注塑模具设计说明书

1、1.1 模具在加工工业中的地位模具是大批量生产同形产品的工具，是工业生产的主要工艺装备。模具工业是国民经 济的基础工业。采用模具生产零部件，具有生产效率高、质量好、成本低、节约能源和原 材料等一系列优点，已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代工业品的发展 和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展水平。因此模具工业对国民经济和 社会发展将起越来越大的作用。据统计，在家电、玩具等轻工行业，近 90%的零件是靠模具生产的；在飞机、汽 车、农机和无线电行业，这个比例也超过 60%。例如飞机制造业，某型战斗机模具使用量 超过三万套，其中主机八千套、发动机二千套、辅机二万套。从产值看，2

2、0世纪80年代以来，美、日等工业发达国家模具行业的产值已超过机床行业，并且有继续增长的趋势。对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要 求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度， 要求结构合理、制造容易、成本低廉。模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇 口和排气槽位置以及脱模方式等对制品的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械 性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、旗袍、凹痕、烧焦等 都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难易程度很大。在大批量生

3、产塑料制品时，应尽量减少开模、合模过程和取制件过程中的手工劳动，为此常采用自动 开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制 品的成本也有影响。现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少的三项重要因素， 尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用， 产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产品需求量很大， 对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展。1.2 模具的发展趋势“十二五”期间，中国模具业将进一步调整结构，开拓市场，苦练内功，提升水平，使中国模具业在整体上再上一个新

4、台阶，而这并不只是模具业的“一家之事”。模具业与其他行业的发展可以用唇齿相依来形容，因而模具业整体水平的提升与相关行业的发展息息相关。？(1)半导体封装模具走向自动化半导体封装模具业对模具的要求是：一是要求精加工模具，目前电子产品不断集 成化、小型化，产品趋向高端，尺寸也越来越小，封装体越来越薄，这对封装要求越来越 高，对模具精度要求很高。？如今封装技术正不断发展。芯片尺寸缩小，芯片面积与封装面积之比越来越接近 于1, I/O数增多、引脚间距减小。封装技术的发展离不开先进的电子工模具装备，多注射 头封装模具(MGP)、自动冲切成型系统、自动封装系统等高科技新产品适应了这一需求，三佳也陆续推出这

5、些产品。?今后半导体封装模具发展方向是向更高精度、更高速的封装模具一一自动封装模 具发展。自动塑封系统是集成电路后工序封装的高精度、高自动化装备。系统中设置多个 塑封工作单元，每个单元中安装模盒式 MGP模，多个单元按编制顺序进行封装，整机集上 片、上料、封装、下料、清模、除胶、收料于一体。该项技术国外发展较快，已出现了贴 膜覆盖封装、点胶塑封等技术，可满足各类高密度、高引线数产品的封装。？随着微电子技术飞速发展，半导体后工序塑封成型装备应用技术不断提高，自动 化作业已成必然趋势。三佳作为国内第一家模具行业的上市公司，将紧盯世界先进技术， 发展电子模具国产化进程。？2、设备、标准化发展更上层楼

6、中国模具业虽然有了长足的发展，取得了巨大进步，但在模具业的上下游配套环 节中，加工设备大都依赖进口，而机床是一薄弱环节。据罗百辉了解，2004年进口加工设备中机床约60亿美元，而其中模具业应用机床占据了大部分，这也反映国内在这一领域还 待加油。中国模具工业协会副秘书长秦珂认为，国内厂商应重视装备制造业重视模具业的 需求，目前国内设备厂商如沈阳机床集团公司等已意识到模具机床的“增值”潜力，着重 在加工中心、数控机床等设备的研发与生产。而机床朝着高速化、精密化、高性能专业化、 系统化、复合化方向发展也给国内厂商带来新课题。？在模具标准件领域，国内已有较大产量的模具标准件主要是模架、导向件、冲头等，

7、汽车模具用含油导板、斜楔等。据罗百辉了解，目前中国模具标准件在模具中的使用 覆盖率只有40%,而在欧美等国则达到了 70%o罗百辉指出，标准化成为模具业发展的新 趋势，模具业要扩大模具标准件的品种，提高其精度，提高生产集中度，实现大规模生产。1.3 研究内容1） 利用Moldflow注塑模具分析软件，针对格力电风扇底座上盖塑料模具进行填充、保压、冷却、变形等流动方案分析，并进行工艺参数、浇口位置、冷却系 统等方面的设计；2） 研究分析结果，综合分析其合理性；3） 对产品成型方案进行工艺参数、浇口位置、冷却系统等的优化并加以比较，确定最佳成型方案；4） 利用U阴口 AutoCAD绘制格力电风扇底

8、座上盖模具。2塑件分析塑件零件图图1 MD-12美的空调遥控器格力电风扇底座上盖二维图图2 MD-12美的空调遥控器格力电风扇底座上盖上表面三维图图3 MD-12美的空调遥控器格力电风扇底座上盖下表面三维图制件说明：该塑件为格力电风扇底座上盖，该上盖板主要是挡板作用，承受外力的几 率不大，如冲击载荷、振动、摩擦等情况比较少；塑件的工作温度是室温，这使得在材料选择时对热变形温度，脆化温度，分解温度的要求降低；此外，塑料都会老化，作为一种光学用品， 还要考虑到材料的光氧化等问题。并且制品要保持光滑，有良好外观，尺寸精度要求不是 很局0所选材料：丙烯月青-丁二烯-苯乙烯共聚物主要技术指标：密度（g/

