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玩具车轮注射模说明书机电工程系模具设计与制造 植文玲2010年11月26日目录一 设计的内容、目的和意义 1 本课题设计内容 2 本课题设计的要求 3 本课题设计目的和意义二 塑料成形条件和成形特性 1塑料成形条件 2成形特性 3无定形料 4吸湿性 5模具设计时要注意的要素 三 流动模拟分析 1最佳浇口位置 2流动分析 四 塑件的结构分析及设计方案 1 塑件的结构分析 2精度和表面粗糙度 (1) 塑件的尺寸精度 (2) 塑件表面粗糙度的确定 3模具结构的总体方案拟定 (1) 模具类型的选择 (2) 分型面设计 (3) 型腔数量的确定 (4) 模具结构形式的确定 五 设备的型号及选择 1 注射成型工艺 (1) 成型前的工作准备(2) 注射成型过程(3) 制件的后处理 2 注射机概述 3注射机的选用 (1) 注射机类型的选择 (2) 注射机型号的确定 4注射机有关参数的校核 (1) 按注射机的最大注射量校核型腔数量 (2) 注射压力的校核 (3) 锁模力的校核 (4) 注射机安装模具部分相关尺寸的校核 六 浇注系统的设计 1 浇注系统的作用 2确定浇注系统的设计原则 3流道的设计 (1) 塑件大小及形状 (2) 模具成型体的型腔数 (3) 制件的外观 (4) 成型效率 4主流道的设计要点 5主流道的设计 6 浇口设计 7 排气系统的设计 七 成型零部件的结构设计与计算 1成型零件的结构设计 (1) 凹模 (2) 凸模和型芯 2 成型零件的工作尺寸计算 (1) 凹模和型芯的尺寸计算 (2) 型腔侧壁厚度和底板厚度的计算 3合模导向定位结构 (1) 导柱的布置 (2) 导套设计 八 凹模型腔的强度效核 九 模架的确定 1标准模架的选用 2模架的尺寸确定 十 抽芯机构及其设计要点 1抽芯机构 (1) 抽拔距S (2) 抽拔力 (3) 有效开模行程 2斜导柱的设计 (1) 斜导柱的组合形式 (2) 斜导柱的材料及配合 (3) 斜导柱的安装角度 (4) 斜导柱直径计算 (5) 斜导柱的长度 3滑块及导滑槽的设计 (1) 滑块的设计 (2) 导滑槽的设计 十一 脱模机构的设计 1脱模机构的设计要点 (1) 脱模机构的原理 (2) 保证塑件不损坏变形 (3) 顶出机构简单可靠 (4) 保证良好的外观 2脱模力的计算 3 顶杆的布置 4 顶杆与顶杆孔的配合及固定 (1) 顶杆与顶杆孔的配合 (2) 顶杆的固定 十二 温度调节系统（冷却系统）1 模具温度对塑料件质量的影响2 模具温度对模塑周期的影响3 模温调节的重要性4 温度控制系统应具有的功能5 冷却回路的布置与设计6 模具冷却设计的作用及目标 十三 塑料模具钢的选用及热处理 1塑料模具用钢的必要条件 (1) 综合性能优良(2) 工艺性能良好 2模具设计考虑的因素 3 模具钢的选定 一 本课题设计的内容,目的和意义1 本课题设计的内容在此次设计中，主要用到所学的注射模设计，以及机械设计等方面的知识。着重说明了一副注射模的一般流程，即注射成型的分析、注射机的选择及相关参数校核、模具的结构设计、注射模具设计的有关计算、模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制、全面审核投产制造等。2 本课题设计的要求模具结构的设计既是重点又是难点，主要包括成型位置的及分型面的选择，模具型腔数的确定及型腔的排列和流道布局和浇口位置的选择，模具工作零件的结构设计，侧面分型及抽芯机构的设计，推出机构的设计，拉料杆的形式选择，排气方式设计等。 3 本课题设计目的和意义通过本次毕业设计，使我更加了解模具设计的含义，以及懂得如何查阅相关资料和怎样解决在实际工作中遇到的实际问题，这为我们以后从事模具职业打下了良好的基础。二 塑件成形条件和成形特性 1 塑料成形条件 ABS在升温是粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计时应尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060C，要求塑件光泽和耐热时，应控制在6080C。2 成形特性、非结晶型材料，成型粘度较高，脱模斜度宜大一些，可取2以上,制品收缩率大小，但内应力较高。