塑料模具探头课程设计.doc

塑料成型模具设计课程设计设计说明书探头注塑成型工艺及模具设计起止日期： 2011 年 12 月 12 日 至 2011 年 12 月 23 日学生姓名李浩然班级材料成型083班学号08405300313成绩指导教师(签字)机械工程学院2011年 12 月 22 日目 录第1章 塑料成型工艺性分析 41.1 塑件分析 41.2 性能分析 4第 2 章 分型面位置的分析和确定 52.1分型面的选择原则 52.2分型面选择方案 6第 3 章 塑件型腔数量及排列方式的确定 73.1 数量 73.2 排列方式 8第 4 章 注射机的选择和有关工艺参数的校核 94.1 所需注射量的计算 94.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算 114.3 注射机型号的选定 114.4 有关工艺参数的校核 12第5章 浇注系统的形式选择和截面尺寸的计算 135.1主流道的设计 135.2分流道的设计 145.3浇口的设计 165.4分流道设计 175.5浇注系统的平衡 17第6章 成型零件的设计及力学计算 186.1成型零件的结构设计 186.2成型零件工作尺寸计算 186.3成型零件的强度及支撑板厚度计算 206.4成型零件的钢材选用 20第7章 模架的确定和标准件的选用 21第8章 侧抽芯机构的设计 228.1 侧向分型与侧抽芯机构的类型的选用 228.2 抽芯距与抽芯力的计算 228.3 斜导柱的侧向分型与侧抽芯机构 22第9章 导向机构的设计 24 9.1 导向机构的作用 249.2 导柱导向机构的设计 24第10章 脱模机构的设计 25 10.1 推出机构的组成 2510.2 推出机构的类型 2510.3 推出机构的导向与复位 2610.4 脱模力计算及推出零件尺寸的确定 26第11章 温度调节系统的设计 2711.1 模具温度调节的重要性 2711.2 冷却系统的计算 2711.3 结论 28设计总结参考文献第1章 塑料成型工艺性分析1.1塑件分析1.1.1塑件的尺寸精度探头塑件所用材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS），探头塑件的二维图如下图所示。查模具设计手册中可得，该塑料制件公差等级为MT7。查模具设计手册中可得，该塑料制件的模具制造公差等级为IT12。1.1.2塑件的收缩率该塑件的材料为ABS，查模具设计手册中得知，其高度方向的收缩大于水平方向的收缩，其百分比为110%150%，收缩率范围为0.4%0.6%，高度方向取平均收缩率1.75%乘以比值中间值1.3，故高度方向的收缩率为0.0065，水平方向取大值0.0051.2性能分析1.ABS是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方法加工。 2.ABS的熔体流动性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，与POM和HIPS类似；ABS的流动特性属非牛顿流体；其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。 3.ABS的热稳定性好，不易出现降解现象。ABS的吸水率较高，加工前应进行干燥处理。一般制品的干燥条件为温度8085，时间24h； 4.ABS制品在加工中易产生内应力，内应力的大小可通过浸入冰乙酸中检验；如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止，应进行退火处理，具体条件为放于7080的热风循环干燥箱内24h，再冷却至室温即可。第 2 章 分型面位置的分析和确定2.1分型面的选择原则 模具上用以取出塑件或取出浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面，分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动充填性及制品的脱模，分型面的位置也影响着成型零部件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键内容。 