JU2型零件的注塑模具设计—毕业设计论文

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1、本科生毕业设计题 目： JU-2型零件的注塑模具设计学生姓名： 学 号： 200915010212 指导教师： 专业班级： 机自09102班 完成时间： 2013年 5月17日 目 录摘要IAbstractII第一章 绪论11.1前言11.2 模具发展现状及发展方向11.2.1国内外注塑模具的发展现状11.2.2国内外注塑模具的发展趋向3第二章 选择与分析塑料原料52.1 选择制件材料52.2 分析制件材料使用性52.3 分析材料工艺性能62.4 确定塑料成型方式及工艺过程72.4.1 塑件成型方式的选择82.4.2成型工艺规程8第三章 分析塑件结构工艺性103.1 塑件分析103.2 塑件尺

2、寸精度分析103.3 塑件表面质量分析103.4 塑件的结构工艺性分析113.5 确定塑件成型工艺参数11第五章 初步选择注射成型设备125.1 依据最大注射量初选设备145.2 依据最大锁模力初选设备15第六章 分型面的确定和浇注系统的设计166.2 选择分型面166.3 浇注系统的设计186.3.1 主流道设计186.3.2 浇口设计196.4 设计排气系统设计21第七章 成型模成型零部件的设计227.1 成型零部件结构设计227.2 凹模的设计227.3凸模的设计227.4 成型零部件工作尺寸的计算23第八章 注射模具结构类型及模架的选用268.1 确定模架组合形式268.2 模具安装校

3、核26第九章 设计注射模具调温系统279.1 冷却水体积流量279.2 温度调节对塑件质量的影响289.3冷却系统之设计规则29第十章 设计注射模具侧向抽芯机构3010.1斜导柱抽芯机构设计原则3010.2 抽芯机构的确定3010.3 抽芯距S3010.4导滑槽的设计3110.5 锁紧块31第十一章 导向与脱模机构的设计3311.1 导向机构的作用和设计原则3311.1.1 导向机构的作用3311.1.2 导向机构的设计原则3311.2 导柱、导套的设计3311.2.1 导柱的设计3411.2.2 导套的设计3411.2.3 导向孔的总体布局3511.3 脱模机构的确定3611.3.1顶杆横截

4、面直径的确定3611.4 复位杆的结构设计3811.4.1 复位杆的作用3811.5推板导柱导套的结构设计3911.5.1推板导柱导套39总结40参考文献41致谢42摘要本说明书为塑料注射模具设计说明书，是根据塑料模具手册上的设计过程及相关工艺编写的。编写本说明书时，力求符合设计步骤，详细说明了塑料注射模具设计方法，以及各种参数的具体计算方法，如塑件的成型工艺、塑料脱模机构的设计。本设计是针对指定产品的模具设计以及三维零件建模等。通过本次设计，熟练运用AUTOCAD软件和UG技术对注塑模具进行设计与加工，了解塑料模具设计的一般方法和程序，以及掌握注塑模具的基本结构和组成部分。本次设计通过对塑料

5、产品进行工艺的分析和比较，从产品结构工艺性、具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑结构进行详细的设计和校核，最终设计出一副完整的、合格的、高效率的注塑模具。关键字：塑料模具 设计 注塑模 CADAbstractThis manual for the plastic injection mold design manual, it is according to the manual of plastic mold design process and related process. When writing this manual, and stri

6、ve to comply with the design steps, plastic injection mold design method is described in detail, and a calculation method of various parameters, such as molding process of plastic parts, plastic demoulding mechanism design.The design is for the mold design and virtual processing of specified product

7、s. Through this design, skilled use of AUTOCAD and UG Software Technologies to injection mold design and processing, knew plastic mold design methods and procedures, as well as to master the basic structure and components of the injection mold.through the analysis and comparison of the plastic produ

8、cts,came from the technology capability of product and the structure of the mold embarks,the pours system,the injection molding system ,the mold took shape the partial structures,the system for making product out ,the cooling system all had the detailed design and check. In the end, we design a comp

9、lete, qualified, efficient injection molds.Key words: plastic mold design injection molds CADIJU-2型零件的注塑模具设计第一章 绪论1.1前言模具是汽车、电子、电器、航空、仪表、轻工、塑料、日用品等工业生产的重要工艺装备，模具工业是国民经济的基础工业。没有模具，就没有高质量的产品。用模具加工的零件，具有生产率高、质量好、节约材料、成本低等一系列优点。因此已经成为现代工业生产的重要手段和工艺发展方向。因此，模具技术，特别是制造精密、复杂、大型模具的技术，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。根

10、据国际生产协会报告，在目前阶段，工业品零件粗加工的75、精加工的50都是由模具成型完成的。目前，美国、日本、德国等工业发达国家模具工业的产值均已超过机床总产值；我国台湾地区模具工业也以每年35以上的年增长率迅速发展；我国大陆地区模具工业近几年更是获得了飞速的发展，尤其是塑料模具，在模具设计和制造水平上都有了长足的进步1.2 模具发展现状及发展方向1.2.1国内外注塑模具的发展现状近年来我国通过引进国际的先进技术和加工设备，使塑料模具的制造水平比十年前进了一大步，然而由于基础薄弱、对引进技术的吸收、掌握，尚有一段距离，而且发展也十分不平衡，因而，我国塑料模具总体水平与世界先进技术尚有一定差距。塑

