毕业设计（论文）17″CRT显示器塑料外壳造型设计及后盖注射模设计

1、目录目录摘要ivabstractv第一章 绪论11.1 注塑模具概述11.2 模具cad/cam简介2第二章 塑料性能及其结构工艺性32.1 塑料的基本概念32.1.1 塑料的定义及组成32.1.2 塑料的分类32.1.3 塑料的性能32.2 热塑性塑料成型加工性能42.3 热塑料制品设计原则52.3.1 尺寸，精度及表面精粗糙度52.3.2 脱模斜度52.3.3 壁厚52.3.4 加强筋52.3.5 支承面62.3.6 圆角62.3.7 孔（槽）62.3.8 螺纹62.3.9 嵌件62.4 abs塑料简介72.4.1 使用性能72.4.2 成形特性72.4.3 物理性能与热性能72.4.4

2、力学性能72.4.5 成形条件7第三章 塑件造型与成形零件设计83.1 塑件造型83.1.1 粗坯的造型过程83.1.2 前盖的造型过程93.1.3 后盖造型过程103.1.4 前盖和后盖的装配113.2 成形零件设计133.2.1 型腔生成133.2.2 动模部分设计143.2.3 侧向分型抽芯机构设计15第四章 标准模架与注射机选择164.1 模架的选择164.1.1 模具标准化的意义164.1.2 模架的选用164.1.3 注射模具零件选用184.2 注射机的选择194.2.1 选择注射机194.2.2 工艺参数的校核194.2.3 注射模安装尺寸的校核214.2.4 开模行程的校核21

3、第五章 浇注系统设计225.1 浇注系统设计原则225.2 流道设计225.2.1 主流道设计235.2.2 分流道设计235.2.3 浇口设计245.3 型腔压力估算255.4 排气设计27第六章 冷却系统设计286.1 模温调节的重要性286.1.1 模温对塑件质量的影响286.1.2 模温对生产效率的影响296.2 冷却时间计算306.2.1 影响冷却时间的因素306.2.2 冷却时间的计算316.3 冷却参数计算316.4 冷却回路布置346.4.1 定模冷却回路346.4.2 型芯冷却回路35第七章 脱模机构设计367.1 设计原则及分类367.1.1 设计原则367.1.2 脱模机

4、构分类367.2 脱模阻力计算367.3 脱模机构的形式377.3.1 推件板脱模机构设计要点387.3.2 机构结构形式。387.3.3 开模方式的确定39第八章 模具的装配408.1 装配过程408.1.1 定模子装配408.1.2 动模子装配428.1.3 顶出系统子装配428.1.4 总装448.2 开模过程分析44结束语45参考文献46附录一：设计图纸47附录二：外文翻译原件及翻译稿4861摘要摘要以17crt显示器塑料外壳造型设计及后盖注射模设计为设计的主要任务。采用参数化特征造型cad系统pro/engineer，综合运用其零件设计、装配和模具设计三大模块，首先在零件模块中进行外

5、壳的造型；然后将完成的造型导入模具设计模块，进行型腔生成。由模具设计模块产生的成形零件被再次导入零件模块，期间参考模架选择、浇注系统设计、冷却系统设计以及脱模机构设计的结果，完成成形零件的设计和其他辅助零件的造型。最后，在装配模块中将所有零件装配，完成全套模具设计。关键词：注塑成型 模具设计 pro/engineer cad/camabstractwith 17 crt display plastics case shape design and injection mold design for back shroud for the main mission. adopting param

6、eterized characteristic shaping cad system pro/ engineer, using three of its function module synthetically viz. parts design module, assemble module and mold design module. proceed the shaping of the case in parts design module first. the shape completed is imported into mold design module to create

7、 mold cavity. the forming parts designed by mold design module are imported into the parts design module again. referencing to the outcome of the mold choice, the running system design, cooling system design and pushing system design simultaneity, complete forming parts design and the shape of the o

8、ther assistance parts. finally, all the parts are assembled in assemble module and the whole mold design is completed.keywords：plastic injection molding； mold design； pro/engineer； cad/cam第一章 绪论第一章 绪论1.1 注塑模具概述随着塑料工业的飞速发展和通用塑料与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断地扩大，如：家用电器、仪器仪表、建筑器材、汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所

9、占的比例正迅猛增加。由于在工业产品中，一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属结构件，加上利用工程塑料特有的性质，可以一次成型非常复杂的形状。并且还能设计成卡装结构，成倍地减少整个产品中的各种紧固件，大大地降低了金属材料消耗量和加工及装配工时。因此，近年来工业产品塑料化的趋势不断上升。注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法。该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，制得的塑料制品数量之大是其它成型方法望尘莫及的。由于注塑成型加工不仅产量多，而且适用于多种原料，能够成批、连续地生产，并且具有固定的尺寸，可以实现生产自动化、高速化，因此具有极高的经济效益。作为注塑成型加工的主要工具之一的注塑模具

