注塑模-数码相机后盖板注射模设计.doc

第 页设计论文题目： 数码相机后盖板 注射模具设计 学生姓名： 学生学号： 专业班级：材料成型及控制工程学院名称：材料科学与工程学院指导老师： 学院院长： 20 年 月 日 第 33 页数码相机后盖板注射模具设计摘 要如今，模具已成为工业的基础，而塑料模具在整个模具行业中约占1/3的比例，其中又以注射模需求量最大。随着工业的发展，塑料模具设计已进入一个崭新的阶段。本设计为数码相机后盖板的注射模具设计，塑件为薄壁复杂型腔零件，外形尺寸中等、表面质量要求较高，有大量凸台存在，与倒扣易发生干涉，故而模具设计难度较大。设计首先通过对塑件结构、技术要求分析，确定塑件的材料和工艺；再通过三维软件Pro/E建模和Moldflow流动仿真，对塑件进行数据分析和计算，确定模具结构、浇注系统、成型零件、排气系统、脱模推出机构、冷却系统；最后通过二维软件AutoCAD作出装配示意图和零件图。本设计特点在于：运用Moldflow软件分析浇口最佳位置；浇注系统采用弯钩潜伏式浇口；侧凹成型通过斜导柱侧向抽芯机构；倒扣采用斜推杆侧向抽芯机构。通过本设计，注射模理论知识得到实践，分析、处理实际问题的能力得到提高。关键词：注射模；Pro/E建模；Moldflow仿真；AutoCAD绘制Digital camera rear-cover injection mold designAbstractNowadays, mold has formed the foundation of industrial, and plastic mold accounts for a third in the mold industry, meanwhile the injection mold possess the greatest demand. With the development of the industry, plastic mold design has entered a new stage.This project is for the digital camera rear cover injection mold design. The cover owns the following characteristics: thin-walled and complex cavity, medium shape size, high surface quality, a lot of bosses which are prone to interference. So design is complex. Based on the structure of plastic parts, I design the process as follows: first of all, through the plastic parts design structure and technical requirements, the plastic material and technology are determined; then, the mold structure, gating system, forming parts, exhaust system, ejection mechanism, cooling system are determined by means of Pro/E modeling, Moldflow simulation, data analysis and calculations; Finally two-dimensional AutoCAD software draw the assembly diagram and parts diagram.Through this design, injection molding theoretical knowledge has increased, in the same time the ability of analyzing and processing the