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内容简介：

摘 要分析了手机充电器外壳的工艺特点，介绍了手机充电器外壳上盖注射模结构及模具的工作过程。重点介绍了手机充电器外壳注射模结构的设计方法。分析和阐述了模具型芯零件及各标准件的选材、热处理工艺，手机充电器外壳的塑件的结构要素，塑件的尺寸公差和精度的选择，塑件的体积和质量的计算方法，注射机的选择和校核，脱模推出机构的设计和相关计算，抽芯机构的设计计算以及校核，成型零件的工作尺寸的计算，以及模具冷却系统的设计，最后还对模具机构中的导柱运用MASTER/CAM 软件进行了参数化设计。此手机充电器外壳注射模设计的结构特点是点浇口形式的单分型面的注射模，模具采用一模两腔的结构，两塑件平行放置，方向相反以便侧向抽芯。仪用热流道，可以消除废料的产生，但流道过长加热较复杂，而且 ABS 塑料流动性较好易产生涎流现象，改用 PP 等其它符合热流道的塑料，不仅塑性能不能满足制件功能要求，而且增加生产成本。本设计采用嵌入式型腔结构。该结构广泛应用于中小型塑件的模具中。加工方法可采用普通机加工、数控机床、电火花、电铸成型等方法。将一个整体型腔嵌入到型腔固定板中，嵌入的型腔材料可用低碳钢或低碳合金钢，渗碳淬火后抛光。该模具结构设计巧妙，操作方便，使用寿命长，塑件达到技术要求。关键词：手机充电器外壳；注射模；型芯；型腔AbstractH Has analyzed the handset battery charger outer covering craft characteristic, introduced the handset battery charger outer covering top head injection mold structure and the mold work process. Introduced the handset battery charger outer covering injection mold structure design method with emphasis. Analyzed and elaborated the mold core components selection, the heat treatment craft, the handset battery charger outer covering model the member, model the size common difference and the precision choice, model a volume and the quality computational method. This handset battery charger outer covering injection mold designs the unique feature is the runner form three minute profiles injection molds, is lateral pulls out the coreinjection mold. Forming part of the calculation of the size and mold cooling system design, eventually die of the use of derivative-MASTER / CAM software for the design parameters. This cell phone charger shell injection mold design of the structure is characterized by the form of points runner-alone surface of the injection mold. Die using a two-cavity structure, two pieces of plastic placed parallel direction opposite to the lateral extracting core. Instrument Hot Runner and eliminate waste, but the excessive heat flow is more complicated, ABS plastics and better mobility easy to produce saliva flow, and other use of PP with Hot Runner of plastic, Not only plastic component performance can not meet the functional requirements, and an increase in production costs. Embedded design using the cavity structure. The structure widely used in small and medium-sized plastic parts mold. Processing methods use ordinary machine, CNC machine tools, EDM, LIGA methods. Will be embedded in a cavity of a whole cavity plate, embedded in the cavity material available low-carbon or low alloy steel, carburizing quenching after polishing. After production confirmation, this mold structural design ingenious, the ease of operation, the service life is long, models to achieve the specification.K Key words: handset battery charger outer；covering injection mold；slide；core.目录绪论.1 11.1 模具工业在国民经济中的地位.1 11.2 各种模具的分类和占有量.21.3 我国模具工业的现状.21.4 我国模具技术的现状及发展趋势.4第 1 章 塑件工艺分析.6 61.1 塑件的结构要素.61.2 塑件尺寸公差与精度.8第 2 章 模具设计要点.9 92.1 方案的确定.92.2 确定型腔分型面及型腔数目.92.3 型腔、型芯的结构.92.4 浇口的设计.102.5 冷料穴的设计.10第 3 章 模具结构及其工作过程.1111第 4 章 注塑成型的准备.14144.1 注塑成型工艺简介.144.2 注塑成型工艺条件.154.3 注塑机的选择 .174.3.1 注塑机简介 .174.3.2 注塑机基本参数 .174.3.3 选择注塑机.184.4 注射机的校核.194.4.1 最大注塑量的校核 .194.4.2 锁模力的校核 .194.4.3 塑化能力的校核 .204.4.4 定位圈尺寸校核 .204.4.5 模具外形尺寸校核 .204.4.6 模具厚度校核.204.4.7 模具安装尺寸校核 .214.4.8 开模行程校核 .21第 5 章 浇注系统设计.22225.1 主流道 .225.2 分流道 .22第 6 章. 