四分光器注塑模具设计说明书Word文档下载推荐.docx
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3塑件的工艺性分析及材料选择-11-
3.1塑件结构工艺分析-11-
3.1.1结构分析-11-
3.1.2工艺分析-11-
3.2材料的选择-12-
3.2.1ABS性能分析-12-
3.2.2ABS的注射成型工艺参数-13-
3.2.3ABS主要技术指标：
-13-
4模具结构形式的拟定-14-
4.1确定开腔数量及排列方式-14-
4.2模具结构形式的确定-14-
4.2.1分型面的选择-14-
4.2.2浇注系统形式的初步选择-15-
4.2.2模架的初步选择-16-
5注射机型号的确定-16-
5.1选择注塑机-16-
5.1.1塑件的有关计算-16-
5.1.2选择注射机-16-
5.2注射机的校核-17-
5.2.1最大注塑量的校核-17-
5.2.2锁模力的校核-18-
5.2.3模具与注射机安装部分的校核-18-
6浇注系统的形式和浇口的设计-19-
6.1主流道设计-19-
6.1.1主流道的尺寸-19-
6.1.2浇口套的设计-20-
6.2冷料井的设计-21-
6.3浇口设计-21-
（1）侧浇口深度尺寸H的确定-22-
（2）侧浇口宽度尺寸W的确定-22-
7模架的确定-23-
7.1型腔壁厚-23-
7.2模板厚度-23-
7.2.1定模座板-23-
7.2.2型芯固定板-23-
7.2.3动模板-24-
7.2.4型芯固定板-24-
7.2.5支承板-24-
7.2.6垫块-24-
7.2.7推杆固定板-25-
7.2.8推板-25-
7.2.9动模座板-25-
8合模导向机构的设计-25-
8.1机构的功用-25-
8.2导向结构的总体设计-26-
8.2.1设计导柱和导套需要注意的事项有：
-26-
8.2.2导柱的设计-26-
8.2.3导套的设计-27-
8.2.4导柱与导套的配合形式-27-
9脱模顶出机构的设计-28-
9.1脱模机构的设计一般遵循以下原则：
-28-
9.2脱模阻力计算-28-
10侧向抽芯机构的设计-29-
10.1滑块侧向抽芯机构的设计-29-
10.1.1机构的整体设计-29-
10.1.2侧型芯具体尺寸的确定-30-
10.1.3侧抽芯的导滑形式-30-
10.1.4定距圆头销-30-
10.2转盘侧抽芯机构的设计-30-
10.2.1机构的整体设计-30-
10.2.2侧型芯的设计-31-
11成形零件的设计-31-
11.1凹模的设计-31-
11.1.1凹模的结构形式-31-
11.1.2凹模尺寸的计算-31-
11.2凸模的设计-32-
11.2.1凸模模的结构形式-32-
11.2.2凸模径向尺寸的计算-33-
12排气设计-33-
13水道的设计-34-
13.1温度调节对塑件质量的影响-34-
13.2对温度调节系统的要求-35-
参考文献…………………………………………………………………………………………………-36-
致谢-37-
1绪论
1.1引言
模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。
用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。
模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。
模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。
振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。
塑料工业是由塑料原料生产和塑料制品生产两大系统组成，二者相辅相成，缺一不可，而塑料制品生产是实现塑料原料自身价值的唯一手段。
塑料制品生产的目的就是根据各种塑料的性能，利用各种工艺方法，使其成为具有一定形状而又有使用价值的物品或定型材料。
塑料制品生产主要由成型、机械加工、表面装饰、装配等环节组成，其重要一环就是塑料成型。
塑料成型就是将各种形态的塑料原料制成所需形状的制品或坯件的过程。
塑料模是塑料成型的工艺装备。
塑料模约占模具总数的35％，而且有继续上升的趋势。
塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。
