阀芯套塑料模设计

1 毕业设计 课题名称 阀芯套塑料模设计阀芯套塑料模设计 系 别 机电系 专 业 模具设计 学 号 学生姓名 沈廉财沈廉财 指导教师 王春艳 完成日期 2014-03-18 广州科技贸易职业学院教务处制 2 广州科技贸易职业学院 毕业论文（设计）任务 机电系 机电一体化技术专业（模具设计方向） 兹发给 11 级模具 班 沈廉财 同学冲压模课程综 合实训任务书，内容如下： 1、设计题目： 阀芯套塑料模设计阀芯套塑料模设计 2、应完成的项目： 根据图纸要求，设计落料冲孔模。 3、参考资料以及说明： 模具课程设计指导梅伶主编 机械工业出版社 2007 设计要求： （1（ 绘制该工件制作所需的模具总装图。 （2（ 绘制该模具的凸模、凹模零件图一套。 （3（ 编写完善设计说明书。 （4）将说明书和图样装订成册。 （按 A4 尺寸装订） 3 4、本设计任务书于 2013 年 12 月 3 日发出，应于 2012 年 12 月 14 日前完成。 指导教师签名： 年 月 日 系主任签名： 年 月 日 广州科技贸易职业学院广州科技贸易职业学院 塑料模课程综合实训塑料模课程综合实训 题目： 系别： 机电系 班级： 10 模具班 学生： 系主任： 张红伟 指导老师： 王春艳 职称： 讲师 毕业论文（设计）评语： 指导教师签名： 年 月 日 4 成绩评定： 系负责人签名： 年 月 日 5 摘 要 塑料在当今世界上无处不用，因此塑料模具有很大发展，特别是注塑模。 由此可知，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意 义。 塑料模具的结构组成为：成型部分，浇注系统，导向机构，侧向抽芯机构，顶 出机构，冷却和加热系统。 本课题主要是针对 SPOOL COVER(阀芯套)的模具设计,通过对塑件进行工艺 性分析和计算,最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性及具体模具结 构出发，通过 UG 软件对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷 却系统、 、都有详细的设计，以及注塑机的选择及有关参数的校核。根据题目设 计的主要任务是 SPOOL COVER(阀芯套)注塑模具的设计。也就是设计一副注塑 模具来生产茶杯盖的塑件产品，以实现自动化提高产量。 CAD/CAM 技术在模具生产中迅速得到普遍的应用，深刻地改变了模具生产的 面貌，将模具生产引入现代化的生产模式。现今的模具设计与制造已离不开 CAD/CAM。 关键字关键字: : 塑料模具 UG CAD 6 目录目录 1 1 前言前言 8 8 1.1 模具工业的地位 .8 1.2 塑料注射模具的现状及发展趋势 .8 1）.注射模现 状8 2）.注射模具内外的发展状 况9 2 2 阀芯套塑件分析阀芯套塑件分析 1010 3 3 阀芯套的注塑模具设计阀芯套的注塑模具设计1111 3.1 分型面的选择 11 3.2 型腔设计 11 3.3 型芯设计 12 3.31）.打开 UG 软件12 3.32）.导入产品12 3.33）型芯的绘 制13 3.4 模具型腔的排位14 3.5 前后模仁的 3D 建 立15 3.6 模架的选择19 3.61 模架的确定19 3.62 A 板和 B 板的模仁开框20 3.7 浇注系统22 3.71 主流道的设计22 3.72 分流道的设计25 3.73 进胶口的设计.27 7 3.8 排气槽的设计.29 3.9 冷却系统的设计.30 3.10 顶出机构31 4.4.注射机的选择注射机的选择3333 4.1 注塑机基本参数 .33 4.2 初选注塑机 .34 4.3 注射机的校核 .35 4.3.1 注射压力的校核.35 4.3.2 锁模力的校核.35 4.3.3 安装部分相关尺寸的校核 .36 4.3.4 模具外形尺寸校核.36 4.3.5 模具安装尺寸校核 .37 4.3.6 开模行程校核 .37 5.5.模具螺丝的绘制模具螺丝的绘制3737 6 6 模具的装配模具的装配 3838 6.1 模具的装配顺序.39 6.2 模具的维护.39 7.设计总结.40 8 参考文 献40 8 前前 言言 1.1模具工业的地位 模具是一种重要的国工工艺装备，是国民经济各工业部门发展的重要基础 之一。模具是压力加工或其它成形加工工艺中，使材料变形制成产品的一种重 要工艺装备，应用广泛。