模具毕业设计 电视机遥控器下盖塑料模具设计.doc

1 绪论模具是机械制造业中技术先进、影响深远的重要工艺装备,具有生产效率高、材料利用率高、制件质量优良、工艺适应性好等特点,被广泛应用于汽车、机械、航天、航空、轻工、电子、电器、仪表等行业。2005年中国模具工业产值达到610亿元,增长率保持在25%的高水平,行业的生产能力约占世界总量的10%,仅次于日本、美国而位列世界第三。虽然近年来我国模具行业发展迅速，但是离国内的需要和国际水平还有很大的差距。制造产业是一个国家的综合国力及技术水平的体现，而模具行业的发展是制造产业的关键。针对这种情况，国家出台了相应的政策，正积极发展模具制造产业。 我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注，在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%-80%的零部件都要依靠模具成形（型）。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和代消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。近几年，我国模具工业一直以每年15%左右的增长速度发展，2003年，我国模具总产值超过400亿元人民币。模具工业的发展和进步，在很大程度上取决于模具加工设备、软件及切削刀具的制造水平。如今，人们对手机、电脑、汽车、手表、数码电子等商品的要求一点也不低于发达国家。但另一方面，我国生产这些商品所需模具的工作母机即模具加工设备的制造水准，从总体上来说还是比较低的。 随着计算机软件的发展和进步，CAD/CAE/CAM 技术也日臻成熟，其现代模具中的应用将越来越广泛。可以预料不久的将来，模具制造业将从机械制造业中分离出来，而独立成为国民经济中不可缺少的支柱产业，与此同时，也进一步促进了模具制造技术向集成化、智能化、益人化、高效化方向发展。因此，大力发展模具工业可以促进我国更快的走向工业化国家。 模具是利用其特定形状成型具有一定形状和尺寸的制造工具。成型塑料制品的模具叫做塑料模具。全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等方面均能满足使用要求的优质制品。从模具使用角度来讲，要求高效率、自动化、操作简便；而从模具制造角度来讲，要求结构合理、制造容易、成本低廉。 塑料模具影响着塑料制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电气性能、内应力大小、各向同性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在塑料加工过程中，模具结构对操作难易程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少分模。合模和取制件过程中的手工劳动，常采用自动开合模和自动顶出机构。在全自动生产时还要保证制品能自动从模具上脱落。另外，模具对塑料制品的成本也有相当的影响。除简易模具外，一般来说制模费是十分昂贵的，一副优良的注射模具可生产制品百万件以上，压制模约能生产二十五万件。当批量不大的时候，模具费用在制件成本中所占比例将会很大，这时应尽可能地采用结构合理而简单的模具，以降低成本。现代塑料制品中合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少的三项重要因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求，塑料制件使用要求和造型设计起着重要作用。高效的全自动的设备也只有装上能自动化生产的模具才能发挥其效能，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提。由于工业塑件和日用塑料制品的品种和产量需求量很大，对塑料模具生产不断向前发展。电视机遥控器发明至今，从工作原理到外形设计都有不小的变化，遥控器在主要功能及工作原理上不会有太大的变化，但是在外形设计上是可以有很大发展的，在现在外形设计千变万化，只有外形的美观才能引起人们的兴趣，但是在外形的设计与模具的设计有一定的冲突，设计电视机遥控器需要做到外形美观又要做到模具设计简单方便。