塑料齿轮注塑模具毕业设计说明书及模流分析_(28页).docx

-塑料齿轮注塑模具毕业设计说明书及模流分析_-第 20 页目录塑料齿轮注塑模具设计2摘要：21 前言32 模流分析报告53 制件的工艺设计分析264 分型面的设计345 浇注系统的设计356 模具成型零部件的设计417 合模导向机构的设计468 模具的工作过程原理48结论51致谢52参考文献53塑料齿轮注塑模具设计摘要：本课题研究的是塑料齿轮注塑模具，塑料齿轮多应用于仪表、儿童玩具车和机械相机等等，塑料齿轮要求有比较高的强度和一定的柔韧性，所以我们选择了力学综合性能比较好的塑料材料ABS。在设计过程中，我们先对塑料齿轮制件进行工艺分析和模流分析，来选取合适的模架和注塑机等等。经过制件工艺性分析和模流分析，知该制件为小型塑件，相应地需要设计小型模架和注塑机，该模具适合采用一出四腔双分型面模具结构，采用细水口三板模模架，在齿轮顶面匀布设置三个点浇口注胶。关键词： ABS 双分型面 一模四腔 细水口Abstract:The research is about the injection mould for plastic gears, the plastic gear is more and more for instrument, children's toy cars and mechanical camera and so on, the plastic gear requirements relatively high strength and a certain degree of flexibility, so we choose the ABS with the better comprehensive mechanical properties. In the design process, first we have a technology analysis and a mould flow analysis for the plastic gears to select the suitable mold and injection molding machine and so on. After stamping process analysis and mold flow analysis,we know, the parts is small, accordingly we need to design small mold and injection molding machine, the mold is suitable to use the mold structure of a four cavity with double parting surfaces and the mold with thin fine nozzle and three plate mold,on the gear top surface we set three pin point gate to inject plastic.Keywords:ABS double parting surface a mold with four cavity thin fine nozzle1 前言在讨论注塑模设计之前，我们先对国内外的塑料模具工业的状况、塑料模具工业的发展方向有一个较清晰的了解，这也就使我们对本课题的意义有所了解。首先要对模具有一个整体的认识。模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备之一。作为工业基础，模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用，在国际上被称为“工业之母”，对国民经济发展起着不容质疑的作用。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业” ；美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；德国则认为是所有工业中的“关键工业” ；日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力” ，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力” 。