它在锻造、塑料加工、压铸等行业中起着重要作用。 模锻件、冲压件、挤压和拉拔件等，都是使金属材料在模具中发生塑性变形而 获得的；压铸零件、粉末冶金零件也在模具中充填加工成形的；而塑料、陶瓷、 玻璃制品等非金属材料的成形加工也多是依靠模具。少无切削加工是机械制造 业发展的一个方向，而模具是利用压力加工实现无切削工艺的关键。模具成形 有优质、高产、低消耗和低成本等特点，因此得到了广泛应用。据初步统计： 依靠模具加工的产品和零件，电行业占 80%，机电行业占 70%以上。轻工、军工、 冶金及建材等行业大部分产品和生产都离不开模具。 1.2 塑料注射模具的现状及发展趋势 1）注射模的现状 塑料制品在人们的日常生活中及现代化工业生产领域中得到日益广泛的应 用。随着塑料工业的发展，社会对塑料制品的需求愈来愈大。据统计，在现代 化工业生产中，60%90%的工业产品需要使用模具加工，模具工业已经成为工 业发展的基础。而塑料注射模在模具中所占的分量越来越大，其发展也非常迅 速，大有凌驾其它模具之上的趋势。专家预测，在未来的模具市场中，塑料模 具在模具总量中的比例将逐步提高，且发展速度将高于其他模具。 一般来说，国外的模具工业起步比较早，发展也比较靠前，技术也比较成 熟,现在注塑成型技术在向多工位、高效率、自动化、连续化、低成本方向发展。 9 相比而言，国内相塑料模具就比国外落后得多，目前大多用的是单型腔，简单 型腔的模具达 70以上，仍占主导地位，一模多腔精密复杂的塑料注射模，多 色塑料注射模已经能初步设计和制造，但是有很多精密的模具都要靠进口。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 50%80%相比，差距较大。 2）注射模具国内外的发展状况 近年来,随着塑料工业突飞猛进地向前发展,模具设计和制造工业也发生了 根本的变化.高效率、自动化、大型、超小型、高精度、高寿命的模具在整个模 具产量中所占的比例越来越大。据统计：汽车、拖拉机、电机电器、仪器仪表、 自行车、电冰箱、电风扇等，分别有 60%、85%和 92%以上的零件用模具进行成 型加工。模具生产的费用将占产品成本的 10%-30%且逐步提高。因此日本称模 具是进入“富裕社会的原动力” 德国称为“金属加工中的帝王”工业发达国家 的模具工业已成为独立的行业，把模具技术水平作为国家机械制造工艺水平的 重要标志之一。而国内塑料塑件在人们的日常生活中及现代工业生产领域中占 有很重要的地位。采用模具成型的工艺代替传统的切削加工工艺，可以提高生 产效率，保证零件质量，节约材料，降低生产成本，从而取得很高的生产效率。 因此，在机电、仪表、化工、汽车和航天航空等领域，塑料已成为金属的良好 代用材料并得到了广泛的应用，出现了金属材料塑料化的趋势。作为最有效的 塑料成型方法之一的注射成型技术具有可以一次成型各种结构复杂和尺寸精密 的塑件。成型周期短、生产率高、大批生产时成本低廉、易于实现自动化或自 动化生产等优点，因此，世界塑料成型模具产量中约半数以上是注射模具。 近几年来，在我国其发展速度之快、需求量之大是前所未有的，但总体上 与工业发达的国家相比仍有较大的差距。目前，我国模具工业的当务之急是加 快技术进步，调整产品结构，增加高档模具的比重，质中求效益，提高模具的 国产化程度，减少对进口模具的依赖。未来国内外塑性模具的制造技术和成型 10 技术有如下发展趋势：1)在模具设计制造中广泛应用 CAD/CAE/CAM 技术；2)高 速铣削加工将得到更广泛地应用；3)在塑料模具中推广应用热流道技术、注射 成型和高压注射成型技术；4)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；5) 研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；6)虚拟技术将得到发展；7)模具 自动加工系统的研制和发展。广泛应用 CAD/CAE/CAM 技术，逐步走向集成化的 方向发展。 2.阀芯套塑件分析： 如图 2.1 和 2.2 分别为阀芯套三维图和二维工程图： 图 2.1 图 2.2 此产品采用 ABS 材料注塑，ABS，密度为 1.05g/cm ，收缩率 0.4%-0.7%取 0.5%， 3 由 UG 计算可得，单个制件的体积为 1.5626cm3。重量：1.64g 。