机械课程设计（论文）-手电筒反光杯杯罩注塑模具设计【全套图纸】 .doc

设计说明书题 目： 手电筒反光杯杯罩 注塑模具设计 学 院： 专 业： 学生姓名： 班 级： 学 号： 指导教师： 职 称： 2011年 12 月 30 日摘 要塑料外壳手电筒以轻便、耐磨、防绣、可充电重复使用的特点用深受人们的喜爱而被广泛使用。手电筒头部反光杯杯罩以环形结构、内螺纹结构为主要特点，本文主要介绍其成型注射模具的设计过程。当前，各种资料所介绍的注塑模脱模机构中，主要是以侧芯抽机构为主，涉及内螺纹自动脱螺纹机构方面的资料比较少，而成型瓶盖类的注塑模用到自动脱螺纹机构却比较普遍，故本文将以手电筒反光杯杯罩的成型模具设计为例，重点介绍齿条齿轮脱螺纹机构模具的设计，希望对读者有所帮助。关键词：杯罩；注塑模；自动脱螺纹 全套图纸，加153893706abstractplastic casing flashlight with deft, wear-resisting, prevent embroidery, rechargeable repeated use of the characteristic with very popular and widely used. flashlight head to glance cup win cover annular structure, threaded structure as its main characteristic, this paper mainly introduces its molding injection mould design process. at present, various material introduction of injection mold demoulding mechanism, is mainly by side core smoke firms, involving threaded automatic take off whorl institutions aspect of information is less, and molding cap of injection mold use automatic take off whorl institution is more common, so this paper will take a flashlight reflective cup win cover molding design as an example, and focus on the introduction of the rack take off whorl design of organization, hope to readers have great help.keywords: cup mask; injection mold; automatic take off whorl目 录引言11 塑件工艺性分析及其设计要求21.1 塑件成型工艺性21.2 塑件结构工艺性31.2.1主要形状及结构31.2.2塑件尺寸精度和表面质量31.2.3塑件的壁厚和脱模斜度42 确定型腔数目及注射机52.1 确定型腔数目及注射机52.2 型腔的排布设计52.3 与注射机相关零件参数确定63 确定分型面74 浇注系统的设计74.1 主流道的设计84.2 分流道的设计94.3 浇口的设计104.4 冷料穴的设计114.5 溢流排气系统的设计115 主要成型零部件的设计115.1 成型零部件的结构设计：115.1.1凹模的的结构设计125.1.2凸模的结构设计125.2 成型零件尺寸计算125.2.1成型零件的工作尺寸125.2.2 螺纹型芯的设计135.2.3其他成型零件尺寸的确定146 模架的选择147 导向机构的设计157.1 导柱的设计157.2 导套的结构设计168 脱模机构的设计168.1 齿条齿轮自动脱螺纹机构的设计178.2 推出机构178.3 复位零件：189 温控系统设计1810 校核主要参数2010.1 注射机有关工艺参数的校核2010.2 模具厚度h与注射机闭和高度2011 模具加工工艺流程2012 典型零件的加工工艺2212.1 螺纹型芯的加工工艺2212.2 成型凹模的加工工艺2312.3 塑件成型工艺卡24总结25谢 辞26参考文献27 第1页 共27页 引言在现代工业发展的进程中，模具的地位及其重要性日益被人们所认识。模具工业作为进入富裕社会的原动力之一，正推动着整个工业技术向前迈进！模具就是“高效益”，模具就是“现代化”之深刻含意，也正在为人们所理解和掌握。当塑料品种入其成型加工设备被确定之后，塑料制品质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占80。由此可知，推动模具技术的进步应刻不容缓！塑料模具设计技术与制造水平，常标志一个国家工业化发展的程度。由此可知，塑料模具设计，对于产品质量与产量的重要性是不言而喻的。