关 键 词：

注塑模具设计含CAD图纸 条形 盒体塑件 造型 及其 注射 模具设计 注塑 CAD 图纸

资源描述：

压缩包已打包上传。下载文件后为完整一套设计。【清晰，无水印，可编辑】dwg后缀为cad图纸，doc后缀为word格式，所见即所得。有疑问可以咨询QQ 197216396 或 11970985

内容简介：

1 绪 论随着中国当前的经济形势的高速发展，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也蓬勃发展。作为工业基础，模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用，在国际上被称为“工业之母”，对国民经济的发展起着不容置疑的作用。模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接：“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或柱塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，使塑料成型为塑件。本设计的主要任务是对塑料条形盒注塑模具和注射工艺的设计，也就是设计一副注塑模具来生产条形盒塑件产品，以实现自动化来提高产量。条形盒塑件为外观件，不透明，要求塑件表面平整光滑，不能有拼接痕、变形、缩水、毛刺、油纹等注塑缺陷，浇口痕迹小且应去除干净。该塑件为罩型件，每个面之间都是通过圆角连接，且壁厚较薄，在脱模后要求塑件不能有翘曲、皱折、裂纹、顶白、变形等缺陷。且在满足以上要求的前提下，尽可能的简化模具结构，降低模具成本。为了能满足塑件的技术要求，生产出合格的产品，因此在本设计中模具的浇注系统的类型和位置的选择、成型零件结构设计、脱模机构的设计是重点，也是难点。同时还应该注意一些附加机构的设计等方面的问题。针对条形盒的具体结构，通过此次设计，对轮辐式浇口单分型面模具的设计有了较深刻的认识；同时在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、侧抽机构、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，为将来独立完成模具设计积累了经验。 2 塑件的工艺性分析 零件名称:条形盒 ，三维图如图2.1所示。生产批量:中小批量 ；材料:ABS；未注公差按MT5级精度 。图2.1 塑件三维图 塑件的工艺性分析包括:塑件的原材料分析、塑件的尺寸精度分析、塑件表面质量和塑件的工艺性分析，其具体分析如下:2.1 塑件的原材料分析该条形盒塑件的材料选用丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物即ABS，ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PS、SAN、BS、的各种性能有机的统一起来，兼具韧、硬、刚相均衡的优良力学性能1。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元聚合物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表丙乙烯。ABS塑料的化学成分和性能特点参见表2.1所示。表2.1 ABS塑料的化学成分和性能特点塑料品种 结构特点 使用温度 化学稳定性 性能特点 成型特点 丙烯腈、丁二烯、苯乙烯(ABS)，属于热塑性塑料 非结晶态树脂，不透明 小于85-110，脆化温度未-18 有较良好的耐化学试剂性，不耐浓的氧化性酸及醛、酮、酯、氧化烃等 不透明，具有良好的综合物理力学性能，耐热、耐腐、耐磨及良好的抗蠕变性，介电性能好，吸水性较强 熔融温度高(超过250时才出现分解)，熔体粘度不太高，流动性中等(溢边值为0。04mm)，与流动性和压力有关，对压力更敏感，冷却速度较快，成型收缩小 结论: 熔融温度较高，熔体黏度中等，一般采用螺杆注射机成型，模具温度可控制在6080 吸湿性强，含水量应小于0。3，必须充分干燥 易发生熔接熔接痕，应注意选择进料口位置形式，顶出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色痕迹”(但在热水中加热可消失)，脱模斜度应取2以上 ABS材料的成型特性：1） 无定形料，流动性中等，吸湿大，吸水率约在0.2%0.45%之间，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件需长时间预热干燥8090，2小时。2） 无明显熔点，熔融流动温度不太高，且热稳定性较好，宜取高料温，高模温，但料温过高易分解（分解温度270）。对精度较高的塑件，模温宜取5060，对高光泽的耐热塑件，模温宜取6080。3） 如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。