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塑料带轮模流分析及模具设计【10张图纸】【优秀】

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摘要

　　　塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注射模具是其中发展较快的种类。塑料注射成型模具的特点是：能一次成型外形复杂、尺寸精密的塑料制品，对各种塑料的适应性强，成型周期短，生产效率高，产品质量稳定，易于实现生产自动化。因此，应用计算机辅助塑料模具设计，对缩短模具设计时间，提高塑料制品质量和生产效率有很大意义。

　　　本设计主要针对塑料带轮零件，应用计算机辅助模具设计。设计中首先根据塑料制品要求拟定成型工艺方案、初选成型设备、确定模具结构方案，设计浇注系统并进行模流分析、选用模架、选择和校核注射机，完成模具型腔设计并对模具主要零件设计计算，然后应用PRO/E软件，完成整副模具的三维设计，并对模具进行了虚拟装配和试模，针对其中出现的问题，对模具进行了修改，最后导出模具二维工程图。

　　　通过本设计，我对注塑模具设计有一个比较全面的认识，加深了对模具结构及工作原理的理解，了解了模具设计中应注意的一些具体细节问题，学会了查阅和收集资料的方法；学会了如何应用PRO/E软件，完成注射模设计，从而有效地提高了设计工作效率。　

关键词：塑料制品；注射模具；计算机辅助设计；PRO/E

摘要III

AbstractIV

目录V

1 绪论1

1.1塑料工业的发展及用途1

1.2塑料模具在塑料制品生产中地位1

1.3本文主要研究内容2

2 塑件成型工艺分析3

2.1 概述3

2.2 零件的材料和注塑工艺3

2.2.1 材料ABS3

2.2.2 注射成型工艺分析3

2.3 确定模具温度及冷却方式4

2.4 零件的三维图和二维图4

2.5 带轮的结构与精度分析5

2.6 塑料制品的几何形状5

2.7 注射机的选择5

2.7 零件图及其尺寸公差6

3 模具总体结构设计及零部件的设计7

3.1 型腔数目的确定7

3.2 分型面的设计7

3.3 浇注系统的设计8

3.3.1 主流道8

3.3.2 分流道9

3.3.3 浇口10

3.4 冷却及排气系统设计10

3.4.1 排气系统的设计10

3.4.2 冷却系统的设计10

3.5影响塑件尺寸精度的因素10

3.6模具零件工作尺寸的计算11

3.7 凹模底板厚的确定12

4 合模导向机构的设计13

4.1 导向机构的总体设计13

4.2 导柱设计13

4.3 导套设计13

4.4 推板导柱与导套设计14

5 脱模推出机构的设计15

5.1 脱模推出机构的设计原则15

5.2推管推出机构15

5.3推出机构的导向与复位16

6 侧向分型与抽芯机构的设计17

6.1侧向分型与抽芯机构的工作原理17

6.2抽芯距和抽芯力的计算17

6.3斜导柱侧向分型与抽芯机构18

6.4 侧向分型与抽芯机构尺寸计算21

7 利用Pro/E进行分模23

7.1 创建模具模型23

7.2 选择模架26

7.3 创建分型面27

7.4 分割工件获取成型零件28

7.5 创建浇注系统29

7.6 铸模及模流分析29

7.6.1 模架概述31

7.6.2 模架的分类31

7.6.3 模架的选择31

8 注塑机的校核33

8.1 锁模力的校核33

8.4 最大注射压力的校核33

8.5 开模行程的校核34

9结论与展望35

9.1结论35

9.2不足之处及未来展望35

致谢36

参考文献38

1.2塑料模具在塑料制品生产中地位

　　　塑料模具设计与制造技术的发展与塑料工业的发展息息相关。由于塑料制品的制造是一项综合性技术，围绕塑料制品成型生产将用到有关成型物料、成型设备，成型工艺、成型模具及模具制造等方面知识。特别是作为塑料必备成型工具的塑料注射模具，由于它成型效率高，易成型形状复杂的制品，并可实现自动化生产，得到迅速的发展，在我国其发展速度之快、需求量之大也是前所未有的。同时，其技术水平也得到了迅速发展和提高，新的设计结构层出不穷，传统的设计理念不断更新。

　　　塑料制品的制造包括四个环节：产品设计、塑料的选择、塑料制品的成型、模具的设计与制造。

　　　1．产品设计

　　　产品质量源于设计，任何产品设计都要满足用户提出的产品性能、使用寿命、可靠性、安全性和经济性等方面的要求。

　　　2．塑料品种的选择

　　　塑料品种的合理选择是保证塑料制品的质量重要环节。首先要从塑料品种和性能着手，根据需要选择。

　　　3．塑料制品的成型

　　　塑料制品的成型加工是根据各种塑料的固有特性，采用不同的摸塑工艺，成型所使用的模具即塑料模具。

　　　4．模具的设计与制造

　　　模具是塑料制品生产的重要工艺设备。随着国民经济领域的各个部门对塑料制品的品种和产量需求愈来愈大、产品更新换代周期愈来愈短、用户对塑料制品质量的要求愈来愈高，因而对模具设计与制造的周期和质量提出了更高的要求，促使塑料模具设计和制造技术不断向前发展，从而也推动了塑料工业生产高速发展，可以说，模具设计与制造水平标志着一个国家工业化发展的程度。

1.3本文主要研究内容

　　　本课题来源于生产实际，属于某公司塑料带轮产品。

　　　本文首先利用PRO/E软件设计塑件并对塑件进行模流分析，然后应用PRO/E软件完成整副模具的三维设计，并对模具进行了虚拟装配和试模，针对其中出现的问题，对模具进行了修改，最后利用AutoCAD软件导出模具二维工程图。2 塑件成型工艺分析

2.1 概述

　　　注塑件的设计是注塑制品加工工序中必不可少的一个步骤。但不同的模具公司，不同的设计人员，采用不同的CAD软件进行模具辅助设计，都有自己的一套设计过程。本毕业设计主要是应用Pro/E 3.0、EMX4.1及AutoCAD软件进行模具的设计的。

2.2 零件的材料和注塑工艺

　　2.2.1 材料ABS

　　　由设计任务书可知该塑件产量万件，生产类型属中批量生产，塑件材料为ABS。

　　　ABS是聚苯乙烯的改性产品，是目前产量最大、应用最广的工程塑料。ABS是不透明非结晶聚合物，无毒、无味，密度。ABS具有突出的力学性能，坚固、坚韧、坚硬；具有一定的化学稳定性和良好的介电性能；具有较好尺寸稳定性，易于成型和机械加工，成型塑件表面有较好光泽，经过调色可配成任何颜色，表面可镀铬。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为700C左右，热变形温度约为930C左右，但热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙等都高；耐候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。可采用注射、挤出、压延、吹塑、真空成型、电镀、焊接及表面涂饰等多种成型加工方法。成形性能如下[3]：

