1、目 錄摘要IAbstractII緒 論1一、塑件的工藝分析31.1 塑件工藝性分析：31.2 塑件材質(zhì)及成型工藝性：81.3 注塑模工藝條件91.4 填寫工藝卡10二、塑件模具分析及方案112.1分型面的設(shè)計(jì)112.2 確定型腔數(shù)量和排列方式112.3 模具結(jié)構(gòu)形式的確定122.4 注射機(jī)型號的選定122.5 開模行程的校核13三、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)143.1 主流道設(shè)計(jì)143.2 分流道設(shè)計(jì)153.3 澆口的設(shè)計(jì)163.4 冷料井的設(shè)計(jì)173.5 噴嘴的選擇173.6 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)17四、成型零件的設(shè)計(jì)194.1 成型零件的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)194.2 成型零件鋼材的選用194.3 其它模具零件材料的選

2、擇214.4 計(jì)算成型零件工作尺寸21五、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度校核245.1 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇245.2 凹模型腔的強(qiáng)度24六、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及校核266.1 模具對脫模機(jī)構(gòu)的要求266.2 與脫模力相關(guān)的因素266.3 脫模力的具體計(jì)算266.4 推桿的設(shè)計(jì)與校核27七、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)297.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則297.2 冷卻系統(tǒng)的簡易計(jì)算297.3 冷卻回路的設(shè)計(jì)31八、模具的論述與評價(jià)328.1 模具的工作原理328.2 模具的經(jīng)濟(jì)評價(jià)32九、模具加工工藝339.1 凸模加工工藝過程339.2凹模加工工藝過程34結(jié)論35致謝36參考文獻(xiàn)37摘要塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注

3、塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。本設(shè)計(jì)介紹了注射成型的基本原理，特別是單分型面注射模具的結(jié)構(gòu)與工作原理，對注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計(jì)原則；詳細(xì)介紹了冷流道注射模具澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，并對模具強(qiáng)度要求做了說明。通過本設(shè)計(jì)，可以對注塑模具有一個(gè)初步的認(rèn)識，注意到設(shè)計(jì)中的某些細(xì)節(jié)問題，了解模具結(jié)構(gòu)及工作原理；通過對moldflow的學(xué)習(xí)，就可以對塑件進(jìn)行模擬流動分析，從而有效的提高工作效率。關(guān)鍵詞：塑料模具；參數(shù)化；分型面AbstractThe industry of plastic is one of quick

4、est industry classes in the nowadays, and the injection mold is the fastest type among of that. Therefore, the research of injection mold has very big significance to find out the process of production and improve the quality of plastic parts.This project introduced the basic theory of injection mol

5、ding, especially the principle of the injection mold of single parting surface. And the design basis was put forward to the part of injection molding. In this paper, the size of the mold casting system, the mold formation part structure, goes against the system, the cooling system, the injection mol

6、ding machine was introduced in detail. I also choose the appropriate material according to the feature of object. According to this program, I have a basic knowledge of injection mold and have an ability to find out the structure of mold. It can improve the working efficiency through use the analysi

7、s of Moldflow.Key word: The plastic mold;the parametrization;divides the profile緒 論塑料是以高分子合成樹脂為基本原料，加入一定量的添加劑在一定的溫度和壓力下作用塑制成具有一定結(jié)構(gòu)形狀，能在常溫下保持其形狀不變的材料，一類具有可塑性的高分子材料的通稱，一般按照它的熱熔性可把它們分成：熱固性塑料和熱塑性塑料。一、塑料工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位。塑料工業(yè)是世界上增長最快的工業(yè)之一，自從1909年實(shí)現(xiàn)以純粹化學(xué)合成方法生產(chǎn)塑料算起，塑料工業(yè)以有九十余年的歷史。1927年聚氯乙烯塑料問世以來，隨著高分子化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種性能

8、的塑料，特別是聚酰胺，聚甲醛，ABS，聚碳酸脂，聚砜，聚苯醚與氟塑料等工程塑料發(fā)展迅速，其速度超過了聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯與聚苯乙烯等四種通用塑料，是塑料在工業(yè)產(chǎn)品與生活用品方面獲得廣泛的應(yīng)用，以塑料代替金屬的實(shí)例，比比皆是。二、塑料模具設(shè)計(jì)與制造在塑料工業(yè)中的地位。塑料模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展與塑料工業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)由于塑料的制造是一項(xiàng)綜合性技術(shù)，圍繞塑件成型生產(chǎn)將用到有關(guān)成型物料，成型設(shè)備，成型工藝，成型模具及模具制造等方面知識，所以這些知識變構(gòu)成了塑件成型生產(chǎn)的完整系統(tǒng)，它大致可包括產(chǎn)品計(jì)，塑件的選擇，塑件的成型，模具設(shè)計(jì)與制造四個(gè)主要環(huán)節(jié)，在上述四個(gè)環(huán)節(jié)中，模具設(shè)計(jì)與制造是實(shí)現(xiàn)最終目

9、標(biāo)塑件使用的重要手段之一。三、塑料模成型及模具加工技術(shù)的發(fā)展動向。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對塑件需求越來越廣泛，塑料模塑成型技術(shù)正在向高精度，高效率與長壽命的方向邁進(jìn)。由于它是一向綜合性技術(shù)，所以它的發(fā)展必然涉及許多領(lǐng)域的共同配合。塑料成型具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)： 成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸準(zhǔn)確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件。 對成型各種塑料的適應(yīng)性強(qiáng)。目前，除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用此方法成型，某些熱固性塑料也可以采用注塑成型。 生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)。 注塑成型所需設(shè)備昂，模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本高，所以注塑成型特別適合大批量生產(chǎn)。四、 塑料