11、料成型模具可分为三大类，即注射成型模具、中空成型模具和挤出成型模具。我国现在的制造水平，以注射成型模具为最高，中空成型具为最低，如化妆品用瓶子的吹塑模具，无论从造型以及质量上远不能适应出口要求。目前，国内生产的小模数塑料齿轮等精密塑料模具已达到国外同类产品水平。在齿轮模具设计中采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型压缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线造型要求。显示管隔离器注塑模、高效多色注射塑料模、纯平彩电塑壳注塑模等精密、复杂、大型模具的设计制造水平也已达到或接近国际水平。使用CAD三维设计、计算机模拟注塑成形、抽芯脱模机构设计新颖等对精密、复杂模具的制造水平提高起到了很大作用。20吨以上的

12、大型塑料模具的设计制造也已达到相当高的水平。34英寸彩电塑壳和48英寸背投电视机壳模具，汽车保险杠和仪表盘的注塑模等大型模具，国内都已可生产。国内最大的塑料模具已达50吨。虽然在这十多年中注塑模具工业取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低，CAD/CAECAM按术的普及率不高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等。特别在大型、精密、复杂和长寿命模具技术上存在明显差距，这些类型模具的生产能力也不能满足国内需求，因而需要大量从国外进口。国外注塑模具制造行业的最基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化。追求的目标是提高产品质量及

13、生产效率。国外发达国家模具标准化程度达到70-80，实现部分资源共享，大大缩短设计周期及制造周期，降低生产成本最大限度地提高模具制造业的应变能力 满足用户需求。模具企业在技术上实现了专业化，在模具企业的生产管理方面，也有越来越多的采用以设计为龙头、按工艺流程安排加工的专业化生产方式，降低了对模具工人技术全面性的要求，强调专业化。国外注塑成型技术在也向多工位、高效率、自动化、连续化、低成本方向发展。因此，模具向高精度复杂、多功能的方向发展。例如：组合模、即钣金和注塑一体注塑铰链一体注塑、活动周转箱一体注塑；多色注塑等；向高效率、高自动化和节约能源，降低成本的方向发展。例如：叠模的大量制造和应用，

14、水路设计的复杂化、装夹的自动化、取件全部自动化。我国注塑模具行业与其发展需要和国外先进水平相比，主要存在五大问题：1.发展不平衡，产品总体水平较低，虽然有个别企业的部分产品已达到或接近国际水平，但总体来看，模具的精度、型腔表面粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相比尚有较大差距。2.工艺装备落后，组织协调能力差，虽然部分企业经过近几年的技术改造，工艺装备水平已比较先进，但大部分企业工艺装备仍比较落后。企业的组织协调能力差，难以整合或调动社会资源为我所用，从而就难以承接比较大的项目。3.多数企业开发能力弱，一方面是技术人员比例低、水平不够高，另一方面是科研开发投入少，观念落后，对开发不够重

15、视。4.供需矛盾一时还难以解决，2003年国产塑料模具国内市场满足率只有74， 7，其中大型、精度、长寿命模具满足率还要低，估计不足60。市场需求旺盛，生产发展一时还难以跟上，供不应求的局面还将持续一段时间。5.体制和人才问题的解决尚待时日，在模具这样竞争性行业中需依赖于特殊用户，需单件生产的行业，国有和集体所有制原来的体制和经营机制已越来越显得不适应。人才的数量和素质水平也跟不上行业的快速发展。各地都重视这两问题，解决尚待时日。1.2.2国内外注塑模具的发展趋向由于塑料模具工业快速发展及上述各方面差距的存在，因此我国今后塑料模具的发展必将大于模具工业总体发展速度。塑料模具生产企业在向着规模化

16、和现代化发展的同时，“小而专”、“小而精” 仍旧是一个必然的发展趋势。从技术上来说，为了满足用户对模具制造的“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求，以下的发展趋势也较为明显。展望我国塑料模具的未来，笔者以为应从提高技术水平着手，一方面发展专业模具厂的技术优势，使之进一步提高对某一类模具的设计制造水平；另一方面要不断采用新技术、新工艺，提高模具产品的技术含量。要提高我国的模具技术水平，必须在以下方面加大努力：1.开发精密、大型、复杂、长寿命的模具，实现模具国产化；2.加速模具标准化、专业化、商品化生产；3.大力发展CADCAMCAE、RPM等先进模具设计和制造技术；4.加大人才培

17、养的力度，使他们尽快掌握模具设计和制造中的先进技术。 根据设计任务要求，本人选择了JU-2型零件作为本设计（模具）拟生产的制品。具体设计内容包括：绘制零件图；进行注塑工艺性分析（从材料、零件结构、尺寸精度几个方面进行）；确定模具设计方案；进行相关工艺计算：注射工艺规程（温度、压力、时间）、成型尺寸计算、模具零件结构尺寸计算、注塑机选择与校核、注塑模具标准模架的选择、模具加热和冷却系统的计算、脱模力的计算等；设计塑料模具图纸一套（含装配图与零件图）。第二章 选择与分析塑料原料2.1 选择制件材料对多种塑料的性能与应用进行综合比较，材料品种可选PC。JU-2型零件注塑模为工业用品如图，需大批量生产

18、，通过查塑料成型模具与设备表2-3得；聚碳酸酯是一种无味、无臭、无毒、透明的无定形热塑型材料，是分子链中含有碳酸酯的一类高分子化合物的总称，简称PC。一般结构式可表示，由于R基团的不同，它可分为脂肪族类和芳香族类两种。但因制品性能、加工性能及经济因素等的制约，目前仅有双酚A型的芳香族聚碳酸酯投入工业化规模生产和应用。双酚A型聚碳酸酯是目前产量最大、用途最广的一种聚碳酸酯，也是发展最快的工程塑料之一。2.2 分析制件材料使用性能通过相关知识的学习，对塑料的成型工艺性能有一定的了解。查参考资料注塑模具设计使用教程及相关塑料模具设计资料可得：化学和物理性质PC是一种高透明度的（接近PMMA）,非晶体

