝在動模板上，后面有墊塊支撐，導套安裝在定模板上，后面有定模座板支撐。</p><p>　?。?）為了保證分型面很好的接觸，導柱和導套

88、在分型面處應制有承屑槽，即可削去一個面或在導套的孔口倒角，該模具采用后者。</p><p>　　（5）在合模時，應保證導向零件先接觸，避免凸模先進入型腔，導致模具損壞。</p><p>　?。?）動定模板采用合并加工，可保證同軸度要求。</p><p><b>　　5.2導柱設計</b></p><p>　　（1）該模具

89、采用帶頭導柱，加油槽，如圖5-1所示。</p><p>　　（2）為使導柱能順利地進入導向孔，導柱的端部常做成圓錐形或球形先導部分。</p><p>　?。?）導柱的直徑應根據模具尺寸來確定，應保證具有足夠的抗彎強度。</p><p>　?。?）導柱的安裝形式，導柱固定部分與模板按H7/k6的過渡配合，導柱滑動部分按H7/g7或H8/g7的間隙配合。</p&g

90、t;<p>　?。?）導柱工作的部分的表面粗糙度為Ra＝0.4。</p><p>　　（6）導柱應具有堅硬耐磨的表面、堅韌而不易折斷的內芯。多采用低碳鋼經滲碳淬火處理或碳素工具鋼T8A、T10A經淬火處理，硬度為50HRC以上或45鋼經調質、表面淬火、低溫回火，硬度為50HRC以上，此處采用40Cr。</p><p><b>　　圖5-1導柱示意圖</b>

91、;</p><p><b>　　5.3導套的設計</b></p><p>　　導套與安裝在另一半模上的導柱相配合，用以確定動、定模的相對位置，保證模具運動導向精密的圓套形零件。導套常用的結構有兩種形式：直導套（GB/T4169.2－1984）、帶頭導套（GB/T4169.3－ 1984）。[12]</p><p>　?。?）結構形式分別采用帶頭

92、導套（T型），如圖5-2所示。</p><p>　?。?）導套的端面應倒圓角，導套孔最好做成通孔，有利于排出孔內剩余空氣。</p><p>　?。?）導套孔的滑動部分按H8/g7或H7/g7的間隙配合，表面粗糙度為0.4。導套外徑與模板一端采用H7/k6的過渡配合。</p><p>　?。?）導套材料可用淬火鋼或含油銅（青銅合金）等耐磨材料制成，該模具中采用含油銅。

93、</p><p><b>　　圖5-2導套示意圖</b></p><p><b>　　5.4本章小結</b></p><p>　　本章對導柱導套等導向機構進行了設計與計算，加深了了解 。</p><p>　　6脫模頂出機構的設計</p><p>　　注射成型每一循環(huán)中，塑件必

94、須準確無誤地從模具的型腔中或型芯上脫出，完成脫出塑件的裝置稱為脫模機構，也常稱為推出機構。</p><p>　　6.1脫模推出機構的設計原則</p><p>　　塑件推出（頂出）是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié)，推出質量的好壞將決定塑件的質量，因此，塑件的推出是不可忽視的。在設計推出脫模機構時應遵循下列原則。</p><p>　　（1）推出機構應盡量設在動模一側。&l

95、t;/p><p>　?。?）推桿應設在脫模阻力大的地方。</p><p>　?。?）推桿應均勻布置。</p><p>　?。?）保證塑件不因推出而變形損壞。</p><p>　?。?）機構簡單、動作可靠。</p><p>　?。?）良好的塑件外觀。</p><p>　　（7）合模時準確復位。<

96、/p><p><b>　　6.2頂桿頂出機構</b></p><p>　　本次設計采用圓柱型頂桿，為了使頂桿能較好的將塑件推出，而且又要有成型面的要求，所以需要有一定的形狀和較大的截面積，還要對頂桿進行精加工。本次設計采用18跟頂針頂出塑件，其結構和位置如下圖6-1所示。</p><p>　　圖6-1頂針頂出結構示意圖</p><

97、;p>　　6.3脫模力的計算與校核</p><p>　　脫模力是從動模一側的主型芯上脫出塑件所需施加的外力，需克服塑件對型芯包緊力、真空吸力、粘附力和脫模機構本身的運動阻力。</p><p>　　脫模力是注射模脫模機構設計的重要依據。但脫模力的計算非常復雜。其計算方法有簡單的估算和分析算法。現用簡單估算發(fā)進行對模具的脫模力的計算。</p><p>　　式中

98、 A——塑件包裹型芯的面積，在UG中可以計算得出A=4355.5mm2</p><p>　　——塑件對鋼的摩擦系數，約為0.2～0.5，去＝0.35</p><p>　　——拔模斜度，本塑件沒有拔模斜度，＝3°。</p><p>　　——塑件對型芯單位面積的包緊力，一般情況下，模內冷卻的塑件取0.8×107～1.2×107，此塑件取1

99、.0×107。</p><p>　　上式中Ft=548N，而該注塑機的頂出力為2000N，因此符要求。</p><p><b>　　6.4本章小結</b></p><p>　　本章對頂出脫模機構進行了設計與計算。并且對設計中的頂桿，推板頂出機構，作了一些介紹，加深了了解 。</p><p><b>　

100、　7冷卻系統的設計</b></p><p>　　在塑件注塑成型過程中溫度對產品塑件有一定的影響，使塑件變形，尺寸精度發(fā)生改變，力學性能和表面質量也會改變。</p><p>　　模具的溫度調節(jié)系統包括加熱系統和冷卻系統兩個方面，需要根據塑料的品種以及產品塑件的結構形狀、尺寸、生產效率和成型工藝對模具的要求來確定對模具加熱還是冷卻。</p><p>　　冷卻

