鋁塑復合方凳塑件模具設計

1、鋁塑復合方凳塑件模具設計學生：鄒漫漫指導老師：鄒雋三峽大學機械與材料學院摘要：本課題進行了鋁塑復合方凳塑件模具設計。首先分析了鋁塑復合方凳塑件的工藝特點，然后選擇了一模一腔，接著選擇注射機、確定分型面，最后完成了澆注系統(tǒng)設計、成型零件設計、排氣系統(tǒng)設計、脫模機構設計、合模導向機構設計、選擇模架、模具的加熱與冷卻系統(tǒng)設計等過程。用Pro-E和CAD繪制了一套模具裝配圖和零件圖。該模具具有結構緊湊，工作可靠，操作可靠，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。關鍵詞：塑料；注射模具；設計Abstract：This topic has carried on the aluminum-plastic composite sq

2、uare stool plastics mold design. First analyzes the process characteristics of plastics article of aluminum-plastic composite square stool, then choose one module and one cavity, and then choose the injection machine, determine the parting surface, and finally completed the gating system design, mol

3、ding parts design, the exhaust system design, demoulding mechanism design, choice of clamping steering mechanism design, formwork, and mould heating and cooling system design process. With Pro - E and CAD drawing a set of mold assembly drawing and part drawing. The mold has a compact structure, reli

4、able operation, reliable operation, high production efficiency, etc.朗讀顯示對應的拉丁字符的拼音字典 - 查看字典詳細內容Key word: Plastic; Injects the mold; Design前言本文主要研究鋁塑復合方凳塑料模具的設計過程。本課題研究的目的是對鋁塑復合方凳與一般方凳在結構設計、成本、耐用性上進行比較，以更好地運用到實際生產(chǎn)中。鋁塑復合方凳結構由塑料面板和鋁合金鋼管組成，而本課題主要是設計塑料面板的模具結構。注塑成型是熱塑性塑料制件最重要的成型方法之一。用此方法加工成型的塑料制件，其品種與樣式之多

5、是其他任何成型方法無法比擬的。注塑成型能一次性的成型出外形復雜，尺寸精確，效率高，甚至帶有金屬嵌件或螺紋的塑料制件。塑料注塑成型的過程是借助于螺桿（或柱塞）的能力，將已塑化好的塑料熔體注入閉和的模具型腔內，經(jīng)冷卻固化定型后開模獲得制件。因此，構成注塑成型的必要條件有三：一是塑料必須以熔融狀態(tài)進入模腔；二是塑料熔體必須有足夠的壓力和流速，以確保及時迅速的充滿整個行腔的各個角落；三是需要有符合制件形狀和尺寸并滿足成型工藝要求的模具。這就為注塑成型提出了必須具有塑化，注射和成型這三個基本職能要求。設計注塑模時應考慮以下幾方面問題： （1）分析塑件結構及其技術要求塑件的結構決定了模具結構的復雜程度，塑

6、件的技術要求.（如尺寸精度、表面粗糙度等）決定了模具制造及成型工藝的難易，因此對于不符合塑料注塑成型特殊要求、不合理的結構形狀等，均應該提出改進塑件涉及的建議，否則會增加模具設計與制造以及注塑成型工藝的難度。（2）了解注射機的技術規(guī)格注塑機的技術規(guī)格制約了模具的尺寸和所能成型塑件的范圍。（3）了解塑料的加工性能和工藝性能主要了解如下幾點：塑料熔體的流動行為，所能達到的最大流動距離比。分析流道和型腔各處的流動阻力，模腔內原有空氣的導出。塑料在模具內可能的結晶、取向及其導致的內應力。模具總體結構和零件形狀應力求簡單合理，容易加工制造。合理選擇模具材料。模具的熱量損耗，冷卻水用量以及塑件生產(chǎn)效率等。

7、在塑料注射模制造過程中，總會遇到分型面的確定問題，它是一個很復雜的問題，受到許多因素的制約，常常是顧此失彼。所以在選擇分型面時應抓住主要矛盾，放棄次要因素。我近期查閱了不少資料表明它可以按以下原則來確定1：保證塑料制品能夠脫模；使型腔深度最淺 ；使塑件外形美觀，容易清理 ；盡量避免側向抽芯；使分型面容易加工 ；使側向抽芯盡量短；保證塑件制品精度 ；有利于排氣；使型腔內總壓力較大的方向與分型面垂直。 塑料模具的設計牽涉到方方面面, 設計塑料模具應按一定的設計程序進行, 并對幾個設計要點必須予以足夠重視, 這樣才能保證模具的設計制造質量, 塑料模具設計不僅僅是結構設計還包括模具材料及其熱處理選擇,

8、 選擇正確與否對模具的使用性能及其壽命將產(chǎn)生重大影響模具設計與模具失效緊密相關, 為了盡量避免模具失效 應充分研究分析塑料模具的失效機制, 并在模具設計上采取相應的防范措施。（1）塑料模具的設計程序從工程思維的角度對塑料模具設計的內涵與方法進行研究分析，首先就是要制定出科學合理的設計程序，科學的設計程序是設計制造出高水平，高質量模具的有力保障，無論是簡單模具還是復雜模具都應該按照這種設計程序進行設計制造（2）塑料模具的設計要點2一副塑料模具能否順利用于生產(chǎn)取決于很多因素，除了模具本身的原因外還與塑件用料，成型設備和成型工藝有關，并且這些因素相互關聯(lián)。 因此，在設計塑料模具時，必須充分考慮各方面

