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1、哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）摘 要由于塑料材料具有：质轻、耐腐蚀、易成形加工和易回收等特点，使其在小家电产品中的应用日益广泛。使得相关塑料模具结构的复杂程度、制品的质量水平、新技术研发应用水平也都有了很大的进步。鼻毛修剪器做为新兴小家电的一种，在现代化社会中已经慢慢开始普及。本文针对一款新开发的的鼻毛修剪器的上下盖进行三维造型和模具设计。综合了塑料成型加工及注塑模具设计的理论知识，对注塑模具各部分零件及总体结构进行设计，并用相关软件进行分析，解决了模具设计时出现的一系列问题。全设计说明书共六章。主要内容有课题所选塑件产品的介绍，我国塑料及注塑模具行业的现状，塑胶件的结构造型及检测，注射机
2、的选择，塑件的模流分析，注塑模具设计方法、步骤（模腔分布及分型面的确定、成型零件设计、浇注系统设计、抽芯机构设计、脱模机构设计、排气系统设计、冷却系统设计、模架加载、注塑模材料的选用），模具型腔的加工及对本次设计的总结与展望。在模具设计过程中，通过应用Pro/ENGINEER软件完成塑件的三维造型、Moldflow软件对塑件进行模流分析、EMX完成模架的加载，Mastercam软件生成模腔数控加工代码，和最后AutoCAD软件完成二维图的设计。采用这些软件进行CAD/CAE/CAM设计分析，优化了设计参数，缩短了设计时间，提高了总体设计的效率。关键词：鼻毛修剪器；塑件；注塑模具；模具设计Abs
3、tractApplication of plastic products are widely for plastic mold provides a broad market. In recent years, the complexity of the mould structure, the quality of the products and application of new technology research and development level has made great progress. Because the plastic material has: li
4、ght weight, corrosion resistance, easy forming processing and recycling, etc, make its application in the small home appliance product is becoming more and more widely.Nose hair trimmer as a kind of emerging small home appliance, has slowly started to popularity in modern society. In this paper a ne
5、w development of nose hair trimmer and cover for 3 d modeling and mould design. Integrated the theory of plastic processing and injection mold design knowledge, the general structure of injection mould parts and each part is designed, and related software via the line analysis, solve the mold design
6、 as a series of problems.All design specifications, a total of eight chapters. Main contents are topics selected plastic product introduction, the present situation of plastic and injection mold industry in China, plastic pieces of the structure of the modelling and testing, the choice of injection
