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1、摘 要此篇论文介绍了散热器外壳注射模具的设计。对塑料工艺进行了简单阐述，同时对ABS原料进行了详细地工艺分析。根据产品的结构和形状确定产品的分型面、型腔的布置、顶出机构的设计、浇口的形式及位置、型芯及型腔的结构，根据基体尺寸，模架从标准模架库中调用。针对塑件两侧有一长扁形侧凹，特优化设计了斜导柱机构，并对该机构进行了详细阐述。同时，本文对浇注系统、成型零件、脱模机构、斜导柱侧抽芯机构、合模导向机构、冷却系统、排气系统做了完整的设计。 关键词：注射模 浇口 斜导柱机构 型芯 型腔 冷却系统AbstractThis paper describes the design of Radio Base
2、Shell injection mold. Of the plastics industry for a simple set, while ABS materials were detailed process analysis. According to the product structure and shape of the product sub-surface, cavity layout, top of the organizations design, form and location of gate, core and cavity of the structure, a
3、ccording to the matrix size, mold from the standard mold base library call. Plastic parts for the sides of a long flat side of the concave, optimal design of a special bevel pillar of institutions and the institutions described in detail. Meanwhile, the paper casting system, molding parts, stripping
4、 agencies, bevel pillar core mechanism, mold-oriented institutions, cooling system, exhaust system design to do a complete calculation.Keywords:Injection mold Gate Bevel Pillar institution Parting line CavityCooling system目 录摘 要IABSTRACTII目 录III引 言1第一章、产品的结构分析21.1 散热器外壳原料的成型特性分析21.1.1 ABS的注射成型工艺21.2
5、 注塑成型工艺31.2.1成型工艺简介31.2.2 初选注射机5第二章、型腔总体布置与分型面的选择72.1 型腔数目的确定72.2 型腔的布局82.3 分型面的选择8第三章、浇注系统的选定103.1 浇注系统的确定原则103.2 浇口位置的选择103.3 浇口的设计113.4 浇口套设计12第四章、顶出机构的设计134.1 确定顶出机构134.1.1 脱模机构的设计原则134.1.1 脱模力的计算134.2 抽芯机构设计144.2.1 抽芯机构的确定144.2.2 斜导柱的计算15第五章、成型零件的结构165.1.1型腔的结构设计165.1.2 型芯的结构设计165.2 成型零件的尺寸计算17
6、5.2.1 型腔尺寸的计算175.2.2 型芯尺寸的计算18第六章、温度调节系统设计206.1冷却系统206.1.1 冷却介质206.1.2 冷却系统的设计原则216.1.3冷却系统的设计与计算22第七章、排气系统的设计247.1 注塑模具成型时的排气方式24第八章、注射机的有关尺寸校核268.1 注射量的校核268.2 注射压力的校核268.3 锁模力校核268.4 模具安装尺寸的校核278.5 开模行程的校核288.6 顶出装置的校核28结论30参 考 文 献31致 谢32引 言本毕业设计是一散热器外壳的注射模的设计，属于大批量生产。从塑件本身的结构出发，该塑件的设计并不难。通过这次注塑模
7、具的设计，主要是进一步巩固和加强所学专业知识，为今后从事技术工作作好准备。设计注射模具时，既要考虑塑料熔体流动行为、冷却行为等塑料加工工艺方面的问题，又要考虑模具制造装配等结构方面的问题。注射模设计的主要内容归纳起来大致有以下几个方面：1根据塑料熔体的流变行为和流道、型腔内各处的流动阻力通过分析得出充模顺序，同时考虑塑料熔体在模具型腔内被分流及重新熔合的问题和模腔内原有空气导出的问题，分析熔接痕的位置、决定浇口的数量和方位。2根据塑料熔体的热学性能数据、型腔形状和冷却水道的布置，分析得出保压和冷却过程中塑件温度场得变化情况，解决塑件收缩及补缩问题，尽量减少由于温度和压力不均、结晶和取向不一致而
