塑料挂钩注塑模具设计【全套含CAD图纸、说明书、三维模型】
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下载后文件包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 设计设计(论文论文)题目：题目： 塑料挂钩注塑模具设计 学生姓名： 指导教师： 二级学院： 机电工程 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 号： 提交日期： 年 月 日 答辩日期： 年 月 日 下载后文件包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 I 目目 录录 摘 要.III ABSTRACT.IV 1 绪论1 1.1 课题背景.1 1.2 课题分析.2 2 塑件分析4 2.1 产品分析及其技术要求4 2.2 塑件材料的确定5 2.3 塑件材料的性能分析5 3 成型布局及注塑机选择5 3.1 浇注系统的设计5 3.2 型腔的布局及成型尺寸6 3.3 估算产品体积质量6 3.4 注塑机的选择和校核7 3.4.1 注射量的计算.7 3.4.2 锁模力的计算.7 3.4.3 注塑机选择确定.8 4 注塑模具设计 9 4.1 模架的选用9 4.1.1 模架基本类型.9 4.1.2 模架的选择.9 4.1.3 导向与定位机构设计10 4.2 浇注系统的设计.11 4.2.1 主流道设计11 4.2.2 分流道的设计12 下载后文件包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 II 4.2.3 浇口的设计12 4.2.4 冷料穴的设计12 4.3 分型面的设计.13 4.4 成型零部件的设计.14 4.4.1 成型零部件结构15 4.4.2 侧向分型与抽芯机构的设计15 4.4.3 成型零部件工作尺寸的计算16 4.4.4 模具强度与刚度校核18 4.5 脱模及推出机构.18 4.5.1 脱模力19 4.5.2 推出机构20 4.6 温度调节系统的设计与计算.21 4.6.1 冷却水道设计的要点21 4.6.2 冷却水道在定模和动模中的位置22 4.7 排气结构设计.22 4.8 模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核.23 5 结语.24 参考文献.25 下载后文件包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 III 摘摘 要要 按照塑料加工产品的需要，从使用角度分析塑料挂钩，对该塑料产品的工艺性 能，大小的精确度等等都进行分析。设计了该模具一模两腔的结构，选择侧面浇口， 确定了 XS-Z-30 型号的注塑机。设计了该模具的模架，浇注系统，成型零部件，脱 模机构以及冷却系统并进行了校核。使用 CAD 和 CREO 软件绘制图纸并分析其特点， 最终确定了该种塑料挂钩的一种易于生产的方式。 关键词：关键词：塑料挂钩；注塑模具设计；侧向分型；注塑机 下载后文件包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 IV AbstractAbstract According to the needs of plastic processing products，analyse the plastic hook from the perspective of use ,the process performance and the size of the accuracy. XS-Z-30 models is adopted by the mold with a two sub gate feed injection machine. The mold,cooling system forming parts,Stripping mechanism and gating system are also designed .Software such as CAD and CREO are used to draft paper, in order to make a reasonable mold design of this plastic processing product. Keywords: Plastic hook;Injection mold design mold design;Side parting; Injection molding machine; 下载后文件包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 V 下载后文件包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 1 1 1 绪论绪论 1.11.1 课题背景课题背景 在近现代整个的工业化的生产里面，模具加工是比较基础也是最为重要的一种 加工方式。