模具毕业设计---矩形罩注塑模具设计.doc

I JIUJIANG UNIVERSITY 毕毕 业业 设设 计计 题 目 矩形罩注塑模具设计 英文题目 The Design of Injection Mold for Rectangular Shade 院 系 机械与材料工程学院 专 业 姓 名 年 级 指导老师 二零一二 年 六 月 II 本科生毕业论文（设计）独创性声明本科生毕业论文（设计）独创性声明 本人声明所呈交的毕业论文（设计）是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文中没有抄袭他 人研究成果和伪造数据等行为。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 论文（设计）作者签名： 日期： 本科生毕业论文（设计）使用授权声明本科生毕业论文（设计）使用授权声明 九江学院有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文（设计）的复印件 和磁盘，允许毕业论文（设计）被查阅和借阅。本人授权九江学院可以将本科毕 业论文（设计）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或其他复印手段保存、汇编毕业论文（设计） 。 论文（设计）作者签名： 日期： 指 导 教 师 签 名： 日期： III 摘摘 要要 此次设计要注意塑件的设计要求，采用的材料和特性，注射的条件，塑件的 表面质量及几何形状，以及明确塑件的生产批量及体积质量。该产品采用侧浇口， 需人工切除凝料，提高了成本。从模具的角度考虑，要想降低成本，需设计全自 动脱模式的模具。注意模具的侧向抽芯机构形式和推杆推出机构、注射机的选择 及安装。由于该产品的精度要求一般，因此可设计成多腔模形式。所以本产品采 用了一模出二件的形式进行成型加工。 还要了解注射机的形式和模具的关系，总体知道模具结构的设计，如何运用 浇注系统、推出机构、温度调节系统和排气系统，最后完成相关的设计计算。 【关键词】 浇口；注射模；模具结构；多腔模；侧向抽芯机构；排气系统 IV Abstract The design should pay attention to the plastic parts of the design requirements, the use of materials and properties, injection condition, the surface quality of plastic parts and geometry. To clear plastic parts of the production and the quality of the product size, by the side gate, requiring manual removal of aggregates, increasing the cost of die. From the point of view, in order to reduce the cost required for automatic removal of the mould design. Attention to mold the side core pulling mechanism and push rod pushing mechanism, the choice of injection machine and installation. Due to the general accuracy of the product, thus it can be designed as a multi cavity mold form. So this product used a model to two pieces form for molding process. To understand the injection machine and mold form relationships, overall know die structure design, how to use the gating system, pushing mechanism, the temperature control system and exhaust system, finally completes the related design calculation. 