塑料笔筒注塑模具的设计毕业设计.doc

摘 要模具是汽车、电子、电器、航空、仪表、轻工、塑料、日用品等工业生产的重要工艺装备，模具工业是国民经济的基础工业。所以发展模具工业对于国民经济有着重要意义，其中注塑模具对于人们日常生活中的用品影响更为广泛。对于塑料制品的使用者来说，在满足其应有功能的同时，又希望能够时尚美观。这时候就要运用工业设计的思路，将思维发散，设计出既美观又满足其功能性的塑料制品。这里以塑料笔筒为例，进行造型和注塑模具的设计。关键词：工业设计，注塑模具AbstractThe mould is an important technical equipment of automobile, electronic, electrical, aerospace, instruments, light industry, plastics, daily necessities such as industrial production, the mold industry is the fundamental industry of national economy. So the development of die and mould industry has important significance for the national economy, the effect of injection mould for people in daily life supplies more widely. For plastic products users, to meet the due function at the same time, also hope to be able to fashion and beauty. And this is the time to use industrial design ideas, the divergent thinking, design is beautiful and meet their functional plastic products. Here to plastic container as an example, the modeling and design of injection mold.Key words: Industrial design, injection mold1前言1.1模具设计制造技术的性质和特点 模具的设计和制造方法形式很多，有高端的技术含量，完整的生产工艺，所涉及的生产条件多，广泛的应用等几个方面。另外，模具设计制造能力对生产者的职业素养和业务能力要求也很高。模具设计制造技术主要有这样两个方面的主要特点：一，模具产品是单件生产的，也就是模具是根据成品与成品的结构要求设计和制造的专用成型设备；二，模具设计制造的关键是设计制造凸模、凹模和其他成型零件的独立工艺流程，和模具设计制造工艺过程的优化设计与材料节约技术。如今，中国的塑料业在加工生产以及研究领域都取得了很好的成就。塑料相关产业的加工生产已经作为一种支柱产业在轻工业中占据重要的地位。近年来，其增长速度可观，基本以10% 的比例增长，完成了大幅度的经济效益的创收。其中一些达到规模的塑料加工生产的相关企业达到了年产值在轻工业中排行第三的不俗地位。在产品销售上达到97% 左右的销售率，在轻工业中远高于其他产业。这些都元例外地显示出塑料加工生产相关产业的发展势头十分强劲。1.2 模具在现代化工业生产中的影响 现代化工业生产中60%-90%的加工产品是由模具来生产的，模具可以说是现代化工业发展的基石。模具品质的优劣对产品质量有着直接的影响，进而影响这人民的日常生活。研发模具技术，提升模具设计水平，有着特别重要的意义，它可以促进国民经济的繁荣。因此，德国称模具为 “金属加工中的帝王”，视模具工业为 “关键工业”；美国称模具为 “美国工业的基石”，视模具工业为 “不可估量的工业”；日本称模具为 “促进社会富裕的原动力”，视模具工业为 “整个工业发展的秘密”。模具工业是国民经济的不可缺少的基础工业。只有提升模具技术模具工业才能发展，模具技术还受到多学科的交叉影响。由于模具是一种高附加值和技术密集型产业，模具设计制造水平的高低已是评价一个国家制造水平的主要指标。