毕业设计（论文）-POM活动圈塑料成型工艺与模具设计.doc

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1、毕业设计(论文) POM 活动圈塑料成型工艺与模具设计 学 院： 机械工程学院 专 业： 模具设计与制造 姓 名： 学 号： 指导教师： 2010 年 6 月 中文摘要 I 摘要 此论文主要讲述的是活动圈注塑模具的设计，它是成型塑件的一种重要工艺装备。 注塑成型是利用塑料的可挤压性和可模塑性，对塑料加热使其处于粘流状态，在一定 压力的闭合模具中成型具有一定形状和尺寸的塑件制品。根据其技术要求和使用要求， 选择塑料种类为 POM，再根据塑料的形状质量和生产批量，选择 SZ-60 注塑成型机。 出于对塑件表面质量的要求及外观的考虑，本模具采用点浇口。 此模具采用一模二腔,一次分型，通过弹簧、阶梯定

2、距杆、橡胶胀套等机构顺序开 模。首先分型通过凝料杆等脱出凝料再分型通过顶杆等顶出机构脱出塑件。型芯和型 腔采用冷却水槽结构的冷却系统，采用各零件间隙排气，可有限避免缺陷。在确定模 具结构方案后，绘制模具装配图草图，并进行计算以确定各件。最后绘制模具非标准 零件图，经全面审核后投产制造。 关键词：注塑模具，型芯，一次分型 Abstract II Abstract This paper is talking about the design of injection molds; which is an important equipment of plastic forming. Injecti

3、on molding is to make glutinous fusibility form required plastic product with designed shape and size in closed molds under needed pressure by means of plastic extrusion and plasticity. According to its technical request and used request, POM is to be closed as its material. According to its designe

4、d shape and the numbers of the products, we choose the SZ-60 cast shaper. At the same time, we use the mold spot runner as the request of the beautiful of the surface and the quality of the products . This mold uses a mold cavity,one minute leaves models.firstly,make the congels the material out of

5、the mold ,then,push the products out of the mold . The core and the cavity uses the cooling water system, tuck to exhaust the gas, but avoids the flaw. After ascertaining the project of the structure of the mould, protract mould-fitting drawing. At last, carry out an all- around checkout and auditin

6、g and launch into manufacture. Key words: the injection moulds, core , a mold cavity. 目录 III 目 录 摘要.I ABSTRACT.II 第一章 引言.1 1.1 课题的背景和意义.2 1.2 注塑模具的现状和发展.3 1.3 本课题的研究对象、目标和方法.3 第二章 设计及计算过程.5 2.1 确定零件加工的整体方案.5 2.2 注塑工艺参数的校核.7 第三章 浇注系统与排气系统设计.9 3.1 浇注系统的设计原则9 3.2 主浇道设计.10 3.3 浇口的设计.11 3.4 冷料穴和拉料杆的设计.12

7、 3.5 排气系统的设计.13 第四章 成型零件设计.14 4.1 分型面的选择14 4.2 成型零件的结构与设计.14 4.3 成型零件尺寸的计算.15 第五章 导向与脱模机构设计.18 5.1 导向机构设计18 5.2 脱模机构设计.18 第六章 温度调节系统设计设计.20 目录 IV 6.1 冷却系统设计20 总结.22 参考文献.23 致谢.24 第一章 引 言 - 1 - 第一章 引言 1.1课题的背景和意义 模具是工业产品生产用的重要工艺装备。改革开放的二十多年来，随着现代工业 发展的需要，塑料制品在工业、农业及日常生活等各个领域的应用越来越广泛。塑料 是继钢铁、木材、水泥之后，当

8、代新兴的第四大类工业材料。塑料品生产的关键常在 于模具。在我国，模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使 用模具，但长期未形成产业。直到 20 世纪 80 年代后期，中国模具工业才驶入发展的 快车道。近年，不仅国有模具企业有了很大发展，三资企业、乡镇（个体）模具企业 的发展也相当迅速。 通过毕业设计，我们能够利用所学的知识，独立完成一般机械及模具的设计过程， 为毕业后从事机械设计、模具设计工作打下了良好的基础。 毕业设计是对大学两年所学知识的系统的总结，是对所学知识的综合运用。这对 我们而言是一个提高自己的机会。我们要运用所学的知识与课题定向结合，能够用所 学的知识高质量的完

