1、编 号无锡太湖学院毕 业 设 计 （ 论 文 ）题目： 塑料带轮模流分析及模具设计 信 机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专 业学 号： 学生姓名： 指导教师： （职称：副教授 ）（职称： ）2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚 信 承 诺 书全套图纸，加 153893706本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 塑料带轮模流分析及模具设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班 级： 机械 96 学 号： 092326
2、3 作者姓名： II2013 年 5 月 25 日I无锡太湖学院信 机 系 机械工程及自动化 专业毕 业 设 计 论 文 任 务 书一、题目及专题：1、题目 塑料带轮模流分析及模具设计 2、专题 二、课题来源及选题依据课题来源于生产实际。 随着工业生产和科学技术的发展，市场需求的增加以及环保的需要，塑料零件的使用越来越广泛。塑料产品生产正向多产品、高质量和交货期段的方向发展，这就要求模具设计和生产具有更短的周期、更低的成本和更高的质量。依赖传统经验和手工技能进行模具设计与制造方式远不能满足这种要求，应用计算机软件进行模具设计和制造是解决这一矛盾的有效途径。 本设计采用 CAD/CAM 软件对塑
3、料塑料带轮进行模拟分析和模具设计，可以节约试模费用，提高设计和生产效率，提高产品的设计质量，降低模具制造成本，并延长模具的使用寿命。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：1.掌握塑料模具设计的方法和技巧。 2.完成塑料带轮成型工艺和主要部件的参数计算。 3.完成塑料带轮模具标准件的选用。 4.完成塑料带轮模具零、部件图 10 张以上。 5.完成塑料带轮模具总装图 1 张。 6.撰写毕业说明书一份。 II计算正确完整，文字简洁通顺， 书写整齐清晰。 论文中所引用的公式和数据应注明出处。 论文字数不少于 1.5 万字。 四、接受任务学生：机械 96 班 姓名 五、开始及完成日期：自 2012 年
4、 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师 签名签名签名教 研 室 主 任学科组组长研究所所长 签名系主任 签名2012 年 11 月 12 日III摘 要塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注射模具是其中发展较快的种类。塑料注射成型模具的特点是：能一次成型外形复杂、尺寸精密的塑料制品，对各种塑料的适应性强，成型周期短，生产效率高，产品质量稳定，易于实现生产自动化。因此，应用计算机辅助塑料模具设计，对缩短模具设计时间，提高塑料制品质量和生产效率有很大意义。本设计主要针对塑料带轮零件，应用计算机辅助模具设计。设计中首先根据塑料制品要
5、求拟定成型工艺方案、初选成型设备、确定模具结构方案，设计浇注系统并进行模流分析、选用模架、选择和校核注射机，完成模具型腔设计并对模具主要零件设计计算，然后应用 PRO/E 软件，完成整副模具的三维设计，并对模具进行了虚拟装配和试模，针对其中出现的问题，对模具进行了修改，最后导出模具二维工程图。通过本设计，我对注塑模具设计有一个比较全面的认识，加深了对模具结构及工作原理的理解，了解了模具设计中应注意的一些具体细节问题，学会了查阅和收集资料的方法；学会了如何应用PRO/E软件，完成注射模设计，从而有效地提高了设计工作效率。关键词：塑料制品；注射模具；计算机辅助设计；PRO/EIVAbstractT
6、he plastics industry is the fastest growing in the world today one of the industry categories, the injection mold is one of the rapid development of the species. The characteristics of the plastic injection mold: Can forming a complex shape, size, precision plastic products, adaptability of various
