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气压 瓶盖 注射 模具设计 塑料 注塑 NX 三维 17 CAD

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气压瓶盖注射模具设计-抽芯塑料注塑模含NX三维及17张CAD图,气压,瓶盖,注射,模具设计,塑料,注塑,NX,三维,17,CAD

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摘 要本文详细地阐述了气压瓶盖注射模具的设计过程。设计了注射模具中的各个系统，如浇注系统、导向与定位机构、侧向分型与抽芯机构，并对塑料材料性能进行了分析。根据塑件的产品数量要求，以及结构要求，该模具采用一模一腔。整个设计过程都是用Pro/E软件进行参数化设计，使整个模具设计过程简单明了。利用MPA软件进行模流分析，为模具设计和成型工艺的指定提供参照依据。使用Pro/E软件设计成型零件以及非标零件，从而进行全方面的参数化设计，即对模具进行分模、生成元件、装配、试模、开模等设计。使用EMX4.1调用标准模架以及标准件，从而完成模具的整体设计。同时应用Pro.e可快捷的将三维图转化为二维工程图，直接指导生产。针对塑件的特点，本模具设计了侧抽芯滑块机构，也构成了本次模具设计的主要内容。关键词 ：注射模，参数化设计，侧抽芯和滑块，气压瓶盖ABSTRACTThis article has elaborated the injection mould design of the Air pressure bottle cover. Designed all system of the injecting mould .and orientating institution,side disparting modle and taking out core institution. Besides , analyzing materialcapabilities .Considing the number of the production and fabric requiring , the mould is one mould with one cavity .That die is injection moule adhibiting three side cores.The whole design processeses are all according to the foundation of the software of Pro/ E .Using MPA carries through model stream analysis.for mould design and type technology to offer reference basis; then using Pro-E to carries out moulding parts and unstandarding parts, according the whole Parameter melts to design,namely carrying through dividing mould,generation element and examination mould, open mould. In EMX, we can load the standard component and standard parts, at the same time we can use it turn from the picture of 3D for the picture of 2D,immediacily instruct production.Basising the characteristic of the mold, the moule design Side core slide .These things also constituted main contents of this die design.Key words ：Injection mould，Parameterization design，Side core and slide mrvhsnidm，Air pressure bottle coverII 目录第一章 前言11.1 模具行业发展的现状11.2 我国模具发展的现状11.3 参数化技术慨述21.4 选题目的以及意义3第二章 塑件成型工艺性分析42.1 气压瓶盖三维模型及二维图42.2 结构特征分析及成型工艺性分析52.2.1 结构特征分析52.2.2 成型工艺性分析52.2.3 塑件材料的基本性能52.2.4 塑料的成型收缩率62.2.5 塑件材料的流动性6第三章 塑件成形工艺与设备73.1 注塑成型工艺条件73.1.1 温度73.1.2 压力73.1.3 时间73.2 注射机型号的确定83.2.1 由公称注射量选择注射机93.2.2 由锁模力选择注射机93.3 型腔数量以及注射机有关工艺参数的校核103.3.1 型腔数量校核103.3.2 最大注射量校核103.3.3 锁模力的校核113.3.4 注射压力校核113.3.5 安装尺寸校核123.3.6 开模行程校核13第四章 注射模具结构设计144.1 型腔的确定144.2 制品成型位置及分型面的选择144.3 浇注系统设计164.3.1 主流道设计164.3.2 冷料穴的设计184.3.3 分流道设计184.3.4 浇口的位置、数量的确定194.3.5 剪切速率的校核224.3.6 排气系统设计234.4 成型零部件设计244.4.1 凹模结构设计与计算244.4.2 型芯结构设计与尺寸计算254.5 模架的选用274.5.1 型腔侧壁以及底板厚度尺寸274.5.2 模具高度尺寸的确定284.6 导向与定位机构294.7 脱模机构的设计304.7.1 脱模力的计算314.7.2 推杆脱模机构设计324.8 侧向分型与抽芯机构设计334.8.1 斜导柱的设计344.8.2 滑块的设计394.8.3 楔紧块的设计414.8.4 斜导柱抽芯机构中的干涉现象414.9 冷却系统设计414.9.1 冷却系统的计算424.9.2 冷却系统的设计原则444.10 模具成型零部件材料的选择454.11 装配总图464.12 模具的装配过程474.13 模具运动分析过程48第五章 试模495.1 试模过程495.2 试模过程中可能产生的缺陷、原因以及调整方法495.3 试模过程记录51第六章 总结58参考文献 59致谢60毕业设计第一章 前言1.1模具行业发展的现状模具行业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域。模具技术水平的高低，决定着产品的质量、效益和新产品开发能力，它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。目前，塑料模具在整个模具行业中约占30%左右。二十一世纪世界制造加工业的竞争更加激烈，对注塑产品与模具的设计制造提出了新的挑战，产品需求的多样性要求塑件设计的多品种、复杂化，市场的快速变化要求发展产品及模具的快速设计制造技术，全球性的经济竞争要求尽可能地降低产品成本、提高产品质量，创新、精密、复杂、高附加值已成为注塑产品的发展方向，必须寻求高效、可靠、敏捷、柔性的注塑产品与模具设计制造系统。