2016 3D盒盖注塑模设计

2016 3D盒盖注塑模设计,盒盖,注塑,设计 共 28 页 第 1 页盒盖注塑模设计1 绪论1.本课题的意义、目的及应达到的要求本设计主要意义是在我们学习完模具设计与制造的所有专业课之后，总结条理以前我们所学的知识，使之成为一个系统的理论体系，以便于我们在以后的工作中使用。同时也让我们对模具的设计与制造有了初步的了解，掌握了查阅资料和使用工具书以及手册的能力。 【1】 本设计的目的是在学生毕业前夕，将通过毕业实习和毕业设计的实践性环节，对医学知识进行全面的总结和应用，提高综合能力的培训以及扩大模具领域的新知识。具体的要求是：1系统总结，巩固过去所学的基础课和专业课知识。2运用所学的知识解决模具技术领域内的实际工程问题，以此进行综合知识的训练。3通过某项具体工程设计和实验研究，达到多种综合能力的培养，掌握设计和科研的基本过程和基本方法。4提高和运用与工程技术有关的人文科学，价值工程和技术经济的综合知识。2 本课题的国内外现状 2.1 我国塑料模具工业的发展现状 我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产 48 英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5Kg 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。注塑模型腔制造精度可达 0.02mm0.05mm，表面粗糙度 Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达 1030 万次，淬火钢模达501000 万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距，（1）成型工艺方面：多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成共 28 页 第 2 页熟，电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD 气辅软件，取得较好的效果。但总体上热流道的采用率达不 到 10%，与国外的 50%80%相比，差距较大。 （2）在制造技术方面：CAD/CAM/CAE 技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的 CAD/CAM 系统，美国 EDS 的UG、美国 Parametric Technology 公司的 Pro/Engineer、美国 CV 公司的CADS5、以及一些塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技术对成型过程，如对充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具 CAD/CAM 技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM 系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的 CAXA 系统、华中理工大学开发的注塑模 HSC5.0 系统及 CAE 软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM 技术创造了良好条件。 （3）模具材料方面：近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重 大影响，但总体使用量仍较少。塑料模具标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度的商品化程度一般在 30%以下，和国外先进工业国家已达到70%80%相比，仍有差距。 2.2 我国塑料模具工业的发展趋势2.2.1 我国塑料模具工业今后的主要发展趋势据有关方面预测，模具市场的总体趋势是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展，使各种异型材挤出模具、PVC 塑料管材接头模具成为模具市场新共 28 页 第 3 页的经济增长点，高速公路的迅速发展，对汽车轮胎也提出了更高要求，因此子午线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展也将高于总平均水平；以塑代木，以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大；家用电器行业在“十五”期间将有较大发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大；而电子及通讯产品方面，除了彩电等音像产品外，笔记本电脑和网络机顶盒将有较大发展，这些都是塑料模具市场的增长点。 