侧抽芯设计说明书 v.doc

目 录 前言 .1 1 塑件成型工艺分析 .3 1.1 塑件分析.3 1.2 塑件材料的成型特性与工艺参数.4 2 拟定模具结构形式 .7 2.1 分型面的设计.7 2.2 型腔的设计.8 3 注塑机型号选择与确定 .10 3.1 所需注射量的计算.10 3.2 注射机型号的选定.11 3.3 型腔数量及注射机有关工艺参数的校核.12 3.4 注射机安装部分相关尺寸的校核.14 3.5 开模行程的校核 .14 3.6 模架尺寸与注射机拉杆内间距校核.15 4 浇注系统的设计 .16 4.1 浇注系统设计的原则.16 4.2 主流道的设计.16 4.3 冷料穴的设计.18 4.4 分流道的设计.19 4.5 浇口的设计.22 4.6 浇注系统的平衡.23 4.7 浇注系统凝料体积计算.23 4.8 浇注系统各截面流过熔体的体积计算.24 4.9 普通浇注系统截面尺寸的校核.24 5 成型零件的设计 .26 5.1 成型零件的要求及选材.26 5.2 成型零件的结构设计.26 5.3 成型零件尺寸的计算.26 5.4 型腔刚度的校核.30 6 模架的确定和标准件的选用 .32 6.1 模架的选用.32 6.2 模板尺寸的确定.33 7 合模导向机构的设计 .35 7.1 导柱的设计.35 7.2 导套的设计 .36 8 脱模机构的设计 .38 8.1 脱模机构的分类及设计原则.38 8.2 脱模力的计算与校核.39 8.3 推杆的设计.40 8.4 脱模机构的复位元件.41 8.5 侧向分型与抽芯机构的设计.41 9 排气系统和温度调节系统的设计 .45 9.1 排气系统的设计.45 9.2 冷却系统的设计.45 10 典型零件制造工艺 .47 10.1 定模仁型腔部分的制造工艺 .47 10.2 动模座板的数控程序设计 .48 11 模具材料的选择 .51 12 模具的工作过程 .52 13 设计总结 .53 14 参考文献 .54 致谢 .55 附录 .56 0 前言 1 塑料注射模具简介 模具是塑料成型加工的一种重要的工艺装备，同时又是原料和设备的“效益放大器”，模具生产的 最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。因此，模具工业已成为国民经济的基础工 业，被称为“工业之母”。模具生产技术的高低，已成为衡量一个国家产品制造技术的重要标志。塑料 成型加工及模具技术不仅随着高分子材料合成技术的提高、成型设备成型机械的革新、成型工艺的成 熟而进步，而且随着计算机技术、数值模拟技术等在塑料成型加工领域的渗透而发展。 注射成型也称为注塑成型，其基本原理就是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉 状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流态熔体，然后在柱塞或螺 杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段保压 冷却定型时间后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制品。 2 我国塑料模具现状及发展趋势 cad/cam/cae 技术在塑料模的设计制造上应用已越来越普遍，特别是 cad/cam 技术 的应用 较为普遍，取得了很大成绩。使用计算机进行产品零件造型分析、模具主要结构及零件的设计、数控 机床加工的编程已成为精密、大型塑料模具设计生产的主要手段。应用电子信息工程技术进一步提高 了塑料模的设计制造水平。这不仅缩短了生产前的准备时间，而且还为扩大模具出口创造了良好的条 件，也相应缩短了模具的设计和制造周期。精密、复杂、大型模具的制造水平有了很大提高，模具寿 命及效率不断提高，同时还采用了先进的模具加工技术和设备。目前我国经济仍处于高速发展阶段， 国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面， 国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具 采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模 具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定逐步向模具制造强国的 行列迈进。 “十一五”期间，中国模具工业水平不仅在量和质的方面有很大提高，而且行业结构、产品 水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展。 我国塑料模具的质量、技术和制造能力近年来确实发展很快，有些已达到或接近国际水平，尤其 是随着改革开放政策的不断深入， “三资”企业蓬勃发展，对我国塑料模具设计制造水平的提高起到了 非常大的作用。然而，由于我国模具制造基础薄弱，各地发展极不平衡，因此从总体上来看，与国际 先进水平相比和与国内市场需求相比，差距还很大。