毕业设计（论文）-继电器外壳注塑模具设计[抽芯]【全套图纸】.doc

1.引言1.1 模具生产的重要性全套图纸，加153893706模具生产水平的高低已成为衡量一个国家产品水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益、和新产品的开发能力。随着我国加入WTO，我国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注。“模具式工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，6080的部件都要依靠模具成型。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产效率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效率放大器”，用模具生产的最终产品价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前全世界模具年产值约为1000亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业。近几年，我国模具工业一直以每年15左右的增长速度发展，2009年，我国模具总产值超过800亿元人民币。1.2 我国塑料模具技术现状1） 塑料模今年来，我国塑料模有很大的进步。在大型塑料模方面，已能生产34英寸大屏幕彩电塑壳模具，6kg大容量洗衣机全套塑料模具及汽车保险杆和整体仪表板等塑料模具。在精密塑料模具方面，已能生产多型腔小模数齿轮模具和600腔塑封模具，还能生产厚度仅为0.08mm的1模2腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等。内热式或外热式热流道装置得以采用，少数单位采用了具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具，完全消除了制件的浇口痕迹。气体辅助注射技术已成功得到应用。在精度方面，塑料模具制造精度可达0.020.05mm(国外可达0.0050.01mm),分型面接触间隙为0.02mm,模板的弹性变形为0.05mm,型面的表面粗糙度值为Ra0.20.25g,塑料模具寿命已达100万次（国外可达300万次），模具制造周期仍比国外长24倍。这些标志着模具总体水平的参数指标与国外相比尚有较大差距。2） 模具CAD/CAE/CAM模具CAD/CAE/CAM技术是改造传统模具生产方式的关键技术，能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高生产质量。它使技术人员能借助于计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。以生产家用电器的企业为代表，陆续引仅了相当数量的CAD/CAM系统，实现了CAD/CAM集成，并采用了CAE技术对成型过程进行计算机模拟等，数控加工的使用率也越来越高，取得了一定的经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAE/CAM技术的发展。近年来，我国自开发的有上海交大的冲裁模CAD/CAM系统；北京北航海尔软件有限公司的CAXA系列软件；吉林金网络模具工程研究中心的冲压CAD/CAE/CAM系统等，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。目前我国计算机辅助技术软件开发，尚处于较低水平，需要知识和经验的积累。3） 模具标准件模具标准件对缩短模具制造周期，提高质量，降低成本，能起很大作用。因此，模具标准件越来越广泛地应得到采用。模具标准件主要有冷冲模架、塑料模架、推杆和弹簧等。新型弹性元件如氮气弹簧亦已在推广应用中。4） 模具材料与热处理模具材料的质量、性能、品种和供货是否及时，对模具的质量和使用寿命以及经济效益有着直接的重大影响。近年来，国内一些模具钢生产企业已相继建成和引进了一些先进工艺设备，使国内模具钢品种规格不合理状况有所改善，模具钢质量有较大程度的提高。但国产模具钢钢种不全，不成系列，多品种、精料化、制品化等方面尚待解决。另外，还需要研究适应玻璃、陶瓷、耐火砖和地砖等成型模具用材料系列。模具热处理使关系能否充分保证模具钢性能的关键环节。国内大部分企业在模具淬火时仍采用盐熔炉或电炉加热，由于模具热处理工艺执行不严，处理质量不高，而且不稳定，直接影响模具使用寿命和质量。近年来，真空热处理炉开始广泛用于模具制造。1.3 模具技术的发展趋势(1) 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化发展1） 模具软件功能集成化。模具软件功能的集成化要求软件的功能模块比较齐全，同时个功能模块采用同一数据模型，以实现信息的综合管理与共享，从而支持模具设计，制造，装配，检验，测试及生产管理的全过程，达到实现最佳效益的目的。