《[工学]正宗原创通过的毕业论文带筋条容器注塑模具设计、装配建模及计算机辅助加工.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[工学]正宗原创通过的毕业论文带筋条容器注塑模具设计、装配建模及计算机辅助加工.doc（48页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 48页第1章 绪 论1.1模具工业在国民经济中的地位模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具
2、工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械、电子、轻工、汽车、纺织、航空、航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中6090的产品的零件、组件和部件的生产加工。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国、日本、法国、瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。1.2 我国模具技术现状及发展趋势20世纪80年代开始，发
3、达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产122CM大屏幕彩电塑
4、壳注射模具，6.5KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断
5、的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。（1）注重开发大型、精密、复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。（2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。（3）推广CAD/CAM/CAE技术；模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制
6、造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。第2章 总体方案设计2.1 注射模具设计简要设计塑料注射模具首先要对塑料有一定的了解，塑料的主要成分是聚合物。聚合物集中了各种单体的优越性能和可模塑性，在一定的温度和压力下注射到模具型腔，产生流动变形，获得型腔形状，保压冷却后顶出成塑料产品。聚合物的分子一般呈链状结构，线型分子链和支链型分子认为是热塑性塑料，可反复加热冷却加工；而经过加热多个分子发生交联反应，连结成网状的体型分子结构的塑料通常是一此次性的，不能重复注射加工，也就是所说的热固性塑料。既然是链状结构，那塑料的在
7、加工时收缩的方向也是跟聚合物的分子链在应力作用下取向性及冷却收缩有关，在流动方向上的收缩要比其垂直方向上的收缩多。产品收缩也同制品的形状、浇口、热胀冷缩、温度、保压时间及内应力等因素有关。通常书上提供的收缩率范围较广，在实际应用中所考虑的是产品的壁厚、结构及确定注塑时温度压力的大小和取向性。塑料注塑模具基本分为静模和动模。在注塑机的注射头一边的带浇口套的为静模，静模一般有浇口套、靠板、模板组成，静模没有芯子的简单模具也可以不使用靠板，直接用厚一点的模板就可以了。浇口套一般为标准件，浇口套的使用有利于安装模具、更换方便，不用自己抛光。动模的结构一般为动模板、动模靠板、脱模机构以及模脚和装机固定板
8、。脱模机构中除了脱料杆，还有回位杆，部分模具还要增加弹簧以实现例如自动脱模等功能。还有导柱、冷却水孔、流道等也是不可少的模具的基本结构。当然，斜导模具还有斜导盒、斜导柱等。浇口直接关系到塑件的美观，浇口设计不好的话，容易产生缺陷。对于要求高的产品，还应设计溢流和排气。现在的模具基本上要进行热处理，以加高模具的硬度，提高模具使用寿命。在热处理前，应先对模板进行初步加工：钻好导柱孔、回位孔、型腔孔、螺丝孔、浇口套孔、拉料孔、冷却水孔等，铣好流道、型腔，有些模具还应铣好斜导盒等。现在的普通精密模具的模板常用硬度一般为HRC55左右，芯子的硬度可在HRC58以上。当为一产品设计模具时，首先要设定模具的