近年来，中国塑料模发展速度非常快，目前，塑料模具在整个模具行业中所占比重约30%， 塑料产品已成为日常用品的必需品。模具工业是国民经济的基础产业， 模具工业的发展水平标志着一个国家的工业水平及产品开发能力 。改革开放 多年来， 我国已成为各类模具的使用大国。1.3塑料制品塑料制品生产中高达80% 是注塑成型加工的，在人们平常的生活和生产活动中会普遍运用塑料制品，家用电器、食品包装、装饰艺术、汽车表面零件、大型设备相关件，都会见到塑料制品，其在国民生活中具有重大意义。塑料注射模具的设计精度和应用寿命对塑料制品的质量和有关生产者的经济收益有直接影响。制造热塑性塑料制品的模具一般是塑料注射模具，而且是在和它们相配套的塑料注射机上进行成型塑料产品。所用注射机类型可分为以下几类，有卧式、立式或角式，塑料模具经注射机注射，在几种注射机中卧式塑料注射机在塑料制品生产中应用最广泛。 在塑料制品生产中，注射成型是最常用的方法之一。虽然注射成型得到了较为广泛的应用，但是在实际生产中经常出现由于设计经验不足、塑料件结构复杂、注射成型工艺影响因素多等原因造成塑料件不合格。成型时的各种缺陷造成塑料件的不合格常见的塑料件缺陷有：充填不足、飞边、缩孔、气泡、熔接痕等。造成注塑件这些缺陷的原因非常复杂，有时很多原因相互影响，要准确确定缺陷产生的原因有一定的困难。但总体可分为由于注塑成型设备、注塑成型工艺及注塑模设计三个方面选择和设计不当而引起的缺陷。1.4 CADCAE技术下的模具设计传统的模具设计是经过概念设计分析样品生产分析设计分析生产，才最后得出某些复杂的模具形状。由于计算机技术的发展，CAD/CAE技术逐渐代替了传统技术上的模具设计理念，使得模具在未进行真实的制造(甚至样品制造)时就已经由计算机软件进行了准确的产品设计、产品分析和制造过程模拟仿真。CAE技术在模具设计制造之前，在应用软件上模拟出成型零件在模具中制造成型的完整过程，向用户展示模具结构设计、工艺条件状况是否可行，并向用户提供模具设计工艺的最佳方案，其可靠性已超过80%，模具设计周期和模具生产周期减少了40%，并提升模具品质和最终产品的成功率，以此来大幅度减少生产成本，提示零件的市场竞争能力。因此在模具的设计制造过程中，运用先进的CAD/CAE方法进行模具设计能够节省时间和人力物力，并且最重要的是保证了产品加工后的精确度，使试模的次数减少了，使模具的设计及生产的周期缩短了。近年来,塑料注射成型CAE 技术不论是在理论上还是在应用上都取得了长足进展,数学模型经历了一维、二维、中性层和目前的实体/ 表面模型,数值模拟的真实感和准确度显著提高,软件覆盖面不断扩大,能成功分析以往无法处理的大型复杂制品(如电视机外壳、洗衣机筒等) 。2塑件分析2.1设计思路塑料产品已成为日常用品的必需品，现今是追求个性化的年代，笔筒是学生和办公室人士的常用物品。这类物品，放在办公桌上一方面作为有实用性的笔筒，盛放文具；另一方面可以装饰和美化环境，所以使用者对有个性化特点的产品很感兴趣。所以经过对市面常见笔筒的调查和参考，结合工业设计思路和创业，设计出以下三个个性化造型的笔筒，并选择其中一个进行注塑模具的设计制造。2.2造型及创意（1）T恤衫形笔筒此笔筒参照日常生活中的衣服T恤衫进行设计，外形部分类似一件服装，包括衣袖和腰身部分，内部设计成中空形，从“T恤”的领口开口，为笔筒的筒口，文具从领口放入笔筒，底部为平底略带弧形（见图1-1）。符合初始设计思路，既满足其作为笔筒的功能性，又有一定的艺术样式，摆放在桌面上能有一定的美化作用。图1-1（2）书柜形笔筒这件笔筒参考组合家具中的书柜或者写字台，笔筒部分设计成两个筒腔，样式为一高一低的形式。从正面看低的部分为“写字台”的桌面部分，参照图1-2可看到正面还有一个抽屉的造型。而高的筒腔就是“写字台”的柜子部分，这样设计的好处是一方面比较美观，另一方面，可以分成一高一低两个笔筒腔体，在摆放文具时，可以将不同文具分开摆放，便于将不同文具区分和寻找。图1-2（3）卡通镂空笔筒这件笔筒的设计主要创意是筒身有一个卡通人物的脸型镂空（见图1-3），其主要外形比较简单，与市面上普通笔筒一样，为圆柱形杯子形状，一端开口中空，里面放文具。这样的笔筒也比较常见，起造型比较常规，但功能比较实用。