毕业设计（论文）-侧抽芯机构分析及ABS三通管注塑模的设计.doc

2008届毕业生学士学位论文第1章 绪论本课题设计题目为侧抽芯机构分析及ABS三通管注塑模的设计第1.1节 注塑成型概述近年来，随着我国经济的腾飞，塑料成型加工机械和成型模具发展十分迅速，高效，自动化，大型，微型，精密，高寿命的模具在整个模具行业中所占的比例越来越大。我国大型、复杂、精密、高效和长寿命模具又上了一个新台阶，不少种类模具已能替代进口模具，模具CAD/CAM技术得到了较快推广应用并取得了良好效果，快速成形制造技术和设备有了长足发展并已开始进入实用推广阶段，高速铣等新一代制造技术已被人们重视并开始应用。从模具使用角度来说，要求高效，自动化，操作简便；从模具制造角度，要求结构合理，制造容易，低成本。现代塑料制品生产中，合理的加工工艺，高效的设备，先进的模具是必不可少的三项重要因素。模具与其他机械产品比较，一个重要特点就是技术含量高、净产值比重大。随着化工、轻工产业的快速发展，我国的模具工业近年来一直以每年1315左右的增长速度高速发展，而各行业对模具的要求也越来越高。面对市场的变化，有着高技术含量的模具正在市场上崭露头角。随着工业发展，工业产品的品种、数量越来越多；对产品质量和外观的要求，更是日趋精美，华气。因此，结合中国具体情况，学习国外模具工业建设和模具生产的经验，宣传、推行科学合理化的模具生产，才能推进模具技术的进步。注塑成型是热塑性塑料制件最重要的加工方法。用此方法加工成型的塑料制件，其品种与样式之多是其他成型方法无可比拟的。起过程是借助与螺杆的推力，将已塑化的塑料熔体注入闭合的模具型腔内，经冷却固化定型后开模得到塑件。因此，构成注塑成型的三个必要条件：一是塑件必须以熔融状态进入模腔；二是塑料溶体必须要有足够的压力和流速，以确保及时的充满整个模腔的各个角落；三是需有符合制件形状和尺寸并满足成型工艺的要求的模具。注塑成型技术与其他成型技术相比较有其独特的优势，表现在以下几个方面：其一是成型物料的熔融塑化和流动造型是分别是在塑料筒和模腔两处进行，模具可以始终处于是溶体很快冷凝或交联固化的状态，从而有利于缩短成型周期；其二是先锁紧模具然后才将塑料溶体注入，加之具有良好的流动性的溶体对模腔的磨损很小，因而可以用一套模具大批量成型复杂零件，表面图形与标记清晰和尺寸精度较高的制品；其三是成型过程的合模、加料、塑化、注塑、启模和顶出制品等全部成型操作均由注塑机自动完成，从而使注塑工艺容易全自动化和实现程序控制。但我们也要看到注塑成型的不足之处，由于冷却条件的限制，很难用这种技术制的无缺陷、壁厚的变化又较大的热塑性塑料制品，另外由于注塑机和注塑模具的造价很高，成型设备的启始投资较大，所以注塑技术不适合于小批量制品的生产。注塑成型又称注射模塑或注射成型，是热塑性塑料制品成型的一种重要方法。除极少数几种热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以用此方法成型塑件。注塑成型可以成型各种形状、满足众多要求的塑料制件。注塑成型已经成功地运用于某些热固性塑料制件、甚至橡胶制品的工业生产中。注塑成型的过程是，将粒状或粉状塑料从注射机的料斗送入加热的料筒，经加热塑化成熔融状态，由螺杆（或柱塞）施加压力而通过料筒底部的喷嘴注入低温的、闭合的模具型腔中，经冷却硬化而保持模腔所赋予的形样，开模取得所注塑成型塑件，在操作上完成了一个周期。注塑成型是塑料模塑成型的一种重要方法，生产中已有广泛的应用。它具有以下几方面的特点：成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸准确、带有金属或非金属嵌件的塑料制件。对成型各种塑料的适应性强。目前，除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以用此方法成型，某些热固性塑料也可以采用注塑成型。生产效率高，易于实现自动化生产。注塑成型所需设备昂贵，模具结构比较复杂，制造成本高，所以注塑成型特别适合大批量生产。第1.2节 ABS塑料的现状和前景ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，中国是世界最大的ABS消费国，自20世纪80年代以来，由于家用电器和汽车工业的迅速发展ABS消费量也迅速增长。中国国产ABS的市场占有率一直在10%左右，2002年最高才占21.76%，产量的增长远远不能满足消费的增长。进口ABS逐年增长，2002年进口量又创历史新高达到163.76万吨。为了满足国内市场对ABS需求的增长，国内现有装置将继续扩能。