基于三维软件插座内部零件的模具设计【全套含CAD图纸、说明书、UG三维模型】
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本科毕业设计（论文）任务书题目名称基于三维软件插座内部零件的模具设计学生姓名 专业班级模具1201学号 题目来源教师科研 社会实践实验室建设 其它题 目 类 型理论研究 应用研究设计开发 其它工作任务与要求1、主要内容与基本要求：(1) 根据产品的功能与应用场合，选择合适的材料，产品如图所示； (2) 对产品进行结构工艺分析，并选择合理的模具结构设计方案；(3) 根据产品的成型特点、生产批量、模具方案选择合适的成型设备；(4) 利用UGNX三维软件及其模具设计模块对产品进行三维模具结构设计；(5) 通过模具三维装配结构，完成模具的二维装配图。2、成果清单 (1) 产品零件图一张；(2) 模具二维装配图一张(A1)；(3) 模具非标件零件图若干张；(4) 模具三维装配数字化模型电子档；(5) 产品零件图、模具二维装配图及其所有非标件零件图电子档。以上内容由指导教师填写指导教师签 字教师姓名：年 月 日系部审核审核意见： 组长签字： 年 月 日学生接受任务签字接受任务时间： 年 月 日 学生签名： 宁毕业设计(论文)基于三维软件插座内部零件的模具设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日沈阳理工大学学士学位论文摘 要随着高性能工程塑料的不断发展，各种塑料制品行业，该行业需要继续增长，注射成型工艺越来越多地用于成形制造的产品的各种性能要求。注射模具设计的质量，对注射机的生产效率直接影响成型，产品的质量和成本。模具可以是一个很好的注射成型上百万次，因为其较长的寿命，在另一方面，降低了塑件的成型和模具成本，作为一个结果，一个好的更换，维修少，从而提高生产效率。为了满足日益增长的工业需求和生活质量的需要，应继续研究和开发，已被设计来提高注射模具的性能，满足各行各业的需求。在本设计中，通过对对插座内部零件，CAD模具设计和开发利用包括凸，凹模的设计，顶出机构的设计，注射机的选择和校核，浇注系统的设计，冷却系统的设计，模具及其他工作选择。在本设计中，重点设计了以成形件的凸，凹模的设计，浇注系统，冷却系统。浇注系统是模具设计的灵魂和冷却设计，浇注系统的设计直接影响着塑件的成型质量和生产效率。因此，浇注系统的设计是注射模具设计工作的关键。同时，模具温度对塑件的质量和生产效率有着直接的影响，对模具的凝固时间和收缩应力，模具温度的控制直接影响，从而影响模具和塑料件质量的成型周期，和表面粗糙度。大小的凸，凹模尺寸，浇注系统和冷却系统的设计重点和系统结构设计。通过这样的设计，我们首先学习了解当前的形势和发展情况，中国塑料模具结构和成型工艺的模具及注射模具设计的基本原理。 关键词：插座内部零件；注射模；设计；ABS39AbstractWith the development of high performance engineering plastics, plastic products industry, the industry needs to continue to grow, the injection molding process is more and more used in various performance requirements of the product manufacturing. The quality of injection mold design, the injection molding machine production efficiency directly affects molding, product quality and cost. Mold can be a very good injection molding millions of times, because of their longer life expectancy, on the other hand, reduces the cost of molding and mold plastic parts, as a result, a good replacement, repair, thereby improving the production efficiency. In order to meet the growing needs of the industry and the quality of life needs, should continue to research and development, has been designed to improve the performance of injection mold injection mold, to meet the needs of all walks of life.In this design, through the one or two point of cover on the air conditioning remote control, the design and development of CAD die comprises a convex, concave mold design, the ejection mechanism design, selection and optimization of the injection machine, the design of gating system, cooling system design, mold and other work options. In this design, designed to focus on parts of the convex, concave