盒盖零件的注射模设计

本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 页 共 页摘 要本论文根据工程实际的需要完成盒盖的注射模具设计。在设计中采用聚甲醛塑料注射而成型，成型方式为一模两腔，该论文具体分析了产品的工艺性，确定了所采用塑料的工艺参数和所采用的成型设备，确定了模具制作的总体方案，分析并解决了模具的总体结构和各工作部分的具体结构，并进行了一些必要的尺寸计算和强度的校核。该论文还对分型面、浇注系统和脱模机构进行了分析设计，完成了模具工程图设计，最后进行了主要零件加工工艺设计。关键词 注射模 成型 工艺性 设计 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 页 共 页AbstractThe present paper actual needs to complete according to the project accomplish the dressing case top injection molding design. Use the POM injection in the design to take shape, the formation way is a mold two cavity, this paper concrete study products technology capability, had determined uses the formation requirement which the plastic the technological parameter and uses, had determined the mold manufactures the overall concept, analyzed and has solved molds gross structure and each effective range concrete structure, and has carried on some essential size computation and the intensity examination. This paper also halved the profile, the gating system and the mold emptier has carried on the analysis design, has completed the mold engineering plat design.Keywords Injects the mold Formation Technology capability Design 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 页 共 页 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 页 共 页目 录1 引言 11.1 注射模具 CAD 系统 11.2 课程任务要求 22 盒盖设计及其成型工艺的分析 32.1 塑件分析 32.2 塑料的选材及性能分析 32.3 POM 塑料的注射过程及工艺 52.4 POM 的主要缺陷及消除措施 63 盒盖模具设计方案的比较与确定 83.1 分型面方案的优化确定 83.2 型腔数量以及排列方式的优化确定 94 模具详细设计 114.1 注塑机选型 114.2 模具浇注系统设计和浇口的设计 134.3 成型零件工作尺寸的设计和计算 164.4 模架的确定和标准件的选用 204.5 合模导向机构和定位机构 224.6 脱模推出机构的设计 244.7 侧向分型与抽芯机构设计 254.8 冷料井的设计 264.9 排气系统设计 274.10 冷却系统的设计 274.11 模具材料例表 275 模具装配 295.1 塑料模具装配的技术要求 295.2 塑料模具装配过程 296 模具工作过程 31结束语 32致谢 33参考文献 34 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 1 页 共 34 页1 引言1.1 注射模具 CAD 系统1.1.1 注射模 CAD 系统的主要功能一个完善的注射模CAD/CAE/CAM系统应包括注塑制品构造、模具概念设计、CAE分析、模具评价、模具结构设计和CAM。(1) 注塑制品构造将注塑制品的几何信息以及非几何信息输入计算机，在计算机内部建立制品的信息模型，为后续设计提供信息。