9、基本结构尺寸，复杂产品应先绘制好产品图，再定好模具的尺寸。本设计中应先充分研究制件尺寸及基本结构，绘制好制品图，进而一步一步确定模具及部件尺寸。2.2 注塑模具设计原则一副模具其结构是否合理，制造和装配是否方便，成本是否较低等问题都是设计模具时所需要综合考虑的。在通常的模具设计过程中，应遵循一些基本的设计原则，以保证设计模具的合理性。 （1）单向流动：保证在填充过程中，塑料应该在一个方向上流动，并且保持一个直的流动前沿。这导致单方向定位的产生。 （2）流动平衡：所有的流动路径应该是平衡的,以确保在相同时间以相同压力进行充填。（3）恒定压力梯度：最有效率的填充方式是压力梯度（单位长度里的压力降低
10、）沿着流动路径是固定的时候。 （4）最大剪切应力：剪应力在填充的时候应该是小于材料临界的最大剪切应力，数值依赖于材料和应用。（5）熔接痕/熔合痕放置：在最不敏感部位放置熔接和融合线。（6）避免滞留：尽可能避免在流体流动路径分为厚的和薄流动路径那里设置浇口。 （7）避免潜流：通过浇口的设置避免潜流保证流体在最后充填区相遇。 （8）可控制的摩擦加热：为控制的磨擦加热设计流道,增加型腔熔体温度。这将在产品中获得较低的应力,而不引起因塑料长期处于较高的温度而降解。 （9）流道热阀：利用热阀设计流道系统,保证浇口冻结时型腔刚好充填完毕和已充分保压这避免在模具充填完毕后过保压或产生倒流。（10）可接受流道
11、/型腔比：为高压力降设计流道系统, 使流道材料最小获得一个低比率的流道/型腔设计。 在设计过程中应当综合考虑到以上这些设计原则，尽量满足这些条件以确保设计的合理性，如果设计中有所冲突无法同时得到满足，应当从实用性和经济性的角度权衡取舍。第3章 注塑件分析3.1 材料性能分析塑件材料应依据它所处的工作环境、工作性能、要求及性能数据以选择材料。除了考虑塑件材料基本的力学性能、成型难易和经济性之外，还应当考虑到其稳定性、透光性、电气绝缘性、减震性、耐磨性、对气体和水蒸气的阻隔性以及轻巧美观性等方面的性能。 在本设计中考虑到制件的无毒性、透明性以及有一定的力学性能要求，综合考虑后，决定选定PC为塑件材
12、料。PC中文名为：聚碳酸酯，常用于制造承受一定载荷的机械零件、电动工具外壳、光学仪器和照明件、蒸煮冷冻食品包装材料，以及医疗器械等，满足设计对材料性能的要求。下面是聚碳酸酯材料的部分特性：氧指数（OI） 24.9 透光度/% 93雾度/% 0.9折射率 1.586价格（元/吨） 3300041000聚碳酸酯的技术指标、性能与用途、注射成型工艺参数参见表3-1到表3-3。表3-1 聚碳酸酯的主要技术指标1塑料名称聚碳酸酯密 度1.20比体积0.83吸水率（24h）0.1523,50% RH收缩率s0.50.7熔 点t()225250热变形温 度t()0.46MPa1321410.185MPa13
13、2138抗拉屈服强度72拉伸弹性模量抗弯强度113冲 击韧 度无缺口不断缺口55.890硬 度11.4 M75体积电阻系数击穿强度1722表3-2 聚碳酸酯的性能与用途塑 料品 种性 能 特 点成 型 特 点模具设计的注意事项使 用温 度主要用途聚碳酸酯（非结晶型） 透光率较高，介电性能好，吸水性小，力学性能好，抗冲击，抗蠕变性能突出，但耐磨性差，不耐碱，酮，酯耐寒性好，熔融温度高，黏性大，成型前需干燥，易产生残余应力，甚至裂纹，质硬，易损模具，使用性能好尽可能使用直接浇口，减小流动阻力，塑料要干燥，不宜采用金属嵌件，脱模斜度2130脆化温度为-100在机械上做齿轮，凸轮，蜗轮，滑轮等，电机电
14、子产品零件，光学零件等表3-3 聚碳酸酯注射成型的工艺参数塑料名称聚碳酸酯注射机类型螺杆式预热和干燥温度t()时间110120812料筒温度t()后 段中 段前 段210240230280240285喷嘴温度t()240250模具温度t()90110注射压力p(MPa)80130成型时间注射时间高压时间冷却时间总 周 期209005209040190螺杆转速28后 处 理方 法温度t()时间红外线灯、鼓风烘箱1001108123.2 塑料件结构和厚度分析塑料制件的结构工艺性是指塑件结构对成型工艺方法的适应性。在塑料生产过程中，一方面成型会对塑件的结构、形状、尺寸精度等诸方面提出要求，以便降低模
15、具结构的复杂程度和制造难度，保证生产出价廉物美的产品；另一方面，模具设计者通过对给定塑件的结构工艺性进行分析，弄清塑件生产的难点，为模具设计和制造提供依据。设计中须要具体考虑的问题体现在一下几个方面：3.2.1 原始设计资料设计中原始制件为外部带有筋条的有底圆柱形注塑件，原始制件外型轮廓及基本结构见图3-1所示。值得注意的是塑件筋条底部宽为要求值8mm，筋条高也为要求值5（可通过夹角80计算出来），在设计中筋条的原始几何形状有一定的功能要求，所以应该得到保证。图3-1 原始制件图3.2.2 加强肋分析在本制件上有15条均匀分布的筋条，也就是加强肋。它可以防止塑件的翘曲变形；沿着物料流动方向的加
