毕业论文-厨房家用削皮器塑料模具设计说明书.docx

机械工程学院毕业设计（论文）题 目： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 日 期： 目录厨房家用削皮器注塑模模具设计4摘要：4第一章 前言5第二章 塑件成形工艺性分析62.1塑件的分析62.2塑件材料的确定92.3塑件材料的性能分析92.4塑件的脱模斜度102.5分型面的设计102.6确定型腔数量及型腔布局122.7模架的选择132.8模具零件材料的选择142.9注射机型号的选择142.10注射机有关工艺参数的校核16第三章 浇注系统的设计203.1主流道的设计203.2冷料穴的设计223.3分流道的设计233.4浇口的设计25第四章 模具成型零部件的设计274.1型腔的结构设计274.2型芯的结构设计274.3成型零部件的工作尺寸的计算29第五章 合模导向机构的设计315.1导向机构的总体设计315.2导柱设计315.3导套的设计32第六章 脱模顶出机构的设计346.1脱模推出机构的设计原则346.2顶杆顶出机构346.3脱模力的计算与校核35第7章 冷却系统的设计377.1 冷却水管的工艺计算377.2 冷却水管的结构设计37第八章 模具的工作过程原理39毕业设计小结40谢辞：41参考文献42厨房家用削皮器注塑模模具设计摘 要：厨房家用削皮器是当今社会日常中必不可少的厨房家用工具。厨房家用削皮器的外观造型很多，市面上不断出现着各种款式,因此厨房家用削皮器制品模具成为最常见的研究课题。本课题所采用产品塑件材料为高频特种热塑性塑料ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物），材料收缩率仅0.4%0.7%。我们通过分析和研究，参照有关的技术文献，选定材料和有关技术参数，运用AutoCAD、Proe和UG等软件设计出这款厨房家用削皮器的模具。该产品塑件尺寸较小，形状不规则，采用顶针推出塑件。该模具采用一出二腔模具结构，采用两板模进胶模式。关键词： ABS 注射模 一模二腔 产品塑件Abstract: Domestic kitchen peeler is an indispensable tool in todays society, daily.Domestic kitchen peeler have a lot of shell molding on the market , a variety of styles of products continue to emerge, Domestic kitchen peeler become the most common research subject. Product material is high-frequency special thermoplastic ABS (acrylonitrile - butadiene - styrene copolymer),having shrinkage rate of only 0.4% 0.7%,in the research.Through the analysis and research, according to the related technical documents, selecting materials and relevant technical parameters, using AutoCAD, Proe and UG software,we design the mold of the domestic kitchen peeler. The plastic products are small in size and irregular shape,we use the thimble to push the plastic parts. The mold has two cavity,and use the side gate to inject Plastic cementing with Two plate mold.Key words:ABS injection mold a mold with two cavity plastic product第一章 前言在现代化的生产当中，模具是用来生产各种大批量产品和日用生活品的重要工艺装备，它以其特定的形状经过一定的方式方法使原料成型。由于模具成型具有质量好、产量多、省材料和成本低等特点，现如今已经在国民经济各个部门得到应用，特别是汽车、航天航空、机械制造、家用电器、仪器仪表和石油化工以及轻工日用品等部门。因为模具是塑料成型加工的一种重要的工艺装备，因此模具生产的最终产品的价值是模具自身价值的几十倍、上百倍，所以说国民经济的基础工业是模具工业，模具的生产技术水平的高低，无形之中已经变成衡量一个国家产品制造业水平高低的重要标志。由于塑料模具工业快速发展，我国今后塑料模具的发展速度必将大于模具工业总体的发展速度。