洗发水瓶揭盖式瓶盖注塑模具设计及型腔加工仿真

洗发水瓶揭盖式瓶盖注塑模具设计及型腔加工仿真摘 要：本次毕业设计首先对洗发水瓶揭盖式瓶盖进行了三维造型并对其进行了工艺特点的分析，本文就洗发水瓶盖为例详细介绍了注塑成型模具的设计过程。 其中着重介绍了揭盖式瓶盖的机构设计和型腔加工仿真。本套模具采用经典的一模四腔、三板模、点浇口、定模限位顶出、模外定距分型,并且结合塑件的基本特点进行了模具的型腔数目的确定、模具分型面、注塑机的选择、浇注系统、冷却系统、分型机构等的设计过程。最后给出了模具成型零件的最终尺寸，并且详细介绍了模具的加工工艺过程和模具的装配过程。本文所设计的模具在结构上紧凑，在性能上可靠，同时具有生产效率高，操作方便等优点。关键词：三板模；点浇口；模外定距分型；定模限位顶出；模具结构Abstract： The injection technological characteristics of shampoo bottle cover and analyzed, and the design main points and working process are also introduced. The design method of shampoo bottle cover plastic structure is mainly introduced .The mould is four-cavity and feature the pointed gate, three-plate mold, mold ranging parting, restricted ejector of fixed-die, The selection of the sidewall thickness, the decision of the mold cavity number, the selection of injection machine, and the designing process of the parting plane, the exhaust system, cool material cave and pin gate are stated. The design structure characteristics of shampoo bottle cover and parting plane with pin gate style, and side core-drawing structure. Analysis of the calculating the working dimensions of the forming parts of injection mold and the conventional manufacturing processes of the main parts of the injection mold . The mold is compact in construction, easy and reliable in operation ,high efficiency in production and keeps the tolerance of part been accurate.Key words： Three-plate mold；Pointed gate；Mold ranging parting；Restricted ejector of fixed-die；Mold structure前 言21世纪， 做为四大工程材料之一的塑料具有显著的优点，我们将其与其它材料相比时，塑料的优点便凸显出来：绝热、耐腐蚀、电性能优异、阻燃重量轻、以及成型容易等。就目前而言，塑料在材料工业中已经不可或缺己1。 随着中国加入WTO，以及在全球经济一体化的大趋势下，世界上各个国家在建筑、机械、电力电子等诸多领域，对塑料产品的需求量不断增加，这些因素为世界模具行业的发展与进步打下了夯实的基础。模具行业的进步代表了科技的进步，也为人们生活水平的提高提供了保障，这也是世界经济快速发展的原因之一。加工中心是现代工业制造过程中不可或缺的装备之一,模具工业的进步推动着国民经济的快速发展,用模具的设计制造水平高低作为衡量综合制造能力的标准是可行的,因为模具的制造水平是决定了工厂的效益、产品的质量、某种产品的研发能力。