2.2.2 我国塑料模具工业和今后的主要发展方向 （1）提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。（2）.在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE 技术。CAD/CAM 技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具 CAD/CAM 技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造良好的条件；基于网络的 CAD/CAM/CAE 一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM 系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM 软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的 3D 设计与成型过程的 3D 分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。（3）推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要。（4）.开发新的成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。共 28 页 第 4 页（5）提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件的规格品种。 （6）.应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。 （7）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模 CAD/CAM 的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。3 国外塑料模具的发展现状（1）模具生产效率高，工期短，人均产值高。各企业共同之处是厂房设备密集，显得十分拥挤，即使在这样的条件下，车间管理还是有条不紊，生产效率高。一般模具企业，人均年产值为 514 万美元。 （2）专业分工细，技术精益求精，客户相对稳定。模具企业专业分工较细，生产协作紧密。每家企业只生产某一类模具，各家都有自己的拳头产品，这利于在技术上精益求精，以利在激烈的竞争中生存发展。模具厂所需的模具标准件都是外购的，有些零件加工业是由其他厂协作。 （3）模具企业带件生产比较普遍，有利于企业发展。模具作为单件或极小批量产品，技术密集和精密加工设备密集，与模具成型制品的大批量生产相比，投入大，产出低，因而制约了模具企业大发展。他们注重模具与制品一体化，模具与制品相辅相成，互相促进，有利于模具企业的发展。（4）紧跟主产品需求开发模具，重视开拓海外市场。模具工业发展较快，紧跟主产品需求开发制造模具是一个重要因素。近几年 3C 电子产品和汽车工业的迅速发展，带动了模具工业的发展。目前模具产值的 76%源自 3C 产品和汽车、摩托车提供的产品。模具行业以很强的市场敏感性，以最短的生产周期满足了这些行业的需求。大陆的许多 3C 产品和汽车模具就来自美国，日本和西欧，以及台湾。共 28 页 第 5 页（5）CAD/CAE/CAM 和高速切削加工技术应用广泛。他们的模具生产效率较高，市场快速反应能力强，CAD/CAE/CAM 技术和高速切削技术的普及应用，无疑是一个重要因素。4本设计所要解决的问题在我们设计的盒盖塑料模具的设计与制造过程中， 根据所学的知识和我们在毕业实习中所积累的经验，所采用方案如下。该塑件是带双面侧凹的盒盖塑料模具，中等批量生产，塑件的材料采用常用的原料 ABS，属于常用的工程材料。盒盖设计难点在于侧向分型机构,塑件的内凸台可以在模塑时可直接成型，生产盒盖塑料件的侧凹采用侧向抽芯成型。为保证侧凹外观美好，侧向抽芯机构与推出机构严格不能出现干涉现象。 （主要是我们的产品的壁厚小于 3mm，为了防止在塑料制件在脱模制件的螺纹处出现质量缺陷） 。共 28 页 第 6 页1 工艺性分析1.1：塑料的原材料分析 【1】ABS 塑料主要技术指标：密度 1.02-1.16g/cm2,质量体积 0.86-0.98cm2/g,熔点 130-160，计算收缩率 0.4-0.7%，屈服强度 50Mpa，抗拉强度 38Mpa.