ABS 是由丙烯 腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性,丙烯腈有高 强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有 易加工、高光洁度及高强度。 ABS 具有如下特性： 11 (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，适于制作一般机械 零件，减磨耐磨零件。 ABS成型的工艺条件见下表： 预热温度8085C注射温度2090C料筒前段温度150170 C 预热时间23h高压时间05s料筒中段温度165180 C 喷嘴温度170180 C冷却时间2120s料筒后段温度180200 C 模具温度5080 C总周期5220s 所以此产品适合一模四腔 3.3.阀芯套的注塑模具设计：阀芯套的注塑模具设计： 3.1.分型面选择： 分型面是指用于取出塑件和浇注系统凝料的可分离接触表面，也叫合模面。 分型免得选择好坏对塑件质量，操作难易，模具结构及制造都有很大的影响， 通常遵循以下原则： 1）分型面应选择在塑件外形最大轮廓处。 2）有利于塑件的脱模，确保在开模是使塑件留在动模一侧。 3）分型面的位置要有利于模具的排气。 4）应保证塑件的同轴度。 5）便于模具的加工，特别是型芯的加工。 6）不影响塑件外观，尤其是对外观有明确要求的塑件，更应注意分型面 对外观的影响。 7）避免长抽芯，长抽芯要放在动模开模的方向。 8）要考虑飞边在塑件上的位置。 9）分型面的选择要满足塑件的使用要求。 分析此塑件，决定把分型面放在底部投影面积最大处，把注塑成型后塑件留在 动模部分，这样有利于脱模。如图 3.1 所示 12 图 3.1 分型面的确定 3.2 型腔设计： 此塑件的产品尺寸为 28.59x13.39，适合做一模四腔，可有效的提高注塑 效率。塑件本身无特别结构，出模斜度合理，只要满足进胶均匀，使其每个型 腔受到的塑料冲击力平衡。就可使塑料充满型腔。具体结构如图所示。 321 型腔 3.3 型芯设计: 3.31 打开 UG 软件 点击进入 UG 界面，新建文件夹 图 3.31 UG 界面 UG 不能读取中文，所以在文件名的保存路径上都要用字母或者数 字来命名。 13 选择建模界面，点击选择注塑模向导。 图 3.31-2 建模工具条 3.32 导入产品： 点击导入按钮，选取导入的产品格式，坐标会自动放到产品中心位置，通 过比例体功能放产品缩水。如图 2.32-1 所示，输入缩水率后，选择产品，按确 定键完成操作。在接下来的模具设计过程中，需要随时保存，以免数据丢失。 图 3.32-1 产品缩水 3.33 型芯绘制： 阀芯套的内部结构只是由简单的一圈骨位组成，已有 1的出模 斜度，故直接做出型芯即可达到要求，先点击 UG 的拉伸画出与产 品内部相同直径的圆，最后通过求差可得出型芯，存档完毕！ 图 3.33 拉伸 图 3.33-1 型芯拉伸原图 14 图 3.33-2 型芯 3.4 模具型腔的排位： 先把 UG 从建模板块却换到制图板块，进行产品的三视图排位，通过导出功 能，导出产品的三视图，格式为 dwg。如图 3.4 所示 图 3.4 导出产品三视图 通过 CAD 软件打开导出的图档，先放缩水，然后进行进行 CAD 排位，确 定产品之间的距离，ABS 属于流动性较好的材料，所以产品之间的间距可以适 当加框，故每个产品的中心距为 40 和 55。产品距离模仁边界的距离一般确定 为 28-35mm 左右，模仁厚度最小为 25mm,所以通过排好的产品位置，可以确定 前后模仁的尺寸。保存图档。 15 图 3.4-1 放缩水 1.005： 产品间距 55 和 40。 前模仁尺寸：120*140*35； 后模仁尺寸:120*140*30 3.5 前后模仁的 3D 建立： 由于产品中间是一个通孔，且上下孔边都有倒角，所以前模的孔位应该做 一根镶针，与后模部分碰穿，既可以达到排气的效果，也为后期加工省下了不 少工序，方便更换。 16 图 3.5-1 前模镶针 图 3.5-2 型芯与镶针碰穿 通过变换功能，根据坐标的的方向输入移动值，进行产品的 3D 排位（图 3.5-3）. 图 3.5-3 排位图 进入草图界面选取分型面为基准平面，进行模仁长宽的尺寸绘制 （图 3.5-4） ，通过拉伸确定模仁厚度。