1、I摘 要本课题来源于郑州优德模塑有限公司集团公司。针对控制器底座插件壳体的塑件图，完成其三维造型设计。然后，根据塑件的特点完成其注射模设计。本文主要阐述了控制器底座插件壳体注塑成型的基本原理、注射模具的结构设计方法及过程。采用 Autodesk 公司的软件 AutoCAD 和 PTC 公司的软件Pro/ENGINEER 软件完成了对控制器底座插件壳体注射模具的计算机辅助设计，共绘制注射模总装图一套，并绘制了相应的零件图。今天，随着科技的快速发展，控制器在日常生活和生产中的应用范围越来越广。因此，人们对控制器底座插件的需求量也越来越大。故研究和设计控制器底座插件壳体的注射模也是很重要的。这不仅有
2、利于降低模具的制造成本，更有利于提高控制器底座插件的生产效率和产品的质量。通过这次毕业设计，我得到了很大的锻炼，并有了不小的进步。关键词：控制器底座插件，计算机辅助设计，注射模具IIAbstractThe subject comes from Zhengzhou Yude Mold Co. Ltd. Apparatus for the controller base plug-in of shell plastic parts plans to complete its three-dimensional modeling design. Then according to the chara
3、cteristics of the shell plastic injection mold design completed.This article discusses the controller base plug-in on the basic principles of shell molding, injection mold design method and process. Autodesks software with PTCs software, AutoCAD and Pro / ENGINEER software to complete the controller
4、 base plug-in for computer-aided design injection mold shell, Injection mold assembly diagram of a draw, and draw the corresponding part drawing.Now, With the rapid development of science and technology,in daily life and production ,the rage of application increasingly wide of controllers.So,as peop
5、le demand of controller base plug-in also growing . Therefore, it is also important of research and design controller base plug-in shell injection mold. This not only helps reduce the cost of mold manufacturing, but also help to improve the roductivity and product quality of controller base plug-in.
6、Through the graduation project,I received a lot of exercise and great progress.Keywords：controller base design , Computer Aided Design, Injection moldIII目录引 言 .11 课题概述 .21.1 选题背景 .21.2 我国注射模现状及发展趋势 21.3 本课题原始依据分析及有待解决的主要关键问题 .31.4 设计可行性分析 .52 控制器底座插件结构工艺分析 .62.1 控制器底座插件的材料选择 62.2 塑件的成型工艺性分析 62.3 塑件的
7、结构工艺性分析 72.3.1 塑件尺寸精度的选择 72.3.2 塑件的表面质量 72.3.3 工艺性分析 .83 注射成型原理及设备选择 .93.1 注射成型工艺原理 93.2 注射成型工艺参数的选择 .93.3 初选注塑机 94 注塑模总体结构设计 114.1 型腔数目 114.2 分型面的确定 .114.3 浇注系统设计 .124.3.1 主流道的设计 .124.3.2 分流道的设计 .134.3.3 拉料杆的设计 .144.3.4 浇口的设计 .154.4 导向机构设计 .164.4.1 导柱导向机构的设计 .164.4.2 导套的设计 .174.5 顶出机构设计 .184.6 成型零部
