毕业设计（论文）-伊德尔吸尘器铰支注射模设计.doc

第1章 绪 论今年来，由于我国国民经济的高速、稳定增长，促进了我国模具行业的迅速发展壮大。料制品在日常社会中得到广泛利用，模具技术己成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。国内注塑模在质与量上都有了较快的发展。但是与国外的先进技术相比，我国还有大部分企业仍然处于需要技术改造、技术创新、提高产品质量、加强现代化管理以及体制转轨的关键时期。持续培养模具行业的技术人才是保证我国模具行业缩小与世界先进模具行业差距的必须条件，作为模具专业的我也希望利用这次毕业设计对注射模有更深一层的认识。全套图纸加扣 3012250582本设计是设计伊德尔吸尘器铰支注塑模，是在历时四年的专业学习后，第一次比较正式的进行模具的设计。虽然以前有过一次课程设计，不过那不是比较专业的设计，要求也没有现在严格。这次模具设计从老师布置任务到答辩耗时近半年，同时是大学最后一次作业，在这次模具设计中我们不仅要用到模具专业的专业知识，还有以前的基础知识，只有把所学的所有理论知识结合这塑件实际情况，才能把毕业设计很好的完成。让我们对模具更加了解、喜爱，这也是这次模具设计的最重要的目的。“十二五”期间模具产业发展趋势呈现“多元化”。模具产品向大型、精密、复杂及集精密加工技术、计算机技术、智能控制和绿色制造为一体的向新技术专用工艺装备的方向发展；模具企业生产向管理信息化、技术集成化、设备精良化、制造数字化、精细化、加工高速化及自动化方向发展；企业经营向品牌化和国际化方向发展；行业向信息化、绿色制造和可持续方向发展。作为模具行业的我们必须不断接受、发展先进的模具技术，才不会被科技发展的浪潮吞噬。第2章 塑件成型工艺性分析2.1 塑件结构分析设计要求塑件为一尺寸比较小、结构简单的制件。设计要求a：运用注塑模成型制造；：大批量生产；：塑件产品图和详细尺寸见图2.1 图2.1 塑件二维图2.2 塑件材料选择从材料的使用性能和成型性能综合考虑，该塑件材料选用ABS（丙烯腈-丁二烯-苯己烯共聚物），该材料是一种密度（1.02-1.05）比较小、流动性能比较好、收缩率大而且波动范围大的热塑性塑料。无色、无味、呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽。拥有极好的抗冲击强度与机械强度且有一定的耐磨性、耐寒性、耐水性、化学性能稳定性和电气性能。综合性能好，冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电气性能良好；易于成型和机械加工，其表面可渡铬，适合制作一般的机械零件、减摩零件、传动零件和结构零件。ABS主要技术指标如表2.1所示。表2.1 ABS主要技术指标 密度吸水率（24h）收缩率 熔点抗拉强度抗弯强度硬度HB1.021.16 0.20.40.40.7130160 50Mpa 80Mpa 9.7R1212.3 塑件尺寸精度和表面粗糙度塑件的尺寸精度是指成型后所获得的塑件产品尺寸和图纸中尺寸的符合程度。一般而言，塑件尺寸精度是取决于塑料。因材质和工艺条件引起的塑料收缩率范围大小，模具制造精度、型腔型芯的磨损程度以及工艺控制因素。而模具的某些结构特点又在相当大程度上影响塑件的尺寸精度。故而，塑件的精度在保证使用要求的前提下应尽量选用低精度等级。对于本产品，图纸未注明尺寸精度，查塑料成型工艺及模具设计书如表2.2所示，我们取MT3级一般精度。而表面质量一般要求较高，Ra一般取0.2-0.8um。其所取模具精度可查表2.3，在此我们选其模具精度为IT8。 表2.2 精度等级的选用推荐值类别塑料品种建议采用的等级高精度 一般精度 低精度1PS235ABS聚甲苯丙烯酸甲脂PCPSU 聚砜PF2聚酰胺6.66 610 9.10 10346氯化聚乙醚PVC硬3POM457PPPE低密度4PVC567PE高密度 表2.3 注塑模成型零件的标准公差数值塑件精度SJ13727812345678模具精度GB180079IT6IT7IT8IT9IT9IT10IT10IT112.4 塑件壁厚塑料制品应该有一定的厚度，这不仅是为了塑料制品本身在使用中有足够的强度和刚度，而且也是为了塑料在成型时有良好的流动状态。塑件壁厚受使用要求、塑料材料性能、塑件几何尺寸以及成型工艺等众多因素的制约。根据成型工艺的要求，应尽量使制件各部分壁厚均匀，避免有的部位太厚或者太薄，否则成型后会因收缩不均匀而使制品变形或产生缩坑，凹陷烧伤或者填充不足等缺陷。热塑性塑料的壁厚应该控制在1mm4mm之间。