玩具塑件注射成型工艺与模具设计毕业论文

1、 毕业设计（论文） 题 目：脚踏玩具承载底座左盖塑件注射成型工艺与模具设计学 生： xxxxxx 指导老师： xxxxxxx 副教授 系 别： xxxxxxxxxxxxxxxxxxx 专 业： xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 班 级： xxxxxxxxxxxxxxxxx 学 号： xxxxxxxxxxxxxxx 2012年 6月福建工程学院本科毕业设计(论文)作者承诺保证书本人郑重承诺： 本篇毕业设计(论文)的内容真实、可靠。如果存在弄虚作假、抄袭的情况，本人愿承担全部责任。学生签名：年 月 日福建工程学院本科毕业设计(论文)指导教师承诺保证书本人郑重承诺：我已按有关规定对本篇毕

2、业设计(论文)的选题与内容进行了指导和审核，该同学的毕业设计（论文）中未发现弄虚作假、抄袭的现象，本人愿承担指导教师的相关责任。指导教师签名：年 月 日目 录摘要iabstrac.1选题背景32塑料玩具外壳的注塑成型工艺分析32.1塑件分析及设计要求32.2塑件材质分析42.3abs的注塑成型过程及工艺参数62.4预选注塑机72.4.1体积和质量的计算72.4.2初选注射机83 模具结构形式设计-93.1 分型面位置的确定103.2 形腔数目及排布方式的确定113.1浇注系统设计133.1.1主流道的设计143.1.2分流道的设计153.1.3浇口的设计163.1.4冷料井的设计173.5 成

3、型零件的设计173.5.1 成型零件的结构设计173.5.2成型零件的尺寸计算203.6脱模机构的设计233.7排气槽的设计233.8导向与定位机构的设计243.9模具温度调节系统的设计243.10模具材料的选择273.11模架的选择283.11.1 动定模固定板尺寸的确定283.11.2 模具高度尺寸的确定283.11.3 定模板283.11.4 定模座板293.11.5 动模固定板293.11.6 垫块293.11.7 动模座板294模具的校核计算304.1成型零件的强度、刚度校核304.1.1型腔侧壁厚度的计算304.1.2型腔底板厚度的计算304.2注射机参数校核314.2.1最大注射

4、量的校核314.2.2锁模力的校核314.2.3模具安装尺寸的校核315塑料玩具壳体注射模总装图326总结34致 谢 语34参 考 文 献1脚踏玩具承载底座左盖塑件注射成型工艺与模具设计摘要为了得到脚踏玩具承载底座左盖的合理成型工艺和模具结构，作者对脚踏玩具底座左盖塑件进行了模具设计。首先，利用三维建模软件对塑件进行造型，并分析了它的成型参数和结构特点。其次，在优化浇口位置的基础上，设定成型参数和模具结构。对填充模腔过程进行了数值模拟，得到合理的模具设计方案。再次，在对设计方案进行cae分析的基础上，运用注射模具设计的基础理论，完成了脚踏玩具承载底座左盖塑件的模具结构设计。结果表面，运用cad

5、/cae方法，能够得到合理的设计方案，设计出符合实际要求的塑件。关键词：脚踏玩具左盖 注塑成型 模具设计 工艺分析 数值模拟the injection molding process and design of mold for plastic toys left shell with footprint patternabstractaiming to finding out the reasonable injection molding process and designing of mold for the plastic toys shell with footprint patt

6、ern,the author designed the mold of the plastic toys left shell with footprint pattern.first, with the help of the 3d modeling software,the author made the mold of the plastic product and analysised its molding parameter and structure characteristics.second,basing on the optimization of the casting

7、gate,the author set up the molding parameter and molding structure and simulated the process of filling the cavities in order to get the reasonable design scheme.finnaly,in the use of cae analysis and the injection molding design knowledge,the author finished the injection molding design of the plas

8、tic toys shell with footprint pattern.the result shows that reasonable design can be found out by the use of the cad/cae methods.key words: left shell of the plastic toy with footprint pattern the injection molding design of mold process analysis digital simulation1 选题背景随着塑料材料研究的不断深入和塑料应用的日趋广泛，在现代工业

9、和日用产品中所用到的一些传统金属件，也越来越多地采用塑料来制造。小型塑料玩具是整个塑料玩具产业的重要组成部分，其在市场上的占有额也在逐年增加。而在所有的小型塑料玩具中，脚踏型玩具尤为多见，是深受广大消费者亲睐的儿童玩具。用于制造对应玩具的模具设计显得尤其重要。由于小型塑料脚踏玩具使用者多为少年儿童，对其外观吸引性和使用安全性的考虑显得比较突出。而在设计制造对应模具时，玩具的成型工艺分析和相应的cae分析以及浇注系统的设计是重点所在。通过设计脚踏玩具承载底座左盖塑件的注射模具，并运用cae方法对其进行分析，进而优化其设计方案，对于整个小型塑料玩具模具的设计具有重要的参考意义，其合理的制造方法值得