这主要表现在以下方面：塑料模具产品水平不高， 与国外先进水平相差甚远；我国塑料模制造企业设备数控化率和 cad/cam 应用覆盖率比国外低很多， 且设备不配套、利用率低的现象十分严重；开发能力低，在市场上处于被动地位，创造的经济效益方 面，国内大多数是微利甚至亏损；国内外模具企业管理上的差距十分明显；我国塑料模具市场总体上 供不应求，特别是大型、复杂、长寿命塑料模产需矛盾十分明显。 1 3 模具的发展趋势 随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也 越来越高。虽然模具种类繁多，但其发展重点应该是既能满足大量需要，又有较高 技术含量，特别是 目前国内尚不能自给，需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。模具 标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展 有重大影响。因此，一些重要的模 具标准件也必须重点发展，而且其发展速度应快于模具的发展速度，这样才能不断提高我国模具标准 化水平，从而提高模具质量，缩短模具生产周期，降低成本。由于我国的模具产品在国际市场上占有 较大的价格优势，因此对于出口前景好的模具产品也应作为重点来发展。根据上述需要量大、技术含 量高、代表发展方向、出口前景 好的原则选择重点发展产品，而且所选产品必须目前已有一定技术基 础，属于有条件、有可能发展起来的产品。 塑料模具生产企业在向着规模化和现代化发展的同时，高精度、高效率、自动化、精密、高寿命 仍然是模具发展必然的趋势。从技术上来说，主要有以下几个方面： （1）cad/cam/cae 技术将全面推广； （2）快速原型制造（rpm） 、高铣削加工、热流道技术、气体辅助注射技术、高压注射成型及相 关技术将得到更好的发展； （3）开发新的模具材料，如采用粉末冶金及喷射成型工艺制作出硬制合金、陶瓷及复合材料； （4）模具表面强化热处理新技术应用，如我国研制的镜面塑料模具，就是在低级材料中加入 ni、cr、al、cu、ti 等合金元素后，经过毛坯淬火与回火处理，使其硬度hrc，然后加工成型， 再进行时效处理，使模具硬度上升到hrc，从而大大提高了模具的使用寿命。 4 本设计的意义及目的 振兴和发展我国塑料模具工业，特别是注射模具模日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、 通讯等产品中，60%80%的零件都要依靠塑料模具，尤其是注射模具来成型。用模具生产制件所具 备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。用模 具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍，上百倍。 本次毕业设计的目的是： （1） 提高动手的能力，将理论与实践相结合； （2） 初步掌握模具设计的方法、过程，初步掌握 autocad、roe 等相关设计软件工具，为将来走 向工作岗位进行设计研发工作打下基础； （3） 培养自己的独立思考能力、动手能力、创新能力和计算机运用能力。 本次设计就是设计以 ps 为原料的圆筒接口注射模具设计,其具体的设计过程及步骤见下面正文部分的 内容。 2 1 塑件成型工艺分析 1.1 塑件分析 1.1.1 塑件模型 以下是塑件平面图： 图 1-1 塑件三维立体图 图 1-2 塑件平面图 1.1.2 塑料 ps（聚苯乙烯） 1.1.3 塑料件质量 13.65g 1.1.4 塑料件体积 13 3 cm 1.1.5 色调 不透明（红色） 1.1.6 生产纲领 大批量生产 1.1.7 工艺结构分析 （1）结构分析 塑件结构复杂程度一般，表面质量要求也较高。如上图所示，塑件的上端部有三个分布均匀的方 形槽，底部有三个对应分布的凸起；同时圆柱面上还有一个侧孔，因而需要考虑侧向分型抽芯机构的 设置。塑件外观质量要求高,外表面不允许出现划伤、气泡、缩孔、熔接痕等缺陷, 综合考虑其浇注时 的难易程度和成型特征等因素，浇口最好设置在侧向分型的另一侧的表面上且用点浇口来进行浇注， 3 以保证其表面的成型质量。整体来看该塑件成型简单，但在脱模时包紧力较大，应有一定的脱模斜度， 用推杆推出即可。 （2）精度等级 选用的精度公差等级按照国家标准为一般精度mt3级。 （3）脱模斜度 该塑件的壁厚约为2.5mm，从表查得该ps塑件的脱模斜度, 型腔为35130, 型芯 3040。脱模斜度取决于塑件的形状、壁厚、摩擦系数的大小及塑料的收缩率。形状愈复杂或成 型孔较多时取较大的脱模斜度；制品高度愈高、孔愈深则取较小的脱模斜度；内孔包住型芯，应取较 大的斜度。因此, 本次设计的圆筒接口的脱模斜度型腔取1, 型芯取40。一般情况下，脱模斜度不 包括在塑件的公差范围内，否则应在图样上加以注明。当要求开模后塑件留在型腔内时，塑件内表面 的脱模斜度应不大于塑件外表面的脱模斜度。 1.2 塑件材料的成型特性与工艺参数 1.2.1 塑料 ps 成型特性 （1）名称 ps，热塑性塑料，中文名，聚苯乙烯，英文名，polystyrene。