球閥注塑模具設計

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1、 常州機電職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計（論文） 作 者： 學 號： 系 部： 專 業(yè)： 精密模具設計與制造 題 目： 球閥塑件注塑模具設計與制造 指導者： 評閱者： 2015年 5月 摘 要 塑料工業(yè)是一門新興產業(yè)，自塑料問世后幾十年，塑料來源豐富，制作方便及成本低廉、金屬零件塑料化的發(fā)展很快，在機械電子、國防、交通、通訊、建筑

2、、農業(yè)、輕工業(yè)和日常生活用品等行業(yè)中都得到了廣泛的應用，對塑料模具要求量增加。因此，研究注塑模具對了解塑料產品的生產過程和提高產品質量有很大意義。 通過對制作進行注射工藝性分析，綜合考慮了產品質量要求和生產實際，確定了最佳工藝方案為一模兩腔的結構形式。并對模具總體結構進行設計和分析論證，對工藝參數進行精確詳細的計算。正確選擇了注塑設備，并對塑料零件進行設計，設計過程中利用了注射模國家標準和典型組合。提高了模具設計效率，適應了當代模具設計要求，最后對主要零件的加工工藝過程及裝配進行了介紹。 關鍵詞：模具設計、結構分析

3、 Abstract Plastics industry is an emerging industry, since several decades after the advent of plastic, plastic source of rich, convenient and low-cost production, metal parts plastic of the developed rapidly, in machinery and electronics, defense, transportation, communication, construction,

4、agriculture, light industry and daily necessities and other industries have been widely used, on the plastic mold requested increase. Therefore, the research injection mold to understand the plastic product the production process and improves the product quality to have the very big significance. T

5、he production of injection process analysis, considering the product quality requirements and the actual production, and determine the best technical scheme for mold two cavity structure. And mold the overall structure design and analysis of process parameters for accurate, detailed calculation. Cor

6、rect selection of injection molding equipment, and plastic parts design, design process using the national standard and the typical combination of injection mold. Improve the efficiency of mold design, adapted to the contemporary mold design requirements, finally the main parts machining process and

7、 assembly is introduced in this paper. Key Words: Mold design, structure analysis 前 言 畢業(yè)設計是在修完所有課程之后，我們走向社會之前一次綜合性設計。本次設計的課題是塑料蓋的注射模設計，是對以前所學課程的一個總結。 在此次設計中，主要用到所學的注射模設計，以及機械設計等方面的知識。著重說明了一副注射模的一般流程，即注射成型的分析、注射機的選擇及相關參數的校核、模具的結構設計、注射模具設計的有關計算、模具總體尺寸的確定與結構草圖的繪制、模具結構總裝

8、圖和零件工作圖的繪制、全面審核投產制造等。其中模具結構的設計既是重點又是難點，主要包括成型位置的及分型面的選擇，模具型腔數的確定及型腔的排列和流道布局和澆口位置的選擇，模具工作零件的結構設計，側面分型及抽芯機構的設計，推出機構的設計，拉料桿的形式選擇，排氣方式設計等。通過本次畢業(yè)設計，使我更加了解模具設計的含義，以及懂得如何查閱相關資料和怎樣解決在實際工作中遇到的實際問題，這為我們以后從事模具職業(yè)打下了良好的基礎。 本次畢業(yè)設計也得到了廣大老師和同學的幫助，在此一一表示感謝！由于實踐經驗的缺乏，且水平有限，時間倉促。設計過程中難免有錯誤和欠妥之處，懇請各位老師和同學批評指正。

9、 目 錄 摘要…………………………………………………………………… ………………………………… 2 Abstract…………………………………………… …………………………………………………… 3 前言……………………………………………………………………………………… ……………… 4 第一章 緒論…………………………………………………………………… ……………………… 7 1.1 塑料模的功能 ……………………………………………………………………………… 7 1.2 我國塑料?，F狀 …………………………………

10、…………………………………………7 1.3 塑料模發(fā)展趨勢 ……………………………………………………………………………8 第二章 注塑工藝分析 ………………………………………………………………………………10 2.1 注塑成型參數……… ………………………………………………………………………10 第三章 成型設備的選擇…………………………………………………………………………… 13 3.1 注射成型工藝簡介 ………………………………………………………………13 3.2 注射成型工藝條件 ………………………………………………………………13 3.2 注塑機的選

11、擇……………………………………………… ………………………………14 3.3 注塑機參數校核……………………………………………………………………………15 第四章 分型面的選擇……………………… ………………………………………………………16 4.1 分型面的設計………………………………………………………………………………16 4.2 確定型腔數及排列方式 …………………………………………………………………17 第五章 澆注系統設計……………………… ………………………………………………………18 5.1 主流道設計……………………………………………………………………………

12、…… 18 5.2 澆口套的結構設計…………………………………………………………………………19 5.3 分流道設計………………………………………………………… ………………………19 5.4 澆口設計…………………………………………………………… ……………………… 20 5.5 冷料井設計………………………………………………………… ……………………… 21 第六章 成型零部件設計…………………………………………………………………………… 21 6.1 成型零件工作尺寸的計算 ………………………………………………………………22 6.2 模具型腔側壁的計算 ………

13、…………………………………………………………… 23 第七章 導向機構設計 ………………………………………………………………………………24 7.1 導柱 ………………………………………………………………………………………… 24 7.2 導套 ………………………………………………………………………………………… 25 第八章 側向分型與抽芯機構…………………………………………………………………… 26 8.1 抽芯機構設計……………………………………………………………………………… 26 8.2 側型芯滑塊設計……………………………………………………………………………2

14、9 8.3 楔緊塊的設計……………………………………………………………………………… 30 第九章 脫模機構設計…………………… ………………………………………………………… 31 9.1 推出機構的組成……………………………………………………………………………31 9.2 脫模機構的分類……………………………………………………………………………32 9.3 推桿推出機構……………………………………………………………………………… 32 9.4 推桿布局 ……………………………………………………………………………………33 第十章 冷卻系統設計…………………………………

