毕业设计（论文）-二通短接头注塑模具设计【含全套CAD设计图纸】

'购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸1绪论1.1模具仔加工工业中的地位模具产品的品种很多，主要以冲压模具、塑料模具和压铸模具为主。塑料注射模具是现在所有塑料模具中使用最广的模具，能够成型复杂的高精度的塑料制品。塑料工业是一门新兴的工业，它包含塑料原料的生产（树脂和塑料的生产）和塑料制品生产（也称塑料成型或塑料加工工业）两个系统。没有塑料的生产，就没有塑料制品的生产；没有塑料制品的生产，塑料就不能变成工业产品和生活用品。塑料工业是一个快速发展的产业，自1907年美籍比利时人列奥·贝克兰合成塑料酚醛塑料（PF）开始，世界塑料工业仅有100年的历史。现代模具设计与制造技术，涉及机械工程、信息与电子工程、冶金与材料工程、工程管理等学科专业范围。优化模具系统结构设计和型件的CAD/CAE/CAM并使之趋于智能化，提高型件成形加工工艺和模具标准化水平，提高模具制造精度与质量，降低型件表面研磨、抛光作业量和制造周期；研究、应用针对各种类模具型件所采用的高性能、易切削的专用材料，以提高模具使用性能；为适应市场多样化和新产品试制，应用快速原型制造技术和快速制模技术，以快速制造成型冲模、塑料注射模或压铸模等，应当是未来5～20年的模具生产技术的发展趋势。所以在这种情况下研究这一课题是具有现实意义的近年来，我国塑料模具在高技术驱动和支柱产业应用需求的推动下，形成了一个巨大的产业链条。模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。美国工业界认为“模具是美国工业的基石”；日本称模具工业为“进入富裕社会的原动力”；在德国，被冠之以“金属加工业中的帝王”之称号；而欧盟一些国家称“模具就是黄金”；新加坡政府则把模具工业作为“磁力工业”；中国模具权威经理称为“模具是印钞机”。可见模具工业在世界各国经济发展中具有重要的显著地位。1.2注射模具简介注塑模亦称注射模。它是热塑性塑料成型加工中常用的一种模具。36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸注塑模由动模和定模两部分组成。成型零件是构成模具型腔部分的零件，包括内模镶件、型芯和侧抽芯等。排气系统是熔体填充时将型腔内空气排出模具以及开模时让空气及时进入型腔，避免产生真空的结构。结构件包括模架（坯）板、支承柱、限位件等。侧向抽芯机构包括：斜导柱、滑块、斜滑块、斜推杆、弯销、T形扣、液压缸及弹簧等零件。当塑件的侧向有凸凹孔等结构时，在塑料被推出之前，必须先抽拔侧向的型芯（或镶件），才能使塑件顺利脱模。浇注系统是模具中熔体进入型腔之前的一条过渡通道，其作用是将熔融的塑料由注射机射嘴引向闭合的模腔。温度调节系统包括冷却和加热，大多数情况下都要冷却。脱模系统是实现塑件安全无损坏地脱模的机构。合理的模具结构是提高塑料注射模寿命的基础。不同结构形式的注射模型腔和型芯，其强度、刚度以及易损坏部分的修理、更换方便与否是不同的。要科学地设计出结构合理的注射模，首先要求塑料件的设计要合理。在满足使用要求的前提下，塑料件的技术要求及其结构必须符合模具制造的工艺性和可行性。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。目前，注射成型工艺发展很快，除了热塑性塑料注射成型以外，一些热固性塑料也可以成功地用于注射成型，且具有效率高，产品质量稳定的优点；低发泡塑料注射成型提供了缓冲、隔音、隔热等优良性能的塑料制件；双色和多色注射成型提供了多种颜色、美观实用的塑料商品。1.3本设计的目的和要求塑料件在各行各业及日常生活中使用越来越多，塑料模具的设计制造的社会需求日益增长，要求也越来越高，同时社会对具有三维CAD设计能力的人才需求也日益增长。短接头形状不太复杂，通过此注射模设计，对学生进行模具设计、工艺设计的基本技能训练与培养，使学生基本掌握利用三维CAD软件进行工程设计的方法，培养学生应用所学知识进行工程设计的能力，适应社会需求。36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸2塑件的结构工艺分析2.1塑件图图2-1塑件零件图产品名称：水管短接头产品材料：PE产品数量：大批量技术要求：未注公差IT142.2塑件的工艺分析2.2.1塑件的尺寸精度分析塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，即所获塑件尺寸的准确度。为降低模具的加工难度和模具的制造成本，在满足塑件要求的前提下尽量把塑件的尺寸精度设计得低一些。根据塑件的尺寸公差数值标准表（SJ1372-1978）确定。本次产品尺寸均采用MT5级精度。影响塑件精度（公差）的因素主要有：模具制造误差及磨损，尤其是成型零件的制造和装配误差以及使用中的磨损；塑料收缩率的波动；成型工艺条件的变化；塑件的形状、飞边厚度波动；脱模斜度和成型后塑件尺寸变化等。36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸2.2.2塑件表面质量分析塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。