防护罩注塑模设计

ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 防护罩注塑模设计 Design of Injection Mold of Hood 系（院）名称： 机械工程学院 专业班级：材料成型及控制工程 0X（X）班 学生姓名： XXX 学生学号： 2008010400XX 指导教师姓名： XXX 指导教师职称： 讲 师 2012 年 5 月 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下 进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方 外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得安 阳工学院及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮 助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明 本人完全了解安阳工学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定， 即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕 业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用 影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学 校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名： 日 期： 目 录 中文摘要、关键词 1 英文摘要、关键词 2 引言 3 第 1 章 塑件工艺分析 6 1.1 塑件分析 .6 1.1.1 塑件的二维图 .6 1.1.2 塑件的工艺分析 .6 1.2 原料性能与工艺参数 .6 1.2.1 ABS 的性能 .7 1.2.2 ABS 塑料的成型加工性能 .8 1.2.3 ABS 的注射成型工艺参数 .9 2.1 估算塑件体积 10 2.2 选择注射机 10 2.3 模具结构方案确定 11 2.3.1 确定型腔数目及布局 11 2.3.2 选择分型面 12 第 3 章 浇注系统的设计 .13 3.1 流道设计 13 3.1.1 主流道设计 13 3.1.2 分流道设计 13 3.2 冷料井的设计 15 第 4 章 成型零件的设计与计算 16 4.1 型腔的径向尺寸与深度 16 4.1.1 凹模尺寸计算 16 4.2 型芯的径向尺寸与深度 17 4.2.1 凸模尺寸的计算 17 4.2.2 对于塑件 48.4+1.2 尺寸的凸模深度尺寸 17 4.3 模具型腔侧壁和底板厚度的计算 17 4.3.1 成型零件材料选择 17 4.3.2 对型腔厚度分别作强度和刚度计算 17 第 5 章 合模导向机构设计 .19 5.1 导向与定位机构设计 19 5.1.1 导向机构的功用 19 5.1.2 导向机构结构及设计 19 5.1.3 定位机构设计 19 5.1.4 导柱的设计 19 第 6 章 脱模机构设计 .21 6.1 脱模机构设计 21 6.1.1 设计原则 21 6.1.2 脱模机构设计 21 第 7 章 侧向分型与抽芯机构的设计 .22 7.1 侧向分型与抽芯机构的分类 22 7.2 抽芯力计算 22 7.3 抽芯距计算 22 7.4 斜导柱分型抽芯机构 23 7.4.1 斜导柱的设计 23 7.4.2 滑块、楔紧块与导滑槽的设计 24 第 8 章 注塑机参数校核 .25 8.1 最大注射压力的校核 26 8.2 最大注塑量校核 26 8.3 锁模力校核 26 8.4 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核 26 8.4.1 高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相适合 27 8.4.2 模具闭合高度校核 27 8.4.3 开模行程校核 27 第 9 章 温度调节系统的设计 28 9.1 模具冷却系统的设计 28 9.2 模具加热系统的设计 29 第 10 章 模具的工作行程 30 结论 .33 致谢 .34 参考文献 35 1 防护罩注塑模设计 摘 要：本文介绍了防护罩模具的设计。同时还介绍了在设计注塑模时的技术、理论、 方法以及其他相关知识。模具的设计是利用辅助设计软件 AutoCAD 进行设计的。绘制了 模具装配图、型腔、型芯及重要零部件零件图。详细分析了塑件模具的设计过程，模具 结构形式的确定、注塑机类型的选择、分型面的确定、浇注系统的设计、一些主要零件 的设计包括导柱、导滑槽、楔紧块、滑块定位装置的设计、脱模结构的设计等。在设计 过程中要注意一些细节问题，例如模架的选择要注意是两板式结构还是三板式结构，在 浇注系统的设计中要考虑塑料的流动性，在选模架时，要注意与注塑机搭配关系。 