16、强肋还能降低充模阻力，提高融体流动性，避免气泡，缩孔和凹陷等现象的产生。通常加强肋的设计原则为高度低（过高时容易在弯曲和冲击负荷作用下受损），宽度小，而数量多为好（塑件形状所允许的情况下）。在该塑件中的加强肋起到引导物料流动的作用同时又加强了塑件抗翘曲变形能力，考虑到图3-1所示提供的原始制件筋条参数要求，将筋条设计为：宽度取8 mm（这是制件所要求的参数），高度比分型面高5mm，脱模斜度取1.5（见3.2.4脱模斜度），筋条底部和顶部均圆角R0.8（见3.2.5 圆角分析）。3.2.3 壁厚分析各种塑件，不论是结构件还是板壁，根据使用要求具有一定的厚度，以保证其力学强度。一般地说，在满足力学
17、性能的前提下厚度不宜过厚，不仅可以节约原材料，降低生产成本，而且使塑件在模具内冷却或固化时间缩短，提高生产率；其次，可避免因过厚产生的凹陷、缩孔、夹心等质量上的缺陷。设计采用PC料的壁厚推荐值可参看表3-4。表3-4 PC的最小壁厚及常用壁厚推荐值 /mm 最小壁厚小型件壁厚中型件壁厚大型件壁厚0.951.802.334.5该塑件属于中型件,塑件壁本可以取中型件壁厚2.3mm，但是考虑到塑件外表面功能要求必须布置高达5mm的筋条，为了使整个塑件的壁厚更趋于均匀，并确保塑件在冷凝成型过程中因外表面筋条所引起的形变尽可能不影响到塑件内壁，因此，必须考虑适当地扩大壁厚，最终确定为壁厚取值5mm。3.
18、2.4 脱模斜度由于塑件成型时冷却过程中产生收缩，使其紧箍在凸模或型芯上，为了便于脱模，防止因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损，与脱模方向平行的塑件内、外表面都应具有合理的斜度。本设计中制件外表面有脱模难度较大的筋条布置，故脱模斜度的设计显得更为重要。PC的脱模斜度推荐值为522，另可参考表3-5所示。表3-5 塑料件最小脱模斜度项 目最 小 脱 模 斜 度一般情况脱模斜度不能太大时突出部位肋一般情况31/25特殊情况21/44综合考虑，该塑件脱模斜度可取为外表面1.2，内表面1，筋条取值1.5。3.2.5 圆角分析塑件上各处的轮廓过度和壁厚连接处，一般采用圆角连接，有特殊要求时才采用尖角结
19、构。尖角容易产生应力集中，在受力或受冲击载荷时会发生破裂。圆角不仅有利于物料充模，同时也有利于融料在模具型腔内的流动和塑件的脱模。本设计制件较大，应对圆角充分考虑。圆角的取值与应力集中的关系遵循R/T函数关系，当R/T=0.6以后应力集中变的缓和，T为塑件壁厚T=5mm，带入下式：R/T=0.6 （31）计算得该塑件大部分的圆角可取为R3。另外，加强肋的圆角半径值关系如表3-6所示。表3-6 肋的圆角半径值关系表肋的高度 /mm6.56.513131919圆角半径 /mm0.81.51.53.02.55.036.5已确定肋高5mm，由表3-6知加强肋可取园角R0.8。综上所述，塑件的结构、形状
20、、厚度设计可见图3-2。图3-2 设计制件图3.3 塑料件表面质量与尺寸精度塑件的表面质量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。下面着重讨论尺寸精度相关问题。（1）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。（2）尺
21、寸精度的组成及影响因素；制品尺寸误差构成为： （32）式中 制件总的成型误差； 塑料收缩率波动所引起的误差；模具成型零件制造精度所引起的误差； 模具磨损后所引起的误差；模具安装，配合间隙引起的误差；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造成材料的收缩，从而影响尺寸精度。综合考虑以上因素，并注意到本塑件要求有一定的透光性，所以对精度的要求会比较高。查表得PC建议采用等级为3、4、5，具体考虑后对塑件采用精度5级，因为模具的腔
22、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，因此模具的腔壁表面采用精度4级。第4章 注塑工艺及注塑机选择4.1 注塑成型工艺条件注塑成型是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从注塑机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流状态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段时间的保压冷却以后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件。注塑成型工艺条件须注意温度、压力、时间等几个方面因素。现设计如下：（1）温度 注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度等
