　　　本文讲述了固定器底座塑料模具设计，主要内容包括制品材料的选择及材料性能的分析、注射机的选用、模具结构选择、浇注系统的设计、成型零件的设计、合模导向机构的设计、冷却系统的设计、推出机构的设计以及部分零件的制造工艺分析和经济性分析及环保分析等。设计过程中运用到了Pro/Engineer、AutoCAD等一些常用的CAD技术,另外还涉及到Photoshop的应用。其与传统的模具设计相比，在很多方面都具有相当大的优越性。本设计旨在熟悉和巩固模具设计过程。

　　　塑料注射模具是成型塑料的一种重要工艺装备，通过对固定器底座模具设计,能够全面的了解塑料模具设计的基本原则、方法。并能较为熟练的使用Pro/Engineer、AutoCAD等软件进行塑料模具设计,提高自己的绘图能力,能为今后从事设计工作打下坚实的基础。

关键词：注塑模；工艺分析；浇注系统

1 绪论1

1.1 题目背景1

1.2 国内外相关研究情况1

1.3 中国与国外先进技术的差距2

1.4 塑料模具发展走势2

2 塑件材料分析与方案论证4

2.1 塑件的工艺分析4

2.1.1 塑件的材料4

2.1.2 ABS的成型工艺特性与性能4

2.1.3 塑件的工艺性分析4

2.1.4 苯乙烯-丁二烯-丙烯腈（ABS）的注射成型工艺参数5

2.2 塑件的成型工艺6

2.2.1 注射成型的原理6

2.2.2 注射成型的工艺过程7

2.3 注塑模的机构组成8

2.4 方案论证9

3 注射机的选择11

3.1 塑件收缩率与模具尺寸的关系11

3.2 确定零件的体积11

3.3 选择注射机及注射机的主要参数11

　　　3.3.1 注射机的类型11

　　　3.3.2 注射机的主要技术参数13

　　　3.3.3 注射机的校核13

4 模具结构的设计15

4.1 浇注系统15

4.1.1 浇注系统的作用15

4.1.2 浇注系统布置15

4.2 流道系统设计15

4.2.1 浇口套的设计15

4.2.2 冷料井设计17

4.2.3 分流道设计17

　　　4.3 浇口设计18

4.3.1 浇口的类型18

4.3.2 浇口的位置18

5 成型零件设计20

5.1 分型面的设计20

5.2 成型零件应具备的性能20

5.3 成型零件的结构设计21

5.3.1 凹模（型腔）结构设计21

5.3.2 型芯的结构设计21

5.4 成型零件工作尺寸计算22

5.4.1 影响塑件尺寸和精度的因素22

5.4.2 成型零件工作尺寸的计算23

5.4.3 模具型腔侧壁和底板厚度的计算25

6 导向机构的设计27

6.1 导向机构的作用27

6.2 导柱导向机构27

6.2.1 导向机构的总体设计27

6.2.2 导柱的设计28

6.2.3 导套的设计28

7 脱模机构的设计29

7.1 脱模机构的结构组成29

7.1.1 脱模机构的设计原则29

7.1.2 脱模机构的结构29

7.1.3 脱模机构的分类29

7.2 脱模力的计算30

7.3 简单脱模机构30

7.3.1 推件板脱模机构的设计要点30

7.4 复位装置32

8 侧向分型与抽芯机构设计33

8.1 侧向分型与抽芯机构的分类33

8.2 斜滑块侧向分型与抽芯机构33

8.2.1 斜滑块侧向分型与抽芯机构设计要点33

8.2.2 斜滑块侧向分型与抽芯机构的工作原理及其类型33

　　8.3 斜导柱的计算34

　　　　8.3.1 拔模力的计算34

　　　　8.3.2 抽芯距的计算34

　　8.4 斜滑块的设计35

9 排气系统的设计36

10 温度调节系统的设计37

10.1 温度调节系统的作用37

10.1.1 温度调节系统的要求37

10.1.2 温度调节系统对塑件质量的影响37

10.2 冷却系统的机构38

10.2.1 模具冷却系统的设计原则38

10.2.2 模具冷却系统的结构38

11 塑料模具用钢40

11.1 注塑模材料应具备的要求40

11.2 模具材料选用的一般原则40

11.3 本模具所选钢材及热处理40

12 模具工作过程42

13 模具可行性分析43

13.1 本模具的特点43

13.2 市场效益及经济效益分析43

14 总结44

致谢45

参考文献46

2 塑件材料分析与方案论证

2.1塑件的工艺分析

2.1.1塑件的材料

　　　此塑件的材料为ABS。

2.1.2 ABS的成型工艺特性与性能：

　　　非结晶型塑料，品种牌号很多。各品种的机电性能和成型性能也各有差异，应按品种确定成型方法和成型射时间和冷却时间最重要，它们对塑件的质量均有决定性影响。注射时间中的充模时间和充模速度成正比，在生产中，充模时间一般为3s～5s。注射时间中的保压时间就是对型腔的压实时间，在整个注射时间内所占的比例较大，一般为20s～25s，（特厚塑件可高达5min～ 10min）。在熔料冻结浇口之前，保压时间的多少，将对塑件密度和尺寸精度产生影响。保压时间的长短不仅与塑件的结构尺寸有关，而且与料温、模温以及主流道和浇口的大小有关。如果主流道和浇口的尺寸合理、工艺条件正常，通常以塑件收缩率波动范围最小的压实时间为最佳值。

　　　冷却时间主要决定于塑件的厚度、塑件的热性能和结晶性能以及模具温度等。冷却时间的长短应以脱模时塑件不引起变形为原则，冷却时间一般在30s～120s之间。成型周期中的其他时间则与生产过程是否连续化和自动化，以及连续化和自动化的参与程度有关[7]。

