3809 長套管塑料模具設計

3809 長套管塑料模具設計,套管,塑料,模具設計 第 1 頁長套管塑料模具設計目 錄摘要_____________________________________________________________________31 前言___________________________________________________________________42 模具種類及結構_________________________________________________________73 塑件及材料分析_________________________________________________________93.1 塑件的結構工藝分析___________________________________________________93.1.1 塑件的結構工藝分析_______________________________________________93.1.2 塑件的成型過程___________________________________________________93.2 材料的成型特性及工藝參數_____________________________________________94 擬定模具結構形式______________________________________________________114.1 分型面的選擇________________________________________________________114.1.1 分型面的選擇原則________________________________________________114.1.2 分型面的確定____________________________________________________114.2 型腔數目的確定______________________________________________________115 注塑機的選擇與校核____________________________________________________135.1 所需注射量的計算____________________________________________________135.2 所需鎖模力的計算____________________________________________________135.3 選擇注射機__________________________________________________________145.4 注射機有關參數校核__________________________________________________145.4.1 型腔數目的校核__________________________________________________145.4.2 注射機工藝參數的校核____________________________________________155.4.3 安裝尺寸________________________________________________________155.4.4 開模行程的校核__________________________________________________165.4.5 模架尺寸與注射機拉桿內間距校核__________________________________166 澆注系統(tǒng)的設計________________________________________________________176.1 主流道的設計________________________________________________________176.1.1 主流道設計要點__________________________________________________176.1.2 主流道尺寸______________________________________________________176.1.3 主流道襯套______________________________________________________176.2 冷料穴的設計________________________________________________________196.3 分流道的設計________________________________________________________206.3.1 分流道的布置形式________________________________________________206.3.2 分流道的長度____________________________________________________206.3.3 分流道的形式及尺寸______________________________________________206.3.4 分流道的表面粗糙度______________________________________________216.4 澆口的設計__________________________________________________________21 第 2 頁6.4.1 澆口類型及位置的確定____________________________________________216.4.2 澆口結構尺寸得確定______________________________________________226.5 澆口的設計_________________________________________________________226.6 排溢系統(tǒng)的設計_____________________________________________________227 成型零件的結構設計和確定_____________________________________________237.1 