分型面的选择应注意以下几点： 1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处 当已经初步确定塑件的分型方向后分型面应选在塑件外形最大轮廓处，即通过该方向塑件的截面积最大，否则塑件无法从形腔中脱出。 2 ）保证制件的精度和外观要求与分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求较高，或同轴度要求较高的外形或内孔，为保证其精度，应尽可能设置在同一半模具腔内。因分型面不可避免地要在制件中留下溢料痕迹或接合缝的痕迹，故分型面最好不选在制品光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处。 3）考虑满足塑件的使用要求，注塑件在成型过程中，有一些难免的工艺缺陷，如脱模斜度、推杆及浇口痕迹等，选择分型面时，应从使用角度避免这些工艺缺陷影响塑件功能。 4 ）考虑注塑机的技术规格，使模板间距大小合适 5）考虑锁模力，尽量减小塑件在分型面的投影面积 6）确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模 从制件的顶出考虑分型面要尽可能地使制件留在动模边，当制件的壁相当厚但内孔较小时，则对型芯的包紧力很少常不能确切判断制件中留在型芯上还是在凹模内。这时可将型芯和凹模的主要部分都设在动模边，利用顶管脱模，当制件的孔内有管件（无螺纹连接）的金属嵌中时，则不会对型芯产生包紧力。 7）不妨碍制品脱模和抽芯 在安排制件在型腔中的方位时，要尽量避免与开模运动相垂直方向的侧凹或侧孔。一般机械式分型面抽芯机构的侧向抽拔距都较小，因此选择的分型面应使抽拔距离尽量短。 8）有利于浇注系统的合理处置。尽可能与料流的末端重合，以利于排气。 9）分型面应使模具分割成便于加工的部件，以减少机械加工的困难。2.2 分型面选择方案分型面方案1：分型面方案2：分型面的选择方案有以上两个，本模具先侧抽芯再分型，故分型选择分型方案1。第 3 章 塑件型腔数量及排列方式的确定3.1 塑件型腔数量的确定 型腔指模具中成形塑件的空腔，而该空腔是塑件的负形，除去具体尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不过凸凹相反而己。注射成形是先闭模以形成空腔，而后进料成形，因此必须由两部分或（两部分以上）形成这一空腔型腔。其凹入的部分称为凹模，凸出的部分称为型芯。为了使模具与注射机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。 注射模的型腔数目，可以是一模一腔，每一次注射生产一个塑件，也可以是多腔，每一次注射生产多个塑件。每一副模具中，型腔数目的多少与下列条件有关系。 1) 塑件尺寸精度 型腔数越多时，精度也相对地降低。 2) 模具制造成本 多腔模的制造成本高于单腔模，但不是简单的倍数比。从塑件成本中所占的模具费比例看，多腔模比单腔模具低。 3) 注塑成形的生产效益 多腔模从表面上看，比单腔模经济效益高。但是多腔模所使用的注射机大，每一注射循环期长而维持费较高，所以要从最经济的条件上考虑一模的腔数。 4) 制造难度 多腔模的制造难度比单腔模大，当其中某一腔先损坏时，应立即停机维修，影响生产。 塑料的成形收缩是受多方面影响的，如塑料品种，塑件尺寸大小，几何形状，熔体温度，模具温度，注射压力，充模时间，保压时间等。影响最显著的是塑件的壁厚和形状的复杂程度。 该塑件精度要求一般（MT7 ），根据产品结构特点，此塑料产品在模具中的扣置方式有两种:一种是将塑料制品的回转轴线与模具中主流道衬套的轴线垂直；另一种是将此塑料制品的中心线与模具中主流道衬套的轴线平行。对于第二种布置方式，则要求模具侧向分模，这里拟采用 1 模 2件的结构，冷却系统和推出机构的设计都较第二种方式有利。型腔的结构采用滑块对称的结构。 根据塑件的结构及尺寸精度要求,该塑件在注射时采用一模二腔的形式。3.2 塑件的排列方式 密切相关，因而型腔的排布在多型腔模具设计中应加以综合考虑。