机械毕业设计（论文）-U盘盖注塑模模具设计.doc

u 盘盖注塑模设计说明书 毕业设计毕业设计 设计课题设计课题：u u 盘盖注塑模模具设计盘盖注塑模模具设计 系系 别别： 专专 业业： 班 级级： 姓姓 名名： 学学 号号： 指导教师指导教师： 完成时间完成时间： u 盘盖注塑模设计说明书 1 目录 摘要：3 1.塑件成形工艺性分析塑件成形工艺性分析5 1.1.塑件的分析塑件的分析5 1.2.热塑性塑料热塑性塑料 abs 的注射成形过程及工艺参数的注射成形过程及工艺参数8 1.3.abs 的性能分析的性能分析9 2.拟定模具结构形式10 2.1.分型面位置的确定分型面位置的确定10 2.2.确定型腔数量及排列方式确定型腔数量及排列方式 12 2.3.模具结构形式的确定模具结构形式的确定15 3.注射机型号的确定16 3.1.所需注射量的计算所需注射量的计算16 3.2.注射机型号的选定注射机型号的选定17 3.3.型腔数量及注射机有关工艺参数的校核型腔数量及注射机有关工艺参数的校核18 4.浇注系统形式和浇口的设计21 5、成型零件的结构设计和计算29 5.1.确定塑件尺寸公差确定塑件尺寸公差29 5.2.型腔型芯各尺寸的计算型腔型芯各尺寸的计算30 6、模架的确定和标准件的选用32 7、合模导向机构的设计34 u 盘盖注塑模设计说明书 2 8、脱模推出机构的设计36 8.1.脱模推出机构的设计原则脱模推出机构的设计原则 37 8.2.塑件推出的基本方式塑件推出的基本方式37 8.3.塑件的推出机构塑件的推出机构 38 8.4.脱模力的计算与校核脱模力的计算与校核39 9、排气系统的设计40 10、温度调节系统的设计41 11模具的加工制造、装配、调试与维护42 11.1.模具的加工制造和装配模具的加工制造和装配42 11.2.模具的调试模具的调试44 11.3.模具的维护与保养模具的维护与保养45 11.4.模具的工作过程及原理模具的工作过程及原理45 毕业设计小结毕业设计小结45 谢辞：谢辞：48 参考文献参考文献 49 u 盘盖注塑模设计说明书 3 u 盘盖注塑模模具设计 摘要： u 盘是当今社会日常中必不可少的工具。u 盘产品的外壳造型很多，市 面上不断出现着各种款式,u 盘盖子制品成为最常见的研究课题。u 盘是闪存 的一种，有小巧便于携带、储存量大、价格便宜的特点。u 盘盖可用于保护 u 盘盖 usb 接口处的磨损，延长了 u 盘的使用寿命。制品材料为高频特种热 塑性塑料 abs（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物） ，材料收缩率仅 0.4%0.7% 。我们通过分析和研究，参照有关的技术文献，选定材料和有关技术参数， 设计出这款 u 盘外壳的模具。由制品图可知，该制品尺寸较小，形状不规则， 采用顶针推出塑件，另外，塑件表面有通孔，为使制品顺利脱模而又不影响 制品要求，加入一个斜顶，从而减小脱模阻力，是本模具中设计的要点。其 他结构设计在此不再赘述，详细内容见后面章节。 关键词： abs 注射模 一模四腔 u 盘 u 盘盖注塑模设计说明书 4 abstract: u disk is an indispensable tool in todays society, daily. u disk products have a lot of shell molding on the market , a variety of styles of products continue to emerge, u disk cover products become the most common research subject. u disk is one of a flash memory, having a lot of characteristics ,such as a compact , easy to carry, storage of large amount and low price. u disk cap can be used to stop usb interface of the u disk froming wear, prolong the service life of u disk. product material is high-frequency special thermoplastic abs (acrylonitrile - butadiene - styrene copolymer),having shrinkage rate of only 0.4% 0.7%. through the analysis