actual problem is improved.Key words: Injection mold; Pro/E modeling; Moldflow simulation; AutoCAD drawing目 录摘 要IAbstractII插图索引VI附表索引VII0 绪论10.1塑料模具国内外发展现状10.2 我国塑料模具发展的差距20.3 数码相机后盖板20.3.1设计内容20.3.1 设计目的30.3.2 设计意义31 塑件工艺性分析41.1 塑件材料41.2 塑件尺寸精度51.3 塑件表面质量51.4 塑件结构52 模具结构62.1 分型面62.2 型腔的数目和排列方式62.3 注射机的型号62.3.1 塑件的质量62.3.2 单次注射塑料熔体体积72.3.3 注射机的选择72.3.4 注射机的校核73 模架93.1 模架的类型93.2 模架的尺寸93.3 各模板的尺寸103.3.1 定模板103.3.2 动模垫板103.3.3 垫块103.4 模架的校核114 浇注系统134.1 主流道134.1.1 浇口套的尺寸134.1.2 主流道凝料体积144.1.3 主流道剪切速率校核144.1.4 浇口套其他参数144.2 分流道144.2.1 分流道的横截面形状144.2.2 一次分流道154.2.3 二次分流道154.3 浇口164.3.1 浇口的位置164.3.2 浇口的类型174.3.3 浇口的尺寸184.3.4 浇口剪切速率的校核184.3.5 浇口的加工与定位184.4 冷料穴195 成型零件205.1 凸、凹模的结构205.2 凸凹模的尺寸205.2.1 凹模的径向尺寸205.2.2 凹模的高度尺寸215.2.3 凸模的径向尺寸225.2.4 凸模的高度尺寸225.2.5 中心距尺寸235.2.6 凹模侧壁厚度和底部厚度235.3 斜导柱侧向抽芯机构245.3.1 侧向抽芯距255.3.2 侧向抽芯脱模力255.3.3 斜导柱直径265.3.4 斜导柱长度265.3.5 滑块275.3.6 楔紧块285.3.7 其他附件285.4 斜推杆侧向抽芯机构295.4.1 斜推杆的倾角305.4.2 斜推杆的复位、导滑316 排气系统327 脱模推出机构337.1 推出方式337.2 脱模力337.2.1 凸模的脱模力337.2.2 小型芯的脱模力347.2.3 校核推出应力348 冷却系统358.1 冷却介质358.2 冷却系统359 导向机构37致 谢38参考文献39插图索引图0.1 数码相机后盖板线框图2图0.2 塑件尺寸图3图2.1 分型面的位置6图2.2 Pro/E分析所得塑件的体积和质量6图3.1 模架的类型和各模板的尺寸11图4.1 浇口套的类型和参数13图4.2 分流道和浇口结构示意图15图4.3 最佳浇口位置点17图4.4 最佳浇口位置17图4.5 潜伏弯钩式浇口结构18图5.1 动模、定模成型零件的装配结构20图5.2 斜导柱侧向抽芯机构结构示意图24图5.3 斜导柱的长度26图5.4 斜导柱线框图27图5.5 滑块线框图28图5.6 斜导柱的参数28图5.7 侧向小型芯线框图29图5.8 定模小型芯线框图29图5.9 斜推杆侧向抽芯机构的结构30图5.10 斜推杆线框图30图8.1 冷却管道在定模板上的分布示意图36附表索引表2.1 注射机XSZ125的主要参数7表3.1 模架的参数110 绪论模具是各个工业产品不可或缺的重要工艺设备，被称为“工业之母”。整个模具行业，塑料模具约占三分之一的比例，其中国内塑料模具市场以注射模需求量最大。随着工业的发展，注射模已进入一个崭新的阶段。0.1塑料模具国内外发展现状注射成型理论发展随着聚合物流变理论、高分子材料结构学和高分子材料成型原理的深入研究和大量成果的实用化，模具设计的指导理论逐渐加强。新型高分子材料1如智能型、生物分离用、医疗用、医药、高分子微球、光导电性能、磁性、高性能等高分子材料的不断出现为注射成型提供发展契机和新的成型方法。注射成型CAE技术计算机辅助分析主要着力于对产品的最佳浇口位置、填充分析、冷却分析、保压分析、翘曲分析和设计分案的进一步优化等分析。