7、plastic, molding cycle is short, high production efficiency, product quality and stability, easy to implement production automation. Therefore, the application of computer-aided plastic mold design, reduce mold design time, improve quality and production efficiency of plastic products.The design is
8、mainly for plastic pulley parts, computer aided mold design. Design prepared according to the requirements of the plastic products molding process solutions primaries molding equipment, mold structure of the program is determined, the design of gating system and mold flow analysis, selection of mold
9、, select and check injection machine, complete mold cavity design and moldThe main parts of the design calculations, And then apply the PRO / E software, to complete the entire pair of three-dimensional mold design, mold virtual assembly and test mode, problems for which the mold has been modified,
10、and finally export mold two-dimensional drawings.The design, injection mold design has a more comprehensive understanding, deepen the understanding of the mold structure and working principle and to understanding mold design should pay attention to some of the specific details, learned how to access
11、 and data collection methods; Societyhow to apply PRO / E software, to complete the design of injection mold, thereby effectively improving the efficiency of the design.Keywords: Plastic products; injection mold; computer-aided design; PRO / EV目 录摘 要 .IIIAbstract .IV目 录 V1 绪论 .11.1 塑料工业的发展及用途 11.2 塑
12、料模具在塑料制品生产中地位 11.3 本文主要研究内容 22 塑件成型工艺分析 .32.1 概述 .32.2 零件的材料和注塑工艺 .32.2.1 材料 ABS .32.2.2 注射成型工艺分析 32.3 确定模具温度及冷却方式 .42.4 零件的三维图和二维图 .42.5 带轮的结构与精度分析 .52.6 塑料制品的几何形状 .52.7 注射机的选择 .52.7 零件图及其尺寸公差 .63 模具总体结构设计及零部件的设计 .73.1 型腔数目的确定 .73.2 分型面的设计 .73.3 浇注系统的设计 .83.3.1 主流道 83.3.2 分流道 93.3.3 浇口 103.4 冷却及排气系