中国ABS消费结构的特点是高度集中在各种家电配件上，其比例占80%左右，玩具等轻工业领域也消费ABS较多，交通工业是ABS未来消费新增长点，前景较乐观，汽车工业的迅速崛起，将给ABS的发展带来新的发展机遇。目前，中国ABS产业所需的三种主要原料均存在不同程度的缺口，每年需要大量进口，严重制约了ABS行业的发展。随着我国大乙烯工业的发展，原料问题将得到一定的缓解。从下游需求来看，由于ABS下游制品直接与人们生活，企业，生产息息相关，所以宏观经济对ABS的需求影响较大。目前中国经济发展迅速，近期内仍将是中国经济的高增长期，因此中国市场自行消化ABS的能了将继续快速增长。而与此同时随着中国作为世界家电制造基地的地位进一步加强，从世界各地转移而来的ABS需求也将明显增加。第1.3节 ABS塑料注塑工艺分析ABS塑料由于具有较大的机械强度和良好的综合性能，在电子工业、机械工业、交通运输、建筑材料、玩具制造等工业中占有重要地位，特别是稍微大点的箱体结构以及受力元件，需要电镀的装饰件更是离不开这种塑料。这里对ABS塑料注塑工艺分析如下：（1）ABS塑料的干燥ABS塑料的吸湿性和对水分的敏感性较大，在加工前进行充分的干燥预热，不但能消除水汽造成的制件表面烟花状泡带、银丝，而且还有助于塑料的塑化，减少制件表面的色斑和云纹。ABS原料要控制水分在0.3%以下，注塑前的干燥条件是：干冬季节在7580以下，干燥23h，夏季雨水天在8090以下，干燥48小时如制件要达到特别良好的光泽或制件本身复杂，干燥时间更长，达816h。因微量水汽的存在导致制件表面雾斑是往往被忽略的一个问题。最好将机台的料斗改装成热风料斗干燥器，以免干燥好的ABS在料斗中再度吸潮，但这种料斗要加强湿度监控，在生产偶然中断时，防止料的过热。（2）注射温度ABS塑料的温度与熔融粘度的关系有别于其他无定型塑料。在融化过程温度升高时，其熔融实际上降低很小，但一旦达到塑化温度.（适宜加工的温度范围）如果继续盲目升温必将导致耐热性不太高的ABS的热降解反应而使熔融粘度增大，注塑更困难，塑件的机械性能也下降了。所以ABS的注塑温度虽然比聚苯乙烯等塑料的更要高，但不能像后者那样有较宽松的升温范围。某些温控不良的注塑机，当生产ABS制件到一定数量时往往或多或少地在制件上发现嵌有黄色或褐色的焦化粒，而且很难利用加新料对空注射等方法将其清除排出。究其原因，是ABS塑料含有丁二烯成分，当某塑料颗粒在较高的温度下牢牢地粘附在螺槽中一些不易冲刷的表面上，受到长时间的高温作用时，将造成降解和碳化。既然偏高温操作对ABS可能带来问题，故有必要对料通各段炉温进行限制。当然，不同类型和构成的ABS的适用炉温也不同。如柱塞式绩，炉温维持在180230；螺杆机，炉温维持在160220。特别值得提出的是，由于ABS的加工温度较高，对各种工艺因素的变化是敏感的。所以料筒前端和喷嘴部分的温度控制十分重要。实践证明，这两部分的任何微笑变化都将在制件上反映出来。温度变化越大将会带来熔接缝、光泽不佳、飞边、粘模、变色等缺陷。（3）注射压力ABS熔融件的粘度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高，所以注射时采用较高的注射压力。当然并非所有的ABS制件都要施加高压，对小型、构造简单、厚度大的制件可以用较低的注射压力。注射过程中，浇口封闭瞬间型腔内的压力大小往往决定了制件的表面质量及银丝状缺陷的程度。压力锅小，塑料收缩率大，与型腔表面脱离接触的机会较大，制件表面雾化。压力过大，塑料与型腔表面摩擦作用强烈，容易造成粘模。（4）注射速度ABS料采用中等注射速度效果较好。当注射速度过快时，塑料易燃焦或分解析出气化物，从而在制件上出现熔接缝、光泽差及浇口附近塑料发红等缺陷。但在生产薄壁及复杂制件时，还是要保证有足够高的注射速度，否则难以充满。（5）模具温度ABS的成型温度相对较高，模具温度也较高。一般调节模温为7585，当生产具有较大投影面积制件时，定模温度要求7080，动定模温度要求5060。在注射较大的、构型复杂的、薄壁的制件时，应考虑专门对模具加热。为了缩短生产周期，维持模具温度的稳定，在制件取出后可采用冷水浴、热水浴或其他机械定型法来补偿原来在型腔内冷固定型的时间。（6）料量控制一般注塑机注ABS塑料时，其每次注射量仅达标准注射量的75%，为了提高制件质量及尺寸稳定，表面光泽，色调的均匀，要求注射量为标定注射量的50%为宜。本设计综合ABS的性能和现状及将来的发展方向，考虑到ABS的成型工艺将通过查阅各方面资料设计出一套制造方便、结构合理的模具。第2章 注塑模侧分型机构分析当塑料有侧壁孔、凹穴、凸台结构时，采用侧抽芯机构。此产品由于带有侧壁孔，故采用侧抽芯机构。侧分型机构可分为三类：（1）手动侧分型与抽芯机构操作麻烦、工人劳动强度大、生产效率低，但模具结构简单、制造成本低，常用于产品试制、小批量生产或无法采用其他侧分型机构的场合。