热水壶外壳塑料模具设计.docx

塑料水壶外壳注塑模设计专业：材料成型机控制工程 学号：学生姓名： 指导老师：摘要本课题主要是针对塑料水壶外壳的模具设计。塑料水壶外壳具有质量轻、 易于清洁、强度高、使用寿命长、价格低廉、制品美观等特点。通过对塑件进 行工艺分析和比较，根据制品的性能及特点，最终设计出一副注塑模。该课题 从产品结构工艺性、具体模具结构特点出发，对产品的三维造型，分型面，模 具的浇注系统、其成型部分的结构、冷却系统、脱模机构，注塑机的选择及有 关参数的校核都有详细的设计，同时简单的说明了该模具的加工工艺。通过整 个设计过程表明此模具能够达到塑件所要求的加工工艺。依据产品的数量和塑料的工艺性能确定塑件采用注塑成型法生产。该产品 设计为大量批准生产，故设计的模具要求有较高的注塑效率，浇注系统要能够 自动脱模，依据产品结构特征采用侧浇口，因此选用大水口模架，侧浇口自动 脱模结构。模具采用一模一腔布置，浇注系统采用侧浇口成型，由六推杆推出 机构完成塑件的推出。考虑到产品结构等因素，采用循环冷却系统对制件进行 冷却。关键词： 注塑模具； 塑料水壶外壳；聚丙烯mold design for the plastic kettle shellAbstractThe main topic is covred in mold design for the plastic kettle shell with a light weight ， easy to clean, high strength , long service life, low prices, good apperance quality and so on . Through the process of plastic parts for analysis and comparison, in the light of the performance and feature of the product, we design an injection mold finally. Processfrom the product structureof the project, specific mold structure starting on the casting mold system, there are detialed design wit,h the thre-dimensional modeling, binary type surface, gating system, the mould stucture, cooling system, demoulding mechanism, the choice of the injection molding machine, and the check of some related parameter, and introduce the mold processes simply. Through the entire design process that can be achieved in the mold plastic parts required in this process.Based on the volume and determine the process performance of plastic injection molding method using plastic parts production. The product is desighned for mass production, so the design of the mold requires a high injection efficiency, and the gating system to be able to automatic mold ejection., in addition to use site gate according to product structural feature, so we choose a single sub serface injection mold, site gate automatic ejection structure. Mold cavity one-cavity mold, gating system using site gate forming, introdued extrusion device to complete sixth putting the introduction of plastic parts. In consideration of the factors such as the performance and so on, use circulating cooling system to cool products.Key words: injietion mould ；Plastic kettle shell ； Polypropylene目录摘要 错误！