塑料盒注塑模设计

塑料盒注塑模设计摘要本课题主要是设计给定的塑料盒子的注塑模,通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副能生产出符合要求的制件的注塑模。结合塑件的结构特点，纵观整个模具结构，对模具的浇注系统、排气系统、推出及复位机构等进行了详细的设计和说明，对注塑机进行了慎重选择和认真校核，并对侧型芯的推出及复位机构进行了重点设计说明。盒子结构简单，精度一般，但是盒子有内缘使模具的结构变得复杂，零件相应增多。为缩短模具制造周期，在设计过程中选用了大量标准件，个别标准件需经再加工，这在装配要求中有详细说明。关键词：塑料盒子，模具，侧型芯，注射机

DesignplasticinjectionmoldingofgivenplasticboxABSTRACTThissubjectmainlydesigngivenplasticboxofplasticsinjectionmolding,throughtechnicalanalysisandcomparison,thefinaldesignapaircanproducetomeettherequirementsoftheproduct'sinjectionmold.Combinedwiththestructurecharacteristicsofplasticparts,throughoutthewholemoldstructure,mouldpouringsystem,exhaustsystems,launchandresetinstitutesdetaileddesignandinstructionsforinjection,thecarefulchoiceandserious,andcheckedthelaunchoflateralcoresandresetinstitutionhascarriedonthekeydesigndescriptions.Boxstructureissimple,precisioninnerboxhaveso-so,buttodiestructurecomplicated,partsincreasedaccordingly.Forshorteningthemouldmanufacturingcycle,inthedesignprocessofchosetoindividualstandardfastener,shallbeapprovedbyreprocessing,thisinassemblyrequirementsaredetailedinstructions.Inthedesignprocess,refertoalotofmaterial,manuals,standards,etc,combiningtheteachingmaterialofinjectionmoldonstructureshavefurthermasterunderstanding,broadenedourhorizons,richknowledge,moulddesignforfutureindependentlyaccumulatedexperience.KEYWORDS:Plasticbox，Mould,Lateralcores,Injectionmachine目录TOC\o"1-3"\f\h\u前言 1第1章塑料注射模具的设计步骤和结构组成 41.1塑料注射模具的设计步骤及内容 41.1.1任务书 41.1.2资料收集分析 41.1.3选择成型设备 51.1.4确定模具类型的主要结构方案 51.1.5绘制模具图 51.2塑料注射模具的结构组成和作用 6第2章盒子塑料件 82.1塑料件的结构和特点 82.2塑料件的材料 82.2.1塑料简介 82.2.2塑料的成型工艺特点 92.2.3工程塑料（ABS）的特性及注射工艺性 92.2.4材料ABS的注射成型过程及工艺参数 112.3盒子塑料件的参数 12第3章注射机的选用 133.1选用注射机的方法和原则 133.2注射机的种类和应用范围 133.3注射机的选用 143.3.1注射机的初步选定： 143.3.2注射机的参数校核 15第4章塑料注射模具设计 174.1型腔数目和分型面的选择 174.2型芯和型腔 174.2.1型芯和型腔的结构 174.2.2型芯和型腔的成型部分尺寸 184.2.3侧抽芯的设计 194.3浇注系统 204.3.1浇注系统的作用与组成 204.3.2浇注系统的设计 204.4推出机构 214.4.1推出机构的作用和种类 214.4.2制件推出机构的设计 224.4.3侧型芯推出机构的设计 234.5导向机构 244.5.1导向机构的作用和组成 244.5.2导柱、导套的选用 244.6冷却和排气系统 254.6.1冷却系统 254.6.2排气系统 254.7模架的设计 264.8注射模的设计结果参数 284.9模具的装配过程与工作过程 284.9.1模具的装配 284.9.2模具工作过程 29结论 30谢辞 31参考文献 32前言当今社会是一个高速发达，极速变化的社会，一切都以“快”为原则。在瞬息万变的商场和战场更是如此。模具，这一号称“工业之母”的新兴产业，无论是在商品，还是在武器的制造过程中都扮演着举足轻重的角色。