ps其电绝缘性（尤其高频绝缘性） 优良，无色透明，透光率仅次于有机玻璃，着色性、耐水性、化学稳定性良好，机械强度一般，但性 脆，易产生应力碎裂，不耐苯、汽油等有机溶剂。 （2）ps主要性能 ps，燃烧性慢，屈服强度、拉伸强度3563mpa，伸长率不大，热变形温度6596c，计算收缩 率为0.5-0.6 %。具体如下表： 表1-1 ps的物理、热性能指标 性能单位数值 密度 3 /cmg1.041.06 比体积gcm / 3 0.940.96 吸水率（24h） % 0.030.05 收缩率（%） % 0.50.6 熔点（或粘流温度） 131165 4 热变形温度 线膨胀系数 c /10 5 6596 68 表1-2 ps的力学、电气性能指标 性能单位数值 抗拉、屈服强度 mpa 3563 拉伸弹性模量 mpa 2.83.5103 抗弯强度 mpa 6198 冲击韧度 kj/m2 0.540.86（悬臂缺口） 布氏硬度 hb m6580 体积电阻率 介电常数（10 hz） 6 m 10 14 2.42.65 （3）成型特性 a 无定形料，吸湿性小，不易分解，性脆易裂，热膨胀系数大，易产生应力开裂； b 流动性较好，溢边值0.03mm左右； c 塑件壁厚均匀，不宜有嵌件， （如有嵌件应预热） ，缺口，尖角，各面应圆滑连接； d 可用螺杆或柱塞式注射机加工，喷嘴可用直通式或自锁式； e 宜用高料温，模温、低注射压力，延长注射时间有利于降低内应力，防止缩孔、变形（尤其对 厚壁塑件） ，但料温高易出银丝，料温低或脱模剂多则透明性差； f 可采用各种形式进料口，进料口与塑件应圆弧连接，防止去除浇口时损坏塑件，脱模斜度宜取 2以上，顶出均匀以防止脱模不良发生开裂、变形，可用热浇道系统。 （4）主要用途 适于制作绝缘透明件、装饰件及化学仪器、光学仪器等零件 1.2.2 塑料 ps 的成型工艺参数 （1）注射成形机类型：螺杆式 适用注射机类型：螺杆、柱塞均可 （2）螺杆转速（r/min）：48 （3）预热和干燥： 温度（c） 6075 时间（h）2h （4）料筒温度：（c） 后段 140160 中段 前段 170190 5 （5）喷嘴温度（c）： 喷嘴形式 自锁式； （6）模具温度（c）：3265 （7）注塑压力（mpa）：60110 （8） 成型时间（s） 注塑时间 1545 保压时间 03 冷却时间 1560 总周期 40120 （9）后处理 方法：用红外线灯、鼓风烘箱烘烤 温度：70c 时间：24小时 1.2.3 塑成型过程 （1） 预烘干装入料斗预塑化注射装置准备注射注射保压冷却脱模 塑件送下工序。 （2） 清理嵌件、预热；清理模具、涂脱模剂放入嵌件合模注射。 2 拟定模具结构形式 2.1 分型面的设计 2.1.1 分型面的设计原则 分型面即打开模具取出塑件或取出浇注系统凝料的面，在塑件设计阶段，就应考虑成型时分型面的形 状和位置，否则无法用模具成型。在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结 构。分型面设计是否合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造有很大的影响。分型面 的设计原则为： （1）便于塑件脱模； a 在开模时尽量使塑件留在动模内 6 b 应有利于侧面分型和抽芯 c 应合理安排塑件在型腔中的方位 （2）考虑和保证塑件的外观不遭损坏； （3）尽力保证塑件尺寸的精度要求（如同心度等） ； （4）有利于排气； （5）尽量使模具加工方便； （6）有利于嵌件的安装； （7）有利于预防飞边和溢料的的产生； （8）有利于模具结构的简化。 该塑件在进行塑件设计时已充分考虑了上述原则，同时从塑件图样可看出该塑件一端顶部有三个 方形孔，且对应着底部有三个凸起端，同时在外圆柱面上有侧向的孔，因此在分型时需要有多个型芯 和侧向抽芯机构进行分型。 2.1.2 分型面选择方案 （1）分型面选择方案：单分型面注射模 单分型面注射模又称两板式模具。它是注射模中最简单又最常见的一种结构形式。这种模具可根 据需要设计成单型腔，也可以设计成多型腔。构成型腔的一部分在动模，另一部分在定模。主流道设 在定模一侧，分流道设在分型面上。开模后由于拉料杆的拉料作用以及塑件应收缩包紧在型芯上，塑 件连同浇注系统凝料一同留在动模一侧，动模一侧设置的推出机构推出塑件和浇注系统凝料。一般对 于塑件外观质量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。 （2）分型面选择方案：双分型面注射模 双分型面又称三板式注射模。与单分型面注射模相比，在动模与定模之间增加了一个 可移动的浇口板（又称中间板） ，塑件和浇注系统凝料从两个不同的分型面取出。双分型面的种类较多， 常见的有以下几种： a 定距板式双分型面注射模 b 定距拉式双分型面注射模 c 定距导柱式双分型面注射模 d 拉钩式双分型面注射模 e 摆钩式双分型面注射模 f 尼龙拉钩式双分型面注射模 双分型面对于塑件外观质量要求比较高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用以上各种双分型 面结构。 