毕业设计（论文）剃须刀透明盖模具设计

1、hubei university of education 高等教育自学考试 毕业设计（论文） 题目题目 剃须刀透明盖模具设计 专业班级专业班级 07 级模具设计与制造 学号学号 姓名姓名 指导教师姓名、职称指导教师姓名、职称 所属助学单位所属助学单位 湖北第二师范学院 20112011 年年 2 2 月月 1515 日日 摘摘 要要 毕业设计课题为剃须刀透盖注射模拟及其注射模设计。 首先,设计要求运用 pro/e 软件对塑料制件进行三维造型， 再运用 moldflow 对制件进行注射流动模拟分析，最后在此 基础上展开模具的具体设计。 本模具采用一模两腔布局，通过对制件进行 mpi 流动分 析

2、后确定浇口为点浇口形式，综合注塑容量、锁模力、最 大注塑面积和模内压力等技术参数确定注塑机型号为国产 xs-zy-125 型卧式注射成型机。模具的特点是：滑块在动 模，斜导柱在定模，以保证顺利完成侧向抽芯。 此次毕业设计使我更为系统的掌握了所学的专业知识。 关键词：关键词：注射模拟 三维造型 流动分析 abstract my graduate design is the injection simulation analysis and the design of the injection mold of the warmers coping. at first, this design a

3、cquires us to use pro/e for the three-dimensional modeling of the plastic workpiece. the next task is the injection simulation analysis of the workpiece by using moldflow. then we can determine every details of this design one after another. the mold cavity using a mold of two layouts of parts for m

4、pi flow analysis for the spot side gate after the gate to determine the form of integrated injection molding capacity, clamping force, the largest injection-mold pressure area and the technical parameters, such as injection molding machine model to determine horizontal injection molding xs-zy-125mad

5、e. the characteristics of the mold are that slipper is in moving mold and cam finger is in setting template, which can ensure the core-pulling accomplished very well. this graduate design makes me master the professional knowledge more systematically. keywords: injection simulation three-dimensional

6、 modelling flow analyse 目目 录录 0、绪论 1 1、设计的内容、目的和意义 .3 1.1 本课题设计内容 .3 1.2 本课题设计的要求 .3 1.3 本课题设计目的和意义 .3 2、塑料成形条件和成形特性 .4 2.1 塑料成形条件.4 2.2 成形特性.4 2.3 无定形料.5 2.4 吸湿性.5 2.5 模具设计时要注意的要素.5 3、流动模拟分析 .6 3.1 最佳浇口位置.6 3.2 流动分析.6 4塑件的结构分析及设计方案 .11 4.1 塑件的结构分析 .11 4.2 精度和表面粗糙度.11 4.2.1 塑件的尺寸精度.11 4.2.2 塑件表面粗糙度的

7、确定.12 4.3 模具结构的总体方案拟定.12 4.3.1 模具类型的选择.12 4.3.2 分型面设计.12 4.3.4 型腔数量的确定.13 4.3.5 模具结构形式的确定.13 4.3.6 模具结构的总体方案的比较.13 4.3.7 比较结果.14 5设备的型号及选择 .15 5.1 注射成型工艺 .15 5.2 注射机概述 .15 5.3 注射机的选用.15 5.3.1 注射机类型的选择.15 5.3.2 注射机型号的确定.15 5.4 注射机有关参数的校核.17 5.4.1 按注射机的最大注射量校核型腔数量.17 5.4.2 注射压力的校核.17 5.4.3 锁模力的校核.17 5

8、.4.4 注射机安装模具部分相关尺寸的校核.18 6、浇注系统的设计 .19 6.1 浇注系统的作用 .19 6.2 确定浇注系统的设计原则.20 6.3 流道的设计.20 6.3.1 塑件大小及形状.20 6.3.2 模具成型体的型腔数.20 6.3.3 制件的外观.20 6.3.4 成型效率.20 6.4 主流道的设计要点.21 6.5 主流道的设计.21 6.6 浇口设计 .23 6.7 排气系统的设计 .24 7 成型零部件的结构设计与计算 .25 7.1 成型零件的结构设计.25 7.1.1 凹模.25 7.1.2 凸模和型芯.25 7.2 成型零件的工作尺寸计算 .26 7.2.1

9、 凹模和型芯的尺寸计算.26 7.2.2 型腔侧壁厚度和底板厚度的计算.27 7.3 合模导向定位结构.28 7.3.1 导柱的布置.28 7.3.2 导套设计.29 8、凹模型腔的强度效核 .30 9、模架的确定 .31 9.1 标准模架的选用.31 9.2 模架的尺寸确定.31 10抽芯机构及其设计要点 .32 10.1 抽芯机构.32 10.1.1 抽拔距 s.33 10.1.2 抽拔力.33 10.1.3 有效开模行程.34 10.2 斜导柱的设计.34 10.2.1 斜导柱的组合形式.34 10.2.2 斜导柱的材料及配合.34 10.2.3 斜导柱的安装角度.34 10.2.4 斜

10、导柱直径计算.34 10.2.5 斜导柱的长度.35 10.3 滑块及导滑槽的设计.35 10.3.1 滑块的设计.35 10.3.2 导滑槽的设计.36 11、脱模机构的设计 .37 11.1 脱模机构的设计要点.37 11.1.1 脱模机构的原理.37 11.1.2 保证塑件不损坏变形.37 11.1.3 顶出机构简单可靠.37 11.1.4 保证良好的外观.37 11.2 脱模力的计算.38 11.3 顶杆的布置 .38 11.4 顶杆与顶杆孔的配合及固定 .39 11.4.1 顶杆与顶杆孔的配合.39 11.4.2 顶杆的固定.39 12、温度调节系统（冷却系统） .40 13塑料模具