太厚，以产生气泡和缺陷，同时也不易冷却。该产品图反映出，此塑料件壁厚虽不均匀，但相差不大，在1mm4mm的推荐值之间。易于成型。 2.5 脱模斜度 由于制品在冷却后产生收缩，会紧紧包住型芯或型腔突出的部分，为了使制件能够顺利从模具中取出或者脱模，必须对塑件的设计提出脱模斜度的要求，要求在塑件设计时或者在模具设计时给予充分的考虑，设计出脱模斜度。目前并没有精确的计算公式，只能靠前人总结的经验数据。 由塑料制品的产品图可知，塑件的外壁是竖直的,而脱模斜度的大小主要决定于塑料的收缩率、塑件的形状和壁厚以及塑件的部位等。在通常的情况下，脱模斜度一般为30到1度30，应根据具体情况而定。当塑件的精度要求较高时，应取用较小的脱模斜度，外表面斜度可小至5，内表面斜度可小至10到20；对于高度不大的塑件，还可以不取斜度；较高、较大尺寸的塑件应选用较小的斜度；塑件形状复杂不易脱模，应取较大的斜度；为了让塑件留在动模上，内表面的斜度要比外表面的小，所以此时这里选用ABS塑料外表面脱模斜度B选50内表面脱模斜度A选30。2.6 塑件圆角带有尖角的塑件往往会造成在尖角处应力的集中，影响塑件强度；同时还会出现凹痕或气泡，影响塑件外观质量。为此，塑件除了使用上要求必须采用的尖角之处外，其余所有转角处均应尽可能采用圆弧过渡。这样，不仅避免了应力的集中，而且提高了强度，还增加了塑件的美观，有利于塑件充模时的流动。此外，有了圆角，模具在淬火或使用时不致因应力集中而开裂。圆角的半径一般不应小于0.5mm。在该塑件中未标注内外圆角半径为1mm。第3章 成型设备的选择与模塑工艺参数的确定3.1 确定制品的成型方法、型腔数根据塑件所用材料和批量，成型该零件采用注射成型方法来成型。该塑件的精度要求比较低，且是大批量生产，故可采用一模多腔的结构形式，同时，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸、以及制造的费用和各种成本费等因素，初步定为一模两腔结构形式。3.2 分型面的选择在注射模中，用于取出塑件或浇注系统凝料的面，通称为分型面。分型面的选择不仅关系到塑件的正常成型和脱模，而且涉及模具结构与制造成本。在选择分型面时，应遵守以下原则：（1） 分型面应选择在塑件的最大截面处（2） 尽可能地将塑件留在动模一侧（3） 有利于保证塑件的尺寸精度（4） 有利于保证塑件的外观质量（5） 考虑满足塑件的使用要求（6） 尽量减少塑件在合模平面上的投影面积（7） 长型芯应置于开模方向（8） 有利于排气（9） 应有利于简化模具结构（10） 非平面分型面的选择，应有利于型腔加工和脱模方便通过对塑件的结构形式的分析，分型面选择如图3.1所示。由于侧孔的存在，分型面在孔的位置也成R7.5半圆状，与孔同轴。 图3.1 分型面 3.3 注射量的计算塑件体积：根据零件的三维模型，利用三维软件可以直接计算出塑件的体积为：8.55cm3塑件质量：M=8.551.1g=9.405g（式中为ABS的密度，取1.1g/ cm3）浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值的，但是可以根据经验按照塑件体积的0.21倍来估算。由于本次采用的流道为一般长宽，因此浇注系统的凝料按照塑件体积的0.5倍来估算，故一次注入模具型腔的熔体的总体积（即浇注系统凝料和两个塑件体积之和）为：8.55（1+0.5）2=8.551.52=25.65cm33.4 预选注射机的型号卧式注射机机身低，利于操作和维修；机身因重心较低，故较稳定；成型后的制可利用其自身自动落下，容易实现全自动操作。所以选用卧式注射机。每次的实际需要的塑料体积为25.65cm，初步选用SZ-60/450型注射机，理论注射量为78cm。其主要技术参数见表3.1 表3.1 注射机主要技术参数 理论注射容量/78螺杆（柱塞）直径/mm3035注射压力/Mpa125170注射速率/（g/s） 6075塑化能力/（g/s）5.610螺杆转速/（r/min）14200锁模力/kN450拉杆内间距/mm280x250移模行程/mm220最大模具厚度/mm300最小模具厚度/mm100锁模形式双曲肘模具定位孔直径/mm55喷嘴半径/mm20喷嘴口孔径/mm33.5 拟定制品成型工艺参数注射机类型：螺杆式预热和干燥：温度（）80-85 时间（h）2-3料筒温度（）：前段：180-200 中段：165-180 后段：150-170喷嘴温度（）：170-180模具温度（）：50-80注射压力（Mpa）：60-100成型时间（s）：注射时间：20-90 高压时间：0-5 冷却时间：20-120 总周期：50-220螺杆转速：30（r/min）第4章 浇注系统的设计4.1 浇注系统的功能及组成浇注系统设计是注射模具设计中重要的问题之一。