613352229毕业设计（论文）剃须刀透明盖模具设计

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1、HUBEI UNIVERSITY OF EDUCATION高等教育自学考试毕业设计（论文）题目 剃须刀透明盖模具设计 专业班级 07级模具设计与制造 学号 姓名 指导教师姓名、职称 所属助学单位 湖北第二师范学院 2011年 2月 15 日摘 要毕业设计课题为剃须刀透盖注射模拟及其注射模设计。首先,设计要求运用Pro/E软件对塑料制件进行三维造型，再运用Moldflow对制件进行注射流动模拟分析，最后在此基础上展开模具的具体设计。本模具采用一模两腔布局，通过对制件进行MPI流动分析后确定浇口为点浇口形式，综合注塑容量、锁模力、最大注塑面积和模内压力等技术参数确定注塑机型号为国产XS-ZY-12

2、5型卧式注射成型机。模具的特点是：滑块在动模，斜导柱在定模，以保证顺利完成侧向抽芯。此次毕业设计使我更为系统的掌握了所学的专业知识。关键词：注射模拟 三维造型 流动分析AbstractMy graduate design is the injection simulation analysis and the design of the injection mold of the warmers coping. At first, this design acquires us to use Pro/E for the three-dimensional modeling of the pla

3、stic workpiece. The next task is the injection simulation analysis of the workpiece by using Moldflow. Then we can determine every details of this design one after another.The mold cavity using a mold of two layouts of parts for MPI flow analysis for the spot side gate after the gate to determine th

4、e form of integrated injection molding capacity, clamping force, the largest injection-mold pressure area and the technical parameters, such as injection molding machine model to determine Horizontal injection molding XS-ZY-125made. The characteristics of the mold are that slipper is in moving mold

5、and cam finger is in setting template, which can ensure the core-pulling accomplished very well.This graduate design makes me master the professional knowledge more systematically.Keywords: injection simulation three-dimensional modelling flow analyse目 录0、绪论 11、设计的内容、目的和意义31.1 本课题设计内容31.2 本课题设计的要求31

6、.3 本课题设计目的和意义32、塑料成形条件和成形特性42.1塑料成形条件42.2成形特性42.3无定形料52.4吸湿性52.5模具设计时要注意的要素53、流动模拟分析63.1最佳浇口位置63.2流动分析64塑件的结构分析及设计方案114.1 塑件的结构分析114.2精度和表面粗糙度114.2.1塑件的尺寸精度114.2.2塑件表面粗糙度的确定124.3模具结构的总体方案拟定124.3.1模具类型的选择124.3.2 分型面设计124.3.4型腔数量的确定134.3.5模具结构形式的确定134.3.6模具结构的总体方案的比较134.3.7比较结果145设备的型号及选择155.1 注射成型工艺1

7、55.2 注射机概述155.3注射机的选用155.3.1注射机类型的选择155.3.2注射机型号的确定155.4注射机有关参数的校核175.4.1按注射机的最大注射量校核型腔数量175.4.2注射压力的校核175.4.3锁模力的校核175.4.4注射机安装模具部分相关尺寸的校核186、浇注系统的设计196.1 浇注系统的作用196.2确定浇注系统的设计原则206.3流道的设计206.3.1 塑件大小及形状206.3.2 模具成型体的型腔数206.3.3制件的外观206.3.4成型效率206.4主流道的设计要点216.5主流道的设计216.6 浇口设计236.7 排气系统的设计247 成型零部件

8、的结构设计与计算257.1成型零件的结构设计257.1.1凹模257.1.2凸模和型芯257.2 成型零件的工作尺寸计算267.2.1凹模和型芯的尺寸计算267.2.2型腔侧壁厚度和底板厚度的计算277.3合模导向定位结构287.3.1导柱的布置287.3.2导套设计298、凹模型腔的强度效核309、模架的确定319.1标准模架的选用319.2模架的尺寸确定3110抽芯机构及其设计要点3210.1抽芯机构3210.1.1抽拔距S3310.1.2抽拔力3310.1.3有效开模行程3410.2斜导柱的设计3410.2.1斜导柱的组合形式3410.2.2斜导柱的材料及配合3410.2.3斜导柱的安装

9、角度3410.2.4斜导柱直径计算3410.2.5斜导柱的长度3510.3滑块及导滑槽的设计3510.3.1滑块的设计3510.3.2导滑槽的设计3611、脱模机构的设计3711.1脱模机构的设计要点3711.1.1脱模机构的原理3711.1.2 保证塑件不损坏变形3711.1.3 顶出机构简单可靠3711.1.4保证良好的外观3711.2脱模力的计算3811.3 顶杆的布置3811.4 顶杆与顶杆孔的配合及固定3911.4.1 顶杆与顶杆孔的配合3911.4.2 顶杆的固定3912、温度调节系统（冷却系统）4013塑料模具钢的选用及热处理4213.1塑料模具用钢的必要条件4213.2模具设计

10、考虑的因素4213.3 模具钢的选定43结 论44致 谢45参考文献45绪论塑料是以树脂为主要成分的高分之有机聚合物，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。在一定的温度和压力下具有可塑性，可以利用模具成型为一定几何形状和尺寸的塑料制件。塑料的其余成分包括有增塑剂，稳定剂，增强剂，固化剂，填料及其他配合剂。注射成型也称为注射模塑或注塑，是热塑性塑料的一种重要成型方法。迄今为止，除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以采用此成型方法；它的特点是生产周期短、生产效率高、易自动化，因此广泛应用于塑料制品的生产1。目前，注射成型总的发展趋势是向精密、节能、自动化、薄壁化和微型化发展。

