蒸发器上壳体注塑模设计.pdf

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1、 第 1 页 共 34 页 蒸发器上壳体注射模具设计 摘要：注射模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，是现代生产制造行业的核心，在大多数国家，注射模具设计与制造技术已经成为衡量一个国家生产制造技术先进与否的关键。本设计以目前最先进的三维高端软件 UG 为核心，实现对蒸发器上壳体的三维造型。通过对蒸发器上壳体的工艺、材料分析，选用适当的注射机，并拟定合理的注射成型工艺方案。在模具设计中，采用一模两腔的布局，二板式的模架结构。并通过对分型面、浇注系统、成型零部件、顶出脱模机构、冷却系统的设计，选用适合的标准模架及标准件，完成对蒸发器上壳体的一套完整的模具设计方案。另外，为得到合格的塑件制品，在模具

2、加工前，在计算机上对整个注塑成型过程进行模拟（CAE）分析，帮助分析潜在的问题，优化模具结构、工艺参数，以便及时修改制件和模具设计。结果表明，同传统的模具设计相比，CAE技术无论在提高生产率、保证产品质量，还是在降低成本、减轻劳动强度等方面，都具有很大优越性。关键词：注射模具 三维造型 CAE 分析 第 2 页 共 34 页 Micromotor shell modeling and injection mold design and CAE analysis Author:Class:Director:Abstract:Injection mold is an important tooli

3、ng for industry products,it is the core of the modern manufacturing industry and in most countries injection mold design and manufacturing technology have become the keywords of measuring its production technology.Based on the present advanced 3D software UG,This paper realized the 3D modeling for t

4、he micromotor shell,analyzed the process and material of Micromotor shell,choosed the proper injection machine,and roughcast reasonable injection mold design scheme.In the design process，it used the configuration of two cavity in one plate and architecture of double-plate mould base.And through desi

5、gning the parting line,running gate system,modeling parts,ejection stripping mechanism,cooling system,choosing adaptive standard mould base and standard parts,it finished the whole mold design scheme for the Micromotor shell。In addition,for getting the qualitative plastic products,before the molding

6、 the CAE analysis was been done,this assist on analyzing the potential problem,optimizing mold structure,technological parameter,so that the mold design could be modified in time.Results proved that CAE technology have great benefits in the field of improving the production efficiency,ensuring the p

7、roduct quality,reducing the cost and the intensity of labor.Keywords:Injection Mold 3D Modeling CAE Analysis Director signature:第 3 页 共 34 页 目 录 1 引言-5 1.1 塑料简介-5 1.2 注塑成型及注塑模-5 2 塑料材料分析-7 2 1 塑料材料的基本特性-7 2 2 塑件材料成型性能-8 2 3 塑件材料成型条件-8 3 塑件的工艺分析-10 3 1 塑件的结构设计-10 3 2 塑件尺寸及精度-11 3 3 塑件表面粗糙度-12 3 4 塑件的

8、体积和质量-12 4 注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定-12 4 1 注射成型工艺过程分析-12 4 2 浇口种类的确定-13 4 3 型腔数目的确定-14 4 4 注射机的选择和校核-14 4.4.1 注射量的校核-14 4.4.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核-15 4.4.3 模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核-15 5 注射模具结构设计-16 5 1 分型面的设计-16 5 2 型腔的布局-17 5 3 浇注系统的设计-17 5 3 1 浇注系统组成-18 5 3 2 确定浇注系统的原则-18 5 3 3 主流道的设计-18 5 3 4 分流道的设计-20 5 3 5

