注射模具模毕业设计说明书Word文档格式.docx
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螺杆式
（2）螺杆转速（r/min）：
30
（3）预热和干燥：
温度（°
C）80——85时间（h）2——3
（4）料筒温度（°
C）后段150——170
中段165——180
前段180——200
（5）喷嘴温度（°
C）170——180；
喷嘴形式自锁式
（6）模具温度（°
C）50——80
（7）注射压力（MPa）60——100
（8）成型时间（s）注射20——90高压0——5
冷却20——120成型周期50——220
（9）后处理：
方法红外线灯、烘箱
温度（°
C）70
时间（h）2—4
1.3ABS的性能分析
1.3.1使用性能：
综合性能较好，冲击韧性、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性、电性能良好；
易于成型与机械加工，与372有机玻璃的熔接性良好，可作双色成形塑件，且表面可镀铬。
适用于作一般机械零件、减磨耐磨零件、传动零件和电信结构零件。
因此满足此塑件的要求。
1.3.2成型性能：
（1）无定形料，其品种牌号很多，各品种的机电性能几成型特性也各有差异，应按品种确定成形方法和成形条件。
（2）吸湿性强，含水两应小于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。
（4）比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击型树脂，料温更宜取高），料温对物性影响较大、料温过高易分解，对要求精度较高塑件模温宜取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要高，一般用柱塞式注射机时料温为180~230°
C，注射压力为100~140MPa，螺杆式注射机则取160~220°
C，70~100MPa为宜。
（5）模具设计时要注意进料口位置、形式，顶出力过大或机械加工是塑件表面呈现“白色”痕迹（但在热水中加热可消失），脱模斜度取1°
1.3.3ABS的主要技术指标
表1-1ABS的主要技术指标
ABS
比容dm³
/kg
0.3
密度kg/dm³
1.02—1.16
吸水率%（24h）
0.2—0.4
收缩率（%）
0.4—0.7
熔点（°
C）
130—160
弹性模量（MPa）
1.8×
10³
硬度HB
9.7
弯曲强度MPa
80
抗拉屈服强度（MPa）
50
体积电阻率Ω.cm
6.9
击穿电压Kv/mm
>
15
热变形温度°
C
0.45MPa
90—108
1.82MPa
83—103
2拟定模具结构形式
2.1确定型腔数量及排列方式
一般来说，精度要求高的小型塑件和中大型塑件优先采用一模一腔的结构，对于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。
由以上分析初步拟定采用一模四腔，其排列方式如图2-1：
2.2模具结构形式的确定
（1）多型腔单分型面模具：
塑件外观质量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。
（2）多型腔多分型面模具：
塑件外观质量要求高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。
该塑件外观质量要求一般，并可以看出：
分型面的位置、塑件推出机构的痕迹、浇口为侧浇口。
可初步拟定四型腔单分型面的结构。
图2-1型腔排列方式
3注塑机型号的确定
注射机规格的确定主要是根据塑件的大小及型腔的数目和排列方式，在确定模具结构型式及初步估算外形尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大、最小模具厚度、推出型式、推出位置、推出行程、开模距离等进行计算。
根据这些参数选择一台和模具相匹配的注塑机，倘若用户已提供了注射机的型号和规格，设计人员必须对其进行校核，若不能满足要求，则必须自己调整或与用户取得商量调整。
3.1有关塑件的计算
3.1.1该塑件的体积为：
V1=0.61（cm³
）
质量为：
m1=
=1×
0.61=0.61g
流道凝料的质量m2还是个未知数，可按塑件质量的0.6倍来估算，从上述分析中确定为一模四腔，所以流道凝料的质量为
m2=0.6m=0.6×
0.61=0.366g。
所以注射质量为m=4m1+4m2=2.44+1.464=3.905g
3.1.2塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算
流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A1，即浇道凝料（包括浇口），在分型面上的投影面积A2的数值可以按多行腔模具的统计分析确定，大致是每个塑件在分型面上的投影面积A2的0.2倍～0.5倍，由于本设计的流道较简单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积可以适当取小些。
在这里:
A=n（A1+A2）=n（A1+0.2A1）=4×