11、钢的选用及热处理 .42 13.1 塑料模具用钢的必要条件.42 13.2 模具设计考虑的因素.42 13.3 模具钢的选定 .43 结 论 .44 致 谢 .45 参考文献 .45 绪论绪论 塑料是以树脂为主要成分的高分之有机聚合物，简称高聚物，一般相对分子质量都大 于 1 万，有的甚至可达百万级。在一定的温度和压力下具有可塑性，可以利用模具成型为 一定几何形状和尺寸的塑料制件。塑料的其余成分包括有增塑剂，稳定剂，增强剂，固化 剂，填料及其他配合剂。 注射成型也称为注射模塑或注塑，是热塑性塑料的一种重要成型方法。迄今为止，除 氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以采用此成型方法；它的特点是生产

12、周期短、生产 效率高、易自动化，因此广泛应用于塑料制品的生产1。目前，注射成型总的发展趋势是 向精密、节能、自动化、薄壁化和微型化发展。当今世界注射模具的基本格局是以日、美 及欧洲各工业化国家作为世界模具技术的领头羊，占据了世界注射模具市场的半壁江山， 他们拥有现代的设计方法和先进的模具制造设备，特别是近几年来这些国家把 cad/cam/cae 系统作为模具工业发展的臂翼，其发展的趋势如日中天 2。 塑料工业是一门新兴的工业，随着石油工业的发展应运而生的。塑料工业的发展大致 分为以下几个阶段。 （1） 初级阶段：30 年代以前，科学家研究成了酚醛塑脂，硝酸纤维素及醋酸纤维素 的塑料，它们的工业

13、特征仅是间歇法，小批量生产。 （2）发展阶段：30 年代，低密度聚乙烯，聚苯乙烯，和聚酰胺的热塑性塑料相继 工业化，奠定了塑料工业的发展基础，为其进一步发展开辟了道路。 （3）飞跃发展段：50 年代中期到 60 年代末，石油工业的高速发展为塑料工业提供 了丰富而廉价的原料。这一阶段，塑料的产量和品种不断增加，成型加工技 术更趋完善。 （4）稳定增长阶段：这一阶段塑料产量下降，塑料工业的特点是通过共聚，交聚， 共混，复合，增强，填充和发泡等方法来改进塑料的性能。提高产品质量。 塑料工业向着生产工艺自动化，连续化，产品系列化，以及塑料发展的新领 域。 1 1、设计的内容、目的和意义、设计的内容、目

14、的和意义 1.1 本课题设计内容 本次设计题目为剃须刀透盖注射模拟及注射模设计，本课题来源于广州名士须刀有限 公司。该零件的总体形状为圆形，带有螺纹，结构比较简单，表面光滑。所用原料为 abs。根据塑件的结构特点进行模具方案论证，并进行模具总体装配图的设计，主要成型零 件的设计与计算，并完成装配图和零件图的绘制。 1.2 本课题设计的要求 (1)产品为大批量生产，模具寿命为 50 万次，生产实现自动化。 (2)模具结构合理，装配图及零件图表达正确，标注完整。 (3)能够应用工程软件进行三维造型。 (4)翻译一篇不少于 15000 个英文字符的英文资料，语句通顺，翻译准确。 1.3 本课题设计目

15、的和意义 进一步加深注塑模具设计知识的认识，掌握塑料模具设计的方法和步骤，具备塑料模 具设计的基本技能和运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。了解塑料注射 模具行业在国内外发展状况。在学习了课本知识的基础上达到理论与实际相结合的升华， 提高自己的独立动手能力。 脆化温度为-27，使用温度范围为-40100，而且 abs 的耐候性也差，紫外线作用下 容易氧化降解，从而会导致制件变硬变脆。 2.3 无定形料 其品种牌号很多，各品种的机电性能及成形特性也各有差异，应按品种确定成形方法 及成形条件。 2.4 吸湿性 吸湿性强,含水量应小于 0.3%，必须充分干燥,要求表面光泽的塑件应要求长时

16、间预热 干燥。 2.5 模具设计时要注意的要素 (1)浇注系统对料流阻力小。 (2)进料口处处外观不良。 (3)容易产生熔接痕。 (4)应该注意选择进料口位置、形式。 (5)顶出力过大时或机械加工时，塑件外表面易呈现“白色”痕迹（但在热 水中加热可以消失） ，脱模斜度宜取 2以上。 2、塑料成形条件和成形特性 2.1 塑料成形条件 表 2-1 塑料成形条件6 序号序号项目项目条件条件 1塑料名称丙烯烃丁二烯苯乙烯共聚物 2缩写abs 3注塑成形机类型螺杆式 4密度（g/cm3）1.031.07 5计算收缩率（%）0.30.8 温度（0c）8085 6预热 时间（h）23 后段150170 中段

17、1651808 料桶温度 （0c） 前段1801200 11喷嘴温度（0c）170180 12模具温度（0c）50 80 13注射压力(mpa)60100 注射时间2090 高压时间05 冷却时间20120 14 15 16 17 成型时间(s) 总时间50220 18螺杆转速（r/min）30 19适用注射机类型螺杆、柱塞式均可 方法红外线灯、烘箱 温度 （0c） 70 20后处理 时间（h）24 2.2 成形特性 abs 是由丙烯青、丁二烯、苯乙烯共聚而成的聚合物，因此 abs 具有良好的成型性和综 合力学性能。它无毒、无味，易燃烧、无自熄性。abs 具有较高的抗冲击强度，且在低温 下迅速