俗话说“没有金刚钻不做瓷器活”，机遇的把握不仅需要独到的眼光，还要有与之匹配的物质基础。如何快速制造出所需的产品成为决定成败的关键一步，而快速制造畜牲产这一产品的模具首当其冲，模具的快速制造技术应运而生。许多快速制造模具的技术如硅橡胶模、金属冷喷模、熔模精铸、陶瓷型或石膏型精铸、选择性激光烧结（SLS）、形状沉积制造（SDM）和三位焊接(3DWelding)等已得到应用。模具标准件的应用将日渐广泛，模具标准化及模具标准件的应用能极大地影响模具制造周期。使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。高精度模具是制造高质量产品的前提。现在模具的精度已达1微米，这也为模具加工提出更高的要求，高性能的数控机床增加了制造高精度模具可能性，而我国在这一行业相对比较落后。另外我国在超大型及精小型模具的制造方面也有待遇进一步提高。模具设计是一个系统的过程，设计过程的每一个环节丝丝相扣，牵一发而动全身，一个环节的失误就可能报废整个模具。如何能使整个模具能随其组成零件的变动而使其它零件随之变动而仍能相互配合成为一个问题摆在设计人员面前。Pro/ENGINEER为设计者带来了福音。这次设计就是结合Pro/ENGINEER和CAD两款软件进行的。=1\*CHINESENUM3一选题背景及意义随着我国的崛起，我国的经济增长模式正在由劳动密集型项技术密集型转变，如何转变，考验着我们每一个有志之士。改革开放至今的数十年之间，我们一直在为发达国家干长期工，我们吃最大的苦头，拿最薄的薪水。尽管我们创造了一个一个经济奇迹，可那是我们先辈们的血汗史，我们需要新的出路。很长一段时间我们只是在产业链的制造环节上打拼，这种经济模式增加了高不成低不就的初出茅庐的大学生的失业率。他们觉得自己好像是无用武之地。等他们中凤毛麟角的几个爬上了产业链的高级层次，他们又从业于外企，这造成了巨大的人才流失。当今社会的竞争说到底是人才的竞争，我们必须向制造业的高层次冲击。在仪表仪器、家用电器、交通、通信等各行各业中，有70%以上的产品使用模具来加工成型的。近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。模具产业必将成为制造业中的黄金产业。模具的制造需要众多产业的配合，因此，与之相关的产业如材料、数控加工等必将受到积极的影响，从而为我国培养出的大批专业换人才寻找出路。1.塑料模具的种类和应用塑料模具的种类很多，比较常见的有注射模、压缩模、压注模和挤出模。注射模是安装在注射机上，完成注射成形工艺所使用的模具。一般情况，注射模是由成形部件、浇注系统、导向机构、调温系统和支撑零部件组成，如果塑件有侧向的孔或凸台，注射模还包括侧向分型与抽芯机构。压缩模可分为固定于压机上压板的上模和下压板的下模两大部分，由型腔、加料室、导向机构、侧向分型抽芯机构、脱模机构、加热系统组成，主要应用于成形热固性塑件。压注成型是在压缩成型基础上发展起来的一种热固性塑料的成型方法，又称传递成型，压注成型的一般过程是，先闭合模具，然后将塑料加入模具加料室内，使其受热成熔融状态，在与加料室配合的压料柱塞的作用下，使熔料通过设在加料室底部的浇注系统高速挤入型腔。挤出模是热塑性塑料的成型方法之一，它可以成型各种塑料管材、棒材、板材、薄膜以及电线、电缆等连续型材，还可以对塑料进行塑化、混合、造粒、脱水以及喂料等准备工序或半成品加工。2.Pro/ENGINEER简介Pro/ENGINEER200是美国PTC公司（ParametricTechnologyCorporation——参数技术公司）开发的大型CAD/CAM/CAE集成软件，是全方位的产品开发软件。该软件集产品设计、装配、加工、钣金设计等功能于一体，其模块众多、内容丰富、功能强大，已广泛应用于电子、航天、汽车、家电和玩具等行业。Pro/ENGINEER可根据设计者的意图轻松而快捷地创建三维实体模型，使用户直观的看到零件或装配部件的实体形状和外观。这些实体模型具有与事物一样的密度、质量、体积和重心等属性。这些创建的模型以尺寸数值作为设计依据。特征之间的相关性使得模型成为参数化模型，因此，如果修改某特征，而此特征又直接影响其他相关特征，则Pro/ENGINEER会动态修改那些相关特征，这样既可保证零件的完整性，又可以保持设计意图。Pro/ENGINEER与EMX软件结合使用可以直接生成全套模具。此外，Pro/ENGINEER还可对铸件进行全面分析，以便找到最佳注射口。其对注射过程的模拟可以让我们在模具制成以前就对制件的成型过程有了清晰的了解，这为我们确定塑件的注塑时间和压力提供了可靠的理论依据。Pro/ENGINEER可将各零部件的三维模型图转化为工程图，这为我们制图提供了许多方便。这次设计就是先在Pro/ENGINEER上对模具的各部件进行模型设计并装配成型，在确定模具无误后生成装配图和非标准件的工程图。=2\*CHINESENUM3二本次设计塑料注射模具的主要工作内容1)进行注塑工艺分析，查阅相关文献资料，制定工艺方案;2)完成模具整体结构的构思，进行必要的工艺计算;3）绘制模具装配图和零件图;4）查阅和专业相关的英文资料，并翻译成中文;5）按照毕业设计说明书的内容、格式及要求，撰写毕业设计说明书。第1章塑料注射模具的设计步骤和结构组成1.1塑料注射模具的设计步骤及内容1.1.1任务书成型塑料制件的任务书通常由制件设计者提出，其内容如下：1）经过审签的正规制制件图纸，并注明采用塑料的牌号、透明度等。