盖板注塑模设计说明书（全）

1、本科学生毕业设计盖板注射模设计 院系名称： 机电工程学院 专业班级： 材控 07-1班 学生姓名： 韩志安 指导教师： 宫 莹 职 称： 讲 师 黑 龙 江 工 程 学 院二一一年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeDesign of Injection Moldfor CoverCandidate：Han ZhianSpecialty：Material Forming and Control EngineeringClass：07-1Supervisor：Lecturer Gong YingHeilongjiang Institute of

2、 Technology2021-06Harbin目 录摘要ABSTRACT 第1章 绪论11.1 选题目的及意义11.2 塑料模具的研究现状及分析1 CAD/CAE/CAM技术在塑料模具中的应用1 热流道技术在塑料模具中的应用31.3 课题的主要研究内容3第2章 制件的三维建模及模具结构确实定52.1结构工艺分析52.2 制件材料选择52.3 制件三维建模62.3 模具根本结构确实定6 选择制品的分型面6 型腔数目确实定72.5 本章小结9第3章 CAE分析及注射机选择103.1 浇注系统设计及CAE分析11 主流道设计11 分流道设计12 冷料穴设计13 浇口的设计与分析143.2 冷却系统

3、设计及CAE分析22 冷却系统设计23 冷却系统CAE分析233.3 注射机选择263.4 本章小结26第4章 成型零部件设计及模架的选择284.1 凹模的结构设计284.2 型腔侧壁壁厚及底板厚度的计算294.3 型芯的设计304.4 成型零件工作尺寸计算30 影响工作尺寸的因素31 型腔尺寸计算31 型芯尺寸计算324.5 模架确实定324.6 本章小结33第5章 其他机构设计345.1脱模机构的设计34脱模机构的分类34 脱模机构的设计原那么34 脱模机构的设计345.2 导向机构的设计35 导向机构的设计原那么35 导向机构的设计365.3 本章小结37第6章 注射机与模具尺寸校核38

4、6.1最大注射量校核386.2注射压力校核386.3安装尺寸校核386.3.1模具厚度校核386.3.2开模行程校核386.4锁模力校核386.5本章小结39结论40参考文献41致谢42附录43摘 要模具因其生产效率高、产品质量好、材料消耗低、生产本钱低而获得广泛应用，这是其他加工制造业所无法比较的。模具是现代工业，特别是汽车、摩托车、航空、仪表、仪器、医疗器械、电子通信、兵器、家用电器等工业必不可少的工艺装备。近年来，塑料模具技术开展很快，在国内模具工业产值中所占比例不断扩大。本文主要进行盖板注射模设计，首先根据制件的结构工艺性及生产批量，采用一模两腔结构；由于制件结构相对复杂，模具成型局部

5、采用镶拼组合式。其次根据最大注射量等工艺参数选择SZ-160/100型卧式螺杆注射机；对各局部进行设计及成型零部件详细计算之后，选择A2-355355-10-Z1GB/T12556.1-90型模架。最后，进行了其他机构的设计，完成二维工程图的绘制。在本次设计中，采用了Mold Flow 分析软件进行浇注系统和冷却系统的设计，并借助Pro/e完成模具零件三维建模。Mold Flow分析软件可以为设计者提供工程模拟结果，指导其检查和更改设计，节省模具开发时间和费用。Pro/e为设计者提供了方便、实用的三维模具设计模块，它能让模具设计人员创立、修改和分析构件，并在模具设计变化时，快速将其更新。关键词

6、：盖板；注射模；Mold flow；Pro/e；镶拼结构ABSTRACTMold is widely available because of its high production efficiency, product quality, lower material consumption, low production cost. This is better than other manufacturing industries. Mold is a necessary process equipment in modern industries particularly automo

7、tive, motorcycle, aviation, instrument, equipment, medical equipment, electronic communication, weapon, household appliance. In recent years, plastics mold technology has developed rapidly, its share in domestic mold industry increases rapidly.This paper is the injection design for cover. Firstly, a

8、 two-cavity mold is used based on the structure and production scale. Invaild structure is employed according to the complex shape of part. Secondly, the horizontal screw injection machine, the type is SZ-160/100, is selected according to parameters such as maximum injection volume. After detailed c

9、alculations on some components, the mold frame, A2-355355-10-Z1.Finally, other mechanisms are designed, and 2D drawings are made.In this design, Mold Flow, a kind of CAE software, is empolyed in order to design runner and cooling system. Pro / e, a kind of 3D software, is employed in order to model

10、the mold parts. The Mold Flow can provide engineering simulation results for designers, and guide their review and change in the injection mold design. It can be saved the development of time and the cost of mold. Pro / e provide a convenient and practical module of three-dimensional mold design for

11、 the designers. It allows mold designers to create, modify, and analyze the components. It can be quickly updated when the mold design changes.Keywords: Cover; Injection mold; Mold flow; Pro / e; Mosaic structure第1章 绪论1.1 选题目的及意义模具因其生产效率高、产品质量好、材料消耗低、生产本钱低而获得广泛应用，这是其他加工制造业所无法比较的。模具是现代工业，特别是汽车、摩托车、航空

12、、仪表、仪器、医疗器械、电子通信、兵器、家用电器等工业必不可少的工艺装备。近年来，塑料模具技术开展很快，在国内模具工业产值中所占比例不断扩大，现在塑料模在汽车、拖拉机、飞机、家用电器、工程机械、动力机械、仪器仪表、轻工日常用品等制造中起着极为重要的作用。塑料成型制件的需求量越来越多，质量要求也越来越高。这就要求塑料模的开发、设计与制造水平也必须越来越高。因此，塑料模设计水平的上下、制造能力的强弱以及模具质量的优劣，都直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着各种产品质量和经济效益的增长以及整体行业水平的提高。因此，本课题以盖板为研究对象，进行注塑模的设计具有重要的现实意义。1.2 塑