模具制造产业是制造产业之一，而制造产业标志着一个国家的综合国力及技术水平。因此大力发展模具制造产业是国家经济建设中所必须计划到的。本次设计电视机遥控器下盖的模具虽然不能为整个行业做出什么贡献，但我希望能够通过本次的设计制作有所体会和认识，发现一些问题，提供一些有用的资料。希望通过此次有关电视机遥控器下盖的毕业设计，我能掌握一般塑料制品的设计原则与设计过程、塑料成型工艺与模具设计的设计原则与工作过程；熟悉塑料成型工艺拟定及模具设计工作步骤；了解塑料模具设计所应注意的事项以及应用所学的知识来解决工程实际问题的能力。 注塑件的设计塑件制品的设计不仅要满足使用要求，而且要符合塑料的成型工艺特点，同时还要尽量使模具结构简单化。在进行制品结构工艺性能的前提下，尽量选用价廉且成型性能又好的塑料。同时，还应该力求制品结构简单、壁厚均匀且成型方便。另外，同时考虑模具的总体结构合理，使模具型腔易于制造，塑料制品形状应该有利于模具的分型、排气、补缩和冷却。塑料制件的结构工艺性是指塑件结构对成型工艺方法的适应性.在塑料生产过程中，一方面成型会对塑件的结构、形状、尺寸精度等诸方面提出要求，以便降低模具结构的复杂程度和制造难度，保证生产出价廉物美的产品；另一方面，模具设计者通过对给定塑件的结构工艺性进行分析，弄清塑件生产的难点，为模具设计和制造提供依据。塑料制品的设计主要内容包括：塑件的选材、尺寸和精度、表面粗糙度、塑料制品的形状、壁厚、脱模斜度、圆角、加强肋、支承面、孔、螺纹、齿轮、嵌件、飞边、文字与符号及制品表面彩饰等。2.1 塑件的选材通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求,以及原材料厂家提供的材料性能数据.对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等.该塑件对材料的要求首先必须是塑料的流动性，其次是成型难易和经济性问题,以下是对几种流动性能较好材料的性能对比，如表2-1所示, 出自参考文献12第36页。表2-1 材料的特性 塑料名称ABSPCPMMA拉伸强度/MPa38 6672弯曲强度/MPa12695113断裂伸长率/%280100落球冲击强度J/m16422洛氏硬度（M）12082101氧指数（OI）18.124.917.3热变形温度/ 103134100维卡软化点/105153120马丁耐热温度/112体积电阻率/·cm10102.1×101010吸水率% 0.050.131.19透光度/%209393雾度% 30.90.9折射率 1.5921.5861.492价格（元/吨）1150123033000410001950020700和机械加工一样要考虑到加工工艺问题，模具成型也要考虑到材料的注塑特性，在各特点都相差无几的情况下，好的成型特性是选择材料的主要标准，以下是三种材料的性能和成型特性比较，如表2-2所示，出自参考文献12第38页。表2-2 材料的性能和成型特性比较塑料品种性能特点成型特点模具设计注意事项使用温度主要用途ABS（非结晶型）透明性好，电性能好，抗拉强度高，耐磨性好，质脆，抗冲击强度差，化学稳定性教好 成型性能好，成型前需干燥，注射时应防止溢料，制品易产生内应力，易开裂 因流动性好，适宜用点浇口或侧浇口，但因热膨胀大，塑件中 不宜有嵌件小于70应用广泛，如电器外壳、汽车仪表盘、日用品等有机玻璃（非结晶型）透光率最好，质轻坚韧，电气绝缘性好/但表面硬度不高，质脆易开裂，化学稳定性较好，但不耐无机酸，易溶于有机溶剂流动性差，易产生流痕，缩孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射时速度不能太高合理设计浇注系统，便于充型，脱模斜度尽可能大，严格控制料温与模温，以防分解。收缩率取0.35小于80透明制品，如窗玻璃，光学镜片，灯罩等聚碳酸酯（非结晶型）透光率较高，介电性能好，吸水性小，力学性能好，抗冲击，抗蠕变性能突出，但耐磨性差，不耐碱，酮，酯耐寒性好，熔融温度高，黏性大，成型前需干燥，易产生残余应力，甚至裂纹，质硬，易损模具，使用性能好尽可能使用直接浇口，减小流动阻力，塑料要干燥，不宜采用金属嵌件，脱模斜度2130脆化温度为100在机械上做齿轮，凸轮，蜗轮，滑轮等，电机电子产品零件，光学零件等本课题设计为遥控器下盖，宜选用ABS材料，ABS材料是线型结构，非结晶型， ABS材料常用于电器外壳、汽车仪表盘、日用品等。