2）塑料制件说明书或技术要求。3）生产产量。4)塑料制件样品。通常模具设计任务书由塑料制件工艺员根据成型塑料制件的任务书提出，模具设计人员以成型塑料制件任务书、模具设计任务书为依据来设计模具。1.1.2资料收集分析收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工资料，以备设计模具时使用。1）消化塑料制件图，了解制件的用途，分析塑料制件的工艺性，尺寸精度等技术要求。例如塑料制件在外表形状、颜色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的几何结构、嵌件等情况是否合理，熔接痕、缩孔等成型缺陷的允许程度，有无涂装、电镀、钻孔等后加工。选择塑料制件尺寸精度最高的尺寸进行分析，看看估计成型公差是否低于塑料制件的公差，能否成型出合乎要求的塑料制件来。此外，还要了解塑料的塑化及成型工艺参数。2）消化工艺资料，分析工艺任务书所提出的成型方法、设备型号、模具结构类型等要求是否恰当，能否落实。成型材料应当满足塑料制件的强度要求，具有好的流动性、均匀性和各向同性、热稳定性。根据塑料制件的用途，成型材料应满足染色、镀金属的条件、装饰性能、必要的弹性和塑性、透明性或者相反的反射性能、胶接性或者焊接性等要求。1.1.3选择成型设备根据成型设备的种类来进行模具设计，因此必须熟知各种成型设备的规格和性能特点。例如对于注射机来说，应当了解以下内容：注射容量、锁模压力、注射压力、模具安装尺寸、顶出装置及尺寸、喷嘴孔直径及喷嘴球面半径、浇口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等，具体见相关参数。要初步估计模具外形尺寸，判断模具能否在所选的注射机上安装和使用。1.1.4确定模具类型的主要结构方案选择理想的模具结构在于确定必需的成型设备，理想的型腔数，在绝对可靠的条件下能使模具本身的工作满足该塑料制件的工艺技术和生产经济的要求。对塑料制件的工艺技术要求是要保证塑料制件的几何形状，表面光洁度和尺寸精度。生产经济要求是要使塑料制件的成本低，生产效率高，模具能连续地工作，使用寿命长，节省劳动力。1.1.5绘制模具图要求按照国家制图标准绘制，但是也要求结合本厂标准和国家未规定的工厂习惯画法。在画模具总装图之前，应绘制工序图，并要符合制件图和工艺资料的要求。由下道工序保证的尺寸，应在图上标写注明“工艺尺寸”字样。如果成型后除了修理毛刺之外，再不进行其他机械加工，那么工序图就与制件图完全相同。在工序图下面最好标出制件编号、名称、材料、材料收缩率、绘图比例等。通常就把工序图画在模具总装图上。1）绘制总装结构图绘制总装图尽量采用1:1的比例，先由型腔开始绘制，主视图与其它视图同时画出。模具总装图的技术要求内容包括：模具某些系统的性能要求；模具装配工艺的要求；模具使用，装拆方法；防氧化处理、模具编号、刻字、标记、油封、保管等要求；有关试模及检验方面的要求等。2）绘制全部零件图由模具总装图拆画零件图的顺序应为：先内后外，先复杂后简单，先成型零件，后结构零件。图形尽可能按比例画，允许放大或缩小。视图选择合理，投影正确，布置得当。为了使加工专利号易看懂、便于装配，图形尽可能与总装图一致，图形要清晰。标注尺寸要求统一、集中、有序、完整。标注尺寸的顺序为：先标主要零件尺寸和出模斜度，再标注配合尺寸，然后标注全部尺寸。在非主要零件图上先标注配合尺寸，后标注全部尺寸。把应用最多的一种表面粗糙度标于图纸右上角，其它粗糙度符号在零件各表面分别标出。3）编写制造工艺卡片由工具制造单位技术人员编写制造工艺卡片，并且为加工制造做好准备。在模具零件的制造过程中要加强检验，把检验的重点放在尺寸精度上。模具组装完成后，由检验员根据模具检验表进行检验，主要的是检验模具零件的性能情况是否良好，只有这样才能俚语模具的制造质量。4）试模及修模虽然是在选定成型材料、成型设备时，在预想的工艺条件下进行模具设计，但是人们的认识往往是不完善的，因此必须在模具加工完成以后，进行试模试验，看成型的制件质量如何。发现总是以后，进行排除错误性的修模。修理模具更应慎重，没有十分把握不可轻举妄动。其原因是一旦变更了模具条件，就不能再作大的改造和恢复原状。5）整理资料进行归档把设计模具开始到模具加工成功，检验合格为止，在此期间所产生的技术资料，例如任务书、制件图、技术说明书、模具总装图、模具零件图、底图、模具设计说明书、检验记录表、试模修模记录等，按规定加以系统整理、装订、编号进行归档。这样做似乎很麻烦，但是对以后修理模具，设计新的模具都是很有用处的。1.2塑料注射模具的结构组成和作用塑料注射模具一般是由成形部件、浇注系统、导向部分、推出机构、调温系统、排气系统、支撑零部件、侧向分型与抽芯机构组成。成形部件是指动、定模部分有关组成型腔的零件。浇注系统是将熔融的塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所经的通道，它包括主流道、分流道、浇口、及冷料穴。导向部分在注射模中，用导向部分对模具的动定模导向，以使模具合模时能准确对合。推出机构是指分型后将塑件从模具中推出的装置。调温系统是为了满足注射工艺对模具温度的要求，需要有调温系统对模具的温度进行调整。