9、成课题，力求做到所设计的模具机构合理，成本低廉，使用寿命 长。 1.2 注塑模具的现状和发展 1. 产品结构现状 模具是制造业的重要工艺基础，在现代工业生产中，60-90的工业产品需要使用 模具，模具工业已成为工业发展的基础，许多新产品的开发和研制在很大程度上都依 赖于模具生产，特别是汽车、摩托车、轻工、电子、航空等行业尤为突出。而作为制 造业基础的机械行业，根据国际生产技术协会的预测，本世纪机械制造工业的零件， 其粗加工的 75和精加工的 50都将依靠模具完成，因此，模具工业已经成为国名经 济的重要基础工业。模具工业发展的关键是模具技术的进步。模具作为一种附加值和 技术密集型产品，其技术水平

10、的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一。 世界上许多国家，特别是一些工业发达国家都十分重视模具技术的开发，大力发展模 具工业，积极采用先进技术设备，提高模具制造水平，并且已经取得了显著的经济效 益。不论是经济繁荣还是经济萧条时期，模具工业都不可或缺。因此，模具工业被称 为不衰的行业。中国加入 WTO 以来，全球制造业重心逐步向中国大陆转移，我国的汽 第一章 引 言 - 2 - 车、电子、通信、电器、仪器、和家电等相关产业得以飞速发展。而这些领域的产品 85以上都是靠模具成型，这势必会带动模具行业的迅猛发展。目前，我国行业总产 值已突破 5000 亿元，发展势头强劲。随着上海市 GDP

11、每年以 10以上的增长率高速 发展，上海在全世界的经济地位日益提高。而以上海为龙头、江浙为两翼的长江三角 洲地区，经济基础雄厚，区域条件优越，经济增长势头良好，发展潜力巨大。其中汇 集了 6 万家的模具企业，增长势头迅猛，商业渠道覆盖海内外的广阔市场领域，已成 为全国模具产品的主要集散地。 据近 10 年全国（未含港、澳、台统计数字，下同）模具生产及进出口发展情况分 析可知，虽然中国模具工业发展迅速，但与需求相比，显然供不应求，其主要缺口集 中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具精度、寿命、制造周期及生产 能力等方面，中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距，因此，每年需要大量进 口

12、模具。 中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和 技术发展水平的提高。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着 中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、 多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加 工及抛光技术、信息化方向发展。 近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、 长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例 增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改 造步伐加快等。从地区分布来看，以

13、珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区 发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省 份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。 虽然我国模具总量目前已达到相当规模，模具水平也有很大提高，但设计制造水 平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。当前依然存在低档模具供 过于求，总量供不应求的问题。国内模具自配率只有 70%左右。其中，中高档模具自 配率只有 50%左右。 因此，必须加快模具工业的发展。模具工业的发展不仅可以解决国内中高档模具 自配率低的问题，同时对制造模具机床和设备的研制和生产也带来了前所未有的机遇， 国内的模具制造

14、设备及机床也已经逐步走上规模化、专业化、国际化的发展道路，反 第一章 引 言 - 3 - 过来又为广大模具企业提供良好的发展契机。随着全球制造业重心加快向中国大陆转 移，我国将在十年内成为世界制造业中心。中国积极发展汽车工业，并且保持连续增 长势头，从而将带动模具工业市场的进一步繁荣。 可以预言，随着工业生产的不断发展，模具工业在国民经济中的地位将日益提高， 并在国民经济发展过程中发挥越来越重要的作用。 2.国外注塑模的现状与发展 随着全球经济的发展，新的技术革命不断取得新的进展和突破，技术的飞速发展 已经成为动世界经济增长的重要因素。在塑料成型生产中，先进的模具设计、高质量 的模具设计、优质

15、的模具材料、合理的加工工艺和现代化的成型设备等是成型优质塑 件的重要条件。市场经济的不断发展，促使工业产品越来越向多品种、小批量、高质 量、低成本的方向发展，为了保持和加强产品在市场上的竞争力，产品的开发周期、 生产周期越来越短，于是对制造各种产品的关键工艺装备模具的要求越来越苛刻。 一方面企业为追求规模效益，使得模具向着高速、精密、长寿命方向发展；另一 方面企业为了满足多品种、小批量、产品更新换代快、赢得市场的需要，要求模具向 着制造周期短、成本低的快速经济的方向发展。计算机、激光、电子、新材料、新技 术的发展，使得快速经济制模技术如虎添翼，应用范围不断扩大，类型不断增多，创 造的经济效益和

