PS肥皂盒注射模设计论文-肥皂盒.pdf

毕业设计（论文）题目PS肥皂盒注 射模设计 摘要本课题主要是针对肥皂盒的模具设计，通过对塑件进行工艺的分析和比较，最终设计出一副注塑模。该 课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具 的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的 设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺。通过整 个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工 工艺。根据题目设计的主要任务是肥皂盒注塑模具的 设计。也就是设计一副注塑模具来生产肥皂盒塑件产 品，以实现自动化提高产量。针对肥皂盒的具体结构,该模具是侧浇口的单分型面注射模具。通过模具设计 表明该模具能达到盒盖的质量和加工工艺要求。AbstractThe main to pics o f this is sco p fo r the die design,thro ugh the techno lo gy o f plastic parts fo r analysis and co mpariso n,the final design o f an injectio n mo ld.The to pics fro m techno lo gy and pro duct mix,the specific structure o f the mo ld,the mo ld fo r casting systems,die fo rming part o f the structure,the ro o f system,co o ling system,the cho ice o f injectio n mo lding machine and check the paramet ers that have det ailed the design,at the same time And a simple preparatio n o f the mo ld o f the pro cess.Thro ugh the entire design pro cess sho wed that the mo ld will achieve the required pieces o f plastic pro cessing techno lo gy.Acco rding to the design o f the subjects main task is to set f ruit injectio n mo ld design.Design is an inject io n mo ld to pro duce sco p lid pieces o f plastic pro ducts in o rder to achieve auto matio n to increase o ut put.Fo r the specific structure o f the fruit plat e,t he die is t he po int o f the o ne type injectio n mo ld surface.Thro ugh the die design that the lid o f the mo ld to achieve the quality and pro cessing requirements.目录第一章绪论1.1 江 苏 省 模 具 工业.1.2 我 国 模 具 行 业 前景.1.3 注塑模 CAE 技术简 介 1.4 模 具 教 育 培 训 资源.第二章 塑料成型工艺基础2.1 肥 皂 盒 的 造 型 设计.2.2 肥皂盒塑料PS的结构与工艺特性.2.3 注射成型原理及工艺特 性 第三章塑件工艺性分析3.1 分析塑件的结构工艺 性 3.2 工 艺 性 分析.3.3 注 塑 机 的 选择.第四章 塑料制件在模具中的位置与浇注系统的 设计4.1 型 腔 数 目 的 确定.4.2 型 腔 的 分布.4.3 分 型 面 的 选择.4.4 普通浇注系统的设 计 第五章成型零部件的结构设计5.1 凹 模 的 结 构 设计.5.2 型 芯 结 构 的 设计.5.3 成型零部件的工作尺寸的计 算 第六章结构零部件的设计6.1 注 射 模 架 的 选择.6.2 合模导向机构的设 计 第七章推出机构的设计7.1 推 出 机 构 设 计 原 则 7.2 推 出 机 构 的 选择.7.3 推 出 力 的 计算.7.4 推 杆 的 设计.7.5 推出机构工作原理 图 第八章加热、冷却系统的设计8.1 冷却回路的尺寸确定.8.2 冷 却 回 路 的 布置.