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1、1/51毕 业 设 计中文题目便携式饭盒塑料模具设计英文题目Portable lunch box plastic moulddesign毕业设计诚信声明书毕业设计诚信声明书本人重声明：在毕业设计工作中严格遵守学校有关规定，恪守学术规；我所提交的毕业设计是本人在指导教师的指导下独立研究、撰写的成果，设计中所引用他人的文字、研究成果，均已在设计中加以说明；在本人的毕业设计中未剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果，未篡改实验数据。本设计和资料若有不实之处，本人愿承担一切相关责任。学生签名：年月日便携式饭盒塑料模具设计 摘摘 要要 模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。
2、通过对注塑模具设计原理理解与各个具体系统零件进行详细的计算和校核，使设计出的结构可靠的便携式饭盒塑料模具，并通过软件设计最后绘制整套模具的装配图和零件图。关键词关键词 塑料；模具；饭盒；CAD绘制二维图；PROE绘制3D图；注射机的选择；3/51The portable lunch box of plastic mold design AbstractAbstract The technical level of mould production has become an importantsymbol of measuring the level of a countrys product
3、 manufacturing.Throughdetailed calculation and checking parts of the design of the injection mould forthe understanding of the principle and the various specific systems,so the designof structure and reliable portable lunch box plastic mould and through the designof the software finally draw to comp
4、lete the mold assembly drawing and partsdrawing.keywordkeywords s Plastics;Mold;boxes;CAD drawing two-dimensional map;PROE 3Drendering;The choice of injection machine;目目录录1.绪论.11.1 塑料模具的简介11.2 我国塑料模具工业发展现状21.3 本课题的技术要求和材料选择31.3.1技术要求：31.3.2材料选择：32.注塑机的选择.32.1 注塑机型号选取32.1.1 注塑机的主要参数32.1.2 注塑量的计算43.塑件
5、成型方案设计.63.1分型面的设计63.1.1考虑塑件质量63.1.2确保塑件表面质量63.1.3考虑模具结构63.2型腔数的确定63.2.1根据所用注射机的最大注塑量确定型腔数目63.2.2根据注射机最大锁模力确定型腔数73.2.3根据塑件的精度确定型腔数目83.2.4根据经济性确定型腔数目83.3凸模设计83.4凹模设计93.5成型零件工作尺寸的计算103.5.1凹模的內形尺寸103.6型腔壁厚的计算125/513.6.1型腔的强度与刚度要求123.6.2型腔壁厚计算134.浇注系统的设计.164.1浇注系统的组成与设计原则164.1.1浇注系统的组成164.1.2浇注系统的设计原则：16
6、4.2主流道的设计174.2.1主流道分析174.2.2主流道的结构设计174.2.3主流道浇口套设计184.3分流道的设计194.3.1分流道的形状和尺寸194.3.2分流道的分布设计214.4浇口的设计214.4.1浇口位置的选取原则204.4.2浇口形式的设计204.5冷料穴的设计214.5.1冷料穴的结构214.5.2拉料方式214.6 排气与引气系统设计214.7 排溢系统设计225.脱模机构设计225.1脱模机构的构成与功能225.2取出机构的方式235.3脱出机构设计原则235.3.1脱出机构设计基本考虑235.3.2脱出机构的结构255.3.3所需顶出行程、开模行程计算255.
