电气插座转换器的注射模设计毕业论文.doc

电气插座转换器的注射模设计毕业论文第一章 概述1.1 模具工业模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展。1.2注射模具发展现状及发展趋势近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面：提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要。开发新的成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件的规格品种。应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。第二章 设计任务介绍本塑件制品为电气插座转换器，塑件材料为PC，其材料收缩率为0.5%0.8%。塑件属常见一种外盖产品，其壁厚均匀，脱模斜度为301，要求大批量生产。其塑件尺寸如图2-1、图2-1、图2-3所示，三维效果图如图2-4所示。 图2-1 电气插座转换器俯视图图2-2 电气插座转换器主视图 图2-3 电气插座转换器左视图 图2-4 电气插座转换器三维效果图第三章 塑件工艺分析3.1 塑料工艺性分析3.1.1塑料性能PC化学名称聚碳酸酯，是一种高性能工程塑料，广泛应用于家电、汽车标牌、显示器等产品之上。其优良的透明性能适于印刷加工之外，作为有高度耐热性能的功能材料，还能满足各种工业领域更高的规格要求。而且它是工程塑料片材，拥有多样的厚度，外观、色彩，可以生产出附加值更高的产品。 PC材料主要性能如下：物理性能：收缩率：0.50.8% 密度：1.181.22 g/cm 线膨胀率：3.810-5 cm/C 热变形温度：135C 低温-45C 溢料间隙值0.06mm 弹性模量 80100MPa。机械性能：强度高、耐疲劳性、尺寸稳定、蠕变也小。耐溶剂性：无应力开裂。对水稳定性：遇水易分解（高温、高湿环境下使用需谨慎）。成型加工性：a.无定形料热稳定性好，成型温度范围宽，流动性差。吸湿小，但对水敏感，须经干燥处理。成型收缩率小，易发生熔融开裂和应力集中，故应严格控制成型条件，塑件须经退火处理。b.熔融温度高，粘度高，大于200g的塑件，宜用加热式的延伸喷嘴。c.冷却速度快，模具浇注系统以粗、短为原则，宜设冷料井，浇口宜取大，模具宜加热。d.料温过低会造成缺料，塑件无光泽，料温过高易溢边，塑件起泡。模温低时收缩率、伸长率、抗冲击强度高，抗弯、抗压、抗张强度低。模温超过120度时塑件冷却慢，易变形粘模。3.1.2塑料注射工艺参数PC注射成型工艺参数见表3-1。 表 3-1 PC注射成型工艺参数工艺参数 规格 工艺参数 规格 预热和干燥 温度t/: 110120成型时间/s注射时间 05时间t/h: 810保压时间 2080料筒温度t/ 后段 240270冷却时间 2050中段 260290总周期 50130前段 240280螺杆转速n/()2040喷嘴温度t/ 240250后处理 方法 红外线灯烘箱 模具温度t/ 90110注射压力p/Mpa80130温度t/ 70保压压力p/Mpa4050时间t/h24 3.2塑件结构工艺性分析 3.2.1 塑件精度分析(1)尺寸精度该塑件的标注公差的尺寸有R10、R30、R39属于一般精度要求，其他尺寸均为未标注公差的为自由尺寸，可按MT5查取有关尺寸公差。表3-2所列为塑件主要尺寸公差。表 3-2 塑件主要尺寸公差塑件标注尺寸塑件尺寸公差外形尺寸R11R11R29R29R40R401111内形尺寸R10R10R30R30R39R3913.513.588661010991212552 244370.4370.28 （2）塑件表面质量 塑件作为插座转换器外盖，要与其他零件配合，所以接触表面的粗糙度精度等级要高可取Ra=0.8，通常，一般外表面要求光洁，表面粗糙度可取到Ra=0.8,没有其它特殊要求塑件的内表面粗糙度可取Ra=3.2。