DVD遥控器外壳上半部分塑料模具设计-注塑模具【30张CAD图纸+PDF图】
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67第一章 设计题目与要求本次设计的题目为DVD遥控器外壳上半部分塑料模具设计，材料为聚苯乙烯（PS），年产量为50万件，采用注射模塑成型，该遥控器的形状如图1.1所示。图 1.1具体的零件尺寸参考附图21。第二章 注射模可行性分析2.1注射模设计的特点 塑料注射模塑能一次性地成型形状复杂、尺寸精确或嵌件的塑料制品。在注射模设计时。必须充分注意以下三个特点：（1） 塑料熔体大多属于假塑料液体，能剪切变稀。它的流动性依赖于物料品种、剪切速率、温度和压力。因此须按其流变特性来设计浇注系统，并校验型腔压力及锁模力。（2） 视注射模为承受很高型腔压力的耐压容器。应在正确估算模具型腔压力的基础上，进行模具的结构设计。为保证模具的闭合、成型、开模、脱模和侧抽芯的可靠进行，模具零件和塑件的刚度与强度等力学问题必须充分考虑。（3） 在整个成型周期中，塑件模具环境组成了一个动态的热平衡系统。将塑件和金属模的传热学原理应用于模具的温度调节系统的设计，以确保制品质量和最佳经济指标的实现。2.2注射模组成凡是注射模，均可分为动模和定模两大部件。注射充模时动模和定模闭合，构成型腔和浇注系统；开模时动模和动模分离，取出制件。定模安装在注射机的固定板上，动模则安装在注射机的移动模板上。根据模具上各个零件的不同功能，可由一下个系统或机构组成。（1） 成型零件 指构成型腔，直接与熔体相接触并成型塑料制件的零件。通常有凸模、型芯、成型杆、凹模、成型环、镶件等零件。在动模和动模闭合后，成型零件确定了塑件的内部和外部轮廓尺寸。（2） 浇注系统将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的流道称为浇注系统，由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。（3）导向与定位机构为确保动模与定模闭合时，能准确导向和定位对中，通常分别在动模和定模上设置导柱和导套。深腔注射模还须在主分型面上设置锥面定位，有时为保证脱模机构的准确运动和复位，也设置导向零件。（4）脱模机构是指儿子开模过程的后期，将塑件从模具中脱出的机构。（5）侧向分型抽芯机构带有侧凹或侧孔的塑件，在被脱出模具之间，必须先进行侧向分型或拔出侧向凸模或抽出侧型芯。（6）温度调节系统为了满足注射工艺对模具温度的要求，模具设有冷却或加热额的温度调节系统。模具冷却，一般在模板内开设冷却水道，加热则在模具内或周边安装点加热元件，有的注射模须配备模温自动调节装置。（7）排气系统为了在注射充模过程中将型腔内原有气体排出，常在分型面处开设排气槽。小型腔的排气量不大，可直接利用分型面排气，也可利用模具的顶杆或型芯与配合孔之间间隙排气。大型注射模须预先设置专用排气槽。 2.3注射性能分析（1） 注射成型工艺的可行性分析：本塑件形状复杂，壁厚不均，尺寸精度要求较高，而且有较高的表面质量和尺寸稳定性的要求，因此对模具和设备的要求也较高。而注射成型方法有如下几个优点：a:形状：几乎没有复杂性限制，容许模具内有不同塑料的成型型腔；b:尺寸：塑件可小到不足1克，大到几十千克，没有限制；c:材料：在一定温度范围内具有适宜流动性的热塑性塑料；d:精度：可注射高精度的塑件，有较好表面质量和尺寸稳定性；e:生产率：中等，循环时间主要由塑件壁厚决定，最短可在十几秒内，可增加每模的型腔数来提高生产率。由以上塑件的特点和注射成型工艺的优点，分析可知：该塑件适合于采用注射成型方法。（2） 表面粗糙度：由塑件外观可知，塑件的外表面要求较高，因此其表面粗糙度取Ra0.4mm，而其内表面由于是复读机的内部，为顾客视线所不及，故不影响其外观视觉质量，从简化加工工艺和节约加工成本的角度考虑，其内表面选用的表面粗糙度为Ra0.8mm。一般情况下，模具粗糙度低于塑件12个等级，故取型腔表面粗糙度为Ra0.2um，而型芯表面粗糙度为Ra0.4um。（3）尺寸精度：按SJ13721978标准，塑料件尺寸精度分为8级。本塑件所用材料为聚苯乙烯（PS）,由此查塑料模具设计手册可知，本塑件宜选用4级精度。零件具体尺寸及其公差值可详见零件图。塑件尺寸精度于模具的制造精度密切相关，尤以小型精密塑件为甚。从模具制造精度对塑件精度的影响可知，模具制造允许误差和塑件尺寸公差之间具有对应的关系，由塑件零件图可得，模具精度等级为IT8。（4） 脱模斜度：该塑件采用的塑料是PS，而PS的成型收缩率较小（0.2-0.6%），而且塑件较复杂，对型芯的包紧面积也较大，所以应取较大的脱模斜度。为保证壁厚的均匀一致，因此取塑料件的内外表面的脱模斜度一致。再由零件设计图纸要求可知10。（5） 壁厚：由图纸可知，该塑件有许多中不同的壁厚，如2mm、1.5mm、1mm、0.8mm等。壁厚不均匀，这就造成塑料熔体的充模速率和冷却收缩不均匀，并由此产生许多质量问题。如凹陷、真空包、翘曲、甚至开裂。为防止此类现象出现，这就要求防止出现突变与截面厚薄悬殊的设计，故我在壁厚不同处采取过渡设计，例如：采用圆弧过渡等措施。（6）加强筋：由图纸要求可知，该塑件设机了很多加强筋，加强筋的尺寸为顶部0.7mm，根部为0.8mm。这对提高塑料件的抗弯强度，减小塑料件的翘曲变形，提高抗蠕变和抗冲击性能有好处，同时，加强筋的添加改善了塑料熔体的充模流动或者是缩短了流程或增加了流程的截面。