口字型塑件模具设计.doc

大学本科生毕业设计（论文）
摘 要
本次毕业设计的课题为异形盒盖的注射成型模具设计，主要从塑件材料特性、成型性能及塑件的形状、型腔结构等多角度详细分析了塑件注塑加工工艺性。因需批量生产，且零件体积不大、结构简单，故采用“一模二件”的生产方式。再初步选择注塑机的型号和规格，分析塑件结构及生产方式宜采用双分型结构，对浇注系统、成型零部件、导向及定位机构、脱模机构、冷却系统、模架各部件零件都进行了相关的计算和选择。最后，在参照塑件的体积、重量等参数后对注塑机的相关主要参数进行校核，以判断所选的注塑机能否满足注塑要求。
关键词：模具设计；一模二件；双分型面；注塑机；

Abstract
This graduation project's topic for the plate-type product's injection molding mold design, mainly from modelled the materials behavior, the formation performance and models multiple perspectives multianalyses and so on shape, die space structure to model the injection molding processing technology capability. Because needs the volume production, and the components volume not big, the structure is simple, therefore uses “one mold two” production method. Chooses injection molding machine's model and the specification initially again, the analysis models a structure and the production method uses the duplex structure suitably, to the gating system, the formation spare part, the guidance and the detent mechanism, the mold emptier, the cooling system, the pould frame various parts components has carried on the related computation and the choice. Finally, after the reference models parameters and so on volume, weight carries on the examination to injection molding machine's related main parameter, whether judges the injection molding machine which elects to satisfy the injection
Key word：mold design; Mold two; Duplex profile; Injection molding machine;

大学本科生毕业设计（论文）
目 录
摘 要 错误！未定义书签。
Abstract 错误！未定义书签。
引 言 错误！未定义书签。
1.1我国塑料模具工业的发展现状 错误！未定义书签。
1.2 国际塑料模具工业的发展现状 错误！未定义书签。
1.2.1网络的 CAD／CAE／CAM一体化系统结构初见端倪 错误！未定义书签。
1.2.2 AM软件日益深人人心并发挥越来越重要的作用 错误！未定义书签。
1.2.3 AM软件的智能化程度正在逐渐提高 错误！未定义书签。
1.2.4 设计与3D分析的重要性更加明确 错误！未定义书签。
1.3 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向 错误！未定义书签。
1.4本次设计的目的 错误！未定义书签。
第一章 注射成形的基本过程 错误！未定义书签。
1.1 注射成形的原理 错误！未定义书签。
1.2 注射成形的工艺过程 错误！未定义书签。
1.2.1 成形前的准备 错误！未定义书签。
1.2.2 注射成形过程 错误！未定义书签。
1.2.3 塑件的后处理 错误！未定义书签。
1.3 注射成形的工艺参数 错误！未定义书签。
1.3.1 温度 错误！未定义书签。
1.3.2 压力 错误！未定义书签。
1.3.3 时间 错误！未定义书签。
第二章 工艺分析 错误！未定义书签。
2.1材料性能分析 错误！未定义书签。
2.1.1 塑件材料特性分析 错误！未定义书签。
2.1.2 塑件材料成型性能 错误！未定义书签。
2.2 注塑成型工艺分析 错误！未定义书签。
2.2.1 温度 错误！未定义书签。
2.2.2 压力 错误！未定义书签。
2.2.3 时间 错误！未定义书签。
第三章 注塑机的选择 错误！未定义书签。
3.1注射量计算 错误！未定义书签。
3.2注射机选择 错误！未定义书签。
3.3注射机有关工艺参数校核 错误！未定义书签。
3.3.1最大注射量的校核 错误！未定义书签。
3.3.2塑化能力的校核 错误！未定义书签。
3.3.3开模行程的校核 错误！未定义书签。
3.3.4注射机定位孔与模具浇口套外圈配合的校核 错误！未定义书签。
3.3.5 锁模力的校核 错误！未定义书签。
3.3.6注射压力的校核 错误！未定义书签。
3.4型腔及有关参数校核 错误！未定义书签。
第四章 注塑成型模具设计 错误！未定义书签。
4.1确定型腔数目 错误！未定义书签。
4.1.1 型腔数量的确定 错误！未定义书签。
4.1.2 塑件尺寸精度 错误！未定义书签。
4.1.3模具制造成本 错误！未定义书签。
4.1.4 注塑成型的生产效益 错误！未定义书签。
4.1.5 制造难度 错误！未定义书签。
4.1.6 型腔的布局 错误！未定义书签。
4.2分型面选择 错误！未定义书签。
4.3浇注系统 错误！未定义书签。
4 .3.1主流道 错误！未定义书签。
4.3.2分流道 错误！未定义书签。
4.3.3浇口 错误！未定义书签。
4.3.4浇口套及定位环 错误！未定义书签。
4.3.5校核主流道的剪切速率 错误！未定义书签。
4.3.6冷料穴的设计和计算 错误！未定义书签。
4.4成型零部件的结构设计及计算 错误！未定义书签。
4.4.1成型零件结构设计 错误！未定义书签。
4.4.2成型零件工作尺寸的计算 错误！未定义书签。
4.4.3型腔壁厚的计算 错误！未定义书签。
4.5导向及定位机构 错误！未定义书签。
4.5.1导向机构的设计 错误！未定义书签。
4.6 脱模机构 错误！未定义书签。
4.6.1脱模力计算 错误！未定义书签。
4.6.2脱模机构的选择与设计 错误！未定义书签。
4.6.3推出机构的导向 错误！未定义书签。
4.6.4推出机构的复位 错误！未定义书签。
4.7冷却系统 错误！未定义书签。
4.7.1冷却系统的设计原则 错误！未定义书签。
4.7.2冷却回路的设计 错误！未定义书签。
第五章 模架选择 错误！未定义书签。
第六章 典型零件的制造加工工艺 错误！未定义书签。
第八章 设计小结 错误！未定义书签。
参考文献 错误！未定义书签。
谢 辞 错误！未定义书签。
附录A 口字型塑件模具设计装配图（1张）
附录B 口字型塑件模具设计零件图（8张）