15、…… ……………………………………… 34 第十一章 標準模架選擇與校核……………………………………………………………………35 11.1 模架選擇……………………………………………………………………………………35 11.2 成型設備的校核計算…………………………………………………………………… 36 致謝 …………………………………………………………………………………… ……………… 38 參考文獻 …………………………… …………………………………………………………………39

16、 第一章 緒 論 1.1 塑料模的功能 模具是利用其特定形狀去成型具有一定型狀和尺寸的制品的工具，按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般將模具分為塑料模具，金屬沖壓模具，金屬壓鑄模具，橡膠模具，玻璃模具等。因人們日常生活所用的制品和各種機械零件，在成型中多數是通過模具來制成品，所以模具制造業(yè)已成為一個大行業(yè)。在高分子材料加工領域中,用于塑料制品成形的模具,稱為塑料成形模具,簡稱塑料模.塑料模優(yōu)化設計,是當代高分子材料加工領域中的重大課題。 塑料制品已在工業(yè)、農業(yè)、國防和日常生活等方面獲得廣泛應用。為了生產這些塑料制品必須設計相應的塑料模具。在塑料材料、

17、制品設計及加工工藝確定以后，塑料模具設計對制品質量與產量，就決定性的影響。首先，模腔形狀、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、進澆與排氣位置選擇、脫模方式以及定型方法的確定等，均對制品（或型材）尺寸精度形狀精度以及塑件的物理性能、內應力大小、表觀質量與內在質量等，起著十分重要的影響。其次，在塑件加工過程中，塑料模結構的合理性，對操作的難易程度，具有重要的影響。再次，塑料模對塑件成本也有相當大的影響，除簡易模外，一般來說制模費用是十分昂貴的，大型塑料模更是如此。 現代塑料制品生產中，合理的加工工藝、高效的設備和先進的模具，被譽為塑料制品成型技術的“三大支柱”。尤其是加工工藝要求、塑件使用要求、塑件外

18、觀要求，起著無可替代的作用。高效全自動化設備，也只有裝上能自動化生產的模具，才能發(fā)揮其應有的效能。此外，塑件生產與更新均以模具制造和更新為前提。 塑料摸是塑料制品生產的基礎之深刻含意，正日益為人們理解和掌握。當塑料制品及其成形設備被確定后，塑件質量的優(yōu)劣及生產效率的高低，模具因素約占80%。由此可知，推動模具技術的進步應是不容緩的策略。尤其大型塑料模的設計與制造水平，?？脴酥疽粋€國家工業(yè)化的發(fā)展程度。 1.2 我國塑料模現狀 在模具方面，我國模具總量雖已位居世界第三，但設計制造水平總體上比德、美、日、法、意等發(fā)達國家落后許多，模具商品化和標準化程度比國際水平低許多。在模具價格方面，

19、我國比發(fā)達國家低許多，約為發(fā)達國家的1/3~1/5，工業(yè)發(fā)達國家將模具向我國轉移的趨勢進一步明朗化。 我國塑料模的發(fā)展迅速。塑料模的設計、制造技術、CAD技術、CAPP技術，已有相當規(guī)模的確開發(fā)和應用。在設計技術和制造技術上與發(fā)達國家和地區(qū)差距較大，在模具材料方面，專用塑料模具鋼品種少、規(guī)格不全質量尚不穩(wěn)定。模具標準化程度不高，系列化]商品化尚待規(guī)?；籆AD、CAE、Flow Cool軟件等應用比例不高；獨立的模具工廠少；專業(yè)與柔性化相結合尚無規(guī)劃；企業(yè)大而全居多，多屬勞動密集型企業(yè)。因此努力提高模具設計與制造水平，提高國際競爭能力，是刻不容緩的。 1.3 塑料模發(fā)展趨勢 （1）

20、模具日趨大型化。?這一方面是由于用模具制造的零件日漸大型化，另一方面也是由于高生產率要求而發(fā)展的一模多腔（現在有的已達到一個模幾百腔）所致。 （2）模具的精度將越來越高。?10年前，精密模具的精度一般為5UM，現在已達2UM－3UM，不久1UM精度的模具即將上市。隨著零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度要求在1UM以內，這就要求發(fā)展超精加工工藝。 （3）多功能復合模具將進一步發(fā)展。?新型多功能復合模具是在多工位級進?；A上開發(fā)出來的，一副多功能模具除了沖壓成形零件外，還擔負著疊壓、攻絲、鉚接?和鎖緊等組裝任務，這種多功能模具生產出來的不再是單個零件，而是成批的組件，如觸頭與支座的

21、組件、各種微小機、電器及儀表的鐵芯組件等。 （4）隨著熱流道技術的日漸推廣應用，熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高。?由于采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量，并能大幅度節(jié)約制件的原材料，因此，熱流道技術的應用在國外發(fā)展很快，已十分普遍。許多塑料模具廠所生產的塑料模具已有一半以上采用了熱流道技術，有的廠使用率甚至已達80%?以上，效果十分明顯。 （5）隨著塑料成形工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應高壓注射成型等工藝的模具將隨之發(fā)展。?塑料件的精度分為尺寸精度、幾何形狀精度和外觀精度（即光譯、色調等）。為了確保精度要求，模具生產企業(yè)將繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝，以及注射壓縮成

22、型工藝。在注射成型中，影響成型件精度的最大因素是成型收縮，高壓注射成型可減小樹脂收縮率，增加塑件尺寸的穩(wěn)定性。氣體輔助注射成型技術已比較成熟，它能改善塑件的內在和外觀質量，具有注射壓力低、制品變形小、易于成型壁厚差異較大的制品等優(yōu)點，而且可以節(jié)約原料及提高制件生產率，從而大幅度降低成本。 （6）模具標準件的應用將日漸廣泛。?模具標準化及模具標準件的應用能極大地影響模具制造周期。使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質量和降低模具制造成本，因此模具標準件的應用必將日漸廣泛。 （7）快速經濟模具的前景十分廣闊。現在是多品種小批量生產的時代，21世紀，這種生產方式占工業(yè)生產的比例將

