机械毕业设计（论文）-塑料端盖注射模设计[抽芯].pdf

本科毕业设计本科毕业设计(论文论文) 题目：塑料端盖注射模设计题目：塑料端盖注射模设计 系 别： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013年5月 本科毕业设计本科毕业设计(论文论文) 题目题目：塑料端盖注射模设计塑料端盖注射模设计 系 别： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013年5月 i 塑料端盖注射模设计塑料端盖注射模设计 摘要摘要 随着社会的发展，不同品种和功能的塑料的出现，塑料产品与我们的日常生活越来 越密切。塑料模具设计对生产与生活也越来越重要。 本次毕业设计的课题为塑料端盖注塑模具设计，主要在对塑件从材料上进行工艺分 析，确定分型面及型腔数；完成浇注系统的设计，浇口采用侧浇口；抽芯机构采用斜导 柱实现塑件的侧孔成型；脱模机构采用顶杆推出。同时通过合理地选择注射机并对注塑 压力、 最大注塑量、锁模力、开模行程等相关方面进行校核，进一步保证设计的合理型， 并设计温度调节系统和阐述模具装配等方面。 本次设计完成了塑料端盖的生产，此次设计不仅结构简单，生产效率高，而且运动 可靠生产成本低。最重要的是适用于人们的生活中。 关键词：关键词：端盖注塑模具；分型面；注塑模具；注射机 全套图纸，加全套图纸，加153893706 ii plastic end cap injection mold design abstract with the development of society different varieties and function plastic appearance in our lives, plastic productions have closer to our daily lives. plastic mold design is more and more important to the production and life. the topic of this graduation design for the plastic end cover injection mold design, mainly in based on the analysis of the molding for plastic parts are made from the raw material analysis, forming characteristics, parting surface selection, the design of the gating system, cooling system design, the core and cavity structure design, launch reset structure design, design of side core- pulling mechanism and the design of steering mechanism and other aspects detailed in this paper, the design of the end cover injection mold process. at the same time, through the rational selection of the injection machine and check the injection pressure, the maximum injection quantity, clamping force, mold opening stroke and other related aspects, further ensuring reasonable design, and design the temperature control system and elaborated the mold assembly. this design completed the production of plastic end cover, it not only has simple structure, but also has high production efficiency and the movement is reliable low production cost.the most important it is suitable for peoples life. key words:cover injection mold;lateral core- pulling;parting surface;injection mold;injection machine v 主要符号表主要符号表 公 p 公称压力 0 p 注射压力 v公最大注射量 s收缩率 v q 体积流量 a锁紧块的斜角 a斜导柱倾斜角 s机开模行程 max s最大收缩率 s模具制造公差 z d模具制造公差 c d模具磨损量 3 h 传热膜系数 d斜导柱直径 s抽抽芯距 s 材料的许用应力 max h模具最大闭合高度 min h模具最小闭合高度 p 导滑槽施加的压力 q总模具型腔的总热量 i t 流道中各段流程的厚度 a塑件包紧型芯的侧面积 l 斜导柱的有效工作长度 i l 流道中各段流程的长度 p 塑件对型芯产生的单位正压力 d为脱模板中心允许的最大变形量 1 f斜导柱与滑块之间的摩擦阻力 2 f 导滑槽与滑块之间的摩擦阻力 vi 目目 录录 摘要摘要 . i abstract ii 主要符号表主要符号表 . iii 1 绪论绪论 vi 1.1 塑料的发展 1 1.2 塑料模具发展 1 1.2.1 国内外注塑模具的发展现状. 