第九章主要尺寸的校核9.1 模 具 厚 度 的 校核.9.2 开 模 行 程 的 校核.9.3 注射模具的工作原理装配 图 第 十 章 结 束语.第 十一章 参 考 文献.第一章绪论1.1.江苏省模具工业江苏是我国工业比较发达的省份，以加工工业为 主，是模具需求的集中地区。据不完全统计，江苏省 模具生产厂现有350余家，在职职工23000多人，其中技术人员比例将近1/3o 2003年，全省模具工业 形势良好，模具、模具标淮件等呈现购销两旺势头，全年模具企业模具销售收人超过25亿元。目前，江苏省生产模具、模具标准件、模具材料 及其他模具配件的生产企业和经营网点，以苏南为中 心遍及全省备地，基本上形成了苏南以大型塑料模、压铸模为主；苏中以塑料模、冷冲模为主；苏北以汽 车冲压模为主的生产营销格局。1.2.我国模具行业前景出过国的人都会有一种体会，就是国外的产品比 较精美，特别是日本、德国的产品，大到机械、小到 文具，都给人一种精美绝伦的感觉，好像是一件件做 工精湛的工艺品，这就是模具的功劳。我们要想成为 世界制造业大国，没有先进的模具工业是不行的。在 这方面我们还有很长的路要走，还有很多东西要学。首要的一条是要重视模具行业的发展，不但要有先进 的技术，更要重视模具行业的商品化，让模具行业从 企业中走出来,成为一个具有市场竞争力的新兴行业。模具，是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽 车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中，60%-80%的零部件都依靠模具成形，模具质量的高低决定 着产品质量的高低，因此，模具被称之为“百业之母”。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价 值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生 产的工艺水平及科技含量的高低，已成为衡量一个国 家科技与产品制造水平的重要标志，它在很大程度上 决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力，决定 着一个国家制造业的国际竞争力。改革开放以来，我国模具工业发展迅猛。1996 至2001年间，我国模具工业的产值年平均增长14%左右。目前，全国共有模具生产厂点1.7万个，从业 人员50多万人。2001年全国模具工业总产值达300 亿元人民币，我国模具年产值已位居世界第四。我国模具工业的技术水平近年来也取得了长足的 进步。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具上了一 个新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件模具为代表，已能生产部分新型轿车的覆盖件模具。体现高水平制 造技术的多工位级进模的覆盖面，已从电机、电器铁 芯片模具，扩展到接插件、电子枪零件、空调器散热 片等家电零件模具。在大型塑料模具方面，已能生产 48英寸电视的塑壳模具、6.5Kg大容量洗衣机全套塑 料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具。在精 密塑料模具方面，已能生产照相机塑料模具、多型腔 小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型精密复杂压铸 模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽 车后桥齿轮箱压铸模。其他类型的模具，例如子午线 轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等，也都达到了较高的水平，并可替代进口模具。但是，我国模具工业无论是在数量还是质量上，与工业发达 国家存在着很大的差距，满足不了工业发展的需要，目前国内市场的满足率仅在70%左右。我国大部分模具是企业自产自用，真正作为商品 流通的模具仅占1/3o所产模具基本上以中低档为主,一些大型、精密、复杂和长寿命的高档模具，在技术 上无法与发达国家相比，生产能力也远远不能满足国 民经济发展的需要。近五年来，我国平均每年进口模 具8.14亿美元，2001年进口模具11.12亿美元（出口 模具仅1.88亿美元），这还不包括随进口设备和生产 线作为附件带来的模具。根据海关统计，近几年进出 口相抵，我国已成为世界上最大的模具进口国。我国模具产品的结构很不合理。