镂空造型，一方面节省塑料，另一方面美化笔筒造型。图1-32.3制造模具的塑件综合考虑设计的创意和美观，以及实现的可能性，最终选择第二个书柜形笔筒进行最终的注塑模具设计。其具体结构图见1-4。图1-42.4塑料的成型特性及工艺参数PVC材料名称是聚氯乙烯，它具有稳定；不易被酸、碱腐蚀；对热比较耐受等特性，在屈折处会出现白花现象。常见制品：板材、管材、鞋底、玩具、门窗、电线外皮、文具等。是一中使用一个氯原子取代聚乙烯中的一个氢原子的高分子材料。PVC塑料甚至有时具有金属管无法比拟的优点：抗腐蚀能力强，耐久性好；重量轻，安装运输方便；原料丰富，造价低等等。所以国外发达国家从四十年代开始，在工业上尝试用PVC塑料取代金属管材，后经逐步完善，取得良好效果，而我国在这方面几乎还是空白，虽做过少量尝试，但由于思想观念落后和缺乏技术指导而没有进展。硬质聚氯乙烯作为耐久性结构材料，其应用日益广泛。为得到高品质树脂专用料的产品，人们至今仍致力于其加工性能、力学性能以及耐候性能等方面的改性研究。其中形形色色的的弹性体增韧和近年来研究非常活跃的非弹性体增韧改性尤其引人注目。聚氯乙烯(PVC) 是一种产量高、应用广、性能优良的通用工程塑料。其硬制品如各种管材、板材和型材，广泛应用于工业、农业及日常生活等各个领域。但PVC 流变性差，硬制品存在抗冲性能差等缺点。硬质聚氯乙烯（PVC）加工的低发泡板材是近年来新兴的装潢及包装材料，具有隔音、减震、阻燃、防腐以及加工性能良好等众多优良性能，是理想的以塑代木产品。在我国国民经济迅速发展、国内需求旺盛特别是房地产和汽车行业的快速增长等因素的推动下，我国的聚氯乙烯（PVC）工业保持着快速增长的势头。聚氯乙烯(PVC)是用量仅次于聚乙烯(PE)的塑料材料，且PVC产品的需求量仍在持续增长。采用PVC涂层的织物具有价格低廉，耐水、耐酸且尺寸稳定等优点。聚氯乙烯（PVC)密度：1.35-1.45 收缩率：0.1-0.5模具温度：40-50 料筒温度160-190注射压力：80-130 壁厚1.5-5.0流程L=4502.5计算塑件的体积和重量体积：通过UG软件的“质量属性”分析塑件，得到塑件的体积V（g）=120633 m=120.633c质量：材料PVC的密度取=1.45g/c，则单个塑件的质量M=v*=120.633*1.45=175g3注塑设备的选择注塑机的主要目的是使塑料成型。基于是以母机的形式完成不同的注塑要求的模具间的配合使用，从而可以生产出各种不同类型的产品。注塑成型机简称注塑机。它主要由注射部件、合模的部件、机身控制系统、液压系统和加热系统以及加料装置等组成。注塑机的工作模式一般包括手动和自动。于动模式下，只要将相对应的功能按钮按下就可以完成与之对应的操作。手动模式下完成的是对模具的调试以及检修。而在自动模式下操作更加简单，按下自动按钮，就能实现自动的程序式操作。自动模式下完成的主要是制品的生产。控制系统对于注塑机而言是非常重要的，控制系统性能的好坏直接影响注塑机的性能。伴随着科学技术的发展，尤其是计算机以及微电子等相关技术的快速发展，作为一种工业控制系统，可编程逻辑控制器以其可靠的性能及便于进行程序化的编程等优点逐步取代了以往传统的控制模式。同时在实现功能上还能完成数据的计算及传输等。目前除少数几种塑料外，几乎所有的塑料都可以采用注塑成型的方法来生产制品，并且在塑料制品生产中高达80% 是注塑成型加工的。以模温机(模具温度控制机)为代表的模具温度控制设备则广泛应用于塑料成型，它的温度控制的合理性直接关系到成型塑件的尺寸精度、外观及内在质量，以及注塑件的生产效率。随着人们生活水平的提高，对塑料产品的需求量越来越大，品种越来越多样化，特别是对于软硬混合混色的塑料产品的需求量增大。塑料产品的核心生产装置是注塑机，注塑机是将热塑性或热固性塑料通过塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。它能够一次成型外形复杂、尺寸精度高或带有金属嵌件的质地致密的塑料制品，被广泛应用于国防、机电、汽车、交通运输、建材、包装等各个领域。20 世纪90年代后，注塑机的发展方向已经明显走向节能、自动化以及低噪声，对一些材料成型可以达到高精密度。