（2）液压或气动侧分型与抽芯机构用于抽拔力较大，侧拔距离较长的场合，例如大型管状塑件生产，抽拔动作比较平稳，但液压或气动装置成本较高。（3）机动侧分型与抽芯机构利用注塑机开模力作动力，通过有关传动零件施力于侧向成型零件，将模具侧向分型，合模时又靠它使侧向成型零件复位。这类机构虽然结构比较复杂，但分型无需手工操作、生产效率高。根据传动零件的不同，又可分为斜导柱、弯销、斜导槽、斜滑块等许多不同类型机构。第2.1节 斜导柱侧分型机构 图2-1顶出式斜销抽芯，锥套锁紧机构1定模板 2斜销 3滑块 4动模定板 5型芯 6锥杆 顶出时，推杆6推动动模套版4，同时斜销2拔动滑块3完成抽芯并将制品从型芯5上脱出。定模板1带有锥形套对滑块锁紧，适用于具有较大胀型力的场合斜导柱侧分型机构是利用斜导柱等零件把开模传递给侧向成型块使之产生侧向运动完成分型动作。这类侧向分型机构的特点是结构紧凑、动作安全可靠、加工制造方便，是注塑模常用的分型机构但它的抽拔力和抽拔距离受到模具结构的限制，一般使用于抽拔力不大及抽拔距离小于6080mm的场合。第2.2节 弯销侧分型机构 图2-2 弯销抽芯1挡板2锁紧块3弯销4滑块弯销侧分型机构的工作原理和斜导柱侧分型机构相似，所不同的是在结构上以矩形截面的弯销代替了斜导柱，因此，弯销侧分型机构衽离不开滑块得道滑、注射时侧型芯得锁紧和侧抽芯结束时滑块的定位这三大要素。图2.2所示是弯销侧分型机构的典型结构。开模空行程间隙后，弯销3拨动滑块4完成抽芯，锁紧块2对滑块锁紧，挡板1对滑块限位。通常，弯销及其导滑孔的制造困难一些，但弯销侧抽芯也有斜导柱不及的优点：一、强度高，可采用较大的倾斜角。弯销一般采用矩形截面，抗弯截面系数比斜导柱大，因此抗弯强度较高，可以采用较大的倾斜角，所以在开模距相同的条件下，使用弯销可比斜导柱获得较大的抽拔距。利用弯销的高抗弯强度，在注射熔料对侧型芯总压力不大时，可在弯销前端设置一个支承块，对侧型芯滑块起到锁紧作用，而简化模具结构；但在熔料对侧型芯总压力较大时，仍应考虑设置楔紧块，以锁紧弯销或直接锁紧滑块。二、可以延时分型。由于塑件的特殊或模具结构的需要，弯销还可以延时侧抽芯。 第2.3节 液压侧抽芯机构 图2-3 液压抽芯机构 1液压缸 2支架 3滑块 4拉杆 5动模板液压缸1，通过支架2固定于动模板5，液压缸1的话赛杆通过拉杆4于滑块3的T型槽直接连接。滑块3在动模板5的槽中滑动，并通过液压缸1中活塞的往复运动，实现抽芯及复位。此种结构结构紧凑。第2.4节 斜导槽侧向分型与抽芯机构图2-4 滚轮式滑板抽芯机构1锁紧块 2滑块 3滑板 4滚轮滚轮4套在穿过滑块4的轴上，开模过程中，滚轮4沿滑块3的斜槽运动，与此同时，滑块2做侧向移动完成抽芯。闭模状态时，锁紧块1对滑块进行缩进。特点：模具结构紧凑，抽芯稳定可靠，选取大抽拔角度，能满足较长的抽拔距离，滚动轴承与滑板导滑槽相配，摩擦阻力小。第3章 工艺分析及工艺方案的确定第3.1节 工艺分析图3.1 塑件塑件的材料采用ABS。3.1.1 ABS的物理性能ABS是一种具有良好综合性能的工程塑料，它具有聚苯乙烯的良好成型性，聚丁二烯的韧性，聚丙烯的化学稳定性和表面硬度，其抗拉强度可达3550MP。ABS的粘度适中，流动性好。他的另一个优点是耐气候性，其制品的使用温度范围为40100。ABS塑料具有一定的吸湿性，含水量为0.3%0.8%，成型时会产生斑痕、云纹、气泡等缺陷，在注射成型之前应先进行干燥处理。ABS粘度适中、流动性好。设定料温在200240之间，模温在60左右。ABS塑料密度1.01.1，弹性模量E1.410，成型收缩率0.3%0.8%，泊松比0.35。 3.1.2 塑件形状分析 三通管接头如图3.1所示，直型管长150mm，且两端有M50mm的外螺纹，在直型管的中部有一的垂直接管。该零件材料为ABS，表面要求光滑，不允许有飞边、凹痕等缺陷。需三向侧抽芯32模架型式及规格3.2.1模架概述模具设计主要是形成产品外形的凹、凸模零件以及开模和脱模方式的设计，模具上的大部分零部件可以直接选购由专门厂家生产的标准件，尤其是模架的直接选购，大大节约了模具制造时间和费用。现在，厂家设计制造出一套中等复杂程度的注塑模具，10天左右的时间即可完成。模具标准件在不同的国家和地区有小小的差别，主要是在品种和名称上有区别，但所具有的结构基本上是一样的。这次设计的模具标准是流行于广东珠江三角洲地区的港台标准，与国家的标准结构基本上是一样的，在型号命名及品种分类上有些不同。3.2.2模架的分类按进料口（浇口）的形式模架分为大水口模架和小水口模架两大类，香港地区将浇口称为水口，大水口模架指采用除点浇口外的其他浇口形式的模具（二板式模具）所选用的模架，小水口模架指进料口采用点浇口模具（三板式）所选用的模架。