061-加湿器进水阀塑料模具设计

061-加湿器进水阀塑料模具设计,061,加湿器,进水,塑料,模具设计 毕业设计（论文）中期报告 题目：加湿器进水阀塑料模具设计 1.设计（论文）进展状况 本设计已完成以下内容： 1. 塑件形状 在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、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。 加湿器进水阀如图所示，具体尺寸详见图纸，该塑件结构简单，生产量大，要求较低的模具成本，成型容易，精度要求一般。 2. 凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算 由于本次设计采用冷流道点浇口浇注系统，故凝料在分型面上的投影面积为： =87.2KN 式中： ——塑件及流道凝料在分型面上的投影面积（） —单个塑件在分型面上的投影面积（） ——冷流道在分型面上的投影面积（） ——模具所需要的锁模力（N） ——塑料熔体对型腔的平均压力（MPa） 3 注塑机型号的选择 根据每一生产周期的注射体积和锁模力的计算值，可初选用XS-ZY-300卧式注塑机。其具体参数如下[14]： 注塑机最大注塑量： 注塑压力： 螺杆直径：60mm 锁模力： 注塑机拉杆间距：400mmx300mm 顶出行程：100mm 最小模厚：285mm 最大模厚：355mm 模板行程：340mm 注塑机定位孔直径：100 mm 喷嘴球半径：SR16 4 注射机相关参数的校核 （1）最大注射压力的校核 加湿器进水阀的原料为ABS，所需注射压力为80～120MPa，而所选注射机压力为120MPa，所以注射压力符合要求。 （2） 最大注塑量的校核 注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好是注塑机的最大注塑量的80%[15]。所以选用的注塑机最大注塑量应满足： (3—1) 式中： ——注塑机的最大注塑量，； ——塑件的体积，该产品体积为； ——浇注系统体积，该产品浇注系统体积为； 故最大注塑量符合要求。 （3）锁模力校核 当高压的塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注射机轴向的很大推力，该推力应小于注射机额定的锁模力，或者注射成型时会因锁模不紧而发生溢边跑料现象，即有： (3—2) (3—3) 式中 ： ——注塑机的额定锁模力；1500kN； ——型腔内塑胶熔体在注塑机轴向推力； A——塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和； P——型腔内塑胶熔体的压力；30Mpa； ——注射压力； K——压力损耗系数，0.2~0.4； 故锁模力符合要求。 （4）模具与注塑机安装部分相关尺寸校核、开模行程校核将在模架确定了在进行，以保证校核的准确性。 塑料在模具型腔凝固形成塑件，为了将塑件取出来，必须将模具型腔打开，也就是必须将模具分成两部分，即定模和动模两大部分。定模和动模相接触的面称分型面。通常有以下原则： 5. 分型面的选择 塑料在模具型腔凝固形成塑件，为了将塑件取出来，必须将模具型腔打开，也就是必须将模具分成两部分，即定模和动模两大部分。定模和动模相接触的面称分型面。通常有以下原则： （1）分型面的选择有利于脱模：分型面应取在塑件尺寸的最大处。而且应使塑件流在动模部分，由于推出机构通常设置在动模的一侧，将型芯设置在动模部分，塑件冷却收缩后包紧型芯，使塑件留在动模，这样有利脱模[15]。如果塑件的壁厚较大，内孔较小或者有嵌件时，为了使塑件留在动模，一般应将凹模也设在动模一侧。拔模斜度小或塑件较高时，为了便于脱模，可将分型面选在塑件中间的部位，但此塑件外形有分型的痕迹。 （2）分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量和精度要求。 （3）分型面的选择应有利于成型零件的加工制造。 6. 排气糟的设计 塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型腔及流道原有的空气，除此以外，塑料熔体会产生微量的分解气体。这些气体必须及时排出[16]。否则，被压缩的空气产生高温，会引起塑件局部碳化烧焦，或塑件产生气泡，或使塑件熔接不良引起强度下降，甚至充模不满。 因该模具为中小型模具，且分型面适宜，可利用分型面排气，所以无需设计排气槽。 2. 存在的问题及解决措施 存在的问题：在设计中涉及到了许多非标准间的选用，软件画图不能准确的表达图的结构。 解决措施：继续完善图，优化设计。 3.后期工作安排 改进中期设计中存在的问题。 第3-4周：完成初步设计和外文翻译；准备中期检查报告，并进行中期答辩。 第4-15周：完成模具所有设计；并撰写论文，准备毕业答辩 指导教师签字： 年 月 日 毕业设计(论文)开题报告 题目：加湿器进水阀塑料模具设计 1.毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况） 1.1 题目背景和意义 我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高，尤其是塑料模具发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。本设计题目涉及目标均为工程实际零件，通过对塑件的实际测绘，完成基本参数，然后运用《塑料模具设计》《塑料成型工艺》等知识，指导学生利用CAD等软件完成模具结构设计，并进行相关的计算[1]。本设计旨在锻炼学生在技术应用能力上达到培养目标的基本要求，在塑料成型工艺与塑料模具设计技术方面得到全面提高。 1.2 国外注射模的发展状况 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一。自从1927年聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展以及高分子合成技术、材料改性技术的进步，愈来愈多的具有优异性能的高分子材料不断涌现，从而使塑料工业飞跃发展。随着塑料制品的使用越来越泛，在很多方面，它己成为金属制品的替代物。塑料模具作为成型方式中的一种，是家用电器、汽车和航空航天等领域中塑料制品的重要生产工具。并且随着塑料工业的迅猛发展，人们对塑料制品的质量要求越来越高，而且产品品种多、更新快、价格低，市场竞争剧烈。据统计，日本一万多家模具企业中，生产塑料模具的就占40%;韩国模具专业厂中生产塑料模的占43%[2]。塑料模具是塑料产品开发中至关重要的一个环节，也是批量产品得以投放市场的先决条件。