当前，国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具。有关数据表明,目前仅汽车行业就需要各种塑料制品36万吨；电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过1000万台；彩电的年产量已超过3000万台；到2010年,在建材行业,塑料门窗的普及率为30,塑料管的普及率将达到50。这些都会导致对模具的需求量大幅度增长。近来我国模具工业发展迅速，目前已呈现出市场广阔、产销两旺的局面。深圳周边及珠江三角洲地区是中国塑料模具工业最为发达、科技含量最高的区域，预计有可能在10年内发展成为世界模具生产中心。其次，浙江东部的余姚、宁海、黄岩温州等地区的塑料模具工业发展也非常快。 相当多的发达国家塑料模具企业移师中国，是国内塑料模具工业迅速发展的重要原因之一。中国技术人才水平的提高和平均劳动力成本低都是吸引外资的优势，这些是塑料模具市场迅速成长的重要因素所在，所以中国塑模市场的前景一片辉煌。1.2我国模具发展的现状虽然近几年来，我国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大发展，但总体上与工业发达的国家相比仍有较大的差距。例如，在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具已供过于求，市场竞争激烈；一些技术含量不太高的中档塑料模具也有一些趋向于供过于求，然而精密加工设备还很少，一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍大量进口。许多先进的技术如技术的普及率还不高，我国塑料模具行业与其发展需要和国外先进水平相比，还存在很多方面的问题。现在国外发达国家模具标准化程度为7080，而我国只有30左右。如能广泛应用模具标准件，将会缩短模具设计制造周期2540，并可减少由于使用者自制模具件而造成的工时浪费。现在应用模具CADCAM技术设计模具已较为普遍，随着通用机械CAD/CAM技术的发展，塑料注射模CAD/CAM已经不断的深化。从上世纪60年代基于线框模型的CAD系统开始, 到70年代以曲面造型为核心的CAD/CAM系统，80年代实体造型技术的成功应用，90年代基于特徵的参数化实体/曲面造型技术的完善，为塑料注射模采用CAD/CAE/CAM技术提供了可靠的保证。目前在国内外巿场已涌现出一批成功应用于塑料注射模的CAD/CAE/CAM系统。而且通过推广使用模具标准件，实现了部分资源共享，这样就大大减少模具设计的工作量和工作时间，对于发展CADCAM技术、提高模具的精密度有重要意义。因此，模具成为国家重点鼓励与支持发展的技术和产品。现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。1.3参数化技术慨述参数化技术是当前CAD技术重要的研究领域之一，通过改动图形某一部分或某几部分的尺寸，自动完成对图形中相关部分的改动，从而实现尺寸对图形的驱动。在设计过程中，系统自动地捕获用户的设计意图，并把各个设计对象以及对象之间的关系记录下来，当用户修改图纸中的设计参数时，系统能够自动地更新图纸，使图纸中反映用户设计意图的设计对象之间的关系依旧可以维持。参数化设计技术以其强有力的草图设计、尺寸驱动修改图形功能，极大地改善了图形的修改手段，提高了设计的柔性，在慨念设计、初始设计、产品建模及修改系列设计、多方案比较、动态设计、实体造型、装配、公差分析与综合、机构仿真、优化设计等领域发挥着越来越大的作用，并体现出很高的应用价值，能否实现参数化目前已成为评价CAD系统优劣的重要技术指标。Pro/ENGINEER 集合了零件设计、产品组合、模具开发、NC加工、钣金件设计、铸造件设计、自动量测、机构仿真、应力分析等功能于一体。是塑料模具实现参数化的一个必备的软件。EMX（Expert Moldbase Extension）是PRO/E系统中的一个外挂模块，专门用来建立各种标准模架及模具标准件和滑块、斜销等附件，能够建立冷却水管，能够自动产生模具工程图和明细表，还可以模拟模具开模过程进行动态仿真和干涉检查，并可将仿真结果输出成视频文件，是个功能非常强大且使用非常方便的模具设计工具。本设计结构和模架设计是利用模架设计专家系统设计的。型腔和型芯设计可以在EMX里设计，也可以事先在PRO/E的制造模块里完成。本设计有一部分是在EMX里完成。在模架调入之后可以根据需要添加、删除各种模具零件。也可以修改现成的标准件使之满足自身设计。完全的参数化设计，使用非常方便。Pro/ENGINEER参数化设计的特性：(1)3D实体模型除了可以将用户的设计思想以最真实的模型在计算机上表现出来之外，借助于系统参数，还可以随时计算出产品的体积、面积、重心、重量、惯性大小等，可极大的减少设计人员的计算时间。(2)Pro/ENGINEER可随时由3D实体模型产生2D工程图，且可自动标示工程图尺寸。不论在3D还是2D图形上作尺寸修正。其相关的2D图形或3D实体模型均自动修改，同时组合、制造等相关设计也会自动修改，如此可确保数据的正确性，并避免反复修正的耗时性。(3)以特征作为设计的单位。可随时对特征做合理、不违反几何顺序调整、插入、删除、重新定义等修正动作。1.4 选题目的以及意义毕业设计将总结专业基础和专业技术的学习成果,锻炼和开发学生的综合运用能力。本课题要求跟据图纸以及任务书设计出结构优化的模具。该塑件为气压瓶盖，它是配在气压瓶上用的一种盖子，由于是配用，批量不是很大，为中批量生产。其结构有点复杂，有三个侧抽芯，因而该塑件的模具有一个典型结构侧抽芯滑块机构。这个课题能充分体现专业知识，对模具设计能力有一定的锻炼。通过对气压瓶盖的注射模具的设计，可以巩固专业知识为以后从事本专业实际工作和研究工作奠定了重要的思想基础，也同时具有一定的初步开发模具能力。另外加深了对机械基础知识的应用。提高了整体的设计能力。第二章 塑件成型工艺性分析2.1气压瓶盖三维模型及二维图 图2.1 气压瓶盖三维模型 材料ABS，中批量生产，未注公差等级 IT4图2.2 气压瓶盖二维图2.2结构特征分析及成型工艺性分析2.2.1结构特征分析该塑件为气压瓶盖，其二维图尺寸如图2-2所示，塑件的壁厚为2.5mm,为中批量生产，材料为ABS，成型工艺性好，可以注射成型。2.2.2成型工艺性分析 根据塑件的用途以及塑料的性质分析其表面质量，确定塑件的精度等级要求为：IT4；其中塑件的表观缺陷是其特有的质量指标，包括缺料，溢料与飞边，凹陷与缩瘪，气孔，翘曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的决定性因素，通常要比塑件高出一个等级。为了便于塑件从模腔中脱出或从塑件中抽出型芯，塑件设计时须考虑其内外壁面应该有足够的脱模斜度。最小脱模斜度与塑料性能、塑件几何形状有关。该塑件壁厚约为2.5mm，大开口处有5的斜角，小开口处有3的倾角，这样足以使型芯很容易抽出。为了容易使大的侧抽芯容易抽出可以查参考文献中的表2-19 ，脱模斜度（型芯）：1。2.2.3 塑件材料的基本性能本塑料制件采用ABS成型，密度为1.02至1.16 g/cm3。全称为苯乙烯丁二烯丙烯腈共聚物，它是一种三元共聚物，拥有三种组元的共同性能，使其具有“坚韧，质硬，刚性”的特点。ABS树脂具有较高的的冲击韧性和力学强度，尺寸稳定，耐化学性及电性能良好。而且有易成型和机加工的特点。此外，表面还可以镀铬，成为塑料涂金属的一种常用材料。