10、成型技術(shù)的發(fā)展1)、塑料成型理論的進(jìn)展，有關(guān)擠出成型的流度理論和數(shù)學(xué)模型已經(jīng)基本上建立，并且在實(shí)際生產(chǎn)中得到應(yīng)用，有關(guān)注射成型的流變理論尚在進(jìn)行探討，注射成型的塑料溶體在一維和二維簡單模腔中的充模流動理論和數(shù)學(xué)模型已經(jīng)有所解決，今后的工作是如何將理論與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，進(jìn)一步加強(qiáng)對塑料溶體在三維模腔中流動行為的研究。2)、塑料成型方法的革新，如無流到凝料的注射成型，熱固性塑料注射成型，低發(fā)泡注射成型，排氣注射成型等。3)、塑件的精密化，微型化和超大型化。五、 模具加工技術(shù)的發(fā)展目前開發(fā)模具新材料，塑料模具鋼的發(fā)展有兩大趨向，(1) 從碳素工具鋼低合金工具鋼高合金工具鋼發(fā)展。(2)從高級材料(一般

11、熱處理)低級材料(表面硬化處理)發(fā)展。其次研制新設(shè)備，主要研制高效，精密自動化的模具加工設(shè)備，從手工機(jī)械操作向計(jì)算機(jī)數(shù)控操作方向發(fā)展。最后，是應(yīng)用了新技術(shù)。當(dāng)今，最突出的新技術(shù)莫過于模具設(shè)計(jì)與制造的CADC觸WCAE技術(shù)的模具表面強(qiáng)化處理技術(shù)和實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化，模具的標(biāo)準(zhǔn)化對于提高模具的質(zhì)量，縮短制模周期，提高生產(chǎn)效率，降低制造成本是十分重要的。一、塑件的工藝分析1.1 塑件工藝性分析：產(chǎn)品名稱：座注塑模 產(chǎn)品材料：PP產(chǎn)品數(shù)量：大批量生產(chǎn) 塑料尺寸：如圖1.1所示圖 1.1塑料要求：塑料外側(cè)表面光滑，下端外沿不允許有澆口痕跡。塑件上不能出現(xiàn)缺料、溢料、飛邊、凹陷、氣孔、熔接痕、翹曲收縮，尺寸不穩(wěn)定

12、現(xiàn)象。制件為小型零件。通過moldflow軟件對制件進(jìn)行分析如下：塑件圖：圖1.2圖 1.2充填的時(shí)間如下圖1.3圖 1.3注射位置處得時(shí)間壓力關(guān)系圖：圖1.4圖 1.4最大注射壓力在T=0.993 s ，此時(shí)的壓力P為17.9754 MPa體積收縮率如下圖所示：圖1.5圖 1.5時(shí)間鎖模力圖：圖1.6圖1.6最大鎖模力是在充填期間 =5.3131 tonne時(shí)間注射量的關(guān)系圖：圖1.7圖1.7制件溫度分布位置圖：圖 1.8圖 1.8對塑件進(jìn)行變形分析，塑件棱角邊緣處容易導(dǎo)致變形，如下圖：圖 1.9圖 1.91.2 塑件材質(zhì)及成型工藝性：該塑件所采用材料為：聚丙烯（PP）。它來源廣泛，合成工藝

13、較簡單、密度?。?.900.91g/cm3，是通用塑料中最輕的一種）、價(jià)格低、加工成型容易。拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度等都比低壓聚乙烯高，還有很突出的剛性和耐折疊性，以及優(yōu)良的耐腐蝕性和電絕緣性，同時(shí)還具有優(yōu)良的耐熱性，長期使用溫度可高達(dá)100120。但沖擊性能不足，低溫條件下易脆裂，較易老化，但可分別通過改性和添加抗氧劑予以克服。且成型收縮率較大，熱變形溫度不高。由于均聚物型的PP溫度高于0C以上時(shí)非常脆，因此許多商業(yè)的PP材料是加入14%乙烯的無規(guī)則共聚物或更高比率乙烯含量的鉗段式共聚物。共聚物型的PP材料有較低的熱扭曲溫度（100C）、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有有更強(qiáng)的抗沖擊強(qiáng)度。PP的

14、強(qiáng)度隨著乙烯含量的增加而增大。 PP的維卡軟化溫度為150C。由于結(jié)晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。PP不存在環(huán)境應(yīng)力開裂問題。通常，采用加入玻璃纖維、金屬添加劑或熱塑橡膠的方法對PP進(jìn)行改性。PP的流動率MFR范圍在140。低MFR的PP材料抗沖擊特性較好但延展強(qiáng)度較低。對于相同MFR的材料，共聚物型的 強(qiáng)度比均聚物型的要高。 由于結(jié)晶，PP的收縮率相當(dāng)高，一般為1.82.5%。并且收縮率的方向均勻性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加劑可以使收縮率降到0.7%。 均聚物型和共聚物型的PP材料都具有優(yōu)良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕性、抗溶解性。然而，它對芳香烴（如苯）溶劑

