塑料个性台灯罩注射模具设计毕业论文

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1、I编号： 毕 业 论 文题 目： 塑料个性台灯罩注射模具设计 职 称： XXXXXXX 题目类型： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发- II -摘 要 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是单分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则；详细介绍了冷流道注射模具浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明。通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及

2、工作原理；通过对PRO/ENGINEER的学习，可以建立较简单零件的零件库，从而有效的提高工作效率。关键词：塑料模具；参数化；分型面；零件库Abstract plastic industry is in the world grows now one of quickest industry classes, but casts the mold is development quick type, therefore, the research casts the mold to understand the plastic product the production process an

3、d improves the product quality to have the very big significance.This design introduced the injection takes shape the basic principle, specially single is divided the profile to inject the mold the structure and the principle of work, to cast the product to propose the basic principle of design; Int

4、roduced in detail the cold flow channel injection evil spirit mold pours the system, the temperature control system and goes against the system the design process, and has given the explanation to the mold intensity request.Through this design, may to cast the mold to have a preliminary understandin

5、g, notes in the design certain detail question, understands the mold structure and the principle of work; Through to the PRO/ENGINEER study, may establish the simple components the components storehouse, thus effective enhancement working efficiency.Key word: The plastic mold；the parameterizations；d

6、ivides the profile；the components storehouseXXXXX 引言11 绪论21.1 塑料及塑料工业的发展21.2 塑料成型在工业生产中的重要性21.3 塑料成型技术的发展趋势32 塑件的工艺性分析32.1塑件的原材料分析32.1.1概述42.1.3使用工艺52.1.4 ABS塑料的干燥52.1.5注射温度62.1.6注射压力62.1.7注射速度62.1.8模具温度62.1.9料量控制62.2 塑件的结构，尺寸精度以及表面质量分析72.2.1结构分析72.2.2尺寸精度分析72.2.3表面质量分析82.2.4脱模斜度的确定83 计算塑件体积以及选定注射机9

7、3.1 计算塑件体积93.2 型腔数的确定93.3 注射机有关工艺参数的计算103.3.1注射机注射容量103.3.2注射机额定锁模力103.3.3注射机最大开模行程103.4 注射机的选择104 注射模的结构设计114.1分型面的选择114.2型腔的排列形式124.3 浇注系统的设计134.3.1主流道的设计134.3.2分流道的设计144.3.3浇口的设计144.3.4浇注系统的平衡154.3.5冷料穴的设计164.4 排气系统的设计174.5 冷却系统的设计174.6 成型零件的设计194.7 抽芯机构的设计195 成型零件设计225.1 成型零件的结构设计225.2 计算成型零部件工作

8、尺寸需要考虑的因素235.3 成型零部件的尺寸计算256 注射机的参数校核287 模架的设计288 合模导向机构的设计328.1 导柱的设计328.2 导套的设计329 塑件脱模机构的设计339.1 推出机构的设计339.2 复位的设计3610 模具的装配36重要组成部分的加工工艺卡39结 论42谢 辞43参考文献44 第 45 页 共 44页引言模具是工业产品生产用的重要工艺装备，它是以其自身的特殊形状通过一定的方式使原材料成形（成型）。现代产品生产中，模具由于其加工效率高、互换性好、节省原材料，所以得到广泛的应用。 模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。模具技本能促迸工业产

9、品的发展和质量的提高，并能获得极大的经济效益，模具是“效益放大器”，用模具生产的产品的价值往往是模具价值的几十倍、上百倍。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”，日本把模具誉为“进入富裕社会的原动力”。 模具工业在我国已经成为国民经济发展的重要基础工业之一、国民经济的支柱产业如机械、电子、汽车、石油化工和建筑业等都要求模具工业的发展与之相适应，都需要大量模具，特别是汽车、电机、电器、家电和通信等产品中6080的零都件都要依靠模具成形。我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很大发展，但与国民经济发展需求和世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高

10、档塑料模具每年仍大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具已供过于求，市场竞争激烈；一些技术含量不太高的中档塑料模具也有一些趋向于供过于求。经过近几年的发展，在塑料模具的开发、结构和企业管理等方面已显示出了一些新的趋向，现综合如下： （1）模具的质量、周期、价格、服务四要素中，已有越来越多的用户将周期放在首位，要求模具尽快交货，这已成为一种趋势。为满足用户的这一要求，各方面的工作必须跟上（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，甚至在尚无明确的用户对象之前进行开发（这需要在有较大把握和敢冒一定风险的情况下进行），变被动为主动。目前，电视机和显示器外壳

11、、空调器外壳、摩托车塑件等已经采用这种方法，手机和电话机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，过去以钳工为核心，大量依靠技艺的现象已有了很大变化。（4）模具企业及其模具生产正在向信息化方面迅速发展，这也是一种趋向。（5）随着人类社会的不断进步，模具必然会向着更广泛的领域和更高水平发展。（6）世界上工业发达国家的模具正加速向我国转移，其表现形式：一是迁厂，二是投资，三是采购。这一趋向虽然并非近几年才有，但近几年更加明显。我们应抓住机遇，加快发展步伐。本课题是关于台灯罩的模具设计，要求在传统

