胶套注塑模具设计说明书.doc

. 精选范本 课程设计说明书课程设计说明书 题目：胶套注塑模具设计 姓 名： 学 号： 专 业： 年 级： 班 级： 指导教师： . 精选范本 摘要摘要 文章主要介绍塑料胶套注塑模具的设计方法。本课题从产品成型工艺性出发，通 过分析模具的四大系统（浇注系统，顶出系统，冷却系统及成型结构系统） ，注塑成型机 的选择与相关参数的校核，设计出一套一模四穴的注塑模具。 关键词：关键词：胶套；塑件材料；成型工艺；注塑模设计 . 精选范本 目目 录录 1 1 绪论绪论.1 1.1 我国塑料模具现状.1 1.2 课题的背景和意义.2 2 2 塑件分析塑件分析.3 2.1 设计任务书.3 2.2 塑件的尺寸精度分析.3 2.3 壁厚分析.3 2.4 圆角分析.4 2.5 脱模斜度分析.4 2.6 材料的选择.4 2.6.1 PC 注射工艺参数 .5 2.7 塑件的计算.5 3 分型面与型腔布局分型面与型腔布局.6 3.1 分型面的设计.6 3.2 型腔的布局.7 3.3 注塑机的选择.8 4 浇注系统的设计浇注系统的设计.10 4.1 浇注系统组成.10 4.2 确定浇注系统的原则.10 4.3 主流道的设计.11 4.4 分流道的设计.13 4.5 浇口的设计.13 5 注射模成型零部件的设计注射模成型零部件的设计.15 5.1 成型零部件的要求及选材.15 5.2 成型零部件的结构设计.15 5.3 成型零部件工作尺寸的计算.18 6 排气结构设计排气结构设计.20 . 精选范本 7 脱模机构的设计脱模机构的设计.21 7.1 脱模机构的选用原则.21 7.2 模机构类型的选择.21 7.3 推杆机构具体设计.21 8 注射模温度调节系统注射模温度调节系统.23 8.1 冷却系统的设计.23 9 模架及标准件的选用模架及标准件的选用.26 9.1 模架的选用.26 9.2 标准件的选用.26 9.3 注射机的选择和校核.27 9.3.1 注射量的校核.27 9.3.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核.27 9.3.3 模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核.28 结结 论论.30 致致 谢谢.31 参考文献参考文献.32 . 精选范本 1 绪论 1.1 我国塑料模具现状 工业制造加工的主要设备是模具，而国民经济部门发展的首要工业之一也是模具行 业。塑料模具应用尤其广泛，机械界、电子界、航空界、仪器仪表界以及日常用品等领 域都在应用。随着塑料制件快速的更新速度和质量的不断提高，许多有实力的公司和研 究院不断的研究 CAD/CAE/CAM 技术，并取得了较大的突破。在 20 世纪 80 年代中期先 进国家的 CAD/CAM 技术已开始进入实用阶段，经过多年的推广应用，模具设计软件化 和模具制造数控化已在我国模具企业成为现实。一些著名的 CAD/CAM 软件如 UG、Pro/E、Solidworks 等都带有独立地注塑模设计模块。可以运用计算机辅助设计(CAD)来 设计注射模具，可以大概确定了注塑、挤出、中空吹塑等塑料成型工艺过程的计算机仿 真分析。因为我国模具制造基础较差，不同地区的发展更是不一致，所以从整体上来看， 我国跟世界先进水平和国内市场需求量相比较，存在不小的距离1。 CAD/CAM/CAE技术已经得到越来越多的运用在注塑模的设计制造上，尤其是 CAD/CAM技术的应用更为广泛，并获取了较明显的硕果。利用计算机辅助设计软件对制 件零件结构进行分析、模具重要零件的设计、数控机床加工已经成为精密模具、大型模 具设计制造的重要方法。运用电子信息工程技术使塑料模具设计制造技术水平有更大提 升。但减少了生产前的辅助工作，更是为加大模具出口创建了很好的环境因素，同时对 应减少了模具设计以及制造的时间。