13、料模具的研究现状及分析1.2.1 CAD/CAE/CAM技术在塑料模具中的应用由于市场需求的强力拉动，近年来我国模具行业高速开展，市场广阔，产销两旺。1996年至2002年间，国内模具制造业的产值年平均增长14左右。2003年我国模具增长25左右，产值到达450亿元人民币以上，按模具产值排名，我国紧随日本、美国其后，位居世界第三。据估计，国内约有40亿元以上的模具设备市场，而且每年还以一定的增长速度在开展。目前，75的粗加工工业产品零件、50的精加工零件由模具成型，家电行业的80零件、机电行业的70以上的零件靠模具加工，建材、塑料、陶瓷等制品的大局部也由模具成型。随着塑料产品越来越广泛的应用，

14、对塑料模具的设计和制造的要求也越来越高。传统的手工设计与制造方式早已满足不了生产开展的需要。计算机辅助设计/计算机辅助分析/计算机辅助制造/(CAD/CAE/CAM)技术的开展正适应了这种客观实际的要求。计算机辅助工程(CAD/CAE/CAM)是一种迅速开展的信息技术，是实现重大工程和工业产品的计算分析、模拟仿真与优化设计的工程软件，是支持工程科学家进行创新研究和工程师进行创新设计的最重要的工具和手段。近年来, CAE技术在注塑成型领域中的重要性日益增大，采用CAE技术可以全面解决注塑成型过程中出现的问题。CAE分析技术能成功地应用于三组不同的生产过程，即制品设计、模具设计和注塑成型。在国内外

15、的塑料模具产业中，主流的设计方式是应用塑料注射成型分析软件进行塑料注射成型过程分析，用以辅助完成模具的结构设计，然后应用三维造型软件完成模具成型零件的设计、模具结构设计以及模具总装图的设计等。模具CAD/CAE/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产本钱和提高产品质量已成为模具界的共识。现在国外一些著名的商品化三维造型软件都带有独立的注射模设计模块，如美国PTC公司的Pro/E、UGS公司的UG-、SDRC公司的I-DEAS系统。这3个CAD/CAM系统目前在塑料模具工业中的应用最为广泛。塑料注射成型CAE商品化软件中应用最为广泛的当属美国Moldflow公司的模拟软件MF，该软件主

16、要包括流动模拟MF/FLOW、冷却分析MF/COOL、翘曲分析MF/WARP、气辅分析MF/GAS和应力分析MF/STRESS等。通过分析，模拟了塑料在模具中由熔融态到凝固态的一系列过程，预测塑料充填的效果，如充填不满、气泡、熔接缝、应力集中、冷却后的翘曲变形等各种问题，为模具设计者提供工程模拟的结果，指导其检查和更改设计；设计人员提早修改不合理设计，防止后期实际试模、生产时出现不合格的产品，保证试模一次成功，节省了模具开发的时间和费用。Pro/E中的Mold design模块提供了方便、实用的三维模具设计与分析的各种工具，可辅助设计人员由产品的三维模型建立模具、装配模型，设计分型面、浇注系统

17、和冷却系统等，从而完成模具成型局部的设计；并利用EMX提供的标准件库和标准模架库，完成顶出机构与模具总体装配设计。另外，可以在Pro/E中进行塑料模具设计。它能让模具设计人员创立、修改和分析构件，并在模具设计变化时，快速将其更新。利用Pro/E进行模具设计，可以实现以下功能：1分析零件：使用“拔模检测和“厚度检测功能，分析产品零件是否符合开模条件。2创立模具成型零件：装配模具模型对零件进行收缩率设置创立分型面包括滑块、嵌件的分型面分割工件以创立模具体积块抽取模具体积块来产生模具成型零件模具零件的实体模型与产品模型相关，可用于数控加工。3组装模具标准件：组装注塑模标准模架模具型腔的放置和陈列顶杆

18、及其他模具标准件的组建流道的自动创立冷却水路的自动创立包括3D冷却水路干预检测定义开模动作，进行开模模拟及干预检查。4创立模具工程图：生成二维模具工程图，以指导模具生产。1.2.2 热流道技术在塑料模具中的应用塑料注塑模开展至今，在国外已经普遍采用了热流道技术来优化模具结构，热流道技术在国外已相当成熟并实现了大规模的工业化应用，在我国热流道的推广和应用也正处于起步、推广和上升阶段。热流道系统与普通流道系统相比较具有如下特点：1有利于改善制品的质量：在大量采用热流道模具进行生产的企业，注射用原料中不再大量掺杂经过反复加工已经降解了的浇注系统凝料，使产品的质量得到全面提高。同时由于浇注系统塑料保持

19、熔融，流动时压力损失小，易实现多浇口、多型腔模具以及大型制品的低压注射。2节省原材料：普通浇注系统中要产生大量的浇注系统凝料，在生产小制品时，浇注系统凝料的重量可能超过制品重量。由于塑料在热流道模具内一直是处于熔融状态，制品不需修剪浇口，根本上是无废料加工，可节约大量原材料，降低生产本钱。3缩短注射成型周期：因为省去了取出浇注系统凝料的工作，所以在操作上与普通流道相比，缩短了开合模行程，不仅制件的脱模和成型周期缩短，而且有利于实现自动化生产。4适用树脂范围广：由于热流道温控系统技术的不断完善及开展，现在热流道不仅可以用于熔融温度较宽的聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)，同时也能用于加工温度范围窄的

