发夹注塑模设计毕业论文.doc

发夹注塑模设计毕业论文目 录引言11 发夹结构及其设计要求22 塑件分析32.1 塑件几何结构及性能要求32.2 收缩率32.3 塑件壁厚32.4 塑件尺寸精度和表面质量42.5 脱模斜度53 塑件材料的成型特性与工艺参数63.1 塑件材料的选用63.2 聚氯乙烯（PVC）的特性及成型工艺分析64 设备的选择74.1 型腔数目的确定74.2 选择注塑机型号及其参数计算74.2.1注射量的计算74.2.2锁模力的计算74.2.3注塑机的选择及参数84.3 注塑机有关工艺参数的校核94.3.1最大注射量校核94.3.2注射压力的校核104.3.3锁模力的校核105 确定分型面116 浇注系统的设计146.1 主流道的设计146.2分流道的设计166.3 浇口的设计176.4 冷料穴的设计187 成型零部件的设计与计算197.1 影响塑件尺寸精度的因素197.2 成型零件工作尺寸的计算方法197.3 成型零件工作尺寸的计算197.3.1型腔尺寸计算208 侧向抽芯结构的设计238.1 抽芯距的计算238.3 抽芯力的计算248.4 斜导柱直径的确定248.5 斜导柱长度的计算248.6 斜导柱的材料及安装配合258.7 滑块、导滑槽及定位装置的设计258.8 楔紧块的设计269 模架的确定及模具与注塑机相关参数的校核279.1 模架的确定279.2 模具与注塑机安装部分相关尺寸的校核2710 合模导向机构的设计2911 脱模机构的设计3011.1 脱模力的计算3011.2 推出机构的设计原则3011.3 推出机构形式及分布位置的确定3111.4 推杆的直径的计算3211.5 推杆的结构和固定方法3211.6 推杆的材料选择3211.7 推出机构的导向与复位3312 温度调节系统的设计3412.1温度调节对塑件质量的影响3412.2 冷却系统的设计原则3412.3 冷却回路的布置3512.4 排气系统设计3613 合模导向机构的设计3713.1 导柱和的导套结构与尺寸3713.2 限位钉3914 绘制装配图和零件图4015 模具型腔型芯的虚拟加工4115.1 Pro/E模具加工流程4115.2 型腔CAM编程加工4115.3 型芯CAM编程加工4215.4 侧型芯CAM编程加工4316 主要成型零件加工工艺4416.1 动、定模镶块加工工艺4416.2 侧型芯加工工艺4617 模具的试模与维修4717.1 模具的试模4717.2 模具的维修4718 注射件成型缺陷分析5019 设计的创新点5320 总结54谢 辞55参考文献56附 录157附 录258附 录361附 录464 桂林电子科技大学毕业设计（论文） 第 66 页 共66页引言随着中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益。近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所占比例越来越大。由于塑料成型工艺的飞速发展，模具的结构也日益趋于多功能化和复杂化，这对模具的设计工作提出了更高的要求。虽然塑料制件的质量与许多因素有关，但合格的塑料制件首先取决于模具的设计与制造的质量，其次取决于合理的成型工艺，世界上经济发达国家把模具作为机械制造的重要装备，投入大量的财力物力进行开发和研制。近年来，我们国家也十分重视模具工业的发展和模具人才的培养。因此模具毕业设计对我们大学毕业生来说是相当重要的，在设计中掌握模具的设计步骤，设计制造工艺的编制，以及相关数据的计算和模具装配的规程。同时，设计除了重视书本的理论知识外，还要强调理论联系实际，注重实践。模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑料工业的迅速发展以及塑料制品在航空、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求越来越高，计算机辅助工程技术已成为塑料产品开发的最有效的途经。我国的模具行业在技术上不断创新，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。这些技术无论在提高生产率、保证产品质量，还是在降低成本、减轻劳动强度等方面，都具有很大优越性。如今在世界上装饰品的需求量很大，发夹是我们日常生活必不可少的装饰品之一，它广泛运用于女性打扮、美容院、美发厅、正式场合的佩戴等场合。由于他它的需求量大，价格低廉，所以该产品的生产制作过程要实现大批量生产，来降低制造成本。这就要求模具技术应用到该产品的制造过程中，而如今的装饰品模具的发展已经是相对的比较成熟，不管是对于我们在对塑件材料还是在模具设计方面的学习都是有很大的帮助。