9、因素，用工程綜合性思維擬定模具設計方案。 （3）塑料模具的選材與熱處理3針對塑料模具工作條件，使用壽命和制造成本選擇適當?shù)哪＞卟牧?，提出合理的熱處理要求是塑料模具設計的重要內容之一。 國內外許多研究機構已開展模具材料數(shù)據(jù)庫的建立和模具材料選用專家系統(tǒng)的研究工作。（4）塑料模具的失效形式與防護塑料模具在工作時要承受塑料中的硬質顆粒對模具表面的沖刷磨損，以及由塑料分解出來的腐蝕性氣體對模具的腐蝕，同時要承受較強大的成型壓力和高溫的作用 因此 塑料模具的失效形式主要有以下三種，對它們的失效機制進行分析研究有利于在設計上采取相應的措施。1 注射模具國內外發(fā)展狀況近年來，隨著我國經(jīng)濟的騰飛，塑料成型加工

10、機械和成型模具發(fā)展十分迅速，高效，自動化，大型，微型，精密，高壽命的模具在整個模具行業(yè)中所占的比例越來越大。我國大型、復雜、精密、高效和長壽命模具又上了一個新臺階，不少種類模具已能替代進口模具，模具CAD/CAM技術得到了較快推廣應用并取得了良好效果，快速成形制造技術和設備有了長足發(fā)展并已開始進入實用推廣階段，高速銑等新一代制造技術已被人們重視并開始應用。從模具使用角度來說，要求高效，自動化，操作簡便；從模具制造角度，要求結構合理，制造容易，低成本?，F(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中，合理的加工工藝，高效的設備，先進的模具是必不可少的三項重要因素。模具與其他機械產(chǎn)品比較，一個重要特點就是技術含量高、凈產(chǎn)值比重

11、大。隨著化工、輕工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國的模具工業(yè)近年來一直以每年1315左右的增長速度高速發(fā)展，而各行業(yè)對模具的要求也越來越高。面對市場的變化，有著高技術含量的模具正在市場上嶄露頭角。隨著工業(yè)發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種、數(shù)量越來越多；對產(chǎn)品質量和外觀的要求，更是日趨精美，華氣。因此，結合中國具體情況，學習國外模具工業(yè)建設和模具生產(chǎn)的經(jīng)驗，宣傳、推行科學合理化的模具生產(chǎn)，才能推進模具技術的進步。一直以來我國模具工業(yè)在材料選用上由于受售價限制，國產(chǎn)模具的材料多采用2Cr13和3Cr13作精密熱處理。國外則采用專用模具材料DINI、2316，在耐磨、耐腐蝕性能及拋光亮度等綜合性能上均明顯優(yōu)于國產(chǎn)材料4。這

12、從根本上影響了國產(chǎn)模具的外觀質量和使用壽命。在生產(chǎn)工藝上，不少廠家由于設備不配套很多工作依賴手工完成，嚴重影響了精度和質量。國內企業(yè)的模具設計體系處在引進、消化和吸收的初級階段，尚未形成成熟的理論指導和設計體系。缺乏模具調試條件。國內模具企業(yè)因受交貨期短，試模場地及設備的局限，通常把質量檢驗工作放在用戶處試模，且難以調試出最佳狀態(tài)，給用戶造成大量的損失和浪費。而國外一些發(fā)展較好的企業(yè)都擁有自己的試模場所和設備，可以模擬用戶的工作條件試模，所以能在最短的時限達到很好的效果。從總體情況看，模具工業(yè)投入仍舊不足，模具總量供不應求，特別是大型、精密、復雜、長壽命模具能力明顯不足的情況在短期內仍難有較大

13、改觀?？v觀模具行業(yè)近年來的發(fā)展，塑料模具結構的演變，及制造工藝的改進，歸納起來有以下幾點：模具標準化是現(xiàn)代模具設計與制造的基礎。推行模具標準化是實現(xiàn)模具合理化生產(chǎn)必備條件。國外對模具標準化工作十分重視，是由于采用標準件不僅能有效提高模具質量、降低成本，而且能大大縮短模具生產(chǎn)周期。美國、德國進行模具標準化工作已有100年的歷史。而我們一直以來由于模具標準化程度不高，造成生產(chǎn)供應的標準件品種、規(guī)格不齊，質量不高，不能滿足互換性要求?，F(xiàn)在，我國在標準化方面已經(jīng)有了很大的改進，隨著工業(yè)產(chǎn)品多品種、小批量、個性化、短周期的發(fā)展趨勢變得日益明顯，模具標準化工作意義更為重大。據(jù)介紹，目前我國模具標準件使用比

14、率有所增加，初步估計在4045之間，與國際上7080的比率還有很大差距，我國不同地區(qū)、不同企業(yè)之間模具標準件使用覆蓋率差異也較明顯，三資企業(yè)要比其他企業(yè)高，南方企業(yè)要比北方高，尤其是三資企業(yè)集中的廣東省，其模具企業(yè)的模具標準件使用覆蓋率要遠高于其他地區(qū)。今后我國勢必采取相應措施，針對模具生產(chǎn)特點，組織行業(yè)力量，進行快捷、適時地對模具生產(chǎn)企業(yè)進行標準化生產(chǎn)，以便全面推行模具標準化工作。我國“ 十五”模具行業(yè)發(fā)展規(guī)劃提出，模具標準件要擴大品種、提高精度，其中主要品種要實現(xiàn)經(jīng)濟規(guī)模生產(chǎn)。2005年模具標準件使用覆蓋率達到60，2010年達到70以上。因此，加快模具標準件發(fā)展，加強模具產(chǎn)品的技術含量，

