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变频器壳体注射模设计
63页 29000字数+说明书+开题报告+中期报告+6张CAD图纸
中期报告.doc
变频器壳体注射模设计开题报告.doc
变频器壳体注射模设计论文.docx
型腔板.dwg
型芯.dwg
塑件图.dwg
斜滑块.dwg
爆炸图.dwg
装配图.dwg
设计图.dwg
摘要
本论文基于变频器壳体设计，在完成模具参数计算和结构设计的基础上，利用三维设计软件完成模具的实体设计，综合了成型工艺分析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。能达到很好的学以致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件的选择等。把以前学过的基础课程融合、综合应用到本次设计当中来。该注射模最显著的特征是利用斜导柱和侧滑块配合进行侧抽芯。
首先，简要介绍了模具行业现在的情况和未来的发展趋势。提到了限制模具发展的因素。
其次，对制品进行了工艺性分析及材料的性能分析，确定了模具设计的整体方案。根据塑料模具设计手册和相关经验公式进行了必要的计算及校核，根据计算结果选用了注射机；又进一步完成了标准件的选择和对非标准件的设计。
关键词 注塑模 变频器壳体 斜导柱 侧抽芯 Pro/E
目录
摘要I
AbstractII
第1章 绪论1
1.1 模具工业在国民经济中的地位1
1.2 各种模具的分类和占有量2
1.3 我国模具工业的现状3
1.4 世界五大塑料生产国的产能状况5
1.5 我国模具技术的现状及发展趋势7
1.5.1 我国模具技术的现状7
1.5.2 我国模具技术的发展趋势8
第2章 注塑件的工艺性9
2.1 塑料制品的设计分析9
2.2 塑件的体积和质量10
2.3 ABS材料工艺性分析10
2.3.1 材料基本特征10
2.3.2 材料主要用途11
2.3.3 材料成型特点12
2.4 塑料制品的工艺性分析13
2.4.1 收缩性13
2.4.1.1 塑件结构设计对塑件收缩的影响13
2.4.1.2 模具结构设计对塑件收缩的影响14
2.4.2 脱模斜度14
2.4.3 壁厚15
2.4.4 侧孔15
2.4.5 圆角16
2.4.6 塑件的尺寸精度及表面质量16
2.4.6.1 尺寸精度16
2.4.6.2 塑件的表面质量17
2.5 本章小结17
第3章 注塑成型的准备18
3.1 注塑成型工艺简介18
3.2 注塑成型工艺条件19
3.3 注塑机的选择21
3.3.1 注塑机简介21
3.3.2 注塑机基本参数21
3.3.3 选择注塑机22
3.4 注射机的校核23
3.4.1 最大注塑量的校核23
3.4.2 锁模力的校核24
3.4.3 塑化能力的校核24
3.4.4 喷嘴尺寸校核25
3.4.5 定位圈尺寸校核25
3.4.6 模具外形尺寸校核25
3.4.7 模具厚度校核25
3.4.8 模具安装尺寸校核26
3.4.9 开模行程校核26
3.5 本章小结26
第4章 模具设计分型面的确定27
4.1 分型面的设计27
4.2 型腔数目的确定30
4.3 模具材料的选择31
4.4 浇注系统设计31
4.4.1 主流道31
4.4.2 分流道33
4.4.3 冷料穴33
4.4.4 浇口34
4.5 模架的确定35
4.5.1 型腔壁厚和垫板厚度计算35
4.5.2 垫板的计算35
4.5.3 模架的选用36
4.6 导向与定位机构37
4.6.1 导向机构37
4.6.1.1 导向机构的功能37
4.6.1.2 导柱的设计37
4.6.2 定位机构38
4.7 顶出系统设计39
4.7.1 顶出机构的设计原理39
4.7.2 脱模机构的分类39
4.7.3 脱模力的计算40
4.7.4 推杆脱模机构41
4.7.4.1 推杆尺寸计算及校核41
4.7.4.2 推杆应力校核42
4.8 侧抽芯机构42
4.8.1 抽芯距的计算42
4.8.2 斜导柱所受弯曲力的计算42
4.8.3 斜导柱长度的计算43
4.8.4 斜侧孔抽芯滑块的设计44
4.8.5 卡扣抽芯滑块的设计44
4.9 锁紧机构45
4.9.1 锁紧机构设计45
4.9.2 锁紧机构设计45
4.10 排气设计45
4.10.1 排气设计原则46
4.10.2 排气槽开设的位置及形式46
4.11 温度调节系统设计46
4.11.1 温度调节对塑件质量的影响46
4.11.2 温度调节与生产效率的关系47
4.11.3 冷却系统设计47
4.12 本章小结48
第5章 模具主要零件的尺寸的计算49
5.1 型腔，型芯的成型尺寸计算49
5.1.1 型腔横向尺寸计算50
5.1.2 型腔径向尺寸计算50
5.1.3 型腔的深度尺寸计算51
5.1.4 型芯的横向尺寸计算51
5.1.5 型芯径向尺寸计算51
5.1.6 型芯高度尺寸计算52
5.2 弹簧的选用52
5.3 本章小结53
结论54
致谢55
参考文献56
变频器壳体
1）制品为变频器壳体，在设计模具浇口时应采用点浇口进料，制品由推板退出；
2）制品的材料为ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物）
3）生产数量：批量生产。
2.制品说明
此塑件为变频器课题，总体外观呈现梯形结构，塑件外部成型较为简单，但是内部结构复杂，分别有四个卡扣以及两个斜向的散热通风口结构。散热通风口通过斜导柱进行成型，小型芯靠斜块压紧，开模时靠挂钩将动模钩紧。在弹簧作用下，侧型芯先抽出。
- 内容简介：
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哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）中期报告题 目：变频器壳体注射模设计系 （部） 机电工程系 专 业 材料成型及控制工程 学 生 聂庆丰 学 号 1089522135 班 号 0895221 指导教师 陈建东 中期报告日期 2011年11月20日 哈工大华德学院第一章 已完成项目1. 塑件注射成型工艺分析1.1 塑件模具设计难点分析图1-1塑件图此塑件为变频器课题，总体外观呈现梯形结构，塑件外部成型较为简单，但是内部结构复杂，分别有四个卡扣以及两个斜向的通风口结构，此为本设计的难点。图1-2 塑件三维图塑件难点结构如下图所示图1-3 卡扣结构图1-4 斜向通风口机构本设计以以上两个机构为重点通过侧抽芯机构和斜导柱机构进行处理。1.2 塑件的工艺分析本设计采用ABS材料进行设计ABS是将PS，SAN，BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。ABS流动性能良好，相对密度为1.05左右，吸水率低。ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性， ABS的耐蠕变性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。ABS的热变形温度为93118，制品经退火处理后还可提高10左右。ABS在-40时仍能表现出一定的韧性，可在-40100的温度范围内使用。在模具设计及选择注射机时应考虑结晶型塑料有下列要求。l 料温上升到成型温度所需的热量多，要用塑化能力大的设备。l 冷却回化时放出热量大，要充分冷却。l 熔融态与固态的比重差大，成型收缩大，易发生缩孔、气孔。l 冷却快，结晶度低，收缩小，透明度高。结晶度与塑件壁厚有关，壁厚则冷却慢，结晶度高，收缩大，物性好。所以结晶性料应按要求必须控制模温。l 各向异性显著，内应力大。脱模后未结晶化的分子有继续结晶化倾向，处于能量不平衡状态，易发生变形、翘曲。l 结晶化温度范围窄，易发生未熔料末注入模具或堵塞进料口。表1-1 ABS性能性能指数性能指数密度/g.cm-3 1.02-1.16热变形温度/C83-103吸水率/%0.2-0.4抗拉强度/Map50成型收缩率/%0.4-0.7抗弯强度/Map80熔点C130-160冲击强度/Mpa11硬度（R）9.7R121抗拉弹性模量/Mpa18003.厚度分析利用Pro/E软件得知本设计制品的最小厚度约为1mm，最小壁厚还可由公式S=（L/100+0.5）*0.6获得，能够满足工艺要求。4.塑件的体积与质量该产品为ABS其密度为1.03-1.08g/，本设计取1.05 g/。通过PRO/E软件测出塑件体积：V=41177.813mm =41.78cm M=PV=43.236703g因为是一模一腔结构，所以： 塑件总体积=V=41.78cm 塑件总质量=M=43.24g5.注射机的选择由于浇注系统体积与质量相对于塑件不是很大，所以可先初选注塑机型号。根据塑件制品的体积和质量，选定注塑机型号为：XS-ZY-125注塑机参数如表1-2所示：表1-2注塑机参数1注塑机最大注塑量/g1252注塑压力/MP1193锁模力/10KN904最大开距/mm6005模板行程/mm3006最大模厚/mm3007最小模厚/mm2008定位孔直径/mm1009喷嘴球半径/mm1210喷嘴孔直径/mm411螺杆（柱塞）直径/mm426.分型面的选择如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则： （1)保证塑料制品能够脱模 这是一个首要原则，因为我们设置分型面的目的，就是为了能够顺利从型腔中脱出制品。根据这个原则，分型面应首选在塑料制品最大的轮廓线上，最好在一个平面上，而且此平面与开模方向垂直。分型的整个廓形应呈缩小趋势，不应有影响脱模的凹凸形状，以免影响脱模。 （2)使型腔深度最浅 模具型腔深度的大小对模具结构与制造有如下三方面的影响：1)目前模具型腔的加工多采用电火花成型加工，型腔越深加工时间越长，影响模具生产周期，同时增加生产成本。2)模具型腔深度影响着模具的厚度。型腔越深，动、定模越厚。一方面加工比较困难；另一方面各种注射机对模具的最大厚度都有一定的限制，故型腔深度不宜过大。3)型腔深度越深，在相同起模斜度时，同一尺寸上下两端实际尺寸差值越大。若要控制规定的尺寸公差，就要减小脱模斜度，而导致塑件脱模困难。因此在选择分型面时应尽可能使型腔深度最浅。 （3)使塑件外形美观，容易清理 尽管塑料模具配合非常精密，但塑件脱模后，在分型面的位置都会留有一圈毛边，我们称之为飞边。即使这些毛边脱模后立即割除，但仍会在塑件上留下痕迹，影响塑件外观，故分型面应避免设在塑件光滑表面上，如图3的分型面a位置，塑件割除毛边后，在塑件光滑表面留下痕迹；图3的分型面b处于截面变化的位置上，虽然割除毛边后仍有痕迹，但看起来不明显，故应选择后者。（4)尽量避免侧向抽芯 塑料注射模具，应尽可能避免采用侧向抽芯，因为侧向抽芯模具结构复杂，并且直接影响塑件尺寸、配合的精度，且耗时耗财，制造成本显著增加，故在万不得己的情况下才能使用。 （5)使分型面容易加工 分型面精度是整个模具精度的重要部分，力求平面度和动、定模配合面的平行度在公差范围内。因此，分型面应是平面且与脱模方向垂直，从而使加工精度得到保证。如选择分型面是斜面或曲面，加工的难度增大，并且精度得不到保证，易造成溢料飞边现象。 （6)使侧向抽芯尽量短 抽芯越短，斜抽移动的距离越短，一方面能减少动、定模的厚度，减少塑件尺寸误差；另一方面有利于脱模，保证塑件制品精度 。 （7)有利于排气 对中、小型塑件因型腔较小，空气量不多，可借助分型面的缝隙排气。因此，选择分型面时应有利于排气。按此原则，分型面应设在注射时熔融塑料最后到达的位置，而且不把型腔封闭。 综上所述，选择注射模分型面影响的因素很多，总的要求是顺利脱模，保证塑件技术要求，模具结构简单制造容易。当选定一个分型面方案后，可能会存在某些缺点，再针对存在的问题采取其他措施弥补，以选择接近理想的分型面。本设计中采用在塑料罩最大截面出处设置分型面。7.脱模斜度为使塑件易脱模，除塑件本身带有斜度外，在凸、凹模上延塑件脱模方向应设有脱模斜度和较小的表面粗糙度。本设计经测量制件本身四壁与底面的角度为93.7。符合要求。图1-5脱模斜度示意8.浇注系统设计 浇注系统控制着塑件成型过程中充模和补料两个重要阶段，对塑件质量关系极大。浇注系统是指从注塑机喷嘴开始，到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，或在此通道内的冷凝的固体塑料。8.1主流道设计主流道与喷嘴的接触处多做成半球形的凹坑。二者应严密接触以避免高压塑料的溢出，凹坑球半径比喷嘴球头半径大1-2mm，主流道小端直径应比喷嘴孔直径约大0.5-1mm，常取4-8mm，视制品大小及补料要求决定。大端直径应比分流道深度大1.5mm以上，其锥角不宜过大，一般取26，针对本设计所选材料为ABS，其流动性一般，角度应在24。图1-5 主流道结构及尺寸示意图为了有利于熔料的平稳转向，同时还可减小料流阻力，在主浇道出口处设置圆角即 r1=13mm。