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灯盖的注塑模设计【13张CAD图纸+毕业答辩论文】【注塑模具】

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关键词：: 注塑设计全套 cad 图纸毕业答辩论文模具

资源描述：

摘要1

Abstract2

1 绪论3

1.1 模具和模具工业3

1.2 塑料成型模具的分类3

1.3塑料的基本组成与分类........................................3

2 塑件设计及分析..............................................4

2.1 制品材料性能4

2.1.1 ABS的成型特性与工艺参数4

2.1.2 收缩率4

2．2 制件分析5

2.2.1 制品形状5

2.2.2 尺寸精度6

2.2.3 表面质量6

3 注塑模结构7

3.1注塑模具结构组成及典型结构7

3.2 热塑性塑料注塑模的特点7

4 注塑成型原理及工艺分析8

4.1注塑成型原理8

4.2 注塑成型工艺8

4.3 注塑成型的工艺参数8

5 注塑机的选择9

5.1 注塑机简述9

5.2 注塑机的类型9

5.3 注塑机的组成9

5.4 最大注塑量的确定9

5.5注塑压力的确定10

5.6 所需锁模力的确定10

5.7 初选注塑机10

6 成型零部件设计11

6.1 成型零部件的结构设计11

6.1.1 凹模和凸模的结构设计11

6.2 成型零部件的材料选择......................................11

6.3 成型零部件钢材的热处理要求13

6.4 型腔、型芯工作部位尺寸的确定14

6.5成型零部件配合尺寸的公差要求15

7 分型面的设计.............................................17

7.1 塑料制件在模具中的位置17

7.1.1型腔数目的确定........................................17

7.1.2塑件在模具中的位置.....................................17

7.2 分型面的形式17

7.3 分型面的设计原则17

7.4 分型面的选择18

8 浇注系统的设计19

8.1 普通浇注系统的组成及设计原则20

8.2 主流道设计20

8.3 分流道设计20

8.3.1 分流道的形状与尺寸20

8.3.2分流道的长度20

8.3.3分流道在分型面上的布置21

8.4浇口的设计21

8.4.1 浇口的形式及选择21

8.4.2 浇口位置选择21

8.5冷料穴和拉料杆的设计22

9 推出结构的设计23

9.1 合模导向机构的设计23

9.2 推出机构的结构组成23

9.3 推出零件尺寸的计算23

9.4 推出机构的设计要求24

9.5 推出力的计算24

9.6 确定推出方式及推杆位置24

9.7 复位杆的设计24

10 冷却系统的设计25

10.1 模温对制品质量和生产效率的影响25

10.1.1 温度对制品质量的影响25

10.1.2 温度对制品生产效率的影响25

10.2 模具冷却系统的设计25

10.2.1 冷却水口的设计25

10.2.2 冷却回路的设计26

11 制品的脱模设计27

11.1 脱模结构的设计原则27

11.2 脱模结构的分类27

12 模架的选择和注塑机的校核............................28

12.1选择模架28

12.2注塑机性能参数校核29

12.2.1 注塑量、锁模力、注塑压力、模具厚度的校核29

12.2.2 开模行程的校核29

12.2.3 模具在注塑机上的安装29

13 模具的装配30

13.1 装配顺序30

13.2开模过程分析30

总结31

参考文献32

感谢33

摘要

本次设计以灯盖模具为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核,都有详细的设计。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。能很好的学习致用的效果。在设计该模具的同时学习了模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。同时引用了CAD、PROE等技术，使用Office软件，力求达到减小劳动强度，提高工作效率。

关键词：模具；注塑模；塑料模具；灯盖

Abstract

This design by lights cover mold as the main line, combined the molding process analysis, die structure design, tooling gating system, its molding part of the structure, ejector system, cooling system, the injection molding machine selection and related parameters of checking, have detailed design. Through the whole design process shows that the mold can achieve this plastic parts required processing technology. Can be a very good learning governing effect. In the design of the die while learning to mould the general design methods, steps, mold design of common formula, data, the die structure and parts. Meanwhile quoted the CAD, PROE technology, such as using Office software, strive to achieve reduce labor intensity, improve work efficiency.

Keywords: mold；injection molding；plastic mould；lights cover

1 绪论

1.1 模具和模具工业

模具是指利用其本身特定去成型具有一定形状和尺寸制品的工具。在现代工业生产中，60%至90%的工业产品都需要使用模具，模具产业已成为工业发展的基础。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近年来许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件。可以预言，随着工业生产的不断发展，模具工业在国民经济中的地位将日益提高，并在国民经济发展过程中发挥着越来越重要的作用。