【Key words】Gate; Injection mold; Die structure ;Multi-cavity mold；Side core pulling mechanism; Exhaust system V 目目 录录 前前 言言 1 1 第一章第一章 概概 论论 2 2 1.1 我国塑料模具现状及发展方向 .2 1.1.1 我国塑料模具的发展现状.2 1.1.2 我国塑料模具的发展方向.4 1.2 产品介绍5 第二章第二章 塑料的工艺塑料的工艺 性性 7 7 21 塑件的材料分析：.7 22 塑件的表面质量分析：.9 23 塑件尺寸的分析：.9 24 塑件的精度分析：.9 25 塑件的壁厚分析：10 26 脱模斜度的分析：10 27 塑件的圆角分析：10 28 塑件上孔的设计：10 29 塑件注射工艺参数的确定：11 第三章第三章 注射机有关工艺注射机有关工艺参参数的校数的校 核核 1212 VI 3.1 型腔数目的确定：.12 3.2 注射机注射量的校核：.12 3.3 注射压力的校核：.13 3.4 锁模力的校核.13 3.5 模具闭合厚度的校核.13 3.6 注塑机工作流程.14 第四章第四章 注塑模注塑模的的结构设结构设 计计 1515 4.1 分型面的设计与选择：.15 4.1.1 分型面的概念及设计15 4.1.2 分型面选择一般原则：15 4.1.3 分型面选择应注意的问题：16 4.1.4 分型面的形状：16 4.1.5 型腔的分布：17 4.2 结构系统组成的设计 17 4.2.1 模架的设计17 4.2.2 普通浇注系统的组成： 19 4.2.3 选择浇口形式应该遵循原则：21 4.2.4 浇口的位置的选择及形式： .21 4.2.5 主浇道的设计：22 4.2.6 分流道系统设计：23 4.2.7 冷料穴和拉料杆的设计：24 4.2.8 排气系统的设计25 4.2.9 推件板推出机构的设计：26 4.2.10 推杆推出机构：.26 4.2.11 侧向分型与抽芯机构的确定 27 4.2.12 冷却系统的设计：.30 4.2.13 温度调节系统设计：.31 第五章第五章 成型成型零零件件工工作尺寸的计作尺寸的计 VII 算算 3333 第六章第六章 模具装配模具装配 图图 3636 总总 结结 3737 参考文参考文 献献 3838 谢谢 辞辞 3939 1 前前 言言 随着中国当前的经济形势日趋好转，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的 倡引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业 水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获 得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为 “进入富裕的原动力” ，德国则冠之为“金属加工业的帝王” ，在罗马尼亚则更为 直接：“模具就是黄金” 。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工 业的发展也十分重视，早在 1989 年 3 月颁布的关于当前国家产业政策要点的 决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。 近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长 寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加 在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经 过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。 注塑成型模具设计的好坏决定着注塑成型制件的质量优劣及成品率高低，也 就是说，是否能加工出优质价廉的塑料制件，在很大程度上要靠注塑成型模具设 计的合理性和先进性来保证。现代塑料制件生产中，合理的注塑成型工艺、先进 的注塑成型模具及高精度、高效率的注塑设备是当代塑料成型加工中必不可少的 三个重要因素，缺一将一事无成。本文以塑料罩壳为例，介绍了注塑模具设计流 程，该流程包括工艺分析，选择注塑机，确定成型方案。 本次毕业设计的主要任务是矩形罩注塑模具的设计。也就是设计一副注塑模 具来生产矩形罩的塑件产品，以实现自动化提高产量。针对罩壳的具体结构，通 过此次设计，使我对侧浇口及分型面模具的设计有了较深的认识。同时，在设计 过程中，通过查阅大量资料、手册、标准、期刊等，结合教材上的知识也对注塑 模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、排气系统、模 温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具 设计积累了一定的经验。 本次设计中得到了同学和朋友的指点，同时也非常感谢老师的精心教诲。 由于实际经验和理论技术有限，设计的错误和不足之处在所难免，希望各位老师 批评指正。 2 第一章第一章 概概 论论 1.1 我国塑料模具现状及发展方向 1.1.1 我国塑料模具的发展现状 模具工业是国民经济的基础工业，受到国家和企业界的高度重视，发达国家 就有“模具工业是进入富裕社会的源动力”之说。当今“模具就是经济效益”的 观念已被越来越多的人所认可。 我国模具行业近年来发展很快，据不完全统计，目前模具生产厂点共有 2 万 多家，从业人员约 50 万人，全年模具产值约 360 亿元，总量供不应求，出口约 2 亿美元。进口约 l0 亿美元。