一般热塑性塑料的注射模主要是设计模具的冷却系统。排气系统是为了将成形时塑料本身挥发的气体排出模外，常常在分型面上开设排气槽。对于小塑件的模具，可直接利用分型面或推杆等与模具的间隙排气。支撑零部件是用来安装固定或支撑成形零部件及前述的各部分机构的零部件。侧向分型与抽芯机构是当有些塑件有侧向的凹凸形状的孔或凸台时，须先把侧向的凹凸形状的瓣合模块或侧向的型芯从塑件上脱开或抽出。第2章盒子塑料件2.1塑料件的结构和特点由图2-1知，塑件的结构简单，尺寸适中，壁厚均匀，属薄壁壳体塑件。塑件有内缘和侧孔，需要设计型芯的内侧分型和侧抽芯机构。根据端盖塑件的特征，选用浇注系统为直浇口的双分型面单型腔注射模。采用点浇口，更好的保证塑件的外观质量。图2-1盒子塑料件示意图2.2塑料件的材料2.2.1塑料简介塑料是以树脂为主要成分的高分子有机化合物。加入适量的添加剂如填充剂、增塑剂、着色剂、稳定剂、润滑剂等以改变其颜色和性能。它有着以下诸多优点：1）重量轻：一般的塑料密度为1.0～1.4g/cm３，这对于减轻自重的汽车、飞机、航空航天等工程有着重要的意义。若采用发泡成型，则制件密度可达0.01～0.5g/cm３。2）比强度高：它是材料的强度和密度之比。在某些场合传统的金属制品往往强度上达到要求，但由于质量过大而不能够被使用，特殊的塑料制品可以满足这一要求。3）优良的耐磨、自润滑、和吸震性：基于此特点，塑料在电子设备的传动机构和摩擦机构中有广泛的应用。譬如数控机床中要求精度、稳定性很高的导轨，其摩擦面就是用聚四氟乙烯贴塑而成。4）优越的化学稳定性：一般塑料对酸、碱、盐均有一定的抗腐蚀性，因此在化工设备中有着极其广泛的用途。5）优良的电绝缘性能：某些塑料无论在高频还是低频，高压还是低压的情况下，绝缘性能都十分优良。尤其在高频，高压的情况下，是陶瓷、云母等其它绝缘材料所不能相比的，因此塑料广泛应用于电机、电器、电子工业的结构材料和绝缘材料。此外，塑料的减震和隔音性能也很好，许多塑料还具有透光性和绝热性能以及防水、防透气和防辐射等特殊性能，塑料已成为应用最广泛的材料之一。2.2.2塑料的成型工艺特点塑料在常温下是玻璃态，若加热是高弹态，进而变为黏稠流态，从而有优良的可塑性，可以用很多高生产率的成型方法制造产品。这就有了节约原料、易于大批量生产、节省工时等诸多优点。塑料成型有以下工艺特性：1）收缩率：它是指塑料从热的模具中取出冷却到室温后，其尺寸发生变化的特性称为收缩率。2）流动性：流动性大的塑料容易造成溢料过多、填充不密实、塑件组织疏松等缺点。流动性过小则有填充不足、不易成型、成型压力大等缺点。3）吸湿性：塑料中的水分很大程度上影响到塑件的物理、机械、介电性能。塑料中的水分量过大，在成型时产生内压，脱模后水气溢出极易造成塑件裂纹，降低机械强度。4）定型速度：热固性塑料在成型过程中要完成交联反应，称为硬化。硬化的速度与塑料的品种、塑件形状、壁厚、成型温度有关。2.2.3工程塑料（ABS）的特性及注射工艺性1）物理性能ABS树脂是一种共混物，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名Acrylonitrile-butadine-styrene(简称ABS)，这三者的比例为20：30：50(熔点为175℃ABS为浅黄色粒状或珠状不透明树脂，无毒、无味、吸水率低，具有良好的综合物理机械性能，如优良的电性能、耐磨性，尺寸稳定性、耐化学性和表面光泽等，且易于加工成型。缺点是耐候性，耐热性差，且易燃。2）成型性能ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上上百种不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。ABS在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度，热变形温度比PA、PVC高，尺寸稳定性好，收缩率在0.3%~0.8%范围内，若经玻纤增强后可以减少到0.2%～0.4%，而且绝少出现塑后收缩。ABS是吸水的塑料，于室温下，24小时可吸收0.2%～0.35%水分，虽然这种水分不至于对机械性能构成重大影响，但注塑时若湿度超过0.2%，塑料表面会受大的影响，所以对ABS进行成型加工时，一定要事先干燥，而且干燥后的水分含量应小于0.2%。3）ABS的主要性能指标ABS塑料的成型工艺参数见表2-1。

表2-1ABS塑料的成型工艺参数参数取值范围密度ρ1.02～1.05g/cm2收缩率S0.3%～0.8%温度/℃喷嘴180-190料筒210-230模具50-70压力/MPa注射70-90保压50-70时间/S注射3-5保压15-30冷却15-30总计40-704）ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施主要缺陷：溢料飞边、气泡、熔接痕、烧焦及黑纹、光泽不良；消除措施：增大注射压力、提高模具温度、加排气槽、充分预干燥。2.2.4材料ABS的注射成型过程及工艺参数1)成型前的准备对ABS的色泽、细度和均匀度进行检验。由于ABS的吸水率大约为0.2%～0.8%，容易吸湿，成型前应进行充分的干燥，干燥至水分含量<0.3%。