1 1.2.2 国内外注塑模具的发展趋势. 2 1.3 本文主要设计内容 2 2 塑件材料及工艺的分析塑件材料及工艺的分析 4 2.1pa1010 基本特性 4 2.2pa1010 成型工艺分析 4 2.3 塑件结构分析 4 2.4 塑件尺寸及精度分析 5 2.5 塑件表面质量分析 5 2.6 塑件厚度分析 5 2.7 塑件的体积和质量 6 3 塑件在模具中的布局塑件在模具中的布局 . 7 3.1 型腔数目的确定 7 3.2 型腔的分布 7 3.3 分型面设计 7 3.3.1 分型面的分类. 7 3.3.2 分型面的选择原则. 7 4 浇注系统的设计浇注系统的设计 9 4.1 浇注系统设计的组成及要求 9 4.2 主流道设计 9 4.3 分流道设计 10 4.3.1 分流道设计要点. 10 4.3.2 分流道的形状和尺寸. 11 4.3.3 分流道的表面粗糙度. 11 4.4 浇口设计 11 4.4.1 浇口的作用. 12 vii 4.4.2 浇口的截面形状和尺寸. 12 4.4.3 浇口位置的选择. 13 4.5 冷料穴的设计 13 4.6 拉料杆的设计 14 5 成型零件的结构设计成型零件的结构设计 . 15 5.1 成型零件的结构形式及设计 15 5.1.1 凹模结构设计. 15 5.1.2 型芯结构设计. 16 5.2 成型零件工作尺寸的计算 16 5.2.1 影响塑件尺寸精度的因素. 16 5.2.2 模具成型零件的工作尺寸计算 . 17 6 结构零部件设计结构零部件设计 18 6.1 注射模架的选取 20 6.2 垫块的设计 20 6.3 合模导向机构的设计 20 6.3.1 导柱的设计. 20 6.3.2 导套设计. 21 7 侧向分型与抽芯机构的设计侧向分型与抽芯机构的设计 . 22 7.1 斜导柱的设计 22 7.1.1 斜导柱的形状及技术要求. 22 7.1.2 斜导柱的倾斜角. 22 7.1.3 斜导柱的长度. 22 7.1.4 斜导柱的受力分析与直径计算. 23 7.2 滑块的设计 24 7.3 导滑槽的设计 24 7.4 滑块定位装置 25 7.4.1 滑块定位装置的作用. 25 7.4.2 结构形式. 25 7.5 楔紧块 25 7.6 成型斜顶杆的设计 22 8 推出机构设计推出机构设计 . 23 8.1 推出方式的选取 23 8.2 推出力计算 23 8.3 推出机构设计 24 viii 8.3.1 推杆推出机构设计. 24 8.3.2 推出机构导向与复位. 29 9 注射机的型号和规格选择及校核注射机的型号和规格选择及校核 27 9.1 初选注射机规格 27 9.2 注射机工艺参数校核 27 9.2.1 最大注射量的校核. 27 9.2.2 注射压力的校核. 28 9.2.3 锁模力的校核. 28 9.3 注射机安装部分与模具相关尺寸校核 28 9.3.1 喷嘴尺寸校核. 28 9.3.2 定位圈尺寸校核. 29 9.3.3 最大最小模厚校核. 29 9.3.4 开模行程校核. 29 10 冷却系统的设计冷却系统的设计 . 30 10.1 冷却装置设计要点 30 10.2 冷却回路布置 30 11 模具的分析及保养模具的分析及保养 31 11.1 模具的经济效益分析 30 11.2 模具的保养 30 12 结论结论 31 参考文献参考文献 . 37 致谢致谢 33 毕业设计（论文）知识产权声明毕业设计（论文）知识产权声明 39 毕业设计（论文）独创性声明毕业设计（论文）独创性声明 . 40 1 绪论 1 1 绪论绪论 1.1 塑料的发展塑料的发展 现代工业的飞速发展为素有“工业之母”美誉的模具工业带来前所未有的发 展机遇，而模具材料的应用在模具制造中起举足轻重的作用。塑料，作为重要的 模具材料之一，随着家电、汽车、电子、电器、通讯产品的迅猛发展而得到更为 广泛的应用。塑料模具，成为时下模具品种之“关键词” 。在此背景下，如何更 深入地认识塑料模具的发展状况并把握其市场走向，成为重要课题。 随着中国汽车、家电、电子通讯、各种建材的迅速发展与国民经济的快速增 长，在未来的模具市场中，塑料模具在模具总量中的比例将进一步提高，其发展 速度将快于其他模具种类，塑料模具的加工与生产将形成遍地开花之势。 模具是汽车、电子、电器、航空、仪表、轻工、塑料、日用品等工业生产的 重要工艺装备，模具工业是国民经济的基础工业。没有模具，就没有高质量的产 品。用模具加工的零件，具有生产率高、质量好、节约材料、成本低等一系列优 点。因此已经成为现代工业生产的重要手段和工艺发展方向。因此，模具技术， 特别是制造精密、复杂、大型模具的技术，已成为衡量一个国家机械制造水平的 重要标志之一。 