15、、氯化烴（四氯化碳）溶劑等沒有抵抗力。它主要的成形特性如下：1. 結(jié)晶性料，吸濕性小，可能發(fā)生熔融破裂，長期與熱金屬長期接觸易發(fā)生分解。2. 流動性極好，溢邊值在0.003mm左右。3. 冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)散熱緩慢。4. 成形收縮范圍大，收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形、方向性強(qiáng)。5. 注意控制成形溫度，料溫低方向性明顯，尤其低溫高壓時(shí)更明顯，模具溫度低于50以下塑件不光澤，易產(chǎn)生熔接不良，流痕；90以上易發(fā)生翹曲、變形。6. 塑件應(yīng)壁厚均勻，避免缺口、尖角，以避免應(yīng)力集中。表1-1聚丙烯成型條件塑料名稱聚丙烯料筒溫度（）后段160170中段200220前段180200縮寫PP注

16、射壓力（MPa）70120注射成形機(jī)類型螺桿式注射時(shí)間（s）05密 度（g/cm3）0.900.91保壓時(shí)間（s）20 60比 容（ml/g ）1.92冷卻時(shí)間（s）1550收縮率（ % ）1.02.5總周期 （s）40120噴嘴溫度（）170190螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）48干燥溫度（）7085適用注射機(jī)類型螺桿式柱塞式均可時(shí)間（h）2模具溫度（）4080后處理無 1.3 注塑模工藝條件干燥處理：如果儲存適當(dāng)則不需要干燥處理。熔化溫度：220275，注意不要超過275。 模具溫度：4080，建議使用50。結(jié)晶程度主要由模具溫度決定。 注射壓力：可大到1800bar。注射速度：通常，使用高速注塑

17、可以使內(nèi)部壓力減小到最小。如果制品表面出現(xiàn)了缺陷，那么應(yīng)使用較高溫度下的低速注塑。 流道和澆口:對于冷流道，典型的流道直徑范圍是47mm。建議使用通體為圓形的注入口和流道。所有類型的澆口都可以使用。典型的澆口直徑范圍是11.5mm，但也可以使用小到0.7mm的澆口。對于邊緣澆口，最小的澆口深度應(yīng)為壁厚的一半；最小的澆口寬度應(yīng)至少為壁厚的兩倍。1.4 填寫工藝卡表1-2 塑件工藝卡片產(chǎn)品名稱零件名稱支撐板設(shè)備型號產(chǎn)品圖號零件圖號ZCBM01-21SZ-60/450材料材料名稱聚丙烯收 縮 率材 料 預(yù) 處 理材料牌號PP1.0%2.5%干燥7085零件凈重14.3g零件毛重22.85g每?？傊?

18、5.7g備 注工藝參數(shù)噴嘴溫度190200填充時(shí)間1025s注射量:45.7g模具溫度40成型時(shí)間1520s壓力：70120MPa成型溫度195240取件時(shí)間815s注射速度：100180cm3/s工藝規(guī)程原料準(zhǔn)備核對原料生產(chǎn)廠家原料要預(yù)熱先烘干模具準(zhǔn)備模具需通冷卻水循環(huán)成型過程-生產(chǎn)操作-成形后處理修邊并進(jìn)行后處理模具名稱支撐板模具每模件數(shù)2備 注模具圖號ZCBM01-00件 數(shù)大批量技術(shù)定級工 人 等 級單 位 工 時(shí)班 產(chǎn)熟練工人職 責(zé)簽 字日 期工 藝 員劉吉偉20110531工藝組長更 改標(biāo) 記更 改 單號 數(shù)簽 字日 期審 核批 準(zhǔn)二、塑件模具分析及方案2.1分型面的設(shè)計(jì)選擇分型面

19、的原則1. 應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處2. 應(yīng)有利于塑件脫模3. 應(yīng)保證塑件的質(zhì)量4. 應(yīng)有利于排氣5. 應(yīng)便于模具的加工制造6. 應(yīng)有利于側(cè)向分型和抽芯7. 應(yīng)盡量減小脫模斜度給塑件大小端尺寸帶來的差異8. 應(yīng)考慮注射機(jī)的技術(shù)參數(shù)為了取出塑件所需要的開模距離必須小于注射機(jī)的最大開模距離。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，對于某一塑件，以上分型面原則有時(shí)可能發(fā)生矛盾同， 不能全部符合，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，以滿足主要要求為宜。經(jīng)分析制件的結(jié)構(gòu)，最終將分型面選擇在支撐板底部最外邊緣輪廓處，如圖1.1 俯視圖所標(biāo)記處。2.2 確定型腔數(shù)量和排列方式1） 型腔數(shù)量的確定為了使模具注塑機(jī)相匹配以提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性，并保證塑件精度

20、，模具設(shè)計(jì)時(shí)因合理確定型腔數(shù)目。模具型腔數(shù)量的確定主要是根據(jù)制品的投影面積、幾何形狀、制品精度、批量以及經(jīng)濟(jì)效益來確定的。該塑件結(jié)構(gòu)較簡單，且流程比不長，兩邊成對稱分布。根據(jù)分析與經(jīng)驗(yàn)，選擇正上表面的中心位置進(jìn)澆。所以選用一模兩件。2） 型腔排列方式的確定采用一模兩腔，加上模具結(jié)構(gòu)簡單，制造費(fèi)用也將較低，材質(zhì)硬度高。因此這次設(shè)計(jì)采用推桿脫模機(jī)構(gòu)進(jìn)行脫模，型腔排列方式采用并列排列的方式。2.3 模具結(jié)構(gòu)形式的確定從上面分析可知，本模具擬采用一模兩腔，并行排列，推桿推出，流道采用平衡式，澆口采用邊緣澆口，定模不需要設(shè)置分型面，動模需要一塊動模型芯固定板，因此基本上可以確定模具結(jié)構(gòu)形式為基本型A1型

