保持架注塑模设计及加工工艺性分析.doc

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1、目 次1 塑料模具的现状12 塑件的成形工艺性分析321 课题题目介绍322 制件结构形状323 塑件材料的选择及其结构分析424 塑件工艺性分析525 ABS的主要技术指标526 ABS的注射成型工艺63 模具结构形式的拟定631 确定型腔数量及排列方式632 模具结构形式的确定74 注塑机型号的确定841 塑件注塑量的计算：842 注射机型号的确定943 注射机及型腔数量的校核944 注射机及参数量的校核1045 模具与注射机安装部份的校核1146 顶出行程校核115 分型面位置的确定1151 分型面的形式1152 分型面的设计原则1153 分型面的确定126 浇注系统的形式和浇口的设计1

2、261 浇注系统设计原则1262 主流道的设计1363 分流道的设计1464 冷料井的设计1665 浇口的设计1766 浇注系统的平衡1967 排气系统的设计197 成型零件的设计2071 成型零件的结构形式成型零件的选材2172 成型零件的计算2173 成型零件钢材的选用2374 成型零件强度及支撑板厚度的计算258 模架的确定和标准件的选用2681 定模座板2782 定模板2783 动模座板2784 动模板2785 支承板2786 垫块2787 推杆固定板2888 推板289 导向机构的设计2891 导向机构的作用2892 导向结构的总体设计2893 导柱的设计2994 导套的设计2910

3、 侧向抽芯机构设计30101 结构形式的确定30102 斜导柱侧向抽芯力的计算30103 斜导柱的设计31104 滑块、倒滑槽及定位装置的设计31105 楔紧块的设计3211 脱模推出机构的设计33111 推杆推出机构33112 推出机构的导向和复位3312 排气系统确定335 毕业设计总结37致 谢39参考文献401 塑料模具的现状整体来看，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，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大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还

4、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。 虽然近几年模具出口增幅大于进口增幅，但所增加的绝对量仍是进口大于出口，致使模具外贸逆差逐年增大。这一状况在2006年已得到改善，逆差略有减少。模具外贸逆差增大主要有两方面原因： 一是国民经济持续高速发展，特别是汽车产业的高速发展带来了对模具旺盛需求，有些高档模具国内的确生产不了，只好进口；但也确实有一些模具国内可以生产，也在进口。这与中国现行的关税政策及项目审批制度有关。 二是对模具出口鼓励不够。现在模具与其它机电产品一样，出口退税率只有13%，而未达17%。 从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些技术含量高的大型、精密、复杂、长

5、寿命模具，并大力开发国际市场，发展出口模具。随着中国塑料工业，特别是工程塑料的高速发展，可以预见，中国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度，未来几年年增长率仍将保持20%左右的水平。 近年来，港资、台资、外资企业在中国大陆发展迅速，这些企业中大量自产自用塑料模具无确切的统计资料，因此未能计入上述数字之中。与其他机械加工相比，模具加工有其一定的非凡性，这些非凡性主要是：1.大多数模具需要在实芯金属模块上加工出外形复杂的空间曲面，随着模具不断向大型化发展，模块重量也将越来越大，现在有的已达几十吨；2.大多数模具外形为长方体或正方体，很少有窄长形的，主要加工量集中在凹模和凸模上；3.

6、随着模具制品要求越来越精密、复杂，对模具加工精度的要求也越来越高，现在许多模具的加工精度已达12m，不久将很快发展为小于1m；4.随着用户对模具生产周期的要求越来越短，模具加工就要满足高效、快速，且有一定柔性和长时间满负荷不停顿运行等要求。根据上述4条非凡性，就对模具加工设备提出了如下一些基本要求：1.机床要有好的刚性和与模块重量相适应的大承载能力；2.工作台面尺寸要与模具外形尺寸相适应，宜于长方形或正方形及圆形，不宜窄长，而高度方向及其行程却要求有较大空间；3.要有高的精度及精度保持性；4.要能快速高效地去除余量，且有很高的可靠性，以保持连续长久满负荷运行；5.为适应复杂的空间曲面加工，且有