引 言
1.1我国塑料模具工业的发展现状
80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为245亿， 2003年模具进出口统计中，我国模具的出口总额为2.52亿美元,我国模具的出口总额3亿美元,进口额则达到13亿多美元,在进口模具中的塑料模具占到50%左右。可以看出，在塑料模具方面，我国与国外产品还存在较大差距。
在引进的塑料模具中，以科技含量较高的模具居多，如高精度模具、大型模具。热流道模具、气辅及高压注射成型模具等。现代塑料制品对表面光洁度、成型时间都提高了更高的要求，因而也推动了塑料模具的发展。以电视机塑料外壳模具为例。其精度已由以前的0.05~0.1mm提高到0.005~0.01mm ,制造周期也由8个月缩短到了2个月,并且使用寿命也由过去可制10万~20万件制品延长到了可60万件制品。从电视机外壳塑料模具的发展可以看到，高精密、长寿命、短周期、低成本是模具的发展方向。目前我国使用覆盖率和使用量最大的模具标准件为冷冲模架、注塑模架和推杆管这三类产品。以注塑模架为例，目前全国总产值有20多亿元，按照需求，国内约需注塑模架30多亿元，而实际上国内市场并未达到这个规模，其中主要一个原因就是模具厂家观念旧，注塑模架自产配比例较高，外购很少。这样做厂家不仅重复制造本应标准化的购件，延长了模具生产周期，又不利于维修。很多相关的模具标准件并没有相关的国家标准，因此制定模具构件的标准规范工作也是当务之急。
1.2 国际塑料模具工业的发展现状
美国1991年发表的“国家关键技术报告”认为:材料领域的进展几乎可以显著改进国民经济所有部门的产品性能,提高它们的竞争能力;因此把材料列为六大关键技术的首位。这是由于先进材料与制造技术是未来国民经济与国防力量发展的基础,是各种高、新技术成果转化为实用产品与商品的关键。当前各种新材料市场规模超过1000亿美元,预计到2000年将达4000亿美元。由新材料带动而产生的新产品新技术则是一个更大的市场。以上参展项目基本上代表了当前国际和国内的先进水平和发展趋势，具体表现在如下五个方面。
1.2.1网络的 CAD／CAE／CAM一体化系统结构初见端倪
随着计算机硬件与软件的进步以及工业部门的实际需求，国外许多著名计算机软件开发商已能按实际生产过程中的功能要求划分产品系列，在网络系统下实现了CAD／CAM的一体化。解决了传统混合型CAD／CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题，以便更能符合实际应用的自然过程。例如英国达尔康公司在原有软件DUCT5的基础上，为适应最新软件发展及工业生产实际而在最近推出的CAD/CAM集成化系统Delcam's Power Solution，该系统覆盖了几何建模、逆问工程、工业设计、工程制图、仿真分析、快速原型、数控编程、测量分析等领域。
1.2.2 AM软件日益深人人心并发挥越来越重要的作用