塑料注射成型所用的模具称为注射成型模具，简称注射模（注塑模）。
塑料注塑成型过程是，塑料原料从注射机的料斗进入加热筒，经塑化后由柱塞或螺杆的推动，在一定压力下通过喷嘴注入模具开腔，经冷却固化后开模而获得制品（塑件）。
除少数几种塑料外，几乎所有的塑料都可以注塑成型。
注射模区别于其它塑料模的特点是，模具先由注射机合模机构闭合紧密，然后由注射机注射装置将高温高压的塑料熔体注入模腔内，经冷却或固化定型后，开模取出塑件。
因此注射模能一次成形出外形复杂、尺寸精确或带有嵌件的塑料制件。
所以注塑成型以其成型高尺寸精度、高复杂性的制品和高效率占有重要一席。
据有关资料统计，注塑制品占所有模塑件总产量的三分之一；
注塑模具占塑料成型模具数量的二分之一以上。
注塑成型制品的应用已十分广泛，并随着塑料原料的不断改进，已逐步代替传统的金属和非金属材料的制品，发展注塑模具大有可为。
1.2四分光器的原理
四分光器作用是把入射光分为四束光，在摄影、生物技术、军事等许多领域都有重要应用。
其工作原理示意图和外形图如下图1—1和图1—2所示
分光器原理：
一束光通过光圈1到透镜2，聚光后通过可调光圈（也称遮光门），再由透镜4转为平行光，平行光射到四棱镜5折射后经反光镜6反射，再通过光栅7虑光和透镜8聚光，然后通过9进入探测器或摄像机等设备。
这样就可以在9处看到四个不同的像。
1光圈2、4、8凸透镜3可调光圈5棱镜
6反光镜7光栅9探测器
图1—1分光器工作原理示意图
图1—2分光器外形图
如图1—3所示为分光器在生物技术中的应用，分光器下面的是显微镜，分光器上面的是探测器。
如果就在摄影技术中，把探测器换成摄像机，可以排摄到绚丽的画面。
图1—3分光器的应用
2设计任务
分光器的剖面图如下图2—1所示：
图2—1分光器剖面图
我所做的是入射光部分，即分光器的下部（塑件）图1—3中的A部分，在图2—1中也已标明，其立体图如下（图2—2所示）
图2—2塑件
3塑件的工艺性分析及材料选择
3.1塑件结构工艺分析
3.1.1结构分析
塑件为分光器外壳，应有一定的结构强度；
两端与其他部件以螺纹联结，由于塑件较大又有很多孔，需要用多个侧抽芯，为降低模具的复程度，螺纹由下一工序完成，本注塑模不做螺纹；
外壳对表面粗糙度要求不是很高。
3.1.2工艺分析
精度等级：
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，采用5级低精度。
脱模斜度：
塑件外表面40´
－1°
20´
塑件内表面30´
脱模斜度不包括在塑件的公差范围内，塑件外形以型腔大端为准，塑件内形以型芯小端为准。
）
注射成型工艺过程：
1）预烘干→装入料斗→预塑化→注射装置准备注射→注射→保压→冷却→脱模→塑件送下工序
2）清理模具、涂脱模剂→合模→注射
3.2材料的选择
3.2.1ABS性能分析
1）使用性能：
①综合性能良好，冲击韧度、力学强度较高，且要低温下也不迅速下降。
②耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化学性和电气性能良好。
③水、无机盐、碱、酸对ABS几乎无影响。
④尺寸稳定，易于成型和机械加工，与372有机玻璃的熔接性良好，经过调色可配成任何颜色，且可作双色成型塑件，且表面可镀铬。
2）成型性能：
①无定型塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件。
②吸湿性强，含水量应小于0.3％，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。
③流动性中等，溢边料0.04mm左右（流动性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。
④比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高）。
料温对物性影响较大、料温过高易分解（分解温度为250°
C左右比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高的塑件，模温宜取50—60°
C，要求光泽及耐热型料宜取60—80°
C。
