手表包装盒内芯塑料注射模具设计.doc

本科设计 题目：手表包装盒内芯塑料注射模具设计院、 系： 机电信息系 学科专业： 机械设计制造及其自动化 学 生： 学 号： 指导教师： 手表包装盒内芯塑料注射模具设计摘 要 本论文介绍了手表包装盒内芯塑料注射模具的设计与制造方法。该注射模采用了1模2腔的结构。塑料模具的设计和制造水平反应了机械设计和加工水平，模具的设计已应用了当代先进的设计手段，如cad、cam、cae的逐渐广泛使用，使模具的设计效率大大提高，快速成型技术的应用及现代加工技术的使用如高档加工中心、特种加工技术的使用使模具的制造精度越来越高，加工周期越来越短。各行各业对模具的要求量与日俱增，我国的模具行业蒸蒸日上，正需要大量的模具设计与制造技术的人才。通过参观,查阅资料,计算，用pro/e 、cad等软件绘图进行塑料零件的注射模具设计，我熟悉并掌握了塑料零件注射设计全过程，能够根据不同的塑料材料的性能，塑料的结构特点，选择恰当的模具结构，并掌握了模具主要零件的强度计算及每一个零件的尺寸确定，掌握了材料的选择热处理要求及其制造工艺知识，通过该设计，检查了自己的外语翻译及理解能力，能熟练运用计算机进行设计和绘图。通过本次设计后，我能够完全独立完成中等难度以上塑料注射模具设计，并能在选材，结构设计等方面进行环保、经济技术分析。简言之，本论文就是将人们常见的手表包装盒的内芯作为设计模型，将塑料注射模具的相关知识作为依据，阐述塑料注射模具的设计全过程。 关键词：塑料；注射模具；设计the design of plastic injection mold about the core ofwatch boxabstractthis paper describes the design of plastic injection mold and the methods of manufacturing about core box watches.the structure of one mold and two cavity was use in this injection mold . plastic mold design and manufacturing level reflects the level of mechanical design and processing,the contemporary-art instruments has been applied to the mold, such as cad,cam,cae are use of the progressive with widespread, so that the efficiency of mold design are greatly improved, the application of the technologies about rapid prototyping and modern processing such as high-end machining centers and the technology of special processing enable the precision of manufacture to grow. processing cycles becoming shorter andshorter.the requirements of various industries on the amount of mold are growing with the success of chinas mold industry, is in need of a large number of people about mold design and manufacturing skills. through visiting, accessing to information, computing, using drawing software such as pro / e, cad to do the design the injection mold about the plastic parts, i am familiar with and mastered the whole process of the design of the injection mold about plastic parts,i can depend on the performance of plastic materials,the characteristics of plastic structural, to select the appropriate mold structure, and be able to calculate the strength of the main parts and determine the size of each part , have the knowledge about the require of heat treatment in choice of materials and manufacturing processes, through the design, inspect the proficiency of the translation and understanding to foreign languag with own can design and graphics quickly