19、工程材料，外观透明微黄，刚硬而带韧性，具有特好的抗冲击强度，热稳定性，光泽度、抑制细菌的特性，阻燃特性以及抗污染性。PC料收缩率低，机械强度高，耐冲击性是塑料之冠，弹性模量高，受温度影响小，抗蠕变性突出，耐热性好，热变形温度135143度，长期工作温度达120130度，耐气候性好，任由风吹雨打，三年不会变色，成型精度高，尺寸稳定性好，透光性好，着色性好，吸水率低，浸泡7小时后增重0.13%但对水分极敏感，易产生应力开裂现象，耐稀酸、氧化剂、还原剂、盐类、油脂等，但不耐碱、酮等有机溶剂。PC料最大缺点是流动性较差，因此这种材料的注塑过程较困难。在选用何种品质的PC材料时要以产品的最终期望为基准。

20、如果塑件要求有较高的抗冲击性，那么就使用低流动率的PC材料，反之可以使用高流动率的PC材料，这样可以优化 注塑过程。PC料对压力不敏感，对温度敏感，可采用提高成型温度的方法来提高流动性。PC料耐疲劳强度低，耐磨性不好，对缺口敏感，而应力开裂性差PC料对模具设计要求高制品表面易出现银纹，浇口位置产生气纹。模具设计方面流道和浇口 PC黏度高，流动性差，流道设计尽可能粗而短，转折尺可能少，且须设冷料井。为使降低熔料的流动阻力，分流道截面用圆形，并且流道需研磨抛光，注射浇口可用任何形式的浇口，但采用直接浇口，环形浇口，扇形浇口等最好，浇口尺寸宜大些。PC材料硬易损伤模具，成型零剖件应采用耐磨性好的材料

21、，并进行淬火处理或镀硬铬。2.3 分析材料工艺性能我们将聚碳酸酯（PC）的性能特点归类为1干燥处理：PC材料具有吸湿性，加工前的干燥很重要。建议干燥条件为100度到120度，时间12小时以上，加工时的湿度必须小于0.02%。料筒温度：270320度。Pc对温度很敏感，熔体黏度随温度升高而明显下降，适2当提高料筒后段温度对塑化有利。模具温度：80120度。模温宜高以减少模温及料温的差异从而降低塑件内应力。注意，模温高虽然降低了内应力，但过高会易粘模具，全使成型周期加长3注射压力：PC流动性差，需用高压注射，但需顾及塑件残留大的应力。注射速度：壁厚取中速，壁溥到高速。对于较小的浇口使用低速注射，对

22、其他类型的浇口使用低速的注射，对其他类型的浇口使用高速注射。4必要时内应力退火：烘炉温度125135度，时间2小时，自然冷却到常温。 PC作为一种工程塑料有良好的使用性能，但它的成型加工却比较困难，主要是因为其熔融粘度较高，而且其制品质量对含湿量比较敏感。物料在加工之前必须严格干燥，使其含混量在 0.02 以下。 PC可以注射成型，料筒温度在250320之间，注射压力在 49.03 78.45MPa模具温度在 85120。另外PC制件如带有嵌件，嵌件必须加热到200以上，否则嵌件周围易产生冷却不均现象而有内应力。注射完毕后应对制件进行退火处理。PC也可以挤出成型，其产品一般是板、片、膜、棒、管

23、材等。近几年PC的透明采光板被建筑界看好，需求量很大发展也比较快。在沈阳、北京、陕西、上海等地均有生产。挤出用的分子量可高一些，挤出温度在230350，后处理温度要严格掌握。除上述两种成型外，PC还可进行吹塑成型。近几年市场上使用的盛装纯净水的塑料桶大多是以PC材料制造的。吹塑的模具温度为100120，吹塑空气压力可视瓶壁的厚薄而定。此外PC还可以进行一些其它的成型加工还可以进行钻孔、车、削等机械加工。JU-2型零件制件为日常用品，要求具有一定的强度和耐高温性能，中等精度，外表面无瑕疵、美观、性能可靠。采用PC材料，产品的使用性能基本能满足要求，但在成型时，要注意选择合理的成型工艺，对原料充分

24、干燥、采用较高的温度和压力。2.4 确定塑料成型方式及工艺过程 注射装备准备装料预烘干装入料斗预塑化清理嵌件预热清理模具涂脱模剂放入嵌件合模注射保压冷却脱模塑件送下道工序注射装置准备注射 图2.1 注射成形工艺示意图2.4.1 塑件成型方式的选择 塑料成型的种类很多，包括各种模塑成型、层压成型和压延成型等。其中模塑成型种类较多，如注射成型、挤出成型、压缩模塑、传递模塑等，约占全部塑料制品加工量的90%以上。 2.4.2成型工艺规程 一个完整的注射成型工艺过程包括成型前准备、注射过程及塑件的后处理三个过程。 成型前的准备 （1）对PC原料进行外观检验：对PC原料进行含水量、外观色泽、颗粒情况、有