CAE技术通过对塑料流动的模拟，帮助设计人员优化模具结构和成型工艺，指导相关人员从成型的角度改进产品的结构、选择合适塑件的材料和成型设备，评判不同方案的可行性和可能出现的结果，以达到优化设计方案、缩短模具开发周期和降低生产成本的目的。塑料模具材料淘-宝.店-铺搜索：“两个半学分”从模具工作的条件和加工工艺两方面考虑，塑料模具材料需满足的要求有：具有足够的硬度、耐磨性，能在高温下保持尺寸和形状的稳定，有足够的强度和韧性，具有耐蚀性和一定的耐热性等综合性能；具有良好的热、冷加工性能，具有良好的可锻性、切削加工性、焊接性、表面抛光性和热处理工艺性等综合的工艺性能。目前，专用的塑料模具材料包括模具钢和合金材料2，占主要地位的模具钢包括渗碳钢型、淬硬型、预硬型、时效硬化型、耐蚀型、无磁型，后者包括铜合金、铝合金、锌合金、钢结硬质合金、低熔点合金。为满足日益发展的模具需求，塑料模具材料的性能。质量、品种都要求不断的提高，其主要发展方向为：塑料模具材料的品种、规格需迅速的向多样化、制品化发展；进一步提高模具钢的性能和寿命；对塑料模具材料新型化的研发。0.2 我国塑料模具发展的差距模具材料冶金质量低、成材率低，高质量的模具钢材少，列入国家塑料模具钢标准的材料只有3Cr2Mo和3Cr2MnNiMo，标准钢种系列不完善；标准件专业化、标准化水平不高，致使生产周期长、生产成本高；零件精度低，汽车模具精度控制在0.03mm0.05mm，而国外模具精度已到达2mm；模具寿命低，制造周期长；高端的加工设备所占比例有限，模具制造工艺标准化水平、制品的精度有待提高；新工艺研发较少，新材料应用不够，创性能力有待提高。30.3 数码相机后盖板0.3.1设计内容数码相机后盖板为一壁厚为2mm（局部厚度为1mm）的复杂型腔、薄壁塑件，含有侧凹、倒扣、凸孔、凸起文字等。本设计主要通过对塑件分析，确定塑件的材料、对塑件公益行分析，继而分析模具结构、确定模架，再选择浇注系统、成型零件，确定排气系统、脱模推出机构、冷却系统。设计重点在于对塑件成型工艺性分析，模具的设计，总装配图的绘制。设计难点在于浇注系统的选择和成型零件的确定。根据塑件的要求，浇注系统确定为弯钩潜伏式浇口，其中浇口的位置通过模流分析软件确定；根据塑件的结构，成型零件包括凸模、凹模、斜导柱侧向抽芯机构、斜推杆侧向抽芯机构，其中，后两者为设计的重点。塑件相框图如图0.1所示；塑件尺寸如图0.2所示。图0.1 数码相机后盖板线框图图0.2 塑件尺寸图0.3.1 设计目的数码相机后盖板注射模具设计目的在于：通过此次设计，培养个人综合运用注射工艺理论知识，分析解决注射过程实际问题的能力；提高正确确定模具总体结构、设计模具具体部分的能力，对一般的结构能正确的选择成型零件；提高个人使用相关手册、查阅相关文献、同时熟悉相关国家标准和技术规范的能力。0.3.2 设计意义数码相机后盖板注射模具设计意义在于：通过本次设计，个人运用注射模理论知识处理实际模具设计的能力加强；能正确在注射模具设计过程中运用CAD/CAE软件，通过Moldflow模流分析软件优化浇口位置、冷却系统，运用AutoCAD软件清楚地表示模具结构、总装配图、零件图，通过三维建模Pro/E软件表达成型零件、塑件结构。1 塑件工艺性分析塑件工艺性是指塑件对成型加工的适应性，工艺性的分析指在保证塑件的各种性能符合要求的前提下，还需着眼于成型性能和经济性，力求塑件结构简单，同时考虑模具的结构和制造工艺。主要包括塑件的材料选择、塑件的尺寸精度、塑件的表面质量、塑件的结构。1.1 塑件材料塑件的材料选择需综合考虑塑料的力学性能、物理性能、化学性能和必要的精度、成型工艺性。考虑数码相机后盖板为壳体类塑件，常用成型壳体零件的材料有：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯（PVC）、聚碳酸酯（PC），其中ABS的性能下：物理性能：外观为呈象牙色、不透明粒料，质轻（密度为1.021.08g/cm3）；着色范围大，可着成各种颜色，并具有高光泽度；收缩率较小，为0.30.8%；在较宽的温度范围内，冲击强度和表面硬度较高；热变形温度比其他材料高，尺寸稳定性好。