表面质量主要是取决于模具型腔表面粗糙度，经过以上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高许多，为Ra0.8μm，内部为1.6μm。2.2.3脱模斜度分析该塑件采用的塑料是PE，而PE的成型收缩率较小（0.3～0.6%），而且塑件不太复杂，所以应取较合适的脱模斜度。为保证壁厚的均匀一致，因此取塑料件的内外表面的脱模斜度一致，这里脱模斜度取0.5º。2.2.4计算塑件的体积和质量计算塑件的体积和质量是为了选取合适的注塑机，提高设备利用率，确定模具型腔数。经计算塑件体积为：（PE的密度ρ=0.91～0.96g/cm3，根据平均值算法，取平均密度为ρ=0.94g/cm3）体积V=9.031cm3质量M=9.0310.94=8.50g36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸3塑件的成型特性分析及成型工艺3.1PE的结构性能与成型特性（1）塑件的原材料为PE（聚乙烯），密度为0.91～0.96g/cm3。是以乙烯为单体进行聚合而制得的聚合物，是一个由多种工艺方法生产的具有多种结构和特性的系列品种。聚乙烯是结构最简单的高分子，也是应用最广泛的高分子材料。聚乙烯是通过乙烯（CH2=CH2）的加成聚合而成的。耐腐蚀性（化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀（不耐具有氧化性质的酸），常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，但由于其为线性分子可缓慢溶于某些有机溶剂），电绝缘性（尤其高频绝缘性）优良，可以氯化，辐照改性，可用玻璃纤维增强。低压聚乙烯的熔点，刚性，硬度和强度较高，吸水性小，有良好的电性能和耐辐射性；高压聚乙烯的柔软性，伸长率，冲击强度和渗透性较好；超高分子量聚乙烯冲击强度高，耐疲劳，耐磨。低压聚乙烯适于制作耐腐蚀零件和绝缘零件；高压聚乙烯适于制作薄膜等；超高分子量聚乙烯适于制作减震，耐磨及传动零件。但聚乙烯对于环境应力（化学与机械作用）是很敏感的，耐热老化性差。聚乙烯的性质因品种而异，主要取决于分子结构和密度。（2）PE的主要成型特点①成型性好，可用注射、挤出及吹塑等成型加工方法。②吸水性小，不超过0.01%，吸湿小，无论采用何种成型方法，皆不需要先对颗粒进行充分干燥。③分子链柔性好，链间作用力小，熔体粘度低，流动性好，溢边值为0.02mm；成型时无需太高的成型压力，很容易成型出薄壁长流程制品及多种形状和尺寸的制品。④聚乙烯熔体的粘度随剪切作用显著下降，即对压力作用敏感，对温度的变化不敏感，成型中宜用较高压力注射。⑤聚乙烯的比热容较大，尽管它的熔点并不高，塑化时仍需要消耗较多的热能，要求塑化装置应有较大的加热功率。但加热时间不宜过长，否则易分解或烧伤。⑥冷却速度慢，必须充分冷却，模具中应有冷却系统。36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸⑦聚乙烯的结晶能力高，成型工艺参数，特别是模具温度及其分布对制品精度及性能影响较大，因此应很好地控制模温，保证冷却均匀稳定。⑧聚乙烯的收缩率绝对值及其变化范围都大，在塑料材料中很突出，PE收缩率在1.5%～5.0%，这是由于聚乙烯具有较高的结晶度及结晶度会在很大范围内变化所造成的。易取向和翘曲。⑨聚乙烯熔体容易氧化，成型加工中应尽可能避免熔体与氧直接接触。可发生熔体破裂，与有机溶剂接触课发生开裂。⑩不宜采用直接浇口，否则将加大浇口附近的内应力，产生收缩不均匀，方向性明显，增大翘曲变形。因此模具设计中，应注意浇口位置的选择，防止产生缩孔和变形。3.2塑件成型方法分析及成型工艺过程3.2.1塑件成型方法分析（1）压注模塑在压缩成型基础上发展起来的一种热固性塑料的成型方法，又称传递成型、挤胶成型。压注成型的特点是加料前模具处于闭合状态；塑件飞边很薄，尺寸准确，性能均匀，质量较高；可以成型深孔、形状复杂、带有精细或易碎嵌件的塑件；模具结构相对复杂，制造成本较高成型压力较大，操作复杂，耗料比压缩模多；气体难排除，一定要在模具上开设排气槽。（2）压缩模塑又称为模压成型或压制。主要用于热固性塑料的成型，也可以用于热塑性塑料的成型。压缩模塑优点是压缩模塑的特点是塑料直接加入型腔内，利用压力机的压力通过凸模直接传递给塑料，模具在塑料最终成型时才能完全闭合。模具是在塑件最终成型时才完全闭合；压力通过凸模直接传给塑料有利于成型流动性较差的以纤维为填料的聚合物、不能压制带有精细、易断嵌件及较多嵌件的塑件。缺点是生产周期长，效率低，不宜压制形状复杂，壁厚较大的塑件，不容易获得精度尤其是高精度的塑件，而且不能压制带有精细和易断嵌件的塑件。（3）注射模塑又称注射成型法。热塑性塑料主要加工成型方法之一。36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸注射模的成型原理是将原料由注射机的加料漏斗加入压筒，加热使软化或变成流体，用栓塞经喷嘴压入模具，冷却后脱模即得制品。完成一个成型周期，栓塞可往复动作，不断的重复上述周期的生产过程。优点是成型周期短，能一次成型外形复杂，尺寸精度高，带有金属或非金属嵌件的塑件，对各种塑料的适应性强，生产效率高，易于实现全自动化等。缺点是注射成型的设备价格及模具制造费用较高，不适合单件及小批量的塑件生产。3.2.2注射成型工艺过程（1）注射前准备：预热、预压→装入料斗→预塑化→干燥。