2684 盖注塑模（三板式注塑模)模具设计制造

2684 盖注塑模（三板式注塑模)模具设计制造,注塑,板式,模具设计,制造 第 1 页 共 25 页目 录目 录 .1前 言 .2第一章 动模座板工作零件结构工艺性分析 .5第一节 熟悉和分析动模座板制定工艺规程的主要依据 .5第二节 动模座板零件的结构工艺性分析 .7第二章 设备与工艺装备的选择 .10第一节 设备的确定 .10第二节 机床的选用 .13第三章 确定毛坯的类型及其制造加工方法 .14第四章 拟定动模座板工艺路线 .16第五章 确定动模座板工序的加工余量 .20第一节 确定动模座板加工余量的方法 .20第二节 确定主要工序的技术要求及检验方法 .21第三节 检验 .22第六章 确定动模座板工序的切削用量和时间定额 .22第七章 动模座板加工的技术文件 .23第八章 参考文献 .25前 言2本工艺规程主要将学生学到的理论与实际相结合，突出模具设计基础的结合运用，以提供更准确，实用，方便的计算方法，正确掌握并运用塑模工艺参数和模具工作部分的几何形状和尺寸的综合应用，提高自我的模具设计与制造能力的综合应用。在以后的生产生活中，研究和推广新工艺，新技术提高模具在生产生活中的应用，并进一步提高模具技术水平。塑料制件之所以能够在工业生产中得到广泛应用，是由于它们本身具有的一系列特殊优点所决定的。塑料谜底小，质量轻。这就是“以塑代钢”的明显优点所在。塑料的比强度高，绝缘性能好，介电损耗低，所以塑料是现代电工行业和电器行业中不可缺少的原材料。塑料的化学稳定性最高，减磨耐磨性能好。此外，塑料的减振和隔音性能也很好。许多塑料还具有透光性能和绝热性能以及防水，防透气和防辐射等特殊性能。因此，塑料已成为各行各业中不可缺少的一种重要材料。需求量的日益增加，这些产品的更新换代的周期愈来愈短。因此对塑料的品种，产量和质量都提出了越来越高的要求。因此，本工艺规程课程设计说明书具有以下的优点：一、本工艺规程课程设计说明书本课程设计计算说明书结合了塑料模具图册的若干图列，并突出性和实用性的对每一幅模具进行详细的对比分析与学习，然后再结合相应的实践知识进行的设计计算。二、本工艺规程设计说明书本课程设计计算说明书主要阐述3了塑料注射模具注射成形的整个设计计算过程，以及每一个组成部的设计计算，同时较为严密合理的进行相应的校核与验证。三、本工艺规程课程设计说明书本课程设计计算说明书同时也结合了模具设计与制造专业所学的所有知识，比如塑料模具设计与制造、机械制图，公差与测量技术、模具工艺与工装等专业课的知识。所有的这知识储备均体现了本课程设计计算说明书依据与合理性。随着现代工业的发展需要塑料制品在工业、农业、以及日常生活等各个领域应用越来越广，质量要求也越来越高。在塑料制品的生产中高质量的模具设计、先进的模具制造设备、合理的加工工艺、优质的模具材料和现代化成形设备等都已成为成形优质塑件的重前提条件。因此，本工艺规程课程设计说明书本课程设计计算说明说书具有以下的不足之处：一、由于初步接触塑料模具设计与制造知识以及共进入机械行业，因此对塑料模成型以及成型工艺了得比较浮浅，设计时困难比较大，设计也够准确。为此本课程设计计算说明说书也有待进一步改进。二、社会实践经验缺乏，在设计时有这方面原因从而忽略了很多因素，为此设计计算中也有许多不严密之处。本课程设计主要将学生学到的理论与实际醒结合，突出模具设计基础的结合运用，以提供更准确，实用，方便的计算方法，正确掌握并运用冲压工艺参数和模具工作部分的几何形状和尺寸4的综合应用，提高自我的模具设计与制造能力的综合应用。在以后的生产生活中，研究和推广新工艺，新技术提高模具在生产生活中的应用，并进一步提高模具技术水平。实践证明，理论联系实际的学习才是最有效的学习方法。因此本设计计算说明书结合了塑料模具图册、塑料模具设计与制造、机械制图，公差与测量技术、机械设计基础等专业课知识，再结合实际生产经验而设计的。从而充分体现了所学的专业知识实际生产的应用。5第一章 动模座板工作零件结构工艺性分析第一节 熟悉和分析动模座板制定工艺规程的主要依据一 、熟悉和分析动模座板制定工艺规程的主要依据，确定零件的生产纲领和生产类型，进行零件的结构工艺性分析。1、动模座板制订工艺规程的主要依据（既原始资料） 。1产品的装配图样和零件图样（见图附页）2产品的生产纲领3产品的生产纲领现有的生产条件和资料，它包括毛坯的生产条件或协作关系，工艺装备及专用设备的制造能力，有关机械加工车间的设备和工艺装备的条件，技术工人的水平以及各 种工艺资料和标准等。 4外国内产品的有关工艺资料等。2 原始资料1）零件图样如设计任务书所示的零件图及尺寸。 （见下图）6零件图2）生产纲领生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品质量和进度计划，计划期常定为一年，所以生产纲领也称年产量。该零件是组成滑轮注塑摸的一个结构零件，一副模具只需要一个此零件即可，所以初步拟订其生产纲领为 100 件。3）生产类型生产类型是企业（或车间，工段，班组，工作地）生产专业化程度的分类，一般分为大量生产，成批生产和单件生产三7种类型。根据生产纲领和产品及零件的特征或工作地每月担负的工序数，查文献1表 13 生产类型和生产纲领的关系，确定该零件的生产类型为单件小批量生产。4）生产组织形式 生产类型不同，零件和产品的生产组织形式，采用的技术措施和达到的技术经济效果也会不同，因为该零件是单件小批量生产，所以其生产组织形式查文献1表 1-5 的各种生产类型的二、动模座板的工艺特征有其生产组织形式1 零件的互换性：有修配法，钳工修配，缺乏互换性。毛坯的制造方法与加工余量，木模手工造型或自由锻造毛坯精度低，加工余量大。2 机床设备及其布置形式：通用机床，按机类别采用机群式布置。3 工艺装备：大多采用通用夹具，标准附件，通用刀具和万能量具，标准附件，通用刀具和万能量具，靠划线和试切法达到精度要求。4 对工人的技术要求：需技术水平较高的工人。5 工艺文件：有工艺路线卡和关链工序工序卡。6 成本：较高。结合上述分析对现有条件作出合理的调整使得该零件的加工更能体现“质优价廉” 。8第二节 动模座板零件的结构工艺性分析一、动模座板零件的结构工艺性分析熟悉动模座板零件图，了解零件的性能，用途，工作条件及其所在模具中的作用。1）动模座板零件的性能：具有较高的强度，硬度和韧性，适用于小型复杂的塑料模具。2）动模座板零件的用途：固定模具零件，并与它发生直接联系用的零件，在模具打开时带动成型零部件向下移动，确保塑件与成型机构的分离，保证模具的顺利打开和合模。3） 动模座板工作条件：安装在滑轮注塑模的动模座板上，与其他零部件结合使用，适合滑轮注塑模的工作条件。4）动模座板零件在模具中的作用：该零件在模具中与导滑板，凹模划块和弯销等配合成滑轮的注塑成型机构，起固定和定位作用。二、了解动模座板零件的材料及其力学性能1 动模座板材料该零件材料为 45 钢，它是碳素结构钢，具有较高的强度和硬度，耐磨性好且热处理变形小，制品一般用于淬，适用于制品批量生产的热塑性塑料的成型模具零件。1 材料的力学性能查文献3 表 7-5 优质碳素钢牌号，成分及性能（GB69988）可知 45 钢的力学性能为：9b/MPa s/MPa s 100 100 Ak/J600 355 16 40 39推荐的热处理温度正火：830淬火： 840回火： 600硬度： 未处理：229HBS退火钢：197HBS分析：45 钢在退火，正火及调质状态下的力学性能为：状态 b /MPa 5100 AK/J HBS退火 650700 1520 3248 180正火 700800 1520 4064 163220调质 750850 2025 6496 210250正火后钢的强度，硬度，硬度，韧性都比退火后的高，且塑件也好，操作方便，生产周期短，能量耗费少，则在条件允许下，应优先考虑，采用正火处理，可作为零件的预先热处理。