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1、江西理工大学12届本科生毕业设计（论文）第一章 绪论1.1注塑成型模具简介注塑成型也称为注射成型，它是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一，可用来生产空间几何形状非常复杂的塑料制件。由于它具有应用面广、成型周期短、花色品种多、制件尺寸稳定、产品易更新换代、生产效率高、模具服役条件好、塑件尺寸精度高、生产操作容易实现机械化和自动化等诸方面的优点，因此，在整个塑料制件生产行业中，注塑成型占有非常重要的地位。目前，除了少数几种塑料品种外，几乎所有的塑料（即全部热塑性塑料和部分热固性塑料）都可以采用注塑成型。据统计，注塑制件约占所有塑料制件总产量的30%，全世界每年生产的注塑模数量约占所有塑料成型模具数
2、量的50%。薄壁注塑成型（thin-wallen jectionm olding,TWIM）技术也称为薄壁塑件注塑成型技术。目前关于薄壁注塑成型还没有统一的定义。Mahishi和Maloney把其定义为流长厚度比LIT，即从熔体进人模具到熔体必须充填的型腔最远点的流动长度L和相应平均壁厚T之比在100或者150以上的注塑为薄壁注塑；而Whetten和Fasset 定义为：所成型塑件的厚度小于1mm，同时塑件的投影面积在50以上的注塑成型；还有学者把所成型塑件的壁厚小于1mm （或1.5mm）或者是t/d（塑件厚度t，塑件直径d，针对圆盘型塑件）在0.05以下的注塑成型定义为薄壁注塑成型。由此可
3、看出，要给出一个适合所有塑料原料和塑件形状的薄壁注塑成型定义还是比较困难的；同时随着技术的发展，薄壁注塑成型定义的临界值也将发生变化，它应该是一个相对的概念。常规注塑成型工艺已为人们所熟悉，但薄壁注塑成型则不然，因为随着壁厚的减薄，聚合物熔体在型腔中的冷却速度加剧，在很短时间内就会固化这使得成型的过程变的复杂，成型难度加大，常规的注塑成型工艺条件已不能满足需要。常规注塑成型的一个不足就是填充过程和冷却过程往往交织在一起，但由于常规塑件的尺寸比较大，所以对成型的过程影响不大，但在薄壁注塑成型中这个不足就成为致命的问题。所以，不能把常规注塑成型中的理论和操作简单的照搬到薄壁注塑成型中去。1.1.1
4、 注塑成型模具的地位从2003年我国模具进口的海关统计资料可知，塑料模具占了模具进口总量的57%，而注塑成型模具在整个塑料模具中占据很大的比例。注塑成型模具设计得好坏，决定着注塑成型制件的质量优劣及成品率高低，也就是说，是否能加工出优质价廉的塑料制件，在很大程度上要靠注塑成型模具设计得合理性和先进性来保证。现代塑料制件生产中，合理的注塑成型工艺、先进的注塑成型模具及高精度、高效率的注塑设备是当代塑料成型加工中必不可少的三个重要因素1，缺一将一事无成。尤其是注塑成型模具对完成塑料加工工艺要求、塑料制件使用要求和造型设计起着重要作用。高效的、全自动的设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其效
5、能，产品的生产和更新都是以模具制造和创新为前提的。注塑成型也称为注射成型，它是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一，可用来生产空间几何形状非常复杂的塑料制件。目前，除了少数几种塑料品种外，几乎所有的塑料（即全部热塑性塑料和部分热固性塑料）都可以采用注塑成型。据统计，注塑制件约占所有塑料制件总产量的30%，全世界每年生产的注塑模数量约占所有塑料成型模具数量的50%1。1.1.2 注塑模发展趋势我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，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48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、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
6、密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.020.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍
7、有较大差距，具体数据见表一。 在成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流
