1、全套设计，请加12401814目 录摘 要I1 绪论41.1 塑料简介41.2 注塑成型及注塑模42 塑件分析72.1 塑件图72.2 塑件的材料分析72.2.1基本特性72.2.2成型性能92.2.3主要用途92.3 塑件的结构和尺寸精度表面质量分析92.3.1 塑件的结构设计92.3.2 塑件尺寸及精度102.3.3 塑件表面粗糙度112.4 计算塑件的体积、质量113 塑件成型方案设计123.1 分型面选择123.2 型腔数的确定123.3 型腔布局133.4 浇注系统的类型和位置的选择133.4.1浇注系统组成143.4.2 确定浇注系统的原则143.5 成型零件结构设计143.5.1
2、型腔设计153.5.2型芯设计163.6 脱模机构的设计163.6.1 脱模机构的选择163.6.2推板推出机构设计173.6.1 脱模力的计算173.7 导向与定位机构设计193.8 排气及引气系统的设计203.9模温调节系统的设计21温度调节对塑件质量的影响213.10模架选用233.10.1确定模具的基本类型233.10.2模架的选择234 模具零件设计264.1 模具成型零件尺寸计算264.4.1 凹模宽度尺寸的计算264.4.2 凹模长度尺寸的计算274.4.3 凹模高度尺寸的计算274.4.4 凸模宽度尺寸的计算274.4.5 凸模长度的计算274.4.6凸模高度尺寸的计算274.
3、2模具强度与刚度校核284.3脱模力的计算284.4浇注系统的设计294.4.1 主流道的设计294.4.2分主流道的设计304.4.3浇口的设计314.5模具冷却系统的设计324.6 侧向抽芯机构类型选择与设计324.6.1侧向抽芯机构类型324.6.2侧向抽芯机构主要参数的确定345 注射机的选用及相关参数的校核37注射成型工艺过程分析375.1 相关参数39表 HTF160XB注塑机参数（部分）395.2最大注塑量校核395.3 锁模力校核405.4 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核405.5 开模行程校核416 模具结构总图42总结43致谢44参考文献451 绪论模具制造是国家经济建设
4、中的一项重要产业，振兴和发展我国的模具工业。日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经成为广大业内人士的共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中。60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度。高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗。是其它加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”。用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。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。 1.1 塑料简介塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力下具有流动性。可
5、以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状而不发生变化。塑料有很多优异性能，广泛应用于现代工业和日常生活，它具有密度小，质量轻，比强度高，绝缘性能好，介电损耗低，化学稳定性高，减摩耐磨性能好，减振隔音性能好等诸多优点。另外，许多塑料还具有防水、防潮、防透气、防辐射及耐瞬时烧蚀等特殊性能1。塑料以从代替部分金属、木材、皮革及无机材料发展成为各个部门不可缺少的一种化学材料，在国民经济中，塑料制作已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。 1.2 注塑成型及注塑模将塑料成型为制品的生产方法很多，最常用的有注射，挤出，压缩，压注，压延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用
6、的方法。除氟塑料外，几乎的有的热塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精度较高、易于实现全自动化生产等一系列优点。因此广泛用于塑料制件的生产中，其产口占目前塑料制件生产的30%左右。但注射成型的设备价格及模具制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料件的生产。要了解注射成型和注射模，首先得了解注射机的一些基本知识，注射机是注射成型的主要设备，依靠该设备将粒状塑料通过高压加热等工序进行注射。注射机为热塑性或热固性塑料注射成型所用的主要设备，按其外形可分为立式、卧式、直角式三种，由注射装置、锁模装置、脱模装置，模板机架系统等组成。注射成型生产中使用的模具叫注射模，它
7、是实现注射成型生产的工艺装备。注射模的种类很多，其结构与塑料品种、塑件的复杂程度和注射机的种类等很多因素有关，其基本结构都是由动模和定模两大部分组成的。定模部分安装在注射机的固定板上，动模部分安装在注射机的移动模板上，在注射成型过程中它随注射机上的合模系统运动。注射成型时动模部分与定模部分由导柱导向而闭合。一般注射模由成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却系统、排气系统及支承零部件组成2 。注射模、塑料原材料和注射机通过注射成型工艺联系在一起。注射成型工艺的核心问题就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔体，并把它注射到型腔中去，在控制条件下冷却定型，使塑件
