外壳注塑模具项目设计方案

1 外壳注塑模具项目设计方案 第一章 塑件分析与模具材料和注射机的选取 件结构和技术要求的分析 件结构分析 由塑件零件图可见，在塑件的左右两边各有一个小孔，正前方有一个大孔，顶部亦有一通孔，而内侧则有一个挂勾。在大孔的一面有一个脱模斜度，塑件的内表面粗糙度要求比较低，而外表面则要求有比较高的光泽度，因此要对型腔表面进行抛光。 2 件零件图技术要求分析 由塑件零件图中的技术要求可见，此零件材料为 量生产，塑件精度为 5 级，各配合尺寸精度要求一般，所以制造的模具精度取一般精度即可满足要求。因为塑件是批量生产，所以型腔板和型芯的硬度、耐磨性能要求比较高。 料材料的成型特性与工艺参数 由摩托车前灯罩零件图中的技术 要求可知，塑件材料为 特点如下： 3 本特性 色、无味、无毒。外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透明更轻。密度仅为 不吸水，光泽好，易着色。屈服强度、抗拉、抗压强度和硬度及弹性比聚乙烯好。定向拉伸后 制作铰链，有特别高的抗弯曲疲劳强度。如用 射成型一体铰链，经过 7 107 次开闭弯折未产生损坏和断裂现象。 点为 164 170 ，耐热性好，能在 100以上的温度下进行消毒灭菌。其低温使用温度达 低于 时会脆裂。 高频绝缘性能好 。因不吸水，绝缘性能不受湿度的影响。但在氧、热、光的作用下极易解聚、老化，所以必须加入防老化剂。 要用途 用作各种机械零件如法兰、接头、汽车零件和自行车零件。作水、蒸汽、各种酸碱等的输送管道，化工容器和其它设备的衬里、表面涂层。 型特点 成型收缩范围大，易发生缩孔、凹痕、及变形； 容量大，注射成型模具必须设计能充分冷却的冷却回路； 型的适宜模温为 80左右，不可低于 50，否则会造成成型塑件表面光泽差或产生熔接痕等缺陷。温度过高会产生翘曲现象。 具材 料的选取及热处理 由塑件技术要求分析可知，型腔板和型芯的硬度、耐磨性能要求比较高。所以在本设计中，型腔板和型芯的材料，本人选取 40质处理。模架各板的材料和热处理参照模具设计与制造简明手册中表 2取。则模具中各板的材料和热处理如表 示： 4 表 具材料明细 零件名称 材料牌号 热处理方法 硬度 定模板 45 调质 270 型腔板 40质 58 型芯 40质 58 型芯固定板 45 调质 270 支承板 45 淬火 48 推板 45 淬火 48 推杆固定板 45 模脚 45 射机的选取 塑件成形所需的注射总量应该小于所选注射机的注射量。注射容量以容积（ 示时，塑件体积（包括浇注系统）应小于注射机的注射容量，其关系按模具设计与制造简明手册中式 2 V 件 式中 V 件 塑件与浇注系统的体积（ 取 V 件 =80 V 注 注射机的注射容量（ 最大注射容量利用系数。 则有： 80=100 V 注 根据 V 注 100 具设计与制造简明手册表 2S 500。其主要参数如下： 螺杆直径（ 65； 注射容量（ 500； 注射压力（ 104； 锁模力（ 3500； 最大注射面积（ 1000； 模具厚度（ 最大 450，最小 300； 5 模板行程（ 700； 喷嘴： 球半径（ 18；孔直径（ 定位孔直径（ 顶出：中心孔径（ 150；两侧孔径： 距： 530。 第 二 章 确定模具的结构方案 定塑件在模具中的位置和分型面位置 腔数目的确定 在设计实践中，型腔数目的确定，一般考虑的要点有： 1、 料制件的批量和交货周期； 2、 量控制要求； 3、 成型的塑料品种与塑件的形状及尺寸； 4、 塑料制件的成本； 5、 所选用的注射机的技术规范。 根据上述要点所确定的型腔数目，既要保证最佳的生产经济性，技术上又要充分保证产品的质量，也就是应保证塑 料制件最佳的技术经济性。因此根据本塑件的形状及尺寸，确定型腔的数目为一模一腔。 件在模具中的位置和分型面的方案确定 将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，这些可以分离部分的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为模具的分型面。分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动充填特性及塑件的脱模，因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键。 