8、道的采用率达不到10%，与国外的5080%相比，差距较大。在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG、美国ParametricTechnology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持
9、CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20、3Cr2Mo、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来
10、越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%-80%相比，仍有很大差距。据有关方面预测，模具市场的总体趋热是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具的发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展，特别是
11、活络模的发展速度也将高于总平均水平;以塑代木，以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大;家用电器行业在“十五”期间将有较大发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大;而电子及通讯产品方面，除了彩电等音像产品外，笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展，这些都是塑料模具市场的增长点。我国塑料模具工业和技术的主要发展方向：1、提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。2、在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共
12、性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造了良好的条件;基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题;CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高;塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。3、推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准，
13、积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且其常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。4、开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。5、提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程
14、度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产;其次要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本;再次是要进一步增加标准件规格品种。6、应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。 7、研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。1.2 课题完成的内容及关键技术本课题题目为基于PRO/E的电视机前壳模具设计，需完成的内容有
15、：对电视机前壳进行设计，其中模具设计采用两种设计方法，一是传统手工设计，另一是利用CAD/CAM技术进行电视机前壳的三维造型。课题完成的内容包括一张总装配图，包括电视机前壳和其模具图，以及其他电子文档。其关键技术是对薄壁零件模具的设计。第二章 制件的工艺性分析及注塑工艺规程编制2.1 题目：电视机外壳塑料模具设计材料：ABS,大批量生产。2.2结构分析电视机前壳是一个薄壁、外形复杂的零件，外型尺寸是1如图2-1、2-2。图2-1图2-22.3 一般塑料的性能一、PSPS具有非常好的热稳定性、透光性(透光率88%92%)，电绝缘特性(是目前最理想的高频绝缘材料)以及很微小的吸湿倾向。能够抵抗水、