注射压力应比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注塑机时料温为180—230°
C，注射压力为100—140MPa，螺杆式注塑机则取160—220°
C，70—100MPa为宜。
⑤模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。
摧出力过大或机械加工时塑件表面呈“白色”痕迹（但在热水中加热可消失）。
⑥ABS在升温时粘度增高，塑料上的脱模斜度宜稍大，宜取2°
以上。
⑦在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。
3.2.2ABS的注射成型工艺参数
根据经验数据和推荐值，可以初步确定成型工艺参数，因为各个推荐值有差别，而且有的与实际注塑成型时的参数设置也不一致，结合两者的合理因素，初定制品成型工艺参数如下：
1）预热和干燥：
温度（°
C）80—85
时间（h）2—3
2）密度（g/cm³
）:
1.02—1.05
3）材料收缩率（℅）：
0.3—0.8
4）料筒温度（°
C）：
后段150—157
中段165—180
前段180—200
5）喷嘴温度（°
170—180
6）模具温度（°
50—80
7）注射压力（MPa）：
70—100
8）成形时间（S）：
注射时间20—90
高压时间0—5
冷却时间20—120
总周期50—220
10.1.3侧抽芯的导滑形式
采用圆形导滑孔，侧抽芯与导滑孔之间是间隙配合，配合精度可选H8/f7或H8/f8，导滑孔硬度应达到HRC52～56。
10.1.4定距圆头销
侧抽芯机构要能够顺利地实现抽芯动作，需在动模板1上装四个对称布置的弹簧顶销。
（1）顶销为圆头销：
材料35钢、热处理43～48HRC
（2）弹簧的规格及尺寸：
圆柱螺旋压缩弹簧，材料65Mn、型号为1.6
12
24
7Ⅲ类。
此弹簧受变负荷作用，次数在106次以上，最大工作负荷为103.55N。
10.2转盘侧抽芯机构的设计
10.2.1机构的整体设计
整体设计和转盘如图10—5所示：
图10—5转盘侧抽芯机构
10.2.2侧型芯的设计
侧型芯的形式和尺寸如图10—6和图10—7所示：
图10—6侧型芯的位置
图10—7侧型芯的尺寸
11成形零件的设计
注射模具的成型零件是指构成模具型腔的零件，通常包括了凹模、型芯、成型杆等。
凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的内表面，成型杆用以形成制品的局部细节。
成形零件作为高压容器，其内部尺寸、强度、刚度，材料和热处理以及加工工艺性，是影响模具质量和寿命的重要因素。
11.1凹模的设计
11.1.1凹模的结构形式
凹模可由整块材料制成，制成整体式凹模。
凹模位于动模板上，为一模一腔的结构，由于凹模贯穿动模板1和动模板2.所以加工时应配合好再一起。
11.1.2凹模尺寸的计算
为计算简便起见，凡是孔类尺寸均以其最小尺寸作为公称尺寸，即公差为正；
凡是轴类尺寸均以最大尺寸作为公称尺寸，即公差为负。
1）凹模径向尺寸计算：
由于塑件径向尺寸有两个部分，所以凹模径向尺寸也应分两次计算。
计算采用平均尺寸法，公式如下：
式中
——凹模径向尺寸（mm）；
——塑件的平均收缩率（ABS收缩率为0.3%～0.8％，平均收缩率为0.55%）；
——塑件径向公称尺寸（mm）；
——塑件公差值（mm）（3
/4项系数随塑件精度和尺寸变化，一般在0.5～0.8之间，取0.6）；
——凹模制造公差（mm）（当尺寸小于50mm时，δz=1/4Δ；
当塑件尺寸大于50mm时，δz=1/5Δ），取δz=1/5Δ；
——塑料的最小收缩率（％）。
凹模径向尺寸计算为：
2）高度尺寸为模板的厚度度:
H=100+20=120mm.
11.2凸模的设计
11.2.1凸模模的结构形式
凸模是成型塑件外形的，其工作尺寸属被包容尺寸，在使用过程中凸摸的磨损会使被包容尺寸变小。
因此，为了使得模具的磨损留有修模的余地，以及装配的需要，在设计模具时，被包容尺寸尽量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。
该模具有两个凸模，称为型芯1和型芯2，其形式如图11—1和图11—2所示：
图11—1型芯1图11—2型芯2
型芯1和型芯2的具体尺寸见所附的CAD图SFGQWK01-03和SFGQWK01-04.