注塑模具在现代模具当中中需求量非常大,涉及的行业特别多,并且具有低成本、高效、节能等优点,用模具的制造水平去衡量一个国家的工业发展状况是可行的,它决定着产品的质量与效益。由于注塑模具在现代工业中需求量超级大,涵盖面广、并且具有节能、高效、成本低等显著的优点,为此各国对注塑模具这行业高度重视。这几年，经济的快速发展推动了汽车、船舶、航天等领域的高速发展，为此大型塑件也得到越来越多的重视和发展。一些新的成型工艺及模具设计等相关技术方面，我国科技人员有许多问题还不能很好地解决。我通过查阅大量的外文文献，并且与与国外的研究成果进行了对比，我们还存在较大的差距。因此，作为21世纪的大学生我们应当花更多的时间去研究注塑模具的成型技术。 目前，为了跟国际化接轨，我国学者对注塑模具的质量、精度以及使用的性能等方面的的要求作了一些优化，为了达到优化的目的，我们不光需要从制件的结构和材料等方面进行考虑，还得从成型的方法进行优化。因此，合格的大型塑料制品意味着我们需要对注塑模具的质量也提出更高的要求。对于塑料注塑模具，我们需要具有高效的高精度、自动化、成本低、长寿命以及生产制造周期短。经过查阅文献，我国年轻学者通过国外CAD/CAE/CAM技术等新型技术地引入，为我国传统的模具制造行业注入了新鲜的活力。那么，我们应该在注塑模具行业加大人力、技术的投入力度。经过深入研究和反复对比，我国模具工业在年均产值已经达到1700万亿元，在数量上仅仅次于日本和美国。由于我国经济的快速发展，为此也对模具工业提出了更加苛刻的要求。经济的发展是一把双刃剑，给我们带来挑战的同时也给我们带来了机遇。现如今，我国的模具工厂己达到2万多家，远远赶超美国和日本，模具制造从业人员更是居世界首位。值得庆幸的是，近10年来，我国在质量、数量、技术等方面取得了较大的进步。1. 注射模具的概述与塑件的分析利用塑料注射成型机成型塑料制品的模具就是塑料注射模具，其结构由制品的形状及注射机形式决定的。塑料注射模具是塑料制品中应用最广的，由注射模具生产的制品已占塑料产品的80%以上。注射模具在结构上也是塑料模具中最复杂的。注塑模具的基本结构是通用的，注射模具安装在注射机上生产，因此模具设计要和注射机的规格相联系，同时也与制品的要求、生产要求有关。下面为两分型面塑料注射模具的结构形式。它主要有六大部分组成。（一）、浇注系统将塑料熔体由注射机引向模具成型部分的通道称为浇注系统。它分为普通浇注系统和热流道浇注系统。普通浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料井组成。（二）、成型零部件成型制品的部分，它由型腔和型芯组成。是模具设计好坏的关键，它涉及到模具的结构设计、成型零部件的尺寸计算、强度计算等。（三）、导向部分导向装置的作用是确保动模与定模在生产过程中闭合的准确性，从而保证制品的质量。由导柱和导向孔组成。大型模具或顶出零件比较多的模具在顶出板上也设有导向部分，目的是保证顶出过程中的准确性。（四）、顶出部分塑料注入模具经冷却定型后，由模具的顶出装置顶出。实现模具的下一次注射。根据制品的结构形式顶出结构有简单顶出、二次顶出结构等。（五）、排气系统在注射过程中把型腔内气体排出模具以外。保证制品的完整成型。（六）、冷却加热系统 为了保证注射工艺对模具温度的要求，模具设有冷却加热系统。普通浇注系统的模具设冷却系统；热流道模具的浇注系统设加热装置，成型部分设冷却系统塑料制件主要是根据使用要求进行设计。要想获得优质的塑件，塑件本身必须具有良好的工艺性，这样不仅可使成型工艺得以顺利进行，而且能得到最佳的经济效益。 塑料的设计原则是在保证使用性能、物理性能、力学性能、耐热性能和耐腐蚀性能的前提下，尽量选用价格低廉和成型性能较好的塑料。同时还应力求结构简单、壁厚均匀、成型方便。在设计塑件时，还应该考虑其模具的总体结构，使其模具易于加工制造，模具的抽芯结构和推出结构简单。塑件形状有利于模具分型、排气、补缩和冷却。此外，在塑件成型后尽量不再进行机械加工。 本塑件属于一种外观产品，对外观要求较严格，如图1-1和1-2。其材料采用的是聚丙烯（PP），其材质为：PP+GF20%（浅蓝色），生产类型为大批量生产，年生产量为360万件。