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计算器 键盘 注射 模具设计

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计算器键盘的注射模具设计,计算器,键盘,注射,模具设计

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2011届毕业设计说明书计算器键盘的注射模设计系 、 部： 机械工程系 学生姓名： 夏睿 指导教师： 隆文革 职称 副教授专 业： 材料成型及控制工程 班 级： 材料成型0702班 完成时间： 2011年5月 摘 要本文详细介绍了计算器键盘注射模具的设计。基于PRO/E建模，在完成塑件结构分析后，确定采用一模两腔、点浇口进料的三板式模具。根据基体尺寸，模架从标准模架库中调用。针对塑件两侧有四个侧凹，特优化设计了斜顶机构，并对该机构的加工工艺、使用效果进行了阐述。同时，本文对浇注系统、成型零件、脱模机构、斜顶杆侧抽芯机构、合模导向机构、温度调节系统、排气系统和部分零件的加工工艺也做了完整的设计计算。关键词：注射模；点浇口；斜顶杆机构ABSTRACTThis text has introduced the design of the keyboard of the caculater injection mould in detail. Because of PRO/E modeling , after analyzing the structure of the keyboard , confirms using two cavities ,point gate and three plate a mould.According to the matrices size, the mould shelf was choosed from the 3D mold base standard library. There were four concaves in both sides of moulding , so optimizing design the angle ejector maching ,and furthermore the producing technics,the appliation affects are discessed in detail. At the same time,in this text the feedsysterm, shaping part, drawing of patterns organization , Organization of ejection force.,shut mould lead organization , temperature control system , exhaust system and the technology analyse of some workparts were designed and calculated totally. Key words injection mould；point gate ；angle ejector machine摘 要本文详细介绍了计算器键盘注射模具的设计。基于 PRO/E 建模，在完成塑件结构分析后，确定采用一模两腔、点浇口进料的三板式模具。根据基体尺寸，模架从标准模架库中调用。针对塑件两侧有四个侧凹，特优化设计了斜顶机构，并对该机构的加工工艺、使用效果进行了阐述。同时，本文对浇注系统、成型零件、脱模机构、斜顶杆侧抽芯机构、合模导向机构、温度调节系统、排气系统和部分零件的加工工艺也做了完整的设计计算。关键词：注射模；点浇口；斜顶杆机构ABSTRACTThis text has introduced the design of the keyboard of the caculater injection mould in detail. Because of PRO/E modeling , after analyzing the structure of the keyboard , confirms using two cavities ,point gate and three plate a mould.According to the matrices size, the mould shelf was choosed from the 3D mold base standard library. There were four concaves in both sides of moulding , so optimizing design the angle ejector maching ,and furthermore the producing technics,the appliation affects are discessed in detail. At the same time,in this text the feedsysterm, shaping part, drawing of patterns organization , Organization of ejection force.,shut mould lead organization , temperature control system , exhaust system and the technology analyse of some workparts were designed and calculated totally. Key words injection mould；point gate ；angle ejector machine目 录前言 .I1塑件工艺分析 .11.1塑件结构分析.11.2材料成型工艺分析.11.3脱模斜度的确定.31.4拟定模具的结构形式.41.4.1型腔数量的确定.41.4.2模腔排列形式的确定.42注射机型号的确定 .52.1注射量的计算.52.2塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需要的锁模力计算.52.3注射机型号的确定.52.4注射机工艺参数的校核.62.4.1锁模力的校核.62.4.2最大注射量的校核.62.4.3开模行程的校核.63浇注系统的设计 .83.1流道设计.83.1.1主流道的设计.83.1.2主流道衬套的形式.83.1.3分流道的设计.93.1.4冷料井的设计.103.2浇口设计.103.3分型面的设计.113.4排气槽的设计.114成型零部件的设计和计算 .134.1凹模结构设计.134.2凸模结构设计.134.3成型零件工作尺寸的计算.144.4型腔壁厚计算.165模体（模架）的确定 .196合模导向及定位机构设计 .206.1导柱导向机构.206.2导套设计.217脱模机构的设计和计算 .227.1设计原则及分类.227.1.1脱模推出机构的设计原则.227.1.2脱模机构的分类.227.2脱模阻力的计算.227.3脱模机构的选用.237.3.1制品推出的基本方式.237.3.2塑件的推出机构.237.4浇注系统凝料脱出机构.248侧向分型抽芯机构设计 .268.1抽芯距的计算.268.2斜顶侧抽芯机构.269温度调节系统的设计和计算 .289.1冷却系统的设计.289.2冷却时间的计算.299.3冷却参数的计算.3010模具零件选材及制造工艺 .3210.1模具各零件的选材.3210.2模具零件制造工艺.3410.2.1 结构件类零件工艺设计.3410.2.2 模板类零件工艺设计.3510.3型腔类零件工艺设计.3611模具工作过程与模具装配 .3711.1模具装配.3711.2模具工作过程.38结 论.39致 谢.40参考文献.41I前言随着注射成型技术的不断发展，塑料制品已经深入到日常生活中的每个角落。由于塑料件重量轻，生产方便，价格便宜，大到成人用品，小到儿童玩具，几乎全部采用塑料件生产。塑料件的模具结构设计，应根据企业实际生产的具体要求来进行模具结构设计。模具生产水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品成本质量、效益和新产品的开发能力。我国塑模技术近几年取得很大发展。大型塑料模已可生产 34 英寸大屏幕彩电塑壳模具，6 千克容量洗衣机全套塑模及汽车保险杠。