10、，在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效率等方面水平的高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。与其他机械行业相比，模具制造业主要有以下三个特点：第一，模具不能像其它机械那样可作为基本定型的商品随时都可以在机电市场上买到。这是因为每副模具都是针对特定塑料制品的规格而生产的，由于塑料制品的形状、尺寸各异，差距甚大，其模具结构也是大相径庭，所以模具制造不可能形成批量生产。即模具是单件生产的，其寿命越长，重复加工的可能性越小。因此，模具的制造成本较高。第二，因为注塑模具是为产品中的塑料制品而制定的，作为产品，除质量、价格等因素之外，

11、很重要的一点就是需要尽快地投放市场，所以对于为塑料制品而特殊订制的模具来说，其制造周期一定要短。第三，模具制造是一项技术性很强的工作，其加工过程集中了机械制造中先进技术的部分精华与钳工技术的手工技巧，因此要求模具工人具有较高的文化技术水平。特别是对于企业来说要求培养“全能工人”（即多面手），使其适应多工种的要求，这种技术工人对模具单件生产方式组织均衡生产是非常重要的。综上所述，模具制造业存在成本高，要求制造周期短，技术性强等特点。目前，随着科学技术的不断发展和计算机的应用，这些问题得到了很大的改善。由于有了计算机辅助设计和计算机辅助加工，从根本上改变了模具生产的面貌，可靠地保证了模具所需要的精

12、度与质量。预硬、易切削以及高光亮等新型模具材料的应用，大大方便了加工及热处理。另外，模具标准件和以标准件为基体的特殊定制零件的普及，明显地缩短了模具制造周期。1.2 模具cad/cam简介塑料模的设计、制造水平与塑料制品的质量、成本以及生产周期息息相关。随着塑料工业的迅速发展以及塑料制品在航空、航天、电子、机械、船舶、汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求越来越高，传统的人工设计、单件生产的模具设计与制造方式已无法适应产品及时更新换代和提高质量的要求。计算机辅助设计与制造（cad/cam）技术已成为解决模具设计与制造中这些薄弱环节的最有效的途径。同传统的模具设计与制造方式相比，模具cad/

13、cam技术无论在提高生产率还是减轻劳动强度方面，都具有无可比拟的优越性。第一，模具cad/cam技术可以提高模具的制造水平和质量。以注塑模为例，计算机内进行的流动模拟和冷却分析为设计者的决策提供了更科学更合理的依据，而计算机与设计者的交互作用，又有利于发挥人的经验和直觉分析的能力，使模具设计水平大大提高。同时，计算机的精密控制又使模具的制造精度大幅度提高。第二，模具cad/cam技术可以节省时间，提高生产率。设计过程中的计算、分析和图样绘制的自动化大大缩短了设计时间。cad与cam的一体化可显著缩短从设计到制造的周期。同时由于模具质量的提高，试模和修模的时间明显缩短。第三，模具cad/cam技

14、术可以较大幅度地降低成本。在提高生产率的同时，cad/cam技术的优化设计往往还带来了原材料的节省，生产准备时间缩短，产品更新换代速度加快，产品在市场上竞争能力加强。其结果是产品的成本可以大幅度降低。第四，模具cad/cam技术可使设计人员从繁重的计算和绘图工作中解放出来，不仅减轻了劳动强度，还可使其从事更多的创造性来动。模具cad/cam技术的优越性赋予了它无限的生命力，使其得以迅速发展和广泛应用。本次设计就是运用三维cad造型软件pro/engineer，进行塑件的造型、模具型腔生成以及模具装配仿真，力图充分体现cad/cam技术在模具设计上的各种优势。第二章 塑料性能及其结构工艺性第二章

15、 塑料性能及其结构工艺性2.1 塑料的基本概念2.1.1 塑料的定义及组成塑料是指以高分子合成树脂为主要成份、在一定温度和压力下具有塑性和流动性，可被塑制成一定形状，且在一定条件下保持形状不变的材料。组成：聚合物合成树脂（40100%）辅助材料：增塑剂、填充剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、发泡剂、增强材料。辅助材料作用：改善材料的使用性能与加工性能，节约较贵的树脂材料。2.1.2 塑料的分类塑料共有300余个品种，常用的是40余种。塑料的命名有几种方法。以所使有的合成树脂作为名称来称呼：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂、氧树脂；俗称：电木（酚醛树脂）,有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲脂）,玻璃钢（热固性

16、树脂用玻璃纤维增强）；英文名称：尼龙（聚酰胺）pa 聚乙烯 pe等。塑料的分类：热固性塑料与热塑性塑料（按塑料的分子结构）。1热塑性塑料具有线型分子链成支架型结构。加热变软，冷却固化不可逆2热固性塑料具有网状分子链结构。加热软化，固化后不可逆。通用塑料：指产量大，用途广，价格低廉的一类塑料。如：聚乙烯等。工程塑料：指机械性能高，可替代金属而作工程材料的一类，如abs。特种塑料：隙氧树脂。2.1.3 塑料的性能1质量轻，密度约为0.90.23g/cm3，泡沫塑料0.189g/cm3。2比强度高：是金属材料强度的1/10。玻璃钢强度更高。3化学稳定性好。4电气绝缘性能优良。5绝热性好。6易成型加工