7、大量的加工量，因此要求机床能多轴联动，且配有大信息容量的数控系统。上面只提出了一些大多数模具加工对设备的基本要求，此外尚有不少非凡要求。例如加工塑料的机床就要求有更高的速度，但由于切削力小，为降低成本，机床可采用轻型结构；试模用的研配压机则不要求其高效快速，但要求有反转动能以便修模；某些简单工序的大量重复加工可用专机等等。同时，复合加工、柔性加工和在线检测也是模具加工的要求。 “十五”期间模具行业在体制改革，技术创新，结构调整、加强管理等方面做了很多工作，但制约模具行业发展的一些深层次问题还没有从根本上解决，结构性矛盾依然突出，与社会主义市场经济发展需求不相适应： 1)企业组织结构、产品结构，

8、都不够合理，我国模具生产厂还有相当一部分是自产自酉己的模具车间(分厂)，专业模具厂也大都是“大而全”、“小而全的组织形式，国外模具企业大多是“小而专”“小而精”；模具自产自配比例高达50，国外不超过30(主要依靠协作)；国内生产的模具属大型、精密、复杂、长寿命等类型国家急需的模具比例只有30左右，国外在60以上。 2)模具产品的水平和生产工艺水平比国际先进水平差距较大，主要表现在精度、型腔表面粗糙度、寿命上比国外有差距。 3)技术创新能力弱，大大制约了行业技术进步和产业升级，企业技术创新能力建设严重滞后，缺乏自主创新的内在动力和物质技术手段，许多模具设计制造技术来源依靠国外，缺少有自主知识产权

9、的产品技术，产品制作周期长，技术成果应用的水平低，国际上知名企业，先进的管理思想、先进制度技术及工艺不能很好的借鉴运用。 4)产品技术水平低，结构不合理。一方面中低档模具生产能力严重过剩，企业相互恶性竞争，互相压价，影响企业发展，另一方面市场急需的高档模具、高新技术产品开发和生产水平不高，产品质量和售后服务不能满足用户需求，每年需大量进口。 5)管理落后，与国际水平相比模具企业的管理落后更甚于技术落后，技术落后易被发现，管理落后易被忽视，国内很多模具企业还沿用过去作坊式的管理模式，真正实现现代化企业管理还不多。 6)模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低，国外先进国家标准件使用覆盖率达70以上

10、，国内标准件使用率覆盖率只有45左右，由于标准化水平低影响到模具制作周期及模具质量和成本等多方面因素。国产模具设备行业发展建议：鉴于国内机床行业尚不重视模具行业中的设备市场，国产设备在这一市场中的很低的占有率，罗百辉指出，机床行业应该密切关注模具行业的发展，重视模具行业中的设备市场，即使是在目前任务饱满的情况下，也应从长远发展出发，从战略高度去熟悉，并对这一市场进行充分研究与正确定位。在金切设备方面，非凡是在中低档数控设备方面，国内企业也一样是大有可为的。近年来，光是浙江的模具行业，每年都从台湾或国内台资企业购进2000多台中低档设备，我国一些机床企业，是完全有能力进入这一市场的。先从中低档产

11、品开始，再逐渐向高端发展，这可能是一条比较切合实际的路子。当然，随着模具工业总体水平的不断提高，所需设备的档次理所当然的也在不断提高。例如浙江有些模具企业已开始淘汰台湾设备而把采购目光逐渐转向日本和欧美了。然而日本和欧美设备的价格究竟还是昂贵了一些。这也正是国内机床企业的一个良好机遇。希望国内机床行业能把握好这个良好机遇，在我国模具行业十一五的发展中，为其插上翅膀，真正起到利其器而助发展之积极作用。针对国产模具加工设备行业创新开发能力不足、市场占有份额偏低，罗百辉建议骨干重点企业，应一方面努力提高现有产品的质量和尽快改善服务，另一方面应针对模具行业所需去开发一些新产品，并大力进行宣传，以逐渐形