它是一种无定形材料，吸湿性强，其吸水率（24h）:0.2%0.3%；含水量应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件要求长时间预热干燥。其拉伸弹性模量为18002900MPa，弯曲强度：99134MPa；与钢的摩擦因数为0.21。在设计时候要注意浇注系统的料流阻力小，浇口处外观不良，易发生熔接痕，要注意选择浇口位置、形式。顶出力不宜过大。2.2.4 塑料的成型收缩率 塑件从模具中取出到冷却至室温会发生尺寸收缩，这种性能称收缩性。查参考文献1中的表2-16该塑料的成型收缩率（%）：0. 40.7；由于收缩不仅与树脂的热胀冷缩有关，还和各成型因素有关，所以将成型后塑件的收缩称成形收缩。影响收缩的因素主要有：1.塑料品种 2.塑料特性 3.模具结构 4.成形工艺。 这里取计算成型收缩率为0.5%。2.2.5 塑件材料的流动性塑料在一定温度与压力下填充型腔的能力称为流动性。这是模具设计时必须考虑的一个重要工艺参数。流动性大易造成溢料过多，填充型腔不密实，塑件组织疏松，树脂、填料分头聚积，易粘模、脱模及清理困难，硬化过早等弊病。但流动性小则填充不足，不易成形，成形压力大。所以选用塑料的流动性必须与塑件要求、成型工艺及成形条件相适应。ABS的流动特性属非牛顿流体。查参考资料可以知道ABS流动性中等。影响塑料流动性的因素一般有1.温度 2.压力 3.模具结构。第三章 塑件成形工艺与设备3.1注塑成型工艺条件3.1.1 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。ABS塑料与温度的经验数据查参考资料如表3-1所示。表3-1 温度的经验数据料筒温度 /喷嘴温度/模具温度/后 段中 段前 段1802002102302002101801905070资料来源： 陈志刚主编塑料模具设计北京：机械工业出版社，2003年2月，第36页3.1.2 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ABS流动性一般的塑料，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。3.1.3 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3-2所示。表3-2 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 资料来源：黄虹主编 塑料成型加工与模具 北京：化学工业出版社，2003年3月，第87页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3-3所示。表3-3 制品成型工艺参数初步确定内容特性内容特性注塑机类型螺杆式螺杆转速（r/min）50喷嘴形式直通式模具温度()50喷嘴温度()175后段温度()180210中段温度()210230前段温度()200210注射压力(MPa)80保压力（MPa）60注射时间(s)4保压时间 （s）25冷却时间(s)25其他时间（s）成型周期(s)60成型收缩(%)0.5预热干燥温度()8095预热干燥时间(h)45资料来源： 陈志刚主编塑料模具设计北京：机械工业出版社，2003年2月，第67页3.2 注射机型号的确定注射模具是安装在注射机上使用的。在设计模具时，除了应掌握注射成型工艺过程外，还应对所选用的注射机有关技术参数有全面了解，才能生产出合格的塑料制件。注射机为塑料注射成型所用的主要设备，按其外形可分为立式、卧式、直角式三种。注射成型时注射模具安装在注射机的动模板和定模板上，由锁模装置和模并锁紧，塑料在料筒内加热呈熔融状态，由注射装置将塑料熔体注入型腔内，塑料制品固化冷却后由锁模装置开模，并由推出装置将制件推出。3.2.1 由公称注射量选择注射机利用PRO/E测量工具可以测得塑件体的体积为：V=94.204cm3。取其密度为1.1g/ cm3，那么质量M=94.204cm31.1g/ cm3=103.62g。查参考文献 流道凝量的体积一般取塑件体积0.5倍；由于该模具采用一模一腔，所以：实际注射量为:V=1.5V=1.594.204=141.306 cm； 实际注射质量为：M=1.5M=1.5103.62=155.43g； 模具设计时，塑件成型所需的塑料熔体的总容量或质量需在注射机额定注射80%内。由此可得注射机所需体积最小为：141.306/80%=176.633cm3。3.2.2 由锁模力选择注射机塑料制件在分型面上的投影面积为A1=3038.5mm2。流道凝料（包括浇口）在分型面上的上的投影面积A2， A2 =0.3A1 =0.33038.5=911.55 mm2 ； A= A1+ A2=3038.5+911.55=3950.05 mm2查参考文献FF=AP （3.1）=3950.05 mm2 30MPa=3950.05 mm23010Pa=118.5（KN）式中 F注射机的公称锁模力（N）；A塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和；P为型腔内熔体压力，查参考文献表5-1，取P=30MP ； 结合上面两项的计算，查参考文献中的表4-2，初步确定注塑机为 XS-ZY-250型注射机。该注射机的主要技术参数如下所示：表4-2 注射机XS-ZY-250技术参数表特性内容特性内容结构类型卧式拉杆内间距/mm448370理论注射容积/ cm250模板最大行程/mm500螺杆直径/ mmf50最大模具厚度/mm350注射压/ MP130最小模具厚度/mm200注射速率/ g/s200锁模形式/mm液压注射行程/ mm160模具定位孔直径/mm125+0.060螺杆转速/ r/min2589喷嘴球半径/mm18塑化能力/ g/s喷嘴孔直径/mmf4锁模力/ KN1800模板尺寸（mm）598520资料来源： 陈志刚主编塑料模具设计北京：机械工业出版社，2003年2月，第98页3.3 型腔数量以及注射机有关工艺参数的校核3.3.1型腔数量校核为了使模具与注射机相匹配以提高生产率和经济性，并保证塑件精度，模具设计前应合理的确定型腔数目。按注射机的最大注射量校核型腔数量 （3.2）其中 注射机最大注射量，； 浇注系统凝料量，； 单个塑件的容积，；通过上面3.2.1可知算单个塑件的质量为103.62g；浇道凝料的质量为 51.81g。而凝料的容量和最小注射量应不小于注射机额定最大注射量的20%，故可得， n=1.43，所以型腔的数目取：n=1。3.3.2最大注射量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=141.306 cm V公=250 cmV/ V公100%=141.306/250100%=56.52% 可见注射量满足要求。3.3.3 锁模力的校核 当高压的塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注射机轴向方向的很大推力，其大小等于制品与浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和乘以型腔内塑料熔体的平均压力。该推力应小于注射机的额定锁模力T合，否则在注射成型时会因锁模不紧而发生溢边跑料现象。在确定了型腔压力和分型面面积之后，可以按参考文献中的下式校核注塑机的额定锁模力：F AP （3.3）式中 F注塑机额定锁模力，F=1800KN； P为型腔内熔体压力（MPa），由3.2.1可知，P=30MP； AP= 3950.05 mm230MPa= 118.5（KN）P式中 Pmax为注射机的最大注射压力，该注射机的Pmax为130MPa;P为塑件成型时所需要的注射压力,一般取P=40200Mpa.