15、大力發(fā)展熱流道模具及CADCAECAM技術，對于提升我國塑料模具行業(yè)的水平、拓展國內外市場具有重要的意義。由于模具和制造之間的關系密切，可以說，制造是設計的延續(xù)。而采用人工設計方法比較遲緩，不可能實現(xiàn)模具設計與制造一體化，也不可達到優(yōu)化設計的要求。實踐證明，模具CAD/CAM技術是當代最合理的模具生產(chǎn)方式。模具CAD/CAE/CAM方面成果進一步擴大，模具生產(chǎn)骨干企業(yè)大部分都已應用，取得了良好成效。模具生產(chǎn)也將可以實現(xiàn)高度標準化、通用化和系統(tǒng)化，有利于采用先進設計與制造技術，使模具越做越精，同時，有利于縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)費用。模具制造是模具設計的延續(xù)，是驗證設計正確性的過程。5模具制造的規(guī)

16、范化有利于使模具生產(chǎn)過程趨于科學化、合理化。在模具企業(yè)中，對模具生產(chǎn)過程進行計算機控制與管理，是實現(xiàn)合理化生產(chǎn)的保證和條件。從模具設計、生產(chǎn)準備、加工與裝配、試模的全過程始終處于控制與管理之中，因此，推進模具生產(chǎn)過程控制與管理有利于提高模具制造精度與質量，減小生產(chǎn)周期與生產(chǎn)費用。今天的模具，精度將越來越高目前，精密模具已普遍達到了23m的精度。10年前。精密模具的精度一般為5um，現(xiàn)在已達23um,雖然生產(chǎn)納米級模具短期內國內還難以實現(xiàn)，但達到1m 精度的模具是必然趨勢。加工精度公差在1m以下的超精加工也必然得到發(fā)展。 對于塑料制品企業(yè)來說，為了使產(chǎn)品質量更好，產(chǎn)率更高，熱流道模具是個很好的選

17、擇。這種正在興起的模具品種技術含量高，它不需要更新設備，只需要更新模具或對原有的模具進行改造，就能大大縮短產(chǎn)品的成型時間和表面質量，由于沒有料把，它還能節(jié)省原料，尤其是對于小而精密的產(chǎn)品，原料節(jié)約十分顯著。在國外，熱流道模具及技術使用率達到50以上，有的國家可達80以上，而目前熱流道技術在我國還處于推廣階段，應用率不足20。隨著熱流道技術的日漸推廣應用，熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高。由于采用熱流道技術的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質量，井能大幅度節(jié)約制件的原材料，因此，熱流道技術的應用在國外發(fā)展很快，已十分普遍。許多塑料模具廠所生產(chǎn)的塑料模具已有一半以上采用了熱流道技術，有的廠使用率甚至

18、80以上，效果十分明顯。國內熱流道模具已有生產(chǎn)，有些企業(yè)使用率達2030，但總的來看，比例低，亟待發(fā)展。隨著塑料成形工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應高壓注射成型等工藝的模具將隨之發(fā)展。塑料件的精度分為尺寸精度、幾何形狀精度和外觀精度（即光澤、色調等），為了確保這些精度，將繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具，在注射成型中，影響成型件精度的最大因素是成型收縮，高壓注射成型可減小樹脂收縮率，增加塑件尺寸的穩(wěn)定性。模具要求剛性好，耐高壓，特別是精密模具的型腔應淬火，澆口密封性好，模溫能準確控制。氣體輔助注射成型技術已比較成熟，它能改善塑件的內在和外觀質量，具有注射壓力低、

19、制品變形小、易于成型壁厚差異較大的制品等優(yōu)點，而且可以節(jié)約原料及提高制件生產(chǎn)率，從而大幅度降低成本。與之相適應，氣輔模具在我國也已出現(xiàn)，并取得了良好效果。12 （1）模具日趨大型化；（2）模具精度將越來越高；（3）多功能復合模具將進一步發(fā)展；（4）熱流道、氣體輔助注塑成型模具，在塑料模具中的比例逐步增長；（5）模具標準件應用更加廣泛；（6）快速、經(jīng)濟模具發(fā)展前景廣闊。在工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展較快時期，產(chǎn)品暢銷，要求模具能跟上需求。在工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展滯緩時期，產(chǎn)品不暢銷，企業(yè)必然千方百計開發(fā)新產(chǎn)品，這同樣給模具帶來強勁的需求。因此，現(xiàn)代模具工業(yè)有不衰敗工業(yè)之美稱。2 塑件成型工藝性分析2.1 塑件結構根據(jù)塑件

20、產(chǎn)品圖紙，用Pro/E5.0軟件進行方凳面板的三維建模。三維實體模型更加直觀地表現(xiàn)了產(chǎn)品造型，可以從各個角度對模型進行觀察。如圖1圖1零件圖2.2 塑件材料的選擇方凳塑件需要較好的耐磨性，良好的外觀。目前所常用的熱塑性塑料主要有：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚碳酸酯、ABS、氨基塑料等。根據(jù)塑件的要求可以選擇聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯。從流動性上說，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯屬于流動性好的一類，聚甲醛屬于中等類，而聚氯乙烯則是最差的。而聚甲醛、聚乙烯的流動性受溫度變化的影響很小。塑件主要可選用的高分子材料7如下：聚乙烯 低壓聚乙烯分子質量、結晶度和密度較高，較硬、耐磨、耐蝕、耐熱及

21、絕緣性好。在熱、光、氧氣的作用下會產(chǎn)生老化和變脆。主要用于制造塑料管、板材、塑料繩及承載不高的零件。聚丙烯 屈服強度、抗拉強度、抗壓強度和硬度及彈性均比聚乙烯好，有特別高的抗彎曲疲勞強度，不吸水，其絕緣性能不受濕度的影響。但在氧、熱、光的作用下極易解聚、老化，所以必須加入防老化劑。它可制作各種機械零件，如法蘭、接頭、泵葉輪、汽車零件和自行車零件。其成形收縮率大，易產(chǎn)生縮孔、凹痕及變形；熱容量大，注射成形模具必須設計能充分進行冷卻的冷卻回路。5聚氯乙烯 硬聚氯乙烯不含或含有少量的增塑劑，有較好的抗拉、抗彎、抗壓和抗沖擊性能，可單獨用作結構材料。根據(jù)不同的用途，對聚氯乙烯分別加入適量的增塑劑，便可