8、达到所要求的质量。注射机和模具结构确定以后，注射成型工艺条件的选择与控制便是决定成型质量的主要因素。注射成型有三大工艺条件，即：温度、压力、时间。在成型过程中，尤其是精密制品的成型，要确立一组最佳的成型条件决非易事，因为影响成型条件的因素太多，有制品形状、模具结构、注射装备、原材料、电压波动及环境温度等。塑料模具的设计不但要采用CAD技术，而且还要采用计算机辅助工程（CAE）技术。目前国际市场上主要流行的，运用范围最广的注射模流动模拟分析软件有澳大利亚的MOLDFLOW、美国的CFLOW、华中科技大学的H-FLOW等。其中MOLDFLOW软件包括三个部分：MOLDFLOW PLASTICS A
9、DVISERS （产品优化顾问，简称MPA），MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT （注射成型模拟分析，简称MPI），MOLDFLOW PLASTICS XABSRT （注射成型过程控制专家，简称MPX）。采用CAE技术，可以完全代替试模，CAE技术提供了从制品设计到生产的完整解决方案，在模具制造加工之前，在计算机上对整个注射成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题。都有着重大的技术经济意义3。2 塑件分析2.1 塑件图在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大
10、小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析，只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。本设计课题-多功能牙刷盒如图所示，具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构较为简单，生产量大，要求较低的模具成本，成型容易，精度要求不高。多功能牙刷盒三维立体图2.2 塑件的材料分析2.2.1基本特性丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（简称：ABS）是日常生活中最常用的高分子材料之一，丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物抗多种有机溶剂，抗多种酸碱腐蚀，但是不抗氧化性酸，例如硝酸。在氧化性环境中丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物会被氧化。丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物在薄膜状态下可以被认为是透明的，但是在块状存在的时候由于其内部存在大
11、量的晶体，会发生强烈的光散射而不透明。丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物结晶的程度受到其枝链的个数的影响，枝链越多，越难以结晶。丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物的晶体融化温度也受到枝链个数的影响，分布于从90摄氏度到130摄氏度的范围，枝链越多融化温度越低。丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物单晶通常可以通过把高密度丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物在130摄氏度以上的环境中溶于二甲苯中制备。丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物有:高密度丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS, High Density Polyethylene）又称低压丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，因为在低压下生产，含有较多长链，因此密度高。主要用于制造各种注塑、吹塑和挤
12、出成型制品。中密度丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（MDABS, Medium Density Polyethylene）低密度丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（LDABS, Low Density Polyethylene）用高压法（147.17196.2MPa）生产，支链较多，强度低，多用来生产薄膜制品。线性低密度丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（LLDABS, Linear Low Density Polyethylene）等多种产品。高密度丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物通常使用Ziegler-Natta（齐格勒-纳塔催化剂）聚合法制造，其特点是分子链上没有支链，因此分子链排布规整，具有较高的密度。该过程在管
13、式或釜式低压反应器中以乙烯为原料，用氧或有机过氧化物为引发剂引发聚合反应。高密度丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物属环保材质，加热达到熔点，即可回收再利用。须知塑胶原料可大分为两大类：“热塑性塑胶”（Thermoplastic）及“热固性塑胶”（Thermosetting），“热固性塑胶”是加热到一定温度后变成固化状态，即使继续加热也无法改变其状态，因此，有环保问题的产品是“热固性塑胶”的产品（如轮胎），并非是“热塑性塑胶”的产品（如：夹板），所以并非所有“塑胶”皆不环保。低密度丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物通常使用高温高压下的自由基聚合生成，由于在反应过程中的链转移反应，在分子链上生出许多支链。这些支链