模架的确定.24第 7 章.导向与定位机构.26第 8 章.顶出系统设计.27第 9 章 .脱模力的计算.28第 10 章.推杆脱模机构.3010.1 推杆脱模机构 .3010.2 推板脱模机构设计 .31第 11 章. 抽芯机构设计.333311.1 确定抽芯机构形式 .3311.2 斜导柱抽芯的结构尺寸 .34第 12 章.成型零件工作尺寸的计算.363612.1 凹模工作尺寸的计算 .3612.2 凸模工作尺寸的计算.37第 13 章.冷却系统设计.393913.1 温度调节对塑件质量的影响 .3913.2 对温度调节系统的要求 .3913.3 冷却系统设计： .3913.4 模具的加热 .4013.5 模具的冷却 .40结论.42致谢.44参考文献.45附录：导柱的参数化设计.461.导柱的三维造型及加工仿真：.462.导柱的相关程序设计：.47绪论1.1 模具工业在国民经济中的地位模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。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005 年将达到 170 种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有 80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有 14 种排量 80 多个车型，1000 多个型号。单辆摩托车约有零件 2000 种，共计 5000 多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需 1000 副模具，总价值为 1000 多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。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。1.2 各种模具的分类和占有量模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。（1）冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的 50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。（2）锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。（3）塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的 35，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。（4）压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的6。（5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论） ，塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。1.3 我国模具工业的现状自 20 世纪 80 年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。20 世纪 90 年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在1990 年仅 60 亿元人民币，1994 年增长到 130 亿元人民币，1999 年已达到 245 亿元人民币，2000 年增至 260270 亿元人民币。今后预计每年仍会以 1015的速度快速增长。目前，我国 17000 多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。 在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。其中，冲压模具约占 50（中国台湾：40） ，塑料模具约占 33（中国台湾：48） ，压铸模具约占 6（中国台湾：5） ，其他各类模具约占 11（中国台湾：7） 。中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（19611981） ，成长期（19811991） ，成熟期（19912001）三个阶段。萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。由于纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐年增加。在此阶段的模具包括：一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。1981 年1991 年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显，自 1982 年起，台湾地区就将模具产业纳入“策略性工业适用范围” ，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外销策略，全力发展整体经济。随着民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。从 1985 年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等 CAD/CAM 技术，所以台湾模具业接触CAD/CAM/CAE/CAT 技术的时间相当早。成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下，1994 年，1998 年，由台湾地区政府委托金属中心执行“工业用模具技术研究与发展五年计划”与“工业用模具技术应用与发展计划” ，以协助业界突破发展瓶颈，并支持产业升级，朝向开发高附加值与进口依赖高的模具。1997 年 11 月间台湾凭借模具产业的实力，获得世界模具协会（ISTMA）认同获准入会，正式成为世界模具协会会员， 。