16、社会效益越来越显著 模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑料工业的迅速发展以及塑料制 品在航空、航天、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要 求越来越高，先进的模具设计、高质量的模具制造、优质的模具材料、合理的加工工 艺和现代化的成型设备等是成型优质塑件的重要条件。一副优质的注塑模具可以成型 上百万次。因此，传统的模具设计方法已无法适应产品更新换代和提高质量的要求。 计算机辅助工程（CAE）技术已成为塑料产品开发、模具设计及产品加工中这些薄弱 环节的最有效的途经。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

17、具有很大优越性。模具 CAD 技术 及其应用也日趋成熟，并发挥越来越重要的作用。快速原型制造 RPM 技术是一种综合 运用计算机辅助设计技术，数控技术，激光技术和材料科学的发展成果，是当代具有 代表性的先进制造技术之一。 第一章 引 言 - 4 - 1.3 本课题的研究对象、目标和方法 本课题的研究对象是一个塑料制 件-活动圈。要求制定一个合理方案将其注塑 成型。 （一） 首先由制件设计者提出注塑成型塑料制件的任务书，其内容如下： 1. 经过审签的正规制件图纸，并注明采用塑料的牌号、透明度等。 2. 塑料制件说明书或技术要求。 3. 生产产量。 4. 塑料制件样品。 通常模具设计任务书由塑料制

18、件工艺员根据成型塑料制件的任务书提出，模具 设计人员以成型塑料制件任务书、模具设计任务书为依据来设计模具。 （二）收集、分析、消化原始资料 收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工资料，以 备设计模具时使用 。 1.消化塑料制件图，了解制件的用途，分析塑料制件的工艺性，尺寸精度等技术要求。 例如塑料制件在外表形状、颜色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的几何结 构、斜度、嵌件等情况是否合理，熔接痕、缩孔等成型缺陷的允许程度，有无涂装、 电镀、胶接、钻孔等后加工。选择塑料制件尺寸精度最高的尺寸进行分析，看看估计 成型公差是否低于塑料制件的公差，能否成型出合乎要求的塑料制件

19、来。此外，还要 了解塑料的塑化及成型工艺参数。 2.消化工艺资料，分析工艺任务书所提出的成型方法、设备型号、材料规格、模具结 构类型等要求是否恰当，能否落实。 成型材料应当满足塑料制件的强度要求，具有好的流动性、均匀性和各向同性、热稳 定性。根据塑料制件的用途，成型材料应满足染色、镀金属的条件、装饰性能、必要 的弹性和塑性、透明性或者相反的反射性能、胶接性或者焊接性等要求。 （三）选择成型设备 根据成型设备的种类来进行选择，因此必须熟知各种成型设备的性能、规格、特点。 例如对于注射机来说，在规格方面应当了解以下内容：注射容量、锁模压力、注射压 力、模具安装尺寸、顶出装置及尺寸、喷嘴孔直径及喷嘴

20、球面半径、浇口套定位圈尺 寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等，具体见相关参数。 要初步估计模具外形尺寸，判断模具能否在所选的注射机上安装和使用。 （四）具体结构方案 确定模具类型的主要结构 第一章 引 言 - 5 - 选择理想的模具结构在于确定必需的成型设备，理想的型腔数，在绝对可靠的条件下 能使模具本身的工作满足该塑料制件的工艺技术和生产经济的要求。对塑料制件的工 艺技术要求是要保证塑料制件的几何形状，表面光洁度和尺寸精度。生产经济要求是 要使塑料制件的成本低，生产效率高，模具能连续地工作，使用寿命长，节省劳动力。 影响模具结构及模具个别系统的因素很多，很复杂： 1.型腔布置。根据塑件的