成型零件的結構設計_________________________________________________237.1.1 凹模結構設計___________________________________________________237.1.2 凸模結構設計___________________________________________________237.1.3 側型芯的結構設計_______________________________________________237.2 成型零件工作尺寸的確定_____________________________________________238 模架的確定和標準件的選用_____________________________________________259 合模導向機構的設計___________________________________________________269.1 導向機構的總體設計_________________________________________________269.2 導柱設計___________________________________________________________269.3 導套設計___________________________________________________________2610 脫模推出機構的設計__________________________________________________2810.1 脫模力的計算______________________________________________________2810.2 脫模機構的結構設計________________________________________________2911 側向抽芯機構的設計__________________________________________________3011.1 抽芯力的計算______________________________________________________3011.2 齒輪設計__________________________________________________________3011.3 齒條的設計________________________________________________________3112 溫度調節(jié)系統(tǒng)________________________________________________________3213 設計小結____________________________________________________________3314 謝辭________________________________________________________________3415 參考文獻____________________________________________________________35附錄 1：注塑模總裝圖___________________________________________________36附錄 2：相關設計軟件___________________________________________________37 第 3 頁PA1010 套管注塑模設計摘 要：分析了套管的工藝特性，詳細論述了套管注塑模的結構設計和工作過程。針對細長管件抽芯困難的問題，該模具巧妙的采用了齒輪齒條抽芯機構，開模時，先由主動齒條帶動齒輪轉動，再通過軸將此轉動傳遞給連動齒條齒輪，最后由該齒輪帶動連動齒條橫向運動以完成抽芯動作。關鍵詞：注塑模，抽芯機構，齒輪，齒條，軸Abstract: Has analyzed the drive pipe craft characteristic, in detail elaborated the drive pipe note mold structural design and the work process.Pulls out the core difficult question in view of the tall and slender fitting,this mold ingenious used the gear rack to pull out the core organization,when operates the mold, first leads the gear-driven by the driving rack,again transmits through the axis this rotation for the gearing rack gear,finally completes by this gear impetus gearing rack transversal motion pulls out the core movement.Keywords:note mold,pulls out the core organization,gear,rack,axis 第 4 頁1 前言注塑成型是生產塑料制件最常用的制造方法之一，采用這種方法既可以生產小巧的電子器件和醫(yī)療用品，也可以生產大型的汽車配件和建筑構件，生產的制件具有精度高、復雜度高、一致性高、生產效率高和消耗低的特點，有很大的市場需求和良好的發(fā)展前景。隨著塑料材料技術和注塑成型加工技術的不斷進步，塑料注塑加工行業(yè)得以持續(xù)發(fā)展。塑料加工是將原材料變?yōu)橹破返年P鍵環(huán)節(jié)，只有迅速的發(fā)展塑料加工業(yè)，才可能把各種性能優(yōu)良的高分子材料變成功能各異的制品，在國民經濟的各領域發(fā)揮作用。模具是塑料成型加工的一種重要的工藝裝備，同時又是原料和設備的“效益放大器”，模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。