整体而言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机械性能，加工技术，检测能力的提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及精密锻造等模具。1.4 我国模具技术的现状及发展趋势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。在大型模具方面已能生产 48（约 122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5KG 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。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。尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10 多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。（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。第 1 章 塑件工艺分析1.1 塑件的结构要素其内腔存在很多孔和凸台，结构较复杂。该塑件为手机允电器外壳，要求有一定的强度、刚度、耐热和耐磨损等性能。同时作为手机充电器，必须满足绝缘性。结合以上要求以及经济因素，故该塑件采用 ABS 塑料。 图 1-1 (1)脱模斜度。 脱模斜度足为了便于塑件的脱模，以免在脱模过程中擦伤制品表面，其大小取决于塑料的收缩率。脱模斜度的取向要根据塑件的内外型尺寸而定。塑件内孔以型心小端为准，尺寸符合图纸要求，斜度沿形状扩大方向标出，塑件外形以型腔大端为准，尺寸符合图纸要求，斜度沿形状减小方向标出。要求开模后塑件留在型芯上，塑件表面的脱模斜度应小于外表面的脱模斜度。根据 ABS 的性能，型芯的脱模斜度取 1。 (2)加强筋。 为了使塑件有一定的强度和刚度，又能避免因壁过厚而产生成型缺陷，在塑件中部的凹坑与外壁之间增设两个加强筋，厚度 2mm。 (3)塑件的圆角。 为了防止塑件转角外产生应力集小，需要在塑件的转角处或内部连接处采用圆角过渡，内外径均取 R5mm。塑件形状工艺性非常复杂，没有一个规则的外表面，里面又有很多螺钉柱和加强筋，使得脱模力增大，塑件的下平面又有仅 1mm 的台阶，采用推板推出必然导致螺钉柱拉断，使得注塑工艺无法进行。所以，在螺钉柱和加强筋附近必须设有推杆，以便推出塑件。 (4)塑件的壁厚。 塑件壁厚对塑件的成型、冷却及变形会产生较大的影响。塑件壁厚不均，会导致各个部分固化收缩不均匀，易产生气孔、裂纹、内应力等缺陷。根据手机充电器外壳的材料，结构、强度等方面的要求，壁厚取 2mm。 (5)孔。 制品上各种孔的位置应尽可能设置在不减弱制品的机械强度的部位，孔的形状也应力求不增加模具制造工艺的复杂性。 (6)支承面。 以制品的整个底面作为支承面是不合理的，因为制品稍许翘曲或变形就会使底面不平。通常采用凸起的边框或底脚(三点或四点)来作支承。当制品底部有加强筋时，筋的端部应低于支承面约 O.5mm 左右。 1.2 塑件尺寸公差与精度 该制品长 140mm，宽 80mm，最高 60mm，重约 83g，其粗糙度值为 RaO.06mm。影响塑件公差的主要因素是：模具制造误差及磨损误差，尤其是成型零件的制造和装配误差以及使用中的磨损、塑料收缩的波动、注射工艺条件的变化、塑件制品的形状和飞边厚度的波动、脱校斜度及成型后制品的尺寸变化。手机充电器外壳上盖的塑件选用的尺寸精度等级为 6 级，公差为 GB1800-79 尺寸公差数值。 第 2 2 章章 模具设计要点模具设计要点 2.1 方案的确定 方案一：1 模 2 腔，购塑件平行放置，方向相反以便侧向抽芯。浇口设在零件的上表面，使用定距拉杆加导柱和弹簧，确保第一次分型面在定模座板和中间板之间分开，凝料先被拉断。第二次分型而在动模板和中间板之间分开，以便取出制品。这样分型有利于模具加工、注射、排气、脱模，同时使得操作简单方便。 方案二：1 模 2 腔，两塑件平行放置，方向相反以便侧向抽芯。浇口设在零件的下表面，浇口道从推杆旁边进去，即做成潜伏浇口。但由于制品较高，流道太长，容易有浇注不足的现象发生。使用定距拉板分型自动脱落凝料和制品。但制品是壳体，下表面有台阶，而且多加两块推板使得本来就很长的流道加长，浇注不足的可能性就更大。 方案三：1 模 2 腔，两塑件平行放置，方向相反以便侧向抽芯。仪用热流道，可以消除废料的产生，但流道过长加热较复杂，而且 ABS 塑料流动性较好易产生涎流现象，改用 PP 等其它符合热流道的塑料，不仅塑性能不能满足制件功能要求，而且增加生产成本。 结合塑件注射可行性和经济性，对比以上 3 个方案，本次设计选择方案一。 2.2 确定型腔分型面及型腔数目 模具上用以取出制品及浇注系统凝料的可分离的接触表而称为分型面，在制品设计时，必须要考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型。因侧向合模锁紧力较小，故对于投影画较大的大型制品，应将投影面积大的分型面放在动、定模的合模主平面上，而将投影面积较小的分型面作为侧向分型面。本模具的分型而选择在塑件的大平面处。采用 1 模 2 腔结构。 2.3 型腔、型芯的结构 (1)型腔的结构设计：本设计采用嵌入式型腔结构。该结构广泛应用于中小型塑件的模具中。加工方法可采用普通机加工、数控机床、电火花、电铸成型等方法。将一个整体型腔嵌入到型腔固定板中，嵌入的型腔材料可用低碳钢或低碳合金钢，渗碳淬火后抛光。 (2)型芯的结构设计：型芯是用来成型塑料制品的内表面的成型零件。本模具中型芯采用组合式型芯结构。采用该种结构可节省优质模具钢，便于机加工和热处理，也便于动模和定模位置精度，即有利于型芯冷却和排气的实施。 2.4 浇口的设计浇口是浇注系统的关键部分，浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件的质量影响很大。其主要作用有两个：一是塑料熔体流经的通道；二是浇口的适时凝固可控制保压时间。在点浇口的限制性断面前加工出圆弧，有利于延缓浇口处熔体冻结，对向型腔中补料有利。根据制品的结构要求，本设计采用点浇口形式。点浇口的参数：由推荐值取点浇口直径 d=1.2mm，浇门长度 L=1mm。具体尺寸见零件图。 2.5 冷料穴的设计 当分流道设计得比较长时，其末端留有冷料穴。其作用是收集塑料熔体的前锋冷料，以防前锋冷料堵塞浇口或进入型腔，造成充模不足或影响制品的熔接强度或形成冷疤等缺陷。常用的冷料穴主要有带工形拉料杆的冷料穴、带推杆的倒锥形冷料穴，带推杆的圆形冷料穴、带拉料杆的球头形冷料穴、带椎杆的菌形冷料穴、主浇道延长式冷料穴。本次设计采用的是带工形拉料杆的冷料穴，其特点是容易加工，而且有利于脱模时除去浇道口废料。 第 3 3 章章 模具结构及其工作过程模具结构及其工作过程模具的分型面选择在塑件的大平面处，1 模 2 件。为减少浇口疤痕，采用点浇口注射。