在塑料制品的生产过程中，模具设计是一个相当重要的环节，因为模具的设计质量好坏直接影响到塑料制品的成型和制品的后续加工，以及塑料制品的性能、质量和成本上。作为一个模具设计者，我们设计模具达到以下基本要求：模具的结构基本合理，能够实现注射和塑件的自动脱落，在这基础上，尽可能优化结构，降低模具各零件的制造难度和模具的装配难度，降低模具的成本。作为一个模具学习者，要在设计中掌握模具的设计步骤，设计制造工艺的编制，以及相关数据的计算和模具装配的规程。同时，设计除了重视书本的理论知识外，还要强调理论联系实际，注重实践。该设计的意义在于通过齿条齿轮机构带动螺纹型芯实现自动脱模成形塑件内螺纹，塑件的质量达到工作要求。在设计过程中广泛运用在专业课中学到的cad/cam/cae技术（如pro/e和autocad），通过各种有效的途径来优化模具结构，提高模具精度，延长模具寿命、降低模具制造成本，提高模具标准化水平和模具标准件的使用率等等。通过设计熟悉塑料模具设计的一般过程，巩固专业课程知识，进一步提高塑料模具设计的能力，为为走上社会打下牢固的基础。28 桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第28页 共27页1 塑件工艺性分析及其设计要求手电筒反光杯杯罩（下文简称杯罩）三维效果如图1所示：图1手电筒反光杯杯罩结构正面图和反面图1.1 塑件成型工艺性：塑料的成型工艺性包括热力学性能、结晶性及取向性、收缩性、流动性、相容性、吸湿性及热稳定性等。塑料手电筒的设计首先考虑为满足使用功能的要求，即在不同的环境中都能正常工作且方便使用，这就要求电筒的成型材料应该满足耐摔、耐磨、吸湿性小、热稳定性好、易流动成型、绝缘性能好、易着色和无毒无挥发等。通过比较和综合分析，abs塑料能满足以上各个方面性能的要求，且材料较为经济。abs，名称acrylonitritle-butadiene-styrene copolymer,全称丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物。它将ps，san，bs的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。abs是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，a代表丙烯腈，b代表丁二烯，s代表苯乙烯。abs工程塑料一般是不透明的，外观呈浅象牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性，燃烧缓慢，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落现象。它的使用性能方面：综合性能好，冲击强度高，化学稳定好、电性能良好，尺寸稳定性好、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。与372有机玻璃的熔接性良好，可制成双色塑料，且可表面镀铬。还有其它主要技术指标是：密度为1.021.05%；收缩率：0.30.8%；熔点（）：130160；抗拉屈服强度（mpa）：50；拉伸弹性模量（mpa）：1.8103；弯曲强度（mpa）：80；冲击强度（kj/m2）：261（无缺口时）、11（有缺口时）；体积电阻率为（cm）：6.91016。abs工程塑料的缺点：热变形温度较低，可燃，耐候性较差。因而abs适用于制作一般机械零件、减摩耐磨零件、传动零件和电讯零件。在成型特点方面，abs在升温是粘度增高，所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜稍大；abs易吸水，成型加工前应进行干燥处理；abs易产生熔接痕，模具设计时应该注意尽量减少浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。在要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060，而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在6080。1.2 塑件结构工艺性1.2.1主要形状及结构塑件具体尺寸参见附录一手电筒光杯杯罩，其机构设计主要考虑以下三点。(1)内螺纹设计。为便于更换手电筒灯泡和清洗反光杯镜面，固手电筒头部的灯罩设计为螺纹结构。因螺纹直径较大且不会经常拆装，固采用公制普通细牙螺纹，牙型角为60，螺距为3mm，小径为34mm，大经为38mm。为防止螺纹最外圈崩裂或变形，使用螺纹最外圈和最里圈留有台阶，外圈台阶长0.4mm，因为反光杯与杯罩之间有厚度约为1mm，固里圈台阶长度可适当取值。螺纹的始端和终端应逐渐开始和结束，有一段过渡长度l，查表取l=8。该螺纹可用旋转型芯成型，提供成型精度。(2)止转机构设计。该塑件脱螺纹采用旋转型芯的方式，塑件与螺纹型芯之间除了要相对转动以外，还有轴向的相对移动。