16、稀释的无机酸，但能够被强氧化酸如浓硫酸所腐蚀，并且能够在一些有机溶剂中膨胀变形。PS的流动性极好。PS的最大缺点：质地硬而脆，塑件由于内应力而易开裂。不能在高的温度下使用，易老化。适用于制作绝缘透明件、装饰件及化学器、光学仪器等零件。二、PEPE的特点是软性，无毒，价廉，加工方便，识水性小，可不用干燥，流动性好，耐腐蚀性、电绝缘性优良。可以氯化辐照该性，可用玻璃纤维增强。高密度聚乙烯熔点、刚性、硬度和强度较高。低密度聚乙烯柔软性、伸长率、冲击强度和透明性较好。适用于制作耐腐蚀零件、绝缘零件和薄膜等。三、PP密度小，强度、刚度、耐热性均由于HDPE，硬度比HDPE高，可在100左右使用。具有优良
17、的耐腐蚀性，良好的高频绝缘性，不受湿度影响，但低温变脆、不耐磨、易老化。适用于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。四、ABSABS综合性能较好，冲击韧度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电性能良好；易于成型和机械加工，与372有机玻璃的熔接性良好，可作双色成型塑件，且表面可镀铬。适用于一般机械零件、减摩耐磨零件、传动零件和电信结构零件。2.3.1制件的材料选取选取ABS比较合适，如下表2-1表2-1 ABS的成型条件塑料名称ABS树脂注塑成型机类型螺杆式预热温度（）8085时间（h）23料筒温度 （）后段150170中段165180前段180200喷嘴温度（）170180模具温度（）50
18、80注射压力（MPa）60100 螺杆转速（r/min）30适用注塑机类型螺杆、柱塞均可2.3.2制件的结构工艺性分析电视机前壳所用材料为ABS树脂，而该树脂一般采用注射成型比较适宜。且电视机前壳属于外形复杂的薄壁零件，用其他的成型方法很难加工出它所需要的模具，综上所述，还是注塑成型法比较合适。ABS 塑料由于具有较大的机械强度和良好的综合性能， 在电子工业、机械工业、交通运输、建筑材料、玩具制造等工业中占有重要的位置， 特别是稍微大型的箱体结构以及受力元件， 需要电镀的装饰件更是离不开这种塑料。ABS 塑料注塑工艺 4:(1) ABS 塑料的干燥ABS塑料的吸湿性和对水分的敏感性较大，在加工
19、前进行充分的干燥和预热，不单能消除水汽造成的制件表面烟花状泡带、银丝，而且还有助于塑料的塑化，减少制件表面色斑和云纹。ABS 原料要控制水分在0.13 %以下。注塑前的干燥条件是:干冬季节在7580 以下，干燥23h ，夏季雨水天在8090 下，干燥48h ，如制件要达到特别优良的光泽或制件本身复杂，干燥时间更长，达816h。因微量水汽的存在导致制件表面雾斑是往往被忽略的一个问题。最好将机台的料斗改装成热风料斗干燥器， 以免干燥好的ABS 在料斗中再度吸潮， 但这类料斗要加强湿度监控，在生产偶然中断时，防止料的过热。(2) 注射温度ABS 塑料的温度与熔融粘度的关系有别于其他无定型塑料。在熔化
20、过程温度升高时，其熔融实际上降低很小，但一旦达到塑化温度(适宜加工的温度范围， 如220250 )，如果继续盲目升温，必将导致耐热性不太高的ABS 的热降解反而使熔融粘度增大，注塑更困难，制件的机械性能也下降了。所以，ABS的注射温度虽然比聚苯乙烯等塑料的更要高，但不能像后者那样有较宽松的升温范围。某些温控不良的注塑机，当生产ABS制件到一定数量时，往往或多或少地在制件上发现嵌有黄色或褐色的焦化粒，而且很难利用加新料对空注射等办法将其清除排出。究其原因，是ABS 塑料含有丁二烯成分，当某塑料颗粒在较高的温度下牢牢地粘附在螺槽中一些不易冲刷的表面上，受到长时间的高温作用时，造成降解和碳化。既然偏
21、高温操作对ABS 可能带来问题，故有必要对料筒各段炉温进行限制。当然，不同类型和构成的ABS 的适用炉温也不同。如柱塞式机，炉温维持在180230 ；螺杆机，炉温维持在160220 。特别值得提出的是,由于ABS的加工温度较高,对各种工艺因素的变化是敏感的。所以料筒前端和喷嘴部分的温度控制十分重要。实践证明,这两部分的任何微小变化都将在制件上反映出来。温度变化越大,将会带来熔接缝、光泽不佳、飞边、粘模、变色等缺陷。(3) 注射压力ABS 熔融件的粘度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高,所以在注射时采用较高的注射压力。当然并非所有ABS 制件都要施用高压, 对小型、构造简单、厚度大的制件可以用较低的注射