18、下降；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。abs 有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，且易着色。abs 几乎不受酸、 碱、盐及水和无机化合物的影响，溶于酮、醛、酯、氯代烃中，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 塑料表面不可接触受冰醋酸、植物油等化学物品， 否则会引起应力开裂。此外，abs 热稳定性差，热变形温度为 93， 脆化温度为-27，使用温度范围为-40100，而且 abs 的耐候性也差，紫外线作用下 容易氧化降解，从而会导致制件变硬变脆。 2.3 无定形料 其品种牌号很多，各品种的机电性能及成形特性也各有差异，

19、应按品种确定成形方法 及成形条件。 2.4 吸湿性 吸湿性强,含水量应小于 0.3%，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。 2.5 模具设计时要注意的要素 (1)浇注系统对料流阻力小。 (2)进料口处处外观不良。 (3)容易产生熔接痕。 (4)应该注意选择进料口位置、形式。 (5)顶出力过大时或机械加工时，塑件外表面易呈现“白色”痕迹（但在热 水中加热可以消失） ，脱模斜度宜取 2以上。 3 3、流动模拟分析、流动模拟分析 3.1 最佳浇口位置 上图中所显示的蓝色区域为最佳浇口位置，设计中参照此分析结果，结合模具结构确定浇 口位置。 3.2 流动分析 airair trap

20、straps 气穴应当位于分形面或者筋骨末端，这样才容易从模腔间隙中排出，否则就要通过修改浇 口位置、改变制件区域壁厚或者修改制件设计等方法改变困气的位置，以防止制件出现气 泡、焦痕等相关缺陷。由上图可知本制件气穴位置分布合理。 frozenfrozen layerlayer fractionfraction 冷凝层因子结果对流动分析很重要，它可以决定保压时间的长短。冷凝层越厚则保压时间 越短。 temperaturetemperature atat flowflow frontfront 合理的温度分布应该是均匀的，由上图可知本制件主体部分的温度分布均匀，符合要求。 fillfill tim

21、etime 从填充时间中最容易直观得看出熔体流动是否平衡，从图中可以看出最先和最迟填充得时 间相差 0.5 秒左右，基本可以接受。且在制件长度方向基本同时充满，较为理想。 pressurepressure 压力分析结果显示了填充过程中模腔内的压力分布。 resultsresults summarysummary 44塑件的结构分析及设计方案塑件的结构分析及设计方案 4.1 塑件的结构分析 本设计的制件为剃须刀透盖，结构比较简单，形状对称，制件壁厚为 12mm，表面 粗糙度基本一致。对表面粗糙度要求不高。观察本制件结构,本制件需要有侧抽机构，但其 形状并不特别复杂，且抽拔距适中。制件结构如图：

22、图 4-1 制件 4.2 精度和表面粗糙度 4.2.1 塑件的尺寸精度 影响塑件尺寸精度因素十分复杂，主要有模具的制造精度、制模时由于工艺条件的变 化引起成型收缩率的波动，同时由于磨损等因素会造成模具尺寸的不断变化，活动配合间 隙的变化以及模制件脱模斜度都会影响塑料制件的精度。塑件精度的确定应该合理，在满 足使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。塑件精度过高必然会增加模具的制造成本， 因此是不恰当的。关于塑件的尺寸精度和公差的国家标准 gb/t14486-1993 中 abs 公差等级 的选用如下表 4-1: 表 4-1 塑件公差等级22 公差等级 标注公差尺寸 材料代号材料名称 高精度 一般

23、精 度 未注公 差尺寸 abs丙烯烃丁二烯苯乙烯mt2mt3mt5 综合考虑上述因素、塑件基本尺寸以及模具的制造成本和加工，本设计塑件的尺寸精 度为一般精度 mt3。 4.2.2 塑件表面粗糙度的确定 塑件的表面粗糙度，除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、波纹等疵点外，主要有 模具表面的粗糙度决定，一般塑件的表面粗糙度值比模具表面的粗糙度值低一级。 4.3 模具结构的总体方案拟定 4.3.1 模具类型的选择 塑料成型方法一般分为熔体成型和固相成型两大类。 塑料的成型多是熔体成型，即把塑料加热到熔点以上，使之处于熔融态进行成型加工 的一种方法。属于这种方法的主要有注射成型，压缩成型，压注成型，挤

24、出成型等。 本塑件所用的材料为 abs，属于热塑性材料，其主要的成型方法有注射成型，挤出成 型，吹塑成型等。但是挤出成型适合生产管材、板材、棒材、片材、电线和电缆覆层等， 吹塑成型适合生产中空的薄壁件，所以这两种都不适合于本件的生产，且注射成型的生产 周期短、生产效率高、模具使用寿命长、能大批量地生产形状复杂、尺寸精度高的制件。 综合考虑本塑件该选用注射成型的方法。 4.3.2 分型面设计 选择分型面时应考虑以下原则： 1、分型面应便于塑料制品的脱模； 2、分型面的选择应有利于侧面分型与抽芯； 3、分型面的选择应有利于防止溢料； 4、分型面的选择应保证制品的质量； 5、分型面的选择应有利于排气