13、统设计 .103.4.1 排气系统的设计 103.4.2 冷却系统的设计 103.5 影响塑件尺寸精度的因素 103.6 模具零件工作尺寸的计算 113.7 凹模底板厚的确定 .124 合模导向机构的设计 .134.1 导向机构的总体设计 .134.2 导柱设计 .134.3 导套设计 .134.4 推板导柱与导套设计 .14VI5 脱模推出机构的设计 .155.1 脱模推出机构的设计原则 .155.2 推管推出机构 155.3 推出机构的导向与复位 166 侧向分型与抽芯机构的设计 .176.1 侧向分型与抽芯机构的工作原理 176.2 抽芯距和抽芯力的计算 176.3 斜导柱侧向分型与抽芯
14、机构 186.4 侧向分型与抽芯机构尺寸计算 .217 利用 Pro/E 进行分模 237.1 创建模具模型 .237.2 选择模架 .267.3 创建分型面 .277.4 分割工件获取成型零件 .287.5 创建浇注系统 .297.6 铸模及模流分析 .297.6.1 模架概述 317.6.2 模架的分类 317.6.3 模架的选择 318 注塑机的校核 .338.1 锁模力的校核 .338.4 最大注射压力的校核 .338.5 开模行程的校核 .349 结论与展望 359.1 结论 359.2 不足之处及未来展望 35致 谢 .36参考文献 .38塑料带轮模流分析及模具设计11 绪论1.1
15、 塑料工业的发展及用途 塑料工业是世界上增长最快的工业之一。自 1909 年实现以纯粹化学合成方法生产塑料算起，塑料工业已有 100 余年的历史。 1927 年聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展，各种性能的塑料，特别是聚酰胺、聚甲醛、ABS、聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚、氟塑料等工程塑料发展迅速，其速度超过了聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯与聚苯乙烯等四种通用塑料，使塑件在工业产品与生活用品方面获得广泛的应用，以塑料代替金属的实例，比比皆是。塑料有着一系列金属所不及的优点，诸如：重量轻、耐腐蚀、电气绝缘性好、易于成型、生产效率高与成本低廉等。但也存在许多自身的缺陷，诸如：抗老化性、耐热性、抗静电
16、性、耐燃性及比机械强度低于金属。但随着高分子合成技术、材料改性技术及成型工艺的进步，愈来愈多的具有优异性能的塑料高分子材料不断涌现，从而促使塑料工业飞跃发展。塑料品种众多，新的工程塑料品种的增加，塑料成型设备、成型工艺技术和模具技术水平的发展，为塑料制品的应用开拓了广阔的领域。目前，塑料制品已深入到国民经济的各个部门中。特别是在办公机器、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、航空、交通、通信、轻工、建材业产品、日用品以及家用电器行业中零件塑料化的趋势不断加强，并且陆续出现全塑产品。据报道，美国塑料工业已成为全美第四个最大的工业，每年的塑料消耗量已经超过钢材。在全世界按照体积和重量计算塑件的消耗量也
17、超过了钢材。我国的塑料工业发展也很快，特别是近 20 年，产量和品种都大大增加，许多新颖的工程塑料也已投入批量生产，塑料产量 1990 年达到了 536.8 万吨，居世界第四位。如今，我国塑料工业已形成了相当规模的完整体系，它包括塑料的生产，成型加工，塑料机械设备，模具加工以及科研、人才培养等。塑料工业在国民经济的各个部门中发挥了愈来愈大的作用。1.2 塑料模具在塑料制品生产中地位塑料模具设计与制造技术的发展与塑料工业的发展息息相关。由于塑料制品的制造是一项综合性技术，围绕塑料制品成型生产将用到有关成型物料、成型设备，成型工艺、成型模具及模具制造等方面知识。特别是作为塑料必备成型工具的塑料注射
18、模具，由于它成型效率高，易成型形状复杂的制品，并可实现自动化生产，得到迅速的发展，在我国其发展速度之快、需求量之大也是前所未有的。同时，其技术水平也得到了迅速发展和提高，新的设计结构层出不穷，传统的设计理念不断更新。塑料制品的制造包括四个环节：产品设计、塑料的选择、塑料制品的成型、模具的设计与制造。1产品设计产品质量源于设计，任何产品设计都要满足用户提出的产品性能、使用寿命、可靠性、安全性和经济性等方面的要求。2塑料品种的选择塑料品种的合理选择是保证塑料制品的质量重要环节。首先要从塑料品种和性能着无锡太湖学院学士学位论文2手，根据需要选择。 3塑料制品的成型塑料制品的成型加工是根据各种塑料的固