8、件结构设计 .184.6.1 凹模的结构设计 .184.6.2 凸模的结构设计 .19IV4.7 模具温度调节系统设计 .194.8 标准模架的选择 .204.9 排气槽设计 .214.10 模具材料选择 225 相关理论计算及校核 235.1 注射机有关参数校核及最终选则 235.1.1 注射压力的校核 .235.1.2 最大注塑量的校核 .235.1.3 锁模力校核 .235.1.4 模具与注塑机安装相关尺寸校核 .245.2 型腔尺寸计算 255.3 型芯尺寸计算 266 技术经济性分析 287 总结 298 致谢 30参考文献 31中原工学院毕业设计说明书1引 言塑料，于我们周围无处不
9、在。在国民经济的发展中，塑料产品几乎涉及了所有的领域，在航空航天、交通运输、邮电通信、仪器仪表、家用电器等行业中塑料更是不可缺少的材料。自从塑料产生以来，从最初的稀有到现在的大众化，经历了快速的发展过程。随着科学技术的发展和对塑料大量需求，现在塑料工业的发展更是日新月异，新的塑料品种不断出现。塑料产品的制造需要大量的模具对其进行成型。正是由于高速发展的塑料工业对模具的大量需求，使模具工业称为许多国家的支柱产业，并受到高度的重视。当然，我国对模具产业同样也是很重视的。在当前各行各业生产高速发展的背景下，塑料制品的品种和需求量不断增加，产品的更新换代的周期越来越短，这对塑料模具的质量和生产成本也提
10、出了更高的要求。塑料模具设计水平的高低、制造设备的配备与否、模具质量的好坏，直接影响着塑料产品的质量，影响着新产品的开发和老产品的更新换代，也成为衡量一个国家制造水平的重要标志。本课题是“控制器底座插件注射模设计”，其主要是分析确定出该注塑的整体设计方案，并采用 CAD 软件完成注塑模计算机辅助设计。为了对课题进一步的了解和制定出合理的设计思路，我就该课题进行了实地调研。我调研的单位是郑州优德模塑有限公司。通过本次实习，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理；通过对注塑模具的学习，可以对简单零件的分析及模具设计，从而有效的提高学习和设计的能力。毕业设
11、计是我们在大学校园里的最后一个环节了，也是对我们四年来所学知识的总结，我们对知识的掌握和应用能力，将会在本次设计中得到检验。毕业实习是毕业设计的必备环节，正因为如此，此次实习对于我们而言，就显得尤为重要。在本次实习中，我们主要是在模具设计制造及塑件生产厂实习的，主要是了解模具的设计和制造环节，同时也了解到产品中存在的一些问题及改进的愿望和要求。这将帮助我们减少设计的盲目性，缩短设计周期。中原工学院毕业设计说明书21 课题概述1.1 选题背景随着控制器在人类生活和生产中的应用日益广泛，则控制器的生产也越来越多。由于，控制器底座插件是控制器不可缺少的部分，而控制器插件是由注塑成型的，因此本课题将针
12、对控制器底座插件进行塑料成型模具设计。随着科学技术的发展，模具已经成为生产控制器插件底座重要的设备。而控制器底座插件主要是通过注塑模来成型的。注塑模主要是热塑性塑料件产品生产中应用最为普遍的一种成型模具。用 注 射 成 型 工 艺 生 产 的 塑 料 制 品 十 分 广 泛 ，从 生 活 日 用 品 到 各 类 复 杂 的 机 械 ， 电 器 、 交 通 工 具 等 。因此，注塑模具已经成为制造塑料制造品的主要手段之一，且发展成为最有前景的模具之一，且具有很大的市场需求量。近年来，塑料模具的设计与制造技术得到很快发展，特别是计算机技术的飞速发展及其在塑料制品中的应用，彻底改变了传统的模具设计与
13、制造方式，使塑料模具技术得到了飞跃性的发展。CAE/CAM 技术在模具设计中的应用，不仅提高了塑料模具以及塑料产品制品质量，缩短了新产品的开发周期，而且也为工厂实现由产品设计、生产到管理的一体化，无图纸化奠定了基础。目前，我国的塑料应继续朝着信息化、数字化、精细化、高速化、自动化方向发展。相信随着CAE/CAM 技术的发展，我国塑料模具技术定会蓬勃发展的。1.2 我国注射模现状及发展趋势塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国脚支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域得到了广泛的应用。塑料制品成型的方法虽然很多，但主要的方法是注塑成型，世界塑料模具市场中塑料成型模具产量中越半数是注塑模。从整体来