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内容简介：: 编号 (20101163）江西农业大学工学院毕业设计材料题目灯盖的注塑模设计专业机械设计制造及其自动化学生姓名王彩虹材料目录序号附件名称数量备注1灯盖的注塑模设计说明书12零件图123装配图1二一四年五月指导教师赖曲芳论文题目灯盖的注塑模设计班级机制1004班姓名王彩虹学号 20101163 模具是指利用其本身特定去成型具有一定形状和尺寸制品的工具在现代工业生产中模具产业已成为工业发展的基础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系统的背景产品结构与尺寸 1产品结构2产品尺寸该产品径向最大尺寸为58mm 高度最大尺寸为21mm 属于中小型零件分型面的选择与型腔布局 1分型面的选择分型面一般选在塑件的最大截面处在本设计中分型面选在开口从上往下第二个平面处 2型腔布局采用一模两腔的形式故型腔的布置和浇口的开设部位应力求对称以防止模具承受偏载而产生溢边现象可采用H型排列旋转放模浇注系统 1浇口套浇口套与模板间配合采H7 m6的过渡配合浇口套与定位圈采用H9 f9的配合浇注系统 2主流道与分流道主流道设计在浇口套中为了让主流道凝料能顺利从浇口套中顺利拔出主流道设计成圆锥形分流道呈平衡式布置在模具三分之二处进浇浇注系统 3拉料杆Z字形拉料杆是主流道拉料杆典型的结构形式根据实用模具技术手册表20 36 本设计采用Z型冷料穴拉料杆 d为mm S为10mm 如右图所示冷却系统常用且又简便的方法就是利用冷却介质水对模具进行循环冷却冷却系统一般在模具上开设冷却水道根据书上的经验值取4根冷却水口口径为6mm 冷却水道的布置如右图所示模架的选择工件尺寸长为27 35 30 2 42 164mm 宽为58 30 2 118mm 则估计模架尺寸长为118 2 50 218mm 宽为164 2 50 264mm 最后取模架尺寸为230mm 300mm 总结本设计首先说明了塑料工业的重要地位和当今注塑模具的现状其次介绍了注塑件的一般设计原则对塑件的特性做了说明在做好注塑成型的准备工作之后接着介绍了模具设计的内容浇注系统冷却系统和脱模机构系统等等通过完成毕业设计我全面地对大学所学的知识复习了一遍并巩固了塑料成形工艺注塑模具设计以及运用所学知识解决实际问题提高了分析问题解决问题的能力掌握了对各种手册文献资料的查询方法感谢经过两个多月的忙碌和工作毕业设计最终完成在这里首先要感谢我的导师赖曲芳老师赖老师平日里工作繁多但在我做毕业设计的每个阶段她都给予了我悉心的指导然后还要感谢大学四年来所有的老师为我们打下机械专业知识的基础此次毕业设计才会顺利完成最后感谢江西农业大学几年来对我的大力栽培祝愿各位老师在今后的工作中万事如意江西农业大学毕业论文（设计）任务书论文（设计）名称灯盖的注塑模具设计学生姓名王彩虹院（系）工学院专业班级机制104指导教师赖曲芳职称高级实验师学历硕士毕业论文（设计）的内容与技术参数内容：1. 编写设计说明书。2. 绘制灯盖塑料模具的零件及装配图。技术参数：1. 灯盖塑料件实物图一个。2. 材料为ABS。毕业论文（设计）工作计划1.查阅技术文献，参观生产现场，了解注塑件的生产工艺过程。2.制定模具总体设计方案，绘制模具草图。3.灯盖注塑模的设计计算，绘制模具的零件图、部装图和总装图，编写设计说明书。接受任务日期 2013 年 12月 10日要求完成日期 2014 年 5月 10 日学生签名年月日指导教师签名年月日院长（主任）签名年月日JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本科毕业设计题目：灯盖的注塑模设计学院：工学院姓名：王彩虹学号： 20101163 专业：机械设计制造及其自动化年级： 2010级指导教师：赖曲芳职称：高级实验师二0 一四年五月目录摘要1Abstract21 绪论31.1 模具和模具工业3 1.2 塑料成型模具的分类3 1.3塑料的基本组成与分类.32 塑件设计及分析.42.1 制品材料性能4 2.1.1 ABS的成型特性与工艺参数42.1.2 收缩率422 制件分析52.2.1 制品形状52.2.2 尺寸精度62.2.3 表面质量63 注塑模结构7 3.1注塑模具结构组成及典型结构73.2 热塑性塑料注塑模的特点74 注塑成型原理及工艺分析84.1注塑成型原理84.2 注塑成型工艺84.3 注塑成型的工艺参数85 注塑机的选择95.1 注塑机简述95.2 注塑机的类型95.3 注塑机的组成95.4 最大注塑量的确定9 5.5注塑压力的确定105.6 所需锁模力的确定105.7 初选注塑机106 成型零部件设计116.1 成型零部件的结构设计116.1.1 凹模和凸模的结构设计11 6.2 成型零部件的材料选择.11 6.3 成型零部件钢材的热处理要求13 6.4 型腔、型芯工作部位尺寸的确定14 6.5成型零部件配合尺寸的公差要求157 分型面的设计.177.1 塑料制件在模具中的位置17 7.1.1型腔数目的确定.17 7.1.2塑件在模具中的位置.177.2 分型面的形式177.3 分型面的设计原则177.4 分型面的选择188 浇注系统的设计198.1 普通浇注系统的组成及设计原则208.2 主流道设计20 8.3 分流道设计208.3.1 分流道的形状与尺寸208.3.2分流道的长度208.3.3分流道在分型面上的布置21 8.4浇口的设计218.4.1 浇口的形式及选择218.4.2 浇口位置选择21 8.5冷料穴和拉料杆的设计229 推出结构的设计239.1 合模导向机构的设计239.2 推出机构的结构组成239.3 推出零件尺寸的计算239.4 推出机构的设计要求249.5 推出力的计算249.6 确定推出方式及推杆位置249.7 复位杆的设计2410 冷却系统的设计2510.1 模温对制品质量和生产效率的影响2510.1.1 温度对制品质量的影响25 10.1.2 温度对制品生产效率的影响2510.2 模具冷却系统的设计2510.2.1 冷却水口的设计2510.2.2 冷却回路的设计2611 制品的脱模设计2711.1 脱模结构的设计原则2711.2 脱模结构的分类2712 模架的选择和注塑机的校核.2812.1选择模架2812.2注塑机性能参数校核2912.2.1 注塑量、锁模力、注塑压力、模具厚度的校核2912.2.2 开模行程的校核2912.2.3 模具在注塑机上的安装2913 模具的装配3013.1 装配顺序3013.2开模过程分析30总结31参考文献32感谢33 摘要本次设计以灯盖模具为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核,都有详细的设计。