20、热敏性塑料，如聚氯乙烯(PVC)、聚甲醛(POM)等，对易产生流涎的聚酰胺(PA)，通过选用阀式热喷嘴也能实现热流道成型。热流道技术的应用和推广是推动热塑性塑料注射成型向节能、低耗、高效方向开展的强劲动力，随着塑料工业的开展，热流道技术正不断完善和加快其推广与使用。热流道模塑技术的推广和应用，对促进模具工业本身的改革和开展具有积极的作用，其显著的优越性和性能不断地完善无疑将会使这项技术以更快的速度在国内得到更大的推广应用，为我国塑料模具行业整体水平的提高和开展发挥它应有的作用。1.3 课题的主要研究内容本课题主要以盖板为研究对象，采用MF进行计算机辅助分析，借助Pro/E进行计算机辅助设计，采

21、用AutoCAD进行二维工程图绘制，最终设计出一套低本钱，高精度，能够生产出壁厚均匀、组织致密，外表完整的注塑件的模具。本课题的具体研究内容包括：1根据制件的工作条件及功用，选择制件的材料；借助Pro/E软件进行盖板三维实体造型；2从壁厚、脱模斜度等方面，对制件进行工艺性分析；从制件的结构，模具的加工等方面确定模具结构方案；3借助Mold flow模拟软件，分析塑料熔体的充填过程；4成型设备选择，浇注系统的设计；5成型零件的设计；6模架的选择，脱模机构的设计。第2章 制件的三维建模及模具结构确实定2.1结构工艺分析要想获得合格的塑料制件，除合理选用塑件的原材料外，还必须考虑塑件的结构工艺性。只

22、有塑件的结构设计满足成型工艺的要求，才能设计出合理的模具结构，以防止成型时产生气泡、缩孔、凹陷及开裂等缺陷，到达提高生产率和降低本钱的目的。在进行塑件工艺性设计时应考虑以下要求1：结构工艺要求：1考虑原料成型工艺，如流动性、收缩率等。2保证物理、化学等性能的前提下，力求简单、壁厚均匀。3考虑模具整体结构，使型腔型芯易于加工。4对于外观要求较高的制件，先通过造型，而后逐步绘制图样。制品几何形状要求：1防止侧向凹突，简化模具结构。2合理设置脱模斜度，便于脱模。3塑件各局部壁厚均匀，有足够的强度和刚度。4制件转角处尽可能采用圆角过渡。本次设计中的制件为盖板，其几何形状相对简单，壁厚均匀，外观要求不高

23、。需要在盖板的外表成型规那么形状的凹槽，凹槽深度为0.8mm，成型过程相对容易。在制件底面需要成型一个盲孔，考虑到制件的精度，不需要单独制作小型芯。2.2 制件材料选择在实际生产和日常生活中，随着塑料件的应用越来越广泛，各种塑料的应用场合都有了特定的要求，根据制品的特点及经济方面的考虑，选用使用比较广泛的ABS塑料作为该制品的材料。ABS制品具有坚韧、质硬、刚性好、无毒、无味、吸水率低、极好的低温抗冲击性能等特点；尺寸稳定性、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性和成型加工及机械加工性都很好；ABS树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大局部醇类和烃类溶剂，但易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中；热变形温

24、度较低、不透明、可燃、耐候性差2。材料性能：热塑性塑料，密度1.031.07g/cm3，抗拉强度3050MPa，抗弯强度4176MPa，收缩率0.40.7。成型条件：1、吸湿性好，成型前须充分预热枯燥，含水量应小于0.3。2、流动性中等，溢边值0.04mm。3、加热温度对塑件质量影响较大，温度过高易于分解250C。成型时采用较高的加热温度模温50C80C和较高的注射压力。工艺条件：ABS材料具有吸湿性，要求加工之前进行枯燥处理，建议枯燥条件为8090C下最少枯燥2h，材料温度应保证小于0.1。熔化温度为210280C，建议温度为245C。模具温度为2570C模具温度将影响塑件光洁度、温度较低那

25、么导致光洁度较低。注射压力为100140MPa，注射速度为中高速3。2.3 制件三维建模根据以上要求，图2.1是借助Pro/E软件进行的盖板零件三维实体造型，图2.2 是盖板零件图。图2.1 盖板三维模型2.3 模具根本结构确实定 选择制品的分型面分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统冷凝料的可别离的接触外表。注射模具中分型面选择的一般原那么如下：1便于塑件脱模；2分型面的选择应利于侧面分型和抽芯；3分型面的选择应保证塑料制品的质量；4分型面的选择应有利于防止溢料的产生；5分型面的选择应有利于成型时排气；6分型面的选择应尽量便于模具加工。根据以上的原那么及结合本制品的结构特点，分型面如图2.3所

26、示。图2.2 盖板零件图图2.3制件的分型面 型腔数目确实定型腔的布置，根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量的大小、模具制造的难易度、模具本钱等确定型腔数量及排列方式确定型腔数目一般有以下四中方法：1、根据经济性确定型腔数目根据总成型加工费用最小的原那么，并忽略准备时间和试生产原料费用，仅考虑模具的加工费用和塑件成型加工费用。模具费用为注塑成型费用总成型加工费用 为使总的成型加工费用最小，即令，那么有所以 2.12、根据注射机的额定锁模力确定型腔数目当成型大型平板制件时，常用这种方法。 2.2式中：F(N) 注射机的额定锁模力(MPa) 型腔内塑料熔体的平均压力A1(mm2) 单个制品在