25、； 6、分型面的选择应有利于尽量使成； 7、分型面的选择应考虑注射机的技术参数。 不论塑料制品的结构如何，采用何种设计方法都必须首先确定分型面，因为选取不同 分型面就使得模具结构有所不同。因此，模具结构很大程度上取决于分型面的选择，分型 面选择的合理与否将直接影响塑料制品膜塑成型工艺，同时也影响制品质量，注射机参数， 成型零件的加工工艺性等。 根据塑件结构形式，本设计分型面如图 4-2 所示: 图 4-2 4.3.4 型腔数量的确定 与多型腔模相比，一模两腔具有以下优点。 (1) 塑件的形状和尺寸精度始终一致。 (2) 工艺参数易于控制。 (3) 模具结构简单、紧凑，设计制造、维修大为简化。

26、因此，根据以上特点以及制件的结构形状，本设计拟定采用一模两腔的结构。 4.3.5 模具结构形式的确定 （1）方案一 浇口采用点浇口.三板式,一模一腔,靠顶杆顶出制件,而侧抽则采用机动式侧抽,冷却装 置采用直流式冷却水路的形式。 （2）方案二 浇口采用直接浇口.二板式一次分型,一模一腔，靠顶杆推出制件，而侧抽则采用液压 式侧抽。 （3）方案三 浇口采用点浇口。 三板式两次分型, 一模两腔，靠顶杆顶出制件,另外在顶出制件前 应完成对制件的侧抽芯动作。侧抽芯采用斜导柱滑块式侧抽芯机构。在开模时,滑块在斜导 柱作用下移动抽芯,是一种常用结构。结构简单,安全可靠,在开模时, 滑块在斜导柱的作用 下移动作

27、抽芯动作,采用外连结直通式冷却水路的形式。 4.3.6 模具结构的总体方案的比较 由于本制件所设计出的模具结构较为简单,制件投影面积不大，表面质量要求比较高， 所以本套模具采用点浇口形式比直接浇口形式合适,因为与直接浇口相比：点浇口的残余应 力小，可防止塑件破裂、翘曲，变形；型腔内的实际压力小，点浇口去除比较方便，塑件 上残留痕迹小。综上所述，选择点浇口形式。 又由于制件体积比较小，所以模具的模腔设计采用一模两腔。 此外,在设计侧抽芯时,方案中拟定两种抽芯方式：液压式侧抽芯斜导柱滑块式侧抽 芯机构。由于在设计的制件抽拔距不大而且精度要求不是很高,又考虑经济因素，液压式 侧抽芯的成本太高，所以采

28、用液压式不适合本设计；所以本设计采用斜导柱滑块式侧抽芯 机构。 4.3.7 比较结果 由各项比较的比较结果,本设计采用拟定方案中的第三套方案：采用点浇口，三板 式两次分型，侧抽采用斜导柱滑块侧抽。 55设备的型号及选择设备的型号及选择 5.1 注射成型工艺 注射成型工艺是塑料成型的一种最常用的方法。它将粒状或粉状的塑料原料加入到注 射机的料筒中，经过加热到流动状态，在注射机的柱塞或螺杆的推动下，以一定的流速， 通过喷嘴和闭合模具的浇注系统而充满型腔，经过一定的时间的冷却定型，打开模具，从 模内取出成型的塑件。 5.2 注射机概述 注射机按其外形分为立式、卧式、直角式。按塑料在料筒的塑化方式可分

29、为柱塞式注 射机和螺杆式注射机。 5.3 注射机的选用 5.3.1 注射机类型的选择 根据塑料的品种、塑件的结构、成型方法、生产批量，选择卧式螺杆注射机。 5.3.2 注射机型号的确定 注塑机的型号是根据塑件的外形尺寸、质量大小及型腔的数量和排列方式来确定的。 在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下，应对模具所需塑料注射量、注射压力、 塑件在分型面上的投影面积、成型时需用的锁模力、模具厚度、拉杆距离、安装固定尺寸 及开模行程等进行计算，这些参数都与注塑机的有关性能参数密切相关，如果两者不匹配， 则模具无法安装使用。因此，必须对两者之间有关参数进行校核，并通过校核来设计模具 与选择注射机型

30、号。 1、按照预选型腔数来选择注射机： （1）模具所需塑料熔体注射量 21 mnmm 式中-一副模具所需塑料的质量或体积（g/cm3）;m -初步选定的型腔的数量；n -单个塑件的质量或体积（g/cm3) ; 1 m -浇注系统的质量或体积（g/cm3) ; 2 m 首先是个未知值，但是流动性好的普通精度塑件，浇注系统凝料为塑件质量或体 2 m 积的 15%20%。若是流动性不太好或是精密塑件，据统计每个塑件所需浇注系统的质量或 体积是制件的 0.2 倍到 1 倍，当塑料熔体黏度高，塑件越小，壁越薄，型腔越多又作平衡 式布置时，浇注系统的质量或体积甚至还要大。设计中按： gnmm321026

31、. 16 . 1 1 （2）塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算 21 anaa 型 panafm)( 21 式中 塑件及流道凝料在分型面上的投影面积（）a 2 mm 单个塑件在分型面上的投影面积（） 1 a 2 mm 流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积（） 2 a 2 mm 模具所需的锁模力（n） m f 塑料熔体对型腔的平均压力(mpa) 型 p 流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积在模具设计前是未知的。根据多型腔 2 a 模的统计分析，大致是每个塑件在分型面上投影面积的 0.2 倍0.5 倍，因此可用 1 a 0.35n来估算。成型时塑件熔体对型腔的平均压力，其