(2) 模具概念设计根据注塑制品的模型采用基于知识和基于实例的推理方法，得到模具的基本结构形式和初步的注塑工艺条件，为模具详细设计、CAE分析、制造性评价奠定基础。(3) CAE分析CAE(Computer Aided Execution)技术即计算机辅助工程技术，它是计算机辅助设计计算机辅助制造(CADCAM)技术向纵深方向发展的要求。在注射模CAE分析中，运用有限元的方法，可作充模流动、保压、冷却及翘曲变形等分析 1。以得到合适的注射工艺参数和合理的浇注与冷却结构。流道平衡分析软件能帮助用户对一模多腔模具的流道系统进行平衡设计，计算各个流道和浇口的尺寸，以保证塑料熔体能同时充满各个型腔；冷却模拟软件能计算冷却时间、制品型腔的温度分布，其分析结果可以优化冷却系统的设计；刚度强度分析软件能对模具结构进行力学分析，帮助用户对型腔壁厚和模板厚度进行刚度和强度校核；应力计算翘曲预测软件则能计算出制品的收缩情况和内应力的分布，预测制品出模后的变形。(4) 模具评价模具评价包括可制造性评价和可装配性评价两部分。注塑件可制造性评价在概念设计过程中完成，根据概念设计得到的方案进行模具费用估计来实现，模具费用估计可分为模具成本估计和制造难易估计两种模式。成本估计是直接得到模具的具体费用，而制造难易估计是运用人工神经网络的方法得到注塑可制造度，以此模具的制造性。可装配性评价的在模具详细设计完成后，对模具进行开启、闭合、勾料、抽芯、工件推出动态模拟，在模拟过程中自动检查零件之间是否干涉，以此来评价模具的可装配性。 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 2 页 共 34 页(5) 模具详细结构设计根据制品的信息模型、概念设计和CAE分析结果进行模具详细设计，包括成型零部件设计和非零部件设计，成型零件包括型芯、型腔、成型杆和浇注系统，非成型零部件包括脱模机构、导向机构、侧抽芯机构以及其他典型结构设计，同时提供三维模型向二维工程图转换的功能。(6) CAMCAM 主要是利用支撑系统下挂的 CAM 软件完成成型零件的虚拟加工过程，并自动编制数控加工的 NC 代码。CAM 包括：模块设计-加工方式确定-工序划分-刀具选择-工序设计-加工路线的确定-尺寸公差计算-切削参数选择-定位基准确定-夹具方案选择-刀具、夹具等工装设计-NC 加工。1.1.2 注射模CAD系统的进行模具设计的通用流程注射模CAD系统模具设计具有类似的设计流程(1) 注塑制品的三维造型。我们可以直接运用通用的三维造型软件来绘制制品的三维图形。有很多大公司的软件已经十分成熟，如美国EDS公司的UG 、美国PTC公司的 Pro/Engineer、美国SDRC的IDEAS，法国MATRA公司的Eucld,以及数据库管理Oracle等大型的软件。以及在一些公司和高校中经常使用的如Solidworks、Solidedge、MasterCAM等中端的软件，还有一些大家经常使用如AUTOCAD等低端软件。其中UG是融线框模型、曲面造型和实体造型为一体，是参数化和特征化的系统造型软件 2。(2）根据注塑制品采用专家系统进行模具概念设计，专家系统包括模具设计、模具制造工艺规划、模具价格估计等模块，在专家系统的推理过程中，采用基于知识与基于实例相结合的推理方法，推理的结果的注塑工艺和模具的初步方案。方案设计包括型数目与布置、浇口类型、脱模方式和抽芯方式等。(3）在模具初步方案确定后，用CAE软件进行流动、保压、冷却和翘曲分析，以确定合适的浇注系统、冷却系统等。例如如果分析结果不能满足生产要求，那么可根据用户的要求再来修改注塑制品的结构或修改模具的设计方案。1.2 课程任务要求本课题是盒盖注射模的设计。要求对塑件进行测绘，并完成其 CAD 三维造型设计。盒盖注射模要求一模两腔，并自动脱模。完成该注射模具装配图设计，全部零 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 3 页 共 34 页件图纸设计，以及完成该注射模具的制造工艺设计。2 盒盖设计及其成型工艺的分析2.1 塑件分析图 2.1 所示是盒盖零件。图 2.1 盒盖零件2.1.1 结构分析如下该塑件为薄壁类零件，且壁厚均匀。盒盖本身具有一定的深度，表面光滑，在模具设计和制造上要有良好的加工工艺，确保成型零件具有一定的光洁度。盒盖顶部为一方孔，左右对称还各有一个小孔，所以需要用侧抽芯成型 3。2.1.2 成型工艺分析采用一般精度等级 7 级，大量生产。该塑件壁厚为 3mm，壁厚均匀，塑件成型性能良好。2.2 塑料的选材及性能分析 盒盖零件用于配合使用，所以耐磨性要突出，综合机械性能要好，且要经济。