数控模具设计注塑模具设计盒盖

1、【最新卓"F方案 您可自由!（数控模具设计）注塑 模具设计盒盖20XX年XX月家年的企业咨询顾问经验.经过实战验证可以落地执行的卓越理方案，值得您下载拥有分数课程设计论文（设计）论文题目：注塑盒盖模具设计指导教师：系 别：机电工程系专业班级：机械设计制造及其自动化1101姓 名：日 期：2014年6月西南科技大学城市学院本科生课程设计盒盖塑件图技术要求：1 .塑件材料PE2 .未标注公差尺寸按 SJ1372-78.8级3 .大批量生产。西南科技大学城市学院本科生课程设计目 录摘要1第一章概述31.1 模具工业在国民经济中的的重要地位 31.2 中国塑料模具的现状41.3 塑料模具的发

2、展水平与市场趋势 5第二章塑料制件的工艺性分析82.1 塑件原材料的分析 82.1.1 HDPE力口工性能92.1.2 塑料对模具温度的要求 1.02.2 成型塑料制结构工艺性 102.2.1 尺寸精度1.1.2.2.2 塑件壁厚 122.2.3 脱模斜度1.3.2.2.4 表面粗造度 14.2.2.5 圆角14.第三章注射工艺分析及塑料模的结构设计 .143.1 零件的三维建模 153.2 浇口位置1.5.3.3 分型面.16.3.4 型腔的数目与布局17.3.4.1 模具型腔数目 173.5 浇注方案的设计18.3.5.1 确定浇注系统的原则.183.5.2 浇口形式的选择 1.93.5.

3、3 主流道形状与尺寸 203.5.4 点浇口尺寸的确定213.5.5 点浇口剪切速率的校核223.5.6 浇注系统方案 223.6 型腔的强度校核 23.3.6.1 整体式矩形型腔侧壁和底板厚度的计算 2 33.6.2 整体式圆形型腔侧壁和底板厚度的计算 243.7 脱模机构的设计 27.3.8 型芯型腔尺寸的计算28.3.9 脱模机构尺寸计算 30.3.9.1 抽芯距的计算.303.10 顶杆固定装置.3.0.3.10.1 固定装置参数确定 303.11 标准模架和注塑机的选取 30第四章模具主要连接、定位、导向件设计 324.1 模具主要连接件选择或设计 334.2 模具主要定位件选择 3

4、3.4.3 模具主要导向件选择或设计 33第五章模温调节系统的设计335.1 模具温度对塑件成型的影响 345.2 模具热平衡计算34.5.2.1 进入模腔的总热量355.2.2 模具散热量35.第六章设计总结37.参考文献37.西南科技大学城市学院本科生课程设计摘要本文是关于盒盖注塑模具的设计，在正确分析塑件工艺特点和PE材料的性能的后，采用了点浇口进行浇注。详细介绍了对凸模，凹模，浇注系统，脱模机构，选择 标准零件，设计非标件的设计过程。涉及模具结构、强度、寿命计算及熔融塑料在模 具中流动预测等复杂的工程运算问题； 运用CAD、辅助工程UG等不同的软件分别对 模具的设计、制造和产品质量进行

5、分析。综合运用了专业基础、专业课知识设计，其 核心知识是塑料成型模具、材料成型技术基础、机械设计、塑料成型工艺、模具 CADCAM、Moldflow 等。关键词：点浇口；盒盖注塑模设计；塑料成型模具ABSTRACTThis article was about the lid mould design, based on the correct analysis of plastics technology characteristics and PE material properties, using a runner after are pouring. A detailed introd

6、uction about the punch and die, gating system, the choice standard and demouldingmechanism designnon-standard parts, parts of the design process was included in this paper. The problems were involved such as the mould structure, strength calculation, molten plastic, service life, and complex predict

7、ion of engineering operations, then mould design, manufacturing and quality were analyzed by using CAD, UG and Mold flow software. The lid mould design compositivly applyed specialized knowledge,professional design and it's core knowledge is plastic molding,material molding technology ,mechanica

8、l design,plastic injection molding process,mould CAD/CAM,Moldflow,etc.Keywords: a runner after are pouring;the lid mold design;plasticmolding.第一章概述1.1 模具工业在国民经济中的的重要地位模具是制造业的一种基本工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的重要础之 一，塑料模具是指用于成型塑料制作的模具， 它是型 腔模的一种类型，它的作用是控 制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其 效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成

9、本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平 的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的 质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关 注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具 列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。 模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最 广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中60 %90 %的产品的零件，组件和部 件的生产加工