17、性，比金属易。7不足：强度，刚度不如金属，不耐热。100以下热膨胀系数大，易蠕变，易老化。2.2 热塑性塑料成型加工性能1吸湿性吸水的（abs、尼龙、有机中玻璃）懦水的（聚乙烯）含水量大，易起泡，需干燥。2塑料物态玻璃态：一般的塑料状态tg高于室温。高弹态：温度商于tg，高聚物变得像橡胶那样柔软，有弹性。粘流态：沾流化温度以上，高聚物相继出现塑料流动性与粘性液体流动区移，塑料成型加工就在材料的粘流态进引。3流动性塑料在一定温度压力作用下，能够充分满模具型腔各部分的性能，称作流动性。流动性差，注射成型时需较大的压力；流动性太好，容易发生流涎及造成制件溢边。4流变性高聚物在外加作用下产生流动性与变

18、形的性质叫流变性。牛顿型流体与非牛顿型流体。 牛顿流体 ：主要取决于（流变形为）剪切应力，剪切速率和绝对粘度，低分子化合物的液体或溶液流体属于牛顿流体。大多数高聚物熔体在成型过程中表现为非牛顿流体。5结晶性分为无定形塑料与结晶形塑料。结晶形塑料的重要标志是具有熔点，外观不透明。如龙，聚丙烯，聚乙烯。需要较多的熔化热量。无定形塑料：abs。6分子定向（取向）凡用热塑性塑料生产塑件时，只要在生产过程中存在熔体流动，几乎都有聚合物分子定向的问题。热固性和热塑性塑料中各自存在的、细长的纤维状填料（如木粉、短玻纤等），在很大程度上，都会沿流动方向作平行排列，这种排列常称为定向作用。在大多数工业塑料中，须

19、力图消灭这种现象。7收缩性塑件自模腔中取出冷却至室温后，其尺寸发生缩小的这种性能称之为收缩性。收缩形式有线尺寸收缩、方向性收缩、后收缩以及后处理收缩。影响收缩的因素包括塑料品种、塑件特性、模具、成形条件等。2.3 热塑料制品设计原则2.3.1 尺寸，精度及表面精粗糙度1尺寸尺寸主要满足使用要求及安装要求，同时要考虑模具的加工制造，设备的性能，还要考虑塑料的流动性。2精度影响因素很多，有模具制造精度，塑料的成份和工艺条件等。3表面粗糙度由模具的表面粗糙度决定，故一般模具表面粗糙度比制品要低一级，模具表面要进行研磨抛光，透明制品要求模具型腔与型芯的表面粗糙度要一致ra0.2um。塑件上无公差要求的

20、尺寸，一般采用标准中的8级，对孔类尺寸可以标正公差，而轴类各件尺寸可以标负公差。中心距尺寸可以标正负公差，配合部分尺寸要高于非配合部分尺寸。2.3.2 脱模斜度由于塑件在模腔内产生冷却收缩现象，使塑件紧抱模腔中的型芯和型腔中的凸出部分，使塑件取出困难，强行取出会导至塑件表面擦伤，拉毛。为了方便脱模，塑件设计时必须考虑与脱模（及轴芯）方向平行的内、外表面，设计足够的脱模斜度，一般为11.5。一般型芯斜度要比型腔大，型芯长度及型腔深度越大，则斜度越小。2.3.3 壁厚根据塑件使用要求（强度，刚度）和制品结构特点及模具成型工艺的要求而定。壁厚太小，强度及刚度不足，塑料填充困难。壁厚太大，增加冷却时间

21、，降低生产率，产生气泡，缩孔等。要求壁厚尽可能均匀一致，否则由于冷却和固化速度不一样易产生内应力，引起塑件的变形及开裂。2.3.4 加强筋设计原则：1中间加强筋要低于外壁0.5mm以上，使支承面易于平直。2应避免或减小塑料的局部聚积。3筋的排列要顺着塑料在型腔内的流动方向。2.3.5 支承面塑件一般不以整个平面作为支承面，而取而代之以边框，底脚作支承面。2.3.6 圆角要求塑件所有转角处都要以圆角（圆弧）过渡，因尖角容易产生应力集中。塑件有圆角，有利于塑料的流动充模及塑件的顶出，且塑件的外观好，有利于模具的强度及寿命。2.3.7 孔（槽）2.3.7.1 塑件孔的三种成型加工方法：1模型直接模塑