23、。喷嘴温度通常略微低于料筒的最高温度，以防止熔料在直通式喷嘴口发生“流涎现象”；模具温度一般通过冷却系统来控制；为了保证制件有较高的形状和尺寸精度，应避免制件脱模后发生较大的翘曲变形，模具温度必须低于塑料的热变形温度。设计中PC料的相关温度以及模具温度经验数据可参考表3-3聚碳酸酯注射成型的工艺参数以确定。（2）压力 注射成型过程中的压力包括注射压力、保压力和背压力。注射压力用以克服熔体从料筒向型腔流动的阻力，提供充模速度及对熔料进行压实等。保压力的大小取决于模具对熔体的静水压力，与制件的形状，壁厚及材料有关。对于熔融粘度高，流动性差的料，保压力应该大些，以避免塑件产生光泽不良、凹陷、气泡、暗
24、泡、强度下降等缺陷。注射压力应高于保压力。背压力是指注塑机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力，背压力除了可驱除物料中的空气，提高熔体密实程度之外，还可以使熔体内压力增大，螺杆后退速度减小，塑化时的剪切作用增强，摩擦热量增大，塑化效果提高，根据生产经验，背压的使用范围约为3.427.5MPa。参考表3-3，本设计中PC料熔融粘度高、流动性差，所以保压力应该适当大些，可取50 MPa，注射压力高于保压力，取值110 MPa，背压力可驱除物料中的空气，提高熔体密实程度，同时提高塑件透明性，故也应适当取大一些。（3）时间 完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间、保压时间、冷
25、却时间、其他时间（开模、脱模、涂脱磨剂、安放嵌件和闭模等），在保证塑件质量的前提下尽量减小成型周期的各段时间，以提高生产率，其中，最重要的是注射时间和冷却时间，在实际生产中注射时间一般为35秒，保压时间一般为20120秒，冷却时间一般为30120秒（这三个时间都是根据塑件的质量来决定的，质量越大则相应的时间越长）。本设计中成型周期取值可参考表4-1。表4-1 成型周期与壁厚关系制件壁厚 /mm成型周期 /s制件壁厚 /mm成型周期 /s0.5102.5351.0153.0451.5223.5652.0284.085上表的经验数据和推荐值，可以用以初步确定成型工艺参数，但是因为各个推荐值有差别，
26、而且有的与实际注塑成型时的参数设置也不一致，所以必须结合两者的合理因素来考虑其成型周期，再考虑到设计中采用冷却效果较好的螺旋铣槽冷却，故成型周期设计为58s。 综上所述，设计中初定制品成型工艺参数见表4-2。表4-2 制品成型工艺参数初步确定特 性 内 容特 性 内 容注塑机类型 螺杆式 螺杆转速（r/min） 25喷嘴形式 直通式模具温度 100喷嘴温度() 240 前段温度() 240280 中段温度() 260290 后段温度() 240270注射压力/MPa 110 保压压力/MPa 50注射时间/s 2.25 保压时间/s 20冷却时间/s 30 其他时间/s 5成型周期/s 584
27、.2 注塑机的选择注射模是安装在注射机上的，因此在设计注射模具时应该对注射机有关技术规范进行必要的了解，以便设计出符合要求的模具，同时选定合适的注射机型号。从模具设计角度考虑，需要了解注射机的主要技术规范。在设计模具时，应查阅注射机生产厂家提供的有关“注射机使用说明书”上标明的技术规范。因为即使同一规格的注射机，生产厂家不同，其技术规格也略有差异。选用注射机时，通常是以某塑件（或模具）实际需要的注射量初选某一公称注射量的注射机型号，然后依次对该机型的公称注射压力、公称锁模力、模板行程以及模具安装部分的尺寸一一进行校核。以实际注射量初选某一公称注射量的注射机型号；为了保证正常的注射成型，模具每次
28、需要的实际注射量应该小于某注射机的公称注射量，即： （41）式子中，实际塑件（包括浇注系统凝料）的总体积（）。 由第3章对注塑件的分析得出的数据，计算得（PC的密度=1.20 g/）塑件总体积： V=1412.86塑件总重量： M=1695.43 g流道凝料的体积（质量）是个未知数，根据手册取0.1V（0.1M）来估算，塑件越大则比例可以取的越小。流道凝料：V=0.1V （42） 际注射量为： =1412.861.1=1554.15 实际注射质量：=1695.431.1=1864.97 g根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则, 即： （43）=/0.8 =1554.15/0.8=1942
