毕业设计（论文）-洗衣机排水管道某零件的注射模具设计【全套图纸】.doc

本科毕业设计(论文)题目：洗衣机排水管道某零件的注射模具设计 系 别： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013年 5 月洗衣机排水管道某零件的注射模具设计摘要本次设计详细介绍了洗衣机排水管道某零件的注塑模具设计，主要包括塑件材料的分析与设计方案的论证；注塑机的选择；成型零件的设计；侧向分型与抽芯机构的设计；导向机构的设计；脱模机构的设计；温度调节系统的设计，以及模具各部分的计算和校核等。本次设计的方案为一模两腔，塑件材料选用了丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物（ABS），浇口形式选用了侧浇口，模具结构为直接分型推杆推出机构。同时运用了PRO/ENGINEER软件设计模具三维图。关键词：注塑模具，塑料，模具设计，抽芯机构全套图纸，加153893706Design of the injection mould for a part of the washing machine drain pipeAbstractThe detailed design of the injection mold design of a washing machine drainage pipe parts, mainly includes the analysis and design of the plastic injection machine choice demonstration;forming part design; design side parting and core pulling mechanism; design of steering mechanism; demoulding mechanism design; design of temperature control system the portion of the mold, and the calculation and verification. The design scheme for a mold two cavity, acrylonitrile - butadiene - styrene copolymer with plastic material (ABS), gate form the side gate, the die structure for the direct type - push rod ejecting mechanism. At the same time using the PRO/ENGINEER software design of 3D graph.Key Words: Injection mould, plastic, mold design, core-pulling mechanism目 录1绪论21.1题目背景21.2塑料模具的发展概况21.3塑料模具的发展前景和趋势22塑件分析32.1塑件的结构分析32.1.1塑件三维图32.1.2塑件二维图32.1.3精度分析32.2塑件的材料分析42.2.1塑件材料42.2.2材料的特性42.2.3 ABS的工艺特性42.2.4 ABS的成型工艺42.3塑料的成型工艺52.4注射成型的过程52.4.1成型前的准备52.4.2注射成型过程52.4.3制品的后处理53方案论证63.1方案论证63.2采用方案64注射机的选择74.1确定零件的体积74.2注射机的选择及参数74.2.1注射机的类型74.2.2注射机的主要技术参数84.3注射机的校核85分型面的选择105.1分型面选择原则105.2分型面设计106浇注系统设计116.1浇注系统作用及要求116.2浇注系统的布置116.3主流道设计116.3.1主流道设计要求116.3.2主流道计算116.4分流道设计126.4.1分流道设计要求126.5浇口设计126.5.1浇口类型126.5.2浇口的位置136.5.3浇口的选择136.6冷料穴设计136.7浇口套和定位圈设计146.7.1浇口套的设计146.7.2定位圈的设计147成型零部件设计157.1成型零部件材料选择157.2成型零部件结构设计157.2.1型腔结构设计157.2.2型芯结构设计167.3成型零件尺寸计算167.3.1影响制品尺寸精度的因素167.3.2成型零件工作尺寸计算177.3.3成型型腔壁厚计算198导向机构设计208.1导柱的设计要求208.2导柱的选择208.3导套的设计和选择209侧向分型抽芯机构设计229