9、 浇口的设计-20 5 3 6 冷料穴的设计-21 5 4 注射模成型零部件的设计-21 5 4 1 成型零部件结构设计-22 5 4 2 成型零部件工作尺寸的计算-22 5 5 排气结构设计-23 5 6 脱模机构的设计-23 5 6 1 脱模机构的选用原则-23 第 4 页 共 34 页 5 6 2 脱模机构类型的选择-24 5 6 3 推杆机构具体设计-24 5 6 4 脱模动作原理-25 5 7 模具总装图-25 5 8 注射模温度调节系统-26 5 8 1 温度调节对塑件质量的影响-26 582 冷却系统之设计规则-27 5 9 模架及标准件的选用-27 5 9 1 模架的选用-27

10、 5 9 2 标准件的选用-28 6 模具材料的选用-28 6 1 成型零件材料选用-28 6 2 注射模用钢种-28 7 注射成型工艺过程模拟分析-29 总结-32 致谢-33 参考文献-33 第 5 页 共 34 页 1 引言 模具制造是国家经济建设中的一项重要产业，振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经成为广大业内人士的共识。在电子、汽车、蒸发器上壳体、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。模具又是

11、“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域。1.1 塑料简介 塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力下具有流动性。可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状而不发生变化。塑料有很多优异性能，广泛应用于现代工业和日常生活，它具有密度小，质量轻，比强度高，绝缘性能好，介电损耗低，化学稳定性高，减摩耐磨性能好，减振隔音性能好等诸多优点。另外，许多塑料还具有防水、防潮、防透气、防辐射及耐瞬时烧蚀等特殊性能1。塑料以从代替部分金属、木材

12、、皮革及无机材料发展成为各个部门不可缺少的一种化学材料，在国民经济中，塑料制作已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。1.2 注塑成型及注塑模 将塑料成型为制品的生产方法很多，最常用的有注射，挤出，压缩，压注，压延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，几乎的有的热塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精度较高、易于实现全自动化生产等一系列优点。因此广泛用于塑料制件的生产中，其产口占目前塑料制件生产的 30%左右。但注射成型的设备价格及模具制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料件的生产。要了解注射成型和注射模，首先得了解注射机的一

13、些基本知识，注射机是注射成型的主要设备，依靠该设备将粒状塑料通过高压加热等工序进行注射。注射机为热塑性或热固性塑料注射成型所用的主要设备，按其外形可分为立式、卧式、直角式三种，由注射装置、锁模装置、脱模装置，模板机架系统等组成。注射成型是根据金属压铸成型原理发展而来的，其基本原理是利用塑料的可挤压 第 6 页 共 34 页 性和可模塑性。首先将松散的粒状或粉状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过料筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段保压冷却定型时间后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑

14、料制品。注射成型生产中使用的模具叫注射模，它是实现注射成型生产的工艺装备。注射模的种类很多，其结构与塑料品种、塑件的复杂程度和注射机的种类等很多因素有关，其基本结构都是由动模和定模两大部分组成的。定模部分安装在注射机的固定板上，动模部分安装在注射机的移动模板上，在注射成型过程中它随注射机上的合模系统运动。注射成型时动模部分与定模部分由导柱导向而闭合。一般注射模由成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却系统、排气系统及支承零部件组成2。注射模、塑料原材料和注射机通过注射成型工艺联系在一起。注射成型工艺的核心问题就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔体，并把它注

15、射到型腔中去，在控制条件下冷却定型，使塑件达到所要求的质量。注射机和模具结构确定以后，注射成型工艺条件的选择与控制便是决定成型质量的主要因素。注射成型有三大工艺条件，即：温度、压力、时间。在成型过程中，尤其是精密制品的成型，要确立一组最佳的成型条件决非易事，因为影响成型条件的因素太多，有制品形状、模具结构、注射装备、原材料、电压波动及环境温度等。塑料模具的设计不但要采用 CAD技术，而且还要采用计算机辅助工程（CAE）技术。这是发展的必然趋势。注塑成型分两个阶段，即开发/设计阶段（包括产品设计、模具设计和模具制造）和生产阶段（包括购买材料、试模和成型）。传统的注塑方法是在正式生产前，由于设计人