我国模具产品结 构中冲压模具约占50%,塑料模具约占34%,压铸 模具约占6%,其它各类模具约占10%；发达国家对 发展塑料模普遍比较重视，塑料模所占比例一般在4 0%左右；大型、精密、长寿命模具所占比例为50%以上，而我国仅为25%左右；我国主要模具生产能力 集中在各主机厂的模具分厂（或车间）内，所产模具商 品化率很低，模具自产自销比例高达60%-70%,而 国外70%以上是商品模具；即使是专业模具厂，我国 也大多数是“大而全”“小而全”，国外则大多是“小而专”“小而精”，生产效率和经济效益俱佳。国内外模具的质量水平不可同日而语，开发能力 和经济效益仍有差距。发达国家一个模具职工平均创 造产值15万-20万美元，我国只有4万-5万元人民 币。国外企业大都有一定利润，而我国模具企业大多 是微利甚至亏损。据统计，2001年我国大陆制造工业 对模具的市场需求量约为400亿元，今后几年仍将以 每年10%以上的速度增长。大型、精密、复杂、长寿 命模具需求的增长还将远远超过每年10%的增幅。汽车、摩托车行业的模具需求将占国内模具市场 的一半左右。预计到2005年汽车年产量将达320万 辆，保有量将达到3000万辆。这将需要各种塑料制 件36万吨，而目前的生产能力仅为20多万吨，发展 空间十分广阔。家用电器，如彩电、冰箱、洗衣机、空调等，在国内的市场也很大。目前，我国彩电年产 量已超过3200万台，电冰箱、洗衣机和空调的年产 量均超过了 1000万台。“十五”期间家电市场预计年增 辐将超过10%,家电行业的发展对模具的需求量将会 很大。其他发展较快的行业，如电子、通讯和建筑材 料等行业对模具的需求，都将对中国模具工业和技术 的发展产生巨大的推动作用。另外，从国际市场来看，目前世界模具市场仍然是 供不应求。近几年，世界模具市场总量一直保持在6 00亿-650亿美元之间。美、日、法、瑞等国每年出 口模具约占其本国模具总产值的1/3,我国模具的出 口量还不到总产值的5%,我国模具出口可以发展的 空间非常广阔。根据国内和国际模具市场的发展状况,有关专家预测，未来我国的模具经过行业结构调整后,将呈现十大发展趋势：一是模具日趋大型化；二是模 具的精度将越来越高；三是多功能复合模具将进一步 发展；四是热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提 高；五是气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具 将有较大发展；六是模具标准化和模具标准件的应用 将日渐广泛；七是快速经济模具的前景十分广阔；八 是压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和 复杂程度也将提出越来越高的要求；九是塑料模具的 比例将不断增大；十是模具技术含量将不断提高，中 高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所导 致的模具市场未来走势的变化。1.3注塑模CAE技术简介随着计算机技术的发展，对各种塑料成型过程的 模拟成为塑料加工业研究的热点，主要是利用高分子 物理学、流变学、传热学和计算机图形学等理论，对 塑料成型过程进行模拟，研究加工条件的变化规律，预测塑件设计、模具设计和成型条件对塑件结构和性 能的影响，从而优化模具设计和成型条件、降低成本、提高生产效率和产品质量。注塑模CAE技术是利用计 算机塑料注射成型过程个阶段进行定性和定量的描 述，从而在模具制造前发现并改正设计弊端。目前注塑模CAE技术的研究工作主要集中在流 动模拟、冷却模拟、以及压实和翘曲等方面。(1)注塑模流动充模过程模拟分析流动充填模拟分析一般包括浇道系统分析和型腔 充填分析。浇道系统分析的目的是确定合理的流道尺 寸、布置以及最佳的浇口数量、位置和形状；型腔充 填分析的主要目的是为了得到合理的型腔形状及最佳 的注射压力、注射速率等参数。(2)注塑模冷却系统模拟分析注塑模冷却系统的设计直接影响着注塑模生产效 率和塑件质量,冷却系统的冷却效果决定着冷却时间,而模具的冷却时间约占整个注塑循环周期的2/3。一 个完善的冷却系统能显著地减少冷却时间，从而提高 注塑生产效率。塑件的变形和内部残余热应力常常是 由于冷却不均匀而产生的。利用CAE技术进行分析,可获得经济的冷却时间、合理的冷却管道尺寸和布置,使塑件尽可能的均匀冷却。注塑模CAE操作过程，大致上分为三部分：(1)前处理建立有限元模型(FEM),将流道、浇口及型腔建成 有限元网格。设定成型树脂、模具材料、注塑机规格及冷却液种类 等。设定成型条件，包括注射压力、注射速度、冷却速度 等。2)分析填充分析：可以模拟树脂从注入型腔开始到充满型腔 的填充过程。