堵头的注塑工艺分析及模具设计 毕业设计说明书.doc

摘 要塑料在当今世界上无处不用，因此塑料模具有很大发展，特别是注塑模。由此可知，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。本课题主要是针对堵头的模具设计,通过对塑件进行工艺性分析和比较,最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性及具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计，通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。根据题目设计的主要任务是堵头的注塑工艺及模具设计。也就是设计一副注塑模具来生产堵头，以实现自动化提高产量。通过本设计，可以对注塑模具有一个较深的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理；通过学习，可以建立较简单零件的零件库，从而有效的提高工作效率；通过画装配图、零件图，进一步系统深化cad熟练程度，加深了对模具各个零件的认识。关键字: 塑料模具，注射机，型腔，浇注系统abstract plastic is everywhere in the world today, so the plastic mold is a great development, especially in injection molding. therefore, research to understand plastic injection mold production process and improve the quality of products have great significance. the main issue is the mold design for the plug, through the technological analysis and the comparison of the plastic part, the final design of an injection mold. the process from the product structure and the specific structure of the mold, the casting mold system, mold forming part of the structure, the top out of the system, cooling system, the choice of injection molding machines and related parameters of the check, there are detailed design. through the entire design process that the mold can achieve the required pieces of plastic processing technology. according to the topic designs primary mission is the injection molding process and die design of plug. plastic products is the design of an injection mold to produce the plug, in order to realize the automation of production. through this design, we can have a deeper understanding of injection mold, pay attention to the details of the design, understanding the structure and working principle of mold; through the study, we can build simple parts library, to improve work efficiency;we can also have a better understand the cad system proficiency and the various parts of mold by drawing the assembly drawing.key words: plastic mold, injection machine, mold cavity, pouring system目录第一章 概论11.1 模具工业的地位11.2塑料注射模具的现状及发展趋势1第二章 