16、员凭经验与直觉设计模具，模具装配完毕后，通常需要几次试模，发现问题后，不仅需要重新设置工艺参数，甚至还需要修改塑料制品和模具设计，这势必增加生产成本，延长产品开发周期。目前国际市场上主要流行的，运用范围最广的注射模流动模拟分析软件有澳大利亚的 MOLDFLOW、美国的 CFLOW、华中科技大学的 H-FLOW等。其中 MOLDFLOW软件包括三个部分：MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS（产品优化顾问，简称 MPA），MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT（注射成型模拟分析，简称 MPI），MOLDFLOW PLASTICS XPERT（注射成型过程控制专家，简称

17、MPX）。第 7 页 共 34 页 采用 CAE技术，可以完全代替试模，CAE技术提供了从制品设计到生产的完整解决方案，在模具制造加工之前，在计算机上对整个注射成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题，及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等，都有着重大的技术经济意义3。2 塑料材料分析 2 1 塑料材料的基本特性 中国目前小孩比例甚多，市场也看中了这一点，为了适应小孩的需要，

18、很多厂家开始生产以小孩为主要消费者的各种玩具，本次设计就是以此为基点，设计生产一套小蒸发器上壳体外壳造型的注射模具，该蒸发器上壳体外壳类似电吹风，玲珑小巧，握在掌心，在炎热夏季做清凉解暑之用，颇受小孩子喜欢，具有广阔的市场前景。设计中利用CAD/CAE技术进行模具设计和成型工艺分析。首先，在三维高端软件 UGNX 上进行产品 3D 造型，然后使用 Auto CAD绘制注射模具总装图和模具零件图，最后将产品三维图转入 MOLDFLOW软件中进行注射工艺过程模拟分析，确定最佳的注射工艺参数，同时分析制品缺陷的原因及解决办法。图（1）塑件三维造型图 塑件三维造型如图（1）所示，显示的是塑件的三维等轴

19、侧视图，外壳分为左右两部分，整体上呈对称结构，边侧开个小孔，用于伸出小蒸发器上壳体的转轴部分，近侧壁一方装有类似肋板的蒸发器上壳体固定装置，下部伸出部分各有一个锪平孔，用于装配玩具风扇手柄。且一方开一小槽，用于电池与蒸发器上壳体的联接。外壳两部分互设有配合边缘，四周设有四个导向装置，便于快速装配使用。该蒸发器上壳体外壳外表光 第 8 页 共 34 页 滑，呈透明状。故选用材料为聚苯乙烯 ABS，它是一种优良的热塑性工程材料。2 2 塑件材料成型性能 塑件材料对注射工艺和模具结构的适应能力叫做注射成型性能，注射成型性能的好坏直接影响到成型加工的难易程度和制品质量的优劣，同时还影响生产效率的高低和

20、设备的辐射能损耗等。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树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将 ABS，SAN，BS 的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A 代表丙烯腈，B 代表丁二烯，S 代表苯乙烯。一般性能 ABS外观为不透明呈象牙色粒料，其制

21、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，并发出特殊的肉桂味。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 ABSF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

22、-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。第 9 页 共 34 页 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 ABS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 ABS差，与 POM和 HIABS类似；ABS的流动特性属非牛

23、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。2 3 塑件材料成型条件 确定注射工艺条件时，需要根据塑料品种选择适当的工艺参数，知道了塑料的工艺参数还能选择合适的注射机，使机型的规格大

24、小及性能参数的范围尽量与注射工艺参数接近，只有这样才能在保证制品质量的前提下，获得最高的生产效率和经济效益。ABS的注射工艺条件参数见表 1、2 和 3。表 1 ABS的注射工艺参数 注射机类型 预热温度 喷嘴温度 料筒温度 模具温度 前段 后段 柱塞式 6575 160180 180190 140170 3060 表 2 ABS的注射工艺参数 注 射 压力 MPa 成型时间 S 冷却时间 S 成型周期 S 后 处 理 介质 后处理温度 后处理时间 S 第 10 页 共 34 页 60 100 1545 1530 4080 热水浴或 鼓风烘箱 70 2 4 表 3 ABS的热处理条件 塑料 热

