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目 录前言 .11 塑件成型工艺分析 .31.1 塑件分析.31.2 塑件材料的成型特性与工艺参数.42 拟定模具结构形式 .72.1 分型面的设计.72.2 型腔的设计.83 注塑机型号选择与确定 .103.1 所需注射量的计算.103.2 注射机型号的选定.113.3 型腔数量及注射机有关工艺参数的校核.123.4 注射机安装部分相关尺寸的校核.143.5 开模行程的校核 .143.6 模架尺寸与注射机拉杆内间距校核.154 浇注系统的设计 .164.1 浇注系统设计的原则.164.2 主流道的设计.164.3 冷料穴的设计.184.4 分流道的设计.194.5 浇口的设计.224.6 浇注系统的平衡.234.7 浇注系统凝料体积计算.234.8 浇注系统各截面流过熔体的体积计算.244.9 普通浇注系统截面尺寸的校核.245 成型零件的设计 .265.1 成型零件的要求及选材.265.2 成型零件的结构设计.265.3 成型零件尺寸的计算.265.4 型腔刚度的校核.306 模架的确定和标准件的选用 .326.1 模架的选用.326.2 模板尺寸的确定.337 合模导向机构的设计 .357.1 导柱的设计.357.2 导套的设计 .368 脱模机构的设计 .388.1 脱模机构的分类及设计原则.388.2 脱模力的计算与校核.398.3 推杆的设计.408.4 脱模机构的复位元件.418.5 侧向分型与抽芯机构的设计.419 排气系统和温度调节系统的设计 .459.1 排气系统的设计.459.2 冷却系统的设计.4510 典型零件制造工艺 .4710.1 定模仁型腔部分的制造工艺 .4710.2 动模座板的数控程序设计 .4811 模具材料的选择 .5112 模具的工作过程 .5213 设计总结 .5314 参考文献 .54致谢 .55附录 .56 1前言1 塑料注射模具简介模具是塑料成型加工的一种重要的工艺装备，同时又是原料和设备的“效益放大器”，模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。因此，模具工业已成为国民经济的基础工业，被称为“工业之母”。模具生产技术的高低，已成为衡量一个国家产品制造技术的重要标志。塑料成型加工及模具技术不仅随着高分子材料合成技术的提高、成型设备成型机械的革新、成型工艺的成熟而进步，而且随着计算机技术、数值模拟技术等在塑料成型加工领域的渗透而发展。注射成型也称为注塑成型，其基本原理就是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段保压冷却定型时间后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制品。2 我国塑料模具现状及发展趋势CAD/CAM/CAE 技术在塑料模的设计制造上应用已越来越普遍，特别是 CAD/CAM 技术 的应用较为普遍，取得了很大成绩。使用计算机进行产品零件造型分析、模具主要结构及零件的设计、数控机床加工的编程已成为精密、大型塑料模具设计生产的主要手段。应用电子信息工程技术进一步提高了塑料模的设计制造水平。这不仅缩短了生产前的准备时间，而且还为扩大模具出口创造了良好的条件，也相应缩短了模具的设计和制造周期。精密、复杂、大型模具的制造水平有了很大提高，模具寿命及效率不断提高，同时还采用了先进的模具加工技术和设备。目前我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。 “十一五”期间，中国模具工业水平不仅在量和质的方面有很大提高，而且行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展。我国塑料模具的质量、技术和制造能力近年来确实发展很快，有些已达到或接近国际水平，尤其是随着改革开放政策的不断深入， “三资”企业蓬勃发展，对我国塑料模具设计制造水平的提高起到了非常大的作用。然而，由于我国模具制造基础薄弱，各地发展极不平衡，因此从总体上来看，与国际先进水平相比和与国内市场需求相比，差距还很大。这主要表现在以下方面：塑料模具产品水平不高，与国外先进水平相差甚远；我国塑料模制造企业设备数控化率和 CAD/CAM 应用覆盖率比国外低很多，且设备不配套、利用率低的现象十分严重；开发能力低，在市场上处于被动地位，创造的经济效益方面，国内大多数是微利甚至亏损；国内外模具企业管理上的差距十分明显；我国塑料模具市场总体上供不应求，特别是大型、复杂、长寿命塑料模产需矛盾十分明显。 23 模具的发展趋势随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。虽然模具种类繁多，但其发展重点应该是既能满足大量需要，又有较高 技术含量，特别是目前国内尚不能自给，需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展 有重大影响。因此，一些重要的模具标准件也必须重点发展，而且其发展速度应快于模具的发展速度，这样才能不断提高我国模具标准化水平，从而提高模具质量，缩短模具生产周期，降低成本。由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势，因此对于出口前景好的模具产品也应作为重点来发展。根据上述需要量大、技术含量高、代表发展方向、出口前景 好的原则选择重点发展产品，而且所选产品必须目前已有一定技术基础，属于有条件、有可能发展起来的产品。塑料模具生产企业在向着规模化和现代化发展的同时，高精度、高效率、自动化、精密、高寿命仍然是模具发展必然的趋势。从技术上来说，主要有以下几个方面：（1）CAD/CAM/CAE 技术将全面推广；（2）快速原型制造（RPM） 、高铣削加工、热流道技术、气体辅助注射技术、高压注射成型及相关技术将得到更好的发展；（3）开发新的模具材料，如采用粉末冶金及喷射成型工艺制作出硬制合金、陶瓷及复合材料；（4）模具表面强化热处理新技术应用，如我国研制的镜面塑料模具，就是在低级材料中加入Ni、Cr、Al、Cu、Ti 等合金元素后，经过毛坯淬火与回火处理，使其硬度HRC，然后加工成型，再进行时效处理，使模具硬度上升到HRC，从而大大提高了模具的使用寿命。4 本设计的意义及目的振兴和发展我国塑料模具工业，特别是注射模具模日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、通讯等产品中，60%80%的零件都要依靠塑料模具，尤其是注射模具来成型。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍，上百倍。本次毕业设计的目的是：（1） 提高动手的能力，将理论与实践相结合；（2） 初步掌握模具设计的方法、过程，初步掌握 AutoCAD、roE 等相关设计软件工具，为将来走向工作岗位进行设计研发工作打下基础；（3） 培养自己的独立思考能力、动手能力、创新能力和计算机运用能力。本次设计就是设计以 PS 为原料的圆筒接口注射模具设计,其具体的设计过程及步骤见下面正文部分的内容。 31 塑件成型工艺分析1.1 塑件分析1.1.1 塑件模型 以下是塑件平面图：图 1-1 塑件三维立体图图 1-2 塑件平面图1.1.2 塑料 PS（聚苯乙烯）1.1.3 塑料件质量 13.65g1.1.4 塑料件体积 133cm1.1.5 色调 不透明（红色）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程度一般，表面质量要求也较高。如上图所示，塑件的上端部有三个分布均匀的方形槽，底部有三个对应分布的凸起；同时圆柱面上还有一个侧孔，因而需要考虑侧向分型抽芯机构的设置。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, 综合考虑其浇注时的难易程度和成型特征等因素，浇口最好设置在侧向分型的另一侧的表面上且用点浇口来进行浇注， 4以保证其表面的成型质量。整体来看该塑件成型简单，但在脱模时包紧力较大，应有一定的脱模斜度，用推杆推出即可。 （2）精度等级选用的精度公差等级按照国家标准为一般精度MT3级。 （3）脱模斜度该塑件的壁厚约为2.5mm，从表查得该PS塑件的脱模斜度, 型腔为35130, 型芯3040。脱模斜度取决于塑件的形状、壁厚、摩擦系数的大小及塑料的收缩率。