.1抽芯机构的类型229.2抽芯距和抽芯力的计算229.2.1抽芯距229.2.2抽芯力229.3斜导柱和斜滑块设计239.3.1斜导柱239.3.2斜滑块239.3.3楔紧块2410脱模机构设计2510.1脱模装置2510.2脱模机构设计原则2510.2.1设计原则2510.2.2脱模力的计算2510.3顶杆顶出机构的设计2610.3.1顶杆顶出机构的设计要求和特点2610.3.2顶杆强度的计算2610.4复位装置2711温度调节和排气系统设计2811.1温度调节系统设计2811.1.1温度调节对制品质量的影响2811.1.2冷却系统的设计原则2811.1.3冷却系统的结构2811.2排气系统设计2912模具总体设计3112.1模具工作过程3112.2模具选用材料及热处理3112.3环保和经济技术分析32_Toc35577679613结论33参考文献34致谢35毕业设计（论文）知识产权声明36毕业设计（论文）独创性声明37VI1 绪论1绪论1.1题目背景塑料模具的设计和制造水平反映了机械设计和加工的水平，模具的设计已应用了当代先进的设计手段。各行各业对模具需求量的增大，增加了大量的模具设计与制造的技术人才。本课题为中等以上难度的塑料模具设计，从模具的结构设计，各种参数的设计与计算，材料的选择与处理，零件的加工工艺方案的制订，三维造型等均得到一定的锻炼。1.2塑料模具的发展概况伴随着改革开放所带来的各式各样的新技术和新思想，我国的制造业得到了的很大程度上的发展，并且拥有很广阔的发展前景。模具是制造业不可或缺的一部分，它是目前大部分行业必需的，很多行业都离不开模具，它涉及到机械设计制造、塑性加工、锻造、金属材料及其热处理、高分子材料、金属物理、粉末冶金、塑料、橡胶、玻璃等诸多学科、范畴和行业1。利用成型的模具制造出的产品所拥有的高生产率、高精度、高复杂性、高一致性和低消耗，这是其他的加工制造方法无法比拟的。目前我国的模具生产厂家有3万多家，从事该行业的人数已达到100多万人2，我国的模具行业的发展具有以下这些特点：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具以及模具标准件的发展速度快于行业的总体发展水平；塑料模和压铸模成比例增长；专业模具厂家数量及生产能力增加较快；随着经济体制改革的不断深入，“三资”及民营企业的发展很快3。我国的模具生产主要集中在长江三角洲和珠江三角洲等地区，虽然在模具总量上我国位列前茅，但是设计和制造水平还是落后于欧美等发达国家，标准化程度也低于国际水平。同时我国的模具行业还存在着整体利润较低、进口多出口少的不利现状。这说明我国的模具技术与国外技术还存在着不小的差距，仍然需要大力发展。与此同时，我国的模具发展也有着一些有利因素：国家对制造业的重视和大力支持；我国高速发展的机械制造业、汽车制造业、家电及建筑业等给模具行业带来巨大的前景和市场；国际先进企业来华投资热情增高带来的机遇等4。11.3塑料模具的发展前景和趋势经过近些年的发展，塑料模具取得了很大的进步和成果，同时也表现出了今后的发展趋势的方向：(1) 模具的精度越来越高。在10年前，精密模具的精度一般为5m, 而现在已经达到2-3m,1m精度的模具也将要出现。(2) 模具越来越趋近大型化。(3) 模具的技术含量越来越高。(4) 塑料模具的比例将会进一步增高。(5) 新型多功能复合模具会得到进一步的发展，并且得到更加广泛的应用。(6) 标准件的应用会更加的广泛。因为模具标准化以及模具标准件的应用将可以减小模具制造周期, 同时还能提高模具的整体质量和降低模具制造成本。(7) 随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高。同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。(8) 热流道模具在塑料模具中的比重也将逐渐提高。(9) 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塑成型等工艺的模具也将随之发展。 (10) 节约资源、重复使用、利于环保，可持续发展7。22 塑件分析2塑件分析2.1塑件的结构分析2.1.1塑件三维图塑件的三维图如下图2.1所示，本设计塑件比较复杂，首先塑件上有与开模方向垂直的侧孔，需要设计侧向抽芯机构；同时由于塑件存在较深的型腔，所以开模时可以保证塑件留在动模上。 图2.1 塑件三维图2.1.2塑件二维图如下图2.2可以看出该塑件有部分型腔，同时侧壁上有侧孔，需要侧向抽芯。 图2.2 塑件二维图2.1.3精度分析本塑件材料为ABS，根据GB/T 14486-2008选取本塑件公差等级为MT4。