必要时进行热处理，在70左右的热风循环中处理23小时，缓慢冷却至室温，以消除制品的内应力。 3 无定形料易产生溶解痕，模具设计时因注意减少浇注对料流的阻力。 4 吸湿性有吸湿性，材料成形前必须用干燥设备充分干燥，使其含水量小于0.3%才能保证注射成形过程的顺利进行： 5 模具设计时要注意的要素模具设计时要注意选择浇注系统的形成的形式和进口料的位置，顶出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色”痕迹。三 流动模拟分析1 最佳浇口的位置根据产品的形状和技术的要求、避免引起熔体破裂现象、和有利于型腔内气体的排出、最佳浇口的位置如图1所示： 图12 流动分析 在软件上进行分析四 塑件的结构分析及设计方案1 塑件的结构分析： 塑件结构如图 结构分析：从零件上看，总体为圆柱型，内有通孔的零件，结构简单，不过产品中间部分凹形要采用滑块来成型.采用斜导柱抽芯机构来实现(斜导柱在定模部分,成型滑块在动模部分)，而且由于产品底面的面积比较大,对外观没有要求,所以采用顶针顶出形式,简化模具结构.。2精度和表面粗糙度(1) 塑件的尺寸精度 影响尺寸精度的因素很多。首先是模具的制造精度和模具的磨损程度，其次是塑料收缩率的波动及成型时工艺条件的变化、塑件成型后时效变化和模具结构形状等。因塑件的尺寸精度往往不高，应在保证使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。 (2) 塑件表面粗糙度的确定塑件公差数值根据SJ1372-78塑料制件公差数值标准确定。精度等级选用根据SJ1372-78选择，本零件精度要求不高，精度等级选择一般精度，为IT9级精度，无公差值者，按IT10级精度取值，由于该塑件是玩具车轮，对表面粗糙度要求不高3模具结构的总体方案拟定(1) 模具类型的选择注射模具的典型结构有单分型注射模、双分型注射模、斜导柱侧向分型与抽芯注射模、斜滑块侧向抽芯注射模、带有活动镶件的注射模、定模带有推出装置的注射模等等跟据塑件的结构特征和使用要求，本模具采用单分型面注塑模也称两板模，由动模和定模构成。其型腔一部分设在动模上、分流道和浇口设在分型面上，开模后塑件连同流道疑料一起留在动模。由于本塑件侧壁与开模方向不一致的凹槽，所以必须首先将成型这部分的型芯脱离出件，才能将整个塑件从模具中脱出。这种型芯通常称为侧型芯，并加工成可动形式。这里考虑开模时侧向抽芯与分型与塑件的推出同步，故可采用斜滑块外侧抽芯机构。这里采用斜导柱在定模上，滑块在动模上的注塑模结构。斜滑块使用压条安装在动模凹槽内，可以沿凹槽滑动。斜导柱固定在定模上。斜导柱与滑块上的斜孔一般采用H8/f8或H8/f7的配合，在开模时，滑块随着动模沿斜导柱向外侧运动，脱离出件。为了保证制品的精度（考虑到只靠导柱对斜滑块进行定位，怕强度不够，影响制品的尺寸精度）应为斜滑块设计定位装置。这里采用限位块的形式，将它与斜滑块之间为斜面配合。把限位块与定模做成整体式，这样在注塑是对滑块起到定位作用，从而保证了制品的尺寸精度。(2) 分型面的设计分型面是决定模具结构形式的重要应素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切的关系，并且直接影响到塑料熔体的流动充填特性及塑件的脱模，因此，分型面的选择是注塑模具设计中的一个关键。A 分型面的形式该塑件的模具只有一个分型面、垂直分型B 选择分型面时一般应尊循以下几项基本原则：a分型面应选在塑件外形最大轮廓处；b确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模；c保证塑件的精度要求；d满足塑件外观质量的要求；e便于模具的加工与制造；f对成型面积的影响；g排气的效果的考虑；h对侧向抽芯的影响。 C 分型面的确定根据以上原则、可确定该模具的分型面如下图所示：(3) 型腔数量的确定 注塑模有一模一腔也有一模多腔。其数目的确定要从以下几个方面考虑： 产品的尺寸及结构的复杂性 塑件的尺寸精度型腔精度越多，精度也相对降低。 制造难度多型腔模不单型腔模难度大。 制造成本多型腔模高于单型腔模，但不是简单的倍数关系。从塑件单件成本所占的费用比例来比单型腔模低。 注射成型的生产效益。从表面上看，多型腔模比单型腔模高的多，单型腔模所使用的注射极大，每一注射循环期长而维持费用高 该产品是圆柱形中间有凹槽需要侧向抽芯、根据模具的结构尺寸，该产品的模具最多只能设计一模两腔。