毕业设计（论文）-SL4-11凸型连接器注射模设计.doc

毕 业 设 计题 目： SL4-11凸 型 连 接 器 注 射 模 设 计 全套图纸加扣 3012250582学院： 机 械 工 程 学 院 专业：材料成型及控制工程 班级：0803学号： 学生姓名： 导师姓名： 完成日期： 诚 信 声 明本人声明：1、本人所呈交的毕业设计是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；3、我承诺，本人提交的毕业设计中的所有内容均真实、可信。作者签名： 日期： 年 月 日毕业设计任务书/ 题目： SL4-11 凸 型 连 接 器 注 射 模 设 计 姓名 基本任务及要求： 1. 写出开题报告一份，结合毕业设计课题，论述课题主要内容和要求、研究方法、 设计步骤和保证措施； 2. 两副模具装配图，要求结构合理，充分考虑模具设计、制造、装配、使用等环节； 3. 绘制模具所有零件图（标准件除外），要求视图正确，结构工艺性好，标注齐全； 4. 三千字左右的本专业国内外的现状和发展趋势的综述报告一份； 5. 编写设计说明书一份（1.5万字左右）； 6. 毕业设计课题调研实习报告一份（翔实的外出实习笔录）； 一、 进度安排及完成时间： 1. 查阅中外文文献和收集资料，文献综述：2周（2.233.7） 2. 开题报告：2周（3.83.21） 3. 毕业设计课题调研和相关资料收集：2周（3.224.4） 4. 理论分析，制定设计方案，进行必要的工艺计算和参数选择：1周（4.54.11） 5. 绘制模具装配图和模具零件图：4周（4.125.9） 6. 编写设计说明书、评阅老师评阅：4周（5.106.5） 7. 毕业答辩及准备、整理资料及归档：2周（6.66.19） 目 录摘 要Abstract.第1章 绪 论 .11.1 引言11.2 课题研究背景及意义 21.3 课题主要内容21.3.1制件分析.2 1.3.2模具设计.2 1.4 注塑模设计基本设计思路3第2章 塑件结构工艺分析42.1 产品三维造型42.2 塑件的分析42.3 PC性能分析52.4 PC的注塑成型过程及工艺数 .5第3章 成型设备的选择63.1 注塑机型号的确定63.2 注塑机的相关参数的校核6第4章 模具的结构方案及尺寸的确定84.1 分型面位置的确定84.2 定型腔数量及模具结构形式的确定 .84.3 浇注系统的设计84.3.1 主流道的设计84.3.2 分流道的设计94.3.3 浇口的设计114.3.4 冷料穴的设计114.4 成型零件的结构设计及计算124.4.1 成型零件的结构设计124.4.2 成型零件工作尺寸的计算154.5模架的确定164.5.1 各模板尺寸的确定164.5.2模架各尺寸的校核174.6 排气系统的设计174.7 导向与脱模机构的设计184.7.1 导柱、导套的设计184.7.2 脱模推出机构的确定194.8 抽芯机构的设计204.8.1 侧向分型与抽芯机构的分类204.8.2 抽芯距确定与抽芯力计算. 214.8.3斜导柱侧向分型与抽芯机构设计. 214.8.4 脱模力的计算. 244.9 冷却系统设计244.9.2 温度调节对塑件质量的影响254.9.5 冷却系统的设计计算25第5章 模具安装和试模27第6章 模具的总装图和工作原理28结 束 语30参 考 文 献31致 谢32附 录. 33 双向侧抽芯注射模设计【摘要】 通过对SL4-11凸型连接器工艺的正确分析，设计了一副一模八腔的注塑模。详细地叙述了模具成型零件包括定模板、定模模仁、动模板、动模模仁、模仁镶件、斜导柱、滑块等的设计与加工工艺过程，重要零件的工艺参数的选择与计算，推出机构与浇注系统以及其它结构的设计过程，并对试模与产品缺陷作了介绍。 关键词：凸型连接器；模仁；模仁镶件；斜导柱；滑块；推出机构；浇注系统； Design of Injection Mold for Two-way side core【Abstract】 A set of mould with one module and eight cavities has been designed through the correct analysis of the technology of SL4-11 male conn of motor in the graduate design. The design and machining technology process of its molding part including the front moulding plate、front mould kernel 