（2）注塑过程：加料→合模→注射→保压→冷却、预塑→开模→顶出塑件→注塑座复位。3.3PE注塑成型工艺参数PE注射成型工艺参数如表3-1所示，试模时可根据实际情况作适当的调整。表3-1PE注射成型工艺参数工艺参数规格工艺参数规格树脂名称PE形式直通式注射机类型柱塞式密度（g/cm）0.91～0.96注射时间/s0～5吸水率/%≦0.01喷嘴温度/ºC150～170模具温度/ºC30～45预热温度t80～120成型时间/s注射0～5时间h1～2保压15～60料筒温度/ºC后段140～160冷却15～60中段—周期40～140前段170～200螺杆转速（r/min）30～60注射压力/MPa60～100后处理方法—注射温度/ºC—压缩比—温度ºC—保压压力/MPa40～50时间h—36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸4注射机的选择和注射有关参数的确定4.1注射机概述注射机（又名注塑机），是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。注塑机通常由注射系统、合模系统、液压传达动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。在设计模具时，除了应掌握注射成型工艺过程外，还应对所选用的注射机的有关技术参数有全面的了解，以保证设计的模具与使用的注射机相适应。注射机是生产热塑性塑料制件的主要设备，按其外形注射机可分为立式、卧式和角式三种，应用较多的是卧式注射机。4.2注射机的基本参数注射机的主要参数有公称注射量、注射压力、注射速率、塑化能力、锁模力、合模装置的基本尺寸、开合模速度、空循环时间等。这些参数是设计、制造、购置和使用注射成型机的依据。（1）公称注射量是指在对空注射的条件下，注射螺杆或柱塞作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注射量。公称注射量在一定程度上反映了注射机的加工能力，标志着能成型的最大塑料制品，因而经常被用来表征机器规格的参数。（2）注射压力是指注射螺杆或柱塞的端部作用在物料单位面积上的压力。注射压力是为了克服熔料流经喷嘴、浇道和型腔时的流动阻力，螺杆（或柱塞）对熔料必须施加足够的压力。注射压力的大小与流动阻力、制品的形状、塑料的性能、塑化方式、塑化温度、模具温度及对制品精度要求等因素有关。注射压力的大小要根据实际情况选用，如加工粘度低、流动性好的塑料，其注射压力可选用35～55MPa；加工中等粘度的塑料，形状一般，但有一定的精度要求的制品，注射压力可选100～140MPa；对高粘度工程塑料的注射成型，注射压力大约选在140～170MPa范围内。加工优质精密微型制品时，注射压力可用到230～250MPa以上。（3）36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸注射时间（注射速率、注射速度）是指注射螺杆或柱塞往模腔内注射最大容量的物料时所需要的最短时间。（4）螺杆直径和注射行程是指注射机的一次注射量由螺杆直径D和注射行程S所决定，而S值与D值之间应保持一定比例。（5）塑化能力是指单位时间内所能塑化的物料量。塑化能力应与注射机的整个成型周期配合协调，若塑化能力高而机器的空循环时间太长，则不能发挥塑化装置的能力，反之，则会加长成型周期。（6）注射功及注射功率是指机器在实际使用过程中，能否将一定量的熔料注满模腔，主要取决于注射压力和注射速度，即决定于充模时机器作功能力的大小。注射功及其注射功率即作为表示机器注射能力大小的一项指标。（7）锁模力（合模力）是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力。在此力的作用下，模具不应被熔融的塑料所顶开。锁模力同公称注射量一样，也在一定程度上反映出机器所能塑制制品的大小，是一个重要参数，所以有的国家采用最大锁模力作为注射机的规格标称。（8）合模装置的基本尺寸包括模板尺寸、拉杆空间、模板间最大开距、动模板的行程、模具最大厚度与最小厚度等。这些参数规定了机器所加工制品使用的模具尺寸范围，亦是衡量合模装置好坏的参数。（9）开合模速度（动模板移动速度）是为使模具闭合时平稳以及开模、顶出制品时不使制件损坏，要求模板慢行，但模板又不能在全行程中都慢速运行，这样会降低生产率。因此，在每一个成型周期中，模板的运行速度是变化的：即在合模时从快到慢，开模时则由慢到快再慢。（10）空循环时间是在没有塑化、注射保压、冷却、取出制品等动作的情况下。完成一次动作循环所需要的时间（秒）。它由合模、注射座前进和后退、开模以及动作间的切换时间所组成。空循环时间是表征机器综合性能的参数，它反映了注射机机械结构的好坏、动作灵敏度、液压系统以及电气系统性能的优劣（如灵敏度、重复性、稳定性等），也是衡量注射机生产能力的指标之一。4.3初选注射机型号根据塑件所用塑料的类型、体积和重量、塑件的生产批量及产品的特点和设计要求，本模具初选螺杆式注射机额定注射量最小的型号为XS-ZY-125。其注塑机的相关参数如表4-1所示。