10、我们去研究。2 塑料玩具外壳的注塑成型工艺分析2.1 塑件分析及设计要求通过pro/e来建立塑件3d模型，造型重点是保证塑件形状和尺寸精度，本次设计的塑料玩具外壳造型内部结构比较复杂，通孔、筋较多。绘制立体图时主要通过拉伸和旋转的方式。将3d图转换为二维工程图再用autocad进行修改和尺寸标注。图2-1和图2-2所示分别为玩具壳体的pro/e三维图和cad二维图。图2-1 塑料玩具壳体pro/e三维示意图图2-2 塑料玩具壳体cad示意图如图2所示，考虑到塑件的使用者多为少年儿童，该塑件有以下特点：在外缘轮廓采用圆弧圆角过渡；内腔为内凹结构，中部布有筋。其外型尺寸为122mm50mm25mm

11、，平均壁厚1.8mm，与另外一半结合部分有厚0.8mm的突起。玩具使用环境不定，要求其具有一定的强度、刚度和耐腐蚀性，精度要求中等，塑件外表面为光滑,无熔接痕及推出痕迹，内表面为抛光面。因此该塑件采用丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物（abs）注射而成。2.2 塑件材质分析2.2.1 丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物（abs）1 使用性能 综合性能好，冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电气性能良好；易于成型和机械加工，其表面可镀铬，适合制作一般机械零件、减摩零件、传动零件和建构零件。2 成型性能1） 无定型塑料。其品种很多，各品种的机械性能及成型特性也各有差异，应按品种来确定成型方法及成型条件

12、。2） 吸湿性强。含水量应小于0.3%（质量），必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。3） 流动性中等。溢边料0.04mm左右。4） 模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推出力过大或机械加工时塑件表面呈现白色痕迹。2.2.2 abs的主要性能指标 其性能指标如表2-1所示密度/gcm-31.02-1.08 屈服强度/mpa 50比体积/cm3g-1 0.86-0.98 拉伸强度/mpa 38 吸水率（%） 0.2-0.4 拉伸弹性模量/mpa 1400 熔点/c 130-160 抗弯强度/mpa 80 计算收缩率（%） 0.4-0.7 抗压强度/mpa 53比热容

13、/j（kgc）-1 1470弯曲弹性模量/mpa 1400 表2-1 abs的性能指标3各主要项精度1）表面粗糙度由塑件的表面粗糙度是决定塑件表面质量的主要因素。塑件表面粗糙度主要与模具型腔表面的粗糙度有关，透明塑件要求型腔与型芯的表面粗糙度相同。由塑件外观可知，塑件的内、外表面要求较高，因此其表面粗糙度取ra0.4mm。一般情况下，模具粗糙度数值要比塑件低12个等级，故取型腔、型芯表面粗糙度为ra0.2um。2）尺寸精度按（gb/t 14486-93）标准，塑件尺寸公差的代号为mt,公差等级分为7级，其中塑料件尺寸精度分为8级。本塑件所用材料为abs,由此查塑料模具设计手册可知，本塑件宜选用

14、mt3级精度。零件具体尺寸及其公差值可详见零件图。塑件尺寸精度于模具的制造精度密切相关，尤以小型精密塑件为甚。从模具制造精度对塑件精度的影响可知，模具制造允许误差和塑件尺寸公差之间具有对应的关系，由塑件零件图可得，模具精度等级为it6。3）脱模斜度该塑件采用的塑料是abs，而abs的成型收缩率较小（0.5%0.8%），而且塑件较复杂，对型芯的包紧面积也较大，所以应取较大的脱模斜度。为保证壁厚的均匀一致，因此取塑料件的内外表面的脱模斜度一致。再由零件设计图纸要求可知1。4） 壁厚由图纸可知，该塑件有许多中不同的壁厚，壁厚不均匀，这就造成塑料熔体的充模速率和冷却收缩不均匀，并由此产生许多质量问题。

15、如凹陷、真空包、翘曲、甚至开裂。为防止此类现象出现，这就要求防止出现突变与截面厚薄悬殊的设计，故在壁厚不同处采取过渡设计，例如：采用圆弧过渡等措施。2.3 abs的注塑成型过程及工艺参数2.3.1 注射成型过程1）成型前的准备。对abs的色泽、粒度和均匀度等进行检验，由于abs吸水性较大，成型前应进行充分的干燥。2） 注射过程。塑件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为充模、压实、倒流和冷却五个阶段。3） 塑件的后处理。处理的介质为空气和水，处理温度为6075c，处理时间为16-20s。2.3.2 注射工艺参数1） 注射机：螺杆式，螺杆转数为

