毕业设计（论文）-电子钟后盖注塑模具设计

电子钟后盖注塑模具设计 材料成型及控制工程 作者：X 指导老师：X 【摘要】 本文介绍了注射模具的特点及发展趋势，叙述了电子钟后盖注射模具设计与计算的详细过程，介绍了该塑 件的成型工艺、注射模具的结构特点与工作过程, 阐述了在有斜滑块抽芯的注射模设计中应注意的事项。在对电子钟后 盖的模具设计过程中，本设计主要设计要点如下：塑件的设计比较的合理；分型面的选择有利于塑件成型；脱模机构 的设计不但结构简单，而且脱模动作稳定可靠；进浇口的选择不影响塑件外观，而且保证塑件充填均匀；冷却水道的 设计使模具效率达到最高，保证塑件质量要求；在设计的过程中借用分析软件如 CAM 等使设计更合理、更有效；大量 使用标准件，使模具制作成本大大降低；本模具设计最关键的一点就是设计已达到实际生产的要求。 【关键词】 电子钟；注射模；分型面；斜滑块；侧抽芯；脱模机构。 Design of the Injection Mould for The Back of Electronic Clock Major:Material processing and control engineering Author: Directing teacher: Abstract The characteristics and developments of injection mould were introduced in this paper. The designing and calculating of injection mould for the back of electronic clock were stated in detail. The forming process of the product and the structure characteristics as well as working process of the injection mould were introduced .The points must be paid attention to in the design of the injection mould for the part with lifters were stated.In the process of the designing of the injectinon mould for electronic clock receiver, people should pay attention to several suggestions: the plastic should be designed as reasonable as possible. The selection of the sub-type parts are benificial to mold the parts of plastic. The design of the structure of drawing of pattern is not only simple but also the movement should be stable and reliable. The selection of Jin runner should ensure to fill the plastic equally under the prerequisite of not influencing the appearance of the plastic. The design of cooling penstock should make the rate of production reach to the topmost, and ensure any influence to do nothing to the equality of the plastic. Meanwhile, in the process of designing ,we can use analysis soft, such as CAM, to make the design been more reasonable and efficient. Making full use of large amounts of standard pieces will reduce the cost of mold plastic facture. The key point of the design of mold plastic have reached the request of the real production. Keywords electronic clock; injection mould; core pulling ;selection of the sub-type parts; lifter; structure of drawing of pattern. 1 1 各位亲，由于某些原因，没有上传完整的毕业设计（完整的应包括毕业设计 说明书、相关图纸 CAD/PROE、中英文文献及翻译等） ，此文档也稍微删除了 一部分内容（目录及某些关键内容）如需要的朋友，请联系我的 QQ:2215891151，数万篇现成设计及另有的高端团队绝对可满足您的需要。 