(4) 模具结构形式的确定根据玩具车轮结构分析,模具的成型需要使用侧向分型(抽芯)来实现.本套模具采用一模两腔,产品中间部分凹形采用滑块来成型.采用斜导柱抽芯机构来实现(斜导柱在定模部分,成型滑块在动模部分)。a两边滑块靠定模镶件的保留圆形凸起部分定位,来保证零件成型是不产生偏心.b由于产品底面的面积比较大,对外观没有要求,所以采用顶针顶出形式,简化模具结构.c流道整个开在模具的滑块上,冷料井开在流道的末端(上小下大的倒锥形),由于模具的斜导柱与成型滑块中间至少在单边0.5毫米的间隙,相当与滑块在开模时存在一定时间的延迟,利用此延迟时间.以及分流道的料都在动模部分(必要时还可以加厚进胶点的厚度,可以省掉拉料杆(由于模具采用2个滑块成型,若做拉料杆,需要将冷料井做到模具滑块的底面以下,十分浪费成型材料).从而使模具的主流道凝料随产品留在动模部分,随产品一起顶出.五 设备的型号及选择1注射成型工艺在注射与生产过程中，根据制品的使用要求和形状，选择最合适的原材料和生产方式，选择最合适的生产设备，设计最合理的成型模具，然后使他们联系起来形成生产能力所运用的技术和过程，称为注射成型工艺过程。注射成型工艺包括成型前的准备、注射过程和产品的后处理。（1）成型前的工作准备。为了使注射过程顺利进行并保证产品质量，在成型前有一系列准备工作，包括原材料分析、着色、原材料干燥、嵌件预热、脱模剂的选用、机筒清洗等。（2）注射成型过程。 注射成型过程包括塑化与流动、注射、模塑冷却三个阶段。（3）制件的后处理。 注射制件经脱模或者机械加工、修饰之后，常要进行适当的后处理，以提高制件的性能。制件后处理主要包括热处理（退火）和调湿处理。2注射机的概述注射成型机是注射成型所采用的机械机械设备，亦称为注塑机。根据注塑装置和合模装置的排列方式，注塑机可以分为卧式注塑机、立式注塑机、角式注塑机和多模注射机等几种。a 卧式注塑机卧式注射机是使用最广泛的注射成型设备，它的优点是便于操作和维修，机器重心低，比较稳定，容易实现全自动操作，适用于大、中、小型模具。其主要缺点是模具安装困难。b立式注塑机立式注塑机具有占地面积小、模具拆装方便、安放嵌件便利等优点；缺点是塑件顶出后需要用手或其他方法取出，不易实现全自动化操作，机身重心高，稳定性差。C角式注塑机角式注塑机一般为柱塞式注塑机，其优点介于卧、立两种注塑机之间，特别适合于成型自动脱卸有螺纹的塑件；其缺点是无法准确可靠地注塑和保持压力及锁模力，模具受冲击和振动较大。D多模注塑机多模注塑机是一种多工位操作的特殊注塑机，根据注塑成型工艺和成型技术的不同，专用型注塑机还可以分成热固性塑料注塑，发泡注塑、排气注塑、高速注塑、多色注塑、精密注塑、气体辅助注塑等类型。3 注塑机的选用。 注塑机的选择包括两方面的内容:一是确定注塑机的型号，使塑料、塑件、注塑模及注塑工艺等所要求的注塑机规格参数在所选注塑机规格参数的范围内；二是调整注塑机的参数至所需的参数。(1) 注塑机类型的选择。 根据产品要求，选择的材料是ABS，塑件结构比较简单、成型方法可以采用热塑性注射成型，图纸要求是大批量生产，尺寸要求稳定，所以在此我们采用螺杆式卧式注塑机。 (2) 注塑机型号的确定 由于模具尺寸较大，根据模架的尺寸350296，所以在这初选择XS-ZY-300系列注塑机。 4 注塑机有关参数的校核 (1) 按注射机的最大注射量校核型腔数量 可按以下式计算：n=Km0-m浇mi式中 K是一个常数，一般选择0.8。 n是型腔数 m0注塑机最大的额定注塑量，g mi一个塑件的质（重）量 m浇模具浇注系统中凝料质（重）量 根据选择的注塑机可知m0=600g，经软件测量mi=19.8g，m浇=2.4g，代入上式可得： n=（0.8384-2.4）19.8g=15.4根据初选的模具设计的一模两腔完全符合要求。(2) 注射压力的校核 校核注射压力的目的是检查注塑机的最大注射里能否满足塑件成型的需要。注射机最大注射压力应稍大于塑件成型所需要的注射压力。一般可按以下公式校核： P公P注 式中 P公注射机的公称注塑压力，MPaP注塑件成型所需的实际注塑压力，MPa注射压力查表27注塑压力选择范围可得形状精度一般，流动性好，形状简单的厚制品可知注塑压力为：70100MPa， 在这里我们选择80 MPa，而所选注射机额定注射压力为124 MPa所以此注塑机可以满足注射要求(3) 锁模力的校核塑模力又叫合模力，是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力。与塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积有关。可以根据下式校核： F0P模A分式中 F0注射机的公称锁模力，N； P模模内平均压力（型腔内的熔体平均压力）见表3-5; A分塑件、流道、浇口在分型面上的投影面积之和，m2.经测量塑件、浇口与流道在分型面上的面积之和是27.92m2根据查表3-5可得模内平均锁模力为34.3MPa，而所选注射机锁模力为1500N代入式中得：P模A分=34.327.92=957NF0所以，此注塑机符合锁模要求。 (4) 注射机安装模具部分相关尺寸的校核 设计模具时应加以校核的参数有喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板上安装螺纹孔尺寸等。 a 喷嘴尺寸喷嘴尺寸应满足主流道衬套的小端孔径D和球面半径R要与注塑机喷嘴前端孔径d和球面半径r满足以下关系： R=r+（12）mm D=d+（0.51）mm b定位孔尺寸 两者按H9f9配合实现定位，以保证模具主流道的轴线与注塑机喷嘴轴线重合。定位圈高度h，小型模具为810mm大模具为1015mm C 模具高度与注射机模板壁和厚度所设计的模具闭合高度必须在最大厚度与最小厚度之间，即要满足以下关系： Hmax=Hmin+L HminHHmax式中 H模具闭合高度； Hmin注射机允许模具最小厚度； Hmax注射机允许模具最大厚度； L 注塑机在模厚方向长度的调节量。 d模板规格与拉杆间距 模具模板规格应补超出注射机的模板规格，也就是模具的长宽方向的底面不得超出工作台面。 e 安装螺孔尺寸 模具的定模部分安装在注塑机的固定板上，动模部分安装在注射机的移动模板上。固定方式有：螺钉固定和压板固定。 六 浇注系统的设计 1浇注系统的作用 浇注系统式指模具中从注塑机喷嘴接触处到型腔的塑料熔体的流动的通道。其作用是：将熔体平稳地引进型腔；将压力传输到型腔的各部位，使塑料制品组织致密，减小变形。浇注系统一般由主流道、分流道、浇口冷料井构成。2确定浇注系统的设计原则尽量缩短流动距离。浇口应开设在塑件壁厚最大处。必须尽量减少熔接痕。应有利于型腔中气体排出。考虑分子定向影响。避免产生喷射和蠕动。浇口处避免弯曲和受冲击载荷。注意对外观质量的影响。 3 流道的设计在注射成型模具当中，流道是指液压系统中流体在元件内流动的通路。普通的流道系统也称作浇道系统或是浇注系统，是熔融塑料自射出机射嘴到模穴的必经信道。流道系统包括主流道、分流道以及浇口。（1）塑件的大小及形状如图，塑件是高度为40，宽度为35的塑件制品，材料为ABS。结构比较简单，精度要求不高。(2) 模具成型体的型腔数根据塑件的要求，塑件要求简单，制造精度也较低，大批量生产，统观全局，我们选取一模两腔，如下图：(3) 制件的外观 根据图纸要求，本塑件是一个玩具车轮，外观要求较低，表面粗糙度达到8级，塑料品种是ABS.具体三维塑件见下图：(4)成型效率 本套模具采用一模两腔,产品中间部分凹形采用滑块来成型.模具设计比较简单，但成型效率较高，与一模一腔相比，本模具能每分钟生产4个。4主流道的设计要点 由于主流道要与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，所以在注射模中主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套。 在卧式或立式注射机上使用的注射模中，主流道垂直于模具分型面。为了使塑料凝料能从主流道中顺利拔出，需将主流道设计成圆锥形，具有26的锥角，内壁有Ra0.8m以下的表面粗糙度，小端直径常为48mm，注意小端直径应大于喷嘴直径约 1mm，否则主流道中的凝料无法拔出。如下图：5 主流道的设计 本模具注射比较简单，ABS的粘度材料对流道的要求也不算高，所以流道可以按照一般做法，如下图： 6 浇口的设计 浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。在注塑模设计中常用的浇口形式有如下几种：直接浇口、矩形侧浇口、扇形浇口、膜状浇口、点浇口、潜伏浇口和护耳浇口等。