照相机外壳的注塑模设计-前壳体【8张CAD图纸+PDF图】
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沈阳工业大学工程学院毕业设计（论文）第1章 塑料模具1.1 塑料模具的基本概念塑料模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工具，它对塑料零件的制造质量和成本起着决定性作用。那么，究竟什么是塑料模具？首先，得从塑料说起，塑料是由从石油生产出来的合成树脂加入增塑剂、稳定剂、填料等物质组成的，原料为小颗粒状或粉状。如果将这些小颗粒状塑料加热熔化成液体，注入到一个具有所需产品形状的型腔中，待塑料冷却后取出来，就得到了与型腔形状一样的塑件，这个具有型腔的东西称为模具，因为它专门用于制作塑料件，所以通常称为塑料模具。现代塑料制品的生产中，合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具是必不可少的三项重要因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求，塑料制品使用要求和造型设计起着重要的作用。高效率的全自动设备只有配上相应的先进模具才能发挥出其应有的作用，随着塑料制品的品种和产量需求的增大，对塑料模具也提出了越来越高的要求，促使塑料模具不断向前发展。1.2 塑料模具的类型塑料的种类很多，其成型方法也有很多，不同的塑料成型方法所要求的模具的原理和结构都不相同，按照成型方法的不同，可以将塑料成型模具分为以下几种类型.1.2.1 注射模具 注射成型技术的基本概况注射成型又称注射模塑，是热塑性塑料制件的一种主要成型方法。除个别热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以用此方法成型。近年来，注塑成型也成功地用来成型很多热固性塑料制件。注射成型可成型各种形状的塑料制件，它的特点是成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精密、带有嵌件或侧孔的塑料制件，且生产效率高，易于实现自动化生产，所以广泛用于塑料制件的生产中，据有关资料统计，注射成型在当今塑料制品成型中占有大约50%的比重，世界上塑料成型模具的产量半数以上是注塑模具。但是，由于注射成型的设备及模具制造费用较高，还不适合单件及小批量生产的塑件。注射成型所用的设备是注射机。目前注射机的种类很多，但实际生产中普遍采用的是柱塞式注射机和螺杆式注射机。注射机的类型的确定一般参照注射的原料（塑料）的种类。 注射成型工艺过程注射成型工艺过程包括：成型前的准备、注塑成型过程和塑件的后处理三个阶段。1成型前的准备为了使注射过程能够顺利的进行并保证塑件的质量，在成型前应进行一系列必要的准备工作。包括原料外观的检验和工艺性能的测定、物料的预热和干燥、嵌件的预热、料筒的清洗（柱塞式料筒可使用拆卸清洗法，而螺杆式料筒可采用对空注射法清洗）、脱模剂的选用。2注射成型过程注射成型过程包括加料、加热塑化、加压注射、保压、冷却定型、脱模等工序。但从实质上讲主要是塑化、注射充模和冷却定型这几个基本过程。应该指出的是，若冷却速度过快或模温不均，则塑件会由于冷却不均匀而导致各部分收缩不一致，使塑件产生内应力，因此，冷却速度必须适当，这个很大程度上取决于冷却系统的设计是否合理。3塑件的后处理由于塑件不均匀或由于塑料在型腔内的结晶和冷却不均匀，或由于金属嵌件的影响和塑件的二次加工不当等原因，塑件内部不可避免的存在一些内应力，从而导致塑件在使用过程中产生变形或者开裂。为了解决这些问题，要对塑件进行适当的后处理，主要方法是退火和调湿处理。退火处理主要是消除塑件内应力，调湿处理主要是使制品到达吸湿平衡，使塑件的颜色、性能以及尺寸得到稳定。1.2.2 其他类型的塑料模具压缩成型模具（又称压塑模）,吹塑模具,挤出模具（又称挤出机头）,除以上四种塑料模具外，还有压注模具、泡沫塑料成型模具等。第2章 照相机外壳注塑模具设计2.1 照相机前面板设计2.1.1 数码相机的发展与未来照相机自1839年由法国人发明以来，已经走过了将近200年的发展道路。在这200年里，照相机走过了从黑白到彩色，从纯光学、机械架构演变为光学、机械、电子三位一体，从传统银盐胶片发展到今天的以数字存储器作为记录媒介。