精密注射模方面，已能生产多型腔小模数齿轮模具和 600 腔塑封模具。汽辅成型技术已得到广泛应用。现在日本有名模具生产企业，如东芝机械、富士TACHNICA，三精密、名古屋金型和三贵金型株式会社等及我国广州，东莞，深圳等地已使用一些先进模具生产与制造技术。如用 PRO/E 或 UG 进行产品的 3D 造型和分模，使用MASTERCAM 或者 CIMATRON 来做刀路，用日本的 FANUC 系统或台湾的加工中心进行模具型腔和型芯的加工，用高速加工中心做铜电极，用三坐标测量仪来检验。（1）未来塑料模具工业和技术的主要发展方向将是：模具 CAD/CAE/CAM 正向集成化、三维化、智能化、网络化方向发展。进入二十一世纪以后，模具基本上全部采用计算机辅助设计和制造。用户设计的零件图形从互联网输出，先进塑件分析，再进行三维模具设计。设计时根据用户的设备条件和成型工艺，协商讨论确定模具方案。CAD 结束之后，使用 moldflow 软件进行计算机模拟分析(CAE)，该软件可以模拟注射过程，并在计算机显示器上用不同的颜色显示出注射时物料流动速度、温度、压力变化，由此判断模具设计的合理性。由于采用 CAE 技术大大减少了制造过程中模具的修整和试模的工作量。设计的模具确定之后，使用 CAM 软件为 CNC 机床或加工中心编制加工用的数控程序。数控程序编制好后，可先在计算机上模拟加工过程，以检验数控程序的正确性。在确认数控程序没有问题时，可通过与厂内局域网连接的直接数控(DNC)计算机将数控程序传送至选定的 CNC 机床或加工中心，在毛坯准备和装卡完毕之后，便可以进行加工。因此模具企业应大力普及、广泛应用 CAD/CAE/CAM 技术，逐步走向模具软件功能集成化，模具设计分析制造的三维化，模具软件应用网络化，同时还应强调信息的集成，强调技术、人和管理的集成。 (2)发展中的模具先进制造技术塑料模具制造中对于一些复杂的型腔，需采用先进的制造技术，如高速数控、加工II三坐标测量机，电火花，线切割等，以实现优质、高效、低耗和灵活生产。高速数控加工采用先进的 CAD/CAM 集成设计和制造系统，进行图形交互的自动数控编程，这种方法速度快、精度高、直观、使用简便和便于检查。一般高速数控切削的主轴转速比普通数控切削转速高 110 倍。高速数控切削的另一个内涵是采用高的进给速度。维持切削力不变，提高转速就能够提高切除率，减少切削时间；维持进给速度在普通切削水平，提高转速就能够降低切削力，可以加工较细或较薄的模具零件。研制大功率高速主轴，功率100kW，转速100000 转/min，是今后发展的方向。(3)快速成型与制模技术最新发展快速经济制模技术与传统的机械加工相比，具有制模周期短、成本低、精度与寿命又能满足生产上的使用要求，是综合经济效益比较显著的一类制造模具的技术，概括起来，有以下几种类别快速原型制造技术简称 RPM，是 80 年代后期发展起来的一种新型制造技术。美国、日本、英国、以色列、德国、中国都推出了自己的商业化产品，并逐渐形成了新型产业。已经商业化的几种典型快速成型工艺包括：激光立体光刻技术(SLA)13、叠层轮廓制造技术(LOM)、熔融沉积成型技术(FDM)、三维印刷成型技术(3D-P)、电弧喷涂成型制模技术、电铸成型技术、型腔表面精细花纹成型的蚀刻技术。(4)模具研磨抛光向自动化、智能化方面发展由于抛光对模具制造的重要性，抛光技术发展很快，目前对先进的自动化、智能化抛光技术研究已取得很大进展，主要有：电火花成型加工后的电解质抛光、超声波研磨和抛光、仿形自动抛光、数控抛光。(5)模具标准件应用广泛模具标准件是模具基础，其大量应用可缩短模具设计制造周期，同时也显著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具质量。我国模具商品化、标准化率均低于 30%，而先进国家均高于 70%，每年我们要从国外进口相当数量的模具标准件，其费用约占年模具进口额的 3%8%3 20*20*届毕业设计说明书届毕业设计说明书计算器键盘的注射模设计计算器键盘的注射模设计系 、 部： 学生姓名： 指导教师： 职称 专 业： 班 级： 完成时间： 摘 要本文详细介绍了计算器键盘注射模具的设计。基于 PRO/E 建模，在完成塑件结构分析后，确定采用一模两腔、点浇口进料的三板式模具。根据基体尺寸，模架从标准模架库中调用。针对塑件两侧有四个侧凹，特优化设计了斜顶机构，并对该机构的加工工艺、使用效果进行了阐述。同时，本文对浇注系统、成型零件、脱模机构、斜顶杆侧抽芯机构、合模导向机构、温度调节系统、排气系统和部分零件的加工工艺也做了完整的设计计算。关键词：注射模；点浇口；斜顶杆机构 ABSTRACTThis text has introduced the design of the keyboard of the caculater injection mould in detail. Because of PRO/E modeling , after analyzing the structure of the keyboard , confirms using two cavities ,point gate and three plate a mould.According to the matrices size, the mould shelf was choosed from the 3D mold base standard library. There were four concaves in both sides of moulding , so optimizing design the angle ejector maching ,and furthermore the producing technics,the appliation affects are discessed in detail. At the same time,in this text the feedsysterm, shaping part, drawing of patterns organization , Organization of ejection force.,shut mould lead organization , temperature control system , exhaust system and the technology analyse of some workparts were designed and calculated totally. Key words injection mould；point gate ；angle ejector machine目 录前言 .I1塑件工艺分析 .11.1塑件结构分析.11.2材料成型工艺分析.11.3脱模斜度的确定.31.4拟定模具的结构形式.41.4.1型腔数量的确定.41.4.2模腔排列形式的确定.42注射机型号的确定 .52.1注射量的计算.52.2塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需要的锁模力计算.52.3注射机型号的确定.52.4注射机工艺参数的校核.62.4.1锁模力的校核.62.4.2最大注射量的校核.62.4.3开模行程的校核.63浇注系统的设计 .83.1流道设计.83.1.1主流道的设计.83.1.2主流道衬套的形式.83.1.3分流道的设计.93.1.4冷料井的设计.103.2浇口设计.103.3分型面的设计.113.4排气槽的设计.114成型零部件的设计和计算 .134.1凹模结构设计.134.2凸模结构设计.134.3成型零件工作尺寸的计算.144.4型腔壁厚计算.165模体（模架）的确定 .196合模导向及定位机构设计 .206.1导柱导向机构.206.2导套设计.217脱模机构的设计和计算 .227.1设计原则及分类.227.1.1脱模推出机构的设计原则.227.1.2脱模机构的分类.227.2脱模阻力的计算.227.3脱模机构的选用.237.3.1制品推出的基本方式.237.3.2塑件的推出机构.237.4浇注系统凝料脱出机构.248侧向分型抽芯机构设计 .268.1抽芯距的计算.268.2斜顶侧抽芯机构.269温度调节系统的设计和计算 .289.1冷却系统的设计.289.2冷却时间的计算.299.3冷却参数的计算.3010模具零件选材及制造工艺 .3210.1模具各零件的选材.3210.2模具零件制造工艺.3410.2.1 结构件类零件工艺设计.3410.2.2 模板类零件工艺设计.3510.3型腔类零件工艺设计.3611模具工作过程与模具装配 .3711.1模具装配.3711.2模具工作过程.38结 论.39致 谢.40参考文献.41前言随着注射成型技术的不断发展，塑料制品已经深入到日常生活中的每个角落。