蝶形螺母注塑模设计.doc

目 录摘要1关键词11 前言21.1 本研究领域的国内外现状和发展方向21.1.1 现状21.1.2 国内的发展情况21.1.3 国外的发展情况31.2 本课题的研究内容31.2.1 本课题的研究内容32 塑件成型工艺分析32.1 设计课题32.2 塑件（螺帽）分析32.2.1 塑件特点32.2.2 塑件及材料分析及原材料选择42.2.3 塑件正投影面积、体积及质量计算52.3 拟定的成型工艺52.3.1 制品的成型方法52.3.2 制品的成型参数53 拟定模具结构形式63.1 型腔数量的确定63.2 型腔布局形式64 分型面与排气系统设计74.1 分型面的设计原则74.2 排气系统设计95 注射机规格型号的确定95.1 注射量的计算95.2 锁模力计算95.3 选择注射机105.4 注射机有关参数的校核106 浇注系统设计116.1 浇注系统的设计原则116.2 主浇道设计116.3 分流道设计136.3.1 设计原则136.3.2 分流道的设计146.3.3 分流道的尺寸计算146.3.4 分流道的表面粗糙度的确定156.4 冷料穴的设计156.5 浇口的设计166.5.1 位置选择原则166.5.2 浇口尺寸的计算166.5.3 浇口剪切速率的校核167 成型零件设计167.1 成形零件的性能167.2 成型零件的结构设计177.2.1 凹模的结构设计177.2.2 凸模的结构设计177.2.3 成型零件工作尺寸的确定177.2.4 型芯结构设计188 模架的确定208.1 模架确定的原则208.2 模架的确定218.2.1 定模板的确定218.2.2 定模固定板的确定218.2.3 动模固定板的确定218.2.4 动模垫板的确定218.2.5 垫块的确定218.2.6 动模座板的确定229 注射模具选材229.1 塑料模具成型零件（型腔、型芯）的选材229.2模板零件的选材239.4 导向零件的选材239.5推出机构零件的选材239.6 其它零件249.7 该套模具所用材料的性能比较2410 导向定位机构设计2410.1 设计原则2410.2 导柱设计2510.3 导套设计2511 脱模推出机构的设计2611.1 选用原则2611.2 推出机构的分类2611.3 推出机构的确定2611.3.1 螺纹塑件产生的包紧力2812 温度调节系统设计2812.1 模温对塑件质量的影响28.12.2 模温对生产效率的影响2912.3 冷却系统的简单计算2913 注射模与注射机的关系3013.1 注射压力的校核3013.2 开模行程与推出机构的校核3113.3 安装部分相关尺寸校核3113.4 模具与注射机的安装关系3214 模具工作原理3214.1 模具装配草图3214.2 模具工作原理33蝶形螺母注塑模设计摘 要：本设计为螺帽的注塑模具设计，采用两板模的形式。本文首先分析了它的工艺性，该零件属于薄壁零件，推出平稳和冷却均匀是其中的关键。该产品有较高的尺寸精度的要求，从配合要求的角度考虑最好采用收缩率较小的POM塑料。接着详细介绍了其特殊的模具结构即推出的脱模装置。最后说明了本次设计的注塑模具的工作过程。在动模部分移动的同时，推杆在弹簧作用下推出零料，进而推出制品和整个浇注系统。综合考虑零件结构及模具结构，最好采用一模四腔的布局方案。此模具结构较复杂，寿命要求较高，故成型部分最好采用优质模具钢DME3#钢。其他部分可以采用较好的S50C模具钢。实践表明，该模具结构灵活、可靠，并能保证产品质量，对诸如此类零件的模具设计有重要的参考价值。关键词：螺帽；POM塑料；注塑成型；注射模具； Design of Injection Mold for Butterfly NutAbstract:This is a tow-plate injection mould molding nut.Its injection techniques is analyzed at first,this is a part with thin wall and deep antrum.The product has a high dimensional accuracy requirements with the requirements of point of view to consider the best use of the smaller POM plastic shrinkage.Then described in detail its special mold structure that launched the stripping device.Finally,we