塑料圆盒注塑模具的设计【含CAD图纸+文档】
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塑料圆盒注塑模具的设计【含CAD图纸+文档】,塑料,注塑,模具,设计,CAD,图纸,文档
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分 类 号 密 级 宁宁波大红鹰学院 毕业设计(论文)M120圆盒塑料模具设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日诚 信 承 诺我谨在此承诺：本人所写的毕业设计M120圆盒塑料模具均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： 摘 要 注射成型是热塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形状复杂的精密塑件。本次设计中，主要运用到了所学的注射模设计以及相关机械设计等方面的知识。分析了一副注射模的一般设计过程，即注射成型的分析、注射机的选择及相关参数的校核、模具的结构设计、注射模具设计的有关计算、模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制等。设计主要包括成型位置及分型面的选择，模具型腔数的确定及型腔的排列布置和流道布局，还有浇口位置的选择，模具工作零件的结构设计，抽芯机构的设计，浇注系统的设计，推出机构的设计，斜导柱的设计等。设计过程主要利用了UG进行三维零件的绘制并根据设计计算绘制出模具的型芯和型腔以及基本模架等，然后用Auto CAD进行二维装配图和零件图的绘制，最后通过对整体结构的校核，提高了其稳定性和可靠性。关键词：M120圆盒；注塑模；PS塑料VIAbstractInjection molding is one of the main methods for thermo plastics, and it can once-form delicate plastic members with sophisticated shape. In this design, the knowledge of injection mold design and related mechanical design are mainly used. The design process of a injection mold is analyzed, that is, the analysis of injection molding, the selection of the injection molding machine and the check of the related parameters of it, the structural design of the mold, the related calculation of the injection mold design, the determination of the overall size of the mold and the drawing of the sketch, the drawing of the assembly diagram of the mold structure and the parts diagram, and so on. the design includes the choice of the molding location and the parting surfaces, the determination of the number of the mold cavity, the layout arrangement and the runner layout of the cavity, as well as the choice of the gate location, the structural design of the mold parts、the core-pulling mechanism、the