因此，模具工業(yè)已成為國民經濟的基礎工業(yè)，被稱為“工業(yè)之母”，模具生產技術的高低，已成為衡量一個國家產品制造技術的重要標志。塑料成型加工及模具技術不僅隨著高分子材料合成技術的提高、成型設備成型機械的革新、成型工藝的成熟而進步，而且隨著計算機技術、數值模擬技術等在塑料成型加工領域的滲透而發(fā)展。模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的制品的工具。模具的類型很多，按照成形材料的不同可分為沖壓模具、塑料模具、鍛造模具、壓鑄模具、橡膠模具、粉末冶金 模具、玻璃模具和陶瓷模具。模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，因為模具在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。隨著我國加入 WTO，我國模具工業(yè)的發(fā)展將面臨新的機遇和挑戰(zhàn)。我國的模具工業(yè)的發(fā)展，日益受到人們的重視和關注?！澳＞呤枪I(yè)生產的基礎工藝裝備”也已經取得了共識。注塑成型作為一種重要的成型加工方法，在家電行業(yè)、汽車工業(yè)、機械工業(yè)等都有廣泛的應用，且生產的制件具有精度高、復雜度高、一致性高、生產效率高和消耗低的特點，有很大的市場需求和良好的發(fā)展前景。CAD/CAM/CAE 技術在塑料模的設計制造上應用已越來越普遍，特別是 CAD/CAM 技術 的應用較為普遍，取得了很大成績。使用計算機進行產品零件造型分析、模具主要結構及零件的設計、數控機床加工的編程已成為精密、大型塑料模具設計生產的主要手段。應用電子信息工程技術進一步提高了塑料模的設計制造水平。這不僅縮短了生產前的準備時間，而且還為擴大模具出口創(chuàng)造了良好的條件，也相應縮短了模具的設計和制造周期。此外，氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟，熱流道技術的應用更加廣泛，精密、復雜、大型模具的制造水平有了很大提高，模具壽命及效率不斷提高，同時還采用了先進的模具加工技術和設備。目前我國經濟仍處于高速發(fā)展階段，國際 第 5 頁上經濟全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機遇。一方面，國內模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國轉移以及跨國集團到我國進行模具采購趨向也十分明顯。因此，放眼未來，國際、國內的模具市場總體發(fā)展趨勢前景看好，預計中國模具將在良好的市場環(huán)境下得到高速發(fā)展，我國不但會成為模具大國，而且一定逐步向模具制造強國的行列邁進?！笆晃濉逼陂g，中國模具工業(yè)水平不僅在量和質的方面有很大提高，而且行業(yè)結構、產品水平、開發(fā)創(chuàng)新能力、企業(yè)的體制與機制以及技術進步的方面也會取得較大發(fā)展。我國塑料模具的質量、技術和制造能力近年來確實發(fā)展很快，有些已達到或接近國際水平，尤其是隨著改革開放政策的不斷深入，“三資”企業(yè)蓬勃發(fā)展，對我國塑料模具設計制造水平的提高起到了非常大的作用。然而，由于我國模具制造基礎薄弱，各地發(fā)展極不平衡，因此從總體上來看，與國際先進水平相比和與國內市場需求相比，差距還很大。這主要表現在以下方面：塑料模具產品水平不高，與國外先進水平相差甚遠；我國塑料模制造企業(yè)設備數控化率和 CAD/CAM 應用覆蓋率比國外低很多，且設備不配套、利用率低的現象十分嚴重；開發(fā)能力低，在市場上處于被動地位，創(chuàng)造的經濟效益方面，國內大多數是微利甚至虧損；國內外模具企業(yè)管理上的差距十分明顯；我國塑料模具市場總體上供不應求，特別是大型、復雜、長壽命塑料模產需矛盾十分明顯。隨著國民經濟總量和工業(yè)產品技術的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術要求也越來越高。雖然模具種類繁多，但其發(fā)展重點應該是既能滿足大量需要，又有較高技術含量，特別是目前國內尚不能自給，需大量進口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復雜、長壽命模具。模具標準件的種類、數量、水平、生產集中度等對整個模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響。因此，一些重要的模具標準件也必須重點發(fā)展，而且其發(fā)展速度應快于模具的發(fā)展速度，這樣才能不斷提高我國模具標準化水平，從而提高模具質量，縮短模具生產周期，降低成本。由于我國的模具產品在國際市場上占有較大的價格優(yōu)勢，因此對于出口前景好的模具產品也應作為重點來發(fā)展。根據上述需要量大、技術含量高、代表發(fā)展方向、出口前景好的原則選擇重點發(fā)展產品，而且所選產品必須目前已有一定技術基礎，屬于有條件、有可能發(fā)展起來的產品。隨著經濟的發(fā)展，各行各業(yè)對各類模具的需求不斷增加，所需品種也越來越細化。據預測，國內模具發(fā)展的趨勢：（1）模具日趨大型化；模具的精度將越來越高；多功能復合模具將進一步發(fā)展；（2）熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高；（3）隨著塑料成形工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應高壓注射成型等工藝的模具將隨之發(fā)展； 第 6 頁（4）標準件的應用將日漸廣泛；（5）快速經濟模具的發(fā)展前景十分廣闊；（6）以塑代鋼、以塑代木的進程進一步加快，塑料模具的比例將不斷增大；（7）模具技術含量將不斷提高，中、高檔模具比例將不斷增大。畢業(yè)設計是在修完所有課程之后，我們走向社會之前一次綜合性設計。本次設計的課題是盆類產品的注射模設計,是對以前所學課程的一個總結。在此次設計中，主要用到所學過的注射模設計，以及機械設計等方面的知識。