浇注系统的作用，是将塑料熔体顺利地充满到模腔深处，以获得外形轮廓清晰，内在质量优良的塑料制件。它具有传质、传压和传热的功能，对塑件质量具有决定性影响。它的设计合理与否，影响着模具的整体结构及其工艺操作的难易程度。无论用于何种类型注射机的模具，其浇注系统一般均由主流道、分流道、浇口、冷料井四部分组成。4.2 主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分。主流道轴线一般位于模具中心线上，与注射机喷嘴轴线重合，型腔也以此轴线为中心对称布置。在卧式和立式注射机注射模中，主浇道轴线垂直于分型面，主浇道断面形状为圆形。主浇道设计分析如下：（1）为了使塑料熔体按顺序向前流动，开模时塑料凝料能从主流道中顺利的拔出，需将主流道设计成圆锥形，具有24的锥角，内壁有Ra0.8 以下的表面粗糙度，抛光时应沿轴向进行，其结构如图4-1。若沿圆周进行抛光，产生侧向凹凸面，使主流道凝料难以拔出。同时浇口套与注塑机喷嘴接触平凡，为防止撞伤，应采取淬火处理使其具有较高的硬度（48HRC52HRC）。若塑料的流动性好，且塑料尺寸较小时，可取小值。一般情况下，均是采用弧面（或球面）接触定位。通常主浇道进口端凹下的球面半径R2比喷嘴球面半径R1大12mm，凹下深度35mm，在本次设计中取3mm。（2）主浇道与分浇道结合处采用圆角过渡，其半径R为13mm，以减小料流转向过渡时阻力。（3）在保证塑料成型良好的前提下，主浇道的长度L应尽量短，以减小压力损失及废料，一般主浇道长度L不超过60mm，应视模板的厚度、水道的开放等具体情况而定。（4）由于流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道村套，以使选用T8A类的优质钢材单独加工和热处理, 热处理后硬度为5357HRC，衬套长度与定模板配合部分的厚度一致。但主浇道出口处的端面，不得突出于分型面。衬套于定模板之间的配合采用H7/m6.其大端兼做定位环则圆盘凸出定模端面的长度H=510综合以上分析可得出本套模具主流道设计要点：1）为便于凝料从主流道中拉出，主流道设计成圆锥形，其锥角a=3，内壁粗糙度为Ra=0.63 ，整个主流道都在衬套中，并未采取分段组合形式。2）为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使主流道和注塑机的喷嘴紧密接触，主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径R=注射机的喷嘴头球面半径X+(13)mm=20+2=22mm。其主浇道小端直径d=注射机的喷嘴直径+(0.51)=3+1=4mm。4）流道应保持光滑的表面，避免留有影响塑料流动和脱模的尖角毛刺等。5）长度L尽可能小于60mm。主流道结构如图4.1所示 图4.1 主流道示意图4.3 分流道的设计分流道是指主流道与浇口之间的一段流道。分流道对于从主流道流入的塑料，具有分配作用和缓冲作用。分流道的截面形状，尺寸大小及其长度，应根据制品的体积、厚度、形状的复杂程度，以及材料的流动性能来确定，以保证良好的压力传递及适当的充模时间，若截面积过小，则充模时间增加，压力损失大，反之截面积过大会增加余料重量。为避免热量与压力的损耗，缩短充模时间，应尽可能采用最短流程的分流道。4.3.1 分流道的截面形状及尺寸 分浇道的形状尺寸主要取决于塑件的体积、壁厚、形状，以及所加工塑料的种类、注射速率、分浇道长度等。分浇道断面积过小，会降低单位时间内输送的塑料量，并使填充时间延长，塑料常出现缺料、波纹等缺陷。分浇道断面积过大，不仅积存空气增多，塑件容易产生气泡，而且增大塑料耗量，延长冷却时间。但在注射粘度较大或透明度较高的塑料（如有机玻璃）时，应采用断面较大的分浇道。分浇道按截面形状分为圆形、梯形、抛物线形、半圆形和矩形，因为我们所设计的是多型腔,为了减小其压力与热量的损失，所以我们选用圆形截面的分浇道，它的比表面积小，因此阻力小，压力损失小，冷却速度慢，流道中心冷凝慢有利于保压。圆形断面分浇道直径一般在212mm范围内变动。对流动性好的塑料，如聚丙烯、尼龙等，当分浇道较短时，其直径可小到2mm；对流动性很差的塑料，如聚碳酸脂等，直径可达12mm。实验证明，对多数塑料来说，分浇道直径在56mm以下时，对熔体流动性影响较大，但直径在8mm以上时，再增大直径，对熔体流动性影响不大。