22、出来。2模塑成盲孔再钻孔通。3塑件成型后再钻孔。先模塑出浅孔较好。2.3.7.2 注意事项1模塑通孔要求孔径比（长度与孔径比）要小些，当孔径d1.5mm，由于模芯易弯曲折断，不适于上述模塑型芯的三种方式。2盲孔的深度：h(3-5)d。当d1.5时，h3d。3异形孔（槽）设计 塑件如有侧孔或凹槽，则需要活动块或抽芯机构平行射成原则确定塑件侧孔（槽）是否适合于脱模。热塑性塑料中软而有弹性的，如聚乙烯，聚丙烯，聚甲醛导制品，内孔与外像浅的可强制脱模。2.3.8 螺纹塑件中的螺纹可用模塑成型出来，或切削方法获得通常折装或受力大的，要采用金属螺纹嵌件来成型。2.3.9 嵌件为了增加塑料制品整体或某一部位

23、的强度与刚度，满足使用的要求，常在塑件体内设置金属嵌件。由于装潢或某些特殊需要，塑料制品的表面常有文字图案。1标志2凹凸纹：如把手，旋钮，手轮制品的固边，以增加摩擦力，凹凸纹要做成直纹，以便于脱模。3花纹：凹凸纹，皮革纹，桔皮纹，纹浪纹，点格纹，菱形纹。加工花纹方法：电火花加工，照像化学磨蚀，雕刻冷挤压。2.4 abs塑料简介本次设计的显示器外壳材料为abs塑料，故在此对abs塑料作出简介。全称：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer）。2.4.1 使用性能性能：综合性能较好，冲击韧性、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性、

24、电性能良好；易于成型和机械加工，与372有机玻璃的熔接性良好可作双色成型塑件，且表面可镀铬。用途：适于制作一般机械零件、减摩耐磨零件、传动零件和电信结构零件。2.4.2 成形特性1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。3流动性中等，溢边料0.04mm左右。4.宜取高料温、模温。5模具设计时要注意浇注系统选择进料口位置、形式，顶出力过大或机械加工时表面呈现“白色”痕迹（热水中加热可消失），脱模斜度宜取2以上。2.4.3 物理性能与热性能密度：1.021.

25、16g/cm3吸水率：0.20.4熔点：130160热变形温度：83103（180n/cm3）线膨胀系数：7.0105/比热容：1470j/(kg*k)2.4.4 力学性能屈服强度：50mpa抗拉强度：38mpa断裂伸长率：35拉伸弹性模量：1.8gpa抗弯强度：80mpa弯曲弹性模量：1.4gpa2.4.5 成形条件密度：1.031.07g/cm3计算收缩率：0.30.8预热：8085；23h喷嘴温度：170180模具温度：5080注射压力：60100mpa螺杆转速：30r/min后处理：红外线灯、烘箱；70第三章 塑件造型与成形零件设计第三章 塑件造型与成形零件设计本次设计的任务是17cr

26、t显示器塑料外壳造型设计及后盖注射模设计。拟选用ptc公司的pro/engineer软件进行塑件的三维造型和成形零件的设计。3.1 塑件造型3.1.1 粗坯的造型过程新建part，命名为monitor。建立互相垂直的三个基准平面front、side、base。建立第一个特征：加材料拉伸（绘图平面front，矩形截面宽420，高372，上端距base面220，左右对称于side面，拉伸长度400）。建立屏幕的前缘面：截面圆顶（base面上弧度r4000，side面上弧度r3000）。建立屏幕的骨架：将屏幕造型的骨架先以datum curves描出，描绘出特征线除了有助于了解外形设计外，同时对于减

27、少feature之间的父子关系有所帮助（即可增加特征的“可变性”）。在side上绘制第一条curve（尺寸如图3-1）；产生第二条curve，datumcurveintr.surfs，选择base面及section domed面；绘制第三条curve于base上，其尺寸如图3-2所示；图 3-1 curve1的尺寸图 3-2 curve3的尺寸建立屏幕的右侧面及左侧面：利用curve3以sweep的方式产生右侧面，然后以之作cut，产生右侧面，再以side面作镜像建立左侧面。建立屏幕的背面：绘制曲线于base面，半径r800，两面拉伸剪切。建立屏幕的顶面：将curve1投影到左、右侧面得到cu

28、rve5、curve6，在front面绘制直线分别投影到屏幕的前面和背面得到curve7、curve8，利用此四条curve产生曲面，然后作cut生成顶部曲面。以图层隐藏所有曲线。建立圆角：先在背面建立r20的圆角，再在顶面、底面、左右侧面结合的棱线处建立r10的圆角。至此粗坯的建立过程完成。其三维造型如图3-3所示。图 3-3 粗坯的三维造型图将整个零件切为前后盖：以顶面上最靠近前缘面的棱线拉伸作cut，切除掉后一部分，所得即为前盖的粗坯，保存为monitor_front；反之，切除前一部分，所得即为后盖的粗坯，保存为monitor_back。3.1.2 前盖的造型过程显像管沉台：剪切拉伸（