、back mould plate、back mould kernel、back mould set piece、incline guide pin 、slide steatite etc, and the choice and calculation of technology parameters of the impotent part, the design process of extrusion outfit, inject system and other makeup are specified in detail; Test and product have been introduced.Keyword：male conn; mould kernel; mould set piece; incline guide pin; slide steatite etc; extrusion outfit; inject system.II第1章 绪 论1.1 引言在现代工业生产中，模具是生产各种产品的重要工艺装备，它以其特定的形状通过一定的方式使原材料成型。采用模具生产零部件，具有生产效率高、质量好、成本低、节省能源和原材料等一系列优点，在铸造、锻造、冲压、塑料、橡胶、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生产行业中得到了广泛的应用，成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。模具工业对国民经济和社会的发展，起着越来越重要的作用。模具工业是国民经济的基础工业，被称为“工业之母”。而塑料模具又是整个模具行业中的一枝独秀，发展极为迅速。塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一。自从 1927 年聚乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展以及高分子合成技术、材料改进技术的进步，愈来愈多的具有优异性能的高分子材料不断涌现，从而促进塑料工业飞跃发展。 新型塑料品种的增加以及塑料成型技术的发展，为塑件的应用开拓了广阔的领域。利用模具进行生产的产品所表现出来精度高、一致性好、效率高、消耗低等一系列优点，是其他加工方法所不能比拟的。模具生产技术的高低，已经成为衡量一个国家产品执照水平的重要标志。注塑模总的发展趋势是：高效化、精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、集成化和全球化。模具产品要达到：功能(Function)、交货期(Timetomarket)、质量(Quality)、价格(Cost)、和服务(Service)均优良，即FTQCS五要素缺一不可。1.2 课题研究背景及意义本课题是设计汽车连接器模具，通过这次毕业设计，可以综合培养学生的分析问题和解决实际问题的能力，这既是对大学四年里所学基础理论和专业知识的总结，也为以后的实际工作打下良好的基础。同时，在完成本课题时需要用到Pro/E、Autocad、moldflow等模具设计辅助软件，可以使我们熟练掌握计算机软件在模具设计中的使用。毕业设计重要意义就是，使得学生能够全面理解和掌握注塑成型工艺、模具设计的基本方法和步骤、以及模具零件的常用加工方法，使得我们更快的适应企业的需求。此次毕业设计除了对知识和能力培养外，还得到思想道德方面的锻炼。通过这次毕业设计，让我感受到了作为一名高级工程技术人员应该具备的基本精神，需要强化的工程实践意识，以及对设计工作的质量要负责，具有高度的责任感，树立实事求是的科学作风，并严格遵守规章制度。1.3 课题主要内容1.3.1 制件分析 制件外形为圆柱形 ,制件前端带螺纹结构，表面粗糙度要求较高。由于产品为连接器，所以内表面的尺寸精度要求高。形状和结构复杂，塑件外形前端有螺纹结构，需采用拼接式结构来成型。同时外形还有许多通孔和凹槽，在成型时要考虑到成型部件的对碰。内部成型很复杂，并且需要双向侧向抽芯，总体来说成型工艺很复杂。 分析制件， 图1-2所示：图 1-1 制件外观图选择材料PC(聚碳酸酯)PC是最坚韧的工程热塑材料之一，它是半结晶材料，有非常好的化学稳定性、机械强度、电绝缘特性和热稳定性，这些材料在很广的环境条件下都有很好的稳定性，吸湿特性很弱。冲击强度高，尺寸稳定性好，无色透明，着色性好，电绝缘性、耐腐蚀性、耐磨性好，但自润滑性差，有应力开裂倾向，高温易水解，与其它树脂相溶性差。 