形状愈复杂或成型孔较多时取较大的脱模斜度；制品高度愈高、孔愈深则取较小的脱模斜度；内孔包住型芯，应取较大的斜度。因此, 本次设计的圆筒接口的脱模斜度型腔取1, 型芯取40。一般情况下，脱模斜度不包括在塑件的公差范围内，否则应在图样上加以注明。当要求开模后塑件留在型腔内时，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 PS 成型特性 （1）名称PS，热塑性塑料，中文名，聚苯乙烯，英文名，polystyrene。PS其电绝缘性（尤其高频绝缘性）优良，无色透明，透光率仅次于有机玻璃，着色性、耐水性、化学稳定性良好，机械强度一般，但性脆，易产生应力碎裂，不耐苯、汽油等有机溶剂。 （2）PS主要性能 PS，燃烧性慢，屈服强度、拉伸强度3563Mpa，伸长率不大，热变形温度6596C，计算收缩率为0.5-0.6 %。具体如下表：表1-1 PS的物理、热性能指标性能单位数值密度3/cmg1.041.06比体积gcm /30.940.96吸水率（24h）%0.030.05收缩率（%）%0.50.6熔点（或粘流温度）131165 5热变形温度线膨胀系数C/105659668 表1-2 PS的力学、电气性能指标性能单位数值抗拉、屈服强度MPa3563拉伸弹性模量MPa2.83.5103抗弯强度MPa6198冲击韧度kJ/m20.540.86（悬臂缺口）布氏硬度HBM6580体积电阻率介电常数（10 HZ）6m10142.42.65 （3）成型特性 a 无定形料，吸湿性小，不易分解，性脆易裂，热膨胀系数大，易产生应力开裂； b 流动性较好，溢边值0.03mm左右； c 塑件壁厚均匀，不宜有嵌件， （如有嵌件应预热） ，缺口，尖角，各面应圆滑连接； d 可用螺杆或柱塞式注射机加工，喷嘴可用直通式或自锁式； e 宜用高料温，模温、低注射压力，延长注射时间有利于降低内应力，防止缩孔、变形（尤其对厚壁塑件） ，但料温高易出银丝，料温低或脱模剂多则透明性差； f 可采用各种形式进料口，进料口与塑件应圆弧连接，防止去除浇口时损坏塑件，脱模斜度宜取2以上，顶出均匀以防止脱模不良发生开裂、变形，可用热浇道系统。 （4）主要用途 适于制作绝缘透明件、装饰件及化学仪器、光学仪器等零件1.2.2 塑料 PS 的成型工艺参数 （1）注射成形机类型：螺杆式 适用注射机类型：螺杆、柱塞均可 （2）螺杆转速（r/min）：48 （3）预热和干燥： 温度（C） 6075 时间（h）2h （4）料筒温度：（C） 后段 140160 中段 前段 170190 6 （5）喷嘴温度（C）： 喷嘴形式 自锁式； （6）模具温度（C）：3265 （7）注塑压力（MPa）：60110 （8） 成型时间（s）注塑时间 1545保压时间 03冷却时间 1560总周期 40120 （9）后处理 方法：用红外线灯、鼓风烘箱烘烤 温度：70C 时间：24小时1.2.3 塑成型过程 （1） 预烘干装入料斗预塑化注射装置准备注射注射保压冷却脱模塑件送下工序。 （2） 清理嵌件、预热；清理模具、涂脱模剂放入嵌件合模注射。 2 拟定模具结构形式2.1 分型面的设计2.1.1 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，在塑件设计阶段，就应考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型。在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。分型面设计是否合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造有很大的影响。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 7 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（如同心度等） ； （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； （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。 该塑件在进行塑件设计时已充分考虑了上述原则，同时从塑件图样可看出该塑件一端顶部有三个方形孔，且对应着底部有三个凸起端，同时在外圆柱面上有侧向的孔，因此在分型时需要有多个型芯和侧向抽芯机构进行分型。2.1.2 分型面选择方案（1）分型面选择方案：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）分型面选择方案：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，常见的有以下几种：a 定距板式双分型面注射模b 定距拉式双分型面注射模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。综上分析，本设计拟定采用单分型面注射模。 82.1.3 分型面的确定对于此塑料件，外观质量要求一般，并为防止在塑件外表面出现飞边而影响外观质量,其分型面形式与位置如图所示：图 2-1 分型面的形式与位置2.2 型腔的设计2.2.1 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。该圆筒接口塑件精度要求不高，生产批量大批量生产，且具有抽芯机构，从模具加工成本，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。由此可见，该注塑机正好匹配所对应的型腔数目，所以可确定其型腔数量为4个。2.2.2 型腔的布置 型腔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： 9图2-2 型腔的布局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。同时设计人员还必须对提供的注射机进行校核。3.1 所需注射量的计算3.1.1 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 V113000 mm3=13cm3， 10 塑件质量=13.65g11Vm3.1.2 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：31.2cm31346 . 046 . 012VV则：该模具一次注射所需塑料 PS：体积 83.2cm32104VVV质量 87.36g00Vm3.1.3 塑件和流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积及所需锁模力222214 .67822435. 024mmAnAAKNPAnAFm56.16925824.67)(21型式中 A-塑件及流道凝料在分型面上的投影面积； -单个塑件在分型面上的投影面积；1A 2A-流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积； -模具所需的锁模力/N；mF -塑料熔体对型腔的平均压力/Mpa：由于该塑件材料为 PS 且壁厚均匀，属于容易成型型P的塑件，故查表可取=25 Mpa。型P3.2 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。1000以下2cm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。根据上面计算得到的 m 和值来选择一种注射机，注射机的最大注射量（额定注射量 G）和额mF定锁模力 F 应满足 11（或 V=110.9）ggmG5 .11675. 036.873cm式中 -注射系数，无定型塑料取 0.85，结晶型塑料取 0.75。FmF根据以上的初步计算投影面积和锁模力，选定型号为 SZ-125/630 的卧式注射机。其主要技术参数见下表：表3-1 SZ-125/630注塑机的主要技术参数注塑机各项目单位参数结构型式螺杆直径螺杆转速理论注射容量塑化能力注射速率额定注射压力锁模力拉杆内间距锁模型式最大模具厚度最小模具厚度移模行程定位孔直径mmr/mincm3g/sg/sMPaKNmmmmmmmmmm卧式401420014016.8110126630370*320双曲肘300150270125续表续表 3-13-1注射机各项目 单位 参数喷嘴球半径 SR mm 15喷嘴孔半径 SR mm 33.3 型腔数量及注射机有关工艺参数的校核3.3.1 型腔数量的校核 由注射机料筒塑化速率校核型腔数量 1244 .263600/12mmKMtn上式中 26.4 远大于 4，所以型腔数量校核符合要求。