它的设计应注意以下原则： 浇注系统与塑件一起在分型面上，应有压降、流量和温度分布的均衡布置； 尽量缩短流程，以降低压力损失，缩短充模时间； 浇口位置的选择，应避免产生湍流和涡流，即喷射和蛇形流动，并有利于排气和补缩； 避免高压融体对型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移； 浇注系统凝料脱出方便可靠，易于塑件分离或切除整修容易，且外观无损伤； 熔和缝位置须合理安排，必要时配置冷料井获溢料槽； 尽量减少浇注系统的用料量； 浇注系统应达到所需精度和粗糙度，其中浇口须有IT8以上精度。综合以上浇口的设计原则和分析产品的需要，我们采用侧浇口，如下图： 7 排气系统的设计 该模具的排气系统从零件的精度要求、模具的分型面和注塑成型时塑料的最后填充点来考虑，该零件精度要求比较低，分型面也如图6-1，从融熔塑料的流动来看零件的最后填充点在动模固定板镶块与滑块相接的上部分即为图6-1的3处。故模具可以不另外人为开设排气槽，可以从下图6-1中间隙处排气a 定模型芯固定板与滑块间的间隙处排气。b 型芯1与定模型芯固定板间的间隙处排气。c滑块与动模固定板镶块间的间隙处排气。d动模固定板镶块与型芯间的间隙处排气。e推杆与动模固定板镶块间的间隙处排气。七 成型零部件的结构设计与计算 1成型零件的结构设计 （1）凹模凹模的设计从三个方面来考虑：a从凹模的加工方面考虑，分型面选择在零件的顶圆面和底圆面，其于部位成型采用镶件成型。这样凹模加工就可以直接在磨床上磨平一个平面即可做为凹模。b从凹模的安装固定来考虑，其厚度要大于，螺钉沉头孔的深度，还要满足斜导柱的安装，宽度要考虑带头导套的安装位置。c从模具强度来考虑，其厚度还要有水道要通过，所以凹模的厚度要保证水道与型芯之间的刚度，不能让凹模在注塑压力的作用下变形。综上所述其形状设计如下图所示7-1，7-2，7-3所示 图7-1 图7-2 图7-3 (2) 凸模和型芯 模具的凸模设计: 因为分型面已经选择了，其凸模也就跟凹模类似，要考虑三个问题。a凸模的加工尽量方便，可以考虑跟凹模形式一样由平板构成。b凸模的固定，如果凸模采用跟凹模一样的结构形式，凸模固定简单。但当模具合模时，我们会很容易发现滑块的限位很容易出现问题，采用凹凸模相同的形式，滑块与凹凸模滑动的地方就是一个平面，当两边滑块受力不相同时，很容易出现偏胶的现象，即很难保证零件的外圆与型芯同心。故凸模应采用镶件形式，凸模比动模型芯固定板高出一些，这样滑块的左右在合模是受到限制，就不会出现偏胶的现象。具体设计参考图6-1（凸模即为图中的动模固定板镶块）。c从模具强度来考虑，凸模的厚度要高过动模型芯固定板，直径方面考虑凸模与顶杆间的强度。 综上所述其形状尺寸设计如下图所示图7-4所示 图7-4 型芯的设计: 凹模型芯设计根据产品的内孔来成型，凹模上的型芯直接成型零件的上部分通孔。其结构如图7-5 图 7-5凸模型芯设计根据产品的内孔成型，内孔有个台阶形。所以凸模上的型芯前端有一部分应该比后端要小些，零件的圆内凸台在凸模成型这样有助于零件成型后脱模，塑件被留在凸模处，这样有利于产品的脱模。其结构设计如图7-6所示 图7-6 2 成型零件的工作尺寸计算 (1) 凹模和型芯的尺寸计算 型芯尺寸的计算即为零件的内径乘于缩水。根据零件图7-7 图7-7 凹模上的型芯1： 尺寸直径为161.005=16.08mm型芯的有效拔模高度为151.005=15.08mm另外为了方便脱模型芯的直径还要有拔模斜度1至3度，这里我们选1度得型芯1的尺寸具体如图7-5 凸模上的型芯2： 尺寸直径为161.005=16.08mm 121.005=12.06mm型芯的有效拔模高度为151.005=15.08mm 101.005=10.05mm同样型芯的拔模斜度都选1度，得型芯2的尺寸具体如图7-6（2）型腔侧壁厚度和底板厚度的计算 3合模导向定位结构（1）导柱的布置从模具的整体尺寸来看模具的属于中型模具。对于这样的模具我们一般选择四个导柱。为了方便导柱的加工或选择，导柱可以选择直径相同的尺寸。其分布分别在动模型芯固定板的四个边角处，其中三个导柱距离中心位置可以大致相同，但一个导柱必须与其他导柱的位置不同。这样的原因是便于安装，也能防止定模反装错装。具体分布如图7-8所示 图7-8（2）导套设计 根据导套的位置不同本模具采用三中导套，形式如图7-9,7-10,7-11。