22、制成硬質、軟質和透明塑料件。由于聚氯乙烯的化學穩(wěn)定性較好，故可用作防腐管道、管件、輸油管、離心泵等。在日常生活中，用于制造涼鞋、雨衣、玩具、人造革等。聚氯乙烯在成形過程中易于放出氯化氫。所以必須加入穩(wěn)定劑和潤滑劑，并嚴格地控制熔體的溫度與滯留時間；不能用一般的注射機來成形聚氯乙烯制品，因為聚氯乙烯的耐熱性和導熱性不好，如果使用一般的注射機，需將料筒內的物料加熱到166193，這將會引起分解。聚丙烯與聚乙烯相比較，就成形特性來說，相同點有：結晶性料、吸濕性小，可能發(fā)生熔融破裂，流動性極好，收縮率范圍大、易變形等。但聚乙烯宜用高壓注射，料溫均勻，填充速度應快，保壓充分，其流動性對壓力變化敏感。但聚

23、丙烯卻只要求注意控制成形溫度，成形特性中并未提及流動性對壓力變化敏感。且聚丙烯屈服強度、抗拉強度、抗壓強度和硬度及彈性均比聚乙烯好，有特別高的抗彎曲疲勞強度，這對要求較好的強度，較好的耐磨性的方凳是符合的。因此，聚丙烯與聚乙烯之間當然選聚丙烯。但聚氯乙烯流動性差，分解時有腐蝕及刺激性氣體產(chǎn)生。成形溫度范圍小必須嚴格控制料溫。且不能用一般的注射機來成形聚氯乙烯制品。再考慮到方凳的經(jīng)濟效益，也最好選用聚丙烯。PP的塑件脫模斜度： 型腔2545 型芯2045。PP材料成型條件如表1所示表1 PP材料成型條件縮寫計算收縮率/%注射壓力/ MPa模具溫度/成型注射時間/s成型保壓時間/s成型冷卻時間/s

24、注射成型機類型PP1.02.57010080902060032090螺桿式注：上述成形條件，僅供參考，且重量為100500g 的塑件時，但實際成形時均需酌情調整。2.3 PP的注塑成型過程及工藝參數(shù)2.3.1成型工藝分析（1）外形尺寸：該塑件壁厚為10mm，塑件外形尺寸不大，塑件熔體流程不太長，塑件材料為熱塑性材料，流動性好，適合注塑成型。（2）精度等級：采用一般精度5級（3）脫模斜度：PP成型性能好，成型收縮率較小，型腔2545 ，型芯2045，取脫模斜度1。2.3.2注塑過程（1）成型前的準備。對PP的色澤、粒度和均勻度進行檢驗，PP成型前必須進行干燥，處理溫度為80100，干燥時間為2小

25、時。（2）注射過程。塑料在注射機料筒內經(jīng)過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具的型腔成型，其過程可分為充模、壓實、保壓、倒流和冷卻五個階段。（3）塑件的后處理。退火的方法為紅外線燈、烘箱，處理溫度為70，處理時間2h4h。2.3.3注射工藝參數(shù)（1）注射機：螺桿式，螺桿轉速為48r/min。（2）料筒溫度t/：前段200220； 中段180200； 后段160180。（3）模具溫度t/：8090；（4）注射壓力（p/MPa）：70110；（5）成型時間（s）：60（注射時間取28，冷卻時間取30，高壓時間取2）。3 選擇注射機及相關參數(shù)的校核在對方凳面板進行材料選定、成型工藝過程

26、分析和工藝參數(shù)大致選定的基礎上，根據(jù)塑件批量大小和精度要求就可確定型腔數(shù)量和排列方式，根據(jù)模具所需注射量就可以確定注射機的型號及安裝尺寸的確定。3.1型腔數(shù)量及排列方式選擇模具的型腔數(shù)量決定著注塑模具每一次注塑循環(huán)所能成型的塑件數(shù)量，影響型腔數(shù)目的因素有注塑機規(guī)格、塑件質量、模具制造難易、塑件成本及交貨期等。與多型腔模具相比，單型腔模具具有塑料制件的形狀和尺寸始終一致、工藝參數(shù)易于控制、模具解構簡單緊湊、模具設計自由度大等優(yōu)點。此外，單型腔模具還具有制造成本低、制造周期短等優(yōu)點。相反，多型腔模具可以提高生產(chǎn)效率。 根據(jù)塑件質量要求，大型、中型、復雜塑件一般采用單型腔注塑模；大多數(shù)小型件采用多型

27、腔注塑模；尺寸精度要求高的塑件一般型腔數(shù)目不超過4個，在滿足其他各項要求的前提下盡量采用單型腔模具。此方凳面板屬于中型塑件，形狀比較規(guī)則，精度要求為一般，且為批量生產(chǎn)。故采用一模一腔簡化模具結構，提高制件的精度。3.2注射機選型3.2.1注射量及鎖模力計算（1）通過Pro/E建模分析，塑件體積，塑件質量（取PP密度為0.9），流道凝料的質量還是個未知數(shù)，可按塑件質量的0.2倍來估算。從上述分析中確定為一模一腔，所以注射量為： （1） （2）（2）塑件和流道凝料在分型面上投影面積及所需鎖模力的計算流道凝料在分型面上的投影面積，根據(jù)是每個塑件在分型面上的投影面積的0.20.5倍，取0.35來進行估