　　　1.ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理，表面光泽要求高的塑件应长时间预热干燥。

　　　2．流动性中等，溢边值左右。

　　　3．壁厚、熔料温度对收缩率影响极小，塑件尺寸精度高。

　　　4．ABS 比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。

　　　5．ABS 的表观粘度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用点浇口形式。

　　　6．顶出力过大或机械加工时塑件表面会留下白色痕迹，脱模斜度宜取以上。

　　　7．易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力。

　　8．易采用高料温、高模温、高注射压力成型。在要求塑件精度高时，模具温度可控制在，而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在。

　　2.2.2 注射成型工艺分析

　　　根据产品三维模型，分析塑件的工艺性对模具设计的要求。开始设计之前，应根据塑件的技术图样和使用要求对其进行仔细地分析研究，并结合注射成型的工艺程序综合考虑成型的难易程度，以便能在保证塑件质量和使用要求的前提下尽量选用比较简单的模具结构，以便减小模具制造难度和降低加工成本。如果塑件的工艺性确实有问题，或者塑件成型需要极为复杂的模具结构，并因此导致模具制造非常困难或经济上极不利时，则应和塑件设计部门及时协商解决有关问题。

　　　根据该塑件的结构特点和ABS的成型性能，查有关资料初步确定注射成型工艺参数如表2.1所示。

塑料带轮.gif

塑料带轮模流分析及模具设计.gif

内容简介：: 无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目塑料带轮模流分析及模具设计 2、专题二、课题来源及选题依据课题来源于生产实际。随着工业生产和科学技术的发展，市场需求的增加以及环保的需要，塑料零件的使用越来越广泛。塑料产品生产正向多产品、高质量和交货期段的方向发展，这就要求模具设计和生产具有更短的周期、更低的成本和更高的质量。依赖传统经验和手工技能进行模具设计与制造方式远不能满足这种要求，应用计算机软件进行模具设计和制造是解决这一矛盾的有效途径。本设计采用CAD/CAM软件对塑料塑料带轮进行模拟分析和模具设计，可以节约试模费用，提高设计和生产效率，提高产品的设计质量，降低模具制造成本，并延长模具的使用寿命。三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 1.掌握塑料模具设计的方法和技巧。 2.完成塑料带轮成型工艺和主要部件的参数计算。 3.完成塑料带轮模具标准件的选用。 4.完成塑料带轮模具零、部件图10张以上。 5.完成塑料带轮模具总装图1张。 6.撰写毕业说明书一份。计算正确完整，文字简洁通顺，书写整齐清晰。论文中所引用的公式和数据应注明出处。论文字数不少于1.5万字。四、接受任务学生：机械96 班姓名曹振五、开始及完成日期：自2012年 11月 12日至 2013年 5 月 25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任学科组组长研究所所长签名系主任签名无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目：塑料带轮模流分析及模具设计信机系机械工程及自动化专业学号： 0923263 学生姓名：曹振指导教师：高汉华（职称：副教授）（职称：）2012年11月12日课题来源生产实际科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）（1）课题科学意义本课题为塑料带轮模流分析及设计，模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已经是衡量一个国家制作业水平高低的重要标志之一，而本题的研究将涉及一些二维及三维软件软件的应用，如AutoCad等，以及相关软件的应用。在独立思考、独立工作能力方面获得培养和提高。随着塑料制品在机械、电子、交通、国防、农业、等各个行业广泛应用，对塑料模具的需求日益增加，塑料模在国民经济中的重要性也日益突出。同时本次毕业设计还设计模流分析及数控加工。因此通过本次设计将对我所学的知识巩固及灵活运用所学知识来解决解决实际问题有着深远的意义。（2）塑料模研究状况及其发展前景我国的模具工业发展得比较晚，20世纪80年代以前，模具工业基础差，技术设备落后，管理水平低。但随着改革开放的不断深入，经济建设的高速发展，直至今天，模具产产品不断向着复杂，精密，高效，长寿方向发展,模具工业逐渐成为技术密集，设备先进，管理科学的行业。近年来，我们对各种设备和用品轻量化要求越来越高，这就为塑料制品提供了广阔的市场。塑料制品要发展，必然要求塑料模具随之发展.塑料制品主要用户行业近年来都高位运行，发展迅速,塑料模也快速发展，塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的。塑料模具以21%的平均增长率递增，用模具生产制件所具备的高精度、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM技术的应用面大为扩大，高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多。模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都已有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高。三资企业的蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高。研究内容分析零件工艺用途及结构；掌握注塑模具的原理；了解注塑模具的各种结构以及各自的特点；掌握注塑模具上各个部分的作用；对于注塑模具设计，能够掌握模具中各个部分的设计原则以及合理分析各因素对设计的影响；拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析在毕业实习调研以及查阅有关资料的基础上，结合零件的外形及加工要求，可以先分析本课题的装配图以及各部分零件图，然后通过工性分析，分别进行成型部分的设计、浇注系统的设计、导向机构的设计、推出机构的设计、排气系统的设计等等，最后设计出来的制件还要通过相应的检验。研究计划及预期成果研究计划：2012年11月12日-2012年12月2日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书。2012年12月3日-2013年2月6日：填写毕业实习报告。2013年3月8日-2013年3月14日：按照要求修改毕业设计开题报告。2013年3月15日-2013年3月21日：学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。2013年3月22日-2013年4月11日：查阅相关资料，初步设计模具结构。2013年4月12日-2013年5月3日：绘制模具装配图及零件图。2013年5月6日-2013年5月25日：毕业论文撰写和修改工作。预期成果：在设计过程中通过对资料文献的收集，调研了解大量的关于塑料性能、精密模具设计及应用、模具设计的相关知识，并熟悉整个模具设计过程。