11、当今世界注射模具的基本格局是以日、美及欧洲各工业化国家作为世界模具技术的领头羊，占据了世界注射模具市场的半壁江山，他们拥有现代的设计方法和先进的模具制造设备，特别是近几年来这些国家把CAD/CAM/CAE系统作为模具工业发展的臂翼，其发展的趋势如日中天 2。塑料工业是一门新兴的工业，随着石油工业的发展应运而生的。塑料工业的发展大致分为以下几个阶段。（1） 初级阶段：30年代以前，科学家研究成了酚醛塑脂，硝酸纤维素及醋酸纤维素的塑料，它们的工业特征仅是间歇法，小批量生产。（2） 发展阶段：30年代，低密度聚乙烯，聚苯乙烯，和聚酰胺的热塑性塑料相继工业化，奠定了塑料工业的发展基础，为其进一步发展开

12、辟了道路。（3） 飞跃发展段：50年代中期到60年代末，石油工业的高速发展为塑料工业提供了丰富而廉价的原料。这一阶段，塑料的产量和品种不断增加，成型加工技术更趋完善。（4） 稳定增长阶段：这一阶段塑料产量下降，塑料工业的特点是通过共聚，交聚，共混，复合，增强，填充和发泡等方法来改进塑料的性能。提高产品质量。塑料工业向着生产工艺自动化，连续化，产品系列化，以及塑料发展的新领域。1、设计的内容、目的和意义1.1 本课题设计内容本次设计题目为剃须刀透盖注射模拟及注射模设计，本课题来源于广州名士须刀有限公司。该零件的总体形状为圆形，带有螺纹，结构比较简单，表面光滑。所用原料为ABS。根据塑件的结构特点

13、进行模具方案论证，并进行模具总体装配图的设计，主要成型零件的设计与计算，并完成装配图和零件图的绘制。1.2 本课题设计的要求(1)产品为大批量生产，模具寿命为50万次，生产实现自动化。(2)模具结构合理，装配图及零件图表达正确，标注完整。(3)能够应用工程软件进行三维造型。(4)翻译一篇不少于15000个英文字符的英文资料，语句通顺，翻译准确。1.3 本课题设计目的和意义进一步加深注塑模具设计知识的认识，掌握塑料模具设计的方法和步骤，具备塑料模具设计的基本技能和运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。了解塑料注射模具行业在国内外发展状况。在学习了课本知识的基础上达到理论与实际相结合的升

14、华，提高自己的独立动手能力。脆化温度为-27，使用温度范围为-40100，而且ABS的耐候性也差，紫外线作用下容易氧化降解，从而会导致制件变硬变脆。2.3无定形料其品种牌号很多，各品种的机电性能及成形特性也各有差异，应按品种确定成形方法及成形条件。2.4吸湿性 吸湿性强,含水量应小于0.3%，必须充分干燥,要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。2.5模具设计时要注意的要素(1)浇注系统对料流阻力小。(2)进料口处处外观不良。(3)容易产生熔接痕。(4)应该注意选择进料口位置、形式。(5)顶出力过大时或机械加工时，塑件外表面易呈现“白色”痕迹（但在热 水中加热可以消失），脱模斜度宜取2以上。2

15、、塑料成形条件和成形特性2.1塑料成形条件表2-1塑料成形条件6序号项目条件1塑料名称丙烯烃丁二烯苯乙烯共聚物2缩写ABS3注塑成形机类型螺杆式4密度（g/cm3）1.031.075计算收缩率（%）0.30.86预热温度（0C）8085时间（h）238料桶温度（0C）后段150170中段165180前段180120011喷嘴温度（0C）17018012模具温度（0C）50 8013注射压力(MPa)6010014151617成型时间(s)注射时间2090高压时间05冷却时间20120总时间5022018螺杆转速（r/min）3019适用注射机类型螺杆、柱塞式均可20后处理方法红外线灯、烘箱温度

16、（0C）70时间（h）242.2成形特性 ABS是由丙烯青、丁二烯、苯乙烯共聚而成的聚合物，因此ABS具有良好的成型性和综合力学性能。它无毒、无味，易燃烧、无自熄性。ABS具有较高的抗冲击强度，且在低温下迅速下降；有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，且易着色。ABS几乎不受酸、碱、盐及水和无机化合物的影响，溶于酮、醛、酯、氯代烃中，不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。ABS塑料表面不可接触受冰醋酸、植物油等化学物品，否则会引起应力开裂。此外，ABS热稳定性差，热变形温度为93，脆化温度为-

17、27，使用温度范围为-40100，而且ABS的耐候性也差，紫外线作用下容易氧化降解，从而会导致制件变硬变脆。2.3无定形料其品种牌号很多，各品种的机电性能及成形特性也各有差异，应按品种确定成形方法及成形条件。2.4吸湿性 吸湿性强,含水量应小于0.3%，必须充分干燥,要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。2.5模具设计时要注意的要素(1)浇注系统对料流阻力小。(2)进料口处处外观不良。(3)容易产生熔接痕。(4)应该注意选择进料口位置、形式。(5)顶出力过大时或机械加工时，塑件外表面易呈现“白色”痕迹（但在热 水中加热可以消失），脱模斜度宜取2以上。3、流动模拟分析3.1最佳浇口位置上图中所