图1-1 洗发水瓶盖实体零件图图1-2 洗发水瓶盖零件图1.1 塑件材料的性能1.1.1 塑件材料的使用性能聚丙烯密度小，强度、刚性、硬度、耐热行均优于HDPE,可在100左右使用。具有优良的耐腐蚀性，良好的高频绝缘性，不受湿度影响，但低温变脆，不耐磨，易老化。适于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。1.1.2 塑件材料的加工特性（1）结晶性塑料，吸湿性小，可能发生熔体破裂，长期余热金属接触已发生分解；（2）流动性极好，溢边值0.03mm左右；（3）冷却速度快，浇注系统及冷却系统的散热应适度；（4）成型收缩范围大，收缩率大，已发生缩孔、凹痕、变形，取向性强；（5）注意控制成型温度，料温低时取向性明显，尤其低温高压时更明显，模具温度低于50以下塑件无光泽，已产生熔接痕、流痕；90以上时易发生翘曲、变形；（6）塑件应壁厚均匀，避免缺口、尖角，以防止应力集中。1.1.3 表1-1 塑件材料的物理性能、热性能 参考文献密度 g/cm30.900.91质量体积 cm3/g1.101.11吸水率 24h0.010.03熔点 170176熔融指数 g/10min230维卡针入度 140150热变形温度 102115线膨胀系数 10-59.8比热容 J/(kgK)1930热导率 W/(mK)0.1261.1.4 表1-2 塑件材料的力学、电气性能 参考文献屈服强度 Mpa7抗拉强度 Mpa37断裂伸长率 %200抗弯强度 Mpa67弯曲弹性模量 Gpa1.45抗压强度 Mpa56冲击韧度 KJ/m2无缺口78有缺口3.54.8布氏硬度 HBS8.65电阻率 m击穿电阻 Kv/mm30介电常数 （106Hz）2.022.6耐电弧性 s1251851.1.5 表1-3 塑件材料的化学性能 参考文献日光及气候影响不含稳定剂时表面迅速变色、发脆、若添加康氧化剂时会改善其抗大气老化性能耐酸性60以下中等浓度的酸类无影响。强酸及高浓度氧化剂能引起破坏，对水和无机盐溶液稳定耐碱性对碱类稳定耐油性对多数油类稳定，能吸收少量的矿物油、植物油耐有机溶剂室温下不溶于有机溶剂。超过80能溶于苯、甲苯等芳香烃及氯化烃中，于溶剂长期接触不产生脆性 1.1.6 表1-4 塑件材料的成形条件 参考文献 注塑成型机类型螺杆式 密度 g/cm30.900.91 计算收缩率 %1.02.5预热 温度 80100时间 h12料筒温度 后段 160180中段180200前段200220模具温度 8090 注塑压力 MPa70140成形时间 s注塑时间2060高压时间03冷却时间2090总周期50160 螺杆转速 r/min48后处理方法-温度 -时间 h-1.2 塑件的体积与重量面度规则零件的时候我们可以选用公式对体积进行计算，但是面对不规则零件的时候我们可以选用UG对其进行体积计算。对于该制品来说属于不规则实体，因此，不能通过体积公式来计算体积，必须要借助相关软件来实现体积计算。这里，借助了UG来实现体积计算。 图1-3 实体的体积塑料体积的计算过程如下：1）在UG中进行建模，在常规过滤器中选择类型过滤器为实体，接着在分析里选择质量属性，再将模型选中，此时，就出现体积如图1-3所示，体积大小为：V=6407.8973=6.41cm，对于一模多件的注射模具则要乘上制品的个数，这里初步决定是一模四件，则总体积为4V=25.61cm对于一次注射体积还要加上浇注系统中凝料的体积。2）计算塑件的重量：根据设计手册可查得聚丙烯（PP）的密度为=0.9/cm，故塑件的重量为： （1-1）1.3 塑件工艺分析及结构设计1.3.1 塑件成形方法：热塑性塑料的成形方法主要有压塑成形、注塑成形、挤塑成形、浇注成形等。本塑件采用注塑成形方法。1.3.2 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析1）结构分析：从零件图上分析，该零件外形为椭圆，塑件成型壁厚较薄(0.80mm)，成型时易发生翘曲、变形；小盖咀与大盖口的配合应紧固，不宜松动；小盖折合处成型时不宜太薄或太厚，应具有足够的耐折和易折性，胶型弹片弧形不应太长，要保证小盖扣上后，表面无拱形、吻合恰好。