14、妨碍了分子链的整齐排布，因此密度较低。线性低密度丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物是通过在丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物的主链上共聚一些具有短支链的共聚物生成的。2.2.2成型性能ABS易吸水，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。因此，成型加工前应进行干燥处理；ABS在升温时黏度增高，黏度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用直接浇口形式，成型压力较高，塑件上的脱模斜度宜稍大；易产生熔接痕，模具设计时应该注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响及小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060，要求塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在6080。ABS比热容低，塑
15、化效率高，凝固也快，故成型周期短。2.2.3主要用途ABS料在机械工业上用来制造高温电气制品、风筒壳、火牛壳、电工用具、电机壳、工具箱、奶瓶、冷饮机壳、照相机零件、安全帽、齿轮、食品盘子、医疗器材、导管、发夹、吹风筒、理发用品、鞋跟、纤维增强后可作结构更强的工程零件、CD碟。2.3 塑件的结构和尺寸精度表面质量分析2.3.1 塑件的结构设计（1）、脱模斜度 由于注射制品在冷却过程中产生收缩，因此它在脱模前会紧紧的包住模具型芯或型腔中突出的部分。为了便于脱模，防止因脱模力过大拉伤制品表面，与脱模方向平行的制品内外表面应具有一定的脱模斜度。脱模斜度的大小与制品形状、壁厚及收缩率有关。斜度过小，不仅
16、会使制品尺寸困难，而且易使制品表面损伤或破裂，斜度过大时，虽然脱模方便，但会影响制品尺寸精度，并浪费原材料。通常塑件的脱模斜度约取0.51.5，塑件材料ABS的型腔脱模斜度为0.35130/，型芯脱模斜度为30/1。（2）、塑件的壁厚 塑件的壁厚是最重要的结构要素，是设计塑件时必须考虑的问题之一。塑件的壁厚对于注射成型生产具有极为重要的影响，它与注射充模时的熔体流动、固化定型时的冷却速度和时间、塑件的成型质量、塑件的原材料以及生产效率和生产成本密切相关。一般在满足使用要求的前提下，塑件的壁厚应尽量小。因为壁厚太大不仅会使原材料消耗增大，生产成本提高，更重要的是会延缓塑件在模内的冷却速度，使成型
17、周期延长，另外还容易产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小则刚度差，在脱模、装配、使用中会发生变形，影响到塑件的使用和装配的准确性。选择壁厚时应力求塑件各处壁厚尽量均匀，以避免塑件出现不均匀收缩等成型缺陷。塑件壁厚一般在14，最常用的数值为23。本产品壁厚均匀，周边和底部壁厚均为1-3左右。（3）、塑件的圆角为防止塑件转角处的应力集中，改善其成型加工过程中的充模特性，增加相应位置模具和塑件的力学角度，需要在塑件的转角处和内部联接处采用圆角过度。在无特殊要求时，塑件的各连接角处均有半径不小于0.51的圆角。一般外圆弧半径大于壁厚的0.5倍，内圆角半径应是壁厚的0.5倍。（4）、孔塑料制品上通
18、常带有各种通孔和盲孔，原则上讲，这些孔均能用一定的型芯成型。但当孔太复杂时，会使熔体流动困难，模具加工难度增大，生产成本提高，困此在塑件上设计孔时，应尽量采用简单孔型。由于型芯对熔体有分流作用，所以在孔成型时周围易产生熔接痕，导致孔的强度降低，故设计孔时孔时孔间距和孔到塑件边缘的距离一般都尖大于孔径，孔的周边应增加壁厚，以保证塑件的强度和刚度。2.3.2 塑件尺寸及精度塑料制品外形尺寸的大小主要取决于塑料品种的流动性和注射机规格，在一定的设备和工艺条件下流动性好的塑料可以成型较大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比较小。从节约材料和能源的角度出发，只要能满足制品的使用要求，一般都应将制品的结构
19、设计的尽量紧凑，以便使制品的外形尺寸玲珑小巧些。该塑件的材料为ABS，流动性较好，适用于不同尺寸的制品。塑件的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制造精度。为降低模具的加工难度和模具的制造成本，在满足塑件要求的前提下尽量把塑件的尺寸精度设计得低一些。由于塑料与金属的差异很大，所以不能按照金属零件的公关等级确定精度等级。根据我国目前的成型水平，塑件尺寸公差可以参照塑件的尺寸与公差数值标准来确定。根据任务书和图纸要求，本产品采用MT6级精度。 2.3.3 塑件表面粗糙度塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点来保证外，主要是取决于模具型腔表面粗糙度。塑
20、料制品的表面粗糙度一般为Ra 0.021.25之间，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的1/2，即Ra 0.010.63。模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断增加，所以应随时给以抛光复原。本次产品表面粗糙度为外表面Ra0.2，内表面Ra0.81.6。2.4 计算塑件的体积、质量本次设计中，塑件的质量和体积采用3D测量，在UG软件中，使用塑模部件验证功能，可以测得塑件的体积112.5，因ABS的密度为1.05，即可以得出该塑件制品的质量约为225。3 塑件成型方案设计3.1 分型面选择将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，它们的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须