16、 30r/min。2） 料筒温度（c）：后段 150-170； 中段 165-180； 前段 180-200。3） 喷嘴温度（c）：170-180。4） 模具温度（c）： 50-80。 5） 注射压力（mpa）：60-100。6） 成型时间（s）：30（注射时间取1.6s，冷却时间20.4s，辅助时间8s）。2.3.3 moldflow模拟分析首先，在pro/e中先将塑件三维模型转换为stl格式文件，再将该stl文件导入moldflow软件中，选择网格划分类型（fusion）和产品设计尺寸单位（millimeters）。根据moldflow软件对有限元网格的要求，对塑件进网格划分和网格修补，最

17、终得到较为完善的有限元网格参数9。然后，对有限元网格修改过后较长为完善的制件，选择材料外，并采用系统缺省的成型条件进行最佳浇口位置分析。最佳浇口位置分析结果以图象的形式给出最佳浇口位置所在的区域，结果显示中，蓝色的区域为最佳浇口位置区域，浇口设在该区域可保证注塑过程的熔体流动的平衡性。如图2-2所示，最佳浇口位置区域有好几处，根据塑件的结构，同时考虑塑件在模具中的排布形式，将浇口设置在塑件突起端偏下部，进行模拟分析。作为产品的初步成型分析，其目的是根据最佳浇口位置的分析结果设定浇口位置，分析产品注塑过程中可能出现的问题和质量缺陷。通过上面浇口位置的分析及选择，手动创建浇注系统，然后使用系统缺省

18、的成型条件，对制件进行充填分析，如图2-4所示，制件在1.181s的时间内完成熔体的充填。通过充填分析，也可以得到制件上的熔接痕位置，如图2-4所示，图中黑色线条代表熔接痕。从图中可以看出，该制件的熔接痕数目较少，主要分布在塑件的内表面，对塑件外观无影响。一般情况下，熔接痕部位强度较差，通常可以通过局部加热的方法提高制品发生熔接痕部位的温度，从而保证塑件的整体强度。为了减少熔接痕的数量，在模具设计时可以考虑开设冷料穴，防止低温熔体注入；或开设排气糟，提高排气效果，减少熔体分解9。 图2-3 最佳浇口位置 图2-4 充填时间2.4 预选注塑机2.4.1 体积和质量的计算塑件体积和质量可以通过手动

19、计算或是采用一些辅助软件。本塑通过使用pro/e软件自动计算出所画图形的体积和质量，质量属性如图2-6所示。塑件的体积：v塑= 3.06104mm3 = 30.6cm3；平均密度：= 1.02kg/ cm31.0210-3 g/ cm3；塑件的质量：m件= 1.0230.6= 31.21g；取v凝料= 0.5 v塑 则v总 = v塑（1+0.5） 8 =30.6 1.58 =367.2 cm3；浇注系统的体积：v浇7.88103 mm3故总的注射体积：v总1.773105mm3+7.88103 mm3185.18103mm3总的注射质量：m总185.181.45g268.511g图2-5 质量

20、属性2.4.2 初选注射机abs材料流动性较好，会发生流延和倒流现象，为了避免这种现象的发生，应选用自锁式喷嘴。根据：v（nv1+v2）/k367.2/0.8 cm3459 cm3式中：n型腔数目； v1单个塑件的体积，cm3； v2浇注系统凝料的体积，cm3； v注射机最大注射量，cm3； k注射机最大注射量的利用系数，可取0.70.9；此处取0.8。根据塑件和浇注系统体积或质量的总和，初选注射机型号为sz-500/200，其参数如表2-2所示：理论注射量/cm 500螺杆直径/mm55注射压力/mpa150注射速度/gs-1173塑化能力/kgh-1110锁模力/kn2000最大成型面积/

21、cm2500模板最大行程/mm500模具厚度/mm280-500定位孔直径/mm160喷嘴球半径sr/mm30定位孔深度/mm25顶出行程/mm90顶出力/kn53锁模方式液压、机械注射机类型螺杆式机器质量/t8外形尺寸/m5.6x1.9x2.0表2-2 sz-500/200注射机的参数13 模具结构形式设计3.1 分型面位置的确定如何确定分型面，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

22、，为保证塑件能顺利地从型腔中脱出且便于模具加工，需考虑分型面的先择原则12。分型面的选择原则1） 符合塑件脱模的基本要求，分型面位置应设在塑件脱模方向最大的投影边缘部位，即能使塑件从模具内取出；2） 分型线不影响塑件外观，即分型面应尽量不破坏塑件光滑的外表面；3） 确保塑件留在动模一侧，利于推出且推杆痕迹不显露于外表面；4） 确保塑件质量不受分型面选择的影响；5） 应尽量避免形成侧孔、侧凹，若需要滑块成型，力求滑块结构简单，尽量避免定模滑块；6） 满足模具的锁紧要求，将塑件投影面积大的方向放在定、动模的合模方向上，而将投影面积小的方向作为侧向分型面，分型面是曲面时，应加斜面锁紧；7） 合理安排