其产品内部结构成型较困难：内部结构整体位置将决定着与瓶身装配后瓶盖和身的外观；内部结构与瓶口内接口处较薄，且直径和高度应保证装配后能伸进瓶口并能胀紧内壁，起到密封作用，使洗发水不能从瓶盖内流出；此洗发水瓶盖是采用胀性（内肋）锁扣在瓶口外肋上，洗发水瓶盖内肋不宜成型后脱模；瓶盖内肋所在的圆壁其对称处有开口，起瓶盖锁扣时圆壁有弹性胀开的作用，瓶盖内肋在模具型芯上加工困难（芯圆柱面对称处有凸起）。因此，模具设计时必须注意设置动模顶出机构，该零件属于中等复杂程度。2）尺寸精度分析：该零件的所有尺寸都未注公差尺寸，由参考文献常用材料塑件公差登记和选用（GB/T14486-1993），可选得聚丙烯PP的未注公差尺寸等级为IT10级，由以上分析可见，该零件的尺寸精度要求较高，对应的模具相关的零件的尺寸加工可以保证。3）表面质量分析：该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，内部不得有导电杂质外，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。1.3.3 注塑成形塑件工艺结构设计：在注塑成形塑件设计过程中应该考虑瓶盖内肋所在的圆壁其对称处有开口，起瓶盖锁扣时圆壁有弹性胀开的作用，瓶盖内肋在模具型芯上加工困难（芯圆柱面对称处有凸起）。因此，模具设计时必须注意设置顶杆顶出机构。1）脱模斜度塑件在模具注塑成形过程中，塑料从熔融状态转变为固态状态将会产生一定量的尺寸收缩，从而使塑件紧紧的包围在模具型芯或型腔中的凸起部分，为此必须考虑塑件内外壁有足够的脱模斜度。由参考文献得热塑性塑料PP的脱模斜度为：型腔：25 45型芯：20 45综合考虑本塑件的工艺特性，塑件内表面和外表面的脱模斜度都选为1o。2） 塑件壁厚壁厚是塑件的最为重要的构件，是塑件设计时必须考虑的问题之一。塑件的壁厚要求尽量分布均匀否则会导致塑件各部分固化收缩不均匀，易在塑件上产生气孔、裂纹、以及内应力及变形等缺陷。 塑件的壁厚与流程有关，因为各种塑料在其常规工艺参数下，流程大小还与塑件壁厚成正比。壁厚则其流程长，参考文献，由壁厚与流程关系式计算相应的塑件最小壁厚=0.8mm （1-2）式中 最小壁厚(mm)L 流程(mm)热塑性塑料PP的壁厚一般为0.67.6mm,而从塑件的壁厚来看，最大处是1.5，最小处是0.8，塑件的壁厚在材料允许的范围之内且较均匀，有利于零件的成型加工。1.3.4 注射机的选用注射机的类型和规格较多，分类的方法也不同，主要的分类方法如下：（1）按外形可分为卧式、立式和角式。（2）按传动方式可分为机械式、液压式、和机械液压联合作用式。（3）按用途可分为通用注射机和专用注射机。注射机的结构组成及作用一台通用型注射机主要包括注射装置、合模装置、液压传动系统和电气控制系统。（1）注射装置 其主要作用是将塑料均匀地塑化，并以足够的压力和速度将一定量的熔料注射到模具的型腔中。注射装置主要由塑化部件以及料斗、计量装置、传动装置、注射和移动液压缸等组成。（2）合模装置 其作用是实现模具的启闭，在注射时保证成型模具可靠地合紧，以及脱出制品。合模装置主要由前后固定板、移动模板、连接前后固定模板用的拉杆、合模液压缸、移模油缸、连杆机构、调模装置以及塑件顶出装置等组成。（3）液压系统和电气控制系统 其作用是保证注射机按工艺过程预定的要求和动作顺序准确有效的工作。注射机的液压系统主要由各种液压元件和回路及其他附属设备组成。电气控制系统则主要由各种电器和仪表组成。液压系统和电气控制系统有机地组织在一起，对注射机提供动力和实现控制。本塑件采用一抹四腔的结构，考虑到塑件结构及外形尺寸、注射时所需压力和工厂现有设备等情况，选用注射机为XS-ZY-125型，表1-5 基本参数参考文献项目XS-ZY-125拉杆内间距/mm结构形式卧式移模行程/mm300理论注射容量/cm125最大模具厚度/mm300螺杆直径/mm42最小模具厚度/mm200注射压力/120锁模形式液压注射速率/（g/s）100模具定位孔直径/mm80塑化能力/（g/s）9喷嘴球半径/mmSR12螺杆转速/（r/min）29101喷嘴口半径/mm4锁模力/KN900生产厂家上海第一塑料机械厂1.4 注射模具的设计步骤注射模具的设计，在传统上一般按如下步骤进行：（1）确定型腔的数目。充分考虑到，经济适用等条件。