　　　本次设计的是牙签盖的注塑模具。属于日常生活用品，所用材料是当前应用较为广泛的热塑性塑料ABS。它的生产批量为大批量生产，该产品有如下特点：（1）内部结构比较简单，但需要侧抽芯；（2）表面比较光滑，表面粗糙度小，对模具型腔与型芯的精度要求较高。本次设计使用了当前比较流行的制图软件AutoCAD及模具设计软件Pro/E和UG。

　　　此次设计的过程中查阅了大量的模具设计资料，通过牙签盖模具的设计与应用，同原有的设计方法相比，模具的应用提升了产品的质量，模具整体设计的思路和要求符合现代设计潮流和未来的发展方向。

关键词：塑料；模具；牙签盒；AutoCAD

摘要I

目录II

牙签盒塑料模具设计1

1 概述1

1.1 塑料模具简介1

1.2 我国塑料模具工业发展现状1

1.3 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向3

1.3.1 提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例3

1.3.2 推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术3

1.3.3 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率3

2 注塑模的可行性分析4

2.1 制品分析4

2.2 材料选择4

2.3 质量计算与分析6

2.4 确定成型方法6

2.5 拟定制品成型工艺参数6

3 拟定模具结构方案8

3.1 选择制品的分型面8

3.2 型腔数目的确定9

3.3 型腔的布置9

3.4 注射机的选取10

3.5 浇注系统的设计11

3.5.1 主流道的设计12

3.5.2 冷料穴的设计13

3.5.3 分流道的设计13

3.5.4 浇口的设计15

3.6 脱模机构的设计16

3.7 分型与抽芯机构19

3.7.1 侧向抽芯机构的分类及特点19

3.7.2 抽拔力和抽芯距的计算20

3.7.3 斜导柱侧抽芯机构20

3.7.4 干涉现象及先复位机构20

3.7.5 斜导柱抽芯机构设计要点21

3.7.6 弯销侧抽芯机构24

3.7.7 斜导槽侧抽芯机构24

3.7.8 斜滑块侧抽芯机构25

3.8 注射模温度调节系统设计26

4 模体（模架）设计32

4.1 模体概述32

4.2 模架的确定32

4.2.1 模架基本尺寸的确定32

4.2.2 各模板尺寸的确定33

4.3 排气槽的设计34

4.4 脱模推出机构的设计34

4.5 螺纹的布置及脱出35

4.5.1 螺纹形状35

4.5.2 螺纹的脱出35

4.6 成型零件工作尺寸计算35

4.6.1 型腔径向尺寸35

4.6.2 型腔深度尺寸36

4.6.3 型芯径向尺寸36

4.6.4 型芯高度尺寸37

4.6.5 螺纹型芯尺寸37

结束语：38

致谢39

参考文献40

　　　该制品有以下特点：

　　　（1）所处工作环境好，室温，不处于酸、碱、盐等恶劣条件中，但需要较好的抗冲击强度；

　　　（2）属于日常生活用品，产量较大，要求所用材料的价格较为低廉，且对人无毒害；

　　　（3）该牙签盒盖外表光滑且美观。

　　　2.2 材料选择

　　　根据以上制品的特点及经济方面的考虑，选择使用比较广泛的ABS塑料作为该制品的材料

　　　ABS塑料：

　　　化学名称：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物

　　　英文名称：Acrylonitrile Butadiene Styrene

　　　比重：1.02克/立方厘米成型收缩率：0.4-0.7%

　　　成型温度：200-240℃

　　　干燥条件：80-90℃ 2小时

　　　熔点：130-160℃

　　　热变形温度：90-108℃ (0.46MPa) 83-103℃ (0.185MPa)

　　　抗拉屈服强度：50MPa

　　　拉伸弹性模量： 1.8×103MPa

　　　抗弯强度：80MPa

　　　冲击强度：261KJ.m-2（无缺口） 11KJ.m-2（缺口）

　　　硬度：9.7HB

　　　体积电阻系数：6.9×1016Ωcm

　　　击穿强度：15.7-19.7KV.mm-1

　　　特点：1.综合性能好，冲击强度高，化学稳定性和电性能良好；

　　　 2.有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别；

　　　 3.流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。

　　　成型特性：

　　　1.定形料，流动性中等，吸湿大，必须干燥，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.要解决夹水纹，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