21、帶推件板的單分型面注射模。2.4 注射機(jī)型號的選定1） 注射量的計(jì)算通過計(jì)算，塑件質(zhì)量m1為14.29g，塑件體積V1=13.61cm3，流道凝料的質(zhì)量m2還是個(gè)未知數(shù)，可按塑件質(zhì)量的60%來估算。從上述分析中確定的一模兩腔，所以注射量為m=1.6nm1=1.6×2×14.29=45.728g2） 塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計(jì)算流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積A2，在模具設(shè)計(jì)前是一個(gè)未知值，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析，A2是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積A1的0.20.5倍，因此可用0.35nA1來進(jìn)行估算，所以A=nA1+A2=nA1+0.35nA

22、1=1.35nA1=1.35×4869.5=6573.825mm2式中 A1=ab-d2 -4(cd+ef）-2gh =60×89-0.785×102-4×（20×3+9×2）-2×2×20=4869.5mm2。Fm=Ap型=6573.825×30=197214.75N=197.21475kN式中型腔壓力F型取30MPa（因?yàn)楸”谒芗?，壓力損失大，所以取大一些）。3） 選擇注射機(jī)根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模力的計(jì)算值，可選用SZ-60/450臥式注射機(jī)（上海第一塑料機(jī)械廠），見下表理論注射容量/cm37

23、8鎖模力/kN450螺桿直徑/mm30拉桿內(nèi)間距/mm280×250注射壓力/MPa170移模行程/mm220注射速率/(g/s)60最大模厚/mm300塑化能力/(g/s)5.6最小模厚/mm100螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min)14200定位孔直徑/mm55噴嘴球半徑/mm20噴嘴孔直徑/mm3.5鎖模方式雙曲肘4） 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核（1） 由注射機(jī)料筒塑化速率校核模具的型腔數(shù)n。n=8.22，型腔數(shù)校核合格。式中 k注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8； M注射機(jī)的額定塑化量（5.6g/s）; t成型周期，取30s。（2） 注射壓力的校核pekp0=1.3×130=1

24、69MPa，而pe=170MPa，注射壓力校核合格。式中 k'取1.3（注射壓力安全系數(shù)，一般取k=1.251.4。）; P0取130MPa(屬薄壁窄澆口類)。（3） 鎖模力校核。FKAp型=1.2×197.21475=236.6577kN，而F=450kN，鎖模力校核合格。其他安裝尺寸的校核要待模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定后才可以進(jìn)行。2.5 開模行程的校核開模行程與塑件推出距離的校核取出制件所需的開模距離，必須小于注塑機(jī)的最大開模距離。塑件的總高度為8mm左右，頂出距離最大為13mm左右即可，加上模具的總厚度206，而注塑機(jī)的最大開模行程為220mm。所以，開模行程與塑件推出距

25、離相匹配。三、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 主流道設(shè)計(jì)1） 主流道尺寸根據(jù)所選注射機(jī)，則主流道小端尺寸為d=注射機(jī)噴嘴尺寸+（0.51）=3.5+0.5=4mm主流道球面半徑為SR=噴嘴球面半徑+（12）=6+1=7mm2） 主流道襯套形式襯套和定位圈設(shè)計(jì)成整體式，主流道長度取61mm，如圖3.1所示，材料采用T10A鋼，熱處理淬火后表面硬度為大于等于55HRC。圖3.13） 主流道凝料體積q主=(D2+Dd+d2)=（82+8×5+52）=2059.7mm32.0597cm34） 主流道剪切速率校核由經(jīng)驗(yàn)公式 =905s-15×103 s-1式中qv=q主+q分+q塑件=2.05

26、97+0.294+27.22=29.574cm3Rn=0.325cm主流道剪切速率偏小主要是注射量小、噴嘴尺寸偏大，使主流道尺寸偏大所致。3.2 分流道設(shè)計(jì)1） 分流道布置形式分流道應(yīng)該滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地經(jīng)分流道均衡的分配到各個(gè)型腔，因此，采用平衡式分流道。如圖3.2所示。2） 分流道長度L=14mm3） 分流道的形狀、截面尺寸以及凝料體積（1） 形狀及截面尺寸。 為了便于機(jī)械加工及凝料脫模，本設(shè)計(jì)的分流道設(shè)置在分型面上定模一側(cè)，截面形狀采用加工工藝性比較好的U形截面。U形截面對塑料熔體及流動阻力均不大，一般采用一下經(jīng)驗(yàn)公式來確定截面尺寸，即B=0.265

27、4.=0.2654×=2.88mm根據(jù)參考取B=3mm。H=B=×3=2mm分流道截面形狀如圖3.3所示。 圖 3.2 分流道布置 圖3.3 分流道截面形狀（2） 凝料體積分流道長度 L=2×14=28mm分流道截面面積 A=×3=10.5mm凝料體積 q分=28×10.5=294mm34） 分流道剪切速率校核采用經(jīng)驗(yàn)公式 =2.64×103 s-1在5×1025×103之間，剪切速率校核合格。式中q=1×13.61=13.61cmRn=0.1755cm式中 t注射時(shí)間，取1s； A梯形面積（0.105c