因为我们的ABS材料流动性比较好在选其直径时，可以选小的，可选6mm. 分浇道长度一般在830mm之间，可根据型腔布置适当加长或缩短，但最短不宜小于8mm。否则，会给塑件修磨和分割带来困难。本次设计取32mm。4.3.2 分浇道的布置形式 分浇道的布置形式取决于型腔的布局，其遵循的原则应是：排列紧凑，能缩小模板尺寸，减小流程，锁模力力求平衡。分浇道的布置形式有平衡式和非平衡式两种，以平衡式布置最佳。平衡式的布置形式，其主要特征是：从主浇道到各个型腔的分浇道，其长度、断面形状及尺寸均相等，以达到各个型腔能同时均衡进料的目的。平衡式的布局形式包括以下几种：（1）分型面为圆形时的环形排列：布局简单、加工方便，但只能布置有限的型腔。（2）分型面为矩形时的排列：与环形排列相比，在同样型腔数目时，模板尺寸可减小，但流道转弯较多，压力损失大，加工也较困难，同时冷料多。非平衡式分浇道，它的主要特征是各型腔的流程不同。为了达到各型腔同时均衡进料，必须将浇口加工成不同尺寸。但其优点是，同样空间时，比平衡式排列容纳的型腔数目多，型腔排列紧凑，总流程短。为了达到均衡进料的目的而采用调节各浇口尺寸的办法是相当复杂和困难的。因此，对于精度要求特别高的塑件，不宜采用非平衡式分浇道。综合平衡式与非平衡式布局的异同点、设计技术要求以及分型面的形状这里采用平衡式中的环形排列。4.3.3 分浇道设计要点（1）分浇道的断面和长度设计，应在保证顺利充模的前提下，尽量取小，尤其对小型塑件更为重要。（2）分浇道的表面不必很光滑，表面粗糙度一般为1.6um 即可。（3）当分浇道较长时，在分浇道末端应开设冷料穴以容纳冷料，保证塑件的质量。（4）分浇道与浇口的连接处要以斜面或圆角过渡，有利于塑件的流动及填充。否则会引起反压力，消耗动能。分流道结构形式如图4.2所示 图4.2 分流道示意图4.4 浇口的设计浇口是连接分浇道和型腔的桥梁。它有两个功能：第一，对塑料熔体流入型腔起控制作用；第二，当注射压力撤消后，浇口固化，封锁型腔，使型腔中尚未冷却固化的塑料不会倒流。浇口是浇注系统的关键部分，它对塑件的质量影响很大，一般情况浇口采用长度很短（0.52mm）而截面又很狭窄的小浇口。4.4.1 浇口的断面形状及尺寸浇口的断面形状常用圆形和矩形，浇口的尺寸一般根据经验确定并取其下限，然后在试模过程中，根据需要将浇口加以修正。（1）浇口截面的厚度h通常可取塑件浇口处壁厚的1/32/3或（0.52mm）。（2）矩形浇口的截面宽度b,对于中小型塑件通常取b=(510)h,对于大中型塑件取b10h。（3）浇口的长度L应尽量短，这样对减小塑料熔体流动阻力和增大流速均有利，通常取L0.52mm。（4）分流道与浇口的连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡，有利于塑料熔体的流动及填充。4.4.2 浇口的形状及其特点注射模的浇口形式较多，其形状和安装位置应根据实际需要综合考虑。浇口形式有：直接浇口 盘形浇口或中心浇口 轮辐式浇口 爪形浇口 侧浇口或边缘形浇口 扇形浇口 薄片浇口 点浇口或菱形浇口 潜伏式浇口或剪切浇口 护耳式浇口或分接式浇口本次设计的塑料制件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求一般，采用一模两腔注射，为便于调整充模时的剪切速率和封闭时间，并且综合考虑塑件的外形，因此采用侧浇口。其优点有：侧浇口多为扁平状,可以缩短浇口的冷却时间,从而缩短成型周期；易于去除浇注系统的凝料而不影响塑件的外观；可根据塑胶件的形状特点灵活地设置浇口的位置；浇口位于分型面上,而且浇口横截面形状简单，易于加工，并能随时调整浇口尺寸，较为方便地达到各型腔的浇口平衡，改善注射条件；适用一模多腔的模具,提高注塑效率；侧浇口横截面积通常比较小，熔体注入型腔前受到挤压和剪切而再次加热，改善流动状况，便于成型，降低表面粗糙度，减少浇口附近的残余应力，避免变形、开裂和流动纹的出现。4.4.3 浇口的尺寸计算 浇口的深度计算：h=nt=0.7x3mm=2.1mm （4.1） 式中，t表示塑件壁厚，由于塑件的壁厚不统一，平均设为3mm；n是塑料成型系数，对于ABS，其成型系数n=0.7.在工厂时，浇口常常取小值，以便今后试模时发现问题进行修模处理，并根据4-91中推荐的ABS侧浇口的厚度为1.2-1.4，故此处浇口深度h取1.2.侧浇口的宽度计算：B=mm=1.8mm2mm （4.2）n是塑料成型系数，对于ABS，其成型系数n=0.7；A是凹模的内表面积（也等于塑件的外表面积，由三维软件测得）侧浇口的长度计算：侧浇口的长度L一般选用0.7-2.5mm。