illustrate the wording process of the design of injection molds.Launched in the spring under the action of dynamic simulation part of the move,putting a scrap,and then launch the products and then launch the products and che entire casting system.Considering form the stucture of the part and mould synthetically, youd better design the mould with four cavity.The mould structure is a litter complicated,and it is required that the mould have to has a long life,so the molding part should adopt high-quality mould-steel such as DME3# steel.The rest adopt the product quality.The design is important reference to the kind of conduitof drainage.Key words: Nut；POM Plastic；Injection Molding；Injection Mould； 1 前言 1.1 本研究领域的国内外现状和发展方向1.1.1 现状近些年来，随着模具行业的快速发展，几乎各行各业都与模具行业有着越来越多的联系。并且在今后相当长一段时间内，还会快速发展。所以，在信息时代这个大环境下，模具行业要想更快、更稳的发展，抓住机遇并迎接挑战，积极洞悉这行业的发展趋势，采取相应的策略，提升自己的核心竞争力，有着重要的意义。1.1.2 国内的发展情况80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为245亿，至2000年我国模具总产值预计为260-270亿元，其中塑料模约占30%左右。国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20、3Cr2Mo、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%-80%相比，仍有很大差距。原材料方面：尽管我国POM的市场需求不断攀升，但由于我国对POM的研制开发相对较晚，国内POM的生产规模、产量以及品种、质量始终不能满足市场的需求。我国POM生产与国外先进水平相比，仍存在原料单耗高、装置规模小、质量不稳定、品种牌号少等问题。造成我国POM产能增长不能满足市场需求的原因是：国内POM市场增长较快，而我国POM生产的基础比较薄弱；另外POM是资金和技术密集型的材料类化工产品，我国巨大的市场引起了国外大公司的关注，外国公司一直想以其产品占据我国市场，不愿转让技术，使国产POM的技术水平提高缓慢，不能满足用户需求；再有就是长期以来，我国经济体制和企业经营机制不符合市场经济规律，企业不能及时获得足够的资金投入，制约了POM生产的发展。1.1.3 国外的发展情况在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG、美国Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美国CV公司的CADS5、英国Delta cam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimarron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Mold flow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。1.2 本课题的研究内容1.2.1 本课题的研究内容如何设计出结构简单、合理，生产效率高的模具，节约材料、降低成本，缩短模具设计的生产周期。这次的异型管接头注塑模设计，完整的分析、计算了所需数据，比较全面、系统的掌握注塑模设计生产的具体流程。2 塑件成型工艺分析2.1 设计课题蝶形螺母注塑模2.2 塑件（螺母）分析螺母起着紧固连接作用。具有内螺纹结构，此零件的外形便于用手拧动、旋紧。具体介绍螺帽的结构尺寸如下图1所示。