gating system、the ejection mechanism and so on.Design process mainly uses theUG 3D part drawing and according to the design drawing of the mould core and cavity, and basic mold rack and so on, then use Auto CAD 2D assembly drawing and parts drawing, at last, by check, for the whole structure to improve its stability and reliability.Keywords: M120 pods; Injection mold; PS plasticVI目 录摘 要IAbstractII目 录III1 绪论11.1 塑料模具设计的研究内容和意义11.2 本课题应达到的要求12 塑件分析22.1 材料的选择22.2 塑件的几何形式及结构分析33 设备的选择与校核53.1 塑件质量的计算53.2 型腔数量的确定53.3 注射机参数的校核63.3.1 注射量校核63.3.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核63.4 开模行程的校核83.5 脱模力Q84 浇注系统和排溢系统的设计104.1 塑料制件在模具中的位置104.2 浇注系统的设计114.2.1 主流道的设计124.2.2 主流道尺寸的确定124.2.3 浇口位置的选择135 成型零部件的设计与计算145.1 成型零件的结构设计145.1.1 型腔（或凹模）的设计145.1.2 型芯（或凸模）的设计155.2 成型零件工作尺寸的计算155.2.1 型腔外形尺寸的确定165.2.2 型芯外形尺寸的确定185.2.3 型腔深度和型芯高度尺寸的计算196 脱模机构的设计206.1 脱模力的计算206.2 推出机构的设计216.3 推出机构的复位与导向226.4 模架的选取237 侧向分型与抽芯机构247.1 抽芯距的确定247.2 抽芯机构设计247.2.1 斜导柱抽芯的工作原理247.2.2 斜导柱倾斜角的选择247.2.3 斜导柱直径计算257.2.4 斜导柱长度计算257.3 侧滑块的设计257.3.1 侧滑块形状设计257.3.3 导滑槽的设计268 合模导向机构设计278.1 导柱278.2 导套279 温度调节系统299.1 冷却系统的设计原则299.2 冷却回路的尺寸确定29总结31致 谢32参考文献33III1 绪论1.1 塑料模具设计的研究内容和意义研究的内容：（1）了解聚合物的物理性能、流动特性，成型过程中的物理、化学变化及塑料的组成分类主性能。（2）了解塑料成型的基本原理和工艺特点，正确分析成型工艺对模具的要求。（3）能掌握各种成型设备对各类模具的要求（4）掌握各类成型模具的结构特点及设计计算方法，能设计中等复杂程度的模具。研究的意义： 随着科学技术的发展需要，模具已成为现代化不可缺少的工艺装备，它被称为工业产品之母，所有工业产品莫不依赖模具才得以规模生产、快速扩张，被欧美等发达国家誉为“磁力工业”。模具设计是机械专业一个最重要的教学环节，是一门实践性很强的学科，是对我们所学知识的综合运用，通过对模具设计和制造过程有个基本了解，为以后的工作及学习深造打下了坚实的基础。M120圆盒是日常生活中常用的基本品，对它的注塑模具进行设计和分析，有一定的现实意义和经济价值，是顺应当前模具制造行业发展需要的，具有重大意义。1.2 本课题应达到的要求1、熟悉注塑模具发展历程，以及当前模具制造行业的发展现状。2、能综合运用所学的专业知识（如注塑模成型与模具设计）进行中等复杂程度模具的设计和计算。3、熟练掌握CAD/CAM软件UG的三维造型、模具设计的原理和方法。在UG的模具设计模块中设计成型零件。5、根据三维模架生成M120圆盒塑件注塑模的二维工程图。6、论文正文依据充分，论证正确，有一定见解，文字通顺，条理清楚，数据准确，格式符合要求。