21、接触封闭，这样的接触表面称为分型面，它是决定模具结构的重要因素，每个塑件的分型面可能只有一种选择，也可能有几种选择。合理地选择分型面是使塑件能完好的成型的先决条件。选择分型面时，应从以下几个方面考虑：1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；2）使塑件在开模后留在动模上；3）分型面的痕迹不影响塑件的外观；4）浇注系统，特别是浇口能合理的安排；5）使推杆痕迹不露在塑件外观表面上；6）使塑件易于脱模。综合考虑各种因素，并根据本模具制件的外观特点，受用平面分型面，并选择在塑件的最大平面处，开模后塑件留在动模一侧。分型面的选择3.2 型腔数的确定 因为本设计多功能牙刷盒结构简单，生产量大，塑件的尺寸较大，为
22、提高塑件成功概率，并从经济型的角度出发，节省生产成本和提高生产效率，采用一模一腔，进行加工生产。3.3 型腔布局型腔的布局与浇注系统的布置密切相关,型腔的排布应使型腔每个区域都通过浇注系统从总压力中均等的分得所需的压力,以保证塑料熔体均匀地充满型腔,使塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能短，同时采用平衡流道，以求达到良好的浇注质量。型腔布局由图所示。 型腔布局方式3.4 浇注系统的类型和位置的选择 浇注系统是指注射模中从主流道始端到型腔之间的熔体进料通道，浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两类，本设计中采用普通直接浇口浇注系统。正确设计浇注系统对获得优质的
23、塑料制品极为重要。3.4.1浇注系统组成普通流道浇注系统的组成一般包括以下几个部分：1主浇道 2第一分浇道 3第二分浇道 4第三分浇道 5浇口 6型腔 7冷料穴3.4.2 确定浇注系统的原则在设计浇注系统时应考虑下列有关因素：a）、塑料成型特性：设计浇注系统应适应所用塑料的成型特性的要求，以保证塑件质量。b）、模具成型塑件的型腔数：设置浇注系统还应考虑到模具是一模一腔或一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。c）、塑件大小及形状：根据塑件大小，形状壁厚，技术要求等因素，结合选择分型面同时考虑设置浇注系统的形式、进料口数量及位置，保证正常成型，还应注意防止流料直接冲击嵌件及细弱型芯受力不均以及应充分
24、估计可能产生的质量弊病和部位等问题，从而采取相应的措施或留有修整的余地。d）、塑件外观：设置浇注系统时应考虑到去除、修整进料口方便，同时不影响塑件的外表美观。e）、冷料：在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件质量，故设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施6。 3.5 成型零件结构设计模具闭合时用来填充塑料成型制品的空间称为型腔。构成模具型腔的零部件称成型零部件。一般包括型腔、型芯、型环和镶块等。成型零部件直接与塑料接触，成型塑件的某些部分，承受着塑料熔体压力，决定着塑件形状与精度，因此成型零部件的设计是注射模具的重要部分。成型零部件在注射成型过程中需要经常承受温度压力及塑料熔
25、体对它们的冲击和摩擦作用，长期工作后晚发生磨损、变形和破裂，因此必须合理设计其结构形式，准确计算其尺寸和公差并保证它们具有足够的强度、刚度和良好的表面质量。成型零部件结构设计主要应在保证塑件质量要求的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。3.5.1型腔设计 型腔是用来成型制品外形轮廓的模具零件，其结构与制品的形状、尺寸、使用要求、生产批量及模具的加工方法等有关，常用的结构形式有整体式、嵌入式、镶拼组合式和瓣合式四种类型。本设计中采用整体式型腔，其特点是结构简单，牢固可靠，不容易变形，成型出来的制品表面不会有镶拼接缝的溢料痕迹，还有助于减少注射模中成型零部件的数量，并缩小整个模具的
26、外形结构尺寸。不过模具加工起来比较困难，要用到数控加工或电火花加工。型腔3.5.2型芯设计本设计中零件结构较为简单，深度不大，经过对塑件实体的研究，采用嵌入式型芯。这样的型芯加工方便，便于模具的维护型芯与动模板的配合可采用。型芯3.6 脱模机构的设计塑件从模具上取下以前还有一个从模具的成型零部件上脱出的过程，使塑件从成型零部件上脱出的机构称为脱模机构。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出机构的导向和复位部件等组成。3.6.1 脱模机构的选择脱模机构按其推出动作的动力来源分为手动推出机构，机动推出机构，液压和气动推出机构。根据推出零件的类别还可分为推杆推出机构、套管推出机构、推板推出机构、
27、推块推出机构、利用成型零部件推出和斜滑杆侧抽芯机构等。脱模机构的选用原则：（1）使塑件脱模时不发生变形（略有弹性变形在一般情况下是允许的，但不能形成永久变形）；（2）推力分布依脱模阻力的的大小要合理安排；（3）推杆的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部产生隙裂；（4）推杆的强度及刚性应足够，在推出动作时不产生弹性变形；（5）推杆位置痕迹须不影响塑件外观；本设计中采用推板推出机构使塑料制件顺利脱模。3.6.2推板推出机构设计本设计中采用台肩形式的圆形截面推杆机构，设计时推杆与回针锁定，回针运动时带动推杆运动。回针端平面不应有轴向窜动。定模板与推杆孔配合一般为，其配合间隙不大于所用溢料间隙，以免产生飞边，ABS塑料的溢料间隙为。3.6.1 脱模力的计算脱模力是从动模一侧的主型芯上脱出塑件所需施加的外力，需克服塑件对型芯包紧力、真空吸力、粘附力和脱模机构本身的运动阻力。本设计