32、大小一般是注射压力的 1 a 3065，型腔压力见表 51 表 5-1 塑件特点 型 p举例 中等黏度塑件及有 精度要求的塑件 35 abs、pom 等有精度要求的零件，如壳类 等 用 pro/e 分析得，所以， 2 1 74.1384mma 22 21 399.186974.1384135 . 1 mmmmanaa kn6665428.965n351869.399)( 21 型 panafm （3）选择注射机型号 根据上面计算得到的和值来选择注射机，注射机的最大注射量（额定注射量m m f g）和额定锁模力应满足f m g 式中注射系数，无定型材料取 0.85，结晶型材料取 0.75。 由于

33、 abs 属于非结晶型材料，故取，即85 . 0 ；g m g64.37 85 . 0 32 knff m 66 根据以上计算结果，选择注塑机型号为 xs-zy-125。主要工艺参数如下表 5-2： 表表 5-25-2 xs-zy-125 注射机主要工艺参数注射机主要工艺参数9 9 理论注射量/g125移模行程/mm300 螺杆直径/mm42最大模具厚度/mm300 注射压力/mp119最小模具厚度/mm200 锁模力/kn900喷嘴球半径/mm12 拉杆内间距/mm 295185 喷嘴口孔径/mm 4 5.4 注射机有关参数的校核 确定型腔核选择注射机之后，这种注射机是否合适，还要对该机型的

34、其他技术参数进 行校核。 5.4.1 按注射机的最大注射量校核型腔数量 在选取注射机型号后，再根据注射机的性能参数（注射机的塑化速率、最大注射量 及锁模力） 、塑件精度等级（在模具中每增加一个型腔，塑件精度要下降 4%）等来校核型 腔的数量。 以下按注射机的最大注射量来校核型腔数量： 1 2 m mkg n 式中k注射机最大注射量的利用系数，一般取 0.8； g注射机允许的最大注射量（g 或 cm3） 。 4 . 9 10 106 . 01258 . 0 1 2 m mkg n 符合要求。 5.4.2 注射压力的校核 该项工作是校核所选注射机的额定压力能满足塑件成型时所需要的注射力， e p

35、o p 塑件成型时所需要的压力一般由塑料流动性、塑件结构和壁厚以及浇注系统类型等因素所 决定，在生产实践中其值一般为 70mpa150mpa。设计中要求 oe pkp 式中 k 注塑压力安全系数，一般取 k1.1-1.2 取 k1.15, mpapo90 （mpa）119 4 . 10311015 . 1 o pk 符合要求。 5.4.3 锁模力的校核 锁模力是指锁模机构对模具所施加的最大加紧力。当高压的塑料熔体充满型腔时， 会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。因此注射机的锁模力必须大于该模的胀型力，即 型 apkf 0 式中 型腔的平均压力，见表 51； 型 p 锁模力的安全系数，一般取1.1

36、1.2。 0 k 0 k )(9008407002 . 1 0 knapk 型 符合要求。 5.4.4 注射机安装模具部分相关尺寸的校核 不同型号的注射机安装部位的形状和尺寸各不相同，设计模具时应对其相关尺寸加以 校核，以保证模具能顺利安装。需校核的主要内容有喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大 与最小厚度及安装螺钉孔等。 (1)喷嘴尺寸 注射机喷嘴头一般为球面，其球面半径 r 与相接触的模具主流道始端凹球面 半径 r凹r+(12)mm。(详见主流道设计) (2)定位圈尺寸 模具安装在注射机上必须使模具中心线和料筒、喷嘴的中心线相重合，定位圈与注 射机固定模板上的定位孔呈间隙配合（h8/e8） 。

37、定位圈的高度，对小型模具为 8mm10mm，对大型模具为 10mm15mm。此外，对中小型模具一般只在定模座板上设置定 位圈，对大型模具可在定、动模座板上同时设置定位圈。本设计属中小型模具，只在定模 座板上设置定位圈。 （详见定位圈与浇口套设计） (3)模具厚度 模具厚度 hm也称模具闭合高度，必须满足: hminhmhmax 式中 hmin注射机允许的最小闭合高度即动定模之间的最小开合距离（mm） ； hm模具闭合高度（mm） ； hmax注射机允许的最大闭合高度（mm） 。 即 200hm300 参见以下的设计结果, 定模底板的厚度：25mm 定模的厚度：45mm 动模的厚度：50mm 支

38、撑板的高度：40mm 垫块的高度：63mm 动模底板的厚度：25mm mmhm24850634045225 经计算符合要求。 （4）模具长、宽尺寸与注射机拉杆距离的关系 模具安装有两种方式，即从注射机上方直接吊入机内进行安装，或者先吊到侧面再由 侧面推入机内进行安装，为安装方便，应使模具尺寸与注射机拉杆间距离（拉杆中心 距拉杆直径）小于 10mm。 （5）模具与注射机的安装关系 模具的安装固定形式有压板式和螺钉式两种。压杆式安装灵活而被广泛采用，而螺钉 式需模座上的孔和模板上的孔完全吻合，安装比较麻烦，但对于大型模具的安装，这种安 装安全可靠。本设计中采用前种安装方式足以。 （6）开模行程校核

39、 开模行程是指从模具中取出制件所需的最小开合距离，用 h 表示，它必须小于注射机 移动模板的最大行程 s。 即 ：smaxh1+h2+(510) 式中 smax注射机的最大开模行程(mm)； h1塑件脱模所需顶出距离(mm)； h2塑件高度(mm)。 h1+h2+(510)=58+21+(510)=8489mm 经查手册 smax300mm 所以符合要求 由上述可知注塑机符合要求。 6 6、浇注系统的设计、浇注系统的设计 浇注系统是指塑料熔体自注射机的喷嘴射出后到达入模具的型腔以前在模具内所流径 的一段路程的总称,浇注系统分为普通流道的浇注系统和热流道浇注系统两大类。浇注系统 的设计是注射模具