式中 K-注射机最大注射量的利用系数，结晶型塑料一般取 0.75； M-注射机的额定塑化量（g/s）,该注射机为 16.8g/s； t-成型周期，因塑件小，壁厚不大，取 30s； -单个塑件的质量和体积（g 或） ，取=13.65g；1m3cm1m -浇注系统所需塑料质量和体积（g 或） ，取 0.6；2m3cm14m3.3.2 注射机工艺参数的校核1）最大注塑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）应在公称注射量的35%75%范围内，最大可达 80%，最低不应小于 10%。既保证塑件质量，又充分发挥设备的能力，选在50%80%范围内为好。最大注射量是指注射机螺栓式柱塞以最大注射行程注塑时，一次所能达到的塑料注射量。注射量容积表示：最大注射容积为：3max10514075. 0cmVV式中 -模具型腔和流道的最大容积（） ；maxV3cm V-指定型号与规格的注射机注射量容积（） ，该注射机为 140；3cm3cm -注射系数，取 0.750.85，无定型塑料可取 0.85，结晶型塑料可取 0.75，该处取0.75。倘若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不到发挥，塑料在料筒中停留时间就会过长。所以最小注射量容积。故每次注射的实际注射量容积应满足3min3514025. 025. 0cmVVVminVV，而=83.2，符合要求。maxVV3cm2）锁模力的校核锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。当高压的塑料熔体充满型腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。因此，注射机的锁模力必须大于该模的胀型力，即：KNAPkF47.203254 .67822 . 10型 13符合要求。式中 -型腔的平均压力，查表到 25MPa；型P -锁模力安全系数，一般取=1.11.2。0k0k3）注塑压力的校核所选用的注射机的注射压力必须大于成型塑件所需的注射压力。成型所需注射压力与塑料品种、塑件的形状及尺寸、注射机的类型、喷嘴及模具流道的阻力等因素有关。根据经验，成型时所需注射压力大致如下：1、塑料熔体流动性好，塑件形状简单，壁厚者所需注射压力一般小于 70MPa。2、塑料熔体粘度较低，塑件形状一般，精度要求一般者，所需注射压力通常选用 70100 MPa。3、塑料熔体具有中等粘度（改性 PS、PE 等） ，塑件形状一般，有一定精度要求者，所需注射压力选用 100140MPa。4、塑料熔体具有较高粘度（PMMA、PPO、PC 等） ，塑件壁薄、尺寸大，或壁厚不均匀，尺寸精度要求严格的塑件，所需注射压力约在 140180MPa 范围。注射机的额定注射压力即为该注射机的最高压力=126MPa，应该大于注射成型时所需用的注射压maxP力，即0PMPaPkP126904 . 10max符合要求。式中 -安全系数，常取=1.251.4，这里为使用安全取用 1.4。kk实际生产中，该塑件成型时所需的注射压力为 70100 MPa，这里取 90 MPa。3.4 注射机安装部分相关尺寸的校核3.4.1 喷嘴尺寸主流道的小端直径 D 大于注射机喷嘴直径 d，以利于塑料熔体流动。通常为D=d+（0.51）mm对于该模具 d=3mm，取 D=3.5mm 符合要求。主流道入口的凹球面半径应大于注射机喷嘴半径，以利于同心和紧密接触，使主流道内0SRSR的凝料易脱出。通常为=+（12）mm0SRSR 14对于该模具=15mm，取=16mm，符合要求。SR0SR3.4.2 定位圈尺寸注射机固定模板台面中心有一规定尺寸的孔，称之为定位孔。注射模端面凸台径向尺寸须与定位孔呈间隙配合，便于模具安装，并使主流道与喷嘴同心。模具端面凸台高度应小于定位孔深度。注射机定位孔尺寸为，定位圈尺寸取且两者之间呈间隙配合，符合要求。mm125mm1253.4.3 模具厚度校核模具总厚度与注射机模板闭合厚度的关系：两者之关系应满足：minmaxmHHH式中 模具闭合后的总厚度/mmmH注射机允许的最小模具厚度/mm；minH注射机允许的最大模具厚度/mm；maxH由上表 3-1 可知：，；mmH150minmmH300max而该模具的总厚度 H=25+63+20+40+40+80+25=293mm，符合要求。3.5 开模行程的校核 开模行程是指从模具中取出塑件所需的最小开模距离，它必须小于注射机的最大开模行程，由于注射机的锁模机构不同，开模行程的效核有三种情况。3.5.1 注射机最大开模行程与模具厚度无关这种情况主要是指锁模机构为液压机械联合作用的注射机，其最大开模行程由曲肘机构的最大行程决定，与模具厚度无关。对于单分型面注射模具，其开模行程按下式校核：mmHHS113108023)105(21式中 S-注射机最大开模行程，表 3-1 查得 S=270mm； -塑件脱模距离/mm；-包括流道凝料在内的塑件高度/mm；1H2H3.5.2 注射机最大开模行程与模具厚度有关对于全液压式锁模机构的注射机，最大开模行程受到模具厚度的影响。此时最在开模行程等于注射机移动、固定模板台面之间的最大距离减去模具厚度。KSmH 15对于单分型面注射模，按下式校核：)105(21HHHSSmK则 mmHHHSmK233108023120)105(21=240mm233mm,符合要求。KS3.5.3 有侧抽芯时的开模行程的校核当利用开模行程完成侧向抽芯时，开模行程的校核还应考虑为完成抽拔距 L 而所需要的开模行程，由于时，开模行程仍应按以上两式进行校核，可知经校核符合要求。cHcH21HH 3.6 模架尺寸与注射机拉杆内间距校核该套模具模架的外形尺寸为 250mm315mm，而注射机拉杆内间距为 370mm320mm，由此可以看出其模架尺寸校核符合要求。4 浇注系统的设计4.1 浇注系统设计的原则浇注系统是塑料熔体从注射机喷嘴射出后达到型腔之前在模具内的进料通道，它分为普通流道浇注系统和无流道凝料（热流道）浇注系统。具有传质、传压和传热的功能，对塑件质量影响很大。浇注系统设计原则为： （1）重点考虑型腔布局。 （2）热量及压力损失要小，为此浇注系统流程应尽可能短，截面尺寸应尽可能大，弯折尽量少，表面粗糙度要低。 （3）均衡进料，即分流道尽可能采用平衡式布置。 （4）塑料耗量要少，满足各型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料耗量。 16 （5）消除冷料，浇注系统应能收集温度较低的“冷料”。 （6）排气良好。 （7）防止塑件出现缺陷，避免熔体出现充填不足或塑件出现气孔、缩孔、残余应力。 （8）保证塑件外观质量。（9）较高的生产效率。（10）塑料熔体流动特性（充分利用热塑性塑料熔体的假塑性行为） 。该模具采用普通流道浇注系统，其包括：主流道、分流道、冷料穴、浇口。为确保塑件外观质量，进料浇口采用潜伏式的点浇口。为降低塑料熔体的压力和减少热量损失，流道应尽量短；开模后依靠塑件向型芯收缩的包紧力而滞留于动模一侧，但为了顶出塑件，还需在动模上设计顶出装置。为使开模时塑件滞留于动模一侧，需借助开模力驱动顶出装置。4.2 主流道的设计4.2.1 主流道的设计要求主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。其主要设计要点为： (1) 主流道圆锥角=26，对流动行差的塑料可取36，内壁粗糙度为Ra 0.63m。 (2) 主流道大端呈圆角，半径r=13，以减少料流转向过度时的阻力。 (3) 在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，一般小于60mm，过长则会影响容体的胜利充型。 (4) 对于小型模具可将主流衬套与定位圈设计成整体式，但在大多数情况下是将主流衬套和定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上。主流道衬套与定模座板采用H7/m6过度配合，与定位圈的配合采用H9/f9的间隙配合。 (5) 主流道衬套一般选用T8、T10制造，热处理强度为5256HRC。4.2.2 主流道尺寸的确定： （1）主流道小端直径 d=注射机喷嘴直径+（0.51） =3+（0.51） ， 取d =3.5mm。 （2）主流道球面半径 SR =注射机喷嘴球头半径+（12）0=15+（12） ， 取SR =16mm。0 （3）球面配合高度 h=3mm5mm 取h=4mm。（4）主流道长度L，尽量小于60mm，由标准模架及该模具的结构的特征，取L=50mm。（5）主流道大端直径 D=d+2L6.5mm（取半锥角为12，取=2）tan 17 取D=6.5mm。4.2.3 主流道浇口套的形式 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，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，一般采用碳素工具钢，如：T8A、T10A等，热处理硬度为5358HRC。主流道衬套图如下：? 0.0080.020 A图4-1 主流道衬套主流道衬套和定位圈设计成整体式，用于小型模具，中大型模具设计成分体式。但由于该模具主流道较长，设计成分体式较宜。其定位圈的结构尺寸如图4-2所示： 18图4-2 定位圈4.2.4 主流道浇口套的固定形式如图 4-3 所示：图4-3 浇口套的固定形式4.3 冷料穴的设计在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约 1025mm 的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。 冷料穴一般位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是捕集料流前锋的“冷料” ， 19防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量；开模时又能将主流道中的冷凝料拉出。4.3.1 主流道冷料穴开模时应将主流道中的冷凝料拉出来，所以冷料穴的直径宜稍大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。该模具采用底部没有推杆的圆环槽冷料穴，当其被推出时，塑件和流道凝料能自动坠落，易实现自动化操作。其具体形状如图所示：图4-4 主流道冷料穴4.3.2 分流道冷料穴 当分流道较长时，可将分流道的端部沿料流前进方向延长作为分流道冷料穴，以储存前锋冷料，其长度为分流道直径的1.52倍。具体情况见装配图。4.4 分流道的设计 分流道是主流道与浇口之间的通道。多型腔模具一定要设置分流道。大型塑件由于使用多浇口进料也需设置分流道。4.4.1 分流道截面形状的选择 常用的分流道截面形状有圆形、梯形、U字形和六角形等具体形状如图4-5所示： 分流道最理想的设计就是把熔体在流道中的压降降到最小，在多种常见截面当中，圆形截面的压降是最小的。但由于圆形的分流道必须在上下模板上都加工出半圆槽，工艺性不好，加工时对中困难；浅矩形及半圆形截面流道，由于其表面积大，效率相对较低；故此设计中综合考虑采用工艺性更为合理，压降也比较小且塑料熔体的热量散失不大，又容易脱模的U形截面或梯形截面。在本设计中采用梯形截面的分流道。 20图4-5 分流道的截面形状形式4.4.2 分流道的布置形式在多型腔模具中分流道的布置中有平衡式和非平衡式。平衡式布置是指分流道到各型腔浇口的长度、断面形状、尺寸都相等的布置形式。它要求各对应部分的尺寸相等，这种布置可实现均衡送料和同时充满型腔的目的，使成型的塑件力学性能基本一致。但是这种布置使分流道较长。非平衡式布置是指分流道到各个型腔浇口的长度相等的布置。这种布置使塑料进入各个型腔有先后顺序，因此不利于均衡送料，但对型腔数量多的模具，为不使流道过长，也常采用。为了达到同时充满型腔的目的，各个浇口的断面尺寸要制作得不相同，在试模的时候要多修改才能实现。分流道在分型面上的布置与型腔的排列相关，有多种布置形式，但应遵守两方面的原则：一是排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面是流程尽量短、锁模力力求平衡。本模具的流道布置形式采用第一种平衡式。 其分流道的布置类型如下图所示：图4-6 平衡式分流道的布置形式 214.4.3 梯形分流道的形状及尺寸 为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，工程设计中分流道截面形状常采用梯形截面。加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大。一般设计中常采用下面的经验公式可确实其截面尺寸，即：mmLmB31. 313065.132654. 02654. 044mmBH475. 221. 2)4332(式中 B-梯形大底边的宽度/mm； m-塑件的质量/g； L-分流道的长度/mm；H-梯形的高度/mm。 注：上式的适用范围，即塑件厚度在3mm以下，质量小于200g，且B的计算结果在3.29.5mm范围内才合理。由上式结果在此范围内，合理。梯形的侧面斜角常取，取6，且又根据塑料常用分流道尺寸推荐范围表查得：取B为1053.6mm，则H取2.5mm。底部圆角r=13mm，取r=1mm。其截面形状及尺寸如图所示：图4-7 梯形分流道 224.4.4 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为理想，因此分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.631.6m，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。也有效的降低了加工成本。该模具取Ra=0.8m。4.4.5 分流道长度 长度应尽量短，且少弯折，因此根据查表经验知道，取得：第一级分流道：；mmL701第二级分流道：。 mmL302 其分流道长度设计如下： 图4-8 分流道长度尺寸设计4.5 浇口的设计 浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统最关键的部分。浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。浇口截面积通常为分流道截面积的0.070.09倍，浇口截面积形状多为矩形和圆形两种，浇口长度约为0.52mm左右。浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。4.5.1 浇口的类型及确定 注射模的浇口结构形式较多，不同类型的浇口其尺寸、特点及应用情况各不相同。按浇口的特征可分为限制浇口和非限制浇口，按浇口的形状可分为点浇口、扇形浇口、盘形浇口、环形浇口及薄片式浇口；按浇口的特性可分为潜伏式浇口、护耳浇口；按浇口所在的位置可分为中心浇口和侧浇口等。 23 对于该模具，是中小型塑件的多型腔模具，依据塑料件形状和精度要求，该塑料件采用潜伏式点浇口比较适宜。其形状如下图：图4-9 潜伏式点浇口4.5.2 浇口截面尺寸的确定 潜伏式浇口中心线与分流道中心线的夹角一般在45o60o之间取值，浇口的截面常为圆形或椭圆形，其截面尺寸根据点浇口进行计算。通过查表，点浇口截面直径为0.81.3mm，浇口长度为1mm。4.5.3 浇口位置的选择 浇口开设的位置对制品的质量影响很大，在确定浇口位置时，应注意以下几点： （1）浇口应开在能使型腔各个角落同时充满的位置。 （2）浇口应设在制品壁厚较厚的部位，以利于补缩。 （3）浇口位置选择有利于型腔中气体的排除。 （4）浇口位置应选择在能避免制品产生熔合文的部位。对于圆筒类制品，采用中心浇口比侧浇口好。 （5）对于带细长型芯的模具，宜采用中心顶部进料方式，以避免型芯受冲击变形。 （6）浇口应设在不影响制品外观的部位。 （7）不要在制品中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位设置浇口。根据以上经验确定该模具采用点浇口的位置选择在塑件的外缘的底部较好。4.6 浇注系统的平衡 对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计时应尽量保证所有的型腔同时得到均匀的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。 244.7 浇注系统凝料体积计算（1）主流道与主流道冷料穴凝料体积322223524)(12mmhDdDdDhVVV冷锥主（2）分流道凝料体积 310895 . 21 . 36 . 321130mmV梯（3）浇口凝料体积由于很小，可取为零。