由于塑料件重量轻，生产方便，价格便宜，大到成人用品，小到儿童玩具，几乎全部采用塑料件生产。塑料件的模具结构设计，应根据企业实际生产的具体要求来进行模具结构设计。模具生产水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品成本质量、效益和新产品的开发能力。我国塑模技术近几年取得很大发展。大型塑料模已可生产 34 英寸大屏幕彩电塑壳模具，6 千克容量洗衣机全套塑模及汽车保险杠。精密注射模方面，已能生产多型腔小模数齿轮模具和 600 腔塑封模具。汽辅成型技术已得到广泛应用。现在日本有名模具生产企业，如东芝机械、富士TACHNICA，三精密、名古屋金型和三贵金型株式会社等及我国广州，东莞，深圳等地已使用一些先进模具生产与制造技术。如用 PRO/E 或 UG 进行产品的 3D 造型和分模，使用MASTERCAM 或者 CIMATRON 来做刀路，用日本的 FANUC 系统或台湾的加工中心进行模具型腔和型芯的加工，用高速加工中心做铜电极，用三坐标测量仪来检验。（1）未来塑料模具工业和技术的主要发展方向将是：模具 CAD/CAE/CAM 正向集成化、三维化、智能化、网络化方向发展。进入二十一世纪以后，模具基本上全部采用计算机辅助设计和制造。用户设计的零件图形从互联网输出，先进塑件分析，再进行三维模具设计。设计时根据用户的设备条件和成型工艺，协商讨论确定模具方案。CAD 结束之后，使用 moldflow 软件进行计算机模拟分析(CAE)，该软件可以模拟注射过程，并在计算机显示器上用不同的颜色显示出注射时物料流动速度、温度、压力变化，由此判断模具设计的合理性。由于采用 CAE 技术大大减少了制造过程中模具的修整和试模的工作量。设计的模具确定之后，使用 CAM 软件为 CNC 机床或加工中心编制加工用的数控程序。数控程序编制好后，可先在计算机上模拟加工过程，以检验数控程序的正确性。在确认数控程序没有问题时，可通过与厂内局域网连接的直接数控(DNC)计算机将数控程序传送至选定的 CNC 机床或加工中心，在毛坯准备和装卡完毕之后，便可以进行加工。因此模具企业应大力普及、广泛应用 CAD/CAE/CAM 技术，逐步走向模具软件功能集成化，模具设计分析制造的三维化，模具软件应用网络化，同时还应强调信息的集成，强调技术、人和管理的集成。 (2)发展中的模具先进制造技术塑料模具制造中对于一些复杂的型腔，需采用先进的制造技术，如高速数控、加工三坐标测量机，电火花，线切割等，以实现优质、高效、低耗和灵活生产。高速数控加工采用先进的 CAD/CAM 集成设计和制造系统，进行图形交互的自动数控编程，这种方法速度快、精度高、直观、使用简便和便于检查。一般高速数控切削的主轴转速比普通数控切削转速高 110 倍。高速数控切削的另一个内涵是采用高的进给速度。维持切削力不变，提高转速就能够提高切除率，减少切削时间；维持进给速度在普通切削水平，提高转速就能够降低切削力，可以加工较细或较薄的模具零件。研制大功率高速主轴，功率100kW，转速100000 转/min，是今后发展的方向。(3)快速成型与制模技术最新发展快速经济制模技术与传统的机械加工相比，具有制模周期短、成本低、精度与寿命又能满足生产上的使用要求，是综合经济效益比较显著的一类制造模具的技术，概括起来，有以下几种类别快速原型制造技术简称 RPM，是 80 年代后期发展起来的一种新型制造技术。美国、日本、英国、以色列、德国、中国都推出了自己的商业化产品，并逐渐形成了新型产业。已经商业化的几种典型快速成型工艺包括：激光立体光刻技术(SLA)13、叠层轮廓制造技术(LOM)、熔融沉积成型技术(FDM)、三维印刷成型技术(3D-P)、电弧喷涂成型制模技术、电铸成型技术、型腔表面精细花纹成型的蚀刻技术。(4)模具研磨抛光向自动化、智能化方面发展由于抛光对模具制造的重要性，抛光技术发展很快，目前对先进的自动化、智能化抛光技术研究已取得很大进展，主要有：电火花成型加工后的电解质抛光、超声波研磨和抛光、仿形自动抛光、数控抛光。(5)模具标准件应用广泛模具标准件是模具基础，其大量应用可缩短模具设计制造周期，同时也显著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具质量。我国模具商品化、标准化率均低于 30%，而先进国家均高于 70%，每年我们要从国外进口相当数量的模具标准件，其费用约占年模具进口额的 3%8%1塑件工艺分析1.1 塑件结构分析下图是计算器外壳，该产品主要用于计算器的外壳上，两侧各有 2 个侧凹（见图 1） ，要求表面光滑、无明显的浇口痕迹，固采用限制性浇口（点浇口） 。利用斜顶杆机构来实现侧抽芯。考虑到该塑件注射时要有一定的流动性，以及抗冲击性等因素所以选择ABS（ 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物） 。在本设计中选用的收缩率为 0.5。 色调：不透明、灰色 材料：ABS 厚度：约 2mm（塑件不允许有裂纹和变形缺陷） 生产纲领：大批量 脱模斜度：0.5 精度等级：4（一般精度，SJ1372-78 标准）1.2 材料成型工艺分析（1）化学和物理性能：ABS 是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯 3 种单体合成。每种单体都有不同性能：丙烯腈具有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；在本设计中选用的收缩率为 0.5。苯乙烯具（1）化学和物理性能：ABS 是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯 3 种单体合成。每种单体都有不同性能：丙烯腈具有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；在本设计中选用的收缩率为图 1 塑件样图0.5。有易加工、高光洁度、高强度的特性。从形态上看，ABS 是非结晶型材料。三种单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS 的特性主要取决于三种单体的组成比例及两相中的分子结构，因此市场上产生了不同品质的 ABS 材料。不同品质的材料提供不同的特性，如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲性能等。（2）成型特点：流动性中等，有超强的易加工性、外观特性、低蠕变性和优异的尺寸稳定性及很高的冲击强度。（3）注塑工艺及模具条件：干燥处理：ABS 具有有吸湿性，注塑成型之前要进行干燥。建议干燥条件：80-90下最少干燥 2 小时，且材料温度波动应保证小于 0.1%。熔化温度：210-280；建议温度：245。模具温度：25-70。 （模具温度将影响塑件光洁度，模具温度较低则会导致成型制品的光洁度较低）注射压力：50-100MPa。注射速度：中等高速。（4）典型应用范围：汽车仪表板、电话机壳体、打字机外壳、电冰箱及日常生活用品。（5）ABS 主要技术指标见下表 1、2、3、4表 1 ABS 的力学性能材料性能ABS改性聚苯乙烯屈服强度/MPa5033抗拉强度/MPa3838断裂伸长率/%3530.8弯曲强度/MPa8056弯曲弹性模量/GPa1.41.8抗压强度/ MPa5372抗剪强度/ MPa24简支梁冲击强度(无缺口)/(kJ/m)26189简支梁冲击强度(缺口)/(kJ/m)1114.4布氏硬度 HBS9.79.8表 2ABS 的物理性能材料性能ABSABS 玻璃纤维增强密度/(g/)1.08比体积/(/g)0.860.980.720.83吸水性/%(24 小时)长时间0.7透明度或透光度表 3 ABS 的热性能材料性能ABSABS 玻璃纤维增强计算收缩率（%）0.2熔点(粘流温度)/130160热变形温度/45N/180N/9010883103116121112116线膨胀系数/(10-/)7.02.8比热容/J/(K)1470热导率/W/(mK)0.2630.263燃烧性/(/min)慢慢表 4 ABS 塑料成形条件材料性能ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）密度（g/）1.031.07温度（）预热时间（h）808523后段料筒温度（）中段150170165180180200前段喷嘴温度（）170180模具温度（）5080注射压力（MPa）60100螺杆转速（r/min）30适用注射机类型螺杆、柱塞均可1.3 脱模斜度的确定由于制品冷却后产生收缩时会紧紧包在凸模上，或由于黏附作用而紧贴在型腔内。