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电筒筒头注塑模设计（有cad图）
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744 电筒筒头注塑模设计（有cad图）,744,电筒筒头注塑模设计（有cad图）,电筒,注塑,设计,cad
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电筒筒头注塑模设计 摘 要模具制造技术迅速发展，已成为现代制造技术的重要组成部分。本设计介绍了塑料注射模具的设计与制造方法。该注射模采用了 1 模 2 腔的结构。根据塑件的结构，选用了两侧带有侧抽芯机构的两板模，运用斜导柱完成塑件的侧抽芯，采用侧浇口完成进料。在整个设计过程中，查阅了大量的参考数据，深入分析设计内容，包括塑件成型工艺性分析；拟定模具结构形式；注射机型号的确定；浇注系统形式和浇口的设计；成型零件的结构设计和计算；模架的确定和标准件的选用；合模导向机构的设计；脱模推出机构的设计；侧向分型与抽芯机构的设计；冷却系统的设计。由于抽芯距离较短，为了使模具结构简单，采用斜导柱侧抽芯方式，并对模具的材料进行了选择。如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠。最后对模具结构与注射机的匹配进行了校核。通过该塑料模具的设计使自己对塑料模具的设计流程有了更深一层次的认识。关键词：塑料；注射模具；设计；侧抽芯；斜导柱ABSTRACTThe die making technology rapidly expand, has become the modern technique of manufacture the important component.This design introduced the plastic injects molds design and the manufacture method. This injection mold has used 1 mold 2 cavity structures. According to the structure of the plastical piece chose to use the mold with two sidecores. make use of inclined lead pillar completion side core-pulling of the plasticalpiece and adopt side gate completion injection .Checked a great deal of reference in the whole design process, thorough analysis the design contents, include usage Proe software to carry on wallthinckness and draft analysis for the product；Draft the mold structure form；The assurance of injection machine model ;design of injection system and gate;Model structure design and calculation of mold parts; The assurance of mold base with standard piece of choose to use;ejector organizations design;The design of side core ejector s organization;The design of cooling system. As the core pulling shorter distances, in order to enable Die simple structure, using bevel-side core-pulling, also mold the material of choice. The design of such a structure can be used to ensure reliable die. Finally, the injection mold structure and the matching machine was calibrated.Through the design process of plastics mold makes me have more deep one layer understanding of the design process to the plastics mold. Key word: plastic；injection mold；design； sidecore； inclined lead 目 录引 言.11 塑件的分析及塑料的成型工艺性能.21.1 分析塑件使用材料的种类及工艺特征.21.1.1 性能特点.21.1.2 成型工艺分析.22 初步确定型腔数目.42.1 型腔数目常用方法.42.1.1 根据经济性确定型腔数目.42.1.2 根据注射机的额定锁模力确定型腔数目.42.1.3 根据制品精度确定型腔数目.44.1.4 根据注射机的额定最大注射量确定型腔数目.43 注塑机的选取及校核.63.1 塑件体积及品质的计算：.63.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及锁模力的计算.73.3 选取注塑机.73.4 注塑机及工艺参数的校核.73.4.1 锁模力的校核.73.4.2 注射量的校核.73.4.3 最大注射压力校核.84 分型面的确定.94.1 分型面的设计原则.94.2 分型面类型的选择及确定.95 浇注系统的设计.115.1 浇注系统设计的原则.115.2. 