毕业论文-光驱外壳模具设计说明书.doc

说明书前 言一、模具简介模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展。二、注塑概述注射成型也称注塑，是塑料的一种重要成型方法。除极少数几种热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料部可用此法成型。注射成型也能加工某些热固性塑料，如酚醛塑料等。 注射成型是将粒状或粉状塑料从注射成型机的料斗送入机简内加热熔融塑化后，在柱塞或螺杆加压下，物料被压缩并向前移动，通过机简前端的喷嘴，以很快的速度注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间的冷却定型后，开启模具即得制品。这种成型方法是一种间歇式的操作过程。 注射成型周期从几秒钟到几分钟不等。周期的长短取决于制品的壁厚、大小、形状、注射成型机的类型以及所采用的塑料品种和工艺条件等。注射成型制品的重量从一克到几- 45 -十公斤不等，视需要而定。 注射成型具有生产周期快、生产效率高、能成型形状复杂、尺寸精确或带微件的制品以及易于实现自动化等特点，因此广泛用于各种塑料制品的生产。其成型制品占目前全部塑料制品的2030。注射成型是一种比较先进的成型工艺，目前正继续向着高速化和自动化方向发展。注射成型机是由塑料塑化、模具闭合、注射入模、压力保持、制品固化定型、开模取出制品等多道工序组成的连续生产过程。液压传动和电器控制则是为了保证注射成型机按照成型工艺的要求，如压力、速度、温度等和动作程序准确有效地进行工作而设置的。三、课题内容及研究意义本课题内容是利用CAD及文字说明书来设计光驱外壳造型的一套注塑模具。随着社会工业的发展更新，新的模具技术不断的呈现在大家的面前，模具也不断在完善。该设计的目的就是要创新以及对以前模具的改良，希望能达到更高的要求。该课题的研究意义：1.综合运用专业知识和解决实际问题的能力。2.提高实践的动手能力以及课题独立完成能力和协作配合能力。3.掌握模具制造和设计工作的基本方法。为在以后的工作中打下坚实的基础。第一章 光驱外壳的造型设计1.1 光驱外壳的选料及其性能选用热塑性塑料ABS作为光驱外壳的材料。ABS树脂是本世纪四十年代末开始研制成功并于五十年代开始投入工业化生产的一种热塑性塑料。是在聚苯乙烯改性的基础上发展起来的热塑性工程塑料。主要是由丙烯腈(A)丁二烯(B)苯乙烯(S)三元共聚而成的高聚物，因而具有优异的耐冲击性和综合力学性能。 ABS树脂是一种成型收缩率小，表面光洁度高，电性能和机械性能良好，质硬，坚韧的材料，并且是工程塑料中最易加工的品种之一。可采用热塑性材料的各种成型方法加工。其注射成型可生产冲击强度高，制件尺寸较稳定的工业产品，如机电产品，交通工业中的齿轮、叶片、轴承、仪表仪器的外壳，电视机外壳，冰箱内衬，纺织用各类管材及汽车零件等等。其制品具有强度高，重量轻，光洁度高等优点。可节约大量的金属材料，降低成本，实现以塑代钢，以塑代木。从而可节约大量能源，起到环保的效果。 综上所述，ABS注射成型工艺具有广泛的发展前景，下面就ABS的性能，加工特性及生产中可能产生的不正常现象及其解决方法作论述。一、ABS的性能： 1、物理性能：ABS是浅象牙色，不透明，无毒，无味的非晶型材料。易燃烧,燃烧时火苗呈黄色，冒黑烟，有特殊气味，但无滴落。其密度为1.081.2g/c，热变型温度93124，流动温度110120，使用温度-40100,脆化温度为-27，吸水率0.20.4%。 2、化学性能：能耐水、无机酸、碱、盐及大部份烃和醇，但溶于酮、醛及某些卤代烃，可被浓硫酸和硝酸腐蚀，被芳烃类溶剂溶胀。 3、电性能：ABS电性能良好,温度和湿度的变化对电性能的影响很小。 4、机械性能：具有优良的抗冲击性，耐磨性和很好的尺寸稳定性，且具有优良的着色性。ABS因兼有“韧、钢、硬”三种综合性能，而被称为塑料中的合金材料。 二、ABS的加工特性： 1、ABS属于无定型聚合物，由于分子中氢基团(-CN)的存在，吸水性大，吸水率高达0.45%，而塑料加工时含水率要求小于0.3%，因而在加工前需在7080度烘箱中对物料进行24小时的干燥处理(料层厚度2.54)。 2、ABS树脂流动温度范围宽，但它的融体粘度大，不易流动，成型温度要高，压力要大速度要快，成型模具的流道和浇口应适当大些，但因ABS树脂中含有橡胶成份(丁二烯)，过高的加工温度并不会使其流动性增加，相反会引起橡胶分解而流动性降低。