著重說明了一副注射模的一般流程，即注射成型的分析、注射機的選擇及相關參數的校核、模具的結構設計、注射模具設計的有關計算、模具總體尺寸的確定與結構草圖的繪制、模具結構總裝圖和零件工作圖的繪制、全面審核投產制造等。其中模具結構的設計既是重點又是難點，主要包括成型位置及分型面的選擇，模具型腔數的確定及型腔的排列和流道布局和澆口位置的選擇，模具工作零件的結構設計，推出機構的設計，拉料桿的形式選擇，排氣方式設計等。通過本次畢業(yè)設計，使我更加了解模具設計的含義，以及懂得如何查閱相關資料和怎樣解決在實際工作中遇到的實際問題，具有初步分析、解決成型現場技術問題的能力，這為我以后從事模具職業(yè)打下了良好的基礎。通過本次畢業(yè)設計應達到如下目的：（1）熟悉注射模的一般流程；（2）對一般塑件能設計出其模具；（3）掌握注射模具結構特點及其設計計算方法；（4） 利用計算機編制相應的工程計算、分析和優(yōu)化的程序；本次畢業(yè)設計得到了老師和同學的幫助，特別是蔡晴老師和廖永衡老師的悉心指導，在此一一表示感謝！由于實踐經驗的缺乏，且水平有限，時間倉促。設計過程中難免有錯誤和欠妥之處，懇請各位老師和同學批評指正。 第 7 頁2 模具的種類及結構注射成型模具是安裝在注射機上完成注射成型工藝所使用的工藝裝備。注射成型模具的種類很多，其結構與塑料的品種、制件的結構和注射機的種類等很多因素有關。但其基本結構可分為定模與動模兩大部分，其組成部件分為成型、澆注、支承、導向、排氣、推出制件、側向分型與抽芯、溫度調節(jié)等八部分。選擇模具的結構與組成需要根據制件的結構、產品產量、成型設備類型等因素來確定。注射模具的分類，通?？砂匆韵路绞竭M行分類：（1） 按成型的塑料材料，可分為熱塑性塑料注射模具和熱固性塑料注射模具。（2）按注射機的類型，可分為立式注射機用注射模具、臥式注射機用注射模具、角式注射機用注射模具。（3）按注射成型工藝特點，可分為單型腔注射模具、多型腔注射模具、普通流道注射模具及熱流道注射模具。（4）按注射成型模具結構特征，可分為單分型面注射模具、雙分型面注射模具、斜導柱（或彎銷、斜滑塊、齒輪齒條）側向分型與抽芯注射模具、有活動鑲件的注射模具、推出機構在定模一側的注射模具和注射模具自動卸螺紋注射模具等。注射模具的基本結構是由定模與動模兩部分組成，定模部分安裝固定在注射機的固定模板上（無論開模或合模，它是不動的），動模部分安裝固定在注射機的移動模板上。在注射成過程中，動模隨注射機上的合模系統(tǒng)運動，同時動模部分與定模部分由導柱導向而閉合構成澆注系統(tǒng)和型腔，塑料熔體從注射機噴嘴流經模具澆注系統(tǒng)進入型腔，冷卻后開模時，動模與定模分離，取出制件。根據模具各個部分所起的作用，塑料注射模有以下幾個組成部分：（1）成型部分。成型部分由凸模（型芯）、凹模（型腔）以及嵌件和鑲塊等形成制件形狀的零件組成。凸模形成制件的內表面形狀、凹模形成制件的外表面形狀。合模后凸模和凹模便構成了模具的模腔。（2）澆注系統(tǒng)。熔融的塑料從注射機噴嘴進入模具型腔所流經的通道稱為澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口及冷料槽等組成。（3）合模、導向機構。為了保證動模和定模準確到位，確保制件精度，需要在動、定模部分采用導柱、導套，或在動、定模部分設置互相吻合的內外錐面導向。 第 8 頁（4）推出機構。推出機構是指模具分型后將制件從模具中推出的裝置。一般情況下，推出機構由推桿、復位桿、推桿固定板、推板、主流道拉料桿及推板導柱和推導套等組成。（5）側向分型與抽芯機構。制件上側向如有凹凸形狀及孔或凸臺，就需要有側向的凸模或成型塊來成型。在制件被推出之前，必須先抽出側向凸?；騻认虺尚蛪K，然后才能順利脫模。帶動側向凸?；騻认虺尚蛪K移動的機構稱為側向分型與抽芯機構。（6）溫度調節(jié)系統(tǒng)。為了滿足注射工藝對模具的溫度要求，必須對模具的溫度進行控制，所以模具常常設有冷卻或加熱的溫度調節(jié)系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)一般是在模具上開設冷卻水道，加熱系統(tǒng)則是在模具內部或四周安裝加熱元件。（7）排氣系統(tǒng)。在注射成型過程中，為了將型腔內的氣體排出模外，常常需要開設排系統(tǒng)。排氣系統(tǒng)通常是在分型面上有目的地開設幾條排氣溝槽。另外，許多模具的推桿或活動型芯與模板之間的配合間隙也可以起到排氣作用。小型制件的排氣量不大，因此可直接利用分型面排氣。（8）支承零部件。用來安裝固定或支承成型的零部件及前述的各部分機構的零部件均稱為支承零部件。支承零部件組裝在一起，可以構成注射模具的基本骨架。根據注射模中各零部件與塑料的接觸情況，上述八大部分功能結構也可以分為成型零部件和結構零部件兩大類。其中，成型零部件是指與塑料接觸，并構成模具型的各種零部件；結構零部件則包括支承、導向、排氣、推出制件、側向分型與抽芯、溫度調節(jié)等功能構件。在結構零部件中，合模導向機構與支承零部件合稱為基本結構零部件，因為兩者組裝起來可以構成注射模架（已標準化）。任何注射模均可以以這種模架作為基礎，再添加成型零部件和其他必要的功能結構件來形成。 第 9 頁3 塑件及材料分析塑件具體形狀如下圖 3-1 塑件圖 3.1 塑件的結構工藝性分析與成型過程3.1.1 塑件的結構工藝分析（1）尺寸精度 由于塑件的尺寸精度主要決定于塑料收縮率的波動，而本塑件的配合精度不高，所以塑件公差數值根據《模具實用技術設計綜合手冊》中表 3-1-1 確定。精度等級根據塑件要求取 4 級精度。（2）脫模斜度 由于塑件在冷卻收縮時，會使它包緊在模具型芯或者型腔中的凸起部分。因此為了便于從塑件中抽出型芯或者從型腔中脫出塑件，防止脫模時拉住塑件，根據《模具實用技術綜合手冊》中表 3-1-3 中查得：型腔的脫模斜度選 20ˊ～40ˊ；型芯選25ˊ～40ˊ。所以我們選取 30ˊ。（3）表面粗糙度 由于塑件的外觀要求比較高，所以表面粗糙度有較高要求，一般模具的表面粗糙度要比塑件的要求低 1～2 級，所以塑件的表面粗糙度在 1.6～0.2 之間。我們選取 0.8。3.1.2 塑件的成型過程（1）成型前的準備 對 PA 的色澤、細度和均勻度等進行檢驗。