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牙签合盖塑件.gif

内容简介：: 江苏财经职业技术学院毕业设计 (论文) 任务书题目牙签盒塑料模具设计系别机械与电子工程系专业模具设计与制造届别班级09模具（2）班姓名学号指导教师职称讲师顾问老师职称毕设地点江苏财经职业技术学院教研室主任系主任发放日期：2011年11月26日毕业设计（论文）课题任务书姓名学号0911103208系别机械与电子工程系题目牙签盒塑料模具设计副标题题目来源生产实践团队是否 1课题来源及选题依据：模具是工业的重要工艺装备，是许多工业产品生产中不可缺少的组成部分。我国加入WTO以后，吸引外资能力的逐年增强，成为世界产品制造工厂地位愈加突出，而模具也在这其间扮演着越来越重要的角色。塑料作为现代社会经济发展的基础材料之一，是农业、工业、能源、交通运输等经济领域不可缺少的重要材料，其用途已渗透到经济和生活的各个领域，和钢铁、木材、水泥成为材料领域的四大支柱。模具是工业生产的基础工艺装备，被各行业广泛用于生产最终产品，其产生的价值往往是模具自身价值的几十倍、上百倍，被誉为“效益放大器”。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个地区制造水平高低的重要标志。大学时光将要成为过眼云烟，然而我们在毕业前还有一个环节毕业设计。我在实习中接触的大多数模具是塑料模具，所以我就选择了在此公司实习，在实习时我们公司接到的一模具的设计牙签盒塑料模具设计。我结合公司的设计图纸设计了这套模具的分型面、主流道、浇口、分流道、推杆、导柱、推板等部分。由于在公司没有相应的设计手册、许多计算的部分我都是借鉴的公司的设计图纸。本设计为牙签盒塑料模具制作设计，它系统的介绍了牙签盒塑料模具中的各个零部件的加工工艺过程及整套模具的装配和使用。其中，涉及到注射机各种参数的选取、零部件的加工方法、注射模的结构及相关的计算问题及特种加工工艺。在该模具设计中，利用计算机绘图软件绘制了零件图和装配图。本设计在保证加工质量的前提下，尽量做到在提高生产率的同时把生产成本降到最低。2本设计（论文或其他）应达到的要求：模具一般制造技术要求较高。模具精度是影响塑料成型件的重要因素之一。为了保证模具精度，制造时应达到如下技术要求：1 组成塑料模具的所有零件，在材料、加工精度和热处理质量等方面均应符合相应图样的要求。2 组成模架的零件应达到规定的加工要求，装配成套的模架应活动自如，并且达到规定的平行度和垂直度要求。3 模具的功能必须达到设计要求。4.为了鉴别塑料成型件的质量，装配好的模具必须在生产条件下或用试模机试模，并根据试模存在的问题进行修整，直至试出合格的零件为止。3进度安排(包括起迄日期、主要工作内容等)：起迄日期工作内容备注2011.11.29-2011.12.05熟悉课题，为设计收集资料2011.12.06-2011.12.12提交开题报告2011.12.13-2012.04.26完成初步设计，将设计内容交给教师，填写中期检查表，进行中期检查。2012.04.27-2012.05.08根据指导老师意见进行完善修改2012.05.09-2012.05.12提交毕业设计（论文）及相关资料2012.5.20左右答辩、毕业典礼4 参考文献：1 冯炳光等编模具设计与制造简明手册上海：上海科学技术出版社，19982 王季琨. 沈中伟、刘锡珍机械制造工艺学天津：天津大学出版社，19983 薛彦成公差与技术测量北京：机械工业出版社，19994 黄毅宏. 李明辉模具制造工艺北京：机械工业出版社，20035 华中理工大学等院校机械制图北京：高等教育出版社，19996 胡石玉模具制造技术沈阳：东北大学出版社，19977 屈华昌塑料成型工艺与模具设北京：高等教育出版社，19978唐志玉.塑料模具设计师指南.国防工业出版社,1996.6.9许鹤峰，陈言秋.注塑模具设计要点与图例.化学工业出版社.1999.710陈孝康，陈炎嗣，周兴隆.实用模具技术手册.中国轻工业出版社.2001.111四川大学，北京化工大学，天津轻工业学院.塑料成形模具.中国轻工业出版社.1982.612周炳尧等.模具设计与制造简明手册.上海科学技术出版社.1996.613廖念钊等.互换性与技术测量.中国计量出版社。1991.10指导教师意见：指导教师签字： 2011年11 月26日系审查意见：负责人签字： 2011年11月26日江苏财经职业技术学院毕业设计（论文）开题报告题目牙签盒塑料模具设计学院江苏财经职业技术学院专业模具设计与制造学生姓名学号0911103208指导老师职称讲师顾问老师职称 2011年12月12日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）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，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或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）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签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，参考文献应不少于10篇，不包括辞典、手册；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2005年4月26日”或“2005-04-26”。1、结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写1500字左右的文献综述(包括目前该课题在国内外的研究状况、发展趋势以及对本人研究课题的启发)：塑料是一门新兴工业，是随着石油工业发展应运而生的，作为现代四大工业基础之一，越来越广泛地在各行各业应用。其中注塑成型在塑料的各种成型工艺中所占的比例也越来越大。随着社会的经济技术不断向前发展，对注塑成型的制品质量和精度要求都有不同程度的提高。塑料制品在工业中的应用日趋普遍。在国民经济中，塑料制件已成为各行业不可缺小的重要材料之一。塑料制品的造型和精度直接与模具设计和制造有关系，对注塑制品的要求就是对模具的要求。有人说，模具是现代工业之母。世界各国对模具生产技术非常重视，出现许多新工艺、新技术。从而促进注塑工艺的不断提高和发展。注塑模具是在成型中赋予塑料以形状和尺寸的部件。模具的结构虽然由于塑料品种和性能、塑料制品的形状和结构以及注射机的类型等不同而可能千变万化，但是基本结构是一致的。模具主要由浇注系统、成型零件和结构零件三部分组成。其中浇注系统和成型零件是与塑料直接接触部分，并随塑料和制品而变化，是塑模中最复杂，变化最大，要求加工光洁度和精度最高的部分。一、国内外发展状况1）模具工业的概况模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业” ；美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”;德国则认为是所有工业中的“关键工业” ;日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力” ，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力” 。日本模具产业年产值达到13000亿日元，远远超过日本机床总产值9000亿日元。如今，世界模具工业的发展甚至己超过了新兴的电子工业。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。塑料模具工业是随塑料工业的发展而发展的。塑料工业是一门新兴工业。自塑料问世后的几十年以来，由于其原料丰富、制作方便和成本低廉，塑料工业发展很快，它在某些方面己取代了多种有色金属、黑色金属、水泥、橡胶、皮革、陶瓷、木材和玻璃等，成为各个工业部门不可缺少的材料。塑料模具就是利用特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工艺基础装备。用塑料模具生产的主要优点是制造简便、材料利用高、生产率高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。塑料模具的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有极密切的关系。随着塑料工业的飞速发展，塑料模具工业也随之迅速发展。