模具的结构如图 3-1，3-2 所示。 图 3-1 图 3-21 动模座板 2 8 12 21 24 26 31 36 螺钉 3 14 18 导柱 4 16 导套 5 垫块 6 支撑板 7 凸模板 9 凹模板 10 限位拉板 11 限位圆柱销 13 28 弹簧 15 定模座板 17 凸模型芯镶块 19 推杆固定板 20 推板 22 23 推杆 25 限位挡块 27 弹簧垫圈 29 滑块 30楔块 32 斜导柱圆定板 33 斜导柱 34 定位圏 35 浇口套 37 拉料杆 38 复位杆 39 限位钉 由于模具的凸模部分存在很多孔和凸台，本设计凹模采用整体式凹模结构。凸模采用组合式凸模结构，比较紧凑。针对侧向抽芯距离比较短的情况，设计了二次分型滑动抽芯结构。注射成型后，先从 II 而进行一次分型，完成侧向抽芯动作，当限位圆柱销碰到限位拉板的端头时开始从-面二次分型，目的是拉断点浇口，塑件包紧在凸模型芯上，当运动到一定距离时，然后注射机推动推杆固定板，推杆发生作用，推出塑件脱落。同时拉料杆将凝料推出自动脱落。 模具的工作过程：注射成型后，开模时，在弹簧 13 和凝料拉料杆 37 的拉紧作用下，从 II 面一次分型，定模底板 15 与凹棋板 9 分开，凝料留在凹模板 9 一侧；凹模板 9 带动滑块 29 后移，在斜导柱 33 的作用下，滑块 29 在凸模板 7 上沿着导轨作横向移动从而完成侧向抽芯动作。当限位圆柱销 11 的端头碰到限位拉板的端头时凹模板 9 停止不动，一次分型结束，滑块 29 与凸模板 7 继续运动，开始从而二次分型，首先拉断点浇口，在塑件包紧凸模的包紧力作用下，塑件随着凸模型芯17 继续运动。当运动到一定距离时，注射机的顶杆推动推杆固定板 19，带动推杆将塑件推出动模，同时拉料杆 37 将疑料推出。 模具合模时，动模运动到分型面使型芯和型腔啮合。推杆 22、23 和复位杆 38 首先复位；继续运动，当滑块 29 在楔块 30 和斜导柱 33 的作用下，产生相对运动，压制滑块 29 沿导轨产生横向运动，迫使滑块复 位，当凹模板 9、和定模座板 15 完全啮合时，结束合模。开始下一个工作循环过程。第第 4 4 章章 注塑成型的准备4.1 注塑成型工艺简介注塑成型是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从注塑机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流状态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段时间的保压冷却以后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件。一般分为三个阶段的工作。 图4-1 注塑成型压力时间曲线（1）物料准备；成型前应对物料的外观色泽、颗粒情况，有无杂质等进行检验，并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标。对于吸湿性强的塑料，应根据注射成型工艺允许的含水量进行适当的预热干燥，若有嵌件，还要知道嵌件的热膨胀系数，对模具进行适当的预热，以避免收缩应力和裂纹，有的塑料制品还需要选用脱模剂，以利于脱模。（2）注塑过程；塑料在料筒内经过加热达到流动状态后，进入模腔内的流动可分为注射，保压，倒流和冷却四个阶段，注塑过程可以用如图所示3.1所示。图中T0代表螺杆或柱塞开始注射熔体的时刻；当模腔充满熔体（T=T1）时，熔体压力迅速上升，达到最大值P0。从时间T1到T2，塑料仍处于螺杆（或柱塞）的压力下，熔体会继续流入模腔内以弥补因冷却收缩而产生的空隙。由于塑料仍在流动，而温度又在不断下降，定向分子（分子链的一端在模腔壁固化，另一端沿流动方向排列）容易被凝结，所以这一阶段是大分子定向形成的主要阶段。这一阶段的时间越长，分子定向的程度越高。从螺杆开始后退到结束（时间从T2到T3） ，由于模腔内的压力比流道内高，会发生熔体倒流，从而使模腔内的压力迅速下降。倒流一直进行到浇口处熔体凝结时为止。其中，塑料凝结时的压力和温度是决定塑料制件平均收缩率的重要因素。（3）制件后处理；由于成型过程中塑料熔体在温度和压力下的变形流动非常复杂，再加上流动前塑化不均匀以及充模后冷却速度不同，制件内经常出现不均匀的结晶、取向和收缩，导致制件内产生相应的结晶、取向和收缩应力，脱模后除引起时效变形外，还会使制件的力学性能，光学性能及表观质量变坏，严重时会开裂。故有的塑件需要进行后处理，常用的后处理方法有退火和调湿两种。退火是为了消除或降低制件成型后的残余应力，此外，退火还可以对制件进行解除取向，并降低制件硬度和提高韧性，温度一般在塑件使用温度以上的1020度至热变形温度以下1020度之间；调湿处理是一种调整制件含水量的后处理工序，主要用于吸湿性很强、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件.调湿处理所用的加热介质一般为沸水或醋酸钾溶液（沸点为121，加热温度为100121，保温时间与制件厚度有关，通常取29小时。4.2 注塑成型工艺条件1）温度；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。喷嘴温度通常略微低于料筒的最高温度，以防止熔料在直通式喷嘴口发生“流涎现象” ；模具温度一般通过冷却系统来控制；为了保证制件有较高的形状和尺寸精度，应避免制件脱模后发生较大的翘曲变形，模具温度必须低于塑料的热变形温度。PS料与温度的经验数据如表4-1所示。表4-1 温度的经验数据料筒温度 /喷嘴温度/模具温度/热变形温度 /后段中段前段1.82MPA0.45MPA15021017023019025024025057565962）压力；注射成型过程中的压力包括注射压力，保压力和背压力。注射压力用以克服熔体从料筒向型腔流动的阻力，提供充模速度及对熔料进行压实等。保压力的大小取决于模具对熔体的静水压力，与制件的形状，壁厚及材料有关。对于像 PS流动性好的料，保压力应该小些，以避免产生飞边，保压力可取略低于注射压力。背压力是指注塑机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力，背压力除了可驱除物料中的空气，提高熔体密实程度之外，还可以使熔体内压力增大，螺杆后退速度减小，塑化时的剪切作用增强，摩擦热量增大，塑化效果提高，根据生产经验，背压的使用范围约为 3.427.5MPA。3）时间；完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间，保压时间，冷却时间，其他时间（开模，脱模，涂脱磨剂，安放嵌件和闭模等） ，在保证塑件质量的前提下尽量减小成型周期的各段时间，以提高生产率，其中，最重要的是注射时间和冷却时间，在实际生产中注射时间一般为 35 秒，保压时间一般为 20120 秒，冷却时间一般为 30120 秒（这三个时间都是根据塑件的质量来决定的，质量越大则相应的时间越长） 。