如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由 于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置、形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分 6 型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。在选择分型面时一般应遵循以下几项原则： 1、 分型面应选在塑件外形最大轮廓处； 2、 确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模； 3、 保证塑件的精度要求； 4、 满足塑件的外观质量要求； 5、 便于模具加工制造； 6、 考虑对成型面积的影响； 7、 要考虑排气效果； 8、 考虑对侧向抽芯的影响。 对于灯罩塑件，预定的几个分型面方案如下： 方案（一 ）： 其分型面的设计如图 示，这种设计方式共有两个分型面，首先在 后在 B 处分型。首先在 A 处分型是因为考虑到塑件有两个 10 的小孔不能随型芯直接脱出，所以要对两个小孔设计侧向抽芯构。这种方案的优点如下： 1. 两个分型面分型不会在塑件表面产生飞边、痕迹。 2. 模具便于制造； 方案（二）： 其分型面的设计如图 示，这种设计方式共有三个分型 面；除了在 A、 B 处有分型面外 ,它还利用了塑件的对称性，在中间多设了一个分型面。在 A 分型面分型的同时，中间的 分型面亦进行分型，型腔板向左右两边移动，在移动了一段距离停止分型后 B 分型面才开始分型。 这种方案的优点是：通过多设了中间这个分型面后，省去了对两小孔的侧向抽芯机构，但缺点是会在塑件的表面产生分型痕迹，影响塑件的外观质量。 7 图 型面 (a) 图 型面 (b) 方案（三）： 其分型面的设计如图 示，这种设计方式和方案（一）一样，也是有两个分型面，只是塑件的安置方式不同，在方案（三 ）里的塑件将会留在定模内，塑件顶出机构不好设计，不方便取出塑件，同时产生的凝料也比方案（一）方案（二）多，而且也要考虑对两小孔的侧抽芯问题。 8 图 型面（ c） 根据分型面选取一般应遵循的原则和其它因素，比较了三个方案的优缺点后，在本设计里决定采用方案（一）的分型面方式。 择浇注系统与排溢系统的方式 注系统的设计和浇口的选择 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，一般应遵循如下基本规则： 1 了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动特性； 2 采用尽量短的流程，以减少热量与压力损失； 3 浇注系统设计应有利于良好的排气； 4 防止型芯变形和嵌件位移； 5 便于修整浇口以保证塑件外观质量； 6 浇注系统应结合型腔布局同时考虑； 7 流动距离比和流动面积比的校核。 因为本塑件不是大型或薄壁塑料制件，所以无需进行流动距离比和流动面积比的校核。 （ 1）、主流道设计 主流道是浇注系统中从注射 机喷嘴与模具相接触的部位开始，到分流道为止的塑料熔体的流动距离。主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔体要冷热交替地反复接触，属于易损件，对材 9 料的要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套式（也称浇口套），以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理。 一般采用碳素工具钢如 ，热处理要求淬火 53 57流道衬套应设置在模具的对称中心位置上，并尽可能保证与相联接的注射机喷嘴为同一轴心线。主流道衬套形式如图 2 2 1 所示，图 2 2 1 a 为主流道与定位圈设计成整体式，一般用于小型模具；图 2 2 1 b 和图 2 2 1 c 所示为将主流道衬套和定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上。在本设计中，为了安装与拆卸方便，所以采用图 2 2 1 b 的形式。 (a) (b) (c) 图 主流道衬套 （ 2）、 浇注口位置的选择 模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较 严格，初步试模之后有时还需修改浇口尺寸。无论采用什么形式的浇口，其开设的位置对塑件的成型性能及成型质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高塑件质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。