为了便于脱模，防止制品表面在脱模时划伤、擦毛等，在制品设计时应考虑其表面在合理的脱模斜度。ABS 的脱模斜度取 0.51.4 拟定模具的结构形式1.4.1型腔数量的确定1.4.2该塑件精度要求一般，精度等级为 4，生产批量比较大，可以采用一模多腔的形式。但是考虑到塑件两侧各有两个侧凹，在脱模时需要侧抽芯。同时根据经验，在模具中每增加一个型腔，制品尺寸精度要降低 4；再加上考虑到经济因素，初定为一模二腔的模具形式。模腔排列形式的确定采用一模两腔的出模方式，考虑到腔与腔之间的距离，并保证刚度与强度及受力均衡，固采用对称式，外壳的排模尺寸是 X 轴为 114mm，如图 2 所示。图 22注射机型号的确定2.1 注射量的计算根据 PRO/E 建模得到塑件的质量为 m=29.3g，密度由表可查得 =1.031.07g/（在此设计中取 1.05g/） ，所以塑件的体积为：9 .2705. 13 .29mV而流道凝料的质量未知，在此按 m 的 0.6 倍来计算。由于是一模两腔，则总的注射量1m是：gmnmnmmnM76.933 .2926 . 16 . 012.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需要的锁模力计算 根据 PRO/E 建模，对塑件投影面积分析得为 9066.41。流道凝料（包括浇口）1A2mm在分型面上的投影面积，在模具设计前是个未知数，根据多型腔模的统计分析，大致2A是塑件在分型面上的投影面积的 0.20.5 倍, 结合本设计的实际情况取 0.3，则总的投影面积计算为： 112122sAAAnAA所以： 27 .2357241.90663 . 0241.90662mmA从而得到锁F型胀APF 式中，注射机的额定锁模力（N） ；锁F 模具型腔内塑料熔体平均压力（MPa） ，一般为注射压力的 0.3 0.65型F倍，通常为 2040 MPa，在此设计中取 35 MPa；N，则825KN 。锁F13.825043357 .23572胀F锁F2.3 注射机型号的确定注射模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形尺寸的前提下进行注射机相关参数的计算。在本设计中，根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值，初步选用由浙江塑料机械厂生产的 SZ-200/120卧式注射机，主要技术参数如表 5 所列：表 5 注射机主要技术参数理论注射量/200螺杆（柱塞）直径/42注射压力/MPa150注射速率/(g/s)120塑化能力/(g/s)70螺杆转速/(r/min)0220锁模力/kN1200拉杆内间距/355385移模行程/350最大模具厚度/400最小模具厚度/230锁模型式双曲肘喷嘴口直径/3定位孔直径/125喷嘴球半径/SR152.4 注射机工艺参数的校核2.4.1锁模力的校核锁模力为注射机锁模装置用于夹紧模具所施加的最大夹紧力。当高压的塑料熔体充填模腔时，会产生使模具沿分型面分开的胀模力。所选注射机的锁模力必须大于由于高压熔体注入模腔而产生的胀模力，此胀模力等于塑件和流道系统在分型面上的投影面积与型腔压力的乘积。即：锁F型胀APF由于在选择注射机的时候就已经计算了锁模力，因此所选注射机的锁模力是符合要求的。2.4.2最大注射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）应该在公称注射量的 35%75%范围内，最大可达 80%，最低不应小于 10%。1 .5 .15721075. 075. 05 .7321035. 035. 021005. 1200gGgGgVG公公公公则而塑件和流道凝料重量之和 M 为 93.76g，在上述范围内，故最大注射量符合要求。2.4.3开模行程的校核开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。对于液压-机械式锁模机构注塑机，其最大开模行程由注塑机曲肘机构的最大行程决定，与模具厚度无关。双型面注射模，其开模行程按下式校核 a+(510) 21HHS式中S注塑机的最大开模行程（）H1塑件脱出距离 （也可作为凸模高度） （）H2塑件高度（） a中间板与定模的分开距离（）已知H1=14；H2=14 a=65mm所以H1+H2+a+(510)=14+14+65+(510)=98103（）又由于 SZ-200/120 卧式注射机的移模行程为 3501033503浇注系统的设计注射模的浇注系统是指模具中从注射机喷嘴起到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道。其作用是使塑料平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外部轮廓清晰的塑件。浇注系统分为普通浇注系统和无流道浇注系统两大类。本设计采用普通的浇注系统，包括流道（由主流道、分流道和冷料井三部分组成）和浇口。3.1 流道设计 流道设计包括主流道、分流道和冷料井的设计。3.1.1主流道的设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体入口处，是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，端面为圆形，带有一定的锥度，便于塑料熔体按序顺利地向前流动，开模时主流道凝料又能顺利地被拔出。主流道的尺寸直接影响到塑件熔体的流动速度和充模时间，甚至塑件的质量。主要设计参数如下：(1)形状：圆锥形；(2)半锥角：2；(3)内壁的粗糙度为 Ra0.63m，抛光时沿轴向进行；(4)主流道大端呈圆角，r=2。(5)喷嘴球的半径 r=15，则凹坑的球面半径 R=17；(6)喷嘴孔径 d=3；小端直径D=3.5；大端直径为 5.2。(7)主流道长度取 25。 图 3 主流道由于采用的是点浇口进料的三板式模具，要用推流道板使流道凝料自动坠落，故浇口套与推流道板的滑动配合部分设计有 15的锥度，以保证使用安全，动作可靠。3.1.2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，由于采用的是三板模，且主流道长度一般不超过 60为好，因而模具流道部分设计成整体式主流道衬套形式。选用优质钢材进行加工和热处理，一般采用碳素工具钢，如：T8A、T10A等，热处理硬度为 5357HRC。主流道衬套和定位圈设计成整体式，5785857如图 3 4 所示：图 43.1.3分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流 图 3-2和转向的作用。在本设计中，因是两型腔模具，所以必须设置分流道，在此采用 U 字形截面流道。要减少流道内的压力损失，则希望流道的截面积大、流道的表面积小，以减少传热损失。对于 U 形流道而言，其热量损失仅大于圆形和正方形截面的分流道，但其加工容易，又比圆形和正方形截面的分流道容易脱模，U 形截面分流道具有优良的综合性能。 1）分流道的布置形式分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响。分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔，分流道的布置形式有平衡式和非平衡式两种，此设计中采用的是平衡式布置，以使各型腔同时均衡的进料，从而保证各型腔成型出来的塑件在强度、性能、重量上的一致性。其形状如图5 所示。2）分流道长度、截面尺寸分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口的位置，从输送熔体时的减少压力损失和热量损失及减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。 对于壁厚小于 3（此塑模壁后为 1mm） ，质量在 200g 以下的塑件可用公式 42654. 