18、显示的蓝色区域为最佳浇口位置，设计中参照此分析结果，结合模具结构确定浇口位置。3.2流动分析Air traps气穴应当位于分形面或者筋骨末端，这样才容易从模腔间隙中排出，否则就要通过修改浇口位置、改变制件区域壁厚或者修改制件设计等方法改变困气的位置，以防止制件出现气泡、焦痕等相关缺陷。由上图可知本制件气穴位置分布合理。Frozen layer fraction 冷凝层因子结果对流动分析很重要，它可以决定保压时间的长短。冷凝层越厚则保压时间越短。Temperature at flow front 合理的温度分布应该是均匀的，由上图可知本制件主体部分的温度分布均匀，符合要求。Fill time 从

19、填充时间中最容易直观得看出熔体流动是否平衡，从图中可以看出最先和最迟填充得时间相差0.5秒左右，基本可以接受。且在制件长度方向基本同时充满，较为理想。Pressure 压力分析结果显示了填充过程中模腔内的压力分布。Results Summary4塑件的结构分析及设计方案4.1 塑件的结构分析 本设计的制件为剃须刀透盖，结构比较简单，形状对称，制件壁厚为12mm，表面粗糙度基本一致。对表面粗糙度要求不高。观察本制件结构,本制件需要有侧抽机构，但其形状并不特别复杂，且抽拔距适中。制件结构如图： 图 4-1制件4.2精度和表面粗糙度4.2.1塑件的尺寸精度影响塑件尺寸精度因素十分复杂，主要有模具的制

20、造精度、制模时由于工艺条件的变化引起成型收缩率的波动，同时由于磨损等因素会造成模具尺寸的不断变化，活动配合间隙的变化以及模制件脱模斜度都会影响塑料制件的精度。塑件精度的确定应该合理，在满足使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。塑件精度过高必然会增加模具的制造成本，因此是不恰当的。关于塑件的尺寸精度和公差的国家标准GB/T14486-1993中ABS公差等级的选用如下表4-1:表4-1塑件公差等级22材料代号材料名称公差等级标注公差尺寸未注公差尺寸高精度一般精度ABS丙烯烃丁二烯苯乙烯MT2MT3MT5综合考虑上述因素、塑件基本尺寸以及模具的制造成本和加工，本设计塑件的尺寸精度为一般精度MT3。

21、4.2.2塑件表面粗糙度的确定 塑件的表面粗糙度，除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、波纹等疵点外，主要有模具表面的粗糙度决定，一般塑件的表面粗糙度值比模具表面的粗糙度值低一级。4.3模具结构的总体方案拟定4.3.1模具类型的选择 塑料成型方法一般分为熔体成型和固相成型两大类。塑料的成型多是熔体成型，即把塑料加热到熔点以上，使之处于熔融态进行成型加工的一种方法。属于这种方法的主要有注射成型，压缩成型，压注成型，挤出成型等。本塑件所用的材料为ABS，属于热塑性材料，其主要的成型方法有注射成型，挤出成型，吹塑成型等。但是挤出成型适合生产管材、板材、棒材、片材、电线和电缆覆层等，吹塑成型适合生产中空

22、的薄壁件，所以这两种都不适合于本件的生产，且注射成型的生产周期短、生产效率高、模具使用寿命长、能大批量地生产形状复杂、尺寸精度高的制件。综合考虑本塑件该选用注射成型的方法。4.3.2 分型面设计选择分型面时应考虑以下原则：1、分型面应便于塑料制品的脱模；2、分型面的选择应有利于侧面分型与抽芯；3、分型面的选择应有利于防止溢料；4、分型面的选择应保证制品的质量；5、分型面的选择应有利于排气；6、分型面的选择应有利于尽量使成；7、分型面的选择应考虑注射机的技术参数。不论塑料制品的结构如何，采用何种设计方法都必须首先确定分型面，因为选取不同分型面就使得模具结构有所不同。因此，模具结构很大程度上取决于

23、分型面的选择，分型面选择的合理与否将直接影响塑料制品膜塑成型工艺，同时也影响制品质量，注射机参数，成型零件的加工工艺性等。根据塑件结构形式，本设计分型面如图4-2所示:图4-24.3.4型腔数量的确定与多型腔模相比，一模两腔具有以下优点。(1) 塑件的形状和尺寸精度始终一致。(2) 工艺参数易于控制。(3) 模具结构简单、紧凑，设计制造、维修大为简化。因此，根据以上特点以及制件的结构形状，本设计拟定采用一模两腔的结构。4.3.5模具结构形式的确定 （1）方案一浇口采用点浇口.三板式,一模一腔,靠顶杆顶出制件,而侧抽则采用机动式侧抽,冷却装置采用直流式冷却水路的形式。（2）方案二浇口采用直接浇口

24、.二板式一次分型,一模一腔，靠顶杆推出制件，而侧抽则采用液压式侧抽。（3）方案三浇口采用点浇口。 三板式两次分型, 一模两腔，靠顶杆顶出制件,另外在顶出制件前应完成对制件的侧抽芯动作。侧抽芯采用斜导柱滑块式侧抽芯机构。在开模时,滑块在斜导柱作用下移动抽芯,是一种常用结构。结构简单,安全可靠,在开模时, 滑块在斜导柱的作用下移动作抽芯动作,采用外连结直通式冷却水路的形式。4.3.6模具结构的总体方案的比较由于本制件所设计出的模具结构较为简单,制件投影面积不大，表面质量要求比较高，所以本套模具采用点浇口形式比直接浇口形式合适,因为与直接浇口相比：点浇口的残余应力小，可防止塑件破裂、翘曲，变形；型腔

