塑料加热器外壳的注塑模具设计【注射模】

加热器外壳注塑模具设计摘要根据塑料加热器外壳的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，考量塑件制件尺寸。本模具采用一模二腔，侧浇口进料，注射机采用HTF110XB型号，设置冷却系统，CAD和UG绘制二维总装图和零件图，选择模具合理的加工方法。附上说明书，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算等分析塑件，从而作出合理的注塑模具设计。关键词加热器外壳；一模二腔；侧浇口进料；注塑模具IABSTRACTACCORDINGTOTHEREQUIREMENTSOFPLASTICHEATERSHELL,UNDERSTANDTHEUSEOFPLASTICPARTS,ANALYSISOFPLASTICPARTSOFTHEPROCESS,SIZEACCURACYANDOTHERTECHNICALREQUIREMENTS,CONSIDERPLASTICPARTSSIZETHISMOLDADOPTSTHEFIRSTMOCKEXAMTWOCAVITY,SIDEGATE,INJECTIONMACHINEADOPTSHTF110XBMODEL,SETUPTHECOOLINGSYSTEM,CADANDUGDRAWINGTWODIMENSIONALASSEMBLYANDPARTSDRAWING,CHOOSETHEREASONABLEPROCESSINGMETHODOFMOULDATTACHTHEMANUAL,SYSTEMATICALLYUSETHESIMPLETEXT,CONCISESCHEMATICDIAGRAMANDCALCULATIONTOANALYZETHEPLASTICPARTS,SOASTOMAKEAREASONABLEINJECTIONMOLDDESIGNKEYWORDSHEATERSHELLTHEFIRSTMOCKEXAMTWOCAVITYSIDEGATEFEEDINGINJECTIONMOLDII目录摘要IABSTRACTII第一章前言111课题背景112课题分析2第二章塑件分析321产品分析及其技术条件322塑件材料的确定423塑件材料的性能分析5231基本特性5221基本特性5222成型性能6223主要用途7第三章成型布局及注塑机选择831进胶方式选择832型腔的布局及成型尺寸833估算塑件体积质量1034注塑机的选择和校核10341注射胶量的计算10342锁模力的计算10343注塑机选择确定11表HTFHTF110XB注塑机参数12第四章注塑模具设计1341模架的选用13411模架基本类型13412模架的选择13310模架选用133101确定模具的基本类型133102模架的选择13413导向与定位机构设计1542成型浇注系统的设计16421主流道设计16422分流道的设计17423浇口的设计17424冷料穴的设计1843分型面的设计1844成型零部件的设计19441成型零部件结构19442成型零部件工作尺寸的计算21III443凹模宽度尺寸的计算22444凹模长度尺寸的计算22445凹模高度尺寸的计算22446凸模宽度尺寸的计算22447凸模长度的计算23478凸模高度尺寸的计算23449模具强度与刚度校核2346脱模及推出机构23461脱模力23462脱模机构的设计24361脱模机构的选择24362顶针推出机构设计25361脱模力的计算2547冷却系统的设计与计算27471冷却水道设计的要点27472冷却水道在定模和动模中的位置28473冷却水道的计算2948排气结构设计3049模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核30结语32致谢33附图2D/3D装配图34参考文献350第一章前言11课题背景模具是工业生产中使用极为广泛的基础工艺装备。在汽车、电机、仪表、电器、电子、通信、家电和轻工业等行业中，6080的零件都依靠模具成形，并且随着近年来这些行业的迅速发展，对模具的要求越来越高，结构也越来越复杂。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产效率和低耗率，是其它品种、塑件的复杂程度和注射机的种类等很多因素有关，其基本结构都是由动模和定模两大部分组成的。定模部分安装在注射机的固定板上，动模部分安装在注射机的移动模板上，在注射成型过程中它随注射机上的合模系统运动。注射成型时动模部分与定模部分由导柱导向而闭合。一般注射模由成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却系统、排气系统及支承零部件组成。由于模具的使用特点，决定了模具设计也区别与其他行业。