（7）圆角：从塑件可知，该塑件内外表面的转折处加强筋的根部等处都设计了圆角。其采用圆角不仅降低了应力集中系数，提高了抗冲击、抗疲劳能力，而且改善了塑料熔体的流动充模性能，减少了流动阻力。降低了局部的残余应力，防止开裂和翘曲，也使塑料件外形流畅美观。而且成型模具型腔也有了对应的圆角，提高了成型零件的强度。（8）质量和体积：由天平可称出该塑件的质量约为m30g再由公式v=m/ 30/1.25=24cm3，由此可知，该塑件属于小型塑件。2.4 材料选择2.4.1 塑料介绍塑料（Plastics)是以有机高分子化合物为基础，加入若干其他材料（添加剂）制成的固体材料。塑料的优点：塑料的强度较小，有较高的比强度。塑料还具有较高的电绝缘和热绝缘性，良好的耐磨性和耐腐蚀性，以及优异的成型工艺性。塑料的缺点：强度，硬度较底，易老化等。2.4.2 分析塑料零件材料该塑件为DVD遥控器外壳的上半部分，有以下特点：（1）它所处的工作环境好，处于室温下，不承受冲击载荷，也不处于酸、碱、盐性环境中； （2）产量大，用于一般的日常生活中，故要求此塑件材料质优而价廉，且对人体不产生任何毒副作用。（2）内部结构复杂成型较困难。（4）要求要有较美丽的外观。因此我初步选择采用通用塑料。通用塑料分为聚乙烯（PE）、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）等品种，多用于一般工农业生产和日常生活之中，具有价格低等特点。聚乙烯PE：是由乙烯单体聚合而成的。特点：采用不同的聚合条件可得到不同性质的聚合物：有高压PE、中压PE、低压PE三种。高压PE：由于有较低的密度、相对分子质量、结晶度，故质地柔软；低压PE：由于含有较高的相对分子质量、密度、结晶度，故质地坚硬，耐寒性能良好，在70时还保持柔软，化学稳定性很高，能耐酸、碱及有机溶剂，吸水性极小有跟突出的电气性能和良好的耐辐射性等。缺点：是力学强度不高，热变形温度很低，故不能承受较高的载荷和不能在较高的温度下正常工作。b聚氯乙烯PVC：是由乙炔气体与氯化氢合成氯乙烯单体，然后在聚合成聚氯乙烯。特点：可分为硬质PVC和软质PVC。硬质PVC:力学强度高，电气性能优良，耐酸、碱的抵抗力极强，化学稳定性很好。缺点：是软化点低，机械强度高。其可在1560时使用。软质PVC：有质轻、隔热、隔音、防震等特点，而且强度低、易老化、延伸率高。c聚丙烯PP：特点：聚丙烯的主要特点是相对密度小，约为0.9。它的力学性能如屈服强度、拉伸强度、压缩强度、硬度等，均优于低压PE。并有很突出的刚性，耐水行较好，可在100以上使用，若不受外力，则温度升到150也不变形。基本上不吸水，并且有较好的化学稳定性，除对浓硫酸、浓硝酸外，几乎都很稳定。绝缘性能优越，高频电性能优良，而且不受温度影响，成型容易。对人体不产生毒副作用，可用于药品及食品的包装。缺点：耐磨性不够高，成型收缩率较大，低温呈脆性，热变形温度亦较低。d聚苯乙烯PS：聚苯乙烯略早于聚丙烯问世，其原料十分丰富，是目前最广泛应用的材料之一。聚苯乙烯的密度为1.041.16g/cm3 ,比聚氯乙烯小而大于聚丙烯和聚乙烯。聚苯乙烯遇火会自燃。聚苯乙烯的代号为（PS），其分子结构式为： 聚苯乙烯的主链上有结构庞大的苯环，故柔顺性差，质地脆硬，抗冲击性能差，敲打时发出类似金属的响声。机械强度低于硬质聚氯乙烯，尤其是相对分子量较小的品种强度更差，聚苯乙烯属于非结晶型聚合物。聚苯乙烯具有良好的可塑流动性和较小的成型收缩率，是成型工艺最好的塑料品种之一，容易制造形状复杂的制品。聚苯乙烯无色透明，透光性仅次于有机玻璃，容易着色，常用于制造要求透明或颜色鲜艳的制品。聚苯乙烯具有很小的吸水率，在潮湿的环境中尺寸变化很小，适用于制造要求尺寸稳定的制品，如仪表仪器壳体等。聚苯乙烯具有优良的电绝缘性能，尤其是在高频条件下的介电损耗仍然很小，是优良的高频绝缘材料。聚苯乙烯的主要缺点是脆性大，形状复杂的制品成型后存在较大的内应力时，常会在使用中自行开裂。为改善聚苯乙烯的脆性，加入少量的聚丁烯可明显降低脆性，提高冲击韧性。这种塑料称为高冲击聚苯乙烯。2.4.3 我的材料选择由以上四种通用塑料的性能分析可知：我的塑件DVD遥控器外壳的材料宜采用聚苯乙烯（PS）。以下是聚苯乙烯塑料的技术数据：1：成型特点：无定形料，吸湿性小，不易分解，性脆易裂，热膨胀系数大，易产生内应力；：流动性好，溢边值0.03左右，应防止飞边；：塑件壁厚应均匀，不易有嵌件，（如有嵌件应先预热），缺口，尖角各面应圆弧连接；：可用螺杆式或柱塞式注射机加工，喷嘴可以选用直通式或自锁式；：易采用高料温，低模具温度，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（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较差；：可以采用各种形式的浇口，浇口于塑件应圆弧连接，防止去除浇口时损坏塑件，脱模斜度易取2以上，顶出均匀，以防止脱模不良而发生开裂2:物理性能：密度g/cm3 比体积cm3/g吸水率透光率%摩擦系数24h 长时间PS钢（无润滑）PS铜（有润滑）%1.041.010.03浸水18天0.05透明0.340.163:热性能：玻璃化温度 熔点熔融指数MFI g/10min维卡针入度 