25、处理介质 处理温度 制件厚度 mm 处理时间 min ABS 空气或水 6080 6 3060 7087 7 120360 3 塑件的工艺分析 在模具设计之前需要对塑伯的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析，只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。蒸发器上壳体外壳如图（2）所示，具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构并不太复杂，只是几何形状有点不规则，外轮廓线由圆弧和直线组成。图（2）玩具蒸发器上壳体平面视图 3 1 塑件的结构设计（1）、脱模斜度 由于注射制品在冷却过程中产生收缩，因此它在脱模前会紧紧的包住模具型芯或型腔中突出的部分。为了便于脱模，防止

26、因脱模力过大拉伤制品表面，与脱模方向平行的制品内外表面应具有一定的脱模斜度。脱模斜度的大小与制品形状、壁厚及收缩率有关。斜度过小，不仅会使制品尺寸困难，而且易使制品表面损伤或破裂，斜度过大时，虽然脱模方便，但会影响制品尺寸精度，并浪费原材料。通常塑件的脱模斜度约取 0.51.5，根据文献1，塑件材料 ABS的型腔脱模斜度为 35/130/，型芯脱模斜度为30/1 第 11 页 共 34 页（2）、塑件的壁厚 塑件的壁厚是最重要的结构要素，是设计塑件时必须考虑的问题之一。塑件的壁厚对于注射成型生产具有极为重要的影响，它与注射充模时的熔体流动、固化定型时的冷却速度和时间、塑件的成型质量、塑件的原材

27、料以及生产效率和生产成本密切相关。一般在满足使用要求的前提下，塑件的壁厚应尽量小。因为壁厚太大不仅会使原材料消耗增大，生产成本提高，更重要的是会延缓塑件在模内的冷却速度，使成型周期延长，另外还容易产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小则刚度差，在脱模、装配、使用中会发生变形，影响到塑件的使用和装配的准确性。选择壁厚时应力求塑件各处壁厚尽量均匀，以避免塑件出现不均匀收缩等成型缺陷。塑件壁厚一般在 1 4mm，最常用的数值为 2 3mm。该小蒸发器上壳体外壳壁厚均匀，周边和底部壁厚均为 2mm。壳内凸出部件的壁厚均为 1mm（3）、塑件的圆角 为防止塑件转角处的应力集中，改善其成型加工过程中的

28、充模特性，增加相应位置模具和塑件的力学角度，需要在塑件的转角处和内部联接处采用圆角过度。在无特殊要求时，塑件的各连接角处均有半径不小于 0.51mm的圆角。一般外圆弧半径大于壁厚的 0.5倍，内圆角半径应是壁厚的 0.5倍。该小蒸发器上壳体外壳表面圆角半径为 2mm，内部转弯处圆角半径为 1mm（4）、孔 塑料制品上通常带有各种通孔和盲孔，原则上讲，这些孔均能用一定的型芯成型。但当孔太复杂时，会使熔体流动困难，模具加工难度增大，生产成本提高，困此在塑件上设计孔时，应尽量采用简单孔型。由于型芯对熔体有分流作用，所以在孔成型时周围易产生熔接痕，导致孔的强度降低，故设计孔时孔时孔间距和孔到塑件边缘的

29、距离一般都尖大于孔径，孔的周边应增加壁厚，以保证塑件的强度和刚度。本设计中孔都在侧面或边缘，能采用型芯直接加工成型。3 2 塑件尺寸及精度 塑料制品外形尺寸的大小主要取决于塑料品种的流动性和注射机规格，在一定的设备和工艺条件下流动性好的塑料可以成型较大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比较小。从节约材料和能源的角度出发，只要能满足制品的使用要求，一般都应将制品的结构设计的尽量紧凑，以便使制品的外形尺寸玲珑小巧些。该塑件的材料为 ABS，流动 第 12 页 共 34 页 性较好，适用于不同尺寸的制品。塑件的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制造精度。为降低模具的加工难度和模具的制造成本，在满