模具设计要考虑的要点如下A塑件的物理力学性能，如强度、刚度、韧性、弹性、吸水性以及对应力的敏感性，不同塑料品种其性能各有所长，在设计塑件时应充分发挥其性能上的优点，避免或补偿其缺点。B塑料的成型工艺性，如流动性、成型收缩率的各向差异等。塑件形状应有利于成型时充模、排气、补缩，同时能使热塑性塑料制品达到高效、均匀冷却或使热固性塑料制品均匀地固化。C塑件结构能使模具总体结构尽可能简化，特别是避免侧向分型抽芯机构和简化脱模结构。使模具零件符合制造工艺的要求。对于特殊用途的制品，还要考虑其光学性能、热学性能、电性能、耐腐蚀性能等。目前，我国的模具制造技术已从过去只能制造简单模具发展到可以制造大型、精密、复杂、长寿命的模具。在塑料模具方面，能设计制造汽车保险杠及1整体仪表盘大型注射模。一些塑料模主要生产企业利用计算机辅助分析CAE技术对塑料注塑过程进行流动分析、冷却分析、应力分析等，合理选择浇口位置、尺寸、注塑工艺参数及冷却系统的布置等，使模具设计方案进一步优化，也缩短了模具设计和制造周期采用模具先进加工技术及设备，使模具制造能力大为提高。采用CAE技术，可以完全代替试模,模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等，都有着重大的技术经济意义。某些国外电加工机床具有内容丰富、实用可靠的工艺数据和专家系统，使模具的深槽窄缝加工、微细加工、镜面加工等效率和质量大大提高。新的模糊控制系统具有加工反力的监测和控制，提高了大面积加工的深度控制精度。电火花混粉加工技术的应用有效地提高了模具表面质量。模具逆向工程技术、快速经济模具制造技术、三维扫描测量技术及数控模具雕刻机的发展与应用，对模具制造能力的提高也起到了很大作用。特别是模具成型零件方面的软件等，这些技术采用计算机辅助设计，进而将数据交换到加工制造设备，实现计算机辅助制造，或将设计与制造连成一体实现设计制造一体化。12课题分析本课题內容是对加热器外壳进行测绘。基于生产实践之上的对产品进行模具设计，模具设计主要内容有型腔布局、浇口形式与位置、模胚选择、分型面的确定、冷却系统设置、推出机构设置、注塑机台选择及注塑工艺分析等。根据塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，本模具采用一模二腔布局，侧潜入式浇口进料，注射机采用HTF110XB型号，设置冷却系统，CAD和UG绘制二维总装图和零件图，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算分析，从而作出合理的模具设计。选择合理的加工方法。模具方案确定后进行工艺分析。根据此方案可以达到设计的预期效果，并且大大提高了注塑模的质量。2第二章塑件分析21产品分析及其技术条件在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析，只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。本次设计取加热器上盖来做模具设计。其零件外形如图所示。具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构简单，生产量大，要求较低的模具成本，成型容易，精度要求不高。3产品2D/3D视图塑件的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制造精度。为降低模具的加工难度和模具的制造成本，在满足塑件要求的前提下尽量把塑件的尺寸精度设计得低一些。由于塑料与金属的差异很大，所以不能按照金属零件的公差等级确定精度等级。根据任务书和图纸要求，本次产品尺寸均采用MT5级精度，未注采用MT8级精度。塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点来保证外，主要是取决于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般为RA002125之间，模腔表壁的表面粗糙度应为塑M件的1/2，即RA001063。模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断增加，所以应随时给以抛光复原。该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高，为RA08，内部为RA12M。M22塑件材料的确定塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力下具有流动性。可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状而不发生变化。