确定成型周期的经验数值如表 4-2 所示。表 4-2 成型周期与壁厚关系制件壁厚 /mm成型周期 / s制件壁厚 / mm成型周期 / s0.5 10 2.5 35 1.0 15 3.0 45 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 经过上面的经验数据和推荐值，可以初步确定成型工艺参数，因为各个推荐值有差别，而且有的与实际注塑成型时的参数设置也不一致，结合两者的合理因素，初定制品成型工艺参数如表 4-3 所示。表 4-3 制品成型工艺参数初步确定特性 内容 特性 内容注塑机类型 螺杆式 螺杆转速（r/min） 48 喷嘴形式 直通式 模具温度 50喷嘴温度() 230 后段温度() 150210中段温度() 170230 前段温度() 190250 注射压力 MPa 90 保压力 MPa 80注射时间 s 1.5 保压时间 s 5冷却时间 s 20 其他时间 s 3成型周期 s 30 成型收缩(%) 0.6干燥温度() 6080 干燥时间() 13 后处理温度 70，保温时间 2 小时。4.3 注塑机的选择4.3.1 注塑机简介1956年制造出世界上第一台往复螺杆式注塑机,这是注塑成型工艺技术的一大突破,目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的30%;注塑机的产量占整个塑料机械产量的50%.成为塑料成型设备制造业中增长最快,产量最多的机种之一.注塑机的分类方式很多,目前尚未形成完全统一标准的分类方法.常用的说法有:（1）按设备外形特征分类:卧式,立式,直角式,多工位注塑机；（2）按加工能力分类:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑机。此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类,但日常生活中用的较少。4.3.2 注塑机基本参数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.常用的注射速率如表3-4所示。表4-4 注射量与注射时间的关系注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 100003注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000注射时间/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5(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.4.3.3选择注塑机由注射量选定注射机.由PRO/E建模分析得（材料密度取）:31.05kgdm总体积V=79.6cm ；3总质量M=83.6g；流道凝料V=0.5V (流道凝料的体积(质量)是个未知数,根据手册取0.5V(0.5M)来估算,塑件越大则比例可以取的越小)；实际注射量为:V=79.61.5=119.43 cm ；实3实际注射质量为M=1.5M=83.651.5=125.40g；实根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则, 即： 0.8V V （3公实1） V= V/0.8 公实=119.430.8=149.29 cm ；3结合上面的计算，初步确定注塑机为表3-5所示，查国产注射机主要技术参数表取SZ-250/160,主要技术参数如下。表4-5 国产注射机SZ-160/1000技术参数表特性内容特性内容结构类型卧拉杆内间距(mm)415x385理论注射容积（cm ）3314移模行程(mm)280螺杆(柱塞)直径(mm)50最大模具厚度(mm)400注射压(MP )a147最小模具厚度(mm)205注射速率(g/s)227锁模形式(mm)液压塑化能力(g/s)21模具定位孔直径(mm)120螺杆转速(r/min)10-200锁模力(KN)16004.4 注射机的校核4.4.1 最大注塑量的校核为确保塑件质量，注塑模一次成型的塑件质量（包括流道凝料质量）应在公称注塑量的 35%75%范围内，最大可达 80%，最小不小于 10%。为了保证塑件质量，充分发挥设备的能力，选择范围通常在 50%80%。 V =119.43 cm； V314 cm；实3公3 = =41.3%满足要求。119.43 23144.4.2 锁模力的校核 在确定了型腔压力和分型面面积之后，可以按下式校核注塑机的额定锁模力：FK AP （43）分型1.223010 140 806 804.6 KN 满足要求。 式中 F 注塑机额定锁模力：1000KN； K 安全系数，通常取 1.11.2，取K=1.2；P型腔压力，取P=30MP ；A塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和；型型a分 4.4.3 塑化能力的校核 由 4.2.3 初定的成型周期为 30 秒计算，实际要求的塑化能力为成型周期每次实际注射量即：=8.36（g/s） ，小于注塑机的塑化能力 21（g/s） ，说明注射机能完全3024 .125满足塑化要求。4.4.4 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。4.4.5 模具外形尺寸校核注塑模外形尺寸应小于注塑机工作台面的有效尺寸。模具长宽方向的尺寸要与注塑机拉杆 间距相适应，模具至少有一个方向的尺寸能穿过拉杆间的空间装在注塑机的工作台面上。4.4.6 模具厚度校核模具厚度必须满足下式：H H H （34）minmmax 205300400 满足要求。式中 H 所设计的模具厚度 301 mm； H注塑机所允许的最小模mmin具厚度 205mm；H注塑机所允许的最大模具厚度 400 mm；max4.4.7 模具安装尺寸校核注塑机的动模板，定模板台面上有许多不同间距的螺钉孔或“T”形槽，用于安装固定模具。模具固定安装方法有两种：螺钉固定，压板固定。采用螺钉直接固定时（大型模具常用这种方法） ，模具动，定模板上的螺孔及其间距，必须与注塑机模板台面上对应的螺孔一致；采用压板固定时（中，小模具多用这种方法） ，只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有较大的灵活性。该模具外形尺寸为 300400 属中，小型模具，所以采用压板固定法（一般认为当尺寸在 500500 内为中，小模具） 。4.4.8 开模行程校核所选注塑机为全液压式锁模机构，最大开模行程受模具厚度影响。此时最大开模行程 S等于注塑机移动、固定模板台面之间的最大距离减去模具厚度。开SH +H +（510）mm （35）开12280 15+67+10 28092 满足要求。 式中 S注塑机移模行程 280 mm；H 推出距离 15 mm；开1H 流道凝料与塑件高度 67 mm。