适于制作仪表小零件、绝缘透明件和耐冲击零件 1.3.2 模具设计根据制件结构可知，注射模需要侧向抽芯机构，需要确定型腔数目的多少，选择好分型面，设计浇注系统，排气和引起系统。根据塑件的形状设计好凹模与凸模，导向机构的设计，脱模机构的设计，根据塑件的尺寸设计好模架，并确定注射机的型号。在制造和修理注射模时，模具的材料对于注射模的寿命有很大的影响，特别是对于凸模和凹模材料的选择。常用的模具材料有45钢、Cr12、T8A、65Mn、Cr12MoV、3Cr2Mn、SKD61等。根据设计的需要、材料的价格综合考虑每块模板的材料。1.4 注塑模设计基本设计思路凸型连接器形状复杂，材料为PC热塑性塑料。在选择分型面的时候要考虑到模具的复杂程度。零件两侧的通孔采用侧向抽芯成型，并且两个侧型芯有个对插。模具采用侧向抽芯时结构会比较复杂，各个机构制件不可以发生干涉。初步确定模具设计步骤为：塑件的工艺分析、确定型腔数目、注射机的选择、浇注系统的设计、确定主要零件结构、选择模架、成型零件的设计、侧向抽芯机构的设计、模具排气槽的设计、导向机构的设计、冷却系统的设计。第2章 塑件成型工艺性分析2.1 产品三维造型产品的三维图如下：图2-1 产品三维图2.2 塑件的分析（1）外形尺寸 该塑件外壁厚为2.5mm，螺纹处壁厚3 mm，塑件总体外形尺寸不大，塑料熔体流体不太长，适合注射成型，如图2.1所示。 （2）精度等级 塑件上每个尺寸的精度不一样，有的属于一般精度，有的属于高精度，就按设计公差进行计算。（3）脱模斜度 由于塑件冷却后产生收缩，会紧紧地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使塑件脱出困难，强行取出会导致塑件表面擦伤、拉毛。为了方便脱模，塑件设计时必须考虑与脱模（及轴芯）方向平行的内、外表面，设计足够的脱模斜度。制品侧孔深度较深 ,为便于脱模 ,应设计足够的脱模斜度 ,否则会发生脱模困难.PC属于无定型塑料，成型收缩率较小，参考塑料成型工艺及模具设计表2-10选择该塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度为1。该塑件形状较复杂，产品前端带M16的螺纹。通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在截面积最大且利于开模取出塑件的平面上，为了方便模具的制作及产品的生产效率，螺纹的成型采用前后开合模来完成。2.3 PC的性能分析PC是最坚韧的工程热塑材料之一，它是半结晶材料，有非常好的化学稳定性、机械强度、电绝缘特性和热稳定性，这些材料在很广的环境条件下都有很好的稳定性，吸湿特性很弱。材料物性：比重：1.18-1.20克/立方厘米 成型收缩率：0.5-0.8% 成型温度：230-320 干燥条件：110-120保温1小时。冲击强度高，尺寸稳定性好，无色透明，着色性好，电绝缘性、耐腐蚀性、耐磨性好，但自润滑性差，有应力开裂倾向，高温易水解，与其它树脂相溶性差。 适于制作仪表小零件、绝缘透明件和耐冲击零件 成型性能：无定形料,热稳定性好，成型温度范围宽，流动性差。吸湿小，但对水敏感，须经干燥处理。成型收缩率小，易发生熔融开裂和应力集中，故应严格控制成型条件，塑件须经退火处理。2.4 PC的注塑成型过程及工艺参数（1） 注射成型过程1）成型前的准备。对PC的色泽、粒度和均匀度等进行检验， PC材料的吸水性较小，但为了保证产品的使用性能，在注射成型前，也要进行充分的干燥，这样才能保证产品成型后的精度及强度。2）注射过程。塑件在注射剂料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为充模、保压、背压和冷却四个阶段。3) 塑件的后处理。处理的介质为空气和水，处理温度为60-75oC。处理时间为16-20s。（2） 注射工艺参数 1）注射机：螺杆式，螺杆转速为20-30r/min 2）料筒温度（oC）：后段210-230；中段240-250；前段：230-250 3）喷嘴温度（oC）：220-240 4）模具温度（oC）：60-80 5) 注射压力（MPa）：40-60 6）成型时间（s）：20-40第3章 成型设备的选择3.1 注塑机型号的确定 （1）注射量的计算 用PROE建模分析可知塑件体积为： V=31.968cm一次浇注所用塑料总质量：查塑料制品成型及模具设计，PC的密度取=1. 2g/cm,则M=31.9681. 2=38.36g。 （2） 浇注系统凝料体积的初步估算 浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2-1倍来估算。