30、足塑件要求的前提下尽量把塑件的尺寸精度设计得低一些。由于塑料与金属的差异很大，所以不能按照金属零件的公关等级确定精度等级。根据我国目前的成型水平，塑件尺寸公差可以参照文献2表 3-2塑件的尺寸与公关（SJ1372-1978）的塑料制件公差数值标准来确定。根据文献2，选用一般精度等级，ABS的精度等级一般为四级，可在文献中查到相应的公差值。3 3 塑件表面粗糙度 塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点来保证外，主要是取决于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般为 Ra 0.021.25m之间，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的 1/2，即 Ra 0

31、.010.63m。模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断增加，所以应随时给以抛光复原。该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高许多，为 Ra0.4m，内部为 0.8m。外部接手柄区域粗糙度加大，主要是为了装配牢固和方便，且增加摩擦力以便小孩拿紧该小电扇。3 4 塑件的体积和质量 用 UGNX 软件对该小蒸发器上壳体外壳进行三维实体造型，然后用分析模块对其进行质量特性分析，输入材料密度（PS的密度为054.13/cmg），即可以得出该塑件制品上半部分的体积为22.33cm，质量为39.3克。下半部分体积为27.33cm，质量为45.3克。4 注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定 4 1、注

32、射成型工艺过程分析5 根据塑件的结构、材料及质量，确定其成型工艺过程为：第一步：为使注射过程顺利和保证产品质量，应对所用的设备和塑料作好以下准备工作。（1）、成型前对原材料的预处理 根据注射成型对物料的要求，检验物料的含水量，外观色泽，颗粒情况并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标，对原材料进行适当的预热干燥，ABS材料吸水率极 第 13 页 共 34 页 低，成型前一般不必进行干燥处理。如有需要，可在 70 80 下干燥 2 4 h。（2）、料筒的清洗 在初用某种塑料或某一注射机之前，或者在生产中需要改变产品、更换原料、调换颜色或发现塑料中有分解现象时，都需要对注射机（主要是料筒）进行清洗或

33、拆换。柱塞式注射机料筒的清洗常比螺杆式注射机困难，因为柱塞式料筒内的存料量较大而不易对其转动，清洗时必须拆卸清洗或者采用专用料筒。对螺杆式通常是直接换料清洗，也可采用对空注射法清洗。（3）、脱模剂的选用 脱模剂是使塑料制件容易从模具中脱出而敷在模具表面上的一种助剂。一般注射制件的脱模，主要依赖于合理的工艺条件与正确的模具设计。在和产上为了顺利脱模，常用的脱模剂有：硬脂酸锌，液体石蜡（白油），硅油，对 ABS材料，可选用硬脂酸锌，因为此脱模剂除聚酰胺塑料外，一般塑料都可使用。第二步:注射成型过程 完整的注射过程表面上共包括加料、塑化、注射入模、稳压冷却和脱模几个步骤，但实际上是塑化成型与冷却两个

34、过程。第三步：制件的后处理 注射制件经脱模或机械加工后，常需要进行适当的后处理，目的是为了消除存在的内应力，以改善和提高制件的性能及尺寸稳定性。制件的后处理主要有退火和调湿处理。该塑料制件材料为 ABS，就采用退火处理 1 3 小时。4 2 浇口种类的确定 注射模的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。其作用是将塑料熔体充满型腔并使注射压力传递到各个部分。浇注系统设计的好坏对塑件性能、外观及成型难易程度影响很大。它由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。其中浇口的选择与设计恰当与否直接关系到制品能否完好的成型。由于本设计中塑件小蒸发器上壳体外壳外表面质量要求较高，不允许出现浇