在制造业里，大约六到八成的零件在加工的时候，用的都是模具加工的 方式。近年来工业制造行业的发展势头不减，模具加工的需求量也越来越大，并且 对于模具的技术要求也是越来越高的。现在生产的零部件所要求的精确度更加的高， 复杂程度也比原来高很多，并且非常一致，在进行生产的时候效率是很高的，耗费 的能耗也是比较低的，如果用别的加工方式来生产的话，跟模具加工简直没有可比 性。现在塑料加工发展的也是很快的，工业塑料对于强度的要求，还有精确度的要 求也是比原来高了很多，现在塑料产品在很多行业里面都使用到。这种加工可以用 在所有的热塑性塑料加工上，也可以用在一部分热塑性塑料的加工上，生产效率也 是别的加工方式比不了的。 注射模的类型是比较多的。但无论哪一种不外乎都是定模安装在注射机的固定 板上，动模安装在移动板上的，当注射加工的时候，进行合模运动。在加工产品的 时候，动模还有定模通过导柱导向的作用，进行关还有开的动作。 由于模具对零部件生产加工时候的某些特点 ，模具设计与其他制造方式有很 大不同，关键点如下: a塑料加工产品的物理特征。不一样的塑料产品，他们的特性都是不一样的， 在对产品进行设计的时候要对它的特征非常的了解，发挥这个产品的优势，将不好 的地方尽量隐藏起来。 b塑料产品在加工成型的时候工艺性能，例如流动性，成型时的收缩率等等。 塑料加工产品一般来说充模，排气，还有补缩的时候都是比较容易的，同一时间可 以让热的塑料加工产品在冷却的时候速度更加的快，冷的更加的均匀。 c模具结构的复杂程度与产品外形的要求有关，有侧凹的产品，还需要设计 侧向抽芯机构才能完成。 d.有特殊要求的塑料产品，还需考虑别的方面，比方说有光学，热学，电，腐 下载后文件包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 2 蚀性等等方面的性能。 目前，我国模具的加工技术发展的已经非常快了，原来只是最基本的生产模具， 现在可以生产外形巨大，精确度更高，结构更加复杂，寿命更长的模具了。例如在 塑料模具这个范围，可以加工汽车保险杠，还能够生产汽车的仪表盘。有一些塑料 模具的生产厂家现在使用 CAE 这项技术，对于模具在生产加工时候的流动，冷却， 应力等等进行分析，这样确定下来浇口的地点，浇口的大小，还有注塑时候工艺的 有关数据，还有模具里面的冷却系统怎么去安排等等，使设计模具的效率大大提高， 节省很多时间。使用了 CAE 以后，无需再进行试模了，因为它完全可以将整个设计， 生产的过程都进行精准的分析，这样设计人员在系统上就可以发现生产过程中不足 的地方，及时在程序上进行修改，这样生产过程中的损耗就可以大大的降低，时间 成本也降低了很多。这种新的技术出来之后，对于传统的模具生产来说是一个革命 性的升级。有一些国外的电加工机床功能是非常强大的，并且机器的稳定性和可靠 性是非常高的，这样的话模具的深槽，窄缝都可以进行加工，还可以进行微小的加 工，对镜面也可以进行加工，对于生产的效率提高了很多，精确度也提高了很多。 我国的模具研究跟发达国家还有一段差距，但是因为现在全球化经济的发展，我国 的模具行业发展前景还是比较可观的。 现在计算机在很多领域都开始使用机电一体化，即在设计模具，还有生产加工 模具的时候，都进行数字化的生产。尤其是模具加工产品的时候，用到很多电脑软 件，这样就可以将数据在电脑上生成出来，之后再通过电脑控制机器，进行生产加 工。 1.21.2 课题分析课题分析 本设计课题内容是按照生产实践和要求的模具设计步骤，对产品塑料挂钩进行 测绘和模具设计。按照任务书的要求，分析塑料挂钩的尺寸精度、工艺性等，确定 了该模具一模两腔的结构，选取 XS-Z-30 型号的注塑机，设计了该模具的模架，浇 注系统，成型零部件，脱模机构以及冷却系统并进行了校核。