大水口模架共有A、B、C、D四种型式；小水口共有DA、DB、DC、DD、EA、EB、EC、ED八种型式，其中以D字母开头的四种型号适用于自动断浇口模具的模架3。3.2.3模架的选择模具的设计采用。而模架的大小是由模芯的大小来确定的，根据经验数据和模架库的选择，再加上抽芯机构的摆放位置。为了配合注塑机使用大多数采用工字模，所以模架的型式采用如图所示。第4 章 进行注塑工艺设计第4.1节 工艺参数计算4.1.1 塑件体积和质量的计算假设塑件是一个实体，再减去中间空心部分的体积。则近似塑件体积 =使用UG或PRO/E软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形的体积，经验证后正确；ABS材料的密度取1.05,所以塑件的质量4.1.2 注塑机的选择塑件在分型面上的投影面积： 生产实践表明：应使制品用料量之和为及其的公称注射量的25%75%为好，最低不低于10%123/0.25=492123/0.75=164故注塑机的公称注射量在250、350、400、500之间选择塑料的成型压力在70MPa90MPa 选90MPa所需注塑机的锁模力为：由于塑件结构比较复杂，采用一模一腔的结构，考虑注塑时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注塑机为SZ-250/1250型号注塑机, 其特性如表4.1所示螺杆直径45最大理论注射量270注射压力160MPa锁模力1250KN移模行程360mm最小模具厚度150最大模具厚度550喷嘴孔径4喷嘴圆弧直径SR15拉杆空间距离415415定位孔直径160表4.1 注塑机参数第4.2节 塑件注塑成型工艺参数料筒温度：控制在ABS的粘流温度和热分解温度之间，这里后段取190，中段220 ，前段取205喷嘴温度：一般应在180190之间，这里取185注射压力：一般应在7090，这里取90MPa型腔压力：70充模时间：4s保压压力：70保压时间：25s冷却时间：25s 模具温度：60 第5章 模具的总体设计模具的总体设计是模具设计的主要内容，本章内容包括浇注系统的设计，分型面合排气槽的设计，成型零件的设计，合模导向机构的设计等。第5.1节 浇注系统的设计浇注系统设计是注射模具设计中最重要的问题之一。校注系统是引导塑料熔体从注塑机喷嘴到模具型腔为止的一种完整的输送通道。它具有传质、传压和传热的功能，对塑件质量具有决定性的影响。它的设计合理与否，影响着模具的整体结构及其工艺操作的那一程度。5.1.1 浇注系统的功能浇注系统的作用，是将塑料熔体顺利的充满到模腔深处，以获得外形轮廓清晰，内在质量优良的塑料制件。因此要求充模过程快而有序，压力损失小热量散失少，排气条件好，浇筑系统凝料易于与制品分离或切除。（1）浇注系统的组成无论用于何种类型的注塑机模具，其浇筑系统一般由四部分组成 主流道 指由注射机喷嘴出口起到分流道入口为止的一断流道。它使塑料熔体首要经过的通道，且与注塑机喷嘴在同一条轴线。 分流道 支柱流道末端至浇口的整个通道。分流道的功能是使熔体过渡和转向。单型腔模具中分流道是为了缩短流程。多型腔模具中分流道是为了分配物料，通常有一级分流道核二级分流道，甚至多级分流道组成。 浇口 指分流道末端与模腔入口之间狭窄且短小的一段通道。它的功能是使塑料熔体加快流速注入模腔内，并有序的填满型腔，且对补缩具有控制作用。 冷料穴 通常设置在主流道和分流道转弯处的末端。其功用为“捕捉”和储存熔料前锋的冷料。冷料穴也经常起拉钩凝料的作用。（2）浇注系统设计原则 浇注系统与塑件一起在分型面上，应由压降、流量和温度分布的均衡布置。 尽量缩短流程，以降低压力损失，缩短充模时间。 浇口位置的选择，应避免产生湍流和涡流，及喷射和蛇形流动，并有利于排气何补缩。 避免高压熔体对型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移。浇注系统凝料脱出方便可靠，易于塑件分离或切除整修容易。熔合缝位置须合理安排，必要时配置冷料穴或溢料槽。尽量减少浇注系统的用料量。浇注系统应达到所需精度和粗糙度，其中浇口须有IT8以上精度。5.1.2 流道系统设计流道系统包括主流道、分流道和冷料穴及其结构设计。（1）主流道设计主流道通常位于模具中心塑料熔体入口处，它将注射机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道和型腔，其形状为圆锥形，其尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间，甚至塑料的内在质量。