床头电话支架注射模具毕业设计

编号 本科毕业设计床头电话支架注射模具设计The Bedside Telephone Support Injects A Molding Tool Dedign学 生: 陈文 专业/班级： 机械设计制造及其自动化/030311A班指导 教师： 罗世昌 学 院: 机电工程学院 2007 年 06 月- 34 -长春理工大学毕业设计第一章 绪 论1.1 引言 模具是利用其特定形状来成型，具有一定形状和尺寸的制品的工具，而成型塑料制品模具叫做塑料模具，随着塑料的广泛应用，此成型模具的生产也越来越普遍。模具工业是国民经济发展的重要基础工业之一。模具是成形制品或零件生产的一个重要装备。从航空、航天、汽车等行业的零部件，到计算机、电子电器、各种家电产品的生产，乃至人们的日常生活用品，几乎各行各业都有用模具生产的制品和零部件。现代工业发达的国家，对模具工业都十分重视，因为模具技术水平的高低反映了一个国家制造业的能力和工业产品的水平。现代塑料制品生产中，合理的加工工艺，高效的设备，先进模具是必不可少的三项重要因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求，塑料制件使用要求和造型设计起着重要作用。高效的全自动的设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其效能，产品的生产和更新都是以模具制造和更新为前提。由于工业塑件和日用塑料制品的品种和产量需求量很大，对塑料模具也提出越来越高的要求，因此，促使塑料模具生产不断向前发展。其中，塑料模具在日常生活中的应用更为广泛。所谓塑料模具，是指成型塑料制品的模具。近年来，塑料在机电工业及日生活中应用越来越广泛。塑料成型加工机械和成型模具增长十分迅速、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站的比重越来越大，其深远的意义也引起人们的高度重视。随着塑料加工工业的发展，塑料在社会上的应用越来越广泛，由于塑料如下优点：（1）耐腐蚀，容易着色，可回收再利用，有一定的强度和硬价格低廉。（2）优越的电性能和绝缘性能，优良的化学稳定性能，优良的自润滑性能。（3）价格低廉，可适宜大批量生产。1.2模具工业在国民经济中的地位 目具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。 1.3 模具技术国内外现状以及发展趋势 20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。经过多年的努力，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。（1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。（2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。（3）推广CAD/CAM/CAE技术；模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。 1.4 床头电话支架部件模具社会发展现状 随着固定电话、移动电话、手机等，在人们生活中日渐普及，其市场需求随之扩大，其部件需求也随之增大，需求量已经不是单件或是小批量生产可以满足。需要快捷可靠的大批量生产方式，来满足市场需求。模具设计速度必须加快及模具质量需要提高，因此，模具的模具设计速度必须加快及模具质量需要提高，传统的模具设计与制造方法不在适应产品及时更新换代和提高质量的要求，迫切需要将先进的CAD/CAE 技术用于打印纸送纸部件的设计与制造当中。 1.5毕业设计的目的和意义毕业设计是工科院校本科生培养计划的最后的重要环节，是工程师基本训练必不可少的一环，以次来培养学生综合运用所学理论知识技能，解决与分析实际问题，促使学生向工程师过渡，其具体目的为：1）培养学生综合运用所学知识，收集与研究有关参考文献和现场资料，经验，分析与解决主要问题及工程技术实际问题的能力。2）巩固与深化，扩大专业知识和基本理论知识，对设计中要解决的主要问题，在独立进行分析，研究的基础上，提出自己的见解，并完成所规定的设计任务，经历一次工程师的基本训练。3）通过毕业设计，学生能独立解决一个工程技术问题或一个基本理论问题，从而达到深化，扩充知识，加强实际，进一步提高工作能力。