儿童喝水杯注塑模设计(27张CAD图)(有PROE图)[抽芯]-模具毕业论文

盐城工学院机械工程系毕 业设计 1 摘要 本文就如何应用先进技术设计制造注塑模具，更新设计注塑模具的方法，解决好注塑模具设计的关键 -浇注系统、顶出系统、冷却系统侧面分型与抽芯机构的合理设计，以期与同行们一起讨论，共同努力推动注塑模具技术的发展。本文就童心吸水杯注塑模具设计展开，根据零件的结构特点、材料特性，构思总体方案并进行方案论证。依据总体方案对注塑模具总体结构进行合理设计，然后分六个分支系统进行设计，它们分别是浇注系统、冷却系统、注塑模具零件设计、注塑零件成型零件工作尺寸计算、侧向分型机构设计与抽芯机构设计、和其它设计 。其中浇注系统、冷却系统设计的是否合理是模具设计成败的关键，针对浇注系统本设计从浇注系统的组成和作用、主浇道设计、分流道设计、浇口设计、浇注系统动平衡、冷料井与拉料杆合理搭配六个方面进行设计和论证。 关键词 注塑模具 浇注系统 顶出系统 冷却系统 侧面分型与抽芯机构 童心吸水杯注塑模设计 2 Abstract On how this text use advanced technical design make and mould plastics the mould summary, Upgrade and design method to mould plastics mould , settle well and mould plastics key of mold design - -Pour the system, carry and offer the system, cooling system side dividing into type and smoking the rational design of the core organization, In the hope of and discuss with colleagues together , make joint efforts and promote and mould plastics mould development of technology. This text absorb water on childlike innocence cup mould plastics cup launch, according to structure characteristic, material characteristic of part, Overall scheme of the plot and carrying on schemes to prove. The mould ensemble architecture is designed rationally to moulding plastics according to the overall scheme, Then divide the system of six branches to design, They pour the system separately, Cooling system, mould plastics mould part design, mould plastics part shaping part working size calculate, side direction person who divide organization design and release design, and other designs, organization of core,. It is rational that the ones that pour the system, cooling system and design among them are a key to the mold design success or failure, Originally designed from pouring systematic composition and function to the system of pouring, Water line design, shunt dishes of design, runner not to design, pour systematic dynamic equilibrium, cold material well with draw material pole collocate 6 designed and proved rationally mainly. Keyword mould plastics mould pour system carry and publish the systematic cooling system side assigning to type and smoke the core mechanism 盐城工学院机械工程系毕 业设计 3 目录 0 前言 -1 1 总体设计方案论证 -3 2 注塑模总体结构设计 -8 3 浇注系统设计 -12 4 注塑模零件设计 -14 5 注塑成型零件工作尺寸计算 -17 6 侧向分型机构设计与抽芯机构设计 -24 7 其它设计 -25 8 结论 -26 工作小结 -27 致谢 -28 参考文献 -29 附件清单 -30 童心吸水杯注塑模设计 4 0 前言 随着塑料工业的飞速发展和通用塑料也工程塑料在强度和精度方面的不断提，塑料制品的应用范围也在不断扩展。