目 录 摘要 前言 1 1 塑件成型工艺分析 2 1.1 塑件分析 .2 1.2 塑料 ABS 的成型特性及工艺参数 .3 2 拟定模具结构形式 6 2.1 型腔的设计 .6 2.2 分型面的设计 .7 3 注塑机的选择与确定 9 3.1 注射机的技术规范 .9 3.2 注射过程注塑量的计算 .10 3.3 注射机的选用 .10 3.型腔数量及注射机参数的校核 .11 3.5 模具与注射机安装部分相关尺寸的校核.12 4 浇注系统的的设计 15 4.1 浇注系统设计的原则.15 4.2 主流道的设计.15 4.3 冷料穴的设计.17 4.4 分流道的设计.18 2 2 4.5 浇口的设计.21 4.6 浇注系统的平衡.22 5 成型零件的设计24 5.1 成型零件的要求及选材.24 5.2 成型零件的结构设计.24 5.3 成型零件尺寸的计算.24 5.4 型腔刚度的校核.28 6 模架的确定32 6.1 模架的概述.34 6.2 模架的选用.34 6.3 模板尺寸的确定.34 7 导向机构的设计36 7.1 导柱、导套的导向机构设计要点36 7.2 导柱的设计.36 7.3 导套的设计.37 8 脱模机构的设计39 8.1 脱模机构的分类及设计原则.39 8.2 推杆的设计及脱模力的计算.40 8.3 脱模机构的复位元件.42 8.4 侧向分型与抽芯机构的设计.42 9 模具冷却系统的设计45 9.1 模具加热、冷却系统的设计要点.45 9.2 冷却系统的设计.45 10 模具材料的选用48 10.1 模具材料选用的要求.48 10.2 注塑模具常用材料.48 11 模具的工作过程.51 11.1 提前预处理51 11.2 注塑过程.51 11.3 脱模过程.51 12 全面审核投产制造52 12.1 模具的安装原则.52 3 3 12.2 试模.52 12.3 模具合格的条件.52 13 典型零件制造工艺54 14 设计总结59 15 致谢60 参考文献 61 附录：中英文翻译 62 前 言 一、塑料模的功能 模具是利用其特定形状去成型具有一定型状和尺寸的制品的工具，按制品所采用的原料不同，成 型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。因 人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，所以模具制造业已成 为一个大行业。在高分子材料加工领域中，用于塑料制品成形的模具，称为塑料成形模具，简称塑料 模。塑料模优化设计，是当代高分子材料加工领域中的重大课题。 塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。为了生产这些塑料制品必须设 计相应的塑料模具。在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模具设计对制品质量与产量， 就决定性的影响。首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方 式以及定型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度形状精度以及塑件的物理性能、内应力大小、 表观质量与内在质量等，起着十分重要的影响。其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对 操作的难易程度，具有重要的影响。再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模外，一般 来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。 塑料模是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。当塑料制品及其成形设备 被确定后，塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占 80%。由此可知，推动模具技术的进步 应是不容缓的策略。尤其大型塑料模的设计与制造水平，标志一个国家工业化的发展程度。 二、我国塑料模现状 在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等 发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。在模具价格方面，我国比发达国家 4 4 低许多，约为发达国家的 1/31/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。 我国塑料模的发展迅速。塑料模的设计、制造技术、CAD 技术、CAPP 技术，已有相当规模的开 发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢 品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化商品化尚待规模化； CAD、CAE、Flow Cool 软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划； 企业大而全居多，多属劳动密集型企业。因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是 刻不容缓的。 