在90年代，能进行复杂形体几何造型和NC加工的CAD／CAM系统主要是在工作站上采用UNIX操作系统开发和应用的，如美国的Pro-E、UGⅡ、CADDS 5软件，法国的 CATIA、EUCLID软件和英国的DUCT5软件等。随着微机技术的突飞猛进、在90年代后期，新一代的微机CAD/CAM软件，如Solidworks、Solid adae崭露头角，深得用户的好评。这些微机软件不仅在采用诸如NURBS曲面、三维参数化特征造型等先进技术方面继承了工作站级CAD／CAM软件的优点，而且在Windows风格、动态导航、特征树、面向对象等方面具有工作站级软件所不能比拟的优点。
1.2.3 AM软件的智能化程度正在逐渐提高
由于在现阶段，模具设计和制造在很大程度上仍然依靠着模具设计与制造工程师的经验。仅凭CAD／CAM软件有限的数值分析功能无法为用户提供完善和正确的设计结果，软件的智能化功能必不可少。面向制造、基于知识的智能化功能是衡量模具设计与制造软件先进性与实用性的重要标志之一。在模架的设计过程中实现了模架零件的全相关，并能自动产生材料明细表和供NC加工的钻孔表格。在NC加工方面，实现了智能化的粗加工、加工参数的设定以及对整个加工过程进行加工结果的校验分析，这些具有智能化的功能可以显著地提高注塑模具的生产效率和产品质量。
1.2.4 设计与3D分析的重要性更加明确
在型腔模CAD中我国大多数企业仍然采用的是二维设计（2D），即先将3D的产品图投影为若干二维视图后，再分别对各个视图的二维模具结构进行设计，这种沿袭传统手工设计的方式已越来越不适应现代化生产和集成化技术的要求。在本届模展上所展示的Mold expert（Cimatron公司）、Ps-mold（达尔康公司）以及Space-E／mold（日立造船）均为采用3D设计的专业注塑模设计软件，它们在3D型腔和型芯设计的基础上采用交互方法进行3D的模架配置和3D的典型结构设计，其先进性十分明显。由于注塑模型腔复杂、镶件多，杆件和冷却水管布置纵横交错，用户在3D设计时经常由于显示屏幕小、构件多、视点变换少而感到眼花潦乱，这方面的缺点也正在克服之中。在注塑流动过程模拟软件方面，国内外长期使用的是基于中性层面的流动模拟软件。这种分析模式的最大缺点是需要用户从所生成的实体／曲面几何模型中交互提取中性层面，操作步骤繁琐，工作量巨大，在很大程度上妨碍了流动模拟软件的推广和普及。虽然澳大利亚Mold－flow公司推出了中性层面自动生成工具MF／Midplane，但其覆盖范围不大。这次模展中展示了该公司基于实体几何模型的三维真实感流动模拟软件Moldflow Advisers，从根本上摆脱了对中性层面的依赖，这种新一代的模拟软件定将获得用户的好评和广泛应用。美国C-Cold公司这次未参展，该公司也有类似的3D流动软件3DQuickfill。华中理工大学模具技术国家重点实验室展出了同类软件HSC3D4．5F，已表明了我国在该项域也达到了国际当今的先进水平。
表1.1国内外塑料模具技术比较表
项目
国外
国内
注塑模型腔精度
0.005～0.01mm
0.02～0.05mm
型腔表面粗糙度
Ra0.01～0.05μm
Ra0.20μm
非淬火钢模具寿命
10～60万次
10～30万次
淬火钢模具寿命
160～300万次
50～100万次
热流道模具使用率
80%以上
总体不足10%
标准化程度
70～80%
小于30%
中型塑料模生产周期
一个月左右
2～4个月
在模具行业中的占有量
30～40%
25～30%