and research, according to related literature, selecting materials and relevant technical parameters, we design the u disk shell mold. the figure of the products shows, small size and irregular shape,we use the thimble to push out of the products, in addition, the surface of the products has the through holes, in order to make the product easy demoulding and does not affect the product requirements, with a sloping roof, thereby reducing the release of resistance, are the main points of design of the mold. other structural design will not go, to see details in later chapters. keywords: abs injection mould one module of four cavities u disk u 盘盖注塑模设计说明书 5 1.塑件成形工艺性分析塑件成形工艺性分析 1.1.塑件的分析 1.1.1.塑件 如图 1 所示：图中尺寸为 u 盘实际测量尺寸，其尺寸公差见后面章节! 图 1.u 盘塑件产品图 1.1.2.塑料名称 abs（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物） 1.1.3.abs 的特性 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 abs 树脂微黄色或白色不透明颗粒状，是丙烯腈-丁 u 盘盖注塑模设计说明书 6 二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优 越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。因此 abs 树脂具有突出 的力学性能和良好的综合性能。同时具有吸湿性强，但原料要干燥，它的塑件尺寸稳定 性好，塑件尽可能偏小的脱模斜度。 1.1.4 塑件的结构及成形工艺性分析 （1）结构分析如下： 该塑件作为 u 盘的外壳，外形为倒有圆角的抽壳不规则体，其中两个角做了改变， 为倒角和圆弧，制件内部为一个通孔，制件的内部俩侧之间有角度要求，所以在模具设 计和制造上要有精度的定位措施和良好的加工工艺以保证塑件精度。由于该 u 盘塑件不 是很大， u 盘内成型面定位凸点采用强制脱模，为保证在推出时不能够使塑件发生变形 以影响外观，所以塑件需多根推杆外加斜顶同时推出，见图 2。 图 2.u 盘塑件顶出结构 （2）成型工艺分析如下： u 盘盖注塑模设计说明书 7 由于制件的外表面要求平整、光洁、美观棱角清晰；由产品图得知 u 盘表面上部 分为光滑表面，尾部为磨砂腐蚀纹，为使得塑件外表面美观，需将分型面设置 在磨砂面与光滑面的分界处，见图 3。 精度等级：采用一般精度 it7 级； 脱模斜度：该塑料件高为 8.05mm，宽度为 19.8mm，虽然由于原料在注射时流动 性比较好，但是型芯与塑件接触面积较大,顶针顶出塑件需要克服塑件与型芯之 间的摩擦力较大，因此，塑件脱模斜度为 1。 （3）塑件的成型工艺参数确定的三大要素：温度、压力和时间。 a)温度：注射成型过程中需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度等。 料筒温度：料筒温度的选择应保证塑料塑化良好顺利注射，而不会引起塑料分解 喷嘴温度：料筒和喷嘴温度的选择应与其它工艺条件相配合。料筒和喷嘴温度对成 型条件及塑件的物理力学性能影响十分显著。 模具温度：模具温度对塑件的内在性能和表面质量有很大影响。模具温度根据塑件 是否结晶、塑件的尺寸和结构要求等条件来确定。 b)压力：注射成型过程中的压力包括塑化压力和注射压力两种，它们都直接影响塑 料的塑化和塑件的质量。 塑化压力:注射过程中塑化压力的大小是随塑杆的设计、塑件质量的要求以及塑件的 种类等不同而异。 注射压力:注射压力的大小取决于注射成型机的类型、模具结构、塑件壁厚、塑件种 类和注射成型工艺等。 