热变形温度45N/2180N/2100105170176230负荷21N2.092.038.691401501021155657线膨胀系数105/计算收缩率比热容J/(kg.k)热导率w/(m.k)燃烧性cm/min19300.118缓慢4:力学性能：屈服强度Mpa抗弯强度Mpa断裂伸长率%弯曲弹性模量 Gpa抗压强度Mpa冲击韧度 KI/m2布氏硬度HBS无缺口缺口37672001.455675 R9.510.55:电气性能：电阻率m击穿电压kv/介电常数介电损耗角正切耐电弧性s1014302.02.60.0011251857:成形条件：注射机类型密度g/cm3计算收缩率%预热温度 时间 h柱塞式1.21.330.10.260752料桶温度 喷嘴温度模具温度注射压力Mpa后段中段前段140160-170190326560110成型时间s螺杆转速r/min适用注射机类型注射时间（秒）高压时间冷却时间总周期15450315604012048螺杆、注塞均可后处理方法红外线鼓风烘箱温度（）70时间（H）242.6 塑件分析2.6.1拔模斜角分析分析结果：Bracketed area percentage: 25.12222.6.2 法向量分析2.6.3 高斯曲率分析2.6.4 曲面上最小半径分析分析结果：Min. inside radius: -177.8879Surface is convex2.6.5 上下方向上的斜率分布分析。分析结果：Min. slope: -0.0193Max. slope: 0.0485Bracketed area percentage: 0.00002.6.6塑件表面积及重心位置分析VOLUME = 2.7072260e+04 MM3SURFACE AREA = 4.4078063e+04 MM2DENSITY = 1.2500000e+00 TONNE / MM3MASS = 3.3840325e+04 TONNE CENTER OF GRAVITY with respect to _OVM101214 coordinate frame:X Y Z 7.8830943e+01 1.5052038e+02 -4.4591896e+01 MMINERTIA with respect to _OVM101214 coordinate frame: (TONNE * MM2)INERTIA TENSOR:Ixx Ixy Ixz 9.5925963e+08 -4.0136164e+08 1.1830220e+08Iyx Iyy Iyz -4.0136164e+08 2.9332132e+08 2.2629210e+08Izx Izy Izz 1.1830220e+08 2.2629210e+08 1.1163238e+09INERTIA at CENTER OF GRAVITY with respect to _OVM101214 coordinate frame: (TONNE * MM2)INERTIA TENSOR:Ixx Ixy Ixz 1.2527087e+08 1.7626238e+05 -6.5402701e+05Iyx Iyy Iyz 1.7626238e+05 1.5737437e+07 -8.4378451e+05Izx Izy Izz -6.5402701e+05 -8.4378451e+05 1.3932992e+08PRINCIPAL MOMENTS OF INERTIA: (TONNE * MM2)I1 I2 I3 1.5731407e+07 1.2524068e+08 1.3936614e+08ROTATION MATRIX from _OVM101214 orientation to PRINCIPAL AXES: -0.00157 -0.99892 -0.04644 0.99998 -0.00125 -0.00688 0.00682 -0.04645 0.99890ROTATION ANGLES from _OVM101214 orientation to PRINCIPAL AXES (degrees):angles about x y z 0.395 -2.662 90.090 RADII OF GYRATION with respect to PRINCIPAL AXES:R1 R2 R3 2.1560882e+01 6.0835272e+01 6.4174335e+01 MM第三章 拟定模具结构形式3.1 型腔数目的决定注射模的型腔数目，可以是一模一腔，每一次注射生产一个塑件，也可以是多腔，每一次注射生产多个塑件。每一副模具中，型腔数目的多少与下列条件有关系。（1） 塑件尺寸精度型腔数目越多时，精度也相对地降低。这不仅由于型腔加工精度的参差，也由于熔体在模具内的流动不均所致。按照SJ137278标准中规定的1、2级超精密级塑件，只能一模一腔，当尺寸数目少（形状简单）可以是一模二腔。3、4级的精密级的精密塑料件，最多是一模四腔。（2） 模具制造成本多腔模的制造成本高于单腔模，但非简单的倍数比。四腔模并非单腔模的四倍。因此，从塑件成本中所占模费比例来看，多腔模比单腔模要低。（3） 注塑成型的生产效益多腔模从表面上看，比单腔模经济效益高，但是多腔模所使用的注射机大，每一注射循环期长而维修费用高，所以要从最经济的条件上考虑一模的腔数。（4） 制造难度 多腔模的制造难度比单腔模大。