4）通过毕业设计的锻炼，使学生树立一个正确的设计与实验研究的思想方法，培养良好的科学态度与工作作风，向工程师过度第二章 塑料制件实体设计 2.1 床头电话支架部件的测绘与设计 本设计所要作的模具的产品是电话支架部件，具体结构见图1-1 图1-1 2.2 材料的选择根据制件的特点，要有很好的外观，有一定的刚度和强度要求，选择ABS塑料做为制件的材料。ABS树脂是丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物，其特性是由三组份的配比及每一种组分的化学结构，物理形态控制，丙烯晴组分在ABS中表现的特性是耐热性、耐化学性、刚性、抗拉强度，丁二烯表现的特性是抗冲击强度，苯乙烯表现的特性是加工流动性，光泽性。这三组分的结合，优势互补，使ABS树脂具有优良的综合性能。ABS具有刚性好，冲击强度高、耐热、耐低温、耐化学药品性、机械强度和电器性能优良，易于加工，加工尺寸稳定性和表面光泽好，容易涂装，着色，还可以进行喷涂金属、电镀、焊接和粘接等二次加工性能。 ABS塑料的介绍如下：化学名称：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 英文名称:Acrylonitrile Butadiene Styrene 其主要性能参数如下：密度()1.031.07、计算收缩率（）0.30.8、成型时间（s）50220、屈服强度（）50、拉伸强度（）38、断裂伸长率（）35、注射压力（）4001000、硬度(HBS)7.1特点： 1、综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好.。 2、与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬喷漆处理.。3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。 4、流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。用途：适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件。 成型特性： 1.无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽塑件须长时间预热干燥80-90度,3小 2.宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为270度).精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜60-80度.。3、如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模或者改变入水位等方法。 4、如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表需增加排气位置。运用SolidWorks对制件进行分析得：单个塑件体积为： = 44447.60 立方毫米塑件的重量： = =25.00克 第三章 注塑模具总体结构设计3.1注塑机的选择与确定注塑机的主要参数有公称注射量,注射压力,注射速度,塑化能力,锁模力,合模装置的基本尺寸,开合模速度,空循环时间等.这些参数是设计,制造,购买和使用注塑机的主要依据.(1)公称注塑量；指在对空注射的情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注射装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力.(2)注射压力；为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力.(3)注射速率；为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度.(4)塑化能力；单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期.(5)锁模力；注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开.