1.3 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向
1）提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。
2）在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。
3）推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。气助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制体辅，而且其常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。
4）开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。 　
5）提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本;再次是要进一步增加标准件规格品种。
6）应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。
7）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。
8）“十一五”期间我国塑料模具发展方向，塑料模具占模具总量近40%，而这个比例仍不断上升。塑料模具中为汽车和家电配套的大型注塑模具，为集成电路配套的精密塑料模具，为电子信息产业和机械及包装配套的多层、多腔、多材质、多色精密注塑模，为新型建材及节水农业配套的塑料异型材挤出模及管路和喷头模具等，目前虽然已有相当技术基础并正在快速发展，但技术水平与国外仍有较大差距，每年进口达几亿美元，因此“十一五”期间应重点发展。
1.4本次设计的目的
此次毕业设计给了我亲自动手的机会，于以后的工作、学习等都有很大的帮助，是大学四年学习的一个总结，中国的塑料模具制造工业的飞速发展是需要理论和实践相结合的，所以这次毕业设计的意义十分重大。目的是通过对该零件的注塑模工艺的设计，了解注塑模具的设计步骤，ABS等材料的各项性能指标，工艺方案的选择，和侧向抽芯技术的掌握。

第一章 注射成形的基本过程

注射成形又称注射模塑，是热塑性塑料，是热塑性塑料制件的一种主要成形方法，除个别热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以用此方法成形。
注射成形可成形各种形状的塑料制件，它的特点是成形周期短，能一次成形外形复杂，尺寸精密，带有嵌件的塑料制件，且生产效率高，易于实现自动化生产，所以广泛用于塑料制件的生产及批量较小的塑料制件的生产。注射成形所用的设备式注射机，目前的注射机种类很多，但普遍采用的是柱塞式注射机和螺杆式注射机。
1.1 注射成形的原理
注射成形的原理是将颗粒状态成粉状塑料从注射机的料斗送进加热的料筒中，经过加热熔融塑化成为粘流态熔体，在注射机柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过喷嘴注入模具型腔，经一定时间的保压冷却定型后可保持模具型腔所赋予的形状，然后开模分型获得成行塑件，这样就完成了一次注射工作循环。
1.2 注射成形的工艺过程
注射成形工艺过程包括：成形前的准备、注射成形过程以及塑件的后处理三个阶段。
1.2.1 成形前的准备
A．原料的预处理。包括原料的检验、着色和预热干燥等过程。
B．嵌件的预热。当嵌件为金属时，由于金属与塑料的膨胀与收缩率相差较大，故对嵌件进行预热，以避免嵌件周围塑料层强度下降而出现裂纹缺陷。对小嵌件在模内易被塑料熔体加热，故可不需要预热。
C．料筒的清洗，当改变产品，更换原料及颜色时均需清洗料筒，通常柱塞式料筒可拆卸清洗，而螺杆式料筒可采用对空注射法清洗。
D．脱模剂的选用，塑料制件的脱模，主要依赖于合理的工艺条件和正确的模具设计，在生产上为顺利脱模，通常使用脱模剂。
1.2.2 注射成形过程
注射成形过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却、脱模等几个步骤。