调质处理后钢的强度较高，而且塑件与韧性更显著高于正火状态，其硬度较低，便于切削加工，并能获得较低的表面粗造度值，故也可作为表面淬火和化学热处理前改善钢件原始组织状态的预先热处理。三、分析选择该动模座板的热处理为调质。101 动模座板结构形状分析该零件从形体上分析其总体结构为六面体，上表面有 2-15的型芯孔，并且侧面有 4-M30 螺钉孔，2-21 导柱孔扩孔为30。因此其结构形状较为简单，属于加工成形。故其结构形状工艺性合理。2 动模座板尺寸该零件的外形尺寸为 246mm207mm21mm，且一部分孔的加工可在与其配合的零件加工时保证，因而该零件的加工尺寸较小，减化了加工工序，降低了加工难度，可保证加工质量。故其尺寸工艺性较为合理。3 动模座板精度为了满足塑件尺寸精度和表面粗造度的要求，根据塑件精度等级（精度等级为 IT4IT5 级）确定模具制造精度为IT6IT7 级。4 动模座板热处理为了消除毛坯在加工后的缺陷，改善其工艺性能，且为后续工序作出组织准备和提高工件的使用性能及使用寿命采用调质方式进行热处理。综合上述分析可知该零件的加工较容易，可采用先进的，高效率的工艺方法进行加工制造，但使其加工成本较高，为了降低其加工成本，可适当调整加工设备采用一般工艺方法进行加工11第二章 设备与工艺装备的选择第一节 设备的确定一、设备确定因为该零件采用组织集中工序，所以选择通用设备，即：C41250 型空气锤，加热炉，铣床，刨床，磨床，钻床，铰床，坐标磨床等。二、工艺装备的选择1 夹具的选择单件小批量生产首先采用各种通用夹具，也可采用组合夹具，结合实际生产条件可知该零件选择四爪卡盘，虎钳，画线平台，平行夹头，火钳和组合夹具等。2 刀具的选择一般优先采用标准刀具根据该零件的工艺性及实际条件确定其刀具为：剪板机，平面刨刀，圆柱铣刀；端面铣刀，平行砂轮，划针，样冲，立铣刀，钻头，丝锥，扩刀，砂轮等。3 量具的选择依据量具的精度必须与加工精度相适应，则该零件应优先采用通用量具，即：钢尺、游标卡尺、直角尺、内卡钳、百分表。三、拟订工艺路线综合上述分析最终拟订两条工艺路线如下：工艺路线一：12工序号 工序名称0 备料5 锻造10 退火15 铣（刨）平面20 磨平面25 钳工划线30 铣工35 热处理30 钳工精修45 磨削50 检 验55 入 库工艺路线二：工序号 工序名称0 备料5 锻造10 退火15 铣（刨）六方20 磨平面加工精基准面25 钳工划线30 铣工1335 热处理40 钳工精修45 磨削50 检验四、工艺路线方案的比较与分析以上两种工艺路线方案想比较，第二种方案有以下几个优点：1. 工序内容简单，工序连接紧密，有利于组织流水生产。第一种方案中工序之间相互脱节，造成加工困难，另一面，这样增加时间，生产率降低，不够经济。2. 定位基准的选择定位基准的选择将直接影响加工精度的高低，同样作为定位基准的部位加工质量的好坏也影响的定位的准确性和加工质量，使安装误差和定位误差增大，从而对加工精度有很大影响，零件上的各个表面间的位置精度，是通过一系列工序加工后获得的，这些工序的顺序和原始尺寸的大小，标注方式和零件图上的要求直接有关，第一种方案中，工序 45 不找正直接加工，易使工件偏斜，位置精度不准确，给下面的工序的位置精度，定位基准带来一定困难。第二方案中工序之间的采用互为基准原则的，其作用是加工时的余量均匀，并使加工后的表面位置度较高，能顺利加工。14第二节 机床的选用一、机床的选用机床的选用，主要考虑零件加工的经济性，应该充分运用现有设备，不增加零件的成本。第一套方案中，较多的使用了专用机床，第二套方案中可使用普通机床。降低了加工成本，但是精度不能满足。另外在机床的选择上，也必须考虑以下因素：机床的工作精度和工序的加工精度相适应机床的工作尺寸应和工件的轮廓尺寸或夹具的尺寸相适应机床的功率与刚度的性质相适应，另外，机床的加工用量范围应和工件要求的合理切削用量相适应刀具的选择刀具的耐用度问题也的批量生产中的重要问题，刀具耐用度的提高，不仅可以节约辅助工作时间，又可降低刀具的费用。合理选择刀具的提高刀具耐用度的关键。第二套方案中，工序 30钻，扩 20 孔深 190.2 采用两把车刀，分别采用合适的几何角度和材料来完成粗，精加工，这样大大减少了刀具的磨损。二、工艺路线方案确定经过多方面的分析，第二套工艺路线方案从安排工序依据的原则，定位基准的选择，加工经济性和刀具的耐用度等方面均比第一套合理，因此用第二套工艺路线作为加工方案。15第三章 确定毛坯的类型及其制造加工方法一、动模座板毛坯的形状和特征毛坯的形状和特征，在很大程度上决定着模具制造过程中工序的多少，机械加工的难易程度，材料的大小及模具的质量与寿命。毛坯类型有铸，锻，压制，冲压，焊接，型材和板材等。二、动模座板毛坯的形状和特征分析锻造后，工件的力学性能比铸件好，使零件材料内部组织细密，碳化物分布和流线分布合理，从而提高模具的质量和使用寿命，铸造能够生产形状复杂的毛坯，适应性广，能节省金属材料和机械加工的工作量且成本较低，但铸造生产存在着工序复杂，铸件的力学性能低于锻件，劳动条件较差；冲压的生产效率高，易于实现机械与自动化生产，制品的尺寸精确，互换性好，节约金属，操作方便，但是模具制造复杂成本较高，适用于大量生产，焊接可节省材料与工时，减轻结构的质量，焊接接头的致密性好，可以制造密封容器，以及双金属结构件，生产效率高，便于机械化，自动化生产，但由于焊接的过程是局部加热与冷却的过程，容易产生焊接应力，变形及焊接缺陷，有些金属的焊接要求比较复杂的工艺措施才能保证焊接质量。经分析并结合该零件工艺分析可确定其毛坯为锻件（即锻坯）。16毛坯图第四章 拟定动模座板工艺路线一确定工艺路线原则1.制定工艺路线的依据应使零件的各尺寸精度，位置精度，表面粗糙度和各向技术要求能得到保证，在一定生产条件下以最快的速度，最少的工作量和最低的成本，安全可靠的加工出符合零件的工作拟定工艺路线一般应遵循工艺过程划分加工阶段的原则。当加工质量要求不高，工件的刚性足够，毛坯质量高，加工余量小时可以不划分加工阶段。在数控机床上加工零件以及某些运输，装夹困难的重型零件，也不划分加工阶段，而在一次装夹下完成全部表面的粗，精加工，对重型零件可在粗加工之后将夹具松开以消除加紧变形，然后再用较小的夹紧力重新夹紧，进行精加工，以利于保证重型17零件的加工质量，对于精度要求高的重型零件，仍需划分加工阶段，并适时进行时效处理消除内应力。该零件的表面质量要求较高，且需多次装夹，所以其工艺路线需划分加工阶段完成。2 制定动模座板工艺规程时应注意的问题1)技术的先进性2)经济上的合理性3)使用上的安全性由于该零件生产纲领确定了成批生产，因此采用工序集中原则使，用普通3 动模座板加工顺序由以下原则确定机床配以专用夹具，可降低生产成本，以获得好的经济效益加工顺序由以下原则确定：先粗加工，后精加工，先加工基准面，后加工其他面，先加工主要面，后加工次要面，后加工孔，并且应遵基准重合原则，基准统一原则，自为基准原则，互为基准原则。1)拟定工艺路线一般应遵循工艺过程划分加工阶段的原则 当加工质量要求不高，工件的刚性足够，毛坯质量高，加工余量小时可以不划分加工阶段。在数控机床上加工零件以及某些运输，装夹困难的重型零件，也不划分加工阶段，而在一次装夹下完成全部表面的粗，精加工，对重型零件可在粗加工之后将夹具松开以消除加紧变形，然后再用较小的夹紧力重新夹紧，进行精加工，以利于保证重型零件的加工质量，对于精度要求高的重型零件，仍需划分加工阶段，并适时进行时效处理消除内应力。18该零件的表面质量要求较高，且需多次装夹，所以其工艺路线需划分加工阶段完成。2) 动模座板面加工方法的选择当模具零件的表面加工精度要求较高时，可根据不同工艺方法所能达到的加工经济精度和表面粗糙度等因素。首先确定被加工表面的最终加工方法，然后再选定最终加工方法，然后再选定最终加工方法之前的一系列准备工序的加工方法和顺序，以便通过逐次加工达到设计要求。