同时在设计过程中，更熟练的掌握proe软件的使用。完成成型方案的选择、制品零件图造型设计及浇口位置设置模拟分析、分型面的设计等工作。完成模具成型部分及浇注系统设计，.完成模具冷却系统及模架的设计工作。特色或创新之处本模具设计采用Pro/E3.0、EMX4.1、CAD软件来完成塑料带轮注射模具设计，快速而准确。已具备的条件和尚需解决的问题实验方案思路明确，研究方法确立。需加强关于注塑设计各方面的知识。指导教师意见指导教师签名：年月日教研室（学科组、研究所）意见教研室主任签名：年月日系意见主管领导签名：年月日编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目：塑料带轮模流分析及模具设计信机系机械工程及自动化专业学号：学生姓名：指导教师：（职称：副教授）（职称：）2013年 5 月 25 日I无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）塑料带轮模流分析及模具设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班级：机械96 学号： 0923263 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日摘要塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注射模具是其中发展较快的种类。塑料注射成型模具的特点是：能一次成型外形复杂、尺寸精密的塑料制品，对各种塑料的适应性强，成型周期短，生产效率高，产品质量稳定，易于实现生产自动化。因此，应用计算机辅助塑料模具设计，对缩短模具设计时间，提高塑料制品质量和生产效率有很大意义。本设计主要针对塑料带轮零件，应用计算机辅助模具设计。设计中首先根据塑料制品要求拟定成型工艺方案、初选成型设备、确定模具结构方案，设计浇注系统并进行模流分析、选用模架、选择和校核注射机，完成模具型腔设计并对模具主要零件设计计算，然后应用PRO/E软件，完成整副模具的三维设计，并对模具进行了虚拟装配和试模，针对其中出现的问题，对模具进行了修改，最后导出模具二维工程图。通过本设计，我对注塑模具设计有一个比较全面的认识，加深了对模具结构及工作原理的理解，了解了模具设计中应注意的一些具体细节问题，学会了查阅和收集资料的方法；学会了如何应用PRO/E软件，完成注射模设计，从而有效地提高了设计工作效率。关键词：塑料制品；注射模具；计算机辅助设计；PRO/EAbstractThe plastics industry is the fastest growing in the world today one of the industry categories, the injection mold is one of the rapid development of the species. The characteristics of the plastic injection mold: Can forming a complex shape, size, precision plastic products, adaptability of various plastic, molding cycle is short, high production efficiency, product quality and stability, easy to implement production automation. Therefore, the application of computer-aided plastic mold design, reduce mold design time, improve quality and production efficiency of plastic products.The design is mainly for plastic pulley parts, computer aided mold design. Design prepared according to the requirements of the plastic products molding process solutions primaries molding equipment, mold structure of the program is determined, the design of gating system and mold flow analysis, selection of mold, select and check injection machine, complete mold cavity design and moldThe main parts of the design calculations, And then apply the PRO / E software, to complete the entire pair of three-dimensional mold design, mold virtual assembly and test mode, problems for which the mold has been modified, and finally export mold two-dimensional drawings.The design, injection mold design has a more comprehensive understanding, deepen the understanding of the mold structure and working principle and to understanding mold design should pay attention to some of the specific details, learned how to access and data collection methods; Societyhow to apply PRO / E software, to complete the design of injection mold, thereby effectively improving the efficiency of the design.Keywords: Plastic products; injection mold; computer-aided design; PRO / E目录摘要IIIAbstractIV目录V1 绪论11.1塑料工业的发展及用途11.2塑料模具在塑料制品生产中地位11.3本文主要研究内容22 塑件成型工艺分析32.1 概述32.2 零件的材料和注塑工艺32.2.1 材料ABS32.2.2 注射成型工艺分析32.3 确定模具温度及冷却方式42.4 零件的三维图和二维图42.5 带轮的结构与精度分析52.6 塑料制品的几何形状52.7 注射机的选择52.7 零件图及其尺寸公差63 模具总体结构设计及零部件的设计73.1 型腔数目的确定73.2 分型面的设计73.3 浇注系统的设计83.3.1 主流道83.3.2 分流道93.3.3 浇口103.4 冷却及排气系统设计103.4.1 排气系统的设计103.4.2 冷却系统的设计103.5影响塑件尺寸精度的因素103.6模具零件工作尺寸的计算113.7 凹模底板厚的确定124 合模导向机构的设计134.1 导向机构的总体设计134.2 导柱设计134.3 导套设计134.4 推板导柱与导套设计145 脱模推出机构的设计155.1 脱模推出机构的设计原则155.2推管推出机构155.3推出机构的导向与复位166 侧向分型与抽芯机构的设计176.1侧向分型与抽芯机构的工作原理176.2抽芯距和抽芯力的计算176.3斜导柱侧向分型与抽芯机构186.4 侧向分型与抽芯机构尺寸计算217 利用Pro/E进行分模237.1 创建模具模型237.2 选择模架267.3 创建分型面277.4 分割工件获取成型零件287.5 创建浇注系统297.6 铸模及模流分析297.6.1 模架概述317.6.2 模架的分类317.6.3 模架的选择318 注塑机的校核338.1 锁模力的校核338.4 最大注射压力的校核338.5 开模行程的校核349结论与展望359.1结论359.2不足之处及未来展望35致谢36参考文献3837塑料带轮模流分析及模具设计1 绪论1.1塑料工业的发展及用途塑料工业是世界上增长最快的工业之一。