一般在选择浇口位置时，需要根据塑件的结构工艺特征、成型质量和技术要求，并综合分析塑料熔体在模内的流动特性、成型条件因素。以下几项原则可以参考： 1、尽量缩短流动距离； 2、浇口应开设在塑件最大壁厚处； 3、必须尽量减少或避免熔接痕； 4、应有利于型腔中气体的排除 5、考虑分子定向的影响； 6、避免产生喷射和蠕动（ 蛇形流）； 7、不在承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口； 10 8、浇口位置的选择应注意塑件外观质量。 预先拟订浇注口位置的设计方案有两种，如图 示，分别为在 据上面的几项原则来分析：如果开在 就产生浇注口不平衡，而且会影响塑件外观质量，而在 尽量缩短了塑料的流动距离，不影响塑件的外观质量，浇口凝料也易于去除，还能够同时 填充满型腔，故选择在 图 口位置 （ 3）、浇口的选择 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积最小的部分，但却是浇注系统的关键部分。浇口的位置、形状及尺寸对塑件的性能和质量的影响很大。 根据所采取浇口的位置，拟订采用浇口的形式如下： 1、环形浇口 环形浇口主要用来成型圆筒形塑件，它开设在塑件的外侧，采用这类浇口，塑料熔体在充模时进料均匀，各处料流速度大致相同，模腔内气体易排出，避免了使用侧浇口时容易在塑件上产生的熔接痕，但浇口去除较难，浇口痕迹明显； 2、轮辐浇口 轮辐浇口是在内侧开设的环形浇口的基础上加以改进，由四周进料改为几段小圆弧进料，浇口尺寸与侧浇口类似。这样浇口凝料易于去除且用料也有减少，这类浇口在生产中比环形浇口应用广泛，但塑件易产生多条熔接痕从而影响了塑件的强度。 3、潜伏浇口 潜伏浇口又称剪切浇口，由点浇口演变而来。这类浇口的分流道位于分型面上，而浇口本身设在模具内的隐蔽处，塑料熔体通过型腔侧面斜向注入型腔，因而塑件外表面不受损伤，不致于因浇口痕迹 而影响塑件的表 11 面质量及美观效果。 三种浇口的优缺点经比较易见，环形浇口凝料去除比较难，增加了工人的劳动强度，所以不采用环形浇口。潜伏浇口的优点比较多，但因为本塑件是外壳的内部零件，对塑件的外表面质量及美观效果要求不是很高，只须能保证其一般的尺寸精度就可，而轮辐浇口已经满足其设计要求。为了加工的方便性，所以决定采用轮辐浇口。 （ 4）、分流道设计 根据浇口位置而采取的轮辐浇口，因为由图 件有四个浇注口，而且塑件中芯离浇注口还有一段距离，所以就必须要设计有分流道。 在多型腔或单型腔多浇口时应设 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，因此要求所设计的分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地流经分流道充满型腔，并且流动过程中压力损失及热量损失尽可能小。 为便于机械加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上。常用的分流道截面形状一般可分为圆形、梯形、 圆形及矩形等。分流道截面形状及尺寸应根据塑料制件的结构（大小和壁厚）、所用塑料的工艺特性、成型工艺条件及分流道的长度等因素来确定。由理论分析可知，圆形截面的流道总是比任何其他形状截面的流道更可取，因为在相同截面积的情况下，其比表面积最小（流道表面积与体积之比值称为比表面积），即它在热的塑料熔体和温度相对较低的模具之间提供的接触面积最小，因此从流动性、传热性等方面考虑，圆形截面是分流道比较理想的形状。 圆形截面分流道因其要以分型面为界分成两半进行加工才利于凝料脱出，但这种加工的工艺性不佳，且模具闭合后难以精确保证两半圆对准，故生产实际中不常使用。而 塑料的热量散失及流动阻力均不大，经 过多方面的考虑，在本设计里采用 （ 5）、冷料穴的设计 在完成一次注射循环的间隔，考察注射机喷嘴和主流道入口小端间的温度状况时，发现喷嘴端部温度低于所要求的塑料熔体温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约 10 25的深度有个温度逐渐升高的区域，深于此区域时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这 12 里温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料 的井穴称为冷料穴。 冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上，其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为 1 终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积。 a c 是底部带推杆的冷料穴形式，图 a 是端部部为 Z 字形拉料杆形式 冷料穴，是最常用的一种形式，开模时主流道凝料被拉料杆拉出，推出后常常需用人工取出而不能自动脱落；图 b 是靠带倒锥形的冷料穴拉出主流道凝料的形式；图 b 图合 c 图适用于弹性较好的软质塑料，能实现自动化脱模。图 d 和图 e 是适用于推件板脱模的拉料杆形式冷料穴。 在比较了这几种冷料穴的特点后，和经过对塑件的结构分析，可能将采用推杆将塑件推出，所以在这里预先选用图 塑件推出机构不宜为推杆推出而宜推件板推出的话，那将再重选冷料穴形式。 (a) (b) (c) (d) (e) 13 图 口形式 溢系统的设计 当塑料熔体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。如果型腔内因各种原因而产生的气体，不被排除干净，一方面将会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部炭化或烧焦（褐色斑纹），同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此设计型腔时必须考虑排气问题。有时在注射成型过程中，为保证型腔充填的均匀合适及增加塑料熔体汇合处的熔接强度，还需在塑料最后充填到的型腔部位开设溢流槽以容纳余料，也可以容纳一定量的气体。 注射模具成型时的排气通常以如下四种方式进行： 1、利用配合间隙排气； 2、在分型面上开设排气槽排气； 3、利用排气塞排气； 4、强制性排气。 在本设计中，利用配合间隙就足以满足排气的需要，所以就无须再设计其它方式排气。 型零件的结构设计 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶件、成型杆和成 型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，承受塑料熔体的高压、料流的冲杀刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。 设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据 14 成型零件的加工、热处理装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。 模 凹模是成 型零件外表面的主要零件，按其结构不同，可分为整体式和组合式两类。 1、整体式凹模 整体式凹模由整快材料加工而成。 2、组合式凹模 组合式凹模是指凹模由两个以上零件组合而成。按组合方式的不同分为以下几种形式： 、嵌入式凹模 、局部镶嵌式凹模 、底部镶拼式凹模 、侧壁镶拼式凹模 、多件镶拼式凹模 、四壁拼合式凹模 根据以上这些原则和特点，本人对型腔的设计提出了三种设计方案，其设计结构如下： 方案（一）： 如图 示：型腔根据塑件的结构特点，把型腔设计成左右两半拼合式。这样的话，就方便了型 腔的加工，降低了加工成本，但由于是两对半式拼合，所以在拼合处塑件会产生痕迹，影响塑件的外观质量，同时使得模具安装困难。 图 拼式凹模 15 方案（二）： 如图 示：这种方案的特点是结构加工效率高，装拆方便，节省了模具加工需要的模具工具钢材料，适合于多型腔或大型模具。 图 拼式凹模 方案（三）： 如图 示：采用的是整体式型腔结构。它的特点是结构牢固，使用中不容易发生变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。但由于加工困难热处理不方便，整体式 凹模常用在形状简单的、中小模具上。 因为塑件表面轮廓简单，而且塑件体积不大，加工后的模具整体尺寸也不大，为了使得加工简单和节省模具制造成本，所以采用整体式凹模。 模和型芯 凸模和型芯均是成型塑件内表面的零件。凸模一般是指成型塑件中比较大的、主要内形的零件，又称主型芯；型芯一般是指成型塑件上比较小的孔槽的零件。 16 图 体式凹模 主型芯的结构 主型芯按结构可分为整体式和组合式两种。整体式结构牢固，但不便加工，消耗的模具钢多，主要用于工艺实验或小型模具上的形状简单的型芯。组 合式型芯的优缺点和组合式凹模的基本相同。 在此对型芯的机构提出两种方案： 方案（一）： 采用整体式型芯，因为采用了整体式型芯，型芯的加工制造就容易多了，节省了制造成本。