ABS是由丙烯腈 -丁二烯-苯乙烯组成。ABS是三元共聚物，因此兼有三种元素的共同性能，使其具有“坚韧、质硬、刚性”的材料ABS树脂具有较高冲击韧性和力学强度，尺寸稳定，耐化学性及电性能良好，易于成形和机械加工等特点。此外，表面还可镀铬，成为塑料涂金属的一种常用材料。另外，ABS与#372有机玻璃熔接性良好，用于制造双色成形塑件。表2-3为ABS主要性能指标，出自参考文献1第226页。表2-3 ABS的性能指标密度/g·cm-31.021.16屈服强度/Mpa50比体积/cm3·g-10.860.98拉伸强度/Mpa38吸水率（%）0.20.4拉伸弹性模量/Mpa1.8×103熔点/。C130160拉弯强度/Mpa80计算收缩率（%）0.40.7抗压强度/Mpa53比热容/J·（kg·C）-11470弯曲弹性模量/Mpa1.4×103ABS的注射成型过程及工艺参数(1) 注射成型过程1) 成型前的准备。对ABS的色泽、粒度的均匀性等进行检查，由于ABS吸水性较大，成型前进行充分的干燥。2) 注射过程。注件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。3) 塑件的后处理。处理的介质为空气和水，处理的温度为6075C，处理的时间为1620s。(2) 注射工艺参数1) 注射机：螺杆式，；螺杆转数为30r/min。2) 料筒温度（。C）：后段150170； 中段165180 前段1802003) 喷嘴温度（。C）：1701804) 模具温度（。C）：50805) 注射压力（Mpa）：601006) 成型时间（s）：30（注射时间取1.6s，冷却时间20.4s，辅助时间8s）2.2 塑件的尺寸精度尺寸精度的选择；塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准，然而，在满足塑件使用要求的前提下，设计时总是尽量将其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工难度和制造成本。对塑件的精度要求，要具体分析，根据装配情况来确定尺寸公差，该塑件是一般民用品，所以精度要求为一般精度即可，设计时按实际公差进行计算。影响塑料制品尺寸精度的因素比较复杂，归纳有以下三个方面。(1) 模具 模具各部分的制造精度是影响制件尺寸精度重要的因素。(2) 塑料材料 主要是收缩率的影响，收缩率大的尺寸精度误差就大。(3) 成型工艺 成型工艺条件的变化直接造成材料的收缩，从而影响尺寸精度。2.3 塑件的表面质量表面质量是一个相当大的概念，包括微观的几何形状和表面层的物理-力学性质两方面技术指标，而不是单纯的表面粗糙度问题。塑件的表观缺陷是其特有的质量指标，包括缺料，溢料与飞边，凹陷与缩瘪，气孔，翘曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的决定性因素，通常要比塑件高出一个等级。2.4壁厚各种塑件，不论是结构件还是板壁,根据使用要求具有一定的厚度，以保证其力学强度。一般地说，在满足力学性能的前提下厚度不宜过厚，不仅可以节约原材料，降低生产成本，而且使塑件在模具内冷却或固化时间缩短，提高生产率；其次可避免因过厚产生的凹陷,缩孔,夹心等质量上的缺陷。本设计选用的材料是ABS，它是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。以下是ABS材料的壁厚推荐值：1.5mm3mm本课题设计的电视机遥控器下盖厚度选定为2mm。该塑件属于中小型件，塑件边缘的壁厚均匀。2.5脱模斜度由于塑件成型时冷却过程中产生收缩，使其紧箍在凸模或型芯上，为了便于脱模，防止因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损，与脱模方向平行的塑件内，外表面都应具有合理的斜度。以下是ABS的脱模斜度推荐值： 制件外表面 制件内表面 351030 3040塑件内表面在造型时就有圆角,这不仅对脱模有好处，而且可以更好的锁紧。2.6加强肋加强肋的主要作用是在不增加壁厚的情况下加强塑件的强度和刚度。塑件上适当设置的加强肋可以防止塑件的翘曲变形；沿着物料流动方向的加强肋还能降低充模阻力，提高融体流动性，避免气泡，缩孔和凹陷等现象的产生。