注塑机是利用塑料的热塑性，经加热融化后，施加高压使其快速流入模腔，经一段时间的保压和冷却，成为各种形状塑料制品的专用塑料成型机械。根据以上所计算的结果，可选择设备型号、规格、确定型腔数。注射机的额定注射量为V（b），每次的注射量不超过它的80%，即：n=(0.8V（b）-V（j）)/V（g）式中 n型腔数； V(j)浇注系统的体积； V(g)塑件体积；估算浇注系统的体积V(j) =10 c（暂定）。由于该塑件外形较大，且需要比较复杂的抽芯机构，因此采用一模一腔，即n=1 则 V（b）=(nV（g）+V（j）)/0.8=165 c根据所计算的各项参数，选用G54-S200/400型注塑机，注塑机的参数如下：标称注射量(c)200注射行程(mm)160注射压力(Mpa)109锁模力/N25.41螺杆直径(mm)55最大成型面积（c）645模板厚度/mm最大406模板最大行程（mm）260最小165喷嘴球半径（mm）18动、定模固定尺寸（mm*mm）532*637喷嘴孔直径（mm4合模方式液压机械表1注塑机主要参数4模具设计的有关计算4.1凹凸模的结构设计（1）凹模的结构设计。凹模也称型腔，是成型塑件外表面的主要零件，按结构不同可分为整体式和组合式两种结构形式。本次注塑成型的零件外形简单，属于中小型零件，而且是一模一件式加工，所以选用整体式凹模。它是在整块金属模板上加工而成的，也就是模架中的定模板（A板）。其特点是：牢固、不易变形、不会使塑件产生熔接痕。考虑到分型面的选择，在凹模也就是定模板一侧，采用开窗形式，在阶梯型分型面中，这样的结构可以便于注塑时型腔的排气，并且节省材料。其具体形状见图4-1、4-2。图4-1图4-2(2)凸模结构设计。凸模是成型塑件内表面的成型零件，又称型芯。根据型芯所成型零件内表面大小不同，通常又有型芯和小型芯之分。型芯一般是指成型塑件中较大的主要内型的成型零件，又称主型芯，小型芯一般是指成型塑件上较小孔的成型零件，又称成型杆。本次注塑成型的零件无小孔型结构，只有中间两个较大腔体。所以本次凸模只涉及到主型芯的结构设计。下图中4-3为动模板和其镶块组合时的结构，4-4为去掉两个镶块时的形式。图4-3图4-4主型芯有整体式和组合式两类。其中整体式结构牢固，成型件质量较好，但消耗贵重模具钢较多，不便加工。而且本次加工塑件有两个腔体，不适宜用整体式型芯。所以本模具采用组合式型芯，分别单独加工单个型芯，并将其以镶嵌结构组合。具体形状见图4-5、4-6。 图4-5 图4-64.2型腔壁厚，底板厚度的确定（1）型腔壁厚的确定 注塑模成型零件要在很大的注塑压力下保持不裂开不变形必须有一定的强度.为了成型零件大小既满足强度要求，又比较经济，在选定成型零件结构方案和材质后要进行成型零件壁厚计算.型腔侧壁、底板、型芯底板和模具支撑板所受应力要满足强度条件，受压变形量要小于刚度条件.通常进行成型零件设计时，按强度条件和刚度条件分别计算出成型零件四周厚度，选择大的厚度值作为成型零件的设计厚度。型腔壁厚也会影响注塑模具的生产成本，在大批量生产时，优化型腔壁厚会节省生产成本，减少资源浪费。型腔壁厚计算方法分为计算法和查表法，计算比较复杂且繁琐，为了简化模具设计，这里采用查表法，查阅有关表格采用经验数据。矩形型腔内壁短边b=68，在60-70直接，整体式型腔侧壁厚可在35-42之间。由于型腔与定模板为一体式结构，模板的尺寸为模架的标准尺寸，在选择模架时考虑型腔的尺寸，和壁厚大小，可充分照顾壁厚的许可厚度。（2）型腔底板厚度的确根据经验式，型腔内底面短边b与支撑垫块距离之比b=68mm，=124mm。所以b0.5，b102mm，底板厚度h=（0.1-0.11）b。考虑模具结构的整体性，型腔底板选为15mm。同壁厚的确定有一定的相同点，底板厚度同样根据型腔的深度及底板需要满足的厚度来选择模架中定模版的标准尺寸，从而保证型腔底板的厚度要求。型腔模具设计过程是一个非常复杂的过程， 需要设计者认真细致地做好准备工作， 才能设计出优良的型腔模具。4.3模具加热，冷却系统的确定注塑件的表面质量关系到注塑件的后续加工及产品寿命，为了消除注塑件表面的缺陷与变形，有时需要加热模具型腔控制模具温度。以模温机(模具温度控制机)为代表的模具温度控制设备则广泛应用于塑料成型，它的温度控制的合理性直接关系到成型塑件的尺寸精度、外观及内在质量，以及注塑件的生产效率。