14、看我国塑料模具无论是数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大的进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需要大量进口。在总量供应不求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。经过近几年的发展，塑料模具已显示出一些新的发展趋势：（1）大力提高注塑模开发能力。将开发工作尽量前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至尚无明确用户对象之前进行开发，变被动为主动。（2）注塑模具从依靠钳工技艺转变为依靠现代技术。随着模具企业设计和加工中原工学院毕业设计说明书3水平的提
15、高，注塑模具的制造正从过去主要依靠钳工的技艺转变为主要依靠技术。这不仅是生产方式的转变和观念的上升。这一趋势使得模具的标准化程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促进了模具工业整体水平不断提高。（3）模具生产正在向信息化迅速发展。在信息社会中，作为一个高水品的现代模具企业，单单只是 CAD/CAE 的应用已远远不够。目前许多企业已经采用了CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP 等技术及其它先进制造技术和虚拟网络技术等，这些都是信息化的表现。向信息化方向发展这一趋向已成为行业共识。（4）注塑模向更广的范围发展。随着人类社会的不断
16、进步，模具必然会向更广泛的领域和更高水平发展。现在能把握机遇、开拓市场，不断发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含量模具企业的业务很是红火，利润水平和员工收入都很好。因此，模具企业应把握这个趋势，不断提高综合素质和国际竞争力。随着市场的发展，塑料新材料及多样化成型今后必然会不断发展，因此对模具的要求也是越来越高为了满足市场需求，未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工都必将有较快发展。超大型、超精密、长寿命、高效模具；多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将会不断发展，随之将产生一些特殊的、更为先进的加工方法。各种模具型腔表面处理技术，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也不
17、断得到发展。1.3 本课题原始依据分析及有待解决的主要关键问题本课题来源于郑州优德模塑有限公司。该塑件的的原材料为 ABS，其产量为 1 万件，塑件的表面光滑，要求无飞边、无划痕、无杂色。塑件的二维图如图 1-1 所示： 中原工学院毕业设计说明书4图 1-1 控制器底座插件二维图 根据塑件二维图，使用 Pro/E 软件对其进行三维造型。三维图不仅可以直观的认识塑件的外观结构，而且能通过三维分析功能得到塑件的体积、质量等，为注塑机的选用提供依据。塑件的三维图如图 1-2 和图 1-3 所示：中原工学院毕业设计说明书5图 1-2 塑件三维图 1图 1-3 塑件三维图 2根据毕业设计任务要求，在进行
18、本课题时，要注意一些问题：1） 熟悉塑件图，采用 Pro/E 完成三维造型；2） 采用 Pro/E 的模具设计模块完成该注塑模整体方案的设计；中原工学院毕业设计说明书63） 利用 Pro/E 系统中的一个 EMX 外挂模块，进行标准模架及模具标准件和滑块、斜销等附件的调用；4）绘制模具装配图及关键零部件图。1.4 设计可行性分析1）经过在工厂两周的实战实习，我对模具的结构有了更深一层的认识。通过实习中的学习，能更好的确定本课题中需要设计的模具结构，使其更符合加工和使用的需要。2）通过对 Pro/E 软件的学习，能顺利的完成控制器底座插件的三维造型。并能采用 Pro/E 的模具设计模块完成塑件体
19、积与质量分析，再进行控制器底座插件的开模。3）EMX 是 Pro/E 系统的一个外挂模块，专门用来建立各种标准模架及模具标准件和滑块、斜销等附件，以方便模架的调用，缩短模具开发周期。虽然，我们没有学习过，但是通过自学 EMX 完全能够满足毕业设计的需求。最终，顺利的完成模架的设计工作。中原工学院毕业设计说明书72 控制器底座插件结构工艺分析2.1 控制器底座插件的材料选择根据控制器底座插件的表面光洁度和适用场合，首先选用的注塑材料是ABS（丙烯腈丁二烯 苯乙烯共聚物） 。因为，ABS 这种塑料除了廉价外，并且其综合性能较好。对于控制器底座插这种既需要满足使用的强度要求和一定外观要求的零件较为适