2 塑件分析2.1 材料的选择该塑件为M120圆盒,没有太高的配合精度，所以从塑件使用性能上分析，其必须具备有一定的综合机械性能,包括一定的弹性和耐油性，耐水性，化学稳定性和电气性能。而符合以上性能的塑料材料很多，从材料的来源以及材料的成本和调配颜色来看，PS（聚苯乙烯系塑料）比较适合。PS是目前世界上应用最广泛的材料，它来源广，成本底，符合该塑件成型的特性。因此制作该塑件选用PS塑料。表2-1 PS的注射工艺参数注射机类型螺杆转数喷嘴形式喷嘴温度螺杆式5070直通式180190料筒的温度模具温度注射压力保压力190-200 200-220 170-19050706090Mpa30-60Mpa注射时间保压时间冷却时间成型周期3-5S1530S1030S3070S预热温度预热时间计算收缩率808523h0.30.8%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，着色性耐水性，化学稳定性良好，强度一般，但质脆，易产生应力脆裂，不耐苯、汽油等有机溶剂.适于制作绝缘透明件.装饰件及化学仪器.光学仪器等零件.无定形料，吸湿小，不须充分干燥，不易分解，但热膨胀系数大，易产生内应力.流动性较好，可用螺杆或柱塞式注射机成型.宜用高料温，高模温，低注射压力，延长注射时间有利于降低内应力，防止缩孔.变形.可用各种形式浇口，浇口与塑件圆弧连接，以免去处浇口时损坏塑件.脱模斜度大，顶出均匀.塑件壁厚均匀，最好不带镶件，如有镶件应预热.PS成型收缩率，拉伸模量，泊松比与刚的摩擦因素见下页表2-3表2-3PS成型收缩率，拉伸模量，泊松比与钢的摩擦因素塑料名称成型收缩率/%拉伸模量E/103Mpa泊松比U与钢的摩擦系数fPE1.5-3.50.212-0.980.490.23-0.5PP1.0-2.51.6-6.20.430.49-0.51PS0.6-0.81.4-8.90.380.45-0.75PS0.3-0.81.91-1.980.380.20-0.252.2 塑件的几何形式及结构分析图2-1 塑件三维图1、脱模斜度脱模斜度取决于塑件形状，壁厚及塑料的性能和收缩率。本塑件型腔深度一般 ，但由于考虑到塑件配合精度不高，所以塑件两侧要有角度，所以采用使塑件强行脱模的方式，而且往外偏有个小角度。该塑件脱模斜度取5.5。表2-4 塑料制品的脱模斜度塑料制品材料脱模斜度塑件外表面塑件内表面PS塑料401203512、 壁厚塑件的壁厚是最重要的结构要素，是设计塑件时必须考虑的问题之一。应该考虑尽量采用均匀壁厚，所以该塑件壁厚取为2.00mm，符合推荐壁厚，且可保证塑件的刚度、强度，可防止塑件产生内应力以及气泡、缩孔等各种质量缺陷。表2-5 塑件壁厚选择 塑料种类制件最小壁厚mm一般产品壁厚mm大型产品壁厚mm塑料PS0.751.75-2.633.53、 侧抽芯机构当塑件有侧抽芯时，应尽可能放在动模或下模，避免定模或上模侧抽芯。该塑件外部有侧孔，内部还有凸台，因该塑件材料为PS，且该孔是通孔，故必须采用侧抽芯机构，侧抽芯机构由滑块和斜导柱等机构组成，采用滑块整面抽芯。3 设备的选择与校核为保证注射质量和充分发挥注射设备的能力,应根据注射模一次成型的塑料体积和质量来初步确定注射机的类型。根据理论和在实际生产中的经验得出塑件和浇注道之间材料的总和应该在注射机理论注射量的50%80%之间。（初步估算浇注系统的质量为10g）初步选定注射机为XS-ZY-50017。3.1 塑件质量的计算根据三维软件UG模型分析得体积：V=118.76cm因为PS的平均密度为：=1.05g/cm所以，M=124.7g。 图3-1 UG中零件的质量属性3.2 型腔数量的确定因型腔数量与注射机的塑化速率、最大注射量及锁模量等参数有关，因此有任何一个参数都可以校核型腔的数量。一般根据注射机的最大注射量来确定型腔数量； （3.1）式中 注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8； M0 注射机允许的最大注射量（g或cm）；m浇注系统凝量（g或cm）；m单个塑件的质量或体积(g或cm)。由此可求出：故取n=1满足设计要求。3.3 注射机参数的校核3.3.1 注射量校核模具型腔是否能充满与注射机允许的最大的注射量密切相关，设计模具时，应保证注射模内所需熔体总量在注射机实际的最大注射量范围内。