c) 时间： 一次注射成型周期包括注射时间（充模时间和保压时间） 、闭模冷却时间. 生产中充模时间为 35s。注射时间中的保压时间所占比例较大，约为 20 u 盘盖注塑模设计说明书 8 120s。在浇口处熔料凝结之前，保压时间的长短对塑件尺寸精度有直接影响，而 浇口处凝结之后则无影响。保压时间以塑件的收缩波动范围最小的时间为准。 冷却时间取决于塑件厚度，塑件的热性能和结晶性能，以及模具温度。冷却时间 约为 30120s。冷却时间过长会对复杂塑件造成脱模困难。温度、压力和时间。 这三大成型工艺控制因素都需要根据塑料品种、塑件壁厚和形状以及模具结构来 选定。 1.2.热塑性塑料 abs 的注射成形过程及工艺参数 1.2.1 注射成形过程 （1）成型前的准备 对 abs 的色泽、粒度和均匀度等进行检验，成型前应进行充分的 干燥预处理（100-110c） 。同时，清洗料筒，对嵌件和模具进行预热，确定应使用的脱 模剂，在模具型腔表面均匀涂上一层脱模剂（如硬脂酸锌、液体石蜡、硅油等） ，以保证 塑料制品的顺利脱离，将原料加入料斗，对料筒加热到预定温度，保温 20 分钟之后，启 动螺杆对原料进行塑化和计量。 （2）注射过程 塑料原料在注射机料筒内经过加热、塑化达到粘流状态后，由模具的 浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为充模、保压、放气和固化冷却四个阶段。 （3） 塑件的后处理 调湿处理，即将刚脱模的塑件放入热水中（处理温度 90-100） ， 保温一段时间（处理时间为 4 小时左右） ，然后缓慢冷却，这样可以隔绝空气，防止塑料 氧化，同时，加速吸湿平衡，稳定塑件尺寸，消除内应力。 1.2.2.abs 塑料的注射成形工艺参数 （1） 注射机：螺杆式 （2） 预热和干燥：温度 80-85，2-3h （3） 螺杆转速（r/min）：30 u 盘盖注塑模设计说明书 9 （4） 料筒温度（）后段：150170 中段：165180 前段：180200 （5） 喷嘴温度（）170180 喷嘴形式：直通式 （6） 模具温度（）：5080 （7） 注射压力（mpa）：60100 （8） 保压压力（mpa）：60100 （9） 成型时间（s）：注射 2090；保压 05； 冷却时间 20120； 成型周期：50100 （10）后处理： 红外线，烘箱，70，2-4h 1.3.abs 的性能分析 1.3.1.使用性能 综合性能良好，冲击强度较高，化学稳定性，电性能良好。适于制作一般机械零件、 减摩耐磨零件、传动零件、家用塑料制品和电讯结构零件。 1.3.2.成型性能 （1）无定性料，流动性中等，比聚苯乙烯、as 差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好，溢边值 为 0.04 毫米左右。 （2）吸湿性强，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件须经长时间的预热干燥。 （3）成型时宜取高料温、高模温，但料温过高易分解（分解温度为250） 。 1.3.3.abs 的主要性能指标 abs 塑料主要的性能指标： 密度 (g.cm-3) 1.13-1.14 收缩率 % 0.30.8 熔 点 130160 热变形温度 45n/cm 6598 u 盘盖注塑模设计说明书 10 弯曲强度 mpa 80 拉伸强度 mpa 3549 拉伸弹性模量 gpa 1.8 弯曲弹性模量 gpa 1.4 压缩强度 mpa 1839 缺口冲击强度 kj/ 1120 硬 度 hr 6286 2.拟定模具结构形式 2.1.分型面位置的确定 2.1.1.分型面的选择原则 模具上用以取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面成为分型面。分型面是决 定模具结构形式的重要因素，并且直接影响着塑料熔体的流动、充填性能及塑件的脱模。 分型面的选择受到塑件的形状、壁厚、尺寸精度、及其形状、塑件在模具内的成型位置、 脱模方法、浇口的形式及位置、模具类型、模具排气、模具制造及其成型设备结构因素 的影响。本次设计，分型面的选择考虑七个方面： （1）分型面应设置在塑件外形最大轮廓处，便于脱模，否则塑件无法取出。 （2） 考虑塑件的外观，使得分型面产生的飞边易于清除且不影响塑件的外观。 （3） 分型面的选择应保证塑件的尺寸精度要求。 （4） 有利于防止溢料，考虑飞边在塑件上的位置。 （5） 分型面选择应考虑排气效果，所以应尽量设置在塑件熔体充满的末端处，这样 分型面就可以有效排除型腔内积聚的空气。 u 盘盖注塑模设计说明书 11 （6） 考虑脱模斜度对塑件尺寸的影响。 （7） 使成型零件便于加工。 2.1.2.分型面选择方案 此塑件分模时，动模板带动模芯运动，使得塑件光滑面从定模板模腔中脱模，同时， 顶针板接触到注塑机的顶出装置时动模继续后退，塑件以及浇注系统凝料和推出机构停 在原处不动，从而使得顶针和斜顶将塑件顶出。在前面章节塑件成型分析中得知塑件脱 模斜度为 1，对于拔模斜度小或塑件较高时，为了便于脱模，可将分型面选在塑件中间 的部位，但此塑件外形有分型的痕迹。 （1）分型面选择方案 a。 第一分型面与开模方向垂直。分型面的形式与位置如图 3.a 所示。此种分型面，在塑件部动模板型芯的接触面积大，脱模力增大故而顶出装置将其 顶出较困难，塑件容易产生变形等缺陷，且分型面处产生的飞边影响 u 盘外型美观。 （2）分型面选择方案 b。 分型面与开模方向成某一角度，且成阶梯曲面状。如图 3 .b 所示。此处分模，动模 板型芯与塑件接触面减小，脱模力减小，使得塑件容易顺利脱模；而且此阶梯曲面形状 的分型面，使得整个塑件的排气间隙增加，容易排出型腔内的气体，避免成型不饱满等 缺陷；而且分型面处产生的飞边在塑件的光滑面和腐蚀磨砂纹的分界处，容易去除且使 得塑件外观无缺陷，整个塑件成型精度比较高，模具结构也比较简单。 综上所述，分型面采用方案 b，模具结构相对简单，脱模容易，塑件成型精度可靠， 满足塑件分型线不明显，外观质量要求高，因此采用方案 b。 u 盘盖注塑模设计说明书 12 图 3.分型面形式以及位置 2.2.确定型腔数量及排列方式 2.2.1.型腔数量的确定 当塑件分型面确定后，就需要考虑是采用单腔模还是多型腔模，型腔数的确定，主要 跟注射机的最大注射量、额定锁模力、塑化 u 盘盖注塑模设计说明书 13 速度、制品的精度要求、生产的经济性等因素有关，该塑件生产批量为大批量生产，故 可采用一模多腔的结构形式。同时，考虑到模具结构尺寸与塑件尺寸之间的关系，加之 制造成本和经济利益的因素，决定选用一模四腔的模具结构形式。 2.2.2.型腔排列形式 a.型腔排列的一般原则 （1） 流动长度要适当，流道废料尽量少，浇口位置要合适统一，进料要平衡，还 要使型腔压力平衡； （2） 排位应保证流道、浇口套距定模型腔边缘有一定距离，以满足封胶要求； （3） 排位应满足模具结构等的空间要求； （4） 为了使模具达到较好的冷却效果，排位应注意螺钉、推杆对冷却水孔的影响， 预留冷却水孔的位置； （5） 排位要尽可能紧凑，以减小模具的外形尺寸，且长宽比例要适中，同时也要 考虑注射机的要求。 b. 型腔排列形式的确定主要跟注射机的最大注射量、额定锁模力、塑化速度、制品 的精度要求、生产的经济性等因素有关,。一模多穴排位时，要考虑到进胶的平衡性，如 果有行位应优先考虑朝 x 或 y 方向运动便于加工。产品之间没有流到时，可适当缩小产 品之间的间距，最小间距可以做到 50-100mm，若有流到通过，则间距做到 100-150mm。 综合考虑上述排列原则及加工难度、经济性、效率、成本等因素，又由于本设计选择的 是一模四腔，故采用对称排列，如图 4： 图 4 .型腔排列形式 u 盘盖注塑模设计说明书 14 2.3.模具结构形式的确定 一般来说，大中型塑件和精度要求较高的小型塑件优先采用一模一腔的模具结构， 但对于精度要求不高的小型塑件，形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可 提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。由以上的分析可知，本模具为一模四腔对 称排列结构，根据塑件结构形状，推出机构采用顶针的顶出形式，利用顶针固定板推动 顶针，然后由顶针将塑件顶出模具，由于 u 盘塑件尾部有凹槽，强制脱模时顶针顶出有 很大阻力，为了更好的脱模，在塑件内成型面加一个斜顶，u 盘在顶出脱模时会沿着斜顶 得斜面运动，从而使得脱模阻力减小。浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采 用侧浇口，且设在分型面上，无需侧向抽芯，因此，选用单分型面注射模。 u 盘盖注塑模设计说明书 15 图 5.模具的结构形式 3.注射机型号的确定 注射模是安装在注射机上使用的工艺装备，因此设计注塑模时应该详细了解注射机 的技术规范，才能设计出符合要求的模具。 注射机规格的确定主要是根据塑件的大小及型腔数目和排列方式，在确定模具结构 形式及初步估算外形尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射量、锁模力、注射压 力、拉杆间距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、开模行程等进 行计算。