制品成型时所需的注射压力一般很难确定，它与塑料品种、注射机类型、喷嘴形式、制品形状的复杂程度以及浇注系统等因素有关。在确定制品成型所需的注射压力时可利用类比法或参考各种塑料的注射成型工艺参数等，ABS的成型注射压力在78.4MPa至150MPa的范围内，考虑本塑件平均厚度为3mm，所以注射压力可P取为100Mpa,可见螺杆注射压力满足要求。3.3.5 安装尺寸校核3.3.5.1 喷嘴尺寸校核 为了使注塑模能够顺利地安装在注射机上并生产出合格的产品，在设计模具时必须校核注射机上与模具安装有关的尺寸，因为不同型号和规格的注射机，其安装模具部分的形状和尺寸各不相同。一般情况下设计模具时应校核的部分包括喷嘴尺寸、定位圈尺寸、最大模厚、最小模厚、模板上的螺孔尺寸等,这里先对喷嘴尺寸进行校核，其他的校核需要在模具结构设计进行完以后进行校核。注射机喷嘴前端的球面半径r和孔径d与模具浇口套始端的球面半径R及小孔径D应吻合,以避免高压塑料熔体从缝隙处溢出。它们一般应满足下列关系: 如果 H1 +H2时，开模行程应按下式校核, SHc +（510）mm （3.5） 式中 S注射机最大开模行程(mm),取500mm,见表4-2。 H1塑件推出行程(mm)，取H1=25mm; H2包括浇注系统高度在内的塑件高度，塑件高度为45mm，浇道凝料的高度为25mm，所以H2=45+25=70mm； Hc由4.8.1.4可知完成侧向抽芯距离所需要的开模距离 Hc=140.4mm,取Hc=145mm。 Hc=145mm H1 +H2=25+70=95mm,该模具满足上面的要求的条件，因此： Hmax=500Hc +（510）mm （3.6）=155(mm)所以满足要求。第四章 注射模具结构设计4.1型腔的确定为了使模具与注射机相匹配以提高生产率和经济性，并保证塑件精度，模具设计前应确定合理的型腔数目。由于本模具所要达到的生产批量为5万件，为中批量生产，结合本塑件结构也较复杂，因此综合考虑本模具采用一模一腔比较合理。4.2制品成型位置及分型面的选择在注塑过程中，打开模具用于取出塑件或浇注系统凝料的面，通称为分型面。常见的取出塑件的主分型面与开模方向垂直，分型面大多是平面，也有倾斜面、曲面或台阶面。分型面是决定模具机构形式的重要因素，分型面选择的是否合适对塑件质量、模具制造与使用性能都有很大影响，它决定了模具的机构类型，是模具设计中的一个重要环节。 模具设计时应根据制品的结构形状、尺寸精度、浇注系统形式、推出方式、排气方式及制造工艺等多种因素，全面考虑，合理选择。在选择分型面时一般应遵循以下原则： （1）应便于塑件脱模和简化模具结构，选择分型面应尽可能使塑件开模时留在动模。这样便于利用注射机锁模机构中的顶出装置带动塑件脱模机构工作。 （2）分型面应尽可能的选择在不影响外观的部位，并使其产生的溢料边易于消除和修整。 （3）分型面的选择应有利于排气。（4）分型面的选择应便于模具零件的加工。（5）分型面的选择应考虑注射机的技术规格。分析该产品的结构,分型面可设计为以下几种位置，如图4-2所示。 分型面方案 一 分型面方案 二 4.1 分型面的位置比较两种分型方法，第一种分型方法塑件通过推出很容易从模具体中出来，而且模具型腔设计起来简单，而第二种方法要把模具设计成有哈夫块的形式，由于该模具有侧抽芯结构，这样模具设计起来就很困难，所以本设计采用第一种分型方法。4.3 浇注系统设计 注射模的浇注系统是塑料熔体从注射机的喷嘴进入模具开始到型腔为止所流经的通道。它的作用是将熔体平稳地引入模具型腔，并在填充和固化定型过程中，将型腔内气体顺利排出，且将压力传递到型腔的各个部位，以获得组织致密，外形清晰，表面光洁和尺寸稳定的塑件。因此，浇注系统设计的正确与否直接关系到注射成型的效率和塑件质量。浇注系统是由主流道、分流道、浇口、冷料穴等组成。在设计模具浇注系统时，首先考虑使得塑料熔体迅速填充型腔，减少压力与热量损失。其次，应从经济上考虑，尽量减少由于流道产生的废料比例。最后，应容易修除制品上的浇口痕迹。对浇注系统进行总体设计时，一般应遵守如下基本原则：（1）了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动特性。（2）采用尽量短的流程，以减小热量与压力损失。（3）浇注系统设计应有利于良好的排气。（4）防止型芯变形和嵌件位移。（5）便于修整浇口以保证塑件外观质量。（6）浇注系统应结合型腔布局同时考虑。（7）流动距离比和流动面积比的校核。（8）尽可能使塑件不进行或少进行后加工，成型周期短，效率高。（9）大多数热塑性塑料熔体的假塑性行为，应予以充分考虑。4.3.1 主流道设计 主浇道即从注射机喷嘴开始到分流道为止的熔融塑料的流动通道。它与注射机的喷嘴在同一轴线上。目前最为普遍的主流道结构，是以浇口套形式镶入模板中，这种主流道适用于所有注射模具。为防止浇口套被注塑机喷嘴撞伤，应采取淬火处理使其具有一定硬度。主流道的基本尺寸通常取决于两个方面：第一个是使用的塑料种类，所成型制品的质量和壁厚。第二个是注射机喷嘴几何参数与主浇道尺寸的关系。 主流道设计时，其设计要点如下：（1）一般主浇道设计成圆锥形，锥度为28-48。以便凝料从流道内取出。查参考文献1可得，ABS的流动性良好，取2合适。内壁表面粗糙度小于0.631.25m，这里取。（2）为防止主流道与喷嘴处溢料，主流道与喷嘴接触处紧密对接，主流道对接处制成球形凹坑，其球面半径；主流道的进口直径应根据注射机的喷嘴孔直径确定，一般。由3.3.5可知浇口套始端球面半径,喷嘴直径为。所以主流道：球面半径：。进口直径：。凹坑深h取3-5mm。这里取h=5mm。由于主流道与塑料熔体及喷嘴反复接触和碰撞，因此常将主流道制成可拆卸的主流道衬套，便于钢材的加工和热处理。通常将主流道衬套在淬火后嵌入模具中，这样在损坏时便于更换或修磨。材料选择T10A，热处理后硬度为53-57 HRC，称套长度与定模板配合部分的厚度一致。浇口套与浇道板配合为H7/m6。主流道衬套的具体结构如图4.2所示： 4.2 主流道衬套图示（3）为了减少料流转向过渡时的阻力，主流道与分流道结合处采用圆角过度，其圆角半径r=13mm.所以取r=2mm。（4）在保证塑料良好成型的前提下， 主流道长度L应尽量短，否则将增多流道凝料，且增加压力损失，使塑料降温过多而影响注射成型。通常主流道长度由模板厚度而定，一般取L60mm。由标准模架结合该模具的结构取。 （5）主流道大端直径 （4.1）半锥角为，取，取。（6）为了使主流道与喷嘴和料筒对中，将定位环与主流道设计成组合结构，定位环与注射机定模固定板定位孔相配合，配合精度为H11/h11，定位环与定位孔的配合长度本模具取 8 mm。浇口套总长L0=L+h+2=45+8+2=55mm。4.3.2 冷料穴的设计 冷料穴的作用：贮存因两次注射间隔产生的冷料及熔体流动的前锋冷料，防止熔体冷料进入型腔。设计要求：冷料穴底部成曲折的钩形或下陷的凹槽，使冷料穴兼有分模时将主流道凝料从主流道衬套中拉出并滞留在动模一侧的作用。冷料穴分为主流道冷料穴和分流道冷料穴。冷料穴的位置一般都设计在主流道或分流道的末端，亦即塑料最先到达的部位。其作用是防止在注射时将冷料注入型腔，而使制品产生缺陷。在开模时，冷料穴又起到将主流道的凝料从浇口套中拉出的作用。冷料穴的直径应大于主流道大端直径。本模具在主流道设有冷料穴。具体见图4.3浇注系统截面图。 