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。塑料模具工业是随塑料工业的发展而发展的。塑料工业是一门新兴工业。自塑料问世后的几十年以来，由于其原料丰富、制作方便和成本低廉，塑料工业发展很快，它在某些方面己取代了多种有色金属、黑色金属、水泥、橡胶、皮革、陶瓷、木材和玻璃等，成为各个工业部门不可缺少的材料。目前在国民经济的各个部门中都广泛地使用着各式各样的塑料制品。特别是在办公设备、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、交通、电信、轻工、建筑业产品、日用品以及家用电器行业中的电视机、收录机、洗衣机、电冰箱和手表的壳体等零件，都已经向塑料化方向发展。目前，世界的塑料产量已超过有色金属产量的总和。塑料模具就是利用特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工艺基础装备。用塑料模具生产的主要优点是制造简便、材料利用高、生产率高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。塑料模具的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有极密切的关系。随着塑料工业的飞速发展，塑料模具工业也随之迅速发展。1本课题是关于塑料齿轮的注塑模具设计。要求运用所学知识,能很好的对注塑模具进行设计。达到熟练的掌握注塑模具的设计知识,并能对注塑模具设计有更高层次的认识的目的。该课题的设计要求通过基于现代CAD技术的注塑模设计,在设计过程中掌握模具设计的一般规律,对于运用现代CAD技术进行模具设计进行研究和应用,完成塑料齿轮注塑模具设计。所设计塑料齿轮模具要能满足模具工作状态的质量要求,使用时安全可靠,便于维修,在注塑成型时要有较短的成型周期,成型后有较长的使用寿命,具有合理的模具制造工艺性。2 模流分析报告2.1 基础理论知识2.1.1 Moldflow软件技术应用 （1）Moldflow 软件概要Moldflow公司是一家专业从事塑料成型计算机辅助工程分析（CAE）的跨国性软件和咨询公司。自1978年美国Moldflow公司发布了世界上第一套流动分析软件以来，几十年不断的技术改革和创新一直主导着CAE软件市场。Moldflow软件以87市场占有率及连续五年17的增长率成为全球主流分析软件，该公司有遍布全球60个国家超过8000家用户,在世界各地都有Moldflow的研发机构及分公司。Moldflow公司拥有自己的材料测试检验工厂，为分析软件提供多达8000余种材料检测数据，极大地提高了分析准确度。Moldflow软件为优化塑件、模具设计和注塑生产工艺提供了一整套解决方案。Moldflow系列产品包括：Moldflow Plastic Advisers（快速试模分析），简称MPA。MPA允许直接导入CAD实体进行分析，让用户在短时间内找到问题所在，并提供实用的解决方案。Moldflow Plastic Insight（高级成型分析），简称MPI。MPI是关于产品几何造型及成型条件最佳化的进阶模流分析软件。从材料的选择、模具的设计及成型条件参数设定，以确保在射出成型过程中塑料在模具内的充填行为模式，以获得高质量产品；Moldflow Manufacturing Solution（专家试模系统），简称MMS。MMS是一套整合了Moldflow分析结果与注塑成型机的生产管理系统，为用户提供实时经营绩效管理所需的生产和工艺数据，并实现了工艺设置、优化和控制的自动化。MMS采用直观、系统、可存档且全球支持的方法实现成型工艺的排定、设置、优化、控制和监控。 （2）Moldflow Plastic Insight（MPI）认识 MPI具有模拟分析注射成型中塑料流动形态、产品体积收缩、冷却时间、纤维配向性、产品翘曲等功能，建立了丰富了材料数据库。此外，MPI还能模拟分析气体辅助注塑成型及热固性成型等。使用MPI模拟分析可缩短注塑生产周期。我们通过电脑模拟分析能确定和修改潜在问题。