40、设计的一个很重要的环节，它对获得优良的性能和理想外观的塑料之间 以及最佳的成型效率有直接影响，是模具设计工作者十分重视的技术问题。 普通浇注系统 主要是由主流道、分流道、浇口、冷料穴和排气槽或溢流槽等部分组成12. 6.1 浇注系统的作用 （1）将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳的充满型腔各处，同时是型腔里的气体 能及时顺利的排出。 （2）在塑料熔体填充及凝固的过程中，将注射压力有效的传递到型腔的各个部位，以 获得形状完整、内在质量上优良的塑料制件。 6.2 确定浇注系统的设计原则 在设计浇注系统时，首先选择浇口的位置，浇口位置选择恰当与否，将直接关系到塑 件的成型质量及注射过程是否能顺利进

41、行。浇道及浇口位置的选择应遵循以下原则： （1）设计浇注系统时，流道应尽量减少弯折，表面粗糙度为。mmra6 . 18 . 0 （2）应考虑到模具是一模一腔还是一模多腔，浇注系统应按型腔布局设计，尽量与模具中 心线对称。 （3）单型腔塑件投影面积较大时，在设计浇注系统时，应避免在模具的单面开设浇口，不 然会造成注射时模具受力不均。 （4）设计浇注系统时，应考虑去除浇口方便，修正浇口时在塑件上不留痕迹。 （5）一模多腔时，应防止将大小悬殊的塑件放在同一副模具中。 （6）在设计浇口时，避免塑料熔体直接冲击小直径型芯及嵌件，以免发生弯曲、折断或移 位。 （7）在满足成型排气良好的前提下，要选取最短的

42、流程。这样可缩短冷却时间。 （8）能顺利地引导塑料熔体填充各个部位，并在填充过程中不致产生塑料熔体涡流、紊流 现象，使型腔内地气体顺利排出模外。 （9）在成批生产塑件时，在保证产品质量的前提下，要缩短冷却时间及成型周期。 （10）若是主流道型浇口，因主流道处有收缩现象，若塑件在这个部位要求精度较高时， 主流道应留有加工余量或修正余量。 （11）浇口的位置应保证塑料熔体顺利流入型腔，即对着型腔中宽敞、厚壁部位。 （12）尽量避免使塑件产生熔接痕，或使其熔接痕产生在塑件不重要的部位。 6.3 流道的设计 6.3.1 塑件大小及形状 根据塑件大小,形状壁厚,技术要求等因素,结合选择分型面同时考虑设置

43、浇注系统的形 式,进料口数量及位置,保证正常成形,还应注意防止流料直接冲击嵌件及型态或型态受力不 均以及应充分估计可能产生的质量弊病和部位等问题.从而采取相应的措施或留有修整得当 的余地。 6.3.2 模具成型体的型腔数 设计浇注系统还应考虑到模具型腔的布置，考虑到生产效率和生产成本，模具型腔选 择一模一腔好还是一模多腔,本设计的是一模两腔， 浇注系统需按型腔布置根据一模两腔 的布局设计。 6.3.3 制件的外观 设计浇注系统时应考虑到去除毛刺,修整进料口方便.同时不影响塑件的外观美观. 以 获得形状完整，内外在质量上优良的塑料制件。 6.3.4 成型效率 在大量生产时设置浇注系统还应考虑到在

44、保证成形质量前提下尽量缩短流程,减少断 面积以缩短填充及冷却时间,缩短成型周期,同时减少浇注系统损耗的塑料.在浇注间隔时间,喷 嘴端部的冷料必须去除,防止注入型腔影响塑件质量,故设计浇注系统时应考虑储存冷料的 措施。 6.4 主流道的设计要点 （1）为了便于浇注凝料从主流道中取出，主流道采用的圆锥孔。对流动性 42 较差的塑料也可取得稍大一些，但过大则容易引起注射速度缓慢，并容易形成涡流。本设 计中取。 3 （2） 浇口套与塑件注射区直接接触时，其出料端端面直径 d 应尽量选得小些。如果 d 过大，即浇口套与型腔的接触面积增大，模腔内部压力对浇口套的反坐力也将按比例增大， 到一定程度时浇口套则

45、容易从模体中弹出。 （3）浇口套的材料应选用优质钢 t8a，并应进行淬硬处理，为了防止注射机喷嘴不被 碰撞而损坏，浇口套的硬度应低于注射机喷嘴的硬度，锥孔内壁粗糙度 ra 为 0.63m。以 增加内壁的耐磨性，并减小注射中的阻力。圆锥孔大端处应有 12的过渡圆角， 以减小料流在转向时的流动阻力。 （4）浇口套与注射机喷嘴头的接触球面必须吻合。由于注射机喷嘴头是球面，半径 sr 是固定的，所以为使熔融塑料从喷嘴完全进人主流道而不溢出，应使浇口套端面的凹球面 与注射机喷嘴的端凸球面接触良好，一般地其半径 srsr +（0.51）mm，而圆锥孔的小 端直径 d 则应大于喷嘴的内孔直径 d1，即 dd