1.2 塑料模具发展塑料模具发展 1.2.1 国内国内外外注塑模具的发展注塑模具的发展现状现状 目前，国内生产的小模数塑料齿轮等精密塑料模具已达到国外同类产品水 平。 在齿轮模具设计中采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型压缩造成的齿 形误差，达到了标准渐开线造型要求。显示管隔离器注塑模、高效多色注射塑料 模、纯平彩电塑壳注塑模等精密、复杂、大型模具的设计制造水平也已达到或接 近国际水平。使用 cad 三维设计、计算机模拟注塑成形、抽芯脱模机构设计新 颖等对精密、复杂模具的制造水平提高起到了很大作用。20 吨以上的大型塑料 模具的设计制造也已达到相当高的水平。34 英寸彩电塑壳和 48 英寸背投电视机 壳模具，汽车保险杠和仪表盘的注塑模等大型模具，国内都已可生产。国内最大 的塑料模具已达 50 吨。 虽然在这十多年中注塑模具工业取得了令人瞩目的发展， 但许多方面与工业 发达国家相比仍有较大的差距。精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较 低，cad/cae 按术的普及率不高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等。特 毕业设计（论文） 2 别在大型、精密、复杂和长寿命模具技术上存在明显差距，这些类型模具的生产 能力也不能满足国内需求，因而需要大量从国外进口。 国外注塑模具制造行业的最基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络 化。 追求的目标是提高产品质量及生产效率。国外发达国家模具标准化程度达到 较高水平，实现部分资源共享，大大缩短设计周期及制造周期，降低生产成本。 最大限度地提高模具制造业的应变能力 满足用户需求。 模具企业在技术上实现了专业化，在模具企业的生产管理方面，也有越来越 多的采用以设计为龙头、按工艺流程安排加工的专业化生产方式，降低了对模具 工人技术全面性的要求，强调专业化。 1.2.2 国内外注塑模具的发展趋势国内外注塑模具的发展趋势 由于塑料模具工业快速发展及上述各方面差距的存在， 因此我国今后塑料模 具的发展必将大于模具工业总体发展速度。 塑料模具生产企业在向着规模化和现 代化发展的同时，“小而专”、“小而精”仍旧是一个必然的发展趋势。从技术 上来说，为了满足用户对模具制造的“交货期短”、“精度高”、“质量好”、 “价格低”的要求，以下的发展趋势也较为明显。 未来我国的模具将呈现十大发展趋势：一是模具日趋大型化。二是模具的精 度越来越高。三是多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具除了冲压 成型零件外还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务对钢材的性能要求也越来 越高。 四是热流道模具在塑料模具中的比重逐渐提高。五是随着塑料成型工艺的 不断改进与发展气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将随之发展。 六是标 准件的应用将日渐广泛。七是快速经济模具的前景十分广阔。八是随着车辆和电 机等产品向轻量化发展压铸模的比例将不断提高， 同时对压铸模的寿命和复杂程 度也将提出越来越高的要求。九是以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快塑料模 具的比例将不断增大。十是模具技术含量将不断提高中、高档模具比例将不断增 大，这也是产品结构调整所导致模具市场走势的变化。 国外注塑成型技术在也向多工位、高效率、自动化、连续化、低成本方向发 展。因此，模具向高精度复杂、多功能的方向发展。例如：组合模、即钣金和注 塑一体注塑铰链一体注塑、活动周转箱一体注塑；多色注塑等；向高效率、高自 动化和节约能源，降低成本的方向发展。例如：叠模的大量制造和应用，水路设 计的复杂化、装夹的自动化、取件全部自动化。 1.3 本文主要设计内本文主要设计内容容 本次毕业设计的课题是塑料端盖注射模设计， 也就是设计一副注塑模具来生 产端盖塑件产品，基于此，必须实现大批量的生产、提高生产效率，降低生产周 毕业设计（论文） 3 期，才能降低成本。注射模具的使用是实现高效率生产的一个非常好的途径，在 本次设计中就是要对塑料端盖塑件的特性进行分析， 对成型工艺性的可行性进行 分析，完成其生产模具的设计。模具的设计过程综合性很强，需要考虑的因素很 多，需要一个整体的思维模式去考虑问题，才能设计出一个合格的作品。本此设 计的目标，就是通过确定成型零件、推出机构等的合理结构并进行计算校验，设 计出一个结构合理、操作简单、动作可靠、使用寿命长的模具。本文的研究的塑 料端盖如图 1.1、1.2 所示。 图 1.1 塑料端盖二维图 图 1.2 塑料端盖三维图 2 塑件材料及工艺的分析 4 2 塑件材料及工艺的分析塑件材料及工艺的分析 2.1 pa1010 基基本本特特性性 pa1010（尼龙 1010）塑料是半透明、轻而硬、表面光亮的结晶形白色或微 黄色颗粒，相对密度和吸水性比尼龙 6 和尼龙 66 低，机械强度高，冲击韧性、 耐磨性和自润滑性好，耐寒性比尼龙 6 好，熔体流动性好，易于成型加工，但体 温度范围较窄， 高于 100时长期与氧接触会逐渐呈现黄褐色， 且机械强度下降， 熔融态时与氧接触极易引起热氧化降解。