塑料有很多优异性能，广泛应用于现代工业和日常生活，它具有密度小，质量轻，比强度高，绝缘性能好，介电损耗低，化学稳定性高，减摩耐磨性能好，减振隔音性能好等诸多优点。另外，许多塑料还具有防水、防潮、防透气、防辐射及耐瞬时烧蚀等特殊性能。4此产品壁厚均匀，ABS性能优良，成本低廉，符合需求生产量大的要求，容易成型，对于本课题零件相当适用，所以在这选择其为产品的材料。23塑件材料的性能分析231基本特性221基本特性丙烯丁二烯苯乙烯共聚物（简称ABS）是日常生活中最常用的高分子材料之一，丙烯丁二烯苯乙烯共聚物抗多种有机溶剂，抗多种酸碱腐蚀，但是不抗氧化性酸，例如硝酸。在氧化性环境中丙烯丁二烯苯乙烯共聚物会被氧化。丙烯丁二烯苯乙烯共聚物在薄膜状态下可以被认为是透明的，但是在块状存在的时候由于其内部存在大量的晶体，会发生强烈的光散射而不透明。丙烯丁二烯苯乙烯共聚物结晶的程度受到其枝链的个数的影响，枝链越多，越难以结晶。丙烯丁二烯苯乙烯共聚物的晶体融化温度也受到枝链个数的影响，分布于从90摄氏度到130摄氏度的范围，枝链越多融化温度越低。丙烯丁二烯苯乙烯共聚物单晶通常可以通过把高密度丙烯丁二烯苯乙烯共聚物在130摄氏度以上的环境中溶于二甲苯中制备。丙烯丁二烯苯乙烯共聚物有高密度丙烯丁二烯苯乙烯共聚物（ABS,HIGHDENSITYPOLYETHYLENE）又称低压丙烯丁二烯苯乙烯共聚物，因为在低压下生产，含有较多长链，因此密度高。主要用于制造各种注塑、吹塑和挤出成型制品。中密度丙烯丁二烯苯乙烯共聚物（MDABS,MEDIUMDENSITYPOLYETHYLENE）低密度丙烯丁二烯苯乙烯共聚物（LDABS,LOWDENSITYPOLYETHYLENE用高压法（147171962MPA）生产，支链较多，强度低，多用来生产薄膜制5品。线性低密度丙烯丁二烯苯乙烯共聚物（LLDABS,LINEARLOWDENSITYPOLYETHYLENE）等多种产品。高密度丙烯丁二烯苯乙烯共聚物通常使用ZIEGLERNATTA（齐格勒纳塔催化剂）聚合法制造，其特点是分子链上没有支链，因此分子链排布规整，具有较高的密度。该过程在管式或釜式低压反应器中以乙烯为原料，用氧或有机过氧化物为引发剂引发聚合反应。高密度丙烯丁二烯苯乙烯共聚物属环保材质，加热达到熔点，即可回收再利用。须知塑胶原料可大分为两大类“热塑性塑胶”（THERMOPLASTIC）及“热固性塑胶”（THERMOSETTING），“热固性塑胶”是加热到一定温度后变成固化状态，即使继续加热也无法改变其状态，因此，有环保问题的产品是“热固性塑胶”的产品（如轮胎），并非是“热塑性塑胶”的产品（如夹板），所以并非所有“塑胶”皆不环保。低密度丙烯丁二烯苯乙烯共聚物通常使用高温高压下的自由基聚合生成，由于在反应过程中的链转移反应，在分子链上生出许多支链。这些支链妨碍了分子链的整齐排布，因此密度较低。线性低密度丙烯丁二烯苯乙烯共聚物是通过在丙烯丁二烯苯乙烯共聚物的主链上共聚一些具有短支链的共聚物生成的。222成型性能ABS易吸水，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。因此，成型加工前应进行干燥处理；ABS在升温时黏度增高，黏度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用潜伏式浇口形式，成型压力较高，塑件上的脱模斜度宜稍大；易产生熔接痕，模具设计时应该注意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及小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060，要求塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在6080。ABS比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。6223主要用途ABS料在机械工业上用来制造高温电气制品、风筒壳、火牛壳、电工用具、电机壳、工具箱、奶瓶、冷饮机壳、照相机零件、安全帽、齿轮、食品盘子、医疗器材、导管、发夹、吹风筒、理发用品、鞋跟、纤维增强后可作结构更强的工程零件、CD碟。第三章成型注塑机的选择7第三章成型布局及注塑机选择31进胶方式选择注射模的浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道。其作用是将塑料熔体充满型腔并使注射压力传递到各个部分。浇注系统设计的好坏对塑件性能、外观及成型难易程度影响很大。它由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。