由于本次采用流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.2倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为 V=V（1+0.2）=38.36cm。 （3） 注射选择注射机 根据第二步得出一次注入模具型腔的塑料总质量为38.36cm，估计注射机的公称注射量为 V/0.8=38.36/0.8cm3=47.95cm 根据以上的计算，初步选定公称注射量为60cm，注射机型号为XS-ZY-500卧式注射机，其主要技术参数见表3.1表 3.1 注塑机的主要参数理论注射容积(cm）475螺杆直径(mm)55注射压力(MPa)196注射速率(g/s)105塑化能力(g/s)34螺杆转速(r/min)10160锁模力(kN)3500拉杆内向距离(mm)550650移模行程(mm)300模具最大厚度(mm)450模具最小厚度(mm)300喷嘴口孔径(mm)3模具定位孔直径(mm)100喷嘴球半径(mm)SR223.2 注塑机的相关参数的校核（1） 注射压力校核 查表可知，PC所需注射压力为100-120MPa，这里取p=110MPa，该注射机的公称注射压力p=170MPa，注射压力安全系数k=1.25-1.4，这里取k=1.3，则：kp=1.3110=143p,所以，注射机压力合格。（2）锁模力校核1）塑件在分型面上的投影面积A=127.248=1018mm。2）浇注系统在分型面上的投影面积A，即流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A数值，可以按照多模型腔的统计分析来确定。A是每个塑件在分型面上的投影面积A的0.2-0.5倍。由于流道设计简单，分流道相对较短，这里取A=0.2 A。3）塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积A，则A=n（A+ A）=1.2 A=1.21018=1221.6mm24）模具型腔内的胀型力F胀，则 F =AP =1221.635=42.76kNP是型腔内的平均计算压力值。通常取注射压力的20%-40%，大致范围为25-40MPa。PC属于中等粘度塑料及有精度要求的塑件，故P取35MPa。由表3.1可得该注射机的公称锁模力F锁=450kN，锁模力安全系数为k2=1.1-1.2这里取k2=1.2，则k2F=1.2F =1.242.76F，所以，注射机锁模力合格。对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。第4章 模具的结构方案及尺寸的确定4.1 分型面位置的确定 通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在塑件截面积最大且有利于开模取出塑件的底平面上，其位置如图4.1所示。图4.1 分型面的选择4.2 定型腔数量和模具结构形式的确定（1）型腔数量的确定 该塑件采用的精度一般在7-8级，同时，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本费等因素，初步确定为一模八腔结构形式。 （2）模具结构形式的确定 从上面的分析可知，本模具设计为一模八腔，根据塑件结构形状，推出机构拟采用推杆推出形式。浇注系统设计时，浇口采用点浇口，且开设在塑件顶端面。因此，定模部分需要开设脱料板来取出凝料，同时考虑到模具的使用寿命及模具成型零部件的损坏更换，将采用镶拼式结构，将成型部分拆成多个拼件。综上分析可确定选三板注射模。4.3 浇注系统的设计4.3.1主流道设计主流道是连接注塑机喷嘴与分流道的一段通道，其形状为圆锥形，以便于塑料熔体得流动及流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间，因此，可以采用延伸式浇口套，让注射机喷嘴伸到模具内部，从而达到缩短主流道的作用。（1） 主流道尺寸1）主流道的长度：模具的主流道长度尽量要短，本设计中初取25mm进行设计。 2）主流道小端直径：d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）mm=3.5mm。 3）主流道大端直径：D=d+L主tana=5.35mm，式中a=3。 4）主流道球面半径：SR=注射机喷嘴球头半径+（12）mm=25mm。 （2） 主流道浇口套的形式 主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料的要求较严格，考虑上述因素所以将其分开来设计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。