塑料模具生产在向着规模化和现代化发展的同时，更加专业和精度高是一个必然的发展趋势。从技术层次上来说，是为了满足用户对模具制造的 “精度高”、“质量好”、“交货期短”、“价格低”的要求。1我们需要通过对塑件材料、质量、体积的分析与计算，合理的选用注塑机型号，并对注塑机各个参数进行校核，设计出一副经济，合理，适用的塑料注塑模具。我国的模具标准化程度与国外相比较，还有一定的差距，国外通常为七成到八成，而我国只有三成左右。假如可以广泛应用模具标准件，将会缩短模具设计制造周期四分之一以上，而且可减少由于使用者自制模具件而导致的工时浪费。应用计算机辅助绘图技术设计模具已经较为普遍，推广和使用模具标准件，能够在一定程度上实现部分资源的共享，这将会大大减少模具设计的工作量和工作时间，对于发展计算机辅助绘图技术、提高模具的精密度有着重要的意义。第二章 塑件成形工艺性分析2.1塑件的分析2.1.1塑件如图1所示：图中尺寸为削皮器塑件实际测量尺寸。图1 削皮器塑件产品图2.1.2塑件的结构及成形工艺性分析（1）结构分析如下：该塑件是厨房家用塑料削皮器，外形为圆弧状薄壁不规则体，制件表面有三个通孔，制件的前端中间内部两侧各有安装削皮器金属刀片的圆销状卡位，所以在模具设计和制造上要有精度的定位措施和良好的加工工艺以保证塑件精度。由于该塑件为小型薄壁件，为保证在顶出塑件时不在产品显眼处留下痕迹影响美观，所以在塑件底面腹部用8根顶针同时顶出塑件，见图2。图2塑件顶出示意图（2）成型工艺分析如下：由于该塑件产品的外表面要求平整、光洁、美观棱角清晰，所以将分型面设置在塑件产品的侧面中间处，具体见下一章节分型面的分析。 精度等级：采用高精度MT2级；脱模斜度：该塑料件长度为110mm，宽度为61.4mm，厚度为9.92mm，虽然由于原料在注射时流动性比较好，但是型腔和型芯与塑件接触面积较大,顶针顶出塑件需要克服塑件与型腔和型芯之间的摩擦力较大，因此，塑件脱模斜度为1。（3）塑件的成型工艺参数确定的三大要素：温度、压力和时间。温度：注射成型过程中需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度等。料筒温度：料筒温度的选择应保证塑料塑化良好顺利注射，而不会引起塑料分解喷嘴温度：料筒和喷嘴温度的选择应与其它工艺条件相配合。料筒和喷嘴温度对成型条件及塑件的物理力学性能影响十分显著。模具温度：模具温度对塑件的内在性能和表现质量有很大影响。模具温度根据塑件是否结晶、塑件的尺寸和结构要求等确定的。压力：注射成型过程中的压力包括塑化压力和注射压力两种，它们都直接影响塑 料的塑化和塑件的质量。塑化压力:注射过程中塑化压力的大小是随塑杆的设计、塑件质量的要求以及塑件的种类等的不同而异。注射压力:注射压力的大小取决于注射成型机的类型、模具结构、塑件壁厚、塑件种类和注射成型工艺等。时间： 一次注射成型周期包括注射时间（充模时间和保压时间）、闭模冷却时间.生产中充模时间为35s。注射时间中的保压时间所占比例较大，约为20120s。在浇口处熔料凝结之前，保压时间的长短对塑件尺寸精度有直接影响，而浇口处凝结之后则无影响。保压时间以塑件的收缩波动范围最小的时间为准。冷却时间取决于塑件厚度，塑件的热性能和结晶性能，以及模具温度。冷却时间约为30120s。冷却时间过长会对复杂塑件造成脱模困难。温度、压力和时间。这三大成型工艺控制因素都需要根据塑料品种、塑件壁厚和形状以及模具结构来选定。22.2塑件材料的确定考虑到厨房家用削皮器的工作条件，是在日常生活中使用，且与人们的饮食卫生有关，因此必须要无毒，无臭，无味的材料制成。又由于是用手触摸使用，必须耐酸、稳定性要好；硬度、耐磨性、抗拉强度要高，综合的机械性能要好。拥有这些条件的塑料一般第一考虑：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（英文名称:Acrylonitrile Butadiene Styrene ，称：ABS）。2.3塑件材料的性能分析2.3.1使用性能综合性能良好，冲击强度较高，化学稳定性，电性能良好。适于制作一般机械零件、减摩耐磨零件、家用塑料制品件、传动零件和电讯结构零件。2.3.2成型性能（1）无定性料，流动性中等，比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好，溢边值为0.04毫米左右。（2）吸湿性强，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件须经长时间的预热干燥。（3）成型时宜取高料温、高模温，但料温过高易分解（分解温度为250）。