23、浇注系统，特别是浇口位置；8） 有利于模具加工。遵循以上选择原则，结合设计实际，可以得到以下两种分型面方案： 图3-1 方案一 图3-2 方案二方案一：将分型面设置在如图3-1方案一所画出的位置，即制件的最大投影面上，有利于浇口位置的设定，且可以简化流道的设计，方便充填。同时，模具设计制造时，单方向占用体积适宜，制造方便，节省成本。注塑成型时有利于保护塑件外观，确保塑件质量。在设计安排浇注系统时比较方便。另外，此方案抽芯机构简单。排气效果较好，方便成型，模具结构较简单，制造较容易。方案二：将分型面设置在如图3-2方案二所画出的位置，不在塑件的最大投影面积处，此方案浇口位置选择比较多，浇口类型也

24、有不同选择，但不利于塑件顺利脱模，不能确定塑件在开模时是否留在动模一侧。 另外，此方案在成型各类孔时需要设置侧抽芯，设计制造都比较麻烦。塑件质量及外观也不易保证。综合考虑以上两种方案的利弊，结合制件结构的具体分析，为简化模具结构，降低生产成本，确定分型面在制件投影面积最大的部位，即选择方案一所示的分型面位置。3.2 形腔数目及排布方式的确定为了使模具与注射机的生产能力生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。常用的方法有两大类：一是按技术参数确定型腔数目；二是按经济性确定型腔数目。因为此产品为大批量生产，单腔模不能满足生产需要，故需选择多腔模。由于3,4级

25、的精密等级就可以满足生产需要。所以要从最经济的条件上考虑一模8腔的排布方式。 3.2.1 注射机相关参数校核1） 注射压力校核。查表4-11可知，abs所需注射压力为80110mpa，这里取p0= 100 mpa，该注射机的公称压力p公= 150 mpa，注射压力安全系数k1= 1.3，则 k1p1=1.3 100 = 130 mpa p公 所以，注射机注射压力合格。2） 锁模力校核 塑件在分型面上的投影面积a塑=75 50 = 3750 mm2 浇注系统在分型面上的投影面积a浇，即流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积，可以根据多型腔模的统计分析确定。a浇是每个塑件在分型面上的投影面积a塑

26、的0.20.5倍，结合本次设计实际，取a浇= 0.3a塑件。 塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积a总为a总 =n(a塑 + a浇)= n(a塑 +0.3a塑)=8 1.3 a塑= 3900mm2 模具型腔内的胀型力f胀为f胀 = a总p模 = 3900 35n=1365kn其中p模是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%-40%，大致范围为2540 mpa。对于粘度大的精度较高的塑料制品应取较大值。abs属于中等粘度塑料及有精度要求的塑件，故取p模 = 35 mpa。查实用注塑模具结构图册表4-2和表4-3得到该注射机的公称锁模力f锁= 2000kn，因为 f胀 f锁所以，注射机锁模力合格

27、。3.1 浇注系统设计注射模具的浇注系统通常由主流道、分流道、浇口、冷料穴和排气槽或溢流槽等部分组成。在注射模具设计中对浇注系统进行合理布局和形式的选择是一个重要的环节。因为它的设计正确与否直接影响着注塑过程中的成型效果和塑件的质量。浇注系统的设计应注意以下原则：（1）浇注系统与塑件一起在分型面上，应有压降、流量和温度分布的均衡布置；（2）尽量缩短流程，以降低压力损失，缩短充模时间；（3）浇口位置的选择，应避免产生湍流和涡流，及喷射和蛇行流动，并有利于排气和补缩；（4）避免高压熔体对型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移。（5）浇注系统凝料脱出方便可靠，易与塑件分离或切除整修容易，且外观无损伤；（

28、6）熔合缝位置必须合理安排，必要时配置冷料井或溢料槽；尽量减少浇注系统的用料量；（7）浇注系统应达到所需精度和粗糙度，其中浇口必须有it8以上精度；（8）排气良好。注射模浇注系统是将注射机料筒中的熔融塑料从喷嘴中高压喷出后，稳定而顺畅地充入并充满型腔的各个部位的通道。它在充模及塑料固化过程中还将注射压力平衡的传递到型腔的各个部位，以获得殷实、完整、质量优良的塑件。注射模的浇注系统通常是有主流道、分流道、浇口、冷料穴、排气槽等部分组成。3.1.1 主流道的设计主流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。通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导

29、入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于其与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。为了有效地传递保压压力，浇注系统主流道及其附近的塑料熔体应该最后固化。为了便于主流道凝料的顺利拔出和塑料熔体的顺利流入，将主流道设置垂直于分型面，且具有26度锥角的圆锥形，表面粗糙度ra0.8m。主流道衬套内壁抛光应沿轴向，若沿圆周进行抛光，产生侧向凹凸面，主流道凝料便难以拔出1。（1）主流道的尺寸大端直径应比分流道深度大1.5mm以上，其锥度2060（取=30）壁粗糙度ra0.

