电源插头的注射模具设计

1、摘要电源插头的注射模具设计。 分析塑件工艺性。 塑件工艺分析主要从以下几个 方面进行，塑件使用性能、制件技术要求和生产要求、塑件尺寸精度分析、塑件 表面质量分析、塑件的结构工艺性分析、品种结构特点。再是对注塑机的选择， 包括注射机的初选和注射机有关参数的校核， 最后确定注射机。 通过以上分析后 在对注射模的结构进行设计： 分型面的选择和确定、 型腔数目的确定及型腔的排 列、浇注系统的设计、成型零件结构设计、抽芯机构设计、推出机构的选择、排 气结构设计、冷却系统的设计、 标准模架的选择。 再就对成型零件尺寸进行计算， 确定工艺参数。利用 Slidworks 三维实体设计软件进行产品的总体设计，

2、并运用 Cosmosxpress 分析向导检验制件结构的合理性，以及注射模具结社设计的可行性。并由三位 图直接生成二维图。利用计算机技术，辅助设计产品及绘图，具有精度高，效 率高的特点。综合计算机软件和设计人员的创造性，提高设计质量，加速产品 的设计。关键词：塑料模具 工艺性分析 注塑机 注射模的结构ABSTRACTAppearance shell moulds piece of plastic mould design. Carry out manufacturability analysis on to moulding a piece first. The industrial anal

3、ysis moulding a document carries out the structure characteristic using a function piece , making piece of specification and producing the request , structure manufacturability analysis , breed moulding piece of dimension accuracy analysis , moulding piece of surface quality analysis , moulding a do

4、cument , moulds mainly from several the following aspect. Choice being an injection machine then, school about parameter examines including injecting the machine primary election and injecting machine. Design that by the fact that all above analyses the queen in being in progress to the structure in

5、jecting a model: The mark of type choice soft and floury sum ascertains , type cavity number ascertaining that and type cavity arrangement , systematic design of teem ing , mold ing part physical desig n, take core orga ni zati on outMake use of the Solidworks technique, design the product and paint

6、ing,and use the Cosmosxpressanalysis guide to check the production the accuracy is with high characteristics of efficiency. Synthesize the calculator software with design the personnel 'hisgh, creation, and increase design quantity, accelerate the product 's design.Keywords: Plastic mold man

7、ufacturability analysis injection machine the structure injecting a model目录摘 要 IABSTRACT II第一章 绪 论 11.1 目的及意义 11.2 国内外塑料模具现状 1第二章 塑件的结构设计 . 42.1 塑件工艺性分析 . 42.2 PVC性能分析 42.3 尺寸和精度 62.4 表面光洁度 62.5 脱模斜度 62.6 圆角 62.6 插头制件的质量特性 7第三章 注射机的选择 103.1 注塑机的选择 10第四章 浇注系统设计 154.1 浇注系统 154.2 流道设计 16第五章 注射模零部件的设计 1

8、95.1 分型面的选择 195.2 成型零件设计 19第六章 推出机构 236.1 脱模机构 236.2 侧向分型机构设计 266.3 限位钉 286.4 紧固螺钉 286.5 弹簧 29第七章 模温调节与冷却系统设计 317.1 模具温度 317.2 塑料注射模温度调节 317.3 冷却回路设计 .327.4 冷却水孔的开设原则 337.5 冷却时间计算 337.6 冷却回路布置 36第八章 主要尺寸计算 378.1 成型零件的工作尺寸计算 378.2 圆形盲孔型腔壁厚计算 38结 论 40参考文献 41致 谢 42第一章绪论1.1 目的及意义毕业设计是工科院校本科生培养计划的最后的重要环节

9、， 是工程师基本训练 必不可少的一环， 以此来培养学生综合运用所学理论知识的技能， 解决与分析实 际问题，促使学生向工程师过渡，其具体目的为： 培养学生综合运用所学知识， 收集与研究有关参考文献和现场资料， 经验， 分析与解决主要问题及工程技术实际问题的能力。 巩固与深化，扩大专业知识和基本理论知识，对设计中要解决的主要问题， 在独立进行分析，研究的基础上，提出自己的见解，并完成所规定的设计任务。 通过毕业设计的锻炼，使学生树立一个正确的设计与实验研究的思想方 法，培养良好的科学态度与工作作风。1.2 国内外塑料模具现状80 年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和 引导

10、下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为 13%， 1999 年我国模具工业产 值为 245 亿，至 2000 年我国模具总产值预计为 260-270亿元，其中塑料模约占 30%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平 有了较大提高。在大型模具方面已能生产 48 英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、 6.5kg 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具； 精密塑料 模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如 天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星 I.K 模具有限公司制