2.1.3塑件的工艺性分析

　　　塑件名称：固定器底座；

　　　精度：零件的精度等级为塑4级，表面粗糙度为Ra0.4；

　　　零件尺寸：零件的尺寸见图2.1所示，零件的三维图如下图2.2所示

QQ截图20130624153015.gif

固定器底座.gif

内容简介：: 毕业设计（论文）中期报告题目：固定器底座塑料模具设计系别机电信息系专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号导师 2013年3 月20日1. 设计（论文）进展状况（1）前期主要完成了一份外文翻译，通过对零件形状尺寸结构的分析，画出零件三维图和平面图，（如：图1、图2）并标明相关的尺寸。图1图2（2）由计算选出注射机的型号为XS-Z-30，并校核型腔数量并确定一模四腔符合。如：图3图3（3）完成主流道的计算及设计，初步确定定、动模板的型及尺寸（手写未归为电子档）。（4）分流道的设计及计算，初步确定大致尺寸，分析了分型面的设计存在问题及解决措施。（5）目前已画出部分装配草图。如：图4图4 （6）现在主要是部分零件的尺寸和装配图的完善，各种配合形式需要验证和修改，装配图和零件图上的错误要通过导师的纠正不断趋于完善，在工艺孔的问题上我还需要查阅更多的资料，来验证在实践中能正常工作，我的设计的难点就在于抽芯机构和工艺孔的设计，所以现在只能大概先确定一个方案，要通过后面大量的计算来验证现在的方案。2. 后期工作安排1、接下来将用两周左右的时间对成型零件的设计计算彻底完成。并选择好模架，设计好推出机构。3、用两周时间绘制模具各主要零部件的零件图及总体装配图。4、用两周时间用Pro.E绘图软件对主要零部件进行三维建模，绘制出爆炸图。5、用两周时间整理相关资料，撰写毕业论文，准备毕业答辩。指导教师签字：年月日3毕业设计(论文)开题报告题目：固定器底座塑料模具设计系别机电信息系专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号导师 2012 年 12 月 21 日开题报告填写要求1开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成。2开题报告内容必须按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）填写并打印（禁止打印在其它纸上后剪贴），完成后应及时交给指导教师审阅。3开题报告字数应在1500字以上，参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册，其中外文文献至少3篇），文中引用参考文献处应标出文献序号，“参考文献”应按附件中参考文献“注释格式”的要求书写。4 年、月、日的日期一律用阿拉伯数字书写，例：“2008年11月26日”。5 开题报告增加封面,封面格式：题目：宋体，加粗，四号；系别等内容格式:宋体，四号，居中。一毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）1.课题的目的与意义背景和意义: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。模具市场的总体趋势是平稳向上的，在未来的模具市场中，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，通过对塑件的实体测绘，完成基本参数的采集，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Pro/E、CAD等软件完成模具结构的设计，并进行相关的计算，完成包括选材、热处理、制造工艺规程、可行性分析等工作。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，并受到模具设计工程师的基本培训。 2.塑料模具的前景与市场近年来，国塑料模具发展速度相当快。目前，塑料模具整个模具行业中所占比重约为30%。随着国汽车、家电、电子通讯、各种建材迅速发展，预计未来模具市场，塑料模具占模具总量的比例仍将逐步提高，且发展速度将快于其他模具。以汽车为例，随着汽车产销量高速增长，汽车模具潜市场十分巨大。据介绍，生产汽车时，各种功能性零部件都要靠模具成型，仅制造款普通轿车约需200件内饰件模具，而制造保险杠、仪表盘、油箱、方向盘等所需的型塑料模具，从模具行业生产能力看，目前满足率仅约50%。建筑领域，塑料建材大量替代传统材料也大势所趋，预计2010年全国塑料门窗塑管普及率将达到30%50%，塑料排水管市场占率将超过50%，都大大增加对模具的需求量。应该说，塑料模具的应用潜力不可低估的。专家预测，型、精密、设计合理的注塑模具将受到市场普遍欢迎。全国塑料加工业域分布相类似，珠三角、长三角的塑料制品加工业位居前列，浙江、江苏广东塑料模具产值全国模具总产值中的比例也占到70。现，这3个省份的不少企业已意识到塑模的无限商机，正积极组织模具产品的开发制造。最近，由杭州娃哈哈集团精密机械制造公司研制的腔防盗瓶盖注塑模具通过浙江省省级鉴定。该模具采用的三次顶强制脱模技术、平衡式热流道系统、瓶盖模通用模架具较强的创新性，模具性能质量达到国内领先水平。据宁海模具协介绍，去年以来，该县积极鼓励企业更新技术设备，全力推进工艺产品创新，引导条件的企业从生产环节向研发、销售高附加值模具拓展，型注塑模具制造又新的拓展，现已能够生产成套的8千克双缸洗衣机、汽车保险杠、汽车整体仪表板、汽车内饰件等大型成套模具65英寸背投电视机壳模具。宁波跃飞模具限公司经营部的位工作人员告诉记者,今年他们厂接到有关塑模产品的订单较上年所增加。记者从有关部门解到，余姚市恒利塑胶钢模限公司的手机面壳注塑模，宁海县大鹏模具塑料限公司的洗衣机洗涤脱水桶注塑模，黄岩精惠普模塑厂32lcd前框注塑模，浙江亨达塑料模具有限公司用于集空调的大型空调风叶模，都达到相当高的水平，目前产销形势都错。余姚模具城的数百家模具企也不甘居后，围绕汽车内外饰件、仪表板等大型精密塑料模具以吸尘器、水暖器材、电动工具、防伪包装容器、小家电等品牌的专业模具大做文，同时以发展精密塑料模具主导，积极向“高、精、尖、难、长寿命”塑料模具产品进军。黄岩模具产业为做大做强，也正积极筹建现代化的模具园，规划将传统的产业向高科技塑料模具园发展。然而，塑料模具尽管成时下最诱人的“奶酪”，但樱桃好吃树难栽。由于塑料零配件形状复杂、设计灵活，模具材料、设计水平及加工设备均较高要求，并不人人都可以轻易涉足的。专家认为，目前中国国外水平相比还存在较大差距，眼前需尽快突破制约模具产业发展的三大瓶颈：是加大塑料材料注塑工艺的研发力度；二是塑模企业应向园区发展，加快资源整合；三模具试模结果检验等装水平必须尽快跟上，否则塑料模具发展将受制约。3.塑料模具的发展趋势（1）模具日趋大型化。（2）模具的精度将越来越高。10年前精密模具的精度一般为5微米，现已达到2-3微米，1微米精度的模具也将上市。（3）多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，对钢材的性能要求越来越高。（4）热流道模具在塑料模具中的比重也将逐渐提高。（5）随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注塑成型等工艺的模具也将随之发展。（6）标准件的应用将日益广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质量和降低模具制造成本。（7）快速经济模具的前景十分广阔。（8）随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高。同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。（9）以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料模具的比例将不断增大。由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模具的要求也越来越高。（10）模具技术含量将不断提高。二本课题研究的主要内容和采用的研究方案、研究方法或措施1.主要内容和要求(1) 本设计是以工程实际零件电器元件的固定底座为模具设计适用对象，用于电器元件的固定放置，该零件一边有斜向侧孔，必须要考虑到侧抽芯机构才能完成； (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.研究方法和步骤图1 设计的固定器底座模型（1）对塑件分析是对所要求成型的产品有个初步的了解，在接受设计任务书以后就要对塑料的品种和批量的大小以及尺寸精度与技术条件，有个整体的概念。（2）分型面设计一般来说，模具都有两大部分组成：动模和定模（或者公模和母模），分型面是指两者在闭合状态时能接触的部分，也是将工件或模具零件分割成模具体积块的分割面，具有更广泛的意义。分型面的设计直接影响着产品质量、模具结构和操作的难易程度，是模具设计成败的关键因素之一。确定分型面时应遵循以下原则：分型面应选择在制品的最大截面处，无论塑件以何方位布置型腔，都应将此作为首要原则；有利于保证制品的外观质量，分型面上型腔壁面稍有间隙，熔体就会在塑件上产生飞边；尽可能使制品留在动模一侧，因为在动模一侧设置和制造脱模机构简便易行；有利于保证制品的尺寸精度；尽可能满足制品的使用要求；尽可能减少制品在合模方向上的投影面积，以减小所需锁模力；长型芯应置于开模方向，当塑件在相互垂直方向都需设置型心时，将较短的型心设置在侧抽芯方向，有利于减小抽拔距离；有利于排气；在选择非平面分型面时，应有利于型腔加工和制品的脱模方便；（3）注射机的选择（4）根据制品尺寸设计成型零部件（5）型腔壁厚的计算（6）浇注系统的设计浇注系统与塑件在一起在分型面上，应有压降，流量和温度的分布的均衡布置；结合型腔布置考虑，尽可能采用平衡式分流道布置；尽量缩短熔体的流程，以便降低压力损失和缩短充模时间；浇口尺寸、位置和数量的选择十分关键，应有利于熔体流动、避免产生涡流和紊流，有利于排气和补缩，且应设在塑件较厚的部位，以使熔料从后断面移入薄断面，有利于补料；避免高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移的产生；（7）推出机构的设计（8）导柱导向机构的设计（9）侧向分型于抽芯机构（10）温度调节系统的设计与计算（11）模架的选择（12）模计说明（13）模具的装配（14）试模（15）修模3.模具的重点及难点此制品用于电器元件的固定。制品材料为：ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物），此材料有良好的耐化学腐蚀、表面硬度、加工性和染色性。制品的壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。ABS有较强的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。ABS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。重点在模具总体结构的设计优化选择，应用相关软件进行零件图和装配图绘制，以及对模具结构进行三维剖析输出开合模具结构图。难点在于抽芯机构的设计和总体方案的优化选择，以及模具三维结构剖析和开合模具图输出。三完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）第1周：前期准备，查阅资料，了解课题；2-5周：完成开题报告，进行开题检查；6-9周：完成中期报告，进行中期检查；10-13周：完成结构设计和装配图的绘制；14-15：完成三位建模，并进行模型装配；16-17周：完善装配模型，撰写毕业论文18周：毕业答辩。