关键词：注塑模 设计 防护罩 2 Design of Injection Mold of hood Abstract：This paper introduces the design of plastic mold of hood. At the same time it also introduces the design of injection mold technology, the theory, method and other related knowledge. The design of the mold uses the auxiliary design software AutoCAD. Draw the mold assembly drawing, cavity, cores and important parts drawing. It details analysis of the plastics mold manufacturing process, the determination of mold structure forms, the selection of injection molding machine type, the determination of points of the type, the design of gating system, some of the main components of the design including guide pin, the chute, oblique tight piece, the slider positioning device design stripping structure design, etc. Some details should be pay attention to in the design, such as should pay attention to the choice of the formwork is two board type structure or three plate structure, it should be considered plastic liquidity in the design of gating system ,it should pay attention to the collocation relationship of injection molding machine in choosing formwork. Keywords：injection; mold design; hood 3 引 言 1.设计目的和意义 由于防护罩对于保护重要零件有直接的影响。花费在防护罩设计和制造的时间不论 是在改进现有产品或者开发新产品中，在生产周期中都占有较大的比重。本次防护罩的 设计主要有以下意义： (1)工艺性好。该防护罩的结构简单、合理。 (2)降低成本。结构简单，制造容易，降低了防护罩的制造成本。 (3)操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。 2.国内模具发展现状及趋势 我国模具工业近年来发展很快，据不完全统计，2003 年我国模具生产厂点约有 2 万 多家，从业人员约 50 多万人，2004 年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订 单充足，任务饱满，2004 年模具产值 530 亿元。进口模具 18.13 亿美元，出口模具 4.91 亿美元，分别比 2003 年增长 18%、32.4%和 45.9%。进出口之比 2004 年为 3.69:1，进出 口相抵后的进净口达 13.2 亿美元，为净进口量较大的国家。 在 2 万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。在模具企业中，产值过亿元的 模具企业只有 20 多家，中型企业几十家，其余都是小型企业，多数只有几十名职工，百 十万产值，自有资金有限，靠自我发展很困难。近年来，模具行业结构调整和体制改革 步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度 快于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量增加，能力提高较快； “三资”及私营企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快等。2004 年模具行业还显现另 外两个特点: 一是各地政府对模具工业的发展进一步关注。许多地方政府进一步认识到模具工业 对发展制造业的重要意义，因此加强了模具工业园区的建设。已有的园区进一步扩大， 如宁波余姚、宁海和苏州昆山等模具园区都有所扩大；新的模具工业园区正在加紧建设， 如大连、深圳市等已建立模具园区；另外沈阳、西安、成都、上海、宁波北仑、浙江黄 岩等地都在积极筹备建立模具园区，以利带动地区模具及相关产业链乃至制造业的发展， 有些高科园内模具企业已占有相当的份量，像天津高新区就有 40 多家模具企业。 二是外资及社会投资模具产业增长显著。许多地方加强了吸引外资及合资投入模具 工业的工作，特别是在高新技术园区和工业园区，外资、合资模具企业进一步增加，如 4 苏州昆山模具园区，60%以上是外资企业。大连模具园区到日本、韩国招商。而有些地区 高科技园内模具企业已占有相当的份量，像天津高新区有 40 多家模具企业。由于汽车产 业发展的拉动，社会投资模具产业有所加强，如五粮液集团投资 5 亿元建立汽车模具生 产厂，比亚迪公司投资 2 亿元建立了北京汽车模具公司，等等。 落后和差距主要表现在下列几方面： （1）总量供不应求、产品结构不够合理 其中中低档模具供过于求，中高档模具自配率严重不足，大量进口。国内模具总量 中属大型、精密、复杂、长寿命模具的比例不足 30%，国外在 50%以上。 （2）企业组织结构都不够合理 我国模具生产厂点中多数是自产自配的工模具车间（分厂） ，自产自配比例高达 60% 左右，国外 70%以上是商品模具；专业模具厂也大多数是“大而全” 、 “小而全”的组织 形式，国外模具企业是“大而专” 、 “大而精” 。