三、塑料模发展趋势 1 注射模 CAD 实用化； 4 塑料模专用钢材系列化； 2 挤塑模 CAD 的开发； 5 塑料模 CAD/CAE/CAM 集成化； 3 压缩模 CAD 的开发； 6 塑料模标准化。 1 塑件成型工艺分析 1.1 塑件分析 1.1.1 塑件模型 以下是塑件的立体图与平面图。 图 1-1 塑件三维立体图 5 5 图 1-2 塑件平面图 1.1.2 塑料 ABS(Acrylonitrile-butadiene-styrene 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯) 1.1.3 塑料件质量 22.0g 1.1.4 塑料件体积 20000 3 mm 1.1.5 色调 不透明（黑色） 1.1.6 生产纲领：大批量生产 1.1.7 工艺结构分析 （1）结构分析 塑件结构复杂，表面质量要求也较高。如上图所示，塑件的上表面有一带内侧凹的挂槽，因而需 要考虑设置内侧向分型抽芯机构。塑件外观质量要求高,外表面不允许出现划伤、气泡、缩孔、熔接痕 等缺陷, 因而浇口应避免开设在塑件的外表面。塑件的内外表面有较多的孔和槽，对型芯的包紧力大， 因此需考虑设置双向推出装置。 （2）精度等级 选用的尺寸精度等级一般为4 级, 根据GB/ T 14486 - 1993 标准，公差为0.74 mm。 （3）脱模斜度 从表查得ABS 塑件的脱模斜度, 型腔为30130, 型芯351。脱模斜度取决于塑件的 形状、壁厚、及塑料的收缩率。成型型芯越长或型腔越深,则斜度应取偏小值; 反之可选用偏大值3 。因此, 此次设计的电子钟后盖模的脱模斜度型腔取1, 型芯取40。(塑件内孔以型芯小端为准；塑 件外形以型腔大端为准)一般情况下，脱模斜度不包括在塑件的公差范围内。当要求开模后塑件留在型 6 6 腔内时，塑件内表面的脱模斜度应不大于塑件外表面的脱模斜度。 1.2 塑件材料的成型特性与工艺参数 1.2.1 塑料 ABS 成型特性 （1）名称 ABS，中文名，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，英文名，Acrylonitrile-butadiene-styrene。ABS 是 三元共聚物，因此兼有三种元素的共同性能，使其具有 “坚韧、质硬、刚性 ”的材料。ABS 树脂 具有较高冲击韧性和力学强度，尺寸稳定，耐化学性及电性能良好，易于成形和机械加工等特点。 此外，表面还可镀铬，成为塑料涂金属的一种常用材料。另外， ABS 与#372 有机玻璃熔接性良好， 用于制造双色成形塑件 （2）ABS 主要性能 ABS，易燃，屈服强度 50Mpa，拉伸强度 38Mpa，伸长率 35%，摩擦系数 0.45，热变形温度 (45MPa)(180MPa)80103C，计算收缩率 0.4-0.7 %。具体如下表： 表 1-1 ABS 的主要主要性能指标 性能单位数值 密度kg/dm31.021.16 比体积dm3/ kg0.860.98 吸水率（24h）pc1000.20.4 收缩率（%）0.40.7 熔点130160 热变形温度 90108(0.46 MPa) 83103(0.185MPa) 续表 1-1 性能单位数值 抗拉屈服强度 MPa50 拉伸弹性模量 MPa1.8103 抗弯强度 MPa80 冲击韧度 kJ/m2 261(无缺口)/11(缺口) 硬度 HB9.7 体积电阻系数 cm6.91016 （3）成型特性 a 非结晶型塑料，其品种牌号很多，各品种的机电性能及成形特性也各有差异，应按品种确定成 形方法及成形条件； b 吸湿性强，含水量应小于 0.3，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥； c 流动性中等，溢边料 0.04mm 左右(流动性比聚苯乙烯，AS 差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好)； 7 7 d 比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温(对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高)， 料温对物性影响较大、料温过高易分解(分解温度为 250左右，比聚苯乙烯易分解)，对要求精度较高 塑件模温宜取 5060，要求光泽及耐热型料宜取 6080，注射压力应比加工聚苯乙烯的高，一般 用柱塞式注射机时料温为 180230，注射压力为 100140Mpa，螺杆式注射机则取 160220， 70100Mpa； e 模具设计时要注意浇注系统对料流阻力小，浇口处外观不良，易发生熔接痕，应注意选择浇口 位置、形式，顶出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色”痕迹(但在热水中加热可消失)，脱模斜 度宜取 2以上。 （4）主要用途 在机械工业系统中用来制造凸轮，齿轮，泵叶轮，轴承，电机外壳，仪表表壳，蓄电池槽，水 箱外壳，手柄，冰箱衬里等，汽车工业中用来制造驾驶盘，空气调节器，管加热器等，还可供电视 机晶体管收音机制造外壳 。 