25、无杂质并测试其热稳定性、流动性和收缩率等指标。 （2）PC着色：粉状或粒状热塑料的着色，可以用直接法和间接法两种工艺实现。直接法着色也称为一步法着色或干法着色，其主要特点是将细分状着色剂与本色塑料简单掺混后即可直接用于成型，或经塑炼造粒后再用于成型。间接着色法又称二步着色法或色母料着色法，主要特点是在不直接用着色剂而用称为“母色料”的塑料粒子与本色塑料粒子按比例称量后放入混合机，经充分搅拌混合后送往成型设备使用。在大批量生产中间接着色比较方便实用。 （3）预热干燥：PC的吸水性比较强，在生产前必须干燥处理。实际生产中使用红外线灯烘箱干燥处理。 2.4.3 注射过程 完整的注射成型过程包括加料、

26、塑化、注射、保压、冷却和脱模等步骤。但就塑料在注射成型中的实质变化而言，是塑料的塑化和熔体充满型腔与冷却定型两大过程。(1) 塑料的塑化 (2) 熔体充满型腔与冷却定型 2.4.4塑件后处理 塑件脱模后常需要进行适当的后处理，以便改善和提高塑件的性能和尺寸稳定性。塑件的后处理主要指退火或调湿处理。 退火处理是使塑件在定温的加热液体介质或热空气循环烘箱中静置一段时间。利用退火时的热量，能加速塑料中大分子松弛，从而消除或降低塑件成型后的残余应力。对于结晶型塑件，利用退火能对他们的结晶度大小进行调整，或加速二次结晶和后结晶的过程。此外，退火还可以对塑件进行解取向，并降低塑件硬度和提高韧性。生产中的退

27、火温度一般都在塑件的使用温度以上高于使用温度(1020)至热变形温度以下低于热变形温度(1020之间)的温度区间进行选择和控制。退火时间与塑件品种和塑件厚度有关，如无数据资料，也可按每毫米厚度约需半小时的原则估算。退火后应使塑件缓冷至室温。 有些塑件在高温下雨空气接触会氧化变色或容易吸收水分而膨胀，此时需进行调湿处理，即将刚脱模的塑件放在热水中处理，这样既可隔绝空气，进行无氧化退火，又可使塑件快速达到吸湿平衡状态，使塑件尺寸稳定下来，以免塑件尺寸在使用过程中发生更大的变化。 应当指出，并非所有塑件都有塑件都要进行后处理。通常，只是对于带有金属嵌件、使用温度范围变化较大、尺寸精度要求较高和壁厚大

28、的塑件才有必要。第三章 分析塑件结构工艺性3.1 塑件分析图3.1塑件三维图3.2 塑件尺寸精度分析 该塑件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，查参考资料塑料模具设计实用手册中的表2-5常用塑件公差精度等级和选用，可知聚碳酸酯（PC）塑料公差等为MT5。3.3 塑件表面质量分析塑件的表面粗糙度表查书塑料模具设计实用手册中的表2-6不同加工方法和不同材料所能达到的表面粗糙度 可知，PC注射成型时，表面粗糙度的范围在Ra 0.0501.6um之间。3.4 塑件的结构工艺性分析1） 该塑件的外形为较复杂酷似一个电吹风的吹嘴。壁厚均匀，且符合最小壁厚要求。 2） 塑件是空心圆柱体，采用左右抽芯机

29、构成型。 3） 该塑件可以设计拔模斜度，以保证正常脱模。4） 该塑件较为复杂 ，成型部件采用只能采用镶件拼接。3.5 确定塑件成型工艺参数注射成型工艺条件的选择可查参考资料实用模具设计与制造手册采用螺杆式塑料注射机，螺杆转速为240 r/min。材料预干燥6h以上。4.1 温度料筒前端：180240；料筒中部：270230；料筒后端：140180；喷嘴：130150；模具：80110。4.2 压力注射压力：80130 MPa；保压压力：4060 MPa。4.3 时间（成型周期）注射时间：15s；方法：红外线烘箱温度：100110时间：812h。 第五章 初步选择注射成型设备初选注射机规格通常依

30、据注射机允许的最大注射量、锁模力及塑件外观尺寸等因素确定。习惯上依据其中一个设计依据，其余都作为校核依据(在后续章节中完成)。塑机又名注射成型机或注射机。它是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。分为立式、卧式、全电式。注塑机能加热塑料，对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。注塑机的工作原理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。 注塑成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：定量加料熔融塑化施压注射充模冷却启模取件。取出塑件后又再闭模，进行下一个循

31、环。注射机的基本结构组成和功用注射装置：塑化、注射、保压合模装置：1）保证注射模具可靠闭合； 2）实现模具开合模动作；3）顶出制件。液压和电器控制系统：保证注射机按预定工艺过程的要求和动作程序准确有效工作的系统。在注射成型一个工作循环中，注塑机需完成塑化、注射和成型三个基本过程。 2、注塑机的类型及其特点和应用1）按注塑机外形特征分类 1）卧式注塑机：这是最常见的类型。其合模部分和注射部分处于同一水平中心线上，且模具是沿水平方向打开的。其特点是：机身矮，易于运作和维修；机器重心低，安装较平稳；制品顶出后可利用重力作用自动落下，易于实现全自动运作。目前，市场上的注塑机多采用此种型式。图5-1卧式