12、成好的品牌和树立起良好的形象来。非凡是生产金切机床的骨干企业，更应重视这一问题，因为生产电加工设备的企业在这一点上相对要好得多，有关企业已经在模具行业中树立起了一些较好的品牌和建立起了良好信誉和形象。2 塑件的成形工艺性分析21 课题题目介绍本次毕业设计的题目为：保持架注塑模设计及加工工艺性分析。保持架是一个带有铜质螺纹嵌件的固定架，是铰链结构的一部分，起到保持和固定轴的相对位置和运动形式的作用。22 制件结构形状 塑料制件结构形状如图所示。制件由铜质螺纹嵌件和ABS塑料件组合而成，ABS具有刚性好，冲击强度高、耐热、耐低温、耐化学药品性、机械强度和电器性能优良，易于加工，加工尺寸稳定性和表面

13、光泽好，容易涂装，着色，还可以进行喷涂金属、电镀、焊接和粘接等二次加工性能。23 塑件材料的选择及其结构分析1、塑件（保持架）模型图：如图2-1所示。2、塑件材料的选择：选用ABS。3、外观：米白色。4、生产批量：大批量。5、塑件的结构与工艺性分析：6、塑件二维图：如图2-2所示。图2-1 塑件图图2-2 塑件图24 塑件工艺性分析如塑件图所示，塑件壁厚较大，生产批量为：中批；材料为ABS，无定形料，流动性中等，吸湿大，必须充分干燥，并需采取高料温、高模温来提高提高材料的流动性，因塑件壁厚较大故成型工艺性良好，可以注塑成型。25 ABS的主要技术指标表2-3 ABS技术指标密度（kg/dm3）

14、1.021.16吸水率（24h）0.20.4熔点t（）130160抗拉屈服强度b（MPa）37抗弯强度w（MPa）50比体积(dm3/kg)0.860.98收缩率s（%）0.40.7热变形温度（）90 108体积电阻率（kV）6.9X1016击穿强度（kV）26 ABS的注射成型工艺261 注射成型工艺过程预烘干-装入料斗-预塑化-注射装置准备注射-注射-保压-冷却-开模-取出塑件-合模、塑件送下工序262 ABS的注射成型工艺参数（1） 注射机：螺杆式（2） 螺杆转速（r/min）：3060（3） 喷嘴 形式 ： 直通式温度（）：150180（4） 料筒温度（）： 前段 180190、中段

15、180200、后段 140160（5） 模具温度（）： 3060（6） 注射压力（MPa）： 70100（7） 保压压力（MPa）： 4050（8） 注射时间（s）： 05（9） 保压时间（s）： 1560（10）冷却时间（s）： 1560（11）成型周期（s）： 401403 模具结构形式的拟定31 确定型腔数量及排列方式一般来说，精度要求高的小型塑件和中大型塑件优先采用一模一腔的结构；特别是高精度的塑件，型腔不宜超过4腔，因为每增加一个型腔塑件的尺寸精度约降低4%。对于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可以使生产效率大为提高。型腔的数目

16、可根据塑件的大小情况而定。该塑件6级精度，为一般精度塑件，故采用一模四腔。型腔的排列方式如下图：图2-4 型腔排列方式32 模具结构形式的确定1.多型腔单分型面模具：塑件外观质量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。2.多型腔多分型面模具：塑件外观质量要求高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。该塑件外观质量要求不高，是尺寸精度要求较低的小型塑件，因此可采用多型腔单分型面的设计。从塑件上容易看出模具的分型面位置、摧出机构的设置以及浇口的位置。分型面为单分型面分型。最常用的浇口形式有：（1）侧浇口。侧浇口也称边缘浇口，当塑料熔体通过狭窄的浇口时，其流速增高，剪切速率增大，同时