塑料成型加工技术发展很快，塑料模具的各种结构也在不断地创新，我们在学习成型工艺与模具设计的同时，还应注意了解塑料模具的新技术、新工艺和新材料的发展动态，学习和掌握新知识，为振兴我国的塑料成型加工技术作出贡献。因此毕业前夕的毕业设计变得更为重要了，通过设计、思考使得我们进一步巩固了大学里所学的知识和技能，对我门在大学所学的课程进行全面的总结，拓展自己在各方面的能力，为走上社会打下牢实的基础。1 发夹结构及其设计要求发夹结构如图1.1所示： 图1.1制件结构图塑件的设计要求：（1）塑件要求有一定的抗拉、抗弯、抗压、抗冲击性能。（2）外观整洁、光滑、无明显飞边、无气孔、毛刺及其他质量缺陷，塑件的配合尺寸比较少，要求的尺寸精度比较低。2 塑件分析2.1 塑件几何结构及性能要求1、此塑件为某发夹，工使用时要求有一定的抗拉、抗弯、抗压、抗冲击性能，因此该塑件的材料选择硬聚氯乙稀（HPVC）.2、从零件图上分析，塑件头部的孔要采用侧向抽芯机构来进行成型。3、该塑件虽然结构比较复杂，但是其壁厚基本均匀，成型工艺性好，采用注射成型方法进行生产。4、该塑件有多个曲面，并且由于其四周均匀分布9个小圆锥体，塑件头部还有两个配合的小孔，结构比较复杂，这对于模具型腔型芯的设计和加工要求就比较高，如何正确设计浇注系统、冷却系统、侧抽芯机构、顶出系统和合理的注射成型工艺条件是模具设计的主要问题。2.2 收缩率常用塑料的收缩率见表2-1表2-1 常用塑料的收缩率塑料名称聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯聚苯乙烯聚碳酸脂尼龙ABS聚甲醛缩写PEPPPVCPSPSN6ABSPOM计算收缩率（%）1.5-3.61.0-2.50.6-1.50.6-0.80.5-0.80.8-2.50.3-0.81.2-3.0该塑件的材料为pvc塑料，查表2-1得知理论收缩率为0.6%-1.5%，而在实际生产中，按照经验此项设计收缩率取1.05%。2.3 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。同一塑件的壁厚应该尽可能一致，否则会因冷却或固化速度不同产生应力，使塑件产生变形、缩孔及凹陷等缺陷。当然，要求塑件各处壁厚完全一致也是不可能的 ，因此，为了使壁厚尽可以一致，在可能的情况下常常是将厚的部分挖空。如果在结构上要求具有不同的壁厚时，不同壁厚的比例不应超过1：3，且不同壁厚应采用适当的修饰半径即是厚薄部分缓慢过渡。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之间，若太厚，易产生气泡和缺陷，同时也不易冷却。此发夹的零件图反映出，此塑件的最小壁厚为1，但为了满足其使用最大壁厚达到了3，满足不同壁厚的比例在1：3以内。2.4 塑件尺寸精度和表面质量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。在一般生产过程中，为了降低模具加工难度和模具的生产成本，在满足塑件使用要求的前提下尽可能把塑件尺寸精度设计得低一些。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，塑件的精度应尽量选择的低些，可从表2-2查取。表2-2 精度等级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1PSMT3MT4MT5ABS聚甲苯丙烯酸甲脂PCPSU 聚砜PF2聚酰胺6.66 610 9.10 10MT4MT5MT6氯化聚乙醚PVC硬3POMMT5MT6MT7PPPE低密度4PVCMT6MT7MT8PE高密度根据该塑件的工艺与性能要求，查表取精度等级为级。塑件的表面粗糙度与塑料的品种、成型工艺条件、模具成型零件的表面粗糙度及其磨损情况有关，其中成型零件的粗糙度是决定塑件表面粗糙度的主要因素。一般模具的表面粗糙度要比塑件的表面粗糙度低一级。由于该塑件要求外观整洁、光滑、无明显飞边、无气孔、毛刺及其他质量缺陷，故其外表面粗糙度值取，内表面没有较高的粗糙度要求。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凸出的部分，或者由于粘附作用而紧贴在型腔内，防止塑件表面在脱模时出现顶白、顶伤、划伤等，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，设计合理的脱模斜度。塑件上脱模斜度大小，与塑件的性质、收缩率大小、摩擦系数大小、塑件壁厚和几何形状有关。硬质塑料比软质塑料脱模斜度大；形状越复杂或成型孔较多的塑件取，较大的脱模斜度；塑件高度越高、孔越深，则取较小的脱模斜度；壁厚增加，内孔包住型芯，脱模斜度也应大些。对于此塑件，需要有一定脱模斜度的是在发夹头部的2的深孔，但是此孔在设计之初，就为了使其能比较好的和发夹的另一下半通过卡扣配合而设计了一个3的斜角。