当其中一腔先损坏（或磨损超差）时，应立即停机维修，影响生产。综合以上几个方面综合考虑，我的设计采用一模两腔结构形式。就精度而言，我的塑件属于四级精度，它可以使用一模四腔；但从模具制造成本以及模具成型的生产效益来看，他比单型腔模具降低了生产成本提高了生产效率；而且塑件的注射量比较小；但从制造难度来讲，这套模具的型腔十分复杂已经很难加工，必须采用较多的镶块才能实现，如果型腔过多，就会影响各个镶块之间的装配关系，造成塑件成型困难，尺寸精度以及表面粗糙度难以保证。而一模两腔恰好解决了这一问题，不仅使得模具有了较好的精度，而且便于加工，便于注塑，适应了现代化大规模高效率生产高精密零件的要求。3.2 分模面的选择分模面为定模与动模的分界面。用于取出塑料件或浇注系统凝料的面。合理地选择分型面是使塑件能完好的成形的先决条件。选择分型面时，应从以下几个方面考虑： （1） 使塑件在开模后留在动模上； （2） 分型面的痕迹不影响塑件的外观； （3） 浇注系统，特别是浇口能合理的安排； （4） 使推杆痕迹不露在塑件外观表面上； （5） 使塑件易于脱模。由于本塑件的结构形状较为特殊，根据选择分模面时，应遵守以上的原则。再综合我的塑件形状的考虑，以及模具整体设计、制造、加工的要求，我选择采用平面分型面，如图3.2.1所示 这是PRO/E分模时作的单面分模面，由于上表面要求较高，必须要求塑件留在动模一侧。这样的分型面设计有以下的特点：第一、 这样的设计保证了分模时塑件留在动模一侧；第二、 分型面的痕迹会在塑件的下边缘一圈，保证不会影响 外观质量；第三、 这样的设计使得推杆比较好布置，比较容易推出塑件； 第四、 使得脱模变的容易；第五、 这样的设计也迫使设计必须使用潜伏式浇口等不影响外观质量的特殊浇口；第四章 注射机型号的确定在模具设计时，根据产品几何尺寸及模具结构特点，尽可能选用适合的注塑机以充分发挥设备的内在能力。4.1 锁模力计算锁模力是指注射机构在工作中对模具所能施加的最大夹紧力。锁模力与注射容量全面地反映了设备的主要特征和加工能力。在实际注射成型中，由于制品形状不同，所采用树脂品种不同，注射工艺条件及模具结构不同，所需要的合模力大小也各不相同。因此，在选用注射机时,要对其合模力进行计算。通常，可采用下列公式进行： FPm(NAs+Aj) (4.1-1)式中: F-注射机最大合模力(MN);N-型腔个数;Pm-成型时模腔平均压力（MPa）;As-塑件在开模方向的最大投影面积().Aj-浇注系统在开模方向的最大投影面积()从前面可知: N=2采用PRO/E测得浇注统以及塑件在开模方向上的投影面积为0.025所以： FnPcA=2400.025 =2 MN=2000KN 4.2 注射容量计算 注射机的理论注量，指在对空注射时能完成一次注射熔料的体积量(3).模具安装后，对模腔注射容量的计算,可以制件产品为主,计算其体积量，然后确认总体积注射量，从而可得:Vgn(Vs+Vj)(cm3)式中： Vg-注射机额定注射量(cm3)；Vs-单个塑件的容积量(cm3)； Vj-浇注系统和飞边所需要的容积量(cm3)； N-型腔数。其中： Vs=24cm3 Vj=3cm3 所以： Vn(Vs+Vj)=2(24+3)=54cm34.3 注射机的选用根据塑料模具设计手册附表8(P392)，由以上所取得的数据F和V可知，可选用型号为 G54-S-200/400的注射机可。XS-ZY-125注射机的技术规范及特性如下：螺杆直径(mm)： 55最大理论注射容量(cm3)： 200400注射压力(MPa)： 109注射行程： 160锁模力(KN)： 2540最大注射面积(cm2)： 645最大模具厚度H(mm)： 406最小模具厚度H1(mm)： 165最大和穆行程： 260模板最大距离L0(mm)： 800模板行程L1(mm)： 400喷嘴圆弧半径R(mm)： SR18喷嘴孔径d(mm)： 4喷嘴移动距离(mm)： 210推出形式： 中间推出 和模方式： 液压-机械螺杆转速： 16、28、48机器外型尺寸： 4700X1000X1815其他： 总力280KN,开模力8T,顶杆最大距离190mm第五章 浇注系统和排气的设计5.1 浇注系统的设计原则（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，及喷射和蛇行流动，并有利于排气和补缩；（4）避免高压熔体对型芯和嵌件产生冲击，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）熔合缝位置必须合理安排，必要时配置冷料井或溢料槽；尽量减少浇注系统的用料量；（7）浇注系统应达到所需精度和粗糙度，其中浇口必须有IT8以上精度。5.2 浇注系统布置在多腔模中，分流道的布置有平衡式和非平衡式两类，一般以平衡式为宜。本次设计采用的是对角式布置，充分利用了它质量好，一致性好等优点。5.3 流道系统设计流道系统设计包括主流道、分流道和冷料井及其结构设计。5.3.1 主流道直浇口式主流道呈截锥体，见图5.5-1。主流道入口直径d应大于注射机喷嘴直径1mm左右。这样便于两者能同轴对准，也使得主流道凝料能顺利脱出。所以： d =4+1=5mm主流道入口的凹坑球面半径R，应该大于注射机喷嘴球头半径约23mm。反之，两者不能很好贴和，会让塑料熔体反喷，出现溢边致使脱模困难。故：R=12+（23）=（1415）mm取R=15mm锥孔壁粗糙度Ra0.8m。