28、m2）； c梯形周長（1.3cm）。5） 分流道的表面粗超度分流道的表面粗超度Ra要求并不是很低，一般取0.8m106m，在此取1.6m如圖 3.3 所示。3.3 澆口的設(shè)計(jì)1） 澆口位置的確定澆口位置需根據(jù)塑件的幾何形狀結(jié)構(gòu)特征技術(shù)和質(zhì)量要求及塑件的流動性能等因素綜合加以考慮。根據(jù)這個(gè)塑件本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將其定在塑件底部表面的中心邊緣上。如圖3.4所示。2） 澆口形式的確定根據(jù)外部特征，外觀表面質(zhì)量要求比較高，應(yīng)看不到明顯的澆口痕跡。對于這類小型薄壁制件，此次設(shè)計(jì)選擇邊緣澆口，其優(yōu)點(diǎn)是：便于機(jī)械加工，易保證加工精度，而且試模時(shí)澆口的尺寸容易修整，可以分別調(diào)整充模時(shí)的剪切速率和澆口封閉時(shí)間。澆

29、口封閉時(shí)間即補(bǔ)料時(shí)間，主要由澆口的厚度決定。3） 澆口尺寸計(jì)算澆口深度h為根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 h=k·=2×0.7=1.4mm式中 制件厚度，mm k材料系數(shù)，查表得PP為0.7澆口寬度可按下式近似計(jì)算 =1.63mm式中 A凹模邊緣型腔表面積，即塑件外表面積，mm23.4 冷料井的設(shè)計(jì)如圖3.4所示，采用帶Z型頭拉料桿，該該拉料桿根部固定在推出板上，由于拉料桿頭部的側(cè)凹將主流道凝料鉤住，分模時(shí)即可將凝料從主流道拉出，推出制件時(shí)冷料也同時(shí)被推出，取產(chǎn)品時(shí)向拉料桿的側(cè)向稍許移動，即可脫鉤將制件連同澆注系統(tǒng)凝料一道取下。圖 3.43.5 噴嘴的選擇噴嘴是流道系統(tǒng)最末端的部分，它與型腔

30、直接相連，連接處稱為澆口。采用如下圖3.5所示的主流道襯套。圖 3.53.6 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)排氣是注射模設(shè)計(jì)不可忽視的問題。在注射模成型中，若模具排氣不良，型腔內(nèi)的氣體受壓將產(chǎn)生很大的背壓，阻止塑料熔體正?？焖俪淠Ｍ瑫r(shí)氣體壓縮產(chǎn)生的熱量能使塑料燒焦。排氣的形式有兩種，通常是利用模具零件間的配合間隙及分型面之間的間隙進(jìn)行排氣，在必要時(shí)可特采用排氣槽排氣。本模具的設(shè)計(jì)中，因?yàn)槌朔中兔孢€有推桿可以很好的排氣，而且塑件的厚度還比較均勻，所以不必另開排氣槽來排氣。四、成型零件的設(shè)計(jì)4.1 成型零件的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。在本設(shè)計(jì)

31、中成型零件就是成型支撐板外表面的凹模，成型內(nèi)表面的型芯（凸模）。成型零件工作時(shí)，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時(shí)與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。設(shè)計(jì)成型零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。4.2 成型零件鋼材的選用1）塑料模具鋼的具有以下特點(diǎn)。1. 塑料

32、模具用鋼涵蓋廣泛，從普通鋼材到專用剛才動有。這在塑料模具初期更加明顯，如今已日趨正規(guī)和高級。專門用鋼已自成體系，模具用鋼的化學(xué)成分和合金工具鋼的基本相同，但其冶金質(zhì)量更高，加工精良，對熱處理有利 2. 塑料模具鋼性能要求嚴(yán)格，熱處理難度大。3. 為避免模具零件在強(qiáng)韌化過程中的變形或其他熱處理問題，模具鋼以預(yù)硬化形式供應(yīng)市場已較普遍。 4. 以石化產(chǎn)品為原料的塑料制品，某些度不同的腐蝕性，所以耐蝕鋼應(yīng)用也較多。 5. 配合預(yù)硬化鋼、非調(diào)質(zhì)剛的應(yīng)用，易切削性也是塑料模具鋼的特點(diǎn)。 我國過去無專用的塑料模具鋼，一般塑料模具用正火的45和40Cr經(jīng)調(diào)質(zhì)后制造，因而模具硬度低、耐磨性差，表面粗糙度值高，

33、加工出來的塑料產(chǎn)品外觀質(zhì)量較差，而且模具使用壽命低；精密塑料模具及硬度高塑料模具采用CrWMo、Cr12MoV等合金工具鋼制造，不僅機(jī)械加工性能差，而且難以加工復(fù)雜的型腔，更無法解決熱處理變形問題。由此，國內(nèi)對專用塑料模具用鋼進(jìn)行了研制，并獲得了一定的進(jìn)展。我國已有了自己的專用模具鋼系列，目前已納入國家標(biāo)準(zhǔn)的有兩種，即3Cr2Mo和3Cr2MnNiMo，納入行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的已有20多種，已在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用十多種新型塑料模具鋼，初步形成了我國塑料模具用鋼體系。 2）近期塑料模具用鋼開發(fā)應(yīng)用的動向 1. 發(fā)展易加工、拋光性好的材料 隨著光盤、磁盤、棱鏡等精密件的生產(chǎn)，對易加工鏡面鋼的要求增加。這種鋼含非

34、金屬雜質(zhì)少，金相組織細(xì)致均一，沒有纖維方向性。它是塑料模具鋼材的主要發(fā)展方向。 2. 耐蝕鋼 模具在長期運(yùn)轉(zhuǎn)和保持過程中，容易生銹受蝕，而且近來隨著塑料成型中添加各種成分，模具更容易受蝕。因此要求提高母材機(jī)體的耐腐蝕性能，開發(fā)了一些耐蝕不銹鋼材。 3. 馬氏體時(shí)效合金鋼 這種剛才具有足夠的力學(xué)性能和突出的工藝性能，特別是有較高的強(qiáng)度、韌度、耐磨性、低的熱膨脹系數(shù)，是制造注塑模的好鋼材，但是價(jià)格貴。 4. 硬質(zhì)合金 主要用于制作壽命要求很高，制件生產(chǎn)批量大的模具。 在這次設(shè)計(jì)中凹模選用的材料為：5NiSCa，凸模選用的材料為：55號鋼 5NiSCa屬易切削高韌性塑料模具鋼，在預(yù)硬態(tài)（3545HR