4） 溢料值为0.04mm。还应指出ABS工程塑料存在着热变形温度较低，可燃，耐候性较差等缺点，但不影响该条形盒制件的使用要求。2.2 塑件的结构工艺性分析1）从图纸上分析，该塑件的外形为由上盖和下盖组合，壁厚比较均匀，平均壁厚为2mm，且符合最小壁厚要求。2）塑件型腔较大，只有一个孔7，孔均符合最小孔径要求。3）在上盖内侧壁有一条凸槽起扣紧下盖的作用，因此成型后塑件不易取出，需要考虑内侧抽装置。2.3 塑件的尺寸精度分析影响塑件尺寸精度的因素很多，比如：模具制造精度及其使用后的磨损程度，塑料收缩率的波动，成型工艺条件的变化，塑件制品的形状，脱模斜度及成型后制品的尺寸变化等，一般使用低精度。该零件为单一制件，零件的尺寸精度要求不高，零件尺寸均为未注公差。该塑件的未注公差按MT5级公差要求。2.4 塑件表面质量分析塑件的表面质量包括塑件的表面粗糙度，透明度等的外观质量。该塑件为不透明制件，塑件的表面要求不能有拼接痕、变形、缩水、毛刺、油纹等注塑缺陷，外表面带有细致的火花纹，浇口痕迹小且应去除干净2。该塑件为办公用条形盒，对其表面质量没有什么高的要求，粗糙度可取 Ra3.2um,塑件内部也不需要较高的表面粗糙度要求，所以内外表面的粗糙度都可取Ra3.2um。综上所述，该塑件可采用注射成型加工，且加工性能较好，但成型以后需要设置内侧抽芯机构才能将塑件顺利脱出。塑件精度取MT5，与之对应的模具精度为IT11。 3 注塑机的选择与注射工艺规程编制 3.1 计算制品的体积和质量 计算塑件的体积和质量是为了选用注塑机及确定型腔数，通过三维制图PRO/E软件分析计算可得: 塑件投影面积 S=7428.3882 ； 塑件体积 V=16926.4023；查有关资料可知ABS的密度为1.031.07g/cm3 这里取平均值为1.05g/cm3,，则单件塑件质量m17.77g 3.2 注射机的选用1、注射量 该塑件单件质量m=17.77g 浇注系统质量的计算可以根据浇注系统尺寸先计算浇注系统的体积 V 11.776粗略计算浇注系统质量为 11.7761.05=12.365g总体积 V塑件=（16.926+11.776）=28.702总质量 M=28.7021.05=30.137g 聚苯乙烯的密度为1.054g/cm3 ，PVC的密度为1.351.45g/ 满足注射量 V机V塑件/0.80 式中 V机额定注射量（） V塑件塑件与浇注系统凝料体积和（） = 35.878满足注射量M机M塑件 式中 M机额定注射量（g） M塑件塑件与浇注系统凝料的重量和（g） 聚苯乙烯的密度（g/cm3） 塑件采用塑料的密度（g/cm3） =37.671g2、注射压力 P注P成型 经查有关资料可知ABS塑料成型时的注射压力P成型=70100MPa3、锁模力 P锁模力PF 式中P塑料成型时型腔的压力，ABS塑料的型腔压力P=100MPa F浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和（）各型腔及浇注系统及各型腔在分型面上的投影面积 F=7428.388 PF=1007428.388742.838KN再根据塑件形状及尺寸采用一模一件的模具结构，由以上数据，相关资料初选螺杆式注塑机:XS-ZY-50。它的注射容量为50cm3 ，注塑压力为130MPa，锁模力为1800KN，均满足以上条件。3.3 塑件注射成型工艺参数的确定 ABS注射成型工艺参数见下表3.1，试模时可根据实际情况作适当调整。表3.1 ABS注射成型工艺参数 工艺参数 规格 工艺参数 规格 预热和干燥 温度t/: 8095 成型时间/s 注射时间 05时间t/h: 45 保压时间 1530 料筒温度t/ 后段 150170 冷却时间 1530 中段 165180 总周期 4070 前段 180200 螺杆转速n/(r.min-1)3060 喷嘴温度t/ 170180后处理 方法 红外线灯烘箱 模具温度t/ 5080温度t/ 70 注射压力p/Mpa 60100时间t/h243.4 编制注射工艺卡 条形盒注射成型工艺卡片 资料编号 车间 共1页 第1页 零件名称 条形盒 材料牌号 ABS设备型号 XS-ZY-50装配图号 材料定额 每模件数 1件 零件图号 单件质量 30.137g 工装号 材料干燥 设备 温度/ 8095时间/h45料筒温度 后段/ 150170中段/ 165180前段/ 180200喷嘴/ 170180模具温度/ 50-80时间 注射/s0-5保压/s15-30冷却/s15-30压力 注射压力/ 60-100Mpa背压/ 60-100后处理 温度/ 烘箱 70时间定额 辅助/min时间/h24单件/min4 注射模的结构设计 注射模结构设计主要包括: 分型面的选择、模具型腔数目的确定及型腔的排列、浇注系统设计、型芯、型腔结构的确定、推件方式、侧抽芯机构的设计、模具结构零件设计等内容。