23、達75%以上。一方面是制品使用周期短，另一方面花樣變化頻繁，要求模具的生產周期愈短愈好，開發(fā)快速經濟模具越來越引起人們的重視。例如研制各種超塑性材料來制作模具，用環(huán)氧（E）、聚酯（P）或其中填充金屬（M）、玻璃（G）等增強制制作簡易模具，這些模具的主要特點是制造工藝簡單，精度易控制，收縮率較小，價格便宜，壽命較高。 （8）隨著車輛和電機等產品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高，同時對壓鑄模的壽命和復雜程度將提出越來越高的要求。 （9）隨著以塑代鋼、以塑代木的進一步發(fā)展，塑料模的比例不斷提高，同時，由于機械零件的復雜程度和精度的不斷提高，對塑料模的要求也將越來越高。 （10）模具技術含量

24、將不斷提高，中、高檔模具比例將不斷增大，這也是產品結構調整所帶來的市場走勢。? 第二章 注塑工藝分析 如圖所示，塑件選擇，材料為ABS，收縮率為0.3%～0.8%，生產批量20萬件。 圖2 塑件 名稱： 塑料球心 材料：ABS塑料（抗沖擊） 數量：大批量生產 質量：3.47g 顏色：黑色 要求：塑件表面光滑，塑件允許最大的脫模角度為0.3度。 2.1 注塑成型參數 2.1.1 ABS塑料的性質 ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種單體聚合而成的非結晶型高聚物。它是在聚苯乙稀基礎上改性而發(fā)展起來的一中熱塑

25、性工程塑料。其特性是由三組份的配比及每一種組分的化學結構，物理形態(tài)控制。丙烯晴組分在ABS中表現的特性是耐熱性、耐化學性、剛性、抗拉強度，丁二烯表現的特性是抗沖擊強度，苯乙烯表現的特性是加工流動性，光澤性。這三組分的結合，優(yōu)勢互補，使ABS樹脂具有優(yōu)良的綜合性能。 1) 一般性能 ABS外觀為不透明呈象牙色粒料，其制品可著成五顏六色，并具有高光澤度。ABS相對密度為1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的結合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理。ABS的氧指數為18～20，屬易燃聚合物，火焰呈黃色，有黑煙，并發(fā)出特殊的肉桂味。 2) 力學性能 　　ABS有優(yōu)良的力學性能，其沖擊強度極

26、好，可以在極低的溫度下使用；ABS的耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉速下的軸承。ABS的耐蠕變性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的彎曲強度和壓縮強度屬塑料中較差的。ABS的力學性能受溫度的影響較大。 3) 熱學性能 　　ABS的熱變形溫度為93~118℃，制品經退火處理后還可提高10℃左右。ABS在-40℃時仍能表現出一定的韌性，可在-40~100℃的溫度范圍內使用。 4) 電學性能 　　ABS的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響，可在大多數環(huán)境下使用。 5) 環(huán)境性能 　　ABS不受水、無機鹽、堿及多種酸的影響，但可溶于酮

27、類、醛類及氯代烴中，受冰乙酸、植物油等侵蝕會產生應力開裂。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易產生降解；于戶外半年后，沖擊強度下降一半。 6) ABS塑料的加工性能 　　ABS同PS一樣是一種加工性能優(yōu)良的熱塑性塑料，可用通用的加工方法加工。 ABS的熔體流動性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，與POM和HIPS類似； ABS的流動特性屬非牛頓流體；其熔體粘度與加工溫度和剪切速率都有關系，但對剪切速率更為敏感。 ABS的熱穩(wěn)定性好，不易出現降解現象。ABS的吸水率較高，加工前應進行干燥處理。一般制品的干燥條件為溫度80~85℃，時間2~4h；對特殊要求的制品(如電鍍)的

28、干燥條件為溫度70~80℃，時間18~18h。ABS制品在加工中易產生內應力，內應力的大小可通過浸入冰乙酸中檢驗；如應力太大和制品對應力開裂絕對禁止，應進行退火處理，具體條件為放于70~80℃的熱風循環(huán)干燥箱內2~4h，再冷卻至室溫即可。 2.1.2 ABS塑料的相關參數和成型加工性能 1) 成型特性 a) 無定形料，其品種排好很多，各品種的機電性能和成型特性也各有差異，應按品種確定成型方法及成型條件。 b) 吸濕性強，含水量應小于0.3%，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應要求上時間預熱干燥。 c) 流動性中等，溢料0.04mm左右（流動性比聚苯乙烯，AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯

29、好） d) 比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫（對耐熱、高抗沖擊和中抗沖擊型樹脂，料溫更宜取高），料溫對物性影響較大。料溫過高易分解（分解溫度為250℃左右，比聚苯乙烯易分解），對要求精度較高塑件模溫宜取50~60℃,要求光澤及耐熱型料宜取60~80℃，注射壓力應比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注射機時料溫為180~230℃，注射壓力為100~140Mpa,螺桿式注射機則取160~220℃,70~100Mpa為宜。 2) ABS塑料的物理、熱性能 密度：1.02～1.16g/ 比體積：0.86～0.98 吸水率24H：0.2～0.4% 熔點:130～160℃ 熔融指數：200

