毕业设计（论文）-塑料接头成型技术及注射模具设计.doc

塑料接头成型技术及注射模具设计摘要：本设计基于CAD技术对塑料管接头进行了设计。通过观察CAD塑件图对其结 构进行了分析，并确定合理的设计方案。同时对塑件进行PROE的建模，清晰地观察塑件外形，选择对其影响最小的浇口的位置。设计中选用潜伏浇口 的单分型面结构采用一模两腔，提高其生产效率，降低其生产成本。模具的抽芯机构采用斜导柱侧抽芯机构，最后选用推管推出。对于模具成型零件，首先计算型芯和型腔的尺寸，叙述各个机构的设计过程，记录设计的内容。在设计方案上的确定上，首先考虑塑件的质量和模具的结构合理性，再从模具的成本、加工难易、结构简单出发，选取了合适的方案。 通过本次设计，对注射模有了更深一步的了解，同时也认识到了设计过程中的一些细节和难点，明白了模具的一些基本工作原理和结构。经过CAD制图建立各类的块和零件库，极大地提高了工作效率。 关键词：成型技术，注射模，CAD，塑料管接头Forming Technology for Plastic Pipe Joint and The Design of Injection Mold Abstract：ThedesignofplasticpipefittingisachievedbasedonCADtechnology. ByobservingCADplasticpartsdrawing,itsstructureisanalyzedandreasonabledesignschemeisdetermined.Meanwhile,carryingoutPROEmodelingofplasticparts,clearlyobservingtheshapeofplasticparts,andchoosingagatelocationwithminimalimpactonit.Thisdesignemployssinglepartingsurfacestructureofsubmarinegateandadoptstwo-cavitymold,thusimprovingitsproductionefficiencyandreducingitsproductioncosts.Corepullingstructureofthemoldadoptssidecore-drawingmechanismofbevelpillarandatlastusespushtubetolaunch.Formoldingparts,itisfirstlytocalculatethesizesofcoreandcavity,describedesignprocessofeachmechanismandrecorddesigncontents.Indeterminingthedesignscheme,thequalityofplasticpartsandthereasonablenessofmoldstructureshouldbethetoppriority.Then,startingfromthecostofthemold,difficultyofprocessingandsimplestructure,itispossibletoselectanappropriate scheme. This design enables me to have a deeper understanding of injection molding, and Ialso recognize some details and difficulty in the design process and master some basic working principles and structures of the mold at the same time. The establishment of all kinds of blocks and parts stores through CAD drawing has greatly improved work efficiency.Keywords: Forming Technology, Injection Mold, CAD，Plastic Pipe Joint目录1绪论12塑件的工艺性分析32.1塑件的结构工艺分析32.1.1产品外观设计及二维尺寸图32.1.2产品技术要求42.1.3塑件的工艺分析52.2塑料材料的工艺性分析52.2.1材料的基本特性52.2.2 材料的成型工艺性62.2.3材料的成型工艺参数62.3 计算塑件零件的体积和质量73 注射模的结构设计83.1 