这里取L=1mm。侧浇口结构如图4.3所示 图4.3 侧浇口示意图4.5 冷料穴的设计冷料穴一般位于主流道对面的动模板上，或处于分流道的末端。其作用就是存放料流前端的“冷料”,防止进入型腔而形成冷接缝；开模时又能将主流道中的凝料拉出。冷料穴的尺寸稍大于主浇道大端直径，长度约为主流道大端直径。在这里我们采用与拉料杆匹配的冷料穴，这类冷料穴的底部有一根拉料杆组成，拉料杆装于型芯固定板上，因此它不随脱模机构一起运动。常见的拉料杆的形式有如下几种：（1）A钩形（Z形）拉料杆：拉料杆的头部为Z形，伸入冷料穴中，开模时钩住主浇道凝料并将其从主浇道中拉出。这种拉料杆或推出塑件的模具中，是一种常见形式。缺点是凝料推出后不能自动脱落。因此，不宜用于全自动机构中。（2）B锥形或钩槽拉料杆：这种拉料穴开设在主流道末端，储藏冷料。这种拉料形式适用于弹性较好的塑料成型。（3）C球形头拉料杆：这种拉料杆头部为球形，开模是靠冷料对球头的包紧力，将主浇道凝料从主浇道中拉出。这种拉料杆常用于弹性较好的塑料并采用推件板脱模的情况。适用于自动化生产，但成本高。（4）D分流锥形拉料杆：这种拉料杆既起拉料作用，又起分流锥作用。广泛适用于单形腔、中心有孔又要求较高同心度的塑件。（5）E无推杆的拉料穴：这种拉料穴在主浇道对面的模板上开一锥形凹坑。为了拉住主浇道的凝料，在锥形凹坑的侧壁上钻一个中心线与另一边平行、深度较浅的小孔。开模时靠小孔的作用将主浇道凝料从主浇道拉出来。推出时推杆顶在塑件上或分浇道上，这时小孔内的凝料先向小孔的轴向移动，然后被全步拔出。为此，须将分流道设计成S形或类似带有绕性的形状。为了方便操作，我们采用Z形拉料杆，一是有利于储藏冷料，二是开模时钩住主浇道凝料并将其从主浇道中拉出。拉料杆结构如图4.4所示。 图4.4 冷料穴、拉料杆结构示意图第5章 成型零件的设计和计算5.1 成型零件的结构设计注射模具的成型零件是指构成型腔的模具零件，包括定模板、动模板、型芯、镶嵌件，各种成型杆等。定模板用以形成制品的外表面，动模板和型芯用以形成制品的内表面，成形杆用以形成制品的局部细节。成形零件作为高压容器，其内部尺寸、强度、刚度，材料和热处理以及加工工艺性，是影响模具质量和寿命的重要因素。5.1.1 定模板的结构设计定模板是成型塑件外表面的成形零件。它的结构取决于塑件的成型需要和加工与装配的工艺要求，按定模板结构不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶嵌式四种形式。根据以上四种形式对塑件的结构进行分析，本设计中采用整体式定模板。定模板结构如图5.1所示 图5.1 定模板结构示意图5.1.2 动模板的结构设计动模板是用来成型塑料制品的内表面的成型零件。动模板也称主型芯用来成型塑件整体的内部形状。动模板可分为整体式和组合式两大类。通过对塑件的结构分析可知，本次设计采用整体式动模板。动模板结构示意图如图5.2所示。 图5.2 动模板结构示意图5.1.3 小型芯的设计小型芯也称成型杆，用来成型塑件的局部孔或槽。本次设计中每个塑件用到2个小型芯，它们都是镶嵌在动模板上的，它们与动模板采用H7/m6配合，由于塑件成型时力不是很大，小型芯没必要四周设置台阶，只设置两面台阶。小型芯1、2的示意图如图5.3，5.4所示。 图5.3 小型芯1结构示意图 图5.4 小型芯2结构示意图5.2 成型零件钢材的选用根据对塑件的分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。选用3Cr2Mo。5.3 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，主要包括以下几个方面：（1）成形收缩率：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 （5.1） 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。（2）模具成形零件的制造公差：实践证明，如果模具的成形零件的制造公差在IT7IT8级之间，成形零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。（3）零件的磨损：模具在使用过程中，由于种种原因会对型腔和型芯造成磨损，对于中小型塑件，模具的成形零件最大磨损应取塑件公差的1/6，而大型零件，应在1/6之下。（4）模具的配合间隙的误差：模具的成形零件由于配合间隙的变化，会引起塑件的尺寸变化。模具的配合间隙误差不应该影响成形零件的尺寸精度和位置精度。