(6)合模装置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等.这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围.(7)开合模速度；为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停.(8)空循环时间；在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下,完成一次循环所需的时间.查塑料模具技术手册表3-48 并根据制品的体积和重量，选择注塑机Sz-250/1250 结构形式卧式注射方式柱塞式最大注射量(g)270螺杆直径(mm)45注射压力(Mpa)160注射行程(mm)170锁模力(KN)1250最大成型面积(cm)130最大开模行程(mm)360最大模具厚度(mm)550模板尺寸(mm*mm)280*400锁模方式液压/机械定位圈直径(mm)100喷嘴球径(mm)R15模具最大厚度(mm)550最大成型面积(mm)130模具最小厚度(mm)150机器外型尺寸(mm*mm*mm)3610*850*15503.2模具结构的确定为保证配合精度，据相关资料建议，模具选用单分型面。3.3 计算型腔数目型腔压力：=kp-型腔压力（MPa）P-注射压力（MPa）k-压力损耗系数，取0.25所以：=0.251250=312.5（MPa）=31250N/再求出型腔个数n n= n-型腔个数 T-注射机锁模力（N） -成型时型腔压力（N/） -流道的投影面积（） -一个塑件的投影面积（）运用SolidWorks进行分析得：=15.30 =155.35所以n= = 1.12-1.85取整得n=2所以两腔。3.1.3 注塑机参数校核(1)最大注塑量校核注塑机的最大注塑量应大于制品的重量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边），通常注塑机的公称注塑量为最大注塑量的80%本设计中选用的注塑机最大注塑量为=270cm=80% =80% 207 =165.6cm而注射机的实际注射量为注塑件的量与浇注系统中的量之和.=n+运用SolidWorks进行分析得：=52.36cm=224.297+52.36=102.63 cm80%=165.6 cm所以我们选取的注塑机符合最大注塑量的要求。(2)锁模力校核校核公式：F0KPcA；取安全系数K=1.1；运用SolidWorks计算塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积为182.04； KPcA=1.131250182.04=436075N=436.075kN；而注塑机的F0=450kN，故合适。(3)模具与注塑机安装部分相关尺寸校核模具长宽拉杆面积：模具长宽为280400mm 注塑机拉杆间距415415mm；满足要求。模具闭合高度校核：模具实际厚度=245mm；注塑机最小闭合厚度 =100mm，注塑机最大闭合厚度=300mm,即，因此满足要求。(4)开模行程校核：对于双分型面注塑模来说注塑机开模行程应满足：S +a+（）mm S-注塑机最大开模行程（mm）； -塑件脱模距离（mm）； -包括流道凝料在内的塑件高度（mm）； a-定模座板与定模型腔板分开的距离（mm）。取=20mm, =31mm, a=60mm。所以：+a+（）=20+31+60+（）=（mm）S=170mm,故满足要求。(5)注塑成型条件1)熔胶温度ABS 属于无定型塑料，无明显熔点，熔融流动温度不太高，160以上即有充分的流动性，但温度过高并不会使流动性增强。ABS 的品种较多，不同品种的料筒温度有所不同，鼠标模具采用的熔胶温度为240。2)模具温度。模温的高低对塑件的质量影响很大（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低），在成型加工时应将模温控制在允许的范围内，鼠标塑件模具模温控制在5070。3)注射压力。注射压力的大小主要取决于塑件的结构和壁厚。通常，通用ABS 的注射压力为5070Mpa（6）喷嘴尺寸校核在实际生产过程中，模具的主流道衬套始端的球面半径R2取比注射机喷嘴球面半径R1大12 mm，主流道小端直径D取比注射机喷嘴直径d大0.51 mm，如图3.1所示，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模，所以，注射机喷嘴尺寸是标准，模具的制造以它为准则。