pa1010（尼龙 1010）塑料还具有较好 的电气绝缘性和化学稳定性，无毒。不溶于大部分非极性溶熔剂，如烃、脂类、 低级醇等，但溶解于强极性溶剂，如苯酚、浓硫酸、甲酸、水合三氯乙醛等，耐 霉菌、细菌和虫蛀。胶原料熔程较窄，一般为 34。熔融流动性较好。适合 注射成型、挤出成型吹塑成型。 2.2 pa1010 成型工艺分析成型工艺分析 pa1010 原料加工前应在 90左右烘箱中干燥处理。可采用注塑、挤出吹塑 和喷涂法加工成型制品。挤出成型时机筒温度：加料段为 160左右、均化段为 215左右，成型模具为 180190。注塑成型时，机筒温度为 190230，喷嘴 温度为 205左右，模具温度为 30左右，注射压力为 110mpa 左右。成型制品 后要用油或水浴（温度 95左右）加热 4h。粉末喷涂时应将原料用 80 目筛网筛 过，粉末加热 5060，预喷涂金属件预热至 245255，用火焰法喷涂（用 0.20.25mpa 的 co2气输送粉料， 乙炔压力为 0.05mpa， 氧气压力为 0.20.4mpa。 2.3 塑件结构分析塑件结构分析 塑件的结构工艺性分析的内容主要包括： 塑件的结构分析、 尺寸和精度分析、 表面粗糙度分析、塑件壁厚和脱模斜度分析等。另外还有圆角、孔、嵌件、加强 筋、支承面等，在模具设计过程中，因分析主要因素，并和所设计塑件有关。 由塑件的结构特征可知，其内部有一倒钩式凸台，因此需要内抽芯机构，内 抽芯不同于一般的侧向分型与抽芯机构，因为它不能有很大的抽拔距，也很难利 用开模合模动力；由于制件外围有一圆环凸缘，脱模机构的简单与否对模具的结 构复杂程度和制造成本有很大的影响；由于该材料为尼龙1010，其成型工艺比较 复杂， 根据本材料的成型工艺特性，设计合格的模具结构和成型工艺参数的选定 是其又一个难点；考虑到耗费，成本，成型周期，生产效率及后序加工方面，要 毕业设计（论文） 5 采用合适的浇注系统。 2.4 塑件尺寸及精度分析塑件尺寸及精度分析 塑件尺寸的大小取决于塑料的流动性。影响塑料制件尺寸精度的因素有： a. 塑料收缩率的波动； b. 成型工艺条件的变化； c. 塑件成型后的时效变化； d. 模具结构形状； e. 模具的制造精度和使用磨损。 塑件的尺寸精度一般不高，因此，在保证使用要求的前提下尽可能选用低精 度等级。塑件的尺寸公差可依据 sj1372- 78 塑件公差值标准进行设计。塑料公差 等级的选用与塑料品种有关，根据各种塑料收缩率的变化不同，塑料的精度等级 可分为：高精度、一般精度和低精度。参见表 2.1。 表 2.1 精度等级的选用2 塑料品种 公差等级 标注尺寸公差 未注公差尺寸 高精度 一般精度 pa 无填料填充 mt3 mt4 mt6 pa 玻璃纤维填 充 mt2 mt3 mt5 2.5 塑件表面质量分析塑件表面质量分析 塑料制件的表面粗糙度是决定其表面质量的主要因素。 塑件的表面粗糙度主 要与模具型腔表面的粗糙度有关，一般要求模具型腔表面的粗糙度比塑件低 12 级。塑件的表面粗糙度 ra 一般为 0.80.2m。 对于塑料端盖而言，其表面质量一般要求如下：表面没有缺陷、毛刺，而且 有较好的光洁度； 曲线光滑， 必要圆角， 避免尖角； 塑件表面具有良好的耐磨性。 2.6 塑件厚度分析塑件厚度分析 塑件有一定的壁厚，可以使塑料制件在使用过程中有足够的强度和刚度，而 且可以使塑件在成型时保持良好的流动状态。同时，塑件有一定的壁厚可以承受 脱模推出力。同一塑件的壁厚应该一致，否则会因为冷却或固化速度不同产生应 力， 使塑件产生变形、 缩孔及凹陷等缺陷。 热塑性塑件的壁厚一般推荐在 14mm， 毕业设计（论文） 6 塑件壁厚受使用要求、材料性能、塑件尺寸和成型工艺等诸多因素制约。为满足 成型工艺条件， 应尽量使制件各部分壁厚均匀， 不同壁厚的比例控制在 1:3 之间。 经过测量，该零件的壁厚较为均匀大致为 2.53mm，其值在推荐值之间，易于成 型。 2.7 塑件的体积和质量塑件的体积和质量 根据塑料端盖的尺寸和技术要求， 由工程图绘制其三维实体模型， 通过 pro/e 实体建模分析后， 其体积为： 3 51.11cmv= 塑件 ； pa1010 的密度 3 /15 . 1 02 . 1 cmg； 从而塑件的质量：g55.1251.1109 . 1 = 塑件 m。 3 塑件在模具中的布局 7 3 塑件在模具中的布局塑件在模具中的布局 3.1 型型腔数腔数目的目的确定确定 单型腔模具的优点是：塑件精度高，工艺参数易于控制，模具结构简单，模 具制造成本低，周期短。缺点是：塑件成型的生产效率低，成本高。单型腔模具 适用于塑件较大，精度要求较高或者小批量及试生产。 多型腔模具的优点是： 塑件成型生产率高， 成本低。 其缺点是： 塑件精度低， 工艺参数难以控制，模具结构复杂，模具制造成本高，周期长。多型腔模具适用 于大批量长期成产的小塑件。 在多型腔模具的实际设计中，型腔数目的确定方法主要有两种： a. 首先确定注射机的型号，在根据注射机的技术参数和塑件的技术经济要 求，计算出要求选取型腔的数目。 b. 先根据生产效率的要求和制件的精度要求确定型腔的数目，然后再选择 注射机或对现有的注射机进行校核。 