表面粗糙度取Ra0.4。脱模斜度为40130。32.2 塑件的材料分析2.2.1塑件材料 根据该塑件的用途是洗衣机内部某零件，由于ABS为非结晶型塑料，综合性能好，广泛地用于制造汽车、飞机、家电等的零件1。所以本塑件材料选择ABS。2.2.2材料的特性ABS性能指标8如下表所示：表2.1 ABS性能指标名称单位数值密度(g/cm3)1.041.06熔 点130160热变形温度45N/cm6598弯曲强度Mpa80拉伸强度MPa3549拉伸弹性模量GPa1.8硬度HRR6286收缩率%0.40.8缺口冲击强度kJ/m21120弯曲弹性模量Gpa1.4压缩强度HRR6286体积电阻系数cm1013击穿电压Kv.mm-115介电常数60Hz3.72.2.3 ABS的工艺特性(1) ABS属于无定形聚合物，无明显熔点。成型过程中热稳定性较好，成型温度可选择的范围也较大。(2) 粘度适中。(3) 流动性对注射压力的变化比对温度的变化稍敏感。(4) 在成型加工前，大都要作干燥处理。2.2.4 ABS的成型工艺4(1) 注射温度在160220摄氏度之间(2) 对于薄壁、长流程、小浇口制品注射压力可达130150MPa；对厚壁、大浇口制品只需70100MPa。(3) 为了获得内应力较小的制品，保压压力不宜过高。以6070MPa为宜。(4) 模具温度在60摄氏度左右。(5) 注射速度以中、低速为宜。2.3塑料的成型工艺塑料的成型方法有很多种，如注射成型、压缩成型、压注成型、挤出成型、吹塑成型等。本塑件采用注射成型。注射成型又称注塑成型。该方法采用注射成型机将粒状的塑料连续输入道注射成型机料筒中并逐渐熔融，使其呈黏性流动状态，由料筒中的螺杆或柱塞推至料筒底部。通过料筒顶端的的喷嘴将熔体注入到闭合的模具型腔中，熔体充满后经过保压和冷却，使制品固化定型，然后开启模具取出制品。注射成型主要用于热塑性塑料，现在也可用于热固性塑料。注射成型的生产是周期性的。根据产品的批量、结构、尺寸与精度，可采用一模一腔，也可采用一模多腔。2.4注射成型的过程2.4.1成型前的准备(1) 原料的预处理。(2) 料筒的清洗。(3) ABS在成型前需要干燥处理。2.4.2注射成型过程包括加料、塑化、加压、注射、保压、冷却定型和脱模等步骤。2.4.3制品的后处理塑料制品脱模后，通常需要进行适当的后处理来改善制品的性能和提高制品的尺寸稳定性。制品的后处理主要指退火和调湿处理。同时需要除去浇口凝料，修饰浇口处余料及飞边毛刺。退火处理的方法是使制品在定温的加热液体或热空气循环烘箱中静置一段时间。一般退火温度应控制在高于制品使用温度1020摄氏度或者低于塑料热变形温度1020摄氏度为宜。调湿处理就是使制品在一定的湿度环境下预先吸收一定的水分，使制品尺寸稳定下来，以避免在使用过程中再发生更大的变化。53 方案论证3方案论证3.1方案论证方案一：采用一模两腔结构，对称放置，选用侧浇口，其浇口设置在动模板上，用推杆实现脱模，且效率高，侧向抽芯采用斜销抽芯机构。分型面选择塑件最大轮廓处。方案二：采用一模一腔结构，浇口采用侧浇口。经过研究和论证，由于方案二效率较低，浇注系统不能平衡布置。方案一合理，所以本设计采用方案一的设计。3.2采用方案本设计模具采用上下开模的方式，采用一模两腔的结构，对称放置，一次成型；浇口采用侧浇口，同时浇注；由于该塑件上具有与开模方向不一致的孔，所以要设计侧向抽芯机构，在开模的同时进行侧向抽芯；同时也需要脱模机构，在开模后利用顶杆将塑件顶出；在定模和动模之间要有导杆，保证动模定模能够正确的开合；采用Z型拉料杆将浇道中的凝料拉出；采用复位杆在开模顶出塑件后使推板复位。64 注射机的选择4注射机的选择4.1确定零件的体积(1) 零件的体积：由Pro/e软件计算出塑件体积：=5.75 cm(2) 损失的体积：考虑浇口及流道损失，选取浇口及流道损失=0.6*5.75=3.45cm，取=4 cm(3) 塑件的总体积：由于采用一模两腔，=2*5.75+4=15.5cm。在加工过程中考虑到塑料的利用率, 取利用系数 K=0.8。故注射成型机最大注射量V0应大于或等于/ K即V0/ K=15.5/0.8=19.375cm4.2注射机的选择及参数4.2.1注射机的类型按注射机的注射方向和模具的开合方向，可分为三类。(1) 卧式注射机这种注射机成型物料的注射方向与合模机构开合方向均沿水平方向。其特点是重心低、稳定，加热、操作及维修均很方便，塑件推出后可自行脱落，便于实现自动化生产。其缺点是模具安装较麻烦，嵌件放入模具有倾斜和脱落的可能，机床占地面积较大。目前，大、中型注射机一般采用这种形式。(2) 立式注射机成型物料的注射方向与合模机构开合方向均垂直于地面。