在塑件外表面设计12条半径为r1的条形凸筋，可防止在开模螺纹型芯转动时塑件也随着一起转动，实现塑件顺了脱出型芯和型腔。同时，该设增加使用者在旋转杯罩时的摩擦力而方便使用，再者，该结构对称，丰富了光滑外圆表面的美感。(3)塑件直角结合面采用一定圆弧过渡，既然降低了塑件潜在于该处的应力集中，也使塑件更圆润美观。螺纹内直壁底部与杯罩镜片结合面的连接角采用r1.2mm倒角过渡，使镜片与替他接触面有良好的贴合，安装稳固。1.2.2塑件尺寸精度和表面质量塑件的尺寸精度是指成型后所获得的塑件产品尺寸和图纸中尺寸的符合程度。一般而言，塑件尺寸精度是取决于塑料因材质和工艺条件引起的塑料收缩率范围大小，模具制造精度、型腔型芯的磨损程度以及工艺控制因素。而模具的某些结构特点又在相当大程度上影响塑件的尺寸精度，故而，塑件的精度应尽量选择要低些，可从表1查取：表1精度等级选用推荐值类别塑料品种建议采用的等级高精度 一般精度 低精度1psmt3mt4mt5abs聚甲苯丙烯酸甲脂pcpsu 聚砜pf2聚酰胺6.66 610 9.10 10mt4mt5mt6氯化聚乙醚pvc硬3pommt5mt6mt7pppe低密度4pvcmt6mt7mt8pe高密度根据该塑件的工艺与性能要求，查表取精度等级为mt5级，又依以此查中国模具设计大典相关表数据得塑件公差数值为0.38mm.塑件的表面粗糙度与塑料的品种、成型工艺条件、模具成型零件的表面粗糙度及其磨损情况有关，其中成型零件的粗糙度是决定塑件表面粗糙度的主要因素。一般模具的表面粗糙度要比塑件的表面粗糙度低一级。由于该塑件要求表面光滑、平整，无气孔、缩水等缺陷，故其表面粗糙度值取ra=。1.2.3塑件的壁厚和脱模斜度表2热塑性塑件塑料的推荐壁厚（s）（mm）塑料品种最小壁厚小型塑件壁厚中型塑件壁厚大型壁厚abs0.851.451.752.4-3.2根据上表1.2所显示的壁厚可以得出初步设计的塑件的壁厚为12mm是合理的。查3实用模具设计简明手册数据得出塑件脱模斜度：型芯30-40，型腔35-130，则可以选择型芯和型腔都为40。但在设计中，开模时，塑件依靠型芯螺纹轴向力从型腔脱出，所以无需考虑型腔与型芯的脱模斜度大小。2 确定型腔数目及注射机2.1 确定型腔数目及注射机为了使模具与注射机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目，即根据生产效率的要求和制件的精度要求确定型腔数目，然后再选择注射机或对现有的注射机进行校核。经pro/e软件计算，单个零件体积为14.75立方毫米，质量为15.33g.结合abs材料成型工艺特性，以及参考各类注射机的规格，初选注射机规格为xszy125，其有关参数如表3所示:表3 xszy125注射机参数注塑机的最大注塑量：125cm3螺杆直径：42mm注射压力：120mpa注射行程：115mm注射方式：螺杆式锁模力：900kn最大成型面积：320 cm3最大开合模行程：300cm最大模厚：300mm最小模厚：200mm喷嘴圆弧半径：r12mm喷嘴孔直径：4mm注塑机拉杆空间：260290mm动、定模固定尺寸：428458mm从经济的角度出发，采用多型腔模具。型腔数的确定有多种方法，本题采用注射机的注射量来确定它的数目。其公式如下： n=(g-c)/v式中： g注射机的公称注射量/cm v单个制品的体积/cmc浇道和浇口的总体积/cm生产中每次实际注射量应为公称注射量g的（0.80.5）倍，现取0.7g进行计算。每件制品所需浇注系统的体积为制品体积的（0.21）倍，现取c0.5v进行计算。n=0.7g/1.5v=0.467g/v=(0.467125)/14.75=3.96由以上的计算可知，可采用一模三腔的模具结构，这里为了方便加工和设计，采用一模两腔，由此所选注射机满足使，不必再校核。2.2 型腔的排布设计多型腔有模板上的排列形式通常有圆形、h形、直线型及复合型等，在设计时应遵循以下原则：（1）尽可能采用对称式排列，确保制品质量的均一和稳定。（2）型腔布置与浇口开高部位应力求对称，以便停止模具承受偏载而产生溢料现象。（3）尽量使型腔排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸。已知塑件的体积或质量，且此产品属大批量生产的小型塑件，但制件尺寸、精度、表面粗糙度较高，综合考虑生产率和生产成本及产品质量等各种因素，以及注射机的型号选择，初步确定采用一模两腔对称排布,分流道直径可选1.6-9.5mm(参见11塑料制品成型及模具设计p59表4-3部分塑料常用分流道断面尺寸推荐范围)。根据产品结构特点，此塑料产品在模具中的扣置方式有两种:一种是将塑料制品的回转轴线与模具中主流道衬套的轴线垂直；另一种是将此塑料制品的中心线与模具中主流道衬套的轴线平行。这里拟采用第二种方式，1模2腔的结构。采用对称式排布。