27、分型面上的投影面积A2(mm2) 浇注系统在分型面上的投影面积3、根据注射机的最大注射量确定型腔数目 2.3 式中： 设注射机的最大注射量 单个制品的质量 浇注系统的质量假设将质量用(除以密度)体积表示，上述公式也可用。4、根据制品精度确定型腔数目根据经验，在模具型腔中每增加一个型腔，制品的精度要降低4%。设模具中的型腔数目为，制品的根本尺寸为(mm)，塑件的尺寸公差为，单型腔模具注塑生产时可能产生的尺寸误差为S%聚甲醛为0.2%，尼龙66为0.3%，聚碳酸酯、聚氯乙烯、ABS等非结晶型塑料为0.05，那么有塑件尺寸精度的表达式为： 2.4本设计根据注射机的最大注射量确定型腔数目 设注射机的最

28、大注射量为,单个制品的质量为,浇注系统的质量为,那么型腔的数目为: 2.5对于高精度制品，由于多型腔模具难以使各型腔的成型条件一致，故通常推荐型腔数目不超过4个。在本次设计中，制件采用一般精度，精度等级为5，大批量的生产，可以采用一模多腔的形式。综合考虑到模具制造费用，设备运转费用，初定为一模两腔的模具形式。2.5 本章小结本章主要是对盖板进行三维造型，简单介绍了制件应具备的结构工艺并进行分析，利用三维软件Pro/E设计、造型，确定制件的几何形状，为以后的CAE分析和模具设计做好准备。在本章中还初步确定制件的分型面位置及模具的型腔数目。第3章 CAE分析及注射机选择CAE技术与注塑模CAD/C

29、AE系统在塑料模设计与制造中的应用，解决了塑料加工行业最关心的两个问题：一是高效率、高精度、低本钱地制造模具；二是利用所制造的模具来成型高质量、无缺陷的塑件。注射模CAE的目标是通过对塑料材料性能的研究和注塑工艺过程的模拟，为制品设计、材料选择、模具设计、注塑工艺的制定及注塑过程的控制提供科学依据。注射模CAE的研究内容很广泛，主要包括：注塑成型充填流动过程模拟；保压模拟；冷却分析；结晶取向分析；翘曲/应力分析等。1流动模拟：流动模拟的目的是预测塑料熔体流经流道、浇口、充填型腔的过程，计算流道、浇口及型腔内的压力场、温度场、速度场、切应变率分布以及切应力分布，并将这些结果以图表、等值线、阴影图

30、等形式显示，供设计人员分析、评价模具设计参数和注塑成型工艺条件。通过流动模拟，可帮助设计人员优化注塑成型工艺参数，确定合理的浇口、浇道数目和位置，预测所需的注射压力及锁模力，并发现可能出现的注射缺乏、热降解、不合理的熔接线位置等缺陷。2保压分析：保压阶段对于提供制品的密度、减少收缩和克服制品缺陷有重要作用，尤其是对于厚壁制件和精密成型的情况。保压模拟的目的是预测保压过程中型腔内熔体的压力场、温度场、密度分布和切应力分布等，帮助设计人员确定合理的保压压力和保压时间，改良浇口设计，以减少型腔内熔体体积收缩的变化。3冷却分析：冷却分析是对注射模具的热交换效率和冷却系统的设计方案进行模拟，从而获得制品

31、外表温度分布、热流量分布、冷却回路的热交换率及最早冷却时间等数据，帮助设计人员确定冷却时间、冷却管路布置，以及冷却介质的流速、温度等冷却工艺参数，使型腔外表的温度尽可能均匀。4结晶、取向分析：通过模拟塑料熔体在成型加工时所经历的热、力物理过程，确定制品的微结构，以便预测制品的物理性能及成型质量。其微结构包括：结晶度、双折射率各分量、切变模量变化、取向角、取向分布状态以及取向形成的应力等。5翘曲分析：预测在给定加工条件下，塑件脱模后的外观质量、几何尺寸、应力分布及力学性能，帮助设计人员修正塑件、模具设计方案，进一步预测塑件的使用性能。塑件翘曲产生的原因很多，除了与塑件自身的形状、材料有关外，还与

32、注塑过程的流动、保压、冷却各阶段有关。3.1 浇注系统设计及CAE分析浇注系统设计要求：1应考虑成型塑料的工艺特性。2浇口位置、数量的设计要有利于熔体的流动，防止产生湍流、涡流、喷射等现象，有利于排气。3应尽量缩短熔体到型腔的流程，以减少压力损失。4防止高压熔体对型芯和嵌件的冲击，以防止型芯的变形或嵌件的位移。5尽量减少浇注系统冷凝料的产生，减少原材料的损耗。6浇口的位置要便于冷凝料的去除，不影响塑件的外观。 主流道设计在卧式注射机使用的模具中，主流道垂直于分型面，其设计要点如下：1主流道一般设计成圆锥形，其锥角一般为24，流动性差的可取36，便于将冷凝料从主流道中拔出。内壁外表粗糙度为Ra0

33、.63m。2为保证主流道与注射机喷嘴紧密接触，防止漏料，一般主流道与喷嘴对接处做成球面凹坑，其半径R2=R1+12mm，其小端直径d1=d2+0.51mm。凹坑深度取h=35mm。3为减少熔体充模时的压力损失和塑料损耗，一般主流道的长度控制在60mm以内。主流道的出口应有大圆角过渡，其半径r约为d1/8。4通常将主流道设计成可拆卸的主流道衬套浇口套。本次设计中的的浇口套形状及尺寸如图3.1。图3.1浇口套 分流道设计分流到是主流道与浇口之间的局部，是指塑料熔体从主流道进入多腔模的各个型腔或单腔模多处进料的通道，起分流和转向的作用，分流道的要求是塑料熔体在流动中热量和压力损失最小，同时使流道中的