因此，加工时应严格控制温度在允许范围内，选用螺杆式注塑机的成型温度一般控制在，后端150170，中间165180，前端180200，喷嘴170180。 3、ABS热稳定性不如PO，成型后最好清洗螺杆机筒。ABS的成型收缩率较小，一般0.30.8%，但它易产生内应力。制件成型后应进行退火处理。一般在70的热空气中静置24小时。 4、ABS在熔融状态下，呈假塑性流变行为。其表观粘度对加工中的剪切应力，剪切速率，温度的敏感程度并不一致，实验表明，表观粘度随剪切应力的增大下降很快。同样，表观粘度对剪切速 率也较敏感，剪切速率增大时，表观粘度下降也很快。相反，表观粘度对温度的变化却不敏感。由此可见，ABS成型加工应注意剪切应力和剪切速率对流动性的影响，重点是控制螺杆转速及注射速度。 1.2 ABS塑料的注塑工艺参数 喷嘴温度-180190 料筒温度：前段200210 中段210230 后段180200 模具温度-5070 注射压力-7090Mpa 保压压力-5070Mpa 注射时间-35s 保压时间-1530s 冷却时间-1530s 成型周期-4070s1.3 光驱外壳注射成型工艺过程光驱外壳注射成形工艺过程如下：注射成型工艺 1、工艺流程 开车前准备原料制备（加入辅料搅拌均匀）干燥 加料合模注射（充模）保压冷却开模制件顶出合模 2、开车前的准备 检查电源，电压是否与额定电压相符。各按钮，电器线路及限位开关是否正常。安全门滑动是否灵活，打开润滑开关，并检查料斗内有无杂物。对料筒进行预热，达到设定温度后，恒温半小时。检查喷嘴是否堵塞，并调整喷嘴模具位置，用螺栓固定模具并进行试模。模具调试好后进行注射，注射压力应逐渐提高。 3、原料的预热干燥 由于ABS吸湿性大，为保证产品质量，将制备好的物料放入烘箱，在7080度下干燥14小时（视料层的厚度而定），以达到树脂加工规定的含水率。 4、配色 根据制件所需色彩加入相应的色母粒，用量适当（一般视颜色的深浅而定）搅拌均匀。 5、注射过程 注射过程一般包括加料，塑化，注射（充模），冷却保压和脱模，各步骤分述如下： a、加料：由于注射成型是一个间歇过程，因此要保持定量定额加料，以保证操作稳定，物料塑化均匀，最终获得良好的制品。加料过多，受热时间过长，易引起物料的热降解，同时注塑机功率损耗增加。加料过少，料筒内缺少传压介质，模腔内塑料熔体压力降低，难以补塑，容易引起制品收缩，凹陷，空洞等缺陷。 b、注射：加入的物料在料筒中加热，由固态粒子转变为熔 体，通过混合与塑化后，塑化好的熔体被螺杆推挤至料筒前端。 经过喷嘴，模具，浇注系统进入并填满型腔（充模）。 C、保压 冷却：在模具中，熔体冷却收缩时，继续保持施压状态的螺杆迫使浇口和喷嘴附近的熔体不断补充入模（补塑）。使模腔中的塑料能形成形状完整而致密的制品（保压）。当模腔中的塑料已经冷却硬化（凝封）后。退回螺杆加入新料（预塑），同时通入冷却水等冷却介质，对模具进一步冷却。实际上冷却过程从塑料注入模腔就开始了。它包括充模完成，保压，到脱摸这段时间。 d、后处理：制品冷却到所需温度后，即可脱模。由于物料在料筒中塑化不均匀或在模腔中冷却速度不同，因此常会产生不均匀的结晶，定向收缩。使制品有内应力存在，因而要对制品进行后处理一般是在70热空气循环烘箱中静置一段时间。1.4 光驱外壳的结构分析此制品是大批量生产，所以我将设计一套塑料成型模具。在设计模具时需要考虑制品的一些特点。制品在外性尺寸和内部结构尺寸方面是按照标准系列来定的，在模具设计时需要注意！下面确定光驱外壳的各项技术参数：1）尺寸大小和精度 光驱外壳的尺寸大小根据干测量的大小即可。光驱外壳壁厚的厚度不宜过大或过小。如果壁厚太小，则光驱外壳的强度、刚度不够，同时给制造带来困难。如果壁厚太大，不仅造成才量浪费，而且容易产生气泡、缩孔等缺陷，同时因冷却时间过长而降低生产率，所以光驱外壳壁厚取1.5mm。塑件的尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动和模具制造误差，由于我们要设计的零件的工作环境对精度要求不高，加之选用的塑料ABS推荐精度等级为3、4、5级，所以只要求光驱外壳能与光驱外壳的其它零件能正常装配即可，因此光驱外壳选用4级精度，未标选5级精度。2）壁厚和圆角 塑件壁厚力求各处均匀，以免产生不均匀收缩等成形缺陷。塑件转角处一般采用圆角过渡，其半径为塑件壁厚的1/3以上，最小不宜小于0.5mm。3）加强肋 为了保证光驱外壳的强度和刚度而不使光驱外壳的壁厚过大，在光驱外壳的适当位置设置了加强肋。