根据这些参数选择一台和模具相匹配的注射机，倘若用户已提供了注射机的型 号和规格，设计人员必须对这些参数进行校核，倘若不能满足要求，则必须自己调整或 与用户取得商量再进行调整。 u 盘盖注塑模设计说明书 16 3.1.所需注射量的计算 3.1.1.对塑件体积、质量的计算 对于该设计，用户提供了塑件的图样及尺寸，使用 ug 软件画出三维实体图，软件 能自动计算出所画图形体积，取其密度平均值 1.135 塑件体积 v1 2.118 cm3 塑件质量 m1 =1.1352.1182.404g 1 v 3.1.2.浇注系统凝料体积的初步计算 可按塑件体积的 0.6 倍计算，由于该模具采用一模四腔，所以浇注系统凝料体积为： v2= 4v10.642.4040.6 5.769cm3 3.1.3.该模具一次注射所需塑料 体积 v0 = 4v1+v2 = 42.118+5.769 14.241cm3 质量 m0 = = 1.13514.241 16.164g 0 v u 盘盖注塑模设计说明书 17 3.2.注射机型号的选定 近年来我国引进注射机型号很多，国内注射机生产厂的新机型也日益增多。掌握使 用设备的技术参数是注塑模设计和生产所必需的技术准备。在设计模具时，最好查阅注 射机生产厂家提供的注射机使用说明上标明的技术参数。根据以上计算一次注射量 的分析以及考虑到塑件品种、塑件结构、生产批量及注射工艺参数、注射模具尺寸大小 350x300x320mm 等因素，参考设计手册初步选定型号为 xszy-250 型卧式螺杆注射机， 其主要技术参数见下表： xszy-250 型螺杆式注射机的主要技术参数 序号主要技术参数项目参数数值 1 最大注射量/cm 250 2 注射压力/mpa 130 3 塑化能力（g/s） 6 4 拉杆间距 448*370 5 锁模力/kn 1800 6 动、定模固定板尺寸/（mmmm） 598*520 5 最大模具厚度/mm 350 6 最小模具厚度/mm 200 7 最大开模行程/mm 500 8 喷嘴前端球面半径/mm sr15 9 喷嘴孔直径/mm 3 u 盘盖注塑模设计说明书 18 10 定位圈直径/mm 125 11 顶出杆根数 5 3.3.型腔数量及注射机有关工艺参数的校核 3.3.1型腔数量的校核 （1）由注射机料筒塑化速率校核型腔数量 1 2 m mkmt n 上式右边574，符合要求。 式中 k注射机最大注射量的利用系数，一般取 0.8； m注射机的额定塑化量（g/s） ，该注射机用户提供为 6g/s； t成型周期，因塑件小，壁厚不大，取 30s 进行校核； m1单个塑件的质量和体积（g 或 cm3） ，取 m12.404g 浇注系统塑料质量或体积（g 或 cm3） ，取0.62.40445.769 g 。 2 m 2 m （2）由注射机的最大注射量校核型腔数量 1 2 m mkm n n 上式右边814，符合要求。 式中 注射机允许的最大注射量（g/cm3） ，该注射机为 250g。 n m 其他符号意义与取值同前。 （3）由注射机的额定锁模力校核型腔数量 当高压的塑料熔体充满模具型腔时，会产生时模具分型面胀开的力。为了夹紧模具，保 证注射过程顺利进行，注射机合模机构必须有足够的锁模力，锁模力必须大于胀开力。 用公式表示为： f=p(na+b)fp 式中， f 塑料熔体在分型面的胀开力，n； p 型腔压力，一般为注射压力的 80%左右，通常取 20-40mpa； n型腔数量； a-单个塑件在模具分型面上得投影面积，mm2；由 cad 可以计算出 a=137.059 b-浇注系统在模具分型面上得投影面积，mm2；由 cad 可以计算出 b=2099.646 u 盘盖注塑模设计说明书 19 fp-注射机的额定锁模力，n。 式中左边=130*0.8（4*137.059+2099.646）=275.5kn1800kn 符合要求。 3.3.2.注射机的工艺参数的校核 （1）注射量校核 注射量以容积表示 最大注射容积为 0.85250=212.5 cm3 式中 -模具型腔和流道的最大容积（cm3） ； max v v -指定型号与规格的注射机注射量容积（cm3） ，该注射机为 250cm3； -注射系数，取 0.750.85，该处取 0.85。 每次注射的实际注射量容积应满足，而14.241cm3, 0 v max0 vv 0 v 0.85250=212.5 cm3 ,故符合要求。 （2）锁模力的校核 在前面已经进行，符合要求。 （3）最大注射压力的校核 注射机的额定注射压力即为该机器的最高压力 pmax=130,应该大于注射成型所需mpa 用的注射压力,即 0 p 0max pkp 式中 安全系数，常取1.251.4。