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。能很好的学习致用的效果。在设计该模具的同时学习了模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。同时引用了CAD、PROE等技术，使用Office软件，力求达到减小劳动强度，提高工作效率。关键词：模具；注塑模；塑料模具；灯盖 0AbstractThis design by lights cover mold as the main line, combined the molding process analysis, die structure design, tooling gating system, its molding part of the structure, ejector system, cooling system, the injection molding machine selection and related parameters of checking, have detailed design. Through the whole design process shows that the mold can achieve this plastic parts required processing technology. Can be a very good learning governing effect. In the design of the die while learning to mould the general design methods, steps, mold design of common formula, data, the die structure and parts. Meanwhile quoted the CAD, PROE technology, such as using Office software, strive to achieve reduce labor intensity, improve work efficiency.Keywords: mold；injection molding；plastic mould；lights cover1 绪论1.1 模具和模具工业模具是指利用其本身特定去成型具有一定形状和尺寸制品的工具。在现代工业生产中，60%至90%的工业产品都需要使用模具，模具产业已成为工业发展的基础。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近年来许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件。可以预言，随着工业生产的不断发展，模具工业在国民经济中的地位将日益提高，并在国民经济发展过程中发挥着越来越重要的作用。1.2 塑料成型模具的分类按照塑料制件成型的方法不同，塑料成型模具通常可以分为注塑模、压缩模、压注模、挤出模和气动成型模。其中，注塑模又称注射模。塑料注塑成型实在金属压铸成型的基础上发展起来的，成型所使用的设备是注塑机。注塑模通常适合于热塑性塑料的成型，热固性塑料的注塑成型在推广和应用中。塑料注塑成型是塑料成型生产中自动化程度最高、采用最广泛的一种成型方法。1.3 塑料的基本组成与分类塑料是一种以合成树脂（高分子聚合物）为基体的固体材料，除了合成树脂作为基体外，还有某些特定用途的添加剂（少数情况下可以不用添加剂）。合成树脂实质上是高分子物质或其预聚体，它是塑料的基材，对塑料的物理、化学起着决定作用。合成树脂常呈液体状、粉状或颗粒状，不能直接应用，需要通过一定的加工工艺将它转化为塑料和塑料制件后才能使用。相对于合成树脂，塑料添加剂有很多种，比如增塑剂、填料、稳定剂、润滑剂和着色剂等等。2 塑件设计及分析2.1 制品材料性能本塑件采用ABS材料，下面对其成型特性进行分析。2.1.1 ABS的成型特性与工艺参数丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS树脂微黄色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。因此ABS树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。同时具有吸湿性强，但原料要干燥，它的塑件尺寸稳定性好，塑件尽可能偏大的脱模斜度。ABS塑料主要的性能指标：密度 (Kg.dm-3) 1.131.14收缩率 % 0.30.8熔点 130160热变形温度 45N/cm 6598弯曲强度 Mpa 80拉伸强度 MPa 3549拉伸弹性模量 GPa 1.8弯曲弹性模量 Gpa 1.4压缩强度 Mpa 1839缺口冲击强度 kJ/ 1120硬度 HR R6286体积电阻系数 cm 1013击穿电压 Kv.mm-1 15介电常数 60Hz 3.7 ABS的注射成型工艺参数: 注塑机类型：螺杆式喷嘴形式：通用式料筒一区 150170料筒二区 180190料筒三区 200210喷嘴温度 18019模具温度 5070注塑压 60100保压 4060注塑时间 25保压时间 510冷却时间 515周期 1530后处理红外线烘箱温度（70）时间（0.31）2.1.2 收缩率ABS具有较高的机械强度，流动性好，易于成型，成型收缩率小，理论计算收缩率为0.55%，溢料值为0.04mm，比热容较低，在模具中凝固较快，模塑周期短，制件尺寸稳定，表面光泽。