9、cm3） : 1.02-1.05吸水率（24h） % :0.3熔点 （°C） : 165175拉伸弹性模量（Mpa） 1.61.9 103冲击强度（kJ/m2 ）:16体积电阻率（gm） : 6.71 1013（ABS）比容（cm3/g） : 0.690.74 收缩点（） : 0.40.7 抗拉屈服强度（Mpa） : 380 弯曲强度（Mpa） : 500880 硬度（M scale）: 119击穿电压（Kv/mm） : 39.32.1 ABS特性1 .工作压力高常温状态下工作压力可达1.0Mpa。2 .抗冲击性好ABSffi料具有良好的机械强度和较高白冲击韧性。无缺口冲击强度30M

10、pa缺口冲击强度 3MPa3 .流体阻力小内壁光滑，转弯处呈圆弧形，流动摩擦力小，减小液流阻力。4 .化学性能稳定ABSM有耐酸、碱性能。由于化学性能稳定.无毒无味，可广泛应用于食品、饮料、啤 酒等行业。5 .耐温范围广使用温度为-30°+70°。6 .质轻AB剂塑料比重为钢材的1/7,因此减轻结构重量，降低原料消耗。同时，减轻安装工 人劳动强度。7 .安装简便，密封性好安装多采用承插式连接，使用溶剂型粘合剂粘接密封。施工简便、效果好、固化速度 快。8 .使用寿命长本产品在室内使用一般可达三十年以上。9 .价格低2.2 ABS注塑工艺参数注射类型：螺杆式喷嘴类型：直通式；温

11、度：料筒温度：前段 200210模具温度：5070° C保压力 ：5070 MPa保压时间：1530 S成型时间：4070 S仅为不锈钢的五分之一左右。螺杆转速：3060r/min180190° CC;中段 210230° C;后段 180200° C注射压力：7090 MPa注射时间：35 S冷却时间：1530 S2.3塑件的结构工艺性分析1 .尺寸精度影响模具精度的因素有：模具制造的精度，塑料收缩率的波动，模具磨损，模制时工艺 条件。塑件的尺寸精度主要决定于塑料收缩率的波动。根据塑件精度等级的选用(SJ1372-1976查得ABS:高精度3; 一般精

12、度4;低精度5;未注公差6。该塑件精度要求不高，所以选用 5级精度，未注公差采用6级精度。2 .脱模斜度在塑件的内外表面，沿脱模方向应设计足够的脱模斜度。表2-1是不同材质常用的脱模斜度：表1常用塑料的脱模斜度塑料名称脱模斜度塑料名称脱模斜度型芯型腔型芯型腔聚乙烯20'45'25'45'PMMA30'1 °35'1° 30'聚丙烯、软聚氯乙烯25'50'30'1 °尼龙20'40'25'45'硬聚氯乙烯、聚碉50,-1 ° 45'50&

13、#39;2 °聚碳酸酯30'50'35'1 °聚苯乙烯30'1 °35'1° 30'氯化聚醛20'45 '25'45'ABS35'1 °40'1° 20'聚甲醛30'1 °35'1° 30'本设计材料为ABS,由上表可以查出，选择脱模斜度为 1°。3 .形状塑件的几何形状除应满足使用要求外， 还应尽可能使其所对应的模具结构简单， 便于加 工。而且应保证塑件的外表面光洁度要求。4

14、.壁厚塑件的壁厚应根据塑件的使用要求，如强度，刚度，尺寸大小，电气性能及装配要求等 确定，塑件壁厚一般在1-4mm范围内。调节产品壁厚将决定材料的流动性能和制件模量。 由于我们所选的材料是ABS可根据新编塑料模具设计手册查得 ABS制品的最小壁厚及 常用壁厚推荐值，初步确定塑件的壁厚为 1.5mm5 .圆角塑件底面与面之间一般应采用圆弧过渡， 这样不仅可以避免塑件尖角处的应力集中提高 塑件强度，而且可以改善物料的流动状态，降低充模阻力，便于充模。另外，塑件转角处 的圆角对应于模具上的圆角，有时可便于模具的加工制造及模具强度的提高，避免模具在淬火或使用时应力裂开。塑件转角处的圆角半径通常不要小于

15、 0.5到1mm在不影响塑件使用的前提下应尽量取 大些,综合考虑以上的各种因素后，确定塑件的圆角半径为3.5mm3 .注射机的选择及校核3.1 注射机的选择设计模具时，应详细地了解注射机的技术规范，才能设计出合乎要求的模具，应了解 的技术规范有：注射机的最大注射量、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。公称注塑量；指在对空注射的情况下，注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时，注塑成型 过程所需要的时间称为装型受I史返位置所能达到的最大注射量，反映了注塑机的加 工能力.注射压力；为了克服熔料流经喷嘴，浇道和型腔时的流动