29、矩形截面长310，宽215，距顶面55，左右对称）；截面圆顶（水平截面弧度r2200，竖直截面弧度r2000）。显像管窗口：剪切放样（两个矩形截面，间距15）。圆角：凹边与前表面（r5）、凹边与凹边（r10）结合处的棱边圆角处理。内腔：抽壳（厚度2）。基准平面用于镜像螺纹孔：基准平面偏距（base面偏距35）。4个螺纹孔：生成凸台，加材料拉伸（马蹄形截面，外圆半径7.5，成形至内表面）；生成孔，剪切拉伸（直径4，深15）；镜像成4个（对称尺寸左右405，上下280）。电源键孔：剪切拉伸（圆截面，直径15，距右侧面80，距底面30，穿过所有）；倒角（1.51）。4个调节按键孔：首先生成基本特征，

30、剪切拉伸（椭圆截面，中心距左侧面80，与电源键孔等高，长轴15，短轴6，穿过所有），倒角（1.51）；然后编组阵列这两个特征（方向向右，间距40，数量4）。用于和后盖装配的沉边：剪切扫描（以前缘边作为扫描路径，沉边宽1，深4）。至此前盖的造型过程完成。其三维造型如图3-4所示。 a) 前视 b) 后视图 3-4 前盖的三维造型图3.1.3 后盖造型过程线路接口、贴标签沉台：剪切拉伸（长250，宽64，深28）圆角：定面、侧面和底面连接处的棱边，线路接口沉台各处棱边圆角处理。线路接口板：剪切放样（两个矩形截面，相距10）内腔：抽壳（厚度2）。线路接口孔：窗口，剪切拉伸（长83，宽35）；4个螺钉

31、安装孔，剪切拉伸（孔径6，对称尺寸左右96，上下20）。基准平面用于镜像螺纹孔：基准平面偏距（base面偏距35）。4个螺纹孔：生成凸台，加材料拉伸（马蹄形截面，外圆半径7.5，成形至内表面）；在外表面生成沉台，剪切拉伸（马蹄形截面，外圆半径5，距前端面20，向后穿过所有）；生成孔，剪切拉伸（直径4，通孔）；镜像成4个（对称尺寸左右405，上下280）。后盖顶部的散热栅：先生成基本特征，剪切拉伸（宽5，长200，弧度r800）。然后向前后两个方向阵列，间隔18，向后阵列5个，长度不变；向前阵列5个，长度递增12。用于和前盖装配的沉边：剪切扫描（以前缘边作为扫描路径，沉边宽1，深4）。至此后盖的

32、造型过程完成。其三维造型如图3-5所示。a) 前视 b) 后视图 3-5 后盖的三维造型图3.1.4 前盖和后盖的装配利用pro/engineer的装配模块将前盖和后盖装配起来。如图3-6所示。图 3-6 显示器外壳装配效果图前盖和后盖的特征树见图3-7和图3-8。 图3-7 前盖特征树 图3-8 后盖特征树3.2 成形零件设计3.2.1 型腔生成成形零件系指构成模具型腔的零件，通常有凹模、型芯、各种成形杆和成形环。现简述利用pro/engineer的模具设计模块生成型腔并分模的过程。1新建manufacturingmold cavity，文件名monitor_back_mold.mfg。2加

33、入参考零件，选取前面生成的后盖零件，按默认基准装配。3建立坯料(monitor_back_wrk.prt。坯料尺寸560630600。4设置收缩率。查塑料模具技术手册（以下简称手册）表1-10，可知abs的收缩率为0.005。5作凹模和凸模的分型面。6作出成形顶部散热栅的滑块分型面。7将坯料分割成凹模（monitor_back_mold_female.prt）、凸模（monitor_back_mold_male.prt）和滑块（monitor_back_mold_slide.prt）三个部分。8定义开模步骤。至此分模完成。特征树见图3-9。图 3-9 型腔生成特征树其三维效果图见图3-10。图

34、 3-10 型腔三维图3.2.2 动模部分设计分割出来的凸模将作为动模部分。考虑到型芯尺寸较大，如果设计成实心的话，既浪费材料又增加重量，故应该将型芯和动模板做成组合式结构，且将型芯内部挖空，同时这一结构也能方便实现型芯的冷却（见第六章）。型芯与动模板以4个m16螺钉连接，2个圆柱销定位。如图3-11。图 3-11 型芯与模板的组合形式3.2.3 侧向分型抽芯机构设计凡是能够获得侧向抽芯或侧向分型以及复位动作的机构，通称为侧向分型抽芯机构。从广义来讲，它也是实现塑件脱模的装置。这类模具脱出塑件的运动有两种情况：一种是开模时首先完成侧向分型或抽芯，然后推出塑件；第二种是侧向分型或抽芯与塑件的推出