考虑到塑料端盖为单塑件，综合以上因素，这里考虑采用方案 b 的方法确定 型腔数目，为保证产品质量，以及提高生产效率，考虑采用一模两腔的形式。 3.2 型型腔腔的分布的分布 模具型腔在模板上的排列方式通常有圆形排列、h 形排列、直线排列、对称 排列及复合排列等。 综合考虑，因此模具型腔为一模两腔，所以在模板上位于中心位置。 3.3 分型分型面面设计设计 3.3.1 分型分型面面的分的分类类 分型面是动、 定模具的分界面， 即打开模具取出塑件或取出浇注系统凝料的 面。 分型面的位置影响着成型零部件的结构形状， 型腔的排气情况也与分型面的 开设密切相关。 实际的模具结构基本上有三种情况： a. 型腔完全在动模一侧； b. 型腔完全在定模一侧； c. 型腔各有一部分在动定、模中。 3.3.2 分型分型面面的选择的选择原则原则 毕业设计（论文） 8 分型面设计是注射模的一个关键步骤，分型面的选择影响塑件的成型与脱 模、模具的结构与制造等。在设计分型面时，应遵循以下原则2： a. 分型面应该选在塑件外形的最大轮廓处； b. 分型面的选择应该有利于顺利脱模； c. 分型面的选择应该保证塑件的精度要求和外观要求； d. 分型面的选择应该方便模具的加工制造； e. 分型面的选择应该有利于排气。 塑料端盖塑件的外形最大轮廓为其外表面轮廓， 以其上表面作为分型面不仅 容易分型，而且也有利于抽芯机构的设计，其具体分型面选择如下图 3.1 所示。 图 3.1 分型面的选择 4 浇注系统的设计 9 4 浇注系统的设计浇注系统的设计 4.1 浇注系统设计的浇注系统设计的组组成及要成及要求求 普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。 浇注系统是塑料熔体由注塑机喷嘴通向模具型腔的流动通道， 因此它应能够 顺利的引导熔体迅速有序地充满型腔各处， 获得外观清晰， 内在质量优良的塑件。 浇注系统对塑件性能、尺寸、质量，原材料利用率和模具结构有很大影响。设计 浇注系统时一般考虑的内容有： a. 对模腔的填充迅速有序； b. 可同时充满各个型腔； c. 对热量和压力损失较小； d. 尽可能消耗较少的塑料； e. 能够使型腔顺利排气； f. 浇注道凝料容易与塑料分离或切除； g. 不会使冷料进入型腔。 4.2 主主流道流道设计设计 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。 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑 料熔体的流动通道。一个好的主流道应该能使温度降和压力损失最小。主流道通 常设计在浇口套中，如下图 4.1 所示。 1.注射机喷嘴 2.浇口套 图 4.1 主流道形式与喷嘴机关系 毕业设计（论文） 10 为了能使凝料能顺利从主流道中脱出，主流道应该设计成圆锥形，其锥角 a=26，小端直径 d 比注射机喷嘴直径大 0.51mm。主流道球面半径应该比喷 嘴球面半径大 12mm。流道的表面粗糙度 a r 0.8mm。 浇口套一般采用碳素工具钢，如 t8a、t10a 等材料制造，经热处理淬火硬 度范围为 5357hrc。浇口套的结构形式如图 4.2 所示，图 4.2a)为定位圈与浇口 套制作成整体式，用螺钉固定在定模座板上，用于小型模具；图 4.2b)浇口套以 台阶形式固定在定模座板上，浇口套穿过定模座板与定模板。浇口套与模板间的 配合采用 h7/m6 过渡配合；浇口套与定位圈采用 h9/f9 配合。 a) b) 图 4.2 浇口套的结构形式 经过对浇口套结构形式的对比，与对塑料成型性能的分析，考虑模具结构的 合理性。最终决定本设计采用台阶固定形式。其参数具体设计如下： 锥角=5a； 表面粗糙度mram8 . 0=； 浇口套球面半径mmsr14=； 主流道小端直径mmd4 1 =； 流道的长度模板长l，由模板决定。 4.3 分流道设计分流道设计 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。分流道是主流道与浇口之间的通道。多型腔膜局一定要设置分流道，大型塑 件由于使用多浇口进料也应设置分流道。 分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和 u 形等，圆形和正 方形截面流道的比表面积最小（流道表面积于体积之比值称为比表面积） ，塑料 熔体的温度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困难，而且正方形截面不 易脱模，所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及 u 形。 4.3.1 分分流道流道设计要设计要点点 a. 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。 b. 分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料井。 毕业设计（论文） 11 c. 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。 d. 