主流道的锥角=24。过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气。过小锥角使凝料脱模困难，还会使充模时流动阻力大，比表面增大，热量损耗大。主流道的出口端应该有较大圆角rD。其中， D可用经验公式求出：D= 其中， V-流经主流道的熔体体积（cm3）；K-因熔体材料而异的常数，取K=1.2；所以， D= 8mm所以， r=1 mm主流道的比表面S为：S= =0.58 主流道的长度是L，一般按模板厚度确定。但为了减小充模时压力降和减少物料损耗，以短为好。小模具控制在50mm之内。初步确定：L=50mmH=R=15=6mm5.3.2 分流道截面形状 分流道的截面形状有圆形、半圆形、矩形、梯形、V形等多种。其中圆形截面最理想，使用越来越多。本次设计采用单面圆形截面，形状如图5.1所示。图 5.1 分流道的尺寸由经验得知。（2）流道剪切速率的校核 = 由课本塑料制品与模具设计中表3.3-5可知，注射时间为t=2.0s故： Q=20.43/s=1275=12.75x1025102s-1符合要求。5.3.3 冷料井及拉料杆冷料井有两种，一种是纯为“捕捉”或贮存冷料之用；另一种是还兼有拉或顶出凝料功用。(1) 拉料杆冷料井 拉料杆冷料井可分为顶出杆成型的“拉顶”冷料井、拉料杆成型的“拉料”冷料井和凹坑拉料冷料井。在本次设计中，我们采用圆形头顶出杆成型的“拉顶”冷料井。它具有“拉顶”动作可靠的优点。形状如图5.2所示：图 5.25.4 浇口设计浇口是塑料熔体进入型腔的阀门，对塑件质量具有决定性的影响。因而浇口类型与尺寸、浇口位置与数量便成为浇注系统设计中的关键。5.4.1 浇口类型的选用浇口是塑料熔体进入型腔的阀门，对塑料件质量具有决定性的影响，因而浇口类型与尺寸、浇口位置与数量便成为浇注系统设计中的关键。浇口有多种类型，如直浇口、侧浇口、点浇口、重叠式浇口、扇形浇口、潜伏式浇口等。直接浇口虽然有如以等流程充模、浇注系统流程短、压力损失和热烈散失小，且有利于补缩和排气等优点，但是，塑件上残留痕迹较大，切除困难。重叠式浇口多用于大型腔。扇形浇口适合于大面积薄壁塑件。点浇口必须采用双分型面的模具结构；浇口位置可以自由选择，不受限制。剪切速率高，能使流程比增大；浇口必须用三板模切断；潜伏式浇口是点浇口在特殊场合下的一种应用形式。但可以在脱模时自动拖断；它可以隐藏在外表不露出的部位，使浇口痕迹不外漏。但加工比较空难，容易磨损。侧浇口也称为边缘浇口，由于它开设在主分型面上，截面形状易于加工和调整。多型腔模具常采用侧浇口，可设计成两板模。综合我的塑件，是比较容易流动的聚苯乙烯，而且零件外表面要求较高；潜伏式浇口也称为隧道浇口或剪切浇口，它从分型面的一侧沿斜向进入行腔。这样在开模时，不仅能自动切断浇口，而且其位置也可以设置在制品的侧面、端面和背面等各个隐蔽处，使制件外表无浇口的痕迹。它的截面形状如下图5.3所示：图 浇口尺寸计算潜伏式浇口的几个尺寸中，以深度h最为重要。H控制了浇口畅通开放时间和补缩作用。浇口宽度W的大小控制了熔体充模流量。浇口长度L，只要结构强度允许，以短为好，一般选用L=0.51.5mm。浇口深度有经验公式：h=nt (5.6-1) 式中， h-潜伏式浇口宽度(mm)，中小型塑件通常用h=0.52mm，大约为制品最大壁厚的； t-塑件壁厚()；n-塑件材料系数，取n=0.6。故： 浇口的经验公式：d= (5.6-2)式中， d-浇口直径； A-型腔表面积(mm2)；n-塑料材料系数；取n=0.6。AD2+4(1518)+2(2513)=3.14632+4(1518)+2(23.14513)=3115.665+1080+816.45012mm2所以： W=1.4mm最后，须用流经侧浇口熔体剪切速率=104s-1进行校核。又知充模注射时间为t=1.6s，故： Q=25.5cm3/s=33730=3.373104104s-1符合要求。5.5 浇注系统的平衡 本次设计分流道的布置采取的是平衡式布置，从主流道末端到各型腔饿分流，其长度、断面形状和尺寸都对应相等，各型腔受力相同，不需采取平衡计算 。5.6 排气系统的设计从某种角度而言，注塑模具也是一种置换装置。即塑料熔体注入模腔的同时，必须置换出型腔内的空气和从物料中溢出的挥发性气体。排气系统是注塑模具设计的重要组成部分。5.6.1排气系统的设计方法（1） 利用分型面排气是最简单的方法，排气效果与分型面的接触精度有关。（2） 利用顶杆与孔的间隙排气，必要时可对顶杆作些排气的结构措施；（3） 利用球状合金颗粒烧结块渗导排气，烧结块应有足够的承压能力，设置在塑件隐蔽处，并需要开设排气通道；（4） 在熔合缝位置开设冷料井，在储存冷料前也滞留了不少气体；（5） 可靠有效的方法是在分型面上开设专用的排气槽，尤其上大型注塑模具必须如此；（6） 对于大型的模具，也可以利用镶拼的成型零件的缝隙排气。由于我的设计将采用大量的镶件以保证模具具有良好的加工、维修性能；采用了大量的顶针以实现模具对塑件的均匀顶出，使得塑件不会因为应力不均匀而断裂或留下痕迹；采用了斜滑顶杆和侧抽芯滑块来实现塑件的抽芯。这些结构都的存在着间隙，可以利用这些间隙实现派气的功能，而不用设计另外的排气结构。另外，为了在分型面良好的排气，可以在动模镶块1与定模镶块1结合的同时，将动模板的厚度减少1mm，从而加强了分型面的排气功能，如图5.4所示：图 5.4第六章 成型零件设计模具闭合时，成型零件构成了成型塑料制品的型腔。