图3.1（7）定位圈尺寸校核注塑机固定模板台面的中心有一规定尺寸的孔，称之为定位孔。注塑模端面凸台径向尺寸须与定位孔成间隙配合，便于模具安装，并使主流道的中心线与喷嘴的中心线相重合。模具端面凸台高度应小于定位孔深度第四章 浇注系统设计浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴起到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，或在此通道内冷凝的固体塑料。浇注系统分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两大类。普通浇注系统包括流道(由主流道、分流道和冷料井组成)和浇口。4.1浇注系统的设计原则浇注系统设计是注射模具设计的一个重要环节，它对注射成形周期和塑件质量（如外观、物理性能、尺寸精度灯）都有直接影响。设计时须注意如下原则：（1）尽可能采用平衡式布局，以便设置平衡式分流道。（2）型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象。（3）型腔排列要尽可能紧凑，以减小模具外形尺寸，（4）热量及压力损失要小，为此浇注系统流程应该尽量短，断面尺寸尽可能的大，尽量减少弯折，表面粗糙度要低。（5）确保均衡进科，即分流道尽可能采用平衡式布置。（6）塑料消耗量少，在满足各个型腔充满的前提下，浇注系统的容积尽量小，以此减少塑件的耗量。（7）排气良好，浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔的各个角落，使型腔的气体能顺利的排出。（8）防止塑件出现缺陷。（9）生产效率要高。（10）塑料熔体的流动特性及注意塑件的外观质量考虑到制件的形状及外观的要求，布置图4.14.2流道的设计4.2.1主流道的设计主流道通常位于模具口中心塑料熔体入口处，它将注射机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。其形状为圆锥形，便于塑料熔体按序顺利地向前流动。开模时主流道凝料又能顺利地被拔出。其作用为使模具安裝时进入定位孔，方便在注塑机上很好地定位与注塑机喷嘴孔吻合，并能经受塑料的反压力，不致被推出模具，作為浇注系统的主流道，将料筒内的塑料过渡到模具内，保证料流有力畅通地到达型腔，在注射过程中不应有塑料溢出，同时保证主流道凝料脱出方便。主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间，甚至塑件的内在质量。流道为锥形，半锥角，这里锥度选择为。主流道的最佳长度与其直径有关，尽可能缩短，长度L小于62mm为佳，这里选择50mm。设计注意事项：（1）主流道的端面形状通常为圆形。（2）为便于脱模，主流道一般制作都带有斜度，但如果主流道同时穿过多块板时，一定要注意每一块块子上孔的斜度及孔的大小。（3）主流道大小的设计要根据塑料材料的流动特性来定。（4）主流道多采用圆錐形.制作时要注意：R2=R1+(0.51)mm，D=d（0.51）4.2.2冷料井设计冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。其作用是贮存两次注射间隔中产生的冷料头，防止冷料头进入型腔而影响整个质量，开模时又能将主流道中的冷凝料拉出。冷料穴直径宜大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。本模具采用倒圆锥头形，它靠塑料收缩的包紧力拉出主流道凝料，故其可靠性不佳，这里本设计选用小锥度。并增加锥面的粗糙度予以改善。如图4.2所示 4.3.3分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道。多腔模具一定设置分流道。分流道截面形状：（1）一般设计截面为圓形（2）从加工方便性来看一般设计为U形，V形，梯形，正六边形（3）分流道的断面形状及尺寸大小，应根据塑件的成型体积，塑件壁厚，塑件形状，所用塑料工艺特性，注射速率，分流道长度等因素来确定实际使用侧面具有斜长为的梯形流道。