圆盒塑料模具毕业设计.doc

本科生毕业设计本科生毕业设计 题 目： 带螺纹圆盒注塑模设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 完成时间： 2012 年 4 月 30 日 目 录 目 录 摘要. abstract 第一章 诸论.1 1.1 塑料模具现状及发展趋势.1 1.1.1 模具制造技术现状及其发展.2 1.2 塑件的结构设计.4 1.2.1 功能结构设计4 1.2.2 工艺结构设计4 1.2.3 造型结构设计5 第二章 塑件的结构分析与成型工艺设计.6 2.1 塑件的结构分析.6 2.1.1 塑件的外型分析.6 2.1.2 塑件材料(ps)分析 .6 2.1.3 聚苯乙烯（ps）的性能和成型特点7 2.1.4 确定塑件收缩率.9 2.1.5 壁厚的确定.9 2.1.6 塑件的脱模斜度.9 2.1.7 圆角的设计.10 2.1.8 侧向活动镶件设计.10 2.1.9 孔的设计.11 2.2 注射模设计与成形工艺.11 2.2.1 注射模简介.11 2.2.2 注射模组成.11 2.3 注射成形工艺.12 2.3.1 注射成形前的准备.12 2.3.2 注射过程.12 2.3.3 塑料制品的后处理.14 2.4 塑件的工艺分析.14 目 录 2.4.1 注射成型原理.15 第三章 塑料注射模具的结构设计.17 3.1 注射模结构选取.17 3.1.1 型腔数目的确定.17 3.1.2 分型面的设计.18 3.1.3 型腔的配置.19 3.2 浇注系统的设计.20 3.2.1 浇注系统的简介.20 3.2.2 浇注系统的分类及组成.20 3.2.3 浇注系统设计的原则.20 3.2.4 主流道的设计.20 3.2.5 分流道的设计.22 3.2.6 浇口的设计.22 3.3 弯销侧向分型与抽芯机构.24 3.4 推出机构设计.25 3.5 脱模机构的设计原则与选用.25 3.6 合模导向机构设计.26 3.7 导柱导向机构的设计.26 3.8 排溢系统的设计.27 3.9 成型零件的设计.28 3.9.1 型腔结构设计.28 3.9.2 凸模与型芯结构设计.29 3.9.3 螺纹型芯和螺纹型环的结构设计.30 3.10 成型零部件设计的计算依据.32 3.10.1 成型零件的结构尺寸计算.36 3.11 模具型腔侧壁和底板厚度的计算.38 3.12 支撑零部件的设计.40 第四章 塑料注射模其它设计.41 4.1 选标准模架.41 4.2 成型零件材料选用.41 目 录 4.3 注射模钢种的选用.41 4.4 最大注射压力的校核.42 4.5 最大注塑量的校核.42 4.6 塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核.42 4.7 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核.43 4.8 开模行程校核.44 4.9 脱模力的计算.44 4.10 模具冷却系统的设计.45 4.10.1 冷却装置的设计原则.45 4.10.2 冷却装置的选用.46 4.10.3 冷却回路的计算.46 总 结.52 参考文献.53 致 谢.54 摘 要 i 摘要 本次毕业设计讨论了圆盒注塑模的模具结构及工艺设计。具体内容包括模 具结构设计模具型腔数量和布局的确定、注射机选择、浇注系统设计、温 度控制系统设计、模架及其标准件的选用、脱模及抽芯机构的设计、成型部件 的设计；工艺设计注塑工艺、主要模具零件机加工艺及模具装配工艺设计。 塑件是一个尺寸较大圆盒，有侧向外螺纹，需要设计侧向抽芯机构，增加了模 具的复杂程度，是本次设计的一大重点。同时，因塑件较大，成型部件的设计 中无法选用很多标准件，只能另外展开独立设计。最后的装配与公差配合要很 好的达到要求对设计者也是一个很大难度的挑战。因此，设计过程中经过了多 次计算和修改，使论文与设计达到预定的实用要求。 关键词关键词：圆盒；注射模；侧向螺纹抽芯；工艺设计 abstract ii abstract this paper introduced the round-box structure and the injection of the design process. from the cavity of determining the number and layout, the injection of choice, pouring system design, temperature control system design, mold base and the selection of standard parts, and stripping out the core design, shaping the design of components, such as injection of january 1st to die the details. plastic pieces of a larger round box, a side of the field thread, the need for lateral core pulling bodies and increase the complexity of the mold,this is a