（1）塑化 是指粉状或粉状得物料在料筒内加热熔融成粘流态并具有良好的可塑性的全过程，对塑化的要求是：塑料在进入模腔之前，既要达到规定的成形温度，又要使熔体各点温度均匀一致，并能在规定时间内提供上述质量的足够熔融塑料，以保证生产连续顺利地进行。
（2）注射充型 即柱塞或螺杆从料筒内的计量位置开始，通过注射液压缸和活塞施加高压，将塑化好的塑料熔体经过喷嘴和浇注系统快速进入封闭型腔的过程。可细分为流动充型、保压补缩和倒流三个阶段。在注射过程中压力随时间呈非线性变化。
（3）冷却定型阶段 在模具冷却系统的作用下制品逐渐冷却到具有一定的刚度和强度时脱模。脱模时制品内的残余压力为此。若压力过大，会造成制品开裂、损伤和卡模等弊病。
1.2.3 塑件的后处理
塑件在成型过程中，由于塑化不均匀或由于塑料在型腔内的结晶，取向和冷却不均匀，或由于金属嵌件的影响和塑件的二次加工不当等原因，塑件内部不可避免的存在一些内应力，从而导致塑件在使用过程中产生变形或开裂。为此，要对塑件进行适当的后处理。主要是退火和调湿处理。
a．退火处理 退火热处理是将塑件在定温度的加热液体介质或烘箱中一段时间，然后缓慢冷却至室温，从而消除塑件的内应力，提高塑件性能。退火的温度应控制在高于塑件使用温度10~20ºC ，退火处理后冷却速度不能太快，以避免重新产生的内应力。
b．调湿处理 调湿处理是将刚脱模的塑件放入热水中，以隔绝空气，防止对塑件的氧化，加快吸湿平衡速度的一种后处理方法，其目的是使制品尽快达到吸湿平衡。
1.3 注射成形的工艺参数
在塑料注射成型过程中，工艺条件的选择和控制是保证成型顺利进行和塑件质量的关键因素之一。主要的工艺参数是影响塑化流动和冷却的温度、压力和作用时间。
1.3.1 温度
注射成形过程控制需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度等，前两种温度主要影响塑料的塑化和流动，而后一种温度主要影响塑料的充模和冷却定形。
a．料筒温度 为了保证塑料熔体的正常流动而又不是塑料发生变质分解，料筒最合适的温度范围应高于Tm，但也不许低于塑料的分解温度Td。
b．喷嘴温度 喷嘴温度通常率低于料筒的最高温度，这是为了防止熔料在喷嘴处产生的流涎现象。
c．模具温度 模具温度对塑料熔体在型腔内的流动和塑料制品的内性能与表面质量影响很大。模具温度的高低决定于塑料的特性，塑件尺寸与结构、性能要求及其他工艺条件等。模具温度通常是由通入定温的冷却介质来控制的,也有靠熔料注入模具自然升温和自然散热得到平衡而保持一定的模温。
1.3.2 压力
注射成形过程中的压力包括塑化压、注射压力、保压压力和型腔压力四种。他们直接影响到到塑料的塑化和塑件质量。
a．塑化压力 塑化压力是指采用螺杆式注射机时，螺杆顶部塑料熔体在螺杆旋转后退时所受的压力，亦称背压，所代表的是塑料塑化过程中承受的压力。其大小可以通过液压系统中的溢流阀来调整。保证塑件质量的前提下，其大小一般不大于2MPa.
b．注射压力 注射压力是指柱塞或螺杆顶部对塑料熔体所施加的压力。其作用是克服熔体流动充模过程中的流动阻力，是熔体具有一定的充模速率。在同样条件下，高压注射时，注射速率高；反之，低压注射时则注射速率低。
c．保压压力 型腔充满后，注射压力作用于对模内熔体的压实的压力，其大小等于或小于注射时所用的注射压力。
d．型腔压力 它是注射压力经过喷嘴、流道、浇口等的损失后，作用于型腔单位面积上的压力，一般是注射压力的0.3~0.65倍，大约为20~40MPa。
1.3.3 时间
完成一次注射成形所需要的时间，称为成型周期。它包括以下几部分：
（1）注射时间
a.充模时间（柱塞或螺杆前进的时间）
b.保压时间（柱塞停留在前进位置的时间）；
（2）合模冷却时间（柱塞后退的时间）；
（3）其它时间（指开模、脱模涂拭脱模剂、安放嵌件和模具等）。成形周期直接影响生产效率和设备利用率，尽量在整个成形周期中，注射时间中的充模时间不长，一般不超过10s，保压时间较长，一般为20-120s。冷却时间的长短应以保证塑料制品脱模时间不引起变形为原则，一般为30-120s。此外，在成型过程应尽可能缩短开模、脱模等其它时间，以提高率生产率。