11、造的多腔 VCD 和 DVD 齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达 到了国外同类产品的水平， 而且还采用最新的齿轮设计软件， 纠正了由于成型收 缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。 注塑模型腔制造精度 可达0.020.05mm,表面粗糙度Ra0.2卩m，模具质量、寿命明显提高了，非淬 火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短， 但和国外相比仍有较大差距，具体数据见表一。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯 脱模机构的

12、创新设计方面也取得较大进展。 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。在制造技术方面， CA

13、D/CAM/CAE 技术的应用水平上了一个新台阶， 以生产 家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的 CAD/CAM 系统，如美国 EDS 的 UG U、美国 Parametric Techno logy 公司的 Pro/Emgi neer、美国 CV 公司的 CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司 的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚 Moldflow 公司的MPA塑 模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行 业中，实现了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技术对成型过程，

14、如充模和冷 却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具 CAD/CAM 技术的发展。近年来， 我国自主开发的塑料模 CAD/CAM 系统有了很 大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的 CAXA 系统、华中理工大学开 发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、 能在微机上应用且价格较低等特点， 为进一步普及模具 CAD/CAM 技术创造了良 好条件。近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，女口： P20、3Cr2Mo、PMS、 SM I、SM U等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用 量仍较少。塑料模标准模

15、架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出 现了一些国产的商品化的热流道系统元件。 但目前我国模具标准化程度和商品化 程度一般在 30%以下，和国外先进工业国家已达到 70%-80%相比，仍有很大差 距。据有关方面预测， 模具市场的总体趋热是平稳向上的， 在未来的模具市场中， 塑料模具的发展速度将高于其它模具， 在模具行业中的比例将逐步提高。 随着塑 料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大 型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口 模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产 化率角度出发，这类高档模

16、具在市场上的份额也将逐步增大。 建筑业的快速发展， 使各种异型材挤出模具、 PVC 塑料管材管接头模具成为模具市场新的经济增长 点，高速公路的迅速发展，对汽车轮胎也提出了更高要求，因此子午线橡胶轮胎 模具，特别是活络模的发展速度也将高于总平均水平；以塑代木，以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大；家用电器行业在“十五”期间将 有较大发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大；而 电子及通讯产品方面， 除了彩电等音像产品外， 笔记本电脑和网机顶盒将有较大 发展，这些都是塑料模具市场的增长点。1.3 我国塑料模具工业主要发展方向将包括1、提高大型、精密、复杂、长寿命

17、模具的设计制造水平及比例。这是由于 塑料模成型的制品日渐大型化、 复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展 的一模多腔所致。2、在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE 技术。 CAD/CAM 技术已发展成为一项比较成熟的共性技术， 近年来模具 CAD/CAM 技术的硬件与 软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度， 为其进一步普及创造了良好的 条件；基于网络的 CAD/CAM/CAE 一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混 合型 CAD/CAM 系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题； CAD/CAM 软 件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的 3D 设计与成型过程

18、的 3D 分析 将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。3、推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热 流道技术的模具可提高制件的生产率和质量， 并能大幅度节省塑料制件的原材料 和节约能源， 所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。 制订热流道元器件 的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅 助注射成型可在保证产品质量的前提下， 大幅度降低成本。 目前在汽车和家电行 业中正逐步推广使用。 气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参 数需要确定和控制， 而且其常用于较复杂的大型制品， 模具设计和控制的难度较 大，因此，开发气体辅助成

19、型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保 塑料件精度，继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模 具也非常重要。4、开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产 方式。5、提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。 我国模具标准件水平和模具 标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展， 为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首 先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产、提高 商品化程度、提高标准件质量、 降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种。6、应用优质模具材料和先进的表

20、面处理技术对于提高模具寿命和质量显得 十分必要。7、研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐 标扫描仪实现逆向工程是塑料模 CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、 调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。第二章塑件的结构设计2.1 .塑件工艺性分析如图2-1,该塑件是一三相电源插头，生产批量很大。，电源线以及插头广泛 的用于各个领域，而电源线已经插头的主要材料是塑料 PVC,故选用PVC，要求 其化学稳定性好，熔点高，玻纤增强，成型工艺性很好，可以注射成型。图2-12.2 PVC性能分析2.2.1化学和物理特性PVC（聚氯乙烯）材料是一种非结晶性材料。PVC