通过求差功能，在后模仁上 得出产品的胶位（图 3.5-5） ，求和功能，把型芯与后模仁合并在一 起，得出后模仁。保存。 17 图 3.5-4 绘制模仁 图 3.5-5 求胶位 图 3.5-6 后模仁 求差可得前模仁的镶针位置。图 3.5-7 所示 18 图 3.5-7 前模仁 通过 UG 提供的胡波外挂，可以直接选取前后模仁，直接求出前后 模仁的虎口管位。如图 2.5-8 和 2.5-9 所示。绘制完毕存档！ 图 3.5-8 胡波外挂 图 3.5-9 前后模仁的虎口管位 19 3.6 模架的选择： 3.61 模架的选取： 阀芯套产品尺寸不大，结果简单，并不特殊结构，所以采用大水口模架的两 板模。A 板厚度定为 60，B 板厚度为 70，产品高度只有 13.39mm，所以 C 板 高度选用 70 足够顶出产品。通过 CAD 软件确定模架的大小（图 3.6） ，模架为 CI-2023-A60-B70-C70。UG 中可以直接通过胡波外挂调出龙记标准模架（图 3.6-1） 。最终模架如图 3.6-2 所示。保存文件。 图 3.6 CAD 中模架 图 3.6-1UG 模架 20 图 3.6-2 模架 3D 图 3.62 A 板和 B 板的模仁开框： 通过胡波外挂的开框功能，选取后模仁在 B 板中的坐标，外挂就能直接求 出 B 板中后模仁的位置，如图 3.62 所示。包括四角的倒角。给后模除基准角外 的其它三个角倒角，方便区分基准角。所以 B 板修改为图 3.62-1 所示。通过拔 模功能，给 B 板的后模仁框加入拔模斜度，这样，在后期装配时，可以缩短加 工工序，缩短配模时间，如图 3.62-2 与 3.62-3 所示.。存档！ 图 3.62 后模仁 B 板开框 21 图 3.62-1B 板 图 3.62-2 图 3.62-3 相同方法得出 A 板和前模（图 2.62-5）： 图 3.62-5A 板和前模 22 3.7 浇注系统： 普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。在设计浇注系统之 前必须确定塑件成型位置，可以才用一模两腔，浇注系统的设计是注塑模具设 计的一个重要的环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观，物理性能，尺 寸精度）都有直接的影响，设计时必须按如下原则： （1（型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料 现象。 （2（型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。 （3（系统流道应尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大， 太大则塑料耗费大）：尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压 力损失尽可能小。 （4（对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及 角落，及分流道尽可能平衡布置。 （5（满足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。 （6（浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小型芯，防止型芯变形浇 （7（口的残痕不应影响塑件的外观。 3.713.71 主流道设计：主流道设计： 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。主流道套 通常又高碳工具钢制造并热处理淬硬。塑件外表面不许有浇口痕，又考虑取料 顺利，对塑件与浇注系统联接处能自动减断。采用带直流道与分流道的潜伏式 点浇口，为了方便于拉出流道中的凝料，将主流道设计成锥形，锥度为 3，内 表面的粗糙度为 Ra0.8 微米,孔径为 0.5 毫米。 主流道的设计要点如下： （1） 为便于从主流道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀，主流 23 道设计成圆锥形，因 ABS 的流动性为中性，故其锥度取 3 度，过大会造 成流速减慢，易成涡流，内壁粗糙度为 R0.8um。 （2） 主流道大端呈圆角，其半径取 r=13mm,以减少流速转向过渡的阻力， r=1.5mm. 