为了保证注射机喷嘴头部与浇注系统进料处的良好吻合避免由于积存冷料而影响脱模，一般，要求浇口套凹球面半径R比喷咀球面半径R喷咀大12mm，即R=R喷咀+（12）mm喷咀球面半径r=12mm，取R=14mm。主浇道入口直径d1应比喷咀孔径d2大些 。避免喷嘴与浇口套之间造成死角而积存冷料 ，影响浇注系统凝料脱出。d1=d2+(0.5+1)mm喷咀孔径d2=4 mm，取d1=5 mm。主浇道的形状一般为圆锥形，并取锥角=25。这个斜度比一般的脱模斜度大，主要是为了减少主浇道凝料的脱模阻力。经过计算本设计主流道上下端直径分别为d1=5mm，d下端=7mm。为了减少浇注系统的凝料消耗，减小熔料的压力损失，同时结构上没有特别需要，主浇道长度应尽可能短些，一般L=60mm。主流道表面粗糙度应适当，一般取为Ra=0.64um。8.2 分流道的设计查阅塑料成型与模具设计第76页表1-4常用塑料的分流道直径得知，ABS分流道直径取4.89.5mm，本设计取分流道直径为9mm。8.3 浇口形式和位置 浇口的形式众多，通常都有边缘浇口、扇形浇口、平缝浇口、圆环浇口、轮辐浇口、点浇口、潜伏式浇口、护耳浇口、直浇口等。鉴于塑料盖的具体结构，以及塑件对表面的要求，本设计选择点浇口。故宜采用双分型面点浇口。点交口的特点 1）浇口位置限制小；2）去除浇口后残留痕迹小，不影响外观；3）开模时浇口可自动拉断，有利于自动化操作；4）模具必须采用三板式；5）对于投影面积大的塑件及容易变形的塑件应采用多点浇口，以免翘曲。设计的塑料罩注塑模具的浇注系统结构分布如下图所示。图1-6 点浇口示意图点浇口直径d常为0.51.8mm，本设计取d=1mm，浇口高度l=1.5mm。分流道到浇口距离为31.5mm，=2.5。本设计浇口数量为两个，对称分布。浇口的位置对塑件的成型效果也有着很重要的影响。本设计浇口位置如下图所示 图1-7 浇口位置示意图8.4冷料穴和拉料杆的设计 本设计的冷料穴为一级冷料穴，即主浇道直对的冷料穴，一般的冷料穴开设在主浇道直对的动模板上（即塑料熔体流动的转向处），其标称直径与主浇道大端直径相同，D=18mm深度约为直径的11.5倍，H=18mm。由于本设计采用一模一件的型腔布局，所以使用上拉料钉使凝料与塑件分离。拉料钉同浇口分布形式一样，为两个对称分布。图1-8 冷料穴与拉料杆形式示意图8.5顶出及抽芯机构设计 针对本设计，原则上对于面积较大的塑件应选用推盘形式顶出，但是由于本设计塑件内部结构复杂所以采用多顶杆形式顶出。 本设计抽芯机构较多，分本为四个侧抽芯机构和两个斜导柱抽芯机构。图1-9 侧抽芯机构示意图 其中4个侧抽芯机构成型面积较小，采用弹簧和限位销的形式进行开模和限位。滑块左侧为斜面，将于斜铁配合进行复位。8.6排气方式 对于小型塑件，可直接通过分型面的间隙排气，间隙值一般取0.03mm。由于本设计制件的开模机构中，滑块机构较多，所以利用分型面间隙排气即可。9.型腔和型芯工作尺寸计算影响塑件尺寸精度的因素较为复杂，主要存在以下几方面 （1）成型零件的制造公差； （2）设计时所估计的收缩率和实际收缩率之间的差异和生产制品时收缩率波动； （3）模具使用过程中的磨损； （4）配合间隙引起的误差。 以上四方面的影响表述如下：1） 制造误差：z=ai=a(0.45 +0.001D) 其中D 被加工零件的尺寸，可被视为被加工模具零件的成型尺寸； z 成型零件的制造公差值； i 公差单位； a 精度系数，对模具制造最常用的精度等级。2）成型收缩率波动影响 其中，Scp 塑件平均收缩率； LS 塑件的名义尺寸。3）型腔磨损对尺寸的影响 为简便计算，凡与脱模方向垂直的面不考虑磨损量，与脱模方向平行的面才考虑磨损。考虑磨损主要从模具的使用寿命来选定，磨损值随产量的增加而增大；此外，还应考虑塑料对钢材的磨损情况；同时还应考虑模具材料的耐模性及热处理情况，型腔表面是否镀铬、氮化等。有资料介绍，中小型模具的最大磨损量可取塑件总误差的1/6（常取0.020.05mm），而对于大的模具则应取1/6以下。但实际上对于聚丙稀（如像PP）、尼龙等塑料来说对模具的磨损是很小的，对小型塑件来说，成型零件磨损量对塑件的总误差有一定的影响，而对于大的塑件来说影响很小。4）配合间隙引起的影响 采用活动型芯时，由于型芯的配合间隙，将引起塑件控的位置误差或中心距误差。当凹模与凸模分别安装在动模和定模时，由于合模导向机构中岛主和导套的配合间隙，将引起塑件的壁厚误差。 为保证塑件精度必须使上述因素所造成的误差总和要小于塑件的公差值，即z+c+s+j=式中 z成型零件制造误差； c成型零件的磨损量； s塑料的收缩率波动引起的塑件尺寸变化值； j由于配合间隙引起塑件尺寸误差； 塑件的公差。 在以上理论基础上，下面按平均收缩率来计算成型尺寸： ABS制品一般为4级精度，公差数值为0.56mm。查得ABS的平均收缩率为：Scp=0.55%；考虑到实际的模具制造条件和工件的实际要求，模具制造公差等级取IT10级，直径120-140mm，公差数值为：0.14 mm. 1)凹模横向尺寸 式中：凹模径向名义尺寸（最小尺寸）； 所采用的塑料平均成形收缩率，取0.55%； 制品的名义尺寸（最大尺寸）； 修正系数，对于中小型件x取1/23/4； 模具制造公差，（取0.14 mm）； 2）型芯横向尺寸 式中：制品名义尺寸（最小尺寸）;3)凹模径向尺寸 4)型芯径向尺寸 5)凹模深度尺寸 6）型芯高度尺寸 1-6 其余局部尺寸按照收缩率相应地缩放。10.模型腔侧壁厚度和底板厚度计算注射模具长时间承受交变负荷，并且伴有温度冷热交替，工作环境恶劣，工作状态下所发生的弹性变形或塑性变形，对塑件的质量有很大影响，因此模具必须具有足够的强度和刚度。本设计型腔形式为整体式矩形型腔。（1）侧壁厚度的计算 式中 h型腔内壁受压部分的高度，mm; C常数，随l/h变化； p型腔内内压力，Mpa，一般为2050Mpa； 变形量，； 型腔材料成型许用应力，Mpa；预硬化塑料模具钢=300Mpa。 E钢材的抗拉弹性模量（mpa）,预硬化塑料模具钢E=2.210。 设计中E=2.310 h=18mm c=1.47 =24mm 在实际设计当中我们采用壁厚38mm完全可以满足要求。 （2）型腔底板厚度计算 中心最大变形量 式中 p型腔内内压力，Mpa，一般为2050Mpa； b凹模底部的厚度，cm； E常数，由底板内壁边长L/b值决定，为设计中E=2.210 11.注射机有关参数校核（1）注射量的校核：塑件的体积为V=41.78cm ，本设计采用一模一件，所以塑件总体积为V总=V=41.78cm 。 所选注射机的最大理论注射量VG为500cm，而按一模成型一件所需的注射量为V注V 总/0.8=52.23cmV注F锁故所选注射机的注射量满足要求。（3）开模行程校核 注塑机开模时的行程是有限的，取出制件所需要的开模距离必须小于注塑机的最大开模距离。开模距离可分为两类情况校核：一是注塑机最大开模行程与模厚无关；另一种是注塑机最小开模行程与模厚有关。我们的校核应该按照第一种情况来校核，其校核依据为： 式中 注塑机最大开模行程(mm)； 塑件脱模（推出距离）距离（mm）； 塑件高度，包括浇注系统在内（mm）； a取出凝料所需要的最短距离 （mm）；故由上式得：70+60+74+10=214300mm214mm 故所选注射机的开模行程满足要求。因此，注塑机的各项相关工艺参数均已校核通过。参考文献 1 屈华昌主编.模具成型工艺与模具设计.机械工业出版社.1996 年2许发樾主编.实用模具设计与制造手册.机械工业出版社.2000 年3马金骏编.塑料模具设计.轻工业出版社.1984 年4 日叶屋臣一主编.模具设计和应用.轻工业出版社.1989 年5彭建声 秦晓刚编著.模具技术问答.机械工业出版社.2003 年6王世刚主编.机械设计实践.哈尔滨工程大学出版社.2001 年7刘鸿超主编.中国模具标准件手册.上海科学普及出版社.1989 年8 德K.斯托克海特编.注射成型模具 102 例.中国轻工业出版社.19919 屈华昌主编.塑料成型工艺与模具设计.北京:机械工业出版社,199410塑料模具设计手册编写组.塑料模具设计手册.北京:机械工业出版社, 1999第二章 未完成项目 1、塑料模具部装图的绘制 2、零件图的绘制 凹模嵌板的绘制； 凸模嵌板的绘制； 3、撰写毕业设计论文第三章 未解决的难点无第四章 日程安排 11月27日 12月05日模具部件装配图的绘制； 12月06日 12月11日模具零件图的绘制； 12月12日 12月23日 撰写毕业设计论文与准备答辩；12月28日 12月30日 毕业答辩；第五章 完成全部毕业设计的可能性根据日程和时间的安排，可以按时完成毕业设计说 明一、中期报告应包括下列主要内容：1论文工作是否按开题报告预定的内容及进度安排进行；2目前已完成的研究工作及结果；3后期拟完成的研究工作及进度安排；4存在的困难与问题；5如期完成全部论文工作的可能性。二、中期报告由指导教师填写意见、签字后，统一交所在系（部）保存，以备检查。指导教师评语： 指导教师签字： 检查日期： 模具专业本科毕业设计一、毕业设计（论文）任务书（一）.设计题目：变频器课题设计利用Pro/E设计软件，完成该塑件的三维实体造型设计，在查阅相关设计资料和分析该塑件成型工艺性基础上进行模具的总体的方案设计及可行性分析。在完成模具参数计算和结构设计的基础上，利用三维设计软件完成模具的实体设计，最后完成工程图纸（二维）、轴测图（三维）绘制和设计计算说明书。图1 塑件二维图图2 塑件三维图（二）工作量 1.计算说明部分编写设计说明书一份，约10000字。 2.图纸部分(1).完成螺栓注射模总装图（二维）设计，零号图1张； (2).完成螺栓注射模总装轴测图（三维爆炸图）设计,零号图； (3).大滑块、型芯、型腔零件图设计，2或3号图各1张。二、选题目的和意义通过毕业设计，掌握塑料注射模的设计步骤，以及利用斜导柱和滑块进行侧抽芯季候的设计方法。了解和熟悉模具主要零件的加工制造工艺。 三、论文综述(一)模具工业在国民经济中的地位模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、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。模具又是“效益放大器”，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。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，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。(二)模具的分类和占有量模具分类方法很多，过去常使用的有：按模具结构形式分类，如单工序模，复式冲模等；按使用对象分类，如汽车覆盖件模具、电机模具等；按加工材料性质分类，如金属制品用模具，非金属制用模具等；按模具制造材料分类，如硬质合金模具等；按工艺性质分类，如拉深模、粉末冶金模、锻模等。但主要分为：冲压模、塑料模、热锻模等。塑料具有诸多优良性能，已成为各行各业不可缺少的一种重要材料，其制品在工业生产中得到广泛的应用。在仪器仪表、家用电器、交通、通信等行业中，有70%以上的产品是用塑料模具。(三)我国模具工业的现状 80年代以来，中国模具工业发展十分迅速。国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。这些年来，中国模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展。目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。中国模具工业的技术水平近年来也取得了长足的进步。目前，国内已能生产精度达2微米的精密多工位级进模，工位数最多已达160个，寿命12亿次。在大型塑料模具方面，现在已能生产48英寸电视的塑壳模具、6.5K大容量洗衣机的塑料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具。在精密塑料模具方面，国内已能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。在汽车模具方面，现已能制造新轿车的部分覆盖件模具。其他类型的模具，例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等，也都达到了较高的水平，并可替代进口模具。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低，CAD/CAE/CAM技术的普及率不高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等等。特别在大型、精密、复杂和长寿命模具技术上存在明显差距，这些类型模具的生产能力也不能满足国内需求，因而需要大量从国外进口。(四)我国模具技术的现状及发展趋势近年来，中国塑料模具制造水平已有较大提高。国内目前已能生产单套重量达60吨的大型模具，精密塑料模具的精度已达到0.5m，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达4m/min以上的高速塑料模具。