具备这些条件的塑料是首选，这里我们选用聚甲醛（POM） 。 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 4 页 共 34 页2.2.1 使用特点 （1）力学性能和刚性好，接近金属材料，是替代铜、铸锌、铝等金属材料的理想材料。（2）耐疲劳性和耐蠕变性极好。（3）耐磨损、自润性和摩擦性好，与 UHMWPE、PA、F4 一起称为四大耐磨塑料材料。 （4）热稳定性和化学稳定性高，电绝缘性优良 4。 2.2.2 成型特性 (1) 结晶性塑料熔融范围很窄，熔融或凝固速度快，结晶化速度快，料温稍低于熔融温度即发生结晶化，流动性下降。(2) 热敏性强极易分解（但比聚氯乙烯稍弱，共聚比均聚稍弱）分解温度为240,但 200 度中滞留 30 分钟以上即发生有刺激性分解时产生有刺激性，腐蚀性气体。(3) 流动性中等，溢边值为 0.04 毫米左右，流动性对温度不敏感，但对注射压力变化敏感。(4) 结晶度高，结晶化时体积变化大，成型收缩范围大，收缩率大。(5) 吸湿性低，水分对成型影响极小，一般可不干燥处理，但为了防止树脂表面附粘水分，不利成型，加工前可进行干燥并起预热作用，特别对大面积薄壁塑料件，改善塑件表面光泽有较好效果，干燥条件一般用烘箱加热，温度为 90100,时间 4 小时,料层厚度 30 毫米。(6) 摩擦系数低，弹性高，浅侧凹槽可强迫脱模，塑件表面可带有皱纹花样，但易产生表面缺陷，如毛斑、折皱、熔接痕、缩孔、凹痕等弊病。(7) 宜用螺杆式注射机成形，余料不宜过多和滞留太长，一般塑件克量（包括主流道、分流道）不应超过注射机注射克量的 75%，或取注射容与料筒容量之比为1：61：10，料筒喷嘴等务必防止有死角，间隙而滞料，预塑时螺杆转速宜取低，并宜用单头，全螺纹，等距，压缩突变型螺杆。(8) 喷嘴孔径应取大，并采用直通式喷嘴，为防止流涎现象喷嘴孔可呈喇叭状，并设置的加热装置，以适当地控制喷嘴温度。(9) 模具浇注系统对料流阻力要小，进料口宜取厚，要尽量避免死角积料，模具浇注系统对料流阻力要小，进料口宜取厚，要尽量避免死角积料，模具应加热， 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 5 页 共 34 页模温高应防止滑动配合部件卡住，模具应用耐磨，耐腐蚀材料，并淬硬，镀铬，要注意排气。(10) 必须严格控制成形条件，嵌件应预热（一般 100150） ，余料一般储存 510 个塑件重量的物料即可，料温取稍高于熔点（一般 170190）即可，不宜轻易提高温度，模温对塑件质量影响较大，提高模温可改善表面凹痕，有助于融了料流动，塑件内外均匀冷却，防止缺料，缩孔，皱折，模温对结晶度及收缩也有很大影响，必须正确控制，一般取 75120 ，小于 4 毫米的取 7590 ，宜用高压，高速注射，塑件可在较高温度时脱模，冷却时间可短，但为防止收缩变形，应力不均，脱模后应将塑件放在 90左右的热水中缓冷或用整形夹具冷却。(11) 在料温偏高，喷嘴温度偏低，高压对空注射易发生爆炸性伤人事故，分解时有刺激性气体，料性易燃应远离明火 5。2.2.3 POM 的主要性能指标表 2.1 所示为 POM 的一些技术指标 6表 2.1 POM 的技术指标 密度 3/()kgdmA1.401.62热变形温度 t/c 93110熔点 tC165179 收缩率 s 1.23.0抗拉屈服强度 bMPa5565 硬度 HB 10.213.0弯曲强度 w85100 相对伸长率 % 1050冲击韧度 2()nkJmA无缺口100200 冲击韧度 2()nkJmA缺口5202.3 POM 塑料的注射过程及工艺2.3.1 注射成型过程（1）成型前准备，对 POM 进行干燥。POM 是吸水率较低的塑料，干燥条件一般用烘箱加热，温度为 90100,时间 4 小时,料层厚度 30 毫米。（2）注射过程，塑料在注射机内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，起过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却 5 个阶段。 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 6 页 共 34 页2.3.2 POM 的注射工艺参数 7（1）螺杆类别：标准螺杆（直 通 式 喷 嘴）（2）螺杆转速(r/min)：30（3）注射机料筒温度:前段 170190中段 180200后段 170190（4）喷嘴温度：170180。（5）模具温度：90100。（6）注射压力:80MP120MP。