说明书-电气仪表视窗造型及其模具设计

毕业设计说明书电气仪表视窗造型及其模具设计院（系）名称工学院机械系专业名称材料成型及控制工程2012年05月10日电气仪表视窗塑件三维造型图立体图电气仪表视窗造型及其模具设计摘要本文详细介绍了电气仪表视窗注塑模的设计过程。首先分析了塑件结构工艺性，选择了塑件材料；然后确定了标准模架、分型面、排气方式和型腔分布；设计了浇注系统、导向与定位机构、脱模机构、侧抽芯机构以及导滑槽和滑块等，并对成型零件、型腔壁厚、加热和冷却系统等进行了计算，最后对注塑机进行校核。经试模后，该塑件便可投入生产，具有良好的经济效益。关键词注塑模，注射成型，脱模机构，抽芯ELECTRICINSTRUMENTWINDOWSMODELLINGANDTHEMOLDDESIGNABSTRACTTHISPAPERINTRODUCESINDETAILTHEDESIGNPROCESSOFTHEINJECTIONMOLDFORELECTRICMETERWINDOWTHEFIRSTOFTHEPLASTICPARTSOFTHESTRUCTUREPROCESS,SELECTIONOFTHEPLASTICMATERIALANDTHENDETERMINETHESTANDARDMOLD,PARTINGSURFACE,EXHAUSTANDCAVITYDISTRIBUTIONDESIGNOFGATINGSYSTEM,GUIDINGANDPOSITIONINGMECHANISM,DEMOULDINGMECHANISM,SIDECOREPULLINGMECHANISMANDTHEGUIDECHUTEANDASLIDER,ANDTHEMOLDEDPART,CAVITYWALLTHICKNESS,HEATINGANDCOOLINGSYSTEMSWERECALCULATED,THELASTOFTHEINJECTIONMOLDINGMACHINETOCHECKTHETESTMODE,THEPLASTICPARTSCANBEPUTINTOPRODUCTION,WITHGOODECONOMICBENEFITSKEYWORDSINJECTIONMOLD，INJECTIONMOLDING，DEMOLDINGMECHANISM,COREDRAWING目录1绪论12塑件的造型及结构工艺分析321塑件的结构及造型设计322塑件材料及选择4221聚苯乙烯（PS）的加工特性4222聚苯乙烯（PS）的物理性能及热性能5223聚苯乙烯（PS）的力学及电气性能5224聚苯乙烯（PS）的化学性能6225聚苯乙烯（PS）的成型条件723塑件的体积与质量计算824塑件工艺分析83总体设计方案的确定1131分型面的选择1132排气方式的确定1233型腔数目和排列方式的确定1234注塑机的选择1235标准模架的选用134注射模设计1541浇注系统的设计及计算15411主流道设计15412分流道设计16413浇口设计16414流动比校核1742导向与定位机构设计18421导向机构的设计18422定位机构的设计2043脱模机构设计20431脱模力的计算20432推出机构形式的确定21433推出零件尺寸的计算2244侧向抽芯机构设计23441侧向抽芯机构的类型23442抽拔距的确定23443抽拔力的计算23444斜导柱的设计24445滑块与导滑槽设计25446楔紧块的设计2645冷却系统的设计26451冷却系统的功用及设计原则26452冷却水的流量计算265模具工作零件的设计2851凹模的结构设计28511凹模的径向尺寸计算28512凹模的深度尺寸计算2952型芯的设计30521型芯的径向尺寸计算30522型芯的高度尺寸计算3053型腔的刚度和强度校核316注塑机参数校核3361最大注塑量校核3362锁模力校核3363模具与注塑机安装部分相关尺寸校核3464开模行程校核347模具装配与试模3671模具的装配3672模具的安装3773试模37结论38致谢39参考文献401绪论塑料加工是将原材料转变为制品的关键环节，只有迅速地发展塑料加工，才可能把各种性能优良的高分子材料变成功能各异的制品，在国民经济各领域充分发挥作用。模具是塑料成型加工的一种重要的工艺装备，同时又是原料及设备的“效益放大器”，模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值得几十倍、上百倍。因此，模具工业是国民经济的基础工业，被称为“工业之母”，模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造业水平高低的重要标志。模具工业的重要性已引起国家的高度重视，国务院2000年7月27日颁布的当前国家鼓励发展的产业、产品和技术目录中，信息产业、机械工业、汽车工业、轻纺工业四大领域，均把模具放在重要位置。塑料成型加工及其模具技术是一门不断发展的综合学科，不仅随着高分子材料合成技术的提高、成型设备成形机械的革新、成型工艺的成熟而进步，而且随着计算机技术、数字模拟技术等在塑料成型加工领域的渗透而发展。注塑成型作为一种重要的成型加工方法，在家电行业、汽车行业、机械工业等都有广泛的应用，且生产的制件具有精度高、复杂度高、一致性高、生产率高和消耗低的特点，有很大的市场需求和良好的发展前景。但由于注塑制品和成型模具结构的千变万化，再加上传统的注塑模具设计多以人工经验为主，注塑模具结构设计的要点不易在短期内掌握1。塑料模具设计与制造技术的发展与塑料工业的发展息息相关。