自1909年实现以纯粹化学合成方法生产塑料算起，塑料工业已有100余年的历史。1927年聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展，各种性能的塑料，特别是聚酰胺、聚甲醛、ABS、聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚、氟塑料等工程塑料发展迅速，其速度超过了聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯与聚苯乙烯等四种通用塑料，使塑件在工业产品与生活用品方面获得广泛的应用，以塑料代替金属的实例，比比皆是。塑料有着一系列金属所不及的优点，诸如：重量轻、耐腐蚀、电气绝缘性好、易于成型、生产效率高与成本低廉等。但也存在许多自身的缺陷，诸如：抗老化性、耐热性、抗静电性、耐燃性及比机械强度低于金属。但随着高分子合成技术、材料改性技术及成型工艺的进步，愈来愈多的具有优异性能的塑料高分子材料不断涌现，从而促使塑料工业飞跃发展。塑料品种众多，新的工程塑料品种的增加，塑料成型设备、成型工艺技术和模具技术水平的发展，为塑料制品的应用开拓了广阔的领域。目前，塑料制品已深入到国民经济的各个部门中。特别是在办公机器、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、航空、交通、通信、轻工、建材业产品、日用品以及家用电器行业中零件塑料化的趋势不断加强，并且陆续出现全塑产品。据报道，美国塑料工业已成为全美第四个最大的工业，每年的塑料消耗量已经超过钢材。在全世界按照体积和重量计算塑件的消耗量也超过了钢材。我国的塑料工业发展也很快，特别是近20年，产量和品种都大大增加，许多新颖的工程塑料也已投入批量生产，塑料产量1990年达到了536.8万吨，居世界第四位。如今，我国塑料工业已形成了相当规模的完整体系，它包括塑料的生产，成型加工，塑料机械设备，模具加工以及科研、人才培养等。塑料工业在国民经济的各个部门中发挥了愈来愈大的作用。1.2塑料模具在塑料制品生产中地位塑料模具设计与制造技术的发展与塑料工业的发展息息相关。由于塑料制品的制造是一项综合性技术，围绕塑料制品成型生产将用到有关成型物料、成型设备，成型工艺、成型模具及模具制造等方面知识。特别是作为塑料必备成型工具的塑料注射模具，由于它成型效率高，易成型形状复杂的制品，并可实现自动化生产，得到迅速的发展，在我国其发展速度之快、需求量之大也是前所未有的。同时，其技术水平也得到了迅速发展和提高，新的设计结构层出不穷，传统的设计理念不断更新。塑料制品的制造包括四个环节：产品设计、塑料的选择、塑料制品的成型、模具的设计与制造。1产品设计产品质量源于设计，任何产品设计都要满足用户提出的产品性能、使用寿命、可靠性、安全性和经济性等方面的要求。2塑料品种的选择塑料品种的合理选择是保证塑料制品的质量重要环节。首先要从塑料品种和性能着手，根据需要选择。 3塑料制品的成型塑料制品的成型加工是根据各种塑料的固有特性，采用不同的摸塑工艺，成型所使用的模具即塑料模具。 4模具的设计与制造模具是塑料制品生产的重要工艺设备。随着国民经济领域的各个部门对塑料制品的品种和产量需求愈来愈大、产品更新换代周期愈来愈短、用户对塑料制品质量的要求愈来愈高，因而对模具设计与制造的周期和质量提出了更高的要求，促使塑料模具设计和制造技术不断向前发展，从而也推动了塑料工业生产高速发展，可以说，模具设计与制造水平标志着一个国家工业化发展的程度。1.3本文主要研究内容本课题来源于生产实际，属于某公司塑料带轮产品。本文首先利用PRO/E软件设计塑件并对塑件进行模流分析，然后应用PRO/E软件完成整副模具的三维设计，并对模具进行了虚拟装配和试模，针对其中出现的问题，对模具进行了修改，最后利用AutoCAD软件导出模具二维工程图。2 塑件成型工艺分析2.1 概述注塑件的设计是注塑制品加工工序中必不可少的一个步骤。但不同的模具公司，不同的设计人员，采用不同的CAD软件进行模具辅助设计，都有自己的一套设计过程。本毕业设计主要是应用Pro/E 3.0、EMX4.1及AutoCAD软件进行模具的设计的。2.2 零件的材料和注塑工艺2.2.1 材料ABS由设计任务书可知该塑件产量万件，生产类型属中批量生产，塑件材料为ABS。ABS是聚苯乙烯的改性产品，是目前产量最大、应用最广的工程塑料。ABS是不透明非结晶聚合物，无毒、无味，密度。ABS具有突出的力学性能，坚固、坚韧、坚硬；具有一定的化学稳定性和良好的介电性能；具有较好尺寸稳定性，易于成型和机械加工，成型塑件表面有较好光泽，经过调色可配成任何颜色，表面可镀铬。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为700C左右，热变形温度约为930C左右，但热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙等都高；耐候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。可采用注射、挤出、压延、吹塑、真空成型、电镀、焊接及表面涂饰等多种成型加工方法。成形性能如下3：1.ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理，表面光泽要求高的塑件应长时间预热干燥。2流动性中等，溢边值左右。3壁厚、熔料温度对收缩率影响极小，塑件尺寸精度高。4ABS 比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。5ABS 的表观粘度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用点浇口形式。6顶出力过大或机械加工时塑件表面会留下白色痕迹，脱模斜度宜取以上。7易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力。8易采用高料温、高模温、高注射压力成型。在要求塑件精度高时，模具温度可控制在，而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在。2.2.2 注射成型工艺分析根据产品三维模型，分析塑件的工艺性对模具设计的要求。开始设计之前，应根据塑件的技术图样和使用要求对其进行仔细地分析研究，并结合注射成型的工艺程序综合考虑成型的难易程度，以便能在保证塑件质量和使用要求的前提下尽量选用比较简单的模具结构，以便减小模具制造难度和降低加工成本。