2004 年中国模协在德国访问时，从德国工、 模具行业组织-德国机械制造商联合会（VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业 约 5000 家。2003 年德国模具产值达 48 亿欧元。其中（VDMA）会员模具企业有 90 家， 这 90 家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的 90%，可见其规模效益。 （3）工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低，技术结构、模具产品水平比国际 重庆、水平低许多。而模具生产周期却要比国际水平长许多。 产品水平低主要表现在对后续使用模具制造制件的工艺（如冲压工艺）理解上，在 模具设计上；在加工中精度、型腔表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上等。现代模具 行业是技术密集型、资金密集型的产业，由于模具行业是微利行业，因而总体来看模具 行业在科研开发和技术攻关方面投入太少，至使科技进步的步伐跟不上模具市场的需要。 虽然国内许多企业已引进了不少国外先进设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后 许多，特别是设备数控率和 CAD/CAM 应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资 金等方面原因，引进设备不配套、设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低， 开发能力较差，科研开发及技术攻关方面投入太少。不重视产品开发，在市场经济中常 处于被动地位。 （4）技术人才严重不足，经济效益欠佳。随着时代的进步和技术的发展，能掌握和 运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计异常短缺，高级钳工及企业管理人才 也非常紧缺。我国模具企业技术人员比例低，水平也较低，我国每个职工平均每年创造 模具产值约合 1 万美元左右，国外模具工业发达国家大多 1520 万美元，有的达到 5 2530 万美元。我国模具企业大都微利，缺乏后劲。 （5）与国际水平相比，模具企业的管理落后更甚于技术落后。技术落后易被发现， 管理落后易被忽视。国内大多数模具企业还沿用过去作坊式管理模式，真正实现现代化 企业管理的还不多。信息化、数字化管理在模具企业应用现在刚刚开始。 （6）专业化、标准化、商品化的程度低，协作差 由于长期以来受“大而全” “小而全”影响，模具专业化生产水平低，专业化分工不 细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占 40%左右，其余为自产 自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务。与国际水平相比要 落后许多。 模具标准化水平低，模具标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，特 别是对模具制造周期有很大影响。 近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、 长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增 大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步 伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快 于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东 和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。 据介绍，目前中国汽车模具潜在市场十分巨大。质量好的冲压模具在汽车整车等行 业供不应求；压铸模具在汽车零部件、装备制造业等行业需求激增；注塑模具在家用电 器等行业发展潜力也很大。另外，特种模具也有较大的发展前景。 6 第 1 章 塑件工艺分析 1.1 塑件分析 1.1.1 塑件的二维图 防护罩塑件图如图 1.1 所示： 图 1.1 防护罩零件图 1.1.2 塑件工艺分析 防护罩选择的材料是丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物（ABS） ，该产品在使用过程中 需要经常接触，为防止防护罩磨损因此塑件的厚度必须均匀，如果可能的话，应没有接 触痕，不充分熔合的熔接痕易于形成薄弱的部位，所以要尽量避免。 1.2 原料性能与工艺参数 化学名称：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 ABS 为丙烯腈 A、丁二烯 B 和苯乙烯 S 三种单体共聚而成的聚合物，简称 ABS。每 种单体都具有不，从形态上看，ABS 是非结晶性材料。这就决定了 ABS 材料的耐低温性、 抗冲击性，外观特性，低蠕变性，优异的尺寸稳定性及易加工性等多种特性。且表面硬 度高、耐化学性好，同时通过改变上述三种组分的比例，可改变 ABS 的各种性能，故 ABS 工程塑料具有广泛用途。合成的 ABS 有中冲击型、高冲击型、超高冲击型及耐热型 四类。