30、8m(取ra=0.4m)；小端直径d一般取36mm（取d=4.5mm），且大于注射机喷嘴直径d约0.51mm；主流道出口端应有圆角，圆角半径取0.33mm(取r=1mm)；主流道的长度由定模座板和定模板厚度确定，一般l不超过60mm。已知所选的注塑机其喷嘴球半径为sr30。为了使主流道与喷嘴能够严密地配合，避免高压塑料熔体溢出，主流道与喷嘴接触处的凹坑的球半径应比喷嘴球半径大12mm。如果主流道与喷嘴接触处的凹坑的球半径比喷嘴球半径大得太多则密封作用不好，太小则主流道凝料无法脱出。故取凹坑球半径为31mm，此处大于喷嘴球半径1mm，符合要求1。1) 主流道衬套的形式主流道衬套的形式如图3-4所

31、示。 图3-4 主流道衬套形式2) 主流道衬套的固定 通过两个螺钉固定在定模板上，浇口套固定段与动模板之间采用过渡配合h7/k6。3) 定位圈的选择定位圈是标准件，外径为100mm，内径70mm。采用内六角螺钉固定形式.由于主流道与注塑机的高温喷嘴反复接触和碰撞，所以设计成独立的主流道衬套，选用优质钢材制作并经热处理提高硬度。主流道与喷嘴接触处做成半球形的凹坑，二者应严密地配合，避免高压塑料熔体溢出，故浇口套材料选用t10a，硬度为5055hrc。3.1.2 分流道的设计分流道的作用是把从主流道流入的熔料平稳地送到各个模腔内。它是主流道与浇口的中间连接部分，起分流和转向的作用，因此要求分流道的

32、压力损失小、热量损失小等。1） 分流道的形状和大小分流道的截面形状通常有圆形、梯形、半圆形和矩形。为了减少流道内的压力损失和热量损失，一般要求分流道的通导截面积最大，而散热的内表面积最小。其中圆形的效率最高，适用于abs材料，故选择分流道的截面积形状为圆形。按推荐值取分流道直径为d=8mm，分流道的长度一般在812mm之间，本次取l=14mm1。2） 分流道的表面粗糙度为了增加分流道与模具接触的外层塑料的流道阻力，以使外层塑料较好地形成绝热层，分流道内表面粗糙度ra并不要求很低，一般取1.6m。分流道与浇口的连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡，以利于塑料熔体的流动和填充，本次取ra=0.8m。3

33、.1.3 浇口的设计浇口是主流道、分流道与型腔的连接部分，即浇注系统的终端。一般这段很短的通道截面积很小，当熔融塑料流在高压下通过浇口时，因为浇口的截面积很小，使料流加速，而由于摩擦作用，又使料流的温度升高，黏度下降，提高了料流的流动性，有利于充满型腔，因此它是浇注系统设计的关键。常用几种浇口的比较：1) 直浇口：直浇口的位置一般设计在制件表面或背面，其特点是塑料从主流道进入模腔，物料流程较短，压力损失小，但由于流道尺寸大，冷却冻结慢，需要较长的保压补缩时间，还容易在进料处产生较大的残余应力，并由此导致制品翘曲变形，同时，浇口凝料留在塑件上，需要进行修正。直浇口适用于单腔模具和大型塑件以及一些

34、高粘度塑料10。2) 点浇口：浇口可自行切段，利于自动化操作，浇口残留痕迹小，但压力损失大，需采用三板模。适用于成型进表观黏度随剪切速率增大而明显降低和延黏度较低的塑料熔体、薄壁塑件。3) 潜伏式浇口：一般设在产品内表面或侧面隐蔽处，凝料可自动脱落，不影响塑件外观，对于强韧性塑料（如pa）或脆性塑料（如ps），潜伏式浇口是不合适的。4) 侧浇口：能方便地调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间，充型速度快，除去浇口方便，浇口痕迹小，缺点是塑件容易形成熔接痕、缩孔、凹陷等缺陷，注射压力损失较大，壳形塑件容易排气不良。根据塑件的结构特点及塑件材料的成型性能要求，综合考虑采用直接浇口的形式，有利于塑料熔体