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩展，高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多，模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高。另外，三资企业的蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高，有些企业已实现信息化管理和全数字化无图制造。大型化、高精密度、多功能复合型将是未来模具的发展方向，热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高，并且随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具也将随之发展。其中精密、大型、复杂、长寿命模具等高档塑料模具应加大研制与开发。(五)国外模具工业的发展情况工业发达国家的模具行业在近四十年来取得了异常迅速的发展,已摆脱了属地位而成为独立的行业,并成为基础工业的重要组成部分1988年.美国日本,西德的模具产值分别达到62亿美元,83亿美元,4亿美元,比1957年增长了约100倍,并超过了这些国家机床工业的产值.据有关资料介绍,工业发达国家的工业产品生产中.对模具的需求量日益增多,美国,日本约有4050的工业产品的生产需用模具国际市场中模具的贸易量十分可观.近年来,由于工业发达国家的,工费用增加,模具生产有向东南亚国家转移的趋势.本国的生产以高,精模具为主,需要人工劳动量大的模具则依靠进口解决.以模具出口大国日本为倒,其1980年模具进口额为24.98亿日元,至1989年已上升到132.32亿11元.十年间提高了5.3倍由此可见,中低档模具的国际市场潜力十分巨大,只要我国模具的质量能有提高,交货期能有保证,模具出口的前景是十分乐观的.此外,国际市场对塑料模具模架及模具标准件的需求量也很大,目前我国只有塑料模具模架有少量出口。四、模具设计内容和设计方案 (一)塑件注射成型工艺性1.塑料成型性和流动性分析 本设计采用ABS材料进行设计。ABS是将PS，SAN，BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。ABS流动性能良好，相对密度为1.05左右，吸水率低。ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性， ABS的耐蠕变性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。ABS的热变形温度为93118，制品经退火处理后还可提高10左右。ABS在-40时仍能表现出一定的韧性，可在-40100的温度范围内使用。在模具设计及选择注射机时应考虑结晶型塑料有下列要求。（1）料温上升到成型温度所需的热量多，要用塑化能力大的设备。（2）冷却回化时放出热量大，要充分冷却。（3）熔融态与固态的比重差大，成型收缩大，易发生缩孔、气孔。（4）冷却快，结晶度低，收缩小，透明度高。结晶度与塑件壁厚有关，壁厚则冷却慢，结晶度高，收缩大，物性好。所以结晶性料应按要求必须控制模温。（5）各向异性显著，内应力大。脱模后未结晶化的分子有继续结晶化倾向，处于能量不平衡状态，易发生变形、翘曲。（6）结晶化温度范围窄，易发生未熔料末注入模具或堵塞进料口。2.厚度分析 本设计制品的最小厚度约为1mm，能够满足工艺要求。3.塑料的成型收缩 ABS塑料收缩率0.30.6%；同一制件不同部位的收缩率也经常不同；不同的模具结构，特别是不同的浇口尺寸和位置其收缩率不同。4.塑件尺寸精度 塑件的尺寸精度可按SJ1372-78，针对不同塑料选择。（二）模具设计1.型腔数量确定确定型腔数量的方法有很多种，如根据锁模力、最大注射量、制品的精度要求、模具成本等确定型腔数量。（1）根据制品的精度要求确定型腔数量： （2）根据注射机最大注射量确定型腔数量n：本设计由于塑件结构复杂，需要4个滑块机构，以及两个利用斜导柱开模的机构，所以选择一模一件。 2.型腔的配置 型腔的配置决定了模具结构总体方案的设计。一但型腔布置完成，浇注系统走向和类型便确定。冷却系统和脱模机构在配置型腔时也必须统筹考虑。若冷却通道布置与推杆孔、螺孔发生冲突时要在型腔配置中进行协调。当型腔、浇注系统、冷却系统、脱模机构的初步位置确定后，模板的外形尺寸也基本确定。在此基础上可以选择合适的标准模架。本设计制件的同一平面面积较大，为防止冷却不均发生翘曲，应设置冷却系统。3.分型面的设计一般选择分型面的原则是：（1）分型面位于塑件断面尺寸最大处，保证塑件可正常取出；（2）不会在光滑的外表面留下痕迹，不影响塑件外观。根据本设计的制件具体结构分析，基本需要4个滑块侧抽芯机构，以及2个斜导柱开模机构。图3 需要滑块进行开模的卡扣图4 需要斜导柱进行开模的通风孔分型面如下：图5 上下分型图6 卡扣侧分型图7 利用斜导柱的分型面4.脱模斜度为使塑件易脱模，除塑件本身带有斜度外，在凸、凹模上延塑件脱模方向应设有脱模斜度和较小的表面粗糙度。本设计经测量制件本身四壁与底面的角度为93.7。图8 脱模斜度示意本设计由于塑件内部结构不适合于推板和推盘的脱模机构，考虑采用多根推杆进行脱模。5.浇注系统设计浇注系统是塑料熔体由注塑机喷嘴通向模具型腔的流动通道，因此它应能够顺利地引导熔体迅速有序的充满型腔各处，获得外观清晰，内在质量优良的塑件。浇注系统一般由主流道、分流道、浇口、冷料穴组成。6.确定浇口型式和位置浇口的形状、尺寸和进料位置等对塑件成型质量影响很大，总的要求是使熔料以较快速度进入并充满型腔，在充满后能适时冷却封闭，因此浇口截面要小，流程最短；浇口位置应有利于流动、排气和补料，通常浇口位置应远离排气部位，而且应有利于减少熔接痕和增加熔接强度；浇口应尽量开设在塑件的边缘、底部和内侧，不影响塑件外观。本设计对于制件表面有一定的要求，所以选择点浇口形式，制件底面在成型后会贴上商标以遮挡浇口处的痕迹。所以浇口位置放置在底面中心处如下图：图9 浇口位置示意图7.排气方式 对于小型塑件，可直接通过分型面的间隙排气，间隙值一般取0.03mm。由于本设计制件的开模机构中，滑块机构较多，所以利用分型面间隙排气即可。五、毕业设计进度安排1第一阶段：开题 10月9日10月21日（2周），10月21日开题报告；2第二阶段：设计阶段 10月24日12月9日（7周）；3 撰写毕业设计论文与准备答辩：12月12日12月23日（2周）；4. 毕业答辩：12月28日12月30日。参考文献（1）黄虹主编，塑料成型加工与模具.北京：化学工业出版社，2003（2）中共模具设计大典编委会.中国模具设计大典第9篇.南昌：江西科学技术出版社9哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）摘要本论文基于变频器壳体设计，在完成模具参数计算和结构设计的基础上，利用三维设计软件完成模具的实体设计，综合了成型工艺分析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。能达到很好的学以致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件的选择等。把以前学过的基础课程融合、综合应用到本次设计当中来。该注射模最显著的特征是利用斜导柱和侧滑块配合进行侧抽芯。首先，简要介绍了模具行业现在的情况和未来的发展趋势。提到了限制模具发展的因素。其次，对制品进行了工艺性分析及材料的性能分析，确定了模具设计的整体方案。根据塑料模具设计手册和相关经验公式进行了必要的计算及校核，根据计算结果选用了注射机；又进一步完成了标准件的选择和对非标准件的设计。关键词注塑模 变频器壳体 斜导柱 侧抽芯 Pro/EAbstractThis paper is based converter shell design, complete mold design parameters and structure calculations based on the use of three-dimensional design software to complete the physical design of the mold, molding process combines analysis, mold design, mold parts and finally to processing methods, mold assembly and a series of total production of all processes. Can apply their knowledge to good effect. In summary, while the design of the mold die design past the general methods, procedures, formulas commonly used in mold design, data, and parts of the mold structure choice. The previously learned basic courses integration, integrated application to this design is to improve. The injection mold the most striking feature is the use of bevel pillar and side slider with the side core pulling.First, a brief description of the mold industry, the current situation and future trends. Mentioned factors that limit the development of mold.Secondly, the products for a process of analysis and material properties analysis to determine the mold design of the overall program. According to plastic mold design manual and the necessary relevant experience formula calculation and verification, selected according to results of the injection machine; completed a further selection of standard parts and pieces of non-standard design.Keywords Injection mold converter housing Bevel column side core-pulling mechanism Pro/E不要删除行尾的分节符，此行不会被打印II 目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 模具工业在国民经济中的地位11.2 各种模具的分类和占有量21.3 我国模具工业的现状31.4 世界五大塑料生产国的产能状况51.5 我国模具技术的现状及发展趋势71.5.1 我国模具技术的现状71.5.2 我国模具技术的发展趋势8第2章 注塑件的工艺性92.1 塑料制品的设计分析92.2 塑件的体积和质量102.3 ABS材料工艺性分析102.3.1 材料基本特征102.3.2 材料主要用途112.3.3 材料成型特点122.4 塑料制品的工艺性分析132.4.1 收缩性13 塑件结构设计对塑件收缩的影响13 模具结构设计对塑件收缩的影响142.4.2 脱模斜度142.4.3 壁厚152.4.4 侧孔152.4.5 圆角162.4.6 塑件的尺寸精度及表面质量16 尺寸精度16 塑件的表面质量172.5 本章小结17第3章 注塑成型的准备183.1 注塑成型工艺简介183.2 注塑成型工艺条件193.3 注塑机的选择213.3.1 注塑机简介213.3.2 注塑机基本参数213.3.3 选择注塑机223.4 注射机的校核233.4.1 最大注塑量的校核233.4.2 锁模力的校核243.4.3 塑化能力的校核243.4.4 喷嘴尺寸校核253.4.5 定位圈尺寸校核253.4.6 模具外形尺寸校核253.4.7 模具厚度校核253.4.8 模具安装尺寸校核263.4.9 开模行程校核263.5 本章小结26第4章 模具设计分型面的确定274.1 分型面的设计274.2 型腔数目的确定304.3 模具材料的选择314.4 浇注系统设计314.4.1 主流道314.4.2 分流道334.4.3 冷料穴334.4.4 浇口344.5 模架的确定354.5.1 型腔壁厚和垫板厚度计算354.5.2 垫板的计算354.5.3 模架的选用364.6 导向与定位机构374.6.1 导向机构37 导向机构的功能37 导柱的设计374.6.2 定位机构384.7 顶出系统设计394.7.1 顶出机构的设计原理394.7.2 脱模机构的分类394.7.3 脱模力的计算404.7.4 推杆脱模机构41 推杆尺寸计算及校核41 推杆应力校核424.8 侧抽芯机构424.8.1 抽芯距的计算424.8.2 斜导柱所受弯曲力的计算424.8.3 斜导柱长度的计算434.8.4 斜侧孔抽芯滑块的设计444.8.5 卡扣抽芯滑块的设计444.9 锁紧机构454.9.1 锁紧机构设计454.9.2 锁紧机构设计454.10 排气设计454.10.1 排气设计原则464.10.2 排气槽开设的位置及形式464.11 温度调节系统设计464.11.1 温度调节对塑件质量的影响464.11.2 温度调节与生产效率的关系474.11.3 冷却系统设计474.12 本章小结48第5章 模具主要零件的尺寸的计算495.1 型腔，型芯的成型尺寸计算495.1.1 型腔横向尺寸计算505.1.2 型腔径向尺寸计算505.1.3 型腔的深度尺寸计算515.1.4 型芯的横向尺寸计算515.1.5 型芯径向尺寸计算515.1.6 型芯高度尺寸计算525.2 弹簧的选用525.3 本章小结53结论54致谢55参考文献56千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行 VI 第1章 绪论1.1 模具工业在国民经济中的地位模具是工业生产中的重要设备，模具工业是国民经济各部门发展的重要基础之一。