另外，日渐稳定的气体辅助注塑成型技术以及热流 道技术的广阔运用，结构不规则、精密、大型模具的生产水平有了不小的提升，模具的 使用时间和生产速度也逐渐得到提升。当前中国经济还是处在快速发展状态，世界经济 全球化发展越来越显著，为快速提升中国模具业奉献了优良环境跟时机。一是我国模具 行业会继续快速迸发，其次是模具工业也慢慢向中国进展还有国际企业到国内进行模具 购买的势态同样很突出。所以着眼将来，国外和我国的模具市场整体发展形势优良，也 许我国模具会在优越的市场条件下得以快速进展，我国会变成模具大国，还会步入模具 强国的队伍中。 “十一五”期间，我国模具制造水准不但在产量和质量的双方面有较明显 的提升，还有行业组成模块、制件设计生产水准、企业制度同样会获得很好的开创成果。 . 精选范本 每个行业对模具的索求日趋增多，技术要求也日趋创新，是因为国民经济和工业制 造技术的不断发展。尽管模具品种较多，而它走向主要尽可能是满足市场需求，还有高 深的技术成分，尤其是当前国内还不能满足自己的需求，仍是需要从其他国家购买模具。 模具标准件品种、份额、加工水准、制造密集度等对模具工业的总体发展都有很大关系。 所以，部分重要的模具标准件的开发也一定要当作重点来开发，其中它们的开发速度应 该比模具的开发速度快，如此，我国的模具标准化水准才能得到及时提升，继而提升模 具制造品质，减少模具制造时间，减少模具生产费用。因为我国模具在全球市场上具有 优良的性价比，所以对那些卖到国外优势好的模具也必须作为主要的开发对象。据上文 提到的需要含有高技术、数目多、具有发展趋势特征、销售优良的原则确定重点开发项 目，不仅选择的项目应该当前已经具有相应的技术含量，更是有机会、有能力发展起来。 1.2 课题的背景和意义 胶套是人们日常生活中必不可少的日用品，形式根据鞋子的不同而多样化，本毕业 课题的任务是设计一个外观新颖的胶套，完成其 3D 造型，并且完成其注塑模的设计。完 成该任务对于设计者的产品外观设计和模具设计能力都会有很大的提高，所以进行本课 题的研究是一项很有意义的事情。 . 精选范本 2 塑件分析 2.1 设计任务书设计任务书 （1） 塑料制品名称：胶套构件 （2） 塑料原料：PC （3） 收缩率：0.5% （4） 生产批量：大批量 （5） 塑件图：胶套塑件的二维图如图 2-1 所示。本二维图是在 CAD 环境中设计出 的。 图 2-1 塑料胶套塑件二维图 2.2 塑件的尺寸精度分析塑件的尺寸精度分析 本塑件结构复杂程度一般，带有较多的圆角、凹槽，塑件外轮廓高度为 102mm。侧 面没有孔，不需要采用侧抽芯机构成型，该塑件表面粗糙度要求不高，其它尺寸都没有 公差要求2。 2.3 壁厚分析壁厚分析 热塑性塑件壁厚过大会引起缩孔、翘曲变形、气泡等现象；热固性塑料制件壁厚过 大会造成制件内部固化不均匀而影响制件强度。但是塑件壁厚过薄也会影响其成型能力 和强度以及装配时所承受的紧固力等。该制品是胶套，形状不规则，产品壁厚基本相同， . 精选范本 所用材料一定要据有优良的流动性。正确确定产品壁厚大小，使壁厚尽量相同，不然因 为冷却和固化速度差异会出现内应力，造成产品的走样和产生缺陷。胶套是需求量大的 产品，材料为 PC。 2.4 圆角分析圆角分析 塑料产品设计有圆角，可以提高它成型时候的流动性。然而当塑件没有圆角时，通 常会在棱角的地方出现应力集中，容易受外界影响而产生缺陷。该设计的塑件都选用的 圆角半径为 R14mm。 2.5 脱模斜度分析脱模斜度分析 因为制件温度回到常温后发生收缩，模具型芯、型腔中凸出的部分被牢牢地包住， 导致制件不易脱模，而强行脱模则引诱制件外观刮伤等。考虑取出制品时的难易，制品 设计时一定要注意跟开模方向一致，设计满足脱模强度。当制品高度较小时才可以没有 斜度，最小的脱模斜度跟塑料特性、收缩大小、制品的外观轮廓等有联系3。 本塑件脱模斜度为：12 通常凸模的脱模斜度大于凹模的，脱模斜度随着凸模的高度和凹模的深度增大而减 小。