如英国Deleam公司的系列化软件就包括了曲面/实体几何造型，复杂形体工程制图，工业设计高级渲染，塑料模设计专家系统，逆向工程系统及复杂形体在线测量系统等。集成化程度高的软件还包括：Pro/E,UG和CATIA等。2） 模具设计，分析及制造的三维化。传统的二维模具结构设计已越来越不适应现代化生产和集成化技术要求。模具设计，分析，制造的三维化，无纸化要求新一代模具软件以立体的，直观的感觉来设计模具，所采用的三维数字化模型能方便地用于产品的CAE分析，模具可制造性评价和数控加工，成形过程模拟及信息的管理与共享。如Pro/E,UG和CATIA等软件具备参数化，基于特征，全相关等特点，从而使模具并行工程成为可能。另外，Cimatran公司的Moldexpert,Deleam公司的Ps-mold 及日立造船的Space-E/mold均是3D专业注射模设计软件，可进行交互式3D型腔，型芯设计，模架配置及典型结构设计。澳大利亚Moldflow公司的三维真实感流动模拟软件Moldflow Advisers已经受到用户广泛的好评和应用。面向制造，基于知识的智能化功能是衡量模具软件先进性和实用性的重要标志之一。如Cimatron公司的注射模专家软件能根据脱模方向自动产生分型线和分型面，生成与制品相对应的型芯和型腔，实现模架零件的全相关，自动产生材料明细表和供NC加工的钻孔表格，并能进行智能化加工参数设定，加工结果校验等。3） 模具软件应用的网络化趋势。随着模具在企业竞争，合作，生产和管理等方面的全球化，国际化，以及计算机软硬技术的迅速发展，模具软件应用的网络化的发展趋势是使CAD/CAE/CAM技术跨地区，跨企业，跨院所在整个行业中推广，实现技术资源的重新整合，使虚拟设计，敏捷制造技术成为可能。美国在其21世纪制造企业战略中指出，到2006年要实现汽车工业敏捷生产/虚拟工程方案，使汽车开发周期从40个月缩短到4个月。(2)模具检测和加工设备向精密、高效和多功能方向发展1） 模具向着精密，复杂，大型的方向发展，对检测设备的要求越来越高。目前国内厂家使用较多的有意大利，美国，日本等国的高精度三坐标测量机，并具有数字化扫描功能。实现了从测量实物-建立数学模型-输出工程图纸-模具制造全过程，成功实现了逆向工程的开发和应用。2） 数控电火花加工机床。日本沙迪克公司采用直线电机伺服器驱动的AQ325L，AQ550LIS-WEDM具有驱动反应快，传动及定位精度高，热变形小等优点。瑞士夏米尔公司的NCEDM具有P-E3自适应控制，PCE能量控制及自动编程专家系统，另外有些EDM还采用混粉加工工艺，微精加工脉冲电源及模糊控制（FC）等技术。3） 高速铣削机床（HSM）铣削加工是型腔模具加工的重要手段。而高速铣削具有工件温升低、切削力小、加工平稳、加工质量好、加工效率高（为普通铣削加工的5-10倍）及可加工硬材料（60HRC）等诸多优点。因而在模具加工中日益受到重视。HSM主要用于大，中型模具加工，如汽车覆盖件模具，压铸模，大型塑料模等曲面加工。4） 模具自动加工系统的研制和发展。随着各种新技术的迅速发展，国外已出现了模具自动加工系统，这也是我国长远发展的目标。模具自动定位夹具或定位盘；有完整的机具，刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量检测控制系统。(3) 快速经济制模技术的广泛应用缩短产品开发周期是赢得市场竞争的有效手段之一。与传统模具加工技术相比，快速经济制模技术具有制模周期短，成本较底的特点，精度和寿命又能满足生产需求，是综合经济效益比较显著的模具制造技术。快速原型制造（RPM）技术是集精密机械制造，计算机技术，NC技术，激光成型技术和材料科学与一体的新技术，是当前最先进的零件及模具成型方法之一。RPM技术可直接或间接用于模具制造，具有技术先进的概念设计到制造完成仅为传统加工方法所需时间的1/3和成本的1/4左右。现在是多品种，少批量生产的时代，到下一个世纪，这种生产方式占工业生产的比例将达75%以上。一方面是制品使用周期短，品种更新快，另一方面制品的花样变化频繁，均要求模具的生产周期越快越好。因此，开发快速经济模具越来越引起人们的重视。例如，研制各种超塑性材料（环氧，聚脂等）制造（或其中填充金属粉末，玻璃纤维等）的简易模具，中，低熔点合金模具，喷涂成型模具，快速模架，快速凸模等也将日益发展。另外，采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置，快速试模技术也会得到发展和提高。(4) 模具材料及表面处理技术的研究因选材料和用材不当，致使模具过早失效，大约占失效模具的45%以上。在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在20%-30%，因此，选用优质钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要，对于模具钢来说，要采用电渣重熔工艺，努力提高钢的纯净度，等向性，致密度和均匀性及研制更高性能或有特殊性能的模具钢，如采用粉末冶金工艺制造的粉末高速钢等。