主流呈圆锥形，便于充模时既能顺利通过又能在脱模时拔出，锥角=24，内壁粗糙度Ra=0.63,喷嘴的球窝深度h=35,喷嘴的球窝半径SR=喷嘴的球面半径+（12）主流道一般由主流道衬套构成，如图5.1所示。查参考资料1第53页得,主流道小端直径 （5.1）喷嘴窝球面半径SR喷嘴球面半径 (12),因为注塑机喷嘴球面半径是15，这里SR取16；圆锥角为26，这里取6，喷嘴窝深度一般为35 ，这里h取4；流道大端直径 (5.2)图5.1 主流道衬套 定位圈的外径按注塑机的定位孔直径确定，由M6M8的螺钉固定在定模固定板上。在材料方面，选用优质钢材单独进行加工和热处理。这里采用T8A，淬火热处理硬度为HRC53。（2）分流道的设计由于本设计采用点浇口，分流道直接浇注塑件，分流道设计如图（3）冷料穴的设计 冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用是冷料、拉料和顶料。冷料穴直径应大于主流道大端直径主要有以下几类： 底部带有推杆的冷料穴 这类冷料穴的地步由一根推杆组成，推杆装于推杆固定板上。因此它常与推杆或推杆脱模机构连用但仅适用于韧性塑料。 底部带有拉料杆的冷料穴 这类冷料穴的底部有一根拉料杆组成，装于型芯固定板上，常见结构有球头型，菌头型，倒锥头型，圆锥头型。底部无杆的冷料穴 对具有垂直分型面的注射模，冷料穴置于左右两半模的中心线上，当开模时分型面左右分开，塑件与流道凝料一起去处，冷料穴底部不用设置杆件。本设计采用带球形头底部无杆的冷料穴，起到拉料作用 ，一般情况下，主流道冷料穴圆柱体的直径为612，其深度为610，本设计35.1.3 浇口的设计浇口是连接流道与型腔之问的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分。浇口的设计或选择恰当与否，直接关系到制品能否被完好的注射成型，浇口的种类包括有直浇口、侧浇口、扇形浇口，环形浇口以及点浇口。（1）浇口形式的确定 直接浇口 直接浇口又称主流道型浇口，塑料熔体直接从主流道进入型腔，因而具有流动阻力小、料流速度快及补缩时间长的特点，但注射压力直接作用在塑件晌，容易在进料处产生较大的残余应力而导致塑件翘曲变形，塑件痕迹也较明显。这类浇口大多数用于注射成型大型厚壁，长流程，深型腔的塑件。 侧浇口 侧浇口又称边缘浇口，浇口一般开设在分型面上，塑料熔体与型腔的侧面充模，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。这类浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活的选取进料位置，因此它使被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，单深型腔塑件排气不便。 点浇口 点浇口又称菱形浇口，其尺寸很小，能有效的增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热，从而导致熔体的粘度下降，流动性增加，利于填充。有利于成型薄壁塑件，但不利于成型平薄及形状复杂的塑件。采用点浇口的模具，以取得浇注系统的平衡，有利于自动化的操作，但压力损失大，浇口凝料脱模需要在定模部分另加一个分型面；塑件浇口残留痕迹小，但收缩率达易变形。 环形浇口 环形浇口用来成型圆筒形塑件，它开设在塑件的外侧，采用这类浇口，塑料熔体在充模仕进料均匀，各处料流速度大致相同，模腔内气体易排出，避免了侧浇口容易在塑件上产生的熔接痕，但浇口去除较难，浇口痕迹明显。 盘形浇口 盘形浇口类似于环形浇口，它与环形浇口的区别在于开设在塑件的内侧，其特点与环形浇口基本相同。根据制品的要求，采用点交口。（2）浇口位置的选择 浇口位置与数目对塑件质量的影响极大。选择浇口位置时应遵循如下原则： 避免塑件上产生缺陷； 浇口应开设在塑件截面最后处； 有利于塑料熔体流动；有利于型腔排气；考虑塑件受力状况；增加熔接痕牢度。 在浇口位置的选择方面，本设计有两个方案：一、浇口设置在主流道衬套内结构；、浇口设置在成型凹模内。 综合考虑，由于第一种方案脱模凝料去除后，有可能在端面留下痕迹影响塑件质量。而第二种方案在模去除凝料后，由于痕迹留在了内壁，不会影响使用。这里采用第二种方案浇口位置的选择第5.2节 分型面和排气槽的设计5.2.1 分型面的设计在注塑模中，用于去除塑件祸浇注系统凝料的面，通称分型面。常见的取出塑件的主分型面，与开模方向垂直。分型面的选择不仅关系到塑件的正常成型和脱模，而且涉及模具结构和成本，在选择分型面时应遵循以下原则：（1）分型面应选在塑件得最大截面处；（2）尽量将塑件留在动模一侧；（3）有利于保证塑件的尺寸精度；（4）有利于保证塑件的外观质量；（5）考虑满足塑件的使用要求（6）尽量减少塑件在合模平面上的投影面积；（7）长型芯应置于开模方向；（8）有利于排气；（9）有利于简化模具结构。 