21、几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易、 模具成本等确定型腔数量及其排列方式。 2.确定分型面。分型面的位置要有利于模具加工，排气、脱模及成型操作，塑料制 件的表面质量等。 3.确定浇注系统（主浇道、分浇道及浇口的形状、位置、大小）和排气系统（排气 的方法、排气槽位置、大小）。 4.选择顶出方式（顶杆、顶管、推板、组合式顶出），决定侧凹处理方法、抽芯方 式。 5.决定冷却、加热方式及加热冷却沟槽的形状、位置、加热元件的安装部位。 6.根据模具材料、强度计算或者经验数据，确定模具零件厚度及外形尺寸，外形结 构及所有连接、定位、导向件位置。 7.确定主要成型零件，结构件的结构形式。 8

22、.考虑模具各部分的强度，计算成型零件工作尺寸 第二章 设计及计算过程 - 6 - 第二章 设计及计算过程 2.1 确定零件加工的整体方案 光纤清洁器的注塑模具设 计 1. 塑件分析：零件图如右 该产品是活动圈，此产 品的形状较规则，精度要求 不高，它们的尺寸是相互配 合的，所以只须设计一套注 塑模具，同一个的型芯、型 腔即可。 2.明确塑件的批量 该产品大批量生产，故设计时要有较高的效率， 图 2.1 浇注系统能够自动脱模。塑件的尺寸虽然不算太大，但由于内部的结构复杂，故 采用一模二腔，浇口采用点浇口。 3.计算塑件的体积和质量 该产品材料为 POM 查手册可知其密度为 1.41-1.43 克

23、/立方厘米 成型 收缩率:1.2-3.0% 成型温度：170-200 干燥条件：80-90 2 小时 4.分析塑件的工艺性 塑件尺寸不大，内部结构不复杂，塑件上没有侧孔，所以不用安排侧抽芯机构， 其他特征符合塑件的设计要求。 5.选择注塑机确定型腔数 根据塑件的形状估算体积和质量 塑件总体积3.718cm 3 根据塑件的计算重量和体积选择设备型号规格确定型腔数 当未限定设备时。应该考虑以下因素： 第二章 设计及计算过程 - 7 - 注塑机额定注塑量 mg,每次注塑量不超过注塑量 80%，即估算浇注系统的体， j V 根据浇注系统初步设计方案，如图进行估算 =2,则浇注系统塑件质量=1.4g j

24、 V 3 cm j m j V 设 n=2，=n*+=2x5.2+2.8=13.2g g m z m j m 从计算结果并根据塑料注塑机技术规格选用型注塑机，采用一模二腔。 XS-Z-30 型注塑机的各项参数型注塑机的各项参数 项目注塑 容量 注塑 重量 注塑 压力 锁模 力 移模行 程 拉杆间 距 最大模 厚 顶出行 程 顶出 力 30cm 3 13.2g119MP250KN160mm235mm180mm160mm15KN 6. 确定成型方案 即确定模具总体结构形式。其内容包括：确定成型位置、确定分型面、侧孔的 成型方法、脱模方式、浇注系统形式、进浇点位置、排气方式、成型温度和模具 温度调节

25、以及确定成型零部件结构形式等。 7. 根据注塑机的尺寸选取的标准模架如下图所示， 第二章 设计及计算过程 - 8 - 图 2.2 1.动模座板 2.垫板（1） 3.推杆 4.导套 5.型芯固定板（1） 6.导柱 7.成型板 8.垫板（2） 9.定模座板 14.阶梯定距杆 15.型芯固定板（2） 16.推件板 17.支撑板 19.垫块 20.推杆固定板 21.螺钉 M12x115 22.螺钉 M8x21 2.2 注塑工艺参数的校核 为了使注塑成型过程顺利进行，须对以下工艺参数进行校核。 1.最大注塑量的校核 为确保塑件质量，注塑模一次成型的塑料质量（塑料和流道凝料质量之和）应在公 称注塑量的 3

26、5%-75%范围内，最大可达 80%，最小应不小于 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%。 第二章 设计及计算过程 - 9 - 零件与凝料的重量之和 m +m =10.4+2.8=13.20.8*v*r=0.8301.4=33.4g z j 2.注射压力校核 所选用注塑机的注射压力需大于成型塑件所需的注射压力。成型所需的注射压力 与塑料品种、塑件形状及尺寸、注塑机类型、喷嘴及模具流道的阻力等因素有关。 查手册可知，注塑机的注塑压力为 119Mpa 大于 POM 的的注塑压力 60Mpa. 3.锁模力校核 注塑时，为防止模具分型面被顶开。必须对模具施以足