粉末高速钢解决原来高速钢冶炼过程中产生的一次碳化物粗大和偏析，从而影响材质的问题。其碳化物微细，组织均匀，没有材料方向性，因此，它具有韧性高，磨削工艺性好，耐磨性高，长年使用尺寸稳定等特点，特别对形状复杂的冲件及高速冲压的模具，其优越性更加突出，是一种很有发展前途的钢材。模具钢品种规格多样化，产品精细化，制品化，尽量缩短供货时间亦是重要发展趋势。热处理和表面处理是能否充分发展模具钢材性能的关键环节。模具热处理的主要趋势是：由渗入单一元素向多元素共渗，复合渗（如TD法）发展；由一般扩散向CVD，PVD，PVCD，离子渗入，离子注入等方向发展；可采用的镀膜有：TiC,TiN,TiCN,TiAlN,CrN,Cr7c3,W2C等，同时热处理手段由大气热处理向真空热处理发展。另外，目前对激光强化，辉光离子氮化技术及电镀（刷镀）防腐强化等技术也日益受到重视。(5) 模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展模具表面的精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、制件外观抛光为主，不仅效率低（约占整个制造周期的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趋势。日本已研制了数控研磨机，可实现三维曲面模具研磨抛光的自动化、智能化。另外，由于模具型腔形状复杂，任何一种研磨抛光方法都有一定局限性。应发展特种研磨与抛光，如挤压磨、电化学抛光、超声波抛光以及复合抛光工艺与装备，以提高模具表面质量。(6)模具标准件的应用将日渐广泛使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首先要制定统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种、发展和完善联销网，保证供货迅速。(7) 压铸模、挤压模及粉末锻模比例增加随着汽车、车辆和电机产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高，对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。同时挤压模及粉末锻模比例也将有不同程度的增加，而且精度要求也越来越高。(8) 模具工业新工艺、新理念和新模式在成形（型）工艺方面，主要有冲压模具多功能复合化、超塑性成形（型）、塑性精密成形（型）技术、塑料模气体辅助注射技术及热流道技术、高压注射成形（型）技术等。另一方面，随着先进制造技术的不断发展和模具行业整体水平的提高，在模具行业出现了一些新的设计、生产、管理理念与模式。具体主要有：适应模具单件生产特点的柔性制造技术；创造最佳管理和效益的团队精神，精益生产；提高快速应变能力的并行工程、虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产哲理；广泛采用标准件、通用件的分工协作生产模式；适应可持续发展的环保要求的绿色设计与制造等。2.电磁继电器外壳注塑模具设计 2.1制品工艺性分析本制品是电磁继电器外壳。材料选用透明PS，其形状如图 图 2-1图 2-2制品的形状、尺寸和精度要求与注射成型工艺和模具结构的适应性称为制品的工艺性/现在的注射生产，几乎能成型所有正式形状和尺寸的塑料件。但科学地设计注塑件并非易事。设计者必须熟悉注射材料和工艺，了解注射机和模具，注意注塑件与金属零件在结构上的区别。必须考虑塑料熔体在模具流道和模具形腔内的流动充模特性，考虑塑件冷却固化中存在收缩、取向和残余应力。注塑件必须采用薄壁件的组合形体，保证壁厚均匀，必须考虑模具结构的简化和脱模的可行。该制品的特点是轻薄，小巧，表面质量、尺寸精度要求较高。故制品设计时要考虑以下几个方面：（1）在保证制品使用要求的前提下，应力求使用价格低廉和成型性能较好的塑料，同时还应力求制品形状、结构简单和壁厚均匀。注塑性的壁厚是塑料件结构的最基本要素。其他的形体和尺寸如圆角等，都是以壁厚为参照。注塑件的壁厚均匀的薄板组合的形体。如果壁厚不均匀，会使塑料熔体的充模速率与冷却收缩不均匀。由此产生许多质量问题，如凹陷、真空泡、翘曲，甚至开裂，壁厚均匀一致是注塑件设计的重大原则。通常热塑性之间的壁厚在15mm范围选择。本制品平均壁厚为0.8mm。另外，在取较小的壁厚时还要考虑制品在脱模顶出过程中，塑件变形损伤的限制和制品在使用装配坚固时的强度和刚度。（2）制品的脱模斜度在确定脱模斜度过程中，要注意下面三点。第一，在必须保证塑件尺寸精度，脱模斜度造成的制品尺寸误差必须必须限制在该尺寸精度的公差之内。第二，为避免或减少脱模力过大而损伤注塑件，对于收缩较大，形状复杂，对型芯包紧较大的塑件，应考虑较大的脱模斜度。第三，为使塑件在开模后仍留在动模一侧的的型芯上，可以考虑塑件的内表面脱模斜度取略大于外表面。一般情况，塑件沿脱模方向的脱模斜度为11.5，塑件沿脱模方向有几个孔使脱模阻力较大时，宜采用45的斜度。