17、；也因摩擦而使料温增高。侧浇口一般开在模具的分型面上，易于加工，在试模过程中也便于修改，能方便地调整充模时的剪切速率和浇口补缩与封闭的时间。侧浇口适宜于一模多腔，能使生产率大为提高，减少浇注系统的物料消耗，浇口的修除也比较方便，是一种被广泛采用的浇口形式。侧浇口的缺点是压力损失较大，保压补缩作用比直浇口弱，壳形件排气不便，易于产生熔接痕、缩孔、气孔翘曲变形等缺陷。（2）直接浇口。注射时，熔融塑料通过主浇道直接进入型腔，故流程短，进料充填快，流动阻力小，传递压力好，保压补缩能力强，有利于排气和消除熔接痕，而且浇注系统的结构简单，制造方便。单丝浇口附近热量相对集中，型腔封闭迟，靠近浇口附近的塑件参

18、与内应力大，易产生气孔（真空泡）和缩孔等缺陷，而且，浇口的去除不太方便，塑件上易于留有明显的浇口痕迹。（3）潜伏式浇口。也称隧道式浇口或剪切式浇口，是有点浇口演化而来的，一部分位于分型面上，另一部分呈倾斜状（即隧道形结构） 暗藏与分型面的上方或下方塑件的侧面，浇口呈针点状。这种浇口在开模时，浇注系统的凝料有推出机构推出，并与塑件从浇口处自动切断，省掉了切除浇口的工序。潜伏式浇口具有点浇口的特点，常设在塑件的侧面，因而可以使塑件的主要外表面不会收到损伤。 综合上述浇口形式的优缺点，采用侧浇口。考虑到塑件的布置形式，采用一级分流道即可。4 注塑机型号的确定除了模具的结构、类型和一些基本参数和尺寸外

19、，模具的型腔数、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面积、成型时需要的合模力、注射压力、模具的厚度、安装固定尺寸以及开模行程等都与注射机的有关性能参数密切相关，如果两者不相匹配，则模具无法使用，为此，必须对两者之间有关数据进行较核，并通过较核来设计模具与选择注射机型号。41 塑件注塑量的计算：1、塑件体积： 每个塑件的体积：V=41718 mm 2、塑件的质量： 每个塑件的质量：M=V=46g3、注塑量的计算： 流道凝料的质量为1.6M；总注塑量为：M=1.6nM=1.6*4*46=294g4、锁模力的计算： 流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积及锁模力的计算： 每个塑件在分型面上的投影面积

20、为：a a=44*32+0.5*3.14*16*16=1810mm2 流道凝料在分型面上的投影面积：b=（0.20.5）na=0.4*4*1810=2896 mm2 总投影面积： A=na+b=4*1810+2896=10136 mm2锁模力：F=AP=25*10136=253.4KN（P取：25Mpa易成型塑件）42 注射机型号的确定根据塑件的体积初步选定用:卧室螺杆注塑机SZ-160/1000型注塑机注塑机的主要技术规格如表4-1：表 4-1 SZ-63/400注射机的主要工艺参数理论注射容积/cm3179锁模力/kN1000螺杆直径/mm42拉杆内间距/mm360X260注射压力/MPa

21、132移模行程/mm280注射速度/（g/s）110最大模厚/mm360塑化能力/（g/s）10.5最小模厚/mm170螺杆转速/（r/min）10150定位孔直径/mm120喷嘴球半径/mm10喷嘴口直径/mm锁模方式双曲肘43 注射机及型腔数量的校核1、主流道的体积约为： V(cm) = 8.0382、分流道与浇口的体积约为： V(cm) = 1.473、该模具总共需填充塑件的体积约为： V(cm) = 4 41.718 + 8.038 + 1.47 = 170.3844 注射机及参数量的校核1、注射量的校核注射机一个注射周期内所需注射量的塑料熔体的总量必须在注射机额定注射量的80%以内。