7、molding machine, mold flow analysis of plastic parts, injection mould design method, steps (cavity distribution, and the determination of parting surface design, gating system, molding parts design, core-pulling mechanism design, demoulding mechanism design, design of exhaust system, cooling system
8、design, mold rack loading, material selection of injection mold), mold processing and the design of the summary and outlook.In the mold design process, through the use of Pro/ENGINEER software to finish parts 3 d modelling, moldflow analysis of plastic parts, Moldflow software EMX complete die set l
9、oad, Mastercam software to nc machining the cavity and the AutoCAD software rendering 2 d figure. Use these software to carry on the design analysis, optimize the design parameters, shorten the design time and improve the efficiency of the overall design.Keywords: nose hair trimmer; Plastic parts; I
10、njection mould; The mold designV目 录摘 要Abstract第1章绪论11.1选题的背景与意义11.2塑料模具工业现状21.3CAD/CAE/CAM技术在塑料模具设计中的应用31.4SD2106鼻毛修剪上下盖三维造型和模具设计的流程41.5本章小结5第2章SD2106鼻毛修剪器上下盖的造型、检测及分析62.1鼻毛修剪器上下盖设计及成型62.2塑件的材料选择72.3塑件成型方式选择82.4塑件的检测92.4.1拔模检测92.4.2厚度检测102.5模流分析112.5.1 模流分析软件112.5.2 模流分析结果112.6本章小结14第3章注塑模具设计153.1 注
11、塑设备的初选153.1.1 型腔数目的确定及排布153.1.2 注射机及注塑工艺的初选163.2注塑模具总体方案设计173.3 注塑模具成型机构设计183.3.1凹凸模结构设计183.3.2分型面位置的确定193.4 浇注系统设计203.4.1主流道的设计203.4.2分流道设计213.4.3 冷料穴设计233.4.4浇口的设计243.5侧向分型与抽芯机构设计253.5.1 侧向分型与抽芯机构的分类253.5.2斜导柱侧抽芯机构工作原理263.5.3斜导柱侧向分型与抽芯机构主要参数确定273.5.4斜滑杆导滑的斜滑块侧向分型与抽芯机构323.6脱模机构的设计323.6.1脱模机构的设计原则32
12、3.6.2顶杆和复位杆的分布333.6.3脱模力的计算及推出零件尺寸确定343.7排气系统的设计353.8冷却系统的设计363.8.1温度调节对塑件质量的影响363.8.2冷却系统设计373.8.3冷却回路的形式393.9标准模架的选择393.10塑料模具钢的选择及热处理403.10.1塑料模具用钢的选用要求403.10.2模具设计考虑的因素403.10.3模具钢的选定413.11本章小结42第4章注射机的校核434.1 最大注塑量的校核434.2 锁模力的校核434.3 模具厚度校核444.4 喷嘴尺寸校核444.5 开模行程校核454.6 本章小结45第5章模具型腔加工465.1加工方法及
13、工艺465.2CAM软件的选用465.3加工参数设置475.4型腔曲面的加工仿真495.5本章小结51第6章工作总结与展望526.1工作总结526.2展望53参考文献54致 谢.55附录一.56附录二.57附录三.59附录四.61哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）第1章 绪论1.1 选题的背景与意义 鼻毛修剪器是近年来新兴的一个产品，市场上使用还不是很普及，目前大多用在医学鼻科手术上。相对而言，国外对此产品的创新和发展较国内早而快，市场开拓也比较广阔。对于这个新兴的产品的发展，我国各方面研究都还需要不断改善，才能够使之更加方便、普及的运用到我们日常生活当中。本课题研究的对象为鼻毛修剪器上下盖的