由于该塑件侧面为曲面结构，可顺势脱模，所以说在这里不用考虑脱模斜度了。3 塑件材料的成型特性与工艺参数3.1 塑件材料的选用此塑件为某发夹，工作时要求有一定的抗拉、抗弯、抗压、抗冲击性能，因此该塑件的材料选择硬聚氯乙稀（HPVC）.3.2 聚氯乙烯（PVC）的特性及成型工艺分析(1）基本特性 聚乙烯是世界上产量最大的塑料品种之一。其价格便宜，应用广泛。根据不同的用途可以加入不同的添加剂，聚氯乙烯塑件可呈现不同的物理性能和力学性能。在聚氯乙烯树脂中加入适量的增速剂，可制成多种硬质、软质或透明制品。纯聚氯乙烯的密度为,加入了增速剂和填料等的聚氯乙烯塑料的密度范围一般为 。硬聚氯乙烯有较好的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击性能，可单独用作结构材料。软聚氯乙烯的柔性、断裂伸长率、耐寒性会增加，但脆性、硬度、拉伸强度回降低。聚氯乙烯有较好的电气绝缘性能，可以用作低频绝缘材料。其化学稳定性也较好。由于聚氯乙烯的热稳定性较差，长时间加热会导致分解，放出氯化氢气体，使聚氯乙烯变色，所以其应用范围较窄，使用温度一般在-1555度之间。(2）主要用途 由于聚氯乙烯的化学稳定性高，所以可用于制作防腐管道、管件、输油管、离心泵和鼓风机等。聚氯乙烯的硬板广泛用于化学工业上制作各种制品。由于其电气绝缘性能优良，可在工业中用于制造插座、插头、开关和电缆。在日常生活中，聚氯乙烯用于制造凉鞋、雨衣、玩具和人造革等。(3）成型特点 聚氯乙烯在成型温度下容易分解放出氯化氢。因此，在成型时，必须加入稳定剂和润滑剂，并严格控制温度及熔料的滞留时间。不能用一般的柱塞式注射成型机成型聚氯乙烯塑料，因为聚氯乙烯耐热性和导热性不好，而用柱塞式注射机需将料筒内的物料温度加热到166193度，这会引起聚氯乙烯分解。所以，应采用带预塑化装置的螺杆式注射机注射成型，模具浇注系统也应粗短，进料口截面宜大，模具应有冷却装置。4 设备的选择注塑机的选用包括两方面的内容：一是确定注塑机的型号，根据塑件、塑料、注塑模及注射工艺等所需要求的注塑机的规格参数在所选注塑机的规格参数范围之内；二是调整注塑机的技术参数至所需要的参数，根据塑料的品种、塑件的结构、成型方法、生产批量、现有设备及注射工艺等进行选择。 4.1 型腔数目的确定注塑模具型腔数的确定，与现有注塑机的规格、所要求的塑件质量、塑件的几何形状（有无侧向抽芯）、塑件的成本及交货日期等因素有关。根据任务书的要求，该塑件为大批量，年产量100万件，尺寸精度和重复精度一般。综合以上因素考虑，从经济的角度出发，采用多型腔模具。同时考虑到塑件上有侧向抽芯，为使模具简单，在保证经济的前提下，又能够保障尺寸精度和重复精度，因而拟采用一模四腔较合适。4.2 选择注塑机型号及其参数计算4.2.1注射量的计算通过Pro/E建模分析，塑件的体积V1为4387.3732 mm3，塑件的质量： 此时流道凝料的体积未知，根据经验可按塑件质量的0.6倍进行估算，所以注射量为:4.2.2锁模力的计算流道凝料(包括浇口)在分型面上的的投影面积，在此时还是个未知数，根据经验公式： (为每个塑件在分型面上的投影面积)取进行估算：通过Pro/E建模分析, 则 根据经验公式2： （4-1）（4-1）式中锁模力（）；制品在模板的垂直投影面积（ ）；锁模力常数（）;常用塑料的值如下表4-1表4-1 常用塑料值塑料名称PSPEPPABSPAPOMPMMA其它()0.320.320.320.3-0.480.64-0.720.64-0.720.65-0.80.6-0.85从表中查取PVC塑料的，取0.6 ，则。4.2.3注塑机的选择及参数在实际生产中，卧式注射机有利于塑件生产的自动化,选择常用卧式注射机, 再根据上面计算的注射量和锁模力以及注塑机市场情况，初选XS-ZY-125型螺杆式注射机，其主要技术参数如表4-2: 表4-2注塑机基本参数理论注射容量/125注射速度/g/s55注射重量/g120模板的最大厚度/300螺杆直径/42模板的最小厚度/200螺杆长径度/L/O25.4最大的油泵压力/6.5锁模力/900油泵马达功率/KW75注射压力/119拉杆空间/448370开模行程/300合模方式液压-机械螺杆转速/（/）220电机功率/18.5顶出行程/80定位圈尺寸/100注射方式螺杆式油箱容积/L170喷嘴球半径()12定位孔直径/()36喷嘴孔直径()4最大注射面积/320顶出力/100外型尺寸(长宽高)/33.47.515.5（1）喷嘴尺寸 注塑机喷嘴头一般为球面，其球面半径R应与模具的主流道始端的球面半径吻合，以免高压熔体从隙缝处溢出，一般模具的主流道始端的球面半径应比喷嘴球半径大25mm，否则主流道内的塑料凝料无法脱出，喷嘴与浇口套相应尺寸关系如图4.1所示。 