22 制件分析2.2.1 制品形状灯盖的结构、尺寸如图1所示。从外形上看，该制品几乎为圆弧状，在其内侧有一个有一定高度的圆环。图1 制品三视图2.2.2 尺寸精度根据制品图可知，该制品的复杂程度一般。重要尺寸包括：35mm、21mm、58mm、R8mm、R15mm、5mm等，尺寸精度为35级，可取4级。制品壁厚最大处为7mm，最小处为1mm，壁厚虽不是很均匀，但整体较薄，有利于成形。2.2.3 表面质量该制品的外表要求光滑、无毛刺，没有其他特殊要求，是比较容易实现的。通过以上分析可知，制品的总体要求不是很高，加工和成形都可以得到保证。3 注塑模结构3.1 注塑模具结构组成及典型结构注塑模具可分为动模和定模两大部分，动模安装在注塑机的移动模板上，定模安装在注塑机的固定模板上。注塑时，动模和定模合闭构成浇注系统和型腔，开模时动模与定模分离，取出塑件。根据注塑模具上各个部分所起的作用，注塑模具的总体结构由八个部分组成：1成型零部件 2浇注系统 3导向机构 4侧向分型与侧向抽芯机构 5推出机构 6温度调节系统 7排气系统 8支撑零部件注塑模具典型结构：单分型面注塑模、双分型面注塑模、斜导柱侧向分型与抽芯注塑模、斜滑块侧向分型与抽芯注塑模、带有活动镶件的注塑模、角式注塑机用注塑模。其中单分型面注塑模是注塑模中最简单、最常见的一种结构形式，也陈二板式注塑模，其只有一个分型面。因为本设计制品结构简单，故在本设计中，选择用单分型面注塑模。3.2 热塑性塑料注射模的特点由于所成型的制品材料的不同，成型时模具温度也各不相同。因此，有的模具要进行冷却降温，而有的模具则需要加热升温。常用热塑性塑料成型时的模具温度可见表1所示。表1 常用热塑性塑料成型时的模具温度塑料名称缩写模具温度塑料名称缩写模具温度醋酸纤维素CA2080氯化聚醚CPT80110聚氯乙烯(硬)PVC3060聚碳酸酯PC90110聚苯乙烯PS3265聚甲醛共聚POM90120改性聚甲基丙烯酸甲酯PMMA4060聚三氟氯乙烯F-3110130尼龙1010N10104080聚全氟乙丙烯F-46110130苯乙烯-丁烯-丙烯睛共聚ABS5080聚苯醚PPO110150低压聚乙烯PE6070聚砜PSF1301504 注塑成型原理及工艺分析4.1 注塑成型原理注塑成型是塑料先在注塑机的加热料筒中受热熔融，而后由柱塞或往复式螺杆将熔体推挤到闭合模具的模腔中成型的一种方法。它不仅可在高生产率下制得高精度，高质量的制品，而且可加工的塑料品种多和用途广，因此注塑是塑料加工中重要成型方法之一。4.2 注塑成型工艺注塑成型工艺过程包括成型前的准备、注射过程和塑件的后处理三部分。4.3 注塑成型的工艺参数温度、压力和时间是影响注塑成型工艺的重要参数。1、温度：在注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度等三种温度，料筒温度、喷嘴温度主要影响塑料的塑化和流动，模具温度则影响塑料的流动和冷却成型。ABS塑料成型中小型塑件时，料筒温度后段为，可取160。中段为，可取170。前段为，可取190。喷嘴温度为，可取175。模具温度为，可取65。后处理温度为70。 2、压力：注塑成型过程中的压力包括塑化压力、注塑压力和保压压力三种，它们直接影响塑料的塑化和塑件质量。塑化压力一般为620，可取10。注塑压力一般为40130，可取80。保压压力一般为6070，可取65。3、时间：完成一次注塑成型过程所需的时间成为成型周期，包括合模时间、注塑时间、保压时间、模内冷却时间和其他时间等。合模时间可取10s。注塑时间一般为35s，可取4s。保压时间一般为2025s，可取20s。模内冷却时间一般为30120s，可取80s。5 注塑机与标准模架的选择5.1 注塑机简述注塑成型机（简称注射机或注塑机）是将热塑性塑料或热固性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。5.2 注塑机的类型根据注塑装置和合模装置的排列方式进行分类，可以分为卧式注塑成型机、立式注塑成型机、角式注塑成型机和多模注塑机等等。卧式注塑机是使用最广泛的注塑成型设备，它的注塑装置和合模装置的轴线呈一线并水平排列，其优点是便于操作和维修，重心低，较稳重，缺点是模具安装较困难。5.3 注塑机的组成注塑机通常由注射系统、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。5.4 最大注塑量的确定最大注塑量是指注塑机对空注塑的条件下，注塑螺杆或注塑塞作一次最大注塑行程时，注塑装置所能达到的最大住注塑量。设计模具时，应满足注塑成型塑件所需的总注塑量小于所选注塑机的最大注塑量。注塑机的最大注塑量应大于成型塑料制品所需塑料的熔融量（包括模内浇注系统合飞边在内）。根据生产经验，通常注塑机的实际注塑量最好为注塑机最大注塑量的80。因此，选用的注塑机的最大注塑量为： 2 /0.80式中：最大注塑量（g）；塑件与浇注系统凝料体积和（cm）；经过Proe计算该塑料制件体积为=8.2cm。由浇注系统尺寸先计算浇注系统的体积=3.28cm，则总体积 =+ =3.28+28.2=19.68cm要满足注塑量 /0.80=19.68/0.8cm=24.6cm该产品材料为ABS，查书本得知其密度为1.03-1.05，计算其平均密度为1.04.则总质量为1.0419.68=20.47g。式中单个塑件的体积浇注系统的体积（在学校设计时） n初步设定的型腔数量（取2）5.5 注塑压力的确定注塑压力是指螺杆或柱塞施加于料筒中熔融塑料上单位面积的压力（MPa），它用来克服熔料从料筒中注入模具型腔所遇到的一切阻力，并使制品有一定的密度。注塑机的注射压力必须大于制品成型所需要的压力，即不但够用还应有余才保险。应该满足：，其中表示注塑机最大注塑压力（MPa），表示制品成型所需要的成型压力（MPa）。查常用塑料注塑成型时所需的注塑压力表可知，本设计中所用塑料ABS成型时的压力为=30MPa。