36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸表4-1XS-ZY-125型注射机主要技术参数名称大小名称大小注射量/cm3125最大开模行程/mm300螺杆直径/mm42模具厚度/mm最大300注射压力/MPa60～100最小200注射行程/mm130喷嘴球径/mmSR12注射时间/s20～90喷嘴孔径/mmΦ3锁模力/KN900锁模方式液压-机械36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸5注塑模具结构设计5.1确定型腔数目根据塑件精度及经验得，在模具中每增加一个型腔，塑件的尺寸精度就要降低4%。一般来说精度要求高的小塑件和中大型塑件优先采用一模一腔结构，对于精度要求不高的小塑件（没有配合精度要求），形状简单又是大批量生产时，优先采用一模两腔结构。若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。型腔数目的确定与注射机的公称塑化量、注射机的最大注射量及注射机的锁模力等参数有关，此外还应考虑技术、经济、质量、设备及生产批量模型大小等因素的影响。而该塑件精度要求不高，为一般精度塑件，再依据塑件大小，采用一模两腔的模具结构。5.2选择分型面5.2.1分型面及其基本形式分型面是为了塑件及浇注系统凝料的脱模和安放嵌件的需要，将模具型腔适当地分成两个或更多部分，这些可以分离部分的接触表面。分型面的形状有平面、斜面、阶梯面和曲面。分型面应尽量选择平面的。分型面有单分型面和多分型面之分。方案一：双分型面选用双分型面形式的优点：模具进料均匀、平稳，表面质量较好。选用双分型面形式的缺点：增加模具的结构复杂性。方案二：单分型面选用单分型面的优点：使模具的结构简单化，减小模具的厚度，也节省了模具材料，且在脱模后塑料制件的外表面无浇口的痕迹。进料的距离也大大的缩短了。5.2.2分型面的选择原则（1）分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处；（2）有利于塑件的留模方式，便于塑件的顺利脱模；（3）满足塑件外观质量的要求及保证塑件的精度要求；（4）分型面的选择应有利于排气；36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸（5）便于模具的制造；（6）应尽量减少塑件在合模方向上的投影面积；（7）分型面的选择应使侧抽型行程较短。5.2.3确定分型面综上所述，选择注射模分型面影响的因素很多，总的要求是顺利脱模，保证塑件技术要求，模具结构简单，制造容易。当选定一个分型面方案后，可能会存在某些缺点，再针对存在的问题采取其他措施弥补，以选择接近理想的分型面。图5-1分型面5.3确定型腔的布置方案由于该塑件采用的是一模二件等距型腔成型。所以，型腔以对称分布在模具的中间。这样也有利于浇注系统的排列和塑料同时充满型腔，如图5-1所示图5-2一模二件36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸5.4浇注系统的设计浇注系统是指模具中由注塑机喷嘴到型腔之间的进料通道。浇注系统设计是注射模设计的一个重要环节，它的作用是平滑引进熔体进入型腔，在填充的压力传送到各个部位的空腔，以获得尺寸稳定性，外观清晰，流畅和茂密的塑件表面。因此，浇注系统的设计有直接关系的效率和注塑成型的塑料部件的质量。5.4.1浇注系统设计的基本原则（1）了解塑料的成型性能。掌握塑料的流动特性以及温度，剪切速率对粘度的影响，以设计出合适的浇注系统。（2）尽量避免或减少产生熔接痕。熔体流动时应尽量减少分流的次数，有分流必然有汇合，熔体汇合之处必然会产生熔接痕，尤其实在流程长，温度低时，这对塑件强度的影响较大。（3）有利于型腔中气体的排出。浇注系统应能顺利的引导塑料熔体充满型腔的各个部分，使浇注系统及型腔中原有的气体能有序的排出，避免充填过程中产生紊流或涡流，也避免因气体积存而引起凹陷、气泡、烧焦等塑件的成型缺陷。（4）防止型芯的变形和嵌件的位移。浇注系统设计时应尽量避免塑料熔体直接冲击细小型芯和嵌件，以防止熔体的冲击力使细小型芯变形或嵌件位移。（5）流动距离比的校核。对于大型或薄壁塑料制件，塑料熔体有可能因其流动距离过长或流动阻力太大而无法充满整个型腔。（6）模具成形塑件的型腔数，设计浇注系统时还应该考虑到模具是一模一腔还是一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。（7）根据塑件大小、形状、壁厚、技术要求等因素，结合选择分型面，同时考虑设置浇注系统的形式、浇口数量及位置，保证正常成形，还应注意防止流料直接冲击嵌件及细弱型芯或型芯受力不匀，以及充分估计可能产生的质量弊病和部位等问题，从而采取相应的措施或留有修整的余地。（8）在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件质量，故设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。（9）注射机安装模板的大小。在塑件投影面积比较大时，设置浇注系统时应考虑到注射机模板大小是否允许，并应防止模具偏单边开设浇口，造成注射时受力不匀。36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸5.4.2普通浇注系统的组成注射模的浇注系统均由主浇道、分浇道、浇口及冷料穴四个部分组成。但不一定每个浇注系统都必须有这四部分。浇注系统可以分为普通流道和热流道浇注系统。特殊浇注形式还可没有流道，喷嘴直接伸入模具中，紧靠成型空腔，经细小针孔直接射入成型模具腔中。