22、压力。注制过程中, 浇口封闭瞬间型腔内的压力大小往往决定了制件的表面质量及银丝状缺陷的程度。压力过小,塑料收缩大,与型腔表面脱离接触的机会大,制件表面雾化。压力过大,塑料与型腔表面摩擦作用强烈,容易造成粘模。(4) 注射速度ABS 料采用中等注射速度效果较好。当注射速度过快时, 塑料易烧焦或分解析出气化物,从而在制件上出现熔接缝、光泽差及浇口附近塑料发红等缺陷。但在生产薄壁及复杂制件时,还是要保证有足够高的注射速度,否则难以充满。(5) 模具温度ABS的成型温度相对较高, 模具温度也相对较高。一般调节模温为7585 , 当生产具有较大投影面积制件时, 定模温度要求7080,动模温度要求5060
23、 。在注射较大的、构形复杂的、薄壁的制件时, 应考虑专门对模具加热。为了缩短生产周期,维持模具温度的相对稳定,在制件取出后,可采用冷水浴、热水浴或其他机械定型法来补偿原来在型腔内冷固定型的时间。(6) 料量控制一般注塑机注ABS 塑料时, 其每次注射量仅达标准注射量的75 %。为了提高制件质量及尺寸稳定, 表面光泽、色调的均匀, 要求注射量为标定注射量的50 %为宜。塑件后处理塑件脱模后常需要进行适当的后处理，以便改善和提高塑件的性能和尺寸稳定性。塑件的后处理主要指退火或调湿处理。退火处理是使塑件在定温的加热液体介质或热空气循环烘箱中静置一段时间。利用退火时的热量，能加速塑料中大分子松弛，从而
24、消除或降低塑件成型后的残余应力。对于结晶型塑件，利用退火能对他们的结晶度大小进行调整，或加速二次结晶和后结晶的过程。此外，退火还可以对塑件进行解取向，并降低塑件硬度和提高韧性。生产中的退火温度一般都在塑件的使用温度以上高于使用温度(1020)至热变形温度以下低于热变形温度(1020之间)的温度区间进行选择和控制。退火时间与塑件品种和塑件厚度有关，如无数据资料，也可按每毫米厚度约需半小时的原则估算。退火后应使塑件缓冷至室温。有些塑件在高温下雨空气接触会氧化变色或容易吸收水分而膨胀，此时需进行调湿处理，即将刚脱模的塑件放在热水中处理，这样既可隔绝空气，进行无氧化退火，又可使塑件快速达到吸湿平衡状态
25、，使塑件尺寸稳定下来，以免塑件尺寸在使用过程中发生更大的变化。应当指出，并非所有塑件都有塑件都要进行后处理。通常，只是对于带有金属嵌件、使用温度范围变化较大、尺寸精度要求较高和壁厚大的塑件才有必要。2.3.3 塑件壁厚确定查1表2-10，ABS最小壁厚要求0. 5mm。查2热塑性塑料允许最小壁厚经验公式： 公式（2-1） 取内外层壁厚均为5mm。然后运用PROE画出模型三维实体图。2.3.4 塑件的尺寸精度分析该塑件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，无配合要求。可按MT6查取公差。2.3.5 塑件表面质量分析该塑件要求没有缺陷、毛刺，没有斑点，表面粗糙度可取Ra1.6m。而塑件内部没有
26、较高的表面粗糙度要求。2.4注射工艺参数初步确定注射工艺参数如下表2-2，试模时可根据实际情况作适当调整。表2-2 注射工艺参数材料预热和干燥不进行预热干燥处理。如果有特殊需要时（比如要求高的透明性）才干燥。成型时间/s注射时间保压时间冷却时间成形周期ABS树脂料筒温度/后段180 200螺杆转速n/(rmin-1)30 60中段210 230后处理方法加热前段200 210喷嘴温度/170 180模具温度/50 80温度/60 90注射压力p/MPa60 100时间/h2 42.3.1塑件注射成型工艺卡填写塑件注射成型工艺卡如下表2-3：表2-3 塑件注射成型工艺卡车间塑料注射成型工艺卡片资
27、料编号共 1 页第 1 页零件名称电视机前壳材料PP设备型号XS-ZY-1000零件三维图质量662.055g每模件数1材料干燥设备温度/时间/h料筒温度/后段150 170中段165 180前段180 200喷嘴170 180模具温度/50 90时间/s注射保压冷却压力/Mpa注射压力100 130背压后处理温度/70时间定额辅助/min时间/h3单件/min检验编制校对审核组长车间组长检验主任主管工程师第三章 注塑模具的设计3.1注塑机的选择校核3.1.1最大注射量的校核计算制件所需注塑量m0及理论注塑容积VC为保证正常的注射成型，注射机最大注射量应稍大于制品的重量或体积(包括浇注系统凝料