11.2.2凸模径向尺寸的计算
凸模1：
L
=[（1+S
）L
+
]
=
凸模2：
L
12排气设计
在塑料熔体填充注射模腔过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而形成的水蒸汽，塑料局部分解产生的低分子挥发气体，塑料助剂挥发（或化学反应）所产生的气体以及热固性塑料交联硬化释放的气体等；
这些气体如果不能被熔融塑料顺利地排出模腔，将在制件上形成气孔，接缝，表面轮廓不清，不能完全充满型腔，同时，还会因为气体被压缩而产生的高温灼伤制件，使之产生焦痕，色泽不佳等缺陷。
模具的排气可以利用排气槽排气，分型面排气，利用型芯，推杆，镶件等的间隙排气。
ABS料推荐的排气槽深度为0.02。
通常，选择排气槽的开设位置时，应遵循以下原则：
1）排气口不能正对操作者，以防熔料喷出而发生工伤事故；
2）最好开设在分型面上，如果产生飞边易随塑件脱出；
3）最好设在凹模上，以便于模具加工和清模方便；
4）开设在塑料熔体最后才能填充的模腔部位，如流道或冷料穴的终端；
5）开设在靠近嵌件和制件壁最薄处，因为这样的部位最容易形成熔接痕；
6）若型腔最后充满部位不在分型面上，其附近又无可供排气的推杆或活动的型心时，可在型腔相应部位镶嵌烧结的多孔金属块，以供排气；
7）高速注射薄壁型制件时，排气槽设在浇口附近，可使气体连续排出；
排气槽的开设位置如图12—1所示：
图12—1排气槽的位置
13水道的设计
在注塑成型过程中，模具的温度直接影响到塑件成型的质量和生产效率。
由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具的温度要求也不同。
流动性差的塑料如PC，POM等，要求模具温度高，温度过低会影响塑料的流动，增大流动剪切力，使塑件内应力增大，出现冷流痕，银丝，注不满等缺陷。
普通的模具通入常温的水进行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具的温度，为了缩短成型周期，还可以把常温的水降低温度后再通入模内，可以提高成型效率。
对于高熔点，流动性差的塑料，流动距离长的制件，为了防止填充不足，有时也在水管中通入温水把模具加热。
ABS推荐的成型温度为170~220℃，模具温度为50~80℃。
13.1温度调节对塑件质量的影响
1）采用较低的模温可以减小塑料制件的成型收缩率；
2）模温均匀，冷却时间短，注射速度快可以减少塑件的变形
3）对塑件表面粗糙度影响最大的除型腔表面加工质量外就是模具温度，提高模温能大大改善塑件的表面状态；
温度对塑件质量的影响有相互矛盾的地方，设计时要根据材料特性和使用要求偏重于主要要求。
水道的形式如图13—1所示，直径
10mm，长度245mm。
图13—1水道位置
13.2对温度调节系统的要求
1）根据塑料的品种确定是对模具采用加热方式还是冷却方式；
2）希望模温均一，塑件各部同时冷却，以提高生产率和提高塑件质量；
3）采用低的模温，快速，大流量通水冷却效果一般比较好；
4）温度调节系统应尽可能做到结构简单，加工容易，成本低廉；
从成型温度和使用要求看，需要对该模具进行冷却，以提高生产率。
该模具的冷却水道开设在动模板1上，见前面图7—2。
考文献
[1]
宋满仓，黄银国，赵丹编著。
注塑模具设计与制造实战。
机械工业出版社，2003
[2]
《塑料模具技术手册》编委会编著。
塑料模具技术手册[M]。
机械工业出版社，2002
[3]
刘昌祺主编。
塑料模具设计。
[4]
薛焱,王祥仲编著。
中文版AutoCAD2004基础教程。
清华大学出版社，2003
[5]
陈锡栋，周小玉主编。
实用模具技术手册。
[6]
许发樾主编。
实用模具设计与制造手册。
[7]
彭建生编著。
模具设计加工速查手册。
机械工业出版社，2005
[8]
中国机械工程学会，中国模具设计大典编委会。
李德群
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