19、有特性，采用不同的摸塑工艺，成型所使用的模具即塑料模具。 4模具的设计与制造模具是塑料制品生产的重要工艺设备。随着国民经济领域的各个部门对塑料制品的品种和产量需求愈来愈大、产品更新换代周期愈来愈短、用户对塑料制品质量的要求愈来愈高，因而对模具设计与制造的周期和质量提出了更高的要求，促使塑料模具设计和制造技术不断向前发展，从而也推动了塑料工业生产高速发展，可以说，模具设计与制造水平标志着一个国家工业化发展的程度。1.3 本文主要研究内容本课题来源于生产实际，属于某公司塑料带轮产品。本文首先利用 PRO/E 软件设计塑件并对塑件进行模流分析，然后应用 PRO/E 软件完成整副模具的三维设计，并对模
20、具进行了虚拟装配和试模，针对其中出现的问题，对模具进行了修改，最后利用 AutoCAD 软件导出模具二维工程图。塑料带轮模流分析及模具设计32 塑件成型工艺分析2.1 概述注塑件的设计是注塑制品加工工序中必不可少的一个步骤。但不同的模具公司，不同的设计人员，采用不同的 CAD 软件进行模具辅助设计，都有自己的一套设计过程。本毕业设计主要是应用 Pro/E 3.0、EMX4.1 及 AutoCAD 软件进行模具的设计的。2.2 零件的材料和注塑工艺2.2.1 材料 ABS由设计任务书可知该塑件产量 万件，生产类型属中批量生产，塑件材料为 ABS。50ABS 是聚苯乙烯的改性产品，是目前产量最大、
21、应用最广的工程塑料。 ABS 是不透明非结晶聚合物，无毒、无味，密度 。ABS 具有突出的力学性能，坚固、3/5.12.cmg坚韧、坚硬；具有一定的化学稳定性和良好的介电性能；具有较好尺寸稳定性，易于成型和机械加工，成型塑件表面有较好光泽，经过调色可配成任何颜色，表面可镀铬。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为 700C 左右，热变形温度约为 930C 左右，但热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙等都高；耐候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。可采用注射、挤出、压延、吹塑、真空成型、电镀、焊接及表面涂饰等多种成型加工方法。成形性能如下 3：1.ABS 易吸水，成型加工前应进行干燥处理，表面光泽要求高
22、的塑件应长时间预热干燥。2流动性中等，溢边值 左右。m04.3壁厚、熔料温度对收缩率影响极小，塑件尺寸精度高。4 ABS 比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。5 ABS 的表观粘度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用点浇口形式。6顶出力过大或机械加工时塑件表面会留下白色痕迹，脱模斜度宜取 以上。027易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力。8易采用高料温、高模温、高注射压力成型。在要求塑件精度高时，模具温度可控制在 ，而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在 。C05 C0862.2.2 注射成型工艺分析根据产品三维模型，分析塑件的工艺性对模具设计的要
23、求。开始设计之前，应根据塑件的技术图样和使用要求对其进行仔细地分析研究，并结合注射成型的工艺程序综合考虑成型的难易程度，以便能在保证塑件质量和使用要求的前提下尽量选用比较简单的模具结构，以便减小模具制造难度和降低加工成本。如果塑件的工艺性确实有问题，或者塑件成型需要极为复杂的模具结构，并因此导致模具制造非常困难或经济上极不利时，则应和塑件设计部门及时协商解决有关问题。根据该塑件的结构特点和 ABS 的成型性能，查有关资料初步确定注射成型工艺参数无锡太湖学院学士学位论文4如表 2.1 所示。表 2.1 塑件的注射成型工艺参数工艺参数 规 格 工艺参数 规 格80090C 注射时间 35预热和干燥
24、时间 2h 保压时间 1530后段 180200 冷却时间 1530中段 210230成型时间/S 总周期 4070料筒温度/C前段 200210 螺杆转速/rmin -1 3060喷嘴温度/C 180190 方法 红外线灯烘箱模具温度/C 6080 温度 70C注射压力/MPa 7090 后处理 时间 24 h2.3 确定模具温度及冷却方式ABS 为非结晶塑料，流动性中等，壁厚一般，因此，在保证顺利脱模的前提下，应尽可能降低模温，以缩短冷却时间，从而提高生产效率。所以模具应考虑采用适当的循环水冷却，成型模具温度控制在 。C0862.4 零件的三维图和二维图塑料带轮模流分析及模具设计5图 2.