分型面的位置的确定83.2 确定型腔数目及布置方式93.3 注射机的选定93.4 浇注系统的设计103.4.1 主流道的设计103.4.2 分流道的设计113.4.3 浇口的设计123.4.4 冷料穴的设计143.4.5 排气槽的设计143.5 成型零件的结构设计143.5.1 定模板的设计153.5.2 动模板的设计163.5.3 凹模的设计163.5.4 型芯的设计173.6 合模导向机构的设计183.6.1 导向机构的功用183.6.2 导柱的选择193.6.3 导套的选择203.7 推出机构的设计203.7.1 推出部件的设计213.8 侧向分型与抽芯机构的设计213.8.1 斜导柱的设计213.8.2 滑块的设计233.8.3 楔紧块的设计243.8.4 复位机构243.9 温度调节系统设计253.9.1 模具温度对塑件成型的影响253.9.2 冷却系统的设计264 注射机的校核284.1 锁模力的校核284.2 开模行程的校核295 模具材料的选择306 结 论32参考文献33致 谢34IV太原工业学院毕业设计1太原工业学院毕业设计1 绪论随着科学技术的发展，塑料已经成为我们生活中必不可少的一部份，每个人每天都要接触无数的塑料件，甚至每天24小时都离不开塑料。塑料件的使用必定伴随着塑料件的生产，必然也离不开模具。模具是塑料生产中的重要组成部分，而注塑模则是模具生产中的重要组成部分。我国的塑料工业发展较早，但是前期发展很慢。直到1958年，塑料工业才开始有了较快的发展。1972年后，我国建立了很多以石油化工为基地的原料生产基地。随着石油工业的发展，极大地催动了我国塑料工业的发展。伴随着科技水平的提高，各种新材料、新工艺不断被发现和实现，塑料材料的各项性能不断提高。出现了许多其他材料所特有的性能，因其低廉的价格，成为许多材料的替代品，成就了许多特殊塑料。各种塑料的生活用品越来越多地进入到我们的日常生活，使得注塑模的制造技术得到了飞速的发展，将其从传统的模具制造工艺推向CAE/CAD/CAM三维一体化的生产，极大提高了塑料模具的研发生产的效率和生产的质量，降低了塑料生产的成本。使得塑料件正以其低廉的价格和特有的性能，取代我们已经使用了无数代人的日常生活的用具，如碗、勺子、筷子等生活必不可少的物件。塑料工业的发展，不止体现在日常生活中，塑料件更广泛地用于医疗器械、航空航天、建筑和国防等各行各业。当前我国的塑料模具工业处于飞速发展期，自2000年以来每年20%的增速，不仅模具的制造水平有了提升，模具的档次也拉高了。但是进口的模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占了多数，所以必须提高我们国产化的模具在高档次的模具市场中的所占份额。建筑业的快速发展，也使各种异型类型的挤出模具、PVC塑料的管材接头模具正成为模具市场中一个新的经济增长点。以塑代木，以塑代金属的理念及实践使塑料模具不仅在汽车、摩托车工业中的需求量十分巨大，另外我们的家用电器，特别是电冰箱、空调器和电风扇等的零部配件的塑料模需求也在快速增加。 由于塑料工业能够涉及到我们生产中的各行各业，所以仅仅是一个国家对于模具生产能力的强弱、生产水平的高低，就可以直接影响到许多工业部门，不仅是新产品的创新开发同时老产品的更新换代都起着不可忽略的作用，还关乎着着最后产品生产的质量以及经济效益的提升。因此我国对于模具的生产行业非常重视，迅速对其制定了一系列相关的优惠政策并鼓励其发展，同时更是将它放在我们国民经济发展的一个十分重要的战略位置。 近年来模具发展十分迅速，越来越趋向于高效率、自动化、高精度、长寿命等，越来越完善的生产体系，同时也是推动模具工业发展的一大助力。在现在市场上所呈现的各种的塑料模具来看，注射模的比例最大，其生产中的所用也是最广泛，所起的作用也同样是最重要的。注射模一般是先将塑料放在注射机的加热料筒内进行加热熔融后，通过注射机的螺杆的活塞运动推动熔料，经喷嘴经过浇注系统进入到模具型腔内，最后塑料在模具型腔内进行冷却和固化定型，这是一般注塑成型的简单过程。同时注塑模具一般仅仅用于热塑性塑料的成型，虽然在后来也开发了许多用于热固性塑料的注塑类模具。注塑成型件在塑料制品中占有很大比重，目前世界的塑料成型模具生产产量中的一半以上为注塑模具。 在本次设计中，将理论与实践相结合，分析模具将所学的知识融入其中。分析塑件结构和材料能够得知该塑件可以采用注射模成型。而在设计说明书中的内容主要放在材料的工艺分析，分型面的选择，模具的结构设计，浇注系统的设计等方面。