2.2.1 塑件特点1注塑件平整、美观、光洁度Ra3.2以上，没有推杆痕迹。2注塑件尺寸稳定，全部尺寸达到图纸规定要求。3注塑件的关键零件一型板采用坐标镗床直接一次镗成，减少加工误差，提高模具精度。图1 螺帽图Fig 1 Nut Fig4注塑模具寿命高，下模板镶有淬火凹模套，型芯淬火，型板（推板）调质后加工。5如果试模不合格，仅仅更换型芯、型板和型芯固定板，又可投入试模，缩短了制模周期。2.2.2 塑件及材料分析及原材料选择1）塑件形状分析从上图可以看出，该制品有内螺纹，外形结构简单，但由于是多段孤线组成，因而在模具制造可以为采用成型加工。由于该塑件为有配合要求的小制件,且是用来起着紧固连接作用，在长期的使用过程中需要较高的强度和硬度，也要求有一定的耐磨性，在保证塑料制品的功能和性能的同时还要考虑到加工生产、成本和供应，综合上述各方面的考虑和甄选以及结合工厂的实际生产，选用热塑性工程材料聚甲醛（POM）。2）材料分析材料选用POM（聚甲醛），它是一种继尼龙之后发展起来的一种性能优良的热塑性工程材料。其性能不亚于尼龙，而价格却比尼龙低廉。其表面硬而滑，呈淡黄或白色，薄壁部分半透明。其性能特点为：有较高的机械强度及抗拉，抗压性能和突出的耐疲劳强度，特别适合与做长时间反复承受外力的材料。成型收缩率较大，熔点明显，熔体粘度底，粘度随温度变化不大；摩擦系数底，弹性高，浅侧凹槽可采用强制性脱模；综合性能比较好，比强度、比刚度近金属，化学稳定性较好，但不耐酸，加工温度范围窄。成型特点：尺寸稳定，吸水率小，有优良的减摩，耐摩性能，热稳定性差，易分解，流动性好，注射时速度要快，注射压力不宜过高，凝固速度快，不待完全硬化即可取件。模具设计注意事项：浇道阻力要小，采用螺杆或注射机注射成型，塑化温度与模具温度控制要适当、收缩率2.5%。2.2.3 塑件正投影面积、体积及质量计算根据塑件，可粗略计算出正投影面积、体积与质量A = A1 + A2 图2 塑件面积图Fing 2 Plsatic parts the area chart面积：A1=d12/4-d22/4=235.5 （1）A2=（8+3）/292=99 A=235.5+99=334.5体积: V1=A118=4239 （2）V2= A2h=996=594V= V1+V2=4833质量: m=V=1.4110-348336.8g 所以得 ：A=334.5 V=4833 m=6.8g2.3 拟定的成型工艺2.3.1 制品的成型方法热塑性塑料指定采用注射成型，本设计选用热塑性塑料POM，可用注射成型。2.3.2 制品的成型参数根据制品结构特点及选定的原料POM，可拟定工艺参数（选自塑料模设计手册）。塑料名称： POM密度（g/cm）： 1.41 计算收缩率（%）： 1.53.0 预热温度（）： 80100预热时间（h）： 35料筒温度（） 前段 160170 中段 170180 后段 180190喷嘴温度（）： 170180模具温度（）： 90120注射压力（MPa）： 80130成型时间（s）： 注射时间 290 高压时间 05 冷却时间 2060 总周期 50160螺杆转速（r/min）： 28适应注射机类型： 螺杆式后处理方法： 红外线灯，烘箱后处理温度（）： 140150后处理时间（h）： 243 拟定模具结构形式3.1 型腔数量的确定型腔数目的确定主要参考以下几点来确定1）塑件制品的批量和交货期，以及塑料制件的成本。该制品是大批量生产，若采用多型腔可提高生产效率，但根据生产经验在模具每增加一个型腔，制品尺寸精度要降低4%。2）所选用注射机的技术规则，因为上面只进行了结构及工艺成型的分析，还没确定注射机，也可暂时不予考虑。3）质量控制要求。制品属于精度不高，对质量要求比较高且制品较小，因此可设成一模四腔，以保证质量要求。4）成型的塑件品种与塑件的形状尺寸。该制品有内螺纹。为了提高生产效率采用自动脱螺纹的齿轮传动机构，因而模具结构较复杂。根据品种和形状尺寸特点及要求，设置成一模四腔注射成型。本次设计根据制件的结构特点、形状尺寸、产品批量、模具制造难易及其寿命、成本高低再加上设计和加工制造的复杂性，综合考虑，实际采用一模四腔注射成型。3.2 型腔布局形式多型腔模具设计的重要问题之一就是浇注系统的布置方式，由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因二型腔的排布在多型腔模具设计中应加以综合考虑。应使每个型腔都通过浇注系统从总压力中均等地分得所需的足够的压力，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一稳定。