模具温度控制是高光无痕注塑成型的关键技术之一，模温机则是实现温度控制的关键设备。目前国内外模腔加热的方式有电加热、电磁感应加热 、红外线加热等。实用的高揣摸具加热系统有:高温油传热的油温机、高温蒸汽传热的蒸汽模温机、电阻加热传热的电热模温机。这3 种模温机的共同点是加热部分均位于前模模芯内部，热量是以热传导的形式到达模具模面。电加热的模具模面热滞后效应较大，不利于控温，并且昂贵的控制设备和专利(韩国技术)使用费制约了它的推广和应用;高温油传热的导热油热传导系数低，加热效率低，产生的油气影响高光成型质量。现有的蒸汽传热的加热技术是目前解决注塑缺陷最有效的方法，不论是从解决注塑缺陷上、缩短成型周期上、注塑制品的稳定性上均具有经济性和实用性优势。采用温度控制机构可解决表面质量问题，包括缩水、熔接痕、流痕、银纹、表面浮纤、震纹等缺陷。注塑模具冷却系统对于提高模具的设计制造水平和制品的质量是非常重要的。塑料制品的外观、物理性能及尺寸精度的好坏在很大程度上依赖于对模温的控制IJ 注塑模冷却在注塑成型的生产循环中是最重要的关键阶段，冷却系统的设计，不仅影响到成型质量，也决定着生产效率，关系到生产成本和经济效益。合理地确定冷却管道的中心距及冷却管道与型腔壁的距离，尽可能使冷却孔至型腔表面的距离相等； 强浇口处的冷却，降低冷却介质出人口处的温度差；合理考虑冷却管道的排列形式；合理确定冷却水管接头位置；冷却系统的设计要考虑尽量避免其与模具结构。中其他部分的干涉现象山；冷却通道的进口与出口接头尽量不要高出模具外表平面；冷却水通道要易于加工和清理。通过在模具上直接打孔，并通以冷却水而进行冷却，是最常用的一种冷却形式.这种单层冷却回路适用开成形较浅、面积较大的塑件，为了避免外部设接头，冷却管道之间可采用内部钻孔沟通，非进出口用螺塞堵住.如若型腔面积大而腔浅，冷却管道可以采用左右组对称回路冷却，并用堵头或者隔板使冷却水沿规定回路流动，而且要考虑型腔表面温度均匀分布。冷却系统是注塑模具的重要组成部分，对大多数模具，冷却是通过冷却液在冷却网管中的流动来实现的。注塑成型过程由合模、塑化、注塑、冷却保压、开模等过程组成，在整个注塑成型过程中，冷却时间占主导地位，约占80，而冷却保压过程实际就是一个制件与模具之间的热交换过程。因而，冷却系统的设计就直接影响着模具冷却效率和型腔表面温度，直接决定注塑成型周期的长短，从而对注塑生产的效率产生重要影响。同时，冷却系统的设计好坏，还将决定制件翘曲、变形的严重程度，而翘曲、变形是塑件质量最重要的一个衡量指标。因此，一个高效和均匀的冷却系统设计能够显著地减少冷却时间，提高成型效率，最终提高生产效率，并可消除塑件翘曲变形、内部应力及表面质量缺陷。但在现在的模具设计中，大部分工作都只能凭借经验来完成。影响注塑模具冷却系统的因素是多方面的，除了塑料制品的几何形状，模具材料与结构，冷却管道形状、大小、长度及布置，冷却介质的温度与流速，熔体与模具的温度，制品顶出温度等外，最重要的还是塑料与模具之间非等温热传导问题。影响注塑模冷却的因素很多，包括制品的形状，冷却介质的种类、入口温度、流速，冷却管道的几何参数及空间布置，模具材料，熔体温度，工件要求的顶出温度，模具温度，制品和模具间的热循环交互作用等。这些参数之间互相联系、互相影响、互相制约。模具温度直接影响着注塑制品的质量和生产效率，它主要通过模具的冷却系统来进行适当的控制和调节。本塑件在注射成型时模温要求不高，注射成型工艺要求模具温度在80以下，因而在模具上可不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下设计计算：V=式中 V所需冷却水的体积，/min； m包括浇注系统在内的每次注入模具的塑料质量，m=0.188kg； n每小时注射的次数；(初算5min套，每小时注射12次)； 冷却水在使用状态下的密度，1*1kg/； -冷却水的比热容，4.2*1J/Kg·； -冷却水出口温度，30； -冷却水入口温度，20； 从熔融状态的塑料进入型腔时的温度到塑料冷却脱模为止，塑料所放出的热焓量，查表的PVC的热焓量为210J·K。计算得V=0.188*1/min。计算冷却面积的目的是为了设计冷却回路，求得恰当的冷却管道直径和长度，以满足冷却的要求。