4.1 分型面的选择 模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构，如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件结构工艺性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排气等多种因素的影响5，因此在选择分型面时应综合分析，应考虑并遵循以下几项设计原则：1）分型面应选择在塑件外形最大轮廓处；2）分型面处不可避免的会在塑件上留下溢料痕迹，故分型面最好不要选择在制品光亮且平滑的外表面或带圆弧的转角处；3）分型面的选择应保证塑件的精度要求；4）从保证制件相关部件的同心度出发，对同心度要求较高的塑件，选分型面时最好把要求同心的部分置于分型面的同一侧；5）有侧凹或侧孔的制件，当采用自动侧向分型抽芯时，一般将抽芯或分型距离较长的一边放在动定模开模的方向上；6）为了便于模具加工制造，应尽量选择平直且易于加工的分型面，且分型面的位置要应有利于排气、脱模。除了以上这些基本原则以外，分型面的选择还要考虑到型腔在分型面上的投影面积的大小。为了保证侧向型芯的位置的放置及抽芯机构的动作顺利，应以浅的侧向凹孔或短的侧向凸台作为抽芯方向，而将较深的凹孔或较高的凸台放置在开合模方向。综合考虑以上的设计原则并结合该塑件的结构特点和质量要求，应采用塑件外形最大轮廓处作为分型面，如图4.1红实线所示。图4.1 塑件分型面的分布图4.2 型腔数目的确定及型腔的排列模具型腔数的确定要考虑的因素很多，主要应考虑：现有注塑机的规格，所要求的塑件质量，塑件成本及交货期等。设计中既要考虑技术方面的因素，也要兼顾生产管理方面的因素，此设计的型腔数主要从以下几个方面考虑：1） 生产批量中小批量-可考虑一模一件或者两件2） 设备注射量-可一模多件3） 材料成型性能和塑件精度要求-可一模多件4） 塑件结构和模具复杂程度-可一模多件实践表明，塑件结构与尺寸是确定型腔数的最主要因素。塑件的总长为150mm，总宽为50mm，塑件体积中等。考虑到模具体积不至于太大，以降低模具成本。综合考虑，故选用一模一件即可。由于该塑件采用一模一件成型，所以型腔布置在模具的中间。这样也有利于浇注系统的排列和模具的平衡，同时也可减少由于多型腔布局所带来的很多不利因素。4.3 浇注系统的设计 浇注系统控制着塑件在注塑成型过程中充模和补料两个重要阶段，浇注系统的设计对注射成型效率和制件的品质有直接影响，是获得优质塑料制品的关键，因此，浇注系统设计是模具设计的重要环节。浇注系统是引导塑料熔体从注塑机喷嘴到模具型腔为止的一种完整的输送管道。它具有传质、传压和传热的功能，对塑件质量具有决定性影响。浇注系统的作用，是将塑料熔体顺利地充满到型腔深处，以获得外形轮廓清晰，内在质量优良的塑料制件。因此要求充模过程快而有序，压力损失小热量散失少，排气条件好，浇注系统凝料易于与制品分离或切除8。浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料井四部分组成。1) 主流道 指由注射机喷嘴出口起到分流道入口止的一段流道。它是塑料熔体首先经过的通道，且与注塑机喷嘴在同一轴线。2) 分流道 指主流道末端至浇口的整个通道。分流道的功能是使熔体过渡和转向。单型腔模具中分流道是为了缩短流程。多型腔注射模中分流道中为了分配物料，通常由一级分流道和二级分流道，甚至多级分流道组成。3) 浇口 指分流道末端与模腔入口之间狭窄且短小的一段通道。它的功能是使塑料熔体加快流速注入模腔内，并有序的填满型腔，且对补缩具有控制作用。4) 冷料井 通常设置在主流道和分流道转弯处的末端。其功用为“捕捉”和贮存熔料前锋的冷料。冷料井也经常起拉勾凝料的作用。浇注系统的设计应遵循以下原则：1) 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；2) 尽量缩短流程，以降低压力损失，缩短充模时间；3) 浇口位置的选择，应避免产生湍流和涡流，及喷射和蛇形流动，并有利排气和补缩；4) 避免高压熔体对型芯很让和嵌件产生冲击，防止变形和位移；5) 浇注系统凝料脱出方便可靠，易与塑件分离或切除整修容易，且外观无损伤；6) 熔合缝位置需合理安排，必要时配置冷料井或溢料槽；7) 尽量减少浇注系统的用料量；8) 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。4.3.1 主流道设计 主流道位置位于模具的中心线上，与注塑机喷嘴轴线重合。为了便于将凝料从主流道中拔出。主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。 根据模具手册查得XS-ZY-50型注射机喷嘴的有关尺寸：喷嘴球半径:R =20mm，喷嘴孔直径:d =4mm。