多型腔在模板上排列形式通常有平衡式和非平衡式两种。平衡式其特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度，截面形状及均对应相同，可实现均衡进料和同时充满型腔的目的。而非平衡式的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度不相等，因而不利于均衡进料，但可以缩短流道的总长度，为达到同时充满型腔的目的，各浇口的截面尺寸要制作得不相同。因此在设计时要注意以下几点：1）尽可能采用平衡式排列，确保制品质量的均一和稳定。2）型腔布置与浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料现 象。如图2中的b比 a 合理。3）尽量使排列的紧凑，以便减少模具的外形尺寸。如图3所示。 图3 型腔分布图Fig 3 Cavity distribution 根据以上原则选用圆形分布的一模四腔，形腔布置如图3所示。4 分型面与排气系统设计分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。分型面的形式与塑件的几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件浇口形式有关。制品成型的分型面不仅影响到制品的脱模困难程度及美观程度，还影响成型零件的加工工艺性，另外合适的分型面位置还有利于模具加工、排气、脱模、提高塑件的表面质量及方便工艺操作等。4.1 分型面的设计原则1）分型面的位置应开设在塑件截面尺寸最大的部位，便于脱模和加工型腔。2）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。以使得模具零件易于加工。3）分型面的选择应有利于保证塑件尺寸精度要求。4）分型面应尽可能选择在不影响塑件外观的部位，而且在分型面处所产生的飞边应容易修整加工，从而有利于保证塑件的外观质量。5）应满足塑件的使用要求，即从使用的角度避免脱模斜度、推杆及浇口痕迹等工艺缺陷影响塑件功能。6）为便于塑件脱模，应尽可能使塑件在开模时留在下模或动模部分，易于设置和制造简便易行的脱模机构。若塑件有侧孔时，应尽可能地将侧型芯设在动模部分，避免定模抽芯7）考虑锁模力，分型面的选择应尽可能减少塑件在分型面上的投影面积。8）考虑侧向抽拔距，一般机械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。9）尽量方便浇注系统的布置。10）为了有利于气体的排出，分型面应尽可能与料流的末端重合。11）考虑注塑机的技术规格，是模板间距大小合适。 12）选择分型面时根据塑件的使用要求和所用塑料，要考虑飞边在塑件上的部位。13）选择分型面时，应考虑减小由于脱模斜度造成塑件的大小端尺寸差异。总而言之，分型面形状应尽可能的简单，以便于模具的制造和塑件的脱模。综合考虑以上的设计原则，结合该塑件的特性，其分型面的选择如图：（如下图）综合考虑以上的设计原则，结合该塑件的特性，其分型面的选择如图：（如下图）图 4分型面示意图 Fig 4 Parting surface schemes4.2 排气系统设计注射成型过程中，模具内除了型腔和浇注系统中原有的空气外还有塑件受热或凝固产生的低分子挥发气体。这些气体若不能顺利排出，则可能因充满时气体被压缩而产生高温，引起塑件局部炭化烧焦。或使塑件产生气泡、使塑料熔接不良等缺陷。排气系统对于让塑料充满型腔，防止产生接缝和表面轮廓不完整等缺陷有着很重要的作用。一般大型模具，要在分型面开设专门的排气槽，以利型腔内气体的排除。而小模具大多数情况下是利用模具分型面或配合间隙自然排气，只有在特殊情况下采用开设排气槽的排气方式。排气方式：排气槽一般通常开设在分型面上凹模一边，位置位于塑料熔体流动的末端。一般情况下，排气槽尺寸以气体能够顺利排出而不产生溢料为原则。排气槽宽度可取1.56 mm，深度可取0.0250.1 mm，长度可取0.81.5 mm。但对于此模具，无需设计专门的排气槽来排气，可通过分型面及活动型芯与模板之间配合间隙来排气，足够能使气体顺利排出。在本设计中，该制品采用顶杆与推板联合的顶出系统，所以可利用顶杆间隙和定模型芯间隙排气，不再开设排气系统。5 注射机规格型号的确定5.1 注射量的计算由前面粗略计算已知m=6.8克，塑件体积V1=4.83cm3浇道凝料的质量m2还是个未知数，可按塑件质量的0.6倍计算，从上述分析中确定这一模四腔，所以注射是为m=1.6nm1=1.646.8=43.52g（3）5.2 锁模力计算 塑件和浇道（包括浇口）在分型面上的投影面积及所需锁模力计算流道凝料（包 括浇口）在分型面上的投影面积A2在模具设计前是个未知值，根据多型腔的统计分析。