并帮助模具设计人员预测常碰到的问题并加以修正设计。帮助合理选择材料材质以节省材料费用，简化烦琐的注射成形条件设定以提高工效，达到降低成本之目的。MPI主要模块及功能如下：模型导入与修复。MPI有三种分析方法：基于中心面的分析、基于表面的分析与三维分析。中心面既可运用MPI软件的造型功能完成，也可从其他CAD模型中抽取，再编辑；表面分析模型与三维分析模型直接读取其它CAD模型，如快速成型（STL）、IGES、STEP、Pro/E模型及UG模型等格式的文件。模型导入后，软件提供了多种修复工具，以生成既能得到准确结果，又能减少分析时间的网格。塑料材料与注塑机数据库。材料数据库包含了超过4000种塑料材料的详细数据，注塑机数据库包含了290种商用注塑机的运行参数，而且这两个数据库对用户是完全开放的。流动分析:分析塑料在模具中的流动，以优化模腔的布局、材料的选择、充填和保压等工艺。冷却分析:分析冷却系统对流动过程的影响，优化冷却管道的布局和工作条件，与流动分析相结合，可以得到完美的动态注塑过程。翘曲分析:分析整个塑件的翘曲变形，包括线形、线形弯曲和非线形，并指出产生翘曲的主要原因以及相应的改进措施。纤维充填取向分析:塑件纤维取向对采用纤维化塑料的塑件性能（如拉伸强度）有重要影响。MPI软件使用一系列集成的分析工具来优化和预测整个注塑过程的纤维取向，使其分布合理，从而有效地提高该类塑件的性能。优化注塑工艺参数:根据给定的模具、注塑机及塑件材料等参数，结合流动分析结果自动产生控制注塑机的充填保压曲线，从而避免了在试模时对注塑机参数的反复调试。结构应力分析:分析塑件在承受外界载荷情况下的机械性能，并可在考虑注塑工艺的前提下，优化塑件的强度和刚度。确定合理的塑料收缩率:MPI通过流动分析结果确定合理的塑料收缩率，保证模腔的尺寸在允许的公差范围内，从而减少塑件废品率，提高产品质量。气体辅助成型分析:模拟气体辅助注射成型过程，对整个成型过程进行优化。MPI/Gas 能仿真压力控制或体积控制两种模式，可以模拟塑料充填与气体在模穴渗透模式，分析结果包括预测气体会不会吹穿产品、产品厚度分布、气体穿透能力、气体保压压力曲线、包风、熔合线位置和温度分布等。特殊注塑成型过程分析:MPI可以模拟共注射、反应注射、微芯片封装等特殊的注射成型过程，并对其进行优化。22.2 制件分析2.2.1 制件结构分析结构制件的基本结构尺寸如图2.1、图2.2所示。图2.1 制件图图2.2制件三维图制件大小为小尺寸规格，是具有16根齿的塑料锥齿轮，锥齿轮的齿要求具有耐磨性和一定的强韧性，制件中心有一圆柱通孔，制件的壁厚不是很均匀，注塑有一定的难度，所以需要模流分析。2.2.2 制件材料分析本次设计选择力学综合性能较好的材料ABS作为塑件的材料，ABS是由丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)和苯乙烯(Styrene)三种化学单体合成。其中A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。其化学分子结构方式如下：每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相， 另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS不透明，外观除薄膜外都呈浅象牙色、无毒、无味、兼有韧、硬、刚特性，燃烧缓慢，离火后仍继续燃烧，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以赋予用户在产品设计上有很大的灵活性，并且由此产生了市场上数百种不同品质的ABS材料。ABS具有优良的综合性能，由于组分、牌号和生产厂家生产方法的不同，使之在性能上存在较大差异，因此以下的试验数据仅供参考。3 （1）物理力学性能 ABS具有优良的物理力学性能，如不透水，但略透水蒸气，冲击强度较高，尺寸稳定性好等。ABS有极好的冲击强度，即使在低温也不迅速下降。但是它的冲击性能与树脂中所含橡胶的多少、粒子大小、接枝率和分散状有关，同时也与使用环境有关、如温度越高则冲击强度越大。当聚合物中丁二烯橡胶含量超过30%时，不论冲击、拉伸、剪切还是其它力学性能都迅速下降（见表2-1和2-2）。 （2）热性能。ABS制品的负荷变形温度约为93，若能对制品进行退火处理，则还可增加10左右。 （3）电性能。ABS聚合物的电绝缘性受温度和湿度的影响很小，且在很大频率变化范围内保持恒定。 （4）耐环境性 ABS聚合物几乎不受水、无机盐、碱、酸类的影响，但在酮、醛、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，它不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但长期与烃接触会发生软化溶胀。ABS聚合物表面受冰醋酸、植物油等化学药品的锓蚀会引起应力开裂。 （5）耐候性 ABS聚合物的最大不足之处是耐候性较差，这是由于分子中丁二烯所产生的双键在紫外线作用下易受氧化降解的缘故。经受350nm以下波长的紫外线照射，氧化作用更甚。氧化速度与光的强度及波长的对数成正比。ABS是一种成型加工性能优良的热塑性工程塑料，可用一般加工方法成型加工。 （6）ABS的流变性 ABS聚合物在熔融状态下流动特性属于假塑型液体。虽然ABS的熔体流动性与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。因此在成型过程中可以采用提高剪切速率来降低熔体粘度，改善熔体流动性。ABS属一无定形聚合物，无明显熔点，成型后无结晶，成型收缩率为0.4%0.5%。在成型过程中，ABS的热稳定性较好，不易出现降解或分解，但温度过高时，聚合物中橡胶相有破坏的倾向。 （7）ABS的吸水性 ABS具有一定的吸水性，含水量在0.3%0.8%范围。成型时如果聚合物中含有水分，制品上就会出现斑痕、云纹、气泡等缺陷，因此在成型前，需将聚合物进行干燥处理，使其含水量降到0.2%左右。3表2.1 ABS的主要性能指标3力学性能屈服强度/Mpa50热性能及电性能成型收缩率/%0.4%0.5%拉伸强度/Mpa38熔点（粘流温度）/C130160断裂伸长率/%35热变形温度/C45 N/cm3180 N/cm39010883103拉伸弹性模量/Gpa1.8线膨胀系数/（10-5/C）7.0弯曲强度/Mpa80比热容/<J/（kg*K）>1470弯曲弱性模理/Gpa1.4热导率/<W/（m*K）>0.263冲击强度/kJ/m2无缺口缺口261燃烧性/（cm/min）慢11体积电阻/*cm6.9*1016布氏硬度/HBS9.7/R121击穿电压/（kV/mm）物理性能密度/（g/cm3）1.021.16吸水性/%（24h）0. 20.4比体积/（cm2/g）1.021.06透明度或透光率不透明2.3 模流分析模型准备2.3.1 模型简化由图2.2制件三维图可以看出，制品有一些细小圆角，这些细小圆角特征的存在，会对模型网格划分带来不利影响，同时，这些细小圆角本身是否存在对模流分析结果不会产生较大的影响，因此，一般应将细小圆角去除，所以要简化模型。简化模型的方法一般有两种。第一种是在三维建模软件中直接将细小特征删除，第二种是利用Moldflow CAD Doctor软件来修复、简化模型。本方案就利用第一种方法来去除细小圆角。在三维图中去除圆角后，然后在Moldflow MPI中建立工程文件，将去除圆角的三维图以Iges格式导入Moldflow中，如图2.3所示。图2-3 去除圆角导入Moldflow的简化图2.3.2 网格模型诊断修复 （1）网格划分与统计本制品由于具有壁厚不均匀特征，同时又具有一定的细微局部结构特征，适合采用双面流网格（fusion网格）来进行网格划分，网格划分结果统计如图2.4所示。图2.4网格划分结果统计由图2.4的网格统计结果可以看出，所划分出的网格稍有一定的缺陷，如纵横比稍大等问题，需要应用网格工具来进一步诊断并修复。 （2）纵横比诊断及修复A.纵横比诊断在Mesh菜单中有许多命令可用来检查网格模型的质量，包括Mesh Statistics（网格统计）报告和其它检查并显示网格问题的命令。如：纵横比检查、单元重叠及相交检查、取向检查、连续性检查、自由边检查、厚度检查、重复次数和表面网格匹配检查等。应用诊断工具，进行纵横此诊断，诊断结果如图2.5所示。