型腔的排布应使每一个型腔都通过浇注系统从总压力中心中均等地分得所需的压力，以保证塑料熔体同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均为达到同时充满型腔的目的，各浇口的截面尺寸制作得不相同。要指出的是，多型腔模具最好成型同一尺寸及精度要求的制件，不同塑件原则上不应该用同一副多模腔模具生产。在同一副模具中同时安排尺寸相差较大的型腔不是一个好的设计，不过有时为了节约，特别是成型配套式塑件的模具，在生产实践中还使用这一方法，但难免会引起一些缺陷，如有些塑件发生翘曲、有些则有过大的不可逆应变等本设计成型同一塑件，且壁厚均匀，故采用平衡式，布局如图：第 4 章 注射机的选择和有关工艺参数的校核4.1所需注射量的计算 4.1.1 注射机选择标准 注射模是安装在注射机上的，因此在设计注射模具时应该结注射机有关技术规范进行必要的了解，以便设计出符合要求的模具，同时选定合适的注射机型号。选用注射机时，通常是以某塑件的（或模具）实际需要的注射量初选某一公称注射量的注射机型号，然后依次对该机型的公称注射压力、公称锁模力、模板行程以及模具安装部分的尺寸进行校核。在模具设计时，根据产品几何尺寸及模具结构特点，尽可能选用适合的注塑机以充分发挥设 备的内在能力。应该根据以下几个方面： a 通常影响注塑机选择的重要因素包括模具、产品、塑料、成型要求等； b 模具尺寸(宽度、高度、厚度）、重量、特殊设计等； c 使用塑料的种类及数量（单一原料或多种塑料）； d 注塑成品的外观尺寸（长、宽、高、厚度）、重量等； e 成型要求，如品质条件、生产速度等。 在选择一台注射机时，应特别注意以下方面： a 选对型: 由产品及塑料决定机种及系列。由于注塑机有非常多的种类，因此一开始要先正确 判断此产品应由哪一种注塑机，或是哪一个系列来生产，例如是一般热塑性塑胶或电木原料或PET 原料等，是单色、双色、多色、夹层或混色等。此外，某些产品需要高稳定（闭回路）、高精密、 超高射速、高射压或快速生产（多回路）等条件，也必须选择合适的系列来生产。 b 放得下 ：由模具尺寸判定机台的“大柱内距”、“模厚”、“模具最小尺寸”及“模盘尺寸”是否适当，以确认模具是否放得下。模具的宽度及高度需小于或至少有一边小于大柱内距；模具的宽度及高度最好在模盘尺寸范围内；模具的厚度需介于注塑机的模厚之间；模具的宽度及高度需符合该注塑机建议的最小模具尺寸，太小也不行。 c 拿得出 ：由模具及成品判定“开模行程”及“托模行程”是否足以让成品取出。开模行程至少需大于成品在开关模方向的高度的两倍以上，且需含竖浇道（sprue）的长度，托模行程需足够将成品顶出。 d 锁得住 ：由产品及塑料决定“锁模力”吨数。当原料以高压注入模穴内时会产生一个撑模的力量，因此注塑机的锁模单元必须提供足够的“锁模力”使模具不至于被撑开。锁模力需求的计算如下： 1）由成品外观尺寸求出成品在开关模方向的投影面积； 2 ）撑模力量成品在开关模方向的投影面积(cm2) 模穴数模内压力(kg/cm2); 3）模内压力随原料而不同,一般原料取350400kg/cm2; 4 ）机器锁模力需大于撑模力量，且为了保险起见，机器锁模力通常需大于撑模力量的1.17 倍以上。至此已初步决定夹模单元的规格，并大致确定机种吨数，接着必须再进行下列步骤，以确认哪一个射出单元的螺杆直径比较符合所需。 e 射得饱: 由成品重量及模穴数判定所需“射出量”并选择合适的“螺杆直径”。计算成品重量需考虑模穴数（一模几穴）；为了稳定性起见，射出量需为成品重量的 1.35 倍以上，亦即成品重量需为射出量的 75以内。 f 射得好 ：由塑料判定“螺杆压缩比”及“射出压力”等条件。有些工程塑料需要较高的射出压力及合适的螺杆压缩比设计，才有较好的成型效果，因此为了使成品射得更好，在选择螺杆时亦需考虑射压的需求及压缩比的问题。一般而言，直径较小的螺杆可提供较高的射出压力。 g 射得快 ：及“射出速度”的确认。有些成品需要高射出率速射出才能稳定成型，如超薄类 成品，在此情况下，可能需要确认机器的射出率及射速是否足够，是否需搭配蓄压器、闭回路控制等装置。一般而言，在相同条件下，可提供较高射压的螺杆通常射速较低，相反的，可提供较低射压的螺杆通常射速较高。