成型零件主要包括凹模、凸模、型芯、镶拼件、各种成型杆与成型环。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力。作为高压容器，它的强度和刚度必须在容许值之内。成型零件的结构、材料和热处理的选择及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素。6.1 成型零件结构设计成型零件的结构设计，当然以成型符合质量要求的塑料制品为前提，但必须考虑金属零件的加工性及模具制造成本。成型零件成本高于模架的价格，随着型腔的复杂程度、精度等级和寿命要求的提高而增加。6.1.1 定模结构设计定模是成型塑件外表面的成型零件。定模的基本结构可分为整体式、整体潜入式和组合式。根据本次设计的塑料的特点，采用组合式定模。定模的形状如下各图所示。（1）定模板：图 6.1定模板设计如图6.1所示，其中一位置是用来放制定位定模镶块的锲型锁紧块，他与模板垂直的方向有一定的斜度在螺钉的作用下可以对镶块起到定位的作用。二位置上是用来放制侧向抽心导块所用的定位孔。三位置放一个凸型锁紧块，如图6.2所示：图 6.2的上半部分，它的下半部分装在动模板上，两者之间具有较高的配合关系，这不仅可以起到二次定位的作用，最主要的是在注塑机注射时，可以锁紧模具，使得导柱，导套承受较小的横向冲击力保护了导柱、导套的使用寿命。四位置为放置导套的导套孔，由于所选的导套为带肩导套，所以该孔为梯形孔，具体零件参考定模板零件图。五位置是参与冷却的水流道由于它由此处流入定模镶快，所以设计了防止漏水的橡胶圈槽，其形状如图6.3所示： 一图 二图 三图图 6.3一图是放入橡胶圈但镶块还没有装入的时刻，当镶块装入时镶块的压力将橡胶圈压成图二所示的椭圆形状，同时，利用自身的弹力将两块模板之间的缝隙牢牢的封死，使冷却液在流过两块模板之间时不会漏出模板，影响注塑生产的过程。三图是六处的放大图。其他特征如螺钉孔以及吊耳螺钉孔可参考上模板零件图。模板的厚度以及各个螺钉孔的位置、导套孔的位置是由所选择的模架给出的，可参见模架A1-355355-38-Z1。（GB/T12556）尺寸。（2）定模镶块的设计：镶拼式组合模具虽然具有强度和刚度较差，制造成本高的问题，但是由于它具有但由于它具有良好的互换性，型腔成型部分容易损坏，可以在损坏时进行互换，简化了模具的维修过程，同样节省了成本；而且它可以合理的运用材料，定模板由于不参与零件成型，可以采用一般的材料，而镶块参与零件成型，属于重要零件必须用要求比较高的材料，比如镜面钢（PMS），节约了优质的模具钢，在某种程度上也是节省成本。镶拼式组合凹模镶块的加工一般是采用线切割、电火花、数控铣床等现代化加工手段来保证加工的精确性和良好的表面光洁度。我所设计的定模镶块1如图6.4所示： 图 6.4圆圈所引出的地方是根据零件要求所做的两个定模镶块2孔，三维图如图6.5所示：图 6.5（3）镶块的定位：镶块1的定位是由位于定模板底板的螺钉与侧面的锲型锁紧块来实现的。如图6.6所示：图 6.61为定模板；2为锲型锁紧块；三为定模镶件1；四为动模部分。螺钉旋入定模板1时，同时带动2向下，从而使得定模镶件1在横向精确定位。由于定模镶件2镶嵌在1内，所以不可能用这种比较简单实用的方法。而由于它大小比较小，所以可以做一个斜面，依靠斜面将镶块定位，在底部用螺钉孔固定。如图6.7所示：图 6.7 其中，1为定模镶件（1），2为定模镶件（2），3为定模板，4为定模座板。6.1.2 动模结构设计动模和和动模型芯都是用来成型塑料制品的内表面的成型零件。动模也称主型芯，用来成型塑件整体的内部形状。小型芯也称成型杆，用来成型塑件的局部孔或槽。与定模部分不同，它与注塑机后半部分相连它参于塑件的顶出，一般的模具设计都要求塑件留在动模部分，好容易脱模。因而动模一般比定模复杂。 我的塑件由于外表面向上，要求较高，而内表面装配在遥控器里面，主要是参与增加强度的肋板以及定位零件的特殊装置，对于外观并没有太高的要求，所以只要保证尺寸的精确就可以了。经过查资料和考证，我决定采用与定模部分一样的结构整体镶拼式组合凹模。（1） 动模板的结构 由模具设计手册才查的模架A1-355355-38-Z1（GB/T12556）动模板的尺寸，再由PRO/E设计可以得到如图6.8所示的动模板结构：图 6.8 其中1位置用来放凹型锁紧块，它与定模板上的凸型锁紧块相配合，正在注射时锁紧模具使得导柱导套承受较小的横向冲力，减少了导柱的压力同时也对型腔起到保护的作用。2位置为回程杆孔属于复位机构，这一点将在复位机构中进行详细的介绍。3位置为放置侧向抽心的滑块槽，在图中一共有四个这样的结构，在它上面的台阶安放压板压住滑块，从而起到抽心的作用，同时也比一般的燕尾槽，梯形槽减少了加工难度，简化了模具结构。4为大斜切角，在模具的每一块模板上都有一个角是这个样子的而且在安装后他们处在同一面上这主要上为了方便安装为此，还要在它上面打上模板字号，此块模板牌号为三，所以打上三字。5为计数器安装的位置，计数器示意图如图6.9所示：图6.9模具开模一次，对计数器的小按钮压一次，带动计数器个位的数字向前走一位，当走过一个周期后，就自动向前进一位，从而起到计量模具注塑次数的作用。它对于检验模具的使用寿命，定期定量的维护模具，以及对易磨损件做定期的更换都有至关重要的作用。6出为带肩导柱空，具体尺寸见动模零件图。