二、动模座板平面加工方法确定各表面的加工方法选择加工方法时常常根据经验或查表法来确定，在根据实际情况或通过工艺是试验进行修改。依据各表面加工要求和各加工 要求和各个加工方法能达到的经济精度查文献1表 111 孔的加工方法和表 1-12 平面加工方法确定各表面的加工方法如下要求和各个加工方法能达到的经济精度查文献1表 111 孔的加工方法和表 1-12 平面加工方法确定各表面的加工方法如下：通过零件分析可分为以下几部分。：2 个 21 和 2 个 30 的阶梯孔。铣半精铣精铣；：4 个 M30 的螺纹孔，铣半精铣精铣；：2 个 9 和 2 个 15 的阶梯孔。铣半精铣精铣；三、零件的外轮廓表面19零件的外轮廓表面： 粗铣半精铣磨削。1 动模座板工艺阶段的划分工艺路线按工序性质一般分为粗加工阶段，半精加工阶段和精加工阶段。对于那些加工精度和表面质量要求特别高的表面在工艺过程中还应安排光整加工阶段。具体的工艺阶段划分祥见该零件的工艺规程卡片中各工序的介绍。2 动模座板工序的划分根据所选定的表面加工方法和各加工阶段中表面的加工要求，可以将同一阶段中各表面的加工组合成不同的工序，在划分工序时可以采用工序集中或分散的原则。由于模具加工精度要求高，且多属于单件或小批量生产，为了简化生产组织工作，则多采用组织集中划分工序3 加工顺序的安排四、动模座板加工工序的安排1 动模座板切削加工的安排模具零件的被加工表面切削加工应遵循 先粗后精； 先基准后其他 先主要后次要 先平面后内孔内外交叉，具体祥见加工工艺规程路线表卡片。202 动模座板热处理工序的安排热处理工序在工艺路线中的安排，主要取决于零件热处理的目的为了改善金属组织和便于加工则必须使该零件在粗加工前安排调质热处理。为了提高零件硬度和耐磨性，则必须在该零件光整的工序前安排淬火热处理。3 动模座板辅助工序的安排为了保证该零件质量和及时去除废品，防止工时浪费，并使责任分明，则必须在该零件重要工序加工前后和零件加工结束安排检验工序。综合上述分析：该零件机械加工的顺序是：加工精基准面粗加工主要面精加工主要面光整加工主要面。第五章 确定动模座板工序的加工余量第一节 确定动模座板加工余量的方法一、常用加工余量的方法确定加工余量的方法有三种：查表法、分析计算法、经验估计法。1 查表法是根据个工厂的生产实践和试验研究积累的数据，先制成各种表格，再汇集成手册确定加工余量是查阅这些手册，再结合工厂的实际情况进行适当修改后确定。经验估计法是根据实际经验确定加工余量。一般情况下，为防止因余量过小而产生废品，21经验估计的数值总是偏大。因此其法常用于单件小批量生产。2 分析计算法是根据确定加工余量的相关公式和一定的试验资料，对影响加工余量的各项因素进行分析，并计算确定加工余量。这种方法比较合理，但必须有比较全面和可靠的试验资料。因此当前只在材料十分贵重以及军工生产或少数大量生产的工厂中采用。3 模具加工中常用经验估计法确定加工余量。则该零件的加工余量确定，由查表法和经验估计法结合确定。其相关加工余量查文献6表 827 有平面第一次粗加工余量为：1.5mm2.5mm; 表 828 有平面粗刨后精铣加工余量为：0.7mm0.9 mm; 表829 有铣平面的加工余量为；1.2mm;表 830 有磨平面的加工余量为 0.3mm;表 831 有铣及磨平面的厚度公差为：粗铣（IT12IT13） ，0.21mm0.33mm；半精铣0.13mm （IT11） ，精磨（IT8 IT9） ， 0.033 mm0.062mm；表 833 有凹模的加工余量及公差为：宽度余量粗铣后半精铣 4.0mm；半精铣后磨 1.0mm；宽度公差 粗铣（IT12 IT13）+0.35mm+0.54mm , 半精铣（IT11）+0.22mm；表 834 研磨平面的加工余量为：0.024mm 0.030mm;表 835 磨孔和铰孔的加工余量为：磨孔时，粗：0.2mm, 精 0.1mm, 热处理（粗）0.5mm ,热处理（半精） 0.4 mm；铰孔时 0.15mm. 二、确定动模座板加工余量综上分析本模具采用经验估计法确定加工余量。22第二节 确定主要工序的技术要求及检验方法1 零件图中未注公差尺寸的极限偏差按 GBT18042000公差与配合 未注公差尺寸的极限偏差 。 2 零件图中未注形为公差按 GBT11841996形状和位置公差 未注公差的规定 ，其中直线度、平面度、同轴度的公差等级均按 C 级。3 板类零件的棱边均须倒钝。4 零件图中螺纹的基本尺寸按 GB1961981普通螺纹基本尺寸（直径 1600mm） 的规定，其偏差按 GB1971981普通螺纹公差与配合 （直径 1355mm ）的 3 级。5 零件图中砂轮越程槽的尺寸按 JBT31959砂轮越程槽的规定。6 零件材料允许代用，但代用材料的机械性能不得低于规定材料的要求。7 零件表面经目测不允许有锈斑裂纹，夹杂物、凹坑氧化斑点和影响使用的划痕等缺陷。8 零件的材料和热处理硬度按 GBT6991999模具设计指导 模具成型零件材料及硬度的规定选取。9 模具零件的几何形状、尺寸精度、表面粗糙度等应符合图样要求。10 如对零件有其他技术要求，可依据实际条件协调决定。23第三节 检验一、 检验方法：1 利用卡钳和钢尺配合使用测量零件孔的具体数据，保证零件表面质量。2 利用游标卡尺直接测量工件的内表面、外表面和深度，确保其个表面精度。3 利用分厘卡尺测量孔外径、内径、深度、螺纹孔的尺寸精度。4 利用百分表检验工件的形状误差、位置误差和安装工件与刀具时的精密找正，其测量精度为 0.01 mm。第六章 确定动模座板工序的切削用量和时间定额因为该零件为单件小批量生产，所以在工艺文件上一般不规定切削用量，而由工作者根据实际情况自行决定。一、时间定额时间定额是在一定的生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间合理的时间定额能调动生产者的积极性，促进生产者技术水平的提高。制定时间定额应注意调查研究，有效利用生产设备和工具，以提高生产效率和产品质量。二、时间定额计算时间定额计算公式为：T c=Ta+Tb+Ts+Tr+Ten 在大量生产中，由于 n 的数值很大，即 Ten=0,可忽略不计。24式中： Tc：该零件的时间定额。 T b ：基本时间 。 Ta : 辅助时间。 Ts: 布置工作地时间。 Tr： 休息与生理需要时间。 Te: 准备与终结时间。N： 生产批量（个） 。具体数值可查阅相关资料代入上式计算即可确定出确切时间定额时间。第七章 动模座板加工的技术文件一、进行技术经济分析，选择最佳方案。因为该零件属单件小批量生产，所以对其可不进行技术分析。依据现有条件及工人工作经验做适当调整即可。二、填写工艺文件。因为该零件属单件小批量生产，所以一般只填写机械加工工艺过程卡片。根据设计任务要求该零件还需填写机械加工工序卡片。机械加工工艺过程卡片以工序为单位简要说明产品活 或零件、部件加工（装配）过程，它以工序为单位列出了零件加工的工艺路线， （包括毛坯，机械加工和热处理等） 。机械加工工序卡片具有工艺简图，和该工序的每个工步的加25工（或装配）内容，工艺参数，操作要求以及所用设备和工艺装备等具体见该零件的工艺文件。三、动模座板加工工艺规程见下工艺卡片第八章 参考文献 郑修本主编，机械制造工艺学，北京.机械工业出版社.1999-5.2. 张龙勋主编，机械制造工艺学课程设计指导书及习题.北京.机械工业出版社.199911。3. 王运炎. 叶尚川主编，机械工程材料.北京.机械工业出版社.2000-5.2 版.4. 王孝达主编，金属工艺学.北京.高等教育出版社.1997.5. 侯维芝.样金风主编.北京高等教育出版社.20057.6. 张耀良主编，机械加工工艺设计手册.北京.航空工业出版社出版.198712 第 2 版.7. 李永增主编，金工实习.北京.高等教育出版社.1995.8. 史铁梁主编，模具设计指导.北京.机械工业出版社.2003-8.