21、材料在实际使用中经常加 入稳定剂、润滑剂、辅助加工剂、色料、抗冲击剂及其它添加剂。PVC材料具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定性。PVC对氧化剂、还原 剂和强酸都有很强的抵抗力。然而它能够被浓氧化酸如浓硫酸、浓硝酸所腐蚀并 且也不适用与芳香烃、氯化烃接触的场合。PVC在加工时熔化温度是一个非常重 要的工艺参数，如果此参数不当将导致材料分解的问题。PVC的流动特性相当差， 其工艺范围很窄。特别是大分子量的 PVC材料更难于加工（这种材料通常要加 入润滑剂改善流动特性），因此通常使用的都是小分子量的 PVC材料。PVC的收 缩率相当低，一般为0.20.6%。PVC是世界上产量最大

22、的塑料产品之一，价格便宜，应用广泛，聚氯乙烯树脂为白色或浅黄色粉末。根据不同的用途可以加入不同的添加剂，聚氯乙烯塑料可呈现不同的物理性能和力学性能。在聚氯乙烯树脂中加入适量的增塑剂，可 制成多种硬质、软质和透明制品。聚氯乙烯有较好的电气绝缘性能，可作低频绝 缘材料，其化学稳定性也好。由于聚氯乙烯的热稳定性较差，长时间加热会导致 分解，放出HCL气体，使聚氯乙烯变色，所以其应用范围较窄，使用温度一般在 -1555度之间。目前PVC产业在全世界发展迅速，前景广阔，各国都看好PVC的潜力以及其对生态环境的好处，PVC正以其优越、独特的性能向世人证明其 作用和地位是目前任何其它产品都无法取代的，社会发

23、展需要它，环境保护需 要它，它是我们人类社会文明进步的必然趋势。222注塑工艺条件干燥处理：通常不需要干燥处理。熔化温度：185205 C 模具温度：2050 C 注射压力：可大到1500bar 保压压力：可大到1000bar 注射速度：为避免材料降解，一般要用相当地的注射速度。流道和浇口：所有常规的浇口都可以使用。如果加工较小的部件，最好使用针尖 型浇口或潜入式浇口；对于较厚的部件，最好使用扇形浇口。针尖型浇口或潜入 式浇口的最小直径应为1mm；扇形浇口的厚度不能小于1mm。2.2.3 PVC的成型条件表2. 1项目数值注射成型机类型螺杆式密度1.38T.4计算收缩率0.20.6预热和干燥温

24、度t( C)80100时间r(h)23料筒温度后段150-170tec)中段165180前段180-200成型温度t(c)200-210模具温度t(c)5070注射压力p(MPa)701402.3 尺寸和精度塑件的流动性影响制件尺寸的设计，注射成型制件尺寸要受注射机的注射 量，锁模力的限制。影响模塑精度的因素十分复杂。 首先是模具制造的精度， 其次是塑料收缩率 的波动，同时由于磨损等原因造成模具尺寸不断变化，都会使模制尺寸不稳定。 模制时工艺条件的变化， 正边厚度的变化以及模制所需脱模斜度都会影响塑料制 品的精度，因此塑料制件的精度确定应合理，尽可能选用低精度等级。综合考虑 本产品采用一般精度

25、即 7 级精度。2.4 表面光洁度塑件制品的表面光洁度，除了从工艺上尽可能避免冷疤，云纹等疵点外，主 要是由模具光洁度决定，一般模具表面光洁度要比塑件的高一等级。本塑件取 Ra=6.3um。2.5 脱模斜度脱模斜度大小受塑件径向尺寸的限制，又影响着脱模阻力，斜度大，脱模阻 力小，有利于脱模， 选择脱模斜度时还应考虑塑料材料的性质， 塑件摩擦系数大， 则宜采用较小斜度，便于脱模时不至于过大脱模阻力。塑件的收缩率大，收缩产 生的包紧力大，也宜采取较大斜度。脱模过程，塑件一般是受到压缩载荷，因此 抗压强度大的塑件，可承受较大压缩载荷，可以取较小的脱模斜度。塑件的几何形状和尺寸对脱模斜度选取也有影响，

26、 壁较厚和几何形状复杂的 塑件，收缩率较大或各部分收缩差别大，一般的说有较大脱模阻力，宜采取较大 斜度， 塑件高度对脱模斜度选取有相互矛盾的影响， 对具体塑件上斜度数值取应 综合考虑各种因素后确定。ABS的塑件要求所以取外侧斜度为 45',内侧斜度 为 45'。2.6 圆角塑件除了使用上要求采用尖角处以外, 其余所有转角处均应尽可能采用圆角 过渡,因制件尖角处易产生应力集中,在受力或受冲击震动时会发生破裂,甚至 在脱模过程中由于模塑内应力而开裂,特别是制件的内圆角,一般即使采用 R=0.5mm 的圆角,就能使塑件的强度大为增强,理想的内圆角,半径应有壁厚的 1/4 以上塑件设计