25、内的实际压力小，点浇口去除比较方便，塑件上残留痕迹小。综上所述，选择点浇口形式。又由于制件体积比较小，所以模具的模腔设计采用一模两腔。 此外,在设计侧抽芯时,方案中拟定两种抽芯方式：液压式侧抽芯斜导柱滑块式侧抽芯机构。由于在设计的制件抽拔距不大而且精度要求不是很高,又考虑经济因素，液压式侧抽芯的成本太高，所以采用液压式不适合本设计；所以本设计采用斜导柱滑块式侧抽芯机构。4.3.7比较结果由各项比较的比较结果,本设计采用拟定方案中的第三套方案：采用点浇口，三板式两次分型，侧抽采用斜导柱滑块侧抽。5设备的型号及选择5.1 注射成型工艺注射成型工艺是塑料成型的一种最常用的方法。它将粒状或粉状的塑料原

26、料加入到注射机的料筒中，经过加热到流动状态，在注射机的柱塞或螺杆的推动下，以一定的流速，通过喷嘴和闭合模具的浇注系统而充满型腔，经过一定的时间的冷却定型，打开模具，从模内取出成型的塑件。5.2 注射机概述注射机按其外形分为立式、卧式、直角式。按塑料在料筒的塑化方式可分为柱塞式注射机和螺杆式注射机。5.3注射机的选用5.3.1注射机类型的选择根据塑料的品种、塑件的结构、成型方法、生产批量，选择卧式螺杆注射机。5.3.2注射机型号的确定 注塑机的型号是根据塑件的外形尺寸、质量大小及型腔的数量和排列方式来确定的。在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下，应对模具所需塑料注射量、注射压力、塑件在分

27、型面上的投影面积、成型时需用的锁模力、模具厚度、拉杆距离、安装固定尺寸及开模行程等进行计算，这些参数都与注塑机的有关性能参数密切相关，如果两者不匹配，则模具无法安装使用。因此，必须对两者之间有关参数进行校核，并通过校核来设计模具与选择注射机型号。1、按照预选型腔数来选择注射机：（1） 模具所需塑料熔体注射量 式中-一副模具所需塑料的质量或体积（g/cm3）; -初步选定的型腔的数量； -单个塑件的质量或体积（g/cm3) ; -浇注系统的质量或体积（g/cm3) ; 首先是个未知值，但是流动性好的普通精度塑件，浇注系统凝料为塑件质量或体积的15%20%。若是流动性不太好或是精密塑件，据统计每个

28、塑件所需浇注系统的质量或体积是制件的0.2倍到1倍，当塑料熔体黏度高，塑件越小，壁越薄，型腔越多又作平衡式布置时，浇注系统的质量或体积甚至还要大。设计中按： （2）塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算式中 塑件及流道凝料在分型面上的投影面积（） 单个塑件在分型面上的投影面积（） 流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积（） 模具所需的锁模力（N） 塑料熔体对型腔的平均压力(Mpa)流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积在模具设计前是未知的。根据多型腔模的统计分析，大致是每个塑件在分型面上投影面积的0.2倍0.5倍，因此可用0.35n来估算。成型时塑件熔体对型腔的平均压力，其大

29、小一般是注射压力的3065，型腔压力见表51表5-1塑件特点举例中等黏度塑件及有精度要求的塑件35ABS、POM等有精度要求的零件，如壳类等用PRO/E分析得，所以， （3）选择注射机型号根据上面计算得到的和值来选择注射机，注射机的最大注射量（额定注射量G）和额定锁模力应满足式中注射系数，无定型材料取0.85，结晶型材料取0.75。 由于ABS属于非结晶型材料，故取，即；根据以上计算结果，选择注塑机型号为XS-ZY-125。主要工艺参数如下表5-2：表5-2 XS-ZY-125注射机主要工艺参数9理论注射量/g125移模行程/mm300螺杆直径/mm42最大模具厚度/mm300注射压力/Mp1

30、19最小模具厚度/mm200锁模力/KN900喷嘴球半径/mm12拉杆内间距/mm295185喷嘴口孔径/mm45.4注射机有关参数的校核确定型腔核选择注射机之后，这种注射机是否合适，还要对该机型的其他技术参数进行校核。5.4.1按注射机的最大注射量校核型腔数量在选取注射机型号后，再根据注射机的性能参数（注射机的塑化速率、最大注射量及锁模力）、塑件精度等级（在模具中每增加一个型腔，塑件精度要下降4%）等来校核型腔的数量。以下按注射机的最大注射量来校核型腔数量：式中K注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8；G注射机允许的最大注射量（g或cm3）。符合要求。5.4.2注射压力的校核该项工作是校核

31、所选注射机的额定压力能满足塑件成型时所需要的注射力，塑件成型时所需要的压力一般由塑料流动性、塑件结构和壁厚以及浇注系统类型等因素所决定，在生产实践中其值一般为70Mpa150Mpa。设计中要求式中 k 注塑压力安全系数，一般取k1.1-1.2取k1.15, （Mpa）符合要求。5.4.3锁模力的校核锁模力是指锁模机构对模具所施加的最大加紧力。当高压的塑料熔体充满型腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。因此注射机的锁模力必须大于该模的胀型力，即 式中 型腔的平均压力，见表51； 锁模力的安全系数，一般取1.11.2。符合要求。5.4.4注射机安装模具部分相关尺寸的校核 不同型号的注射机安装部位