20、合，并且 ABS 广泛用于家用电器的制造。ABS 无毒、无味、呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽。密度为 1.131.14 Kg/cm。ABS 有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱和酸类对 ABS 几乎无影响。ABS 不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。ABS 有一定的硬度和尺寸稳定性，易与成型加工，经过调色可配成任何颜色。ABS 的缺点是耐热性不高，连续工作温度为 70C 左右，热变形温度为 93C 左右，且耐气候性差，在紫外线作用下易发脆。ABS 在升温时粘度增高，所以成型压力高，故塑件上的脱模斜度宜稍大；ABS 易吸
21、水，成型加工前应进行干燥处理；ABS 易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量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。ABS 塑料主要的性能指标：（1）密度 1.131.14 （Kg/cm）（2）收缩率 0.40.7（%）（3）比热 0.350.4（x4.1868J/g ）（4）熔 点 130160（）（5）成型温度 180240（）（6）热变形温度 659845（N/cm）（7）抗弯强度 80（Mpa）（8）抗拉强度 3550（MPa） （9）拉伸弹性模量 1.8 GPa（10）弯曲弹性模量 1.4 Gpa（11）压缩强度 1839 Mpa（12）缺口冲击强度
22、1120 kJ/（13）硬 度 R6286 HR2.2 塑件的成型工艺性分析中原工学院毕业设计说明书8由于塑件的材料为 ABS 塑料，则其成型工艺条件由 ABS 的成型工艺条件决定ABS 的成型工艺条件：（1）模具的脱模斜度：2（2）成型前充分预热干燥。干燥条件：8090下最少干燥 2 个小时（3）熔料温度：210280,一般取 245（4）模具温度：2570（5）注射压力：50MP100MP（6）注射速度：中高速度2.3 塑件的结构工艺性分析2.3.1 塑件尺寸精度的选择塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准，然而，在满足塑件使用要求的前提下，设计时总是尽量将其尺寸精度放低一些，以便降低
23、模具的加工难度和制造成本。对塑件的精度要求，要具体分析，根据装配情况来确定尺寸公差，该塑件是一般民用品，所以精度要求为一般精度即可。根据精度等级选用表，塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准。该塑件尺寸不大，整体结构较简单，有曲面特征。除了配合尺寸要求精度较高外，其他尺寸精度要求相对较低，表面粗糙度要求不高，再结合其材料性能和使用要求，故选一般精度等级为 8 级。影响塑料制品尺寸精度的因素比较复杂，归纳有以下三个方面：（1）模具 模具各部分的制造精度是影响制件尺寸精度重要的因素。（2）塑料材料主要是收缩率的影响，收缩率大的尺寸精度误差就大。（3）成型工艺 成型工艺条件的变化直接造成材料的收
24、缩，从而影响尺寸精度。2.3.2 塑件的表面质量表面质量是一个相当大的概念，包括微观的几何形状和表面层的物理力学性质两方面技术指标，而不是单纯的表面粗糙度问题。塑件的表观缺陷是其特有的质量指标，包括缺料，溢料与飞边，凹陷与缩瘪，气孔，翘曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的决定性因素，通常要比塑件高出一个等级。该塑件要求对型腔抛光，所以对粗糙度的要求比较高。该零件的表面要求无凹坑等缺陷外，表面无其它特别的要求，故比较容易实现。综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。中原工学院毕业设计说明书92.3.3 工艺性分析零件壁厚基本均匀，所有壁厚均大于塑