由于塑件的制造是一项综合性技术，围绕塑件成型生产将用到有关成型塑料、成型设备、成型工艺、成型模具及模具制造等发面知识，所以这些知识便构成了塑件成型生产的完整系统。它大致可包括产品设计、塑料的选择、塑件的成型、模具设计与制造四个主要环节，在上述四个环节中，模具设计与制造是实现最终目标塑件使用的重要手段之一。模具是塑件生产的重要工艺装备之一。模具以其特定的形状通过一定的方式使原料成型。不同的塑料成型方法使用着不同的模塑工艺和原理及结构特点各不相同的塑料模具。塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素占80。一副质量好的注射模可以成型上百万次，压缩模大约可以生产25万件，这些都同模具设计和制造有很大的关系。在现代塑件生产中，合理的模塑工艺、高效的模塑设备、先进的塑料模具和制造技术是必不可少的因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求、塑件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才可能发挥其效能，产品的生产和更新都是以模具的设计制造和更新为前提。随着国民经济领域的各个部门对塑件的品种和产量需求愈来愈大、产品更新换代周期愈来愈短、用户对塑件质量的要求愈来愈高，因而对模具设计与制造的周期和质量提出了更高的要求，促使塑料模具设计和制造技术不断向前发展，从而也推动了塑料工业生产高速发展，可以说，模具设计与制造水平标志着一个国家工业化发展的程度。电气仪表是工业设备上常用的部件之一，而电气仪表视窗塑件是其重要零件。本设计的总体设计思路是从电气仪表视窗塑件的结构工艺性出发，选择塑件材料并确定注射成型工艺，设计模具结构及模具工作零件，选择注塑机并校核计算，再经试模后，即可投入生产。设计的重点和难点在于注塑模具结构及模具工作零件。为完成本设计需要收集和利用塑件成型及模具设计方面的大量相关信息和知识，充分利用所学专业知识，并在导师的指导下按计划和步骤努力完成设计任务。2塑件的造型及结构工艺分析塑料制件原料的选取要综合考虑多方面的因素，但首先要了解制品的用途，以及使用过程中的环境状况，如温度高低、是否有化学介质、是否要求电气性能等；在满足其可用性后，在考虑原材料的成本，如原材料的价格、成型加工的难易程度、相应模具造价等。设计时主要是根据使用要求进行设计。要想获得优质的塑件，塑件本身必须具有良好的工艺性，这样不仅可使成型工艺得以顺利进行，而且能得到最佳的经济效益。塑料的设计原则是在保证使用性能、物理性能、力学性能、耐热性能和耐腐蚀性能的前提下，尽量选用价格低廉和成型性能较好的塑料。同时还应力求结构简单、壁厚均匀、成型方便。在设计塑件时，还应该考虑其模具的总体结构，使其模具易于加工制造，模具的抽芯结构和推出结构简单。塑件形状有利于模具分型、排气、补缩和冷却。此外，在塑件成型后尽量不再进行机械加工2。本塑件是电气仪表视窗，其材料采用聚苯乙烯（PS），生产类型为大批量生产。21塑件的结构及造型设计本塑件为电气仪表视窗，其零件图如图21所示；三维造型图如图22所示。图21塑件零件图图22塑件三维造型图22塑件材料及选择塑件材料选用聚苯乙烯（PS）塑料。聚苯乙烯电绝缘性（尤其高频绝缘性）优良，无色透明，透光率仅次于有机玻璃，着色性、化学稳定性、耐水性良好，硬度较高但强度不高、性脆，不耐苯、汽油等有机溶剂。适宜于制作绝缘透明件、装饰件及化学仪器、光学仪器等零件。电气仪表视窗塑件要求电絶缘优良、透明性好和一定的强度及韧度，采用聚苯乙烯（PS）塑料满足使用性能要求。221聚苯乙烯（PS）的加工特性1）无定型塑料，吸湿性小，不易分解，性脆易裂，热膨胀系数大，易产生应力开裂；2）流动性好，溢流值003MM左右；3）塑件壁厚应均匀，不宜有嵌件（如有嵌件应预热），缺口，尖角，各面应圆滑连接；4）可采用螺杆或柱塞式注塑机加工，喷嘴则采用直通式或自锁式为宜；5）宜用高料温、高模温、低注射压力，延长注塑时间有利于降低内应力，防止缩孔、变形（尤其对厚壁塑件），但料温高易出银丝，料温低或脱模剂多则透明性差；6）可采用各种形式的进料口，进料口与塑件应圆弧连接，防止去除浇口时损坏塑件，脱模斜度易取2左右，推出均匀以防止脱模不良发生开裂、变形，可采用热浇道系统。222聚苯乙烯（PS）的物理性能及热性能聚苯乙烯（PS）塑料的物理性能及热性能见表21所示。表21聚苯乙烯（PS）的物理性能及热性能密度G/CM3104106质量体积CM3/G094096吸水率24H003005折射率（或折光指数）（或）DN8892（159160）DN透光率或透明度透明熔点131165熔融指数G/10MIN230玻璃化温度100热变形温度6596线膨胀系数68比热容J/KGK1340热导率W/MK0126马丁耐热70热变形温度6596计算收缩率0506燃烧性CM/MIN慢223聚苯乙烯（PS）的力学及电气性能聚苯乙烯（PS）塑料的力学及电气性能见表22所示。224聚苯乙烯（PS）的化学性能聚苯乙烯（PS）塑料的化学性能见表23所示。