在不破坏轮廓的条件下，脱模斜度尽可能不要太小，使制品可以顺利取出。 2.6 材料的选择材料的选择 PC 聚碳酸酯化学和物理特性 PC 是一种非晶体工程材料，具有特别好的抗冲击强度、 热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染性。PC 的缺口伊估德冲击强度 （otched Izod impact stregth）非常高，并且收缩率很低，一般为 0.1%0.2%。密度一 般在 1.2g/cm3, PC 有很好的机械特性，但流动特性较差，因此这种材料的注塑过程较 困难。在选用何种品质的 PC 材料时，要以产品的最终期望为基准。如果塑件要求有较高 的抗冲击性，那么就使用低流动率的 PC 材料；反之，可以使用高流动率的 PC 材料，这 样可以优化注塑过程。 1、干燥处理：PC 材料具有吸湿性，加工前的干燥很重要。建议干燥条件为 100C 到 200C，34 小时。加工前的湿度必须小于 0.02%。 2、熔化温度：260340C。 . 精选范本 3、模具温度：70120C。 4、注射压力：尽可能地使用高注射压力。 5、注射速度：对于较小的浇口使用低速注射，对其它类型的浇口使 用高速注射。 典型用途 电气和商业设备（计算机元件、连接器等） ，器具（食品加工机、电冰箱抽屉 等） ，交通运输行业（车辆的前后灯、仪表板等） 。 2.6.2.6.1 1 PCPC 注射工艺参数注射工艺参数 注射类型：螺杆式螺杆转速：20640r/min 喷嘴类型：直通式；温度： 230250C 料筒温度：前段 240280C；中段 260290C；后段 240270C 模具温度：90110C 注射压力：80130MPa 保压力 ：4050MPa 注射时间：05S 保压时间：2080S 冷却时间：2050S 成型时间：50130S 2.7 塑件的计算塑件的计算 计算塑件重量是为了选用注射机及确定模具型腔数。 根据设计手册可查 PC 的成型收缩率成:0.5% 密度为 1.2g/ cm 成型温度： 230250。 计算塑件的体积：V17.25cm（通过软件计算） 计算塑件重量：W=V17.25cm1.2g/cm=20.7g 故塑件的重量为：20.7g . 精选范本 3 分型面与型腔布局分型面与型腔布局 3.1 分型面的设计分型面的设计 开模时能拿出制件跟流道系统凝料的可分开的接触面叫做分型面。正确的确定分型 面对模具生产、制品品质、以及使用性能都存在着较多的关联，设计模具的时候应该按 照制品的形状、主流道和分流到形状、尺寸要求、取件方式、排气系统和生产工艺等全 方位思考，正确确定，是使制品可以很好地制造的前提5。 选择分型面的方向尽可能跟注塑机开模方向成九十度角，非一般情形时选用跟注塑 机开模方向平行。选择分型面时要满足一下几点： (1) 确定在制品外观最大轮廓处。 (2) 要符合制件的表面质量规定。 (3) 开模的时候要尽可能让制品在动模一侧，通常在动模板上设置推出装置比较容易。 (4) 应尽量确保制件的精度规定。 (5) 要方便侧面分型以及抽芯。 (6) 应有利于排气。 (7) 便于模具加工制造。 因为该制品的外形不规则，确定分型面的时候，要符合上述的几点。然后结合制品 外形还有模具设计、生产、制造的规定，我决定选用的分型面如图 3-1 所示。 . 精选范本 图 3-1 分型面 3.2 型腔的布局型腔的布局 要确保模具和注射机的生产能力相符合，增加制造效益，以及确保制品的精度，设 计模具的时候必须定好型腔个数。模具的型腔个数可以按照制品的精度大小、生产批量、 模具生产费用和选用注射机的最大注射量以及锁模力大小等因素来决定。生产数量不大 时用一个型腔模具；生产数量较大时则选用两个及以上型腔模具。但假设制件很大，型 腔数会遭到选用的注射机的最大成型面积跟注塑量的约束。原因是两个及以上型腔模具 的不同型腔的成型环境跟熔体流到每个型腔的速度不一样，导致制品精度要求较好时， 通常选用一个型腔的模具。 