28、的体积)。通常注射机实际注射量最好在注射机最大注射量的80%以内。根据已确定的型腔数和每个塑件的容积，以及估算的浇注系统，凝料容积，确定注塑机的公称注塑量：在Pro/E中绘制制件图通过Pro/E造型分析得到制件体积为 取1.05克g/cm 3.1.2锁模力的校核锁模力又称合模力，是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力。当注射成型时，熔体不断充满型腔，注射压力在型腔内所产生的作用力将使模具沿着分型面胀开，为保证注射成型的顺利进行，注射机的锁模力必须大于型腔内熔体压力与制品及浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积。即式 中:注射机的额定锁模力KN,p 一 注射压力K N,Af 一 制品及浇
29、注系统在分型面上的投影面积之和 mmK 一 损 耗系数 ， 代入数据得:3.1.3注射压力的校核注射压力P。是指注射机实际允许使用的最大注射压力，其值应大于制品成型时所需的注射压力P。由式:可得 : 3.1.4注塑机的确定及标准模架的选择根据, ，选择注塑机机型为：XSZY1000，注塑机的主要参数如表3-1注塑机的主要参数表2-4 注塑机的主要参数螺杆直径85 mm理论注塑容积1000 cm3注射压力121 Pa锁模力4500 KN模具厚度Max700 mmMin300 mm模板行程700 mm模板最大开距1030 mm注射速率 310 g/s喷嘴球半径18 mm选择标准模架根据制件的大小，
30、确定其标准模架尺寸()。图3-1 大型模架规格尺寸注射模模架由模具的支承零件、导向装置和推出机构组成。支承零件包括定模座板、动模座板、动模板、定模板、支承板、垫块等，这些零件在模具中起装配、定位和安装作用。上模座的厚度35mm、定模板170mm、动模板70mm、垫块180mm、推杆固定板25mm、推板30mm、下模座35mm。装配图及爆炸图如图3-2、3-3、3-4、3-5、3-6。 图3-2图3-3图3-4 图3-63.1.5模具的工作原理本模具采用顺序脱模机构，塑件推出机构采用推杆推出。开模图如下3-7。图3-73.2开模行程的校核 采用液压-机械式锁模机构注射机构注塑机的最大开模行程由屈
31、肘机构的最大行程决定，与模具的厚度无关，查书5 校核公式如下：式中：型芯高度，为130mm； 制件高度，为100mm； 定模座板与定模型腔的分开距离，为100mm。此模具的行程为Smax=700mm,符合要求。3.3型腔数目的确定和分型面的选择3.3.1确定型腔数目选螺杆式注射机选择XSZY500型号，注射机主要技术参数如表3-21.按注射机的最大注射量确定型腔数 式中 ：最大注射量的利用系数，一般取0.8；注射机的最大注射量，； 单个塑件的体积或质量，。 2.按注射机的锁模力大小确定型腔数- 式中：注射机的额定锁模力；塑料熔体对型腔的平均成型压力，= 30 MPa；单个塑件在模具分型面上的投
32、影面积，mm2 ；浇注系统在模具分型面上的投影面积，mm2 。3.其余型腔数型腔数量计算结论：通过以上两个参数的计算得出型腔的数量在根据塑件综合考虑得出此零件为一模一件。 3.3.2分型面的选择，如图3-7。常见的分型面形状有平面、斜面、阶梯面、曲面等。分型面的选择好坏对塑件质量、操作难易、模具结构及制作都有很大的影响。3.3.3通常遵循以下原则：（1）有利于脱模 分型面应取在塑件尺寸最大处。 分型面应使塑件留在动模部分。由于推出机构通常设置在动模一侧，将型芯设置在动模部分，塑件冷却收缩后包紧型芯，使塑件留在动模，这样有利于脱模。如果塑件的壁厚较大，内孔较小或者有嵌件时，为使塑件留在动模，一般
33、应将凹模（型腔）也设在动模一侧。 拔模斜度较小或者塑件较高时，为了便于脱模，可将分型面选在塑件的中间部位，但此时塑件外形有分型的痕迹。（2）有利于保证塑件的外观质量和精度要求因为分型面处不可避免地会在塑件上留下溢料痕迹，或品和不准确的痕迹，故分型面最好不选在制品光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处。塑件有同轴度要求时，为防止两部分错型，一般将型腔放在模具的同一侧。（3）有利于成型零件的加工制造斜分型面时，凹模与凸模的倾斜角度应一致，这样加工成型零件较方便。（4）有利于侧向抽芯塑件有侧凹或侧孔时，侧向滑块型芯宜放在动模一侧，这样模具结构较简单。由于侧向抽芯机构的抽拔距离都较小（除了液压抽芯机构外），