综上分析，本设计拟定采用单分型面注射模。 7 2.1.3 分型面的确定 对于此塑料件，外观质量要求一般，并为防止在塑件外表面出现飞边而影响外观质量,其分型面形 式与位置如图所示： 图 2-1 分型面的形式与位置 2.2 型腔的设计 2.2.1 型腔数目的拟定 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，常用的方法有四种： （1）根据经济性确定型腔数目； （2）根据注射机的额定锁模力确定型腔数目； （3）根据注射机的最大注射量确定型腔数目； （4）根据制品精度确定型腔数目。 型腔数目的确定一般可以根据经济性、注射机的额定锁模力、注射机的最大注射量、制品的精度 等。一般来说，大中型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构，但对于精度要求不高 的小型塑件（没有配合精度要求） ，形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优 越条件，使生产效率大为提高。 该圆筒接口塑件精度要求不高，生产批量大批量生产，且具有抽芯机构，从模具加工成本，制品 生产时的成本考虑，故拟定为一模四腔。一般来说，精度要求高的小型塑件和中大型塑件优先采用一 模一腔的结构，对于精度要求不太高的小型塑件，是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的 优越条件，使生产效率大为提高。 由此可见，该注塑机正好匹配所对应的型腔数目，所以可确定其型腔数量为4个。 2.2.2 型腔的布置 型腔的布置和浇口的开设部位应力求对称，以防模具承受偏载而产生溢料。为此，本模具一模四 腔的布置方式如下图： 8 图2-2 型腔的布局 3 注塑机型号选择与确定 注射模是安装在注射机上使用的工艺装备，因此设计注射模时应该详细了解注射机的技术规范， 才能设计出符合规范的模具。 注射机规格的确定主要是根据塑件的大小及型腔的数目和排列方式。在确定模具结构形式及初步 估算外型尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射量、注射力锁模力、注射压力、拉杆间距、最 大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、开模距离等进行计算。同时设计人员还必须对 提供的注射机进行校核。 3.1 所需注射量的计算 3.1.1 塑件质量、体积的计算 对于该设计，用户提供了塑件图样，据此建立塑件模型并对此塑件分析得： 塑件体积 v113000 mm3=13cm3， 9 塑件质量=13.65g 11 vm 3.1.2 浇注系统凝料的初步计算、确定 由于该模具采用一模四腔，按塑件体积的 0.6 倍计，所以浇注系统的凝料体积为： 31.2cm31346 . 046 . 0 12 vv 则：该模具一次注射所需塑料 ps： 体积 83.2cm3 210 4vvv 质量 87.36g 00 vm 3.1.3 塑件和流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积及所需锁模力 222 21 4 . 67822435 . 0 24mmanaa knpanafm56.16925824.67)( 21 型 式中 a-塑件及流道凝料在分型面上的投影面积； -单个塑件在分型面上的投影面积； 1 a -流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积； 2 a -模具所需的锁模力/n； m f -塑料熔体对型腔的平均压力/mpa：由于该塑件材料为 ps 且壁厚均匀，属于容易成型 型 p 的塑件，故查表可取=25 mpa。 型 p 3.2 注射机型号的选定 一般注射机都有高速、低速两种特性（或称高压时间，低压时间）并可调节选用。1000以下 2 cm 的中、小型注射机，其注射时间常为 4s，大型注射机注射时间在 12s 以内，注射速度一般为 57m/min，常用低速注射。选用低速注射的注射机时，模具设计应注意防止产生冷接缝，型腔充填 不足。选用高速注射的或用大注射量、大锁模力的注射机注射大面积、小重量的塑件时，模具设计应 防止融料内充入空气、排气不良、融接不良、塑件内应力增大、塑料易分解、嵌件型芯受冲击力大及 易发生飞边等弊病。 根据上面计算得到的 m 和值来选择一种注射机，注射机的最大注射量（额定注射量 g）和额 m f 定锁模力 f 应满足 10 （或 v=110.9）g gm g 5 . 116 75 . 0 36.87 3 cm 式中 -注射系数，无定型塑料取 0.85，结晶型塑料取 0.75。 f m f 根据以上的初步计算投影面积和锁模力，选定型号为 sz-125/630 的卧式注射机。