1.2.2 塑料 ABS 成型工艺参数 （1）注射机：螺杆式 （2）螺杆转速（r/min）：30 （3）预热和干燥：温度（C） 8085 时间（ h ） 23 （4）料筒温度：（C） 后段 150170 中段 165180 前段 180220 （5）喷嘴温度（C）：170180；喷嘴形式 自锁式 （6）模具温度（C）：5080 （7）注塑压力（MPa）：60100 （8） 成型时间（s）：50220 成型时间（s）/注塑时间 2090 成型时间（s）/保压时间 05 成型时间（s）/冷却时间 20120 （9）后处理 方法：用红外线灯、烘箱烘烤 温度：70C 时间：24 小时 1.2.3 注射成型过程 （1） 预烘干装入料斗预塑化注射装置准备注射注射保压 8 8 冷却脱模塑件送下工序。 （2）预热；清理模具、涂脱模剂合模注射。 2 拟定模具结构形式 2.1 型腔的设计 2.1.1 型腔数目的拟定 为了使模具与注射机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时 应确定型腔数目，常用的方法有四种： （1）根据经济性确定型腔数目； （2）根据注射机的额定锁模力确定型腔数目； （3）根据注射机的最大注射量确定型腔数目； （4）根据制品精度确定型腔数目。 型腔数目的确定一般可以根据经济性、注射机的额定锁模力、注射机的最大注射量、制品的精度等。 一般来说，大中型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构，但对于精度要求不高的小 型塑件（没有配合精度要求） ，形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条 件，使生产效率大为提高。该塑件精度要求不高，生产批量大，且具有内侧抽芯，从模具加工成本， 9 9 制品生产时的成本考虑，故拟定为一模四腔。一般来说，精度要求高的小型塑件和中大型塑件优先采 用一模一腔的结构，对于精度要求不太高的小型塑件，是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独 特的优越条件，使生产效率大为提高。 对于电子钟后盖，虽然精度要求也较高，但是该电子产品由于市场需求量比较大，而且更要考虑其 经济性，所以采用一模多型腔。故由此初步拟定采用一模四型腔。如图 2-1 所示。 2.1.2 型腔的布置 型腔的布置的布置和浇口的开设部位应力求对称，以防模具承受偏载而产生溢料。为此，本模具 一模四腔的布置方式如下图： 图 2-1 型腔的布局 2.2 分型面的设计 2.2.1 分型面的设计原则 分型面即打开模具取出塑件或取出浇注系统凝料的面，分型面的位置影响着成型零部件的结构形 状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关。分型面的设计原则为： （1）便于塑件脱模； a 在开模时尽量使塑件留在动模内 b 应有利于侧面分型和抽芯 c 应合理安排塑件在型腔中的方位 （2）考虑和保证塑件的外观不遭损坏； （3）尽力保证塑件尺寸的精度要求； （4）有利于排气； （5）尽量使模具加工方便； （6）有利于嵌件的安装； 10 10 （7）有利于预防飞边和溢料的的产生； （8）有利于模具结构的简化。 2.2.2 分型面类型的选择。 对于分型面，其特点如下： （1）单分型面注射模 单分型面注射模又称两板式模具，它是注射模中最简单又最常见的一种结构形式。这种模具可根 据需要设计成单型腔，也可以设计成多型腔。构成型腔的一部分在动模，另一部分在定模。主流道设 在定模一侧，分流道设在分型面上。开模后由于拉料杆的拉料作用以及塑件应收缩包紧在型芯上，塑 件连同浇注系统凝料一同留在动模一侧，动模一侧设置的推出机构推出塑件和浇注系统凝料。一般对 于塑件外观质量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。 （2）双分型面注射模 双分型面又称三板式注射模。与单分型面注射模相比，在动模与定模之间增加了一个 可移动的浇口板（又称中间板） ，塑件和浇注系统凝料从两个不同的分型面取出。双分型面的种类较多， 我们接触到的大致有以下几种： a 定距拉板式双分型面注射模 b 定距拉杆式双分型面注射模 c 定距导柱式双分型面注射模 d 拉钩式双分型面注射模 e 摆钩式双分型面注射模 f 尼龙拉钩式双分型面注射模 双分型面对于塑件外观质量要求比较高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用以上各种双分型面 结构。 初步拟定四型腔双分型面的结构。 在实际生产中，双分型面采用定距拉板式双分型面注射模最多，这种模具结构复杂，能适用于采 用点浇口的单型腔或多型腔注射模。设计时，限位销到定距拉板末端距离 S 的尺寸应大于浇注系统凝 料的长度 35。此外，为了中间板在工作过程中的导向和支撑，所以在定模一侧一定要设置导柱， 如该导柱同时对动模导向，则导柱的导向部分的长度应为： L = S + H + （1012） （） 式中： S限位销到定距拉板末端距离 （） ，即第二次分型的距离； H中间板的厚度（） 而动模部分是否设导柱，则由推出机构类型决定，如本设计中是采用顶杆推出机构脱模，则在定 模一侧应设导柱。 11 11 综上分析，本设计拟定采用定距拉板式双分型面注射模。 2.2.3 分型面的确定 对于此塑料件，外观质量要求比较高，并为防止在塑件外表面出现飞边而影响外观质量，第一个 分型面设在动模板处，第二个分型面只能沿塑件边缘轮廓设置, 采用动模板内型腔和型芯固定板所形 成与塑件轮廓曲线相一致的分型面形式,分型面呈空间曲面形式。 3 注塑机型号选择与确定 注射模是安装在注射机上使用的工艺装备，因此设计注射模时应该详细了解注射机的技术规范， 才能设计出符合规范的模具。 