28、算，所以： （3）式中 模具所需鎖模力 （4）式中 型腔壓力取25MPa。33.2.2選取注射機根據(jù)以上每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模力的計算值，初選SZ2500/500臥式注射機，其主要技術參數(shù)如表2表2 SZ2500/500型注塑機工藝參數(shù)項目單位參數(shù)螺桿直徑mm90注射行程mm395塑化能力g/s66.7注射壓力MPa141理論注射量cm32500注射速率g/s560螺桿轉速r/min20120鎖模力kN5000模板最大開距mm1600最小模具厚度mm400最大模具厚度mm拉桿內間距mm850850模具定位孔直徑mm250噴嘴球半徑mmSR35機筒加熱功率kW35噴嘴口直徑mm4 模具工藝設

29、計 通過理論計算、計算機分模和澆口位置計算機模擬結合的方法，最終確定成型零件工作尺寸和模具結構形式。4.1分型面位置的確定 分型面的選擇在注射模設計中占有相當重要的地位。分型面選擇合理與否直接影響到模具整體結構的復雜程度及塑件質量。分型面選擇原則如下：6 應有利于塑件的脫模與取出； 應有利于嵌件的安裝； 應有利于模具零件的加工； 應有利于模具結構的簡化及便于操作； 應有利于塑件的質量及精度要求； 應有利于保證塑件的表面質量； 應有利于預防飛邊及溢料的產(chǎn)生； 應有利于排氣以確保質量及成型； 應有利于制品的成型及模具的制造。通過對塑件結構形式的分析，分型面應選在端蓋截面積最大且利于開模取出塑件的底

30、平面上，其位置如圖2所示。方案I，塑件的同軸度不易保證，由于合模不嚴會使分型面出產(chǎn)生飛邊，不易清除痕跡，也不利于澆注系統(tǒng)的放置。方案，影響塑件的外觀，也不利于澆注系統(tǒng)的放置。方案III，使塑件整體放在定模中，保證了塑件的同軸度，有利于氣體的排出?？紤]塑件外觀和同軸度，選用方案III。圖2 分型面圖4.2 澆注系統(tǒng)設計澆注系統(tǒng)一般由主澆道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。17主流道：指連接注射機噴嘴與分流道或型腔（單型腔）的進料通道。其作用是將塑料熔體引入模具，其形狀、大小會直接影響塑料熔體的流速和填充時間。分流道：指連接主流道和澆口的進料通道。其作用是通過流道截面及方向的變化使塑料熔體平穩(wěn)地

31、轉換流向，并均衡地分配給各個型腔(多型腔)。澆口：指連接分流道與型腔之間的一段短小的進料通道。它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，它起到調節(jié)熔體流速、控制保壓時間和防止熔體倒流的作用。冷料穴：在模具中直接對著主流道（或分流道）的孔或槽，用以儲存注射時熔體料流前鋒的冷料頭，防止冷料進入型腔而影響塑件的質量，或由于冷料堵塞澆口，或降低流動性而造成填充不滿。澆注系統(tǒng)要有良好的排氣功能，防止塑件出現(xiàn)缺陷，澆注系統(tǒng)的設計是注射模具設計的一個重要環(huán)節(jié)，設計應遵循以下原則：6型腔布局要采用平衡方式，型腔和澆口開設部位要力求對稱，型腔排列要緊湊。分澆道的流程要盡量短，端面尺寸要盡可能大，減少彎曲、死角并增加流道表面的粗糙

32、度以減少熱量的散失和壓力的損失。在滿足各型腔充滿物料的前提下，盡量減少澆注系統(tǒng)的容積，以減少塑料的消耗量。澆口應去除方便，不影響塑件的美觀和使用。本套模具采用了一模一腔、直澆口的普通流道澆注系統(tǒng)，包括主澆道、澆口和冷料穴組成。4.2.1主澆道設計主澆道位于模具中心，是連接注射機噴嘴與分澆道的通道，垂直于分型面。為了使?jié)驳乐心享樌纬觯瑢⑵湓O計為圓錐形，錐角約為24，由于PP流動性極好，所以主澆道錐角取3，主澆道內壁表面粗糙度 取值為0.7um 。主流道小端直徑3d = 噴嘴直徑+（0.51）mm； （5）主流道球面半徑R =噴嘴球面半徑 +（12）mm； （6）球面配合高度h =35 mm；

33、 (7)主流道大端直徑（出口端直徑）:D=d2Ltan(0.5) (8)主澆道大端與分澆道連接處應有過渡圓角，以減小塑料熔體流動轉向時的阻力，其圓角半徑一般取r=13mm ，或者取r= D/8；主澆道長度L盡量60 mm；噴嘴直徑=7mm，主流道小端直徑d =8 mm；主澆道長度L盡量60 mm；主流道長度L初取為42.5mm；又由于噴嘴球頭半徑SR為35mm 。主流道球面半徑R為37mm。球面配合高度h =5 mm； 主流道大端直徑（出口端直徑）:D=8242.5tan1.510.2mm；其圓角半徑一般取r=13mm ，或者取r= D/8；此處取r=1mm；主澆道進口和注射機噴嘴頭部接觸的表

34、面一種是平面，一種是弧面。平面連接在密封時需要很高的壓力，實際生產(chǎn)中很少應用。加之本模具屬于中型模具，所以選用弧面連接。4.2.2主澆道襯套由于主澆道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復地接觸與碰撞，所以模具的主澆道通常宜設計成可以拆卸與更換的襯套結構。常用的主澆道襯套有兩類：型、型兩種類型。此處選擇型，如圖3所示圖3 主澆道襯套4.2.3定位圈設計為了使主澆道與噴嘴和料筒對中，在主澆道襯套上增加定位圈，噴嘴可以在定位環(huán)的作用下和主澆道進口對準進料。定位環(huán)有6種形式，但是為了彌補不同廠家生產(chǎn)的注射機定位孔不一致的缺點，通常選擇的定位圈有以下兩種。圖4 定位圈的一種形式圖5 定位圈的另一種形式圖4可以不