实际生产中，该塑件成型时所需注射压 k k 力为 5060。代值计算符合要求。 0 pmpampa 3.3.3. 安装尺寸的校核 （1）喷嘴尺寸 主流道的小端直径 d 大于注射机喷嘴 d,通常为 d=d+(0.51)mm 在该注射机中 d=3.0mm,在该模具中 d=3.5mm,符合要求。 主流道入口的凹球面半径 sr0应大于注射机喷嘴球半径 sr，通常为 sr0sr+(12)mm 在该注射机中 sr=15mm,在该模具中 sr0=16mm,符合要求。 （2）定位圈尺寸 该模具中定位圈安装孔尺寸为 60mm,定位圈尺寸为 59.8mm，两者之间从呈较 10 . 0 0 u 盘盖注塑模设计说明书 20 松动的间隙配合，符合要求。 （3）最大与最小模具厚度 参考我国塑料注塑模具模架国家标准，在 2006 年发布的塑料注塑模模架技术条件 (gb/t12556-2006)和塑料注塑模架(gb/t12555-2006) ，前者适用于模板尺寸小于 560mm900mm 的模架；后者适用于模板尺寸为 630mm630mm 至 1250m1250mm 的模架。 本模具采用的型号为 ci-3030-a90-b80-c100(gb/t12556-2006)的标准模架，模具的外形 尺寸为 320 mm350 mm，模具闭合高度 h=320mm. 查资料得 xszy-250 型注射机拉杆空 间尺寸为 448mm370mm,即动、定模模板最大安装尺寸为 448mm370mm，允许模具的最 小厚度 hmin=200mm,最大厚度 hmax=350mm，模具最大厚度和最小厚度是指注射机移动模 板闭合后达到规定锁模力时，移动模板与固定模板之间所达到的最大和最小距离，这两 者之差就是调模机构的调模行程，即模具的外形尺寸不超过注射机动、定模模板最大安 装尺寸，该模具闭合高度及模具厚度 h=125+80+115=320mm 满足 hminhhmax 的安装条 件，故该模具满足 xszy-250 型螺杆式注射机的安装要求。 3.3.4. 开合模行程和推出机构的校核 （1）开合模行程校核 注射机的开模行程是有限的，取出制品所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离， 本模具为单分型面注射模具，xszy-250 型螺杆式注射机的最大开模行程与模厚有关， 校核关系为 l=s+hmax 式中 l注射机动模板的开模行程（mm）,取 500mm, s移动模板行程（mm）,取 55mm hmax模具最大厚度（mm）,其值为 hmax=125+80+115=320mm， 上式右边 320+55500mm，符合要求。 （2）推出机构校核 该注射机推出行程为 60mm,大于 h1=55mm,符合要求。 以上分析证明：xszy-250 型螺杆式注射机能满足要求，故可以采用。 3.3.5模架尺寸与注射机拉杆内间距校核 该套模具模架的外形尺寸为 320mm350mm,而注射机拉杆内间距为 448mm370mm, 这两个尺寸参数表示了模具安装面积的大小，模具模板尺寸必须在注射机模板尺寸以及 拉杆间距尺寸规定范围之内，模板面积大约为注射机最大成形面积的 4-10 倍。因此符合 要求。 注：对于上面 2)、3)、4)、5)的校核内容是与后面的模具结构设计交叉进行的，部分数 据参考后面模具设计尺寸，但为了行文整体形式与内容的统一，所以将此部分内容放在 此处。 4.浇注系统形式和浇口的设计 浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传 热的功能，对塑料质量影响很大，它的作用是：将塑料熔体均匀地送到每个型腔，并将 注射压力有效地传送到型腔的每个部位，以获得形状完整、质量优良的塑件。它分为普 u 盘盖注塑模设计说明书 21 通流道系统和热流道浇注系统。 在设计浇注系统之前必须确定塑件成型位置,浇注系统的设计是注塑模具设计的一个 重要的环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观，物理性能，尺寸精度）都有直接 的影响，设计时必须按如下原则： 1、型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料现象。 2、型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。 3、系统流道应尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大，太大则塑料耗 费大）：尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽可能小。 