保压分析：可以模拟充入型腔的树脂在保压过程中的 状态。冷却分析：可以模拟模具在冷却过程中的温度变化状 4 o冷却变形分析：根据保压分析取得的树脂收缩及冷却 分析取得的模具温度变化状态，分析注塑制品脱模后 可能产生的翘曲变形状况。3）后处理各种分析结果如型腔中树脂在填充过程中的流动 前锋、树脂压力分布、模具的温度分布、熔接线位置 及气穴位置等均可以用彩色图、x-y图文字或数字方 式表不O1.4.模具教育培训资源要提高模具质量，就需要有一支高素质的模具职 工队伍，这是振兴模具工业的百年大计。全省现拥有 南京航空航天大学、江苏大学、南京理工大学等一大 批国家重点院校从事模具专业技术人才的教育培训工 作，可以培训从模具操作到硕士学位的初、中、高级 模具专业技术人才。第二章塑料成型工艺基础2.1.肥皂盒的造型设计其图形如图21与22所示：5*1512U124图21肥皂盒工程图图22肥皂盒三维图肥皂盒在我们的生活中非常的普遍，几乎每家都 要用到。市场上也有各种各样的肥皂盒，形状各异，有些是把肥皂盒做成水果造型，有些是动植物造型，来吸引顾客的目光，以引发人们的购买欲。此次设计 的肥皂盒的结构较简单，主要是在肥皂盒的底部打孔,这样可以让积累在里面的水自然流出，省去人工进行 操作了。也可以提高肥皂的使用寿命。优点是：结构简单，提高肥皂的使用寿命；缺点是:有可能使水流在卧室，不能保证房间的整洁性。在开 模时需保证塑件留在型腔上，用推杆顶出。关键词：复位机构，脱模机构，浇口，2.2.肥皂盒塑料PS的结构与工艺特性2.2.1 聚苯乙烯的流动性聚苯乙烯是有苯乙烯的单体聚合而成的高聚物，属于无定型塑料，具有良好的透明性、耐热、耐光以 及良好的电绝缘性能，加工流动性好。聚苯乙烯的流动性好，容易成型，由于聚苯乙烯 熔体粘度对剪切速率和温度都比较敏感，所以在注射 中，无论是增大注射压力或升高机筒温度都会使熔体 粘度下降,均可达到改善聚苯乙烯熔体流动性的目的,其中提高机筒温度效果更明显。制品壁厚对流动性也 有一定的影响，PS熔体的最大流动长度与壁厚之比为 200：1所以壁厚一般在1.04.0之间选取。2.2.2 聚苯乙烯的成型流动收缩性PS为非结晶型聚合物，成型收缩率较低，通常为 0.5%0.8%,提高注射压力对降低成型收缩率是有 利的，但注射速度不宜过高，否则模腔内的空气难以 及时排出，还会使制件表面不光滑，透明度低，冲击 强度降下降，同时较大的剪切力还会导致制品的内应 力增加，因此对聚苯乙烯来说在不发生波纹、熔接痕 等缺陷的前提下应尽可能采用较低的注射速度。2.2.3 聚苯乙烯的工艺特性聚苯乙烯的着色性能优良，能染成各种鲜艳的色 彩。聚苯乙烯能耐碱、硫酸、磷酸、10%30%的盐 酸、稀醋酸及其他有机酸，但不能耐硝酸及氧化剂的 作用，对谁、汽油、植物油及各种盐溶液也有足够的 耐蚀能力。它是无色无味无毒的第三大塑料品种。它 的吸水性较好，所以加工前不需要干燥处理。2.3.注射成型原理及工艺特性注塑模亦称注射模，其成型原理是将塑料从注塑 机的料斗送进加热的料筒中，经过加热熔化呈流动状 态后，在柱塞和螺杆的推动下，熔融塑料被压缩并向 前移动，进而通过料筒前的喷嘴以很快的速度注入温 度较低的闭合模腔之中，充满型腔的熔料在受压的情 况下，经冷却固化后即可保持模具腔所赋予的形状，然后开模分型获得成型塑件。这样在操作上完成了一 个周期的生产过程。通常，一个成型周期从几秒钟到 几分钟不等，时间的长短取决于塑件的大小、形状和 厚度、模具的结构、注射机的类型及塑料的品种和成 型工艺条件等因素。注射成型是热塑性材料成型的一种重要方法，它具有 成型周期短、能一次成型形状复杂的、尺寸精确、带 有金属或非金属嵌件的塑料制件。注射成型的生产率 高、易实现生产自动化。注射成型的缺点是所用的注 射设备价格高，注射模具的结构复杂，生产成本高，生产周期长，不适合于单件小批量的生产，除了热塑 性塑料外，一些流动好的热固性塑料也可用注射方法 成型，其原因是这种方法生产率高，产品质量稳定。第三章塑件工艺性分析3.1.分析塑件的结构工艺性该塑件尺寸中等，整体结构较简单，精度要求相 对较低，再结合其材料性能，故选一般精度等级：五 级。塑件工艺参数：成型时间：注射时间：0s3s 模具温度：20 60保压时间：15s40s喷嘴温度:180 190冷却时间：15s30s 保压压力：30 40Mp总周期：40s90s 注射压力：60 100Mp结论：由分析可确定为注射成型的模具3.2.工艺性分析为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采 用潜伏式浇口。该浇口的分流道位于模具的分型面上,而浇口却斜向开设在模具的隐蔽处。