当前，我国模具行业的发展具有如下特征：大型、 精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于行业总体发展水平； 塑料模和压铸模成比例增长；专业模具厂家数量及其生产能力增加较快；“三资” 企业及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三 角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区。南方的发展快于 北方。目前发展最快、模具生产最集中的省份是广东和浙江，其模具产值约占全 国总产值的 60以上。我国模具总量虽然已位居世界第三，但设计制造水平总体 上落后于德、美、日、法、意等发达国家，模具商品化和标准化程度也低于国际 水平。1 （1）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设计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 3 阀式热流道装置，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 5080%相比，差距较大。 （2）产品结构方面，我国塑料模具工业从起步到现在，历经半个多世纪， 有了很大的发展。模具水平有了较大提高，但与国外相比仍有较大差距 (表 1-1)。 表1-1 国内外塑料模具技术比较表 国内塑料模具行业发展不均衡，产品水平总体上较低。虽然极少数国内企业 能达到国外先进企业的水平，但大部分企业仍较落后。这主要变现在塑料模具的 精度、生产周期、模具使用寿命等，还包括在生产工艺和内部管理模式上有着不 小的差距。其次，国内行业生产工艺和设备普遍落后，资源调动能力较差。虽然 有部分企业通过自身研究，突破相关技术垄断，设备条件已经接近国际先进标准， 但大部分的企业的生产环境和设备仍比较落后。而在软性设备方面，大部分企业 不具备调动或整合社会资源，无法承接大型项目。 项目国外国内 注塑模型腔精度 型腔表面粗糙度 非淬火钢模具寿命 淬火钢模具寿命 热流道模具使用率 标准化程度 中型塑料模生产周期 0.0050.01mm Ra0.0.05m 1060万次 160300万次 80%以上 7080% 一个月左右 0.020.05mm Ra0.20m 1030 万次 50100 万次 总体不足 10% 小于 30% 24 个月 4 （3）制造技术方面,CAD/CAM/CAE 技术的应用水平上了一个新台阶，以 生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的 CAD/CAM 系统，如美国 EDS 的 UG、美国 Parametric Technology 公司的 Pro/Engineer 及澳大利亚 Mold flow 公司的 MPA 塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资 金，但在我国模具行业中，实现了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技术对成 型过程，如填充和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和 推动了我国模具 CAD/CAM 技术的发展。近年来,国内已较广泛地采用一些新的 塑料模具钢，如:P20、3Cr2Mo、PMS 等，对模具的质量和使用寿命有着直接的 重大的影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越 广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国 模具标准化程度和商品化程度一般在 30%以下，和国外先进工业国家已达到 70%-80%相比，仍有很大差距。 1.1.2 我国塑料模具的发展方向 （1）提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。由于塑 料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及高生产率的要求。 （2）在塑料模模具设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE 技术。 CAD/CAM 技术已发展成为一项比较成熟的共性技术,近年来模具 CAD/CAM 技 术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度,为其进一步普及创 造了良好的条件;基于网络的 CAD/CAM/CAE 一体化系统结构初见端倪,其将解 决传统混合型 CAD/CAM 系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题； CAD/CAM 软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的 3D 设计与成型过 程的 3D 分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。 （3）推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用 热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量,并能大幅度节省塑料制件的原材 料和节约能源,所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器 件的国家标准,积极生产价廉高质量的元器件,是发展热流道模具的关键。气体辅 助注射成型可在保证产品质量的前提下,大幅度降低成本。目前在汽车和家电行 5 业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参 数需要确定和控制,而且其常用于较复杂的大型制品,模具设计和控制的难度较大,因 此,开发气体辅助成型流动分析软件,显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精 度,继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常 重要。 （4）开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生 产方式。 （5）提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模 具标准化程度仍较低,与国外差距甚大,在一定程度上制约着我国模具工业的发展,为 提高模具质量和降低模具制造成本,模具标准件的应用要大力推广。为此,首先要 制订统一的国家标准,并严格按标准生产;其次要逐步形成规模生产、提高商品化 程度、提高标准件质量、降低成本;再次是要进一步增加标准件规格品种。 （6）应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显 得十分必要。 （7）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三 坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模 CAD/CAM 的关键技术之一。研究和应用多样、 调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。2 1.2 产品介绍 见图 1-1 所示。本塑件的材料采用 PP。生产类型为大批量生产。其结构简单， 产量 10 万模，采用侧浇口进料，本塑件结构紧凑，属于小型塑件，可以采用一 模两腔注射方法从而降低成本，提高效率。本论文对所设计注射模具进行阐述。 (1)制品的要求： 1）制件大批量生产，不得有毛边； 2）塑件整体壁厚 2mm； 3）表面无斑点和熔接痕，表面粗糙度 Ra0.4； 6 图 1-1 矩形罩壳产品图 （2）塑件的表面质量分析 该塑件要求外观光泽、色彩艳丽，不允许有成型斑点和熔接痕，Ra 为 0.4m, 而内表面无特殊要求。 （3）塑件的结构工艺性分析 从图纸上看，该塑件外观为四方壳罩，圆角过度且无尖角存在，壁厚均匀，且 符合最小壁厚要求。 在塑件一侧有两个平行 10 的孔，另一侧内部有内凸，要考虑侧向分型装置。 为使塑件顺利脱模，可在塑件内部设 12的拔模斜度。 综上所述：该塑件可采用注射成型加工。 7 第二章第二章 塑料的工艺性塑料的工艺性 2.1 塑件的材料分析： 本次设计的产品采用的材料为 PP。 (1) 塑料特性： PP 无色，无味是一种良好的工程塑料，成型塑件具有表面较好的 光泽，具有良好的机械性能，优点是耐热性相对较高。PP 的流动性较好，不 需要太大的注射压力。 (2) 塑件的成型工艺参数设定： 收缩率:1.5% 预热温度:8085预热时间为 2-3 h 喷嘴温度:230275 模具温度:1580 最大的开模行程：260mm 喷嘴孔直径:4mm PP 主要用于工业用一些光泽较好的表面制品如电视机空调外壳。 PP 的成型特性： （1）：PP 可用注射、挤出、压延及吹塑等成型方法。采用侧浇口成型 （2）：吸湿性小，但为了提高流动性及防止产生气泡，应预先干燥。 （3）：流动性好，极易分解，尤其在高温下与钢个铜等金属极易分解，分解产 生腐蚀性气体。模腔表面应镀硌或渗氮处理，宜采用低温高压注射。 （4）：成型温度范围窄，必须严格控制料温。 （5）：宜用螺杆式注射机和直通喷嘴，孔径宜大，以防死角泄料。 （6）：模具应有冷却系统。 （7）：塑件的使用要求。 耐用，耐磨，可以承受较大的冲击力，不易摔坏；好看，有光泽；表面较光 滑；化学性质稳定，可以耐高温（一般低于 100oC） ，耐化学腐蚀。3 根据塑件的用途及其使用要求，选用 PP 塑料。 8 2.1.1 PP 的介绍： （1）名称：中文名：聚丙烯 英文名：Polypropylene （2）基本特性 比重:0.90.91 克/立方厘米 成型收缩率:1.02.5% 成型温度： 160220 （3） PP 为结晶型高聚物，常用塑料中 PP 最轻，密度仅为 0.91g/cm3（比水小） 。 通用塑料中， PP 的耐热性最好，其热变形温度为 80100，能在沸水中煮。 