5.6 所需锁模力的确定锁模力是指注塑机的合模装置对模具所能施加的最大加紧力。型腔压力有顶开模具的趋势，因此所需锁模力应该小于注塑机的额定锁模力，即注射机锁模力必须大于或稍大于塑料充满型腔时注射压力模内产生的张力，即式中：注塑机的最大锁模力（MPa）；塑料成型时型腔压力（MPa），ABS的型腔压力 = 30MPa；浇注系统和塑件在分型面上的投影面积之和（m）。= mm=17980.002m2 = 30Mpa0.002m2 =60KN5.7 初选注塑机根据以上分析、计算，查实用模具技术手册表14-4，初选注射机型号为：XS-ZY-125。其有关参数如下：结构类型卧式螺杆式最大注塑量/ cm 125 cm螺杆（柱塞）直径/ mm 42 mm注射压力/ MPa 119 MPa 注射速率/（g/s） 60 g/s塑化能力/（g/s） 5.6 g/s螺杆转速/（r/min） 14200r/min 锁模力/KN 900KN最大开模行程/ mm 300 mm模具最大厚度/mm 300 mm模具最小厚度/mm 200 mm喷嘴球半径和孔半径/ mm 12mm和拉杆内间距/ mm 260 mm290 mm锁模形式液压-机械定位圈直径/ mm 100 mm最大注塑面积/cm 320顶出孔径和孔距/mm 和230mm模板尺寸/ 机器外型尺寸/ 6 成型零部件设计6.1 成型零部件的结构设计注塑模具闭合时,成型零部件构成了成型塑料制品的型腔。成型零部件主要包括凹模、凸模、型芯、镶件和成型环等。成型零部件承受高温高压塑料熔体的冲击和摩擦。在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸和表面。在开模和脱模时需克服与塑件的粘着力。在上万次、甚至几十万次的注塑周期，成型零件的形状和尺寸精度、表面质量及其稳定性，决定了塑料制品的相对质量。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，作为高压容器，它的强度和刚度必须在容许值之内。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。6.1.1 凹模和凸模的结构设计凹模亦称型腔，是成型塑件外表面的主要零件，其中成型塑件上外螺纹的称螺纹型环；凸模亦称型芯，是成型塑件内表面的零件，成型其主体部分内表面的零件称住型芯或凸模，而成型其他小孔的型芯称为小型芯或成型杆，成型塑件上内螺纹的成螺纹型芯。凹、凸模按结构不同主要可分为整体式和组合式两种结构形式。整体式凹凸模结构常用于形状简单的单个型腔、小型模具或工艺试验模具中，故本设计采用整体式凹凸模，材料选用45钢调质加工。6.2 成型零部件的材料选择（1）机械加工性能良好。（2）抛光性能优良。（3）耐磨性和抗疲劳性能好。在实际模具设计中可参考表6-2选择合适的模具钢材。本产品采用的原材料ABS为一般性热塑性塑料。因此，其使用比较广泛，对ABS的几种应用环境及所选用的钢材进行对比后，并在其中选择比较适合本次设计的材料，因此应该选用的钢材型号为45钢。由于塑料模具形状往往比较复杂，据统计塑料模具的钢材成本费用占整个模具制造成本不到20%，而切削加工成本占绝大部分（约75%），因此选择模具材料时应考虑其加工性能，所以本次设计采用的钢材型号为45钢。表2 塑料模具用钢及适应的工作条件钢的类型牌号适应的工作条件渗碳钢12CrNi2、12CrNi3A、20Cr、20CrMnMo、20Cr2Ni4A生产批量大，承受较大动载荷，受磨损较重的模具10、20生产批量较小，精度要求不高，尺寸不大的模具调质钢45、553Cr2Mo、40CrNiMoA、40CrNi2Mo、40CrMnMo、45CrNiMoVA、5CrNiMo、5CrMnMo、40Cr、4Cr5MoVSi、4Cr5MoVISi、35SiMn2MoVA大型、复杂、生产批量较大的塑料注塑模或挤压成型模高碳工具钢Cr12、Cr12MoV、CrWMn、9Mn2V、9CrWMn、Cr6WV、Cr4W2MoV、GCr15、SiMnMo热固性塑料模具，生产批量较大，精度要求高及要求高强度、高耐磨的塑料注塑模耐蚀钢4Cr13、9Cr18、9Cr18MoV、Cr14Mo、Cr14MoV要求耐腐蚀及表面要求较高的模具沉淀硬化不锈钢17-7PH、PH15-7Mo、PH14-8Mo、AM-350、AM-355马氏体时效钢Ni18Co8Mo5TiAL、Ni20Ti2AINb、Ni25Ti2AlNb、Cr5Ni12Mo3TiAl复杂、精密、耐磨、耐腐蚀、超镜面的模具6.3 成型零部件钢材的热处理要求（1）成型件用的钢材均应进行调质处理以消除内应力；（2）成型表面有粗糙度要求的非亚光面的零件材料，其热处理后的表面硬度最低不的底于HRC32，一般均应达到HRC45以上，否则难以达到抛光效果；（3）精密、复杂、小型的型腔、型芯、镶件可选用65Nb、CG-2和012Al。6.4 型腔、型芯工作部位尺寸的确定查手册知ABS塑料的收缩率是0.3%0.8%，则ABS塑料的平均收缩率为 Scp = ( 0.3% + 0.8% ) / 2 = 0.55% 。下表为计算的尺寸。表3型腔工作尺寸计算类别模具名称塑件尺寸计算公式型腔芯尺寸型腔的计算凹模58L m +z 0 = （1+ Scp）LS 3/4+z021Hm+z0 = （1+ Scp）HS 2/3+z016型芯的计算凸模53lm0 z = (1+ Scp）lS + 3/4-z017hm0 z = (1+ Scp）hS + 2/3 -z014按照下列公式计算型腔、型芯工作部位尺寸：型腔径向尺寸 L m +z 0 = （1+ Scp）LS 3/4+z0型腔深度尺寸 Hm+z0 = （1+ Scp）HS 2/3+z0型芯径向尺寸 lm0 z = （1+ Scp）lS + 3/4-z0 型芯高度尺寸 hm0 z = （1+ Scp）hS + 2/3 -z0中心距尺寸 Cmz/2=(1+ Scp)CSz/2 式中：LS 塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸（mm）； lS 塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm）； HS 塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm）； hS 塑件内型深度基本尺寸的最小尺寸（mm）； CS 塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm）；塑件制品公差（mm），可查塑件制品尺寸公差数值表（SJ1372-78）取MT7获得；z 模具制造公差，按制品公差的1/4-1/3选取。