因此，选择螺杆直径时，射出量、射出压力及射出率（射出速度），需交叉考量及取舍。 此外，也可以采用多回路设计，以同步复合动作缩短成型时间。有一些特殊问题可能也必须再加以考虑： a 大小配的问题：在某些特殊状况下，客户的模具或产品可能模具体积小但所需射量大，或模具体积大但所需射量小，在这种况下，厂家所预先设定的标准规格可能无法符合客户需求，而必须进行所谓“大小配”，亦即“大壁小射”或“小壁大射”。所谓“大壁小射”指以原先标准的夹模单元搭配较小的射出螺杆，反之，“小壁大射”即是以原先标准的夹模单元搭配较大的射出螺杆。当然，在搭配上也可能夹模与射出相差好几级。 b 快速机或高速机的观念：在实际运用中，越来越多的客户会要求购买所谓“高速机”或“快速机”。一般而言，其目的除了产品本身的需求外，其他大多是要缩短成型周期、提高单位时间的产量，进而降低生产成本，提高竞争力。一般情况下，有以下几种情况:1、射出速度加快：将电机马达及泵浦加大，或加蓄压器（最好加闭回路控制）； 2、加料速度加快：将电机马达及泵浦加大，或加料油压马达改小，使螺杆转速加快； 3、多回路系统：采用双回路或三回路设计，以同步进行复合动作，缩短成型时间； 4、增加模具水路，提升模具的冷却效率。4.1.2注射量的计算 1) 塑件质量、体积的计算 通过Pro/E 建模分析：已知聚丙烯的密度=1.05,塑件体积=2.38,塑件质量=2.5g,塑件的表面积=35.5,流道凝料的质量=0.6注射量=+=1.6=8g =7.624.2 塑件和流道凝料在分型面的投影面积及所需锁模力的计算流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积在模具设计前是个未知数，根据多型腔模的统计分析，大致是每个塑件在分型面上的投影面积的0.20.5 倍。因此可用0.35nA 来进行估算，又由模具设计手册可知型腔平均压力P=20。所以： =+=1.35=95.85= =191.74.3 注射机型号的选定根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算以及为了方便模架的拆卸和安装。可选用 SZ100/500型注射机，其主要技术参数见表41 。表4-1 注射机主要技术参数理论注射容量（cm3 ）100螺杆直径（mm）38注射压力（MPa）160注射速率（g/s）65塑化能力（g/s）10.7螺杆转速（r/min）喷嘴球半径（mm）12锁模方式锁模力（KN）500拉杆内间距(mm)300*300移模行程(mm)250最大模厚(mm)300最小模厚(mm)100模具定位孔直径(mm)1004.4 有关工艺参数的校核由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数n-=26.562式中 K：注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8；M ：注射机的额定塑化量（10.7g/s）； t ：成型周期。（由模具设计手册知为25s） 其他安装尺寸的校核要待模架选定，结构尺寸确定以后才可进行。 注射机工艺与安装参数的校核 1）注射量校核 查塑料成型模具设计手册知，SZ100/500型注射机最大注射量 1001.050.8=84g，本模每次注射所需塑料的总质量约为8g，能满足要求。 2 ）锁模力校核 查塑料成型模具设计手册知，SZ100/500型注射机最大锁模力F 锁=500kN，而P模F=AP =191.7kN ，故能满足F 锁P 模。 3）最大注射压力校核 查塑料成型模具设计手册知，SZ100/500型注射机额定注射压力为160MPa而ABS塑料成型时的注射压力P 成型=100150MPa，故能满足P 注P 成型的要求。 4）最大和最小模具厚度校核 查塑料成型模具设计手册知，SZ100/500 型注射机所允许模具的最小闭合厚度为Hmin=100mm，最大闭合模厚为Hmax=300mm，而本设计的模具厚度为Hm=60mm，加垫板满足Hmin HmHmax 的安装要求。 