参考文献1.曹宏深，赵仲治主编.塑料成型工艺与模具设计.北京：机械工业出版社，19932.李秦蕊主编.塑料模具设计.西北工业大学出版社，19883.胡仁喜.Pro/ENGINEER wildfire，化学工业出版社，20104.孙玲主编.塑料成型工艺与模具设计.清华大学出版社，20085.张克惠.注塑模设计.西北工业大学出版社，19556.孙锡红.我国塑料模具发展现状及发展建议.期刊电加工与模具.20107.我国模具发展趋势.期刊模具制造.20038.蒋继宏王效岳主编注射模具典型结构100例.中国轻工业出版社.20009.颜智伟塑料模具设计与结构设计.北京.国防工业出版社.200610.廖念钊莫雨松互换性与技术测量M.中国计量出版社.200011. 陈万林.实用模具技术，机械工业出版社，200012.申开智.塑料成型模具，中国轻工业出版社，200213. Mita.T.Yamaguchi.T.Kashiwase.T and Kawasaki, T. Realization go speed biped using modern control theorizing. J.Control.1984, 40.107-119.14. Eldukhri. E, Redesign and control of a biped walking robot.phD thesis. Department of Electronic and Electrical Engineering University of Sanford UK.15. Colman F. G. Rotating Elastic-Plastic Interference Fits. Trans. ASME, 80-C2/DET-11.16. Medrano-Xenda.G A and Eldukhri E.E.Biped robot locomotion in the sagittal plane, Trans.Trans.Inst.Mcasmt and Control, 1997.19.38-49.指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）指导老师：年月日所在系审查意见：系主管领导：年月日本科毕业设计(论文)题目：固定器底座塑料模具设计系别：机电信息系专业：机械设计制造及其自动化班级：学生：学号：指导教师： 2013年05月固定器底座塑料模具设计摘要本文讲述了固定器底座塑料模具设计，主要内容包括制品材料的选择及材料性能的分析、注射机的选用、模具结构选择、浇注系统的设计、成型零件的设计、合模导向机构的设计、冷却系统的设计、推出机构的设计以及部分零件的制造工艺分析和经济性分析及环保分析等。设计过程中运用到了Pro/Engineer、AutoCAD等一些常用的CAD技术,另外还涉及到Photoshop的应用。其与传统的模具设计相比，在很多方面都具有相当大的优越性。本设计旨在熟悉和巩固模具设计过程。塑料注射模具是成型塑料的一种重要工艺装备，通过对固定器底座模具设计,能够全面的了解塑料模具设计的基本原则、方法。并能较为熟练的使用Pro/Engineer、AutoCAD等软件进行塑料模具设计,提高自己的绘图能力,能为今后从事设计工作打下坚实的基础。关键词：注塑模；工艺分析；浇注系统Fixing device mold design AbstractThis paper describes the fixing device mold design, the main contents include the selection of product material and its property analysis, the selection of injection machine, mold structure, design of gating system, the design of molding parts, mold closing mechanism design, cooling system design, introduced the design of institutions as well as parts of the manufacturing process analysis and the economic analysis and environmental analysis. The design process is applied to the Pro/Engineer, AutoCAD and some other commonly used CAD technology, moreover also relates to the application of Photoshop. With the traditional mold design, in many aspects has great superiority. In a mold design is the difficulty of design process hole. Is the use of the plastic parts of the design to replace the side core pulling, replace sb. This design is for the purpose of understanding and consolidate the mould design process.Injection mould for plastic molding plastics is an important process equipment, based on the fixing device mold design, can fully understand the plastic mold design basic principle, method of. And more skilled use of Pro/Engineer, AutoCAD software for plastic mold design, to improve their drawing skills, to engage in design work and lay a solid foundation.Key Words: plastic injection mould; Process analysis; gating system目录1 绪论11.1 题目背景11.2 国内外相关研究情况11.3 中国与国外先进技术的差距21.4 塑料模具发展走势22 塑件材料分析与方案论证42.1 塑件的工艺分析42.1.1 塑件的材料42.1.2 ABS的成型工艺特性与性能42.1.3 塑件的工艺性分析42.1.4 苯乙烯-丁二烯-丙烯腈（ABS）的注射成型工艺参数52.2 塑件的成型工艺62.2.1 注射成型的原理62.2.2 注射成型的工艺过程72.3 注塑模的机构组成82.4 方案论证93 注射机的选择113.1 塑件收缩率与模具尺寸的关系113.2 确定零件的体积113.3 选择注射机及注射机的主要参数113.3.1 注射机的类型113.3.2 注射机的主要技术参数133.3.3 注射机的校核134 模具结构的设计154.1 浇注系统154.1.1 浇注系统的作用154.1.2 浇注系统布置154.2 流道系统设计154.2.1 浇口套的设计154.2.2 冷料井设计174.2.3 分流道设计174.3 浇口设计184.3.1 浇口的类型184.3.2 浇口的位置185 成型零件设计205.1 分型面的设计205.2 成型零件应具备的性能205.3 成型零件的结构设计215.3.1 凹模（型腔）结构设计215.3.2 型芯的结构设计215.4 成型零件工作尺寸计算225.4.1 影响塑件尺寸和精度的因素225.4.2 成型零件工作尺寸的计算235.4.3 模具型腔侧壁和底板厚度的计算256 导向机构的设计276.1 导向机构的作用276.2 导柱导向机构276.2.1 导向机构的总体设计276.2.2 导柱的设计286.2.3 导套的设计287 脱模机构的设计297.1 脱模机构的结构组成297.1.1 脱模机构的设计原则297.1.2 脱模机构的结构297.1.3 脱模机构的分类297.2 脱模力的计算307.3 简单脱模机构307.3.1 推件板脱模机构的设计要点307.4 复位装置328 侧向分型与抽芯机构设计338.1 侧向分型与抽芯机构的分类338.2 斜滑块侧向分型与抽芯机构338.2.1 斜滑块侧向分型与抽芯机构设计要点338.2.2 斜滑块侧向分型与抽芯机构的工作原理及其类型338.3 斜导柱的计算348.3.1 拔模力的计算348.3.2 抽芯距的计算348.4 斜滑块的设计359 排气系统的设计3610 温度调节系统的设计3710.1 温度调节系统的作用3710.1.1 温度调节系统的要求3710.1.2 温度调节系统对塑件质量的影响3710.2 冷却系统的机构3810.2.1 模具冷却系统的设计原则3810.2.2 模具冷却系统的结构3811 塑料模具用钢40 11.1 注塑模材料应具备的要求4011.2 模具材料选用的一般原则4011.3 本模具所选钢材及热处理4012 模具工作过程4213 模具可行性分析4313.1 本模具的特点4313.2 市场效益及经济效益分析4314 总结44致谢45参考文献46V毕业设计（论文）1 绪论1.1题目背景塑料注射模具是成型塑料制件的一种重要工艺装备，在塑料制品的生产中起着关键的作用。塑料模具工业从起步到现在，历经半个世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在成型工艺方面，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设计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，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂家在2934英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，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。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UG、美国Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美国CV公司的CADS5、美国Delta cam公司的CADS5、美国Delta cam公司的Doct5、日本HZS公司的 CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech等1。整体来看，中国塑料模具无论是在数量上，还是质量、技术和能力等方面都有了很大的进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距任然很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时，一些低挡塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中高档塑料模具也有供过于求的趋势2。