35、在定模上加工安裝定位環(huán)的臺階孔。對于小型模具，優(yōu)先采用圖4所示的定位圈。此模具不是小型模具，主流道襯套和定位環(huán)要分開設計，所以選擇圖4的定位圈形式。而所選擇的注射機的定位孔尺寸是，定位圈尺寸，兩者之間呈較為松動的連接，定位圈高度取為15 mm。4.2.4拉料桿的設計本方案采用直接澆口，不需使用拉料桿。4.2.5冷料穴的設計冷料穴一般位于主流道末端分型面的動模一側。其作用是捕集熔體流動的前鋒冷料，避免冷料進入模腔，對塑件造成不利影響。開模時又將冷料拉出，因而冷料穴直徑稍大于主流道大端直徑，該模具采用帶球行頭拉料桿的冷料穴。其中主流道大端直徑為，該設計中冷料穴深度為：（9） 4.2.6澆口設計 澆

36、口是連接分澆道和型腔的一段細短流道，它的形狀、數(shù)量、尺寸和位置對塑件的質量影響很大。 澆口的截面積一般取分澆道的截面積的36，澆口的長度約為0.52mm，這里取L澆 =1.5 mm。澆口的形狀有矩形、圓形、梯形和U形。適合塑料聚丙烯的澆口形式有8：直接澆口、邊緣澆口、扇形澆口、薄片澆口、點澆口。由于聚丙烯的成形特性本易發(fā)生縮孔、變形，加之邊緣澆口的缺點是殼形件排氣不便，易產(chǎn)生縮孔、氣孔等缺陷，這樣就可能使生產(chǎn)出的塑件外形不美觀。扇形澆口會在方凳塑件上留下澆口形狀，且澆口去除較困難，澆口痕跡較明顯。由于方凳塑件設計的是單分型面注射模，在型腔上打個孔，就可使熔融的塑料流入模具內，根據(jù)這樣的結構，選

37、擇盤形澆口較合適。盤形澆口開設在塑件的內部，其特點是塑料在充模時進料均勻，各處料流速率大致相同，模腔內氣體已排出，避免了側澆口在塑件上產(chǎn)生的熔接痕，但澆口去除較難，澆口痕跡明顯。4.3成型零件設計4.3.1成型零件應具備的性能由于成型零件直接和高溫熔料接觸，其質量直接影響塑件的質量，所以必須具備如下性能： 具有足夠的剛度和強度，以承受塑料熔體的高溫和高壓。 具有足夠的硬度和耐磨性能，以承受流料的摩擦和磨損。 具有良好的拋光性能和耐蝕性能。 加工性能好，可淬性良好，熱處理變形小。 成型部位有足夠的位置精度和尺寸精度。型腔和型芯選擇P20鋼材料。它是預硬型塑料鋼，加工后無需熱處理直接使用，型腔精度

38、很高。 4.3.2成型零件工作尺寸設計成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用來成型塑件部位的尺寸。7主要包括型腔和型芯的徑向尺寸、型腔的深度尺寸、型芯的高度尺寸、型芯與型芯之間的位置尺寸等。在模具設計中，應根據(jù)塑料件的尺寸及精度等級來確定成型零件的工作尺寸及其精度等級。影響塑件尺寸和精度的因素主要有：成型收縮率 塑料成型后的收縮率與塑料的品種，塑件的結構、模具的結構以及成型工藝條件等因素有關，在實際工作中，成型收縮率的波動，引起塑件尺寸的誤差，塑件尺寸變化值為 S =（Smax Smin）LS (10)式中 S 塑料收縮波動而引起的塑件尺寸誤差，； Smax 塑料的最大收縮率，% ；Smin 塑

39、料的最小收縮率，% ；LS 塑件尺寸,mm。一般情況下，由成型收縮率波動所引起的塑件誤差，應該小于塑件公差值的1/3左右。模具成型零件的制造誤差 模具成型零件的制造精度是影響其塑件尺寸精度的重要因素之一8。成型零件的加工精度越低，其成型塑料件的尺寸精度也越低。生產(chǎn)實際證明，成型零件的制造公差約為塑料件總公差的1/31/4。模具成型零件的磨損 模具在使用過程中，由于塑料熔體流動的沖刷、脫模時與塑件的摩擦、成型過程中可能產(chǎn)生的腐蝕性氣體以及由于上述原因造成的模具成型零件表面粗糙度提高而要求重新打磨拋光等，均可造成成型零件尺寸的變化，其結果是型腔尺寸變大而型芯尺寸變小。一般來說，對于中小型塑料件，最

40、大磨損量可取公差值的1/6；模具裝配的誤差 模具成型零件由于配合間隙的變化，會引起塑件的尺寸變化。模具的配合間隙公差應不影響模具成型零件的尺寸精度和位置精度。4.3.3成型零件的結構設計凹模設計 凹模也稱為型腔，是成型塑件外形及其表面的零件。按其結構不同可分為：整體式凹模；整體嵌入式凹模；四壁拼合式凹模；拼塊式凹模。結合方凳的形狀、尺寸以及模具的加工分析，整體式凹模是由整塊材料加工而成。這種結構的特點是簡單牢固、強度及剛性均好，不易產(chǎn)生變形，塑料件表面分型面痕跡最少，成型的塑件質量較高。它常用于形狀結構比較簡單的塑料件的成型。相對于組合式凹模，其最大的優(yōu)點是不會使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡。不宜用鑲嵌