在保证塑件成形良好的情况下，主流道的长度应尽量短，否则会使主流道的凝 料增多，且增加压力损失，使塑料熔体降温过多影响注射成形。 主要参数： (1).塑件材料为 ABS，流动性好，故选择主流道圆锥角为 =26，内壁 粗糙度为。m63. 0Ra (2).主流道前端呈圆角，半径 r=14mm 。 (3).由塑件材料为 ABS，塑件质量为，选择主流道直径为gM64 . 1 d=3.5mm，D=6mm。 (4).浇口套与注射机喷嘴由的接触球面要求吻合，由于注射机喷嘴球面半 径 SR 是定值，由所选取的注射机决定，根据下面所选注射机，SR=16mm，则 sr=16mm。断面凹球面深度 L2=3mm，球面与主流道孔应以清角度连接，不应有 倒拔痕迹，以保证主流道凝料顺利脱落。 图 3.7 1 主流道 1 注射机喷嘴； 2-定位环； 3-浇口套； 4-定模 24 (5).定位环是模体与注射机的定位装置，保证浇口套与注射机喷嘴对中定 位，定位环的外径 D 应与注射机的定位孔间隙配合，定位环厚度取 L1=15mm。 图 3.71-1CAD 中的浇注选择 图 3.71-2 定位环 25 图 3.71-3 浇口套 3.72 分流道的设计： 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。 1） 分流道设计要点： （1）.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。 （2）.分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料井。对于此模来说在分 流道上不须开设冷料井。 （3）.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。 （4）.分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过度。 2） 分流道的长度: 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。 3) 分流道的断面: 分流道的断面尺寸应根据塑件的成形的体积，塑件的壁厚，塑件的形状和 所用塑料的工艺性能，注射速率和分流道长度等因素来确定。 因 ABS 的推荐断面直径为 4.59.5，部分塑件常用断面尺寸推荐范围。分流道 要减小压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，同时因 考虑加工的方便性。分流道应考虑出料的流畅性和制造方便，熔融料的热量损 失小，流动阻力小，比表面和小等问题，由于采用的是潜伏式二级分流道对热 损失及流动提出了较高的要求，采用圆形的份流道，为了保证外形无浇口痕， 浇口前后两端形成较大的压力差，增加流速，得到外形清晰的制件，提高熔体 冷凝速度，保证熔融的塑料不回流，同时可隔断注射压力对型腔内塑料的后续 作用，冷却后快速切除。同时它的效果与 S 浇注系统有同样的效果，有利于补 塑。 26 4) 分流道的布局: 在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡两种，根据本模具的要求 我们选取平衡式，也就是指分流道到各型腔浇口的长度，断面形状，尺寸都相 同的布置形式。它要求各对应部位的尺寸相等。这种布置可实现均衡送料和同 时充满型腔的目的，是成型的塑件力学性能基本一致。而且在此模具中不会造 成份流道过长的缺点。绘制完 3D 存档。 图 3.72CAD 分流道尺寸 图 3.72-1UG 草图界面 图 3.72-2 绘制流道引线 27 图 3.72-3 分流道引线 图 3.72-4 管道绘制流道 图 3.72-5 UG 中的分流道 通过求差在前后模仁上做出分流道的位置，如下图所示 图 3.72-6 后模仁 图 3.72-7 前模仁 3.73 进胶口的设计： 28 浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道（除直接浇口 外） ，它是浇注系统的关键部分。其主要作用是： （1） 型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流。 （2）易于在浇口切除浇注系统的凝料。