其主要有点是占地面积小，安装和拆卸模具方便，安装嵌件较容易。缺点是重心高、不稳定，加料较困难，推出的塑件要人工取出，不易实现自动化生产。这种机型一般为小型的，最大注射量在60g以下。(3) 角式注射机成型物料的注射方向与合模机构开合方向相互垂直，又成为直角式注射机。目前国内使用最多的角式注射机采用沿水平方向开合模，沿垂直方向注射。其主要优点是结构简单，便于自制。主要缺点是不能准确可靠地控制注射压力、保压压力和锁模力，模具受冲击和震动较大。按注射装置分类，可分为三类。(1) 螺杆式以同一螺杆来实现成型物料的塑化和注射。它能使成型物料的混炼塑化均匀，无材料滞留，结构简单，但压力损失较大，是当前使用较广泛的机型。7(2) 柱塞式以加热料筒、分流梳和柱塞来实现成型物料的塑化和注射。它构造简单，适合于小型塑件的成型，但材料滞留严重，压力损失大。综上所述，根据注射量、注射压力、锁模力初选注射机为立式螺杆注射机，型号为XS-ZS-22。4.2.2注射机的主要技术参数如表4.1所示 表4.1 注射机的主要技术参数工程注射量/ cm330螺杆直径 / mm25注射压力/Mpa117锁模力/kN250最大成型面积/ 90模板最大行程/ 160模具最大厚度/180模具最小厚度/60模板尺寸ab/250280拉杆空间a或ab/235定位圈尺寸/115顶出形式/两侧顶出中心距70生产厂家上海塑机厂喷嘴圆弧半径/12喷嘴孔径/44.3注射机的校核4.3.1最大注塑量效核材料的利用率为19.375/30=0.65，符合注塑机利用率在0.30.8的要求。4.3.2注射压力的效核所选注塑机的注塑压力需大于成型塑件所需的注射压力，ABS塑件的注塑压力一般要求为50100MPa，所以该注塑机的注塑压力符合条件。4.3.3锁模力效核8选用注射机的锁模力必须大于型腔压力产生的开模力，不然模具分型面要分开而会产生溢料。注射时产生的型腔压力对柱塞式注射机因注射压力损失较大，所以型腔压力约为注射压力的70%40%；而有预塑装置的注射机及螺杆式注射机压力损失较小，所以型腔压力较大。另外对不同流动性的塑料，喷嘴和模具结构形式。其压力损失也不一样。一般熔料经喷嘴时其注射压力达6080/, 经浇注系统入型腔时则型腔压力一般约为2550/。锁模力和成形面积的关系有下式确定：P锁P腔A/1000 式中锁模力（kN）； 型腔压力，一般取4050kN/mm2; A 浇道、进料口和塑件的投影面积（cm）。取= 45kN/mm2所以注塑机的锁模力符合要求。4.3.4模具厚度校核初定模具厚度为176mm，在该注塑机要求的厚度范围(60180mm)之内。4.3.5模具安装尺寸校核模具安装固定有两种：螺钉固定、压板固定。采用螺钉直接固定时（大型模具多采用此法），模具动定模板上的螺孔及其间距，必须和注塑机模板台面上对应的螺孔一致；采用压板固定时（中、小型模具多用此法），只要在模具的固定板附近有螺孔就可以，有较大的灵活性；该模具采用压板固定。 (4.1)4.3.6开模行程的效核开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。其开模行程按下式效核:式中：S 为注塑机的最大行程，mm； H1 为塑件的脱模距离, mm；取H1=25mm H2 为包括流道在内的塑件高度, mm；取H2=70mm 由公式3-2得 S= 25+70+(510)=100mm所以上式成立，即该注塑机的开模行程符合要求。综上所述，由以上对各参数的校核可知该注塑机符合要求。95 分型面的选择5分型面的选择5.1分型面选择原则模具上用以取出制品及浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面。在由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件工艺性、精度、推出方法、模具制造、排气等因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较。分型面一般垂直于开模方向。因此，分型面的选择有以下原则：(1) 分型面必须开设在制品截面轮廓最大的部位才能使制品顺利地脱模。(2) 因为分型面不可避免的要在制品上留下痕迹，所以分型面最好不要选在制品光滑的外表面或带圆弧的转角处。(3) 在注射成型时因推出机构一般设置在动模一侧，故分型面应尽量选在能使制品留在动模内的地方。(4) 对于同轴度要求高的制品（如双联齿轮）等，在选择分型面时，最好把要求同轴度的部分放在分型面同一侧。(5) 一般侧向分型抽芯机构的侧向抽拔距离都较小，故选择分型面时应将抽芯或分型距离较长的一边放在动、定模的方向上，而将短的一边作为侧向分型的抽芯。