第1章引言1.1國際國內塑料成型模具發展概況成型工藝方面，多材質塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創新方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29～34英寸電視機塑料蓋以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設備及技術。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達20%以上，一般采用內熱式或外熱式熱流道裝置，少數單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達不到10%，與國外的50%～80%相比，差距較大。1.2我國模具設計技術今后發展方向（1）提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要求以及因高生產率要求而發展的一模多腔所致。（2）在塑料模設計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術。CAD/CAM技術已發展成為一項比較成熟的共性技術，近年來模具CAD/CAM技術的硬件與軟件價格已降低到中小企業普遍可以接受的程度，為其進一步普及創造良好的條件；基于網絡的CAD/CAM/CAE一體化系統結構初見端倪，其將解決傳統混合型CAD/CAM系統無法滿足實際生產過程分工協作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業中發揮越來越重要的作用。（3）推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量，并能大幅度節省塑料制件的原材料和節約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產價廉高質量的元器件，是發展熱流道模具的關鍵。氣體輔助注射成型可在保證產品質量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統的普通注射工藝有更多的工藝參數需要確定和控制，而且常用于較復雜的大型制品，模具設計和控制的難度較大，因此，開發氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續研究開發高壓注射成型工藝與模具也非常重要。（4）開發新的成型工藝和快速經濟模具。以適應多品種、少批量的生產方式。（5）提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業的發展，為提高模具質量和降低模具制造成本，模具標準件的應用要大力推廣。為此，首先要制訂統一的國家標準，并嚴格按標準生產；其次要逐步形成規模生產，提高商品化程度、提高標準件質量、降低成本；再次是要進一步增加標準件的規格品種。（6）應用優質材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質量顯得十分必要。第2章.塑件尺寸分析塑料制件主要根據使用要求進行設計,除考慮充分發揮所用塑料的性能特點外,還應考慮塑件的結構工藝性,塑件結構工藝性的主要內容包括塑件的尺寸和精度,表面粗糙度,形狀,壁厚,斜度,加強筋,支撐面,圓角,孔,標記,符號和文字。據所給零件的結構,圖2.1塑件第3章塑件的材料分析該塑件采用PA6樹脂，起成型特點流動性中等，吸濕性打算，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件必須經過長時間的預熱干燥，溢邊值0.04毫米，適合取高料溫，高模溫，但是料溫過高容易分解，對精度的要求較高的塑件，模溫適合取50-60攝氏度，對光澤，耐熱塑件，模溫取60-80攝氏度。注射壓力高于聚苯乙烯。用螺桿式注射機成型時，料溫為180-230攝氏度，注射壓力也比較大。而且有很好的抗沖擊強度和良好的機械強度以及一定的耐磨性。收縮率為0.8%-2.1%。質量密度為1.12-1.14克每立方厘米。塑件的原材料工藝性分析結晶料，濕性小，易發生融體破裂，長期與熱金屬接觸易分解。流動性好，但收縮范圍及收縮值大，易發生縮孔凹痕變形。冷卻速度快，澆注系統及冷卻系統應緩慢散熱，并注意控制成型溫度，料溫低溫高壓時容易取向，模具溫度低于50度時，塑件不光滑，易產生熔接不良，流痕，90度以上易產生翹曲變形。塑料壁厚均勻，避免缺膠，尖角，以防應力集中。