主流道的设计.125.2.1 主流道的设计要点.125.2.2 主流道浇口套的形式.135.2.3 主流道尺寸的确定.135.3 冷料穴的设计.145.4 分流道的设计.145.4.1 分流道剪切速率的校核.155.5 浇口的设计.166 成型零部件的结构设计.186.1 凹模的的结构设计.186.2 凸模的结构设计.186.3 成型零件工作尺寸计算.196.3.1 影响工作尺寸的因素：.196.3.2 零件工作尺寸的计算.207 侧向抽芯机构设计.227.1 抽芯距的计算：.227.2 侧向抽芯机构的设计.227.2.1 斜导柱的设计.237.2.2 斜滑块的设计.248 模架的选择.258.1 主要参数如下：.258.2 模具尺寸校核.269 导向机构的设计.279.1 导柱导向机构的作用.279.2 导柱导套的设计原则.279.3 导柱导套材料选择.2710 推出机构的设计.2810.1 推件力的计算.2911 冷却系统的设计.3011.1 冷却系统的开设原则.3011.2 确定冷却水道直径.3112 模具排气槽的设计.3213 零件的加工工艺.3313.1 动模型芯制造工艺过程：.3313.2 凸模（定模部分）加工工艺过程：.3414 模具加工工艺流程：.35参考文献：.36设计体会：.37致 谢.381引引 言言我国的塑料工业正在飞速发展，塑料制品的应用已经深入到国民经济的各个部门。 塑料工程通常是指塑料制造与改性，塑料成型及制品后加工，塑料制品与模具设计是塑料工程中的重要组成部分。1、塑料制品量大、面广塑料制品本身有许多诸如质量轻、绝缘、耐腐蚀等优点;塑料有多种成型方法，可以用注射、挤出、热成型和压延等方法高效地生产各品。所以在国民经济的各行各业，大量的使用塑料制品。2、塑料工业在国民经济中的地位 塑料工业已成为当今全世界增长最快的工业门类。我国塑料制品工业发展于 20 世纪 50 年代后期，主要用于日常用品（如塑料鞋、日用塑料膜） 。 进入 20 世纪 70 年代以来，塑料的应用已涉及国民经济和人民生活中的各个方面。目前，我国的地覆、棚膜的覆盖面积已位居全球之首。3、塑料成型工艺及模具技术的发展塑料模塑成型技术正向高精度、高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的方向发展。具体表现在以下几个方面:（1） 塑料成型理论研究的进展 ；（2）新的成型方法不断涌现 ；（3）塑件更趋向精密化、微型化及超大型化； （4）开发出新型模具材料 ；（5）模具表面强化热处理新技术应用 ；（6）模具 CAD/CAM/CAE 技术发展迅速 ；（7）模具大量采用标准化。本说明书为机械类塑料模注射模具设计说明书，是根据塑料模具设计手册上的设计过程及相关工艺编写的。本说明书的内容包括：引言、毕业设计任务书，毕业设计指导书，毕业设计说明书，毕业设计体会，参考文献等。编写本说明书时，力求符合设计步骤，详细说明了塑料注射模具设计方法，以及各种参数的具体计算方法，如塑件的成型工艺，塑料脱模机构的设计。本说明书在编写过程中，得到有唐田秋老师和相关同学的大力支持和热情帮助，在此谨以致意。21 塑件的分析及塑料的成型工艺性能1.1 分析塑件使用材料的种类及工艺特征该塑件材料选用 ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物） 。ABS 塑料是在聚苯乙烯树脂改性的基础上发展起来的一种新型工程塑料，是丙烯、丁二烯和苯乙烯三种单体的三元共聚物，所以其有三种组元的综合性能。ABS工程塑料一般是不透明的，外观呈浅象牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性，燃烧缓慢，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落现象。且具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，散热性。1.1.1 性能特点1）ABS 粒料表面极易吸湿，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。为此成型前必须进行干燥处理。2） ABS 比热比聚烯烃低，在注射机料筒中能很快加热，因而塑化效率高。在模具中凝固也比聚烯烃快，故模塑周期短。3）ABS 树脂的表观粘度强烈地依赖与剪切速率，因此模具设计中都采用点浇口形式。4）ABS 树脂为非结晶形高聚物，所以成型收缩率小。5）ABS 树脂熔融温度较低，熔融温度范围宽，流动性有利于成型，其缺点是耐热性不高，耐低温性不好，而且不耐燃，不透明、耐候性不好，特别是耐紫外线性能不好。6）ABS 的主要技术指标：密度：1.02105 g/ cm 比热容：12551674 Jkg-1K-1屈服强度：50 MPa 抗拉强度： 38 MPa断裂伸长率：38% 拉伸弹性模量： 1.8 GPa抗弯强度：80 MPa 弯曲弹性模量：1.4 GPa抗压强度：53 MPa 抗剪强度 ：24 MPa导热系数：13.831.2 线膨胀系数：5.88.61.1.2 成型工艺分析1）该塑件尺寸较小，整体结构较简单.多数都为曲面特征。除了配合尺寸要求精度较高外，其它尺寸精度要求相对较低，但表面粗糙度要求较高，再结3合其材料性能和设计任务要求，公差等级选取 MT3 级。为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用侧浇口。该浇口的分流道位于模具的分型面处，浇口横向开设在模具的型腔处，从塑料件侧面进料，因而塑件外表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。