(6) 因侧向合模锁模力较小，故归于投影面积较大的大型制品，应将投影面积大的分型面放在动、定模主平面上，而将投影面积较小的分型面作为侧向分型面。(7) 当分型面作为排气面时，应将分型面设计在料流的末端，以利于排气。(8) 不能有分型面与开模方向平行，应当尽量使分型面与开模方向垂直或有较大角度，这样才能保证在导向间隙下动模与定模正确接触形成封闭型腔。(9) 分型面应避免使模具上产生尖角等强度薄弱的部位。5.2分型面设计根据分型面选择原则及本塑件特点，选择分型面如图5.1所示 图5.1 分型面106 浇注系统设计6浇注系统设计6.1浇注系统作用及要求 浇注系统是塑料熔体自注射机的喷嘴射出后，到进入模具型腔以前所流动的一段路径的总称，主要应包括主流道、分流道、进料口、冷料穴等几部分，是注射模设计中的重要组成部分。浇注系统的作用是使熔融塑料平稳、有序地填充到型腔中去，且把压力充分地传递到型腔的各个部位，以获得组织致密、外形清晰、美观的塑件。对浇注系统设计的具体要求是：对模腔的填充迅速有序；可同时充满各个型腔；对热量和压力损失较小；尽可能消耗较少的塑料；能够使型腔顺利排气；浇注道凝料容易与塑料分离或切除；不会使冷料进入型腔；浇口痕迹对塑料外观影响很小。6.2浇注系统的的布置在多模腔中，分流道的布置有平衡式和非平衡式两种类型，一般以平衡式为宜。浇注系统无论是平衡或非平衡布置，型腔均应与模板中心对称。使型腔和流道的投影中心与注射机锁模力中心重合，避免注射时产生附加的倾侧力矩。本设计采用一模两腔，两腔呈中心对称。6.3主流道设计6.3.1主流道设计要求(1) 主流道为直接与注射机的喷嘴连接的部分，一般为圆锥形，锥角一般为，流动性差的可取，内壁表面粗糙度，以便于浇注系统的凝料顺利的拔出。(2) 主流道与注射机的喷嘴接触处应做成半球形的凹坑，凹坑深度取，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3-6mm，视制品大小及补料要求决定。(3) 为减少塑料熔体充模时的压力损失和塑料损耗，应尽量缩短主流道的长度，一般主流道的控制在60mm以内。为减少料流转向时的阻力，主流道的出口应做成圆角，圆角半径r=。主流道的出口端面应与定模分型面齐平，以免出现溢料。6.3.2主流道的计算11（6.1） 主流道经验公式为：式中 主流道大头直径，mm； 流经主流道的熔体体积（包括各个型腔、各级分流道、主流道以及冷料穴的容积），mm； 因熔体材料而异的常数由上可得，D=10mm6.4分流道设计6.4.1分流道设计要求分流道是指主流道与浇口之间的通道。分流道的设计原则是应使熔体较快地冲满整个型腔，流动阻力小，熔体温降小，并且能将熔体均衡地分配到各个型腔，同时要满足熔融料流压力损失小，容积最小。常见的分流道截面形状有圆形、半圆形、U形、梯形、矩形等。为减小分流道内的压力损失，希望分流道截面面积要大，为减少传热损失，又希望分流道表面积要小。流道长度宜短，因为长的流道不但会造成压力损失，不利于生产，同时也浪费材料；但过短，产品的残余应力增大，并且容易产生飞边。流道的截面积越大，压力的损失越小；流道的表面积越小，热量的损失越小。因此用流道的截面积与周长的比值来表示浇道的效率，效率越高，浇道的设计越合理(6.2) 对于壁厚小于3mm，重量在200g以下的塑料制品，可用下述经验公式确定分流道的直径（该式所计算的分流道直径仅限于在3.29.5mm以内） 式中 D分流道的直径，mm； W塑件的质量，本零件为6g； L分流道的长度，约为90mm；由上可得D3mm。综上所述决定本模具的分流道设在动模型板上，采用半圆形流道。6.5浇口设计6.5.1浇口的类型 浇口的类型有直接浇口、侧浇口、扇形浇口、膜状浇口、点浇口、潜伏浇口、12护耳浇口等。6.5.2浇口的位置浇口开设的位置对制品的质量影响很大，在确定浇口位置时应注意以下几点：(1) 浇口应设置在能使行腔各个角落同时充满的位置(2) 浇口应设置在制品壁厚较厚的部位，使熔体从厚界面流入薄截面，以利于补料。(3) 浇口的位置应选择在有利于排除型腔中气体的部位。(4) 浇口的位置应选择在能避免制品表面产生熔合纹的部位。(5) 对于带有细长型芯的模具，浇口位置不当会使型芯受到熔体的冲击而产生变形。(6) 浇口的设置应避免产生喷射的现象。(7) 浇口应设置在不影响制品外观的部位。(8) 不要在制品中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位设置浇口，一般，制品浇口附近的残余应力较大而强度较差。6.5.3浇口的选择考虑本塑件的形状及材料表面的切料点，本设计浇口采用侧浇口。