PP 有良好的耐应力开裂性，有很高的弯曲疲劳寿命，俗称”百折胶”。 PP 的 综合性能优于 PE 料。PP 产品质轻、韧性好、耐化学性好。 PP 的缺点：尺寸 精度低、刚性不足、耐 候性差、易产生 “铜害”，它具有后收缩现象，脱模后， 易老化、变脆、易变形。日常生活中，常用的保鲜盒就是由PP 材料制成。 （4） 主要技术指标： 比容：0.860.98cm3/g。 熔点：130160oC 吸水性：0.20.4% (24h) 热变形温度：4.6105Pa- 90108oC 18.0105Pa- 83103oC 屈服强度：50MPa 拉伸弹性模量：1.8GPa 抗弯强度：80MPa （5） PP 的注射工艺参数 注射机类型： 螺杆式 螺杆转速（r/min）： 3060 喷嘴形式： 直通式 喷嘴温度（oC）： 180190 料筒温度（oC）： 前 200210 中 210230 后 180200 模温（oC）： 5070 注射压力（MPa）： 7090 9 保压力（MPa）： 5070 注射时间(s)： 35 保压时间(s)： 1530 冷却时间(s)： 1530 成型周期(s)： 4070 （6）塑件的工作条件对精度要求较低，根据 PP 的性能可选择其塑件的精度等级 为 7 级精度（查阅塑料成型工艺与模具设计P66 表 3-8） 。4 得塑件的体积为：V塑=42cm3 22 塑件的表面质量分析： 塑件的表面质量是指塑件的表面缺陷（如斑点、条纹、凹痕、起跑、变色 等） ，表面光泽性和表面粗糙度。表面缺陷与模塑工艺和工艺条件有关，必须避 免；表面粗糙度和表面光泽性应根据塑件的使用要求而定。因为本产品不是透明 件，对于粗糙度不是很严格。本连接套表面粗糙度一般取 Ra0.8，Ra1.6，Ra3.2。 其中，模具成型零件的表面粗糙度是决定塑件的表面粗糙度的主要因素。另外， 要求端面无飞边。由于采用了侧浇口，分型面选择在了分浇道边，对于塑件的排 气不够通畅，在塑件旁边开一个排气槽，这样就不容易产生气泡了。 23 塑件尺寸的分析： 塑件的尺寸取决于塑件的流动性，对于流动性差的塑件，在注射模塑时，塑 件尺寸不宜过大，以免熔体不能完全充满型腔或形成熔接痕而影响塑件质量，所 选塑件材料为 PP，它的流动性能等都满足要求。此外，注射模塑件尺寸受到注射 机的公称注射量、合模力及模板尺寸的限制。 24 塑件的精度分析： 塑件的尺寸精度可按塑件的技术要求取 7 级，查模具设计指导书表 6-6 的塑件公差数值表（SJ-1372-1978）来选取公差。聚氯乙稀的精度等级高精度一 般采用 6 级，一般精度采用 7 级，低精度采用 8 级。由于连接套精度采用一般即 可。所以，本产品采用一般等级精度（7 级精度） 。 10 25 塑件的壁厚分析： 塑件的壁厚首先取决于塑件的使用要求，即强度、结构、重量、电气性能、 尺寸稳定性能、以及装配等要求。 另外，还应尽量使其各部壁厚均匀，避免太薄，否则会因引起收缩不均匀使 塑件变形或产生气泡、凹陷等成型质量问题。 塑件壁厚一般在 16mm 范围内，而通常用的数值 23mm,大型塑件的壁厚 也有比 6 mm 更大的，这都随塑料类型及塑件大小而定。本产品制件厚度 2mm。 26 脱模斜度的分析： 使用脱模斜度为了使塑件便于脱模，在塑件的内外表面，沿脱模方向均应设 计足够的脱模斜度，否则会发生脱模困难或顶出时拉坏擦伤塑件。但对于高度不 大的塑件，可以不取斜度，本产品是属于小型塑件，高度不大，因此没有设置脱 模斜度。这样不会对于塑件有太大的影响，可以忽略不考虑。 27 塑件的圆角分析： 为了避免应力集中，提高塑件强度，改善塑件的流动情况及便于脱模，在塑 件的各面或内部连接处，应采用圆弧过度。这样尤其对增强塑件更有利于填充型 腔。另外，塑件的圆角对于模具制造和机械加工及提高模具强度，也是有利的， 塑件的各连接处均应有半径不小于 0.51 mm 的圆角。 28 塑件上孔的设计： 塑件上的孔是用模具的型芯成型的，从理论上说，可以成型任何形状的孔， 但是形状复杂的孔，其模具制造困难，成本较高。因此，用模具成型的孔，应 采用工艺上易于加工的孔。 塑件上常用的孔有通孔、盲孔、形状复杂的孔等。这些孔均应设置在不易 削弱塑件强度的地方。在孔之间和孔与边缘之间均应留有足够的距离（一般大 于孔径） 。塑件上固定用孔和其他受力孔的周围可设一凸边来加强。 本塑件是两个平行的通孔，结构简单，也便于设置。 11 29 塑件注射工艺参数的确定： 查找塑料模设计手册和参考工厂的实际应用的情况，PP 的成型工艺参 数可作如下选择。试模时，可根据实际的情况做的调整。5 表 2-1 常用国产注射机的技术参数 注塑机型号XS-ZY-125 注射量/cm3125 螺杆直径/mm42 注射压力/Mpa116 注射行程/mm220 注射时间/s15s 注射方式螺杆式 锁模力/KN900 最大成型面积/cm2125 模板最大行程/mm300 模具厚度/mm100300 拉杆空间/mm260x290 模板尺寸/mm320 x 320 锁模方式液压-机械 喷嘴球径/mmSR10 喷嘴孔径/mm8 12 第三章第三章 注射机有关工艺参数的校核注射机有关工艺参数的校核 3.1 型腔数目的确定： 按注射机的注射量来确定型腔数 据式 0.8 （3-1 ） 件 V 注 V 式中： 塑件与浇注系统的体积（cm ） 件 V 3 注射机的注射量（cm ） 注 V3 0.8最大注射容量的利用系数 V1=202312.523+15.522212.521922.5239.452 cm3 （3-2） = V1+ V注= 42+（9.4521/3）= 45.119cm 件 V 3 VS=0.8125=100cm 3 则： 0.8Vmax=0.8125=100cm V塑件=42cm 33 故满足要求。 