利用 CAD 和 CREO 绘 制二维总装图和零件图，配合计算，从而作出合理的模具设计方案。方案确定后进 行工艺分析校核。根据此方案可以获得预期的设计效果，注塑模的质量也能得到保 下载后文件包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 3 证。 下载后文件包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 4 2 2 塑件分析塑件分析 2.12.1 塑件分析及其技术塑件分析及其技术要求要求 设计模具前，一开始先分析塑料加工产品的工艺性能，比如产品外形要求，产 品结构，具体尺寸大小，还有产品的质量要求，只有全面的对产品进行了解了，生 产出来的模具才能满足产品的需要。 本课题研究的对象是塑料挂钩，具体的样子如图 2.1 所示。详细的大小，构造 在零件图纸里面都画出来了，该产品的构造非常单一，生产批量为大批量，模具的 要求是成本不能高，在生产的时候相对来说不复杂，对精确度无太高要求。 图图 2.12.1 产品图产品图 模具的构造，还有模具的精确度对塑料产品的大小以及精确度有很大的影响。 要想让模具生产时候尽量简单一些，花费的成本尽量的少一点，那么在设计塑料产 品的时候，产品的精确度不能太高，因为塑料产品跟金属产品是完全不同的，所以 在确定精度等级的时候不能按照金属的标准来进行。按照任务书和图纸的需求，五 级精度即可满足要求。 改塑件的表面要求不是很高，只要不出现冷疤，还有云纹等这些现象就算符合， 塑料挂钩表面粗糙度的数值在 0.02 到 1.25 之间，一般模具腔室的表面粗糙度要求 比塑料加工产品高一倍。在用模具的时候，因为用的比较多，所以型腔的磨损就比 下载后文件包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 5 较厉害，这样它的表面粗糙度就越来越大，所以过一段时间就应该对它进行抛光。 这个塑料产品外面的表面粗糙度数值比内部的要大，外表面粗糙度是 0.8，内 表面粗糙度是 1.2。 2.22.2 塑件材料的确定塑件材料的确定 塑料就是树脂，在温度和压力都达到要求的时候，它是可以进行流动的。所 以说这样的材质在模具里面，可以生产出需要的任何产品的形状，在进行冷却，固 化之后，产品的构造和外形是不会出现改变的。塑料的好处是比较多的，用在很多 任务业领域，用在日常生活上，它的密度是很小的，质量也没有多种，比强度也是 比较高的，绝缘的性能也是很好的，介电耗费也是没有多高的，化学性能是比较稳 定的，并且可以承受一定的磨损，隔音效果也好等等。还有，很多塑料可以防水， 防潮，防透气，避免辐射，还有不会在短时间里面被烧毁等等。 课题设计的产品壁厚是一致的，性能好，造价低，可大批量生产，进行生产加 工的时候，成型比较简单，用作本课题的材料非常合适的。 2.32.3 塑件材料的性能分析塑件材料的性能分析 ABS 塑料的机械强度非常强大，并且整体性能也是比较好的，在很多的领域塑 料都是作为原材料进行生产加工的。 ABS 其实就是一种聚酯类，这种成分就会让材质的粘稠度非常高，并且承受很 高的温度。ABS 是没有固定的形状的，没有味道，没有臭味，没有毒，并且是透明 的。就算是温度改变了，它有很多特性还是不会出现变化的，比方说强硬，坚韧， 透明这些还是它的特性；燃烧的时候速度是比较慢的，还能够绝缘，但是不能在有 电弧的地方用。在进行生产加工的时候，一定不能有水，不然的话塑料的质量就不 好了，不能防止出现缺口了。一旦有拉力出现，塑料就很容易就破裂了。ABS 对于 冲击的抵抗能力是非常好的，特别是在温度很低的时候；可抵受高温达 135。有 防火级别的，还有增强玻璃级别的，在有些时候会使用 ABS，还有别的聚合物一起 进行调配，这样就可以加工出来塑料。比方说，因为 ABS 对汽油，低油，水解不能 下载后文件包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 6 抵受，所以说在汽车这个行业上，塑料用的就比较多的。对橡胶进行改良之后， ABS 在零下五十度的时候依然是比较钢韧的，可以承受很高的热度，燃油，也可以 受风化，可以将油漆刷在上面，可以用超声波进行焊接。如果 ABS 的份子量降低了， 那么它的黏度就比较低，在进行生产加工的时候温度比较低的，所以说循环的时候 比较快的。将 ABS 与 POP 接合，可改良防火性质。另外，ABS 非常容易进行产品的 塑形。 