图4.3浇注系统截面图4.3.3 分流道设计分流道为主流道和浇口之间的流动通道。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。常用的分流道截面有圆形、梯形、U形和六角形等，如下图4-4所示： 4.4 常用流道截面形状查参考资料中表6-1可知，ABS塑料的分流道断面直径的推荐值为4.89.5mm，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，所以一般是制成圆形流道。取断面直径为6mm。下面用经验公式做更精确确定。分流道熔体体积流量：qv=V/nt=20042=25(cm3 /s ) （4.2）式中 qv -熔体体积流量，V -制件体积，通常可取V=（0.50.8）Vg，Vg为注射机的公称注射量，可知V=0.8*250=200cm3 ；t -注射时间，由参考文献表6-2可知t=2s；n分流道个数，这里取n=4。取剪切速率=6102s-1 ，查参考文献中的图6-11可知分流道的当量半径Rn =5mm。所以浇道的断面直径可取为6mm。4.3.4 浇口的位置、数量的确定浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，是浇注系统的关键部分，起着调节控制料流速度、补料时间以及防止倒流等作用。浇口的类型很多，一般常见的有侧浇口、点浇口、潜伏式浇口、扇形浇口、薄膜浇口等多种，根据其特性不同使用在不同场合。一般情况浇口采用长度很短（0.52mm）而截面很狭窄的小浇口，因此流动阻力很大，细微的变化都会对塑料熔体的充填产生很大的影响。浇口设计主要包括浇口的数目、位置形状和尺寸的设计。浇口的数目和位置主要影响充填模式，而浇口的形状与尺寸主要影响熔体流动性质。浇口设计该保证提供一个快速、均匀、平衡、单一方向流动的充填模式，另一方面应该避免射流、滞流、凹陷等现象的发生。浇口位置的选择将影响塑料件的填充行为 、制品的最终尺寸（公差）、收缩行为、翘曲和机械性能水平、表面质量（外观）。浇口的设计需要遵循以下基本设计原则： （1）浇口的尺寸及位置选择应避免熔体破裂而产生喷射和蠕动。（2）浇口的位置应有利于流动排气和补料。 （3）浇口位置应使流程最短，料流变向少，防止型芯变形。（4）浇口位置及数量应有利于减少熔接痕和增加熔接强度。（5）浇口的位置应考虑定位作用和对塑件性能的影响。（6）浇口的位置应尽量开设在不影响塑件外观的部位。一方面应通过分析，本模具的浇口设计为侧浇口，与点浇口的优势为这里可以用两板模，而点浇口要用三板模，简化模具结构。这里浇口的的断面形状设计为圆角梯形，其截面厚度h通常取浇口处壁厚的1/32/3,这里取h=1mm；其截面宽度b取8h,b=8mm；浇口长度取l=1mm。 4.3.5剪切速率的校核生产实践表明，当注射模主流道和分流道的剪切速率R=510510S、浇口的剪切速率R=1010S时，所成型的塑件质量最好。对一般热塑性塑料，将以上推荐的剪切速率值作为计算依据，可用以下经验公式表示： （4.3） 式中 体积流量（）；浇注系统断面当量半径（）。（1）主流道剪切速率校核 （） （4.4）式中 T为注射时间，T=2（S）； （） （4.5）式中主流道的平均当量截面半径；主流道小端直径，；主流道大端直径，； S （2）分流道剪切速率的校核 25（cm/s） 4.2 =3.510 S （3）浇口剪切速率的校核R=1mm。= =25 S从以上的计算结果看，流道与浇口剪切速率的值都落在合理的范围内，证明流道与浇口的尺寸取值是合理的。4.3.6 排气系统设计 排气系统的作用是在注射过程中，将型腔中的气体有序而顺利的排出，以免塑料件产生气泡，疏松等缺陷。如果排气不良有以下危害性：（1）在塑件上形成气泡、银纹、云雾、接痕，使表面轮廓不清；（2）严重时在塑件表面产生焦痕；（3）降低冲模速度，影响成型周期；（4）形成断续注射，降低生产效率。因此，及时有序的将气体排出是十分必要的。一般有以下几种排气方式： （1）排气槽排气；（2）分型面排气；（3）拼镶件缝隙排气；（4）推杆间隙排气；（5）粉末烧结合金块排气；（6）排气井排气；（7）强制性排气。本塑件是小型塑件，结合塑件特点，可以采用分型面排气方式足以排气，因而不采用排气槽排气。4.4 成型零部件设计成型零部件的设计应在保证塑件质量要求的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。其中最重要的是凹模和凸模尺寸的设计。成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要包括型腔和型芯的径向尺寸及高度尺寸，及孔中心距等。本设计中采用平均值法计算，其中：塑件的尺寸精度取IT4级精度。塑件尺寸的公差值可由参考文献表3-1可得出。模具制造精度取 = 。具体的设计及计算如下。4.4.1凹模结构设计与计算凹模是成型塑件外表面的零部件，其结构类型有整体式和组合式。本塑料若采用整体式虽然结构简单、牢固、不容易变形，塑件无拼缝痕迹，但将造成加工困难，浪费材料，更换不便，增加成本等一系列问题。所以采用组合式。这样可以改善加工工艺性，减少热变形，节省优质钢材。将四壁加工，热处理、研磨抛光后压入模套。为使内壁接缝紧密，其连接处外侧留有0.4mm的间隙。配合H7/f7，具体见总装配图。凹模按其结构可分为六种，1.整体式凹模；2.整体嵌入式凹模；3.局部镶嵌式凹模；4.大面积镶嵌式凹模；5.四壁拼合式凹模；6.拼块式凹模。对于有侧凹的圆形塑件（如骨架类塑件和带有嵌件的塑件），为了塑件顺利地从凹模里取出来，凹模常用相同的两块或多块拼成，所以本产品采用组合式凹模。4.4.1.1型腔的径尺寸计算塑件外形尺寸： ，。由参考文献中的公式7-7得型腔的径向基本尺寸为： （4.6） 其中 Lm型腔的基本尺寸（mm）；塑料的平均收缩率，由2.2.4可知=0.005； 塑件外形基本尺寸(mm)； 模具制造公差，这里取 =； 塑件尺寸公差值。4.4.1.2型腔的深度尺寸计算塑件高度尺寸：。由参考文献中的公式7-11得型腔的深度尺寸为： （4.7）其中 塑件高度尺寸； 型腔深度尺寸； 模具制造公差=；塑件尺寸公差；塑料的平均收缩率；4.4.2 型芯结构设计与尺寸计算型芯是用来成型塑件的内表面，本产品采用组合试型芯，上型芯连接方式为凸肩与A板连接，下型芯连接方式为螺钉连接。4.4.2.1型芯径向尺寸计算塑件的内形尺寸： ，。由参考文献中公式7-9得 （4.8） 其中 塑件的内形尺寸(mm)；塑料的平均收缩率, =0.005； 塑件内形基本尺寸(mm)； 模具制造公差，这里取=；塑件尺寸公差。4.4.2.2 型芯高度尺寸塑件高度尺寸：，。由参考文献公式7-13得 （4.9） 其中 塑件深度尺寸； 型芯高度尺寸；模具制造公差，这里取=；塑件尺寸公差；塑料的平均收缩率；成型零件的尺寸对应凹模零件图，大型芯零件图，以及小型芯零件图。4.5模架的选用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，该设计采用非标准模架。4.5.1 型腔侧壁以及底板厚度尺寸在注塑成型过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力，因此模具型腔应该具有足够的强度和刚度。如果型腔壁厚和底版的厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料本身的许用应力时，型腔将导致塑性变形，甚至开裂。与此同时，若刚度不足将导致过大的弹性变形，从而产生型腔向外膨胀或溢料间隙。