7、3.4顶出力、抽拔力，开模力计算255.4塑件的脱出机构设计275.4.1顶杆的长度计算275.4.2顶杆直径d的设计285.4.3顶杆应力校核285.4.4顶杆在塑件上的布局295.4.5顶杆固定与配合295.4.6顶出机构中附属零部件296.冷却系统的设计与校核.296.1冷却装置设计分析296.2传热面积计算306.2.1注射周期的确定306.2.2冷却水计算316.2.3计算单位时间所释放的热量316.2.4冷却水的导热总面积326.2.5确定冷却水路的直径d356.2.6冷却水孔的总长度356.2.7系统的其它零件356.3注塑机参数的校核366.3.1最大注塑量的校核366.3.2
8、 注塑压力的校核366.3.3 锁模力的校核367.便携式饭盒的三维模具设计.387.1 Proe系统软件的介绍387.2 便携式饭盒三维模具造型39结论.42致.43参考文献.421/511.绪论1.1 塑料模具的简介模具工业是制造业的重要组成部分，也是国民经济的基础产业，是政府和企业的高度重视，具有广阔的前景。塑料模具是工业生产的特殊形状的今天，它属于以一定的方式.模具型腔的畴根据产品使用的原材料，不同的成型方法，模具一般分为塑料模具，金属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃，等。因为人们对产品与各种机械部件的日常生活中，大多数通过模具对成品成型，所以模具制造已成为一个大产业。在高分子材
9、料加工领域的塑料成型模具，称为塑料成形模具，简称塑料模具。塑料模具的优化设计是在高分子材料加工领域的一个主要问题是当代。一般来说，塑料制品的质量和生产效率的高低，模具因素约占 80%。然而，质量的模具直接与模具的设计和制造有很大的关系。随着国民经济和生产品种的需求越来越多，塑件各部门领域，产品的更新越来越短，对越来越高，模具设计和制造周期和质量提出了更高的要求，要求塑件的用户，这促使了塑料模具的设计和制造技术的不断移动前进，从而促进塑料行业和机械加工行业的快速发展。模具设计、模具制造和过程的关键部分，通过合理设计制造的模具不仅能够成功地形成高质量的塑料件，而且简化了模具的加工工艺和高效生产的塑
10、料件实现，从而降低生产成本，提高产品的附加值。1.2 我国塑料模具工业发展现状自上世纪 80 年代以来，在国家产业政策的支持、指导和支持一系列的国家经济政策，中国的模具工业发展迅速，年均增长率为 13%。1999，中国模具工业产值 245 亿，2000 中国的总产值模具预计 260-270 亿元，其中塑料模具在模具总量中的比例将逐步提高。中国塑料模具制造业现在开始，半个多世纪以来，许多发展，模具水平有了较大的提高。在大型模具已能生产 48 英寸大屏幕彩电的注塑模具，6.5 公斤大容量洗衣机全套塑料模具，以与汽车保险杠和整体仪表板塑料模具，精密塑料模具，已能生产照相机塑料模具型腔和小模数齿轮模具
11、和塑料模具材料。在制造技术，一个新的水平的 CAD/CAM、CAE 技术的应用水平，以家用电器为代表的企业生产，先后介绍了 CADCAM 系统的相当多，如美国 EDS 的 UG的参数化技术的公司，简历 CADS5，英国公司的公司级日本 HZS 公司等级，以色列 Cimatron 公司，美国 AC-Tech公司 C-MOLD 和澳大利亚 Moldflow 公司的 MPA 模具分析软件等。这些系统和软件的介绍，虽然花了很多钱，但在我国模具行业的 CADCAM 一体化，实现和支持 CAE 技术，形成过程，如充模和冷却计算机仿真，具有一定的技术经济效益，促进和推动发展中国模具 CADCAM 技术。近年
12、来，中国自主开发的塑料模具 CADCAM 系统有了很大的发展，主要分布在中国北方是软件工程研究所开发的 CAXA 系统，华中的注塑模 CAE 软件等技术的发展，适应和大学，这些软件是适应国模具的具体情况，在计算机应用和较低的价格等特点，创造了良好的条件，为进一步普与模具 CADCAM 技术。近年来，中国已广泛采用一些新的塑料模具钢，如：P20，3Cr2Mo，PMS，SM 和 SM II 和模具的质量和使用寿命有直接的显著影响，但总的使用量仍较少。标准塑料模架和标准推杆，弹簧，等越来越广泛的应用，一些国的热流道系统组件化的出现。然而，在中国的标准化和商品化的模具程度一般在 30%以下，和国外先进
13、工业国家已达到 70%80%，仍有很大的差距。1.3 本课题的技术要求和材料选择1.3.1 技术要求：（1）材料选用 PP；（2）完成年产量 10 万个；（3）在口部不能有飞边；（4）产品口部与底部属于与其他件配合部分，椭圆度不能超过 1mm；图 1.1 便携式饭盒示意图1.3.2材料选择：通常，选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境与使用性能的要求，以与原材料厂3/51家提供的材料性能数据。对于常温工作状态下的结构件来说，要考虑的主要是材料的力学性能，如屈服应力，弹性模量，弯曲强度，表面硬度等。综合各项因素最后选择 PP 塑料作为本次设计所使用的材料最为适合。PP性能PP无毒、无味，外观呈象