设计中常采用碳素工具钢（T8A或T10A），热处理淬火表面硬度为48-52HRC，如图4-2所示。图4-2 主流道浇口套的结构形式 4.3.2 分流道的设计 对于中小型塑件的注射模具广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。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。显然，我们设计的模具是平衡式的，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同。 （1） 分流道的当量直径 因为该塑件的质量m塑=6.7116g200g,根据公式，分流道的当量直径为D分=0.2654=4.2mm。（2） 分流道的截面形状 本设计采用分流道截面形状为U形，为了便于加工和凝料的脱模，分流道大多设计在分型面上。U形截面其加工工艺性好，且塑料熔体的热量损失小、流动阻力小。（3） 分流道的截面尺寸 根据塑料成型工艺及模具设计表4-6，设置U高h=4.5mm，则该U型截面积如图4-3所示。图4-3 分流道截面形状（4） 凝料的体积 1） 分流道的长度L =200mm。2） 分流道截面积A =33.52mm2。3） 凝料体积V =L A =20033.52=6203.6mm36.2cm3。（5） 校核剪切速率1）确定注射时间：查塑料成型工艺及模具设计表4-8，可取t=2s。2）计算分流道的体积流量：q分=（V分+V塑）/t=19.5cm3/s。3）由经验公式r分=3.3q分/R3分=3.37.13/（3.14(4.5/2)3）=1.56103s-1。该分流道的剪切速率处于主流道与分流道的最佳剪切速率5102-5103s-1之间，所以分流道内熔体的剪切速率合格。分流道的表面粗糙度和脱模斜度 分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取Ra 1.25-2.5um，此处取Ra 1.6um。另外，脱模斜度一般在10-20之间，这里取脱模斜度为20。4.3.3 浇口的设计 分流道该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，其表面质量要求较高，采用一模一腔注射，采用点浇口。这样能保证塑件表面较高的质量要求。（1） 点浇口尺寸的确定1） 计算点浇口的直径 根据塑料成型工艺及模具设计表4-10点浇口的直径计算公式，得 d=nk=0.2520.7=1.6mm，式中，k为塑件壁厚系数，这里k=0.252mm；n是塑料成型系数，对于PC，其成型系数n=0.7。2） 点浇口的长度 根据塑料成型工艺及模具设计表4-10点浇口的浇口长度L可取0.75。3） 点浇口其他数据 根据塑料成型工艺及模具设计表4-10查的D=4.5，D1=5.5，=2，L=0.75。则点浇口如4-4图所示。图4-4 点浇口截面图4.3.4 冷料穴的设计冷料穴位于分流道两端头的流道上，其作用主要是收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。本设计仅有分流道冷料穴。由于该塑件表面要求没有印痕，采用滑块、推杆推出塑件。凝料则由定模座上的流道拉料杆拉出，并由脱料板推出凝料。4.4 成型零件的结构设计及计算 4.4.1成型零件的结构设计 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括型腔、型芯、镶块等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。 （1）型腔的结构设计 型腔是成型制品的外表面的成型零件。根据对塑件的结构分析，本设计中采用整体嵌入式，将型腔模仁整体固定在模板上如图4-5所示。 图4-5 定模板（2）型芯的结构设计 型芯是成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。通过对塑件的结构分析可知，该塑件有两个方向的侧抽芯，所以型芯采用组合式，该塑件的型芯组合图，如图4-6所示。图4-6 型芯组合图本套模具的成型零件主要包括定模模仁，动模模仁，两个滑块，四个镶件。如下图所示： 图4-7 型芯型腔组合图由分析分型面的确定可知，成型零件总体上可分为定模模仁，即图中分型面以上的部分，动模模仁，即分型面以下的部分。两边两边两个滑块，每个滑块带两个镶件，两滑块镶件必须用对插。另外在动定模仁上必须有镶四个镶件上下碰穿，来实现成型。