而且国外注射模CAD技术发展很快，从70年代起，注射模CAD/CAE/CAM技术就成为热门的研究课题，注塑流动模拟和冷却分析软件中比较突出的有美国AC-Tech公司的C-MOLD软件、澳大利亚Moldflow公司的MOLDFLOW软件:三维模具CAD/CAE/CAM集成软件中比较突出的有美国PTC公司的Pro/E软件、美国UGS公司的UG软件、法国达索公司的CATA软件等等[3]。我国在开发注射模CAD技术上起步较晚，但经过不断的努力，一些大学和研究所已有长足的进步，并取得了一批科研成果。 1.3 我国注射模的发展现状 80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为 245亿，至2002年我国模具总产值约为360亿元，其中塑料模约30%左右[4]。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5Kg 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具。精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星Ⅰ.K模具有限公司制造多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展，气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟[5]。一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50%～80%相比，差距较大。在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UGⅡ、美国Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE塑料模具分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展[6]。 2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施 2.1设计的主要内容： (1)本设计是工程实际零件——加湿器进水阀为模具设计适用对象，用于对加湿器进水量的控制，该零件外圆周有螺纹，必须用考虑到外抽芯机构才能完成，因此需要学生充分运用所学知识进行模具结构设计： (2)确定模具的设计方案，进行整体设计； (3)主要部件设计计算及校核并绘制塑料件零件图与模具装配图； (4)编写设计说明书。 2.2 研究方案 利用已具备的初步设计基础，工程制图与AutoCAD，Pro/Engineer,机械制造工艺学，塑料成型及模具设计，等理论知识，查阅各种相关资料，并在老师的指导下认真完成所选课题。 2.3 研究内容 计算设计出所需模具的型腔、分型面、浇注系统、脱模机构、温控系统、排气方式、凹模与型芯的固定方式以及相对应制件的模具尺寸。设计一个加湿器进水阀的注塑模具设计，制件二维图如下图1所示。 图1 2.4 研究方法 1.分析产品的工艺性，拟定工艺方案； (1)先审查制件是否合乎注射工艺性； (2)拟定工艺方案，提出两到三种塑件成型工艺方案，通过论证分析确定最佳工艺方案； 2.塑件工艺计算和模具工作部分的尺寸的计算； 3.注射机的选择； 4.注射模具总体设计； 5.标准模架的选择； 6.绘制模具的装配图与零件图； 7.编写毕业设计论文。 3.本课题研究的重点及难点，前期已开展工作 本课题的重点是：主要部件设计计算及校核并绘制塑料件零件图与模具装配图。 难点是：零件外圆周有螺纹，必须用考虑到外抽芯机构才能完成。 前期已开展工作：查阅注射模具的相关资料，画出CAD图。 4.完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）。 第1-3周： 前期准备，查阅资料，了解课题，准备开题答辩；（2013.11.15-2013.12.6） 第4-6周： 确定设计方案，进行结构设计计算；(2013.12.7-2013.12.20) 第7-10周： 完成结构设计和装配图的绘制；(2013.12.21-2014.1.12) 第11-12周：完成三维建模，并进行模型装配；(2014.4.1-2014.4.16) 第13-14周：完善装配模型，撰写毕业论文；(2014.4.16-2014.5.1) 第15周： 毕业答辩。(2014.5.10) 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日 参考文献 [1] 周永泰.我国模具行业面临的机遇与挑战[J]. 航空制造技术,2007,4 (4): 64—66. 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ANTEC’97,480-486. 本科生毕业设计（论文） 题目： 加湿器进水阀注塑模具设计 加湿器进水阀注塑模具设计 摘 要 本课题主要是针对加湿器进水阀的模具设计，通过对塑件工艺、结构等方面进行分析和比较，最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构结合具体情况对注塑模的浇注系统、模具成型部分、顶出机构、冷却系统等个方面进行详细的设计。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。在设计时主要采用了应用Pro/e软件对加湿器进水阀制品进行了零件造型；使用CAD对加湿器进水阀进行模具设计。主要完成了对加湿器进水阀的工艺结构分析；塑件体积和重量的计算；注塑模的结构型式确定，浇注系统设计，推出机构的设计，型腔和型芯的结构设计，模具加热和冷却系统的计算，并按照比例绘制一张总装配图。 针对加湿器进水阀的具体结构，该模具是设计重点是在浇注系统分型面的设计方面。模具采用一模一腔的双分型面点浇口进浇。其优点在于模具结构简单，提高制造精度，节约材料，大大提高了生产效率以及经济利益。 关键词：加湿器进水阀，注塑模 Humidifier Fill Valve Injection Mold Design Abstract This topic mainly for humidifier fill valve mold design, through the process and structure analysis and comparison, the final design out a pair of injection mold. The subject from the product structure craft, specific die structure combined with the specific circumstances of the gating system of injection moulds, mold molding part and ejection mechanism, cooling system and other aspects in detail