塑料熔体通过型 腔的侧面或推杆的端部注入型腔，因而塑件外表面不 受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美 观效果。3.3.注射机的选择按照图1塑件所示尺寸近似计塑件体积：V心26cm3塑件质量：M=26x1.035 g=26.91g选用注射机为国产的注射机XS-ZY-125卧式注塑机。查表注额定注射量为125 cm 3,注射压力为120MPa,锁模力为90 X104N,注射方式为螺杆式，喷嘴球半径R为18mm,喷嘴口 直径为4mm。顶出形式是两侧设有顶杆,机械顶出（一 般工厂的塑胶部都拥有从小到大各种型号的注射机。中等型号的占大部分，小型和大型的只占一小部分。所以我们不必过多的考虑注射机型号。具体到这套模 具）。第四章 塑料制件在模具中的位置与浇 注系统的设计4.1型腔数目的确定与单型腔模具相比较，单型腔模具具有塑料制件 的形状和尺寸一致性好、成型的工艺条件容易控制、模具结构简单紧凑、模具制造成本低、制造周期短等 特点。但是，在大批量生产的情况下，多型腔应收更 为合适的形式，它可以提高生产效率，降低塑件的整 体成本。型腔数目的确定,应根据塑件的几何形状及尺寸、质量、批量大小、交货长短、注射能力、模具成本等 要求来综合考虑。根据注射机的额定锁模力F的要求来确定型腔数目n,即nFpA2PA1式中 F注射机额定锁模力（N）P一型腔内塑料熔体的平均压力（MRa）Ai、A2分别为浇注系统和单个塑件在模具 分型面上的投影面积（mm?）大多数小型件常用多型腔注射模，而高精度塑件的型 腔数原则上不超过4个，生产中如果交货允许，我们 根据上述公式估算，采用一模二腔。4.2 型腔的分布在实际的多型腔模具设计与制造中，对于精度要 求较高、物理与力学性能要求均衡稳定的塑料制件，应尽量采用平衡式布置的形式。图形如41所示：图414.3 分型面的选择由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系 统设计、塑件结构工艺性及尺寸精度、嵌件的位置塑 件的推出、排气等多种因素的影响、因此在选择分型 面时应遵循以下的原则：(1)分型面应选在塑件外形最大轮廓处。(2)分型面的选择应有利于塑件是顺利脱模(3)分型面的选择应保证塑件的精度要求(4)分型面的选择应满足塑件的外观质量要求(5)分型面的选择应便于模具的加工制造(6)分型面的选择应有利于排气除了上述这些基本原则以外，分型面的选择还要 考虑到型腔在分型面上的投影面积的大小以避免接近 或超过所选用注射机的最大注射面积而可能产生溢流 现象。图形如42所示：图42分型面示意4.4普通浇注系统的设计4.4.1普通浇注系统的组成及设计原则主浇道分浇道浇口流道系统的设计是否适当，直接影响成形品的外观、物性、尺寸精度和成形周期。浇注系统设计原则1.要能保证塑件的质量（避免常见的充填问题）a）尽量减少停滞现象：停滞现象容易使工件的某些部分过度保压,某些部 分保压不足，从而使内应力增加许多。b）尽量避免出现熔接痕熔接痕的存在主要会影响外观，使得产品的表面 较差；而出现熔接痕的地方弓金度也会较差。c）尽量避免过度保压和保压不足过度保压：当浇注系统设计不良或操作条件不当，会使熔料在型腔中保压时间过长或是承受压力过大就 是过度保压。过度保压会使产品密度较大，增加内应 力，甚至出现飞边。d）尽量减少流向杂乱流向杂乱会使工件弓金度较差，表面的纹路也较不美 观。2.尽量减小及缩短浇注系统的断面及长度*尽量减少塑料熔体的热量损失与压力损失*减小塑料用量和模具尺寸3.尽可能做到同步填充一模多腔情形下，要让进入每一个型腔的熔料能 别同时到达，而且使每个型腔入口的压力相等。4有利于型腔中气体的排出5防止型芯的变形和嵌件的位移6尽量采用较短的流程充满型腔4.4.2主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触 处部分到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体 最先流经的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动 速度和冲模时间有较大的影响，因此必须使熔体的温 度降和压力损失最小。设计要点：截面形状、锥度、孔径、长度、球面R、圆角r图形 如下4一3：主图4-3流道形状及其与注射机喷嘴的关系1顶模板 2浇口套 3注射机喷嘴为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流 道设计成圆锥形，其锥角a为26,小端直径d比注 射机喷嘴直径大0.51mm,一般d=2.55mm。由 于小端的前面是球面，其深度为35mm,注射机喷 嘴的球面在该位置与模具接触并贴合，因此要求主流 道球面半径比喷嘴球面半径大12mm。