41、式凹模、四壁拼合式凹模、拼塊式凹模。鑲嵌式凹模適用于對于型腔復雜或對于形狀復雜的型腔底部，而筆筒的型腔形狀不太復雜。而且用鑲嵌式凹模還要為保證塑件表面質量而增加磨平、拋光等工序，增加了型腔的加工工藝及加工成本。方凳并不存在側凹，模具也不需要側向分型，故不選擇拼塊式凹模。至于四壁拼合式凹模應用場合為大型的和形狀復雜的型腔，因此也不適合。綜上分析，整體嵌入式凹模是最佳的選擇。由模具結構的初步分析，將凹模采用機械加工，然后壓入模板之中。這種結構形式加工效率高，拆裝方便。而整體式凹模的特點是不易產(chǎn)生變形，塑料件表面分型面痕跡最少，成型的塑件質量較高，但整體式凹模的加工工藝性較差，一旦凹模局部損傷，其維

42、修加工就比較困難。且較浪費材料，從生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益的角度考慮，整體式凹模不適合。型腔的外部可以制成圓形或正方形，但是為了方便加工和節(jié)省材料，將型腔的外部制成圓形。 型芯結構的設計 型芯是成型塑料件內表面的模具零部件，根據(jù)結構不同可以分為如下三種： 整體式型芯 整體鑲嵌式型芯 鑲拼式型芯整體式型芯是將型芯和模板制成一體，其結構牢固，但工藝性較差，同時模具材料耗費多。這類型芯主要用于形狀簡單的單型腔模具中。而筆筒是多型腔結構，且要考慮經(jīng)濟效益，因此排除整體式型芯。方凳有三個型腔，且型腔的形狀不是回轉體較復雜。而鑲拼式型芯則適合凸模結構復雜，因此選鑲拼式型芯。4.3.4成型零件工作尺寸的計算 模腔

43、工作尺寸的計算 模腔尺寸計算包括型腔和型芯的徑向尺寸、型腔深度和型芯高度尺寸、中心距尺寸的計算。a. 型腔徑向尺寸計算 選擇平均尺寸法計算，公式為 （11） 式中 凹模徑向尺寸； 塑件徑向公稱尺寸； 塑料的平均收縮率，； 塑件公差值，查參考文獻17表3-13，取2.50； Z 凹模制造公差，見16表2-11，取0.210； x修正系數(shù)，見16表2-10，取0.53；方凳外形尺寸凹模徑向尺寸：b.型腔深度尺寸計算 （12）式中 H 塑件開口端到分型面的最大尺寸為40mm；Z 凹模深度制造公差，見16表2-11，取0.100； 塑件公差值，查參考文獻17表3-13，取0.56；x修正系數(shù)，見16表

44、2-10，取0.58。型腔深度得；c.型腔壁厚的計算 型腔模在注射成形過程中，由于注射壓力很高，型腔內部承受熔融塑料的巨大壓力，這就要求型腔要有一定的強度和剛度。模具型腔如果強度不夠，將產(chǎn)生塑性變形或斷裂破壞；如剛度不夠，將產(chǎn)生較大的彈性變形，使模具貼合面處出現(xiàn)較大的間隙，由此發(fā)生溢料及飛邊現(xiàn)象。另外，當成型后成型壓力消失時，型腔因彈性恢復而收縮，當收縮量大于塑件的收縮時，型腔就會緊緊地包住塑件，造成開模困難或塑件殘留在定模上而損壞塑件或塑件質量不良。因此，有必要對模具型腔進行強度和剛度的計算。型腔側壁所受的壓力應以型腔內所受最大壓力為準，對于大型模具型腔，常由于剛度不足而彎曲變形，應按剛度計

45、算；對于小型模具的型腔，型腔常常在彎曲變形前，其內應力往往已經(jīng)超過了材料的許用應力，所以應以強度計算為主。方凳是長方形型腔，并且為矩形整體式。 1）型腔壁厚。由剛度計算 （13）2）型腔底板厚度。由剛度計算 （14）上兩式中，是型腔長度；是型腔深度；是型腔寬度；是決定的常數(shù)；是決定的常數(shù)；是彈性模量，鋼材?。皇切颓粌热垠w的壓力，一般取2545MPa，此處取25MPa；是允許變形量，為保證尺寸精度，可取塑件允許公差的左右，取0.56。查17表4-6和4-7得，由上兩式計算得：，型腔長度為324.93mm，寬度為324.93mm，厚度為69.61mm選定模板尺寸為500500110mmd.動模墊板

46、厚度計算 動模墊板雖然不是成型部件，但其厚度對型腔底部的強度和剛度有著直接影響，故有必要討論墊板厚度的確定方法。墊板厚度為 （15）式中，是動模墊板受的總壓力（N）；是塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積；是動模墊板寬度（mm）；是支承塊間距（mm）；型腔壓力，一般取2545MPa，此處取25MPa；是彎曲許用應力（MPa）；是修正系數(shù)，取0.60.75。由計算得由17表4-8知，。其它尺寸計算依此類推，計算結果如表3所列表3 塑件成型零件工作尺寸計算表模具尺寸名稱塑件尺寸塑件精度等級塑件尺寸公差模具等級GB/T1800模具尺寸公差模具尺寸計算結果型腔長度30052.5100.210型腔寬度30

47、052.5100.210型腔深度4050.56100.100小型腔6550.74100.120小型腔深度2050.44100.084小型腔3550.56100.100小型腔深度3050.50100.084小型芯6050.94100.120小型芯3050.70100.0844.4排氣系統(tǒng)設計對于注射模而言，排氣系統(tǒng)尤為重要，因為注塑的過程是通過熔料置換出空氣而形成的。當熔體填充型腔時，必須排出型腔、澆注系統(tǒng)的空氣和塑料本身揮發(fā)出來的氣體，否則會在塑件上產(chǎn)生氣泡、凹坑、接縫、表面輪廓不清、褐色斑紋等缺陷。模具排氣的形式主要有以下幾種方式：利用配合間隙排氣、在分型面上開設排氣槽排氣、利用燒結金屬塊排