2.3.3ABS的主要性能指标ABS塑料主要的性能指标： 密度 (g.cm-3) 1.02-1.14 收缩率 % 0.30.8熔 点 130160热变形温度 45N/cm 6598弯曲强度 Mpa 80拉伸强度 MPa 3549拉伸弹性模量 GPa 1.8弯曲弹性模量 Gpa 1.4压缩强度 Mpa 1839缺口冲击强度 kJ/ 1120硬 度 HR R628632.4塑件的脱模斜度2.4.1脱模斜度的意义和影响通常情况下塑件在冷却后会产生一定的收缩，会产生包紧力，该力作用在凸模或者成型的型芯上；也可粘附作用，塑件是紧贴在凹模的型腔内或包在型芯上。为了容易脱模，还要防止塑件表面在脱模时刮伤和擦毛，在设计的时候塑件表面沿脱模方向一般具有合理的脱模斜度。2.4.2脱模斜度的确定根据“塑件常用的脱模斜度4”中推荐 ABS材料的脱模斜度为：凹模（型腔） 2545凸模（型芯） 2045本设计中采用1的拔模斜度，这样从外表面到内表面，模具的脱模斜度基本正常，能保证正常的脱模斜度要求2.5分型面的设计2.5.1分型面的选择原则模具上用以取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面成为分型面。分型面是决定模具结构形式的重要因素，并且直接影响着塑料熔体的流动、充填性能及塑件的脱模。分型面的选择受到塑件的形状、壁厚、尺寸精度，及塑件在模具内的成型位置、脱模方法、浇口的形式及位置、模具类型、模具排气、模具制造及其成型设备结构因素的影响。本次设计，分型面的选择考虑七个方面：（1）分型面应设置在塑件外形最大轮廓处，便于脱模，否则塑件无法取出。（2） 考虑塑件的外观，使得分型面产生的飞边易于清除且不影响塑件的外观。（3） 分型面的选择应保证塑件的尺寸精度要求。（4） 有利于防止溢料，考虑飞边在塑件上的位置。（5） 分型面选择应考虑排气效果，所以应尽量设置在塑件熔体充满的末端处，这样分型面就可以有效排除型腔内积聚的空气。（6） 考虑脱模斜度对塑件尺寸的影响。（7） 使成型零件便于加工。2.5.2分型面的选择在前面章节塑件成型分析中得知塑件脱模斜度为1，对于拔模斜度小或塑件较高时，为了便于脱模，可将分型面选在塑件中间的部位，但此塑件外形有分型的痕迹。分型面选择与开模方向垂直，且设置在塑件产品最大轮廓处的弧形面，塑件产品比较容易取出，如图3 所示。此处分模，塑件产品脱模行程最小，脱模力减小，使得塑件容易顺利脱模；而且分型面设置在此处，使得整个塑件的排气间隙增加，容易排出型腔内的气体，避免成型不饱满等缺陷；而且分型面处产生的飞边在塑件的侧面处，不易察觉、不影响美观，容易去除且使得塑件外观无缺陷，整个塑件成型精度比较高，模具结构也比较简单。图3 分型面形式以及位置2.6确定型腔数量及型腔布局2.6.1型腔数量的确定当塑件分型面确定后，就需要考虑是采用单腔模还是多型腔模，型腔数的确定，主要跟注射机的最大注射量、额定锁模力、塑化速度、制品的精度要求、生产的经济性等因素有关，该塑件生产批量为大批量生产，故可采用一模多腔的结构形式。同时，考虑到模具结构尺寸与塑件尺寸之间的关系，加之制造成本和经济利益的因素，决定选用一模两腔的模具结构形式。2.6.2型腔布局A.型腔排列的一般原则（1） 流动长度要适当，流道废料尽量少，浇口位置要合适统一，进料要平衡，还要使型腔压力平衡；（2） 排位应保证流道、浇口套距定模型腔边缘有一定距离，以满足封胶要求；（3） 排位应满足模具结构等的空间要求；（4） 为了使模具达到较好的冷却效果，排位应注意螺钉、推杆对冷却水孔的影响，预留冷却水孔的位置； （5） 排位要尽可能紧凑，以减小模具的外形尺寸，且长宽比例要适中，同时也要考虑注射机的要求。5 B.型腔排列形式的确定主要跟注射机的最大注射量、额定锁模力、塑化速度、制品的精度要求、生产的经济性等因素有关。一模多穴排位时，要考虑到进胶的平衡性，如果有行位应优先考虑朝X或Y 方向运动便于加工。产品之间没有流到时，可适当缩小产品之间的间距，最小间距可以做到50-100mm，若有流到通过，则间距做到100-150mm。综合考虑上述排列原则及加工难度、经济性、效率、成本等因素，又由于本设计选择的是一模两腔，故采用纵向上下对称排列，如图4：图 4 .型腔布局图2.7模架的选择 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合标准模架，选用CI-2940-A69-B83-C100(GB/T12556-2006)此种较合适的标准模架，其基本结构如图5所示,模架的各模板尺寸如表2所示。6 图 5 .模架结构示意图 单位：mm模板名称模板尺寸模板名称模板尺寸动模座板350X400X25动模板290X400X83垫板53X400X90定模板290X400X69顶针板180X400X20定模座板350X400X25顶针固定板180X400X20表2各模板尺寸2.8模具零件材料的选择由于该模具为一模两腔，考虑到型腔型芯加工的方便性、维修更换零件的方便性，型腔型芯采取组合嵌入式结构，又考虑到型腔型芯是直接与塑胶接触的零件，对材料的刚硬度和耐腐蚀性有比较高的要求，因此型腔型芯的材料要比定动模板的材料好，因此型腔型芯选用比较好的进口模具不锈钢S136H，而定动模板选用国产材料2Cr13。模具中其他模板及零件的选材见表3。 