1.2题目国内外相关研究情况加入WTO，给塑料模具产业带来了巨大的挑战，同时带来更多的机会，由于中国塑料模具以中低档产品为主，产品价格优势明显，有些甚至只有国外价格的1513。加入WTO后，国外同类产品对国内冲击不大，而中国中低档模具的出口量则加大;在高精模具方面，加入WTO前本来就主要依靠进口，加入WTO后，不仅为高精尖产品的进口带来了更多的便利，同时还促使更多外资来中国建厂，带来国外先进的模具技术和管理经验，对培养中国的专业模具人才起到了推动作3。虽然近几年模具出口增幅大于进口增幅，但所增加绝对量仍是进口大于出口，至使模具外贸逆差逐年增大。这一状况在2006年已得到改善，逆差略有减少。模具外贸逆差增大主要有两方面原因：一是国民经济持续高速发展，特别是汽车产业的高速发展带来了对模具的旺盛需求，有些高档模具国内实在生产不了，只好进口；但确实也有一些模具国内可以生产，也可以进口。这与中国现行的关税政策及项目审批制度有关。二是对模具出口鼓励不够。现在模具与其它机电产品一样，出口退税率只有13，而未达174。从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些技术含量高的大型、精密、复杂、寿命高的模具，并大力开发国际市场，发展出口模具。随着中国塑料工业，特别是工程塑料的高速发展，可以预见，中国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度，未来几年年增长率仍将保持20左右的水平。近年来，港资、台资、外资在中国大陆发展迅速，这些企业中大量自产自用塑料模具无确切的统计资料，因此未能进入上述统计之中。在科技发展中，人是第一要素，因此我们特别注意人才的培养，实现产、学、研相结合，培养更多的模具人才，搞好技术创新，提高模具设计制造水平。在制造中积极采用多媒体与虚拟现实技术，逐步走向网络化、智能化环境，实现模具企业的敏捷制造、动态联盟与系统集成。我国模具工业一个完全信息化的、充满着朝气和希望而又实实在在的新时代即将到来5。1.3中国与国外先进技术的差距面对国外先进技术与高质量制品的挑战，中国塑模企业不仅要加快产业集群化，发挥规模效应，还要注重模具产业链的前端研发、人才建设和产业链后端的检测以及信息服务，尽快缩短技术、管理、工装水平与国际水准的差距。这是塑料模具企业在发展中必须解决的重要问题。并且也要注意当前整个工业生产的发展特点（产品品种多、更新快、市场竞争激烈）。为了适应用户对模具制造的短交货期、高精度、低成本的迫切要求，我们必须学习国外先进技术，改善我们操作和管理方面的各种问题。1.4塑料模具发展走势塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展，因此对模具的要求也越来越高。为了满足市场需要，未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工都必将有较快发展，而且这种发展必须跟上时代步伐。展望未来，下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广。（1）超大型、超精密、长寿命、高效模具将得到发展。（2）多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。（3为各种快速经济模具，特别是与快速成型技术相结合的RP/RT技术将得到快速发展。（4）模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化、网络化方向发展。（5）更高速、更高精度、更加智慧化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用。（6）更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之将产生一些特殊的和更为先进的加工方法。（7）各种模具型腔表面处理技术，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。（8）逆向工程、并行工程、复合加工乃至虚拟技术将进一步得到发展。（9）热流道技术将会迅速发展，气辅和其它注射成型工艺及模具也将会有所发展。（10）模具标准化程度将不断提高。（11）在可持续发展和绿色产品被日益重视的今天，“绿色模具”的概念已逐渐被提到议事日程上来。即，今后的模具，从结构设计、原材料选用、制造工艺及模具修复和报废，以及模具的回收利用等方面，都将越来越考虑其节约资源、重复使用、利于环保，以及可持续发展这一趋向6。2 塑件材料分析与方案论证2.1塑件的工艺分析2.1.1塑件的材料此塑件的材料为ABS。2.1.2 ABS的成型工艺特性与性能：非结晶型塑料，品种牌号很多。各品种的机电性能和成型性能也各有差异，应按品种确定成型方法和成型射时间和冷却时间最重要，它们对塑件的质量均有决定性影响。注射时间中的充模时间和充模速度成正比，在生产中，充模时间一般为3s5s。注射时间中的保压时间就是对型腔的压实时间，在整个注射时间内所占的比例较大，一般为20s25s，（特厚塑件可高达5min 10min）。在熔料冻结浇口之前，保压时间的多少，将对塑件密度和尺寸精度产生影响。保压时间的长短不仅与塑件的结构尺寸有关，而且与料温、模温以及主流道和浇口的大小有关。如果主流道和浇口的尺寸合理、工艺条件正常，通常以塑件收缩率波动范围最小的压实时间为最佳值。冷却时间主要决定于塑件的厚度、塑件的热性能和结晶性能以及模具温度等。冷却时间的长短应以脱模时塑件不引起变形为原则，冷却时间一般在30s120s之间。成型周期中的其他时间则与生产过程是否连续化和自动化，以及连续化和自动化的参与程度有关7。2.1.3塑件的工艺性分析塑件名称：固定器底座；精度：零件的精度等级为塑4级，表面粗糙度为Ra0.4；零件尺寸：零件的尺寸见图2.1所示，零件的三维图如下图2.2所示图2.1塑件二维图图2.2 塑件三维图工艺条件：吸湿性强，成型前需充分干燥，要求含水量不小于0.3%，对于表面光泽要求叫高的制品，需要长时间预热干燥；流动性一般，溢料间隙约0.4mm（流动性比PS和AS差，但比PC、RPVC好）；成型难度较聚苯乙烯大，宜采用较高的料温和模温（对耐热，高抗冲击型和中抗击型品种，应在允许范围内，将其料温去取最大值），料温对制品物性影响较大，若料温过高，很容易使熔体分解（分解温度约250C）。若制品精度要求过高，模温宜取50C60C，若制品表面要求具有光泽或对于耐热型品种，模温宜取600C80C；注射压力应比成型聚苯乙烯时高，采用柱塞式注射机时，料温可取180C330C、注射压力可取100Mpa140Mpa，采用螺杆式注射机时，料温可取160C220C，注射压力可取70Mpa100Mpa；设计模具时需注意：浇注系统的流动阻力应可能小，浇口形式及其位置应合理并能防止产生熔接痕或减少熔接痕数量，另外，脱模斜度宜取2以上，顶出力不宜过大，否则，成型时或成型后对制品进行机械加工时，制品表面容易“发白”变浑，对于有发白现象的制品，需要在热水中加热，以消除发白现象。2.1.4苯乙烯-丁二烯-丙烯腈（ABS）的注射成型工艺参数ABS材料性能指数如表2.1所示表2.1 ABS材料性能名称单位数值密度(g/cm3)1.041.06熔点130160热变形温度45N/cm6598弯曲强度Mpa80拉伸强度MPa3549拉伸弹性模量GPa1.8硬度HRR6286收缩率%0.40.8缺口冲击强度kJ/m21120弯曲弹性模量Gpa1.4压缩强度HRR6286体积电阻系数cm1013击穿电压Kv.mm-115介电常数60Hz3.72.2 塑件的成型工艺塑料的种类很多，其成型的方法也很多，有注射成型、压缩成型、压注成型、挤出成型、气动与液压成型、泡沫塑料的成型等。其中前四种方法最为常用。本塑件的成型采用注射成型。注射成型又称为注射模塑，是热塑性塑料制件的一种主要成型方法，除个别热塑性塑料外，几乎所有热塑性塑料都可用此方法成型。近年来，注射成型已成功的用来成型某些热固性塑件。注射成型可成型各种形状的塑料制件。它的特点是成型周期短，能一次成型外观复杂、尺寸精密、带有嵌件的塑料制件，且生产率高，易于实现自动化生产，所有广泛用于塑料制件的生产中，但注射成型的设备及模具的制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料制件生产。注射成型所用的设备是注塑机。目前注塑机的种类很多，但普遍采用的是柱塞式注塑机和螺杆式注塑机8。2.2.1注射成型的原理注射成型是原理是将颗粒状态或粉状塑料从注塑机的料斗送进加热的料筒中，经过加热熔融塑化成为粘流态熔体，在注射剂柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过喷嘴注模具型腔，经一定时间的保压冷却定型后可保持模具型腔所赋予的形状，然后开模分型获得成型塑件，这样就完成了一次工作循环。2.2.2注射成型的工艺过程注射成型工业过程包括：成型前的准备、注射成型过程以及塑件的后处理三个阶段。a. 成型前的准备为确保注射过程顺利进行和保证质量，应对所用设备和塑料进行一下准备工作： (1) 成型前对原料的预处理根据各种塑料的特性及供料状况，一般在成型前对原料进行外观（指色泽、粒度大小及均匀性等）和工艺性能（熔融指数、流动性、收缩率等）检验。如果来料为粉料，则有时还需进行捏合、塑炼、造料等操作。此外对所用料粒有时还需要进行干燥。 (2) 料筒的清洗在注射成型前，如果料筒内残余塑料与将要使用的塑料不一致以及需要调换颜色或发现塑料中有分解现象时，都需要对料筒进行清洗或更换。柱塞式注射机料筒内的存料量较多且料筒中间有分流梭，因此清洗较困难必须拆卸清洗或者采用专用料筒。 (3) 螺杆式注射机通常是直接换料清洗为节省时间和原料，换料清洗应根据塑料的热稳定性成型温度范围及各种塑料之间的相容性的因素采用正确的清洗步骤。当新料的成型温度高预料筒内存料的成型温度时，先将料筒温度升至新料的最低成型温度，然后加入新料，并连续“对空注射”，直至全部存料清洗完毕，在调整料筒温度进行正常生产。当新料成型温度比存料成型温度低，则先将料筒温度升高到存料最好的流动温度后切断电源，用新料在降温下进行清洗。当新料与存料成型温度相近时，则不必变更温度，直接清洗即可。 (4) 脱模剂的使用脱模剂是使塑件容易从模具中脱出而敷在模具表面上的一种助剂。常用的脱模剂有硬脂酸锌液体石蜡和硅油等。除了硬脂酸锌不能用于聚酰胺之外，上述三种脱模剂对于一般塑料均可使用，其中尤以硅油脱模效果最好，只要对模具施用一次，即可长效脱模，但价格很贵。硬脂酸锌多用于高温模具，而液体石蜡多用于中低温模具。使用脱模剂时，要求涂层适量和均匀，否则会影响塑料的外观及性能。 b. 注射成型过程注射过程是塑料转变为塑件的主要阶段。它包括加料、塑化、加压、注射、保压、冷却定型和脱模等步骤。 (1) 加料由注射剂料斗落入一定量的塑料，以保证操作稳定、塑料塑化均匀，最终获得良好的塑件。通常其加料量由注射机装置来控制。 (2) 塑化塑化是指塑料在料筒内经加热达到熔融流动状态，并具有良好的塑性的全过程。就生产的工艺而论，对这一过程的总要求是：在规定时间内提供足够数量的熔融塑料，塑料熔体在进入型腔之前要充分塑化，既要达到规定的成型温度，又要使塑化料各处的温度尽量均匀一致，还要使热分解物的含量达最小值。这些要求与塑料的特性、工艺条件的控制及注射机塑化装置的结构等密切相关。 (3) 加压注射注射机用柱塞或螺杆推动具有流动性和温度均匀的塑料熔体，从料筒中经过喷嘴、浇注系统直至注入模腔。 (4) 保压保压是自注射结束到柱塞或螺杆开始后移的这段过程，即压实工序。