模塑工艺52.1 塑料的原材料分析62.2 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析72.3 计算塑件的体积和重量72.4脱模斜度和壁厚圆角82.5 模塑成型工艺82.5.1 热塑性材料的注射成形工艺过程82.5.2 pe材料注射成形工艺参数9第三章 模塑成形设备103.1 注射机的分类及成形原理103.2 注射机的选择10第四章 注射模设计124.1 分型面的设计124.1.1 分型面的选择124.1.2 型腔的布置124.2 浇注系统的设计134.2.1 主流道的设计144.2.2 分流道的设计154.2.3 浇口设计164.2.4 冷料穴的设计184.3 排气结构的设计194.4 脱模机构的设计194.4.1脱模机构的设计原则194.4.2 脱模力计算204.5 成型零部件的设计214.5.1成型零件的结构设计214.5.2成型零件工作尺寸的计算214.5.3 型腔壁厚的确定234.6 模架的选择244.7 模具闭合高度的确定274.8 模具加热与冷却系统的设计27第五章 注射机有关参数的校核30第六章 工作原理31第七章 结束语32参考文献33致谢34v第一章 概论1.1 模具工业的地位模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中1。模具是一种重要的国工工艺装备，是国民经济各工业部门发展的重要基础之一。模具是压力加工或其它成形加工工艺中，使材料变形制成产品的一种重要工艺装备，应用广泛。它在锻造、塑料加工、压铸等行业中起着重要作用1。模锻件、冲压件、挤压和拉拔件等，都是使金属材料在模具中发生塑性变形而获得的；压铸零件、粉末冶金零件也在模具中充填加工成形的；而塑料、陶瓷、玻璃制品等非金属材料的成形加工也多是依靠模具。少无切削加工是机械制造业发展的一个方向，而模具是利用压力加工实现无切削工艺的关键。模具成形有优质、高产、低消耗和低成本等特点，因此得到了广泛应用。据初步统计：依靠模具加工的产品和零件，电行业占80%，机电行业占70%以上。轻工、军工、冶金及建材等行业大部分产品和生产都离不开模具。1.2塑料注射模具的现状及发展趋势（1）注射模的现状塑料制品在人们的日常生活中及现代化工业生产领域中得到日益广泛的应用。随着塑料工业的发展，社会对塑料制品的需求愈来愈大。据统计，在现代化工业生产中，60%90%的工业产品需要使用模具加工，模具工业已经成为工业发展的基础2。而塑料注射模在模具中所占的分量越来越大，其发展也非常迅速，大有凌驾其它模具之上的趋势。专家预测，在未来的模具市场中，塑料模具在模具总量中的比例将逐步提高，且发展速度将高于其他模具。一般来说，国外的模具工业起步比较早，发展也比较靠前，技术也比较成熟,现在注塑成型技术在向多工位、高效率、自动化、连续化、低成本方向发展。例1如：(1)混炼与注塑成型组合技术的应用，wp公司将双螺杆聚合物玻纤混炼技术与活塞注塑成型技术组合，把多相体系共混与注塑组合成连续成型过程2。(2)多工位、连续注塑技术的应用。德国foboha公司4工位双机注塑成型64件双色塑料制品技术，4个侧面各有64个阳模的结构居中并可转动，两侧各配有1套阴模和1台注塑机，每次转动90度后合模，2台注塑机同时注塑。如果注塑2种不同材料或双色制品，每转动一次，这套设备可注塑成型64个制品。意大利presma公司的10工位eva交联发泡注塑机组，由1台注塑机和沿圆周排列的10套注塑模具组成，这10个模具依次被移动到注塑机前进行注塑成型，被注塑后的模具在移动中需要完成定型、开模、取出制品、合模的工序，这些工序全部由电脑自动控制。这套交联发泡注塑机组将中型塑料制品注塑成型过程连续化，提高了注塑机的生产效率2。法国billion公司双注塑、可旋转模具注塑技术，将2个阳模平行放置在1个可转动的支架结构上，2台注塑机同时向各自对应的模具内注塑不同物料，然后开模，阳模支架整体向前移动后旋转180度，其中1个阳模上的双色制品被取出，进行下次注塑工作。这套双注塑设备提高了连续化程度和设备操作空间的紧凑性。(3)子母螺杆注塑成型技术的应用。inshot公司推出的子母螺杆双色注塑技术，可以被称作是共注塑成型技术的一次重大突破。这台注塑成型设备主要是由1个机筒、2个子母螺杆和2套传动系统组成。将大螺杆的空腔作为小螺杆的机筒组成了子母螺杆，这两个螺杆各自的转动与移动由2个独立的传动系统控制，注塑模具的结构也相对简单，极大地降低了共注塑成型技术所需的设备成本。另外，国外在压塑成型和吹塑成型自动化和连续化生产技术方面也有很大的进展。如意大利萨克米公司的连续快速压苏瓶盖成型机，主要是由1台片材挤出机、自动切片机构、配有64套瓶盖压塑模具的快速旋转机构组成。挤出片材被切下落到阴模中，阳模与阴模合模，定型后开模，由一个搓动机构将阳模上的瓶盖取出。这台设备每分钟最快可制成1200个塑料瓶盖，生产效率之高是目前在国内难以见到2。