未定义书签。Abstract 错误！未定义书签。目录 第一章 对塑料成型模具的认识 11.1 模具在加工工业中的地位 11.2 模具的发展趋势 11.3 设计在学习模具制造中的作用 3第二章 塑件制品分析 42.1 塑件工艺分析 42.2 塑料水壶外壳材料的成型特性与工艺参数 42.3. 制品的结构工艺性 52.4. 注塑机的选择 6第三章 分型面及浇注系统的设计 103.1 分型面的选择 103.2 浇注系统的设计 113.2.1 主流道和定位圈的设计 123.2.2 分流道的设计 133.2.3 浇口的设计 143.2.4 冷料穴的设计 163.2.5 排气系统的设计 17第四章 分型面及浇注系统的设计 184.1 型腔布置 184.2 成型零件的结构确定 184.2.1 型腔设计 184.2.2 型芯设计 194.2.3 侧向分型与抽芯机构设计 194.3 导向定位机构设计 214.4 顶出机构设计 224.5. 温度调节系统的设计 234.5.1. 冷却系统的设计 244.5.2 加热系统的设计 25第五章 主要零部件的设计计算 265.1 成型零件的成型尺寸 265.2 模具型腔壁厚的确定 275.3 标准模架的确定 275.4 安装尺寸校核 285.5 锁模力校核 285.6 注射压力校核 285.7 开模行程校核 29第六章 模具零件的加工工艺设计简介 306.1 注塑模型腔的加工 306.2 导柱导套的加工 306.3 模板的加工 31第七章 模具的装配 327.1 模具的装配顺序 337.2 模具的维护 34第八章 设计总结 错误！未定义书签。参考文献 错误！未定义书签。致谢 37附录 38附录 A外文翻译原文 38附录 B外文翻译 47第一章 对塑料成型模具认识1.1 模具在加工工业中的地位模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸制品的工具。 在各种材料 加工工业中广泛使用着各种模具， 例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、 金 属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等等。对于模具的全面要求是： 能生产出尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满 足使用要求的公有制制品。以模具的使用角度，要求高效率、自动化操作；从模 具制造角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。模具影响着制品的质量。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精度、 和形状精度以及之 间的物理性能、机械性能、电性能、内应力的大小、各项同性、外观质量、表面 光洁度和可能存在的缺陷如气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其 次，在加工过程中， 模具结构对操作的难易程度影响较大。 在大批量生产塑料产 品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制品过程中的手工劳动。为此，常采用 自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。 另外，模具对制品的成本也有影响， 当批量不大时， 模具的费用在制件上的成本 所占比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，降低成本。现代生产中， 合理的加工工艺，搞笑的设备、先进的模具是必不可少的三项 重要因素， 尤其是模具对现实材料加工工艺要求、 塑料制件的使用要求和造型设 计起重要的作用。 高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发 挥其作用， 产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。 