在空气中吸湿性大，注射成型前必须在7080条件下干燥4小时以上。化学性能：无毒、无味，属易燃聚合物，火焰呈黄色，但不出现滴落，并发出特殊的肉桂味；不受水、无机盐、碱醇类和烃类溶剂及多种酸的影响。耐候性较差综合可知：ABS具有无毒、无味、质轻（密度为1.021.08g/cm3），流动性能好、优异的耐冲击性、良好的低温性能和耐化学药品腐蚀性，尺寸稳定性好、表面光泽、易着色和涂装性能，并且原料来源广、价格较低、易于成型加工等综合特点。因而成型塑件的材料定为ABS。ABS的注射工艺参数如下：干燥处理：温度7080时间34h料筒温度：前段180200中段165180后端150170螺杆转速：3060r/min模具温度：6080注射压力：7090MPa注射时间：35s保压压力：5070MPa成型周期：19.1s（其中：冷却时间t冷=9.3s，注射时间t注=1.8s，脱模时间t脱=8s）1.2 塑件尺寸精度本塑件外观要求美观，内腔无特别要求。因而根据GBT_14486-2008标注尺寸公差等级选择ABS塑件一般精度MT3，未标注尺寸定为MT5。1.3 塑件表面质量塑件表面质量包括塑件外观质量和表面粗糙度。塑件的外观质量指塑件成型后的缺陷，这些缺陷与塑件材料的选择、成型工艺、模具的结构等有关。塑件的表面粗糙度根据“型腔的表面粗糙度比塑件低12级”的要求、塑件的实际要求和GBT_14234-1993，外表面选择Ra3.2m，内表面的选择Ra6.3m。1.4 塑件结构该塑件壁厚2mm，外形尺寸较大，壁厚整体均匀，且符合最小壁厚（0.75mm）的要求；塑件型腔较大，有通孔存在，通孔尺寸符合最小直径要求；塑件内腔有2个加强筋、凸台有2个加强筋，符合加强筋的推荐尺寸；另外，塑件的外形、内腔均有倒圆角，其大小符合规定值（外形倒圆角半径R=1.5T=1.5mm，内腔倒圆角半径R=0.5T=0.5mm）。根据塑件的精度要求、塑件的结构、和塑件脱模斜度的推荐值，取该塑件的脱模斜度为1。2 模具结构2.1 分型面分型面是动模、定模在合模是接触的表面。其选择要求考虑脱模、塑件质量、浇注系统、模具加工、型腔排气等综合因素。根据本塑件外表面的质量要求和分型面应选择在塑件的最大轮廓处的原则，拟定塑件的分型面如图2.1所示的位置。图2.1 分型面的位置2.2 型腔的数目和排列方式型腔的数目确定主要根据技术参数和经济性原则确定，考虑到塑件的尺寸较大，初步定为一模两腔。排列的方式需考虑注射工艺、模具结构两个角度考虑，结合本塑件的复杂的形状和型腔压力的平衡，采用对称直线式排列。2.3 注射机的型号注射机是将颗粒状、粉状的固体塑料加热熔融成粘流态熔体，并通过柱塞或螺杆的推动作用，以较大的流速送入喷嘴的设备。其作用为：将塑料融化并注入喷嘴中；保压阶段，弥补因塑料收缩而产生的间隙。主要技术规范有：注射量、注射压力、锁模力、模具安装尺寸、开模行程等。2.3.1 塑件的质量经三维软件Pro/E4分析塑件模型得：图2.2 Pro/E分析所得塑件的体积和质量塑件的体积V塑=17.42cm3查相关手册可知，ABS的密度范围为：1.021.08g/cm3，取塑件的密度为=1.02g/cm3塑件的质量m塑=V塑=17.76g。2.3.2 单次注射塑料熔体体积单次注射塑料熔体体积与浇注系统凝料体积、塑件体积相关，浇注系统主流道、分流道的凝料参考计算，其计算公式如下：V总=V主+nV分+nV塑式中V总单次注射塑料熔体体积V主主流道凝料的体积n型腔的数目V分分流道凝料的体积V总=1.25cm3+2(0.393+0.183+17.42)cm3=37.24cm3。2.3.3 注射机的选择为保证正常的注射，实际注射量应小于或等于公称注射量的0.8，即公称注射量V公V总/0.8=46.55g根据国产注射的型号所提供的标称注射量，选择注射机型号为XSZ125，其公称注射量为104g。注射机XSZ125主要参数如表2.1所示。