图4.1 喷嘴与浇口套的尺寸关系图其中 ，(2) 定位环尺寸 注塑机定模固定板上有一规定尺寸的定位孔，注塑模定模板上相应设计有定位环。为了使模具的主流道的中心线与注塑机喷嘴的中心线相重合，模具定模固定板上的定位环或主流道衬套与定位环的整体式结构的外径尺寸d应与注塑机固定模板上的定位孔呈间隙配合，便于模具安装。定位环的高度小型模具为710，大型模具为 1015，定位孔深度应大于定位环的高度。(3) 模具厚度 在模具设计时应使模具的总厚度位于注塑机可安装模具的最大模厚和最小模厚之间，同时应校核模具的外形尺寸,使得模具能从注塑机拉杆之间装入。模具闭合厚度应满足的条件：，式中:最大模具厚度，最小模具厚度，模具闭合高度(4) 模具长度和宽度 模具外形尺寸要与注塑机拉杆间距相适应，校核其安装时能否穿过拉杆空间在动、定模固定板上固定。模具在注塑机动、定模固定板上安装的方式有两种：用螺钉直接固定（大型注塑模多用此法）和用螺钉、压板固定（中、小型模具多用此法）。采用第一种方法时，动、定模座板上的螺钉孔尺寸及间距应与注塑机对应模板上所开设的螺孔相适应（注塑机动、定模安装板上开着许多不同间距的螺钉孔，只要保证与其中一组相适应即可）;若采用后一种方法，灵活性大，只需在模具动、定模固定板附近有螺孔就行。4.3 注塑机有关工艺参数的校核4.3.1最大注射量校核注塑机一次成型的塑料容量通过Pro/E建模分析所选的型螺杆式注射机的实际注射量为，故选初选型螺杆式注射机合适。4.3.2注射压力的校核所需的注射压力通常选用，由于塑件精度为一般精度,PVC塑料的流动性一般,.故在设计中我们选用，在上一步中选的型螺杆式注射机理论注射压力为, ，故注射压力的校核合格。4.3.3锁模力的校核根据公式： （4-2）（4-2）式中, F-注塑机的额定锁模力()；P-型腔的平均压力()，一般是注射压力的30%-65%； A分-塑件及流道系统在分型面上的投影面积()； K -锁模力安全系数，一般取1.11.2。由于这个塑件是小型塑件,故由经验值,取。选用的型螺杆式注射机中,其为900 159，故锁模力合格。其它尺寸的校核只有待模架选定，结构尺寸确定以后才可进行。5 确定分型面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） 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。（2） 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。（3） 保证塑件的精度要求。（4） 满足塑件的外观质量要求。（5） 便于模具加工制造。（6） 对成型面积的影响。（7） 对排气效果的影响。（8） 对侧向抽芯的影响。其中最重要的是5)、2)、8)三点。为了便于模具加工制造，应尽量选择平直分型面工易于加工的分型面。此塑件要求表面光滑、平整，无气孔、缩水等缺陷。由于塑件头部侧向带有圆孔结构，所以除了主分型面以外还要进行侧方向的分型。依据分型面的选择原则，该塑件的主分型面应选如图5.1中的A-A所示位置,侧向分型面如图5.2所示：图5.1主分型面 图5.2侧向分型面塑件的三维分型图如图5.3所示图5.3 塑件的三维分型图6 浇注系统的设计 浇注系统通常由主流道、分流道、浇口、冷料穴四个部分组成。其作用是使使熔体均匀充满型腔，并使注射压力有效地传送到型腔的各个部位，以获得形状完整、质量优良的塑件。浇注系统的设计是否适当，直接影响成形品的外观、物性、尺寸精度和成形周期。浇注系统的设计基本原则：（1）.分析塑料的成型性能，分析浇注系统对塑料熔体流动的影响以及在充模、保压补缩和倒流的各阶段中，型腔内塑料的温度、压力的变化情况，使设计出的浇注系统适应所用塑料的的成型性能，保证塑件制品的质量。 （2）.有利于型腔中气体的排出。 （3）.避免塑料熔体直接冲击型芯或嵌件，以防其变形或移位。 （4）.尽量缩短流程和减少拐弯，减少熔体压力和热量的损失，保证充填压力和速度，减少塑料用量，提高熔接强度。 （5）.防止塑料制品的变形，设计时应注意由于冷却收缩的不均匀或多浇口进料、浇口收缩等原因引起制品的变形。 （6）.浇注系统在分型面上的投影面积应尽量小。 （7）.浇注系统的位置应尽量与模具的中心线对称。（8）.浇口的去除、休整应方便，保证制品外观质量。6.1 主流道的设计熔融塑料首先要经过主流道，所以它的大小直接影响塑料的流速和填充时间。设计时，尽量使熔体经过主流道的压力损失和温度降低最小。主流道通常比较粗大，有利于熔体的流动，但太大会造成塑料消耗过多。主流道不宜过小，否则熔体压力和热量损失大，对充模不利。通常对黏度大的塑料和尺寸较大的制品，主流道截面尺寸设计得大一些，反之，流动性较好的流道截面尺寸设计得小一些。