综上所述，本课题采用 ABS 塑料作为材料。 7 3 3 成型布局及注塑机选择成型布局及注塑机选择 3.13.1 浇注系统的浇注系统的设计设计 模具里面从注射机喷嘴到型腔的塑料熔体通道，就是浇注系统，其作用是用来 传送塑料熔体，将这些熔体都传送到型腔里面的每一个部分。浇注系统设计的是好 还是坏，对于这个塑料产品的性能好还是坏，成型外观好还是坏，还有成型时候简 单还是困难有很大的影响。它的组成部分有主流道，分流道，还有浇口，还有冷料 穴。浇口的形式常用的有侧浇口，扇形浇口，点浇口等等。 浇口位置的选择： 这跟塑料产品的质量好还是坏有很大的关系。浇口选择原则有以下几条： 1. 塑料熔体在流道和型腔里面流通时，为使动能消耗较小，当作如下设计： a.总的流程(包括分支流程)要最短； b.分流转向越小越好； c.所有的分流能大致同时到达其最远处。 2.及时将气体从型腔中排送出去。 因为在本课题里面，塑料挂钩属于中小型零件，要求加工方便大批量，所以使 用侧浇口的形式。侧浇口都是在产品端面。 图图 3.13.1 浇口位置的选择浇口位置的选择 3.23.2 型腔的布局及成型尺寸型腔的布局及成型尺寸 本课题里面浇口用的是侧浇口，因为塑料加工产品体积不大，要想加工产品的 时候合格率高一些，要想让成本尽可能的低一点，并且生产的时候效率高一点，所 8 以模具的形式是一个模具两个腔室。 型腔的构造是什么样子，跟这个模具的浇注系统怎么去安排的有很大的关系， 型腔在安排的时候，一定要让每一个型腔都可以受到浇注系统里面均衡的压力，这 样就可以让塑料熔体均匀的填满每一个腔室里面，这样一来每一个腔室里面塑料产 品的质量都是一样的。要想达到这个目标，那么型腔跟主流道的一定要靠的近一点， 而且用的流道是平衡的才可以。 成型型腔的大小按照塑料的构造进行计算之后进行确定，要注意成型的时候封 闭的结合面的大小，如果很大的话，模具就有点太大了，花费的本钱太多，太小的 话在加工的时候会有飞边出现，有的还会出现型腔形状的改变。因为布局选择是一 个模具两个腔室，型腔的长度为 170mm，宽度为 120mm。产品塑件要求的高度为 13mm，型芯的厚是塑料伸入的高再加上 10 到 20mm，型腔的厚也是这样去计算，综 上可的型腔的总厚度为 80mm。型腔布局如图。 图图 3.23.2 型腔布局型腔布局 3.33.3 估算产品估算产品体积质量体积质量 测量塑料产品的质量，是用 3D 绘图软件来进行的，在 CREO 这个软件里，可以 直接测量出来体积的大小是 6.2 cm3，再根据 ABS 的密度大小是 1.03g/ cm3，估算 出质量约为 6.40g。 3.43.4 注塑机的选择和校核注塑机的选择和校核 9 3.4.13.4.1 注射量的计算注射量的计算 在设计模具的时候，所需要的塑料熔体的质量与注射机的额定容量的关系公式 为： （3.1)mmnm%80 21 其中：指的是型腔数量n 指单个塑件的质量（g） 1 m 是指浇注系统所需塑料的质量（g） 2 m m 是指注射机的额定容量（g） 将本设计中的数据代入 n=2，6.4g，=1.6g 1 m 2 m 即因此注塑机额定容量需要大于 18g。 /0.8（1.6+6.42（m18gm 3.4.23.4.2 锁模力的计算锁模力的计算 选择注射机时，锁模力一定要比型腔压力的开模力大，不然的话模具的分型面 不能严密贴合，出现溢料的现象。影响锁模力的主要因素是塑料产品在模具分型面 上的投影面积。 成型投影面积 （3.2） 21 A+nA=A 式中 n 指的是型腔数目 指的是单腔投影面积 1 A 指的是浇注系统投影面积 2 A 将本设计中的数据代入 n=2 A1=2266.5 mm2 A2=155.2mm2 可以计算出 A=nA1+A2=2x2266.5+155.2=4688.2 mm2 下面的公式体现的就是锁模力与成型面积之间的关系： （3.3） 1000 PA P 腔 锁 式中 指的是锁模力（kN）；P 锁 指的是型腔压力(MPa )；P 腔 10 A 指的是成型投影面积(mm2)； 通常熔料在 6080MPa 的压力下，从喷嘴通过浇注系统再进入到型腔里，它的 压力大小是 20 到 40 兆帕，在这个地方它的数值大小是 30MPa。 计算：P腔A/1000=304688.2/1000140.6kN 由此可知只要注塑机注塑压力大于 140.6kN 即可满足需要。 3.4.33.4.3 注塑机选择确定注塑机选择确定 综合考虑以上因素，XS-Z-30 型号的注塑机即可满足要求。