干燥条件：用烘箱以80～85℃烘2～4小时或用干燥料斗以802)注射过程塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可以分为充模、压实、保压、倒流、和冷却4个阶段。3)塑件的后处理采用调湿处理，其热处理温度为70℃；保湿时间为2～4小时。4)材料ABS的注塑成型参数注射机：螺杆式；螺杆转数（r/min）：48；料筒温度（℃）：前段205～210；中段215～225；后段185～190；喷嘴温度（℃）：180～190；模具温度（℃）：55～65；注射压力（MPa）：75～90；成型时间（s）：注射3～5，保压20～30，冷却20～30，总周期45～65。2.3塑料盒的参数根据图3-1b，用pro/E分析功能分析得：塑料密度：1.03g/cm2塑件体积：139.014cm3塑件成型投影面积：100cm

第3章注射机的选用3.1选用注射机的方法和原则注射模是安装在注射机上使用的工艺装备，因此设计注射模应该详细了解注射机的技术规范，才能设计出符合要求的模具。注射机规格的确定主要是根据塑件的大小及型腔的数目和排列方式，在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下，设计人员应该对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大和最小模厚、推出形式、推出位置、推出行程、开模距离等进行计算。根据这些参数，选择一台和模具匹配的注射机，倘若用户已经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，则必须自己调整或于用户取得商量调整。3.2注射机的种类和应用范围注塑机按照注射装置和锁模装置的排列方式，可分为立式、臥式和角式注射机。其各自的特点如下：1)立式注塑机注射装置与锁模机构的轴线呈一直线垂直排列。优点：占地少，模具拆装方便，易于安装嵌件。缺点：重心高，加料困难；推出的塑件要手工取出，不易实现自动化；容积较小。2)臥式注塑机注射装置与锁模机构的轴线呈一直线水平排列，使用广泛。优点：重心低，稳定；加料、操作及维修方便；塑件可自行脱落，易实现自动化。缺点：模具安装困难，嵌件安装不稳，机器占地较大。3)角式注塑机注射装置与锁模机构的轴线相互垂直排列。优点、缺点介于立式注射机和卧式注射机之间。特别适用于中心不允许有浇口痕迹的平面塑件。3.3注射机的选用3.3.1注射机的初步选定：1)所需注射量的计算a.塑件质量、体积计算:对于该设计，建立塑件模型,并用Pro/ENGINEER对此模型分析得：塑料制件体积V1＝139.014；塑料制件质量M1＝146g。b.浇注系统凝料体积、质量计算：用Pro/ENGINEER对此模型分析得：浇注系统凝料体积V2＝1.67cm3浇注系统凝料质量M2＝1.72g。c.该模具一次注射所需要的ABS体积:V总=V1+V2=141cm3质量:M0=ρ·V总=148g。2)注射机型号的选定近年来我国引进的注射机型号很多，国内注射机生产厂的新机型也日益增多。掌握使用设备的技术参数是注射模设计和生产所必需的技术准备。根据以上的计算，初步选定型号为G54-S200/400。3)G54-S200/400型注射机：注射量为200-400cm3额定注射量————200-400cm注射压力————109MPa锁模力————2540KN最大成型面积————645cm最大开模行程————260最大模具厚度————406最小模具厚度————165喷嘴圆弧半径————18喷嘴孔直径————Φ4mm动、定模固定板尺寸————532mm×拉杆空间————290mm×定位环直径————Φ125顶出形式————注射机的顶出方式：动模板设顶板，开模时模具顶杆固定板上的顶杆通过动模板与顶板相碰，机械顶出塑件。3.3.2注射机的参数校核根据塑件的大小和实际中常用的注射机，塑件选用G54-S200/400型螺杆式注射机。1）最大注射量的校核2）注射压力的校核3）额定锁模力的校核4）最大注射成型面积的校核当上面四方面校核都满足要求时，才能确定注射机选用的合适。最大注射量的校核V总≤KVp(3-1)式中Vp——注射机最大注射量cm3；V总——塑件与料棒总体积cm3；K——最大注射容量的利用系数，一般取0.8。∴Vp≥V总/0.8=222.414/0.8=278.1cm所以注塑机符合注射量要求。2）注射压力的校核ABS塑料的注射压力为70～90MPa,取80MPa;G54-S200/400注射机的注射压力为109MPa注射机的注射压力满足要求。3）额定锁模力的校核注射机的锁模力为2540KN塑件在分型面上的投影面积为10000mmPA≤FP(3-2)式中P--塑料熔体对型腔的成型压力，其大小一般是注射压力的80%，MPa；A--塑件及料棒在分型面上的投影面积，mm2;FP--注射机的额定锁模力，N。PA=109×80%×10000=87.2×104<254×104N锁模力满足要求。4）最大注射成型面积的校核G54-S200/400注射机的最大注射成型面积为645cm2塑件在分型面上的投影面积为100cm2最大注射成型面积满足要求。