2）塑件的工艺参数：由塑料模具设计与制作教程P1617 查表 122 得到 ABS 的工艺参数如下：收缩率： 0.4%0.7%（本设计取 5.5%）预热 温度： 80 0C85 0C 时间： 2 h3 h前段： 1500C 170 0C料筒温度 中段： 1650C 180 0C 后段： 170 0C180 0C 模具温度： 50 0C80 0C 注射压力： 60 MPa100 Mpa 注射时间： 20 S90 S 成型时间 冷却时间： 20 S120 S 总周期： 50 S220 S螺杆转速： 30 r/min 适用注射机类型： 螺杆、柱塞均可 方法： 红外线灯、鼓风烘箱后处理 温度： 70 0C 时间： 24h模具温度： 25-70 融化温度： 210-280 成型温度： 200-240 42 初步确定型腔数目2.1 型腔数目常用方法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，常用的方法有以下：2.1.1 根据经济性确定型腔数目根据总成型加工费用最小的原则，并忽略准备时间和试生产原材料费用，仅考虑模具加工费和塑件成型加工费。2.1.2 根据注射机的额定锁模力确定型腔数目当成型大型平板制件时，常用这种方法。设注射机的额定锁模力大小为F（N） ，型腔内塑料熔体的平均压力为 Pm,单个制品在分型面上的投影面积为A1，浇注系统在分型面上的投影面积为 A2，则：(nA1+A2)PmF （1） n （2）12APAPFmm2.1.3 根据制品精度确定型腔数目根据经验，在模具中每增加一个型腔，制品尺寸精度要降低 4%,高模具中的型腔数目为 n,制品的基本尺寸为 L，塑件尺寸公差为,单型腔模具注塑模具生产时可能性产生的尺寸误差为(不同的材料，有不同的值，如：%ss聚甲醛为0.2%,尼龙 66 为0.3% ,聚碳酸酯、聚氯乙烯、ABS 等非结晶型塑料为0.05%),则有塑件尺寸精度的表达式为： L%+ （n-1）L% 4% （3）ss简化后可得型腔数目为：n （4）242500Ls对于高精度制品，由于多型腔模具难以使各型腔的成型条件均匀一致，故通常推荐型腔数目不超过 4 个。4.1.4 根据注射机的额定最大注射量确定型腔数目设注射机的最大注射量 G（g） ，单个制品的质量为 W1（g） ，浇注系统的质5量为 W2（g） ，则型腔数目 n 为： n （5）128 . 0WWG 根据产品结构特点，此塑料产品在模具中的扣置方式有两种:一种是将塑料制品的回转轴线与模具中主流道衬套的轴线垂直；另一种是将此塑料制品的中心线与模具中主流道衬套的轴线平行。这里拟采用第一种方式，1 模 2 腔的结构，如下图所示：图 1 型腔数目及排列63 注塑机的选取及校核3.1 塑件体积及品质的计算：通过 PROE 建模分析，如下图所示： 图 2 塑件三维质量属性分析由上图可得出： 塑件体积 (取 ABS 密度为 =1.05 g/ cm )311 . 1 cmV 3 塑件品质 m = =1.1cm 1.05=1.2g 11V3流道凝料的品质 m2 还是个未知数，可按塑件的 0.3 倍来计算，从上述分析中确定设计为一模两腔，所以注射量为： m=1.3nm =1.321.2= 3.12g (6)1 V= m=3.121.05=2.97 cm (7)33.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及锁模力的计算流道凝料在分型面上的投影面积为 A2,模具设计前是个未知值，根据多型7腔模的统计分析,A2 是每个塑件在分型面上的投影面积的 0.20.5 倍，因此可以用 0.2 倍来计算A=nA1+A2=1.2A 1=1.2R=1.23.14(12.7-5) =513.54mm (8)模具所需的锁模力: F=A=513.5435 = 17973.9 N=17.97 KN (9)型P取 35MPa,见塑料模具设计指导表 2-2。型P3.3 选取注塑机根据以上每一生产周期的注射量和锁模力的计算值，初选国产系列SZ60/40 型注射机，其主要技术参数如下表所示：理论注射容量（cm） 60螺杆（柱塞）直径（mm） 30注射压力（Mpa） 150螺杆转速（r/min） 0200锁模力（KN） 630移模行程（mm） 180260最大模具厚度（mm） 280最小模具厚度（mm） 160喷嘴球半径（mm） SR15 喷嘴口直径 （mm） 3.53.4 注塑机及工艺参数的校核3.4.1 锁模力的校核由前面的计算可得：F=17.97 KN 630 KN，符合要求。3.4.2 注射量的校核注塑量以容积表示，最大的注塑容积为： =aV=0.860= 48 cm (10) maxV-模具型腔和流道的在注射压力下所能注射的最大容积maxVa -注射系数，无定型塑料取 0.85，结晶型取 0.75，此处取 0.8 V -指定型号的注塑机注射容量，该机取 60 cm 由 =48 cm可知，符合要求。实VmaxV83.4.3 最大注射压力校核 注射机的额定注射压力即为该注射机的最大注射压力= 150 MpamaxP而最大注射压力应该大于注射成型时所需条用的注射压力=(70100) Mpa0PK=1.4(70100) Mpa，所以，符合要求。maxP0P式中 K-安全系数，取 1.4-实际生产中，该塑件成型时所需注塑压力为(70100) Mpa。0P其它安装尺寸及开模行程校核待设计完成后进行。94 分型面的确定 4.1 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；（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。4.2 分型面类型的选择及确定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.一副模具根据需要可能有一个或两个以上的分型面,分型面可以是垂直于合模方向,也可以与合模方向平行或倾斜.