14、模具设计，按照公司的要求，设计新型系列的产品，迎合产品的更新与市场的需求。在设计新型产品时，需要进行大量资料查询和调查研究，首先要明确产品市场定位，产品定位为中端消费阶层，销往欧美国家；然后根据不同人体工艺学及结构设计要求确定鼻毛修剪器上下盖大致外围尺寸；最后根据经济成本要求、美学观及之前条件要求确定最终形状和结构。目前我所在实习公司已有两三款主打鼻毛修剪器产品，本课题为此次新开发的产品SD2106鼻毛修剪器的上下盖造型及模具设计。相对之前的几款产品在四方面有较大区别：1)产品外观；2）开关方式；3）产品市场定位；4）头部修剪结构。如图1-1所示。图1-1 新开发产品与已有产品对比图SD210
15、6型号的这个开放式微型刀头设计拥有理想的修剪角度如图2-1所示，使修剪更为轻松。当修剪毛发时，毛发会夹到移动刀片和固定刀片之间，锋利的移动刀片瞬间将毛发剪短，保证不会出现拉扯现象。使用完毕后，如要清洗可直接用水冲洗干净、晾干。图1-2开放式微型刀头1.2 塑料模具工业现状我国塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的，在我国，起步较晚，但发展很快，特别是最近几年，无论在质量、技术和制造能力上都有很大发展，取得了很大成绩。然而，由于我国模具制造基础薄弱，各地发展极不平衡，因此总体来看，与国际先进水平相比和与国内外市场需求相比，差距还很大。目前，欧美模具企业在生产中广泛应用数控高速铣、三轴联动的比
16、较多，也有五轴联动的。采用高速铣削技术，可大大缩短制模时间，提高模具精度。更新和增加数控高速铣床，是模具企业设备投资的重点之一。标准件的应用将日益广泛。模具标准化及标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质量和降低模具制造成本。大力开展并行工程，快 图1-3 塑料模具图速响应市场需要，缩短模具设计制造周期。模具检测、加工设备向精密高效和多功能方向发展。模具向着精密、复杂、大型的方向发展，对检测设备的要求越来越高。如高精度三坐标测量机具有数字化扫描功能。加工设备也向着数字化、自动化、集成化、智能化和网络化方向发展1。1.3 CAD/CAE/CAM技术在塑料模具设计中的应用三维CAD造
17、型软件如Pro/E、UG、CATIA等为设计师提供了方便的设计平台,它们强大的曲面造型和编辑修改功能以及逼真的显示效果使设计者可以自如地表现自己的设计意图,真正做到所想即所得,而且制品的质量、体积等各种物理参数一并计算保存,为后续的模具设计和分析打下良好的基础。同时,这些软件还有专门的设计模块,提供模具分型面工具,使得复杂的成型零件都能自动生成,而且标准模架库、典型结构及标准零件库品种齐全,调用简单,添加方便,这些功能大大缩短了模具设计时间。下面以三维软件Pro/ E为例,简要介绍三维CAD 造型软件在塑料模设计中的应用。Pro/ Engineer 是美国参数技术公司( PTC)推出的新一代C
18、AD/ CAE/ CAM软件,其强大的功能深受业内人士欢迎。在模具设计模块中,Pro E提供了方便又实用的工具,这些功能可以让使用者在最 图1-4 pro/e中模具设计流程图 短的时间内进行模具组装 ( Mold Assembly )、模型检验(Model Check)、分模面 ( Parting Surface)建立等过程,顺利完成拆模的工作。如图1-4所示。Modflow、Polyflow 等CAE软件可以在模具制造前对模具设计的效果进行分析和预测。在注射模设计过程中利用模拟流动分析软件。Moldflow 提前对模具的设计效果进行分析和预测,其内容包括确定最佳浇口位置、填充、保压、冷却、翘
19、曲、结构应力、最佳成型工艺等 。通过分析, 在设计阶段就预测产品可能出现的缺陷,指导模具设计师对已设计的模型进行修改和优化,从而提高一次试调模的成功率,降低生产成本,缩短产品的开发周期。在挤出模设计过程中可利用Polyflow 指导模具的优化设计。如果将结构分析软件引入模具CAE中,如Ansys等。会使注射模设计的CAE具有更高的可行性、有效性、真实性,也才会使注射模设计CAE 具有更大的价值。 模具结构通过CAD/CAE 阶段的优化设计和分析, 将模具设计的错误消除在设计阶段,然后再利用CAM 技术,自动生成加工模具型腔的NC 代码,实现数字化制造。例如,在利用Pro/ E进行注射模设计时,