（1）吸湿性强。ABS 具有吸湿性或黏附水分倾向，在成型过程中比较容易发生水降解，成型后塑件上易出现气泡，银丝与斑纹等缺陷。成型前须充分干燥要求其含水量小于 1，对于表面光泽要求较高的制品，需长时间干燥。（2）流动性较中等（溢边值为 0.04mm 左右）易于充模，粘度对剪切速率较敏感，同时还与注射温度和注射压力有关，其中注射压力影响较为显著，因此提高流动性要从提高注射压力入手。（3）成型难度大，须采用较高的料温和模温。对于耐热抗冲击性和中抗冲击性制件，应在允许的范围内料温取较大值。（4）料温对物性影响较大，料温过高易分解（分解温度为 250 左右）对精度较高塑件，模温宜取 50-60，要求光泽及耐热型料，宜取 60-80。（5）注射压力应比聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注塑机时，料温为 180-230，注射压力为 100-140MPa；用螺杆式注塑机时，料温为 160220，注射压力可取 70100MPa。（6）模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口的位置、形式，应合理并能防止熔接痕的产生，推出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色”痕迹（但在热水中加热可消失） ，脱模斜度宜取 2 以上。同时要考虑模具制造的经济性和加工的合理性。1.2：塑件的结构和尺寸精度等级及表面质量分析（1）结构分析：从零件图上分析，该零件总体形状为长方形，在宽度方向上有一个高度为 6mm,边长为 15mm 倒圆角的三角形，和一个直径为 11，高度为2 的凸台，另一边有许多支撑筋。形状结构对制件脱模要求较高，尺寸较大，产品质量及表面精度要求都较高，因此，模具结构设计时较为复杂，顶杆较多。共 28 页 第 7 页（2）尺寸精度分析：该制品重要尺寸，如：8，侧凹深度 1mm 等尺寸精度等级为 MT3 级（GB/T 144861993）次重要尺寸 34,12, , 等尺605寸精度等级为 MT5 级（GB/T 144861993） ，塑件精度中等，对应的模具相关零件的尺寸容易保证。（3）制品的表面质量:塑料制件的精度等级较低，所要获得的制件对制品的表面质量要求较高，外表面光亮，色泽一致，不允许有划伤，毛刺，收缩痕迹等，对模具制造工艺和注塑工艺有一定的要求。（4）从塑料的壁厚上来看，壁厚为 2，比较均匀，容易成型（5）制件的尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动和模具制造误差，此处塑料件未注公差，由于该制件的原材料为 ABS，而 ABS 的制件公差等级较低为 MT5 级，该塑件的精度等级较低。受模具活动部分的影响，取公差值和附加值之和，MT2 级取 0.05，MT3-5 级取 0.1。 【2】1.3：计算塑料制件的体积和质量计算塑件的体积和质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数量。计算塑料制件的体积：V= 205.021)(21rRh 5.0.21)3.(4. 22（在这里为大致计算，其在选取注塑机时适当放缩。 ）查模具设计与制造简明手册知 ABS 耐热型塑料密度为=1.021.16g/cm3 ,在这里取 =1.10 g/cm3 。 【3】由密度可得出单个制件的质量：Q=V=1.1020+10=30g采用一模两件的模具结构，考虑其外行尺寸，注塑时所需压力和工厂现有设备情况等，初步选用注塑机为 XS-ZY-125 型。1.4：ABS 塑料注射成型的工艺参数。 （注塑工艺卡）查实用注塑模设计手册和参考工厂实际应用情况，ABS 塑料的成型工艺参数可作如下选择：（试模时，可根据实际情况作适当调整）共 28 页 第 8 页注射温度：包括料筒温度和喷嘴温度料筒温度：后段温度 t1 选用 180中段温度 t2 选用 200前段温度 t3 选用 230喷嘴温度：选用 230模具温度：50-80螺杆转速：30r/min注塑压力：选用 60-100Mpa注塑时间：选用 20-90s保压压力：选用 100Mpa高压时间：选用 0-5s冷却时间：选用 30 s总 周 期: 50-200 s后处理方法：红外线灯，烘箱温 度：70时 间：2-4h备 注：通用级5：塑料成型设备的选取 【2】根据计算及原材料的注射成型参数初选注塑机为 XS-ZY-125 查实用注塑模设计手册知：螺杆直径： 125mm注射容量： 125 克注射压力： 121Mpa锁 模 力： 630kN共 28 页 第 9 