由上述计算可知，因为模具每分钟所需的冷却水体积流量较小，根据设计手册，冷却通道直径最小为8mm，最低流速为1.66m/s,这样冷却水的体积流量为0.5*1/min,而本模具计算出的需水量为0.188*1/min，远远小于规定的最小流量，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式冷却模具即可。5模具结构设计5.1塑件成型位置及分型面选择 定模部分和动模部分的接触表面称为分型面，也就是分开模具取出制品的界面。模具分型面是分割模具体积块的基准面,是形成型腔、型芯、滑块或镶块等零件的成型表面，一般都是由多个曲面特征组合构成的。分型面选择不当会产生飞边，也就是从模具分型面的或装配的间隙中溢出塑料的现象。 注塑模具型腔的设计过程一般包括脱模方向的选择、分型线的确定和分型面的生成三个步骤。其中，分型线的确定是非常重要的一个环节。对于一些外形复杂的产品，模具的分型线往往难以确定。产品的表面一般由平面和曲面所组成，其中曲面又包括二次曲面和自由曲面。一些简单的产品往往都由平面所组成，但一些外形和结构复杂的产品其表面既包含平面，也包含曲面.对于平面来说，一定为可视、不可视、过渡面中的一种，不存在二义性。但对于曲面来说，情况就较为复杂了，既有可能全为可视或不可视，也有可能部分可视、部分不可视同存于一个曲面。模具分型线的确定是模具型腔设计过程中的一个重要环节，直接关系到模具分型面的生成。 选择分型面的原则：(1)有利于脱模； (2)有利于保证塑件的外观质量和精度要求；(3)有利于成型零件的加工制造； (4)分型面数目与形状通常采用平行分型面，即采用一个与注射机开模运动方向垂直的分型面； (5)型腔方位的确定：在决定型腔在模具内的方位时，分型面的选择应尽量防止形成侧孔或侧凹，以避免采用比较复杂的模具结构； (6)有利于侧向抽芯； (7)考虑侧向抽拔距； (8)应将抽芯或分型距离长的方向置于动、定模的开合模方向上，而将短抽拔距作为侧向分型芯或抽芯，并注意将侧抽芯放在动模边，避免定模抽芯；(9)锁紧模具的要求； (10)有利于排气； (11)分型面的选择应考虑注射机的技术参数由于塑件是由两个腔体和一个侧面凸起组成的，两个腔体可用型芯来成型，而凸起部分由于只有一个，可以把分型面设置成阶梯型，选在凸起部分的边缘和塑件的型腔开口方向的末端，这样就省去了侧向抽芯机构，虽然分型面选在塑件中间处会造成塑件表面不够光滑，但此塑件对表面粗糙度要求不高，这样的影响在可接受的范围。分型线参照图5-1以此线条为基线，向塑件的边缘延伸，形成一个两层式阶梯状分型面。对比图5-2型芯的造型，可得知此分型面的具体形状。图5-1图5-25.2浇口位置和流道的设置（1）浇口位置设置在注塑模具设计中，浇口位置是一个很重要的设计要素，不合理的浇口位置常常造成熔体充填不均匀，从而引起过压、高剪切应力、很差的熔接线质量和严重的翘曲变形。通过改善浇口位置，可以尽量避免熔接线产生于制品结构薄弱之处，减少残余应力，提高制品的强度和外观质量。为进一步对工艺参数进行优化设计，减少收缩和翘曲变形奠定了基础。模具作为聚合物成型的重要工艺装备，其设计与制造水平直接关系到聚合物制品的质量、性能及更新速度。制品质量涉及很多因素，而其中注塑口位置对制品质量的影响尤为突出，不合理的浇口位置常常造成熔体充填不均匀，从而引起过保压、高剪切应力和严重的翘曲变形。注塑模浇口位置优化设计实质上是确定合适的浇口位置和工艺参数以使制品的质量最好。由于影响制品质量的因素很多，在设计时不可能也没有必要将各种因素完全考虑进去，通常只考虑注塑成型中各主要工艺参数的影响。例如，充填阶段熔体的流动不平衡、制件的温度分布不均匀和不均匀冷却、制件密度不均匀、热缩的各向异性和应力分布的不平衡性等会导致制品翘曲；而过热（烧焦） 和高剪切率将导致材料性能降低。浇口位置的选择非常重要，直接影响到塑件在注塑过程中的充填行为、收缩行为、翘曲变形以及塑件的最终尺寸、机械性能水平和表面质量等，例如当浇口位置选择不当而产生的熔接痕将降低塑件的强度。浇口也称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道，浇口的位置选择恰当与否直接关系到塑件能否被完好高质量地注射成型.选择浇口时，要根据塑件结构和成型质量要求以及塑料工艺特性等综合考虑。