20、将设计的注射模模型经过CAE评估分析及优化后,最终在CAM 中进行刀具轨迹生成与仿真,产生数控加工代码,从而控制数控机床进行加工。这种方法使产品造型设计、模具设计、加工编程及工艺设计都以3D 数据为基础,实现数据共享,不仅能快速提高设计效率,而且能保证质量,降低成本。 另外,也可以采用专业的CAM软件MasterCAM来实现注射模的CAM。利用Pro/ E 设计的注射模模型经过CAE评估分析及优化后,便可在Pro/E中提取相关加工信息,通过IGES或DXF传入MasterCAM软件中进行模拟加工。MasterCAM是数控加工自动编程常用的软件,它提供刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等功能,
21、设置有关参数,编辑好后处理文件,就可以自动生成加工程序并传输至数控机床,最终完成零件的加工2。1.4 SD2106鼻毛修剪上下盖三维造型和模具设计的流程1、 仔细分析现有参照塑件，了解其特性，对要求设计的新产品塑件进行分析，尺寸、公差、粗糙度、技术要求等参数的初步确定；2、鼻毛修剪器上下盖三维造型；3、选择分型面；4、成型零件设计；5、模具结构类型（型腔布置、浇注系统、顶出机构、排气系统、冷却系统等）；6、确定设备型号（计算出注射容量、锁模压力、注射压力、模具安装尺寸、顶出装置及尺寸、喷嘴孔直径及喷嘴球面半径）；7、应用Moldflow软件对注塑件进行模流分析；8、选择合理的模架，将模仁及模架
22、两大部分组合在一起；9、出模具二维零件图和装配图； 10、对模具进行虚拟开模；11、进行模具型腔的数控编程，生成数控代码；12、复核图纸。1.5 本章小结本章主要介绍了鼻毛修剪器的现状和本次课题的新型产品SD2106型鼻毛修剪器相对公司之前研发的产品有什么不同及优势；分析了国内外塑料模具工业现状及CAD/CAE/CAM技术在塑料模具设计中的应用；最后总的概述了本次模具设计的总体设计思路、流程。第2章 SD2106鼻毛修剪器上下盖的造型、检测及分析2.1 鼻毛修剪器上下盖设计及成型由于此塑件结构较为复杂，且多为曲线、曲面构造而成，没有具体的细节参数，只能根据通过调查研究得到的最符合人体工艺学的总
23、体尺寸，以及目前市场上已有产品作为参照进行造型。首先将参考照片导入CAD软件，构建云点，生成初步轮廓，然后导入Pro/E中进行草绘。运用pro/e的曲线工具，对导入的曲线进行整合、编排，经过多次调试，确定最终造型3。设计的产品效果图如下所示(图2-1，2-2，2-3，2-4)： 图2-1上盖正面效果图 图2-2下盖正面效果图 图2-3上盖反面效果图 图2-4下盖效反面果图2.2 塑件的材料选择1、鼻毛修剪器上下盖材料选择鼻毛修剪器上下盖材料要求尺寸稳定，抗冲击，易加工，密度小、外观特性好，成本低等要求，按照各种塑料特性初步选定ABS、PP、PC三种材料。(1)ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚
24、物）综合机械性能好、坚韧质硬，抗拉强度不如PA-POM等，耐热不算高，长期使用于80度以下、耐热性低、耐低温性低、只能在0度以上工作。超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。透明性差，可燃，但加入其他料可改良透明性。用途：各种家电的外壳，如电冰箱、吸尘器等。（2）PP（聚丙烯）流动性极好，（溢边值为0.03），但成型收缩率变化范围大，且收缩值也大，容易产生缩孔，沟痕，变形，方向性强等缺陷。冷却速度快，注系统及冷却系统要缓慢散热。模温低度于50度以下时产品无光泽，易产生熔接不良，流痕；90度以上时易发生翘曲变形 。光泽性能较好，密度小，耐热性比较好，硬度、刚性，
25、耐磨性较好，高温冲击强度及折叠性能好。不吸水，化学性能稳定，尺寸稳定好，易老化，染色性印刷性粘合性较差。用途：用于各种电器外壳、家庭用品，玩具、外观件。（3）PC(聚碳酸脂)PC有很好的机械特性，但流动特性较差，因此这种材料的注塑过程困难。高冲击强度，尺寸稳定，产品尺寸精度高。各种强度高、抗疲劳强度低。具有可燃性，但有自熄性、易开裂4。基于以上三种材料的特性，因为PP染色性印刷性、粘合性较差，而鼻毛修剪器上盖上需要移印可清洗标志，所以不选用PP；又因为PC动特性较差，在注塑过程较困难，且抗疲劳强度低，相比较而言选用ABS更加符合本课题塑件的材料选用要求，所以选用ABS作为塑件基本材料。2、AB