34、选择分型面时应将抽芯距离小的方向放在侧向。但是，对于投影面积较大而又需要侧向分型抽芯时，由于侧向滑块何模时的锁紧力较小，这时应将投影面积较大的分型面设在垂直于合模方向上。（5）有利于排气分型面应尽量与最后才能充填熔体的模腔表壁重合，这样对注塑成型过程中的排气有利。故分型面选在制件的上表面上，如图 3-8图3-8分型面的选择很重要，它对塑件的质量、操作难易、模具结构及制造影响很大。该塑件的表面质量要求比较低。在选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量以及成型后能顺利取出塑件，该塑件选择图3-8分型面。3.4浇注系统的设计注塑模的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止
35、的塑料熔体的流动通道。它的作用是将塑料熔体顺利地充满型腔的各个部位，并在填充及保压过程中，将注塑压力传递到型腔的各个部位，以获得外形清晰、内在和外表质量优良的塑件。它向型腔中的传质、传热、传压情况决定着塑件的内在和外表质量，它的布置和安排影响着成型的难易程度和模具设计及加工的复杂程度，所以浇注系统设计的好坏是影响生产的一个关键问题，也是注塑模具设计中的主要内容之一。3.4.1浇注系统的设计原则(1)排气良好:能顺利地引导熔融塑料填充到型腔的各个深度，不产生涡流和紊流，并能使型腔内的气体顺利排出。(2)流程短:在满足成型和排气良好的前提下，要选取短的流程来充填型腔；且应尽量减少弯折，以降低压力损
36、失，缩短填充时间。(3)防止型芯和嵌件变形:应尽量避免熔融塑料正面冲击直径较小的型芯和金属嵌件，防止型芯弯曲变形和嵌件移位。(4)整修方便:浇口位置和形式应结合塑件形状考虑，做到整修方便并无损塑件的外观和使用。(5)防止塑件翘曲变形:在流程较长或需开设两个以上浇口时更应注意这一点(6)合理设计冷料穴或溢料槽:冷料穴或溢料槽设计是否合理，直接影响塑件的质量。(7)浇注系统的断面积和长度:除满足以上各点外，浇注系统的断面积和长度应尽量去小值，以减少浇注系统占用的塑料量，从而减少回收料。3.4.1主流道设计主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一
37、定的锥度。主流道的设计要点如下：(1)为了便于从主流道中拉出浇注系统的凝料，以及考虑塑料熔体的膨胀，主流道设计成圆锥形。其锥角为2040，对流动性差的塑料，也可取3060，过大会造成流速减慢，容易形成涡流。内壁表面粗糙度Ra为0.63m。(2)主流道大端呈圆角，其办经常取r=13mm，以减小料流转向过度时的阻力。(3)在保证塑件成型良好的情况下，主流道的长度尽量短，否则将会使主流道的凝料增多，且增加压力损失，使塑料熔体降温过多而影响注塑成型。(4)为了使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注塑机的喷嘴紧密对接。主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径R2=R1+（12）mm,其小端直
38、径D=d+(0.51)mm，凹坑深度常取34mm。(5)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，以便选用优质钢材单独加工和热处理。如其大端兼作定位环，则圆盘凸出定模端面的长度为510mm，也常有将模具定位环与主流道浇口套分开设计的。本模具的主流道衬套几何尺寸如图3-9所示图3-9 主流道衬套3.4.2分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向的作用。多型腔的模具一定设置分流道。单腔模成型大型塑件，若使用多浇口进料也需要设置分流道。成型薄壁塑件，特别是塑件厚度非常小时，要使用大浇口，而且浇口应该大于壁厚。如是
39、直浇口应设置冷料井，以减少浇口应力，协助填充，减少塑件去除浇口时的损坏。为保证有足够的压力充填薄的型腔，流道系统中应尽可能减少压力降，流道压降最好不要超过注塑机提供压力的巧%。为此，流道截面设计要比传统的大一些，同时要限制熔体的驻留时间，以防止塑料降解裂化。（1）分流道的截面形状常用的分流道截面形状有圆形，梯形，U字形和六角形等。要减少流道内的压力损失，则希望流道的截面积大，流道的表面积小，以减少热损失。因此可用流道的截面积与周长比值来表示流道的效率。本设计采用半圆形分流道。（2）分流道的截面尺寸 分流道的尺寸应根据塑件的成形体积，塑件壁厚，塑件形状，所用塑料的工艺性能，注塑速率以及分流道的长