模具是利用其特定形状去成成型的，模具有一定形状和尺寸的制品的工具。在各种材料加工中广泛使用各种模具，如在金属铸造成型中的砂型或模具，金属压力和加工中使用的铸造、冲压模具及成型陶瓷、玻璃制品的模具。塑料模具对实现模具加工工艺要求，塑料使用要求和造型设计起着重要作用。高效全自动化的设备也只有装上自动化生产的模具才有可能发挥其效能。产品的生产和更新都是以模具制造和更新为前提，工业塑料和日常制品品种多的需求量大，对塑料模具也提出了更高的要求，促使塑料模具生产不断向前发展。 振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。现在，对于模具是工业生产的基础工艺装备这一点，可以说已经取得了共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中6080的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、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。模具又是“效益放大器”，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。目前全世界的模具年产值，约有600亿美元。日、美等工业发达国家，其模具工业产值已超过机床工业。从1997年开始，我国模具工业产值也超过了机床工业产值。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，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。模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。 模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它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。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80的模具需要更换。据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，冲模占模具总数的50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模,孔模提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。1.2 各种模具的分类和占有量模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。1.冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。2.锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。3.塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的35，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。4.压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的6。5.粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。1.3 我国模具工业的现状我国塑料模具的发展及其迅速，模具的设计技术CAD技术，CAPP技术的开发和应用，我国在塑料模具设计技术和制造技术上与发达国家和地区的差不多。自20世纪80年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。20世纪90年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在1990年仅60亿元人民币，1994年增长到130亿元人民币，1999年已达到245亿元人民币，2000年增至260270亿元人民币。今后预计每年仍会以1015的速度快速增长。目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。其中，冲压模具约占50（中国台湾：40），塑料模具约占33（中国台湾：48），压铸模具约占6（中国台湾：5），其他各模具约占11（中国台湾：7）。中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（19611981），成长期（19811991），成熟期（19912001）三个阶段。萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。由于纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐年增加。在此阶段的模具包括：一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。1981年1991年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显，自1982年起，台湾地区就将模具产业纳入“策略性工业适用范围”，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外销策略，全力发展整体经济。随着民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。从1985年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等CAD/CAM技术，所以台湾模具业接触CAD/CAM/CAE/CAT技术的时间相当早。成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下，1994年，1998年，由台湾地区政府委托金属中心执行“工业用模具技术研究与发展五年划”。朝向开发高附加值与进口依赖高的模具。1997年11月间台湾凭借模具产业的实力，获得世界模具协会（ISTMA）认同获准入会，正式成为世界模具协会会员。整体而言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机械性能，加工技术，检测能力的提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型冲裁射出及精密锻造等模具。1.4 世界五大塑料生产国的产能状况美国塑料(原料)的产量多年来一直雄居各国之首。早在80年代前期，美国塑料产量就已达2000万吨之多，1986年增至23l0万吨，占全球总产量8100吨的28.5，此后美国塑料产量继续呈现稳定增长之势，1988年、1990年、1992年、1994年、1996年和1998年分别增加到2710万吨、2810万吨、3010万吨、3410万吨、4000万吨和4360万吨，占世界总产量的比例从1996年起提高到30以上。2001年美国塑料产量为4170万吨，其中以聚乙烯为最多，达1500多万吨。其次分别是氯乙烯650万吨、聚丙烯720万吨、聚苯乙烯对酞酸脂320万吨、聚苯乙烯280万吨。国内塑料消费量(产量+进口量一出口量)，美国也是全球最多的。美国的全部塑料消费量2001年为4280万吨。美国人均塑料消费量也是很高的，2000年为159公斤，2001年略减为155公斤，居全球第3位。美国现有各种大小塑料企事业单位1万多家，其中职工人数少于50人的占总数的53，50l00人的占21，100500人的占23，超过500人的占近4。职工总数近90万人。在美国塑料制品加工业的就职人数达110万，2001年的出货金额为2150亿美元，人均出货金额为195美元。德国是世界最大的塑料(原料)生产国之一，上世纪90年代初的1991年、1992年和1993年，德国塑料产量都为990多万吨，1994年增幅超过1000万吨的1110万吨1998年达近1300万吨，1999年为近1400万吨，2000年增至1550万吨，超过日本为世界第2大塑料生产国，2001年上升为1580万吨，2002年已过1600万吨。2001年德国生产的种种塑料原料中，聚乙烯为285万吨(低密度聚乙烯160万吨，高密度聚乙烯125万吨)，氯乙烯175万吨，聚丙烯160万吨。德国2001年的国内塑料消费量为1280万吨，其中聚乙烯265万吨，聚丙烯155万吨氯乙烯152万吨。德国人均塑料消费量2001年为160公斤，在世界上仅少于比利时的172公斤，高于美国的155公斤，排在世界第2位。德国塑料制品加工业的职工总计有近30万人，2001年的出货金额为360亿美元，人均126美元。德国塑料制品加工企业中职工少于50人的占44，50100人的占28，100500人的占25，500人以上的占4。中国塑料工业多年持续高速增长，1991年产量仅为250万吨，1995年增为350万吨，1998年超过700万吨，到2002年已增达约1400万吨，超过日本而成为世界第3大塑料原料生产国。中国今年塑料制品市场将持续走强，在包装、工程、建材、农用和日用塑料制品等各个领域都将有较大幅度的增长，需求量将超过2500万吨。其中包装塑料制品今年需求量将超过850万吨，工程塑料制品需求量将达400万吨左右，建材塑料制品需求量将达300万吨以上，农用塑料制品需求量将在500万吨左右，日用塑料制品需求量约为80万吨左右。日本在很长的时期内都是仅次于美国的世界第2大塑料生产国。一直到1997年，日本塑料产量曾经连续多年增长，年产量在70年代中期就已达500多万吨，1987年突破1000万吨，1991年达约1300万吨，1992年和1993年因受日本经济下滑的影响，产量略有减少，分别降至1258和1225万吨。从1994年起产量再度增长，1994年、1995年和1996年分别回升到1300万吨、1400万吨和1470万吨，1997年的产量又比上年增长3.7，达到1521万吨，首次超过1500万吨。但这种增势在1998年受到遏制，产量大幅度减少。1998年，日本塑料产量为1390万吨，比上年减少了8.7。1999年和2000年日本塑料产量分别回升到1432万吨和1445万吨，但仍远未恢复到1997年的水平。2001年和2002年日本塑料产量再度下降至1400万吨以下的1364万吨和1361万吨。2002年日本塑料(原料)产量减为1361万吨。而中国则增为1366万吨，日本又退居第4位。可塑性树脂产量在日本塑料(原料)总产量中占9成左右，2002年日本生产了1214万吨热可塑性树脂，占总产量的89.2，热硬化性树脂产量为127万吨。仅占9.3，聚乙烯在日本生产的各种塑料中，数量最多，1997年、1998年、1999年、2000年和2001年分别为337万吨、314万吨、337万吨、334万吨和329万吨，2002年减至318万吨、比上年减少3.6，其中低密度聚乙烯179万吨，高密度聚乙烯118万吨，其他(EVA)21万吨；聚丙烯264万吨，比上年减少2(比历史最高的1997年的285万吨减少7；氯乙烯223万吨，比上年增长1.4(比1997年的262万吨减少15)；聚苯乙烯119万吨，比上年减少2.5(比1997年的152万吨少22)。