12、注塑成型技术的基础上，采用新的注塑成型工艺设计出一付已知制品的注塑模具。本次设计的台灯罩的型腔较复杂，必须很慎重的选择分型面。用的材料是热塑性塑料ABS，必须考虑该材料注塑的工艺条件。通过本次的塑料注射模具设计，掌握成型模具的结构特点及设计计算方法，在全面掌握塑料的特性与成型工艺性能，成型特点，模具零件的加工工艺性，标准件的选用等的基础上，独立设计塑料模具。在设计的过程中不断发现问题解决问题，从而提高自身的设计能力以及模具开发能力。 1 绪论1.1 塑料及塑料工业的发展塑料是以树脂为主要成分的高分子有机化合物，简称高聚物，一般相对分子质量都大于1万，有的甚至可达百万级。在一定温度和压力下具有可

13、塑性，可以利用模具成型为几何形状和尺寸的塑件。塑料的其余成分包括有增塑剂、稳定剂、增强剂、固化剂、添料及其它配合剂。塑料工业的发展大致分为以下几个阶段。初始阶段 30年代以前，科学家研制成了酚醛、硝酸纤维素及醋酸纤维等塑料，它门的工业化特征仅是间歇法、小批量生产。发展阶段 30年代，低密度聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯和聚酰胺等热塑性塑料相继工业化，奠定了塑料工业的基础，为其进一步发展开辟了道路。齐格勒-纳塔用有机金属络合物定向催化体系聚合工艺的创立、高分子学科的进一步发展及聚合物技术的开拓，使得高密度聚乙烯和ABS工业化。飞跃发展阶段 50年代中期到60年代稳定增长阶段 70年代以来，由于石油危

14、机和资本主义周期性的经济危机，原料价格猛涨，塑料的增长速度显著下降。这一阶段塑料工业的特点是通过共聚、交联、共混、复合、增强、填充和发泡等方法来改进塑料的性能，提高产品的质量，扩大应用领域，生产技术更趋合理。塑料工业向着生产自动化，连续化，产品系列化，以及不断开拓功能性饲料的领域发展。我国的塑料工业起步较晚，40年代只有酚醛和赛璐珞两种塑料，年产量仅200t。50年代末，由于万吨级聚氯乙烯装置的投产和70年代中期几套引进石油化工装置的建成投产，使塑料工业有了两次跃进，与此同时，塑料成型加工机械和工艺方法也得到迅速发展，各种加工工艺的都已齐全。1.2 塑料成型在工业生产中的重要性模具是工业生产的

15、重要工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的重要基础之一。塑料模具是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一种类型。模具设计水平的高低、加工设备的好坏、制造力量的强弱、模具质量的优劣，直接影响着许多新产品的更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”，日本则称“模具是促进社会繁荣富裕的动力”。由于塑料成型工业的发展，到目前为止，塑料模具已处于同冲压模并驾齐驱的地位。1.3 塑料成型技术的发展趋势在现在塑料制品的生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具的必不可少的三项重要因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求、满足塑料制件的使用要求、降低塑料制件

16、的成本起重要的作用。一副好的注塑模可成型上百万次，一副优良的压缩模大约能成型25万次，这与模具的设计、模具材料及模具的制造有着很大的关系。从塑料模的设计、制造及模具的材料等方面考虑，塑料成型技术的发展趋势可以简单地归纳为以下几个方面。为了适应大规模成批生产塑料成型模具和缩短模具制造周期的需要，模具的标准化工作十分重要。随着塑料制件的大型化和复杂化，大型模具若只凭借经验来设计是行不通的，所以设计模具已经已逐步向理论设计方面发展，到目前为止，有关挤出成型的流动理论和数学模型已经基本建立，并且在生产实际中得到应用。有关注射成型的流动理论尚在进行探讨，注射成型的塑料熔体在一维和二维简单型腔中的冲型流动

17、理论和数学模型已经解决，今后的工作是如何将理论与生产实际结合，并进一步加强对塑料熔体在三维型腔中的流动行为的研究。为了满足各种工业产品的使用要求，塑料成型技术正朝着精密化、微型化和超大型化等方面发展。精密注射成型是能将塑料制件尺寸公差保持在0.010.001之内的成型工艺方法。微型化的塑料制件要求在微型设备上生产。注塑制件的大型化要求有大型、超大型的注塑设备。随着塑料成型技术的不断发展，模具新材料、模具加工新技术和模具新工艺方面的开发已成为当前模具工业的主要任务之一。十多年来,国内外塑料成型行业在改进和提高模具设计和制造方面投入大量的资金和研究力量,取得了许多成果。（1）各种新材料的研制和应用

18、 模具材料的选用在模具的设计和制造中是一个较重要的问题，它将直接影响模具加工成本、使用寿命以及塑料成型的质量等。（2）模具加工技术的革新 为了提高加工精度、缩短模具制造周期，塑料模成型零件加工广泛应用仿形加工、电加工、数控加工及微机控制加工等加工技术。 2 塑件的工艺性分析2.1塑件的原材料分析本设计所设计的塑件属于壳类零件，形状比较复杂，而且壁厚很薄，同时要有较高的表面光洁度，所以该塑件采用ABS树脂。它属于热塑性塑料，ABS树脂的冲击强度、抗蠕变性及耐腐蚀性都很好，使用温度为-4095。与金属及其它塑料相比，ABS有突出的综合性能。2.1.1概述ABS英文名称:Acetonitrile B