图2.5 纵横比诊断结果由图中可以看出，存在稍大纵横比，这将对分析的正常进行与分析结果的精度产生一定的影响，可以进行修复优化。B. 纵横比修复Mesh菜单下有一个叫Mesh Tools（网格修复工具）的工具集，这是一个包含一系列网格修复工具的对话框，包括：自动修复（Auto Repair）、修复纵横比（Fix Aspect Ratio）、自动合并（Global Merge）、合并节点（Merge Nodes）、置换对角边（Swap Edge）、匹配节点（Match Node）、局部重划网格（Remesh Area）、插入节点（Insert Nodes）、移动节点（Move Nodes）、对齐节点（Align Nodes）、调整单元取向（Orient Elements）、填充孔（Fill Hole）、创建边界（Create Regions）、光顺节点（Smooth Nodes）、创建柱体单元（Create Beams）、创建三角单元（Create Triangles）、删除实体（Delete Entities）和清理多余节点（Purge Nodes）等。应用网格诊断修复工具，进行节点、三角形边等操作，进行纵横此修复，修复结果如图2.6所示。图2.6 纵横比修复结果B.其他网格缺陷的诊断修复同样，应用网格诊断修复工具，对单元重叠及相交、取向、连续性、自由边等进行检查及修复，诊断修复后结果如图2.7所示。图2.7 修复后网格统计从统计结果可以看出，网格质量已基本满足分析要求。2.4 浇口位置方案优化在制品及模具设计中，是否有合适浇口位置直接影响到制品设计的工艺性质量和模具设计制造的可实现性及成型工艺。因此浇口位置方案应有充分考量并实现方案的优化。2.4.1 初始方案初始方案浇口设置在齿轮侧面最大轮廓处，具体位置如图2.8所示。图2.8 侧面浇口位置对所采用浇口方案进行快速充填分析，部分分析结果如下：（1）充填时间分析结果图2.9 充填时间分析结果（2）V/P切换时压力分析结果图2.10 V/P切换时压力分析结果2.4.2 优化方案优化方案是在制件顶面中间匀布设置3个点胶口，如图2.11所示。图2.11 顶面中间浇口位置对所采用浇口方案进行快速充填分析，部分分析结果如下： （1）优化后的充填时间分析结果图2.12 优化后的充填时间分析结果（2）优化后的V/P切换时压力分析结果图2.13 V/P切换时压力分析结果2.4.3 结论由充填分析结果可以看出，优化方案相对于初始方案注射时间由2.314s缩小到2.213s，熔料流动比较均匀，到达结构相同的地方的时间相同，制件的综合力学比较一致稳定。由V/P切换时压力分析结果可以看出，优化方案相对于初始方案压力由2.599MPa缩小到1.178MPa，压力梯度比较均匀，结构相同的地方压力一致。由上述比较可以看出，第二种的优化方案在熔料流动、注射时间、压力及对制件性能影响等方面都取得了更好的结果，是一个优化的方案。由锁模力分析图和流动前沿温度分析结果也可对此进行验证，如图2.14所示。图2.14 锁模力及流动前沿分析图2.5 冷却工艺方案优化2.5.1 初始方案 （1）初始方案设定 冷却系统设计方案如图2-15所示。在易设置冷却系统的定模部分设置冷却通道。动 模部分未设置。冷却介质为恒温水，温度为30。图2.15 初始方案冷却系统 （2）初始方案部分分析结果 对初始方案进行冷却、流动、翘曲分析，部分分析结果如下： A.冷却时间分析结果图2.16 冷却时间分析结果由上图所示制品最大冷却时间为7.555s，流道最大冷却时间为7.537s。B.冷却回路温度分析结果图2.17 冷却回路温度分析结果由上图所示，可以分析出冷却介质出入口温度差为0.01。C.局翘曲变形量分析结果图2.18 全局翘曲变形量分析结果由上图可以分析出，制品全局变形量为0.1286mm。2.5.2 优化方案 （1）优化方案设定冷却系统优化设计方案如图2.19所示。该方案在动模部分设置了冷却通道，努力使冷却更均匀。图2.19 优化方案冷却系统（2）优化方案部分分析结果对初优化方案进行冷却、流动、翘曲分析，部分分析结果如下：A.冷却时间分析结果图2.20 冷却时间分析结果B.冷却回路温度分析结果图2.21 冷却回路温度分析结果C.局翘曲变形量分析结果图2-22 全局翘曲变形量分析结果（3）方案优化前后质量控制参量对比方案优化前后质量控制参量对比如表2.2所示。