日本国内塑料消费量1997年曾达1230万吨，是迄今为止的最高纪录，2002年降到1035万吨，人均年消费量同样也从1997年97.2公斤下降到2002年的81.2公斤。日本塑料制品加工业有职工45万，2001年出货金额为840亿美元，人均186美元。日本塑料制品加工企业中职工人数不足50人的占93.3(其中9人以下的占66)，50100人的企业占4.1，100500人的占2.5，500人以上的只占0.1。韩国塑料产量增长十分迅速，1986年超过200万吨，1990年增达300万吨，1992年突破500万吨，1994年、1996年和1997年分别上升到600多万吨、700多万吨和800多万吨，1998年产量增至850万吨，1999年突破900万吨，2001年达1200万吨，跻身于世界5大塑料生产国之列。韩国塑料原料产品中以聚乙烯居首，2001年产量为340万吨(低密度聚乙烯160万吨，高密度聚乙烯180万吨)，聚丙烯以238万吨排在第2位，其次分别是聚酯161万吨、氯乙烯124万吨、ABSAS树脂86万吨、聚苯乙烯77万吨。韩国国内塑料消费量2001年420万吨，只相当于产量的1/3略高。人均塑料消费量2001年为106公斤，韩国塑料制品加工业的职工总数2001年为3.1万人，出货金额为85亿美元，人均276美元。塑料产量位居世界前10名的国家和地区还有法国660万吨、比利时600万吨、中国台湾598万吨、加拿大432万吨和意大利385万吨(均为2001年产量)。1.5 我国模具技术的现状及发展趋势1.5.1 我国模具技术的现状20世纪80年代以来，国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，同时为模具的发展提供了巨大的动力。这些年来，中国模具发展十分迅速，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展。振兴和发展中国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”已经取得了共识。目前，中国有17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其他各类模具约占11%。近年来，中国模具工业企业的所有制成分也发生了变化。除了国有专业厂家外，还有集体企业、合资企业、独资企业和私营企业，他们都得到了迅速的发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多研究机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。中国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48in（约122cm）大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。进入21世纪，在经济全球化的新形势下，随着资本、技术和劳动力市场的重新整合，中国装备制造业在加入WTO以后，将成为世界装备制造业的基地。而在现代制造业中，无论哪一行业的工程装备，都越来越多地采用由模具工业提供的产品。为了适应用户对模具制造的高精度、短交货期、低成本的迫切要求，模具工业正广泛应用现代先进制造技术来加速模具工业的技术进步，这是各行各业对模具这一基础工艺装备的迫切需求。1.5.2 我国模具技术的发展趋势中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48（约122 ）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。 尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离 。（1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。 （2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。 （3）推广CAD/CAM/CAE技术；模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。 （4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。第2章 注塑件的工艺性2.1 塑料制品的设计分析1.制品如图2-1所示图2-1 变频器壳体1）制品为变频器壳体，在设计模具浇口时应采用点浇口进料，制品由推板退出；2）制品的材料为ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物）3）生产数量：批量生产。2.制品说明此塑件为变频器课题，总体外观呈现梯形结构，塑件外部成型较为简单，但是内部结构复杂，分别有四个卡扣以及两个斜向的散热通风口结构。散热通风口通过斜导柱进行成型，小型芯靠斜块压紧，开模时靠挂钩将动模钩紧。在弹簧作用下，侧型芯先抽出。2.2 塑件的体积和质量图2-2 塑件三维图该产品材料为ABS其密度为1.03-1.08g/,本设计取1.05 g/。通过Pro/E软件测出塑件体积：v =41177.813mm =41.78cm M=v =43.236703g即： 塑件总体积V=41.78cm 塑件总质量M=43.24g 2.3 ABS材料工艺性分析2.3.1 材料基本特征通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求，以及原材料厂家提供的材料性能数据。对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等。该塑件为一般的零件,属于圆盘类,没有特别的要求,根据以上的依据,选择材料ABS为塑料件的材料 。ABS是将PS，SAN，BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。ABS流动性能良好，相对密度为1.05 g/左右，吸水率低。ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性， ABS的耐蠕变性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。ABS的热变形温度为93118，制品经退火处理后还可提高10左右。ABS在-40时仍能表现出一定的韧性，可在-40100的温度范围内使用。ABS塑料 化学名称：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 英文名称：Acrylonitrile Butadiene Styrene 比重：1.05 g/ 成型收缩率:0.40.7 成型温度：200240 干燥条件：8090 2 特点： (1)综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好。(2)与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理。 (3)有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。(4)流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。 2.3.2 材料主要用途物理：ABS是三元共聚物，因此兼有三种组元的共同性能，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机械强度，尺寸稳定，耐化学性及电性能良好，易于成型和机械加工等特点。此外，表面还要镀鉻，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，可作双色成型塑料。应用：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，热空气调节管，加热器等，还可供电视机晶体管收音机制造外壳。2.3.3 材料成型特点1）无定塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种确定成形方法及成形条件。2）吸湿性强，含水量不得超过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。3）流动性中等。溢边值一般为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）。4）比聚苯乙烯加工困难，易取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击树脂，料温更宜取高）。料温对物料性能影响较大。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稍高，一般用柱塞式注塑机料温为180230，注射压力为100140Mpa，螺杆式注塑则取160220，70100 Mpa为宜。5）模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式，推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）。6）脱模斜度宜取2以上。表2-1介绍了ABS的某些性能。表2-1 热塑性材料的某些性能材料名称拉伸弹性模量/MPa压缩比成型收缩率/%与钢的摩擦因数泊松比聚乙烯HDPE LDPE8409501.71.53.010.230.38聚丙烯PPGFR110016001.921.961.03.040.340.32有机玻璃PMMA与苯乙烯共聚316035005材料名称拉伸弹性模量/MPa压缩比成型收缩率/%与钢的摩擦因数泊松比材料名称聚氯乙烯硬PVC软PVC24004200聚苯乙烯GPCHIPSGFR（20%30%）2800350014003100320020.450.32ABS抗冲型耐热型GFR（30%）1900180018001.82.040.212.4 塑料制品的工艺性分析2.4.1 收缩性根据以上选用的材料为ABS，查相关资料可知，ABS的收缩率为0.0040.007，由公式（2-1）求出ABS平均收缩率： （2-1）式中 塑料的平均收缩率； 塑料的最大收缩率；塑件的最小收缩率。计算如下： 塑件结构设计对塑件收缩的影响塑件的结构设计要求塑件有一个均匀的截面，即通常所说的塑件壁厚要均匀。如果一个塑件中有一、二处的截面较其它处的截面厚些，而采用的成型条件又只适宜于模塑薄处截面，则在厚截面处会发现缺料或塑件不密实或熟化不足以致造成收缩的不均，且薄壁塑件比厚壁塑件的收缩要小。另外，塑件上带有嵌件者比不带嵌件者收缩要小，塑件形状复杂的比形状简单的收缩要小，且直径方向的尺寸比高度方向的尺寸收缩要小。 模具结构设计对塑件收缩的影响塑料模具制造设计所选用的结构及浇口的位置和大小均与模制压力有密切关系。对热固性塑料的模塑成型来讲，模具结构设计合理时，可提高作用在物料上的压力，增加流动性，从而填充密实，促使成型后的产品收缩值小，如密闭式压模模具能将承受到的压力全部传递给型腔中的物料，而敞开式压模模具却只能传递一部分压力，而热塑性塑料的模塑成型时，注射模具浇口的位置和大小对塑件的收缩影响很大，浇口过小则会过多地限制原料流动，同时浇道的长度、直径和塑料进入模具流道的曲折点都会引起压力的损失，相应地减小有效压力，以致影响塑料的压缩程度。而浇口的位置又决定原料流动的方向，从而影响塑料的收缩。对热固性塑料铸压模具来讲，其浇口位置和大小对塑件收缩亦有同样的影响。塑料的收缩值与塑料流动方向亦有关，与塑料流动方向相平行的收缩大于与流动方向相垂直的收缩，这一点，在设计模具时是必须加以注意的。除上述关于模塑过程中以及模塑刚完成后所发生的收缩现象外，有些塑料在老化过程中还有一些收缩，这种老化收缩现象对热固性塑料尤为显著。对纤维类如醋酸纤维，则根据所用的增塑剂类型和比例也有不同程度的收缩，因此将在模塑过程中塑件的收缩值补偿到模具的相应尺寸中去，再从工艺条件来控制收缩范围，这样，就有可能得到比较符合图纸要求的塑件。2.4.2 脱模斜度脱模斜度主要是为了便于塑件脱模。脱模斜度的大小与塑件的形状、脱模方向的长度和塑件的表面质量有密切关系。塑件的性质不同（指硬度、表面摩擦系数、弹性等），脱模斜度也必须不同，一般规律如下。1硬质塑件需比软质塑件的脱模斜度大，如成型热固性塑料的脱模斜度应大于成型热塑性塑料的。而热塑性塑料中，成型机有玻璃的脱模斜度应比成型聚乙烯的脱模斜度大。2塑件的壁厚大的，成型收缩大，脱模斜度要大。3形状复杂的部分要比形状简单的部分有较大的脱模斜。