（7）注射速度: 高速注射。（8）保压压力: 30MP50MP（9）成型时间:注射时间:2s5s保压时间:20s90s冷却时间:20s60s总周期:50s160s（10） 后处理: 脱模后将塑件放在 90 左右的热水中缓冷或用整形夹具冷却。2.4 POM 的主要缺陷及消除措施2.4.1 残余应力与龟裂残余应力主要由于以下三种情况，即充填过剩、脱模推出和金属镶嵌件造成的。作为在充填过剩的情况下产生的龟裂，其解决方法主要可在以下几方面入手。(1）由于直浇口压力损失最小，所以，如果龟裂最主要产生在直浇口附近，则可考虑改用多点分布点浇口、侧浇口及柄形浇口方式。(2）在保证树脂不分解、不劣化的前提下，适当提高树脂温度可以降低熔融粘度，提高流动性，同时也可以降低注射压力，以减小应力。(3）一般情况下，模温较低时容易产生应力，应适当提高温度。但当注射速度较高时，即使模温低一些，也可减低应力的产生。 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 7 页 共 34 页(4）注射和保压时间过长也会产生应力，将其适当缩短或进行 Th 次保压切换效果较好。2.4.2 熔接痕熔接痕是由于来自不同方向的熔融树脂前端部分被冷却、在结合处未能完全融合而产生的。一般情况下，主要影响外观，对涂装、电镀产生影响。严重时，对制品强度产生影响（特别是在纤维增强树脂时，尤为严重） 。可参考以下几项予以改善：(l）调整成型条件，提高流动性。如，提高树脂温度、提高模具温度、提高注射压力及速度等。(2）增设排气槽，在熔接痕的产生处设置推出杆也有利于排气。(3）尽量减少脱模剂的使用。(4）设置工艺溢料并作为熔接痕的产生处，成型后再予以切断去除。(5）若仅影响外观，则可改变烧四位置，以改变熔接痕的位置。或者将熔接痕产生的部位处理为暗光泽面等，予以修饰。2.4.3 飞边 飞边又称溢边、毛刺、披锋等，大多发生在摸具的分合位置上，导致该缺陷的主要原因有： (1) 模具分型而精度差。模具分型面上粘有凸出异物、活动模板变形曲翘等。所以模具要保证一定的精度。 (2) 模具设计和人料配置不合理。一是在不影响制件完整性前提下，流道应设置在质量对称中心上，避免出现偏向性流动；二是塑料在熔融状态下具有很高的流动性和贯穿能力，容易进入活动的或固定的缝隙，要求模具的设计制造精度较高。 (3) 注射机的锁模力不足。注射成型时，由于机械上的缺陷，致使真正的锁模力不足或不恒定，也会产生飞边；另一方面由于模具本身平行度不好，也会导致锁模不紧密而产生飞边，所以要选用适合的注射机以保证锁模力。(4) 注射工艺条件差。一是塑料充模状态过分剧烈；二是加料量调得不准确。所以从料斗进入料筒的料量应维持一致 8。 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 8 页 共 34 页3 盒盖模具设计方案的比较与确定3.1 分型面方案的优化确定分型面是模具上用来取出塑件和浇注系统料可分离的接触面称为分型面,分型面的选择对模具设计方式影响最大,分型面设计是否合理对塑件质量和模具复杂程度具有很大的影响。基本上是一种分型面对应着一种模具设计方案，所以分型面的选择决定着模具总体的设计方案。3.1.1 分型面的选择原则 9(1）保证塑料制品能够脱模。(2）使分型面容易加工。(3）尽量避免侧向抽芯。(4）使侧向抽芯尽量短。(5）有利于排气。(6）有利于保证塑件的外观质量。(7）尽可能使塑件留在动模一侧。(8）尽可能满足塑件的使用要求。(9）尽量减少塑件在合模方向的投影面积。(10）长型芯应置于开模方向。(11）有利于简化模具结构。3.1.2 分型面的选择方案(1）分型面选择方案一：如图 3.1 所示，开模时在塑件中间的外形最大轮廓处A 一 A 面分开。 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 9 页 共 34 页(2）分型面选择方案二：如图 3.2 所示，开模时在塑件底下的外形最大轮廓处A 一 A 面分开。根据工程和生产实际分析，分型面采用方案二是比较好的，能在成形的基础上保证塑件的加工精度，方案一容易在分型面处产生飞边，影响外表面的光滑度。图 3.1 分型面位置图 3.2 分型面位置3.2 型腔数量以及排列方式的优化确定3.2.1 型腔数量根据设计要求采用一模两腔。3.2.2 型腔排列方式比较确定(1) 排列方案一：如图 3.3 所示。 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 10 页 共 34 页图 3.3 型腔排列方式一(2）排列方案二：如图 3.4 所示。