根据生产经验，注射机的最大注射量是其允许最大注射量（额定注射量）的80%，由此有： （3.2） 1124.7+10.50.8500即 135.2400 (符合要求)3.3.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核1、投影面积校核 注射成型时，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，其数值越大，需要的锁模力也就越大。如果这一数值超过了注射机允许使用的最大成型面积，则成型过程中将会出现涨模溢料现象。因此，设计注射模时必须满足下面关系17： A=nA+A （3.3）式中 A单个塑件在模具分型面上的投影面积，该塑件为12666.1269mm；A浇注系统在模具分型面上的投影面积,约为A的0.20.5倍，该设计取0.4；总的投影面积计算为：A=nA+A=112666.1269+0.412666.1269=17732.5785 mm2、锁模力的校核 FF=AP （3.4）式中 Fm注射机的额定锁模力为3500KN； P模具型腔内塑料熔体平均压力（Mpa）,通常为2040 Mpa，此设计中取35 Mpa；所以F=17732.578535=630.64KN，则FF （符合要求） 故该注射机符合要求。其技术参数如下17： XS-ZY-500注射机主要技术参数:额定注射量：500mm最大成型面积：1000cm柱塞直径：65mm注射压力：120Mpa模板尺寸：780850（mmmm）柱杆空间：540440（mmmm）锁模力：3500KN喷嘴圆弧半径：16mm喷嘴孔径：2mm最大开模行程：500mm模具最大厚度：450mm模具最少厚度：350mm3.4 开模行程的校核开模取出塑件所需开模距离必须小于注塑机最大开模行程。对于XS-ZY-500注塑机，其最大开模行程有注塑机曲轴机构的最大行程决定，与模具厚度无关。 双分型面注射模，其开模行程按下式校核： SH+H+ a +（510）mm （3.5）式中 S注塑机的最大开模行程（mm）； H1塑件脱出距离（也可作为凸模高度）（mm）； H2塑件高度（mm）； 已知 H1=130mm H2=97mm a=115 mm所以 H1+H2+（510）=130+80+（510）=215220（mm）又由于XS-ZY-500卧式注塑机的移模行程为360mm，即220 mm360mm所以开模行程也符合要求。3.5 脱模力Q （3.6）式中 L型芯或凸模被包紧部分的周长（cm）； h被包紧部分的深度（mm）； p由塑件收缩率产生的单位面积的正压力，一般取7.81.8Mpa； f摩察系数，一般取0.10.2； 脱模斜度（）。而对于不通孔的壳型塑件脱模时，需克服大气压力造成的阻力（Q）,即 =1FF为垂直于推出型芯方向的投影面积（cm）。并设大气压力为0.09 Mpa，则=F所以，当不塑件对型芯的粘附力时，其总的脱模力（Q）为 Q= Q+ Q （3.7）计算时，为使脱模力（Q）大于诸因素造成的阻力，须修正以确定脱模力。由零件图得L=130cm，h=80mm，p=7.8 Mpa ，f=1.5，=1 。所以Q=130807.8（0.15cos1 - sin1 ）+0.0913636.57N推杆推顶接触总面积a=10=1950(mm)则接触压力校核为： =Mpa6.99 Mpa=14 Mpa由此，该模具推杆的推顶总面积是可行的。4 浇注系统和排溢系统的设计4.1 塑料制件在模具中的位置1、型腔排列方法型腔的排列应遵循以下原则13：当采用一模多腔时，型腔在模板上通常采用圆形排列，H形排列，直线排列以及复合排列等。在设计时应遵循以下要点19：尽量采用平衡式排列，以构成平衡浇注系统，保证塑件质量均一和稳定。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。尽可能使型腔排列得紧凑些，以便减小模具的外形尺寸。型腔的圆形排列所占模板的尺寸大，虽然有利于浇注系统的平衡，但加工困难，除圆形制品和一些高精度制品外，在一般情况下常用直线排列和H形排列。由以上计算得出，型腔数为1，即一模一件。