笑看浮云遮望眼，瞬间沧海变桑田，数码相机的出现正式标志着相机产业向数字化新纪元的跨越式发展，人们的影像生活也由此得到了彻底改变。 1969年美国宇航员在月球上拍下的数码照片，尽管那个时候专用于航天事业的数码相机所拥有的分辨率还达不到30万像素，仍然使用感光胶片作为记录媒介，但图像信号却能通过卫星系统顺利传送到地面指挥中心，这对于航天事业的发展无疑具有重大的现实意义。自从1969年10月17日，美国贝尔研究所的鲍尔和史密斯宣布发明“CCD”（电荷耦合元件）以来，这种感光元件在经过进一步完善之后，终于在今天得到了广泛应用。4色CCD、SUPER CCD等最新改良版不断涌现，像素数早已跨越了千万像素，而成像效果却也已臻于完美。 经过十几年的不断发展，DC产业早已走出了自己的幼年，外观设计更趋成熟，操作功能日渐强大，并且随着制造成本的进一步降低，这类产品的发展已经显露出了不可限量的发展苗头。总体来看，DC产业十几年的发展历程一直秉承了“更高、更快、更强、更加人性化”的发展脉络，正是在制造厂商的不懈努力之下，今天的数码相机市场才会变得如此繁荣和美丽。人们在享受科技所带来的便利的同时，仍会不由得念起数码相机诞生之初所走过的坎坷道路，对这一产业产生重大影响的一些经典机型至今依然让人难以忘却。生命的演化永不停滞，而DC产业的发展却也永无尽头。在像素分辨率节节攀升的前提下，今天的数码相机厂商早已不再把这项指标作为提升产品竞争力的唯一手段，让自己的产品更加好用、易用，更加具有人性化和亲和力，这早已成为他们进行产品设计的最新共识。 明天的数码相机市场会像90年代一样为我们带来更多惊喜吗？让我们拭目以待吧。2.1.2 黄金分割点 (golden section ratio)长度约为全长的0.618处进行分割就叫作黄金分割这个分割点就叫做黄金分割点把一条线段分割为两部分，使其中一部分与全长之比等于另一部分与这部分之比。其比值是一个无理数，用分数表示为(5-1)/2，取其前三位数字的近似值是0.618。由于按此比例设计的造型十分美丽，因此称为黄金分割，也称为中外比。这是一个十分有趣的数字，我们以0.618来近似表示，通过简单的计算就可以发现： 1/0.618=1.618。 宽与长之比满足黄金分割比的矩形物件（如窗户、书本）的外形会使人感到美观大方、赏心悦目。在中世纪，黄金分割被作为美的象征几乎渗透到了建筑和艺术的各个部分。例如据说人体雕塑的上半身和下半身的长度，如果满足黄金分割比，就最匀称优美。所以在塑件的设计中采用了黄金分割比，是镜头孔与整个整个机壳上下、左右都成黄金分割比，使其得到完美的体现。2.1.3 注塑件结构分析技术分析注塑成型工艺分析产品介绍 ：产品名称照相机前壳体 如图2-1所示。 图2-1 照相机前壳体2.1.4 产品资料体积：11.69 cm重量：12.27 g长度：110 mm宽度：64 mm高度：21.1 mm厚度：1mm产品材料：ABS(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯的共聚物)密度：1.031.07 g/cm收缩率：0.3%0.8%注射压力：60100 Mpa本次设计选用密度为：1.05 g/cm2.2 注塑成型设备选择2.2.1 概述注塑机是注塑成型的主要设备，注塑机的技术参数和性能与塑料性质和注塑成型工艺有着密切的关系。注塑成型设备的进一步完善和发展必将推动注塑成型技术的进步，为注塑制品的开发和应用创造条件。 随着塑料和成型工艺的发展，注塑机无论从产量还是品种上都有很大增长。从世界塑料机械主要生产国，如美、德、日、意来看，注塑机的产量在逐年增长，并在整个塑料机械中占有很大比重。 新型工业和塑料的发展和应用对注塑成型机械和设备提出了更高的要求，使之向品种多、规格全、高效、高速、高精度、低能耗和低噪音方向发展。近年来，中小型注塑机的技术发展非常迅速，就工艺参数而言，塑化能力、注射压力等都有很大提高。有的发展成超高系列，其注射压力已达451Mpa（4600kgf/cm2），在这种设备上模腔压力可达98Mpa(1000kgf/cm2)，使注塑制品的废品率几乎为零，可注塑0.10.2mm厚的薄件制品。 90年代的注塑机正向节能、精密成型、超精密成型、低噪音和高级自动化方向发展。