2 塑件的工艺性分析2.1 塑件的结构工艺分析2.1.1 产品外观设计及二维尺寸图 图 2.1 管接头产品图图 2.2 管接头产品二维尺寸图2.1.2 产品技术要求选择塑件零件的材料为PVC，对其外形，要求能够尽量美观且光滑，表面上没有错牙现象，其工作面成型后不应该有浇口和顶杆活动的痕迹，开模时要求塑件不能够被动模型芯拉裂或者拉变形，否则会影响其工作时的机械强度。经测量，该塑件零件的最大高度为45mm，最大宽度为39mm，查塑料模具技术手册后，其精度要求一般，未注明公差尺寸，根据PVC塑料的性质与特性，取精度取MT51。2.1.3 塑件的工艺分析（1）塑料件的体积大小中等，由于用于水管接头，要求表面光洁美观，成型中不允许有浇口、顶杆等痕迹，在开模时不得有变形和开裂，采用浇口时要尽量保证其表面精度达标。（2）该塑料件零件为中小批量生产，形状较为复杂，所以不得有尖角，保证其有一定的机械强度，并且质量有保证。2.2 塑料材料的工艺性分析2.2.1 材料的基本特性聚氯乙烯是一种透明的塑料原料，用途十分广泛，是目前世界上产量最高的塑料品种之一，其原料来源非常丰富，价格低廉，性能优良，很受欢迎。其结晶型聚氯乙烯树脂为白色或淡黄色粉末，造粒后为块状透明物体，类似明矾2。硬聚氯乙烯的吸湿性较小，流动性能较差，为了提高熔融状态下的流动性，防止气泡的发生，对塑件在加热前要进行干燥处理。因为其材料极易分解，特别在高温下与钢，铜金属相接触后更易分解（分解温度大约为200），分解时逸出带有腐蚀、刺激性气味的气体，成型温度范围很小，所以必须严格地控制料温，才能能到良好的塑料熔体。选择注塑机时采用螺杆式注塑机和直通喷嘴时，孔径不应该过大，用以防止死角滞料，如果发现滞料应及时清除。硬聚氯乙烯的塑模的浇注系统适合短粗型，进料的截面积应该较大，使得没有死角，同时要及时对塑模进行冷却，表面应镀铬。硬聚氯乙烯是十分广泛地材料，常用来挤出各种棒材、管材、板材、型材和门窗等各种材型，注射用硬聚氯乙烯的熔体流动性较差，用于注射成型管接头和较小的结构件。注射与挤出时的热塑化温度，对成型塑件的强度有很大的影响，特别是有较大的冲击时，硬聚氯乙烯的受冲击强度较低，很可能出现开裂。所以要改变其性能，提高受冲击强度，降低其刚度。在80以上的高温中，硬聚氯乙烯塑件会变形软化，其刚度降低而弹性提高，电绝缘性能下降。2.2.2 材料的成型工艺性在其熔融态后，黏度较高，注射时注射机压力较高，使得塑件对型芯包裹得很紧，增大模具的脱模斜度，可以更加顺利地脱出塑件，同时因为其黏度的关系，使得塑件容易形成接痕，所以模具设计时应尽量减少系统对料流的阻力。由于聚氯乙烯原料易吸水，在加工前必须对原料进行干燥处理，在正常的成型条件下，得到尺寸和稳定性都符合要求的制件。2.2.3 材料的成型工艺参数 查塑料模具设计手册得到硬聚氯乙烯塑件的成型工艺参数密度： 1.351.45g/cm收缩率： 0.61.0%预热温度： 7090 （预热时间46h）料筒温度： 前段 170190 中断 165180 后断 160170喷嘴温度： 170180模具温度： 3060注射压力： 80130MPa螺杆转速： 28r/min成型时间： 注射时间 1560s 高压时间 05s 冷却时间 1560s2.3 计算塑件零件的体积和质量用PROE软件测出塑件的体积为6135.94mm，查塑料模具技术手册得知该塑件的成型条件为螺杆式注射成型类型，故取密度1.38g/cm，最后计算可得其质量为8.47g。3 注射模的结构设计3.1 分型面的位置的确定选择分型面时需要考虑的因素很多也十分复杂。首先，塑件的形状及其成型位置的选择，影响着分型面的位置；然后是浇注系统、嵌件的位置、塑件的工艺性要求及精度要求；最后则是模具本身的问题，如制造工艺，排气效果，操作性能等。所以在选择分型面时要进行全面的比较分析由主到次，制定多种方案先进行比较，找出优缺点并根据实际需求，从几种备用方案中选出最为合理的方案。当然在选择方案时要遵循几项基本原则为前提。（1）分型面应该选在塑件在某个方向上的最大轮廓处。首先应该选择模具的分型方向，观察塑件的结构，在该方向上选择最大截面处，否则塑件可能会出现最后成型后无法脱出的情况。（2）选择塑件的放置方向时，应选择在分型面上的投影面积最小的方向。每一台注塑机都有其规定的最大注射量和额定的注射压力及锁模力，在注射成型的过程中，如果塑件和浇注系统在分型面上的投影面积超过一定大小时，注射量和注射压力也会随之变大超过额定数值，造成涨模溢料的现象。因此，在选择分型面时，应考虑对成型面积的影响，尽量选取投影面积小的位置，保证锁模的可靠性3。（3）考虑到排气效果。分型面与塑料熔体在型腔中最后充填部位的型腔内壁表面重合，排气效果最佳。（4）保证塑件成型后的形状及使用时的精度要求。