图 3.4 型腔排列方式二采用方案一结构更复杂和更多的制造工时,增加了成本,且不易实现，经过比较该套模具型腔的排列方式采用方案二。 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 11 页 共 34 页4 模具详细设计4.1 注塑机选型注射机是塑料注射成型所用的设备，一副注射模只能安装在与其相适应的注射机上使用，因此设计注射模应该详细了解注射机的技术规范，以保证模具安装在注射机上能正常工作，符合零件加工工艺的要求。注射机规格的确定主要是根据塑件的的大小及型腔的模具和排列方式，在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、开模距离进行计算。根据这些参数选择一台和模具相匹配的注射机 10。4.1.1 注射量计算该产品材料为 POM，根据设计与制造实训查得其密度为 1.40 g.cm-31.61g.cm -3收缩率为 1.2%3.0%，计算其平均密度为 1.55 g.cm-3，平均收缩率为2.1%，通过计算得塑件体积为： V 塑 =48.3 cm3塑件的质量： M 塑 =109.2g浇注系统体积： V 浇 =0.85 cm3浇注系统质量： M 浇 =1.32g故得总体积和总质量为： V 总 =49.15 cm3；M 总 =110.52g4.1.2 注射机型号的选定根据以上的计算选定型号为 XS 一 ZY 一 125 型卧式注射机，其主要技术参数见表 4.1。表 4.1 XS 一 ZY 一 125 型注射机主要技术参数 11螺杆直径/mm 42 拉杆内间距/mm 260x290注射行程/mm 115 最大模具厚度/mm 300额定注射量/ 3cm125 最小模具厚度/mm 200注射速度 /(g/s) 100 顶出杆根数 1喷嘴直径/mm 4 喷嘴圆弧半径/mm 12额定注射压力/MP 120 顶出中心孔直径/mm 30锁模力/KN 900 开模行程/mm 270 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 12 页 共 34 页4.1.3 注射机有关工艺参数的校核 （1）注射量的校核最大注射容积：V 大 =125 cm3最小注射容积：V 小 =27.8 cm3V 大 V 总 V 小 符合要求。（2）锁模力的校核合模力为注射机和模装置用于夹紧模具的力。所选注射机的合模力必须大于由于高压熔体注入模腔而产生的胀模力，此胀模力等于塑件和流道系统在分型面上的投影面积与型腔压力的乘积。即:（4.1）10/ApF腔锁式中 合模力（kN）锁F型腔压力（ MPa）(一般取 20MPa 50MPa)腔pA 塑件及流道系统在分型面上的投影面积（mm 2）取 POM 的 =30MPa腔A=2 （ 2212 08.37)19() mRkNAp.60/8.370/腔所以所选的注射机合模力 69.81kN锁F（3）最大注射压力的校核注射机的额定注射压力即为该机器的最高压力 =120应该大于注射成型所需调用的注射压力的 即0P（4.2）maxk式中 ；1.254k为 30 50 ；0PaMaP代入数据计算，符合要求。(4）安装尺寸的校核 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 13 页 共 34 页模具厚度 H 应满足: minaxH式中该套模具厚度 H=25+63+32+25+20+34+20+25=244 mm，满足模具设计的要求。(5）开模行程校核开模取出塑件所需的开模距离必须小于注射机的最大开模行程。为需要利用开模行程完成侧向抽芯的分型面的注射模，其开模行程还需要考虑为完成抽芯而需要的开模行程 。cH（4.3）)105(21HS式中 S 注射机的最大开模行程（mm）塑件脱出距离(mm)1包括流道凝料在内的塑件高度(mm)2H=120mmc=34+45=79mm21当 时， mmcH21 )105(cHS199mmS注射机的开模行程为 300mm,因此满足设计要求。4.2 模具浇注系统设计和浇口的设计浇注系统是引导凝料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能。 4.2.1 主流道的设计主流道是连接注射机的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，具有一顶的锥度，以便熔体的流动和开模时主流到凝料的顺利拔除。(1）主流道尺寸设计（a）主流道的小端直径 D =注射机喷嘴直径+（0.51）=4+（0.51）, 取 D=4.5mm 。 