为了便于凝料从主流道中拔出，主流道截面设计成圆锥形，其半锥角；主流道小端直径一般取；主流道长度一般不超过；主流道衬套内壁必须光滑，表面粗糙度应有。主流道大端与分流道相接处应呈圆角，其半径常取r=13mm以减小料流转向过渡的阻力。由于塑件的结构特征决定模具设计为一模两腔。为了保证注射时塑件完全充满，避免产生熔接痕，易于排气，且便于模具的加工制造，将主流道与模具中心位置，通过查表和注射机参数的综合分析，得其主要尺寸为：主流道的小端直径： ； 主流道的大端直径： ；主流道的球面半径为： ； 主流道锥角：取 ；主流道长度：取；由于主流道小端与注射机喷嘴反复接触与相撞，还受高温料流的冲刷，特别是当流道穿过几块模板是，在模板接触面出可能产生溢料，妨碍主流道凝料脱模。因此，一般设置主流衬套。形状如图6.1所示：图6.1 浇口套其固定形式如图6.2所示： 图6.2 浇口套的固定形式6.2分流道的设计分流道是使浇注系统的截面变化和熔体流动转向的过渡通道，其作用是是熔体改变流向，以平稳的流态均衡地分配到各个型腔，设计时应尽量减少熔体的热量损失与压力损失。小型塑料制品的单腔模具一般不设置分流道，只有需要多浇口进料的大型制品或者多型腔模具才需要设置分流道。根据塑件结构并考虑到一模两腔的结构所以采用侧浇口的形式设计分流道如图6.3 所示。 图6.3 侧浇口的形式分流道的截面形状应使熔体流动阻力小，热量损失少。常用分流道截面有正方形、圆形、梯形、U形、半圆形和矩形。其形状如图6.4所示。图6.4 分流道截面形式正方形截面的流动阻力和热量损失最大，一般不采用。圆形截面的流动阻力和热量损失最少，是比较理想的截面形状。但是圆形截面的分流道需在动模和定模上开设半圆截面，要让两半吻合，制造比较困难，很少使用。半圆和矩形截面的比表面积（流道表面积和体积之比）较大，压力损失和热损失较大，较少采用。梯形和U形截面的分流道加工容易，压力损失和热损失也不大，应用较多。该塑件采用侧浇口的形式，其分流道截面采用U形截面， ,分流道角度，。6.3 浇口的设计 浇口的基本作用是加速从分流道来的熔体，以便快速充满型腔。当熔体通过狭小的浇口时，剪切速率增高，摩擦生热使熔体的温度升高，结果是熔体的黏度降低，流动性变好，有利于填充型腔，获得外形清晰的制品。由于浇口小，所以总是首先凝固，能防止熔料倒流，便于流道凝料与制件分离。浇口的类型：直接浇口、中心浇口、侧浇口、环形浇口、轮辐式浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏式浇口。 设计时应遵循以下原则：1、 尽量缩短熔体流动路程。2、 浇口位置应能减少熔接痕并提高熔接强度。3、 浇口位置应能避免熔体喷射和熔体破裂现象而引起的制品缺陷。4、 浇口位置应考虑高分子取向对制品的影响。5、 浇口位置应有利于排气。6、 浇口开设在制件壁厚处有利于熔体流动和补缩。7、 防止料流将型芯或嵌件被挤压变形。本塑件是采用侧浇口的类型设计，侧浇口是应用较广泛的一种浇口形式，普遍用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料 的成型适应性腔。由于交口截面小 ，减少了 浇注系统塑料的消耗，同时去除浇口容易，且不留明显痕迹。但这种浇口成型的塑件往往有熔接痕存在，且注射压力损失较大，对深型腔塑料件排气不利。侧向进料的侧浇口，对于中小件，一般厚度 (或者取塑料壁厚的)，宽度, 浇口的长度,此模具浇口尺寸如图6.5所示,其中。图 6.5 模具浇口尺寸6.4 冷料穴的设计冷料穴的作用是储存浇注系统中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入型腔而影响制品质量或者堵塞浇口。卧式和立式注射机的注射模的冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处），其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的1-1.5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积，冷料穴有六种形式，常用的是端部为Z字形冷料穴和拉料杆的形式，如图6.6所示。拉料杆直径为，长度为。图6.6 Z字形冷料穴和拉料杆的形式7 成型零部件的设计与计算7.1 影响塑件尺寸精度的因素成型零部件的设计计算主要指成型部分，与塑件接触部分的尺寸计算。而对于塑件尺寸精度影响的主要因素有以下方面：(1) 成型零件的磨损误差 成型零件工作中的磨损使型腔尺寸变大，型芯的尺寸变小，中心距不变。成型零件的磨损主要发生在平行于脱模方向上，所以为简化设计计算，一般只考虑与塑件脱模方向平行表面的磨损量，对于垂直方向的表面磨损不必考虑。