2第 5 章 浇注系统设计注塑模的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，它由主流道，分流道，冷料穴和浇口组成。它向型腔中的传质，传热，传压情况决定着塑件的内在和外表质量，它的布置和安排影响着成型的难易程度和模具设计及加工的复杂程度，所以浇注系统是模具设计中的主要内容之一。5.1 主流道主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，有一定的锥度，目的是便于冷料的脱模，同时也改善料流的速度，因为要和注塑机相配，所以其尺寸与注塑机有关，如下：主要参数： 锥角=3；内表面粗糙度 Ra=0.63； 小端直径 D=d+(0.51)mm；m半径 R =R +(12)mm；材料 T8A；21由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道浇口套，以便选用优质的钢材单独加工和热处理。5.2 分流道 分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。常用分流道断面尺寸推荐如表 5-1 所示。表 5-1 流道断面尺寸推荐值塑料名称分流道直径 mm塑料名称分流道断面直径 mmABS，AS 聚乙烯尼龙类聚甲醛丙烯酸抗冲击丙烯酸醋酸纤维素聚丙烯异质同晶体 4.89.5 1.69.5 1.69.5 3.510 810 812.5 510 510 810聚苯乙烯软聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯热塑性聚酯聚苯醚聚砜离子聚合物聚苯硫醚 3.510 3.510 6.516 6.58.0 3.58.0 6.510 6.510 2.410 6.513分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U 形和六角形。要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，所以一般是制成梯形流道。在该模具上取圆形断面形状，直径为 6mm。第 6 章. 模架的确定 注塑模模架国家标准有两个，即 GB/T125561990塑料注射模中小型模架及其技术条件和 GB/T125551990塑料注射模大型模架 。前者适用于模板尺寸为 BL560mm900mm；后者的模板尺寸 BL 为（630mm630mm）（1250mm2000mm） 。由于塑料模具的蓬勃发展，现在在全国的部分地区形成了自己的标准，该设计采用龙记标准模架。（1）模仁尺寸的确定因为采用的是整体式凹模和整体式凸模，所以模仁的大小可以任意制定，模仁所承受的力最终是传递到凸、凹模上，从节约材料和见效模具尺寸出发，模仁的值取的越小越好，但实际中因为要考虑冷却因素，又因为经过模仁的冷却系统比经过模仁外部的冷却系统效率高，所以为了给冷却系统留有足够的空间，该设计取模仁的大小为 180302 mm。（2）凸、凹模尺寸的确定凸、凹模受力的作用，其尺寸需要进行强度或刚度校核来确定。根据 4.3.3 的计算结果，只要凹模长边的宽度满足 12 mm 就可以达到刚度要求，理论上只要取大于 12 mm 的值就满足设计要求，但考虑到导柱和导套、螺钉、冷却水孔等对模架强度、刚度的削弱作用，实际生产中都取比理论值大得多的值，在本设计中，在长度方向，取模仁到模具边的单边宽度为 45 mm，在宽度方向，取模仁到模具边的单边宽度为 49 mm（实际生产中宽度方向的边值一般比长度方向的边值大） 。所以凸、凹模尺寸为 270400 mm。（3）模具高度尺寸的确定各块板的厚度已经标准化，所需要的只是选择，如何选择合理的厚度，这里有两个尺寸需要注意：凸模底板厚度和凹模底板厚度；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 50 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。推板推出距离；在分模时塑件一般是黏结在型芯上的，需要推杆或推板推出一定的距离才能脱离型芯，该塑件的高度为 60 mm 左右，黏结在型芯上的尺寸约55 mm 左右，所以当推出距离为 55 mm 时就能使塑件和型芯分离。如果 C 板（即模脚）的高度太小，则推出的距离不够而使塑件不能脱离型芯，如图所示：需要满足关系：Hh1h2h3h0 HC 板高度；h1挡销高度； 图 6-1h2推板厚度；h3 推杆固定板厚度； h推出距离； 完成了以上的工作，确定模具尺寸为 270400 mm，A 板厚度 70 mm，B 板厚度80 mm，C 板厚度 100mm，为了保证凸、凹模不碰伤，A 板和 B 板之间取 1 mm 间隙。 Hh1h2h3h第 7 章.导向与定位机构注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。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。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。第 8 章.顶出系统设计 注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也称顶出机构。脱模机构的设计一般遵循以下原则：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。2）由于塑件收缩时包紧型芯，因此推出力作用点尽量靠近型芯，同时推出力应施于塑件刚性和强度最大的部位。3）结构合理可靠，便于制造和维护。本设计使用简单的推杆和推板脱模机构，因为该塑件的分型面简单，结构也不复杂，采用推简单的脱模机构可以简化模具结构，给制造和维护带来方便。在对脱模机构做说明之前，需要对脱模力做个简单的计算。第 9 章 .脱模力的计算对建模进行受力分析，如图所示：F 制件对型芯的包紧力（N） ； 1F 、F F 的垂直和水平分量（N） ； 231F F 的反作用力（N） ； 33F 沿凸模表面的脱模力（N） ；4F沿制件出模方向所需的脱模力（N） ；脱脱模斜度； 图 9-1F = F cos;F = F = F sin;F = F = F cos;21331421F=( F F ) cos脱43 =( F cosF sin) cos11 = F cos( cossin)1 所以，脱模力的计算公式为： F= F cos( cossin) 脱1 又 F=L h 1c包p 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c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，一般包p可取 812MPa;F L h1c包pDh =3.1411010510910 15543(N) 包p336式中 D 取的是塑件的平均宽度，D=110，取 D=110mm。 