19、utadiene Styrene；是在聚苯乙烯树脂改性的基础上发展起来的一种新型工程塑料。它是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三种单体的三元共聚物，具有综合性的优良性能（坚固、坚韧、坚硬），可用乳液接枝法、乳液接枝共混法和本体悬浮法制得。可采用注射、挤出、压延；吹塑、发泡和真空成形等方法成形，能机械加工和表面电镀。便宜，原料易得，因此发展很快，是目前产量最大，应用最广的一种工程塑料。ABS是微黄色或白色不透明粒料，它无毒，无味。由于三种组分组成的，故它有三种组分的综合性能，而每一组分又在其中起着固有的作用。丙烯腈可使ABS具有较高的强度、硬度、耐热性及耐化学腐蚀性；丁二烯可使ABS具有

20、弹性和较高的冲击强度；苯乙烯则可使ABS具有质硬、坚韧、刚性等特性。ABS树脂中的三种组分不是固定不变的，可以根据需要调整它们的配比，以获得所要求的性能。从改进聚苯乙烯的性能这一角度来看，ABS显著地提高了冲击强度和表面硬度，其热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙等都高，尺寸稳定性较好，具有一定的化学稳定性和良好的介电性能。此外，它还有很好的成型加工性能以及能与其它塑料和橡胶相混熔的特点。ABS塑料的表面可以电镀。ABS树脂的缺点是耐热性不高，耐低温性不好，而且不耐燃，不透明，耐候性不好，特别是耐紫外线性能不好。由于ABS具有上述综合性能，因而广泛用来制造电视机、收音机的外壳、旋纽、电话机壳、

21、话筒、把手等。ABS的成型特性：(1) ABS粒料表面极易吸湿，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。为此，成型前必须进行干燥处理。(2) ABS的比热比聚烯烃低，在注射机料筒中能很快加热，因而塑化效率高，在模具中凝固也比聚烯烃快，故模塑周期短。(3) ABS树脂表观粘度强烈地依赖于剪切速率，因此模具设计中大都采用 点浇口形式。(4) ABS树脂为非结晶形高聚物，所以成型收缩率小。(5) ABS树脂的熔融温度较低，熔融温度范围宽，流动性好，有利于成型。表2.1 ABS的型号及名称型号名称主要用途101102301701中冲击通用型ABS树脂高刚性型ABS树脂高冲击通用型ABS树脂超高冲击通用型A

22、BS树脂各种机壳、部件、家用电器、灯具等F-3F-5高流动型ABS树脂超高冲击流动型 ABS树脂大型机壳、箱、桶、容器及形状复杂的制品E-1E-3E-7高刚性挤出型ABS树脂高冲击挤出型ABS树脂超高冲击挤出型ABS树脂各种板材、管材、圆棒、大型壳体301M电镀型ABS树脂需要电镀的壳体、旋纽、装饰板等G-8耐寒型ABS树脂各种耐高冲击性及在低温下使用的部件和制品V-1V-1M难燃通用型ABS树脂难燃电镀型ABS树脂各种阻燃的部件和制品T-2T-5T-332耐热型ABS树脂超耐热型ABS树脂高耐热型ABS树脂耐热的机壳，仪表盘等制品R-102中冲击通用型ABS树脂计算机及电器部件，电视机基座R

23、-103高中冲击通用型ABS树脂仪表壳，电视机基座和壳体R-104超高中冲击通用型ABS树脂照明器材，电气器具 2.1.2物理及化学性能 ABS的熔体指数典型值为，软化点为（维卡）典型值为。2.1.3使用工艺ABS塑料可用火焰及ABS焊条焊接或用10的ABS甲乙酮溶液粘合。也可进行锯、车、铣等机械加工。制品还可进行电镀或真空喷镀用以代替金属制品，可以达到金属难以达到的复杂形状和尺寸精度。也可进行涂漆，增加制品的色彩，还能提高其耐候性。2.1.4 ABS塑料的干燥ABS塑料的吸湿性和对水分的敏感性较大, 在加工前进行充分的干燥和预热, 不单能消除水汽造成的制件表面烟花状泡带、银丝, 而且还有助于

24、塑料的塑化, 减少制件表面色斑和云纹。ABS原料要控制水分在0.13 %以下。注塑前的干燥条件是: 干冬季节在7580 以下, 干燥23h , 夏季雨水天在8090 下, 干燥48h , 如制件要达到特别优良的光泽或制件本身复杂, 干燥时间更长, 达816h。因微量水汽的存在导致制件表面雾斑是往往被忽略的一个问题。最好将机台的料斗改装成热风料斗干燥器, 以免干燥好的ABS在料斗中再度吸潮, 但这类料斗要加强湿度监控, 在生产偶然中断时, 防止料的过热。2.1.5注射温度ABS塑料的温度与熔融粘度的关系有别于其他无定型塑料。在熔化过程温度升高时, 其熔融实际上降低很小, 但一旦达到塑化温度(适宜

25、加工的温度范围, 如220250 ) , 如果继续盲目升温, 必将导致耐热性不太高的ABS的热降解反而使熔融粘度增大, 注塑更困难, 制件的机械性能也下降了。所以, ABS的注射温度虽然比聚苯乙烯等塑料的更要高, 但不能像后者那样有较宽松的升温范围。某些温控不良的注塑机, 当生产ABS 制件到一定数量时, 往往或多或少地在制件上发现嵌有黄色或褐色的焦化粒, 而且很难利用加新料对空注射等办法将其清除排出。究其原因, 是ABS塑料含有丁二烯成分, 当某塑料颗粒在较高的温度下牢牢地粘附在螺槽中一些不易冲刷的表面上, 受到长时间的高温作用时, 造成降解和碳化。既然偏高温操作对ABS可能带来问题, 故有