表22聚苯乙烯（PS）的力学及电气性能屈服强度MPA3563抗拉强度MPA3563断裂伸长率10抗弯强度MPA6168拉伸弹性模量GPA2835弯曲弹性模量GPA145抗压强度MPA80112冲击韧度KJ/054086布氏硬度HBSM65M80体积电阻率M1014击穿电压KV/MM197275介电常数106HZ24265耐电弧性S6080介点损耗角正切10HZ6600000100004表23聚苯乙烯（PS）的化学性能日光及气候影响受阳光的作用会变黄，变色的程度取决于聚合物中存在杂质的含量耐酸性及对盐溶液的稳定性能耐有机酸、盐等有水溶液耐碱性对碱类化合物稳定耐油性影响表面及颜色耐有机溶剂性受许多酮类高级脂肪族的侵蚀而软化或融解，对醇类稳定225聚苯乙烯（PS）的成型条件聚苯乙烯（PS）塑料的成型条件见表24所示。表24聚苯乙烯（PS）的成型条件注射成型机类型柱塞式密度G/CM3104106计算收缩率0608温度6075预热时间H2后段140160中段料筒温度前段170190模具温度3265注射压力MPA60110注射时间1545高压时间03冷却时间1560成形时间S总周期40120螺杆转速R/MIN48适用注射机类型螺杆式、柱塞式均可方法红外线灯或鼓风烘箱温度70后处理时间H24说明丁苯橡胶改性及甲基丙烯酸甲酯，改性的聚苯乙烯成型条件与上相似23塑件的体积与质量计算计算塑件的体积与质量是为了选用注射机及确定型腔数目。1）计算塑件的体积通过PRO/ENGINEER软件，绘制出塑件的三维图形后，通过软件的相关功能，求出塑件的体积约为3781CMV2）计算塑件的质量根据设计手册可查得聚苯乙烯（PS）的密度为3/051CMG故塑件的质量为。GVW91780524塑件工艺分析塑件的工艺性就是塑件对成型加工的适应性。塑件工艺性的好坏不但关系到塑件能否顺利成型，也关系到塑件的质量以及塑料模具机构是否经济合理。塑件工艺性的好坏主要取决于塑件设计，在设计塑件时不仅要满足使用要求，而且要符合成型工艺特点，并尽可能简化模具结构。这样，不仅能保证成型工艺顺利实施，提高产品质量，又能提高生产率，降低成本3。在设计塑件时，我们必须充分考虑以下一些因素1）成型方法不同的成型方法对其塑件的工艺性要求不同。2）塑料的使用性能塑件的尺寸、公差、结构形状应与塑料的物理性能、力学性能等相适应。在保证使用性能的前提下，力求结构简单、壁厚均匀、使用方便。3）塑件的成型工艺性能。4）模具结构及加工工艺性塑件的形状应有利于简化模具结构，要考虑模具零件尤其是成型零件的加工工艺性。塑件工艺性设计的主要内容包括尺寸、精度、表面质量、结构形状、螺纹、齿轮嵌件等。热塑性塑料的成形方法主要有挤塑成形、注塑成形、压塑成形、浇注成形等。本塑件采用注塑成形方法。现对塑件的结构、尺寸精度及表面粗糙度分析如下1）结构分析从零件图上分析，该零件总体形状为很薄的一个椭圆，在短轴方向宽度截为20MM，厚度为2MM，在一面有一对对称的勾型结构。因此，模具设计时必须注意设置侧向抽芯机构。2）尺寸精度分析该零件的所有尺寸都未注公差尺寸，由塑料模设计及制造表25常用材料塑件公差等级和选用（GB/T144861993），可选得聚苯乙烯PS的未注公差尺寸等级为MT5级，由以上分析可见，该零件的尺寸精度要求不高，对应的模具相关的零件的尺寸加工可以容易的保证。3）表面质量分析该塑件的表面除要求没有缺陷、毛刺外，就是上下两个表面要有亮面的效果，所以表面粗糙度值要求比较高，实现也比较容易。综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。在注塑成形塑件设计过程中应该尽量避免凸凹台，然而本塑件下面有勾型的突出结构，由塑料模设计及制造，可由强制脱模公式计算531304810CBA所以其成形模具中必须设计侧向抽芯结构。为便于脱模应考虑脱模斜度及塑件壁厚1）脱模斜度塑件在模具注塑成形过程中，塑料从熔融状态转变为固态状态将会产生一定量的尺寸收缩，从而使塑件紧紧的包围在模具型芯或型腔中的凸起部分，为此必须考虑塑件内外壁有足够的脱模斜度。查塑料模具设计及制造表211得热塑性塑料PS的脱模斜度为型腔35130型芯3045综合考虑本塑件的工艺特性，塑件是扁平的结构，而且只有2MM厚，因此塑件的脱模斜度都选为40就能满足要求了。2）塑件壁厚塑件的壁厚对塑件质量有很大影响，是最重要的结构要素，是塑件设计时必须考虑的问题之一。塑件壁厚的最小尺寸应满足以下方面的要求具有足够的强度和刚度；脱模时能经受推出机构的推出力而不变形；能承受装配时的紧固力。塑件最小壁厚值随塑料品种和塑件大小不同而异。壁厚过大，不但造成原料的浪费，而且对热固性塑料成型来说增加了模压成型时间，并易造成固化不完全；对热塑性塑料则增加了冷却的时间，降低了生产率，另外也影响产品的质量，如产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。所以，塑件的壁厚应有一个合理的范围。表25所示为聚苯乙烯塑料的最小壁厚及推荐壁厚表25聚苯乙烯（PS）的最小壁厚及推荐壁厚塑料种类塑件流程50MM的最小壁厚一般塑件壁厚大型壁厚塑件聚苯乙烯PS075MM225260MM3254MM塑件的壁厚与流程有关，因为各种塑料在其常规工艺参数下，流程大小还与塑件壁厚成正比。壁厚则其流程长，由壁厚与流程关系式计算相应的塑件最小壁厚0768MMMINS6051L6051247式中，最小壁厚MM；IL流程MM。热塑性塑料PS的壁厚一般为225260MM,而从塑件的壁厚来看，塑件壁厚为2，在材料允许的范围之内且较均匀，有利于零件的成型加工。3总体设计方案的确定31分型面的选择在选择分型面时应遵循如下原则（1）分型面应选在制品的最大截面处，否则制品无法脱模。在选择分型面时这是首要原则。