22、在一个注射成形周期内，需注射入模具内的塑料熔体的容量或质量，应为制件和浇注系统两部份容量或质量之和，即V = nVz + Vj式中 V（m）一个成形周期内所需射入的塑料容积或质量(cm或g）； n 型腔数目 Vz（mz）单个塑件的容量或质量(cm或g）。 Vj（mj）浇注系统凝料和飞边所需塑料的容量或质量(cm或g）。故应使nVz + Vj 0.8Vg 式中 Vg（mg）注射机额定注射量(cm或g）。根据容积计算nVz + Vj = 55.630.8Vg=143.2可见注射机的注射量符合要求2、塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，

23、为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢漏现象，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力，即：(nA1 + A2)p Fn式中Fn注射机的额定锁模力，kN;A 单个塑件在模具分型面上的投影面积，mm2Aj 浇注系统在模具分型面上的投影面积，mm2P 塑料熔体对型腔的成型压力。查得ABS的平均成型压力为25（MPa）（41810+2896）25=253.4F=1000KN符合要求45 模具与注射机安装部份的校核模具厚度 模具厚度H（又称闭合高度）必须满足：HminHHmax式中 Hmin注射机允许的最小厚度，即动、定模板之间的最小开距； Hmax

24、注射机允许的最大模厚。注射机允许厚度170H=350360 符合要求。46 顶出行程校核根据装配图设计要求，推板移动的最大距离距离为L=70mm,加上主流道长度108mm，脱模需要178mm，注塑机的顶出行程为280mm，故符合要求。5 分型面位置的确定分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模。51 分型面的形式分型面的形状有以下几种类型：平直分型面；倾斜分型面；阶梯分型面；曲面分型面；瓣合分型面（或垂直分型面）。52 分型面的设计原则分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，分型面的类型、形状、及位置与模具的整

25、体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模机构和模具的制造工艺等有关，不仅直接关系到模具结构的复杂程度，也关系到塑件的成型质量。选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则：1) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处；2) 确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模；3) 保证塑件的精度；4) 满足塑件的外观质量要求；5) 便于模具制造加工；6) 注意对在型面积的影响；7) 对排气效果；8) 对侧抽芯的影响。53 分型面的确定结合上述原则，此次模具分型面有A、B两种，考虑到B处分型塑件内部有许多孔，可能会造成孔的在两侧的轴线不重合使塑件精度太低。故采用A处分型（如图 所示），把模具型腔开在动模或定模一侧。分型面位置图

26、5-1 分型面示意图6 浇注系统的形式和浇口的设计浇注系统是指凝料熔体从注射机喷嘴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的浇注系统两大类。浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要的环节，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的影响。该模具采用普通流道浇注系统，普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。61 浇注系统设计原则浇注系统的尺寸是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响效大，而且还在与塑件所用塑料的利用率、成型效率等相关。对浇注系统进行整体设计时，一般应遵循如下基本原则：1) 了解塑料的成型性能和塑

27、料熔体的流动性；2) 采用尺量短的流程，以减少热量与压力损失；3) 浇注系统的设计应有利于良好的排气；4) 防止型芯变形和嵌件位移；5) 便于修整浇口以保证塑件外观质量；6) 浇注系统应结合型腔布局同时考虑；7) 流动距离比和流动面积比的校核。62 主流道的设计主流道的形状和尺寸最先影响着塑料熔体的流动速度及填充时间，必须使熔体的温度降低和压力降最小，且不损害其把塑料熔体输送到最“远”位置的能力。在卧式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，为使凝料能从其中顺利拔出，需设计成圆锥形，锥角为26。621 主流道的尺寸 （1） 主流道小端直径 主流道小端直径 d根据塑件的重量、充填；要求及所选用