浇V（4）浇注系统凝料体积3441浇梯主总VVVV3mm该值小于前面对浇注系统凝料的估算，所以前面有关浇注系统的各项计算与校核符合要求，不需要重新设计计算。4.8 浇注系统各截面流过熔体的体积计算（1）流过浇口的体积313cmVVG塑（2）流过分流道的体积31 .272cmVVVR分塑（3）流过主流道的体积36 .562cmVVVRs主4.9 普通浇注系统截面尺寸的校核（1）主流道剪切速率的校核12331046. 825. 058.123 . 33 . 3sRqvG式中 -模具的体积流量； t为注射时间vqscm /3scmtVqsv/58.125 . 46 .563由经验公式求得注射时间约为4.5s；R-主流道平均半径，R=2.5mm；cm 25 对于主流道剪切速率=，校核合理。1312105105ss（2）分流道剪切速率的校核=12331005. 425. 002. 63 . 33 . 3sRqnR式中 -分流道的体积流量； vqscm /3scmtVqRR/02. 63 -分流道截面的当量半径 R=2.5mm； nRcmnR 式中 A-实际流道的截面面积；L-实际流道截面的周边长度。322LARn2cmcm对于分流道剪切速率=，校核基本合理。12105s（3）浇口剪切速率的校核15221006. 005. 01344sRQ对于点浇口剪切速率=，校核基本合理。1510s 265 成型零件的设计 成形零件系指模具型腔的零件，通常凸凹模、型芯、各种成型杆或成型环等。5.1 成型零件的要求及选材成型零件直接与高温高压塑料熔体接触，且聚苯乙烯（PS）属于化学性腐蚀塑料，生产时成型过程中会分解出腐蚀性气体，将对模具产生腐蚀作用，这就要求其必须具有一定的耐磨性、耐热性和抗腐蚀性能，且需要足够的强度和硬度，以承受料流的摩擦和磨损。因此高碳高铬型耐蚀塑料模具钢是最佳的材料选择。所以，该模具的型腔和型芯均为 Cr18MnV ，经调质处理后具有良好的综合机械性能，易于切削，易于抛光且热处理变形小。5.2 成型零件的结构设计由于塑件外观质量要求高,故而型腔采用了整体嵌入式结构, 制造时经过预铣后采用电火花加工盲孔形成内成型表面, 再经反复抛光,使其表面粗糙度达到Ra = 0. 05m 以下，达到镜面效果。型芯则采用镶块镶嵌于动模板中, 再利用镶件成型塑件内表面的凸起结构, 降低了模具制造难度及模具制造成本。5.3 成型零件尺寸的计算5.3.1 影响工件尺寸因素（1）塑件的公差：塑件的公差按规定取单向极限制，制品的外轮廓尺寸公差取负值“”制品的内腔尺寸取正值“” 。而制品孔中心距尺寸公差按对称分布原则计算，取“” 。（2）模具制造公差：模具制造公差可取塑件公差的即公差的。,6131)6131(z而且按成型加工过程中的增减趋向取“” 、 “”符号。（3）模具的磨损量：对于一般的中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的，即，对于大6161c型塑件则取以下，另外对于型腔底面（或型腔端面） ，因与脱模方向垂直，故磨损量=0。61c（4）塑件的收缩率：塑件成型后的收缩率与多种因素有关，通常按平均收缩率计算。2minmaxSSS（5）模具在分型面上的合膜间隙：由于注射压力及模具分型面平面度的影响，会导致动模、定模注射时存在着一定的间隙。一般当模具分型面的平面度较高、表面粗糙度较低时塑件产生的飞边也小。飞遍厚度一般应小于 0.020.1。 275.3.2 成型零件工作尺寸计算 一般情况影响零件及塑件公差的主要因素是模具的制造公差，塑件的收缩率 S 和模具磨损量z这三项。c塑件的尺寸公差取 MT3，则：制造公差 =；z13磨损量取 ；61c塑件 PS 的收缩率 S=0.55%。成型零件的尺寸按下式计算得凹模的径向尺寸公式： ZSLLsM0431式中 -制品尺寸； -凹模的尺寸； sLML -塑件的公差值，可查表得出；-模具成型零件制造误差，当塑件的尺寸小于50mm 时，可取或，在这里取=。314131高度尺寸公式： ZSHHsM0321型芯的径向尺寸： 0431ZSllsM型芯高度尺寸公式： 0321ZShhsM成型零件的工作尺寸与塑件尺寸关系如图示： 28图 5-1 型腔（1）型腔工作尺寸的计算按照“入体原则” ，如图，根据公式计算得：mmsDDZM107. 00332. 000198.3932. 043%55. 0140431mmsDDZ08. 00324. 000295.2324. 043%55. 0124431mmsDDZ053. 00316. 000394. 916. 043%55. 0110431型腔的高度尺寸计算为：mmsHHZM093. 00328. 00095.2428. 032%55. 0125431（2）型芯尺寸的计算对于该塑件的型芯包括圆筒、圆柱型芯；用于侧抽机构的小型芯和上部的非圆柱型芯，如下图所示： 290.012 A0.012 A图 5-2 圆筒型芯0.012 A0.012 A图 5-3 侧抽小型芯 30 0.010 图 5-4 小型芯 图 5-5 圆柱型芯对于圆柱形型芯，如图 5-2、3、5 得，型芯的径向尺寸计算为：mmsddZ0107. 00332. 0143.3532. 043%55. 01354310mmsddZ008. 00324. 0229.2024. 043%55. 01204310mmsddZ004. 00312. 0311. 312. 043%55. 0134310其高度（长度）尺寸为：mmshhZ008. 00324. 0129.2324. 032%55. 01233210mmshhZ0067. 00320. 0225.2120. 032%55. 01213210mmslhZ0093. 00314. 0540.5514. 032%55. 015 . 53210 31mmslhZ0053. 00316. 0616.1016. 032%55. 01103210对于非圆柱形型芯，如图 5-4 所示得，其径向尺寸和高度尺寸计算分别为：mmsllZ0093. 00314. 0113. 514. 043%55. 0154310mmsllZ004. 00312. 0211. 312. 043%55. 0134310mmshhhZ008. 00324. 01329.2324. 032%55. 01233210mmshhZ004. 00312. 0409. 212. 032%55. 01232105.4 型腔刚度的校核在注射成型过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力，因此模具型腔应该具有足够的强度和风度。由于该模具属于小型模具，在塑料熔体的高压作用下，用强度公式进行型腔和底板厚度的设计计算，同时要用刚度条件公式校核。5.4.1 型腔侧壁的厚度（按整体式圆形型腔计算）=9.68mm 1221prs式中 -模具材料的许用应力（MPa） ；取 245MPa； 型腔压力，一般取 2545，取 25pMPaMPa按刚度条件进行校核得：=15.32mm 31415. 1Ephs式中 E-模具材料的弹性模量（MPa） ，碳钢为 2.1 MPa；510 h-塑件的高度（mm） 。综合考虑取壁厚为 24mm，符合要求。5.4.2 型腔底板的厚度 32=6.95mm 21287. 0prhs式中 r-塑件的半径（mm） ；型腔压力，一般取 2545，取 25pMPaMPa-模具材料的许用应力（MPa） 按刚度条件进行校核得：=10.93mm 31456. 0Ephhs式中 E-模具材料的弹性模量（MPa） ，碳钢为 2.1 MPa；510 h-塑件的高度（mm） 。综合考虑模具中所选用底板厚度为 18mm，符合要求。6 模架的确定和标准件的选用 模架的概述模架是注塑机的骨架和机体，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。我国市场上销售的模架一般由定模座板（或定模底板） 、定模固定板（或叫定模板） 、动模定板（或叫型芯固定板） 、支撑板（或叫动模垫板） 、垫块（或叫模脚） 、动模座板（或叫动模底板） 、推板（或叫推出底板） 、推杆固定板、导柱、导套、复位杆等组成。根据需要，还有特殊的模架，如点浇口模架等。6.1 模架的选用以上内容确定之后，便根据所定内容设计模架。模架部分要自行设计；在生产现场设计中，尽可能选用标准模架，确定出标准模架的形式，规格及标准代号。模架尺寸确定之后，对模具有关零件要进行必要的强度或刚度计算，以校核所选模架是否适当，尤其 33时对大型模具，这一点尤为重要。