由于再工业产品中，一个设计合理的塑件往往能代替多个传统金属结构件，加上利用工程塑料特有性质，可以一次成型非常复杂的形状，并且还能设计成卡装结构，成倍地减少产品中的各种紧固件，大大地降低了金属材料消耗能和加工及装配工时，因此，近年来工业产品塑料化的趋势不断上升。 注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法。该方法适应于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，制得的塑料制品数量之大是其他成型方法望尘莫及的。由于注 塑成型加工不仅产量多，而且适应于多种原料，能够成批地生产，并且具有固定的尺寸，可以实现自动化、高速化，因此具有较高的经济效益。 作为注塑成型加工的主要工具之一注塑模具。在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效率等方面水平高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中反应能力和速度。 与其它机械行业相比，模具制造业主要有以下三个特点： 第一，模具不能像其它机械那样可作为基本定性定型的商品随时都可以在机电市场上买到。这是因为每副模具都是针对特定 塑料制品的规格而产生的，由于塑料制品的形状、尺寸各异，差距甚大，其模具结构也大相径庭，所以模具制造不能形成批量生产。换句话说，模具是单件生产的，其寿命越长，复加工的可能性越小。因此模具的制造成本较高。 第二，因为注塑模具是为产品中的塑料制品而定制的，作为产品、除质量、价格等因素外，很重要的一点就是需要尽快的投放市场，所以对于塑料制品 而特殊定制的模具来说，其制造周期一定要短。 第三，模具制造是一项技术很强的工作，其加工过程集中了机械制造技术中先进技术的精华部分与钳工技术的手工技巧，因此要 求模具工人具有较高的文化技术水平，特别是对企业来说要求培养“全能工人”，使其适应多种要求，这种技术工人对于模具单件生产方式组织均衡生产是非常重要的。综上所述，模具制造业存在成本高，要求制造周期短，技性强等特点，目前，随着科学技术的不断发展和计算机技术的应用，这些问题得到了很大改善。由于有了计算机辅助设计和计算机辅助加工，从根本上改变了模具生产的面貌，可靠地保证了模具所要的精度与质量。预硬、易切削以及高光亮等，新兴模具材料的应用，大大方便了加工及热处理。另外，模具标准件和标准件为基础的特殊定制零件的普及，明显地模具制造周期。 盐城工学院机械工程系毕 业设计 5 在模具设计方面，正逐渐把理论设计提高到日益重要的位置，即采用了理论与经验结合的方法，改变了以往的经验 类比 实验的方法。使我国的塑料模具设计水平进入了新阶段。 市场上为了制造各种形状各异结构复杂的塑料制品，注塑成形技术应运而生并日趋成熟。怎样用注塑成形的方法生产塑料制品满足社会的需要，已经成为一个重大的课题，注塑模具是注塑成型的主要工具之一，应用非常广泛。 对塑料材料各种结构，性能的深刻认识和日趋成熟的注塑成型技术和精密加工技术是注塑模具设计的理论基础。现在社会上有各种模具 软件，为模具设计带来了无比的便利，使模具设计工作简单易而且效力良好。 模具的设计制造显然很复杂，但是也有自己的规律。注塑模具制造大致可分为以下几个步骤：（ 1）塑料制品的工艺分析（ 2）模具结构设计（ 3）确定模具材料和选择工件（ 4）零件加工和模具组装（ 5）试模。 合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具是现代模具制品必不可少的三大支柱。对于采用注塑成型加工方法生产塑料制品来说，合理的成型工艺即是三大支柱中的合理的加工工艺。在成型过程中，尤其是精密制品的成型，要想建立一组最佳成型条件决非易事，因为影响成型条件的因素 很多，除制品的形状、模具结构、注塑设备、原材料等之外，电压的波动、环境温度的变化对成型都有一定的影响。到目前为止，建立最佳的成型工艺尚无简单可靠的标准，大多数需要操作者具有很丰富的实践经验与耐心，根据塑料制品在成型过程中出现的问题认真调整，才能确定一个理想的成型工艺，高效率、高质量的生产出合格的塑料制品。 注塑模具的产品成品低廉，技术含量大，有很好的经济效益，它的大批量生产缓解了市场的需求和工业的需求。 