第4章塑料注射模具设计4.1型腔数目和分型面的选择确定型腔数目时要考虑的因素：满足注射机的最大注射量、锁（合）模力、塑件精度、经济性等。对于该塑件，它不仅有侧孔，还有内缘，在注射机的最大注射量满足要求的情况下，采用单型腔模具是最佳选择。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、塑件脱模和模具的制造工艺等有关，分型面的选择是注塑模设计中的一个关键步骤。分型面的选择应保证塑件的精度要求，外观质量要求，便于模具加工制造，还要有利于型腔中气体的排出，该塑件分型面选在塑件外形轮廓最大处，如图4-1所示。图4-1分型面的选择4.2型芯和型腔4.2.1型芯和型腔的结构型腔、型芯可分别有整体式和组合式两种形式。由于外形塑件结构简单，型腔加工容易，所以选用整体式型腔，在定模板上直接加工型腔如图4-2。定模上需安装限距螺钉和导套，取长宽均为250mm，厚度为63mm。塑件有内缘在推出塑件前，必须使型芯内移，因此必须用组合式型芯如图4-3、图4-4。图4-2定模型腔图4-3中间型芯图图4-4侧型芯图4-3为中间型芯，图4-4为侧型芯，侧型芯有两个相同的如图4-3所示的构成。在侧型芯与中间型芯之间有斜滑槽连接，型芯推杆的作用下侧型芯沿斜滑槽运动，从而保证塑件顺利脱模。4.2.2型芯和型腔的成型部分尺寸1)型腔径向尺寸ABS塑件的精度一般为4级，塑件径向尺寸100mm的公差值为0.92mm,模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3≈0.30mm；取=0.75，ABS塑料的收缩率在0.3～0.8%，取0.5LmEQ\o(\s\up6(+δZ),\s\do3(0))=[(1+S)LS-ⅹ·Δ]EQ\o(\s\up6(+δZ),\s\do3(0))(4-1)=[(1+0.55%)×100-0.75×0.92]+0.300=99.86+0.3002）型腔深度塑件高度尺寸50mm的公差值为0.68mm，模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3≈0.22mmHmEQ\o(\s\up6(+δZ),\s\do3(0))=[(1+S)HS-ⅹ·Δ]EQ\o(\s\up6(+δZ),\s\do3(0))(4-2)=[(1+0.55%)×50-2/3×0.68]+0.220=49.82+0.2203）型芯径向尺寸塑件径向尺寸90mm的公差值为0.92mm,模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3≈0.30mm；取=0.75LmEQ\o(\s\up6(0),\s\do3(-δZ))=[(1+S)LS+ⅹ·Δ]EQ\o(\s\up6(0),\s\do3(-δZ))(4-3)=[(1+0.55%)×90+0.75×0.92]0-0.30=91.190-0.30b.塑件径向尺寸80mm的公差值为0.84mm,模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3≈0.28mmLmEQ\o(\s\up6(0),\s\do3(-δZ))=[(1+S)LS+ⅹ·Δ]EQ\o(\s\up6(0),\s\do3(-δZ))(4-4)=[(1+0.55%)×80+0.75×0.84]0-0.28=91.190-0.284）型芯高度a.塑件高度尺寸45mm的公差值为0.68mm，模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3≈0.22mm；取=HmEQ\o(\s\up6(0),\s\do3(-δZ))=[(1+S)HS+ⅹ·Δ]EQ\o(\s\up6(0),\s\do3(-δZ))(4-5)=[(1+0.55%)×45+2/3×0.68]0-0.22=91.190-0.22b.塑件高度尺寸5mm的公差值为0.38mm，模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3≈0.12mmHmEQ\o(\s\up6(0),\s\do3(-δZ))=[(1+S)HS+ⅹ·Δ]EQ\o(\s\up6(0),\s\do3(-δZ))(4-6)=[(1+0.55%)×5+2/3×0.38]0-0.12=91.190-侧抽芯的设计当注射成型的塑件与开模方向不同的内侧或外侧有孔、凹穴或凸台时，模具上成型该处的零件必需制成可侧向移动的，以便在塑件脱模推出之前，先将侧向成型零件抽出，然后再把塑件从模内推出，否则就无法脱模。带动侧向成型零件作侧向分型抽芯和复位的整个机构称为侧向分型与抽芯机构。a.成型机构制件有侧孔，侧抽芯型芯制成图4-5所示结构。工程图见JDMJ-081147-1116。前端为Ø10的圆柱，其顶端与侧型芯接触用于成型侧孔。尾部制成带斜面的圆柱，斜面与锁紧块接触，用于合模时定位，矩形滑巢与固定在定模板上的销钉结合成侧抽芯开模时的限位机构。b.抽芯动力机构制件较薄，抽芯力小，用LR18×12×25的弹簧提供。c.锁紧为保证侧抽芯在塑料的注射压力下不致松动，对侧抽芯要设锁紧装置。本次设计的锁紧块为带台阶的圆柱，结构见JDMJ-081147-1117。其上端与拉料板固定,下端斜面与图4-6所示矩形槽配合。图4-5侧抽芯图4-6浇道凝料4.3浇注系统4.3.1浇注系统的作用与组成浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。