32、注射成型机2）立式注塑机：其合模部分和注射部分处于同一垂直中心线上，且模具是沿垂直方向打开的。因此，其占地面积较小，容易安放嵌件，装卸模具较方便，自料斗落入的物料能较均匀地进行塑化。但制品顶出后不易自动落下，必须用手取下，不易实现自动*作。立式注塑机宜用于小型注塑机，一般是在60克以下的注塑机采用较多，大、中型机不宜采用。3）角式注塑机：其注射方向和模具分界面在同一个面上，它特别适合于加工中心部分不允许留有浇口痕迹的平面制品。它占地面积比卧式注塑机小，但放入模具内的嵌件容易倾斜落下。这种型式的注塑机宜用于小机4）多模转盘式注塑机：它是一种多工位作的特殊注塑机，其特点是合模装置采用了转盘式结构，

33、模具围绕转轴转动。这种型式的注塑机充分发挥了注射装置的塑化能力，可以缩短生产周期，提高机器的生产能力，因而特别适合于冷却定型时间长或因安放嵌件而需要较多辅助时间的大批量塑制品的生产，但因合模系统庞大、复杂，合模装置的合模力往往较小，故这种注塑机在塑胶鞋底等制品生产中应用较多。1）按注塑机的塑化方式分类，主要有螺杆式和柱塞式两类。按注射机的加工能力分类注射机的加工能力主要用注射量合模力参数表示，其加工能力可分为超小型、小型、中型、大型、超大型注射机。2）按合模机构特征分类，可分为机械式注塑机的合模机构，液压式注塑机的合模机构，液压机械式注塑机的合模机构。3）按注射机的用途分类主要有热塑性塑料注射

34、机、热固性塑料注射机、5.1 依据最大注射量初选设备 通常保证制品所需注射量小于或等于注射机允许的最大注射量的的80，否则就会造成制品的形状不完整、内部组织疏松或制品强度下降等缺陷；而过小，注射机利用率偏低，浪费电能，而且塑料长时间处于高温状态可导致塑料分解和变质，因此，应注意注射机能处理的最小注射量，最小注射量通常应大于额定注射量的20。5.1.1 计算塑件的体积和分型面上的投影面积 单侧投影面积为：A= 211.2592mm2 体积 ：V=10.56cm3 5.1.2 计算塑件的质量计算塑件的质量是为了选择注射机及确定模具型腔数。查参考塑料模具设计实用手册表2-1国产常用塑料及其特性中得塑

35、料密度1.2g/ cm3，所以，塑件的质量为：12.67g次需要注射量(含凝料的质量，初步估算为20g)，产品为一出2，所以注塑量为25.34g。5.1.3 计算每次注射进入模具塑料总体积（总质量）由此考虑塑件大批量生产，以及以上的从温度、压力、时间、模具高度等方面考虑，查表附录，选取注射机XS-ZY-125注射机XS-ZY-125参数：额定注射量：125mm最大成型面积：320cm柱塞直径：42mm注射压力：120Mpa模板尺寸：428450（mmmm）柱杆空间：260290(mmmm)锁模力：900KN喷嘴圆弧半径：12mm喷嘴孔径：4mm最大开模行程：300mm模具最大厚度：300mm模

36、具最少厚度：200mm 5.2 依据最大锁模力初选设备当熔体充满模腔时，注射压力在模腔内所产生的作用力会使模具沿分型面张开，为此，注射机的锁模力必须要大于模腔内熔体对动模的作用力，以免产生溢模和涨模现象。 高压塑料熔体充满型腔时，会产生使模具沿分形面分开的胀模力，此力的大小等于塑件和流道系统在分形面上的投影等于型腔压力的成积。胀模力必须小于注塑机额定锁模力。型腔压力Pc可按下式粗略计算： Pc=kP（MPa） 式中： Pc为型腔压力，MPa；P为注射压力，MPa；K为压力损耗系数，通常在0.250.5范围内选取。所以 ， Pc=KP=0.37120=45MPa，型腔压力决定后，可按下式校核注塑

37、机的额定锁模力： TKPcA 式中： T为注塑机的额定锁模力，KN；A为塑件和流道系统在分形面上的投影面积，mm2；K为安全系数，通常取1.11.2；KpcA=1.24529.1355=1.57KN 所以T=900KN KPcA成立，即该注塑机的锁模力符合要求。第六章 分型面的确定和浇注系统的设计6.1 确定型腔数目及布置 以机床的注射能力为基础，每次注射量不超过注射机最大注射量的80%计算： （6-1） =7.89式中： N-型腔数S-注射机的注射量（g）W浇-浇注系统的重量（g）W件-塑件重量（g）因为，N=7.892所以，此模具型腔为一模两腔结构合理。6.2 选择分型面分型面选择原则a、

38、分型面是动、定模具的分界面，即打开模具取出塑件或取出浇注系统凝料的面。分型面的位置影响着成型零部件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关。b、分型面的分类及选择原则（1）分型面的分类实际的模具结构基本上有三种情况：型腔完全在动模一侧；型腔完全在定模一侧；型腔各有一部分在动定、模中。（2）分型面的分类及选择原则分型面的选择不仅关系到塑件的正常成型和脱模，而且设计末句结构和制造成本。一般来说，分型面的总体选择原则有以下几条：脱出塑件方便；模具结构简单；型腔排气顺利；确保塑件质量；无损塑件外观；合理利用设备。该塑料外形要求美观，无斑点和熔接痕，表面质量要求较高。在选择分型面时，根据分型面