design. Through the whole design process shows that the mould can achieve the plastic parts required processing technology. Mainly used in the design of the application of Pro/e software on the humidifier fill valve products parts modelling; Humidifier fill valve for mold design by CAD. Mainly to complete the structure analysis of the technology of humidifier inlet valve; Plastic pieces of volume and weight calculation; Injection mold structure to determine, gating system design, launch mechanism design, the structure design of the cavity and core mold the calculation of heating and cooling systems, and according to the proportion to draw a general assembly drawing. According to the specific structure of humidifier fill valve, the mould design is key is in the gating system and the parting surface design. Mould with one module and one cavity of the double parting surface gate into the water. Its advantage is that the mould structure is simple, improve the manufacturing accuracy, saving materials, greatly improves the production efficiency and economic benefits. Key words: Humidifier inlet valve ; injection mold II 目 录 1 绪论.......................................................... ..............................................1 1.1引言......................................................................................................1 1.2模具的发展..........................................................................................1 1.3本设计研究的主要内容......................................................................1 1.4毕业设计的意义..................................................................................2 2 成型工艺分析......................................................................................3 2.1塑件形状..............................................................................................3 2.2 ABS材料分析......................................................................................3 2.3塑料成型工艺性能分析......................................................................4 2.4塑件尺寸精度分析..............................................................................4 2.4.1塑件的表面质量分析....................................................................5 2.4.2塑件的表面粗糙度分析................................................................5 2.5结构工艺性分析..................................................................................5 3 成型设备的选择..................................................................................7 3.1注射机的分类......................................................................................7 3.2注塑机的基本结构与功能..................................................................7 3.3注塑机类型的选用以及相关参数的校核..........................................8 3.3.1估算塑件体积................................................................................8 3.3.2凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算....................9 3.3.3注塑机型号的选择......................................................................10 