26、S主要技术指标如表2-1所示：表2-1 ABS的主要技术指标项 目数值比容0.860.98cm3/g熔点130160oC吸水性0.20.4% (24h)热变形温度4.6105Pa- 90108oC 18.0105Pa- 83103oC屈服强度50MPa拉伸弹性模量1.8GPa抗弯强度80MPa3、ABS主要工艺参数如表2-2所示：表2-2 ABS的注塑成型主要工艺参数项 目数值单位注射机类型螺杆式螺杆速度3060r/min喷嘴形式直通式喷嘴温度180190料筒温度前段200210中段210230后段180200模具温度5070注射压力7090MPa保压力5070MPa注射时间35s保压时间15
27、30s冷却时间1530s成型周期4070s2.3 塑件成型方式选择（1）注塑成型：受热融化的材料由高压射入模腔，经冷却固化后，得到成形品的方法。该方法适用于形状复杂部件的批量生产，是重要的加工方法之一。（2）挤出成型：在塑料加工中又称为挤塑，在非橡胶挤出机加工中利用液压机压力于模具本身的挤出称压出。是指物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用，边受热塑化，边被螺杆向前推送，连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的一种加工方法。（3）发泡成型：将发泡性树脂直接填入模具内，使其受热熔融，形成气液饱和溶液，通过成核作用，形成大量微小泡核，泡核增长，制成泡沫塑件。常用的发泡方法有三种：物理发泡法，化学发泡法和
28、机械发泡法。发泡成型方式常用于各种保护套垫子的制作。如沙发坐垫。（4）吹塑成型：通过充气使组合模具内的塑胶预成型物膨胀并紧贴模具型面的中空制品成型方法。主要用于吹膜 5 。由于本课题所选塑胶件结构复杂，精度要求高，且作为鼻毛修剪器配件需要大批量生产，从成型工艺和经济角度考虑选用注塑成型较为合理。2.4 塑件的检测2.4.1拔模检测ABS一般应用边0.5至 1就足够。有时因为抛光纹路与出模方向相同，出模角可接近至零。有纹路的侧面需每深0.025mm增加1出模角。整个塑件的拔模角度在这里定为2。鼻毛修剪器上下盖正反向拔模检测如图2-5,2-6，2-7,2-8所示：图2-5上盖正向拔模检测图 图2-
29、6下盖正向拔模检测图图2-7上盖反向拔模检测图 图2-8下盖反向拔模检测图从上四图可知，两塑件的拔模角度比较均匀，拔模时不会出现明显的干涉现象。由于塑件曲面较多，脱模斜度较大，比较容易脱模。上下盖正向拔模基本满足要求，在上端蓝色处为侧抽分型，所以在主分型面无需拔模。上下盖反向拔模内部结构也基本符合脱模要求，在下端蓝色处也为侧抽分型，所以在主分型面无需拔模斜度。2.4.2厚度检测 壁厚是产品设计最先被考虑，一般ABS用於注塑成型的会在1.5 mm (0.06 in)至4.5mm (0.18 in)。典型的壁厚约在2.5mm (0.1 in)左右。壁厚比这范围小的用於塑料流程短和细小部件。本课题所
30、选产品为细小部件，且塑料流程短，所以壁厚一般在0.3mm至3.5mm之间。一般来说，部件愈大壁厚愈厚，这可增强部件强度和塑料充填。本次设计的鼻毛修剪器上下盖厚度检测如图2-9,2-10,2-11,2-12所示：图2-9上盖横向厚度检测 图2-10上盖纵向厚度检测 图2-11下盖横向厚度检测 图2-12下盖纵向厚度检测如上四图所示，图中有出现红色标明处为塑件过厚现象，但从图中可知，过厚处为筋板和口位处，这是设计强度要求，不会对塑件造成不量影响。所以鼻毛修剪器上下盖壁厚设计基本遵循壁厚均匀原则，没有出现过厚过薄现象。2.5 模流分析2.5.1 模流分析软件Moldflow仿真软件具有注塑成型仿真工
31、具，能够验证和优化塑料零件、注塑模具和注塑成型流程。该软件能够为设计人员、模具制作人员、工程师提供指导，通过仿真设置和结果阐明来展示壁厚、浇口位置、材料、几何形状变化如何影响可制造性。从薄壁零件到厚壁、坚固的零件， Moldflow的几何图形支持可以帮助用户在最终设计决策前试验假定方案6。2.5.2 模流分析结果图2-13 填充时间如图2-13所示，从动画附件中可看出两侧塑件同时填充完毕，符合注塑条件。图2-14 熔接痕分布图如图2-14所示，熔接痕相对较少，所在位置基本不影响产品的外观。也可以通过适当增加模温，增加保压，增加注射速度来控制。图2-15 剪切应力分布图如图2-15所示，壁上没有
32、剪切应力。图2-16 气穴分布图如图2-16所示，图中洋红色区域为气穴区，该塑件气穴较多，但是在分型面位置所出现的气穴可以忽略，因为分型面处排气效果较好，如图上所示气穴基本都分布在分型面处，因为较多气穴，所以还要加强排气系统来改善。具体排气设置见论文第五章排气系统小节。2.6 本章小结 本章主要讲述了鼻毛修剪器上下盖的造型设计流程，通过塑件的材料要求特性来选择合适的注塑材料，然后罗列了所选材料ABS的主要技术指标和工艺参数。根据已有的塑件三维设计图和ABS的材料特性在pro/e中进行厚度检测和拔模检测。最后通过Moldflow软件对鼻毛修剪器上下盖进行填充分析，了解塑件在不同工艺条件下的影响，