16、阻力，螺杆（或柱塞）对熔料必须 施加足够的压力，我们将这种压力称为注射压力. 注射速率；为了使熔料及时充满型腔，除了必须有足够的注射压力外，熔料还必须有一定 的流动速率，描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度.常用的注射速率如表所 示。表2注射速率注射量3 /CM125250500100020004000600010000注射速率/CM/S125200333570890133016002000注射时间/S11.251.51.752.2533.755 塑化能力；单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调 若塑化能力高而机器的空循环时间长，则不能发挥塑化装置的能力，

17、反之则会加长成型周 期.锁模力；注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力，在此力的作用下模具不应被熔 融的塑料所顶开. 合模装置的基本尺寸；包括模板尺寸，拉杆空间，模板间最大开距，动模板的行程 桢具最大 厚度与最小厚度等.这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围 .开合模速度；为使模具闭合时平稳，以及开模，推出制件时不使塑料制件损坏，要求模板在整个行程中的速度要合理，即合模时从快到慢，开模时由慢到快在到停.空循环时间；在没有塑化，注射保压，冷却，取出制件等动作的情况下，完成一次循环所需的时 问.选择螺杆式注塑机的型号为：XS-ZY-125,其转速为20-30转/秒，喷嘴形式为螺杆注射机

18、的其他参数如下：表3注射机参数注塑机型号XS-ZY-125额定注射量-3125cm螺杆（柱塞）直径42mm注射压力120Mpa注射行程115mm注射方式螺杆式锁模力900KN最大成型面积320cm2最大开合模行程300mm模具最大厚度300mm模具最小厚度200mm喷嘴圆弧半径R12mm喷嘴孔直径4 mm顶出形式两侧设有顶杆，机械顶出动、定模固定板尺寸428X458mm拉杆空间260X290mm合模方式液压、机械液压泵流里100、12L/min压力6.5Mpa电动机功率11KW加热功率5 KW机器外形尺寸3340X750X1550mm3.2 型腔数目的确定及校核本设计实例采用一模一腔的型腔布局

19、。因型腔数量与注射机的塑化速率、最大注射量及锁模量等参数有关，因此有任何一个参数都可以校核型腔的数量。一般根据注射机料筒塑化速率确定型腔数量n；(3-1)式中 K 注射机最大注射量白利用系数，一般取 0.8;mp注射机最大注塑量，g；mi 浇注系统所需塑料质量，g ;m 单个塑彳的质量，g0式中mp、mi、m也可以为注射机最大注射体积（cm3）、浇注系统凝料体积（cm3）、 单个塑件的体积（cm3）。塑料ABS的密度为1.03g/cm3,收缩率为0.4%0.7%,取平均收缩率为0.5%。按照塑 件零件图所示的尺寸，用三维制图软件 UG近似计算如图3-1所示。图4 UG质量属性计算由上图的数据可

20、知，单个塑件的体积 Vi=342391.99 mm3。估算浇注系统的体积：V= 19017.41 mm3注射机最大注射体V3=175 cml由此可求出：n<（0.8x125-2）/3.07=23>1 故取 n=1 满足要求。3.3 锁模力的校核锁模力又称合模力，是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力。当熔体充 满型腔时，注射压力在型腔内所产生的作用力总是力图使模具沿分型面胀开，为此，注射 机的合模力必须大于型腔内熔体压力与塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘 积，即B'.F0 F p 模 A分 100（3-2）式中F。一一注射机的公称锁模力（N）;%模内平均压

21、力（型腔内的熔体平均压力Mpa）;A塑件、流道、浇口在分型面上的投影面积之和（cm2）,见表4;F 注射压力在型腔内所产生的作用力（N）o表4 模内的平均压力制品特点模内平土切压力p模（Mpa）举例容易成型制品24.5PE、PP、PS等壁厚均匀的日用品股制口口29.4在模温较高卜-成型的薄壁容器类制品中等黏度塑料盒有精度要求的制品34.3ABS、PMMA 等有精度要求的工程结 构件，如壳件、齿轮等。加工高黏度塑料、高精度、充模难的制品39.2用于机器零件上高精度的齿轮或凸轮等利用三维制图软件UG算塑件总投影面积近似为：A =2134.44 cm2查表4-1得p模 24.5Mpa ;贝UF0 F

22、 p模A分 100=24.5X2134.4 X 100=118678N=118.68KN所选用的注射机的公称锁模力F0=900KN,故注射机满足要求。3.4 开模行程的校核注射机开模行程是有限的，塑件从模具中取出时所需的开模距离必须小于注射机的最 大开模行程，否则塑件无法从模具取出。为了保证开模后既能取出塑件又能取出流道内的 凝料，对于单分型面注射模具，需要满足下式：s Hi H2 (510)mm(3-3)S 注射机最大开模行程；(S=300mm)Hi一推出距离(脱模距离，H1=8m)H 2 塑件高度；(H2=38mm)贝U s Hi H2 (5 10)mm 8 51 10 69mm 故满足要

23、求。4 . Moldflow 模流分析4.1 制件有限元模型的建立首先在UG软件中，将制件模型转换成stl格式并导入MPI中，对其进行网格划分，初 始划分结果和网格统计结果如下图 5和图6所示：图5制品的初步网格划分图6初步网格统计由图6的网格统计对话框可以得到：表面三角形单元为41552个，节点为20811个， 没有柱体单元，连通区域1个，自由边0个，公用边623287个，交叉边0个，配向不正确 单元1个，相交单元10个，完全重叠单元0个，复制柱体0个，最小纵横比1.160,最大 纵横比53.235,平均纵横比2.31,匹配百分比87.3%,相互百分比81.4%。由以上数据可以清晰地看出，匹