3.2.2塑件壁厚分析塑件壁厚不能过小也不能过大，塑件壁厚过小，在其成型过程中会出现塑料流动困难，塑件的强度和刚度会不足；塑件壁厚过大，会浪费塑料原料，会使得在塑件成型过程中冷却时间变长，容易使塑件出现缺陷。对于热塑性塑料其壁厚范围可在14mm。该塑件其壁厚较为均匀，其与其他零件配合的外围壁厚尺寸也满足热塑性塑料最小壁厚的要求。3.3塑件体积和质量计算 根据三维建模软件Pro/E测得塑件的体积和投影面积： 单个塑件体积12652mm 根据设计手册查得PC密度1.20g/cm计算单个塑件的质量为： 第四章 注射机初选4.1注射机简介注射机（又名注塑机）是将热塑性塑料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。通常由注射系统、合模系统、液压传达动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。4.2注塑机型号选择塑件成型所需的注射总量可按照多个型腔数体积相加与浇注系统体积之和来确定，一般浇注系统体积可按塑件体积的15%确定，如公式4-1所示： (4-1)式中： 型腔数 塑件体积 浇注系统的体积计算，得： 根据计算结果，预选注射机XS-ZY125/90型螺杆式注射机.其基本参数如表4-1所示。 表4-1 XS-ZY 125/90型注射机参数注射容量125cm喷嘴端部球面半径R10mm锁模力900kN喷嘴孔径3mm开模行程300mm装模厚度200350 mm顶出行程180mm定位孔直径100mm模板最大安装尺寸510mm510mm注射压力116Mpa第五章 注射模结构设计5.1模具分型面选择5.1.1分型面选择原则 在塑件设计阶段，就应该考虑成型是分型面的形状数量，否则就无法用模具成型。在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。分型面选择是否合理，对塑件质量工艺，操作难易程度和模具设计制造有很大的影响。因此分型面的选择是注射设计中的一个关键因素。选择分型面总的原则是保证塑件质量，且便于制品脱模结构。分型面的选择应便于塑料脱模和简化模具结构，选择分型面应尽量是塑件开模时留在动模。分型面应尽可能选择在不影响外观的部位，并使其产生的溢料边易于清除和修整。分型面的选择应保证塑件尺寸精度。当塑件的表面有同轴度、平行度等要求时，应尽可能将其置于同一半模内，否则，将会由于合模误差影响塑件精度。分型面选择应便于排气。为此应尽量使分型面与充模时型腔料流末端重合，以利于排气。分型面选择应便于模具零件的加工。分型面选择应考虑注射机的规格。注射成型时所需的锁模力与塑件在合模方向的投影面积成正比，所以选择分型面时，应尽量选择塑件在垂直合模方向上投影面积较小的表面，以减少锁模力。5.1.2分型面选择 该塑件为电气插座转换器,该塑件为外壳,外观质量要求较高，此外该塑件外径部位与其他零件存在配合关系，要有一定的精度要求.在选择分型面时,根据分型面的选择原则,考虑不影响塑件的外观以及成型后能够顺利取出制件,有以下几种方案： （a） (b) (c)图 5-1 塑件产品分型面示意图 其一，选塑件最外端面作为分型面,如图5-1（a）所示，选择这种方案，开模时由于台阶和卡扣的存在，塑件脱模困难，同时选择这种分型面，浇口熔接痕会留在塑件台阶处，影响塑件精度要求。其二，选塑件大端台阶处作为分型面，如图5-1（b）、图5-1（c）所示，其中图5-1（b）方案，由于型芯包紧力，开模时塑件会留在定模这样增加了塑件的脱模难度,或者增加辅助脱模机构，这就增加了模具结构的复杂程度。采用图5-1（c）方案，开模时塑件留在动模部分，塑件的脱模容易实现,且模具的加工相对以上方案简单,方便。 所以,通过对以上几种分型面的考虑以及塑件的外观的要求,选择大端台阶处作为分型面的5-1(c)方案较合适。5.2型腔数量确定及型腔排布5.2.1型腔数量确定 生产经验认为，增加一个型腔，塑件的尺寸精度将下降4%，一般n4时。则生产不出高精度制品。