35、的充填，减少压力损失。选用此种浇口，需特点注意后续处理，开模后应该及时将浇口从塑件上切除，避免因塑料凝固而切除困难。浇口位置主要是根据塑件的几何形状和技术要求，并分析熔体在流道和型腔中的流动形状、填充、补缩及排气等因素后确定。结合塑件的结构特点，再考虑mlodflow的浇口分析结果，将浇口位置设计在塑件的圆柱突出端部（底部外观不作要求），不影响使用要求。3.1.4 冷料井的设计冷料井是用来储藏注射间歇所产生的冷凝料头和最先射入模具浇注系统的温度较低的部分冷料。防止这些冷料进入型腔而影响塑件质量，并使熔体顺利充满型腔。如冷料进入型腔将造成制件上的冷瘢、冷接缝，甚至在进入型腔前冷料头即将浇口堵塞而

36、不能进料。 主流道冷料穴开设在主流道对面的动模板上，冷料穴直径与主流道大端直径相同或略大，深度约为直径的11.5倍，其体积要大于冷料的体积。由于本模具结构没有设计推出机构，故不采用拉料杆，而是在其端部设计成30的锥形冷料穴，以起到拉料的作用。3.5 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，成型零件还要求结构合理，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

37、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。本产品设计结构较复杂，除了型腔和型芯还有螺纹型环。3.5.1 成型零件的结构设计1) 型腔的结构设计凹模是成型塑件外表面的部件，按结构不同可分为整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式、大面积镶嵌组合式、四壁拼合式五种。总体来说，整体式强度、刚度好，但不适用于复杂的型腔。镶嵌式采用组合的模具结构，使复杂的型腔加工相对容易，可避免采用同一材料，可利用拼接间隙排气，但易在塑件表面留下镶嵌块

38、的拼接痕。本模具采用一模八腔的结构形式，型腔较大，考虑到塑件的形状及模具整体结构的特点，因此适合采用整体式型腔。同时型腔分为动、定模两块。塑件外表面有使用和质量要求，因此型腔粗糙度值要求中等，将型腔表面粗糙度值设为ra=1.6m。凸模是成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。通过对塑件的结构分析可知，该塑件的型芯有多个，需要分开单独设计计算。凸模与凹模按照各自要求分别设计好后，将几个部分按照精度要求进行装配。2) 型芯的结构设计当制品内型比较复杂、凸模加工制造难度比较大时，也可以对凸模采用镶拼组合式结构，以便于加工、维修或更换。镶拼组合式结构，可大大改善加工和热处理的工艺

39、性，同时也可以方便在需要的部位开排气糟。该塑件的内腔结构较复杂，内部筋和孔较多，简单的内侧抽芯机构根本无法完成抽芯。目前，塑料的生产最常用的方法为手动模外分型抽芯，虽然已有人采用半自动液压抽芯来生产塑料制件，但同样也无法实现内侧全抽，且半自动抽芯增加了生产成本，对于型芯镶块二次放置也增加了难度，所以半自动生产并不普及。而全自动抽芯的塑料制件模具现在还有待于研发。根据实际生产情况，本模具采用手动模外分型抽芯。塑件的内凹结构复杂，若只是将底部型芯和上部型芯做成整体，同样也无法实现顺畅抽芯，所以这两端的型也应分开制造，开模时分别留在动定模一侧。塑件内表面为抛光面，因此型芯粗糙度值要求较小，型芯表面粗

40、糙度值设为ra=0.8m。3.5.2 成型零件的尺寸计算注塑模成型零件工作尺寸，是指这些零件上直接成型塑件构成的型腔的尺寸。由于塑件在高压和熔融温度下充模成型，并在模具温度下冷却固化，最终在室温下进行尺寸检测和使用。因此，塑料塑件的形状和尺寸精度的获得，必须考虑塑料的成型收缩率等众多因素的影响。成型零件工作尺寸主要有型芯和型腔的径向尺寸，型芯和型腔的深度和高度尺寸，中心距尺寸等。1、 影响工作尺寸的因素 塑件制品公差由模具的制造精度、模具的磨损量和塑件的成型收缩率构成。 （1） 模具制造公差实践证明，模具制造公差可取塑件公差的1/31/6，即z= （1/31/6 ），而且按照成型加工过程中的增

41、减趋向取“+”“”符号。（2） 模具的磨损量 实践证明，对于一般的中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的1/6，即c= 1/6，对于大型塑件则取1/6以下。（3） 塑件的收缩率 塑件成型后的收缩率与多种因素有关，通常按照平均收缩率计算。scp= （smax+smin）/2 另外，由于受注射压力及模具分型面平面度的影响，会导致动模、定模注射时存在着一定的间隙。一般当模具分型面的平面度较高、表面粗糙度值较低时，塑件产生的飞边也小。飞边厚度一般应小于0.020.1mm。 一般情况下，影响成型零件及塑件公差的主要原因是模具制造公差z、模具的磨损量c以及收缩率s这三项。2、成型零件工作尺寸计算方法一般有两