30、℃負荷50N，噴嘴φ2.09，0.42~0.82g/10min 維卡針入度：71～122℃ 馬丁耐熱：63℃ 熱變形溫度90～108℃ 線膨脹系數：7.0 計算收縮率：0.4～0.7% 比熱容：1470J/(kg?K) 熱導率：0.263W/(m?K) 第三章 成型設備的選擇 3.1 注射成型工藝簡介 注射成型也稱注塑，是塑料的一種重要成型方法。除極少數幾種熱塑性塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料部可用此法成型。注射成型也能加工某些熱固性塑料，如酚醛塑料等。 注射成型是將粒狀或粉狀塑料從注射成型機的料斗送入機簡內加熱熔融塑化后，在柱塞或螺桿加壓下，物料被壓縮并向前

31、移動，通過機簡前端的噴嘴，以很快的速度注入溫度較低的閉合模具內，經過一定時間的冷卻定型后，開啟模具即得制品。這種成型方法是一種間歇式的操作過程。 注射成型周期從幾秒鐘到幾分鐘不等。周期的長短取決于制品的壁厚、大小、形狀、注射成型機的類型以及所采用的塑料品種和工藝條件等。注射成型制品的重量從一克到幾十公斤不等，視需要而定。 注射成型具有生產周期快、生產效率高、能成型形狀復雜、尺寸精確或帶微件的制品以及易于實現自動化等特點，因此廣泛用于各種塑料制品的生產。其成型制品占目前全部塑料制品的20～30％。注射成型是一種比較先進的成型工藝，目前正繼續(xù)向著高速化和自動化方向發(fā)展。 3.2 注射成型

32、工藝條件 對于一定的塑料制品，當選擇了適當的塑料品種、成型方法及成型設備，設計了合理的成型工藝過程和塑料模結構之后，在生產中，工藝條件的選擇和控制就是保證成型順利和制品質量的關鍵。注射成型的主要工藝條件是溫度、壓力和時間。 塑料蓋的注射成型工藝參數如表3—2 所示，試模時可根據實際情況做適當調整。 表3—2 ABS注射成型工藝參數 工藝參數 規(guī)格 工藝參數 規(guī)格 預熱和干燥 溫度：150℃ 時間：2～3h 成型時間S 注射時間：20～90 保壓時間：0～5 冷卻時間：20～120 總周期：50～220 料筒溫度℃ 后段：150～170 中段：

33、165～180 前段：180～200 螺桿轉速 r/min 30 噴嘴溫度℃ 170～180 后處理 方法：紅外線、烘箱 溫度℃：70 時間h：2～4 模具溫度℃ 50～80 注射壓力MP 60～100 3.3 注射機的選擇 3.3.1 注射機基本參數 注塑機的技術規(guī)范:類型,最大注射量,最大注射壓力,最大鎖模力、最大成型面積、最大最小模厚、最大開模引程、定注孔尺寸、嘴噴的球面半徑、注射機動模板的頂出孔、機床模板安裝螺釘孔或丁字槽的位置與尺寸。 1、 類型: 臥式、立式、 直角式。 2、 最大注射量的選擇。 注射機一次注射聚本乙烯的最大熔料的

34、重量或容積的量為注射機公稱注射量。 塑件十澆注流的總量=0.8 公稱注射量 3、 注射面積核定。 最大注射面積指模具分型面上 允許的塑件最大投影面積. 作用于該面積上的型腔總壓力小于注射機 3.3.2 初擇注射機 a.計算塑件的體積 根據零件的三維模型，利用UG軟件可查詢到塑件的體積為： V1=3647mm3 澆注系統的體積：V2=25%V1 =845mm3 一次注射所需的塑料總體積為（一模兩件）：V= (2V1+V2)/0.8 =10173mm3≈10.2 cm3 b.計算塑件的質量 塑件與澆注系統的總質量：M=ρV=11g 根據塑件的體積，取一模兩件的模具結構

35、，結合計算數據，查表4-2[1]選用螺桿式注射機XS-ZY-125，其基本參數如下： 表3—3 XS-ZY-125注射機的基本參數 結構形式 臥式 最大開模行程/mm 300 注射方式 螺桿式 噴嘴 球半徑/mm 12 螺桿直徑/mm 42 孔半徑/mm φ4 最大注射量/g 125 定位圈直徑/mm φ100 注射壓力/Mpa 119 頂出 中心頂出孔徑/mm 瑣模力/Kn 900 兩側頂出 孔徑/mm φ22 最大注射面積/cm3 320 孔距/mm 230 模具最大厚度/mm 300 模板尺寸/mm×m

36、m 420×450 模具最小厚度/mm 200 機器外型尺寸/mm×mm 3340×750×1150 3.4 注塑機參數校核 3.4.1 最大注塑量 本制品材料采用丙烯氰—丁二烯—苯乙烯共聚物也就是ABS，查書《塑料模具設計手冊》附錄得知其密度為1.05g／cm3，收縮率為0.5% 根據生產經驗，注塑機在注塑ABS塑料時，其每次注射量僅達標準注射量的75%，為了提高制件質量及尺寸的穩(wěn)定，表面光澤、色調的均勻，擬選定注射量為標定注射量的50% V=n×Vz+Vj 0.5Vg≥n×Vz+Vj 式中 V—個成型周期內所需要注射的塑料容積cm3 N—型腔數 Vz—單

37、個型件容量cm3 Vj—澆注系統凝料和飛邊所需的塑料的容積cm3 Vg—注射機的額定注射量 單個塑件體積Vz=4cm3，澆注系統凝料體積Vj=0.42cm3 即 V=2×4+0.42=8.42cm3 0.5Vg≤n×Vz+Vj Vg≥18.84cm3 而本人選定的注塑機注塑容量為：125cm3，所以滿足要求。 3.4.2 注射壓力校核 ABS塑料推薦注射壓力為70~90Mpa，考慮到本制件壁厚較小，充模阻力較大取注射壓力為80Mpa，安全系數取1.3，1.3×80Mpa=104Mpa，注塑機的注塑壓力為119 Mpa，104Mpa﹤119 Mpa，注塑壓力校核合格。