5）模具在注射机上的安装尺寸 查表选取标准模架外形尺寸 201mm 150mm 200mm ，小于 SZ100/500型注射机拉杆内向距300300mm，能满足模具安装和拆卸要求。 6）开模行程的校核 查塑料成型模具设计手册知，SZ100/500型注射机的最大开模行程为 S=260mm，能满足模具推出制品所需开模距S=h件+h浇+（510）mm=60mm要求。第5章 浇注系统的形式选择和截面尺寸的计算浇注系统是指注射模中从主流道的始端到型腔之间的熔体进料通道，它的作用是将塑料熔体顺利的充满型腔的各个部位。正确设计浇注系统对获得优质的塑料制品极为重要。注射成型的基本要求是在合适的温度和压力下使足量的塑料熔体尽快充满型腔，影响顺利充模的关键之一就是浇注系统的设计。普通流道浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴四部分组成。5.1 主流道的设计 主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度，其主要设计要点为： 1）主流道圆锥角=23对流动性 差的塑料可取 36，内壁粗糙度为Ra=0.63um，主流道大端呈圆角，半径r=13mm，以减小料流转向过渡的阻力，取d=3mm。 2）在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，一般小于60mm，过长则会影响熔体的顺利充型。 3）对小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式，但在大多数情况下是将主流道衬套和定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上，主流道衬套与定模座采用 H7/m6 过渡配合，与定位圈的配合采用H9/f9 间隙配合。 5.1.1 主流道尺寸 根据所选注射机，则主流道小端尺寸为：d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）=3+1=4mm 主流道球面半径为：SR=喷嘴球面半径+（12）=13mm 主流道长度为：L=52mm5.1.2 主流道衬套形式本设计虽然是小型模具，但为了便于加工和缩短主流道长度，衬套和定位圈还是设计成分体式，主流道长度约等于定模板的厚度（见模架的确定和装配图）。衬套如图 51 所示，材料选用 T10A 钢，热处理淬火后表面硬度为 5055HRC。取 d=4mm，=3则D=252=6.7mm 主流道凝料体积为：=（10.7/2）52=1.17图5-1 主流道衬套5.1.3主流道剪切速率校核 根据实际生产经验可知，主流道、分流道的剪切速度一般为X5X在模具设计过程中要进行剪切速度的校核，以保证能够顺利注射成型。 由经验公式 =式中=q主+q分+q塑件=1.170.582.52=6.75=10.7/4mm=2.68mm5.2 分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向的作用。多型腔模具必定设置分流道，单型腔大型塑件在使用多个点浇口是也要设置分流道。 5.2.1分流道布置形式 分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔，因此，采用平衡式分流道，见下图。图5-1 分流道5.2.2分流道长度 在本设计中结合实际情况，取 L=30mm 5.2.3分流道的形状及截面尺寸 分流道截面有圆形、矩形、梯形U 形和六角形等等。为了减少流道内的压力损失和传热损失,要尽量把流道的截面积设计得大些，表面积小些。因此可以用流道的截面积与其周长的比值来表示流道的效率，各种截面分流道的效率如图所示图5-2 分流道的截面形式和效率从图中可见，圆形和正方形流道的效率最高。一般分型面为平面时，通常采用圆形截面的流道。由于本设计采用一模二腔的点浇口，为了取出分流道凝料，且凝料在两个平板之间，故采用的是圆形截面。 因为各种塑料的流动性有差异，所以可以根据塑料的品种来粗地估计分流道的直径，常用塑料的分流道直径推荐值如塑料制品成型及模具设计。