39、的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量以及成型后能顺利取出塑件，选择分型面的最合适方案：主分型面即选塑件下部最大成型平面作为分型面，如图下图所示，采用这种方案，合模导向机构设在定模部分，塑料件的左边和右边分别做抽芯机构，模具结构也较为简单。塑件的分型线和毛边也不会出在表面。所以，选塑件塑件截面尺寸最大的部位作为分型面较为合适。如下图所示为分型面。 图6-1分型面的选择6.3 浇注系统的设计6.3.1 主流道设计主流道形状和尺寸直接影响熔体的流动速度和冲模时间。由于主流道要与高温塑料和喷嘴反复接触和碰撞，容易损坏，所以，一般不将主流道直接开在模板上，而是将它单独设在一个主流道衬套中。这样，既可以使

40、易损坏的主流道部分单独选用优质钢材，延长模具使用寿命和损坏后便于更换或修模，也可以避免在模板上直接开主流道且需穿过多个模板，并接缝处产生钻料，主流道凝料无法拔出。 设计主流道时，应使主流道轴线位于模具中心线上，于注射机喷嘴轴线重合， 型腔也以此轴线为中心对称布置。 为了便于凝料从主流道中拔出，主流道设计成圆锥形。其锥角a=24， 对于流动性差的塑料a取36，内壁表面粗糙度值R小于0.631.25微米。由于产品和模具的结构决定了主流道形式，本设计采用的是大水口模架，采用直接进胶。本设计中，采标准浇口套，所以浇口套的详细的形式和尺寸如下图。图6-2主流道三维设计图图6-3主流道的设计6.3.2 浇

41、口设计（1）进料位置的确定 浇口是连接分流道和型腔之间的一段细短流道（除直接浇口外），是塑料熔体进入型腔的入口。它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、位置及尺寸对塑件的成型性能及成型质量影响很大。合理选择浇口的位置是提高塑件质量的重要环节，浇口位置不同，也将直接影响模具的结构。浇口位置对塑件质量有直接影响，主要按塑件形状和要求来确定。在确定浇口的具体位置时，通常应考虑以下几方面原则： 1) 应避免料流产生喷射和蠕动等熔体破裂现象。 2) 使塑料流动能量损失最小，那么应使填充型腔各部分的流程最短料流变向最少。 3) 浇口位置应开设在塑件断面最后处。 4) 有利于型腔排气。 5) 有利于减少避

42、免成型塑件熔接痕。 6) 考虑塑件的受力情况。 7) 有利于减少塑件翘曲变形、 8) 考虑塑件的外观质量。 9) 浇口的位置及大小要考虑对型芯或镶件的影响。 10) 流动比校核。 6.3.3 浇口尺寸的确定查参考资料塑料成型模具与设备表4-4 各类浇口的特征。1）浇口形式的选择由于该塑件外观质量要求较高，浇口的位置和大小应以不影响塑件的外观质量为前提。同时，也应尽量使模具结构更简单。根据对该塑件结构的分析及已确定的分型面的位置。由于零件比较大，采用其他浇口塑料会冲不满型腔，综合对塑料成型性能、浇口和模具结构的分析比较，确定成型该塑件的模具采用侧浇口形式。2）进料位置的确定根据塑件外观质量的要求

43、以及型腔的安放方式，进料位置设计在塑件底部。不影响塑件的外观要求和性能。3）浇口尺寸的确定查表参考资料实用模具设计与制造手册表6-158可知浇口尺寸要求。依次设计浇口如图所示。图6-4直线型侧浇口6.4 设计排气系统设计 从某种角度而言，注塑模也是一种置换装置。即塑料熔体注入模腔同时，必须置换出型腔内空气和从物料中逸出的挥发性气体7。排气系统的设计相当重要。 6.4.1 排气不良的危害 增加熔体充模流动的阻力，是型腔充不满； 在制品上呈现明显可见的熔接缝，其力学性能降低； 滞留气体时塑件产生质量缺陷； 型腔内气体受到压缩后产生瞬时局部高温，使塑料熔体分解； 由于排气不良，降低了充模速度。6.4

44、.2 排气系统的设计方法 利用分型面排气是最好的方法，排气效果与分型面的接触精度有关； 对于大型模具，可以用镶拼的成型零件的缝隙排气； 利用顶杆与孔的配合间隙排气； 利用球状合金颗粒烧结块渗导排气； 在熔合缝位置开设冷料穴大多数情况下，可利用模具的分型面之间的间隙自然排气，模具成型零件都是以镶块形式进行加工，装配过程中自然产生间隙进行排气。不需要刻意开设排气槽排气。第七章 成型模成型零部件的设计模具闭合时用来填充塑料成型制品的空间称为型腔。构成模具型腔的零部件称成型零部件。一般包括凹模、凸模、型环和镶块等。成型零部件直接与塑料接触，成型塑件的某些部分，承受着塑料熔体压力，决定着塑件形状与精度，

45、因此成型零部件的设计是注射模具的重要部分。成型零部件在注射成型过程中需要经常承受温度压力及塑料熔体对它们的冲击和摩擦作用，长期工作后晚发生磨损、变形和破裂，因此必须合理设计其结构形式，准确计算其尺寸和公差并保证它们具有足够的强度、刚度和良好的表面质量。7.1 成型零部件结构设计成型零部件结构设计主要应在保证塑件质量要求的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。7.2 凹模的设计 凹模用于成型塑件的外表面，又称为阴模、型腔。按其结构的不同可分为整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式和四壁镶嵌式5种。总体上说，整体是强度、刚度好，但不适于复杂的型腔。镶嵌式采用组合的模具结构，是复杂型腔加工相对