35、同步进行。此处抽芯机构设计的目的是成形显示器后盖顶部的散热栅。由于模具型腔大，结构紧凑，用于抽芯机构的空间相对较少，故无法设计较复杂的机构。兼之抽拔距离小（理论上抽拔距为2mm），抽拔力小，故采用较为简单的弹簧抽芯机构。由于散热栅为多孔排列，故将侧芯设计成整体式滑块结构。在整个开模与合模过程中以楔紧块控制滑块的位置。机构如图3-9所示。1滑块 2弹簧杆 3弹簧 4滑杆5挡板 6楔紧块 7定模座板 8定模板图 3-9 弹簧抽芯机构第四章 标准模架与注射机选择第四章 标准模架与注射机选择4.1 模架的选择4.1.1 模具标准化的意义1使设计规范化并使设计人员摆脱大量重复的一般性设计，能专心于创造性

36、劳动，解决模具中的关键技术问题。2改变模具制造行业“大而全，小而全”的生产局面，转为专业化生产。模具标准件和标准模架由专业厂大批量生产和供应，各模具厂主要完成型腔部分的加工和装配。3模具的标准化是采用cad/cam技术的先决条件。4有利于模具技术的国际交流和组织模具出口，打入国际市场；因此，模具标准化对提高模具设计和制造水平，提高模具质量、缩短制模周期、降低成本、节约金属和采用新技术，都具有重要意义。4.1.2 模架的选用塑料注射模模架共有两个国家标准，即gb/t1255690塑料注射模中小型模架及技术条件和gb/t1255590塑料注射模大型模架。两个标准的区别主要在于适用范围，前者的模板尺

37、寸bl560mm900mm，而后者的模板尺寸bl为630mm630mm1250mm2000mm。设计的零件尺寸大小只有560mm630mm，故采用中小型模架。塑料注射模中小型模架的结构型式可按以下特征分类：1按结构特征可分为基本型和派生型。基本型有4种，即a1、a2、a3、a4。派生型有9种，即p1、p2、p3、p4、p5、p6、p7、p8、p9。2按导柱和导套的安装形式可分为正装（代号其z）和反装（代号其f）两种。序号1、2、3为分别采用带头导柱、有肩导柱和有肩定位导柱。3按动、定模座板的尺寸可分为有肩和无肩两种。各种模架的特点及用途见表4-1。经过分析比较，决定采用a3型模架。根据塑件大小

38、，决定采用模板bl为630mm630mm的模架，如图4-1所示，其中a50mm，b50mm，c300mm。标记为a356063010z2 gb/t1255690。表 4-1 各种模架的特点及用途型式型号特点及用途基本型a1型定模采用两块模板，动模采用一块模板，设置推杆推出机构。适用于单分型面注射成形模a2型定模动模均采用两块模板，设置推杆推出机构。用于直流道，采用斜导柱侧抽芯的注射模a3型定模采用两块模板，动模采用一块模板，设置推件板推出机构。适用于薄壁壳体a4型定模和动模均采用两块，设置推件板推出机构。适用范围同a3派生型p1p4型p1p4型由基本型a1a4对应派生而成。结构形式的不同在于去

39、掉了a1a4型定模座板上的固定螺钉，使定模部分增加了一个分型面，成为三板式模具，多用于点浇口。其他特点和用途同a1a4p5型动、定模各由一块模板组合而成。主要适用于直浇道简单整体型腔结构的注射成形模p6p9型p6与p7，p8与p9是对应的结构。p7对应于p6，p9对应于p8，只去掉定模座板的螺钉。p6p9均适用于复杂结构的注射成形模，如定距分型自动脱落浇口的注射模等图 4-1 a3型模架4.1.3 注射模具零件选用gb416984塑料注射模具零件共有11个通用零件，本次设计选用的零件有：gb4169184 推杆。选用的是推杆25315。gb4169284 直导套。选用的是导套4040gb416

40、9484 带头导柱。选用的是导柱4040080gb4169784 推板。选用的是推板35463040和推板35463025gb4169884 模板。选用的是模板56063050各零件的功能见表4-2。表 4-2 各零件的功能零件名称功能及用途推杆为直杆式推杆，可以改制成拉杆或直接用作回程杆。其尺寸系列等效采用iso67511982（e）的推杆直径系列中的部分尺寸推板用于支承推出和复位零件，传递机器推出力，也可用作推杆固定杆推板的宽度是考虑到充分利用模板的有效面积和保证与垫块有一定活动间隙而定的，其尺寸范围为58672mm标准中规定一种宽度有两种或三种厚度可供选择推板两平面要求磨削加工，平行度6

41、级，表面粗糙度为ra0.8um导柱其功能位与导套配合使用，在模具开合时起导向作用，同时可承受一定侧压力，保证制件精度带头导柱分两段，近头段为与模板固定用，采用h7/k6配合，另一段为导向段，采用h7/f7配合 导套带头导套可用在各种场合。导套内孔直径系列与导柱直径相同模板主要用作塑料注射模中的各种板类零件（不包括推板和垫块）。模板的尺寸还考虑到注射机的拉杆空间尺寸和其动、定模板的螺孔成t形槽的分别尺寸4.2 注射机的选择注射模是安装在注射机上使用的工艺装备，因此设计注射模时选择出合适的注射机，方能设计出符合要求的模具。4.2.1 选择注射机模具尺寸大小为560630500，由pro/engin