对于壁厚小于3mm,质量在200g 以下的塑件，可用以下经验公式确定分流道的直径： D=0.2645 式中 W流经分流道的塑料量（g）; L分流道长度（）; D分流道直径，（）; 其中W=Nxm=22.5g=5g 式中 n为型腔数目; m为塑件质量（g）; 在本设计中结合实际情况，取 L=30mm W=5g D=0.2654=0.2654=1.39取D=2mm3.2mm，故由模具设计手册查得D=5mm。5.2.4分流道凝料体积分流道截面积A=3.14=19.63分流道长度：L=30mm凝料体积：q分=19.6330=0.585.2.5 分流道剪切速率校核 剪切速度经验公式为： 式中 r剪切速率( )； q熔体的体积容量 表征流道断面尺寸的当量半径cm，查模具设计手册查得=0.22mm。 在5000之间所以满足要求。式中 v制品体积( )，通常取V=（0.50.8）Q Q为注射机公称注射量 ； Q 注射机公称注射量( )； 注射时间由中国模具设计大典查得ABS 塑料的注射时间为 1s； 5.2.6分流道的表面粗糙度 分流道的表面粗糙度并不要求很低，一般取0.8um1.6um 即可，在此取 1.6um。 5.3 浇口设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量有很大的影响。浇口的主要作用有如下几点： 1）熔体充模后，首先在浇口处凝固，当注射机螺杆抽回时可防止熔体向流道回流。 在进行浇口设计时要遵循以下几个基本原则： 1）应开设在使型腔各个角落同时充满的位置。 2 ）应开设在制品较厚的部位，以利于补缩。 3）应有利于型腔气体的排出。 4 ）开设在不影响制品外观的部位。 5）不要开设在制品承受弯曲载荷或冲击载荷的部位。 6）尽量选在避免产生熔接痕的位置。浇口的形式多种多样，但常用的浇口有如下 11 种：直接浇口、侧浇口、扇形浇口、平缝浇口、环形浇口、盘形浇口、轮辐浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏浇口、护耳浇口等。因为本设计的塑件表面质量要求较高，外表面不得有开裂，气泡等缺陷产生，有较高的光亮要求，故采用点浇口。 点浇口是截面形状小如针点的浇口，应用范围十分广泛，它具有如下优点： 1）可显著提高熔体的剪切速率，使熔体黏度大为降低，有利于充模。这对于PE、PP、PS 和 ABS 等对剪切速率敏感的熔体尤为有效。 2 ）熔体经过点浇口时因高速摩擦生热，熔体温度升高，黏度再次下降，使熔体的流动性更好。 3）有利于浇口与制品的自动分离，便于实现制品生产过程的自动化。 4 ）浇口痕迹小，容易修整。 5）在多型腔模中，容易实现各型腔的平衡进料。 6）对于投影面积大的或者易于变形的制品，采用多个点浇口能提高制品的成型质量。 在本设计中，塑件表面要求不留下痕迹，不影响外观，结合塑件为薄板状结构，为减少翘曲 变形，故采用多点浇口（橄榄形或菱形浇口）具体表示形式见图5-3。图5-3 点浇口5.4 冷料穴的设计冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或者处于分流道的末端，防止冷料进入模具型腔而影响制品质量。冷料穴分两种，一种专门用于收集、贮存冷料，另一种除贮存冷料外还兼有拉出流道凝料的功用。 1) 分流道冷料穴 根据需要，冷料穴不但在主流道的末端，而且可在各分流道转向的位置，甚至在型腔的末端开设冷料穴。冷料穴应设置在熔体流动方向的转折位置，并迎着上游的熔体流向，如图5-4所示。图5-4 分流道冷料穴冷料穴的长度通常为分流道直径d 的1.5 2倍。本设计中需要设计在分流道末端。5.5浇注系统的平衡该塑件采用一模二腔的平衡式浇注系统,平衡式浇注系统的特点是,从分流道到浇口及型腔,其形状,长宽尺寸,圆角半径,模壁的冷却条件等都完全相同,因此溶体能以相同的成型压力和温度同时充满所有的型腔,从而可以获得尺寸相同，物理性能良好的塑件。第六章 成型零件的设计及力学计算 模具中确定塑件几何形状和尺寸精度的零件称为成型零件。在本设计中成型零件就是球柄外壁的型腔和筋板处型芯及中间深孔处型芯。6.1 成型零件的结构设计 型腔.型腔采用瓣合式,用机械加工方法易于成型,结构简单,牢固不易变形。塑件无拼接缝痕迹,适用于简单形状的塑件。 型芯.凸模是用于成型塑件内表面的零部件，有时又称型芯或成型杆。