38、 3.4.3 鎖模力校核 注射成型時的塑料會產生模板間的漲模力，此漲模力等于塑件和澆注系統在分型面上的投影面積與型腔壓力之積。為防止模具分型面被漲模力頂開，必須對模具施加足夠的鎖模力，否則在分型面處產生溢料現象，因此模具設計時應使注射機的額定鎖模力大于漲模力。 在確定型腔的數量后確定注射機的類型，參考教材《塑料成型工藝與模具設計》按注射機的額定鎖模力確定型腔數目 n≤F-PA2/PA1 式中 F——注射機的額定鎖模力（N）； A1——單個塑件在模具分型面上的投影面積（mm2）； A2——澆注系

39、統在模具分型面上的投影面積（mm2）； P——塑料容體對型腔的成型壓力(MPa)，其大小一般是注射壓力大小 由上面的公式得 F≥PA2+PA1×n p=80 Mpa，A1=1540mm2，A2=145mm2， 故F≥80×145＋80×1540×2 =258KN 查參考設計手冊得XS－ZY－125型螺桿式注射機鎖模力為900KN； 故注射機的鎖模力足夠，滿足鎖模要求。 第四章 分型面的選擇 4.1 分型面的設計 分型面是指分開模具能取出塑件和澆注系統凝料的可分離的接觸表面。合理地選擇分型面對于塑件質量、模具制造、與使用性能都有著很大的影響，模具設

40、計時應根據塑件的結構、尺寸精度、澆注系統形式、脫模方法、嵌件位置、排氣條件及制造工藝等多種因素，全面考慮，合理選擇，是使塑件能完好的成形的先決條件。 在選擇分型面時應遵循以下基本原則： 1)分型面應便于塑料制品的脫模。 2)分型面選擇應有利于側面分型和抽芯 3)分型面的選擇應保證塑料制品的質量。 4)分型面的選擇應有利于防止溢料。 5)分型面的選擇應有利于排氣。 6)分型面的選擇應盡量使成型零件便于加工。 7)分型面的選擇必須考慮注射機的技術參數。 鑒于以上分型面的選擇原則，參照1)，2)，3)條，考慮模具的加工，以及該塑件具有較高的表面要求且有較高的表面質量要求，選擇分型面

41、如圖4-1 圖4-1分型面選擇 4.2確定型腔數及排列方式 因為有個側抽芯，考慮成型時力的平衡及模具制造難度，提高生產效率和經濟性，并保證塑件精度，設計模具時應確定型腔的數目。該塑件采用一模兩件成型，型腔均勻分布在模具中間，這樣有利于澆注系統的排列和模具的受力平衡。在生產上多型腔模加大了生產產量；模具使用與加工上，型腔對稱分布，利于料流流動方向均勻，進膠時可減少對型芯型腔內壁的沖擊力，使得模具的溫度和受力保持平衡。 型腔分布狀況如圖4-2所示： 圖4-2型腔布局 第五章 澆注系統設計 澆注系統設計是注射模具設計中最重要的問題之一。校注系統是引導塑料熔體從注塑

42、機噴嘴到模具型腔為止的一種完整的輸送通道。它具有傳質、傳壓和傳熱的功能，對塑件質量具有決定性的影響。它的設計合理與否，影響著模具的整體結構及其工藝操作的那一程度。 圖5 澆注系統 5.1 主流道設計 主流道通常位于模具中心塑料熔體入口處，它將注射機噴嘴注出的塑料熔體導入分流道和型腔，其形狀為圓錐形，其尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和充模時間，甚至塑料的內在質量。主流呈圓錐形，便于充模時既能順利通過又能在脫模時拔出，錐角α=2°～4°，內壁粗糙度Ra=0.63，噴嘴的球窩深度h=3～5mm，噴嘴的球窩半徑SR=噴嘴的球面半徑+（1～2）mm 主流道尺寸計算： 主流道小端直

43、徑 D=注射機噴嘴直徑+（0.5～1） =4+（0.5～1），取D=4.5mm 主流道球面半徑SR0=注射機噴嘴球頭半徑+（1～2） =12+(1～2)，取SR0=14mm 球面配合高度h=3～5mm，取h=3mm 主流道錐角＝2°～4°, ?。?° 主流道長度L=55.5mm（根據本塑件實際情況而定） 流道大端直徑D′=D+2Ltan=4.5+2×55.5×tan=6.34，取D′=6mm 5.2 澆口套的結構設計 主流道部分在成型過程中,其小端入口處與注射機噴嘴及一定溫度、壓力的塑料熔要冷熱交替地反復

44、接觸，屬易損件，對材料的要求較高，因而模具的主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套式，以便有效地選用優(yōu)質鋼材單獨進行加工和熱處理。 此澆口套采用碳素工具鋼T8A加工，熱處理要求淬火53~57HRC。其應設置在模具的對稱中心位置上，并盡可能保證與相聯接的注射機噴嘴為同一軸心線。 為了便于道凝料從主流道襯套中拔出，主流道設計成圓錐形 。一般錐角取2°~ 4°粗糙度Ra≤0.63 ，與噴嘴對接處設計成半球形凹坑，球半徑略大于噴嘴頭半經。 圖5-2主流道襯套 5.3 分流道設計 5.3.1 分流道的設計要點 （1）由于機械加工及凝料脫模，分流道大多設置在分型面上。常用的

45、分流道截面形狀一般分為圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等；圓形分流道的直徑一般在3.2~9.5mm，對于粘度大透明度要求高的塑料（如聚甲基丙烯酸甲酯等）應采用較大的分流道，但對于流動性好的聚丙烯，尼龍等，分流道短時，可小到直經為2毫米。 （2）在保證正常的注射成型工藝條件下，分流道截面尺寸應盡量小，長度盡量短。 （3）較長的分流道應在末端開設冷料穴，以便容納注射開始時產生的冷料和防止空氣進入模腔。 （4）在多型腔注射模具中，各分型面的長度均應一致，保持相對平衡，以保證熔融的塑料同時均勻地充滿各個型腔。主流道的截面積應大于各分流道截面積之和。 （5）設計分流道時，應先取較小的尺寸，以便于試