如果塑件的工艺性确实有问题，或者塑件成型需要极为复杂的模具结构，并因此导致模具制造非常困难或经济上极不利时，则应和塑件设计部门及时协商解决有关问题。根据该塑件的结构特点和ABS的成型性能，查有关资料初步确定注射成型工艺参数如表2.1所示。表2.1 塑件的注射成型工艺参数工艺参数规格工艺参数规格预热和干燥80090C成型时间/S注射时间35时间2h保压时间1530料筒温度/C后段180200冷却时间1530中段210230总周期4070前段200210螺杆转速/rmin-13060喷嘴温度/C180190后处理方法红外线灯烘箱模具温度/C6080温度70C注射压力/MPa7090时间24 h2.3 确定模具温度及冷却方式ABS为非结晶塑料，流动性中等，壁厚一般，因此，在保证顺利脱模的前提下，应尽可能降低模温，以缩短冷却时间，从而提高生产效率。所以模具应考虑采用适当的循环水冷却，成型模具温度控制在。2.4 零件的三维图和二维图图2.1 塑件图由图2.1可以看出塑件是对称的图形。2.5 带轮的结构与精度分析带轮的总体形状为圆盘形，无特别明显的卡、勾等需要特殊处理的结构；塑件的带槽壁及中间孔壁相对比较厚，因此，熔体在模腔内的流动应比较顺畅。总体而言，该带轮的结构相对简单。带轮的精度方面，中间的轴孔有上偏差外，矩形沉槽的深度有下偏差，其余尺寸均为自由公差；因此，该带轮的精度要求不要，比较容易实现精度要求。带轮的表面质量方面，要求V型带槽无无明显流纹、凹陷等不良现象；表面粗糙度均为为成型后直接达到。总体而言，带轮的表面质量要求比较容易实现。2.6 塑料制品的几何形状1脱模斜度为了便于塑料制品脱模，以防止脱模时摩擦制品表面，与脱模方向平行的制品表面一般应具有合理的脱模斜度。其大小主要取决于塑料的收缩率、塑料制品的形状和壁厚以及制品的部位。在一般情况下，脱模斜度为301030，但应根据具体情况而定。当制品有特殊要求或精度要求较高时，应该用较小的斜度；较高、较大尺寸选用较小的斜度；塑料制品斜度；塑料制品形状复杂的，不易脱模的，应取较大的脱模斜度，制品上有凸起或加强筋，单边应有2030的斜度；塑料制品壁厚打的应选用较大的斜度；在开模时，为了让制品留着芯片上，内表面斜度比外表面斜度小，相反，为了让制品留在行腔一边，选用内表面脱模斜度为30，外表面脱模斜度稍大为3.50。为了使塑件在开模时留在动模上及顺利脱模，带轮轴套孔以及筒壁都应具有一定的脱模斜度。由于齿为工作部分，其强度要求高，所以不能有脱模斜度，以免影响带轮工作性能。带轮尺寸虽然小，但精度要求较高，所以脱模斜度要选择小一点。带轮周边不存在对脱模产生影响的结构，所以脱模斜度选为：筒壁部分，外壁30，内表面10；带轮部分外壁10。2塑料制品圆角塑料制品上所有转角应尽可能采用圆弧过渡。采用圆弧过渡的好处在于避免应力集中，提高强度，改善熔体在型腔，便于脱模。在制品结构上无特殊要求时，制品的各连接处的圆角半径应不小于0.51mm。对于使用要求必须以尖角过渡或分型面处和型芯与型腔配合不便制成圆角时，侧仍以尖角过渡。带轮的棱角主要有轴套部分，如果采用圆弧过渡，则型腔型芯不易加工，所以没有需要采用圆弧过渡部分。2.7 注射机的选择根据创建好的实体模型，利用Pro/E的分析功能，从中快速计算出带轮的体积为170；浇注系统凝料和废料按塑件注射量的计算，即浇注系统凝料的体积为34。因带轮的年产量仅为5000件，且制件轴孔有一定的尺寸精度要求()，综合考虑带轮的结构及精度要求，采用一模一腔的模具结构。带轮的材料为ABS，取其密度为1021.05，则模具每次所需的注射量为：根据一次注射量分析，以及考虑到塑料的品种、塑件结构、生产批量及注射工艺参数、注射模具尺寸大小等因素，参考设计手册2，初选XS-ZY-500型螺杆式注射机，记录下XS-ZY-500型注射机的主要技术参数如表2.2所示。表2.2 XS-ZY-500型注射机的主要技术参数序号主要技术参数项目参数数值1最大注射量/cm35002注射压力/MPa1453锁模力/kN35004拉杆内向距/mmmm5404405最大模具厚度/mm4506最小模具厚度/mm3007最大开模行程/mm5008喷嘴前端球面半径/mm189喷嘴孔直径/mm510定位圈直径/mm1502.7 零件图及其尺寸公差标注尺寸在绘制图纸中是非常重要的一步。传统的模具设计需要计算成型零件的加工尺寸，模具型芯和型腔的加工尺寸可以通过公式计算基本尺寸，S指塑件的平均收缩率。而在使用Pro/E3.0进行模具设计的过程中，塑件已经定义了其收缩率，则不需要通过繁琐的计算而直接可以标注出成型零部件的基本尺寸。但尺寸标注还有一个公差的问题，这是无法从软件自动导出的，需要设计者设定。由于塑料收缩率范围和稳定性各有差异，首先必须合理化确定不同塑料成形塑件的尺寸公差。即由收缩率范围较大或收缩率稳定性较差塑料成形塑件的尺寸公差应取得大一些。否则就会出现大量尺寸超差的废品，为此，各国对塑料件的尺寸公差制订了国家标准和行业标准。中国也曾制订了部级专业标准，但大都无相应的模具型腔的尺寸公差。对于小于的尺寸的地方就要注意，由于精度比较高，建模时就应该沿减料方向适当加大基本尺寸或者增加脱模斜度以便试模后可以修改达到合乎要求的尺寸精度。综上分析，该塑件可采用注射成型加工，考虑采用一模一件、快速脱模以及成型周期不太长的模具，同时模具造价要适当控制。在注射成型生产时，该塑件结构简单，无特殊的结构要求和精度要求，只要工艺参数控制得当，该塑件是比较容易成型的。3 模具总体结构设计及零部件的设计3.1 型腔数目的确定按注塑机的最大注射量确定型腔数目，型腔数目n根据公式可得式中注射机最大注射量利用系数，一般取0.8；注射机最大注射量或; 浇注系统凝料量,或; 单个塑件的体积或质量或。本课题考虑模具分型取出塑料的难易程度，n取1，即型腔数目为1。3.2 分型面的设计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塑件质量、模具的整体结构及工艺操作难度及模具的制作成本。分型面可以为一个也可以为多个。分型面选择的原则：(1)分型面应选择在塑件外形最大轮廓处，以利于塑件从定模顺利脱模。(2)应有利于塑件脱模，一般模具的脱模机构通常设置在动模一侧，模具开模后塑件应该停留在动模一边，以便于模具顺利脱模。(3)要保证塑件的精度要求，塑件光滑表面不能作为分型面，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。考虑模具的侧向抽拔距都比较小，选择分型面时应将抽芯和分型距离长的方向置于开合模的方向，将小抽拔距的方向作为分型和抽芯方向。作为主要大气排气渠道，应将分型面设置在熔融料的流动末端，以利于模具型腔内气体的排除。考虑模具加工难度，要使模具利于加工，工艺要力求简单。图3.1 分型面选择从带轮的结构上分析可知只需要一个分型面。带轮零件图上并没有标明带轮各个表面要光滑，而且它的主要功能是传动，只要保证精度以及同轴度要求，分型面的位置可以任意选择，遵照分型面的设计原则应设置在最大投影面上，以便于带轮顺利脱模，有两种方案可供选择：一个是分型面1，另一个分型面2，如图3.1所示。当选择2作为分型面时，浇口的设置可以是上端面，也可以是分型面1。如果浇口设置在分型面1，则塑料流动到上端面时，由于筒壁间隙较小，里面的空气有可能会受到压缩而不能排出，造成冲模不到位。同时在注射力的压缩下，空气会发热，导致ABS会分解，甚至发生意外事故。如果将浇口位置设在上端面，就可以避免这一问题。因为塑料在冲模过程中，不能一下子将分型面1冲满，所以空气完全有空间排除。但是上端面横截面小，当型芯固定之后，浇口就无法放置，因为型芯和浇口会发生干涉。