注射模具的浇注系统通常是由注口、流道（主流道和分流道）、浇口对冷料穴四部分组成。（1）主浇道，注口亦称进料口，是连接注射机机筒喷嘴和注射模的桥梁，是熔融物料进入模腔最先经过的地方。通常料口不直接开在定模上，而是制成单独的注道套（亦称进料嘴）镶在定模固定板上。（2）分浇道是指液压系统中流体在元件内流动的通路，包括主流道和分流道，其作用是在最小压力损失条件下，将熔融物料自注口输送至浇口，以便进入模腔。常用的流道断面有圆形、半圆形、矩形和梯形四种形状。一般说来，断面为圆形时，因其表面积与体积之比最小为最佳。但实际上，由于机加工原因，多采用断面为半圆形、梯形或矩形的流道。（3）浇口是连接流道和型腔的部分，也是进料系统的最后部分，它的作用是使从流道来的熔融物料迅速通过浇口充满型腔，同时在型腔充满物料后浇口迅速冷却，防止型腔内高压热料返回。浇口的类型很多，如宽浇口、窄浇口、扇形浇口、环形浇口、侧浇口、爪形浇口、点绕口、耳形浇口、潜伏式浇口、盘形浇口等。可以看出，虽然浇口部分很小但十分重要，设计时要充分考虑制品形状尺寸、模具结构及工艺条件等因素。否则将会导致缺陷的产生，如缺料、发脆、分解、翘曲等均与浇口设计直接相关。（4）冷料穴，一般设置在分型面的尽端或在流道的尽端。其作用是集存冷料，以防冷料堵塞流道或进入型腔造成制件上的冷疤或冷斑。冷料产生的原因是喷嘴最前端熔融料温度较低。注射模具浇注系统的作用，是使来自注射喷嘴的熔融物料迅速充满全部型腔，并在充模过程中将压力传递到型腔的各个部位以使制件均匀成型。5.4.3主流道设计36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸主流道的测量是从注射机喷嘴与模具接触的开始之前的期间的分流通道。用于熔体从喷嘴到模具中的效果，主流道的大小直接影响填充时间的熔体流动速率的大小。主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。根据设计手册查注射机喷嘴的有关尺寸。喷嘴孔径为d=3mm，喷嘴前端球面半径R=12mm。根据模具主流道与喷嘴SR=SR1+（1～2）mm和d=d1+（0.5～1）mm，取主流道球面半径SR=11mm；小端直径d=3.0mm。经过计算大端直径为5.5mm。为了便于拉出芯子的主要通道，设计成锥形的主要通道，与节距1～3度，由转换浇道。5.4.4分流道设计分流道的设计应尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡。常见的分流道类别主要包括：圆形截面分流道、U形截面风分道、梯形截面分流道、半圆形和矩形截面分流道。圆形截面分流道优点：表面积与体积比值最小，在容积相同的分流道中，圆形截面分流道的塑胶与模具的接触面积为最小，因此其压力损失及温度损失小有利于塑料的流动和压力的传递。PE分流道的直径推荐值4～10mm。本次设计为了快速填充，所以采用分流道直径采用5mm。5.4.5浇口的设计浇口是连接主流道和型腔的桥梁，它具有两个功能：第一，对熔融塑料进入型腔起控制作用；第二，当注射压力撤消后浇口固化封锁型腔使型腔中尚未冷却固化的塑料不会倒流。选择浇口形式应该遵循以下原则：（1）尽可能采用平衡式设置；（2）型腔排列进料均衡；（3）型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料。（4）确保耗料量小；浇口的位置的选择对塑件质量有直接影响，主要以塑件形状和要求来确定，通常应考虑以下几个问题：（1）塑料流动能量损失最小。36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸①浇口的位置应是填充型腔各部位的流程最短，并保证充满型腔。②浇口的位置应使料流变向越少越好。③浇口的位置应能使最终压力有效地传递到塑件较厚部位以减少缩孔，同时注意保证薄壁部分也能充满。浇口位置应按塑件壁厚分布情况而定，一般应设置在塑件壁厚的部位上；如有几个厚部位，则应布置在这些厚壁之间的一般壁厚上，使压力能均匀传递到各部位；如当加强肋能造成缩孔时，浇口应放置在加强肋上。（2）浇口的位置应减少或者避免塑件的熔接痕。（3）浇口的位置要避免造成收缩变形。（4）浇口的位置应使进入型腔的塑料能顺利地排出模腔内的空气，塑料进入型腔后不要立即封闭排气系统。（5）浇口的位置及大小要考虑对型芯的影响。尽量避免进入的塑料正面冲击型芯，尤其对于较小直径型芯，否则使注射压力耗损或者使型芯弯曲变形。（6）对有镶件的模具，浇口位置不能使流动的塑料冲击镶件，但也不能离浇口太远，否则塑料流到镶件附近时变冷熔接不好。（7）外观要求高的塑件则浇口不允许设置在表面上，同时要考虑清理方便，不损坏塑件。根据以上原则和零件的实际情况，决定选用侧浇口形式，这种浇口适用于成型壳、盒、罩和容器等制品，是应用广泛的浇口形式。侧浇口深度经验计算公式为：（5-1）式中：h-侧浇口深度(mm)；n-塑料系数；t-塑件厚度（mm）；由于n=0.6，t=3mm，代入公式（5-1）得：=0.6×3=1.8mm侧浇口宽度计算公式：36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸（5-2）式中：w-浇口宽度（mm）；n-塑料系数；A-塑件外表面积（mm2）；由于n=0.6，A=1582.56mm2，代入公式（5-2）得：=0.76mm式中：h-侧浇口深度（mm）；w-浇口宽度（mm）；A-塑件外表面积（mm2）；t-塑件厚度（平均厚度约为3mm）；n-塑料系数，查表得n=0.6。