在要求范围内，所以符合设计要求，可以用 150cm3的注射机。计算体积为 了求塑件的重量，可以按照 W=V 公式计算。 从计算结果中，并根据塑料注射机技术规格，选用 XS-ZY-125 型号的注射机。 根据塑件的精度，由于该塑件精度一般，故采用多腔型的注射模。我选用了一模 出两件。同时不影响塑件的大体质量。6 3.2 注射机注射量的校核： V1=202312.52315.522212.521922.523 9.452cm3 （3-3 ） VS=0.8125=100cm 3 则：0.8Vmax=0.8125=100cm V塑件=42cm 33 故满足要求。 13 3.3 注射压力的校核： 注射压力校核的目的大注射压力是效验注射机的最大注射压力能否满足塑件 成型的需要，为此，注射机的最大注射压力应大于或等于塑件，成型时所需的注 射压力，即 PmaxP （3-4） 式中： Pmax-注射机的最大注射压力 P-塑件成型时所需要的注射压力，它的大小与注射机的类型、喷嘴 形式、塑件的流动性、浇注系统及型腔的阻力等因素有关。一般取 P=40200MPa Pmax=119 MPa 所以满足 PmaxP。6 3.4 锁模力的校核 模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定锁模力，其关系按下式 校核塑料模具设计 ： F=K1PA 式中：F： 注射机的公称锁模力； K1： 压力损耗系数，一般取 1/3-2/3，现取 1/2； P： 注射机额定注射压力； A： 制品、流道、浇口在分型面上的投影之和； 已知 F=900N，P=88.2Mpa A=20212.5215.5212.5222.52=990.635 mm2 =9.9063510-4 m2 K1PA=29.49.9063510-4=2.910610-2N F 故满足要求。 3.5 模具闭合厚度的校核 模具闭合时的厚度在注射机，动、定模板的最在闭合高度和最小闭合高度之 间，其关系按下式校核 min H m H max H 14 式中 注射机允许的最小模具厚度（mm） min H 模具闭合厚度（mm） m H 注射机允许的最大模具厚度(mm) max H 已知 =240mm;=600mm;=300 mm min H max H m H 所以满足要求。 3.6 注塑机工作流程 注塑机的工作原理是借助螺杆（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。 注塑机工作程序如下图 3-1：7 图 3-1 注塑机工作流程 15 第四章第四章 注塑模的结构设计注塑模的结构设计 注射模结构设计主要包括：分型面选择、模具型腔数目的确定及型腔的排列 方式和冷却水道布局以及浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、侧向分型与 抽芯机构的设计、推出机构的设计等内容。 4.1 分型面的设计与选择： 4.1.1 分型面的概念及设计 为了塑件及浇注系统凝料的脱模和安放嵌件的需要，将模具型腔适当地分成 两个或更多部分，这些可以分离部分的接触表面，通称为分型面。8 内形带有孔时，塑件成型收缩将包紧在型芯上，型腔设于定模脱模方便。 分型面处不可避免地要在塑件上留下溢料痕迹或拼合缝痕迹，因此分型面最好不 要设在塑件光亮平滑的表面或带圆弧的转角处。为便于塑件脱模和简化模具结构， 侧孔侧凹优先置于动模，侧抽芯距离尽量短。大概如下图 4-1： 图 4-1 塑件分型示意 4.1.2 分型面选择一般原则： 模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分型面选 择原则和塑件的成型要求来选择分型面。 （1）保持塑件外观整洁。 16 （2）分型面应有利于排气。 （3）应考虑开模时对塑件留在动模一侧。 （4）应容易保证塑件的精度要求。 （5）分型面应该简单实用并容易加工。 （6）分型面应与注射机的参数相适应。 （7）考虑脱模斜度的影响。 （8）嵌件和活动型芯应安装方便。 对于带有侧凹或侧孔的塑件，选择分型面应尽可能将侧型芯置于动模部分， 以避免在定模内抽芯，同时应使侧抽芯的抽拔距离尽量短。 4.1.3 分型面选择应注意的问题： 1、分型面应选择在塑件的最大轮廓处，这样能使塑件顺利脱模。 2、一般模具的脱模机构设置在动模一侧，模具开模后塑件在应该停留在动模一 侧，以便塑件脱出。分型面的选择要保证塑件的精度要求塑件光滑的一面不应该 设计成分型面，以避免影响外观。 3、分型面的选择还应该考虑到模具的侧向抽拔距，由于模具侧向分型是由机械 式分型机构来完成的，所以抽拔距都比较小，选择分型面应将抽芯或分型距离长 的方向置于开合模的方向将小抽拔距作为侧向分型或抽芯。 