由于其具有韧、刚、硬的优点，应用范围已远远超过 PS，成为一种独立的塑料品 种。ABS 既可用于普通塑料又可用于工程塑料。 7 1.2.1 ABS 的性能 1.一般性能 ABS 的外观为不透明呈象牙色的粒料，无毒、无味、吸水率低其制品可着成各种颜 色，并具有 90%的高光泽度。ABS 的相对密度为 1.05，ABS 同其它材料的结合性好，易 于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS 的氧指数为 18.2，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有 黑烟，烧焦但不滴落，并发出特殊的肉桂味。 ABS 是一种综合性能十分良好的树脂，在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强 度和表面硬度，热变形温度比 PA、PVC 高，尺寸稳定性好，收缩率在 0.4%0.7%范围 内，若经玻纤增强后可以减少到 0.2%0.4%，而且绝少出现塑后收缩。其临界表面张力 为 3438mN/cm 。 ABS 熔体的流动性比 PVC 和 PC 好，但比 PE、PA 及 PS 差，与 POM 和 HIPS 类似。 ABS 的流 动特性属非牛顿流体，其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关 系，但对剪切速率更为敏感。 2.力学性能 ABS 有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用。即使 ABS 制 品被破坏，也只能是拉伸破坏而不会是冲击破坏。ABS 的耐磨性能优良，尺寸稳定性好， 又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS 的蠕变性比 PSF 及 PC 大，但比 PA 和 POM 小。ABS 的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS 的力学性能受温度的 影响较大。 3.热学性能 ABS 属于无定形聚合物，无明显熔点；熔体粘度较高，流动性差；热稳定不太好， 耐候性较差，紫外线可使变色；热变形温度为 70107，制品经退火处理后还可提高 10左右。对温度，剪切速率都比较敏感；ABS 在 40时仍能表现出一定的韧性，可 在 40到 80的温度范围内长期使用。 4.电学性能 ABS 的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下 使用。 1.2.2 ABS 塑料的成型加工性能 ABS 同 PS 一样是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方法加工。 ABS 具有良好的成型加工性，制品表面光洁度高，且具有良好的涂装性和染色性，可电镀成 8 多种色泽。比热容较低，在模具中凝固较快，模塑周期短，制件尺寸稳定，表面光泽。 ABS 的热稳定性好，不易出现热降解现象。ABS 的吸水性较高，加工前应进行干燥处理。 一般制品的干燥条件为 8085 ，24 小时；对特殊要求的制品（如电镀） ，则需 70 80， 1018 小时。 ABS 制品在加工中易产生内应力，如应力太大或制品对应力开裂绝对禁止，应进行 退火处理，具体方法是制品置于 7080 的热风循环干燥箱内 24 小时，再冷却到室 温即可。 ABS 可用注塑、挤出、压延、吸塑及吹塑等方法成型，并以注塑法最广，挤出法次 之。 ABS 工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨 性、抗化学药品性、染色性，成型加工和机械加工较好。ABS 树脂耐水、无机盐、碱和 酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。 ABS 工程塑料的缺点：热变形温度较低，可燃，耐候性较差。ABS 的“阻燃添加剂” 对 ABS 塑料具有较好阻燃作用的主要有磷系、卤系有机物及某些无机化合物，其中无机 阻燃剂在 ABS 中添加量需要达到 40%以上才有较明显的效果，同时由于其添加量大，因 此会严重损害 ABS 的物理力学性能。而磷系阻燃剂品种、数量较少，且多数又为液体和 低熔点化合物，不适用于 ABS 的造粒加工工艺。因此，当前对于 ABS 的阻燃体系主要采 用卤系阻燃剂，其中阻燃效果最好的为含溴有机化合物，如十溴联苯醚(DBDPO)、四溴 双酚 A 等。ABS 塑料的应用范围主要用于机械、电气、纺织、汽车和造船等工业。在 ABS 消费结构中主要是家用电器、机械配件、办公用品和用具等。同时 ABS 在通讯器材、 商品器材、文教娱乐用品及建材的需求前景也十分看好。 壳体材料：广泛用于制造电话机、移动电话、电视机、收录机、复印机、传真机、 洗衣机、电动工具、打字机键盘、厨房用品及儿童玩具的壳体。 机械配件：可用于制造齿轮、叶轮、轴承、把手、管材、管件、蓄电池槽等。 汽车配件：具体品种有方向盘、仪表盘、风扇叶片、挡泥板、仪表板、工具舱门、 车轮盖、反光镜盒、手柄及扶手等。 其他制品：各类化工耐腐蚀管道、镀金制品、文具、仿木制品、头发烘干机、搅拌 器、食品加工机、割草机、高尔夫球手推车以及喷气式雪撬车等。 