因此，有必要对型腔进行强度和刚度的计算，尤其对重要的，精度要求高的大型塑件的型腔，不能仅凭经验确定。根据大型模具按刚度条件设计，按强度校核；小型模具按强度条件设计，按刚度校核原则：模具结构形式如图4.11所示： 4.9 模具结构形式本塑件的模具是小型模具所以只要按强度条件校核即可。由6.1.1可知凹摸为组合式，查参考文献表3-9可知以下计算公式以及相应的参数值。 (4.10） (4.11)式中 按强度计算腔侧壁厚度（mm）；r 型腔内半径（mm），由塑件二维图2.2可知r= 63mm；按强度计算底板厚度（mm）；p型腔内熔融塑料压力（Pa），前面的3.2.1可知，p=30MP；模具钢的许用应力（Pa），预硬模具钢的。4.5.2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：（1）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，根据公式4-11知道，厚度满足11mm可满足要求，为了安全，取底板厚度为15mm，。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35 mm。（2）推杆推出距离；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45mm左右，黏结在型芯上的尺寸约25 mm左右，所以当推出距离为25 mm时就能使塑件和型芯分离。 完成了以上的工作，确定模架的长宽具体尺寸为355250 mm。各模板的确定如下：（a）A板的尺寸本模具中A板既为定模型腔固定板又为上模座，因为塑件上型芯固定在A板上，而且斜导柱固定部分也在A板上，根据下面斜导柱计算中的4.8.1.6中的式（4-24）可知，A板的厚度可取为35mm。（b）B板的尺寸B板为动模板，下型芯固定在上面其高度为25mm，在模板上需要开设冷却水道，冷却水道离型腔应有一定的距离，因此B板厚度取80mm。(c) C垫块尺寸如果C垫板（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，需要满足下面关系式：Hh1h2h3h0 式中 HC板高度；h1挡销高度，一般取(35)mm，这里取挡销的高度为4mm；h2推板厚度；h3推杆固定板厚度； h推出距离；取C垫板的高度大于即可，这里取垫板的厚度为80mm。完成了以上的工作，确定该模具可用板面尺寸为250355 mm，其中A板厚度35 mm，B板厚度80mm，C板厚度80mm的模架，根据本模具的特点，可以把上模座与A板做成一体，因此，这个地方不符合标准模架，但其他的模板都可参考标准模架里的A2型，编号为31的标准模架。为了保证凸、凹模不碰伤，A板和B板之间取1 mm间隙。4.6导向与定位机构导柱导向机构是利用导柱和导向孔之间的配合来保证模具的对合精度。注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构内容包括：导柱和导套的典型结构；导柱和导向孔的配合以及导柱的数量和布置。导柱导向机构用于动、定模之间的开合模导向。锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。这里用导柱导向机构导向开合模，用复位杆来导向脱模机构的运动。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。为了保证模具的平稳性及协调性，顺利滑动，采用4对导柱导套对称布置。材料为T8A。导向机构的装配关系图4.10。图4.10 导向以及脱模装配关系图4.7脱模机构的设计脱模机构的设计有遵循以下原则：1.塑件滞留于动模，以便于借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作，使模具结构简单。2.防止塑件变形和损坏，正确分析塑件对模腔的黏附力的大小及其所在部位，有针对性地选择适当的脱模装置，使推出重心与脱模阻力中心相重合。3.力求良好的塑件外观，在选择顶出位置时候，应尽量设在对塑件外观影响不大的位置。在采用推杆脱模尤其要注意这个问题。4.结构合理可靠，脱模机构应工作可靠，运动灵活，制造方便，更换容易，且具有足够的强度和刚度。脱模机构分类有多种方法，但主要以脱模装置结构特征分类较实用和直观，参考同类型零件的脱模机构，本塑件产品的脱模机构采用顶杆脱模机构。脱模机构的设计如图4.10。4.7.1脱模力的计算本产品为薄壁壳类零件，故查参考文献中公式3-56可知脱模力为： （4.12） （4.13）式中 塑料的拉伸模量（MPa），查参考文献表3-29可知；塑件成型平均收缩率，；塑件包容型芯的长度（mm）；塑件的壁厚（mm）；脱模斜度，；塑料与钢材之间的摩擦系数，；塑料泊松比，=0.38；塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积（）。由上面的分析可知，定模上型芯的脱模力为，动模上的型芯的脱模力为。动定模的脱模力相差不大，但由于该塑件有三个侧抽芯，因此在开模时，塑件一定会留在动模上。塑件所需要的最小脱模力为。4.7.2推杆脱模机构设计推杆的形状有多种形式，等圆截面推杆应用最广，所以本设计推杆零件采用为等截面推杆。推杆脱模机构的设计有以下几个设计要点：（1）推杆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，在端面均匀设是最理想的。（2） 推杆不设置在塑件薄壁处，以免塑件变形破损，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，可以采用顶出盘顶出。（3） 推杆直径不宜过小，有足够强度，而且尽可能大的面积与塑件接触，当直径小于3时应该采用阶梯推杆，以加大推杆的刚度。（4）推杆材料多用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，表面粗糙度在Ra1.6um以下。4.7.2.1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。本模具采用推杆固定板固定。4.7.2.2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。当使用复位杆复位时，复位杆必须和推杆在同一块板上，其长度必须一直，分布必须均匀，端面要与所在动模的分型面齐平。有的模具中复位杆可以省去，推塑件边缘的推杆直径可以稍微大点，一半推塑件，另一半就起到复位杆的作用。还有模具在推杆上装有弹簧，这样在合模时，推出机构就可先于合模动作而复位了。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。4.7.2.3 推杆直径的计算推杆推出塑件时候应该有足够的稳定性，其受力状态可简化为一端固定，一端铰支的压杆稳定性模型。推杆材料选用45号钢。推杆直径公式可查参考文献式3-60，如下： （4.14）式中 d推杆直径（mm）； 安全系数，通常取； 推杆长度（mm）； 脱模阻力（N）； 推杆材料的弹性模量，45号钢的； 推杆根数。设推杆长度，；代入下式 （4.15）取，由参考文献公式3-61进行校核如下： （4.16）45号钢的，故符合要求。4.7.2.3 推板厚度的确定推板厚度按强度计算可按参考文献中的公式8-8如下： （4.17）式中 系数，按参考文献中的表8-4可知； 推件板材料的许用应力，材料为50号钢； 脱模力（N）， 由4.7.1可知。