序号 零部件 选材 热处理 1 型芯 S136 淬火HRC48-52 2 型腔 S136淬火HRC48-52 3 顶针板 4Cr13 淬火HRC36-42 4 顶针固定板 4Cr13淬火HRC36-42 5 导套 含油铜 6 导柱 40Cr淬火HRC48-52 7 复位杆4Cr13淬火HRC48-52 8 定模板 2Cr13淬火HRC36-42 9 定模座板 2Cr13 淬火HRC36-42 10 动模板 2Cr13 淬火HRC36-42 11 动模座板 2Cr13 淬火HRC36-42 12 垫块 2Cr13 淬火HRC36-42 13 定位圈 3Cr13 淬火HRC48-52 14 浇口套 3Cr13 淬火HRC48-52 15 顶针 4Cr13 淬火HRC48-52表3 各零件选材表2.9注射机型号的选择注射模是安装在注射机上使用的工艺装备，因此设计注塑模时应该详细了解注射机的技术规范，才能设计出符合要求的模具。注射机规格的确定主要是根据塑件的大小及型腔数目和排列方式，在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大和最小模具厚度、推(顶)出形式、推出位置、推出行程、开模距离等进行计算。根据这些参数选择一台和模具相匹配的注射机，倘若用户已提供了注射机的型号和规格，设计人员必须对这些参数进行校核，倘若不能满足要求，则必须自己调整或与用户取得商量再进行调整。2.9.1对塑件体积、质量的计算 对于该设计，用户提供了塑件的图样及尺寸，使用PROE软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形体积，取其密度平均值1.05g/cm3塑件体积 V1 24.69 cm3塑件质量 m1 =1.0524.6925.9g2.9.2浇注系统凝料体积的初步计算可按塑件体积的0.6倍计算，由于该模具采用一模两腔，所以浇注系统凝料体积为： V2= 2V10.6224.690.6 29.63cm32.9.3该模具一次注射所需塑料 体积 V0 = 2V1+V2 = 224.69+29.63 79cm3 质量 m0 = = 1.0579 82.95g2.9.4注射机型号的选定近年来我国引进注射机型号很多，国内注射机生产厂的新机型也日益增多。掌握使用设备的技术参数是注塑模设计和生产所必需的技术准备。在设计模具时，最好查阅注射机生产厂家提供的注射机使用说明上标明的技术参数。根据以上计算一次注射量以及考虑到塑件品种、塑件结构、生产批量及注射工艺参数、注射模具尺寸大小等因素，由以上数据计算数据知，该模具一次注塑所需79cm3塑料，该模具的整体尺寸为400x350x292mm(LxHx厚度)参考设计手册初步选定型号为XSZY-250型卧式螺杆注射机的主要技术参数，见下表：7 XSZY-250型螺杆式注射机的主要技术参数序号主要技术参数项目参数数值1最大注射量/cm2502注射压力/MPa1303塑化能力（g/s）64拉杆间距448*3705锁模力/kN18006动、定模固定板尺寸/（mmmm）598*5205最大模具厚度/mm3506最小模具厚度/mm2007最大开模行程/mm5008喷嘴前端球面半径/mm159喷嘴孔直径/mm310顶出杆根数52.10注射机有关工艺参数的校核2.10.1型腔数量的校核（1）由注射机料筒塑化速率校核型腔数量 上式右边=42=n，符合要求。式中 K注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8； M注射机的额定塑化量（g/s），该注射机用户提供为6g/s； t成型周期，因塑件小，壁厚不大，取30s进行校核； m1单个塑件的质量和体积（g或cm3），取m1=25.9g 浇注系统塑料质量或体积（g或cm3），取=29.63x1.0531.1g 。（2）由注射机的最大注射量校核型腔数量 上式右边=72=n，符合要求。式中 注射机允许的最大注射量（g/cm3），该注射机为250g。其他符号意义与取值同前。（3）由注射机的额定锁模力校核型腔数量当高压的塑料熔体充满模具型腔时，会产生模具分型面胀开的力。为了夹紧模具，保证注射过程顺利进行，注射机合模机构必须有足够的锁模力，锁模力必须大于胀开力。用公式表示为： F=p(nA+B)Fp式中， F 塑料熔体在分型面的胀开力，N； P 型腔压力，一般为注射压力的80%左右； n型腔数量； A单个塑件在模具分型面上的投影面积，mm2；由CAD可以计算出A=2493.2 B浇注系统在模具分型面上的投影面积，mm2；由CAD可以计算出B=698.9 Fp注射机的额定锁模力，N。式中左边=130*0.8（2*2493.2+689.9）=590.3KN1800KN 符合要求。2.10.2注射机的工艺参数的校核（1）注射量校核注射量以容积表示,最大注射容积为 0.85250=212.5 cm3式中 -模具型腔和流道的最大容积（cm3）； V -指定型号与规格的注射机注射量容积（cm3），该注射机为250cm3； -注射系数，取0.750.85，该处取0.85。