相比而言，国内相塑料模具就比国外落后得多，目前大多用的是单型腔，简单型腔的模具达70以上，仍占主导地位，一模多腔精密复杂的塑料注射模，多色塑料注射模已经能初步设计和制造，但是有很多精密的模具都要靠进口。不过，我国模具从开始起步到现在有经历了半个世纪的发展，模具工业有了很大的3发展，1999年我国模具工业产值为245亿，至2002年我国模具总产值约为360亿元，其中塑料模约30%左右，年均增速均为13%。模具制造水平也有了很大的提高，在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星模具有限公司制造多腔vcd和dvd齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.02mm0.05mm，表面粗糙度ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了c-mold气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50%80%相比，差距较大2。（2）注射模具国内外的发展状况近年来,随着塑料工业突飞猛进地向前发展,模具设计和制造工业也发生了根本的变化.高效率、自动化、大型、超小型、高精度、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比例越来越大。据统计,汽车、拖拉机、电机电器、仪器仪表、自行车、电冰箱、电风扇等，分别有60%、85%和92%以上的零件用模具进行成型加工。模具生产的费用将占产品成本的10%-30%且逐步提高。因此日本称模具是进入“富裕社会的原动力” 德国称为“金属加工中的帝王”工业发达国家的模具工业已成为独立的行业，把模具技术水平作为国家机械制造工艺水平的重要标志之一。而国内塑料塑件在人们的日常生活中及现代工业生产领域中占有很重要的地位。采用模具成型的工艺代替传统的切削加工工艺，可以提高生产效率，保证零件质量，节约材料，降低生产成本，从而取得很高的生产效率。因此，在机电、仪表、化工、汽车和航天航空等领域，塑料已成为金属的良好代用材料并得到了广泛的应用，出现了金属材料塑料化的趋势。作为最有效的塑料成型方法之一的注射成型技术具有可以一次成型各种结构复杂和尺寸精密的塑件。成型周期短、生产率高、大批生产时成本低廉、易于实现自动化或自动化生产等优点，因此，世界塑料成型模具产量中约半数以上是注射模具。近几年来，在我国其发展速度之快、需求量之大是前所未有的，但总体上与工业发达的国家相比仍有较大的差距。目前，我国模具工业的当务之急是加快技术进步，调整产品结构，增加高档模具的比重，质中求效益，提高模具的国产化程度，减少对进口模具的依赖。未来国内外塑性模具的制造技术和成型技术有如下发展趋势：1)在模具设计制造中广泛应用cad/cae/cam 技术；2)高速铣削加工将得到更广泛地应用；3)在塑料模具中推广应用热流道技术、注射成型和高压注射成型技术；4)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；5)研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；6)虚拟技术将得到发展；7)模具自动加工系统的研制和发展。广泛应用cad/cae/cam技术，逐步走向集成化的方向发展。第二章 模塑工艺堵头的原始数据：题目：堵头注塑工艺及模具设计塑件材料：聚乙烯（pe）批量：10万件/年 图2-1 塑件的零件图图2-2 塑件的三维实体造型2.1 塑料的原材料分析化学名称：聚乙烯英文名称：polyethylene （简称pe）比重：0.94-0.96克/立方厘米 成型收缩率：1.5-4% 成型温度：140-220 干燥条件：吸水率低，加工前可不用干燥处理。特点：耐腐蚀性，电绝缘性（尤其高频绝缘性）优良，可以氯化，辐照改性，可用玻璃纤维增强。低压聚乙烯的熔点，刚性，硬度和强度较高，吸水性小，有良好的电性能和耐辐射性；高压聚乙烯的柔软性，伸长率，冲击强度和渗透性较好；超高分子聚乙烯冲击强度高，耐疲劳，耐磨。低压聚乙烯适于制作耐腐蚀零件盒绝缘零件；高压聚乙烯适于制作薄膜等；超高分子聚乙烯适于制作减震，耐磨及传动零件。成型特点：结晶料，吸湿小，不须充分干燥，流动性极好，流动性对压力敏感，成型时宜用高压注射，料温均匀，填充速度快，保压充分.不宜用直接浇口，以防收缩不均，内应力增大.注意选择浇口位置，防止产生缩孔和变形；2.收缩范围和收缩值大，方向性明显，易变形翘曲.冷却速度宜慢，模具设冷料穴，并有冷却系统；3.加热时间不宜过长，否则会发生分解，灼伤；4.软质塑件有较浅的侧凹槽时，可强行脱模；5.可能发生融体破裂，不宜与有机溶剂接触，以防开裂。2.2 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸相符合程度，即所获得塑件尺寸的准确度。