4、对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，及分流 道尽可能平衡布置。满足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。 该模具采用普通流道浇注系统，包括主流道、分流道、冷料穴、浇口。 4.1.主流道的设计 主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导 入分流道或型腔，其形状为圆锥形，便于熔体顺利的向前流动，开模时主流道凝料又能 顺利拉出来，主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间，由于主流道要 与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模上，而是将它单独设计 成主流道套镶入定模板内。主流道套通常用高碳工具钢制造并热处理淬硬。 。 主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或 型腔中,在卧式或立式注射机用模具中，主流道垂直于分型面。塑件外表面不许有浇口痕， 又考虑取料顺利，对塑件与浇注系统联接处能自动减断，为了方便于拉出流道中的凝料， 将主流道设计成圆锥形，锥度为 2，过大会造成流速减慢，易成涡流，内表面的粗糙度 为 ra0.8um,以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。 4.1.1.主流道尺寸 主流道小端直径 d 注射机喷嘴直径（0.51） 3（0.51） ，取 d=3.5mm 主流道球面半径 为使熔融塑料完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注 射机的喷嘴紧密对接，主流道对接处设计成半球形凹坑,主流道球面半径 sr0=注射机喷嘴 球头半径 sr（12）15（12） ，取 sr016mm 球面配合高度 由于小端前面是球面，其深度为 35mm。取h = 3mm。 主流道长度由实际设计的模架结合该模具的结构，取 l107mm 主流道大端直径 mmldd24 . 7 tan2 u 盘盖注塑模设计说明书 22 （半锥角为 12 ，此模具设计中取1 ） ，=7.24mm d 浇口套总长 l0=107+h=110mm 4.1.2.主流道衬套的形式 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流 道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口道，以便有效的选用优质钢材单独 进行加工和热处理，常采用碳素工具钢或高硬度模具钢等，在此选择 4cr13,热处理硬度 为 50hrc55hrc,如图 6 所示。由于该模具主流道较长，定位圈和衬套设计成分体式较宜， 其定位圈结构尺寸如图 7 所示。 图 6.浇口套结构 尺寸示意图 u 盘盖注塑模设计说明书 23 图 7.定位圈结构尺寸示意图 4.1.3.主流道衬套的固定 主流道衬套的固定形式如图 8 所示 u 盘盖注塑模设计说明书 24 图 8.主流道衬套的固定形式及位置 4.2.冷料穴的设计 u 盘盖注塑模设计说明书 25 4.2.1.主流道冷料穴的设计 注射机未注射塑料之前，喷嘴最前面的熔体塑料的温度较低，形成冷凝料头，为了防止 这些冷料进入型腔而影响塑件质量， 在进料口的末端的动模板上开设一洞穴或者在流道 的末端开设洞穴，这个洞穴就是冷料穴。由于该模具为梯形不规则的分型面，冷料穴应 该开在进料口的末端及动模板上，开模时，冷料穴中的凝料及塑件同时被顶针和斜顶推 出。 该模具采用 z 字变异形拉料杆的结构形式。它的作用是储存因两次注塑间隔而产生的冷 料头以及熔体流动的前锋冷料，防止冷料进入型腔而形成冷接缝。冷料穴的尺寸宜稍大 于主流道大端的直径，长度约为主流道大端的直径。为了使主流道凝料能顺利地从主流 道衬套中脱出，往往是冷料穴兼有开模时将主流道凝料从主流道拉出而附在动模一边的 作用。冷料穴位置示意图见图 8。 4.3.分流道的设计 分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开在分型面上，起分流和转向的作用。 （1）.在保证足够的注塑压力使塑料熔体能顺利的充满型腔的前提下，分流道截面积与 长度尽量取小值，分流道转折处应以圆弧过度。 （2）.分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料穴。