mold design, gating system, cooling system. The gating system is the mold design of the soul and cooling design, the design of gating system directly affects the moulding quality and production efficiency 1. Therefore, the design of gating system is the key of the injection mold design work. At the same time, mould temperature has a direct impact on the quality of plastic parts and production efficiency, solidification time and contraction on die stress, mold temperature control of a direct impact, thus affecting the molding cycle of molds and plastic parts quality, and surface roughness. The size of the convex, concave die size, design key points and system structure design of gating system and cooling system. Through this design, we first learn to understand the situation and the current development situation, basic principle of injection mold and die design China plastic mould structure and injection molding process. Keywords: remote base, injection mold, design, ABS目录摘 要IIAbstractIII1 绪论11.1 蓬勃发展的模具工业11.2 塑料模具工业的现状和技术的主要发展方向12 插座内部零件塑料模工艺设计32.1 插座内部零件塑件的工艺分析32.1.1 塑料材料的性能及基本成型工艺参数32.1.2 插座内部零件塑料的选材42.1.3 ABS材料成型特性42.2 注射成型基本过程52.3 插座内部零件的设计件73 注射机的选择和校核83.1 注射机规格的选择83.2 注射机的校核83.2.1 注射机注射容量的校核83.2.2 注射机注射压力的校核93.2.3 注射机锁模力的校核93.2.4 注射机模具厚度校核注射机模具厚度校核103.2.5 注射机最大开模行程校核103.3 确定型腔数目和分模面的选择113.3.1 确定型腔数目113.3.2 分模面的选择114 浇注系统和冷却系统设计124.1 浇注系统设计124.1.1 主流道的设计124.1.2 分流道的设计144.1.3 浇口设计144.1.4 浇注系统的平衡154.2 排气系统的设计154.3 冷却系统设计164.3.1 设计冷却系统的必要性164.3.2 冷却系统尺寸计算175 成型零件的结构设计185.1 型腔的设计185.1.1 型腔的结构设计185.1.2 型腔径向尺寸设计185.2 型芯的设计195.2.1 型芯的结构设计195.2.2 型芯径向尺寸设计196 侧抽芯机构设计216.1 插座内部零件侧向抽芯机构的设计216.1.1 抽芯距的计算216.1.2 抽芯力的计算216.1.3 斜导柱的侧向分型与侧抽芯机构226.1.4 斜滑块结构及其工作原理236.2 凸模侧抽机构267 其他零部件结构设计277.1 脱模机构设计277.1.1 脱模机构的分类277.1.2 脱模机构设计原则277.2 导向机构设计277.2.1 导向机构设计原则277.2.2 导柱的外形尺寸计算287.2.3 导向孔的设计287.2.4 导柱的数量和布置297.3 定位圈297.3.1 定位圈的定义297.3.2 导柱的数量和布置297.4 主流道衬套307.5 其他结构零件设计308 三维模型装配328.1 绘制3D模型328.2 绘制总装配结构图和部分零件图33结 论35参考文献36致 谢371 绪论1.1 蓬勃发展的模具工业从20世纪80年代早期的第二十世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床产业中分离出来，和一个独立的工业部门的发展，其产值已超过机床工业的价值。然后，随着模具技术的发展，模具行业也被广泛用于航空航天，汽车，电子，仪器仪表，轻工，塑料制品，日用品等工业部门。在发达国家，人们认为，没有死亡，没有高质量的产品。模具享受“重点发展产业”；“一个企业的心“；”的美誉，富裕的社会的一种力量”。改革开放以来，在中国模具工业的发展也很迅速。近年来，15%的年增长率快速发展。模具企业如竹笋春雨，快速启动后，发展。随着模具工业规模的不断扩大，中国的模具技术水平较高，可以做成很大，反映现代模具设计与制造水平的精密模具，模具的部分已达到国际先进水平。虽然中国模具工业有了长足的进步，对模具的部分已达到国际先进水平，但无论是数量和质量还不能满足国内市场的需求，大型，精密，复杂模具仍需要每年进口1000000000美元。为了减少模具工业发达国家之间的差距，模具在中国正朝着大型，精密，复杂模具的开发；加强模具标准件的应用；推广CADCAMCAE技术的发展。1.2 塑料模具工业的现状和技术的主要发展方向（1）现状近年来，国外的塑料模具的发展速度也迅速增长，在许多国家（日本，德国，瑞士）塑料模具工业的发展是高于冲压模具，塑料模具产值占1 / 2模具行业的整个经济。