24、配百分比大于85%,可进行流动、冷却与翘曲分析，只是初始有限元划分的问题是最大纵横比大于10%,须对网格进行修复。对网格修复处理前先对制品网格进行网格的最大纵横比诊断，诊断结果如下图7所示,然后针对纵横比大的网格运用网格工具中的各种命令如插入节点、合并节点、重新划分网 格及自动修复等对网格进行处理，降低最大纵横比。处理后的纵横比诊断如图8所示，最大纵横比降低到了 16.835,符合要求。图7网格处理前的纵横比诊断图8网格处理后的纵横比诊断修复后的网格统计结果如下图9所示：表面三角形单元为41552个J节点为20811个, 没有柱体单元，连通区域1个，自由边0个，公用边623287个，交叉边0个

25、，配向不正确 单元0个，相交单元0个，完全重叠单元0个，复制柱体0个，最小纵横比1.155,最最大 纵横比16.835,平均纵横比1.586,匹配百分比97.6%,相互百分比98.4%。由以上数据可以清晰地看出，最大纵横比小于 20%,匹配率大于90%,那么就可以进 行流动、冷却及翘曲分析，并且可以得到比较精确的结果。图9修复后的网格统计4.2 最佳浇口位置分析网格处理好后，选择的材料为 ABS,然后对其进行最佳浇口位置的分析，浇口的设计主 要包括浇口的数目、位置、形状和尺寸的设计。浇口的系列变化都会对塑件熔体的填充产 生很大影响。浇口设计应保证提供一个快速、均匀、平衡、单一方向流动的充填模式

26、，避 免射流、滞留。凹陷等现象的发生。所以在确定成型方案之前，对制品进行最佳浇口位置 的预分析，其结果如下图9所示。由图10显示可以看出，浇口设置的最佳区域在蓝色区域，绿色区域为较好区域，淡黄 色区域为较差区域，红色区域为最差区域。图10最佳浇口位置分析结果4.3 浇注方案的设计4.3.1 浇注方案一的设计根据最佳浇口位置分析结果，在浇口设置的最佳区域选定节点 N436和N3760作为制件的浇口位置，采用冷流道，如下图11所示:图11浇注方案一4.3.2 浇注方案二的设计根据对市场上同类产品的调查分析，浇注方案二采用侧浇口，浇口设置在制件侧部的 节点N1024和N4348上，同样采用潜伏式浇口

27、，如下图12所示：图12浇注方案二4.4 不同浇注方案的Moldflow 流变分析结果及其比较流变分析的目的是通过对熔融体流经流道，浇口填充型腔的过程的模拟，预测和显示 熔体流动前沿的推进方式、填充过程中的压力和温度变化、气穴和熔接痕的位置，并且优 化模腔的布局。流变分析包括填充分析和保压分析。4.4.1 填充分析结果比较虽然填充分析过程只是整个成型周期中的一小部分，但它确实非常重要的过程，如果 填充不充分，则不能进行保压和冷却过程，因此，为了保证制件质量，塑料熔融体必须确 保填充充分。填充分析结果主要包括填充时间、气穴位置、熔接痕、锁模力、熔融体流动 前沿温度。(1)冻结时间冻结时间指的是熔

28、融体填满整个型腔所需的时间，两种方案的分析结果分别如图13、图14所示。图13冻结时间(方案一)图14冻结时间(方案二)从上图可以看出，两种方案都能将制件充满，方案一的填充时间为0.5738s,方案二的填充时间为0.6483s,两种方案的填充时间都相差不大，但方案二比方案一的填充更均匀。所以就填充时间而言，两种方案都较好。(2)气穴位置穴是指在塑料熔融体注射充填过程中，模腔内除了原有空气外，还有塑料含有的水分在注 射温度下蒸发而成的水蒸气，塑料局部过热分解产生的低分子挥发性气体等。两种方案气 穴位置的分析结果如下图14和图15所示。图15气穴位置（方案一）图16气穴位置（方案二）由上图可以看出

29、，方案一和方案二所形成的气穴都较少，且大都位于制件的内侧，这 样既不影响美观也易于设置排气位置，所以就气穴位置来说，两种浇注方案都满足要求（3）熔接痕在塑料制品成型中，当熔融体由分流状态再次合流便会形成熔接痕，不但影响制品的 外观，而且易于产生应力集中，影响制品的总体强度。两种方案所形成的熔接痕的位置分 别如图17和图18所示。图17熔接痕（方案一）图18熔接痕（方案二）由上图可以看出，方案一所形成的熔接痕比方案二多，且方案一中的弹簧扣位置也存 在熔接痕，弹簧扣处于受力较大的位置，如果存有熔接痕，很容易导致弹簧扣断裂。因此， 就熔接痕而言，方案二比方案一好。（4）锁模力锁模力即为在进行注塑时闭

