1、热流道注射模毕业设计说明书毕 业 论 文（设 计）热流道注射模设计Design of the Injection Mold Hot Runner系别：机电工程系专业名称：机械设计制造及自动化学生姓名：余道江学号：06090207指導教师姓名、职称：何忠保 副教授完成日期 2013 年 4 月20日摘 要模具的浇注系统采用了热流道板后,不仅在很大程度上缩短了成型周期,节约了大量的塑料原料,减少了再生料,而且完全实现了自动化生产控制过程。由于没有冷却道，所以没有水口料的生成，节约的原料的同时节约了冷却的时间。一般模具生成周期是15sec但是没有了冷却时间，所以一般的热流道模具制造产品基本周期都是1
2、0sec。随着产品批尽管模具的成本在一次性投资中较高量的增大,模具的综合效益越来越显示出明显的优势。尤其对具有一定精度要求的产品在质量上有很大的提高。该模具自投产以来,一直运行正常,为企业创造了可观的经济效率。我的毕业设计就是是完成热流道注塑模具设计。另附简单的三维实体造型设计。本次设计中得到了何忠保老师的帮助和指導，以前的课程设计得到了机电系的全体老师的指導，在此一并向他们致谢。关键字：热流道，模具Abstrcat System of mold with hot runner plate, not only greatly shorten the molding cycle, saving
3、a lot of plastic raw materials, reducing the recycled material, and fully realize the process control automation production. Because no cooling channel, so there is no generation of nozzle material, saving raw materials and save cooling time. The general mold production cycle is 15sec but without th
4、e cooling time, so the basic cycle of hot runner mold general manufacturing products are 10sec. As the product batch despite the mould cost in a one-time investment in higher quantity increasing, comprehensive benefits and die more obvious advantages. Especially with a certain accuracy product in qu
5、ality has greatly improved. The mold has since put into production, has been operating normally, create considerable economic efficiency for enterprises. In order to improve productivity effict, the mold should produce many products one time. In the mold for insulating board , in order to plastic pr
6、oduct remain in moving-mold , shoild fix small cores in the moving .Additional , I designed some simple three dimension substancesThank for all my teachers . in this design of graduation Mr. Zhong Bao He gave me guide and help, in the past designs of all teachers have gave me much guide and help. Ke
7、ywords: hot runner, mould目 录第一章 绪论 21.1 毕业设计目的和题目 21.1.1 毕业设计的目的 21.1.2 设计题目 21.2 热流道模具类型 21.3 模具工业和热流道塑料模具概况 21.3.1 模具工业的地位 21.3.2 热流道技术现状 21.4 热流道技术的发展趋势 2第二章 绝缘板注射模设计方案 32.1 工艺性分析和初步确定方案 32.1.1 工艺性分析 32.1.2注塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析 42.2初步确定注射机型号 22.2.1计算注塑件的体积、重量和注射量 22.2.2选注塑机 22.3 分型面的设计 32.3.1 分型面的确定