大量的塑料模具生产国外主要采用一模多腔，多层膜和多腔，多站多型腔模具，多层膜已发展到6464腔，以及多层成型机模具的发展，塑料饮料瓶，杯数鞋模采用多站多腔模32腔，饮料瓶模具。一些日本和欧美国家的铝模具生产，铝的导热系数比钢，是钢的三倍，注射周期可缩短为25 30%，和模具，大大降低。塑料模具的发展是随着塑料工业的发展，在我国起步比较晚，但是，发展非常迅速，特别是近几年来，无论在质量上有了很大的发展，技术和制造能力，取得了巨大的成就。中国30年的发展历程，过去90年在海外的塑料模具的发展，现在有相当规模。1987我有塑料产量已达2970000吨，居世界第五位。现在，中国的塑料工业已形成完整的具有相当规模，设计系统，塑料模具的设计和应用技术的发展，CAD技术，CAABS技术具有相应的。塑料生产，加工，塑料机械及设备。模具工业以及科研等，都已发展都了一定规模。（2）发展趋势随着人类社会的不断进步不断发展和高新技术，人们对产品的要求越来越高，这促使我们必须大力发展模具设计技术。塑料模具的设计技术的世界也给予了高度重视，投入了大量的研究和开发。在塑料模具的未来主要进行了以下几个方面的国际发展趋势：在模具设计制造中全面推广CAD/CAM/CAE技术CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑，实践证明，CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。注射模CAD的实用化塑料模MoldFlow或CFlow软件和塑料模MoldCool或CCool软件已经商品化，注射模CAD正向实用化方向迈进。我国政府对注射模CAD实用化进程也十分重视。专门组织了“八五”国家重点技术攻关项目“注射模CAD/CAM/CAE集成系统研究”。目前，美国PSP公司的IMES专家系统，能帮助模具设计人员用专家的知识解决注射模的问题。塑料模专用材料研究和开发目前，塑料模钢拥有的类型有：基本型、预硬化型、时效硬化型、热处理硬化型、马氏体时效钢和粉末冶金模具钢等钢种。在“八五”期间，国家也组织了诸多钢铁厂单位大力研究和开发塑料模专用系列钢，这将进一步扩大和完善塑料模钢材。塑料模加工程控化机械技术与电子技术的密切结合，日益更多地采用数控数显、计算机程序控制的加工方法，实现高层次、多工位加工，使塑料模在质量上、效率上产生一个新的飞跃。模具研磨抛光自动化、智能化模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响,我国目前仍以手工研磨抛光为主,不仅效率低（约占整个模具周期的1/3),且工人劳动强度大,质量不稳定,制约了我国模具加工向更高层次发展。因此,研究抛光自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已研制了数控研磨机,可实现三维曲面模具的自动化研磨抛光。2 插座内部零件塑料模工艺设计2.1 插座内部零件塑件的工艺分析2.1.1 塑料材料的性能及基本成型工艺参数塑料是在室温下为高分子聚合物的高弹态。这是树脂（聚合物）为主要成分，改善其加工性能的添加剂的使用性能，在一定的温度，压力，溶剂的影响，模具可成型为一定形状和塑料零件的尺寸，并能保持一类的材料，在正常的温度和压力，在形式的多样性，并具有不同的性能不同的塑料。塑料一般具有重量轻，低密度的优点，比强度高，电，热，声和优良的绝缘性能，耐腐蚀性能和光学性能强，耐磨性强，优秀的。塑料成型过程中在许多方面的性能特点，一些操作相关，一些特性直接影响成型方法及工艺参数的选择。热塑性塑料，成型工艺参数包括收缩期，流动性，相容性，吸湿性和热灵敏度和热力学性质，结晶度和取向。2.1.2 插座内部零件塑料的选材塑料材料是根据材料的选择和使用，为空调遥控器后，他不需要一个很大的负载，其工作温度不高，因此要求的耐热性不高。根据需要和条件看，一般塑料结构材料能满足他们的要求，因此在材料的空调遥控器盖材料的选择。为塑料材料的一般结构，主要是在高，低密度聚乙烯，聚丙烯，聚碳酸酯，ABS，聚甲基丙烯酸甲酯，高抗冲聚苯乙烯树脂，玻璃钢和丙烯晴共聚物等。但塑件注射模设计的基础上，根据在优良的初步选择注射成型材料，低密度聚乙烯，聚丙烯，ABS，聚碳酸酯和其他四种材料作为原材料制造插座内部零件。2.1.3 ABS材料成型特性无定形塑料,流动性中等,吸湿性小, 一般不需要很大程度上干燥，也能获得较好的表面质量塑料零件。高料温,高模温,材料分解温度为270度，对精度要求较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽度高，耐热塑件,模温宜取60-80度。如出现水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变浇口位置等方法。2.2 注射成型基本过程图2.1. 注射成型基本过程生产前的准备工作一般是为了使注射成型生产顺利进行和保证制件质量，在生产前进行的包括原料的预处理、清洗机筒、预热嵌件和选择脱模剂等准备工作。1、原料的预处理原料的预处理包括三个方面：一是质量检验，造型材料的分析。这一部分包括材料，水含量测试的颜色，纹理，无杂质，并测试其热稳定性，流动性，收缩率。粉状物料，在注射前还将制成小丸的要求。两个，着色。根据塑件成型的产品需求，成型材料中添加一个颜色或颜色的材料，以达到所需的颜色。粉状或粒状热塑性塑料的着色，用直接法和间接法两种方法实现。前者称为着色的方法，它是天然的彩色塑料着色剂和精细的简单混合粉末可直接用于成型，或其他用于塑化成型。该方法比较简单，容易操作。间接染色方法相比是更困难的，它需要使用被称为“塑料粒子、彩色塑料颗粒高的颜料浓度色母比例称重放入搅拌机，搅拌，然后发送到成型设备的使用。其步骤简单，容易染色的分散均匀，色泽明亮的部分和没有颜料粉尘污染，并能实现自动着色工艺。