第二章 工艺分析
2.1材料性能分析
2.1.1 塑件材料特性分析
聚丙烯（PP）是一种热塑性塑料。聚丙烯的热稳定性好，分解温度可达300℃以上，与氧接触的情况下，在260℃左右开始发黄。受紫外线照射易老化，为防止光降解，必须添加稳定剂。它具有良好的机械强度，质轻，无毒，无味，不吸水，不受周围环境温度的影响，具有优良的高频特性，其密度为0.90~0.91g/cm3左右，熔点是164~170℃，成型总周期50～160，熔融时流动性好。
2.1.2 塑件材料成型性能
聚丙烯成型时流动性较好，质软易脱模，塑件有浅的侧凹时可强行脱模。但成型流动性对压力变化敏感，加热时间长易产生分解；聚丙烯的收缩率大，方向性明显，易变形、翘曲，产生缩孔，应控制模具温度。塑件图如下所示：

图2-1 塑件图
2.2 注塑成型工艺分析
A 结构分析 从塑料制品图可见，该制品几何结构一般，内里轮廓的镶嵌件较多，盖下端面需考虑侧抽芯机构；零件总体轮廓尺寸为119mm×86mm×27mm，属于中等结构的小型件。
B 尺寸精度分析 该制品尺寸中等，依据GB/T 14486-1993建议采用的精度等级为MT3，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。制品大体壁厚为2.8mm，较均匀，有利于零件的成型。
C 表面质量分析 该零件表面质量要求较高，外表面不得有熔接痕、气痕、飞边等缺陷产生，有较高的光亮要求。

2.2.1 温度
注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。喷嘴温度通常略低于料筒的最高温度，以防止熔料在直通式喷嘴口发生“流涎现象”；模具温度一般通过冷却系统来控制；为了保证制件有较高的形状和尺寸精度，应避免制件脱模后发生较大的翘曲变形，模具温度必须低于塑料的热变形温度。聚丙烯的温度经验数据如表2-1所示。

表2-1 聚丙烯的温度经验数据
料筒温度 /℃
喷嘴温度 /℃
模具温度 /℃
热变形温度 /℃
后段
中段
前段

1.82 MPa
0.45 MPa
150~210
170~230
190~250
240~250
20~60
56~67
102~115
2.2.2 压力
注射成型过程中的压力包括注射压力，保压力和背压力。注射压力用以克服熔体从料筒向型腔流动的阻力，提供充模速度及对熔料进行压实等。保压力的大小取决于模具对熔体的静水压力，与制件的形状，壁厚及材料有关。对于像聚丙烯等流动性好的材料，保压力应该小些，以避免产生飞边，保压力可取略低于注射压力。背压力是指注塑机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力，背压力除了可驱除物料中的空气，提高熔体密实程度之外，还可以使熔体内压力增大，螺杆后退速度减小，塑化时的剪切作用增强，摩擦热量增大，塑化效果提高，根据生产经验，背压力的使用范围约为3.4~6.9MPa。
2.2.3 时间
完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间，保压时间，冷却时间，其他时间（开模，脱模，涂脱磨剂，安放嵌件和闭模等），在保证塑件质量的前提下尽量减小成型周期的各段时间，以提高生产率，其中，最重要的是注射时间和冷却时间，在实际生产中注射时间一般为3~5秒，保压时间一般为20~120秒，冷却时间一般为30~120秒（这三个时间都是根据塑件的质量来决定的，质量越大则相应的时间越长）。确定成型周期的经验数值如表2-2所示。
表2-2 成型周期与壁厚关系
制件壁厚 /mm
成型周期 / s
制件壁厚 / mm
成型周期 / s
0.5
10
2.5
35
1.0
15
3.0
45
1.5
22
3.5
65
2.0
28
4.0
85
经过上面的经验数据和推荐值，可以初步确定成型工艺参数，因为各个推荐值有差别，而且有的与实际注塑成型时的参数设置也不一致，结合两者的合理因素，初定制品成型工艺参数如表2-3所示。