表2.1 注射机XSZ125的主要参数注射时间（s）1.8锁模力（kN）900拉杆空间（mm）260360注射行程（mm）160公称注射量（cm3）104注射压力（MPa）150喷嘴球半径（mm）12喷嘴孔直径（mm）4最大成型面积（cm2）360模板最大行程（mm）300模板的最小厚度（mm）200模板的最大厚度（mm）3002.3.4 注射机的校核1 压力校核本设计塑件为中等壁厚件，查手册可知ABS所需的注射压力100130MPa，取塑件所需的注射压力p0=110MPa；注射压力安全系数k=1.251.4，取k=1.3，则注射机的压力：p=kp0=143MPa150=p公则注射机的公称压力满足要求，压力校验合格2 锁模力校核根据测量塑件在分型面上的投影A0=5029.4mm2；经测量浇注系统在分型面的投影面积A1=327.2mm2，则塑件和浇注系统在分型面上的投影面积为：A=nA0+A1=10386mm2模具型腔内的压力：F=Ap式中p模具型腔内的压力，一般取值范围2540MPa，对于ABS中等粘度的塑件， p=35MPaF=1038635N=363.5kN查手册可知XSZ125注射机的锁模力F公=900kN，考虑锁模力的安全系数k=1.11.2，校核为：kF=1.2363.5kN=436.2kNF公=900kN经验证，注射机锁模力合格。3 模架模架是整套注射模具的骨架，一般由定模座板、定模板、动模板、动模垫板、推板、推板固定板、垫块、动模座板、导柱、导套、复位杆、动定模座板螺钉组成，特殊的模架还含有浇口板、脱模板等架构。淘-宝.店-铺搜索：“两个半学分”模具厚度校核合格。1 模具平面尺寸校核模架平面的尺寸WL=250mm315mm260mm360mm，即模架平面的尺寸小于注射机拉杆的空间，模具平面尺寸校核合格。4 浇注系统浇注系统是指把塑料熔体从注射机喷嘴平稳而有序地引入模具型腔的通道，一般由主流道、分流道、浇口、冷料穴四部分组成。其主要的作用为控制塑料熔体注入型腔的速度、方向和时间，使塑料平稳地进入型腔、避免紊流的出现。4.1 主流道主流道是连接注射机喷嘴和分流道的通道，截面为圆形，呈一定的锥度。本设计要求浇口套与定模板之间能滑动，浇口套的类型确定为主流道浇口套与定位圈整体式，配合固定在定模座板上，其具体形状和参数如图4.1所示。图4.1 浇口套的类型和参数4.1.1 浇口套的尺寸主流道的长度：小型模具主流道的长度应满足“L60mm”，由于本设计主流道浇口套与定位圈设计成整体式，其具体长度与分流道截面高度和模架有关，设计初步取值60mm主流道小端直径：d=注射机喷嘴孔半径+(0.51)mm=(3.54)mm，取d=3.5mm主流道大端直线：D=d+2Ltan(/2)=3.5+260tan1.5=6.64mm主流道球面半径：R=注射机球头半径+(12)mm=(1314)mm，取R=13mm球面配合高度：取h=3mm主流道当量直径：D主=(d+D)/2=5.07mm。4.1.2 主流道凝料体积V主=/3L(D/2)2+(d/2)2+1/4Dd=1.25cm3。4.1.3 主流道剪切速率校核单次注入塑料熔体的总体积V总=V主+nV分+nV塑=1.25cm3+2(0.393+0.183+17.42)cm3=37.24cm3主流道的体积流量q主=V总=V总/t=37.24/1.8cm3/s=20.68cm3/s主流道的剪切速率=1.33103/s-1生产实践表明，当注射主流道的剪切速率=51025103时，所成型的塑件质量较好。计算结果处于最佳剪切速率范围内，校核合格。4.1.4 浇口套其他参数由于浇口套在工作过程中与注射机喷嘴反复的接触、碰撞、易磨损，因而选择碳素结构钢T8A，淬火热处理、表面硬度为50HRC；为减小熔融塑料在主流道流动的阻力，凝料顺利的脱出主流道，浇口套内壁表面粗糙度加工为Ra0.8m；为抵消塑料熔体对浇口套产生的反作用力，浇口套需用3M3的内六角螺钉固定；由于浇口套与定模板之间滑动，因而浇口套与定模板采用H9/f9的间隙配合，而与定模座板之间采用H7/m6的过渡配合。4.2 分流道分流道是连接主流道和浇口的通道，大多数开设在分型面上，起到分流、转向和保证塑料平稳充型的作用。分流道的设计主要受塑件的尺寸、塑件的质量、塑料的物理性属性、注射机的影响，设计需要考虑压力和温度损失、加工的简易性、充型的平稳性。4.2.1 分流道的横截面形状为减小流经分流道的压力和热量损失，要求分流道横截面积大、表面积小。