10、。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场 为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模 具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展 零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中 得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。一个型号的汽车所需 模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约 有80 %的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有 14种排量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件 2

11、000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国 家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一 些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出 口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的 发展有着特别重要的意义。1.2 中国塑料模具的现状整体来看，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有 了

12、很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时， 一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料 模具也有供过于求的趋势。加入WTO,给塑料模具产业带来了巨大的挑战，同时带来更多的机会。由于中 国塑料模具以中低档产品为主，产品价格优势明显，有些甚至只有国外产品价格的 1/51/3 ,加入WTO后，国外同类产品对国内冲击不大，而中国中低档模具的出口 量则加大；在高精模具方面，加入 WTO前本来就主要依靠进口，加入 WTO后，不 仅为高精尖产品的进口带来了更多的便利，同时

13、还促使更多外资来中国建厂，带来国 外先进的模具技术和管理经验，对培养中国的专业模具人才起到了推动作用。2006年，中国塑料模具总产值约 300多亿元人民币，其中出口额约 58亿元人 民币。根据海关统计资料，2006年中国共进口塑料模具约10亿美元，约合83亿元 人民币。由此可以得出，除自产自用外，市场销售方面， 2006年中国塑料模具总需 求约为313亿元人民币，国产模具总供给约为230亿元人民币，市场满足率为73.5% 进口的塑料模具中，最多的是为汽车配套的各种装饰件模具、为家电配套的各种塑壳 模具、为通信及办公设备配套的各种注塑模具、为建材配套的挤塑模具以及为电子工 业配套的各种塑封模具等

14、。出口的塑料模具以中低档产品居多。由于中国塑料模具价 格较低，在国际市场中有较强的竞争力，所以进一步扩大出口的前景很好，近几年出 口年均增长50%以上就是一个很好的证明。虽然近几年模具出口增幅大于进口增幅，但所增加的绝对量仍是进口大于出口， 致使模具外贸逆差逐年增大。这一状况在 2006年已得到改善，逆差略有减少。模具 外贸逆差增大主要有两方面原因：一是国民经济持续高速发展，特别是汽车产业的高 速发展带来了对模具旺盛需求，有些高档模具国内的确生产不了，只好进口；但也确 实有一些模具国内可以生产，也在进口。这与中国现行的关税政策及项目审批制度有 关。二是对模具出口鼓励不够。现在模具与其它机电产品

15、一样，出口退税率只有13%, 而未达17%。从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些技术含量高的大型、精密、 复杂、长寿命模具，并大力开发国际市场，发展出口模具。随着中国塑料工业，特别 是工程塑料的高速发展，可以预见，中国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业 的整体发展速度，未来几年年增长率仍将保持 20%左右的水平。 近年来，港资、台 资、外资企业在中国大陆发展迅速，这些企业中大量自产自用塑料模具无确切的统计 资料，因此未能计入上述数字之中。1.3 塑料模具的发展水平与市场趋势近年来，中国塑料模具制造水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量 达到50t以上的注塑模，精密塑料模具

16、的精度已达到2卜m,制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800 腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达 6m/min以上的高速塑料异型材挤出 模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑 共挤等各种模具。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高， CAD/CAE/CAM 技术的应用面已大为扩展，高速加工及 RP/RT等先进技术的采用已 越来越多，模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都有较大幅度的提高，热流道模具 的比例也有较大提高。另外，三资企业的蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水 平及企业管理

17、水平的提高，有些企业已实现信息化管理和全数字化无图制造。经过近几年的发展，塑料模具的开发、创新和企业管理等方面已显示出一些新的 发展趋势：(1)在模具的质量、交货周期、价格、服务四要素中，已有越来越多的用户将 交货周期放在首位。要求模具公司尽快交货，这已成为一种趋势。企业千方百计提高 自己的适应能力、提高技术水准、提高装备水平、提高管理水平及提高效率等都是缩 短模具生产周期的有效手段。(2)大力提高开发能力，将开发工作尽量往前推，直至介入到模具用户的产品 开发中去，甚至在尚无明确用户对象之前进行开发，变被动为主动。目前，电视机和 显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已采用这种方法，手机和电话机

18、模具开发也 已开始尝试。这种做法打破了长期以来模具厂只能等有了合同，才能根据用户要求进 行模具设计的被动局面。(3)随着模具企业设计和加工水平的提高，模具的制造正在从过去主要依靠钳 工的技艺转变为主要依靠技术。这不仅是生产手段的转变，也是生产方式的转变和观 念的上升。这一趋势使得模具的标准化程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促进了模具工业整体水平不断提高。中国模具行业目前已有10多个国家级高新技术企业，约 200个省市级高新技术企业。与此趋势 相适应，生产模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐转变为技术型人才是必然要求。当然，目前及相当长一段时间内，技艺型人才