页装模高度： 150-300mm开模行程: 500mm喷 嘴 球 半 径： 15mm孔 半 径： 4mm定位圈直径： 150mm中心顶出 孔 径： 20mm共 28 页 第 10 页2 注塑模具结构的设计2.1 模腔数量的确定塑件的生产属大批量生产，宜采用多型腔注塑模具，其型腔个数与注塑机的塑化能力，最大注射量以及合模力等参数有关，此外还受制件精度和生产的经济性等因素影响，有上述参数和因素可按下列方法确定模腔数量；2.1.1 按注射机的额定锁模力确定型腔数量 N1N1= PCFA1B其中： F 注塑机的锁模力 NPC 型腔内的平均压力 mpaA 每个制件在分型面上的面积（ ）2mB 流道和浇道在分型面上的投影面积（ ）B 在模具设计前为未知量，根据多型腔模具的流动分析 B 为（0.20.5） ，常取 B=0.35，熔体内的平均压力取决于注射压力，一般为 2540mpa 实际所需锁模力应小于选定注塑机的名义锁模力，为保险起见常用 0.8F 则N1 =45000.6/2662030=2（个）2.1.2 注射机注塑量确定型腔数目 N2N2=（GC）/V其中： G 注射机的公称注塑量（ ）3cmV 单个制件体积 （ ）C 流道和浇口的总体积（ ）3c生产中每次实际注塑量应为公称注塑量的 0.750.45 倍，取 0.6 倍计算，同时流道和浇道的体积为未知量，据统计每个制品所需浇注系统是体积的0.21 倍，现取 C=0.6 则N2= = =10000.375VG6.0375.共 28 页 第 11 页=375（个）从以上讨论可以看到模具的型腔个数必须取 N1，N2 中的较小值，在这里可以选取的个数是 1,2,3 个，考虑的制件的取出和模具的开模等情况，以及模具的主流道长度最好小于 60mm，以防止因为注塑压力的降低而带来的制件充型不足等缺陷。我们所设计的盒盖注塑模具采用一模一腔的方案，即N=1 【5】2.2 分型面的选择以及型腔的排列方式的确定 【6】分型面的选择；模具设计的过程中分型面的选择很关键，它决定了模具的结构，应根据分型面选择的原则来确定模具的分型面:（1）塑件脱出方便：尽量使塑件滞留在动模一侧，模具的脱模机构在动模一侧，一般将主型芯装在动模一侧，使塑件的包紧在主型芯上，型腔可以设在定模一侧。 【6】（2）模具结构简单，使模具容易切削加工，从简化模具加工来考虑，对要求抽芯的塑件，应尽量避免在定模部分抽芯。（3）型腔顺利排气：型腔气体的排除，除了利用顶出元件的配合间隙外，主要靠分型面。（4）确保塑件质量：其它必须无损塑件外观，设备利用合理以及塑件成型要来选择分型面。该塑件为盒盖，表面质量要求表面光亮，色泽一致，不允许有划伤，毛刺，收缩痕等。为保证塑件外表面质量，使塑件外表面全部置于凹模型腔。由于塑件壁厚较小（壁厚最小处小于 2mm） ，为防止卸塑件时塑件被损坏，采用开模方向分型。故分型面选择如下图所示：图一 分型面选择共 28 页 第 12 页采用开模方向分型，既可以降低模具的复杂程度，减少模具加工难度，又便于成型后顶出塑件。2.3 浇注系统的设计2.3.1 主流道设计；根据 SZ-250/1250 型注塑机喷嘴的有关尺寸 【6】喷嘴前端孔径： d0=7.5mm喷嘴前端球面半径： R0=18mm根据模具主流道与喷嘴的关系：R=R0+（12）mmD=d0+(0.51)mm取主流道的球面半径 R=21mm取主流道的小端直径 d=4mm为了方便将凝料从主流道中拔出，将主流道设计为圆锥形式其斜度取13 度经换算得主流道大端直径 D=16mm，为了使料能顺利的进入分流道，可在主流道的出料端设计半径 r=5mm 的圆弧过渡。2.3.2 主流道衬套的选取。 【6】为了提高模具的寿命在模具与注塑机频繁接触的地方设计为可更换的主流道衬套形式，在这里我们设计的模具较小，可以将主流道衬套与定位环设计为一个整体。选取材料为 T10A，热处理以后的硬度为 5358HRC，主流道衬套和定模的配合形式为 H7/m6 的过渡配合。衬套的长度应与定模配合部分厚度一致主流到出口处的端面部的突出在分型面上，否则不仅会造成溢料还会压坏模具。2.3.3 分流道设计分流道的形式和尺寸应根据塑件的体积，壁厚和形状的复杂程度来确定分流道的长度的。由于塑件的形状比较简单，ABS 的流动性好，冲型能力比较好，因此可采取半圆形分流道，便于加工。根据主流道大端直径D=16mm，则半圆形可选用半径为 R=6mm 的截面。2.3.4 浇口设计根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为理想，不影响共 28 页 第 13 页塑件外观，设计时考虑选择从塑件壁厚为 3mm 处进料，料由厚处往薄处流，而且采用镶拼结构，有利于填充，排气，侧浇口的规格为(b*l*h)3mm*1mm*2mm,试模时修正。