由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再结合标准模架，可选用模板尺寸BL=250mm315mm型的中小型标准模架，可符合要求。2A模架上要有统一的基准，所有零件的基准应从这个基准推出，并在模具上打出相应的基准标记。一般定模座板与定模固定板要用销钉定位；动、定模固定板之间通过导向零件定位；脱出固定板通过导向零件与动模或定模固定板定位；模具通过浇注套定位圈与注射机的中心定位孔定位；动模垫板与动模固定板不需要销钉精确定位；垫块不需要与动模固定板用销钉精确定位。模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量不要有突出部分；模具外表面应光洁，加涂防锈油。两模板之间应有分模间隙，即在装配、调试、维修过程中，可以方便地分开两块模板。所选用的模架如图所示： 图 6-1 模架的规格尺寸6.2 模板尺寸的确定6.2.1 定模座板（315315 厚 25mm）定模座板是模具与注射机连接固定的板，材料为 45 钢。通过 4 个内六角螺钉与定模板连接，规格为 4M12；定位圈通过 4 个内六角螺钉与定模座板连接，规格为 4M12。 346.2.2 定模板（250315 厚 63）用于固定定模的模仁、导套。该板应具有一定的厚度，并有足够的强度，一般用 45 钢制成，最好调质 230HB270HB。其上的导套孔与导套采用 H7/f6 配合。上面还开有 4 个弹簧顶销孔，以便分模时，斜滑块顺利地抽出完成侧抽芯动作。6.2.3 中间板（250315 厚 20mm） 中间板的作用主要是为了先进行侧抽芯动作，以便在第二次分型时能够使塑件推出。6.2.4 动模板（250315 厚 40mm） 材料为 45 钢，用于固定下模仁和型芯，且上面开有复位孔和螺钉孔进行模板的复位和固定；同时还有导柱孔，以便开合模时能顺利进行。6.2.5 支承板（250315 厚 40mm） 支承板应具有较高的平行度和硬度。该模具的一个圆筒型芯固定在支承板上面，另外还有一个下模仁固定在上面，起到了固定模仁的作用，所以用材料 55 钢较好，调质处理为 230HB270HB。6.2.6 垫块（50315 厚 80mm）垫块：它是用来连接支承板和动模座板的结构。其作用主要是，在动模座板与动模垫板之间形成推出机构的动材料为 Cr18MoV，角垫块。 （该模具采用平行垫块）垫块一般用 Q235A 制造，也可用HT200 或 45 钢等。模具组装时：应注意左右两垫块高度一致，否则由于负荷不均匀会造成动模板损坏。 垫块的高度计算与校核：shhh321 = 0+20+16+25+3.5 =64.5mm80mm，符合要求。式中 -顶出板限位钉的厚度，该模具没采用限位钉，故其值为 0；1h -推板厚度，为 20mm； -推杆固定板的厚度，为 16mm；2h3h -推出行程，为 25mm； -推出行程富余量，一般为 3mm6mm，取 3.5mm。s6.2.7 动模座板（315315 厚 25mm）材料为 45 钢，其上的注射机顶杆孔为mm。406.2.8 定模模仁（158148 厚 43mm）材料为 Cr18MoV，其上用四个螺钉来固定，构成模具的型腔。6.2.9 动模模仁（158148 厚 40mm）材料为 Cr18MoV，固定在动模板上，且动模板应有一定的厚度，并有足够的强度来固定住模仁，以便顺利成型。 356.2.10 推板（148315 厚 20mm） 材料为 45 钢。其上的推板导套孔与推板导套采用 H7/k6 配合。用 4 个 M6 的内六角圆柱螺钉与推板固定板固定。6.2.11 推杆固定板（148315 厚 16mm） 材料为 45 钢。其上的推板导套孔与推板导套采用 H7/f6 配合。7 合模导向机构的设计导向机构的功能是保证动、定模能够对准，使动模和定模上的成型表面在模具闭合后形成形状和尺寸准确的腔体。从而保证塑料件形状、壁厚和尺寸。导向机构除了导向和定位作用外，还可以增加承受侧压力的能力，保证模具运动平稳。 导柱、导套导向机构设计要点设计导柱、导套时的注意事项如下：（1）尽量选用（或参考）标准模架，因为标准模架导柱、导套的设计与制作的有依据的，并经过实践考验过的；（2）合理布置导柱的位置，一副模具中最少用 2 根导柱，模板外形尺寸大的模具，最多可用 4 根导柱。为了使模具在使用、维修时拆装过程不会发生动、定模错方向，导柱的布置可采取等直径不对称布置或采取不等直径对称布置；（3）导柱长度尺寸应能保证位于动、定模两侧的型腔和型芯开始闭合前导柱已经进入导孔的长度不小于导柱的直径；（4）导柱配合工作部分采用 H7/f7，固定配合部分采用 H7/k6；导套外径配合采用 H7/k6，配合长度为配合直径的 1.52 倍。其余部分可扩孔，减小摩擦或降低加工难度。7.1 导柱的设计 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一般都安装在动模一侧。导柱和主型芯安装在同一侧，在合模时起到保护作用。7.1.1 导柱的布置方式导柱应均匀分布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，常取导柱中心到模 36具边缘距离为导柱直径的 11.5 倍，以保证模具强度。本模具采用正装的形式。7.1.2 导柱的尺寸长度 导柱的长度应比型芯端面的高度高出 812mm，以免出现导柱未导正方向而型腔进入凹模时与凹模相碰撞而损坏。7.1.3 导柱材料的选用 导柱应具有足够的耐用磨度和强度，常采用 20 钢经渗碳淬火处理或 T8、T10 钢经淬火处理，硬度为 5055HRC，导柱和导套配合部分表面粗糙度为 Ra0.8Ra0.4m，固定部分的表面粗糙度为Ra0.8m。7.1.4 导柱的形状 为了使导柱能顺利进入导套，导柱端部应作成锥台形或半球形。导柱的基本结构形式有两种，一种是除了安装部分的凸肩外其余部分直径相同，称为带头导柱。另一种是除安装部分的凸肩外安装用的配合部分直径比外伸工作部分直径大，称为带肩导柱。对于该模具，由于其精度要求比较高，所以采用带肩导柱。根据以上的情况，设计出的导柱如下图：图 7-1 带肩导柱7.2 导套的设计 导向孔可带导套，也可以不带导套，带导套的导向孔用于生产批量大或导向精度高的模具。无论是带导套还是不带导套的导向孔，都不应设计为盲孔（盲孔会增加模具闭合时的阻力，并使模具不能紧密闭合）带导套的模具应采用阶带肩导柱。7.2.1 导套的形状导套的结构形式也有两种，一种是带有轴向定位台阶，称为带头导套；另一种是不带轴向定位台 37阶，称为直导套。本设计采用的是带头导套。同时由于其导柱比较长，所以采用双联导套。7.2.2 导套的材料选用 导套一般采用 T8A 或者经过渗碳处理 20 钢，热处理 5055HRC，公差采用 6 级。7.2.3 导套的尺寸 导套的壁厚一般为，由内孔大小来决定，导套孔工作部分的长度取决于含导套的模板厚310mm度，一般是孔径的倍。导套的前端应倒角，倒角半径为。11.512mm7.2.4 导套的安装方法 带头导套安装需要垫板，装入模板后加盖垫板即可。直导套用于模板后面不带垫板的结构，为防止在使用时被拔出，可采用如下几种方法固定：（1）导套外圆柱加工出凹槽，用螺钉固定；（2）导套外圆柱面局部磨出一小平面，用螺钉固定；（3）导套侧向开一小孔，用螺钉固定；（4）采用铆接的方法。对于本模具结构采用（1）的方式进行固定。根据以上的情况，设计出的导套如下图：0.012 A图 7-2 带头导套7.2.5 推板导柱与导套的设计该套模具采用推板导柱固定在动模座板上的形式。推板导柱除了起导向作用处，还支撑着支承板，从而改善了支承板的受力状况，大大提高了支承板的刚性。该模具设置了四套推板导柱与导套，它们之间采用了 H7/k6 配合，其形状与尺寸配合如图 7-3 和 7-4 所示： 380.010 A 图 7-3 推板导套 图 7-4 推板导柱、导套的配合 8 脱模机构的设计制品顶出是注射成型过程中最后一个环节，当制品在模具中固化后，需要有一套有效的方式将其从模具中顶出，顶出质量的好坏将最后决定制品的质量,因此,制品的顶出是不可忽视的，且在顶出中不能使制品变形顶白破裂等损坏制品的现象。这种装置就是顶出系统。模具中使塑件从型芯上或型腔中脱出，模具中这种脱出塑件的机构称为脱模机构，也就的上面说到的顶出机构。脱模机构的作用包括脱出和取出两个动作，即首先将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离，称为脱出，然后把从脱出物从模具内取出。8.1 脱模机构的分类及设计原则8.1.1 脱模机构的分类（1）按驱动方式分a 手动脱模：它是在开模后，用人工操作推出机构取出塑件。