但本课题设计的电视机遥控器下盖的受力很小所以不需要设置加强肋。2.7圆角塑件上各处的轮廓过度和壁厚连接处，一般采用圆角连接，有特殊要求时才采用尖角结构。尖角容易产生应力集中，在受力或受冲击载荷时会发生破裂。圆角不仅有利于物料充模，同时也有利于融料在模具型腔内的流动和塑件的脱模。圆角的取值与应力集中的关系遵循R/T函数关系，当R/T=0.6以后应力集中变的缓和，该塑件大部分的圆角取R1，较大值取到R2。2.8孔的设计孔的极限尺寸原则上讲，这些孔均能用一定的型芯成型，在注射成型时，型芯受到高速流动的塑料熔体的冲击，如果型芯的直径太小或太长，则会因为高压冲击而弯曲，所以对孔的最小直径和孔的最大深度加以限制。ABS材料孔的最小直径为0.35mm，孔的最大深度为4d。本课题与齿轮、嵌件、飞边、文字与符号及制品表面彩饰等的设计无关，故不作考虑。2.9塑件的表面形状塑件的内外表面形状应在满足使用要求的前提下尽可能易于成型。塑件的形状应有利于提高塑件的强度和刚度，薄壳状塑件可设计成平面或拱形面。因此，在设计塑件时应尽可能避免侧向凹凸而减少或消除不必要的侧向抽芯，以简化模具结构。2.10塑件的螺纹设计由于塑件上的螺纹在使用时不经常拆卸，螺钉的坚固力很小，所以可采用自攻螺钉的结构固定。这样可以简化模具，只需在塑件上注出底孔，之后用自攻螺钉直接旋入装配即可，底孔的脱模斜度1020 。2.11 塑件的造型设计方案一（如下图2-1、2-2、2-3所示）图2-1：电视机遥控器上盖图2-2：电视机遥控器下盖图2-3：电视机遥控器装配图方案二（如下图2-4、2-5、2-6所示）图2-4：电视机遥控器上盖图2-5：电视机遥控器下盖图2-6：电视机遥控器装配图方案三（如下图2-7、2-8、2-9所示）图2-7：电视机遥控器上盖图2-8：电视机遥控器下盖图2-9：电视机遥控器装配图采用方案一外形美观，结构简单，这使得模具的制造相对来说较容易一些，精度自然就较高，同时获得的塑件质量也较好；而且体积较小，节约原料成本。采用方案二外型结构复杂，使得模具的制造相对困难，模具制造的成本也高；而且塑件体积要大于方案一塑件的体积，这样在无形之中增加了成本。采用方案三外形过于简单，不能将遥控器的整体结构全面的表达出来；但模具的制造容易，制造成本也低。根据以上叙述，综合考虑塑件的工艺性能，使用性能以及经济性原则选采用方案一。 模具结构形式及注射机的初步确定3.1 分型面位置的确定3.1.1 分型面的选择原则：分型面除排位的影响外，还收时间的形状、外观、精度、浇口位置、滑块、推出机构、加工等多种因素的影响。分型面的选择是否合理是塑件能否完好成型的先决条件，一般应该考虑一下问题：1） 符合塑件脱模的基本要求，就是是塑料容易从模具内取出，分型面应该设在塑件脱模方向最大的投影边缘部位。2） 分型面不影响产品外观质量，即分型面应尽量不破坏塑件光滑的外表面。3） 确保塑件留在分型面一侧，利于推出且推杆痕迹不显露于外观。4） 确保塑件质量，例如，将有同轴度要求的塑件放到分型面的同一侧。5）满足模具的锁紧要求，将塑件投影面积大的方向放在定，动模方向上，而将投影面小的放在侧分型面上，另外，分型面是曲面的应该加斜面锁紧。6） 应尽量避免成侧孔，侧凹，若需要滑块成型，力求滑块结构简单，尽量避免定模滑块。7） 合理安排浇注系统，特别是浇口道。8） 有利于模具加工。3.1.2 分面位置的确定通过对塑件结构形式的分析和以上几点的考虑，分型面应该面应该在截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，其位置如图3-1。（图 3-1）分型面图3.2 型腔数目和排列方式的确定3.2.1 型腔数目的确定 为了是模具与注塑机的生产能力相匹配，提高生产效率和积极性，并保证模具的精度，模具设计时应该要确定模具型腔的数目，常用的方法有两大类：一是按技术参数确定型腔数目，二是按经济性来确定型腔数目。可根据注射机的最大注射量确定型腔数n，由参考文献1第85页查得：式中 K注射机的最大注射量的得用系数，一般取0.8； mN注射机允许的最大注射量； m 2浇注系统所需塑料的质量或体积（g或cm³）； m 1单个塑件的质量或体积（g或cm³）。所以需要 该塑件采用的精度是一般精度，且为大批量生产，可采用一模多腔的结构形式。