分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过度。 e. 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。 4.3.2 分流道的形状和尺寸分流道的形状和尺寸 a. 分流道的形状分流道的形状分流道设计在动模或定模的一侧或两侧，在设计时，其截 面形状应尽量使其比表面积小，可以使其热量损失减少。常用的分流道截面形状 有圆形、梯形、u 形、半圆形和矩形等几种形式3，如图 4.3 所示。 图 4.3 分流道截面形状 圆形截面的比面积最小，但是需要开设在分型面的两侧，制造时要保证模板 上两部分的对中吻合，加工不是很方便；梯形和 u 形截面加工比较容易，热量 损失和压力损失也较小，为常用的截面形式；半圆截面加工需球头铣刀，表面积 比梯形和 u 形略大，也是设计中尝使用的形式；矩形截面比面积大，流动阻力 大，不常用。 在本设计中，经对比，初选分流道的截面为圆形形状。常用圆形截面分流道 直径为mmd102=；流动性较好的塑料，在分流道较短时可以取 2mm，流动 性差的塑料可取 10mm。大多数塑料分流道截面直径常取 56mm。pa1010 塑料 的流动性一般，所以本设计中取分流道直径为mmd4=。 b. 分流道的长度分流道的长度分流道的长度应尽可能短，且折弯少，以便减少压力损失 和热量损失，节约塑料原材料和降低能耗。l 的长度根据型腔的多少和型腔大小 决定，本设计中分流道的尺寸为 l=50mm。 4.3.3 分流道的表面粗糙度分流道的表面粗糙度 分流道中，熔体塑料与模具接触后迅速冷却，只有内部的熔体流动状态比较 理想，因此，分流道的表面粗糙度要求不能太低，一般 ra 取 1.6mm左右，这样 可以使外塑料冷却后形成皮层，间接起到绝热层的作用。 4.4 浇浇口口设计设计 毕业设计（论文） 12 浇口又称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。浇口分限制性浇口和非 限制性浇口，限制性浇口能是熔体流速增加，提高其剪切速率，降低粘度，使流 体称为理想的流动状态，从而迅速均衡地充满型腔，多型腔模具采用限制性浇口 能使非平衡布置的型腔达到同时进料的目的，提高塑件质量。 浇口是浇注系统中截面积最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，它起着 调节控制料流速度，补料时间及防止倒流等作用。浇口的形状，尺寸和进料位置 等对塑件成型质量影响很大，塑件上的一些质量缺陷，如缩孔，缺料，白斑拼接 缝， 翘曲等往往是由于浇口设计不合理而产生的，因此浇口的设计与位置的选择 恰当与否，直接关系到塑件能都完好，高质量的注射成型。 4.4.1 浇口的作用浇口的作用 浇口的主要作用是： a. 型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流； b. 易于切除浇口凝料； c. 对于多型腔的模具，用以平衡进料。 4.4.2 浇口的截面形状和尺寸浇口的截面形状和尺寸 按浇口的结构形式和特点，常用的浇口形式可以分为以下几种形式：直接浇 口、中心浇口、侧浇口、环形浇口、轮辐浇口、爪形浇口、点浇口等，图 4.4 为 侧浇口形式。 图 4.4 侧浇口的形式 直接浇口用于成型大中型，长流程深型腔筒形或壳形塑件，适宜高粘度塑料 成型，而且适于单型腔模具。侧浇口一般开在分型面上，塑料熔体从外侧或内侧 充填模具型腔， 其截面形状多为矩形； 侧浇口可以根据塑件外形特征选择其位置， 形状多为矩形，加工休整比较方便，是一种广泛使用的浇口形式，普遍适用于中 小型塑件的多型腔模具。轮辐式浇口主要用于成型圆筒形无底塑件，浇注系统耗 料多，家口较难去除，浇口痕迹明显。点浇口的截面尺寸很小，点浇口有助于增 大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热，从而塑料的表观粘度下降，流动性 增强，有助于型腔的充填；设计点浇口浇注系统时，必须增设一个分型面，用于 取出浇注系统凝料。 根据常用塑料所适应的浇口形式查表，并对塑件的外形分析，本设计采用浇 毕业设计（论文） 13 口形式为侧浇口，分流道、浇口和塑件在分型面同一侧的结构形式。 侧浇口尺寸计算的经验公式3： () 30 9 . 06 . 0a b - = (4.1) ()d9.06.0=t （4.2） 式中：b侧浇口的宽度，mm； a塑件外侧表面积， 2 mm； t侧浇口厚度，mm； d浇口处塑件厚度，mm。 由塑件的 pro/e 实体模型分析得之， 外侧表面积 23 10336. 2mma=； 浇口 处塑件壁厚mm2 . 2=d。 则侧浇口宽度： mmb559. 1 30 107 . 29 . 0 3 = =； 侧浇口厚度： mmt8 . 129 . 0=； 对于浇口和塑件在分型面同一侧的结构形式而言，一般宽mmb0 . 55 . 1=， 厚度mmt0 . 25 . 0=，浇口长度mml0 . 27 . 0=。由计算结果知，所设计的家口 尺寸在误差允许的范围内，设计符合要求。其最终确定的浇口设计参数如下： mmb6 . 1=； mmt0 . 2=； mml5 . 1=。 4.4.3 浇浇口位置口位置的选择的选择 浇口开设位置对塑件成型性能及成型质量有很大影响，合理设计浇口位置， 可以提高塑件的质量。