保压的目的一方面是防止注射压力解除后，如果浇口尚未冻结，发生型腔中熔料通过浇口流向浇注系统，导致熔体倒流；另一方面则是当型腔内熔体冷却收缩时，继续保持施压状态的柱塞或螺杆可迫使浇口附近的熔料不断补充进模具中，使型腔中塑料能成型出形状完整而致密的塑件。 (5) 冷却定型当浇注系统的塑料已经冷却凝固，继续保压已不再需要，此时可退回柱塞或螺杆，同时通入冷却水或空气等冷却介质，对模具进一步冷却，这一阶段称冷却定型。实际上冷却定型过程从塑料注入型腔起就开始，它包括从注射完成、保压到脱模前这一段时间。 (6) 脱模塑件冷却到一定温度即可开模，在推出机构的作用下将塑件推出模外。c. 塑料的后处理塑件经注射成型后，除去浇口凝料，修饰浇口处余料及飞边毛刺外，常需要进行适当的后处理，借以改善和提高塑件的性能，塑件的后处理主要指退火和调湿处理。 (1) 退火处理退火处理是使塑件在定温的加热液体介质（如热水甘油和液体石蜡）或热空气循环烘箱中静置一段时间，然后缓慢冷却的过程。其目的在于减少由于塑件在料筒塑化不均匀或在型腔内冷却速度不一致，而形成内应力，这在生产厚壁或带有金属镶件得塑件时尤为重要。一般退火温度控制在塑件使用温度以上10-15，或低于塑料的热变形温度10-20。退火处理的时间取决于塑件品种、加热介质、温度、塑件的形状和成型条件。退火时间到达后，塑件缓慢冷却至室温，冷却太快，有可能重新产生内应力。 (2) 调湿处理将刚脱模的塑件放在热水中进行处理，以隔绝空气，防止塑件氧化而变色，同时，加快达到吸湿平衡的一种处理方法。通过处理，使塑件的颜色性能和尺寸达到稳定。通常聚酰胺类塑件需进行调湿处理，处理的时间随塑料的品种形状厚度及结晶度大小而异10。2.3注塑模的机构组成注射模具主要包括动模和定模两部分，动模安装在注射机的移动模板上，定模安装在注射机的固定模板上。注射时动模与定模闭合，构成型腔和浇注系统，开模时动模与定模分离，以便取出塑料制品11。2.4方案论证方案一：采用强制脱模，其浇口套和浇口设在定模固定板上。方案二：采用弹簧抽芯，型芯将由大小不同的三对镶块组成，由镶块组成的型芯结构内部是空心的，空心部分加一顶杆。在锁模力解除后，顶杆抽出，在弹簧力的作用下，型芯镶块向里运动，从而实现脱模。方案三：采用一模四腔结构，其浇口设置在定模板上，用推杆实现脱模，且效率高。方案一采用强制脱模，虽然模具设计结构比较，但是塑件容易产生变形或者破坏。方案二采用弹簧抽芯机构，由于弹簧存在一定的拧紧力，使镶块中间的顶杆运动受阻。方案三采用一模四腔结构，效率高。采用侧浇口。经过以上三种方案比较及塑件本身特点，决定采用侧浇口。其模具的二维装配图草图如下图2.3所示。 (a）模具装配主视图（b）模具装配左视图 1. 定模座板 2.螺钉 3.推板 4.推杆 5.推杆固定板 6.垫块 7.支撑板8. 导柱 9.快速接头 10.动模板 11. 12.导套 13.定模版 14.型腔 15.定模座板 16.水道胶圈 17.铜塞 18.斜导柱 19.限位挡块 20.限位弹簧 21. 限位螺钉 22.螺钉23.推板导套24.推板导柱25.拉料杆 26.螺钉 27.螺钉 28.定位圈 29.浇口套 30.螺钉 31.型芯32.螺钉 33.弹簧 34.回程杆图2.3 模具二维草图15毕业设计（论文）3 注塑机的选择3.1塑件收缩率与模具尺寸的关系注塑件脱模后的尺寸要比模具零件的相应尺寸小。这是由于注塑成型过程中熔融塑料产生收缩造成的。成型塑件的收缩率是一个与多种因素有关的量。通常，塑料的收缩率是有生产厂家按照某一实验标准给定的成型工艺，经过实验后给出一个取值范围。实际过程中的成型工艺不可能完全与实验条件相同，因此，对具体的塑件，要根据其成型工艺选择收缩率范围内适当的值，一般是取塑件收缩率的平均值12。在选择塑件收缩率值时要注意，厚壁塑件（壁厚在3mm以上）按给定收缩率范围的上限取值，而薄壁塑件（壁厚在1mm以下）按给定收缩绿范围的下限取值。成型收缩率与模具和塑件尺寸有下述关系式（3.1）0式中，k为成型收缩率；为模具尺寸（mm）；为塑件尺寸（mm）3.2 确定零件的体积a. 零件的基本参数一模四腔, =92mm ，=32mm， =48.5mmb. 零件的体积由Pro/e软件计算出塑件体积：=4.96 cm c. 损失的体积考虑飞边及流道损失，选取浇口及流道损失=3cmV= =+=4.96+3=7.96cmd. 塑件的总体积因塑料的体积与压缩率有关，故所需体积为：=V=47.96=31.84cm。在加工过程中考虑到塑料的利用率, 取利用系数 K=0.8。故注射成型机最大注射量V0应大于或等于/ K及V0/ K=31.84/0.8=39.8cm3.3 选择注射机及注射机的主要参数3.3.1 注射机的类型不同的注射成型方法，对注射机的要求及装配位置是不同的。用于注射成型的设备有：通用注射机、热固性塑料注射机、特种注射成型工艺用注射机等类别。通用注射机主要用于热塑性塑料注射成型，是一类应用很广泛是的注塑机。在这种注塑机上加上特定的辅助设施，可以用于热流道注射成型、气体辅助注射成型、多级注射成型等。热固性塑料注射机用于热固性塑料注射成型，在其上面添加流道的温度调节与控制系统，或在锁模机构上加上二次合模系统，可用于热固性塑料冷流道注射成型或热固性塑料压铸成型。特种注射机有很多，如动力熔融注射机、排气注射机、结构发泡注射机、BMC注射机、液态注射机、反应注射机等，它们主要用于不同的特种注射成型工艺13。就本课题而言，主要用的是通用注射机。通用注射机按分类方式不同，有多种形式： a. 按注射机的注射方向和模具的开合方向，可分为三类。(1) 卧式注射机这种注射机成型物料的注射方向与合模机构开合方向均沿水平方向。其特点是重心低、稳定，加热、操作及维修均很方便，塑件推出后可自行脱落，便于实现自动化生产。其缺点是模具安装较麻烦，嵌件放入模具有倾斜和脱落的可能，机床占地面积较大。目前，大、中型注射机一般采用这种形式。(2) 立式注射机成型物料的注射方向与合模机构开合方向均垂直于地面。其主要有点是占地面积小，安装和拆卸模具方便，安装嵌件较容易。缺点是重心高、不稳定，加料较困难，推出的塑件要人工取出，不易实现自动化生产。这种机型一般为小型的，最大注射量在60g以下。(3) 角式注射机成型物料的注射方向与合模机构开合方向相互垂直，又成为直角式注射机。目前国内使用最多的角式注射机采用沿水平方向开合模，沿垂直方向注射。其主要优点是结构简单，便于自制。主要缺点是不能准确可靠地控制注射压力、保压压力和锁模力，模具受冲击和震动较大。 b. 按注射装置分类，可分为三类。 (1) 螺杆式以同一螺杆来实现成型物料的塑化和注射。它能使成型物料的混炼塑化均匀，无材料滞留，结构简单，但压力损失较大，是当前使用较广泛的机型。(2) 柱塞式以加热料筒、分流梳和柱塞来实现成型物料的塑化和注射。它构造简单，适合于小型塑件的成型，但材料滞留严重，压力损失大。(3) 螺杆预塑化型这是双料筒形式，螺杆、料筒进行塑化，柱塞、料筒进行注射。它能使塑化均匀，计量准确，适合与精密成型。但其结构复杂，材料滞留大。 c. 按锁模装置分类，可分为两类(1) 直压式以液压缸直接锁模。这种形式调整、保压都较容易，但能量消耗大。 (2) 肘拐式以连杆机构实现锁模，常与液压缸一起组合使用。它可以实现高速合模，锁模可靠，产品不易实现飞边，但调整复杂，需要经常保养14。综上所述，根据注射容积、注射压力、锁模力初选注射机型号为XS-ZY-125。3.3.2 注射机的主要技术参数注塑机的主要技术参数如表3.1所示表3.1注塑机的主要技术参数工程注射量/ 125螺杆直径 / 42注射压力/Mpa119锁模力/kN900最大成型面积/ 320模板最大行程/ 300模具最大厚度/300模具最小厚度/200模板尺寸ab/260290拉杆空间a或ab/205定位圈尺寸/16顶出形式/两侧顶出中心距70生产厂家上海塑机厂喷嘴圆弧半径/12喷嘴孔径/43.3.3注塑机的校核a. 最大注射量校核最大注射量是指注射机一次注射塑料的最大容量，设计时应保证成型塑件所需的注射量小于所选注射机的最大注射量。 SZ-250/160型注射出成型机理论注射量125g20.8g，因此满足要求。b. 锁模力校核当高压的塑料熔体充满模具型腔时，会产生一个沿注射机抽向的很大的推力，此推力的大小等于塑件加上浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和（即注射面积）乘以型腔内的塑料压力。此力可使模具沿分型面涨开。为了保持动、定模闭合紧密，保密塑件的尺寸精度并尽量减小溢边厚度，同时也为了保障操作人员的人身安全，需要机床提供足够大的锁模力。因此，欲使模具从分型面涨开的力必须小于注射机规定的锁模力。即（3.2）式中注射机的额定锁模力，KN；塑件与浇注系统在分型面上的总投影面积，cm2； P熔融塑料在模腔内的压力，kg/cm2；损耗系数，通常取。 PKA=0.5402.10=42KNT=900KN42KN即该注塑机的锁模力符合要求。c. 模具厚度校核模具厚度必须满足下式：（3.3）式中模具闭合厚度，mm；注塑机所允许的最小模具厚度，200mm；注塑机所允许的最大模具厚度，300mm；根据结构草图可知，初选的模具厚度为290mm,满足要求。d. 开模行程校核开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。对于双分形面的注塑模具，其开模行程按下式效核SH+H+L+（510）(mm) =200.5mm （3.4）式中 S注塑机的最大行程，mm；H脱模距离，此模具中为22mm；H塑件加浇注系统总高，此模具中为120mm；L型腔板移动的距离，此模具中为48.5mm；所以上式成立（300200.5），即该注塑机的开模行程符合要求。由以上对各参数的效核可知该XS-ZY-125型注塑机符合要求。19毕业设计（论文）4 模具结构的设计4.1浇注系统浇注系统是熔融塑料从注射机喷嘴到型腔的必经通道，它直接关系到成型的难易和塑件的质量，是注射模设计中的重要组成部分。4.1.1浇注系统的作用浇注系统的作用是使熔融塑料平稳、有序地填充到型腔中去，且把压力充分地传递到型腔的各个部位，以获得组织致密、外形清晰、美观的塑件。对浇注系统设计的具体要求是：a. 对模腔的填充迅速有序；b. 可同时充满各个型腔；c. 对热量和压力损失较小；d. 尽可能消耗较少的塑料；e. 能够使型腔顺利排气；f. 浇注道凝料容易与塑料分离或切除；g. 不会使冷料进入型腔；浇口痕迹对塑料外观影响很小。4.1.2浇注系统布置在多模腔中，分流道的布置有平衡式和非平衡式两种类型，一般以平衡式为宜。浇注系统无论是平衡或非平衡布置，型腔均应与模板中心对称。使型腔和流道的投影中心与注射机锁模力中心重合，避免注射时产生附加的倾侧力矩。4.2浇注系统设计流道系统包括主流道、分流道和冷料井以及结构设计。4.2.1浇口套的设计：浇口套与定模部分装配后，必须与分模面有一定的间隙，其间隙大约为0.0050.15mm，因为该处受喷嘴压力的影响，在注射时会产生变形。主浇道的设计：主浇道与注射机喷嘴在同一轴心线上。在立式或卧式注射机用模具中，主流道垂直与分型面。其设计要点如下： a. 主流道一般设计成圆锥形，其锥角一般为，流动性差的可取，内壁表面粗糙度，以便于浇注系统凝料从其中顺利的拔出。 b. 为使塑料熔体完全进入主流道而不溢出，主流道与注射机喷嘴的对接处应做成球面凹坑。凹坑深度取。 c. 由于主流道要与高温塑料和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常（a）（b）（c） 1主流道衬套 2定模板 3定位圈图4.1 主流道衬套的结构形式设计成可拆卸的主流道衬套，衬套一般选用碳素工具钢，如T8A、T10A 等，热处理要求。