（2）尽可能使制品留在动模一侧，因为注塑机的推出液压缸设在动模一侧，制品留在动模一侧有利于脱模机构的设置。（3）有利于保证制品的尺寸精度。（4）有利于保证制品的外观质量。（5）尽可能满足制品的使用要求。（6）尽量减小制品在合模方向上的投影面积，以减小所需的锁模力。（7）长型芯应置于开模方向。（8）有利于排气。（9）有利于简化模具结构。（10）在选择非平面分型面时，应有利于型腔加工和制品的脱模方向。（11）考虑脱模斜度对塑件尺寸的影响。图31塑件分型面的选择根据零件的形状结构，制品的形状位置按零件的厚度方向要与注塑机的开模具方向平行，并且上表面朝向定模，注塑口在侧面，使的制品上下表面较光滑，而且注塑点也比较隐蔽。该塑件表面质量要求较高，塑件外观和尺寸精度要求不高。选择如图21所示的分型面，脱模过程中塑件冷却，加上拉料杆的作用，留于动模，便于塑件脱模。此外，还可降低模具的复杂程度和便于侧抽芯4。32排气方式的确定在注塑过程中，需要排出的气体主要有两种一是浇注系统和模腔内的气体，二是熔体分解放出的气体和模具受热放出的气体，常见的排气方式有（1）排气槽排气；（2）分型面排气；（3）推杆间隙排气；（4）粉末烧结合金块排气；（5）强制排气。在该设计中，由于制品的结构简单，可采用分型面、推杆间隙、侧向抽芯间隙等排气。凹模是用于成形制品外表面的成形零件，它的主要形式有整体式和组合式，在此设计中采用的是整体式结构。33型腔数目和排列方式的确定该制品最大高度为6MM,最大长度为50MM,最大宽度20MM，重量约为19G,制品结构相对简单，但是侧向有凹槽和凸台，所以要采用侧向抽芯机构。对制品的尺寸、外形结构等方面考虑，采用一模两件，这样可以使模具结构相对简单，制品尺寸精度得以提高，而且可以使制品一次注塑成型。在本设计中采用一模两件有如下优点1）塑料制件的形状和尺寸始终一致；2）工艺参数易于控制；3）模具结构简单紧凑，设计自由度比较大；4）还具有制造成本低，制造周期短等优点。本塑件在注射时采用一模两件，即模具只需要两个型腔。综合考虑浇注系统，模具结构的复杂程度等因素，将两型腔对称置于模具中心，左右对称，使得注塑压力分布均匀,将抽芯部位置于两侧5。34注塑机的选择计算一次注塑所需的模料体积。该模具为一模两件，浇注系统体积粗略估计为4,则一次注塑所需的塑料为3CM3874291CMV理论注塑量为30108/7CMV根据理论注塑量初步选择SYS30（立式）型塑料注塑成型机,其主要技术参数见表31。表31SYS30（立式）型塑料注塑成型机主要技术参数型号SYS30（立式）螺杆（柱塞）直径M28注射容量G30注射压力MPA157锁模力KN500最大注射面积2CM130最大200模具厚度最小70模板形成M80球半径12喷嘴孔直径3定位孔直径M105顶出中心孔径35标准模架的选用按进料口（浇口）的形式模架分为大水口模架和小水口模架两大类，香港地区将浇口称为水口，大水口模架指采用除点浇口外的其他浇口形式的（二板式模具）所选用的模架，小水口模架指进料口采用点浇口模具（三板式模具）所选用的模架。大水口模架总共有四种形式A型、B型、C型、D型。小水口模架就是指采用点浇口的模具所选用的模架，总共有8种型式DA型、DB型、DC型、DD型、EA型、EB型、EC型、ED型，其中以D字母开头的4种型式适用于自动断浇口模具的模架。模具结构采用一模两腔两板式结构，采用侧浇口顶出机构直接采用顶杆顶出。根据塑料模具设计附录B所提供的模架图选模架型号为1515CI304060。具体结构见模具装配图。4注射模设计41浇注系统的设计及计算浇注系统设计是注射模具设计中最重要的问题之一。浇注系统是引导塑料熔体从注塑机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，对制品质量影响很大。它的设计合理与否，直接影响着模具的整体结构及其工艺操作的难易。注射模的浇注系统通常由主流道、分流道、浇口、和冷料穴四部分组成。浇注系统设计主要考虑以下原则1）结合型腔布置考虑，尽可能采用平衡式分流道布置。2）尽量缩短熔体的流程，以便降低压力损失、缩短充模时间。3）浇口尺寸、位置和数量的选择十分关键，应有利于熔体流动、避免产生湍流、涡流、喷射和蛇形流动，并有利于排气和补锁。4）避免高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移的产生。5）浇注系统凝料脱出应方便可靠，凝料应易于和制品分离或者易于切除和修整。6）熔接痕部位与浇口尺寸，数量及位置有直接关系，设计浇注系统时要预先考虑到熔接痕的部位、形态，以及对制品质量的影响。7）尽量减少因开设浇注系统而造成的塑料凝料用量。8）浇注系统的模具工作表面应达到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中浇口应有IT8以上的精度要求。9）设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。10）应尽可能使主流道中心与模板中心重合，若无法重合也应使两者的偏离距离尽可能缩小。411主流道设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注塑机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中，主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间由于主流道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浇口套，浇口套结构形式见零件图。