0LWD 图 5 分流道示意图式中W流经分流道的塑料量 （g）L分流道长度 （）D分流道直径， （）其中 VnmnW n为型腔数目 m为塑件质量 （g）在本设计中结合实际情况，取 L=230mm W= 2 g6 .583 .29则，取 7mm。9 . 72306 .582654. 04DR=0.459D=3.213，取值为 3mm： H=0.918D=6.426，取值为 6mm（见图 6 所示） 3）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，因此分流道内表面粗糙度并不要求很低，一般为 0.63um1.6um，这样表面稍不光滑，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 Ra0.8um。3.1.4冷料井的设计冷料井一般位于主流道对面的动模板上，或处于分流道的末端。其作用就是存放料流前峰的“冷料” ，防止“冷料”进入型腔而形成冷接缝，开模时又能够将主流道中冷凝料拉出。冷料井直径宜稍大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。本设计中对于冷料井的选择是按照设计的目的来选择的。设计的目的是要实现自动脱模。所以选择如下图的冷料井，它很容易将主流道凝料拉离定模，当其被推出时又很容易脱落。示意图如 7 所示： 此外，由于分流道较长，则将分流道的尽头沿料流前进方向延长作为分流道冷料井，以贮存前锋冷料，其长度设计为分流道直径的 1.52 倍。图 6 分流道截面形状R38H213 图3-5 1-流道板 2-动模座板 3-流道拉料杆 3.2 浇口设计浇口是连接分流道和型腔的一段细短的通道（除直接浇口以外） ，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。浇口的理想尺寸很难用理论公式计算，通常根据经验确定，取其下限，然后在试模时加以修正。一般浇口的截面积为分流道截面积的 3%9%，截面形状为矩形或圆形，浇口长度为0.52mm，表面粗糙度不低于 0.0004mm。浇口的主要作用是：（1）型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流；（2）易于切除浇口凝料；在本设计中，塑件表面要求不留下痕迹，不影响外观，结合塑件为薄板状结构，为减少翘曲变形，故采用多点浇口（橄榄形或菱形浇口）具体表示形式见图 8： 323051图3-6 点浇口示意图3.3 分型面的设计分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。在封闭模腔中成型塑件，为了减小模腔中脱出时的阻力，要求塑件应带有适当的脱模斜度，也要求模具两半部分的接触面（即分型面）应相对于所成型的塑件，安排适当的位置，这就要正确的选择分型面。分型面的选择原则是：（一） 便于塑件脱模（1）应有利于侧面分型和抽芯；（2）在开模时尽量使塑件留在动模内；（3）应合理安排塑件在型腔中的方位；（二）考虑和保证塑件的外观不遭损坏（三） 尽量保证塑件尺寸的精度要求（四） 有利于排气（五） 尽量使模具加工方便分型面一般设在塑件断面尺寸最大处，但在此设计中由于采用的是点浇口，需要三板模，存在两个分型面，把型芯设在动模一边，型腔设在定模一边，开模后塑件留在动模，有利于塑件的脱模。即动模板和定模板两接触面为分型面，流道板和定模板接触面为分型面（详图见装配图） 。3.4 排气槽的设计在注塑成型过程中，模具内除了型腔和浇注系统中有的气体外，还有塑件受热或凝固产生的低分子挥发气体，这些气体若不能顺利排出，则可能因充填时气体被压缩而产生高温，引起塑件局部炭化烧焦，使塑件产生气泡，或使塑料熔接面不良而引起缺陷，因而须进行排气设置。1）排溢设计 ： 排溢是指排出充模熔料中的前锋冷料和模具内的气体等。2）引气设计：对于一些大型腔壳形塑件，注射成型后，整个型腔由塑料填满，型腔内气体被排出，此时塑件的包容面与型芯的被包容面基本上构成真空，当塑件脱模时，由于受到大气压的作用，造成脱模困难，如采用强行脱模，势必使塑件发生变形或损坏，因此必须加引气装置。3）排气系统有以下几种方式： 利用排气槽；利用型芯、镶件、推杆等配合间隙；有时为了防止制品在顶出时造成真空而变形，必须设置进气装置。4）该套模具的排气方式有 a.利用模具的分型面排气；b.对于组合式型芯可利用其拼和的缝隙、零件配合的间隙4成型零部件的设计和计算塑件在成型加工过程中，用来充填塑料熔体以成型制品的空间被称为型腔。构成模具型腔的零件统称为成型零件，主要包括凹模、凸模、型芯镶块、各种成形杆和成形环。由于这些成型零件直接于高温、高压的塑件熔体接触，并且在脱模时反复与塑件摩擦，它必须具有如下一些性能：（1）具有足够的强度、刚度，以承受塑料熔体的高压。（2）具有足够的硬度、耐磨性，以承受料流的摩擦和磨损。通常进行热处理，使其硬度达 HRC40 以上。（3）对于成型会产生腐蚀性气体的塑料（如 PVC、POM、PF 等） ，还应选择耐腐蚀的合金钢。（4）材料的抛光性能好，表面应该光滑美观。表面粗糙度要求应在 Ra0.4m 以下。（5）切削加工性能好，热处理变形小，可淬性良好。同时，熔焊性要好，以便于修理。4.1 凹模结构设计由于凹模结构相对简单，在该设计中采用整体镶嵌式凹模结构（一模两腔） ，上模仁形式见图 9。模腔镶入模架或模套内，模腔壁靠在周围金属上，模腔尺寸要小于整体式模腔，在这种情况下，模架承受了模腔内的部分压力。疲劳在这种结构的模具中扮演重要的角色，必须考虑模架与模腔的应力，避免模具在短期工作后即失效。为此，在模腔压如模套内后，二者应该预压。 4.2 凸模结构设计凸模（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两种内图 9 型腔结构型。在此采用组合式中的镶件组合式凸模，型芯之间不可靠的太近。设计镶嵌式和组合式凸模时，应尽可能满足下列要求：（1）将型腔的内型加工变为镶件和组合件的外形加工；（2）拼缝应避开型腔的转角或圆弧部分的外形加工；（3）镶件的数量力求减少，以减小对塑件外观和尺寸精度的影响；（4）易损坏部分应设计独立的镶件，便于更换；该设计中的简图如下： 4.3 成型零件工作尺寸的计算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，它通常包括凹模和凸模的径向尺寸（包括矩形的长和宽） 、凹模和凸模的高度尺寸以及位置尺寸等。一般情况下，影响成型零件及塑料公差的主要因素是模具制造公差、模具磨损量、以及塑zc件的精度等级。（1）平均收缩率计算型腔尺寸收缩率 SABS 的收缩率一般为 0.4%0.7%,从而得出其的平均收缩率 S=0.55%。径向尺寸的计算ABS 的一般精度等级为 4 级（SJ1372-78 部颁标准） ，塑件的宽度尺寸为 84，查表得 =0.44mm按照平均收缩率计算凹模径向（宽度）尺寸公式 zsMLSL043)1 ( 式中LM凹模的径向尺寸，S塑料的平均收缩率，%Ls塑件径向公称尺寸，图 10 型芯机构塑件公差值，z凹模制造公差，已知Ls=84S=0.55%=0.44；对于中型塑件z=/3=0.147 LM=（1+0.55%） 84-3/4 0.44 =84.132147. 00147. 00同理，塑件的长度尺寸是 146mm，查表得 =0.62mm，z=/3=0.207mm，所以凹模径向（长度）尺寸计算如下LM = （1+0.55%） 146-3/4 0.62 =146.338207. 00207. 00深度尺寸塑件的一个深度尺寸 Hs=14，查表得 =0.20，按照平均收缩率计算凹模深度尺寸公式 zsMHSH0321式中，HM凹模的深度尺寸， S塑料的平均收缩率，% Hs塑件高度公称尺寸， 塑件公差值，z凹模深度制造公差，将Hs=14.0S=0.0055=0.20 代入上式，z=/3=0.067 HM=(1+0.0055) 14.0-2/3 0.2 =13.87067. 00067. 00而另外一个深度尺寸为 11mm，查表得 =0.18，z=/3=0.06 HM=(1+0.0055) 11-2/3 0.18 =10.9406. 0006. 00（2）按平均收缩率计算型芯尺寸径向尺寸按照平均收缩率计算型芯径向尺寸公式为 0431zsMLSL式中LM组合型芯的径向尺寸，S 塑料的平均收缩率，%Ls塑件径向公称尺寸，塑件公差值，z组合型芯制造公差，已知，塑件的壁厚设计为 2，S=0.55%，塑件径向（宽度）公称尺寸为 80，查表得，=0.38所以z=/3=0.127 00.12700.12731 0.0055800.38480.725ML塑件径向（长度）公称尺寸为 142时，查表得 =0.62，z=/3=0.207mm依据上面的公式得出： 0207. 