由于制件品种 和产量需求很大， 对模具也提出了越来越高的要求， 从而促进模具不断向前发展。1.2 模具的发展趋势近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命 的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。 从模具设计和制造角度来看， 模 具的发展趋势可分为以下几个方面：（1）提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。这是由于 塑料模成型的制品日渐大型化、 复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展 的一模多腔所致（2）.在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE 技术。 CAD/CAM 技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具 CAD/CAM 技术的硬件 与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度， 为其进一步普及创造良好的 条件；基于网络的 CAD/CAM/CAE 一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混 合型 CAD/CAM 系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题； CAD/CAM 软 件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的 3D设计与成型过程的 3D 分（3）推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热 流道技术的模具可提高制件的生产率和质量， 并能大幅度节省塑料制件的原材料 和节约能源， 所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。 制订热流道元器件 的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件， 是发展热流道模具的关键。 气体辅 助注射成型可在保证产品质量的前提下， 大幅度降低成本。 目前在汽车和家电行 业中正逐步推广使用。 气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参 数需要确定和控制， 而且常用于较复杂的大型制品， 模具设计和控制的难度较大， 因此，开发气体辅助成型流动分析软件， 显得十分重要。 另一方面为了确保塑料（4）开发新的成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。（5）提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具 标准化程度仍较低， 与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展， 为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此， 首 先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产； 其次要逐步形成规模生产， 提高 商品化程度、提高标准件质量、 降低成本； 再次是要进一步增加标准件的规格品（6）应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必 要。（7）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐 标扫描仪实现逆向工程是塑料模 CAD/CAM 的关键技术之一。研究和应用多样、 调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提 .1.3 设计在学习模具制造中的作用通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在各种成型过程中对模具 的工艺要求，各种模具的结构特点及设计计算的方法， 以达到能够独立设计 般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，金属材料的选择 和热处理，了解模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用，综合检验大学期 间所学的知识。