4）孔 严格意义上讲塑件上的通孔和盲孔通常用单独型芯或分段型芯来成形，对于易弯曲变形的型芯，须附设支承住。但是本次设计中，考虑到生产成本的尽量缩小，该空孔的高度不高，以及我们需要的孔在工艺上要求不高，我们采用分型面直接成形法。1.5 光驱外壳造型在设计光驱外壳之前，首先看看所需要设计的光驱外壳的具体形状，以便在接下来的设计中能快速、准确的设计出光驱外壳。需要设计的光驱外壳的具体形状如图1-1所示：图1-1 光驱外壳第二章 注射机的选择2.1初选注射机a由pro/E模型分析得制品的体积估计为V=9889.75mm3=9.9cm3初选注射机的型号为：XSZY125型号的螺杆式注射机！b该注射机的部分规格和性能： 额定注射量125cm 注射压力120Mpa 锁模力-900KN 最大开合模行程300mm 模具最大厚度300mm 模具最小厚度200mm 喷嘴圆弧半径12mm 喷嘴孔直径4mm2.2注射机的有关工艺参数校核a). 型腔数量的确定和校核由于制品为小尺寸的塑件，为了不浪费材料为提高效率，选用一模二腔。b).最大注射量的校核nm+m1=kmpn型腔的数量为2；m单个塑件的质量或体积，g/cm3m1浇注系统所需塑件质量或体积g/cm3k注射机最大注射量的利用系数，一般为0.8；mp注射机允许的最大注射量g/cm3;系统凝料设为0.4cm3，则m1=0.4左边=29.9+0.4=20.2右边=0.8125=100不等式成立！注射量的标准符合要求！c)、锁模力的校核F=p(nA+A1)FpF熔融塑件在分型面上的涨开力；Fp注射机 的额定锁模力；A单个塑件在模具分型面上的投影面；P成型压力MPa，大小一般为注射压力的80%；由于制品为ABS材料，左边=125（282+282）=100480N=100.48KN右边=900不等式成立！锁模力符合要求！d).注射压力校核由于注射机的额定注射压力为120MPa，而成型时所需的注射压力为100MPa 注射压力符合要求！e).开模行程的校核H1推出距离 mm;H2包括浇注系统在内的塑件高度 mm；S=160mmH1=4.5+2=6.5mmH2=50+19=69mmSH1+H2+(510) 开模行程符合要求！2.3 模具与注射机的安装部分相关尺寸的校核一般情况下设计模具时应对应校核的部分包括喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大和最小厚度及模板上安装螺孔尺寸等。(1) 浇口套球面尺寸 设计模具时浇口套内主流道始端的球面必须比注射机喷嘴头部半径略大一些，一般大12mm；主流道小端直径要比喷嘴直径略大，一般大0.51mm。(2) 定位圈尺寸 为了使模具在注射机上的安装准确、可靠，定位圈的设计很关键。模具定位圈其外径必须与注射机的定位孔尺寸相匹配。(3) 模具的最大、最小厚度 模具的总高度必须位于注射机可安装模具的最大模厚与最小模厚之间，同时应校核模具的外形尺寸，使模具能从注射机的拉杆之间装入。(4) 安装螺孔尺寸 注射模具在注射机上的安装方法有两种，一种是用螺钉直接固定；另一种是用螺钉、压板固定。第三章 成型零件的设计3.1 成型零件的设计模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式，排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。3.1.1凹模的结构设计凹模也就是所谓的型腔，是成型塑件外表面的主要零件，按结构不同可分为整体式和组合式。整体式凹模：其特点是牢固，不易变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。但是由于整体式型腔加工困难，热处理不方便，所以常用于形状简单的中、小型模具上。根据此次设计的要求与加工特点来看选用整体式凹模，其结构图如3-1所示：图3-1 凹模结构凹模的材料选40Cr，凹模热处理硬度达到HRC4050，表面需镀铬和破光处理，型腔表的粗糙度为Ra0.20.1um，配合面需要达到0.8um。3.1.2型芯结构的设计主型芯的结构形式也分整体式和组合式，由于光驱外壳结构简单所以选用整体式结构，其结构简图如3-2所示：图3-2 型芯结构型芯材料选40Cr，热处理达到表面硬度为HRC4550，型芯表面的粗糙度为0.10.25mm，配合面为0.8mm，型芯表面热处理时需进行镀铬与抛光处理。3.1.3型腔、型芯尺寸计算：由前面对ABS的介绍所知，该塑料的最大收缩率Smax=0.8%和最小收缩率Smin=0.3%，所以ABS的平均收缩率为(0.8%+0.3%)/2100%=5.5%。