14、牙色半透明，或透明颗粒或粉状。密度为1.051.18g/3,收缩率为 0.4%0.9%,弹性模量值为 0.2Gpa,泊松比值为 0.394，吸湿性250。力学性能聚丙烯具有良好的力学性能，优良的抗冲击强度，在极低的温度下可以正常使用；PP 具有高的耐磨性，尺寸稳定性好，良好的耐油和中等负荷和转速的轴承。PP的耐蠕变性比 PSF 和 PC 强，但比它小的 POM 和 PA。PP 塑料的弯曲强度和抗压强度不是很好。PP 的力学性能受温度的影响，容易热学性能PP 的热变形温度为 93118，制品经退火处理后还可提高 10左右。PP在-40时仍能表现出一定的韧性，可在-40100的温度围使用。电学性能
15、PP 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。PP 成型工艺PP 也可以说是聚苯乙烯的改性，比 HIPS 有较高的抗冲击强度和更好的机械强度，具有良好的加工性能，可以使用注塑机、挤出机等塑料成型设备进行注塑、挤塑、吹塑、压延、层合、发泡、热成型，还可以焊接、涂覆、电镀和机械加工。PP 的吸水性比较高，加工前需进行干燥处理，干燥温度为 7085，干燥时间为 26h；PP 制品在加工中容易产生应力，如应力太大，致使产品开裂，应进行退火处理，把制件放于 7080的热风循环干燥箱 24h，再冷却至室温即可，PP 在升温时粘度增高，所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜
16、稍大，PP 易吸水，成型加压前应进行干燥处理，PP 易产节痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力，在正常的成型条件下壁厚，熔料温度对收缩率影响极小，在要求塑件精度高时，模具温度可控制在 5060c,而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在 6080c。PP 注塑工艺PP 是最常用的工程塑料，广泛应用于制造齿轮、轴承、把手、泵叶轮、电视机、计算机、打字机壳体、键盘、电器仪表、储电池槽、冰箱部件等与机械工业部件、各种日用品、消费品包装等制品。PP 注塑成型温度 160220之间，注射压力在 70130Mpa之间，模具温度为 5575。2.注塑机的选择2.1 注塑机型号选取2.1.1 注
17、塑机的主要参数1、注塑机的主要参数有注塑量、注塑压力、注塑速度、塑化能力、锁模力等，这些参数是设计、制造、购买和使用注塑机的主要依据。（1）注塑量：指在对空注射的情况下，注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注射量，反应了注塑机的加工能力。（2）注塑压力：为了克服熔料流经喷嘴、浇道和型腔时的流动阻力，螺杆或柱塞对熔料必须施加足够的压力，此压力即为注射压力。(3)注塑速率：为了使熔料与时充满型腔，除了有必须有足够的注射压力外，熔料还必须有一定的流动速率，此参数即为注塑速率。常用的注塑速率如表所示。表为注塑量与注塑施加的关系表 2-1 注塑机的参数注塑量/cm312525050
18、0100020004000600010000注塑速率/cm/s125200333570890133016002000注塑时间/s11.251.51.752.2533.755塑化能力：单位时间所能塑化的物料量。塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调，若塑化能力高而机器的空循环时间长，则不能发挥塑化装置的能力，反之则会加长成型周期。锁模力：注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力，在此力作用下模具不应被熔融的塑料所顶开。2.1.2 注塑量的计算1）塑件的体积计算：经计算（计算过程略）得到塑件的体积为345.140cm。2）塑件的质量计算：查有关手册，取聚丙烯的密度为3/90.0cm,所以塑件的
19、质量5/51为gcmgcmVW40.126/90.045.14033浇注系统重量的计算，根据浇注系统尺寸先计算浇注系统的体积主浇道部分体积3314691.3mm=V分浇道部分体积LHLLV2/)(212322268mmVjV=4691.3+22686959.3粗略计算浇注系统重量Mj=Vj7.03 g总质量 M=126.40+7.03g133.43gPP 的密度为1.031.05g/cm。满足注射量机V塑件V/0.80=140.45/0.8=175.563cm式中：V 机额定注射(cm)机V塑件V与浇注系统凝料体积和（cm）或满足注射量机V塑件V/0.8机M塑件M/0.8=133.43g/0.