42、种：一种是平均值法，即按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量进行计算；另一种是按极限收缩率、极限制造公差和极限磨损量进行计算。第一种计算方法简便，但不适用于精密塑件的模具设计；后一种计算方法能保证所成型的塑件在规定的公差范围内，但计算比较复杂。模腔工作尺寸的计算成型零件工作尺寸按平均收缩率计算，查阅资料可得，abs的收缩率范围是0.3%-0.8%，按mt5级公差查塑件的尺寸偏差计算公式如下1：（1）凹模（型腔）径向尺寸计算公式：lm= ls(1+scp)- 0+z1）ls = 42mm，= 0.64mm，z = 1/3 = 0.21mm代入公式后计算可得lm= 41.7 mm2）ls = 12

43、2mm，= 1.28mm，z = 1/3 = 0.43mm 代入公式后计算可得lm= 121.7 mm（2）凹模（型腔）深度尺寸计算公式：hm = hs(1+scp)-(+z)0 +z 其中，smin=0.3%，hs= 25mm，z = 1/3 = 0.17mm 代入公式后计算可得 hm = lm= 121.7 mm（3） 凸模（型芯）径向尺寸计算公式：lm= ls(1+smin)+0-z 1）smin = 0.3%，ls = 3.2mm，= 0.24mm，z = 1/3 = 0.8mm 代入公式后计算可得lm= 3.5 mm 2）smin = 0.3%，ls = 4.6mm，= 0.24mm

44、，z = 1/3 = 0.8mm 代入公式后计算可得lm= 4.9 mm 3）smin = 0.3%，ls = 5.2mm，= 0.24mm，z = 1/3 = 0.8mm 代入公式后计算可得lm= 5.5 mm 4）smin = 0.3%，ls = 5.8mm，= 0.24mm，z = 1/3 = 0.8mm 代入公式后计算可得lm= 6.1 mm（4） 凸模（型芯）高度尺寸计算公式：（修模时型芯减短容易）hm=hs(1+scp)+(+z)0-z1）smin = 0.3%，hs = 6.5mm，= 0.28mm，z = 1/3 = 0.09mm 代入公式后计算可得hm= 10.3 mm2）s

45、min = 0.3%，hs = 10mm，= 0.32mm，z = 1/3 = 0.11mm 代入公式后计算可得hm= 10.4 mm（5） 成型中心距尺寸计算公式：lm= ls(1+scp)z1）scp = 0.55%，ls = 12.5mm，z = 1/3 = 0.11mm 代入公式后计算可得lm = 12.60.055 mm2）scp = 0.55%，ls = 30mm，z = 1/3 = 0.19mm 代入公式后计算可得lm = 30.20.09mm 3、 型腔侧壁厚度和底板厚度的确定在塑料注射模的注射过程中，型腔从合模到注射保压过程中将受到高压的冲击力因此模具型腔应该有足够的强度和刚

46、度。总的说来，型腔所承受的力有如下几种：（1）合模时的压应力；（2）注射过程中塑料流动的注射压力；（3）浇口封闭前一瞬间的保压压力；（4）开模时的拉应力。但型腔所承受的力主要是注射压力和保压压力，并在注射过程中总在变化。在这些压力的作用下，当型腔的刚度不足时，往往会产生弹性变形，导致型腔向外膨胀，它将直接影响塑件的质量和尺寸精度，并产生溢料飞边。当塑料冷却收缩时，随着压力的下降，型腔将会弹性回复当型腔的弹性变形恢复量大于塑件壁厚的收缩量时，将压紧塑件，引起塑件顶出困难甚至使塑件留在型腔中，如果型腔强度不足时，会产生塑性变形，即引起型腔的永久变形，特别严重的会使型腔破裂，酿成事故。所以在模具设计

47、时要首先考虑使型腔的壁厚和底板厚度都有足够的强度和刚度，以保证型腔在注射过程中不产生超过规定限度的弹性变形。田此型腔雄厚和底板厚度的计算和选择是十分重要的。在进行型腔刚度和强度的计算时，有几个重要的技术参数：（1）型腔内壁的单位平均压力（2）不产生溢料的值（3）型腔所选用的钢材的许用应力塑料模在注射成型过程中，由于注射成型压力高，型腔内部承受熔融塑料的巨大压力，这就要求型腔要有一定的强度和刚度，如果模具型腔的强度和刚度不足，则会造成模具的变形和断裂。型腔侧壁所受的压力应以型腔内所受最大压力为准。对于大型模具的型腔，由于型腔尺寸较大，常常由于刚度不足而弯曲变形，应按刚度计算；对于小型模具的型腔，