(塑件尺寸见cad里塑件图。)1） 型腔的尺寸计算： 塑件尺寸较小，精度级别高，c 可取/6、z可取/3，此时，X取0.75.根据公式 Lm=Ls(1+S)-3/4z 0基本尺寸/mm 公差值/mm 计算结果/mm 148.2 0.1 148.8 +0.03 040 0.1 40.04 +0.03 02)型芯径向尺寸的计算：型芯尺寸计算公式为： (Lm)=(1)Ls+3/40 -z基本尺寸/mm 公差值/mm 计算结果/mm145.2 0.05 146.030 -0.01637 0.05 37.240 -0.0163)型腔深度计算： 计算型腔深度和型芯高度尺寸时由于型腔底面或型芯的端面磨损很小，所以可以不考虑磨损量，由此推导出型腔深度公式为 (Hm)=(1+)Hs-x z 0(x为修正系数，x=1/31/2，当塑件尺寸较大、精度要求低时取小值；反之取大值。)基本尺寸/mm 公差值/mm 计算结果/mm5 0.1 4.98+0.03 01 0.05 0.98+0.016 04)型芯高度计算： Hm=(1+)Hs+x0 -z基本尺寸/mm 公差值/mm 计算结果/mm3.5 0.1 3.560 -0.035 0.1 5.070 -0.031.5 0.05 1.530 -0.0163.1.4选择分型面设计塑料成型模具时，分型面的设计是一个重要的设计内容，分型面选择合理，模具结构简单，塑件容易成型，并且塑件质量高。如果分型面选择不合理，模具结构变得复杂，塑件成型困难，并且塑件质量差。分型面的形状 主要有平面、斜面、阶梯面、曲面等。选择分型面的一般原则 如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：1)为了便于塑件起模，分型面一般使塑件在开模时留在下模或动模上，且分型面应选在塑件外形的最大轮廓处。2)选择分型面时，应尽量只采用一个与开模方向垂直的分型面，并尽量避免侧向抽芯与侧向分型。3)对于有同轴度要求的塑件，模具设计时应将有同轴度要求的部分设计在同一模板内。4)分型面的选择应有利于防止溢料。当塑件在分型面上的投影面积接近于注射机的最大面积时，就有可能产生溢料。5)分型面的选择应有利于排气。为此，一般分型面应与熔体流动的末端重合。对于高度较高的塑件，其外观无严格要求时，可将分型面选择在中间。此外，选择分型面是还应考虑到塑件的精度、塑件的外观质量要求、模具加工难易程度等因素。综上所述，该模具分型面示意图如3-3所示。图3-3 模具分型面3.1.5型芯、型腔及分布如图3-4、3-5、3-6所示：图3-4 型芯图3-5 型腔图3-6 分布第四章 模架选择与设计模架是设计、制造塑料注射模的基础部件,如图4-1：图4-1 模架4.1模架各部件设计1 定模座板（350350，厚25mm）通过个10的内六角螺钉与定模固定板连接； 定模垫板通常就是模具与注射机连接处的定模板。2型腔模套（350300，厚35mm）用于固定型腔（凹模）、导套。为了保证凸模或其它零件固定稳固，模套应有一定的厚度，并有足够的强度，一般用45钢或Q235A制成，这里为45钢，最好调质230270HB； 导套孔与导套为H7/m6或H7/k6配和； 主流道衬套与固定孔为H7/m6过渡配合； 型芯与其孔为H7/m6过渡配合。3 型芯模套（350300，厚35mm）上面的型芯为分体式； 其导柱固定孔与导柱为H7/m6过渡配合； 其中推杆孔与推杆为单边间隙0.5mm。4 支承板（又称支承板）（350300，厚45mm）支承板是垫在型芯模套下面的平板，它的作用是防止型腔、型芯、导柱或顶杆等脱出固定板，并承受型腔、型芯或顶杆等的压力，因此它要具有较高的平行度和硬度。一般采用45钢，经热处理235HB或50钢、40Cr、40MnB等调质235HB，或结构钢Q235Q275。还起到了支承板的作用，其要承受成型压力导致的模板弯曲应力。5垫块 该模具垫块尺寸经计算为：3009058 1).主要作用：在动模座板与动模垫板之间形成推出机构的动作空间，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：可以是平行垫块、也可以是拐角垫块。（该模具采用平行垫块） 3).垫块一般用中碳钢制造，也可用Q235A制造，或用HT200，球墨铸铁等。4).模具组装时，应注意左右两垫块高度一致，否则由于负荷不均匀会造成动模板损坏。6.