25、1 塑件图由图 2.1 可以看出塑件是对称的图形。2.5 带轮的结构与精度分析带轮的总体形状为圆盘形，无特别明显的卡、勾等需要特殊处理的结构；塑件的带槽壁及中间孔壁相对比较厚，因此，熔体在模腔内的流动应比较顺畅。总体而言，该带轮的结构相对简单。带轮的精度方面，中间的 轴孔有上偏差 外，矩形沉槽的深度 有下18.020.1802.17偏差 ，其余尺寸均为自由公差；因此，该带轮的精度要求不要，比较容易实现精度0.2要求。带轮的表面质量方面，要求 V 型带槽无无明显流纹、凹陷等不良现象；表面粗糙度均为为成型后直接达到 。总体而言，带轮的表面质量要求比较容易实现。0.63aR2.6 塑料制品的几何形状
26、1脱模斜度为了便于塑料制品脱模，以防止脱模时摩擦制品表面，与脱模方向平行的制品表面一般应具有合理的脱模斜度。其大小主要取决于塑料的收缩率、塑料制品的形状和壁厚无锡太湖学院学士学位论文6以及制品的部位。在一般情况下，脱模斜度为 301030，但应根据具体情况而定。当制品有特殊要求或精度要求较高时，应该用较小的斜度；较高、较大尺寸选用较小的斜度；塑料制品斜度；塑料制品形状复杂的，不易脱模的，应取较大的脱模斜度，制品上有凸起或加强筋，单边应有 2030 的斜度；塑料制品壁厚打的应选用较大的斜度；在开模时，为了让制品留着芯片上，内表面斜度比外表面斜度小，相反，为了让制品留在行腔一边，选用内表面脱模斜度
27、为 30，外表面脱模斜度稍大为 3.50。为了使塑件在开模时留在动模上及顺利脱模，带轮轴套孔以及筒壁都应具有一定的脱模斜度。由于齿为工作部分，其强度要求高，所以不能有脱模斜度，以免影响带轮工作性能。带轮尺寸虽然小，但精度要求较高，所以脱模斜度要选择小一点。带轮周边不存在对脱模产生影响的结构，所以脱模斜度选为：筒壁部分，外壁 30，内表面 10；带轮部分外壁 10。2塑料制品圆角塑料制品上所有转角应尽可能采用圆弧过渡。采用圆弧过渡的好处在于避免应力集中，提高强度，改善熔体在型腔，便于脱模。在制品结构上无特殊要求时，制品的各连接处的圆角半径应不小于 0.51mm。对于使用要求必须以尖角过渡或分型面
28、处和型芯与型腔配合不便制成圆角时，侧仍以尖角过渡。带轮的棱角主要有轴套部分，如果采用圆弧过渡，则型腔型芯不易加工，所以没有需要采用圆弧过渡部分。2.7 注射机的选择根据创建好的实体模型，利用 Pro/E 的分析功能，从中快速计算出带轮的体积为 170；浇注系统凝料和废料按塑件注射量的 计算，即浇注系统凝料的体积为3cm0%6234 。因带轮的年产量仅为 5000 件，且制件轴孔有一定的尺寸精度要求( )，综0.182合考虑带轮的结构及精度要求，采用一模一腔的模具结构。带轮的材料为 ABS，取其密度为 1021.05 ，则模具每次所需的注射量为：3cmgG2104.)7(根据一次注射量分析，以及
29、考虑到塑料的品种、塑件结构、生产批量及注射工艺参数、注射模具尺寸大小等因素，参考设计手册 2，初选 XS-ZY-500 型螺杆式注射机，记录下 XS-ZY-500 型注射机的主要技术参数如表 2.2 所示。表 2.2 XS-ZY-500 型注射机的主要技术参数序号 主要技术参数项目 参数数值1 最大注射量/cm 3 5002 注射压力/MPa 1453 锁模力/kN 35004 拉杆内向距/mmmm 5404405 最大模具厚度/mm 4506 最小模具厚度/mm 3007 最大开模行程/mm 500塑料带轮模流分析及模具设计78 喷嘴前端球面半径/mm 189 喷嘴孔直径/mm 510 定位
30、圈直径/mm 1502.7 零件图及其尺寸公差标注尺寸在绘制图纸中是非常重要的一步。传统的模具设计需要计算成型零件的加工尺寸，模具型芯和型腔的加工尺寸可以通过公式 计算基本尺寸，S 指塑)1(L塑 件模 具 件的平均收缩率。而在使用 Pro/E3.0 进行模具设计的过程中，塑件已经定义了其收缩率，则不需要通过繁琐的计算而直接可以标注出成型零部件的基本尺寸。但尺寸标注还有一个公差的问题，这是无法从软件自动导出的，需要设计者设定。由于塑料收缩率范围和稳定性各有差异，首先必须合理化确定不同塑料成形塑件的尺寸公差。即由收缩率范围较大或收缩率稳定性较差塑料成形塑件的尺寸公差应取得大一些。否则就会出现大量