可分为以下几种：（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。（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：10a 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；本塑件属于较薄壁壳小型塑件，塑件冷却时会因为收缩作用而包覆在凸模上，故从塑件脱模和精度要求角度考虑，应有利于塑件滞留在动模一侧，以便于脱模，而且不影响塑件的质量和外观形状，以及尺寸精度。该塑件的模具只有一个分型面，垂直分型。综合以上因素，分型面如图所示: 图 3 分型面的设计115 浇注系统的设计5.1 浇注系统设计的原则所谓注射模的浇注系统，是塑料熔体从注射机喷嘴射出后达到型腔之前在模具内流经的通道。其主要作用是使塑料熔体平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。浇注系统设计应尽量使浇口位置应尽量选择在分型面上，以便于模具加工及使用时浇口的清理；浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使其流程为最短；浇口的位置应保证塑料流入型腔时，对着型腔中宽敞、壁厚位置，以便于塑料的流入;避免塑料在流入型腔时直冲型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能尽快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件变形;尽量避免使制件产生熔接痕,或使其熔接痕产生在之间不重要的位置;浇口位置及其塑料流入方向,应使塑料在流入型腔时,能沿着型腔平行方向均匀的流入,并有利于型腔内气体的排出。具体设计原则为：（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。（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。该电筒筒头的注塑模具采用普通流道浇注系统，它包括：主流道、分流道、冷料井、浇口。为了满足塑件质量要求, 进料浇口开设在塑件的侧面。为了降低塑料熔体的压力和减少热量损失,流道应尽量短,同时为方便塑件的脱模, 应使开模时塑件滞留于动模一侧, 然后借助开模力和齿轮传动装置将塑件推出。因为塑件的体积较小，对称度高，为使塑料熔体平稳均匀注满型腔，同时降低12塑件的内应力，减少塑件变形，保证塑件的外观质量，本设计采用薄片式测浇口。 图 4 浇注系统示意图5.2. 主流道的设计5.2.1 主流道的设计要点主流道是连接注射机喷嘴与公流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴在线，断面为圆形，带有一定的锥度。其设计要点如下：（1）为了防止浇口套与注射机喷嘴对接处溢料，主流道与喷嘴的对接处应设计成半球形凹坑，其球面半径应比注射机喷嘴头球面半径大 12mm，主流道小端直径应比注射机喷嘴直径大 0.51mm，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模。（2）为了减小对塑料熔体的阻力及顺利脱出主流道凝料，浇口套内壁表面粗糙度应加工到 Ra0.8m。13（3）主流道的圆锥角大小应适当，通常取 =24，对流动性差的塑料可取 3-6 （4）在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，过长则可能会影响容体的顺利充型。5.2.2 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：T10A 等，热处理淬火表面硬度为 5357HRC。本模具主流道衬套与定位圈设计为分体式，其中定位圈如下图所示： 图 5 定位圈结构示意图5.2.3 主流道尺寸的确定（1）主流道小端直径14d=注射机喷嘴直径+(0.51) mm (11) =3.5+(0.51) mm 取d =4 mm（2）主流道球面半径SR=15+(12) mm 取SR=16mm (12)（3）球面配合高度 h=(35) mm 取h=3 mm (13) （4）主流道长度L，根据模架及该模具的结构，取L=68mm（5）主流道大端直径 D=d +2Ltg（/2） 取 =4 (14) =5.25mm 5.3 冷料穴的设计冷料穴位于主流道的正对面的动范本上，其作用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质量。冷料穴分两种，一种专门用于收集、储存冷料，另一种除储存冷料外还兼有拉出流道凝料作用，此处应用后者。在分流道的末端，冷料穴的长度通常为流道直径的 1.52 倍，该模具属于中小型模具，故冷料穴长度取流道直径的 1.6 倍，即 8.0mm。在主流道对面采用冷料井底部带推料杆的冷料井，推杆为带 Z 型头拉料钩，其侧凹可以将主流道凝料钩住，分模时即可将凝料从主流道中拉出。拉料杆的根部固定在推出板上，在推出制件时，冷料也一同被推出，取产品时向拉料钩的侧向稍许移动，即可脱钩将制件连同浇注系统凝料一道取下。其结构尺寸如下：Z 头高 3/4d，其中 d=D+（0.51） (15) d=4+（0.51）=5mmZ 头底部自分流道距离为 5/4d，如下图所示： 图 6 冷料穴示意图5.4 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，起分流和转向15作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。分流道的设计原则如下：1）塑料流经分流道时的压力损失及温度损失要小。2）分流道的固化时间应稍后与制品的固化时间，以利于压力的传递及保压。