35、C）韌性和切削加工性良好；鏡面拋光性能好，表面粗超度值低，表面粗超度可達(dá)Ra0.20.1m，使用過程中表面粗超度保持性能強(qiáng)；滲透性好，可作型腔復(fù)雜、質(zhì)量要求高的塑料模；該鋼在高硬度下（50HRC以上），熱處理變形小，韌性好，并具有較好的阻止裂紋擴(kuò)展的能力。 5NiSCa工藝性能：1）鍛造 加熱溫度1100，始鍛溫度10701100，終鍛溫度850，鍛后沙冷。2）球化退火 加熱溫度770，保溫3h，等溫溫度660，保溫7h，爐冷到550出爐空冷。退火硬度小于或等于241HBW，加工性能良好。3） 淬火溫度 880900，小件取下限，大件取上限，油冷或260硝鹽分級淬火。4.3 其它模具零件材料的

36、選擇1 、導(dǎo)柱、導(dǎo)套材料的選擇使用要求：對導(dǎo)柱要求表面硬度較高，內(nèi)部具有足夠的韌性，不易折斷、折彎；表面的耐磨性要好。在材料上,導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面,堅(jiān)韌而不易折斷的芯部,因此多采用低碳鋼滲碳(0.50.8mm深),經(jīng)淬火處理(55HRC60HRC)或碳素工具鋼(T8A、T10A)經(jīng)淬火或表面淬火處理(50HRC55HRC)。在這里采用20鋼。導(dǎo)套材料選用20鋼，淬硬到50HRC55HRC。其硬度較導(dǎo)柱低5度，以免。同硬度材料之間碰撞磨損。2 .推桿、復(fù)位桿材料的選用使用要求：有一定的強(qiáng)度，不能產(chǎn)生壓桿失穩(wěn)，也要有一定的耐磨性。頭部要與塑料接觸，硬度也要達(dá)到要求；此外，推桿經(jīng)常會更換，還要

37、具有好的經(jīng)濟(jì)性，并且容易得到。T8A淬火低溫回火硬度大于等于55HRC，用于本模具的推桿和復(fù)位桿材料。3. 模板、推板、推板固定板、墊塊和模座等的材料選擇本模具為中小型注塑模具。要求模板、推板、推板固定板、墊塊、模座等具有足夠的強(qiáng)度、剛度，易于加工成型。大部分時(shí)候是從模具的經(jīng)濟(jì)性方面來考慮這些零件的材料。該模具采用45鋼作為模板、推板、推板固定板、墊塊和模座等的鋼材。 4.4 計(jì)算成型零件工作尺寸查閱相關(guān)資料，查得PP收縮率為1.02.5，取PP的平均成形收縮為1.75%，塑件未注公差按照SJ1372-78中5級精度公差值選取。經(jīng)分析該塑件，其尺寸精度要求不是太高。所以在這里采用平均值法計(jì)算，

38、簡單方便。按IT9，容易修淺計(jì)算，其計(jì)算公式如下：1.型腔徑向尺寸：2.型腔軸向尺寸：3.型芯徑向尺寸：4.型芯軸向尺寸：計(jì)算結(jié)果如下表：塑件尺寸 型腔徑向尺寸 制造公差 8990.2330.087 6060.7910.074 5656.7200.074 2020.1820.052 13.413.5940.043 1010.0970.036 44.0150.030 33.0070.025 22.0050.025 1.41.4010.025塑件尺寸 型腔軸向尺寸 制造公差 1313.4250.043 77.3080.036 55.1600.030 22.0970.025 11.0790.025塑

39、件尺寸 型芯徑向尺寸 制造公差 1111.3300.043 66.2080.030 44.1720.030塑件尺寸 型芯軸向尺寸 制造公差 3.53.7350.030 44.2440.030 66.2800.030 88.3260.036 1111.3890.043五、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度校核5.1 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇根據(jù)黃虹、陳元芳主編塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)輔助教材，結(jié)合本次設(shè)計(jì)模具特點(diǎn)及特殊要求，塑件的大小，及注射機(jī)的型號最終選定250×250的模架。由于注射模具的工作狀態(tài)是長時(shí)間的承受交變負(fù)荷，同時(shí)也伴有冷熱的交替?，F(xiàn)代的注射模使用壽命至少幾十萬次，多至幾百萬次。因此，模具必須具有足夠

40、的強(qiáng)度和剛度。5.2 凹模型腔的強(qiáng)度由于注射壓力的作用，凹模型腔有向外脹出的變形產(chǎn)生。當(dāng)變形量大于塑件在壁厚方向的成形收縮量時(shí)，會造成脫模困難。嚴(yán)重時(shí)還會不能開模。我們必須通過計(jì)算來確定側(cè)壁。此模具的凹模屬于組合式凹模。嵌底式組合凹模側(cè)壁的計(jì)算1. 按剛度條件計(jì)算：式中：p是型腔壓力（MPa），一般取2040MPa; H表示型腔深度; 表示型腔的長度 =131mm; 表示型腔所在的模板的厚度 =32mm。 E是模具材料的彈性模量（MPa），取5.1x； 是滿足剛度條件的允許變形量（mm） 查表取=0.03帶入數(shù)據(jù)計(jì)算 2. 按強(qiáng)度條件計(jì)算：式中 是模具材料的彎曲許用應(yīng)力（MPa） 取=300M