32、的形状和尺寸各不相同，设计模具时应对其相关尺寸加以校核，以保证模具能顺利安装。需校核的主要内容有喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大与最小厚度及安装螺钉孔等。(1)喷嘴尺寸注射机喷嘴头一般为球面，其球面半径R与相接触的模具主流道始端凹球面半径R凹R+(12)mm。(详见主流道设计)(2)定位圈尺寸模具安装在注射机上必须使模具中心线和料筒、喷嘴的中心线相重合，定位圈与注射机固定模板上的定位孔呈间隙配合（H8/e8）。定位圈的高度，对小型模具为8mm10mm，对大型模具为10mm15mm。此外，对中小型模具一般只在定模座板上设置定位圈，对大型模具可在定、动模座板上同时设置定位圈。本设计属中小型模具，只

33、在定模座板上设置定位圈。（详见定位圈与浇口套设计）(3)模具厚度模具厚度Hm也称模具闭合高度，必须满足:HminHmHmax式中 Hmin注射机允许的最小闭合高度即动定模之间的最小开合距离（mm）； Hm模具闭合高度（mm）；Hmax注射机允许的最大闭合高度（mm）。即 200Hm300参见以下的设计结果,定模底板的厚度：25mm定模的厚度：45mm动模的厚度：50mm支撑板的高度：40mm垫块的高度：63mm动模底板的厚度：25mm经计算符合要求。 （4）模具长、宽尺寸与注射机拉杆距离的关系模具安装有两种方式，即从注射机上方直接吊入机内进行安装，或者先吊到侧面再由侧面推入机内进行安装，为安装

34、方便，应使模具尺寸与注射机拉杆间距离（拉杆中心距拉杆直径）小于10mm。（5）模具与注射机的安装关系模具的安装固定形式有压板式和螺钉式两种。压杆式安装灵活而被广泛采用，而螺钉式需模座上的孔和模板上的孔完全吻合，安装比较麻烦，但对于大型模具的安装，这种安装安全可靠。本设计中采用前种安装方式足以。（6）开模行程校核开模行程是指从模具中取出制件所需的最小开合距离，用H表示，它必须小于注射机移动模板的最大行程S。即 ：SmaxH1+H2+(510)式中 Smax注射机的最大开模行程(mm)； H1塑件脱模所需顶出距离(mm)； H2塑件高度(mm)。 H1+H2+(510)=58+21+(510)=8

35、489mm经查手册Smax300mm所以符合要求由上述可知注塑机符合要求。6、浇注系统的设计浇注系统是指塑料熔体自注射机的喷嘴射出后到达入模具的型腔以前在模具内所流径的一段路程的总称,浇注系统分为普通流道的浇注系统和热流道浇注系统两大类。浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要的环节，它对获得优良的性能和理想外观的塑料之间以及最佳的成型效率有直接影响，是模具设计工作者十分重视的技术问题。 普通浇注系统主要是由主流道、分流道、浇口、冷料穴和排气槽或溢流槽等部分组成12.6.1 浇注系统的作用（1）将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳的充满型腔各处，同时是型腔里的气体能及时顺利的排出。 （2）在塑

36、料熔体填充及凝固的过程中，将注射压力有效的传递到型腔的各个部位，以获得形状完整、内在质量上优良的塑料制件。6.2确定浇注系统的设计原则 在设计浇注系统时，首先选择浇口的位置，浇口位置选择恰当与否，将直接关系到塑件的成型质量及注射过程是否能顺利进行。浇道及浇口位置的选择应遵循以下原则：（1）设计浇注系统时，流道应尽量减少弯折，表面粗糙度为。（2）应考虑到模具是一模一腔还是一模多腔，浇注系统应按型腔布局设计，尽量与模具中心线对称。（3）单型腔塑件投影面积较大时，在设计浇注系统时，应避免在模具的单面开设浇口，不然会造成注射时模具受力不均。（4）设计浇注系统时，应考虑去除浇口方便，修正浇口时在塑件上不

37、留痕迹。（5）一模多腔时，应防止将大小悬殊的塑件放在同一副模具中。（6）在设计浇口时，避免塑料熔体直接冲击小直径型芯及嵌件，以免发生弯曲、折断或移位。（7）在满足成型排气良好的前提下，要选取最短的流程。这样可缩短冷却时间。（8）能顺利地引导塑料熔体填充各个部位，并在填充过程中不致产生塑料熔体涡流、紊流现象，使型腔内地气体顺利排出模外。（9）在成批生产塑件时，在保证产品质量的前提下，要缩短冷却时间及成型周期。（10）若是主流道型浇口，因主流道处有收缩现象，若塑件在这个部位要求精度较高时，主流道应留有加工余量或修正余量。（11）浇口的位置应保证塑料熔体顺利流入型腔，即对着型腔中宽敞、厚壁部位。（1