该制品为PS材料，由于制品在型芯侧有较多凸台与凹孔，内表面的脱模斜度取1.5表2-1 常用塑料成型的脱模斜度推荐值塑料种类脱模斜度塑料种类脱模斜度凹模（型腔）凸模（型芯）凹模（型腔）凸模（型芯）聚酰胺25402040ABS40120351聚乙烯25452045聚碳酸酯3513050聚苯乙烯35130301聚甲醛35130301有机玻璃35130301氯化聚醚25452045（3）转角处以圆角过渡在塑件设计过程中，为了避免应力集中，提高塑件强度，改善塑件的流动情况，便于脱模。塑件除了使用上要求必须采用尖角外，其余所有转角处均应尽可能采用圆角过渡。一般采用R0.5mm，就能使塑件的强度大为增强。在塑件结构无特殊要求时，各连接处的圆角半径均不应小于0.51mm。采用圆角过度时，其外壁R=0.5mm。还应注意，在分型面上，在顶杆和推块的运动配合表面上，通常不设置圆角，以防止漏料和飞边。本制品由于壁厚平均只有0.8mm,故采用较小圆角R=0.2mm。（4）选择合适的精度注塑件的设计图用公差标明尺寸和形状位置精度。这关系到塑料制品装配时的互换性和使用性能，也关系到模塑工程的经济性。本品为高档产品，因此表面和尺寸精度要求较高，但是过分强调精度会给模具生产和加工带来不必要的麻烦。本制品采用3级精度，查参考文献6表2-3得公差值为0.26mm。（5）设计制品时还应考虑成型进的分子取向问题，除特殊要求应尽量避免出现明显的各向异性。（6）设计出的制品形状应利于模具分型、排气、补缩和冷却，同时在成型以后最好不要在进行机械加工。2.2 PS的加工工艺及成型性能 化学和物理特性 大多数商业用的PS都是透明的、非晶体材料。PS具有非常好的几何稳定性、热稳定性、光学透过特性、电绝缘特性以及很微小的吸湿倾向。它能够抵抗水、稀释的无机酸，但能够被强氧化酸如浓硫酸所腐蚀，并且能够在一些有机溶剂中膨胀变形。典型的收缩率在0.40.7%之间。 注塑模工艺条件 :干燥处理：除非储存不当，通常不需要干燥处理。如果需要干燥，建议干燥条件为80、23小时。熔化温度：180280。对于阻燃型材料其上限为250。模具温度：4050。注射压力：200600Mpa。注射速度：建议使用快速的注射速度。流道和浇口: 可以使用所有常规类型的浇口。典型用途: 产品包装，家庭用品（餐具、托盘等），电气（透明容器、光源散射器、绝缘薄膜等）。2.3 分型面的选择在注射模具中，用于取出塑料件或浇注系统凝料的面，通称为分型面。常见的取出塑料件的主分型面与开模方向垂直，也有采用与开模方向一致的分型面。分型面大都是平面，也有倾斜面，曲面或阶梯面。分型面的选择不仅关系到塑料件的正常成型和脱模，而且还关系到模具的结构与制造成本，在选择分型面时，应遵守以下原则：（1）分型就选择在塑料件的最大截面处。（2）尽可能将塑件留在动模一侧。（3）有利于保证塑料件的尺寸精度。（4）有利于保证塑料件的外观质量。（5）考虑满足塑料件的要求。（6）长型芯应位于开模方向。（7）尽量减少塑料件在合模平面上的投影面积，以减少所需的锁模力。（8） 有利于排气。应将分型面置于熔体充模流动的末端。（9）有利于简化模具结构。（10）非平面分型面的选择，就有利于型腔加工和脱模方便。基于以上原则，该制品的分型面选择在制品的下底面。如图图 2-32.4 型腔数目的确定最经济型腔数的确定，实质上是注塑件的生产成本核算。但在注射模设计初始方案决定阶段，由于浇注系统等技术参数尚属未知，型腔数的确定只能根据经验进行估算预测，在模具设计完成后，可根据这个方法再细化，进行生产总成本和每个塑料制品成本的核算。考虑到本制品体积较小，且需要在两侧侧抽，导致模具结构复杂，经过综合分析，宜采用一模两腔。2.5 浇注系统的设计浇注系统的作用，是将塑料熔体顺利地充满到模腔深处，以获得外形轮廓清晰，内在质量优良的塑料制品。因此要求充模过程快而有序，压力损失小，热量损失小，排气条件好，浇注系统中凝料容易与制品分离或切除。2.5.1 浇注系统的组成本模具的浇注系统由主流道、分流道、侧浇口和冷料穴组成。（1） 主流道主流道是连接注射机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度。（2） 分流道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。多型腔模具中应具有一定设置的分流道。（3）浇口指分流道末端与型腔入口之间狭窄且短小的段流道。它的功能是使塑料熔体加快流速注入模腔内，并有序地填满型腔，且对补缩有控制的作用。2.5.2 浇注系统的布置在多型腔模中，分流道的的布置有平衡式和非平衡式两类，一般以平衡式布置为佳。平衡式布置就是从主流道末端到各个型腔的分流道，其长度、断面形状和尺寸都是对应相等的。这种设计可使塑料均衡地充满各个型腔。考虑到本模具采用一模两腔，模流动距离较长且制品的尺寸精度和表面精度要求较高，故分流道应采用平衡式布置。 2.5.3主流道的设计主流道的设计要点如下：（1）便于从主流道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀，主流道设计成圆锥形，其锥角为24，对流动性差的凝料，也可取36过大会造成流速减慢，易成涡流，内壁粗糙度为Ra0.63um。