为了使凝料顺利拔出，主流道的小端直径应稍大于注射机喷嘴直径，通常为DD。MDD150主流道入口的凹坑球面半径也应大于注射机喷嘴球头半径，通常为2RR12由上章可知，代入上面两式得MD31；D450；R212取35，14。M主流道的半锥角通常为。过大的锥角会产生湍流或涡流卷入空气，过1小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大。本浇注系统中，选择主流道的半锥角为15。主流道内壁的表面粗糙度应在RA08以下，抛光时沿轴向M进行。主流道的长度由模板的厚度确定，为减少熔体充模时的压力损失和物料损耗，应尽可能缩短主流道的长度，一般控制在60MM以内。主流道的出口应有较大的圆角，其半径R约为。浇口套常用T8或T10钢材制作，经淬火后硬度为5055HRC。D81412分流道设计分流道是主流道与浇口之间的进料通道。在多型腔模具中分流道是必不可少的，而在单型腔模具中，有时可省去分流道。在分流道设计时应考虑尽量减小在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度的降低，同时还要考虑减小流道的容积。根据分型面及型腔的位置情况，选择分流道的截面形状为矩形，根据塑件质量和壁厚，分流道的宽度约为36MM,取D4MM,则分流道高度H。分流MD24道的长度由型腔的具体位置而定。413浇口设计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，起着控制料流速度、补料时间及防止倒流等作用。常用的浇口类型有直浇口、侧浇口、点浇口等几种形式6。本模具浇注系统采用侧浇口形式，这种浇口采用熔体从制品的边缘进料，故也称之为边缘浇口。侧浇口的截面形状为矩形。其优点是截面形状简单、易于加工、便于试模后修正；缺点是在制品的外表面易留有浇口的痕迹。侧浇口深度和宽度用经验公式计算如下NTH30AW式中，H侧浇口深度（MM），中小型制品常用H052MM，约为制品最大厚度的；321T制品厚度（MM）；N塑料材料系数；W浇口宽度（MM）；A型腔表面积，即制品外表面积（MM）2对于聚苯乙烯PSMN2T218025205MNTH16AW76308取；浇口长。MH12ML1414流动比校核在确定塑料制件的浇口位置时，还应该考虑塑料的允许的最大流动距离比（简称流动比）。流动比是指融体在型腔内流动的最大长度与相应的型腔厚度之比。当浇注系统和型腔尺寸各处不等时，流动比计算公式为KNITL1713248129452432TLTK150200200250250300导柱直径（D）161618182020252）导柱配合精度导柱工作部分的配合精度采用间隙配合H7/F7，表面粗燥度为RA04；导柱固定M部分配合精度采用过渡配合H7/K6,表面粗糙度RA08。M3）材料导柱必须具有足够的抗弯强度，且表面要耐磨，芯部要坚韧，因此导柱的材料选用碳素工具钢（T8A）淬火处理，硬度HRC5055。4）导柱的长度通常高出凸模端面68MM,以免在导柱还未导正时，凸模就先进入型腔与其碰撞而破坏。但是本模具没有凸模，所以该导套的长度可以稍短。为了便于导柱顺利进入导套，导柱的端面应该设计成锥形。3、导套设计导套是与安装在另一半模上的导柱相配合，用以确定动，定模的相对位置，保证模具运动导向精度的圆套形零件。导套有直导套和带头导套两种形式，本设计中采用带头导套。导套的材料选为T8A，淬硬HRC5055。导套内外圆柱面表面粗燥度都取为RA08。导套孔的滑动M部分按H7/F7间隙配合，导套外径按H7/K6过渡配合。422定位机构的设计为了便于模具在注射机上安装以及模具浇口套与注射剂的喷嘴孔精确定位，应在模具上（通常在定模上）安装定位圈，用于与注射机定位孔匹配。定位圈除了完成浇口与喷嘴孔的精确定位外，还可以防止浇口套从模具内滑出。定位圈有标准定位圈和特殊定位圈两种，本设计中采用特殊定位圈，定位圈的材料选用45中碳钢。43脱模机构设计注塑成形每一循环中,塑料制品必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上脱出，完成脱出制品的装置称为脱模结构，也常称为推出机构。脱模机构设计一般应遵循如下原则1）尽可能使制品滞留在动模一侧，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。2）防止制品变形或损坏，正确分析制品对型腔的粘附力大小及其所在部位，有针对性地选择合适地脱模机构，使推出重心与脱模阻力中心相重合。由于制品在收缩时抱紧型芯，因此推出力作用点应尽量靠近型芯，同时推出力应施于制品刚度和强度最大地部位，推顶面积也尽可能大一些，以防制品变形或损坏。3）力求良好地制品外观，在选择推出位置时，应尽量选择制品地内部或对制品外观影响不大的部位。4）结构合理可靠，运动灵活，制造方便，更换容易，推杆应具有足够的强度和刚度。431脱模力的计算脱模力是指从动模一侧的主型芯上脱出制品所需施加的外力，它包括型芯抱紧力、真空力、真空吸力、粘附力和脱模机构本身的运动阻力。此外，理论分析和实验证明，脱模力的大小还与制品的厚薄及几何形状有关。