19、仍十分重要，因为模具毕竟难以完全摆 脱对技艺的依靠。(4)模具企业及其模具生产正在向信息化迅速发展。在信息社会中，作为一个高水平的现代模具企业，单单只是CAD/CAM 的应用已远远不够。目前许多企业已经 采用了 CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技术及其它先进 制造技术和虚拟网络技术等，这些都是信息化的表现。向信息化方向发展这一趋向已 成为行业共识。(5)随着人类社会的不断进步，模具必然会向更广泛的领域和更高水平发展。现在，能把握机遇、开拓市场，不断发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含量 模具企业的业务很是红火，利润水平和职工收入都很好。因此，模具企

20、业应把握这个 趋向，不断提高综合素质和国际竞争力。(6)发达工业国家的模具正加速向中国转移，表现为：一是迁厂，二是投资，三是采购。中国的模具企业应抓住机遇，借用并学习国外先进技术，加快自己的发展 步伐。中国塑料模具行业和国外先进水平相比，主要存在以下问题：(1)发展不平衡，产品总体水平较低。虽然个别企业的产品已达到或接近国际先进水平，但总体来看，模具的精度、型腔表面的粗糙度、生产周期、寿命等指标与 国外先进水平相比尚有较大差距。包括生产方式和企业管理在内的总体水平与国外工 业发达国家相比尚有10年以上的差距(2)工艺装备落后，组织协调能力差。虽然部分企业经过近几年的技术改造,工艺装备水平已经比

21、较先进，有些三资企业的装备水平也并不落后于国外，但大部分 企业的工艺装备仍比较落后。更主要的是，企业组织协调能力差，难以整合或调动社 会资源为我所用，从而就难以承接比较大的项目。(3)大多数企业开发能力弱，创新能力明显不足。一方面是技术人员比例低、 水平不够高，另一方面是科研开发投入少；更重要的是观念落后，对创新和开发不够 重视。模具企业不但要重视模具的开发，同时也要重视产品的创新。(4)供需矛盾短期难以缓解。近几年，国产塑料模具国内市场满足率一直不足74%,其中大型、精密、长寿命模具满足率更低，估计不足60% o同时，工业发达国家的模具正在加速向中国转移，国际采购越来越多，国际市场前景看好。

22、市场需 求旺盛，生产发展一时还难以跟上，供不应求的局面还将持续一段时间。(5)体制和人才问题的解决尚需时日。在社会主义市场经济中，竞争性行业, 特别是像模具这样依赖于特殊用户、需单件生产的行业，国有和集体所有制原来的体 制和经营机制已显得越来越不适应。人才的数量和素质也跟不上行业的快速发展。第二章塑料制件的工艺性分析2.1 塑件原材料的分析塑件盒盖采用HDPE材料，HDPE是一种由乙烯共聚生成的热塑性聚烯。高密度聚乙烯，英文名称为“ High Density Polyethylene” ,简称如DPE HDPE”是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装

23、用途。HDPE具有很好的电性能，特别是绝缘介电强度高，使其很适用于电线电缆。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性，其性能见表 2-1 o表2-1 HDPE性能表HDPE性能吸湿性结晶性原料，吸湿性极小，不超过 0.01% ,因此在加工1?无需进行干燥处理。流动性分子联链柔性好，键间作用力，熔体粘性低，流动性极好，因此成型时无需太高压力就能成型出薄壁长流程制品。收缩率收缩值大，方向性明显，HDPE收缩率在1. 5%左右。因此容易变形翘曲，模具冷却条件对收缩率的影响很大， 故应该控制好模具温度，保持冷却均匀、稳定，模具温度的选择范围应根据密度的不同而不同，通常 HDPE的模具温度为5095,在选择时

24、还应注意制品形状与温度之间的关系。模具温度HDPE的结晶能力高，模具的温度对塑件的结晶状况有很较大的影响。模温高，熔体冷却慢，塑件结晶度高，强度也就高。比热容HDPE的熔点不高，但比热容较大，HDPE是结晶料，吸湿小，不须充分干燥，流动性极好流动性对压力敏感，成型时宜用高压注射 料温均匀，填充速度快，保压充分.不宜用直接浇口，以防收缩不均，内应力增大.注意选择浇口位置，防止产生缩孔和变形。常用的浇口有直浇口，点浇口，潜伏浇口,侧浇口等，其中点浇口前后两端存在较大的压力差，可较大程度地增大塑料熔体的剪 切速率并产生较大的剪切热，从而导到长熔体的表观粘度下降，流动性增加，有利于 型腔的充填，因而对