对于型芯内的结构布置也容易了许多，如水道、推出机构等的设计，但因为塑件两边有凸出的台肩，所以其加工的工艺性就略差。 方案（二）： 经过对塑件的分析，如图 示，因为塑件两边有凸出的台肩，对其采取镶块处理，这样型芯的加工制造较容易，但镶块的加工和安装使得工序增加，从而延长加工周期，增加加工成本。 在经过多方面的考虑之后，本人决定采取方案 （一）的型芯结构方式。 图 罩塑件 模导向机构设计 导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的两件。合模导 17 向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式，通常采用导柱导向定位。 向机构的作用 1、定位作用 模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证形腔的形状和尺寸精确；导向机构在模具装配过程中也起了定位作用，便于装配和调整。 2、导向作用 合模时，首先时导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入形腔造成成型零件 损坏。 3、承受一定的侧向压力 塑料熔体在充型过程中可能产生单向侧压力，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱承受了一定的侧向压力，以保证模具的正常工作。若侧压力很大时，不能单靠导柱来承担。需要增设锥面定位机构。 4、保持运动的平稳作用。 柱导向机构 导柱导向机构的主要零件是导柱和导套。 （ 1）、导柱 导柱的结构形式 导柱的典型结构如图 a 为带头导柱，结构简单，加工方便，用于简单模具。小批量生产一般不需要导套，而是导柱直接与模板中的导向孔配合。生产批量大时，也可在模 板中设置导套，只需更换导套即可；图 c 是有肩导柱的两种形式，其结构较为复杂，用于精度要求高、生产批量大的模具，导柱与导套相配合，导套固定孔直径与导柱固定孔直径相等，两孔同时加工，确保同轴度的要求。其中图 c 所示导柱用于固定板太薄的场合，在固定板下面再加垫板固定，这种结构不太常用。导柱的导滑部分根据需要可加工出油槽，以便润滑和集尘，提高使用寿命。 18 (a) (b) (c) 图 柱 在分析了以上三种导柱的特点后，因为本塑件的生产批量比较大，而且塑件的精度要求也比较高，所以决定采用带头导柱与导套配合的导向机构，故导柱采用图 b 的形式。 （ 2）、导套 导套的典型结构如图所示。图 型导套），结构简单，加工方便，用于简单模具或导套后面没有垫板的场合；图 型导套），结构较复杂，用于精度较高的场合，导套的固定孔便于与固定孔同时加工，其中图 c 用于两块板固定的场 合。 在本模具设计中，塑件对模具的精度要求比较高，所以选用图 b（型导套）。 (a) (b) (c) 图 套 19 出机构设计 塑件在从模具上取下以前，还有一个从模具的成型零件上脱落的过程，使塑料件从成型零件上脱落的机构为推出机构。推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆或者液压缸来完成的。 推 出机构可按其推出动作的动力来源分为手动推出机构、机动推出机构、液压和气压推出机构。手动推出机构是模具开模后，由人工操纵的推出机构推出塑件，一般多用于塑件滞留在定模一侧的情况；机动推出机构利用注射机的开模动作驱动模具上的推出机构，实现塑件的自动脱模；液压和气动推出机构是依靠设置在注射机上的专用液压和气动装置，将塑件推出或者从模具中吹出。推动机构还可以根据推出零件的类别分类，可分为推杆推出机构、推管推出机构、凹模或成型推杆（块）推出机构、多元综合推出机构等。另外还可以根据模具的结构特征来分类，如：简单推出机构、 动定模双向推出机构、顺序推出机构、二级推出机构、浇注系统凝料的脱模机构；带螺纹塑件的脱模机构等等。 推出机构的设计原则： 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 合模时的正确复位。 杆推出机构 由于设置推杆位置的自由度较大，因而推杆推出机构是最常见的推出机构，常被用来推出各种塑件。推杆的截面形状根据塑件的推出情况而定，可设计成圆形、矩形等等。其中圆形最为常用，因为使用圆形推杆的地方，较容易达到推杆合模板或型芯上推杆孔的配合精度，另外圆形 推杆还具有减少运动阻力、防止卡死现象等优点，损坏后还便于更换。 合理地布置推杆的位置时推出机构设计中的重要工作之一，推杆的位置分布得合理，塑件就不致于变形或被顶坏。推杆位置分布应注意： 20 件板推出机构 推件板推出机构是由一块于凸模按一定配合精度相配合的模板，在塑件的整个周边端面上进行推出，因此，作用面积大。