磨损量与塑料的品种、塑料制品的产量、成型零件的表面硬度和粗糙度有关。对于中、小形塑料模，最大允许磨损量引起塑料制品的误差可取。(2) 模具成型零件的制造误差 模具成型零件的制造精度直接影响塑料制品的尺寸精度，成型零件的制造精度越低，塑料制品的尺寸精度也就越低。实验证明，成型零件的制造公差约为塑料制品总公差的左右，因此在已知塑料制品尺寸公差时，成型零件工作尺寸公差可定为 ，或者取级作为制造公差。(3) 塑料收缩率的偏差和波动误差 塑料制品的成型收缩率受塑料品种、制品形状、尺寸、壁厚、成型工艺条件和模具结构等因素的影响，收缩率会在一定范围内波动，加上对收缩率估计的偏差，要准确非常困难。收缩率波动导致塑料制品尺寸的误差为： （7-1） （7-1）式中：塑料收缩率波动引起制品尺寸的误差值（）； 塑料的最大、最小收缩率； 塑料制品的基本尺寸（）。一般塑料收缩率波动引起的误差小于。7.2 成型零件工作尺寸的计算方法在一般情况下，成型零件的磨损误差、模具成型零件的制造误差和塑料收缩率的波动误差是影响塑料制品制造公差的因素。因此，计算成型零件工作尺寸时，主要根据以上三项因素进行计算。成型零件的工作尺寸计算方法有平均值法和公差带法两种。平均值法是按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量进行计算。此方法较简便，但可能有误差，不适合于精密计算。公差带法按极限收缩率、极限制造公差和极限磨损量进行计算，能保证成型制品在规定的公差范围内，但计算比较复杂。对于该塑件来说，采用平均值计算法比较合适。7.3 成型零件工作尺寸的计算根据规定，对塑件尺寸和成型零件的尺寸偏差统一按“入体”原则标注，即1、包容面（型腔和塑件内表面）尺寸采用单向正偏差标注；2、被包容面（型芯和塑件外表面）尺寸采用单向负偏差标注；3、中心距尺寸采用双向对称偏差标注。7.3.1型腔尺寸计算根据塑件结构特点，该模具型腔分为定模型腔和动模型腔，并且全部采用组合式结构。定模型腔板上的8个孔可由电火花或线切割加工而成，以保证其尺寸及位置精度，。组合式型腔便于模具的加工制造，可降低模具的制造成本。为了保证注塑成型时主流道、定模型腔镶件与型芯的配合面不发生变化，应分别在主流道与定模座板、型腔镶件与型腔板之间设置定位销。型腔镶件与型腔板的装配间隙为过盈配合，过盈量为，底部的台阶可以防止其拔出。动模型腔为通孔台肩式，凸模用台肩和模板连接，再用垫板、螺钉紧固连接牢固，以保证合模时模具完全密合。根据尺寸公差可知：塑件的公差等级为MT7级(GB4458.5-84)，对于此塑料精度为中等，故取。塑料收缩率范围为0.6%1.5%，则平均收缩率为： （1）型腔和型芯径向尺寸的计算根据1中的公式进行计算：型腔径向尺寸： 型芯径向尺寸： 式中，是塑件的平均收缩率，为塑件相应尺寸的公差；z为制造公差，取z为/3。 （2）型腔和型芯高度尺寸的计算按塑料成型工艺及模具设计中的公式进行计算型腔径向尺寸：型芯径向尺寸：各成型零件工作尺寸的计算结果见表7-1：表7-1 成型零件工作尺寸的计算结结果尺寸类型适用公式制品尺寸D（制品公差计算结果（型腔内径51.30.52360.52R200.24R150.2460.21型芯外径51.30.46360.469.30.32R180.24R150.21R30.06R20.06R10.03型腔深度尺寸1.50.021.30.02型芯高度尺寸25.30.12130.1260.1240.120.50.02侧型芯外径R50.14R20.16侧型芯中心距R20.12R50.14（3）型腔的强度和刚度计算研究型腔强度和刚度的问题，主要目的是计算型腔侧壁厚度和底板厚度。塑料模型腔受到熔体强大压力的作用，如果型腔侧壁或者底板厚度不够，可能因强度不足而产生塑性变形甚至破裂；也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料和出现飞边，降低塑料制品精度和不能顺利脱模。因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚的。模具型腔强度和刚度计算的载荷，应以注射成型时熔体充满型腔或压缩型腔压至最低点时产生的最大压力为准。理论分析和实践证明，大尺寸模具型腔主要因刚度不足而产生过大挠曲，计算壁厚时应满足刚度条件。小尺寸型腔在发生大的弹性变形之前，其内应力往往超过了模具材料的许应力，计算壁厚时应满足强度条件，因此，该模具为小尺寸模具型腔，按强度进行校核。型腔壁厚的强度条件：在各种受力形式下的应力值不超过许用应力值，即。刚度条件是：型腔弹性变形的挠度值不超过允许变形量，即。刚度计算要保证三个方面的要求：1）成型过程中不发生溢料；2）保证塑料制品精度；3）保证塑料制品顺利脱模。侧壁厚度计算： （7-2）因此，侧壁厚要大于7.5mm。