27、成圆角， 使模具型腔对应部位亦成圆角， 这样增强了模具的坚固性， 塑件的外圆对应着型腔的内圆角， 它使模具在淬火和使用时不会因团应力集中而 开裂。2.6插头制件的质量特性体积=16131.130501069 mmA3面积=5833.795209293 mmA2质量=0.022583583 kg重量= 0.221469491 N回转半径= 18.668044671 mm质心= 12.471449194, 26.8345375432.744047192 mm使用精度计算的分析0.990000000信息单位 kg - mm密度= 0.000001400体积= 16131.130501069面积= 5

28、833.795209293质量= 0.022583583第一力矩Mx, My, Mz = 0.281650004, 0.606019998, 0.061970417质心Xcbar, Ycbar, Zcbar = 12.471449194, 26.834537543,2.744047192惯性距 (WCS)Ix, Iy, Iz = 23.359686203, 5.143677603,27.127007484惯性矩(质心)Ixc, Iyc, Izc = 6.927370071, 1.461044137,7.352157381惯性矩(球坐标)I = 7.870285794惯性积 (WCS)Iyz,

29、Ixz, Ixy = 0.641584729, 0.778615333,7.524792191惯性积(质心)Iyzc, Ixzc, Ixyc = -1.021362745, 0.005754430, -0.033155423回转半径 (WCS)Rx, Ry, Rz = 32.161558222, 15.091779449,34.658081882回转半径(质心)Rxc, Ryc, Rzc = 17.514097953, 8.043318156,18.043092573回转半径(球坐标)R = 18.668044671主轴(相对于 WCS 的方向矢量)Xp(X), Xp(Y), Xp(Z) =

30、-0.000279765, 0.166111832,0.986106881Yp(X), Yp(Y), Yp(Z) = 0.999982153, 0.005931388,-0.000715454Zp(X), Zp(Y), Zp(Z) = -0.005967828, 0.986089082, -0.166110527主惯性矩7.524209772,6.927570849,I1, I2, I31.288790967第三章注射机的选择3.1注塑机的选择注射模是安装在注射机上使用的工艺装备， 因此设计注射模是应该详细了解 注射机的技术规范，才能设计出符合求的模具。注射机规格的确定主要是根据制品的大小及型

31、腔的数目和排列方式，在确定模具结构型式及初步估算外形尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射量、 锁模力、注射压力、拉杆间距、最大、最小模具厚度、推出型式、推出位置、推 出行程、开模距离等进行计算。根据这些参数选择一台和模具相匹配的注塑机， 倘若用户已提供了注射机的型号和规格， 设计人员必须对其进行校核，若不能满 足要求，则必须自己调整或与用户取得商量调整。3.1.1模具与注塑机的关系每副模具都只能安装在与其相适应的注射机上进行生产，因此模具设计与所用的注塑机关系十分密切，在设计模具时，应详细了解注塑机的技术规范。注塑 机的最大注射量，最大注射压力，最大锁模力，最大成型面积，模具最大厚度， 和

32、最小厚度，最大开模行程，以及机床模板，安装模具的螺钉孔的位置和尺寸。3.1.2选择注射机确定型腔数(1) 估计塑料的体积和重量。初步估算体积为：V=16.13cm3初步估算质量：，M=V 1.4=22.58g (取 PVC 的密度为 1.4/cm3)(2) 根据塑件的计算重量或体积，选择设备型号规格，确定型腔数。 注射机额定注射量mg,每次注射量不超过最大注射量的 80%，即0.8mg -mjn=一mz式中 n型腔数;m j 浇注系统重量(g)mz 塑件重量(g);mg 注射机额定注射量(g)。估算浇注系统的体积Vj ,根据浇注系统初步设计方案进行估算V j =1.438cm3 则浇注系统塑料

33、重量 m j = V j 丫 =1.438 x 1.4=2.01g设n=2,则得mg =mz mj0.8=58.96g从计算结果，并根据塑料注射机技术规格，选用XS-ZY-60型注射机故采用一模两腔。该注塑机技术参数如下:结构形式卧式注射方式螺杆式最大注射量容量(mm3)60螺杆直径(mm)*35注射压力(MPa)122喷嘴孔径D(mm)4锁模力(KN)500喷嘴半径(mm)12最大注射面积(cm2)320模板行程(mm)180最大模具厚度H(mm)280最小模具厚度H(mm)130定位孔直径(mm)儿/几几电054100-0中心孔径(mm)3.1.3注塑机的主要工艺参数的校核(1)国产标准的