流道的表面 粗糙度Ra0.8umo根据选用的XS-ZY-125型号注射机的相关尺 寸得喷嘴前端孔径：d0=4mm喷嘴前端球面半径：F=12mm根据模具主流道与喷嘴的关系R=Ro+(1-2)mm=13mmd=do+(O.5-1)mm=5mm锥角为26,取其值为3,经换算得主流道大端直 径为7.6mm。浇口套的选择应根据注射机里的定位孔来选择，它与定位孔是过度配合，查表可知定位孔直径为 100mm,所以浇口套的尺寸为100mm。4.4.3分流道的设计流道的截面形状会影响到塑料在浇道中的流动以 及流道内部的熔融塑料的体积。此次选用圆形截面。形状图如图44所小：图441圆形截面优点：流道形状效率较高，可达0.25D。缺点：增加制作费用及成本，稍不注意会造成流道交 错而影响流动效率。2.分流道的设计要点&制品的体积和壁厚，分流道的截面厚度要大于制品 的壁厚。&成型树脂的流动性，对于含有玻璃纤维等流动性较 差的树脂，流道截面要大一些。&流道方向改变的拐角处，应适当设置冷料穴。&使塑件和浇道在分型面上的投影面积的几何中心与 锁模力的中心重合。&保证熔体迅速而均匀地充满型腔&分流道的尺寸尽可能短，容易尽可能小&要便于加工及刀具的选择&每一节流道要比下一节流道大1020%(D=dX10 20%)3.分流道的尺寸设计流道的直径过大：不仅浪费材料，而且冷却时间 增长，成型周期也随之增长，造成成本上的浪费。流道的直径过小：材料的流动阻力大，易造成充 填不足，或者必须增加射出压力才能充填。因此流道直径应适合产品的重量或投影面积流道长度宜短，因为长的流道不但会造成压力损 失,不利于生产性，同畤也浪费材料；但过短，产品的残 余应力增大，并且容易产生毛边。流道长度可以按如下经验公式计算：D=同*电3.7D-分流道直彳至mm W-产品质量g L-流道晨度mm所以分流道的直径选取为8mm,长度一般取在 830mm之间，不宜小于8mm,所以分流道长度取 15mm。4.分流道的布置流道排列的原则a尽可能使熔融塑料从主流道到各浇口的距离相 等。b使型腔压力中心尽可能与注射机的中心重合。流道的布置要平衡，可以说自然平衡，如果自然没法 平衡的话需要人工平衡。4.4.4浇口的设计浇口：连接分流道和型腔的桥梁,是浇注系统中最薄弱 最关键的环节。浇口作用：1、熔料经狭小的浇口增速、增温，利于填充型腔。2、注射保压补缩后浇口处首先凝固封闭型腔，减小 塑件的变形和破裂。3、狭小浇口便于浇道凝料与塑件分离，修整方便浇口的位置、数量、形状、尺寸等是否适宜直接 影响到产品外观、尺寸精度、物理性能和成型效率。浇口过小：易造成充填不足（短射）、收缩凹陷、熔接 痕等外观上的缺陷,且成型收缩会增大。浇口过大：浇口周围产生过剩的残余应力，导致产品变 形或破裂,且浇口的去除加工困难等。浇口的选用通常要考虑以下几项原则：a尽量缩短流动距离。b浇口应开设在塑件壁厚最大处。c必须尽量减少熔接痕。d应有利于型腔中气体排出。e考虑分子定向影响。f避免产生喷射和蠕动。g浇口处避免弯曲和受冲击载荷。h注意对外观质量的影响。综合塑料使用的浇口类型与选用原则这次设计选用侧 浇口。浇口开在型芯一侧，开模时浇口自动切断。4.4.4冷料穴和拉料杆的设计冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中的料流的前 锋冷料，以免这些冷料进入型腔，它还有便于在该处 设置主流道拉料杆的功能，注射结束模具分型时，在 拉料杆的作用下，主流道凝料从从定模浇口套中被拉 出，最后退出机构开始工作，将塑件和浇注系统凝料 一起推出模外。拉料杆的常用形式上Z字形结构，其典型的结构 形式如图45所示：图4一5拉料杆的材料为T8,进行热处理时头部硬度为 HRC50-55,配合部分粗糙度为Ra0.8um.4.4.5排气系统的设计排气不良容易引起塑件烧焦，短射、填充不足、脱模不良、阴影、气泡、色差、缩水、流纹、表面凹 陷、不熔合等。排气槽的作用主要有两点。一是在注射熔融物料 时，排除模腔内的空气；二是排除物料在加热过程中 产生的各种气体。越是薄壁制品，越是远离浇口的部 位，排气槽的开设就显得尤为重要。另外对于小型件 或精密零件也要重视排气槽的开设，因为它除了能避 免制品表面灼伤和注射量不足外，还可以消除制品的 各种缺陷，减少模具污染等。那么，模腔的排气怎样 才算充分呢？一般来说，若以最高的注射速率注射熔 料，在制品上却未留下焦斑，就可以认为模腔内的排 气是充分的。适当地开设排气槽；可以大大降低注射压力、注 射时间。保压时间以及锁模压力，使塑件成型由困难 变为容易，从而提高生产效率，降低生产成本，降低 机器的能量消耗。其设计往往主要靠实践经验，通过 试模与修模再加以完善，此模我们利用模具零部件的 配合间隙及分型面自然排气。排气间隙以不产生溢料为限，通常为0.030.05mm。