20、8=166.788g注射压力：注P成型P查模具设计指导表 6-5PP 塑料成型时的注射压力成型P=70100Mpa.锁模力：锁模力PFP式中 P塑料成型时型腔压力 PP 塑料的型腔压力 P=30MpaF浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和分型腔与浇住引流与型腔在分型面上的投影面积；s=6327.82mmPF=306327.8=2378946N18.98KN根据以上分析与计算.查模具设计指导表 2-2初选注塑机的型号为:SZ-500/160表2-2注塑机主要技术规格项目SZ-500/160螺杆直径/mm55螺杆转速/min)/(r0180理论注塑容量/3cm500注塑压力/Mpa150注塑速率/
21、)/(sg173塑化能力/)/(skg110锁模力/KN220拉杆间距)/()(mmmmVH570570模板行程/mm500模具最小厚度/mm280模具最大厚度/mm500定位孔直径/mm160定位孔深度/mm25喷嘴伸出量/mm30喷嘴球半径/mm20顶出行程/mm90顶出力/KN537/513.塑件成型方案设计3.1分型面的设计分型面是为了将塑件浇注系统凝料等从密闭的模具取出，以与为了安放嵌件，将模具适当地分成两个或若干个主要部分，这些可以分离部分的接触表面，通称为分型面。分型面位于模具动模和定模的结合处，在塑件最大外形处。3.1.1考虑塑件质量对于有轴度要求的塑件要使其全部动模或定模中成
22、型，防止由于模具合模不准确造成塑件尺寸的误差。对于外观无严格要求的塑件，可将分型面选在塑件中部，这样可以用较小的脱模斜度有利于脱模。3.1.2确保塑件表面质量分型面尽可能选择在不影响外观的部位以与分型面处产生的飞边容易加工修整部位。3.1.3考虑模具结构（1）尽量简化脱模部件。为便于塑件脱模，应使塑件在开模时尽可能留于动模部分。（2）尽量方便浇注系统布置。（3）便于排溢。为了有利于气体的排出，分型面尽可能与料流的末端重合。（4）模具总体结构简化，尽量减少分型面的数目，尽量采用平直分型面。综合以上考虑，可选择分型面结构如下图 3-1：3.2型腔数的确定根据所用注射机的最大注塑量确定型腔数目根据公
23、式n件废公利GGGK7（3-1）图 3-1 单分型面注射模的分型面式中n型腔数利K注射机公称注射量的利用系数 0.70.85，此处取 0.8.公G注射机的质量公称注射量（g）废G浇注系统与飞边等的塑料质量（g）件G单个型腔中塑件质量（g）n件废公利GGGK=23.3凸模设计凸模用于成型塑料的表面，又称型芯、阳模或成型杆。结构分整体式和组合式两种。为了便于加工和有利于排气，运用整体式的型芯结构。9/51图 3-2凸模设计3.4凹模设计凹模用于成型塑件的外表面，又称阴模、型腔。按照结构的不同可以分为整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式、大面积镶嵌式和四壁镶嵌式五种。该设计采用整体嵌入式结构，由整块金属材
24、料直接加工成母模仁图 3-3凹模设计3.5成型零件工作尺寸的计算3.5.1 凹模的內形尺寸 313/4LLk凹式中：L 凹为型腔內形尺寸(mm)；L 塑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 0.3%s 为塑件公差，查表知 PP 塑件精度等级取 5 级；塑件基本尺寸在 36mm 围取0.24mm;1824mm 围取 0.24mm;80100mm 围取 1.00mm;在 100120mm 公差取 1.14mm；在11/51140160mm 公差取 1.44mm;在 200225mm 公差取 1.92mm;在 280350mm 公差取 2.5mm;在3
25、15355mm 公差取 2.8mm所以型腔尺寸如下：尺 寸 类型塑件尺寸计算公式型腔或型芯工作尺寸型 腔 的径向尺寸160075.0cpssmSLLL53.0060.165146075.0cpssmSLLL48.0048.147140075.0cpssmSLLL48.0037.141140075.0cpssmSLLL48.0037.141型腔深度的尺寸计算：h凹=h塑(1+k)-(3/4)3式中：h凹凸模/型芯高度尺寸(mm)；h塑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 含义如式中。H1=55107.003.5.2凸模的外形尺寸计算L凹=L塑(1+k)+(3/4)3式