3.3.4注射机相关参数的校核..............................................................10 4 加湿器进水阀注塑模具的设计...................................................12 4.1分型面的选择与排气系统的设计....................................................12 4.1.1分型面的选择..............................................................................12 4.1.2排气糟的设计..............................................................................12 4.2塑件成型方案的确定........................................................................13 4.2.1型腔数目的对比..........................................................................14 4.2.2两大浇注系统的对比..................................................................14 4.2.3方案的确定..................................................................................15 4.3模具腔数的确定................................................................................15 4.4浇注系统的设计................................................................................15 4.4.1 确定浇口位置.............................................................................16 4.4.2 主流道的设计...........................................................................16 4.4.3 分流道的设计...........................................................................17 4.4.4 冷料穴的设计...........................................................................17 4.5 成型零部件设计.............................................................................18 4.5.1 型腔径向尺寸...........................................................................18 4.5.2 型腔深度...................................................................................18 4.5.3 型芯径向尺寸...........................................................................18 4.5.4 型芯高度...................................................................................19 4.5.5 型腔的设计...............................................................................19 4.5.6 型芯的设计........................................................................... ...20 4.6 模架的选用.....................................................................................20 4.6.1 选购标准模架的优点...............................................................20 4.6.2 模架的选择...............................................................................21 4.6.3 模架与注射机相关参数的校核...............................................23 4.7 导向机构的设计.............................................................................24 4.7.1 导向机构的功用.......................................................................24 4.7.2 导向机构的设计.......................................................................24 4.8 温度调节系统的设计.....................................................................26 4.8.1 温度调节系统设计原理...........................................................26 4.8.2 模具冷却系统的设计...............................................................27 4.9 模具材料选择.................................................................................28 4.10 模具的装配...................................................................................29 4.10.1 