8、造成得残余内应力和翘曲变形。3塑件脱模和横向分型抽芯的问题可通过经验和理论计算分析来解决。4决定塑件的分型面，决定型腔的镶拼组合。模具的总体结构和零件形状不单要满足充模和冷却等工艺方面的要求，同时成型零件还要具有适当的精度、粗糙度、强度和刚度、易于装配和制造，制造成本低。以上这些问题，并非独立存在，而是互相影响的，应综合加以考虑。第一章、产品的结构分析电子产品上盖制品的形状较复杂，带有很多不同形状的孔，在保证孔间距和孔的形状时给模具的加工带了很大的难度。上盖制品的注塑材料首先选用ABS，上盖制品绝大部分的决定了电子产品的重心的位置的所在。所以我们必须很好多处理上盖壁厚的均匀，譬如在注塑成型过程
9、中因为壁厚的不均匀造成了收缩率的不一致，这样就只能通过有效的控制模具温度来调节收缩率。塑件成型工艺分析如图1-1所示: 图1-1 散热器外壳制品1.1 散热器外壳原料的成型特性分析丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS树脂微黄色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。因此ABS树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。同时具有吸湿性强，但原料要干燥，它的塑件尺寸稳定性好，塑件尽可能偏大的脱模斜度。1.1.1 ABS的注射成型工艺1、注射成型工艺过程（1）预烘干-装入料斗-预塑化-注
10、射装置准备注射-注射-保压-冷却-脱模-塑件送下工序（2）清理模具、涂脱模剂-合模-注射2、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（选30）（3）预热和干燥：温度（C） 8085时间 (h) 23（4）密度（g/ cm）:1.021.05（5）材料收缩率（）：0.30.8（6）料筒温度（C）：后段 150157中段 165180前段 180200（7）喷嘴温度（C）：170180（8）模具温度（C）：5080（9）注射压力（MPa）：70100（10）成形时间（S）：注射时间 2090高压时间 05冷却时间 20120总周期 50220（11）适应注
11、射机类型：螺杆、柱塞均可（12）后处理：方法 红外线灯、烘箱温度（C） 70时间（h） 241.2 注塑成型工艺1.2.1成型工艺简介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。一般分为三个阶段的工作。图1-2注塑成型压力时间曲线(1)物料准备；成型前应对物料的外观色泽、颗粒情况，有无杂质等进行检验，并测试其热稳定性，流动性和收缩率
12、等指标。对于吸湿性强的塑料，应根据注射成型工艺允许的含水量进行适当的预热干燥，若有嵌件，还要知道嵌件的热膨胀系数，对模具进行适当的预热，以避免收缩应力和裂纹，有的塑料制品还需要选用脱模剂，以利于脱模。 (2)注塑过程；塑料在料筒内经过加热达到流动状态后，进入模腔内的流动可分为注射，保压，倒流和冷却四个阶段，注塑过程可以用如图所示3-1所示。图中T0代表螺杆或柱塞开始注射熔体的时刻；当模腔充满熔体（T=T1）时，熔体压力迅速上升，达到最大值P0。从时间T1到T2，塑料仍处于螺杆（或柱塞）的压力下，熔体会继续流入模腔内以弥补因冷却收缩而产生的空隙。由于塑料仍在流动，而温度又在不断下降，定向分子（分
13、子链的一端在模腔壁固化，另一端沿流动方向排列）容易被凝结，所以这一阶段是大分子定向形成的主要阶段。这一阶段的时间越长，分子定向的程度越高。从螺杆开始后退到结束（时间从T2到T3），由于模腔内的压力比流道内高，会发生熔体倒流，从而使模腔内的压力迅速下降。倒流一直进行到浇口处熔体凝结时为止。其中，塑料凝结时的压力和温度是决定塑料制件平均收缩率的重要因素。(3)制件后处理；由于成型过程中塑料熔体在温度和压力下的变形流动非常复杂，再加上流动前塑化不均匀以及充模后冷却速度不同，制件内经常出现不均匀的结晶、取向和收缩，导致制件内产生相应的结晶、取向和收缩应力，脱模后除引起时效变形外，还会使制件的力学性能，
14、光学性能及表观质量变坏，严重时会开裂。故有的塑件需要进行后处理，常用的后处理方法有退火和调湿两种。退火是为了消除或降低制件成型后的残余应力，此外，退火还可以对制件进行解除取向，并降低制件硬度和提高韧性，温度一般在塑件使用温度以上的1020度至热变形温度以下1020度之间；调湿处理是一种调整制件含水量的后处理工序，主要用于吸湿性很强、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件.调湿处理所用的加热介质一般为沸水或醋酸钾溶液（沸点为121，加热温度为100121，保温时间与制件厚度有关，通常取29小时。1.2.2 初选注射机注塑机的选用包括两个方面的内容：一是确注塑机的型号，使塑料、塑件、注塑模及注塑工艺等所
15、要求的注塑机的规格参数在所选的注塑机的规格参数可调范围之内，二式调整注塑机的规格参数至所需要的参数。1、注塑机类型的选择：根据塑料的品种、塑件的结构、成形方法、生产批量、享有设备及注塑工艺进行选择。2、注塑机规格的初选：根据经验和注塑模的大小先预选注塑机的型号，之后要进行一下的校核。在本次设计中先预选注塑机的型号为XS-ZY-125。此注塑机的规格参数如表1-1所示。表1-1 XS-ZY-125注塑机的主要技术参数XS-ZY-125结构形式注塑方式螺杆直径（mm）最大注塑量/ g卧式螺杆式42125注塑压力/MPa锁模力/KN最大注塑面积/ cm最大注塑厚度/mm119900320300模具最