25、件塑件的最小壁厚 0.8mm，注射成型时应不会发生填充不足现象。为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用点浇口。浇口却斜向开设在模具的隐蔽处降低塑件外表面可能受到的损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。中原工学院毕业设计说明书103 注射成型原理及设备选择3.1 注射成型工艺原理注射成型是指有一定形状的模型，通过压力将融溶状态的胶体注入摸腔而成型，工艺原理是：将固态的塑胶按照一定的溶点融化，通过注射机器的压力，用一定的速度注入模具内，模具通过水道冷却将塑胶固化而得到与设计模腔一样的品。3.2 注射成型工艺参数的选择在注塑成型中，塑料制品的质量除与原材料、生产设备和模具结构有关
26、之外，塑化流动和冷却过程中的温度、压力和时间对制品的质量也有着不容忽视的影响，这三个因素称为注塑成型的工艺条件。首先要控制好温度，在注塑成型中，需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度。料筒温度和喷嘴温度主要影响塑料的塑化和流动，模具温度主要影响塑料的流动和冷却。由模具设计与制造简明手册表 2-31 可得：料筒后段的温度为 150170、料筒中段温度为 165180、料筒前段温度为 180200，喷嘴温度为 170180，模具温度为 5080。其次要控制好压力，在注塑成型中要控制的压力有塑化压力和注射压力。采用螺杆式注塑机时，螺杆顶部熔体在螺杆转动后退时所受到的压力称为塑化压力，亦称背压。
27、一般在操作中，塑化压力应在保证制品质量优良的前提下越低越好。注射压力在注塑成型中所起的作用是克服塑料从料筒流向型腔的流动阻力，给予熔料冲模的速率以及熔料进行压实。查模具设计与制造简明手册表 2-31 得：注射压力为 6001000f/cm 2。最后，要控制好时间。在生产过程中，为了缩短成型周期、提高生产效率，应在保证质量的前提下，尽量缩短成型周期中的有关时间。在整个成型周期中，以注射时间和冷却时间最重要，它们对制品的质量均有决定性的影响。在注射时间中的冲模时间较短为为 3s5s，一般不超过 10s。保压时间是型腔内对塑料的压力时间，一般为 20s120s。而冷却时间主要取决于制品的厚度、塑料结
28、晶性能以及模具温度等。查模具设计与制造简明手册表 2-31 得：其冷却时间为 20s120s。3.3 初选注塑机注塑成型使用的设备是注塑成型机（注塑机） 。注射模具是安装在注射机上使用的。在模具设计中，除了应掌握注射成型工艺过程外，还应对所选用的注射机有中原工学院毕业设计说明书11关技术参数有全面了解，才能生产出合格的塑料制件。注塑机按外形分类时，可分为立式注塑机、卧式注塑机、直角注塑机：按塑化方式分类时，可分为柱塞式注塑机、螺杆式注塑机。根据模具设计与制造简明手册表 2-31 和在优德模塑有限公司的实习调研现选螺杆式注塑机。为了保证注塑成型，塑料制品和凝料的质量不应超过注塑机最大注塑量的80
29、%。如果制品每次的注塑量为 G，则 G 应满足下面的关系：（3-1）0.8max式中： 塑件与浇注系统的重量总和； 注射机的注射容量（克） ；0.8G最大注射容量利用系数。根据塑件制品的结构及毕业实习调研的结果，现确定该塑件为一模两件的。在注塑成型中，一般情况下，每增加一个型腔，制品的精度降 4%。根据 Pro/E 中的测量工具可以测出单个塑件的质量 m= 8.8763529g 取整为10g。初设浇口凝料质量为 8g。则： max2108.G查模具设计与制造简明手册表 2-33 得：选用 XS-ZY-125 型螺杆卧式注塑机。其基本参数如下：注塑机最大注塑量：125g 注塑压力：117Mp 最
30、大注射面积：320cm 2锁模力：882KN最大模厚：300mm最小模厚：200mm 模板行程：300mm 注塑机定位孔直径：100mm 螺杆直径：42mm 喷嘴球半径：12mm喷嘴孔直径：4mm中原工学院毕业设计说明书124 注塑模总体结构设计4.1 型腔数目根据我在优德模塑有限公司的实习调研，结合该产品的的结构外形，确定型腔的数目为两个。并且，型腔采用平衡式排列。4.2 分型面的确定塑料在模具型腔凝固形成塑件，为了将塑件取出来，必须将模具型腔打开，也就是必须将模具分成两部分，即定模和动模两大部分。定模和动模相接触的面称分型面。选择模具的分型面时，通常有以下原则：（1）应尽量只采用一个分型面