38、2）尽量避免使塑件产生熔接痕，或使其熔接痕产生在塑件不重要的部位。6.3流道的设计6.3.1 塑件大小及形状 根据塑件大小,形状壁厚,技术要求等因素,结合选择分型面同时考虑设置浇注系统的形式,进料口数量及位置,保证正常成形,还应注意防止流料直接冲击嵌件及型态或型态受力不均以及应充分估计可能产生的质量弊病和部位等问题.从而采取相应的措施或留有修整得当的余地。6.3.2 模具成型体的型腔数 设计浇注系统还应考虑到模具型腔的布置，考虑到生产效率和生产成本，模具型腔选择一模一腔好还是一模多腔,本设计的是一模两腔， 浇注系统需按型腔布置根据一模两腔的布局设计。6.3.3制件的外观 设计浇注系统时应考虑到

39、去除毛刺,修整进料口方便.同时不影响塑件的外观美观. 以获得形状完整，内外在质量上优良的塑料制件。6.3.4成型效率 在大量生产时设置浇注系统还应考虑到在保证成形质量前提下尽量缩短流程,减少断面积以缩短填充及冷却时间,缩短成型周期,同时减少浇注系统损耗的塑料.在浇注间隔时间,喷嘴端部的冷料必须去除,防止注入型腔影响塑件质量,故设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。6.4主流道的设计要点（1）为了便于浇注凝料从主流道中取出，主流道采用的圆锥孔。对流动性较差的塑料也可取得稍大一些，但过大则容易引起注射速度缓慢，并容易形成涡流。本设计中取。（2） 浇口套与塑件注射区直接接触时，其出料端端面直径D应尽量

40、选得小些。如果D过大，即浇口套与型腔的接触面积增大，模腔内部压力对浇口套的反坐力也将按比例增大，到一定程度时浇口套则容易从模体中弹出。（3）浇口套的材料应选用优质钢T8A，并应进行淬硬处理，为了防止注射机喷嘴不被碰撞而损坏，浇口套的硬度应低于注射机喷嘴的硬度，锥孔内壁粗糙度Ra为0.63m。以增加内壁的耐磨性，并减小注射中的阻力。圆锥孔大端处应有12的过渡圆角，以减小料流在转向时的流动阻力。（4）浇口套与注射机喷嘴头的接触球面必须吻合。由于注射机喷嘴头是球面，半径SR是固定的，所以为使熔融塑料从喷嘴完全进人主流道而不溢出，应使浇口套端面的凹球面与注射机喷嘴的端凸球面接触良好，一般地其半径SrS

41、R +（0.51）mm，而圆锥孔的小端直径d则应大于喷嘴的内孔直径d1，即dd1 +（0.51）mm，端面凹球面深度L2取35 mm。球面与主流道孔应以清角连接，不应有倒拔痕迹，以保证主流道凝料顺利脱模。（5） 定位环是模体与注射机的定位装置，它保证浇口套与注射机的喷嘴对中定位。定位环的外径D1应与注射机的定位孔间隙配合。其配合间隙为0.050.15mm，定位环厚度510mm，即小于注射机定位孔的深度。（6）浇口套端面应与定模相配合部分的平面高度一致。（7） 在可能情况下浇口套长度L应尽量的短，L越大其压力损失越大，使物料降温过大，影响注射成型。主流道尽量不采用分级对接形式。6.5主流道的设计

42、主流道是熔融塑料由注射机喷嘴喷出时最先经过的部位，它与注射机喷嘴在同一轴心线上。由于主流道与熔融塑料和注射机喷嘴反复接触、碰撞，一般浇口不直接开设在定模上，为了制造方便，都制成可拆卸的浇口套，用螺钉或迫合形式固定在定模板上。主流道的基本结构和安装形式如图51所示。 1、主流道形状尺寸的确定流道的形状一般为圆锥形,某小端直径应大于注塑机出口直径的0.51左右其锥角一般要24,主流道大径和小径尺寸经查阅实用模具设计与制造手册，查得主浇道尺寸： 表6-1主流道部分尺寸22 （mm）符号名称尺寸d主流道小端直径注射机喷嘴直径（0.51）SR主流道球面半径喷嘴球面半径（12）h球面配合高度35a主流道锥

43、角24L主流道长度尽量60D主流道大端直径d2Ltg/2计算主流道尺寸： d=31=4mm Sr=15+2=17mm h=4mm a=3 L=29mm D=d+2Ltg/27mm 图62主流道的结构2、主流道衬套的形式 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式（俗称浇口套），以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。浇口套都是标准件，只需去买就行了。常用浇口套分为有托浇口套和无托浇口套两种，本设计中选用的是前者。有托浇口套用于配装定位圈。浇口套的基本尺寸有20mm，25mm，30mm 等几种。本设计中选用20mm3、

44、主流道剪切速率的校核 主流道的剪切速率以为宜。根据经验公式式中 剪切速率（）；塑件体积流量（）； 主流道平均半径（cm）校核结果符合。6.6 浇口设计 浇口是主流道、分流道与型腔之间的连接部分，即浇注系统的终端。浇口的位置及其形状、尺寸的设计正确与否将直接决定着塑件质量、注射效果和注射效率。一般说来，注射塑件出现的缺陷，如缺料、缩孔、熔接痕、翘曲变形等也往往是由于浇口的设计不当造成的。1、浇口的基本作用如下： （1）使熔融塑料以最快的速度进人并充满型腔，并在保压过程中进行补料以弥补由于塑件收缩而留出的空间。（2）塑件注射成后，由于浇口的截面积很小，所以它的冷却速度大于塑件的冷却速度，并能迅速地