33、进一步完善塑件结构，如检测填充时间是否符合材料的工艺特性，是否产生熔接痕、气穴，如果有不良影响出现，可以提前设计解决方案。第3章 注塑模具设计3.1 注塑设备的初选3.1.1 型腔数目的确定及排布型腔数目主要由以下四种方法确定：（1) 根据注射机的额定注射量确定；（2）根据注射机的最大锁模力确定；（3）根据根据塑件精度确定；（4）根据经济型确定。在这里因为所选塑件为小家电零件，要求配合度较高，既塑件的精度要求较高，所以这里选用第三种方法来确定塑件模具的型腔数。按塑件的精度要求确定型腔数：生产经验得出增加一个型腔，塑件的尺寸精度将降低4%。为了满足塑件尺寸精度，需使： N(25/LS)-24 （
34、3-1）L塑件基本尺寸，mm；塑件的尺寸公差，mm，“”为双向对称偏差标注；S单腔模注塑时塑件可能产生的尺寸误差的百分比，ABS为0.05%。代入数值，在成型高精度制品时，型腔数不超过4腔，因为多型腔难于使各型腔成型条件均匀一致5。所以，基于本可以塑件上下盖为相互配合件，精度要求较高，所以放在同一模具中成型，以便成型条件一致，从而提高配合精度和减少外观段差和间隙。型腔数目定为一模两腔（1+1模式），两腔分别为上盖和下盖两个不同塑件。考虑到分模面和出模方向的方便，两腔排布为并列分布。排布方式如图3-1所示：图3-1 型腔位置的分布图3.1.2 注射机及注塑工艺的初选塑件的质量和体积可利用Pro/
35、e软件直接求得，如图3-2所示：图3-2 在Pro/e中计算塑件质量体积图得出 cm， cm ，=1.05g/cm3，g，g。模具所需塑料熔体的质量： m=nm上+nm下+m j （3-2） m (v)一副模具所需塑料熔体的质量或容积，cm3 或 g ； n初步选定的型腔数量； m上（） 单个上盖的质量或容积，cm3 或 g；m下（） 单个下盖的质量或容积，cm3 或 g；首先浇注系统凝料m j是个未知数，查有关资料m j一般按制件质量的0.6倍来估算。（塑料件越小则比例可以取得越大）数值带入求得：m=g （3-2）根据公称注射量选定XS-Z-30型注射机。 XS-Z-30型注射机主要工艺参数
36、见表3-15：表3-1 XS-Z-30型注射机主要工艺参数 特性 内容 特性 内容 结构类型 卧式 模板行程(mm) 180注射容量（cm） 30最大模具厚度(mm) 180螺杆(柱塞)直径(mm) 28最小模具厚度(mm) 60注射压力(105Pa) 1190模具定位孔直径(mm) 63.5最大注射面积(cm2) 90喷嘴球半径(mm) 12锁模力(10KN) 25喷嘴口直径（mm） 43.2 注塑模具总体方案设计模具结构设计如图3-3所示：（1）型腔分布：为防止缩水率等一些工艺参数影响上下盖配合问题，所以选择1+1形式，既上下盖在同一个模具中成型；（2）分模面选择：考虑外表面的美观和分模的
37、难易程度，将主分模面放在最大投影面积处； （3）浇口选择和选择模架：考虑外表面的美观和塑件大小尺寸，浇口选择潜伏式点浇口；（4）流道选择：U字型分流道和圆形截面设计；图3-3模具总装图（5）选择顶出方式：顶杆顶出；（6）抽芯方式：斜导柱抽芯机构和斜滑块侧抽芯机构，因为此塑件结构较复杂，内部卡扣比较多，因此有较多抽芯机构；（7）模架选择：两板模；（8）还有冷却系统、排气系统等的结构设计；图3-4 注塑模具总体方案设计（9）最后要进行模具零件设计、装配设计、加工设计等。其中使用了Moldflow对浇口进行分析，在Pro/e中进行开模仿真，Mastercam进行模具型腔的数控编程，生成数控代码。注塑
38、模具总体方案设计大致如图3-4所示。3.3 注塑模具成型机构设计3.3.1凹凸模结构设计1凹模的设计凹模是成型塑件外表面的零部件，按其结构类型可分为整体式和组合式两大类7。为了保证塑件外观无拼接缝，不产生变形，所以采用整体式。结构形式如图3-5所示：图3-5凹凸模设计图2凸模的设计凸模是用于成型塑件内表面的零部件，与凹模相似，凸模也可分为整体式和组合式。因为塑件本身内部结构较为复杂，凹模设计也较为复杂，凹模采用的是整体式设计，但是在内部采用组合式局部拼接方式。据图结构如图5-3所示。3.3.2分型面位置的确定打开模具取出塑件或浇注系统凝料的面叫做分型面。注塑模有一个分型面和多个分型面。分型面的