为满足制品的尺寸精度要求，应满足以下条件： L+(n-1)L4% （5-1）式中，L是塑件的基本尺寸（mm）；是塑件的尺寸公差（mm），为双向对称公差标注；是单型腔注射是塑件可能产生的尺寸误差的百分比，是数值对于POM为2%，PA66为0.3%，而对于PE、PP、PC、ABS、PVC等结晶型塑料则仅为0.05%。式（5-1）简化可得型腔数目为 n- （5-2）经计算得出此模具型腔数目n-=331.7,考虑到塑件的精度以及成型加工成本等因素，此模具型腔数目可设为2腔。5.2.2型腔排布该塑件采用一模两腔成型,型腔可对称布置在模具的中间.利于浇注系统的排列和模具的平衡。其排布方式如图5-2所示。 图5-2 塑件型腔排布5.3浇注系统设计5.3.1浇注系统设计原则注射系统设计是否合理，对注射成型过程和塑件质量都有直接影响。因此设计浇注系统时应注意以下原则：保证塑料熔体流动平稳设计浇注系统时，应注意使系统与模具中的排气结构相适应，使系统具有良好的排气性，从而保证塑料熔体经过系统或充填模腔时不发生涡流和紊流，以使制品获得良好的成型质量。流程应尽量短在满足成型和排气要求的前提下系统长度应尽量短，各段应尽量平直，以使塑料熔体在模具中的流程尽量短而且不发生弯曲，从而可减小注射压力和熔体的热量损失，并缩短熔体充模时间。防止型芯变形和嵌件位移设计浇注系统时，应尽量避免通过系统的塑料熔体正面冲击模腔内尺寸较小的型芯或嵌件，以防止熔体的冲击力使型芯发生变形或使嵌件发生位移。修整应尽量方便修整指制品成型后对其外观所做的各种修整工作，其中包括去除制品上的浇注系统凝料。为了方便修整并无损制品外观和使用性能，浇注系统在模具中的位置和形状，尤其是浇口的位置和形状应尽量根据制品的形状和使用要求确定。防止制品变形和翘曲设计浇注系统时，应考虑如何减轻浇口附近的残余应力集中现象，以防止因应力过大而导致制品发生变形和翘曲。但是应当指出，采用多点浇口成型制品时，由于各浇口附近收缩与其它部位不等，也非常容易引起制品整体翘曲变形，尤其对于大型薄壁制品，使用多点浇口时特别要注意此问题。应与塑料品种相适应不同的塑料具有不同的流动性，特别是对硬质聚氯乙稀、聚丙烯酸酯和聚甲醛等成型性差的塑料，其流道和浇口的选择是否合适，对于制品的性能、外观以及成型周期和生产成本都有很大影响。另外，有些塑料还会因为浇口设计不当而导致浇口表壁与熔体之间产生较大摩擦，从而引起塑料褪色。合理设计冷料穴，冷料穴设计不当，容易使制品发生成型缺陷。如果冷料穴失效，使前锋冷料进入模腔会导致制品产生冷疤或冷斑。5.3.2主流道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，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。（1）主流道尺寸主流道通常设计在浇口套中，为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角为24，流道表面粗糙度Ra0.8，小端直径d比注射机喷嘴直径大0.51mm。现取锥角=3，小端直径比喷嘴直径大0.5mm。浇口套一般采用碳素工具钢材料制造，热处理淬火硬度5055HRC。由于小端的前面是球面，其深度为35mm(现取为5mm)，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大12mm。主流道长度 L尽量小于120mm,取L=80mm，综上主流道尺寸如下： 主流道小端直径d=3.5mm 主流道锥角 =3 主流道长度 L=80mm（2）主流道衬套形式 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。常用浇口套分为浇口套、定位环整体式和浇口套与定位环单独分开两种。此模具采用浇口套与定位环单独分开式。其具体尺寸如图5-3所示。 图 5-3 浇口套（3） 主流道衬套固定此模具采用的为分开式,定位环配合固定在模具的面板上。定位环的外径为120mm，内径35mm。浇口套与模板间配合采用K7/h6的过渡配合。具体固定形式如图5-4所示： 图 5-4 固定形式5.3.3分流道设计分流道是主流道与浇口之间的进料通道。