25、于薄壁件 PE等表观粘度随剪切速率变化敏感的塑料有利。所以 应选着点浇口。HDPE用于注射成型，具工艺参数见表 2:表2 HDPE 塑料注射工艺参数预热和干燥温度t/ C 110120成型时间注射时间/s0-5时间 r /h812保压时间/s15-60料筒温度t/ C后段140-160冷却时间/s15-60中段180-200总周期/s40140前段180-190螺杆转速n/(r - m)n3060喷嘴温度150180后处理方法红外线灯,烘箱模具温度50-95温度t/ C70注射压力MPa70100时间r/h2-42.1.1 HDPE加工性能HDPE的各种加工性能见表3表3 HDPE塑件的加工性

26、能表屈服强度/Mpa50拉伸强度/Mpa22-39熔点（或粘温度）/ C130 160伸长率（%）35熔融指数（MFI）拉伸弹性模量(0.840.95)/GPa热变形温度/ 0 C(45MPa)(180MPa)7282弯曲弹性模量/Gpa1.11.4计算收缩率(%)2.05.0弯曲强度/MPa20.840比热容/(J)1470密度/(g )0.920.97热导率/(W -)0.263吸水率24h长时间()0.01<从表中可以看出HD PE有很高的耐水性，长期与水接触其性能可保持不变。 流动性好。聚乙烯的绝缘性能优异，成型时在流动方向和垂直方向上收缩性差异较大， 易产生变形、缩孔且聚乙烯质

27、地柔软且易脱模，塑件有浅的侧凹时可强行脱模。2.1.2 塑料对模具温度的要求(1)模具温度对HDPE制件的成型有较大的影响，在对 HDPE塑件成型时，模 具的温度太小低时，会产生浇注痕、充不满、易引起翘曲变形或应力开裂 .模具温度太 高时，易造成溢料和粘模.模具温不易波动过大，要不然会造成制件收缩不均，应力过大, 变型也较大，从而影响制件的形状尺寸。(2)模具温度的选择范围应根据密度的不同而不同，通常 PE的模具温度为20 c90 C,在选择时还应注意制品形状与温度之间的关系，如箱形、框形制品常以 模腔温度高于模芯温度的办法解决其侧壁易变形的问题。2.2 成型塑料制结构工艺性塑件的结构应从图纸

28、上分析考虑塑件壁厚均匀、符合要求、利于脱模；塑件的 转角处采用圆弧过渡，分散载荷、增强及充分发挥塑件的机械强度，改善塑料熔体的流动性，便于充满型腔、脱模、消除壁厚转折处的凹陷等缺陷、便于模具的机械加工 和热处处理，从而提高模具的使用寿命。塑件在模具中成形结束时，可能会出现下列情况：(1) 由于塑件冷却后产生收缩，会使塑件抱住型芯或型腔中的凸起部分(2) 对于收缩率极小的塑件，已成型的塑件很可能紧紧在模具腔体表面上；(3) 对于粘附力很强的塑件，当模具型腔表面高度光洁时，已成型的塑件很可能紧紧粘附在模具腔体的表面上：上述现象的存在，都将影响塑件从模具的型芯或型 腔中取出。为了防止脱模时拉伤或擦伤

29、塑件，设计塑件时必须考虑塑件内表面沿模方 向均具有足够的脱模斜度。所以本设计从以下几个方面对其分析：1)尺寸精度2)塑件壁厚3)脱模斜度4)表面粗糙度5)圆角图一该产品的尺寸有一部分为未注公差，参考塑料成型工艺及模具设计其精度一律 按SJ1372-78.8级处理。考虑到配合问题，该产品精度要求最高的尺寸应为四个侧凹般模具的精度要比塑件的精度高 23级，所以取模具精度为MT72.2.1 尺寸精度根据塑件的基本尺寸，和塑件材料的公差等级得到塑件的转换尺寸见表2-4表2-4塑件尺寸精度等级尺寸类型原始尺寸转换尺寸备注MT7内形尺寸38GB/T14486-199328346668外形尺寸5270.65

30、7型腔高度10.55.25.21.21.2凸台长度2.32.2.2 塑件壁厚塑件应有一定的壁厚，这不仅是为了塑件在使用中有足够的强度和刚度，而且也 为了塑料在成型时保持良好的流动状态。塑件的壁厚首先决定于塑件的使用要求，即 强度、结构、重量、电气性能、尺寸稳定性以及装配等各项要求。另外还必须指出， 壁厚与流程有密切关系。所谓流程是指熔料从浇口起流向型腔各处的距离。经试验证 明各种塑料在其常规工艺参数下，流程大小与塑件壁厚成比例关系。塑件壁厚越大， 则允许最大流程越长。同种塑料制品的壁厚要尽可能的均匀，壁厚过小则难以充型，且强度刚度不足，过大 用料过多，增加注塑周期，易产生气泡，缩孔，凹陷，翘曲