（2）选定分型面。虽然在制品设计阶段分型面已经考虑或者选定，在模具设计阶段仍应再次校核。从模具结构及成形工艺的角度判断分型面的选择是否合理。（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便已确定。冷却系统和脱模机构在配置时也必须给予充分的注意。要避免各种系统的干涉。布置结束后，模板的外形尺寸基本上就可以确定下来。在此基础上可以选定合适的模架。（4）确定浇注系统。浇注系统设计的合理性对制品的质量和生产效率有着决定性的影响。（5）确定脱模方式。在确定脱模方式时首先要确定制品和流道凝料滞留哪一侧，必要时要设计强迫制品滞留的结构（如拉料杆），然后再决定是采用的是推杆结构还是推件板结构。（6）冷却系统和脱模机构的结构设计。冷却系统与脱模机构的同步设计有助于两者的很好协调。（7）确定凹模和型芯的结构和固定方式。当采用镶块式凹模或型芯时，应合理地划分镶块并同时考虑到这些镶块及镶块固定板的强度、刚度、可加工性、紧固性及可更换性。（8）确定排气方式。由于在一般的注射模中注射成形的气体可以通过分型面和推件杆处的空隙排出，因此，注射模具的排气问题往往被忽略。（9）绘制模具的结构草图。在以上工作的基础上绘制注射模具的结构草图。在总体结构设计时切忌将模具结构设计得过于复杂，应优先考虑采用简单的模具结构形式。结构草图完成后，应与工艺、产品设计及模具制造及使用人员共同研究讨论直至相互认可。（10）校核模具与注射机有关尺寸。因为每套模具只能安装在与其相适应的注射机上使用，因此，必须对模具上与注射机有关的尺寸进行校核，以保证模具在注射机上正常工作。（11）校核模具有关零件的刚度与强度。因为注射模具是承受很高型腔压力的耐压容器，对成形零件及主要受力的都进行刚度与强度的校核。（12）绘制模具的装配图。装配图应尽量按照国家标准绘制。装配图中要清楚的表明各零件的装配关系，以便于工人装配。装配图上应尽量包括主要尺寸，并填写名细表和标题栏，还应有技术要求。（13）绘制模具零件图。由模具装配图上拆绘零件图的顺序是先内后外，先复杂后简单，先成形后结构零件。（14）编写设计说明书。设计说明书中除了编写设计任务书、注射成形工艺卡外，还应有以下内容：模具与注射机有关参数的校核；型腔数目的计算依据；浇注系统、冷却系统的设计计算；成形零件的尺寸与公差计算；凹模壁厚和垫板厚度的、刚度与强度校核，型芯偏移和变形计算；开模力与脱模力计算、推杆数目与直径的计算；调温系统的热平衡和传热面积计算，包括冷却通道的直径、长度和数量；弹簧的强度与刚度计算。（15）设计审核。审核工作由技术主管或项目小组承担并作审核记录。第2章 注塑模结构的总体方案确定2.1 确定分型面 模具上用以取出制品或浇注系统凝料的，可分离的接触表面称之为分型面。分型面设计是否合理对制品的质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大的影响，在选择分型面时应遵循以下原则：（1）分型面应该选择在制品的最大面积处，否则制品无法脱模。（2）尽可能使制品保留在动模一侧，因为注射机的推出液压缸设在动模一侧，制品留在动模一侧有利于脱模机构的设置。（3）有利于保证制品的尺寸精度（4）有利于保证制品的外观质量，动、定模相配合的分型面稍有间隙，熔体就会在制品上产生飞边，影响制品的外观质量。因此在制品的光滑平整的表面或圆弧曲面上，应尽量避免选择分型面。（5）尽量能满足制品的使用要求，即在分型面的设计时，应该从使用角度避免工艺缺陷给制品带来的影响。（6）尽量减少制品在合模方向上的投影面积，以减少锁模力。（7）长型心应置于开模方向（8）有利于排气，熔体充模流动的末端应在分型面上，以便型腔的气体从分型面上的空隙逸出。（9）有利于简化模具结构，应尽量避免侧向分型或抽芯，特别应避免在定模一侧的侧向抽芯。（10）在选择分型面时，应有利于型腔加工和制品的脱模方便。根据以上原则结合洗发水瓶盖的具体形状选择大盖和小盖的上端面作为分型面。2.2 确定型腔数及其排列以塑件的分型面和结构情况确定注塑模的基本结构为双分型面注塑模，经计算确定模具的型腔数为一模四腔，一次成型四个制件。根据制件的形状特征，采用H形的型腔排列方式。