第二章塑件制品分析2.1 塑件的工艺分析塑件形状如下图 2-1 所示：图 2-1 电热水壶外壳依据实体零件分析， 该塑件主体为空间曲面结构，底部为平面支撑板，壁厚 为 2mm ，大体上较为均匀，周边有嵌件配合，并带有螺纹用于紧固，还有多个 孔，零件造型较为复杂， 给模具的加工带来了很大的难度。 该制件强度要求不高， 只需满足日常使用即可，但是外观要求较高。聚丙烯( Polyporylene 简称 PP)的 注塑成型制品表面光洁，具有较高的表面硬度和刚性，耐应力开裂、耐热，常用 于成型壳、罩类零件，故该制品选用 PP 材料注塑而成。2.2 塑料水壶外壳材料的成型特性与工艺参数PP 化学名称聚丙烯，无色、无味、无毒的，外观似聚乙烯，但比聚乙烯更 透明是一种半结晶性材料，不吸水、光泽好、易着色，密度小，它比 PE 更坚硬 且具有更高的熔点，为 160175，具有良好的电性能和高频绝缘性，不受湿度 影响，但低温时变脆、不耐磨、易老化，经改善后可作为一种工程材料，广泛应 用于家用电器、管材等多个领域，改性 PP 用作汽车配件具有十分广阔的开发前 景。PP 收缩率为 1.02.5%，成型温度为 160220，其注塑成型特性为：1) 结晶料，湿性小，易发生融体破裂，长期与热金属接触易分解；2) 流动性好，但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔、凹痕、变形；3) 冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成型温 度，料温低温高压时容易取向，模具温度低于 50 度时，塑件不光滑，易产生熔 接不良，流痕， 90 度以上易发生翘曲变形，故温度应该控制在 80 度左右；4) 塑料壁厚须均匀，避免缺胶，尖角，以防应力集中2.3 制品的结构工艺性2.3.1 塑件的尺寸精度分析该塑件许标注公差的尺寸有 9900.88，232-01.80 ，23-00.44 ，10000.88 ,110-01.00 ，22801.60 ， 1.602310 ,40 -00.56 属于一般精度要求， 其他未标注公差的尺寸均为自由尺寸， 可采用 8 级精度。表 2.3.1 塑件主要尺寸的公差要求部位塑件标注尺寸塑件尺寸公差外形尺寸550-1.401140-2.0056.50-1.401140-2.00980-1.807501.60内形尺寸7×4+0.56 037×351.00030.4802×12+0.72 050.560351.000561.4002.3.2 塑件的表面质量分析该塑件要求外观光洁， 不允许有成型斑点和熔接痕， 塑件表面粗糙度无特殊 要求。2.3.3 塑件的结构工艺分析1) 从图纸看来，该塑件的外形为空间曲面，壁厚大体均匀，且符合最小壁 厚要求。2) 由于塑件有多个侧孔，故四周都须设置侧向分型抽芯机构。3) 为使塑件顺利脱模，可在塑件内部增设 1°2°的拔模斜度。 综上分析，该塑件可采用注塑成型加工。2.3.4 塑件的生产批量 该塑件的生产类型是大批量生产，因此在模具设计中要提高塑件的生产率， 倾向于采用高寿命、自动脱模模具，以便降低生产成本。2.4 注塑机的选择2.4.1 计算塑件体积和重量3 3Vg=70857 mm3 =70.857 cm3 塑件质量计算：查有关手册，取 PP 的密度 =0.91 g/cm3， 所以塑件的质 量为M=V* =Vg* =70.857*0.91g=64.5g。2.4.2 确定型腔数量由于塑件存在多个孔类结构， 四周都须设置外侧抽芯机构， 故采用一模一腔。2.4.3 确定注塑成型的工艺参数PP注塑模工艺条件：注塑机选用：由于 PP 具有高结晶性，需采用注射压力较高及可多段控制的 电脑注塑机。锁模力一般按 3800t/m2 来确定，注射量 20%-85%即可。熔化温度： PP 的熔点为 160-175 ，分解温度为 350，但在注射加工 时温度设定不能超过 275。熔融段温度最好在 240。模具温度：模具温度 50-90，对于尺寸要求较高的用高模温。型芯温 度比型腔温度低 5以上。注射压力：采用较高注射压力( 1500-1800bar )和保压压力(约为 注射压力的 80%)。大概在全行程的 95%时转保压，用较长的保压时间。