b 机动脱模：它的利用注射机的开模动作使塑件脱离型腔。开模时塑件先随动模一起移动，达到一定的位置，脱模机构被注射机上固定不动的推杆顶住而不能随动模继续移动，而使塑件脱离模腔，在实际生产中大多都是利用这种脱模方式脱模的，本设计也是采用此设计脱模。c 液压脱模：注射机上设置有专用的液压顶出装置，当开模到一定的距离后，通过液压岗活塞驱动而实现脱模动作。d 气动脱模：利用压缩空气，通过型腔里微小的顶出气孔或受气阀将塑件吹出。(2) 按脱模机构的动作分类a 一次推出机构：这是最常用的脱模方式，塑件只经过推出机构的一次动作，就可以脱模，故又 39称简单脱模机构。b 二次推出机构：塑件经过两次不同的动作才能脱模。c 延迟动作推出机构：在某些情况下，当塑件被推出后，还需要延迟动作在推出浇注系统凝料，尤其用于潜伏式浇注系统的注射模。(3) 模具中的推出零件分类a 推杆式推出：应用广泛，常用圆形截面推杆。b 推管式脱模：适用于薄壁圆筒形塑件。c 脱模板式：运用于薄壁容器，壳体以及不允许存在推出痕迹的塑件。d 推块式脱模：适用于齿轮类或一些带有凸缘的制品，可防止塑件变形。e 斜削脱模：适用于有倒钩类的塑件。8.1.2 脱模机构的设计原则设计脱模机构时应注意以下原则：(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 脱模力的计算与校核脱模力是从动模一侧的主型芯上脱出塑件所需施加的外力，需克服塑件对型芯的包紧力、真空吸力、粘附力和脱模机构本身的运动阴力。脱模力是注射模脱模机构设计的重要依据。但脱模力的计算与测量十分复杂。其计算方法有简单估算法和分析计算法。下面就应用简单估算法对该套模具的脱模力进行计算。脱模力由两部分组成，即eQbceQQQ式中 -塑件对型芯包紧的脱模阻力/N；cQ -使封闭壳体脱模需克服的真空吸力/N，=0.1，这里 0.1 的单位是 MPa，为bQbQbAbA型芯的横截面积/。2mm由于该塑件为薄壁圆筒塑件，对型芯包紧的脱模阻力的计算公式为 40NBKftHEQ5 .549501744. 1)38. 01 (04tan5 . 004cos235 . 2%6 . 0102 . 32101tancos231式中 Q-抽拔力（N） E-塑料的拉伸模量（MPa） ，查表可知取 3.2 MPa310-塑料成型平均收缩率（%） ，查表可知取 0.6%；t-塑件的平均厚度（mm） ，取 2.5 mm； L-塑件包容型芯的长度为 23mm；-塑件的泊松比查表可知 =0.38； -脱模斜度（塑件侧面与脱模方向之夹角） ；f-塑料与钢材之间摩擦系数，查表可知取 0.5；B-塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积（） ，当塑件底部上有通孔时，10B2cm应视为零；-由 f 和决定的无因次数，由下式计算得1K035. 02cos2sin5 . 011K使封闭壳体脱模需克服的真空吸力为bQNAQbb98.109)125 .17(101 . 01 . 0222综上所得圆柱型芯产生的总的脱模力为KNQQQbce42.22)98.1095 .5495(4)(4脱模力的校核由该塑件的结构和通过对上面对型芯包紧力的计算可知，在开模时在包紧力的作用下，塑件会随着留在动模内，并同动模一起移动。在分型时，阻力包括型芯的包紧力、塑件与型腔的摩擦力以及上面的小型芯由于包紧力的作用（相对较小，忽略计算）而产生的反向摩擦力的作用。但由于该注射机的顶出力为 158KN，远大于前三者之和，所以该模具可以顺利完成分型且不影响到塑件的质量。8.3 推杆的设计 本设计采用推杆和推管推出，每个塑件由 1 根推管和 3 根推杆以及推出，共为 16 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， 41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。8.3.1 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，由于各板上的推杆0.5mm孔加工误差引起的轴线不一致而发生卡死现象。8.3.2 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。8.3.3 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，45T8T10表面粗糙度在 Ra1.6m。8.4 脱模机构的复位元件8.4.1 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 42（2）顶杆兼回程杆回程（3）弹簧回程8.4.2 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：图 8-1 复位杆8.5 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，侧抽机构根据动力来源的不同，一般分为机动、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。8.5.1 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，其驱动方式为通过斜导柱使滑块运动抽芯。斜导柱驱动侧向分型与抽芯机构，通常滑块由楔紧块来锁紧，能承受较大侧向力，但抽拔距离不大。此塑件的侧孔较浅，所需要的抽芯距不大，且成型面积小，故采用此机构较为合理。 根据斜导柱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，先进行完抽芯动作后，塑件最后被推出。8.5.2 滑块的导滑形式滑块在导滑槽中的活动必须顺利平稳，不发生卡滞、跳动等现象。根据导滑部位作用的不同，斜滑块的导滑形式可分为三种类型：滑块导滑、斜推杆导滑和推杆摆动与平移。该套模具采用滑块导滑，利用滑块内侧面开的燕尾槽滑动，达到分型与复位的目的。同时为了防止开模时滑块被粘附在定模上，在定模部分设置了 4 套弹簧和限位钉。8.5.3 滑块的定位装置及推出行程为了保证斜导柱的伸出端可靠地进入滑块的斜孔，滑块在抽芯后的终止位置必须定位（即停留在固定位置） ，一般采用弹簧和钢球定位，较适合一般的侧抽芯。斜导柱的推出行程 l 必须小于斜滑块导滑总长 L 的 2/3。该模具推出行程为 15mm，为斜滑块导滑长度的 1/2，合乎要求，并且采用了楔紧块对其进行限位，不会造成复位困难，所以能够满足要求。 438.5.4 侧向抽芯机构的设计与计算（1）抽芯距的计算一般抽芯距等于塑件侧孔深度或凸台高度另加 K 的安全距离，K23mm，即mmmmhS)32(10)32(抽在这里取 13mm。式中 -抽芯距（mm） ； h-塑件侧孔深度或凸台高度（mm） 。抽S（2）抽拔力的计算抽拔力是指塑件处于脱模状态，需要从与开模方向有一交角的方位抽出型芯所克服的阻力。抽拔力的大小与模具结构和塑件开矿有密切关系，因此计算抽拔力的方法与脱模力的计算相同。计算如下：NBKftLEQ07.222101744. 1)38. 01 (04tan5 . 004cos105 . 2%6 . 0102 . 32101tancos231式中 Q-抽拔力（N） E-塑料的拉伸模量（MPa） ，查表可知取 3.2 MPa310-塑料成型平均收缩率（%） ，查表可知取 0.6%；t-塑件的平均厚度（mm） ，取 2.5 mm； L-塑件包容型芯的长度为 10mm；-塑件的泊松比查表可知 =0.38； -脱模斜度（塑件侧面与脱模方向之夹角） ；f-塑料与钢材之间摩擦系数，查表可知取 0.5；B-塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积（） ，当塑件底部上有通孔时，10B2cm应视为零；-由 f 和决定的无因次数，由下式计算得1K035. 02cos2sin5 . 011K（3）斜导柱的计算斜导柱的直径 d mmSQKNldwfw44.1820sin30011222212256. 110sincos101 . 03131314 44式中 d-斜导柱直径（mm） ； -无量钢系数，查表选取为 1.2256；fK-抽拔阻力（N） ； -斜导柱材料的许用弯曲应力（MPa） ，查表取 300 MPa；Q w在这里取斜导柱的直径为 20mm（斜导柱的形状如图所示） 。斜导柱的斜角一般取 1520，在这里为了有较大的抽芯距，故将角度高为 20。? 