优点是浇口形状简单且尺寸容易准确控制， 缺点是产品表面有浇口瑕疵，须切断浇道。6.6冷料穴设计冷料穴是为了防止冷料穴进入浇注系统的流道和型腔,从而影响注塑成型和塑料件质量而开设的容纳注射间隔所产生的冷料井穴。料穴在开模时能起到将主流道的冷凝料拉出的作用，冷料穴的直径比应比主流道的大端直径稍微大一些。冷料穴的常用结构有以下两种：(1) 带Z形头拉料杆的冷料穴。(2) 带球形头拉料杆的冷料穴。 本设计采用带Z形头拉料杆的冷料穴，冷料穴冷料穴开设在主流道的末端。拉料杆二维图如下图所示：图6.1 拉料杆136.7浇口套和定位圈设计6.7.1浇口套的设计衬套一般选用碳素工具钢，如T8A、T10A 等，热处理要求。主流道衬套与定模板的配合可采用。本设计的浇口套二维图如下图所示：图6.2 浇口套二维图6.7.2定位圈的设计定位圈是使浇口套和注射机喷嘴孔对准定位所用。定位圈直经D为与注射机定位孔配合直经，应按选用注射机的定位孔直经确定。直经D一般比注射机孔直经小0.10.3毫米，以便装模。定位圈一般采用45号钢或Q275钢。本设计的定位圈二维图如下图所示：图6.3 定位圈二维图147 成型零部件设计7成型零部件设计成型零件是指注射模具闭合时构成模具型腔的零件。通常包括了凸模、凹模、成型杆、成型块等。设计时应首先根据塑料的性能、制件的使用要求确定型腔的总体结构、进料口、分型面、排气部位、脱模方式等，然后根据制件尺寸，计算成型零件的工作尺寸，从机加工工艺角度决定型腔各零件的结构和其他细节尺寸，以及机加工工艺要求等。在工作中，成型零件承受高温高压塑件熔体的冲击和磨擦。在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸和表面。在开模和脱模时需要克服塑件的粘着力。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，它的强度和刚度必须在许可范围内。成型零件的结构，材料和热处理的选择及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素。7.1成型零件的材料选择本例的模具成型零件包括凸模、凹模和侧抽芯部件。由于型腔直接与高温高压的塑料相接触，它的质量直接关系到制件质量，因此要求它有足够的强度、刚度、硬度、耐磨力以承受塑料的挤压力和料流的磨擦力和足够的精度和表面光洁度，以保证塑料制品表面光高美观，容易脱模，一般来说成型零件都应进行热处理，使其具有HRC40以上的硬度。根据塑件表面质量要求，查塑料注射成型工艺及模具设计附录B 模具零件常用材料及热处理，本设计成型零件材料选用T8A，淬火加低温回火，硬度55HRC以上。7.2成型零件的结构设计7.2.1凹模（型腔）的结构设计凹模又称型腔，用以形成制品的外表面。凹模的类型分为以下几种：(1)整体式凹模整体式凹模由整块材料加工制成，特点是牢固，不会使制品产生拼接缝痕迹，常用语中、小型简单模具。但由于整体式凹模加工困难，热处理不方便，因此不适宜用作复杂形状制品的模具。(2)整体嵌入式凹模在多型腔的模具中，每个型腔的凹模常被单独加工为相见，其外形多采用带台阶的圆柱体或矩形镶件，从下部嵌入到凹模固定板中。整体嵌入式凹模加工和安装容易，热处理变形小，便于凹模损坏时的更15换和维修，成型后的塑件如有毛刺扥缺陷时，有利于脱模和后处理。(3)局部镶嵌式凹模为了方便加工，或者因为凹模的某一部分容易损坏，常采用局部镶嵌式凹模。凹模镶嵌的配合表面要磨平、抛光，以减少塑件成型时的表面毛刺，保证塑件表面质量。(4)大面积镶嵌式凹模对于形状复杂的凹模，最常用的方法是将凹模做成通孔式的，再镶以底板，或者将凹模壁做成镶嵌块。采用大面积镶嵌式结构时应仔细将各个结合面磨平、抛光。这种结构的特点是便于加工和热处理，但增加了工时。(5)四壁拼合式凹模对于大型和复杂的凹模，可将四壁和底板分别加工经研磨后压入模套中，侧壁之间采用扣锁连接以保证连接的准确性。这种结构牢固、受力大，因此常被采用。本设计的模具有多个行腔，选择整体嵌入式凹模7.2.2型芯的结构设计型芯用来形成制品的内表面，由于型芯结构与凹模结构类似，所以本设计采用整体嵌入式型芯，从上部嵌入到型芯固定板中。7.3成型零件的尺寸计算成型零件的工作尺寸主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形和异形的长度和宽度尺寸）、型腔的深度和型芯的高度尺寸、型腔（型芯）与型腔（型芯）的位置尺寸等。在模具设计中，应根据塑件的尺寸、精度来确定模具成型零件的工作尺寸和精度。同时需要考虑材料的成型收缩率等因素的影响。7.3.1影响制品尺寸精度的因素(1)模具成型部件的制造误差模具成型零件的制造误差越小，塑件的尺寸精度越高，但是模具零件的加工困难，制造成本和加工周期也会加大加长。