利用配合间隙排气是最常见也是最经济的，更具有实 用性。第五章成型零部件的结构设 计模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型 零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成 型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较 低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结 构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和 浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成 型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结 构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零 件进行强度和刚度校核。5.1 凹模的结构设计凹模也就是所谓的型腔，是成型塑件外表面的主 要零件，按结构不同可分为整体式和组合式。整体式凹模：其特点是牢固，不易变形，不会使 塑件产生拼接线痕迹。但是由于整体式型腔加工困难 热处理不方便，所以其常用于形状简单的中、小型模 具上。根据此次设计的要求与加工特点来看选用整体式凹 模，其结构图如51与52所示：图51八、图52凹模的材料选40Cr,凹模热处理硬度达到 HRC4050,表面需镀珞和抛光处理，型腔表面的粗 糙度为Ra0.2-0.1um,配合面需要达到0.8um。5.2 型芯结构的设计主型芯的结构形式也分整体式和组合式，由于肥 皂盒的结构较简单所以选用整体式结构，加工方便，简化了结构。小型芯常单独制造，再嵌入模板中，最 简单的是用过盈配合直接从模板上面压入，但是要在型芯下部钾接，主要是为了防止配合不紧密时被拔出 的可能。其基本结构如图52所示：图53图54型芯材料选40Cr,热处理达到表面硬度为 HRC4550,型芯表面的粗糙度为0.1025mm,配合面为0.8mm,型芯表面热处理时需好进行镀铭、与抛光处理。5.3 成型零部件的工作尺寸的计算所谓成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接构 成型腔腔体的部位的尺寸，其直接对应塑件的形状与 尺寸。鉴于影响塑件尺寸精度的因素多且复杂，塑件 本身精度也难以达到高精度，为了计算简便，规定：&塑件的公差塑件的公差规定按单向极限制，制品外轮廓尺寸 公差取负值“-屋，制品叫做腔尺寸公差取正值“+A”,若制品上原有公差的标注方法与上不符，则应按以上 规定进行转换。而制品孔中心距尺寸公差按对称分布 原则计算，即取今。5.3.1 计算成型零部件工作尺寸要考虑的因素(1)塑件的收缩率的波动塑件成型后的收缩率的变化与塑料的品种、塑件 的形状、尺寸、壁厚、成型工艺条件、模具的结构等 因素有关，塑料收缩率波动误差为：5 s=(Smax-Smin)Ls式中6 s塑料收缩率波动误差Smax-塑料的最大收缩率Smin-塑料的最小收缩率Ls塑件的基本尺寸(2)模具成型零件的制造误差模具成型零件的制造精度愈低，塑件尺寸精度愈 低，一般成型零件工作尺寸制造公差值取塑件公差的 1/3 1/4。(3)模具成型零件的磨损脱模磨损是最主要的因素，磨损程度与塑料的品 种和模具的材料及热处理有关，为简化计算，凡与脱 模方向垂直的表面不考虑磨损，与脱模方向平行的表 面应考虑磨损。对于中小型塑料件，最大磨损量可取 塑件公差的1/6,对于大型塑件应取塑件公差的1/6 以上。(4)模具安装配合误差模具成型零件装配误差以及在成型过程中成型零 件配合间隙的变化，都会引起塑件尺寸的变化。综上所述塑件在成型过程中产生的尺寸误差应该是上 述各种误差的总和，即8=8z+5c+5s+8j+5a式中6一塑件的成型误差8 z模具成型零件制造误差5 C模具成型零件的磨损引起的误差8 S塑料收缩率波动引起的误差8j模具成型零件配合间隙变化误差8 a一模具装配误差5.3.2型腔和型芯相关尺寸的计算塑件成型后的收缩率与多种因素有关，通常按平均收 缩率计算。S max,S min=-2*100%参考 文献PS的收缩率是0.6%0.8%,它的平均收缩率是S=0.7%(1)型腔径向尺寸的计算因为塑件尺寸较小，精度级别高，6c可取4/6 5z、可取/?,此时，X取0.75。