对于塑件的尺寸有一定精度要求的，或者塑件内孔、外形有同轴度要求的，应该将其设置在同一半成型型腔内，尽量避免分型面的分割带来的影响。（5）考虑塑件成型后的外观质量。塑件的外观质量受到分型面的影响，应尽量避免在塑件表面产生接痕，分型面上塑件成型后还会出现飞边，飞边的清除同样影响到塑件的表面质量。（6）将成型后的塑件留在动模的那一侧。为了推出机构的顺利动作，得到结构较为简单的模具，一般将塑件留在动模一侧。（7）影响到侧向抽芯机构的因素。在选择分型面时，可以将抽芯的方向选在一些较浅的侧向的凹孔或者是较短的侧向的凸台方向，使得深的凹孔和高的凸台在开合模的方向上，并将侧向抽芯机构设置在动模的一侧，从而来保证能够顺利得设置侧向型芯，以及侧向抽芯机构可以动作流畅。（8）模具的加工制造要简单方便。在选择分型面时，要考虑分型面对加工制造的影响，应该尽量选择一些平直的和容易进行加工的表面为分型面。综上所述，选择注射模分型面时受到多种因素的影响。总的来时就是要求能够顺利脱模。在保证塑件技术要求的前提下，使模具结构简单制造越容易越好。如图2.3所示，选择分型面为位置时，分型面在塑件表面中间位置，塑件在脱模后表面总会留下分型面的痕迹。在位置时，其分型面在塑件的竖直方向上的最大截面处，同时该分型面也可用于塑件的顶出。3.2 确定型腔数目及布置方式在选择塑件的分型面后，考虑塑件的大小、精度要求及成本等来确定所设计的模具的型腔的数目。对于单型腔模具来说塑件成型后的精度较高，成型过程中的工艺参数易于控制，而且模具的结构简单，便于加工。单模具的制造成本也较低，模具的生产周期较短，但是只有一个型腔同样使得这类模具的塑料成型的生产率变低，生产成本也变高。这种模具一般用于生产批量较小和试生产阶段，或者是塑件较大的模具。而多型腔模具的优点让塑件成型的生产率变高，塑件的成本更低，同时塑件的精度同样会降低，工艺参数难以控制，模具的结构变得复杂，模具的制造成本升高，周期变长。这种模具适用于大批量，长期生产的小型塑件。考虑到生产成本及生产批量，同时精度要求也不是很高，所以该模具设计可以选用一模两腔的方式。3.3 注射机的选定 注射机是热固性或者热塑性塑件注射成型的主要设备。注射成型时，注塑机将塑料原料塑化，然后注入模具，在冷却后利用推杆将塑件推出。注塑机种类繁多，市场上最多的还是螺杆型注塑机，这类注塑机操作简单、结果稳定、维护购买成本较低，便于管理。查模具设计与制造手册根据塑件的体积及浇注系统所容塑件的体积估算V实50mm，在生产时间中表明，应使制件的用料量之和为机器公称注射量的25%75%为好。最低最好不低于10%。所以初步选定型号为XSZY500，其主要参数如下4螺杆（柱塞）直径 65mm额定注射量 500g注射压力 104MPa锁模力 3500KN最大成型面积 1000cm模具最大厚度 450mm模具最小厚度 300mm模板最大行程 700mm喷嘴孔直径 7.5mm3.4 浇注系统的设计在设计浇注系统时，应当注意浇注系统对塑件外观的影响。浇口部位设置的位置也非常重要，这关系到开模后对塑件的影响程度和整个浇注系统的可靠性。浇注系统一般可分为普通浇注系统和热流道浇注系统两大类。普遍采用普通浇注系统，这种浇注系统由浇口、主流道、冷料穴、分流道组成。其功能就是将高温的熔融体塑料，经过注射机的喷嘴，在高压、高温、高速状态下，通过浇注系统进入模具型腔内，最后冷却成型。3.4.1 主流道的设计主流道是连接注射机喷嘴与分流道的通道，其位置处于模具中心线上，与注塑机的喷嘴轴线重合，是塑料熔体进入浇注系统最先在降温的且在模具中流动的一段。当注塑机将加热后的高温熔体塑料注入浇注系统进入主流道时，因为要经过注塑机喷嘴，所以会与高温熔体的接触较为频繁，。可以将该模具的主流道设计成一种可随时拆卸的主流道衬套的形式。最后根据注塑机喷嘴尺寸大小，浇口套设计示意图5如图34图 3.3 浇口套示意图为了使塑料熔体能够顺利流入和最后凝料顺利拔出，主流道设计成圆锥形，锥角可取26，表面及内壁的粗糙度可取Ra0.8m，喷嘴窝球面半径SR=喷嘴球面半径+（12）（mm），喷嘴窝深度h=35（mm），主流道的始端直径d=喷嘴直径+（0.51）（mm），主流道末端直径D=d+2ltg（/2），流道长度L一般小于60mm3最后的设计要点及数据：（1） 为了便于将凝料从主流道中拉出来，主流道设计成圆锥形，其锥度为=3。主流道内壁的粗糙度为Ra=0.4m，主流道整个包在衬套中。（2）主流道大端出进行了倒圆角，半径R=1mm，用来减少料流的转向时过渡的阻力。（3）为了使塑料熔体顺利进入主流道，选取d=4+1=5mm，D=8mm，h=5mm。3.4.2 分流道的设计塑件的大小、壁厚及浇注情况，决定着分流道的截面积大小和形状。