注射机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 估算外型尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射量、注射力锁模力、注射压力、拉杆间距、最 大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、开模距离等进行计算。 3.1 注射机的技术规范 从模具设计角度考虑，需要了解注射机的主要技术规范有：额定注射量、额定注射压、额定锁模力、 模具安装尺寸以及开模行程等。 公称注射量有注射容量和注射质量两种表示法。 3.1.1 公称注射量 公称注射容量：指注射机对空注射时，螺杆一次最大行程所射出的塑料体积，以立方厘米（3） 表示。 12 12 V公=（/4）D2S 式中：D螺杆直径（） ； S螺杆的最大注射行程（） 在注射过程中，随温度和压力的变化，塑料的密度也发生变化，加上成型物料的漏损等因素，故 注射机的公称容量一般为： V公=a（/4）D2S 式中：a注射系数，一般为 0.70.9。 3.1.2 公称注射质量 公称注射质量：注射机对空注射时，螺杆作一次最大注射行程所能射出的聚苯乙烯塑料质量。由 于各种塑料的密度及压缩比不同，在使用其他塑料时，实际最大注射量与聚苯乙烯的公称量可进行如 下换算： = max GG公 12 21 f f 式中：实际用塑料时的最大注射量（g） ； max G 以聚苯乙烯为标准的注射机的公称注射量（g） ；G公 实际用塑料在常温下的密度（g/3） ； 1 聚苯乙烯在常温下的密度（g/3） （通常为 1.06 g/3） ； 2 实际用塑料的体积压缩比，由实验测定； 1 f 聚苯乙烯的压缩比，通常可取 2.0。 2 f 3.2 注塑过程注射量的计算 3.2.1 塑件质量、体积的计算。 对于该设计，用户提供了塑件图样，据此建立塑件模型并对此塑件分析得： 塑件体积 V=20000 mm3=20cm3， 塑件质量 22.0g 3.2.2 浇注系统凝料的初步计算、确定 由于该模具采用一模四腔，按塑件体积的 0.6 倍计，所以浇注系统的凝料体积为： V=4V0.6=4200.6=48cm3 则：该模具一次注射所需塑料 ABS： 13 13 体积 V=204+48=128 cm3 质量 M=V=1.1128=140.8g 3.3 注射机型号的选定 一般注射机都有高速、低速两种特性（或称高压时间，低压时间）并可调节选用。1000cm2 以下 的中、小型注射机，其注射时间常为 4s，大型注射机注射时间在 12s 以内，注射速度一般为 57m/min，常用低速注射选用低速注射的注射机时，模具设计应注意防止产生冷接缝，型腔充填 不足。选用高速注射的或用大注射量、大锁模力的注射机注射大面积、小重量的塑件时，模具设计应 防止融料内充入空气、排气不良、融接不良、塑件内应力增大、塑料易分解、嵌件型芯受冲击力大及 易发生飞边等弊病。 根据以上的初步计算选定型号为 SZ-630/3500 的卧式注射机。其主要技术参数见下表： 表 3-1 注塑机的主要技术参数 注塑机各项目单位参数 螺杆直径 mm58 螺杆转速 r/min 10125 理论容量 cm3634 塑化能力 g/s24 注射速率 g/s220 额定注射压力 MPa150 锁模力 KN 3500 拉杆内间距 mm545*485 续表 3-1 注塑机各项目单位参数 最大模具厚度 mm400 最小模具厚度 mm250 开模行程 mm490 定位孔直径 mm 180（深 20） 喷嘴球半径 SR mm18 喷嘴孔半径 SR mm 3.4 型腔数量及注射机有关工艺参数的校核 3.4.1 型腔数量的校核 1） 由注射机料筒速化速率校核型腔数量 14 14 此处省略 NN NNNNNN NNN N 字 (1) 结构可靠：机械的运动准确、可靠、灵活，并有足够的强度和刚度。 (2) 保证塑件不变形不损坏。 (3) 保证塑件外观良好。 (4) 尽量使塑件留在动模一侧，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。 8.2 推杆的设计及脱模力的计算 本设计采用如图 8-1 所示的推杆，每个塑件由 2 根（a）型推杆和 26 根（b）型推杆以及推出，共 为 28 根。推杆靠近安装凸肩一端的直径较大，而顶推塑料件一端工作段直径较小，当模具结构允许的 推杆顶推面很有限，又必须使推杆较长时，为了增加推杆工作时的稳定性，将推杆靠近安装一端直径 增大。有时推杆靠近安装凸肩一端直径较小，而顶推塑料件一端的工作段直径增大，这种推杆用在要 求增加顶推面的场合，例如壁较薄的塑料件，特别是脆性塑料件，增加顶推面可减小塑料件单位面积 承受的顶推力，防止变形和推裂。 