注塑模工藝條件注塑機選用，對注塑機的選用沒有特殊要求。由于PA6具有高結晶性，需采用注射壓力較高及可多段控制的電腦注塑機。鎖模力一般按3800t/m2來確定，注射量20%-85%即可。干燥處理：如果儲存適當則不需要干燥處理。熔化溫度：PA6的熔點為160-175℃，分解溫度為350℃，但在注射加工時溫度設定不能超過275℃，熔融段溫度最好在240℃。模具溫度：模具溫度50-90℃。對于尺寸要求較高的用高模溫。型芯溫度比型腔溫度低5℃以上。注射壓力：采用較高注射壓力（1500-1800bar）和保壓壓力（約為注射壓力的80%）。大概在全行程的95%時轉壓，用較長的保壓時間。注射速度：為減少內應力及變形，應選擇高速注射，但有些等級的PA6和模具部不適用（出現氣泡、氣紋）。如刻有花紋的表面出現由澆口擴散的明暗相間條紋，則要用低速注射和較高模溫。第4章.注塑設備的選擇4.1計算塑件的體積和重量體積：通過UG軟件的“體積屬性”分析塑件，得到塑件的體積為=2.2cm3。如圖所示：圖4.1體積測量4.2確定型腔數選擇注塑機根據以上所計算的結果，由于制件的大小和最佳澆口分析采取一模4腔，可決定設備型號、規格。注射機的額定注射量為V（額）每次的注射量不超過它的80%，用三維建模分析知塑件體積為體積：V=2.2cm3，單側投影面積為：A=816.4mm2，由于此模具澆注系統采用側澆口，其澆注系統凝料較小，估計澆注系統的體積(0.2倍塑件總體積)為1.76cm3，由于采用的是一模4腔V總=4×2.2+1.76=10.56cm3（3-1）PA6的密度是1.13克/立方厘米。所以總體質量1.13*10.56=11.93g注塑機的分類方式很多,目前尚未形成完全統一標準的分類方法.常用的說法有:（1）按設備外形特征分類:臥式,立式,直角式,多工位注塑機；（2）按加工能力分類:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑機。此外還有按用途分類和按合模裝置的特征分類,但日常生活中用的較少。4.3注塑機基本參數根據以上計算以及模具總高度選擇注射機HTF120螺桿式注射機，其參數如下：表4.2注塑機參數項目HTF120結構形式臥理論注射容量/cm3173螺桿（柱塞）直徑/mm36注射壓力/Mpa237鎖模力/KN1200拉桿內間距/mm410*410移模行程/mm360最大模具厚度/mm450最小模具厚度/mm150噴嘴球半徑/mm12噴嘴口孔徑/mmФ3第5章.塑料件的工藝尺寸的計算該塑件的材料PA6是一種收縮范圍較大的塑料，因此成型零件的尺寸均按平均值法計算。查手冊得的收縮率為0.8%~2.1%,故平均收縮率為1.45%。根椐塑件的要求，由以上兩表可查得：該塑件可按精度等級為5級精度選取。此產品采用5級精度，屬于一般精度制品。因此，凸凹模徑向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造與作用修正系數x取值可在0.5~0.75的范圍之間，凸凹模各處工作尺寸的制造公差，因一般機械加工的型腔和型芯的制造公差可達到IT７～IT８級，綜合參考，相關計算具體如下：型腔凹模尺寸計算：所以型腔尺寸如下：L1=[38×(1+0.14)-(3/4)×0.26]=38.316型腔深度的尺寸計算：h=[h(1+k)-(3/4)Δ]（5-7）式中：h-凸模/型芯高度尺寸(mm)；h-為塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的實際內形深度尺寸；H1=[4×(1+0.14)-(3/4)×0.02]=4.122型芯的外形尺寸計算：L=[L(1+k)+(3/4)Δ]-δ/3（5-8）式中：L-型芯外形尺寸(mm)；L-為塑件內形基本尺寸(mm)即塑件的實際內形尺寸；由于該塑料的收縮率不大為1.75%，故只需在型腔尺寸比較大的考慮其收縮率，在尺寸小的地方不用考慮由收縮率引起的尺寸偏差。所以型芯的尺寸如下：L1=[16×（1+0.14）+（3/4）×0.14]=16.26型芯的深度尺寸計算：h=[h(1+k)+(2/3)Δ]-δ/3（5-9）式中：h-為凸模/型芯高度尺寸(mm)；h-為塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的實際內形深度尺寸；型芯的高度分別為：H1=[4×（1+0.14）+（2/3）×0.08]=4.13第6章.