2.3.5 排气结构的设计在注塑模具的设计过程中，必须考虑排气结构的设计，否则，熔融的塑料流体进入模具型腔内，气体如不能及时排出会使制件的内部有气泡，甚至会产生很高的温度使塑料烧焦，从而出现废品。排气方式有两种：开排气槽排气，利用和模间隙排气。由于堵盖注塑模具是有镶拼式凹模，且分型面较大，可直接利用分型面和镶拼间隙进行排气，而不需在模具上开设排气槽。 （ABS 塑料的最小不溢料间隙为 0.04mm，间隙较小，再加上 ABS 的流动性较好，也不宜开排气槽。 ）2.4 推出机构设计塑件为盒盖类零件另加有双面侧凹，为能让塑件平稳推出制件，采用推件板推出 图 2.4.1如图 2-4-1 所示模具开模后,塑件包紧动模型心的力并不大,适当考虑脱模斜度,采用顶板并不会将塑件顶变形,且模具结构简单. 2.4 模具侧向分型机构共 28 页 第 14 页材料：T10A 热处理：HRC53-58注： 1滑动部分可按需要设计油槽图三：斜导柱注射模中和模导向机构主要用来确保动模和定模两部分以及其他零件的准确闭合，实现脱模机构的同时进行，避免各零件发生碰撞和干涉，对中小型模具导向机构多采用导柱导套结构，而需要侧向抽芯的机构常采用斜导柱（需要抽拔距较小的模具采用）或弯销（需要抽拔距较大的模具采用） 。堵盖注塑模的抽拔距较小，可采用斜导柱就能满足侧向分型的需要，斜导柱如上图所示。2.5 抽芯距的确定本塑件的侧向抽芯部分垂直于脱模方向，阻碍成型后塑件从模具中取出，因此成型侧凹的型芯可做成镶嵌件，本模具采用斜导柱抽芯机构。（1） 确定抽芯距抽芯距一般大于侧凹深度本副模具设计中必须高于制件最小高度的一半H1= = =8mm2B16另加 35mm 的抽芯安全系数，可取抽芯距为 12mm（2）确定斜销的倾角斜导柱的倾角 a 是斜销机构的主要技术参数，它与抽拔距和抽芯距有直接关系，一般取 1525本副模具取 a=20共 28 页 第 15 页（3）确定斜销的尺寸斜导柱的直径取决于抽拔力以及倾角可按设计资料有关公式进行计算，本例可采用经验估值，取斜导柱的直径 d=35mm 【3】（4）斜导柱的长度可根据抽拔距，固定端模板的厚度，斜销直径及斜角大小确定：L=L1+L2+L3+L4+L5= tana+ + + +（1015）2Dahcostn2aHsi=200取： L=220mm（5）滑块和导滑槽设计由于侧凹的尺寸较小型芯滑块可采用整体式加工增加强度，导滑槽的导滑长度和定位装置的设计可采用经验法，侧向抽芯的抽拔距较小，也无须滑块的定位装置。3 模具工作零件的设计3.1 凹模的设计本副模具采用整体式凹模结构，制件分两列串放于模具型腔里。采用镶拼式凹模型腔，可以减少凹模加工难度，同时也利于塑件排气。如图所示：共 28 页 第 16 页图 3.1.1 凹模板 A加工可以直接用铣刀铣出，也可以用成型电极。为了节约成本。在这里我选用铣刀铣。3.2 注塑模具的工作尺寸（包括型腔和型芯的尺寸）本例中成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸，平均收缩率平均制造公差和平均磨损率来计算。查教材表 1-3 塑料 ABS 的成型收缩率为 S=0.30.8，故平均我们取为Scp=0.5。考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取 =/3。3.2.1 凹模工作尺寸的计算 表一：凹模工作尺寸表塑件尺寸 计算公式 型腔工作尺寸R20 -01R1.95+003 0R80 -01R7.95+003 0R2002LR=(LRs+LRsScp3/4)+R2001.95003 022.5 0.2+ -22.72-0 00710.5+01 010.54-0 00313.5+01 013.54-0 003484 483.95+003 035.27-0 0135+007 075.5+01 0Lm=(Ls+LsScp3/4)+75.54-0 003共 28 页 第 17 页3.3 型芯结构的确定：3.3.1 型芯的设计可根据模具的各部分结构确定型芯的尺寸和结构。如下图所示（型芯的具体尺寸见型芯图）成型 11 孔的型芯（具体尺寸见附图）图 3.3.1 型芯的结构图注（1） 材 料 T10A （2） 技术要求 热处理后材料的硬度达到 5056HRC要求有一定的耐磨性和耐腐蚀性成型零部件的制造误差：成型零部件的制造误差包括成型零部件的加工误差和安装误差，配合误差等几个方面。设计时一般应将成型零部件的制造公差控制在塑件的 1/3 左右，通常取 IT69 级，综合考虑取 IT8 级。3.3.2 型腔的设计为了保证制件质量，制件容易脱模，采用组合式型腔结构。