但因为它是简单和自然的彩色塑料颗粒混合，没有混合功能或只成型设备的混合功能很差，所以当成型颜色均匀性高的产品不需要使用颜色形成材料。三，预热和干燥。对材料的吸湿性和粘性的水性强，预热干燥适当根据水的要求允许的注射成型工艺，以在材料和挥发水分太多出去，成型后的产品以防止气泡和裂纹缺陷，而且可以避免注水时间的降解。但是，吸湿性和粘性的水是不强的材料，如果包装是更好的可以不预热干燥。2、清洗料筒如果你需要在塑料制品的生产，改变颜色或更换，更换材料在热分解或降解反应时间形成的过程中发现，对注射机清洗桶的需要。通常，筒柱塞式机库存量大，必须拆卸清洗机筒，螺杆机筒，可用于清洁空气喷射的方法。3、预热嵌件本程序主要用于塑料插入，因为金属和塑料收缩率不同，导致插入周围的塑料易收缩应力和裂缝，为了防止这种现象的发生，在成型前可插入的预热温度，减少它融化的塑料在成型，避免或全塑性收缩应力和裂纹插入的抑制作用。4、选择脱模剂常用的脱模剂有硬脂酸锌、液体石蜡（白油）和硅油等。其中除了硬脂酸锌不能用于聚先胺外，这三种脱模剂对于一般塑料均可使用，尤其是硅油的脱模效果是最好的，只要对模具施用一次，即可以长效脱模，但是价格昂贵。硬脂酸锌通常多用于高温模具而液体石蜡多用于中低温模具。另外，对于含有橡胶的软制品或透明制品不宜采用脱模剂，否则将影响制品的透明度。加料：计量将粒料和粉料加入料斗，通过料斗进入注射机料筒，物料一般是在注射机的料筒中塑化。通过对塑化计量的计算设定好后，物料在设定的计量中塑化完全，即粒料和粉料变成塑料熔体后，注射模闭合，注射机注射充模。注射充模：注射充模一般划分为流动充模、保压补缩和倒流三个阶段。注流指的过程中熔体注射将好的塑料进入模腔。在注射压力注射过程中随时间而变化，流动期，喷射压力、喷嘴压力迅速上升，而腔（栅极端子）压力接近于零，所以注射压力主要是用来克服阻力，熔体在模腔中的思想。在填充过程中，熔体流入模腔，模腔压力的急剧增加，注射压力和喷嘴的压力将增加到最大，然后停止变化，注射压力对熔体起两个作用，一是克服在模具型腔的液流，二是压实熔融程度。包装料，夹持进给阶段从熔体充满型腔在机筒螺杆回现在开始。压力定义为熔体的注射压力，模腔的压实过程，喂养是注射机的包装工艺，模具型腔逐渐开始空冷熔体由于成型收缩，美联储的行动。反在机筒柱塞或螺杆后退（即解除保罗的压力），熔体在浇口和流道流动方向相反的方向。冷却：冷却冻结时间开始从大门，放行产品到目前为止，这是注射成型过程的最后阶段。在这个阶段，有问题的注模腔压力，冷却部分的密度，熔体在模和脱模条件。的后处理部分：从模具零件，在塑性成形过程中熔体的流动行为的温度和压力是非常复杂的，再加上不均匀的熔体流动前沿和冷却速率不同填充块后，往往会出现一些结晶，部分不均匀取向和收缩，产生相应的结晶，取向和收缩应力，脱模后的变形的影响，还可使机械零件可转换的光学性能，和表面质量，甚至开裂，需要解决一系列我们必须作出相应的处理问题。当这个过程完成后我们将推出的产品，卸料，清洗模具，可总回筒重新塑化注射成型周期，开始循环。2.3 插座内部零件的设计件 该塑件经测量所得，其基本几何值为：密度：p=0.9g/cm3；体积：V=21cm3；质量：M=18.9g；长度：L=140mm；投水平投影面积：S=73.4cm2；制件表面积：S=194.3cm2沈阳理工大学学士学位论文3 注射机的选择和校核3.1 注射机规格的选择 注射机为塑料注射成型所用的主要设备，按其外形可以分为立式、卧式、直角式三种注射机。按塑料在料筒中的塑化方式分可以分为，柱塞式和螺杆式两种注射机。在此我们通过假设的模腔数目初步确定注射机的规格。初步设计模腔个数为两个，ABS材料的密度p为p=0.9g/cm3（0.90.91）。通过测量所得出塑件的体积（V）和质量（M）以及水平投影面积（S）分别为V=21cm3、M=18.9g、S=73.4cm2。一模设计1个模腔，根据注射机的最大注射量初步选择型号为XSZ60的注射机，其工艺参数如下：螺杆直径/mm：38 注射容量cm3：60注射压力/105Pa：122 锁模力/10KN：500最大成型面积/cm2：130 模板最大行程/mm：180定位孔直径/mm： 55mm模具厚度/mm：（最大）：200（最小）：70喷嘴：（球半径/mm）：12（孔直径/mm）：43.2 注射机的校核3.2.1 注射机注射容量的校核模具设计时，必须是得在一个注射成型周期内所需注射的塑件料溶体的容量或质量在注射机额定注射量的80%以内，且在一个注射成型周期内，需注射入模具内的塑料溶体的容量和质量，应为制件和浇注系统两部分容量和质量之和，即V=nVn+Vj或M=nMn+Mj式中：V（M）一个成型周期内所需要注射的塑料容积和质量，cm3或g；n 型腔数目；Vn（Mn）单个塑件的容量或质量，cm3或g；Vj（Mj）浇注系统凝料的容量和质量，cm3或g；故应使0.8Vn+Vj0.8Vg或M=0.8Mn+Mj0.8Mg式中：Vg（Mg）注射机额定注射量，cm3或g；将数据代入以上不等式（取其中之一的质量不等式来对注射量进行校核）得：M=nMn+Mj=218.9+5.5=43.3g0.8Mg=0.860=48g满足要求上式中的：Mj=M主流道+M横浇道+M分流道+M浇口+M拉料钩5.5g由于为制件所选的材料为ABS，该材料非热敏性材料，所以只需对其进行最大注射量即可，不必对其进行最小注射量的校核。3.2.2 注射机注射压力的校核注射压力的校核是校验注射机的最大注射压力能否满足制品的成型要求。只有在注射机额定的注射压力内才能调整出某一制件所需要的注射压力，因此注射机的最大注射压力要大于该制件所要求的注射压力。制件成型时所需要的注射压力，与塑料品种、注射机类型、喷嘴形状、制件形状的复杂程度和浇注系统等因素有关系。可以根据塑料的成型工艺参数数据来确定制品成型时所需要的注射压力。根据塑料成型工艺参数表查得ABS材料的成型注射压力在（70120Mpa）之间，而我们所选择的注射机的额定注射压力为119Mpa，在其设定的注射压力之间，满足工艺要求。