它的具体的性能数 值如下表 3.1 所示： 表表 3.13.1 注塑机部分参数注塑机部分参数 型号 XS-Z-30XS-Z-60XS-ZY-125XS-ZY-125AXS-ZY-250 公称注射量（cm3/g)3060125220250 螺杆（柱塞）直径 （mm） 2838424250 注射压力（Mpa）119122119150130 注射时间（s)0.71.41.61.82 注射方式柱塞式螺杆式 锁模力（kN)2505009009001800 最大成型面积（cm2)90130320360500 模板最大行程（mm)220260300325500 模具最大厚度（mm)300300320350350 模具最小厚度（mm)100180220220200 拉杆间距（mmmm) 300300300190290260360360373295 合模方式液压机械增压式 定模板定位孔直径 （mm) 63.555100100125 喷嘴球半径（mm)810121218 喷嘴孔直径（mm) 33333 11 4 4 注塑模具设计注塑模具设计 4.14.1 模架的选用模架的选用 4.1.14.1.1 模架模架种类种类 注射模具分类多种多样，但一般说的分类方式就是按照整体结构来进行的，有 单分型面的，有双分型面的，有活动成型的，还有侧向分型的，定模有推出装置的， 有增设热流道的，还有自动卸螺纹的。 4.1.24.1.2 模架的选择模架的选择 分析易知该产品沿中轴线对称，且比较简单，所以模具可以使用单分型面，根 据国家标准确定它是 CI 类型，其基本结构如图所示： 图图 4.14.1 模架结构图模架结构图 分型面的选择与模具的导柱导套的安装相关，仔细的考虑和分析 CI 型模具， 有两个模板在定模的上面，动模的上面只有一块模板，这样的构造之后，导柱和导 套在安装的时候用正过来装。按照模架使用的类型，可以将模板的厚算出来，还可 以将模板外部的大小都算出来，按照下面的公式来进行： 模架的长 L=型腔长度（170）+复位杆的直径+螺钉的直径+模板壁厚270mm 12 模架的宽 W=导向杆的直径+模板壁厚+型腔宽度（120）230mm 根据生产的腔体尺寸，可以计算出模架的部分尺寸。型腔厚度算出来，再加上 强度需求，定模板厚度可以取 70mm，动模板厚度可以取 80mm，支撑板的厚度取 80mm 就能完全符合顶出时预留安全距离的要求。 综上所述确定模架的型号为。C80-B80-A70-2327-CI 4.1.34.1.3 模具的导向定位机构设计模具的导向定位机构设计 导向定位机构的作用是确保模具在打开和关闭的时候，确保型芯和型腔的中间 还有一定的方向和位置。会有一个侧向力施加在导向零部件的上面，就实现了导向 和定位的功能。 1. 导向结构的总体设计 a.导向零部件在进行分布的时候，合理地在这个模具的周围分布，避免有导柱 还有导套在压入的时候出现形状的改变。 b.一般模具按照实际情况所配备的导柱有两到四个。使用的导柱直径可以是不 一样的，也可以是一样的，不过这直径不同的导柱在安装时，位置要错开才能够保 证正常使用。 c.因为塑料产品一般都是在型芯上面的，所以说要想产品脱离模具的时候便利 一点，通常都是将导柱装在型腔的上面。 d.导柱与导套的轴线应当平行，还有导向孔的轴线都是平行的。 e.模具合起来的时候，要确保导向零部件先接触，防止型芯先到模腔的里面去 将产品破坏。 2. 导柱的设计 a.柱的高一定要比公模的面要高，大概高出 68mm b.有单节与台阶式之分 c.其表面应作热处理，以保证耐磨 d.在导柱的上面应该有一个圆锥部分，或者是有一个球形部分进行引导 e.使用铆接和螺钉的固定方式。 3. 导套和导向孔的要求 13 （1） 在模板非常厚的时候，直接开在模板上无导套的导向孔，需做成盲孔， 并在侧壁上增开气孔。 （2） 导套的形式有几种，分别是套筒的，台阶的，凸台的几种类型。 （3） 为了导柱能方便地进入到导套孔，需在导套的前端倒圆角。 在用导柱的时候一般也用导套，这样就可以确保动模还有定模的零部件在工作 的时候，准确无误的生产出来需要的产品，也不会出现模具的各个零部件相互碰撞 的情况，才能准确的进行导向。 4.24.2 浇注系统的设计浇注系统的设计 浇注系统有两种，一种是普通流道，还有一种是没有流道的，在本课题里面使 用的浇注系统是普通侧浇口的。看一个产品的质量是好还是坏，主要是与浇注系统 设计相关。 