in the use of computer. through this design, i can be totally independent to finish the design of plastic injection mold which is more than the middle difficulty, i be able to protecte environment and analysis the technical of economic in material and structural design. in short, the core of watch box what people often look was as a design model in this paper and the knowledge related- plastic injection mold was as the basis to describe the design process of the plastic injection mold .key words: plastics; injection mold; design目 录主要符号表1 绪 论11.1模具工业简介11.2 我国模具工业的现状11.3我国模具工业的发展趋势21.4课题研究的背景、主要内容、基本要求31.4.1 课题背景31.4.2 主要内容31.4.3基本要求32注塑件的设计42.1 功能设计42.2塑件的工艺分析42.2.1 分析塑件使用材料的种类及工艺特征42.2.2分析塑件的结构工艺性63初步确定型腔数目74注塑机的选择84.1注塑机简介84.2 注塑机基本参数84.3选择注塑机94.3.1 塑件体积的计算94.3.2计算塑件的质量：104.3.2按注射机的最大注射量确定型腔数目104.3.3计算浇注系统的体积，其初步设定方案如下114.3.4查表确定型号125分型面的确定135.1分型面的形式135.2分型面的设计原则136 浇注系统的设计156.1主流道的设计156.2 分流道的设计166.3浇口设计176.4冷料穴的设计187 确定主要零件结构尺寸选模架197.1型腔、型芯工作尺寸计算197.2模架的选择198导向结构的设计218.1导柱结构的设计218.2导套结构的设计218.3推出机构的设计218.3.1推件力的计算228.3.2 推杆的设计229 抽芯机构设计239.1 抽芯距的确定239.2 斜顶杆双滚轮抽芯机构的设计2310 冷却系统的设计2410.1 冷却水回路布置的基本原则：2410.2确定冷却水道直径2411模具排气槽的设计2612校核2712.1注射机有关工艺参数的校核2712.2模具厚度h与注射机闭和高度2713 模具工作过程2813.1成型前的准备2813.1.1原料的检验和预处理2813.1.2料筒的清洗2813.1.3嵌件的预热2813.1.4脱模剂的选用2813.2注射过程2813.3脱模过程2913.4制品的后处理2913.4.1退火处理2913.4.2调湿处理2914结论30参 考 文 献32致 谢33毕业设计（论文）知识产权声明34毕业设计（论文）独创性声明35主要符号表t成形周期k注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8m注射机的额定塑化量（g/h或cm/h）m浇注系统所需塑料质量和体积（g或cm）m单个制品的质量和体积（g或cm）f注射机的额定锁模力（n）a单个制品在模具分型面上的投影面积（mm）a浇注系统在模具分型面上的投影面积（mm）p塑料熔体在模腔内的平均压力（mpa），通常模腔内压力s注射机最大开模行程（mm）h推出距离（脱模距离）（mm）h包括浇注系统在内的制品高度（mm）q抽拔力（n）a侧型芯被包紧的截面周长（cm）h成型部分深度（cm）q单位面积积压力摩擦系数a脱模斜度绪论1 绪 论1.1模具工业简介模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。1.2 我国模具工业的现状模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要指标之一，因为模具在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。自20世纪80年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。20世纪90年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在37西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）1990年仅60亿元人民币，1994年增长到130亿元人民币，1999年已达到245亿元人民币，2000年增至260270亿元人民币。今后预计每年仍会以1015的速度快速增长。目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。1.3我国模具工业的发展趋势20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。（1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。（2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。