表2.2 优化前后质量控制参量对比质量控制参量初始方案优化方案优化效果制品冷却时间(s)7.555 7.531良好冷却回路温度差()0.010良好全局翘曲变形量(mm)0.12860.1284良好2.5.3 结论由冷却时间分析结果可以看出，优化方案相对于初始方案制品冷却凝固时间由7.555s缩短到7.531s，且制件的各处冷却比较均匀；由冷却回路温度分析结果可以看出，优化方案相对于初始方案冷却液出口相对于入口温度差由0.01降到0。由全局翘曲变形量分析结果可以看出，优化方案相对于初始方案变形量由0.1286mm降到0.1284mm，且制件各处翘曲变形比较均匀。由此可见优化方案能有效缩短冷却时间，提高冷却回路冷却效果和保证冷却的均匀性，能降低制品成型的变形量，是一个优化了的方案。3 制件的工艺设计分析3.1制件的脱模斜度3.1.1脱模斜度的意义和影响通常情况下制件在冷却后会产生一定的收缩，也会产生包紧力，该力作用在凸模或者成型的型芯上；也可粘附作用，塑件是紧贴在凸模的型芯上。为了容易脱模，还要防止塑件表面在脱模时刮伤和擦毛，在设计的时候塑件表面沿脱模方向一般具有合理的脱模斜度。3.1.2脱模斜度的确定因为该塑料齿轮为小型制件，所以本次设计中采用1°的拔模斜度，这样从外表面到内表面，模具的脱模斜度基本正常，能保证正常的脱模斜度要求。3.2确定型腔数量及型腔布局3.2.1型腔数量的确定模具型腔数量的确定主要跟注射机的最大注射量、额定锁模力、塑化速度、制品的尺寸和精度、生产的经济性等因素有关。该塑件（制件）为小型塑料件，相对应的模具规格也是小型的。同时，考虑到模具结构尺寸与塑件尺寸之间的关系，加之制造成本和经济利益的因素，决定选用一模四腔的模具结构形式。3.2.2型腔布局A.型腔排列的一般原则（1） 流动长度要适当，流道废料尽量少，浇口位置要合适统一，进料要平衡，还要使型腔压力平衡；（2） 排位应保证流道、浇口套距定模型腔边缘有一定距离，以满足封胶要求；（3） 排位应满足模具结构等的空间要求；（4） 为了使模具达到较好的冷却效果，排位应注意螺钉、推杆对冷却水孔的影响，预留冷却水孔的位置； （5） 排位要尽可能紧凑，以减小模具的外形尺寸，且长宽比例要适中，同时也要考虑注射机的要求。5 B.型腔排列形式的确定主要跟注射机的最大注射量、额定锁模力、塑化速度、制品的精度要求、生产的经济性等因素有关。一模多穴排位时，要考虑到进胶的平衡性，如果有行位应优先考虑朝X或Y 方向运动便于加工。产品之间没有流到时，可适当缩小产品之间的间距，最小间距可以做到50-100mm，若有流到通过，则间距做到100-150mm。综合考虑上述排列原则及加工难度、经济性、效率、成本等因素，又由于本设计选择的是一模四腔，故采用纵向上下左右对称排列，如图3.1：图 3.1 型腔布局图3.2.3型腔的结构由于该模具为一模四腔，考虑到型腔型芯加工的方便性和维修更换零件的方便性，型腔型芯采取组合嵌入式结构，又考虑到型腔型芯是直接与塑胶接触的零件，对材料的刚硬度和耐腐蚀性有比较高的要求，因此型腔型芯的材料要比定动模板的材料好，因此型腔型芯选用比较好的进口模具不锈钢S136H，而定动模板选用国产材料2Cr13。3.3模架的选择 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合标准模架，选用细DBI-2527-A49-B40-C80-L250(GB/T12556-2006)此种小型细水口三板模标准模架7，其基本结构如图3.2所示。图 3-2模架结构示意图3.4模具的选材及热处理要求表3.1 模具各零部件选材及热处理表83.5注射机型号的选择 注射模是安装在注射机上使用的工艺装备，因此设计注塑模时应该详细了解注射机的技术规范,才能设计出符合要求的模具。 注射机规格的确定主要是根据塑件的大小及型腔数目和排列方式，在确定模具结构形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、最大和最小模具厚度、推(顶)出形式、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射机，倘若用户已提供了注射机的型号和规格，设计人员必须对这些参数进行校核，倘若不能满足要求，则必须自己调整或与用户取得商量再进行调整。