3）保证塑料迅速而均匀地进入各个型腔。4）分流道的长度应尽可能短，其容积要小，同时要便于加工及刀具选择。分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U 形和六角形。要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，所以一般是制成梯形流道。在该模具上取圆形断面形状，直径为 4mm。分流道选用圆形截面，直径为 4mm，流道表面粗糙度 ，如下图所示：1.6aRm图 7 分流道示意图 5.4.1 分流道剪切速率的校核分流道凝料体积：=LA=2503.144=1.256 cm (16) 分V分分分流道横截面积：A=3.14r =3.144=12.56 mm (17) 分22由塑料模具设计指导表 2-3 注射机公称注射量与注射时间的关系可得注射时间 t=1.0S。分流道体积流量：q 分=（）/t=cm3/s = 1.19 cm3/s (18)2VV塑分0 . 121 . 1256. 1由经验公式可知：剪切速率: 16 = (19)分333214. 31019. 13 . 33 . 3分分Rq1310527. 0s该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率 5102-5103 S-1之间，所以成型的塑件质量会较好。5.5 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。浇口的主要作用：（1）型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流；（2）易于切除浇口尾料；（3）对于多型腔模具，用以控制熔接痕的位置。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点浇式浇口、护耳浇口；按浇口所在的位置可分为中心浇口和侧浇口等。根据浇口的位置选择要求，尽量缩短流动距离，避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷。浇口开设的位置对制品的质量也有影响，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纹的部位。（5）浇口应设在不影响制品外观的部位。（6）不要在制品中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位设置浇口。根据浇口的位置选择要求，尽量缩短流动距离，避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷，浇口应开设在塑件壁厚处等要求。本设计采用薄片式侧浇口，该浇口相对于分流道来说断面尺寸较小，直接从侧壁进料，塑料熔体流过薄片式浇口时，以较低的流速，呈平行状态，平稳均匀地注入型腔，降低了塑件的内应力，减17少了变形，且这类浇口一般开在分型面上，具矩形的断面形状，其优点是浇口便于机械加工，易保证加工精度，而且试模时浇口的尺寸容易修整，适用于各种塑料品种，其最大特点是可以分别调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间。具体有以下优点:1）浇口设在分型面上，而且浇口横截面形状简单，容易加工，并能随时调整浇口尺寸，而且尺寸精度容易保证。2）试模时如发现不当，容易及时修改，易于去除浇注系统的凝料而不影响塑件的外观。3）能相对独立地控制填充速度及封闭时间；4）对于壳体形塑件，流动充填效果较佳。5）侧浇口横截面积通常较小，熔体注入型腔前受到挤压和剪切而再次加热，改善流动状态，便于成型。6）适用于一模多腔的模具，提高注射效率。根据上述要求本设计的浇口如下图： 图 8 浇口示意图186 成型零部件的结构设计 塑料在成型加工过程中，用来充填塑料熔体以成型制品的空间被称为型腔。而构成这个型腔的零件叫做成型零件，通常包括凹模，凸模、小型芯、螺纹型芯或型环等。由于这些成型零件直接与高温、高压的塑料熔体接触，并且脱模时反复与塑件摩擦，因此要求它有足够的强度、刚度、硬度、耐摩性和较低的表面粗糙度。同时还应考虑零件的加工性和模具的制造成本。本设计型腔钢材选用 P20，使用数控精雕及电火花加工成型，型芯钢材选用 P20，使用数控精雕及电火花加工成型。6.1 凹模的的结构设计 凹模又称阴模，是成型塑件外轮廓的零件。凹模有整体结构式和组合式。（1） 整体式凹模：由整块金属材料直接加工而成，这种形式的结构简单，牢固可靠，不易变形，成型的塑件品质较好。但当塑件形状复杂时，采用一般机械加工方法制造型腔比较困难。因此它适用于形状简单的塑件。（2） 组合式凹模：对于形状复杂的塑件或难于机械加工的整体式凹模，为了节省贵金属，便于型腔加工，减少热处理，通常采用组合式凹模。亦可以分为：整体式凹模、整体嵌入式凹模、局部镶嵌式凹模、大面积镶嵌式凹模、四壁拼合式凹模。本塑件尺寸较小，外形有环槽，比较复杂，需要进行侧向抽芯，根据设计的实际情况由滑块和其它小型芯等零件组合形成凹模型腔。6.2 凸模的结构设计凸模，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。（1） 整体式凸模：当塑件的内形比较简单，深度不大时，可采用整体式凸模，其结构牢固，成型塑件的质量好，但机械加工不便，钢材耗量较大，适用于小型凸模。19（2） 组合式凸模：当塑件的内形比较复杂而不便于机械加工时，或形状虽不复杂，但为了节省贵金属，减少加工量，通常采用组合式凸模。固定板和凸模可分别采用不同的材料制造和热处理，然后再连接成一体，这种结构形式适用于大型凸模。电筒筒头内部精度要求不高，尺寸较小，且有内螺纹，为保证凸模结构牢固稳定，本设计采用整体式凸模的结构设计。