（3）推广cad/cam/cae技术；模具cad/cam/cae技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具cad/cam/cae技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。1.4课题研究的背景、主要内容、基本要求1.4.1 课题背景塑料模具的设计和制造水平反应了机械设计和加工水平，模具的设计已应用了当代先进的设计手段，如cad、cam、cae的逐渐广泛使用，使模具的设计效率大大提高，快速成型技术的应用及现代加工技术的使用如高档加工中心、特种加工技术的使用使模具的制造精度越来越高，加工周期越来越短。各行各业对模具的要求量与日俱增，我国的模具行业蒸蒸日上，正需要大量的模具设计与制造技术的人才。1.4.2 主要内容通过塑料零件的注射模具设计，能够熟悉盒掌握塑料零件注射的设计全过程能够根据不同的塑料材料的性能，塑料的结构特点，选择恰当的模具结构，并掌握模具主要零件的强度计算及每一个零件的尺寸确定，掌握材料的选择热处理要求及其制造工艺知识，通过该设计，应能检查外语翻译及理解能力，能熟练运用计算机进行设计和绘图。通过设计后，能够完全独立完成中等难度以上塑料注射模具设计，并能在选材，结构设计的方面进行环保、经济技术分析。1.4.3基本要求（1）绘图要求：a测绘塑料零件图；b模具总装配图；c动模、定模、镶块等主要零件图。（2）编写说明书，具体内容如下：a分析塑料件的材料、形状、结构对注塑成型的影响；b分析所采用模具结构方案，着重分析难点（斜导柱、哈佛模、点浇口等）；c选择注塑机的根据；d 分析所有分型面，选出最佳分型面；e 确定哪些面有脱模斜度；f分析浇口位置，浇口形状形式及所有采用的理由；g说明所有推顶装置设置的位置及其理由；h对该设计方案各部分应作经济技术分析。（3）计算下列尺寸：a有关成型零件工作尺寸的计算；b成型型腔壁厚计算；c冷却水道面积计算；d斜导柱长度、直径、抽拔力的计算。（4）应用软件对所设计模具进行成型仿真，对结果进行分析。（5）对设计中典型零件进行工艺规程卡片编制。（6）翻译有关外文技术文献一份 。(7)生产批量：10万件。2注塑件的设计2注塑件的设计2.1 功能设计功能设计是要求塑件应具有满足使用目的功能,并达到一定的技术指标.该塑件是日用品,承受外力的几率不大,如冲击载荷,振动,摩擦等情况比较少;塑件的工作温度是室温,这使得在材料选择时对热变形温度,脆化温度,分解温度的要求降低;作为一种日用品,生产批量应该是大批大量生产,这样,就必须考虑生产成本和模具寿命,在材料的选择时要综合各种因素;此外,塑料都会老化,还要考虑到材料的光氧化等问题.2.2塑件的工艺分析2.2.1 分析塑件使用材料的种类及工艺特征通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求,以及原材料厂家提供的材料性能数据.对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等.其次才是成型难易和经济性问题。该塑件材料选用abs（丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物）。用途：汽车配件（仪表板、工具舱门、车轮盖、反光镜盒等），收音机壳，电话手柄、大强度工具（吸尘器，头发烘干机，搅拌器，割草机等），打字机键盘，娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪橇车等。比重:1.05克/立方厘米 燃烧鉴别方法：连续燃烧、蓝底黄火焰、黑烟、浅金盏草味溶剂实验：环已酮可软化，芳香溶剂无作用特点： 1、综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好. 2、与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理. 3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。 4、流动性比hips差一点，比pmma、pc等好，柔韧性好。 5、用途：适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件. 6、同pvc（聚氯乙烯）一样在屈折处会出现白化现象。成型特性： 1.无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）长时间预热干燥80-90度,3小时. 2.宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为270度).对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度. 3、如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。 4、如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。 abs树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将ps，san，bs的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。abs是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，a代表丙烯腈，b代表丁二烯，s代表苯乙烯。 