本制品精度要求较低，而且大批量制造，允许选用两个及以上型腔的模具。该制品 外形轮廓不规则，如果型腔数太多，将增加模具制造难度，提高模具费用，所以选择四 个型腔的模具6。 . 精选范本 图 3-2 型腔布置 3.3 注塑机的选择注塑机的选择 模具只可以安装在跟它相符合的注塑机上才能运行。所以模具设计时要清楚模具跟 注塑机之间的关联，明确注塑机的技术要求。 注塑机主要是用来生产热塑性塑料的，然而现在在成型热固性塑料制件中也有使用。 按注塑机外形可分为：立式注塑机、卧式注塑机和角式注塑机三种，使用较普遍的是卧 式注塑机。三种注塑机虽然长的不一样但大多都含有闭模锁模系统跟注塑系统构成。作 业时模具安装在动模座板和定模座板上，通过闭模系统闭模然后锁死模具，注塑系统把 原料运送到料筒中加热至塑化，然后把熔融的塑料射到模具型腔中。以下介绍注塑机的 种类： 卧式注射机：注塑系统跟闭模锁紧装置的中心线都呈水平布置的注塑机。卧式注射 机重心低，操作简易，且制品推出便可以自东东下落，便于到达无需人工作业。常用的 卧式注射机型号有 XS-ZY-30、XS-ZY-60、XS-ZY-125、XS-ZY-300、XS-ZY-500、XS- ZY-1000 等，XS 是塑料成型机，Z 是注塑机，Y 是螺杆式，30、60 等数字是注射机的最 大注塑量(或 g)。 3 cm 立式注射机：注塑系统跟闭模装置的中心线跟地面成九十度的注射机。立式注射机 安装面积小模具装卸简易，但其重心不稳定装料不便，顶出的制品不能自行下落需人工 作业。 . 精选范本 角式注射机：注塑系统跟闭模装置的中心线成九十度布置的注塑机。这类注塑机不 能完全无误差的注塑和确保压力跟锁模力7。 根据全方位考虑以及考虑制品材质 ABS 的特性最终决定采用卧式注射机。由三维软 件建模分析计算出胶套制品的体积及质量参考上一章第七节。 浇注系统凝料体积地预算，根据以往经验公式按制品体积的 1/51 倍来计算。选取 0.5 来算，所以一次射到模具型腔内的熔料体积为： = (4+0.5)=17.254.5=77.625cm3 总 V 塑 V 因为=77.625cm3 则 V公=V总/0.8=97.03cm3，由上述计算初步选择最大注塑量为 总 V 300cm3的注塑机，注射机型号为 XS-ZY -300,其主要参数如下表 3-1 ： 表 3-1 注塑机主要参数 额定注射量/cm3300最大开合模行程/mm340 螺杆直径/mm60模具最大厚度/mm355 注射压力/Mpa77.5模具最小厚度/mm285 注射速度 g/s92锁模形式肘杆 锁模力/KN1500喷嘴孔直径/4 模具定位孔直径/mm100喷嘴圆弧半径/mm12 顶出形式两侧设有顶出，机械顶出 . 精选范本 4 浇注系统的设计浇注系统的设计 浇注系统是指注射模中从主流道始端到型腔之间的熔体进料通道，浇注系统可分为 普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两类，本设计中采用普通流道浇注系统。正确 设计浇注系统对获得优质的塑料制品极为重要8。 4.1 浇注系统组成浇注系统组成 冷流道浇道系统一般包括以下几个部分，如图 4-1 所示。 图 4-1 浇注系统 1-主流道， 2-分浇道 1， 3-分浇道 2， 4-分浇道 3，5-浇口，6-型腔， 7-冷料穴 4.2 确定浇注系统的原则确定浇注系统的原则 注塑机喷嘴到模具型腔浇口的这一段塑料流动的通道叫做流道系统或浇注系统。浇 注系统可以将熔融状态的塑料布满凹模，同时把注射压力传到凹模的每个角落，最终成 型出结构精密、轮廓了然、外表光亮以及尺寸准确的制品。流道系统通常分成普通浇注 系统跟热浇道浇注系统。常用到的浇注系统有主流道、浇口、分流道以及冷料穴等构成。 