浇注系统组成： 浇注系统所需设计的部分有主流道，分流道，浇口，冷料穴 4.2.14.2.1 主流道设计主流道设计 注塑机型注射剂喷嘴有关尺寸：30-Z-XS 喷嘴前段孔径 d0=3mm 喷嘴圆弧半径 R0=12mm 主流道的直径大于喷嘴直径时，才能方便取出凝料。 3.5mm=（10.5（+d0=d 主流道可以设计成圆锥的形状，角度在 2到 4之间。若锥角太大，会出现 涡流，有空气进去，若锥角太小，凝料从模具里面出来的时候就非常的难，并且在 对模具进行冲压的时候，熔体会受到过大的阻力，这里锥角度数选取 2，主流道 球面半径要求比喷嘴的球面半径大。已知主流道的球面半径的大小是 12mm，计算可 知主流道总长为 92mm。 4.2.24.2.2 分流道的设计分流道的设计 分流道不能太长，也不能有太多的拐弯，并且分流道的表面粗糙度一定要高一 14 点，通常表面粗糙度的数值是 1.6m，在本课题里面确定分流道 d=4mm： 图图 4.24.2 分流道布局分流道布局 4.2.34.2.3 浇口的设计浇口的设计 依据注射模设计经验，中小型的多型腔模具常采用的侧浇口的浇口方式，通常 这个浇口都是在分型面上面的，截面为是矩形。如下图 4.3： 图图 4.34.3 侧浇口侧浇口 4.2.44.2.4 冷料穴的设计冷料穴的设计 冷料穴安装在主流道尽头的地方。这么设计的目的是为了将固化的冷料安装在 里面。因为最开始流到模具里面的塑料，因为接触的温度不高，所以熔料的温度也 不会很高，这些较冷的物料流到型腔里面去，会对产品的质量产生影响。要想避免 这种状况的出现，冷料穴的用途就在于将这一部分的冷料储存起来，脱模是随拉料 杆拉出。 一般来说冷料穴安装动模上，直径大小比主流道稍大一点，在本课题里取 4mm。冷料的体积不能大过冷料穴。冷料穴的在进行倒扣的时候种类比较多，在本 课题里用的是 Z 倒锥形的冷料穴。在模具打开的时候锥形的冷料穴跟推杆一起作用， 将冷料先从主流道里面拉到定模的外面来，之后推杆会将这些冷料都从模具里面推 15 出来。如下图 4.4 所示： 图图 4.44.4 冷料穴冷料穴 4.34.3 分型面的设计分型面的设计 分型面是直接成型塑件的那一部分模具分成若干部分的接触面。模具的构造跟 它有分不开的关系，塑料产品的分型面可以是一种，也可以是好多种。所以说分型 面的合理选择对塑料产品的生产非常关键。 在确定分型面的时候，要注意下面几点： a.要符合塑件技术要求； b.分型面要有利于排气； c.需要考虑注射机的参数； d.不影响塑件外观； e.分型面要便于模具加工； f.使塑件易于脱模。 将这些因素都考虑进去，权衡利弊，确定使用单分型面，分型面为该塑料挂钩 对称的轴线所在的面。 4.44.4 成型零部件的设计成型零部件的设计 合模的时候，填充模具的空白处就是型腔。塑料产品跟成型零部件是紧密接触 的，成型零部件的一些地方会受到塑料熔体的压力，产品的外形如何，精确度有多 高都跟它有很大的关系，所以说在设计成型零部件这个部分是非常关键的。 16 在注射加工零部件的时候，要受到一定温度的压力，还有塑料熔体对他们会产 生冲击，对他们也会产生摩擦，长时间的进行工作之后会出现磨损，形状的改变， 还有破裂的情况，所以在设计它的构造的时候一定要合理的设计，将它的大小，还 有公差非常精确的算出来，这样一来它的强度和刚度都能够达到要求，产品的表面 也能达到要求。 4.4.14.4.1 成型零部件结构成型零部件结构 对于成型零部件的结构设计，首要任务是确保产品制件的质量，然后才是其他 诸如装配，使用，维修等等方面的问题。 型腔加工产品的外部形状，它决定了加工产品的外形，大小，生产数量，一般 有四种结构的型腔，分别是整体式的型腔，镶拼式的型腔，嵌入式的型腔，还有瓣 合式的型腔。 本课题里面采用嵌入式的型腔，型芯也是嵌入式的如下图所示。它的特征非常 稳固，可靠性很高，不会出现形状的改变，加工出来的产品的表面也不会有瑕疵， 这样还能够让注射模里面成型零部件少一点。但是生产模具的时候难度略大，会用 到特种加工的技术例如激光成型，电火花加工等等。 图图 4.54.5 型腔型腔 图图 4.64.6 型芯型芯 4.4.24.4.2 侧向分型与抽芯机构的设计侧向分型与抽芯机构的设计 抽芯距及其他参数的计算 侧型芯及滑块从成型位置抽出时不能妨碍产品脱开模具，侧型芯及滑块在其走 向上拉出来的距离是抽芯距离。通常情况抽芯距会比侧孔或侧凹的深度多预留 23mm 的安全系数。 17 S=+K=+(23)mm (4.1) 1 S 1 S 该式子中 S 指的是抽芯距(mm) 指的是临界抽芯距(mm) 1 S K 指的是安全系数 安全系数 K 取 2，这样能够算出抽芯距为：。