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 14 页 共 34 页（b）主流道的球面半径 SR =注射机喷嘴球头半径+（12）=12+（12） ，取 SR=13mm 。（c）主流道的长度 取 L=25+20+32=77mm。主流道大端直径 D=7.6mm（半锥角 ） 1(2）浇口套的设计主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求比较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，常采用碳素工具钢，如 T8A、T10A 等，热处理硬度为 50HRC55HRC,如图 4.1 所示。图 4.1 主流道衬套(3）定位圈的设计与固定由于该模具主流道比较长，定位圈和衬套设计成分体式，定位圈结构尺寸如图 4.2所示；定位圈和衬套的固定形式如图 4.3 所示。 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 15 页 共 34 页图 4.2 定位圈1-内六角螺纹； 2-定位圈；3-定模座板；4-主流道衬套；5-定模板图 4.3 主道衬套的固定形式4.2.2 浇口和流道的设计优化根据设计的零件,浇口位置有两种选择方案:(1) 如图 4.4 所示，塑料熔体通过点浇口注入型腔。浇口残留痕迹小，易取得浇 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 16 页 共 34 页注系统的平衡。但浇口面积小,流动阻力大，只宜用于成型流动性好的塑料，成本也较高。图 4.4 浇口和流道的设置形式(2) 如图 4.5 所示，塑料熔体通过底剖的侧浇口注入型腔,侧浇口形状简单，加工容易，适应性较强，加工成本也较低。所以在这里我选用侧浇口 12。图 4.5 浇口和流道的设置形式4.3 成型零件工作尺寸的设计和计算 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括型腔、型芯、镶块、导柱和拉料杆等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 17 页 共 34 页刚度及较好的耐磨性能。设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔深度和型芯高度尺寸和中心距尺寸等 13。POM 的成型收缩率为 1.2%3.0%所以平均收缩率取 s=2.1%。塑件尺寸公差按 SJ1372 一 78 标准中的 7 级精度成型。4.3.1 型芯与型腔(1) 采用镶入式台肩形式型芯成型，这样方便加工和替换。圆柱镶件型芯如图 4.6所示。图 4.6 圆柱型芯型芯的各部尺寸除特殊情况外都是趋于缩小尺寸,因此应选择塑件公差的 1/2,取正偏差,再加上 1/4 的磨损量,而型芯高度则加上 1/6 的磨损量.型芯的计算尺寸表达如下。(a) 型芯的径向尺寸的计算式：（4.4）0*0431Sd式中 型芯的最大基本尺寸；0d 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 18 页 共 34 页塑件的最小基本尺寸；*0dS塑件的平均收缩率；塑件的公差，取七级精度；模具制造公差，按 1/4选取；根据公式计算得型芯的各径向尺寸：md8*0md016.781.016*2 18.2(b) 型芯的高度尺寸的计算：（4.5）0*03Sh式中 型芯高度的最大尺寸；0h塑件内形深度的最小尺寸；*S塑件的平均收缩率；塑件的公差，取七级精度；模具制造公差，按 1/4选取；根据公式计算得型芯的各高度尺寸：mh3*0mh014.3122.018* 1.2(2) 采用镶入式台肩形式型腔成型，这样方便加工和替换。圆柱镶件型腔如图4.7 所示。 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 19 页 共 34 页图 4.7 型腔型腔尺寸计算型腔的各部分尺寸一般都是趋于增大尺寸，因此应选择塑件公差的 1/2，取负偏差，再加上 1/4的磨损量，而型芯深度则再加上 1/6 的磨损量，这样的型芯的计算尺寸的表述如下。(a) 型腔的径向尺寸的计算式：（4.6）0*0431SD式中 D 0型芯的最小基本尺寸；塑件的最大基本尺寸；*S塑件的平均收缩率；塑件的公差，取七级精度；模具制造公差，按 1/4选取；根据公式计算得型腔的各径向尺寸：mD8*0mDO16.087162.15 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 20 页 共 34 页mD32*mDO2.028318.