目前，我国的彩电的年产量己超过3200万台，电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过了100万台。家用电器行业的飞速发展使之对模具的需求量极大。到2010年，在建筑与建材行业方面，塑料门窗的普及率为30%，塑料管的普及率将达到50%，这些都会大大增加对模具的需求量。其它发展较快的行业，如电子、通讯和建筑材料等行业对模具的需求，都将对中国模具工业和技术的发展产生巨大的推动作用。2）我国塑料模具工业和技术现状及地区分布在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，认识到模具技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。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l8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模具有限公司制造的多腔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，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。近年来，国内己较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如:P20, 3Cr2Mo, PMS,SM I、SM II等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%-80%相比，仍有很大差距。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，这2个省的模具产值已占全国总量的六成以上。江苏、上海、山东、安徽等地目前发展态势也很好。我国模具年生产总量虽然已位居世界第三，但设计制造水平在总体上要比工业发达国家落后许多，其差距主要表现在下列六方面：(1)国内自配率不足80，中低档模具供过于求，中高档模具自配率不足60。(2)企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构都不够合理。(3)模具产品水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低许多，而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。(4)开发能力弱，经济效益欠佳。我国模具企业技术人员比例较低，水平也较低，不重视产品开发，在市场中常处于被动地位。(5)模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低。(6)与国际先进水平相比，模具企业的管理落后更甚于技术落后。纵观发达国家对模具工业的认识与重视，我们感受到制造理念陈旧则是我国模具工业发展滞后的直接原因。模具技术水平的高低，决定着产品的质量、效益和新产品开发能力，它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。因此，模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产品，现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准件是模具基础，其大量应用可缩短模具设计制造周期，同时也显著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具质量。 3）我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向模具技术的发展趋势主要是：CAD、CAM、CAE的广泛应用及其软件的不断先进和CADCAMCAE技术的进一步集成化、一体化、智能化；PDM(产品数据管理)、CAPP(计算机辅助工艺设计管理)、KBE(基于知识工程)、ERP(企业资源管理)、MIS(模具制造管理信息系统)及Internet平台等信息网络技术的不断发展和应用；高速、高精加工技术的发展与应用；超精加工、复合加工、先进表面加工和处理技术的发展与应用；快速成型与快速制模(RPRT)技术的发展与应用；热流道技术、精密测量及高速扫描技术、逆向工程及并行工程的发展与应用；模具标准化及模具标准件的发展及进一步推广应用；优质模具材料的研制及正确选用；模具自动加工系统的研制与应用；虚拟技术和纳米技术等的逐步应用。4）注塑模具CAD发展概况及趋势计算机辅助设计(Computer Aided Design, CAD)是当代计算机应用的一个重要领域。随着计算机硬件和软件技术水平的迅速提高，CAD技术及其应用一直处于日新月异的发展浪潮中。作为CAD技术应用的一个十分重要的方面，塑料模具计算机辅助设计、模拟分析与制造，即模具CAD、CAE和CAM也一直是国内外普遍关注的热点。二、总结随着塑料工业的发展，近年来，我国各行业对模具工业的发展十分重视，在重点支持技术改造的产业、产品中，把模具制造列为机械工业技术改造序列的第一为，它确定了模具工业在国民经济中的重要地位，也提高了振兴模具工业的重要任务，即要尽快提高我国模具工业的整体技术水平并迎头赶上发达国家的模具技术水平。2本课题的研究思路（包括要研究或解决的问题和拟采用的研究方法、手段（途径）及进度安排等）：本次塑料模具设计主要采用理论与实践相结合的方式，运用所学理论知识，以及几次课程设计的经验，基于CAD软件作图以及这两年多来所学的模具知识，再阅读大量相关文献资料，教材及新闻背景资料，在辅导老师的指导和帮助下完成本次毕业设计。一、需要解决的问题：塑件成型工艺分析分型面及浇注系统的确定塑料模具设计的方案论证主要零部件的设计计算绘制装配图的基本规范绘制零件图的基本规范设计计算的说明书的编写二、研究方法：文献调查，图书查阅，上网搜索 1.利用现有资料对零件了解 2.确定合理的工艺方案 3.设定合理的模具结构 4. 设计要全面介绍模具的工作原理三、进度安排：2011.11.29-2011.12.05熟悉课题，为设计收集资料2011.12.06-2011.12.12提交开题报告2011.12.13-2012.04.26完成初步设计，将设计内容交给教师，填写中期检查表，进行中期检查。2012.04.27-2012.05.08根据指导老师意见进行完善修改2012.05.09-2012.05.12提交毕业设计（论文）及相关资料2012.5.20左右答辩、毕业典礼指导教师意见：1对“文献综述”的评语：该报告介绍对鼠标的研究状况，分析鼠标在发展中遇到的主要问题，阐述了优化加工工艺的意义，介绍了本课题的研究思路。2对本课题的研究思路、深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：本课题研究目的明确，思路清晰，深度适中，应用了所学的相关理论与技术，有一定的知识覆盖面，工作和研究方向符合专业的要求。通过对课题的研究，运用所学的理论阐述鼠标上盖的加工工艺和注塑方法，分析了生活中鼠标存在的问题，并结合当前鼠标的发展状况，拟定了鼠标上盖注射模具设计的加工工艺方案并对其优化，对鼠标的加工工艺的发展具有现实和深远的意义。指导教师： 2011年12月12日所在专业审查意见：负责人： 2011年12月12日江苏财经职业技术学院综合毕业实践说明书（论文）标题：牙签盒塑料模具设计系别：机械与电子工程系专业：模具设计与制造学号： 0911103208 姓名：高小敏指导教师：何玉林 2012年6月20日II摘要塑料模具是当今塑料工业生产中利用特定形状，通过一定的方式来成型塑料制品的一种工艺装备。模具设计与制造技术，特别是设计与制造大型、精密、长寿命模具的技术，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志。本次设计的是牙签盖的注塑模具。属于日常生活用品，所用材料是当前应用较为广泛的热塑性塑料ABS。它的生产批量为大批量生产，该产品有如下特点：（1）内部结构比较简单，但需要侧抽芯；（2）表面比较光滑，表面粗糙度小，对模具型腔与型芯的精度要求较高。本次设计使用了当前比较流行的制图软件AutoCAD及模具设计软件Pro/E和UG。此次设计的过程中查阅了大量的模具设计资料，通过牙签盖模具的设计与应用，同原有的设计方法相比，模具的应用提升了产品的质量，模具整体设计的思路和要求符合现代设计潮流和未来的发展方向。