其中浇口的选择与设计恰当与否直接关系到制品能否完好的成型。常向的浇口形式有直接浇口，侧浇口，点式浇口，扇形浇口，圆盘式浇口，环形浇口等。浇口的位置选择原则浇口的位置与塑件的质量有直接影响。在确定浇口位置时，应考虑以下几点1熔体在型腔内流动时，其动能损失最小。要做到这一点必须使1流程包括分支流程为最短；2每一股分流都能大致同时到达其最远端；3应先从壁厚较厚的部位进料；4考虑各股分流的转向越小越好。2有效地排出型腔内的气体由于本设计中塑件外表面质量要求较高，所以选用侧浇口。侧浇口在产品端面处，成形后切除浇口,零件组装时浇口被遮挡起来。32型腔的布局及成型尺寸因为本设计中采用侧浇口，且塑件的尺寸较大，为提高塑件成功概率，并从经济型的角度出发，节省生产成本和提高生产效率，采用一模二腔，进行加工生产。8型腔的布局与浇注系统的布置密切相关,型腔的布局应该是每个产品在成型过程中的分得所需的压力形同,以保证熔融状态的塑料体能投均匀地、快的、充填每个型腔室,保证每个型腔的塑件内在质量、外观均一稳定。这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能短，同时采用平衡流道。成型型腔尺寸依据塑件布局计算确定，需考量成形封闭结合面大小，太大造成模具尺寸过大，成本浪费，太小易导致成型时溢料飞边，甚至型腔变形。因模具是一模二腔，考量排布可得型腔长至少为300MM，宽至少为170MM。塑件的高度为30MM，塑件的大部分部胶位都留在型腔部分，型芯、型腔的厚度是塑件所伸入高度加2040MM，因此得出成型型腔总体厚度至少需要110MM，因考虑成本，现采用模架一体式，尺寸为300X450。型腔布局如图。第三章成型注塑机的选择9型腔布局33估算塑件体积质量本次设计中，塑件的质量和体积采用3D测量，在UG软件中，使用塑模部件验证功能，可以测得塑件的体积为3241，ABS的密度为105，3CM3/CMG即可以得出该塑件制品的质量约为34031G。34注塑机的选择和校核341注射胶量的计算模具设计时，必须使得在一个注射成型的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的80以内。校核公式为MN8021式中型腔数量单个塑件的重量（G）1浇注系统所需塑料的重量（G）2本设计中N234031G75432G1M2M（2X3403175432）/08即M945065G因而预选注塑机额定注塑量最少为95G以上342锁模力的计算选用注射机的锁模力必须大于型腔压力产生的开模力，不然模具分型面要分开而产生溢料。塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素。成型投影面积2AN21式中N型腔数目单个塑件在模具分型面上的投影面积1A10浇注系统在模具分型面上的投影面积2AN251624235692512MA2M本设计中2X516242356925106817652N锁模力和成型面积的关系根据依照以下计算公式确定10P腔锁式中锁模力，KN；P锁型腔压力，MPA；腔A成型投影面积，MM2；一般的注塑注塑机在经过模具喷嘴时候的压力大概为6080MPA，经浇注系统入型腔时型腔压力通常为2040MPA，这里取30MPA。计算A/10003010681765/100032045KN取整P腔350KN得出预选注塑机额定注塑压力为350KN以上。343注塑机选择确定综合考虑以上因素，选定注射机为HTF110XB。其相关性能符合成型方案要求，以下相关参数型号参数单位1101A1101B1101C螺杆直径MM343640理论注射容量CM3131147181注射重量PSG119134165注射压力MPA206183149注射行程MM144螺杆转速R/MIN0215料筒加热功率KW57锁模力KN1100拉杆内间距水平垂直MM400400第三章成型注塑机的选择11允许最大模具厚度MM410允许最小模具厚度MM160移模行程MM340移模开距最大MM750液压顶出行程MM100液压顶出力KN33液压顶出杆数量PC5油泵电动机功率KW13油箱容积L210机器尺寸长宽高M4713185机器重量T34最小模具尺寸长宽MM280280表HTFHTF110XB注塑机参数12第四章注塑模具设计41模架的选用411模架基本类型注射模具的分类方式很多，此处是介绍的按注射模具的整体结构分类所分的典型结构如下单分型面注射模、双分型面注射模、带有活动成型零件的模、侧向分型抽芯注射模、定模带有推出机构的注射模、自动卸螺纹的注射模、热流道注射模。412模架的选择310模架选用3101确定模具的基本类型注射模具的分类方式很多，此处是介绍的按注射模具的整体结构分类所分的典型结构如下单分型面注射模、双分型面注射模、带有活动成型零件的模、侧向分型抽芯注射模、定模带有推出机构的注射模、自动卸螺纹的注射模、热流道注射模。