本次设计因采用点浇口双分型面的浇注形式，没有冷料穴，主流道有浇口套形成及下图中右半部分，相对较粗，左半部分为分流道，与塑件相连，中间部分可将分流道拉出，如图4-6。4.3.2浇注系统的设计组成浇注系统的零件有：浇口套、定位圈、拉料板板、动模板。浇口套的结构：使用GB-S200/400注射机时定位孔直径为125mm1)浇口套的设计GB-S200/400注射机的注射部分喷嘴球头半径为18mm，喷嘴直径为4mm浇口套凹球面半径取20mm，深度取4mm，进料口直径取5mm，锥角取4。，外径取36浇口套的材料选T8A当套在浇口套上的弹簧将浇口套向上弹起，浇口套与主流道内的凝料分离时，浇口套与定模板间有滑动，Ø36与定模板采用一般间隙的H8/f8配合，Ø16与定模板采用较小间隙的H8/g7配合，以保证浇口套与定模板间能相对滑动且不会有溢料现象的发生。图4-7浇口套2)定位环的设计GB-S200/400注射机的固定模板上定位孔直径为125定位环的外径取125mm，厚度12mm。定位环的固定使用4.4推出机构4.4.1推出机构的作用和种类将注射成型后的塑料制件及浇注系统的凝料从模具中脱出的机构叫推出机构，也叫顶出机构或脱模机构。这次设计的模具还要有侧型芯的推出机构，且必须保证在制件的推出动作开始前侧型芯的推出动作已完成。推出机构的动作通常是由安装在注射机上的机械顶杆或液压缸的活塞杆来完成的。注射模的推出机构有推杆、推管、推板三种形式。由于塑件形状简单为长方体外壳，所以采用普通推出机构中的推杆推出方式。每侧用两根顶杆顶出，其结构简单，推出可靠。侧型芯各设一根型芯推杆，由限位钩保证推距。4.4.2制件推出机构的设计组成注射模的推杆推出机构的零件有：推杆、复位杆、推板导柱、推板导套、推板、推杆固定板、固定螺钉和支承钉组成。如图4-8图4-8制件推出机构1)推杆推杆的直径选6mm，采用圆柱形结构，长度由模板厚度和塑件的推出距离决定，与型芯的配合为间隙配合H8/g7。2）复位杆复位杆的直径选8mm，采用圆柱形结构，长度由模板厚度和塑件的推出距离决定，与动模板的配合为间隙配合H8/f8。3）推杆固定板推板的结构如图4-9所示，长、宽、厚分别250、120、12mm为采用45钢。其零件分布如图4-10所示。推杆推板推杆推板上没有用于推件杆和复位杆固定的台阶孔，有安装螺钉的台阶孔，其位置参照推杆固定板。推杆推板尺寸为：250×120×20mm。图4-9推杆固定板图4-10推杆固定板零件分布图4-11推出机构5）固定螺钉选用M6内六角螺钉，长度为20mm，共4个。4.4.3侧型芯推出机构的设计侧型芯在开模时需要推出适当距离，合模时又要保证侧型芯准确定位。此外，由于型芯有斜滑槽，推杆还有旋转，本次设计采用图4-11所示结构。a.推出距离在制件的推出动作开始前，侧型芯在水平方向上必须有至少5mm的移动距离才能保证推件动作的顺利进行。斜滑槽角度为75。，则型芯推板在垂直方向上的移动距离至少为：Hmin=5tan75。=18.7mm，取25mm.b.限位型芯推出动作完成后，限位钩在垫块作用下与推杆固定板分离，型芯推板停止移动，推件推出机构继续运动完成推出动作。此处必须保证限位钩与推杆固定板即时分离。垫块内表面与限位钩最近点的距离为8mm。限位钩旋转一定角度与推杆固定板分离后，其与垫块内表面最经距离为2mm,如图4-12：c.限位钩限位钩结构如4-12所示，为保证限位钩能绕轴转动，R30的圆心必须在转轴左边。d.垫块垫块高度H=推出塑件距离45mm+支承钉厚度4mm+侧型芯推出距离25mm+型芯推板厚度32mm+推杆推板厚度20mm+推杆固定板厚度12mm+限位钩高出推杆固定板高度15mm=153mm，取160mm。结构如图4-11中最右零件，上端厚度45mm，下端厚度为造。e.滚轮滚轮为Ø16的圆柱，中间有Ø6的通孔，与型芯推杆采用H8/f8的配合。厚度为5mm，用45钢制造。图4-12限位钩4.5导向机构4.5.1导向机构的作用和组成合模导向机构是保证动、定模合模时，正确地定位和导向的零件。其作用有三：1）定位作用：模具闭合后，保证动、定模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精度2）导向作用：合模时，首先是导向零件接触，引导动、定模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件的损坏。3）承受一定的侧压：塑料熔体在充模过程中可能产生单向侧向压力或受成型设备精度低的影响，导柱将承受一定的侧向压力，以保证模具的正常工作。导向机构主要有导柱和导套组成。4.5.2导柱、导套的选用拉料板和定模板用4根Ø16×140×40的I型导柱，详见标准GB/T4169.4-1984；导套为Ø16×63的I型导柱，详见标准GB/T4169.3-1984。推出系统用两根Ø16×200×40的I型导柱，详见标准GB/T4169.4-1984；推杆固定板与推杆推板用Ø16×20的II型导套；型芯推板用Ø16×32的I型导套。4.6冷却和排气系统4.6.1冷却系统冷却系统的设计通常是在定模板和动模板上设计冷却水道。设计时先根据ABS塑料的成型温度和注射量进行热平衡计算，再确定冷却水道的尺寸和位置。冷却水扩散的模具热量等于塑料树脂传给模具的热量与自然对流散发到空气中的模具热量、辐射散发到空气中的模具热量及模具传给注射机热量的差值。