毕 业 论 文（设 计）盖注塑模（三板式注塑模)模具设计制造题 目 姓 名 学号 指导教师 职称 目录1 绪论 .71.1我国塑料模具工业发展的现状 .71.2存在问题和主要差距 .81.3今后主要的发展方向 .91.4本科毕业设计课题的任务、要求、技术难点及要达到的预期效果 .92 材料与塑件分析 .102.1 塑件材料分析 .10ABS塑料-生产 ABS的主要原料及辅助原料 .11主要原料 .11辅助原料 .11ABS塑料-ABS 生产方法 .12ABS塑料-ABS 的分类 .12ABS塑料-ABS 用途 .122.2 塑件分析 .132.3 确定塑件型腔数量 .132.3.1基本原则 .132.3.2 型腔数量的确定方法 .143 标准件的选择 .1531 标准模架的选取 .1532 标准紧固件的选用 .154 浇注系统的设计 .164.1 概述 .164.2 流道设计 .164.2.1 主流道设计 .164.2.2分流道设计 .174.2.3 冷料穴和拉料杆的设计 .184.3 浇口设计 .195 冷却系统的设计 .215.1冷却时间计算 .215.2冷却参数计算 .226.冷却水道孔数计算： .235.3冷却回路的设计 .24冷却系统的设计原则： .246 顶出和导向机构的设计 .256.1 顶出机构的设计 .256.1.1 顶出机构的分类 .256.1.2 顶出机构的设计原则 .256.1.3 顶出机构的基本形式 .256.2导向机构的设计 .266.2.1导柱和导套的设计 .266.2.2 导柱和导套在模板上的布置 .266.3 复位机构的设计 .276.3.1 复位杆复位 .276.3.2 弹簧复位和顶杆兼作复位 .277 注塑机的选择 .287.1注塑机概述 .287.2 注塑机的选择 .297.3 注塑机的参数校核 .307.3.1 最大注塑量校核 .307.3.2 注塑压力校核 .307.3.3锁（合）模力校核 .307.3.4模具安装尺寸的校核 .317.3.5开模行程的校核 .318 成型零件的设计 .338.1凹模的设计 .338.2凸模的设计 .338.3成型零件工作尺寸计算 .339 侧向分型与抽芯机构的设计 .349.1抽拔力与抽拔距的计算 .349.2斜导柱分型抽芯机构的设计 .3410 模具设计总图 .3510.1 模具动作过程 .3510.2 模具图的绘制 .36结 论 .37致 谢 .38参考文献 .39内容摘要模具设计广泛存在于各行各业，随着科学技术的发展和生产力水平的提高，模具设计的重要性和必要性日益体现出来，随着社会现代化的进步，模具设计这个不可或缺及促进科技发达的专业，必然会有更好的发展前景和广泛的适用性。本论文主要分为三章，首先介绍了模具设计在各领域的发展情况及应用，然后针对此次设计的盖注塑模（三板式注塑模)注塑模进行分析，在工艺性方面，分别介绍了塑件的工艺分析，塑件体积和质量及注射工艺参数和过程分析。在选择注射机的要求上也作了相应讲解。型芯、型腔、浇注系统、冷却系统、排气系统等这些相关辅助零件设计也作了相应讲途述。关键字：模具设计,注塑机Abstract Die Designing is widespread in all walks of life, as science and technology development and raising the level of productivity, die design of the importance and necessity of increasing reflected, with the modernization of social progress, the essential die design and promote technology developed Professional, will have better prospects for the development and wider application. This essay is divided into three chapters, firstly introduces the mold design in all fields of development and application, and then for the design of the fan button injection mold analysis, in the process of, respectively, on the process of plastic parts, plastic parts The volume and quality and injection process parameters and process analysis. In the choice of injection machine also made the request on the corresponding on. Core and cavity, pouring systems, cooling systems, exhaust systems, such as those related auxiliary parts design also made a reference to the corresponding stresses passers-by. Keyword: mold design, injection molding machine1 绪论1.1 我国塑料模具工业发展的现状塑料工业是新兴的工业，是随着石油工业的发展而产生的，目前塑料制品几乎已经进入一切工业部门以及人民的日常生活的各个领域。随着机械工业、电子工业、航空工业、仪表工业和日常用品工业的发展，塑料成型制件的需求量越来越多，质量要求也越来越高，这就要求成型塑件的模具开发、设计和制造的水平也必须越来越高。事实上，在仪表仪器、家用电器、交通、通讯等各行各业中，有 70%以上的产品是用模具来加工成型的。工业发达国家，其模具工业年产值早已超过机床行业的年产值。 在塑料制件的生产中，高质量的模具设计、先进的模具制造设备、合理的加工工艺、优质的模具材料和现代化的成型设备等都是成型优质塑件的重要条件。因此，塑料成型技术在塑料模的设计、制造、模具的材料以及成型技术等方面都有着很大的发展空间。如：CAD/CAE/CAM 技术的快速发展和推广应用、各种模具新材料的研制和使用、模具的标准化以及塑料制件的微型化、超大型化和精密化。 模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到 20世纪80年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。近年，不仅国有模具企业有了很大发展，三资企业、乡镇（个体）模具企业的发展也相当迅速。中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。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，如美国 EDS的UG、美国 Parametric Technology公司的 Pro/Engineer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，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。1.2 存在问题和主要差距虽然我国模具总量目前已达到相当规模，模具水平也有很大提高，但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。当前存在的问题和差距主要表现在以下几方面：1总量供不应求国内模具自配率只有 70%左右。其中低档模具供过于求，中高档模具自配率只有 50%左右。