27、够的锁模力，否则产生溢料。 要求：注塑机的锁模力注塑时模具将分型面张开之力。即 FP (nA +A ) 其中， m0 j F：锁模力，吨； P ：模具型腔中的平均压力，Mpa; n:型腔数； A 、A m0 ：塑件和浇注系统凝料在分型面上的投影 ,mm . P =(0.250.5)P P : j 2 m00 注塑机的注塑压力 经计算，塑件在分型面上的投影面积 A =40x40-20x20=1.2cm , 凝料的面积为 0 3 A =0.314 cm ，则 P (nA +A )=3010 （2400+314）=81.4KNF=250KN j 3 m0 j 6 锁 4.开模行程校核 液压-机械式锁

28、模机构注塑机的最大开模行程由曲轴机构的最大行程决定，与模具 厚度无关。 (1) 对于单分型面注塑模具，其开模行程按下式校核 SH +H +(5-10)mm 12 式中 S 注塑机最大开模行程（移动模板台面行程）（mm）; H 塑件脱模距离（mm）; 1 H 包括流道凝料在内的塑件高度（mm）. 2 (2) 对于双分型面注塑模，开模行程按下式校核 SH +H +a+(5-10)mm 12 式中 a 定模座板与定模型腔板分开的距离（应足以取出流道凝料）(mm). 塑件脱模距离 H 通常等于模具型芯高度，但对于内部有阶梯状的塑件时， 1 H 不必等于型芯高度，以能顺利取出为准。 1 经计算，S= H

29、 +H +a+(5-10)mm =30+19.5+10+30=89.5160mm. 12 第三章 浇注系统与排气系统设计 - 10 - 第三章 浇注系统与排气系统设计 浇注系统是指模具中从注射机喷嘴起到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道。 它的作用是将塑料溶体顺利的充满型腔的各个部位，并在填充及保压的过程中， 将注射压力传递到型腔的各个部位，塑造外形清晰、内在质量优良的塑件。他 向型腔中的传质、传热、传压情况决定这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。 一个完整的有

30、凝料浇注系统由三段组成：第一段是从浇口套入口到浇口套出口 与分流道交界之间的这段流道，称为主流道；第二段是从主流道出口到与浇口 交界之间的这段流道，称为分流道；第三段是交口段流道。 正确设计浇注系统首先应了解塑料及其流动特性。热塑性塑料溶体属于非牛顿 流体，在流动过程中，其表观粘度随剪切速率的变化而变化。多数热塑性塑料 属于假塑性体，当剪切速率增加时，表观粘度降低。另外，当温度变化时，表 观粘度也会发生显著变化。 由于塑粘熔体在模具浇注系统中和型腔内的温度、压力和剪切速率都是随时随 地变化的，在设计浇注系统时，应综合加以考虑。以期在在充模阶段，熔体以 尽可能低得表观粘度和较快的速度充满整个模腔

31、：在保压阶段，又能通过浇注 系统使压力充分的传递到型腔内的各处，同时通过浇口的适时凝固来空置补料 时间，以获得外形清晰、尺寸稳定、内应力小且无气泡、缩孔和凹陷的塑料制 件。 3.1 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流出。 （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，以降低压力损失，缩短填充时间。 （3） 防止减少型芯和嵌件变形，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。 第三章 浇注系统与排气系统设计 - 11 - （

32、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 在流程较长活需开设两个以上浇口时应注意这一点。 （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） 浇注系统的断面面积和长度 除满足以上各点外，浇注系统的断面面积 和长度应尽量取小值，以减少浇注系统占用的塑料量，从而减少回收料。 3.2 主流道设计 1 .主流道设计 指从浇口套入口到浇口套出口与分流道交界之间的这段流道，与喷嘴在一 轴线上，料流方向不改变。 （1） 便于流道凝料从主流道衬套中拔出，主流道设计成圆锥形 。 锥角 =2 4粗糙度