又此塑件结构比较对称，故塑件在模具型腔中间位置布局。 图4-1 型腔布置图2、分型面的设计将模具适当地分成两个或几个可以分离的部分，这些可以分离部分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模具的分型面。根据塑件的形状和尺寸，由于此塑件为外观件，选用单一平直分型面。本模具采用平直分型面有以下优点和符合设计基本原则19：（1）分型面在塑件外形最大轮廓处；（2）便于塑件顺利脱模；（3）保证塑件的精度要求；（4）满足塑件的外观要求；（5）便于模具加工制造；（6）减少塑件在合模分型面上的投影面积，可靠锁模避免涨模溢料现象；（7）有利于排气；（8）保证抽心机构顺利抽芯；（9）保证斜销机构顺利退出。4.2 浇注系统的设计它的作用是将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输送到型腔，同时使型腔内的气体能及时顺利排出，将注射压力有效地传递到型腔的各个部位，以获得形状完整、内外在质量优良的塑料制件。浇注系统的设计应遵循浇注系统的设计原则。设计浇注系统应注意以下几点13：（1）流道应尽量减小弯折，表面粗糙度为Ra1.6到Ra0.8m；（2）应按型腔布局设计，尽量与模具中心线对称；（3）应避免在模具的单面开设浇口，否则会造成注射时受力不均；（4）设计主流道，避免熔融塑料冲击小直径型芯及镶件而产生弯曲或折断；（5）在满足塑料成型和排气良好前提下，选取短的流程，可缩短填充时间；（6）能顺利地引导熔融塑料填充各个部位；（7）生产成批塑件，在保证产品质量前提下，缩短冷却时间及成型周期。 4.2.1 主流道的设计主流道(俗称浇口套)是塑料熔体的流动信道，在卧式注射机上主流道垂直于分型面，由于本塑件在内部开了一个比较大的槽，可让主流道设于该处。主流道的设计要点19：（1）浇口套内孔呈圆锥形，锥度2到6。锥度过大会造成压力减弱，流速减慢，塑料形成涡流，熔体前进易混进空气，产生气孔；锥度过小，使流速增大，热量损耗大，表面粘度上升，造成注射困难。（2）浇口套进口的直径d应比注射机喷嘴孔直径d1大1到2mm。（3）浇口套内孔出料口处应设计成圆角r，一般为0.5到3mm。（4）浇口套与注射机喷嘴接触处球面的圆弧度必须温和。设模具浇口套球面半径为R，注射机球面半径为r，其关系式如下：R=r+（0.51）mm 浇口套球面半径比注射机喷嘴球面半径大，接触式圆弧度吻合的好。（5）浇口套长度应尽量短，以减少冷料回收量，减少压力损失和热量损失。（6）浇口套锥度内壁表面粗糙度为Ra1.6到Ra0.8m，料流顺利，易脱模。（7）浇口套的长度应与定模板厚度一致，它的端部不应凸出在分型面上，否则会造成合模困难，不严密，产生溢料，甚至压坏模具。（8）浇口套热量最集中，为保证注射顺利和塑件质量，要考虑冷却措施。4.2.2 主流道尺寸的确定为使凝料能顺利拔出，设计成圆锥形，锥角取2，选用材料为T10A，热处理要求淬火5357HRC。其主要尺寸可由以下计算获得：主流道小端直径 d=D+(0.51)=3+1mm=3.5mm； （4.1）主流道球面半径 SR=R+(12)=15+1mm=16mm； （4.2）球面配合高度 h35mm，取h3mm；主流道锥角 13，取1；根据本塑件实际情况确定浇口套的形状和尺寸如下：图4-2 浇口套图4.2.3 浇口位置的选择 浇口形式很多，无论采用什么形式，开设位置对塑件成型性能及成型质量都有很大影响，浇口位置选择不当使塑件产生变形、熔融接痕、凹陷、裂纹等。浇口位置影响模具结构。合理选择浇口开设位置是提高塑件质量的重要设计环节。在选择浇口位置时，需要根据塑件的结构、质量要求与成型工艺条件等综合进行考虑，一般应遵循以下原则：（1）尽量缩短熔体的流动距离；（2）避免熔体破裂现象引起塑件缺陷；（3）浇口应开设在塑件壁厚处；（4）减少熔接痕，提高熔接强度。由于零件体积大，采用直接浇口注射.5 成型零部件的设计与计算模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件即成型零件设计，包括型腔、型芯、镶块和成型杆等。设计成型零件时，应根据塑料的特性和结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键零件进行强度和刚度校核。