综上所述，在模具定模与动模的设计中，应综合考虑各种影响成形零件尺寸的因素，在设计时进行有效的补偿。由于影响因素很不稳定，补偿值应在试模后进行逐步修订。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；另一种是按极限收缩率，极限制造公差和磨损量进行计算。前一种计算方法简便，但不适用于精密塑件的模具设计，后一种计算能保证所成型的塑件在规定的公差范围内，但计算比较复杂。以下介绍前一种计算方法：1）凹模径向尺寸的计算：LM= (1+S)Ls-x0+ （5.2）式中：LM为定模型腔径向尺寸(mm)； Ls为塑件外径基本尺寸(mm),即塑件的实际外形尺寸； S为塑料平均收缩率(%)，参考塑料制品成型及模具设计取0.6%；为塑件公差，可随制品的精度和尺寸变化；x是系数，查塑料成型工艺及模具设计表4-15可知x一般在0.50.8之间，此处取x=0.75。为模具制造公差：实践证明，模具制造公差可取塑件公差1/31/4，而且按成型加工过程中的增减趋向取“+”、“-”符号，型腔尺寸不断增大，则取“”，型芯尺寸不断减小则取“”中心距尺寸取Z/2。1）所以凹模径向尺寸如下：LM=(1+S)-x0+ （5.2）LM=17x(1+0.006)-0.75x0.27=16.82LM=7x(1+0.006)-0.75x0.22=6.88LM=5x(1+0.006)-0.75x0.18=4.9LM=46x(1+0.006)-0.75x0.39=9.39LM=38x(1+0.006)-0.75x0.39=9.39LM=60x(1+0.006)-0.75x0.46=60.022）凹模深度的尺寸计算：HM=(1+S)H-x0+ （5.3）HM=3x(1+0.006)-2/3x0.14=2.92HM=5x(1+0.006)-2/3x0.18=4.91HM=5x(1+0.006)-2/3x0.18=4.91HM=8x(1+0.006)-2/3x0.22=7.9HM=12x(1+0.006)-2/3x0.27=11.853）型芯径向尺寸计算：lM=(1+S)ls+x0-1 （5.4）lM=4x(1+0.006)+0.75x0.18=3.89lM=6x(1+0.006)+0.75x0.18=5.9lM=9x(1+0.006)+0.75x0.22=8.89lM=10x(1+0.006)+0.75x0.22=9.89lM=12x(1+0.006)+0.75x0.27=11.87lM=14x(1+0.006)+0.75x0.27=13.88lM=18x(1+0.006)+0.75x0.27=17.9lM=32x(1+0.006)+0.75x0.39=31.94）型芯高度尺寸的计算：hM=(1+S)hs1+x0-1 （5.5）hM=3x(1+S)+2/3x0.14=2.93hM=7x(1+S)+2/3x0.22=6.9hM=12x(1+S)+2/3x0.27=11.89hM=15x(1+S)+2/3x0.27=14.915）侧抽芯型芯径向尺寸的计算：lM=(1+S)ls+x0-1 （5.6）lM=6x(1+0.006)+0.75x0.18=5.9 lM=3x(1+0.006)+0.75x0.14=2.88第6章 脱模机构的设计注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的动模中或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也称顶出机构或脱模装置。6.1 设计原则及分类6.1.1 设计原则脱模机构设计一般应遵循下述原则：（1）塑件滞留于动模边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作，致使模具结构简单（2）防止塑件变形或损坏，正确分析塑件对模腔的粘附力的大小及其所在部位，有针对性地选择合适的脱模装置，使推出重心与脱模阻力中心相重合。由于塑料收缩时包紧型芯，因此推出力作用点应尽量靠近型芯，同时推出力应施于塑件刚性和强度最大的部位，作用面积也尽肯可能大一些，以防塑件变形或损坏。1. 力求良好的塑件外观，在选择顶出位置时，应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位，在采用推杆脱模时，尤其要注意这个问题。（3）结构合理可靠，脱模机构应工作可靠，运动灵活，制造方便，更换容易，且具有足够的强度和刚度。6.1.2 脱模机构分类脱模结构分类有多种方法，但主要以脱模装置结构特征分类较实用和直观。 （1）简单脱模机构 又叫简单顶出机构或一次顶出机构，它包括常见的推杆、推管和推件板等脱模结构 （2）二级脱模机构 一些形状特殊塑件，如采用一次脱模，易使其变形、损坏或不能自动卸下，须对塑件进行第二次推顶的脱模装置。 （3）双脱模机构 动模、定模两边都设置有简单脱模机构的装置。 （4）顺序脱模机构 对于成形形状复杂塑件的模具，一般要有多个分型面，须按顺序分型才能使塑件顺利脱出的机构。 （5）螺纹塑件脱模装置 系指模内自动旋转卸螺纹型芯或型环脱离塑件的机构。因为该塑件结构较简单，精度要求不高，故可采用简单脱模机构即一次顶出机构。6.2 简单脱模机构凡在动模一边施加一次顶出力，就可实现塑件脱模的机构，称为简单脱模机构。一般包括推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构。 6.2.1 推杆推出机构推杆推出机构是最简单最常用的一种形式，推杆的截面形状可以根据塑件的情况而定，如圆形、矩形等。其中以圆形最常用，因为它有加工、更换都很方便，脱模效果好等优点。6.2.2 推管推出机构对于中心有孔的薄壁圆筒形塑件，可用推管推出机构。推管推出塑件的运动方式与推杆推出塑件基本相同，只是推管中间固定一个长型心。6.2.3 推件板推出机构推件板是一块与凸模有一定配合精度的模板，它是在塑件的整个周边端面上进行推出的，因此它具有作用面积大、推出力大、脱模力均匀、运动平稳并且塑件上无推出痕迹等优点。综合脱模机构的特点和该塑件的结构形式，本次设计采用推杆脱模结构。推杆横截面积形状有圆形、矩形、方形、半圆形等，因为圆形截面加工、更换都很方便，脱模效果好等优点，所以这次设计中采用圆形的横截面积，以便于加工。推出机构的结构如图6.1所示 图6.1 推杆推出结构示意图6.3 推出机构的导向与复位6.3.1 推出机构的导向对卧式注射机使用的模具来说，当推杆较细时，固定它的固定板及垫板的重量，容易使推杆弯曲，以致在推出时不够灵活，甚至折断，故常设导向零件。导柱的数量一般不少于两个。一些导柱除了起导向作用外，还起支承作用，可以减小注射成型时支承板的弯曲。当推杆的数量较多，塑件的产量较大时，光有导柱是不够的，还需装配导套，以延长导向零件的寿命及使用的可靠性。6.3.2 推出机构的复位合模时为了使脱模机构准确的恢复到原始位置，模具中需设置复位装置，常用的复位形式有三种。复位杆复位（复位杆的一端固定在推杆固定板上，另一端与分型面平齐）推杆兼复位杆回程（在塑件几何形状和模具结构允许的情况下，可将推杆兼作复位杆使用）弹簧回程（利用弹簧的弹力使脱模机构复位）综合考虑以上三种复位形式、塑件的形状及前面的一些设计要求，在这次设计中我们选用复位杆的复位形式。这样在合模时，推出机构就可先于合模动作而复位了。第7章 侧抽芯机构的设计7.1 抽芯机构的形式由于该塑件侧方向有孔，而且孔深度有3mm，不能用强制脱模的方式实现塑件的推出。所以必须采用侧向抽芯机构来完成塑件的推出。在注射模设计中，侧向抽芯机构的形式很多，有斜导柱侧向抽芯机构、斜滑块侧向抽芯机构、弯销侧向抽芯机构、齿轮齿条侧向抽芯机构等等。而斜导柱侧向抽芯机构是最为常用的一种，它具有结构简单、制造方便、安全可靠等特点，在条件允许的情况下应优先考虑。因此在本次设计中选用斜导柱侧向抽芯机构。7.2 抽拔力与抽拔距的计算7.2.1 抽拔力塑料在冷凝收缩时要产生对型芯的包紧力。抽芯机构所需的抽拔力必须克服因包紧力所产生的抽拔阻力及机械传动的摩擦力，才能抽出活动型芯。在开始抽拔的瞬时所需的力称为初始抽拔力，以后抽拔所需的力称为相继抽拔力，在设计和计算时考虑初始抽拔力，其计算公式： （7.1）式中，P-塑件的收缩应力（Pa），模内冷却的塑件P=1960104Pa,膜外冷却的塑件P=3920104Pa； A-塑件包围型芯的侧面积（m2）； f-摩擦系数，一般f=0.51.0（这里取0.8）； a-斜导柱的倾斜角（），一般在1225选取（为了获得较大的抽芯距，取20）； a1-脱模斜度（30）； F-抽拔力（N）；=0.96KN7.2.2 抽芯距S将侧向型芯或滑块从成型位置抽拔或分开至不妨碍塑件脱模的位置，型芯或滑块在抽芯方向所移动过的距离称为抽芯距.一般抽芯距取侧孔深度加23mm，其计算公式为：S=H+（23）mm （7.2）式中，S-抽芯距（mm）； H-塑件的侧孔深度（4mm）；因为该塑件的侧孔深度为4mm，在本次设计中抽芯距取6mm。