（1） 定模模仁的设计 定模模仁总体上就是一长方体，底面是平的，其面积至少要能开四个型腔，由于有四个型腔，模仁受的压力较大，据经验厚度需设计厚点，另外还要考虑到固定定模的螺丝孔的位置、运水（冷却水道）的布置、两个分流道孔、斜导柱从定模穿过的斜孔以及前模仁固定到定模框中的固定形式等。同时考虑到，模仁之间的互换性，所以我将模仁设计成两块板拼接，设计前模仁的宽146mm，厚45mm ，长200mm。 最终设计结构如下图，首先须在动模模仁上开一长方形的通孔，用于装配动模模仁的镶件。至于开孔的路径在产品图中的具体位置如下图中粗线框所示，此线框的大小也就是模仁镶件的大小 上面对称有两条运水，因此在定模框上钻对应两条运水的四个孔，也就是说，冷却水通这四个孔，用密封圈密封。再用螺纹牙将定模模仁锁紧到定模上。所以定模板设计如图 4-8所示，然后设计定模模仁，定模板与定模模仁之间的水路用密封圈密封，定模模仁如图4-9所示：图4-8 定模板图4-9 定模模仁（2）动模模仁的设计 设计动模仁用于成型的型腔部分。动模模仁上要加工的成型型腔和定模模仁一样，只是要在动模模仁上设计顶针孔的大小与位置，产品的通孔处要采用镶件对碰成型。顶针就是将塑件从动模上顶出机构，即推杆。本模具根据产品的外观要求，及产品的寸尺形状可知，每个产品的顶出采用4根圆顶针和1根扁顶针。得到推杆的排位图如图4-10所示：图4-10 成型镶件图4.4.2 成型零件工作尺寸的计算工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要包括：凹模、凸模的径向尺寸（含长、宽尺寸）与高度尺寸，以及中心距尺寸等。为了保证塑件质量，模具设计时必须根据塑件的尺寸与精度等级确定相应的成型零部件工作尺寸与精度。其中影响模具尺寸和精度的因素很多，其中产品材料的收缩率对制品的尺寸的影响最大。但在实际工作中，成形收缩率的波动很大，从而引起塑件尺寸的误差很大，塑件尺寸的变化值为s=(Smax-Smin)Ls （4-1）式中：s为塑件收缩波动而引起的塑件尺寸误差（mm）； Smax为塑料的最大收缩率（%）； Smin为塑料的最小收缩率（%）；Ls为塑件尺寸（mm）。一般情况下，由收缩率波动而引起的塑件尺寸误差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以内。综上所述，在进行模具设计时，要充分利用现有的计算机辅助软件，对产品的成型零件设计时，先对产品进行放缩水。本课题是利用PRO/E软件进行的设计，根据PC塑料的收缩率为0.6-0.8%，选定收缩率0.6%对产品原始寸尺放缩水，得到的产品3D模型后，再进行模具的型腔与型芯的设计。利用PRO/E进行产品缩水率设计的主要步骤如图4-11所示：图4-11 PRO/E产品缩水率设置界面同时综合考虑到各种影响成形零件尺寸的因素，在设计时需进行有效的补偿。由于影响因素很不稳定，补偿值应在试模后进行逐步修订。4.5 模架的确定4.5.1 各模板尺寸的确定设计模具时，开始就要选定模架。当然选用模架时要考虑到塑件的成型、流道的分布形式以及顶出机构的形式，有抽芯的还要考虑滑块的大小等等因素。 本套模具选用标准塑胶模架，其规格如下：细水口系统的标准型，3555 （即350 550 ），A 板90 ，B 板100 。一般导向分为动、定模之间的导向，推板的导向，推件板的导向。一般导向装置由于受加工精度的限制或使用一段时间之后，其配合精度降低，会直接影响制品的精度，因此对精度要求较高的制品必须另行设计精密导向定位装置。当采用标准模架时，因模架本身带有导向装置，一般情况下，设计人员只要按模架规格选用即可。若需采用精密导向定位装置，则须由设计人员根据模具结构进行具体设计。 根据设计的需要，该模具不是完全选用标准模板，它的模板尺寸如下：定模座板55035050；定模板55035070；动模板550350100；动模座板55035030；垫块5506390；推板55022025；推杆固定板55022020；脱料板55035035；模具总合模高度375mm。4.5.2 模架各尺寸的校核 根据所选注射机来校核模具设计的尺寸。 （1）模具平面尺寸550mm350mm550mm650mm（拉杆间距），校核合格。 （2）模具高度尺寸375,300mm375mm450mm(模具的最大厚度和最小厚度)，校核合格。 （3）模具的开模行程=+a+（510）mm=106+110+10+（510）mm=231236mm300mm(开模行程)，校核合格。4.6 排气系统的设计根据模具结构，可利用型芯与滑块和分型面的间隙进行排气。模具在开设排气时，要考虑材料的流动性，及注射压力和注射温度。