浇口截面积约为分流道截面积的 0.030.09，浇口的长度约为 0.5mm2mm，浇口具体尺寸一般根据经验确定， 取其下限值，然后在试模是逐步纠正。 当塑料熔体通过浇口时，剪切速率增高，同时熔体的内磨檫加剧，使料流 的温度升高，粘度降低，提高了流动性能，有利于充型。但浇口尺寸过小会使 压力损失增大，凝料加快，补缩困难，甚至形成喷射现象，影响塑件质量。浇 口位置的选择： 1.浇口位置应使填充型腔的流程最短。这样的结构使压力损失最小，易保证料 流充满整个型腔，同时流动比的允许值随塑料熔体的性质，温度，注塑压力等 的不同而变化，所以我们在考虑塑件的质量都要注意到这些适当值。 2.浇口设置应有利于排气和补塑。 3.浇口位置的选择要避免塑件变形。采侧浇口在进料时顶部形成闭气腔，在塑 件顶部常留下明显的熔接痕，而采用点浇口，有利于排气，整件质量较好，但 是塑件壁厚相差较大，浇口开在薄壁处不合理；而设在厚壁处，有利于补缩， 可避免缩孔、凹痕产生。 4.浇口位置的设置应减少或避免生成熔接痕。熔接痕是充型时前端较冷的料流 在型腔中的对接部位，它的存在会降低塑件的强度，所以设置浇口时应考虑料 流的方向，浇口数量多，产生熔接痕的机会很多。流程不长时应尽量采用一个 浇口，以减少熔接痕的数量。对于大多数框形塑件，浇口位置使料流的流程过 长，熔接处料温过低，熔接痕处强度低，会形成明显的接缝，如果浇口位置使 料流的流程短，熔接处强度高。为了提高熔接痕处强度，可在熔接处增设溢溜 槽，是冷料进入溢溜槽。筒形塑件采用环行浇口无熔接痕，而轮辐式浇口会使 熔接痕产生。 5.浇口位置应避免侧面冲击细长型心或镶件。 阀芯套是外观面要求高，所以选取一般的喇叭口作为进胶口，在浇注过后， 断料点会对外观有影响，根据客户提供资料，产品的四个柱位是装配到另一个 产品里面，故可以采用潜水进胶的方式设计，这样即能达到产品的外观要求， 又能从简的设计进胶口，给后期的加工降低了难度。 29 图 3.73 潜水进胶的要求 点击回转功能，进入草图界面，进行潜水的绘制。绘制结束 后点击确定，并通过求差，在后模仁上做出潜水位置。存档！ 图 3.73-1 绘制潜水进胶 30 图 3.73-2 后模仁潜水位置 3.8 排气糟的设计 塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型强及流道原有的空气，除 此以外，塑料熔体会产生微量的分解气体。这些气体必须及时排出。否则，被 压缩的空气产生高温，会引起塑件局部碳化烧焦，或塑件产生气泡，或使塑件 熔接不良引起强度下降，甚至充模不满。 因该模具为小型模具，且分型面适宜，可利用分型面排气，并且在前模做 镶针，以达到小模排气的要求。所以无需设计排气槽。保存！ 3.9 冷却系统设计： 根据模具冷却系统设计原则：冷却水孔数量尽量多，尺寸尽量大的原则可 知，冷却水孔数量大于或等于 3 根都是可行的。这样做同时可实现尽量降低入 水与出水的温度差的原则。根据书上的经验值取 4 根，冷却水口口径为 6mm. 另外，具冷却系统的过程中，还应同时遵循： 1.浇口处加强冷却； 2.冷却水孔到型腔表面的距离相等； 3.冷却水孔数量应尽可能的多，孔径应尽可能的大； 4.冷却水孔道不应穿过镶快或其接缝部位，以防漏水。 5.进水口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设在注塑机 的背面。 6.冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处。 31 而且在冷却系统内，各相连接处应保持密封，防止冷却水外泄 产品尺寸不大，所以选用直径为 6mm 的水路。可达到产品的冷却要求，从而 降低了产品的翘曲和冷却不均的现象，通过 CAD 绘制水路的尺寸，然后根据 尺寸，画出 3D 效果 图 3.9CAD 中的水路分布图 图 3.9-1 前模仁水路 图 3.9-2 后模仁水路 根据尺寸还可以绘制出 A.B 板上的水路的进出水口位置，并且根据 CAD 中的胶塞大小，还可以在 AB 板上绘制胶塞位置。存档完毕！ 32 图 3.9-3A 板水路图 3.9-4B 板水路 3.10 顶出机构： 顶出机构主要是通过注射机的顶杆和液压缸来实现它是注塑模具的重要组 成部分，主要分为：上顶针板，下顶针板，底板，回针，顶针和拉料杆所组成。 