5.1 成型零件的结构设计从材料来讲，成型零件一般由优质钢材制作。成型零件与塑料直接接触，承受料流的高速冲刷、脱模时塑件给予摩擦力、高压高温塑料熔体挤压力，因此要求其有足够的强度、刚度、硬度和耐磨性。当成型有腐蚀性气体产生的塑料时，模具材料还需具备良好的耐腐蚀性或表面镀硬铬。成型零件一般都应进行热处理或预硬化处理，要求热处理变形量小，硬度达30HRC以上，为减小流阻力，一般粗糙度Ra值取0.4 m以下。模具的材料选择预硬化型塑料模具钢中的40Cr（GB/T 1299-2000）。40Cr是广泛应用的预硬型塑料模具钢，综合力学性能好，淬透型高，可以使较大截面的钢材获得较均匀的硬度，并具有很好的抛光性能，表面粗糙度低。用该钢制造模具时，一般先进行调质处理，硬度为2835HRC（即预硬化），再经冷加工制造成模具后，可直接使用。这样既保证模具的性能，又避免热处理引起模具的变形。因此，该钢种宜于制造尺寸较大或形状复杂、对尺寸精度与表面粗糙度要求较高的塑料模具和低熔点合金。5.1.1 型腔（或凹模）的设计该塑件为一般精度，故其精度等级为MT5级。另外，根据参考资料一般模具的表面粗糙度Ra值一般为1.60.2m。在模具使用中，由于型腔磨损会使表面粗糙度值不断加大。除塑件表面有特殊要求以外，一般型腔的表面粗糙度值要低于型芯的。所该M120圆盒的外边面粗糙度为Ra1.6 m，内表面为3.26.3 m5。型腔是成型塑件外表面的凹状零件，按其结构不同，可分为整体式和组合式两类。该塑件较为复杂，通过比较，采用组合式的凹模结构。同时可以使凹模边缘的材料的性能低于凹模的材料，避免了整体式凹模选用一样的材料不经济，由于凹模的组合结构可以利用间隙利于排气，减少凹模热变形。采用组合式，还可以方便凹模的维修，避免整体的凹模报废。本零件由于有M120的螺纹，不能直接出模，模具的设计中采用HALF式滑块，零件在滑块中成型，滑块就是零件的型腔。5.1.2 型芯（或凸模）的设计型芯是成型塑件内表面的零件。型芯按其结构也可分为整体式和组合式，整体式其结构牢固，不会使塑件产生拼接线痕迹，但不便加工，且消耗的模具钢多，且热处理不方便，常用于形状简单的中小型模具或工艺试验模具。组合式凸模是由两个或两个以上的零件组合而成的凸模。应用于凸模形状复杂时，设计成通孔台肩式，凸模带有台肩，从下面嵌入模板，再用垫板螺钉紧固，是最常用的方法。在设计和制造时必须注意结构合理，保证型芯和镶块的强度，防止热处理时变形，避免尖叫镶拼。分析该塑件，结构稍复杂，且位置关系有一定的要求，为了保证位置关系以及尺寸，将型芯设计为组合式19。 5.2 成型零件工作尺寸的计算成型零件工作尺寸是成型零件上直接用来构成塑件的尺寸，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，型芯之间的位置尺寸，孔间距离尺寸，孔与凸台至某成型表面的距离尺寸，螺纹成型零件的径向尺寸和螺距尺寸等。由于考虑到影响因素多，所以我们一般按照平均收缩率、平均磨损量和模具平均制造公差为基准的计算方法。 （1）计算模具成型零件最基本的公为： LL（1S） （5.1）式中 Lm模具成型零件在常温下的实际尺寸； Ls塑件在常温下的实际尺寸； S 塑料的计算收缩率。 （2）塑料的平均收缩率计算公式为： （5.2）式中 塑料的平均收缩率； 塑料的最大收缩率； 塑料的最小收缩率。由材料的性质可知：PS的收缩率为0.5%0.6%，即平均收缩率为0.0055。5.2.1 型腔外形尺寸的确定塑件外形最大尺寸为基本尺寸，偏差为负值，与之相对应的模具型腔最小尺寸为基本尺寸，偏差为正值。塑件内形最小值为基本偏差为正值，与之相对应的模具型芯最大尺寸为基本尺寸，偏差为负值；中心距偏差为双向对称分布。 型腔径向尺寸计算公式为： （5.3）式中 Lm模具型腔的径向公称尺寸，mm； 塑料的平均收缩率，%； Ls塑件外形的径向公称尺寸，mm； 模具制造公差，取塑件相应尺寸公差的1/3，mm； 塑件外形径向尺寸的公差，mm。 修正系数，=0.50.75，这里取=0.75。