abs工程塑料一般是不透明的，外观呈浅象牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性，燃烧缓慢，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落现象。 abs工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，散热性（现在abs工程塑料的工艺已经很成熟了，笔记本电脑只要内部结构设计合理，同样可以有出色的散热效果。)成型加工和机械加工较好。abs树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。 abs工程塑料的缺点：热变形温度较低，可燃，耐候性较差。abs有良好的耐化学腐蚀及表面硬度 ，有良好的加工性和染色性能。abs无毒、无味、呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽。密度为1.021.05g/cm。abs有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱和酸类对abs几乎无影响。abs不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。abs有一定的硬度和尺寸稳定性，易与成型加工，经过调色可配成任何颜色。abs的缺点是耐热性不高，连续工作温度为70c左右，热变形温度为93c左右，且耐气候性差，在紫外线作用下易发脆。abs在升温时粘度增高，所以成型压力高，故塑件上的脱模斜度宜稍大；abs易吸水，成型加工前应进行干燥处理；abs易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量少浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。abs主要技术指标：表2-1 热物理性能密度(g/ cm)1.02105比热容(jkg-1k-1)12551674导热系数(wm-1k-110-2)13.831.2线膨胀系数(10-5k-1)5.88.6滞流温度(c)130表1-2 力学性能屈服强度（mpa）50抗拉强度(mpa)38断裂伸长率()35拉伸弹性模量(gpa)1.8抗弯强度(mpa)80弯曲弹性模量(gpa)1.4抗压强度(mpa)53抗剪强度(mpa)24冲击韧度(简支梁式)无缺口261布氏硬度9.7r121缺 口11表1-3 电气性能表面电阻率（）1.21013体积电阻率（m）6.91014击穿电压（kv/mm）介电常数（106hz）3.04介电损耗角正切（106hz）0.007耐电弧性(s)50852.2.2分析塑件的结构工艺性该塑件尺寸中等，整体结构较简单.多数都为曲面特征。除了配合尺寸要求精度较高外，其他尺寸精度要求相对较低，但表面粗糙度要求较高，再结合其材料性能，故选一般精度等级： 5级2.2.3工艺性分析为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用潜伏浇口。该浇口的分流道位于模具的分型面处，浇口斜向开设在模具的型芯处，从塑料件侧面进料，因而塑件外表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。塑件的工艺参数：干燥条件：80-90 2小时成型收缩率:0.4-0.7% 模具温度：25-70（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）融化温度：210-280（建议温度：245）成型温度：200-240 注射速度：中高速度注射压力：500-1000bar 3初步确定型腔数目3初步确定型腔数目根据产品结构特点，此塑料产品在模具中的扣置方式有两种:一种是将塑料制品的回转轴线与模具中主流道衬套的轴线垂直；另一种是将此塑料制品的中心线与模具中主流道衬套的轴线平行。这里拟采用第一种方式，1模2件的结构。注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素：（1）塑件的尺寸精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成型的生产效益；（4）模具制造难度。考虑到该塑件是一般日用品,查手册得塑件的经济精度推荐5级,所以初定为一模两腔最合理.4注塑机的选择4注塑机的选择4.1注塑机简介1956年制造出世界上第一台往复螺杆式注塑机,这是注塑成型工艺技术的一大突破,目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的30%;注塑机的产量占整个塑料机械产量的50%.成为塑料成型设备制造业中增长最快,产量最多的机种之一.注塑机的分类方式很多,目前尚未形成完全统一标准的分类方法.常用的说法有:（1）按设备外形特征分类:卧式,立式,直角式,多工位注塑机；（2）按加工能力分类:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑机。此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类,但日常生活中用的较少。4.2 注塑机基本参数注塑机的主要参数有公称注射量,注射压力,注射速度,塑化能力,锁模力,合模装置的基本尺寸,开合模速度,空循环时间等.