所谓节能是指注塑机要节省泵的动力，节约电力。精密成型是指生产制品尺寸精度的范围在0.010.001mm，超精密成型是指生产制品尺寸精度的范围在0.0010.0001mm，低噪音是指注机能在平稳无撞击和无振动下工作，在距离机器1m左右的地方的噪音应低于70分贝。高级自动化是指注塑机能远距离操作或无人操作，保证制品的精度、注塑工艺条件的稳定性和再现性。另外，微处理机在注塑机上的应用是注塑机自动控制方面最重要的发展。 注射成型工艺对各种塑料的加工具有良好的适应性，生产能力较高，并易于实现自动化。在塑料工业迅速发展的今天，注塑机不论在数量上或品种上都占有重要地位，其生产总数占整个塑料成型设备的20%30%，从而成为目前塑料机械中增长最快，生产数量最多的机种之一。 2.2.2 注塑成型设备的分类近来来，由于塑料工业的飞速发展，注塑机的种类日益增多，分类方式也较多。因此，现在还没有一种完全标准的方法，目前用得较多的分类方法如下。 按注塑机加工能力分类注塑机加工能力主要由合模力和注塑量参数表示，国际上通用的表示法是同时采用注塑量和合模力来表示。按其加工能力可分为超小型、小型、中型、大型、和超大型注塑机。 按设备外形特征分类1卧式注塑机卧式注塑机是最常见的形式。其合模装置和注塑装置的轴线呈水平一线排练。它具有机身低，易于操作和维修，自动化程度高，安装较平稳等特点，是目前应用最广泛的一种。2立式注塑机注塑机的合模装置和注塑装置的轴线呈垂直一线排列。3角式注塑机注塑机的合模装置和注塑装置的轴线互成垂直排列。 按注塑机的用途分类按用途可分为通用和专用注塑机。专用注塑机又可分为热固性型、排气型、转盘式等注塑机。2.2.3 选注塑机 计算注塑件的体积和质量该产品（外壳）的材料为ABS，查实用模具设计与制造手册得其密度(平均密度)为1.031.07g/cm3，取1.05 g/cm3计算，收缩率为0.3%0.8%，取0.5%计算。使用Pro/E软件画出外壳的三维实体图，应用软件自动计算出图形的体积为V塑=18.75cm3,因此，外壳注塑件的质量为Mz =V塑=1.05g/cm311.69cm3=12.27g。初定选用两个型腔。估算浇注系统和产生的飞边的凝料质量为6g，可计算出浇注系统的体积为：V浇=M浇/=6g/1.05g/cm3=5.442cm3故 V总= 2V塑+V浇=211.69cm3+5.442cm3=28.82cm3M总=V =1.0528.82=30.2 注塑机的确定由3.1.4可知，外壳注塑件的实际注塑质量为M总=30.26g，实际注塑体积为V总=28.82cm3，根据实际情况，注塑机的实际注塑量是理论注塑量的80%左右，则理论注塑质量M1=M总/80%=31.50g/80%=37.83g，理论注塑体积为V1=V总/80%=30.00cm3/80%=36.23cm3。注塑模必须安装在与其相适应的注塑机上才能进行生产，因而在设计模具时，必须熟悉所选用注塑机的技术规范。表2-1 SZ-40/32 机械参数表机型编号SZ-100/60螺杆直径mm24理论注塑容积cm40注塑压力MPa150注塑速率gs螺杆转速rmin塑化能力kgh锁模力kN320模板行程mm160拉杆间距mm205模具最大厚度mm180模具最小厚度mm130顶出力kN顶出行程mm电机功率kw加热功率kw外型尺寸mmm 塑化量和型腔数的关系塑化量是注塑机每小时能塑化塑料的质量（g/h）。根据注塑机的塑化量，确定多型腔模具的型腔数n。根据塑料模具设计的式： (2-1)可知：= 因此，采用一模两腔的结构可以实现。式中：n型腔个数k利用系数，一般取0.750.85Mz每个塑件的质量,gM1浇注系统及飞边的质量，gM注射机的质量公称注射量，g2.3 浇注系统的设计所谓浇注系统是指注塑模具与注塑机喷嘴接触处到模具型腔之间的塑料熔体的流动通道或在此通道内凝结的固体塑料称为浇注系统。浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统（热流道）两类。本次毕业设计的浇注系统采用普通流道浇注系统，整个浇注系统的设计包括主流道、分流道、冷料井和浇口五个部分的设计。2.3.1 浇注系统设计的原则 了解塑料的成型特性设计的浇注系统应适应所用塑料的成型特性要求，每一种不同的塑料都有其所适应的温度和剪切速率。