3102模架的选择根据对塑件的综合分析，确定该模具是单分型面的模具，由GB/T1255611255621990塑料注射模中小型模架可选择CI型的模架，其基本结构如下13CI型模架图CI型模具定模采用顶板和定模板，动模采用动模板、上下顶针板、模脚、底板，又叫两板模，大水口模架，适合潜伏式浇口，侧入式浇口，采用斜导柱侧抽芯的注射成形模具。由分型面分型面的选择而选择模具的导柱导套的安装方式，经过考虑分析，导柱导套选择选正装。根据所选择的模架的基本型可以选出对应的模板的厚度以及模具的外轮廓尺寸。把型腔排列成一模二腔可得长为300MM，宽为170MM，模架的长L300复位杆的直径螺钉的直径模板壁厚450MM模架的宽W170复位杆的直径型腔壁厚300MM根据制品的尺寸，在计算完模架的长宽以后，还需要考虑其它螺丝导柱等零件对模架尺寸的影响，在设计中避免干涉。在设计中，如果有斜滑块侧抽芯机构，还需要考虑侧抽芯对模具设计中模架外形尺寸的影响。综合考虑本设计选用WL300X450的模架。塑件的高度为30MM，塑件的大部分部胶位都留在型腔部分，型芯、型腔的厚度是塑件所伸入高度加201440MM。综合考虑强度要求，定模板厚度取100MM,动模板的厚度取100MM。考虑推杆的顶出行程要求，支撑板取100MM以满足顶出要求。综上所述所选择的模架的型号为CI3045A100B100C100。413导向与定位机构设计导向机构的作用保证模具在进行开合模时，保证公母模之间一定的方向和位置。导向零件承受一定的侧向力，起了导向和定位的作用,导向机构零件包括导柱和导套等。1导向结构的总体设计（1）导向零件（主要是导柱和导套）应该尽可能的采用标准模架已设计好的尺寸，这样有利于保证质量和减少设计周期，导柱、导套到模具侧壁必须要有足够的距离，必须满足模具的强度要求，防止因模板变形而引起导向机构失效。（2）现在根据模具的型号，一套模具正常需要二到四根导柱。由于塑件通常留于公模，所以为了便于脱模导柱通常安装在母模。（3）导柱、导套导向机构在分型面处应有承屑槽（4）导柱导套及导向孔的轴线应保证平行（5）合模时，应保证导向零件首先接触，避免公模先进入模腔，损坏成型零件。2导柱的设计（1）有单节与台阶式之分15导柱的长度必须高出公模端面68MM（2）导柱头部应有倒圆角处理（3）固定方式凸台形式固定在模板上（4）导柱、导套需要热处理来增加硬度、刚度、耐磨性。3导套和导套孔（1）无导套的导套孔，直接开在模板上。现在常规设计师导套孔直接开在定模板上、然后在镶嵌一个有托导套上去。（2）导套有有托式、台阶式、凸台式（3）在导套前端应倒有圆角R。一般情况下,导柱与导套共同使用,用于保证动模与定模两大部分内零件的准确对合和塑料部品的形状,尺寸精度,并避免模内零件互相碰撞与干涉,起到合模导向的作用42成型浇注系统的设计浇注系统是指注射模中从主流道始端到型腔之间的熔体进料通道，浇注系统按照浇口形式可以分为大水口浇注系统和细水口浇注系统，本设计中采用普通侧浇口浇注系统。正确设计浇注系统对获得优质的塑料制品极为重要。浇注系统组成普通流道浇注系统的组成一般包括以下几个部分。1主浇道2第一分浇道3第二分浇道4第三分浇道5浇口6型腔7冷料穴421主流道设计所选用HTF110XB型注射剂喷嘴有关尺寸如下喷嘴前段孔径D03MM喷嘴圆弧半径R010MM为了使凝料能够顺利拔出，主流道的小段直径D应稍大于喷嘴直径。DD0（051）35MM16主流道设计成圆锥形，其锥角通常为24，主流道角度过大时，容易卷入空气而产品气泡，主流道角度过小时，会使充填过程的压力损耗率增大，所以本次设计的主流道倾斜角度为1，主流道球面半径比喷嘴球面半径大12MM。这里取主流道球面半径R11MM，经测量主流道长度L取1395MM。422分流道的设计分流道是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道。分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态。其作用是改变熔体流向，使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔，分流道的长度应该尽可能短，折弯少，尽量减少流动过程中的热量损失与压力损失，节约塑料的原材料和降低能耗。由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部的熔体流动状态比较理想，因此分流道表面粗糙度值不要太低，一般取RA为16M，本设计选择矩形截面的分流道，D5MM，采用流道布局如图所示流道布局423浇口的设计侧浇口普遍用于中小型塑件的多型腔模具，一般开设在产品侧面上，一般塑料熔体从外侧充填模具型腔，其截面形状多为矩形。