童心吸水杯注塑模设计 6 盐城工学院机械工程系毕 业设计 7 童心吸水杯注塑模设计 8 盐城工学院机械工程系毕 业设计 9 1 总体方案论证 1.1 设计原理 注塑模具设计必须以塑料的特 点性能注塑成型原理为依据，以制造简单易行为准则，注塑成型是热塑性塑料制造生产的一种重要方法。其原理是：塑料材料在注塑机内加热融化，然后在高压作用下将熔融状态下的塑料高速注入模具型腔内，然后冷却成型。影响注塑成型工艺的因素很多，主要工艺参数有：（一）温度。包括料桶温度，喷管温度，模具温度 （二）压力。包括塑化压力和注射压力（三）时间。包括充模时间，保压时间，闭模时间等等其它时间。为了设计一套结构合理，工艺简单的模具，必须处理好各种因素的影响。 1.2 方案选择 本次设计的内容是综合一个吸杯模具，设 计一套注塑模具。 童芯吸水杯为儿童喝水所用，对材料无特殊要求，选用聚苯乙烯就可以满足要求。 聚苯乙烯具有一定的机械强度，化学稳定性及电器性能都比较优良，投光好，着色佳，并易与成塑。其特点是差不多完全能耐水。缺点是耐热低，性脆，且其制品由于内应力容易碎裂，仅能用与低负载和不高温度（ 60-70）下使用。 童芯吸水杯的测绘 童心吸水杯注塑模设计 10 由此结合模具结构，有两套方案供选择。 第一方案是一模一腔直接浇口，第二方案是，一模两腔点浇口形式。 第一方案 盐城工学院机械工程系毕 业设计 11 由于童芯吸水杯有手柄，注塑成型后不易从模具中取出，所 以采用侧向分型结构，型芯分成两部分，中间有一分型面注塑机，将料桶内的塑料加热，使其经过喷嘴高速主仪入模具的主浇口。由于没有分浇流道，熔体直接入型腔。充满，冷却，随之开模，在顶出系统作用下塑料制品（童芯吸水杯）顶出。因为世界浇口，所以杯子底留有物不能自动去初，必须进行机加工剔除，或人工去除。 本套模具的显著 特点是模具设计制造简单，注塑过程直接快捷，但是由于单腔所以导致效率低下，料把需后续加工，使得生产产品周期长。 第二方案 童心吸水杯注塑模设计 12 此套模具的浇口是设置在游动模中，以浇口形式出现的。当模具开启后，在弹簧和拉钩的作 用下，迫使游动模与动模一起运动，这时浇道中固化了的塑件由于受到定模板上的拉料钉限制，而停在弹簧板上。 图（ C）模具继续开启，带动拉杆运动。在拉该作用下，弹簧板弹开一定的距离将浇道塑料从拉料钉上强行脱开。随后模具继续开启，动模，游动模从制品分形处分开，经顶出后取出。 这是一套自动成型方法，无需后续加工，节省了时间，提高了生产时效，缺点是模具结构较复杂，加工不容易，制造成本提高，但是由于模具利用率较高，可以几十万次重复使用，所以该方案更有利于提高生产效益。 1.3 型腔数的确定 模具中的型腔数目的确定是一项综合项目，首先应考虑注射机的各项规格及工作性能，以及考虑制品的精度要求，模具制造的费用等 。 1.3.1 确定合适的成型型腔数，应考虑以下几个因素： 以机床注射能力为基础，每次注射量不超过注射机最大注射量的 80%，按公式计算： 浇W-浇注系统的注射量（ g） 盐城工学院机械工程系毕 业设计 13 件W-塑件重量（ g） ； 初定注射 机为 XS-ZY-350 型，该注射机的注射 量为 125g，即 S=125g，初估浇注系统的重量为 10g，即 浇W =10g，塑件的重量 件W=42g 所以 1.242 101258.0 N 因此，模具的型腔数初定为 2 1.3.2 根据塑件的精度考虑： 一般多型腔时制造精度低，塑件精度也低。该制品的表面精度要求很高，表面要求光滑，粗糙度很高，不易打采用多型腔。不过，采用一模一腔，会增加产品的成本。因此，在考虑型腔数时，不综合考虑各方面的因素，在精度要要求例题的情况下 ，尽量采用一模多腔。 1.3.3 据塑件形状及进料口位置考虑： 该制品为童芯吸水杯子，圆形，制品高度为 82mm，制品的表面光滑，有两个手把，浇口初定在杯子底面中芯。采用点浇口，因此，采用一模二腔能满足点浇口的要求。 1.3.4 根据塑件的产量考虑： 对试制或小批量塑件宜取单型腔或少型腔，大批量时宜取多型腔。该塑件为大批量生产，因此宜采用多型腔。 综合以上 4 个方面的因素，该模具的型腔数确定为 2 个。 童心吸水杯注塑模设计 14 2 注塑模总体结构设计 2.1 注塑型模具基本类型 根据产品和生产要求，设计要点可以归纳如下：（ 1）为降低成型费用，采用一模二腔，并不对制品进行后加工（ 2）为满足制品边面光亮的要求与提高成型率，采用点浇口（ 3），为了方便加工与处理，型腔与型芯部分，采用拼镶结构。 本设计选择的方案是典型的侧向分型结构。因为杯把属于侧凹体，不能直接从模具顶出，为此，模具必须增加抽芯或侧凹向分型结构，侧向分型的模具又称哈夫模。 2.2 注塑模具的典型结构 此套方案有以下几个部分构成（ 1）成型零部件（ 2）浇注系统（ 3）导向零件（ 4）脱模顶出机构（ 5）侧向分型和抽芯机构（ 6）冷却系统（ 7）排气系统（ 8）其他结构零件 2.3 注 塑机的选择 为保证正常生产和获得良好的塑件，在模具设计时应选择合适的注射机。