2.3 与注射机相关零件参数确定（1）喷嘴尺寸 注塑机喷嘴头一般为球面，其球面半径r应与模具的主流道始端的球面半径吻合，以免高压熔体从隙缝处溢出，一般模具的主流道始端的球面半径应比喷嘴球半径大25mm，否则主流道内的塑料凝料无法脱出，喷嘴与浇口套相应尺寸关系如图2所示: 图2 喷嘴与浇口套的尺寸关系图其中 ，r=r+（25）mm =12，d=d +（0.51）mm。 （2）定位圈尺寸 注塑机定模固定板上有一规定尺寸的定位孔，注塑模定模板上相应设计有定位环。为了使模具的主流道的中心线与注塑机喷嘴的中心线相重合，模具定模固定板上的定位环或主流道衬套与定位环的整体式结构的外径尺寸d应与注塑机固定模板上的定位孔呈间隙配合，便于模具安装。定位圈的高度小型模具为710mm，大型模具为 1015mm，定位孔深度应大于定位环的高度。（3）模具厚度 在模具设计时应使模具的总厚度位于注塑机可安装模具的最大模厚和最小模厚之间，同时应校核模具的外形尺寸,使得模具能从注塑机拉杆之间装入。该设计的模具闭合高度是245mm，开模高度255mm，则满足设计要求。（4）模具长度和宽度 模具外形尺寸要与注塑机拉杆间距相适应，校核其安装时能否穿过拉杆空间在动、定模固定板上固定。模具在注塑机动、定模固定板上安装的方式有两种：用螺钉直接固定（大型注塑模多用此法）和用螺钉、压板固定（中、小型模具多用此法）。采用第一种方法时，动、定模座板上的螺钉孔尺寸及间距应与注塑机对应模板上所开设的螺孔相适应（注塑机动、定模安装板上开着许多不同间距的螺钉孔，只要保证与其中一组相适应即可）；若采用后一种方法，灵活性大，只需在模具动、定模固定板附近有螺孔就行。3 确定分型面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。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）便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。（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）对成型面积的影响。（7）对排气效果的影响。（8）对侧向抽芯的影响。其中最重要的是（2）、（5）、（8）三点。为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面工易于加工的分型面。此塑件要求表面光滑、平整，无气孔、缩水等缺陷。由于塑件为环形制件，顶部和内外侧壁均有重要结构，依据分型面的选择原则，该塑件的主分型面选择在底部断面所在平面，如附件总装图所示。4 浇注系统的设计浇注系统通常由主流道、分流道、浇口、冷料穴四个部分组成。其作用是使使熔体均匀充满型腔，并使注射压力有效地传送到型腔的各个部位，以获得形状完整、质量优良的塑件。浇注系统的设计是否适当，直接影响成形品的外观、物性、尺寸精度和成形周期。浇注系统的设计基本原则：（1）分析塑料的成型性能，分析浇注系统对塑料熔体流动的影响以及在充模、保压补缩和倒流的各阶段中，型腔内塑料的温度、压力的变化情况，使设计出的浇注系统适应所用塑料的的成型性能，保证塑件制品的质量。（2）有利于型腔中气体的排出。（3）避免塑料熔体直接冲击型芯或嵌件，以防其变形或移位。 （4）尽量缩短流程和减少拐弯，减少熔体压力和热量的损失，保证充填压力和速度，减少塑料用量，提高熔接强度。（5）防止塑料制品的变形，设计时应注意由于冷却收缩的不均匀或多浇口进料、浇口收缩等原因引起制品的变形。（6）浇注系统在分型面上的投影面积应尽量小。（7）浇注系统的位置应尽量与模具的中心线对称。（8）浇口的去除、休整应方便，保证制品外观质量。4.1 主流道的设计熔融塑料首先要经过主流道，所以它的大小直接影响塑料的流速和填充时间。设计时，尽量使熔体经过主流道的压力损失和温度降低最小。主流道通常比较粗大，有利于熔体的流动，但太大会造成塑料消耗过多。主流道不宜过小，否则熔体压力和热量损失大，对充模不利。通常对黏度大的塑料和尺寸较大的制品，主流道截面尺寸设计得大一些，反之，流动性较好的流道截面尺寸设计得小一些。为了便于凝料从主流道中拔出，主流道截面设计成圆锥形，其半锥角；主流道小端直径一般取36mm；主流道长度一般不超过；主流道衬套内壁必须光滑，表面粗糙度应有。主流道大端与分流道相接处应呈圆角，其半径常取r=13mm以减小料流转向过渡的阻力。由于塑件的结构特征决定模具设计为一模两腔。为了保证注射时塑件完全充满，避免产生熔接痕，易于排气，且便于模具的加工制造，将主流道与模具中心位置，通过查表和结合上表5.2注塑机基本参数综合分析，得其主要尺寸为：半锥角=2；主流道始端入口直径d=5mm（d比注射机喷嘴孔直径大0.5-1mm，喷嘴孔直径为4mm，）；主流道始端球面凹坑半径r=13mm (r比注射机嘴球半径大1-2mm, 喷嘴球半径=12mm)；主流道长度：取l=60mm；由于主流道小端与注射机喷嘴反复接触与相撞，还受高温料流的冲刷，特别是当流道穿过几块模板是，在模板接触面出可能产生溢料，妨碍主流道凝料脱模。因此，一般设置主流衬套。