这些参数是设计,制造,购买和使用注塑机的主要依据.(1)公称注塑量；指在对空注射的情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注射装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力.(2)注射压力；为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力.(3)注射速率；为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度.常用的注射速率如表3-4所示。表5-1 注射量与注射时间的关系注射量/cm 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000注射速率/cm/s 125 200 333 570 890 1330 1600 2000注射时间/s 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 (4)塑化能力；单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期.西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） (5)锁模力；注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开.(6)合模装置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等.这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围.(7)开合模速度；为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停.(8)空循环时间；在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下,完成一次循环所需的时间.4.3选择注塑机4.3.1 塑件体积的计算塑件：零件塑件的体积 v=15.24cm 浇注系统的体积：v2=4.92cm塑件与浇注系统的总体积为v=15.24*2+4.92=35.4cm 4.3.2计算塑件的质量：查手册取密度=1.05g/cm塑件体积：v=15.24cm塑件质量：根据有关手册查得：=1.05g/cm 所以，塑件的重量为：m=v=15.24cm1.05=16g4.3.2按注射机的最大注射量确定型腔数目根据 （4-1）得 (4-2) 注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8; 注射机最大注射量，cm或g; 浇注系统凝料量，cm或g； 单个塑件体积或质量，cm或g；根据塑件的结构及尺寸精度要求,该塑件在注射时采用1模2腔 4.3.3计算浇注系统的体积，其初步设定方案如下 图4.1 浇注系统示意图根据三维模型，利用三维软件直接可查询到浇注系统的体积v2=4.92cm4.3.4查表确定型号 查表文献4、2得选用cj80nc3型号注射机，其参数如下：5分型面得确定5分型面的确定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的制造艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模。5.1分型面的形式该塑件的模具只有一个分型面，垂直分型。5.2分型面的设计原则由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的结构工艺性及精度、形状以及摧出方法、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。选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则：分型面应选在塑件外形最大轮廓处确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模保证塑件的精度满足塑件的外观质量要求便于模具制造加工注意对在型面积的影响对排气效果对侧抽芯的影响在实际设计中，不可能全部满足上述原则，一般应抓住主要矛盾，在此前提下确定合理的分型面。其分型面如图5.3.1西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 图5 .2分型面示意图6 浇注系统的设计注塑模的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，它由主流道，分流道，冷料穴和浇口组成。它向型腔中的传质，传热，传压情况决定着塑件的内在和外表质量，它的布置和安排影响着成型的难易程度和模具设计及加工的复杂程度，所以浇注系统是模具设计中的主要内容之一。浇注系统的设计原则：浇口位置应尽量选择在分型面上，以便于模具加工及使用时浇口的清理；浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使其流程为最短；浇口的位置应保证塑料流入型腔时，对着型腔中宽敞、壁厚位置，以便于塑料的流入;避免塑料在流入型腔时直冲型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能尽快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件变形;尽量避免使制件产生熔接痕,或使其熔接痕产生在之间不重要的位置;浇口位置及其塑料流入方向,应使塑料在流入型腔时,能沿着型腔平行方向均匀的流入,并有利于型腔内气体的排出。