4型腔的深沟槽部分，如加强筋、突脐，需要较大的脱模斜度，一般为35。5热塑性塑料在脱模时有较大的弹生，即使是较小的脱模斜度，也可以顺利脱模。6为了减小脱模阻力，一般在产品没有特殊要求的条件下，选用尽可能大的脱模斜度。7较深的孔，当两端尺寸公差又较小时，可以用推板、推管等进行强制脱模。但型芯的表面必须做成镜面，而且要有不低于52HRC的硬度。在设计时，可以参考一些资料来确定塑件的脱模斜度，一般以塑件的材料为选择依据，而ABS塑料的脱模斜度为 ，本设计选择的脱模斜度为 1。2.4.3 壁厚塑件应有一定的厚度才能满足使用时的强度和刚度要求，而且壁厚在脱模时还需承受脱模推力。壁厚应设计合理，壁太薄熔料充满型腔时的流动阻力大，会出现缺料现象；壁太厚塑料件内部会产生气泡，在可能的条件下应使壁厚尽量均匀一致。塑件的壁厚一般为14mm，大型塑件的壁可达8mm。表2-2 ABS制件的壁厚塑料名称最小壁厚小型塑件推荐壁厚一般塑件推荐壁厚大型塑件推荐壁厚ABS0.75mm0.8mm2.3mm2.4-3.0mm依照表2-2，本设计平均壁厚为2.18mm符合ABS制件的壁厚为一般塑件推荐壁厚2.3mm。最小壁厚为1mm符合ABS最小壁厚0.75mm。能够满足工艺要求。2.4.4 侧孔塑料制品上的孔通常有两种，一种是制品本身有各种用途的装配孔，另一种是为了改善制品的性能而设置的工艺孔，不管是哪一种孔，设计合理，就会有一个好的质量并且便于制品的成型。具体应用主要分三种情况：当制品需有侧孔时，往往会使模具增加侧抽芯机构，使模具的制造复杂化，因此应尽量改进设计，简化模具结构，确保顺利脱模；制品上孔的位置，应尽可能设置在不易削弱制品强度的位置上；对于脆性制品，相邻孔之间以及孔到制品边缘之间，要留有适当的距离，以防止在连接和固定制品时发生破裂。2.4.5 圆角在塑件的角隅处，既内外表面的交接转折处，加强筋的顶端及根部等处都应有设计成圆角，而且圆角的半径不应小于0.5mm。凡能设计成圆角的地反均设计成圆角，有一系列好处。在塑件成型时熔料流动阻力小，有利于改善流动冲模特性。可以防止因塑料收缩而导致的塑件变形或者因锐角而引起的应力集中，使塑件的强度增大，模具使用寿命延长，塑件外形也因圆弧过渡而显得更为美观。本塑件设计圆角为1mm。2.4.6 塑件的尺寸精度及表面质量 尺寸精度影响塑件尺寸精度的很多，如模具制造精度及其使用后的磨损，塑料收缩率的波动，成型工艺条件的变化，塑件的形式，飞边厚度的波动，脱模斜度及成型后塑件尺寸变化等。 目前国内主要依据原第四机械工业部制订的塑件尺寸公差标准（SJ13721978）。按此标准规定，塑件精度分为八个等级，其中1、2两级属于精密技术级，只有在特殊要求下使用。对于未注公差尺寸者建议采用标准中的8级精度。塑件尺寸精度还与塑料品种有关，根据各种塑料收缩率的不同，塑料的公等级分为高精度、一般精度、低精度三种，如表2-3所示。表2-3 塑件精度等级的选用（SJ13721978）类 别塑料品种建议采用的精度等级高精度一般精度低精度 一聚苯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯聚碳酸酯聚 砜氨基塑料30%玻璃纤维增强塑料345二聚酰胺6聚酰胺-610聚酰胺-9聚酰胺-1010氯化聚醚456三聚甲醛聚丙烯聚乙烯（高密度）567四聚氯乙烯（软）聚乙烯（低密度）678表2-4 ABS 精度的选择 塑料品种建议采用的精度等级高精度一般精度低精度ABS345 依据表2-4，本设计制件的精度选择为一般精度4 塑件的表面质量塑料制件的表面质量包括表面粗糙度和表观质量。塑件表面粗糙度的高低，主要与模具型腔表面的粗糙度有关。目前，注射成型塑件的表面粗糙度通常为Ra0.021.25m，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的1/2，即Ra0.010.63m.塑件的表观质量指的是塑件成型后的表观缺陷状态,如常见的缺料、溢料、飞边、凹陷、气孔、熔接痕、银纹、斑纹、翘曲与收缩、尺寸不稳定等。它是由于塑件成工艺条件、塑件成型原料的选择、模具总体设计等多种因素造成的。2.5 本章小结本章主要介绍了本设计使用的材料ABS的性能、改性与其应用领域；又使用Pro/E三维绘图软件绘制出盒盖子的三维图形，知道了此塑件的体积与质量，为以后的设计奠定了基础。并且了解材料的成型性能，及表面精度的要求。第3章 注塑成型的准备3.1 注塑成型工艺简介（1）定义注射成型(Injection Molding )：是指有一定形状的模型，通过压力将融溶状态的胶体注入摸腔而成型，工艺原理是：将固态的塑胶按照一定的熔点融化，通过注射机器的压力，用一定的速度注入模具内，模具通过水道冷却将塑胶固化而得到与设计模腔一样的产品。主要用于热塑性塑料的成型，也可用于热固性塑料的成型。（2）工艺流程完整的注射工艺过程包括：1、成型前的准备2、注射过程3、制品的后处理。 1）成型前的准备为了使注射成型顺利进行和保证制品质量，生产前需要进行原料预处理、清洗机筒、预热嵌件和选择脱模剂等一系列准备工作。 2）注射过程注射过程一般包括：加料塑化注射冷却脱模。加料：由于注射成型是一个间歇过程，因而需定量（定容）加料，以保证操作稳定，塑料塑化均匀，最终获得高质量的塑件。塑化：成型物料在注射机机筒内经过加热，压实以及混合等作用，由松散的粉状或粒状固态转变成连续的均化熔体之过程。注射：柱塞或螺杆从机筒内的计量位置开始，通过注射油缸和活塞施加高压，将塑化好的塑料熔体经过机筒前端的喷嘴和模具中的浇注系统快速送入封闭模腔的过程。注射又可细分为流动充模、保压补缩、倒流三个阶段。冷却：当浇注系统的塑料以及冻结后，继续保压已不再需要，因此可退回柱塞或螺杆，卸除料筒内的塑料熔体的压力，并加入新料，同时在模具内通入冷却水、油或空气等冷却介质，对模具进行进一步的冷却，这一阶段称为浇口冻结后的冷却。实际上冷却过程从塑料熔体注入型腔起就开始了，它包括从充模、保压到脱模前的这一段时间。脱模：塑件冷却到一定的温度即可开模，在推出机构的作用下将塑件推出模外。 3）制品的后处理退火：消除残余应力；调湿：使塑件颜色、性能及尺寸得以稳定。3.2 注塑成型工艺条件1）温度；注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。喷嘴温度通常略微低于料筒的最高温度，以防止熔料在直通式喷嘴口发生“流涎现象”；模具温度一般通过冷却系统来控制；为了保证制件有较高的形状和尺寸精度，应避免制件脱模后发生较大的翘曲变形，模具温度必须低于塑料的热变形温度。ABS料与温度的经验数据如表3-1所示。表3-1 温度的经验数据料筒温度 (单位)喷嘴温度(单位)模具温度(单位)热变形温度 (单位)后段中段前段 1.82MPa 0.45MPa150210170230190250 240250507065962）压力；注射成型过程中的压力包括注射压力，保压力和背压力。注射压力用以克服熔体从料筒向型腔流动的阻力，提供充模速度及对熔料进行压实等。保压力的大小取决于模具对熔体的静水压力，与制件的形状，壁厚及材料有关。对于像流动性好的料，保压力应该小些，以避免产生飞边，保压力可取略低于注射压力。背压力是指注塑机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力，背压力除了可驱除物料中的空气，提高熔体密实程度之外，还可以使熔体内压力增大，螺杆后退速度减小，塑化时的剪切作用增强，摩擦热量增大，塑化效果提高，根据生产经验，背压的使用范围约为3.427.5MPa。3）时间：完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间，保压时间，冷却时间，其他时间（开模，脱模，涂脱磨剂，安放嵌件和闭模等），在保证塑件质量的前提下尽量减小成型周期的各段时间，以提高生产率，其中，最重要的是注射时间和冷却时间，在实际生产中注射时间一般为35s，保压时间一般为20120s，冷却时间一般为30120s（这三个时间都是根据塑件的质量来决定的，质量越大则相应的时间越长）。确定成型周期的经验数值如表3-2所示。表3-2 成型周期与壁厚关系制件壁厚 /mm成型周期 / s制件壁厚 / mm成型周期 / s0.5 10 2.5 35 1.0 15 3.0 45 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 结合经验数据和推荐值合理因素，初定制品成型工艺参数如表3-3所示。表3-3 制品成型工艺参数初步确定特性内容特性内容注塑机类型螺杆式螺杆转速（r/min）48喷嘴形式直通式模具温度()50喷嘴温度()230后段温度()150210中段温度()170230前段温度()190250注射压力MPa90保压力MPa80注射时间s1.5保压时间 s5冷却时间s20其他时间s3成型周期s28成型收缩(%)0.6干燥温度()6080干燥时间()13 3.3 注塑机的选择3.3.1 注塑机简介1956年制造出世界上第一台往复螺杆式注塑机，这是注塑成型工艺技术的一大突破，目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的30%；注塑机的产量占整个塑料机械产量的50%。成为塑料成型设备制造业中增长最快,产量最多的机种之一。注塑机的分类方式很多,目前尚未形成完全统一标准的分类方法.常用的说法有：（1）按设备外形特征分类:卧式,立式,直角式,多工位注塑机；（2）按加工能力分类：超小型、小型、中型、大型和超大型注塑机。此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类，但日常生活中用的较少。3.3.2 注塑机基本参数注塑机的主要参数有公称注射量，注射压力，注射速度，塑化能力，锁模力，合模装置的基本尺寸，开合模速度，空循环时间等。这些参数是设计，制造，购买和使用注塑机的主要依据。(1)公称注塑量：指在对空注射的情况下，注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注射量，反映了注塑机的加工能力。(2)注射压力：为了克服熔料流经喷嘴，浇道和型腔时的流动阻力，螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力，我们将这种压力称为注射压力。(3)注射速率：为了使熔料及时充满型腔，除了必须有足够的注射压力外，熔料还必须有一定的流动速率，描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。常用的注射速率如表3-4所示。表3-4 注射量与注射时间的关系注射量/cm 125 250 500 1000 2000 4000 6000 注射速率/cm3/s 125 200 333 570 890 1330 1600 注射时间/s 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 (4)塑化能力：单位时间内所能塑化的物料量。塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调，若塑化能力高而机器的空循环时间长，则不能发挥塑化装置的能力，反之则会加长成型周期。(5)锁模力：注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力，在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开。(6)合模装置的基本尺寸：包括模板尺寸，拉杆空间，模板间最大开距，动模板的行程，模具最大厚度与最小厚度等。这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围。(7)开合模速度：为使模具闭合时平稳，以及开模，推出制件时不使塑料制件损坏，要求模板在整个行程中的速度要合理，即合模时从快到慢，开模时由慢到快在到停。(8)空循环时间：在没有塑化，注射保压，冷却，取出制件等动作的情况下，完成一次循环所需的时间。3.3.3 选择注塑机（1）由公称注射量选定注射机由注射量选定注射机.由Pro/E建模分析得(材料密度取=1.05 g/) 总体积V实=41177.813mm3=41.78cm；总质量M=43.24g；流道凝料V凝料=0.5V实(流道凝料的体积(质量)是个未知数,根据手册取0.5V(0.5M)来估算,塑件越大则比例可以取的越小)； V实0.8 V公 （3-1）得V实V公/0.8=43.24/0.8= 54.05cm3V包括流道及浇口凝料和飞边。因为还没有确定浇口套和流道的形状，所以还不能够具体得出塑件的体积，所以要先估算，又浇口及流道的凝料体积比较小，不可能大于或等于制品体积的和，因此可估算V为80cm3。