塑件的尺寸精度与模具的制造精度，模具的磨损程度，塑件收缩率的波动及成型时工艺条件的变化，塑件成型后的时效变化和墨迹的结构形式等有关，因此，塑件的尺寸精度往往不高，应在保证使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。由于该塑件的尺寸精度有要求：即，因此查阅模具设计与制造简明手册表2-2-1及表2-2-3，该塑件精度等级为6级。其主要尺寸公差标注如下：塑件外形尺寸：；塑件内形尺寸：。2.3 计算塑件的体积和重量计算塑件的质量是为了选用注射机及确定模具型腔数。计算塑件的体积：v=22834.08mm3计算塑件的质量：根据设计手册查得pe的密度为=0.91-0.925g/cm2,故零件的质量为：m=v=22834.08mm30.925g/cm2=21g；v=4v=91336.32mm32.4脱模斜度和壁厚圆角脱模斜度大小与塑件的形状、壁厚和收缩率有关，由表2-2-5可查得聚乙烯的脱模斜度型腔25-45, 型芯20-45脱模斜度的取向根据塑件的内外形尺寸而定；塑件内孔，以型芯小端为准，尺寸符号图样要求，斜度由扩大方向取得；塑件外形，以型腔（凹模）大端为准，尺寸符合图样要求，斜度由缩小方向取得，一般情况下，脱模斜度不包括在塑件的公差范围内。当要求开模后塑件留在型腔内时，塑件内表面的脱模斜度应大于塑件外表面的脱模斜度。塑件壁厚和圆角选择图2-3 塑件壁厚和圆角示意图2.5 模塑成型工艺2.5.1 热塑性材料的注射成形工艺过程热塑性材料的注射成形工艺过程如下：（1）预烘干装入料斗预塑化注射装置准备注射注射保压冷却脱模塑件送下工序（2）清理嵌件、预热；清理模具、涂脱模剂放入嵌件合模注射2.5.2 pe材料注射成形工艺参数查阅文献资料，pe材料的成型工艺参数可作如下选择：表2-1 pe材料的成型工艺参数注射机类型螺杆式预热干燥温度（）70-80时间（h）1料筒温度后段140-160中段180-200前段180-190喷嘴温度150-180模具温度30-60注射压力70-100成形时间（s）高压时间0-5保压时间15-60冷却时间15-60成形时间40-140螺杆转速30-60说明料斗干燥第三章 模塑成形设备注射机是热塑性塑料盒部分热固性塑料注射成形的设备，注射成型是通过注塑机和模具来实现的。3.1 注射机的分类及成形原理注塑机的类型有：立式、卧式、全电式，但是无论那种注塑机，其基本功能有两个：(1)加热塑料，使其达到熔化状态；(2)对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。注射机的成形原理：注塑成型机的工作原理注塑机的工作原理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。注射成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：定量加料熔融塑化施压注射充模冷却启模取件。取出塑件后又再闭模，进行下一个循环。注射成型的基本要求是塑化、注射和成型。塑化是实现和保证成型制品质量的前提，而为满足成型的要求，注射必须保证有足够的压力和速度。同时，由于注射压力很高，相应地在模腔中产生很高的压力，因此必须有足够大的合模力。由此可见，注射装置和合模装置是注塑机的关键部件。3.2 注射机的选择注射模具是安装在注射机上的，模具与注射机应当相适应，这将关系到制件的质量，均匀性及成型周期。选择注射机时，必须保证制品的注射量小于注射机允许的最大注射量。根据生产经验，制品注射量一般不超过注射机最大注射量的80%。根据塑件形状及尺寸采用一模四腔的模具结构，考虑外形尺寸、对塑件原材料的分析及注塑时所需要的压力情况，参考模具设计手册初选注射机类型为xs-zy-125，其主要技术规格为：表3-1 xs-zy-125 的主要技术规格型号xs-zy-125螺杆直径（mm）42注射容量(cm)125注射压力（m pa）119锁模力（kn）900最大注射面积（cm）320模具厚度（mm）最大300最小200模板行程（mm）300喷嘴球半径（mm）12孔半径（mm）4定位孔直径（mm）100顶出两侧孔径（mm）22孔距（mm）230第四章 注射模设计注射模结构设计主要包括：分型面的选择、模具型腔数目的确定及型腔的排列方式、浇注系统设计、模具工作零件的设计、侧向分型与抽芯机构的设计、推出机构的设计、模具结构零件设计等内容。4.1 分型面的设计4.1.1 分型面的选择分型面是动定模具的分界面，即打开模具取出浇注系统凝料的面。分型面的位置影响着成形零件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切联系。实际的模具结构有三种情况：型腔完全在动模一侧；型腔完全在定模一侧；型腔各有一部分分别在动定模中。分型面的选取不仅关系到塑件的正常成型和脱模，而且涉及到模具结构与制造成本。