00207. 078.14262. 0431420055. 01ML型芯高度尺寸的计算塑件的一个孔深度尺寸 Hs=14.00-2.00=12.00，所以查表得 =0.18按照平均收缩率计算组合型芯高度尺寸公式 0321zsMHSH式中HM组合型芯高度尺寸，S 塑料的平均收缩率，%Hs塑件孔深度公称尺寸，塑件公差值，z组合型芯高度制造公差，将Hs=13.00S=0.0055=0.18代入上式得， z=/3=0.06 mmHM018. 0018. 020.1218. 043120055. 01同理，塑件的另一个孔深度为 11-2=9，查表得 =0.16，则 z=/3=0.053mmHM0053. 00053. 017. 916. 04390055. 014.4 型腔壁厚计算在注射成型过程中，型腔承受塑料熔体的高压作用，因此模具型腔应有足够的刚度和强度。强度不足将导致塑性变形，甚至开裂。刚度不足将产生过大弹性变形，导致型腔向外膨胀，产生溢料间隙。在本次设计中按整体式矩型型腔计算。bhs图4-3 侧壁厚度的计算（1）按刚度计算侧壁的厚度 s：矩型型腔受塑料熔体压力时，四壁变形，两长边大于两短边，当长、短边侧壁厚度相同时，长边能满足要求，短边更无问题，因此，侧壁厚度计算归结为长边厚度的计算。 （） 31EChphS式中S型腔侧壁厚度（） ； h型腔侧壁受压高度（） ； L型腔长边长度（） ；E模具材料的弹性模量（碳刚为 2.1 105MPa） ；p型腔压力（取 35MPa） ；任一自由边中点的允许变形量，由塑料宽度公差，由经验式计算决定；C常数，由近似公式计算；在本设计中，h=14，L=146 由 SJ1372-78 查表得，则=0.06 )1 (5ii44. 0i 38. 196)(2)(344hLhLC 278. 506. 0210000351438. 11431S在本设计中 S（长边侧壁）取值为 15，短边侧壁取值为 20，显然符合要求；（2）按刚度计算底板的厚度（hs）：由两端平行支架的整体式矩形型腔的底版，可视为受均布载荷四周固定的矩形板，底版的长边和短边分别为 L 和 b，其最大扰曲变形发生在板的中心。 （） 31EpbCbh式中 h整体式矩形底版厚度（） ； P型腔压力（取 35MPa） ； b矩形板受力短边长度（） ； L矩形板受力长边长度（） ； E模具材料的弹性模量（碳刚为 2.1 105MPa） ；允许变形量，塑件高度公差决定；由之值决定的常数，查表可得=0.026CbLC 在本设计中，则 05. 0)1 (3ii3 .1605. 0210008435026. 08431h实际设计中取值为 26，模仁的总体尺寸为：18622880，符合要求。5模体（模架）的确定模架也称模体，是注射模的骨架和基体，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。塑料注射模基本型模架系列由模板的 BL 决定。除了动、定模板的厚度需由设计者从标准中选定外，模架的其它有关尺寸在标准中都已规定。初步选定的模具的型号为：编号数是 ：0164 系列 BL 为 350400，导柱 ：直径 32模板 A、B 尺寸（厚度）：80、70；C 垫块高度：100根据所设计塑件的大小以及型腔的布局，结合中小型模架的尺寸组合系列，及生产现场标准模架的参数，最终确定模架型号、各板尺寸：A 板尺寸：A 板是定模型腔板，塑件的高度 14mm，在模板还要开设冷却水管，冷却水道离型腔有一定的距离，因此 A 板的厚度取 80mm。B 板尺寸：B 板是凸模（型芯）固定板，由于要设计水道，及其它结构，在该设计中取板厚为 70mm。C 垫块尺寸：垫块它是用来连接支承板与动模座板的零件。其作用有两点：一是形成推出机构的行程空间；二是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。垫块的高度一般为：垫块=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度（510）mm， 推出行程取稍大于塑件高度，取 40；因为推板的长和宽分别是：400mm、350mm 根据标准件查得推板厚度取 25;推杆固定板厚度为 20mm；从而得到垫块的高度为：100。 最终确定模架为普通型三板模模架 DCI 型，模架的定货标识为：3540DCI8070250I，结构如图所示。 图 12 模架结构6合模导向及定位机构设计合模导向机构对于塑料模具是不可少的部件，因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置，必须导向。导向机构主要有定位、导向、承受一定侧压力三个作用。定位作用是为了避免模具装配时方位搞错而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确的形状，不至于因为位置的偏移而引起塑件壁后不均，或者模塑失败；导向作用是在动定模合模时，首先导向机构接触，引导动模、定模正确闭合，避免凸模或型芯撞击型腔，损坏零件；承受一定侧压力指塑料注入型腔过程中会产生单向侧压力，或者由于注射机精度的限制，使导柱在工作中承受一定的侧压力。 6.1 导柱导向机构导柱对合导向机构在注塑模中应用最普遍，包括导柱和导套两个零件，分别安装在动模和定模的两半部分。1）导柱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多装在动模一侧，导柱与主型芯安装在同一侧，在合模时可以起保护作用。导柱的结构有两种：一种是除安装部分的凸肩外，长度的其余部分直径相同，称为直导柱；另一种是除安装部分的凸肩外，使安装部分直径比外伸的工作部分直径大，称为阶梯形导柱。直形导柱和阶梯形导柱的前端都设计为锥形，便于导向。两种导柱都可以在工作部分带有储油槽，以延长润滑时间。在该设计中采用直形导柱。如图 13 所示： 2）导柱尺寸导柱直径尺寸随模具分型面处模板外形尺寸而定，模板尺寸愈大，导柱间的中心距应愈大，所以导柱所选的直径也应愈大。除了导柱长度按模具具体结构确定外，导柱其余尺寸随导柱直径而定。根据表查得导柱的直径是：30mm；导柱的长度必须比凸模端面的高度要高出 68，如图 14 所示： 图 13直导柱模板3）导柱的布置根据模具的形状和大小，在模具的空余位置设导柱和导套孔。导柱用两根至四根不等，其布置原则是必须保证动定模只能按一个方向合模。在标准模架上，一般用图 15所示的对称形式。 6.2 导套设计导向孔可带有导套，也可以不带导套；但无论那种形式，都不能设计为盲孔，因为盲孔会增加模具闭合时克服空气的阻力，并使模具不能紧密闭合。在该设计中采用的 带头导套的外直径为 42mm，见图 16，此外还有推板带导套。图 15 导柱位置图 16 导套图 14 导柱尺寸7脱模机构的设计和计算注射成型每一循环中，塑件必须准确无误的从模具的凹模中或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也称顶出机构或脱模装置。脱模结构的作用包括脱出、取出两个动作，即首先将浇注系统凝料和塑件等与模具松动分离，称为脱出，然后将浇注系统凝料和塑件等从模内取出，有时候脱出、取出两个动作之间无明显的间隔。7.1 设计原则及分类7.1.1脱模推出机构的设计原则制件推出（顶出）是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定制品的质量，因此，制品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）塑件滞留于动模边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作，致使模具结构简单；（2）机构的运动准确、可靠、灵活，并具有足够强度、刚度克服脱模力；（3）选择顶出位置时，力求保证良好的塑件外观，顶出位置应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位。另外，与塑件直接接触的脱模零件的配合间隙要保证不溢料，以避免在塑件上留下飞边痕迹；（4）保证塑件不变形或不损坏，正确分析塑件对模腔的粘附力的大小及其所在部位，有针对性的选择合适的脱模装置，使推出重心与脱模阻力中心相重合。