1、主流道尺寸 主流道通常设计在浇口套中，为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角为，流道表面粗糙度，小端直径比注射机喷嘴直径大0.51mm。现取锥角=60，小端直径比喷嘴直径大1。浇口套一般采用碳素工具钢材料制造，热处理淬火硬度5055HRC。由于小端的前面是球面，其深度为(现取为)，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大。浇口套与模板间配合采用的过渡配合。 主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为3.5mm。2、主流道浇口套的形式 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道浇口套形式，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。常用浇口套分为浇口套、定位圈整体式和浇口套与定位圈单独分开两种，浇口套由于注射机的喷嘴球半径为21mm，所以浇口套的为R22mm。浇口套如图4.2所示。 为了使喷嘴与模具浇口的浇口套定位，需在浇口套上方设置定位圈。此外定位圈还可以防止浇口套在注射时后退。本设计采用浇口套与定位圈单独分开，其定位圈结构如图4.3所示。 图4.2 浇口套 图4.3 定位圈 3、 主流道浇口套的固定 因为采用的为分开式，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈的外径为100mm，内径35mm。具体固定形式采用2颗M520L螺钉固定，见图4.3所示。浇口套采用2颗M515L螺钉固定，见图4.2所示。4.3.2 分流道的设计 主流道与浇口之间的通道称为分流道。直浇道模具可以省去分浇道，但在多型腔模具中分浇道是必不可少的。1、分流道的设计要点1）分流道要求熔体的流动阻力尽可能小。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，尤其对于小型塑件更为重要。2）分流道转折处应以圆弧过度；分流道与浇口的连接处应加工成斜面，并用圆弧过度，利于塑料熔体的流动及充模。3）各型腔要保持均衡进料。4）表面粗糙度要求以Ra0.8为佳。5）分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料井。6）分流道位置可单独开设咋定模板或动模板上，也可同时开在动、定模上，合模后形成分流道截面形状，这主要取决于模具结构、塑料特性及塑件脱出方法。通常分流道多开设在模具的一侧，利于开模时将流道凝料脱出。2、分流道截面形状 常用的分流道截面形状有圆形、正方形、梯形、U形、半圆形和正六角等10。浇道的截面积越大，压力的损失越小；浇道的表面积越小，热量的损失越小。用浇道的截面积和表面积的比值来表示浇道的效率，效率越高，浇道的设计越合理。表4.1所示为不同截面的分流道的效率。表4.1 分流道截面形状与效率 各类截面中圆形、正方形的效率最高（即比表面积最小），但正方形流道的凝料脱模困难。实际使用的是具有510斜度的梯形流道。U字形是梯形流道的变异。六角形截面两个梯形的组合。浅矩形及半圆形截面流道，由于其效率低（比表面大），通常不采用。当分型面为平面时，可采用圆形或六角形截面的分流道；当分型面不是平面时，长采用梯形或半圆形截面的流道。塑料熔体在流道中流动时，表层冷凝冻结，起绝缘作用，熔体仅在流道中心部分流动，因此分流道的理想状态应是其中心与浇口中心一致，圆形截面流道可实现这一点，而梯形截面流道就难以实现。经过综合考虑，本模具采用U字形截面分流道。4.3.3 浇口设计 浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。我们将采用限制性浇口。限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。 浇口是连接分流道和型腔的一段细短浇道，它的形状、数量、尺寸和位置对塑件的质量影响很大。1、浇口的尺寸及类型 浇口的截面积一般取分流道截面积的3%6%，浇口的长度约11.5mm，在设计时应取最小值，试模时逐步修正。浇口的形状有矩形（厚度和宽度比为1：3）、圆形、梯形和U形。浇口的类型有直接口、侧浇口、平缝式浇口、扇形浇口、点浇口、环形浇口、轮辐式浇口、爪形浇口、潜伏式浇口和护耳浇口等。本模具采用的点浇口，点浇口全称针点式浇口，是典型的限制型浇口。具有如下优点：1）可大大提高塑料熔体剪切速率，表现粘度江都明显，致使充模容易。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，致使流动性再次提高。3）能正确控制补料时间，无倒流之虑；有效降低塑件特别是浇口附件的残余应力，提高了制品质量。4）能缩短成型周期，提高生产效率。5）有利浇口与制品的自动分离，便于实现塑件生产过程的自动化。6）浇口痕迹小，容易修整。