33、 Ra0.63 与喷嘴对接处设计成半球形凹坑，球半径略 大于喷嘴头半经。 （2） 主流道要求耐高温和摩擦，要求设计成可拆卸的衬套，以便选 用优 质材料单独加工和热处理。 （3） 衬套大端高出定模端面 510mm ，并与注射机定模板的定位孔成间 隙配合，起定位作用。 （4） 主流道衬套与塑料接触面较大时，由于腔体内反压力的作用使衬套 易从模具中退出，可设计定位。 （5） 直角式注射机中，主流道设计在分型面上，不需沿轴线上拔出凝料 可设计成粗的圆柱形。 2. 分流道设计 指塑料熔体从主流道进入多腔模各个型腔的通道，对熔体流动起分流转向 作用，要求熔体压力和热量在分流道中损失小。 （1）分流道的截面

34、形式： 第三章 浇注系统与排气系统设计 - 12 - a、 图形断面：比表面积小（流道表面积与其体积之比），热损失小，但加工 制造难，直径 510mm 。 b、 梯形：加工较方便，其中 h/D = 2/3 4/5 边斜度 515 c、 u 形：加工方便，h/R=5/4 d、 半圆形：h/R=0.9 （2） 分流道的断面尺寸要视塑件的大小，品种注射速度及分流道的长度而定。 一般分流道直经在 56mm 以下时，对流动性影响较大，当直经大于 8mm 时， 对流动性影响较小。 （3） 多腔模中，分流道的排布： 平衡式：分流道的形状尺寸一致。 非平衡式： a、靠近主流道浇口尺寸设计得大于远离主流道的浇口

35、尺寸。 b、分流道不能太细长，太细长，温度，压加体大会使离主流道较远的型腔难 以充满。 c、一般需要多次修复，调理达到平衡 d、即使达到料流和填充平衡，但材料时间不相同，制品出来的尺寸和性能有 差别，对要 求高的制品 不宜采用 e、非平衡式 分布，分流 道长度短 。 f、如果分流 道较长，可 将分流道的 尺寸头沿熔 第三章 浇注系统与排气系统设计 - 13 - 体前进方向稍征长作冷料穴，使冷料不致于进入型腔。 图 3.1 g、分流道和型腔布置时，要使用塑件投影面积总 重心与注塑机锁模力的作用线重合。浇口套如下右图： 3.3 浇口的设计 浇口是浇注系统末端的一小段流道，是浇注系统比较关键的一段流

36、道。浇 口与模腔交界的截面有大小之分，截面大的浇口进料快，注射压力经过浇口损 失小，浇口融料多，凝固慢，补料容易，使制品密实，收缩小；但大浇口与制 品分离难，而且浇口痕迹大。 注射压力经过小浇口损失大，注射压力要求高，浇口融料少，浇口封口快， 给补料带来困难，造成制品收缩大，或密度不均匀；但小浇口的凝料容易与制 品分离，浇口痕迹也小。而且小浇口对融料能起摩擦升温和加速作用，使融料 黏度进一步降低，提高了融料的流动性，加快融料充满模腔的速度，提高融料 的溶接性，对表面有细小纹理的制品成型有利。 点浇口是最典型的小浇口。融料通过点浇口产生的摩擦热使融料的黏度进 一步降低，提高了融料的流动性和流速，

37、增加了流程。点浇口适合低粘度、黏 度对小浇口敏感的塑料浇注，点浇口痕迹小，浇口处应力也小。 点浇口浇道凝料脱出与脱模顶出机构无关，有自己单独的脱浇道凝料机构， 浇口分流道布置与分型面无关，所以点浇口位置设置自由度很大，对任何形状 制品都可以浇注，是理想的多点浇注浇口。多点进料的好处是缩短了流程，加 快了充模速度，使融料内外温差接近， 避免了熔接痕产生和融料内外冷却速度不一致造成的翘曲变形，所以点浇 口很适合复杂制品的浇注。点浇口截面小容易产生被压，可以多点平衡进料， 对相同形状多模腔浇注有利。故本模具采用点浇口。其图形如下： 第三章 浇注系统与排气系统设计 - 14 - 图 3.2 7.成型板

38、 8.垫板 9.定模座板 10.定位圈 11.螺钉 M8x21 12.浇口套 13.型芯（2） 15.型芯固定板（2） 18.型芯（1） 主流道，分流道，浇口的计算 浇注流道内的融料流速在整个截面上的分布是不相等的，中心最大两边界 为零。融料的流速从流道中心到边界随半径变化的变化率称为剪切速率，用以 下经验公式表明： = 3 3 . 3 n R Q 剪切速率，s； 1 Q体积流速，cm s； 3 流道半径，cm； Rn 体积流速用下式表示： Q=（0.50.8） t V V注塑机额定注射体积，cm ； 3 t可调定的注射时间， s； 0.50.8是指制品和浇道体积占注塑机额定注射体积的比例。