如下图所示： 图 9 凸模型芯6.3 成型零件工作尺寸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，通常包括凹模和凸模的径向尺寸（包括零件的长和宽） 、凹模和凸模的高度尺寸及位置尺寸，故零件的工作尺寸计算主要是凹模和凸模的尺寸计算。6.3.1 影响工作尺寸的因素：1）塑料的成型收缩：成型收缩引起制品产生尺寸偏差的原因有：预定收缩率（设计算成型零部件工作尺寸所用的收缩率）与制品实际收缩率之间的误差；成型过程中，收缩率可能在其最大值和最小值之间发生的波动。s=(Smax-Smin)制品尺寸s 成型收缩率波动引起的制品的尺寸偏差。Smax、Smin 分别是制品的最大收缩率和制品的最小收缩率。 2）成型零部件的模具制造偏差： 工作尺寸的制造偏差包括模具的加工偏差和装配偏差。加工偏差就是模具在制造过程中所产生的尺寸偏差，装配偏差主要是模具在分型面上的合模间隙以及组合模具的配合偏差。3）成型零部件的磨损： 成型零部件的摩损相对于精度要求不高的大型零部件来说，可以不考虑，但对于精度要求较高的小型零部件，就必须要对其进行考虑。 本产品为 ABS 制品，属于大批量生产的小型塑件，预定的收缩率的最大值和20最小值分别取 0.3%和 0.8。平均收缩率 为 0.55%,此产品采用 3 级精度，属s于一般精度制品。因此，凸凹模径向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造与作用修正系数 x 取值可在 0.50.8 的范围之间.塑件的公差值由塑料成型工艺及模具简明手册表 2-17 可查得塑件基本尺寸各范围塑件公差值的取值:基本尺寸 ： 的取值： 610 mm 0.1 1014mm 0.12 1418mm 0.12 1824mm 0.146.3.2 零件工作尺寸的计算成型零件工作尺寸计算方法一般有两种：一种是平均值法，即按平均收缩率，平均制造公差和平均磨损量进行计算；另一种是极限收缩率，极限制造公差和极限磨损量进行计算，前一种方法简单方便，后一种比较复杂，本设计采用平均值法进行计算，计算公式参见塑料成型工艺及模具设计表 415。1 型腔尺寸计算1）型腔径向尺寸的计算： (19) ZMSLL0431 040. 00312. 000168.1212. 0430055. 017 .12431ZMSLL040. 00312. 000256.1212. 0430055. 016 .12431ZMSLL2)型腔深度尺寸的计算：与公式 19 类似，可得： 047. 00314. 0001182.2014. 0320055. 018 .20321ZMSHH040. 00312. 0002278.1012. 0320055. 018 .10321ZMSHH 033. 0031 . 0001395. 21 . 0320055. 013321ZMSHH033. 0031 . 0002497. 61 . 0320055. 017321ZMSHH2 凸模型芯尺寸计算：1） 凸模型芯径向尺寸计算：（动模部分）0033. 0031 . 00110. 51 . 0430055. 015431ZMSLL21 0040. 00312. 00280.1112. 0430055. 0165.11431ZMSLL2）凸模型芯高度尺寸计算： （动模部分） 0040. 00312. 001145.1312. 0320055. 013 .13321ZMSHH0033. 0031 . 002239. 51 . 0320055. 013 . 5321ZMSHH2）螺纹型芯小径： 0024. 00312. 00115 .1012. 0320055. 013 .101中SddM4) 凸模型芯径向尺寸计算： （定模部分） 0033. 0031 . 00110. 51 . 0430055. 015431ZMSLL5 凸模型芯高度尺寸计算： （定模部分） 0033. 0031 . 001111. 71 . 0320055. 017321ZMSHH上式中：- 径向尺寸 （mm）ML- 深度尺寸MH-螺纹小径1d - 塑件公差，具体取值参见塑料成型工艺及模具简明手册表 2-17。-塑料平均收缩率，此处取 0.55%。S-模具制造公差，此处取。Z31227 侧向抽芯机构设计7.1 抽芯距的计算：将侧型芯从成型位置上抽至不妨碍塑件的脱模位置所移动的距离，成为抽芯距。在一般情况下，侧向抽芯距通常比塑件上的侧孔、侧凹的深度或侧向凸台的高度大 23mm (20) 321 SS 式中 S抽芯距，mm； S1 取出塑件最小尺寸或塑件侧孔的深度、凸台高度，mm； 得： S=1.41+3.59=5mm7.2 侧向抽芯机构的设计在注射模的设计中，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，除少数情况可以强制脱模外，一般都必须将成型侧孔或侧凹的零件做成可活动的结构，在塑件脱模前一般都要侧向分型和抽芯才能取出塑件，完成侧向活动抽芯的抽出和复位的这种机构就是侧向抽芯机构，侧向抽芯常常装在滑块上。斜导柱分型抽芯是应用最广的分型抽芯机构，它借助开模力完成侧向抽芯，结构简单，制造方便，动作可靠。其结构如下图所示，瓣合模滑块装在 T型导滑槽内，可沿着抽拔方向平稳滑移，驱动滑块的斜导柱与开模运动方向成斜角安装，斜导柱与滑块上对应的孔呈松动配合，开模时斜导柱与滑块发生相对运动，斜导柱对滑块产生一侧向分力，迫使滑块完成抽芯动作。斜导柱固定部分与模板的配合精度为 H7/m6 的过渡配合。斜导柱后侧滑快的斜孔中滑动时，有较大的侧向分力，所以相互的运动摩擦里较大，因此，斜导柱与侧滑快斜孔之间配合不能过于紧密，在实际中应有 0.20.3mm 的间隙，如果精度高的动配合在开模的瞬间主分型面和侧分型面几乎是同时分型的，这时由于禊块还在起锁紧作用，会引起侧抽芯的运动干扰。