31、，特殊情况下采用较多的分型面，以简化模具结构；（2）分型面的结构应尽量简单，以便于模具的设计制造；（3）分型面的位置应不影响制品外观，尽量不设在制品的平滑外表面和圆弧过度处；（4）因为顶出机构一般设置在动模一侧，所以分型面应尽量选在能使塑件留在动模内的位置；（5）对于有同轴度要求的塑件，选择分型面时，应把有同轴度要求的部位放在模具的同一侧；（6）塑件有多组抽芯时，应将抽芯距离较短的一段作为侧抽芯；（7）因为侧向合模的锁紧力较小，所以应把投影面积较小的一边作为侧抽芯，把投影面积较大的一边放在动、定模合模的主分型面上；（8）应尽量把分型面设在塑料流动方向的末端，以利于排气。根据对塑件的工艺性分析，
32、该塑件的分型面设在中间面上，该中间面通过塑件的最大尺寸的最远点处。本设计的分型面如图 41 所示。：图 4-1 分型面中原工学院毕业设计说明书134.3 浇注系统设计4.3.1 主流道的设计主流道是塑料熔体进入模具行腔时最先经过的部位，它将注塑机注出的塑料熔体导入分流道或行腔。主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和冲模时间，由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模板上，而是将它单独设计成主流道衬套镶入定模板内。主流道结构设计时应遵循的原则：（1）主流道单独设计成衬套镶入定模板中，以利于制造安装和维修；（2）主流道为圆锥形，圆锥角为 24。对于流动性差的塑料可取4
33、6；（3）主流道的长度应尽量短，一般取 ； 60m（4）主流道进口至直径应比注塑机喷嘴口直径大 0.5mm1mm；（5）出口应做成圆角，圆角半径为 r=0.5mm3mm。根据前面所选用的 XS-ZY-125 型螺杆卧式注塑机的相关尺寸计算：（1）主流道进口直径： =4+0.5mm1mm=4.5mm5mm1d=+0.5式中：d注塑机喷嘴口直径则取主流道小端直径： =5mm1（2）球面凹槽半径 =12+1mm2mm=13mm14mmrm2R式中：r喷嘴球面半径为了便于凝料从主流道中取出，将主流道设计成圆锥形，斜度为 3，经计算主流道的大端直径为 7.72mm。主流道进出口直径的选择可以根据推荐值确
34、定，主流道的长度根据设计的需要和标准件的仅供型号，本次设计选用长度 55mm 可以满足设计的需要，主流道定位圈与浇口套的配合是 H7/k6，主流道定位圈与定模板的配合可用 H7/g5。本设计中浇口套如图 4-2 所示。中原工学院毕业设计说明书14图 4-2 浇口套4.3.2 分流道的设计在多型腔模具中，需要在分型面上设置分流道；在单型腔模具中，可以不设置分流道。本套模具为多型腔模具，故需要在分型面上设置分流道。在设计分流道时，要注意尽量减小流道内的压力损失，尽可能避免熔体温度的降低。在分流道截面的设计中为了减小流道的压力损失，要求流道的截面积大一些；但是还要减少热量的损失，却要求流道的散热面积
35、小一些，二者的要求是相互对立的。在截面形状的选取中，为了能够取得良好的综合效果，采用了流道效率的概念。圆形和正方形截面的效率最高。但是正方形截面不容易脱出流道中的凝料，所以在设计中一般不采用正方形截面。由于圆形截面加工比较困难在设计中也不使用，U形截面的分流道加工工艺性好，脱模比较容易。故本设计中选用了 U 形截面的分流道。中原工学院毕业设计说明书15分流道的尺寸应根据制品的壁厚、体积、形状的复杂程度及塑料的流动性来确定。根据本设计的具体情况取分流道直径为 4mm 分流道的长度取 84mm。本设计中的分流道如图 4-3 所示。图 4-3 分流道4.3.3 拉料杆的设计从注塑机的喷嘴最先喷出的熔
36、融塑料接触到冷的模具后，温度降低成为冷料，如果冷料进入模具行腔，则会影响制品质量的均匀性和外观的完美，为了避免冷料进入模具行腔和堵塞浇口，在塑料模具中需要设置冷料井，根据设计的分析，采用球头拉料杆冷料井，此拉料杆的有点在于：这种结构在冷料井中设置了顶部带球的结构，成型时，塑料熔体紧包在球头上，开模时可将凝料从主流道中拉出，球头拉料杆固定在剥料板上不移动，所以在模具第一分型面分开的同时，可以将凝料从球头上刮下，这种结构适合用于韧性较好的塑料，为此本次设计采用球头拉杆冷料井。本设计中的拉料杆如图 4-4 所示。图 4-4 拉料杆中原工学院毕业设计说明书164.3.4 浇口的设计浇口又称进料口，是连
37、接流道与型腔之间的一段狭窄通道，它是浇注系统的关键部分。它的形状、尺寸和开设的位置对制品的成型质量影响很大。其主要作用是：型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流，并且易于在浇口切除浇注系统的凝料。浇口截面积约为分流道截面积的 0.030.09 倍，浇口的长度约为11.5mm。当塑料熔体通过浇口时，剪切速率增高，同时熔体的内磨檫加剧，使料流的温度升高，粘度降低，提高了流动性能，有利于充型。但浇口尺寸过小会使压力损失增大，凝料加快，补缩困难，甚至形成喷射现象，影响塑件质量。浇口位置的选取原则：（1）浇口位置应开设在塑料制品的截面较厚的部位。（2）浇口位置应开设在有利于排除型腔空气的部位。（3