28、的注射机的规格而定，通常d=48mm。 取d=4mm。（2） 主流道的球半径主流道的球半径 SR = 10 + 1 2 取 SR = 11（mm）。（3） 球面配合高度球面配合高度为 3 5 取 5mm。（4） 主流道长度主流道长度L，可根据定模座板的厚度来确定，在能够实现成型的条件下尽量地缩短，以减小成形过程中的压力降、温度降以及物料的消耗量。根据模具装配图确定为76mm.（5） 主流道锥度主流道锥角一般应在2 4，所以流道锥度为/2。（6） 主流道大端直径主流道大端直径 D = d + 2Ltg（/） = 7.5（mm）（7） 主流道大端倒圆角，主浇道大端与分浇道连接处应有过渡圆角，以减小

29、塑料熔体流动转向时的阻力，其圆角半径r=13 mm，或者取r=D/8(D为主浇道大端直径)倒角 D/8 = 0.9375（mm），故取r=1mm。622 浇口套的设计主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交换地反复接触，属易损件，对材料要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的衬套式（俗称浇口套），以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理。一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等，热处理要求淬火50 55 HRC（低于注射机喷嘴的硬度）。主流道衬套应设置在模具对称中心位置上，并尽可能保证与相联接的注射机喷嘴同一轴心线。63 分流道的设计一般，小型

30、塑件的单型腔模具通常不设置分流道，而塑件尺寸较大时采用浇口进料的单型腔模具和所有多型腔模具都要设置分浇道。分浇道的设置应能使塑料熔体的流向得到平稳的转换，并尽快地充满型腔；应使熔体在流动的过程中的温度降与压力降尽可能的低一些，同时还应将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。该模具为一模四腔的结构，应设置分流道。631 分流道的截面面形状分流道开设在动、定模分型面的两侧或任意一侧，其截面形状应尽量使其表面积小，使温度较高的塑料熔体和温度相对较底的模具之间提供较小的接触面积，以减少热量损失。常用的分流道截面形式有圆形、梯形、U形、半圆形、及矩形等几种形式，如图2-4所示。其中圆形截面的比面积小，但需要开设

31、在分型面的两侧，制造时一定要注意模板上两部分形状对中吻合；梯形及U型截面分流道加工较容易且热量损失、压力损失均不大，为常用的形式；半圆形截面分流道需要球头铣刀加工，其比面积比梯形和U型截面分流道；矩形截面分流道因其比面积大，且流动阻力大，故在设计中不常用。大部分注塑模具在设计浇注系统的分流道时都采用梯形界面结构形式。梯形界面的的分浇道易于加工成形，且塑料熔体的热量散失及流动阻力都比较小。从上述分析，为了减少流道的热量损失考虑到流道的效率，该模具分流道截面采用梯形截面，形状如 。图 6-1 分流道截面形式632 分流道的截面尺寸分流道的截面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

32、工艺性能、注射速率以及分流道的长度等因素来确定。对于壁厚小于3.2mm,质量在200g以下的塑件，大端宽度应在3.29.5mm之间。实践中常这样考虑，如果能够使加工成的梯形截面恰好能容纳下一个所需直径的整圆，且其侧边与垂直分型面的方向成515的夹角。因此，分流道截面形状如下图所示： 图 6-2 分流道截面633 分流道的长度分流道的长度应尽量短，而且弯折形状要少，以便在注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少其压力损失和热量损失。根据型腔布置形式，分流道长度为L =40（mm）634 分流道的表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想

33、，因此分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取Ra=0.41.6m，这样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力。避免熔流表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率。635 分流道的布置形式分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响，该模具为一模八腔，采用平衡式布置。平衡式布置要求从主流道至各个型腔的分流道，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平衡。因此各个型腔的浇口尺寸也可以相同，达到各个型腔均衡地进料。该模具分流道为梯形截面，开设在动模板。图 6-3 分流道形式64 冷料井的设计在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一段熔体因辐射散热而低