图5-1 凹模实体图型腔120mm端工作尺寸计算：查表得=1.14，则=1.14/3=0.38 = =mm型腔105mm端工作尺寸计算：查表得=1.14，则=1.14/3=0.38 = =mm5.2.2 型芯外形尺寸的确定型腔径向尺寸计算公式为： （5.4）式中 模具型芯径向基本尺寸； 塑件内表面的径向尺寸； 塑件内表面径向基本尺寸的公差； 模具制造公差。图5-2 凸模实体图型芯101mm端工作尺寸计算：查表得=1.14，则=1.14/3=0.38 mm型芯64mm端工作尺寸计算：查表得=0.74，则=0.74/3=0.25 mm 5.2.3 型腔深度和型芯高度尺寸的计算（1）型腔深度计算公式为： （5.5）式中 模具型腔深度基本尺寸，mm； 塑件凸起部分高度基本尺寸，mm； 修正系数，取1/31/2。代入数据得： =129.87mm （2）型芯高度计算公式为： （5.6）式中 hm模具型芯高度基本尺寸，mm； hs塑件孔或凹槽深度尺寸，mm。代入数据得： 6 脱模机构的设计塑件在从模具上取下以前,还有一个从模具的成型零件上脱出的过程,使塑件从成型零件上脱出的机构称为推出机构。6.1 脱模力的计算塑件注射成型后，塑件在模具内冷却定型，由于体积的收缩，对型芯产生包紧力，塑件要从模腔中脱出，就必须克服因包紧力而产生的摩擦阻力。对于底部无孔的筒、壳类塑件，脱模推出时还要克服大气压力。型芯的成型端部，一般均要设计脱模斜度。塑件在刚开始脱模时，所需的脱模力最大，其后推出力的作用仅仅是为了克服推出机构移动的摩擦力。一般而论，塑料制件刚开始脱模时，所需克服的阻力最大，所以选择此时作为临界条件。塑件脱模的型芯受力分析如图：图6-1 脱模力示意图根据力平衡原理，列出平衡式： 即： （6.1） 因实际上摩擦系数f较小，sin 更小，cos 也小于1，故忽略 fcossin，式（6.1）简化为 （6.2）式中 塑件对型芯的包紧力； f脱模时型芯所受的摩擦阻力； 脱模力； 型芯的脱模斜度。 又 而包紧力为包容型芯的面积于单位上包紧力之积，即：由此可得： （6.3）式中 塑料对钢的摩擦系数，约为0.10.3； 塑件包容型芯的面积； 塑件对型芯的单位面积上的包紧力，一般情况下模外冷却的塑件p 取2.43.9107Pa，模内冷却的塑件约取0.81.2107Pa。代入数据得：=97N6.2 推出机构的设计推出机构一般包括推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、活动镶块及凹模推出机构、多元综合推出机构等。考虑到本塑件的形状是薄壳，而且深度的拉开幅度很大，而推杆难以推出件，所以采用推件板推出机构，推出的力大，且平稳 图6-2 推板图技术要求:材料T10碳素工具钢；热处理要求HRC50；工作配合部分表面粗糙度Ra0.8m。配合精度：与推杆孔的配合段可用H8/h8配合，配合表面粗糙度Ra为0.8um。推出板的推杆材料为T8A或45钢，推杆采用两根直线分布。6.3 推出机构的复位与导向为了保证推出机构在工作过程中灵活、平稳，每次合模后推出机构能回到原来的位置，需要设计推出机构的导向与复位装置。1、导向零件推出机构的导向零件在模具内往复运动，除滑动配合处外，其余部分均处于悬挂浮动状态，为了防止推板和推杆固定板扭曲倾斜而折断推杆或发生运动卡滞现象，应该在推出机构中设置导向零件进行导向。对于推出距离不大，生产批量小的较小模具，可借助于复位杆进行导向和支撑。但应适当增加复位杆的直径和滑动配合长度，以减小滑动面上的压强，提高复位杆的刚度。同时，复位杆与推杆固定板的配合间隙，应小于推杆与推杆固定板的间隙。通常由推出导柱与推板导套所组成，其导向装置见装配图。2、复位零件推杆推出塑件后，要求返回初始位置，以待下一成型周期推杆再推出下一模塑件。用复位杆复位，采用圆形截面，设置四根复位杆，位置设在推杆固定板的四周，为了使推出机构平稳复位，各复位杆的长度必须要求一致，且端面与所在的动模平齐。6.4 模架的选取模架的选取应综合考虑凸模的大小与布置、结构形式、推出机构、合模导向机构等方面。根据数据和经验得成型零件的计算及中件成品，凸模边界到模板边界的距离为80mm-120mm)，还有注射机的参数，尽量选取标准模架,本模架选取AI-4040-A120-B120-C210,如图纸示。图6-5 模架结构图7 侧向分型与抽芯机构零件的外围有M120螺纹。