浇口位置设计是注塑模设计中的重要部分，其设计的好坏对制品质量有重要的影响。注塑模浇口位置的设定是塑料注塑成型模具设计中的关键技术之一，决定了聚合物流动方向和流动平衡性，通过浇口位置的优化可以显著提高产品的质量。浇口是熔体流进型腔的最后通道，对于制件的质量影响很大。 浇口在流道中的断面积最小，长度最短，起着控制熔体流速、保压补缩、使熔体温度升高、粘度下降、熔体变稀等的作用. 浇口的设计主要包括浇口的数目、位置、形状和尺寸。 浇口的数目和位置主要影响浇口的充填模式；而浇口的形状与尺寸决定了聚合物流动方向和平衡。 当流动不平衡时容易造成不均匀的收缩和翘曲变形，影响气泡和熔接痕的位置，并影响内应力的取向和制件的质量；不适当的浇口位置常造成型腔内的气体在注塑成形过程中无法逃逸，造成短射、气穴、烧焦痕迹等注塑缺陷。 为得到最合适的浇口位置和数量就必须对塑料件的外形和注塑过程中的流动情况进行模拟和分析。在注塑成型中，挠口的类型很多，常见的有点浇口、侧挠口、直接挠口、潜伏式浇口、圆环形浇口等。浇口位置主要是根据制品所选用的材料流动性能、几何形状和技术要求，并分析熔体在流道和型腔中的流动状态、填充、补缩及排气等因素后确定的。浇口开设的位置对塑件成型质量、模具结构以及产品性能等都有很大影响。在注塑成型中，模具结构对成型质量的影响较大，其中浇口设计的好坏影响到成型的充填、熔接痕、翘曲等。浇注系统由主流道、分流道、浇口及冷料穴等部分组成.其中浇口位置与形式确定是浇注系统设计中最重要的部分,浇口的形状、尺寸和进料位置等对塑料件成型质量影响很大。塑料上的一些质量缺陷,如缩孔、短射、白斑、熔接痕、质脆和翘曲等往往是由于浇口设计不合理而产生的,因此正确设计浇口是提高塑件质量的重要环节。浇口可分为非限制性浇口和限制性浇口。非限制性浇口也称为直浇口,主要用于单型腔模具.限制性浇口是在型腔与分流道之间设置的截面突然缩小的进料嘴,可使分流道输送来的塑料熔体的流速加快,提高熔料注射剪切速率,便于迅速均衡地填充型腔。并且进料嘴尺寸小,料口处熔体容易凝结封闭型腔、防止熔料倒流,易控制保压补缩时间。非限制性浇口常用于一模多腔或一腔多浇口的模具中,开设于分模面上。目前生产中常用的浇口形式有:直浇口、侧浇口、点浇口、潜伏式浇口、扇形浇口、薄片式口、环形浇口、轮辐浇口、爪形浇口、护耳浇口等.不同的浇口形式对注射成型的效果会有很大影响,浇口形式须根据塑料制品结构及其外观要求来确定。浇口设计包括位置的确定与形式的选用,浇口位置主要是根据塑件的结构形状、技术要求,并综合分析塑料熔体在型腔内的流动特性、充填、补塑及排气等因素后确定,至于具体先用哪一种浇口形式,则除了要满足塑件成型要求外,还须考虑制口的外观品质要求,如不应有明显的浇口痕、表面流纹等。浇品设计应遵循下述总体原则:浇口位置应使流程最短、有利于流动、排气、补料;必须尽量减少或避免熔接痕;浇口位置应考虑分子定向作用对塑料性能的影响;在满足充填效果的情况下,浇口尽量设在不响塑件外观的部位;避免产生喷射和应力集中。本模具浇口采用采用直浇口，又称中心浇口。这种浇口的流动阻力小，进料速度快，在单型腔模具中常用来成型大而深的塑件，它对各种塑料都适用。浇口位置就设置在笔筒塑件底部，隔板位置的中段。这样可以增加塑料的流动性，使塑件在成型时，塑料能够更加充分的到达塑件的各个成型部位。这样流道方面只需要一个主流道，就不需要分流道和冷料井这样的装置。浇口位置详见图5-3。图5-3(2)主流道设计及主流道衬套结构选择。查阅设计手册可知注塑机喷嘴球孔径 d=4 mm，喷嘴球半径 R =18mm，则主流道小端尺寸为：主流道设计成圆锥形，其锥角为。由于小端前面是球面，其凹下深度为35mm。主流道球面半径比喷嘴球面半径大12mm。进口端直径比喷嘴直径大1mm，流道的表面粗糙度值Ra为0.08um。浇口套的形式见图5-5.图5-5主流道浇口套一般采用优质合金钢制造，也可以选用如T8、T10类优质钢材制造，热处理后保证足够的硬度，但是其硬度应低于注塑机喷嘴的硬度，以防止喷嘴被碰坏。这里选用T10A碳素工具钢钢，热处理为50-55HRC。浇口套与定位圈设计均用螺钉固定于定模板上，定位圈由于对其材料要求不是很高所以采用45号钢，浇口套与模板间的配合采用H7/m6的过渡配合。