其主要技术参数 见下表： 表3-1 sz-125/630注塑机的主要技术参数 注塑机各项目单位参数 结构型式 螺杆直径 螺杆转速 理论注射容量 塑化能力 注射速率 额定注射压力 锁模力 拉杆内间距 锁模型式 最大模具厚度 最小模具厚度 移模行程 定位孔直径 mm r/min cm3 g/s g/s mpa kn mm mm mm mm mm 卧式 40 14200 140 16.8 110 126 630 370*320 双曲肘 300 150 270 125 续表续表 3-13-1 注射机各项目 单位 参数 喷嘴球半径 sr mm 15 喷嘴孔半径 sr mm 3 3.3 型腔数量及注射机有关工艺参数的校核 3.3.1 型腔数量的校核 由注射机料筒塑化速率校核型腔数量 11 4 4 . 26 3600/ 1 2 m mkmt n 上式中 26.4 远大于 4，所以型腔数量校核符合要求。 式中 k-注射机最大注射量的利用系数，结晶型塑料一般取 0.75； m-注射机的额定塑化量（g/s）,该注射机为 16.8g/s； t-成型周期，因塑件小，壁厚不大，取 30s； -单个塑件的质量和体积（g 或） ，取=13.65g； 1 m 3 cm 1 m -浇注系统所需塑料质量和体积（g 或） ，取 0.6； 2 m 3 cm 1 4m 3.3.2 注射机工艺参数的校核 1）最大注塑量的校核 为确保塑件质量，注射模一次成形的塑料重量（塑件和流道凝料重量之和）应在公称注射量的 35%75%范围内，最大可达 80%，最低不应小于 10%。既保证塑件质量，又充分发挥设备的能力，选在 50%80%范围内为好。最大注射量是指注射机螺栓式柱塞以最大注射行程注塑时，一次所能达到的塑 料注射量。 注射量容积表示：最大注射容积为： 3 max 10514075 . 0 cmvv 式中 -模具型腔和流道的最大容积（） ； max v 3 cm v-指定型号与规格的注射机注射量容积（） ，该注射机为 140； 3 cm 3 cm -注射系数，取 0.750.85，无定型塑料可取 0.85，结晶型塑料可取 0.75，该处取 0.75。 倘若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不到发挥，塑料在料筒中停留时间就会过长。所以最小注 射量容积。故每次注射的实际注射量容积应满足 3 min 3514025 . 0 25 . 0 cmvv v min v v ，而=83.2，符合要求。 max v v 3 cm 2）锁模力的校核 锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。当高压的塑料熔体充满型腔时，会沿锁 模方向产生一个很大的胀型力。因此，注射机的锁模力必须大于该模的胀型力，即： knapkf47.20325 4 . 67822 . 1 0 型 12 符合要求。 式中 -型腔的平均压力，查表到 25mpa； 型 p -锁模力安全系数，一般取=1.11.2。 0 k 0 k 3）注塑压力的校核 所选用的注射机的注射压力必须大于成型塑件所需的注射压力。成型所需注射压力与塑料品种、 塑件的形状及尺寸、注射机的类型、喷嘴及模具流道的阻力等因素有关。根据经验，成型时所需注射 压力大致如下： 1、塑料熔体流动性好，塑件形状简单，壁厚者所需注射压力一般小于 70mpa。 2、塑料熔体粘度较低，塑件形状一般，精度要求一般者，所需注射压力通常选用 70100 mpa。 3、塑料熔体具有中等粘度（改性 ps、pe 等） ，塑件形状一般，有一定精度要求者，所需注射压 力选用 100140mpa。 4、塑料熔体具有较高粘度（pmma、ppo、pc 等） ，塑件壁薄、尺寸大，或壁厚不均匀，尺寸 精度要求严格的塑件，所需注射压力约在 140180mpa 范围。 注射机的额定注射压力即为该注射机的最高压力=126mpa，应该大于注射成型时所需用的注射压 max p 力，即 0 p mpapkp126904 . 1 0max 符合要求。 式中 -安全系数，常取=1.251.4，这里为使用安全取用 1.4。 k k 实际生产中，该塑件成型时所需的注射压力为 70100 mpa，这里取 90 mpa。 3.4 注射机安装部分相关尺寸的校核 3.4.1 喷嘴尺寸 主流道的小端直径 d 大于注射机喷嘴直径 d，以利于塑料熔体流动。通常为 d=d+（0.51）mm 对于该模具 d=3mm，取 d=3.5mm 符合要求。 主流道入口的凹球面半径应大于注射机喷嘴半径，以利于同心和紧密接触，使主流道内 0 srsr 的凝料易脱出。通常为 =+（12）mm 0 srsr 13 对于该模具=15mm，取=16mm，符合要求。sr 0 sr 3.4.2 定位圈尺寸 注射机固定模板台面中心有一规定尺寸的孔，称之为定位孔。注射模端面凸台径向尺寸须与定位 孔呈间隙配合，便于模具安装，并使主流道与喷嘴同心。模具端面凸台高度应小于定位孔深度。 注射机定位孔尺寸为，定位圈尺寸取且两者之间呈间隙配合，符合要求。mm125mm125 3.4.3 模具厚度校核 模具总厚度与注射机模板闭合厚度的关系：两者之关系应满足： minmaxm hhh 式中 模具闭合后的总厚度/mm m h 注射机允许的最小模具厚度/mm； min h 注射机允许的最大模具厚度/mm； max h 由上表 3-1 可知：，；mmh150 min mmh300 max 而该模具的总厚度 h=25+63+20+40+40+80+25=293mm，符合要求。 