20mm=2+18=S 图图 4.74.7 侧抽芯机构侧抽芯机构 塑料熔体在注塑成型后会冷却产生体积收缩，就会产生的夹紧力，模具必须克 服夹紧力引起的摩擦。 可以通过计算 FT脱模力来计算在脱模时所需的最大阻力： FT=pA (4.2) )sincos( 式中： 指的是摩擦系数，取值在 0.10.3 之间； p 指的是产品对型芯单位面积上的包紧力，通常情况，在模外冷却的产品 ;在模内冷却的产品；10MPa（3.92.4（=p10MPa（1.20.8（=p A 指的是产品包容型芯的面积； 指的是脱模斜度。 18 取 0.3，p 取 12MPa, 取 30 分，脱模斜度很小，因此近 )sincos( 似等于。 35.7kN6-100.2)25+(5362 1071.2= 对斜销抽芯机构设计 （1）形状和斜销设计选择 斜销工作端设计成锥形，倾斜角度应大于 2 到 3 度角斜销。斜销和模板固定板 之间使用的配合公差，斜销与滑块的斜导孔之间的配合公差使用。 /m6H7b11 / H11 T10 碳素工具钢斜销材料，要求经过热处理使其硬度达到 55。 （2）斜销角度 滑块斜导柱角度经计算选取 a 为 20 （3）斜销的长度计算 斜销完成抽芯距 S 所需的距离。Scot=H 斜销工作长度：mm。64.28=S/sin=L 斜销总长度：126mm=L+L+L+L+L=L 54321Z （4）斜销直径 通过查询设计手册已知的斜销的最大弯曲力 FW=38kN，再确定斜销直径为 8mm。 4.4.34.4.3 成型零部件工作尺寸的成型零部件工作尺寸的设计和计算设计和计算 成型零部件的设计是围绕着塑料产品的尺寸形状来进行的。其中比较重要的数 值是型腔的径向的大小，还有型芯的径向的大小。 设计模具的时候，按照塑料产品的大小，还有精确度的等级，可以将成型零部 件的工作大小还有精确度等级都确定下来。 因为平均收缩率，还有平均制造公差，还有平均磨损量在算型腔的大小的时候 会有偏差，在课题里面只需要将塑料的收缩率考虑进来，就能够算出来成型零部件 的工作尺寸大小。 塑料产品从模具里面拿出来之后，因为冷却的原因，塑料产品会变小，不管哪 一种塑料都会出现冷却收缩的状况，该塑料挂钩使用的是 ABS 材质，ABS 的平均收 缩率是 0.5%，按照下面的公式将成型零部件的工作大小算出来： 19 （4.3）0.005B+B=A 在这个公式中 A 指的是成型时零部件在常温下的尺寸 B 指的是常温下实际尺寸 成型零件尺寸公差值大概为塑料件的 1/31/4，或采取 IT78 级的制造公差。 在此需要 IT8 级，核心工作尺寸公差带取 IT7 的范围。模腔为基本尺寸的最小尺寸， 偏差为正;模芯为基本尺寸的最大尺寸，偏差为负，此时的中心距为双向对称偏差。 这是计算平均收缩率最为普遍使用的一种方法，用于参考的体积磨损量和平均制造 公差。 型腔和型芯工作尺寸的计算 型腔径向尺寸 Z XLSLm 0s0 )1( 型腔深度尺寸 0 0 1 z z ms HS H 型芯径向尺寸 0 0 1 z z ms lS l 型芯高度尺寸 0 0 1 z z ms hS h 中心距尺寸 /2(1)/2 mzsz CS C 该式子中 x 指的是修正系数，范围为 0.50.75，本课题取 0.5 指的是塑件公差（ mm）,据 GB-T 14486-2008 可以得出为 0.6 是模具制造的公差，范围在1/31/4。 S 为 ABS 的平均收缩率 0.005 图图 4.84.8 型腔型芯计算参数型腔型芯计算参数 20 0.5x0.6-0.005)x65+(1= 将各个数据代入公式计算 : 型腔径向尺寸 Z XLSLm 0s0 )1( 型芯径向尺寸 0 0 1 z z ms lS l 0.5x0.6+980.005)x16.+(1= 0 0.2- 17.36= 其它的工作部位尺寸已在各个零件图纸中详细标出。 4.4.44.4.4 模具强度与刚度校核模具强度与刚度校核 正常来说，所谓的模具强度说的就是它的强度还有刚度。模具的每一个成型零 部件还有结构零部件都有一定的强度，还有刚度，这样才可以确保模具正常进行生 产。 模具有各式各样的种类，所以数据计算的时候方法也不一样，在进行生产的 时候，要将实际经验，还有强度校核这些都结合进去，之后模具的工作才能顺利开 展。 在算模具的强度的时候没有那么简单，通常计算过程要尽可能的简单一些，在 算的时候还是比较保守的，也就是说，可以预留较大的安全系数，之后模具的构造 再进行优化，这样模具强度就更加高了。