（2）主流道大端呈圆角，其半径常取r=13mm，以减少料流转向过渡时的阻力。（3）在成型良好的情况下，主流道的长度尽量短，否则将会使主流道的凝料增多，且增加压力损失，使塑料熔体降温过多而影响注射成型。（4）为了使熔融塑料从喷嘴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，主流道对接设计成半球形凹坑，其半径r=r+(12mm)，凹坑深度常取34mm。（5）由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道衬套，以便先用优质钢材单独加工和热处理。如大端兼作定位环则圆盘突出定模端面的H=510mm，也常有将模具定位环与主流道衬套分开设计的。本模具安装在卧式的注射机中，故主流道垂直于分型面，且呈圆锥形，具有2的锥角，其大端直径为6.8mm，小端直径大于喷嘴直径的3mm，它的长度取决于定模板及脱流道板的厚度。由于主流道要与高浊的塑料和喷嘴反复接触和碰撞，所以模具的主流道部分常设计成可拆卸的浇口套，以便选用优质钢材单独进行加工和热处理。本模具采用的浇口套如图24所示。图 2-42.5.4 分流道的设计常用的分流道的断面形状有圆形、矩形、梯形、U字形和六角形等。要减少流道内的压力损失，希望流道的截面大，表面积小，以减少传热损失。因此可用流道的截面积与周长之比来表示流道的效率。其中圆形截面的效率最高（即表面最小）。本模具的分流道采用U形分流道。分流道的长度取决于模具型腔的总体方案和浇口的位置，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3mm，质量在200g以下的制品，可用以下经验公式确定分流道的直径：mm式中：D各级分流道的直径(mm)； W流经该分流道的熔体重量（g）； L流过W熔体的分流道长度（mm）。由于本制品的材料为PS，密度为1.05g/cm3，用测出制品的体积为W=2.879g， L在这里取10mm，那么，其修正系数为f=1.2，则分流道直径为D=Df= 0.98mm，但PS允许的最小分流道直径为3.2mm，分流道直径取3.5mm。2.5.5 浇口的设计浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、尺寸和位置对制品的质量影响很大。浇口的主要作用有两点：一是塑料熔体流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。浇口有点浇口、潜伏式浇口、侧浇口、重叠式浇口、扇形浇口等多种形式。由于侧浇口保压补缩作用较好，且不易产生塑件残余应力变形，翘曲，易成型薄壁，复杂形状的塑件。所以本制品采用侧浇口比较好。值得注意的是：侧浇口注射压力损计模失大，融料流速高，对壳型塑件排气不便，易产生熔接痕，缺料。缩孔，气孔等弊病。在设计的时候要尽量不让这些弊病产生。2.6注塑机的选择选择合适的注塑机是注塑加工进行的的前提，在选择注塑机时要以下列参数校核为依据2.6.1最大注塑量注塑模集一次成型的塑料重量（制品和流道凝料之和）应在注塑机理论注射量的1080%之间为宜；既能保证制品质量，又可充分发挥设备的能力，则选在5080%之间为好。柱塞式注塑机按一次注射聚苯乙烯（PS）塑料的最大克数为标准。螺杆式注塑机的最大注射量通常以螺杆在料筒内最大推进容积M（mm3）来表示。本模具所采用的是螺杆式注塑机。计算零件的体积、质量是为了选择注塑机。本次设计的制品的体积和投影面积由UG直接得出：投影面积为 560mm2，体积为2741mm3，浇道的体积计算如下：冷料穴和主流道的体积：分流道体积：212.68 mm2流道总体积：373.02 mm2每次注射体积：5855 mm2PS密度为1.05g/cm3，则制品的质量为：M=V=6.15g则注射量为：V注=V/80%=7.68g2.6.2 注射压力注射加工时所需注射压力与塑料品种、制品的开关及尺寸、注塑机类型、喷嘴及模具流道的阻力等因素有关。选择的注塑机的注射压力为必须大于成型制品所需的注射压力。根据经验，成型所需注射压力范围如下：（1） 制品形状简单，熔体流动性好，壁厚者，所需注射压力一般小于70Mpa。（2）制品形状一般，精度要求一般，熔体流动性好者，所需注射压力通常选70100Mpa。（3）制品形状一般，有一定的精度要求，熔体粘度中等（如改性PE、PS），所需注射压力选100140Mpa。（4）制品壁薄、尺寸大，壁厚不均，精度要求高，熔体粘度高者，注射压力选为100140 Mpa综合分析，本制品的注射压力应选为 100Mpa。2.6.3 锁模力锁模力为注塑机锁模装置用于夹紧模具的力。所选的注塑机的锁模力必须大于由高压熔体注入模腔而产生的胀模力，胀模力等于制品和流道系统在分型面上的投影面积与型腔压力的乘积，即：(ton)式中:T注射机的额定锁模力 F塑件与浇注系统在分型面上的总投影面积（cm2） q熔融塑料在模腔内的压力（kg/cm2） K安全系数，通常取1.11.2型腔压力因塑料品种、制品复杂程度和精度不同而不同。