动模座板其注射机顶杆孔为36mm；（350350，厚25mm）其上的附有四个8的垃圾钉孔。材料为45钢，热处理调质至230270HB第五章 浇注系统设计浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔制件的进料通道。普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。浇注系统的设计是模具设计的一个重要环节，设计合理与否对塑件的性能尺寸、内在质量、外在质量及模具的结构、塑料的利用率等有较大的影响。主浇道：从注射机的喷嘴与模具接触的 部分到分浇道为止的一段流道。分浇道：从主浇道的末端到浇口为止的一段流道。浇口：从分流道的末端到模具型腔为止的一段狭窄的浇道。冷料穴：一般设在主浇道的对面，有时也设在分浇道的末端。5.1 主浇道的设计主浇道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。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，俗称浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。本设计中浇口套由于与定位圈有配合需求，而且注射机喷嘴球半径12，遵循注射机球半径小于等于浇口套球半径的国标要求。根据选用的XS-ZY-125型号注射机的相关尺寸得： 喷嘴前端孔径：d0=4mm 喷嘴前端球面半径：R0=12mm根据模具主流道与喷嘴的关系 R=R0+(12)mm=13mm d=d0+(0.51)mm=5mm锥角为26。取其值为3。 浇口套的选择应根据注射机里的定位孔来选择，它与定位孔是过度配合，查表可知定位孔直径为100mm，所以浇口套的尺寸为100mm。主流道浇口套固定配合见图5-1所示。江阴职业技术学院毕业设计说明书图5-1 浇口套的配合5.2分浇道的设计在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。分流道的设计应尽量使比面积小，热量损失少，摩擦阻力小。常用分流道的截面形状及尺寸参见模具设计与制造简明手册表2-49。在考虑分流道设计时，由于其水平高度已经被主流道位置确定，因此，我们只要设计分流道的布置形式和截面形状即可。考虑到圆形截面的分流道在注射过程中对塑料流动的阻力最小，流动效率最高，因此我们选用圆形截面的分流道，直径为6mm。由于我们所设计的模具是一腔一穴的形式，因此在主浇道分流后，设计了两根分浇道。这样设计的优点是塑料在填充过程中较均匀和平稳，避免出现冷隔现象，有利于保证成形零件的成形质量。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为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra 并不要求很低，一般取1.6m 左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。分流道的设计要点： 1、制品的体积和壁厚，风流道的截面厚度要大于制品的壁厚。 2、成型树脂的流动性，对于含有玻璃纤维等流动性较差的树脂，流道截面要大一些。 3、流道方向的拐角处，应适当设置冷料穴。 4、使塑件和浇道在分型面上的投影面积的几何中心与锁模力的中心重合。 5、保证熔体迅速而均匀地充满型腔 6、分流道的尺寸尽可能短，容易度尽可能小 7、要便于加工及道具的选择 8、每一节流道要比下一节流道大10%20%(D=d1020%)。5.3 浇口、冷料穴及排气系统设计1、浇口是分流道与型腔的连接通道，它是浇注系统中截面最小的部分。当熔融的塑料流通过浇口时，流速加快，同时，由于摩擦作用，塑料流的温度升高、粘度降低，流动性提高，有利于充满型腔。所以，浇口的表面粗糙度Ra值不大于0.4um。浇口的大小对塑件是否成型和成型后的质量有很大的关系。浇口位置的选择有以下几个原则：1）浇口设置在正对着型腔壁或粗大型心的地方，使高速料流直接冲击在型腔壁或型心壁上，从而改变流向，降低流速，平稳的充满型腔，可避免溶体破裂现象，消除塑件明显的溶接痕。2）浇口的位置应开设在塑件截面最厚处，以利于熔体填充材料。3）浇口的位置应使熔体流程最短，流向变化最小，能量损失最小。4）浇口的位置应有利于型腔内气体的排出。5）避免塑件产生熔接痕。6）防止料流将型心或嵌件挤压变形。7）浇口位置应尽量避免由于高分子定向作用产生的不利影响，利用高分子定向作用产生的有利影响。