（2）注射過程 塑料在注射機料筒內經過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔成型，其過程可以分為充模、壓實、保壓、倒流和冷卻 5 個階 第 10 頁段。（3）塑件的后處理 采用油、水、鹽水處理，處理溫度 90～100℃，處理時間4h。3.2 材料的成型特性與工藝參數本塑件材料為聚酰胺（尼龍） ，簡稱為 PA。 （1）基本特性：堅韌，耐磨，耐疲勞，耐油，耐水，抗霉菌，但吸水性大。尼龍1010 半透明，吸水性較小，耐寒性較好?！。?）主要用途：適于制作一般機械零件，減摩耐磨零件，傳動零件，以及化工、電器儀表等零件；（3）成型特點：熔融狀態(tài)熱穩(wěn)定性差；成型收縮范圍和收縮率大，方向性明顯，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形等弊病，成型條件應穩(wěn)定；流動性好，易溢料；吸濕性較好；融料冷卻速度對結晶塑件結構性能有明顯影響，成型時要嚴格控制模溫；模具澆注系統(tǒng)的形式和尺寸與成型聚苯乙烯時相似，但增大澆道和澆口截面尺寸可改善縮孔及凹痕現象。（4） PA 塑料的注射參數　注射類型：螺桿式噴嘴溫度：200～210°C料筒溫度：前段 190～210°C；中段 200～220°C；后段 210～230°C　模具溫度：40～80°C注射壓力：40～100 MPa注射時間：20～90 S保壓時間：0～5S冷卻時間：20～120 S成型時間：45～220 S 第 11 頁4 擬定模具結構形式4.1 分型面的選擇塑件設計階段，就應考慮成型時分型面的形狀和位置，否則無法用模具成型。在模具設計階段，應首先確定分型面的位置，然后才選擇模具的結構。分型面設計是否合理，對塑件質量、工藝操作難易程度和模具的設計制造都有很大影響。因此，分型面的選擇是注射模設計中的一個關鍵因素。4.1.1 分型面的選擇原則（1） 符合塑件脫模：為使塑件能從模具內取出，分型面的位置應設在塑件斷面最大尺寸的部位。（2）分型面的數目和形狀：通常只采用一個與開模運動方向相垂直的分型面。確定分形面應以模具制造及脫模方便為原則。（3）型腔的選擇：盡量防止形成側孔和側凹，以避免采用較復雜的模具結構。（4）確保表面質量：分型面盡量不要選擇塑件光滑的外表面，避免影響塑件的外觀質量;將塑件要求同軸度的部分放在分型面的同一側。以確保塑件的同軸度;要考慮減小造成塑件大、小端的尺寸差異要求等。（5）有利于塑件脫模：由于模具的脫模機構通常設置在動模一側，故盡可能使開模后塑件留在動模一側。（6）考慮側向軸拔距。一般機械式分型 抽芯機構的側向軸拔距都較小，因此選擇分型面的時應將抽芯或分型距離長的方向置于動、定模的開合模方向上，即將短軸拔距作為側向分型或抽芯。并注意將側抽芯放在動模邊，避免定模抽芯。（7）鎖緊模具的要求：側向合模鎖緊力較小，故對于投影面積較大的大型塑件，應將投影面積大的方向放在動、定模的合模方向上，而將投影面積小較小的方向作為側向分型面。（8）有利于排氣。當分型面作為主要排氣渠道時，應將分型面設計在塑料的流動 第 12 頁末端，以利于排氣。（9）模具零件易于加工。4.1.2 分型面的確定該塑件在進行模具設計時已經充分考慮了上述原則，同時從提供的塑件樣圖可看出該塑件采用型芯較長，為制出塑件綜合考慮，選擇塑件平分面作為分型面。4.2 型腔數目的確定為了制模具與注塑機的生產能力相匹配，提高生產效率和經濟性，并保證塑件精度，模具設計時應確定型腔數目。型腔數目的確定一般可以根據經濟性、注射機的額定鎖模力、注射機的最大注射量、制品的精度等。一般來說，大中型塑件和精度要求高的小型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結構，但對于精度要求不高的小型塑件（沒有配合精度要求），形狀簡單，又是大批量生產時，若采用多型腔模具可提供獨特的優(yōu)越條件，使生產效率大為提高。該塑件精度要求不高，生產批量適中，且具有較長抽芯，從模具加工成本，制品生產時的成本考慮，故擬定為一模兩腔，如圖 4-1圖 4-1 型腔布置 第 13 頁5 注塑機的選擇與校核注射模是安裝在注射機上使用的工藝裝備，因此設計注射模是應該詳細了解注射機的技術規(guī)范，才能設計吃符合要求的模具。注射機規(guī)格的確定主要是根據塑件的大小及型腔的樹木和排列方式，在確定模具結構形式及初步估算外形尺寸的前提下，設計人員應對模具所需的注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、開模距離等進行計算。根據這些參數選擇一臺和模具相匹配的注射機，倘若用戶已提供了注射機的型號和規(guī)格，設計人員必須對其進行校核，若不能滿足要求，則必須自己調整或與用戶取得商量調整。5.1 所需注射量的計算（1）塑件質量、體積計算通過 Pro/E 建模分析，塑件體積 V1≈12cm3，m1=ρV1=1.04×12=12.48g（PA 密度ρ 取 1.04g/cm3）。（2）澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算可按塑件體積的 0.6 倍計算，由于該模具采用一模兩腔，所以澆注系統(tǒng)凝料體積為V2=2V1×0.6=2×12×0.6≈14.4cm3（3）該模具一次注射所需塑料 PA體積 V0=2V1+ V2=34.4 cm3根據理論和在實際生產中的經驗得出塑件和澆注道之間材料的總和應該在注射機理論注射量 G 的 80%以內，有 0.8V≥V0，則 V≥V0/0.8=34.4/0.8=48cm3.所以所需注射量為 48cm3,m=ρV=1.04×48=49.92g。5.2 所需鎖模力的計算流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積 A2，在模具設計前是個為知值，根 第 14 頁據多型腔模的統(tǒng)計分析，A2 是每個塑件在分型面上的投影面 A1 的 0.2 倍～0.5 倍，因此可用 0.35nA1 來進行估算，所以,A=nA1+A2=nA1+0.35nA1=1.35nA1=1.35×2×2406.13≈6496.55mm2式中 A1─塑件在分型面上的投影面積，由 PRO/E 模型分析所得；n─型腔數。