一般来说，分型面的总体选择原则是：保证塑件质量，便于制品脱模和简化模具结构。同时在选择分型面时考虑以下因素：（1）不影响塑件的尺寸精度和外观；（2）尽量简单，避免复杂形状，使模具制造容易；（3）不妨碍脱模和抽芯；（4）有利于浇注系统的合理设置；（5）尽可能与料流的末端重合，有利于排气。分型面的位置应设在塑件截面尺寸最大的部位，便于脱模和加工型腔，这是分型面选择的首要原则。综合考虑有两种分型面的选择方案。选塑件大端底平面作为分型面，如图a所示。选择这种方案，排气顺利不用开排气槽，能顺利开模，并且塑件表面没有熔接痕，飞边易清理。图4-1 分型面的选择示意图4.1.2 型腔的布置型腔的布置包括两方面的内容，即模具型腔的数目和各型腔在模具中的排列。对于试塑件或小批量塑件宜取单腔或少腔；对于大批量塑件宜取多型腔。多型腔的布置与浇注系统的通道、浇口的配置密切相关。多型腔的布置若按流道的布置特点，可分为平衡式布置和非平衡式布置。平衡式布置是指主流道到各型腔的通道长度、截面形状、尺寸都对应相同；非平衡式布置是指分流道到各型腔浇口的长度不相等的布置形式。若按分流道的布置形状，可分为o形排列（辐射形排列）、i形排列、h形排列、x形排列和混合形排列等多种形式。本塑件较小，因此，在注塑时采用一模四腔，由于塑件外形对称。综合考虑浇注系统、模具结构的复杂程度等因素。型腔的排列方式如图：图4-2 型腔的布置形式4.2 浇注系统的设计浇注系统是指模具中从注射机的喷嘴起到型腔入口为止的塑料融体的流动通道。它的作用是将塑料融体顺利的充满型腔的各个部位，并在填充及保压过程中，将注塑压力传递到型腔的各个部位，以获得外形清晰、内在质量优良的塑件。浇注系统的设计原则：能顺利地引导熔融塑料充满型腔，不产生涡流，又有利于型腔内气体的排出。在保证成型和排气良好的前提下，选取短流程，少折弯，以减小压力损失，缩短填充时间。尽量避免熔融塑料正面冲击直径较小的型芯和金属嵌件，防止型芯位移或变形及金属嵌件偏移。浇口料易清楚，整修方便，无损塑件的外观和使用。浇注系统流程较长或需要开设两个以上浇口时，由于浇注系统的不均匀收缩导致塑件翘曲变形，应设法予以防止。在一模多腔时，应使各腔同步连续充浇，以保证各个塑件的一致性。合理设计冷料穴、溢料槽，使冷料不直接进入型腔及减少毛边的负作用。在保证塑件质量良好的前提下，浇注系统的断面和长度应尽量取小值，以减少对塑料的占用量，从而减少回收料。4.2.1 主流道的设计主流道与注射机喷嘴在同一轴线上。在卧式或立式注射机用模具中，主流道垂直于分型面。根据设计手册查的xs-zy-125型注射机喷嘴的有关尺寸：喷嘴前端孔径：d=4mm；喷嘴前端球面半径：r=12mm;根据模具主流道与喷嘴的关系： r=r+（12）mm; d=d+0.5 mm取主流道球面半径r=13mm；取主流道小端直径d=4.5mm。为了便于将凝料从主流道中顺利拔出，将主流道设计成圆锥形，其锥角为26，取=4。将主流道设计成圆锥形，查表得主流道大端直径d=8mm。为了使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径r=1mm的圆弧过渡。主流道衬套设计时应注意一下事项：对于小型注塑模，可将主流道衬套与定位环设计成一个整体，但在多数情况下均匀分开设计；主流道衬套应选用优质钢材（如t8a等），热处理后硬度为5357hrc；衬套的长度应与定模配合部分的厚度一致，主流道口处的端面不得突出在分型面上，否则不仅会造成溢料，而且会压坏模具；衬套与定模之间的配合采用h7/m6。图4-3 主流道形状及其与注射机喷嘴的关系4.2.2 分流道的设计分流道是指主流道与浇口之间的通道。其作用是使熔融塑料过渡和转向。在单型腔模具中可设置分流道，在多型腔模具中均设置分流道，要求满足熔融料流压力损失小，散热量小，容积最小。分流道的形状尺寸，应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注塑速率、分流道的长度等因素来确定。分流道的截面尺寸应适合产品的重量或投影面积。流道的直径过大，不仅浪费材料，而且冷却时间增长，造成成本上的浪费；流道直径过小，材料的流动阻力大，易造成充填不足，或者必须增加注塑压力才能充填。本塑件的形状简单，熔料填充型腔比较容易。根据型腔的排列的方式可知分流道的长度较短，为了便于加工起见，选用截面形状为圆形截面分流道，且熔体的热量散发和流动阻力都不大，因此常用。塑件投影面积a=3.1444=50.24cm，查表8-11，,由于投影面积小于100cm，所以分流道直径取d=4mm。分流道长度一般8-30mm，本设计中分流道长度取25mm。图4-4 分流道直径4.2.3 浇口设计浇口是指连接分流道和型腔的进料通道，它是浇注系统中截面尺寸最小且长度最短的部分。浇口的作用表现为：塑料熔体通过浇口时剪切速率增高，粘度降低，有利于充型；同时熔体的内摩擦加剧，使料流的温度升高、粘度降低，从而提高了塑料的流动性，有利于充型；另外在注射过程中，塑料充型后在浇口处及时凝固，防止熔体的倒流；成型后也便于塑件与整个浇注系统的分离。