其固定形式是用定模座板与定模板直接固定，可以不用定位圈，结合所选注射机的基本参数来设计浇口套尺寸，该设计的浇口套具体设计如下图3所示：图3 浇口套的尺寸要求4.2 分流道的设计分流道是连接主流道和塑件的那一部分流道，主要设计在分型面上，该设计分流道设计在分型面上，分流道的断面为圆形，这样有利于加工和熔料的流动。分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。abs塑料分流道断面尺寸推荐如下表4所示：表4 流道断面尺寸推荐值塑料名称分流道断面直径mm塑料名称分流道断面直径mmabs，as4.89.5聚苯乙烯3.510分流道的断面形状有圆形、矩形、梯形、u形和六角形。要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，正方形截面的流动阻力和热量损失最大，一般不采用。半圆和矩形截面的比表面积（流道表面积和体积之比）较大，压力损失和热损失较大，较少采用。u形截面热量损失和流动阻力较大，不常用。梯形截面压力损失和热损失也不大，应用较多。圆形截面的流动阻力和热量损失最少，是比较理想的截面形状。该设计选用圆形截面分流道。该塑件采用侧浇口的形式，其分流道截面采用圆形截面， , 。4.3 浇口的设计浇口的基本作用是加速从分流道来的熔体，以便快速充满型腔。当熔体通过狭小的浇口时，剪切速率增高，摩擦生热使熔体的温度升高，结果是熔体的黏度降低，流动性变好，有利于填充型腔，获得外形清晰的制品。由于浇口小，所以总是首先凝固，能防止熔料倒流，便于流道凝料与制件分离。浇口的类型：直接浇口、中心浇口、侧浇口、环形浇口、轮辐式浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏式浇口。设计时应遵循以下原则：（1）尽量缩短熔体流动路程。（2）浇口位置应能减少熔接痕并提高熔接强度。（3）浇口位置应能避免熔体喷射和熔体破裂现象而引起的制品缺陷。（4）浇口位置应考虑高分子取向对制品的影响。（5）浇口位置应有利于排气。（6）浇口开设在制件壁厚处有利于熔体流动和补缩。（7）防止料流将型芯或嵌件被挤压变形。该塑件是采用侧浇口的类型设计，侧浇口是应用较广泛的一种浇口形式，普遍用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性腔。由于交口截面小 ，减少了浇注系统塑料的消耗，同时去除浇口容易，且不留明显痕迹。但这种浇口成型的塑件往往有熔接痕存在，且注射压力损失较大，对深型腔塑料件排气不利。断面进料的侧浇口，完全开在型芯固定板板上。确定浇口深度和宽度的经验公式如下： t=(0.60.9) d d浇口处塑件的壁厚1mmh=nt b=na1/2/30 式中：h侧浇口深度（mm），中小型制品常用h=0.52mm，约为制品最大壁厚的1/32/3,取2mm 。t侧浇口的厚度（mm） n塑料材料的系数 查表得0.8w浇口的宽度（mm） a型腔的表面积（mm2） proe软件测得2459.32mm2经过计算得浇口相关尺寸为：厚度t=0.8mm，宽度b=1.2mm , 浇口的长度l=3mm ,具体形状参见总装图中端面侧浇口局部视图。4.4 冷料穴的设计冷料穴的作用是储存浇注系统中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入型腔而影响制品质量或者堵塞浇口。卧式和立式注射机的注射模的冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处），其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的11.5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积，冷料穴有六种形式，常用的是端部为z字形冷料穴和拉料杆的形式。在该模具中拉料杆为拉料部分为螺纹结构，与齿轮轴一体化，使凝料受到的轴向拉力更大，效果更好。4.5 溢流排气系统的设计排气系统对于让塑料充满型腔，防止产生接缝和表面轮廓不完整等缺陷有着很重要的作用。一般大型模具，要在分型面开设专门的排气槽，以利型腔内气体的排除。排气方式：排气槽一般通常开设在分型面上凹模一边，位置位于塑料熔体流动的末端。一般情况下，排气槽尺寸以气体能够顺利排出而不产生溢料为原则。排气槽宽度可取1.56 mm，深度可取0.0250.1 mm，长度可取0.81.5 mm。但对于此模具，无需设计专门的排气槽来排气，可通过分型面及活动型芯与模板之间配合间隙来排气，足够能使气体顺利排出。注：在工厂中，可以利用推杆和模板间的间隙；模板和型芯定位孔；模板和镶块的缝隙；侧抽芯和型腔板的间隙；定模活动型芯和定面板的间隙等排气。甚至当动定模接触表面的粗糙度较大时，动定模之间也可以排气。5 主要成型零部件的设计5.1 成型零部件的结构设计：塑料在成型加工过程中，用来充填塑料熔体以成型制品的空间被称为型腔。而构成这个型腔的零件叫做成型零件，通常包括凹模，凸模、小型芯、螺纹型芯或型环等。