31、等缺陷。HDPE的最小壁厚为 0.6mm , 一般制件厚度为 2.252.60mm ,大型制件壁厚为2.43.2mm 。该盒盖 各部分的壁厚差不多，最大为1.3mm最小为1.2mm 。 表2-5是塑料常用壁厚的推 荐值。表2-5塑料常用壁厚推荐值塑料名称50mm 流程最小壁厚小型塑件推荐壁厚中型塑件推荐壁厚大型塑件推荐壁厚聚乙烯0.61.251.62.4 3.2同一种塑件的壁厚应尽可能一致，否则会因冷却或固化速度不同产生应力，使塑件产生变形、缩孔及凹陷等缺陷，通常塑件壁厚的不均匀容许在一定范围内变化，对于注塑及压注成型塑件，壁厚变化一般不应超过1:3。不同壁厚应采用适当的修饰半径使厚薄部分缓慢

32、过渡。2.2.3 脱模斜度为了便于塑件从模具型腔中取出或从塑件中抽出型芯，在设计时塑件内外壁应具 有足够的脱模斜度。最小脱模斜度与塑料性能、收缩率的大小、塑件的几何形状有关。 硬质塑料比软质塑料脱模斜度大；形状愈复杂或成型孔较多的塑件取较大的脱模斜度 塑件高度愈高、孔愈深。则取较小的脱模斜度；壁厚增增加，内孔包住型芯，脱模斜度 也应大些。(1)脱模斜度的取向根据塑件的内外形尺寸而定；塑件内孔，以型芯小端为准， 尺寸符合图样要求，斜度由扩大方向取得；塑件外形，以型腔(凹模)大端为准，尺 寸符合图样要求，斜度由缩小方向取得。一般情况下，脱模斜度不包括在塑件的公差 范围内。(2)当要求开模后塑件留在

33、型腔内时，则塑件内表面的脱模斜度应大于塑件外表面的脱模斜度，即数值反之。表1-4塑件的脱模斜度塑实名称脱模斜度型腔型芯聚乙烯（PE）,聚丙烯（PP）,软聚氯乙烯（LPVC）,聚酰胺（PA）,氯化聚醴（CPT）25 ' 45，20 ' 45，硬聚氯乙烯（HPVC）,聚碳酸酯（PC）,聚碉（PSU）35 '40 '30，50 '聚苯乙烯（PS）,有机玻璃（PMMA ）, ABS,聚甲醛（POM ）35 '1 0 30 '30，40 '热固性塑料25 '40 '20，50 '一般情况下，脱模斜度不包括在塑件的公差

34、范围内，本模具脱模斜度取30'。2.2.4表面粗造度塑料制件的表面粗糙度是决定其表面质量的主要因素。塑件的表面粗糙度主要与模具型腔表面的粗糙度有关。一般来说，模具表面的粗糙度值要比塑件低12级。塑件的表面粗糙度 Ra一般为1.60.2um.模具在使用过程中，由于型腔磨损而使表面粗糙度值不断加大，所以应随时给予抛光复原。一般来讲型腔的粗糙度达到0.20.8um o2.2.5圆角在塑件设计过程中，为了避免应力集中，提高塑件强度，改善塑件的流动情况及便于脱模，在塑件的各面或内部连接处，应采用圆弧过渡。尤其对增强塑料更有利于填充型腔。另外，塑件上的圆角对于模具制造和机械加工及提高模具强度，也是

35、不可少的。在塑件结构上无特殊要求时，塑件的各连接处均应有半径不小于0.5-1mm 的圆角。此塑件的圆角统一取 R0.6第三章注射工艺分析及塑料模的结构设计3.1 零件的三维建模图3-1塑件的三维建模3.2 浇口位置浇口是流道和型腔的连接部分，也是注塑模进料系统的最后部分，其基本作用为：(1)使从流道来的熔融塑料以最快的速度进入充满型腔。(2)型腔充满后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔能还未冷却的塑料回流。浇口的设计和塑件的尺寸、形状模具结构，注射工艺条件及塑件性能等因素有关.但是 根据上述两句基本作用来说，浇口截面小，长度要短，因为只有这样才能满足增大流 料速度，快速冷却封闭，便于塑件分离以及浇