根据计算以及所选模架确定模具推板的厚度为20 mm。推板的形状如图4.10所示。4.8侧向分型与抽芯机构设计当塑件上具有与开模方向不同的内外侧孔或侧凹时，塑件不能直接脱模，必须将成型侧孔或侧凹的零件做成可动的，称为活动型芯，在塑件脱模前先将活动型芯抽出然后再从模中取出塑件。带动侧向成型零件作侧向移动的整个机构称为侧向分型与抽芯机构。根据动力来源的不同，侧向分型与抽芯机构一般可分为机动、液压或气动以及手动等三大类。机动侧向分型与抽芯机构根据传动零件的不同，由可分为斜导柱、弯销、斜导槽、斜滑块和齿轮齿条等许多不同类型的侧向分型与抽芯机构。根据塑件的特点，本模具采用斜滑块驱动侧向分型抽芯机构，通常斜滑块由锥行模套锁紧，能承受较大的侧向力。斜滑块和套模都设计在动模一边，以便用顶出力同时达到推出塑件和侧向分型抽芯的目的。为了防止塑件对定模型芯的包紧力大于塑件对动模型芯的包紧力以及损伤，主型芯设于动模，这样有利于塑件顺利推出。滑块推出高度一般不超过导滑槽的2/3，否则会影响复位。滑块斜角以不超过30度为宜。主型芯设于动模边有利于塑件脱出导向，并防止损失的作用。为了确保凹模斜滑块闭合锁紧，注射成型时不至于溢料，模具闭合后斜滑底部与模套之间应该有0.5mm间隙，同时斜滑块还应该高出模套0.5mm。斜销固定段与模板的配合为，与滑块呈松动配合，通常为，有时需要保持0.51mm的间隙。4.8.1斜导柱的设计4.8.1.1 抽芯距的计算抽芯距是指将侧型芯抽至不妨碍塑件脱模位置的距离。一般抽芯距等于成型塑件的孔深或凸台高度加上23mm的安全系数。由参考文献中的公式4-29可知： 式中 S抽芯距（mm）； 塑件侧孔深度或侧凸台高度（mm）。该塑件有两个小的大小相同的对称的斜侧孔以及一个较大的斜侧孔，其深度分别为：=2.5mm，=50mm。根据本塑件的特点将一个小孔与一个大孔放在一个滑块上，另一个小孔放在另一个滑块上。这里的抽芯距只要计算两个即可。 （4.18）4.8.1.2 抽芯力的计算注射成型后，塑件在模具内冷却定型，由于体积的收缩，对型芯会产生一定的包紧力，要抽出侧型芯就要克服此包紧力所引起的摩擦阻力。一般情况下，抽芯力可按下式估算： ， （4.19）式中 抽芯力（N）； 塑件对型芯的包紧力（N）； 抽芯时的摩擦力（N）； 塑件包容型芯的面积，； 塑件对型芯单位面积上的包紧力（Pa），一般模内冷却的塑件，这里取； 塑件与纲的摩擦系数； 脱模斜度（）。由2.2.2可知。由2.2.3可知。 （4.20） 两侧的抽芯力分别为：，。4.8.1.3 斜销倾角的计算斜销倾角为是决定斜销抽芯机构工作效果的一个重要参数，它不仅决定了开模行程和斜销长度，而且对斜销的受力情况有重要的影响。一般为。这里取。该塑件的型芯不与分型面平行，因而抽芯方向与开模方向不垂直，抽芯方向与分型面方向的夹角为，由塑件二维图可知=。由参考文献表2-163中的公式可知：，关系如下图4.11所示：4.11 斜销倾角关系图带入数值可得下式：4.8.1.4斜销有效工作长度与最小开模行程的计算由参考文献中表2-163中的公式可知： （4.21） 式中 完成抽芯距所需要的开模行程（mm）；斜销工作部分在开模方向的垂直距离（mm）；斜导柱的有效工作长度（mm）； 抽芯距（mm）； 滑块抽向动模时的实际有效抽芯角（）； 抽芯方向与分型面的夹角（）。由4.8.1.1可知，结合上面的公式可得： （4.22） （4.23）两斜销的开模行程分别为；。两斜导柱的有效工作长度分别为；。4.8.1.5斜销直径的计算由参考文献中的式9-9可知大体斜销直径为： （4.24）式中 斜销的直径；斜销材料的弯曲许用应力，这里取=300MPa；斜销的有效工作长度。 对比查参考文献表9-2可知：应取两个斜销的直径分别为：；。其中小斜销的直径取大一些，为了平衡两边的受力，使其平衡。4.8.1.6斜销长度的计算查参考文献中的式9-10可知： （4.25） 式中 锥体部分的长度，一般取（1015）mm； 斜导柱台肩直径（mm）； 斜导柱工作部分的直径（mm）； 斜导柱固定板厚度（mm），由所选模架可知=28mm； 斜导柱的倾斜角（）。另外斜导柱在固定板中的安装长度为： （4.26） （4.27） 斜销的对应尺寸如下图 4.12 所示： 图4.12斜销尺寸对应图4.8.2滑块的设计 滑块是斜导柱侧向分型抽芯机构中一个重要零部件，注射成型时塑件尺寸的准确性和移动的可靠性都靠它来保证，滑块的结构主要有两种形式，整体式和组合式。在滑块上直接制出侧型芯或侧向型腔的结构称为整体式，这种结构仅使用于形状十分简单的侧向移动零件，尤其适用于瓣合式侧向分型结构。如把侧型芯和滑块分开加工，然后装配在一起，这种结构成为组合式。采用组合式的结构可以节省优质钢材，且加工容易，因此应用较为广泛。4.8.2.1侧型芯和滑块的联接形式 本塑件有三个侧抽芯，有一个小型芯放在一个滑块上，另外有两个不同的侧型芯要放在一个滑块上。所以两个滑块的联接形式不同。只有一个型芯的滑块可用销钉固定小型芯的联接方式；有两个型芯的滑块的联接方式，把型芯镶入一固定板后用螺钉，销钉与滑块连接和固定。4.8.2.2滑块的导滑形式滑块在侧向分型抽芯和复位的过程中，要沿一定的方向平稳往复移动。导滑槽应使滑块运动平稳可靠，二者之间上下、左右各有一对平面配合，配合取H7/f7，其余各面留有间隙。滑块的导滑部分应具有足够的长度，以免运动中产生歪斜，一般导滑部分应大于滑块宽度的2/3，否则滑块在开始复位时容易发生倾斜。因此，导滑槽的长度不能太短，有时为了不增大模具尺寸，可采用局部加长的措施来解决，本模具把动模板的长度增加20mm，就是这个原因。导滑槽应有足够的耐磨性，由T8、T10或45钢制造，硬度在HRC50以上。本设计中导滑槽用T8材料，淬火硬度为5055HRC。4.8.3楔紧块的设计4.8.3.1楔紧块的形式 在注射成型的过程中，侧型芯会受到型腔内熔融塑料较大推力的作用，这个力会通过滑块传给斜导柱，而一般的斜导柱为一细长杆，受力后很容易变形。因此必须设置楔紧块，以便在合模状态下能压紧滑块，承受腔内熔融塑料给予侧向成型零件的推力。具体形式见上图4.14。4.8.3.2楔紧块的楔角 在侧抽芯机构中，楔紧块的楔角是一个重要的参数。为了保证在合模时能压紧滑块，而在开模时它有能迅速脱离滑块，避免楔紧块影响导柱对滑块的驱动，锁紧角一般必须大于斜导柱的斜角，这样才能保证模具一开模，楔紧块就让开。一般楔角要比斜导柱的倾角大。4.8.4斜导柱抽芯机构中的干涉现象 干涉现象是指滑块的复位先于推杆的复位，致使活动侧型芯与推杆相碰撞，造成推杆或侧型芯的损坏。避免干涉的条件，在侧抽芯结构中，如果侧型芯的水平投影与推杆重合或推杆的顶出距离大于侧型芯的最低面时，若仍采用复位杆复位，就为产生干涉，因此在模具结构允许的情况下，应尽量避免推杆与侧抽芯的水平投影相重合，或是推杆顶出距离小于侧型芯的最低面。根据本模具的特点，侧型芯不与推杆重合，并且推杆顶出距离大于侧型芯的最低面，所以不会产生干涉现象。4.9冷却系统设计注射成型的过程是将温度较高的熔融塑料，通过高压注射进入温度较低的模具中，经过冷却固化，从而达到所需要的制品。首先从提高生产效率的角度看，成型过程中的成型周期是个非常重要的环节。由于在整个成型周期中50%-60%的时间用于对制品的冷却，因此，在成型过程中冷却时间的长短的重要意义是不言而喻的。模具温度控制系统包括冷却和加热两个方面，由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，对模具的温度要求也不一样。