6.1主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具处到分流道为止 塑料熔体 流动通道 根据选用的cj80nc3型号注射机的相关尺寸得 喷嘴前端孔径：d0=4.0mm；喷嘴前端球面半径：r0=10mm；根据模具主流道与喷嘴的关系 取主流道球面半径：r=11mm；取主流道小端直径：d=4.5mm为了便于将凝料从主流道中取出，将主流道设计成圆锥形，起斜度为，此处选用2，经换算得主流道大端直径为7.26mm。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 图6.1 主流道示意图6.2 分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。常用分流道断面尺寸推荐如表4-1所示。表4-1流道断面尺寸推荐值塑料名称分流道断面直径mm塑料名称分流道断面直径 mmabs，as 聚乙烯尼龙类聚甲醛丙烯酸抗冲击丙烯酸醋酸纤维素聚丙烯异质同晶体 4.89.5 1.69.5 1.69.5 3.510 810 812.5 510 510 810聚苯乙烯软聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯热塑性聚酯聚苯醚聚砜离子聚合物聚苯硫醚 3.510 3.510 6.516 6.58.0 3.58.0 6.510 6.510 2.410 6.513分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，u形和六角形。要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，所以一般是制成梯形流道。在该模具上取圆形断面形状，直径为6mm。分流道选用圆形截面：直径d=6mm流道表面粗糙度 图6.2分流道示意图6.3浇口设计根据浇口的位置选择要求，尽量缩短流动距离，避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷，浇口应开设在塑件壁厚处等要求。采用扇形浇口可以保持产品外观精度。本设计采用边缘浇口，边缘浇口（又名为标准浇口、侧浇口） 该浇口相对于分流道来说断面尺寸较小，属于小浇口的一种。边缘浇口一般开在分型面上，具有矩形或近矩形的断面形状，其优点是浇口便于机械加工，易保证加工精度，而且试模时浇口的尺寸容易修整，适用于各种塑料品种，其最大特点是可以分别调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间。该模具采用侧浇口，其有以下特性:形状简单，去除浇口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保证；试模时如发现不当，容易及时修改；能相对独立地控制填充速度及封闭时间；对于壳体形塑件，流动充填效果较佳。浇口设计如图5.3 图7.3口示意图6.4冷料穴的设计冷料穴是浇注系统的结构组成之一。冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入型腔。这些冷料既影响熔体充填的速度，有影响成型塑件的质量，另外还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，主流道凝料从定模浇口套中被拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统凝料一起推出模外。其设计如下图图6.4冷料穴示意图7确定主要零件结构尺寸选模架7 确定主要零件结构尺寸选模架7.1型腔、型芯工作尺寸计算abs塑料的收缩率是0.3%-0.8%平均收缩率: =（0.3%-0.8%）/2=0.55% 型腔内径： =84.68mm型腔深度： =22.42mm型芯外径： =91.1mm型芯深度： =22.42mm 型腔径向尺寸（mm ）;- 塑件外形基本尺寸（mm）;-塑件平均收缩率；-塑件公差-成形零件制造公差，一般取1/41/6；-塑件内形基本尺寸（ mm）;-型芯径向尺寸（mm）;-型腔深度（mm）；-塑件高度（mm）-型芯高度（mm）；-塑件孔深基本尺寸（mm）；型腔：钢材选用p20，使用数控精雕及电火花加工成型，hrc50-55型芯：钢材选用p20，使用数控精雕及电火花加工成型,hrc50-557.2模架的选择注塑模模架国家标准有两个，即gb/t125561990塑料注射模中小型模架及其技术条件和gb/t125551990塑料注射模大型模架。由于塑料模具的蓬勃发展，现在在全国的部分地区形成了自己的标准，该设计采用龙记标准模架，型号为：ci2035a60b100西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）图7.2 模架模型图8导向结构的设计8导向结构的设计 导向机构的作用：1）定位作用；2）导向作用；3）承受一定的侧向压力8.1导柱结构的设计长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出812 cm，以免出现导柱末导正方向而型芯先进入型腔的情况。形状 导柱前端应做成锥台形，以使导柱能顺利地进入导向孔。