侧浇口的大小为4X117424冷料穴的设计主流道的末端需要设置冷料穴以往上制品中出现固化的冷料。因为最先流入的塑料因接触温度低的模具而使料温下降，如果让这部分温度下降的塑料流入型腔会影响制品的质量，为防止这一问题必须在没塑料流动方向在主流道末端设置冷料穴以便将这部分冷料存留起来。冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上，其标称直径与主流道直径相同或略大一些，这里取为5MM，最终要保证冷料体积小于冷料穴体积。冷料穴的倒扣形式有多种，这里采用Z倒锥形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它与推杆配用，开模时倒锥形的冷料穴通过内部的冷料先将主流道凝料拉出定模，最后在推杆的作用下将冷料和和主流道凝料随制品一起被顶出动模。如图拉料针43分型面的设计将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，它们的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为分型面，它是决定模具结构的重要因素，每个塑件的分型面可能只有一种选择，也可能有几种选择。合理地选择分型面是使塑件能完好的成型的先决条件。选择分型面时，应从以下几个方面考虑1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；182）使塑件在开模后留在动模上；3）分型面的痕迹不影响塑件的外观；4）浇注系统，特别是浇口能合理的安排；5）使推杆痕迹不露在塑件外观表面上；6）使塑件易于脱模。综合考虑各种因素，并根据本模具制件的外观特点，采用平面分型面，并选择在塑件的最大平面处，开模后塑件留在动模一侧，如图所示。分型面的选择44成型零部件的设计模具闭合时用来填充塑料成型制品的空间称为型腔。构成模具型腔的零部件称成型零部件。一般包括型腔、型芯、型环和镶块等。成型零部件直接与塑料接触，成型塑件的某些部分，承受着塑料熔体压力，决定着塑件形状与精度，因此成型零部件的设计是注射模具的重要部分。成型零部件在注射成型过程中需要经常承受温度压力及塑料熔体对它们的冲击和摩擦作用，长期工作后晚发生磨损、变形和破裂，因此必须合理设计其结构形式，准确计算其尺寸和公差并保证它们具有足够的强度、刚度和良好的表面质量。441成型零部件结构成型零部件结构设计主要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。型腔是用来成型制品外形轮廓的模具零件，其结构与制品的形状、尺寸、19使用要求、生产批量及模具的加工方法等有关，常用的结构形式有整体式、嵌入式、镶拼组合式和瓣合式四种类型。本设计中采用嵌入式型腔及型芯，如图所示。其特点是结构简单，牢固可靠，不容易变形，成型出来的制品表面不会有镶拼接缝的溢料痕迹，还有助于减少注射模中成型零部件的数量，并缩小整个模具的外形结构尺寸。不过模具加工起来比较困难，要用到数控加工或电火花加工。针对型芯和型腔的工艺分析如下形同点型芯和型腔均需要加工成型区域，流道，浇口为位置，冷却水路，固定用的螺丝孔。不同点型芯需要加工顶针孔，勾料针孔，型腔则需要加工浇口衬套孔型腔3D图20型芯3D图442成型零部件工作尺寸的计算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，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸，以及中心距尺寸等。在模具设计时要根据塑件的尺寸及精度等级确定成型零部件的工作尺寸及精度等级。影响塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收缩率，模具成型零部件的制造误差，模具成型零部件的磨损及模具安装配合方面的误差。这些影响因素也是作为确定成型零部件工作尺寸的依据。由于按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量计算型芯型腔的尺寸有一定的误差（因为模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨损量大多凭经验决定），这里就只考虑塑料的收缩率计算模具盛开零部件的工作尺寸。