45、冷却封闭，防止热料回流。（3）成型并被顶出的塑件，较容易与浇注系统分离2、影响浇口设计的因素： 浇口设计包括浇口截面形状及浇口截面尺寸的确定，浇口位置的选择。 影响浇口截面形状及其尺寸的因素，就塑件而言，包括塑件的形状、大小、壁厚、尺寸精度、外观质量及力学性能等。塑件所用塑料特性对浇口设计的影响因素是塑料成型温度、流动性、收缩率及有无填充物等。此外，在进行浇口设计时，还应考虑浇口的加工、脱模及清除浇口的难易程度。3、浇口形式选用 浇口断面形状有圆形、矩形和又宽又薄的狭缝形。圆形截面浇口常见的有针点浇口、潜伏式浇口、主流形道浇口。根据前面模具方案的确定，本设计采用的是点浇口。 4、浇口截面尺寸的

46、大小 一般来说，浇口的截面尺寸宜小些，先确定小一些，然后在试模时，根据充模情况再进行修正。特别是一模多腔时，通过修正可使整个型腔同时均匀充填。 小浇口可以增加塑料熔体流速，并且塑料熔体经过小浇口时产生大量的摩擦热而使塑料熔体温度升高，其表观黏度下降，有利于充填。另外，由于小浇口的固化较快，不会产生过量补缩而降低塑件的内应力，同时可以缩短注射成型周期，便于浇口得去除。 但有的塑件浇口不宜过小，如一些厚壁塑件，在注射过程中必须进行两次以上的补压，才能满足塑件的要求，浇口过小会造成浇口处过早固化，使补料困难而造成塑件缺陷。 由经验公式得式中 d点浇口直径（mm）； n材料系数取0.6； K塑件壁厚函

47、数，t为塑件壁厚； A塑件表面积（）。浇口先取1，在试模时根据填充情况再进行调整。5、浇口剪切速率的校核 由点浇口的经验公式得式中 剪切速率（）； q塑件体积（）； R点浇口半径（cm），剪切速率校核符合。6、浇口位置的选择 模具设计时，浇口位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，在开设位置对塑件成型性能及质量影响最大，因此合理选择浇口位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择。 根据moldflow中最佳浇口位置分析，可以选择浇口位置在最佳区域内。6.7 排气系统的设计当塑料熔体

48、充填型腔时，必需顺序地排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热而产生的气体。如果气体不能被顺利地排出，塑件会由于充填不足而出现气泡、接缝或表面轮廓不清等缺点；甚至因气体受压而产生高温，使塑料焦化。由于塑件属于中小型制件，且模具为单型腔模具，所以本设计采用利用配合间隙排气的方法，即利用分型面之间、推出机构与模板之间及活动型芯与模板之间的配合间隙进行排气。间隙值为0.03mm0.05mm。7 成型零部件的结构设计与计算 模具中确定塑件几何形状和尺寸精度的零件称为成型零件。成型零件包括凹模、型芯、镶件、成型杆和成型环等。成型过程中成型零件受到塑料熔体的高压作用，流料的冲刷，脱模时与塑件间发生摩擦。因此，

49、成型零件要求有正确的几何形状、较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外还要求成型零件具有合理的结构和良好的加工工艺性，具有足够的强度、刚度和表面硬度。7.1成型零件的结构设计7.1.1凹模 凹模是成型产品外形的主要部件，其结构特点随产品的结构和模具的加工方法而变。凹模按其结构不同可分为整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式、大面积镶嵌组合式和四壁拼和式五种。本设计选用整体式凹模。凹模直接在模板上做出，成型的塑件尺寸精度高，没有拼接痕，外形美观。7.1.2凸模和型芯凸模和型芯是成型塑件的内表面。凸模一般是指成型零件中较大的、主要内形的零件，因此又称主型芯；型芯一般是指成型塑件中的较小孔或凹槽的零件，又称小

50、型芯。(1) 主型芯的结构主型芯按结构可分为整体式和组合式两种，整体式主要用于小型模具上的简单型芯。一般模具的型芯都采用单独加工，然后镶入模板中。采用一定结构或方式对型芯进行周向或轴向定位。为了方便加工，形状复杂的型芯大多采用镶拼式组合结构。本设计采用组合式型芯。（2） 小型芯的结构小型芯成型塑件上的小孔或槽。小型芯单独制造，然后镶入模板中。对于异型芯，为了方便加工，常将型芯设计成两段，用凸肩和模板连接。图7-1小型芯的结构7.2 成型零件的工作尺寸计算成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接用来构成塑件的尺寸，主要有凹模、型芯的径向尺寸（包括矩形和异形零件的长和宽）、型腔的深度尺寸和型芯的高度尺

51、寸、型芯和型芯之间的中心距尺寸等。任何塑件都有一定的集合形状和尺寸精度的要求，如有配合要求的尺寸，则精度要求较高。在模具设计时，应根据塑件的尺寸精度等级确定模具成型零件的工作尺寸及精度等级。影响塑件尺寸精度的因素相当复杂，这些因素应作为确定成型零件工作尺寸的依据。影响塑件工作尺寸精度的主要因素有如下几个方面。（1） 塑件收缩率所引起的尺寸误差，材料采用最大收缩率0.8%，最小收缩率0.3%，平均收缩率0.55%的ABS。（2） 模具成型零件的制造误差。（3） 模具成型零件的磨损。（4） 模具安装配合的误差。一般情况下，前三点是影响塑件尺寸精度的主要因素。常用按平均收缩率、平均磨损量和模具的平均