3.2.3 注射机锁模力的校核当高压的塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注射机轴向的很大的推力，该推力的大小必须小于注射机的锁模力，否则在注射成型时会因锁模不紧而发生溢边跑料现象。型腔内塑料熔体的压力（MPa）值可根据以下经验公式算得：P=KPo式中：P 型腔内塑料熔体的压力 （MPa）Po 注射压力（MPa）K 压力损耗系数 0.20.4将数据代入上式得：P=KPo=(0.20.4)119MPa=23.8MPa47.6MPa在该次设计中，并基于ABS这种塑料上我们取型腔中熔体的平均压力为：P=30MPa再由公式T=PS计算推力大小。式中：T 塑料熔体在注射机轴向上的推力（MPa）P 型腔内塑料熔体的压力，在此我们取P=30MPaS 制件与浇注系统在分型面上的投影面积（cm2）将数据代入该公式得：T=PS=30MPa73.4cm2220.2KN500KN满足要求经校核合格。3.2.4 注射机模具厚度校核注射机模具厚度校核注射机规定的模具的最大与最小厚度是指模板闭合后达到规定锁模力时动模板到定模板的最大与最小距离。所以，所设计的模具的厚度必须要在注射机规定的模具最大与最小厚度范围内，否则将不可能获得规定的锁模力，当模具厚度小时，可以加垫板。根据要求模具的厚度必须满足HminHHmax式中：H 模具厚度 mmHmin 注射机允许的最小模具厚度 mmHmax 注射机允许的最大模具厚度 mm根据我们已选择的注射机得到Hmin=70mm；Hmax=200mm。根据已选择的中小型标准模架中的模板规格BoL为300300的模架，根据模架的布置方式，则模具闭合高度H为：H=32+A+B+C+h4+2h1。将数据代入式中得：H=230mm将上述的数据代入HminHHmax满足不等式HminHHmax，符合要求。3.2.5 注射机最大开模行程校核 模具开模后为了便于取出书简，要求有足够的开模距离，而注射机的开模行程是有限的，所以我们在设计是必须进行注射模开模行程的校核，在我们所选择的这个规格的注射机中开模最大行程为180mm。注射机的开模行程应大于模具开模时取出塑件（包括浇注系统）所需要的开模距离，即是必须满足下式：SkH1+H2+(5 10)式中：Sk 注射机行程 Sk=300mmH1 脱模距离（顶出距离）H1=5mmH2 塑件高度+浇注系统 H2=10+50=60mm所以H1+H2+(5 10)=5+50+10=65Sk=300mm能满足要求。通过上述校核得出该规格的注射机满足要求，因此，确定选择型号为：XSZ60的注射机。3.3 确定型腔数目和分模面的选择3.3.1 确定型腔数目根据上面计算结果，N能到1个。所以取N = 1。符合设计要求，所以确定型腔数目为1个。）3.3.2 分模面的选择分模面为定模与动模的分界面。用于取出塑料件或浇注系统凝料的面。合理地选择分型面是使塑件能完好的成形的先决条件。选择分型面时，应从以下几个方面考虑：使塑件在开模后留在动模上；分型面的痕迹不影响塑件的外观；浇注系统，特别是浇口能合理的安排；使推杆痕迹不露在塑件外观表面上；使塑件易于脱模。根据对塑件的形状结构特殊，分型面的选择，应符合上述原则。然后我考虑塑件的形状，以及整体的设计，模具制造，加工要求，我选择一个平面分型面。4 浇注系统和冷却系统设计4.1 浇注系统设计4.1.1 主流道的设计主流道的设计通常设计成圆锥形，塑件所选择的塑料为ABS材料，该塑料的流动性较差，所以我们选择的锥角度数 =36，以便于凝料从主浇道中拔出，内壁的粗糙度一般为Ra=0.63m为防止主流道与喷嘴处溢料，主流道对接处紧密对接，主流道对接处应制成半球形凹坑。其半径为：R2=R1+(12)mm式中：R1注射机喷嘴球半径R1= 12mm将数据代入上式得浇口套半径为：R2= R1+(12)mm=12+(12)=1314mm浇口套半径为：R2=13mm小端直径：d1=d2+(0.51)mm式中：d2注射机喷嘴直径d=4mm所以小端直径d1= d2+(0.51)mm=4+(0.51) = 4.55mm取小端直径为：d1=5mm锥角取为3且主浇道的纵截面为梯形横截面，所以大端直径：d= d1+2(Ltan3)当L=60mm时大端直径d为：d= d1+2(Ltan3)=5+2(47.50.052)9.94mm凹坑深：h=(35)mm为减小料流转向过渡的阻力，主流道大端呈圆角过渡，其圆角半径为：r=13mm浇口套见图4.1（a）、4.1(b)图4.1（a）浇口套图4.1（b）浇口套4.1.2 分流道的设计1、分流道截面形状的选择8分流道的截面形状有圆形、半圆形、矩形、梯形、V 形等多种。其中圆形截面最理想，使用越来越多。本次设计采用圆形截面。分流道的尺寸由公式：d=Tmax1.5式中：Tmax塑件最大壁厚d=51.56.5mm2、分绕道的布置形式分浇道的布置形式，取决于型腔的布局，其遵循的原则应是排列紧凑，能缩小模板尺寸，减小流程，锁模力力求平衡。 分绕道的布置形式有平衡式和非平衡式两种，本次设计采用平衡式布置。3、分流道的表面粗糙度7分流道的表面不要求太光洁，表面粗糙度通常取为Ra=1.252.5m，这可以增加对外层塑料熔体的流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层，有利于保温。但为了保证脱模和分型，我们又必需保证表面的粗糙度不能过大以至于表面出现凹凸不平的现象，从而给脱模和分型都带来难度。所以我们在此选择分流道的表面粗糙度为Ra=1.5m。4.1.3 浇口设计1、分流道与浇口的连接形式分流道与浇口的连接形式通常有斜面和圆弧连接等两种连接方式，根据我们型腔的排样方式和分流道的布置方式，分流道与浇口的连接地方选择在宽度方向连接更佳。但在宽度上的连接时候，由于斜面会使分流到逐渐变窄，那么不同阶段冷却较快，产生不必要的压力损失，而圆弧过渡的接口较斜面的宽，所以以上出现的缺陷能得到解决，所以分流道与浇口的连接选择为在宽度上的圆弧过渡连接。