推出力大而均匀，运动平稳，并且塑件上无推出痕迹。但如果型芯合 推件板的配合不好，则在塑件上会出现毛刺，而且塑件有可能会滞留在推件板上。 结合以上这几项设计原则和各种推出机构的特点，和经过对塑件的分析，本人在此提出了两种塑件推出方案，这两种方案的特点分别如下： 方案（一）： 采用推杆推出，如图 示，利用塑件的两个凸台安置推杆，还有顶部可安置一根。 图 杆推出形式 方案（二）： 采用推板推出，如图 推板将塑件推出。 经过对塑件的分析，因为塑件壁厚只有 ，如果采用推板推出的话，将会使得塑 件变形，所以本人采用方案（一）推杆推出塑件。 21 图 板推出形式 出机构的导向与复位机构设计 为了保证推出机构在工作过程中灵活、平稳，每次合模后，推出元件能回到原来的位置，通常需要设计推出机构的导向与复位装置。 （ 1）、导向零件 推出机构的导向零件，通常由推板导柱与推板导套组成，简单的小模具也可由推板导柱直接与推板上的导向孔组成。导向零件使各推出元件得以保持一定的配合间隙，从而保证推出和复位动作顺利进行。有的导向零件在导向的同时还起支承作用。常用的导向形式如图 a c 所示。图 a 中推板导柱固定在支承板上，图 a、 且推板导柱除了起导向作用外，还支承着动模支承板，从而改善了支承板的受力状况，大大提高了支承板的刚性，图 c 为推板导柱固定在支承板上的结构，且推板导柱直接与模板上的导线孔相配合，推板导柱也不起支承作用，这种相似用于生产较小批量塑件的小型模具。当模具较大时最好采用图 a、 b 的结构。推板导柱的数量根据模具的大小而定，至少要设置两根，大型模具需 要四根。 (a) (b) (c) 22 图 向形式 在分析了几种形式的推板导向机构后，本人决定采用图 过其具体结构有一点改变，其设计如图 示： 图 进后推板导向形式 （ 2）、复位杆复位 为了使推出元件合模后能回到原来的位置，推杆固定板上同时装有复位杆，如图所示。常用的复位杆均采用圆形截面 ,一般每副模具设置 四复位杆，其位置近来能够设在固定板的四周，以便推出机构合模时复位平稳，复位杆端面与所在动模分型面平齐。 （ 3）、弹簧复位 弹簧复位时利用弹簧的弹力使推出机构复位。 弹簧复位与复位杆复位的主要区别是：用弹簧复位时，推出机构的复位先于合模动作完成，所以，通常为了便于活动镶件的安放而采用弹簧先复位机构。 在本模具设计中，没有活动镶件，所以使用复位杆复位已经满足设计要求，而且复位杆复位将会使得模具加工方便，所以在设计中选用复位杆复位。 向分型与抽芯机构设计 在第一节第二部分的分型面设计的方案（一）里，需 要对两小孔设计侧向 23 抽芯机构，抽芯机构与侧向分型按其动力来源可分为手动、机动、气动或液压三大类。 1、手动侧向分型抽芯机构 手动侧向分型与抽芯机构是利用人力将模具侧向分型或把侧向型芯从成型塑件中抽出。这一类机构操作不方便、工人劳动强度大、生产率低，但模具的结构简单、加工制造成本低，因此常用于产品的试制、小批量生产或无法采用其他侧向分型与抽芯机构的场合。 手动侧向分型与抽芯机构的形式很多，可根据不同塑料制件设计不同形式的手动侧向分型与抽芯机构。手动侧向分型与抽芯可分为两类，一类是模内手动分型抽芯，另一类是模外手 动抽芯，而模外手动抽芯机构实质上是带有活动镶件的模具结构。 2、气动或液压侧向分型与抽芯机构 液压或气动侧向分型与抽芯机构是以液压力或压缩空气作为动力进行侧向分型与抽芯，同样亦靠液压力或压缩空气使侧向成型零件复位。 液压或气动侧向分型与抽芯机构多用于抽拔力大、抽芯距比较长的场合，例如大型管子塑件的抽芯等。这类分型与抽芯机构是靠液压缸或汽缸的活塞来回运动进行的，抽芯的动作比较平稳，特别是有些注射机本身就带有抽芯液压缸，所以采用液压侧向分型与抽芯更为方便，但缺点是液压或气动装置成本较高。 3、 机动侧 向分型抽芯机 构 机动侧向分型与抽芯机构是利用注射机开模力作为动力，通过有关传动零件（如斜导柱）使力作用于侧向成型零件而将模具侧向分型或把侧向型芯从塑料制件中抽出，合模时又靠它使侧向成型零件复位。这类机构虽然结构比较复杂，但分型与抽芯无需手工操作，生产率高，在生产中应用最为广泛。根据传动零件的不同，这类机构可分为斜导柱、弯销、斜导槽、斜滑块和齿轮齿条等许多不同类型的侧向分型与抽芯机构。 小孔的抽芯机构设计 在此本人拟定了几个抽芯方案： 1、 开模后手工抽芯； 2、 用弹簧实现抽芯和斜面压回复位； 24 3、 液压抽芯； 4、 斜导柱机构抽 芯。 因为需要抽芯的孔直径是 10 ，抽芯距离只有 7 。而且塑件是大批量生产的，所以最好能够实现自动化生产。