34、注射机均用塑料的容量表示一次注射量。但是目前由于过 去的习惯，对注射机的注射量也还是采用克量来表示。 所以选择注射机的注射量 时可以用公式或公式计算。以容量计算时0.8V注 -V件式中V主一一注射机最大注射量V牛（厘米3）V件 成型塑件及浇注系统所需塑料的容量（厘米3）0.8为系数，一般要求成型塑件的容量不得超过注射机容量的80%/ 以克计量时0.8C_G式中C注射机最大注射克量（克）G成型塑件及浇注系统所需塑料的克量，G= V件R （克）R成型塑料的比重（克/厘米'）0.8意义同公式（59）因此0.8 60>47满足要求（2）锁模力的校核：当高压的塑料熔体充满模具型腔时会产生一

35、个沿注射机轴向的很大的推力， 此推力的大小等于塑件加上浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和（即注射面积）乘以型腔内的塑料压力，此力可使模具分型面涨开。为了保持动、定模闭合 紧密，保证塑件的尺寸精度并尽量减少溢边厚度，同时也为了保障操作人员的人身安全，需要机床提供足够大的锁模力。注塑机的锁模机构应该提供足够的锁模 力，使动、定模两部分在注射过程中保持紧密闭合。每台注塑机都有一个额定的 锁模力，所设计的模具在注射冲模时，分型面张开的总力不能超过这个额定的值， 有如下关系式：F> pm（ nAz+Aj）。式中A z塑件在分型面上的投影面积；A j 浇注系统在分型面上的投影面积；Pm 注射压力，

36、查手册知 Pm=60100MPa;由于多腔注射，取 Pm=100 MPa；F注塑机锁模力，XS-ZY-60型注射机额定锁模力为500kN。投影面积计算：Az=500+10X（ 20+29） +20X 3+16X 20+25X 5=1495mm2 =14.95cm2A j =5X 50=250 mm2 =2.5 cm2pm（ nAz+A j ）=100X （14.95X2+2.5）=324kN < 500 kN满足要求。（3）模具外形与注塑机拉杆间距校核。注射模向注射机上安装固定时， 应该顺利通过注射机拉杆间的空间。 本设计模具最大宽度为296mm,其小于注射机拉杆间距300 mm,所以满

37、足要求。（4）对注塑机有关安装尺寸的校核。设计的注塑模不仅必须在注塑机的上述主要工艺参数限定的范围内, 还必须 能顺利的安装到注塑机上, 因此必须满足注塑机的有关安装尺寸, 包括如下几项, 对其校核。 模具定位圈与注塑机定位孔配合。每一台注塑机的固定模板上都有一个起定位作用的基准孔, 能使模具安装到 注塑机上后其主流道中心线与注塑机喷嘴中心线同轴, 模具上的定位圈应该与这 一定位孔成间隙配合。这里定位圈直径为 100 mm。 可安装的模具高度。选择的注塑机为XS-ZY-60型。最大模具厚度Hmax为280 mm,最小模具厚 度Hmin为130 mm。本设计的模具高度 H为246 mm,满足要求

38、。 喷嘴尺寸的校核。注射机的喷嘴头部的球面半径要也跟模具主流道始端的球面半径吻合, 以免 高压熔体从缝隙处益处，一般球面半径要比喷嘴头半径大12mm，否则主流道内的塑料凝料无法脱出，本设计喷嘴头半径为10mm，喷嘴头部的球面半径为12m m，满足要求。 开模行程和顶出机构的校核。 注射机的开模行程是有限制的塑料件从模具中取出时所需的开模距离，其必 须小于注射机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中取出，开模距离一般 分为如下两种情形：一是当注射机采用液压，机械联合作用的锁模机构时， 最大开模行程由连杆机构的最大冲程决定，并不受模具厚度的影响，即注射 机，二是当注射机采用全液压时，最大开模行程等于

39、机床移动模板和固定模 板之间的最大开距减去模具厚度，即注射机的最大开模行程与模具厚度有 关，本设计是属于单分型面注射模开模，其开模行程如图 3-1 示。本设计的模具所需开模距离 S=Hi+H2+510=20+77+10=107 mm < 180mm满 足要求。 模具装固尺寸本模具为小型模具与注射机采用压板固定， 采用这种固定时， 只须在模具动，定模座板附近有螺孔就行，有较大的灵活性。固定如图 3-1 所示。其开模行程如图 3-1 示。 模具装固尺寸本模具为小型模具与注射机采用压板固定， 采用这种固定时，只须在模具动,定模座板附近有螺孔就行，有较大的灵活性。固定如下图3-1示_ I一单分和