同时，考虑到塑件尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本费等因素，初步确定一模两腔。3.2.2 型腔排列形式的确定 多型腔模具尽可能采用平衡式排列布置，且要力求紧凑，并与浇口开设的部位对称。由于该设计选择的是一模两腔，故采用直线对称排列，如图3-2所示（图 3-2）型腔数目的排列布置图3.2.3 模具结构形式的确定 从上面的分析可知，模具设计为一模两腔，对称直线排列，根据塑件结构形状和外表无明显的进料痕迹和其他划伤痕，表面平整美观，推出机构采用脱模板推出的推出形式。浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用侧浇口，且开设在分型面上面，因此，定模部分不需要单独开设分型面取出凝料，动漫部分需要添加型芯固定板、支撑板、脱模板。由上综述分析可确定选用带脱模板的单分型面注射模。3.3 注射机型号的确定(1) 注射量的计算 通三维软件建模设计分析计算得塑件体积： V=20.753 注射质量： 式中，的值由参考文献第226页表4-44可取1.02g/。(2) 浇注系统凝料体积的初步估算 浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，但是可以经验按照塑件体积的0.21倍来估算，由于本设计采用的流道设计简单并且较短，因此浇注系统的凝料按照0.2倍来计算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统的凝料和两个塑件体积之和）为 (3) 选择注射机 根据第二步计算得出的一次模具型腔的塑料总质量，并结合参考文献1第95页公式（4-18）计算注射机的公称注射量，则有：/。根据以上的计算，结合参考文献1第311页初步选定公称注射量为125，注射机型号为XS-125/630卧式注射机，主要技术参数见表3-1，出自参考文献1第311页。表 3-1 注塑机的主要参数理论注射容积(cm³）125螺杆直径(mm)40注射压力(MPa)150注射速率(cm/s)110塑化能力(g/s)45螺杆转速(r/min)10140锁模力(kN)630拉杆内间距(mm)260×360移模行程(mm)300模具最大厚度(mm)300模具最小厚度(mm)200锁模形式双曲肘模具定位孔直径(mm)100喷嘴球半径(mm)12喷嘴口孔径(mm)4模板尺寸(mm)300×440(4) 注射机的相关参数的校核1) 注射压力校核 由参考文献1第74页查表4-1可知，ABS所需的注射压力为80110Mpa，这里取P0=100 Mpa，该注射压力机的公称注射压力=150 Mpa注射压力安全系数K1=1.251.4，这里去K1=1.3，则：K1 P0=1.3×100=130 Mpa<150 Mpa（公称注射压力）,所以，压力机的压力合格。2) 锁模力的校核注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢漏现象，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： 塑料件在分型面上的投影面积 浇注系统在分型面上的投影面积，即流道凝料的（包括浇口）在分型面上的投影面积的值，可以按照多型腔模的统计分析来确定。是每个塑件在分型面上的投影面积的0.20.5倍。本例流道设计简单，分流道相对较短，一次流道凝料的投影面积相对取较小值，这里取。 塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积： =2×1.2×5656=13574.4模具型腔的胀型力： 式中，是型腔的平均计算压力值。是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%40%，大致范围为25Mpa40Mpa，对于粘度大的塑料取值大些，ABS属于中等粘度的塑料及有精度要求的塑料，故取=35Mpa。由参考文献1第63页查表3-1可知该注射机的公称锁模力=630KN，锁模力的安全系数k=1.11.2这里取k=1.2，则K×F=1.2 ×475.10=570.12<F=630KN 所以注射机锁模力符合要求。对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。