可根据模具的各部分结构确定型腔的尺寸和结构。共 28 页 第 18 页4 模具加热和冷却系统的设计塑料在生产过程中由于需要对熔融的塑料流体进行冷却，塑料制件不能有太高的温度（防止出模后制件发生翘曲，变形）冷却系统设计可按下式进行计算：设该模具平均工作温度为 60，用 20的常温水作为模具的冷却介质，其出口温度为 30，产量为（3 分钟 2 模）3960g/h。4.1 求塑件在硬化时每小时释放的热量为 Q3，查有关文献得 ABS 的单位热流量为 Q2=314.3398.1J/g ,取 Q2=350J/g：Q3=WQ2=3960g/h350J/h=1386000J4.2 求冷却水的体积流量 VV=WQ1/Pc1(T1T2)=1386000/601/10004.2（3020）=970.2cm3=0.9710_由体积流量查表可知，所需的冷却水管直径非常小，假如塑件表面要求不高可不用设计冷却水管，但本塑件表面质量要求很高，所以为保证塑件质量采用冷却水管冷却系统。温度调节对塑件的质量影响主要表现在以下几个方面：变形 尺寸精度 力学性能 表面质量在选择模具温度时，应根据使用情况着重满足制件的质量要求。在注射模具中溶体从 200 C,左右降低到 60 C 左右，所释放的能量 5以00辐射，对流的方式散发到大气中，其余 95由冷却介质带走，因此注射模的冷却时间只要取决与冷却系统的冷却效果。模具的冷却时间约占整个循环周期的2/3。缩短循环周期的冷却时间是提高是提高生产效率的关键。4.3 确定模具的冷却系统共 28 页 第 19 页由上述计算可知，因为模具每分钟所需的冷却水量很小，故在这里我们可以初选水管直径为 8mm 的孔，水冷即可。经试模以后根据塑料制件的质量问题然后修正冷却系统的水管直径，小的话可以通过机械加工增加孔的直径。5 模具闭和高度的确定在支撑板与固定零件的设计中根据经验确定：定模板厚度H1=30mm，动模固定板 40mm，垫块厚度为 H2=80mm，动模板厚度H3=30mm(考虑模具的抽芯距)如下图所示：图八 模具装配草图注塑机有关参数的校核本模具的外形尺寸为 200mm300mm300mm,XS-ZY-125 型。由于上述计算的模具闭合高度为 236mm，XS-ZY-125 型注塑机的最小模具厚度为 300mm，最大模具厚度为 700mm共 28 页 第 20 页1：模具合模时校核：300mm260mm700mm 2：模具开模时校核：300mm440mm38mm700mm 其中：38mm 为模具的抽拔距经校核 XS-ZY-1000 型注塑机能满足使用要求故可以采用。7 模具的装配7.1：装配主要要求如下（1）模具上下平面的平行度偏差不大于 0.05mm 分模处要求密合。（2）推件时推杆与卸料板要保持同步。（3）上、下模型芯必须紧密接触。（4）保证模具的上模板上平面和下模板下平面的平行度。（5）导柱轴心线和下模板下平面的垂直度。（6）导套轴心线和上模板上平面的垂直度。 【7】7.2模具装配时以分型面密合作为该模具的装配基准，装配顺序如下（1） 装配前检查主要工作零部件及其它零件尺寸是否符合图纸要求。（2） 镗导柱、导套孔。将定模板、动模板、型芯固定板叠合在一起，使分模面紧密接触并加紧，镗导柱、导套孔，在孔内压入工艺定位销后，加工侧面的垂直基准。加工定模。用定模侧面的垂直基准确定定模上型芯中心的实际位置，并以次作为加工基准，用数控铣床分别铣型芯定位孔和三角形定位孔。（3） 压入导柱、导套。将定模板、动模板、支撑板上分别压入导柱、导共 28 页 第 21 页套，使其导向可靠，滑动灵活。（4） 装配型芯。在定模和型芯固定板孔内压入型芯，用镙孔复印法和压销钉套法使型芯紧固在支撑板上，将其一起磨平。（5） 通过型芯钻支撑板上的推杆孔。（6） 通过支撑板钻推杆固定板上的孔。（7） 在推杆固定板和支撑板和支撑板上加工限位螺钉和复位杆孔。（8） 组装垫块和支撑板。（9） 加工定模座板。加工螺孔、销钉孔和导柱孔，并将浇口套、导柱套压入定模座板。（10）定模部分的装配。用平行夹头把它们加紧（浇口套的浇道孔与镶块上的浇道口对中，在上面钻固定在注塑机上的孔，使其与注塑机相配合。（11）装配动模部分。修正推杆和复位杆的长度。（12）完成装配后进行试模，并校验入库 【7】77.3 模具安装(1) 清理模板平面定位孔及模具安装面上的污物，毛刺。(2) 因本模具的外型尺寸不大，故采用整体安装法。先在机器下面两根导轨上垫好木板，模具从侧面进入机架间，定模入定位孔，并放正，慢速闭合模板，压紧模具，然后用压板或螺钉压紧定模，并初步固定动模，然后慢速开闭模具，找正动模，应保证开闭模具时平衡，灵活，无卡住现象，然后固定动模。(3) 调节锁模机构，保证有足够的开模距及锁模力，使模具闭合适当。