根据制品的精度要求，确定模具的制造公差为制品公差的1/3，即z=1/3。通常，制品中1 mm和小于1 mm并带有大于0.05 mm公差的部位以及2 mm和小于2 mm并带有大于0.1 mm公差的部位不需要进行收缩率计算。6.5 成型零部件配合尺寸的公差要求1.零件无论凹模、凸模、型芯、成型小型芯（侧型芯）其固定部分按H7/m6加工；侧型芯的配合与小型芯的配合相同。2.料的溢边值。另外，推管与型部分如大型芯与推板的配合为H8/g7的滑动配合。但滑动配合的单面间隙，不能大于制品塑芯杆、推管与模板或镶件的配合也用H8/g7； H8/g7的配合为间隙配合。型腔型芯即凹凸模如图2和图3所示：图2 型腔三视图图3 型芯三视图 7 分型面的设计在注塑过程中，当注塑成型后，塑件从动、定模部分的接合面之间取出，这个接合面称为分型面。注塑模有时为了结构的需要，在定模或动模部分增加了辅助的分型面，此时将脱模时取出塑件的分型面称为主分型面。分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，不仅关系到直接关系到模具结构的复杂程度，也关系到塑件的成型质量。7.1 塑料制件在模具中的位置7.1.1型腔数目的确定一次注塑只能产生一件塑料产品的模具称为单型腔模具，如果一副模具一次注塑能生产两件或两件以上的塑料产品，则这样的模具称为多型腔模具。单型腔模具塑料制件的形状和尺寸一致性好，成型的工艺条件容易控制，模具结构简单、紧凑，模具制造成本低，制造周期短。但是在大批量生产的情况下，多型腔模具应是更为合适的形式，它可以提高生产效率，降低塑件的整体成本。根据题目要求，考虑到塑件较小，且为不规则弧形，为了平衡，本设计所需要的型腔数目为2。多型腔模具适用大批量、长期生产的小型塑件。 7.1.2塑件在模具中的位置本设计中采用一模两腔的形式，故型腔的布置和浇口的开设部位应力求对称，以防止模具承受偏载而产生溢边现象。可采用H型排列，旋转放模，在塑件侧小浇口分流道进浇。7.2 分型面的形式注塑模具有的只有一个分型面，有的有多个分型面。在多个分型面的模具中，将脱模时取出塑件的那个分型面称为主分型面，其他的分型面称为辅助分型面，辅助分型面是为了达到某种目的而设计的。分型面主要有平直分型面、倾斜分型面、阶梯分型面、曲面分型面和瓣合分型面（也称垂直分型面）。本设计采平直面分型面。7.3 分型面的设计原则由于分型面受塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件结构工艺性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排气等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，以选择出较为合理的方案。选择分型面时，应遵循以下几项基本原则：（1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处。否则塑件无法从型腔中脱出，这是最基本的选择原则。（2）分型面的选择应有利于塑件顺利脱模。（3）分型面的选择应保证塑件的尺寸精度和表面质量。同轴度要求较高的塑件，选择分型面时最好把有同轴度要求的部分放置在模具的同一侧。（4）分型面的选择应有利于模具的加工。（5）分型面的选择应有利于排气。为了使型腔具有良好的排气条件，分型面应尽量设置在塑料融体流动方向的末端。7.4 分型面的选择根据该塑件的结构，为了凝料的取出及制件的合理落料，分型面一般选在塑件的最大截面处。在本设计中，分型面选在开口从上往下第二个平面处，即最大平面。8 浇注系统的设计8.1 普通浇注系统的组成及设计原则浇注系统是指模具中注塑机喷嘴到型腔之间的进料通道。普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。浇注系统的设计是模具设计中的一个重要环节，设计合理与否对塑件的性能、尺寸、内在质量、外在质量及模具的结构、塑件的利用率等有较大影响。对浇注系统进行设计时，一般遵循以下基本原则：（1）了解塑料的成型性能。（2）尽量避免或减少产生熔接痕。（3）有利于型腔中气体的排出。（4）防止型芯的变形和嵌件的位移。（5）尽量采用较短的流程充满型腔。（6）流动距离比的校核。8.2 主流道设计主流道是指浇注系统中从注塑机喷嘴与模具浇口套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。主流道通常设计在模具的浇口套中，浇口套常用T8或T10钢材制作。为了让主流道凝料能顺利从浇口套中顺利拔出，主流道设计成圆锥形，锥角为，在这里取，流道的表面粗糙度。 1.为了使凝料顺利拔出，主流道的小端直径D应稍大于注射机喷嘴直径d，通常为 D=d+（0.51）mm,查手册可知XS-ZY-250型注射机喷嘴直径d=4mm，则D=5mm；2.主流道内壁的表面粗糙度应在Ra0.8um以下，抛光时沿轴向进行。主流道的长度L，一般控制在60mm以内，这里取L=45mm；浇口套一般采用碳素工具钢材料制造，热处理淬火硬度为。浇口套与模板间配合采用的过渡配合，浇口套与定位圈采用的配合。本设计中采用带直流道与分流道的潜伏式点浇口。浇口套如图4所示：图4 浇口套8.3 分流道设计分流道是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流通通道。分流道的作用是改变熔体流向，使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔，设计时应注意减少流动过程中的热量损失与压力损失。