key to paper. at the same time, because of larger plastic parts, molding components in the design of many choose not marked pieces, can only start another independent design. the final assembly line with tolerance and good to meet the requirement is also a very difficult challenge. therefore, the design process through a number of calculations and modified to meet the preset papers and design requirements. keywords: the round box;injection mould,;lateral core pulling threads;prosess design 带螺纹圆盒注塑模设计 （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） 1 第一章 诸论 1.1 塑料模具现状及发展趋势 1.1.1 模具制造技术现状及其发展 (一) 现状 模具的特点决定了模具工业的快速发展，模具制造水平是衡量一个国家机 械制造业水平的重要标志。 我国已经具备制造大型、精密、复杂、长寿命模具的能力。如：硬质合 金多工位级进模，步距精度0.005mm,成形表面粗糙度达 0.4-0.1m,镶件的重 复定位精度0.005mm,互换性好,模具寿命达 1 亿冲次,具有自动冲切、叠压、铆 合、扭角、计数分组和安全保护功能。又如：大型的塑料模，重达 10 吨以上， 尺寸精度为 0.01mm,型腔 ra=0.1m,模具寿命达 30 万次以上。达到国际同类模 具产品的技术水平。 （二）发展状况 （1） 制造设备水平的提高促进模具制造技术的发展 先进的模具加工设备拓展了机械加工模具的范围，提高了加工精度，降 低了表面粗糙度，大大提高了生产效率。如：数控仿形铣床、加工中心、精密 坐标磨床、数控坐标磨床、数控电火花成形机、慢走丝线切割、精密电加工机 床、三坐标测量机、挤压研磨机、激光快速成形机等。 （2） 模具新材料的应用促进模具制造技术的发展 模具材料是影响模具寿命、质量、生产效率和生产成本的重要因素，目 前我国模具寿命仅为发达国家的 1/5-1/3，而其中材料和热处理原因占 60以上。 随着新型优质模具钢的不断开发（如：65nb、ld1、hm1、gr 等）以及热处 理工艺和表面强化处理工艺的进一步的完善和发展， （如：组织预处理、高淬低 回、低淬低回、低温快速退火等热处理工艺以及化学热处理、气相沉积、渗金 属、电火花强化等新工艺、新技术） 。 带螺纹圆盒注塑模设计 （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） 2 都将极大地促进和提高模具制造技术的快速发展。 （3）模具标准化程度的提高促进模具制造技术的发展 模具的标准化程度是模具技术发展的重要标志，目前我国的标准化程度 约占 30，而发达国家为 7080，标准化促进了模具的商品化，商品化推动 了模具生产的专业化。从而提高模具制造质量，缩短制造周期，降低 制造成本， 也促进新材料、新技术的应用。 （4）模具现代设计和制造技术促进了模具制造技术的发展 cad/cam/cae 技术的发展，使模具设计与制造向着数字化方向发展，尤 其在成形零件方面软件（如 ug、pro/e）的广泛应用，实现了模具设计与制造 的一体化，极大的提高了模具制造技术和制造水平，也是未来模具制造技术的 主要发展方向。 （三）发展趋势 社会快速发展，产品不断增多，更新换代加快，模具质量和生产周期尤为 重要，从而决定了模具制造技术的发展趋势： （1）粗加工向高速加工发展 （2） 成形表面的加工向精密、自动化方向发展 （3） 光整加工向自动化方向发展 （4）反向制造工程制模技术的发展 以三坐标测量机和快速成形技术为代表的反向制模技术是以复制为原理的 制造技术，是模具制造技术的又一重要发展方向，特别适用于多品种、小批量、 形状复杂的模具制造。 （5）模具 cad/cam/cae 技术将有更快的发展 从模具结构设计模具工作状态的模拟自动加工程序的生成自 动化加工、自动检测。实现设计到制造的一体化是模具制造业发展的必然趋势。 1.1.2 我国塑料模的现状 模具作为提高生产率，减少材料和消耗，降低产品成本，提高产品质量和 市场竞争力的重要手段，已越来越受到各工业部门的重视。随着工业技术不断 向前发展，要求模具在更苛刻、更高速度的工作条件下，对模具的精度越来越 带螺纹圆盒注塑模设计 （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） 3 高，使用寿命越来越长。为了满足这些要求，国内外都在模具材料的研究和开 发上作了巨大的努力，也在这方面取得了不少成果。 目前世界上模具工业的年产值约为 680 亿美元。我国 2004 年模具产值为 530 亿元，模具出口 4.91 亿美元，同时还进口 18.13 亿美元。我国已成为世界 上净出口模具最多的国家。