1.2.3 ABS 的注射成型工艺参数 9 查相关手册得到 ABS（抗冲）塑件的成型工艺参数如表 1.1 所示： 表 1.1 ABS 工艺参数 注射机类型 螺杆式 料筒一区 150170 料筒二区 180190 料筒温度 料筒三区 200210 温度 170190加热和干燥 时间 h 35 喷嘴温度 180190 模具温度 5060 注射压力 60100压力 MPa 保压压力 4060 注射时间 25 保压时间 515 冷却时间 515 成型时间 S 总周期 1530 螺杆转速 r/min 3060 方法 红外线烘箱 温度 70 后处理 时间（h） 0.31 10 第 2 章 注塑设备选择 2.1 估算塑件体积 该产品大批量生产故设计的模具要有较高的注塑效率，浇注系统要能自动脱模，可 采用点浇口自动脱模结构。由于生产大量，所以模具采用一模两腔结构，浇口形式采用 点浇口。 该产品材料为 ABS，查书设计与制造实训得知其密度为 1.011.05cm 3，收缩率 为 0.4%0.7%，计算出其平均密度为 1.035cm3，平均收缩率为 0.55%。 通过计算得塑件体积为： 847.9cmV=塑 塑件的质量： gM15塑 浇注系统体积： 3c浇 浇注系统质量： V.8浇浇 故： 2.3cm=总 故： gM0总 2.2 选择注塑机 根据塑料制品的体积或质量选择注塑机，公式如下： imnk （2-1） 式中 注塑成型塑件单件的质量或体积；im 浇注系统及飞边的质量或体积；j 注射机的理论注射量； 注射机注射量的理论利用系数，一般取 0.8；k 11 型腔数。n 由于在选择注射机时模具的尺寸还没有确定此时模具的浇注系统的质量还无法确定， 一般根据经验估算，每个塑件所需浇注体积是塑件体积的 0.21 倍，因此公式可用以下 公式初步选取注射机。 imnk 式中 塑件成型的的质量系数，一般取 1.22.0。1k 按塑件体积的 0.6 倍计，所以浇注系统的凝料体积为： V=V0.6=9.8470.62=12 3c 则：该模具一次注射所需塑料 ABS： 体积： V=9.8472+12=30 3cm 质量： M=V=1.0530=30.15g 查模具设计与制造实训教程书或查有关手册选定注塑机型号为 G54-S-200/400， 参数如表 2.1 所示： 表 2.1 注塑机的参数 螺杆直径/mm 55mm 螺杆转速（r/min） 1648 理论注塑容量/ 3cm 200400 注塑压力/MP 109 拉杆空间/mm 290368 塑化能力(kg/h) 35 锁模力 /kN 2540 最大注射面积/cm 3 645 最大开模行程/mm 260 模具最小厚度/mm 165 模具最大厚度/mm 406 定位圈直径/mm 125 喷嘴孔直径/mm 4 喷嘴球半径/mm SR18 12 顶出形式 中心顶出 动、定模固定板尺寸 532634 机器外形尺寸 170014001800 2.3 模具结构方案确定 塑件采用注射成型方法生产，为保证塑件表面质量，采用点浇口浇注系统形式，因 此模具应为三板式注射模具结构。 2.3.1 确定型腔数目及布局 塑件形状简单，质量较小，生产批量件较大，所以应使用多型腔注射模具。考虑到 塑件侧面有 的圆孔，需要侧向抽芯，所以模具采用一模两腔，平衡式的型腔布局，m10 这样的模具结构尺寸较小，制造方便，生产效率高，塑件成本较低。 图 2.1 型腔布局 2.3.2 选择分型面 塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求，本塑件的分型面位置可有如下图两种。 其中，图 所示的分型面选择在轴线上，结果会使塑件表面留下分型面痕迹，影响塑件)(a 的表面质量，同时这种分型面也使侧向抽芯困难；图 所示的分型面选择在塑件的下端)(b 面，这样选择使塑件外表面可以在整体凹模型腔内成型，塑件外表面光滑，同时侧向抽 芯容易，因此选 所示分型面位置。)(b 13 （a） (b) 图 2.2 分型面 第 3 章 浇注系统的设计 普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。 在设计浇注系统前首先必须确定塑料的成形位置，该防护罩模具采用一模两腔三板 式结构，点浇口，顶出装置采用推板式结构。 3.1 流道设计 3.1.1 主流道设计 根据 G54-S-200/400 型注塑机喷嘴的有关尺寸 喷嘴前端孔径： d0=4mm 喷嘴前端球面半径： R0=18mm 根据模具主流道与喷嘴的关系： R=R0+（12）mm （3-1 ） D=d0+(0.51)mm （3-2 ） 取主流道的球面半径： R=19mm 取主流道的小端直径： d=4.5mm 为了方便将凝料从主流道中拔出，将主流道设计为圆锥形式其斜度取 13 0 经换算得 14 主流道大端直径 D=8mm，为了使料能顺利的进入分流道，可在主流道的出料端设计半 径 R=1.5mm 的圆弧过渡。 3.1.2 分流道设计 分流道的形式和尺寸应根据塑件的体积，壁厚和形状的复杂程度来确定分流道的长 度的。由于塑件的形状比较简单，ABS 的流动性好，冲型能力比较好，因此可采取平衡 分流道，便于加工。截面形半圆形，在流道设计中要减小压力损失，则希望流道的面积 大。要减少传热损失，又希望流道的面积小。 分流道的尺寸：分流道直径/mm 范围：3.87.5，选取 D=7mm。 分流道表面粗糙度：分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度常取 1.252.5 ，这可m 增加对外层塑料熔体流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，以免带入模腔，也有助于外 层与心部的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切 热，增加流动性，形成绝热层，有利于保温。但表面不得凸凹不平，以免对分型不利。 