若梯形的上底为D，下底为x，高为h，则其最佳比例为h/D0.840.92，x/D0.70.83。本设计为：D=9mm，则h8mm，x7mm，斜度取为。4.3.4浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短流道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量有很大的影响。浇口的主要作用是：（1）熔体充模后首先在浇口处凝固，当注射机的螺杆退回时，可防止熔体向流道回流（2）熔体在流经狭窄的浇口时，产生摩擦热，使熔体升温，有助于充模（3）易于切除浇口凝料，二次加工方便（4）对于多型腔模具，浇口能用来平衡进料，对于多浇口单型腔模具，浇口能用来平衡进料浇口位置的选择：（1）浇口选择有阻擋物最近的距离（2）浇口的尺寸及位置选择应避免产正噴射和蠕动（3）浇口应开设在塑件断面最厚处（4）浇口位置的选择应使塑料流程最短，料流变向最少（5）浇口位置选择应有利于型腔内气体的排出（6）浇口位置的选择应減少或避免塑件的熔接痕增加熔接牢度（7）浇口位置的选择应防止料流将型腔，型芯，嵌件挤压变形考虑到制件结构以及使用要求及其外观的要求，本设计采用潜伏式浇口，如图4.2所示 图4.24.3.5分型面的设计分型面就是动，定模或瓣合模的接触面，模具分开后由此可取出塑件和浇注系统。分型面的选择原则有：1. 符合塑件脱模：为使塑件能从模具内取出，分型面的位置应设在塑件断面最大尺寸的部位。这是一条最根本的原则2.分型面的数目和形状：通常只采用一个与开模运动方向相垂直的分型面。确定分形面应以模具制造及脱模方便为原则3.型腔的选择：尽量防止形成侧孔和侧凹，以避免采用较复杂的模具结构4.确保表面质量：分型面尽量不要选择塑件光滑的外表面，避免影响塑件的外观质量;将塑件要求同轴度的部分放在分型面的同一侧。以确保塑件的同轴度;要考虑减小造成塑件大、小端的尺寸差异要求等5.有利于塑件脱模：由于模具的脱模机构通常设置在动模一侧，故尽可能使开模后塑件留在动模一侧6.考虑侧向轴拔距：一般机械式分型 抽芯机构的侧向轴拔距都较小，因此选择分型面的时应将抽芯或分型距离长的方向置于动、定模的开合模方向上，即将短轴拔距作为侧向分型或抽芯。并注意将侧抽芯放在动模边，避免定模抽芯7.锁紧模具的要求：侧向合模锁紧力较小，故对于投影面积较大的大型塑件，应将投影面积大的方向放在动、定模的合模方向上，而将投影面积小较小的方向作为侧向分型面8.有利于排气。当分型面作为主要排气渠道时，应将分型面设计在塑料的流动末端，以利于排气4.3.6排气槽的设计从某种意义上说，注射模也是一种置换装置，即塑料熔体进入模腔，同时置换出腔内的气体。实际上模具内的空气并不局限于型腔内，不能忽略存在于流道内的空气。此外，塑料熔体会产生微量分解的气体。这些气体必须排出。不然会有危害：（1）在塑件上形成气泡、银纹、云雾、接缝，使表面轮廓不清晰，甚至模糊不满的情况。（2）严重时在塑件表面产生焦痕（3）降低充模速度，影响成型周期（4）形成断续注射，降低生产效率对于本次设计，为小型注射模具，可以利用分型面间隙排气，并利用推杆与模板或者型心的配合间隙排气。第五章 模具的设计5.1成型零部件设计 直接与塑料接触构成塑件形状的零件称为成型零件，其中构成塑件外形的成型零件称为凹模，构成塑件内部形状的成型零件称为凸模(或型芯)。5.1.1凹模结构凹模用以成型塑件的外观表面的设计，其类型有：1. 整体式凹模：它是由整块材料制作而成，这种结构比较简单，不易变形产品的质量好，如果产品塑件比较复杂，采用一般的加工方法制造母模型腔就浇困难。所以完全整体式的适合简单的塑件。2. 镶入式凹模：它属于一种完全整体式凹模的演变，即將完全整体式凹模变为整体式凹模块直接嵌入到固定板中，或先嵌在模框中模框在嵌到固定板中的形式。3. 局部镶嵌式凹模：对于形状复杂或某局部易损坏的凹模，将难以加工或易损坏的部分设计成镶件形式，嵌入型腔主体上。4. 四壁拼合式凹模：对于大型复杂的凹模可以采用将凹模四壁单独加工后镶入模套中，然后再和底板组合。5. 螺纹型环式凹模：螺纹型环是用来成型塑件外螺纹的一类活动镶件，成型后随塑件一起脱模，在模外卸下。 图 5.1本次设计模具采用整体嵌入式凹模，用螺钉将其与模板连接。5.1.2 凸模结构整体式凸模浪费材料太大且切削加工量大，在当今的模具结构中几乎没有这种结构。凹模的结构主要有整体嵌入式凸模和镶拼组合式凸模。本次设计模具采用整体嵌入式凸模，用螺钉将其与模板连接。