29、.69 由此可以初步确定注塑机，查国产注射机主要技术参数表选取SZ-2500/500型,其主要技术参数如表4-3所示。 表4-3 国产注射机SZ-2500/500技术参数表项 目 内 容项 目 内 容结构类型 卧理论注射容积/ 2500螺杆直径/mm) 90注射压力/MPa 150注射速率(g/s) 570塑化能力(g/s) 245螺杆转速(r/min) 0120锁模力/kN 5000拉杆内间距/mm 900830移模行程/mm 850最大模具厚度/mm 750最小模具厚度/mm 400锁模形式 液压模具定位孔直径/mm 250喷嘴球半径/mm SR35喷嘴口直径/mm 74.3 注塑机的校核
30、 4.3.1 最大注塑量校核为确保塑件质量，注塑模一次成型的塑件质量（包括流道凝料质量）应在公称注塑量的35%75%范围内，最大可达80%，最小不小于10%。为了保证塑件质量，充分发挥设备的能力，选择范围通常在50%80%。=1554.15 =2500 62.2 %满足要求。4.3.2 锁模力校核 在确定了型腔压力和分型面面积之后，可以按下式校核注塑机的额定锁模力：F K AP （44） 3768 kN 满足要求。式中：F为注塑机额定锁模力：5000KN； K为安全系数，通常取1.11.2，取K=1.2。 4.3.3 塑化能力校核由表4-2初定的成型周期为58 s计算，实际要求的塑化能力为，即
31、：=26.80（g/s）小于注塑机的塑化能力245（g/s），说明注射机能完全满足塑化要求。 4.3.4 喷嘴尺寸校核在实际生产过程中，模具的主流道衬套始端的球面半径R2取比注射机喷嘴球面半径R1大12 mm，主流道小端直径D取比注射机喷嘴直径d大0.51 mm，如图4-1所示，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模，所以，设计中应该以注射机 图4-1 喷嘴与浇口套尺寸关系喷嘴尺寸是标准，模具的制造以它为准则。故喷嘴尺寸设计取值见如下：喷嘴球半径/mm：R1=SR35， 主流道衬套始端球面半径/mm：R2= SR36喷嘴口直径/mm：d=7 ，主流道小端直径/mm：D=84.3.5 模具外形尺寸校
32、核注塑模外形尺寸应小于注塑机工作台面的有效尺寸。模具长宽方向的尺寸要与注塑机拉杆 间距相适应，模具至少有一个方向的尺寸能穿过拉杆间的空间装在注塑机的工作台面上。初步宽松地设定模具外形尺寸在650650以内。校核知：模具外形尺寸560560 小于拉杆内间距900830，故满足要求。4.3.6 模具厚度校核模具厚度必须满足下式：H H H （45）400600750 满足要求。式中：H所设计的模具厚度，初步考虑应在600mm左右； H注塑机所允许的最小模具厚度400 mm；H注塑机所允许的最大模具厚度750 mm。4.3.7 开模行程校核所选注塑机为全液压式锁模机构，最大开模行程受模具厚度影响。此
33、时最大开模行程S等于注塑机移动、固定模板台面之间的最大距离减去模具厚度。SH+H+（510）mm （46）850100+470+10 850580 满足要求。式中：S注塑机移模行程850 mm；H推出距离，设计中初步考虑不会大于100 mm ； H流道凝料与塑件高度，初步设计不会大于470 mm。 综合以上校核结果知，设计中选择注射机SZ-2500/500完全满足要求，注塑机选择合理。第5章 模具结构设计5.1 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。分型面的形式与塑件几何形状
34、、脱模方法、模具类型及排气条件、浇口形式等有关，我们常见的形式有如下五种：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、阶梯分型面、曲线分型面。分型面的选择通常应该综合考虑这三大原则：1.保证塑件质量；2.便于塑件脱模；3.简化模具结构。本设计中结合该产品特殊的带筋条的的外形结构，考虑到采用气动脱模，决定将分型面确定在塑件的最大投影面积上，即容器筋条分布的外表面上。采用水平分型面和垂直分型面组合形式。分型面布置如图5-1所示。图5-1 分型面的位置5.2 型腔数目的确定为了使模具与注射机的生产能力的匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件体精度，模具设计时应确定型腔数目。型腔数目可由注塑机的注塑能力，注塑机