34、塑料量最小。在本次设计中采用一模两腔布局形式。分流道的设计要点：1分流道的外表不必要要求很光，外表粗糙度在Ra=1.25即可，因为分流道外表不很光滑，能使熔融的塑料的冷却皮层固定，有利于保温。2当分流道较长时，在分流道末端应开设冷料穴，以容纳注射开始时产生的冷料，以保证塑件的质量。3分流道与浇口的连接部位应加工成斜面，并用圆弧过渡，有利于塑料的流动即填充，否那么会使塑料产生反压力，消耗功能。1、分流道的截面形状设计常用的分流道截面形状有圆形、梯形、U形、半圆形和矩形等。在实际生产中，最常用的是梯形和U形截面，因其加工较方便，且热量损失和流动阻力不大而广泛应用。所以在本次设计中，暂用梯形截面。2

35、、分流道的截面尺寸设计因为各种塑料的流动性有差异，所以可以根据塑料的品种来粗略地估计分流道的直径。对于壁厚小于3mm，质量在200g以下的塑件，可用以下经验公式确定分流道的直径： 3.1式中，G制品重量(g)L分流道长度(mm) D分流道直径(mm)，对于塑料可取4.8-9.5mm。对于黏度较大的塑料，可按上述算得的值再乘1.21.25的系数。根据条件可知：分流道长度L=58mm，G约为30g。所以(mm)根据推荐的范围可选择 D=5mmh=0.845=4.2(mm)x=0.75=3.5(mm)=0.1955=0.975分流道的形状如图3.2所示图3.2分流道的截面形状及尺寸 冷料穴设计冷料穴

36、位于主流道正对面的动模板上，或者在分流道的末端。其作用是收集熔体前锋的冷料，防止进入型腔而影响塑件的质量。冷料穴分两种，一种是专门用于收聚储存冷料的；另一种是既有储存冷料又兼有拉出主流道冷凝料功能的。1冷料穴：冷料穴必须设置在熔体流向的转折处，并迎着上游料流的方向，冷料穴的长度一般取流道直径的1.52倍。2兼有拉料作用的冷料穴：常用的兼有拉料作用的冷料穴有带钩形头拉料杆的冷料穴、倒锥形和圆环形冷料穴、带球头拉料杆冷料穴、带尖锥头拉料杆和无拉料杆的冷料穴。本次设计中采用倒锥形冷料穴，如图3.3。图3.3倒锥形冷料穴 浇口的设计与分析浇口是浇注系统的关键局部，它起着调节、控制料流速度、补料时间，防

37、止倒流及在多型腔中起着平衡进料的作用。浇口的形状、尺寸和进料位置对塑件的质量影响很大，塑件上的一些质量问题，如缺料、缩孔、白斑、熔接痕、翘曲等现象，常常是由于浇口设计不合理而造成的。因此，正确设计浇口，对保证塑件质量是一个重要的环节。浇口的设计与塑料的品种、塑件形状、塑件壁厚、模具结构及注射成型工艺参数有关。对浇口总的设计要求是：要使熔料以较快的速度进入并充满型腔，同时在型腔充满后适时冷却封闭。1、浇口位置选择浇口的位置和数量对塑件质量的影响很大。选择浇口位置时应考虑以下原那么：1防止引起熔体破裂防止喷射引起较高的切应力，导致烧痕和气泡。2应设置在塑件最大壁厚处有利于补缩，防止产生缩孔和凹痕。

38、3有利于排气。4有利于减少熔接痕和提高熔接痕强度。5防止塑料熔体冲击型芯引起型芯变形和位移。6浇口处防止弯曲和受冲击载荷。7考虑塑件的收缩变形及分子取向。8应考虑塑件的外观。用MF分析可知蓝色区域为浇口的最正确位置，如图3.4。图3.4浇口位置分析由上图可知，将浇口放在制件蓝色区域易于塑料熔体流动，便于之间成型。2、浇口类型的选择及其尺寸的设计常见的浇口形式有以下几种：1侧浇口：一般开设在模具的分型面，从塑件的边缘进料，故又称边缘浇口。由于侧浇口的形状简单，加工方便，通过改变浇口尺寸能有效调整充模时的剪切速率和浇口冷凝时间，所以这种浇口的应用非常广泛。特别是一模多腔的浇注系统，使用这种浇口非常

39、方便，同时去除浇注系统冷凝料比较方便。2重叠式浇口：当浇口开设在塑件端面边缘时，便形成了重叠式浇口，重叠式浇口可防止熔体从浇口向型腔产生的喷射现象。3扇形浇口：是一种宽度沿浇口方向逐渐增加呈扇形，而浇口的深度逐渐减少的侧浇口。再注射过程中，由于浇口深度不断减小，使塑料熔体流动时在横向得到更均匀的分配，从而减少流纹和定向效应。这种浇口比较适合于成型长条形或扁平而薄的塑件。4薄片浇口：又称平缝式浇口，是侧浇口的另一种变异，其特点是浇口截面宽度很大，深度很小。薄片浇口使充模流动更为均匀，对成型有透明度和平直度要求，外表不允许有流痕的片状塑件比较适合。5直接浇口：其特点是塑料熔体经主流道直接进入型腔，