每次注射的实际注射量容积应满足，而29.63cm3, 0.85250=212.5 cm3 ,故符合要求。（2）锁模力的校核 在前面已经进行，符合要求。 （3）最大注射压力的校核 注射机的额定注射压力即为该机器的最高压力Pmax=130,应该大于注射成型所需用的注射压力,即 式中 安全系数，常取1.251.4。实际生产中，该塑件成型时所需注射压力为5060。代值计算符合要求。2.10.3 安装尺寸的校核（1）喷嘴尺寸主流道的小端直径D大于注射机喷嘴d,通常为 D=d+(0.51)mm在该注射机中d=3.0mm,在该模具中D=3.5mm,符合要求。主流道入口的凹球面半径SR0应大于注射机喷嘴球半径SR，通常为 SR0SR+(12)mm在该注射机中SR=15mm,在该模具中SR0=16mm,符合要求。（2）定位圈尺寸 该模具中定位圈安装孔尺寸为60mm,定位圈尺寸为59.8mm，两者之间从呈较松动的间隙配合，符合要求。（3）最大与最小模具厚度参考我国塑料注塑模具模架国家标准，在2006年发布的塑料注塑模模架技术条件(GB/T12556-2006)和塑料注塑模架(GB/T12555-2006) ，前者适用于模板尺寸小于560mm900mm的模架；后者适用于模板尺寸为630mm630mm至1250m1250mm的模架。本模具采用的型号为CI-2940-A69-B83-C90(GB/T12556-2006)的标准模架，模具的外形尺寸为400mm350mm，模具闭合高度H=292mm. 查资料得XSZY-250型注射机拉杆空间尺寸为448mm370mm,即动、定模模板最大安装尺寸为448mm370mm，允许模具的最小厚度Hmin=200mm,最大厚度Hmax=350mm，模具最大厚度和最小厚度是指注射机移动模板闭合后达到规定锁模力时，移动模板与固定模板之间所达到的最大和最小距离，这两者之差就是调模机构的调模行程，即模具的外形尺寸不超过注射机动、定模模板最大安装尺寸，由附件总装图测量知该模具闭合高度度H=292mm满足HminHHmax的安装条件，故该模具满足XSZY-250型螺杆式注射机的安装要求。82.10.4 开合模行程和推出机构的校核 （1）开合模行程校核注射机的开模行程是有限的，取出制品所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，本模具为单分型面注射模具，XSZY-250型螺杆式注射机的最大开模行程与模厚有关，校核关系为 L=S+Hmax式中L注射机动模板的开模行程（mm）,取500mm, S移动模板行程（mm）,取55mmHmax模具最大厚度（mm）,其值为Hmax=292mm（附件总装图测量所得），上式右边292+55=347mm500mm，符合要求。（2）推出机构校核该注射机推出行程为60mm,大于H1=45mm（附件总装图测量得知）,符合要求。以上分析证明：XSZY-250型螺杆式注射机能满足要求，故可以采用。92.10.5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400mm350mm,而注射机拉杆内间距为448mm370mm,这两个尺寸参数表示了模具安装面积的大小，模具模板尺寸必须在拉杆间距尺寸规定范围之内，模板面积大约为注射机最大成形面积的4-10倍。因此符合要求。2.11本章小结本章设计了塑件材料、注塑机型号、模具脱模斜度、模具分型面、模具模架和注塑机重要参数的校核等，最终确定了最理想的方案。并在图上给出参考的指示。22厨房家用削皮器注塑模设计说明书第三章 浇注系统的设计浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，对塑料质量影响很大，它的作用是：将塑料熔体均匀地送到每个型腔，并将注射压力有效地传送到型腔的每个部位，以获得形状完整、质量优良的塑件。它分为普通流道系统和热流道浇注系统。在设计浇注系统之前必须确定塑件成型位置,浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要的环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观，物理性能，尺寸精度）都有直接的影响，设计时必须按如下原则：A、型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料现象。B、型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。C、系统流道应尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大，太大则塑料耗费大）：尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽可能小。