26、必要对料筒各段炉温进行限制。当然, 不同类型和构成的ABS的适用炉温也不同。如柱塞式机, 炉温维持在180230 ; 螺杆机, 炉温维持在160220 。特别值得提出的是, 由于ABS的加工温度较高, 对各种工艺因素的变化是敏感的。所以料筒前端和喷嘴部分的温度控制十分重要。实践证明, 这两部分的任何微小变化都将在制件上反映出来。温度变化越大, 将会带来熔接缝、光泽不佳、飞边、粘模、变色等缺陷。2.1.6注射压力ABS熔融件的粘度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高, 所以在注射时采用较高的注射压力。当然并非所有ABS制件都要施用高压, 对小型、构造简单、厚度大的制件可以用较低的注射压力。注制过程中, 浇

27、口封闭瞬间型腔内的压力大小往往决定了制件的表面质量及银丝状缺陷的程度。压力过小, 塑料收缩大, 与型腔表面脱离接触的机会大, 制件表面雾化。压力过大,塑料与型腔表面摩擦作用强烈, 容易造成粘模。2.1.7注射速度ABS料采用中等注射速度效果较好。当注射速度过快时, 塑料易烧焦或分解析出气化物, 从而在制件上出现熔接缝、光泽差及浇口附近塑料发红等缺陷。但在生产薄壁及复杂制件时, 还是要保证有足够高的注射速度, 否则难以充满。2.1.8模具温度ABS的成型温度相对较高, 模具温度也相对较高。一般调节模温为7585 , 当生产具有较大投影面积制件时, 定模温度要求7080 , 动模温度要求5060

28、。在注射较大的、构形复杂的、薄壁的制件时, 应考虑专门对模具加热。为了缩短生产周期,维持模具温度的相对稳定, 在制件取出后, 可采用冷水浴、热水浴或其他机械定型法来补偿原来在型腔内冷固定型的时间。2.1.9料量控制一般注塑机注ABS塑料时, 其每次注射量仅达标准注射量的80 %。如果要提高制件质量及尺寸稳定, 表面光泽、色调的均匀, 要求注射量为标定注射量的50 %为宜。2.2 塑件的结构，尺寸精度以及表面质量分析2.2.1结构分析 该塑件形状大体为圆锥形，虽然有不规则轮廓，但在分模方向没有阻碍，外部有侧孔需要侧抽芯，内部比较深，脱模时有难度，需要设置正确的拔摸角度。图2.1 塑件平面图2.2

29、.2尺寸精度分析 （1） 尺寸精度的选择；塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准，然而，在满足塑件使用要求的前提下，设计时总是尽量将其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工难度和制造成本。（2） 尺寸精度的组成及影响因素；制品尺寸误差构成为： （2-2）式中 制件总的成型误差； 塑料收缩率波动所引起的误差；模具成型零件制造精度所引起的误差； 模具磨损后所引起的误差；模具安装，配合间隙引起的误差；影响塑料制品尺寸精度的因素比较复杂，归纳有以下三个方面。a. 模具 模具各部分的制造精度是影响制件尺寸精度重要的因素。b. 塑料材料 主要是收缩率的影响，收缩率大的尺寸精度误差就大。c. 成型工艺 成

30、型工艺条件的变化直接造成材料的收缩，从而影响尺寸精度。对塑件的精度要求，要具体分析，根据装配情况来确定尺寸公差，该塑件是一般民用品，初步估计为该塑件壁厚约为5mm，精度要求为一般精度即可，所以经分析选择一般精度等级3级精度。2.2.3表面质量分析 该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，没有特别的表面质量要求，按照3级公差进行加工故比较容易实现。综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制较好的情况下，零件的成型要完全可得到保证。2.2.4脱模斜度的确定由于塑件在冷却过程中产生收缩，因此在脱模前会紧紧地包住凸模(型芯)或模腔中的其他凸起部分。为了便于脱模，防止塑件表面在脱模时划伤、擦毛等，在设计时应考虑与

31、脱模方向平行的塑件内外表面应具有一定的脱模斜度， 脱模斜度的选择因素：（1）硬质塑料比软质塑料脱模斜度大；（2）形状愈复杂或成型孔较多的塑件取较大的脱模斜度；（3）塑件高度愈高，孔愈深，则取较小的脱模斜度；（4）壁厚增加，内孔包住型芯，脱模斜度也应大些。（5）型芯的斜度型腔的斜度（避免塑件脱模时留在定模）脱模斜度的标注：一般情况下，脱模斜度不包括在塑件公差范围内，否则在图样上应予以注明。在塑件图上标注时，内孔以小端为基准，斜度沿扩大的方向取得；外形以大端为基准，斜度沿缩小的方向取得。常用塑件的脱模斜度见表2.2。表2.2 塑件的脱模斜度塑 料 名 称脱 模 斜 度型 腔型 芯聚乙烯(PE)、聚