40、面注射模 开模行程校核图3-1单分型面注射模开模行程校核第四章 浇注系统设计4.1 浇注系统所谓浇注系统是指注射模中从主流道的始端到型腔之间的熔体进料通道。 浇 注系统可分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两类。 普通浇注系统由主 流道，分流道，浇口和冷料穴四部分组成。浇注系统的作用是使来自注射模喷嘴 的塑料熔体平稳而顺利地充模，压实和保压。主流道（也叫进料口） ，它是连接注射机料筒喷嘴和注射模具的桥梁，也是 熔融的塑料进入模具型腔时最先经过的地方。 主流道的大小和塑料进入型腔的速 度及充模时间长短有着密切关系。若主流道太大，其主流道塑料体积增大，回收 冷料多，冷却时间增长，使包藏的空气增

41、多，如果排气不良，易在塑料制品内造 成气泡或组织松散等缺陷， 影响塑料制品质量， 同时也易造成进料时形成旋涡及 冷却不足，主流道外脱模困难；若主流道太小，则塑料在流动过程中的冷却面积 相应增加，热量损失增大，粘度提高，流动性降低，注射压力增大，易造成塑料 制品成形困难。 主流道部分在成型过程中， 其小端入口与注射机喷嘴及一定温度、 压力的塑料熔要冷热交替地反复接触， 属易损件， 对材料的要求较高因而模具的 主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套式（俗称浇口套） ，以便有效地选 用钢材单独进行加工和热处理。一般采用碳素工具钢 T8A 、T10A 等，热处理要 求淬火5357HRC。在一般情况下

42、，主流道不直接开设在定模板上，而是制造 成单独的浇口套，镶定在模板上。小型注射模具，批量生产不大，或者主流道方 向与锁模方向垂直的模具，一般不用浇口套，而直接开设在定模板上。浇口套是 注射机喷嘴在注射模具上的座垫， 在注射时它承受很大的注射机喷嘴端部的压力 同时由于浇口套末端通过流道浇口与型腔相连接， 所以也承受模具型腔压力的反 作用力。 为了防止浇口套因喷嘴端部压力而被压入模具内， 浇口套的结构上要增 加台肩， 并用螺钉紧固在模板上， 这样亦可防止模腔压力的反作用力而把浇口套 顶出。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。该模具采用普通流道浇注系统，其包括：主流道、冷料穴、浇口。4.1.1

43、浇注系统的设计原则1 尽可能采用平衡式布局，以便设置平衡式分流道。2 型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象。3 型腔排列要尽可能紧凑，以减小模具外形尺寸。4 热量及压力损失要小。5 确保均衡进科。6塑料消耗量少。7排气良好。8防止塑件出现缺陷。9生产效率要高。4.2流道设计4.2.1主流道设计主流道是指连接注射机喷嘴与分流道或型腔（单腔模）的进料通道。负责将塑料熔体从喷嘴引入模具，其形状，大小直接影响塑料的流速及填充时间。在卧 式或立式注射机用的模具中，主流道垂直于分型面，通常作在淬硬浇口套内，为 了使塑料凝料能从流道中顺利拔出， 需将主流道设计成圆锥形，具有=2 4

44、°的 锥角本设计取3°，内壁表面粗糙度一般为Ra=0.8m以下的表面粗糙度，小端 直径应大于喷嘴直径约0.51mm，本设计注射机的喷嘴直径为4mm，所以本设计的主流道小端直径为 5mm凹坑半径R也应比喷嘴头半径大12mm。本设计 注射机喷嘴头半径是R10mm,所以本设计凹坑半径取 R12mm。内壁表面粗糙度 为Ra=0.63m以便凝料顺利拔出。浇口套大端高出定模端面H=510mm，起定位作用，与注射机定模板的定位孔呈间隙配合。为了拆卸更换方便，模具的定位圈常与浇口套分开设计。4.2.2冷料井和钩料脱模装置的设计冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。其作用是捕集

45、料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响整个质量，开模时又能将主流 道中的冷凝料拉出。冷料井直径宜大于主流道大端直径， 长度约为主流道大端直 径。推板式钩料装置推板式钩料装置有冷料穴、钩料杆组成。钩料杆固定在型芯固定板上，不与顶出系统联动。它的结构形式如图 4-1所示。何(b)(c)2卜阖图4-1钩料杆形式4.2.3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。一般这 段很短的通道截面面积很小。浇口的作用：1使熔融塑料以最快的速度进入并充满型腔， 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