凸模与模板做成整体，结构牢固，成型质量好，但钢材消耗量大，适用于内表面形状简单的小型凸模。本制件可选用整体式凸模。6.2 成型零件工作尺寸计算成型零部件工作尺寸计算有平均值法和公差带法两种。本设计为便于计算采用平均值法。塑件尺寸按一般精度取5级,除中心孔已注公差外,在计算之前,将各个尺寸按入体原则注上公差如下:（公式参考文献17-7，7-9，7-11，7-13，7-14）塑件的尺寸公差知各尺寸如下 对于中小型塑件,塑件外形基本尺寸33Scp 塑件平均收缩率 (0.40.6)%,取Scp = 0.5% 塑件外形公差值 =1.14得塑件外形基本尺寸5Scp 塑件平均收缩率 (0.40.6)%,取Scp = 0.5% 塑件外形公差值 =0.68型腔深度15 塑件外形公差值 =0.76 型芯内形尺寸28 塑件内形公差值 =1.00型芯内形尺寸13 塑件内形公差值 =0.68型芯内形尺寸1.6 塑件内形公差值 =0.38型芯高度3，公差值为0.38=型芯高度13.5，公差值为0.68 =6.3成型零件的强度及支撑板厚度计算 型腔侧壁厚度 注射成型时，为了承受型腔高压熔体的作用，型腔侧壁与底板应该有足够的强度和刚度，以免因刚度或强度不够而破裂或失效。 该型腔侧壁厚,因其直接为定模板,可按整体式矩形型腔，参考 p型腔内压力.MPa,为20 MPa; h 型腔深度, 为15mm C=0.33 型腔底版厚度 按强度条件计算:mm 本型腔为小型型腔，型腔支脚跨度较小，不需要添加支撑板。 6.4成型零件的钢材的选用此塑件是大批量生产，成型零件的所选钢材耐磨性和抗疲劳性能良好；机械加工性能和抛光性能也应良好。所以：定模板选用：45刚 热处理方法为调质、表面淬火、低温回火。 直流道衬套采用：T10A，表面淬火。圆柱型芯采用：Cr12MoV 淬火后表面硬度为58HRC-62HRC。推杆、导柱采用：T8A ，表面耐磨、有韧性、抗曲、不易折断。其他材料的选用查看装配图。第 7章 模架的确定和标准件的选用 通过前面的设计及计算工作，便可以根据所定内容确定模架。模架部分可以自己设计，也以选用标准模架；在生产现场模具设计过程中，尽可能选用标准模架，确定出标准模架的形，规格及标准代号，因为标准件有很大一部分已经标准化，随时可在市场上买到，这对缩短造周期，降低制造成本时极其有用的。而标准件则包括通用标准件及模具专用标准件两大类。通用标准件如紧固件等。模具专用标准件如定位圈、浇口套、推杆、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加热元件等。此外，在模架尺寸确定之后，对模具有关零件进行必要的强度或刚度校核，看所选模架是否符合要求，尤其对大型模具，这一点尤为重要。 第八章 侧抽芯机构的设计 本设计塑件侧壁带有凹槽，所以成型塑件的模具结构需制成可侧向移动的零件，并在塑件脱模之前，将模具的可侧向移动的成型零件从塑件中抽出。带动侧向成型零件作侧向移动（抽拔与复位）的整个机构称为侧向分型与侧抽芯机构。8.1 侧向分型与侧抽芯机构的类型的选用本设计选用斜导柱的侧向分型与侧抽芯机构。利用注射机的开模力作为动力和开模行程，通过斜导柱等零件，在塑件脱模之前，将模具的可侧向移动的成型零件从塑件中抽出。这类机构结构复杂，但不需要特别的设备，而且生产率高，在生产中应用广泛。主要适用于延时抽芯或抽芯力不大的型芯。8.2 抽芯距与抽芯力的计算8.2.1抽芯距的计算。侧向型芯从成型位置到不防碍塑件脱模推出位置所移动的距离称为抽芯距，用s来表示。抽芯距应比塑件的侧孔、侧向凹槽或侧向凸台的高度大23，s1=1.5s=s1（23）=48.2.2抽芯力的计算。根据公式：Fc=chp(cosa-sina)式中 Fc抽芯力（N）； c侧型芯成型部分的截面平均周长（）； h侧型芯成型部分的高度（）； p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p约取2439Mpa;模内冷却的塑件p约取812Mpa； 塑件对模具钢的摩擦系数，约为0.10.2； a侧型芯的脱模斜度或倾斜角。