根据以上一些原则，本设计采用侧浇口（如图4-8所示），侧浇口又称边缘浇口，国外称之为标准浇口。侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体于型腔的侧面充模，其截面形状多为矩形狭缝，调整其截面的厚度和宽度可以调节熔体充模时的剪切速率及浇口封闭时间。这种浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强；但有浇口痕迹存在，会形成熔接痕、缩孔、气孔等塑件缺陷，且注射压力损失大，对深型腔塑件排气不便。浇口的各类形式和尺寸参见模具设计与制造简明手册。2、冷料穴 在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主浇道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约1025mm 的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。冷料穴的形状见模具设计与制造简明手册。冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处），其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的11.5 倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积，冷料穴有六种形式，常用的是端部为Z 字形和拉料杆的形式，具体要根据塑料性能合理选用。考虑到后面采用Z形拉料秆，冷料穴选取相应形式，这种冷料穴常用于热塑性塑料注射模。第六章 排气系统的设计排气不良容易引起塑件烧焦，短射，填充不足、阴影、气泡、色差、缩水、流纹、表面凹陷、不熔合等。排气槽的作用主要有两点。一是在注射熔融物料时，排除模腔内的空气；二是排除物料在加热过程中产生的各种气体。越是薄壁制品，越是远离浇口的部位，排气槽的开设就显得尤为重要。另外对于小型件或精密零件也要重视排气槽的开设，因为它除了能避免制品表面灼伤和注射量不足外，还可以消除制品的各种缺陷，减少模具污染等。那么，模型的排气怎样才算充分呢？一般来说，若以最高的注射率注射熔料，在制品上却未留下焦斑，就可以认为模腔内的排气是充分的。适当的开设排气槽，可以大大降低注射压力、注射时间、保压时间以及锁模压力，使塑件成型由困难变为容易，从而提高生产效率，降低生产成本，降低机器的能量消耗。其设计往往主要靠实践经验，通过试模与修模再加以完善，此模具我们利用模具零部件的配合间隙及分型面自然排气。这种排气形式，其配合间隙不能超过0.04mm，一般为0.030.04mm，利用配合间隙排气是最常见也是最经济的，更具有实用性。第七章 冷却系统设计凹、凸模冷却系统设计：设置冷却装置的目的，主要是防止塑件在脱模时发生变形，缩短成形周期及提高塑件质量。凹模的冷却系统采用开设冷却水孔的方式，冷却水孔的开设原则如下：冷却水孔的数量应尽可能多，直径尽量大。各冷却水孔至型腔表面的距离应相等，一般保持在1520mm范围内，距离太近则冷却不易均匀，太远则效率低。水孔直径一般取812mm。孔距最好为水孔直径的5倍。水孔通过镶块时，防止镶套管等漏水。冷却管路一般不宜设在型腔内塑料熔接的地方，以免影响塑件强度。水管接头（冷却水嘴）应设在不影响操作的一侧。凹模上的冷却水孔采用直流式，其中深孔为工艺孔，空口处用螺纹密封，浅孔通过水嘴与水管相连，冷却冷却水孔的直径为8mm。冷却水道的布置形式如图7-1所示。图7-1 冷却水道的布置第八章 模具零件设计8.1 推出零件设计确定推出系统形式，是确定模架选择的基础。在此，我们只介绍推杆推出和推件板推出两种机构，其他推出机构的结构型式参见模具设计与制造简明手册中第二章第六节的内容。1推杆推出 推杆推出是一种最简单常用的推出形式。推出元件制造简便，更换容易，滑动阻力小，推出效果好，其结构型式见模具设计与制造简明手册表2-78。推杆设计要点如下：推杆应设在塑件能承力较大的部位，尽量使推出的塑件受力均匀，但不宜与型芯或镶件距离过近，以免影响凸、凹模强度。推杆直径不宜过细，要有足够的强度承受推力，一般取2.512mm。对3mm以下的推杆宜用阶梯式，即推杆下部增粗。推杆装配后不应有轴向窜动，其端面应高出型腔或镶件平面0.050.1mm。推杆固定方式见模具设计与制造简明手册。塑件浇口处尽量不设推杆，以防该处内应力大而碎裂。