大型多工位级进模、精密冲压模具、大型多型腔精 密注塑模、大型汽车覆盖件模具等虽已能生产，但总体技术水平不高，与国外 先进国家相比，仍有很大差距，特别是模具寿命低的问题非常突出。如：国外 硅钢片冲模总使用寿命在 500 万次以上，而国内一般为 50 万-60 晚次，最高 150 万次。国内热锻模使用寿命 50 万次，国内只有 3-5 万次。国外热锻模使用 寿命 12000 次以上，国内一般为 3000-5000 次。影响模具寿命的因素较多，但 模具材料是重要因素。高寿命模具离不开优质模具材料。 国内模具钢品种少、质量差、性能低。虽然国内也研制出许多高性能模具钢， 但大多数是上世纪 70-80 年代研制的，因种种原因，真正使用的量较少，钢种 也不多。每年使用量不足 1 万吨。故在生产上使用的仍然是老钢种为主，如冷 模用 crwmn、crl2、crl2mov 等，热模用 3crw8v、6542 等，另外，由于模 具钢的改锻效果差、选材与热处理不当等原因，也造成模具的寿命低。现从塑 料模具钢方面，扼要分析国内模具钢的研究开发情况。 近年来，中国塑料模具发展速度相当快。目前，塑料模具在整个模具行业 中所占比重约为 30%。随着中国汽车、家电、电子通讯、各种建材迅速发展， 预计在未来模具市场中，塑料模具占模具总量的比例仍将逐步提高，且发展速 度将快于其他模具。以汽车工业为例，随着汽车产销量高速增长，汽车模具潜 在市场十分巨大。据介绍，在生产汽车时，各种功能性零部件都要靠模具成型， 仅制造一款普通轿车约需 200 多件内饰件模具，而制造保险杠、仪表盘、油箱、 方向盘等所需的大中型塑料模具，从模具行业生产能力看，目前满足率仅约 50%。 在建筑领域，塑料建材大量替代传统材料也是大势所趋，预计 2010 年全国塑料 门窗和塑管普及率将达到 30%50%，塑料排水管市场占有率将超过 50%，都 会大大增加对模具的需求量。应该说，塑料模具的应用潜力是不可低估的。专 家预测，大型、精密、设计合理的注塑模具将受到市场普遍欢迎。 带螺纹圆盒注塑模设计 （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） 4 全国塑料加工业区域分布相类似，珠三角、长三角的塑料制品加工业位居 前列， 浙 江、江苏和广东塑料模具产值在全国模具总产值中的比例也占到 70。现在，这 3 个省份的不少企业已意识到塑模业的无限商机，正积极组织 模具产品的开发制造。 然而由于塑料零配件形状复杂、设计灵活，对模具材料、设计水平及加工 设备均有较高要求，并不是人人都可以轻易涉足的。专家认为，目前中国与国 外水平相比还存在较大差距，眼前需尽快突破制约模具产业发展的三大瓶颈： 一是加大塑料材料与注塑工艺的研发力度；二是塑模企业应向园区发展，加快 资源整合；三是模具试模结果检验等工装水平必须尽快跟上，否则塑料模具发 展将受到制约。 专家指出，面对国外先进技术与高质量制品的挑战，中国塑模企业不仅要 加快产业集群化，发挥规模效应，还要注重模具产业链的前端研发、人才建设 和产业链后端的检测以及信息服务，尽快缩短技术、管理、工装水平与国际水 准的差距。这是塑料模具企业在发展中必须解决的重要问题。 1.2 塑件的结构设计 1.2.1 功能结构设计 塑件设计的核心问题，是要保证其使用功能要求。在充分分析塑件使用功 能的基础上确定塑件的整体结构、各组成部分几何形状、尺寸、材质和外观要 求及强度等。塑件的结构，应在满足其功能要求的前提下，力求简单、可靠。 因为简单的塑件结构容易满足其功能要求，达到经济、适用、安全的目的。 在设计塑件时，应当了解它是单独使用，还是与其它零件组合起来使用， 在使用过程中它的主要功能和辅助功能是什么。如果它是与其它零件组合起来 使用，那么它的哪些部分、结构形状、尺寸受其它零件制约、不可变动，哪些 部分可通过直观判断、试验后加以修正。 1.2.2 工艺结构设计 要想获得合格的塑料制件，除合理选用塑件的原材料外，还必须考虑塑件 的结构工艺性。只有塑件结构设计满足成型工艺要求，才能设计出合理的模具 结构，达到提高生产率和降低成本的目的。 带螺纹圆盒注塑模设计 （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） 5 在塑件功能结构设计的基础上，为实现加工制造的可能性和简捷性，必须 进行工艺结构设计。因此，在设计塑件时，要选择合适的材料，以保证在使用 过程中的可靠性及加工过程中的可行性，用以确定成型方法及成型工艺对塑件 提出的工艺结构要求。 塑件工艺结构设计的主要内容如下：塑件内外侧壁应有恰当的脱模斜度， 内外表面结合处，加强筋端部和根部等以及所有能允许设计圆角的地方均应设 计成圆角。塑件壁厚要均匀，加强筋、凸台、支撑面、边缘、底部形状的设计 要保证其强度，利于其成型和脱模。金属嵌件要满足塑件使用功能要求，与塑 件连接牢固性要求，成型时便与在模具中装固，成型后容易从模具中脱出。塑 件表面的花纹、图案、文字、符号等的设计要考虑成型与脱模、使用中的损伤、 模具加工等问题。此外处于塑件外形轮廓最大部分得分型线痕迹，不影响其工 作特性及表观质量。 因此在塑件工艺结构设计时，要充分了解其在使用中的机能，又要熟悉材 料的性能特点，成型工艺过程及特点。只有正确的工艺结构设计，才能保证塑 件顺利成型、脱模，确保塑件质量，避免塑件在成型中出现裂纹、凹陷、气孔、 银纹、等一系列成型缺陷，增强塑件的使用中的可靠性及持久性。 