8.3.1分流道的形状与尺寸分流道开设在动、定模分型面的两侧或任意一侧，其截面形状应尽量使其表面积小，以减小热量损失。常用的分流道截面形状有圆形、梯形、型、半圆形及矩形等几种形式，本设计采用半圆形形状，根据模具实用技术手册表15-11可知，ABS的分流道直径为mm，可取7mm。8.3.2分流道的长度根据型腔在分型面上的排布情况，分流道可分为一次分流道、二次分流道甚至三次分流道。分流道的长度应尽可能短，且少弯折，以便于减少压力损失和热量损失，节约塑料的原材料和降低能耗。分流道长度的尺寸根据型腔的多少和型腔的大小定为18。8.3.3分流道在分型面上的布置形式分流道常用的布置形式有平衡式和非平衡式两种。如果型腔呈圆形状分布，则分流道呈辐射状布置；如果型腔呈矩形状分布，则分流道呈非字状布置。根据本设计要求，分流道呈平衡式布置。分流道应遵循两个原则：一个是排列应尽量紧凑，缩小模板尺寸；另一个是尽量使流程短，对称布置，使胀模力的重心与注塑机锁模力的中心一致。故本设计采用非字状布置,如图5所示：图5 分流道的布置形式8.4 浇口的设计8.4.1浇口的形式及选择浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。点浇口适用于成型各种壳、盒塑件，浇口痕迹较小，易于自动切断，故本设计采用点浇口。8.4.2浇口位置选择浇口开设的位置对塑件的成型性能及成型质量影响很大，另外浇口位置的不同还会影响模具的结构。选择浇口位置时，需要根据塑件的结构工艺性与工艺特征和成型的质量要求，并分析塑件原材料的工艺特性和塑料熔体在模内的流动状态、成型的工艺条件，综合进行考虑。（1）尽量缩短流动距离（2）避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷（3）浇口应开设在塑件壁厚处（4）考虑分子定向的影响（5）减少熔接痕提高熔接强度8.5 冷料穴和拉料杆的设计冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以避免这些冷料注入型腔，既影响熔体充填的速度，又影响成型塑件的质量。此外，冷料穴还便于在主流道末端处设置拉料杆，注塑结束模具分型时，在拉料杆的作用下，主流凝料从定模浇口套被拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统凝料一起推出模外。冷料穴常常设计在在主流道的末端，卧式或立式注塑机的冷料穴设置在主流道正对面的动模上。本设计采用常用形式，即带Z形头拉料杆的冷料穴。主流道拉料杆有两种基本形式，一种是推杆形式的拉料杆，固定在推杆固定板上，其中字形拉料杆是其典型的结构形式。另一种是仅适于推荐板脱模的拉料杆，固定在动模板上，其中球字头拉料杆是其典型的结构形式。根据实用模具技术手册表20-36，本设计采用Z型冷料穴拉料杆，d为mm，S为10mm。如图5所示：图5 拉料杆9 推出结构的设计9.1 合模导向机构的设计合模导向是保证动、定模或在上、下模合模时，正确地定位和导向的零件。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式，通常采用导柱导向定位。导向机构的作用有以下三点：(1) 定位作用 (2) 导向机构 (3) 承受一定的侧向压力导柱多采用20钢或T8、T10钢，导柱固定部分的表面粗糙度为0.8，其与模板之间采用或配合。导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出，导柱前端做成锥台形或半球形。导柱导向部分的表面粗糙度为，其采用或配合。导柱上应套有导套，导套壁厚一般为，导套内孔工作部分长度。导套材料硬度与导柱材料相同，其固定部分表面粗糙度且Ra=0.8，导向部分的表面粗糙度为。直导套用配合压入模板。9.2 推出机构的结构组成每次注塑模在注塑机上合模注塑结束后，都必须将模具打开，然后把成型后的塑料之制件及浇注系统的凝料从模具中脱出，完成推出脱模的机构称为推出机构或脱模机构。推出机构一般由推出、复位和导向等三大原件组成。若详细划分，则分为支承柱、复位杆、拉料杆、推板导柱、推板导套、推板、推杆固定板、推杆和型芯组成。9.3 推出零件尺寸的计算在推出机构中，推件板的厚度和推杆的直径是推出机构设计的关键。一般在模具设计时，当模具的外形尺寸设计好后，可选择推荐模架，推件板的厚度就可确定，而推杆的直径可根据塑件的结构、尺寸、模具的结构及推杆的数量，根据经验值来选定。本设计中推杆工作端选择圆形，其配合长度可取1215mm。推杆材料常用T8A等碳素钢，热处理要求为，推杆工作端配合部分的粗糙度Ra一般取0.8。9.4 推出机构的设计要求（1）推出机构设计时应尽量使塑件留于动模一侧（2）塑件在推出过程中不发生变形和损坏（3）不损坏塑件的外观质量（4）合模时应使推出机构正确复位（5）推出机构应动作可靠9.5 推出力的计算由于推出力的作用，使塑件对型芯的总压力降低了，故推出时的摩擦力为，整理该式并且忽略得。因塑料制件底部无孔，脱模推出时还要考虑克服大气压力，故最终公式为+。其中，为塑件包络型芯的面积；为塑件对型芯单位面积上的包紧力，一般情况下，模外冷却的塑件，取（）Mpa，模内冷却的塑件，取（）Mpa，本设计取3Mpa；为塑件对钢的摩擦系数，一般为,本设计取0.2；为脱模斜度。在本设计中，=30001(0.21-0.07)=390N。9.6 确定推出方式及推杆位置根据制品本身的结构特点，本次设计主要采用简单的脱模结构，确定在制品的每个型芯底部采用两个普通的圆形推杆，再增加一个圆形推杆作用在塑件圆柱处。推杆只起推出制件的作用，本身仅端面参与成型。推出机构为机动推出，形式简单。9.7 复位杆的设计复位就是将推出制品使之脱模的零部件回复到合模注塑时的正确位置的全过程。复位结构有：有复位杆复位；有推杆兼作复位杆复位；有的利用推板复位或用弹簧复位。本设计采用12复位杆复位，复位杆必需固定在顶杆的同一固定板上，而且各个固定板长度必须相等。