所以选择2作为分型面时，浇口的正确位置应该设在上端面。虽然筒壁部分的缝隙很小，但是塑件的体积很小，可以利用模具的缝隙顺利排气。在这种情况下，轴套型芯和筒壁孔型芯应该分开以顺利脱模。轴套型芯和带轮型腔可以都设置在动模板上，以保证带轮同轴度要求。带轮型腔加工也比较容易，可以直接用内带轮的加工方法加工。筒壁内孔和轴套芯在开模合模的过程中，两者的同心要求难以满足。所以否定了端面1作为分型面的方案。不论塑料制品的结构如何，采用何种设计方法都必须首先确定分型面，因为选取不同的分型面就使得模具的结构有所不同。在本课题的设计中，分型面选在塑件的最大轮廓处，这样有助于分型。由于塑件中间有通孔，选择这样的分型面避免采用侧抽芯，简化了模具的整体设计。3.3 浇注系统的设计浇注系统是指塑料溶液从注射机喷嘴中射出后到达型腔之前在模具内流经的通道。浇注系统分为普通流道的浇注系统和热流道浇注系统两大类。浇注系统的设计是注射模设计的一个重要的环节，它对获得优良性能和理想外观的塑料制件以及最佳的成型效率有直接影响。浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四个部分组成。其作用可以概述如下：将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地的输送到型腔，同时使型腔内的气体顺利的排出；在塑料熔体填充及凝固的过程中,将注射压力有效地传递到型腔的各个部位,以获得形状完整、内外质量优良的塑料制件。浇注系统设计是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响很大，而且还与塑件所用塑料的利用率、成型生产效率等相关，因此浇注系统设计是模具设计的重要环节，对浇注系统进行总体设计时，一般应遵循以下基本原则：(1)适应塑料的工艺性；(2)流程要短；(3)排气良好；(4)避免料流直冲型芯或嵌件；(5)浇注系统在分型面上的投影面积应尽量小；(6)浇注系统的位置尽量与模具的轴线对称；(7)修整方便，保证制品外观质量；(8)防止塑件变形。3.3.1 主流道1主流道尺寸主流道指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分。本次采用直浇口式浇注系统，主流道垂直于模具分型面。主流道设计在模具的浇口套中，如图3.2所示。为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成倒圆锥形，其锥角为30，小端直径=5。由于小端的前面是球面，半径=18+2=20mm，其长度初选为86mm。流道表面粗糙度Ra取0.8。图3.2 主流道形状及其与注射机喷嘴的关系1注射机喷嘴； 2浇口套； 3定模板2主流道衬套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式，即浇口衬套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。浇口衬套都是标准件，只需去买就行了。常用浇口衬套分为有托浇口衬套和无托浇口衬套，有托浇口衬套用于配装定位圈。浇口衬套的规格有12，16，20 等几种。由于注射机的喷嘴半径为18mm，所以浇口衬套的为R20，浇口衬套如图3.3所示。图3.3 浇口套3.3.2 分流道在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，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。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。本次设计中，由于采用一模一件，制品为圆形，采用直接浇口，故不需开设分流道。3.3.3 浇口浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。本次设计采用直接浇口，开设在零件顶面上，其截面形状为圆形。采用此种形状的浇口减少了浇注系统塑料的消耗量，去除浇口容易，且不会留下明显的痕迹。图3.4 直接浇口形式3.4 冷却及排气系统设计3.4.1 排气系统的设计利用型芯、顶杆等的间隙排气，不需要另外设计排气系统。3.4.2 冷却系统的设计该塑件为大批量生产，应尽量缩短成型周期，提高生产率；加上ABS塑料为结晶型塑料，成型时需要充分冷却，冷却要均匀分布。因此，该模具在定模板上开出冷却水道，采用冷却水进行循环冷却型腔。3.5影响塑件尺寸精度的因素影响塑件尺寸精度的因素很多，概括的说，有塑件材料、塑件结构和成型工艺过程，模具结构、模具制造和装配、模具使用中的磨损等因素，其中塑件材料方面的因素主要是指收缩率的影响。在模具设计中，应根据塑件的材料、几何形状、尺寸精度等级及影响因素等进行设计计算。1塑料收缩率波动塑件成型后的收缩变化与塑件的品种以及塑件的形状、尺寸、壁厚、成型工艺条件、模具的结构等因素有关，工艺条件、塑件批号发生的变化会造成塑料收缩率的波动，由此引起的塑件尺寸误差可用公式表示为3式中塑件的最大收缩率，%；塑件的最小收缩率，%；塑件的基本尺寸。实际收缩率与计算收缩率会有差异，按照一般的要求，由塑料收缩率波动所引起的塑件尺寸误差小于塑件公差的，即。2模具成型零件的制造误差模具成型零件的制造精度越低，塑件尺寸精度也越低。一般成型零件工作尺寸的制造公差取塑件公差的，即。3模具成型零件的磨损磨损的结果使型腔尺寸变大，型芯尺寸变小，磨损的程度与塑料的品种和模具材料及热处理有关。为简化计算，凡与脱模方向垂直的表面不考虑磨损，与脱模方向平行的表面考虑磨损。生产批量小，磨损量取小值，甚至可以不考虑磨损量；热塑性塑料摩擦系数小，磨损量可取小值；模具材料耐磨性好，可取小值；对于中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的；对于大型件，最大磨损量应取塑件公差的以上。4塑料平均收缩率的计算该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算，查有关手册得ABS的收缩率为。3 =（0.004+0.007）/2100% =0.55% 3.6模具零件工作尺寸的计算该塑件尺寸精度无特殊要求，大部分尺寸为自由尺寸，可查常用塑料制品公差等级表1，可得ABS塑料未注公差尺寸精度等级为，按查取公差，其主要尺寸公差要求如表3.1所示。表3.1 塑件的主要尺寸公差要求塑件标注尺寸塑件尺寸公差（按MT5级精度）外形尺寸2516内形尺寸4.5该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算，查有关手册得ABS的收缩率为。故平均收缩率为：。3根据塑件尺寸公差要求，模具制造公差取。成型零件尺寸的计算如表3.2所示。表3.2 成型零件尺寸的计算（单位mm）6塑件尺寸计算公式型腔或型芯工作尺寸径向尺寸轴向尺寸3.7 凹模底板厚的确定垫块跨度为290mm，按经验公式取垫板厚而设计选用模架的垫板厚度为60。因此，能满足要求。4 合模导向机构的设计当采用标准模架时，因模架本身带有导向装置,一般情况下，设计人员只要按模架规格选用即可。若需采用精密导向定位装置，则须由设计人员根据模具结构进行具体设计。4.1 导向机构的总体设计(1)导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压人导柱和导套后变形。(2)该模具采用4根导柱，其布置为等直径导柱不对称布置。(3)该模具导柱安装在支承板和模套上，导套安装在定模固定板上。