（7-1）式中 P型腔内熔体的压力，由查表得到P=40Mpa，承受熔体压力的侧壁高度，由型腔可知=1.5mm，l型腔侧壁长边长,l=130mm, 材料的许用应力，该材料为T10，取=225 Mpa。侧壁高度计算： （7-3）因此，动模支撑板按标准厚度取40。（7-2）式中 P型腔内熔体的压力，由查表得到，b型腔侧壁的短边长，由型腔可知，L双支脚间距, 根据型腔的布局，模架应选在 ，所以支脚间距, 材料的许用应力，该材料为45钢，取。8 侧向抽芯结构的设计塑件在成型过程中，阶台内孔是靠滑块来成型的。采用了滑块和斜导柱组成的结构形式。这是此次模具的主要设计部分。根据动力来源的不同，侧向分型与抽芯机构一般可分为机动、液压或气动以及手动等三大类型。本次设计成型的塑件抽拔距离短，成型型心尺寸小，需要的抽拔力小，所以本套模具选用机动侧向抽芯。斜导柱侧向分型与抽芯机构主要由与开模方向成一定角度的斜导柱、侧型芯、导滑槽、楔紧块、侧滑块和定距限位装置等组成。其结构如图8.1所示： 图8.1 侧抽芯机构结构图8.1 抽芯距的计算侧向抽芯距一般比塑件上侧凹、侧孔的深度或侧向凸台的高度大，用公式表示即为： （8-1） （8-1）式中 塑件上侧凹、侧孔的深度或侧向凸台的高度；抽芯距。因为发夹头部孔的深度为，需要抽芯长度。8.2 斜导柱的倾角确定一般在设计时不大于，最常用为。抽芯距很短时，取小些，抽芯距较长时，取大些；抽芯力大时可取小些，抽芯力小时可取大些。另外，斜导柱在对称布置时，抽芯力可相互抵消，可取大些，而斜导柱非对称布置时，抽芯力无法抵消，要取小些。综上所述，塑件深14mm的深孔采用。8.3 抽芯力的计算由于塑件包紧在侧向型芯或粘附在侧向型腔上，因此在各类型的侧向分型与抽芯机构中，侧向分型与抽芯时必然会遇到抽拔的阻力，侧向分型与抽芯的抽拔力一定要大于抽拔阻力。对于抽芯力的计算，可以按新编塑料模具设计手册中的公式来计算。即 （8-.2）（8-2）式中抽芯力（N）A塑件包络型芯的面积。塑件对型芯单位面积上的包紧力通常在，在此取平均值。塑件在热态时对钢的摩擦系数，一般在范围之内，取中间值。侧抽芯的脱模斜度或倾余角，取故 8.4 斜导柱直径的确定 由于计算比较复杂，可用查表的方法确定斜导柱的直径。按已求得的抽拔力和选定的斜导柱的倾斜角在教材塑料成型工艺与模具设计P213 表9.2来确定。由先求得的抽拔力和选定的斜导柱倾斜角查表可得出最大弯曲力=2kN，同时在和之间（侧型芯滑块受到脱模力的作用线与斜导柱中心线交点到斜导柱固定板的距离，它并不等于滑块高度的一半），再通过其关系表查的斜导柱直径。8.5 斜导柱长度的计算斜导柱长度根据抽芯距、固定端模板厚度、斜导柱直径以及斜角大小确定， 如图8.2所示图 8.2 斜导柱长度式中，斜导柱总长；斜导柱固定部分抬肩直径；斜导柱斜角；抽芯距；定模座板固定斜导柱部分的厚度，带入上式得到。8.6 斜导柱的材料及安装配合斜导柱的材料多为T8,T10等碳素工具钢，也可以用45钢渗碳处理。此斜导柱的材料选T10。由于斜导柱经常滑动摩擦，热处理要求硬度HRC55。表面粗糙度Ra0.8m。斜导柱与其固定的模板之间采用过度配合。为了运动的灵活，滑块上斜导孔与斜导柱之间可以采用较松的间隙配合H11/b11，或在两者之间保留的间距。此外，还要分析侧滑块与推杆在合模复位过程中是否发生干涉，根据顶杆和滑块发生干涉的条件进行分析（）为在完全合模状态下推杆端面离侧型芯的最近距离;为在垂直开模方向的平面上，侧型芯与推杆投影在抽芯方向上的重合的长度。8.7 滑块、导滑槽及定位装置的设计设计要点：首先，活动型芯与滑块的连接形式，滑块分为整体式和组合式。主要从加工方便的角度来考虑，所以采用组合式。即把型芯的固定部分与滑块的滑动部分分开来加工，然后再通过螺钉和销钉连接起来，具体看装配图；其次是滑块的导滑形式，滑块在导滑槽中的活动必须顺利平稳，不发生卡滞、跳动等现象，滑块与导滑槽的配合形式也不同，一般采用T 形槽或燕尾槽导滑，尤其使用局部盖板式T 形槽比较多，应而优先考虑用压板通过销钉和螺钉与动模板连接来形成导滑槽；还有是滑块的导滑长度，应大于滑块宽度的1.5倍，滑块完成抽芯动作后继续留在导滑槽内，并保证在导滑槽内的长度不小于滑块全长的；最后是定位装置，滑块定位装置在开模过程中用来保证滑块停留在刚刚脱离斜导柱的位置，不再发生任何移动，以避免在合模时发生碰撞。有弹簧拉杆式，弹簧顶销定位式，可根据具体情况合理选用，由于该设计抽完芯仍有一定长度流在侧滑块上，应而直接用挡板连接。8.8 楔紧块的设计锁紧块的设计形式，采用如图8.3所示，将楔紧块与定模板制成一个整体的式结构，牢固可靠刚性大锁紧块的楔紧角比斜导柱的角度要大2 3。图8.3 楔紧块结构9 模架的确定及模具与注塑机相关参数的校核9.1 模架的确定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。