(4) 慢速开启模板直至模板停止后退为止，调节顶出装置，保证顶出距离。开闭模具观察顶出机构运动情况，动作是否平衡，灵活，协调。(5) 模具装好后，等料筒及喷嘴温度上升到距预定温度 20-30，即可校正喷嘴与浇口套的相对位置及弧面接触情况，可用一纸片放在喷嘴与浇口套之间，观察两者接触印痕，检查吻合情况，须使松紧合适，校正后拧紧注射座定位螺钉，紧固定位。(6) 开空车运转，观察模具各部分运行是否正常，然后才可注射试模。7.4 试模共 28 页 第 22 页通过试模塑件上常会出现各种弊病，为此必须进行原因分析，排除故障。造成次废品的原因很多，有时是单一的，但经常是多个方面综合的原因。需按成型条件，成型设备，模具结构及制造精度，塑件结构及形状等因素逐个分析找出其中主要矛盾，然后再采取调节成型条件，修整模具等方法加以解决。首先，在初次试模中我们最常遇到的问题是根本得不到完整的样件。常因塑件被粘附于模腔内，或型芯上，甚至因流道粘着制品被损坏。这是试模首先应当解决的问题。8.试模过程中出现的问题 【7】8.1 粘着模腔制品粘着在模腔上，是指塑件在模具开启后，与设计意图相反，离开型芯一侧，滞留于模腔内，致使脱模机构失效，制品无法取出的一种反常现象。其主要原因是：（1） 注射压力过高，或者注射保压压力过高。（2） 注射保压和注射高压时间过长，造成过量充模。（3） 冷却时间过短，物料未能固化。（4） 模芯温度高于模腔温度，造成反向收缩。（5） 型腔内壁残留凹槽，或分型面边缘受过损伤性冲击，增加了脱模阻力。8.2 粘着模芯（1） 注射压力和保压压力过高或时间过长而造成过量充模，尤其成型芯上有加强筋槽的制品，情况更为明显。（2） 冷却时间过长，制件在模芯上收缩量过大。（3） 模腔温度过高，使制件在设定温度内不能充分固化。（4） 机筒与喷嘴温度过高，不利于在设定时间内完成固化。（5） 可能存在不利于脱模方向的凹槽或抛光痕迹需要改进。8.3 粘着主流道（1） 闭模时间太短，使主流道物料来不及充分收缩。（2） 料道径向尺寸相对制品壁厚过大，冷却时间内无法完成料道物料的固化。（3） 主流道衬套区域温度过高，无冷却控制，不允许物料充分收缩。（4） 主流道衬套内孔尺寸不当，未达到比喷嘴孔大0.51 。（5） 主流道拉料杆不能正常工作。一旦发生上述情况，首先要设法将制品取出模腔（芯），不惜破坏制件，保护模具成型部位不受损伤。仔细查找不合理粘模发生的原因，一方面要对注射工艺进行合理调整；另一方面要对模具成型部位进行现场修正，直到认为达到要求，方可进行二次注射。 共 28 页 第 23 页8.4 成型缺陷当注射成型得到了近乎完整的制件时，制件本身必然存在各种各样的缺陷，这种缺陷的形成原因是错综复杂的，一般很难一目了然，要综合分析，找出其主要原因来着手修正，逐个排出，逐步改进，方可得到理想的样件。下面就对度模中常见的成型制品主要缺陷及其改进的措施进行分析。8.4.1 注射填充不足 所谓填充不足是指在足够大的压力、足够多的料量条件下注射不满型腔而得不到完整的制件。这种现象极为常见。其主要原因有：（1） 熔料流动阻力过大这主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形状、尺寸不利于熔料流动。尽量采用整圆形、梯形等相似的形状，避免采用半圆形、球缺形料道。熔料前锋冷凝所致。塑料流动性能不佳。制品壁厚过薄。（2） 型腔排气不良这是极易被忽视的现象，但以是一个十分重要的问题。模具加工精度超高，排气显得越为重要。尤其在模腔的转角处、深凹处等，必须合理地安排顶杆、镶块，利用缝隙充分排气，否则不仅充模困难，而且易产生烧焦现象。（3） 锁模力不足因注射时动模稍后退，制品产生飞边，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺料。应调大锁模力，保证正常制件料量。8.4.2 溢边（毛刺、飞边、批锋） 与第一项相反，物料不仅充满型腔，而且出现毛刺，尤其是在分型面处毛刺更大，甚至在型腔镶块缝隙处也有毛刺存在，其主要原因有：（1） 注射过量（2） 锁模力不足（3） 流动性过好（4） 模具局部配合不佳（5） 模板翘曲变形8.4.3 制件尺寸不准确 初次试模时，经常出现制件尺寸与设计要求尺寸相差较大。这时不要轻易修改型腔，应行从注射工艺上找原因。（1） 尺寸变大 注射压力过高，保压时间过长，此条件下产生了过量充模，收缩率趋向小值，使制件的实际尺寸偏大；模温较低，事实上使熔料在较低温度的情况下成型，收缩率趋于小值。这时要继续注射，提高模具温度、降低注射压力，缩短保压时间，制件尺寸可得到改善。（2） 尺寸变小 注射压力偏低、保压时间不足，制在冷却后收缩率偏大，使制件尺寸变小；模温过高，制件从模腔取出时，体积收缩量大，尺寸偏小。