但在实际中，都不希望浇注系统太长、太粗，因为这样可以保证热量和压力损失最小，又能减少材料的浪费。 布局合理对多型腔的注塑模具，分流道应尽可能采用平衡式布局，这样有利于塑料熔体在同一时间内充满各个型腔的深处和角落。 防止型芯和塑件的变形高速熔融塑料进入型腔时，要尽量避免料流直接冲击型心或嵌件，否则会使注塑压力消耗或使型芯及嵌件变形。 减小流程及塑料耗量在满足成型和排气良好的前提下，塑料熔体应以最短的流程来充满型腔，这样可以缩短成型周期，提高成型效果，减少塑料用量。 排气良好浇注系统必须保证充模过程快而不紊，创造良好的排气条件。 修整方便，保证塑件外观质量浇注系统的位置与形状选择应结合塑件的形状和技术要求确定，做到即修整方便，又无损塑件的外观及使用，有时由于进料口处有收缩现象，而塑件在此部位有要求时，应考虑留有修整的加工余量。2.3.2 主流道设计主流道是指喷嘴口起至分流道入口处止的一段通道，它与注塑机喷嘴在同一轴心线上，熔料在主流道中并不改变方向。在卧式或立式注塑机用的模具中，主流道垂直于分型面；在直角式注塑机用的模具中，主流道与分型面相重合。由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常主流道不直接开在定模板上，而是将它单独设计成主流道衬套镶入定模板内。这样便于用优质钢材加工和热处理，而且易于修整和更换。浇口套与型腔交接处的浇道设计的方案选择。方案一，如图2-2所示。图2-2 浇口套与型腔交接处的浇道设计的方案一方案二，如图2-3所示。图2-3 浇口套与型腔交接处的浇道设计的方案二最终选择方案二。方案一对比方案二，方案一容易在浇口套与型腔结合面产生溢料，当其冷却后会凝结在缝隙里，不易被拉料机构拉出。 浇口套进料口直径的确定根据塑料模具设计手册表5-41可知：型号为SZ-40/32的注塑机的喷嘴直径为：d=3mm 。根据塑料模具设计的公式：D=d+(0.51)mm （2-2）可知：D=d+(0.51)=3mm+(0.51)mm=3.5mm4mm 。取D=3.5mm 。式中：D浇口套进料口直径 球面凹坑半径(R）根据塑料模具设计表5-2，型号为SZ-40/32的注塑机的喷嘴球头半径为：r=10mm 。根据塑料模具设计的公式：R=r+(0.51)mm （2-3）R=r+(0.51)mm =10+(0.51)mm=10.5mm11mm取R=10.5mm 浇口套与定模板、定位环的配合根据塑料模具设计的第六章“注塑模具设计”可知：浇口套与定模板的配合采用H7/m6，浇口套与定位环的配合采用H9/f8。 选定浇口套根据以上计算可知：浇口套进料口直径D=3.5mm；球面凹坑半径R=11mm；则查塑料模具设计选定一浇口套，其各个尺寸参数如下：D=25mm；d1=3.5mm；d2=18mm；l1=5mm；R=10.5mm；=；L=50.50mm备注：此处的d1=3.5mm为浇口套进料口直径，而D为浇口套大端面直径。如图2-4所示：图2-4 浇口套2.3.3 冷料井的设计冷料井的作用是贮存因两次注塑间隔而产生的冷料以及熔体流动的前锋冷料，以防止熔体冷料进入型腔而影响塑件的质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。冷料井一般设计在主流道的末端，既位于主流道正对面的动模板上，当分流道较长时，在分流道的末端有时也设冷料井。一般情况下，冷料井的直径宜大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端直径。 冷料井的分类底部带有推杆的冷料井这类冷料井的底部由一根推杆组成，推杆装于推杆固定板上，常与推杆或推管脱模机构连用。这类冷料井的结构如图2-5所示：图2-5冷料井结构底部带有拉料杆的冷料井这类冷料井的底部由一根拉料杆构成，拉料杆装于型心固定板上，因此它不随脱模机构运动，其结构如图2-6所示：图2-6 底部带有拉料杆的冷料井1主流道；2冷料井；3拉料杆 冷料井的具体参数的确定(1) 确定冷料井的类型冷料井类型采用图3-6中第一种形式，既冷料井的形状为圆台形，下面带有拉料杆。