4 浇注系统的设计所谓注射模具的浇注系统，是指凝料熔体从注射机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经的通道。其作用是使塑料熔体平稳而有序的充填到型腔中，以获得组织致密，外形轮廓清晰的零件。浇注系统分为普通流道的浇注系统和热流道的浇注系统两大类。浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要的环节，它对获得优良性能和理想外观的塑料制件以及最佳的成型效率有直接的影响。该模具采用普通流道浇注系统，普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。浇注系统的尺寸是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响效大，而且还在与塑件所用塑料的利用率、成型效率等相关。4.1 浇注系统的设计原则对浇注系统进行整体设计时，一般应遵循如下基本原则：1） 了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动性。2） 采用尺量短的流程，以减少热量与压力损失。3） 浇注系统的设计应有利于良好的排气。4） 防止型芯变形和嵌件位移。5） 便于修整浇口以保证塑件外观质量。6） 浇注系统应结合型腔布局同时考虑。7） 流动距离比和流动面积比的校核。4.2 主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。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速和冲模时间。另外，由于其与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的交口套。4.2.1 主流道尺寸 主流道长度主流道长度L，应尽量小于60mm，上标准模架及该模具结构，取L = 40mm进行设计。由参考文献1第88页查得下列公式 主流道小端直径 主流道小端直径 d = 注射机喷嘴直径 + 0.5 1 = 4+ (0.51)=（4+0.5）=4.5mm 主流道大端直径主流道大端直径 D = d+2Ltg（/2）（=4°）8mm 主流道锥度主流道锥角一般应在2°6°，取 = 4°，所以流道锥度为/2=2°。 主流道的球半径主流道的球半径 SR = 12 +（1 2）SR = 14mm。 球面配合高度球面配合高度为 3 5 取 3mm。4.2.2 主流道的凝料体积 =×40×(42+2.252+2.25×4)mm3 =1258.6mm3=1.26cm34.2.3 主流道当量半径 Rn=（4.5+4.5）/2=3.125mm 4.2.4 道浇口套的形式 主流道衬套的形式有两种：一是主流道衬套与定位圈设计成整体式，一般用于小型模具；二是主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合在固定在模板上。 主流道为标准件可以选择。主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交换地反复接触，属易损件，对材料要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的衬套式（俗称浇口套），对材料的要求很严格，小型模具可以将主浇口套和定位圈设计成一个整体。浇口套一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等，热处理要求淬火53 57 HRC，保证足够的硬度，但是其硬度应低于与注射机喷嘴的硬度，以防止喷嘴被破坏，附录D列出了常用的浇口套结构形式和推荐尺寸。见图4-1所示。（图 4-1）主浇口套图4.3 分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向的作用，多型腔模具必须设置分流道，单型腔大型腔塑件在使用多个点浇注时也要设置分流道，分流道是塑料熔体进入型腔前的通道，可通过优化设置分流道横截面的形状，尺寸大小和方向，使塑料熔体平稳充型，从而保证最佳的成型效果。分流道的设计原则1) 塑料经分流道时的压力损失及温度损失要小。