39、第三章 浇注系统与排气系统设计 - 15 - 注塑机额定注射量和可调定的注射时间的关系可查表得知。 3.4 冷料穴与拉料杆的设计 冷料穴是用来储存注射间隔期间喷嘴上产生的冷凝料头，以防冷凝料头进 入流道堵死浇口，或进入模腔影响制品表面质量。 冷料穴一般设置在有分流道的浇注系统上，常设在主流道跨过分流道的末 端，或设在分流道的末端。 在设计中选用了带倒锥形头拉料杆的冷料穴。设计中，拉料杆贯穿垫板后 与凹模板连接。当开模时，拉料杆将凝料从主流道中脱出，后经阶梯定距杆、 顺序开模机构的作用一次分型凝料从拉料杆上脱落，推件板将塑件顶出。 结构如下图所示： 图 3.3 1.动模座板 2.垫板（1） 3.

40、推杆 4.导套 5.型芯固定板（1） 第三章 浇注系统与排气系统设计 - 16 - 6.导柱 7.成型板 8.垫板（2） 9.定模座板 10.定位圈 11.螺钉 M8x21 12.浇口套 13.型芯（2） 14.阶梯定距杆 15.型芯固定板（2） 16.推件板 17.支撑板 18.型芯（1） 19.垫块 20.推杆固定板 21.螺钉 M12x115 22.螺钉 M8x21 3.5 排气系统的设计 在注射成型过程中，模具内除了型腔和浇注系统中原有的空气处，还有成 型过程中固化反应产生的气体。这些气体要顺利地排出模具之外，否则，被压 缩的气体所产生的高温将引起塑件局部烧焦炭化或产生气泡，还可能产生

41、焊接 痕等。尤其是高速注射和热固性塑料注射成型，排气是很有必要的。 常用排气方法有两种：即在模具上单独开设排气槽和利用模具零件的配合 间隙自然排气。本设计应用了后者，即利用模具零件的配合间隙自然排气。 其示意图如下图所示: 第四章 成型零件设计 - 17 - 第四章 成型零件设计 直接与塑料接触构成塑件形状的零件称为成型零件，其中构成塑件外形的成型零 件称为凹模，构成塑件内部形状的成型零件称为凸模（或型芯）。由于凸、凹模件直 接与高温、高压的塑料接触，并且脱模时反复与塑件摩擦，因此，要求凸、凹模件具 有足够的强度、刚度、耐磨性、耐腐蚀性以及足够低的表面粗糙度。 4.1 分型面的选择： 分开模具

42、能取出塑件的面，称作分型面，其它的面称作分离面或称分模面，注射 模只有一个分型面。 分型面的方向尽量采用与注塑机开模是垂直方向，形状有平面，斜面，曲面。选 择分型面的位置时， （1） 分型面一般不取在装饰外表面或带圆弧的转角处 （2） 使塑件留在动模一边，利于脱模 （3） 将同心度要求高的同心部分放于分型面的同一侧，以保征同心度 （4） 轴芯机构要考虑轴芯距离 （5） 分型面作为主要排气面时，分型面设于料流的末端。 一般在分型面凹模一侧开设一条深 0.025 0.1mm 宽 1.56 mm 的排气槽。亦可以 利用顶杆，型腔，型芯镶块排气 4.2 成型零件的结构及设计 1. 凹模是成型塑料制品外

43、型的主要零件。它可以有整体式型腔、整体镶嵌式、局 部镶嵌式、和组合式型腔。 (1) 整体式：结构简单，成型的制品质量较好，但是对于形状复杂的凹模，机械 加工工艺性较差 (2) 整体镶嵌式：整体镶嵌式型腔是将型腔轮廓加工在一块零件上，为了减少高 价模具钢用量，或便于加工，可采用整体镶嵌式型腔。 （3） 局部镶嵌式型腔：型腔某一部位因形状特殊加工困难，或易损坏需经常更 换，特意将该部位做成镶嵌结构。因塑件工艺需要，如用零件拼接缝做排气、引 气通路，特意将困气部位做成镶嵌结构。 第四章 成型零件设计 - 18 - （4） 组合式型腔：大型模具为加工、热处理和抛光研磨方便，将完整的型腔分 割成几部分，