2、浇口形状的选择及其尺寸确定浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，是浇注系统的关键部分，起着调节控制料流速、补料时间及防止倒流等作用。浇口的形状、尺寸和进料位置等对塑件成型质量的影响很大，塑件上的一些缺陷，例如：缩孔、缺料、白斑、熔接痕、质脆、分解和翘曲等多数都是因为浇口设计的不合里而产生的。所以在设计浇口时我们一定要结合塑料性能、塑件形状、截面尺寸、模具结构及注射工艺参数等因素周全考虑。在设计浇口时要求其熔料教快进入并充满型腔，同时在充满型腔后能适时冷却封闭，因此浇口截面要小，长度要短，以便增大流速，快速冷却封闭，其便于塑件与浇口凝料分离，不留明显的浇口痕迹，从而保证塑件外观形状。基于这些因素并根据型腔的排样方式，选择潜伏浇口。4.1.4 浇注系统的平衡该模具虽是设计的一模1腔型模具且根据模腔的排样方式，模腔和主浇道的距离是一致的，所以主流道的熔体进入每个模腔的路径长度都是一样的，不会出现因为流道的长短或是因型腔离主流道的远近不一样，而带来浇注系统中的各段流速不等，或是模腔的压力不等，导致成型不一致的现象。所以按照该种型腔的排列方式，浇注系统能够达到平衡，不再需要手动平衡浇注系统。4.2 排气系统的设计排气系统是指在注射模成型过程中将注射过程中的气体（气体来源：原本型腔中的空气、溶解于熔体的气体、水蒸气、塑料的分解产生的气体等）排除的一种装置。它一般回开设在溶体流到的末端。在本设计中由于塑件的体积较小，在成型过程中产生的气体不会很大，因此，我们在此可以不必设计特殊的排气系统，我们可以直接利用分型面和推杆配合间隙来排气。在利用分型面排气时，我们需要分型面具备一定粗糙度，因此，在研磨分型面时，砂轮路线必须指向外侧，以此来保证熔体在填充过程中，气体能沿分型面排除。另外，为了在分型面良好的排气，可以在动模板与定模板结合的同时，在定模板上开一个宽2mm、高1mm的槽，从而加强了分型面的排气功能。4.3 冷却系统设计4.3.1 设计冷却系统的必要性.1 设计冷却系统的必要性在注射成型中，模具的温度对塑件的质量和生产效率都有着直接影响。其对质量的影响主要表现在如下几个方面：1、变形模具温度稳定，冷却速度的平衡，可以减少塑件的变形。不均匀的壁厚和形状复杂的零件，往往是由于收缩不均匀变形，部分必须调整产品设计一个合理的冷却系统温度，冷却水温度保持平衡，以便型腔内的熔体能同时凝固。2、尺寸精度温度调节系统保持了模具的温度，能减少制件成型收缩率的波动，从而提高了塑件尺寸精度的稳定性。3、力学性能对于结晶塑料，结晶度越高，塑件的应力开裂倾向越大，降低模具温度有利于减小应力开裂。4、表面质量过低的模温会使制件轮廓清晰并产生明显的熔接痕，导致制件表面的粗糙度提高。而提高模温能改善制件表面质量，使其表面光滑，粗糙度降低。以上及格方面对模具温度的要求有相互矛盾的地方，所以在选择模具稳定时，必须根据使用情况着重满足制件的主要性能要求。温度调节对生产效率的影响：在注射模中熔体的温度一般要从200左右冷却到60，而在这期间所释放的热量中只有5%是以辐射、对流的方式散发到大气中去的，其余95%的热量将有冷却介质所带走，因此，注射模的冷却时间主要由冷却介质的冷却效果来决定，并且在整个注射循环的周期中，模具的冷却时间占据了整个周期的2/3，所以，缩短模具的冷却时间是提高注射模具生产效率最有效也是最关键的地方。模具温度的控制系统包括两个方面：冷却系统和加热系统，但因为我们所选择的塑件的材料是ABS塑料，该种塑料对于模温的要求较地（一般80），所以在设计中我们只需要设计一个冷却系统即可。4.3.2 冷却系统尺寸计算塑件要达到一定的脱模温度需要合足够的时日。这一时间和横具的温度、塑件的尺寸(厚度)以及材料性质等有关。如果假设塑件中心部位的温度达到热变形温度时即可脱模，那么冷却时间就是使塑件温度由注射温度降到中心温度为热变形温度所需要的时间，那么我们可根据公式求得：t2=nm2式中：t2 固化时间(s)；m 塑件的厚度(cm)；n 塑料经验参数 ABS取338t2=3380.52=84.5s该制件开模时是靠顶出装置顶出，设开模时间为t3为t3=15s。根据查表得注射时间t1=2.9s。制品的周期：t=t1+t2+t3=2.9s+84.5s+15s=102.4s每次注射所需的塑料质量m为： m=mg+mj=18.92+9=46.8g式中： mg 塑件的质量（g）mj 凝料的质量（g）每小时注射次数为：360084.542(次)单位时间的注射量：W=46.8g4219.65kg用20的水作为冷却介质，设定其出口温度为24。那么模具冷却时所需冷却介质的体积流量（忽略模具因空气对流、热辐射以及与注射机接触所散发的热量）：5 成型零件的结构设计构成型腔的零件统称成型零件。在设计成型零件时，一般应考虑如下问题。 1）应尽量保证注射塑件的外观完整性，使其外表表面美观，避免尖角、毛边、飞刺等损伤人体的情况出现。 2）应使成型零件的加工工艺简单合理，最省时省力，并能达到必要的装配精度。 3）成型零件应有必要的制造和装配的基准面，力求装配时定位可靠，方便、快捷。 4）相互配合的部分应尽量减少配合面，以便于制造和装配 5）局部嵌件应便于修复和更换。 6）应使塑件在使用时方便、简捷。 7）成型零件应具有足够的强度和刚度。5.1 型腔的设计5.1.1 型腔的结构设计主型腔采用镶拼式结构。其特点是易加工。5.1.2 型腔径向尺寸设计根据凹模径向尺寸的计算公式：，计算结果如表（表3-1）。