主流道衬套的结构如下图4.1所示，其中图（a）结构是将定位圈与主流道衬套做成一体，常用于小型模具；图（b）用螺钉把定位圈与定模板连接，将主流道衬套压住，防止主流道衬套因受熔体的反压力而脱出；图（c）结构是在定位圈的下端面做出一凸台，利用注射机的固定板把定位圈和主流道衬套压住。主流道衬套与定模板的配合可采用。 d. 为减少塑料熔体充模时的压力损失和塑料损耗，应尽量缩短主流道的长度，一般主流道的控制在60mm以内。为减少料流转向时的阻力，主流道的出口应做成圆角，圆角半径r=。主流道的出口端面应与定模分型面齐平，以免出现溢料16。本次设计的浇口套的二维图和三维图如下图4.2和图4.3所示：图4.2 浇口套二维图图4.3浇口套三维图主流道直径的经验公式为（4.1）式中主流道大头直径，mm；流经主流道的熔体体积（包括各个型腔、各级分流道、主流道以及冷料穴的容积），mm；因熔体材料而异的常数，查手册得PC的K=1.5。则D=取D=8mm。喷嘴孔径为4mm，喷嘴球面半径为12mm则，d=5mm，R=14mm，r=2mm，H=6mm。4.2.2冷料井设计冷料井的位置在正对主浇道的动模上，一般处于分流道的末端，它的作用是将物料前端的“冷料”收集起来，防止“冷料”进入型腔而影响塑件的质量。开模时冷料井能起到将主流道的冷凝料拉出的作用，冷料井的直径比应比主流道的大端直径稍微大一些。冷料井的形式有带Z形拉料勾的冷料井；带球头形拉料的冷料井；倒锥形冷料井等。17本方案采用的是带Z形拉料杆。4.2.3分流道的设计分流道是指主流道与浇口之间的通道。其作用是使熔融材料过渡和转向。在単型腔模具中可不设置分流道，在多型腔模具中均设置分流道，且常由一级分流道和二级分流道共同完成。要求满足熔融料流压力损失小，容积最小。分流道截面形状有圆形、梯形、U形、半圆形及巨型等。为减小分流道内的压力损失，希望分流道截面面积要大，为减少散热，又希望分流道表面积要小。流道长度宜短，因为长的流道不但会造成压力损失，不利于生产，同时也浪费材料；但过短，产品的残余应力增大，并且容易产生飞边。浇道的截面积越大，压力的损失越小；浇道的表面积越小，热量的损失越小。用浇道的截面积和表面积的比值来表示浇道的效率，效率越高，浇道的设计越合理17。对于壁厚小于mm，重量在200g以下的塑件，可用下述经验公式确定分流道的直径（此时算出的分流道直径仅限于3.29.5mm）：(4.2) 式中 D为-分流道的直径，mm； W为-塑件的质量，g（此零件为5.21g）； L为-分流道的长度，mm（约为51）；所以D4mm。4.3浇口设计4.3.1浇口的类型 a. 直接浇口熔融塑料直接从主流道进入模具型腔； b. 侧浇口开设在型腔的侧面，与型腔和分流到相连，其横截面形状一般为矩形； c. 搭接式浇口 d. 扇形浇口 e. 带有调整片的浇口 f. 盘壮浇口 g. 环壮浇口 h. 膜片浇口i. 点浇口 j. 潜伏式浇综合考虑塑件的形状及材料表面的切料点，并且可以通过一次分型得出塑件，决定该模具的分流道设在动模型板上，采用半圆形流道，且浇口采用侧浇口。本模具采用的侧浇口，其优点是浇口形状简单，尺寸容易准确控制，通常用于除聚碳酸脂外的所有塑胶材料。侧浇口的缺点是产品表面有浇口瑕疵，须切断浇道。4.3.2浇口的位置浇口的位置对塑件的质量有极大的影响，浇口的位置选择时应遵循如下原则：a. 浇口应开设在塑件较厚的部位，以利于熔体流动，型腔的排气和塑料的补塑，避免塑件产生缩孔或表面凹陷； b. 浇口的设置应避免塑件表面产生熔接痕，影响塑件的外观；c. 浇口应设置在能使型腔的各个角落同时充满的位置；d. 浇口应设置在有利于排出型腔中的气体的位置；e. 浇口应设计在能避免塑件表面产生熔接痕的部位；f. 模具的型芯细小时，浇口设计应注意不能使熔融塑料直接冲击型芯，以免型芯被冲击变形。g. 浇口不要设置在塑件使用中的承受弯曲载荷和冲击载荷的部位18。24毕业设计（论文） 5 成型零件设计注射模具闭合时，成型零件构成了成型塑料制品的型腔，成型零件主要包括凹模、凸模、型芯、镶拼件，各种成型杆与成型环。成型零件承受高温高压塑料熔体的冲击和摩擦。在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸、和表面。在开模和脱模时需克服与塑件的粘着力。在上万次、甚至几十万次的注射周期，成型零件的形状和尺寸精度、表面质量及其稳定性，决定了塑料制品的相对质量。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，作为高雅容器，它的强度和刚度必须在容许值之内。成型零件的结构，材料和热处理的选择及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素。5.1分型面的设计模具上用以取出塑件和凝料的可分离的接触表面成为分型面。分型面的设计在注射模的设计中占有相当重要的位置，分型面的设计合理与否直接影响到塑件的质量；模具的整体机构；工艺操作的困难程度及模具的制造成本。常见的取出区间的主分型面，与开模方向垂直。也有采用与开模方向一致的侧向主分型面。分型面大都是平面，也有曲面或台阶面。分型面的选择原则：a. 分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处，只有这样才能使塑件从模具中顺利地脱模，这是最根本的一条原则。b. 分型面的选择应考虑有利于塑件的脱模，一般模具的脱模机构通常设置在动模一侧，模具开模后塑件应停留在动模一边，以便塑件顺利脱模。c. 分型面的选择要保证塑件的进度要求，塑件光画的表面不应设计分型面，以避免影响外观质量；塑件中要求同轴度的部分要放在分型面的同一侧，以保证塑件同轴度的要求。d. 分型面的选择还应考虑模具的侧向抽拔距，由于模具侧向分型是由机械分型机构来完成的，所以抽拔距都比较小，选择分型面时应将抽芯和分型距离长的方向置于开模的方向，将小抽拔距作为侧向分型或抽芯。e. 分型面作为主要的排气渠道，应将分型面设计在熔融塑料的流动末端，以便于模具型腔内气体的排出。f. 选择分型面时应使模具零件易于加工，减小机加工的难度，要使模具加工工艺最简单。鉴于以上要求，本模具的分型面设在动定模的结合面处，此处为塑件截面尺寸最大的部位，是该塑件分型面的一个好的选择19。5.2成型零件应具备的性能由于成型零件的质量直接影响到塑件的质量，且与高温高压的塑料熔体接触，所以必须具备一下性能：a. 具有足够的强度和刚度，以承受塑料熔体的高温和高压。b. 具有足够的硬度和耐磨性，以承受流料的摩擦和磨损。c. 具有良好的抛光性能和耐腐蚀性能。d. 零件的加工性能好，可淬性良好，热处理变形小。e. 成型部位须有足够的位置精度和尺寸精度。5.3成型零件的结构设计5.3.1凹模（型腔）结构设计凹模也称为型腔，是成型塑件表面形状的模具零部件。按结构不同可分为五种：a. 整体式凹模它是由整块材料加工制成。整体式凹模的强度高，成型的塑表面光滑无痕迹，但模具加工困难，热处理变形大，材料浪费严重，适用于中小型简单模具。b. 整体嵌入式凹模经常应用于多型腔模具，凹模常加工成带台阶的镶块，从凹模固定板下部嵌入，或者凹模与凸模固定板采用过盈配合，用螺钉连接在固定板上，凹模如果是回转体，还需要销钉或平键定位止转。整体嵌入式凹模加工和安装容易，热处理变形小，便于凹模损坏时的更换和维修，成型后的塑件如有毛刺扥缺陷时，有利于脱模和后处理。c. 镶嵌式凹模有的模具采用局部镶嵌式凹模，对于大型模具或形状复杂的模具，为了便于机械加工或热处理，而采用大面积镶嵌式凹模。局部镶嵌的凹模一般都是凹模的易损部分或难于加工成型的部分，凹模镶嵌的配合表面要磨平、抛光，以减少塑件成型时的表面毛刺，保证塑件表面质量。d. 四壁拼合式凹模弱国矩形凹模巨大且复杂，可将底部和四壁分别加工，经研磨后嵌入模套，侧壁之间采用扣锁连接，以保证连接的准确性。e. 拼块式凹模对于有侧凹的圆形塑件要采用侧向分型机构，以便塑件顺利从凹模取出，凹模可有两块或多块拼合而成20。本模具为外形复杂且型腔较多的中小型塑件，故采用嵌入式凹模。5.3.2型芯的结构设计型芯是成型塑件内表面的模具零件，根据成型情况不同，型芯可分为一下结构形式：a. 整体型芯整体型芯是在型芯固定板或型腔上直接加工出型芯，这种型芯结构牢固，成型的塑件质量好，但模具的加工难度大，适用于内形简单、深度不大的型芯设计。b. 镶嵌式型芯在多型腔模具中常常将型芯加工成带台阶的型芯，镶嵌到型芯固定板上，如型芯为回转体且有不对称凹槽或凸起，需要加销钉定位止转。当型芯细小时，可采用过盈配合，铆接或树脂粘结的方法将型芯与固定板连接起来。 c. 组合式型芯对于形状较为复杂的型芯通常用两个或多个型芯共同组合而成，这种方法可以讲复杂型芯简单化，使加工难度降低，也有利于型芯的抛光。它需求各型芯配合面要平整，与型芯固定板的配合要紧密，不要是用销钉或螺钉固定连接21。型芯结构同型腔结构类似，亦采用嵌入式凸模。5.4成型零件工作尺寸计算注塑模成型零件工作尺寸，是指成型零件上直接成型塑件的型腔尺寸。由于塑件在高压和熔融温度下充模成型，并在模具温度下冷却固化，最终在室温下进行尺寸检测和使用。因此，塑料制品的形状和尺寸精度的获得，必须考虑物料的成型收缩率等众多因素的影响。成型零件的工作尺寸主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形和异形的长度和宽度尺寸）、型腔的深度和型芯的高度尺寸、型腔（型芯）与型腔（型芯）的位置尺寸等。在模具设计中，应根据塑件的尺寸、精度来确定模具成型零件的工作尺寸和精度。5.4.1影响塑件尺寸和精度的因素 a. 成型收缩率塑料成型后的收缩率与塑料的材料、塑件的结构、模具的结构以及成型的工艺条件等因素有关，因此，在实际工作中，成型收缩率的波动很大，从而引起塑料尺寸的误差很大，塑件尺寸的变化值为：（5.1）式中塑料收缩波动而引起的塑件尺寸误差，mm；塑料的最大收缩率，%；塑料的最小收缩率，%；塑件尺寸，mm。一般情况，由成型收缩率波动而引起的塑件尺寸误差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以内。 b. 模具成型零件的制造误差模具成型零件的制造精度是影响塑件尺寸精度的重要因素之一，模具成型零件的制造误差越小，塑件的尺寸精度越高，但是模具零件的加工困难，制造成本和加工周期也会加大加长。实践证明，如果模具成型零件的制造误差在IT7IT8级之间，成型零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。 c. 模具成型零件的磨损模具在使用过程中，由于塑料熔体流动的冲刷、脱模时与塑件的摩擦、成型过程中可能产生的腐蚀性气体的锈蚀以及由于上述原因造成的模具成型零件表面粗糙度提高而要求重新抛光等，均可造成模具成型零件尺寸的变化，凹模或型腔尺寸变大，凸模或型芯尺寸变小。这种由于磨损造成的模具成型零件尺寸的变化值与塑件的产量、塑料原料及模具都有关系，当塑件产量较大时，模具表面耐磨性要好（如采用高硬度材料，模具表面镀硬金属层，表面渗氮处理等）。对于中小塑件，模具的成型零件最大磨损可取塑件公差的1/6，而大型塑件，模具的成型零件最大磨损应取塑件公差的1/6以下。d. 模具安装配合的误差模具的成型零件由于配合间隙的变化，会引起塑件的尺寸变化。模具的配合间隙误差应不影响模具成形零件的尺寸精度和位置精度22。5.4.2成型零件工作尺寸的计算在计算成型零件工作尺寸时要用到塑料的平均收缩率S。平均收缩率S的计算用到公式(5.2) 公式中-塑料的最大收缩率； -塑料的最小收缩率。