图5-4侧浇口的形式5.4.6冷料穴的设计冷料穴的作用是收集每次注射成型时，流动熔体前端的冷料头；避免这些冷料进入型腔影响塑件质量或堵塞浇口。36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸此次设计采用卧式注射机，冷料穴设计在主浇道的末端。且开在主浇道对面的动模板上，直径稍大于主浇道大端直径，便于冷料的进入。冷料穴的形式不仅与主浇道的拉料杆有关还与主浇道中的凝料脱模形式有关。6冷却系统及排气系统6.1冷却系统的设计模具的温度是指模具型腔和型芯的表面温度。本塑件在注射成型时不要求有太高的模温，因而在模具上可不设加热系统。需要冷却系统可作如下设计计算。6.2冷却系统设计原则（1）冷却水道可设计成单回路或多回路。（2）冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大。（3）冷却水道与型腔表面之间的距离应尽量相等。（4）冷却水的入口宜选在浇口附近。（5）冷却水道的出、入口温差应尽量小。（6）冷却水道应沿着塑件收缩的方向设置。（7）冷却水道应尽量避开塑件的熔接部分，以免产生熔接痕，而影响塑件的强度。（8）冷却水道的大小要易于加工和清洁，一般孔径为8～10mm。6.2排气系统的排气方式确定排气系统对确保成型塑件的质量起着重要的作用，排气方式一般有开设排气槽和利用模具零件配合间隙排气两种。对于中小型模具，可利用模具分型面间隙、推杆和推杆孔的配合间隙及活动型芯孔的配合间隙自然排气。本次设计利用模具分型面及成型零件配合间隙来排气。间隙大小为0.03mm.36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸7成型零件的设计7.1成型零件的结构设计模具中成型零件决定塑件的几何形状和尺寸，成型零件包括型芯、型腔、镶块、成形杆和成形环等。在进行成型零件的结构设计时，首先应根据塑件的性能和塑件的形状、尺寸以及其他的使用要求。然后根据其塑件的形状、尺寸和成型零件的加工及装配工艺要求进行成型零件的结构设计和尺寸计算。（1）型腔型腔也称作凹模，是成型塑件外表面的主要零件（包括零件的内腔和实体两部分）。它的结构取决于塑件的成型需要和加工与装配的工艺要求，通常可分为整体式和组合式两大类。本模具根据塑件的外形结构选择整体式凹模，该结构形式的型腔强度高，牢固，成型的塑件无拼缝痕迹。（2）型芯型芯是注射模中成型塑件内表面的零件，它又称主型芯，是成形塑件中较大的、主要内形的零件。型芯有整体式和组合式两大类。该塑件采用整体式型芯。①整体式型芯整体式型芯将型芯与动模板做成一体，使其结构牢固，成型的塑件质量较好。但由于机械加工不便，钢材消耗量大。故此型芯主要用于形状简单的小型芯模具。②组合式型芯组合式型芯又分为整体装配式和镶件组合式。整体装配式型芯：它将凸模或型芯加工后与动模进行装配而成。镶件组合式型芯：对于形状复杂的大型型芯，为了便于机械加工，可采用镶件组合式。7.2成型零件工作尺寸计算成型零件中与塑料熔体接触并决定制品几何形状的尺寸称之为工作尺寸。塑料制品的几何尺寸分别称之为凹模尺寸、型芯尺寸和中心距尺寸。36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸7.2.1影响塑件尺寸误差的因素制品成型后所获得的实际尺寸与名义尺寸之间的误差成为制品的尺寸偏差。引起制品产生尺寸误差的原因横多，但制品尺寸可能出现的误差主要是以下五方面因素综合作用的结果。（7-1）式中：δ-塑件的成形误差；δ1-因采用的成形收缩率不准确引起的制品尺寸误差；δ2-因塑料的成形收缩率波动而引起的塑件尺寸误差；δ3-模具成形零件的制造偏差；δ4-模具成形零件的最大磨损量；δ5-模具安装配合间隙的变化而引起塑件的尺寸误差；（1）塑料制品的成形收缩成形收缩引起制品产生尺寸误差的原因有两方面。一方面是设计时采用的成形收缩率与塑件生产时的实际收缩率之间的误差（δ）；另一方面是成形过程中，成形收缩率受到注射工艺的影响，可能在其最大值和最小值之间波动，而产生误差（δ2）。（7-2）式中：δ2-塑料收缩率波动误差（mm）；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（mm）；由于Smax=0.006，Smin=0.003，Ls=40mm，代入公式（7-2）得：=（0.006-0.003）40=0.12mm实际收缩率与计算收缩率会有差异，按照一般的要求，塑件收缩率波动所引起的误差应小于塑件公差的1/3。36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸（2）模具成形零件的制造误差模具成形零件的制造精度是影响塑件尺寸精度的重要因素之一。模具成形零件的制造精度愈低，塑件尺寸精度也愈低。一般成形零件工作尺寸制造公差值δ3取塑件公差值Δ的1/3～1/4或取IT7～IT8级作为零件制造公差，组合式型腔或型芯的制造公差应根据尺寸链来确定。（3）模具成形零件的磨损模具在使用过程中，由于塑件熔体流动的冲刷、脱模时与塑件的摩擦、成形过程中可能产生的腐蚀性气体的锈蚀以及由于以上原因造成的模具成形零件表面粗糙度值提高而要求从新抛光等，均造成模具成形零件尺寸的变化，型腔的尺寸会变大，型芯的尺寸会减小。