关键词：塑料；模具；牙签盒；AutoCAD目录摘要I目录II牙签盒塑料模具设计11 概述11.1 塑料模具简介11.2 我国塑料模具工业发展现状11.3 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向31.3.1 提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例31.3.2 推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术31.3.3 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率32 注塑模的可行性分析42.1 制品分析42.2 材料选择42.3 质量计算与分析62.4 确定成型方法62.5 拟定制品成型工艺参数63 拟定模具结构方案83.1 选择制品的分型面83.2 型腔数目的确定93.3 型腔的布置93.4 注射机的选取103.5 浇注系统的设计113.5.1 主流道的设计123.5.2 冷料穴的设计133.5.3 分流道的设计133.5.4 浇口的设计153.6 脱模机构的设计163.7 分型与抽芯机构193.7.1 侧向抽芯机构的分类及特点193.7.2 抽拔力和抽芯距的计算203.7.3 斜导柱侧抽芯机构203.7.4 干涉现象及先复位机构203.7.5 斜导柱抽芯机构设计要点213.7.6 弯销侧抽芯机构243.7.7 斜导槽侧抽芯机构243.7.8 斜滑块侧抽芯机构253.8 注射模温度调节系统设计264 模体（模架）设计324.1 模体概述324.2 模架的确定324.2.1 模架基本尺寸的确定324.2.2 各模板尺寸的确定334.3 排气槽的设计344.4 脱模推出机构的设计344.5 螺纹的布置及脱出354.5.1 螺纹形状354.5.2 螺纹的脱出354.6 成型零件工作尺寸计算354.6.1 型腔径向尺寸354.6.2 型腔深度尺寸364.6.3 型芯径向尺寸364.6.4 型芯高度尺寸374.6.5 螺纹型芯尺寸37结束语：38致谢39参考文献40牙签盒塑料模具设计1 概述1.1 塑料模具简介模具行业是制造业重要的组成部分，也是国民经济的基础工业受到政府和企业界的高度重视，具有广阔的前景。塑料模具是当今工业生产中利用特定的形状，通过一定的方式来成型塑料制品的工艺装备或工具，它属于型腔模的范畴。按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。因人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，所以模具制造业已成为一个大行业。在高分子材料加工领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称塑料模.塑料模优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。通常情况下，塑料制品质量的优劣及生产效率的高低，其模具的因素约占80%。然而模具的质量好坏又直接与模具的设计与制造有很大关系。随着国民经济领域的各个部门对塑件的品种和产量需求越来越大、产品更新愈来愈短、用户对塑件的要求愈来愈高，因而对模具设计与制造的周期和质量提出了更高的要求，这就促使塑料模具设计一与制造技术不断向前发展，从而推动了塑料工业以及机械加工工业的高速发展。模具的设计是模具制造过程中的关键部分，通过合理的设计制造出来的模具不仅能顺利地成型高质量的塑件，还能简化模具加工过程和实施塑件的高效率生产，从而达到降低生产成本和提高附加价值的目的。1.2 我国塑料模具工业发展现状80年代以来，在国家产业政策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2000年我国模具总产值预计为260-270亿元，其中塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。我国塑料模具工业起步到现在，历经半个多世纪，有了很大的发展，模具水平有了较大的提高。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模具I.K模具有限公司制造的多腔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，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度为0.08的一模两腔的航空杯模具和难度较袄的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.02-0.05，表面粗糙度Ra0.2,模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达10-30万次，淬火钢模大50-100万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有差距，具体数据见表。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等厂家成功地在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。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5080%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UG美国ParametricTechnology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、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。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,并能支持CAE技术对成型过程,如充模和冷却等进行计算机模拟,取得了一定的技术经济效益,促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来,我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展,主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等,这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点,为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。近年来,国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢,如:P20、3Cr2Mo、PMS、SM、SM等,对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响,但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用,并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下,和国外先进工业国家已达到70%-80%相比,仍有很大差距。1.3 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向1.3.1 提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多控所2、在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术,近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度,为其进一步普及创造了良好的条件;基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪,其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题;CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高;塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。