本设计采用斜滑块侧抽芯机构，所以可以将分型面选择为直通部分的轴线所在面。通过侧抽芯将塑件取出。5.2.2排气槽的设计从某种角度而言，注塑模也是一种置换装置。即塑料熔体注入模腔同时，必须置换出型腔内空气和从物料中逸出的挥发性气体。排气系统的设计相当重要。 排气不良的危害 增加熔体充模流动的阻力，是型腔充不满； 在制品上呈现明显可见的熔接缝，其力学性能降低； 滞留气体时塑件产生质量缺陷； 型腔内气体受到压缩后产生瞬时局部高温，使塑料熔体分解； 由于排气不良，降低了充模速度。（2）排气系统的设计方法 利用分型面排气是最好的方法，排气效果与分型面的接触精度有关； 对于大型模具，可以用镶拼的成型零件的缝隙排气； 利用顶杆与孔的配合间隙排气； 利用球状合金颗粒烧结块渗导排气； 在熔合缝位置开设冷料穴本模具可以利用配合间隙排气，通常中小型模具的简单型腔，可利用推杆、活动型芯以及双支点的固定型芯端部与模板的配合间隙进行排气，这里不再单独设计排气槽。第5.3节 成型零件的设计注射模具闭合时，成型零件构成了成型塑料制品的型腔。成型零件主要包括凹模、凸模、型芯镶拼件，各种成型杆与成型环。成型零件承受高温高压塑料熔体的冲击和摩擦。在冷却固化中形成了塑件的形状，尺寸和表面。在开模和脱模时需克服与塑件的粘着力。成行李零件的形状和尺寸精度、表面质量及其稳定性，决定了塑料制品的相对质量。成型零件的结构，材料，和热处理的选择及加工工艺性，使影响模具工作寿命的主要因素。5.3.1 模腔结构零件的设计（1）凸凹模结构设计 凸摸结构 凹模结构 （2）推出机构的形式确定推出机构的作用是将成型的塑件推出行腔，推杆的设计要求是：布置均匀、保证塑件被推出时受力平衡、推出平稳、不变形。设置的部位；尽量设置在壁厚处、凸缘、加强筋等处。其形式按其结构来分：推杆推出机构、推板推出机构、行腔推出机构、组合推出机构。按动力来源来分：手动推出、机动推促、液动推出等。在本课题中的推促机构的形式为：组合推出机构，即推杆和推板共同作用。原因是推板作用面积大，推出力大而均匀，运动平稳，并且塑件上无推出痕迹。推杆的材料采用T8、T10碳素工具钢，热处理要求硬度HRC50，工作端的表面粗糙度Ra0.8m，推杆尽可能采用大直径，保证具有足够的刚度，以成熟推出力。工作原理是；当动模下移一定的距离时，碰到推板，此时推杆作用时斜导柱上滑，上移一定距离后，塑件脱模，推出机构工作完成。在动模的作用下复位，进行下一轮工作。5.3.2 成型零件刚材的选用 （1）选用要求 机械加工性能良好 要选用易于切削，且在加工后能得到高精度零件的钢种，为此，以中碳钢和中碳合金钢最常用，这对大型模具尤其重要。对需要电火花加工的零件，还要求该钢种的烧伤硬化层较薄。 抛光性能优良 注射模成型零件工作表面，多需抛光达到镜面，R 0.05m。要求钢材硬度HRC3540为宜。过硬表面会抛光困难。刚才的显微结构应均匀致密，极少杂质。 耐磨性和抗疲劳性能好 注射模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷，而且还受冷热温度交变的应以作用。一般的高碳合金钢，可经热处理获得高硬度，但韧性差易形成表面裂纹，不宜采用。所选钢种应使注塑模能减少抛光修模的次数，能长期保持型腔的尺寸精度，达到所计划批量生产的使用寿命期限。 具有耐磨性 对有些塑料品种，如聚氯乙烯和阻燃性塑料，必须考虑选用有耐腐蚀性的钢材。5.3.3 成型零件工作尺寸计算 成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用来成型塑件的尺寸。主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，在使用中有配合要求的尺寸，还有较高的精度要求的尺寸。模具设计时应根据塑件的尺寸及精度等级要求确定模具成型零件的工作尺寸及精度要求。影响塑件尺寸精度的因素相当复杂，主要因素有：（1）塑件收缩率的影响（2）模具成型零件的制造误差（3）模具成型零件的磨损（4）模具安装配合的误差成型零件工作尺寸计算的方法有两种：（1）平均法 即按平均收缩率，模具平均制造公差和平均磨损量为基准的计算方法。（2）极限法 即按极限收缩率，模具极限制造公差和极限磨损量为基准的计算方法。 所谓的模具工作部分的尺寸，是指成型零件上直接用于成型塑件部分的尺寸。主要有型腔、型芯的径向尺寸、深度尺寸、中心距等。（1）型腔尺寸计算：材料平均收缩率：平均磨损量 模具型腔零件制作公差： 取IT8型腔轴向尺寸“”的计算： = =型腔轴向尺寸“”的计算： = =螺纹型环工作尺寸“”的计算：查机械设计手册；取螺距=4 M=50螺纹大径为50 中径为45.402 小径为43.67螺纹的中径公差为0.56。 = = （2）型芯尺寸计算模具成型零件制作公差： 取IT7型芯径向尺寸的计算： = = 型芯高度尺寸的计算： = =第5.4节 模具结构尺寸计算第5.4.1节 模板尺寸计算与选择由行腔壁厚经验公式得：S0.20150+17=47mm 模板的选择模板设计与结构尺寸的确定如图： 本模具采用镶块式凸凹模，模板的长度、宽度选择最少应该保证型腔壁厚S。同时配合导柱、螺钉、限位钉等的安装。在满足注塑机拉杆内间距的范围内，尽量使模具的布排紧凑合理。下面表5.2所选各模板的尺寸：表5.2 模板尺寸表（）模板宽度长度高度材料定模座板3154003245钢，调质动模座板3154003245钢，调质动模板3153156345钢，调质支撑板3153155045钢，调质动模镶件15015063T8A,推杆固定板与推板厚度分别为20、32mm。根据布局确定推版尺寸为315190。5.4.2 垫块尺寸选定由于垫块的高度决定顶出距离，这里进行垫块的高度的设计。推出距离为30mm。垫块高度应等于推出距离加推板和推杆固定板厚度。所以至少垫块高度应大于推出高度305282。根据塑料注射模架的尺寸组合，所以选择垫块的高度应为100。垫块宽度 模具总高度 5.4.3 连接件的确定在主流道衬套和动模座板连接的地方，用开槽半沉头螺钉。根据模板的厚度确定其规格为d=M6，L=25；对于动模板到垫块间的连接使用内六角头螺栓A级，规格为d=M20，L=200；顶板和推杆固定板用开槽沉头螺钉和销钉，规格为d=M10，L=40。第5.5节 合模导向机构设计5.5.1 导向机构的功用 在注射模中，指引动模与定模之间按一定的方向闭合和定位的装置，称之为合模导向机构。导向机构的功能有： （1）定为作用； （2）导向作用； （3）承受一定的侧应力； （4）支承定模型腔板或动模推件板。5.5.2 导柱导向机构设计 导柱导向机构包括到柱和导套两个主要零件，分别安装在动定模两边。本设计导套直接在模板上开孔形成。导柱基本形式有两种，一种是除安装部分的凸肩外，长度的其余部分直径相同，称为带头导柱；另一种是除安装部分的凸肩外是安装的配合部分直径比外伸的工作部分直径大，称为有肩导柱。带头导柱用于生产批量不大的模具，可以不用导套。有肩导柱用于采用导套的大批量生产并高精度导向的模具。本设计考虑到模具结构采用带头导柱，如下图所示： 图5.11 带头导柱机构的功能：1 定位作用 合模时维持动、定模之间都设置有导向机构，合模后保持模腔的正确形状；2 导向作用 合模时引导动模按序正确闭合，防止损坏型芯，并承受一定的侧向力；3 承载作用 采用推件板脱模或三板模具结构，导柱有承受推件板和定模型板的重载荷作用；4 保持运动平稳作用。本设计采用导柱，根据GB4169.484，采用f7级公差。查塑料模具技术手册表96图中L=，L1=, d=, S=, D=, C=导套的选择：第5.6节 复位机构设计本模具开模后有一个机构需要复位，即是塑件推杆要复位。塑件推杆的复位：用常见的复位杆复位机构即可，即复位杆顶端与定模板接触，合模时由复位杆将推板顶回复位，但是在此机构中，在复位杆上加弹簧，保证复位杆先于在合模之前复位结构如图所示。1复位杆 2上模板3垫块4弹簧5固定板6推板第5.7节 脱模机构设计 注射模成型过程中的开模力和脱模力，都是由于型腔残余压力使塑料件与型腔和型芯之间产生了接触压力。需要足够的开模力和脱模力，才能让塑件脱离模具。5.7.1脱模力的计算塑料熔体在模腔内冷却到软化点以前，其收缩不会造成对型芯的抱紧力的作用，模腔内抱紧力来自注塑机的喷最传来的静压力，浇口冻结，补料停止后，由于冷却收缩使塑件对型芯的抱紧力越来越大，而且对凹模的抱紧力越来越小，开模时接近于零。制件对型芯的抱紧力达到极值，导致制件滞留在型芯上。脱模力的计算：由于，故零件属于厚壁制件，所需脱模力 （5-19164）式中：Q脱模力（N） 随f和而变化的无因次系数，查参考资料9表3-30，取值为1 随和而变化的无因次系数，查参考资料9表3-31，其值为1 型芯半径（mm）E塑料抗拉弹性模量（MPa） 塑料制品的平均收缩率（%） L塑料对型芯的包容长度（mm） 模具型芯的脱模斜度 塑料与型芯的摩擦系数 塑料的泊松比查参考资料9表3-29得ABS的拉伸弹性模量E=1.4MPa，成型收缩率=0.3%0.8%，塑料与型芯的摩擦系数=0.4，泊松比=0.35。其中模具型芯的脱模斜度=1.5，塑料对型芯的包容长度L=75mm，本设计值为0代入（5-16）得到，=8979N5.7.2 脱模机构尺寸计算 简单脱模机构有推杆机构，推管机构，推板机构等。本设计采用推杆推出机构。