我们可以查塑料成型工艺及模具设计中常用塑料的圆形截面分流道直径的推荐值，可得聚氯乙烯的分流道直径为3.19.5（mm），最后查塑料注射模具设计实用手册中的分流道直径尺寸曲线可得其直径=4mm。本设计选用一出两侧分流的方式，布局如下图所示。图3.4 分流示意图3.4.3 浇口的设计 浇口连接着分流道和型腔，其截面积一般较小，但是却是浇注系统中非常重要的一部分。浇口的形式、尺寸大小及位置在浇注过程中可以控制料流的速度以及补料的时间，还能防倒流，对成型后的塑件的质量、精度和性能都有着非常重要的影响。浇口的形式很多，通常有直接浇口、侧浇口、扇形浇口、薄片浇口、护耳浇口、爪形浇口、环形浇口、伞形浇口、盘形浇口、点浇口、潜伏浇口等。因为该塑件的体形较小，大体形状为圆筒形，对表面的光滑度要求较高，所以我们选择潜伏浇口。具体的浇口长度及截面积大小可看哈夫块零件图。无论我们选取什么样的浇口，浇口的位置依然对塑件的成型质量、成型性能以及最后的模具结构设计有着很大的影响。我们在选取浇口位置的时候，需要首先考虑塑件的结构工艺及特性、成型质量和技术要求、熔体在模具内的流动影响。我们要注意以下几点要求和原则；（1）考虑塑料熔体流动的距离。选择浇口的位置时应该考虑塑料熔体能够迅速均匀的充填模具型腔，减少熔体流动的距离，可以降低在流动过程中的各种意外和损失。（2）浇口应尽量设置在塑件壁厚较大的地方。当特殊塑件的壁厚不均匀且差距很大时，如果将浇口设置在壁厚较小的地方，塑料熔体进入型腔后会遇到很大的阻力，不易冷却，最后影响整个型腔内熔体的流动，很难保证熔体能够充满型腔。同时我们考虑到收缩的影响，模具壁厚最厚的地方一般是塑件最晚固化的地方，如果浇口设置在较薄处，很可能在壁厚较厚的地方出现因液态体积收缩得不到补缩而形成表面凹陷或真空泡的现象。（3）尽量减少或避免熔接痕。在选择浇口位置时，我们有时候会因为成型零件的原因而选取用两股或者多股塑料熔体汇合的方式来填充型腔，在汇合之处往往会形成熔接痕。对塑件表面要求很高的零件来说，熔接痕会降低塑件的强度，影响表面光滑度等外观质量。所以可以选择一些如点浇口、直接浇口、环形浇口的方式来避免熔接痕的产生。（4）应有利于型腔中气体的排除。在设置浇口位置时，要避开气体留置的地方，否则塑件上容易出现缺料、气泡和焦斑等，同时熔体的流动也会不畅。（5）避免产生喷射和蠕动。保持塑件熔体良好的流动十分关键，这将保证模具的型腔是否能完全均匀得被填充并防止形成分层。当利用一个狭窄的浇口来填充一个体积较大的型腔时，尤其是塑料熔体还是低粘度时，塑料很可能以喷射的形式进入型腔。最后会造成塑件表面产生缺陷、流线、熔体破裂和夹气等。如果料流直接流向型腔壁，则可避免这种情况。（6）不在塑件承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口。塑件在浇口位置附近会因为浇口的影响产生残余应力或者残余变形，当强度很弱时，仅仅能够承受一般的拉伸力，而不能够承受弯曲和冲击力。（7）在选择浇口位置时要注意其对塑件成型后的外观质量的影响。在选择浇口位置时，不仅要考虑到塑件的成型性能和使用性能，还应该注意外观的质量。选择的浇口位置要不影响塑件的美观，最好将位置设置在容易处理的部位。3.4.4 冷料穴的设计新一次开始注射循环时，刚进入喷嘴端部的塑料熔体温度一般会低于工艺要求，使得这部分塑料流动性不佳且成型性能也不稳定。如果这部分熔料进入分流道和型腔会产生次品，所以在主流道延长部分设置一个冷料穴就显得十分必要。冷料穴不仅能够容纳冷料，同时还能在开模时将流道的冷凝料一并拉出并附在动模一侧。冷料穴一般开设在主流道的末端动模，其标称直径应该与主流道大端直径相同或略大一点，深度约为大端直径的11.5倍6。在本次设计中的模具可以采用拉料杆，在浇注系统中的主流道的末端设置拉料杆机构，由拉料杆将塑件和浇注系统凝料一起推出模外。3.4.5 排气槽的设计塑料熔体在高温状态下可能会不稳定挥发产生气体，随着凝料一起进入型腔。一旦进入型腔的气体不能够及时得排除，将会在塑件表面产生各种问题。一方面将会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充填缺料等成型缺陷；另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦（褐色斑纹）；同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此设计型腔时必须考虑排气问题。对于该塑件的体积较小，可以选用一些中小型的较为简单的型腔类模具。