30、合模具所需要的力。锁模力会随着型腔的充填而逐渐变化, 要降低锁模力的最大值，最重要的是设法降低充填所需压力。两种方案的锁模力分析结果 如图19和图20所示。图19锁模力（方案一）图20锁模力（方案二）由上图可以看出，方案一完成成型所需的最大锁模力为5.352t方案二完成成型所需的最大锁模力为5.514t,略低于方案一，因此，就锁模力而言，方案二较好。（5）熔融体流动前沿温度熔融体流动前沿温度指的是熔融体流动前沿到某一节点的温度。在制件比较薄的地方， 如果这一温度太低，则会造成滞流、短射现象的发生。如果这一温度太高，则会使塑料聚 合体发生降解，造成制件的表面缺陷。两种方案的熔融体流动前沿温度的分

31、析结果如图21和图22所示。图21熔融体流动前沿温度（方案一）图22熔融体流动前沿温度（方案二）由上图可以看出，方案一的熔融体流动前沿温度较均匀，但相对而言，凹槽处的温度 较低，且凹槽部位较薄，容易产生滞流、短射现象，方案二的熔融体流动前沿温度各处的 温差很小，绝大部分与设置的模温 260。C相近，分布也较均匀。因此，对熔融体流动前沿 温度而言，方案二较好。4.4.2 保压分析结果比较由于塑料熔融体从熔融态冷却到固态时体积变化很大，注射保压时间的目的是对浇口 的塑料熔融体保持压力，使得当模腔内的塑料制品产生收缩时，塑料熔融体能继续充满型 腔。体积收缩率是指塑料聚合物从熔融温度逐步冷却到周围温度

32、时发生的收缩。两种方案 的体积收缩率结果如图22和图23所示。图23体积收缩率（方案一）图24体积收缩率（方案二）由上图可以看出，方案一的体积收缩率最大为6.685%,体积收缩较均匀，方案二的体积收缩率最大为6.715%,比方案一小，但体积收缩没有方案一均匀，因此，就体积收缩率 而言，方案一略好。根据制件的具体使用要求，制件的上表面质量要求比较高，不能存在过多的气穴和熔 接痕。综合考虑上述主要流变结果的比较可以看出，浇注方案一比浇注方案二较好，因此， 本设计实例采用浇注方案二的设计，采用侧浇口，冷流道。4.5 浇注系统的设计4.5.1 分型面的选择分型面是模具结构中的基准面，选择模具分型面时通

33、常考虑如下有关问题:1根据塑件的某些技术要求，确定成型零件在动模和定模上的配置；2塑件的生产批量；3结合塑件的流动性确定浇注系统的形式和位置；4型腔的溢流和排气条件；5模具加工的工艺性。分析零件特点后，发现零件的外表面有比较高的精度要求，且经过模流分析，模具浇注是使用侧浇口，所以决定分型面沿零件的外表面。如下图 24所示：图25分型面4.5.2 主流道的设计(1)主流道各部分尺寸计算主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具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。主流道通常设计在模具的浇口套中，在卧式注射机 上主流道垂直于分型面，为使凝料能顺利拔出，设计成圆锥形，选

34、用材料为P20,热处理要求淬火5357HRC主流道各部分尺寸如下图25所示：图26主流道各部分尺寸按照前面所选取的注射机的参数和设计要求主流道各部分尺寸计算如下：主流道小端直径d R (0.5 -1)(4 0.5)mm4.5mm主流道球面半径SR R1 (1 - 2) 12 2mm14mm ;4.5 2 42 tan 5.4mm2主流道锥角a= 26° ,为了方便拉出主流道，这里取 a= 2主流道长度L =42主流道大端直径 D d 2L tan 2(2)浇口套的结构形式定位环是模体与注射机的定位装置， 证浇口套与注射机喷嘴对中定位。根据该 道形状及其与注射机喷嘴的关系，浇口的 构形

35、式选用如图26所示的浇口套与定位 计成整体式的形式，在端面用螺栓浇口套 模体内，克服塑料对浇口套的反座力。浇 与模板间的配合采用H7/m6的过渡配合。图27浇口套的结构形式4.5.3 分流道的设计(1)分流道设计原则在注射过程中，熔融的塑料在流经分流道时，应使它的压力损失以及热量损失最小，而分流道中产生的凝料最少为原则。分流道的设计要点总体归纳如下：1 、分流道的形状和尺寸。在满足注射成型工艺的前提下，分流道的截面积应尽量小。 但分流道的截面积过小会减低注射速度，使填充时间延长，同时可能出现缺料、焦烧、皱 纹、缩孔等塑件缺陷，而分流道过大则增加冷凝料的回收量，并延长了冷却时间。在设计 时采用较

36、小的截面积，在试模时为必要的修正留有余量。2、分流道在分型面上的布置形式。虽然分流道有多种不同的布置形式，但应遵循两个 原则：一个是排列尽量紧凑，缩小模板尺寸；另一个是流程尽量短，对称布置，使胀模力 的中心与注射机锁模力的中心一致。3 、分流道的程度。在可能的情况下分流道的长度应尽量的短，以减少压力损失，避免 模体过大影响成本。在多模腔模具中各型腔的分流道长度应尽量相等，以达到注射时压力 传递的平衡，保证塑件尽可能地同时充满各个型腔。4、分流道的表面粗糙度。分流道的表面粗糙度一般Ra取1.6 m,这样可以在分流道的摩擦阻力下使物流外层的流动小些，使其分流道的冷却皮层固定，有利于熔融塑料的保 温