40、仅适合于单型腔模。6圆环型浇口：分流道呈圆环形布置，其截面为圆形或矩形，浇口为环形薄片。其特点是进料均匀，圆周上各处流速根本相等，排气容易，可防止和减少熔接痕。它主要用于圆筒形或中间带孔的塑件成型。7轮辐式浇口和爪形浇口：轮辐式浇口是将整个圆周进料改为几小段圆弧进料，这样不仅冷凝料较少，去除方便，还由于型芯上部得以定位而增加稳定性。爪形浇口是轮辐式浇口的一种变异，它是在型芯头部开设流道，分流道与浇口不在同一平面上，由于型芯顶端深入定模内，起到定位作用，从而防止弯曲偏移，保证同轴度。这种浇口适用于成型内孔较小的管状塑件或同轴度要求较高的塑件。8点浇口：点浇口是截面形状小如针点的浇口，其应用范围很

41、广。当物料通过浇口截面时，有很高的剪切速率，这对降低塑料熔体的表观粘度是有利的，同时，还有摩擦生热提高料温的优点，浇口容易在开模时实现自动切断。9潜伏浇口：它是由点浇口演变而来的，它除了具备点浇口的特点外，其进料口局部一般选在塑件侧面较隐蔽处，因而塑件外表不受损伤。同时这种浇口可用二板模，不像点浇口要用三板模，从而简化了模具的结构。10护耳式浇口又称为分界式浇口或调整片式浇口。点浇口类浇口虽然有很多优点，但易产生喷射而造成塑件许多缺陷，或因浇口附近有较大的内应力而引起翘曲，在浇口附近形成脆弱点，采用护耳式克服上述缺点。本次设计中采用一模两腔布局，所以采用矩形侧浇口。其尺寸形状如图3.51。图3

42、.5侧浇口形状尺寸3、浇口、流道CAE分析在本次MF分析中，选用两种浇口位置进行充填分析，其比照结果如下。1充填时间分析如图3.6。根据图3.6可知，(a)图中，塑料熔体完成充填时间为2.8s，采用(b)图浇口位置充填时间为4.2s，考虑到生产效率等问题，(a)图所示的浇口位置更适合于实际生产。2V/P转换点分析结果如图3.7。(a)方案一充填时间(b)方案二充填时间图3.6充填时间比照(a)方案一V/P转换点(b)方案二V/P转换点图3.7 V/P转换点比照3料流前锋温度分析结果如图3.8。(a)方案一料流前锋温度(b)方案二料流前锋温度图3.8料流前锋温度比照由图3.8可知，(a)、(b)

43、两图中料流的前锋温度约为231C，ABS塑料最低成型温度为90C，易于成型，故(a)、(b)两种方案均适合本次设计。料流前锋温度反映了熔体在充填过程中到达不同位置的温度，当该温度低于材料的固化温度是易造成短射，或者当两料流前锋相遇形成熔接线时，造成熔接线的强度和表观质量不良。4Pressure at injection location：XY Plot分析结果如图3.9。(a)方案一浇口位置压力曲线(b)方案二浇口位置压力曲线图3.9浇口位置压力曲线从图3.9中(a)、(b)两图中可以看出，在熔体的整个充模过程中，进料口的压力变化是比较均匀的，这也直接反映出熔体在组合型腔内的流动是平衡的。5A

44、ir traps分析结果如图3.10。由图3.10分析可知，气穴位置根本上在分型面或者滑块上，在实际生产中，气体会从分型面、滑块、顶杆位置溢出。(a)方案一气穴分析结果(b)方案二气穴分析结果图3.10气穴分析结果6剪切速率分析结果如图3.11。生产实践证明，当注塑模主流道、分流道和浇口的剪切速率r=104105/s，所成型的塑件质量较好。由图3.11可知，侧浇口的剪切速率为23168 /s，剪切速率合理。(a)方案一剪切速率分析结果(b)方案二剪切速率分析结果图3.11剪切速率分析结果比照综上、方案一、方案二两种方案均合理，但是综合考虑之后，选择方案一作为本次设计的浇注系统。3.2 冷却系统

45、设计及CAE分析在塑料注射成形中，注射模不仅是塑料熔体的成形设备，还起着热交换器的作用，模具温度调节系统直接影响到制品的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成形工艺要求不同，对模具温度的要求也不同，对于大多数要求较低模温的塑料，仅设置冷却系统即可3。在本设计中，只设置冷却系统。冷却系统设计要点如下1。1冷却水孔的数量越多，对塑件冷却越均匀。同时，模具型腔外表温差也小，这样成型的塑件变形较小，尺寸精度容易保证，塑件内部应力也较小2冷却水孔与型腔外表各处最好有相同的距离，即孔的排列与型腔的形状相一致。3塑件局部壁厚处，应加设冷却装置。4当大型塑件或薄壁零件成型时，料流较长，而料温越流越低，如取得整

46、个塑件的大致相同的冷却速度，可以适当改变冷却水道的排列密度。在料流末端冷却水道可以排列稀一些。5冷却管道要防止接近塑料的熔接痕部位，以免熔接部牢，降低强度。6冷却孔道不应穿过设有镶块或其接缝部位，以防漏水。7冷却孔道内不应有存水或产生回流的部位。进水管直径的选择，应使其进水流速不超过冷却道中的水流速，以防止过大的压力降。8定模、动模或成型型芯应分别冷却，并应保证其冷却平衡。9浇口部位由于经常接触注射机喷嘴，是模具上最热的部位，应加强冷却，有时应考虑进料嘴的单独冷却。 冷却系统设计1冷却水体积流量m3/min 3.2式中，单位时间每分钟内注入模具中的塑件质量kg/min。单位质量的塑件制品在凝固