7为参与冷却的水流道由于它由此处流入动模镶快1，所以设计了防止漏水的橡胶圈槽，其形状以及作用参见图6.3和定模板设计。：（2）动模镶件1的设计：动模镶件1是安装在动模板内的大型整体式镶件，它参与一部分不重要的型腔成型起结构如图6.10所示： 图 6.10 1处装入动模镶块3以成型塑件薄壁的紫外线孔。2处为用以侧向抽芯的斜顶孔。由于每个塑见有六个侧向抽芯模具又是一模两腔所以将外侧的四个抽芯做成斜滑块，而里面的四个和两侧的四个做成斜滑顶杆。34均为抽芯槽。（3）动模镶件2的结构设计：动模镶件2是塑件内侧的主要成型件，其三维结构如图6.11所示：图 6.11这是通过PRO/E拆模而地出的镶件，它的尺寸以PRO/E图为标准。（4）动模镶件3的结构设计：它成型遥控器的紫外线孔，与其他镶块不同的除了外形，还有它采用台阶定位。起结构如图6.12所示：图 6.12（5）镶针的设计：由于遥控器的外壳除了采用倒扣连接外，还要通过螺钉连接由于塑料件是非钢性零件，所以在设计零件时，没有螺纹的要求，而在成型后将螺钉强行拧入，塑件上就会自然留下螺纹的痕迹。起结构装配如图6.13所示：图 6.136.2 成型零件钢材选用6.2.1 选用要求（1） 机械加工性能良好。（2） 抛光性能优良。（3） 耐磨性和抗疲劳性能好。（4） 具有耐腐性能。6.2.2 我所选用的钢材： 由于我的设计采用整体镶拼式模具所以可以在符合模具强度，刚度以及光洁度的前提下合理的选用钢材。（1） 定模板： 定模板由于没有参与塑件的成型，所以对表面光洁度要求不高，因而我采用了5CrMnMo。5CrMnMo属于通用塑料模具钢材，用于调质后精加工大型热塑塑性塑料注射模具，淬透性差，淬火变形小，较高温度下时，热疲劳性不高，抛光性能差。此种钢材适用于制造要求具有较高强度和高耐磨性的各种模具。（2） 定模镶件：定模镶件是零件外表面的成型面，由于零件的外表面要求比较高，所以所以定模镶件要求能够抛光到镜面要求。所以我选择了镜面钢PMS。在镜面钢中，我选择了10CrNi3MnCuAl。它是一种高级镜面Ni-Cu-Al析出硬化型塑料模具钢，采用电弧炉加电渣重溶法制刚，钢材纯净，有高的抛光性能，抛光后表面粗糙度可达到Ra0.050.12m，并具有很好的花纹图案蚀刻性能，时效后硬度可以达到HRC3845，变形率在0.05%以下，是热塑性塑料透明件和各种光亮要求的塑料制品成型模具专用钢。（3） 动模镶件：动模镶件成型塑件的下表面，由于它于遥控器下半部分配合，装在里面，所以要求只要达到一定的光洁度就可以了。我选择了3Cr2Mo，该钢是由美国AISI的P20转化过来的预硬性塑料模具钢，并已经纳入国标（GB1299-1985）可在29.535HRC硬度条件下供应，有良好的机加工性能，极好的抛光性能，是各国应用比较广泛的塑料模具钢材。（4） 动模板：动模板同样采用5CrMnMo，理由与定模板相同。6.3 成型零件工作尺寸计算注塑模成型零件工作尺寸，是指这些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。由于塑件尺寸类型的多样性，及其成型收缩率的方向性和收缩率的不稳定性，以及塑件和金属模的制造公差，因此成型零件工作尺寸的计算，一直是注塑加工中的重大课题。成型零件的每个工作尺寸，都要根据塑件尺寸和精度要求逐一计算。对塑件和模具成型零件，掌握它们的尺寸和公差确定的公式与规则，及其影响因素，是十分必要的。 模具成型零件工作尺寸，应按照国家GB1800-79标准公差数值，用公差等级IT6IT10确定偏差，并作相应规定：(1) 包容和被包容尺寸采用单向偏差制；(2) 模具上包容尺寸均采取正偏差，既作为基孔制的孔；被包容尺寸均标注负偏差，即作为基轴制的轴。(3) 对中心距和单向位置尺寸，均取双向等值偏差。按照以上规定，现根据塑料件的尺寸按平均收缩率Scp对模具尺寸进行计算。注：本小节所有表格除表3.11-2 SJ1372-78公差数值从塑料模具设计师指南中查出外，其余均从塑料制品与模具设计中查出。其中，我们由第三章可知，Scp=0.44。本节所采用的主要代号及其含义如下：Dm、dm-模具的包容、被包容尺寸，mm；Hm、hm-模具的包容、被包容深度、高度尺寸，mm；Lm、lm-模具的中心距、单边位置尺寸，mm；-塑料件尺寸公差,按SJ1372-78选定，mm；m-模具成型零件的制造公差，按GB/T1800-1998确定，mm；Scp-注射塑料物料的平均成型收缩率；D、d-塑料件包容、被包容径向尺寸，mm；H、h-塑料件的包容、被包容的深度、高度尺寸，mm；L、l-塑料件的中心距与单边位置尺寸，mm；6.3.1 凹模和镶件尺寸计算遥控器外壳的尺寸详见零件图，所用的计算公式如下： 型腔径向尺寸： （1）； 型芯径向尺寸： （2）； 型腔深度尺寸： （3）； 型芯高度尺寸： （4）； 其中：注射塑料物料的平均成型收缩率，0.004； ：模具成型零件的制造公差； ：塑料件尺寸公差；塑料件尺寸公差可由文献2上表3.43查出，系数x可由表3.49查出，模具成型零件的制造公差可由表3.46查出。a：动模镶件2的径向尺寸计算：由公式（1）：；b： 型腔深度尺寸： 由公式（3）： ；6.4 侧向抽芯的设计：侧型芯抽芯塑件外围的凹槽，可以利用斜顶和抽芯滑块来实现抽芯，如果全部使用滑块，则受到一模两腔的限制，不能抽出处在模具内侧的凹槽；但假如全部使用斜滑顶杆，则会影响塑件推出时，从模具上拿下，因为在那一时刻，塑件还没有完全定型，很容易在外力的作用下，产生一定量的变形。