2.3 确定浇注系统浇注系统设计的正确与否，对注塑成形过程和制品质量均有着直接影响，在浇注系统设计时应遵循如下原则：1）结合型腔布置考虑，尽可能采用平衡式分流道布置。在平衡式布置中，从主流道末端到各型腔的分流道和浇口，其长度、断面面积和尺寸都对应相等。这种布置能使塑料熔体均衡地进料，在同一时刻，以相同的压力和温度充满型腔。2）尽量缩短熔体的流程，一便降低压力损失、缩短充模时间。为此，浇注系统的长度应尽量短、断面尺寸应合理、应尽量减少流道的弯折。3）浇口尺寸、位置和数量的选择十分关键，应有利于熔体流动、避免产生湍流、涡流、喷射和蛇形流动，并有利于排气和补缩。4）避免高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移的产生。5）浇注系统凝料脱出应方便可靠，凝料应易于和制品分离或者易于切除和修整。6）熔接痕部位与浇口尺寸、数量及位置有直接关系，设计浇注系统时要预先考虑到熔接痕的部位、形态，以及对制品质量的影响。7）尽量减少因开设浇注系统而造成的塑料凝料用量。8）浇注系统的模具工作表面应达到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中浇口应有IT8以上的精度要求。9）设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。10）应尽可能使主流道中心与模板中心重合，若无法重合也应使两者的偏离距离尽可能缩小。根据以上原则并结合洗发水瓶盖的结构特征选择普通浇注系统并置于型腔排列方式的中间。主流道位于模具的中心线上，与注塑机喷嘴的轴线重合。因制件为大批量生产，主流道采用浇口套。由于模具为四腔模具，所以需要设计分流道，分流道的排列采用H形平衡式,截面形状选用圆形。浇口采用直接点浇口，截面形状为圆柱形，为了使浇注凝料便于从浇口套中取处，在主流道的末端设置成一个燕尾槽的形状，作为拉料用。在第一次开模后，塑件和凝料是连接在一起的，经过第二次开模后，塑件和凝料分离，经过后续处理将凝料取出。2.4 确定脱模方式利用弹簧力的作用进行开模，当模具开模到一定的距离时，由于定距销的作用，动模继续分离的同时，利用定模顶出使洗发水瓶盖的小盖顶出，这样使得塑件都跟着动模运动，当分离到一定的距离后，此时采用推杆就能把留在动模上的塑件推脱，推杆固定在模具的推杆固定板上，由注塑机顶出装置推动，实现零件的脱落，并依靠弹簧力的作用使复位杆复位。2.5 确定型腔、型芯结构和固定方式由于制件的内部结构较复杂，故该模具的动模（型腔）采用的是镶拼式结构，而定模（型芯）采用的是定位螺钉固定和压板固定的结构，这样便于磨损后可以更换。2.6 确定冷却及排气方式 由于PP塑料成型时的模具温度为8090度，故模具不需要专门设置加热装置，只要设置冷却冷却系统即可，但注塑前要对模具进行预热，可以将模具升高到80度，再进行注塑。因聚丙烯（PP）料对温度较敏感，该产品成型在定模部分又较少，所以模具定模部分将不考虑设冷却系统；动模冷却系统设计为串联冷却方式，利用铜管镶入模具冷却孔内串联冷却。 排气主要是通过分型面间隙排出，而不必再开设专门的排气槽。第3章 分型面、排气槽及型腔布置3.1 确定分型面3.1.1 分型面的类型注塑模分型面可分为四种基本类型。采用第一类分型面时，制品全部在动模内成形；采用第二类分型时，制品全部在定模内成形；采用第三类分型面时，制品同时在动、定模内成形；采用第四类分型面时，制品在多个辫合模块中成形。根据制品的几何形状、浇注系统、脱模机构，以及制品质量要求等因素综合地加以考虑。便于制品成形和模具制造，该塑件采用的是第三类分型面。3.1.2 分型面设计分型面是分开模具，取出制品的面。注射模具有一个分型面和多个分型面的模具。分型面的位置有垂直于开模方向、平行于开模方向以及倾斜于开模方向几种。分型面的形状有平面、曲面等。分型面设计的是否恰当，直接关系到模具制造、制件质量的。一般分型面与注射机开模方向相垂直的平面。根据制品形状的不同，还有台阶分型面和曲面分型面，因此，也可以说分型面是沿制品最大轮廓表面向外展开的面。另外，设计分型面时还应尽量避免与开模运动方向上制品存在侧凹或侧孔，以减少侧向分型机构，使模具结构简单。根据以上的设计原则，结合相关零件的特点，选择零件的最大端即零件的低面为分型面，这样，在开模时容易取出零件。