实践证明，如果模具成型零件的制造误差在IT7IT8级之间，成型零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。(2)模具成型零件的表面磨损对于中小塑件，模具的成型零件最大磨损可取塑件公差的1/6，而大型塑件，模具的成型零件最大磨损应取塑件公差的1/6以下。(3)由塑料收缩率引起的塑料制品的尺寸误差16一般情况，由成型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。(4)模具活动成型部件的配合间隙变化引起的误差。(5)模具成型部件的安装误差。7.3.2成型零件工作尺寸的计算(7.1) 塑件材料的的平均收缩率S计算公式9公式中 -塑料的最大收缩率； -塑料的最小收缩率。(1) 型腔径向尺寸的计算公式(7.2)公式中 -塑件的最大尺寸； -塑件的平均收缩率； -塑件的公差； -型腔的上偏差，(7.3)(2) 型腔深度尺寸的计算公式 公式中 -塑件的最大高度； -塑件的平均收缩率； -塑件的公差； -型腔的上偏差，型腔的径向尺寸如下表7.1所示 表7.1 型腔的径向尺寸 mm塑件基本尺塑件的公差成型零件的上型腔的工作尺寸L偏差寸190.320.107280.360.12780.640.213450.480.16270.360.121720.160.05310.50.240.0850.180.0610.160.053型腔深度尺寸如下表7.2所示 mm表7.2 型腔深度尺寸塑件基本尺塑件的公差成型零件的上偏型腔深度尺寸寸L差50.180.0670.200.06780.200.067表（5-2）其中通过所计算的型腔公差与国家标准公差等级比较，型腔按IT10级制造。(7.4)(3) 型芯径向尺寸的计算其中,-塑件的最大尺寸； -塑件的平均收缩率； -塑件的公差； -型腔的上偏差，(7.5)(4) 型芯高度尺寸的计算其中,-塑件的最大高度； -塑件的平均收缩率； -塑件的公差； -型腔的上偏差，型芯的工作尺寸如下表7.3所示18 表7.3 型芯高度尺寸 mm塑件基本尺寸L塑件的公差成型零件的下偏差型腔的高度90.200.06713.50.240.08160.280.093220.320.107250.360.12 表7.4 型芯的径向尺寸 mm塑件基本尺寸L塑件的公差成型零件的下偏差型腔的工作尺寸10.160.0532.50.160.05330.160.05350.180.0660.180.066.50.200.0671.50.160.053220.320.107260.360.12其中通过所计算的型腔公差与国家标准公差等级比较，型芯按IT10级制造。7.3.3成型型腔壁厚的计算本设计的凹模与底板不是一体的，因此按以下公式计算： （7.6） 式中 P 型腔压力，一般取240450公斤/厘米； L 型腔长边的边长（厘米）； a 受压力部分的高度（厘米）； E 弹性模数，钢为2.1106（公斤/厘米）； h型腔高度（厘米）； 允许变形量（厘米）。 综上所述，壁厚满足设计要求。198 导向机构设计8导向机构设计为了保证注射模准确开模和合模。在注射模中必须设有导向机构，导向机构主要起定位、导向以及承受一定侧压力的作用。导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式。注射模一般采用四个导柱和导套，导柱通常设置在主型芯的四周，起到保护型芯的作用。 本设计采用导柱导向。8.1导柱的设计要求在进行导柱设计时，要考虑以下要求：(1) 长度 导柱的长度必须比凸模端面要高出68毫米。以免导柱未导正方向而凸模先进入型腔与其相碰而损坏。(2) 形状 导柱的端部做成锥形或球形，使导柱能顺利进入导柱孔。(3) 材料 导柱应具有硬而耐磨的表面、坚韧而不易折断的内芯，因此，多采用低碳钢经渗碳淬火处理。或碳素工具钢（T8、T10）经淬火处理硬度HRC5055。(4) 配合精度 导柱与导向孔通常采用间隙配合H7/f6或H8/f8，导柱固定部分采用过渡配合H7/m6或H7/k6，配合部分表面粗糙度为Ra=0.8。(5) 直径 导柱尺寸按模具模板外形尺寸而定，模具尺寸越大，导柱间中心距应越大，所选导柱直径也越大，所选导套直径也越大。8.2导柱的选择 本设计根据GB4169.4-84选用直径为12mm长度为55mm的导柱，其示图如下图图8.1 导柱二维图8.3导套的设计和选择导套与导柱均采用T8制造，且导套硬度应低于导柱硬度，以减轻磨损，防止导柱或导套拉毛，导套固定部分合导滑部分的表面粗糙度选取。