101、系統的設計通常是在型腔、型芯或滑塊等部位合理的設置冷卻水管，并通過調節(jié)冷卻水流量和流速來控制模具溫度，從而對模具進行冷卻。對模具進行冷卻是為了保證模具正常工作，防止制品出現問題。冷卻系統的設計經過仔細的比較之后采用循環(huán)水冷卻方法。</p><p>　　7.1 冷卻水管的工藝計算</p><p><b>　　產品塑件：ABS；</b></p><p&

102、gt;　　產品塑件的成型周期：8s；</p><p>　　產品成型周期內塑件的質量：103.5g；</p><p>　　水的密度：1g/cm3。</p><p><b>　　通過計算求：</b></p><p>　　塑件固化時每分鐘放出的熱量Q：</p><p>　　塑件每分鐘的產量：W=w1&#

103、215;t=103.5/8×60≈776.25g/min （7.1）</p><p>　　查表得ABS的單位熱流量度Q1為：7×102KJ/Kg</p><p>　　所以Q=WQ1≈70J</p><p>　　7.1.1 冷卻水管的直徑計算</p><p>　　求冷卻水的體積流量qv：</p>

104、<p>　　qv= （7.2）</p><p>　　= =6.4×10-3 m/min；</p><p>　　式中C表示水的熱比容， T1 和T2各自表示冷卻水管進出處的溫度。</p><p>　　根據計算算出的冷卻水的體積流量，查表得：</p>&

105、lt;p>　　冷卻水的體積流量在5.0× m/min時：</p><p>　　冷卻水管道可以為最小的直徑d=10mm；</p><p>　　最低流速為v=1.66m/s；</p><p>　　7.2 冷卻水管的結構設計</p><p>　　冷卻水管分布在型腔和型芯上，直徑是10mm。定模板和動模板上分別開有冷卻水道，每個塑件

106、上下各有兩道冷卻水道，實現了最大冷卻效果，如下圖7-1所示；</p><p>　　圖7-1冷卻水管的設計圖</p><p>　　8模具的工作過程原理</p><p>　　模具完成一次注塑塑件產品主要有以下流程：</p><p>　?。?）對塑料ABS：對其色澤、粒度及雜質檢驗，并進行適當的干燥；</p><p>　?。?/p>

107、2）清理模具型芯、型腔，并噴上脫模劑，將模具裝上注塑機并合模鎖緊模具，對注塑機和模具進行預熱，預熱溫度設定為80-85℃，預熱時間2-3小時；</p><p>　?。?）將ABS塑料粒倒入注塑機，對塑料進行預塑化，對注塑機設置以下參數：</p><p>　　螺桿轉速（r/min）：30 </p><p>　　料筒溫度（℃）后段：150～170 中段：165～1

108、80 前段：180～200 </p><p>　　噴嘴溫度（℃）170～180 </p><p>　　模具溫度（℃）：50～80 </p><p>　　注射壓力（Mpa）：60～100</p><p>　　保壓壓力（Mpa）：60～100</p><p>　　成型時間（s）：注射20～90；保壓0～5；冷卻時間20

109、～120；</p><p>　　成型周期：50～100</p><p>　　（4）開始注射，注射過程包括充模、保壓、放氣、固化成型、脫模等；</p><p>　?。?）脫模工作工程及原理</p><p>　　如下圖8-1所示開模時，開合模系統帶動動模右移一段距離，此距離稱為移動模板行程，移動模板行程至少要大于此塑件產品在脫模方向長度的兩倍，以

110、便于塑件產品取出容易，動、定模分型后由于塑件與型芯的包緊力大于與型腔的包緊力，從而使塑件產品留在動模一側，塑件包在型芯上，主流道凝料也被拉料桿拉出與塑件連在一起。當開模完全后，動模停在遠處不動，注塑機推桿推動頂針板往左走，頂針板及頂針固定板帶動頂針往左頂出塑件產品，隨后塑件及凝料自動脫落，澆口部分自動斷開。</p><p><b>　?。?）塑件的后處理</b></p><

111、;p>　　放到烘箱里，繼續(xù)熱固化完全，并消除應力。[8]</p><p>　　圖8-1 模具脫模運動示意圖</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]《塑料成型工藝與模具設計》 ，屈華昌主編，高等教育出版社，2001年8月第一版</p><p>　　[2]《模具設計指導》，史鐵梁主編

112、，機械工業(yè)出版社，2006年1月第一版</p><p>　　[3]《塑料注塑模結構與設計》 ，楊占堯主編，清華大學出版社，2004年9月第一版</p><p>　　[4]《中國模具設計大典》電子版，李志鋼主編，中國機械工程協會，2006年1月第一版</p><p>　　[5]《塑料模設計手冊》第二版 ，機械工業(yè)出版社，1994年5月第一版</p>&l

113、t;p>　　[6]《塑料模具參考資料匯編》 ，鄒繼強主編，清華大學出版社</p><p>　　[7]《模具工業(yè)》2001.NO.12 ，奉雙（文章作者），模具工業(yè)刊物出版社，2001年第12期</p><p>　　[8]《實用注塑模具設計》 ，陸寧主編，中國輕工業(yè)出版社，1997年5月第一版</p><p>　　[9]《注塑模具設計要點與圖例》 ，許鶴峰主編，