7）在多型腔模中，容易实现各型腔均衡进料，改善了塑件质量。8）能较自由地选择浇口位置。点浇口的缺点有：1）必须采用双分型面的模具结构；2）不适合高粘度和对剪切速率不敏感的塑料熔体；3）不适合厚壁塑料成型；4）要求采用较高的注射压力。点浇口的结构如图4.4所示。图4.4 点浇口的机构形式图4.4中主要尺寸为：浇口直径（0.51.5）mm，l=0.52mm，H=3， ，R=1.53，r=0.20.5。2、浇口的位置 浇口的位置对塑件的质量有极大的影响，浇口的位置选择时应遵循如下原则：1）浇口应开设在塑件较厚的部位，以利于熔体流动，型腔的排气和塑料的补塑，避免塑件产生缩孔或表面凹陷；2）浇口的设置应避免塑件表面产生熔接痕，影响塑件的外观；3）浇口应设置在能使型腔的各个角落同时充满的位置；4）浇口应设置在有利于排出型腔中的气体的位置；5）浇口应设计在能避免塑件表面产生熔接痕的部位；6）模具的型芯细小时，浇口设计应注意不能使熔融塑料直接冲击型芯，以免型芯被冲击变形。7）浇口不要设置在塑件使用中的承受弯曲载荷和冲击载荷的部位。根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则，进浇点如图4.5所示。图4.5进浇点位置图4.4 型芯、型腔结构的设计 型芯、型腔采用整体式或整体嵌入式结构。整体式型腔是直接在一整块材料上加工而成的凹模即为整体式凹模，其特点是牢固，不易变形，有较高的强度和刚度，成型的塑件表面不会有模具接缝痕迹。当塑件结构简单时，制作整体式凹模比较容易，塑件形状复杂时，整体式凹模的加工工艺性较差，需要采用电火花、电铸等特殊加工手段，制作周期较长且费用较高，零件尺寸较大时加工和热处理都较困难，消耗贵重模具钢多。整体式结构适用于形状简单的中小型塑件。整体嵌入式型腔是将凹模做为整体式，再嵌入模具的模板内，它在单腔和多腔模具中均可应用。这种凹模结构的好处是:1）加工单个型腔的凹模方便，同时零件的热处理变形比在一块材料上制作多个型腔的小。2）节省贵重钢材。根据工作性质，凹模和固定板可分别采用不同的材料制作。3）易于维修更换。采取镶嵌式安装形式便于更换失效了的凹模，儿不影响生产进4）各型腔凹模单独加工利于缩短制模周期。4.4.1 型腔结构设计型腔是成型塑件外表面的成型零件。分析产品，其外部结构简单，考虑各方面因素，采用整体嵌入式型腔，它能节约优质模具钢，嵌入模板后有足够的强度与刚度，使用可靠且置换方便。用4颗M825L螺钉固定于定模板，如图4.6所示：图4.6 定模板三维图4.4.2 型芯结构设计型芯和镶件都是用来成型塑料制品的内表面的成型零件。对于读卡器下盖体来说，它们的结构有所不同，因此其型芯和镶件结构也不同。读卡器下盖体其内部结构比较简单但凸台很高，可以把凸台做成大镶件已节约优质模具钢材料。用4颗M845L螺钉固定于动模板，如图4.7所示。图4.7 动模板三维图4.5 脱模机构的设计 在注射成型的每一循环中，塑件必须从模具的型腔及型芯中被脱出，这一完成塑件脱出的机构成为脱模机构。脱模机构的设计原则：1) 塑件滞留于动模，模具开启后应以使塑件及浇口凝料滞留于带有脱模装置的动模上，以便模具脱模装置在注射机顶杆的驱动下完成脱模动作。2) 保证塑件不变形损坏，这是脱模机构应达到的基本要求。首先要正确分析塑件对型腔或型芯的附着力的大小以及所在的部位，有针对性地选择何时的脱模方法和脱模位置，使顶出中心和脱模阻力中心相重合。型芯由于塑件收缩时对其包紧力最大，因此顶出的作用应该竟可能地靠近型芯，顶出力应该作用于塑件刚度、强度最大的部位，作用面尽可能大一些。影响脱模力大小的因素很多，当材料的收缩率大，塑件壁厚大，模具的型芯形状复杂，脱模斜度小以及型腔（型芯）粗糙度高时，脱模阻力就会增大，反之则小。3) 力求良好的塑件外观，顶出塑件的位置应该尽量设在塑件内部或对外观影响不大的部位，在采用顶杆脱模时尤其要注意这个问题。脱模机构由以下几个零件组成，顶杆直接作用于塑料，将塑料从型腔或型芯上脱出，顶杆需要固定，因此设在固定板上，通过顶出板与固定板联接，将顶杆平稳固定，注射机的液压顶出或机械顶出杆作用于顶出板上，使顶杆完成顶出动作。当顶杆细小或顶出距离过长时要使顶出过程平稳，就要在顶出系统中增加导柱和导套，顶出后顶杆应先于型腔或型芯复位，通过复位杆时下。在顶出系统中有一拉料杆，其作用是将浇注系统的冷料拉至动模上并在卸料过程中随塑件同时被顶出。挡销的作用是在顶出板与动模板之间留有间隙，防止肥料及杂物落入，影响了顶出系统回程，同时可调节顶杆的位置及顶出距离。顶杆脱模机构的设计要点：1) 顶出的顶出位置应该设在脱模阻力大的部位。盖、箱类塑件阻力最大的地方是侧面，在端面均匀设置顶杆是最理想的。2) 顶杆不设置在塑件薄壁处，一面塑件变形破损，当结构特殊需要时，应该增大顶出面积使塑件受力得以改善，可采用顶出盘顶出。3) 顶杆直径不宜过小，有足够的刚度，而且应以尽可能大的面积与塑件接触，当直径小于3时应该采用阶梯顶杆，以加大顶杆的刚度。