这种由于磨损而造成的模具成形零件尺寸的变化值与塑件的产量、塑料原料及模具等都有关系，在计算成形零件的工作尺寸时，对于批量小的塑件，且模具表面耐磨性好的（如高硬度模具材料、模具表面进行过镀铬），其磨损量应取小值；对于玻璃纤维做原料的塑件，其磨损量应取大值；对于与脱模方向垂直的成形零件的表面，磨损量应取小值，甚至可以不考虑磨损量，而与脱模方向平行的成形零件的表面，应考虑磨损；对于中、小型塑件，模具的成形零件最大磨损可取塑件公差的1/6，而大型塑件，模具的成形零件最大磨损量应取塑件公差的1/6以下。成形零件的最大磨损量用δ4来表示，一般取δ4=1/6Δ。（4）模具安装配合的误差模具的成形零件由于配合间隙的变化，会引起塑件的尺寸变化。例如型芯按间隙配合安装在模具内，塑件孔的位置误差要受到配合间隙值的影响；若采用过盈配合，则不存在此误差。7.2.2成形零件工作尺寸的计算方法所谓工作尺寸是零件上直接用以成形塑件部分尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形和异形型芯的长和宽）、型腔深度和型芯高度和尺寸，中心距等。成型零件工作尺寸的计算方法有以下两种：一种是按平均缩率、平均制造公差和平均磨损量进行计算；另一种是按极限收缩率。该产品材料为PE，通过查设计大典得知其密度为0.91～0.96g/cm3，平均密度为0.94g/cm3，收缩率为36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸Smax=2.5%，Smin=1.5%，所以平均收缩率Scp=（1.5%+2.5%）/2=2%，考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取δ3=Δ/3。本次设计是按平均尺寸法进行计算。（1）型腔工作尺寸计算凹模的內形尺寸：（7-3）式中：L-凹-型腔內形尺寸（mm）；L-塑-塑件外径基本尺寸（mm），即塑件的实际外形尺寸；K-塑料平均收缩率（%），此处取2%Δs-塑件公差，查表知PE塑件精度等级取5级；塑件基本尺寸在3～6mm范围内取0.24mm；16～24mm范围内取0.24mm；80～10mm范围内取1mm；在100～120mm公差取1.14mm；在140～160mm公差取1.44mm；在200～225mm公差取1.92mm；在280～350mm公差取2.5mm；在315～355mm公差取2.8mm。由于L1=20mm，K=2%，Δ=0.44，L2=16mm，代入公式（7-3）得：型腔深度的尺寸计算：（7-4）式中：H凹-凸模/型芯高度尺寸（mm)；L塑-塑件內形深度基本尺寸（mm),即塑件的实际內形深度尺寸；Δ、K含义如（1）式中；由于H1=2mm，K=2%，Δ1=0.24，H2=22mm，Δ2=0.44，代入公式7-4得:（2）型芯工作尺寸计算凸模的外形尺寸计算：（7-5）36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸式中：L凸-凸模/型芯外形尺寸（mm)；L塑-塑件內形基本尺寸（mm)；Δ、K含义如（1）式中；由于L1=26mm，K=2%，Δ1=0.5，L2=20mm，Δ2=0.44，代入公式（7-5）得：型芯的深度尺寸计算：（7-6）式中：H凸-凸模/型芯高度尺寸（mm）；L塑-塑件內形深度基本尺寸（mm）；Δ、K含义如（1）式中；由于H1=19mm，K=2%，Δ1=0.44，H2=40mm，Δ2=0.56，代入公式（7-6）得：36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸8结构零件设计8.1零件尺寸设计要求及脱模装置设计成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成零件的尺寸，凹、凸模工作尺寸的的精度直接影响塑件的精度该塑件有需要配合的地方，所以对尺寸的要求比较高。8.2脱模力的计算（8-1）式中：Ft-脱模力（N）；A-塑件包络型芯的面积（m2）；p-塑件对型芯单位面积上的包紧力一般情况下，模外冷却的塑件p取2.4×107～3.9×107Pa；模内冷却的塑件，ｐ取0.8×107～1.2×107Pa；α-脱模斜度忽略为2º；µ-塑件对钢的摩擦系数，查资料得µ=0.45；由于A=2.49，p=0.9×107，µ=0.45，α=2º，代入公式8-1得：=2.49×0.9×107（0.45cos2-sin2）=9412200N8.3推件机构的设计对制件进行受力分析塑料件对凸模的包紧力主要集中在中间型环对型芯的包紧力，由于塑料件的形状为深圆柱体，为了使其平稳脱模，零件采用推筒式推出机构。由于该套模具在底部是直径为16mm的圆柱，所以模具采用推筒推出，顶杆的固定宜采用顶杆轴肩固定在压板的方式。推杆与型芯配合一般为H8/f8或H9/f9，其配合间隙不大于所用溢料间隙，以免产生飞边，PE塑料的溢料间隙为36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸0.04～0.06mm。8.3.1推杆的设计推杆设计的注意事项：（1）推杆位置应选在脱模阻力大的地方及设在塑件强度刚度较大处，以免塑件变形损坏。（2）推杆端面一般应高出型芯或型腔表面0.05～0.1mm，这样不会影响塑件以后的使用。