（2）由锁模力选定注射机运用Pro/E分析塑件的最大投影面积为9603mm2=0.9603dm2=0.9603X10-2m2 FkPA （3-2） 1.2300.960310610-2 345.708 （KN）=34.5708（10KN）式中 F 注射机的锁模力（N）； A塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和； P型腔压力，取P=30MPa； K安全系数，通常取1.11.2，取K=1.2。结合上面的计算，初步确定注塑机为表3-2所示，查塑料模设计手册注射机主要技术参数表取XS-ZY-125主要技术参数如下。表3-5 注射机XS-ZY-125技术参数表型 号XS-ZY-125螺杆(柱塞)直径 (mm)42最大理论注射容量 (cm3)125注射压力 (MPa)119锁模力 (10kN)90最大注射面积 (cm2)320最大模具厚度H (mm)300最小模具厚度H1 (mm)200模板最大距离L0 (mm)600模板行程L1 (mm)300定位圈尺寸 （mm）100喷嘴圆弧半径R (mm)12喷嘴孔径d (mm)43.4 注射机的校核3.4.1 最大注塑量的校核为确保塑件质量，注塑模一次成型的塑件质量（包括流道凝料质量）应在公称注塑量的35%75%范围内，最大可达80%，最小不小于10%。本设计塑件结构复杂初定为一模一件，所以校核计算如下：V塑件= 41177.813mm =41.78cm3 另，加上估算浇注系统凝练V预计=80 cm3V公称125cm3；80125100%=64% 41.78125100%=33.424% 即，若采用一模一件满足最小与最大注射量要求。3.4.2 锁模力的校核当高压的塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注塑机轴向的很大的推力F，其大小等于制件与浇注系统在份型面上的垂直投影之和乘与型腔内塑料熔体的平均压力。该推力应该小于注塑机额定的锁模力F公称，否则在注塑成型时会因锁模不紧而发生溢边跑料现象。型腔内塑料熔体的推力F (N)可按下式计算 F=kP0A （3-3）式中 F型腔内塑料熔体沿注塑机轴向的推力（N）； A塑料与浇注系统在分型面上的投影面积（m2）； k压力损耗系数0.20.4，取0.4； P0注塑压力（MPa）。计算如下：A=9603mm2=0.9603dm2=0.9603X10-2m2P0=119MPaF=0.4X119X106X0.9603X10-2=457.102KN也就是型腔内的塑料熔体沿注塑机轴向的推力为457.102KN，而注塑机的锁模力为900KN，所以注塑机的锁模力符合要求。3.4.3 塑化能力的校核由3.2.3初定的成型周期为30s计算，实际要求的塑化能力为即：（g/s），小于注塑机的塑化能力9.72（g/s），说明注射机能完全满足塑化要求。3.4.4 喷嘴尺寸校核在实际生产过程中，模具的主流道衬套始端的球面半径R2取比注射机喷嘴球面半径R1大12 mm，主流道小端直径D取比注射机喷嘴直径d大0.51 mm，如图6-1所示，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模，所以，注射机喷嘴尺寸是标准，模具的制造以它为准则。 图3-1 喷嘴与浇口套尺寸关系3.4.5 定位圈尺寸校核注塑机固定模板台面的中心有一规定尺寸的孔，称之为定位孔。注塑模端面凸台径向尺寸须与定位孔成间隙配合，便于模具安装，并使主流道的中心线与喷嘴的中心线相重合，模具端面凸台高度应小于定位孔深度。本次设计中，注射机固定模板上的定位孔直径为100mm，选择的定位圈的半径为99.54mm，并用螺钉与模具的定模座板相连。3.4.6 模具外形尺寸校核这要与注射机拉杆间距相适应，使模具安装时可以穿过拉杆空间在 动、定模固定板上固定。模具在注射机动、定模固定板上安装的方式有用螺钉直接固定和用螺钉压板压紧两种。设计时必须使安装尺寸与动、定模板上的螺孔尺寸与位置相适应。当用螺钉直接固定时模具固定板与注射机模板上的螺孔应完全吻合；而用压板固定式，只要在模具固定板需安放压板的外侧附近有螺孔就能固定紧。因此，压板方式具有较大的灵活性。对于质量较大的大型模具，采用螺钉直接固定则较为安全。注塑模外形尺寸应小于注塑机工作台面的有效尺寸。模具长宽方向的尺寸要与注塑机拉杆间距相适应，模具至少有一个方向的尺寸能穿过拉杆间的空间装在注塑机的工作台面上。此注塑机拉杆间的距离为360360mm，而模具的总体尺寸为350350mm，满足设计要求。3.4.7 模具厚度校核注射机规定的模具最大与最小厚度是指模板闭合后达到规定锁模力时动模板和定模板的最大与最小距离。因此，所设计模具的厚度应落在注射机规定的模具最大与最小厚度范围内，否则将不可能获得规定的锁模力。当模具厚度小时，可加垫板。3.4.8 模具安装尺寸校核为了使注射模具能顺利地安装在注射机上并生产出合格的制件，在设计模具时必须校核注射机上与模具安装有关的尺寸，因为不同型号和规格的注射机，其安装模具部位的形状和尺寸各不相同。一般情况下设计模具时应校核的部分包括模具最大和最小厚度、模具的长度和宽度、喷嘴尺寸、定位圈尺寸等。本设计经过以上校核能够进行可靠的安装。3.4.9 开模行程校核本设计选用XS-ZY-125注射机，其采用具有液压-机械式合模机构，其最大开模行程是有肘杆机构的最大行程决定的，而不是受模具的影响，当模具厚度变化是可由其调模装置调整。故校核时只需使注射机最大开模行程大于模具所需的开模距离，即 SmaxS （3-4）式中 Smax注射机最大开模行程，mm； S模具所需开模距离，mm。3.5 本章小结本章节确定了注射机选用XS-ZY-125注射机，进行了喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具外形尺寸、模具闭合尺寸、开模行程、模具安装尺寸的校核，并且初步确定为一模一件的模具型腔布局。第4章 模具设计分型面的确定4.1 分型面的设计确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：（1）保证塑料制品能够脱模 这是一个首要原则，因为我们设置分型面的目的，就是为了能够顺利从型腔中脱出制品。根据这个原则，分型面应首选在塑料制品最大的轮廓线上，最好在一个平面上，而且此平面与开模方向垂直。分型的整个廓形应呈缩小趋势，不应有影响脱模的凹凸形状，以免影响脱模。 （2）使型腔深度最浅 模具型腔深度的大小对模具结构与制造有如下三方面的影响： 1）目前模具型腔的加工多采用电火花成型加工，型腔越深加工时间越长， 影响模具生产周期，同时增加生产成本。2）模具型腔深度影响着模具的厚度。型腔越深，动、定模越厚。一方面 加工比较困难；另一方面各种注射机对模具的最大厚度都有一定的限 制，故型腔深度不宜过大。3）型腔深度越深，在相同起模斜度时，同一尺寸上下两端实际尺寸差值 越大。若要控制规定的尺寸公差，就要减小脱模斜度，而导致塑件脱 模困难。因此在选择分型面时应尽可能使型腔深度最浅。 （3）使塑件外形美观，容易清理 尽管塑料模具配合非常精密，但塑件脱模后，在分型面的位置都会留有一圈毛边，我们称之为飞边。即使这些毛边脱模后立即割除，但仍会在塑件上留下痕迹，影响塑件外观，故分型面应避免设在塑件光滑表面上。（4）尽量避免侧向抽芯 塑料注射模具，应尽可能避免采用侧向抽芯，因为侧向抽芯模具结构复杂，并且直接影响塑件尺寸、配合的精度，且耗时耗财，制造成本显著增加，故在万不得己的情况下才能使用。 （5）使分型面容易加工 分型面精度是整个模具精度的重要部分，力求平面度和动、定模配合面的平行度在公差范围内。因此，分型面应是平面且与脱模方向垂直，从而使加工精度得到保证。如选择分型面是斜面或曲面，加工的难度增大，并且精度得不到保证，易造成溢料飞边现象。 （6）使侧向抽芯尽量短 抽芯越短，斜抽移动的距离越短，一方面能减少动、定模的厚度，减少塑件尺寸误差；另一方面有利于脱模，保证塑件制品精度 。 （7）有利于排气 对中、小型塑件因型腔较小，空气量不多，可借助分型面的缝隙排气。因此，选择分型面时应有利于排气。按此原则，分型面应设在注射时熔融塑料最后到达的位置，而且不把型腔封闭。 综上所述，选择注射模分型面影响的因素很多，总的要求是顺利脱模，保证塑件技术要求，模具结构简单制造容易。当选定一个分型面方案后，可能会存在某些缺点，再针对存在的问题采取其他措施弥补，以选择接近理想的分型面。根据本设计的制件具体结构分析，基本需要4个滑块侧抽芯机构，以及2个斜导柱开模机构。需要斜导柱以及侧滑块机构进行分型的部位示意图如图4-1、4-2所示。图4-1 需要滑块进行开模的卡扣图4-2 需要斜导柱进行开模的散热孔分型面如下：图4-3 上下分型图4-4 卡扣侧分型图4-5 利用斜导柱的分型面4.2 型腔数目的确定确定型腔数量的方法有很多，如根据锁模力、最大注射量、制品的精度要求、模具成本等确定行腔数量。(1) 根据制品的精度要求确定型腔数量n1）对于注射模来说，塑料制件精度为3级和3a级，重量为5克，型腔数取4-6个。2）塑料制件为一般精度（4-5级），塑料制件重量 12-16克，型腔数取8-12个；而重量为50-100克的塑料制件，型腔数取4-8个，当再继续增加塑料制件重量时，就很少采用多腔模具。3）7-9级精度塑料制件，最多型腔数比4-5级精度的塑料增多至50%(2) 根据注射机最大注射量确定型腔数量n一般注射机不应超过注射机最大注射量的80%，即: (4-1)或 式中 ()注射机的最大注射量； 成型塑件及浇注系统所需塑料重量，g； ()浇注系统凝料量，或g；()单个塑件的容积或质量，或g；塑件及浇注系统所需塑料容积，。本设计根据以上方法确定型腔数量不合理，因为本设计塑件体积较大，且开模相对复杂，考虑制件的制造精度为4级，并且精度要求比较高，所以该设计采用一模一腔。4.3 模具材料的选择现有的模具模架已经标准化，所以在模具材料的选择时主要是根据制品的特性和使用要求选择合理的型腔和型芯材料。如何合理的选择模具钢，是关系到模具质量的前提条件，如果选材不当，则所有的精密加工所投入的工时，设备费用将浪费。在选择模具钢时，首先必须考虑材料的使用性能和工艺性能，从使用性能考虑：硬度是主要指标之一，模具在高应力作用下欲保持尺寸不变，必须有足够的硬度，当承受冲击载荷时还要考虑折断，崩刃问题，所以韧性也是一重要指标，耐磨性是决定模具寿命的重要因素，从PS特性看，这三项指标是必须要满足的，此外还有红硬性，抗压屈服强度和抗弯强度和热疲劳能力的指标。从工艺性能考虑：要热加工工艺好，加工温度范围宽，冷加工性能如切削、铣削、抛光等加工性能好，此外，还要考虑淬透性和淬硬性热处理变形和氧化脱碳等性能。另外从经济考虑，要求材料来源广、价格低。确定模具是要材料为45号钢，导柱导套，顶杆等选用T8A、T10A。4.4 浇注系统设计浇注系统控制着塑件成型过程中充模和补料两个重要阶段，对塑件质量关系极大。浇注系统是指从注塑机喷嘴开始，到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，或在此通道内的冷凝的固体塑料。4.4.1 主流道主流道与喷嘴的接触处多做成半球形的凹坑。二者应严密接触以避免高压塑料的溢出，凹坑球半径比喷嘴球头半径大1-2mm，主流道小端直径应比喷嘴孔直径约大0.5-1mm，常取4-8mm，视制品大小及补料要求决定。大端直径应比分流道深度大1.5mm以上，其锥角不宜过大，一般取26，针对本设计所选材料为ABS，其流动性一般，角度应在24。图4-6 主流道结构及尺寸示意图为了有利于熔料的平稳转向，同时还可减小料流阻力，在主浇道出口处设置圆角即：r1=13mm。为了保证注射机喷嘴头部与浇注系统进料处的良好吻合避免由于积存冷料而影响脱模，一般，要求浇口套凹球面半径R比喷咀球面半径R喷咀大12mm，即：R=R喷咀+（12）mm （4-2）喷咀球面半径r=12mm，取R=14mm。主浇道入口直径d1应比喷咀孔径d2大些 。避免喷嘴与浇口套之间造成死角而积存冷料 ，影响浇注系统凝料脱出。d1=d2+(0.5+1)mm （4-3）喷咀孔径d2=4 mm，取d1=5 mm。主浇道的形状一般为圆锥形，并取锥角=25。这个斜度比一般的脱模斜度大，主要是为了减少主浇道凝料的脱模阻力。经过计算本设计主流道上下端直径分别为d1=5mm，d下端=7mm。为了减少浇注系统的凝料消耗，减小熔料的压力损失，同时结构上没有特别需要，主浇道长度应尽可能短些，一般L60mm。主流道表面粗糙度应适当，一般取为Ra=0.64um。4.4.2 分流道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。查阅塑料成型与模具设计第76页表1-4常用塑料的分流道直径得知，ABS分流道直径取4.89.5mm，本设计取分流道直径为9mm。4.4.3 冷料穴本设计的冷料穴为一级冷料穴，即主浇道直对的冷料穴，一般的冷料穴开设在主浇道直对的动模板上（即塑料熔体流动的转向处），其标称直径与主浇道大端直径相同，D=18mm深度约为直径的1-1.5倍，H=18mm。由于本设计采用一模一件的型腔布局，所以使用上拉料钉使凝料与塑件分离。拉料钉同浇口分布形式一样，为两个对称分布。图4-7 冷料穴及拉料钉布局示意图4.4.4 浇口浇口的形式众多，通常都有边缘浇口、扇形浇口、平缝浇口、圆环浇口、轮辐浇口、点浇口、潜伏式浇口、护耳浇口、直浇口等。