推杆的布置应避开冷却水道和侧抽芯，以免推杆和抽芯机构发生干扰。如果无法避开侧抽芯，则应设置先复位机构。 推杆和模体的配合间隙不大于所用塑料的溢边值，常用塑料的溢边值见模具设计与制造简明手册表2-79。ABS的溢边值为0.04mm。2推件板推出 推件板推出面积大，推力均匀，模具不必设复位秆。但型芯周边形状复杂时，推件板的型孔加工较困难。常用于推出深腔、薄壁和不允许有推杆痕迹的塑件，其结构型式见模具设计与制造简明手册表2-81。推件板设计要点如下：推件板须淬硬，在推出过程中不得脱开导柱。推件板与其他零件的配合一般采用H7/f7。采用有配合斜度的推件板，其配合间隙须小于塑料溢边值。基于以上原因，在这个设计中，采用推杆推出的推出机构。推件板的结构型式和尺寸见附录模具装配图，即04号图纸。推杆形状如图8-1所示：图8-1 推杆8.1.1 推出力的计算塑件注射成型后在模内冷却定形，由于体积收缩，对型芯产生包紧力，塑件从模具中推出时，就必须克服因包紧力而产生的摩擦力。对底部无孔的筒、壳类塑件，脱模推出时还要克服大气压力。型芯的成型端部，一般均要设计脱模斜度。另外，塑件开始脱模时，所需要的脱模力最大，其后，推出力的作用仅仅为了克服推出机构移动的摩擦力。脱模力公式：Ft=AP(ucos-sin)式中A-塑件包络型芯的面积； u-塑件对钢的摩擦系数，一般为0.10.3. P-塑件对型芯单位面积上的包紧力，一般情况下，模外冷却的塑件，P取(2.43.9)10Pa；模内冷却的塑件，P取(0.81.2) 10Pa.经计算该塑件包络型芯的面积A为1930.2mm合为19.3cm，P取3.010Pa，u取0.3.Ft=3.0100.319.3=1.7410N.8.1.2 推出机构尺寸的确定复位杆 复位杆的推荐尺寸见模具设计与制造简明手册。我们选用的推件板推杆的外形见图8-1，尺寸见表8-1。表8-1 推杆的尺寸d（e7）DHL基本尺寸极限尺寸4-0.013-0.0221251488.2 导向零件设计8.2.1导向机构的作用(1) 定位作用 模具装配或闭合过程中，避免模具动、定模的错位，模具闭合后保证型腔形状和尺寸精度。(2)导向作用 动、定模合模时，首先导向零件相互接触，引导动定模正确闭合，避免成型零件先接触而可能造成成型零件的损坏。(3)承受一定的侧压力 塑料熔体在注入型腔过程中可能产生单向侧向压力，或由于注射机精度的限制，会使导柱在工作中不可避免受到一定的侧向压力。当侧向压力很大时，不能仅靠导柱来承担，还需加设锥面定位装置。8.2.2 导向机构尺寸的确定注射模导柱标准尺寸见模具设计与制造简明手册表。注射模导套尺寸见模具设计与制造简明手册。1导柱设计 在这个设计中，我们选用带头导柱，形状如图8-2，其尺寸如表8-2所示：表 8-2 导柱的尺寸d(f7)d1(k6)基本尺寸极限尺寸基本尺寸极限尺寸16-0.016-0.03416+0.012+0.00120656材料：导柱前端应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，因此多采用20钢（经表面渗碳淬火处理），硬度为50-55HRC。外形见图：图8-2 导柱2导套设计 本设计导套选用带头导套。带头导套的尺寸见表8-3，外形见图8-3。表8-3 导套的尺寸d(H7)d1(k6)d2(e7)基本尺寸极限尺寸基本尺寸极限尺寸基本尺寸极限尺寸16+0.018024+0.015+0.00224-0.040-0.061R28166134材料 ：用与导柱相同的材料制造导套，其硬度应略低于导柱硬度，这样可以减轻磨损，以防止导柱或导套拉毛。外形如图所示：图8-3 导套8.3浇注系统零件设计浇口套设计 注射模浇口套的推荐尺寸见模具设计与制造简明手册。我们选用注射模型浇口套。其尺寸见表8-4，外形见图8-4：表8-4 浇口套尺寸d(k6)d2(f8)d3hRd1L基本尺寸极限尺寸基本尺寸极限尺寸20+0.015+0.00220-0.020-0.05340312550 图8-4 浇口套2拉料杆 拉料杆的推荐尺寸见模具设计与制造简明手册。我们选用型拉料杆，其尺寸见表8-5，外形见图8-5。表8-5 拉料杆尺寸d(e8)d1(n6)DRL基本尺寸极限尺寸基本尺寸极限尺寸6-0.025-0.04710+0.019+0.010100.5145图8-5 拉料杆定位圈1定位圈 、型定位圈推荐尺寸见模具设计与制造简明手册，型定位圈推荐尺寸见模具设计与制造简明手册。我们选用型定位圈，其外形见图8-6，尺寸见表8-6。