D、对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，及分流道尽可能平衡布置。满足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。该模具采用普通流道浇注系统，包括主流道、分流道、冷料穴、浇口。3.1主流道的设计主流道是塑料熔体进入模具型腔时最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔，其形状为圆锥形，便于熔体顺利的向前流动，开模时主流道凝料又能顺利拉出来，主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间，由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模上，而是将它单独设计成主流道套镶入定模板内。主流道套通常用高碳工具钢制造并热处理淬硬，本次设计采用3Cr13。主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中,在卧式或立式注射机用模具中，主流道垂直于分型面。塑件外表面不许有浇口痕，又考虑取料顺利，对塑件与浇注系统联接处能自动剪断，为了方便于拉出流道中的凝料，将主流道设计成圆锥形，锥度为2，过大会造成流速减慢，易成涡流，内表面的粗糙度为Ra0.8um,以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。3.1.1主流道尺寸主流道小端直径 D 注射机喷嘴直径（0.51） 3（0.51），取D=3.5mm主流道球面半径: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,主流道球面半径SR0=注射机喷嘴球头半径SR（12）15（12），取SR016mm 球面配合高度 由于小端前面是球面，其深度为35mm。取h = 3mm。主流道大端直径 （半锥角为12 ，此模具设计中取1 ），=6.28mm浇口套总长L0=82.55mm3.1.2主流道衬套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口道，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，常采用碳素工具钢或高硬度模具钢等，在此选择3Cr13,热处理硬度为48HRC52HRC,如图6所示。由于该模具主流道较长，定位圈和衬套设计成分体式较宜，定位圈的选材和热处理要求同浇口套一样，其定位圈结构如图7所示。图6.浇口套3D结构示意图图7.定位圈3D结构示意图 3.2冷料穴的设计 3.2.1主流道冷料穴的设计注射机未注射塑料之前，喷嘴最前面的熔体塑料的温度较低，形成冷凝料头，为了防止这些冷料进入型腔而影响塑件质量， 在进料口的末端的动模板上开设一洞穴或者在流道的末端开设洞穴，这个洞穴就是冷料穴。由于该模具为圆弧曲面状的分型面，冷料穴应该开在进料口的末端及动模板上，开模时，冷料穴中的凝料及塑件同时被顶针和拉料杆推出。该模具采用Z字变异形拉料杆的结构形式。冷料穴的作用是储存因两次注塑间隔而产生的冷料头以及熔体流动的前锋冷料，防止冷料进入型腔而形成冷接缝。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端的直径。为了使主流道凝料能顺利地从主流道衬套中脱出，往往是冷料穴兼有开模时将主流道凝料从主流道拉出而附在动模一边的作用。冷料穴及拉料杆3D结构示意图见图8。图8.冷料穴3D结构示意图3.3分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开在分型面上，起分流和转向的作用。（1）在保证足够的注塑压力使塑料熔体能顺利的充满型腔的前提下，分流道截面积与长度尽量取小值，分流道转折处应以圆弧过度。（2）分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料穴。对于此模来说在分流道上不须开设冷料穴。（3）分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上，也可以同时开设在动，定模板上，合模后形成分流道截面形状。（4）分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过度。3.3.1分流道的布置形式 分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有平衡式和非平衡式两种，此塑件模具中，为保证各型腔均衡送料和同时充满整个型腔，使各型腔的塑件力学性能基本一致 ，采用平衡均布式。见图93.3.2分流道的长度 根据型腔在分型面上的排布情况，分流道可分为一次分流道、二次分流道甚至三次分流道，分流道长度应尽量短，且少弯折，以便减少压力损失和热量损失，节约塑料的原材料和能耗。