40、度等因素来确定。（3）分流道的布置 采用平衡式布置。平衡式布置要求从主流道到各个型腔的分流道，其长度，形状，断面尺寸等都必须对应相等，达到各个型腔的热平衡和塑料流动平衡。因此各个型腔的浇口尺寸可以相同，达到各个型腔同时均衡地进料。分流道的设计如下图3-10所示。图3-10 分流道的设计3.4.3浇口设计一、浇口形式的选择根据对该塑件结构的分析及已确定的分型面的位置，可选择的浇口形式有以下几种方案(一)潜伏式浇口 它是由点浇口演变而来的。其进料部分通过隧道可放在塑件的内表面、侧表面或表面看不见的肋、柱上，因而，它除具有点浇口的特点外，必点浇口的塑件表面质量好。这种浇口及流道的中心线与塑件顶出方向
41、有一定的角度，靠顶出事的剪切力作用，事塑件与浇口系统凝料分离。这种浇口注射压力损失大，浇口加工困难。(二)轮辐式浇口 它是盘形浇口的一种变异形式。将盘形浇口沿整个圆周进料改成几小段圆弧进料后，除去浇口方便，教主系统凝料减少。但塑件容易产生熔接痕，从而影响塑件强度和外观。(三)点浇口 它是一种尺寸很小截面为圆形的浇口。开模时浇口可以自动拉断，利于自动化操作，浇口除去后残留痕迹小。对于投影面积大或易于变形的塑件，采用多个点浇口可提高成型质量。但注射压力损失大，收缩大，塑件易变形。浇口尺寸太小时，料流易产生喷射。采用双分型面模具或但分型面热流道模具。综合对塑料成型性能、浇口和模具结构的分析比较，确定
42、成型该塑件的模具采用点浇口形式。二、浇口尺寸的确定浇口的断面形状通常为圆形或矩形，也有三角形的。对于矩形截面浇口，浇口的基本尺寸包括浇口厚度a、浇口宽度b和长度L；对于圆形截面浇口，浇口的基本尺寸包括直径d和长度L。浇口的设计如下图3-11所示。图3-11 填充质量分析：下面是通过PROE模流分析后得到的充填质量图：图3-12为双色杯塑件外层塑料充填图；图3-13为进行塑料填充时型腔内的气泡的大致位置，合理考虑分型面排气；图3-14为塑料充填质量图，绿色代表好，黄色代表中，红色代表差；图3-15为进行塑料填充时熔体大致流动走向；图3-16为塑料熔体充填时间图，单位s；图3-17为塑料熔体充填时
43、的压降图，单位Mpa；图3-18为注射温度取230，充填完成时的塑件温度图，单位。图3-12图3-13图3-14图3-15图3-16图3-17图3-183.5设计注射模具成型零件3.5.1成型零件结构设计由于成型零件直接与高温高压的塑料相接触，它的质量直接影响道塑件质量，因此要求它有足够的强度、刚度和耐磨性以承受塑料的挤压力和料流的摩擦力；材料的抛光性能要好表面应光洁美观，以保证塑件表面光亮美观、容易脱模。若成型光学用的塑件模具，型腔表面应达到镜面。通常成型零件都应进行热处理，使气硬度达到HRC40以上。如成型产生腐蚀气体的塑料，如PVC、POM、PF等，还应选择耐腐蚀的合金钢或进行镀铬处理。
44、为保证成型质量，成型部位须有足够的尺寸精度，通常孔类零件精度为H8H10,轴类零件精度为h7h10。3.5.2型腔结构设计凹模是成型塑件外表面的不件。按其结构不同，可分为整体式凹模、整体嵌入式凹模、局部镶嵌式凹模、大面积镶嵌式凹模、四壁拼合式凹模和拼块式凹模。一、 整体式凹模 整体式凹模由整块金属材料加工而成，这种凹模结构简单，成型塑件质量较好。但对于形状复杂的型腔，其加工工艺较差。因此，在先进的型腔加工机床尚未普遍应用之前，整体式凹模适用于小型且形状简单的塑件成型。二、整体嵌入式凹模 对于小型塑件采用多型腔塑料模具成型时，通常采用冷挤压、电加工、电铸或超塑性成型等方法制成单个凹模，然后整体嵌
45、入模板中，这种凹模可称为整体嵌入式凹模，这种结构的凹模形状、尺寸一致性好，更换方便。凹模的外形通常是圆柱形。若塑件不是旋转体时，整体嵌入式凹模可用销钉或平键定位防转。三、局部镶嵌式凹模 在有些塑件成型用的凹模上，有的部位特别容易磨损，或者难以加工，这时常把凹模的这一部位做成镶件，然后嵌入模体四、大面积镶嵌式凹模 对形状复杂的凹模，为便于机械加工、研磨、抛光积热处理等而采用大面积镶嵌式凹模。当凹模底部比较复杂或尺寸较大时，可把凹模做成通孔型。四、壁拼合式凹模 对于大型和形状复杂的矩形凹模，可将四壁和底部分别加工，经研磨后压入模套，侧壁之间采取斜锲连接，以保证配合的准确性。联接成0.30.4mm的间隙，使内侧接缝紧密。在四角，嵌入件的转角半径R应大于模板的转角半径r。五、瓣合式凹模 对于侧凹的圆形塑件，如骨架类塑件和带有嵌件的塑件，为了塑件能顺利地从型腔内取出，凹模常有相同的两块或多块拼成，成型时瓣合瓣开。常见的瓣合式凹模式两瓣组合。本设计用的是局部镶嵌式凹模如图3-19。电视机外壳的凹模其结构如下图3-20所示。图3-19 图3-203.5.2型芯的结构设计型芯是成型塑件内表面的成型零件。