A2是每个塑件在分型面上的投影面积A1的0.2倍0.5倍,用些可用0.35nA1来进行估算 所以A=nA1+ A2=nA1+0.35n （4）A1=1806.3mm2 式中A1塑件分型面上的投影面积Fm=AP型=1806.30.35=63220.5N（5）=63.3KN式中型腔压力P型取35MPa（因为塑件材料为POM，浇口为测浇口）5.3 选择注射机根据注射量的锁横力，可选用SZ-60/40卧式注射机其它注射技术参数如下：（选自塑料模设计指导书）结构类型 卧式理论注射容积/cm3 60螺杆直径/ mm 30注射压力/MPa 180注射速率/（g/s） 70螺杆转速/（r/mn） 0200锁模力/KN 400拉杆内向距/mm 220300移横行程/mm 250最大模具厚度/mm 250 mm最小模具厚度/mm 150锁模形式 双曲肘模具定位孔直径/mm 80喷嘴球半径/mm 10喷嘴球直径/mm 2.55.4 注射机有关参数的校核由于注射机料简塑化速率，校核模具的型腔数目nnkmt/3600-m2/ m1 （6）=0.89.7360060/3600-0.646.8/6.8=66.84型腔数目校核合格式中K注射机最大注射量的利用复数一般取0.8M注射机的额定塑化量（9.7/s）T成型用期取60s5、注射压力校核PeKPo=1.3130=169MPa。而Pe=180。 （7）注射压力校核合格式中K取1.3（见式2-10）注射压力安全系数Pe额定压力Pe=180MPaPo取130Mpa（查表2-1）6）锁模力校核FKAP型=1.263.3=75.96KN，而F=400KN锁模力合格式中p型型胶的平均压力（选用参见表22） K0 锁模力完全系数， 一般取K0=1.11.2；取K0=1.2其它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。6 浇注系统设计6.1 浇注系统的设计原则浇注系统是指模具中从注射机喷嘴起到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，它包括主流道、分流道、浇口及冷料穴。设计时应该遵循以下原则：1）排气良好。2）流程要短。3）避免料流直冲型芯或嵌件。4）要求热量及压力损失最小。5）修整方便，保证塑件外观质量。6）防止塑件变形，浇注系统设计要结合型腔布局同时考虑。7）了解塑料的成型特性。8）塑料耗量要少，应利于消除冷料。9）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。10）尽可能选用平衡式分流道。6.2 主浇道设计主流道通常位于模具的中心，是塑料熔体的入口，为了便于熔融塑料在注射时能顺利的流入，开模时又能使冷却后的主流道凝料从主浇道中顺利地拔出，主浇道的形状设计成圆锥形，内壁必须光滑，表面光洁度一般应Ra0.8。主流道一般是由浇口套构成，浇口套的作用：1）与注射机喷嘴孔吻合，将料筒内的塑料过渡到模具内。2）使模具在注射机上很好的定位。3）作为浇注系统的主浇道。主浇道的一端通常设计成带凸台的圆盘，其高度为510 mm，并与注射机的固定模板的定位孔成间隙配合。浇口套的球形凹坑深度常取35 mm。 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）=2.5+0.5=3mm（8）主流道球面半径为SR=喷嘴尺寸半径+（12）=10+2=12mm（9）本设计虽然是小型模具，但为了仅于加工和缩短主流道长度衬套和定位圈主流道衬套形式 还是设计成分体式，主流道长度取39mm约等于定模板的厚度见（下图）所示，材料采用T10制造热处理强度为5256HRC 图 5 主浇道示意图Fig 5 The runner schemes1）主流道圆锥角可取3060，内壁粗糙度为Ra=0.63um2）主流道大端呈圆角，半径r=13MM。以减小料流转向过渡时的阻力。3）在模具结构允许的情况下，主流道应尽量可能短，一般小于60MM。过长则会影响熔体的顺利充型。4）主流道衬套与定模座板采用H7/m6配合，与定位圈的配合采用H9/f9间隙配合。 定位圈的设计 如下图所示，材料选用45钢：图 6 定位圈Fig 6 locating ring主流道剪切速度校核主流道凝料体积 q=/4dn2L=/4(3+5.5)2/4x35=484.6590.5cm3（10）剪切速度校核由经验公式 r=3.3qv/Rn3=2204.6/s5000/s（11）剪切速率校核合格式中 qv=q主+q分+q塑件（12）=0.5+0.21+4.8334=20.042Rn=(3+5.5)/40.1=0.2125cm6.3 分流道设计主流道与浇口之间的通道称为分流道。