在多型腔模具中分流道是必不可少的；在单型腔模具中，有时可省去分流道。在设计分流道时主要考虑的是尽量减少熔体流动时的压力损失和温度降低，同时尽量减小分流道的容积。（1） 分流道截面形状。常用的分流道截面形状有圆形、梯形、U形、半圆形和矩形等。在分流道设计中既要有大的截面积以减少熔体流动的压力损失;同时又要使流道的表面积小，以减少熔体的传热损失。流道的截面积与周长之比来表示流道的效率。常用几种流道的截面形状与效率如表5-1所示。 表 5-1 流道截面形状与效率 从表5-1中可见，圆形和正方形流道的效率最高。考虑到加工方便性，此模具采用圆形截面分流道。（2）分流道布置形式 分流道的布置应该遵循两个方面的原则：一是排列紧凑，二是流程尽量短。该模具流道布置采用一级分流，其布置如图5-5所示. 图5-5分流道布置（3） 分流道长度及截面尺寸分流道截面尺寸可根据塑件的尺寸、塑料品种、注射速率及分流道长度而定。一般圆形截面直径为212mm。分流道的直径可用经验公式计算： (5-3)式中，D是分流道的直径（mm） m是制品的质量（g） L是分流道的长度（mm）该模具分流道长度L可取为30mm，经计算可得D=2.42mm。考虑到PC（聚碳酸酯）材料流动性较差，可取D为4mm。5.3.4浇口设计浇口是浇注系统的关键部分，它起着调节和控制料流速度、补料时间，防止倒流及在多型腔中平衡进料的作用。浇口的形状、尺寸和进料位置对塑件的质量影响很大，塑件上的一些质量间题，如缺料、缩孔、白斑、熔接痕、翘曲等现象，常常是由于浇口设计不合理而造成的。因此，正确设计浇口，对保证塑件质量是一个重要的环节。 （1）浇口形式确定 a.侧浇口侧浇口一般开设在模具的分型面上，从塑件的边缘进料，又称边缘浇口。其浇口截面形状一般为矩形，尺寸参照如图5-6所示。浇口深度h决定着浇口冷凝时间，一般中小型塑件h取0.52mm；浇口宽度b一般根据塑件质量来决定，对于中小塑件常取b=1.55mm；浇口长度L在结构强度允许情况下以短为好，一般取L=0.52mm。 图 5-6 侧浇口及其尺寸 特点：形状简单，加工方便，通过改变浇口尺寸能有效调整充模时的剪切速率和浇口冷凝时间，所以这种浇口的应用非常广泛。特别是一模多腔的浇注系统，使用这种浇口非常方便，同时去除浇注系统冷凝料比较方便，其缺点是在塑件的外表面留有浇口痕迹。b.潜伏浇口潜伏式浇口，又叫隧道式浇口。潜伏浇口潜入分型面一侧，沿斜向进入型腔。其尺寸如图5-7所示。 图5-7 潜伏浇口及尺寸特点：进料浇口一般都在塑件的内表面或侧面隐蔽处，不影响制品外观；制品成型后，在顶出时会与塑件自动拉断；由于潜伏式浇口可设置在制品表面见不到的筋、柱上，成型时不会在制品表面留下由于喷射带来的喷痕和气纹。其缺点是由于潜伏式浇口潜入分型面下面，沿斜向进人型腔，因此加工较为困难。综合以上，考虑到本塑件外观质量有较高要求以及装配部位精度有较高要求，且潜伏浇口不影响制品外观，此模具浇口形式宜采用潜伏浇口。（2）浇口位置选择模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：尽量缩短流动距离。 浇口应开设在塑件壁厚最大处。 必须尽量减少熔接痕。 应有利于型腔中气体排出。 考虑分子定向影响。 避免产生喷射和蠕动。 浇口处避免弯曲和受冲击载荷。 注意对外观质量的影响。 根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则，此模具进浇点（图5-8所示）取在塑件外径台阶处。 图5-8 浇口位置（3）浇口尺寸确定该模具浇口采用潜伏浇口，基于浇口位置位于塑件台阶处，台阶尺寸过小以及模具镶件存在，加工难度较大，综合考虑以上因素，该模具可采用二次浇道式潜伏浇口，尺寸参照图5-9所示。其此种形式浇口通过在推杆上开设浇道，可以大大降低浇口的加工难度，但采用这种形式，要求较高的装配要求。此模具可通过合理设置零件精度来满足装配要求。 图 5-9二次浇道式潜伏浇口及尺寸基于实际塑件及模具结构，此模具二次浇道式潜伏浇口结构及具体尺寸值如图5-10所示。 