46、模后根據實際情況進行修正。 （6）如果分流倒道較多時，應加設分流錐。 （7）分流道內表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6 μm 左右即可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產生一定的速度差，以保證熔體流動有適宜的剪切速率和剪切熱。 多分腔模中，分流道的布置有平衡式和非平衡式，而以平衡式布置為佳，所謂平衡式的布置，就是從流道到各個腔的分流道其長度、形狀、斷面尺寸都是對應相等的，這種設計可達到各個型腔均衡地進料。 在本設計中分流道采用平衡式分流道如下圖所示： 圖5-3分流道布置形式 5.4 澆口設計 澆口是分流道和型腔之

47、間的連接部分，也是注射模具澆注系統的最后部分，通過澆口直接使熔融的塑料進入型腔內可以使從流道來的熔融塑料以較快的速度進入并充滿型腔，型腔充滿塑料后，澆口能迅速冷卻封閉，防止型腔內還未冷卻的熱料回流。 本次設計中取型腔的數目n=2，即為多型腔。本塑件外觀要求較高，考慮各方面要求，本次設計采用扇形澆口，它的位置在模具中間，設在塑件的底部，此部位在產品的實際使用過程中看不到。這種澆口的特點是熔體進入型腔速度較為均勻，可降低制品的內應力和減少帶入空氣的可能性，去除澆口方便。 澆口的形式如圖5-4所示 圖5-4澆口形式 5.5 冷料井設計 冷料井又稱冷料穴，它是為貯存兩次注塑間隔產生的冷

48、料頭。位于主流道正對面的動模板上，或處于分流道末端，其作用是接受料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進入型腔而影響塑件質量，開模時又能將主流道的凝料拉出。冷料井的直徑宜大于大端直徑，長度約為主流道大端直徑。 一般情況下，主流道冷料穴圓柱體的直徑為6～12 mm，這里直徑取6mm，長度取為8mm。 圖5-5冷料井 第六章 成型零件的設計 構成型腔的零件統稱為成型零件，它主要包括模，凸模、型芯、鑲塊各種成型桿，各種成型環(huán)由于型腔直接與高溫高壓的塑料相接觸，它的質量直接關系到制件質量，因此要求它有足夠的強度、剛度、硬度、耐磨力以承受塑料的擠壓力和料流的磨擦力和足夠的精度和表面光

49、潔度，以保證塑料制品表面光高美觀，容易脫模，一般來說成型零年都應進行熱處理，使其具有HRC40以上的硬度，如成型產生腐蝕性氣體的塑料如聚氯已烯等。還應選擇耐腐蝕的鋼材。 考慮到加工的工藝性，型芯、型腔采用整體式， 因為采用的是整體式型腔和整體式型芯模，所以模仁的大小可以任意制定，模仁所承受的力最終是傳遞到型腔、型芯上，從節(jié)約材料和見效模具尺寸出發(fā)，模仁的值取的越小越好，但實際中因為要考慮冷卻因素，又因為經過模仁的冷卻系統比經過模仁外部的冷卻系統效率高，所以為了給冷卻系統留有足夠的空間，該設計取模仁的大小為70×180 mm 6.1 成型零件工作尺寸的計算 常用型腔成型尺寸的計算方法主要

50、有兩種：平均收縮率法和公差帶法，兩種計算方法的區(qū)別在于平均收縮率法計算公式是建立在塑件的成型收縮率和成型零件工作尺寸的制造偏差及其磨損量分別等于它們各自平均值基礎上，當塑件的尺寸精度要求較高或塑件尺寸比較大時，這種誤差有可能會顯著增加，這時一些模具設計單位就采用公差帶法來進行尺寸計算，平均收縮率法計算簡單無需驗算而公差帶法計算復雜需要經過多次初算驗算，且考慮因素較多?？紤]到鼠標模具較簡單制造成本低，設計時間短故按平均收縮率法計算成型尺寸較簡單易行。 表6-1 公式表 δ2，δc取固定值的平均收縮率法 型腔內徑尺寸 Lm= [Ls+Ls×S cp-(3/4)Δ] 型芯外徑尺寸 lm=

51、 [ls+ls×S cp+(3/4)Δ] 型腔深度尺寸 Hm=[Hs+ Hs×S cp-(2/3)Δ] 型芯高度尺寸 hm=[hs+ hs×S cp+(2/3)Δ] 中心距尺寸 Cm=[Cs+Cs×S cp]±（δz/2） Lm----------型腔的徑向工作尺寸 Ls-----------塑件的徑向圖樣尺寸 Scp----------收縮率的平均值，查表得ABS收縮率范圍0.3%~0.8%，取平均收縮率0.55% Δ------------塑件尺寸公差 δZ-----------型腔制造公差 δc----------型腔最大許用磨損量，δc取為塑件尺寸公差Δ的

52、三分之一 本模具采用一模兩腔、兩板模的成型方案。塑件屬于一般精度要求，其他尺寸因未注明公差等級，按MT3， A類受模具活動部分影響的尺寸公差查表查取公差。 表6-2型腔、型芯工作尺寸計算 類別 塑件尺寸 計算公式 型腔或型芯的工作尺寸 型腔徑向尺寸 R12.150-0.18 Lm= [Ls+Ls×S cp-(3/4)Δ] 12.080+0.06 R14.150-0.2 14.080+0.07 R240-0.28 23.920+0.07 R29.60-0.28 29.550+0.07 R31.60-0.32 31.530+0.11 41.880-0.