2企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构均不合理我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达 60%左右，而国外模具超过 70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足 30%，而国外在 50%以上。3模具产品水平大大低于国际水平，生产周期却高于国际水平产品水平低主要表现在模具的精度、型腔表面粗糙度、寿命及结构等方面。造成上述差距的原因很多，除了历史上模具作为产品长期未得到应有的重视，以及多数国有企业机制不能适应市场经济之外，还有下列几个原因：（1）国家对模具工业的政策支持力度还不够。（2）人才严重不足，科研开发及技术攻关投入太少。（3）工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低。（4）专业化、标准化、商品化程度低，协作能力差。（5）模具材料及模具相关技术落后。1.3 今后主要的发展方向1.提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。2.在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE技术。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。4.开发新的成型工艺和快速经济模具。5.提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。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。1.4 本科毕业设计课题的任务、要求、技术难点及要达到的预期效果首先，要了解整个模具行业近十年来设计的发展概况以及应用水平，特别是注塑模具设计的先进技术和方法。其次，熟练掌握 Pro/E应用软件，还要了解目前应用较为广泛的其他应用软件，如 UG、PowerMill、AutoCAD 软件等。再次，必须对成型材料的成型特性有足够的了解；最重要的是掌握注塑模具的设计特点和结构特点。我要解决的主要问题是设计开关外壳的注塑模具（特别是结构设计） ，最后利用 Pro/E软件绘出该零件注塑模具的三维图，利用 AutoCAD绘制其二维工程图。为了解决这些问题，我必须首先明确注塑模具的设计流程，并作出详细的工作进度计划，在其间应了解各种软件的应用，特别要熟练掌握 Pro/E；掌握注塑模具的设计程序、规范及结构特点；了解模具的标准件，以提高模具设计效率，减少设计周期。还应掌握零件尺寸和公差与零件设计几何要求关系，因为在设计模具时，必须根据制件的尺寸和精度要求来确定相应的成型零件的尺寸和精度等级，得到零件的工作尺寸；模具的制作是在高温下进行的，所以应了解模具的各种材料属性（要求其综合性能良好，冲击韧性，力学强度较好，尺寸稳定，耐化学性、电化学性能良好） ，特别是它的收缩率。所有这些资料必须通过图书馆查找期刊文献、会议文献以及专业书籍得到，所以还要熟练资料的检索。2 材料与塑件分析2.1 塑件材料分析 它所要达到的要求：要能耐高温，绝缘性要好，耐气候性强，刚性，韧性佳，通过对产品的各种性能分析，选用材料为 ABS，该塑件的厚度为 1mm,公差等级为 IT5级。它是用来调节风速和定时的，能够满足人们的热天对风力和吹风长短要求，同时也起到美观的作用。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS）ABS树脂是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂 装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极 广的热塑性工程塑料。ABS 塑料-性能一般性能ABS 外观为不透明呈象牙色粒料，其制品可着成五颜六色，并具有高光泽度。ABS 相对密度为 1.05左右，吸水率低。ABS 同其他材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS 的氧指数为 1820，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，并发出特殊的臭味。力学性能ABS 有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。 ABS的耐蠕变性比 PSF及 PC大，但比 PA及 POM小。ABS 的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS 的力学性能受温度的影响较大。热学性能ABS 的热变形温度为 93118，制品经退火处理后还可提高 10左右。ABS在-40时仍能表现出一定的韧性，可在-40100的温度范围内使用。电学性能ABS 的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。环境性能ABS 不受水、无机盐、碱及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃中，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。ABS 的耐候性差，在紫外光的作用下易产生降解；于户外半年后，冲击强度下降一半。ABS 塑料的加工性能ABS 同 PS一样是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方法加工。 ABS 的熔体流动性比 PVC和 PC好，但比 PE、PA 及 PS差，与 POM和 HIPS类似；ABS 的流动特性属非牛顿流体；其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。 ABS 的热稳定性好，不易出现降解现象。ABS 的吸水率较高，加工前应进行干燥处理。一般制品 的干燥条件为温度 8085，时间 24h；对特殊要求的制品(如电镀)的干燥条件为温度 7080，时间 1818h。ABS 制品在加工中易产生内 应力，内应力的大小可通过浸入冰乙酸中检验；如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止，应进行退火处理，具体条件为放于 7080的热风循环干燥箱内 24h，再冷却至室温即可。A2.2 塑件分析盖注塑模（三板式注塑模)上，该产品形状如中空薄壁型零件，精度及表面粗糙度要求较高，不允许有明显的熔接痕、飞边等工艺痕迹，需要一定的配合精度要求。制品整体有充分的脱模斜度，各处脱模力比较合理。从整体结构分析：制品表面积较大、高度不大但是壁薄零件的曲面复杂，型腔、型芯加工困难。从整体工艺性分析：根据制品外观要求与结构特定要求选择浇口位置在零件内部，制品薄而大要求冷却必须均匀而充分，脱模力合理要求顶出机构顶出均匀。 2.3 确定塑件型腔数量 2.3.1 基本原则在保证成品率在 98%以上的前提下，以每件塑件的成本最低为准。塑件成本包括：塑件原料成本（包括染色、造粒、干燥在内） ，注塑机折旧成本，动力成本，模具费用成本（包括预计维修费在内） ，劳务费用成本，辅料及消耗品成本，管理费用成本（包括仓储、运输的在内） 。与注射机有关的项目为：1.注射机的选择 大型塑件原则上采用单腔模，中、小型塑件有可能采用多腔模。多腔模的优点：单位时间内的产量高，每一件的相对辅助消耗小。多腔模的缺点：塑件精度低一般在 SJ1372-78的 5级以下；模具价格高（但相对成本不一定高） ；需用大规格注塑机，生产率低、折旧费及动力费等相 对地较高。2.模具结构的选择 冷浇道模具有冷凝料消耗，热浇道模具有价格较高的问题。