0.010图 8-2 斜导柱斜导柱的总长度 L54321lllllL)1510(sintan2costan2SdhDmm)1510(8 .72)1510(20sin1320tan22020cos2520tan225式中 L-斜导柱总长度（mm） ； D-斜导柱固定部分大端直径（mm） ； h-斜导柱固定板厚度（mm） ； d-斜导柱的直径（mm） ；-斜导柱的斜角（） 。其中称为有效长度，+为斜导柱伸出长度。为斜4l3l4l5l导柱头部长度，常取（1015）mm。完成抽拔距 S 所需的最小开模行程 H 由下式计算： 45mmctgctgSH72.3520138.5.5 该模具侧向抽芯机构如图所示：图 8-3 侧抽芯机构9 排气系统和温度调节系统的设计9.1 排气系统的设计 由于该模具属于小型模具，排气量很小，并且在推出机构里每个塑件都设置了三个推杆和一个推管推出，这些都能够便于注射时的排气，因此本设计不需要单独开设排气槽。9.2 冷却系统的设计温度调节（冷却）系统的设计一般注射模内的塑料熔体温度为 200左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在 60以下。所以热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。对于黏度低、流动性好的塑料 PS，因为成型工艺要求模温都不太高，且 PS 成型温度和模具温度分别为 200250、4060，所以常用常温水对模具进行冷却即可。冷却系统在此只进行简单的计算，在单位时间内塑料熔体凝固时所放出的热量应等于冷却水所带走的热量，查表可知，该模具的温度为 40。1、 塑件在固化时每小时释放的热量 Q查表得聚苯乙烯 PS 单位质量放出的热量 Q =2.83.510，取 Q =3.510，故1kgkJ /21kgkJ /2 46Q=WQ =0.1753.560=3.675kJ/h1210310式中 W-单位时间（每分钟）内注入模具中的塑料质量，该模具每分钟注射次，所以 W=287.36=0.175kJ/min。2、 冷却水的体积流量min/109 . 2)2025(187. 41010 3.5175. 0)(33322111mcWQqv式中 -冷却水的密度，为 1kg/；3103m -冷却水的比热容，为 4.187kJ/(kg.);1c -冷却水出口温度，取 25； -冷却水入口温度，取 20。123、 冷却管道直径 d查参考文献得，为使冷却水处于湍流状态，取 d=8mm。4、 冷却水在管道内的流速 v由公式可得：smdqvv/97. 0425、 冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数 h查表可得，取 f=6.84(水温为 25)，由公式得：)./(1059. 1)(6 . 3242 . 08 . 0ChmkJdfh6、 冷却管道总传热面积 A由参考文献的式有23421106 .132/ )2025(401054. 110 3.50.1756060mhWQA式中 -模具温度与冷却水温度之间的平均温差（） ，模具温度取 40。7、模具上开设的冷却管道的孔数 n由参考文献公式得：（孔）17. 1)1000/250()1000/8(106 .133dLAn 47由上面的计算可知该模具塑料释放的总热量不是太大，只在模具型腔周围开设两根冷却水道即可满足要求。10 典型零件制造工艺塑件的精度高低，表面质量好坏，全取决于成型零件的制造工艺，因此编制出一个科学合理制造工艺是保证成型零件质量，进而保证产品质量的关键。成型零件主要有两类：型腔类和型芯类。简单的型腔和型芯以机械切削加工为主，再加抛光工序；复杂的型腔和型芯以机械切削进行粗加工，精加工以电加工为主，复杂的小型异形型芯以电加工为主。机械切削加工基本上是数控铣削加工。10.1 定模仁型腔部分的制造工艺定模仁型腔部分的制造工艺品过程，如下表 10-1 所示表10-1 定模仁型腔加工工艺过程卡序号工序名称加工工艺过程及要求设备1下料准备 Cr18MoV，圆形坯料（锻造时考虑了的烧60805%损量）锯床2锻造锻造至 15814843，单边留加工余量。10 20mm锻压机3热处理退火热处理炉4铣削粗铣坯料成六方体，尺寸为 15814843，留加工余量铣床 48。并在四角倒 R20 的倒角，保证基准面相互垂直0.8 1mm（操作者保证两个侧面作为基准面）5钻孔钻固定型腔的螺钉孔，深 15mm104钻床6磨削磨削上下平面至 43.5mm平面磨床7钳工坯料周边各棱角倒钝去毛刺钳工台8数控铣削在数控机床上对型腔部分进行编程：铣削中间四个型腔部分尺寸至，留加工余量2540；0.8 1mm铣削四个侧面小型芯孔，尺寸见零件图；以上加工部分均以坯料中心线对称数控铣床9钳工钻的冷却水孔，孔口攻丝1488钻床丝锥10热处理调质处理热处理炉11磨削精磨上下两平面，使厚度达到图纸要求平面磨床 49续表 10-112电火花用坯料基准面定位，分别用铜电极（电脉冲）加工型腔，型腔应和坯料中心线对称；电火花成型机13钳工对型腔进行打磨抛光，表面粗糙度达到图纸要求。对坯料周边各棱角处去毛刺，并对个表面进行打磨抛光，表面粗糙度达到图纸要求。钳工台14热处理表面进行渗氮处理，硬度达 58HRC63HRC热处理炉15钳工对分型面，型腔进行研磨，抛光，在总装之前进行研磨，要用红丹油进行着色时的接触情况来进行研合整修。抛光机16检验最后检验各项尺寸精度和形状位置精度是否达到图纸要求。10.2 动模座板的数控程序设计图 10-1 动模座板立体示意图工件尺寸:X 正向=315,X负向= -315 Y 正向=315，Y负向=-315 Z 正向=0,Z负向=-25 刀具半径为 5 以上单位均为毫米 对数控加工程序如下：O0001N01 G92 X0 Y0 Z0 M03；N02 G00 Z-25 S3000 F0.2 M08； 50N03 G01 G41 X20 Y0；N04 G03 X20 Y0 Z-25；N05 G01 Z10；N06 X35 Y30 Z10；N07 G01 Z-25；N08 G01 G41 X45 Y40；N09 G03 X45 Y40；N10 G01 Z10；N11 X-35 Y30；N12 Z-25；N13 G01 G41 X-45 Y40；N14 G03 X-45 Y40；N15 G01 Z10；N16 X-35 Y-30；N17 Z-25；N18 G01 G41 X-45 Y-40；N19 G03 X-45 Y-40；N20 G01 Z10；N21 X35 Y-30；N19 Z-25；N20 G01 X45 Y-40；N21 Z10；N22 G01 X96.5 Y100；N23 Z-25；N24 G01 G41 X103.5 Y107；N25 G03 X103.5 Y107；N26 G01 Z10；N27 X-96.5 Y100；N28 Z-25；N29 G01 G41 X-103.5 Y107；N30 G03 X-103.5 Y107；N31 G01 Z10； 51N32 X-96.5 Y-100；N33 Z-25；N34 G01 G41 X-103.5 Y-107；N35 G03 X-103.5 Y-107；N36 G01 Z10；N37 X96.5 Y-100；N38 Z-25；N39 G01 G41 X103.5 Y-107；N40 G03 X103.5 Y-107；N41 G01 Z10；N42 X105 Y50；N43 Z-25；N44 G01 G41 X112 Y57；N45 G03 X112 Y57；N46 G01 Z10；N47 X-105 Y50；N48 Z-25；N49 G01 G41 X-112 Y57；N50 G03 X-112 Y57；N51 G01 Z10；N52 X-105 Y-50；N53 Z-25；N54 G01 G41 X-112 Y-57；N55 G03 X-112 Y-57；N56 G01 Z10；N57 X105 Y-50；N58 Z-25；N59 G01 G41 X112 Y-57；N60 G03 X112 Y-57；N61 G19 G00 Z10；N62 G17 X0 Y0 M09；N63 M02； 5211 模具材料的选择本套塑料模具的选材可参考表 11-1。 表11-1 模具选材零件名称材料牌号热处理硬度说明型腔、型芯Cr18MoV淬火58HRC63HRC淬透性好、热处理变形小、耐磨性好、耐腐蚀动、定
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