不同的浇口设计还会对模具结构有影响，所以选择浇口位 置时应该参详塑件的结构与工艺特性和成型的质量要求。 确定浇口的位置的基本原则可归纳如下： a. 尽量缩短流动距离比，保证迅速充模并考虑分析定向的影响； b. 避免熔体破裂现象引起塑件缺陷，可适当加大浇口截面尺寸； c. 浇口应开设在塑件壁厚处，保证熔体收缩时能得到及时补缩； d. 减少熔接痕提高塑件强度。 4.5 冷料冷料穴穴的设计的设计 毕业设计（论文） 14 冷料穴是浇注系统的结构之一。 冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流前 锋的冷料，以免这些冷料注入型腔。这些冷料既影响熔体的充填速度，又影响成 型塑件的质量。主流道末端的冷料穴除了上述作用外，还有便于在该处设置主流 道拉料杆的功能。注射结束模具分型时，在拉料杆的作用下，主流凝料从定模浇 口套中被拉出，最后推出结构开始工作，将塑件和浇注系统一起推出模外。 冷料穴一般开设在主流道末端的动模板上， 冷料穴的标称直径与主流道末端 大径相等或稍大。深度约为直径的 11.5 倍，要保证冷料穴足够容纳前锋冷料。 本设计中，冷料穴直径 d 与主流道末端大径差不多，深度为 1.5d。 4.6 拉料杆的设计拉料杆的设计 主流道拉料杆有两种基本形式，一种是推杆形式的拉料杆，典型结构就是 z 字形拉料杆； 另一种是仅适于推件板脱模的拉料杆， 其典型形式为球字头拉料杆。 z 字形拉料杆固定在推杆推板固定板上，球字头拉料杆固定在动模板上。 根据模具结构分析，本设计中不使用推件板推出机构，所以应该采用第一种 拉料杆形式，第一种拉料杆形式有 z 字形拉料杆，和动模板反锥度穴拉料结构。 z 字形拉料杆靠 z 形钩将凝料拉出浇口套， 反锥度穴拉料靠动模板锥度穴将凝料 拉出后，由推杆在后面强制将其推出。经过比对分析之后本设计采用 z 字形拉 料杆形式。如图 4.5 所示。 图 4.5 z 型拉料杆 5 成型零件的结构设计 15 5 成型零件的结构设计成型零件的结构设计 成型零部件不仅要有正确的几何形状、较高的尺寸精度和较低的表面粗糙 度，还要求有合理的结构，交够的强度、刚度和较好的耐磨性。 在设计成型零部件时，应该根据塑料的性能、塑件的结构，充分考虑分型面 和浇口的位置、脱模方式和排气等。模具型腔的总体结构还要考虑到机械加工制 造的可行性和经济性。 设计成型零部件包括确定型腔组合方式、成型零件尺寸计算、成型零件的加 工工艺规程，校核关键部位强度和刚度等。 5.1 成型零件的结构成型零件的结构形式形式及设计及设计 成型零部件决定了塑件的几何形状和尺寸，成型零件通常包括凹模、凸模和 型芯，成型零件的结构设计主要是确定模具型腔的组合形式。 5.1.1 凹凹模结构设计模结构设计 凹模通常也称之为型腔是成型塑件外表面的主要零件， 按其结构不同可以分 为整体式和组合式两种结构。 a. 整体式凹模是在整块金属模板上加工而成，其优点是牢固、不易变形， 不会使塑件产生拼接线痕迹。但是整体式凹模加工困难，热处理不方便，其使用 场合一般是形状简单的中小型模具。 b. 组合式凹模的结构是由两个以上的零部件组合而成的，按组合方式不同 组合式凹模结构可以分为：整体嵌入式、局部镶拼式、底部镶拼式、侧壁镶拼式 和四壁拼合式等结构形式。如图 5.1 所示。 a) 整体嵌入式凹模 b) 底部镶拼式凹模 图 5.1 组合式凹模结构 整体嵌入式凹模如图 5.1a)所示，在多型腔成型小型塑件时，整体嵌入式凹 模的单个型腔采用机械加工、冷挤压、电加工等方法制成，然后挤入模板之中， 这种结构加工效率高，拆装方便，可以保证各个型腔的形状尺寸一致。 毕业设计（论文） 16 底部镶拼式结构可以保证机械加工、研磨、抛光、热处理的方便。四壁拼合 式凹模结构适用于大型和形状复杂的塑件。 对于本次设计，从简化凹模的加工工艺，减少热处理变形和节约贵重金属模 具钢出发，将采用组合式凹模结构。经过分析塑料端盖的结构和模具浇注系统结 构，本次设计的型腔数目为一模两腔，对比组合结构不同形式的优缺点，最终确 定采用整体嵌入式凹模结构。 5.1.2 型芯结构设计型芯结构设计 成型塑件内表面的零件成凸模或型芯。主要有主型芯、小型芯、侧型芯、螺 纹型芯和螺纹型环等，对于结构简单的容器、壳体、盖类塑件，成型主要内表面 的零件称凸模或主型芯，成型其他小孔、侧凹的型芯称为小型芯或侧型芯。 a. 主型芯的结构设计主型芯的结构设计按结构主型芯可以分为整体式和组合式两种。整体式 结构其结构牢固，但不便加工，消耗的模具钢材较多，主要用于工艺试验或小型 模具上形状简单的型芯。组合式结构对于形状复杂的型芯，可以使模具的加工过 程更加方便。其主要是将型芯单独加工完成之后再镶拼入模板中。 本次设计选用整体式结构，其结构牢固，成型塑件质量好。 b. 小型芯的结构设计小型芯的结构设计小型芯用于成型塑件上的小孔或凹槽，小型芯单独制 造后再嵌入模板中，小型芯的固定方法通常有：台肩固定式、圆柱垫固定、螺塞 固定、铆接固定等。 5.2 成型零件工成型零件工作尺寸作尺寸的计的计算算 在设计模具过程中， 应该根据影响塑件尺寸精度的因素对塑件的成型零件尺 寸进行设计计算。这些因素一般包括塑件材料、几何形状、精度等级等。 