在压板固定板与导柱连接处采用图7-9所示的导套，这样便于安装。定模固座板与定模型芯固定板相接处采用图7-11所示的导套。在推板与推杆固定板相接处因为连接处的尺寸要求故采用图7-10所示的导套。 图7-9 图7-10 图7-11八 凹模型腔的强度效核 结合图7-12，凹模（定模型芯固定板）主要受力时是在模具合模以后，来自注塑机注塑时的注塑压力。所以凹模的主要受力在于与零件接触部位，即主流道和型芯附近。 凹模在合模后又因其大部分面具被定模座板压死，其强度受到很大的加强，而在主流道附近，由于我们开始设计时已经考虑到凹模的强度，厚度又在30mm左右。 结合模具的注塑压力和材料的强度，外加定模座板的厚度18mm，凹模厚度30mm已经足以抵抗该模具的注塑压力。 图7-12九 模架的确定 1 标准模架的选用 根据型腔的布局，可知型腔滑块嵌件分布尺寸138228。本设计是采用斜导柱进行抽芯，这需要较大的点的板面，支撑活动型芯，有益于抽芯的完成。再考虑其他导柱，导套及连接螺钉布置所占的位置，水道的设置，定模采用定距拉板，确定选用模架尺寸为300320，模架结构为A2形式。2 模架的尺寸确定 C 垫块尺寸 垫块高度=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（510） =30+20+20+10 =80mm 根据计算结果，C取标准高度90。 综合型芯高度，型腔和分型面的选择，可以确定模架面板为300320，模架结构形式为A2,编号为20的标准模架 十 抽芯机构及其设计要点 1 抽芯机构 根据玩具车轮结构分析,模具的成型需要使用侧向分型(抽芯)来实现.本套模具采用一模两腔,产品中间部分凹形采用滑块来成型.采用斜导柱抽芯机构来实现(斜导柱在定模部分,成型滑块在动模部分),开模时,模具在注射机的作用下,动模后退移动,斜导柱在定模部分不动,到后模后退时,滑块受到斜导柱的拉力,使滑块在斜导柱的作用下运动,当滑块脱离斜导柱之后,运动停止,弹簧波子螺丝的球头部分进入滑块底面的凹半球部分,阻止滑块继续运动.复为时斜导柱插入滑块,当固定在定模的契紧块接触滑块的斜面时,滑块在契紧块的作用下发生运动，使滑块复位到成型的位置,并在成型的过程中一直受到契紧块的作用下,使注塑模成型时滑块在受到注射压力的时候不至于发生后退而产生飞边。(1) 抽拔距抽芯距S是指侧型心从成型位置抽到不妨碍塑件取出位置时，侧型心在抽拔方向所移出的距离。S一般大于塑件上侧孔深度或凸台高度23mm，若塑件上侧孔深H，则抽芯距：S=H+(23)mm。由于塑件脱出距离计算复杂，则由做图法得出： S=H+(23) S =12.7+3 S=16mm 如图(1)(2) 抽拔力 将型芯从塑件抽出需要的力F。由于塑件是通孔型塑件，可按下式脱模力计算： Q=L hp(f*cosa-sina) =50409(0.2cos1-sin1) =18000.16 =303N 其中：Q 脱模力，N L型芯或凸模被抱紧断面周长，mm h被抱紧部分深度 p由塑件收缩率产生正压力，一般取7.811mpa f摩擦因数，一般取0.10.2 d脱模斜度。 (3)有效开模行程注塑模需要利用开模动作完成侧向抽芯，产品所需的开模行程根据侧向分型抽芯机构抽拔距离所需的和制品高度H2、推出距离H1、模具厚度等因素来确定。如图10.1.3所示，斜导柱侧向抽芯机构，若完成侧向抽芯距离S所需开模行程： S= H1+ H2+(510) =40+40+(510) =85mm 如图(3) 2 斜导柱的设计 斜导柱是该机构的关键零件，设计时需确定其形状，尺寸和斜度大小。 (1) 斜导柱的截面形状斜导柱截面形状有圆形和矩形。圆形截面斜导柱加工方便，装配容易，如图(1)所示，矩形截面斜导柱有较大抗弯矩强度，刚度好，但加工困难，使用于抽拔力大的场合，由于塑件的需要抽拔力不大，和加工方便广泛使用圆形斜导柱。 如图(1) (2) 斜导柱的材料及配合 材料用T8A钢,导柱头紧固部分用过渡配合,导向部分用间隙配合。如图（2）所示 如图（2） （3）斜导柱的安装角度 斜角a的大小影响斜导柱的受力和开模行程大小。在实际设计中，a角一般取1520，一般不超过25。 综上所述，该斜导柱取18的斜度设计。 （4）斜导柱的直径计算 斜导柱截面尺寸直径D可由查表确定。 由于已知抽芯力F 和斜导柱倾角a。