32、丙烯(PP)、软聚氯乙烯(LPVC)聚酰胺(PA)、氯化聚醚（CPT）25'45'20'45'硬聚氯乙烯(HPVC)、聚碳酸酯(PC)、聚砜(PSU)35'40'30'50'聚苯乙烯(PS)、有机玻璃(PMMA)、ABS、聚甲醛35'1º30'30'40'热固性塑料25'40'20'50'本设计所用的ABS塑件的脱模斜度依表2.2可得：型腔35'1º30' ，型芯30'40'塑料制件的表面粗糙度：塑料制件的表面粗糙度

33、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。模具表面的粗糙度数值要比塑件低1-2级。模具在使用过程中，由于型腔磨损而使表面粗糙度不断加大，所以应随时给予抛光复原。透明塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同，而不透明塑件则根据使用情况来决定它们的表面粗糙度，通常对塑件的内表面要求不是太高。3 计算塑件体积以及选定注射机3.1 计算塑件体积计算塑件的体积和质量是为了选用注射机及确定型腔数根据Pro/E软件画出塑件的三维图，利用软件分析功能自动计算所画塑件，分析计算得体积 浇注系统有软件分析估算为：3.2 型腔数的确定根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制

34、造难易.成本等确定型腔数。确定合适的型腔数通常要考虑以下几个因素：（1）以注射机的注塑能力为基础。每次注射量不超过注射机的最大注射量的80%。（2）在成型薄平板塑件时，以注射机的锁模力考虑型腔数。（3）注射机的料桶塑化能力为基础的计算型腔数时，应考虑不得超过塑化能力的85%（4）据塑件的精度考虑，一般多型腔时制造精度低，塑件精度也低。一般精度条件下，型腔数每多一个，精度就下降4%。（5）根据塑件的形状及进料口的位置考虑。（6）根据塑件的批量考虑由此初步确定此模具为两模一腔，即，故所有的总体积为 塑件质量： 参考表可取。为确保塑件质量，注塑模一次成型的塑料质量（塑件和流道凝料质量之和）应在公称注

35、塑量的35%-75%范围内，最大可达80%。为保证塑件质量，充分发挥设备的能力，选择范围通常在50%-80%。3.3 注射机有关工艺参数的计算3.3.1注射机注射容量 塑件成型所需的注射总量应小于所选注射机的注射容量。注射容量以容积(cm3)表示时，塑件体积(包括浇注系统)应小于注射机注射容量： (3.3.1)塑件的体积(cm3)； 注射机注射容量(cm3)；0.8最大注射容量利用系数。3.3.2注射机额定锁模力 模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定锁模力： (3.3.2) 模具型腔压力，为注射压力的80，注射压力取50Mpa；塑件与浇注系统在分型面上的投影面积(mm2)； 注射机额定

36、锁模力(KN)。3.3.3注射机最大开模行程 塑件所需的开模距应小于注射机的最大开模行程： (3.3.3)3.4 注射机的选择注射机的类型和规格有很多，按结构形式可分为机的类型和规格有很多，按结构形式可分为立式，卧式和直角式三类，国产卧式注射机分标准化和系列化。这三类不同的结构形式的注射机的特点如下：立式注射机的螺杆垂直装设，锁模装置推动着动模板也沿垂直方向移动，优点是占地面积小，安装或拆卸小型模具很方便，容易在动模上安放嵌件，嵌件不容易倾斜或坠落。缺点是制品自模中顶出后不能靠重力下落，需要靠人工取出，有碍于全自动操作。此类是注射机注射量一般均在60克以下。卧式注射机是目前使用最广，产量最大的

37、注射成型机，其注射柱塞与螺杆合模运动均沿水平方向布置，并且多数在一条线上（或相互平行。优点是机体比较低，容易加料和操作，制件顶出模具后可自动坠落，所以容易实现全自动操作，机床中心比较低，安装稳妥。其缺点是模具的安装比较麻烦，嵌件放入模具有倾斜或下落的可能，机床的占地面积大。直角式注射机的注射螺杆或柱塞与合模运动方向相互垂直，这种注射机的重要优点是结构简单，便于自制，适合单件生产，中心不允许留有浇口痕迹的平面制件，同时长利用开模时丝杆的转动来拖动螺纹型芯或螺纹型环旋转，以便脱下塑件。缺点是机械传动无准确可靠的注射和保压压力和锁模力，模具受冲击震动比较大。根据开模行程、锁模力和注射容量的计算,以及

38、注射机的特点，选择注射机为XS-ZY-1000，其工艺参数如下：表3.4 注塑机工艺参数螺杆（柱塞）直径（mm）注射容量（ml）注射压力（MPA）锁模力（km）最大成型面积（cm2）模具厚度（mm）最大开合模行程（mm）最大最小85100012145001800700300700喷嘴圆弧半径（mm）18拉杆空间（mm）螺杆驱动（KN）13喷嘴孔直径（mm）7.5650×550液压泵压力（MPA)144 注射模的结构设计注射模结构设计主要包括：分型面选择、模具型腔数目的确定以及型腔的排列方式和冷却水道布局以及浇口位置、模具工作零件的结构设计、侧向分型与抽芯机构的设计、推出机构的设计等内