图 3.1 浇口套 图 3.2 点浇口浇注系统 主流道是连接注射机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机制喷嘴在同一轴线 上断面为圆形，且有一定的锥度。 15 主流道的设计要点如下：便于从主流道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的 膨胀，主流道设计成圆锥形，因丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物（ABS）的流动性好，故 其锥度取 36 0，内壁粗糙度为 R0.63 。主流道大端呈圆角，其半径取 13mm,以减m 少流速转向过渡的阻力，取半径 1.5mm。 在保证塑件成形良好的情况下，主流道的长度应尽量短，否则会使主流道的凝料增 多，且增加压力损失，使塑料熔体降温过多影响注射成形。 为使熔融塑料完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接，主 流道对接处设计成半球形凹坑，其半径为 R2=R1+(12)mm,其小端直径 D=d+(0.51)mm, 凹坑深度常取 34mm。在此模具中取 R2=16mm。 由于主流道要与高温高压的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设 计成可拆卸的主流道衬套，以便选用优质钢材单独加工和热处理，其大端兼作定位环， 圆盘凸出定模端面的长度 H=510mm。同时因该防护罩采用聚氯炳烯（ABS） ，需加热， 所以在主流道处采用电加热以提高料温。 3.2 冷料井的设计 冷料井位于主流道一侧的定模板上，或处于分流道末端。其作用是捕集料流前锋的 “冷料” ，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又将主流道的凝料拉出。冷料 井的直径宜大端直径，长度约为主流道大端直径。 此模具设计为推料板的冷料井。这类冷料井的底部由一根拉料杆杆组成，拉料杆装 于推料板上，因此它常与拉料杆或推管脱模机构连用。并设计成倒锥孔冷料井，脱模时 由冷料井倒锥将分流道凝料拉出。当其被推出时，塑件和流道能自动坠落，易实现自动 化操作。 图 3.3 冷料穴 16 第 4 章 成型零件的设计与计算 所谓工作尺寸是零件上直接用以成型塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸、 型腔深度和型芯高度和尺寸、中心距尺寸等。 凹模采用组合式结构，有定模板，定模镶件，定模板成型塑件的侧壁，定模镶件成 型塑件的顶部，而且点浇口开设在定模镶件上，这样可使加工方便，有利于凹模的抛光。 定模镶件可以更换，提高了模具的使用寿命。 型芯由动模板上的孔固定，型芯与推件板采用锥面配合，以保证配合紧密，防止塑 件产生飞边。另外，锥面配合可以减小推件板在推出塑件运动时与型芯之间的磨损。 因丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物（ABS）的成型收缩率为 0.4%0.7%所以平均收 缩率取 K=0.55 塑件的尺寸公差 IT=8 4.1 型腔的径向尺寸与深度 4.1.1 凹模尺寸计算 对于塑件 41+0.26、50 +1.2、R25 +0.94、40 +1.2 尺寸的凹模外形尺寸：即 41+0.26 变为 41-0.26、R25 +0.94 变为 R25-0.94、50 +1.2 变为 50-1.2、40 +1.2 变为 40-1.2。 17 因为 （4-043k1L）（塑模 1） 式中 塑L塑件外形最大尺寸； k塑件平均收缩率，前面取 0.55%； 塑件的尺寸公差； 模具制造公差，取塑件尺寸公差的 1/31/6 ，此处取 1/3。 故 09.26.0)3/1(4.)4/3(05.1(4 模L 32.09./052 ）（模 ）（）（ 4.1.2 对于塑件 51.2-1.2、41.2 -1.2 尺寸的凹模深度尺寸 因为 （4-2032k1）（塑模 H ） 式中 塑H塑件高度方向的最大尺寸。 故 40.2.13/095./205.12.5 ）（模 ）（）（ 3/4 ）（模 ）（）（ 4.2 型芯的径向尺寸与深度 4.2.1 凸模尺寸的计算 对于塑件 、10 +0.52、 尺寸的凸模外形尺寸： 26.038 94.025R 因为 03k1）（塑模 l （4-3） 式中 塑l塑件内形径向的最小尺寸。 故 09.026.3/1-.4/305.138 ）（模 ）（）（ 17.5./-4 ）（模 ）（）（l 032.09.3/1-/.94.2 ）（模 ）（）（ 4.2.2 对于塑件 48.4+1.2 尺寸的凸模深度尺寸 18 因为 （4-0)3/2(1kh（塑模 4） 式中 塑件高度方向的最大尺寸。塑h 故 04.02.1)3/(-79./205.14.8 ）（）（模 4.3 模具型腔侧壁和底板厚度的计算 4.3.1 成型零件材料选择 为实现高性能的目的；选用模具材料应具有高耐磨性，高耐蚀睡，良好的稳定性和 良好的导热性。还根据防护罩成型的特点和采用原材料为 ABS。所以该成型零件采用 45。即经济以合理。采用的热处理方式是淬火加中温回火，HRC55。 4.3.2 对型腔厚度分别作强度和刚度计算 型腔应具有足够的壁厚以承受塑料熔体的高压，对型腔厚度分别作强度和刚度计算 取 型腔壁厚计算最大压力为准，因此防护罩的型腔不太大，故应采强度计算。 型腔侧壁的厚度计算 当 a/L0.41 时： h= （4-524)1(+pL ） 当 a/L0.41 时： h= （4-2)1(3pa 6） 式中 h型腔侧壁厚度，mm； 模具材料的许用应力，MPa； P型腔所受压力， Mpa； L型腔侧壁长边尺寸，mm； a型腔侧壁受熔体压力的部分高度，mm； 19 w系数； 边长比， =b/L。 