35、口痕迹，所以选用潜伏式浇口。潜伏浇口有自外直接接塑件表面和从内侧接于塑件的不外露部分，或从内侧接于推杆上，而在推杆上做出进料通道。潜伏浇口的侧倾角可以在较大的范围内依塑件的具体形状选择。其直径与点浇口相 第 14 页 共 34 页 同。引入的圆锥角 约在 10左右。潜伏式浇口具有开模时自动切断、浇口痕迹小、结构相对简单（采用两板式模具结构）并且塑料流动平衡等优点，可以有效提高生产效率，缩短成型周期，节约成型材料和塑件去浇口清理等工作，尤其是对外形尺寸较小的产品。4 3 型腔数目的确定 因为本设计中采用潜伏式浇口，且塑件的尺寸较小，蒸发器上壳体外壳分为上下两部分，为保证一次加工过程中各种参数均衡

36、，利于配合使用，提高塑件成功概率，并从经济型的角度出发，节省生产成本和提高生产效率，采用一模两腔，装载两部分零件，进行加工生产。4 4 注射机的选择和校核 由于两个塑件的体积和质量相差不大，故采用体积较大的塑件（3.22 3cm）作为参考由于采用一模两腔，需要至少注射量为 6.44 3cm，再根据工艺参数（主要是注射压力），综合考虑各种因素，选定注射机为30 ZXS。注射方式为柱塞式，其有关性能参数为：额定注射量:303cm 注射压力:119MPa 注射行程:130mm 注射时间:2.9 S 合模力:250KN 最大成型面积:903cm 最大开模行程:160mm 模具最大厚度:180mm 模具

37、最小厚度:60mm 模板最大距离:340mm 合模方式:液压-机械式 4.4.1 注射量的校核 模具设计时，必须使得在一个注射成型的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的 80%以内。校核公式为：mmnm%8021 式中 n-型腔数量 1m-单个塑件的体积（3cm）2m-浇注系统所需塑料的体积（3cm）本设计中：2n 1m3.22 3cm 2m=2.273cm m303cm 第 15 页 共 34 页 2430%8071.827.222.3221 mnm 注射量符合要求 4.4.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核 注射成型时塑件的模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素。如果这一

38、数值超过了注射机所允许的最大成型面积，则成型过程中会出现涨模溢料现象，必须满足以下关系。AAnA21 式中 n-型腔数目 1A-单个塑件在模具分型面上的投影面积 2A-浇注系统在模具分型面上的投影面积 A-注射机允许使用的最大成型面积 n=2 1A=13.572cm 2A=3.382cm A=902cm 21AnA=29052.3038.357.13 投影面积符合要求 注射成型时为了可靠的锁模，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力。即：（21AnA）P F 式中：P塑料熔体对型腔的成型压力（MPa）F 注射机额定锁模力（N）其它意义同上

39、 根据文献2表 5-1，聚苯乙烯推荐使用的型腔压力为 1522 MPa，在此取P=MPa18（21AnA）P=N25000054936183052 锁模力符合要求 443、模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核（1）、模具厚度（闭合高度）模具闭合高度必须满足以下公式 maxminHHH 第 16 页 共 34 页 式中 minH-注射机允许的最大模厚 maxH-注射机允许的最小模厚 本设计中 18017060 H 符合要求（2）、开模行程（S）的校核 模具开模后为了便于取出制件，要求有足够的开模距离，所谓开模行程是指模具开合过程中动模固定板的移动距离。注塑机的开模行程是有限的，设计模具必须校核所