如表2-2、2-3所示：表2-2 常用塑料选用的型腔压力(Mpa)LDPEHDPEMDPEPSASABSPMMACA101520 351520 30 30 30 35本模具的型腔压力取为20Mpa，A为560mm2，则所选的注塑机锁模力应大于KP腔A/1000=13.44 kN表2-3不同制品选用的型腔压力（Mpa）条件易成型塑件普通塑件高粘度塑件，高精度塑件特高粘度塑件，高精度塑件型腔压力 25 30 35 40举例PE，PS等壁厚均匀日用品薄壁容器ABS，POM等机器零件，高精度塑件高精度机器零件2.6.4 模板尺寸的确定在成型过程中型腔和动模板的底部都会因受到压力而变形，如果这种变形太大则会影响制品的精度，所以这些地方的厚度有一定的要求。考虑到需要设置水道和安装较多的滑块，故模板的厚度取大一些。其尺寸如下：定模板：长宽高：16010040动模板：长宽高：16010025模架一般都是采用标准模加，因定模板和动模板的尺寸确定，故可根据其尺寸选择模架。本设计采用国标A2-100160-44Z1GB/T12556-1990模架。由模架规格可取其它值如下：定模固定板：长宽高：16010016动模固定板：长宽高：16010016顶杆固定板：长宽高：1605810该模具的总厚度为180mm。根据上面的参数可选注塑机机型为：XS-Z30/25表2-4 注塑机机型及其参数注 射 部 分锁 模 部 分螺杆直径注射容量注射压力注射速率注 射方 式锁模力移模行程拉杆间距最大模厚最小模厚顶出行程顶出力mmMpag/s柱塞式kNmmmmmmmmmmkN30301163825016023518060140122.6.5 模具安装尺寸的校核注射模具安装尺寸的需校核项目有：喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具外形尺寸。（1）喷嘴尺寸注射模主流道衬套始端凹坑的球面半径R应大于注射喷嘴球头半径r，以保证同心和紧密接触，通常R=r+(0.51)mm。主流道孔小端直径D应大于注塑机喷嘴直径d，通常取D=d+（0.51）mm。（2）模具外形尺寸模具长宽尺寸应与注塑机的拉杆内间距相适应，以保证模具至少能从一个方向穿过拉杆间的空间安装在注塑机上。模具厚度必须在所选注塑机的最大模厚和最小模厚之间。本模具的厚度为180mm，在所选的注塑机的要求之内。（3）模具的固定尺寸注塑机固定及移动模板上有许多不同间距的螺钉孔和“T”型槽，用于固定模具。模具的固定方法有两种：第一，螺钉直接固定（本模具采用此法），此时模具动、定模固定板上的螺钉过孔及其间距必须与注塑机模板台面上对应的螺孔一致；第二，压板固定，只需模具动、定模固定板附近有螺孔即可。2.6.6 开模行程校核本模具为双分型面注塑模，其开模行程按下式校核，SH1+H2+（510）式中：S注塑机的最大开模行程(mm) H1制品的脱出距离 H2包括流道凝料在内的制品高度（mm）该处：H1=33mm，H2=51mm H1+H2+5= 89 S=140mm故此模具满足该注塑机的技术要求。2.7 侧抽芯与侧向分型机构的设计当制品上具有与开模方向非一致的孔或侧壁有凹凸形状时，必须首先将成型这部分的型芯或型腔脱离制品，才能将整个制品从模具中脱出。通常将这种型芯或型腔称为侧抽芯或侧型腔，并加工成可动形式。开模时推动侧抽芯外移脱离制品，合模时推动侧型芯复位的机构称为抽芯机构。这类模具脱出制品的运动有两种情况：第一，开模时首先完成侧向分型和抽芯，然后推出制品；第二种是侧向抽芯与制品的推出同步。本模具使用了滑块外侧抽芯机构抽芯机构: 本设计采用斜销侧抽机构，由滑块及滑块定位装置等组成，其特点是结构紧凑，制造方便，动作安全可靠。开模时，动定模分离，使得滑块受到斜销对其的作用力，沿导轨向外分离，完成抽芯动作。本模具所采用的抽芯机构如图所示。图 2-52.8 排气问题从某种角度而言，注塑模也是一种转换装置。即塑料进入模腔的同时，必须转换出型腔内空气和从物料中逸出挥发性气体，排气系统是注塑模设计的重要组成部分。排气和排气槽设计不合理将会产生下述的弊病：（1） 增加熔体充模流动阻力，使型腔不能充满，塑料制品棱边不清。（2）在制品上呈现明显可见的流动痕迹和熔合缝，其力学性能降低。（3）滞留气体使制品产生银纹、气孔等表面质量缺陷。（4）型腔内气体受到压缩后产生瞬时局部高温，使塑料熔体分解变色，甚至碳化烧焦。（5）由于排气不良，减低了充模速度，延长了注塑成型周期。排气系统的设计方法：（1）面排气是最简便的方法，排气效果与分型面的接触精度有关。（2）气孔的配合间隙排气，必要时对顶杆作排气的结构措施。（3）合金颗粒烧结块渗导排气，烧结块有足够的承压能力，设置在制品的隐蔽处，并须开设排气通道。（4）开设冷料穴，有贮留冷料前也滞留了少量气体。（5）大型模具，可利用镶拼的成型零件的缝隙排气。本制品除了一个型芯成型其内腔外，还有放多成型孔。可在其分型面开设深0.0250.1mm，宽1.5-1.6的排气槽。利用定模和动模的微动，顶杆与顶杆孔的配合间隙逸气。2.9 合模导向机构的设计导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式，本模具采用导柱导向定位，如图所示。