1.3.2 推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量,并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源,所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准,积极生产价廉高质量的元器件,是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下,大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制,而且其常用于较复杂的大型制品,模具设计和控制的难度较大,因此,开发气体辅助成型流动分析软件,显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度,继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。1.3.3 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低,与国外差距甚大,在一定程度上制约着我国模具工业的发展,为提高模具质量和降低模具制造成本,模具标准件的应用要大力推广。为此,首先要制订统一的国家标准,并严格按标准生产;其次要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本;再次是要进一步增加标准件规格品种。402 注塑模的可行性分析2.1 制品分析图1所示塑件为一牙签盒盒盖图1 牙签盒盒盖尺寸图该制品有以下特点：（1）所处工作环境好，室温，不处于酸、碱、盐等恶劣条件中，但需要较好的抗冲击强度；（2）属于日常生活用品，产量较大，要求所用材料的价格较为低廉，且对人无毒害；（3）该牙签盒盖外表光滑且美观。2.2 材料选择根据以上制品的特点及经济方面的考虑，选择使用比较广泛的ABS塑料作为该制品的材料ABS塑料：化学名称：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物英文名称：Acrylonitrile Butadiene Styrene比重：1.02克/立方厘米成型收缩率：0.4-0.7%成型温度：200-240 干燥条件：80-90 2小时熔点：130-160 热变形温度：90-108 (0.46MPa) 83-103 (0.185MPa)抗拉屈服强度：50MPa拉伸弹性模量： 1.8103MPa抗弯强度：80MPa冲击强度：261KJ.m-2（无缺口） 11KJ.m-2（缺口）硬度：9.7HB体积电阻系数：6.91016cm击穿强度：15.7-19.7KV.mm-1特点：1.综合性能好，冲击强度高，化学稳定性和电性能良好； 2.有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别； 3.流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。成型特性：1.定形料，流动性中等，吸湿大，必须干燥，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.要解决夹水纹，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。2.3 质量计算与分析为了更精确的计算出塑件的质量和体积，我们可运用时下比较常用的三维制图软件UG对制品进行质量分析根据UG的质量分析结果：体积 = 6.892 e+03 毫米3曲面面积 = 1.004e+04 毫米2密度 = 1.100000e-06 公斤 / 毫米3质量 = 7.0303e-03 公斤 2.4 确定成型方法ABS属于热塑性塑料，对热塑性塑料指定采用注射成型。塑料注射成型工艺的最大特点是模具成型，能够生产出所需的任意数量的直接使用或稍作处理即可使用的制品，是一种适宜大批量生产的工艺。2.5 拟定制品成型工艺参数注射机类型：螺杆式预热与干燥：温度8085时间23h料筒温度：后段 150170 中段 165180 前段 180200喷嘴温度：170180模具温度：5080注射压力：60100MPa成型时间：注射时间 2090s高压时间 05s冷却时间 20120s总周期 50220s螺杆转速：30后处理：方法红外线灯、烘箱温度 70时间 24h3 拟定模具结构方案理想的模具结构应能发挥成型设备的能力，最大限度的满足塑件的工艺技术要求（如几何形状、尺寸精度、表面粗糙度等）和生产经济要求（成本低、效率高、使用寿命长、节省劳动力等）。3.1 选择制品的分型面分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副模具根据需要可能有一个或两个以上的分型面，分型面可以是垂直与合模方向，也可以与合模方向平行或倾斜。以分型面为界，模具被分为两大部分，即动模和定模部分，而其他的面则被称作分离面或分模面，注射模只有一个分型面。分型面的选择是一个比较复杂的问题，因为分型面的选择与塑件几何尺寸精度、脱模方法、后处理工序、模具类型、排气条件、嵌件位置、浇口形式等有关。分型面选择的一般原则：（1）便于塑件脱模；（2）分型面的选择应利于侧面分型和抽芯；（3）分型面的选择应保证塑料制品的质量；（4）分型面的选择应有利于避免溢料的产生；（5）分型面的选择应有利于成型时排气；（6）分型面的选择应尽量便于模具加工。根据以上的原则及结合本制品的结构特点，分型面选择在如图2所示：分型面A-A图2 分型面选择示意图3.2 型腔数目的确定型腔的布置，根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量的大小、模具制造的难易度、模具成本等确定型腔数量及排列方式。根据经验，在模具型腔中每增加一个型腔，制品的精度要降低4 。设模具中的型腔数目为,制品的基本尺寸为L()，塑件的尺寸公差为，单型腔模具注塑生产时可能产生的尺寸误差为 s （聚甲醛为0.2，尼龙66为0.3，聚碳酸酯、聚氯乙烯、ABS等非结晶型塑料为0.05）鉴于所设计的制件的精度要求，又是大批量的生产，可以采用一模多腔的形式。考虑到模具制造费用低一点，设备运转费用小一点，初定为一模四腔的模具形式。3.3 型腔的布置确定了型腔数目以后，接下来要考虑型腔的排列形式，多型腔在模板上排列形式通常有圆形、H形、直线形及复合形等，在设计时应注意以下几点：1）尽可能采用平衡式排列，确保制品质量的均一和稳定。2）型腔布置与浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料的现象。3）尽量使型腔排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸。本设计型腔的排列方式为H形，如图3：图3型腔的布置3.4 注射机的选取1）注射量的计算通过上面的UG建模分析，塑件质量为7.0303g，塑件体积为6.892，流道凝料体积为未知数，可按塑件体积的0.6倍计算，而在上面分析中确定为一模四腔，所以注射机注射量为：g V=40.90352）塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力计算图4塑件在分型面上的投影面积由图四可看出塑件在分型面上的投影面积主要由四部分组成，由塑件从下到上分别设它们为、，各面积运算如下：所以投影面积 =370+12.5+256+214.17-418+30 =712.0838流道凝料在分型面上的投影面积，在模具设计前是个未知数，根据多型腔的统计分析，大致每个塑件在分型面上的投影面积的0.20.5倍，因此可以用0.35n来估算，所以： F=AP=3845.25335=134583.9=134.58KN式中P为材料ABS的型腔压力4）选择注射机注射量V=40.9035 锁模力F=134.58KN根据以上计算值，可选用SZ40/32立式注射机，此注射机性能如表3-1所列：表3-1 注射机主要技术性能理论注射容积cm40螺杆（柱塞）直径mm24注射压 mPa150锁模力 KN320拉杆内向距 mm205移模行程 mm160最大模具厚度 mm160最小移模厚度 mm 130喷嘴球半径 mmR10喷嘴口直径 mm3.5 浇注系统的设计普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。3.5.1 主流道的设计主流道是连接注射机喷嘴和分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，熔料在主流道中并不改变方向，其形状、大小直接影响塑料的流动速度和填充时间。