对于此模来说在分流道上不须开 设冷料穴。 （3）.分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上，也可以同时开设在动，定模板 上，合模后形成分流道截面形状。 （4）.分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过度。 u 盘盖注塑模设计说明书 26 4.3.1.分流道的布置形式 分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有平衡式和非平衡式两种， 此塑件模具中，为保证各型腔均衡送料和同时充满整个型腔，使各型腔的塑件力学性能 基本一致 ，采用平衡均布式。见图 9 4.3.2.分流道的长度 根据型腔在分型面上的排布情况，分流道可分为一次分流道、二次分流道甚至三次分流 道，分流道长度应尽量短，且少弯折，以便减少压力损失和热量损失，节约塑料的原材 料和能耗。分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置，从在输送熔料时 减少压力损失，热量损失和减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。根据该模具的结构 形式，由设计图中得该模具分流道的长度为单边为 141mm，分流道总长度为 l=141+281363mm。如图 9。 图 9.分流 道的 分布 位置 u 盘盖注塑模设计说明书 27 图 10.分流道截面示意图和与浇口的过渡连接 4.3.3分流道的形状及尺寸 为了便于加工及凝料的脱模，分流道大多设置在分型面上。工程设计中的截 面 形状应尽量使其比表面积（流道表面积与其体积之比）尽量小，在温度较高塑料熔体和 温度相对较低的模具之间提供较小的接触面积，以减少热量损失。常采用的分流道截面 形式有圆形、梯形、u 形、半圆形及矩形等几种形式。圆形截面的比表面积最小，但需开 设在分型面的两侧，在制造时一定要注意模板上两部分形状对中吻合；梯形及 u 形截面 分流道加工较易，且热量损失与压力损失均不大，为常用的形式；半圆形截面分流道需 用球头铣刀加工，其表面积比梯形和 u 形截面分流道略大，在设计中也有采用；矩形截 面分流道因其比表面积较大，且流动阻力也大，故在设计中不常采用。为方便模具分流 道的加工，开设半圆形分流道最好，其半径为 3.7mm。但在加工和安装时应注意两个半圆 的同心度和最大错位距离。 4.3.4分流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较 理想，因此分流道的内表面粗糙度 ra 并不要求很低，一般取 0.631.6，这样表mm 面稍有不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力。避免熔流表面滑移，使中心层具 有较高的剪切速率。此处 ra1.25。m 4.4.浇口的设计 浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统中截面尺寸最小且长度最短 u 盘盖注塑模设计说明书 28 的部分，是浇注系统的关键部位。其作用表现为：由于塑料熔体为非牛顿液体，通过浇 口时剪切速率增加，同时熔体的内摩擦加剧，使料流的温度升高、黏度降低，从而提高 了塑料的流动性，有利于充型。同时在注射过程中，塑料充型后在浇口处及时凝固，防 止熔体的倒流，成形后也便于塑件与整个浇注系统的分离。但是浇口的尺寸过小会使压 力损失增大，冷凝加快，补缩困难。浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。 浇口截面积通常为分流道截面积的 0.07 倍0.09 倍，浇口截面积形状多为矩形和圆形两 种，浇口长度为 0.5mm2.0mm。浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在 试模时逐步修正。 4.4.1浇口类型及位置的确定 该模具是中小型塑件的多型腔模具，同时从所提供塑件图样中可看出，在 u 盘底部光 滑面与磨砂纹路分界面处设置侧浇口比较合适。侧浇口开设在分型面上，从型腔（塑件） 外侧面进料，侧浇口是典型的矩形截面浇口，能很方便的调整充模时的剪切速率和浇口 封闭时间，因而又成为标准浇口。这类浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的 形状特征灵活的选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口