3.5 开模行程的校核 开模行程是指从模具中取出塑件所需的最小开模距离，它必须小于注射机的最大开模行程，由于注 射机的锁模机构不同，开模行程的效核有三种情况。 3.5.1 注射机最大开模行程与模具厚度无关 这种情况主要是指锁模机构为液压机械联合作用的注射机，其最大开模行程由曲肘机构的最大 行程决定，与模具厚度无关。 对于单分型面注射模具，其开模行程按下式校核： mmhhs113108023)105( 21 式中 s-注射机最大开模行程，表 3-1 查得 s=270mm； -塑件脱模距离/mm；-包括流道凝料在内的塑件高度/mm； 1 h 2 h 3.5.2 注射机最大开模行程与模具厚度有关 对于全液压式锁模机构的注射机，最大开模行程受到模具厚度的影响。此时最在开模行程等于注 射机移动、固定模板台面之间的最大距离减去模具厚度。 k s m h 14 对于单分型面注射模，按下式校核： )105( 21 hhhss mk 则 mmhhhs mk 233108023120)105( 21 =240mm233mm,符合要求。 k s 3.5.3 有侧抽芯时的开模行程的校核 当利用开模行程完成侧向抽芯时，开模行程的校核还应考虑为完成抽拔距 l 而所需要的开模行程 ，由于时，开模行程仍应按以上两式进行校核，可知经校核符合要求。 c h c h 21 hh 3.6 模架尺寸与注射机拉杆内间距校核 该套模具模架的外形尺寸为 250mm315mm，而注射机拉杆内间距为 370mm320mm，由此可以看出 其模架尺寸校核符合要求。 15 4 浇注系统的设计 16 5 成型零件的设计 成形零件系指模具型腔的零件，通常凸凹模、型芯、各种成型杆或成型环等。 5.1 成型零件的要求及选材 成型零件直接与高温高压塑料熔体接触，且聚苯乙烯（ps）属于化学性腐蚀塑料，生产时成型过 程中会分解出腐蚀性气体，将对模具产生腐蚀作用，这就要求其必须具有一定的耐磨性、耐热性和抗 腐蚀性能，且需要足够的强度和硬度，以承受料流的摩擦和磨损。因此高碳高铬型耐蚀塑料模具钢是 最佳的材料选择。所以，该模具的型腔和型芯均为 cr18mnv ，经调质处理后具有良好的综合机械性 能，易于切削，易于抛光且热处理变形小。 5.2 成型零件的结构设计 由于塑件外观质量要求高,故而型腔采用了整体嵌入式结构, 制造时经过预铣后采用电火花加工盲 孔形成内成型表面, 再经反复抛光,使其表面粗糙度达到ra = 0. 05m 以下，达到镜面效果。型芯则采 用镶块镶嵌于动模板中, 再利用镶件成型塑件内表面的凸起结构, 降低了模具制造难度及模具制造成本。 5.3 成型零件尺寸的计算 5.3.1 影响工件尺寸因素 （1）塑件的公差：塑件的公差按规定取单向极限制，制品的外轮廓尺寸公差取负值“”制品的内 腔尺寸取正值“” 。而制品孔中心距尺寸公差按对称分布原则计算，取“” 。 （2）模具制造公差：模具制造公差可取塑件公差的即公差的。, 6 1 3 1 ) 6 1 3 1 ( z 而且按成型加工过程中的增减趋向取“” 、 “”符号。 （3）模具的磨损量：对于一般的中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的，即，对于大 6 1 6 1 c 型塑件则取以下，另外对于型腔底面（或型腔端面） ，因与脱模方向垂直，故磨损量=0。 6 1 c （4）塑件的收缩率：塑件成型后的收缩率与多种因素有关，通常按平均收缩率计算。 。 2 minmax ss s 17 （5）模具在分型面上的合膜间隙：由于注射压力及模具分型面平面度的影响，会导致动模、定模注射 时存在着一定的间隙。一般当模具分型面的平面度较高、表面粗糙度较低时塑件产生的飞边也小。飞 遍厚度一般应小于 0.020.1。 5.3.2 成型零件工作尺寸计算 一般情况影响零件及塑件公差的主要因素是模具的制造公差，塑件的收缩率 s 和模具磨损量 z 这三项。 c 塑件的尺寸公差取 mt3，则： 制造公差 =； z 1 3 磨损量取 ； 6 1 c 塑件 ps 的收缩率 s=0.55%。 成型零件的尺寸按下式计算得 凹模的径向尺寸公式： z sll sm 0 4 3 1 式中 -制品尺寸； -凹模的尺寸； s l m l -塑件的公差值，可查表得出；-模具成型零件制造误差，当塑件的尺寸小于 50mm 时，可取或，在这里取=。 3 1 4 1 3 1 高度尺寸公式： z shh sm 0 3 2 1 型芯的径向尺寸： 0 4 3 1 z sll sm 型芯高度尺寸公式： 0 3 2 1 z shh sm 成型零件的工作尺寸与塑件尺寸关系如图示： 18 图 5-1 型腔 （1）型腔工作尺寸的计算 按照“入体原则” ，如图，根据公式计算得： mmsdd z m 107 . 0 0 3 32 . 0 00 1 98.3932 . 0 4 3 %55 . 0 140 4 3 1 mmsdd z 08 . 0 0 3 24 . 0 00 2 95.2324 . 0 4 3 %55 . 