39、容。4.1分型面的选择一副注射模具分成动模和定模两个部分，这两个部分由导向机构(导柱与导套)导向与定位。动模和定模的接触面称为分型面。在一般情况下，模具分型后，由此可取出塑料制件和浇注系统凝料(点浇口浇注系统凝料除外)。分型面确定后，塑件在模具中的位置也就确定了。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件结构工艺性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排气等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较以选出较为合理的方案。选择分型面时，应遵循以下几项基本原则。（1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处（2）分型面的选择应有利于塑件的顺礼脱模（3）分型面的选择应保证塑件的精度要求（4）

40、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该模具采用的是单分型面的模具，其分型分面的设计原则就满足以下几项原则：（1） 塑件的脱模；（2） 保证的塑件的质量。该模具采用在最大圆周上，保证了塑件的外观;（3） 便于模具加工，该模具采用在圆周上分型，模具的型腔容易在电火花上加加工，型芯也易于加工；（4） 对成型面积的影响；（5） 对排气效果的影响；经考虑，确定分型面如图4.1所示：图4.1 分型面开模时，凸模静止不动，凹模向上移动，同时滑块在顶杆力的作用下向上移动，凹模继续上移，到达一定距离时，滑块向内移动一定的距离，由于凹槽的深度不是

41、很深，因此滑块无需移动很大的距离。当滑块到达一定距离后开始脱离凹槽，此时零件靠凸模里面的顶杆来顶出塑料件，而后滑块由于受到凸模的阻挡停下。合模时，凹模向下移动，此时，压紧滑块向下移动到凸模里面，由于滑块有一定的斜度，靠自身的侧向分力，从而驱使滑块向外部移动；直到凸模移动到固定的原始距离，此时，滑块也已经复位，合模动作完成。4.2型腔的排列形式该塑件尺寸较大，较低的精度等级，为降低成型费用，本塑件在注射时候采用一模两腔，即模具需要两个型腔，并不对制品进行后加工。型腔的排布应使每个型腔都通过浇注系统从压力中等分所得的足够压力，以保证塑件熔体同时均匀地充满每个型腔。综合考虑浇注系统，模具结构的复杂程

42、度等因素，确定该模具采用的平衡式布局，这种排列方式的最大优点是便于设置侧向分型抽芯机构。型腔布局如图4.2所示：图4.2 型腔分布4.3 浇注系统的设计浇注系统是指模具中从注射机喷嘴接触处到型腔为止的塑料熔体的流动通道。作用：（1）输送流体 （2）传递压力 浇注系统的组成：由主流道，分流道，内浇口，冷料穴等结构组成。 浇注系统的设计原则： （1）考虑塑料的流动性，保征流体流动顺利，快，不紊乱。 （2）避免熔体正面冲出小直径型芯或脆弱的金属镶件。 （3）一模多腔时，防止大小相差悬殊的制件放一模内。 （4）进料口的位置和形状要结合塑件的形状和技术要求确定。 （5）流道的进程要短，以减少成型周期及减

43、少废料。4.3.1主流道的设计在卧式注射机的模具中，主流道应设计成垂直的分型面，为了使凝料从主流道拔出，故设计成圆锥形，要有2度到6度的锥角，内壁有8以上的光洁度，其小端直径常见为4mm-8mm，看制品重量和补料需要而定，但是小端直径应大于喷嘴直径约1mm，否则主流道中的凝料将无法顺利脱出，主流道的长度由定模板厚度而定的。由于主流道要与高温的塑料和喷嘴反复的接触和碰撞，所以模具的主流道部分常设计成可以拆卸更换的主流道衬套，以便选用优质钢材进行加工和热处理，主流道与喷嘴接触处多作成半球形的凹坑，二者严密的配合，以避免高压以至塑料从缝隙处溢出。一般凹坑的半径R2应比R1大1-2mm。主流道衬套大端

44、的圆凸出定模端面5-10mm，并与注射机定模板的定位孔成功配合，起定位环作用，所以设计成为图纸所示。图4.3.1 主流道4.3.2分流道的设计分流道是主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道，是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前通过截面积的变化及流向变换来获得平稳流态的过滤段. 分流道的形状及尺寸常用的分形、梯形、U形、半圆形、及矩形等。一般而言，分流道截面形状及尺寸是根据塑料的结构、所用材料的工艺特性、成型工艺条件及分流道的长度等因素来确定。该模具是一模两腔，塑料沿分流道流动时，要求通过它尽快地充满型腔，从前两点出发，分流道应该短而粗，但是不能太粗，该模具采用圆形断面分流道，因为

45、这样分流道易于机械加工，分流道尺寸视该塑件的大小和塑料品种，注射速率，以及分流道长度而定。其尺寸根据塑料成型工艺与模具设计表5-3中选取r=3mm。所以分流道直径为6mm，该模具分流道的布置采用平衡式分布。如右图所示：由于分流道中与模具接触的外层塑料的迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，所以分流道的内表面粗糙度并不要求很高，一般选取，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。4.3.3浇口的设计 浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道。它是整个浇注系统的关键的部位，也是最薄点。其形状、大小及位置应根

46、据塑件大小、形状、壁厚、成型材料及塑件技术要求等进行而确定。浇口分限制性浇口和非限制性浇口，该塑件采用的是限制性浇口，它一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，有利于塑料进入，使其充满型腔。另一方面改善塑料熔体进入型腔的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分开的作用。此副模具，开模时，浇口即被自动切断，流道凝料自动脱落，模具采用二板式的结构。ABS具有良好的力学性能，它适用于采用侧浇式浇口，塑件从边缘进料，能够提高生产率，并去除浇口方便，有利于熔体