5.1.3型腔壁厚和底板厚度计算在注塑成型过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力，因此模具型腔应该具有足够的强度和刚度。如果型腔壁厚和底版的厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料本身的许用应力时，型腔将导致塑性变形，甚至开裂。与此同时，若刚度不足将导致过大的弹性变形，从而产生型腔向外膨胀或溢料间隙。因此，有必要对型腔进行强度和刚度的计算。由于注塑成型受温度，压力，塑料特性及塑件形状复杂程度等因素的影响，所以通常模具设计中，型腔壁厚及支撑板厚度不通过计算确定，而是凭经验确定。型腔侧壁厚度：S=0.16L+15 L=120mm所以S=0.16120+15=34.2mm取整S=35mm支承板厚度：h=0.08b1.5=0.08601.5=7.2mm在注射成型时型腔中有很大的成型压力，当塑件和凝料在分型面上的投影面积很大时，若凸模底板厚度不够，则极有可能使模架发生变形或者破坏，所以凸模底板厚度尺寸需要校核才能确定, 为了安全，取底板厚度为16 mm。凹模的底板因为是与注塑机的工作台接触的，所受的力传递到工作台上，所以凹模底板的厚度同样只要留有走冷却系统的空间就可以，该设计取凹模底板厚度为30 mm。5.2 合模导向机构零件的设计对合导向机构的功能是保证动，顶模两部分能够对准，使加工在动模和定模上的成型表面在模具闭合后形成形状和尺寸准确的型腔，从而保证塑件形状，厚度和尺寸的准确。本模具设计采用导柱对合导向机构零部件设计，该机构在模具设计中应用最广，包括导柱和导套两个零件。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。若导柱需要支撑模板的重量，特别对于大型、精密的模具，导柱的直径需要进行强度校核。 图5.2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。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68 mm，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。5.2.1导柱设计对导柱设计的主要要求：对导柱的主要要求：导柱的长度必须比凸模端面的高度高出68mm，以免在错误定位时，型芯进入凹模型腔相碰而损坏。导柱的端部做成锥形或半球形的先导部分。导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯。配合精度：导柱装入模板多用二级精度算第二种过渡配合。本设计这里选择安装的配合部分直径比外伸的工作部分直径大的的阶梯形导柱。用于大批量生产，须要采用导套配合，与模板配合起定位作用，有定位销的效果。导柱应合理均匀地分布在模具分型面的四角，导柱至模具的边缘应有足够的距离，以保证模具的强度。导柱的导滑部分配合为H7/m6, 导柱，导套的固定部分配合都按H8/s7.还需要在推板与动模板之间设计导柱，导套，以保证推板的顺利推出。5.2.2导套设计这里与导柱配合选择带头导套。该导套的尾部与另模板配合起定位作用，有省去定位销的效果。如图4.2所示： 图5.3（1）配合精度：导柱装入模板多用二级精度算第二种过渡配合。本设计这里选择安装的配合部分直径比外伸的工作部分直径大的的阶梯形导柱。用于大批量生产，须要采用导套配合，与模板配合起定位作用，有定位销的效果。（2）导柱应合理均匀地分布在模具分型面的四角，导柱至模具的边缘应有足够的距离，以保证模具的强度。（3）导柱一般设置在动模一侧，可以起到保护型芯及塑件脱模是支撑推件板的作用。（4）导柱的导滑部分配合为H8/f7, 导柱，导套的固定部分配合都按H8/s7。（5）还需要在推板与动模板之间设计导柱，导套，以保证推板的顺利推出。 5.2.3导套位置的合理布置。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13处最安全。导柱布置方式常采用：等直径不对称布置5.2.4 材料的选择导柱与导套应有足够的耐磨性，多采用低碳钢经渗碳淬火处理，其硬度为HRC4855。工作表面粗糙度为Ra0.4，固定部分Ra0.8。导套内外表面粗糙度取为Ra0.8为妥。