对于浇注系统设计的基本原则有： (1) 认识塑料的特性 注塑成型时注塑机料筒中的塑料已变为粘流状态，所以认识 用来成型塑料熔融状态的流动性能、温度和剪切速率跟粘度有着及其重要的关系。设计 流道系统的时候必须要适用于相关塑料的成型特性，使制品得以完好成型。 (2) 要尽可能的减小或防止产生熔接痕 在浇口位置的选择时，还要注意尽可能防止 熔接痕的产生。熔体流动时不要有过多分流次数。 (3) 使凹模中的气体顺利排出 流道系统必须可以使熔融状态的塑料布满凹模的每个 . 精选范本 角落，以至于可以把流道系统和凹模中已存在气体排到模外。不可以有在填充过程中有 气体的存在而导致制品出现凹痕、气泡、烧焦等成型缺陷出现。 (4) 避免凸模的走样以及镶件的错位 流道系统设计时必须尽可能地防止熔融态的塑 料直接冲击较小的凸模或镶件，才能避免塑料的冲击力导致小的凸模走样以及镶件的错 位。 (5) 尽可能选用流程不长便可以使熔体布满凹模 当确定浇口位置时，如果是较大的 模具应尽量以较短的流程布满凹模，使熔料的热量和压力的损耗减到最小。保持较理想 地流动状态，让制品可以完好成型。所以确定合适的浇口位置必须尽量让流道没有弯折， 增加流道的表面的光洁度。 4.3 主流道的设计主流道的设计 把熔融状的塑料到达凹模时的第一段通道称作主流道，其外形轮廓跟大小对塑料的 流动快慢以及填充速度有重要的关系。主流道通常是圆锥形，锥度为 25，它的小端直 径要比喷嘴直径大 0.51mm，可以让其与喷嘴更好对中。主流道内表面粗糙度通常是 Ra0.8um 上下。 主流设计时还应注意： (1) 为了方便把主流道凝料取出，主流道跟喷嘴必须紧密对接，主流道进料的地方要 做成球面凹坑，其球面半径为 R =R +(12)mm,凹入深度 35mm。 21 (2) 要减小熔料地流动阻力，主流道尾端跟分流道连接的地方要用圆角过渡，半径为 r=14mm。 (3) 主流道衬套跟定模座板选用 H7/m6 过渡配合，跟定位圈的配合选用 H9/f9 间隙配 合。 卧式注射机使用的模具中，主流道通常与分型面呈九十度，主流道的外形轮廓跟大 小如图 4-2 所示。 . 精选范本 图 4-2 主流道结构形式 主流道的尺寸 注塑机型为 XS-ZY-300，查表知射嘴直径为 3，喷嘴球面半径为 12，根据图mmmm 4-3，主流道各尺寸如下所示： 图 4-3 主流道尺寸示意图 2 30.53.5dmm12416Rmm H3.0 95 4.27L 2 tan2 LdD . 精选范本 4.4 分流道的设计分流道的设计 接连主流道跟浇口的进料通道叫作分流道。在只有一个型腔的模具中，一般没有分 流道，但是在两个及以上的模具型腔中，通常都设有分流道，熔体随着分流道前进时， 应快速地布满型腔，流动过程中热量地消耗应尽量减少以及应尽量减少阻力。还可以把 塑料熔体均匀的布满到每一个型腔，故选用平衡式分流道如图 4-2 所示。分流道的长度应 尽可能的小而直径应尽可能的大，然而要减小浇注系统的回料分流道的直径也不能太大。 太大直径的分流道冷却速度不快，而且还增加模塑时间。 4.5 浇口的设计浇口的设计 分流道跟型腔之间的熔体通道叫做浇口也叫做进料口。浇口的选用以及位置的确定 是否适合，对制品是否可以完整和高质量的注塑成型有着重要的影响9。 浇口可分为非限制性浇口及限制性浇口。限制性浇口是流道系统里截面尺寸最小的 地方，通过截面积地改变，让分流道中的塑料熔体速度加大，增加剪切速率，减小粘度， 让它变成最好的流动状态，可以快速均匀地布满凹模。非限制性浇口是浇口系统中截面 尺寸最大的地方，它对中大型筒类，壳类制品凹模有引料跟进料后的施压作用。 浇口种类很多，各式形状浇口的尺寸跟特点及使用环境差异。一般有点浇口、扇形 浇口、直接浇口跟侧浇口、潜伏式浇口等。本次设计选用的是侧浇口。侧浇口国外叫做 标准浇口，它的特点如下： 浇口位置地选择叫作边缘浇口通常设置在分型面上，在制品外侧进料。侧浇口是常 见的方形截面浇口，它能便捷地调整填充时的剪切速率跟封闭时间。