就成型质量而言，以采用热浇道模具为好。自动脱模与手动脱模有循环期长短及稳定与否的差异，以自动脱模卸件为佳。3.控温系统的设计 模具的控温系统（包括冷却或加热系统）的设计，应留有余地，以备调节。温控效果良否与成品率有密切关系。4.脱模机构的设计 脱模机构的动作效果，直接影响塑件质量及注射循环（亦即影响生产率） 。5.模具材料的选择及热处理 直接影响模具的有效寿命（指成型合格品的数量或次数） 。6.模具的强度设计 直接影响塑件的质量。2.3.2 型腔数量的确定方法首先以塑件尺寸精度为依据。属于精密技术级（SJ 1372-78 的 1、2 级）的塑件，只能一模一腔。属于精密级（SJ 1372-78 的 3、4 级）的塑件，最多只能一模四腔。属于一般精度级及低精度级的塑件，视其体积大小，机构复杂程度，侧抽芯的有无及方向，可预先选定型腔数目，然后作经济方面的计算。有侧抽芯的塑件， 主要先从侧抽芯的布局上考虑采用几腔，据此以决定设计方案。型腔数的经济指标，主要是指塑件的相对成本。成本中包括：1.直接费用 原料费用-考虑材料利用率，多腔模的冷浇道模有冷浇道的损耗；模具费用；机床费用。2.间接费用 模具的维护、保养。确定型腔数目的技术限制有如下各项：1.注射机的锁模力；2.注射机塑化能力；3.注射机的最佳注射量-依注射机的设计制造技术水平而异，同一型号的产品，依生产厂家的技术水平而又相当的差异；4.注射机的模板面积（指有效面积） ；5.注射机的动模板行程；6.注射机的充模时间-以产品说明书为准；7.充模时的流变条件-指温度、压力、速度的可调节范围及能力，以及有无闭环反馈等。首先从定货批量、质量要求、交货期入手。然后经过初步的模具方案设计，选用注射机。由注射机有关参数的引入，反过来再修正初步设计方案。一般情况下，需要反复几次才能确定最经济的型腔数目。3 标准件的选择模具的标准化对于生产中提高效率，改善生产环节有着很重要的作用。近年来在模具行业，特别是塑料模具行业，标准件的大量运用使生产更趋于标准化、简单化，对于生产安全和高效起到很重要的作用，还有利于模具的国际交流和组织模具出口，打入国际市场。31 标准模架的选取模架是设计制造塑料注射模的基础部件，其他部件的设计与制造均依赖于它，选择模架要根据制品的尺寸及大小，同时考虑注射机的参数，本次设计因参照生产实例，工厂中多采用上海龙记公司的模架，因此，本次设计也选用该公司产品，其模架标记为：DAH 型，外观尺寸 400250340如图 3.1所示。图 3.1模架的选择32 标准紧固件的选用标准紧固件主要是螺钉。螺钉是日常生活中最常用的标准件，将螺杆直接旋入被连接件之一的螺孔内，螺钉头部即可将两被连接件紧固，其规格和尺寸均有相应的标准，本设计的塑件模架中主要采用内六角螺钉，包括 M5，M6,M8和 M10不等，但本设计一般用 M5，M8 的螺钉较多，长度根据不同需要选取，如图 3.2所示为 M8的典型结构。图 3.2内六角螺钉4 浇注系统的设计4.1 概述 浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道。普通浇注系统一般由主流道、分流道、进料浇口和冷料穴组成。浇注系统的设计是模具设计的一个重要环节，设计合理与否对塑件的性能、尺寸、内外部质量及模具的结构、塑料的利用率等有较大的影响。对浇注系统进行设计时，一般应遵循如下基本原则。1. 了解塑料的成型性能2. 尽量避免或减少产生熔接痕3. 有利于型腔中气体的排出4. 防止型芯的变形和嵌件的位移5. 尽量采用较短的流程充满型腔6. 流动距离比和流动面积比的校核此外，制件的外形、尺寸和对外观的要求也影响整个浇注系统的形状和尺寸，本制件上表面要求光滑，所以，不宜在表面开设浇道，而应采用内浇口。4.2 流道设计浇注系统主要由主流道、分流道、进料浇口和冷料穴组成4.2.1 主流道设计主流道是指熔融塑料由注射机喷嘴喷出后最先经过的部位，与注射机喷嘴同轴，因为与熔融塑料、注射机喷嘴反复接触、碰撞，一般不直接开设在定模板上，为了制造方便，都制成可拆卸的浇口套，用螺钉或配合形式固定在定模板上。如图 4.1所示。图 4.1 主流道熔料注入模具最先经过的一段流道，直接影响到填充时间及流动速度。其浇口选择不能太大和太小。浇口太小，熔料流动过程中冷却面相对增大，热量消耗大，注射压力损失也大，但浇口太大，会造成材料的浪费。因此，合理的主浇道参数，一般情况下取值如下：1）d=d1+(0.51) 式中 d1注射机喷嘴孔直径（mm）d主流道口直径（mm）所以本设计采用 d1为 4mm，得出 d取为 5mm。2）=2 4 对流动性较差的塑料可取 3 6 。本设计采用 =3 。3）H按具体情况选择，一般取 38mm，H 取为 5mm。4）R=R1+（13）式中 R1注射机喷嘴球面半径（mm） ，R1为 6mm，R 取为 7mm。5）r为主浇道与分浇道过渡处采用的圆角半径， 按具体情况选择，一般取 13mm，现在选择其为 1.5mm。6）L 应尽量缩短，一般不应该超过 60mm，本设计取 45mm。4.2.2 分流道设计分流道是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道。多型腔模具一定设置分流道，大型塑件由于使用多浇口进料也需设置分流道。分流道的作用是改变熔体流向，使其平稳的流态均衡地分配到各个型腔。设计时应注意尽量减少流动过程中的热量损失与压力损失。1.分流道的设计要点分流道的设计要点是：（1）流经分流道的熔体温度和压力的损失要少。为此，分流道一要短，二要使粗糙度降到最低，三是容积要小，四是少弯折。（2）要使分流道的固化时间稍慢于制品的固化时间，以利保压、补缩和压力传递。（3）要使熔料能迅速而又均匀地进入各型腔，故在多型腔设计时，在保证模具结构强度前提下，力求采用平衡进料，而且在保证模具结构强度前提下，力求紧凑、集中。（4）便于加工，便于使用标准刀具，免于制造专用刀具。2.分流道的截面形状分流道的截面类型有圆形、梯形、U 形、半圆形等，根据塑件的材料流动性较好，长度较短，无侧抽，可以采用圆形分流道且呈辐射状布置。由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因此分流道的内表面粗糙度 Ra并不要求很低，一般取 1.6m 左右既可，这样表面稍不光滑，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。3.分流道的布置分流道的布置取决于型腔的布局，两者互相影响。分流道的布置形式分平衡式和非平衡式两种。（1）平衡式布置平衡式布置要求从主流道至各个型腔的分流道，其长度、形状、断面尺寸等都必须对应相等，达到各个型腔的热平衡和塑料流动平衡。因此各个型腔的浇口尺寸可以相同，达到各个型腔同时均衡进料。（2）非平衡式布置非平衡式布置的主要特点是主流道至各个型腔的分流道长度各不相同（或加上型腔大小不同） 。为了使各个型腔同时均衡进料，各个型腔的浇口尺寸必定不相同。本塑件的分流道采用了平衡式布置。4.2.3 冷料穴和拉料杆的设计1冷料穴冷料穴在塑件模架设计中起到重要作用。它是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入型腔。这些冷料既影响熔体的填充速度，有影响成型塑件的质量。主流道末端的冷料穴除了上述作用外，还有便于在该处设置主流道拉料杆的功能。注射结束模具分型时，在拉料杆的作用下，主流凝料从定模浇口套中被拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统凝料一起推出模外。本次设计冷料穴的位置：模具的冷却道设在上下型腔所在的动定模板上，主流道的末端（主流道正对面的动模板上）或分流道的末端。其设计尺寸是：直径稍大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。