在推板和推出机构之间有一些较小的间隙，其间隙的大小约为0.03mm。3.5 成型零件的结构设计在模具中成型零件一般决定着成型后的塑件的尺寸和成型形状。成型零件在该设计中包括定模板、动模、哈夫块、型芯等。成型零件的尺寸和精度同样影响着塑件的成型尺寸和成型后的精度，影响着模具最后的使用寿命7。成型零件在注塑过程中会直接与塑件相接触，与高温熔体反复地接触摩擦，所以对于成型零件来说较高的尺寸精度、较高的表面粗糙度、较强的硬度及耐磨度是保证其质量的重要部分。3.5.1 定模板的设计其结构和形式如下图所示8图 3.5 定模板示意图3.5.2 动模板的设计 其结构和形式如下图所示图 3.6 动模板示意图3.5.3 凹模的设计凹模是接触塑件外表面的主要零件，按结构的不同，可以分为整体式和组合式。整体式的凹模一般由整块的材料加工而成，所以在使用中牢固，不易发生变形，不会在塑件表面形成拼接的痕迹。但是在进行整体的加工时不容易，热处理也不方便，常常用于简单的中小型模具。一般由两个以上的零件组成的凹模被称为组合式凹模。按结构形式可以分为整体嵌入式、局部镶嵌式、瓣合式、底部镶拼式和壁部镶拼式等形式。组合式凹模不仅减少了加工难度，简化了许多的加工工艺，还降低了热处理的变形影响，拼合处的间隙有利于排气，又便于模具维修，某些部位可以选用低成本的金属，可以节约贵金属。在本次的设计中，我们选用凹模组合式中的哈夫块结构。3.5.4 型芯的设计型芯一般是凸模和成型杆，是接触成型塑件内表面重要的零件之一9。凸模对一些较大的塑件的内形零件来说，也叫做主型芯。成型杆一般是指较小孔槽的内形零件，也叫做小型芯。我们选用整体式的凸模型芯。如下图图3.7 型芯的二维图型腔和型芯的尺寸计算（1） 型腔径向尺寸的计算SCP注塑件尺寸的平均收缩率D型芯的径向尺寸注塑件上改尺寸的公差10x综合修正系数Scp=0.005 x=3 /4 =0.5 LM0+z=1+SCPLS-x0+z LM1=1+0.00518.5-0.750.50+0.014=18.220+0.014 mm LM2=1+0.00526-0.750.50+0.016=25.760+0.016 mm(2) 型芯径向尺寸的计算 AM-Z0=1+SCPAS+x-Z0 AM1=1+0.00515.5+0.750.5-0.0120=15.95-0.0120mm AM2=1+0.00517.5+0.750.5-0.0120=17.96-0.0120mm（3） 型腔深度尺寸的计算 HM0+z=1+SCPHS-x0+zHM1=1+0.00525-0.750.50+0.016=24.750+0.016mmHM2=1+0.0056-0.750.50+0.008=5.660+0.008mmHM3=1+0.0055-0.750.50+0.008=4.650+0.008mmHM4=1+0.0052-0.750.50+0.008=1.640+0.008mm（4） 型芯高度尺寸的计算 B-Z0=1+SCPBS+x-Z0BM1=1+0.00527+0.750.5-0.0160=27.51-0.0160mmBM2=1+0.00518+0.750.5-0.0120=18.47-0.0120mm3.6 合模导向机构的设计3.6.1 导向机构的功用导向机构能够保证动、定模或者上、下模的顺利合模，能够正确进行定位和导向。一般的导柱导向机构由导柱导向机构和锥面定位机构组成。我们一般选用的导柱导向机构的作用：（1）导向作用。在合模时，导向零件相互接触，引得动、定模或上、下模的运动，使其闭合，能够避免型芯先进入型腔损坏成型零件。 （2）定位作用。在模具闭合的过程中，可以保证动、定模的位置不发生改变，不发生偏移。使型腔的形状尺寸和精度都达到要求。在模具的装配过程中，导向机构同样起着定位作用，起着方便装配和调整的作用。（3）承受来自各个方向的侧向力。塑料通过浇注系统进入型腔时虽然压力降低了许多，但是还是会产生一定的侧压力，于此同时也会有一些是成型设备的精度不够造成导柱受到侧向压力。所以导向机构必须有一定的承受力的能力，保证模具能够正常工作。3.6.2 导柱的选择选择有肩导柱如下图图 3.8 导柱的二维图3.6.3 导套的选择选择带头导套如下图图3.9 导套的二维图3.7 推出机构的设计推出机构主要由推出零件、推出零件的固定板和顶板、推出机构的导向和复位机构组成。推出机构的动作原理：在开模中，定模和动模向两侧分离移动，且移动一段距离后，注塑机的顶杆接触到模具的顶板后，推杆、拉料杆、推杆固定板和顶板都静止不动，动模则继续作分离运动，最后塑件就可以用推管从凸模上推出。在设计推出机构时，同样要遵循一些原则：（1）推出机构在进行推出过程的动作中，利用注塑机合模机构中的顶杆来驱动推杆。