由于这些成型零件直接与高温、高压的塑料熔体接触，并且脱模时反复与塑件摩擦，因此要求它有足够的强度、刚度、硬度、耐摩性和较低的表面粗糙度。同时还应考虑零件的加工性和模具的制造成本。5.1.1凹模的的结构设计凹模又称阴模，是成型塑件外轮廓的零件。凹模有整体结构式和组合式。（1）整体式凹模：由整块金属材料直接加工而成，这种形式的结构简单，牢固可靠，不易变形，成型的塑件质量较好。但当塑件形状复杂时，采用一般机械加工方法制造型腔比较困难。因此它适用于形状简单的塑件。（2）组合式凹模：对于形状复杂的塑件或难于机械加工的整体式凹模，为了节省贵金属，便于型腔加工，减少热处理，通常采用组合式凹模。亦可以分为：整体式凹模、整体嵌入式凹模、局部镶嵌式凹模、大面积镶嵌式凹模、四壁拼合式凹模。该塑件的外形简单，采用整体式凹模。其适用于形状简单且凸模高度不是很高的塑件，整体式凹模为非穿通式模体，强度好，不易变形。5.1.2凸模的结构设计凸模，即型芯，是成型塑件内表面的成型零件，通常可分为整体式和组合式。（1）整体式凸模：当塑件的内形比较简单，深度不大时，可采用整体式凸模，其结构牢固，成型塑件的质量好，但机械加工不便，钢材耗量较大，适用于小型凸模。（2）组合式凸模：当塑件的内形比较复杂而不便于机械加工时，或形状虽不复杂，但为了节省贵金属，减少加工量，通常采用组合式凸模。固定板和凸模可分别采用不同的材料制造和热处理，然后再连接成一体，这种结构形式适用于大型凸模。由于杯罩有螺纹特殊结构，采用齿条齿轮脱螺纹机构，故其凸模由两个螺纹型芯组成的。5.2 成型零件尺寸计算5.2.1成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件的尺寸，通常包括凹模和凸模的径向尺寸（包括零件的长和宽）、凹模和凸模的高度尺寸及位置尺寸，故零件的工作尺寸计算主要是凹模和凸模的尺寸计算，本文所介绍重点为齿条齿轮自动脱螺纹结构，所以重点计算成型零件的螺纹部分尺寸。产生偏差的原因： 塑料的成型收缩成型收缩引起制品产生尺寸偏差的原因有：预定收缩率（设计算成型零部件工作尺寸所用的收缩率）与制品实际收缩率之间的误差；成型过程中，收缩率可能在其最大值和最小值之间发生的波动。 成型零部件的模具制造偏差工作尺寸的制造偏差包括模具的加工偏差和装配偏差。加工偏差就是模具在制造过程中所产生的尺寸偏差，装配偏差主要是模具在分型面上的合模间隙以及组合模具的配合偏差。 成型零部件的磨损成型零部件的摩损相对于精度要求不高的大型零部件来说，可以不考虑，但对于精度要求较高的小型零部件，就必须要对其进行考虑。5.2.2 螺纹型芯的设计该模具采用采用齿条齿轮脱螺纹机构，这种脱模机构结构可靠。螺纹塑件从模具中成型出来后，径向和螺纹尺寸都要缩小。为了使螺纹塑件与标准螺纹较好地配合，提高成型后塑件螺纹的旋入能力，成型塑件的螺纹型芯或型环的径向尺寸的也应该考虑收缩率影响，即适当缩小螺纹型环圈地径向尺寸和加大螺纹型芯的径向尺寸。由于螺纹中径是决定螺纹配合性质的最重要参数，它决定着螺纹的可旋入性和链接的可靠性，所以就算螺纹的大、中、小径的尺寸，均以所见螺纹中径公差cp为依据。因为螺纹中径的公差值小于大径和小径的公差的值，所以在螺纹大径和小径计算中，螺纹环型或螺纹螺纹型芯都采用了塑件中径公差值cp，而制造公差都采用了中径制造公差dcp，其目的是提高模具的制造精度。下面介绍普通螺纹环型和型芯工作尺寸的计算方法（参照参考文献1）。螺纹型芯尺寸：外径：d=(d1+d1q+cp) d = (38+380.005+0.325 )-0.04 mm = 38.52-0.04 mm中径：dcp=(d1cp+d1cpq+cp) dcp = (36+360.005+0.325)-0.03 mm=36.51-0.03 mm内径：dn= (d1n+d1nq+cp) dn=(34+340.005+0.325 )-0.04 mm = 34.50-0.04 mm螺距尺寸：=(t1+t1q) dmm = 3.020.04 mm（其中：d1 塑件 内螺纹大径尺寸； d1cp塑件内螺纹中径尺寸； d1n 塑件内螺纹小径尺寸； q 塑料平均收缩率，abs塑料的收缩率是0.3%-0.8%，平均收缩率: q=（0.3%-0.8%）/2=0.55%，此处取值0.005. cp 塑件螺纹中径公差； d 螺纹型芯制造公差； dcp螺纹型芯中径制造公差，查表5； dn 螺纹型芯内径制造公差。）表5 螺纹型芯中径制造公差粗牙螺纹螺纹直径m3m12m14m33m36m45m46m68中径制造公差0.020.030.040.05大、小径制造公差0.030.040.050.06细牙螺纹螺纹直径m3m12m14m33m36m45中径制造公差0.020.030.04大、小径制造公差0.030.040.055.2.3其他成型零件尺寸的确定其他成型零件尺寸部分可参考相关资料计算取值。至于型腔的侧壁和底板厚度的尺寸，根据一般设计的经验取值范围为1530mm，并视冷却水道的多少和孔径大小决定。6 模架的选择注塑模模架国家标准有两个，即gb/t125561990塑料注射模中小型模架及其技术条件和gb/t125551990塑料注射模大型模架。