（392+0.2×
392）
=1881.6mm2=18.816cm2
式中
A1=0.392cm
F=AP=1881.6×
35=65.856kN
式中
型腔压力P取35mp。
3.2注射机型号的确定
根据以上的计算初步选定型号为XZ—ZS—22（卧式）的注射机。
注射机的主要参数如下表：
表3-1注射机的主要参数
注射剂型号
理论注射量/㎝³
20
注射压力/MPa
75
注射行程/㎜
130
注射速率g/s
140
塑化能力/（g/s）
19
锁模力/kN
250
拉杆内间距/㎜
235
移模行程/㎜
160
最小模具厚度/㎜
60
最大模具厚度/mm
180
喷嘴孔直径（mm）
3.5
喷嘴球半径（mm）
定位孔直径/㎜
锁模方式
双曲轴
3.3注射机及型腔数量的校核
3.3.1型腔数量的校核
（1）由注射机料筒塑化速率校核型腔数量n：
上式右边=
4（符和要求）
式中K——注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8
M——注射机的额定塑化量（g/h或cm³
/h）19
T——成型周期20s
m2——浇注系统所需塑料质量和体积（g或cm³
）
m1——单个塑件的质量和体积（g或cm³
（2）按注射机的额定锁模力校核型腔数量n：
上式右边=7.25
4（符合要求）
式中F——注射机的额定锁模力250（KN）
A1——单个塑件在模具分型面上的投影面积39200（mm²
A2——浇注系统在模具分型面上的投影面积7840（mm²
p——塑料熔体对型腔的成型压力（MPa）一般是注射压力的0.3—0.65
3.3.2注射机的校核：
（1）注射压力的校核：
该注射机的注射压力为78MPa，但注射机的公称压力为75～117MPa，所以能够满足要求。
（2）注射量以及锁模力在上面已经校核，符合要求。
3.3.3模具厚度的校核：
模具厚度H必须满足：
Hmin≤Ｈ≤Ｈmax
该模具厚度为H=32+32+50+50+100+32
=296mm（符合要求）
式中Hmin——注射机允许的最小模厚，即动、定模板之间的最小开距
Hmax——注射机允许的最大模厚
3.3.4开模行程的校核：
Smax
S=H1+H2+5～10
上式右边S=32-4+32+25+5~10=100~105mm（符合要求）
式中Smax——注射机最大开模行程（mm）
H1——推出距离（脱模距离）（mm）
H2——包括浇注系统在内的塑件高度（mm）
4分型面位置确定
分型面即打开模具取出塑件或取出浇注系统凝料的面，分型面的位置影响着成型零部件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关。
分型面的选择应注意以下几点：
Ø
有利于保证塑件的精度要求；
不影响塑件外观，尤其是对外观有明确要求的制品；
有利于模具加工，特别是型腔的加工；
有利于浇注系统、排气系统、冷却系统的设计；
便于制件的脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。
对于该模具：
分型面与开模方向垂直；
（如图4-1）
图4-1分型面的确定
5浇注系统形式和浇口的设计
浇注系统是塑料熔体从注射机喷嘴射出后达到型腔之前在模具内流经的通道。
它分为普通流道浇注系统和无流道凝料（热流道）浇注系统。
该模具采用普通流道浇注系统，其包括：
主流道、分流道、冷料井、浇口。
5.1浇注系统设计原则
1.重点考虑型腔布局。
2.热量及压力损失要小，为浇此注系统流程应尽可能短，截面尺寸应尽可能大，弯折尽量少，表面粗糙度要低。
3.均衡进料，即分流道尽可能采用平衡式布置。
4.塑料耗量要少，满足各型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料耗量。
5.消除冷料，浇注系统应能收集温度较低的“冷料”。
6.排气良好。
7.防止塑件出现缺陷，避免熔体出现充填不足或塑件出现气孔、缩孔、残余应力。
8.保证塑件外观质量。
9.较高的生产效率。
10.塑料熔体流动特性（充分利用热塑性塑料熔体的假塑性行为）。
5.2主流道的设计
5.2.1主流道尺寸
主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动流道。
（1）主流道小端直径d=注射机喷嘴直径+（0.5～1）
=2+（0.5～1）
取d=3（mm）
（2）主流道球面半径SR=12+1～2
取SR=14（mm）
（3）球面配合高度h=3～5
取h=4（mm）
（4）主流道长度L，由标准模架及该模具的结构
取L=50（mm）
（5）主流道大端直径D=d+2Ltanα（取α=1°
=3+3.5=6.5（mm）
流道衬套的形式
主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，一般采用碳素工具钢，如：
T8A、T10A等，热处理硬度为53～57HRC。
主流道衬套和定位圈设计成整体式，用于小型模具，中大型模具设计成分体式。
但由于该模具主流道较长，设计成分体式较宜。
其定位圈的结构尺寸如下：
图5-1浇口定位圈
5.2.3主流道凝料体积为：
V主=L主（R2主+r2主+R主+r主）
/3
=50×
（3.252+1.52+3.25+1.5）×