图 2-62.9.1 导向机构的作用（1）定位作用模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确：导向机构在模具装配过程中也起了定位作用，便于装配和调整。（2）导向作用合模时，首先是导向零件接触，引导动定模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。（3）承受一定的侧向压力塑料熔体在充模过程中可能产生单向侧压力，或者由于成型设备精度低的影响，使导信随了一定的侧向压力，以保证模具的正常工作。若侧向压力很大时，不能单靠导柱来承担，需增设锥面定位机构。2.9.2 模架的选择 通过制品尺寸，注射机技术参数的比较，本模具选用国标A2-100160-44Z1GB/T12556-1990。其中各标准件都已给出。2.9.3 导柱导向机构的设计（1）导柱 导柱的结构形式如图所示，本模具采用的带头导柱是所选模架中已给出的这种形式，其结构较为简单，用于精度不高，生产批量大的模具。导柱与导套相配合，导柱固定孔的直径与导柱固定孔直径相等，两孔可同时加工，确保同轴度的要求。 图 2-7 导柱结构和技术要求长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面高出612mm，以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔。形状 导柱端面应做成锥面形或半球形，以使导柱顺利地进入导向孔。材料 导柱应具有硬面而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯，因此多采用P20钢经渗碳淬火处理或T8、T10钢经淬火处理，硬度为5055HRC。导柱固定部分表面粗糙度Ra为0.8微米，导向部分表面粗糙度Ra为0.80.4微米。 数量及布置导柱应合理均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具高度（导柱中心到模具边缘距离通常为导柱直径的11.5倍）。为确保合模时只能按一个方向合模，导柱的布置可采用等直径导柱不对称布置或不等直径导柱对称布置。导柱既可设置在动模一侧，也可以设置在定模一侧，应根据模具结构来确定。在不影响脱模取件的条件下，导柱通常设置在型芯高出分型面较多的一侧。 配合精度导柱固定端与模板之间一般采用H7/m6或H7/k6的过度配合；导柱的导向部分通常采用H7/f7的间隙配合。（2）导套 导套的结构形式本模具所采用的结构形式如图所示，为带头导柱，结构较简单，用于精度较高的场合，导套的固定孔便于与导柱的固定孔同时加工。 图 2-8 导套结构的技术要求 形状为使导柱顺利进入导套，在导套的前端应倒圆角。导柱孔最好作成通孔，以利于排出孔内空气及残渣废料。如模板较厚，导柱孔必须作成盲孔时，可在盲孔的侧面打一小孔排气。 材料导套用与导柱相同的材料或铜合金等耐磨材料制造，其硬度一般应低于导柱硬度，以减少磨损，防止导柱或导套拉毛。导柱固定部分和导滑部分的表面粗糙度一般为Ra0.8微米。 固定形式及配合精度可用H7/m6或H7/k6配合镶入模板。2.10 顶出机构的设计在注射成型的这一循环中，塑件必须由模具型腔中取出。完成取出塑件这个动作的机构就是顶出机构，也称为脱模机构。2.10.1 顶出机构的驱动方式（1）手动脱模手动脱模就是当模具分型后，用人工操纵顶出机构（如手动拉杆）取出塑件，对一些不带孔的扁平塑件，由于它与模具的粘附力不大，在模具结构上可不设顶出机构，而直接用手或钳子夹出塑件，使用这种方式时，生产效率低。（2）机构脱模利用注塑机的开模动力，分型后塑件随动模一起移动，达到一定位置时，脱模机构被机床上固定不动的顶杆顶住，不再随脱模机构移动，此时脱模机构动作，把塑件从动模上脱下来。本模具采用的是这种顶出方式。（3）液压或气动顶出在注塑机上设有顶出油缸，由它带动顶出机构实现脱模，或设有专门的气源和气路，通过型腔里微小的顶出气孔，靠压缩空气吹出塑件。这两种顶出方式的顶出力可以控制，气动顶出时塑件上还不留顶出痕迹，但需要增设专门的液动或气动装置。（4）塑件的顶出机构成型带螺纹的塑件时，脱模前需靠专门的旋转机构先将螺纹型芯或型苤脱离塑件，然后再将塑件从动模上顶下。脱螺纹机构也有手机和机动两种形式。2.10.2 顶出机构的设计原则（1）顶出机构的运动要准确、可靠、灵活、无卡死现象，机构本身要有足够的刚度和强度，足以克服脱模阻力。（2）保证顶出过程中塑件不变形，这是对顶出机构的最基本要求。在设计时要正确估计塑件对模具粘附力和所在位置，合理的设置顶出机构，使顶出力能均匀合理地分布，要让塑件平稳地从模具中脱出而不会产生变形。顶出力中大部分是用来克服因塑料品种、性能以及塑件的几何形状复杂程度，型腔深度、壁厚还有模具温度、顶出时间、脱模斜度、模具成型零件的表面粗糙度有关。其影响因素较为复杂，很难准确地进行计算。一般原则是塑料的收缩率越大，塑件壁越厚，型芯尺寸越大，形状越复杂，型腔深度越深，脱模斜度越小，模具温度越低，冷却时间越长，成型零件表面粗糙度越大，其对模具的包紧力越大。