1.2.3 造型结构设计 塑件造型设计是指按照美的法则，如对比与调合、概括与简单、对称与平 衡，安定与轻巧、尺寸与比例、主从、比拟、联想等对塑件外观形状、图案、 色彩及其相互的结合进行设计，通过视觉给人以美的感觉。工业制品的结构设 计，是一门技术与艺术相结合的多元交叉科学。 塑件制品种类繁多，外形也千奇百怪。对于这些制品，都要通过外部造型 设计加以装饰美化。因为人们通常都是在满足功能要求下，总是喜欢购置外形 美观的制品，因为外形设计独特的制品更容易吸引观众的眼球。 对于单独使用的塑件或壳体制品，一定要认真的进行造型设计，以满足其 使用机能要求，是现代制品设计的根本目的，满足人的心理需要是制品使用功 能设计的根本依据。 “实用、经济、美观”是制品造型设计的基本原则。使人们 在使用塑件时有一种美的享受，同时又能保证使用者在使用它时感到方便、安 带螺纹圆盒注塑模设计 （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） 6 全、可靠、舒适。 第二章 塑件的结构分析与成型工艺设计 2.1 塑件的结构分析 2.1.1 塑件的外型分析 塑件如图 2.1 所示 图 2.1 塑件图 带螺纹圆盒注塑模设计 （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） 7 塑件是塑料圆盒的主视图。塑件底部有外螺纹，因此要选用侧向抽芯的模 具结构。因为有侧向抽芯，所以最合适的结构就是采用一模一件的结构来设计。 从结构看，该塑件可用于外壳，化学容器等。 2.1.2 塑件材料(ps)分析 选材在设计过程中是个关键步骤，对于指定部件的选材，最主要的是考虑 部件的功能和决定部件功能的有关材料性能，同时还要考虑诸如部件的特点和 禁忌、使用时的外界条件、临界条件、使用寿命和使用方式、维修方法、制品 尺寸和尺寸精度、成型加工工艺、生产数量、生产速度、成本、原料来源和经 济效益等等。这些因素包括两方面，一方面是使用环境介质和环境条件，如构 件承受的负荷和自重，冲击和振动等机械作用的影响；接触的气体、液体、固 体及化学药品；曝露的大气环境 (气温、湿度、降雨、阳光、冰雪以及有害气 体等)的影响；贮存环境条件和长期贮存的的影响；此外，除静态破坏影响外， 还要考虑摩擦升温、蠕变、成型收缩等引起的变形、应力松弛以及反复应变而 引起的疲劳，高应变率引起的力学性能变化等等。另一方面是搬运、勤务处理 或操作时，制品可能遭到外力作用，甚至是意外的外力作用的影响。充分考虑 这些因素才能明确所要求的综合性能。 从圆盒的结构性能和用途及成型等各方面考虑，它需要的材料是耐化学品 性良好，能耐矿油、有机酸、碱盐等。且流动性好，易于加工成型，染色性好， 无毒无臭。聚苯乙烯正好符合性能方面的要求，因此，选用聚苯乙烯（ps）。 聚苯乙烯是以苯乙烯为原料，用悬浮法聚合制成，即苯乙烯以水为介质， 碳酸镁、磷酸钙等为主要分散剂，顺丁烯二酸酐苯乙烯共聚物，钠盐为分散 剂，于 150c 高温或 85c 下，以过氧化二苯甲酰引发聚合，再经洗涤，离 心干燥即得成品。 2.1.3 聚苯乙烯（ps）的性能和成型特点 （一）基本特性 聚苯乙烯是仅次于聚氯乙烯和聚乙烯的第三大塑料品种。聚苯乙烯无色透 明、无毒无味，落地时发出清脆的金属声，密度为 1.054g/m3 。聚苯乙烯的力 学性能和聚合方法、相对分子质量大小、定向度和杂质量有关。相对分子质量 带螺纹圆盒注塑模设计 （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） 8 越大，机械强度越高。聚苯乙烯有优良的电性能（尤其是高频绝缘性能）和一 定的化学稳定性。能耐碱、硫酸、磷酸、10%30%的盐酸、稀醋酸及其他有机 酸，但不耐硝酸及氧化剂的作用。对水、乙醇、汽油、植物油及各种盐溶液也 有足够的抗腐蚀能力。能溶于苯、甲苯、四氯化碳、氯仿、酮类和脂类等。聚 苯乙烯的着色性能优良，能染成各种鲜艳的色彩。但耐热性低，热变形温度一 般在 7098c，只能在不高的温度下使用。质地硬而脆，有较高的热膨胀系 数，因此，限制了它在工程上的应用。近几十年来，发展了改性聚苯乙烯和以 聚苯乙烯为基体的聚合物，在一定程度上克服了聚苯乙烯的缺点，又保留了它 的优点，从而扩大了它的用途。ps 塑料的主要技术指标如下表 2.1 表表 2.1 ps 塑料的主要技术指标塑料的主要技术指标 密度（克/厘米）1.041.06 比体积（厘米 / 克）0.940.96 吸水率（%）0.030.05 收缩率(%)0.60.8 熔点()131165 0.46 mpa 热变形温度() 1.85mpa6596 抗拉屈服强度(mpa)350630 拉伸弹性模量(mpa)2.83.510 抗弯强度(mpa)610980 无缺口 冲击韧度( 牛分米/厘米 ) 缺口0.540.86 硬度(hb)m6580 体积电阻系数（欧姆厘米）1016 击穿电压（千伏/毫米）19.727.5 （二）成型特性 （1）无定形料，吸湿性小，不易分解，性脆易裂，热膨胀系数大，易产生 内应力。 （2）流动性较好，溢边值 0.03 毫米左右，防止出飞边。 带螺纹圆盒注塑模设计 （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） 9 （3）塑件壁厚应均匀，不宜有嵌件， （如有嵌件应加热） ，缺口，尖角，各 面应圆滑连接。 （4）可用螺杆或是柱塞式注射机加工，喷嘴可用直通式或是自锁式。 （5）宜用高料温，模温，低注射压力，延长注射时间有利于降低注射内压 力，防止缩孔和变形，但料温高易出银丝，料温低或脱模剂多则透明性差。 （6）可以采用各种形式进料口，进料口和塑件应圆弧连接，防止去除浇口 时损坏塑件，脱模斜度应在 2以上，顶出均匀以防止脱模不良发生开裂变形 等，可用热浇道结构。 （三）主要用途 电子电器：可用于制造电视机录音机及其各种电器仪表零件、壳体、高频 电容器等。 建筑方面：用于公用建筑透明部件、光学仪器和透明模型的生产，如灯罩、 仪器罩壳、包装容器等。 日常用品：梳子、盒子、牙刷柄、圆珠笔管、学习用具，儿童玩具等。 其他方面：可用于发泡制作防震、隔音。保温、夹心结构材料，电冰箱、 火车、船，飞机等也用他来作隔热隔音，还可以用来做救生圈。 2.1.4 确定塑件收缩率 模具型腔和型芯的加工尺寸除了计算基本尺寸之外，还有一个加工公差的 问题。按照惯例，模具的加工公差为塑件公差的 1/3。但由于塑料收缩率范围和 稳定性各有差异，首先必须合理化确定不同塑料所成形塑件的尺寸公差。即由 收缩率范围较大或收缩率稳定较差塑料成形塑件的尺寸公差应取得大一些。否 则就可能出现大量尺寸超差的废品。 由于该制件制件精度要求不高，故考虑成型收缩率为塑料的平均收缩率 0.7。 2.1.5 壁厚的确定 塑件壁厚对成型工艺的影响很大。合理的确定塑件的壁厚是很重要的。塑 件的壁厚首先决定于塑件的使用要求，壁厚过小，成型时流动阻力大，大型复 杂塑件难以充满型腔。塑件壁厚的最小尺寸应满足以下几方面要求：具有足够 带螺纹圆盒注塑模设计 （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） 10 的强度和刚度;脱模时能经受推出机构的推出力而不变形；能承受装配时的紧固 力。壁厚过大，不但造成原料的浪费，对热塑性塑料则增加了冷却时间，降低 了生产率，另外也影响了产品的质量，如产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。由于 同一塑料零件的壁厚应尽可能一致，设计要求给出圆盒外壳和槽的壁厚为 2mm，查表得属于范围内可取。 2.1.6 塑件的脱模斜度 为了便于塑件从模具型腔中取出或从塑件中抽出型芯，设计时应考虑塑件 的内外壁具有足够的脱模斜度。最小脱模斜度与塑料性能、收缩率的大小、塑 件的几何形状有关。 塑件冷却时的收缩会使它包紧住模具的型芯或型腔中的凸起部分，因此， 为了便于从塑件中抽出型芯或从型腔中脱出塑件，防止脱模时拉伤塑件，在设 计时，必须使塑件内外表面留有足够的脱模斜度，在模具上即称为脱模斜度。 脱模斜度取决于塑件的形状、壁厚及塑料的收缩率。查表得到聚苯乙烯所需的 脱模斜度为一般取 502，因此取型芯和型腔的脱模斜度均为 2。 2.1.7 圆角的设计 在塑件的设计过程中，为了避免应力集中，提高塑件的强度，改善熔体的 流动情况和便于脱模，在塑件各内外表面的转角连接处，均应采用圆弧过渡。 此外，有了圆角，模具在淬火或使用时不致应力集中而开裂。塑件无特殊要求 时,各连接处均应有半径不小于 0.51mm 的圆角，一般内外圆弧半径 r1 均为 壁厚 t 的 1.5 至 2.5 倍。故外圆角为半径设为 5mm，内圆角半径为 3mm。 2.1.8 侧向活动镶件设计 塑件侧向有外螺纹圆环，用侧向抽芯机构很难实现抽芯的目的。只能采用 带有相配合内螺纹的两个半圆环活动镶件，并用弯销来完成镶件的推出和复合 运动。 采用活动镶件结构形式的模具，其优点不仅省去了斜导柱、滑块等复杂结 构的设计与制造，使模具外形缩小，大大降低了模具的制造成本，更主要的是 在某些无法安排斜滑块等结构的场合，便可采用活动镶件形式。活动镶件在模 具中应有可靠的定位，与塑件还应牢固的连接，它与安装孔之间一般有 35mmh8/f8 配合，然后在下部制出 35的斜度。另外为了使活动镶件在 带螺纹圆盒注塑模设计 （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） 11 没有完全到位而发生事故时减少对型腔的损坏，活动镶件的硬度应略低于型腔 的硬度。结构如下图 2.2 图 2.2 侧向分型结构右 2.1.9 孔的设计 在设计塑件中孔的位置时，应不致影响到塑件的强度，并应尽量不增加模 具制造的复杂性。此塑件上没有成型孔，所以不用考虑设计孔的要求。 2.2 注射模设计与成形工艺 2.2.1 注射模简介 塑料注射成形所用的模具称为注射成形模具，简称注射模。塑料的注射成 形过程是借助于注射机内的螺杆或柱塞的推力，将已塑化的塑料熔体以一定得 压力和速率注射到闭合的模具型腔内，经冷却、固化。定型后开模而获得制品。 2.2.2 注射模组成 注射模由动模和定模两部分组成。动模安装在注射机的移动工作台上，定 模安装在注射机的固定工作台面上。动模和定模闭合后已塑化的塑料通过浇注 系统注入到模具型腔中冷却、固化和 带螺纹圆盒注塑模设计 （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） 12 定型。通常要求注射模分开后，制品滞留在动模一侧，由设置在动模内的脱模 机构将制品从模内推出。 （1）成形零部件：指构成模具型腔、直接与塑料熔体相接触并成形制品 的模具零件或部件。 （2）浇注系统 （3）导向和定位机构 （4）脱模机构 （5）侧向分型抽芯机构 （6）温度调节系统 （7）排气系统 2.3 注射成形工艺 包括成形前的准备、注射过程和制品的后处理。 2.3.1 注射成形前的准备 （一）原料的检验和预处理 在成型前应对原料进行外观和工艺性能检验，包括色泽、粒度及均匀性、 流动性、热稳定性、收缩性、水分含量。必要时应对塑料的工艺性能进行测试。 聚苯乙烯虽然吸水性不强，经验上往往要进行干燥处理。 （二）嵌件的预热 成型前对金属嵌件预热也是一种有效的措施。嵌件的预热应根据塑料的性 能和嵌件的大小而定。弯销滑块算是比较大的嵌件，所以要进行预热，预热的 温度可达 150c.以减小塑料熔体与金属嵌件之间的温度差。 （三）料筒的清洗或拆换 在注射成型前，如果注射机料筒中残存的塑料不同或颜色不一致时，一般 要进行清洗。对于螺杆式注射机通常使用直接换料清洗，通过连续对空注射， 直至排尽同内残料；常用的清洗剂有硬脂酸锌、硅油、蓖麻油等。 （四）脱模剂的选用 为了使制品容易从模具内脱出，还需要对某些模具的型腔喷涂脱模剂。常 用的脱模剂有硬脂酸锌、液体石蜡和硅油等。本例脱模剂选用液体石蜡脱模剂。 带螺纹圆盒注塑模设计 （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） 13 2.3.2 注射过程 注射的过程包括：加料、塑化、注射、保压、冷却、脱模。但就塑料注射 成型中的实质变化来说，分为塑料的塑化、熔体充满型腔和冷却定型三大过程。 （一）加料 加料是指塑料原料由注射机料斗落入到料筒内的过程。在一定时间内定量 将塑料加入到料筒中，以保证操作稳定塑料塑化均匀，最终获得良好的塑性。 若加料过多，受热时间过长容易引起物料的热降解，同时注射机的损耗功率增 多；若加料过少，料筒内缺少传压介质，型腔中塑料熔体压力降低，难于补缩， 塑件容易产生收缩，凹陷及机械强度降低等缺陷。 （二）塑料的塑化 塑化指塑料在料筒内加热，由固体粉料或粒料转换成粘流态，并使其具有 良好可塑性的均匀熔化过程。塑化进行得如何关系到塑料制品得产品质量。对 塑化的要求是：在规定时间内塑化除足够数量的熔融塑料。塑料熔体在进入塑 料模腔之前应达到规定的成型温度。而且熔融各点的温度应均匀一致，避免局 部温度过高或过低。 （三）熔融充满型腔（注射充模）与冷却定型 是指塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，通过模具浇注 系统注入模具型腔的过程。该过程的时间不长，但要合理地控制过程的温度、 压力、时间等条件，对获得良好塑性却很重要。根据塑料熔融进入型腔的变化 情况，又可分为充模、压实、倒流和浇口冻结后的四个冻结阶段，在这过程中， 温度总的是下降趋势。 （1）充模：是指将塑化好的塑料熔体在螺杆的推动下，经注射机喷嘴及模 具浇注系统注入模具型腔并充满型腔。这一阶段的变化是：当熔体未注入模具 型腔前，型腔内的压力基本为 0，待型腔充满熔体时压力达到最大值。若慢速 则各向异性显著；若快速，则熔接强度较高。 （2）压实：这一阶段是从熔体充满型腔时起至螺杆开始退回时为止。在注 带螺纹圆盒注塑模设计 （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） 14 射机螺杆的推动下熔体依然保持压力进行补料，使料筒中的熔料继续进入型腔， 以补充型腔中塑料收缩的需要。目的是为了减少收缩率。在这段时间内型腔内 的熔体的压力依然为最大值。 （3）倒流：这一阶段是从螺杆开始后退时起至浇口处熔体冻结时为止。这 时型腔内熔体的压力比浇注系统流道内压力高。 ，导致型腔内熔体通过浇口向浇 注系统倒流，从而使型腔内熔体的压力迅速下降。倒流一直持续到浇口熔料冻 结为止。 （4）冷却：目的是冷却和硬化。是指从浇口处塑料完全冻结起到塑件脱模 时取出时为止。这时模具型腔内的塑料继续冷却并凝固成型。脱模时，塑件应 具有足够的强度。冷却时，随着温度的继续下降，型腔内的塑料体积收缩，压 力也逐渐下降。开模时，残余应力（型腔内的压力与外界大气压压力之差）要 尽量趋向于 0。 2.3.3 塑料制品的后处理 由于塑化不均匀塑料内部存在不可避免的一些内应力。而内应力的存在导 致制品在使用过程中容易产生开裂，因此应该设法消除。通过后处理可以改善 制品的性能和提高制品尺寸的稳定性。塑件制品后处理主要是指调湿处理。 调湿处理是将塑件放在一定温度的液体介质静止一段时间，在隔绝空气的 条件下，加快塑料的吸湿平衡以尽量稳定塑料的性能及其形状的处理过程。调 湿处理的目的是防止氧化，主要液体介质是液体聚碳酰胺。调湿处理还可以消 除残余内应力，还可以起到增塑剂的作用，从而改善塑件的柔韧性，使其冲击 强度和拉伸强度增强。 2.4 塑件的工艺分析 （一）成型工艺类型的选择 塑料的的种类很多，其成型的方法也很多，有注射成型、压缩成型、压注 成型、挤出成型、气动与液压成型、泡沫塑料的成型等。注射模塑又称为注射 成型，是热塑性塑料制品生产的一种重要方法。除少数热塑性塑料外，几乎所 有热塑性塑料都可以用注射成型方法生产塑料制品。注射模塑不仅用于热塑性 带螺纹圆盒注塑模设计 （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） 15 塑料的成型，而且还用于热固性塑料的成型。