42、eer软件进行模型分析（model analysis）得浇注件体积为1135cm3，质量g为1.25kg，曲面投影面积为11290cm2，查手册表3-48，选择sz1600/4000，其主要技术参数如表4-3所示。表 4-3 sz-1600/4000注射成型机主要技术参数项目sz1250/4000结构形式理论注射容量（cm3）螺杆直径（mm）注射压力（mpa）注射速率（g/s）塑化能力（kg/h）螺杆转速（r/min）卧1617851554107010150锁模力（kn）拉杆内间距（mm）移模行程（mm）最大模具厚度（mm）最小模具厚度（mm）4000750750750770380模具定位孔直

43、径（mm）喷嘴球半径（mm）200sr20生产厂家上海第一塑料机械厂4.2.2 工艺参数的校核为了使注射成形过程顺利进行，须对以下工艺参数进行校核。4.2.2.1 最大注射量的校核为确保塑件质量，注射模一次成形的塑料重量（塑件和流动凝料重量之和）应在公称注射量的3575范围内，最大可达80，最低不应小于10。既保证塑件质量，又充分发挥设备的能力，选在5080范围内为好。计算注射机公称注射容量，按手册式3104得：式中v注射机的公称注射容量（cm3）；vc注射机理论注射容量（cm3）；注射系数。通常在0.70.9范围内选取。包括塑料密度变化和漏损因素等。此处取0.9。浇注件的体积v为1135cm

44、3。由此得故最大注射量符合要求。4.2.2.2 注射压力的校核所选用的注射机的注射压力必须大于成形塑件所需的注射压力。成形所需注射压力与塑料品种、塑件的形状及尺寸、注射机类型、喷嘴及模具流动的阻力等因素有关。根据经验，abs成形所需注射压力大约为100mpa，小于注射机的注射压力155 mpa，故注射机的注射压力符合要求。4.2.2.3 锁模力的校核高压塑料熔体充满模腔时，会产生使模具沿分型面分开的胀模力，此胀模力等于塑件和流道系统在分型面上的投影面积和型腔压力的乘积。胀模力必须小于注射机额定锁模力。型腔压力可按手册式3-107粗略计算式中pc型腔压力（mpa）；p注射压力（mpa）；k压力损

45、耗系数，取0.3。按手册式3-108校核注射机的额定锁模力：式中t注射机额定锁模力（kn）；a塑件和流道系统在分型面上的投影面积（mm2）；k安全系数，取1.1。故注射机的锁模力符合要求。4.2.3 注射模安装尺寸的校核主要校核的项目有：定位圈尺寸、模具外形尺寸及模具厚度等。4.2.3.1 定位圈尺寸注射机固定模板台面中心有一规定尺寸的孔，称为定位孔，直径为125mm。定位圈与定位孔呈间隙配合，便于模具安装，并使主流道与喷嘴同心。定位圈高度10mm小于定位孔深度11mm。故注射机适合设计的定位圈尺寸。4.2.3.2 模具外形尺寸注射模外形尺寸应小于注射机工作台面的有效尺寸。模具尺寸为630 m

46、m630mm，小于注射机拉杆内间距760mm700mm，故注射机合适设计外形尺寸。4.2.3.3 模具厚度模具厚度为500mm，满足手册式3-110：式中hm所设计的模具厚度（mm）；hmin注射机允许的最小的模具厚度（mm）；hmax注射机允许的最大的模具厚度（mm）。故注射机合适设计的模具厚度。4.2.4 开模行程的校核开模取出塑件所需的开模距离必须小于注射机的最大开模行程。由于采用的是液压机械式锁模机构的注射机，其最大开模行程与模具厚度无关。对于本设计的双分型面注射模具，其开模行程按手册式3112校核：式中s注射机最大开模行程（移动模板台面的距离）（mm）；h1塑件脱模距离（mm）；h2

47、包括流道凝料在内的塑件高度(mm)。故注射机的开模行程足够长。根据以上分析，所选用的sz-1600/4000型注射机，完全符合要求。第五章 浇注系统设计第五章 浇注系统设计浇注系统分为普通流道浇注系统和无流道浇注系统两大类，设计采用普通流道浇注系统。5.1 浇注系统设计原则浇注系统设计是注射模设计的一个重要环节，它对注射成形周期和塑件质量（外观、物理性能、尺寸精度等）都有直接影响。1结合型腔布局考虑，注意以下三点：1）尽可能采用平衡式布置，以便设置平衡式分流道。2）型腔布置和浇口开设部位应该力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象。3）型腔排列尽可能紧凑，以减小模具外形尺寸。2热量及压力损失要