47、时所放出的热量。冷却水的密度(1000kg/m3)。冷却水的比热容。 冷却水出口温度。 冷却水入口温度。2确定冷却管道直径=3.3(m/s) 3.3经过计算，选D=8mm。3.2.2 冷却系统CAE分析1冷却时间分析如图3.11。 a制件冷却时间分析 b流道冷却时间分析图3.11流道冷却时间分析2冷却水温度分析如图3.12。图3.12冷却水温度分析冷却水的温度从进到出只增加了0.41C，冷却效果较好。3制件平均温度分析如图3.13。图3.13制件平均温度分析4制件最大温度分析如图3.14。图3.14制件最大温度分析5制件整体变形分析如图3.15。6制件Y向变形分析如图3.16。图3.15制件整

48、体变形分析图3.16制件Y向变形分析3.3 注射机选择注射机是成型热塑性塑料的主要设备，其类型和规格很多，现已成批生产和是试制从一次性注射容量10cm3到具有世界水平的32000 cm3的大型注射机等一系列产品，而且还在日益扩大。注射机的分类方法很多，有按塑料塑化方式为柱塞式和螺杆式；有的按机器的传动方式分为液压式和机械式；也有按操作方式分为自动、半自动和手动；还有按注射能力分为超小型合模力为40t以下、小型合模力为40200t；注射容量为60500 cm3、中型合模力为300600t；注射容量为5002000 cm3、大型和超大型合模力为800t；注射容量为2000 cm3以上者。在本次设计

49、中采用卧式螺杆注射机，通过MF分析可知，总的注射量为60cm3，选取SZ160/100型注射机，其相关参数见表3.1。3.4 本章小结本章应用Mold flow分析软件对模具成型的浇注系统、冷却系统进行流动分析，确定了合理的浇注系统、冷却系统的形状及尺寸，并且初选了注射机。表3.1注射机相关参数结构形式卧式最大注射量/ cm3160注射压力/Mpa150注射速率g/s105塑化能力g/s45螺杆转速/r/min0220螺杆直径/mm40锁模力/t100拉杆间距HV/(mmmm) 345345模板行程/mm325模具最大厚度/mm300模具最小厚度/mm：200定位孔直径/mm：100喷嘴球半径

50、/mm：15喷嘴口直径3.5 顶出行程/mm 100顶出力/kN15第4章 成型零部件设计及模架的选择注射模的成型零部件是指构成模具型腔的零件，通常包括凹模、型芯，以及各种成型杆和成型镶件。成型零部件工作局部的形状和尺寸决定着塑件的形状和尺寸，进行成型零部件的设计就是要根据被成型塑件的要求，结合模具制造的生产条件，合理确定成型零部件的结构形式，准确计算零部件的工作尺寸，并保证它们具有足够的强度和刚度1。成型零件在工作时与塑料直接接触，成型塑件。进行成型零件的结构设计时，既要考虑保证获得合格的塑件，又要便于加工制造，还要注意尽量节约贵重模具材料，以降低模具本钱。在设计成型零件时，一般应考虑如下问

51、题：1应尽量保证注射塑件的外观完糙性，使其外外表美观，防止尖角、毛边、飞刺等损伤人体的情况出现。2应使成型零件的加工工艺简单合理，省时省力，并能到达必要的装配精度。3成型零件应有必要的制造和装配的基准面力求装配时定位可靠，方便、快捷。4相耳配合的局部应尽量减少配合面，以变于制造和装配。5局部嵌件应便于修复和更换。6应使塑件在使用时方便、简捷。7成型零件应具有足够的强度和刚度。4.1 凹模的结构设计凹模也可以称为型腔、凹模型腔，用以形成塑件的外形轮廓，按结构形式不同可以分为整体式、整体嵌入式、镶拼组合式和瓣合式四种类型。1、整体式凹模整体式凹模结构简单，成型的制品质量较好。但对于形状复杂的凹模，

52、其加工工艺性较差。因此，在先进的型腔加工机床尚未普遍应用之前，整体式凹模适用与小型且形状简单的塑料制品的成型。2、组合式凹模组合式凹模系指凹模由两个以上零件组合而成。这种凹模改善了加工性，减少了热处理变形，节约了材料，但装配调整较为麻烦，有时制品外表可能存在拼块的拼接线痕迹。因此，组合式凹模主要用于形状复杂的塑料制品的成型。组合式凹模的组合形式是多种多样的，常见的由以下几种：1嵌入式组合凹模对于小型的塑料制品采用多型腔塑料模具成型时，各单个凹模通常采用冷挤压、电加工、电铸或超塑性等方法制成，然而整体嵌入模板中，这种凹模，称为整体嵌入式组合凹模2镶拼组合式凹模为了便于切削加工抛光研磨和热处理，整

53、个凹模型腔可由几个局部镶拼而成。镶拼的方法如下：当凹模型腔底部比较复杂或尺寸较大时，可把凹模做成通孔型的，再镶上底部。对于大型凹模，为了便于加工，有利于淬透减少热处理变形和节约模具钢，凹模侧壁也采用拼块结构。3瓣合式凹模对于对于侧壁带凹的塑料制品成型凹模，为了便于塑料制品脱模，可将凹模做成两瓣组合式，成型时瓣合，脱模时瓣开。综上所述，组合式凹模的优点是，简化了复杂凹模的加工工艺，减少了热处理变形，有利于排气，便于模具的维修，节约贵重的模具钢。但为了保证组合式模具型腔精度和装配的牢固性，减少制品上留下镶拼痕迹，提高塑料制品的质量，对于拼块的尺寸形状和位置公差要求较高，组合结构必须牢靠，分型面位置