20本设计根据GB4169.3-84选用直径为18mm的导套，其示意图如下图：图 8.2 导套二维图219 侧向分型抽芯机构设计9侧向分型抽芯机构设计9.1抽芯机构的类型当塑件侧壁上带有的与开模方向不同的内外侧孔或侧凹等阻碍塑件成型后直接脱模时，模具上该成型处的零件就必须制成可侧向移动的零件，称为活动型芯。侧向分型的抽芯机构按动力可分为手动、液压（气动）机动和三大类型。(1) 手动抽芯 在推出制品前或脱模后用手工方法将活动型芯取出的方法称为手动抽芯。手动抽芯的结构简单，但劳动强度大，生产效率低，仅适用于小型制品的小批量生产。(2) 液压或气动抽芯 侧向分型的型芯可以依靠液压传动货气压传动的机构抽出。特点是抽拔距离长，抽拔力大，动作灵活，不受开模过程限制，常在大型注塑模中使用。(3) 机动抽芯 机动抽芯是利用注射机的开模力，通过机构改变运动方向，将侧向的活动型芯抽出。机动抽芯结构比较复杂，但抽芯动作可靠，不需人工操作，抽拔力较大，具有灵活、方便、生产效率高、容易实现全自动操作、无需另外添置设备等优点，在生产中被广泛采用。 综上考虑，本设计采用机动抽芯机构。9.2抽芯距与抽芯力的计算9.2.1抽芯距侧向型芯或侧向成型模腔从成型位置到塑件的脱模推出位置所移动的距离成为抽芯距。通常，抽芯距比侧孔或侧凹的深度大，本塑件侧孔深度为2mm，因此本设计中抽芯距取S=5mm。本塑件侧孔示意图如下图所示：图9.1 塑件侧孔示意图9.2.2抽芯力抽芯力的计算可用简化公式进行计算：22 （N） (9.1)式中：-活动型芯被塑件包紧的断面形状周长（m）； -成型部分的深度（m）; -塑件对型芯单位面积的挤压力。取; -塑件与钢的摩擦系数，常取0.21； -侧孔或侧凹的脱模斜度，常取。取=9.2mm,=2mm,=10MPa,=0.21,=1,计算得抽芯力为134N。9.3斜导柱和斜滑块设计9.3.1斜导柱斜导柱的总长度与抽芯距、斜导柱的直径和倾斜角以及导柱固定板厚度等有关。斜导柱总长为：式中： 斜导柱总长度； 斜导柱固定部分大端直径； 斜导柱固定板厚度，此处即为定模板厚度10mm；斜导柱工作部分直径；抽芯距。由上边的公式经计算得到斜导柱总长度为：Lz=50mm9.3.2斜滑块侧滑块是斜导柱侧向分型抽芯机构中的一个重要零部件，滑块的结构可分为整体式和组合式两种。经过研究，决定本设计采用组合式。滑块材料选择T8，要求硬度HRC40。活动型芯是模具的成型零件，材料选择为45钢，热处理要求硬度HRC55。滑块的二维图和滑块与活动型芯的连接方式示意图如下图所示：图9.2 滑块二维图 图9.3 滑块与活动型芯的连接方式示意图滑块的定位装置采用弹簧拉杆挡块式，示意图如下图：23图9.3 滑块的定位装置示意图9.3. 3楔紧块成型时侧向型芯会受到塑料熔体很大的推力，该推力通过滑块传给斜导柱，而一般的斜导柱为细长杆件，受力后容易变形，因此在机构中必须设置楔紧块，一边在合模时锁紧滑块，承受来自侧向型芯的推力。楔紧块的楔角是个重要的工作参数，楔紧块楔角应大于斜导柱倾斜角，这样才能保证开模后楔紧块脱开滑块，否则斜导柱将无法带动滑块作抽芯动作。图9.4 楔紧块2410 脱模机构设计10脱模机构设计10.1脱模装置在注射模具的每一次循环中，塑件必须由模具型腔中脱出，脱出塑件的机构称为脱模机构。脱模机构主要由顶杆、顶杆固定板、顶出板、复位杆、拉料杆等组成。顶杆用来顶出制品从模具中顺利脱落，拉料杆的作用是使浇注系统自动脱离塑件，顶出固定板用来固定顶杆，复位杆起复位导向作用。脱模机构可按动力来源分类也可按模具结构分类:(1)按动力来源分类分为手动脱模、机动脱模、液压脱模、气动脱模。(2)按模具结构分类分为简单脱模机构、双脱模机构、顺序脱模机构、二级脱模机构、浇注系统脱模机构等。本设计采用机动脱模。10.2脱模机构的设计原则10.2.1脱模机构的设计应该遵守以下的原则：(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。(3)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。(4)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刚度和强度。考虑本塑件的结构，本设计选择顶杆顶出机构。10.2.2脱模力的计算塑料经过注射机高压注射到模具内部并且冷却定型，之后塑料收缩将型芯包紧，包紧力是开模后塑件脱出时所必须克服的，同时还有不通孔带来的大气压力，塑料及型芯的粘附力，摩擦力及机构本身运动时所产生的摩擦阻力。开始脱模时25（10.1）的瞬时阻力最大，称为初始脱模力。脱模力的计算一般总是计算初始脱模力。塑件的脱模力计算公式如下所示式中 脱模力，