具体的形式如图2-1：图3-1 分型面的选择3.2 排气槽的设计排气槽是使模具型腔内的气体排出模具外面在模具上开设的气体通槽或孔。在注塑过程中，需要排出的气体主要有两种：一是浇注系统和模腔内的气体，二是熔体分解放出的气体和模具受热放出的气体，常见的排气方式有：（1）排气槽排气；（2）分型面排气；（3）推杆间隙排气；（4）粉末烧结合金块排气；（5）强制排气。3.2.1 排气槽设计的方法（1） 利用分型面排气是最简便的方法，排气效果与分形面的接触精度有关。（2） 对于大型模具，可利用镶拼的成形零件的隙缝排气。（3） 利用推杆与孔的配合间隙排气，必要时应改进推杆的结构以便排气。（4） 利用球状合金颗粒烧结块渗导排气。（5） 可靠而有效的方法，是在分型面上开设专用排气槽。排气槽开设在熔体最后充满的位置。它的截面尺寸要有利于排气又不溢料为原则。因此，对于黏度较小的熔体应有较小的排气槽高度，根据参考文献中的表9.3-2。排气槽流通截面S，应按所需的排气量确定，然后计算得到排气槽长度L，一般不超过2mm。排气槽后续的导气沟应适当增大，以减少排气阻力。其高度mm，单个宽度.排气槽表面应沿气体方向进行抛光。3.2.2 排气槽截面尺寸计算 塑料熔体充模过程很短，可认为模内气体物理性质符合绝热条件。所需排气槽截面面积可按如参考文献的公式计算： （3-1）式中 F排气槽的面积模具内气体质量模内气体的初始压力，；模内被压缩气体的最终温度（）。充模时间(S)。模具内气体质量，按常压常温的氮气密度计算，有 （3-2）式中模具型腔体积（）应用气体状态方程，可求得上式中被压缩气体电脑最终温度（）： （3-3）式中 气体部分的初始温度（）由式（3-3）可得模具内气体质量由式（3-2）有，代入式（3-1）得所需要的排气槽截面积由参考文献查得排气槽高度h=0.02mm，因此排气槽总宽度3.3 型腔布置 3.3.1 型腔数目的确定 一模多件时需要确定最经济的型腔数目。影响的因素有技术参数和经济指标两个方面。技术包括锁模力、最小和最大注射量、塑化能力、模板尺寸、制品尺寸精度和流变参数等。经济指标主要是指的多少对制品成本的影响。参考文献，影响型腔数目的重要因素有如下四个：注射机的锁模力 （3-4）B是流道和浇口在分型面上的投影面积，在模具设计前是未知的，根据对多型腔的统计分析大约B为（0.20.5）A，通常取0.35A。型腔内熔体的平均压力主要取决于注射压力，一般在2540的范围内。为保险起见用0.8F估算，因此，实用公式为： （3-5）将数据代入式（3-5）得由此可知该模具的型腔数目最多为4个。（1） 注射机的注射量设注射机公称注射量为G（），单个制品的体积为V（），流道和浇口的总体积为C（），则最大的型腔数目为： （3-6）生产中每次注射量应为公称注射量的（0.750.45）倍，现取0.5计算。同样流道和浇口的总体积是未知量。据统计每个制品所需浇注系统体积是制品体积的（0.21）倍。当制品体积小、物料黏度高、型腔数目多，又要作平衡布置时，浇注系统的体积甚至还要大。现取C=1行估算，因此其实用公式为则该模具的型腔个数最多为4个。（2） 制品精度（3） 经济性考虑4. 浇注系统的设计4.1 浇注系统的组成与作用无论用于何种类型注塑机的模具，其浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷穴料四部分组成。（1）主流道主流道指使注塑机喷嘴与型腔或与分流道连接的一段进料通道。主流道是塑料熔体首先经过的通道，与注塑机喷嘴同一轴线，熔体在主流道中不改变流动方向。主流道的断面一般为圆形。（2）分流道分流道指连接主流道和浇口的进料通道。在多型腔注射模中分流道通常由一级分流道和二级分流道，甚至于多级分流道组成。（3）浇口浇口指连接分流道和型腔的一段短细的进料通道。它是浇注系统的关键部分，主要起着熔体流速、控制压实和保压的作用。常用的断面形状为圆形和矩形，该制品采用的是圆形。（4）冷料穴冷料穴主要指直接对着主流道的孔或槽，主要以储存熔体前锋的冷料。4.2 浇道及浇口设计4.2.1 主流道设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。