鎖模力是指注塑機的鎖模機構對模具所施加的最大夾緊力。即：F 鎖=A·P 型式中，F 鎖─ 注塑機的額定鎖模力(N)；P 型─ 模具型腔內塑料熔體平均壓力（MPa），一般取 40～50 MPa，取 P 型為 40 MPa。A─ 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面的投影面積之和（mm2）所以 F 鎖= A×P 型=6496.55×40=259862N≈259.86kN5.3 選擇注射機注塑成型機按結構形式可分為立式、臥式、和直角式三類。立式注塑機是注射柱塞（或螺桿）垂直裝設，鎖模裝置推動模板也沿垂直方向移動，主要優(yōu)點是占地面積小，安裝或拆卸小型模具很方便，容易在動模上（下模）安放嵌件，嵌件不易傾斜或墜落。其缺點是制品自模具中頂出后不能靠重力下落，需靠人工取出，這就有礙于全自動操作，但附加機械手去產品后，也可實現全自動操作。臥式注塑機是注射柱塞或螺桿與合模運動方向均沿水平裝設，其優(yōu)點是機體較低容易操縱和加料，制件頂出后可自動墜落，故易實現全自動操作。直角式注塑機是注塑機柱塞或螺桿與合模運動方向相互垂直，這種注塑機的主要優(yōu)點是結構簡單，便于自制，適用于單件生產中心部位不允許留有澆口痕跡的平面制件，同時常利用開模時絲桿的轉動來拖動螺紋型芯或型環(huán)旋轉，以便脫下塑件。通過上述的分析，該塑件的注射量和鎖模力不大，且考慮該模具的側抽芯距離較長，從計算的注射量判斷，應該選擇立式注射機為宜，所以選用立式注塑機。根據每一生產周期的注塑量和鎖模力的計算值，查閱《塑料注射成型工藝及模具》表 7-3，選用 HTF60W2-Ⅱ，其主要技術參數，見表 5-1。表 5-1 注射機主要技術參數理論注射容量/cm3 66 鎖模力/kN 600螺桿直徑/mm 26 拉桿內間距/mm 310×310注射壓力/MPa 236 移模行程/mm 270注射速率/(g/s) 66 最大模厚/mm 330 第 15 頁塑化能力/(g/s) 7 最小模厚/mm 120螺桿轉速/（r/min）0～290 定位孔直徑/mm 100噴嘴球半徑/mm SR10 噴嘴孔孔直徑/mm 2頂出行程/mm 70 頂出力/KN 225.4 注射機有關參數的校核5.4.1 型腔數的校核（1）以機床的注射能力為基礎，每次注射量不超過注射機最大注射量的 80％，按下面的公式計算 N=（0.8S-W 澆）/W 件=（0.8×1.04×66-1.04×14.4）/12.48=3.2＞2型腔數校核合格。式中 N ─型腔數；S ─注射機的注射量，g；W 澆 ─澆注系統(tǒng)的質量，g；W 件 ─塑件質量，g。（2）以注射機料筒塑化能力為基礎校核型腔數時，應考慮不得超過塑化能力的85％，按下面的公式計算N=（0.85PT- W 澆）/W 件=（0.85×7×3.6×200-1.04×14.4）/12.48=342.07＞2型腔數校核合格。式中 P ─料筒塑化能力，kg/h；T ─成型周期，s；W 澆 ─澆注系統(tǒng)的質量，g；W 件 ─塑件質量，g。5.4.2 注射機工藝參數的校核（1）最大注射壓力的校核塑料壓力校核的目的是校核注射機的最大注射壓力能否滿足塑件成型的需要。注射機最大注射壓力應稍大于塑件成型所需要的注射壓力。即Pe≥kP0=1.3×100=130MPa而 Pe=236MPa，注射壓力校核合格。 第 16 頁式中 Pe ─注射機額定注射壓力（MPa）；K ─注射壓力安全系數，取 1.3；P0 ─成型所需的注射壓力（MPa），PA1010 為 40～100；（2）鎖模力校核F≥KF 鎖=KAP 型=1.2×259.86=311.83kN而 F=600kN，鎖模力校核合格5.4.3 安裝尺寸（1）噴嘴尺寸a.主流道的小端直徑 D 大于注射機噴嘴 d，通常D=d＋（0.5～1）mm對于該模具 d=2mm，取 D=3mm，符合要求。b.主流道入口的凹球半徑 SR0 應大于注射機噴嘴半徑 SR，通常為SR0=SR＋（1～2）mm對于該模具 SR=10mm 取 12mm，符合要求。(2）最大與最小模具厚度模具厚度 H 應滿足 Hmin＜H＜Hmax式中 Hmin =120mm，Hmax=330mm。而該套模具厚度 H=25＋40＋40＋50＋50＋80+25=310mm，符合要求。5.4.4 開模行程的校核H≥H1＋H2＋（5～10）mm式中 H ─注射機動模板的開模行程（mm），取 270mm；H1─塑件推出行程（mm），取 18mm（塑件壁高處的高度）；H2 ─包括流道凝料在內的塑件高度（mm），其值為H2＝70＋（5～10）mm＝75～80mm （70mm 由裝配圖直接量?。┧?，H＝270mm＞18＋75～80＝93～98mm由計算可得，符合要求。5.4.5 模架尺寸與注射機拉桿內間距校核該套模具模架的外形尺寸為 400mm×315mm，而注射機拉桿內間距為 310mm×310mm，符合要求。注：對上面 5.4.2～5.4.5 的校核內容與后面的模具結構設計交叉進行，但為了行文整體形式與內容的統(tǒng)一，所以將部分內容在此進行著寫。綜上所述，注射機選擇 HTF60W2-Ⅱ注射機符合該模具設計要求。 第 17 頁6 澆注系統(tǒng)設計所謂注射模的澆注系統(tǒng)是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動通道。澆注系統(tǒng)是引導塑料熔體從注射機噴嘴到模具型腔的進料通道，具有傳物質、傳壓和傳熱的功能，隨塑件質量影響很大。它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，包括主流道、分流道、冷料穴、澆口。6.1 主流道的設計主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴射出的熔體導入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形。以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。6.1.1 主流道設計要點（1）為便于將凝料從主流道中拉出，主流道通常設計成錐形，其錐角α=2°～6°。