38、）浇口的位置应开设在能避免制品表面产生熔合纹的地方。（4）当模具型芯为细长结构时，型芯在成型时会因受到熔体的冲击而变形，所以浇口应采用中心进料的方式。（5）当小浇口正对着宽度和厚度很大的型腔时，高速料流会受到很搞的剪切应力，并因此产生喷射和蠕动等熔体断裂现象，因为喷射的熔体易造成折叠，使制品上产生波纹，所以浇口的位置应设在侧面。（6）确定大型制品的浇口数量和位置时，需校核流动比，以保证熔体能充满型腔。本次设计的浇口位于塑件的顶部。浇口的形状常取矩形或则圆形，根据塑件的用途场合和外观要求，本设计采用的浇口类型为点浇口：由于这种浇口适用于各种壳体、盒类制品的成型，点浇口尺寸小、熔体通过通过浇口的流
39、速增大，提高了充模的速度，这样可以满足塑件外表清晰、有光泽的制品，对薄壁的制品成型有利由于浇口要放在隐蔽处，且对外观不能有大的影响，所以采用点浇口是最佳的选择。成型薄壁制品在浇口处容易出现变形和裂纹，为了减小这种影响，在浇口设计时用圆弧过度。本设计中的浇口如图 4-5 所示。中原工学院毕业设计说明书17图 4-5 点浇口4.4 导向机构设计4.4.1 导柱导向机构的设计导向合模机构对于塑料模具是必不可少的部分，因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构，导柱安装在动模一边或定模一边均可，通常导柱设在主型腔周围。导向机构的主要作用有：定位、导向和承受一定侧压力。为避免装配时方位
40、搞错而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确形状，不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均。塑件在注入型腔过程中会产生单向侧压力，或由于注射机的精度限制，使导柱工作中承受一不定的导向作用。动定模合模时，首先导向机构接触，引导动定模正确闭合，避免凸模或型芯先进入型腔，产生干涉而坏零件。导柱的合理均布在模具的分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度，为保证动模和定模只能按照一个方向合模，导柱的布置方式常采用等直径导柱的不对称布置或不等直径导柱的对称布置，考虑到选标准件的统一，本设计采用等直径不对称布置。本设计中的导柱如图 4-6 所示。中原工学院毕业设计说明书18图 4-6
41、导柱4.4.2 导套的设计在导向机构中有导套时，延长了导向机构的使用寿命，为此这类导向机构用于生产批量较大的模具。根据原始设计依据该塑件要求产量为 1 万件，属于大批量生产，因此本设计中采用了导套。本设计中的导套如图 4-7 所示。中原工学院毕业设计说明书19图 4-7 导套4.5 顶出机构设计根据塑件的形状特点， 模具型腔在定模部分，型芯在动模部分。由于塑件一次顶出时其受力过大，因此便采用了二次顶出机构顶出。根据具体需要采用了双顶出板二次顶出机构。该顶出机构的组成部分有：一次顶出板、一次顶杆、二次顶出板、二次顶杆、定距块和八字摆杆组成。本设计中在第一次顶出过程中型芯和顶杆一起工作，然后，顶杆
42、超前动作使塑件从型腔中脱出。根据塑件可知型芯在塑件的中心处，则顶杆的位置应该选在脱模阻力最大的地方。就该塑件外形可知除了分散在型芯处的四个顶杆外，还需要在成型杆旁边设置两个顶杆以保证塑件在顶出时受力均匀。根据顶杆本身的刚度和强度要求，顶杆装入模具后，其端面还应与型腔底面平齐或高出型腔 0.050.1cm。4.6 成型零部件结构设计4.6.1 凹模的结构设计对塑件制品成型时，凹模的作用是形成制品的外表面，根据不同的结构形式，凹模的结构设计不同。中原工学院毕业设计说明书20根据不同的结构形式，凹模大体上可分为整体式结构、整体嵌入式结构、局部镶嵌式结构、底面镶嵌式结构和侧壁拼合式结构五种类型。本设计
43、中由于凹模的结构比较简单，故此 本设计采用整体式凹模。本设计中的凹模如图 48 所示。图 4-8 凹模4.6.2 凸模的结构设计凸模在模具中的作用是形成制品的内表面，凸模又是型芯。凸模可以分为整体式和组合式两大类结构。本设计中由于凸模的结构比较复杂，为了降低加工难度， 本次设计采用组合式凸模。凸模由 4 部分组成除了大型芯外还有三个小型芯。本设计中的大型如图 49 所示。图 4-9 凸模4.7 模具温度调节系统设计模具温度对成型质量的影响：影响成型收缩率；影响制品的变形和外观；影响制品的力学性能；影响制品的表面粗造度。模具温度对生产效率的影响，一般情况下，注射到型腔内的塑料的熔体温度为200左