(b) 型腔的深度根据尺寸的计算公式：（4.7）0*0321SH式中 型腔深度的最小尺寸；0H塑件的最大基本小尺寸；*S塑件的平均收缩率；塑件的公差，取七级精度；模具制造公差，按 1/4选取；根据公式计算得型腔的各深度尺寸：mH12*0mH14.0082.014.3.2 型腔零件刚度和强度校核由于塑件成型部分采用镶入式型腔和型芯，再镶入模板。成型各部分满足规定的距离，所以成型时型腔零件完全满足强度和刚度的要求，在这里就不一一校核。4.4 模架的确定和标准件的选用根据前面型腔的布局以及互相位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合标准模架，选用基本型为 A4 型的标准模架 14。(1）定模座板（200mm x 250mm、厚为 25mm）定模座板是模具与注射机连接固定的板，材料为 45 钢。通过 4 个 M8 的内六角圆柱螺钉与定模固定板连接；定位圈通过 4 个 M5 的内六角圆柱螺钉与其连接；定模座板与浇口套为 H7/k6 配合。(2）定模板（180mm x 200mm，厚 54mm）用于固定型芯、导套和滑块。固定板应有一定的厚度，并有足够强度，一般用 45 号钢，调质到 230HB270HB。其上的导柱和导套一端采用 H7/f6 配合，另外一段也采用 H7/f6 配合；定模板与浇口套采用 H7/r6 配合。 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 21 页 共 34 页(3）动模座板（200mm x250mm、厚为 25mm）材料为 45 钢，其上的注射机顶孔为直径 30 mm。(4）动模板（180mm x 200mm，厚 25mm）材料为 45 钢。(5）垫块(32mm x 200mm 厚 63mm)（a）主要作用在动模座板与支撑板之间形成推出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。（b）结构形式可以是平行垫块或拐角垫块，该模具采用平行垫块。（c）垫块材料垫块材料为 Q235，也可以用 HT200、球墨铸铁等。这里采用 Q235 制造。（d）垫块的高度 h 校核。h= + + =12+16+34=62mm1h2s式中 推板厚度，为 12mm；推杆固定板厚度，为 16mm；2推出行程，为 34mm；s所以符合设计要求。(6）支撑板（180mm x 200mm，厚度 32mm）材料为 45 钢。(7）推板（114mm x 200mm，厚度 15mm）材料为 45 钢，其上的推板与推杆采用 H7/f6 配合。用 M5 的内六角圆柱螺钉与推杆固定板固定。(8）推杆固定板（120mm x 300mm，厚度 20mm）材料为 45 钢，用 M5 的内六角圆柱螺钉与推板固定。模架如图 4.8 所示： 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 22 页 共 34 页1-动模座板；2-内六角螺钉；3-垫块；4- 支承板；5-弹簧；6-顶销；7-内六角螺钉；8-动模板；9-推件板；10-镶块；11-型芯；12-定位销；13- 弹簧；14-定模座板；15-定位圈；16-内六角螺钉；17-浇口套；18-内六角螺钉；19-定模板；20- 型腔；21-滑块；22-斜导柱；23-拉料杆；24-内六角螺钉；25-推杆固定板；26-推板；27-推件杆；28- 导套；29- 导柱；30-导套；图 4.8 模架4.5 合模导向机构和定位机构采用标准模架，模架本身带有导向装置，按模架规格选取即可。4.5.1 导向机构的总体设计 15(1）导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部分，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的精度，防止压入导柱和导套后变形。(2）该导套采用 4 根导柱，其布置为等直径导柱对称布置。(3）导柱安装在支承板和模套上，导套安装在定模固定板上。(4）为了保证分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处应只有承屑槽，在导柱孔口倒角。(5）在合模时，保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致模具损坏。 