7.2.3 斜导柱直径d斜导柱直径取决于它所受的最大弯曲力，而弯曲力又与抽拔力、斜导柱长度和倾斜角有关，其计算公式为：d= （7.3）式中，F-斜导柱所受弯曲力（N）； L-斜导柱的有效工作长度（mm）； -弯曲许用应力，对于碳钢可取140x106Pa； -斜导柱倾斜角（）； d-斜导柱直径（mm）；查表得F=1KN，L=H/tan=4/tan20=11mm，=20，根据以上数据查表1-49最大弯曲力F弯和H和斜导柱倾斜角与斜导柱直径的关系实用模具技术手册，得d=8mm。7.2.4 斜导柱长度L斜导柱的长度主要根据抽芯距、斜导柱的直径及倾斜角的大小来确定的，如图7.1所示。其长度L的计算公式为： L=L1+L2+L3+L4+L5 （7.4） =D/2tan+h/cos+d/2tan+S/sin+(35)mm =11/2tan20+20/cos20+8/2tan20+6/sin20+(35)mm =2+21+1.5+17.5+3=45mm式中,L-斜导柱的总长度（mm）； D-斜导柱台肩直径（mm）； -斜导柱抽拔角（）； h-斜导柱固定板厚度（mm）； d-斜杠工作部分直径（mm）； S-抽芯距（mm）； 图7.1 斜导柱结构示意图7.2.5 斜导柱侧抽芯机构的其他设计为保证在开模瞬间有较大的空程，使塑件在活动型芯未抽出之前从凹模内或者型芯上松动，并使楔紧块先脱开滑块，以免干涉抽芯动作，滑块的孔取9mm。斜导柱与定模板之间采用过度配合H7/m6，以免斜导柱在工作时晃动，影响侧向抽芯的效果和模具的寿命。为了防止活动型芯和滑块在成型过程中受力而移动，滑块应该采用楔紧块锁紧，为了加工方便，选用如图7.1的形式，楔紧块的斜面角度一般要比斜导柱的倾斜角大2、3度，这里取23。为了保证在合模时斜导柱的伸出端可靠地进入滑块的斜空，滑块在抽芯后的终止位置必须定位（即必须停留在固定位置），本次设计采用外置弹簧式，利用弹簧的弹力使得滑块停靠在挡板上，这种定位方式结构简单，安装调试方便，可安装于模具外部，开模时在弹簧的作用下拉动滑块。第8章 冷却系统、排气系统和导向机构的设计 8.1 冷却系统的设计由于该塑件是一个小型的塑件，在注射完成后，利用模具本身的传热性，就可以将塑件较快的冷却下来，所以在这次设计中不另外设计冷却系统。8.2 排气系统的设计8.2.1 排气的作用塑料制品在注射成型过程中，除了型腔内原有的空气之外，还有塑料受热后挥发出来的气体，这些气体必须随着塑料的进入而排出模外，否则会引起缩孔，出现熔接线和充料不足，烧灼等缺陷，对于流动性好的塑料，更应考虑排气效果。8.2.2 排气系统的设计方法（1）分型面排气 型腔内残余的气体，可从分型面处排出，排气效果好，适用范围广。（2）镶件间隙排气 镶件间隙排气是以镶芯、镶块的配合间隙达到排气的结构。（3）顶杆排气 顶杆排气是采用顶杆或镶芯的排气结构。（4）接口间隙排气 接口间隙排气是利用接口分型面的间隙来排气的结构。（5）冷料井排气 在融合缝位置开设冷料井，在储留冷料前也滞留了少量气体，达到排气的效果。 （6）在分型面上开设专用的排气槽排气在本次设计中根据塑件的结构我们采用分型面排气、顶杆排气的方法。8.3 导向机构的功用模具闭合时要求有准确的方向和位置。具有一定精度的合模导向机构，是注射模设计不可缺少的组成部分。在注射模中，指引动模与定模之间按一定的方向闭合和定位的装置，称之为合模导向机构。此外，在卧式注射机上的注射模，为保证导向和定位要求其脱模机构也需设置导向机构。导向机构的功用有：（1） 定位作用 为避免模具在装配时，因方向搞错而损坏成型零件，并在模具闭合后，使型腔在工作过程中能保持正确形状和位置，确保塑件壁厚的均匀性。（2） 导向作用 在动模向定模闭合过程中，导向机构应首先接触，引导动、定模沿准确方向和位置闭合，避免凸模首先进入型腔而发生损伤事故。为此，导柱必须比凸模端面高出68mm。（3） 承受一定的侧压力 高压塑料熔体注入型腔时，会产生单向侧压力。或由于型腔侧面不对称，或由于模具的重心与分型面上成型的几何中心不一致，会产生较大的侧压力，均须合模导向机构来承担。但当单向侧压力过大时，需增设锥面定位机构来承担。在本次设计中全部都采用导柱导套导向机构，导柱与导套之间采用间歇配合，使导套在导柱上滑动，配合间隙取H7/m6。在动、定模上分别对称布置4个16导柱导套，在推板上布置2个16的推板导柱导套。导柱导套结构如图8.1所示 图8.1 导柱导套结构示意图第9章 注射机相关参数的校核 注射模需安装在注射机上才能进行工作，两者应该相互匹配，所以注射模设计之前要进行注射机基本参数的校核。只有这样，才能处理好注射模与注射机之间的关系，使设计出来的注射模能在注射机上安装和使用。9.1 工艺参数校核模具设计前，应对注射机的注射量、注射压力和锁模力等工艺参数进行校核。9.1.1 注射量校核注射机的最大注射量标志着注射机