表2-3 制品成型工艺参数初步确定
特性
内容
特性
内容
注塑机类型
螺杆式
保压时间(s)
20 ~ 60
喷嘴形式
直通式
注射时间(s)
0 ~ 5
喷嘴温度(℃)
170 ~190
冷却时间(s)
15 ~50
模具温度(℃)
40 ~80
成型周期(s)
40 ~120
保压力(MPa)
50 ~60
后段温度(℃)
160 ~170
注射压力(s)
70 ~120
中段温度(℃)
180 ~200
螺杆转速（r/min）
30 ~60
前段温度(℃)
200~220
后处理温度70℃，保温时间2小时。

第三章 注塑机的选择
3.1注射量计算

图3-1
塑件体积：=39.67
塑件质量：=36.1g
3.2注射机选择
由于浇注系统的凝料在设计之前是不能确定的数值，但是可以根据经验按照塑件体积0.2～1倍来估算。根据这次的情况按塑件体积的0.2倍来估算。初步选择额定注射量为100 cm的卧式注射机SZ－100/80。该设备的技术范围见表3-1
表3-1注塑机有关参数
项目
SZ－100/80
最大模具厚度
300mm
结构类型
卧
定位孔直径
100mm
螺杆直径
35 mm
定位子深度
10mm
理论注射容量
100 cm
喷嘴伸出量
20mm
注射压力
170MPa
喷嘴球直径
10mm
注射速度
95 g/s
顶出行程
80mm
塑化能力
40 kg/h
顶出力
15 KN
锁模力
800KN
加热功率
6 KW
拉杆间距
320mm×320 mm
机器质量
3.5t
螺杆转速
0~200r/min
外形尺寸
4.2m×1.5m×1.7m
模板行程
305 mm
电动机功率
11 KW
最小模具厚度
170mm

3.3注射机有关工艺参数校核
3.3.1最大注射量的校核
为确保塑件质量，注射模内的塑件及浇注系统凝料的总熔量（容积或质量）应在注射机额定注射量的35%~75%以内，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%。即：
n Vs + Vj ≤0.8 Vg
式中 Vs——单个塑件的容积（cm）；
n——模具的型腔数目；
Vj——浇注系统和飞边所需塑料的容积（cm）；
Vg——注射机额定注射量（cm）。
两个塑件和浇注系统凝料：总体积V总=35 cm﹤100 cm
经过计算核对知：本次设计内容中两个塑件与浇注系统的总容积与注射机最大注射量之间的关系满足上述要求。
3.3.2塑化能力的校核
按初定的成型周期40秒计算，实际要求的塑化能力为每次实际注塑量与成型周期的比值，即：
100/40=2.5（g/s）﹤注塑机的塑化能力40（g/s）
说明注射机能完全满足塑化要求。
3.3.3开模行程的校核
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3.3.4注射机定位孔与模具浇口套外圈配合的校核
为了使模具安装在注射机上，其主流道中心线与注射机喷嘴中心线相重合。其模具的浇口套外圈与注射机定模板上的定位孔呈较松的间隙配合H7/f7。
3.3.5 锁模力的校核
注射模从分型胀开的力应小于注射机额定锁模力，即

式中 ——注射机额定锁模力（N）；
——分别为塑件和浇注系统在分型面上的垂直投影面积（mm）；
——塑料熔体在模腔内的平均压力；
——型腔个数。
SZ－100/80型注射机的锁模力为800KN；
两个塑件在分型面上的垂直投影总面积；
浇注系统在分型面上的垂直投影面积=654 mm；
代入以上各数据，利用上述式子最后可以知道锁模力符合要求。
3.3.6注射压力的校核
所选用注射机的最大压力应大于塑件成型所需的压力。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。必须满足下式：