为此必须了解注射机的性能和安装模具的关系，一般应考虑以下几个问题： 2.4 额定注射量 国产标准的注射机均用塑料的容量（ cm）表示一次注射量，但是目前，由于过去的习惯，对注射机的注射量也还是用克量来表示，所以，选择注射机的注射量可用两种公式计算： 以体积计算时： 件注 VV 8.0 （ 4-1） 式中 注V-注射机最大注射容量 ( 3cm )； 件V-成形塑件及汇报注系统所需塑料的容量 ( 3cm )； 0.8 -为系数，一般要求成型塑个的容量不得超过注射机容量的80%； 以克量计算时： GC 8.0 （ 4-2） 式 中 C-注射机最大注射克量 （ g）； 盐城工学院机械工程系毕 业设计 15 G -成形塑件及浇注系统所需塑料的克量 rVG件 （ g）； 成形塑料的比重 3/cmg ； 0.8-意义同上面公式； 查手册得 C=30g, G 23g, 聚苯乙烯比重为 1.04 则 0.8C=0.8x30=24 23 满足要求。 2.4.2 额定锁模力 选用注射机的锁模力必须大于型腔压力产生的开模力，不 然模具分型面要分开面产生溢料。注射时产生的型腔压力对柱塞式注射机压力损失较大，所以，型腔压力均为注射压力的 4060%；而有预装置的注射机及螺杆式注射压力损失较小，所以型腔压力较大。另外，对不同流动性的塑料，喷嘴和模具结构形式。其压力损失也不一样，一般熔料经喷嘴时其注射压力达 6080Mpa，经浇注系统入型腔时则型腔压力一般设为 2550MPa； 锁模力和成型面积的生态系统由下式确定： 1000/APP 腔锁 （ 4-3） 式中 锁P-锁模力， KN； 腔P-型腔压力，一般取 4050MPa； A-浇道进料口和塑件的投影面积， m : 则 1000/APP 腔锁 =4.5X5000/1000 =225(KN) XS-ZY-350 的锁模力为 250（ KN） ； 另外，锁模力 与成形面积的生态系统可直接查表。 2.4.3 额定注射压力 如果只考虑注射机的最大注射量，最大成型面积和锁模力来确定注射，这还不是够的。有些塑件由于形状及塑料的品种等因素，需用很高的注射压力才能顺利成形，为此选用的注射机注射压力必须大于成形所需的注射压力。即应满足下童心吸水杯注塑模设计 16 人的公式： 成注 PP （ 4-4） 式中 注P -选用的注射机的最大注射压力 ； 成P-成形时需用的注射压力 ， MPa； 高密度聚乙烯成形时所需的注射压力为（ 70100） Mpa,XS-ZS-22 型注射机的注射压力为 750 MPa 注P=750 MPa (70100) MPa 2.4.4 注射机形式和模具的关系 在模具设计时，需考虑机床动模板的行程和可调节的模具闭合高度，选直接影响到装模及脱模。 (1) 注射机的闭合模具关系 大小 HHH (4-5) SHH 小大 (4-6) 式中： H 模具厚度 (mm)； 小H 机床最小闭合高度 (mm)； 大H 机床最大闭合高度 (mm)； S 螺杆可调长度， mm； 童芯吸水杯 H=352mm 查表得 XS-ZY-350 型注射机 小H=195mm, 大H=405mm,S=215 mm 代入公式 得 195 352 405 405=195+215 (2) 卧式注射机的开模行程与模具关系 : 10521 HHS ( 4-7) 式中 : S-开模行程 mm； 盐城工学院机械工程系毕 业设计 17 1H-脱模距离 , mm； 2H-塑件高度 mm； 510-为保证取出塑料件而增设的余量 , mm； 1H=90 mm ,2H=82 mm 则 S 90+82+510=177182 S可取 180 mm 2.4.5 注射机与安装模具的关系 注射机与安装模具时 ,必须了解以下几点： (1) 机床拉杆间隔 考虑模具的最大外形尺寸安装时应不受拉杆的影响。 ； (2) 定位孔的直径 模具安装用的定位环尺寸应与机床定位孔直径相配合，小型 机床一般只在定模部分设置定位孔，大型 机床则定，动模板都设置定位孔 . (3) 顶出杆的位置 设计模具时 ,必须了解机床顶出杆的直径及位置 ,并应将顶出杆的行程和模具顶出装置动作一起考虑 . (4) 嘴前端的孔径笔球面的半径，是浇口套的孔径和球面尺寸的依据。 (5) 安装螺孔的位置及妃径，机床定，动模板上设有一系列螺孔，以供安装模具压装所用。 安装形式如下： 1） 用螺钉直接固定模具； 2） 用压板固定模具形式； 综合以上因素 , 可 选用 XS-ZY-350 型注射机 模具的总高度为 352mm，开模行程至少为 160 mm。根据以上参数选择注塑机型号为XS-ZY-350.它的工艺参数有：注射压力 106.8Mpa，锁模力 250t，最大面积 645cm，最大开距 260mm，最大模具高度 405mm,最小模具高度 195mm，喷嘴球径 R18。（以上数据均从手册中查到） 童心吸水杯注塑模设计 18 3 浇注系统设计 浇注系统是塑料熔体从注塑机喷嘴流向型腔的通道。