尽量将推出机构和塑件放在动模的这一侧，可以方便最后的脱模。（2）在推出机构推出塑件的过程中要保证其不发生变形，不受到损坏，必须注意塑件受到的粘附力和包紧力的大小，分析其影响程度，以此来选择合适的推出塑件的方式和推出的位置，推出过程中还要保证塑件受力均匀。（3）对于推出机构本身强度、刚度要求能够承受一定的作用力；对其结构要求能够灵活，推出过程中的动作顺畅，结构形式尽量简单，方便加工制造；最后能够顺利脱模。（4）应该尽量将推出位置设置在塑件的内部空间，这样就可以保证塑件外表面的质量，特别是对于表面要求很好的塑件非常重要。（5）设计推出机构时，同样要考虑合模时推出机构的复位位置，保证其复位时不和其他零件发生干涉。3.7.1 推出部件的设计观察塑件图后，该塑件是一种特殊的管接头，因为表面要求较高，且形状不易用杆件推出，所以在这里我们选用推出管机构推出。其形状采用一种空心的圆筒形，让其周边接触塑件，使得塑件在推出过程中，塑件受力均匀，不易发生变形，不会在表面留下推出痕迹影响外观质量。同时推管内径与型芯相配合，采用H8 /f8的配合，推管的外径则和模板孔相配合，一般采用H8 /f8的配合，其配合长度一般比行程大5mm。推管的材料热处理、以及表面粗糙度可以与推杆相同。3.8 侧向分型与抽芯机构的设计在本次设计中我们选用斜导柱的侧向分型与抽芯机构，这是利用斜导柱零件将开模力传递到侧型芯或者侧向成型块，然后产生侧向运动去进行抽芯和分型的动作。这种侧向分型抽芯机构的特点明显，主要结构紧凑，动作时安全可靠，加工方便，是常用的抽芯机构。但是其抽拔力和抽拔距离较小，一般适用于体积较小的塑件。3.8.1 斜导柱的设计常用的斜导柱按截面形状的不同可分为圆形和矩形。在本次设计中我们选择一种在圆形导柱上铣去二平面的导柱，可以减少斜导柱与滑块斜孔之间的摩擦。表面粗糙度要求Ra1.6，其固定段与模板的配合为H7/m7，与滑块则为松动配合H11/a11，保持约0.51.0mm的间隙。在确定斜导柱长度时，我们首先选定斜导柱的斜角，因为斜角的确定受到斜导柱的强度、刚度以及开模行程的影响。理论上选取22.5为最佳，但是在生产中一般取1520，最大不超过25，在本次设计中，选取=20，楔紧块的楔紧角=23。抽芯距的计算S=h+K（mm）S抽芯距；h活动型芯完全脱出成型部位的距离；K抽芯安全系数； S15（23）18mm斜导柱长度的计算L斜导柱总长，mm：D斜导柱固定部分台肩直径，mm：S抽拔距离，mm： 斜导柱斜角，（）。取D18mm， d12mm其示意图如下11图3.10 斜导柱的示意图3.8.2 滑块的设计滑块是斜导柱侧向分型的组成部分，其结构可分为组合式和整体式。组合式滑块一般将滑块和侧抽芯分别制造，然后组装在一起。整体式滑块则是将侧抽芯或侧向型腔结构直接制造出来。因为在本次设计中滑块的运动方式比较单一，所以选用整体式结构。材料选用40CrMnMo，硬度要求HRC5458。滑块的定位装置非常重要，有了定位装置的滑块能够保证斜导柱在运动中准确进入斜孔，侧滑块才能在完成抽芯动作后停留在指定的位置。可以选用一种依靠弹簧弹力使滑块能够靠在限位块上的装置，使模具能够在任意方向上抽芯。3.8.3 楔紧块的设计在注射成型的过程中，熔体进入型腔后，侧型芯会在抽芯方向上收到较大的推力作用，力会通过滑块传递给斜导柱，斜导柱一般是比较细长的杆件，容易受力发生变形，这会很大地影响滑块的移动。楔紧块可以在合模后可以锁紧滑块，承受住来着侧向的压力，保护斜导柱和滑块在滑动过程中不受影响。在本次设计中楔紧力由于塑件体积不是很大所以力也很小，可以选用以螺钉、销钉的简单固定形式的楔紧块，同时也可以方便制造，装配和调整也方便。在确定楔角时要注意楔角，一般可以比斜导柱的角度大23，这样可以保证斜导柱在运动时不会带动滑块作抽芯运动。3.8.4 复位机构当模具中的推杆和斜导柱同时动作时，会发生干涉的现象。为了避免这一现象，在水平方向上不能让推杆位置与侧抽芯的投影相重合，所以我们使用推杆先复位机构。在本次设计中我们选用弹簧先复位机构。 弹簧先复位机构主要是利用弹簧的弹力作用，让一些推出机构在结束动作后，给它一种力的作用将其复位。弹簧一般被安装在推杆固定板与动模支承板之间，将其压缩后利用其弹力将塑件推出模具外。在弹力释放后弹簧回回复，同样可利用其回复力将推杆迅速复位。弹簧先复位结构制造成本低，结构简单使得安装更换也十分方便，符合当前的生产效益。但是弹簧也有其本身的缺点，当反复使用多次后弹力会越来越差，直至差到不能满足所需弹力，可靠性不稳定。由于弹簧本生在模具中只能是一个小的零件，决定了其不可能有较大的弹力，所以只能适用于一些对力的需求不是很大的小型模具，而且要时常检查和更换弹簧来保证模具的正常工作。