压缩模塑又称为模压成形或压制。 它的方法是先将粉状、粒状、碎屑状或纤维状的塑料放入成型温度下的模具加 料腔中，然后合模加压，使其成型并固化，从而获得所需要的塑料制品。压注 成型又称传递成型，它是在压缩成型基础上发展起来的一种热固性塑料的成型 方法。其工艺过程与压缩成型工艺基本相同。挤出工艺又称挤出模塑或挤出成 型。它在热塑性塑料成型中，是一种用途广泛、所占比例很大的加工方法。聚 苯乙烯为热塑性材料，所以选用注射成型的工艺。 （二）注射机的选择 热塑性成型是靠注射机来实现的。注射机可分为柱塞式注射机和螺杆式注 射机，基于柱塞式注射机塑化不均匀、注射压力损失大、注射量的提高受到限 制，加上生产线已非常少使用柱塞式注射机，故此设计使用螺杆式注射机。通 过粗略计算得，塑件体积为 105.84cm3，浇注系统体积估计为塑件体积的 1/6- 1/3,取 25 cm3 依据表部分国产注射机技术规格，选用 xs-zy-500 注射机，为 螺杆式。 2.4.1 注射成型原理 注射成型过程是将粒状或粉状的塑料从注射机料斗中加入到塑化料筒内， 经受热而熔融化成粘流态然后在注射机螺杆的推动下熔融塑料经料筒前端的喷 嘴及模具浇注系统而被注入模具的闭合型腔，经过一定时间的冷却或保压，待 塑料在模具型腔内凝固定型后，注射机开合模机构动作，开启模具推出塑件。 注射机的外形，如图 2.3 图 2.3 xs-zy-500 注射机外观图 xs-zy-500 注射机的技术参数如表 2.2 带螺纹圆盒注塑模设计 （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） 16 表表 2.2 xs-zy-500 注射机的技术参数注射机的技术参数 额定注射量(cm3) 500 注射方式螺杆式 螺杆直径() 65 最大开（合）模行程() 500 注射压力(mpa) 104 模具最大厚度() 450 注射行程() 200 模具最小厚度() 300 机器外形尺寸 （mm） 650013002000 动定模固定板尺寸() 700850 合模力(kn) 3500 拉杆空间() 540440 喷嘴孔直径() 5 喷嘴圆弧半径 r18 注射时间（s） 2.7 合模方式液压-机械 螺杆转数（r/min） 20、25、32、38、4 2、50、63、80 液体泵（流量 l/min、压力 mpa） 200、25，6 .5 最大成型面积(cm2) 1000 电动机功率（kw） 22 螺杆驱动功率 （kw） 7.5 加热功率（kw） 14 带螺纹圆盒注塑模设计 （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） 17 第三章 塑料注射模具的结构设计 3.1 注射模结构选取 注射模的分类方法很多，按注射模结构特征进行分类，可分为 10 种类型： （1）单分型面注射模；（2）双分型面注射模：（3）带有活动镶件的注 射模；（4）斜滑块侧向抽芯注射模；（5）斜导柱侧向分型与抽芯注射模； （6）自动卸螺纹的注射模；（7）定模设置推出机构的注射模；（8）无流道注 射模：（9）带定距分型拉紧机构的注射模。 （10）层叠注射模。 本设计采用: 带有活动镶件（弯销滑块）的注射模。因为塑件有侧向外螺 纹，用侧向抽芯机构很难实现抽芯的目的。 3.1.1 型腔数目的确定 确定型腔数目的方法有很多，如根据锁模力、根据最大注射量、根据制品 的精度要求、根据经济性等等。这里选用根据最大注射量来确定型腔数目 在设计实践中，有先确定注射机的型号，再根据所选用的注射机的技术规 范及塑件的技术经济要求，计算能够选取的型腔数目，也有根据经验先确定型 腔数目的，然后根据生产条件，如注 带螺纹圆盒注塑模设计 （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） 18 射机的有关技术规范等进行校核计算，看所选得型腔数目是否满足要求。 所谓单型腔模具是指在一副塑料模中只有一个型腔一个模塑周期生产一个 制品的模具。这种模具与多型腔相比，结构较简单，造价较低，往往不能充分 发挥设备潜力。单型腔模主要用于大型塑料制品和形状复杂或嵌件多的塑料制 品生产，或生产批量不大的场合。 多型腔模具是在一副塑料模具中有两个以上的型腔，这种模具生产效率高， 但结构复杂，造价较高。多型腔模具主要用于塑料制品较小，生产批量较大的 场合。通过用 pro/e 软件画图实体，测出单个塑件体积为 105.84cm3 ，浇注系 统凝料的容积为。 3 857 . 0 cmvj= 现在根据注射机最大注射量来确定型腔数目：根据选择 xs-zy-500/350 螺 杆式注射机，得注射机最大注射量为，浇注系统凝料的容积为 3 500cmvg= ，单个塑件的容积为105.84cm3 3 857 . 0 cmvj= s v 根据公式 n=(0.8vg-vj)/vs =（0.8x500-0.857）/105.84=3.77（体积数据是用 pro/e 查询） 圆整为 n=3，故型腔数目为 3。 因为塑件圆盒有侧向抽芯，从结构上考虑采用此侧向抽芯，使到结构结构 复杂，另外且因塑件较大，有很大的难度。所以最终选择型腔数目为 1。是符 合设计要求的。 3.1.2 分型面的设计 分型面的选择与塑件的几何形状及尺寸精度、脱模方法、后处理工序、模 具类型、排气条件、嵌件位置、浇口形式有关。 