46、容易，可避免采用同一材料，可利用拼接间隙排气，但刚度较差易于在塑件表面留下镶嵌块的拼接痕迹，模具结构复杂本设计中采用整体式凹模，其特点是结构简单，牢固可靠，不容易变形，成型出来的制品表面不会有镶拼接缝的溢料痕迹，还有助于减少注射模中成型零部件的数量，并缩小整个模具的外形结构尺寸。7.3凸模的设计凸模用于成型塑件的内表面，又称型芯、阳模。凸模按结构分为整体式和镶拼组合式两类。由于凸模的加工相对凹模容易，所以大多数的凸模是整体式的，尤其是在小型模具中型芯、模板常做成一体，大、中型模具采用镶拼组合式。由于该塑件是三向抽芯，两头大中间小，侧壁有孔，所以采用镶拼组合式型芯。7.4 成型零部件工作尺寸的计

47、算工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要包括：凹模、凸模的径向尺寸（含长、宽尺寸）与高度尺寸，以及中心距尺寸等。为了保证塑件质量，模具设计时必须根据塑件的尺寸与精度等级确定相应的成型零部件工作尺寸与精度。其中影响模具尺寸和精度的因素很多，主要包括以下几个方面7：1、成形收缩率：在实际工作中，成形收缩率的波动很大，从而引起塑件尺寸的误差很大，塑件尺寸的变化值为 s=(Smax-Smin)Ls （7-1）式中： s为塑件收缩波动而引起的塑件尺寸误差（mm）；Smax为塑料的最大收缩率（%）；Smin为塑料的最小收缩率（%）；Ls为塑件尺寸（mm）。一般情况下，由收缩率波动而引起的

48、塑件尺寸误差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以内。2、模具成形零件的制造误差：实践证明，如果模具的成形零件的制造误差在IT7IT8级之间，成形零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。3、零件的磨损：模具在使用过程中，由于种种原因会对型腔和型芯造成磨损，对于中小型塑件，模具的成形零件最大磨损应取塑件公差的1/6，而大型零件，应在1/6之下。4、模具的配合间隙的误差：模具的成形零件由于配合间隙的变化，会引起塑件的尺寸变化。模具的配合间隙误差不应该影响成形零件的尺寸精度和位置精度。综上所述，在模具型腔与型芯的设计中，应综合考虑各种影响成形零件尺寸的因素，在设计时进行有效的补偿。由于影响因素很不稳定，补偿

49、值应在试模后进行逐步修订。通常凹模、凸模组成的模腔工作尺寸简化后的计算方法有平均收缩率法和公差带法两种。其中平均收缩率法以平均概念进行计算，从收缩率的定义出发，按塑件收缩率、成形零件制造公差、磨损量都为平均值的计算，公式如以下7：（1）凹模的內形尺寸： L=L(1+k)-(3/4) （7-2）式中： L为型腔內形尺寸(mm)； L为塑件外径基本尺寸(mm),即塑件的实际外形尺寸； K为塑料平均收缩率(%)，此处取1.75%；s为塑件公差，查注塑模具设计实用手册表2-4模塑件尺寸公差 知PC塑件精度等级取5级；塑件基本尺寸在1014mm范围内取0.32mm;1824mm范围内取0.32mm;30

50、40mm范围内取0.56mm;在5065mm公差取0.74mm；塑件基本尺寸在6580范围内其公差取0.86mm。所以型腔尺寸如下： L1=1.5(1+0.0175)-(3/4)0.20=1.38 L2=5.08(1+0.0175)-(3/4)0.24=4.99 型腔深度的尺寸计算： h=h(1+k)-(2/3) （7-3）式中： h凸模/型芯高度尺寸(mm)； h为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸；s 、K 含义如（1）式中。 H1=31.75(1+0.0175)-(2/3)0.56=31.94 2）凸模的外形尺寸计算： L=L(1+k)+(3/4) （7-4）式中：

51、L凸模/型芯外形尺寸(mm)； L为塑件內形基本尺寸(mm),即塑件的实际內形尺寸；s 、k含义如（1）式中。所以型芯的尺寸如下： L1=6.1（1+0.0175）+（3/4）0.28=6.42 L2=3.45（1+0.0175）+（3/4）0.24=3.69 型芯的深度尺寸计算： h=h(1+k)+ (2/3) （7-5）式中： h为凸模/型芯高度尺寸(mm)； h为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸；s 、k含义如（1）式中两个型芯的高度分别为： H1=1.01（1+0.003）+（2/3）0.20=1.16第八章 注射模具结构类型及模架的选用8.1 确定模架组合形式本

52、模具采用的是塑料模具设计指导P104页560L中的P2型标准模架，8.2 模具安装校核 模具安装固定有两种：螺钉固定、压板固定。采用螺钉直接固定时（大型模具多采用此法），模具动定模板上的螺孔及其间距，必须和注塑机模板台面上对应的螺孔一致；采用压板固定时（中、小型模具多用此法），只要在模具的固定板附近有螺孔就可以，有较大的灵活性；该模具采用压板固定。开模行程的效核 开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。对于单分形面的注塑模具，其开模行程按下式效核15： SH1+H2+（510）(mm) （8-1）式中： S为注塑机的最大行程（此模具中为340）mm；H1为塑件的脱模距离（此模具

53、中为15），mm；H2为包括流道在内的塑件高度（此模具中为50），mm；所以上式成立（65340），即该注塑机的开模行程符合要求。由以上对各参数的效核可知该注塑机符合要求。第九章 设计注射模具调温系统9.1 冷却水体积流量查表9模具平均工作温度为60，用常温20的水作为模具冷却介质，其出口温度为30，每次注射质量m=0.36 kg，注射周期25s。查表9.2，取PP注射成型固化时单位质量放出热量 = 3.5105J / kg。冷却水的体积流量计算如下： （9-1）式中 V所需冷却水的体积，；m包括浇注系统在内的每次注入模具的塑料质量，m=0.39kg；n每小时注射的次数，n=60；冷却水在使用