5.3脱模机构设计注塑成型每个循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模或型芯中脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构。5.3.1设计原则塑件滞留于动模边，以偏借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作，致使模具结构简单。（1）塑件滞留于动模边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作，使模具结构简单。（2）防止塑件变形或损坏，正确分析塑件对模腔的粘附力的大小及其所在部位，有针对性的分析选择合适的脱模机构，是推出中心和脱模阻力中心重合。（3）力求良好的塑件外观，在选择顶出位置时，应尽量设在塑件的内部或对塑件外观影响不大的部位。（4）结构合理可靠，脱模机构应工作可靠，运动灵活，制造方便，更换容易，且具有足够的强度和刚度。5.3.2脱模力的计算本塑件横截面为矩形的薄壁壳体形塑件，脱模阻力计算如下： Q= （5）E-塑件拉伸模量(Mpa)， ABS塑料为3.2 Mpar-塑料成型平均收缩率()， ABS为0.6%。t-塑件的平均厚度(mm)， 塑件设计厚度为3.0。L-塑件包容型芯的长度(mm) 设计为32.236.8+73*2=245。-塑料的泊松比， 查表取为0.38。-脱模斜度， 选择为1。f-塑料与钢材之间的摩擦系数 查表为0.5。B-塑件在开模方向垂直的平面上的投影面积， 设计为104cm。K1-由f和决定的无因次数。 K1为l.0077。 计算得Q为11320N，符合设计要求。-塑料在热的状态下对钢的摩擦系数，约取0.2左右。图 5.4 受力分析图所以，脱模力的计算公式为： F= Fcos( cossin) 又 F=Lh 式中 L凸模成型型部分的截面周长； h模被制件包紧部分的高度；制件对凸模的单位包紧力，其数值与制件的几何特点及塑料的性质有关，一般可取812MPa;A段： F Lh=0.29210910 5220 (N) 式中 L运用SolidWorks进行分析得约为0.25mB段： F Lh0.291010910=9380 (N) 所以脱模力为：F F+ F F+ F cos( cossin)F=2 F=29443.5=14600（N）；5.3.3脱模机构的选择本模具选择了推杆脱模机构，其设计原则如下：（1）推杆应设在推出阻力的最大处。（2）推杆直径不宜过细。（3）推杆应设在塑件的内表面上，推杆的端面一般比型腔的平面高出0.050.1mm，以免在塑件留下凸台。（4）推杆与模具的配合间隙可以起排气作用，间隙值应小于塑料的溢出间隙值。（5）在保证塑件的质量和顺利推出的情况下，推杆数量不宜过多，推杆应布置均匀，使塑件受力平衡，推杆的布置应避开冷却水道和侧抽芯。推杆脱模机构是最简单、最常用的一种形式，具有制造简单、更换方便、推出效果好等特点。推杆直接与塑件接触，开模后将塑件推出。推杆的截面形状；可分为圆形，方形或椭圆形等其它形状，根据塑件的推出部位而定，最常用的截面形状为圆形；推杆又分为普通推杆和成型推杆两种，前者只是起到将塑件推出的作用，后者不仅如此还能参与局部成型，所以，推杆的使用是非常灵活的。1）推杆尺寸计算：本设计采用的推杆推出，在求出脱模力的前提下可以对推杆做出初步的直径预算并进行强度校核。本设计采用的是圆形推杆，圆形推杆的直径由欧拉公式简化为：d=k() =1.4() = 3.64mm d推杆直径； n推杆的数量，n取14L推杆长度（估取L=70）； E推杆材料的弹性模量，取E=2.110MPk安全系数，取k=1.4； F总的脱模力，F=14600（N）；实际推杆尺寸直径为4mm，可见是符合要求的。但为了安全起见，再对其进行强度校核，强度校核公式为：d 3.16mm 推杆材料的许用压应力, =150Mpa。满足强度要求2）推杆的固定形式：推杆的固定形式有多种，但最常用的是推杆在固定板中的形式，此外还有螺钉紧固等形式。3）推出机构的导向：当推杆较细或推杆数量较多时，为了防止因塑件反阻力不均匀而导致推杆固定板扭曲或倾斜折断推杆或发生运动卡滞现象，需要在推出机构中设置导向零件，一般称为推板导柱。4）推出机构的复位：脱模机构完成塑件的顶出后，为进行下一个循环必须回复到初始位置，目前常用的复位形式主要有复位杆复位和弹簧复位。本设计采用弹簧复位机构，弹簧复位机构是一种最简单的复位方式。