2拉料装置本次设计采用的是推杆形式的拉料杆。拉料杆头部的型腔处有一圆形凹环槽，凹环槽在主流道凝料上形成凸环，分模时即可将该凝料从主流道里拉出。4.3 浇口设计浇口亦称进料口，是连接分流道和型腔的熔体通道，是浇注系统的最终端，很短，截面积很小。当熔融的料流在高压下经过浇口时，因截面积小而流速加快，因摩擦作用而温度升高，黏度降低，流动性提高，有利于充满型腔。故浇口是浇注系统的关键部位，其位置、形状及尺寸等决定着塑件质量、注射效果及注射效率。设计浇口时应注意几点：1.浇口应设在制品的最大壁厚处，使塑料从厚壁流向薄壁，保持流程一致。2.防止浇口处产生喷射而在充填过程之中产生蛇形流。3.浇口位置应设在制品主要受力方向上。4.要考虑制品的尺寸要求。5.对长零件应沿纵向而不是沿横向或在中心设浇口。6.两个或以上型腔，应沿主流道对称分布。7.铰接零件应使熔合线远离接点。8.环形零件浇口设在底部避免产生气泡。浇口的作用：快速充型，保压补缩；防止热料回流；使塑件与浇注系统分离。浇口截面形状和尺寸的确定要根据制品的尺寸大小、壁的厚薄、塑料的品种以及制品的结构和相应的浇口形式而定。先取小值，试模后根据情况在修正。总的要求是使熔料以较快的速度进入并充满型腔，同时在充满后能适时的冷却封闭，因此，浇口的截面要小，长度要短，这样可增大料流速度，快速冷却封闭，且便于塑件与浇口凝料分离，不留明显的浇口痕迹，保证塑件外观质量。注射模具的浇口形式较多，其形式和安放位置有直接浇口、盘形浇口（或中心浇口） 、侧浇口、环形浇口、点浇口、轮辐式浇口、潜伏浇口等，具体采用的形式可以综合各种影响因素，本设计采用潜伏式浇口。潜伏式浇口又称剪切浇口，有点浇口变异而来。这种浇口的分流道位于模具得分型面上，而浇口却斜向开设在模具的隐蔽处。塑料熔体通过型腔的侧面或推杆的端部注入型腔，因而塑件外表不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。5 冷却系统的设计5.1 冷却时间计算注射模实质上是一种热交换器。确定恰当的热交换（冷却）时间，是模具设计者的重要任务。为此，首先分析影响冷却时间的因素。1.模具材料本次设计选用的模具材料为钢材。如只考虑材料的冷却效果时，若热率越高，从熔融塑料吸收热量越迅速，冷却得越快。2.冷却介质温度及流动状态本塑件采用冷却水做冷却介质。我们知道水的比热大，以冷却水出、入处口温差小为好，一般控制在 5 以内。冷却水在通道中的流速，以尽可能高为C好，其流动状态以湍流为佳，即雷诺系数 Re104为宜。3.模塑材料（塑料）塑料的热性能，对冷却时间有重大影响。绝大多数塑料的热导率和热扩散率都很低，但可通过加入添加剂、改性剂加以改善。根据表 5-1确定冷却时间（表 6-1见塑料模具技术手册221 页表 3-42）表 5-1塑件壁厚与冷却时间的关系冷却时间 （s）制件厚度（mm）ABS PA HDPE LDPE PP PS PVC0.5 1.8 1.8 1.00.8 1.8 2.5 3.0 2.3 3.0 1.8 2.11.0 2.9 3.8 4.5 3.5 4.5 2.9 3.31.3 4.1 5.3 6.2 4.9 6.2 4.1 4.61.5 5.7 7.0 8.0 6.6 8.0 5.7 6.31.8 7.4 8.9 10.0 8.4 10.0 7.4 8.12.0 9.3 11.2 12.5 10.6 12.5 9.3 10.12.3 11.5 13.4 14.7 12.8 14.7 11.5 12.32.5 13.7 15.9 17.5 15.2 17.5 13.7 14.73.2 20.5 23.4 25.5 22.5 25.5 20.5 21.7根据上表，本塑件材料为 ABS，壁厚为 2mm，故冷却时间为 10.1s。5.2 冷却参数计算1.计算所需冷却水体积流量：应用公式： = 来计算；V1260()iGCt式中： 冷却水的体积流量(m 3/min)单位时间内注入模具的塑料质量（kg/h）i塑料成型时在模内释放的热量（J/kg）C冷却水的比热容(J/kgK)冷却水的密度（kg/m 3）1t冷却水的出口温度（）2冷却水的进口温度（）塑件质量 M塑=6.6g,用 Pro/E作出浇注系统的三维图，计算出浇注系统的总质量为 7.287g，每小时注射 240次，G=（6.6+7.287） 240/1000=3.33Kg；计算得 = =3.333105/60/103/4200/（25-20）=V1260()iCt=0.794 10-3(m3/min)参考塑料模具技术手册 ，选定冷却水道直径为 6mm 。2.求冷却水在水孔内的传热速度 vv= =40.79410-3/3.14/(6/1000)2/60=0.47(m/s)24Vd3.求冷却水孔与冷却水间的传热系数 = =8.4(9960.47)0.8/0.0060.20.82()vd=3.198103（W/m 2K） ( =8.4)4.传热水孔总传热面积的计算：公式 A= 360()iwGT式中：A冷却水孔总传热面积(m 2)G单位时间内注入模具的塑料质量（kg/h）冷却水的传热系数（W/m 2K）C冷却水的比热容(J/kgK)冷却水的密度（kg/m 3）TW模具温度（）冷却水的平均温度（）计算得： A = 360()iwGT=3.333105/3600/3.198/103/40-（25-20）/2=0.0022（m 2）则传热水孔总传热面积应为 0.0022m25.冷却水孔总长度计算公式 L= 0.836()iwGvdT式中 L冷却水孔总长度(m)L= =0.565m0.836()iwvd则冷却水孔总长度应为 0.565m 6.冷却水道孔数计算：设因模具尺寸之限制，每一根水孔的长度为 l，则模具内应开设的水孔数计算如下：公式 n= Adl计算 n= =0.0022/3.14/0.006/0.29=1.04Adl因为模具采用的设计是一模四腔设计，选用铜管以防止漏水，会降低冷却作用故采用 4根水道。5.3 冷却回路的设计冷却系统的设计原则：（1）冷却水道数量尽量多、截面尺寸尽量大，以尽快使塑件凝固，防止产生残余应力。（2）浇口处加强冷却，因为浇口附近温度最高，距离浇口越远温度越低。（3）冷却水道至型腔表面距离应尽量相等厚壁处冷却水道要靠近型腔，间距要小，一般水道孔至型腔表面的距离大于 10mm，此处采用 12mm。（4）冷却水道排列形式，由于抽风机外壳成型面积较大，为使加工方便，采用串联式直接循环式水道，冷却管道中心距约为管径的 35倍。（5）冷却水道出、入口温差要尽量小。根据本次设计的塑件形状及其所需冷却温度分布要求以及浇口位置等，设计出冷却回路。冷却通道之间也可采用内部钻孔法沟通，用堵头使之形成规定的冷却回路。冷却回路的水孔数量尽可能多、孔径尽可能大，一般的来说，冷却水孔中心线与型腔的距离应为冷却通道直径的 12倍（通常为 1215mm） ，冷却通道之间的中心距约为水孔直径的 35倍，通道一般在 8mm左右以上。冷却水孔至型腔表面的距离应尽可能相等当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔壁厚不均匀时，应在厚壁处强化冷却。合理确定冷却水接头位置，进出口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧面。为了不影响操作，通常应设在注射机的背面，水管接头多采用自动密封接头。 综合以上冷却水孔的布置要点同时还要兼顾水道与其它件是否产生干涉，本次设计的冷却水道采用直通式，不会与其他零件产生干涉，水道中插入铜管防止漏水。6 顶出和导向机构的设计6.1 顶出机构的设计6.1.1 顶出机构的分类顶出机构按驱动形式分为：手动顶出、机动顶出、气动顶出。按模具结构形式分为：一次顶出、二次顶出、螺纹顶出、特殊顶出。6.1.2 顶出机构的设计原则顶出设计的设计原则：（1）设计顶出机构时应尽量使塑件留于动模一侧。（2）塑件在顶出过程中不发生变形和损坏。