图 5-10二次浇道式潜伏浇口结构及具体尺寸5.4成型零件结构设计成型零件在工作时与塑料直接接触，成型塑件。进行成型零件的结构设计时，既要考虑保证获得合格的塑件，又要便于加工制造，还要注意尽量节约贵重模具材料，以降低模具成本。5.4.1 型腔结构设计型芯、型腔可采用整体式或整体嵌入式结构。 （a） (b) 图 5-11 型腔结构类型整体式型腔是直接在一整块材料上加工而成的凹模即为整体式凹模(如图5-11a),其特点是牢固,不易变形,有较高的强度和刚度,成型的塑件表面不会有模具接缝痕迹。当塑件结构简单时,制作整体式凹模比较容易,塑件形状复杂时,整体式凹模的加工工艺性较差,需要采用电火花、电铸等特殊加工手段,制作周期较长且费用较高,零件尺寸较大时加工和热处理都较困难,消耗贵重模具钢多。整体式结构适用于形状简单的中小型塑件。整体嵌入式型腔是将凹模做为整体式(如上图5-11b),再嵌入模具的模板内,它在单腔和多腔模具中均可应用。这种凹模结构的优点是:加工单个型腔的凹模方便,同时零件的热处理变形比在一块材料上制作多个型腔的小。节省贵重钢材.根据工作性质,凹模和固定板可分别采用不同的材料制作。易于维修更换.采取镶嵌式安装形式便于更换失效了的凹模,而不影响生产进行。各型腔凹模单独加工利于缩短制模周期。基于该塑件属于中小型塑件，若采用整体式型腔则会浪费贵重模具钢材，再考虑到便于传统机械加工以及易于维修更换，因而此模具型腔可采用整体嵌入式型腔，其结构形式如图5-12所示。 图 5-12 整体嵌入式型腔5.4.2 型芯结构设计与型腔结构类型相似，若采用整体式型芯（如图5-13所示），由于塑件内形比较复杂，型芯部分尺寸过小，如成型塑件插口尺寸不足1mm，整体传统机械加工难以实现。为实现加工的可行性，可将型芯采用镶拼组合式形式。 图 5-13 整体式型芯采用镶拼组合式型芯，可以有效降低加工难度，便于维修或更换，延长模具的寿命。其改进后的镶拼组合式型芯如图5-14所示。 (a) (b) （c） (d) 图5-14 镶拼组合式型芯该型芯采取镶拼组合式，设置为三个镶件，如图5-14（b）、（c）、（d）所示。镶件采用挂台形式，挂台尺寸依据镶件大小一般宽35mm，厚度一般35mm，设置在镶件最长边处。镶件（a）挂台尺寸为40mm5mm5mm，镶件（b）挂台尺寸为6mm3mm3mm，镶件（c）挂台尺寸为5mm3mm3mm。5.4.3成型零部件尺寸计算（1）成型零部件工作尺寸分类成型零部件中与塑料接触并决定塑件几何形状的各处尺寸，称为工作尺寸，它包括型腔深度与型芯高度尺寸、型腔和型芯径向尺寸、成型零件中心距。如图5-15所示，根据与塑料熔体或塑件之间产生摩擦磨损之后尺寸的变化趋势，可将工作尺寸分为三类： 图5-15 成型零部件工作尺寸孔类尺寸(A类) 该类尺寸属于包容尺寸(或者说广义的孔)，与塑料熔体或塑件之间产生摩擦磨损之后具有变大的趋势。属于这类尺寸的有:型腔深度、型腔径向尺寸等。模具工作尺寸标注形式为：轴类尺寸(B类) 该类尺寸属于被包容尺寸(或说广义的轴)，与塑料熔体或塑件之间产生摩擦磨损之后具有变小的趋势。属于这类尺寸的有:型芯高度、型芯径向尺寸等。模具工作尺寸标注形式为：中心距类尺寸（C类) 该类尺寸不受摩擦磨损影响，因此可视为一种不变尺寸。属于这类尺寸的有:孔间距、型芯间距和孔中心与型芯中心的距离。由于引起孔或凸台中心线到型腔(主型芯)侧表面的距离变化的磨损都属单边磨损，磨损量很小，可忽略不计，故将孔或凸台中心线到型腔侧表面的距离尺寸也视为中心距类尺寸。模具工作尺寸标注形式为：（2）型腔、型芯尺寸计算型腔径向尺寸（A类尺寸）计算公式如下：= (5-4)式中，是工作尺寸的制造与使用修正系数。塑件尺寸很大、精度很低时，可忽略不计，=1/2；塑件尺寸较小，精度较高时，=3/4。型腔深度尺寸（A类尺寸）计算公式如下：= (5-5)型芯径向尺寸（B类尺寸） 计算公式如下：= (5-6)型芯高度尺寸（B类尺寸） 计算公式如下：= (5-7)型芯之间或成型孔之间等中心距尺寸（C类尺寸）计算公式如下：= (5-8)对于收缩率范围较小的塑料品种，一般取平均收缩率，平均收缩率。