设计要点：1）为便于凝料从主流道中拉出，主流道设计成锥角，其圆锥角=24，对流动性差的塑料可取36，过大会造成流速减慢，易成涡流，内壁粗糙度为Ra=0.63，尽量不采用分段组合形式。2）主流道大端呈圆角，半径=13,以减小料流转向过渡时的阻力。3）在保证塑件成型良好和模具结构允许的前提下，主流道应尽可能短，一般小于60，否则将会使主流道凝料增多，塑料耗量大，且增加压力损失，使塑料降温过多而影响注射成型。4）为了使熔料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使主流道和注射机的喷嘴紧密对接，主流道对接处设计成半球凹坑，其半径：R2=R1-(12)，其小端直径：d1=d2+(0.51)，凹坑深度取 35。R1为注射机喷嘴半径，d2为喷嘴口直径本设计的主流道设计如有图：喷嘴口的直径为3，这样：R2=10+2=12() d1=3+0.5=3.5() 凹坑的深度取3图5 主流道3.5.2 冷料穴的设计冷料穴一般在主流道对面的动模板上。其作用就是存放料流前峰的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而形成冷接缝；此外，在开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出，冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道的直径。冷料穴主要有三种形式：（1）与推杆匹配的冷料穴：这种冷料穴的底部有一根推杆，而推杆安装在推板上，与其它推杆或推管连用。（2）与拉料杆匹配的冷料穴：这类冷料穴的底部有一根拉料杆，拉料杆安装于型心固定板上，不随推出机构一起运动。（3）无拉料杆的冷料穴：是在主流道对面的动模板上开一锥行凹坑，再在凹坑的锥行壁上钻一深度不大的小孔。脱模时靠小孔作用将主流道凝料拉出，当塑件被推出时，冷料穴头部先沿着小孔轴线移动，然后被全部拔出。本设计采用与拉杆匹配的冷料穴，如图6所示：图6 冷料穴图为形头冷料穴，很容易将主流道拉离定模。3.5.3 分流道的设计分流到是主流道与浇口之间的部分，是指塑料熔体从主流道进入多腔模的各个型腔或单腔模多处进料的通道，起分流和转向的作用，分流道的要求是塑料熔体在流动中热量和压力损失最小，同时使流道中的塑料量最小。（1）分流道的断面形状和尺寸根据理论分析可知，在等断面面积的条件下，正方形的周边最长，圆形的最短。因此从传热面积考虑，热固性塑料的注射模的分流道最好是采用正方形；但从散热面积考虑，热塑性塑料注射模分流道的断面形状则采用圆形；从压力损失考虑，由于在同断面面积时圆形的周边比正方形的短，因此，料流阻力小，压力损失小。但从加工方便出发，常用形、梯形和正六边形断面。分流道的断面形状及尺寸大小，应根据塑件的成型体积、塑件的壁厚、塑件的形状、所用塑料的工艺特性、注射速率、分流道的长度等因素来确定。断面过小，会使流道压力损失太大并降低单位时间内输送的塑料量，使填充时间延长，塑件常出现密度低、缺料、波纹等缺陷；断面过大，不仅积存空气增多，塑件易产生气泡，而且增大塑料的消耗量，延长冷却时间。因此，在设计分流道时，要求所设计的分流道应能满足良好的压力传递和保证合理的填充时间。圆形分流道的直径d一般在 212范围内变动。对流动性很好的的聚丙烯、尼龙等，当分流道很短时，其直径可小到2；对流动性很差的聚碳酸酯、聚砜等，直径可达12。实验证明，对多数塑料来说，分流道直径在 56以下时，对流动性影响较大，但直径在8以上时，再增大其直径，对流动性的影响也不大。对于正六边形断面的分流道，B=0.433D（D为外接圆直径）。正六边形分流道脱模阻力小，椭圆形分流道脱模阻力大，当横截面积相同时，正六边形分流道表面积大，而椭圆形分流道可在模具分型面上占有较小的面积。对半圆形分流道其深度为0.45d。梯形断面的分流道的断面尺寸高度为h=(0.840.92)b，梯形斜角常取510，低部圆角半径r=13，分流道的宽度b常在 412范围内变动。对于U形断面分流道），深度h=2r（r为圆的半径），斜角。由于正方形流道凝料脱模困难，六角型流道效率低（比表面大），而圆形截面流道在加工时两半难对准，所以生产中常采用梯形或U形截面的分流道。U形分流道其实是梯形分流道的一种变异形式。鉴于上述原因，本设计采用梯形分流道。因为各种塑料的流动性有差异，所以可以根据塑料的品种来粗略地估计分流道的直径。对于壁厚小于3，质量在200g以下的塑件，可用以下经验公式确定分流道的直径： D = 0.2654 式中，流经分流道的塑料量（g）；对于ABS塑料D可取4.89.5L 分流道长度（）； D 分流道直径（）对于黏度较大的塑料，可按上述算得的D值再乘以1.21.25的系数。根据型腔的布局，可知：第一级分流道L1=80 第二级分流道L2=20所以，D=0.2654=0.2654=4.3根据推荐的范围可选择 D=5 分流道的形状如图7所示：图 7 分流道3.5.4 浇口的设计浇口是指流道末端与型腔之间的一段细短通道，亦称内浇口，它是浇注系统中截面尺寸最小且最短的部分，除主流道型浇口以外，它的作用是使塑料熔体加快流速注入型腔内，顺序填满型腔，并且由于塑料熔体大多为非牛顿液体，通过较小浇口时进一步受到剪切作用，表观粘度的下降，伴随着能量的转换，动能变成了热量，浇口处温度升高，这又进一步促使表观粘度的下降，同时在注射周期中进行补料和防止倒流，成型后也便于塑件与整个浇注系统的分离。因此，浇口的形状、尺寸、分布对塑件的质量影响很大。浇口的尺寸经常需要通过试模，按成型情况酌情修正。浇口的形式和特点浇口的形式很多，常见的形式有：点浇口、潜伏式浇口、直接浇口、护耳式浇口、中心浇口、侧浇口。侧浇口又称边缘浇口，一般开在分型面上，从塑件侧面进料。它能方便地调整充模的剪切速率和浇口封闭时间，因而国外称之为标准浇口，它是一种广泛使用的浇口形式，侧浇口是典型的矩形浇口。侧浇口可根据塑件的形状特点灵活地选择浇口的位置，以改善填充条件。它不像其它浇注系统那样受到一定的限制，如框形或环形塑件，可以从外侧进料，而当其内孔有足够位置时也可从内侧进料，这样可使模具结构紧凑，流程缩短，对于薄壁长塑件，采用头进料则成型比较困难，而且模具尺寸加大，若改用侧向进料就比较合理。侧浇口适用于一模多腔，能大大提高生产效率，减少浇注系统的消耗量，而且去除浇口方便，但侧浇口容易形成熔接痕、缩孔、气孔等缺陷，注射压力损失大，对壳形件排气不便，保压补缩作用比直接浇口小。另外，侧浇口还有良种变异形式，即扇形浇口及平缝式浇口，它们只是在浇口的进料方向、宽度上有所变化。所设计的制品要求不是很高，根据浇口的特点及浇口位置选择的基本原则，选用侧浇口，模具采用两板式，从而简化了模具的结构。如下图：图8 侧浇口3.6 脱模机构的设计在塑料成型模具中，完成将塑件从模具型腔或型芯上完整地取出装置称为顶出机构，或脱模机构。脱模机构一般由顶出、复位、和顶出导向等三大零部件组成。（1）顶出部件：主要有顶杆、脱模板（推件板）等。本设计中的零件比较小，脱模力不是很大，可采取顶杆推出，而不需要脱模板。（2）复位部件：模具中主要是依靠复位杆进行复位。（3）导向部件：导向部件由导柱和导套组成。脱模机构的分类：脱模机构可以按动力来源分类，也可以按模具机构分类。按动力来源分类动力来源是指将塑件顶出的动力。常见的有：1）手动脱模手动顶出是指当模具分型后，人工操纵顶出机构，定出塑件。其优点是模具结构简单，成型周期短，且顶出时动作平稳，塑件不易变形，但是顶出力受操纵者体力限制，劳动强度大，生产效率低，因此多用于注射机无顶出装置的定模一方，或小塑件的小批量生产。2）机动脱模机动脱模时靠注射机的开模动作顶出塑件，有两种形式：一种形式通常利用固定于注射机架上的顶杆，开模时，注射机移动模板带动模具动模部分后退，定出杆穿过移动模板上的孔而顶住模具顶出杆板，使其不再随动模后退，移动模板继续后退，模具顶出机构将塑件顶出，机械杆的长度可根据模具的顶出距离、厚薄通过螺杆（套）进行调节。此形式的特点是：顶出在开模过程中进行，模具内顶板的复位在合模时进行，另一种形式是在注射机上不装顶杆，将模具一片中顶出机构用定距拉杆或链条与另一片相连，当分模到一定距离时，拉杆或链条拖动顶出机构顶出塑件，常用于定模顶出制品或需降低模具闭合高度的情况。3）液压脱模注射机上设有专用的顶出油缸，当开模到一定距离后，活塞动作，推动顶出机构顶出制品。4）气动脱模利用压缩空气，通过模具上设置的气道和微小的顶出气孔，直接吹出塑件。制品不留顶出痕迹。按模具机构分类：由于塑件的材料、形状和技术要求不同，定出机构可分为一次顶出机构、定模顶出机构、二次顶出机构、浇注系统定出机构和带螺纹制品顶出机构等。