因此，在这个设计中，如果采用手动的抽芯方式就会使生产率大大降低，并且会加大工人的劳动强度，浪费了人力资源；由于成本高且塑件的抽芯距不大故不采用气动或液压的抽芯方式；所以用机动抽芯机构是最合理的选择。 因此初步确定采用弹簧侧抽芯或者斜导柱抽芯方式。 用弹簧进行侧抽芯也是可以的，但因为型腔受的压力比较大，若采用弹簧侧抽 芯的话，可能会因为弹簧产生的压力不够而产生溢料。因此不推荐使用这种抽芯形 式。而用斜导 柱进行侧抽芯的话，就没有这种问题存在，因为斜导柱产生的侧压力很大，所以在此本人采用斜导柱侧抽芯的抽芯形式。其结构设计如图 图 导柱侧抽心机构 对于内侧的挂钩，就需要对其进行内抽芯结构设计处理。对于内抽芯，其设计结构形式有弹簧内抽芯、斜滑块内抽芯、开模后手工抽芯。 由图 只有 25。需要抽芯部分也只有 3深。因为是大批量生产的， 所以不采用开模后手工抽芯。而采用弹簧内抽芯，因为型芯比较小，不好设计，况且如果弹簧的强度不够的话会产生溢料、变形，不 25 能保证尺寸精度，所以在此不采用弹簧内抽芯。采用斜滑块内抽芯，其既可以满足了设计要求，也可以作为推杆把塑件顶出。在此本人拟订了两个方案，其分别如图 经过考虑和比较，两个方案各有各的优点，在此，本人采取图 图 灯罩局部视图 图 斜滑块内抽芯 形式 图 镶拼式内抽心形式 件中侧面 45 的大孔的结构设计 方案（一）： 采用侧抽芯的方式，对这个 45的孔进行侧抽芯，因为是一模一腔结构的模具，所以可以采用侧抽芯的方式。但是如果采用侧抽芯的话，就会增加模具的复杂程度和难度，使得模具的加工成本提高。 方案（二） 26 利用塑件的脱模斜度取消侧抽芯的机构，这样的话就会降低模具结构的复杂程度和难度。 在考虑了各方面因素后，本人决定采用第二种方案。 度调节系统 注射模的温度对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率 及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响。注射模具设置温度调节系统的目的，就是要通过控制模具温度，使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产率。 具温度调节的重要性 1、温度及其调节系统对塑件质量的影响 无论何种塑料进行注射成型，均有一个比较适宜的模具温度范围，在此温度范围内塑料熔体的流动性好，容易充满型腔，塑件脱模后收缩和翘曲变形小，形状与尺寸稳定，力学性能以及表面质量也比较高。为了使模温能控制在一个合理的范围内，必须设计模具温度的调节系统。 模具温度的调节是指对模具进行冷却或加热，必要时两者兼有， 从而达到控制模温的目的。对模具进行冷却还是加热，与塑料品种、塑件的形状与尺寸、生产效率及成型工艺对模具温度的要求有关。 对于粘度低、流动性好的塑料（例如聚乙烯、 苯乙烯，聚酰胺等），因为成型工艺要求要求模温都不太高，所以常用常温水对模具进行冷却，有时为了进一步缩短在模内的冷却时间，也可用冷水控制模温。对于粘度高、流动性差的的塑料（例如聚碳酸脂，聚砜、聚甲醛，聚苯醚和氟塑料等），为了提高充型性能，成型工艺要求有较高的模温，因此经常需要对模具加热。对于粘流温度或熔点较低的塑料，一般需用常温或冷水对模具进 行冷却；而对于高粘流温度或高熔点的塑料，可用温水控制模温。对于热固性塑料，模温要求在 150200，必须对模具加热。流程长、壁厚较大的塑件，或者粘流温度或熔点虽不高，但成型面积很大时，为了保证塑料熔体在充模过程中不至温降太大而影响成型，可对模具采取适当的加温措施。对于大型模具，为了保证生产之前用较短的时间达到工艺所要求的模温，可设置加热装置对模具进行预热。对于小型 27 薄壁塑件，且成型工艺要求模温不太高时。可以不设置冷却装置依靠自然冷却。 设置温度调节装置后，有时会给注射带来一些问题，例如，采用冷水调节模具时， 大气中水分易凝聚在模型表壁，影响塑件表面质量。而采用加热措施后，模内一些间隙配合的零件可能由于膨胀而使间隙减小或消失，从而造成卡死或无法工作，设计时应予以注意。 2、模具温度与生产效率的关系 模具温度与生产效率的关系主要是由冷却时间来体现的，塑件在模内停留冷却的时间与其传递给模具的热量有如下关系： Q=中 Q 塑料传给模具的热量（ J）； 塑料对模型材料的传热系数（ W/（ ; 模腔的表面积； 模腔内塑料与模腔表壁的温度差（ 0C）； 塑件在模内停 留冷却的时间（ s）。 如果塑料的品种、模具设计和成型工艺已定，那么 Q 也就基本确定。则有： 1 上式说明，塑料在模具内停留冷却的时间 温差成反比关系，若要缩短塑件在模内的停留冷却时间以提高生产率，就必须在工艺条件允许的情况下尽量增大塑料与模腔的温差。