由于塑料模具的蓬勃发展，现在在全国的部分地区形成了自己的标准。由于该模具有齿条传动结构，所以根据参考文献10，该采用模架基于标准模架p5-2525a60b40，具体结构件见附件模具总装图。p5如下图4所示：图4 国家标准模架p5型图7 导向机构的设计导向机构的作用：（1）定位作用；（2）导向作用；（3）承受一定的侧向压力。为了保证注射模准确合模和开模，在注射模中必须设置导向机构。导向机构的作用是导向，定位以及承爱一定的侧向压力。导向机构包括导柱导向和锥面定们两种，根据该塑件的实际情况，采用导柱导向机构。导柱导套的设计原则：（1）导柱应合理地均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，以保证模具的强度。（2）导柱的长度应比型芯端面的高度高出68mm，以免型芯进入凹模时与凹模相碰而损坏。（3）导柱和导套应有足够的耐磨度和强度。（4）为了使导柱能顺利的进入导套、导柱端部应做成锥形或半球形，导套的前端也应倒角。（5）导柱设在动模一侧可以保护型芯不爱损伤，而设在定模一侧则便于顺利脱模取出塑件，因此可根据需要而决定装配方式。（6）一般导柱滑动部分的配合形式按h8/f8，导柱和导套固定部分配合按h7/k6，导套外径的配合按h6/k6。（7）除了动模、定模之间设导柱、导套外，一般还在动模座板与推板之间设置导柱和导套，以保证推出机构的正常运动。（8）导柱的直径应根据模具大小而决定，可参考标准框架数据选取。7.1 导柱的设计一般在注射模中，动、定模之间的导柱既可设置在动模一侧，也可设置在定模一侧，视具体情况而定，通常设置在型芯凸出分型面最长的那一侧。而双分型的注射模，为了中间板在工作过程中的支承和导向，所以在定模一侧一定要设置导柱。（1）长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出812 cm，以免出现导柱末导正方向而型芯先进入型腔的情况。（2）形状 导柱前端应做成锥台形，以使导柱能顺利地进入导向孔。 图5 导柱示意图（3）材料 导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，因此多采用t8a（经表面渗碳淬火处理），硬度为5055hrc。该设计动定模板之间的导柱和导套都是采用标注件,根据5模具实用技术设计综合手册p557页，选用导柱尺寸为d=25mm,l=96mm,经过计算,推板的导柱设计尺寸如图5所示：7.2 导套的结构设计（1）材料 用与导柱相同的材料制造导套，其硬度应略低与导柱硬度，这样可以减轻磨损，一防止导柱或导套拉毛。（2）形状 为使导柱顺利进入导套，导套的前端应倒圆角。导向孔作成通孔，以利于排出孔内的空气。动定模板之间的导套的尺寸也是根据5模具实用技术设计综合手册p559页，选择的导套为：d=40mm,d1=35mm,d=25mm,l=60mm材料t8a.推板导套设计如下： 导套如图6所示： 图6 导套的示意图8 脱模机构的设计在注射成型的每一循环中，都必须便塑件从模具型腔中型芯上脱出,模具中这种脱出机构称为脱模机构（或推出机构、顶出机构）。脱模机构的作用包括脱出、取出两个动作，即首先将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离，称为脱出，然后把其脱出物从模具内取出。8.1 齿条齿轮自动脱螺纹机构的设计齿条齿轮自动脱螺纹过程工作原理：开模时，安装于定模座板上的传动齿条带动侧齿轮，通过底部轴、圆锥齿轮和直齿圆柱齿轮的传动，使成型螺纹型芯按旋出方向旋转，拉料杆（头部也有螺纹）也随之转动，从而使塑件与浇注系统凝料同时脱出，塑件依靠浇口和自身止转结构止转。设计要点：(1) 螺纹型芯及拉料杆上螺纹的旋向相反，而螺距应该相同。(2) 塑件内孔孔深（包括螺纹轴向长度14mm）共15mm,塑件和螺纹型芯螺距均为3mm，则螺纹型芯旋转角度应大于36015/3=1800。所以所设计的齿条应足够长，能在开模时使成型齿轮旋角度转大于1800，即能旋转5圈以上。(3) 设计满足要求的直齿圆柱齿轮和圆锥齿轮主要参数如表6所示。(4) 齿条上的单孔尺寸为17mm3.2mm，3.2mm为直角圆柱齿轮齿宽s弧长对应的直线长度l1，齿轮超宽e弧长对应的直线长为l2，则齿条孔间距亦该为l2=6.3mm-3.2mm=4.1mm，才能与直角圆柱齿轮啮合，实现传动，具体结构见附件总装图。表6齿轮主要参数名称及代号公式数值直齿圆柱齿轮圆锥齿轮型号1型号2模数m选第一系列222齿数z优选质数17、19、23等211721齿高h (mm)h=2.25m4.54.54.5分度圆直径d (mm)d=mz423442齿顶圆直径da (mm)直齿圆柱齿轮da=m(z+2)圆锥齿轮da=m(z+2cosd)463847.64齿根圆直径df (mm)直齿圆柱齿轮df =m(z-2.5)圆锥齿轮df =m(z-2.4 cosd)372935.23齿距p (mm)p=pm6.286.286.28中心距a (mm)a = d1+d276数量1328.2 推出机构推出机构由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部件组成。