36、口残痕最小等要求。（3）浇口设计要点可归纳如下：a）浇口开设在塑件断面较厚的部位，使熔料从厚料断面流入薄断面保证充模完全；b）浇口位置的选择，应使塑料充模流程最短，以减少压力损失；c）浇口位置的选择，应有利于排除型腔中的空气；d）浇口不宜使熔料直冲入型腔，否则会产生漩流，在塑件上留下旋形的痕迹，特别是窄的浇口更容易出现这种缺陷；e）浇口位置的选择，应防止在塑料表面上产生拼缝线，特别实在圆环或是圆筒形的塑件中，应在浇口的面的熔料浇合处加开冷料井；f）带有细长的型芯的注塑模的浇口位置 ，应当离成型芯较远，不使成型芯受料流冲而变形；g）大型或扁平塑件成形时，为防止翘曲、变形、缺料可采用复式浇口；h）

37、浇口应尽量开设在不影响塑件外观的位置，如边缘底部；i）浇口的尺寸取决于塑件的尺寸、形状和塑料的性能；j）设计多个型腔注塑模时，结合流道的平衡来考虑浇口的平衡，尽量做到熔融料同时均匀充满各个型腔。在设计浇注系统时，首先是选择浇口的位置。浇口位置选择直接关系到产品成型质量及注射过程的顺利进行，浇口位置的选择应遵循以下原则：（1）浇口位置应尽量选择在分型面上，以便于模具加工及使用时浇口的清理；（2）浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使具流程为最短；（3）浇口的位置应保证塑料流入型腔时， 对型腔中宽畅，厚壁部位，以便于塑料顺利流入；(4)浇口位置应开设在塑件截面最厚处；(5)避免塑料在流下型腔

38、时直冲型腔壁、型芯或嵌件，使塑料能尽快流入到型腔各 部位，并避免型芯或嵌件变形；(6)尽量避免使制品产生熔接痕，或使其熔接痕产生在制品不重要部位；(7)浇口位置及其塑料流入方向，应使塑料在流入型腔时，能沿着型腔平行的方向 均匀地流入，并有利于型腔内气体的排出；(8)浇口应设置在制品上最易清除的部位，同时尽可能不影响产品外观。3.3 分型面分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，它与模具的整体结构，浇注系统的 设计，塑件的脱模和模具的制造工艺等有关，所以分型面的选择是注塑模设计中的一 个关键因素。在先择分型面时应综合分析比较以选择较为合理的方案，选择时应遵循 以下原则：(1)分型面应选在塑件外形

39、最大轮廓处(2)分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模(3)分型面的选择应保证塑件的精度要求(4)分型面的选择应满足塑件的外观质量要求(5)分型面的选择要便于模具的加工制造(6)分型面的选择应有利于排气除以上原则以外，分型面的选 择还要考虑到型 腔在面上投影面积的大小外以避免接近或超过所选注射机的最大注射面积而可能产生溢流现象图3-2分型面方案一图3-3分型面方案二根据以上分型面选择原则，方案一选择了在最大轮廓处，不影响制件的外观，保 证了制件的制造精度也利于排气。而方案二选择了最大平面处，但易出现溢边，不易 排气，不易卸料及模具结构的设计，所以本设计选择方案一。3.4型腔的数目与布局3.4.1

40、模具型腔数目型腔数量与注塑机的塑化速率、最大注射量及锁模力等参数有关，另外型腔数量 还直接影响塑件的精度和生产的经济性。型腔数量的确定方法有很多种，下面按照注 射机的最大注塑量来确定型腔数量：(3-1 )式中k注射机最大注射量的利用系数，般取0.8;m p注射机最大注射量，60g ;m i浇注系统凝料量，2.8g；m单个塑件的质量，5.6g。代入以上数据得n& 8由于模具采用的是四个内抽芯滑块，比较复杂所以取n=1 , 采用一模一腔结构。3.4.2 模具型腔的布局模具型腔的布局应遵循以下条件：(1)型腔的布置和浇口的开设部位应力求对称，以防模具承受偏载而产生溢料现象(2)型腔排列宜紧凑

41、，以节约钢材，减轻模具的重量(3)圆形排列平衡好，加工困难；直线形排列加工容易，但平衡性好，而且加 工性尚可，使用广泛。本产品采用一模一腔，型腔的布置和浇口对称开设。3.5浇注方案的设计3.5.1 确定浇注系统的原则浇注系统是指熔融塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所流经的通道，分普通浇注系 统和热流道浇注系统两种。普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口、冷料穴四个 部分组成。在设计浇注系统时应考虑下列有关因素：(1)塑料成型特性设计浇注系统应适应所用塑料的成形物性的要求，以保证塑件质量(2)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浇注系统的形式、进料口数量及