要想确保模具工作的时候能够顺利，那么 就要对模具的整体强度进行校核，局部的强度也要进行校核。 整体性的强度在进行校核的时候，要算出来强度，弯曲，使用的数据需要扩大。 4.54.5 脱模及推出机构脱模及推出机构 4.5.14.5.1 脱模力脱模力 0 0.2+ 65.03= 21 开始脱模的时候，需要克服阻力。再接下来的脱模力，与刚开始的脱模力相比 要较小一点，因此算脱模力的时候，只需要计算刚开始脱模时的脱模力即可。 脱模力的影响因素： a脱模力的大小与塑料产品进行收缩时候的效率，即弹性模量成正比。 b 脱模力的大小跟塑料产品的尺寸例如壁厚，型芯的长度，还有垂直于脱 模方向上塑料产品的投影面积成正比。 c 脱模力的大小与塑料产品跟型芯之间的摩擦大小成正比。 d 不考虑大气的压力，也不考虑塑料产品对于型芯的粘附等等，脱模力大小 和型芯偏斜的角度成反比。 4.5.24.5.2 推出机构推出机构 选用脱模机构的原则： a.不能对塑料挂钩的外形造成破坏； b.推力分布要根据脱模所受阻力合理分布； c.推杆上的力要设定在一个合理的范围内，防止塑料挂钩的表面质量受到破坏； e.推出装置的强度以及刚度要达到要求，以保证推出机构的寿命； 因为该塑料挂钩的各项要求不高，所以推出装置用的是比较简单的。将产品从 模具里面脱离出来，因为推杆的自由度很大，再加上推杆的截面是圆的，所以生产 和维修都是非常便利的。 这个塑料产品的推杆是 2.5mm 的，它的分布如图所示，推杆可以把产品从模具 里面推出来。推杆跟推杆孔的配合标准是 H8/f8 或 H9/f9，他们在进行配合的时候 采用间隙配合，配合间隙要小于溢料间隙，才能防止飞边的产生， ABS 塑料的溢料 间隙为 0.040.06mm。 22 图图 4.94.9 推杆布局示意推杆布局示意 4.64.6 温度调节系统的设计温度调节系统的设计 注射模温度的高低，决定了塑料熔体在流道内的流速快慢，固化产品，生产时 候效率的高低，还有产品的质量都有很大的关系，不管是哪一种塑料产品，模具的 温度起伏都不能太大。温度太高，产品从模具里面拿出来之后就会出现形状的改变， 但是延长冷却的时间的话，产品的生产效率就减小了很多。温度太低的话，熔体在 模具里面流动的时候就会很慢，这样在充模的时候难度就比较大。通常熔体的温度 在两百度左右就可以了，固化之后，模具的温度在六十度就可以将产品拿出来，对 模具进行冷却的时候用的是冷却液将热量带走的。如果是模具温度比较低的，只需 要将调温系统设置好就可以了，这样的话只要对水量进行控制就可以了。 4.6.14.6.1 冷却水道设计的要点冷却水道设计的要点 a进行冷却的孔越多，那么产品冷却的时候就更加的等称 b用来进行冷却的孔，跟这个型腔的面距离要一样 c在塑料产品某一处厚的地方，要安装冷却的设备。如果冷却孔直径大小是 D,那 么孔跟孔之间的距离是 5D，孔离型腔是 3D d加工的塑料产品是比较大的，或者是比较薄的时候，物料流通的距离是非 常长的，那么物料的温度就没有那么高了，所以冷却孔的密度就要降低 e因为浇口这个地方跟注射机的喷嘴一直有接触，温度是非常高的，所以对 它要加强冷却的力度 f水流进与流出的接头处，要装在对操作没有影响的地方 23 g型芯很长的话，没有办法安装冷却水道，那么可以用喷水对模具进行冷却。 4.6.24.6.2 冷却水道在定模和动模中的位置冷却水道在定模和动模中的位置 冷却水道的设计路线，关键在于加工产品的外形，还有模具里面模板厚度，一 般来说装冷却水道的时候，要装在传热比较难的位置，不过在装冷却水道的时候， 安排的一定要均匀才行。很多模具的冷却水道都是装在模板的上面的。 冷却水道装在模板的上面，也是按照调温系统来进行的，这样产品在冷却的时 候就比较匀称了。 本课题的设计要求，型芯里面有冷却水道，型腔里面也有冷却水道，这样对产 品进行冷却的时候不仅耗费的时间短，并且产品冷却的也比较匀称, 确保尺寸变形 一致。冷却水路排布如图所示： 图图 4.104.10 冷却水路冷却水路 4.74.7 排气结构设计排气结构设计 设计注射模的时候，排气是尤为重要的，在进行加工的时候，如果排气不好， 模具里面的压力就会很大，这样一来熔体流动受到的阻力就会变得很大，就没有办 法很快的流到腔室里面去，会导致加工的产品没有办
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