35、的锁模力，成型塑件的精度，生产的经济性这几个因素来确定。考虑到设计中塑件的尺寸精度要求较高, 且尺寸较大，并且因为不得不采用哈夫结构从而使得模具结构也较为复杂，故综合考虑选定为一模一腔最为合理。5.3浇口确定因设计选用的PC料熔融粘度高，流动性差，且塑件为较大、较厚、一模一腔的中心对称件，故采用位处于塑件中心的直接浇口（中心浇口）形式。5.4 模具材料注塑模的耐用程度与其所选材料关系极大，因此必须注意模具材料的选择，一般来说，模具材料应具备高耐磨性，高耐腐蚀性，良好的导热性，良好的尺寸稳定性，良好的抛光性等性能。在注塑模的工作过程中，零件表面的工作条件较恶劣，因此很易受到损害，为此，需要对某些
36、零件表面进行表面处理，以进行局部增强。表面处理可以使零件达到增加表面硬度、提高抗压强度、增加耐磨性、改善耐蚀性、改善滑动性的目的。模具零件表面处理方法主要有渗碳、渗氮（又叫氮化）、镀硬铬、镀硬镍、涂硬层等工艺。注塑模的各个成型零件如：凹模、凸模、推杆、导柱、动模板、定模板等应考虑到零件具体应用环境的不同以选用不同的合适材料。决定选材的主要依据有：塑料种类、塑件精度、塑件批量、制造成本、交货日期等。各个零件应当各方面综合考虑，合理选择其材料。其中，选材时尤为重要的是根据制品料的特性和使用要求选择合理的型腔和型芯材料。设计中选材应综合考虑以上因素。本设计中制品料为PC，据此选择模具型腔、型芯、哈夫
37、材料，查表知可选择为PMS、SM2之一，设计中选用SM2，；另外顶杆、导条、导柱、浇口套这些较为重要，工作环境较为恶劣的部件查表选择为T10；其他零部件可选用能满足使用条件且较为经济的45钢。SM2应预硬化后，时效硬化处理；T10应该淬火处理，以达到各自的硬度要求；45钢也应根据各个零件的使用环境和所需达到的硬度要求具体考虑淬火或调质处理。5.5 浇注系统设计普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。在设计浇注系统之前必须确定塑件成型位置，可以才用一模两腔。浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要的环节，它对注塑成型周期和塑件质量，如外观、物理性能、尺寸精度等都有直接的影响。主流道是塑料熔
38、体进入模具型腔是最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔，其形状为圆锥形，便于熔体顺利的向前流动，开模时主流道凝料又能顺利拉出来，主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间，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上，而是将它单独设计成主流道套镶入定模板内，本设计中亦然。浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分，浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要作用有两个，一是塑料熔体流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。浇口的主要作用有两个，一是塑料熔体流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间
39、。浇口的类型有很多，有点浇口，侧浇口，直接浇口，潜伏式浇口等。各浇口的应用和尺寸按塑件的形状和尺寸而定。本设计为一模一腔，采用较为简单的直接浇口，并无分流道和冷料井，因此此处不必考虑其设计；而直接浇口中塑料熔体从主流道直接进入型腔，是主流道的自然延伸，所以，主流道的设计和浇口的设计应当融合为一体考虑。综合起来，设计时可以借鉴以下一些原则：1.型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料现象。2.型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。3.系统流道应尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大，太大则塑料耗费大），尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽可能小。4.