图中的限位挡钉和弹簧的作用是完成抽拔动作后对滑块起定位作用，使它23停留在与斜导柱脱离时的位置上，以便合模时斜导柱能准确进入斜孔驱动其复位，斜导柱的设计图如下： 图 10 斜导柱分型抽芯机构示意图7.2.1 斜导柱的设计斜导柱的斜角一般为 1520，最大不得超过 25，本设计采用 15，斜导柱的尺寸如下图所示，材料采用优质钢材 T8A，淬火硬度 HRC5560。 图 11 斜导柱1斜导柱的长度计算当滑块抽出的方向与开模方向垂直，斜导柱的长度计算公式如下： （21）158sincos254321ShtgdDLLLLLL24=15815sin515cos201521014tg =52.1 mm式中 L斜导柱的总长度，mm； D大端的直径，mm； S抽拔距，mm；d导滑段的直径，mm； h固定模板厚度，mm； 斜导柱的倾斜度，15。 本设计取： L=53mm7.2.2 斜滑块的设计斜滑块的设计原则：1)斜滑块的导向斜角 可比斜导柱的大些，但也不大于 30,一般取 1025,斜滑块的推出长度必须小于导滑总长 L 的 2/3。2)斜滑块与导滑槽采用双面配合间隙配合。详见塑料制品成型及模具设计表 4-21。3)为保证斜滑块的分型面密合，成型时不致发生溢料，斜滑块底部与模套之间应留有 0.20.5mm 的间隙，同时斜滑块顶面应高出模套 0.20.5mm。在实际用中，为了便于加工和维修，多采用分体结构形式，本设计的侧滑块设计具体如下图所示: 图 12 侧滑块结构图 258 模架的选择注塑模模架国家标准有两个，即 GB/T125561990塑料注射模中小型模架及其技术条件和 GB/T125551990塑料注射模大型模架 。由于塑料模具的蓬勃发展，现在在全国的部分地区形成了自己的标准，根据所选设计的尺寸和设计的需要该设计采用香港龙记集团（LKM）标准模架，型号为：BI-1518-A35-B35-C40。8.1 主要参数如下：定模座板 180mm200mm,厚 20mm动模固定板 180mm200mm，厚 20mm动模板 150mm180mm，厚 35mm支撑板 150mm180mm，厚 30mm垫块 28mm180mm，厚 40mm推件板 100mm150mm，厚 30mm导柱直径 16mm 导套直径 25mm模具闭合高度 220mm模架结构图如下图所示： 2613 模架结构图8.2 模具尺寸校核 1）模具平面尺寸 200mm150mm360mm260mm，符合要求。2）模具高度尺寸 220mm，170mm220mm360mm，符合要求。3）模具厚度 H 与注射机闭和高度 注射机开模行程应大于模具开模时，取出塑件（包括浇注系统）所需的开模距离，查塑料成型工艺及模具设计 公式 4-7 得下式： SH + H +（ 510 ）mm （22）12 式中 S-注射机最大开模行程，mm； H -推出距离（脱模聚居） ，mm；1 H -包括浇注系统在内的塑件高度，mm；2 S=15mm+74.1mm=89.1mm279 导向机构的设计为了保证注射模准确合模和开模，在注射模中必须设置导向机构。导向机构的作用是导向，定位以及承爱一定的侧向压力。导向机构包括导柱导向和锥面定位两种，根据本塑件的实际情况，采用导柱导向机构。9.1 导柱导向机构的作用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，在模具的装配过程中也起定位作用，便于装配和调整。2）导向作用。合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，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。9.2 导柱导套的设计原则（1） 导柱应合理地均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，以保证模具的强度。（2） 导柱的长度应比型芯端面的高度高出 6-8mm，以免型芯进入凹模时与凹模相碰而损坏。（3） 导柱和导套应有足够的耐磨度和强度。（4） 为了使导柱能顺利的进入导套、导柱端部应做成锥形或半球形，导套的前端也应倒角。（5） 导柱设在动模一侧可以保护型芯不爱损伤，而设在定模一侧则便于顺利脱模取出塑件，因此可根据需要而决定装配方式。（6） 一般导柱滑动部分的配合形式按 H8/f8，导柱和导套固定部分配合按 H7/k6，导套外径的配合按 H6/k6。（7） 除了动模、定模之间设导柱、导套外、 ，一般还在动模座板与推板之间设置导柱和导套，以保证推出机构的正常运动。（8） 导柱的直径应根据模具大小而决定，可参考标准框架数据选取。9.3 导柱导套材料选择导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，因此多采用碳素工具钢 T8A（经表面渗碳淬火处理） ，硬度为 5055HRC。导套用与导柱相同的材料制造导套，其硬度可略低与导柱硬度，这样可以减轻磨损，防止导柱或导套拉毛。2810 推出机构的设计根据塑件的形状特点， 模具型腔在定模部分，型芯在动模部分。其推出机构可采用推杆推出机构、推件板推出机构。由于分型面有台阶，为了便于加工，降低模具成本，我们采用推件板推出机构，推件板推出机构结构简单，推出平稳可靠，并且推出时不会在塑件上留下顶出痕迹，塑件底部装配后使用时不影响外观，设立四个弹簧平衡布置，既达到了推出塑件的目的，又降低了加工成本。推出机构如下图所示： 图 14 推出机构示意图由上图所示的推出机构可知，推件板推出塑件是在弹簧的弹力作用和齿轮带动螺纹型芯转动使塑件与型芯松动而共同实现的，而齿轮则通过模外机构驱动，查机械设计基础表 4-1 及 4-2 取模数 m=1.25, 齿数 z=25,分度圆直径d=30mm。模外驱动机构的齿条长度由经验公式可得： L=5303.14=47.1 cm （22）2910.1 推件力的计算对于本圆筒形塑件推件力的计算，由于塑件的内孔半径与壁厚之比b=r/t=5.825/1.0510,所以，视为壁厚圆筒塑件，同时，由于该塑件的内孔是通孔，所以脱模时不存在真空压力，参考塑料成型工艺及模具设计4-26可得: F= （23）21)1 ()tan(14. 