(4)为了保证分型面很好的接触,导柱和导套在分型面处应制有承屑槽,即可削去一个面或在导套的孔口倒角，该模具采用后者。(5)在合模时，应保证导向零仵首先接触，避免凸模先进人型腔，导致模具损坏。(6)动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。4.2 导柱设计(1)该模具采用带头导柱，不加油槽。(2)导柱的长度必须比凸模端面高度高出6mm8mm。(3)为使导柱能顺利地进人导向孔，导柱的端部常做成圆锥形或球形的先导部分。(4)导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证具有足够的抗弯强度(该导柱直径由标准模架可知为mm)。(5)导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按H7/k6配合，导柱滑动部分按H7/f7或H8/f7的间隙配合。(6)导柱工作部分的表面粗糙度为m。(7)导柱应具有坚硬而耐磨的表面、坚韧而不易折断的内芯。多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢T8A、T10A经淬火处理,硬度为50HRC以上或弱钢经调质、表面淬火、低温回火，硬度为50HRC以上。图4.1带头导柱4.3 导套设计导套与安装在另一半模上的导柱相配合，用以确定动、定模的相对位置，保证模具运动导向精度的圆套形零仵。导套常用的结构形式有两种：直导套(GB/T4169.21984)、带头导套(GB/T4169.3-1984)。(1)结构形式。采用带头导套(I型),如图81所示。图4.2 推导套（型）(2)导套的端面应倒圆角，导柱孔最好做成通孔,利于排出孔内剩余空气。(3)导套孔的滑动部分按H8/夕或H7/f,的间隙配合,表面粗糙度为0.4m。导套外径与模板一端采用H7/k6配合；另一端采用H7/e7配合镶入模板。(4)导套材料可用淬火钢或铜(青铜合金)等耐磨材料制造,该模具中采用T8A。4.4 推板导柱与导套设计该套模具采用推板导柱固定在动模座板上的形式。推板导柱除了起导向作用外,还支撑着支承板，从而改善了支承板的受力状况,大大提高了支承板的刚性。该模具设置了4套推板导柱与导套，它们之间采用H8/f7配合，其形状与尺寸配合如图8-3所示。图4.3 推板导柱、导套 1推板导柱；2推板导套；3推半固定板；4推杆；5动模座板。5 脱模推出机构的设计注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也常称为推出机构。5.1 脱模推出机构的设计原则塑件推出(顶出)是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定塑件的质量，因此，塑件的推出是不可忽视的。在设计推出脱模机构时应遵循下列原则。(1)推出机构应尽量设置在动模一侧。(2)保证塑件不因推出而变形损坏。(3)机构简单、动作可靠。(4)良好的塑件外观。(5)合模时的准确复位。5.2推管推出机构对于中心有孔的薄壁圆筒形塑件，可用推管推出机构。如图5.1所示推管推出塑件的运动方式与推杆推出塑件基本相同只是推管中间固定一个长型芯。图a所示的结构使模具的闭合高度加大，但结构可靠，多用于推出距离不大的场合；图b所示的结构将型芯固定在动模座板上，型芯虽长，但结构紧凑。推管推出机构动作均匀可靠，且在塑件上不留任何推出痕迹。图5.1推管推出机构1推管 2型芯 3复位杆图5.2所示的是推管的其它形式。图a所示是让推管在型腔板内活动，可有效缩短推管的长度；图b所示是在推管上开长槽，型芯用圆柱销或方销固定模板上，这种形式的型芯较短，模具结构紧凑，但紧固力较小。图5.2推管推出机构5.3推出机构的导向与复位1导向零件对卧式注射机使用的模具来说，当推杆较细时，固定它的固定板及垫板的重量容易使推杆弯曲，以至在推出时不够灵活，甚至折断，故常设导向零件。导柱的数量一般不少于两个。常见的形式如图5.3所示，图a所示的导柱，除了起导向作用外，还起支撑作用，可以减小注射成型时支承板的弯曲。当推杆的数量较多，塑件的产量较大时，光有导柱是不够的，还需装配导套，以延长导向零件的寿命及使用的可靠性。如图b所示。图5.3导向零件1导柱2导套2复位零件为了使推出零件在合模后能回到原来的位置，推杆或推管推出机构中通常还设有复位杆。复位杆必须和推杆固定在同一块板上，其长度必须一致，分布必须均匀，端面要与所在动模的分型面齐平。在有的模具中复位杆可以省去，推塑件边缘的推杆，直径可以稍大些，一半推塑件，另一半就起了复位杆的作用。还有的模具在推杆上装有弹簧，这样在合模时，推出机构就可先于合模动作而复位了。本模具采用图5.2a所示推管推出机构，推出机构采用弹簧复位。6 侧向分型与抽芯机构的设计6.1侧向分型与抽芯机构的工作原理当注射成型侧壁带有孔、凹穴、凸台的塑料制件时，模具上成型该处的零件就必须制成可侧向移功的零件，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的整个机构称为侧向分型与抽芯机构。侧向分型与抽芯机构的功能主要是：在一定时间内使侧凸、凹成型件能准确地进行脱模，并保证成型件的壁厚和变形符合要求。当前最常用的是斜导柱侧向分型与抽芯机构，其工作原理是利用斜导柱等传动零件，把垂直的开模运动传递给侧向型芯，使之产生侧向运动而完成分型或抽芯动作，工作原理如图6.1所示图6.1 斜导柱侧抽芯注射模1一型芯2一推管3一动模镶件4一动模板5一斜导柱6一侧型芯滑块7一楔紧块8一中间板9一定模座板10一垫板11一拉杆导柱12一导套6.2抽芯距和抽芯力的计算对于有侧凸凹的塑件，常用斜导柱及斜滑块侧向分型与抽芯机构，在进行设计时，需作以下计算：1抽芯距S抽芯距指将侧向型芯从成型位置抽到不妨碍塑件取出的位置所需的空间距离，即型芯移动的最小距离。一般抽芯距等于型孔深度再加23mm，即：（mm）（6-1）式中，S抽芯距 S2型孔深度图6.2线架抽芯距但是，当侧向型芯脱出侧凸、凹以后，其几何位置还有碍于塑件脱模的情况时，则其抽芯距不能简单地依靠这种方法确定，需根据具体成型件的形状和结构尺寸的计算来决定。当成型如图6.2所示圆形骨架塑件时：(mm) （6-2） (mm) （6-3）式中 S抽芯距，mm；S1有效的抽芯距，mm；R骨架塑件台肩半径，mm；骨架塑件圆筒外圆半径，mm。 2抽芯力塑件在模腔内冷却收缩时逐渐对型芯包紧，产生包紧力。因此，抽芯力必须克服包紧力和由于包紧力而产生的摩擦阻力，在开始脱模的瞬间所需抽芯力为最大。影响脱模力的因素要考虑周全较为困难，在生产实际中常常只考虑主要因素，可按下式进行计算：（6-4）式中 Fc抽芯力，N； A活动型芯被塑件包紧包络面积，mm2； p塑件对侧型芯的收缩应力，一般塑件模内冷却取（0.81.2）107Mpa；模外冷却取（2.43.9）107Mpa；摩擦系数取0.10.2；侧型芯的脱模斜度或倾斜角。6.3斜导柱侧向分型与抽芯机构斜导柱分型抽芯机构由斜导柱、侧滑块、锁紧楔及滑块定位装置所组成。如图6.2所示。1斜导柱斜导柱主要用作驱动侧滑块的开闭运动。（1）斜导柱的结构与配合要求图6.3斜导柱的结构斜导柱头部可做成半球或锥台形，如图6.3所示。为了减小斜导柱与滑块斜孔之间的摩擦与磨损，在斜导柱外圆周上可铣出两个对称平面。斜导柱的表面粗糙度Ra小于0.631.25m。斜导柱与其固定板采用过渡配合H7/m6联接。斜导柱与滑块斜孔之间可采用较松间隙配合(如H11/b11)，或在二者之间保留0.51mm以上的间隙，甚至当分型抽芯有延时要求时，可以放大到1mm以上。