(2) 确定冷料井的尺寸根据冷料井的设计原则以及浇口套的参数，可以确定冷料井的参数，因为浇口套的主流道小端直径为d1=3.5mm，=，因此，可以计算出主流道直径为d=6.25mm，据此，可以确定冷料井的参数：直径d=7.4mm，高度为8mm如图2-7如图2-7 冷料井2.3.4 分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，是指塑料熔体从主流道进入多腔模的各个型腔或单腔模多处进料的通道，起分流和转向作用。在多型腔的模具中分流道必不可少，而在单型腔的模具中，有的则可省去分流道。在分流道设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损失和尽可能的避免熔体温度的降低，同时还要考虑减小流道的容积。 分流道的设计要点1 分流道的表面不要求很光滑，表面粗糙度一般在1.25m2.5m 即可，这可以增加对外层塑料熔体流动的阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层，有利于保温。但表壁不得凹凸不平，以免对分型和脱模不利。2 当分流道较长时，在分流道末端应开设冷料井，以容纳注射开始时产生的料流“前锋”，保证塑件的质量。3 分流道可单独开设在定模板上或动模板上，也可以同时开设在动、定模板上，合模后形成分流道形状。4 分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过度。 分流道截面形状的确定分流道截面形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U型等，如图3-8所示。圆形和正方形截面流道的比表面积最小（流道表面积与体积之比值成为比表面积），塑料熔体的温度下降少，阻力亦小，流道的效率最高。但是，在生产实际中，这两种形状的加工都比较困难，而且正方形截面不易脱模，所以在生产实际中较常用的截面形状为梯形、半圆形及圆形。结合外壳注塑件的特征，在本次设计中采用U型分流道，如图2-9中所示。原因是这种截面的流道在生产实际中较为实用，而且加工也不困难。(a) (b) (c) (d)图2-8 分流道截面形（a）圆形；（b）半圆型；（c）矩形；（d）梯形图2-9 U型分流道 分流道尺寸的确定根据塑料成型加工与模具的式： (2-4)式中：D分流道直径mm Smax塑件最大壁厚mm又：m=2Mz=219.68g=39.36g；根据型腔布局的参数可知，两个型腔侧壁之间的距离为31.43mm，由于在分流道的两侧还要设计两个浇口，因此先估计分流道的长度为23.43，则由以上公式（2-1）可计算出分流道直径：D=2+1.5=.4 分流道的布置1平衡式布置这是多腔模具中分流道的一种布置方式，是指分流道到各型腔浇口的长度、断面形状、尺寸都相同的布置形式。它要求各对应部位的尺寸相等，这种布置可实现均衡送料和同时充满型腔的目的，使成型的塑件力学性能基本一致。当然，有时候由于塑件外形比较复杂，这种形式的布置会增加分流道的长度。如图2-10中（a）所示。2非平衡式布置非平衡式布置是指分流道到各型腔浇口长度不相等的布置，这种布置使塑料进入各型腔有先后，不利于均衡送料，但对于多型腔的模具，为不使流道过长，也常采用。为了达到同时充满型腔的目的，各浇口的断面尺寸要求不同，必须通过多次试模才能实现。如图2-10中（b）所示。（a） （b）（a）平衡式布置； （b）非平衡式布置图2-10 分流道的布置 3选择分流道的布置方式由于本次设计是采用一模两腔，对称式布置，因此分流道采用平衡式布置，这样既有利于充模，而且还不会增加流道的长度，比较合理。图2-11 选择的分流道4分流道与浇口的连接形式分流道与浇口通常采用斜面和圆弧连接，这样有利于塑料的流动和填充，防止塑料流动时产生反压力，消耗动能。由于这次设计的分流道的截面形状是采用U形，所以为了方便加工，采用圆弧过度。过度圆弧半径为：0.65mm。如图2-12所示。图2-12 分流道与浇口的连接形式2.3.5 浇口的设计浇口是连接流道与形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、补料时间及防止倒流作用。浇口的形状、尺寸和进料位置等对塑件成型质量影响很大，塑件上的一些缺陷，如缺料、白斑、熔接痕、翘曲等往往是由于浇口设计不合理产生的。