此时就应选择顶出力较大的顶出方式。（3）顶出力的分布应尽量靠近型芯，（因型芯处包紧力最大），且顶出面积应尽可能大，以防塑件被破坏。（4）顶出力应作用在不易使其产生变形的部位，如加强筋、凸缘、厚壁处等。应尽量避免使顶出力作用在塑件平面位置上。（5） 若顶出部位需设在塑件使用或装配或基准面上时，为不影响尺寸和使用，一般使顶杆与塑件接触部分处凹进0.1mm左右，而顶出杆端面则应高于基准面，否则塑件表面会出现突起，影响基准面的平整和外观。2.10.3 顶出行程顶出行程一般规定使被顶出的制品脱离510mm，即h=510mm。在成型一些形状简单且脱模斜度较大大桶形制品，也可使顶出行程为制品厚度的2/3。本制件为长方体，体积小，于是取5mm，由于制件的最大高度为33mm，其顶出行程为38mm。为保险起见，实际取40mm。2.10.4 顶出位置的设置正确的顶出位置，应设置在脱模阻力大的地方，盒类零件，由于包紧力的作用，侧面的脱模阻力最大，所以应在四周多布置一些顶杆。当塑件各处脱模阻力相同时，顶杆应均匀布置，使塑件脱模时受力均匀。顶杆不宜于设在塑最薄处，以免塑件变形或损坏。对于冷料穴，下面应设顶杆，其余在型芯附近设置，有筒形的地方用顶管顶出。本模具的顶出位置如图所示在其中一腔中顶出位置如图所示，且齐是平均分布在制品两边（制品是对称的）。由于制品顶出方向面积小，故设置4个顶出杆 图 2-92.10.5 脱模力的计算要将塑件从模腔中推出，必须克服推力所遇到的脱模阻力，因此，塑件脱模时必须有一个足够大的脱模力，计算脱模力可用下式计算：F=AP（fcosa-sina）式中 F脱模力（N） a脱模斜度取1 A塑件包容型腔的面积UG计算为 3905mm2 f塑件对钢的摩擦系数，通常通常通常取为0.10.3，取0.2 P塑件对型芯的包紧力，取P=（812）Mpa 取12Mpa则脱模力为F=9566N2.10.6 导向装置 对大型模具设计的顶杆数量较多或由于塑件顶出部位面积的限制，顶杆必须做成细长形时以及顶出机构受力不均匀时（脱模力的总重心与机床顶杆不重合），顶出后，顶出板可能发生倾斜，造成顶杆弯曲或折断，此时应考虑设置导向装置，一般采用导柱也可加上导套到到实现导向。 导柱与导向孔或导套的配合长度不应小于10mm，当动模垫板支撑跨度大时，导柱还可兼起辅助支撑作用。2.10.7 顶杆的形式本模具所采用的顶杆形式如图所示。材料为T8A，头部淬火，硬度要达到HRC50以上。图 2-82.11 复位机构的设置脱模机构在完成塑件顶出后，为进行下一个循环，要求它必须回复到最初始位置，目前常用的复位形式主要有复位杆复位和弹簧复位两种形式。（1）复位杆复位本模具采用复位杆复位。除推板脱模外，其他脱模形式一般均需该复位装置。这是因为顶杆或顶管顶出动作后，相对动模已经前移了一个距离。在合模后单靠定模板的推顶无法使顶杆或顶管回复到最初位置（定模板上的型腔端面与动模上的型芯端面之间存在着相当于塑件壁厚的空间，而且还可能碰伤模具型腔，所以必须另设置装置。复位杆也叫回程杆或反顶杆。模具闭合手，它的端面刚好和分型面齐平，它与顶杆一起固定在顶出板上，实现顶出后，复位杆的位置就高出分型面了。模具闭合后，定模板端面推顶复位杆连同整个顶出装置一起回归复位。复位杆一般24根，本模具设置4根。其位置在模具型腔和浇注系统的范围之外，由于第闭模一次，复位杆端面都要和定模板发生一次碰撞，为了避免变形，复位杆端面和与其相接触的定模部分都应淬火或在定模板的相应镶嵌淬火镶块。若产生批量不大或对塑件尺寸精度要求不高时，复位杆淬火即可，而定模板不淬火。（2）弹簧复位弹簧复位也是脱模机构的简单复位方式。弹簧装在顶出析与动模垫板之间，顶出塑件时，弹簧被压缩。合模后，只要注塑机的顶杆一离开模具顶出板，弹簧的弹力就将顶出机构弹回原位。这点与复位杆复位不同。使用复位杆时必须等到复位杆与定模板接触时，才能起复位作用，也只有当模具完全闭合时，复位动作才全部完成，所以弹簧复位属于一种先行复位机构。2.12 温度调节系统对塑件质量的影响在注射成型中，模具的温度直接影响到成型塑件的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，所以对模具的温度的要求也不同。表2-5列出了常用的热塑性塑料在注射成型时所需的模温。表2-5 常用塑料成型时所需的模温材料模温，C材料模温，C材料模温，CPPPEPSPA5565406040604060ABSPMMAPVCPOM4060406030604060PCPPOPSUCPT8010010012010012040100对于任何一塑件制品，模温波动较大都是不利的。过高的模温会使塑件在脱模后发生变形，若延长冷却时间又会使生产率下降，过低的模温会降低塑料的流动性，使其难于充满模腔，增加制品的内应力和明显的熔合缝等缺陷。对于要求模温较低的塑料（如聚苯乙烯和聚乙烯），由于模具不断地被注入的熔融塑料加热，模温升高，单靠模具本身自然散热不能使其保持较低的温度，因此，必须加设冷却装置。对于要求模温较高的塑料（如聚苯醚），成型出的塑件容易产生内应力和表面瑕疵，故应该采用较高的模温。另个，当型芯的形状比较复杂