注射速度：为减少内应力及变形，应选择高速注射，但有些等级的 PP 和模具不适用(出现气泡、气纹)。如刻有花纹的表面出现由浇口扩 散的明暗相间条纹，则要用低速注射和较高模温。根据以上所述及计算结果，可选择设备型号、规格、确定型腔数。注射机的额定注射量为注射量为 Vb，每次的注射量不超过它的 80%，即 n=(0.8Vb-Vj )/Vg 式中 n型腔数；Vj浇注系统的体积( g)；Vg 塑件体积。估算浇注系统的体积 Vj：根据浇注系统初步方案进行估算浇注系统体积。Vj =4.8 cm3该模具确定为一一模一腔，即 n=1则 Vb=(nVg+V j)/0.8=94.6cm3 根据该塑件的结构特点和 PP 的成型性能，查有关资料初步确定塑件的注射 成型工艺参数，如下表所示 :表 2-1 塑件的注射成型工艺参数工艺参数内容工艺参数内容预热和干燥温度 8090成型时间 /s注射时间02时间 2h保压时间2060料筒温度 /前段200220冷却时间1550中段220240总周期37112后段180210螺杆转速 / （ r/min）3060喷嘴温度/190220后处理方法热水浸 泡模具温度/050温度/70注射压力/MPa4080时间/h242.4.4 确定模具温度和冷却方式PP 为半结晶型塑料，在熔融温度下有较好的流动性，壁厚一般，在保证顺 利脱模的前提下可尽量降低模温，以缩短冷却时间，从而提高生产率。 所以模具 应考虑适当的循环水冷却，成型模具度控制在 3050。2.4.5 确定成型设备由于塑件采用注射成型加工， 使用一模一腔分布， 因此可计算出一次注射成型过程所用塑料量为 : W=n*w+w 废料 =1X64.5+64.5×20%=77.4g根据以上一次注射的分析以及考虑到塑件品种、 塑件结构、 生产批量及注射 工艺参数、注射模具尺寸大小等因素，参考设计手册，初选 SXZY-500 型螺杆 式注射机。 记录下 SXZY-500 型螺杆式注射机的主要技术参数， 见下表：表 2-2 SX ZY-500 型螺杆式注射机的主要技术参数号序主要技术参数项目参数数值1最大注射量 /cm35002注射压力 /MPa10403锁模力 /kN14004动、定模模板最大安装尺寸 （/ mm×mm）620x5205最大模具高度 /mm4506最小模具高度 /mm3007最大开模行程 /mm5008喷嘴前端球面半径 /mm129喷嘴孔直径 /mm401定位圈直径 /mm12511定位孔径 /mm180第三章 分型面及浇注系统的设计3.1 分型面的选择3.1.1 分型面的定义分型面是指模具上用以取出制品或者浇注系统凝料的可分离接触面， 通过分 型面将模具分成两个或若干个部分，开模时， 有序的完成制品脱模， 再由顶出系 统把制品及浇注系统凝料从模具中顶出 （自动脱落）或取出（机械手或者手工取 出），之后将模具型腔内的杂物清除，或将嵌件安放于模具型腔内。3.1.2 分型面设计原则分型面出售排位影响外，还受制品的形状、外观、精度、浇口位置、滑块、 顶出及加工等多种因素影响。 合理的分型面是制品完好成型的先决条件， 一般应 遵循一下几个原则：（1）利于脱模：分型面应取在塑件的最大轮廓处，同时应使塑件留在顶 出侧，由于推出机构通常设置在动模一侧， 将型芯设置在动模部分， 塑件冷却收 缩后包紧型芯，使塑件留在动模，这样有利于脱模。如果塑件的壁厚较大，内孔 较小或者有嵌件时，为了使塑件留在动模， 一般应将凹模也设在动模一侧。 把模 斜度小或塑件较高时，为了便于脱模， 可将分型面选在塑件中间部分， 但此塑件 外形有分型的痕迹。（2）确保之塑件的尺寸精度：为保证美观，分型面应尽量不破坏制品光 滑的外观面；为保证制品尺寸， 当制品外形比较长， 应考虑减小脱模斜度造成塑 件大小端尺寸的差异。（3）简化模具结构：应尽量避免定模侧抽芯，本例的四个侧滑块都设在 动模一侧满足此要求，而且侧向抽芯应尽量短， 楔紧机构尽量小， 同时要便于排 气和合理安排浇注系统。（4）便于加工。（5）满足注塑机技术规格的要求。综合上述条件，本例的分型面设计如下图 3-1 所示：图 3-1 水壶外壳分型面3.2 浇注系统的设计浇注系统是注塑机喷嘴到型腔之间的进料通道，一般是由主流道、分流道、 浇口和冷料穴组成。浇注系统在注塑成型过程中主要起输送物料、传递压力、 交 换热量以及封堵型腔的作用。浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要环节， 它对注塑成型周期和塑件 的质量（如外观、物理性能、尺寸精度）都有直接影响，在设计时要注意以下几 点原则：（1）型腔布置和浇口开设部位力求对称， 防止模具承受偏载而造成溢料现 象。