图 8-1 常用的两种推杆的形式 8.2.1 推杆的设计要求 （1）推杆应设计在靠近脱模阻力较大的部位，如塑料件侧壁的端部，端面带凸台或凹槽的部位； （2）在保证顺利脱模的前提下，力求减少推杆的数量，以保证推件时的协调，以减小塑料件表面的 影响； （3）推杆接触塑料件的顶推段，与模板上相应孔的配合间隙，应以不超过塑料溢料间隙为限，一般 15 15 情况下 H8/f7 或 H7f7 就可以满足这要求； （4）采用带凸肩推杆，安装固定时，与固定板上的安装孔应留有充分间隙，一般情况下可取双面间 隙 0.51使推杆在推件事有一定的浮动作用；mm （5）布置推杆时，要考虑脱模阻力的平衡，保证制品在推出时受力均匀，推出平稳，不变形，因此 在肋，凸台，细小凹部要多设推杆； （6）在装配推杆时，应使推杆的端面和凸模平面齐平或者比凸模平面高出 0.050.1mm，以免在制 品上留下一个凸台影响制品的使用； （7）在空气或废气难于排出的部位，应尽可能的设计推杆，以用它代替排气槽排气； （8）在推压制品的边缘时，为了增加推杆与制品的接触面积，应尽可能采用直径较大的推杆，推杆 的边缘应与型芯的侧壁相隔，以避免推杆应推杆孔的磨损而把型芯侧壁擦伤；10.15mm （9）推杆固定端与推杆固定板径向应留的间隙，避免在多推杆的情况下，由于各板上的推0.5mm 杆孔加工误差引起的轴线不一致而发生卡死现象。 8.2.2 推杆的安装方法； 推杆在固定板上的固定方法有很多，本设计采用的是最常采用的形式，即将推杆凸肩压在固定板的 沉孔和推板之间，用螺钉紧固，凸肩高度与对应沉孔的深度留有余量，在装配后将它们与固定板一起 磨去余量，来保证高度一致，避免在高度方向来回窜动。 8.2.3 推杆的材料 推杆的常用材料有钢、或碳素工具钢，推杆头部需淬火处理，硬度在 50HRC 以上，表45T8T10 面粗糙度在 Ra1.6m。 8.2.4 脱模力的计算 sincossincosFFfpAf 正脱 式中：脱模力，N； 脱 F 制品与钢材表面之间的静摩擦系数，经查表可得；f0.4f 脱模斜率，一般为 1o2o； 塑件对型芯产生的单位正压力（包紧力） ，一般为p =812；薄件取小值，厚件取大值；pMPa 塑件包紧型芯的侧面积（） 。A 2 mm N 7 . 112431sin1cos4 . 067538F 脱 16 16 8.2.5 定模推出机构的设计 脱模力的计算 sincossincosFFfpAf 正脱 式中：脱模力，N； 脱 F 制品与钢材表面之间的静摩擦系数，经查表可得；f0.4f 脱模斜率，一般为 1o2o； 塑件对型芯产生的单位正压力（包紧力） ，一般为p =812；薄件取小值，厚件取大值；pMPa 塑件包紧型芯的侧面积（） 。A 2 mm N 3 . 42411sin1cos4 . 013868F 脱 为了确保开模时塑件从定模脱出，随动模部分一起运动，所以在定模部分也设置一个推出机构。根 据脱模力的大小选取型号为 3.01424类、最大工作载荷为 467N 的弹簧 4 个。 8.3 脱模机构的复位元件 8.3.1 复位的形式 在推杆顶出机构中，推杆顶出塑料件后，在下一个成型周期开始前，必须恢复到初始位置，才能 开始下一个循环工作。因此，还必须设计复位杆来实现这动作。复位杆又称回程杆。目前回程杆的形 式有三种： （1）复位杆回程 （2）顶杆兼回程杆回程 （3）弹簧回程 8.3.2 复位机构的确定 本设计采用的是复位杆回程。复位杆结构如图： 17 17 图 8-2 复位杆 8.4 侧向分型与抽芯机构的设计 侧向分型与抽芯机构用来成型塑件上的外侧凸起、凹槽和孔以及壳体塑件的内侧局部凸起、凹槽 和不通孔。具有侧抽机构的注射模，其活动零件多、动作复杂，在设计中特别要注意其机构的可靠、 灵活和高效。侧抽机构类型很多，根据动力来源不同，一般可分为机动、液压或气动以及手动三大类 型。根据塑件结构进行合理选用。 8.4.1 侧向分型与抽芯机构类型的确定 该套模具采用机动侧抽机构，其驱动方式为斜滑块。 斜滑块驱动侧向分型与抽芯机构，通常斜滑块由锥形模套锁紧，能承受较大侧向力，但抽芯距不大。 此塑件的侧凹较浅，所需的抽芯距很小，故采用此机构较为合宜。根据斜滑块侧向分型与抽芯的特点， 利用推出机构的推力驱动斜滑块斜向运动，在塑件被推出脱模的同时由斜滑块完成侧向分型与抽芯动 作。 8.4.2 斜滑块的导向斜角的确定 斜滑块的导向斜角的大小关系到实际达到的抽拔力，也关系到抽芯距和开模行程。为保证一定 的抽拔力及斜滑块的强度，取不大于 30o，一般在 5o25o之间取，本模具设计的斜滑块的导向斜角 选了 8o。 8.4.3 侧向抽芯力的计算 塑件在模具中冷却定型时，由于体积收缩，而将型芯或凸模包紧，塑件在脱模时，必须克服这一包 紧力及抽芯机构所产生的摩擦力才能抽出活动型芯。 抽芯力可按下列公式进行计算 sincossincosFFfpAf 正脱 式中：抽芯力，N； 脱 F 制品与钢材表面之间的静摩擦系数，经查表可得；f0.4f 18 18 脱模斜率，一般为 1o2o； 塑件对型芯产生的单位正压力（包紧力） ，一般为p =812；薄件取小值，厚件取大值；pMPa 塑件包紧型芯的侧面积（） 。A 2 mm N 7 . 2381sin1cos4 . 0788F 脱 根据脱模力的大小选取型号为 1.01024类、最大工作载荷为 35N 的弹簧 8 个。 8.4.4 抽芯距的计算 将型芯从成型位置抽至不妨碍塑件脱模的位置，型芯或滑块所移动的距离称为抽芯距。一般来说。 抽芯距等于侧凹深度加的安全距离。2 3mmmm 224Smm 8.4.5 滑块的配合间隙 为保证滑块能顺利地在模套的导滑槽内滑动，斜滑块与导滑槽之间应该有适当的配合间隙，下表 列出了双向配合间隙 Z 值与配合面的宽度 L 的关系： 表 8-1 滑块与滑槽的双向配合间隙 L 20 20-4040-6060-80 z0.02-0.030.03-0.050.04-0.060.05-0.07 根据该情况，选用 0.03 的配合间隙。 8.4.6 模套的安装要求 为了斜滑块的拼缝能配合紧密，成型中不溢料。