140802脱 注：脱模斜度为 1，所以 F F由于以上所计算得的只是一腔的脱模力，所以脱1总的脱模力为： F=2 F=215543=31086（N） ；总脱第 10 章.推杆脱模机构10.1 推杆脱模机构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() nEFL脱241=1.5() = 4.91 mm 52101 . 283332415041d推杆直径； n推杆的数量，n 取 8L推杆长度（参考模架尺寸，估取 L=150） ； E推杆材料的弹性模量，取E=2.110 MP k安全系数，取 k=1.5； F总的脱模力，5a脱F=33324（N） ；脱实际推杆尺寸直径为 5 mm，推管直径为 7 mm，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：d4压脱nF 3mm 满足强度要求。15014. 38333244推杆材料的许用压应力, =150Mpa。压压2附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。 图 10-15）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。10.2 推板脱模机构设计 高壳、薄壁类塑料制品（如罩子、壳体等）和小型多孔塑料制品常用推板脱模机构。为了减小推出过程中推件和型芯的摩擦，在推板和型芯之间应留有 0.2-0.25mm的间隙，其配合面一般宜设计成单边斜度为 10 度左右的锥面。配合锥面不但可以减小运动摩擦，而且还能起到辅助定位的作用，以防止因推板偏心而出现的溢料。在这里的设计中，塑件的脱模斜度比较小.推板与塑件的接触部分一般需有一定的硬度和表面粗糙度要求，若采用整体全部淬硬，会因淬火变形而影响推板上孔德位置精度，因此对批量较大、精度要求较高的塑件成型，还要将推板设计成局部镶嵌的组合形式。对于圆筒形塑件，其推板一般采用同心圆周分布的数根推杆推动。本模具中就采用了四根推杆推动推板的组合形式，结构详见推板的零件图。推板的厚度可根据刚度计算来确定，则推板厚度可按下式计算。 211/3R()EK FH脱式中 推板的厚度（mm）H 脱模力（N）F脱 推杆轴线到推板中心距离（mm）R K与 R/r 相关的系数，查表可取 K=0.0877。 E推板钢材弹性模量（MPa） 推板中心所允许的最大变量（mm）一般取塑件在被推出方向上尺寸公差的 1/101/5经计算得11.0637mm 在这里取得=16mm。详细尺寸见零件图H H第 11 章. 抽芯机构设计 当塑料制品侧壁带有通孔、凹槽、凸台时，塑料制品不能直接从模具内脱出，必须将成型侧孔、凹槽、及凸台的成型零件做成活动的，称为活动型芯。完成活动型芯抽出和复位的机构叫作抽芯机构。本设计中的杯托手柄部分就要用到侧向抽芯。因为有侧抽机构的注射模，其可动零件多，动作复杂，因此，侧抽机构的设计应以可靠、简单、灵活和高效为准。11.1 确定抽芯机构形式 充电器的生产属于大批量的，故设计的侧抽芯机构应首先考虑可靠耐磨，灵活方便。根据模具的结构形式、抽芯部位的结构特点（抽芯距、抽芯成型面积等） ，综合分析比较后，采用斜导柱抽芯和斜滑块抽芯都可以，但在次模具结构中，为使模具结构简单，便于加工制造，采用斜导柱抽芯较合适。斜导柱抽芯机构是由与开模方向成一定角度的斜导柱和滑块所组成。为了保证抽芯动作平稳可靠，必须有滑块定位及闭锁装置等。 在一般情况下斜导柱固定在定模上，但有时根据塑料制品的结构形状、分型面及浇注系统等各方面的要求，斜导柱也有固定在动模上的。在本模具设计中，根据上述分析就采用将斜导柱也有固定在动模上的方案。 斜导柱固定在动模上的抽芯机构如下所示： 图 11-1开模时，装在导柱固定板上的斜导柱使滑块向左移动，抽出型芯，使模具沿分型面分开。11.2 斜导柱抽芯的结构尺寸 把型芯从塑料制品成型位置抽到不妨碍塑料制品脱出的位置，即型芯在抽拔方向的距离，称为抽芯距。抽芯距应等于成型孔深度加上 2-3mm。 1）抽芯距的计算：sHtg =78x17tg =22.12mm 抽芯距（mm）s 斜导柱完成抽芯所需的行程（mm）H 斜导柱的倾斜角，一般取。在这里我取的是。152017 图 11-2 抽芯距的计算 图 11-3 滑块的结构形式根据上面公式由图可得抽芯距 s=22mm。这里滑块镶在凹模内，所以型芯部分的结构形式及尺寸由塑料零件的结构尺寸决定，如图可得滑块型芯部分的尺寸。滑块的具体结构及尺寸详见零件图。2）脱模力计算 塑料制品在冷却时包紧型芯产生包紧力，若要将型芯抽出，必须克服由包紧力引起的摩擦阻力，这种力叫做脱模力。在开始抽芯瞬间所需的脱模力最大。根据各种因素的影响，脱模力计算如下： ( cossin )FLhpaa =76.5 8 10(0.2) cos17sin17 =183.6NF脱模力(N)；L活动型芯被塑料制品包紧的断面形状的周长(mm)，L=20+21+19+16.5=76.5mm；h成型部分深度(mm)；p单位面积包紧力,10MPa；摩擦系数，取 0.2；脱模斜度。a第 12 章.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。该塑件有需要配合的地方，所以对尺寸的要求比较高，但由于该塑件不是规则图形，因为是对称结构，所以只要保证其中一半的精度尺寸就可以保证整个塑件在配合处的尺寸。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。本设计采用平均值法。12.1 凹模工作尺寸的计算 凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸属包容尺寸，在使用过程中凹模的磨损会使包容尺寸逐渐变大。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，包容尺寸尽量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。模具工作尺寸与塑件尺寸的关系如图 12-1(a,b,c)所示：1）凹模径向尺寸的计算 L=(1+S)L （12-1）m1cps143z =(1+0.005)80.190.404319. 0 =80.29 mm19. 0凹模尺寸如图 4-11 a 所示。式中 L以 80.19 加工时凹模的尺寸；m1 L在 80.19 塑件的尺寸；S1 塑件的公差值；塑件尺寸公差根据GB1800-79 模塑件尺寸公差表取 IT6 级， 由尺寸段决定值的大小； 图 12-1（a） 型腔制造公差，=； S塑件的平均收缩率，S=0.005。zz3cpcp L=(1+S)L （12-2）2mcps243z =(1+0.005) 140.250.52 4325. 0 =140.56mm 25. 0式中 L以 140.25 加工时凹模的尺寸；2m L在 140.25 塑件的凹模尺寸。