将模具适当的分成两个或几个可以分离的主要部分，这些可以分离部分的 接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这 样的接触表明称为模具的分型面。分型面是决定模具结构形式的重要因素，它 与模具的整体结构和模具制造工艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流 动充填特性及塑件的脱模，因此，分型面的选择是注射模具设计中的一个关键。 分型面的选择有以下 7 原则： 带螺纹圆盒注塑模设计 （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） 19 （1）分型面应便于塑料制品的脱模 （2）分型面的选择应有利于侧面分型和抽芯 （3）分型面的选择应保证塑件制品的质量 （4）分型面的选择应有利于防止熔料的流出 （5）分型面的选择应有利于排气 （6）分型面的选择使成型零件便于加工 （7）分型面的选择必须考虑注射机的技术参数 （8）分型面的选择必须考虑对成型面积的影响 为了使塑料制品的脱模和安装嵌件的需要，模具型腔由两部分或更多部分 组成，这些可分离部分的接触表面称为分型面。分型面可能是垂直于合模方向， 也可能平行于合模方向。分型面的形状有平面和斜面，还有阶梯面和曲面，现 采用阶梯型分型面。其分型面结构图 3.1 如下 图 3.1 分型面 （1）为了便于塑料制品脱模，在考虑型腔的总体结构时，必须注意制品在 带螺纹圆盒注塑模设计 （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） 20 型腔中的方位，尽量只采用一个与开模方向垂直的分型面。避免侧向分型和侧 向抽芯。为了便于制品脱模，在一般情况下应使用开模时留在下模或动模上， 这是因为推出机构一般都设在下模或动模部分。对于自动化生产的模具正确确 定塑料制品的开模时间更重要。怎样使制品留在动模或下模中，必须正确分析 制品中的定模和动模的关系，做到摩擦力朝动模或下模一方。 （2）为了保证制品质量，对有同轴度要求的塑料制品应将有同轴度要求的 设在同一模板内。 （3）为了便于排气，一般分型面应与熔体流动的末端重合。 （4）为了取出制品，开模距离必须小于注射机的最大开模行程。 3.1.33.1.3 型腔的配置 这是模具结构总体方案的规划和确定。因为一旦型腔布置完毕，浇注系统 的走向和类型就已确定。在此基础上可以选择合适的标准模架。这里选择用一 模一腔，因此型腔一般在标准模架的中央。 3.2 浇注系统的设计 3.2.1 浇注系统的简介 注射模浇注系统是指模具中由注射机喷嘴开始到型腔之间的进料通道。其 作用如下： 将塑料溶体平稳地引入型腔，并使之能填充型腔，并把注射压力传到型腔 的各部分，以获得组织致密，外形清晰，表面光洁和尺寸精确的塑件。同时也 为了使型腔内的气体能顺利地排出。 3.3.2.2 浇注系统的分类及组成 浇注系统可分为普通浇注系统和热流道浇注系统两类。 普通浇注系统的组成： 1.主流道：连接注射机喷嘴与分流道或型腔的进料通道； 2.分流道：是主流道与浇口之间的进料通道； 3.浇口：分流道与型腔之间窄小部分； 4.冷料穴:作用是储存冷料，还有勾住主流道和分流道的冷凝料，将其保留 带螺纹圆盒注塑模设计 （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） 21 在动模一侧，便于脱模。 热流道浇注系统：是指在注射成型的整个过程中，模具浇注系统内的塑料 一直保持熔融状态，浇注系统内的塑料并不冷却和固化，从而避免产生浇注系 统凝料赘物。 3.2.3 浇注系统设计的原则 1.排气良好。使料流平稳顺利充满型腔； 2.流程要短。减小压力和热量损失及塑料消耗量，同时缩短了冲模时间； 3.防止型芯变形和嵌件位移。应避免料流直冲较小的型芯和嵌件； 4.防止塑件翘曲变形和表面形成冷疤，冷斑等缺陷。应减轻浇口附近应力 集中； 5.合理选择冷料穴。 3.2.4 主流道的设计 主流道一般位于模具的中心线上，它与注射机的喷嘴轴线重合，以利于浇 注系统的系统布置。主流道设计尽量粗大，以利于熔体顺利地向分流道流动。 但过度粗大，会造成塑料消耗、浪费过多。若主流道过小熔体的流动阻力就会 增大，压力损失大，对充模不利。又因为主流道轴线垂直于分型面，故此设计 属于直浇注系统。 主流道的横截面采用圆形。为了流道凝料的脱出，主流道设计成圆锥形， 其锥度为 2 至 6 度，内壁粗糙度小于 0.8um，小短直径 d 应大于喷嘴直径约 0.5-1mm，且大于注射机喷嘴直径，主流道的长度一般不超过 60mm。主流道大 端与分流道相接处应有圆角，取 13mm，目的是减少料流的阻力。 （一） 主流道的尺寸计算： 依据选择的注射机参数部分尺寸（单位：mm）得： 喷嘴直径为 5； 主流道小端直径 d注射机喷嘴直径（0.51）5+16； 主流道球面半径 sr喷嘴球面半径（12）18+119； 球面配合高度 h=5（一般为 3-5mm） ； 主流道锥角 a=3； 带螺纹圆盒注塑模设计 （需要图纸及其他附件请与我联系 qq：877764463） 22 主流道长度 l=63； 主流道大端直径 d12.61mm （二） 浇口套 图 3.2 浇口套 3.2.5 分流道的设计 分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的