40、对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，及分流道尽可能平衡布置。5.满足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。6.浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小型芯，防止型芯变形浇口的残痕不应影响塑件的外观。综合考虑后，现将本设计的主流道和浇口融合为一体设计如下：（1）主流道圆锥角=26，对流动性差的塑件可取36，考虑到PC流动性较差，决定取值4，内壁粗糙度为Ra=0.4 。（2）因为要和注塑机相配，所以其尺寸与注塑机有关（参见4.3.4 喷嘴尺寸校核），主流道衬套始端球面半径/mm：R2=SR36 ，主流道小端直径/mm：D=8（3）在模具结构允许的情况下，
41、主流道应尽可能短，过长则会影响熔体的顺利充型，设计取主流道长120mm。（4）由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道浇口套，以便选用优质的钢材单独加工和热处理，设计中采用T10，淬火处理，使硬度达到HRC50-55。由此，现将浇注系统设计如图5-2，5-3所示。 图5-2 浇注系统结构设计 图5-3 浇口套设计简图5.6 模架设计模架是模具的骨架，用模架将模具的各个部分连接起来，设计模架时，一般是按照类型和模板的长宽来确定的。1、确定模板尺寸应考虑一下几个因素：（1）根据型腔的大小和布置方案，画出型腔的视图；（2）根据冷却系统的设计，将冷却管道加
42、画在型腔的周围；（3）根据所选模架的类型，将导柱、导套布置在合适位置上；（4）最后还要考虑如侧抽芯机构对模架有无大的需要，即可确定模板尺寸的长度L和宽度B。2、模板的布置及顺序：（1）型腔的位置 型腔的位置最好在中心对称的位置，以免注射时产生受力不均现象；（2）冷却管道的位置 冷却水道与型腔的距离一般为1215mm；（3）支承柱的位置 支承柱应分布均匀，以防模具变形；（4）推杆、复位杆的位置 推杆应尽量布置在塑件承受脱模力较大的位置。全面考虑以上因素，现将模架和型腔、底板厚度设计如下。5.6.1 关于标准模架标准模架可由专门厂商制造，大多数模具生产厂家乐于使用标准模架，以缩短生产时间，降低生产
43、成本，集中精力搞好模具结构设计和型腔、型芯的设计与加工。但是，本设计因为塑件外表面有15条筋条布置，使得模具不得不采用复杂的哈夫结构，这导致很难选取合适的标准模架。最后，决定采用非标准的较为独特的圆柱外形模架，如图5-4所示。图5-4 模架外形5.6.2 型腔壁厚和底板厚度在注塑成型过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力，因此模具型腔应该具有足够的强度和刚度。如果型腔壁厚和底版的厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料本身的许用应力时，型腔将导致塑性变形，甚至开裂。与此同时，若刚度不足将导致过大的弹性变形，从而产生型腔向外膨胀或溢料间隙。因此，有必要对型腔进行强度和刚度的计算。模具型腔结构设计形式见图5-5。图5-5 型腔结构设计形式如图所示：模具型腔结构由三部分构成，1为哈夫；2为型芯；3为底板。根据大型模具按刚度条件设计，按强度校核；小型模具按强度条件设计，按刚度校核原则。侧壁厚度计算公式： S() （51） =()