必须在滑块装入模套之后，下端面与模套间尚有 0.20.5mm的间隙，上端面高出模套 0.20.5mm，这样即使滑块的导槽部分出现磨损，仍能保证滑块 之间紧密拼合。 8.4.7 斜滑块顶出行程 对于卧式注射机上的滑块抽芯模具，如果滑块推出模套外的行程过大，由于导滑面间有较大的间隙， 斜滑块会因自重而倾斜，一般滑块滑出模套外的高度应不超过其高度的 2/3，否则会影响复位。 斜滑块的顶出行程 sin S L 式中：抽芯距，；Smm 19 19 斜滑块的导向斜角，8 ； sin S L =25.4mm 即斜滑块的推出长度小于导滑总长的 2/3，不会影响复位，符合要求。 8.4.8 斜滑块的定位与限位 滑块的定位是用于保证开模后的滑块停留在预定的位置上，使合模时斜滑块能准确地复位，不至于 损坏模具。本设计采用的是限位销进行定位。 9 模具冷却系统的设计 9.1 模具加热、冷却系统的设计要点 9.1.1 模具温度对模具的影响 （1）模具在成型的过程中，模具的温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件的质量。 （2）模具温度过高，成型收缩大。脱模后塑件变形率大，而且还容易造成溢料和黏模。 （3）模具温度过低，则熔体流动性差，塑件轮廓不清晰，表面还会产生明显的银丝或流纹等缺陷。 （4）当模具的温度不均匀时，型芯和型腔温度差过大，塑件收缩不均匀，导致塑件翘取变形，会 影响塑件的形状和尺寸精度。 综上所述，模具上需要设置温度调节系统以达到理想的温度要求。通常温度调节系统包括冷却系 统和加热系统两种。由于本塑件采用的是 ABS，其黏度低、流动性较好，对模具温度的要求不高，因 此只要设计冷却系统就可以了，加热系统就不需设计。 20 20 冷却系统的计算很麻烦，在此只进行简单的计算，在单位时间内熔体凝固时所放出的热量应等于 冷却水所带走的热量，模具温度设为 40。 9.1.2 冷却系统设计原则 （1）尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡； （2）冷却水孔数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越均匀。根据经验，一般冷却水孔中心 线与型腔壁的距离应为冷却水孔直径的 12 倍，冷却水孔中心距约为 35 倍，水孔直径一般为 812。 （3）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面的距离 应处处相等。 （4）浇口处加强冷却。一般在注射成型时，浇口附近温度最高，距浇口越远温度越低，因此加强 浇口处的冷却。 （5）尽量降低进水和出水的温度。如果进水和出水的温度过大，将使模具的温度分布不均匀，尤 其对流程很长的大型塑件，料温越流越低，对于矩形模具，通常沿模具宽度方向开设水孔，使进水与 出水温度差不大于 5。 （6）合理选择冷却水道的形式。 （7）合理确定冷却水管接头的位置。为不影响操作，进出口水管接头通常设在注射机背面的模具 同一侧。 （8）冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构（如推杆孔、小型芯孔等）发生干涉现象，设计 时要通盘考虑。 （9）冷却水孔进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏。 9.2 冷却系统的设计 9.2.1 冷却介质的选择 冷却介质有冷却水和压缩空气，但用冷却水较多，因为水的热容量大、传热系数大，成本低。用 水冷却，即在模具型腔周围或内部开设冷却水道。由于 ABS 的黏度低、流动性好，成型工艺要求模具 温度都不太高，所以常采用水对模具冷却。 9.2.2 冷却水的体积流量计算 1 v 1 q WQ C 12 （-） 式中： 单位质量的塑件制品在凝固时所放出的热量，ABS 为 310400，取 1 QkgkJ ； 2 4 10/kJ kg 单位时间（每分钟）内注入模具中的塑件质量（）按每分钟注 1 次；W/minkg 21 21 冷却水的密度（1000） ； 3 /kg m 冷却的比热容（） ； 1 C4.187/kJ kg 冷却水出口温度（取 25） ；1 冷却水进口温度（取室温的温度 20） 。2 5187 . 4 10 1041408. 0 3 2 V q min1069 . 2 33 m 9.2.3 定冷却水管的直径 d 为使冷却水处于湍流状态，取冷却水孔的直径 d=8mm 9.2.4 确定冷却水在管道的流速 2 4 v q d 2 3 1000814 . 3 1069. 24 sm896 . 0 求冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数h 4.187 f h 0. 8 0. 2 （） d 式中：冷却介质温度有关的物理系数，可查表取（水温为 25） ；ff6.84 冷却介质在一定温度下的密度（1000） ； 3 /kg m 冷却介质在流道中的流速，；/m s 冷却水管的直径，。dmm 2 . 0 8 . 0 3 10008 896 . 0 10 67 . 8 6 . 3 h ChmkJ 023 10738 . 3 22 22 9.2.5 确定冷却管道的总传热面积A 1 60WQ A h 220256510738 . 3 4001408 . 0 60 3 A 22 10137 . 1 m 9.2.6 模具上应开设的冷却水孔数 A n dL 式中：L冷却水管的总长度，；mm 10003551000814 . 