本课题用的是PC塑料，查表可知，取排气槽深度为0.01-0.03mm，排气道的深度可以取0.2mm。动模成型镶件部分排气开设如图4-12所示：图4-12 成型镶件开设排气图4.7 导向与脱模机构的设计4.7.1 导柱、导套的设计导柱导向是指导柱与导套（导向孔）采用间隙配合使导柱在导套（导向孔）内滑动，配合间隙一般采用H7/h6级配合。（1） 导柱的设计导柱的结构形式有两种：一种为单节式导柱，另一种为台阶式导柱。小型模具采用单节式导柱，大型模具采用台阶式导柱。在导柱的工作部分上开设油槽，可以改善导向条件，减少摩擦，根据国家标准选用直径为35mm长度为300mm的导柱。其示意图如下：图4-13 导柱示意图（2） 导套的设计由于导柱已选定，由塑料模具设计与制造可查得与之相配的导套为带头导套，由于模具的特殊要求，导套需做成3段，其直径为35mm，长度分别为35mm、70mm、100mm，其示意图如下：图4-14 导套示意图（3） 导向孔的总体布局 导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心距模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后发生变形。 4.7.2 脱模推出机构的确定 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： 推出机构应尽量设置在动模一侧 由于推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆来驱动的，所以一般情况下，推出机构设在动模一侧。正因如此，在分型面设计时应尽量注意，开模后使塑件能留在动模一侧。 保证塑件不因推出而变形损坏 为了保证塑件在推出过程中不变形、不损坏，设计时应仔细分析塑件对模具的包紧力和粘附力的大小，合理的选择推出方式及推出位置。推力点应作用在制品刚性好的部位，如筋部、凸缘、壳体形制品的壁缘处，尽量避免推力点作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如壳体形制件及筒形制件多采用推板推出。从而使塑件受力均匀、不变形、不损坏。 机构简单动作可靠 推出机构应使推出动作可靠、灵活，制造方便，机构本身要有足够的强度、刚度和硬度，以承受推出过程中的各种力的作用，确保塑件顺利脱模。 良好的塑件外观 推出塑件的位置应尽量设在塑件内部，或隐蔽面和非装饰面，对于透明塑件尤其要注意顶出位置和顶出形式的选择，以免推出痕迹影响塑件的外观质量。 合模时的正确复位 设计推出机构时，还必须考虑合模时机构的正确复位，并保证不与其他模具零件相干涉。 推出机构的种类按动力来源可分为手动推出，机动推出，液压气动推出机构。 本套模具的推出机构为机动推出，形式较为简单。全部采用推杆顶出。每个型腔有5根推杆，其布置形式如图：图4-14 推杆排布图（1） 推杆横截面直径的确定根据该塑件和模具的结构特点，在开模后塑件的收缩不仅不对侧凹成型零件产生包紧，反而会松开，故脱模力较小，可忽略不计，所以只能凭经验初选推杆的直径为 d=2.5mm。（2） 推杆的形式 推杆可以分为普通推杆、成形推杆、锥面推杆，该模具的推杆形式选择普通推杆和成型推杆，如下图所示。图4-15 成型推杆推杆长度根据模具内塑件推出距离，推板厚度，支撑板厚度可知推杆长度为151mm。 4.8 抽芯机构的设计当注射成型侧壁带有孔、凹穴、凸台等的塑料制件时，模具上成型该处的零件就必须制成可侧向移动的零件，以便在脱模之前先抽掉侧向成型零件，否则就无法脱模。带动侧向成型零件作侧向移动（抽拔与复位）的整个机构称为侧向分型与抽芯机构。 由于本塑件结构的特殊性，塑件的成型机构大部分也就是抽芯机构。也可以说成型零件的设计基本上就是抽芯机构的设计。 4.8.1 侧向分型与抽芯机构的分类 根据动力来源的不同，侧向分型与抽芯机构一般可分为机动、液压或气动以及手动等三大类型。根据塑件结构进行合理选用。本套模具选用机动，利用模具的开合模，通过斜导柱传力给滑块来实现侧抽芯。 4.8.2 抽芯距确定与抽芯力计算 侧向型芯或侧向成型模腔从成型位置到不妨碍塑件的脱模推出位置所移动的距离称为抽芯距。此模中抽芯距为29。 抽芯力的计算同脱模力计算相同。对于侧向凸起较少的塑件的抽芯力往往是比较小的，仅仅是克服塑件与侧型腔的粘附力和侧型滑块移动时的摩擦阻力。