2) 分流道的固化时间应稍后于制品的固化时间，以利于压力的传递及保压。3) 保证塑件迅速而均匀的进入各个型腔。4) 分流道的长度应该尽量短，其容积要小。5) 型腔的布置，浇口位置及浇口形式的选择。4.3.1 流道的布置形式 在设计时应尽量减少在流道内的压力损失和尽量避免熔体温度降低，同时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道。4.3.2 分流道的长度 由于流道设计简单，根据两个型腔的结构设计，分流道较短，故设计时尽量选小一点的，单边分流长度=35mm。 4.3.3 分流道的当量直径 因为该塑件的质量 =20.753×1.02g=21.17<200g, 根据由参考文献1第94页式(4-16),分流道的当量直径为D=mm 4.3.4 分流道横截面的形状选择常用分流道的截面面形状有圆形、梯形、U字形和六角形等。要减少流道内的压力损失，则希望流道的截面积大，流道的表面积小，以减少传热损失，因此可用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率。圆形截面效率最高（即比表面最小），由于正方形流道凝料脱模困难，实际使用侧面具有斜度为 5° 10°的梯形流道。浅矩形及半圆形截面流道，由于其效率低（比表面大），通常不采用，当分型面为平面时，可采用梯形或U字型截面的分流道。从上述分析，该模具分流道截面采用梯形截面，其加工性能好，而且塑料熔体的热量散失，流动阻力均不大。4.3.5 分流道截面具体计算由于分流道的横截面为梯形，设梯形的下底面宽度为X，根据由参考文献1第93页表4-6设置梯形的高h=4mm，则梯形的面积为=（x+x+2×4tan7。）h/2=（x+4tan7）×4 再根据该面积的与当量直径为3.0mm的圆面积相等，可得（x+4tan7）×4=，解得x=3.26mm，则上底约为5mm，下底约为4mm，如图4-2所示（图4-2）分流道截面图4.3.6 凝料体积分流道的长度=35×2=70mm分流道的面积 =(4+5)/2×4=18mm2凝料体积 =70×18=1260mm3=1.26cm34.3.7 校核分流道剪切速率确定注射时间：由参考文献1第311页查附录G，可知t=1.6s。计算分流道体积流量：由参考文献1第95页公式（4-19）=13.76cm3/s由由参考文献1第95页公式（4-20）可得剪切速率： =(3.3×13.76×1000)/3.14×(3/2)3=4.28×103s-1该分流道的最佳剪切速率处于主流道和浇口道的最佳剪切速率5×1025×103s-1之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。4.3.8 分流道表面粗糙度和脱模斜度 分流道表面不必很光滑，表面粗糙度可以设计在Ra1.252.5um之间，这是因为相对较粗糙的表面能增加外层塑料流动的阻力，使与其表面相接触的塑料熔体凝固并形成一层绝热层，从而利于内部的塑料熔体的保温。有以上可得，此处取Ra=1.6um，另外脱模斜度一般在510度之间，这里取脱模斜度7度。4.4 冷料穴的设计冷料穴也称冷料井。冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。本设计仅有主流道冷料穴。由于该塑件要求外表无明显的进料痕迹和其他划伤痕，表面平整美观，采用脱模板推出塑件，故采用与球头形拉料杆匹配的冷料穴。开模时，利用凝料对球头的包紧力是凝料从主流道衬套中脱出。球头形拉料杆如图4-3所示（图4-3）球头形拉料杆图4.5 浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细流道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量影响很大。浇口的主要作用是：1) 型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流；2) 易于切除浇口凝料；3) 对于多型腔的模具，用以平衡进料；该塑件要求颜色均匀一致，无黑点、杂质等缺陷，表面质量要求较高，采用一模两腔注射，为便于调整充模时采用侧浇口。其截面形状简单，易于加工，便于试模后修正。4.5.1 侧浇口尺寸的确定计算侧浇口的深度。 