47、流动和补缩口，有利于型腔内气体的排出，减少塑件熔接痕，增加熔接强度。它在推出时，由于浇口及分流道成一定角度，形成了能切断浇口切口，这一切口所形成的剪切力可以将浇口自动切断。浇口的位置的确定：设计中，浇口的位置及尺寸的要求是比较严格的，初步试模，必要时还需要修改。因此浇口的位置的开设，对成型性能及成型质量的影响是很大的。一般在选择浇口位置时，需要根据塑件的结构工艺及特征，成型质量和技术要求，综合分析。一般要满足以下原则：（1）尽量缩短流动距离。（2）浇口应开设在塑件的壁厚。（3）必须尽量减少或避免产生熔接痕。（4）应有利于型腔中气体的排除。（5）考虑分子定向的影响。（6）避免产生喷射和蠕动。（7

48、）不在承受弯曲冲击载荷的部位设置浇口。（8）浇口位置的选择应注意塑件的外观质量。经过仔细的考虑，该塑件是等壁塑件，又为了不影响塑件的外观，该塑件采用侧浇口，它能保证塑料迅速而且均匀充满型腔，而且还有利于气体的排除。图4.3.3侧浇口4.3.4浇注系统的平衡为了提高生产效率，降低成本，小型（包括部分中型）塑件往往采取一模多腔的结构形式。若根据某种需要浇注系统被设计成型腔非平衡式布置的形式，则需要通过调节浇口尺寸，使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡，亦称浇口的平衡。浇口平衡计算的思路是通过计算多型腔模具各个浇口的BGV(Balanced Gate Value)值来判断或计算

49、。浇口平衡时，BGV值应符合下述要求：相同塑件的多型腔，各浇口计算出的BGV值必须相等；不同塑件的多型腔，各浇口计算出的BGV值必须与其塑件型腔的充填量成正比。不同(大小)塑件多型腔成型的BGV值可用下式表示： (4.3) 式中 分别为型腔a、b的充填量(熔体质量或体积)； 分别为型腔a、b的浇口截面积，mm2 ； 分别为从主流道中心到型腔a、b的流动通道的长度 分别为型腔a、b的浇口长度，mm。在一般多型腔注射模浇注系统设计中，浇口截面通常采用矩形或圆形点浇口，浇口截面积与分流道截面积的比值应取： 在实际的注射模设计与生产中，常采用试模的方法来达到浇口的平衡。 1)首先将各浇口的长度、宽度和

50、厚度加工成对应相等的尺寸。 2)试模后检验每个型腔的塑件质量，特别要检查一下后充满的型腔其塑件是否产生补缩不足所产生的缺陷。 3)将晚充满塑件有补缩不足缺陷型腔的浇口宽度略微修大。尽可能不改变浇口厚度，因为浇口厚度改变对压力损失较为敏感，浇口冷却固化的时间也会前后不一致。 4)用同样的工艺方法重复上述步骤直至塑件质量满意为止。在上述试模的整个过程中，注射压力、熔体温度、模具温度、保压时间等成型工艺应与正式批量生产时的工艺条件相一致。4.3.5冷料穴的设计在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约1025

51、mm 的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处），其标称直径与主流道大端径相同或略大一些，深度约为直径的1-1.5 倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积，冷料穴有六种形式，常用的是端部为Z 字形和拉料杆的形式，具体要根据塑料性能合理选用。卧式注射机用模具的冷料井，设立在主流道正对

52、面的动模上，该模具采用带Z型头拉料杆的冷料井，分模时，就可以将该凝料从主流道中拉出，拉料杆的根部是固定在顶出板上的，所以在制件顶出时，冷料也一同被顶出，制造也比较方便。 本模具中的冷料穴的具体位置和形状见装配图中所示。4.4 排气系统的设计当塑料溶体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。如果型腔内因各种原因没有将产生的气体排除干净，一方面将会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及填充缺料的成型缺陷，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦，同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此必须考虑排气问题。考虑到本模具是采用分型

53、面和嵌件的缝隙排气，故不特意开设排气槽。4.5 冷却系统的设计注射模具的温度设计是否恰当，不仅影响塑件的质量，而且对生产效率、充模流动、固化定型都有重要影响。模具对塑件质量的影响主要体现在以下几个方面：1.改善成形性，2.成形收缩率，3.塑件变形，4.尺寸稳定性，5.力学性能，6.外观质量。当大批量的生产时，而且又要满足塑件的质量要求时，增多型腔是不现实的。这时提高生产率显得尤其重要了。而提高生产率又与模具温度的控制有密切关系。生产效率主要取决于冷却介质（一般是水）的热交换效果。因此缩短注射成形周期的冷却时间是提高生产效率的关键。根据牛顿冷却定律，冷却介质从模具带走的热量为： (4.5.1)其