8、 32.3.2 排气曹的设计 32.4浇注系统设计 42.4.1 浇口的设计及其冷却的方式 42.4.2 热流道板的设计 42.4.3 喷嘴的设计 52.5 成型零件的结构的设计 62.6 合模導向机构设计 72.7 注塑件脱模机构设计 72.8 安装定位机构设计 72.9 注射机校核 7第三章 工程图 83.1 装配图 83.2 零件图 83.2.1 定模底板 83.2.2 动模底板 83.2.3 动模板 83.2.4 定模板 83.2.5 凸模 93.2.6 凹模 10第四章 总结 10致 谢 11参考资料 12第一章 绪论1.1 毕业设计目的和题目1.1.1 毕业设计的目的1. 综合运用
9、学生之所学，即以完成毕业设计是培养学生自我解决问题能力的重要环节，毕业课程设计是一次全面的设计训练。其主要目的如下：已经学过的理论知识和生产实际知识；培养分析和解决工程实际问题的能力；培养理论联系实际的正确设计思想。2. 掌握简单模具设计的一般方法和步骤，为从事模具设计打下坚实的基础。3. 运用和熟悉设计资料，了解有关的国家标准和规范。1.1.2 设计题目 设计一套有热流道的注塑模具，注塑件为色带EPSON ERC30面底。对塑料模具的要求是：能生产出尺寸、精度、外观、物理性能等各方面均能满足使用要求的优质制品。从模具使用的角度，要求高效率，尽量自动化，操作方便；从模具制造的角度，要求结构合理
10、，制造容易，成本低廉。主要是验证出热流道注塑模具的实用性。1.2 热流道模具类型为解决注塑成型的浇道凝料问题，即是如何避免水口料的产生，降低注塑件生产成本，人们开发了热流道注塑模，通过对浇注系统进行加热使浇道料始终处于熔融状态，有效地消除了注塑件脱模后附带的浇口凝料。随后人们又开发了绝热流道注塑模和温流道注塑模，这三类注塑模统称无浇道凝料注射模，简称无流道注塑模。热流道注塑模多用于多腔注塑模和多点进料单腔模，热流道注塑模又多种类型，最简单的用于单腔模的延伸式喷嘴注塑模，用于多腔磨的热流道注塑模形式有接触式喷嘴，绝热喷嘴，主流道喷嘴等。1.3 模具工业和热流道塑料模具概况 1.3.1 模具工业的
11、地位在现代工业中，模具工业已成为工业发展的基础，许多新产品的开发和生产在很大程度上取决于模具的生产，特别是在汽车，轻工，电子，航空业及其突出。模具工业已成为国民经济的基础产业，成为独立的行业。由于模具行业的关键性技术进步涉及许多新的学科的发展，模具是一种高科技产品，是一个技术密集型的产品。模具技术已成为衡量一个国家的机械制造技术水平的重要标志。在世界上许多国家，尤其是在一些工业国家，模具技术的高度重视，除了加大资金投入，还发展的各种优惠政策，促进模具技术的发展，从而加快了开发新产品和生产。现代模具形状复杂，有着精度高，寿命长，质量高，周期短，生产成本低的要求。在模具行业里，以适应模具的特点和生
12、产要求为基础，综合新技术的应用，同时有着一个较高的标准化，以实行专业化生产，市场经济机制的运作。1.3.2 热流道技术现状随着计算机的快速发展与信息技术的日益发达，流道板在系统结构与设计上的日益人性化，各种CAE与CAD等都应用到流道板的开发于设计上，国内外这方面的学术研究也很多如四川大学张树有等提出了一些新设计方式和设计理念，热流道系统可以再计算或者智能系统的控制下自动生成，由此促使热流道技术的智能化。近年来，我国热流道塑料模具有了长足的进步，大型，复杂，高效和智能模具又上了新台阶，特别体现在高新技术应用的深度和广度上。1.4 热流道技术的发展趋势在世界上工业较为发达的国家和地区热流道模具生
13、产极为活跃。热流道模具比例不断提高。许多10人以下的小模具厂都进行热流道模具的生产。从总体上讲北美，欧洲使用热流道技术时间较久，经验较多水平较高。在亚洲，除日本外，新加坡，南韩，台湾，香港处于领先地位。北美，欧洲虽然模具制造水平较高，但价格较高交货期较长。相比之下，亚洲的热流道模具制造商在价格与交货期上更具竞争性。而中国的热流道模具尚处于起步阶段，但是正在快速增长，比例不断提高。热流道技术在我国渐行渐热的同时，其元件呈现出几个主要发展趋势： 1、是元件小型化。元件小型化，可以实现小型制品一模多腔和大型制品多浇口充模。通过缩小喷嘴空间，可在模具上配置更多型腔，提高制品产量和注射机利用率，这对于时