53、36 41.840+0.12 型腔深度尺寸 50-0.14 Hm=[Hs+ Hs×S cp-(2/3)Δ] 4.940+0.05 型芯徑向尺寸 R30+0.14 lm= [ls+ls×S cp+(3/4)Δ] 3.120-0.05 R60+0.16 6.150-0.05 12.150+0.18 12.350-0.06 14.30+0.2 14.530-0.07 180+0.24 18.280-0.08 型芯高度尺寸 90+0.16 hm=[hs+ hs×S cp+(2/3)Δ] 9.160-0.05 110+0.18 11.180-0.06

54、 中心距 尺寸 12±0.14 Cm=[Cs+Cs×S cp]±（δz/2） 12.07±0.05 6.2 模具型腔側壁的計算 由于型腔的形狀、結構形式是多種多樣的。同時在成型過程中模具受力狀態(tài)也很復雜，一些參數難以確定，因此對型腔壁厚做精確的力學計算幾乎是不可能的。只能從實用觀點出發(fā)，對具體情況具體分析，建立接近實際的力學模型，所以對于本塑件根據經驗法即可。 6.2.1 型腔側壁厚度 表5-4 由于嵌件的尺寸為70×180×50mm，即矩形凹模內側短邊長70mm，查表可知矩形型腔壁厚度為42～48mm，綜合實際情況，確定型腔壁厚為60mm。 第七章 導向機

55、構設計 導向機構對于塑料模具是必不可少的部件，因為模具在閉合時有一定的方向和位置，所以必須設有導向機構 。合模導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種形式。通常采用導柱導向定位。本設計采用導柱導向。導柱導向機構的主要零件是導柱和導套。 7.1 導柱 1. 長度 導柱的長度必須比凸模端面要高出6～8mm，以比，避免出現導柱未導正方向而凸模先進入型腔與其相碰而損壞。 2. 形狀 導柱的端部做成錐形或球形的先導部分，使導柱能順利進入導柱孔。 3. 材料 導柱應具有硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的內芯，因此多采用20鋼滲碳處理淬火處理或碳素工具鋼（T8、T10）經淬火處理硬

56、度50～55HRC，導柱固定部分表面粗糙度Ra為0.8μm，導向部分表面粗糙度Ra為0.8～0.4μm。導柱滑動部位按需要可設油槽。 4. 數量及布置 導柱應合理均布在模具分型面的四周，導柱中心到模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具強度（導柱中心到模具邊緣距離為導柱直徑的1～1.5倍）。為確保合模時只能按一個方向合模，導柱的布置可采用等直徑不對稱布置或不等徑導柱對稱布置。導柱可以設置在動模一側，也可設置在定模一側，應根據模具結構來確定。在不妨礙脫模取件的條件下，導柱通常設置在型芯高出分型面較多的一側 5. 導向孔 導向孔可以直接開設在模板上，且設計為通孔，這種形式的孔加工簡單，適

57、用于生產批量小，精度要求較高的模具。 對導向孔的結構主要有四點要求，分述如下： (1)形狀 為了使導柱進入導套比較順利，在導套的前端倒圓角，導柱孔最好打通，否則導柱進入未打通的導柱孔時，孔內空氣無法逸出而產生壓力，給導柱的進入造成阻力。 (2) 材料 可用淬火銅或銅等耐磨材料制造，但其硬度應低于導柱硬度，這樣可以改善磨擦，以防止導柱或導套拉毛。 (3) 導套的精度與配合 一般A型用二級精度過度配合，B型用二級精度靜配合。 (4) 光潔度 配合部分光潔度要求七級。 導套的選擇應根據模板的厚度來確定，材料為T8A 硬到HRC50~55,或采用20鋼滲碳0.5~0.8厚，淬硬到HRC

58、56~60.本設計導套裝在公模板。 6. 導柱與導套的配合 由于模具的結構不同，選用的導柱和導套的結構也不同，本設計采用A型導柱的A型導套的配合。 7. 配合精度 導柱固定端與模板之間一般采用H7/m6,或H7k6的過渡配合；導柱的導向部分通常采用H7/f7或H8/f8的間隙配合。 圖7-1 導柱 7.2 導套 1. 分類 導套有直導套和帶頭導套，直導套結構簡單，加工方便，用于簡單模具或導套后面沒有墊板的場合；帶頭導套結構較復雜，用于精度較高的場合，導套的固定孔便于與導柱的固定孔同時加工。也可以直接在模板上開設導向孔，而不用獨立的導套，這種形式的孔加工簡單，適

59、用于生產批量小，精度要求不高的TBBBG模具。 2. 形狀 為了使導柱進入導套比較順利，在導套的前端倒圓角，導柱孔最好打通，否則導柱進入未打通的導柱孔時，孔內空氣無法逸出而產生壓力，給導柱的進入造成阻力。 3. 材料 可用淬火銅或銅等耐磨材料制造，但其硬度應低于導柱硬度，這樣可以改善磨擦，以防止導柱或導套拉毛。 導套的選擇應根據模板的厚度來確定，材料為T8A， 硬度HRC50～55，或采用20鋼滲碳0.5～0.8厚，淬硬到HRC56～60。導套固定部分和導滑部分的表面粗糙度一般為Ra0.8μm。 圖7-2 導套 第八章 側向分型與抽芯機構

60、當注射成型側壁帶有孔、凹穴、凸臺等的塑料制件時，模具上成型該處的零件就必須制成可側向移動的零件，以便在脫模之前先抽掉側向成型零件，否則就無法脫模，帶動側向成型零件作側向移動（抽拔與復位）的整個機構稱為側向分型與抽芯機構。對于成型側向凸臺的情況（包括垂直分型的瓣合模），常稱為側向分型，對于成型側孔或側凹的情況，往往成為側向抽芯。但是，在一般的設計中，側向分型與側向抽芯常?；鞛橐徽?，不加分辨，統稱為側向分型抽芯，甚至只稱側向抽芯。 8.1 抽芯機構設計 8.1.1 側向分型與抽芯機構的分類 根據動力來源的不同，側向分型與抽芯機構一般可分為機動、液壓（液動）或氣動以及手動等三大類。 1