42、位置，保证正常成形，还应注意防 止流料直接冲击嵌件及细弱型芯或型芯受力不匀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的余地。(3)模具成型塑件的型腔数设置浇注系统还应考虑到模具是一模一腔或一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。(4)塑件外观设置浇注系统时应考虑到去除、整进料口方便，同时不影响塑件的外表美观。(5)注射机安装模板的大小在塑件投影面积比较大时，设置浇注系统时应考虑到 注射机模大小是否允许，并应防止模具偏单边开设进料口中，造成注射时受力不匀(6)成形效率在大量生产时设置浇注第统还应考虑到在保证成形质量的前提下尽量缩短流程，减小断面积以缩短填充及冷却时间

43、，缩短成形周期，同时减少浇注系 统损耗的塑料。（7）冷料在注射间隔时间，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。3.5.2浇口形式的选择浇口亦称进料口，是连接流道与型腔的熔体通道。浇口的设计与位置的选择恰当 与否，直接关系到塑件能否完好、高质量地注射成型。按浇口的结构形式和特点，常 用的浇口可分为：直接浇口、侧浇口、扇型浇口，点浇口、平缝浇口、潜伏浇口、环 形浇口等。不同的浇口形式对塑料熔体的充填特性、成型质量及塑件的性能会产生不 同的影响。各种塑料因其性能的差异而对不同形式的浇口会有不同的适应性，设计模 具时可参考表3-2所列部分塑料所适应的浇

44、口形式。表3-2常用塑料所适应的浇口形式直接浇口侧浇口平缝浇口点浇口潜伏浇口环形浇口硬聚氯乙烯（HPVC）OO聚乙烯（PE）OOO聚丙烯（PP）OOO聚碳酸酯（PC）OOO聚苯乙烯（PS）OOOO橡胶改性苯乙烯O聚酰胺（PA）OOOO聚甲醛(POM)OOOOOO丙烯月青一苯乙烯OOOABSOOOOOO丙烯酸酯OO注：“O”表示塑料适用的浇口形式。本模具采用点浇口，点浇口全称针点式浇口，是典型的限制型浇口。具有如下优点：(1)可大大提高塑料熔体剪切速率，表观粘度降低明显，致使充模容易。这对PPPS, 和ABS等对剪切速率敏感，即非牛顿指数愈小的熔体更加有效。(2)熔体经过点浇口时因高速摩擦生热，

45、 熔体温度升高，粘度再次下降，致使流动 性再次提高。(3)能正确控制补料时间，无倒流之虑；有利降低塑件特别是浇口附近的残余应力， 提高了制品质量。(4)能缩短成型周期，提高生产效率。(5)有利浇口与制品的自动分离，便于实现塑件生产过程的自动化。(6)浇口痕迹小，容易修整。(7)在多型腔模中，容易实现各型腔均衡进料，改善了塑件质量。(8)能较自由地选择浇口位置。3.5.3主流道形状与尺寸主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具浇口套接触处开始到分流道为止的塑 料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，其作用是通过流道截面积使熔料平稳转换流向注入型腔，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有

46、比较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。主流道固化时间要求：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。在卧式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面。主流道通常设计在模具的浇口套中，为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出， 主流道设计成圆锥形，锥角为， 小端直经d比注射机喷嘴直径大0.51mm,流道的表面粗糙度Ra < 0,8仙m。浇口 套一般采用碳素工具钢（如 T8、T10等）材料制造，热处理淬火硬度 5357HRC。主流道与喷嘴结构如图2-1所示，接触处多做成半球形的凹坑，凹坑球半径R应比 喷嘴球头半径r大l2mm。注射机XS-Z-60的喷嘴孔

47、直径是4mm取d为5mm,喷 嘴圆弧半径 R为12mm , r取13mm.图3-4主流道与喷嘴结构图3-5主流道尺寸由经验公式：D=6.7式中：D主浇道大端直径（mm）;d主浇道小端直径（5mm ）；a主浇道锥角C （ 2 0 ）L 主浇道长度（mm ）。由于塑件比较小，所以把浇口套和定位圈设计成一体形式，具结构如下图:图3-6浇口套结构形式表3-3主流道尺寸名称尺 寸名称尺 寸小端直径5mm大端直径7.9球面半径13mm主流道长度55主流道锥角3°材 料T10,热处理淬火表面粗糙度硬度3.5.4点浇口尺寸的确定点浇口的各种尺寸确定，d=0.51.5mm,最大不超过2mm ,当L=0