31、尺寸超差的废品，为此，各国对塑料件的尺寸公差制订了国家标准和行业标准。中国也曾制订了部级专业标准，但大都无相应的模具型腔的尺寸公差。对于小于 的尺寸的地方就要注意，由于精度比较高，建模时就应该沿减料方向适当加大基1.0本尺寸或者增加脱模斜度以便试模后可以修改达到合乎要求的尺寸精度。综上分析，该塑件可采用注射成型加工，考虑采用一模一件、快速脱模以及成型周期不太长的模具，同时模具造价要适当控制。在注射成型生产时，该塑件结构简单，无特殊的结构要求和精度要求，只要工艺参数控制得当，该塑件是比较容易成型的。3 模具总体结构设计及零部件的设计3.1 型腔数目的确定按注塑机的最大注射量确定型腔数目，型腔数目
32、 n 根据公式 可得njkmmknj式中 注射机最大注射量利用系数，一般取 0.8；k注射机最大注射量 或 ;nm3cg浇注系统凝料量, 或 ;j单个塑件的体积或质量 或 。3本课题考虑模具分型取出塑料的难易程度，n 取 1，即型腔数目为 1。3.2 分型面的设计分型面的设计在注射模的设计中占有相当重要的位置，分型面的设计合理与否直接影响塑件质量、模具的整体结构及工艺操作难度及模具的制作成本。分型面可以为一个无锡太湖学院学士学位论文8也可以为多个。分型面选择的原则：(1)分型面应选择在塑件外形最大轮廓处，以利于塑件从定模顺利脱模。(2)应有利于塑件脱模，一般模具的脱模机构通常设置在动模一侧，模
33、具开模后塑件应该停留在动模一边，以便于模具顺利脱模。(3)要保证塑件的精度要求，塑件光滑表面不能作为分型面，以避免影响外观质量，塑件中要求同轴度的部分要放在分型面的同一侧，以保证塑件同轴度的要求。考虑模具的侧向抽拔距都比较小，选择分型面时应将抽芯和分型距离长的方向置于开合模的方向，将小抽拔距的方向作为分型和抽芯方向。作为主要大气排气渠道，应将分型面设置在熔融料的流动末端，以利于模具型腔内气体的排除。考虑模具加工难度，要使模具利于加工，工艺要力求简单。图 3.1 分型面选择从带轮的结构上分析可知只需要一个分型面。带轮零件图上并没有标明带轮各个表面要光滑，而且它的主要功能是传动，只要保证精度以及同
34、轴度要求，分型面的位置可以任意选择，遵照分型面的设计原则应设置在最大投影面上，以便于带轮顺利脱模，有两种方案可供选择：一个是分型面 1，另一个分型面 2，如图 3.1 所示。当选择 2 作为分型面时，浇口的设置可以是上端面，也可以是分型面 1。如果浇口设置在分型面 1，则塑料流动到上端面时，由于筒壁间隙较小，里面的空气有可能会受到压缩而不能排出，造成冲模不到位。同时在注射力的压缩下，空气会发热，导致 ABS 会分解，甚至发生意外事故。如果将浇口位置设在上端面，就可以避免这一问题。因为塑料在冲模过程中，不能一下子将分型面 1 冲满，所以空气完全有空间排除。但是上端面横截面小，当型芯固定之后，浇口
35、就无法放置，因为型芯和浇口会发生干涉。所以选择 2 作为分型面时，浇口的正确位置应该设在上端面。虽然筒壁部分的缝隙很小，但是塑件的体积很小，可以利用模具的缝隙顺利排气。在这种情况下，轴套型芯和筒壁孔型芯应该分开以顺利脱模。轴套型芯和带轮型腔可以都设置在动模板上，以保证带轮同轴度要求。带轮型腔加工也比较容易，可以直接用内带轮的加工方法加工。筒壁内孔和轴套芯在开模合模的过程中，两者的同心要求难以满足。所以否定了端面 1 作为分型面的方案。不论塑料制品的结构如何，采用何种设计方法都必须首先确定分型面，因为选取不同的分型面就使得模具的结构有所不同。在本课题的设计中，分型面选在塑件的最大轮廓处，这样有助
36、于分型。由于塑件中间有通孔，选择这样的分型面避免采用侧抽芯，简化了模具的整体设计。塑料带轮模流分析及模具设计93.3 浇注系统的设计浇注系统是指塑料溶液从注射机喷嘴中射出后到达型腔之前在模具内流经的通道。浇注系统分为普通流道的浇注系统和热流道浇注系统两大类。浇注系统的设计是注射模设计的一个重要的环节，它对获得优良性能和理想外观的塑料制件以及最佳的成型效率有直接影响。浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四个部分组成。其作用可以概述如下：将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地的输送到型腔，同时使型腔内的气体顺利的排出；在塑料熔体填充及凝固的过程中,将注射压力有效地传递到型腔的各个部位,以获
37、得形状完整、内外质量优良的塑料制件。浇注系统设计是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响很大，而且还与塑件所用塑料的利用率、成型生产效率等相关，因此浇注系统设计是模具设计的重要环节，对浇注系统进行总体设计时，一般应遵循以下基本原则：(1)适应塑料的工艺性；(2)流程要短；(3)排气良好；(4)避免料流直冲型芯或嵌件；(5)浇注系统在分型面上的投影面积应尽量小；(6)浇注系统的位置尽量与模具的轴线对称；(7)修整方便，保证制品外观质量；(8)防止塑件变形。3.3.1 主流道1主流道尺寸主流道指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的