39、位置有垂直于开模方向、平行于开模方向以及倾斜于开模方向几种。分型面的形状有平面和曲面等。有时为了取出浇注系统凝料，如采用针点浇口时，需增设一个取出浇注系统凝料的辅助分型面；有时为了实现侧向抽芯，也需要另曾辅助分型面5。根据分型面的选择原则：（1）便于塑件脱模；（2）不影响塑件外观；（3）保证塑件精度；（4）有利于排气（5）便于模具的加工。参考以上要求，此模具的主分型面选在塑件最大轮廓的表面处，辅助分型面在侧抽和斜顶处8 9，如图3-6，3-7所示。 图3-6主分型面位置图 图3-7辅助分型面位置图3.4 浇注系统设计3.4.1主流道的设计在卧式或立式注射机的模具中，主流道的轴线垂直与分型面，主
40、流道的设计好坏与否直接影响熔融塑料进入模具的速度和填充时间。其设计要点主要为一下几点：1)为防止喷嘴与浇口套接触有间隙而产生溢料，并且使主流道内的凝料顺利脱出，主流道的设计应满足：，内壁粗糙度一般为=0.63m。（：主流道脱模斜度，对流动性较差的塑料可以取）；SR1=SR2+(12)mm (SR1:衬套球半径，SR2：喷嘴球半径)；D=d+(0.51)mm (D:主流道小端直径；d：喷嘴孔径)2）在保证塑料件良好的情况下，主流道长度尽量短，否则将增多流道凝料，且增加压力损失，使塑料降温过多而影响注射成型，通常60mm。3）由于主流道与塑料熔体及喷嘴反复接触和碰撞，因此常将主流道制成可拆卸的主流
41、道衬套（浇口套），便于用优质钢材加工和热处理10 11。以下是本次设计的浇口套如3-8图所示：图3-8 浇口套设计图3.4.2分流道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设置分流道。1、分流道的长度和断面尺寸分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置，从输送熔体时的减少压力损失和热量损失及减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。分流道的断面尺寸应根据塑件的成型体积、塑件壁厚、塑件形状、所用塑料的工艺性能、注射速率和分流道的长度等因素来确定。对于壁厚小于于3mm,质量在200g以下的塑件
42、，可用下述经验公式确定分流道的直径。 D=0.2654 （3-1） 式中 W流经分流道的塑料量(g) L分流道长度(mm) D分流道直径(mm)对于粘度较大的塑料，按上式算出的D值乘以1 .20 1.25的系数。表3-2列出常用塑料注塑件分流道断面尺寸推荐范围5。表3-2常用塑料注塑件分流道断面尺寸塑料名称分流道断面直径(mm)塑料名称分流道断面直径(mm) ABS，AS 聚乙烯尼龙类聚甲醛丙烯酸抗冲击丙烯酸醋酸纤维素聚丙烯异质同晶体 4.89.5 1.69.5 1.69.5 3.510 810 812.5 510 510 810聚苯乙烯软聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯热塑性聚酯聚苯醚聚砜离子聚合物
43、聚苯硫醚 3.510 3.510 6.516 6.58.0 3.58.0 6.510 6.510 2.410 6.5132、分流道的断面形状常用的分流道断面形状有圆形、矩形、梯形、U字形和六角形等10。图3-9分流道的断面形状和效率如图3-9所见，其中圆形截面的效率最高(即比表面最小)。由于正方形流道凝料脱模困难，实际使用侧面具有斜长为的梯形流道。六角形截面流道，由于其效率低(比表面大)，通常不采用。常采用梯形或U字形截面的分流道。如图3-10所示，本课题选用的是效率最高的圆形截面。采用平衡式布置，从主流道至各个型腔的分流道，其长度、形状、断面尺寸等都对应相等，达到各个型腔的热平衡和塑料流动平
44、衡。 图3-10 分流道断面形状和流道轨迹图3.4.3 冷料穴设计冷料穴位于主流道和分流道末端用来贮存先锋冷料，防止冷料流入型腔而影响制品品质，保证注塑质量，它一般设置在主流道的末端，分流道较长时，分流道的末端也应设冷料穴。一般情况下，主流道冷料穴的圆柱体直径为612mm，其深度为610mm。对于分流道冷料穴长度为11.5倍的流道直径。冷料穴有四种：(1)与推杆匹配的冷料穴；(2)与拉料杆匹配的冷料穴；(3)底部无杆的冷料穴；(4)分流道冷料穴。在此模具设计中采用了与推杆匹配的冷料穴和分流道冷料穴，因为浇口形式为潜伏式点浇口，在分模的时候流道凝料受动模力较大，所以不选用拉料杆匹配的冷料穴。具体如图3-11，3-12所示。图3-11与推杆匹配的冷料穴图3-12分流道冷料穴3.4.4 浇口的设计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。浇口类型取决于制品外观要求、尺寸和形状