46、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。浇口的类型：直接浇口、盘形浇口、分流式浇口、轮辐式浇口、爪形浇口、点浇口、侧浇口、环形浇口、潜伏式浇口等。1）直接浇口又叫中心浇口，无分流道，注射压力直压入型腔，所以产品较 坚实，流量快且大，适合注射大型产品，但产品内应力大、易变形、注塑保压时 间长、浇口去除困难、痕迹明显、影响外观。2）点浇口这是一种截面形状小如针点的浇口。其优点是去除浇口后，塑件 上留下的痕迹不明显，开模后可自动拉断，成型时可减少熔接痕，但压力损失比 较大，塑件收缩大，制造困难，而且模具必须设计成三板式模，以脱出流道凝料。3）侧浇口在

47、分型面上，从塑料边缘进料，形状为长矩形或接近矩形，加工 方便、简单，应用灵活，既可以从产品外侧，也可以从产品内侧进料。可以一模 多腔，浇口痕迹小，不太影响外观，去除浇口方便。但压力损失大，保压补缩作 用比直接浇口小，壳形件排气不便，易产生熔接痕、缩孔及气孔等缺陷。4）扇形浇口扇形浇口是逐渐展开的浇口，是侧浇口的变异形式。适合于大 面积薄壁塑件。5）潜伏式浇口（鸡嘴入水）潜伏式浇口是点浇口演变来的且吸收了点浇口的 优点，也克服了由点浇口带给模具的复杂性。其进料部分一般选在制件较隐蔽处， 使不致影响制品的美观。在顶出时流道和制件被自动切断。 故顶出时必须有较强 的冲击力。对于过于强韧的塑料潜伏式浇

48、口是不适宜的。加工比较困难，容易磨因为本设计是一模多腔的，所以采用潜伏式浇口较为理想，高注射效率。位置的选择：首先要避免熔体喷射冲压模，浇口位置还应使熔体取向对塑件 性能有利，还要有利于冲模流动，补料和排气。本设计的直接浇口设在型腔中心 点处，从塑件的型腔侧面中心进料。424浇口套设计浇口套有以下几种形式。如图4-2如图4-2浇口套形式本设计采用（d）,在浇口套端部设一个与注射机定位孔相配的定位环，并在 端面用螺钉将浇口套压在模体内，克服塑件对浇口套的反作用力第五章 注射模零部件的设计5.1 分型面的选择分型面就是动， 定模或瓣合模的接触面， 模具分开后由此可取出塑件和浇注 系统。5.1.1

49、分型面的选择原则 应选择在塑件外形的最大轮廓处。 有利于塑件的留模和脱模。 保证塑件的精确要求。 满足塑件外观要求。 便于模具的制造。 减小成型面积。 增强排气效果。 应使侧抽芯行程较短。5.1.2 排气槽设计当塑件熔体注入型腔时， 如果型腔内原有气体蒸汽不能顺利排出， 将在制品 上形成气孔，接缝，表面轮廓不清等缺点，可以利用配合间隙排气，可利用推出 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， 本设计排气间隙为 0.03 0.05mm,不必再开设专门的排气槽。5.2 成型零件设计5.2.1 型腔结构设计1）整体式凹模 直接在模架板上开挖型腔。其优点是加工成本低。但是,通常模架的模板

50、材 料为普通的中碳钢, 用做凹模, 使用寿命短, 若采用好的材料模板制作整体凹模, 则制作成本高。整体结构的缺点如下：型腔结构设计a. .难以排气。b. 需要采用精密磨加工。c制品的棱边，拐角处难以加工成角形。一般此类成型零件都是在硬后在进行加工, 所以整体结构的模具采用电火花 成型加工为主、铣削加工、磨削加工、电火花线切割为辅的加工方法。通常，对 于成型 1 万次以下塑件的模或塑件精度要求低，形状简单的模具可采用整体式 凹模结构。2）整体嵌入式凹模将稍大于塑件外形 （大一个足够强度的闭厚） 的较好材料（高碳钢或合金工具钢） 制作成凹模，再将此凹模嵌入模板中固定。其优点是 “好钢用在刀刃上 ”

51、。既保证 了凹模的使用寿命，又不浪费价格昂贵的材料。并且凹模损坏后，维修、更换方 便。其缺点：a零件数量增加b、分割的拼镶件趋多制造成本越高。c、各拼镶件的加工精度必须匹配，即必须提高各镶件的平均加工精度。d、维修作业较困难。3）局部镶拼式凹模对于形状复杂或某局部易损坏的凹模， 将难于加工或易损坏的部分设计成镶 拼形式，嵌入型腔主体上。既节省了工具钢，又易于更换损坏的凹模。4）四壁拼合式凹模对于大型的复杂的凹模， 可以采用将凹模四壁单独加工后镶入模套中， 然后 再和底板组合。这样既易于加工又省料。本模具采用整体嵌入式凹模结构。5.2.2 型芯的结构设计1）整体式凸模 这是形状最简单的型芯，用一