由于主流道要于高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，所以在注射模具中主流道部分常设计成可拆卸更换的浇口套，如图4-1所示：图4-1 浇口套为了使凝料顺利拔出，主流道的小端直径应稍大于注射机喷嘴直径,参考文献，通常为 =+ （4-1）主流道入口的凹坑球面半径S也应大于注射机喷嘴球头半径S，通常为=+ （4-2）主流道的锥角通常为。过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气。过小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大。主流道内壁的表面粗糙度应在以下，抛光时沿轴向进行。主流道的长度，一般按模板厚度确定。为了减少熔体充模时的压力损失和物料损耗，应尽可能缩短主流道的长度，一般控制在以内。主流道的出口端应有较大的圆角，其半径约为。浇口套常用或钢材制作，经淬火洛氏硬度为。对于该产品模具的浇口套的设计计算过程如下：由式（4-1）得d=3+1=4mm；由式（4-2）得SR=10+2=12mm；主流道的出口端的圆角半径为r=0.125D=0.1254=0.5mm；主流道锥角选用的度数为40；4.2.2 冷料穴设计冷料穴位于主流道的末端，或者处于分流道的末端。其作用是收集熔体前锋的冷料。防止冷料进入模具型腔而影响制品质量。冷料穴分两种，一种专门用于收集、贮存冷料，另一种除贮存冷料外还兼有拉出流道凝料的功用。冷料穴应设置在熔体流动方向的转折位置，并迎着上游的熔体流向，冷料穴的长度通常为流道直径的倍。4.2.3 分流道设计 分流道是主流道与浇口之间的进料通道。在多型腔模具中分流到比不可少。在分流道设计时应考虑尽量减小在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度的降低，同时还要考虑减小流道的容积。常用的流道截面形状有圆形、梯形、形和六角形等。在流道设计中要减小在流道内的压力损失，则希望流道的截面积大；要减小传热损失，又希望流道的表面积小，因此可用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率。该比值愈大则流道的效率愈高。圆形和正方形流道的效率最高。但是，正方形截面的流道不易于凝料的推出，在实际应用中常采用梯形截面的流道。一般取梯形流道的深度为梯形截面上端宽度的，脱模斜度取。一般当分型面为平面时，通常采用圆形截面的流道。当分型面不为平面时，考虑到加工的困难，常采用梯形截面或半圆形截面的流道。该制件的分流道截面是圆形.对于壁厚小于、重量在以下的塑料制品，还可采用如参考文献中的经验公式来计算分流道的直径： （4-3）式中 分流道直径（）； 制品重量（）； 分流道的长度（）该制品的分流道直径根据制品重量和壁厚由参考文献中的查得=5 = =5则 221.2实践证明，当注射模主流道和分流道的剪切速率为（51025103），浇口的剪切速率为（103105）单位为（S-1）时，塑料成形比较好。对于热塑性塑料制品，可推荐以上的数据作为计算流道尺寸的依据。在计算中可使用如下经验公式： （4-4）式中 q 熔体的体积流量（cm/s）； Rn表征流道截面尺寸的当量半径（cm）。式（4-4）既可用来计算主流道和分流道尺寸，也可计算浇口尺寸。计算体积流量q 根据所选用的注射机技术规范及所成形制品的体积，按如下公式计算体积流量： q=V/ (4-5)式中 V制品的体积（cm），通常取选用注射机公称注射量的（0.50.8）Qn；注射时间（s）可由参考文献中查得；此处的时间为0.6 s。则体积流量可有式（4-5）得：q=V/=25.63/1.8=14.2 cm/s对于半圆形的分流道截面要求出它的当量半径Rn，当量半径是将非圆形截面等效圆形截面来处理，其两者的关系如下： （4-6）则该模具分流道截面的当量半径由式（4-6）得：确定恰当的剪切速率 对于主流道、分流道和浇口的剪切速率可有式（4-4）求得：主流道：分流道：浇口道：4.2.4 浇口设计与类型 浇口是连接流道与型腔之间的一般细短通道。它是浇注系统的关键部位。浇口的形状、位置和尺寸对制品的质量影响很大。浇口的作用有如下几点：1）熔体充模后，首先在浇口处凝固，当注射机螺杆抽回时可防止熔体向流道回流。2）熔体在流经狭窄的浇口时回产生摩擦热，使熔体升温，有助于