模具的装配顺序.....................................................................29 4.11 模具动作过程...............................................................................30 5 结 论.................................................................................................33 参考文献..................................................................................................34 致 谢.........................................................................................................34 毕业设计（论文）知识产权声明………..…………….…..…......35 毕业设计（论文）独创性声明……………………………….......36 IV 1 绪论 1.1 引言 现今我国模具工业呈现新的发展特点与趋势，结构调整等方面取得了不少成绩，信息社会经济全球化不断发展进程，模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展。伴随着产品技术含量不断提高，模具向着信息化、数字化、精细化，自动化方面发展；模具企业向着技术集成化、设备精良化，产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。 随着汽车、IT电子、航空等相关行业领域高速发展，我国模具行业日新月异、高技术含量模具成为“十二五”发展重点。未来中国将重点发展高技术含量模具，模具产品向轻巧、精美、快速高效生产、低成本与高质量方向发展。 1.2 模具的发展 在现代生产制造技术中，模具的使用很广泛，模具技术的水平在很大程度上反映了整个国民经济中的发展程度，随着塑料在机械，电子，国防，交通，建筑，通讯，农业，轻工和包装等各个行业的广泛应用，对塑料模具的需求量也日益增加，塑料模具在国民经济中的重要性也就越来越突出，上世纪90年代，我国塑料技术的发展进入了一个全新的阶段。随着塑料工业的发展，塑料制品在工业及日常生活中使用越来越大，因此对塑料模具设计人员的需求也在逐年的增加。同时对设计的人员的先进的设计思维、掌握较多先加工技术以及加工工艺也是非常必要的。作为学习模具专业的学生，我们有必须以提高自己的基础理论为前提，为促进我国模具行业的发展而努力，为促进我国工业提高标准化水平而做出自己的贡献。 1.3 本设计研究的主要内容 本人设计的这副模具是塑料成型模具，是生活中比较常见的加湿器进水阀注塑成型模具。通过本次设计，主要完成了以下工作： （1） 使用PROE软件对加湿器进水阀进行三维造型，并确定选择一模一腔的型腔布置方式。 （2） 进行模具设计。模具设计主要包括浇注系统的设计、冷却系统的设计、成型零部件的设计、脱模机构的设计，滑块抽芯机构的设计。 （3） 用CAD绘制了模具的二维装配图，以及型腔、型芯、定模固定板等主要零件。 （4） 用PROE完成了模具的三维装配图。 1.4 毕业设计的意义 模具毕业设计是模具专业最为重要的环节之一，同时它也是最后的一个关键教学环节。它是由学生过渡到生产的一步，由学校走向工厂的桥梁。是我们第一次系统地把所学理论应用在实际生产。 通过此次的毕业设计制造的各个环节有了更加深入明确的了解从而培养和提高设计的能力。 毕业设计的目的有两个，第一个目的是让我们掌握模具设计的基本技能，如绘图，计算，查阅设计资料和手册。熟悉国标和各种标准的能力，能够熟练运用CAD，PROE进行绘图。第二个目的是了解和掌握模具设计与制造的工艺，从而独立的设计一般的塑料模具，为走出学校走向社会打下基础。 2 西安工业大学北方信息工程学院（论文） 2 成型工艺分析 2.1 塑件形状 在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、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。 加湿器进水阀如图所示，具体尺寸详见图纸，该塑件结构简单，生产量大，要求较低的模具成本，成型容易，精度要求一般。 图2.1 3 D视图 2.2 ABS材料分析 ABS是一种浅黄色粒状或珠状不透明树脂，它无毒、无味、吸水率低，具有良好的综合物理机械性能，具有优良的电性能、耐磨性，尺寸稳定性、耐化学性和表面光泽等，并且易于加工成型。缺点是耐候性，耐热性差，且易燃。 ABS的外观为不透明呈象牙色的粒料，无毒、无味、吸水率低其制品可着成各种颜色，并具有90%的高光泽度。ABS的相对密度为1.05，ABS同其它材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为18.2，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，烧焦但不滴落，并发出特殊的肉桂味。ABS是一种综合性能十分良好的树脂，在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度，热变形温度比PA、PVC高，尺寸稳定性好，收缩率在0.4%～0.7%范围内，若经玻纤增强后可以减少到0.2%～0.4%，而且绝少出现塑后收缩。其临界表面张力为34—38mN/cm。ABS熔体的流动性比PVC和ABS好，但比PE、PA及PS差，与POM和HIPS类似。ABS的流动特性属非牛顿流体，其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。   （1） 干燥处理：80-90度,2小时。   （2） 熔化温度：200~240C。 （3） 模具温度：50~80C。 （4） 注射压力：尽可能地使用高注射压力。      （5） 注射速度：对于较小的浇口使用低速注射，对其它类型的浇口使用高速注射。典型用途 电气和商业设备（电视、吸尘器的外壳等），器具（冰箱的内箱、容器等），空调的护珊，电话壳体等。 2.3 塑料成型工艺性能分析 （1） 无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时。 （2） 宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为>270度).对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度。 （3） 如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。 （4） 如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。 （5） 塑件壁不宜太厚，应均匀，避免有尖角和缺口。 2.4 塑件尺寸精度分析 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差等级确定精度等级。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（SJ1372-1978）的塑料制件公差数值标准来确定。根据塑件的使用要求，本次产品尺寸均采用MT5级精度。 2.4.1 塑件的表面质量分析 加湿器进水阀是一个结构简单，表面要求较高的弧形塑件。产品尺寸为长75.86mm, 直径为Ø35mm，壁厚1mm。所有尺寸都未标注公差，建意采用公差等级MT5。 外观要求没有缺陷、飞边、毛刺，塑料件表面是属于外观面，模具表面要求较高，抛光要好，成型特别要注意外观质量。 经过以上分析可知，只要在合理的工艺参数下注射时，成型塑件的质量跟性能都能保证。 2.4.2 塑件的表面粗糙度分析 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。塑料制品的表面粗糙度一般为Ra 0.02～1.25之间，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的1/2，即Ra 0.01～0.63。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。 该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高许多，为Ra0.2，内部为0.4。 2.5 结构工艺性分析 （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0.5～1.5，根据文献[1]，塑件材料ABS的型腔脱模斜度为0.5～150/，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1～4mm，最常用的数值为1～3mm。加湿器进水阀壁厚均匀，周边和底部壁厚均为2.5mm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0.5～1mm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。 加湿器进水阀表面圆角半径和内部转弯处圆角都足够大。 （4） 孔 塑料制品上通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。 20 3 成型设备的选择 3.1 注射机的分类 注塑机又名注射成型机或注射机。它是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。分为立式、卧式、全电式。注塑机能加热塑料，对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。 （1） 按塑化方式分类 1) 柱塞式塑料注射成型机：它的混炼性很差的，塑化性也不好，要加装分流梭装置。现在已很少使用。 2) 往复式螺杆式塑料注射成型机：依靠螺杆进行塑化与注射，混炼性和塑化性都很好，现在使用最多。 3) 螺杆——柱塞式塑料注射成型机依靠螺杆进行塑化与依靠柱塞进行注射，两个过程分开来。 （2）按合模方式分类 1) 机械式 2) 液压式 3) 液压——机械式  3.2 注塑机的基本结构与功能 注塑机通常由注射系统、合模系统、液压传动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。 （1） 注射系统 注射系统的作用：注射系统是注塑机最主要的组成部分之一，一般有柱塞式、螺杆式、螺杆预塑柱塞注射式3种主要形式。目前应用最广泛的是螺杆式。其作用是，在注塑料机的一个循环中，能在规定的时间内将一定数量的塑料加热塑化后，在一定的压力和速度下，通过螺杆将熔融塑料注入模具型腔中。注射结束后，对注射到模腔中的熔料保持定型。 注射系统的组成：注射系统由塑化装置和动力传递装置组成。 螺杆式注塑机塑化装置主要由加料装置、料筒、螺杆、射咀部分组成。动力传递装置包括注射油缸、注射座移动油缸以及螺杆驱动装置（熔胶马达）。 （2） 合模系统 合模系统的作用：合模系统的作用是保证模具闭合、开启及顶出制品。同时，在模具闭合后，供给予模具足够的锁模力，以抵抗熔融塑料进入模腔产生的模腔压力，防止模具开缝，造成制品的不良现状。 合模系统的组成：合模系统主要由合模装置、调模机构、顶出机构、前后固定模板、移动模板、合模油缸和安全保护机构组成。 （3） 液压系统 液压传动系统的作用是实现注塑机按工艺过程所要求的各种动作提供动力，并满足注塑机各部分所需压力、速度、温度等的要求。它主要由各自种液压元件和液压辅助元件所组成，其中油泵和电机是注塑机的动力来源。各种阀控制油液压力和流量，从而满足注射成型工艺各项要求。 （4） 电气控制系统 电气控制系统与液压系统合理配合，可实现注射机的工艺过程要求（压力、温度、速度、时间）和各种 程序动作。主要由电器、电子元件、仪表、加热器、传感器等组成。一般有四种控制方式，手动、半自动、全自动、调整。 （5） 加热/冷却系统 加热系统是用来加热料筒及注射喷嘴的，注塑机料筒一般采用电热圈作为加热装置，安装在料筒的外部，并用热电偶分段检测。热量通过筒壁导热为物料塑化提供热源；冷却系统主要是用来冷却油温，油温过高会引起多种故障出现所以油温必须加以控制。另一处需要冷却的位置在料管下料口附近，防止原料在下料口熔化，导致原料不能正常下料。 （6） 润滑系统 润滑系统是注塑机的动模板、调模装置、连杆机铰等处有相对运动的部位提供润滑条件的回路，以便减少能耗和提高零件寿命，润滑可以是定期的手动润滑，也可以是自动电动润滑； （7） 安全保护与监测系统 注塑机的安全装置主要是用来保护人、机安全的装置。主要由安全门、液压阀、限位开关、光电检测元件等组成，实现电气——机械——液压的联锁保护。 监测系统主要对注塑机的油温、料温、系统超载，以及工艺和设备故障进行监测，发现异常情况进行指示或报警。 3.3 注塑机类型的选用以及相关参数的校核 3.3.1 估算塑件体积 根据第二章中对ABS塑料的性能分析，取制件的平均密度为1.05g/ cm3，平均收缩率为0.5﹪。 在PROE软件中按照1:1画出三维实体图，利用PROE分析指令对工件进行体积的计算得图3.1的数据。及体积为20.46cm3，质量为21.48g。 