由于螺纹无法正常出模，该必需采用侧抽芯。7.1 抽芯距的确定在设计侧向分型与抽芯机构时，除了计算侧向抽拔力以外，还必须考虑侧向抽芯距的问题。侧向抽芯距一般比塑件上侧凹和侧孔的深度或侧向凸台的高度大23mm,用公式表示为： s=s+(23) （7.1）式中 s抽芯距，mm s塑件上侧凹和侧孔的深度或侧向凸台的高度，mm,。根据塑件尺寸可知，s=45mm，代入公式得： s=s+(23) =45+(23)=4748mm，取5mm。7.2 抽芯机构设计7.2.1 斜导柱抽芯的工作原理斜导柱侧向机芯机构是由与开模方向成一定角度的斜导柱和滑块所组成。为了保证抽芯动作平稳可靠，必须有滑块定位及闭锁装置。7.2.2 斜导柱倾斜角的选择在斜导柱侧向分型与抽芯机构中，斜导柱与开合模方向的夹角称为斜导柱的倾斜角，它是决定斜导柱抽芯机构中工作效果的重要参数，的大小对斜导柱的有效工作长度、抽芯距、受力状况等起着直接的重要影响。在确定斜导柱倾斜角时，通常抽芯距长时可取大些，抽芯距短时，可适当取小些；抽芯力大时可取小些，抽芯力小时可取大些。从斜导柱的受力情况考虑，希望值取小些；从减小斜销长度考虑，又希望值取大一些。因此，斜导柱倾斜角值得确定应综合考虑。在这我们取=1817。7.2.3 斜导柱直径计算1、斜导柱的有效工作长度斜导柱的有效工作长度L的计算公式为： （7.2）由以上计算可知s=5mm，=20代入公式得：=19.3mm2、斜导柱直径的选择查表，由最大弯曲力Fw和脱模力Ft与斜导柱直径的关系可知斜导柱直径为d=16mm。7.2.4 斜导柱长度计算斜导柱的总长计算公式为19： mm （7.3）查表计算得，取Lz200mm。7.3 侧滑块的设计7.3.1 侧滑块形状设计侧滑块是斜导柱侧向分型与抽芯机构中的一个重要零部件，一般情况下，它与侧型芯组合成侧滑块，称为组合式。在侧型芯简单且容易加工的情况下，也有将侧滑块和侧型芯制成一体的，称为整体式。在侧向分型与抽芯过程中，塑件的尺寸精度和侧滑块移动的可靠性都要靠其运动的精度来保证17。图7-3 侧滑块三维图7.3.3 导滑槽的设计斜导柱侧向抽芯机构工作时，侧滑块是在导滑槽内按一定的精度和沿一定的方向往复移动的零件。根据侧抽芯的大小、形状和要求不同，以及各工厂的使用习惯不同，导滑槽的形式也不相同。常用的是形槽和燕尾槽。由于注射成型时，滑块在导滑槽内要求来回移动，因此，对组成导滑槽零件的硬度和耐磨性是有一定要求的。热处理硬度要求大于50HRC。在设计导滑槽和侧滑块时，要正确选用它们之间配合。一般采用H8/f8，也可采用H8/f7或H8/g7的配合，其余各处均可留0.5mm左右的间隙。配合部分的粗糙度Ra要求大于0.8m。为了让侧滑块在导滑槽内移动灵活，不被卡死，一般情况下，保留在导滑槽内的侧滑块长度不应小于导滑总的配合长度的2/319。8 合模导向机构设计导柱导向机构的主要零件是导柱和导套。8.1 导柱导柱材料采用T8A，HRC5055，导柱固定部分表面粗糙度Ra为0.8m，导向部分Ra为0.80.4m，本设计采用四根导柱，固定端与模板间采用H7/m6过渡配合，导向部分采用H7/f7间隙配合。导向机构是保证塑料注射模具的动模与定模的正确定位和导向的重要零件。导向机构常采用导柱导向，其主要零件有导柱和导套。导柱常设在动模边或定模边均可，但一般设在主型芯周围。图8-1 导柱8.2 导套导套常采用带头导套的形式，采用H7/m6配合镶入模板。具体结构尺寸如下：图8-2 导套9 温度调节系统无论什么塑料进行注射成型，均有一个比较适宜的模具温度范围，在此模具温度范围内，塑料熔体的流动性好，容易充满型腔，塑件脱模后收缩和翘曲变形小，形状与尺寸稳定，力学性能以及表面质量较高。为了使模温控制在一理想的范围内，现设计一模具温度调节系统。由于本次设计的塑料PS黏度和流动性一般，模温为5080，成型温度为200270，故无须设计加热系统，只需设计冷却系统以确保合理的模温。常用的冷却方法有水冷却、空气冷却和油冷却，本设计设计采用的是水冷却，经济实惠。9.1 冷却系统的设计原则（1）冷却水道应尽量多；（2）冷却水
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