0 124 4 3 1 mmsdd z 053 . 0 0 3 16 . 0 00 3 94 . 9 16 . 0 4 3 %55 . 0 110 4 3 1 型腔的高度尺寸计算为： mmshh z m 093 . 0 0 3 28 . 0 00 95.2428 . 0 3 2 %55 . 0 125 4 3 1 （2）型芯尺寸的计算 对于该塑件的型芯包括圆筒、圆柱型芯；用于侧抽机构的小型芯和上部的非圆柱型芯，如下图所示： 19 0.012 a 0.012 a 图 5-2 圆筒型芯 0.012 a 0.012 a 图 5-3 侧抽小型芯 20 0.010 图 5-4 小型芯 图 5-5 圆柱型芯 对于圆柱形型芯，如图 5-2、3、5 得，型芯的径向尺寸计算为： mmsdd z 0 107 . 0 0 3 32 . 0 1 43.3532 . 0 4 3 %55 . 0 135 4 3 1 0 mmsdd z 0 08 . 0 0 3 24 . 0 2 29.2024 . 0 4 3 %55 . 0 120 4 3 1 0 mmsdd z 0 04 . 0 0 3 12 . 0 3 11 . 3 12 . 0 4 3 %55 . 0 13 4 3 1 0 其高度（长度）尺寸为： mmshh z 0 08 . 0 0 3 24 . 0 1 29.2324 . 0 3 2 %55 . 0 123 3 2 1 0 mmshh z 0 067 . 0 0 3 20 . 0 2 25.2120 . 0 3 2 %55 . 0 121 3 2 1 0 mmslh z 0 093 . 0 0 3 14 . 0 5 40.5514 . 0 3 2 %55 . 0 15 . 5 3 2 1 0 21 mmslh z 0 053 . 0 0 3 16 . 0 6 16.1016 . 0 3 2 %55 . 0 110 3 2 1 0 对于非圆柱形型芯，如图 5-4 所示得，其径向尺寸和高度尺寸计算分别为： mmsll z 0 093 . 0 0 3 14 . 0 1 13 . 5 14 . 0 4 3 %55 . 0 15 4 3 1 0 mmsll z 0 04 . 0 0 3 12 . 0 2 11 . 3 12 . 0 4 3 %55 . 0 13 4 3 1 0 mmshhh z 0 08 . 0 0 3 24 . 0 13 29.2324 . 0 3 2 %55 . 0 123 3 2 1 0 mmshh z 0 04 . 0 0 3 12 . 0 4 09 . 2 12 . 0 3 2 %55 . 0 12 3 2 1 0 5.4 型腔刚度的校核 在注射成型过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力，因此模具型腔应该具有足够的强度和风度。 由于该模具属于小型模具，在塑料熔体的高压作用下，用强度公式进行型腔和底板厚度的设计计算， 同时要用刚度条件公式校核。 5.4.1 型腔侧壁的厚度（按整体式圆形型腔计算） =9.68mm 1 2 2 1 p rs 式中 -模具材料的许用应力（mpa） ；取 245mpa； 型腔压力，一般取 2545，取 25pmpampa 按刚度条件进行校核得： =15.32mm 3 1 4 15 . 1 e ph s 式中 e-模具材料的弹性模量（mpa） ，碳钢为 2.1 mpa； 5 10 h-塑件的高度（mm） 。 综合考虑取壁厚为 24mm，符合要求。 5.4.2 型腔底板的厚度 22 =6.95mm 2 1 2 87 . 0 pr hs 式中 r-塑件的半径（mm） ； 型腔压力，一般取 2545，取 25pmpampa -模具材料的许用应力（mpa） 按刚度条件进行校核得： =10.93mm 3 1 4 56 . 0 e ph hs 式中 e-模具材料的弹性模量（mpa） ，碳钢为 2.1 mpa； 5 10 h-塑件的高度（mm） 。 综合考虑模具中所选用底板厚度为 18mm，符合要求。 6 模架的确定和标准件的选用 模架的概述 模架是注塑机的骨架和机体，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的联系 在一起。我国市场上销售的模架一般由定模座板（或定模底板） 、定模固定板（或叫定模板） 、动模定 板（或叫型芯固定板） 、支撑板（或叫动模垫板） 、垫块（或叫模脚） 、动模座板（或叫动模底板） 、推 板（或叫推出底板） 、推杆固定板、导柱、导套、复位杆等组成。根据需要，还有特殊的模架，如点浇 口模架等。 6.1 模架的选用 以上内容确定之后，便根据所定内容设计模架。模架部分要自行设计；在生产现场设计中，尽可 能选用标准模架，确定出标准模架的形式，规格及标准代号。 模架尺寸确定之后，对模具有关零件要进行必要的强度或刚度计算，以校核所选模架是否适当，尤其 23 时对大型模具，这一点尤为重要。 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再结合标准模架，可选用模板尺寸 bl=250mm315mm型的中小型标准模架，可符合要求。 