內壁表面粗糙度一般為 Ra=0.8。（2）為防止主流道與噴嘴處溢料及便于將主流道凝料拉出，主流道與噴嘴應緊密對接，主流道進口處應制成球面凹坑，其球面半徑為 R 2 =R1 +(1～2)mm,凹入深度3～5mm。（3）為了物料的流動阻力，主流道末端與分流道連接處呈圓角過渡，其圓角半徑r=1～3mm。（4）主流道長度 L 應盡量短，否則將增加主流道凝料，增大壓力損失，一般主流道長度由模具結構和模板厚度所確定，取 L=65mm（根據本塑件實際情況確定）。（5）因主流道與塑料熔體反復接觸，進口處與噴嘴反復碰撞，因此，常將主流道設計成可拆卸的主流道襯套，用較好的鋼材制造并進行熱處理，一般選用 T8、T10 制 第 18 頁造，熱處理硬度為 HRC50～55。6.1.2 主流道尺寸（1）主流道小端直徑 D =注射機噴嘴直徑＋（0.5～1）=2＋（0.5～1），取 D =3mm。（2）主流道球面半徑 SR0=注射機噴嘴球頭半徑＋（1～2）=10＋（1～2），取SR0=12mm。（3）球面配合高度 h=3～5mm，取 h=3mm。6.1.3 主流道襯套主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效地選用優(yōu)質鋼材單獨進行加工和熱處理，常采用碳素工具鋼，如 T8A、T10A 等，熱處理硬度為50HRC～55HRC，如圖 6-1 所示。圖 6-1 主流道襯套 由于本模具主流道較長，定位圈和襯套設計成分體式較宜，其定位圈結構尺寸如圖 6-2 所示。 第 19 頁圖 6-2 定位圈主流道襯套的固定形式如圖 6-3 所示。圖 6-3 主流道襯套的固定形式6.2 冷料穴的設計當注射機未注射塑料之前，噴嘴最前面的熔體塑料的溫度較低，形成冷凝料頭，為了防止這些冷料進入型腔而影響塑件質量，在進料口的末端的動模板上開設一洞穴或者在流道的末端開設洞穴，這個洞穴就是冷料穴。它的作用是儲存因兩次注塑間隔 第 20 頁而產生的冷料頭以及熔體流動的前鋒冷料，防止冷料進入型腔而形成冷接縫。冷料穴的尺寸約等于主流道大端的直徑，長度約為主流道大端的直徑。為了使主流道凝料能順利地從主流道襯套中脫出，往往是冷料穴兼有開模時將主流道凝料從主流道拉出而附在動模一邊的作用，根據拉料的方式的不同，冷料穴的形式又可分為與推桿匹配的冷料穴、與拉料桿匹配的冷料穴和無拉料桿的冷料穴三種。（1） 主流道冷料穴的設計開模時應將主流道中的凝料拉出，所以冷料穴直徑稍大于或等于主流道大端直徑。開模時，主流道中的凝料由 Z 形頭冷料穴拉出定模，當塑件被推出時，凝料同時被推出。該模具采用與拉料桿匹配的冷料穴，如圖 6-4 所示。冷料穴深度取 10mm。圖 6-4 主流道冷料穴（2）分流道冷料穴的設計該模具設計采用點澆口形式，故無須考慮分流道的冷料穴設計。6.3 分流道的設計6.3.1 分流道的布置形式分流道是連接主流道和澆口的進料通道。在單腔膜中，常不開設分流道，而在多腔膜中，一般都設置有分流道但不能過粗。過粗的分流道冷卻緩慢，還會增長模塑周期。 第 21 頁圖 6-5 分流道布置形式6.3.2 分流道的長度長度應盡量取短，且少彎折。該模具的分流道的長度 L=25mm （L—分流道單向長度）。6.3.3 分流道的形狀及尺寸分流道的截面形狀有圓形、半圓形、矩形、梯形、U 形等多種。在流過同等橫截面積的條件下，橫截面為正方形的流動阻力最大，傳熱最快，熱量損失最大，因此對熱塑性塑料注射模而言，不宜采用正方形的分流道。半圓形和矩形截面的分流道比表面積（即表面積/體積比）較大，較少采用。梯形截面、U 形截面的分流道，加工容易但熱量散失和流動阻力較大大。而圓形橫截面雖然加工較困難，但流動阻力小，熱量損失最小，熔體降溫也最慢。所以本設計的分流道設置在分型面上，截面形狀采用圓形截面。查參考資料《塑料注射成型工藝及模具》表 5-1，取 d=10。分流道截面形狀如圖6-6 所示。 第 22 頁圖 6-6 分流道截面形狀 6.3.4 分流道的表面粗糙度由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較理想，因此分流道的內表面粗糙度 Ra 不要求很高，一般取 0.63μm～1.6μm，這樣的表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層流動阻力。避免熔流表面滑移，使中心層具有較高的剪切速率。此處 Ra=1.6μm。6.4 澆口的設計澆口是連接流道與型腔之間一段細短通道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部位。交口的形狀、位置和尺寸對塑件的質量影響很大。澆口截面面積通常為分流道截面積的 0.07 倍～0.09 倍，澆口截面形狀多為矩形和圓形兩種，澆口長度為 0.5mm～2.0mm。澆口具體尺寸一般根據經驗確定，取其下限值，然后在試模時逐步修正。6.4.1 澆口類型及位置的確定注射模的澆口結構形式較多，不同類型的澆口其尺寸、特點及應用情況不同。常見的有直接澆口、點澆口、側澆口、扇形澆口及潛伏式澆口等。（1）直接澆口 又叫中心澆口，無分流道，注射壓力直壓入型腔，所以產品較堅實，流量快且大，適合注射大型產品，但產品內應力大、易變形、注塑保壓時間長、澆口去除困難、痕跡明顯、影響外觀。（2）點澆口 這是一種截面形狀小如針點的澆口。其優(yōu)點是去除澆口后，塑件上留下的痕跡不明顯，開模后可自動拉斷，成型時可減少熔接痕，但壓力損失比較大，塑件收縮大，制造困難，而且模具必須設計成三板式模，以脫出流道凝料。（3）側澆口 在分型面上，從塑料邊緣進料，形狀為長矩形或接近矩形，加工方便、簡單，應用靈活，既可以從產品外側，也可以從產品內側進料?？梢砸荒６嗲?，澆口痕跡小，不太影響外觀，去除澆口方便。但壓力損失大，保壓補縮作用比直接澆口小，殼形件排氣不便，易產生熔接痕、縮孔及氣孔等缺陷。 第 23 頁（4）扇形澆口 扇形澆口是逐漸展開的澆口，是側澆口的變異形式。適合于大面積薄壁塑件。（5）潛伏式澆口 潛伏式澆口是點澆口演變來的且吸收了點澆口的優(yōu)點，也克服了由點澆口帶給模具的復雜性。其進料部分一般選在制件較隱蔽處，使不致影響制品的美觀。在頂出時流道和制件被自動切斷。故頂出時必須有較強的沖擊力。