它截面形状简单， 加工方便；浇口位置随意设置，浇口容易取除且痕迹不大。经常应用在两板式多型腔模 具以及断面尺寸较小的制品，还具有对每种塑料的成型适应性都很好的特点。 浇口的位置选择原则10： 1. 熔体在型腔内流动时，其动能损失最小。要做到这一点必须使： 1)流程(包括分支流程)为最短； 2)每一股分流都能大致同时到达其最远端； 3)应先从壁厚较厚的部位进料； 4)考虑各股分流的转向越小越好。 2. 有效地排出型腔内的气体。 . 精选范本 根据以上设计原则，此设计采用点浇口。 图 4-4 浇口图 . 精选范本 5 注射模成型零部件的设计注射模成型零部件的设计 5.1 成型零部件成型零部件的要求及选材的要求及选材 直接跟塑料熔体接触形成制件内外形轮廓的零件叫做成型零件，形成制件外形的成 型零件叫做凹模(或型腔)，形成制件内部轮廓的成型零件叫做凸模(或型芯)。因为型芯、 型腔件直接跟高温，高压的熔体接触，而且在脱模时还重复跟塑料产生相对运动。所以 型芯、型腔件必须具有一定的硬度、刚度、强度、耐磨性、耐腐蚀性跟足够小的表面粗 糙度。 注塑模具的组成部件比较复杂，普通的注射模也有较多零件构成。这些零件在作业 时所处的情况跟作用各异，所以对材料的要求也各异。然而，因为塑料制件的轮廓、大 小和精度都不一样，制件的需求数量跟塑料种类也各异。所以必须注意每个对应情况， 对注射模零件的材料进行选择。注塑模钢材的性能要求如下： (1) 机械加工性能良好； (2) 抛光性能优良； (3) 不易被磨损以及抗疲劳性能优良； (4) 型芯部分强度高； (5) 具有耐腐蚀性能； (6) 有一定的热硬性。 本设计凸凹模板皆选用 CrWMn 的模具钢。 5.2 成型零部件的结构设计 5.2.1 凹模（型腔）的设计 1、凹模的种类主要有以下两种： (1) 整体式凹模 直接在模架板上制造凹模。其优点是加工成本低。然而一般模架的模板材料是常用 的中碳钢，但是它的使用寿命不长，如果选用好的材料模板加工整体型腔，那么制造成 本就会很高。 一般情况下当成型 1 万次以内制件的模具或制件精度要求不高，形状简易的模具可 以选用整体式型腔。 . 精选范本 (2) 组合式凹模结构 通常由两个以上的零件构成的凹模叫作组合式凹模。根据组合方式的差异，组合式 凹模结构可分为局部镶嵌式、整体嵌入式、侧壁镶拼式、底部镶嵌式和四壁拼合式等形 式。 1) 整体嵌入式凹模 把比制件外形较大较好的材料加工成型腔，然后把这个型腔镶到模板中固定。其优 点是“好钢用在刀刃上” 。同时确保了型腔的使用寿命，还能做到合理利用高价的钢材。 当型腔磨损后具有维修和更换简便的特点。 2) 局部镶入式凹模 当外形轮廓不规则跟某些局部较容易磨损的型腔，把不方便制造或是容易磨损的部 分设计成嵌入形式，安装到凹模主体上。同时做到节省了模具材料以及做到让被磨损的 型腔易于维修。 3) 四壁拼合式凹模 如果是大型轮廓不规则的型腔，选用把型腔四周制造后嵌到模具里，然后再跟底板 组合。这样既易于加工又省料。 2、本设计采用整体嵌入式凹模，凹模二维图如下所示： . 精选范本 图 5-1 型腔二维图 5.2.2 凸模（型芯）的设计 1、 凸模结构设计 按结构凸模分为整体式跟组合式两大类。 1) 整体式结构 大多用在工艺试验跟小型模具上形状不复杂的型芯，其结构牢固， 但制造不方便，用钢量较多。 2) 组合式结构 为了便于加工，形状不规则的凸模往往选用拼接组合式结构。这种 类型是把凸模单独制造出来后再装入模板内。 2、小凸模的结构设计 小凸模是成型制件上的槽或小孔。小凸模单独加工后放入模 板中。 3、 螺纹凸模跟螺纹型环结构设计 螺纹凸模跟螺纹型环，前者是成型制件上内螺 纹而后者是成型制件外螺纹的活动嵌件。 1) 螺纹凸模的结构 螺纹凸模可分成直接成型制件上的螺纹孔以及固定螺母镶件两 种，这两种螺纹凸模的结构不存在太大差异。用来成型制件上螺孔的螺纹型芯在设计时 一定要注意塑料的收缩率，它的表面粗糙度要小于 Ra0.4um，通常都有 0.5的脱模斜度， . 