浇口的尺寸过小会使压力损失增大，冷凝加快，补缩困难；浇口的尺寸过大，浇口周围产生过剩的残余应力，导致产品变形或破裂，且浇口的去除困难等。浇口的形状、尺寸和进料位置对塑件的质量影响很大。浇口的设计与塑料的品种、塑件形状、塑件壁厚、模具结构及注射成型工艺参数等有关。对浇口总的设计要求是：要使塑料熔体以较快的速度进入并充满型腔，同时在型腔充满后适时冷却封闭。一般要求浇口截面小、长度短。实际使用时，浇口的尺寸常常需要通过试模，按成型情况酌情修正。浇口位置选择的正确与否，对塑件质量影响很大，选择不当时会使塑件产生变形、熔接痕、凹陷、裂纹等缺陷。一般来说，浇口位置选择要遵循以下原则：浇口位置的设置应使塑料熔体填充型腔的流程最短、料流变向最少。校核流动比。若流动比小于允许值，则塑件大致上能够成型；若流动比超过允许值，会出现充型不足，这时应调整浇口位置或增加浇口数量，增大流道直径或厚度。浇口位置的设计应有利于排气和补缩。浇口位置的设置应减少或避免产生熔接痕、提高熔接痕的强度。浇口位置的选择要避免塑件变形。浇口位置的设置应避免引起熔体破裂。浇口位置的设置应防止型芯变形。浇口位置的设置应考虑塑件的外观。根据本塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为理想。侧浇口又叫矩形浇口，一般开设在模具的分型面，从塑件的边缘进料，故又称为边缘浇口。侧浇口的尺寸大小由其厚度h、宽度b和长度l决定。浇口厚度减小时，熔体加速作用增大，对填充薄壁塑件有利，能获得外形清晰的塑件；但注射压力损失大，浇口冷凝快，补缩困难，甚至成型不满；浇口厚度增大，熔体流速下降，这有利于排除型腔内的气体，使塑料更好地熔合；若厚度过大，使熔体流速下降太多，延长了充模时间，浇口冷凝过慢而引起倒流，使模腔压力下降，在塑件上形成真空泡。总之，浇口厚度应根据塑料的几何形状、塑料种类和壁厚决定。当塑件形状简单、壁厚较大且流程较短时，浇口厚度宜增大，反之，则减小。浇口与塑件连接处应做成r0.5的圆角或0.545的倒角，并防止在分离浇注系统时把塑件剪裂。浇口与分流道的连接处一般做成3045的斜角，并以r1r2的圆角与分流道底面相交，以便熔体流动并减小压力损失。侧浇口适用于各种形状及一模多腔的塑件，它是最常用的一种形式。其优点是：去浇口方便，残留痕迹小；熔体流速高；翘曲变形比直接浇口小；宜成型薄壁、复杂形状塑件。缺点是：注射压力损失大；保压补缩作用比直接浇口小；对壳形塑件排气不方便，易产生熔接痕。图4-5 浇口简图查表得到侧浇口的形式和尺寸如上图，取a=0.8,，b=2，l=1。4.2.4 冷料穴的设计最先喷射出的熔融塑料一接触冷模温度降低，成为冷料，为防止冷料进入浇注系统和型腔，影响塑件性能，在主流道末端一般应设置冷料穴。冷料穴底部应设置拉料杆，以便开模时将主流道凝料从主流道衬套中拉出。如果分流道较长，为防止冷料进入进入型腔通常在分流道末端也设置冷料穴。冷料穴的直径稍大于主流道直径，长度一般取主流道大端直径的1.52倍。常见的冷料穴有三种形式，“z”字型拉料杆的冷料穴，“z”字变异形式的冷料穴，这两种形式其拉料杆固定住推杆固定板上。第三种是带球形头拉料杆的冷料穴，当冷料进入冷料穴后，紧包在拉料杆的球形头上，开模时将浇注系统凝料拉住，它一般用于推板推出机构的注射模中，当推板推出机构相对于拉料杆运动时，把浇注系统凝料从球形头上刮下来。这种结构形式也只适用于韧性好的塑料。其拉料杆固定在动模板上。由于聚乙烯韧性较好，因此采用带球形头拉料杆的冷料穴。4.3 排气结构的设计在注塑模具的设计过程中必须考虑排气结构的设计，否则，熔融的塑料流体进入模具型腔内，气体如不能及时排出会使制件的内部有气泡，甚至会产生很高的温度使塑料烧焦，从而出现废品。排气方式有两种：开排气槽排气和利用合模间隙排气。由于端盖注塑模是小型镶拼式模具，可直接利用分型面和镶拼间隙进行排气，而不需在模具上开设排气槽。且pe塑料的最小不溢料间隙为0.02mm，间隙较小，再加上pe的流动性较好，也不宜开排气槽。4.4 脱模机构的设计从模具中推出塑件及浇注系统凝料的机构称为脱模机构或推出机构，又称顶出机构。4.4.1脱模机构的设计原则脱模机构运动的动力一般来自于注射机的推出机构，因此脱模机构一般应设置在注射模的动模一侧。脱模机构应使塑件在推出过程中不会变形或损坏。为此，应使脱模力作用位置靠近型芯；脱模力作用于塑件刚度及强度最大的部位；作用力面积尽可能大。脱模机构应尽量简单可靠，有合适的推出距离（过大会加剧模具的磨损，过小则塑件不能脱模）。推出位置尽量选在塑件内侧，以保证塑件有良好的外观。合模时应能正确复位。推板推出机构是在型芯的根部安装了一块与之相配合的推板，在塑件的整个周边端面上推出，其工作过程与推杆推出机构类似。