46、1 +（0.51）mm，端面凹球面深度 l2 取 35 mm。球面与主流道孔应以清角连接，不应有倒拔痕迹，以保证主流道凝料顺利脱模。 （5） 定位环是模体与注射机的定位装置，它保证浇口套与注射机的喷嘴对中定位。定 位环的外径 d1 应与注射机的定位孔间隙配合。其配合间隙为 0.050.15mm，定位环厚度 510mm，即小于注射机定位孔的深度。 （6）浇口套端面应与定模相配合部分的平面高度一致。 （7） 在可能情况下浇口套长度 l 应尽量的短，l 越大其压力损失越大，使物料降温过 大，影响注射成型。主流道尽量不采用分级对接形式。 6.5 主流道的设计 主流道是熔融塑料由注射机喷嘴喷出时最先经过

47、的部位，它与注射机喷嘴在同一轴心 线上。由于主流道与熔融塑料和注射机喷嘴反复接触、碰撞，一般浇口不直接开设在定模 上，为了制造方便，都制成可拆卸的浇口套，用螺钉或迫合形式固定在定模板上。主流道 的基本结构和安装形式如图 51 所示。 1、主流道形状尺寸的确定 流道的形状一般为圆锥形,某小端直径应大于注塑机出口直径的 0.51 左右其锥角一 般要 24,主流道大径和小径尺寸经查阅实用模具设计与制造手册 ，查得主浇道尺 寸： 表 6-1 主流道部分尺寸22 （mm） 符号名称尺寸 d主流道小端直径 注射机喷嘴直径 （0.51） sr主流道球面半径喷嘴球面半径（12） h球面配合高度35 a主流道锥

48、角24 l主流道长度尽量60 d主流道大端直径d2ltg/2 计算主流道尺寸： d=31=4mm sr=15+2=17mm h=4mm a=3 l=29mm d=d+2ltg/27mm 图 62 主流道的结构 2、主流道衬套的形式 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。浇口套都是标准件，只需去买就行了。常用浇口套分为有托浇 口套和无托浇口套两种，本设计中选用的是前者。有托浇口套用于配装定位圈。浇口套的 基本尺寸有20mm，25mm，30mm 等几种。本

49、设计中选用20mm 3、主流道剪切速率的校核 主流道的剪切速率以为宜。根据经验公式 1 -32 s105105 3 n v r 3.3q 式中 剪切速率（） ； 1 s 塑件体积流量（） ； v q 3 cm 主流道平均半径（cm） n r 1 3 3 n v 37.3740 4 7 . 04 . 0 054.743 . 3 r 3.3q s 校核结果符合。 6.6 浇口设计 浇口是主流道、分流道与型腔之间的连接部分，即浇注系统的终端。浇口的位置及其 形状、尺寸的设计正确与否将直接决定着塑件质量、注射效果和注射效率。一般说来，注 射塑件出现的缺陷，如缺料、缩孔、熔接痕、翘曲变形等也往往是由于浇

50、口的设计不当造 成的。 1、浇口的基本作用如下： （1）使熔融塑料以最快的速度进人并充满型腔，并在保压过程中进行补料以弥补由于塑件 收缩而留出的空间。 （2）塑件注射成后，由于浇口的截面积很小，所以它的冷却速度大于塑件的冷却速度，并 能迅速地冷却封闭，防止热料回流。 （3）成型并被顶出的塑件，较容易与浇注系统分离 2、影响浇口设计的因素： 浇口设计包括浇口截面形状及浇口截面尺寸的确定，浇口位置的选择。 影响浇口截面形状及其尺寸的因素，就塑件而言，包括塑件的形状、大小、壁厚、尺寸 精度、外观质量及力学性能等。塑件所用塑料特性对浇口设计的影响因素是塑料成型温度、 流动性、收缩率及有无填充物等。此外

51、，在进行浇口设计时，还应考虑浇口的加工、脱模 及清除浇口的难易程度。 3、浇口形式选用 浇口断面形状有圆形、矩形和又宽又薄的狭缝形。圆形截面浇口常见的有针点浇口、潜 伏式浇口、主流形道浇口。根据前面模具方案的确定，本设计采用的是点浇口。 4、浇口截面尺寸的大小 一般来说，浇口的截面尺寸宜小些，先确定小一些，然后在试模时，根据充模情况再进 行修正。特别是一模多腔时，通过修正可使整个型腔同时均匀充填。 小浇口可以增加塑料熔体流速，并且塑料熔体经过小浇口时产生大量的摩擦热而使塑料 熔体温度升高，其表观黏度下降，有利于充填。另外，由于小浇口的固化较快，不会产生 过量补缩而降低塑件的内应力，同时可以缩短

52、注射成型周期，便于浇口得去除。 但有的塑件浇口不宜过小，如一些厚壁塑件，在注射过程中必须进行两次以上的补压， 才能满足塑件的要求，浇口过小会造成浇口处过早固化，使补料困难而造成塑件缺陷。 由经验公式得 mmankd76 . 1 10994.103291 . 0 6 . 0 424 式中 d点浇口直径（mm） ； n材料系数取 0.6； k塑件壁厚函数，t 为塑件壁厚；291 . 0 206 . 0 tk a塑件表面积（） 。 2 mm 浇口先取 1，在试模时根据填充情况再进行调整。 5、浇口剪切速率的校核 由点浇口的经验公式得 14 33 106 . 7 05 . 0 7 . 7444 s r

53、 q 式中 剪切速率（） ； 1 s q塑件体积（） ； 3 cm r点浇口半径（cm） ，剪切速率校核符合。 1 -54 s1010为 6、浇口位置的选择 模具设计时，浇口位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无 论采用何种浇口，在开设位置对塑件成型性能及质量影响最大，因此合理选择浇口位置是 提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要塑件具有良好的性能 与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择。 根据 moldflow 中最佳浇口位置分析，可以选择浇口位置在最佳区域内。 6.7 排气系统的设计 当塑料熔体充填型腔时，必需顺序地排出型腔及浇注系统内的空气及塑料