(1) 型腔径向尺寸的计算(5.3) 其中，-塑件的最大尺寸； -塑件的平均收缩率； -塑件的公差； -型腔的上偏差，(2) 型腔深度尺寸的计算(5.4) 其中,-塑件的最大高度； -塑件的平均收缩率； -塑件的公差； -型腔的上偏差， mm型腔的径向尺寸如下表5-1所示表5-1 型腔的径向尺寸塑件基本尺寸L塑件的公差成型零件的上偏差型腔的工作尺寸660.380.12780.160.05370.160.05360.140.04790.160.053140.180.06120.180.06100.160.05340.120.04130.180.06210.220.073170.200.067110.180.06220.220.073580.320.107型腔深度尺寸如下表5-2所示 mm表5-2 型腔深度尺寸塑件基本尺寸L塑件的公差成型零件的上偏差型腔深度尺寸410.120.0440.140.043 表（5-2）其中通过所计算的型腔公差与国家标准公差等级比较，型腔按IT10级制造。（3）型芯径向尺寸的计算(5.5)其中，-塑件的最大尺寸； -塑件的平均收缩率； -塑件的公差； -型腔的上偏差，(3) 型芯高度尺寸的计算(5.6) 其中,-塑件的最大高度； -塑件的平均收缩率； -塑件的公差； -型腔的上偏差，型芯的工作尺寸如下表5-3所示表5-2型芯高度尺寸 mm 塑件基本尺寸L塑件的公差成型零件的上偏差型腔的工作尺寸型腔的高度70.160.053320.260.087210.220.073140.180.06其中通过所计算的型腔公差与国家标准公差等级比较，型腔按IT10级制造。5.4.3成形型腔壁厚的计算矩形型腔侧壁受内压作用发生膨胀变形的情况与圆形型腔不同。矩形型腔在受内压作用时，型腔不仅向四面膨胀，而且型腔侧壁还会发生弯曲变形。变形最大处为模具型腔侧壁中间处。矩形型腔侧壁厚度的确定，如果按照实际受力与变形状态计算，是非常复杂的，通常是对矩形型腔受力与变形情况进行简化，然后由简化模型来计算。常用的简化模型有以下三种：将矩形型腔侧壁看成两端固定的梁；将矩形型腔侧壁看成两端铰支的梁；将矩形型腔侧壁看成一整体框架。在这三种简化模型中，第二种模型未考虑型腔角部对侧壁变形的限制，因此计算出的型腔侧壁厚度值偏大。第三种模型虽然是一种较理想的计算模型，但计算过程复杂，使其应用受到限制。因此，实用上常按第一种模型计算23。（5.7）本次所设计注射模具，模具的型腔和底部不是一体的，所以，可按照以下公式计算：式中 P 型腔压力，一般取240450公斤/厘米； L 型腔长边的边长（厘米）； a 受压力部分的高度（厘米）； E 弹性模数，钢为2.1（公斤/厘米）； b 型腔高度（厘米）；允许变形量（厘米）。由于设计的零件尺寸太小，所以壁厚绝对满足设计要求尺寸，故设计合理。31毕业设计（论文）6 导向机构的设计注射模的导向机构主要有导柱导套导向和锥面定位两种类型。导柱导套导向机构用于动模和定模的开合模导向以及脱模机构的运动导向。6.1导向机构的作用在注射模中，指引动模与定模之间按一定的方向闭合和定位的装置，称之为合模导向机构。因此，导向机构的功能有：a. 定位作用为避免模具在装配时，因方向搞错而损坏成型零件，并在模具闭合后，使型腔在工作过程中能保持正确形状和位置；确保塑件壁厚的均匀性。b. 导向作用在动模向定模闭合行进中，导向机构应首先接触，引导动、定模沿准确方向和位置闭合，避免凸模首先进入型腔而发生损伤事故。为此，导柱必须比凸模端面高出68mm。 c. 承受一定侧压力高压塑料熔体注入型腔时，会产生单向侧压力。或由于型腔侧面不对称；或由于模具的中心与分型面上成型的几何中心不一致，会产生较大的侧压力，均须由合模导向机构来承担。但当单向侧压力过大时，需增设锥面定位机构来承担。d. 支撑定模型腔板或动模推件板对于双分型面注射模，导柱还需支撑定模型腔板的重力，也对此板导向和定位。对于脱模机构中设置的导柱，也有此种功能24。6.2导柱导向机构导柱导向机构，包括导柱和导套两个主要零件，分别安装在动、定模两边。6.2.1导向机构的总体设计a. 导柱的设计要点导柱的直径由模具大小而定，但必须具有足够的抗弯强度，且表面要耐磨，芯部要坚韧，因此导柱的材料多半采用低碳钢（20）渗碳淬火处理，硬度为5055HRC。也可直接采用T8A碳素工具钢，再经淬火处理。b. 导柱的长度通常导柱应高出凸模端面68mm，以免在导柱未导正时凸模先进入型腔与其碰撞而损坏。c. 导柱的端部导柱的端部常设计成锥形或半球形，便于导柱顺利地进入导向孔。d. 导柱的配合精度导柱与导向孔通常采用间隙配合H7/f6或H8/f8，而安装孔则采用过渡配合H7/m6或H7/k6，配合部分表面粗糙度为Ra=0.8e. 导柱直径导柱尺寸按模具模板外形尺寸而定，模具尺寸越大，导柱间中心距应越大，所选导柱直径也越大，所选导套直径也越大25。6.2.2导柱的设计导柱的基本结构形式有两种。一种是除安装部分的凸肩外，长度的其余部分直径相同，成为带头导柱GB4169.4-84。另一种是除安装部分的凸肩外，使安装的配合部分直径比外伸的工作部分直径大，成为有肩导套GB4169.5-84。带头导柱用于生产批量不大的模具，可以不用导套。有肩导套用于采用导套的大批量生产并高精度导向的模具。为了减小导柱导套的摩擦，有的导柱开设油槽。小型模具常采用带头导柱，大型模具常采用有肩导柱26。本模具采用不加油槽的带头导柱，根据GB4169.4-84选用直径为20mm长度为126mm的导柱。其二维图如图6.1所示：图6.1 导柱二维图6.2.3导套的设计a. 导套形状为了使导柱进入导套比较顺利，在导套的前段倒一圆角R。导柱孔最好打通，否则导柱进入未打通的导柱孔（不通孔）时，孔内空气无法逸出，而产生发反压力，给导柱的进入造成阻力。当结构需要开不通孔时，就要在不通孔的侧面增加通气孔或在导柱的侧壁磨出排气槽。b. 导套材料可用淬火钢或铜等耐磨材料制造，但其硬度应低于导柱硬度，这样可以改善摩擦，以防止导柱或导套拉毛27。本模具根据GB4169.3-84选用直径为20mm的导套。其二维图如下图6.3如下：图6.3 导柱二维图34毕业设计（论文） 7 脱模机构的设计在注射成型的每一循环中，塑件必须从模具的型腔及型芯中被脱出，这一完成塑件脱出的机构成为脱模机构。7.1脱模机构的结构组成7.1.1脱模机构的设计原则a. 塑件的脱模塑件滞留于动模，模具开启后应以使塑件及浇口凝料滞留于带有脱模装置的动模上，以便模具脱模装置在注射机顶杆的驱动下完成脱模动作。b. 塑件的变形保证塑件不变形损坏，这是脱模机构应达到的基本要求。首先要正确分析塑件对型腔或型芯的附着力的大小以及所在的部位，有针对性地选择何时的脱模方法和脱模位置，使顶出中心和脱模阻力中心相重合。型芯由于塑件收缩时对其包紧力最大，因此顶出的作用应该竟可能地靠近型芯，顶出力应该作用于塑件刚度、强度最大的部位，作用面尽可能大一些。影响脱模力大小的因素很多，当材料的收缩率大，塑件壁厚大，模具的型芯形状复杂，脱模斜度小以及型腔（型芯）粗糙度高时，脱模阻力就会增大，反之则小。c. 塑件的外观要求力求良好的塑件外观，顶出塑件的位置应该尽量设在塑件内部或对外观影响不大的部位，在采用顶杆脱模时尤其要注意这个问题。7.1.2脱模机构的结构脱模机构由以下几个零件组成，顶杆直接作用于塑料，将塑料从型腔或型芯上脱出，顶杆需要固定，因此设在固定板上，通过顶出板与固定板联接，将顶杆平稳固定，注射机的液压顶出或机械顶出杆作用于顶出板上，使顶杆完成顶出动作。当顶杆细小或顶出距离过长时要使顶出过程平稳，就要在顶出系统中增加导柱和导套，顶出后顶杆应先于型腔或型芯复位，通过复位杆时下。在顶出系统中有一拉料杆，其作用是将浇注系统的冷料拉至动模上并在卸料过程中随塑件同时被顶出。挡销的作用是在顶出板与动模板之间留有间隙，防止肥料及杂物落入，影响了顶出系统回程，同时可调节顶杆的位置及顶出距离。7.1.3脱模机构的分类脱模机构的分类通常有以下两种分类方式：a. 根据脱模机构的驱动力来源分类(1) 手动脱模就是注射成型模具分开后，人工操纵脱模机构或是用专门夹具将塑件从模具中脱出，一般用于塑件留于定模而且模具定模没有脱模机构的模具。 (2) 机动脱模一般指应用注射机的液压顶出装置或机械顶出机构，在模具开模后或开模过程中，通过模具中的顶出机构将塑件从模具中脱出。(3) 液压脱模应用注射剂上的液压顶出装置直接将塑件从模腔中顶出或者在模具中设置专用的顶出油缸，当开模到一定的距离后，活塞运动实现脱模。(4) 气动脱模在模具上设置专用的顶出气道，利用压缩空气将塑件由型腔中吹出，一般应用于大型深腔薄壁的脱模。b. 根据模具结构分类分为简单脱模机构、双向脱模机构、顺序脱模机构、二级脱模机构、浇注系统脱模机构以及带螺纹塑件的脱模机构等28。7.2脱模力的计算经过注射机的高压注射塑料在模具内冷却定型，此时塑料收缩将型芯包紧，这一包紧力是开模后塑件脱出时所必须克服的，此外还有不通孔带来的大气压力，塑料及型芯的粘附力，摩擦力及机构本身运动时所产生的摩擦阻力。开始脱模时的瞬时阻力最大，称为初始脱模力。脱模力的计算一般总是计算初始脱模力。塑件的脱模力计算公式如下所示（7.1）式中脱模力，N；单位面积塑件对型芯的正力，Pa，一般取=（4.4811.76）MPa；塑件包紧型芯的侧面积，；塑件与模体刚才的摩擦系数，一般去=0.10.3；脱模斜度，(23) 7.3简单脱模机构在所有模具的脱模机构中，简单脱模机构是最常用的一种形式，即在动模一边施加一次顶出力，就可将塑件从模具中脱出的机构，通常包括顶杆脱模机构，顶管脱模机构，推板脱模机构，活动镶件或凹模脱模机构，多元件联合脱模机构和气动脱模机构等。本模具方案采用顶杆脱模机构。7.3.1推件板脱模机构的设计要点推件板又叫脱模板，此种脱模结构适用于大型筒形塑件、薄壁容器及各种罩壳类塑件的脱模。推件板脱模的特点是顶出均匀、力量大、运动平稳、塑件不易变形、表面无痕迹、结构简单、不须设置复位机构。常用推件板脱模结构如图7.1所示。图7.1（a）、（b）推件板与推板之间采用固定连接，图7.1（b）表示推件板镶入动模板中，此种形式称为环状推件板，图7.1（c）、（d）、（e）表示推板与推件板之间无固定连接，此时防止推件板从导柱滑落。当用推件板拖出无通孔的大型深腔壳体类塑件时，须在型芯上设置进气装置，以破坏型芯和塑件之间形成的真空，如图7.2所示。当多型腔模具采用推件板脱模时，推件板上应安装衬套，并以锥面与型芯配合如图7.3所示。开模时，由于定位拉杆5的作用，带动推杆2及推料杆3将浇口脱落，随后机床顶杆直接推动推杆7及推件板6，将制品从型芯9上顶出。当塑件和模具的结构不允许留于动模时，可在定模设置推板机构，推出塑件，如图7.4所示。开模时，由于弹簧3的作用，使动模板2与推件板4先分型，限位螺钉5与推件板4接触后，使定模板7与推件板4分型，推件板4将塑件从型芯6上脱出。图7.1常用推件板脱模的机构图7.2带进气装置的推板脱模机构1-推板 2-推件板 1-推件板 2-阀杆 3-弹簧图7.3推件带衬套结构图7.4定模推板推出机构1-定模板 2-流道推杆 3-推料杆 4-复位杆 1-垫板 2-动模板 3-弹簧 5-定位螺距拉杆 6-推件板 7-推杆 8-衬套 9-型芯 4-推件板 5-限位螺钉 6-型芯 7.4复位装置脱模机构将塑件脱模后，在进行下一次成型前，除推板脱模机构以外，必须先行回到初始位置，尤其是有侧向分型的模具，顶杆与侧向抽出型芯之间会相互干扰，这就更要求顶出机构必须在闭模前回到初始状态。常用的复位形式有：复位杆复位，顶出杆兼复位杆复位，弹簧复位。本模具采用复位杆复位，复位杆的工作端面顶在定模的固定板上，在模具闭模时，由复位杆推动顶杆固定板，带动顶杆回程30。38毕业设计（论文）8 侧向分型与抽芯机构设计8.1侧向分型与抽芯机构的分类当注射成型侧壁带有孔、凹穴、凸台等的塑料制件时，模具上成型该处的零件就必须制成可侧向移动的零件，称为活动型芯，在塑件脱模前先将活动型芯抽出，否则就无法脱模。带动活动型芯作侧向移动（抽拔与复位）的整个机构成为侧向分型与抽芯机构。根据动力来源不同，侧向分型与抽芯机构一般可分为机动、液压（液动）或手动三大类型。 a. 手动侧向分型抽芯模具机构比较简单，且生产效率低，劳动强度大，抽拔力有限。