澆注系統澆注系統的設計原則：澆口位置應盡量選擇在分型面上，以便于模具加工及使用時澆口的清理；澆口位置距型腔各個部位的距離應盡量一致，并使其流程為最短；澆口的位置應保證塑料流入型腔時，對著型腔中寬敞、壁厚位置，以便于塑料的流入；避免塑料在流入型腔時直沖型腔壁；型芯或嵌件，使塑料能盡快的流入到型腔各部位，并避免型芯或嵌件變形；盡量避免使制件產生熔接痕，或使其熔接痕產生在之間不重要的位置；澆口位置及其塑料流入方向，應使塑料在流入型腔時；能沿著型腔平行方向均勻的流入，并有利于型腔內氣體的排出。6.1分型面的選擇分型面的位置要有利于模具加工，排氣、脫模及成型操作，塑料制件的表面質量等。外表質量：分型面最好不選在制品光亮平滑的外表面或帶圓弧的轉角處，方便脫模，制件留在動模邊：從制件的推出裝置設置方便考慮。包緊力大的，芯應設在動模邊而將凹模放在定模邊包緊力小且不能確切判斷留向的將型芯和凹模的主要部分都設在動模邊對型芯無包緊力，對凹模粘附力較大的，將粘附力較大的設在動模邊同心度要求：要求同心的部分放在模具分型面的同一側。當分型面作為主要排氣面時料流的末端應在分型面上以利排氣。塑料蓋模具設計的分型面設計如圖所示：圖6-1分型面6.2澆口套的選用主流道是澆注系統中從注塑機噴嘴與模具的部位開始，到分流道為止的塑件熔體的流通通道。在注塑機上，主流道垂直分型面。為了使凝料從其中順利推出，需設計成圓錐形，錐角為20~60，表面粗糙度Ra<0.8μm,主流道部分在成型過程中，其小端入口處與注塑機及一定溫度、壓力的塑料熔體要冷熱交替反復接觸，屬易損件，對材料的要求較高，因而模具的主流道部分常設計成可拆。一般采用碳素工具鋼即T8A、T10A等。把它熱處理到53~57HRC。取主流道的球面半徑為16mm.澆口套大體結構示意圖如圖所示：圖6.2澆口套6.3分流道的布置分流道是指主流道末端與澆口之間的通道。此副模具采用圓形的截面形狀，由于分流道與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料的熔體的流動狀態較為理想，因而分流道的內表面粗糙度Ra要求比較高，一般取1.6um左右。分流道在分型面上的布置的形式，它必須遵循以下兩方面的原則，即一方面排列緊湊，縮小模具板面的尺寸，一方面流程盡量短，鎖模力力求平衡，該模具采用平衡式的分流道。流過分流道塑料的質量：該塑件厚度在2mm之間，參考文獻[5],采用經驗公式已知PA6塑料常用分流道尺寸推薦范圍為取分流道直徑為6mm,一級分流道6mm.二級分級道5mm,其截面為圓形截面，如圖5-2所示。圖6.3分流道6.4澆口的設計澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道。它是整個澆注系統的關鍵的部位，也是最薄點。其形狀、大小及位置應根據塑件大小、形狀、壁厚、成型材料及塑件技術要求等進行而確定。澆口分限制性澆口和非限制性澆口，該塑件采用的是限制性澆口，它一方面通過截面積的突然變化，使分流道輸送來的塑料熔體的流速產生加速度，提高剪切速率，有利于塑料進入，使其充滿型腔。另一方面改善塑料熔體進入型腔的流動特性，調節澆口尺寸，可使多型腔同時充滿，可控制填充時間、冷卻時間及塑件表面質量，，同時還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分開的作用。該模具設計中澆口的形式設計為側澆口。根據前面模流分析采用側澆口形式進膠，開設在分型面上，截面簡單，易于加工。側澆口深度尺寸：其中n是塑料成型系數，查閱相關資料得PA6塑料系數n=0.7，對應塑件厚度t=2mm。側澆口的寬度：側澆口的長度：為去除澆口方便，2mm圖6.4澆口第7章脫模機構的設計與模架設計7.1脫模結構設計塑件冷卻后由于有少量的收縮，塑件會緊抱在型芯上，所以在脫出產品時不像沖壓件那么可以自動脫落。這樣，我們必須設計推出機構將塑件頂出，推出機構設計時我們考慮的是要使塑件各部分受力均勻，在此設計中，由于采用了一模二腔的結構，模具開模時，在注塑機的作用下，動模部分向開模方向運動運動到一定位置，注塑機的頂出裝置作用在頂針板上，頂針板推動推桿，推桿將產品推出模外，推桿的布局如下圖所示：圖7-1推桿布局7.2合模導向機構的設計導向機構主要包括導柱、導套，主要作用是在動模與定模合模時保證型芯和型腔的精確定位。導向零件應合理地均勻分別在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具的強度，防止壓入導柱和導套后發生變形。根據模具的形狀和大小，一副模具一般采用2到4根導柱。在此設計中采用了4根導柱。加工個導柱、導套孔時，應將定模板、推件板、動模板合在一起，一次性加工出來，以保證孔的同心度，然后再在定模板、動模板上加工沉頭孔。