3 10137 . 1 2 n 3 . 1 从计算结果看，因塑件算中等，单位时间注射量下，所以需冷却水道也比较小，但一条冷却水道 对模具来说是不可取的。因为冷却不均匀，会使塑件产生很多缺陷。 根据注射厂的生产现场经验，本设计在型腔固定板上采用 2 条水道，在型芯固定板上开设 2 条冷 却水道。水道流量的大小可根据注射时具体工艺情况进行调整，水孔的开设详细情况见装配图。 10 模具材料的选用 10.1 模具材料选用的要求 10.1.1 模具材料选用原则 用于注塑模具的钢材，大致应满足如下要求： （1）机械加工性能优良：易切削，适于深孔、深沟槽、窄缝等难加工部位的加工和三维复杂形面的 雕刻加工； （2）抛光性能优良：没有气孔等内部缺陷，显微组织均匀，具有一定的使用硬度（40HRC 以上） ； （3）良好的表面腐蚀加工性：要求钢材质地细而均匀，适于花纹腐蚀加工；但对一些特殊 塑料； （4）耐磨损，有韧性：可以在热交变负荷的作用下长期工作，耐摩擦； （5）热处理性能好：具有良好的淬透性和很小的变形，易于渗氮等表面处理； （6）焊接性好：具有焊接性，焊后硬度不发生变化，且不开裂、变形等； 23 23 （7）热膨胀系数小，热传导效率高：防止变形，提高冷却效果； （9）性能价格比合理，市场上容易买到，供货期短。 10.1.2 模具选用要求 在选择注射模具钢材时，要综合考虑塑件的生产批量、尺寸精度、复杂程度、体积大小和外观要 求等因素。对于塑件生产批量大、尺寸精度要求高的场合，应选用优质模具钢。对于结构复杂或体积 比较大的塑件应选用易切削钢。外观要求高的塑件可以选用镜面钢材。 10.2 注塑模具常用材料 10.2.1 塑料模具成型零件的选材 表 10-1 模具成型零件的常用材料 零件名称材料牌号热处理方法硬度说明 调质216260HB 45 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 CrWMn Cr12MoV 4Cr5MoSiV 淬火 20CrMnMo 型腔 型芯 20CrMnTi 9VrWMn 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 10.2.2 模板零件的选材 表 10-2 模具零件的常用材料 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230270HB 45 调质固定板 Q235A 230270HB 垫块45、Q235A T8A、T10A淬火5458HRC推件板 45 调质230270HB 24 24 10.2.3 导向零件的选材 表 10-3 导向零件的常用材料 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 支柱 45 淬火4348HRC 10.2.4 侧向分型与抽芯机构的选材 滑块 Cr12MoV 淬火 5256HRC 10.2.5 推出机构零件的选材 表 8-4 推出机构零件常用材料 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 10.2.6 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 10.2.7 该套模具所用材料的性能比较 表 8-5 常用材料的性能比较 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 40Cr 良优优优良 25 25 11 模具的工作过程 模具装配试模完毕后，模具进入正式工作状态，其基本工作过程如下。 11.1 提前预处理 11.1.1 塑料 ABS 的处理 （1）对塑料 ABS 进行烘干，并装入料斗。 （2）对塑料进行预塑化，注射装置准备注射。 11.1.2 模具的处理 （1）清理模具型芯、型腔，并喷上脱模剂，进行适当的预热。 （2）合模、锁紧模具。 11.2 注塑过程 注射过程包括充模、保压、倒流、浇口冻结后的冷却和脱模。 26 26 11.3 脱模过程 详见装配图。开模时，由于强制拉袢的作用，I 分型面先分型，通过导滑槽的作用，斜滑块完成 侧抽芯，当限位螺钉达到限位后，将强制拉袢强行脱出，使 II 分型面开模，然后通过推杆将制品推出， 浇点被切断，浇道被拉料杆顶出，由完成了脱模过程，最后将塑件取出。同时需要对浇道进行人工剔 除。 11.4 塑件后处理 塑件的后处理。切除塑件上的浇注系统凝料，对塑件进行调湿处理。 12 全面审核投产制造 12.1 模具的安装原则 模具的安装是指将模具从制造地点运至注射机所在地并安装在指定的注射机上的全过程。其具体要 求因企业特定，生产条件、模具调试的不同而不尽相同，但要遵循以下原则： （1）要注意操作者的安全； （2）要确保模具和设备在调试中不被损坏。 在安装模具时，要将注射机的按扭选择在“调试”的位置上，使机器的全部功能置于调试者手动 控制之下。在吊装模具中，要将电源关闭，以免发生意外事故。 12.2 试模 虽然是在选定成形材料、成形设备时，在预想的工艺条件下进行模具设计，但是人们的认识往往是 27 27 不完善的，因此必须在模具加工完成以后进行试模，看成形的制品质量如何。发现问题以后，进行排 除错误性的修模。 塑件出现不良现象的种类很多，原因也很复杂，有模具方面的原因，也有工艺方面的原因，两者 往往交织在一起。在修模前，应根据