37、。(2)分流道截面形状的确定常用分流道的截面面形状有圆形、梯形、U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，因此可用流道的截面积 与周长的比值来表示流道的效率，即§L(4-1)分流道的效率式中S 分流道的截面积，mm;L 分流道的截面周长，mm。其中圆形截面形状的分流道的截面积与周边长之比最大，即效率最高，也就是说，分 流道流过相同的塑料量，其分流道的内表面积最小。这样可以减少注射过程中散热面积， 即熔料温度降低最小，同时使摩擦力变小，减少压力损失。且由于该塑件的分流道开设在 分型面的两侧，故本设计中采用圆形截面。(3)分流道截面尺

38、寸的确定分流道的截面尺寸应根据塑件的成形体积、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来确定。通常圆形截面的分流道直径为 210mm；对流动性较好的尼龙、聚乙烯、聚丙烯等塑 料的小型塑件，在分流到长度很短时直径可小到 2mm；对流动性较差的聚碳酸酯、聚碉等 可大至10mm；对于大多数塑料，分流道截面直径常取 56mm。本设计材料为ABS,所以取截面尺寸为5mm。(4)分流道长度的确定分流道的长度要尽可能短，且折弯少，以便减少压力损失和热量散失，节约塑料的原 材料和降低能耗。本设计采用一模两腔，根据型腔的大小，选择分流道的长度为20mm4.5.4 浇口的设计由前面

39、的成型方案可知，该制品采用侧浇口。其各尺寸如右图27所示：进料口长L=0.5mm 厚度t=0.8mm图28侧浇口尺寸4.5.5 冷料穴和拉料杆的设计一般来说，从喷嘴端部到注射机料筒以内约 的深度有个温度逐渐升高的区域，只有到了最深时才 正常的塑料熔体温度。而位于这一区域的塑料的流动 成型性能都不佳，这样如果这里的熔体进入型腔，将 次品。因此我们在主流道对面的动模板上开设冷料标称直径与主流道大端直径相同，深度为为直径的 1.2倍。本设计中选用Z字形拉料杆形式的冷料穴，如右图 28所示，它开模后通常用手工取出 冷料。冷料穴除了容纳冷料的作用外，同时还具有在开模时将主流道中的冷凝料钩住，使 其保留在

40、动模的一侧，便于脱模的功能。图29 Z字形拉料杆4.5.6 排气系统的设计排气系统的作用是在注射成型过程中，将型腔中的气体有序而顺利地排出，以免塑件 产生气泡、疏松等缺陷。注射过程中需要排出的气体有：浇注系统和型腔中原有的自然气 体，塑料含有的水分在注射温度下蒸发而成的水蒸气，塑料熔体在受热或凝固时分解产生般来说,的低分子挥发气体，塑料熔体中某些添加剂的挥发和化学反应所产生的气体 在模具结构里，气体能从分型面、顶杆等结构件中自然而然地排出气体。所以在本设计中没有设计排气系统。5成型零部件的设计构成模具型腔的零部件统称成型零部件，如凹模（型腔）、凸模（型芯）、形环和镶件等。成型零件是塑料注射模具

41、的核心部位，其工作时，直接与塑料熔体接触，承受熔体料流的高压冲刷、脱模摩擦等，因此，成型零件不仅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，而且还要求有合理的结构，较高强度、刚度及较好的耐磨性。注射成型时先闭模以形成空腔，而后进料成型，因此必须有两部分（或以上）形成这 一空腔。具凹入部分称为型腔（凹模），凸出部分称为型芯（凸模）。凹模用以形成制品的 外表面，型芯用以形成制品的内表面，成形杆用以形成制品的局部细节。5.1 凹模（型腔）的结构设计凹模又称型腔，它是成型塑件外轮廓的零件，按其结构可分为整体式和组合式两大类。整 体式适用于形状简单的塑件，镶拼组合式适用于形状复杂的塑件或加

42、工不便的型腔。本设 计塑件形状简单，所以使用整体式结构，其形状和尺寸如下图29、30所示。图30凹模三维图图31凹模二维图注：图中椭圆柱体处为放置小型芯的位置。5.2 型芯的结构设计成型塑件内表面的零件称为凸模或型芯，主要有主型芯、小型芯、螺纹型芯和螺纹型 环等。对于结构简单的的容器、壳、罩、盖之类的塑件，成型其主体部分内表面的零件称主型芯或凸模，而将成型其他小孔或槽的型芯称为小型芯或成型杆5.2.1 主型芯的结构设计按结构主型芯分为整体式和组合式两种。考虑到本设计塑件结构简单，所以采用整体 式结构，其形状和尺寸如下图31、32所示，图中多处圆孔为顶杆位置。图32主型芯三维图图33主型芯二维图

43、5.3 成型零件的工作尺寸计算所谓工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸 (包括矩形和异形型芯的长和宽)，型腔深度和型芯高度和尺寸。5.3.1 型腔的长、宽尺寸计算(Lm)0+s=(1+S)Ls-1/2AO+Sz. -塑件的平均收缩率 S为：(0.4+0.7)/2% = 0.5%,模具制造公差取1的制品公差6zW /3=0.33。3长：L11 0.5% Ld 0.50_ ._ +0 33= (1+0.5%) 48.57-0.5 10=48.310+0.33宽：L2(1 0.5%)Ld 0.50=(1+0.5%) 36.37-0.5 10+0.33=36.050+0