（3）推杆与其配合孔一般采用H8/f7的配合，配合长度取直径的1.5～2倍，通常不小于10mm。（4）在保证塑件质量和顺利脱模的前提下，推杆数量不宜过多，以简化模具和减小对塑件的影响。推杆的材料多为45钢、T8或T10碳素工具钢，推杆头部需淬火处理，硬度大于50HRC，表面粗糙度在Ra1.6μm以下，较好的表面质量可防止推杆与孔咬死，并延长适应寿命。由于分型面的影响推杆的长度不尽相同，故选用同一长度但装模后要修成与型芯外形的端部外形。推杆：GB4169.18-4T8A，头部淬火50～55HRC。8.3.2复位杆的设计选择复位杆因为在使用推杆作为推出零件的脱模机构，在完成一次脱模动作，开始下一次注射工作循环时，与制品接触的推杆，必须恢复到初始位置。因此必须设有复位装置。复位杆与型面接触，故斜分型面，复位杆处要加工出平面。复位杆：GB4169.1-84，T8A淬火50～55HRC8.3.3拉料杆的设计拉料杆的作用是模具开模时，主流道凝料在拉料杆的作用下，从定模浇口套中被拉出，随后推出机构将塑件和凝料一起推出模外。Z字形的拉料杆是最常用的一种形式，工作时依靠Z字形钩将主流道凝料拉出浇口套；长155mm，表面粗糙度为0.8μm，同轴度为0.2mm等这些保证了将塑件成功拉出浇口套。8.3.4限位钉的设计36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸为使顶出机构的推杆在复位杆复位后能有一个正确的距离，采用了限位钉主要起支承和调整的作用。采用45号钢，调质处理：43～48HRC。8.4合模导向装置的设计合模导向装置是保证动模与定模或上模与下模合模时正确定位和导向的装置。合模导向装置主要有：导柱导向和锥面定位。本次设计的和模导向装置采用导柱导向，导柱导向装置的主要零件是导柱和导套。8.4.1导向装置的作用（1）导向作用动定模合模时按导向机构的引导，使定模按正确方位闭合，避免型芯进入型腔时因方位搞错而损坏模具或因定位不准而互相碰伤，因此设在型芯周围的导柱应比主型芯高出至少6mm。（2）承受一定的侧向压力塑料注入型腔过程中会产生单向侧面压力，或由于成型设备精度的限制，使导柱在工作中承受一定的侧压力。但侧压力很大时，则不能完全由导柱来承担，需要增设锥面定位装置。8.4.2导向零件根据注射机规格的投影面积选用Ф30的导柱与导套与之相配合。出于结构方面的考虑，又由于加工方面的考虑应选用带头导柱和带头的导套。导柱：20渗碳-淬火56～60HRC、导套：20渗碳-淬火56～60HRC。8.5支承零件塑料模的支承零件包括定模座板、定模（上模）板、型腔固定板、支承板、支架、动模（或下模）座板等。注射模的支承零件的典型组合如图8-1所示。36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸图8-1支承零件的典型组合9注射机的选择和注射有关参数的确定9.1最大注射量的校核注射机的最大注射量标志着注射机所能加工塑件的最大重量或体积。选择注射机时，必须保证塑件所需的注射量（包括浇注系统及飞边在内）小于注射机允许的最大注射量，一般占注射机最大注射量的80%以内。否则，就会使塑件成型不完整或内部组织疏松，塑件强度降低。当注射机的最大注射量以最大注射容积标定时，注射机的最大注射容积Vmax应等于或大于成型塑件所需塑料的体积Vs，即：（9-1）式中：Vmax-注射机的最大注射量（cm3）；Vs-塑件所需塑料的体积（包括浇注系统及飞边在内，cm3）；KL-注射机最大注射量利用系数，一般取KL=0.8；由于Vmax=125cm3，KL=08，代入公式（9-1）得：≥Vs=0.8×125cm3=100cm3≥Vs因塑料的体积与压缩率有关，故所需塑料的体积为：（9-2）36 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸式中：KS-塑料的压缩率根据表9-1；V-塑件体积（包括浇注系统及飞边在内，cm3）。由于KS=1.8，V=10cm3，代入公式9-2得：=1.8×10=18（cm）所以，综上所述所选注射机满足注塑成型需求。表9-1某些热塑性塑料的密度及压缩率塑料名称密度ρ：g/cm3压缩率KS塑料名称密度ρ：g/cm3压缩率KS高压聚乙烯0.9～0.941.84～2.30尼龙1.09～1.142，0～2.1低压聚乙烯0.940～0.9651.725～1.91聚甲醛1.41.8～2.0续表9-1聚苯乙烯1.04～1.061.90～2.15ABS1.0～1.11.8～2.0聚丙烯0.90～0.911.92～1.96聚碳酸酯1.21.75硬聚氯乙烯1.35～1.452.3醋酸纤维素塑料1.24～1.342.40软聚氯乙烯1.16～1.352.3醋酸纤维素塑料1.17～1.201.8～2.09.2注射压力的校核注射压力校核的目的是校验注射机的最大注射压力能否满足塑件成型的需要，注射机的的最大压力应大于或等于塑件成型时所需的注射压力，即：（9-3）式中：Pmax-注射机的最大注射压力（MPa）P-塑件成型时所需的注射压力（MPa），它的大小与注射机类型、喷嘴形式、塑件的流动性、浇注系统及型腔的阻力等因数有关。因注射机的最大注射压力60～100，塑件的成型压力60～100，满足要求。9.3锁模力的校核注射成型时为了可靠的锁模，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：（）P