此时调整工艺条件即可。通过调整工艺条件，通常只能在极小范围内使尺寸京华，可以改变制件相互配合的松紧程度，但难以改变公称尺寸。调整时应注意调节进料速度，增加排气孔，正确设计浇注系统。注意控型周期。8.5其他问题和解决方法共 28 页 第 24 页缺陷名称注塑机或成型条件问题 模具或材料（塑料原料）问题解决办法填充不满1.注塑机的注塑力不够 2.加料量不够3.注塑压力太低4.注塑速度太慢1.浇口平衡不好2.模具温度太低3.排气不良4.塑料原料的流动性不好提高注射压力和速度；增加浇口尺寸和加料量提高模具和料筒温度溢边1.注塑压力太大2.锁模压力不够3.加料量太大4.料温过高1.模具配合面不严2.成型期间塑料原料粘性太低降低模具温度和料筒温度；减少保压时间和浇口尺寸；增大锁模力熔接线1.料温太低2.注射压力过低3.注塑速度过慢4.注塑机喷嘴温度低1.模具温度较低2.浇口的数目与位置不对3.塑料原料干燥不够4.塑料原料流动性差提高注射速度；增加模具温度和料筒温度龟裂1.注射压力过高2.料温太低导致流动不好3.保压压力过高1.模具温度过低2.型腔设计不良3.塑料原料粘性不良4.塑料原料退火不良降低注射压力和保压压力；提高模具温度；改良型强设计表面气泡 1. 固化时间长，容体温度高2. 模温高或加热不均1.浇口过小 缩短固化时间，降低容体温度，调节模具温度，修整浇口和加热器光泽差 1. 物料中挥发组分多2. 脱模剂用量大3. 加热条件不适当1. 模腔表面不光滑2. 模具表面有水分，油污更换物料或改进预热条件减少脱模剂用量改进加热条件研磨或抛光模腔共 28 页 第 25 页流痕 1. 物料温度低2. 成型压力过高3. 模具温度过高1.流道或浇口截面过小 提高料温，降低成型压力和模具温度，修整浇注系统表面褶皱 1. 物料过热或加热不均匀2. 工艺条件不当3. 充模速度过快1.浇口不合适 降低料温，调加料腔和模具温度，使之保持均匀，简慢充模速度，修整浇口总 结经过近段的努力，在老师和同学们的指导和帮助下，我顺利地完成了这次的毕业设计任务。经过这次的设计任务，使我对模具设计，特别是模具的设计过程有了进一步地了解；对模具的基本结构、组装、调试、加工制造等方面有了深刻理解。在设计的过程中，通过对制件的分析和对模具的设计的研究时，能够较好地将课本上的理论知识应用与设计当中，并且能够从整体，宏观上去研究、分析、考虑设计问题。同时，在这次的设计过程中，还很大地程度上锻炼了自己的动手能力，如：亲自去收集和查找有关资料，并从中又学会了一门新的课程如何查找资料和文献 ；其次，通过搜寻大量的资料，还大大地锻炼了自己的画图、看图、排版等方面的能力。最重要的是，经过这次毕业设计，使我真正地感受到了集体的力量和学习方法。在设计过程中，难免会遇到技术或其他方面的难题，但是通过老师的指导和与同学们的交流和虚心地请教都得到了解决，使我最终顺利地完成设计。由于本人的水平有限，经验不足，在设计当中如有不妥之处，还恳请各位老师指导更正。共 28 页 第 26 页致谢经过一段时间的紧张工作，今日终于顺利完成毕业设计。在这里，我要忠心地感谢一些在我的设计工作中给予我很大的帮助。首先：我要感谢我的指导老师尚老师，特别感谢尚老师在百忙之中还抽出时间帮我看图纸、改图纸以及在设计期间对我的指导和帮助。其次：我要感谢的是我的同学们，在设计过程中遇到技术问题，通过与他们的商讨和帮助，查阅资料，一一攻破难关，助我顺利地完成设计。最后：我还要深深地感谢在学校里的老师们，在进行毕业设计期间，他们给予我以模具制造与设计方面上的经验指导。共 28 页 第 27 页参考文献：【1】杨占尧 教学实践环节指导书 新乡 河南机电高等专科学校 2004.5 【2】瞿金平 塑料工业手册 北京 化学工业出版社 1999.1【3】冯炳尧 模具设计与制造简明手册 上海 上海科学技术出版社 1985.6【4】张克惠 注塑模设计 西安 西北工业大学出版社 2001.6【5】肖祥芷 模具设计大典（三） 南昌 江西科学技术出版社 2002.10【6】杨占尧 塑料注塑模结构与设计 北京 清华大学出版社 2004.9【7】翟德梅 模具制造技术 新乡 河南机电高等专科学校 2001.7 【8】阎亚林 塑料模具图册 北京 高等教育出版社 2002.11【9】黄虹 塑料成型加工与模具 北京 化学工业出版社 2003.01【10】薛严成公差配合与测量技术 北京 机械工业出版社 1992.10共 28 页 第 28 页【11】Thomas peters Tolerance fitting and technology of measuring Publishing house of the mechanical industry 1999.10