對于過于強韌的塑料，潛伏式澆口是不適宜的。加工比較困難，容易磨損。該模具是中小型塑件的多腔模具，且塑件的要求較高，經 Moldflow 軟件分析在塑件一側開設一圓形截面點澆口即可。點澆口開設在分型面部位，從塑件型腔外側進料，點澆口能方便地調整充模時的剪切速率和澆口封閉時間，因而又稱標準澆口。這類澆口加工容易。修整方便，并且可以根據塑件的形狀靈活地選擇進料位置，因此它是廣泛使用的一種澆口形式，普遍使用于小型塑件的多腔模具。6.4.2 澆口結構尺寸的經驗計算由于點澆口的種類較多，查參考文獻《模具實用技術設計綜合手冊》中 P496 的表3-6-6 點狀進料口相關數據得點澆口尺寸：直徑 d=1.0mm長度 l=2.0mm6.5 澆注系統(tǒng)的平衡對于該模具，從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸對應相同，各個澆口也相同，澆注系統(tǒng)顯然是平衡的。6.6 排溢系統(tǒng)的設計當塑料溶體填充型腔時，必須順利排出型腔及澆注系統(tǒng)內的空氣及塑料受熱或凝固產生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內因各種原因沒有將產生的氣體排除干凈，一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及填充缺料的成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產生高溫會導致素件局部碳化或燒焦，同時積存的氣體還會產生反向壓力而降低充模速度。因此必須考慮排氣問題，注射模成型時排氣通常用如下四種方式進行：（1）利用配合間隙排氣（2）在分型面上開設排氣槽排氣（3）利用排氣塞排氣（4）強制性排氣本模具利用上下模鑲塊和上下模板、上模鑲塊和下模鑲塊、上模板與下模板之間的配合間隙排氣，可防止上述缺陷產生，所以不用另外開設排氣槽。詳細情況參看模具裝配圖。 第 24 頁7 成型零件的結構設計和確定塑料模具型腔在成型過程中受到塑料熔體的高壓作用，應具有足夠的強度和剛度，如果型腔側壁和底板厚度過小，可能因強度不夠而產生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產生撓曲變形，導致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。因此，應通過強度和剛度計算來確定型腔壁厚，尤其對于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能單純憑經驗來確定型腔壁厚和底板厚度。7.1 成型零件的結構設計7.1.1 凹模結構設計凹模又稱陰模，他是成型塑件外輪廓的零件，按其結構形式可分為整體式凹模和組合式凹模。整體式凹模是由一整塊金屬材料直接加工而成。其特點是為非穿通式模體，強度好，不易變形，塑件表面光滑平整，沒有鑲拼的痕跡。但由于加工困難。只用于小型且形狀簡單的塑件成型。組合式凹模是由兩塊或更多金屬材料組合而成。其加工容易，但塑件表面有鑲拼的痕跡等缺點。本塑件抽芯距離較長，且分型面設置在塑件中央將其平分的位置，整體凹模不能滿足要求，故采用組合式凹模，分為上下模鑲塊（具體形狀見上下模鑲塊零件圖）。7.1.2 凸模結構設計凸模（即型芯）是塑件內表面的成型零件，通?？煞譃檎w式和組合式兩種類型。該塑件的內側表面結構較簡單，故型芯采用整體式凸模。塑件表面通孔和凹槽，故需多個型芯以完成成型，有型芯、扁型芯，具體形狀見各零件圖。7.1.3 側型芯的結構設計塑件的側面有一長孔，分模時無法脫出，需要使用側抽芯才能順利脫模，活動型芯（具體形狀見活動型芯零件圖）。7.2 成型零件工作尺寸的確定成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接用以構成塑件的尺寸，它通常包括凹模和凸模的徑向尺寸（包括矩形和異形零件的長和寬）、凹模和凸模的高度尺寸以及位置（中心距）尺寸等。成型零件的加工精度和質量決定了塑件的精度和質量，工作尺寸的計算受塑件尺寸精度的制約，影響塑件尺寸精度的因素甚多，主要有模具制造公差、模具的磨損量和塑件收縮率等因素，因此，計算工作零件尺寸時應根據上述三個因素進行計算。 本設計采用平均收縮率法計算模腔各工作尺寸。在計算成型零件型腔和型芯的尺寸時，塑料制品和成型零件尺寸均按單向極限制， 第 25 頁即凡是孔類尺寸均以其最小尺寸作為公稱尺寸，即公差為正；凡是軸類尺寸均以其最大尺寸作為公稱尺寸，公差為負；而孔心距尺寸則按公差帶對稱分布的原則進行計算。凹模鑲塊（型腔）長度根據塑件尺寸確定為 mm；查閱參考資料《塑料注射068.175?成型工藝及模具》P197 表 5-14 圓形型腔側壁厚度的參考尺寸得凹模鑲塊側壁厚度為8mm，從而確定凹模鑲塊的寬度為 mm；凹模鑲塊的高度由模板及其與模板的配合032.5?確定為 mm。026.4?活動型芯長度根據塑件尺寸及模具零件的配合確定為 mm；活動型芯直徑根02.153?據塑件尺寸確定為 mm， mm。024.8?016.?型芯長度根據塑件尺寸及模板尺寸確定為 mm；直徑根據塑件孔的尺寸確定026.5?為 mm。014.5?扁型芯長度根據塑件尺寸及模板尺寸確定為 mm；寬度根據塑件尺寸確定為024.?mm；高度根據塑件尺寸確定為 mm。014.? 012.? 第 26 頁8 模架的確定和標準件的選用由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根據成型零件尺寸結合標準模架，選用結構形式為 A2 型、模架尺寸為 400mm×315mm 的標準模架，即可符合要求。（1） 定模座板（315mm×400mm、厚 25mm）定模座板是模具與注射機連接固定的板，材料為 45 鋼。通過 4 個 M16 的內六角圓柱螺釘與頂模固定板連接；定位圈通過 4 個 M6 的內六角圓柱螺釘與其連接；定模座板與澆口套為 H7/m6 配合。（2） 定模板（型腔固定板）（315mm×315mm、厚 40mm）用于固定型腔、型芯、導套、連接板等。動模板應有一定的厚度，并足夠的強度，一般選擇 45 鋼，調質 230HB～270HB。其上的導套孔與導套一端采用 H7/k6 配合