它向型腔的传质，传压，传情况决定着塑件内在和外观的质量。它的布置和安排影响塑件成型的难易程度和模具的复杂 程度 塑料熔体是在注射螺杆或柱塞杆的挤压下快速流经浇注系统进入型腔的，流动过程服从一般流体的流动规律，又有自身的特点。对浇注系统的设计，是以塑料熔体的流动规律和特点为基础的。 3.1 浇注系统的组成和作用 浇注系统由四部分组成 （ 1） 交浇道，连接注塑机喷嘴与分流道的一段料将塑料熔体从喷嘴引入到模具。 （ 2） 分离道，主流道与型腔浇口的一段流道，用与将主流道的熔体分配到各型腔，起着对熔体的分馏作用 （ 3） 浇口，由分流道通向型腔的一段流道。 （ 4） 冷料井，位与主流道末端分型面的动模一侧，作用是捕集熔体流动的前锋冷料，避免冷料进取型腔，对 塑件造成不利影响。 3.2 主流道设计 主流道设计包括以下几点 （ 1） 锥度：一般在 4-8内选取，本设计取 6。 （ 2） 径向尺寸：主流道径向尺寸的小端应大于喷嘴口直径 0.5-1.0mm。这样，当主流道与喷嘴同轴度有偏差时，可以防止主流道凝料，不易从定模上拉下来。根据 XS-ZY-350XING 注射机的喷嘴直径 4，确定主流道口直径为 5 （ 3） 凹球面半径 R 应该比喷嘴直径大 1-2mm，可以保证注射过程喷嘴与模具接触，防止两球间产生间隙使熔体充入这一间隙中，妨碍主流道凝料顺利从定模拉出 盐城工学院机械工程系毕 业设计 19 （ 4） 主流道专门开设在主流道忖套上。 3.3 分流道设计 分流道断面面积应能保持型腔充满并补充内腔内苏联收缩所需要的熔体后方可冷却凝固，因此，分流道断面直径应大于塑件壁厚。按这一要求，聚苯乙烯等同类材料，分流道直径应该是壁厚的 6 倍。绝大部分塑件的分流道断面尺寸都在 310mm 之间，查工具手册，可以使用推荐值，聚苯乙烯，分流道断面直径 3.510mm。本设计取 6mm，断面形状选择半圆型分流道。 3.4 浇口设计 童心吸水杯注塑模设计 20 浇口断面面积，大多数注塑模中，浇口断面尺寸不大于分流道断面尺寸的10%，在本设计中，取断面直径 0.6mm，浇口道长度取 1.5mm 3.5 浇注系统流动平衡 对多腔模具要求是应使得各个型腔能够同时充满且各个型腔压力相同，才能保证各个型腔所成型出口的尺寸，达到一致。对本设计中各型腔件相同，采用流动支路平衡的方法来平衡浇注系统的流动。即从主流道到各个型腔的分流道浇口，其长度，断面的形状都完全相同，即到达各个型腔的流动支路完全相同的，只要对各个流动的支路浇灌能够的误差很小，就能保证各个型腔同时充满模，压力相同。 3.6 冷却井与拉料杆合理匹配 冷料井位与主流道出口一端，本设计采用冷料井与带球型头部的拉料杆匹配，因为当模具采用脱件板 模机构时，只能采用头部为球型的拉料杆。球型的拉料杆的球头和细颈部分伸到冷料井内，被冷料井的凝料包围，动、定模打开时，将主流道凝料拉向动模一侧，顶出行程中，脱件板将塑件从主型芯上脱下的同时也将主浇道的凝料从球头上脱下。 盐城工学院机械工程系毕 业设计 21 4 注塑模零部件设计 4.1 确定分型面 选择分型面的原则是：脱出塑件方便，模具结构简单，型腔排气顺利，确保塑件质量，无损塑件外观，设备合理利用。 根据制品形状，模具有三个分型面。主型芯装在动模一侧，使塑件包紧在主型芯上，型腔在游动模一侧，分型面为平面，这样便于加工，型腔 气体的排除，除了利用顶出元件的配合间隙外，主要靠分型面，排气槽也设在分型面上。分型面选在熔体流动的末端 -童芯吸水杯的杯口，为了便于塑件的取出，采用侧向分型，这样杯子中芯面也就是一个分型。杯子的底部是个光滑平面。如果也采用两半模，将会影响制品的外观，所以底部有一个分型面。这样可不必在分型面上开气槽，直接利用分型面上的配合间隙就可满足型腔 内的气体顺利排出。 4.2 成型零部件结构设 4.2.1 凹模设计 成型塑件外表面的零件称凹模或型腔，凹模按结构可以分为整体型，整体嵌入式 局部镶嵌式，组合式等等。 整体式的凹模的型腔加工在一整块零件上，具有强度高。刚度好的优点，但是对于 形状复杂的塑件，难以加工或根本无法加工。童芯吸水杯的模具是双半模，所以采用组合式的凹模。组合式凹模的侧壁和底部是由不同的零件组合而成，具有型腔机加热处理，抛光研磨方便，将完整的型腔分为几部分，分加工再组合，这样装配方便，零件损坏便于更换，节约了材料，符合现在企业高效率生产，利用原则。 如图所示，图 6 是侧面组合后再与低部组合的凹模。四壁锁紧是采用锁紧块在正压力作用下锁紧，为了保证扣锁的紧密性，四处边角和扣锁接触应该留有一断非接触部分， 四壁转角处圆角半径应大于模套转角处半径 r。 设计组合式的凹模时，应满足以下要求： （ 1） 将型腔的内型加工变成为镶件加工或组合件的外型加工。 （ 2） 拼缝应避免开型腔的转角或圆弧部分，并与脱模方向一致 （ 3） 镶件和组合件数量力求减少，以减少对塑件外观和尺寸的影响 （ 4） 易损坏部分应设计为独立的镶拼件，便于更换 （ 5） 组合部分的结合面应采用凹凸槽互相扣锁，防止在塑料压力下位移 4.2.2 型芯设计 成型塑件内表面的零件统称凸模或者型芯，型芯按复杂程度和结构可分以下几类 童心吸水杯注塑模设计 22 （ 1） 整体式型芯 （ 2） 镶入式型芯 （ 3） 异形型芯结构形式等等 因为童芯吸水杯的型芯结构简单 ，加工容易，所以采用整体样式的结构。这样在型芯加工冷却水道容易，无需各部件之间的配合，减少了工作量 4.2.3 对合导向机构零部件设计 对合导向机构的功能是保证动、定模两部件能准确对准，使加工在动模和定模的成型表面在模具闭合后形成形状和尺寸的准确的腔体，从而保证塑件的形状、壁厚和尺寸准确。 （一） 导柱设计 导柱可以安装在动模一侧，也可以在定模一侧，但是更多是在动模一侧。因为作为成型零件的主型芯多安装在动模一侧，导柱与主型芯安装在同一侧，在合模时可以起到保护作用。 （ 1）导柱结构 导柱的基本结构形式有两种，一 种是安装部分的凸肩，宽度的其余部分直径相同，称为直径导柱。另一种是除由安装部分的凸肩外，使安装的配合部分直径比外伸的工件部分直径大，称为阶梯形导柱。直形导柱和阶梯形导柱的前段都设计成为锥形，便于导向两种导柱都可以在工作部分带有贮油槽，带贮油槽的导柱可以贮存润滑油，。直形导柱用于塑件生产批量不大的模具，可以不用导套。阶梯形导柱用于塑件大批量生产的模具或者导向精度高的，必须采用导套的模具，装在模具另一侧的导套安装可以和导柱安装采用同一尺寸，一次加工而成，保证了严格同轴。阶梯形导柱的另一优点是当导柱工件部分因某种 原因挠曲时，容易从模板中卸下更换，直形导柱则比较困难。 （ 2）导柱尺寸 导柱尺寸随模具分形面处模板外形尺寸而定。模板尺寸越大，导柱的中芯距应越大，所以导柱也应越大。除了导柱长度按模具具体结构确定外，导柱其余尺寸随导柱直径而定。 （二）导套设计 导向孔可带有导套，也可以不带导套。带导套的导向孔用语大量生产，或者导向精度高的模具。无论带或不带，都不能设计为盲孔，盲孔会增加模具闭合时的阻力，并使模具不能紧密闭合。带导套的模具应该采用阶梯形导柱。 1、结构如下 导套常用的结构形式有两种，一种是安 装凸肩，另一中是不带安装凸肩。 2、安装方法 型导柱安装需要垫板，装入模板后复一垫板即可。 型导套用于模板后盐城工学院机械工程系毕 业设计 23 面不带垫板 的结构，可以采用如下几种方法固定到模板中 （ 1） 导套外圆柱面加工出一凹槽，用螺钉固定。 （ 2） 导套外圆柱面局部磨出一小平面，用螺钉固定。 （ 3） 导向侧向开一孔，用螺钉固定 3、导柱布置 一副模具最少用两根导柱，模板外形尺寸大的模具，可以最多用 4 根导柱，为了使模具在使用时、维修时的拆装过程中不会发生动模认错方向，导致布置采用以下方法：导柱不对称布置。 童心吸水杯注塑模设计 24 5 注塑模成型零件工作尺寸计算 注塑模成型零件工作尺寸是指这些零件上用以直接成型塑件的那些型面尺，例如，型腔和型芯的径向尺寸，深度和高度尺寸孔间距离尺寸，凸台间距离尺寸孔或凸台至某成型表面的距离尺寸，螺纹成型零件的径向尺寸和螺距尺寸等。 5.1 塑件尺寸偏差以及影响因素 影响塑件的尺寸的因素很多，概括的说，有材料方面的，模具制造方面的，模具结构方面的和模具磨损等。材料方面的因素主要是以收缩率变化，这又与塑件结构和工艺过程密切相关。 5.2 计算成型零件工件尺寸的基本关系式 （一 ）实际收缩率和计算收缩率 塑 料的受说率定义为塑件成型时从模腔中取出冷却收缩后，尺寸缩小程度，用百分数表示。应该区别实际收缩率和计算收缩率。 一般制品的收缩率是根据所用塑料收缩率的平均值，而实际上制品在成型过程吕其塑料分子并不是在制品成型完成后，再经过数小时才能完全稳定下来，因此制品的实际收缩与按其材料平均值计算的收缩率是有一定的差距的。然而目前人们还无法在制品成型前就能准确地计算出制品在成型过程中的，因此，针对这种情况，在模具设计时可采用比平均收缩率低 1的计算方法。 通常，制品中 1 mm 和小于 1 mm,并带有大于 0.05 mm 公差的 部位以及 2 mm和小于 2 mm 并带有大于 0.1 mm 公差的部位，不需要计算收缩率。 在模具设计时，根据制品的收缩率确定型腔与型芯的尺寸，有几点需要特别注意： a) 由于在成型过程中，不同的成型工艺会使制品的实际收缩发生轻微的变化，因比，在模具设计中，型腔与型芯的制造公差应是所成型制品公差范围的 25 50，其目的是给注射成型留出一定的调整余地，以保证的制品的精度要求。 b) 制品中没有标出脱模斜度的部位，制品设计者应对此标出公差，模具设计者必须在此公差之内作出脱模斜度的要求，应在模具结构上考虑其它方法。 c) 在设计模具中 凸起形状的尺寸时，应采用最大尺寸加负公差，这是因为对于修改凸形状的部位，缩小和降低其尺寸都要比加大加高其尺寸来得容易。 盐城工学院机械工程系毕 业设计 25 5.3 型芯及型腔的尺寸计算 型腔和型芯的工作部分尺寸与塑料制品的尺寸和公差、塑料收缩率及模具的磨损和制造公差等因素有关。 