精选范本 螺纹凸模跟模板的配合是 H8/f8。 2) 螺纹型环的结构 型环跟模板的配合用 H8/f8，配合长度为 35mm，为了安装方 便配合段之外还要有 35的脱模斜度11。 4、本设计采用组合式中的整体嵌入式凸模，结构如下图所示： 图 5-2 型芯二维图 5.3 成型零部件工作尺寸的计算成型零部件工作尺寸的计算 成型零件的工作尺寸是指成型零件上用来成型制件部分的长度，成型零件的制造精 度跟质量决定了制件的精度跟质量。制件尺寸的精度会约束工作尺寸的计算，跟制件尺 寸精度有关系的因素较多，主要是模具加工公差、模具的磨损量跟制件收缩率等因素。 所以计算工作零件尺寸的时候必须按照上面提到的三个因素来计算。 当计算成型零件凹模跟凸模的尺寸，塑料制件跟成型零件尺寸都按照单向极限制来 计算。孔类尺寸都按其最小尺寸作为公称尺寸，公差为正；轴类尺寸都按其最大尺寸作 为公称尺寸，公差为负；孔心距尺寸却是根据公差带对称分布的原则来计算。 每种塑料都存在着本身的收缩性，所以塑件经成型后，从模具型腔中取出后，因为 . 精选范本 冷却后产品会收缩尺寸减小，本课题所选的 PC 材料平均收缩率约为 0.5%，模具注塑成型 零件工作尺寸的计算公式如下12： (式 5-1)0.005ABB 式中 A 模具成型零部件在常温下的尺寸 B 塑件在常温下实际尺寸 型腔径向尺寸公式： 假如塑胶平均收缩率为 S，塑件基本尺寸 Ls 为最大的尺寸，公差为负偏差， 因此塑件平均尺寸为 Ls-；模具型腔的基本尺寸 Lm 为最小尺寸，公差为正偏差， 型腔的平均尺寸为 Lm+z/2；型腔的平均磨损量为 c/2，以 Lm +Z 代表型腔体尺 寸, PC 平均收缩率 S 为 0.5%。 Lm +z/2+c/2=(Ls-/2)+(Ls-/2)S (式 5-2) 经整理最终公式为：Lm+z=(1+S)Ls-(0.50.75)+z (式 5-3) 同理，型芯径向尺寸公式： Lm-z=(1+S)Ls+(0.50.75)-z 型腔计算 0.26/30.09 1 0100 0 1)()(1)0.75(10.005) 31 0.75 0.2630.96 z z mS LS Lmm 型腔高度计算 0.5/30.17 1 0100 0 1)()(1)0.5(10.005) 1020.5 0.5102.26 z z ms HS Hmm 型芯计算 0 000 110.24/30.08 1)()(1)0.75(10.005)280.75 0.2428.32 mzs z lS lmm 型芯高度计算 0 000 110.44/30.15 1)()(1)0.5(10.005) 970.5 0.4497.705 mzs z hS hmm . 精选范本 6 排气结构设计排气结构设计 当塑料熔体布满凹模时，就一定要把凹模里的空气跟流道系统还有塑料在成型中出 现的气体完全地排到模外。假如凹模里由于不同因素出现的气体不能被完全排出，制品 则出现气泡、并且熔接不牢、表面轮廓模糊和填充不均等问题。另外填充的快慢会受到 气体的阻力影响，所以设计模具时一定要注意凹模的排气问题5。 注塑模具通常有如下三种排气方法： (1) 借助配合间隙排气 就单型腔的小型模具而言可以借助活动型芯、推杆、活动嵌 件还有两个支点固定的凸模端部和模板的配合间隙来排气。 (2) 在分型面上设置排气槽 分型面上设置排气槽是注塑模排气的主要渠道。 (3) 利用排气塞排气。 注射模的排气方法通常是借助模具分型面跟配合间隙自然排气，仅在特别情况下选 用设置排气槽的排气方法。排气槽通常开在分型面上动模一边，这样有利于模具制造和 清理。排气槽尺寸通常是宽 1.66mm，深 0.030.05mm，当塑料不从排气槽溢出为最好， 所以要比塑料的溢料间隙要小。这次设计是借助模具分型面跟配合间隙自然排气。 . 