由第三章知，PC的收缩率范围为0.50.8%。取平均收缩率=0.65%。该塑件精度较高，取，=3/4。查表 3-2 塑件主要尺寸公差，利用公式计算得成型零部件尺寸，其尺寸如表5-2所示。表 5-2 成型零部件尺寸已知条件: 平均收缩率为=0.65%,模具的制造公差取 类别 塑件尺寸 计算公式 型腔及型芯工作尺寸 型芯尺寸 9= 8.851211.841110.836=6.2588.261010.2711.56 44.2155.2188.231111.31 2 = 1.93型腔尺寸 R11= R10.83R29R28.81R40R39.84 11 = 10.86孔心距 370.28 = 37.240.09（3）模仁尺寸确定塑料模具型腔在成型过程中承受着塑料熔体的高压,如果侧壁或底板的强度不足,则可能产生开裂,如果强度不足,则可能产生过大的变形,造成溢料,使脱模困难。型腔侧壁和底板厚度的计算方法有强度计算和刚度计算两种,一般情况下,大尺寸型腔刚度不足是主要问题,应按刚度条件计算,小尺寸型腔强度不足是主要问题,应按强度条件计算。根据制件的尺寸分析,本制件的成型型腔属于小尺寸,所以应按强度来计算,而型腔采用的是整体式。根据经验公式（如图5-16），当型腔内熔体压力小于45Mpa，单型腔侧壁厚度： (5-9)多型腔型腔与型腔的壁厚： (5-10)图 5-16型腔壁厚该模具型腔壁厚(mm)，考虑到水道以及装配螺钉孔布置可取壁厚=30mm。型腔间壁厚（mm），取mm。定模仁尺寸为200mm（L）130mm（B）40mm（H），与之对应动模仁尺寸为200mm（L）130mm（B）30mm（H）。 5.5标准模架选择基于动模仁尺寸为200mm（L）130mm（B）30mm（H），定模仁尺寸为200mm（L）130mm（B）40mm（H），选用龙记SCI2330-A60-B60-C80型模架（如图5-17)。标准模架各板尺寸如表5-3所示。 图 5-17 龙记SCI2330-A60-B60-C80型模架表5-3标准模架各板尺寸名称尺寸型腔固定板230mm300mm60mm型芯固定板230mm300mm60mm垫板43mm300mm80mm动模座板280mm300mm25mm定模座板280mm300mm25mm推板140mm300mm20mm推杆固定板140mm300mm15mm5.6推出机构设计5.6.1推出机构设计原则推出机构的结构设计应满足一下原则：推出结构运动的动力一般来自注射机的推出机构，推出机构一般设置在注塑模的动模内。推出机构应使塑件在顶出过程中不会变形损坏。推出机构应能保证塑件在开模过程中留在设置有顶出机构的动模内。推出机构应尽量简单可靠，有合适的推出距离。若塑件需留在定模内，推出机构应设置在定模内。5.6.2推出机构形式推出机构常见形式有推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、推块推出机构、联合推出机构、压缩空气推出机构。基于本塑件属于盖类零件且内形为平面，内表面表面质量要求不高，可采用应用最广、推出位置所受限制最少的推杆推出形式。5.6.3 主要推出零件设计（1） 推杆尺寸推杆长度由模板厚度、推出距离确定。推杆直径不易太细，应有足够的刚度和强度来承担推力，一般推杆直径为。推杆直径d的确定可根据压杆稳定公式： (5-11)式中，是安全系数，取=1.5；L是推杆长度（mm）；F是脱模力（N）；n是推杆数目；E是推杆材料的弹性模量（MPa）。脱模力F可用计算公式：对于厚壁塑件（） (5-12)对于厚壁塑件（） （5-13)上式中，是圆环形截面时，是型芯的平均半径，（mm）；是无因次系数；是塑料平均成型收缩率（%）；E是塑料的弹性模量（MPa）；是塑件对型芯的包容度长度（mm）；f是塑件与型芯之间的静摩擦因数，常取为0.10.2；是型芯的脱模斜度（）是塑料的泊松比；A是盲孔塑件塑件型芯在脱模方向上的投影面积，通孔塑件的A=0。本塑件，,MPa，代入公式5-13，经计算脱模力为推杆长度L=128mm，n=3，推杆材料T10A弹性模量MPa,代入式5-12，计算得mm。