導柱導套的具體結構見圖。7.3模架的設計通過前面的設計及計算工作，便可以根據所定內容確定模架。模架部分可以自己設計，也可以選用標準模架；在生產現場模具設計過程中，盡可能選用標準模架，確定出標準模架的形式，規格及標準代號，因為標準件有很大一部分已經標準化，隨時可在市場上買到，這對縮短制造周期，降低制造成本時極其有用的。塑料注射模標準模架共有兩種，即GB/T12556.1-12556.2—1990《塑料注射模中小型模架》和GB/T12555.1-12555.15—1990《塑料注射模大型模架》。兩種標準模架的區別主要在于適用范圍。中小型標準模架的模板尺寸BCL≤500mmC900mm,而大型模架的模板尺寸BCL為630mmC630mm-1250mmC2000mm。所以根據塑件的大小我只能選用小型模架。而塑料注射模中小型模架的結構形式可按照結構特征分為基本型和派生型。選用標準模架，可以大大縮短模具的制造周期，提高企業的經濟效益。由于用的是點澆口自動脫料的形式再根據前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，綜合考慮了塑件的結構和大小結合標準模架，選用模架為lkm_AITYPE。模架型號為大水口CI-2930-A40-B70-C110而標準件則包括通用標準件及模具專用標準件兩大類。模具專用標準件如定位圈、澆口套、推桿、導柱、導套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件等。第8章.排氣系統和溫度調節系統的設計8.1排氣系統PA6料在熔化時，會產生氣體，所以當塑料在充滿型腔時及澆注系統內的空氣，如果在型腔中不及時排除干凈，可以會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等缺陷。另一方面氣體的受壓產生反向壓力而降低充模速度，還可能造成塑件碳化或燒焦。注射成型時的排氣可采用如下四種方式排氣：1利用配合間隙排氣；2在分型面上開設排氣槽排氣；3利用排氣守排氣；4強制性排氣；該模具是采用利用配合間隙排氣。其間隙值約為0.03~0.05mm.它常用于中小型的簡單模具。8.2溫度調節系統的設計冷卻裝置的目的，主要是防止塑件在脫模時發生變形，縮短成型周期及提高塑件質量。一般在型腔，型芯等部位設置合理的冷卻水路，通過調節冷卻水流量和流速來控制模溫。冷卻水孔開孔的原則：（1）冷卻水孔的數量應盡可能的多，直徑應盡量大；（2）每個冷卻水孔至型腔表面的距離應相等，一般保持在0~15mm范圍內，距離太近則冷卻不易均勻，太遠則效率低。水孔直徑一般保持在8~12mm。（3）水孔通過鑲塊時，防止鑲套管等漏水。（4）冷卻管路一般不宜設在型腔內塑料熔接的地方，以免影響塑件的強度。（5）水管接頭應設在不影響操作的一側注射模具的溫度設計是否恰當，不僅影響塑件的質量，而且對生產效率、充模流動、固化定型都有重要影響。模具對塑件質量的影響主要體現在以下幾個方面：1、改善成形性2、成形收縮率3、塑件變形4、尺寸穩定性5、力學性能6、外觀質量。當大批量的生產時，而且又要滿足塑件的質量要求時，增多型腔是不現實的。這時提高生產率顯得尤其重要了。而提高生產率又與模具溫度的控制有密切關系。生產效率主要取決于冷卻介質（一般是水）的熱交換效果。因此縮短注射成形周期的冷卻時間是提高生產效率的關鍵。經過以上分析我們可以設計運水道如圖所示（虛線示意位置為水道位置）：圖8.1水路第9章.注射機有關工藝參數的校核每副模具都只能安裝在與其相適應的注塑機上進行生產，因此模具設計與所用的注塑機關系十分密切。在設計模具時，應校核注塑機的一些技術參數9.1注射量的校核根據《模具設計與制造簡明手冊》可知：塑件的體積應小于注射機的注射容量，其公式按下式校核：0.8=0.8173=138.4式中：——塑件與澆注系統的體積總和——注射機的注射量（）0.8——最大注射量的利用系數經計算故合格9.2鎖模力的校核由查《模具設計指導》表6-5PA6塑料成型時的注射壓力=30~60MppF式中p——塑料成型時型腔壓力，PA6塑料的型腔壓力p=35MpaF——澆注系統和塑件在分型面上的投影面積和（）單型腔在分型面上的投影面積：1125mm2各型腔及澆注系統在分型面上的投影面積F=4*1.2*816.4=3918.72mm3pF=353918.72=137.0KN因為=1200KN>pF=137KN故鎖模力合格9.3注射機安裝模具部分的尺寸校核噴嘴尺寸：噴嘴尺寸與澆口套相適應，澆口套是根據噴嘴尺寸來設計的；定位環尺寸：定位環高度10