16、小厚度/mm模具最大厚度/mm最大开模行程/mm中心顶出孔径/mm20030018050定位圈直径/mm模板尺寸/mm喷嘴球半径/mm喷嘴孔半径/mm100420*4501243、注塑机参数的校核a、最大注塑量的校核：塑件连同浇注系统凝料在内的质量一般不应大于注塑机公称注塑量的80%。可采用下式校核： （1-1）式中 -注塑机可以注塑的最大注塑量 g； C-料筒温度塑料的体积膨胀率的校正系数，对于结晶材料，c；对于非结晶材料，c=； -塑料在常温下的密度，g；G-注塑机的公称注塑量，；b、注塑机的公称注塑压力要大于塑件的成形压力，即： （1-2）式中-注塑机的最大注塑压力，MPa； -塑胶成型
17、件所需要的实际注塑压力，MPa；c、锁模力的校核：由于高压塑料熔体充满型腔时，会产生一个很大的推力，这个力应小于注塑机的公称锁模力，否则将出现溢了现象，即：=23976N6000。使冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热系数提高。第二、扩大模具与冷却水的温差。在模温一定时，采用低温的冷却水，但倘若设计不当，会加剧模温分布的不均匀。采用低于室温的冷却水时，有可能使型腔表面凝聚大气中的水分。第三、增大冷却介质的传热面积也就是尽量增大管道孔径和增加孔数。但是受模具结构，如脱模零件、镶块接缝的限制，要防止型腔压力过大时，型腔壁压塌的现象。对于粘度低、流动性好的塑料（例如：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙66等
18、），因为成形工艺要求模温都不太高，所以常用常温水对模具进行冷却，以使塑件在模内加快冷却定型缩短成型周期，提高生产率。6.1.1 冷却介质有冷却水和压缩空气，但用冷却水较多，因为水的热容量大，传热系数大，成本低。用水冷却，即在模具型腔周围或内部开设冷却水道。6.1.2 冷却系统的设计原则尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡。冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却的效果越均匀。尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，当塑件的壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面的距离应处处相等。 浇口处加强冷却，一般在注射成型时，浇口附近的温度最高。应降低进水与出水的温差，如果进水与出水的温差过大，将使模具的温度分
19、布不均匀。合理选择冷却水道的形式，对于收缩大的塑件应沿收缩方向开设冷却水孔。合理确定冷却水管接头位置。冷却水管进出口的温差尽可能的小。冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构发生干涉现象，设计时要通盘考虑。冷却水管进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏。3、求冷却管道直径d查表6-1得为使冷却水处于湍流状态，取d=8mm表6-1 冷却水流速与管道直径的关系冷却管道直径d /mm最低流速v（m/s）冷却水体积流量V（）81.66101.32121.10150.87200.66250.53300.444、求冷却水在管道内的流速v得v=1.2m/s5、求冷却管道孔壁与冷却水之间的传热模系数
20、h查表得，当水温为25度时，f=6.84 6）求冷却管道总传热面积A式中模具温度与冷却水温度之间的平均温差,模具温度取60度.6.1.3冷却系统的设计与计算冷却系统设计的有关公式：qV=WQ1/c1(1-2) 式中：qV冷却水的体积流量(m3/min) W单位时间内注入模具中的塑料重量(kg/min)Q1单位重量的塑料制品在凝固时所放出的热量(kJ/kg)冷却水的密度(kg/m3) 0.98103c1冷却水的比热容kJ/(kg.)4.1871冷却水的出口温度() 252冷却水的入口温度() 20 Q1可表示为：Q1=c2(3-4)+u式中：c2塑料的比热容kJ/(kg.) 1.465 Q3塑料
21、熔体的初始温度() 200 4塑料制品在推出时的温度() 60 u结晶型塑料的熔化质量焓(kJ/kg) Q1=c2(3-4)+u=1.465(200-60)=205.1kJ/kg 将以上各数代入式得： qV=(0.013205.1)/0.981034.187(25-20)m3/min =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，其出口温度为25，产量为0.013kg/min。由体积流量查表可知所需的冷却水管的直径非常小，体积流量也很小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式即可。但为满足模具在不同温度条件下的使用，可在适当的位置布置直径d为8mm的管道来调节温度。第七章、排气系统的设计当塑料体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热