34、于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约1025mm的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为减弱这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料井（冷料穴）。641 主流道冷料井的设计主流道冷料井设计成带有Z字形拉料杆的冷料井，拉料杆装于推杆固定板上，与推杆脱模机构连用。当其被摧出时，塑件和流道凝料能自动坠落，易于实现自动化操作。主流道冷料井的设计如下图所示： 图 6-4 主流道冷料井

35、的设计642 分流道冷料井的设计 当分流道较长时，可将分流道的端部沿料流前进方向延长作为分流道冷料井，以储存前锋冷料，其长度为分流道直径的1.52倍。65 浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细流道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量影响很大。浇口的主要作用是： 型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流； 易于切除浇口凝料； 对于多型腔的模具，用以平衡进料；651 浇口的形式如前所述，采用侧浇口。该塑件的精度要求一般，采用一模四腔。根据型腔的布局，可采用侧浇口注射成型，也可采用点浇口注射成型。采用点浇口时，模具结构较为复杂，在此采用侧浇口即可。652 侧浇

36、口尺寸的确定（1）计算侧浇口的深度 根据侧浇口的计算公式： h= n t =0.72=1.4 mm (4-4)式中：t是塑件壁厚，这里t=2mm，n是塑件成型系数，对于ABS，其成型系数n=0.7。在设计时，浇口深度常常先取小，以便在今后试模时发现问题并进行修模处理，由于线圈轮尺寸较小，浇口深度在此取1mm。（2）计算侧浇口的宽度侧浇口的宽度B=1.55.0mm，由于线圈轮的尺寸较小，在此取B=1.5mm。（3）计算侧浇口的长度侧浇口的长度L浇一般选用0.72.5mm，这里取L浇=1mm。653 侧浇口的剪切速率（1）计算浇口的当量半径由面积相等可得，由此矩形浇口的当量半径。（2）校核浇口的剪

37、切速率确定注射时间：查参考资料1表4-8可得，t=1.6s；计算浇口的体积流量： (4-5)计算浇口的剪切速率：根据公式，有 （4-6）该矩形侧浇口的剪切速率在浇口与分流道的最佳剪切速率51035104 S-1之间，所以，浇口的剪切速率校核合格。654 浇口位置的选择浇口位置的选择对塑件质量的影响极大。选择浇口位置时应遵循如下原则：1) 避免塑件上产生缺陷；2) 浇口应开设在塑件截面最厚处；3) 有利于塑料熔体的流动；4) 的利于型腔的排气；5) 考虑塑件受力情况；6) 增加熔接痕牢度；7) 流动定向方位对塑件性能的影响；8) 浇口位置和数目对塑件变形的影响；9) 校核流动比；10) 防止型芯

38、或嵌件挤压位移或变形。此外，在选择浇口位置和形式时，还应考虑到浇口容易切除，痕迹不明显，不影响塑件外观质量，流动凝料少等因素。66 浇注系统的平衡对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为对称平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。型腔的布局与分流道的平衡 分流道的布置形式分为平衡式和非平衡式两大类。平衡式是从主流道到各个型腔的分流道，其长度、截面形状和尺寸均对应

39、相等，这种设计可直接达到各个型腔的均衡进料的目的，在加工时，应保证各对应部位的尺寸误差控制在1%以内；非平衡式是指由主流道到各个型腔的分流道的长度可能不是全都对应相等，为了打到各个型腔均衡进料的目的就需要将浇口开成不同的尺寸，采用这类分流道，在多型腔时可缩短流道的总长度，但对于精度和性能要求不高的塑件不宜采用，因成型工艺不能很恰当很完善地得到控制。此次设计采用平衡式布置，故不再进行浇口的平衡设计。67 排气系统的设计 当塑胶熔体填充型腔时，必须是顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。如果型腔内因各种原因而产生的气体排不干净，一方面将会在塑件上产生气泡、接缝、表面轮