10 冷却系统的设计10.1 模温对制品质量和生产效率的影响10.1.1温度对制品质量的影响高温塑料熔体在模具型腔内凝固并释放热量，模具内存在着一个合适的温度分布，使制品的质量的达到最佳。模具温度调节对制品的影响表现在如下几个方面：（1）变形（2）尺寸精度（3）力学性能（4）表面质量10.1.2 温度对制品生产效率的影响在注塑成型过程中塑料熔体所释放的热量约有5%30%由模具传导、对流和辐射的方式散发到大气中，热量大部分由冷却水带走，因此注塑模的冷却时间主要取决于模具冷却系统的冷却效果。据统计，模具的冷却时间约占整个注射循环周期的2/3，因此缩短注射循环周期的冷却时间是提高生产效率的关键。10.2 模具冷却系统的设计模具设置冷却装置的目的：一是防止塑件脱模变形；二是缩短成型周期；三是使结晶性塑料冷凝形成较低的结晶度，以得到柔软性、扰曲性、伸长率较好的塑件。模具冷却系统的目的，不仅仅是对模具进行冷却，而且可使模具维持成型制品所需要的恒定温度。熔融塑料由注射机喷嘴射出，进入模具并充满型腔后，则要求尽可能迅速地冷却固化，以便保压定型后出模。因此，要使模具保持塑料冷却固化所需的最佳温度，必须对高温塑料带入模具的温度进行有效的调节和控制，常用且又简便的方法就是利用冷却介质水对模具进行循环冷却，将模具中多余的热量带出模外，以保持制品冷却所需的最佳模温。冷却系统一般在模具上开设冷却水道。10.2.1 冷却水口的设计冷却水孔数量尽量多，尺寸尽量大的原则可知，冷却水孔数量大于或等于3根都是可行的。这样做同时可实现尽量降低入水与出水的温度差的原则。根据书上的经验值取4根，冷却水口口径为6mm。本塑件壁厚不均匀，厚处冷却水道到型腔表面的距离则应近一些，间距也可适当小些，一般水道孔边至型腔表面距离为。10.2.2 冷却回路的设计凹模冷却回路的设计种类：（1）外接直通式（2）平面回路式（3）多层回路式（4）凹模嵌入式因为外接直通式形式的管道加工方便，适合于较浅的矩形型腔。所以本次采用外接直接式，如图7所示：图7 冷却水路11 制品的脱模设计11.1 脱模结构的设计原则脱模机构设计一般应遵循如下原则：（1）尽量使制品留在动模一侧，借助开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。（2）防止制品变形或损坏，正确分析制品对型腔的粘附力大小及其所在部位，有针对性地选择合适的脱模机构。使推出重心与脱模阻力中心相重合。（3）力求良好的制品外观。在选择推出位置时，应尽量选择制品的内部或对制品外观影响不大的部位。（4）结构合理可靠，运动灵活，制造方便，推杆应具有足够的强度好刚度。11.2 脱模结构的分类（1）按动力源分类：手动脱模、机动脱模、液压脱模、气动脱模。（2）按结构分类：简单脱模机构、二级脱模机构、双脱模机构、顺序脱模机构、螺纹制品脱模机构。综上所述，并结合本身塑件的结构特点，本次设计主要采用简单的脱模结构即普通推杆，只起推出塑件的作用，本身仅端面参与成型。推出机构为机动推出，形式简单。全部采用顶杆顶出。12 模架的选择和注塑机的校核12.1 选择模架模架是设计、制造塑料注射模的基础部件。根据以上分析，计算以及型腔尺寸及位置尺寸可确定模架的结构形式和规格。查标准模架手册选用：P320025005Z1GB/T12556 .11990 定模板厚度：A=80mm动模板厚度：B=60mm垫块厚度： C=60mm模具厚度： H模 =140mm模具外形尺寸：230 mm300 mm285 mm模具厚度满足关系式： Hmin H Hmax式中： Hmin 允许使用的模具最小厚度； Hmax 允许使用的模具最大厚度。模架外形选择见图8图8 模架三视图12.2 注射机性能参数校核开始设计注塑模时，首先需要选择确定模具的结构、类型和一些最基本的参数和尺寸，如型腔的个数和需要的注射量、制品在分型面上的投影面积、成型时需要用的工艺合模力、注射压力、模具的厚度和安装固定尺寸以及开模行程等。这些数据均与注塑机的技术规格密切相关，如果二者之间不能匹配，则模具将无法使用，此时只能重新选择确定模具的结构类型或更换注塑机机型。为了了解模具结构类型与注塑机机型是否匹配，必须将二者之间的有关数据进行校核。对于多数注塑模，其型腔数量与注塑机的塑化能力、最大注塑量以及合模力等参数有关，此外，还受到制品的精度和生产的经济性等因素影响。12.2.1 注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核由于在初选注射机和选用标准模架时是根据以上四个技术参数及计算壁厚等因素选用的，所以注射量、锁模力、注射压力、模具厚度不必进行校核，已符合所选注射机要求。12.2.2开模行程的校核开模行程也叫做合模行程，是指模具开合过程中动模固定板的移动距离。注塑机的开模行程是受合模机构限制的，注塑机的最大开模距离必须大于脱模距离，否则塑件无法从模具中取出。对于注塑模具，校核公式为，其中表示注塑机移动模板与固定模板之间的最大距离，表示模具厚度，表示推出距离，表示包括浇注系统在内的塑件高度，表示需要在开模距离中增加定模板与中间板之间的分开距离，它们的单位均是。在本设计中，140200。经验证，XS-ZY-125型注射机能满足使用要求，故可以采用。13.2.3模具在注射机上的安装模具投影的最大长度应小于注射机模板长度；模具的最大宽度应小于模板拉杆外圆之间的间距。从标准模架外形尺寸看小于注射机的拉杆空间，并采用压板固定模具，所以所选注射机规格满足要求。13 模具的装配装配模具是模具制造过程中的最后阶段，装配精度直接影响到模具的质量、寿命和各部分的功能。模具装配过程是按照模具技术要求和相互间的关系，将合格的零件连接固定为组件、部件直至装配为合格的模具。在模具装配过程中，对模具的装配精度应控制在合理的范围内，模具的装配精度包括相关零件的位置精度，相关的运动精度，配合精度及接触只有当各精度要求得到保证，才能使模具的整体要求得到保证。塑料模的装配基准分为两种情况，一是以塑料模中和主要零件台定模，动模的型腔，型芯为装配基准。这种情况，定模各动模的导柱和导套

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