塑件经成型后所获得的制品从热模具中取出后，因冷却及其它原因会引起尺寸减小或体积缩小，收缩性是每种塑料都具有的固有特性之一，选定ABS材料的平均收缩率为05，刚计算模具成型零部件工作尺寸的公式为AB0005B21式中A模具成型零部件在常温下的尺寸B塑件在常温下实际尺寸443凹模宽度尺寸的计算塑件尺寸的转换LS1800058052070MM,相应的塑件制造公差，LM11SCPLS1X1P10022100058006070021Z2Z1Z2Z280520022MM式中，是塑件的平均收缩率，ABS的收缩率为12,所以平均收缩率CPS；、是系数，一般在0508之间，此05264CP1X2X处取；分别是塑件上相应尺寸的公差（下同）；是01X21、21、Z塑件上相应尺寸制造公差对于中小型零件取（下同）。61Z444凹模长度尺寸的计算塑件尺寸的转换LS110000510055120MM，相应的塑件制造公差312MMLM11SCPLS1X3P10021000510005120021Z2Z1Z2Z10055002MM式中，是系数，一般在0508之间，此处取。21X、6,5021X445凹模高度尺寸的计算塑件尺寸的转换HS1300052010040MM，相应的塑件制造公差01MMHM11SCPHS1X1P1100053007040006730100067MM1Z2Z1Z2Z式中，是系数，一般在0507之间，此处取。X、5,721X446凸模宽度尺寸的计算塑件尺寸的转换LS740057423007MM，相应的塑件制造公差07MM22LM1SCPLSXP10005740607011701Z2Z1Z2Z74231170MM式中，是系数，一般在0507之间，此处取。X60X447凸模长度的计算塑件尺寸的转换LS104005406530102MM，相应的塑件制造公差102MMLM1SCPLSXP1000510406510201701Z2Z1Z2Z104530170MM式中，是系数，知一般在0507之间，此处取。X650X478凸模高度尺寸的计算塑件尺寸的转换HS2700218090O4MM，相应的塑件制造公差O4MMHM1SCPHSXP1000527060401701Z2Z1Z2Z27090670MM式中，是系数，可知一般在0507之间，此处取。X60X449模具强度与刚度校核普通意义上的模具强度包括模具的强度、刚度。模具的各种成型零部件和结构零部件均有强度、刚度的要求，足够的强度才可以保证模具能正常工作。由于模具形式较多，计算也不尽相同且较复杂，实际生产中，采用经验设计和强度校核相结合的方法，通过强度校核来调整设计，保证模具能正常工作。模具强度计算较为复杂，一般采用简化的计算方法,计算时采取保守的做法，原则是选取最不利的受力结构形式，选用较大的安全系数，然后再优化模具结构，充分提高模具强度。为保证模具能正常工作，不仅要校核模具的整体性强度，也要校核模具局部结构的强度。整体性强度主要针对型腔侧壁厚度，型腔底板厚度，合模面所能承受的压力等几个方面，实际选用尺寸应大于计算尺寸并取整。校核时应从强度与弯曲两个方面分别计算，选取较大的尺寸。2346脱模及推出机构461脱模力脱模力的产生范围（脱模）塑件在模具中冷却定型时，由于体积收缩，产生包紧力。不带通孔壳体类塑件，脱模时要克服大气压力。机构本身运动的磨擦阻力。塑件与模具之间的粘附力。初始脱模力，开始脱模进的瞬间防要克服的阻力。相继脱模力，后面防需的脱模力，比初始脱模力小，防止计算脱模力时，一般计算初始脱模力。脱模力的影响因素A产品的自身壁厚，型芯长度，垂直于脱模方向塑件的投影面积有关，各项值越大，则脱模力越大。B塑件收缩率，弹性模量E越大，脱模力越大。C塑件与芯子磨擦力俞大，则脱模阻力俞大。D排除其他客观因素的影响，原则上是塑料产品的脱模斜度越大，产品越容易出模。462脱模机构的设计塑件从模具上取下以前还有一个从模具的成型零部件上脱出的过程，使塑件从成型零部件上脱出的机构称为脱模机构。主要由推出零件，推出零件固定板和顶针，推出机构的导向和复位部件等组成。361脱模机构的选择脱模机构按其推出动作的动力来源分为手动推出机构，机动推出机构，液压和气动推出机构。根据推出零件的类别还可分为推杆推出机构、套管推出机构、顶针推出机构、推块推出机构、利用成型零部件推出和斜滑杆侧抽芯机构等。24脱模机构的选用原则（1）使塑件脱模时不发生变形（略有弹性变形在一般情况下是允许的，但不能形成永久变形）；（2）推力分布依脱模阻力的的大小要合理安排；（3）推杆的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部产生隙裂；（4）推杆的强度及刚性应足够，在推出动作时不产生弹性变形；（5）推杆位置痕迹须不影响塑件外观；本设计中采用顶针推出机构使塑料制件顺利脱模。362顶针推出机构设计本设计中采用台肩形式的圆形截面推杆和顶针机构，设计时顶针与回针锁定，回针运动时带动顶针运动。回针端平面不应有轴向窜动。定模板与顶针孔配合一般为，其配合间隙不大于所用溢料间隙，以免产生飞9/8/FHF或边，ABS塑料的溢料间隙为。