4) 顶杆与型芯或型腔板顶杆孔的配合一般为H8/h7或H7/h7，配合间隙可参考塑料不溢料间隙值，配合长度一般为顶杆直径的（1.52）倍，但至少不小于15mm。5) 若塑件上不允许有顶出痕迹，可在模具型腔外增设辅助顶出用顶出耳顶出。6) 顶杆材料多用45钢或T8、T10等碳素工具钢制造，采用头部局部淬火，淬火硬度在50HRC以上，局部淬火长度为1.5倍推出行程与配合长度之和，表面粗糙度Ra1.6m。 7) 在一般情况下顶杆已基本作为模具标准出现，但是在特殊情况下，需要对顶杆作出进一步的加工。根据制品的结构特点，确定在制品的设置顶杆具体如图4.8所示： 图4.8 顶杆位置 复位装置设计，脱模机构将塑件脱模后，在进行下一次成型前，除推板脱模机构以外，必须先行回到初始位置，尤其是有侧向分型的模具，顶杆与侧向抽出型芯之间会相互干扰，这就更要求顶出机构必须在闭模前回到初始状态。常用的复位形式有：复位杆复位，顶出杆兼复位杆复位，弹簧复位。本模具采用复位杆复位，复位杆的工作端面顶在动模的固定板上，由于动模固定板没有热处理，为防止在模具工作中复位杆将动模固定板顶出凹坑，复位杆高于动模板1mm，复位杆的另一工作面与固定顶杆的顶出固定板相连，在模具闭模时，由复位杆忧郁弹簧作用推动顶杆固定板，带动顶杆回程。4.6 侧抽芯机构设计当注射成型侧壁带有孔、凹穴、凸台等的塑料制件时，模具上成型该处的零件就必须制成可侧向移动的零件，称为活动型芯，在塑件脱模前先将活动型芯抽出，否则就无法脱模。带动活动型芯作侧向移动（抽拔与复位）的整个机构成为侧向分型与抽芯机构。根据动力来源不同，侧向分型与抽芯机构一般可分为机动、液压（液动）或手动、手动三大类型：1) 手动侧向分型抽芯 模具机构比较简单，且生产效率低，劳动强度大，抽拔力有限。故在特殊场合才适用，如试验新产品、生产小批量制品等。2) 机动侧向分型抽芯 开模时，依靠注塑机的开模动力，通过侧向抽芯机构改变运动方向，将活动零件抽出。机动抽芯具有操作方便、生产效率高、便于实现自动化生产等优点，虽然模具机构复杂，但仍在生产中广为采用。机动抽芯按结构形式主要有：斜导柱抽芯机构、弯拉杆式抽芯机构、弯拉板式抽芯机构、斜滑块式抽芯机构、顶出式抽芯机构及齿轮齿条式抽芯机构等。3) 液压或气压侧向分型抽芯 系统以压力油或压缩空气作为抽芯动力，在模具上配置专门的油缸或汽缸，通过活塞的往复运动来进行侧向分型、抽芯及复位的机构。这类机构的主要特点是抽拔距离长，抽拔力大，动作灵活，不受开模过程限制，常在大型注塑模中使用。尤其适用于备有液压缸的注塑机。塑件需要抽芯的位置如图4.9红色面所示，这是塑件的内侧面，需要采用内侧抽芯结构，利用机动侧向分型抽芯成型。图4.9 抽芯位置结构图将型芯从成型位置抽至不妨碍塑件脱模的位置，型芯或滑块所移动的距离称为抽芯距。一般来说，抽芯距等于脱模行程加1mm3mm的安全距离。测得脱模行程最大为3.mm。可取抽芯距为=5mm。内侧抽芯机构由斜销顶出。斜销度计算由Auto CAD的燕秀工具箱斜顶角度计算器计算，如下图4.10所示，斜销参数设计参考图4.11的设计标准。斜销具体尺寸详见零件图。 图 4.10斜销度 图4.11 斜顶设计基本参数5 注射模设计计算 5.1 成型零件尺寸计算注塑模成型零件工作尺寸，是指成型零件上直接成型塑件的型腔尺寸。由于塑件在高压和熔融温度下充模成型，并在模具温度下冷却固化，最终在室温下进行尺寸检测和使用。因此，塑料制品的形状和尺寸精度的获得，必须考虑物料的成型收缩率等众多因素的影响。成型零件的工作尺寸主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形和异形的长度和宽度尺寸）、型腔的深度和型芯的高度尺寸、型腔（型芯）与型腔（型芯）的位置尺寸等10。在模具设计中，应根据塑件的尺寸、精度来确定模具成型零件的工作尺寸和精度。5.2 影响塑件尺寸和精度的因素1) 成型收缩率 塑料成型后的收缩率与塑料的材料、塑件的结构、模具的结构以及成型的工艺条件等因素有关，因此，在实际工作中，成型收缩率的波动很大，从而引起塑料尺寸的误差很大，塑件尺寸的变化值为： 式 塑料收缩波动而引起的塑件尺寸误差，mm； 塑料的最大收缩率，%； 塑料的最小收缩率，%； 塑件尺寸，mm。一般情况，由成型收缩率波动而引起的塑件尺寸误差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以内。2) 模具成型零件的制造误差 模具成型零件的制造精度是影响塑件尺寸精度的重要因素之一，模具成型零件的制造误差越小，塑件的尺寸精度越高，但是模具零件的加工困难，制造成本和加工周期也会加大加长。实践证明，如果模具成型零件的制造误差在IT7IT8级之间，成型零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。