41、Pa帶入數(shù)據(jù)計(jì)算 18.67mm因此凹模側(cè)壁的厚度應(yīng)不小于62mm。本模具在設(shè)計(jì)中取側(cè)壁厚為100mm，符合剛度和強(qiáng)度的要求。六、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及校核注塑模必須設(shè)有準(zhǔn)確可靠的脫模機(jī)構(gòu)，以便在每一循環(huán)中將塑件從型腔內(nèi)或型芯上自動地脫出模外，本課題選用簡單的推桿脫模機(jī)構(gòu)，以及液壓缸側(cè)向抽芯。6.1 模具對脫模機(jī)構(gòu)的要求（1）結(jié)構(gòu)優(yōu)化、運(yùn)行可靠，機(jī)構(gòu)盡可能簡單，零件制造方便，配換容易。機(jī)構(gòu)動作要準(zhǔn)確可靠、運(yùn)行靈活、機(jī)構(gòu)本身具有足夠的剛度合強(qiáng)度，以抵抗脫模阻力。（2）不影響制件外觀，不造成塑件變形破壞，推塑件的位置盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或隱蔽處，以免損壞塑件外觀，要保證塑件在脫模過程中不變形、不擦傷。因此本

42、課題在正確分析脫模力的大小和集中的部位，從而選擇脫模方式和推頂位置如圖，使脫模力得到均勻合理的分布。（3）脫出機(jī)構(gòu)應(yīng)便于使塑件留在動模，模具的結(jié)構(gòu)應(yīng)保證塑件在開模過程中留在具有脫模裝置的半模即動模上。 6.2 與脫模力相關(guān)的因素將制件從包緊的型芯上脫出時(shí)所需克服的阻力稱為脫模力。計(jì)算脫模力時(shí)應(yīng)考慮以下方面；（1）由收縮包緊力造成的制品與型芯的摩擦阻力，該值由試驗(yàn)決定；（2）由大氣造成的阻力；（3）由塑件的粘附力造成的脫模阻力；（4）推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動摩擦阻力以上各項(xiàng)中，（1）與（2）兩項(xiàng)起決定作用，（3）與（4）兩項(xiàng)可用修正系數(shù)的形式包括在脫模力的計(jì)算公式中。此外，脫模力的 大小還與制品的厚薄及幾何

43、形狀由關(guān)系，因此將制品所需脫模力，按厚壁和薄壁兩類加以區(qū)別，在本課題中，對脫模力作粗略估算。6.3 脫模力的具體計(jì)算本制件屬于薄壁制件，且為矩形斷面。根據(jù)黃虹主編的塑料成型加工與模具，制件為矩形斷面所需的脫模力為K2無量綱系數(shù)，其值隨f和而異；K2可從表中查??；2矩形制件的平均壁厚/；S塑料平均成型收縮率；E塑料的彈性模量/MPa；L制件對型芯的包容長度/mm；f制件與型芯之間的摩擦系)；脫模斜度0塑料的泊松比；A盲孔制品型芯在垂直于脫模方向上的投影面積/mm2，通孔制件的A等于0。根據(jù)黃虹主編的塑料成型加工與模具查表得PP的相關(guān)參數(shù)為：E 的范圍為11001600 MPa,取1350MPa；

44、取0.32f取0.33脫模斜度取22S2.25L2×11=22mm A=0查表得=1.00586.4 推桿的設(shè)計(jì)與校核在設(shè)計(jì)推桿脫模時(shí)應(yīng)注意：1. 推桿的截面應(yīng)有不少于1/2的面積承受脫模力，否則易于彎曲。2. 推桿的直徑的選擇，依塑件具體情況而定，原則上寧多勿少，直徑寧小勿大。3. 推桿外周距型芯應(yīng)留有不小于0.20.5的距離（依型芯大小而定），以免推桿觸及型芯。另外推桿孔磨損時(shí)，有更換較大截面推桿的余地。從投影面上看，應(yīng)位于陰影部位范圍之內(nèi)有深槽、深孔的部位局部壁厚部位加強(qiáng)筋部位機(jī)構(gòu)復(fù)雜部位圓形推桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算：（1）圓形推桿直徑公式為：mm式中：d 圓形推桿的最小直徑 mm；

45、K 安全系數(shù)，可取K=1.5；L 推桿的長度,105 mm ; F 脫模力（N），136.76Nn 推桿數(shù)目, 16個(gè)； E 鋼材的彈性模量,2.1×107 MPa。0.46取為d=2m 。（2） 強(qiáng)度校核推桿直徑確定后還應(yīng)該進(jìn)行強(qiáng)度校核，公式為： 小于推桿鋼材的屈服強(qiáng)度32000（N/2） 滿足強(qiáng)度要求。七、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)7.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則1.注意凹模和型芯的熱平衡，要把注意力放在型芯的冷卻上。2.對于簡單模具，可先社頂冷卻水出入口的溫差，然后計(jì)算冷卻水的流量、3.冷卻管道直徑、保證湍流的流速以及維持這一流速所需的壓力降便已足夠。但對于復(fù)雜而精密的模具，則應(yīng)做詳細(xì)計(jì)算。4.對