在设计手册表2.34查出最大弯矩力FW，在由FW和HW以斜角a从表3.35中查出斜导柱直径。 已知：FW=10KN HW=30mm a=18 查得直径D=25mm （5）斜导柱的长度 斜导柱长度与抽芯距，固定端模板的厚度，斜导柱的直径以及倾角大小有关。如下图所示：如图（5） L总=L1+L2+L3+L4 =d1/2tana+/cosa+S/sina+(510)mm=102mm 所以，斜导柱的总长度取102mm. 3 滑块及导滑槽的设计（1）滑块的设计 由于该塑胶件为圆筒形塑件，需要组合滑块成型，所以滑块和侧型芯是同以结构。滑块为整体机构，如下图所示： 如图（1）（2）导滑槽的设计 为保证滑块抽出和复位平稳，不会上下串动和出现卡死现象，滑块和导滑槽必须很好的配合。滑块与导滑槽一般采用H7/f7的间隙配合。 使得模具结构简单和制造方便，选择组合式导滑槽，其结构也便于调整和装配。组合形式如下图所示： 如图（2） 十一 脱模机构的设计 1 脱模机构的设计要点 1 设计脱模机构时应尽量使塑件留于动模一侧2 塑件在推出过程中不发生变形和损坏3 不损坏塑件的外观质量4 合模时应使推出机构正确复位5 推出机构应动作可靠（1） 脱模机构的原理 塑件在模内冷却固化后，由于体积收缩原因而抱紧成型的零件，为使被顶出的塑件完整无损，不变形，保证制品的外观良好，在塑件顶出的过程中，脱模机构施加一个力在塑件上来克服由抱紧力引起的塑件对成型零件的摩擦力，最终实现完全脱模。而且在任何正常情况下，脱模机构都能确实可靠地将成型的塑件从模板一侧顶出，并在合模时其相关的顶出零件确保不与其他模具零件相干扰地恢复到原来位置。（2） 保证塑件不损坏变形为了防止产品顶出变形和损坏，顶出受力点应尽量均匀分布，尽量避免顶出力作用于最薄的部位，要尽可能地把顶出件设置在难于脱模和刚性好的部位处，如：壁厚，骨位筋部，柱位处等。（3） 顶出机构简单可靠为保证顶出机构运动平稳，顺畅，灵活可靠，无卡滞现象，顶出零件应有足够的强度和耐磨性，设计时应注意和其他机构的干涉，在非封胶部位应尽量设计避空，并力求制造方便，容易维修。（4） 保证良好的外观 塑件在成型顶出后，一般都留有顶出痕迹，但应尽量使顶出的残留痕迹不影响塑件的外观，这是在选择顶出形式和顶出位置时必须要考虑到的问题。一般顶出装置应设在产品的隐蔽面或非装饰表面，而对于透明产品尤其要注意顶出位置及顶出形状的选择。 2 脱模力的计算 塑件注射成型后，塑件在模内冷却定形，由于体积收缩，对型芯产生包紧力，当其从模具中推出时，就必须先克服因包紧力而产生的摩擦力。一般情况下，如果制品收缩力大，壁厚，型芯尺寸较大，深度较深脱模斜度小以及型芯表面粗糙度值大则脱模阻力大；反之，脱模阻力小。型芯的成型端部，一般均要设计脱模斜度。另外还必须明白，塑件刚开始脱模时，所需的脱模力最大，其后，推出力的作用仅仅是为了克服推出机构移动的摩擦力。而且，对于不通孔壳形塑件脱模时，还须克服大气压力。对于一般塑件和通孔壳形塑件，按下式计算并确定其脱模力（Q）： Q=Lhp( fcossin) =(16+12) (40-10-62)2+10+69(0.15cos1-sin1) =87.922250.132525 2621.6N 根据玩具车轮结构分析，模具的成型需要使用侧向分型（抽芯）来实现，本模具采用一模两腔，因此，总的脱模力为： F总=2Q=22621.6=5.2432KN Q脱模力，N L型芯或凸模被包紧部分的断面周长，mm h被包紧部分的深度，mm p由塑件收缩率产生的单位面积上的正压力，一般取7.811，MPa f摩擦因数，一般取0.10.2 a脱模斜度，（0） 3 顶杆的布置由于产品底面的面积比较大，对外观没有要求，所以采用顶杆顶出形式，简化模具结构 尽可能使顶杆位置均匀对称，以便使塑件所受的顶出力均衡，并避免顶杆弯曲变形。 应注意将顶杆设在脱模阻力最大处。 在顶推塑件的边缘时，为了增加顶杆与塑件的接触面积，应尽量采用直径较大的顶杆。 当塑件结构需要在其薄壁位置设置顶杆时，可根据塑件结构适当增大顶杆工作端面的截面积 4 顶杆与顶杆孔的配合与固定 （1） 顶杆与顶杆孔的配合 从理论上讲顶杆和顶杆孔的单边间隙不大于所用塑料的溢边值即可，但在实际上顶杆不可能永久在顶杆孔的中心位置，即它们的单边间隙是处于游离不稳定状态的。那么，只要有大于溢边值间隙的地方就可能产生溢边飞边。