脱模力估算法公式为BCEQ式中，制品对型芯包紧的脱模阻力（N）；CQ使封闭壳体脱模所需克服的真空吸力（N），这里01单位BBQBA10，为型芯的横截面积。AMPBA2M本课题中，制品对型芯包紧的脱模阻力可按薄壁矩形盒类制品收缩脱模力的实CQ用计算公式为THTEFQJFCC12K式中，塑料的拉伸弹性模量；EMPA脱模斜度系数；K脱模系数；CF塑料的线性膨胀系数（1/）；软化温度（）；FT脱模顶出时的制品温度（）；J制品厚度（）；TM脱模方向型芯高度（）。H，045，93，60，在处得MPA10273E15C07CFFTJ1095，K由制品结构可知0BQNTHTEFJFCCE38462093172059012K5432推出机构形式的确定常用得推出机构形式有推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、推块推出机构、联合推出机构及其他特殊推出机构。本制品为薄壁塑件，其上表面和下表面勾结构内部不允许有推杆痕迹，故采用推杆在塑件勾结构以外推出机构。这种推出机构的特点是推杆加工简单，更换方便，滑动阻力小，脱模效果好，设置的位置自由度较大，因此在生产中广泛应用。但因推杆与塑件接触面积小，易引起应力集中8。433推出零件尺寸的计算确定推杆直径推杆推出制品或推顶推件板时应有足够的稳定性，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。根据压杆稳定公式推导，推杆直径计算式为412NEQLKDE推杆强度校核公式SECDN24式中，推杆最小直径；DM安全系数，通常取152；KK推杆长度（）；L脱模力（N）；EQ推杆数目；N钢材的弹性模量；E推杆所受的压应力（MPA）；C推杆材料的屈服点（MPA）。根据模架结构形状尺寸，初步确定推杆长度为82，2，代入公式得LMNNEQLKDE27310238417542查模具设计与制造简明手册，取推杆直径为32。推杆强度校核8923442DNECMPAT8A的，故32符合要求。20SCM44侧向抽芯机构设计441侧向抽芯机构的类型由于本塑件的下面有两个勾形的突出结构,它们均垂直于脱模方向，阻碍了成型后塑件从模具中脱出。因此，必须设置侧向抽芯机构。抽芯机构按动力来源可以分为手动侧抽机构、机动侧抽机构、气动或液压侧抽机构三大类。本套模具采用机动侧抽机构中的斜销分型抽芯机构。机动侧抽机构系指借助于注塑机的开模力或顶出力与合模力进行模具的侧向分型、抽芯及其复位动作的机构。这类机构经济性好、效率高、动作可靠、实用性强。其主要形式有弹簧分型抽芯、斜销分型抽芯、弯销分型抽芯、斜滑块分型抽芯、齿轮齿条抽芯等，其中以斜销分型抽芯用得最为广泛9。442抽拔距的确定将侧向型芯或侧滑块从成形位置抽拔或分开至不妨碍制品脱模得距离称为抽拔距。一般抽拔距应大于制品的侧孔深度或凸台高度的23。M抽拔距的计算公式为SM321RR式中，分开拼合凹模所需的抽拔距（）；侧凹分开至不影响制品脱模的距离（）；1SMR制品最大半径（）；MR制品最小（侧凹处）半径（）。本塑件上两处抽芯孔位于塑件的两侧，因一模两件，所以可以将同一侧的两个侧向抽芯置于同一滑块上，因推杆的特殊位置，抽芯必须抽到推杆以外，所以综合考虑，孔深为7MM10，则根据公式可得237239101SMM取10。SM443抽拔力的计算抽拔力的计算与脱模力的计算相同，于是有NTHTEFQJFCC12826093172045905BBA则QCCE128抽拔力为10NE56444斜导柱的设计斜导柱侧抽芯机构结构紧凑、制造方便、动作可靠，适用于这种抽拔力与抽芯距不大的分型机构。斜导柱的受力分析和强度的计算如下（中国模具设计大典）42P1）受力分析斜导柱有一定的安装斜角，随着安装斜角的增大，所需要的开模力P和斜导柱受到的法向分力随之增大。但如果角过小，会使机构处于自锁状态，也不能开模。本套模具中的斜导柱的安装斜度为20。取钢材零件之间摩擦系数01，由于斜导柱采用的是T10A制造，许用弯F曲应力，弯曲作用力由（中国模具设计大典式9720）11MPAW15得NFFQN753120COS1520TAN156COSTAN2122）斜导柱的强度计算当斜导柱从制品中抽拔时，法向力N使斜导柱受到力臂LC的弯曲力矩。固定端的最大弯矩，在危险截面上的最大弯曲应力CNLMMAXZWAX式中,为斜导柱的抗弯截面模量，由于斜导柱采用的是圆形截面所以Z33102DWZ斜导柱的直径计算MNLDPB478153071314式中,为斜销的有效长度，取。在这4LSINIL294ML304里取斜导柱的直径为10。M斜导柱的强度条件式为MPADNLWMWZ1529410375034AXMAX式中危险截面上的最大弯曲应力；AX最大弯矩；M斜导柱的抗弯截面模量；Z许用弯曲应力。W445滑块与导滑槽设计1、滑块与侧抽芯的连接方式设计该模具的侧向抽芯机构用于成型塑件的侧向凹槽，由于侧向孔的尺寸较小，考虑到型芯强度和装配问题，采用组合式结构。将型芯单独制造，这样既可节省优质钢材，又方便加工和方便修配更换。侧型芯嵌入到滑块中，采用圆柱销固定。2、滑块的导滑方式为使模具结构紧凑，降低模具装配复杂程度，拟采用整体式滑块和整体式导向槽形式。为提高滑块的导向精度，装配时可对导向槽或滑块采用配磨、配研的装配方法。3、滑块的导滑长度和定位装置设计该零件由于侧抽芯距较短，故导滑长度只要符合滑块在开模时的定位要求即可。滑块的定位采用弹簧钢珠定位装置12。446楔紧块的设计1、楔紧块的结构形式模具闭模后，斜销不能使滑块完全复位，且斜销也不能承受熔体施于滑块的侧向推力，为此须设置楔紧块。