精选范本 7 脱模机构的设计脱模机构的设计 注塑成型的每个周期中，一定要把制件从模具型腔中推出，这种把制件从型腔中推 出的装置叫做脱模装置，也可以叫做顶出装置或推出装置。 7.1 脱模机构的选用原则脱模机构的选用原则 1.使塑件脱模时不发生变形； 2.推力分布依脱模阻力的的大小要合理安排； 3.推杆的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部产生隙裂； 4.推杆的强度及刚性应足够，在推出动作时不产生弹性变形； 5.推杆位置痕迹须不影响塑件外观； 7.2 模机构类型的选择模机构类型的选择 脱模装置的种类较多，根据动力来源可以分成手动、机动、液压、气压等四种推出 装置；根据模具结构形式又可分为一次脱模、双脱模、顺序脱模、二次脱模、流道系统 凝料脱模跟带螺纹制件脱模等。这次设计中推出机构的动力来源可以选择机动脱模机构， 借助注射机往返运动所产生的力推出制件。该推出方式效率比较高，花费较少，所以得 到普遍应用。虽然手动脱模成本较低，但是其效率不高，在通常情况下，模具都是应用 于高速生产，比较注重效率。一般情况下不常运用。相反的液压跟气压的推出装置，在 相当程度上导致了安装跟调试时间加大，减小生产效率。但是却面增加了生产费用，故 只有在机动脱模装置很难脱模或是不能脱模的情况下，才考虑液压跟气压推出装置。从 模具结构选择推出方式时就必须尽可能简便，但是有些特殊制件就要按照特定的顶出装 置来脱模，如螺纹制件脱模机构等。 本设计中采用推杆推出机构使塑料制件顺利脱模。 7.3 推推杆杆机构具体设计机构具体设计 该塑件采用推板推出，其结构排布如图 7-1 所示。 . 精选范本 图 7-1 推板 . 精选范本 8 注射模温度调节系统注射模温度调节系统 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、成型周期跟制件质 量。模温太大，成型收缩就会大，脱模后制件变形率就大，还容易造成溢料跟粘模。温 度太小，又导致熔体流动性不好，制件轮廓模糊，表面出现显著的银纹等缺陷。如果模 具温不一致时，凸模跟凹模的温差太大，制件收缩不一致，就会使制件出现变形，会影 响制件的形状跟尺寸精度。一般温度调节包含冷却系统跟加热系统两类。因为不同塑料 的性能及成型工艺各异，对模具温度的要求也各异。通常注射到模具里的塑料温度是200 C上下，熔体固化制成制件后，从60C上下的模具中脱模，模具温度的降低是通过在模具 内设置冷却水把热量带走。这次设计的制件材料为ABS塑料，在注塑成型时其具有黏度低， 流动性好的特点。而且要求模具温度不高(一般低于80C)，依靠调节水的流量就能够调节 模具的温度，所以只要开设冷却装置。 8.1 冷却系统的设计冷却系统的设计 冷却系统的设计原则13： (1) 冷却回路数量可以尽可能的多，冷却流道孔径可以尽可能的大，一般设计直径为 612mm； (2) 冷却通道的布置应合理； (3) 冷却回路要有助于减小冷却水进、出口水温的差异； (4) 冷却回路结构要方便制造跟清洁； (5) 冷却流道到凹模表面的长度要尽量一致，通常水孔边到凹模的长度为 1215mm； (6) 冷却流道应防止靠近熔痕部位，使得熔接不牢，影响制件的精度。 冷却介质有冷却水跟压缩空气，而冷却水却使用较多，由于水的比热容大、传热系 数也大而成本还很低。用水冷却，就是在模具的凹模四周或内部设置冷却水道便可以。 要让冷却水处在湍流状态，故选用冷却水孔的直径 d=6mm。 (1) 冷却水的体积流量计算： （式 8-1） )( 1 21 1 c WQ qv . 精选范本 式中，单位时间内注入模具内的塑料重量(kg/min)；W 单位时间内塑料在模具内产生的热(kJ/kg)； 1 Q 冷却介质的出口温度()； 1 C 冷却介质的进口温度()； 2 C 冷却介质的密度(kg/m3)； 冷却介质的比热容 kJ/(kg)。 1 cC 0 单位质量的塑料制件在凝固时候所释放的热量，查阅模具工程大