40、选注射机的开模行程，以便与模具的开模距离相适应。对于液压-机械式合模机构的注射机，其开模行程与模具厚度无关，对于单分型面注射模应有：mmHHSS10521max 式中 1H-推出距离 2H-包括浇注系统凝料在内的塑件高度 本设计中 maxS=160mm 1H=15 mm 2H=15 mm 经计算，符合要要求。（3）、顶出装置的校核 在设计模具推出机构时，需校核注射机顶出的顶出形式，要注意在两侧顶出时模具推板的面积应能覆盖注射机的双顶杆，注射机的最大顶出距离要保证能将塑件从模具中脱出。XS-Z-30型注射机为两侧推出机构。经检查能满足将模具脱出的要求。5 注射模具结构设计 5 1 分型面的设计

41、将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，它们的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为分型面，它是决定模具结构的重要因素，每个塑件的分型面可能只有一种选择，也可能有几种选择。合理地选择分型面是使塑件能完好的成型的先决条件。选择分型面时，应从以下几个方面考虑：1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；第 17 页 共 34 页 2）使塑件在开模后留在动模上；3）分型面的痕迹不影响塑件的外观；4）浇注系统，特别是浇口能合理的安排；5）使推杆痕迹不露在塑件外观表面上；6）使塑件易于脱模。综合考虑各种因素，并根据本模具制件的外观特点，受用平面分型面，并选择在

42、塑件的最大平面处，开模后塑件留在动模一侧，如图（3）所示 图（3）分型面的选择 5 2 型腔的布局 型腔的布局与浇注系统的布置密切相关,型腔的排布应使每个型腔都通过浇注系统从总压力中均等的分得所需的压力,以保证塑料熔体均匀地充满每个型腔,使各型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能短，同时采用平衡流道。型腔布局由图（4）所示。由于本设计中塑件是上下两部分配合装配使用，需要心可能相同的注射工艺参数，以达到高的成功率，模具采用潜伏式浇口，设置在手柄安装处推杆上，并采用对称式布局，以求达到良好的浇注质量。图（4）型腔布局方式 5 3 浇注系统的设计 浇注系统是指注射模中从主流

43、道始端到型腔之间的熔体进料通道，浇注系统可分为 第 18 页 共 34 页 普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两类，本设计中采用普通流产浇注系统。正确设计浇注系统对获得优质的塑料制品极为重要。5 3 1 浇注系统组成 普通流道浇注系统的组成一般包括以下几个部分，如图（5）所示。1 主浇道 2第一分浇道 3第二分浇道 4第三分浇道 5 浇口 6型腔 7冷料穴 图（5）普通流道浇注系统 5 3 2 确定浇注系统的原则 在设计浇注系统时应考虑下列有关因素：a)、塑料成型特性：设计浇注系统应适应所用塑料的成型特性的要求，以保证塑件质量。b)、模具成型塑件的型腔数：设置浇注系统还应考虑到模具是一模一腔

44、或一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。c)、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，保证正常成型，还应注意防止流料直接冲击嵌件及细弱型芯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的余地。d)、塑件外观：设置浇注系统时应考虑到去除、修整进料口方便，同时不影响塑件的外表美观。e)、冷料：在注射间隔时间，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。5 3 3 主流道的设计 不流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部分开始，到分流道为止的

45、塑料熔体的流动通道。第 19 页 共 34 页（1）、主流道的尺寸 设计中选用的注射机为 XS-Z-30，其喷嘴直径为 4mm，喷嘴球面半径为 12mm，根据图（6），主流道各具体尺寸如下：图（6）主流道尺寸示意图 mmd514 3 mmR14212 mmH9.2 Lmm5.29 2tan2LdDmm5.6（2）、主流道衬套的形式 选用如图（7）所示类型的衬套，这种类型可防止衬套在塑料熔体反作用下退出定模。将主流道衬套和定位球设计成两个零件，然后配合固定在模板上，衬套与定模板的配合采用67/mH。图（7）主流道衬套及其固定形式（3）、主流道衬套的固定 用嵌入式定位环压住主流道衬套大端，定位环与