定位圈的形式见图5-6，浇口套、定位圈及模板的装配结构见图5-7。图5-6图5-75.3顶出机构设计在模具设计中，模具脱模方向、分型线和分型面是零件与模具关联的关键因素，脱模方向的选择是否合理，将直接影响模具设计制造的复杂程度及零件尺寸的稳定性。对于一个凸零件，其任何方向都可以作为脱模方向，通常选择技影面积最大，厚度尺寸最小的方向作为脱模方向，这种情况在实际生产中比较少见，大多数情况下零件中存在凹特征，这些凹特征是影响脱模方向的主要因素。待添加的隐藏文字内容3注射成型的每一周期中，必须将塑件从模具型腔中脱出，这种把塑件从型腔中脱出的机构称为脱模机构， 也可称为顶出机构或推出机构。 脱模机构的作用包括脱出、 取出两个动作。 推出机构的设计原则： （1）尽量使塑件留在动模上。 （2）使制品在推出过程中不变形不损坏。 （3）推出动作可靠，更换推出零件容易。 （4）使脱模后的制品有良好的外观。(1) 脱模力的计算一般而论，塑料制件刚开始脱模时，所需克服的阻力最大，即所需的脱模力最大，脱模力F近似计算公式为：F=AP（cos-sin）式中 F脱模力； -塑料对钢的摩擦系数，为0.1-0.3；A 塑件包容型芯的面积；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去（2.4-3.9）*1Pa；模内冷却的塑件P取(0.8-1.2) *1Pa。型芯的脱模斜度。本塑件脱模斜度为计算结果：F=1.18*1N(2) 脱模机构的结构设计本塑件形状为长方形筒状塑件，采用推板推出机构。对于一些深腔壁薄的容器、罩子、壳体型塑件以及不允许有推杆痕迹的塑件一般都可采用推件板推出机构。推板件推出机构的特点是脱模力大而均匀，运动平稳，无明显的推出痕迹，且不必另设复位机构，在合模过程中推件板依靠合模力的作用回到初始位置。其具体结构见图5-8、5-9。图5-8图5-95.4排气方式设计(1) 排气系统的作用及气体来源为了防止塑件出现气泡，疏松等缺陷，在注射过程中应该将型腔中的气体排出。模具型腔中的气体来源主要有以下几个方面:1浇注系统和型腔中原有的气体；2塑料中的水分在注射温度下蒸发的水蒸汽；3塑料熔体受热分解产生的挥发气体；4熔体中某些添加剂的挥发和化学反应生成的气体。（2）排气系统的设计要点1保证迅速，有序，通畅，排气速度应该与注射速度相适应；2排气槽设在塑料流末端；3应设在主分型面凹模一侧，便于加工和修整，飞边容易脱模和去除；4尽量设在塑件较厚的部位；5设在便于清理的位置，以免积存冷料；6排气方向应避开操作区，以防高温熔体溅出伤人；7其深度与塑料流动性、注射压力以及温度有关。本模具中，型芯和型腔之间的分型面是塑料流末端，可利用模具零件的配合间隙排气，间隙按经验数值0.02-0.05范围选择，故不开设排气槽。6模具总体尺寸的确定，选择模架6.1标准模架的选择在模具设计中通常是调用标准模架绘制和设计模架零件，重复工作量大。改进方法是采用标准模架库。随着模架标准化的推广，很多企业在模具结构设计中，都使用标准模架，以缩短设计和制造周期，降低模具成本，减轻工人的劳动强度。模架是注塑模具设计与制造的基础部件，模架的结构设计是整个模具设计的基础，模具中大部分回转体类和板类零件的设计都依赖于模架参数的设计与选择。标准模架库作为注塑模CAD/CAM 系统的重要组成模块，是提高注塑模结构设计效率的重要条件。模架已逐渐标准化，根据以上计算及分析结果，结合型芯、型腔结构及相关尺寸，顶出形式，结合模架图册，选定模架为FUTABA-SB系列模架（图6-1、6-2），该模架是一款带推件板（S板）的模架，可以实现推件板推出动作。模架大小2023是指：模架的长度为200mm，模架的宽度为230mm，模架的具体尺寸及结构见图6-3。 图6-1图6-2图6-36.2模具材料的选用在汽车、电子、家电等产品中 零部件的生产都依靠模具成型， 而模具质量的好坏在很大程度上决定着产品质量的好坏和经济效益的高低。近年来， 由于各种新材料的层出不穷、模具的工作条件日益苛刻， 模具的精度要求也越来越高， 使用寿命要求越来越长。模具材料种类繁多， 在设计模具时如果选材不当， 可能会造成模具在使用过程中早期失效， 从而降低模具寿命、增加模具的制造成本。据调查， 在所有的模具失效因素中， 模具材料及热处