44、.335.3.2 型腔的深度尺寸计算(Hm)+S 0=(1+S)Hs-1/2A0+Sz=7.840+0.33(5-1)(5-2)=(1+0.5%) 8.3-0.5 10+0.33式中：Hx 型腔深度公称尺寸,H s制品高度最大尺寸，A-制品的设计公差模具制造公差5.3.3 型芯的长、宽尺寸计算(5-3)长：| 0 m1 0.5% Id0.5 0z= (1+0.5%)45.01+0.5 1 00 33 .(|m)0-S=(1-S)Imin + 1/2A0-8Z= 45.7400.331 0.5% Id0.5 0 z= (1+0.5%)31.75+0.51 0.33= 32.4100.335.3.

45、4 型芯的深度尺寸计算hm01z0.5% hs 12(5-4)=(1+0.5%) 6.8+0.5100.33=7.3300.336模架的选择6.1模架的选择按进料口（浇口）的形式模架分为大水口模架和小水口模架两大类，香港地区将浇口称为水口，大水口模架指采用除点浇口外的其他浇口形式的模具（二板式模具）所选用的模架，小水口模架指进料口采用点浇口模具（三板式）所选用的模架。大水口模架共有A、B、C、D四种型式；小水口共有 DA DB DC DD EA EB EG ED八种型式，其中以 D字母开头的四种型号适用于自动断浇口模具的模架。本塑料模具的设计采用侧浇口，冷流道， 所以选择龙记公司的模架库。而模

46、架的大小是由模芯的大小来确定的，模芯的布置如图 34所示，模芯的大小是100X 160mm图37模芯布置图根据经验数据和模架库的选择，选择模架的型号为：CI 1825 A50 B60 C60 ,其结构和尺寸如图35和36所示。其中：CI 大水口模架，1825模架的的尺寸为180mm*250m mA50定模板高为50mmB60-动模板高为60mmC60-垫块白高度为60mm图38模构图39模架各部位尺寸图6.2模具厚度的校核模具厚度H和注射机闭合高度的校核可以按照下式进行校核Hmin>H>H max(6-1)式中 Hmin注射机允许最小模厚(Hmin =300mm)H max 注射机

47、允许最大模厚( Hmax =200mm)由上节设计可知模具厚度 H=210mm, 300>210>200,故能满足要求。7合模导向机构设计导向机构是保证动、定模合模时，正确定位和导向的零件。合模导向机构导柱导向和 锥面定位两种形式。通常采用导柱导向定位，本设计采用导柱导向定位。导柱导向机构主要零件是导柱和导套。本设计采用标准的导柱和导套。7.1 导柱导柱导向部分长度要比凸模端面的高度高出812mm,采用T8A碳素钢要渗碳淬火处理，硬度为5055HRC,导柱固定部分表面粗糙度 Ra=0.8p m。导柱均布四个于模具分型面的四周。导柱中心到模具边缘距离通常为导柱直径的11.5倍。导柱固

48、定端与模板之间采用H7/m6的过渡配合导柱结构图如下图37所示:图40导柱三维图图41导柱二维图7.2导套带头导套结构简单，加工方便，用于简单模具或导套后面没有垫块的场合。导套用与 导柱相同的材料T8A碳素钢渗碳0.50.8mm厚，淬硬到HRC56-60.,硬度一般小于导柱硬度，以减轻磨损，防止导柱导套拉毛，导套和倒滑部分的表面粗糙度为Ra0.8p m0其结构尺寸如下图39所示：图42导套二维图导套与导柱之间用H7/f6的间隙配合；导柱和导套与模板的固定采用过渡配合H7/m6,如图34所示。图43导柱与导套的配合8脱模机构设计塑件在从模具上取下以前，还有一个从模具的成型零件上脱出的过程，使塑件

49、从成型零 件上脱出的机构称为推出机构。它包括以下几个部分，脱模力的计算、推出机构、复位机 构等的机构形式、安装定位、尺寸配合以及某些机构所需的强度、刚度或稳性校核。在设 计此机构时，应遵守以下几个原则： 保证塑件不因推出而变形损坏；机构简单动作可靠；良好的塑件外壳；合模时的正确定位。8.1脱模力的计算在开模瞬间，尽管由于开模力引起的故障不多，但为把模具设计得完美无暇，必须进行脱模力的估算。其型芯的受力分析下图35所示：图44型芯受力分析图I.Ft Ap( cos sin )(8-1)式中-塑件对钢的摩擦系数，约为0.10.3A-塑件包络型芯的面积p-塑件对型芯的单位面积上的包紧力，一般情况下，

50、模外冷却塑件p约取2.4 3.9 107 Pa;模内冷却塑件 p 约取 0.81.2 107Pa。由塑件零件图估算单个塑件包容型芯面积为：A=20 cm2 ,由于模具是模内冷却所以取p=1X107Pa,脱模斜度a=1° ,代入上式得=20X2X 104X 1X107X (0.2cos1-sin1) =7.3KN8.2推出机构的设计推杆推顶塑件是最简单的，也是应用最广泛的脱模机构。因为推杆位置设置有较大自 由度，因而用于推顶箱体等异形制品，以及塑件局部需较大脱模力的场合。本设计的格力 电风扇底座上盖的外观要求较高，高度尺寸较小，宜采用推杆推出机构。常用的推杆形式 有直通式推杆、阶梯式推