s22）凹模深度尺寸的计算： H =(1+ S)H mcps32z =(1+0.005)60.160.28 3219. 0 =60.28 mm 19. 0式中 H 塑件的高度尺寸，H =60.16 mm 。 图 12-1 (b) ss12.2 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+ M1cpS143Z =(1+0.005)78.19+0.40 4319. 0 =78.28 mm 19. 0L=(1+ S) L+ （11-3） 2McpS243Z=(1+0.005)138.25+0.52 4325. 0 =138.55 mm 25. 0 2）凸模高度尺寸的计算： H=(1+ S) H + （11-4） McpS32Z =(1+0.005)58.28+0.28 3219. 0 =58.38 mm 19. 0式中 H 凹模深度减去塑件壁厚型芯的理论高度。 S 第 13 章.冷却系统设计在注塑成型过程中，模具的温度直接影响到塑件成型的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具的温度要求也不同。流动性差的塑料如 PC，POM 等，要求模具温度高，温度过低会影响塑料的流动，增大流动剪切力，使塑件内应力增大，出现冷流痕，银丝，注不满等缺陷。普通的模具通入常温的水进行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具的温度，为了缩短成型周期，还可以把常温的水降低温度后再通入模内，可以提高成型效率。对于高熔点，流动性差的塑料，流动距离长的制件，为了防止填充不足，有时也在水管中通入温水把模具加热。ABS 推荐的成型温度为 170280，模具温度为 2070 。13.1 温度调节对塑件质量的影响1）采用较低的模温可以减小塑料制件的成型收缩率；2）模温均匀，冷却时间短，注射速度快可以减少塑件的变形3）对塑件表面粗糙度影响最大的除型腔表面加工质量外就是模具温度，提高模温能大大改善塑件的表面状态；温度对塑件质量的影响有相互矛盾的地方，设计时要根据材料特性和使用要求偏重于主要要求。13.2 对温度调节系统的要求1）根据塑料的品种确定是对模具采用加热方式还是冷却方式；2）希望模温均一，塑件各部同时冷却，以提高生产率和提高塑件质量；3）采用低的模温，快速，大流量通水冷却效果一般比较好；4）温度调节系统应尽可能做到结构简单，加工容易，成本低廉；从成型温度和使用要求看，需要对该模具进行冷却，以提高生产率。13.3 冷却系统设计：设计原则1）尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡；2）冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越好；3）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，与制件的壁厚距离相等，经验表明，冷却水管中心距 B 大约为 2.53.5D，冷却水管壁距模具边界和制件壁的距离为0.81.5B。最小不要小于 10。4）浇口处加强冷却，冷却水从浇口处进入最佳；5）应降低进水和出水的温差，进出水温差一般不超过 56）冷却水的开设方向以不影响操作为好，对于矩形模具，通常沿宽度方向开设水孔。7）合理确定冷却水道的形式，确定冷却水管接头位置，避免与模具的其他机构发生干涉。13.4 模具的加热 对于热塑性塑料模具，当遇到成型流动性差的塑料，如成型高结晶度的塑料制品或采用热流时均需要对模具进行加热，对热固性塑料注射模具也需要加热。在本模具设计中选用的塑料聚丙烯就是热塑性的塑料。 根据热能来源，模具加热的方法有：蒸汽加热法、电阻加热法、工频感应加热法等。 最常用的加热法在模具外部用电阻加热，即用电热板，电热框和电热棒加热。在这里我就可以采用电阻加热，并且是将电阻丝组成的加热元件镶嵌到模具加热板内，进行加热。 电阻加热的计算 电阻加热计算的任务是根据模具工作的实际需要计算出所需的电功率。加热模具所需电功率一般可根据模具的重量按以下经验公式计算：P=qm=25x40=1000w式中 P电功率（W） m模具重量（kg） q每千克模具维持成型温度所需要的电功率（W/kg） ，查手册 q 取 40。这样根据模具的重量可以估算需要功率 1000W 左右。13.5 模具的冷却 注射成型时，模具温度直接影响塑料的填充和塑料制品的质量，也影响到注射周期。因此在使用模具时必须对模具进行有效的冷却，使模具保持在一定范围内。冷却通道设计原则：1）尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡；2）冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越好；3）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，与制件的壁厚距离相等，经验表明，冷却水管中心距 B 大约为 2.53.5D，冷却水管壁距模具边界和制件壁的距离为0.81.5B。最小不要小于 10。4）浇口处加强冷却，冷却水从浇口处进入最佳；5）应降低进水和出水的温差，进出水温差一般不超过 56）冷却水的开设方向以不影响操作为好，对于矩形模具，通常沿宽度方向开设水孔。7）合理确定冷却水道的形式，确定冷却水管接头位置，避免与模具的其他机构发生干涉。 图 13-1 冷却机构的设计鉴于在本例中模具外形，需要冷却的体积较大。我采用沟道式冷却系统，装置的结构形式如上图所示。 塑料注射模具工作时必须将模具温度控制在一定范围内。为使模具保持一定温度，在单位时间内所需排除的总热量可近似按下式计算：60nm hQ 90 0.166 60060=149.4 J/min式中 单位时间内除去的总热量（J/min） ； Q n每小时注射的次数；n=90 次； m每次注入模具的塑料质量（kg）m=0.166 kg 塑料成型时放出的热熔量（J/kg） ，在这里根据所选的塑料查表得h600 J/kg.h结论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，随着经济的发展，塑料工业将继续呈现蓬勃发展之势。其次介绍了注塑件的一般设计原则，对塑件的特征如倒圆角、加强筋等做了说明，从实际来看，几乎所有的注塑件都遵循这些原则。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，冷流道注塑模具无外乎包括四大系统：浇注系统、温度调节系统、顶出系统和机构系统（其实也可以归为顶出系统，该系统如斜导柱、滑块和开闭器等） 。在浇注系统的设计中根据经验公式取流道横截面形状，确定浇口尺寸；温度调节系统说明了设计的一般步骤；顶出系统着重说明了推杆，推板的安装要求，并进行强度校核；该模具属于简单脱模机构，无滑块抽芯机构。此手机充电器外壳注射模设计的结构特点是点浇口形式的单分型面的注射模，模具采用一模两腔的结构，两塑件平行放置，