表3-1凹模径向尺寸基本尺寸塑件公差值材料收缩率S计算得基本尺寸基本尺寸取值/3模具公差取值T=/3110.460.017510.847510.850.1533330.15280.70.017527.96527.970.2333330.23350.80.017535.012535.010.2666670.27390.80.017539.082539.080.2666670.27681.280.017568.2368.200.4266670.43861.480.017586.39586.400.4933330.491191.920.0175119.6425119.640.640.641212.20.0175121.4675121.470.7333330.73模具型腔内径计算公式：DM=（D +DQ-）+z（mm） DM型腔的内径尺寸D 制品的最大尺寸 Q塑料的平均收缩率（%） 30%玻纤增强尼龙66的成型收缩率为0.5%制品公差系数，可随制品精度变化，一般取0.50.8之间，若制品偏差大则取小值，若制品偏差小则取大值；z 模具制造公差，一般取z=（）按照矩形计算，内螺纹管接头长度上最大尺寸D1=90mm，=1.2则DM1=（90+90x0.5%-x1.2）+0.3=89.55+0.3内螺纹管接头宽度最大尺寸 D2=44，=0.8，则DM2=（44+44x0.5%-x0.8）+0.2=43.62+0.2 尺寸D3=30，=0.72DM3=（30+30x0.5%-x0.72）+0.18=29.61+0.185.2 型芯的设计5.2.1 型芯的结构设计主型芯采用镶拼式结构。其特点是易加工。5.2.2 型芯径向尺寸设计根据凸模径向尺寸的计算公式：，计算结果如表（表3-2）。表3-2凸模径向尺寸表基本尺寸塑件公差值材料收缩率S计算得基本尺寸基本尺寸取值/3模具公差T=/31.50.260.01751.721251.720.0866670.0970.380.01757.40757.410.1266670.13220.620.017522.8522.850.2066670.21370.80.017538.247538.250.2666670.27661.280.017568.11568.120.4266670.43811.480.017583.527583.530.4933330.491151.720.0175118.3025118.300.5733330.57模具型芯径向尺寸是由制品的内径尺寸所决定的，与型腔径向尺寸的计算原理一样，分为两个部分来计算：dM=（D1+D1Q+）-z式中：dM：型芯外径尺寸（mm）D1：制品内径最小尺寸其余的符号含义同型腔计算公式内螺纹管接头内径长度跟宽度上的最大尺寸分别为：d1=85mm =1.2，d2=22mm =0.56dM1=（85+85x0.5%+ x1.2）-0.3=86.325-0.3dM2=（22+22x0.5%+x0.56）-0.14=22.53-0.146 侧抽芯机构设计塑件的侧壁带有孔、凹槽或凸台时，成型这类塑件的模具结构需制成可侧向移动的零件，并在塑件脱模之前，将模具的可侧向移动的成型零件从塑件中抽出。带动侧向成型零件作侧向移动的整个机构称为侧向分型与侧抽芯机构。6.1 插座内部零件侧向抽芯机构的设计6.1.1 抽芯距的计算 侧向型芯从成型位置到不妨碍塑件脱模推出位置所移动的距离称为抽芯距，用S来表示。抽芯距S应比塑件的侧孔、侧向凹槽或侧向凸台的高度大23 。 注射模的抽芯距为： （6.1） 本次设计设计了两个侧抽芯，据7-1式可知抽芯距分别为： 模具中三个滑块的抽芯距都差不多，为了加工和配合方便，Sa,Sb,Sd的滑块行程统一定为45mm。即限位销的限位距离为45mm。限位销与前面拉销的工作原理相似，只是所需的压缩弹簧的力小的多。6.1.2 抽芯力的计算 抽芯力的计算同脱模力的计算是相同的。对于侧抽芯的抽芯力，往往采用如下的公式来估算： （7.2）式中 抽芯力（N）； C侧型芯成型部分的截面平均周长（）； h侧型芯成型部分的高度（）； p塑件对型芯单位面积上的包紧力，一般情况，模外冷却的塑件p约取2439MPa；模内冷却的塑件p约取812MPa; 塑料对模具钢的摩擦系数，约为0.10.3； 侧型芯的脱模斜度或倾斜角。 把数据代入7-2式中可得： 6.1.3 斜导柱的侧向分型与侧抽芯机构 斜导柱的侧向分型与侧抽芯机构的形式有斜导柱和滑块都在定模、斜导柱栽动模，滑块在定模、斜导柱和滑块同在定模等形式。本次设计因为采用了二次分型，所以斜导柱在插座内部零件上，滑块在定模上。 斜导柱的侧向分型与侧抽芯机构有三大要素：一是册滑块的平稳导滑；二是注射机的侧型芯的牢固锁紧；三是侧抽芯结束时滑块的可靠定位。2) 斜导柱倾斜角的确定。 斜导柱倾斜角的大小，既关系到开模所需的力、斜导柱所受的弯曲力和能提供的抽芯力，又关系到斜导柱的有效长度、抽芯距及开模行程。斜导柱的倾斜角越大，斜导柱的长度L、开模距H越小，越有利于减小模具的尺寸，而斜导柱所受的弯曲力和开模力则越大，影响了斜导柱和模具的刚度和强度；而越小斜导柱和模具的受力越小，但要在获得相同抽芯距的情况下，斜导柱的长度L和开模距离H越大，使模具的尺寸变大，因此，斜导柱的倾斜角要兼顾到开模力和开模距这两方面，一般在设计中取1220。本次设计取20。3）斜导柱的长度计算。 斜导柱的有效长度 斜导柱总的长度 （6.3） (mm) 式中 斜导柱总的长度（）； 斜导柱固定部分大端的直径（）； 斜导柱固定板的厚（）； 斜导柱工作部分的直径（）； 抽芯距（）； 斜导柱的有效长度（）； 斜导柱安装固定部分的长度 式中 斜导柱安装固定部分的长度（）； 斜导柱固定部分的直径（）。 斜导柱工作部分大约为130mm，侧抽距离为 （6.4） 大于抽芯用的40mm距离，所以满足要求。 4) 斜导柱的直径。 （6.5） 式中 斜导柱的直径（）； 斜导柱的侧抽芯力（N）； 斜导柱弯曲力臂（）； 斜导柱所用材料的许用弯曲应力（MPa）； 斜导柱的倾斜角。 经查表后代入7-3可得 mm 在模具中，斜导柱a,b,d直径均大于12mm，分别为13.8mm，14.5mm，18mm,而斜导柱c由于工作尺寸比较短（50mm）,虽然直径只有10mm，但同样满足要求。6.1.4 斜滑块结构及其工作原理 斜滑块通过矩形滑到固定在插座内部零件上，而不是传统的固定在动模板上。当开模时，滑块通过斜导柱施加的力向侧向滑移，随着开模距离的不断加大，滑块侧向行走的距离也不断加大。当滑块完全脱离开斜导柱时，侧向滑动达到最大值，侧型芯脱离开塑料件。