这种推出机构作用面积大，对于薄壁容器、壳体以及表面不允许有推出的痕迹的制品，需要采用推板推出机构，在分型面处从壳体塑件的周边推出，推出力大且均匀。对侧壁脱模阻力较大的薄壁箱体或圆筒制品，推出后外观上几乎不留痕迹，这对透明塑件尤为重要。推板脱模机构不需要回程杆复位。推板应由模具的导柱导向机构导向定位，以防止推板孔与型芯间的过度磨损和偏移。为防止推杆与推板滑出导柱，推杆与推板用螺纹连接。应注意，该种结构在合模时，推板与模具底脚之间应留在23mm的间隙。推板设计要点如下：推板须淬硬，在推出过程中不得脱开导柱；推板与其他零件的配合一般采用；采用有配合斜度的推板，其配合间隙须小于塑料的溢边值（pe的溢边值为0.02）；采用推板推出大型深腔塑件时，应设置进气装置。4.4.2 脱模力计算脱模力是指将塑件从包紧的型芯上脱出时所需要克服的阻力。它主要包括因塑件收缩引起的塑件与型芯的摩擦阻力和大气压力。其大小与塑件的壁厚和形状有关。对本设计中的塑件： (n)式中：s塑件的壁厚（m），s=0.003m； e塑料的弹性模量（m pa），e=（0.840.95）10m pa q塑料的平均收缩率（%），q=2.5%； l 塑件对型芯的包容长度（m），l=0.001m; f 塑件与型芯的包容长度（m），取f=0.10.2； 模具型芯的脱模斜度（），取=4； 塑料的泊松比，=0.41； k系数，k=1+f sincos1； a盲孔塑件型芯在脱模方向上的投影面积（m）。带入数据，计算得到，f=2.710n。4.5 成型零部件的设计注射模的成型零部件是指构成模具型腔的零件，通常包括型腔（凹模）、型芯（凸模），以及各种成型杆和成型镶件（块）。按功能划分，成型零部件可分为安装部分和工作部分。安装部分起安装和固定成型零件的作用；工作部分与塑料直接接触，用来成型塑件。成型零部件工作部分的形状和尺寸决定塑件的形状和尺寸。4.5.1成型零件的结构设计进行成型零部件的结构设计时，既要考虑保证获得合格的塑件，又要便于加工制造，还要注意尽量节约贵重的模具材料，以降低模具成本。型腔也称凹模、凹模型腔，用以形成塑件的外形轮廓。按结构形式的不同可分为整体式、整体嵌入式、局部镶拼式和四壁拼合式。型芯又称为凸模，是用以成型塑件内表面的零部件。成型杆是指能形成塑件孔槽的小型芯。在小模具中常将凸模与底板做成一体，而在大中型模具中，凸模常用装配式结构。由于凹、凸模件具有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及足够低的表面粗糙度。如果凹凸模都采用整体式，优点是加工成本低，但是常用模架的模板材料为中碳钢，用作凹、凸模，使用寿命短，若选用好材料的模板制作整体的凹凸模，则制造成本较高。综合考虑以上因素，凹、凸模都采用整体嵌入式。这样既保证了模具的使用寿命，又不浪费价格昂贵的材料，并且损坏后，维修、更换方便。4.5.2成型零件工作尺寸的计算塑件尺寸能否达到图纸的要求，与型腔、型芯的工作尺寸的计算有很大关系，成型零件工作尺寸的计算内容包括：型腔和型芯的径向尺寸（含矩形的长和宽）、高度尺寸及中心距尺寸等。成型零件工作尺寸的计算方法很多，有按中限尺寸计算法，按公差带计算法等。这里以塑料平均收缩率为基准的计算方法。表4-1 凸凹模的计算尺寸类型塑件尺寸计算公式工作尺寸型腔的计算内径60 d=（d+dq)61.028081.43深度100.16 h=(h+h q)10.174150.215.2850.364.954型芯的计算径向54d=(d+d q)55.837476高度5h=(h+hq)5.33577.3851212.57式中：d型腔的内径尺寸（mm）； d塑件的最大尺寸（mm）; q塑件的平均收缩率（%）； 塑件公差； 3/4系数，可随塑件精度变化，一般取0.50.8。若塑件偏差大取小值，若塑件偏差小取大值； 模具制造公差； d型芯外形尺寸（mm)； d塑件内径的最小尺寸（mm）； h型腔深度尺寸（mm）； h 塑件高度最大尺寸（mm）； h型芯高度尺寸（mm）； h塑件深度最小尺寸（mm）。4.5.3 型腔壁厚的确定注射模在工作过程中要承受多种外力，如注射压力、保压力、锁模力等。模具型腔如强度不够，将产生塑性变形或断裂破坏；如刚度不够，将产生较大的弹性变形，使模具贴合面处出现较大的间隙，由此会发生溢料及飞边现象。另外，当成型后成型压力消失时，型腔因弹性变形回复而收缩，当收缩量大于塑件的收缩时，型腔会紧紧包住塑件，造成脱模困难或塑件残留在定模上而损坏塑件或塑件质量不良。因此，注射成型模型型腔壁厚的确定应满足模具刚度好、强度大和结构轻巧、操作方便等要求，这是注射模设计中必须考虑的重要内容。确定型腔壁厚的方法设计有计算法和经验法。计算法又有按强度、按刚度计算两种。经验法又有查表法和查图法。目前，经验法应用较多，即直接凭经验确定模具结构尺寸。如果遇到大型塑件，或形状比较特殊的塑件，或者采用新的塑料时，往往缺乏经验，有必要进行强度和刚度的计算。