推出时弹簧被压缩，而合模时弹簧的回力就将推出机构复位。5）推杆与模体的配合：推杆和模体的配合性质一般为H8/f7或H7/f7，配合间隙值以熔料不溢料为标准。配合长度一般为直径的1.52倍，至少大于15mm，推杆与推杆固定板的孔之间留有足够的间隙，推杆相对于固定板是浮动的，如图所示。 图5.55.4成型零件工作尺寸的计算成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影响塑件的精度。成型零件工作尺寸计算方法一般有两种：一种是平均值法，即按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量进行计算；另一种是按极限收缩率、极限制造公差和磨损量进行计算；前一种方法简便，但不适合精密塑件的模具设计，后一种复杂，但能较好的保证尺寸精度。5.4.1凹模工作尺寸的计算1）凹模径向尺寸的计算 L=(1+S)L =(1+0.005)116.490.52 =58.68mm凹模尺寸如图5.6 a所示。式中 L凹模径向尺寸； L塑件外形公称尺寸； 塑件的公差值；件尺寸公差根据塑料模具技术手册中表2-40，GB/T144861993模塑件尺寸公差表取MT2B级，由尺寸段决定值的大小；制造公差，=； S塑件的平均收缩率，S=0.005。 L=(1+S)L =(1+0.005) 600.40 =60mm 式中 L凹模的径向尺寸； L凹模径向尺寸。 图5.6 a2）凹模深度尺寸的计算： H=(1+ S)H =(1+0.005)30.870.34 =30.80 mm 式中 H塑件的高度尺寸，H=30.87 mm 。 图5.6b5.4.2 凸模工作尺寸的计算凸模是成型塑件外形的，其工作尺寸属被包容尺寸，在使用过程中凸摸的磨损会使被包容尺寸变小。因此，为了使得模具的磨损留有修模的余地，以及装配的需要，在设计模具时，被包容尺寸尽量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。1） 凸模径向尺寸的计算: L=(1+ S) L+ =(1+0.005)110.49+0.52 =55.43 mm 凸模尺寸如图5.6 c所示。 式中 L凸模的径向尺寸； L=(1+ S) L+ =(1+0.005)54+0.40 =48.57 mm 式中 L凸模的径向尺寸。 2） 凸模高度尺寸的计算： H=(1+ S) H+ =(1+0.005)27.18+0.32 =27.53mm 式中 H凹模深度减去塑件壁厚型芯的理论高度。 图5.6 c5.4.3中心距尺寸的计算模具上中心距尺寸与制品上中心距的公差标注均采用双向等值公差和表示。此外，在中心距尺寸的计算中不考虑磨损量。 L=(1+ S) L (1+0.005)60 =60.30.065mm 式中 L模具中心距尺寸； L-塑件中心距尺寸，L=60mm5.5排气设计在塑料熔体填充注射模腔过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而形成的水蒸汽，塑料局部分解产生的低分子挥发气体，塑料助剂挥发（或化学反应）所产生的气体以及热固性塑料交联硬化释放的气体等；这些气体如果不能被熔融塑料顺利地排出模腔，将在制件上形成气孔，接缝，表面轮廓不清，不能完全充满型腔，同时，还会因为气体被压缩而产生的高温灼伤制件，使之产生焦痕，色泽不佳等缺陷。模具的排气可以利用排气槽排气，分型面排气，利用型芯，推杆，镶件等的间隙排气。5.5.1排气设计原则：通常，选择排气槽的开设位置时，应遵循以下原则：（1）排气口不能正对操作者，以防熔料喷出而发生工伤事故；（2）最好开设在分型面上，如果产生飞边易随塑件脱出；（3）最好设在凹模上，以便于模具加工和清模方便；（4）开设在塑料熔体最后才能填充的模腔部位，如流道或冷料穴的终端；（5）开设在靠近嵌件和制件壁最薄处，因为这样的部位最容易形成熔接痕；若型腔最后充满部位不在分型面上，其附近又无可供排气的推杆或活动的型心时，可在型腔相应部位镶嵌烧结的多孔金属块，以供排气；（6）高速注射薄壁型制件时，排气槽设在浇口附近，可使气体连续排出。5.5.2排气方法的选择 利用配合间隙排气（在分型面之间，推出机构与模板之间及活动型芯与模板之间的配合间隙，可进行排气）。间隙值不要太大，一般为0.030.05mm，利用配合间隙排气，一般应用于中小型简单注射模。本设计利用配合间隙排气，不