52、块材料加工而成，结构牢固，加工方便，但仅 适用于塑料件内表面形状简单的情况。嵌入式凸模2）主要用于圆形、方形等形状比较简单的型芯。最常使用的嵌入形式是型芯 带有凸肩，型芯嵌入固定板的同时，凸肩部分沉入固定板的沉孔部分，再垫上垫 板，并用螺钉将垫板和固定板连接。异形凸模结构形式对于形状特殊或结构复杂的凸模， 需要采用组合式结构或 特殊固定形式，但应视具体形状而定。3）小型芯安装固定形式 直径较小的型芯，如果数量较多，采用凸肩垫板安装方法较好。若各型芯之间距离较近， 可以在固定板上加工出一个大的公用沉孔。 因为对每个型芯分别加 工出单独的沉孔，孔间距较薄，热处理时易出现裂纹。各型芯的凸肩如果重叠干

53、 涉，可将相干涉的一面削掉一部分。本设计采用嵌入式凸模，用螺钉将其与模板连接，组合式型芯的特点： 组合式的型芯适用于塑件的内形复杂，机加工困难的型芯。 组合式的型芯使加工变得简单，容易。 组合式的型芯减小了贵重模具钢的耗量。 组合式的型芯节省了加工工时，避免了大型件的热处理变形5.2.3 对合导向机构零件的设计 对合导向机构的功能是保证动，顶模两部分能够对准，使加工在动模和 定模上的成型表面在模具闭合后形成形状和尺寸准确的型腔，从而保证塑件 形状，厚度和尺寸的准确。本模具设计采用导柱对合导向机构零部件设计， 该机构在模具设计中应用最 广，包括导柱和导套两个零件。1）导柱设计 导柱是与安装在另一

54、半模上的导套相配合，用以确定动、定模的相对位置， 保证模具运动导向精度的圆柱形零件。 导柱的基本结构形式有两种： 带头导 柱（GB/T4169.4-1984）、带肩导柱（GB/T4169.5-1984）。对导柱设计的主要要求： 导柱的直径视模具大小而定， 但必须具有足够的抗弯强度， 且表面要耐模， 芯部要坚韧，因此导柱的材料一般采用低碳钢（ 20）渗碳淬火，或用碳素工具钢（T8、T10）淬火处理，硬度为50-55HRC。本设计材料选用碳素工具钢（T10）, 渗碳淬火，硬度为 5055HRC。 导柱的长度必须比凸模端面的高度高出 6 8mm,以免在错误定位时，型 芯进入凹模型腔相碰而损坏。 导柱

55、的端部做成锥形或半球形的先导部分。 本设计 导柱的长度比凸模高出8mm，导柱的端部设计成锥形。 导柱的配合精度导柱与导向孔通常采用间隙配合H7/f6 或 H8/f8 ，而与安装孔则采用过过渡配合H7/m6或K7/h6，配合部分表面粗糙度为Ra=0.8um。本 设计导柱与导向孔之间采用 H7/f6 间隙配合，而与安装孔则采用过过渡配合 K7/h6。 导柱应合理均匀地分布在模具分型面的四角，导柱至模具的边缘应有足导柱一般设置在动模一侧， 可以起到保护型芯及塑件脱模是支撑推件板的作用。 注 射模的导柱一般取 24 根，本设计选 4 根对称布置。2）导套设计3）导套是与安装在另一半模上的导柱相配合，用

56、以确定动、定模的相对位 置，保证模具运动导向精度的圆套形零件。 导套常用的结构形式有两种： 直导套（GB/T4169.2-1984）、带头导套（GB/T4169.3-1984）。这里与导柱配合选择带头导套。该导套的尾部与另模板配合起定位作用， 有省去定位销的效果。3）导套位置 导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度： 导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线13处最安全。4）材料的选择导柱与导套应有足够的耐磨性，多采用碳素工具钢（T10）淬火处理，其硬度为HRC50-55。工作表面粗糙度为Ra0.4,固定部分Ra0.8。导套内外表面粗糙 度取为Ra0.8为妥5）对导柱直径的校核。对导柱直径的校核可以以下式校核:帥询）w-根导柱承受的模板重力（N），若整个模板重力为 W，导柱的根数为n， 则