48、型腔常常在弯曲变形之前，其内应力已超过许用应力，应按强度计算。根据制件的尺寸要求,和成型的各个参数的限制，选择动、定模板厚为50mm13。3.6 脱模机构的设计脱模机构的设计应注意以下几条原则：1) 机构运动准确、可靠、灵活，并有足够的刚度、强度来克服脱模阻力；2) 保证塑件不变形或不损坏；3) 保证塑件良好的外观；4) 尽量使塑件留在动模一侧，以便借助注射机的开模力驱动脱模装置，完成脱模。由于结构及外观要求，综合考虑，本模具没有设计脱模机构，而是采用手动脱模。在成型模芯两端设计俩个手柄，并在动模上设计两个锁扣，扣住手柄，使塑开模后留在动模一侧，同时手柄可以起到方便取件的作用。3.7 排气槽的

49、设计该塑件由于采用侧浇口进料，熔体经塑件下方的台阶及中间的肋板充满型腔，顶部有一个型芯，其配合间隙可作为气体的排出的方式，不会在顶部产生憋气的现象。同时，底面的气体会沿着推杆的配合间隙、分型面和型芯与脱模板的间隙向外排出。气穴位置如图3-7所示。图3-7 气穴位置3.8 导向与定位机构的设计注射模的导向机构用于动、定模直接的开合模导向和脱模机构的运动导向。按作用分为模外定位和模内定位。模外定位是通过定位圈使模具的浇口套与注射机喷嘴精确定位；而模内定位机构则通过导柱导套进行合模定位。锥面定位则用于动、定模之间的精密定位。合模导向装置是保证动模和定模合模时正确定位和导向装置。合模导向装置主要有导柱

50、导向装置，其主要零件是导柱和导套1。导向装置的作用主要是起导向、定位和承受一定的侧向压力，导向零件的设计应按设计准则来设计。 导柱和导套已经标准化和系列化了，注射模常用的标准台阶式导柱有带头和带肩的两种，本设计采用带肩导柱，设置在动模一侧，导套也采用标准的。导柱尺寸为d=40，导套外径尺寸d1=55，导套内径d2=400+0.20，导柱导套之间采用间隙配合h7/f614。如图3-16所示。 3.9 模具温度调节系统的设计 在注塑成型过程中，模具的温度直接影响到塑件成型的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具的温度要求也不同。流动性差的塑料如pc，pom等，要求模具温度高，温

51、度过低会影响塑料的流动，增大流动剪切力，使塑件内应力增大，出现冷流痕，银丝，注不满等缺陷。普通的模具通入常温的水进行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具的温度，为了缩短成型周期，还可以把常温的水降低温度后再通入模内，可以提高成型效率。对于高熔点，流动性差的塑料，流动距离长的制件，为了防止填充不足，有时也在水管中通入温水把模具加热。pc推荐的成型温度为280320，模具温度为80110 。温度调节对塑件质量的影响（1）采用较低的模温可以减小塑料制件的成型收缩率；（2）模温均匀，冷却时间短，注射速度快，可以减少塑件的变形；（3）对塑件表面粗糙度影响最大的除型腔表面加工质量外就是模具温度，提高模温能

52、大大改善塑件的表面状态；温度对塑件质量的影响有相互矛盾的地方，设计时要根据材料特性和使用要求偏重于主要要求。对温度调节系统的要求（1）根据塑料的品种确定是对模具采用加热方式还是冷却方式；（2）希望模温均一，塑件各部同时冷却，以提高生产率和提高塑件质量；（3）采用低的模温，快速，大流量通水冷却效果一般比较好；（4）温度调节系统应尽可能做到结构简单，加工容易，成本低廉；从成型温度和使用要求看，需要对该模具进行冷却，以提高生产率。3.9.1 模具冷却系统的设计在塑料注射成型中，模具温度的调节系统直接影响到塑件的质量（如变形、尺寸精度、力学性能、表面质量等）和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求

53、不同，对模具温度的要求也不同，对于大多数要求较低模温（小于80）的塑料,仅设置模具的冷却系统即可。但对于要求模温较高（80120）的塑料（如聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚等）以及大型模具，需设置加热系统。由于本模具生产的塑件材料为abs，其模具温度较低（小于80），所以只需设置模具冷却系统。1、冷却介质abs属于中等黏度材料，其成型温度及模具温度分别为200和5080。所以，模具温度初步选定为50，用常温水对模具进行冷却。2、冷却装置的理论计算（1）单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量w1）塑料制品的体积 v=v主+ v分+ nv塑= 2.711+14.915+8 30.6= 262.4cm32)塑料制品的质量 m= v = 262.4 1.02 = 267.67g = 0.268kg3）塑件壁厚为1.8mm，可以查表4-34得t冷= 7.4s。取注射时间t浇=2.5s，脱模时