14、间即是金钱的现代塑料加工业来说非常重要。国际知名模具企业MoldMaters公司针对小型制件开发出的喷嘴，含整体加热器、针尖和熔体通道，体积直径小于9毫米，浇口距仅10毫米，可成型质量为130克的制品。2、是元件标准化。目前，用户要求模具设计和制造周期越来越短，将热流道元件标准化，不仅有利于减少设计工作的重复和降低模具造价，并且便于对易损零部件更换和维修。Husky、Presto和MoldMaters等公司的喷嘴、阀杆和分流板都是标准型，便于快速更换和交付模具。现在国外只需四周即可交付模具。3、是设计可靠化。现在的主要国内和国际模具热流道板的设计和热喷嘴联接部分的压力分布，温度分布均匀，高度重
15、视，密封件等问题的研究和开发。叠层热流道注塑模具的开发和利用是热的。叠层模具，能有效地增加模腔数量，只增加了10至15，注塑机的合模力的要求。叠层热流道模具在国外一些国家实现工业化。4、是温控系统精确化。模具的发展更复杂的温度控制装置来控制温度的熔融树脂的热流道板和栅极在热流道模具成型，有效的措施，以防止过热的树脂降解，降低了产品的性能。罗百辉认为，热流道技术的广泛应用是塑料模具的一大变革。在注塑成型方面，其拥有相当多无可比拟的优势。随着技术进一步成熟和制造成本降低，热流道技术将越来越显现巨大的优势。最近几年，世界著名热流道技术供应商接二连三以各种方式进驻中国市场，可见中国热流道模具市场巨大的
16、发展潜力。在的热流道模制过程中，塑料熔体在流道系统的温度精确地控制。塑料可以更均匀的状态流入各模腔，其结果是一致的质量份。门热流道注塑件质量好，脱模后残余应力低，零件变形。所以很多高品质的产品在市场上所产生的热流道模具。熟悉摩托罗拉手机，HP打印机DELL笔记本电脑塑料零件与热流道模具生产。第二章 绝缘板注射模设计方案2.1 工艺性分析和初步确定方案2.1.1 工艺性分析 EPSON ERC30 色带架图2-1 零件图制件要求:1.制件表面光滑平整,不准有飞边,毛刺及其它外观缺陷;2.色泽均匀协调,不准有气泡,裂纹,刮痕,缩孔等缺陷;3.为注圆角为R5. 注塑件的材料为ABS，即苯烯腈丁二烯苯
17、乙烯，是由苯烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的，属于热塑性塑料。这三种组分的各自特性使ABS具有良好的综合力学性能。苯烯腈使ABS有良好的耐化学腐蚀性能及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使ABS有良好的加工性能和染色性能。ABS无毒、无味，呈微黄色，密度为1.021.05g/cm3，有极好的抗冲击强度，且在低温下也不会迅速下降。ABS具有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎无影响，在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，不溶于大部分醇类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。ABS表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开
18、裂。它有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，经过调色可配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70左右，热变形温度约为93左右，耐气侯性差，在紫外线作用下易变硬发脆。该塑料流动性中等，溢边料0.4mm左右，成型收缩较小，比热较低，在料筒中塑化效率高，在模具中=凝固较大，成型周期较短。ABS在升温时粘度增高，成型压力较高，塑料上脱模斜度宜稍大;ABS易吸水，成型前应进行干燥处理，使含水量小于0.3；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；推出力不易过大，否则成型时或成型后对注塑件进行机械加工时注塑件表面容易发白变浑，对于有发白现象的注塑件，需要在热水中加热，以消除发
19、白现象。注塑件精度要求高时，模具温度可控制在5060，要求注塑件光泽和耐热时应控制在6080。2.1.2注塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析该注塑件是一圆形塑料盒,其材料为透明ABS塑料。色带长度为300mm,公差为正负0.1mm，而三段高度均无公差限制。总体来讲注塑件结构比较规则简单。影响模具精度的主要问题是所用塑料的收缩量，ABS具有相对低的收缩率，应用于不同的塑料加工过程都相当稳定。该注塑件尺寸较小，尺寸mm按IT2级设计，其余按IT4级设计，尺寸精度中等偏上，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。从注塑件的壁厚上来看，壁厚为2.5mm较均匀，有利于零件的成型。该注塑件的表面除要求没有熔