型腔底板厚度的计算： 即 （4-72 4)1(bPH ） 式中 P 型腔压力,MPa； b模具长度,mm。 根据型腔尺寸计算得型腔的侧壁及底板厚度： h=20mm H=25mm 第 5 章 合模导向机构设计 5.1 导向与定位机构设计 注塑模具的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构主要用于 动、定模之间的开合模导向。锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。 5.1.1 导向机构的功用 20 1.定位作用 合模时保证动、定模正确的位置，以便合模后保持模具型腔的正确形状。 2.导向作用 合模时引导动模按序正确闭和，防止损坏凹、凸模。 3.承载作用 导柱在工作中承受一定的侧向压力。 5.1.2 导向机构结构及设计 模具设计通常购买标准模架，其中包括了导向机构，如拉杆导柱，小导柱，复位杆。 5.1.3 定位机构设计 通常有导向机构就足够动、定模之间的正确定位了。但由于导套和导柱之间存在间 隙，所以对于薄壁、精密塑件的注塑模具，仅有导柱导向机构是不够的，还必须在动、 定模之间增设锥面定位机构，以满足精密定位和同轴度的要求。 5.1.4 导柱的设计 导柱应均匀分布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，常取 导柱中心到模具边缘距离为导柱直径的 11.5 倍，以保证模具强度。 导柱的长度应比型芯端面的高度高出 812mm，以免出现导柱未导正方向而型腔进 入凹模时与凹模相碰撞而损坏。 导柱应具有足够的耐用磨度和强度，常采用 20 钢经渗碳淬火处理或 T8、T10 钢经淬 火处理，硬度为 5055HRC，导柱和导套配合部分表面粗糙度为 Ra0.8Ra0.4 ，固定m 部分的表面粗糙度为 Ra0.8 。m 为了使导柱能顺利进入导套，导柱端部应作成锥台形或半球形。导柱的基本结构形 式有两种，一种是除了安装部分的凸肩外其余部分直径相同，称为带头导柱。另一种是 除安装部分的凸肩外安装用的配合部分直径比外伸工作部分直径大，称为带肩导柱。对 于该模具，由于其精度要求比较高，所以采用带头导柱。 21 第 6 章 脱模机构设计 6.1 脱模机构设计 注塑成型每一循环中，塑件必须从模具中凹、凸模上脱出，完成脱出塑件的装置称为 脱模机构，也称顶出机构。 6.1.1 设计原则 22 脱模机构设计时须遵循以下原则： 1.因为塑料收缩时抱紧凸模，所以顶出力的作用点应尽量靠近凸模； 2.顶出力应作用在塑件刚性和强度最大的部位，如加强条、凸缘、厚壁等处，作用 面积也尽可能大一些，以防止塑件变形和损坏； 3.为保证良好的塑件外观，顶出位置应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的 部位； 4.若顶出部位需设在塑件使用或装配的基面上时，为不影响塑件尺寸和使用，一般 顶杆与塑件接触处凹进塑件 0.050.1mm；否则塑件会出现凸起，影响基面的平整。 6.1.2 脱模机构设计 简单脱模机构在动模一边拖加一次顶出力，就可实现塑件脱模的机构称为简单脱模 机构。通常包括顶杆（或推杆）脱模机构等。 顶杆多用 T8A 或 T10A 材料，头部淬火硬度达 50HRC 以上，表面粗糙度取 Ra 值小 于 0.8 ，和顶杆孔呈 H8/f8 配合。顶杆是模具标准件。m 顶杆顶出塑件后，必须回到顶出前的初始位置，才能进行下一次循环的工作。因此， 还必须设计复位杆来实现这一动作。复位杆又称回程杆。 复位（回程）杆回程。复位杆端面与分型面平齐，合模时，定模板推动复位杆，通 过顶杆固定板，顶板使顶杆恢复到顶出前的位置。复位杆必须装在固定杆的同一固定板 上。 由于塑件形状为圆壳形而且壁厚较薄，使用推杆推出容易在塑件上留下推出痕迹， 不宜采用。所以选择推件板推出机构完成塑件的推出，这种方法结构简单，推出力均匀， 塑件在推出时变形小，推出可靠。 第 7 章 侧向分型与抽芯机构的设计 由于本塑件结构的特殊性，塑件的成型机构大部分也就是抽芯机构。也可以说成型 零件的设计基本上就是抽芯机构的设计。由于抽芯距离较短，抽芯力较小，所以采用斜 导柱抽芯机构。斜导柱装在定模板上，滑块装在推件板上，开模时斜导柱驱动滑块运动， 以便抽出滑块前端的侧型芯部分。 23 7.1 侧向分型与抽芯机构的分类 根据动力来源的不同，侧向分型与抽芯机构一般可分为机动、液压或气动以及手动 等三大类型。根据塑件结构进行合理选用，本套模具选用机动。 7.2 抽芯力计算 侧向型芯或侧向成型模腔从成型位置到不妨碍塑件的脱模推出位置所移动的距离称 为抽芯距。抽芯力的计算同脱模力计算相同。对于侧向凸起较少的塑件的抽芯力往往是 比较小的，仅仅是克服塑件与侧型腔的粘附力和侧型滑块移动时的摩擦阻力。 对于侧型芯的抽芯力，往往采用如下公式进行估算： （7-sincoPAFc 1） 式中 抽芯力（N） ；cF 塑件对型芯在单位面积的抱紧力（MPa） ，一般取820MPa；P 钢与塑件的摩擦系数，一般取 0.15 0.25； A塑件包容型芯的侧面积（mm2） ； 脱模斜度（） 。 在此模具中 取10MPa， =0.2， =0， 计算的 50.2410-6mm ，则PA2 =10 10-7 50.24 10-6 0.2=100.48NcF 共有两个型腔，所以总脱模力2 =200.96N。c 7.3 抽芯距计算 在设计抽芯机构时，除了计算侧向抽芯力之外，还需考虑抽芯距地问题，侧向抽芯 距应为完成侧孔、侧凹抽拔的最大深度再加上35mm的安全余量。