48、小。为此，浇注系统流程尽量短，断面尺寸尽可能大，尽量减少弯折，表面粗糙度要低。3确保均衡进料。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，即分流道尽可能采用平衡式布置。4塑料耗量要少。在满足各型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。5消除冷料。浇注系统应能捕集温度较低的“冷料”，防止其进入型腔，影响塑件质量。6排气良好。浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔各个角落，使型腔的气体能顺利排出。7防止塑件出现缺陷。避免熔体出现充填不足或塑件出现气孔、缩孔、残余应力、翘曲变形或尺寸偏差过大以及塑料流将嵌件冲压位移或变形等各种成型不良现象。8塑件外观质量。根据塑件大小、形状及

49、技术要求，做到去除修整浇口方便浇口痕迹无损塑件的美观和使用。9生产效率。尽可能使塑件不进行和少进行后加工，成形周期短，效率高。10塑料熔体流动特性，充分利用热塑性塑料熔体的假塑性行为。5.2 流道设计流道设计包括主流道、冷料井、和分流道的设计。5.2.1 主流道设计主流道位于模具中心塑料熔体入口处，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，便于塑料熔体按顺序地向前流动，开模时主流道凝料又能顺利地被拔出。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，甚至塑件的内在质量。主流道设计采用浇口套构成。由于选用注射机的型号为sz1600/4000，其喷嘴球半径是sr20，喷嘴口半

50、径是r5，则主流道始端直径d20+0.520.5mm，球面凹坑r2r1+0.53mm，半锥角1.5o，l50mm。主流道内壁粗糙度在ra0.8以下，抛光时沿轴向进行。若沿圆周进行抛光，产生侧向凹凸面后，使主流道凝料难以拔出。5.2.2 分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道。（1）常用的分流道截面形状有圆形、梯形、字形、和六角形等。要减少流道内的压力损失，则希望流道的截面积大、流道的表面积小，以减少传热损失。众所周知，圆形具有最大体积和最小表面积的特点，故圆形截面的效率最高。但由于圆形截面的浇道必须设置在以分型面为界的动、定模板两部分处，对制造工艺要求较高，故选用半圆截面流道。（2）分流道的

51、截面尺寸取决于塑件的成形体积、塑件壁厚、塑件形状、所用塑料的工艺性能、注射速率以及分流道的长度等因素。根据材料为abs的塑件的质量为1.25kg，壁厚为2mm，查手册图3-15，并令其流道效率与圆形截面分流道效率相等求得半圆形截面分流道的截面直径为9mm。（3）分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响。根据所设计的型腔形状均匀分布，决定采用平衡式布置，如图5-1所示。平衡式布置从主流道至各个型腔的分流道，其长度、形状、断面尺寸等都必须对应相等，达到各个型腔的热平衡和塑料流动平衡。因此各个型腔的浇口尺寸可以相同，达到各个型腔同时均衡进料。图 5-1 分流道的布置（4）分流道设计要点。1）分流道

52、对熔体的阻力要小，在首先保证足够的注射压力使塑料熔体顺利充满型腔的前提下，分流道截面积与长度尽量取小值。分流道转折处以圆弧过渡。2）各型腔均衡进料，平衡式布置的分流道能满足这一点。3）表面粗糙度达到ra0.8。4）分流道位置同时开在动、定模板上，合模后形成分流道截面形状。5）分流道与浇口的连接处加工成斜面，并用圆弧过渡，有利于塑料熔体的流动及填充，如图所示。图 5-2 分流道与浇口的连接方式5.2.3 浇口设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短流道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量影响很大。浇口的主要作用：（1）型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流；（2

53、）易于切除浇口凝料；（3）对于多型腔模具，用以平衡进料；对于多浇口单型腔模具，用以控制熔接缝的位置。根据塑件形状，浇口采用圆形截面。5.2.3.1 浇口的形式浇口分为非限制性浇口和限制性浇口两大类。所设计的塑件仅是中型、薄壁塑件，不适合使用非限制性浇口，故采用限制性浇口。限制性浇口形式颇多，比较各种形式，决定采用点浇口。点浇口的特点是：浇口位置限制小。去处浇口后残留痕迹小，不影响塑件外观。开模时浇口可自动拉断，有利于自动化操作。浇口附近由补料造成的应力小。压力损失大，模具必须采用三板式模具结构，导致模具结构复杂，并要采用顺序分模机构。它特别适用于表管粘度随剪切速率增大而明显降低的塑料。本设计采用四个点浇口，圆形截面，浇口长度取2mm，开设在定模板上。这种分布形式的点浇口，可以减少塑件的翘曲变形。5.2.3.2 浇口位置的选择浇口位置与数目对塑件质量的影响极大。选择浇口位置时遵循如下原则：1避免塑件上产生缺陷，克服喷射现象。2有利于塑料熔体流动。3有利于型腔排气。4考虑塑件受力状况。浇口位置不设在塑件承受弯曲载荷或受冲击力的部位。由于塑件浇口附近残余应力大、强度差，一般能承受拉应力，而不能承受弯曲应力和冲击力。5增加熔接痕牢度。塑料熔体在型腔内的汇合处常会形成熔接痕，导致该处强度降低。浇口位置和数量决定着熔接痕的数量及位置，因此正确选择浇口形式、位置及数量十分重