可取d=4mm。推杆直径确定后，还应进行校核，即 （5-14）式中，是推杆材料的许用应力（MPa）；是推杆所受的应力（MPa）。推杆材料T10A许用应力=300MPa,经计算得=25.5MPa300MPa，则推杆满足强度。（2） 推杆布置在保证塑件成型质量和顺利脱模的情况下，推杆数量应尽量少，并尽可能地设置在塑件的内侧，以免因顶出痕迹而影响塑件外观。合理布置推杆应遵守以下原则：尽可能使推杆位置均匀对称。应将推杆设置在脱模阻力最大处。在顶推塑件的边缘时，为了增加推杆与塑件的接触面积，应尽量采用直径较大的推杆。当塑件结构在其薄壁位置设置推杆时，可根据塑件结构适当增大推杆工作端面。基于本塑件内形结构，可在塑件内形外围布置3根推杆，其位置如图5-18所示。 图 5-18 推杆位置考虑到塑件在图位置与其它部位间距过大，为了提高推出机构的稳定性，可将在位置改用的推杆。其三维效果图如图5-19所示。 图 5-19 推杆三维位置5.7侧抽芯机构设计在成型有侧孔、侧凹或侧凸的塑件时，通常采用侧向分型方法将成型侧孔、侧凹或侧凸的部位做成侧型芯或侧型腔，在塑件脱模前先将侧型芯或或侧型腔抽出，然后再从模具中顶出塑件。能将侧型芯或侧型腔抽出和复位的机构叫侧向分型与抽芯机构。5.7.1 侧抽芯机构选择侧向分型与抽芯机构基本包括斜导柱抽芯机构和斜滑块抽芯机构。斜滑块内侧抽芯机构一般是用来成型产品内部或外部倒勾,且无法用动模侧滑块直接成型的情况。成型产品内部或外部倒勾时，优先考虑采用滑块，是因为滑块抽芯时，产品处于固定状态，产品不会产生变形、移动等不确定状态。本塑件内形卡扣部位的成型应采用斜顶机构进行成型。其结构示意图如图5-20所示。 （a） (b)图 5-20斜滑块内侧抽芯斜顶机构1-推板 2-滑块座 3-销 4-动模固定板 5-型芯 6-斜滑块7-推杆 8-定模仁 9-支撑板 10-推板固定板5.7.2 斜顶机构各部位设计斜顶机构可分为整体式和分体式，基于成型本塑件卡扣的斜顶整体尺寸较小，卡扣宽度仅为8mm，且头部形状较为简单，可采用整体式斜顶机构，其尺寸要求如图5-21所示。斜顶杆与滑块座采用行车式连接方式，连接方式如图5-22。 图5-21 整体式斜顶机构尺寸 图5-22 行车式连接方式图中，H为塑件高度（mm），EH为顶出行程（mm），为斜顶杆的倾斜角，一般为515，一般不大于25。LW为滑块座长度（mm）,S为倒钩行程（mm）。PH为模具厚度（mm）。模具最小顶出行程为 H=Scot (5-15)通常：HEH (5-16)LW=EHtan +(610)mm(5-17)本塑件卡扣倒钩行程S=1mm，取斜顶杆倾斜角=10，计算模具最小顶出行程H=5.7mm。塑件高度H=15mm,考虑到塑件开模后能顺利取出，顶出行程可取EH=20mm，则滑块座长度LW=9.513.5mm，基于尺寸规整化，取滑块座长度LW=15mm。（1）斜顶杆基于塑件卡扣宽度为8mm，此模具斜顶杆顶端厚度应取保证在产品的公差范围内，顶端宽度可取9mm。其非成型部位尺寸值如图5-23所示。 图5-23 斜顶杆非成型部位尺寸（2）滑块座滑块座通过圆销与斜顶杆连接，是支撑斜顶杆，实现斜顶杆运动的重要零件。其关键长度尺寸应满足斜顶杆的最大活动尺寸。其基本尺寸如图5-24所示。 图5-24 滑块尺寸由上文滑块座长度尺寸计算得，滑块座长度L=15mm，其挂台长度一般大于长度510mm，则取=21mm。斜顶杆与滑块座通过销 （ 销GB/T 119.1 37）连接，保证模具开模时，销在导滑槽中平稳运行，导滑槽应在高度和宽度方向上与销留有一定活动间隙，在水平方向上要有足够的接触面积，其导滑槽高度可取H=3.2mm,宽度=8mm，=5mm。考虑到机构的装配，可在滑块座上开设一个D=3.2mm的销装配孔。5.7.3干涉检验模具闭模成型卡扣时，斜顶杆位置关系如图5-25所示。 图5-25 斜顶杆相对位置已知塑件卡扣相对距离L=35mm,斜顶杆头部宽度为9mm，则斜顶杆相对位置=17mm,由模具开模时，推出行程EH=20mm，可算得斜顶杆水平位移S=EHtan =3.5mm，则开模推出塑件时，斜顶杆相对位置=-2S=10mm0mm。