48、氣。由于模具的型腔不太大，空氣置換量不太大，又根據(jù)設計的單分型面注射模模具的結構，因此利用分型面排氣，就能較好地將型腔內空氣排除。4.5 脫模機構設計在每一次注射成形后，使塑料件從模具型腔中或型芯上脫出的機構，稱之為脫模機構或頂出機構。（1）脫模機構的結構組成脫模機構的設計原則 塑件滯留于動模，模具開啟后應使塑件及澆口凝料滯留于帶有脫模機構裝置的動模上，使模具脫模裝置在注射機頂桿的驅動下完成脫模動作。保證塑件不容易變形，這是脫模機構應達到的基本要求。首先要正確分析塑件對型腔或型芯的附著力的大小及所在的部位，有針對性地選擇合適的脫模方法和脫模位置，使頂出重心和脫模阻力中心相重合。型芯由于塑料收縮

49、時對其包緊力最大，因此頂出作用應該盡可能靠近型芯，頂出力應該作用于塑料剛度、強度最大的部位，作用面應盡可能大一些。影響脫模力大小的因素有很多，當材料的收縮率大，塑件壁厚大，模具的型芯形狀復雜，脫模斜度小以及型腔粗糙度高時，脫模阻力就會增大；反之則小。力求良好的塑件外觀，頂出塑件的位置應該盡量設在塑件內部或對外觀影響不大的部位，在采用頂桿脫模時尤其要注意這個問題。脫模機構的分類9 按驅動方式分類：手動脫模、機動脫模、液壓脫模、氣動脫模。按模具結構分為：簡單脫模機構、雙向脫模機構、順序脫模機構、二級脫模機構、澆注系統(tǒng)脫模機構及帶螺紋的脫模機構等。（2）脫模機構的結構在實際生產(chǎn)中，對于某些深腔制件、

50、薄壁制件等復雜制件，須采用多元件組合脫模方式，這種脫模機構即稱為聯(lián)合脫模機構。方凳面板由一個中心通孔的正方體和五個環(huán)形圓通組成為復雜制件。因此采用聯(lián)合脫模機構，且此脫模機構主要由推桿、推件板組成。（3）脫模力的計算經(jīng)過注射機的高壓注射，塑料在模具內冷卻定型18，此時塑料收縮將型芯包緊，這一包緊力是開模后塑件脫出時所必須克服的。開始脫模時的瞬時阻力是最大的，成為初始脫模力。而此塑件有不通孔存在。脫模力的計算一般是計算初始脫模力。方凳面板平均厚度與方凳長邊長度之比t/L=5.17/3000.05，屬于薄壁塑件。故按照薄壁塑件選取脫模力的計算公式。塑件斷面大體屬于矩形斷面，所以方凳面板的脫模力計算公

51、式為 (16)式中：是塑件的平均壁厚；是塑料的彈性模量，PP為；是塑料平均成型收縮率，PP為0.0175；是塑件對型芯的包容長度；是塑件與型芯之間的靜摩擦因素，常取0.10.2；是模具型芯的脫模斜度；塑料的泊松比；，是型芯的平均半徑；是無因次系數(shù)；是盲孔塑件型芯在脫模方向上的投影面積，通孔塑件的。由此得F=9325.12N推桿直徑的確定 根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式，可得推桿直徑計算公式為d=K(L2F/nE)1/4 （17）式中 d推桿的最小直徑(mm)； K安全系數(shù)，可取K=1.5； L推桿的長度（mm）； F塑料件的脫模力（N）；n推桿數(shù)量，根據(jù)塑料件和型腔或型芯的結構和尺寸確定；E鋼材的彈性模量（

52、MPa）；可取推桿數(shù)量n為4，鋼材的彈性模量E為200GPa（推桿選材為T8）, 推桿的長度L=250mm,代入公式可得d7.79mm。推桿直徑可取10mm。推桿的直徑確定后，還應對其強度進行校核，其校核公式如下：=4F/nd2 （18）式中推桿材料的許用應力（MPa）； 推桿所受的應力（MPa）；代入公式得=29.70MPa=720MPa；推出行程為塑件的高度加上澆注系統(tǒng)凝料的高度，推出行程h=90mm。4.6 合模導向機構的設計注射模的導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種形式。導柱導向機構用于動模和定模的開合模導向以及脫模機構的運動導向。（1）導向機構的作用每套塑料模具都要設有導向機構，在

53、模具工作時，導向機構可以維持動模和定模正確合模，以及合模后保持型腔的正確形狀。導向機構引導動模和定模按順序合模，避免型芯在合模中損壞；并能承受一定的側向力。（2）導柱導向機構導柱導向是指導柱與導套采用間隙配合，使導套在導柱上滑動，一般采用H7/h6級配合，主要零件導柱、導套。導柱 導柱有兩種形式，一種為帶頭直通式導柱；第二種是有肩導柱。為了減少導柱導套的摩擦，有的導柱開設油槽。小型模具一般采用直通式導柱，大型模具采用有肩導柱。導套 為了使導柱進入導套比較順利，在導套的前端倒一圓角。導柱孔最好做成通孔，以利于排出孔內空氣及殘渣廢料。當結構需要開不通孔時，就要在不通孔的側面增加通氣孔。導套可使用淬火鋼或銅合金等耐磨材料制造，但其硬度一般應低于導柱硬度，可以改善摩擦，防止