M064361脱模力的计算脱模力是从动模一侧的主型芯上脱出塑件所需施加的外力，需克服塑件对型芯包紧力、真空吸力、粘附力和脱模机构本身的运动阻力。本设计主要计算由型芯包紧力形成的脱模阻力。当开始脱模时，模具所受的阻力最大，推杆刚度及强度应按此时计算，亦即无视脱模斜度（A0）由于制品是薄壁矩形件Q8TESLF/1M1F（KN）式中，Q脱模最大阻力（KN）T塑件的平均壁厚（CM）25E塑料的弹性模量（N/2CM）S塑料毛坯成型收缩率（MM/MM）L包容凸模长度（CM）F塑料与钢之间的摩擦系数M泊松比，一般取038049查表得，S0005，E18105N/CM2已知，T012CM，L45CM，F028Q801218105000540028/10431028132KN6605124083714502FFFPAN正阻摩擦阻力（N）阻摩擦系数，一般取01510，本设计取05F因塑件收缩对型芯产生的正压力（N）F正塑件对型芯产生的单位正压力，一般取812MPA,本设计取10MPAP塑件包紧型芯的侧面积（2）A26顶针推出机构47冷却系统的设计与计算注射模的温度对于塑料熔体的充模流动、固化成型、生产效率以及制品的形状和尺寸精度都有影响，对于任一个塑料制品，模具温度波动过大都是不利的。过高的模温会使塑件在脱模后发生变形，若延长冷却时间又会使生产率下降。过低的模温会降低塑料的流动性，使其难于充模，增加制品的内应力和明显的熔接痕等缺陷。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，对模具温度的要求也不相同。一般注射到模具内的塑料粉体的温度为左右，熔体固化C20成为塑件后，从左右的模具中脱模、温度的降低是依靠在模具内通入冷却C60水，将热量带走。对于要求较低模温（一般小于）的塑料，仅需要设置冷8系统即可，因为可以通过调节水的流量就可以调节模具的温度。471冷却水道设计的要点A冷却水孔的数量越多，对塑件冷却也就越均匀。B冷却水孔与型腔表面各处最好有相同的距离，即将孔的排列与型腔的形状一致。C塑件局部壁厚处，应加设冷却装置。当设计冷却孔直径为D时，它的孔距最好为5D，孔与型腔的距离为3D。27D当大型塑件或薄壁零件成型时，料流较长，而料温越流越低，可以适当地改变冷却水道的排列密度。E冷却水道要避免接近塑料的熔接痕部分，以免熔接不牢，降低强度。F冷却水道不应穿过接缝部分，以防漏水。G冷却水道内不应有存水或产生回流的部分。H浇口部分由于经常接触注塑机喷嘴，是模具上最热的部分，应加强冷却，有时应考虑进料嘴单独冷却。I进出水水嘴接头，应设在不影响操作的方向，尽可能设在模具的同一侧，通常在注塑机操作的对面。J如果型芯太长，冷却水道无法开设，则可以选用热导系数较大的材料，在型芯下部采用喷水法进行冷却。472冷却水道在定模和动模中的位置冷却水道的位置取决于制品的形状和定、动模板的厚度，必须将冷却水路设计在产品胶位较大的地方，即型芯和型腔热量较大、较多区域,冷却水道最好采用环绕式的冷却水路，可以均匀的冷却塑件，保证冷却水路的均匀分布。不少小型模具的型腔时直接在模板上加工而成的（也可以采用拼镶结构，但是由于模具尺寸较小，所以型腔与型芯的镶件尺寸更小）。本设计中型芯型腔各一组冷却水回路,此方式冷却快速,塑件冷却均匀,确保尺寸变形一致。冷却水路排布如图所示28模具冷却水路图473冷却水道的计算冷却计算单位时间内进入模具应除去的总热量Q，可以用参考文献中的公式计算5QW1A式中W1单位时间内进入模具的塑料的重量GA克塑料的热容量J/G经计算Q6182651116130552574J则带走上述热量，所需的冷却水量按下式计算134WAKT式中W通过模具冷却水的重量G/HT3出水温度T4入水温度29K热传导系数；经计算W378997G/H由下式可以计算出冷却水道的直径WDL式中冷却液容重KG/CM30001KG/CM，L冷却水道长度CML174CMD冷却水道直径CM经计算D8128CM，取10MM48排气结构设计在塑料熔体充模过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而成的水蒸气、塑料局部过热分解产生的低分子挥发性气体，塑料中某些添加剂挥发或化学反应所生成的气体。常用的排气方式有利用配合间隙排气，在分型面上开设排气槽排气，利用推杆运动间隙排气等。由于本次设计中模具尺寸不大，本设计中采用间隙排气的方式，而不另设排气槽，利用间隙排气，以不产生溢料为宜。49模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核1模具长宽尺寸模具长宽尺度必须小于注塑机拉杆间距,本设计选用机台拉杆间距为400400,模具长宽为350X400，经核算机台选用合适。2模