51、杆、顶盘式推杆。8.2.1 推杆的形状及固定形式本次设计采用直通式推杆，机构简单，尾部采用台肩的形式，台肩的直径与推杆的直 径约差46mm如下图36所示；推杆直径与模板上的推杆孔采用 H8/f8的间隙配合。图45直通式推杆推杆在模具中的固定形式为：直径为 d的推杆，在固定板上的孔为d+1mm,推杆台肩 部分的尺寸为d+4mm,推杆固定板上的台阶孔为d+5mm。8.2.2 推杆机构位置和直径的确定推杆的安装和布置遵循以下原则：(1)考虑脱模力的平衡，尽量避免产生附加倾向力矩。在筋、凸台处多设推杆。(2)不要让浇口对准推杆端面。过高压力会损伤推杆。(3)推杆应设在排气困难的位置。(4)只要不损坏塑

52、件表面，尽可能地设计顶杆，以减轻塑件脱模接触应力。由于本塑件的围周紧紧包在型芯上面，此处的脱模力相对来说比较大，故在 塑件的四周应布置顶杆，塑件内表面设有两根筋，所以应在筋的旁边布置顶杆，塑件的弹 簧扣上也应布置顶杆，顶杆的布置位置如下图 43所示：图46顶杆布置图直径的确定：如图43所示，在塑件周围采用四根直径为 5的推杆，在筋两旁采用四根 直径为4的推杆，在弹簧扣上采用一根直径为 3的推杆。8.3复位杆的设计复位机构选用复位杆复位。由于它制造简单，复位杆与动模的配合精度为H7/f6,材料为T8A,头部淬硬HRc5458。合模时，为了避免同定模板发生干涉而合模不严， 安装时， 复位杆应低于动

53、模分型面的0.25mm的距离。本设计采用的复位杆为标准件。图47复位杆二维图9温度调节系统9.1 moldflow 翘曲分析翘曲是由于材料的内应力不同而导致其收缩率不一致，从人引起的变形，通常，制件 冷却不均匀是引起翘曲的重要原因，即当制件一侧的温度不同于另一侧温度时，就会引起 两层面之间的冷却和收缩不均匀，从而产生内用力，引起制件翘曲变形。运用moldflow对制品进行充填+保压蝴曲分析，采用默认的工艺设置，查看其翘曲分 析结果如下图所示。图48所有因素：变形图49 X方向的翘曲变行图50 Y方向的翘曲变形图51 Z方向的翘曲变形由以上分析可知，该制品总变形中翘曲量最大值为0.2276; X

54、方向上为0.2034; Y方向为0.1571 ; Z方向为0.1040,翘曲变形都不大，都符合要求，最大翘曲量发生在制件四 周转角处，因此只要在制品的四周设置冷却水路即可满足要求。9.2 冷却系统参数的计算冷却回路的设计应做到：冷却回路系统内流动介质必须能充分吸收成型塑件所传导给 模具的热量，使模具成型表面温度稳定地保持在所需要的温度上。所需冷却水的流量：(9-1)60C (L t2) 式中ABS的查塑料成型工艺与模具设计表 10-2 :树脂成型时放出的热量可知i =3 X105J/Kg。根据注射模典型结构100例P201附表3中查得G=85 g/s=306kg/h。冷却水密度为 尸1kg/m

55、3,比热容为C=4183J/(kgk),设冷却水出口温度为 35C,入口 温度为25Co把所有数据代入公式中得：计算出冷却水道的体积流量 V后，可根据冷却水处于紊流状态下的流速与通道的关系， 确定模具冷却水路的直径d,见表5。由上面的计算可以得出，冷却水道直径可以选择8mm 表5冷却水路直径冷却水路直径 d/mm最低流速v/(m/s)冷却水体积流量 V/(m3/min)81.665.0 10-3101.326.2 10-3121.17.4 10-3150.879.2 10-3注：在雷诺数Re>10000, 10c的条件下9.3 冷却水道的结构设计冷却水孔中心线与型腔壁的距离应为冷却水道直

56、径的 1倍到2倍，冷却水道之间的中 心距约为水孔直径的3倍至I 5倍，水孔间最佳距离50mm离成品以10到20mn佳，冷却 水孔不应与顶针、螺丝碰穿。根据以上经验原则，本套模具冷却水孔中心线与型腔壁的距离取16mm为了使得冷却效果达到较佳，尽量使水孔离塑件都保持为20mm采用二条冷却水道成环形包围塑件，具体结构如图52所示：图52冷却系统分布图9.4 Moldflow冷却分析冷却分析用于判断冷却系统的冷却效果，根据冷 却模拟计算出的冷却时间来确定成型周期。另外通过 冷却分析来优化冷却管布局，以此来降低成型周期， 提高生产率。根据以上冷却水道的参数设计和结构设计，在 Moldflow中手动创建冷却水路，对工艺参数进行设 置，如下图44所示