鉴于塑料盖的具体结构，以及塑件对表面的要求，本设计选择点浇口。故宜采用双分型面点浇口。点交口的特点： 1）浇口位置限制小；2）去除浇口后残留痕迹小，不影响外观；3）开模时浇口可自动拉断，有利于自动化操作；4）模具必须采用三板式；）对于投影面积大的塑件及容易变形的塑件应采用多点浇口，以免翘曲。本设计变频器壳体注塑模具的浇注系统结构示意图如图4-8所示。图4-8 点浇口示意图点浇口直径d常为0.51.8mm，本设计取d=1mm，浇口高度l=1.5mm。分流道到浇口距离为31.5mm，=2.5。本设计浇口数量为1个，位于塑件低面几何中心处。浇口的位置对塑件的成型效果也有着很重要的影响。本设计浇口位置如图4-9所示。 图4-9 浇口位置示意图4.5 模架的确定4.5.1 型腔壁厚和垫板厚度计算注射模具长时间承受交变负荷，并且伴有温度冷热交替，工作环境恶劣，工作状态下所发生的弹性变形或塑性变形，对塑件的质量有很大影响，因此模具必须具有足够的强度和刚度。本设计型腔形式为整体式矩形型腔。 （4-4）式中 h型腔内壁受压部分的高度，mm; C常数，随l/h变化； p型腔内内压力，MPa，一般为2050MPa； 变形量，； 型腔材料成型许用应力，MPa；预硬化塑料模具钢=300MPa。 E钢材的抗拉弹性模量（MPa）,预硬化塑料模具钢E=2.210。 设计中E=2.310 h=18mm c=1.47 =24mm 在实际设计当中我们采用壁厚最小处大于24mm完全可以满足要求。4.5.2 垫板的计算中心最大变形量 （4-5）式中 p型腔内内压力，MPa，一般为2050MPa； 凹模底部的厚度，cm； t 底板厚度，mm； E钢材的抗拉弹性模量（MPa）,预硬化塑料模具钢E=2.210。 常数，由底板内壁边长L/b值决定，为设计中E=2.210 t=18mm c=1.47在实际设计当中我们采用整体式行腔，壁厚最小处24mm完全可以满足要求。4.5.3 模架的选用根据以上型腔分布排列，模仁尺寸计算，成型型腔壁厚的计算，等等综合条件选定模架，当今世界模架标准化程度已经很高，很多国家都有自己的模架标准，其中著名的有德国Hasco模架标准,韩国的Futaba,中国的龙记模架，日本的DME标准模架，等等。本次设计并没有采用国内流行的龙记模架，而是采用了韩国的Futaba-2P标准模架，类型为FA-Type, 其结构如图4-10、4-11所示:图4-10 模架示意图1图4-11 模架示意图24.6 导向与定位机构4.6.1 导向机构注射模的导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。定位机构分模外定位和模内定位。模外定位是通过定位圈是模具易于在注射机上安装以及模具的浇口套能与注射机喷组精确定位。而模内定位则通过锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。 导向机构的功能（1）导向作用在动模与定模闭合的进程中，导向机构应首先接触，引导动、定模准确配合。（2）定位作用保证动、定模按一定的方位和模，避免模具早装配式，因方向弄反而损坏成形零件，和模后保持型腔的正确形状。（3）承受一定侧压力高压塑料熔体在充模过程中会产生单侧压力，须由导向机构承担。当单向侧压力过大时，除导向机构承担外，还需增设锥面定位机构来承担。（4）承载作用当采用推件板脱模或双分型面模具结构时，导柱有承受推件板和型腔板重量的作用。（5）保持机构运动平稳对大 、中型模具的脱模机构，导向机构有使机构运动灵活平稳的作用。 导柱的设计导柱是与安装在另一半模上的导套相配合，用以确定动、定模的相对位置，保证模具运动导向精度的圆柱形零件。导柱导向机构式利用导柱和导向孔之间的配合来保证模具的对合精度。导柱导向机构设计内容包括：导柱和导套的典型结构，导柱与导向孔的配合以及导柱的数量和布置等。注射模的导柱一般取24根，其数量和布置形式根据模具的结构形式和尺寸来确定。导柱的基本结构形式有两种。一种是带有轴向定位台阶，固定段与导向段具有同一公称尺寸、不同公差带的导柱，称为带头导柱。另一种是带有轴肩定位台阶，固定段公称尺寸大于导向段的导柱，称为带肩导柱。有的导柱开设油槽，内存润滑剂，以减少导柱导向的摩擦。带头导柱用于生产批量不大的模具，可以不用导套。带肩导柱用于采用导套的大批量生产并高精度导向的模具。本设计采用带头导柱。本设计的导柱如图4-12所示。 图 4-12 导柱4.6.2 定位机构为了便于模具在注射机上安装以及模具交口套与注射机喷嘴孔精确定位，应在模具上(通常在定模上)安装定位圈，用于与注射机定位孔匹配。定位圈除完成浇口套与喷嘴孔的精确定位外，还可以防止浇口套从模内滑出。图4-13 定位环示意图4.7 顶出系统设计4.7.1 顶出机构的设计原理塑件在从模具上取下以前,还有一个从模具的成型零件上脱出的过程,使塑件从成型零件上脱出的机构称为推出机构。它包括以下几个部分，脱模力的计算、推出机构、复位机构等的机构形式、安装定位、尺寸配合以及某些机构所需的强度、刚度或稳性校核。在设计此机构时，应遵守以下几个原则：（1）推出机构应尽量设置在动模一侧；（2）保证塑件不因推出而变形损坏；（3）机构简单动作可靠；（4）良好的塑件外观；（5）合模时的正确复位。4.7.2 脱模机构的分类（1）按动力来源分类：手动脱模机构、机行脱模机构、液压脱模机构、气压脱模机构。（2）按脱模机构的动作分类：一次推出机构、二次推出机构、延迟动作推出机构。（3）按模具中的推出零件分类：推杆式脱模、推管式脱模、脱模板式脱模、推块式脱模、利用成型零件推出制品的脱模、多元联合式脱模。本设计出推板推出外共需要3次推出动作分别为：1）第一次利用弹簧推出第一和第二块板；2）第二次利用限位螺钉使第一第二块板分离，并限制两者距离；3）第三次由限位拉杆底部的将型腔板拉出。如下图所示图4-14 第一次推出 图4-15 第二次推出 图4-16第三次推出4.7.3 脱模力的计算 (4-6)式中 F脱模力（N）； K2无量纲系数； 1圆环形制品的壁厚（mm）; S塑料平均成型收缩率； E塑料弹性模量（MPa）； L制件对型芯之间的包容长度（mm）； f制件与型芯之间的摩擦因数； 模具型芯的脱模斜度； 塑料的泊松比； A盲孔制品型芯在垂直于脱模方向上的投影面积（mm2）。计算的F =3554.97(N)4.7.4 推杆脱模机构采用圆柱型推杆优点：由于圆柱形状的推杆和推杆孔最容易加工，而且很容易保证其配合精度，易于保证其互换性，并且易于更换，而且它还具有滑动阻力小，不易于卡滞等。本设计虽然成型面积较大，但是内部结构复杂不宜使用推盘机构，所以采用多跟推杆推出塑件的设计。推杆机构如图4-14所示。图4-14 推杆机构示意图 推杆尺寸计算及校核推杆直径计算公式为： （4-7）式中 圆形推杆直径（）； 推杆长度系数，0.7； 推杆长度（）； 推杆数量； 钢材抗拉弹性模量（）； 脱模力（）。计算如下：d=4640.7213523554.97832.1105=10mm取推杆直径d=10.5mm。 推杆应力校核推杆应力校核公式为： （4-8）式中 推杆应力（）；脱模力（）；推杆数量；圆形推杆直径（）； 推杆钢材的屈服极限强度（）。一般中碳钢；合金中碳钢计算如下：=4355581.052=539.12N/cm2s所以推杆能够符合本设计的要求。4.8 侧抽芯机构4.8.1 抽芯距的计算型芯从成型位置抽到不妨碍塑件脱模的位置所移动的距离叫抽芯距，用S表示。一般抽芯距等于侧向孔或侧凹深度S0加上23mm余量，即： S=S0+(23)mm （4-9）式中 S抽芯距（mm）；S0侧向孔或侧凹深度（mm）。而S0=2.69mm所以 S=2.69+(23)=（4.695.69）mm本设计去S6mm。4.8.2 斜导柱所受弯曲力的计算抽芯时滑块在斜销作用下沿导滑槽运动，当忽略摩擦阻力时，滑块将受到下述三个力的作用:抽芯阻力Fc、开模阻力Fh（即导滑槽施于滑块的力）以及斜导柱作用于滑块的正压力。由此可得抽芯时斜导柱所受的弯曲力F（与大小相等，方向相反） （4-10）抽芯时所需开模力为 （4-11）由此二式可知，当倾角增大时，斜导柱所受的弯曲力F和开模阻力均增大，斜导柱受力情况变差。因此，决定斜导柱倾角的大小时，应从抽芯距、开模行程和斜销受力几个方面综合考虑。生产中，一般取=，不宜超过。但是本设计的斜导柱机构用于成型斜散热口，散热口角度320，斜导柱倾斜角度为530，相对倾斜角为530-320=210小于250。4.8.3 斜导柱长度的计算导柱长度计算公式如下： （4-12）式中 斜导柱的总长度（）； 斜导柱台肩直径（）； 斜导柱抽拔角； 斜导柱固定板厚度（）； 斜导柱与侧滑块斜孔的配合间隙（）； 抽芯距（），实际距离加24。图示如下：图4-15 斜导柱示意图计算如下： 取的长度为95。4.8.4 斜侧孔抽芯滑块的设计侧向分型抽芯机构是带动侧向成型零件作侧向移动(抽拔与复位)的整个机构。当注射成型侧壁带有孔、凹台、凸台等的塑料制件时，模具上成型该处的零件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。根据塑件侧壁上的斜散热孔，所以侧型芯的设计如图4-16所示。图4-16 斜侧孔示意图4.8.5 卡扣抽芯滑块的设计卡扣抽芯滑块用于成型塑件的卡扣结构，应为卡扣结构无法利用上下分模形式成型，所以对于有卡口形式的塑件必须使用侧滑块进行成型，本设计卡扣侧滑块利用弹簧进行弹出，利用限位销钉限制滑块的行程。如下图4-17所示：图4-17 卡扣侧滑块示意图4.9 锁紧机构锁紧块用于在模具闭合后锁紧滑块，承受成型时塑料熔体对滑块的推力，以免斜销弯曲变形；但开模时，又要求锁紧块迅速让开，以免阻碍斜销驱动滑块抽芯。4.9.1 锁紧机构设计锁紧块的楔角应大于斜销的倾角，一般取 =+（23）0 （4-13）式中 斜销的倾斜角，370。所以 =3904.9.2 锁紧机构设计 图4-18 斜散热孔锁紧块示意图 图4-19 卡扣侧滑块锁紧块示意图4.10 排气设计在塑料熔体填充注射模腔过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而形成的水蒸汽，塑料局部分解产生的低分子挥发气体，塑料助剂挥发（或化学反应）所产生的气体以及热固性塑料交联硬化释放的气体等；这些气体如果不能被熔融塑料顺利地排出模腔，将在制件上形成气孔，接缝，表面轮廓不清，不能完全充满型腔，同时，还会因为气体被压缩而产生的高温灼伤制件，使之产生焦痕，色泽不佳等缺陷。模具的排气可以利用排气槽排气，分型面排气，利用型芯，推杆，镶件等的间隙排气。4.10.1 排气设计原则通常，选择排气槽的开设位置时，应遵循以下原则：(1)排气口不能正对操作者，以防熔料喷出而发生工伤事故；(2)最好开设在分型面上，如果产生飞边易随塑件脱出；(3)最好设在凹模上，以便于模具加工和清模方便；(4）开设在塑料熔体最后才能填充的模腔部位，如流道或冷料穴的终端；(5)开设在靠近嵌件和制件壁最薄处，因为这样的部位最容易形成熔接痕；(6)若型腔最后充满部位不在分型面上，其附近又无可供排气的推杆或活动的型心时，可在型腔相应部位镶嵌烧结的多孔金属块，以供排气；(7)高速注射薄壁型制件时，排气槽设在浇口附近，可使气体连续排出； 若制件具有高深的型腔，那么在脱模时需要对模具设置引气系统，那是因为制件表面与型心表面之间在脱模过程中形成真空，难于脱模，制件容易变形或损坏。热固性塑料制件在型腔内的收缩小，特别是不采用镶拼结构的深型腔，在开模时空气无法进入型腔与制件之间，使制件附粘在型腔的情况比热塑性制件更甚，因此，必须引入引气系统。4.10.2 排气槽开设的位置及形式由于本设计有多个分型面，切侧向分型就够较多，所以采用的是分型面排气。利用分型面之间的间隙进行排气，间隙为0.03mm。4.11 温度调节系统设计4.11.1 温度调节对塑件质量的影响(1)采用较低的模温可以减小塑料制件的成型收缩率；(2)模温均匀，冷却时间短，注射速度快可以减少塑件的变形;(3)对塑件表面粗糙度影响最大的除型腔表面加工质量外就是模具温度，提高模温能大大改善塑件的表面状态；4.11.2 温度调节与生产效率的关系在注射模中熔体从200左右降低到60左右，所释放的热量中约有5%以辐射、对流的方式散发到大气中，其余95%由冷却介质（一般是水）带走，因此注射模的冷却时间主要冷却系统的冷却效果。据统计，模具的冷却时间约占整个注射循环周期的2/3，因此缩短注射循环的冷却时间是提高生产效率的关键。根据牛顿冷却定律，冷却系统从模具中带走的热量（KJ）为： （4-14）式中 Q模具与冷却系统之间所传递的热量，KJ； h冷却通道孔壁与冷却介质之间的传递热膜系数；KJ/（） A冷却介质的传热面积，； 模具温度与冷却介质温度之间的差值，； t冷却时间，s。4.11.3 冷却系统设计为了提高冷却系统的效率和是型腔表面温度分布均匀，在冷却系统的设计中应遵守如下原则：1、 在设计时冷却系统应先于推出机构。
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