（2）型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。（3）系统流道应尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大，太 大则塑料耗费大）：尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽可 能小。4）对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，及分流道尽可能平衡布置（5）满足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。（6）浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小型芯，防止型芯变形浇口 的残痕不应影响塑件的外观。考虑到塑件的外观要求较高， 其结构较为复杂， 为顶出方便以及能顺利将废 料拉出，浇口采用分便加工修整、 凝料去除容易且不会在塑件外壁留下痕迹的侧 浇口，模具采用单分型面结构两板模， 模具制造成本比较容易控制在合理的范围 内。浇注系统的设计如下图 3-2 所示：图 1-2 浇注系统的设计3.2.1 主流道和定位圈的设计注塑模的主流道是使注塑机喷嘴与型腔 （单型腔模） 或分流到连接的一段进 料通道，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔，其形状为圆锥形， 便于熔体顺利的向前流动， 开模时主流道凝料又能顺利拉出来， 主流道的尺寸直 接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间， 由于主流道要与高温塑料和注塑机喷 嘴反复接触和碰撞， 通常不直接开在定模上， 而是将它单独设计成主流道套镶入 定模板内。 主流道套通常又高碳工具钢制造并热处理淬硬。 塑件外表面不许有浇 口痕，又考虑取料顺利， 采用带直流道与分流道的侧浇口， 为了方便于拉出流道 中的凝料，将主流道设计成锥形主流道与注射机的高温喷嘴反复接触碰撞， 故应设计成独立可拆卸更换的浇 口套，采用优质钢材制作，常用 T8A、 T10A 制造，并经热处理提高硬度，热处 理后硬度为 5055HRC。主流道衬套定位圈与浇口套分开设计，主流道衬套与 定模板采用 H7/m6 的过渡配合，主流道衬套与定位圈采用 H9/m9 的过渡配合。 如图 3-3 所示：图 3-3 定位圈与浇口称套查资料得到 XS-ZY-500 型注射机与喷嘴的有关尺寸：喷嘴前端球面半径 SR0=12cm，定位圈直径为 125cm。为保证模具主流道与喷嘴的紧密接触，避 免溢料，主流道与喷嘴的关系为： SR=SR+（12）,d=d+0.5。因此，取主流道 球面半径 SR=14mm（取标准值），主流道的小端直径 d=4.5mm。为了便于将为了便于将凝料从主流道中拔出， 应将主流道设计成圆锥形， 其 斜度为 2° 4°，计算其大端直径约为 10 mm；为避免模内的高压塑料产生过 大，取 D=25 mm;同时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计 R2 的 圆弧过渡； 为补偿在注射机喷嘴冲击力作用下浇口套的变形， 将浇口套的长度设 计得比模板厚度短 0.02 mm；浇口套外圆盘轴肩转角半径 R 宜大一些，取 R=3 mm，以免淬火开裂和应力集中。为避免组装和浇注时发生错位，直接将浇口称 套主流道延伸至分型面处，故 L=110mm。定位圈是安装模具时做定位用的，查资料得 XS-ZY-500 型柱塞式注射机的 定位圈直径为 125 mm，一般定位圈高出定模座板表面 5 10 mm.由于浇口套与定位圈均属于注射模具的通用件， 所以设计者应尽量采用推荐 尺寸的浇口套和定位圈。3.2.2 分流道的设计分流道是连接主流道和浇口的进料通道， 一般开在分型面上， 起分流和转向 的作用。分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和 U 形等，圆形 和正方形截面流道的比面积最小（流道表面积于体积之比值称为比表面积） ，塑 料熔体的温度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困难，而且正方形截面 不易脱模，所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及 U 形。