20、接痕、气痕、飞边、毛刺等生产缺陷，内部不得有導电物质外，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。2.2初步确定注射机型号注射机规格的确定主要是根据塑料制品的大小及生产批量。在设计前要了解生产制品可供选用的注射机规格、型号及与模具设计有关的技术参数，并估算制品及浇注系统凝料的总体积和质量，在此基础上初步确定所选注射机的型号及规格。2.2.1计算注塑件的体积、重量和注射量按照塑料件图所示尺寸（圆角部位简化）近似算得注塑件体积：=296875查设计资料可知，ABS注塑件的密度为1.021.05g/cm取1.04 g/
21、cm，算得注塑件质量为：M=1.0429587510=308g型腔数量的确定：对于一些从产品顶部中心进料的形式而言,比如是采用一模一腔,模具便可用直接浇口进料,模架亦可选用大浇口系列,模具结构将会十分简单。但是注塑件成型后,浇口处需要进行二次加工,同时会对外观质量造成一定的影响。模具的外观质量，需要使用点浇口结构,这种结构不仅使产品浇口处的痕迹较小,而且还可实现自动化生产控制过程,加上产品批量及尺寸精度的要求, 再考虑到模具的制造成本，初步确定型腔数为2，即一模两腔。由于无流道凝料的质量考虑，所以注塑机射模质量为308x2=616g查表设计资料得ABS塑料成型时的注射压力p=60100MPa。
22、注射机的注射压力须满足：100Mpa （1）2.2.2选注塑机 由上选取注塑机海天HTF120型注射机的主要参数：理论注塑量（ps）：214 ； 螺杆直径：40cm；实际注塑量（ps）：195cm ； 注塑压力：171Mpa注塑行程 ：170cm ； 锁模力 ：120T導柱内间距 ：410410 mmmm ； 最大容模量：450mm最大开模行程 ：380mm ； 顶出行程：120mm2.3 分型面的设计2.3.1 分型面的确定为了模具结构简单，一般只采用一个与注射机开模方向相垂直的分型面。1.分型面必须开在制件断面轮廓最大的地方才能使制件顺利地从型腔中脱出来。2.从制件的顶出考虑分型面要尽可能
23、地使制件留在动模边。3.制件对大型腔的包紧力特别大，应将小型芯设在动模边该制件的壁相当厚且内孔较小，对小型芯的包紧力特别小，将凹模设在动模边，利用顶杆脱模。分型面设在制件的底面。分型面的选择原则为：1）应选在塑外形最大轮廓处；2)选择应有利于注塑件的脱模；3)选择应保证注塑件的精度要求；4)选择应使模具易于加工；5)选择对成型面积的影响；6)选择应有利于排气；7)选择应考虑模具的侧抽芯；8)选择应考虑脱模斜度对注塑件尺寸的影响；2.3.2 排气曹的设计塑料熔体进入模腔时，模腔的原有气体如蒸汽便不能顺利排出，以形成孔隙，缝，表面轮廓不清楚，并不能完全充满模腔，不能完全充满型腔，从而使生成的焦烧的
24、气体被压缩，并且产生的背压的底部模速度，将使注射周期和产品质量的影响（特别是在高速注射）。排气槽应位于模具分型面的一个侧面上。排量小部分是不是可以被关闭，一般小的差距与分型面排气，不必设立专门的排气槽。此外，可以使用杆的顶部和顶部的孔的配合间隙放气顶管顶块配合间隙，卸料板的差距的核心，可以用做排气。2.4浇注系统设计注系统是指从注射机喷嘴进入模具开始，到型腔入口为止的那一段流道。其作用是使来自注射模喷嘴的塑料熔体平稳顺利地充模、压实和保压。浇注系统与注塑件质量的关系极大，它的设计内容包括：根据注塑件大小和形状进行流道布置，决定流道断面尺寸，对浇口的数量、位置和形式进行优化等。多型腔模具的浇注系
25、统由主流道、分流道、浇口和冷料穴几部分组成。常用的加热式热流道注射模有以下几种形式：单型腔加热流道模具、多型腔热流道模具、针阀式浇口的热流道模具、延伸式喷嘴热流道注射模和内加热的热流道模具。2.4.1 浇口的设计及其冷却的方式 浇口是流道的终点，也是热流道系统里关键的功能区，它支配了喷嘴的工作，不管它位于喷嘴里或者在模具型腔内。浇口是热力阀或机械阀的一部分，浇口控制着有关熔体流动和浇口闭合，以及开放时间.模具中的栅极的位置有两个选项：从该产品的顶部的中心的进料;打开从分型面侧浇口进料。熔体在注塑成型过程中，对于前者，可以是均匀的沿径向从填充到模腔的其他部分的产品的顶部中心和侧壁，和中的空腔中的