3.9 温度调节系统设计温度调节系统所调节的温度包括模具的温度和塑料熔体的温度，将加热后的塑料熔体注入模具后，可以通过控制模具温度来间接控制塑件成型温度。在控制模具温度的过程中，可以观察到温度的高低对塑料最后的成型有着重要的作用。影响到塑件的形状和尺寸精度，以及最后生产的效率以及质量。3.9.1 模具温度对塑件成型的影响（1）模具温度对塑件质量的影响。当模具的温度过低时，塑料熔体的流动性变差，塑件的轮廓会变得不清晰，有时候甚至会出现不能充满型腔或者出现熔接痕的情况，塑件表面会出现缺陷，表面无光泽，其力学性能也会下降。当模具的温度过高时，塑件成型收缩率会变大，同时脱模后的塑件的变形也会变大，易造成溢料和粘模的现象，一些热固性塑料会“过熟”,产生变色、发脆的现状，使得硬度降低。（2） 模具温度对塑件的周期的影响。在塑料注射成型的过程中，冷却时间一般会占去大部分，为了提高生产效率，降低冷却时间便成为了不可缺少的一环。如何缩短冷却时间更是五花八门，方式众多。一般采用降低模具的温度的方式，在保证塑件质量和成型工艺能够达到要求的前提下，通过冷却装置对模具进行冷却，缩短成型周期，来提高塑件注射成型的生产效率。如何降低模具的温度成为了提高生产效率的重要一部分。如果将模具比作一个热交换器的话，那么加热装置，高温的塑料熔体进入型腔的过程就是一个输入热量的过程，同样自然散热或者利用导热装置向外散热就是输出热量的一个过程。在生产中用水散热是一种十分普遍的方法，水的成本低，比热容较大可以储存较多的热量，且水是一种液体能过进入一些狭窄的地方进冷却。所以在模具散热中一般采用水冷却的方法，来控制模具的热平衡，确保模具的温度合适且稳定。对于模具的温度调节系统，要求要简单，要便于加工。成本要低。对于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、有机玻璃等热塑性塑料，此类塑料的成型温度较低，使得模具的温度要求也较低，一般在4060之间，所以模具要能够快速冷却，必须采用一些冷却装置。但是一些壁厚较小的塑件能够在模具的自然冷却下，就达到成型温度的就无需冷却装置了。对于聚碳酸酯、聚甲醛、聚矾等塑料，这类塑料模具所需的温度较高，由于在成型过程中的散热反而要对模具进行加热，一般保持在80120。对于一些热固性塑料，如酚醛塑料、脲醛塑料等，一般要求温度在160190。在熔体刚进入模具时，熔体本身带着高温可以加热一些中小型模具达到成型温度，但是对于大型模具则必须用热水或热油来加热模具，让模具温度达到指定温度后，才能进行正常的注塑生产，并进行冷却。对于特殊的结晶型的塑件，在调节模具的温度时还要考虑到其结晶度对塑件的物理、化学和力学性能的影响。3.9.2 冷却系统的设计冷却系统的设计原则：（1）冷却系统在设计时应该在保证模具质量的前提下尽可能多得设计冷却水道，截面积也尽量要大，孔径也大。这样设计可以使得型腔的散热较均匀，表面温差不是很大，塑件的应力、变形都较小，精度质量也高。（2）冷却水道至型腔表面的距离应该相等。在塑件壁厚相等时，冷却水道与型腔表面的距离要大致相等，这样才能保证散热均匀，不出现局部温度过高的现象。但是当塑件的壁厚不相等时，在塑件壁厚较厚的地方，为了避免热量聚集，冷却水道与型腔表面的距离可以更近一点，加快散热。（3）在浇口处位置要加强冷却。在塑料熔体刚进入型腔时，浇口位置的温度会较高，然后会一直降低，所以要在浇口位置加强冷却，冷却水道的位置可以靠近浇口位置设计。（4）冷却水道的出入口温差要尽量小。当冷却水道较长时，出入口的温度差会较大，造成模具温度不均匀，影响成型件质量。（5）在设计的位置时要考虑熔接痕，避免产生熔接痕，同时冷却水道要易于加工清理，尽量设在模具的同一侧，避免穿过接缝或者镶块，防止水道泄露，在可能发生泄露的地方要加密封圈。4 注射机的校核4.1 锁模力的校核 当塑料熔体进入型腔时，会对型腔内壁产生巨大的压力，沿锁模的方向会产生较大的作用力造成模具的涨胀和溢料现象的出现。所以为了锁模的可靠，应该使塑料熔体对塑件型腔的压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影的面积的和的乘积小于额定的锁模力。FPm（nAz+Aj）F额定锁模力（N）；Az、Aj分别是制品和浇注系统在分型面上的垂直投影面积（mm2）；Pm塑件熔体在型腔内的平均压力（Mpa）。由CAD图分型可以得知塑件在分型面上的投影面积为221.6mm，浇注系统在分型面的投影面积为323.6mm。注射机的压力Pm会因为塑料熔体经过了喷嘴、流道、浇口、型腔后大大得降低