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 23 页 共 34 页(6）动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。4.5.2 导柱设计(1）采用带头导柱，加油槽，如图 4.9 所示。(2）导柱长度必须比凸模端面高度高出 6mm 8mm。(3）为了使导柱能顺利地进入导向孔，导柱端部常做成圆锥形的先导部分。(4）导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证有足够的抗弯强度。(5）导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按 H7/r6 配合，导柱滑动部分按H7/f6 配合。(6）导柱工作部分的表面粗糙度为 0.2mm。(7）导柱应具有坚硬耐磨的表面、不易折断的内芯。多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢 T8A、T10A 经淬火处理，硬度为 50HRC 以上或 45 钢经调质、表面淬火、低温回火、硬度为 50HRC 以上。图 4.9 导柱4.5.3 导套设计导套与安装在另外一半模上的导柱相配合，用以确定动、定模的相对位置，以保证模具运动导向精度的圆套形零件。导套常用的结构形式有两种：直导套、带头导套。 (1）采用带头导套，如图 4.10 所示。(2）导柱孔最好做成通孔，利于排出孔内剩余空气。(3）导套孔的的滑动部分按 H7/f6 配合，表面粗糙度为 0.2um。导套外径与模板一端采用 H7/r6 配合。(4）导套材料可用淬火钢或铜等耐磨材料制造，该模具中采用 T10A16。 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 24 页 共 34 页图 4.10 导套4.6 脱模推出机构的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中或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也常称为推出机构。4.6.1 脱模推出机构的设计原则 17塑件推出（顶出）是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定塑件的质量，因此，塑件的推出是不可忽视的，应遵循以下原则。(1）推出机构应近尽量设置在动模一侧。(2）保证塑件不因推出而变形损坏。(3）机构简单，动作可靠。(4）良好的塑件外观。(5）合模时的准确复位。4.6.2 塑件的推出机构该套模具的塑件采用推件板推出。推件板如图 4.11 所示。 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 25 页 共 34 页图 4.11 推件板4.7 侧向分型与抽芯机构设计当在注射成型的塑件上与开合模方向不同的内侧或外侧有孔、凹穴或凸台时，塑件就不能直接由推杆等推出机构推出脱模，此时，模具上成型该处的零件必须制成可侧向移动的活动型芯，以便在塑件脱模推出之前，先将侧向成型零件抽出，然后在把塑件从模内推出，否则就无法脱模。4.7.1 侧向分型与抽芯机构类型的确定盒盖两侧需要用到抽芯机构，在这里运用机动方式抽芯。驱动方式为斜导柱。该塑件的侧面小孔较浅,所需的抽芯距不大,侧抽芯的成型面积也不大,所以采用斜导柱侧抽芯足够，这里将滑块位置设于定模上，导柱位置设在动模上。4.7.2 斜导柱的设计斜导柱设置在动模，要有足够的强度。斜导柱顶端和定模板固定并磨到和定模板平，在开模时能随驱使滑块沿动模板上的导滑槽滑动。斜导柱倾斜角为 20 度。4.7.3 滑块的组合及设计形式设计其组合方式时应考虑分型与抽芯的方向要求,并保证塑件有较好的外观质量,另外还应使滑块的组合部分具有足够的强度，该套模具采用两瓣合模块组合的结构形 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 26 页 共 34 页式。利用滑块水平两侧面的凸耳与模套对应的导滑槽滑动配合,达到侧向分型与复位的目的。为防止滑块离开定模，应采用定位销 18。4.7.4 各项尺寸的计算与校核斜导柱、滑块之间的相对位置以如图 4.12 所示。(1）滑块高度为 34mm。设置在定模板内的定位销止动距离为 7.45mm。每个滑块分布两个定位销，并对称分布在滑块中心线的两边。 (2）斜导柱的导向倾斜角为 20 度，从合模到开模斜导柱刚离开滑块时，斜导柱的移动距离是 20.1mm。(3）抽芯距离校核需要抽芯的距离是：3mm斜导