C=(15+2.5)*2=35mm，h=2.5， p=10Mpa， =0.1， a=1所以： Fc1=352.510（0.1cos1-sin1）=72.216（N） 8.3 斜导柱的侧向分型与侧抽芯机构8.3.1斜导柱的侧向分型与侧抽芯机构的形式。本设计采用斜导柱在定模，滑块在动模的形式。8.3.2斜导柱的侧向分型与侧抽芯机构的设计。 （1）斜导柱倾斜角的确定。斜导柱倾斜角的大小，既关系到开模所需的力、斜导柱所受的弯曲力和能提供的抽芯力，又关系到斜导柱的有效长度、抽芯距及开模行程。斜导柱的倾斜角a越大，斜导柱的长度、开模距H越小，越有利于减小模具的尺寸，而斜导柱所受的弯曲力Fw和开模力Fk则越大，影响了斜导柱和模具的刚度和强度；而a越小，斜导柱和模具的受力越小，但要在获得相同的抽芯距的情况下，斜导柱的长度L和开模距离H越大，使模具的尺寸变大，因此，斜导柱的倾斜角a要兼顾到开模力和开模距这两方面，理论推导，a取22。（2）斜导柱的长度计算。斜导柱的有效长度L=s/sina，L=4/sin22=10.68mm。（3）斜导柱的直径。由于计算公式比较复杂，斜导柱的直径可由查表来确定。根据抽芯力Ft和斜导柱的倾斜角a，在实用模具技术手册中可查得最大的弯曲力Fw。Ft=72.216N，a=22，得最大弯曲力Fw1KN。再根据Fw、a和Hw（侧型芯滑块所受的脱模力作用线与斜导柱中心线的交点到斜导柱固定板的距离。在实用模具技术手册可查得斜导柱的直径d。Fw1KN,a=22,Hw接近20mm，查得斜导柱直径d=10mm。8.3.3滑块的设计。为了保证成型工艺的可靠和塑件的尺寸准确，侧滑块的导滑不但要灵活，而且要准确。(1)滑块的形式。滑块可以分为整体式和组合式两种。在滑块上直接制出侧型芯或侧向成型块称为整体式结构，这种结构适合于形状简单的侧向移动零件。本设计采用整体式滑块。 (2)滑块的导滑形式。滑块在抽芯和复位过程中，需要沿一定的方向平滑地往复移动，不应发生卡滞和跳动等现象，实现这种运动的关键是由于滑块在导滑槽内的运动。本设计采用T形槽导滑，T形槽与斜滑块在移动方向的导滑，一般都是靠T形滑块的两个长垂面与相应的T形槽的两个垂面配合，而在高度方向还是靠T形滑块的“一”字形凸台面与T形槽的水平槽的两个水平面配合导滑。配合精度为H7/f7。配合部分的粗糙度均应在Ra=0.8m。在分体式结构的基础上，将盖板制成局部式，这样我们可以仅对导滑部分淬火、磨削，导滑精度也被大大的提高。滑块与导滑槽要有一定的配合长度。滑块在完成抽芯动作后，留在导滑槽中的长度L不应小于滑块长度的2/3。 (3)滑块的定位装置。为了保证斜导柱在合模时可靠的进入滑块的斜孔，滑块在抽芯后的终止位置必须定位。 8.3.4楔紧块的设计。(1)楔紧块的形式。为了防止活动型芯和滑块在成型过程中受力而移动，或斜导柱的过分受力，模具应设置楔紧块，以便在合模时，将滑块压紧。本设计采用螺钉固定的结构，此结构牢固可靠。(2)楔紧块的楔紧角的选择。当斜导柱带动滑块作抽芯移动时，楔紧块的楔紧角a必须大于斜导柱的斜角a，只有这样，当模具开模时，楔紧块才会先离开滑块，以便滑块进行侧向的抽芯动作。本设计滑块移动方向与合模方向垂直，取a=a+（12）=24。第九章 导向机构的设计塑料模闭合时为了保证型腔形状和尺寸的准确，应按一定的方向和位置合模，所以必须设有导向定位机构，最常见的导向定位机构是在模具型腔四周设有24对互相配合的导向柱和导向孔，导柱设在动模边或定模边，但一般设计在主型芯周围。9.1 导向机构的作用9.1.1定位作用。模具合模时，导向机构可以保证动模和定模的位置正确，以便使型腔的形状和尺寸精确；另外，导向机构在模具的装配过程中也起定位作用，方便模具的装配和调整。9.1.2导向作用。合模时，模具的导向零件首先接触，引导动、定模准确和模，避免由于某种原因，使得型芯或型腔错误接触而造成的损坏。9.1.3承受一定的侧向压力。塑料熔体是以一定的注射压力注入型腔的，型腔的各个方向都承受压力，如果塑件是非对称结构或模具设计成非平衡进料形式，就会产生单边的侧向压力，设置导向机构可承受一定的侧向压力。9.2 导柱导向机构的设计 (1)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；导柱的直径应根据模具的尺寸来选，导柱的直径的