54、中：是冷却管道孔壁与冷却介质间的传热系数； 冷却管道壁的传热面积； 模具与冷却介质温度之差值； 冷却时间（s）。由上述式子可得，当需传递热量不变时，可通过以下三条途径来缩短冷却时间。（1）高传热系数。 (4.5.2)其中：冷却介质； 冷却介质在该温度下的密度； 冷却管道直径； 冷却介质的流速。由上式得，只有提高冷却介质的流速，便可达到传热系数。（2）高模具与冷却介质间的温差T (4.5.3)其中：模具温度； 冷却介质的温度。一般模温是一定，为了提高温差，有利于缩短冷却时间。从而提高生产率。（3） 增大冷却介质的传热面积。 (4.5.4)其中：模具上一根冷却水孔的长度； 冷却通道的直径； 模具开

55、设冷却通道孔数。显然，应在模具上开尽可能多的冷却通道，以增大传热面积，缩短冷却时间，达到提高生产生产效率。冷却时间的计算：影响冷却时间的因素有如下：1、模具材料 2、冷却介质温度和及流动状态 3、模塑材料 4、塑件壁厚 5、冷却回路的设计 6、模具温度。冷却时间指塑料熔体从充满型腔时起到可以取出塑件时止这一段时间。本副模具采用塑件截面内平均温度达到规定的脱模温度时，所需冷却时间的简化计算公式： (4.5.5)其中：塑件所需冷却时间； 塑件的厚度； 塑件的热扩散率；。 塑料熔体温度； 塑件脱时的截面内平均温度； 模具温度，ABS料时模具温度为60。冷却水的进出口温差由下式校核： (4.5.6)具

56、体开设路径见装配图。 4.6 成型零件的设计（1）凸模的设计 为了减少成本，采用镶拼结构。脱模时，由顶杆顶镶件，然后再由手工取出塑件。这样使整个模具的结构更加紧凑。（2）侧型芯的设计侧型芯是成型塑件侧表面的成型零件。根据塑件的工艺结构，采用侧型芯，由于侧型芯只是一个旋转体，加工简单方便。4.7 抽芯机构的设计当在注射成型的塑件上与开合模方向不同的内侧或外侧有孔、凹穴或凸台时，塑件就不能直接由推杆等推出机构推出脱模，此时，模具上成型该处的零件必须制成可侧向移动的活动型芯，以便在塑件脱模推出之前，先将侧向成型零件抽出，然后在把塑件从模内推出，否则就无法脱模。4.7.1设计注意事项（1）型芯尽可能设

57、置在与分型而相垂直的动或定模内，利用开模或推出动作抽出侧型芯。（2）尽可能采用斜导柱子定模，滑块在动模的抽芯机构；（3）锁紧楔的楔角应大于斜导柱倾角。，通常大，否则，斜导柱无法带动滑块；（4）滑块完成抽芯动作后，留在滑槽内的滑块长度不应小于滑块全长的2/3；（5）应尽可能不使顶杆和活动型芯在分型面上的投影重合，防止滑块和顶出机构复位时的互相干涉；（6）滑块设在定模上的情况下，为保证塑件留在动模上，开模前必须先抽出侧向型芯，因此，采用定距拉紧装置。4.7.2抽拔力塑件在模具中冷却定型时，由于体积收缩，而将型芯或凸模包紧，塑件在脱模时，必须克服这一包紧力及抽芯机构所产生的摩擦力才能抽出活动型芯。在

58、开始抽拨的瞬时所需的抽拔力称为初始抽拔力，以后抽拨所需的力称为相继抽拔力。初始抽拔力比相继抽拔力大，所以，在设计计算时总是考虑初始抽拔力。抽拔力可用下式计算： (4.7.1)式中：塑件的收缩应力，Mpa，模内冷却的塑件，模外冷却的塑件。塑件包围型芯的侧面积,；摩探系数，一般；脱模斜度；抽拔力，N。抽拔力计算： 由此可见，抽拔力极小，基本上可以忽略不记。斜导柱受弯曲力为： (4.7.2)由此可见，斜导柱受弯曲力也是极小。式中：斜导柱倾斜角；斜导住所受弯曲力，N。4.7.3 斜导柱倾斜角倾斜角的大小关系到斜导柱所承受的弯曲力和实际达到的抽拔力，也关系到斜导柱的工作长度、抽芯距和开模行程。为保证一定

59、的抽拔力及斜导柱的强度，取小于，一般内选取。斜导柱倾斜角为。4.7.4 抽芯距将型芯从成型位置抽至不妨碍塑件脱模的位置，型芯或滑块所移动的距离称为抽芯距.。一般来说，抽芯距等于侧孔深度加2mm 3mm的安全距离。其计算公式为 (4.7.3) 式中：斜导柱完成抽芯距所需开模行程，mm 斜导柱倾斜角； 抽芯距mm。通常，斜导柱的有关参数计算主要是掌握倾斜角与抽芯距及斜导柱长度、开模行程的关系计算。其他诸如抽拔力、斜导柱直径等一般凭经验确定。4.7.5斜导柱抽芯机构的结构没计（1）斜导柱斜导柱的形状如所示。斜导柱设置在定模，与滑块的中线对齐，有足够的强度。斜导柱的材料多用45钢，淬火后硬度为35HRC，或采用T8，T10等，淬火55HRC以上。斜导柱与固定板之间用H7m6配合。由于斜导柱主要起驱动沿块作用，滑块的平稳性由导滑槽与滑块问的配合精度保证，因此，滑块与斜导柱间可采用较松的间隙配合H11h11或留0.5mm 1mm的间隙。（2）滑块定位装置 滑块的定位装置用于保证开模后滑块停留在刚刚脱