成型零部件的壁厚计算一般常用计算法和查表法，但计算法比较复杂且繁琐，而计算结果却与经验数据比较接近，因此在进行模具设计时，一般采用经验数据或查有关表格。由圆形型腔经验数据查得型腔壁厚s=10mm。经过分析与计算，型芯和型腔的结构如图所示：图4-6 凸模结构示意图图4-7 凹模结构示意图4.6 模架的选择目前，国内有许多标准注射模架产品在市场出售，我国注射模标准模架共有两个国家标准，即gb/12556-1990塑料注射模中小型模架及技术条件和gb/12555-1990塑料注射模大型模架。两个标准的区别主要在于使用范围不同，前者的模板尺寸bl560900mm，而后者的模板尺寸bl为630630mm1250mm2000mm。选用标准注射模架时要遵循最小原则，即在满足各种要求的情况下选用最小的模具，其选用步骤如下：首先应根据模具型腔的配置设计来确定模架模板的宽和长（bl）。根据型腔、型芯的结构设计确定动定模板的厚度；根据顶出行程的要求确定垫板厚度，即可确定模架的编号。根据对型芯的保护要求、脱模方便与否等情况，确定导柱的安装方式（正装或反装）。验算选定的模架闭合厚度是否小于所选注射机的最大装模厚度。如果模架闭合厚度小于所选注射机成型机的最大装模厚度，则选择是否成功的；否则，应重新选择，看是否有减小模板厚度的可能，如有可能，就只能更换注射机。塑料注塑模中小型模架的结构形式按结构特征分为基本型和派生型。基本型分为a1a4四个品种。a1型模架定模采用两块模板，动模采用一块模板，设置推杆推出机构，适用于单分型面注射成型模具。a2型模架定模和动模均采用两块模板，设置推杆推出机构。使用于直浇口，采用斜导柱侧抽芯的注射成型模具。a3型模架定模采用两块模板，动模采用一块模板，设置推件板推出机构。适用于薄壁壳体类塑料制品的成型以及脱模力大、制品表面不允许留有推出痕迹的注射成型模具。a4型模架均采用两块模板，设置推件板推出机构，使用范围与a3型基本相同。派生型分为p1p9九个品种。p1p4型模架由基本型模架a1a4型对应派生而成。结构形式的差别在于去掉了a1a4型定模座板上的固定螺钉，使定模一侧增加了一个分型面，成为双分型面成型模具，多用于点交口。其他特点和用途同a1a4。p5型模架的动、定模各由一块模板组合而成。主要适用于直浇口简单整体型型腔结构的注射成型模具。在p6p9型模架中，p6与p7、p8与p9是相互对应的结构。p7和p9相对于p6和p8只是去掉了定模座板上的固定螺钉。p6p9型模架均适用于复杂结构的注射成型模，如定距分型自动脱落浇口的注射模等。根据以上所设计的模具结构，由于采用侧浇口和推板板，经查塑料注射模结构与设计选取标准a3型模架。使用的推板脱模结构，拉杆设置在定模侧，对垫块的高度没有要求，为降低模具闭合高度，此处选用了较低的垫块。所选模架的标记为：a3-400400-09型。其结构如图：图4-8 模架结构示意图表4-2 模架的有关结构尺寸lllll4003263402453744.7 模具闭合高度的确定由前面的设计中，根据经验确定：定模座板h=32mm，型腔板h=40mm，推件板h=32mm，固定板h=32mm，垫块h=80mm，动模板h=32mm。因而模具闭合高度：h=h+h+h+h+h+h =32+40+32+32+80+32=248mm4.8 模具加热与冷却系统的设计塑料模具的加热在热塑性塑料注射成型和热固性塑料的压塑、压铸及注射成型中均有应用。在热塑性塑料注射成型中应用于要求模温较高的塑料（如聚碳酸酯等）成型，用加热来调节温度。而应用最多的是热固性塑料的压塑、压铸及注射成型，用加热来完成塑料固化的化学反应。模具温度常控制在3范围内。若模具温度过低，塑料反应不完全，导致不能成型或冲模不全；反之，模具温度过高，则塑件表面发暗、组织疏松、烧焦、粘模或溢边过多。根据热能来源不同，模具加热方法有蒸汽加热、热水加热、煤气加热、工频感应加热和电阻加热等，而应用最多、最普遍的是电阻加热方法。本塑件在注射成型时不要求有太高的模温，因而在模具上可不设置加热系统。pe材料在型腔中冷却固化的最佳温度为（5080），要使模具保持塑料冷却固化所需要的最佳温度，必须高温塑料带入模具的温度进行有效的调节和控制，常用且简便的方法，就是利用冷却水介质对模具进行循环冷却，将模具中多余的热量，带出模外，以保持制品冷却所需的最佳模温。冷却水道的位置取决于制件的形状和不同的壁厚，应围绕模具所形成的的制品，且尽量排列均匀一致，应尽可能设置在靠近型腔（型芯）表面，冷却水道的直径应优先大于8mm，并且各个水道的直径应尽量相同。一般规定两条相互交错的水道在长度小于150mm时，最小间距为3mm，在长度大于150mm时，最小间距为5mm。对于冷却液在出入口的温差，一般希望控制在5以下。为了提高生产效率，缩短制品的成型周期，还需要对型芯进行冷却，对其进行冷却系统的设计。模具中的冷却装置的形式很多，应根据塑件形状、尺寸而合理选用。常见冷却系统的典型结构有：直流式和直流循环式、循环式、喷流式等。如下图所示，图（b）在外部设置接头，将所