在圆形、矩形、梯形、U形、正六边形横截面中，圆形横截面压力和热量损失最小。浇口类型确定为“香蕉型”潜伏式浇口，其分流道、浇口位置及参数如图4.2所示。图4.2 分流道和浇口结构示意图4.2.2 一次分流道1 一次分流道的长度x2D，通常情况下，xmin=15mm取x=20mm2 一次分流道的直径对于主流道尺寸确定的条件下，分流道的直径可按以下经验公式计算：D1=(0.80.9)d式中D1一次分流道的直径d主流道大端直径D1=(0.80.9)6.64mm=5.315.98mm由于D146mm，取D1=5mm，其结果在ABS塑料分流道圆形横截面尺寸推荐范围4.89.5mm内。3 一次分流道凝料体积V1=(D1/2)2x=0.393cm3。4.2.3 二次分流道二次分流道由一次分流道末端直径为D的圆呈锥体状逐渐过渡到直径为d1的小端，整体显“弯钩状”，其截面形状仍为圆形。1 二次分流道的尺寸5二次分流道的锥度：通常=35，取=3二次分流道的小端直径：d1=2mm二次分流道的长度：L20mm2 二次分流道凝料体积V2=/3L(D/2)2+(d1/2)2+1/4Dd1=0.183cm33 分流道剪切速率的校核一次注射注入分流道塑料熔体的体积V总V分=nV塑+nV浇式中V分一次注射注入分流道模具的塑料熔体的体积V分=17.42cm3+(0.393+0.183)cm3=18.00cm3查手册可知公称注射量为60cm3的注射机，注射时间t=1.8s分流道体积流量q分=V分/t=10cm3/s剪切速度=6.72102s-1生产实践表明，当注射分流道的剪切速率=51025103s-1时，所成型的塑件质量较好。计算结果处于最佳剪切速率范围内，校核合格。4 分流道的其他参数由于相对粗糙的分流道表面能增加与其相接触的熔体的阻力，使外层塑料凝固并形成一层绝热层，从而有利于中心熔体保温，因而分流道的表面不必很光滑，粗糙度定为Ra1.6；考虑到分流道单独加工、与塑件反复摩擦，其选用材料应该具有易加工性和耐磨性，材料定为合金结构钢40Cr，并对内壁进行渗碳、淬火处理以提高其耐磨性。4.3 浇口浇口是连接分流道和型腔的细短通道，其作用为：加快从分流道流过来塑料熔体的速度，以较大的剪切速率充满型腔；型腔充满后，浇口内的熔体迅速凝固，防止型腔内的塑料倒流。浇口的设计需考虑塑件的缺陷、塑料熔体的流动、型腔内的气体排出、塑料熔体的取向等综合因素。4.3.1 浇口的位置有限元法是用近似的方法将求解的未知区域离散化，分成具有一定形状的有限单元区域，单元之间通过节点相互联系，由单元组成的集合体替代原来的连续体的分析方法。Moldflow将塑件模型划分为有限的网格，通过已知的边界条件，利用网格之间通过节点的联系，近似地求出位置区域的流动状态，进而模拟塑料成型的流动分析，得到浇口最佳位置、流动分析、保压分析、冷却分析、简单的翘曲分析等。将三维软件Pro/E生成的模型导入Moldflow中，划分表面网格并做网格的前期处理，再分析得出如图4.3、4.4所示最佳浇口的位置6。图4.3 最佳浇口位置点 图4.4 最佳浇口位置4.3.2 浇口的类型由于数码相机后盖要求表面不留痕迹，同时塑料选择的材料ABS在凝固时有较大幅度的弹性变形；潜伏式浇口有位置选择范围大、浇口横截面小、开模时自动拉断凝料、模具结构简单、加工方便等特点，因而优先选择潜伏式浇口。潜伏式浇口按其结构大致可分为推切式浇口、拉切式浇口、弯钩式浇口三大类。推切式浇口压力损失较大，位于推杆上的浇口加工困难；拉切式浇口虽留在塑件痕迹的较小，但仍会影响塑件的外观；弯钩式浇口克服了前两种直线式浇口的缺陷，因而确定浇口类型为潜伏弯钩式浇口。4.3.3 浇口的尺寸浇口的尺寸如图4.2所示：淘-宝.店-铺搜索：“两个半学分”5.2.3 凸模的径向尺寸凸模的径向尺寸有： 5.2.4 凸模的高度尺寸凸模的高度尺寸有： 5.2.5 中心距尺寸中心距尺寸有： 5.2.6 凹模侧壁厚度和底部厚度矩形整体式凹模h/l0.41，侧壁厚度计算公式：式中S矩形整体式凹模侧壁厚度p型腔内最大熔体压力，其取值按估算公式确定，一般为3050MPah凹模的深度p凹模材料的许用应力，一般中碳钢p=160MPa=12.8mm由于塑件仅为厚度为2mm的薄壳，所取的凹模侧壁厚度应小于计算值，取S=8mm。