32KKaafrESL =003. 1)08. 501 ()5 . 0tan45. 0(8 .360055. 01800825. 514. 32 =91.5 N其中 =2b /( （24）1K208. 5)5 . 0cos25 . 0cos2b=1+f （25）2K5 . 0cos5 . 0sin=1+ 0.45 =1.0035 . 0cos5 . 0sin式中 -型芯或凸模被包紧部分的断面周长（mm） ；L -被包紧部分的深度（mm）hE-为拉伸弹性模量，ABS 取1800 MPa； -与钢的磨擦系数，一般取0.11.2，ABS取0.45f -脱模斜度；取0.5 S-为平均收缩率 a-塑料的松柏比3011 冷却系统的设计冷却系统的设计注塑模具型腔壁的温度高低及其均匀性对成型效率和制品的质量影响很大，一般注入模具的塑料熔体的温度为 200300，而塑件固化后从模具中取出的温度为 6080以下，视塑料品种不同有很大差异。为了调节型腔的温度，需在模具内开设冷却水通道，通过模温调节机构调节冷却介质的温度。高温塑料熔体在模具型腔内凝固并释放热量，模具内存在着一个合适的温度分布，使制品的质量达到最佳。模具温度调节对制品质量的影响主要表现在以下几个方面：1）变形，模具温度稳定、冷却速度均衡可以减小制品的变形；2)尺寸精度，利用模具温度调节系统保持模具温度的恒定，能减小制品成形收缩率的波动，提高制品尺寸精度的稳定性；3）力学性能，从减小制品应力开裂的角度出发，降低模温是有利的；4）表面质量，提高模具温度能够改善制品表面质量，过低的模温会使制品轮廓不清晰并产生明显的融接痕，导致制品表面粗糙度过大。11.1 冷却系统的开设原则（1） 当模具仅设一个入水界面和一个出水接口时，应将冷却管道进行串联连接。（2） 采用多而细的冷却管道，比采用独根大冷却管道好，因为多而细的冷却管道扩大了模温调节的范围。（3） 在收缩率大的塑料制品模具中，应沿其收缩方向设置冷却回路。（4） 普通模具的冷却水应采用常温下的水，通过调节水的流量来调节模具温度。（5） 合理地确定冷却管道的中心距以及冷却管道与型腔壁的距离，一般为冷却管道直径 d 的(12)倍,管道与管道间的距离一般为(2.54)d。（6） 尽可能使所有的冷却管道孔分别到各处型腔表面的距离相等。（7） 应加强浇口处的冷却。（8）应避免将冷却管道开设在制品熔合纹的部位。（9） 注意水管的密封问题。（10）进、出口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，为了不影响操场作，通常应将进、出口水管接头设在注射机背面的模具一侧。31冷却水回路布置的基本原则： a) 冷却水道应尽量多，b) 截面尺寸应尽量大； c) 冷却水道离模具型腔表面的距离应适当； d) 适当布置水道的出入口； e) 冷却水道应畅通无阻； f) 冷却水道的布置应避开塑件易产生熔接痕的部位； 由以上原则我们可以确定冷却水道的布置情况，以及冷却水道的截面积。11.2 确定冷却水道直径由塑料成型工艺及模具设计表 4-35 可查得 ABS 的单位流量为 310-400，依据塑件体积可知所需的冷却水管直径较小，设计冷却水道直径 6mmkgkJ /符合要求。冷却水道示意图如下：图 15 冷却水道循环回路3212 模具排气槽的设计 当塑料熔体充填型腔时，必须顺序地排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热而产生的气体。如果气体不能被顺利排出，塑料会由于填充不足而出现气泡、接缝或表面轮廓不清等缺陷，甚至气体受压而产生高温，使塑料焦化。特别是对大型塑件、容器类和精密塑件，排气槽将对它们的质量带来很大的影响，对于在高速成行中排气槽的作用更为重要。我们的塑件不大，而且不属于深型腔类零件，因此本方案设计在分型面之间、推板与模板之间及活动型芯与模板之间的配合间隙进行排气，间隙值取 0.04。3313 零件的加工工艺13.1 动模型芯制造工艺过程：动模型芯是主要的工作零件，这套模具的生产批量为大批量，因此选用的材料要具有良好的耐磨性。选用 P20(中碳 Cr-Mo 系塑料模具钢)模具钢可以满足要求。动模型芯如下图所示： 图 13 凸模型芯加工工艺如下：工序号-工种-工序内容-设备。1 -备料 - P20 毛坯：直径 2090mm 圆钢。2 -粗磨-磨上端面，并保证圆柱面与上端面的垂直度-磨床3 -粗车-以上端面为基准面，从上至下进行加工，车 dL 16.490mm,34用车床尾针将两端固定，先车出 11.8013.37mm（留加工余量 1mm） ；车出长度为 15mm,锥度为 16的圆锥形。车 dL 1054mm（留加工余量 1mm） 。车 5mm的外螺纹（留加工余量 0.4mm） 。车断-车床4-热处理-退火处理，消除车削应力-热处理炉。5-半精车-车削外圆直径至实际尺寸及车削螺纹至实际尺寸-车床。6-磨削-用心轴装夹，粗、精磨各外圆孔至图纸要求-磨床。7-热处理-渗氮处理，硬度达到 58-62 HRC-热处理炉。8-抛光-油石手工抛光，表面粗糙度为 3.2m-油石。13.2 凸模（定模部分）加工工艺过程：定模凸模如下图所示：图 14 凸模加工工艺如下：工序号-工种-工序内容-设备。1 -备料 - P20 毛坯：直径 2240mm 圆钢。2 -粗磨-磨左端面，并保证圆柱面与左端面的垂直度-磨床3 -粗车 - 以左端面为基准面，从左至右进行加工，车 dL 1840mm,留余量 1-2mm，在左端面 6mm 处向右车 dL 1223.6mm，留余量 1至 2mm,在距左端面 6mm 处向右车 dL 1223.6 mm，留余量 1 至 2mm,再往右车至 dL 5.1010.4 mm。车倒
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