经计算可得此模具斜顶杆之间不存在干涉现象。5.8冷却系统设计5.8.1冷却系统设计原则对于热塑性塑料，注射成型后必须对模具进行有效的冷却，使熔体塑料的热量尽可能的传给模具，以使塑料可靠冷却定型并迅速脱模。为了提高冷却系统的效率和使型腔表面温度分布均匀，在冷去系统的设计中应遵循以下原则：冷却系统的布置应先于脱模机构。合理的确定冷却管道的直径中心距与型腔壁的距离。降低进出水的温度差。应避免将冷却水道开设在塑件熔接痕处。冷却水道应便于加工和清理。5.8.2 冷却系统计算塑料熔体具有的热量通过辐射，对流约有5 扩散到空气中，而95由模具传导，假设熔体带入的热量全部由模具传导，则有 (5-18）是冷却水体积流量（m/min);W是单位时间内注入模具中的塑料熔体质量(/min);Q是单位质量的塑料熔体在凝固时所放出的热量（kJ/);是冷却水的密度（/m）；c是冷却水的比热容kJ/();是冷却水出口温度（）；是冷却水入口温度（）。此模具塑件成型周期约为100s，每次成型注射量M为38g,设用20的水作为冷却介质，其出口温度为28，1h成型次数n=3600/100=36次，则 W=Mn=38361.4( kg/h)查相关手册PC单位质量放出的热量Q=350 kJ/, =WQ=490(kg/h)由式5-18计算得（m/min），查表5-4，可取冷却管道直径d=8mm。 表5-4 冷却水的稳定湍流速度与流量冷却通道直径最低流速流量81.665.010-3101.326.210-3121.107.410-3150.879.210-3200.6612.410-3250.5315.510-35.8.3 冷却回路布置冷却回路的形式应根据塑件的形状、型腔内温度分布及浇口位置等情况设计成不同形式。冷却管道间距要合理，冷却管道与型腔壁的距离太大，会使冷却效果下降；而距离太小，又会造成冷却不均。根据经验，一般冷却管道中心线与型腔壁的距离应为冷却管道直径的12倍，冷却管道的中心距约为管道直径的35倍，并尽可能使冷却管道孔分别到各处型腔表面的距离相等。（1） 型腔水道布置本模具型腔为整体式，考虑到有效的冷却塑件，可将水道布置在塑件上部，其水道中心线距离型腔壁距离可取L=8mm。水道布置如图5-26所示。 图5-26 型腔水道布置（2） 型芯水道布置基于型芯存在镶件，可将水道设置在镶件板上,其水道中心线距离镶件孔边距离可取H=10mm,L=10mm。水道布置如图5-27所示。 图5-27 型芯水道布置5.9模具材料选择5.9.1塑料模具钢性能要求塑料模零部件分两大类:一类为结构件，包括浇注系统、导向件、定模板、顶出机构件和支承件等，选用材料一般为中、低碳的碳素结构钢或合金结构钢和碳素工具钢等，其中部分零部件在市场上有标准产品供应;另一类为成形件，包括型腔、型芯和嵌镶件等，是直接成形塑料制品的关键部件。成形件结构复杂、要求尺寸精确，接缝密合和表而光滑，使用材料所要求的强度和韧度虽不如冷作模和热作模那样高，但必须具备如下的特定性能要求。 具有一定的综合力学性能。 可加工性好。 模具材料有良好的导热性和低的热膨胀系数。有的塑料模材料还要求有良好的耐蚀性和一定的耐热性。5.9.2常用塑料模具钢（1） 渗碳型塑料模具钢 10、20、20Cr、12CrNi2等（2） 非合金型塑料模具专用钢 45、50、55等。常见的45钢价格低廉，来源方便，较为广泛地用作塑料模具，但其淬透型差。在制造较大尺寸模具时，一般用热轧、热锻的退火态或正火态的模块，由于硬度低，耐磨性差，可采用调质处理以获得一定的硬度及强韧性，用于制造属于中低档次的中小型模具。（3） 调质硬化型塑料模具钢 40Cr、42CrMo、3Cr2Mo(P20)等。3Cr2Mo(P20)钢可用于多种塑料的注塑成形模具。加工性及抛光性好，适用于制造大中型和精度高的塑料模具。基于本模具设计，模具动定模仁成型部位选用P20钢，模架零部件选用45钢。其模具材料选择如表5-5所示。表5-5 模具材料名称材料型腔固定板45型芯固定板45垫板45动模座板Q235定模座板Q