凹模底部厚度计算公式：式中T矩形整体式凹模底部厚度b凹模内腔的宽度23.5mm其实际取值同样应远小于计算值，经测量凹模距定模座板最近距离为17.2mm，符合要求的厚度。侧向抽芯机构当塑件含有与开模方向不一致的孔、凹孔时，一般都采用侧向抽芯机构，把成型侧孔或侧凹的零件做成单独的、可活动的机构，在塑件脱模前，首先需要抽出侧抽芯。由于本设计塑件含有侧向凹孔和倒扣，需要设计侧向抽芯机构。5.3 斜导柱侧向抽芯机构斜导柱侧向抽芯机构是一种常见的具有简单结构、安全可靠等特点的成型凹孔的机构。根据凹孔的位置，选用斜导柱、滑块同在定模的机构，其增设定距螺钉和弹簧，结构如图5.2所示。动作原理为：开模时，动模向下移动，在弹簧9的作用下，模具首先沿A-A面分型，定模滑块3在斜导柱5的带动下进行侧向抽芯；当抽芯完成时，定距螺钉使得定模板不能再向下移动，钢球4落入滑块右侧的锥形小孔内使滑块定位；动模继续向下移动，则沿B-B面分型，塑件包裹在型芯上脱离凹模型腔，最后由小型芯、推管推出机构脱离型芯。图5.2 斜导柱侧向抽芯机构结构示意图1楔紧块 2固定螺钉 3滑块 4弹簧、钢球定位 5斜导柱6固定销 7侧型芯 8定距螺钉 9弹簧5.3.1 侧向抽芯距抽芯距是将侧型芯抽至不影响塑件脱模的距离，其大小比塑件上的侧孔深度大23mm。计算公式为：式中斜导柱的抽芯距h塑件测孔深度S抽=(2+23)mm=45mm，取S抽=5mm。5.3.2 侧向抽芯脱模力其中Fc侧型芯抽出的脱模力L型芯或凸模被包紧部分的断面周长h被包紧部分的深度p由塑件收缩率产生的单位面积上的正压力塑件对钢的摩擦系数，一般取0.10.2侧型芯的脱模斜度A侧型芯滑块在侧向分型方向的垂直面的投影面积N=121.6N实际设计过程中，需要考虑侧型芯几何形状、塑件的成型工艺、滑块与导滑槽之间的摩擦等因素，计算出的脱模力应乘以修正系数K7。即：式中修正后的脱模力K修正系数，根据长期的设计经验，一般取1.31.5N=170.2N脱模力=170.2N。5.3.3 斜导柱直径对于圆形截面斜导柱，其直径计算公式为：其中d圆形横截面斜导柱直径Hw抽拔力中心线到斜导柱固定板的距离w斜导柱所用材料的许用弯曲应力，一般碳素钢取w=300MPa斜导柱的倾角斜导柱的倾角=1525mm=8.36mm按标准值，取d=10mm，对应的大端直径D=14mm。5.3.4 斜导柱长度斜导柱的长度主要取决于斜导柱的直径、倾斜角、抽芯距，由如图5.3所示的5个部分组成。图5.3 斜导柱的长度长度计算公式为：式中L斜导柱的的总长度D斜导柱固定部分大端直径斜导柱的倾角h固定斜导柱即定模座板的厚度d斜导柱的直径L4斜导柱的有效长度，其计算公式为：L5斜导柱头部长度，其常取值815mmmm=56.4263.42mm取斜导柱的长度L=57mm。斜导柱线框图如图5.4所示。图5.4 斜导柱线框图5.3.5 滑块由于小型芯为薄片状，活动型芯与滑块的连接方式采用通槽定位销固定的形式；滑块的导滑形式为T型槽导滑，满足滑块活动中需平稳的要求；由于弹簧钢球式定位加工简单、安装方便、占位小，因而选其为滑块的定位方式，滑块上两锥形孔的水平距离为抽芯距即5mm；滑块的宽度设计为30mm；滑块的导滑长度为56mm，满足“滑块导滑长度大于滑块宽度的1.5倍”和“导滑长度不小于滑块全长的2/3”的要求。滑块线框图如图5.5所示。图5.5 滑块线框图5.3.6 楔紧块锁紧装置楔紧块主要用于防止侧向型芯和滑块在注射过程中受型腔的侧向压力而移动。由于滑块的宽度较大，因而采用如图5.6所示的嵌入式楔紧块锁紧，在开模同时起到导滑作用；楔紧块采用螺钉固定，便于楔紧块损坏后更换，其中螺钉的规格为M410；楔紧块与滑块配合的斜面角度=+2=17。图5.6 斜导柱的参数5.3.7 其他附件定距螺钉选择为4M12的螺钉，定模板上定距孔的深度为完成侧向抽芯时定模板移动的垂直距离，即为：S抽/tan=5/tan15mm=18.66mm，定为19mm；弹簧规格定为2YA 31840 GB/T 20891994，孔的深度为28mm。