对于侧型芯的抽芯力，往往采用如下公式进行估算： 式中： Fc 抽芯力（N） c侧型芯成型部分的截面平均周长（m ） h侧型芯成型部分的高度（m ） p塑件对侧型芯的收缩应力（包紧力），其值与塑件的几何形状及塑件的品种、成型工艺有关，一般情况下模内冷却的塑件，p（0.81.2）10塑料在热状态时对钢的摩擦系数，一般0.15 0.20 侧型芯的脱模斜度或倾斜角在此模具中ch 为面积，ch 50010共有四个型腔，所以总脱模力为4Fc 1400N4.8.3斜导柱侧向分型与抽芯机构设计 斜导柱侧向分型与抽芯机构是利用斜导柱等零件把开模力传递给侧型芯或侧向成型块，使之产生侧向运动完成抽芯与分型动作。这类侧向分型抽芯机构的特点是结构紧凑、动作安全可靠、加工制造方便，是设计和制造注射模抽芯时最常用的机构，但它的抽芯力和抽芯距受到模具结构的限制，一般使用于抽芯力不大及抽芯距小于80mm 的场合。 斜导柱侧向分型与抽芯机构主要由与开模方向成一定角度的斜导柱、侧型腔或型芯滑块、导滑槽、楔紧块和侧型腔或型芯滑块定距限位装置等组成。 （1） 导柱的设计 a) 斜导柱倾斜角确定 斜导柱轴向与开模方向的夹角称为斜导柱的倾斜角，的大小对斜导柱的有效工作长度、抽芯距和受力状况等起着决定性的影响。如图4-15所示确定图4-15 斜导柱安装图斜导柱工作部分长度： LS/sin （4-2） H=Stan （4-3）式中： L斜导柱的工作长度； s抽芯距； 斜导柱的倾斜角；（本模具取18） H与抽芯距s 对应的开模距。 斜导柱抽芯时的受力分析可知： Fw=Ft/cos （4-4） Fk =Fttan （4-5） 式中： Fw侧抽芯时斜导柱所受的弯曲力； Ft 侧抽芯时的脱模力，其大小等于抽芯力Fc ； Fk 侧抽芯时所需的开模力。 由（式4）、（式5）可知，增大，L 和H 减小，有利于减小模具尺寸，但 Fw和Fk增大，影响导柱和模具的强度和刚度；反之，减小，斜导柱和模具受力减小，但要在获得相同抽芯距的情况下，斜导柱的长度就要增长，开模距就要变大，因此模具尺寸会增大。综合两方面考虑，当抽芯方向与模具开模方向不垂直而成一定交角时，也可以采用斜导柱侧向抽芯机构。在确定斜导柱倾角时，可根据抽芯距的大小、抽芯力大小合理选用。 综合以上多方面的考虑，加之抽芯距较长，可取斜导柱倾角为18 。 b) 斜导柱长度的计算 斜导柱的长度如图4-16所示，其工作长度与抽芯距有关，斜导柱的总长度与抽芯距、斜导柱的直径和倾斜角以及斜导柱固定板厚度等有关。斜导柱的总长为168mm。 （2） 导滑槽的设计 成型滑块在侧向抽芯和复位过程中，要求其必须沿一定的方向平稳地往复移动，这一过程是在导滑槽内完成的。根据模具上侧型芯大小、形状和要求不同，以及各工厂的具体使用情况，滑块与导滑槽的配合形式也不同，一般采用T 形槽或燕尾槽导滑，尤其使用局部盖板式T 形槽比较多。 本设计采用T 形槽。就在动模板上用螺钉固定压板，形成组合式T型槽。这样即能保证精度，加工起来又方便。 图4-16 导滑槽安装示意图（3） 楔紧块的设计 a) 楔紧块的形式 楔紧块的形式如下图所示，其固定形式见图4-17。 图4-17 楔紧块安装示意图b) 锁紧角的选择 锁紧角的工作部分是斜面，其楔紧角为： 当滑块移动方向垂直于合模方向，2在此处取=20（4） 滑块定位装置设计 滑块定位装置在开模过程中用来保证滑块停留在刚刚脱离斜导柱的位置，不再发生任何移动，以避免在合模时发生碰撞。有弹簧拉杆式，弹簧顶销定位式，可根据具体情况合理选用。本模具采用限位夹，它类似于弹簧顶销定位。它里面有弹簧，弹簧顶着一凸起的梯形台，弹珠受力便会缩进来。其型号取M12，在模具中的布置如图虚线所示： 图4-18 限位夹安装示意图4.8.4 脱模力的计算该产品的型芯主要在侧抽芯机构上，产品成型后主要的包覆力主要在侧型芯上，模具只需要在开模后，有适当的推杆将产品平衡的推出就可以。产品的顶出不需要很大的脱模力，根据经验，取直径为3mm的推杆5根就能满足产品顶出所需的脱模力。4.9 冷却系统设计塑料在成型过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量。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粘模；温度过低，则熔体流动性差，塑件轮廓不清晰，表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷。当模温不均匀时，型芯和型腔温差过大，塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形，会影响塑件的形状和尺寸精度。通常温度调节系统包括冷却系统和加热系统两种。一般注塑到模具内的塑料温度为 200左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度在