本设计中，综合考虑模具结构和侧抽芯的要求，采用一对楔紧块，使其中心对称，可保证楔紧机构的强度。楔紧块用螺钉固定于动模座板上，这样制作容易，调整方便，易于更换。2、楔紧块的楔角楔紧块的楔角应略大于斜销的斜角（一般为23），这样才能保证在模具开模过程中楔紧块始终能现已不必开花快的后退动作，否则斜销将无法带动滑块。从前面知道斜销的斜角为20，故选楔紧块的楔角为22。45冷却系统的设计在塑料注塑成形中，注塑模具不仅是塑料熔体的成形设备，还起着热交换器的作用。模具温度调节系统直接影响到制品的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成形工艺要求不同，对模具温度的要求也不同。对于大多数要求较低模温的塑料，仅设置模具的冷却系统即可。但对于要求模具温度超过80C的塑料以及大型注塑模具，均需要设置加热装置。本塑件在注塑成型时所需模具温度为2070，不要求有太高的模温因而在模具上可不设加热系统，是否需要冷却系统可以做如下的设计计算。451冷却系统的功用及设计原则设定模具平均工作温度为45，用常温20的水作为模具冷却介质，其出口温度为30，产量为粗算每1MIN1套05KG/H。查塑料模具技术手册得聚苯乙烯的单W位热流量为2710J/KG13。1Q5HJ/1035720452冷却水的流量计算冷却水的流量由下式计算MIN/102730187406534321CWQQV式中，冷却介质的体积流量（M/MIN）；3单位时间内注入模具中的塑料重量（KG/MIN）；塑件在凝固时所放出的热量（J/KG）；1Q冷却介质的密度（/MM）；3冷却介质的比热容J/（C）；1C冷却介质的出口温度（）；冷却介质的进口温度（）。2由计算可知所需的冷却水管直径非常小，加之，塑件材料PS冷却速度快，要求浇注系统及冷却系统的散热应缓慢，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式冷却模具即可。5模具工作零件的设计51凹模的结构设计本模具采用一模一件的结构形式，考虑到塑件的结构比较简单，凹模都采用整体式结构。整体式凹模由整块材料加工制成，整体式凹模的特点是强度高和刚度高，不会使制品产生拼接缝痕迹。但加工较困难，需用电火花机床和立式铣床加工，热处理也不方便，仅适合于形状简单的中小型制品。其结构形式见零件图。511凹模的径向尺寸计算凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸属包容尺寸，在使用过程中凹模的磨损会使包容尺寸逐渐的增大。所以，为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要，在设计模具时，包容尺寸尽量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差14。凹模的径向尺寸计算公式MXDSDCPM01式中凹模径向名义尺寸（最小尺寸）；所采用的塑料的平均成型收缩率；CPS制品的名义尺寸（最大尺寸）；D成型零件工作尺寸的修正系数；X制品公差（负偏差）；模具制造公差，取塑件相应尺寸公差的1/31/6。M尺寸04210400756524MXDSDCPM尺寸024064200523741MXDSDCPM尺寸0421040098264MXDSDCPM尺寸06451604600498358MXDSDCPM尺寸02R054200861724MXDSDCPM512凹模的深度尺寸计算凹模的深度尺寸计算公式MXHSHCPM01式中凹模深度名义尺寸（最小尺寸）；制品高度名义尺寸（最大尺寸），其它同上。H尺寸02054200816324MXHSHCPM尺寸041040073564MXHSHCPM尺寸02460642008541MXHSHCPM52型芯的设计521型芯的径向尺寸计算型芯的径向尺寸计算公式01MXDSDCPM式中型芯径向名义尺寸（最大尺寸）；制品的名义尺寸（最小尺寸），其它同上。D尺寸4020104027654MXDSDCPM尺寸40010404286MXDSDCPM522型芯的高度尺寸计算型芯的高度尺寸计算公式01MXHSHCPM式中型芯高度名义尺寸（最大尺寸）；制品孔深名义尺寸（最小尺寸），其它同上。尺寸5801601503/640896584MXHSHCPM53型腔的刚度和强度校核在塑料模过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力。在塑料熔体的压力作用下，型腔将产生内应力及应变。如果型腔壁厚和底版厚度不够，当行型腔中产生的内应力超过型腔材料的许用应力时，型腔即发生强度破坏。与此同时，刚度不足则发生过大的弹性变形，从而产生溢料和影响塑件尺寸及成型精度，也可能导致脱模困难等。因此，有必要建立型腔强度和刚度的科学的计算方法，尤其对重要的、塑件精度要求高的和大型塑件的型腔，不能单凭经验确定凹模侧壁和底版厚度，而应通过强度和刚度的计算来确定。型腔刚度和强度计算的依据归纳为如下几个方面151）成型过程不发生溢料。当型腔内受塑料熔体高压作用下，模具成型零件产生弹性变形而在某些分型面和配合面可能产生足以溢料的间隙。这是，应根据塑料的粘度不同，在不产生溢流的情况下，将允许的最大间隙作为塑料模型腔的刚度条件。2）保证塑件的精度要求。型腔侧壁及其底版应有较好的刚度，以保证在型腔受到熔体高压作用时不产生过大的、使塑件超差的弹性变形。