材料 导柱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5055hrc。8.2导套结构的设计材料 用与导柱相同的材料制造导套，其硬度应略低与导柱硬度，这样可以减轻磨损，一防止导柱或导套拉毛。形状 为使导柱顺利进入导套，导套的前端应倒圆角。导向孔作成通孔，以利于排出孔内的空气。8.3推出机构的设计根据塑件的形状特点， 模具型腔在定模部分，型心在动模部分。其推出机构可采用推杆推出机构、推件板推出机构。由于分型面有台阶，为了便于加工，降低模具成本，我们采用推杆推出机构，推杆推出机构结构简单，推出平稳可靠，虽然推出时会在塑件上留下顶出痕迹，但塑件底部装配后使用时 不影响外观，设立五个推杆平衡布置，既达到了推出塑件的目的，又降低了加工成本。注：推杆推出塑件，推杆的前端应比型腔或型心平面高出0.1-0.2mm 采用推杆推出，推杆截面为圆形，推杆推出动作灵活可靠，推杆损坏后也便于更换。结合制品的结构特点，模具型腔的结构采用了整体式型腔板，这种结构工作过程中精度高，并且在此模具中容易加工得到， 在推出机构中采用厂组合式推杆，如图中，这种结构主要是防止推杆在于作过程中受到弯曲力或侧向压力而折断，因为产品较小，另外折断后也易于更换。这里采用设计推杆，全部固定在顶杆固定板。推杆的位置选择在脱模阻力最大的地方，塑件各处的脱模阻力相同时需均匀布置，以保证塑件推出时受力均匀，塑件推出平稳和不变形。根据推杆本身的刚度和强度要求，推杆装入模具后，起端面还应与型腔底面平齐或高出型腔西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）0.050.1cm.8.3.1推件力的计算 对于一般塑件和通孔壳形塑件，按下式计算，并确定其脱模力（q）： (8-1)式中 -型芯或凸模被包紧部分的断面周长（cm）; -被包紧部分的深度（cm）; -由塑件收缩率产生的单位面积上的正压力，一般取7.811.8mpa； -磨擦系数，一般取0.11.2； -脱模斜度； l=310.7mmh=22.42mm q=310.7mm*22.42mm*10mpa(0.1*cos0.5-sin0.5)*2=1393.1788 (n)8.3.2 推杆的设计推杆的强度计算 查塑料模设计手册之二由式5-97得d=（） (8-2) d圆形推杆直径cm推杆长度系数0.7l推杆长度cmn推杆数量 e推杆材料的弹性模量n/(钢的弹性模量e=2.1107n/) q总脱模力 取 d=4mm。推杆压力校核 查塑料模设计手册式5-98= (8-3) 取320n/mm 推杆应力合格，硬度hrc50659抽芯机构设计9 抽芯机构设计9.1 抽芯距的确定 抽芯距的计算公式如下： 式中 s抽芯距，mm； s1取出塑件最小尺寸，mm； r最外尺寸，mm； r滑块内径，mm。 s=9.15+2.85=12mm9.2 斜顶杆双滚轮抽芯机构的设计当塑件侧面的凹槽较浅，所需抽芯距不大，而采用斜导柱分型抽芯比较麻烦时，可考虑用斜顶杆来进行抽芯。图9.2 斜顶杆双滚轮抽芯机构图10冷却系统的设计10 冷却系统的设计10.1 冷却水回路布置的基本原则： a) 冷却水道应尽量多，b) 截面尺寸应尽量大； c) 冷却水道离模具型腔表面的距离应适当； d) 适当布置水道的出入口； e) 冷却水道应畅通无阻； f) 冷却水道的布置应避开塑件易产生熔接痕的部位； 由以上原则我们可以确定冷却水道的布置情况，以及冷却水道的截面积浇注系统中的分流道布置如图所示，采用非平衡式布置，从主流道末端到每个浇口的距离不相等，但是分流道的截面形状和尺寸大小完全相同，这样的设计可以使进人每型腔的流程最短，减少了热量散失，缩小了模具的体积，对于该小型什的注射成型来说，并不影响制品的使用性能。分流道的横截面形状为梯形，浇口的类型采用侧浇口。冷却系统的设计对于成型小型件的1模多腔模具来说是十分重要的。如果冷却不好或冷却不均匀，必然导致收缩不均匀，特别是非平衡式分流道的结构。放为了使冷却效果好，在模具的定模型腔板和动模利腔板内开没了如图所示的水道，横向穿过这两块模板，这样使塑件各处的冷却均匀，模具的模温均匀本塑件在注射成型机时不要求有太高的模温因而在模具上可不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下设计算计。 设定模具平均工作温度为，用常温的水作为模具冷却介质，其出口温度为。 10.2确定冷却水道直径 查表3-26得abs的单位流量为 依据塑件体积可知所需的冷却水管直径较小。 设计冷却水道直径为6mm符合要求。冷却水示意图：西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）11模具排气槽的设计11模具排气槽的设计 当塑料熔体充填型腔时，必须顺序地排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热而产生的气体。如果气体不能被顺利排出，塑料会由于填充不足而出现气泡、接缝或表面轮廓不清等缺陷，甚至气体受压而产生高温，使塑料焦化。特别是对大型塑件、容器类和精密塑件，排气槽将对它们的品质带来很大的影响，对于在高速成行中排气槽的作用更为重要。我们的塑件并不是很大，而且不属于深型腔类零件，因此本方案设计在分型面之间、推杆预模板之间及活动型芯与模板之间的配合间隙进行排气，间隙值取0.04。12校核12校核12.1注射机有关工艺参数的校核锁模力与注射压力的校核 (10-4) -注射时型腔压力 查参考文献得 113mpa -塑件在分型面上的投影面积（） -浇注系统在分型面上的投影面积（） -注射机额定锁模力，按cj