但是，如果模具没有温度调节系统，模内的热量就会伴随着注射次数的增加而逐渐积累，使模温升高，导致减小，从而生产效率随着塑件在模具内停留时间和成型周期的延长而下降，因此，模具内设置温度调节系统是非常必要的。 却系统的设计 原则与冷却系统的结构 1、冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大； 2、冷却水道至型腔表面距离应尽量相等； 3、浇口处加强冷却； 4、冷却水道出、入口温差尽量小； 5、冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置； 6、合理确定冷却水接头位置。 28 此外，冷却水道的设计还必须尽量避免接近塑件的熔接部位，以免产生熔接痕，降低塑件强度；冷却水道要易于加工清理，一般水道孔径为 10 左右（不小于 8 ）；冷却水道的设计要防止冷却水的泄漏，凡是易漏的部位要加密封圈等等。 根据这些原则，和针对本塑件的特点和要求，本人设计了如图 型 腔冷却水道和图 型芯冷却水道。型芯的进水由孔 A 进孔 B 处。 图 却水路图 图 模水路 29 第 三 章 工作尺寸的计算和注射机的校核 架各零件的计算和选取 板尺寸的计算 在确定型腔壁厚和底板厚度时，应分别从强度和刚度两方面来计算，相互校核后取其大值。在型腔的机构方式里已经采取整体式型腔，所以型腔板的壁厚和底板厚按整体式圆形型腔来计算。 根据塑料成型工艺 与模具设计，型腔的侧壁厚和底板厚计算如下： 1、 侧壁厚度的计算 整体式圆形型腔的侧壁可以看作是封闭的厚壁圆筒，侧壁在塑料熔体压力作用下变形，由于侧壁变形受到底板的约束，在一定高度 内半径增大量较小，愈接近底板约束愈大，侧壁增大量愈小，可以近似地认为底板处侧壁内半径为零。当侧壁高到一定界限以上时，壁就不再受底板约束的影响 ,其半径增大量与组合式型腔相同，故高于 整体式圆形型腔内半径增大受底板约束的高度 式（ 5： 3)(2 R 型腔外半径（）； r 型腔内半径（）； 受约束高度（）。 根据塑料成型工艺与模具设计中表 5 30 图 壁示意图 壁厚的经验数据，和塑件的直径为 150，故取型腔壁厚为 5 则有： 3)(2 =4 365150 = 为塑件高为 95型腔高 H 因此不 能用整体式圆形型腔来计算塑件的壁厚，需要按组合式型腔来计算壁厚。 按组合式型腔刚度条件计算，型腔侧壁厚度计算，由式 （ 5： s 刚 =r（ 11/1 式中 s 型腔侧壁厚度（ R 型腔外半径（ r 型腔内半径（ 取 r=75； U 泊松比，碳钢取 E 钢的弹性模量，取 105 P 型腔内塑料熔体压力（ 取 P=30 型腔允许变形量（ 由表 5 = 则有 s 刚 =r（ 11/1 = 按强度条件，型腔侧壁厚度计算由式 （ 5： r( 12 p ) 根据塑料注射模具设计， 40经过调质处理后，可取 =100有： 31 S 强 =5 ( 1302100100 ) =有 S 强 S 刚 ，所以按 S 刚 计算取数已经符合要求。故取型腔的最小壁厚不应小于 2、型腔的底板厚度 型腔的底板厚度按照整体式来计算， 按刚度条件， 根据式（ 5底板厚度为： h 刚 =3 =强度条件， 根据式（ 5底板厚度为： h 强 =r75.0p =75 314 =为 h 刚，所以按强度条件计算的结果来确定底板的厚度，取底板厚度为 25为型心还要与型腔咬合， 故选取型腔底板厚为 30 3、型腔板的最小尺寸计算 型腔板高度 : h 凹 =h 底 =30+95=125腔板长： L=150+60 2=270腔板宽： L=150+60 2=270此 因此，初步确定型腔板的尺寸为： 270 270 125 。 32 芯固定板尺寸的计算 根据塑料成型工艺与模具设计中型芯板厚度的选取，则有： h=31h 塑 式中 h 型芯板的厚度（）； h 塑 塑件的高度（ ）； h 塑 =95。 则有 h=31h 塑 =31 95=整后初步选取型芯固定板厚度为： h=32 架各板尺寸的选取与校核 根据型腔板的外形尺寸和型心固定板的厚度，参照中国模具设计大典数据库表 射模中小型模架组合尺寸，选取 355 L 中派生型 图和尺寸数据如图 1、 模架各板尺寸的选取 参照 模具设计大典数据库中表 模架 组合尺寸，和型腔型芯板厚的尺寸；本人设计模架各板的尺寸如下 33 图 准模架样式 表 架尺寸 定模板 450 415 32 推杆固定板 450 225 20 型腔板 450 355 125 推件板 450 225 25 型芯固定板 450 355 32 模脚 450 100 120 型芯支承板 450 355 50 2、对模