采用直接浇道的模具可以省去分浇道，但在多型腔模具中分流道是必不可少的。常见的分流道的截面形式有圆形、半圆形、梯形、U形、正方形和正六角形。从分流道设计的要点出发，即应尽可能的使流动阻力减小，各型腔能够均衡进料。6.3.1 设计原则1）尽可能减小熔体的流动阻力。所以，在保证足够的注塑压力使塑料熔体顺利充满型腔的前提下，分流道的截面积与长度尽量取小值。2）分流道转折处应以圆弧过渡。3）表面粗糙度要求以Ra0.8为佳。4）分流道较长，所以将分流道的端部沿料流前进方向延长，作为分流道冷料井，以储存前锋冷料，其长度为分流道直径的1.52倍。6.3.2 分流道的设计根据型腔的布置，可知分流道采用平衡式布置，采用圆形均布，既可满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑件熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔又便于制造加工，以保证精度。6.3.3 分流道的尺寸计算形状及裁面尺寸为了便于机械加工及凝料脱模，本设计的分流道设置在分型面动模一侧，截面形状采用加工工艺性比较好的梯形裁面、梯形裁面对塑料熔体及流动阻力均不大，一般采用下面的经验公式来确定裁面尺寸。即 B=0.2654m1/2L1/4（13）=0.26546.51/2 201/4=2.91根据参考文献推荐值取B=4式中制件 m制件质量； L分流道长度。H=2/3B=2/34=2.67；取H=3（14）分流道L1裁面形状如下图所示图7分流道截面图Fig 7 Runner cross section shape分流道剪切速率校核1)分流道凝料体积：分流道裁面积 A=（4+3）/23=10.5mm2（15）V分=AL=209.75=210 mm3=0.21 cm32）分流道剪切速率校核：采用经验公式r=3.3q/Rn3（16）=3.35.043/0.0168=16.6419/0.0168=990.6；在51025103之间，剪切过度校核合格；式中 q=V/t=（V1+V分）/1.0（17）=(0.21+4.833)/1=5.043 cm3 Rn=32A2/c=0.175cm A梯形面积（0.105 cm3）V1制件体积（4.833 cm3）T注射时间取t =1.0sC梯形周长（1.3cm）6.3.4 分流道的表面粗糙度的确定分流道的表面粗糙度Ra并不要很高，一般取0.8um1.6um，在此取1.6um。6.4 冷料穴的设计冷料穴一般位于主流道对面的动模板上，其作用就是存放料流前峰的“冷料”防止“冷料”进入型腔而形成冷接缝，冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端直径，如（下图）所示，鉴于制件采用弹簧自动顶出，可采用打料杆。图 8 冷料穴Fig 8 slug well6.5 浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一条通道，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影响很大。6.5.1 位置选择原则1）浇口应该能使型胶各个角度问时充满的位置。2）浇口应没在制品壁厚较厚的部位，以利用可补缩。3）浇口位置选择应有利于型腔中气体的排除。4）浇口位置应选择能避免制品产生熔合纹的部位。5）对于带组长型芯的模具，宜采用中心吹部进料方式，以避免急型芯受冲击变形。6）浇口应没在不影响制品外观的部位。6.5.2 浇口尺寸的计算根据以上的原则，以及制件的工艺分析采用如上图的半圆形测浇口。其中h=nt=0.73=2.1 （18）L浇口长度（为了去除方便取L=1.5MM）考虑浇口推荐值取h=1mm式中n塑件系数（pom n=0.7）f塑件型厚（mm）(平均略为3)6.5.3 浇口剪切速率的校核 由点浇口剪切的经验公式得r=kq/R3=44.533=1.824s-1105s-1 （19）剪切速率校核合格7 成型零件设计7.1 成形零件的性能由于成形零件的质量高低直接影响塑件的质量好差，而且与高温高压的熔体接触，所以必须具备以下性能：1）具有足够的强度和刚度，以承受塑料熔体的高温和高压。2）具有足够的硬度和耐磨性，以承受流料的摩擦和磨损。3）具有良好的抛光性能和耐腐蚀性能。4）零件的加工性能好，可淬性良好，热处理变形小。5）成形部件必有足够的位置精度和尺寸精度。