脱模机构的设计一般遵循以下原则： 1）塑件滞留于动模边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。 2）由于塑件收缩时包紧型芯，因此推出力作用点尽量靠近型芯，同时推出力应 施于塑件刚性和强度最大的部位。 3）结构合理可靠，机械的运动准确、可靠、灵活，并有足够的刚度和强度，便 于制造和维护。 4）保证塑件不变形、不损坏， 保证塑件外观良好。 阀芯套可利用在弹簧的作用下，顶针直接顶出产品。 顶针设计原则： 1、顶出要平衡，顶针必须均匀布置，以防顶出后胶件变形。 2、应注意塑件的美观性,尽量将顶针布置在产品装配后看不到的部位的地方， 这一点对于透明制品尤其重要。要知道，任何顶针都会在胶件上留下痕迹，而 且随着顶针在生产过程中的不断磨损，这种痕迹会越来越明显。 3、顶针应落在最有利于成品出模，即脱模力最大的地方；顶出力必须施加于胶 件的最底点，将胶件推出，而不是拉出。见下图： 4、顶出力必须作用在制品能承受最大顶出力的部位,即刚性好，强度最大的部 位.如壁边，骨位、柱位下面，壳体侧壁，作用面积也尽可能大一些（即尽可能 选直径大的顶针） ，以防塑件变形或损坏。尽量避免受力点作用于制品薄平面上， 防止制品破裂,穿孔,顶白等。如筒形制品弃用顶针顶出而选择推板顶出。 5、为防止制品变形,受力点应尽量靠近型芯或难于脱模部位,如细小的柱位与骨 位。 7、顶针尽量布置于胶件的拐角处。 8、顶针应尽可能对称布置。 9在有滑块侧抽芯和斜滑块的模具中，顶针尽量布置于侧抽芯或斜滑块在分模 面的投影面之外。如无法避免，则要加顶针先复位机构。 33 10、为方便水口脱落，在水口转角处应落水口顶针。 根据顶针原则合理的分布阀芯套的顶针，在阀芯套的浇口对面的柱子，因根 据走胶的方向，比较容易困气，因此可以放一根小的双节顶针，既可以达到顶 出产品的要求，又能达到排气的效果。如图下图所示。存档！ 图 3.10 顶针排位 图 3.10-1 顶针 3D 分布图 34 图 3.10-2 顶出机构 4.注射机的选择： 4.1 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4-1所示 表4-1 注射量与注射时间的关系 注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000 3 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 5 (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。 (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 35 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 再到停。 (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。 4.2初选注塑机: 由注射量选定注射机。由UG建模分析得ABS密度为:1.05g/cm3 总体积V=6.25cm ；总质量M=1.56261.054=6.5629g；流道凝料V=0.3V(流 3 道凝料的体积)是个未知数，根据手册取0.3V(0.3M)来估算，塑件越小则比例可 以取的越大。查表可得比例选取为1.3. 实际注射量为:V=6.251.3=8.125cm ； 实 3 实际注射质量为M=1.3M=6.56291.3=8.54g； 实 根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则, 即： 0.8V V 公实 V= V/0.8 公 实 结合上面的计算，初步确定注塑机为表42所示，查国产注射机主要技术 参数表取XS-ZY-125, 主要技术参数如下。 表4-2 国产注射机SZ-500/200技术参数表 特性内容特性内容 结构类型卧拉杆内间距(mm)428*458 理论注射容积（cm ） 3 250移模行程(mm)300 螺杆(柱塞)直径(mm)50最大模具厚度(mm)300 注射压力(MP ) a 109最小模具厚度(mm)200 注射时间(s)2喷嘴球半径(mm)16 塑化能力(g/s)10.5 36 4.3 注射机的校核 4.31 注射压力的校核 该项工作是校核所选注射机的公称压力 P能否满足塑件成型时所需要的注 公 射压力 P0,塑件成型时所需要的压力一般由塑料的流动性塑件的结构和壁厚以 及浇注系统类型等因素决定,其值一般为 70150MPa。