3) 模具成型零件的磨损 模具在使用过程中，由于塑料熔体流动的冲刷、脱模时与塑件的摩擦、成型过程中可能产生的腐蚀性气体的锈蚀以及由于上述原因造成的模具成型零件表面粗糙度提高而要求重新抛光等，均可造成模具成型零件尺寸的变化，凹模或型腔尺寸变大，凸模或型芯尺寸变小。这种由于磨损造成的模具成型零件尺寸的变化值与塑件的产量、塑料原料及模具都有关系，当塑件产量较大时，模具表面耐磨性要好（如采用高硬度材料，模具表面镀硬金属层，表面渗氮处理等）。对于中小塑件，模具的成型零件最大磨损可取塑件公差的1/6，而大型塑件，模具的成型零件最大磨损应取塑件公差的1/6一下。4) 模具安装配合的误差 模具的成型零件由于配合间隙的变化，会引起塑件的尺寸变化。模具的配合间隙误差应不影响模具成形零件的尺寸精度和位置精度。 该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算。查有关手册得ABS的收缩率为Q=0.40.7，故平均收缩率为S=(0.4+0.7)/2=0.55。根据塑件尺寸公差要求，模具的制造公差取塑件公差的1/4，即z=/4。5.3 模板尺寸设计塑料模具型腔在成型过程中承受着塑料熔体的高压，如果侧壁或底板的强度不足，则可能产生开裂，如果强度不足，则可能产生过大的变形，造成溢料，使脱模困难，型腔侧壁和底板厚度的计算方法有强度计算和刚度计算两种，一般情况下，大尺寸型腔刚度不足是主要问题，应按刚度条件计算，小尺寸型腔强度不足是主要问题，应按强度条件计算。 根据制件的尺寸分析，本制件的成型型腔属于较大尺寸，所以应按刚度来计算，而型腔采用的是整体嵌入式，根据型腔的材料和经验，型腔的壁厚为1739mm，模套壁厚4550mm。由此按经验参考标准模架相关资料估计出各板尺寸:动模板: 20030070；定模板: 20030050；垫板: 33035055；垫块: 3830070；动模座板: 25030030；定模座板: 25030030；推板: 12030015；推杆固定板: 12030020；6 冷却系统的设计 塑料注射模温度调节能力的好坏，直接影响到塑件的质量，而且也决定着生产效率的高低，塑件在型腔内的冷却力求做到均匀、快速，以减少塑件的内应力，使塑件的生产做到优质高效率。6.1 温度调节系统的作用温度调节系统在模具中的作用是至关重要的，尤其对厚壁塑件和平整度有要求的大型薄壁塑件来讲更为重要。6.1.1 温度调节系统的要求质量优良的塑件应满足一下六方面的要求，即收缩率小，变形小，尺寸稳定，冲击强度高，耐应力开裂性好和表面粗糙度低。模温对以上各点的影响分述如下：采用较低的模温可以减小塑料制件的成型收缩率。模温均匀，冷却时间短，注射速度快可以减小塑件的变形，其中均匀一直的模温尤为重要，但是由于塑件形状复杂，壁厚不一样，充模顺序先后不同，常出现冷却不均匀的情况。为了改善这一情况，可将冷却水先通入模温最高的地方，在冷得快的地方通温水，慢的地方通冷水，使模温均匀，塑件各部分能同时凝固，这不仅提高制品质量，也缩短了成型周期，但由于模具结构复杂，要完全达到理想的调温往往是困难的13。对于结晶型塑料，为了使塑料尺寸稳定，应该提高模温，使结晶在模具内尽可能的达到平衡，否则塑件在存放和使用过程中由于后结晶会造成尺寸和力学性能的变化（特别是玻璃化温度低于室温的聚烯烃类塑件），但模温过高对制品性能也会产生不好的影响。结晶型塑料的结晶度还影响塑件在溶剂中的耐应力开裂能力，结晶度越高该能力越低，故降低模温是有利的。但是对于聚碳酸酯一类的高粘度非结晶型塑料，耐应力开裂能力和塑件的内应力关系很大，故提高充模速度，减小补料时间并采用高模温是有利的。6.1.2 温度调节系统对塑件质量的影响热塑性塑料熔体注入型腔后，释放大量热量而凝固。不同的塑料品种，需要模腔维持在某一适应温度。模温对塑件质量的影响主要表现在如下六个方面。1) 改善成形性 每一种塑料都有其适宜的成型模温，在生产过程中若能始终维持相适宜的模温，则其成形性可得到改善，若模温过低，会降低塑料熔体流动性，使塑件轮廓不清，甚至充模不满；模温过高，会使塑件脱模时和脱模后发生变形，使其形状和尺寸精度降低。2) 成型收缩率 利用模温调节系统保持模温恒定，能有效减少塑料成型收缩的波动，提高塑件的合格率。采用允许的低模温，有利于减小塑料的成型收缩率，从而提高塑件的尺寸精度，并可缩短成型周期，提高生产率。3) 塑件变形 模具型芯与型腔温差过大，会使塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形。尤以壁厚不均和形状复杂的塑件为甚。需采用何时的冷却回路，确保模温均匀，消除塑件翘曲变形。4) 尺寸稳定性 对于结晶性塑料，使用高模温有利于结晶过程的进行，避免在存放和使用过程中尺寸发生变化；对于柔性塑料（聚烯烃等）采用低模温有利于塑件尺寸稳定。5) 力学性能 适当的模温，可使塑件力学性能大为改善。例如，过低模温，会使塑件内应力增大，或产生明显的熔接痕。对于粘性大的刚性塑料，使用高模温，可使其应力开裂大大降低。6) 外观质量 适当提高模具温度能有效地改善塑料外观质量。