3.5.1对塑件体积、质量的计算 对于该设计，用户提供了塑件（制件）的图样及尺寸，使用三维软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形体积，如图3.3所示，查资料知其密度平均值1.05g/cm3塑件体积 V1 2.47cm3塑件质量 m1 =1.05×2.472.59g图3.3 3D塑件体积测量示意图3.5.2浇注系统凝料体积的计算 运用三维软件可以测出凝料的体积V2，如图3.4所示 V2=4.79cm33.5.3该模具一次注射所需塑料 体积 V0 = V1+V2 = 2.47+4.79 7.26cm3 质量 m0 = = 1.05×7.26 7.62g图3.4 3D凝料体积测量示意图3.5.4注射机型号的选定近年来我国引进注射机型号很多，国内注射机生产厂的新机型也日益增多。掌握使用设备的技术参数是注塑模设计和生产所必需的技术准备。在设计模具时，最好查阅注射机生产厂家提供的注射机使用说明上标明的技术参数。根据以上计算一次注射量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，由以上数据计算知，该模具一次注塑所需7.26cm3塑料，该模具的整体尺寸为300x270x314mm(LxHx厚度)参考设计手册初步选定型号为XSZY-250型卧式螺杆注射机，它的主要技术参数见下表3.2：表3.2 XSZY-250型螺杆式注射机的主要技术参数11序号主要技术参数项目参数数值1最大注射量/cm³2502注射压力/MPa1303塑化能力（g/s）64拉杆间距（mm×mm）448*3705锁模力/kN18006动、定模固定板尺寸/（mm×mm）598*5205最大模具厚度/mm3506最小模具厚度/mm2007最大开模行程/mm5008喷嘴前端球面半径/mm159喷嘴孔直径/mm310顶出杆根数511注射时间/s212螺杆转速r/min25、31、39、58、893.6注射机有关工艺参数的校核3.6.1注射机的工艺参数的校核（1）注射量校核注射量以容积表示 最大注射容积为 Vmax=V =0.85×250=212.5cm3式中 -模具型腔和流道的最大容积（cm3）； V -指定型号与规格的注射机注射量容积（cm3），该注射机为250cm3； -注射系数，取0.750.85，该处取0.85。每次注射的实际注射量容积V0应满足V0<Vmax，而V07.26cm3, Vmax=V =0.85×250=212.5cm3 , V0<Vmax故符合要求。（2）最大注射压力的校核 注射机的额定注射压力即为该机器的最高压力Pmax=130MPa,应该大于注射成型所需用的注射压力P0,即式中 安全系数，常取1.251.4。实际生产中，根据经验数据，该ABS塑件成型时所需注射压力P0为50MPa60MPa。代值计算符合要求。3.6.2 安装尺寸的校核参考我国塑料注塑模具模架国家标准，在2006年发布的塑料注塑模模架技术条件(GB/T12556-2006)和塑料注塑模架(GB/T12555-2006) ，前者适用于模板尺寸小于560mm×900mm的模架；后者适用于模板尺寸为630mm×630mm至1250m×1250mm的模架。本模具采用的型号为DBI-2527-A49-B40-C80-L250(GB/T12556-2006)的标准模架，模具的外形尺寸为300mm×270mm，模具闭合高度H=314mm. 由资料表知XSZY-250型注射机拉杆空间尺寸为448mm×370mm,即动、定模模板最大安装尺寸为448mm×370mm，允许模具的最小厚度Hmin=200mm,最大厚度Hmax=350mm，模具最大厚度和最小厚度是指注射机移动模板闭合后达到规定锁模力时，移动模板与固定模板之间所达到的最大和最小距离，这两者之差就是调模机构的调模行程，即模具的外形尺寸不超过注射机动、定模模板最大安装尺寸，由附件总装图测量知该模具闭合高度度H=314mm满足HminHHmax的安装条件，故该模具满足XSZY-250型螺杆式注射机的安装要求。模具的外形尺寸300mm×270mm，明显在注塑机拉杆空间尺寸448mm×370mm的范围内，故符合安装要求。