5.2.1 影响塑件尺寸精度的因素影响塑件尺寸精度的因素 a. 模具成型零件尺寸精度的因素 模具成型零件的加工精度直接影响塑件 的尺寸精度。 实践表明， 因模具成型零件的加工而造成的误差约占塑料塑件成型 误差的三分之一。通常模具的制造精度等级为 34 级即可。 b. 模具成型零件的磨损量 模具在使用过程中，由于料流的流动，塑料塑 件的脱模，都会使模具成型零件受到磨损。模具成型零件的不均匀磨损、锈蚀、 使其表明光洁度降低， 而从新研磨抛光也会造成模具成型零件的磨损， 其中以塑 料塑件的脱模对模具成型零件的磨损最大。 因此通常认为凡与脱模方向垂直的面 不考虑磨损， 与脱模方向平行的面才加以考虑。 磨损量随着生产批量的增加而增 大。计算模具成型零件工作尺寸时，对于模具生产批量较小的模具取小值，甚至 可以不考虑其磨损量。 毕业设计（论文） 17 c. 利用注射模成型塑料塑件时， 同样也会产生毛边。 由于分型面上有渣滓， 或者锁模力不够大，或者模具零件加工精度不高，使模具零件不能紧密贴合也 会形成毛边。 d. 成型工艺条件的控制及操作技术对塑料塑件尺寸精度的影响成型工艺条 件包括料筒温度、注射压力、保压时间、模具温度、每次注射量、注射速度、冷 却时间、成型周期、原料的预热及干燥等，对其进行正确的控制和管理，有利于 获得稳定的尺寸，质量优异的塑料塑件，并对经济价值也有大的影响。各种工艺 条件是互相关联的，仅对一个工艺因素进行正确地控制，并不容易提高塑件的质 量，必须进行全面地正确的控制。 5.2.2 模具成型零件的工作尺寸计算模具成型零件的工作尺寸计算 在设计模具过程中， 应该根据影响塑件尺寸精度的因素对塑件的成型零件尺 寸进行设计计算。这些因素一般包括塑件材料、几何形状、精度等级等。 计算成型零部件尺寸使用到的公式3： 收缩率波动误差： () ss lss-= minmax d (5.1) 塑件的成型误差： ajscz dddddd+= (5.2) 成型零件实际尺寸： ()sll sm +=1 (5.3) 塑料的平均收缩率： 2/ )( minmax sss-= (5.4) 式中 s l 塑件基本尺寸； z d制造误差； c d磨损误差； j d间隙误差； a d装配误差。 塑料收缩率波动误差 s d应该小于塑件公差d/3。 模具成型零件制造误差一般 取塑件公差的 1/31/4，或取 it7it8 级作为制造公差。成型零件磨损误差 c d主 要原因是脱模磨损，磨损使得型腔尺寸加大，型芯尺寸减小，一般与脱模方向垂 直的表面不考虑磨损，平行方向才考虑磨损。 对于小型塑件，如塑料端盖，其主要的误差来源是收缩率波动误差、模具制 造误差和磨损误差，其他误差在计算成型尺寸时一般可以忽略。在计算成型零件 尺寸过程中，无论是塑件尺寸或成型零件尺寸标注都是按照规定的方法标注的。 凡是孔都是按照基孔制公差下限为零，公差等于上偏差( d+ 0s l)；凡是轴都是按照 基轴制公差上限为零，公差等于下偏差( 0 d-s l)5。 一般取d= s d/3，在计算过程中，只要使成型零件的累积误差d小于塑件公 差d，即dd，则设计合格1。 毕业设计（论文） 18 a. 型腔尺寸的计算型腔尺寸的计算塑件的公差等级为 mt6 级，查塑件公差值表(gb/t 144861993)，可得塑件尺寸的公差值d。 模具型腔的基本尺寸 m l 是最小尺寸，公差为正偏差，型腔的平均尺寸为 2/ zm ld+。型腔的平均磨损为2/ z d，考虑到平均收缩率，则型腔基本尺寸公式 3： slll ss cz m d -+ d -=+ 2222 dd 略去较小的2/d与s， c d取6/d， z d取3/d。则有： zz sm lsl dd+ d-+= 00 75. 0)1()( (5.5) 已知塑件尺寸： 0 88. 0 0 0 99)( - = z s l d ； 0 64. 0 0 1 59)( - = z s l d ； 0 64. 0 0 2 53)( - = z s l d 。 该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算.查有关手册得 pa1010 的收缩率 为 0.54.0,故平均收缩率为75. 12/ )( minmax =-=sss。 型腔尺寸： zz sm lsl dd+ d-+= 0000 75. 0)1()( 147. 0 0 147. 0 0 4 .10044. 075. 099%)75. 11( + =-+= zz sm lsl dd+ d-+= 0101 75. 0)1()( = 106. 0 0 106. 0 0 79.5932. 075. 059%)75. 11( + =-+ zz sm lsl dd+ d-+= 0202 75. 0)1()( = 106. 0 0 106. 0 0 68.5332. 075 . 0 53%)75 . 1 1( + =-+ b. 型芯型芯尺寸尺寸的计的计算算已知塑件基本尺寸： 64. 0 000 59)( + = z s l d ； 56. 0 001 45)( + = z s l d ； 28. 0 002 4)( + = z s l d ； 027. 0 003 0 . 8)( + = z s l d 。 型芯尺寸： 0 0 0 0 75 . 0 )1()( zz sm lsl dd- d+= =