46、注射机模板上的定位孔之间的配合 第 20 页 共 34 页 采用1111/bH。5 3 4 分流道的设计 分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道，分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态。本设计中由于塑件排布比较紧凑,且采用潜伏式浇口，在推杆上削去一小块作为流道进行注射。在主流道设计好以后，推杆位置离它很近，故无需设置分流道而直接经浇口注入推杆而使熔体充满型腔。如图（8）所示。图（8）主流道和浇口的位置 5 3 5 浇口的设计 浇口出叫进料口，是连接分流道与型腔的通道。它有两个功能：一是对塑料熔体流入型腔起着控制作用；另一个是当注射压力撤销后封锁型腔，使型腔中尚未固化的

47、塑料不会倒流。常向的浇口形式有直接浇口，侧浇口，潜伏式浇口，扇形浇口，圆盘式浇口，环形浇口等。浇口的位置选择原则：浇口的位置与塑件的质量有直接影响。在确定浇口位置时，应考虑以下几点：1.熔体在型腔内流动时，其动能损失最小。要做到这一点必须使 1)流程(包括分支流程)为最短；2)每一股分流都能大致同时到达其最远端；3)应先从壁厚较厚的部位进料；4)考虑各股分流的转向越小越好。2.有效地排出型腔内的气体。根据浇口选用原则和为保证塑件表面质量及美观效果，采用潜伏式浇口。浇口一般尺寸如图（9）所示，根据此图结合实际选用适当值。浇口中心线偏离水平位置32。浇口角度10，d的值取为 1.6mm 第 21

48、页 共 34 页 图（9）潜伏浇口的尺寸示意图 5 3 6 冷料穴的设计 主流道的末端需要设置冷料穴以往上制品中出现固化的冷料。因为最先流入的塑料因接触温度低的模具而使料温下降，如果让这部分温度下降的塑料流入型腔会影响制品的质量，为防止这一问题必须在没塑料流动方向在主流道末端设置冷料穴以便将这部分冷料存留起来。冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上，其标称直径与主流道直径相同或略大一些，这里取为mm5，最终要保证冷料体积小于冷料穴体积。冷料穴的形式有多种，这里采用倒锥形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它与推杆配用，开模时倒锥形的冷料穴通过内部的冷料先将主流道凝料拉出定模，最后在推杆的作用下将冷料和

49、和主流道凝料随制品一起被顶出动模。如上图（8）所示。5 4 注射模成型零部件的设计7 模具闭合时用来填充塑料成型制品的空间称为型腔。构成模具型腔的零部件称成型零部件。一般包括凹模、凸模、型环和镶块等。成型零部件直接与塑料接触，成型塑件的某些部分，承受着塑料熔体压力，决定着塑件形状与精度，因此成型零部件的设计是注射模具的重要部分。成型零部件在注射成型过程中需要经常承受温度压力及塑料熔体对它们的冲击和 第 22 页 共 34 页 摩擦作用，长期工作后晚发生磨损、变形和破裂，因此必须合理设计其结构形式，准确计算其尺寸和公差并保证它们具有足够的强度、刚度和良好的表面质量。5 4 1 成型零部件结构设计

50、 成型零部件结构设计主要应在保证塑件质量要求的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。1）、凹模的设计 凹模也称为型腔，是用来成型制品外形轮廓的模具零件，其结构与制品的形状、尺寸、使用要求、生产批量及模具的加工方法等有关，常用的结构形式有整体式、嵌入式、镶拼组合式和瓣合式四种类型。本设计中采用整体式凹模，其特点是结构简单，牢固可靠，不容易变形，成型出来的制品表面不会有镶拼接缝的溢料痕迹，还有助于减少注射模中成型零部件的数量，并缩小整个模具的外形结构尺寸。不过模具加工起来比较困难，要用到仿形加工或电火花加工。2）、凸模的设计 本设计中零件结构较为简单，塑件中只有蒸发器上壳体夹板处较为