所以本模具的抽拔距 为5mm。 7.4 斜导柱分型抽芯机构 斜导柱侧向分型与抽芯机构主要由与开模方向成一定角度的斜导柱、侧型腔或型芯 滑块、导滑槽、楔紧块和侧型腔或型芯滑块定距限位装置等组成。 7.4.1 斜导柱的设计 24 1、斜导柱倾斜角确定 斜导柱轴向与开模方向的夹角称为斜导柱的倾斜角， 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。倾斜角实际上斜导柱与滑块之间的压力 角。 应小于25 ，一般取在1520。在这种情况下锁紧块=+（23） ，防止侧型芯受 到成型压力的作用时向外移动，斜导柱变形。本模具取20。 2、斜导柱的直径 斜导柱的直径取决于它所受的最大弯曲力。而弯曲力又与抽拔力及其位置、斜销斜 度等有关，根据斜导柱的强度条件，利用材料的力学的方法可推得斜导柱直径的计算公 式 （7-10cos32wFLd 2） 式中 斜导柱直径（mm） ；d 抽出侧抽芯的抽拔力（N） ；F 斜导柱的弯曲力臂（mm） ；WL 斜导柱许用弯曲应力，对于碳素工具钢可取300MPa ； 斜导柱倾斜角。 根据经验，取斜导柱直径d为12mm。 3、斜导柱的长度 斜导柱的长度应为实现抽芯距S所需的长度与安装结构长度之和，斜导柱的长度与抽 芯距s、斜导柱直径d、固定轴间直径倾斜角以及安装导柱的模板厚度h有关，斜导柱的总 长为： （7-354321LLZ ） = 10sin/ta/cos/tan2/ dhd 式中 d 2斜导柱固定部分的大端直径（mm） ； h斜导柱固定板厚度（mm） ； 25 S抽芯距（ mm） ； d斜导柱直径（mm） ； 斜导柱倾斜角。 经计算斜导柱的长度为 88mm。 7.4.2 滑块、楔紧块与导滑槽的设计 成型滑块在侧向抽芯和复位过程中，要求其必须沿一定的方向平稳地往复移动，这一 过程是在导滑槽内完成的。根据模具上侧型芯大小、形状和要求不同，以及各工厂的具 体使用情况，滑块与导滑槽的配合形式也不同，一般采用 T 形槽或燕尾槽导滑，本设计 采用燕尾槽。由于侧向孔尺寸较小，考虑到型芯强度与装配问题，采用组合式结构。型 芯为整体式，用燕尾槽与滑块连接。为了提高滑块的导向精度，装配时可对导向槽采用 配磨、配研的装配方法。 滑块定位装置在开模过程中用来保证滑块停留在刚刚脱离斜导柱的位置，不再发生 任何移动，以避免在合模时发生碰撞。有弹簧拉杆式，弹簧顶销定位式，可根据具体情 况合理选用。 侧滑块的技术要求： 1.侧滑块要求的立体尺寸应适宜匀称，高度和长度比例应在1:1 以内，以提高移动的 稳定性， 2.尾部的斜面是锁紧面，锁紧斜面与锁紧块应紧密研合，锁紧楔角 这)32(0 是为了在开模时的瞬间锁紧块首先脱离以打开侧滑块后移的空间。 3.侧滑块导滑部分长度L应大于它的宽度S的1.5倍，在完成抽芯动作后，侧滑座留在 导滑槽内的长度不得小于总长度的 ，以提高稳定性。32 本模具由于侧抽芯较短，故导滑长度只要符合滑块在开模时的定位要求即可。采用 弹簧式。 楔紧块的设计：楔紧块的工作部分一般都是斜楔面，为了保证斜楔面能在合模时压 紧滑块，而在开模时又能迅速脱开滑块，以避免压紧块影响斜导柱对滑块的驱动，楔角 应比斜导柱的倾角大一些，这样做的优点是：当楔紧块的工作面较大时，不用更换新的 楔紧块，节省了材料。楔紧块和定模座的配合为过盈配合。 26 图 7.1 侧抽芯机构 1-定位钢球 2-侧滑块 3-斜导柱 4-楔紧块 5-內六角螺钉 27 第 8 章 注塑机参数校核 8.1 最大注射压力的校核 丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物的原料为 ABS，所需注射为 60100MPa ，而所选注 射机压力为 109MPa，所以注射压力符合要求。 8.2 最大注塑量校核 注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积(包括流道及浇口凝料和飞边),通常注 塑机的实际注塑量最好是注塑机的最大注量的 80%。所以，选用的注塑机最大注塑量应 满足： （8-浇塑机 V8.0 1） 式中 注塑机的最大注塑量, ；机V3cm 塑件的体积，该产品 =30cm3 ；塑 塑V 浇注系统体积，该产品 =12cm3 。浇 浇 故 ( + )/0.8=(30+12)/0.8=52.5cm3机V塑 浇 而选定的注塑机注塑量为 200400cm 3，所以满足要求。 8.3 锁模力校核 锁模力又称合模力，是指熔料注入模腔时，合模装置对模具施加的最大夹紧力。当 高压熔料充满模腔时，会在型腔内产生一个很大的压力，力图时模具沿分型面涨开，因 此必须使用锁模力将模具加紧，使腔内塑料熔料不外溢跑料。模具不至涨开的锁模力： （8-AKPFC1.0 2） 式中 P c模具型腔及流道内塑料熔料的平均压力，MPa； A塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和； F注塑机的额定锁模力； K安全系数，通常取 1.11.2。 故 F0.1KP cA=0.11.130270=891kN 选定的注塑机为 900kN，满足要求。 28 8.4 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核 8.4.1 高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相适合 模具长 宽拉杆面积 模具长 宽为 250mm300mm注塑机拉杆间距 290mm 368mm 故满足要求。 8.4.2 模具闭合高度校核 模具实际厚度 =335mm 模H 注塑机最小闭合厚度 =150mmmin 即 ，故满足要求。模 min