26、气体的分型面的打开的排气槽和所述芯的配合间隙，灌装过程中是均匀的，容易保证模制塑料的质量，而后者的商品饲料，非均匀流动的熔料在从侧面灌装过程中，也可能会在第一分模面的顶部上的排气管道堵塞的注塑件，空气过滤器，产生气泡等缺陷，缺少的材料。它应该是从顶部中心的产品进料。热流道系统中的浇口形式一般有如图所示的三种形式。热流道系统内所有流道的转弯交叉处都要圆滑过渡，防止有漏料死角。浇口与流道的连接形式要有利于热量向浇口处的补充。浇口A的刀棱状有利于取件与浇口的分离。浇口直径根据注塑件的大小和塑料的性质一般在0.75.0mm之间选取。 2.4.2 热流道板的设计 停机后热流道板中的树脂以固体状态存在于热
27、流道系统中，进行下一次操作时必须先融化流道板内的树脂。流道板的加热器容量如果太小，到达正常操作温度的时间就要增长，可以使用较大功率的加热器，但是由于加热器瓦密度（W/cm）的制约，不能使用太大的加热器，可考虑用绝热等辅助手段提高热效率。 （1）流道板的热量计算 P=0.115tw/860T(kw) （2）流道板的质量 显然流道板的质量（kg）越小，加热器的功率P越小，因此只要强度上的须臾，就要去除不必要的部分，以减轻流道板的质量。如果在强度尚不能减小尺寸的话，经常采用转孔的方式减轻质量。流道板经使用证明加热器容量不足时，也可以通过开孔补偿加热功率的不足。 （3）流道板的结构形式与尺寸 HASC
28、O热流道板结构尺寸 （4）热流道直径与流道内滞留树脂的去除 热流道直径一般可在，取值考虑因素：制品重量，所需一次注塑量，允许压力损失和注塑时间。可以依据下列公式计算 热流道直径 设：L为流道长度，Q为单位时间注射量，R为流道半径，V为一次注射量, P为压力差，t为注射时间，r为剪切速率, 为表观黏度，则： ，其中 2.4.3 喷嘴的设计 对喷嘴的加热方式一般有外部加热或内部加热。而喷嘴的加热使用点浇口或者小锥形浇口之间的组合方式：点浇口完全绝热方式无加热喷嘴。 无加热方式：不加热喷嘴，由热流道板的热量使喷嘴内的树脂保持熔融状态，通常喷嘴使用導热性好的铍铜制作，无加热方式的喷嘴不能太长，一般以4
29、0mm为界限。若长度必须超过这一界限必须使用外加热或者内加热方式。2.5 成型零件的结构的设计成型零件主要包括凹模. .镶块.各种成型杆.各种成型环。由于型腔直接与高温高压的塑料接触，它的质量直接关系到制件的质量，因此要求他有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性、以及承受塑料的挤压力和料流的摩擦力，有足够的精度和适当的表面粗糙度（一般以下），以保证塑料制品、容易脱模。一般来说，成型零件都应进行热处理，或预硬化处理，使其具有HRC30以上的硬度。注入确定部件在模具部分的很多集合形状和尺寸一般被称为模制零件，设计的模制零件，是在模具和成型的模制透明塑料盒凸模的内表面上的外表面的。由于色带是大批量生产成型
30、零件要求耐磨高，高强度，抗疲劳强度。型腔由于本设计中采用一模两件的结构形式，注塑件的结构比较简单, 因此，凹陷的模具型腔结构相对简单,为便于安装加工和热处理,考虑的难易程度和材料的价值利用等因素，此凹模采用整体式.型芯型芯，也被称为一个芯棒，通常是指直径小于的筒状部的高度。注意的内表面形状的注塑件，整体核心。核心固定在模具，注塑件的质量和成型操作，在本设计中使用铆接固定形式。由于ABS塑料的收缩率0.3%0.8%,算得其平均收缩率为：(0.3%+0.8%)/20.55%型腔工作部位尺寸计算公式如下：(1)型腔径向尺寸 = （1） (2)型腔深度尺寸= （2） (3)型芯径向尺寸 = （3） (
31、4)型芯高度尺寸 （4） 式中 注注塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸(mm)Hs注塑件外高度向基本尺寸的最大尺寸(mm)Ls注塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸(mm)Hs注塑件内型深度基本尺寸的最小尺寸(mm)X修正系数,取0.50.75注塑件公差(mm)模具制造偏差，取（1/31/4）2.6 合模導向机构设计 導向机构主要有導向、定位和承受注塑时产生的侧压力三个作用。 常采用導柱導向机构；而锥面定位常用于大型、深腔、精度要求高的注塑件，特别是薄壁容器，偏心注塑件。 導柱導套均有A.B两种类型，A型用于简单的小批量生产，B型用于精度要求高。生产批量大的模具，B型要有導套配合使用。 绝缘板结构简单，故选用A型導柱，A型導套。導柱装入模板用二级精度第二种过度配合，導套用二级精度过度配合。对導柱结构主要有