式中 ——注射机最大注射压力（）；
——塑件成型所需的注射压力（）。
这里所选用的注射机的最大注射压力为＝>＝PP塑件的注射压力70~120 MPa，满足要求。
3.4型腔及有关参数校核
注射机塑化速率校核模具的型腔数
N≤=45.41
45.412，故型腔数校核合格。
式中
K：注射机最大注射量的利用系数，无定形塑料一般取0.8；
M：注射机的额定塑化量，该注射机为40000g/h；
t：成型周期，取50s；
：单个塑件的质量或体积（或），=9.7g；
：浇注系统所需塑料质量或体积（或），取

第四章 注塑成型模具设计
4.1确定型腔数目
注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素：
4.1.1 型腔数量的确定
塑料在成型加工过程中，用来充填塑料熔体以成型制品的空间被称为型腔。
型腔数目的决定与下列条件有关：
4.1.2 塑件尺寸精度
型腔数越多时，精度也相对地降低，1、2级超精密注塑件，只能一模一腔，当尺寸数目少可以一模二腔。3、4级的精密级塑件，最多一模四腔。
4.1.3模具制造成本
型腔越多，模具外形尺寸相对越大，与之相匹配的注射机必须增大，其制造费用越高，制造难度越大，模具质量很难保证。
4.1.4 注塑成型的生产效益
多腔模从表面上看，比单腔模经济效益高。但是多腔模所使用的注射机大，每一注射循环期长而维持费较高，所以要从最经济的条件上考虑一模的腔数。
4.1.5 制造难度
多腔模的制造难度比单腔模大，当其中某一腔先损坏时，应立即停机维修，影响生产。
塑料的成形收缩是受多方面影响的，如塑料品种，塑件尺寸、大小、形状，熔体温度，模具温度，注射压力，充模时间，保压时间等。影响最显著的是塑件的壁厚和几何形状的复杂程度。
本设计根据塑件结构的特点，考虑型腔布局方式，采用一模两腔的模具结构，这样比一模一腔模具的生产效率高，同时结构更为合理。
4.1.6 型腔的布局
由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因而型腔的排布在多型腔模具设计中应加以综合考虑。型腔的排布应使每一个型腔都通过浇注系统从总压力中心中均等地分得所需的压力，以保证塑料熔体同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能最短，同时采用平衡的流道和合理的浇口尺寸以及均匀的冷却等。合理的型腔排布可以避免塑件的尺寸差异、应力形成及脱模困难等问题。
平衡式型腔布局的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度、截面形状及尺寸均对应相同，可以实现均衡进料和同时充满型腔的目的；非平衡式型腔布局的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度不相等，因而不利于均衡进料，但可以缩短流道的总长度，为达到同时充满型腔的目的，各浇口的截面尺寸制作得不相同

图4-1
4.2分型面选择
选择分型面的一般原则：
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.保证塑件的精度要求；
4.满足塑件的外观质量要求；
5.便于模具加工制造；
6.有利于排气；
7.对成型面积的影响；
8.对侧向抽芯的影响。
结合该产品的结构,有利于塑件与凝料的分离。

图4-2
4.3浇注系统
浇注系统一般有主流道、分流道、浇口、冷料穴四部分组成。其作用是使来自注塑机喷嘴的塑料熔体，稳定而顺利地流入并充满全部型腔，同时，在充模的过程中将注射压力传递到型腔的各个部位，以保证塑件的完整成型。
4.3.1主流道
主流道通常位于模具中塑料熔了的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或者型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充摸时间。另外，由于主流道和高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计成可拆卸更换的浇口套。内表面粗糙度Ra为。
1）主流道尺寸
主流道的长度。 一般又模具结构确定，对于小型模具应尽量小于，本次设计由于比较特殊粗取进行计算。
主流道小端直径。注射机喷嘴尺寸+。
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