对于要求较低模温的材料，只需要设计冷却系统即可，本塑件采用的ABS就属于此类材料，因此只要开设冷却系统就可以，即在模具内通入冷却水将热量带走，并通过调节水的流量来调节模温。对于要求较高模温的材料，且模具较大时，需要设计加热系统。4.9.1冷却系统的计算忽略模具因空气对流、热辐射以及与注射机接触所散发的热量，则模具冷却时所需冷却介质的体积流量可按下步骤计算，下面公式来自参考文献中的公式3-873-91。1）塑件的成型周期由产品图得知，制品的最厚壁厚为4mm，故冷却时间t2应以该厚度为计算依据。查参考文献表3-42，得到制品的冷却时间t2为38s。由于该制品开模时自动坠落，无需手工取出，设开模落出制品的时间t3为1s,在加上注射时间t1= 1.5s，故制品的成型周期为 （4.28） （4.29）2）冷却水的体积流量热焓差是指塑料进入模具的温度和脱模温度下的热焓差，即成形时放出的热焓量，对冷却时间也有很大的影响。由参考文献中表3-41，得ABS的的热焓量为3500。该塑件材料为ABS塑料，采用冷却水冷却，水流呈湍流状态，分别为25，20时水的比热容C为，密度为。可有下面公式计算体积流量。 （4.30） 式中：V冷却介质的体积流量，；G单位时间（每小时）内注入模具的塑料质量，；单位质量的塑件在凝固时所放出的热焓量， =；冷却介质的密度，；C冷却介质的比热容，C=；冷却介质出口温度，=25；冷却介质进口温度，=20。 3）冷却水道的直径根据体积流量，由参考文献中表3-44可知，取冷却水道直径d=10mm合适。4）冷却水在水孔内的流速 （4.32）5）求冷却水道壁与冷却水间的传热系数由参考文献中的表3-38 查得200时水的=7.50由下式 （4.33）6）冷却水孔总传热面积A由公式得到： （4.34）式中： A冷却水孔总传热面积 （m2）G单位时间内注入模具中的塑料质量13.17 （kg/h）塑料成型时在模内释放的热焓量 （KJ/kg）冷却水的传热系数（W/m2.K），由上面可知；模具温度（C0），由上面表3-3可知 冷却水的平均温度 （C0）， 。 7）冷却水孔总长度 由A=可知： （4.35） 8）冷却水孔孔数模具上应开设的冷却水孔的孔数由下式可知： （4.36）为每一跟水孔的长度，由所选模架可知，；根据所设计模具的具体特点，这里设计6个水孔。9）冷却水流状态校核 当平均水温 22.50 由参考文献图3-319查得水的运动粘度=0.9210-6 由式 （4.37）故冷却水属于紊流状态，冷却效果好。10）冷却水进出口温差校核由公式 （4.38）与原设定值一致。 4.9.2冷却系统的设计原则冷却系统的设计应遵循以下原则：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。因为对塑件进行冷却质量分析的时候，发现冷却质量不佳的位置位于塑件的上方，如图4.7，在开模前，塑件上方要完全凝固，所以冷却系统设在A板以及动模板上，形状就是打成通孔的形式,如图4.15所示4.10模具成型零部件材料的选择由于标准模架的座板、垫块、推件板、导柱、导套、螺钉等标准零件可查找设计手册确定，故此处只对成型零件的材料进行选择。由于各种模具用钢并不可能具备所有应该具备的条件，依模具的使用情况不同而合理的选择钢材，这是重要的。作为塑料模具的使用情况，有种种的不同条件，模具用钢大致应满足如下的要求： 1.机械加工性能优良； 2.抛光性能优良； 3.有良好的表面腐蚀加工性； 4.既要耐磨损，而且又有韧性； 5.淬火性能好，变形小； 6.电火花加工性能好； 7.有耐腐蚀性 ；8.焊接性好。 在选择模具钢材时，要依以下条件而逐次考虑之，最后作出结论。1.塑件的生产批量； 2.塑件的尺寸精度； 3.制件的复杂程度；4.制件体积大小； 5.制件外观要求。综合考虑各方面因素，本模具的成型部位的材料选用的是55调质钢，硬度为250280HB。易于切削加工，但抛光性和耐磨性较差。导柱和导套应有足够的强度和耐磨度，常采用20底碳钢渗碳淬火处理，硬度为大于55HRC，也可采用T8A或T10碳素工具钢，经表面淬火处理。本模具采用T8A钢，淬火处理。导柱和导套配合部分的表面粗糙度要求为Ra1.6m。由于45、50钢具有较高的强度和较好的切削加工性，经适当的热处理以后，可获得很好的韧性、塑性和耐磨性，材料来源光，价格低廉，一般可根据需要进行热处理用于顶杆、拉料杆、以及各种模板、推板、固定板、模座等。4.11装配总图 4.17主视图 4.18左视图4.19 左视图4.12模具的装配过程本模具装配时以塑料模具中的主要工作零件如上型芯（16）、型腔（5）为装配基准件，模具的其他零部件都依装配基准件进行顺序装配，本模具有导柱（37）、导套（38）导向，以模具侧面为基准，进行修整和装配。具体的装配过程如下：1）按图纸要求检验各装配零件。2）利用定模的侧面垂直基准确定定模上实际型腔中心，作为以后的加工基准，分别加工定模上的大型心孔以及与动模配合的台肩面，压入大型芯，并用销钉（15）定位，螺钉（20）紧固。3）利用凹模的侧面垂直基准确定凹模上实际型腔中心，作为以后的加工基准，加工凹模上的下型心孔，左侧型芯孔，并压入下型芯（6），并用骑缝销钉（19）定位，防止型芯转动。4）将三个侧型芯分别装入型芯固定板中，其中两个小的侧型芯与滑块之间的固定靠过盈配合完成，因为两个小侧型芯（14）、（23）与滑块（11）、（45）过盈配合部分的尺寸为35mm，并且经过分析，水平方向上受力有一部分可以平衡，因此受力较小，两个侧小型心不会晃动。另一个大的侧型芯（22）用销钉固定在固定板上。按设计要求在动模上调整滑块的位置，用导轨压块压紧并用螺钉固定，注意滑块的运动灵活。安装楔紧块（9）、（27），用夹板加紧凹模（5）、定模（10）以及滑块（11）、（15），楔紧块，在定模上钻螺孔，并镗斜导柱孔。 5）将凹模、凹模固定板、垫板用平行夹板夹紧，镗导柱、导套孔，并钻螺孔。 6）在凹模、凹模固定板中分别压入导套（38）、导柱（37），并保证导向可靠，滑动灵活。 7）过型芯引钻、铰支撑板上的顶杆孔，过支撑板引钻顶杆固定板上的顶杆孔。 8）加工限位螺钉孔、复位杆孔并组装顶杆固定板。 9）组装模座（1）和垫板（35）。 10） 在上型芯上镗定位圈孔，浇口套孔，钻螺孔，并将浇口套（18）、定位圈（17）分别压在上型芯（16）里，用螺钉（19）固定定位圈。 11）在动模座板上装入限位钉（2）。12）装配动模部分，将动模座板、垫块、动模垫板、动模板用螺钉固定，并修整顶杆（39）和复位杆36）的长度。 13）装配完成后进行试模，合格后打标记并交验入库。4.13 模具运动分析过程开模时动模板与定模板分开，制品被带往动模一侧,（16）大型心与（5）动模分离，同时小斜导柱（12）和大斜导柱（32）分别带动滑块（11）和（45）完成对两侧斜向型芯的抽芯，当斜心抽出后只有一个型芯的斜滑块由定位销（8）定位，固定两个侧型芯的滑块由限位螺钉与弹簧定位，同时Z型头拉料杆（33）将主浇道中的塑料凝料拉出。动模部分继续运动，当模具推板（34）与注射机的顶杆相接触后，顶杆（39）顶出塑件使塑件实现脱模，同时拉料杆将浇道凝料顶出。然后取出塑件，清理，再次合模注射。第五章 试模5.1试模过程 模具装配完成以后，在交付之前应进行试模，试模的目的主要是：检查模具在设计中制造上是否存在缺陷，若有缺陷则需要排除，另外对模具成型工艺条件进行试验以有利于模具成型工艺的确定和提高。试模应按以下顺序进行：（1）装模模具尽可能整体安装，模具定位圈装入注射机的定位孔后，以很慢的速度合模，由定模板将模具轻轻压紧，然后装上压板，通过调节螺钉或垫块，将压板压紧。模具固紧后可慢慢开模，装好模具后，按通冷却水管进行检验。（2