ABS 所需的注射压力 P0 如表 4.31 所示。 表 4.31 ABS 所需的注射压力 P0 注射条件塑料 厚壁件中等厚壁件难流动的薄壁窄浇口件 ABS80100100130130150 根据表 4-2 可得，PPo.满足条件！ 公 4.32 锁模力的校核： 在确定了型腔压力和分型面面积之后，可以按下式校核注塑机的额定锁模 力： FP(NA+B) F: 注塑机锁模力; A: 塑料制品在分型面上的垂直投影面积（mm2）; B: 浇注系统在分型面上的垂直投影面积（mm2）; N: 型腔数目； P： 塑料熔体在模具型腔内的平均压力； 注塑机注入的塑料熔体流经喷嘴,流道，浇口和型腔，将产生压力消耗，一般型 腔平均压力仅为注塑机压力的 0.250.5 即： P=（0.250.5）Po 根据公式最后求的：900250, 故满足条件！ 4.33 安装部分相关尺寸的校核 螺杆转速(r/min)10150 锁模力(KN)900 37 喷嘴尺寸：注射机的喷嘴与模具的浇套关系如图 4.334.33。主流道的始端球面 半径 R 应比注射机喷嘴头球面半径 R0 大 12mm；主流道小端直径 d 应比喷嘴 直径 d0 大 0.51mm，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模。 图 4.334.33 4.34 模具外形尺寸校核 注塑模外形尺寸应小于注塑机工作台面的有效尺寸。模具长宽方向的尺寸要 与注塑机拉杆 间距相适应，模具至少有一个方向的尺寸能穿过拉杆间的空间装 在注塑机的工作台面上。 HH2H3 H注塑机允许的模具最小厚度： H2模具的实际厚度： H3注塑机允许的模具最大厚度： 故 200250300,满足条件！ 4.35 模具安装尺寸校核 注塑机的动模板，定模板台面上有许多不同间距的螺钉孔或“T”形槽，用 于安装固定模具。模具固定安装方法有两种：螺钉固定，压板固定。采用螺钉 直接固定时（大型模具常用这种方法） ，模具动，定模板上的螺孔及其间距，必 须与注塑机模板台面上对应的螺孔一致；采用压板固定时（中，小模具多用这 种方法） ，只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有较大的灵活性。 该模具外形尺寸为 200*230，属中小型模具，所以采用压板固 38 定法（一般认为当尺寸在 500500 内为中小模具） 。 4.36 开模行程校核 所选注塑机为全液压式锁模机构，最大开模行程受模具厚度影响。此时最 大开模行程 S等于注塑机移动、固定模板台面之间的最大距离减去模具厚度。 开 SH +H +（510）mm 开12 式中 S注塑机移模行程 280 mm；H 推出距离 30mm； 开1 H 流道凝料与塑件高度 40 mm。 2 5. 模具螺丝的绘制： 阀芯套模具规格为 CI-2023-A60-B70-C70,属于小型模具，故在固定模仁的 螺丝选择上，可以选择 M8 的内六角螺丝进行四角固定即可达到要求，绘制结果 如下图所示： 图 51 前模仁螺丝 图 5.2 后模仁螺丝 39 图 5.3A 板螺丝 图 5.4B 板螺丝 6.模具的装配： 装配模具是模具制造过程中的最后阶段，装配精度直接影响到模具的质量、 寿命和各部分的功能。模具装配过程是按照模具技术要求和相互间的关系，将 合格的零件连接固定为组件、部件直至装配为合格的模具。 在模具装配过程中，对模具的装配精度应控制在合理的范围内，模具的装 配精度包括相关零件的位置精度，相关的运动精度，配合精度及接触只有当各 精度要求得到保证，才能使模具的整体要求得到保证。 塑料模的装配基准分为两种情况，一是以塑料模中和主要零件台定模，动 模的型腔，型芯为装配基准。这种情况，定模各动模的导柱和导套孔先不加工， 先将型腔和型芯镶块加工好，然后装入定模和动模内，将型腔和型芯之间垫片 法或工艺定位器法保证壁厚，动模和定模合模后用平行夹板夹紧，镗投影导柱 和导套孔，最后安装动模和定模上的其它零件，另一种是已有导柱导套塑料模 架的。 浇口套与定模部分装配后，必须与分模面有一定的间隙，其间隙为 0.050.15 毫米，因为该处受喷嘴压力的影响，在注射时会发生变形，有时 在试模中经常发现在分模面上浇口套周围出现塑料飞边，就是由于没有