过低的模温会使塑件轮廓不清，产生明显的银丝、云纹等缺陷，表面无光泽或粗糙度增加等。6.2 冷却系统的设计6.2.1 模具冷却系统的设计原则1) 冷却水孔数量尽可能多，尺寸尽可能的大，开设较多的小孔，通入恒定温度的水，其温度分布均匀，其型腔表面温度变化不大；同样的型腔由于水道数量减少，尺寸减少，是型腔表面的冷却温度出现梯度，使冷却不均匀。2) 冷却水孔至型腔表面为等距离，当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面各处最好有相等的距离，当塑件壁厚不均匀时，厚壁处冷却水道要靠近型腔，间距要小。一般水孔边离型腔的距离大于10mm，常用1215mm。3) 浇口处加强冷却，普通熔融的塑料充填型腔的时候，浇口附近温度最高，距浇口越远温度越低，因此浇口附近要加强冷却，通入冷水，而在温度低的外侧使经过热交换了的温水通过即可，4) 降低入水与出水的温度差，如果入水温度和出水温度差别太大时，使模具的温度分布不均，如果制品冷却速度不一样，就容易造成制品变形，特别是对流动距离很长的大型制品，塑温越流越低。5) 深型腔塑件的冷却，对于深型腔塑件，其型腔的冷却可采用在型腔板上开设水道的方法。6) 水道的开设应便于加工和清理，冷却水道要易于机械加工，便于清理。一般孔径设计为812mm。6.2.2 模具冷却系统的结构形式一般冷却水道中心与型腔壁的距离为冷却水道直径的12倍，冷却管道的中心距约为管道直径的35倍。此设计中塑件在定模边，ABS材料对冷却系统的要求不高，因此，只要在定模型腔板上开设冷却水道即可，遵循模具冷却系统设计原则来布置冷却系统的，并进一步考虑型腔的形状和尺寸，使加工方便和密封效果良好。1) 冷却水道形式大体分为，沟道式的冷却、管道式冷却和导热杆式冷却。本模具采用的是沟道式冷却。 2) 冷却水道的连通方式有串联和并联两种。3) 型腔的冷却 本模具采用的是沿型腔边缘设置若干并联或串联的循环水图6.1 冷却系统布局三维图由于该塑件体积比较大，所以水道采用直水道直径为6mm，根据以上设计原则冷却系统其分布如图6.1所示。7 注塑机的确定及相关参数的校核 查相关资料初选注射机型号为：XS-ZY-50,其相关技术参数如下： 理论注射容量（cm） 50 螺杆直径（mm） 48 注射压力（MPa） 130 注射行程（） 330 注射方式 注塞式 锁模力（KN） 1800 拉杆内向距（mm） 550 移模行程（mm） 200 最大模具厚度（mm） 400 最小模具厚度（mm） 200 喷嘴圆弧半径（mm） 12 喷嘴孔直径（mm） 3.5 最大开合模行程（mm） 160 动、定模板尺寸（） 330400 拉杆空间（） 4357.1 模具闭合高度计算从二维装配图测量可知模具闭合高度为276mm。7.2 模具安装部分的校核 该模具的外形尺寸为：250300， XS-ZY-50型注射机模板最大安装尺寸为330400，故能满足模具的安装要求。由于XS-ZY-50型注射机所允许模具的最小厚度为200，最大厚度400，即模具闭合高度满足HminH闭Hmax的安装条件。所以， XS-ZY-50型注射机满足模具安装要求。7.3 模具开模行程校核 经查资料注射机XS-ZY-50型的最大开模行程200，大于H=8+45+1010=73,故满足要求。（第一次分型距离为水口板分开距离8加小拉杆分开距离45，第二次分型距离为塑件厚度两倍10加10mm的安全距离）综上:根据计算及经验得出结论XS-ZY-50型注射机能够满足使用要求。 8 模具结构及工作原理工作原理:开模时，由于位于定模板的弹簧和尼龙扣开闭器的作用迫使第一分型面先向后移，通过拉料杆把点浇口拉断，当小拉杆移动到极限位置时候第一分型面停止运动而第二分型面开始向后移，这时塑件包在型芯上随动模继续后移，直至注射机顶杆与模具推板接触，推出机构开始工作，同时斜销也开始工作，直至完成内侧抽芯运动，推杆将塑件从型芯上推出。合模时，复位杆使推出机构复位。图8.1所示为模具结构三维图。模具结构总装图见图8.2。特点:根据塑件的形状为方形，是用上盖和下盖组合而成。这样更有利于生产。模具采用整体嵌入式，这样避免贵重材料的浪费以及便于加工成型。根据塑件的特点采用了四点进胶，设计了双分型面。利用了4套小拉杆加弹簧和6组尼龙扣控制了模具的第一次和第二次分型次序和距离。本模具二次开模原理说明：为了保证第一次开模时，脱料板和定模板先开模，必需在动模板和定模板间安装尼龙开闭器，开闭器在开模瞬间由于锥形澎涨产生瞬间磨擦力远大于冷料和定模穴以及定模板的摩擦力，使动模板和定模板延迟开模，同时，定模板和定模座板间板在弹簧和开模惯性力作用下，完成第一次开模。模具动模三维图及定模三维图分别见图8.3和图8.4所示。8.1 模具结构三维图图8.2 模具结构总装图8.3 模具动模三维图8.4 模具定模三维图结 论此模具在总体上是一个比较简单的模具设计，但是在设计中有许多细微的结构。本设计中使用了一模一腔，由于该制件的外形尺寸长度方向相对宽度方向较大