根据公式 Lm=ls(i+s)-a-4-o基本尺寸/mm 公差值/mm 计算124.74 1.48 Lm-3 1+久=Lis(1+S)-7 A-4 J o1.48 3 T亍=124.74(1+0.7%)xl.4 8-4 o=124.5 产 884.6 1.2 Lm 3产=L2S(1+S)-A-4o-望-1+0.4=84.6(l+0.7%)-xl.2=84.29 r(2)型芯径向尺寸的计算0根据公式I M=V+SJ+AL 4一名基本尺寸/mm 公差值/mm 计算119.261.483I m=dl s(l+S)+A-4-43119.26(1+0.7%)+-1.4 8.4 J-0.1679.41.2=121.205I6 3 1I m=dl s(l+S)+L 4一a379.4(1+0.7%)+-xl.2-4 _04=80.86*-314.71 0.58 im=dl s(i+s)+-A14.71(l+0.7%)+x0.580-0.19=5.25 兀(3)型腔深度的尺寸计算在计算型腔深度和型芯高度尺寸时，由于型腔的 底面或型芯的端面磨损很小，所以可以不考虑磨损量。根据公式 加=吗丁以下*为2/3基本尺寸/mm公差值/mm计算27.35Hm=H/1+s)-*a0.727.35(1+0.7%)x0.7+0.230=27.07 f23(4)型芯高度的尺寸计算根据公式：L 3也基本尺寸/mm公差值/mm计算24.650.7-8Z 24.65(1+0.7%)+-X0.7-0.23=25.29 几2M=%(+S)TA020(5)中心距的尺寸计算塑件上的中心距基本尺寸Cs和模具上的中心距的基 本尺寸Cm均为平均尺寸Cm=(1+S)Cte标注制造公差后得：Cm=(l4S)Cs1基本尺寸/mm 公差值/mm 计算15 0.58Cm=(16)Csg=15(140.7%)+0.097=15.105+0.0975.3.3矩形型腔侧壁和底板厚度的确定由于型腔壁厚计算比较麻烦，所以根据参考文献可 以得出，矩形型腔内壁短边长为84mm,所以凹模壁 厚范围为1314mm,模套壁厚S2是4045mm,根据自己的设计来看，此次选用凹模厚度是13mm,模套壁厚是40mm。足以满足设计 的强度需要。第六章结构零部件的设计6.1注射模架的选择模架是设计、制造塑料注射模的基础部件，如图6-1：图61模架模型标准中规定，中小模架的周界尺寸范围是560mmX 900mm,此次选用的模架周界尺寸为560mmX 900mm。6.2合模导向机构的设计6.2.1 导柱导向机构设计要点：&小型模具一般只设置两根导柱，当其元合模方位要 求，采用等径且对称布置的方法，若有合模方位要求 时，则应采取等径不对称布置，或不等径对称布置的 形式。大中型模具常设置三个或四个导柱，采取等径 不对称布置，或不等径对称布置的形式。&直导套常应用于简单模具或模板较薄的模具；I型 带头导套主要应用于复杂模具或大、中型模具的动定 模导向中；II型带头导套主要应用于推出机构的导向 中。&导向零件应合理分布在模具的周围或靠近边缘部 位；导柱中心到模板边缘的距离8一般取导柱固定端 的直径的11.5倍；其设置位置可参见标准模架系列。&导柱常固定在方便脱模取件的模具部分；但针对某 些特殊的要求，如塑件在动模侧依靠推件板脱模，为 了对推件板起到导向与支承作用，而在动模侧设置导 柱。&为了确保合模的分型面良好贴合，导柱与导套在分 型面处应设置承屑槽；一般都是削去一个面，或在导 套的孔口倒角，&导柱工作部分的长度应比型芯端面的高度高出 68mm,以确保其导向作用。&应确保各导柱、导套及导向孔的轴线平行，以及同 轴度要求，否则将影响合模的准确性，甚至损坏导向 零件。&导柱工作部分的配合精度采用H7/f7（低精度时可 采用H8/f8或H9/f9）；导柱固定部分的配合精度采 用H7/k6（或H7/m6）o导套与安装之间一般用 H7/m6的过渡配合，再用侧向螺钉防止其被拔出。&对于生产批量小、精度要求不高的模具，导柱可直 接与模板上加工的导向孔配合。通常导向孔应做志通 孔；如果型腔板特厚，导向孔做成盲孔时，则应在盲 孔侧壁增设通气孔，或在导柱柱身、导向孔开口端磨 出排气槽；导向孔导滑面的长度与表面粗糙度可根据 同等规格的导套尺寸来取，长度超出部分应扩径以缩 短滑配面。6.2.2 导柱的设计长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高 出812 cm,以免出现导柱末导正方向而型芯先进 入型腔的情况。形状 导柱前端应做成锥台形，以使导柱能顺利地进 入导向孔。材料导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折 断的内芯，因此多采用20钢（经表面渗碳淬火处 理），硬度为5055HRC。图6-2导柱结构6.2.3 导套的结构设计材料 用与导柱相同的材料制造导套，其硬度应略低 与导柱硬度，这样可以减轻磨损，一防止导柱或导套 拉毛