本例虽为一模一腔，但为使流道进料尽量平衡分布，增设两个对称分流道。 在设计分流道时，有以下几个要点：1) 在满足注塑成型工艺的前提下，分流道的截面积应尽量小，但分流道截 面积过小会降低注塑速度，使填充时间延长，同时可能出现缺料、缩孔等缺陷， 因此设计时应采用较小的截面积，以便在试模时为必要的修正留有余地。2) 分流道分布要排列紧凑，间距合理，一般采用轴对称或中心对称，使其 平衡，尽量缩小成兴趣的总面积。3) 分流道的形状要考虑分流道的截面积与其周边长度的比最大为好。4) 在可能的情况下，分流道的长度应尽可能短，以减少压力损失，避免模 体过大影响成本。5) 在分流道上的转向次数尽量少。6) 分流道内表面不必要求很光。7) 当分流道设在定模一侧时或分流道延伸较长时，应在浇口附近或分流道 的交叉处设置钩料杆。8) 在总体分布中，应综合考虑冷却系统的分布和布局，并留出冷却水路的 空间。分流道计算经验公式 b 5 10mmR 0. b5h 1. 2R5式中 b梯形大底边宽度， mmh 梯形的高度， mm故 b=8mmR=4mmh=5mmU 形分流的侧面斜角 常取 5o 10o，此取斜角为 6o 。分流道截面形状采用 U 形且平衡分布，因为 U 形分流道热量损失较小，易 加工，效率较高且可保证各型腔均衡进料， 从而保证塑件质量。 该模具分流道设 计若下图图 3-4 所示：3.2.3 浇口的设计浇口是熔融塑料经分流道注入型腔的进料口， 是主流道、 分流道与型腔制件 的连接部分，它是浇注系统的关键部分，其主要作用如下：1) 使熔融塑料快速进入并充满型腔，并在保压过程中进行补料。2) 塑件注塑成型后，熔体在交口处首先凝结，防止其倒流。3) 使浇注系统凝料易于切除。4) 对于多型腔模具，可以平衡进料；对于多浇口单型腔模具可以控制 熔接缝位置。塑件浇口开设部位的选择， 要易于在浇口切除浇注系统的凝料， 浇口截面积 约为分流道截面积的 0.030.09，浇口的长度约为 0.5mm2mm，浇口具体尺寸 一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模是逐步纠正。当塑料熔体通过浇口时， 剪切速率增高，同时熔体的内磨檫加剧，使料流的 温度升高，粘度降低，提高了流动性能，有利于充型。但浇口尺寸过小会使压力 损失增大，凝料加快，补缩困难，甚至形成喷射现象，影响塑件质量。要注意以下几点： <1>浇口位置应使填充型腔的流程最短。这样的结构使压力损失最小，易保 证料流充满整个型腔，同时流动比的允许值随塑料熔体的性质，温度， 注塑压力 等的不同而变化，所以我们在考虑塑件的质量都要注意到这些适当值。<2>浇口设置应有利于排气和补塑。<3>浇口位置的选择要避免塑件变形。采侧浇口在进料时顶部形成闭气腔， 在塑件顶部常留下明显的熔接痕，而采用点浇口，有利于排气，整件质量较好， 但是塑件壁厚相差较大，浇口开在薄壁处不合理；而设在厚壁处，有利于补缩， 可避免缩孔、凹痕产生。<4>浇口位置的设置应减少或避免生成熔接痕。熔接痕是充型时前端较冷的 料流在型腔中的对接部位， 它的存在会降低塑件的强度， 所以设置浇口时应考虑 料流的方向，浇口数量多， 产生熔接痕的机会很多。 流程不长时应尽量采用一个 浇口，以减少熔接痕的数量。 对于大多数框形塑件， 浇口位置使料流的流程过长， 熔接处料温过低，熔接痕处强度低， 会形成明显的接缝， 如果浇口位置使料流的 流程短，熔接处强度高。为了提高熔接痕处强度，可在熔接处增设溢溜槽，是冷 料进入溢溜槽。筒形塑件采用环行浇口无熔接痕， 而轮辐式浇口会使熔接痕产生。<5>浇口位置应避免侧面冲击细长型心或镶件。 考虑到本塑件结构和脱模方式， 采用大水口兜底入水方式， 其最大的特点是 直接入胶，而且表面没有水口痕，可保证产品表面光洁度。如下图 3-5 所示：图 3-5 分流道浇口其中， A 的取值范围为 0.82mm，取 A=1.1mm ；、B 最小不应小于 1.2mm，最大也不用大于 4mm，故取 B=2mm ： C 最小不能小于 0.2mm 。3.2.4 冷料穴的设计冷料穴是浇注系统中用以在注塑过程中储存熔融塑料的前端冷料， 直接对着 主流道的孔或分流道延伸的槽， 其一般设置在主流道的末端， 即主流道正对面的 动模板上或处于分流道的末端， 它的作用是用来储存注塑间歇期间， 喷嘴前端由 于散热造成温度降低而产生的冷料， 防止冷料进入型腔而影响塑件的质量， 开模 时又能将主流道的凝料拉出。 冷料井的直径宜大于大端直径， 长度约为主流道大 端直径。