由于塑件收缩时包紧型芯，因此推出力作用点应尽量靠近型芯，同时推出力应施与塑件刚度和强度最大的部位，作用面积也应该尽可能大一些；（5）运动灵活顺畅，无卡刹和过分磨损现象容易制造和装配；7.1.2脱模机构的分类脱模机构可以按动力源分类，也可以按模具机构分类。一，按动力源分类 （1）手动脱模 当模具分模后，用人工操作脱模机构，脱出塑件，多用于注塑机不设脱模装置的定模一方。（2）机动脱模 靠注塑机的开模动作脱出塑件。（3）液压脱模 注塑机上设有专用的顶出液压缸，当开模到一定距离后，活塞动作，实现脱模。（4）气动脱模 利用压缩空气将塑件由型腔中吹出。 二，按模具结构分类 由于塑件形状的不同，脱模机构可分为简单脱模机构、双脱模机构、顺序脱模机构、二级脱模机构、浇注系统脱模机构。7.2 脱模阻力的计算塑件在模具冷却定型时，由于体积收缩，其尺寸逐渐缩小，而将型芯或凸模包紧，在塑件脱模时必须克服这一包紧力。对于不带通孔的壳体体内塑件，脱模时还要克服大气压力。此外，尚须克服机构本身运动的摩擦阻力及塑件和钢材之间的粘附力。薄壁壳体形塑件，指塑件壁厚与其内孔直径之比小于 1/20 的塑件。本设计中塑件的壁厚为 2，内孔长边为 146，所以塑件的壁厚与长边径之比为：2/146=0.014，而1/20=0.050.014，所以可以看作是薄壁壳体形塑件，又由于塑件的断面为矩形，则其脱模力计算公式为 BKtgftLEQ10)1 ()(cos811式中E塑料的拉伸模量，MPa； 塑料成型平均收缩率，%；t塑料的平均壁厚，； L塑料对型芯的包紧长度，；塑料的泊松比；脱模斜度； f塑件与钢材之间摩擦系数； B塑件在开模方向垂直的平面上的投影面积（）当塑件底部上有通孔2cm时，10B 项记为 0； 由和 f 决定的无因次数；1K查表得，E=（1.911.98） 10MPa =（0.40.7）%t=2 =0 f=0.20.25 =0.5，11K 代入有关的数据得到：mmL920)14684(2238 1.91 100.4% 2 920 0.222.5QkN 7.3 脱模机构的选用7.3.1制品推出的基本方式1.推杆推出：推杆推出是一种基本的也是一种常用的制品推出方式。常用的推杆形式有圆形、矩形、 “D”形。2.推件板推出：对于轮廓封闭且周长较长的制品，采用推件板推出结构。推件板推出部分的形状根据制品形状而定。3.气压推出：对于大型深型腔制品，经常采用或辅助采用气压推出方式。7.3.2塑件的推出机构由于本设计中塑件机构相对简单，属板状壳体，且存在着一些圆柱形胶位，所以该塑件的顶出机构设计如下： 1.采用带肩推杆，每个塑件由 3 根推杆、4 根推管顶出。2.推杆设在脱模阻力大的地方且均匀布置；3.推杆应设在塑件强度、刚度较大处；4.推杆直径与模板上的推杆孔采用 H8/f7 或 H8/f8 的间隙配合；5.通常推杆装入模具后，其端面应与型腔底面平齐，或高出型腔底面0.050.10mm； 8.推杆与推杆固定板，通常采用单边 0.5mm 的间隙，这样可以降低加工要求，又能在多推杆的情况下，不因由于各板上的推杆孔加工误差引起的轴线不一致而发生卡死现象；9.推杆、推管材料一样，常用 T8、T10 碳素工具钢，端部要淬火，热处理要求硬度HRC50，工作端配合部分的表面粗糙度为 Ra0.8。 10推管内径大于塑件内径，与型芯配合，配合长度为推出行程加 35；推管外径小于塑件外径，与模板配合，配合长度一般为（0.82）倍直径。其余部分扩孔，具体尺寸如图 71 所示。塑件推杆推出机构（推管、推杆）的尺寸、布局示意图如图 18、19 所示：图 17 推管尺寸形状图 19 推管、推杆布置- 0. 0+0. 5dD+1D(0.2-0.8)D行程+(3-5) 图 18 推管、推杆尺寸 7.4 浇注系统凝料脱出机构 在本设计中，采用点浇口三板式模具结构，有两个分型面分别用于取出塑件和流道凝料。为满足塑件能够自动脱模，流道凝料能够自动坠落的要求。采用顺序分型结构用拉料杆拉断点浇口，实现自动切断和坠落，拉杆起限位作用。如图 20 所示 图 20 凝料脱出机构8侧向分型抽芯机构设计当塑件上具有与开模方向不一致的孔或侧壁有凹凸形状时，除极少数情况可以强制脱模外，一般都必须将成型侧孔或侧凹做成可活动的结构，在塑件脱模前，先将其抽出，然后才能将整个塑件从模具中脱出。完成侧向活动型芯的抽出和复位的这种机构叫做抽芯机构。它应具备以下基本功能：（1）能够保证不引起塑间件变形的情况下准确地抽芯；（2）运动灵活动作可靠，无过分磨损现象；（3）具有必要的强度和刚度；（4）配合间隙和拼缝线不溢料。在本设计中，由于塑件有侧凹，开模时是侧向抽芯或分型（斜顶机构）与塑件的推出同步进行。8.1 抽芯距的计算抽芯距是将侧型芯从成型位置抽拔至不妨碍塑件托模位置的距离。一般抽拔距取侧孔深度加 23，其公式如下：（23）1SS式中： S设计抽芯距； 抽拔的极限尺寸； 1S代入相关数据，由于塑件中侧凹只有 0.5，抽拔力很小，取安全值为：S=2.5mm8.2 斜顶侧抽芯机构（1）动作原理在本设计中，由于是一模两腔，共有 8 个侧凹需要侧抽芯，故结合实际采用结构简单的斜顶侧抽芯机构（如图 21 所示） 。 动作原理：在顶出板 6 向上推出下，斜顶 3 延动模 8 中的斜孔做两个方向的运动，一方面水平运动，从而与浇注件侧凹脱离，另一方面向上运动，配合顶杆、顶管将塑件顶出，从而达到侧向分型与抽芯的目的。动模板的斜顶杆是用专用工具装在线切割机床上加工，斜顶杆的粗加工由线切割工序完成，精加工时需按斜顶杆孔的大小斜顶杆的 4 个配合面，保证斜顶杆能够在孔中自由滑动。 图 21 斜顶侧抽芯机构（2）斜顶机构的参数设计 1）斜顶行程斜顶水平行程侧凹距离安全值，取 2.52）斜顶斜度，顶出行程取 40，带入数值取为 4。顶出行程斜顶水平行程tg3）对于两段式斜顶，其设计要点为：斜顶导向行程顶出行程10；顶出安装时要从动模背后装入；顶针是否与模仁有干涉；4）当大量生产后，会产生斜顶杆不能准确复位，并会对模具型腔造成损害，其主要原因为顶针板自身钢性太差，却又要承受斜顶杆在复位时施加的拉应力，为此必须防止顶针板变形。 1, 件 件 件 2, 件 件 件 件 3, 件 件 4, 件 件 件 件 件 5, 件 件 件 件 6, 件 件 件 7, 件 件 8, 件 件9温度调节系统的设计和计算9.1 冷却系统的设计注塑成型时，模具的温度直接影响到塑件的成型质量和生产效率，也影响到注塑周期。因此在使用模具时必须对模具进行有效的冷却，添加温度调节系统以达到理想的温度要求。热塑性塑料在注射成型后，要使熔融的塑料的热量尽快传给模具，必须做好冷却通道的设计工作，以便使塑件可靠冷却定型并可迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。模具的冷却方法有水冷却、空气冷却和油冷却。因为水的热容量大，传热系数大，成本低，且低于室温的水容易取得，所以冷却水普遍使用。用水冷却即在模具型腔周围或型腔内开设冷却水通道，利用循环水将热量带走。下表 9-1 是由于不正常模温而造成的塑件的各种缺陷。表 6 塑件各种缺陷缺陷模温过低模温过高模温不均塑件不足尺寸不稳定表面波纹扭曲变形裂纹表面不光洁胶件粘模胶件脆弱胶件透明度低脱模不良 注：上表栏中有“”表示此项不正常模温可能造成的塑件的各种缺陷。冷却装置的设计要考虑以下几点：（1） 保证塑件收缩均匀，维持模具热平衡。（2） 冷却水孔的数量越多，孔径越大，对塑件冷却也就越均匀。（3） 水孔与型腔表面各处最好有相同的距离，即水孔的排列与型腔形状尽量吻合。（4） 浇口出要加强冷却。一般熔融塑料填充型腔时，浇口附近温度最高，距浇口越远温度越低。因此浇口附近应加强冷却，通冷却水，而在温度较低的外側只需通过经热交换后的温水即可。（5） 降低入水与出水的温度。可通过改变冷却孔道排列的形式。（6） 要结合塑料的特性和塑件的结构，合理考虑冷却水通道的排列形式。如塑件的收缩率，壁厚等。（7） 冷却水通道要避免接近塑件的熔接痕部位，冷却通道的密封性要好，冷却通道的进口与出口接头尽量不要高出模具外表面。在本设计中，塑件为典型薄壁壳体机构，我采用的是简单流道式，即通过在模体上直接打孔，并通以冷却水而进行冷却，是最常见的一种形式。通过软管在模外连接冷却水路。布置形式见下图 22： 9.2 冷却时间的计算塑件在模具内的冷却时间通常是指塑料熔体从充满型腔时起到开模取出塑件时为止。可以开模取出塑件的时间，常以塑件已充分固化，且具有一定的刚度和强度为准。