3.14/3=925.65mm2
5.2.4主流道当量半径
Rn=
由经验公式5.2.4主流道剪切速率校核
1）计算主流道的体积流量：
q主=
2）计算主流道剪切速率：
r
=
主流道的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率5×
～5×
之间，所以，主流道德剪切速率合格。
5.2.5主流道衬套的固定：
图5-2主流道衬套的固定
5.3冷料井的设计
在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约10～25mm的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。
位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。
为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料井（冷料穴）。
5.3.1主流道冷料井
开模时应将主流道中的冷凝料拉出来，所以冷料井的直径宜稍大于主流道大端直径，深度约为直径的1～1.5倍。
主流道冷料穴形式如下，图5-3所示
该模具采用Z形推料杆的冷料穴，如图中a：
5.3.2分流道冷料井
当分流道较长时，可将分流道的端部沿料流前进方向延长作为分流道冷料井，以储存前锋冷料，其长度为分流道直径的1.5～2倍。
该模具的分流道冷料井与流道的截面相同.
图5-3常用冷料穴与拉料杆形式
1—主流道；
2—冷料穴；
3—拉料杆；
4—推杆；
5—脱模板；
6—推块
（a）Z形推料杆的冷料穴；
（b）倒锥孔冷料穴；
（c）圆环槽冷料穴；
（d）圆头形冷料穴；
（e）菌头形冷料穴；
（f）圆锥头形冷料穴；
5.4分流道的设计
在多型腔或单型腔多浇口时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。
分流道最理想的设计就是把流动树脂在流道中的压降降到最小，在多种常见截面当中，圆形截面的压降是最小的。
但由于圆形的分流道必须在上下模板上都加工出半圆槽，工艺性不好，故此设计中采用工艺性更为合理而压降也比较小且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大的U形截面或梯形截面。
该模具采用梯形分流道
5.4.1分流道的布置形式
分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：
即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；
另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。
如图所示：
图5-4分流道的布置形式
5.4.2分流道长度长度应尽量短，且少弯折。
该模具分流道的长度为：
第一级分流道：
第二级分流道：
5.4.3分流道的形状及尺寸
为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等。
（1）工程设计中常采用梯形截面加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大，一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸：
式中B―梯形大底边的宽度（mm）
m―塑件的重量（g）
L―分流道的长度（mm）
H－梯形的高度（mm）
注意：
上式的适用范围：
即塑件厚度在1~2之间，重量在1g以下，且计算结果在mm范围内才合理。
由于D=0.2654
=0.2654
=1.82（mm）（故不在适用范围）
查表得，D=6（mm）
=4（mm）
从理论上说L2要比L1截面小10%，但为了刀具的统一和加工的方便，在分型面上的分流道采用一样的截面。
5.4.4分流道的表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因此分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.63～1.6μm，这样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力。
避免熔流表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率。
在此取1.6μm。
图5-5分流道截面形状
底部圆角r=1～3（mm），取r=1（mm）其截面形状及尺寸如图5-5。
5.4.6凝料体积
分流道长度L=（40+7.5+25）×
2=145mm，
分流道截面积A=
×
4=19.6mm2
凝料体积V=LA=145×
19.6=2842mm3=2.842cm3
考虑到圆弧的影响取V=2.5cm3
5.4.7分流道剪切速率校核
采用经验公式，
=
=2.3×
故取值在5
之间，剪切速率校核合理。
式中t──注射时间 取0.86s
A──梯形面积（A=0.196
）；
C──梯形周长（C=15.8cm）。
5.4.7分流道冷料穴
在分流道端部加长11mm（约1.5倍dn）作分流道冷料穴。
5.5浇口的设计
浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道。
浇口的主要作用：
型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流；
易于切除浇口尾料；
对于多型腔模具，用以控制熔接痕的位置。
浇口截面积通常为分流道截面积的0.07～0.09倍，浇口截面积形状多为矩形和圆形两种，浇口长度约为0.5～2mm左右。
浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。
5.5.1浇口类型的确定浇口类型有很多，常见的有以下几种：
✓侧浇口
✓重叠式浇口
✓点浇口
✓潜伏式浇口
✓扇形浇口
✓平衡式浇口
✓盘形浇口
✓轮辐式浇口
✓爪形浇口
✓环形浇口
✓护耳形浇口
✓隙浇口
✓直接浇口
✓多重浇口
对于该模具，是中小型塑件的多型腔模具，采用侧浇口。
侧浇口又称边缘浇口，国外称之为标准浇口。
浇口一般开设在分型面上，塑料熔体于型腔的侧面冲模，其截面形状多为矩形狭缝。
a浇口加工容易，修整方便；
b可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置；
c浇口与分流道部分开设在型腔对面的模板上；
d普遍用于中小型塑件的多型腔模具；
e对各种塑料的成型适应性均较强；
5.5.2浇口结构尺寸的经验计算
1）侧浇口的尺寸确定
（1）计算侧浇口的额深度：
h=nt=0.7×
1=0.7mm
式中t—塑件厚度,这里取t=1
n—塑料系数,对于ABS取n=0.7
（2）j计算侧浇口的宽度，根据本节参考文献【1】表2-6，可得侧浇口的宽度B的计算公式为：
式中n为塑料成型系数，对于ABS取0.7，A为凹模的内表面积的（约等于塑件的外表面积）。
（3）计算侧浇口的长度。
根据本节参考文献【1】表2-6可得，侧浇口的长度L浇=0.75mm
2）侧浇口剪切速率的校核
（1）确定注射时间：
查表本节参考文献表2-3，可取t=0.86s
（2）计算交口的体积流量：
（3）计算浇口的剪切速率：
对于矩形浇口可得
则
剪切速率合格
式中Rn为矩形浇口的当量半径，即
5.5.3浇口位置的选择，应遵循如下原则：
（1）避免制件上产生喷射等缺陷（避免喷射有两种方法：
a加大浇口截面尺寸，降低熔体流速；
b采用冲击型浇口，改善塑料熔体流动状况。
）该模具采用方法a；
（2）浇口应开设在塑件截面最厚处；
（3）有利于塑件熔体流动；
（4）有利于型腔排气；
（5）考虑塑件使用时的载荷状况；
（6）减少或避免塑件的熔接痕；
（7）考虑分子取向对塑件性能的影响；
（8）考虑浇口位置和数目对塑件成型尺寸的影响；
（9）防止将型芯或嵌件挤歪变形。
5.6浇注系统的平衡
对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计时应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。
一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。
5.6.1分流道平衡
对于多型腔模具，为了达到各型腔同时充满的目的，可通过调整分流道的长度及截面面积，改变熔融树脂在各分流道中的流量，达到浇注平衡的目的。
计算公式如下：
式中Q1，Q2——熔融树脂分别在流道1和流道2中的流量，cm3/s；
d1,d2——分流道1和分流道2的直径，cm;
L1，L2——分流道1和分流道2的长度，cm。
5.6.2浇口平衡
在多型腔非平衡分流道布置时，由于主流道到各型腔的分流道长度或各型腔所需填充流量不同，也可采用调整各浇口截面尺寸的方法，使熔融树脂同时充满各型腔。
浇口平衡简称为BGV（balancedgatevalue）,只要做到各型腔BGV值相同，基本上能达到平衡填充。
对于多型腔相同制品的模具，其浇口平衡计算公式如下：
BGV=
式中Sg——浇口的截面积，mm2;
Lg——浇口的长度，mm;
Lr——分流道的长度，mm。
该模具，从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同，显然是平衡式的。
式中γ—熔体在流道中的剪切速率（s-1）
Q—熔体在流道中的体积流率（cm3/s）
Rn—浇注系统断面当量半径（cm）
6模架的确定和标准件的选用
以上内容确定之后，便根据所定内容设计模架。
在学校作设计时，模架部分要自行设计；
在生产现场中，尽可能选用标准模架，确定出标准模架的形式，规格及标准代号。
模架尺寸确定之后，对模具有关零件要进行必要的强度或刚度计算，以校核所选模架是否适当，尤其是对大型模具，这一点尤为重要。
由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再结合标准模架，可选用标准模架200×
L，其中L取200mm，可符合要求。
模架上要有统一的基准，所有零件的基准应从这个基准推出，并在模具上打出相应的基准标记。
一般定模座板与定模固定板要用销钉定位；
动、定模固定板之间通过导向零件定位；
推出固定板通过导向零件
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