4、分型面作为主要的排气渠道，应将分型面设计在熔融料的流动末端，以利与 模具型腔内气体的排出。 4.1.4 分型面的形状： 分型面的形状有平面、斜面、阶梯面和曲面。分型面应尽量选择平 面的，但为了适应塑件成型的需要和便于塑件的脱模，也可以采用后三种分型面， 后三种分型面虽然加工较困难，但型腔加工却比较容易。 此注射模具的分型面形状为平面，目的为了适应塑件成型的需要和便于塑件 脱模，使型心留在动模一侧。 选择塑件的最大轮廓处为分型面，不仅减小了由于脱模斜度造成塑件的大小 端尺寸差异，还有利于排气和防止溢流。见图 4-2 所示 17 图 4-2 塑件的分型面 （产品的最大轮廓处） 4.1.5 型腔的分布： 由于型腔的排布与浇注系通密切相关的，所以在模具设计时应综合加以考虑。 型腔的排布应使每个型腔都能通过浇注系统从总压力中均等地分得所需的足够压 力，以保证塑料熔体能同时均匀地充填每个型腔，从而使各个型腔的塑件内在质 量均一稳定。如图 4-3 所示 图 4-3 型腔排布 浇注系统的设计包括主浇道的设计，分浇道的截面形状及尺寸的确定，分浇道的 布置，浇口的形式及尺寸的确定，浇口位置的选择。 在设计浇注系统时，首先 是浇口位置的选择。浇口位置选择的适当与否，将之间关系到制品的成型质量及 注射过程是否能顺利进行。 4.2 结构系统组成的设计 4.2.1 模架的设计 1、此次塑件小可采用中小型模架。 18 根据模具设计工具书选用标准模架，确定出标准模架的形式，规格及标准代 号。在本次设计中由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再结合标准模架，可 选用 A2 型标准模架 315400，可符合要求。A2 型模架如下图 4-4 图 4-4 A2 型模架 2、各标准件的技术参数及其作用： 由机械模具设计工具书查得模具各个零部件规格如下： 1. 定模固定板（定模座板） （315 400，厚 25mm，45 钢）主流道衬套固定孔 与其为 H7/m6 过渡配合；通过 6 个 M1625 的内六角螺钉与定模固定板连接； 2. 定模板（315 400，厚 55mm，T10A 钢）上面的型腔为整体式，有二个型 芯固定孔；其导柱固定孔与导柱为 H7/m6 过渡配合。 3. 动模座板（315 400，厚 25mm，45 钢）为了保证型心和其它零件固定稳 固，固定板应有一定的厚度，并有足够的强度用 6 个 M16 180 内六角圆柱头螺钉 与型心固定板、支承板、垫块相连接。 4. 型芯（D12，螺纹大径 d11，高 17，黑色氧化钢）型芯用直径 11 的固定 杆固定，在固定杆使用端有两个槽装有两个橡胶圈，起固定作用，脱模时在推管 的作用下，嵌件与固定杆脱离。拉料杆孔与拉料杆为 H7/f6 间隙配合。 19 5. 支承板（315 400，厚 32mm，45 钢） 6. 垫块（40 315，厚 63mm，Q235 钢） （1）主要作用：在动模座板与动模垫板之间形成顶出机构的动作空间，或 是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。 （2）结构型式：可为平行垫块、拐角垫块。 （该模具采用平行垫块） ； 7. 推杆固定板（118 250mm，45 钢）起固定推杆和支承柱套的作用。 8. 推板（118 250mm，45 钢）用 4 个 M1030 六角圆柱头螺钉与推杆固定 板相联。 4.2.2 普通浇注系统的组成： 浇注系统是由主浇道，分浇道，浇口及冷料穴等四部分组成。 1、主浇道：主浇道是指从注射机喷嘴与模具接触开始，到分浇道支线为止的一 段料流通道。它起始将熔体从喷嘴引入模具的作用，其尺寸的大小直接影响熔体 的流动速度和填充时间。 主浇道位于模具的中心，形状设计成圆形，这样便于熔融塑料进入，开模时 候又能使宁料顺利拔出，主浇道口由浇口道构成，主浇道的小端直径 D=d+(0.51)=3mm,球面凹坑半径 R2=R1+(12)mm=16mm。 主流道锥角一般应在 26，取 =2，所以流道锥度为 /2=1，过大产生 涡流阻力过大，主浇道的长度 l=80mm,浇道系统内壁的粗糙度为 0.8。主流道大 端直径 D =d+2Ltg（/） （=2）5.5（mm）9 20 图 4-5 主流道形状及与注塑机喷嘴的配合 2、分浇道：分浇道是主浇道与行腔进料口之间的一段流道，主要起分流和转向 作用，即使熔体由主浇道分流到分浇注是主浇道与浇口之间的通道，在一模多腔 里是不可缺少的。各个型腔的过渡通道，也是浇注系统的断面变化和熔体流动转 向的过渡通道。 要使熔料能迅速而又均匀地进入各型腔，在多型腔设计时保证模具结构强度 前提下，力求采用平衡进料，紧凑、集中。 分浇口的截面形状常用的有圆形、正方形、梯形、U 形、半圆形和正角行等， 如图 4-6 所示； 图 4-6 浇口形状 浇道的表面积越大压力损失越小，浇道的表面积小热量的损失越小，因此浇 道的截面不宜过大也不宜过小。浇道的合理与否用效率来衡量，效率（截面积与 周长的比值）越高浇道的设计 越合理。圆形与正方形的效率较高但是正方形不 易宁料的推出。