其所需冷却水的体积流量计算公式为：V=Mq/60cρ(θ1-θ2)(4-7)式中V—冷却水体积流量，m3/min;M—单位时间内注入模具内的树脂量，kg/h;q—单位时间内树脂在模具内释放的热量，j/kg;c—冷却水的比热容，j/（kg·k)；ρ—冷却水密度kg/m3；θ1—冷却水出口处温度，℃；θ2—冷却水人口处温度，℃。M=148g÷4s=37g/s=133.2kg/hq=3.5j/kgc=4200j/（kg·k)Ρ=1000kg/m3θ1-θ2=5将以上数值带入式中得V=3.7×10-7m3/min=37cm由于流量很小，故可不设冷却系统。4.6.2排气系统塑件的尺寸适中，为薄壳型塑件，模具型腔空间不太大，排气量也不大。另外模具的推杆和型芯的导滑槽均可形成的排气通道，所以可利用它们之间的缝隙排气，不必单独设计排气系统。4.7模架的设计模架的长、宽取决于型腔、型芯、导柱及推出机构的位置，以各零件不干涉为原则。由于型腔在定模板上，确定模架的长度和宽度，应以设计定模板为基准。图4-13定模板上安装的零件及位置1)定模板的设计动模板上零件主要限位螺钉、导套、侧抽芯、锁紧块。结构如4-13。定模板的设计尺寸为：250×250×63mm。材料为45钢淬火处理中温回火HRC43-2)定模座板和拉料板的设计由于这两块板与凝料的拉出有紧密关系，应一起设计。开模后，两板间距应大于如图4-14所示的中间部分与主流道的长度之和。中间部分取4mm，主流道长度为25mm。用M6的内六角螺钉做限位螺钉，其K值为6mm，那么板厚应不小于35定模座板的设计尺寸为：310×250×40mm.材料为45钢淬火处理中温回火HRC43-48。拉料板比定模座板多两个固定锁紧块的台阶孔，尺寸为250×250×15图4-14定模座板零件布置3)设计动模座板动模座板设计尺寸为：310×250×40mm。材料为45钢。图图4-15动模座板零件分布4)确定模架的长度和宽度模具的长度为座板的长度310mm；模具宽度与动模板一致取250mm。G54-S200/400要求最大模具尺寸为：5325)确定模架的厚度G54-S200/400注塑机要求：最大模具厚度Hmax＝406mm最小模具厚度Hmin＝165mm图4-16为模具装配图，由图知模具厚度为:H=388Hmin<H=388mm<Hmax故模具厚度满足注射机要求图4-16模架整体结构4.8注射模的设计结果参数1)模具外形尺寸(长×宽×厚）：310×250×3882)模具开模距离：凝料拉出距离(25＋28)＋塑件推出距离45＝98mm3)成型周期：54秒4.9模具的装配过程与工作过程4.9.1模具的装配模具定模部分的安装比较简单，主要是动模部分的安装。首先安装中间型芯，达到定位要求后将组装好的推件推出机构安上。接下来安装侧型芯及其推出机构时，一定要保证组合型芯的径向尺寸及成型部分高度满足装配要求。4.9.2模具工作过程开模后，动模部分、定模板和拉料板随注塑机开模系统后移，同时，浇口套在弹簧作用下与主流道分离。随着开模距离的加大，凝料被拉出并在自身重力作用下脱落。在分流道拉出的同时，锁紧块也被拉出，侧抽芯型芯在弹簧作用下弹出适当距离后被限位销定挡住。开模动作完成后，注塑机顶杆推动推件推板使整个推出系统前移，侧型芯斜向上移动与制件内缘开始脱离。当限位钩与垫块接触后，限位钩一边上移，一边旋转，当限位钩脱离推杆固定板时，型芯推出系统停止工作，此时制件已能顺利被推出。推件推出系统继续前移直至将制件推落。至此，推出动作完成。合模时，整个退出系统在复位杆的作用下完成复位动作。结论这是一套很有代表性的既有内型芯的侧移又有侧抽芯的注塑模。模具的难点是保证侧型芯不影响塑件的顺利脱模。这样就要考虑到侧型芯的推出及该机构的定位。首次采用的是U型槽限位推出机构，但该机构无法使侧型芯复位，若为侧型芯在单独设计复位机构势必增加模具的复杂程度。经过查阅相关资料，参考类似结构，定下现在这套推出方案。尽管该机构需要较多的相关数据的计算，但是它将推出与复位机构集于一身，这样就相应的降低了模具的复杂程度，安装精度也相应的有所提高。模具采用点浇口注射，这样有效提保证了塑件的外观质量要求。此外该模具可将塑件直接顶出，节省了劳动力，提高了工作效率。谢辞本文是在葛老师的悉心指导下完成的。在设计过程中葛老师为我们提出了许多可行性建议和指导性意见，为模具的结构设计、工程图的绘制、说明书的撰写和修改提供了大量帮助，还给我们传授了许多自己的经验知识。使我们对模具有了更深的了解。葛老师为人和蔼，诲人不倦。在百忙之中抽出时间为我们详尽的解答每一个问题。无论在他看来是多么基础，多么简单的提问，葛老师都包涵了我们的无知，满足了我们对知识的渴望。这种品质是我非常欠缺的，我要向老师学习。葛老师治学严谨，对工作、对学生都抱有高度的责任感。葛老师从不放过每一个错误，也不允许我们忽视错误，他的严格要求是我高质量地完成设计任务的重要原因。葛老师不仅指导我完成了设计任务，还教会我如何做人，怎样办事。在此向葛老师为我们的付出致以深深的谢意！向为我提供过帮助和批评的老师和朋友表示衷心的感谢！

参考文献[1]于保敏.《塑料成型工艺与模具设计》.北京:高等教育出版社.1993[2]中国机械工业教育协会.《塑料模设计及制造》.北京:机械工业出版社.2001[3]中国机械工程学会.《中国模具设计大典》.南昌:江西科学技术出版社.2003[4]徐进,陈