分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置，从在输送熔料时减少压力损失，热量损失和减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。根据该模具的结构形式，由设计图中得该模具分流道的长度为单边为55.3mm，分流道总长度为L=255.3110.6mm。 图9.分流道的分布位置图10.分流道截面3D示意图3.3.3分流道的形状及尺寸为了便于加工及凝料的脱模，分流道大多设置在分型面上。工程设计中的截面形状应尽量使其比表面积（流道表面积与其体积之比）尽量小，在温度较高塑料熔体和温度相对较低的模具之间提供较小的接触面积，以减少热量损失。常采用的分流道截面形式有圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等几种形式。圆形截面的比表面积最小，但需开设在分型面的两侧，在制造时一定要注意模板上两部分形状对中吻合；梯形及U形截面分流道加工较易，且热量损失与压力损失均不大，为常用的形式；半圆形截面分流道需用球头铣刀加工，其表面积比梯形和U形截面分流道略大，在设计中也有采用；矩形截面分流道因其比表面积较大，且流动阻力也大，故在设计中不常采用。为方便模具分流道的加工，开设半圆形分流道最好，其半径为3.2mm，分流道截面图见图10。但在加工和安装时应注意两个半圆的同心度和最大错位距离。3.3.4分流道的表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较理想，因此分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.631.6，这样表面稍有不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力。避免熔流表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率。此处Ra1.25。3.4浇口的设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统中截面尺寸最小且长度最短的部分，是浇注系统的关键部位。其作用表现为：由于塑料熔体为非牛顿液体，通过浇口时剪切速率增加，同时熔体的内摩擦加剧，使料流的温度升高、黏度降低，从而提高了塑料的流动性，有利于充型。同时在注射过程中，塑料充型后在浇口处及时凝固，防止熔体的倒流，成形后也便于塑件与整个浇注系统的分离。但是浇口的尺寸过小会使压力损失增大，冷凝加快，补缩困难。浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。浇口截面积通常为分流道截面积的0.07倍0.09倍，浇口截面积形状多为矩形和圆形两种，浇口长度为0.5mm2.0mm。浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。3.4.1浇口类型及位置的确定该模具是中小型塑件的多型腔模具，同时从所提供塑件图样中可看出，在削皮器塑件的侧面中心处设置侧浇口比较合适。侧浇口开设在分型面上，从型腔（塑件）外侧面进料，侧浇口是典型的矩形截面浇口，能很方便的调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间，因而又成为标准浇口。这类浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活的选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具。3.4.2浇口结构尺寸的经验计算侧浇口各数据的经验取值参照其它同种塑料的其他塑件产品的模具的浇口经验值初步确定侧浇口各尺寸： 高度 长度 宽度 其尺寸实际应用效果如何，应在试模中检验与改进。11图11.塑件及浇注系统凝料示意图3.5本章小结本章对模具的浇注系统进行了设计，对主流道和分流道以及浇口等进行了计算和验证。第四章 模具成型零部件的设计在模具中，成型零部件是决定产品塑件的几何形状与尺寸的零部件，包括凸模、凹模、行位和斜顶等。4.1型腔的结构设计由于该设计中的型腔是比较小的，一些突出的和凹槽的地方加工的时候容易破损。所以整体采用了小块批量加工，多做几个零件备用，也可以在今后使用中零件损坏时及时更换。在此次设计过程中，因为塑件的形状为不规则的曲面形状，所对应的凹模形状也不规则，故凹模的加工有一定难度，考虑到型腔加工的方便性、维修更换零件的方便性，凹模采取组合嵌入式结构，如下图12所示。图12.凹模组合式及尺寸示意图 4.2型芯的结构设计由于该设计中的型芯是比较小的，一些突出的和凹槽的地方加工的时候容易破损。所以整体采用了小块批量加工，多做几个零件备用，也可以在今后使用中零件损坏时及时更换。