44、分开加工后再组装在一起。一般组合式型腔是四壁与底部进行组合。 在设计中采用了整体式型腔，这样可以做到结构简单设计合理。 2 .型芯的结构设计 型芯是成型塑料制品内表面的成型零件。 型芯主要有结构形式有整体式型芯、整体镶嵌式型芯、组合式型芯 (1)整体式型芯：整体式型芯是将型芯轮廓直接加工在模板上，整体式型芯结构牢 固，制品成型质量好，但高度高的的型芯零件加工量大，浪费多，结构复杂的还 不便加工。高度较低的扁平状型芯零件，或型芯零件材料比较普通时，可采用整 体式型芯 (2)整体镶嵌式型芯：整体镶嵌式型芯是将型芯轮廓加工在一块零件上，可用台阶 压板法和沉孔嵌入法安装固定在模板上。为了节约高价模具钢

45、用量，或便于加工， 可采用整体镶嵌式型芯。 （3）组合式型芯：结构复杂的型芯一体加工比较困难，分割后单独加工简单方便， 加工完在拼装成一体。 （4）型芯杆：成型孔一类 的小型芯称为型芯杆，或称内 嵌 件。 在设计中采用的整体镶嵌式型芯 和型芯杆，型芯杆单独加工完安 装在凹模上，其头部作为小型芯 加工成孔的形状。 图 4.1 第四章 成型零件设计 - 19 - 4.3 成型零件尺寸的计算 用零件图的形状可相应得到型腔的的尺寸。塑件的加工精度取为 5 级，从而可根 据零件的尺寸公差确定模具的制造公差，同时还要考虑零件的装配要求，即要保 证相互配合零件间的配合要球。 1.确定活动圈模具的尺寸 由型芯

46、的尺寸公式得： = 1 l 4/31kl塑 43 . 0 28 . 1 4/30055 . 0 193 43 . 0 7 . 94 = 2 l 4/31kl塑 15 . 0 44 . 0 4/30055 . 0 16 08 . 0 99 . 6 深度尺寸 h =19.5 1 3/21kh塑 15 . 0 44 . 0 3/20055 . 0 119 15 . 0 模具型芯位置尺寸计算： C = 1 2/1 kC塑231*74 . 0 0055. 0180 123 . 0 56.80 C = 2 2/1 kC塑231*00. 10055 . 0 140 167 . 0 38.40 2.确定活动圈

47、的尺寸 由型腔的尺寸公式得： = 1 l 4/31kl塑 43 . 0 28 . 1 4/30055 . 0 193 43 . 0 7 . 94 = 2 l 4/31kl塑 15 . 0 44 . 0 4/30055 . 0 16 08 . 0 99 . 6 深度尺寸： h =19.5 1 3/21kh塑 15 . 0 44 . 0 3/20055 . 0 119 15 . 0 模具型芯位置尺寸计算： C = 1 2/1 kC塑231*74 . 0 0055. 0180 123 . 0 56.80 C = 2 2/1 kC塑231*00. 10055 . 0 140 167 . 0 38.40

48、 第五章 导向与脱模机构设计 - 20 - 第五章 导向与脱模机构设计 5.1 导向机构设计 塑料模具设有导向机构，在模具工作时，导向机构可以维持动模和定模正确合模， 合模后保持型腔的正确形状。同时，导向机构可以引导动模按顺序合模，防止型芯在 合模过程中损坏；并能承受一定的侧向力。 导向机构主要有定位、导向、承受一定侧压力三个作用。定位作用是为了避免模 具装配时方位搞错而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确的形状，不至于因 为位置的偏移而引起壁厚不均，或者模塑失败：导向作用则是在动定模合模时，首先 导向机构接触，引导动模、定模正确闭合，避免凸模获型芯撞击型腔，损坏零件。承 受一定侧压力指塑料注入型腔后会产生单项侧压力，或由于注射机精度的限制，使导 柱在工作中承受了一定侧压力。当侧压力很大时，不能单靠导柱来承担，需要增设锥 面定位装置。对于三板模、脱模板脱模等，导柱还要承受悬浮板的质量。 合模导向机构主要有导柱导