按模具中推出零件分类1）推杆式脱模：应用广泛，常用圆形截面推杆。2）推管式脱模：适用于薄壁圆筒形零件。3）脱模板式：适用于薄壁容器、壳体以及存在推出痕迹的塑件。4）推块式脱模：适用于齿轮类或一些带有凸缘的制品，可防止塑件变形。5）利用成型零件推出制品的脱模：适用于螺纹型环一类的制品，利用模具中某些成型零件推出塑件。6）多元联合式脱模：对于某些深腔壳体、薄壁制品以及带有环状凸起、凸肋或金属嵌件的复杂制品，为防止其出现缺陷，常采用两种或两种以上的推出机构联合动作以完成脱模过程。脱模机构的设计原则：（1）尽量设法使塑件留于动模（2）确保塑件不变形不损坏完整脱出（3）尽量不损害塑件外观（4）机构可靠脱模力的计算：脱模力是指将塑件从型芯上脱出时所克服的阻力，主要由塑件收缩时型芯的包紧力引起的塑件对的塑件对型芯的摩擦力造成，它是设计脱模机构的重要依据之一。未脱模时正压力F正就是对型芯的包紧力，此时的摩擦阻力即为。然而，由于型芯有锥度，故在脱模力的作用下，塑件对型芯的正压力降低了，即变成了-，所以这时的摩擦阻力为：式中，摩擦阻力；摩擦系数，一般=0.151.0；因塑件收缩对型芯产生的正压力（即包紧力）；脱模力；脱模斜率，一般为。由于一般很小，所以的值可以忽略不计，从而可以推出：当项不忽略时，即为式中，p塑件对型芯产生的单位正压力（包紧力），一般p=812MPa；薄件取小值，厚件取大值； A塑件包紧型芯的侧面积（）。对于不通孔的壳形塑件脱模时，还需要克服大气压力造成的阻力，其值为：故总的脱模力为：对了该塑件可以采用：摩擦系数，一般=0.151.0； p塑件对型芯产生的单位正压力（包紧力），一般p=812MPaA塑件包紧型芯的侧面积（）A初略计算如下：图9 塑件内部图型芯面积主要由三部分组成，设由下到上分别为：。=所以: N3.7 分型与抽芯机构当塑件上具有与开模方向不一致的孔或者侧壁有凹凸形状时，除极少数情况可以强制脱模外，一般都必须将成型侧孔侧凹的零件做成可活动的机构，在塑件脱模前，先将其抽出，然后才能将整个塑件从模具脱出，完成侧向活动型芯的抽出和复位的这种机构叫侧抽芯机构，这种模具脱出塑件的运动有两种情况，一是开模时优先完成侧向分型和抽芯，然后推出塑件：二是侧向抽芯也塑件的推出同步进行。3.7.1 侧向抽芯机构的分类及特点（1）机动侧抽芯：开模时，依靠注射机的开模动力，通过侧向抽芯机构改变运动方向，将零件抽出。机动侧抽芯操作方便、生产效率高、便于实现自动化，但模具结构复杂。（2）手动侧抽芯：这种模具结构简单、生产效率低、劳动强度大、抽拔力有一定限制，故只在特殊场合下用。（3）液压和气动侧抽芯：在模具上配置专门的油缸或者汽缸，通过活塞的往复运动来进行侧向抽芯。这类机构的特点是抽拔力大、抽芯距离长、动作灵活且不受开模过程限制，常在大型注射模中使用。3.7.2 抽拔力和抽芯距的计算抽拔力上指塑件处于脱模状态，需要从开模方向有一定交角的方位抽出型芯所克服的阻力。当原材料确定时，抽拔力的大小与模具机构和塑件形状有密切关系，因此计算抽拔力的方法与脱模力相同。抽芯距是指将侧型芯从成型位置推至不妨碍塑件推出时的位置所需的距离。一般抽芯距等于侧孔深度或者凸台高度加K安全距离,K一般取2-3，即: =h+(23) 其中,抽芯距 ()；塑件侧孔深度或凸台高度。本塑件侧抽芯抽芯距即为塑件的高度加上K安全距离: =h+（23） =32+3=353.7.3 斜导柱侧抽芯机构斜导柱侧抽芯机构是最常用的一种侧抽芯机构,它具有结构简单、制造方便、安全可靠等特点,其中有以下几种常见形式: （1）斜导柱在定模,滑块在动模。（2）斜导柱在动模,滑块在定模。（3）斜导柱和滑块同在定模。（4）斜导柱和滑块同在动模。3.7.4 干涉现象及先复位机构对于斜导柱在定模,滑块在动模的侧抽芯机构来说,由于滑块复位是在合模过程中实现的,而推出机构复位一般也是在合模过程中实现的(通过复位杆的作用),如果滑块先复位,而推杆等后复位,则可能发生侧抽芯与推杆相撞击的现象,这种现象叫干涉现象,干涉现象容易致使活动型芯或推杆损坏。为了避免干涉现象的发生,在模具结构允许情况下,可采取如下措施: 避免活动型芯与推杆的水平投影相重合；使推杆的推出距离小于活动型芯的最低面；在一定条件下采用推杆先于活动型芯复位机构。滑块与推杆不发生干涉的条件: S其中，h是推杆端面至活动型芯的最近距离；S是活动型芯与推杆在水平方向上的重合距离。通常可以用增大角的方法避免干涉。当角的改变不能避免干涉时，要采用推杆预先复位机构，常见的“先复位机构”有以下几种：形三角滑块式先复位机构。形摆杆式先复位机构形杠杆式先复位机构连杆式先复位机构杆铰链式先复位机构斜导柱式先复位机构弹簧先复位机构3.7.5 斜导柱抽芯机构设计要点1. 斜导柱长度及开模行程计算图10 斜导柱斜导柱的长度主要根据抽芯距离、斜导柱直径及倾斜角大小确定，其长度计算公式为式中：L斜导柱长度（）； D斜导柱固定部分大端直径（）； H斜导柱固定板厚度（）； d斜导柱直径（）；斜导柱的倾角（）其中，称斜导柱的有效长度；L3+L4称斜导柱的伸出长度；L5称斜导柱头部长度，常取815。本塑件的抽拔方向与开模方向垂直：斜导柱有效长度其中，S=35 2. 斜导柱弯曲力计算本设计抽拔与开模方向垂直，经过力平衡分析，可以得出斜导柱承受的弯曲力计算公式为：式中，N斜导柱所受弯曲力（N）； Q抽拔阻力（N）；摩擦角（）,；钢材之间的摩擦因素，一般取=0.15本设计中：所以： N3. 斜导柱截面尺寸的确定斜导柱常用截面形状有圆形和矩形两种。圆形制造方便，装配容易，应用广泛；矩形截面制造不便，但强度高，承受作用力大。对圆形截面的斜导柱，其直径d ()为：对矩形截面的斜导柱，设截面高度为h ()，截面宽度为b （），且，则：上式中，许用弯曲力（MPa），对于碳钢 137.2 MPa，斜导柱有效长度()； N斜导柱最大弯曲力（N）。本设计采用圆形斜导柱，所以： =32.1310-3 =3.213 考虑到钢材的摩擦因素和计算的方便性，取。4. 滑块设计（1）滑块的连接形式：滑块分为整体式和组合式。（2）滑块的导滑形式：滑块在导滑槽中的活动必须顺利平稳，不发生卡滞、跳动等现象。（3）滑块的导滑长度应大于滑块宽度的1.5倍，滑块抽芯动作后，应继续留在导滑槽内,并保证在导滑槽的长度不小于滑块全长的2/3。滑块的定位装置：为了保证斜导柱的伸出端可靠进入滑块的斜孔，滑块在抽芯后的终止位置必须定位（即必须停留在固定位置）。本设计的滑块连接形式为整体式，如下图：图 11型芯本设计为一模四腔，共有二个型芯，其中每个型芯上有两杆斜导柱，共计四根。5. 压紧楔的设计（1）滑块锁紧楔形式：为了防止活动型芯和滑块在成型过程中受力而移动，滑块应采用楔紧块锁紧，常用的锁紧形式有：a 滑块采用整体式楔紧块锁紧，适用于大型塑件和锁紧面积较大的场合；b 滑块采用镶拼式楔紧块锁紧，结构简单，但刚性差，易松动，适用于小型模具；c滑块采用嵌入式楔紧块锁紧，适用于较宽的滑块；d 滑块采用嵌入式楔紧块锁紧，楔紧块采用平面支承，强度增加，适用于锁紧力较大的场合。（2）楔紧块的楔角：当斜导柱带动滑块作抽芯移动时，楔紧块的楔角必须大于斜导柱的斜角（一般取1520，最大不超过25），这样当模具一开模，楔紧块就让开，否则斜导柱将无法带动滑块作抽芯动作，一般。3.7.6 弯销侧抽芯机构弯销分型抽芯机构，它实际上是斜导柱的变异形式，该机构的优点是斜角最大可达30，即在同一开模距离中，能得到比斜导柱更大的抽芯距。在设计弯销抽芯机构时，必须注意弯销与滑块之间的间隙要大些，一般在0.5 左右，否则闭模时可能发生卡死现象。弯销也可设在模内，开模时，塑件首先脱离定模型芯，然后在弯销的作用下使滑块向外移动而完成塑件外侧抽芯。弯销还可以用于滑块的内侧抽芯，塑件内侧有凹槽，开模时首先沿一面分开，弯销带动滑块向中心移动，完成内侧抽芯动作，弹簧使滑块保持终止位置。3.7.7 斜导槽侧抽芯机构这种机构实际上是斜导柱的一种变异形式。它是在侧型芯滑块的外侧用斜导槽代替斜导柱。斜槽的斜角一般在25度以下为好。如果抽芯距很大需超过此角度，可将斜槽分两段，第一段为25度左右，第二段也不应超过40度。这种机构可用于抽芯距较大的场合。开模时滚轮沿斜导槽运动带动滑块完成侧抽芯动作。3.7.8 斜滑块侧抽芯机构该抽芯机构是利用成型塑件或侧凹的斜滑块，在模具推出机构的作用下沿斜导槽滑动，从而使分型抽芯及推出塑件同时进行的一种侧向分型抽芯机构。这种机构结构简单，运动平稳可靠，因此应用广泛。根据导滑部分的结构不同，常见的斜滑块侧抽芯机构可分为以下三种：1. 滑块导滑的斜滑块侧抽芯机构按斜滑块所处位置的不同，又可分为斜滑块外侧抽芯和内侧抽芯两种形式。