26、中：L凹凸模/型芯外形尺寸(mm)；L塑为塑件內形基本尺寸(mm),即塑件的实际內形尺寸；s、k 含义如式中。由于该塑料的收缩率不大为 0.3%，故只需在型腔尺寸比较大的考虑其收缩率，在尺寸小的地方不用考虑由收缩率引起的尺寸偏差。所以型芯的尺寸如下：型芯的径向尺寸1400cpmSdL048.089.143型芯的深度尺寸计算：h凹=h塑(1+k)+(2/3)3式中：h凹为凸模/型芯高度尺寸(mm)；h塑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 含义如式中。型芯的高度为：H=5012.03.6型腔壁厚的计算3.6.1型腔的强度与刚度要求塑件模具的型腔侧壁和底壁厚度的计算是模
27、具设计中经常遇到的问题，尤其对大型模具更为突出。目前许多单位都是凭经验决定的，但常因估计不准确而造成模具报废和浪费材料，为此建立科学的计算方法是实属必要的。目前常用的计算方法有按刚度和强度两大类，但是实际的塑料模具却要求既并不允许因刚度不足而影响变形，甚至破坏，也不允许因刚度不足而发生过大变形。因此，要求刚度和强度加以合理考虑。在注塑成型过程中，型腔所受的力有塑件熔体的压力，合模时的压力，开模时的拉力等，其中最主要的是熔体的压力，在塑料熔体压力作用下，型腔将产生有应力与变形。如果型腔侧壁和壁厚不够，当型腔中产生的应力超过材料的许用应力时，型腔即发生强度破坏。与此同时，刚度不足侧壁发生过大的弹性
28、变形，从而产生溢料和影响塑件尺寸与强度的要求并非同时兼顾。对于大尺寸型腔，刚度不足是主要问题，应按强度计算。强度计算的条件是满足各种受力状态下的许用应力。刚度计算的条件则因模具性，从几个方面考虑13/5110：1.要防止益料模具型腔的某些配合面当高压塑料熔体注入时，会产生足以益料的间隙。对于 PS 而言，间隙为 0.05mm.2.应保证塑件精度塑件均有尺寸要求，这就要求模具塑腔具有良好的刚性，即塑件注入时不产生过大的弹性变形。最大的弹性变形值可取塑件的允许公差的 1/5。常见中小塑件公差为 0.13mm0.25mm。因此允许弹性变形量为 0.025mm0.05mm，可按塑件大小和精度等级选取。
29、3.应利于脱模当变形量大于塑件冷却收缩时，塑件的周边将被型腔紧紧的包住而难以脱模，强制顶住易使塑件划伤或损坏，因此型腔允许弹性变形量小于塑件的收缩值。型芯的强度、刚度相当于杆类零件的校核计算。3.6.2型腔壁厚计算在注射成型过程中，型腔承受塑料熔体的高压作用。因此模具型腔应该有足够的高度。型腔强度不足，将发生塑性变形，甚至破裂，刚度不足将产生过大的弹性形变，导致型腔的向外膨胀，并产生溢流间隙。型腔厚度的计算本塑件中的型腔为矩型壳类形状，其厚度算法可用矩形型腔厚度公式计算。1.型腔侧壁厚度计算刚度条件314pMEhcpS（3-2）式中S型腔侧壁厚度（mm）C系数。查表得 C=1.0h型腔侧壁受压
30、高度（mm）。h=17mmMp型腔压力（MPa），查表得，对于塑料 pp 为 100MPa。E模具材料弹性模量 2.1MPap任一自由边中点的允许变形量，查表得，对于材料 pp 取 0.05（mm）所以316405.0101.2100551S=31.25mm强度条件 21)1(3wPaS（3-3）式中a型腔侧壁受压高度（mm）a=17mmP型腔压力（MPa）查表得，对于塑件 PS 为 100MPaw系数，查表得 0.13短边与长边比。=17067 许用应力（MPa），对于碳钢=160（MPa）21)160)39.013.01(1003(55S=33.9mm所以 S 取 30mm。2.型腔底壁厚
31、度计算按强度计算：pMhpabt（3-4）式中ht底壁厚度（mm）b凹模型腔的孔（矩形）短边尺寸（mm）b=67mma系数且由 l/b=170/67=2.53查表得a=0.5Mp模腔压力（MPa）且Mp=（25%50%）注P=2255MP 取 40 MPa。p材料许用应力（MPa）p=160则160405.067ht15/51=33.7mm按刚度计算34pMhEhpct（3-5）式中c系数且由 l/b=170/67=2.53查表得c=0.0277Mp模腔压力（MPa）且Mp=（25%50%）注P=2255MPa 取 40 MPa。E材料的弹性模量（MPa）E=2.1105 MPap成型零部件的