侧向小型芯线框图如图5.7所示；小型芯线框图如图5.8所示图5.7 侧向小型芯线框图图5.8 定模小型芯线框图5.4 斜推杆侧向抽芯机构斜推主要用于成型倒扣、侧孔、侧凹，其具有结构简单的特点而广泛被应用。斜推主要由斜推杆、固定装置、导滑装置组成。本设计选用最为简单的滑轮导滑斜推杆外侧向抽芯机构，其结构如图5.9所示，动作原理为：侧抽芯完成后，推板固定板1推动滚轮2，使得斜推杆3沿动模板斜方孔运动，与推杆共同推出塑件。图5.9 斜推杆侧向抽芯机构的结构1推板固定板 2滚轮 3斜推杆5.4.1 斜推杆的倾角在满足侧向抽芯的情况下，斜推杆的倾角应尽量选择较小的角度，一般不大于20。其大小由抽芯距、塑件的高度即推板推出行程决定，可按以下公式确定：式中S抽斜推杆的抽芯距S推板推出行程根据塑件，可知S抽=(1.3+23)mm=3.34.3mm，取S抽=4mm；推板推出行程S=25mmarctan(4/25)=9.1，结合条件20取=10斜推杆线框图如图5.10所示.图5.10 斜推杆线框图5.4.2 斜推杆的复位、导滑斜推杆的复位、导滑如图5.9所示：与开模方向平行的斜面B保证合模后推杆回复到预定的位置；利用凸模内加工的斜面A和滚轮的共同作用对斜导柱导滑。6 排气系统排气系统是排除型腔和浇注系统内原有的空气、塑料受热产生的低分子挥发气体、塑料中的水分气化形成的水蒸气，以防止塑件产生局部炭化、气泡、空洞或填不足的缺陷。排气系统一般开设在型腔最后填充的部位、浇注系统的终端。根据本设计的塑件结构和浇口位置：塑件的长度为107mm，主流道的末端有Z形拉料杆间隙引气；模具的分型面，型腔内动模小型芯、定模小型芯、小型芯推管推出机构、侧抽芯、斜推杆均可以排气，因而可在塑件最后充填的部位添加深度为0.03mm的排气槽用以排气。7 脱模推出机构脱模推出机构是通过推杆、推管、脱模板、推块等脱模零件将塑件连同浇注系统凝料与凹模相分离。脱模机构的设计需要考虑塑件留在动模、保证塑件不变形损坏、力求良好的塑件外观的原则。7.1 推出方式由于此塑件上大量存在凸台、凹孔，可根据实际情况选择部分作为小型芯推管推出方式。小型芯推管推出需避免与斜推杆发生干涉，可作为推出机构的有：2个外径为2.5mm、内径为1mm的凸台和1个相同规格的凹孔，3个外径为3mm、内径为1mm的凸台，2个外径为4.5mm、内径为2mm的凸台。7.2 脱模力7.2.1 凸模的脱模力凸模的尺寸较为复杂，按照矩形凸模计算，其宽度a=64.3mm、长度b=104.3mm、壁厚t=2mm，则84.310，此塑件为薄壁塑件，其脱模力计算公式为：式中F1凸模的脱模力t塑件的厚度E塑件的弹性模量，查手册可知E=2900MPaS塑料的平均收缩率，查手册可知ABS的收缩率为0.3%0.8%，平均收缩率S=0.0055L被包型芯的长度，经测量L=13.8mm脱模斜度，脱模斜度=1f塑件与钢材之间的摩擦系数，查手册可得f=0.45塑料的泊松比，查手册可得=0.3K2由和f决定的无因次数，K2=1+fsincosA塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积，当塑件底部有通孔是，A=0K2=1+fsincos=1+0.45sin1cos1=1.008 =2158.6N7.2.2 小型芯的脱模力由于小型芯较多，其脱模力按照凸模的0.5倍计算，即：F2=0.5F1=1079.3N7.2.3 校核推出应力由小型芯推管组成的推出机构其总面积为A=53.62cm2推出应力=72.5MPa其推出机构还有斜推杆，应该可以满足推出机构作用在塑件上的单位压应力。如若不能满足要求，可在动模板上附加嵌入式推模板。8 冷却系统冷却系统是通过冷却介质快速将塑料熔体冷却至脱模温度。其设计需要考虑型腔、小型芯、侧抽芯、斜推杆的位置，冷却介质的流动状态等综合因素。冷却水道应均匀分布；冷却水道不能与小型芯、推管、斜推杆孔位置发生干涉；进出冷却介质温差不大于5。8.1 冷却介质考虑到ABS为中等黏度的材料，其成型温度为200，模具温度为5080，取模具温度为70，冷却介质为水。8.2 冷却系统1 单位时间注入的熔体总质量W单次注入熔体总质量m=V总=37.241.02g=17.76g单位时间注射