54、受热而产生 的气体。如果气体不能被顺利地排出，塑件会由于充填不足而出现气泡、接缝或表面轮廓 不清等缺点；甚至因气体受压而产生高温，使塑料焦化。 由于塑件属于中小型制件，且模具为单型腔模具，所以本设计采用利用配合间隙排气 的方法，即利用分型面之间、推出机构与模板之间及活动型芯与模板之间的配合间隙进行 排气。间隙值为 0.03mm0.05mm。 7 7 成型零部件的结构设计与计算成型零部件的结构设计与计算 模具中确定塑件几何形状和尺寸精度的零件称为成型零件。成型零件包括凹模、型芯、 镶件、成型杆和成型环等。成型过程中成型零件受到塑料熔体的高压作用，流料的冲刷， 脱模时与塑件间发生摩擦。因此，成型零

55、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，此外还要求成型零件具有合理的结构和良好的加工工艺性，具有足够的 强度、刚度和表面硬度。 7.1 成型零件的结构设计 7.1.1 凹模 凹模是成型产品外形的主要部件，其结构特点随产品的结构和模具的加工方法而变。 凹模按其结构不同可分为整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式、大面积镶嵌组合式和四壁拼 和式五种。本设计选用整体式凹模。凹模直接在模板上做出，成型的塑件尺寸精度高，没 有拼接痕，外形美观。 7.1.2 凸模和型芯 凸模和型芯是成型塑件的内表面。凸模一般是指成型零件中较大的、主要内形的零件， 因此又称主型芯；型芯一般是指成型塑件中的较小孔

56、或凹槽的零件，又称小型芯。 (1) 主型芯的结构 主型芯按结构可分为整体式和组合式两种，整体式主要用于小型模具上的简单型 芯。一般模具的型芯都采用单独加工，然后镶入模板中。采用一定结构或方式对型芯 进行周向或轴向定位。为了方便加工，形状复杂的型芯大多采用镶拼式组合结构。 本设计采用组合式型芯。 （2）小型芯的结构 小型芯成型塑件上的小孔或槽。小型芯单独制造，然后镶入模板中。 对于异型芯，为了方便加工，常将型芯设计成两段，用凸肩和模板连接。 图 7-1 小型芯的结构 7.2 成型零件的工作尺寸计算 成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接用来构成塑件的尺寸，主要有凹模、型芯的 径向尺寸（包括矩形和异

57、形零件的长和宽） 、型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸、型芯和 型芯之间的中心距尺寸等。任何塑件都有一定的集合形状和尺寸精度的要求，如有配合要 求的尺寸，则精度要求较高。在模具设计时，应根据塑件的尺寸精度等级确定模具成型零 件的工作尺寸及精度等级。影响塑件尺寸精度的因素相当复杂，这些因素应作为确定成型 零件工作尺寸的依据。影响塑件工作尺寸精度的主要因素有如下几个方面。 （1）塑件收缩率所引起的尺寸误差，材料采用最大收缩率 0.8%，最小收缩率 s 0.3%，平均收缩率 0.55%的 abs。 （2）模具成型零件的制造误差。 z （3）模具成型零件的磨损。 c （4）模具安装配合的误差。 j 一般情

58、况下，前三点是影响塑件尺寸精度的主要因素。常用按平均收缩率、平均磨损 量和模具的平均制造公差为基准计算模具成型零件尺寸。 7.2.1 凹模和型芯的尺寸计算 凹模的结构采用整体嵌入式，这样有利于节省贵重金属材料。型芯采用组合式结构， 有利于加工和排气。 型芯采用镶拼式结构，有利于加工和排气。 （如图所示） 本设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均 磨损量来进行计算，已给出这 abs 的成型收缩率为 0.005，模具的制造公差取 z=/3。 型腔型芯工作尺寸的计算 类别塑件尺寸计算公式模具尺寸 型58.250-1.058.2400.33 26.250.64 hm=(

59、hs+hs.scp%-2/3)0+z 26.2600.21型腔板 30.660.44lm=(ls+ls.scp%-3/4)0+z30.6000.15 腔 计 算推 杆 3.50.09lm=(ls+ls.scp%-3/4)0+z 3.4900.06 31.2500.96 31.260-0.32 81.260.24lm=(ls+ls.scp%+3/4)0-z81.250-0.16 主型芯 310.48hm=(hs+hs.scp%+2/3)0-z 310-0.32 20.660.07lm=(ls+ls.scp%+3/4)0-z20.650-0.05 型 芯 计 算 分型芯 160.32hm=(hs+

60、hs.scp%+2/3)0-z 160-0.11 7.2.2,型腔侧壁厚度和底板厚度的计算 1）型腔侧壁厚度的计算 根据圆形整体式型腔的侧壁厚度计算公式： mm 34 *32/*aelaps 式中：s侧壁厚度(mm) p型腔压力(mpa) 90 l侧壁某边的长度(mm) 42 e模具材料的弹性模量(公斤/厘米) 2.1106 a侧壁的全高（mm） a承受塑料压力部分的侧壁高度（mm） 刚度条件，即允许变形量(mm) 0.01 将以上各数代入式得： =55 34 *32/*aelaps 2）底板厚度的计算公式如下： hs0.56(ph4/e)1/3 将各参数代入式中得：hs20mm 型腔的厚度