5.3.1 型腔径向尺寸计算 在给定条件下制品平均收缩率CPS，制件的名义尺寸SL（最大尺寸）及其允许公差 （负偏差），则塑件 平均径向尺寸为： 2SL 型腔名义尺寸为ML（最小尺寸），公差值为Z（正偏差），则型腔的平均尺寸为 ML + Z /2。考虑到收缩率和磨损值C，以型腔磨损量到最大磨损量的一半计，则有： CCPSSzM SLLL 21)2(22 对于中小型塑件，令 61C， 31Z，并将比其他各项小得多的CPS2略去，则有： 43CPSSM SLLL （ 4-1） 标注上制造偏差后，得 17.0043 CPSSM SLLL 代入数据得 17.0052.043%2 8.02.0148148 ML = 17.0095.147 5.3.2 型芯径向尺寸计算 经过和上面型腔径向尺寸计算的推导 ,可得 : 43CPSSM SLLL (4-2) 标注上制造偏差后，得 043ZCPSSM SLLL 代入数据得 017.052.043%2 8.02.0145145 ML = 0 17.085.145 童心吸水杯注塑模设计 26 5.3.3 型腔深度计算 在型腔深度计算过程中，规定制件高度名义尺寸SH为最大尺寸，公差以负偏差表示型腔深度名义尺寸MH为最小尺寸，公差以正偏差表示型腔的底面、型芯的端面都于分型面平行。在脱模过程中磨损很小，磨损量C不予考虑，则有： CPSSZM SHHH ）（ 222 令3Z并略去CPS2得 32CPSSM SHHH （ 4-3） 标注上制造偏差后，得 ZCPSSM SHHH 032 代入数据得 20.0060.032%2 8.02.05858 MH =20.0005.58 5.3.4 型芯高度计算 经过和上面型腔高度尺寸计算类似的推导，可得 32SCPSM HSHH （ 4-4） 标注上制造偏差后，得 032 ZCPSSM SHHH 代入数据后得 020.060.032%2 8.02.05555 MH= 020.086.54 5.3.5 型腔侧壁厚度计算 按强度计算 s r 1)2( 2/1p =37 1)12703 6 0 3 6 0( 2/1 =22.3mm 取 s=20mm 5.3.6 底模板厚度计算 盐城工学院机械工程系毕 业设计 27 按刚度条件计算： sh 0.90k 3/14 Epr =0.90 1.15 3/154%161004.23770 =16.5mm 按刚度条件计算： sh 1.1kr 2/1 p =1.1 1.15 37 2/136070 =20.6mm 5.3.7 校核型腔面积 q-型腔内熔体单位面积压力； ip- 表注射压力 k-熔体流经喷嘴和浇注系统时压力损失系数。一般在0.30.7 之间 q=ipk=(0.30.7) ip- q=106.8（ 0.30.7） =（ 3275） MPa Fkppi =kpT i1000 =701000250 =3571mm2 5.4 脱模机构设计 为了爆震塑件成型后从模具或型芯上顺利脱出，模具结构中必须沿着可靠有效的脱模机构。脱模机构是注塑主要功能机构之一。 5.4.1 基本考虑和要求 对脱模机构的设计的基本要求是： 童心吸水杯注塑模设计 28 （ 1） 运用灵活顺畅，无卡刹和过分磨损现象。 （ 2） 接触塑件的配合间隙无溢料现象。 （ 3） 具有足够的强度、刚度、工作稳定可靠。 （ 4） 对塑件顶推力分布均匀合理，不会引起塑 件变形或塑件顶裂。 （ 5） 对塑件外观无明显损害。 （ 6） 容易制造和装配。 脱模机构运动的动力，对简单和原始的模具，可以人的手目前它只用于及其简单生产量很少的小型塑件，或从没有脱模机构的定模一侧脱下塑件。 5.4.2 一级脱模机构 常用的一级脱模机构有顶杆机构、顶管机构、推块机构、脱件板机构、拉板机构、及这些机构的某些简单组合塑件。 本设计采用脱件板机构。 罩、壳、盖盒、盆、容器等一类塑件，特别是厚度较小的塑件，采用脱模最合适、运动平稳、顶推力再塑件整个周遍上均匀分布、因而推理最大、若改用顶杆脱模，不是位置无法安 排就是因为只能采用小径顶杆、因而推力太大。 （一） 机构形式 本设计采用的脱件形式如图 脱件板外形尺寸与型芯固定板相同，推板的顶杆与脱件板用螺纹连接，对脱件板的运动具有牵制作用，防止顶出时滑出导柱。 （一） 脱件板与型芯的配合 脱件板与型芯之间的配合间隙小于溢料间隙，顶推件难免产生磨损，为解决这一矛盾采用图示的方法。 图中是将脱板上的孔比型芯成型部分周边增大 0.10.2mm，减小或避免与型芯成型面的摩擦，扩大部分除留出数毫米配合段外，其余部分可带 35度的锥度。这种配合形式适应于粘度较大的塑件。 盐城工学院机械工程系毕 业设计 29 5.4.3 拉板机构 拉板脱模机构的特殊形式，适用的塑件与脱板机构相同。但拉板不是由顶杆推动，而是由定矩拉杆、伸缩性定矩拉杆、或链条拉动。这些拉动零件拉动拉板从主型芯上脱下。脱模距等于 L1+L2，应大于塑件高度加浇道凝料高度。 拉板机构的优点是省去了固定板，可简化模具结构、减小模具高度，对于开模行程受模具高度影响的注塑机，可以增大有效开模行程，增大脱模距。 