一般分型面是平面时，采用圆形的或者梯形的。 3、浇口：浇口是指料流进入行腔前最狭窄的部分，也是浇注系统中最短的一段， 其尺寸狭小且短，目的是使料流进入行腔前加速，便于充满行腔，且有利于封闭 行腔口，防止熔体倒流。另外也便于成型后冷料与塑件分离。 4、冷料穴：在每个注射成型周期开始，最前端的料接触低温模具后会降温变硬 被称之为冷料，为防止此冷料堵塞浇口或影响制件的质量，而设置的料穴，其作 用就是储藏冷料。冷料穴一般设在主浇道的末端，有时在分流道的末端也增设冷 21 料穴。 4.2.3 选择浇口形式应该遵循原则： （1） 尽可能采用平衡式设置； （2） 型腔排列进料均衡； （3） 型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象； （4） 确保耗料量小；不影响塑件外观。 根据以上原则，决定选用侧浇口形式，这种浇口的优点为：去浇口方便，残 留痕迹小；熔体流速高；翘曲比直接浇口小；宜成型薄壁、复杂形状制品；浇口 截面简单，去除浇口方便能对浇口尺寸进行精密加工。其缺点有：注射压力损失 大；保压补缩作用比直接浇口小；对壳形制品排气不方便，易产生熔接痕。总的 来说，侧浇口适用于各种形状及一模多腔制品，特别适用于两板式多型腔模具， 是最常用的一种形式。 4.2.4 浇口的位置的选择及形式： 浇口是连接分浇道和型腔的桥梁。它具有两个功能：第一，对塑料熔体流入 型腔起控制作用；第二，使型腔中尚未冷却固化的塑料不会倒流。一般情况浇口 采用长度很短（0.52mm）而截面很又狭窄的小浇口。此注射模的浇口长度为 2mm。 由于此注射模为一出二所以选择了侧浇口，并且为小浇口，它应用广泛，特 别适用于一模多件，它一般开设在分型面上它能方便的调整熔体充模时的剪切速 率和浇口封闭时间。浇口的价格与去除均较方便。 从塑件上容易看出模具的分型面位置、推出机构的设置以及浇口的位置。分 型面为单分型面垂直分型。 最常用的浇口形式有：1、直接浇口；2、中心浇口；3、侧浇口； 4、扇形 浇口；5、平缝浇口；6、环形浇口；7、轮辐式浇口；8、爪形浇口；9、点浇口； 10、潜伏浇口；11、护耳式浇口。通过综合塑件形状及浇口形式性能影响的考虑,在 本设计中采用侧浇口。侧浇口又称边缘浇口，一般开设在分型面上，从塑件的外 侧面进料，侧浇口是典型的矩形截面浇口，能方便的调整充模时的剪切速度和浇 22 口封闭时间，因此也称之为标准浇口。侧浇口的特点是浇口截面形状简单，加工 方便；能对浇口尺寸进行精密加工；浇口位置选择比较灵活，以便改善充模状况； 去除浇口方便，痕迹小。 侧浇口特别适用于两板式多型腔模具，故本设计采用侧浇口，如图 4-7 所示 图 4-7 侧浇口 侧浇口又称普通浇口，适用众多塑件制品的成型，优点：浇口与成型品分 离容易；侧浇口分流道较短；加工容易，修正方便。 4.2.5 主浇道的设计： 主浇道设计要点如下： (1)为便于凝料从之浇道中拔出，把主浇道设计成圆锥形。锥角2040。 （本塑 件 20）内壁表面粗糙度 Ra 小于 0.631.25um。主浇道进口端直径应根据注射 机喷嘴孔径确 定。该塑件的主浇道截面直径 D1 为 4.5，D2 为 6。主浇道喷嘴 直径应比喷嘴直径大 0.51mm。主浇道进口端与喷嘴头部接触的形式一种是 平面，另一种是弧面。本塑件采用弧面接触定位。主浇道进口端凹下的球面 半径 R2 比喷嘴球面半径 R1 大 12mm,凹下深度约 35mm。 采用衬套式结构，以浇口套的形式镶于模板中，这种形式便于加工、拆卸和热处 理。是目前最常用的主流道结构。 主流道结构如下图 4-8： 23 图 4-8 主流道结构 （2）主浇道与分浇道结合处采用圆角过度 其半径 R 为 13mm，以减小料流 转向过度时的阻力。 （3）在保证塑件成型良好的前提下，主浇道的长度 L 尽量短。为了减小压力损 失及废料，一般主浇道长度 L 不超过 60mm。本塑件的主浇道长度没有超过 60mm。 （4）设置主浇道衬套 本塑件将主浇道衬套与定位环设计成一个整体，主浇 道衬套选用 T8A 类优质刚材，热处理后硬度为 5357HRC。衬套长度与定模板 配合部分的厚度一致。衬套与定模板之间的配合采用 H7/ /m6。 4.2.6 分流道系统设计： 1、多腔模中型腔和分流道的布置 多腔模设计时型腔布置和分流道的布置应同时加以考虑，设计原则有： 尽量保证各型腔同时充满，并均衡的补料，以保证同模各塑件的性能，尺寸尽 可能一致。 各型腔之间距离恰当，应有足够的空间排布冷却水道，螺钉等，并有足够的截 面承受注射压力。 在满足以上的要求的情况下尽量缩短流道长度，降低浇注系统凝料重量。 型腔和浇注系统投影面积的重心应尽量接近注射机锁模力的中心，一般在模板 的中心上。 2、分浇道的截面形状及优缺点： 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度和转向。 24 分浇道的形状尺寸主要取决于塑件的体积、壁厚、形状、以及所加工塑件的种类、 注射速率、分浇道长度等。 分浇道形状分为：圆形、梯形、U 形、半圆形和矩形截面。本塑件所采用的是 U 形截面形状。 此副注射模分浇道的布置形式为平衡式，其主要特征是从主浇道到各个型腔 的分浇道，其长度