（3）顶出装置均匀分布，顶出力作用在塑件承受力最大的部位。以防变形和损伤。（4）顶出机构应平稳顺畅，灵活可靠，足够的强度、耐磨性，平稳顺畅无卡滞，并且制造方便，易于维修。6.1.3 顶出机构的基本形式1.顶杆顶出机构基本形式：常用断面形状有圆形、矩形、腰形、半圆形、弓形和盘形等。本设计选用圆形，因为易于加工，容易保证配合精度及互换性，易于更换，滑动阻力最好，不卡滞，应用最广。顶杆的结构形式如图 6.1所示为一般经常用的两种顶杆形式。本次设计主要采用第一种圆形，顶杆小端的端面要求抛光以符合塑件的粗糙度的要求。图 6.1顶杆的形式2.推件板顶出机构推件板顶出机构是由一块与凹模按一定配合精度相配合的模板和推杆组成应用在比较有规则的薄壁塑件。根据本次设计的需要从塑件的结构特点，以及表面粗糙度等多原因考虑，选择推杆顶出机构作为本次设计的顶出机构，镶嵌在模架的推杆固定板上，并利用小导柱对顶杆进行导向。6.2 导向机构的设计导向机构对于塑料模具是必不可少的部件，它能够保证注射模具准确的开合模，并在模具中起定位、导向和承受一定侧压力的作用，导向机构的形式主要有导柱导向和精定位装置。6.2.1 导柱和导套的设计导柱与导套的配合具有导向作用、定位作用、承受一定的侧向压力。导柱的结构形式：注射模具常用导柱的结构形式有两种：带头导柱和带肩导柱。导柱的结构形式也可以分为：（1）储油槽导柱：用于小型模具，小型生产。（2）有储油槽导柱：用于大型模具，大批量生产。有储油槽的导柱结构，此种导柱加工方便、制造容易，常用于中、小型模具和塑料制件生产批量不大的场合。（3）短导柱：用于深型腔注射模具，并于凹凸模的斜面定位联合使用，也用于大型塑料注射模以增加刚度。（4）直通式导柱：用于小型模具单件生产。（5）顶柱式导柱：为增加动模垫板刚度，简化模具结构，兼作顶柱。用于塑件投影面积大的情况。由于本设计是小型模具设计，但是是深型腔注射模具，所以采用带头短导柱，并且带有储油槽。导套可分为直导套和带头导套。带头导套轴固定容易，而直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构。本设计中导套选为带头的导套，并且带油槽。导套的形式如图 6.2所示。图 6.2带头导套和直导套6.2.2 导柱和导套在模板上的布置导柱和导套在模板上的布置一般遵循以下几点：（1）二导柱（用于小型模具）：合模无方位要求时，二导柱直径相同对称分布，有方位要求时，二导柱直径不同或直径相同不对称分布。（2）三导柱：用于中小型模具。（3）四导柱：用于深腔大型模具，在圆模板上，在矩形模板上。（4）八导柱：四短（增强导向刚性）四长，用语深腔、薄壁，要求壁厚均匀的模具。根据以上要求本设计选择了四导柱。具体布置参看装配图。6.3 复位机构的设计复位机构就是在模具闭合时顶出系统的各个顶出元件恢复到原来设定的位置。如顶杆、顶管、顶块等。但因其端部一般并不直接接触到定模的分型面上，故模具闭合时并不能驱动它们复位，必须依靠特设的复位机构。复位机构分为复位杆复位和弹簧复位。6.3.1 复位杆复位复位杆复位制造简单，易安装调节，动作稳定可靠，应用广泛。复位杆的设计要点：（1）位置对称，分布均匀，以保证复位过程中顶板的移动平衡。一般设四根，均布，同顶杆固定方式。（2）复位杆对顶杆固定板兼起导向作用，故复位杆间距、跨度尽量大，直径尽量大。（3）为避免合模时与定模板发生干扰而合模不严，安装时复位赶应低于动模分型面 0.25mm。（4）与动模的配合精度 H7/f7,配合长度尽量大些以保证复位移动的稳定性。（5）材料为 T10A，头部淬火硬度 HRC5458。6.3.2 弹簧复位和顶杆兼作复位弹簧复位：用于结构简单的小型模具。弹簧弹力应足以使顶出机构复位。但弹簧易失效，故应尽量选长些并及时更换。顶杆兼作复位：用于顶杆间距、直径较大并设置在塑件周边的大型塑件的注射模具。通过比较，本设计利用弹簧进行推杆的复位。7 注塑机的选择7.1 注塑机概述注塑机的全称应为塑料成型机。注塑机主要由注射装置、合模装置、液压传动系统、电器控制系统及机架等组成。如图 7.1所示，工作时模具的动、定模分别安装于注塑机的动模板和定模板上，由合模机构合模并锁紧，由注射装置加热、塑化、注射、待融料在模具内冷却定型后由合模机构开模，最后由推出机构将塑件推出。图 7.1 注塑机结构注塑机的工作原理：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，进行下一个循环。注塑机根据塑化方式分为柱塞式注塑机和螺杆式注塑机；按机器的传动方式又可分为液压式、机械式和液压机械（连杆）式；按操作方式分为自动、半自动、手动注塑机。其特点如表 7.1表 7.1立式 卧式 直角式热塑性塑料注塑机 固性塑料注 塑机形式 容量一般为 3060g 柱塞式3060g螺杆式60cm3以上100500g容量一般为2045g结构特性注塑装置一般为柱塞式、液压机械式锁模机构、顶出系统为机械顶出注塑装置以螺杆为主，液压机械式锁模，顶出系统采用机械、液压或两者兼备除塑化加热系统外，其他与热塑性塑料用螺杆式注射机相似注塑装置与合模装置的轴线互相成垂直排列，优点介于立卧两种注塑机之间优点1.拆装方便2.安装嵌件、活动型芯方便1.开模后，塑件自动落下便于实现自动化操作2.塑化能力大、均匀，注射压力大，注射压力损失小，塑件内应力，定向性小，可减小变形，开裂倾向3.螺杆式可采用不同的螺杆，调节螺杆转数、背压等用来加工不同的塑料及不同要求的塑件1.开模后，塑件自动落下2.使用双模，可以减小循环周期，提高生产力缺点1.人工取件2.注射压力损失大，加工高粘度塑料薄壁塑件时要求成型压力高，塑件内应力大，注射速度均匀，塑化不均匀1.装模麻烦，安放嵌件及活动型芯不便，易发生分解2.螺杆式加工低粘度塑料，薄壁，形状复杂塑件时易发生回流，螺杆不易清洗，贮料清洗不净，易发生分解3.柱塞式结构也有立式结构所具有的特性1.嵌件、活动型芯安放不便，易倾斜落下2.有柱塞式结构的缺点适用范围1.易于加工小，中型及分两次进行双色注射加工的塑件2.柱塞式不宜加工流动性差，热敏性、对应力敏感的塑料及大面积，薄壁塑件，宜加工流动性好的中小性塑件1.螺杆式适应加工各种塑料，小型设备易加工薄壁、精密塑件2.螺杆式适应于掺和料、有填料，干着色料的直接加工3.柱塞式也具有立式注射机中柱塞式结构具有的加工特点1.适用加工小型塑件，并装有侧浇口模具2.适用加工塑件中心部位不允许有浇口痕迹的平面塑件7.2 注塑机的选择本次设计已计算出塑件的总体积为 17.42cm，总质量为 12.8g。根据塑料制品的体积或质量查有关手册选定 XS-Z-30卧式注射机。注塑量（cm） 30 模具最大厚度 180（mm）螺杆直径（mm） 28 模具最小厚度（mm）60注射压力（MPa） 119 拉杆空间（mm） 235注射行程（mm） 130 模具定位孔径（mm）63.5锁模力（KN） 250 喷嘴孔直径（mm） 4最大成型面积（cm）90 喷嘴球孔径（mm） 12模板最大行程（mm） 1607.3 注塑机的参数校核为使注塑成形过程顺利进行，须对以下工艺参数进行校核。7.3.1 最大注塑量校核我们通过学习知道注塑机的最大注塑量应大于制件的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边） ，通常注塑机的实际注塑量最好为注塑机的最大注塑量的80%，所以，本次设计选用注塑机最大注塑量应0.8V 机V 塑件+V 浇式中：V 机注塑机的最大注塑量 cmV 塑塑件的体积，cm该产品 V 塑件=5.24cmV浇浇注系统体积，cm该产品 V 浇=6.94cm故 V 机（V 塑件+V 浇）/0.8=（25.24+6.94）/0.8=21.775 cm在此选顶的注塑机注塑量为 30cm，所以满足本次设计的要求。7.3.2 注塑压力校核1塑料熔体流动性好，塑件形状简单，壁厚者所需注射压力一般小于70