54、应有利于防止成型时熔体挤入，拼块加工工艺性好，模塑时操作必须方便。可见，要真正发挥组合结构的优越性，对某些方面要求是比较高的。由于所设计的塑料制品内部结构比较复杂，根据以上的表达，该制品所用的凹模选用凹模底部采用镶拼式的结构，在本次设计中，考虑到盖板零件的结构及模具结构形式，凹模采用整体嵌入式结构，用螺钉固定在动、定模板上。4.2 型腔侧壁壁厚及底板厚度的计算鉴于本设计的模具属于中小型模具，且所设计的型腔为整体嵌入式结构，故设计时型腔壁厚应满足强度条件为准。1、组合式矩形型腔的底板厚度计算由文献得：(mm) 4.1(mm)(mm)2、整体式矩形凹模侧壁厚度计算当 4.2当 4.3由于，所以，

55、(mm) 4.43、动定模板的周界尺寸确定根据以上计算结果，选取成型镶块的周界尺寸为75 140 15mm，动、定模板周界尺寸315 355 32mm。4.3 型芯的结构设计型芯是成型塑料制品内外表的成型零件。根据型芯所成型的零件内外表的大小不同，通常又有型芯压缩模中称凸模和成型杆之分。型芯一般是指成型制品中较大的主要内型的成型零件，又称主型芯；成型杆一般是指成型制品上较小孔的零件，又称小型芯。通过对本设计中的盖板零件进行工艺分析发现，在盖板上需要成型一个直径为2.5mm的盲孔，综合考虑将小型芯与成型镶块做成整体式。4.4 成型零件工作尺寸计算成型零部件中与塑料接触并决定塑件几何形状的各处尺寸

56、，成为工作尺寸，它包括型腔深度与型芯高度尺寸、型腔和型芯径向尺寸、成型零件中心距。根据与塑料熔体或塑件之间产生的摩擦磨损之后尺寸的变化趋势，可将工作尺寸分为三类：1孔类尺寸A类：该类尺寸属于包容尺寸，与塑料熔体或塑件之间产生摩擦磨损之后具有变大的趋势。2轴类尺寸B类：该类尺寸属于被包容尺寸，与塑料熔体或塑件之间产生摩擦磨损之后具有变小趋势。3中心距类尺寸C类：该类尺寸不受摩擦磨损影响，因此可视为一种不变尺寸。 影响工作尺寸的因素1塑件公差 塑件的公差规定按单向极限制，制品外轮廓尺寸公差为 “，制品内腔尺寸公差取 “，假设制品上原有的公差的标注方法与上不符，那么应按以上规定进行转换。而制品孔中心

57、距尺寸公差按对称分布原那么计算，即取“。2模具制造公差 实践证明，模具制造公差可取塑件的，即，而按成型加工过程中的增减趋向取“、 “符号，型腔尺寸不断增大，那么取“。型腔尺寸不断减小那么取“，中心距尺寸取“。 3模具的磨损量 实践证明，对于一般的中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的，即，对于大型塑件那么取以下。另外对于型腔底面或型芯端面，因脱模方向垂直，故磨损量为0。塑件的收缩率：塑件成型后的收缩率与多种因素有关，通常按平均收缩率来计算。4模具在分型面上的合理间隙：由于注射压力及模具分型面平面度的影响，会导致动模定模注射时存在着一定的间隙。一般当模具分型面的平面度较高外表粗糙度较低时，塑件产生

58、的飞边也小。飞边的厚度一般应小于0.020.1mm。 型腔尺寸计算1、型腔径向尺寸计算 4.5根据公式4.5，型腔径向尺寸计算如下：=59.05+0.08 mm=8.92+0.04 mm=6.41+0.04 mm=55.03+0.08 mm=1.28+0.04 mm=123.19+0.14 mm=120.8+0.14 mm2、型腔深度尺寸计算 4.6根据公式4.6，型腔深度尺寸计算如下：=3.93+0.047 mm=4.93+0.047 mm=1.63+0.04 mm 轴类尺寸计算1、型芯径向尺寸计算 4.7根据公式4.7，型芯径向尺寸计算如下：=24.50-0.06 mm=2.60-0.03

59、 mm=22.27-0.055 mm=121.22-0.14 mm=112.56-0.14 mm2、型芯高度尺寸计算 4.8根据公式4.8，型芯高度尺寸计算如下：=0.89-0.03 mm=5.12-0.035 mm4.5 模架确实定以上内容计算确定以后，可根据计算结果选定中小型标准模架。1定模座板：尺寸为355mm450mm，厚32mm，材料为45钢。2.定模板：尺寸为355mm355mm，厚32mm，材料为45钢，热处理：调质，230HB270HB。3动模板：尺寸为355mm355mm，厚32mm，材料为45钢，热处理：调质，230HB270HB。4支承板：尺寸为355mm355mm，厚5

60、0mm，材料为45钢，热处理：调质，230HB270HB。5垫块：尺寸为355mm63mm，厚80mm，材料为Q235A。6推杆固定板：尺寸为225mm355mm，厚20mm，材料为45钢，热处理：调质，230HB270HB。7推板：尺寸为225mm355mm，厚25mm，材料为45钢，热处理：淬火，43HRC48HRC。8动模座板：尺寸为355mm450mm，厚32mm，材料为45钢。4.6 本章小结本章在制件结构及尺寸的根底上计算出型腔径向尺寸、型腔深度尺寸、型芯径向尺寸、型芯高度尺寸等成型尺寸。最后根据计算的成型零件主要尺寸以及成型制件所需要的各成型零部件的结构和位置特点，在分析比较各种