38、部分。本次采用直浇口式浇注系统，主流道垂直于模具分型面。主流道设计在模具的浇口套中，如 图 3.2 所示。为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成倒圆锥形，其锥角 为 30，小端直径 =5 。由于小端的dm前面是球面，半径 =18+2=20mm，其长度初选为 86mm。流道表面粗糙度 Ra 取SR0.8 。m无锡太湖学院学士学位论文10图 3.2 主流道形状及其与注射机喷嘴的关系1注射机喷嘴； 2浇口套； 3定模板2主流道衬套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式，即浇口衬套，以便有效的选用优质钢材单
39、独进行加工和热处理。浇口衬套都是标准件，只需去买就行了。常用浇口衬套分为有托浇口衬套和无托浇口衬套，有托浇口衬套用于配装定位圈。浇口衬套的规格有12，16，20 等几种。由于注射机的喷嘴半径为 18mm，所以浇口衬套的为 R20，浇口衬套如图 3.3 所示。图 3.3 浇口套3.3.2 分流道在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，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。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体
40、均衡地分配到各个型腔。本次设计中，由于采用一模一件，制品为圆形，采用直接浇口，故不需开设分流道。塑料带轮模流分析及模具设计113.3.3 浇口浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。本次设计采用直接浇口，开设在零件顶面上，其截面形状为圆形。采用此种形状的浇口减少了浇注系统塑料的消耗量，去除浇口容易，且不会留下明显的痕迹。图 3.4 直接浇口形式3.4 冷却及排气系统设计3.4.1 排气系统的设计利用型芯、顶杆等的间隙排气，不需要另外设计排气系统。3.4.2 冷却系统的设计该
41、塑件为大批量生产，应尽量缩短成型周期，提高生产率；加上 ABS 塑料为结晶型塑料，成型时需要充分冷却，冷却要均匀分布。因此，该模具在定模板上开出冷却水道，采用冷却水进行循环冷却型腔。3.5 影响塑件尺寸精度的因素影响塑件尺寸精度的因素很多，概括的说，有塑件材料、塑件结构和成型工艺过程，模具结构、模具制造和装配、模具使用中的磨损等因素，其中塑件材料方面的因素主要是指收缩率的影响。在模具设计中，应根据塑件的材料、几何形状、尺寸精度等级及影响因素等进行设计计算。1塑料收缩率波动塑件成型后的收缩变化与塑件的品种以及塑件的形状、尺寸、壁厚、成型工艺条件、模具的结构等因素有关，工艺条件、塑件批号发生的变化
42、会造成塑料收缩率的波动，由此引起的塑件尺寸误差 可用公式表示为s3sLS)(minax式中 塑件的最大收缩率，%；maxS塑件的最小收缩率，%；in无锡太湖学院学士学位论文12塑件的基本尺寸。sL实际收缩率与计算收缩率会有差异，按照一般的要求，由塑料收缩率波动所引起的塑件尺寸误差小于塑件公差的 ，即 。313s2模具成型零件的制造误差模具成型零件的制造精度越低，塑件尺寸精度也越低。一般成型零件工作尺寸的制造公差 取塑件公差的 ，即 。zz3模具成型零件的磨损磨损的结果使型腔尺寸变大，型芯尺寸变小，磨损的程度与塑料的品种和模具材料及热处理有关。为简化计算，凡与脱模方向垂直的表面不考虑磨损，与脱模
43、方向平行的表面考虑磨损。生产批量小，磨损量取小值，甚至可以不考虑磨损量；热塑性塑料摩擦系数小，磨损量可取小值；模具材料耐磨性好，可取小值；对于中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的 ；对于大型件，最大磨损量应取塑件公差的 以上。61 614塑料平均收缩率的计算该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算，查有关手册得 ABS 的收缩率为。 3 %7.0.%102/)(minaxS=（0.004+0.007 ）/2100%=0.55% 3.6 模具零件工作尺寸的计算该塑件尺寸精度无特殊要求，大部分尺寸为自由尺寸，可查常用塑料制品公差等级表 1，可得 ABS 塑料未注公差尺寸精度等级为 ，按 查取公差，其主