前者适用于模板尺寸为；后者的模板尺寸为。因此，该设计按GB/T125561990来选取。根据模具的总体结构，定模两块板，动模两块板，采用推杆脱模机构。因此，选用A2型模架。该类型模架适用于直接浇口，采用斜导柱侧抽芯的注射成形模具。因为采用的是整体嵌入式的凹模和凸模，所以模仁的大小根据型腔的布局制定，从节约材料和较小的模具尺寸出发，模仁的值取的越小越好，但实际中因为要考虑冷却因素，又因为经过模仁的冷却系统比经过模仁外部的冷却系统效率高，所以为了给冷却系统留有足够的空间，该设计取模仁的大小为。因此，最终确定模架为。其他的尺寸如图9.1所示图9.1 模架结构9.2 模具与注塑机安装部分相关尺寸的校核开模行程的校核 模具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。注塑机最大开模行程的大小直接影响模具所能成形的塑件高度，太小时塑件无法从动、定模之间取出。因此模具设计时必须进行注塑机开模行程的校核，使其与模具的开模距离相适应。对于带有不同形式的锁模机构的注塑机，其最大开模行程有的与模具厚度有关，有的则与模具厚度无关。选择液压机械式锁模机构的注塑机，其最大开模行程是由肘杆机构或合模液压缸的冲程所决定的，而与模具厚度无关，当模具厚度变化时可由其调模装置。用校核时只需使注塑机最大开模行程大于模具所需的开模距离即可。模具为单分型面注塑模，其最大开模行程按下式校核： （9-1）（9-1）式中，注塑机最大开模行程（）;模具所需开模距离（）;塑件脱模距离（）;包括浇注系统凝料在内的塑件高度（）。 由塑件的尺寸和模具结构可知：，代入上式可得S=95mm，而所初选的XS-ZY-125注射机最大的开模行程，则，可知开模的行程在允许范围内，校核合格。模具闭合高度的校核 模具的高度尺寸296, （模具的最大厚度和最小厚度），校核合格。模具平面尺寸的校核 模具平面尺寸 (拉杆间距)，校核合格。10 合模导向机构的设计注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。设计导柱和导套需要注意的事项有：（1）合理布置导柱的位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度；导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的1/3处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置，或不等直径对称布置。（2）导柱工作部分长度应比型芯端面高出，以确保其导向与引导作用。（3）导柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度时可采取更低的配合要求；导柱固定部分配合精度采用H7/k6；导套外径的配合精度采取H7/k6。配合长度通常取配合直径的1.52倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，降低加工难度。（4）导柱可以设置在动模或定模，设在动模一边可以保护型芯不受损坏，设在定模一边有利于塑件脱模。导柱：国家标准规定了两种结构形式，分为带头导柱和有肩导柱，大型而长的导柱应开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩擦。本设计采用带头导柱，导柱的材料应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的芯部，因此多采用中碳钢（45号钢），经淬火处理（RC5660）或碳素工具钢（T8A、T10A）经淬火或表面处理（HRC5055）；并且对它的粗糙度要求为，固定段表面用Ra0.8,导向段表面采用Ra0.4。导套：导套分为直导套和带头导套，直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构，带头导柱轴向固定容易。本设计采用带头导套，导套的材料可用耐磨材料，如铜合金制造，当用碳钢时也可采用碳素工具钢淬火处理。硬度HRC5055，或采用45号钢碳淬火，其表面硬度为HRC5660，但其硬度最好比导柱低5度左右；并且对它的粗糙度要求为，粗糙度内外表面均可用Ra0.8或Ra1.6。11 脱模机构的设计注射成型的每一周期中，必须将塑件从模具型腔中脱出，这种把塑件从型腔中脱出的机构称为脱模机构，也可称为顶出机构或推出机构。脱模机构的作用包括脱出、取出两个动作。可靠地脱模，让固化的成型塑件完好地从模具中顶出，取决于脱模机构合理设计。脱模在开模的后期，常见脱模过程是塑件滞留在动模边，通过脱模机构的顶出动作，将塑件从主型芯上脱出。