5.4.4 脱模阻力计算 （一） 阻力的组成 从型芯上脱下塑件所需克服的阻力有如下几部分组成： （ 1） 塑件因收缩包紧型芯所造成的阻力 Q1； （ 2） 塑件与型芯表面的粘附力引起的阻力 Q2； （ 3） 脱模机构自身运动的摩擦力 Q3； （ 4） 对于壳、罩、容器等一端封闭的塑件，脱模时塑件与型芯间形成真空腔，与大气压差产生的阻力 Q4 以上各阻力中， Q2 和 Q3 与其它两项相比可以忽落。因此，从主型芯脱下塑件的脱模力可以近似写为： Q=Q1+Q4 其中 Q=10.13N/cm2 F 式中 F 型芯端面积（ cm2）。 （二） 脱模阻力计算 由上 述分析可知，对从型芯上脱下塑件阻力计算归结为对收缩包紧造成的阻力计算。 型芯断面为圆形时 （ 1）包紧力：首先必须求出塑件对型芯的包紧力。薄壁塑件和厚壁塑件对型芯的包紧力可用不同的关系式表示。 对薄壁塑件（ t/d1/20,t 塑件壁厚， d 型芯直径）经推导塑件收缩童心吸水杯注塑模设计 30 时对型芯侧表面微单元面积法向包紧力 p可用下式表示： p=rtE )1( cos 式中 E-塑料弹性模量 ； -塑料收缩率 ； -塑料泊桑比 ； -型芯单面斜角 ； r-型芯半径。 p=rtE )1( cos =72)32.01(1c o s%3.11032 2 =0.849KN 薄壁件对整个型芯侧表面法向包紧力 P 为： p=12 tlE 式中 l-塑件对型芯的包紧长度； 均r-锥形型芯平均半径。 p=12 tlE =32.01 08.2262%3.1103214.322 =173714.15N （ 2）脱模阻力：塑件从型芯上脱下时，型芯受力如图所示。 P是塑件对型芯表面法向包紧力， Q1 是将型芯从塑件中抽出时的抽拔力（数值上等于拔模阻力）， F是塑件对型芯摩擦阻力。由于型芯带有锥度，故在 Q1 作用下使塑件对侧型芯法向包紧力减小了 1Q sin ,相应地使抽拔时 的摩擦阻 力变为： F=f(P- sin1Q ) 式中 f-摩擦系数。 盐城工学院机械工程系毕 业设计 31 6 侧向分型机构与抽芯机构设计 6.1 基本考虑和要求 侧向分型与抽芯机构应具备以下基本功能： （ 1）能够保证不引起塑件变形的情况下准确的抽芯和分型； （ 2）运用灵活、动作可靠，无过分磨损现象； （ 3）模具必要的强度和刚度； （ 4）配合间隙和拼缝线不溢料； （ 1）、（ 3）、（ 4）条要求相结合，可以保证塑件必要的尺寸精度； （ 2）、（ 3）条要求相结合，可以保证模具具有较长的工作寿命。 此外，侧向分型和抽芯机构比较复杂，设计时考虑到了制造和装配。 一、抽拔力和抽芯距 （一）抽拔力 对塑件侧向抽芯，就是侧向脱模，抽拔力就是侧向脱模力，都主要由于塑件收缩包紧造成的阻力。 由于侧孔断面为圆形 Q=Q+Q4 = Fklkr 13.10c o s11 2 1 （二） 抽芯距 抽芯距是将侧型芯从成型位置抽到不妨碍塑件顶出时侧型芯的移动距离。 S=Sc+(23)mm 式中 S 设计抽芯距 Sc 临界抽芯距，即侧型芯恰好与塑件投影不重合时所移动的距离 S=6.25+(23)=9mm 取 s=10mm 童心吸水杯注塑模设计 32 7 其它有关设计 （一） 滑块与侧型芯的连接 滑块和侧型芯可以设计为一个整体，但由于侧型芯在多数情况下较小，为节省优制钢材和便于加工，往往将型芯单独设计再与滑块连接，连接方法 很多，本设计采用其中之一种 （二） 滑块导滑方法 开模时滑块在斜导柱驱动下横向抽芯，闭模时又朝相反方向滑动。为保证横向运动的顺畅平稳，滑块与导滑槽应具有适当的配合形式。 （三） 滑块定位 滑块在斜导柱驱动下完成抽芯后，必须停留在准确的位置上，必须设置定位装置防止滑块位置改变，避免闭模时斜导柱与滑块上斜孔对不准发生的碰装现象。滑块位置采用图所示 （四） 滑块的尺寸比例 设计斜导柱机构时，应注意滑块高度不能大于滑块滑动部分长度，即比值H/L 应小于 1，否则抽芯时回因滑块歪斜使导滑面歪扭引起运动不畅，加速导滑面磨损或滑 块损坏。对于滑块高度较大的模具，宜采用内卡式结构，减小滑块被驱动部分高度，但此时斜导柱深入滑块高度 H又不宜太小，一般应控制比值 H/L大于 1/2。 另外，对于滑块水平抽芯，再完成抽芯行程后，滑块外伸导槽不能过长，一般不应超过滑块长度之半，否则会因外伸部分自重使滑块倾斜，影响闭模时与斜导柱的对准。 （五） 防止侧型芯抽出时使塑件变形 对于某些被芯部分外伸于塑件主体，侧孔的壁又较薄的塑件，滑块设计时应注意滑块抽出运动不应引起抽芯的孔壁变形或损坏。 （六） 斜导柱机构的工作方式 本设计采用斜导柱在定模，滑块再动 模 这是最常应的一种形式，抽芯运动是在动、定模分开时进行的，可以完成较大的抽芯距，塑件由顶出机构顶出，合模时，斜导柱再驱动滑块复位，动模顶出机构也依靠复位元件复位。 对于这种工作形式，当塑件采用顶杆或顶管顶出时，复位时应注意滑块与顶出元件的干涉现象，既当顶出元件尚未复位到必要位置，滑块以