根据由参考文献1第106页表4-10，可得侧浇口的深度h计算公式为 h=nt=0.7×2=1.4mm式中t是塑件的厚度，n是塑料成型系数，对于ABS材料，其成型系数n=0.7.在工厂进行设计时，浇口深度常常先取小值，以便今后在试模的时候可以调整，并根据表4-9中推荐的ABS侧浇口的厚度为1.21.4mm，故此处的深度取1.3mm。 计算侧浇口的宽度。 根据由参考文献1第106页表4-10可得侧浇口的宽度计算公式 B=2.18mm3mm其公式中:A为凹模内表面的面积 A=110×40×50+3.14×202=8766.4mm2n是塑料成型系数，对于ABS其n=0.7 侧浇口的长度计算。 根据由参考文献1第106页表4-10可得侧浇口的长度一般选用0.50.75mm，这里取1mm。4.5.2 侧浇口的剪切速率的校核1) 计算浇口的当量半径 有面积相等可知，由此可知浇口的当量半径为2) 校核浇口的剪切速率 确定注射时间：由参考文献1第311页查附录G可知t=1.6s计算浇口的体积流量：=20.753/1.6=12.97cm3/s-1=1.297×104mm3/s-计算浇口的剪切速率：由参考文献1第95页公式（4-20）有 =（3.3×1.297×104）/3.14×(3×1.3/3.14)3/2=0.985×104s-1 该侧浇口的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率5×1035×104s-1之间,所以主流道的剪切速率校核合格。4.6 校核主流道的剪切速率上面分别求出了塑件的体积，主流道的体积，分流道的体积以及主流道的当量半径，这样就可以校核主流道熔体剪切速率。(1) 计算主流道的体积流量=（1.26+1.26+2×20.753）/1.6=27.52cm3/s-1(2) 计算主流道的的剪切速率 由参考文献1第95页公式（4-20）有 =（3.3×27.52）/3.14×3.1253=1.60×103s-1主流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳速率5×1025×103s-1之间，所以，主流道的剪切速率校核合格。5 成型零件的结构设计及计算5.1 成型零件的结构设计5.1.1 凹模的结构设计凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模的结构的不同可将其分为整体式，整体嵌入式，组合式和镶拼式四种。根据对塑件的结构分析，本设计中采用整体嵌入式凹模。如图5-1所示。（图5-1）整体嵌入式凹模5.1.2 凸模（型心）的结构设计凸模式成型零件内表面的成型零件。通常可以分为整体式和组合式两种类型。通过对塑件的结构分析可知，该塑件需要一个成型零件内表面的大型心，因塑件抱紧力较大，所以设在动模部分，同时有利于简化模具结构。凸模结构如图5-2所示。（图5-2）凸模结构如图5.1.3 动定模成型零件装配结构如图5-3所示。（图 5-3）动定模成型零件装配结构图5.2 成型零件钢材的选用根据对成型塑件的综合考虑，该塑件的成型零件要有足够的刚度，强度，耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时考虑机械加工性能。又应为该塑件为大批量生产，所以构成凹模刚才选用P20（美国牌号）。对于成型塑件外圆筒的大型心来说，由于脱模时与塑件的磨损严重，因此钢材选用高合金钢Cr12MoV。对于成型小型芯而言，型芯较小，但塑件包住型芯，型芯散发出来的热量较多，磨损也叫严重，因此采用Cr12MoV。且型心中通冷却水冷却。5.3 成型零件的工作尺寸计算采用参考文献1第127页表4-15中的平均尺寸法计算成型零件尺寸，由参考文献1第30页查表2-3和表2-4得出：塑件零件尺寸公差。5.3.1 凹模的尺寸计算1) 凹模型腔径向尺寸的计算塑件的外部整体可以分解为一个矩形和两个半圆，矩形长L为110mm,宽B为40mm，而圆的直径D为40mm，半径R为20mm，都属于A类尺寸。由参考文献1第30页表2-3和表2-4查得：塑件零件尺寸的允许偏差如下：L相应的尺寸允许偏差为±0.57mmB相应的尺寸允许偏差为±0.28mmD相应的尺寸允许偏差为±0.28mm则塑件外部径向尺寸的转换如下：Ls1=110±0.57mm=110.570-1.14mm，相应的塑件制造公差1=1.14