48、.52时常取 1.0 1.5mm ,取d=1mm , a=30,L=0.5，点浇口的设计尺寸如下图 3-7图3-73.5.5点浇口剪切速率的校核因为该副模具是一模一腔，塑料件体不是很小，采用点浇口的剪切速率校核。经验：主流道、分流道、点浇道，其它浇口。3.5.6浇注系统方案由于聚乙烯流动性比较好，塑件结构简单，易于成型。如图 3-8图3-83.6型腔的强度校核模具的各零件必须有足够的强度及刚度，以承工作时的各种作用力。因此模具零 件应按其工作的受力情情况予以强度或或刚度等计算，并设计合理的结构。但是在实 际中经常公按经验予以设计及确定尺寸或对一些主要成型零件按具体受力情况作必要 的计算。但对大

49、型模具的型腔等主要零件应予以计算设计为宜。型腔强度及刚度是经常需进行计算的。型腔在成形压力下要产生变形，变形量必 须在允许范围内，变形量过大导致型腔扩大易出飞边并使塑件尺寸增大，甚至造成型 腔破裂。另外当成形后成形压力消失时则型腔因弹性复原而收缩，当收缩量大于塑件 收缩率时则会使型腔紧紧地包住塑件造在开模困难或塑件残留在定模上使脱模困难， 易损坏塑件或使塑件质量不良。模具的型腔设计成整体式的，由于塑件的结构把型腔分为长方形与圆形两个部分 下面分别对两个部分进行校核。3.6.1 整体式矩形型腔侧壁和底板厚度的计算(1)整体式矩形型腔侧壁厚度的计算按刚度条件计算 如图3-13可按公式3-3计算。s

50、>(3-3)式中p一型腔压力50MPa。c一由/决定的系数，0.93 ,查表3-4。H1 一型腔深度，10.5mm ;E一弹性模量，钢取2.1 x Mpa一允许变形量，0.02查表3-5。结果： s > 5mm。按强度条件计算侧壁厚度按公式3-4计算。(3-4 )式中 一矩形成型型腔的边长比，1.0。一抗弯截面系数，见表3-4, 0.108。一模具材料许用应力，500Mpa 。其他参数及数据同公式3-3 o结果：s48由于整体式凹模侧壁最小厚度为 17mm ,所以凹模侧壁合格。(2)整体式矩形腔底板厚度计算按刚度条件计算厚度按公式3-5计算(3-5 )式中 一由型腔边长比决定的系数

51、，b=52,查表3-6 , 0.0138。其它参数与数据同式3-3。结果：>10.63mm 。按强度条件计算厚度按公式3-6计算(3-6 )式中 一由模脚(垫块)之间距离各型腔边长比所决定的系数，查表3-7 ,0.3078mm 。其它参数与式 3-3相同。结果：>9.12 o而模具的矩形腔底板厚度是14.5mm所以满足要求。3.6.2整体式圆形型腔侧壁和底板厚度的计算(1)整体式圆形型腔侧壁厚度的计算按刚度条件计算侧壁厚度按式3-7计算(3-7)其中参数与数据同式3-3。结果：s > 60按强度条件计算侧壁厚度按式3-8计算(3-8 )式中r为圆形型腔半径，35.3mm 。结

52、果：s> 4.2mm。而模具侧壁最小厚度龙0.5 ,所以满足要求。4)整体式圆形型腔底板厚度的计算按刚度条件计算底板厚度按式3-9计算(3-9)式中r取底面圆弧半径28.5mm ,其他参数与式3-3和式3-7中相同结果：h > 1113mm 。(3-10 )28.5mm。按强度条件计算底板厚度按式3-10计算式中参数与以上公式相同，式中r取底面圆弧半径结果：7.84mm 。模具的型腔底板厚度为14.5mm ,所以满足要求c表3-4系数c、w值H000000011121/.3.4.5.6.7.8.9.0.2.5.0c00000000000.930.570.330.188.117.07

53、3.045.031.015.006.002V000000000000.108.130.148.163.176.187.197.205.210.235.254表3-5不发生溢料的间隙值低粘度塑料尼龙（PA）、聚乙烯（PE）、聚丙烯、（PP）、聚甲醛（POM ）< 0.025 004中粘度塑料聚聚乙烯（PS）、ABS、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA ）< 0.05高粘度塑料聚碳酸酯（PC）、聚碉（PSF）、聚苯醛（PPO）< 0.06 (008表3-6系数c '的值1.01.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0c0.0130.0160.0180.0200.0220.0240.0250.0260.0260.0270.02784896010727表3-7系数的值1.01.21.