52、制造公差为基准计算模具成型零件尺寸。7.2.1凹模和型芯的尺寸计算 凹模的结构采用整体嵌入式，这样有利于节省贵重金属材料。型芯采用组合式结构，有利于加工和排气。 型芯采用镶拼式结构，有利于加工和排气。（如图所示）本设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算，已给出这ABS的成型收缩率为0.005，模具的制造公差取z=/3。型腔型芯工作尺寸的计算类别塑件尺寸计算公式模具尺寸型腔计算型腔板58.250-1.0Hm=(Hs+Hs.Scp%-2/3)0+z58.2400.3326.250.6426.2600.2130.660.44Lm=(Ls+Ls.Scp%

53、-3/4)0+z30.6000.15推 杆3.50.09Lm=(Ls+Ls.Scp%-3/4)0+z3.4900.06型芯计算主型芯31.2500.96Lm=(Ls+Ls.Scp%+3/4)0-z31.260-0.3281.260.2481.250-0.16310.48Hm=(Hs+Hs.Scp%+2/3)0-z310-0.32分型芯20.660.07Lm=(Ls+Ls.Scp%+3/4)0-z20.650-0.05160.32Hm=(Hs+Hs.Scp%+2/3)0-z160-0.117.2.2,型腔侧壁厚度和底板厚度的计算1）型腔侧壁厚度的计算根据圆形整体式型腔的侧壁厚度计算公式：mm 式

54、中：S侧壁厚度(mm)P型腔压力(Mpa) 90l侧壁某边的长度(mm) 42E模具材料的弹性模量(公斤/厘米) 2.1106 A侧壁的全高（mm） a承受塑料压力部分的侧壁高度（mm）刚度条件，即允许变形量(mm) 0.01将以上各数代入式得： =55 2）底板厚度的计算公式如下：hs0.56(Ph4/E)1/3将各参数代入式中得：hs20mm型腔的厚度h腔=hc+h=20+22=42mmS可取58mm , h腔取42mm根据计算，型腔侧壁厚度应大于55mm，而型腔的直径为3525mm。根据浇注系统的条件及制件的大小，初选标准模架，依据塑料注射模中小型模架及技术条件(GB/T12556-90

55、)，根据模板的参数确定导柱、导套、垫块等的有关尺寸。7.3合模导向定位结构导向机构的功能是保证动、定模能够对准，使动模和定模上的成型表面在模具闭合后形成形状和尺寸准确的情体。从而保证塑件的形状、壁厚和尺寸。导向机构除了其导向和定位作用外，还可以增加承受侧压力的能力，保证模具运动平稳。导柱与导柱孔之间采用间隙配合H7/f7，而导柱与安装固定孔之间采用的是过渡配合H7/k6，导套与安装固定孔之间也是过渡配合H7/k6（固定方式如图7-3）。该导柱采用T8A材料，淬火后硬度为HRC5055。导柱的工作表面的粗糙度一般不大于Ra0.631.25m。图7-37.3.1导柱的布置本注塑模具的导柱取4个，布

56、置如图7-4。为防止在模具装配时反装，其中一导柱需偏移一段距离。7.3.2导套设计本导套采用台肩式导套，其结构如图7-5。使用导套的目的是为了在导柱孔磨损后便于更换。结合模具的具体结构和查阅国家标准GB4169.3-84得：d25mm, d1=35mm,d2=35mm, D=32mm，S=10mm,L与L1按需选取。其中导套的外径与安装孔之间采用过渡配合H7/k6。导柱孔的硬度应比导柱低一些。导套结构如图7-5：图7-58、凹模型腔的强度效核由于注射压力的作用，凹模型腔有向外胀出的变形产生，当变形量大于塑件在壁厚反向的成形收缩量时，会造成脱模困难。严重时还会不能开模。另外也由于成形过程中各种工

57、艺因素的影响，型腔内的实际受力情况有时非常复杂，不可能以一种简单的模式完全代表；因此，在强度计算上采取比较宽容的做法，原则是：宁可有余而不可不足。换而言之，即是安全系数较大。在注塑模的标准件中，凹模的外形为矩形，所以当凹模为圆形时，一般也取用矩形模板。因此，凹模强度的计算也以矩形为主。而本设计的模具模板的长度和宽度在500 mm以下，所以属于中小型模具。而对于中小型模具，当模板的有效使用面积不大于其长度和宽度的60%，深度不超过其长度的10%时，可以不必对其强度进行效核16。本设计的凹模的长度和高度的尺寸如下：长度：315mm宽度：250mm所以，本设计的凹模属于中小型模板而本设计的模板的有效使用面积不大于其长度和宽度的60%，深度不超过其长度的10%。因此，本设计将不对凹模的强度进行效核9、模架的确定9.1标准模架的选用以上的设计内容确定之后，模具的基本结构形式已经确定，根据所定内容确定选用标准模架A4。这种形式的模架适用于薄壁壳体类塑件的成型以及脱模力大，塑件表面不允许留有推出痕迹的注射成型模。9.2模架的尺寸确定模具的大小主要取决于塑件的大小和结构，对于模具而言，在保证足够强度和刚度的条件下，结构越紧凑越好。本设计根据塑件在分型面上投影面积或周边尺寸（型腔不带嵌件），以塑件布置在推杆推出范围之内及复位杆与型腔保持一定距离为原则来确定模架大小。塑件投影宽度 塑件投影长度