即推件板、推件板紧固螺钉、推板固定板、斜推杆、推板导柱、推板导套以及推板紧固螺钉。设计原则：（1）推出机构应尽量设在动模一侧，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作；（2）保证塑件不因推出而变形损坏,外形良好；（3）结构简单可靠:机械的运动准确、可靠、灵活，并有足够的刚度和强度。8.3 复位零件：推出机构的复位：脱模机构完成塑件的顶出后，为进行下一个循环必须回复到初始位置，目前常用的复位形式主要有复位杆复位和弹簧复位。由于该设计采用齿条齿轮传动机构，及本身工作的时候就有复位功能，因此不另行设计复位零件。9 温控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。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；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；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。高置温度调节系统以达到理想的温度要求。1、冷却系统的作用：（1）防止塑件脱模变形。（2）缩短成型周期。（3）使结晶性塑料冷凝形成较低的结晶度，以得到柔软性、挠曲性、伸长率较好的塑件。2、设计冷却系统时应考虑的因素：（1）模具的结构形式。（2）模具的大小。（3）塑件熔接痕的位置。3、注射模冷却系统设计原则：（1）尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡；（2）冷却水孔数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越均匀。根据经验，一般冷却水孔中心线与型腔壁的距离应为冷却水孔直径的12倍，冷却水孔中心距约为35倍，水孔直径一般为612mm。（3）冷却水道至型腔表面距离应尽量相等，当塑件壁厚均匀时，冷却水道到型腔表面最好距离相等，但是当塑件不均匀时，厚的地方冷却水道到型腔表面的距离应近一些，间距也可适当小一些。一般水道孔边至型腔表面的距离应大于10mm，常用1215mm。（4）浇口处加强冷却。一般在注射成型时，浇口附近温度最高，距浇口越远温度越低，因此加强浇口处的冷却。（5）尽量降低进水和出水的温度。如果进水和出水的温度过大，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。（6）合理选择冷却水道的形式。（7）合理确定冷却水管接头的位置。为不影响操作，进出口水管接头通常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上其他机构（如推杆孔、小型芯孔等）发生干涉现象，设计时要通盘考虑。（9）冷却水孔进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏。冷却水道的设计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；结合上面的设计原则可以算出该设计采用冷却水管为6mm。4、冷却系统的结构设计根据塑料制品的形状及其所需的冷却效果，冷却回路可分为直通式、圆周式、多级式、螺旋式、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。由于该设计是外形为圆形的瓶罩设计，则上模型腔是采用圆周式，下模采用直通式。上模是两根水管进，然后通过塑件的中心，从模架的另一侧出；下模是两根水管直进直出。 该塑件在注射成型机时不要求有太高的模温因而在模具上可不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下设计算计。设定模具平均工作温度为60，用常温20的水作为模具冷却介质，其出口温度为30。查表依据abs的单位流量与塑件体积可知所需的冷却水管直径较小。且冷却水道的设计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；结合上面的设计原则可以算出该设计采用冷却水管为6mm。10 校核主要参数10.1 注射机有关工艺参数的校核锁模力与注射压力的校核 fz= p(na + a1) fp （12.1）上式中 fz塑料熔料在分型面上的涨开力，n。p塑料熔体对型腔的成型压力，一般是注射压力的80%，mpa，经查表abs材料选30mpa a-塑件在分型面上的投影面积，cad计算得571.2390mm2 a1-浇注系统在分型面上的投影面积, cad计算得161.1058mm2 fp-注射机额定锁模力，按型注射机额定锁模力为900则fz =3