44、要尺寸公差5MT要求如表 3.1 所示。表 3.1 塑件的主要尺寸公差要求塑件标注尺寸 塑件尺寸公差（按 MT5 级精度）1706.17054.525 .02305.3外形尺寸16 .016126288.0.4.5 405内形尺寸 2.07 2.816该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算，查有关手册得 ABS 的收缩率为。故平均收缩率为： 。 3%7.04. 05.)%7.4(CPS塑料带轮模流分析及模具设计13根据塑件尺寸公差要求，模具制造公差取 。3z成型零件尺寸的计算如表 3.2 所示。表 3.2 成型零件尺寸的计算（单位 mm） 6塑件尺寸 计算公式 型腔或型芯工作尺寸6.170 ZC
45、PSML0)43( 53.0741694.5 Z8.0.03 ZCPSM0)( 17.9228.16 ZL43043.65.0ZCPSM0)(0.21径向尺寸 24.5 Z6.0 ZCPSMH0)32( 17.08245.16 Z.065轴向尺寸 2.08 0)(ZCPSM7.313.7 凹模底板厚的确定 垫块跨度为 290mm，按经验公式取垫板厚1.605.1704.8()hbm而设计选用模架的垫板厚度为 60。因此，能满足要求。4 合模导向机构的设计当采用标准模架时，因模架本身带有导向装置,一般情况下，设计人员只要按模架规无锡太湖学院学士学位论文14格选用即可。若需采用精密导向定位装置，则
46、须由设计人员根据模具结构进行具体设计。4.1 导向机构的总体设计(1)导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压人导柱和导套后变形。(2)该模具采用 4 根导柱，其布置为等直径导柱不对称布置。(3)该模具导柱安装在支承板和模套上，导套安装在定模固定板上。(4)为了保证分型面很好的接触,导柱和导套在分型面处应制有承屑槽,即可削去一个面或在导套的孔口倒角，该模具采用后者。(5)在合模时，应保证导向零仵首先接触，避免凸模先进人型腔，导致模具损坏。(6)动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。4.2 导柱设计(1)该模具采用带头导柱
47、，不加油槽。(2)导柱的长度必须比凸模端面高度高出 6mm8mm。(3)为使导柱能顺利地进人导向孔，导柱的端部常做成圆锥形或球形的先导部分。(4)导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证具有足够的抗弯强度(该导柱直径由标准模架可知为 mm)。16(5)导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按 H7/k6 配合，导柱滑动部分按 H7/f7 或H8/f7 的间隙配合。(6)导柱工作部分的表面粗糙度为 m。4.0aR(7)导柱应具有坚硬而耐磨的表面、坚韧而不易折断的内芯。多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢 T8A、T10A 经淬火处理,硬度为 50HRC 以上或弱钢经调质、表面淬火、低温回火，硬度为
48、50HRC 以上。图 4.1 带头导柱4.3 导套设计导套与安装在另一半模上的导柱相配合，用以确定动、定模的相对位置，保证模具运动导向精度的圆套形零仵。导套常用的结构形式有两种：直导套(GB/T4169.2 1984)、带头导套(GB/T4169.3-1984) 。(1)结构形式。采用带头导套(I 型),如图 81 所示。塑料带轮模流分析及模具设计15图 4.2 推导套（型）(2)导套的端面应倒圆角，导柱孔最好做成通孔,利于排出孔内剩余空气。(3)导套孔的滑动部分按 H8/夕或 H7/f,的间隙配合,表面粗糙度为 0.4m。导套外径与模板一端采用 H7/k6 配合；另一端采用 H7/e7 配合镶入模板。(4)导套材料可用淬火钢或铜(青铜合金) 等耐磨材料制造,该模具中采用 T8A。4.4 推板导柱与导套设计该套模具采用推板导柱固定在动模座板上的形式。推板导柱除了起导向作用外,还支撑着支承板，从而改善了支承板的受力状况,大大提高了支承板的刚性。该模具设置了 4套推板导柱与导套，