54、状态下的密度，1000kg/m3； 冷却水的比热容，4187J/(kg)；冷却水出口温度，30； 冷却水入口温度，20；从熔融状态的塑料进入型腔时的温度到塑料冷却脱模温度为止，塑料所放出的热焓量，J/kg， = 3.5105J / kg。代入上式得：因此，该产品注射成型模具冷却系统的冷却水道直径取8mm。在注射模中，模具的温度直接影响到塑件的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，对模具温度的要求也不相同。一般注射到模具内的塑料粉体的温度为左右，熔体固化成为塑件后，从左右的模具中脱模、温度的降低是依靠在模具内通入冷却水，将热量带走。对于要求较低模温（一般小于）的塑料，如本设计中的

55、PP，仅需要设置冷系统即可，因为可以通过调节水的流量就可以调节模具的温度。模具的冷却主要采用循环水冷却方式，模具的加热有通入热水、蒸汽，热油和电阻丝加热等。9.2 温度调节对塑件质量的影响注射模的温度对于塑料熔体的充模流动、固化成型、生产效率以及制品的形状和尺寸精度都有影响，对于任一个塑料制品，模具温度波动过大都是不利的。过高的模温会使塑件在脱模后发生变形，若延长冷却时间又会使生产率下降。过低的模温会降低塑料的流动性，使其难于充模，增加制品的内应力和明显的熔接痕等缺陷。图9-1模具冷却水路图 9.3冷却系统之设计规则设计冷却系统的目的在于维持模具适当而有效率的冷却。冷却孔道应使用标准尺寸，以方

56、便加工与组装。设计冷却系统时，模具设计者必须根据塑件的壁厚与体积决定下列设计参数： 冷却孔道的位置与尺寸、孔道的长度、孔道的种类、孔道的配置与连接、以及冷却剂的流动速率与热传性质。塑件壁厚应该尽可能维持均匀。冷却孔道最好设置是在凸模块与凹模块内，设在模块以外的冷却孔道比较不易精确地冷却模具。通常，钢模的冷却孔道与模具表面、模穴或模心的距离应维持为冷却孔道直径的12倍，冷却孔道之间的间距应维持35倍直径。冷却孔道直径通常为612 mm（7/169/16英吋），在此取6mm。 第十章 设计注射模具侧向抽芯机构10.1斜导柱抽芯机构设计原则活动型芯一般比较小，应牢固装在滑块上，防止在抽芯时松动滑脱。

57、型芯与滑块连接部位要有一定的强度和刚度；滑块在导滑槽中滑动要平稳，不要发生卡住、跳动等现象；滑块限位装置要可靠，保证开模后滑块停止在一定位置上而不任意滑动；锁模块要能承受注射时的侧向压力，应选用可靠的连接方式与模板连接。锁模块和模板可做成一体。锁紧块的斜角1应大于斜导柱的倾斜角，一般取1- 23，否则斜导柱无法带动滑块运动。滑块完成抽芯运动后，仍停留在导滑槽内，留在导滑槽内的长度不应小于滑块全长的2/3，否则，滑块在开始复位时容易倾斜而损坏模具。防止滑块和推出机构复位时的相互干涉，尽量不使推杆和活动型芯水平投影重合。滑块设在定模的情况下，为保证塑料制品留在定模上，开模前必须先抽出侧向型芯，最好

58、采取定向定距拉紧装置10。10.2 抽芯机构的确定由于该模具比较长，抽芯力大，故采用油缸外侧抽芯机构。10.3 抽芯距S抽芯距指型芯从成型位置抽至不妨碍脱模的位置时，型芯或滑块在抽芯方向所移动的距离。塑料模具设计5查的抽芯距的计算公式为型芯从成型位置抽至不妨碍脱模位置再加上35mm余量，这里取5mm，模具中采用双向抽芯，固有两个抽芯距方向一抽芯=3+5=8mm10.4导滑槽的设计斜导柱驱动滑块是沿着导滑槽移动的，故对导滑槽提出如下要求：滑块在导滑槽内运动要平稳；为了不使滑块在运动中产生偏斜，其滑动部分要有足够的长度，一般为滑块宽度的一倍以上；滑块在完成抽拔动作后，仍留在导滑槽内，其留下部分的长

59、度不应小于滑块长度的2/3，否则，滑块在开始复位时容易发生偏斜，甚至损坏模具；滑块与导滑槽间应上、下与左、右各有一对平面呈动配合，配合精度可选H7/g6或H7/h7，其余各面均应留有间隙10；基于以上要求，为了节约成本，便于加工该模具才型芯固定板上直接开滑槽，用耐磨块加以固定其结构及与滑块的配合如下图所示： 图8.6 导滑槽与斜滑块配合示意图10.5 锁紧块锁紧块的斜角应1导柱的倾斜角。一般1=+（23）。这样在开模时锁紧块能很快离开滑块的压紧面，避免压紧块与滑块间摩擦过大。另外，合模时，只是在接近合模终点时，锁紧块才接触滑块，并最后压紧滑块，使斜导柱与滑块的斜孔壁脱离接触，以免注射时斜导柱受过大的力第十一章 导向与脱模机构的设计11.1 导向机构的作用和设计原则 11.1.1 导