7.2 成型零件的结构设计7.2.1 凹模的结构设计凹模：有时又称为型腔，是用以成型制品外表面的主要零件，其结构随塑件的形状和模具的加工方法而变化，按凹模结构的不同可将其分为：整体式和组合式两大类。（1）整体式凹模：由整块金属材料直接加工而成，这种形式的结构简单，牢固可靠，不易变形，成型的塑件质量较好。但当塑件形状复杂时，采用一般机械加工方法制造型腔比较困难。因此它适用于形状简单的塑件。（2）组合式凹模：对于形状复杂的塑件或难于机械加工的整体式凹模，为了节省贵金属，便于型腔加工，减少热处理，通常采用组合式凹模。亦可以分为：整体式凹模、整体嵌入式凹模、局部镶嵌式凹模、大面积镶嵌式凹模、四壁拼合式凹模。在此，我们结合塑件结构选用整体嵌入式凹模。它经常应用于多型腔模具，凹模常加工成带台阶的镶块，从凹模固定板的下部嵌入。7.2.2 凸模的结构设计凸模：有时又称为型芯，是用以成型塑件内表面的主要零件，主要有：1）整体式凸模：当塑件的内形比较简单，深度不大时，可采用整体式凸模，其结构牢固，成型塑件的质量好，但机械加工不便，钢材耗量较大，适用于小型凸模。2）组合式凸模：当塑件的内形比较复杂而不便于机械加工时，或形状虽不复杂，但为了节省贵金属，减少加工量，通常采用组合式凸模。固定板和凸模可分别采用不同的材料制造和热处理，然后再连接成一体，这种结构形式适用于大型凸模。还可以根据成形情况不同，将型芯分为整体式型芯、镶嵌式型芯、组合式型芯。在此，我们结合塑件结构采用镶嵌式的型芯。在多型腔模具中常常将型芯加工成带台阶的型芯，镶嵌到动模板上。7.2.3 成型零件工作尺寸的确定成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接用来成形塑件部位的尺寸。它主要有型腔、型芯的径向尺寸（包括矩形和异形的长度和宽度尺寸）、型腔的宽度和深度尺寸、型腔（型芯）与型腔（型芯）的位置尺寸等。在模具设计中，应根据塑件的尺寸、精度来确定模具工作尺寸和精度。凹模和型芯的尺寸计算一般基于所选用塑料的平均收缩率S = （ S1 + S2 ）/ 2。ABS树脂的成型收缩率为0.3%0.8%，故其平均收缩率为0.55 %，模具按4级精度制造。并且规定：1）凹模的最小尺寸为名义尺寸，偏差为正值；制品的最大尺寸为名义尺寸，偏差为负值。2）型芯的最大尺寸为名义尺寸，偏差为负值；制品孔的最小尺寸为名义尺寸，偏差为正值。3）若制品上原有公差的标注方法与以上两点不符，则应按以上规定进行转换，否则不能直接利用以下的公式。S = （ S1 + S2 ）/ 2（20）1） 凹模径向尺寸的计算Lm = L0 + L0 S 0.75 （21）2） 型芯径向尺寸的计算 lm = L0 + L0 S 0.75 3） 凹模深度尺寸的计算Hm = H0 + H0 S 2/3 （22）4） 型芯高度尺寸的计算hm = H0 + H0 S + 2/3 5） 型芯或成型孔之间中心距尺寸的计算L = L0 + L0 S + 0.5 （23）上述具体的尺寸详见凸凹模零件图。注：由于此制品无尺寸公差，我们一律按0处理。7.2.4 型芯结构设计型芯是带有螺纹，可采用组合式。其结构形式（如下图）其公差等级为IT5，制造公差取E=/3平均收缩率为S=1.5+3.0/2=2.25%1) 成型零件工作尺寸计算螺纹型芯尺寸（单位mm） 大径 查螺纹公差标准GB/T14486-1993得，中=0.24mm。查表4-10（教材）得制造公差Z=0.03mm 依公式（4-22）则 dM大 =Ds大（1+s）+中 （24）=14（1+0.0225）+0.240=14.5550中径 查表4-10得Sz=0.02 Dm中=Ds中（Hs）+中 （25）=12.90(1+0.0225)+0.24 =13.4300图 9 螺纹型芯Fig 9 threaded core小径 查表4-10 得Sz=0.03 依公式4-23 则DM小=Ds小（1+s）+中 （26）=11.835（1+0.0225）+0.24 =12.3400螺纹深度 依公式(4-17)则 查表=0.24hm=hm(1+s)+(2/3) （27）=10（1+0.0225）+2/30.240=10.3850螺距 查表4-11得螺距公差z=0.03 则Tm=t3(1+s)0.03/2（28）=1.5(1+0.0225)0.015=1.533750.015螺纹上端型芯尺寸 查表=0.20dm=d(1+s)+3/4 （29）=10(1+0.025)+ 3/40.200/3=10.3750型芯高度 考虑到制件采用螺纹旋出脱模取 hm=15mm 球头形态顶 SR=5型腔采用成型加工依公式 查表=0.20hm=hm(1+s)-(2/3) （30）=18（1+0.0225）-2/30.200.070=18.2710.07-0依公式 查表=0.24Lm=Lm(1+s)-(3/4) （31）=38（1+0.0225）-3/40.240 =38.67508 模架的确定8.1 模架确定的原则以上内容确定之后，便根据所定内容设计模架。