61、、 機動側向分型與抽芯機構 2、 液壓或氣動側向分型與抽芯機構 3、 手動側向分型與抽芯機構 結構形式如下圖所示： 圖8-1 抽芯機構 8.1.2 抽芯距S的計算 S=h+(2-3)mm=22mm 8.1.3 抽芯力的計算 式中Fc——抽芯力（N）； c——側型芯成型部分的截面平均周長（m），c=12.56mm； h——側型芯成型部分的高度（m），h=2mm； p——塑件對側型芯的收縮應力（包緊力），其值與塑件的幾何形狀及塑料的品種，成型工藝有關，一般情況下模外冷卻的塑件，p?。?.4-3.9）×108pa；模內冷卻的塑件，p?。?.8-1.2）×107pa，

62、取10MPa； μ——塑料在熱狀態(tài)時對鋼的磨擦系數，一般μ＝0.15～0.20；取0.2 a——側型芯的脫模斜度或傾斜角（o）。該塑件為00 Fc=12.56×2×10×(0.2cos0-sin0)=50.24(N) 8.1.4 斜導柱的傾斜角 該處的側向抽芯距較小，抽芯力不大，斜導柱的傾斜角取20度 8.1.5 斜導柱的結構設計 斜導柱工作端的端部可以設計成錐臺形或半球形。但半球形車制時較困難，所以絕大部分均設計成錐臺形。設計成錐臺形時必須注意斜角θ應大于斜導柱傾斜角，一般θ=a+2o～3o，以免端部錐臺也參與側抽芯，導致滑塊停留位置不符合原設計計算的要求。為了減少斜導柱與滑塊

63、上斜導孔之間的摩擦，可在斜導柱工作長度部分的外圓輪廓銑出兩個對稱平面。 斜導柱的材料多為T8、T10等碳素工具鋼，也可以用20鋼滲碳處理。由于斜導柱經常與滑塊摩擦，熱處理要求硬度HRC≥55，表面粗糙度Ra≤0.8μm。 斜導柱與其固定的模板之間采用國故配合H7／m6。由于斜導柱在工作過程中主要用來驅動側滑塊作往復運定，側滑塊運動的平穩(wěn)性由導滑槽與滑塊之間的配合精度保證，而合模時滑塊的最終準確位置由楔緊塊決定，因此，為了運動的靈活，滑塊上斜導孔與斜導柱之間可以采用較松的間隙配合H11／b11，或在兩者之間保留0.5～1mm的間隙。在特殊情況下（例如斜導柱固定在動模、滑塊固定在定模的結構），

64、為了使滑塊的運動滯后于開模動作，以便分型面打開一定的縫隙，讓塑件與凸模之間先松動之后再驅動滑塊作側抽芯，這時的間隙可放大至2～3mm。 斜導柱的長度計算 斜導柱的總長為： Lz=L1+L2+L3+L4+L5 式中Lz——斜導柱總長度； d2——斜導柱固定部分大端直徑； h——斜導柱固定板厚度； d——斜導柱工作部分直徑； s——抽芯距。 斜導柱安裝固定部分的長度為： La=L2-l=h/cosa-d1tga 式中 La——斜導柱安裝固定部分的長度； d1——斜導柱固定部分的直徑。 斜導柱的直徑計算 斜導柱的直徑為：

65、d= 式中 ——斜導柱所用材料的許用彎曲應力。 ——側型芯滑塊受的脫模力作用線與斜導柱中心線的交點到斜導柱固定的距離，它并不等于滑塊高的一半。 查有關表得綜合考慮斜導柱的直徑為10mm 8.2 側型芯滑塊設計 8.2.1 側滑塊的設計 設計要點： 側型芯應牢固裝配在滑塊上，防止其在抽芯時松脫；注意側型芯與滑塊連接部位的強度。 側型芯滑塊 材料： 45鋼、 T8A、T10A等 熱處理硬度要求：HRC≥40 鑲拼組合的結構：Ra=0.8μm；配合精度：H7/m6 圖8-2-1 滑塊 8.2.2 側型芯與滑塊的連接形式 側滑塊一般情況與側型芯組合成側滑塊型芯，

66、這樣可以節(jié)省鋼材，且加工方便，因而應用廣泛。在側向分型與抽芯過程中，塑件的尺寸精度和側滑塊的移動的可靠性都要靠其運動的精度來保證。型芯與滑塊的連接形式如圖所示 圖8-2-2 連接形式 8.2.3 側滑塊的導滑 側滑塊是在導滑槽內按一定的精度和沿一定的方向往復移動的零件。根據側型芯的大小、形狀和要求不同，導滑的形式不同。 壓條蓋板的材料： 45鋼、 T8、T10等 熱處理硬度要求：HRC≥50 圖8-2-3 壓條結構 8.2.4 側滑塊的定位 側滑塊與斜導柱分別作用在模具動、定模兩側的側抽芯機構，開模抽芯后，側滑塊必須停留在剛脫離斜導柱的位置，以便合模時斜導柱準確插入側滑塊上的斜導孔中，滑塊限位裝置要靈活可靠，保證開模后滑塊停止在一定位置上而不任意滑動。因此，必須設計側滑塊的定位裝置，這里采用滑塊復位彈簧與滑塊擋塊共同完成。定位形式如圖所示 圖8-2-4 8.3 楔緊塊的設計 注塑成型時，型腔內的熔融塑料以很高的成型壓力作用在側型芯上，從而使側滑塊后退產生位移，側滑塊的后移將力作用到斜導柱上，導致斜導柱產生彎曲變形；另一方面，由于斜導柱與側滑塊上