2 a 模架上要有统一的基准，所有零件的基准应从这个基准推出，并在模具上打出相应的基准标记。 一般定模座板与定模固定板要用销钉定位；动、定模固定板之间通过导向零件定位；脱出固定板通过 导向零件与动模或定模固定板定位；模具通过浇注套定位圈与注射机的中心定位孔定位；动模垫板与 动模固定板不需要销钉精确定位；垫块不需要与动模固定板用销钉精确定位。 模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量不要有突出部分；模具外表面应光洁， 加涂防锈油。两模板之间应有分模间隙，即在装配、调试、维修过程中，可以方便地分开两块模板。 所选用的模架如图所示： 图 6-1 模架的规格尺寸 6.2 模板尺寸的确定 6.2.1 定模座板（315315 厚 25mm） 定模座板是模具与注射机连接固定的板，材料为 45 钢。通过 4 个内六角螺钉与定模板连接，规 格为 4m12；定位圈通过 4 个内六角螺钉与定模座板连接，规格为 4m12。 24 6.2.2 定模板（250315 厚 63） 用于固定定模的模仁、导套。该板应具有一定的厚度，并有足够的强度，一般用 45 钢制成，最好 调质 230hb270hb。其上的导套孔与导套采用 h7/f6 配合。上面还开有 4 个弹簧顶销孔，以便分模时， 斜滑块顺利地抽出完成侧抽芯动作。 6.2.3 中间板（250315 厚 20mm） 中间板的作用主要是为了先进行侧抽芯动作，以便在第二次分型时能够使塑件推出。 6.2.4 动模板（250315 厚 40mm） 材料为 45 钢，用于固定下模仁和型芯，且上面开有复位孔和螺钉孔进行模板的复位和固定；同时 还有导柱孔，以便开合模时能顺利进行。 6.2.5 支承板（250315 厚 40mm） 支承板应具有较高的平行度和硬度。该模具的一个圆筒型芯固定在支承板上面，另外还有一个下 模仁固定在上面，起到了固定模仁的作用，所以用材料 55 钢较好，调质处理为 230hb270hb。 6.2.6 垫块（50315 厚 80mm） 垫块：它是用来连接支承板和动模座板的结构。其作用主要是，在动模座板与动模垫板之间形成 推出机构的动材料为 cr18mov，角垫块。 （该模具采用平行垫块）垫块一般用 q235a 制造，也可用 ht200 或 45 钢等。模具组装时：应注意左右两垫块高度一致，否则由于负荷不均匀会造成动模板损 坏。 垫块的高度计算与校核： shhh 321 = 0+20+16+25+3.5 =64.5mm80mm，符合要求。 式中 -顶出板限位钉的厚度，该模具没采用限位钉，故其值为 0； 1 h -推板厚度，为 20mm； -推杆固定板的厚度，为 16mm； 2 h 3 h -推出行程，为 25mm； -推出行程富余量，一般为 3mm6mm，取 3.5mm。s 6.2.7 动模座板（315315 厚 25mm） 材料为 45 钢，其上的注射机顶杆孔为mm。40 6.2.8 定模模仁（158148 厚 43mm） 材料为 cr18mov，其上用四个螺钉来固定，构成模具的型腔。 6.2.9 动模模仁（158148 厚 40mm） 材料为 cr18mov，固定在动模板上，且动模板应有一定的厚度，并有足够的强度来固定住模仁， 以便顺利成型。 25 6.2.10 推板（148315 厚 20mm） 材料为 45 钢。其上的推板导套孔与推板导套采用 h7/k6 配合。用 4 个 m6 的内六角圆柱螺钉与推 板固定板固定。 6.2.11 推杆固定板（148315 厚 16mm） 材料为 45 钢。其上的推板导套孔与推板导套采用 h7/f6 配合。 7 合模导向机构的设计 导向机构的功能是保证动、定模能够对准，使动模和定模上的成型表面在模具闭合后形成形状和 尺寸准确的腔体。从而保证塑料件形状、壁厚和尺寸。导向机构除了导向和定位作用外，还可以增加 承受侧压力的能力，保证模具运动平稳。 导柱、导套导向机构设计要点 设计导柱、导套时的注意事项如下： （1）尽量选用（或参考）标准模架，因为标准模架导柱、导套的设计与制作的有依据的，并经过实践 考验过的； （2）合理布置导柱的位置，一副模具中最少用 2 根导柱，模板外形尺寸大的模具，最多可用 4 根导柱。 为了使模具在使用、维修时拆装过程不会发生动、定模错方向，导柱的布置可采取等直径不对称布置 或采取不等直径对称布置； （3）导柱长度尺寸应能保证位于动、定模两侧的型腔和型芯开始闭合前导柱已经进入导孔的长度不小 于导柱的直径； （4）导柱配合工作部分采用 h7/f7，固定配合部分采用 h7/k6；导套外径配合采用 h7/k6，配合长度 为配合直径的 1.52 倍。其余部分可扩孔，减小摩擦或降低加工难度。 7.1 导柱的设计 导柱可以安装在动模一侧，也可以安装在定模一侧。但更多的是安装在动模一侧，因为作为成型 零件的主型芯一般都安装在动模一侧。导柱和主型芯安装在同一侧，在合模时起到保护作用。 7.1.1 导柱的布置方式 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 26 具边缘距离为导柱直径的 11.5