32、许用变形量。且p=s51=0.20.24=0.048354048.0101.21740027.0ht=2.1mm所以ht取 35mm。4.浇注系统的设计4.1浇注系统的组成与设计原则4.1.1浇注系统的组成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，其由主流道、分流道、浇口与冷料穴组成。4.1.2浇注系统的设计原则：1.了解塑料的成型工艺特性掌握塑料的流动性以与温度、剪切速度对精度的影响，以设计出合适的浇注系统。2.尽量避免或减少熔接痕熔体流动时应尽量减少分流的次数，有分流必然有汇合，熔体汇合之处必然会产生熔接痕尤其流程长，温度低时，这对塑料强度的影响较大。3.有利于型腔中气体
33、的排出浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔的各个部分，使浇注系统与型腔中原有的气体能有序地排出，避免充填过程中产生紊流或湍流，也避免固气体体积积存而引起凹陷，气泡、烧焦等塑件的成型缺陷。4.防止型芯的变形和嵌件的位移浇注系统设计时应尽量避免塑件熔体直接冲击细小型芯和嵌件，以防止熔体的冲击力使细小型芯变形或嵌件位移。5.尽量采用较短的流程充满型腔这样可有效减少各种质量缺陷。6.流动距离比的校核对于大型或薄壁塑料制作，塑料熔体可有可能因其流动距离过大过流动阻力太大而无法充满整个型腔。4.2主流道的设计4.2.1主流道分析主流道是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和冲模时间
34、有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降低和压力损失最小。主流道截面面积过小，塑料在流动过程冷却面积相对增加，热量损失大，粘度增加，流动性降低成型压力损失大。造成成型困难，如主流道截面面积过大，会使流道容积加大，塑料耗量增多，而且会使塑料流动过程中压力减弱，冷却时间延长，容易产生紊流或涡流，使塑件产生气孔，影响塑件质量。一般对于流动性好，塑件较小，主流道要设计得小些，对于流动性差，塑件较大，主流道要设计得大些。本设计所设计的是便携式饭盒塑料模具，产品原材料为 PC，其流动性中等，综合考虑各因素，应将主流道设计的小些。4.2.2主流道的结构设计1.对于所选的卧式注塑机。熔融塑料首先经过主流道，故它
35、的大小直接影响塑料的流速与填充时间。主流道的断面设计为圆形，这样在有限的空间增大了截面积。2.主流道锥角。为了便于从主流到中拉出浇注系统的凝料与熔体膨胀，主流道设计成带锥度的圆柱，17/51其锥角 24（取 2），过大会使流速减慢。3.主流道大端面呈圆角。主流道大端面呈圆角，其半径常取 r15（mm），(取 3.5mm)，以减少料流转向过渡时的阻力。4.半球直径。为确保塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，主流道对接处设计成半球形坑。2D1D12.513.5（mm）212RR15+1=16（mm）式中2D主浇道小端口直径（mm）1D注塑机喷嘴孔直径（mm）1喷嘴孔直径接触富裕量（mm）一般为 0.
36、51（mm），取1=1（mm）1R注塑机喷嘴球半径（mm），1R=17（mm）2R主流道对接处半径（mm）2喷嘴球半径接触富裕量（mm）一般为 12（mm），取2=1（mm）4.2.3主流道浇口套设计由于流道要与高温塑料与喷嘴接触和碰撞，所以模具的主流道部分通常设计成可拆卸跟换的主流道衬套，简称浇注套或浇口套，以便选用优质钢材（如 T8A 等）单独加工和热处理（硬度为 5357HRC），或用 45，50，55 等表面淬火（55HRC）。当主流道穿过几块模板时，为防止溢料而使主流道凝料脱模困难，也应采用浇注套，其主要作用是：（1）使模具安装时进入定位孔方便而在注射机上很好的定位，与注射机喷嘴吻合
37、，并能经受塑料的反应力，不致被推出模具。（2）作为浇注系统的主流道，将料筒的塑料过渡到模具，保证料流有力畅通地达到型腔，在注射过程中不应有塑料溢出，同时保证主流道凝料脱出方便。（3）当主流道穿过多块模板时，采用浇口套，可以防止因溢料而使主流道凝料脱模困难。本设计中采用整体嵌入式，即把用于注射机定模板上中心定位孔配合定位的台肩与用于 构 成 主 流 道 的 部 分 做 成 一 体，适 用 于 大 批 量 的 小 型 模 具，图4-1浇口套4.3 分流道的设计分流道是指主流道与浇口之间的这一段，它是熔融塑料由主流道流入型腔的过度段，也是浇注系统过断面积变化和塑料转向的过渡段，能使塑料得到平稳的转换