图3.1 塑件质量属性 3.3.2 凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算 由于本次设计采用冷流道点浇口浇注系统，故凝料在分型面上的投影面积为： =87.2KN 式中： ——塑件及流道凝料在分型面上的投影面积（mm2） ——单个塑件在分型面上的投影面积（mm2） ——冷流道在分型面上的投影面积（mm2） ——模具所需要的锁模力（N） ——塑料熔体对型腔的平均压力（MPa） 3.3.3 注塑机型号的选择 根据每一生产周期的注射体积和锁模力的计算值，可初选用XS-ZY-300卧式注塑机。其具体参数如下[14]： 注塑机最大注塑量：300 cm3 注塑压力：120Mpa 螺杆直径：60mm 锁模力：1500kN 注塑机拉杆间距：400mmx300mm 顶出行程：100mm 最小模厚：285mm 最大模厚：355mm 模板行程：340mm 注塑机定位孔直径：100 mm 喷嘴球半径：SR16 3.3.4 注射机相关参数的校核 （1） 最大注射压力的校核 加湿器进水阀的原料为ABS，所需注射压力为80～120MPa，而所选注射机压力为120MPa，所以注射压力符合要求。 （2） 最大注塑量的校核 注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好是注塑机的最大注塑量的80%[15]。所以选用的注塑机最大注塑量应满足： (3.1) 式中： ——注塑机的最大注塑量，300 cm3； ——塑件的体积，该产品体积为7.07 cm3； ——浇注系统体积，该产品浇注系统体积为1.5 cm3； 故最大注塑量符合要求。 （3） 锁模力校核 当高压的塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注射机轴向的很大推力T推，该推力应小于注射机额定的锁模力T合，或者注射成型时会因锁模不紧而发生溢边跑料现象，即有： (3.2) (3.3) 式中 ： ——注塑机的额定锁模力；1500kN； ——型腔内塑胶熔体在注塑机轴向推力； A——塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和； P——型腔内塑胶熔体的压力；30Mpa； ——注射压力； K——压力损耗系数，0.2~0.4； 故锁模力符合要求。 （4） 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核、开模行程校核将在模架确定了在进行，以保证校核的准确性。 4 加湿器进水阀注塑模具的设计 4.1 分型面的选择与排气系统的设计 4.1.1 分型面的选择 塑料在模具型腔凝固形成塑件，为了将塑件取出来，必须将模具型腔打开，也就是必须将模具分成两部分，即定模和动模两大部分。定模和动模相接触的面称分型面。通常有以下原则： （1）分型面的选择有利于脱模：分型面应取在塑件尺寸的最大处。而且应使塑件流在动模部分，由于推出机构通常设置在动模的一侧，将型芯设置在动模部分，塑件冷却收缩后包紧型芯，使塑件留在动模，这样有利脱模[15]。如果塑件的壁厚较大，内孔较小或者有嵌件时，为了使塑件留在动模，一般应将凹模也设在动模一侧。拔模斜度小或塑件较高时，为了便于脱模，可将分型面选在塑件中间的部位，但此塑件外形有分型的痕迹。 （2）分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量和精度要求。 （3）分型面的选择应有利于成型零件的加工制造。 根据零件图结合以上原则选择在工件的开口处当分型面。根据CAD设计——模具型腔功能绘制出分型面二维图如图4.1。 图4.1 分型面 4.1.2 排气糟的设计 塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型腔及流道原有的空气，除此以外，塑料熔体会产生微量的分解气体。这些气体必须及时排出[16]。否则，被压缩的空气产生高温，会引起塑件局部碳化烧焦，或塑件产生气泡，或使塑件熔接不良引起强度下降，甚至充模不满。 因该模具为中小型模具，且分型面适宜，可利用分型面排气，所以无需设计排气槽。 4.2 塑件成型方案的确定 根据塑件外形形状尺寸及其加工精度要求，此模具设计关键在于采用什么浇注系统成型，初定注塑模方案如下： 方案一：采用侧浇口单分型面成型，方案草图如图4.2： 方案二：采用点浇口双分型面成型，方案草图如图4.3： 图4.2 成型方案草图-上 图4.3 成型方案草图-下 4.2.1 型腔数目的对比 方案一是采用一模二腔或二腔以上结构，对于加湿器进水阀，产品四侧要设计滑块机构，如果设计一模多腔模具，模具成本较高，且不利于设计侧浇口。 方案二是采用一模一腔结构，生产周期短，效率较高，且采用点浇口成型，在产品外观无痕迹。 加湿器进水阀模具设计，综合以上所述，为了缩短生产周期，降低成本，达到大批量生产，且保证产品外观无瑕疵，应采用方案二。 4.2.2 两大浇注系统的对比 （1） 普通浇注系统优点： 1） 模具结构简单，造价低，维护较简单。 2） 易于使用，也能很好地满足某些美观需求 。 3） 在冲模过程中，对温度控制要求较低。 （2） 普通浇注系统缺点： 1） 原材料浪费较大，生产成本价大。 2) 产生自动化程度不高。 （3） 无流道凝料浇注系统的优点： 1) 节约原材料，降低成本 2) 缩短成型周期，提高机器效率。 3) 改善制品表面质量和力学性能。 4) 不必用三板式模具即可以使用点浇口。 5） 提高自动化程度。 6）可用针阀式浇口控制浇口封冻。 7） 多模腔模具的注塑件质量一致。 8） 提高注塑制品表面美观度。 （4） 无流道凝料浇注系统的缺点： 1） 模具结构复杂，造价高，维护费用高。 2） 开机需要一段时间工艺才会稳定，造成开价废品较多。 3） 出现熔体泄露、加热元件故障时，对产品质量和生产进度影响较大。 综合考虑产品性能及模具结构需要，从流道系统选择方面考虑，应该选择普通浇注系统。 4.2.3 方案的确定 综合以上几点，结合实际生产要求，决定本次采用方案二作为设计目标。对于前面所提到得产品精度不易保证的问题，将从设计结构方面对其进行保证，使得生产的产品满足实际要求。 4.3 模具腔数的确定 根据模具的生产批次为小批量生产，一模单腔产品足可满足生产要求，故采用一模一腔成型。根据单件的体积为，体积一般，按初步选择的注射机XS-ZY-300额定的注射量为，完全满足一模一腔要求。根据所选的注射机工作平台尺寸，采用一模一腔模具结构。平面布局如图4.4。 图4.4 型腔平面布局 4.4 浇注系统的设计 浇注系统指由注射机喷嘴中喷出的塑胶进入型腔的流动通道。其作用是使塑胶熔体平稳有序地填充型腔，并在填充和凝固过程中把注射压力充分传递到各个部分，以获得组织紧密的塑件。通过比较两种流道的特点，结合本次设计的实际情况，决定采用冷流道浇注系统。 4.4.1 确定浇口位置 根据产品结构，初步在塑件的顶部凹槽处做为浇口位置，并采冷流道点浇口浇注系统。 4.4.2 主流道的设计 流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部分开始，到分流道为止的塑料熔体的流动通道。 （1） 主流道的尺寸 设计中选用的注射机为XS-ZY-300卧式注塑机，其喷嘴直径为3.0mm，喷嘴球面半径为16mm，注口衬套如图4.5所示。 图4.5 浇注系统与定位环、浇口套 （2） 主流道衬套的形式 选用如图所示类型的衬套，这种类型可防止衬套在塑料熔体反作用下退出定模。将主流道衬套和定位球设计成两个零件，然后配合固定在模板上，衬套与定模板的配合采用。 图4.6 主流道衬套及其固定形式 （3） 主流道衬套的固定 主流道衬套的固定，使用定位圈压紧固定方式。 4.4.3 分流道的设计 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，分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态。本设计中由于塑件排布比较紧凑,且采用点浇口。如图所示。 图4.7 分流道的位置 4.4.4 冷料穴的设计 主流道的末端需要设置冷料穴，储存制品中出现固化的冷料。因为最先流入的塑料因接触温度低的模具而使料温下降，如果让这部分温度下降的塑料流入型腔会影响制品的质量，为防止这一问题必须在没塑料流动方向在主流道末端设置冷料穴以便将这部分冷料存留起来。 冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上，但对双分型面的冷料穴设计在定模板底部，在分流道的末端，要保证冷料体积小于冷料穴体积。如上图4.4所示。 4.5 成型零部件设计 4.5.1 型腔径向尺寸 根据塑件尺寸和技术要求为未注尺寸公差的为5级，查《塑胶成型加工与模具》表3—3得塑件公差，查《塑胶成型加工与模具》表7－2得模具制造公差应为IT11级。查标准公差GB/T 0800.3—1998得模具制造公差。 (4.1) 因此，型腔径向尺寸分别为。 4.5.2 型腔深度 根据塑件尺寸8mm和技术要求为未注尺寸公差的为5级，查《塑胶成型加工与模具》表3—3得塑件公差，查《塑胶成型加工与模具》表7－2得模具制造公差应为IT11级。查标准公差GB/T 0800.3—1998得模具制造公差。 (4.2) 因此，型腔深度。Hm=7.9060+0.09mm 4.5.3 型芯径向尺寸 根据塑件尺寸和技术要求为未注尺寸公差的为5级，查《塑胶成型加工与模具》表3—3得塑件公差，查《塑胶成型加工与模具》表7－2得模具制造公差应为IT11级。查标准公差GB/T 0800.3—1998得模具制造公差。 (4.3) 因此，型芯径向尺寸分别为。 4.5.4 型芯高度 根据塑件尺寸19mm 和技术要求为未注尺寸公差的为5级，查《塑胶成型加工与模具》表3—3得塑件公差，查《塑胶成型加工与模具》表7－2得模具制造公差应为IT11级。查标准公差GB/T 0800.3—1998得模具制造公差。 (4.4) 因此，型腔深度 。 4.5.5 型腔的设计 在使用一模一腔结构中，为了提高制造精度，以及模具制造的生产效率，简化模具结构，在进行型腔设计时，将型腔设计成整体式结构。根据《塑料模具设计设计参考资料汇编》表6.11在进行型腔设计时，应该取型腔长140mm，宽140mm，高40mm。为了实现冷却效果，在型腔内设计一条循环水路，做为冷却水道。其结构如下图: 图4.8 型腔 4.5.6 型芯的设计 在使用一模一腔结构中，为了提高制造精度，以及模具制造的生产效率，简化模具结构，在进行型芯设计时，将型芯设计成镶块式结构。根据《塑料模具设计设计参考资料汇编》表6.11在进行型腔设计时，应该取型腔长140mm，宽140mm，高50mm。为了实现冷却效果，在型芯内设计一条循环水路，做为冷却水道。其结构如下图: 图4.9 型腔 4.6 模架的选用 4.6.1 选购标准模架的优点 目前，国内已经有许多标准化得模架形势提供用户订购，选用标准模具有如下优点： （1） 简单方便、买来即用、不必库存。 （2） 能使模具成本下降。 （3） 简化了模具的设计和制造。 （4） 缩短了模具生产周期，促进了塑件的更新换代 （5） 模具的精度和动作可靠性得到保证。 （6） 提高了模具中易损零件的互换性，便于模具的维修。 4.6.2 模架的选择 根据第4.3节工件的布局情况可得，一模一腔的排布。根据下面介绍的模架选择方法，结合图4.9，可以选出模架。 一般模架选择原则： （1） 塑件在分型面上的投影宽须满足：,尺寸可以稍大，具体视情况而定。 （2） 塑件在分型面上的投影长度须满足：。 （3） 顶针板的宽度一般近似等于模具架宽的三分之二左右，标准模架中顶针板的大小同模架大小已确定好。 （4） 后模框底厚度一般等于模架长度的十分之一，尽量不应小于这一数值(比如：模架长600mm，则后模框底厚度为(60mm-70mm) 注意最小值不应小于20mm-30mm，保证要求后在标准模架中选取标准值。 （5） 前模框底厚度一般可以定为A板厚度的三分之一（比如A板厚度100MM，则前模框底厚度可取30mm左右） 通常比后模框底厚度小些。注意最小值也不应小于20mm-30mm。 图4.10 模架与模型的关系图 根据以上原则，结合自己设计的工件外形，已知设计要求，应用公式可以求得。根据这两个参数，再对照中小型标准模架尺寸系列中相应参数就可以确定模架大小和型号了。模架各板得厚度： 1） A板尺寸 A板上定模板是固定在成型机射嘴侧的，A板厚度根据产品高度选取厚度70 mm。2）B板尺寸 B板是动模板又有充当弹簧固定板的作用，因此B板的厚度取标准厚度90 mm。3）C板尺寸动模板尺寸为从选定的模架中无所要的尺寸，故对C板得厚度进行相应的修改，具体尺寸为60mm。选择模具LKM—2323—A70—B90—C60。 图4.11 模架 4.6.3 模架与注射机相关参数的校核 （1） 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核。 模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相合适 模具长×模具宽<拉杆面积 模具闭合高度校核 其中：Hmin————注塑机允许最小模厚=285mm Hmax————注塑机允许最大模厚=355mm H——————模具闭合高度=315mm 故满足Hmax＞H＞Hmin。 （2） 开模行程校核 注塑机的最大行程与模具厚度有关，故注塑机的开模行程应满足下式： (4.5) 式中： ——注塑机移动模板与固定模板之间的最大距离； ——模具闭合厚度； ——塑件脱模需要的顶出距离； ——塑件的厚度； a——取出浇注系统凝料需要的距离。 结合的校核，可以得出：选择的注射机与模架结构符合要求 4.7 导向机构的设计 4.7.1 导向机构的功用 导向合模机构对于塑料模具是必不可少的部分，因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构，导柱安装在动模一边或定模一边均可，通常导柱设在主型腔周围。 导向机构的主要作用有： 定位:合模时维持动定模之间的一定方位，和模后保持模腔的正确形状。 导向：合模时引导动模按序闭合，防止损坏型芯，