鉴于以上两种情况，我的模具决定采用斜滑顶杆与抽芯滑块联合使用以实现所有位置的抽芯。6.4.1 抽芯滑块的设计图 6.14如图6.14所示的抽芯结构在现场极为常用，原因在于它便于加工制造，容易装配。在抽拔力不大的情况下能实现可靠稳定的抽芯，6.4.2 斜顶抽芯设计图 6.15斜顶如图6.15所示，在顶出塑件时，不但充当的推杆的功能，还可以而且起到抽芯的作用，减少了推杆的数目。第七章 合模导向机构设计模具闭合时要求有准确的方向和位置，具有一定精度的合模导向机构，是注射模设计不可缺少的组成部分。7.1 导向机构的功用在注射模中，指引动模与定模之间按一定的方向闭和定位的装置，称之为合模导向机构。此外，在卧式注塑机上的注塑模，其脱模机构也需设置导向机构。因此，导向机构的功能有：（1） 定位作用（2） 导向作用（3） 承受一定侧压力（4） 支承定模型腔板或动模推件板本次设计中，我们选用导柱导向机构7.2 导柱和导套设计导柱导向机构，包括导柱和导套两个主要零件，分别安装在动、定模两边。导柱的基本机构形式有两种。一种是除安装部分的凸肩外，长度的其余部分直径相同，称带头导柱，见GB4169.4-84，另一种是除安装部分的凸肩外，使安装的配合部分直径比外伸的工作部分直径大，称有肩导柱，GB4169.5-84。带头导柱用于生产批量不大的模具，可以不用导套。有肩导柱用于采用导套的大批量生产并高精度导向的模具。装在模具另一边的导套安装孔，可以和导柱安装孔以同一尺寸一次加工而成，保证了同轴度。导柱前端均须有锥形引导部分，并可割有储油槽。导柱直径尺寸随模具模板外形尺寸而定。模板尺寸愈大，导柱间的中心距应愈大，所选导柱直径也应愈大。根据前面的计算可知，我们可根据模板外形尺寸可选择导柱直径d=25mm的有肩导柱 . 无论带导套或不带导套的导向孔，都应设计为通孔，或专门设计排气槽，以避免模具闭合时的空气阻力，我在定模板开了一个凹槽，用以排气。导套常用的结构形式也有两种，一种是直导套，见GB4169.2-84。直导套常用于厚模板的导向，需与模板上导向空有较紧配合，防止被导柱拖出，应该有紧定螺钉固定。另一种是带头导套。带头导套安装需要复以垫板。这种导套长度取决于模板厚度。这两种导套中，孔的工作部分长度一般是孔径的11.5倍。本次设计选用的导柱和导套有两种，一种是导向模具动模板与定模板，使之能精确定位的导柱导套，另一种是导向推板，推板固定板的导柱导套；但两种都是标准件，其形状和尺寸如图7.1所示。图 7.17.2 导柱和导套材料的选择模具中导向副的作用是保证上模相对于下模有一精确的位置关系。在中小型模具中应用最广的滑动导向副结构，对于要求精度高、寿命长的模具，导柱导套不但要求具有较高的刚度和强度来承受大的冲击、支撑模具的部分板件，而且要求要有良好的耐磨性，保证在使用期间能起到其应有的作用。尊上所述，我的导柱选择了20号钢，该钢属于低碳碳素钢，强度不高，但韧性，塑性和焊接性能均好，经过渗碳淬火、回火处理，可获得外表较高的硬度，外表面又比较耐磨，而心部又具有比较好的韧性，所谓外影心韧，是优良的导柱材料。20号钢的热处理工序安排：锻造a正火a粗加工a机加工成型a渗碳或碳氮共渗a淬火及回火a嵌修抛光a镀烙我的导套采用黄铜，因为导柱和导套在导向中总有一方会因为空气中的杂质产生磨损，而铜的质地柔软，这样就保护了导柱，从而使得导向机构可以长时间的使用。同时铜也是自然界最耐磨的金属材料之一，它还有一定的自润滑性能。第八章 脱模机构设计可靠地脱模，让固化的成型塑件完好地从模具中顶出，取决于脱模机构合理设计。脱模在开模的后期，常见脱模过程是塑件滞留在动模边，通过脱模机构的顶出动作，将塑件从主型芯上脱出。8.1 脱模机构的设计要求（1） 尽可能让塑件留在动模，使脱模动作易于实现；（2） 不损坏塑件，不因脱模而使塑件质量不合格；（3） 塑件被顶出位置应尽量在塑件内侧，以免损伤塑件外观；（4） 脱模零件配合间隙合适，无溢料现象；（5） 脱模零件应有足够的刚度和强度；（6） 脱模机构要工作可靠，运动灵活，制造容易，配换方便；为实现注塑生产的自动化，必要时不但塑件要实现自动坠落，还要使浇注系统凝料能脱出并自动坠落。优秀的设计还应以简单易行机构达到以上要求。8.2 脱模机构的设计简单脱模机构有推杆机构、推管机构、推件板机构及这些机构的组合。在本次设计中，我们采用推杆机构。推杆结构又可分为单节式推杆、台阶式推杆、嵌入式推杆、异形推杆、锥形顶杆等。根据本次所设计的塑料件的结构特点，我们采用了两种推杆机构，即单节式推杆和台阶式推杆。对于直径叫小的推杆，为了保证其刚度和强度，我们采用了台阶式的推杆结构；对于直径较大的推杆，我们采用的是单节式的结构 。由于我的零件型腔复杂，所以采用推杆推出；又因为采用斜滑顶杆抽芯，可以利用斜滑顶杆将塑件推出，顶杆分布图如图8.1所示：图 8.1图中（1）处为斜滑顶杆顶出，为了及不影响塑件的结构，又能均匀的顶出塑件，图中的（2）到（7）为不同直径的推杆。以保证塑件不会因为应力过大而产生变形。各个推杆的直径为：（2）3；（3）2；（4）4；（5）1.5；（6）2.5；（7）6。第九章 冷却系统设计高温塑料熔体在模腔内凝固将释放热量，注射模存在严格合适的模具温度。模温调节系统是
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