在学校作设计时，模架部分要自行设计；在生产现场设计中，尽可能选用标准模架，确定出标准模架的形式，规格及标准代号。模架尺寸确定之后，对模具有关零件要进行必要的强度或刚度计算，以校核所选模架是否适当，尤其时对大型模具，这一点尤为重要。 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再结合标准模架，可选用标准模架180L，其中L取250mm，可符合要求。模架上要有统一的基准，所有零件的基准应从这个基准推出，并在模具上打出相应的基准标记。一般定模座板与定模固定板要用销钉定位；动、定模固定板之间通过导向零件定位；脱出固定板通过导向零件与动模或定模固定板定位；模具通过浇注套定位圈与注射机的中心定位孔定位；动模垫板与动模固定板不需要销钉精确定位；垫块不需要与动模固定板用销钉精确定位；顶出垫板不需与顶出固定板用销钉精确定位。 模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量不要有突出部分；模具外表面应光洁，加涂防锈油。两模板之间应有分模隙，即在装配、调试、维修过程中，可以方便地分开两块模板。8.2 模架的确定8.2.1 定模板的确定 定模板（定模座板）（160272，厚35mm）通过6个10的内六角螺钉与定模固定板连接；定模垫板通常就是模具与注射机连接处的定模板。8.2.2 定模固定板的确定定模固定板（160272，厚20mm）用于固定型芯（凸模）、导套。为了保证凸模或其它零件固定稳固，固定板应有一定的厚度，并有足够的强度，一般用45钢或Q235A制成，最好调质230270HB；导套孔与导套为H7/m6或H7/k6配和；主流道衬套与固定孔为H7/m6过渡配合；型芯与其孔为H7/m6过渡配合。注：上面还开有四弹簧顶销孔，以便分模时，斜滑块顺利地留在动模部分，顶销孔与顶销为H8/f8配合。8.2.3 动模固定板的确定动模固定板（160272，厚35mm）上面的型腔为整体式；有四个型芯固定孔；其导柱固定孔与导柱为H7/m6过渡配合；其瓣合模推杆孔与推杆为单边间隙0.5mm。8.2.4 动模垫板的确定动模垫板（又称支承板）（160200，厚20mm）垫板是盖在固定板上面或垫在固定板下面的平板，它的作用是防止型腔、型芯、导柱或顶杆等脱出固定板，并承受型腔、型芯或顶杆等的压力，因此它要具有较高的平行度和硬度。一般采用45钢，经热处理235HB或50钢、40Cr、40MnB等调质235HB，或结构钢Q235Q275。还起到了支承板的作用，其要承受成型压力导致的模板弯曲应力。8.2.5 垫块的确定垫块（90160，厚30mm） 1）主要作用：在动模座板与动模垫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。 2）结构型式：可以是平行垫块、也可以是拐角垫块。（该模具采用平行垫块） 3）垫块一般用中碳钢制造，也可用Q235A制造，或用HT200，球墨铸铁等。 4 ）垫块的高度计算： h垫块=h限钉+h顶垫+h顶固+s顶+（32） = 0+13+10+14+3 =40（mm）式中 顶出行程的富裕量，一般为36mm，以免顶出板顶到动模垫板由于模具厚度为198.5mm，在满足要求的前提下，可以将垫块加厚至41.5mm，这样模具厚度化整为200mm。 5）模具组装时，应注意左右两垫块高度一致，否则由于负荷不均匀会造成动模板损坏。8.2.6 动模座板的确定动模座板（160272，厚35mm）其注射机顶杆孔为50mm；其上的推板导柱孔与导柱采用H7/m6配合。9 注射模具选材9.1 塑料模具成型零件（型腔、型芯）的选材 表1 型腔型芯选材Table 1 Cavity-type core selcetion零件名称材料牌号热处理方法硬度说明45调质216260HB用于形状简单淬火4348HRC 要求不高的型腔、型芯T8A、T10A 淬火 5458HRC形状简单 型芯 的小型的型芯型腔型腔CrWMn40Cr 淬火用于形状复杂4Cr5MoSiV 5458HRC要求热处理变形小的型腔20CrMnMo 渗碳淬火型芯或镶件20CrMnTi9.2 模板零件的选材 表2 模板零件选材Table 2 The template materal used for components 零件名称材料牌号