所以在实践中要求顶杆和顶杆孔配合的总间隙不大于所用塑料的溢边值，无论怎样也不可能产生飞边，这个配合间隙既能满足相对移动的定位要求，并起到浇注时排气的作用。 （2） 顶杆的固定 （a）用顶杆固定板和螺栓固定方式 （b）在顶杆底部铆合的方式 （c）采用螺纹连接紧固的方法 （d）采用螺纹连接紧固方法 （e）另一种铆合方式 （f）采用在尾部用螺塞紧固的方式 十二 温度调节系统(冷却系统) 1 模具温度对塑料件质量的影响 模温过低，熔体流动性差，塑件轮廓不清晰，甚至充不满型腔或形成熔接痕，塑件表面不光泽，缺陷多，力学性能降低。对于热固性塑料，模温过低造成固话程度不足，降低塑件的物理、化学和力学性能。对于热塑性塑料注塑成型时，在模温过低、充模速度又不高的情况下，塑件内应力增大，易引起翘曲变形或应力开裂，尤其是黏度大的工程塑料。 模温过高，成型收缩率大，脱模和脱模后塑件变形大，并且易造成溢料和黏模。对于热固性塑料会产生“过熟”，导致变色、发脆、强度低。 模具温度不均匀，型芯和型腔温度差过大，塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形，影响塑件的形状尺寸精度。模具温度波动对塑件的收缩率、尺寸稳定性、力学性能、变形、应力开裂和表面质量等均有影响。因此，为了保证塑件质量，模具温度必须适当、稳定、均匀。 2 模具温度对模塑周期的影响塑料注射成型过程中，注射时间约占成型周期的5%，冷却时间约占80%，推出（脱模）时间约占15%。由此可见，缩短模塑周期的关键在于缩短冷却硬化时间，而缩短冷却时间，可以通过调节塑料和模具的温度差来解决。例如下图： 3 模温调节的重要性 塑料制品成型过程中，模具温度对塑料制品的质量和生产率影响都很大。模温及其波动会影响到制品的收缩、强度、变形、应力、表面质量等。如果模温过高，成型收缩率大，脱模后制品变形大，并且容易造成溢料和粘模。如果模温过低，熔体流动性差，制品轮廓不清晰，甚至不能充满型腔，制品表面光泽度差，缺陷多，机械强度降低。如果温度不均匀，型芯、型腔温度差过大，会导致制品收缩不均匀，容易导致制品变形，影响制品的形状和尺寸精度。所以，一般模具均应设计冷却装置，以控制其温度。 4 温度控制系统应具有的功能 对于不同种类塑料，在塑料注塑成型时，要求有不同的模具温度。黏度高的塑料，必须考虑熔体充模和减少塑件应力开裂的需要，模具温度较高些为宜；黏度低的塑料，宜采用较低的模具温度。对于结晶型塑料，模具温度必须考虑对结晶度及其物理、化学和力学性能的影响。 常用热塑性塑料注射成型模温 表1塑料模温T/C塑料模温T/C聚苯乙烯4060醋酸纤维素90120AS树脂4060软聚氯乙烯4560ABS树脂4060硬聚氯乙烯4060聚乙烯5070有机玻璃3060聚丙烯4060氯化聚醚4060聚酰胺5565聚苯醚110150聚甲醛80120聚砜100150聚碳酸酯80110 5 冷却回路的布置与设计 在模具结构允许的前提下，冷却管路数量应尽量多，冷却管路直径应尽量大，冷却管路数量多，型腔散热均匀，因而表面温度比较均匀，制品内应力小，变形小，精度高。 冷却回路的布置方式根据制品的形状、塑料的特性以及模温的要求而定。这套玩具车轮模具的冷却水道是：最简单的外部连接的直通式水道，用水管接头和橡胶管将模内管道连接成单路或多路管道。这种形式加工方便，适合于较浅的型腔，缺点是外部连接部分容易损坏。直通式冷却水道 6 模具冷却设计的作用及目标 作用：均匀冷却改良产品质量，有效冷却提高生产力 在模具冷却系统设计中，除了考虑成型品的形状，模具结构等因素外，我们可以通过决定下列变量，来达到这一目标：（1）、冷却回路数量应尽量多，冷却通道孔径要尽量大。（2）、冷却通道的布置要合理。（3）、冷却回路应有利于减小冷却水进、出口水温的差值。（4）、冷却回路的结构应便于加工和清理，其通道孔径一般取812mm。（5）、冷却水道至型腔表面的距离应尽可能相等，一般冷却水孔径的孔壁至型腔表面的距离应大于10mm，常用1215mm。（6）、冷却水道要避免接近熔接痕的部位，以免熔接不牢，影响塑件的强度。不同配件间的冷却孔道,其型号及设计标准如下:流道的冷却十三 塑料模具钢的选用及热处理 1 塑料模具用钢的必要条件 （1）综合性能优良 模具材料应具有一定的硬度和耐磨性，使模具在特定的工作条件下能够保持其形状和尺寸的稳定;应具有足够的强度和韧性，既能承受一定的高压又能承受一定冲击载荷的作用