46、于大批量生產(chǎn)的普通塑件，可采用快冷以或得較短的循環(huán)注射周期。7.2 冷卻系統(tǒng)的簡易計(jì)算1. 成型周期的確定 根據(jù)制件材料為PP，并且制件中壁厚最大達(dá)到2，根據(jù)黃虹主編的塑料成型加工與模具查表10-6及結(jié)合moldflow對塑料制品的分析，得保壓時(shí)間為，該制件為自動脫模，設(shè)開模時(shí)間為，再加上注射時(shí)間，設(shè)取件時(shí)間為故得本制件的成型周期為：2.求塑料制件在固化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量Q（KJ/h）即單位時(shí)間型腔內(nèi)的總熱量 式中 W單位時(shí)間內(nèi)注入型腔中的塑料質(zhì)量，KJ/h 單位質(zhì)量的塑料制品在凝固時(shí)所放出的熱量，根據(jù)黃虹主編的塑料成型加工與模具查表10-4 常用塑料熔體的單位熱流量 5.9×102

47、將以上參數(shù)代入公式，得=3237.54KJ/h 3.求冷卻水的體積流量 根據(jù)黃虹主編的塑料成型加工與模具 Q塑料制件在固化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量（KJ/h）冷卻水的體積流量，冷卻水的密度，冷卻水的出口溫度，冷卻水的入口溫度，冷卻水的比熱容，根據(jù)黃虹主編的塑料成型加工與模具查表10-4得綜上，則：4.根據(jù)黃虹主編的塑料成型加工與模具查表10-1選取冷卻水的穩(wěn)定湍流速度和直徑5.冷卻水道在管道中的流速v根據(jù)黃虹主編的塑料成型加工與模具式10-166.冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱膜系數(shù)根據(jù)塑料成型加工與模具表10-5，取系數(shù)f為7.22（）冷卻水的密度，冷卻水的平均流速d冷卻水管道直徑則7.冷卻管道

48、總傳熱面積A 冷卻水的溫差 =8.冷卻水道個(gè)數(shù)由于是冷卻水道的個(gè)數(shù)，所以取整數(shù) 47.3 冷卻回路的設(shè)計(jì)定模冷卻回路,從定模板引水進(jìn)去。 動模冷卻回路,采用從動模板引水，由于此模具采用的是組合式型芯和型腔，水可能會在型芯與動模板和型腔與定模板相接的地方漏出。為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，在其接觸的地方加上密封圈。八、模具的論述與評價(jià)8.1 模具的工作原理 1-內(nèi)六角圓柱頭螺釘M6×14；2-主流道襯套；3-定模底板；4-內(nèi)六角圓柱頭螺釘M10×30；5-銷釘；6-定模板；7-定模型芯；8-冷卻水道；9-動模型芯；10-動模板；11-推桿；12-墊塊；13動模板；14-內(nèi)六角圓柱頭

49、螺釘M12×40；15-推板；16-內(nèi)六角圓柱頭螺釘M8×26；17-推桿固定板；18-主流道拉料桿；19-推板導(dǎo)套；20-推板導(dǎo)柱；21-檔釘；22-導(dǎo)柱；23-導(dǎo)套；24-內(nèi)六角圓柱頭螺釘M8×15；25-水嘴M8；26-復(fù)位桿如上圖所示，模具的分型面分別在定模板6與動模板10，型腔板7與型芯板9之間的表面上。熔融塑料充滿型腔，冷卻固化后。定模與動模分開。動模往后退，同時(shí)推板在注射機(jī)頂桿地推動下，向前運(yùn)動，從而推動推桿往前運(yùn)動，頂出制件。模具閉合時(shí)，通過復(fù)位桿復(fù)位。從而開始下一次的注射。8.2 模具的經(jīng)濟(jì)評價(jià)該模具完全實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)，很好的實(shí)現(xiàn)了大批量生產(chǎn)的要

50、求，有利于提高生產(chǎn)效率。九、模具加工工藝9.1 凸模加工工藝過程表9-1 凸模加工工藝工序號工序名稱工藝說明注意事項(xiàng)1備料按下料計(jì)算方法計(jì)算出長度，在鋸床上切斷，并留有余量2鍛造將毛坯鍛成矩形及要求的形狀每邊留有4到5mm的刨加工余量3熱處理退火，以消除內(nèi)應(yīng)力，改善加工性能4刨六面在刨床上將毛坯刨成六面體每面留預(yù)磨余量0.5mm5磨削磨六個(gè)面磨到要求尺寸6劃線、加工孔劃線型芯輪廓，鉆孔，攻螺紋7工作型面粗加工按劃線刨或銑出凸模輪廓單面留精修余量0.15到0.25mm8熱處理淬火、回火55HRC60HRC9工作平面精加工電火花線切割凸模，使其接近尺寸留研磨余量10研磨對凸模工作部分進(jìn)行研磨，保證與凹模的配合間隙值9.2凹模加工工藝過程表9-2 凹模加工工藝工序號工序名稱工藝說明注意事項(xiàng)1備料按下料計(jì)算方法計(jì)算出長度，在鋸床上切斷，并留有余量2鍛造將毛坯鍛成矩形及要求的形狀每邊留有4到5mm的刨加工余量3熱處理退火，以消除內(nèi)應(yīng)力，改善加工性能4刨在牛頭刨床上刨削各面留預(yù)磨余量0.5mm5平磨平磨六個(gè)面磨到要求尺寸6劃線畫出凹模輪廓7工作型腔粗加工按劃線去除型孔中心廢料，在銑床上按劃線加工留單邊余量0.150.25mm8冷卻水孔加工鉆孔9熱處理淬火、回火3638HRC10平面磨削平