表8-6 定位圈尺寸dd1d2d3hcH基本尺寸极限尺寸基本尺寸极限尺寸100-0.20-0.4020+0.0330807116.5112图8-6 定位圈8.4其他零件1水嘴 水嘴的推荐尺寸见模具设计与制造简明手册表2-150。我们选用的水嘴的外形见图8-7，尺寸见表8-7。表8-7 水嘴尺寸高压胶管直径DD1d2d3DB（l1）L16M161.58141722202040图8-7 水嘴密封隔板 密封隔板为自制件，如图8-8所示。图8-8 密封隔板制造密封隔板的目的有两方面，一方面是为了使冷却系统正常工作，把深孔密封起来，防止水从冷却管路中泄露出来；另一方面是为了控制水的流动路线，起到良好的冷却效果，当水流动是遇到密封隔板时，水流改变流向，饶过隔板，继续向前流动，这个过程能够控制水流流到凸模难以冷却到的地方，从而达到冷却的目的。至此完成模架装配体中需要的零件模型。总体图如8-9：图8-9 模具装配图第九章 模具的装配和调试9.1 模具的装配模具的装配过程相对要简单一些，主要工作就是给每个零件添加约束关系。装配过程主要还是围绕凹模和凸模来进行的，将以上设计的模架零件和模具零件添加一定的约束。为了能够更加清楚的看清楚各个零件及零件与零件之间的装配关系，特制作了爆炸图，如图9-1所示：图9-1模具装配爆炸图9.2 模具的调试试模中所获得的样件是对模具整体质量的一个全面反映。以检验样件来修正和验收模具，是塑料模具这种特殊产品的特殊性。首先，在初次试模中我们最常遇到的问题是根本得不到完整的样件。常因一般塑件被粘附于模腔内，或型芯上，甚至因流道粘着制品被损坏。这是试模首先应当解决的问题。原因分析：1粘着模腔制品粘着在模腔上，是指塑件在模具开启后，与设计意图相反，离开型芯一侧，滞留于模腔内，致使脱模机构失效，制品无法取出的一种反常现象。其主要原因是：（1） 注射压力过高，或者注射保压压力过高。（2） 注射保压和注射高压时间过长，造成过量充模。（3） 冷却时间过短，物料未能固化。（4） 模芯温度高于模腔温度，造成反向收缩。（5） 型腔内壁残留凹槽，或分型面边缘受过损伤性冲击，增加了脱模阻力。2粘着模芯（1） 注射压力和保压压力过高或时间过长而造成过量充模，尤其成型芯上有加强筋槽的制品，情况更为明显。（2） 冷却时间过长，制件在模芯上收缩量过大。（3） 模腔温度过高，使制件在设定温度内不能充分固化。（4） 机筒与喷嘴温度过高，不利于在设定时间内完成固化。（5） 可能存在不利于脱模方向的凹槽或抛光痕迹需要改进。3粘着主流道（1） 闭模时间太短，使主流道物料来不及充分收缩。（2） 料道径向尺寸相对制品壁厚过大，冷却时间内无法完成料道物料的固化。（3） 主流道衬套区域温度过高，无冷却控制，不允许物料充分收缩。（4） 主流道衬套内孔尺寸不当，未达到比喷嘴孔大0.51 。（5） 主流道拉料杆不能正常工作。一旦发生上述情况，首先要设法将制品取出模腔（芯），不惜破坏制件，保护模具成型部位不受损伤。仔细查找不合理粘模发生的原因，一方面要对注射工艺进行合理调整；另一方面要对模具成型部位进行现场修正，直到认为达到要求，方可进行二次注射。4成型缺陷当注射成型得到了近乎完整的制件时，制件本身必然存在各种各样的缺陷，这种缺陷的形成原因是错综复杂的，一般很难一目了然，要综合分析，找出其主要原因来着手修正，逐个排出，逐步改进，方可得到理想的样件。下面就对度模中常见的成型制品主要缺陷及其改进的措施进行分析。（1） 注射填充不足所谓填充不足是指在足够大的压力、足够多的料量条件下注射不满型腔而得不到完整的制件。这种现象极为常见。其主要原因有：a. 熔料流动阻力过大这主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形状、尺寸不利于熔料流动。尽量采用整圆形、梯形等相似的形状，避免采用半圆形、球缺形料道。熔料前锋冷凝所致。塑料流动性能不佳。制品壁厚过薄。b. 型腔排气不良这是极易被忽视的现象，但以是一个十分重要的问题。模具加工精度超高，排气显得越为重要。尤其在模腔的转角处、深凹处等，必须合理地安排顶杆、镶块，利用缝隙充分排气，否则不仅充模困难，而且易产生烧焦现象。c. 锁模力不足因注射时动模稍后退，制品产生飞边，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺料。应调大锁模力，保证正常制件料量。（2） 溢边（毛刺、飞边、批锋）与第一项相反，物料不仅充满型腔，而且出现毛刺，尤其是在分型面处毛刺更大，甚至在型腔镶块缝隙处也有毛刺存在，其主要原因有：a. 注射过量b.