113.6.3开合模行程和推出机构的校核（1）开合模行程校核注射机的开模行程是有限的，取出制品所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，本模具为双分型面注射模具，XSZY-250射机的最大开模行程与模厚有关，校核关系为 L>S+Hmax式中L注射机动模板的开模行程（mm）,在该注塑机中其值为500mm,S移动模板行程（mm）,取50mm（该距离至少为塑件在开模方向距离的2倍）,Hmax模具最大厚度（mm）,其值为Hmax=314mm（附件总装图测量所得），上式右边=50+314=364mm<500mm，符合要求。（2）推出机构校核该注射机推出行程为150mm,大于H1=45mm（测量附件总装图得出）,符合要求。以上分析证明：XSZY-250型螺杆式注射机能满足要求，故可以采用。113.6.4注射机锁模力的校核当高压的塑料熔体充满模具型腔时，会产生模具分型面胀开的力。为了夹紧模具，保证注射过程顺利进行，注射机合模机构必须有足够的锁模力，锁模力必须大于胀开力。用公式表示为： F=p(nA+B)<Fp式中， F 塑料熔体在分型面的胀开力，N； P 型腔压力，一般为注射压力的80%左右； n型腔数量； A单个塑件在模具分型面上的投影面积，mm2；由CAD可以计算出A=289.5 B浇注系统在模具分型面上的投影面积，mm2；由CAD可以计算出B=1692.5 Fp注射机的额定锁模力，N式中左边=130*0.8（4*289.5+1692.5）*10-3=296.5KN<1800KN 符合要求。4 分型面的设计4.1分型面的选择原则模具上用以取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面。分型面是决定模具结构形式的重要因素，并且直接影响着塑料熔体的流动、充填性能及塑件的脱模。分型面的选择受到塑件的形状、壁厚、尺寸精度，及塑件在模具内的成型位置、脱模方法、浇口的形式及位置、模具类型、模具排气、模具制造及其成型设备结构因素的影响。本次设计，分型面的选择考虑七个方面：（1）分型面应设置在塑件外形最大轮廓处，便于脱模，否则塑件无法取出。（2） 考虑塑件的外观，使得分型面产生的飞边易于清除且不影响塑件的外观。（3） 分型面的选择应保证塑件的尺寸精度要求。（4） 有利于防止溢料，考虑飞边在塑件上的位置。（5） 分型面选择应考虑排气效果，所以应尽量设置在塑件熔体充满的末端处，这样分型面就可以有效排除型腔内积聚的空气。（6） 考虑脱模斜度对塑件尺寸的影响。（7） 使成型零件便于加工。104.2分型面的确定本次设计采用双分型面，如图4.1所示，分型面1为平面状，它设置在卸料板和定模板的分界面上，它的作用是将浇注系统的凝料先脱掉，浇口自动剪断。分型面2为碟盆状，设置在塑件（制件）最大轮廓处，位置在定模板和动模板分界处，这样设计的分型面2可以使塑件非常好脱模，只需顶出很小一段距离，塑件就会自动脱落。而且这样设计的分型面可使整个塑件的排气间隙增加，有利于模具的排气。分型面处产生的飞边在塑件的侧面底部边缘处，不易察觉、不影响美观，容易去除且使得塑件外观无缺陷，整个塑件成型精度比较高，模具结构也比较简单。 图4.1 分型面示意图5 浇注系统的设计浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，对塑料质量影响很大，它的作用是：将塑料熔体均匀地送到每个型腔，并将注射压力有效地传送到型腔的每个部位，以获得形状完整、质量优良的塑件。它分为普通流道系统和热流道浇注系统。在设计浇注系统之前必须确定塑件成型位置,浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要的环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观，物理性能，尺寸精度）都有直接的影响，设计时必须按如下原则：A、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。B、型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外