（2）斜导柱的倾斜角图6.4 倾斜角与工作长度的关系图6.5 斜导柱抽芯工作图斜导柱轴线与开模方向的夹角称为斜导柱的倾斜角，如图6.4所示，它是决定斜导柱抽芯机构工作效果的重要参数。的大小对斜导柱的有效工作长度、抽芯距和受力状况等起着决定性的影响。由图可知 (6-4) (6-5)式中 L斜导柱的工作长度； S抽芯距；斜导柱的倾斜角； H与抽芯距S对应的开模距。图6.5所示是斜导柱抽芯时的受力图，可得出开模力 (6-6) (6-7)式中 Fw侧抽芯时斜导柱所受的弯曲力； Ft侧抽芯时的脱模力，其大小等于抽芯力Fc； FK侧抽芯时所需的开模力。由式可知：增大，L和H减小，有利于减小模具尺寸，但Fw和FK增大，影响斜导柱和模具的强度和刚度；反之，减小，斜导柱和模具受力减小，但要在获得相同抽芯距的情况下，斜导柱的长度就要增长，开模距就要变大，因此模具尺寸会增大。综合考虑，经实际推导，值一般不得大于250，通常采用150230。（3）斜导柱直径的确定图6.6 斜导柱受力分析斜导柱的直径决定于所需承受的弯曲力，而弯曲力又决定于抽芯力和斜导柱的斜角及工作长度。根据如图6.6中斜导柱受力状态的分析，可按下式计算：弯矩为：（6-8）式中，Mw斜导柱所受弯矩； Lw斜导柱弯曲力臂；由材料力学知：（6-9）式中，斜导柱所用材料的许用弯曲应力； W抗弯截面模量；斜导柱一般为圆形，则所以斜导柱直径为：（6-10）式中，Hw侧型芯滑块受的脱模力作用线与斜导柱中心线的交点到斜导柱固定板的距离，它不等于滑块高度的一半。斜导柱直径也可用查表法确定。按斜导柱的倾斜角、脱模力Ft查出最大弯曲力Fw，再查的斜导柱直径。（4）斜导柱长度的计算图6.7斜导柱的长度斜导柱长度根据图6.7所示，按下式进行计算。斜导柱的总长为：（）（6-11）式中 Lz斜导柱总长度； d2斜导柱固定部分大端直径； h斜导柱固定板厚度； d斜导柱工作部分的直径； S抽芯距。斜导柱安装固定部分的尺寸为：（6-12）式中 La斜导柱安装固定部分的尺寸； d1斜导柱固定部分的直径。（5）斜导柱材料及热处理斜导柱多用45钢或碳素工具钢，也可用20钢渗碳，热处理硬度55HRC。6.4 侧向分型与抽芯机构尺寸计算（1）抽拨距离因抽拔距离：（2）斜导柱长度计算圆整后取205mm。（3）开模距离7 利用Pro/E进行分模7.1 创建模具模型图7.1 在Pro/E创建带轮的模具体积块利用Pro/Engineer野火3.0版新建一个模具模型，导入带轮为参照模型；设置带轮的收缩率收缩率为0.65，系统则带轮的直径增大为171.114，如图所示。图7.2 设置带轮的收缩率7.2 选择模架选择标准模架，根据Hasta公司的模架手册，结合成型零件的特点，决定采用exm_tutorial_mfg类型，模架大小为为506446，其余规格和参数如图所示。图7.3 选择的标准模架7.3 创建分型面该带轮的成型零件除了凹凸模外，为使带轮顺利脱模，带轮槽还必须做成侧滑块；为了方便加工制造，中间的轴孔和方孔也要分割成单独的零件；而为了成型后推出带轮，应在凸模中间设置一个单独的大推管。因此，应将工件分割成7个零件，共需6个分型面。在ProE中，分别通过拉伸、旋转和复制等方法，创建出该6个分型面，分别如图至图所示。图7.4 方孔型芯的分型面图7.5 中心轴孔的分型面图7.6 V型带槽的成型面（侧滑块用）图7.7 侧滑块分割用平面图7.8 大推管的分型面图7.9 主分型面（凹、凸模分型面）7.4 分割工件获取成型零件以创建的6个分型面，依次分割工件并抽取成实体零件，得到的成型零件组合状态如图所示。图7.10 分割后的成型零件7.5 创建浇注系统该塑件为盘类零件，采用PC材料。PC材料的表观黏度对剪切速率敏感，采用小尺寸浇口可增加剪切速率，从而降低充模过程中材料的表观黏度。从零件使用角度出发，带轮与三角带接触部位不能留下浇口痕迹。综合考虑上述因素，采用圆环形浇口。该浇口一方面可降低充模阻力，另一方面可使进料均匀，空气易顺序排出。同时，采用该浇口不需设置分流道。在ProE中创建的浇注系统三维模型及二维工作图如图所示。图7.11 带轮的浇注系统（圆环形浇口）通过ProE自带的标准零件库，在模架板上设计并安装主流道衬套（浇口套）和定位环，其中确定的主流道衬套为HASCO公司的Z51r型主流道衬套，定位圈为HASCO公司的K100型定位环，具体参数如图7.12和图7.13所示。图7.12 主流道衬套（浇口套）图713 定位环7.6 铸模及模流分析利用ProE的铸模功能，创建带轮的铸模制品，结果如图所示。图7.14 铸模产生的制品在ProE中，利用Plastic Advisor(塑件优化专家)模块对铸模所得的带轮进行模拟充模分析，结果如图7.15至图7.18所示。从中可以看出，该模具的成型结果应该比较理想。图7.15 充模过程图7.16 注射压力分布图7.17 气泡分布图7.18 制品质量预估将分模获得的成型零件进一步完善，并装入侧向抽芯零件、脱模机构零件及冷却水道等，完成后的模具三维模型如图所示。图7.19 完成后的模具三维模型1动模座板 2，18，31螺钉 3推杆 4弹簧 5推管 6分流器 7凸模镶块 8，30垫块 9双头螺杆 10螺母 11弹簧 12滑块 13带轮制品 14定模板 15定模镶块 16锁紧块 17定模座板 19定位圈 20浇口套 21固定孔型芯 22管接头 23导套 24定位块 25斜导柱 26导柱 27动模板 28复位杆 29动模底板 32推块 33推板固定板7.6.1 模架概述模具设计主要是形成产品外形的凹、凸模零件以及开模和脱模方式的设计，模具上的大部分零部件可以直接选购由专门厂家生产的标准件，尤其是模架的直接选购，大大节约了模具制造时间和费用。现在，厂家设计制造出一套中等复杂程度的注塑模具，10天左右的时间即可完成。模具标准件在不同的国家和地区有小小的差别，主要是在品种和名称上有区别，但所具有的结构基本上是一样的。这次设计的模具标准是流行于广东珠江三角洲地区的港台标准，与国家的标准结构基本上是一样的，在型号命名及品种分类上有些不同。7.6.2 模架的分类按进料口（浇口）的形式模架分为大水口模架和小水口模架两大类，香港地区将浇口称为水口，大水口模架指采用除点浇口外的其他浇口形式的模具（二板式模具）所选用的模架，小水口模架指进料口采用点浇口模具（三板式）所选用的模架。大水口模架共有A、B、C、D四种型式；小水口共有DA、DB、DC、DD、EA、EB、EC、ED八种型式，其中以D字母开头的四种型号适用于自动断浇口模具的模架3。7.6.3 模架的选择模架是设计制造塑料注射模的基础部件，模架已有国家标准，由专业厂家生产，中小型模架的周界尺寸范围不大于560 mm900 mm，并规定其模架结构形式为品种型号，其基本型号有A1、A2、A3、A4四个品种，由于本次设计是利用Pro/E3.0中EMX4.1这一模块，在模架标准库中直接选取Futaba_DA型标准模架,规格为330350。图7.20 三维模架 8 注塑机的校核8.1 锁模力的校核表2.2 XS-ZY-500型注射机的主要技术参数序号主要技术参数项目参数数值1最大注射量/cm35002注射压力/MPa1453锁模力/kN35004拉杆内向距/mmmm5404405最大模具厚度/mm4506最小模具厚度/mm3007最大开模行程/mm5008喷嘴前端球面半径/mm189喷嘴孔直径/mm510定位圈直径/mm150锁模力是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力。当高压的注射熔体充满模具型腔时，会产生使模具分型面张开的力，这

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