塑件截面内平均温度达到规定的脱模温度时，所需冷却时间的简化公式为：1平板类塑件 )()(82222wSwmnTTTTlt式中 塑件平均温 度达到顶出温度时的冷却时间，s； 2 Tm塑料熔体注塑温度，C Tw模具温度，C； 塑件的热扩散率，smm2 t塑件厚度 ，； 塑件脱模时截面内的平均温度，C；STTm取 245 C，Tw取 45 C，为 0.263，t 为 2，为 50 C，代入上式得，为ST2图 22 水线布置置INOUTIN OUT8.7s，取经验值为 9.3s 。9.3 冷却参数的计算（1）忽略模具因对流、热辐射、与注塑机接触所散失的热量，并假设塑料在模内释放的热量全部由模具介质带走，则模具冷却时所需冷却介质的体积流量按下式计算： 2160ttCiGVG单位时间内注入模具的塑料质量 （/h）塑料成型时在模内释放的热焓量（J/）iC 冷却水的比热容（J/。K）水的密度（/）3m冷却水的出口温度（C）1t冷却水的入口温度（C）2t G 经过计算取 12/h，取 3.5 J/，代入得i510335104 . 2)2027(41871060105 . 312V取冷却水体积流量为 5.0 10-3(m/min)得 D=8，冷却水最低流速为 1.66(m/s) （2）求冷却水孔壁与冷却水之间的传热系数由表查得，20 C 时水的 为 7.5，则32 . 08 . 0104 . 7)008. 0()66. 11000(5 . 7 （3）冷却水孔总传热面积 A 26306104 . 7204536001105 . 312360035mmTwTiGA（4）冷却水孔数目的计算因为模具尺寸的限制，每一个水孔的长度为 L，取 190，则模具内开设水孔数目为： ，取整为 2。32. 1190814. 36306dLAn综上所述，为了取的良好的冷却效果，在此设计中对型芯、型腔分别冷却，在上下两模仁中各设计两条水线。（5）冷却介质流动状态的校验冷却介质是层流还是湍流，其冷却效果相差 1020 倍，因此在模具冷却系统设计完成后，尚须对冷却介质的流动状态进行校核，规定适合的雷诺准数为： 100006000Revd式中 v冷却介质的流速，m/s； d冷却回路孔径，m； 冷却介质的运动粘度，/s；代入数值，计算得，故冷却水属于稳定湍流状态，冷却效446101048. 1109 . 0008. 066. 1果良好。10 模具零件选材及制造工艺10.1模具各零件的选材 根据零件各部分的作用，结合我国模具专用钢材的标准，各零件选材如下表所示。一、塑料模具成型零件（型腔、型芯）的选材 表 7 成型零件选材零件名称材料牌号热处理方法硬度说明调质216260HB45淬火4348HRC用于形状简单、要求不高的型腔、型芯T8A、T10A淬火5458HRC形状简单的小型腔、型芯CrWMn40Cr4Cr5MoSiV淬火40CrMnMo（P20）型腔型芯20CrMnTi渗碳淬火5458HRC用于形状复杂、要求热处理变形小的型腔、型芯或镶件 二、模板零件的选材 表 8 模板零件选材零件名称材料牌号热处理方法硬度垫板（支承板）45淬火4348HRC动、定模板动、定模座板45调质230270HB45调质固定板Q235A230270HB垫块45、Q235A推件板T8A、T10A淬火5458HRC45调质230270HB三、浇注系统零件的选材主流道衬套 T8A、T10A 淬火 5357HRC四、导向零件的选材 表 9 导向零件选材零件名称材料牌号热处理方法硬度T8A、T10A淬火5055HRC导柱20渗碳、淬火5660HRC导套T8A、T10A淬火5055HRC推板导柱推板导套T8A、T10A淬火5055HRC五、侧向分型与抽芯机构的选材斜顶 T8A 淬火 5458HRC六、推出机构零件的选材 表 10 推出机构选材零件名称材料牌号热处理方法硬度推杆T8A、T10A淬火5458HRC推板45淬火4348HRC推块、复位杆45淬火4348HRC推杆固定板45、Q235A七、其它零件 1 定位圈 45 钢 2 各 销 35 钢 热处理后硬度 2838HRC 3 各螺钉 45 钢 淬火 硬度 4348HRC 4 水 嘴 45 钢 镀锌 5 弹 簧 65Mn 八、该套模具所用材料的性能比较 34表 11 材料性能比较钢号切削加工性淬透性淬火不变形性耐磨性耐热性Q235A优差差45优差差中差T8A优差差中差T10A良差差良差P20良优优优良10.2模具零件制造工艺制定模具零件制造工艺规程，是模具制造生产技术准备中一个重要的环节，模具属于典型的单件小批量生产，其特点是选用万能设备，使用通用夹具、刀具和量具，修配法装配。模具零件的工艺设计应当根据其自身的特点追求高效、经济的制造工艺。对于注塑模具中的模板类、型腔类、结构件类来讲，模板类和结构件类已趋于标准化，标准模架、导柱导套等零件已形成商品化。尽管如此，模具制造中不可避免的要使用非标准件。本章主要介绍所设计模具导柱、导套、型芯、型腔及各模板类零件的加工工艺。10.2.1 结构件类零件工艺设计1）导柱导柱与导套一起构成导向运动副，应当保证运动平稳、准确。所以对导柱的各阶轴的同轴度、圆柱度专门提出较高的要求，同时要求导柱的工作部位轴径尺寸满足配合要求，工作表面具有耐磨性。通常导柱外圆柱面硬度达到 5862HRC，尺寸精度达到IT6IT5，表面粗糙度达到 Ra0.80.4。加工工艺为粗车外圆柱面、端面、钻两端中心定位孔，车固定台肩至尺寸，外圆柱面留 0.5左右磨削余量；修研中心孔；磨导柱的工作部分，使其表面粗糙度和尺寸精度达到要求。表 12 是导柱的加工工艺过程。表 12导柱加工工艺过程序号工序工艺要求10下料切割 36151 棒料20车车端面至长度 149，钻中心孔，掉头车端面至 147，钻中心孔30车车外圆 368 至尺寸要求；粗车外圆 30139 留磨量，并倒角，切槽，12角等40热热处理 5458HRC50车研中心孔，掉头研另一中心孔60磨磨 30 至尺寸要求352）导套 导套装配在模板上，以减少导柱和导向孔滑动部分的磨损。导套内圆柱面应当具有很好的耐磨性，根据不同材料采取淬火或渗碳，以提高表面硬度。内外圆柱面的同轴度及其圆柱度一般不低于 IT6 级，硬度 5055HRC，表面粗糙度 Ra0.80.4m。表 13 是图导套的加工工艺过程。表 13 导套加工工艺过程序号工序工艺要求10车车端面见平，钻孔 25，车外圆 4272，留磨量，倒角，切槽；车 48 至尺寸要求；截断，总长至 82；掉头车端面见平，至长度80，倒角20热热处理 5055HRC30磨磨内圆柱面至尺寸要求；上心轴，磨外圆柱面至尺寸要求10.2.2 模板类零件工艺设计 模板内零件包括定模板、动模板、推板支承板、定动模固定板。模板内零件的加工工艺就是要保证加工过程和加工结束后其表面的平面度和上下两面间的平行度。一般上下面的平行度、上下面与侧面的垂直度及上下面平面度不低于 IT6 级；表面粗糙度Ra2.50.63m；模板各孔的配合精度为 IT7IT6，表面粗糙度 Ra1.60.8m，孔间距公差小于 0.02；模板一般大致对称，热处理变形各方向基本一致，因此在热处理之前选模板的中心作为加工基准；热处理后，将模板四边均匀去除，将基准由中心转换为基准角，便于后续精加工。动模板工艺过程见表 14。表 14 动模板加工工艺过程（采用标准模架）序号工序工艺要求10钳按基准角画线，钻 430、437、46、411、84、63和水道孔至尺寸要求；20040 划线；钻 416 至 41520铣按划线铣，200 至尺寸要求，40 留磨量 0.3；30磨以 A 面为基准，磨 40 至尺寸要求；磨 700.02 至尺寸要求40镗按基准角，坐标镗 416 至尺寸要求50线切割划线，切割斜槽至尺寸要求 (1)定模板 工艺过程见表 1536表 15 定模板加工工艺过程（采用标准模架）序号工序工艺要求10钳按基准角画线，钻 449、442、48、410、426、417至尺寸要求 20磨上下面均匀去除，至平，800.02 至尺寸要求30加工中心按基准角，铣 228186 至尺寸要求，钻绞流道孔，抛光流道孔40钳按基准角，钻、绞 8M8 和水道孔至尺寸要求 10.3型腔类零件工艺设计型腔内零件包括型芯、型腔镶块、侧向抽芯等与塑件成型直接相关的零件。除使用预硬钢外，型腔类零件一般均需进行热处理，硬度可达 4555HRC，甚至更高，工艺设计要重点考虑合理划分热处理前后的加工内容，以最大限度的降低成本，提高效率且保证质量。本设计中的型腔镶块为非回转曲面，现以此为例给出其加工工艺过程见表 16。表 16 型腔镶块加工工艺过程（使用预硬钢 P20）序号工序工艺要求10备料2291874120铣至 228.8186.841，