44、右，制品从型腔中取出时的温度为 60左右。在成型时要放出大量的热量。其中只有 5散发到大气中，95被模具中的冷却介质带走，所以，模具的冷却时间对制品的成型周期有较大的影响。在注塑成型中，模具的温度过高，将会延长冷却时间，并因此降低生产效率。因此，在设计中应该根据实际情况确定合理的冷却中原工学院毕业设计说明书21方式。针对该塑件在注射成型中，不要求有太高的模温因而在模具上可不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下计算冷却系统设计的有关公式：（ 4-1）112/()vqWQC式中： 冷却水的体积流量(m 3/min)vq单位时间内注入模具中的塑料重量(kg/min)单位重量的塑料制品在凝固时所放出的
45、热量(kJ/kg)1Q冷却水的密度(kg/m3) 0.9810 3冷却水的比热容kJ/(kg.)4.1871C冷却水的出口温度()25冷却水的入口温度()202可表示为： （4-2） 1Q1234C式中： 塑料的比热容kJ/(kg.) 1.4702塑料熔体的初始温度() 2003塑料制品在推出时的温度() 604= 1.470(200-60)=205.8kJ/kg1234将以上各数代入式得：=(0.013205.8)/0.981034.187(25-20)m3/minvq=0.1310-3m3/min上述计算的设定条件是：模具的平均工作温度为 40，用常温 20的水作为模具的冷却介质，其出口温
46、度为 25，产量为 0.013kg/min。由体积流量查塑料成型模具设计与制造可知所需的冷却水管的直径非常。理论上可以不设置冷却系统。但是由于本设计中浇注系统中的分流道是平衡式布置。分流道的横截面形状为 U 形，浇口的类型采用点浇口。冷却系统的设计对于成型小型件的 1 模多腔模具来说是十分重要的。为了使冷却效果好，在模具的定模型腔板和动模型腔板内开设了水道，横向穿过这定模模板，这样使塑件各处的冷却均匀，模具的模温均匀。4.8 标准模架的选择注塑模模及模体零件的组合和尺寸，与模具类型、塑件形状尺寸有关。本设计所采用的模架是根据模具设计制造简明手册中表 2-87 注塑模模体推荐尺寸中选择的。由于本
47、次设计选用 XS-ZY-125 型螺杆卧式注塑机。查模具设计与制造简明手中原工学院毕业设计说明书22册得：定模座板的基本尺寸 BHL 为：27031.5250（mm）动模座板的基本尺寸 BHL 为：27025250（mm）定模板的基本尺寸 BHL 为：25025250（mm）动模板的基本尺寸 BHL 为：25025250（mm）支撑板的基本尺寸 BHL 为：25032250（mm）垫块的基本尺寸为 BHL 为：33.5128250（mm）剥料板的基本尺寸 BHL 为：25020250（mm）一次顶出板的基本尺寸 BHL 为：13420170（mm）型芯固定板的基本尺寸 BHL 为：134161
48、70（mm）二次顶出板的基本尺寸 BHL 为：11416138（mm）顶杆固定板的基本尺寸 BHL 为：11412.5138（mm）挡板螺钉：M8 动定模螺钉：M12导柱： 25 复位杆：12注塑模的闭合高度为 mH5.286305.31 4.9 排气槽设计在注塑成型中，如果型腔内的气体不能顺利排除，会在塑件上形成气孔、表面轮廓不清等缺陷，严重时甚至会因为压缩气体所产生的高温将制品烧焦，所以在注塑模的设计中，排气方案的设计是不容忽视的问题。在中小型模具中分型面之间的间隙自然排气，因为较小的制品的排气量不大，就可以利用分型面之间的微小间隙排气。本次设计的排气方式可以利用顶杆和顶杆孔的间隙排气。本
49、设计中的排气方式见图 4-10。中原工学院毕业设计说明书23图 4-10 排气方式4.10 模具材料选择由于标准模架的座板、剥料板、垫板、导柱、导套、复位杆、顶杆等标准零件可查找模具制造简明说测确定，故此处只对成型零件的材料进行选择。由于作为凸凹模及型芯在成型塑件时大都在高温、高压等环境中工作。因此，它们必需具备一定的特性:机械加工性能优良；抛光性能优良；有良好的表面腐蚀加工性； 既要耐磨损，而且又有韧性；淬火性能好，变形小；电火花加工性能好；有耐腐蚀性；焊接性好等优点。根据实际调研情况和综合各方面因素的考虑。本次设计成型零件的材料选择Cr12。中原工学院毕业设计说明书245 相关理论计算及校核5.1 注射机有关参数校核及最终选则5.1.1 注射压力的校核注射压力是成型时注塑机的柱