38、。分流道设计时应使熔体较快地充满整个型腔，流动阻力小。流动中温降尽可能低，同时应能将塑料熔体均匀地分配到各个型腔。4.3.1分流道的形状和尺寸分流道开设在动定模分型面的两侧或任意一侧，其截面形状应尽量使其表面积（流表面积与其体积表面积之比）小。常用的分流道截面形式有圆形、梯形、U 形、半圆形与矩形等，梯形与 U 形截面分流道加工较容易。且热量损失与压力损失均不大，是常用的形式。故在本设计中选用梯形截面的分流道，其截面如图 4-3：19/51图4-2 分流道的断面形状梯形截面分流道的尺寸可按下面的经验公式确定12：42654.0Lmb（4-1）bh32式中b梯形大底边宽度（mm）m塑件的质量（g
39、）L分流道的长度（mm）h梯形的高度（mm）梯形的侧面斜度常取 510，底部以圆角相连，上式的适用围为塑件壁厚在3.5mm 以下，塑件质量小于 50g，塑料在流道中流动的距离较大，则流动的阻力越大，因此，应在满足具体条件下，尽量减少分流道长度，根据凸凹模结构尺寸与浇口套的各结构尺寸，确定分流道长度为 16mm（两个分流道对称分布）。则416202654.0b=0.26544.472=2.37mm 所以：h=1.58mm4.3.2分流道的分布设计分流道的布局取决于型腔的布局，型腔与分流道的布局原则是排列紧凑，缩小模具尺寸，分流道的长度尽量短，锁模力力求平衡。此次设计的模具为双型腔，而且型腔为对称
40、分布，所以分流道也采取平衡布置。4.4浇口的设计浇口又称进料口或流道，它是分流道与塑料之间的狭窄部分，也是浇注系统中最小的部分。它能使分流道输送来的熔融塑料的流速产生加速度，形成理想的流态，顺序、迅速的充满型腔，同时还起着封闭型腔防止熔料倒流的作用，并在成型后便于使浇口与塑件分离。4.4.1浇口位置的选取原则（1）浇口位置的选择应避免产生喷射和蠕动（蛇形流）。（2）浇口应开设在塑件断面最厚处。（3）浇口位置的选择应使塑料的流程最短，料流变向最少，以减少动能损失，良好填充。（4）浇口位置的选择应有利于型腔气体的排出。（5）浇口位置的选择应减少或避免塑件的熔接痕，增加熔接牢度。（6）浇口位置的选择
41、应防止料流将将型腔、型芯等挤压变形根据以上原则，本设计中的塑件浇口应选在塑件边缘处。4.4.2浇口形式的设计本设计采用普通侧浇口。普通侧浇口又称为边缘浇口，一般开设在分型面上，从塑件侧面进料。它能方便地调整冲模时的剪切速率和浇口封闭时间，因而国外称之为标准浇口。它是广泛使用的一种浇口形式。一般取宽 1.55mm，厚 0.52.0mm，长 0.72mm。侧浇口适用于一模多件，能大大提高生产率，减少浇注系统消耗而且去除浇口方便。本设计浇口尺寸为宽 3mm，厚 2mm，长 1.5mm，其结构如图 4-4：21/51图 4-3 普通侧浇口4.5冷料穴的设计4.5.1冷料穴的结构冷料穴是用来储藏注射间隔
42、期间产生的冷料头的，防止冷料进入型腔而影响塑件质量，并使熔料能顺利地充满型腔。冷料穴又叫冷料井。冷料穴处于主流道末端，其尺寸稍大于主流道大端的直径。4.5.2拉料方式将拉料杆头部做成 Z 形，这种拉料杆杆除了起到拉住和顶出主流道凝料的作用外，还兼有冷料穴的作用。4.6排气与引气系统设计排气和引气排气系统设计是一个问题不能忽略的注塑模具的设计。如果在注塑,模具排气不好,腔的气体被压缩会产生大量的背压,防止正常快速成型,塑料熔体在同一时间在气体压缩产生的热量使塑料燃烧,在模具填充速度、高温、低粘度、注入压力和塑性材料厚度的条件下,压缩气体在一定程度上可以穿透塑料部零件,导致孔隙等缺陷,松散的组织。
43、特别是快速注射成型工艺的发展，对注射模的排气系统要求就更为严格。在塑料熔体充模过程中，模腔除了原有的空气外，还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而成的水蒸气、塑料局部过热分解产生的低分子挥发性气体，塑料中某些添加剂挥发或化学反应所生成的气体。常用的排气方式有利用配合间隙排气，在分型面上开设排气槽排气，利用推杆运动间隙排气等。由于本次设计中模具尺寸不大，本设计中采用间隙排气的方式，而不另设排气槽，利用间隙排气，以不产生溢料为宜，其值与塑料熔体的粘度有关。4.7排溢系统设计排溢是指排出充模熔料中的前锋冷料和模具的气体等。被压缩的气体产生高温，引起塑件局部碳化烧焦，或使塑件产生气泡，或使塑件熔接不良而
44、引起塑件强度降低，甚至阻碍塑料填充等。为了使这些气体从型腔中与时排出，可以采用开设排气槽等办法。有时排气槽还能溢出少量料流前锋的冷料，有利于提高塑件熔接强度。13本设计中将排气槽开在分型面上，这样可以使排气槽产生的飞边很容易随塑件脱出，其结构如图 5-1：543211分流道 2浇口 3排气槽 4导向沟 5分型面图 5-1 排溢系统5.脱模机构设计5.1脱模机构的构成与功能脱模机构作用是先将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离（称为脱出），然后把从模具脱出的塑料和浇注系统凝料等从模取脱出和取出两个步骤。23/515.2取出机构的方式对塑件进行分析，根据塑件的质量要求，考虑经济原因等。塑件在脱落过程