此时，型腔的允许变形量受塑件尺寸和公差值的限制。一般取塑件允差值的1/5左右，或0025以下。M3）保证塑件顺利脱模。型腔的刚度不足，模塑成型时变形大，不利用塑件脱模。当变形量大于塑件的收缩值时，塑件将被型腔包紧而难以脱模。此时，型腔的允许变形量受塑件收缩值限制，即，式中S为塑件材料的成型收缩率（），T为塑T件的壁厚（），在一般情况下，其变形量不得大于塑料的收缩量。M4）型腔力学计算的特征和性质，随型腔尺寸及结构特征而异。对大尺寸型腔，一般以刚度计算为主；对小尺寸型腔，因在发生大的弹性变形前，其内应力往往已超过材料许用应力，当以强度计算为主。其力学计算的尺寸分界值取决于型腔的形状、型腔内熔体的最大压力、模具材料的许用应力及型腔允许的变形量等。当以强度计算和刚度计算，算出的型腔尺寸，取大者为型腔壁厚尺寸。刚度条件通常是保证不溢料，但当塑件精度要求较高的应按塑件精度要求确定刚度条件。由于该塑件的结构简单，扁平的壁后只有2MM厚，模架采用标准模架，凹模板厚都达到20MM以上，并且采用一模两件的布置，两型腔的距离也超过15MM，所以型腔的壁厚和底板厚都有足够的强度和刚度。6注塑机参数校核61最大注塑量校核注塑机的最大注射量是指柱塞或螺杆在作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注出量。目前我国已统一规定用加工聚苯乙烯塑料时注射机一次所能注出的公称容积来表示。为了保证正常的注射成型，选择注射机时，注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好在最大注塑量的80。所以，选用的注塑机最大注塑量应满足在一般情况下，仅对最大注射量进行校核，但对热敏性塑料还应注意注射机能出处理的最小注射量，因为每次注射量太小时，塑料在料筒内停留的时间会过长，导致塑料高温分解，从而降低塑料的质量和性能。其最小注射量应不小于额定注射量的2016。08MMM机塑件浇式中M注塑机的最大注塑量；机3CMM塑件的体积；塑件3M浇注系统体积。浇C故M机80浇塑件9387103CM此处选定的注塑机注塑量为,所以满足要求。524362锁模力校核锁模力是指注射机的锁模装置对模具所施加的最大夹紧力。当高压的塑料溶体充满模具型腔时，沿锁模方向会产生一个很大的作用力，此力总是力图使模具沿分型面胀开。为此，注射机的额定锁模力必须大于型腔内塑料熔体压力与塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之和（即注射面积）的乘积。一般来说，闭模时要从模外加大于型腔内压力一倍以上的锁模力。FPA机模式中,P熔融型料在型腔内的压力（20MP40MP）；塑MPAKP86215740塑A塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和，经计算为2000；2MF注塑机的额定锁模力，KN。机故FPA6282000125600N1256KN。此处选定的注塑机为500KN，满足要机塑求。63模具与注塑机安装部分相关尺寸校核为了使注塑模具能顺利地安装在注塑机上并生产出合格的制品，在设计模具时必须校核注塑机上与模具安装有关的尺寸、因为不同型号和规格的注塑机，其安装模具部位的形状和尺寸各不相同。一般情况下设计模具时应校核的安装参数包括喷嘴尺寸、定位圈尺寸、最大模厚、最小模厚、模板上的螺孔尺寸等。具体是171）喷嘴尺寸注塑机喷嘴头部的球面半径应与模具主流道始端的球面半径吻合，以避免高压塑料熔体从缝隙处溢出。本模具设计时已按照注塑机的喷嘴尺寸计算设计，所以满足校核要求。2）定位圈尺寸为了使模具主流道的中心线与注塑机喷嘴的中心线相重合，模具定模座板上凸出的定位圈应与注塑机固定模板上的定位孔呈较松动的间隙配合。本模具设计时已按照注塑机固定模板上的定位孔尺寸计算设计，所以满足校核要求。3）模具闭合高度校核本模具的闭合高度为，SYS30型注射机所允许模具的最小闭合厚度为MH170，最大厚度为，即模具满足MH70IN2AXMAXMIN的安装条件。64开模行程校核注射机的开模行程应满足分开模具取出塑件的需要。所选注塑机为SYS30型，其最大行程与模具厚度无关，故注塑机的开模行程应满足下式（510）21HSM式中注塑机最大开模行程；H推出距离（）；1H包括浇注系统在内的塑件高度（）。2因为S80MHH（510）68102412M故开模行程满足要求。7模具装配与试模71模具的装配模具装配时要求相邻装配单元之间的配合与联接均需要按装配工艺确定的装配基准进行定位与固定，以保证其间的配合精度和位置精度，从而保证型芯与型腔间能精密均匀的配合和定位，开合运动及侧向抽芯机构与推出脱模机构都能够实现运动的精确性18。模具装配的具体工艺应满足以下要求1）通过装配与调整，使装配尺寸链的精度能够完全满足密封性的要求；2）装配完成的模具其塑料注射完全满足规定的要求；3）寿命期限可以达到预先规定的数值和水平等。其具体的装配方法可有以下两种1）配作法在零件加工时需对配作及装配有关的必要部位进行高精度加工而孔位精度需由钳工配作来保证在装配时，由配作使各零件装配后的相对位置保持正确关系，如在导套与导柱的装配及圆柱销的装配等；2）直接装配法零件的型孔、型面及安装孔。单件按图样要求加工装配时，按图样要求把各零件连接在一起，如在定位环、动模板、定模板、垫块、动模垫板之间的装配均采用直接装配法。塑料注塑模结构