40、廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦（褐色斑纹），同时积存的气体还会产生反向压力而降低充填速度，因此设计型腔时必须考虑排气问题。有时在注射成型过程中，为保证型腔充填量的均匀及增加塑料熔体汇合处的熔接强度，还需要在塑料最后充填到的型腔部位开设溢料槽以容纳余料，也可容纳一定量的气体。排气系统的作用是将型腔和浇注系统中的气体顺利地排出模具之外，基本方式有两种，开设排气槽和利用模具零件的配合间隙自然排气。再分型面上开设排气槽还要考虑与其它结构的布置问题，故采用分型面的配合间隙自然地排气，其间隙值通常在0.010.03mm的范围内，以不产生溢料为限。7

41、 成型零件的设计成型零件的结构设计主要是指构成模具型腔的零件，通常有凹模、型芯、各种成形杆和成形环。模具的成型零件主要是凹模型腔和底板厚度的计算，塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚，尤其对于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能单纯凭经验来确定型腔壁厚和底板厚度。注射模具的成型零件是指构成模具型腔的零件，通常包括了凹模、型芯、成型杆等。凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制

42、品的内表面，成型杆用以形成制品的局部细节。成形零件作为高压容器，其内部尺寸、强度、刚度，材料和热处理以及加工工艺性，是影响模具质量和寿命的重要因素。设计时应首先根据塑料的性能、制件的使用要求确定型腔的总体结构、进浇点、分型面、排气部位、脱模方式等，然后根据制件尺寸，计算成型零件的工作尺寸，从机加工工艺角度决定型腔各零件的结构和其他细节尺寸，以及机加工工艺要求等。此外由于塑件融体有很高的压力，因此还应该对关键成型零件进行强度和刚度的校核。在工作状态中，成型零件承受高温高压塑件熔体的冲击和摩擦。在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸和表面。在开模和脱模时需要克服于塑件的粘着力。在上万次、甚至上几十万次

43、的注射周期，成型零件的形状和尺寸精度、表面质量及其稳定性，决定了塑件制品的相对质量。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，作为高压容器，它的强度和刚度必须在容许范围内。成型零件的结构，材料和热处理的选择及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素。71 成型零件的结构形式成型零件的选材对于模具钢的选用，必需要符合以下几点要求：1、机械加工性能良好。要选用易于切削，且在加工以后能得到高精度零件的钢种。2、抛光性能优良。注射模成型零件工作表面，多需要抛光达到镜面，Ra0.05m。要求钢材硬度在HRC3540为宜。过硬表面会使抛光困难。钢材的显微组织应均匀致密，极少杂质，无疵斑和针点。3、耐磨性和

44、抗疲劳性能好。注射模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷，而且还受冷热温度交变应力作用。一般的高碳合金钢可经热处理获得高硬度，但韧性差易形成表面裂纹，不以采用。所选钢种应使注塑模能减少抛光修模次数，能长期保持型腔的尺寸精度，达到所计划批量生产的使用寿命期限。4、具有耐腐蚀性。对有些塑料品种，如聚氯乙稀和阻燃性的塑料，必须考虑选用有耐腐蚀性能的钢种。根据上述条件，结合标准件手册推荐使用45钢，故采用此钢种。因为塑件精度要求并不高。72 成型零件的计算1凹模径向尺寸计算凹模径向尺寸的计算采用平均尺寸法，公式如下：LM=(1+SCP)LS - + 式中 凹模径向尺寸（mm）； 塑件的平均收缩率（HDPE收缩率为1.5%3.0，平均收缩率为2.25%）； 塑件径向公称尺寸（mm）； 塑件公差值(mm)（3/4项系数随塑件精度和尺寸变化，一般在0.50.8之间）；凹模制造公差（mm）(对于中小型塑件取z=1/4)。 相应的尺寸有:表 7-1 凹模径向尺寸塑件尺寸LS型腔尺寸LM2凹模深度尺寸计算凹模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下：式中 凹模深度尺寸（mm）； 塑