故在特殊场合才适用，如试验新产品、生产小批量制品等。 b. 机动侧向分型抽芯开模时，依靠注塑机的开模动力，通过侧向抽芯机构改变运动方向，将活动零件抽出。机动抽芯具有操作方便、生产效率高、便于实现自动化生产等优点，虽然模具机构复杂，但仍在生产中广为采用。机动抽芯按结构形式主要有：斜导柱抽芯机构、弯拉杆式抽芯机构、弯拉板式抽芯机构、斜滑块式抽芯机构、顶出式抽芯机构及齿轮齿条式抽芯机构等。 c. 液压或气压侧向分型抽芯系统以压力油或压缩空气作为抽芯动力，在模具上配置专门的油缸或汽缸，通过活塞的往复运动来进行侧向分型、抽芯及复位的机构。这类机构的主要特点是抽拔距离长，抽拔力大，动作灵活，不受开模过程限制，常在大型注塑模中使用。尤其适用于备有液压缸的注塑机。8.2斜滑块侧向分型与抽芯机构8.2.1斜滑块侧向分型与抽芯机构设计要点a. 正确选择主型芯位置主型芯位置选择恰当与否，直接关系到塑件能否顺利脱模。b. 开模时斜滑块的止动斜滑块通常设置在动模部分，并要求塑件对动模部分的包紧力大于对定模部分的包紧力。c. 斜滑块的倾角和推出行程由于斜滑块的强度较高，斜滑块的倾角要比斜导柱的倾斜脚大一些，一般在内选取。斜滑块推出模套的行程，立式模具不大于斜滑块高度的1/2，卧式模具不大于倾斜滑块的1/3，如果必须使用更大的推出距离，可使用较长斜滑块导向的方法。d. 斜滑块的装配要求为了保证斜滑块在合模时其拼合面密合，避免注射成型时产生飞边，斜滑块装配后必须使用底面离模套有0.20.5mm的间隙，上面高出模套0.40.6mm（应比底面的间隙略大一些为好）。8.2.2斜滑块侧向分型与抽芯机构的工作原理及其类型斜滑块侧向分型与抽芯的特点是利用推出机构的推力驱使斜滑块斜向运动，在塑件被推出脱模的同时由斜滑块完成侧向分型与抽芯动作。通常，斜滑块侧向分型与抽芯机构要比斜导柱侧向分形与抽芯机构简单的多，一般可分为外侧分型抽芯和内侧抽芯两种31。本模具方案采用的是外侧抽芯。如下图8.1所示。图8. 1 外抽芯结构图8.3斜导柱的计算8.3.1抽拔力的计算抽拔力的计算可用简化公式进行计算：（N） (8.1)式中：-活动型芯被塑件包紧的断面形状周长（m）; -成型部分的深度（m）; -塑件对型芯单位面积的挤压力。取; -塑件与钢的摩擦系数，常取； -侧孔或侧凹的脱模斜度，常取。在本次设计中，,。将上面数据代入公式算得8.3.2抽芯距的计算通常，抽芯距比侧孔或侧凹的深度大，也可按公式计算：(8.2)式中:-斜导柱完成抽芯所需要的开模形程; -斜导柱倾角本次设计按经验公式取值，取。斜导柱的二维图和三维图如下图8.2和图8.3所示： 8.2 导柱二维图 8.3 导柱三维图8.4斜滑块的设计本次设计的斜滑块为组合式，即就是将侧型芯安装在滑块上，这样可以节省刚才，且加工方便。其导滑形式是T形。要求滑块长度应大于滑块宽度的1.5倍，抽芯完毕，留在导滑槽内的长度不小于滑块长度的2/332。滑块的二维结构图和三维结构图如下图8.4和图8.5所示：图 8.4 滑块二维图图8.5 滑块三维图滑块的导滑形式如下图8.6所示：图8.641 9 排气系统的设计排气系统对确保制品成型质量起着重要的作用，排气方式一般有利用排气槽，利用型芯、镶件、推杆等的配合间隙，利用分型面上的间隙。a. 排气槽的主要作用：(1) 是在模具注胶时，排除模腔内的空气。(2) 是排除胶料在加热过程中产生的各种气体。b. 排气槽即为使模具型腔内的气体排出模具外面在模具上开设的气流通槽或孔，排气槽若设计不合理，将会产生如下弊病：(1) 增加熔体充模流动的阻力，使型腔无法被充满，导致制品棱边不清晰。(2) 在制品上呈现明显的流动痕和熔接痕，使制品的力学性能降低。(3) 滞留气体使制品产生银纹，气孔，剥层等表面质量缺陷。(4) 型腔内气体受到压缩后产生瞬时的局部高温，使熔体分解变色，甚至炭化烧焦。(5) 由于排气不良，降低了熔体的充模速度，延长了注射成形周期16。本次设计的任务量和模具工艺的成本考虑，利用分型面上的间隙就能够满足排气的需求，所以就不用再设计排气槽了33。毕业设计（论文）10 温度调节系统的设计塑料注射模温度调节能力的好坏，直接影响到塑件的质量，而且也决定着生产效率的高低，塑件在型腔内的冷却力求做到均匀、快速，以减少塑件的内应力，使塑件的生产做到优质高效率。10.1温度调节系统的作用温度调节系统在模具中的作用是至关重要的，尤其对厚壁塑件和平整度有要求的大型薄壁塑件来讲更为重要。10.1.1温度调节系统的要求质量优良的塑件应满足以下六方面的要求，即收缩率小，变形小，尺寸稳定，冲击强度高，耐应力开裂性好和表面粗糙度低。模温对以上各点的影响分述如下：a. 采用较低的模温可以减小塑料制件的成型收缩率模温均匀，冷却时间短，注射速度快可以减小塑件的变形，其中均匀一直的模温尤为重要，但是由于塑件形状复杂，壁厚不一样，充模顺序先后不同，常出现冷却不均匀的情况。为了改善这一情况，可将冷却水先通入模温最高的地方，在冷得快的地方通温水，慢的地方通冷水，使模温均匀，塑件各部分能同时凝固，这不仅提高制品质量，也缩短了成型周期，但由于模具结构复杂，要完全达到理想的调温往往是困难的。b. 结晶温度对于结晶型塑料，为了使塑料尺寸稳定，应该提高模温，使结晶在模具内尽可能的达到平衡，否则塑件在存放和使用过程中由于后结晶会造成尺寸和力学性能的变化（特别是玻璃化温度低于室温的聚烯烃类塑件），但模温过高对制件性能也会产生不好的影响。c. 结晶度结晶型塑料的结晶度还影响塑件在溶剂中的耐应力开裂能力，结晶度越高该能力越低，故降低模温是有利的。但是对于聚碳酸酯一类的高粘度非结晶型塑料，耐应力开裂能力和塑件的内应力关系很大，故提高充模速度，减小补料时间并采用高模温是有利的34。10.1.2温度调节系统对塑件质量的影响热塑性塑料熔体注入型腔后，释放大量热量而凝固。不同的塑料品种，需要模腔维持在某一适应温度。模温对塑件质量的影响主要表现在如下六个方面。a. 改善成形性每一种塑料都有其适宜的成型模温，在生产过程中若能始终维持相适宜的模温，则其成形性可得到改善，若模温过低，会降低塑料熔体流动性，使塑件轮廓不清，甚至充模不满；模温过高，会使塑件脱模时和脱模后发生变形，使其形状和尺寸精度降低。b. 成型收缩率利用模温调节系统保持模温恒定，能有效减少塑料成型收缩的波动，提高塑件的合格率。采用允许的低模温，有利于减小塑料的成型收缩率，从而提高塑件的尺寸精度，并可缩短成型周期，提高生产率。c. 塑件变形模具型芯与型腔温差过大，会使塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形。尤以壁厚不均和形状复杂的塑件为甚。需采用何时的冷却回路，确保模温均匀，消除塑件翘曲变形。d. 尺寸稳定性对于结晶性塑料，使用高模温有利于结晶过程的进行，避免在存放和使用过程中尺寸发生变化；对于柔性塑料（聚烯烃等）采用低模温有利于塑件尺寸稳定。e. 力学性能适当的模温，可使塑件力学性能大为改善。例如，过低模温，会使塑件内应力增大，或产生明显的熔接痕。对于粘性大的刚性塑料，使用高模温，可使其应力开裂大大降低。f. 外观质量适当提高模具温度能有效地改善塑料外观质量。过低的模温会使塑件轮廓不清，产生明显的银丝、云纹等缺陷，表面无光泽或粗糙度增加等35。10.2冷却系统的机构10.2.1模具冷却系统的设计原则a. 冷却水孔的设计冷却水孔数量尽可能多，尺寸尽可能的大，开设较多的小孔，通入恒定温度的水，其温度分布均匀，其型腔表面温度变化不大；同样的型腔由于水道数量减少，尺寸减少，是型腔表面的冷却温度出现梯度，使冷却不均匀。b. 冷却水孔的距离冷却水孔至型腔表面为等距离，当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面各处最好有相等的距离，当塑件壁厚不均匀时，厚壁处冷却水道要靠近型腔，间距要小。一般水孔边离型腔的距离大于10mm，常用1215mm。c. 浇口处的设计浇口处加强冷却，普通熔融的塑料充填型腔的时候，浇口附近温度最高，距浇口越远温度越低，因此浇口附近要加强冷却，通入冷水，而在温度低的外侧使经过热交换了的温水通过即可，d. 水的温差降低入水与出水的温度差，如果入水温度和出水温度差别太大时，使模具的温度分布不均，如果制品冷却速度不一样，就容易造成制品变形，特别是对流动距离很长的大型制品，塑温越流越低。e. 型腔了冷却深型腔塑件的冷却，对于深型腔塑件，其型腔的冷却可采用在型腔板上开设水道的方法。f. 水道的设计水道的开设应便于加工和清理，冷却水道要易于机械加工，便于清理。一般孔径设计为812mm36。10.2.2模具冷却系统的结构a. 冷却水道的形式冷却水道形式大体分为，沟道式冷却、管道式冷却和导热杆式冷却。本模具采用的是沟道式冷却。b. 冷却水道的方式冷却水道的连通方式有串联和并联两种。c. 型腔的冷却本模具采用的是沿型腔边缘设置若干并联或串联的循环水路。由于该塑件体积比较小，所以水道采用直水道直径为8mm。 45毕业设计（论文）11 塑料模具用钢由于难加工成型材料的不断出现以及产品零件形状的日益复杂化和锻压生产的高速化，对模具耐磨性、耐热性、强度与韧性等使用性能的要求也随之提高。因此，应力球按照模具的服役条件、性能要求与生产过程，正确选用模具材料，并施以适当的热处理，以充分发挥其最大潜力。11.1注塑模材料应具备的要求塑模材料必须具备以下条件：（1）机械加工性能良好（2）镜面加工性能优良（3）耐磨性和韧性等机械性能良好；（4）表面装饰纹加工性能良好（5）加工和时效处理的变形微小（6）难化学侵蚀和难腐蚀性能良好（7）较好的淬火性能和热处理变形极小（8）焊接修补性能良好（9）不易产生电加工硬化层（10）便于选择代用料11.2模具材料选用的一般原则选用模具材料的一般原则是：a. 应满足模具的使用性能要求；b. 应具有良好的工艺性能；c. 当考虑经济性。11.3本模具所选钢材及热处理目前，可用于制造模具的钢材种类繁多，包括各种碳素工具钢、合金钢、硬质合金、铸铁、有色金属及合金、非金属材料等。我我国模具用钢一般采用工具钢，如T10A，CrWMn、Cr12MoV钢等，这些钢由于切削加工性一般较差，难以制造成复杂型腔的模具，而且一旦热处理变形超差即难以修复使用。因此，近年来模具制造业长采用退火或正火状态的45钢及预硬刚做塑料模具用钢。塑料膜型腔模具用于较高温度状态下，一般要求具有耐热性、一定的机械强度、耐磨性、耐腐蚀性、镜面加工性。塑料膜对强韧性方面的要求不高，但要求较高的耐蚀性37。本模具所用钢材及热处理如下表10.1所示。表11.1本模具所用钢材及热处理零件名称主要性能要求材料热处理浇口套耐磨性T8A淬火硬度HRC50-55定位圈耐磨性45#淬火硬度HRC43-48定模座板45#调质硬度HB230-270型腔固定板45#调质硬度HB230-270型腔镶块高精度，高韧性、高耐磨性20CrMnMo渗碳+淬火，HRC54-58型芯镶块高精度，高韧性、高耐磨性20CrMnMo渗碳+淬火，HRC54-58型芯固定板45#调质硬度HB230-270动模垫板45#调质硬度HB230-270垫块45#调质硬度HRC43-48推杆垫板45#调质硬度HRC43-48推杆固定板45#定模座板45#调质硬度HB230-270导柱表面耐磨，心部有一定韧性T8A淬火硬度HRC50-55导套表面耐磨，心部有一定韧性T8A淬火硬度HRC50-55楔紧块T8A淬火硬度HRC54-58滑块T8A淬火硬度HRC54-58挡块T8A淬火硬度HRC54-58拉料杆T8A淬火硬度HRC50-55回程杆45#淬火硬度HRC43-48推件杆T8A淬火硬度HRC54-584714 总结12 模具工作过程模具的工作过程：将模具合模后安装到卧式注射剂上

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