（1）斜滑块外侧抽芯机构：凹模由两块斜滑块组成，以块斜滑块在推杆的作用下，沿着斜滑槽移动的同时向两侧分开，并完成塑件脱离主型芯的动作。（2）斜滑块内侧抽芯机构：开模后在推杆的作用下，斜滑块沿型芯的导滑槽移动，塑件的推出与内侧抽芯同时进行，使塑件脱出型芯和斜滑块。2. 斜推杆导滑的斜滑块侧抽芯机构这类机构也可分为外侧抽芯和内侧抽芯两种形式。（1）斜推杆导滑的外侧抽芯机构：开模时塑件留在动模，推出时，推杆固定板推动滚轮，迫使斜推杆沿着动模的斜方孔运动，在推杆共同推出塑件的同时，完成外侧抽芯。（2）斜推杆导滑的内侧抽芯机构：斜推杆的滑座呈角固定于推杆固定板上，使推出力沿另一推杆的轴向传递，有利于消除侧向分力，减小摩擦。3. 推杆式侧抽芯机构（1）推杆式外侧抽芯机构：一推杆的头部成型塑件的外凸缘、尾部的铰链与推板连接，推出时推杆推动塑件移动，当推杆头部伸出动模板时，推杆凸缘即与镶块接触，从而使推杆头部向上摆动脱出塑件，完成外侧抽芯。（2）推杆内侧抽芯机构：推出时，推杆带动塑件一同运动，当推杆后部斜面与动模板接触时，则迫使推杆向内侧抽芯动作。4. 斜滑块的设计要点（1）斜滑块的导向斜角可比斜导柱大些，但也不大于30度，一般取1025度，斜滑块的推出长度必须小于导滑总长的2/3。（2）斜滑块与导滑槽之间要以双面配合。（3）为保证斜滑块的分型面密合，而且在斜滑块与模套之间需要留0.20.5 的间隙，同时斜滑块顶面应高出模套0.20.5 。（4）当内侧抽芯时，斜滑块的顶端面应低于型芯顶端面0.050.10 。以免推出时阻碍斜滑块径向移动，另外，在斜滑块顶端面的径向移动范围内，塑件表面时不应以任何台阶，以免阻碍斜滑块活动。本设计侧抽芯处采用斜导柱和楔紧块，楔紧块如下图：图12楔紧块楔紧块的验算：所以：楔紧块符合要求。3.8 注射模温度调节系统设计塑料在成型过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量。1模具温度过高，成型收缩大，脱模后塑件变形率大，而且还容易造成溢料和黏模。2模具温度过低，则熔体流动性差，塑件轮廓不清晰，表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷。3当模具温度不均匀时，型芯和型腔温度差过大，塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形，会影响塑件的形状和尺寸精度。综上所述，模具上需要设置温度调节系统以达到理想的温度要求，通常温度调节系统包括冷却系统和加热系统两种。冷却系统设计一般注射模内的塑料熔体温度为200摄氏度左右，而塑件从模具型腔中取出时的温度在60摄氏度以下。所以热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效冷却，以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。对于熔融黏度低、流动性好的塑料，当塑件时小型薄壁时，则模具可利用自然冷却而不设冷却系统；当塑件壁厚而大型时，则需要对模具进行人工冷却，以使零件在模内加快冷却定型，缩短成型周期，提高生产率。冷却介质有冷却水和压缩空气，但用冷却水较为普通，这是因为水的热容量大，传热系数大，成本低。1）冷却系统的设计原则（1）.尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡。（2）.冷却水孔的数量越多，孔径越明显，则对塑件的冷却效果越均匀。（3）.尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面的距离处处相等。当塑件不均匀时，壁厚处应强化冷却、水孔要靠近型腔、距离要小，但不应小于10 。（4）.浇口处加强冷却。一般在注射成型时，浇口温度很高，距浇口越远温度越低，因此要加强浇口处的冷却。（5）.应降低进水与出水的温差。如果进水与脱水温差过大，将使模具的温度分布不均匀尤其对流程很长的大型塑件，料温越流越低，对于矩形模具，通常沿模具宽度方向开设水孔，使进水与出水温度差不大于5摄氏度。（6）.合理选择冷却水道的形式。对于收缩大的塑应沿收缩方向开设冷却水孔。对于不同形状的塑件，冷却水孔的排列形式也以所不同。（7）.合理确定冷却水管接头位置。为了不影响操作，进出口水管设在注射机背面的模具同一侧。（8）.冷却系统的水道尽量避免与模具其他机构（如推杆孔、小型芯孔等）发生干涉现象，设计时要通盘考虑。（9）.冷却水管进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏。2）冷却系统的机构形式一、根据塑料制品形状及所需的冷却效果，冷却回路分为直通式、圆周式、多级式、螺旋线式、喷射式、隔板式等多种样式，同时还可以互相配合，构成各种冷却回路。二、本塑件的冷却水管设计1.本塑件冷却水管设计如下图：图13 冷却水道的截断图其中的小圆孔即为冷却水管，由图可以看出本设计共设八根水管。定模板上的水管离定模板上面14 （定模板厚度40 ），动模板上的水管离动模板下沿21 （动模板厚度50 ）因为模架型芯和楔紧块的原因使上下水管离型芯的距离相差3 。本设计冷却系统采用简单流道式机构形式，即在定模板和动模板上直接打孔，并通以冷却水进行冷却。其俯视形式如下图：图14 冷却水道的布置由图14可以看出：本设计的冷却水道是由上下两个回路组成，其中定模板和动模板分别有一个回路，每个回路有四条水道，两个水管接头，三条软管和若干个密封圈。2.冷却系统的计算1）被传导给模具型腔的总容量对于大型模具，从理论上讲，被传导给模具型腔内的总容量应由以下几部分组成：（1）塑料熔体释放出的热量（KJ/h）而：如考虑结晶型塑料的溶解潜热，则每千克塑料所放出的热量应为：故可改写成上式中，n每小时注射次数； G每次注射的塑料量；塑料熔体与塑料冷却后的比焓塑料的比热容；熔融塑料进入型腔的温度；单位质量塑料凝固时放出的热量；结晶型塑料解潜热。（2）高温喷嘴头向模具的接触传热式中：注射机的喷嘴头与模具的接触面积（）金属的传热系数，普通钢，合金钢，钢合金；模具的平均温度同前面。2）冷却系统简单计算方法通常对于中小型模具以及对塑料制品要求不太严格时，一般可忽略空气对流、辐射以及与注射机接触传走的热量，同时也忽略高温喷嘴头向模具的接触传给型腔的热。所谓简单计算就是以塑料熔体释放出的热量为总热量，全部由冷却介质带走。然而根据模具实际操作过程，这些热量应分别由凹模和型芯冷却系统带走，即：式中：和分别为凹模和型芯所承担的制品质量(Kg)而且一般以制品壁厚的中性面作为凹模与型芯冷却的交界面来计算和。对于圆筒类零件，实验表明大约1/3的热量被凹模带走，其余的给凸模带走。简单计算过程如下：（1）计算单位时间内从型腔中散发出的总热量（），可用以下方法求得.计算每次需要注射量（）确定生产周期（）：式中，t为生产周期，为注射时间，为冷却时间，为脱模时间，均可查表查到。求使用的塑料单位热流量求每小时注射的次数: 求每小时的注射量（Kg/h）: 求从型腔内发出的总热量（KJ/h）（2）求凹模冷却水孔的直径（）查表31如下：表2冷却水流速与管道直径的关系冷却管道直径d （）最低流速冷却水体积流量81.665.0101.326.2121.107.4150.879.2200.6612.4250.5315.5301.4418.7（3）求冷却水的平均速度（m/min）：（也可由表31查得最低流速）（4）求冷却管壁与水界面的传热膜系数：（5）计算凹模冷却管的总传热面积式中，为模具温度与冷却介质温度之间的平均温差，即（6）计算凹模上应设冷却水管总长度（），由于传热面积，所以：（7）求凹模所需冷却水管根数 n=L/B (B为模具宽度)以上为凹模冷却系统的计算方法，凸模的冷却系统计算方法相同。3.本设计冷却系统设计本设计由于板厚的问题，取水管直径为8 ，水管直流S形在同一板上环绕，水管分定模板和动模板上下两层。 4 模体（模架）设计4.1 模体概述模体也成模架，是注射模的骨架和基体，模具的每一部分都寄生其中，通过它将模具的各个部分有机联系在一起。我国市场上销售的标准模架，一般由定模座板、定模固定板、动模固定板、支承板、垫块、动模座板、推块、推杆固定板、导柱、导套、复位杆等组成。另外，根据需要，还有特殊结构的模架，如点浇口模架、带脱模板模架等。4.2 模架的确定4.2.1 模架基本尺寸的确定由下图可以基本推算模架的基本尺寸：图15 型腔嵌件的布置根据型腔的布局可以看出，型腔长度尺寸为: 型腔宽度尺寸为：其中：为塑件高度尺寸（）为抽芯距离尺寸（）为制造型芯斜面所需距离（）为斜

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