在此次设计过程中，因为塑件的形状为不规则的曲面形状，所对应的凹模形状也不规则，故凸模的加工也有一定难度，考虑到型芯加工的方便性、维修更换零件的方便性，凸模也采取组合嵌入式结构，如下图13所示。图13.凸模（型芯）组合式及尺寸示意图4.3成型零部件的工作尺寸的计算4.3.1型腔的工作尺寸的计算 （公式6.5）式中 模具成型零件在常温下的实际尺寸； 塑件的计算收缩率，由查阅ABS塑件的收缩率经验曲线可知，此塑件的平均收缩率为0.5%； 塑件在常温下的实际尺寸； 修正系数，由于实际应用中影响模具磨损的因素复杂多变，一般不考虑此处修正，所以X取0； z 此塑件选用IT7级，参考表1。模具成形零件的制造公差，它直接影响塑件的尺寸公差，成形零件的精度高，则塑件的精度也高。模具设计时，成形零件的制造公差z 可选为塑件公差的1/3-1/14，或选IT7级左右公差精度，表面粗糙度Ra为0.8-0.4um。11 表1. 模具成形零件制造公差值类型塑件尺寸计算公式 制造公差计算结果型腔长度尺寸1100.24IT7110.550.018型腔宽度尺寸61.360.16 IT7 61.670.05型腔深度尺寸4.350.12 IT74.370.014.3.2型芯工作尺寸的计算型芯的工作尺寸的计算同型腔一样，如下：类型塑件尺寸计算公式 制造公差计算结果型芯长度尺寸1100.24IT7110.550.018型芯宽度尺寸61.360.16 IT7 61.670.015型芯深度尺寸4.350.12 IT74.370.01第五章 合模导向机构的设计当采用标准模架时，因模架本身带有导向装置，一般情况下，设计人员只要按模架规格选用即可。若需采用精密导向定位装置时，则需设计人员根据模具结构进行具体设计。5.1导向机构的总体设计（1）导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后变形。（2）该模具采用4根导柱，为不使在装配和维修时出错，在均匀分布的基础上把其中一根导柱偏移2mm。（3）该模具导柱安装在动模板上，后面有垫块支撑，导套安装在定模板上，后面有定模座板支撑。（4）为了保证分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处应制有承屑槽，即可削去一个面或在导套的孔口倒角，该模具采用后者。（5）在合模时，应保证导向零件先接触，避免凸模先进入型腔，导致模具损坏。（6）动定模板采用合并加工，可保证同轴度要求。5.2导柱设计（1）该模具采用带头导柱，加油槽，如图14所示。（2）为使导柱能顺利地进入导向孔，导柱的端部常做成圆锥形或球形先导部分。（3）导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证具有足够的抗弯强度（该模具导柱参照所选模架可知为20和30）。（4）导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按H7/k6的过渡配合，导柱滑动部分按H7/g7或H8/g7的间隙配合。（5）导柱工作的部分的表面粗糙度为Ra0.4。（6）导柱应具有坚硬耐磨的表面、坚韧而不易折断的内芯。多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢T8A、T10A经淬火处理，硬度为50HRC以上或45钢经调质、表面淬火、低温回火，硬度为50HRC以上，此处采用40Cr。图14.导柱示意图5.3导套的设计导套与安装在另一半模上的导柱相配合，用以确定动、定模的相对位置，保证模具运动导向精密的圆套形零件。导套常用的结构有两种形式：直导套（GB/T4169.21984）、带头导套（GB/T4169.3 1984）。12（1）结构形式分别采用带头导套（T型），如图15所示。（2）导套的端面应倒圆角，导套孔最好做成通孔，有利于排出孔内剩余空气。（3）导套孔的滑动部分按H8/g7或H7/g7的间隙配合，表面粗糙度为0.4。导套外径与模板一端采用H7/k6的过渡配合。（4）导套材料可用淬火钢或含油铜（青铜合金）等耐磨材料制成，该模具中采用含油铜。图15.导套示意图5.4本章小结本章对导柱导套等导向机构进行了设计与计算，加深了了解 。第六章 脱模顶出机构的设计 注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的型腔中或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也常称为推出机构。6.1脱模推出机构的设计原则塑件推出（顶出）是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将决定塑件的质量，因此，塑件的推出是不可忽视的。在设计推出脱模机构时应遵循下列原则。（1）推出机构应尽量设在动模一侧。（2）推杆应设在脱模阻力大的地方。（3）推杆应均匀布置。（4）保证塑件不因推出而变形