采用带 Z 形头拉料杆的冷料穴，如图 3-6所示，将其设置在主流道的末端， 既起到冷料穴的作用，又兼起开模分型时将凝料从主流道中拉出留在动模一侧， 稍做侧向移动便可取出凝料的作用。图 3-6 采用 Z 形拉料杆的冷却穴3.2.5 排气系统的设计塑料熔体在填充模具塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型强及 流道原有的空气，除此以外， 塑料熔体会产生微量的分解气体。 这些气体必须及 时排出。否则，被压缩的空气产生高温，会引起塑件局部碳化烧焦，或塑件产生 气泡，或使塑件熔接不良引起强度下降， 甚至充模不满。 排气槽就是为了使模具 型腔内的气体排出模具外而在模具上开设的气流通槽或孔。因该模具为小型模具， 且分型面适宜，可利用分型面排气，所以无需设计排 气槽。第四章模具设计方案论证4.1 型腔布置对于一模一腔的模具型腔布置， 在保证模具能正常工作的前提下， 应选择最 佳浇口位置，且取件方便。4.2 成型零件的结构确定成型零件直接与高温高压的塑料接触， 它的质量直接影响塑件的质量。 该塑 件的材料为 PP 工程材料，对表面粗糙度和精度的要求较高，因此要求成型零件 有足够的强度、刚度、硬度和耐磨性，应选用优质模具钢制作，还应进行热处理 一般使其具备 5055HRC 的硬度。4.2.1 型腔设计采用整体嵌入式凹模， 放在定模板一侧，主要是从节省优质模具钢材料、方 便热处理、方便日后的更换维修等方面考虑。采用螺钉紧固。如下图4-1 所示：图 4-1 镶件的螺钉固定4.2.2 型芯设计型芯结构设计也采用整体嵌入式， 可节省贵重模具钢，减少加工工作量。成 型塑件内壁的大型芯装在动模板上。采用螺钉紧固。4.2.3 侧向分型与抽芯机构设计由塑件的零件图可知， 其左右两侧和把手处含有多个孔类结构， 无法直接上 下开模，需设置四个侧滑块，在制品脱模前，先将其抽出，然后再从型腔中和型 芯上脱出制品。侧向分型与抽芯机构安动力来源可分为手动抽芯机构、液压或气动抽芯机构、机动抽芯机构三大类型。由于机动抽芯机构无需人工操作，生产效率高， 且成本相对较低，故选择该机构进行侧向分型。机动抽芯又可分为斜导柱侧向抽芯、 斜滑块侧向抽芯、 弯销侧向抽芯等多种 抽芯形式，根据塑件结构特征， 采用斜导柱在定模、 滑块在动模的斜导柱抽芯机 构，如图 4-2 所示。斜导柱固定在定模座板上，而滑块安装在动模，且与动模板 之间形成移动副。图 4-2 侧向分型与抽芯机构设计1、斜导柱的设计 斜导柱按截面形状可分为圆形和矩形， 为使得加工方便，装配容易，选用圆 形斜导柱。 斜导柱固定端与定模板之间的配合采用 H7/m6，与滑块斜孔之间应保 持 0.5 1mm 的双边间隙，有利于滑块灵活运动。滑块的平稳性由导滑槽与滑块 之间的配合精度来保证， 滑块的最终位置由锁紧楔保证。 斜导柱的材料多为 T8A 、 T10A 等碳素工具钢，也可用渗碳钢 (如 20Cr、20)渗碳处理，热处理要求 55HRC 以上，表面粗糙度 Ra0.8m。2、滑块的设计1) 滑块的形式：滑块采用整体式结构。2) 滑块的导滑形式：侧抽芯过程中，滑块在导滑槽中的滑动要平稳， 不应发生上下窜动和卡紧的想象，为方便加工，采用结构紧凑的整体式 T 形导滑槽。 滑块与导滑槽之间的导滑部位通常采用 H7/f7 或 H8/h8 的间隙配 合，配合部分表面粗糙度 Ra 0.8m。导滑槽常用 45 钢，调质热处理后硬度为28 32HRC 。盖板的材料用T8、 T10 或 45 钢，热处理硬度 50HRC 以上。滑块长度应大于滑块宽度的 1.5 倍，抽芯完毕，留在滑槽内的长度不小于滑块的2/3 。3) 滑块定位装置设计：滑块的定位装置用于保证开模后滑块停留在刚脱离 斜导柱的位置上，合模时使斜导柱能准确地进入滑块的孔内，顺利合模。 滑块的 定位装置如下图 9 所示，靠弹簧力使滑块停留在挡块上，定位比较可靠。1滑块； 2斜导柱； 3限位挡板； 4限位螺钉； 5紧固螺钉 图 4-3 滑块定位装置4) 锁紧楔的设计 锁紧楔的作用就是锁紧滑块，其形式如下图 4-4 所示：1型腔固定板； 2定位螺钉； 3锁紧楔 图 4-4 滑块的锁紧楔形式4.3 导向定位机构设计导向合模机构对于塑料模具是必不可少的部分， 因为模具在闭合时要求有一 定的方向和位置，所以必须设有导向机构， 导柱安装在动模一边或定模一边均可， 本例中导柱安装在动模一侧，通常导柱设在主型腔周围。如图 4-5 所示：1导套； 2导柱 图 4-5 导向定位机构导向机构的功能有如下几点：1) 导向作用 在动模与定模闭合的进程中，导向机构应首先接触，引导动、 定模准确闭合。2) 定位作用 保证动、 定模按一定的方位