由于推杆位置设置有较大自由度，因而用于塑件局部需要有较大脱模力的场合。常用推杆形式有圆形截面，本设计采用A型推杆，如图5.10所示 图5.13 推杆由模具结构可以确定推杆长度为175，由参考资料2公式4.6-35可计算推杆直径 （524）式中：脱模力（N）n顶杆数目K安全系数，K=2；压杆的长度系数，查表4.6-3得=0.707；l推杆长度；E推杆刚才的弹性模量，一般E=2.1105；根据公式（524）查参考资料塑料模的标准化表93，根据GB4169.9184取推杆尺寸d=10，S=5，D=16，L=175，d的公差，5.7.3 推杆位置的选择推杆应设置在有效位置即：（1）应设置在滑块投影面内；（2）有深槽深孔部位附近；（3）加强筋部位；（4）局部壁厚部位；（5）有金属嵌件部位附近；（6）结构复杂部位。综合考虑，本设计将推杆设置在离中心线100的位置上，由于塑件结构不是太复杂，这里只设置4根推杆在对称面上。第5.8节 模具温度调节系统设计在注射成型过程中，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等，并且对生产效率起到决定性的作用，在注射过程中，冷却时间占注射成型周期的约80%，然而，由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具温度的要求有尽相同，因此，对模具冷却系统的设计及优化分析在一定程度上决定了塑件的质量和成本，模具温度直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件质量，而模具温度的高低取决于塑料结晶性，塑件尺寸与结构、性能要求以及其它工艺条件如熔料温度、注射速度、注射压力、模塑周期等。影响注射模冷却的因素很多，如塑件的形状和分型面的设计，冷却介质的种类、温度、流速、冷却管道的几何参数及空间布置，模具材料、熔体温度、塑件要求的顶出温度和模具温度，塑件和模具间的热循环交互作用等。（1） 低的模具温度可降低塑件的收缩率。（2） 模具温度均匀、冷却时间短、注射速度快，可降低塑件的翘曲变形。（3） 对结晶性聚合物，提高模具温度可使塑件尺寸稳定，避免后结晶现象，但是将导致成型周期延长和塑件发脆的缺陷。（4） 随着结晶型聚合物的结晶度的提高，塑件的耐应力开裂性降低，因此降低模具温度是有利的，但对于高粘度的无定型聚合物，由于其耐应力开裂性与塑料的内应力直接相关，因此提高模具温度和充模，减少补料时间是有利的。5.8.1 冷却系统的计算1.求塑件每小时在模内释放的热量Q由公式 式中： 塑料的比热容 G结晶形塑料的熔化潜热 塑料注塑温度模具温度= 2.求冷却水的体积V由公式得 式中：V冷却介质的体积流量， W单位时间内注入模具中的塑料质量，kg/min Q塑件在凝固是放出的热量，kJ/kg 冷却介质的密度，Kg/ C冷却介质的比热容， 冷却介质的出口温度， 冷却介质的入口温度，实际单位时间（min）内注塑成型2个塑件，共计质量256g =故不需要冷却水道。第6章 模具的校核第6.1节 工艺参数的校核6.1.1注射量校核一次注射行程的实际注射量为： VV1V2式中： V1塑件体积V2流道塑料体积V1433注射机最大注射容积注射机最小注射容积 （6.1）所以注射量选择合适。6.1.2 锁模力校核 高压塑料熔体刚充满模具型腔时会产生沿开模方向的涨模力。该涨模力大小等于塑件和浇注系统在分型面上的投影面积，乘以分型面上模腔的平均压力q。模具锁模力必须大于涨模力，才能防止分型面上产生溢边，保证塑件在深度方向的尺寸精度3，因此FKAq （6.2）式中：F涨模力（N）；K安全系数，通常取1.11.2，这里取K=1.1；A塑件和浇注系统在分型面上的投影面积；则 F1.1865016080%1218KN所以，锁模力大小合适。6.1.3 最大注射压力校核注射机的额定注射压力即为它的最高压力，应该大于注射机成型所需调用的注射压力P0，即KP0 （6.3）式中： K安全系数，通常取1.251.4，这里取K=1.3。 1601.380所以，注射压力校核合格。 第6.2节 安装参数校核6.2.1 模具厚度校核模具厚度，也称模具闭合高度，必须满足 （6.4）式中： 注射机合模部件允许的最小模厚；注射机合模部件允许的最大模厚。150340550模具厚度校核合格。6.2.2 模板尺寸校核 考虑到模具的安装，应进行模版尺寸的校核。由于在模板尺寸中动、定模座板尺寸最大，这里只校核动、定模座板尺寸315400。注塑机拉杆内间距尺寸为415415，完全可以满足动、定座板的安装要求。6.2.3 开模行程校核因为本模具为双分型面模具，则校核合格条件为HH1H2a+510 （6.5）式中：H注射机动模板开模行程；H1塑件推出距离