滑块可能继续移动，最终将在滑开45mm后停止。为了便于安装，限位销安装在滑块上，在插座内部零件上开设离限位销距离为45mm的凹坑，用于保证限位距离。斜滑块的零件图见图6.1（a），图6.1（b），图6.2（a），图6.2（b），图6.3（a），图6.3（b），图6.1(a) 斜滑块零件图图6.1(b) 斜滑块零件图图6.2(a) 斜滑块零件图图6.2(b) 斜滑块零件图图6.3(a) 斜滑块零件图图6.3(b) 斜滑块零件图6.2 凸模侧抽机构 为了完成塑料件底部的侧孔，设计了凸模的侧抽。而实际上，凸模的侧抽机构是由斜滑杆完成的。斜滑杆的斜度大多数为2，配合在凸模块上的通槽角度也为2。使斜滑杆能顺着通槽进行滑动。当垂直滑过一定距离时，相应的也就有了一定的水平位移，即为侧抽距离。滑杆纵向自由度由图模镶块上的推板和推杆固定板来限定，不必担心其复位问题。斜滑杆兼有推杆的作用，在滑动的过程中配合两个推杆将零件顶出。7 其他零部件结构设计7.1 脱模机构设计7.1.1 脱模机构的分类注射成型后，使塑件从凸模或凹模上脱出的机构称为脱模机构。脱模机构由一系列推出零件和辅助零件组成，可具有不同的脱模动作。由于塑件的形状与尺寸的变化，因此脱模机构的种类也是千变万化的。按推出动作的动力源对机构可分为：手动脱模、机动脱模、气动和液压脱模等几种脱模方式。按推出机构动作特点可分为：一次推出（简单脱模机构）、二次推出、顺序脱模、点浇口自动脱模和带螺纹塑件脱模等几类。7.1.2 脱模机构设计原则脱模机构的种类繁多，设计也复杂，且要求在脱模时不对塑件造成损坏变质和影响其外观形状，所以在是设计时必须要求正确分析塑件对模具粘附力的大小和作用位置，一边选择更合适的脱模方式和恰当的脱模位置，使塑件平稳脱出。同时推出位置也应尽量选择在塑件的内表面比较隐蔽的地方，使塑件外表面不留下推出痕迹。为使推出机构简单、可靠、开模时应使塑件留于动模，以利用注射机移动部分的顶杆或液压杆夫人活塞推出塑件。推出机构结构运动要准确、灵活、可靠、无卡死与干涉现象。机构本身应有足够的刚度、强度和耐磨性。7.2 导向机构设计7.2.1 导向机构设计原则导向机构主要用于保证动模和定模两大部分或模内其他零部件之间的准确对合，起定位和定向作用。其结构类型（如图5.1所示）。其中的A型导柱主要适用于简单模具和小批量生产，一般不要求配置导套使用。B型导柱适用于塑件精度要求高及生产批量大的模具，通常与导套配套使用，以便在磨损后，通过更换导套继续保持导向精度。装在模具另一边的安装孔可以和导柱安装孔以同一尺寸加工而成，从而保证了同轴度。为了确保导柱能起到很好的导向、定位并且保护型芯的作用，我们一般将导柱的长度设计得要比型芯的长度长出（510mm）左右，以免在导柱未导正时凸模先进入凹模型腔与其碰撞而损坏。导柱的直径视模具大小而定。但必须满足足够的抗弯强度，并且表面要耐磨，芯部要坚韧，因此导柱的材料多半回采用低碳钢（20）渗碳淬火，或是碳素工具钢（T8，T10）淬火处理，硬度一般要求在5055HRC。导柱端部设计成锥形或半球形，以便导柱能顺利的进入导向孔。导柱与导向孔通常采用间隙配合H7 / f 6或H8/ f 8，而与安装孔之间采用H7 /m6或H7 / k6，配合部分表面粗糙度为R a =0.8m。同时必须要采用适当的方法防止导柱从安装孔中脱出。导柱直径尺寸按模具模板外形尺寸确定，模板尺寸也，导柱间中心距应越大，导柱直径就越大。7.2.2 导柱的外形尺寸计算本设计中导柱的材料选择为碳素工具钢 T8，淬火处理，硬度为55HRC，导柱的长度要高出凸模（510mm）在本设计中取6.5mm，其端部设计成半球形。由于我们所设计的塑件精度要求不高，为简化设计和降低成本，我们选择A型导柱。模板外形尺寸选择为250250，导柱直径一般选择为1535mm，在设计中我们将导柱直径选为20mm。导柱的长度L 为：L=L1+L2+8式中：L 导柱的总长度mmL1 动模板的厚度mmL2 型芯的高度mm7.2.3 导向孔的设计我们选择了 A 型导柱，它没有配套的导套，所以不需设计导套机构，而只需要在模板上加工设计一个导孔即可。导向孔设计要点：导向孔在设计时必须要设计成为一个通孔，如是盲孔必须在导向孔的底部开设通气孔，否则当导柱进入了盲孔后，导向孔中的空气将会无法排除，而无法排除的空气将会产生反压力，给导柱运动造成阻力。为了能让导柱顺利进入导套中，在导套的前端应设计成为倒圆角。导套的材料采用淬火钢或铜等耐磨材料，其硬度必须比导柱低，以改善摩擦和防止导套或导柱拉毛。导套孔的滑动部分按H8/ f 8间隙配合，导套外径按H7 /m6过渡配合。导套安装固定方式可用台阶式导柱，利用轴肩防止开模时拔出导套，也可采用直导套，用螺钉起止动作用。在本设计中选择了后种导套的安装方式。7.2.4 导柱的数量和布置注射模的导柱一般取4根，其数量和布置形式根据模具的机构形式和尺寸来确定。7.3 定位圈7.3.1 定位圈的定义定位圈是主要用于与注射机定位孔配合的，为了便于模具在注射机的安装以及主流道衬套与注射机的喷嘴孔精确定位，而在模具（一般是在定模）上安装的一种定位装置。它除了能保证浇口套和喷嘴孔的精确定位外，还具有防止浇口套从模内脱出的功能。7.3.2 导柱的数量和布置定位圈与注射机上的定位孔上的配合长度的选择。对于小型模具一般选择810mm；对于大型模具取1015mm。定位圈的外径D 比注射机上的孔位径小0.20.3mm，以便于装模。根据定位圈的选择要求和所设计的模具大小我们选择的定位圈规格如下：定位圈与注射机上的定位孔配合长度选为L=10mm；直径：D=DO 0.2（DO：注射机定位孔的直径为100mm）D=DO0.2=1000.2=99.8mm在本设计中，一方面由于模具是小型模具，且精度要求并不高；另一方面，从设计的工作量，以及模具中浇注系统的主流道较短等几方面综合考虑看来，定位圈与定模的
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