45、中容易摔坏。故采用非掉落式，又考虑技术、经济等原因，采用人工取出法。5.3脱出机构设计原则在注塑成型的每一个循环中，塑件必须由模具型腔中或凸模上松动分离（即脱出），脱出塑件的机构，就叫塑件脱出机构。浇注系统凝料等也要从模脱出，这种机构就叫浇注系统凝料等的脱出机构。5.3.1脱出机构设计基本考虑为了保证塑件在顶出过程中不变形或损坏，必须正确分析对模腔粘附力的大小与其所在部位，以便选择合理的顶出方式和顶出装置，使顶出力等均匀合理分布。顶出位置应设置在阻力大的地方，就是使塑件不易变形的部位。由于塑件收缩时包紧型芯，因此顶出力作用点应尽量靠近型芯，同时顶出力应施于塑件刚性和强度最大的部分。在选择顶出位
46、置时，尽量设在塑件部或对塑件外观影响不大的地方，尤其是用顶杆顶出时更应注意这个问题。另外，与塑件直接接触的脱出零件的配合间隙保证不益料，以免塑件上留下飞刺痕迹。5.3.2脱出机构的结构在设计模具结构时，必须考虑在开模过程中保证塑件留在具有顶出装置的那一部分，即留于动模上，这样可以简化顶出机构。但因塑件结构的关系，不便于留于动模上时，要采取一些措施，强制留于动模，或是塑件在开模后由定模上的顶出机构顶出。脱出机构工作可靠，动作节奏点清晰，运动灵活，制造方便，配换容易，且有足够的强度和刚度。5.3.3所需顶出行程、开模行程计算顶出行程：ehS凸顶（5-1）式中：顶S所需顶出行程（mm）凸h型芯成型高
47、度（mm）e顶出行程富裕量（mm）取3mm所以顶S=52.5+3=55.5mm开模行程为：ehh凸突塑开S（5-2）式中S开塑件的开模行程（mm）h塑塑件与浇注系统在开模方向上的总投影高度（mm）h凸突动定模型芯突出分型面的高度总合（mm）e取件与取出浇注系统凝料的开模行程富裕量（mm）取7.5mm所以开S=52.5+55+7.5=115mm5.3.4顶出力、抽拔力，开模力计算顶出力的决定与抽拔力的计算一样，塑料与型腔的黏附力多由塑料收缩引起，因此顶出塑件时所需的顶出力必须克服黏附力所引起的摩擦阻力。但影响黏附力的因素很多，故精确计算比较困难。塑料在冷凝收缩时要产生对型芯的包紧力，抽芯机构所需
48、的抽拔力必须克服因包紧力所产生的抽拔阻力与机械传动的摩擦力，才能抽出活动型芯。本设计是带通孔的壳体塑料，故无需计算起始抽拔力Qcossin1tancosffpA14（5-3）式中Q抽拔力(KN)P塑件的收缩应力(N/)，模冷却的塑件为24/101960mN，模外冷却的塑件24/10392mN，本设计选择模冷却A塑件包紧型芯的侧面积()f摩擦系数，一般f0.150.2(取0.2)脱模斜度，一般0.52(取0.5)Q101.02.01)01.02.0(121080581019606425/5160（KN）塑件制品的平均壁厚为2.5（mm），断面为矩环形，所需脱模阻力为：18costan101E t
49、LfQBK（5-4）式中Q脱模力（N）E塑料的拉伸模量（MPa），查表知PS的拉伸模量E=3.0103（MPa）塑料成型平均收缩率（%），查表知PS的成型收缩率=0.65t塑件平均壁厚（mm），t=2.5（mm）L塑件包容型芯长度（mm）L=17mm塑料的伯松比，查表知PS的伯松比=0.32脱模斜度（塑件侧面与脱模方向之夹角），=0.5f塑件与钢材之间摩擦系数查表知0.250.5，取f=0.5。B塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积60（cm2）1K由f和决定的无因次数，查表1K=1.004600004.1)32.01()5.0tan5.0(5.0cos175.265.030008Q=220
50、（kN）5.4塑件的脱出机构设计塑件的脱出机构是为了完成塑件从模具中安全、可靠地脱出，所以要始终清楚，以使塑件脱出到预定的位置。如果塑件没有特殊的结构，则用一般的顶出机构就可以；如果塑件带有侧凸或侧凹，则用侧向分型抽芯机构即可。本设计因其侧壁无槽类的特征，故选用一般顶出机构塑件在顶出机构的作用下，通过一次动作即可顶出。它是顶出机构中最常见的机构形式，应用相当广泛。根据实际的要求以与对塑件的分析，我们按单型腔计算，使用 8 根顶出杆，将其分布在塑件各个位置，要保证塑件顶出时能够平衡，不至于被顶偏。5.4.1顶杆的长度计算顶杆的总长度顶固顶动垫凸杆hShhh21（5-5）式中杆h顶杆的总长度（mm