正确设计浇口是提高塑件质量的重要环节。 浇口设计的原则1浇口尺寸及位置选择应避免熔体破裂而产生喷射和蠕动（蛇行流）。2浇口位置应有利于流动、排气和补料。3浇口位置应使流程最短，料流变向最少，并防止型心变形。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浇口位置应尽量开设在不影响塑件外观的部位。 确定浇口的类型在注塑模设计中常用的浇口有以下几种类型：1直接浇口直浇口又称中心浇口，这种浇口的流动阻力小，进料速度快，在单型腔模具中常用来成型大而深的塑件，它适应各种塑料，特别是粘度高、流动性差的塑料，如PC等。如图2-13所示。图2-13 直接浇口2侧浇口侧浇口又称边缘浇口，其断面一般为矩形，通常开在分型面上，从塑件侧面进料，可按需要合理选择浇口位置，尤其适用于一模多腔。侧浇口的厚度决定着浇口的固定时间，在实践中通常是在容许的范围内首先将侧浇口的厚度加工得薄一些，在试模时再进行修正，以调节浇口的固化时间。侧浇口广泛应用于中小型制品的多型腔注射模，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留有浇口痕迹。对于不同形状的塑件，根据成型的需要，侧浇口可设计成多种变异形式。侧浇口如图2-14所示。图2-14 侧浇口 3点浇口点浇口又称针点式浇口，是一种尺寸很小的浇口，塑料融体通过它有很高的剪切速率。它广泛地应用于各类壳型塑件。开模时，浇口可自行拉断。但是点浇口截面积较小，冷凝快，不利于补缩，对壁厚较厚的塑件不宜使用。如图2-15所示。图2-15 点浇口4潜伏式浇口又称剪切浇口，是由点浇口演变而来，点浇口用于三板模，而潜伏式浇口用于两板模，从而简化了模具结构。潜伏式浇口设在塑件内侧或外恻隐蔽部位，不影响塑件的外形美观。在推出塑件时浇口被切断，但需要有较强的推力，对强韧的塑料不宜采用。由于外壳注塑模是采用一模两腔对称式分布的结构，而且外壳注塑件是属于薄壁小型塑件，宜采用侧浇口，截面形状设计为梯形，与分流道采用圆弧过度，过渡半径为0.65mm。 确定浇口的参数根据塑料模具设计的第六章“注塑模具设计”可知：侧浇口的尺寸的取值范围一般如下：宽度B=1.5mm5mm；厚度h=0.5mm2mm；长度L=0.7mm2mm。根据外壳注塑件的特点，取浇口的尺寸如下：B=3mm；厚度h=1mm；长度L=0.75mm。由于外壳塑件Mz =19.68g，属于小型塑件，其流动比K不用校核。3.4 模具成型零件的设计2.4.1 型腔数目的确定为了使模具与注塑机相匹配以提高生产率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应合理确定型腔数目，确定型腔数目常用的方法有以下几种：1按注塑机的最大注塑量确定型腔数目；2按注塑机的额定锁模力确定型腔数目；3按制品的精度要求确定型腔数目；4按经济性要求确定型腔数目。外壳注塑模具的型腔数已在初选注塑机的时候，按照第一种方法已经确定型腔的数目：n=2。2.4.2 确定型腔的排列方式 排列原则1尽可能采用平衡式排列，以便构成平衡式浇注系统，确保塑件质量的均一和稳定。2型腔布置和浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料现象。3尽量使型腔排列紧凑，以便减小模具的外形尺寸，节约钢材，降低成本。4型腔的圆形排列所占的模板尺寸大，虽有利于浇注系统的平衡，但是加工麻烦，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，从平衡的角度来看，应尽量选择H形排列。如图2-16就很形象的说明了这些问题。图2-16 型腔的排列方式选定排列方式两种方案进行对比。方案一，根据塑件特征和型腔排列原则，以及所确定的型腔数（n=2）,确定型腔的布局方式为一模两腔,型腔横向对称放置，如图2-17所示。图2-17 型腔的排列方案一方案二,根据塑件特征和型腔排列原则，以及所确定的型腔数（n=2）,确定型腔的布局方式为一模两腔，型腔纵向对称放置，两侧浇口对称式分布，分别从两个型腔的侧面进料。如图2-18所示。图2-18 型腔的排列方案二最终原则方案二。方案二对比方案一更容易制造和安装抽型机构。方案二的抽型机构可以在型腔两侧直接设计，而方案一的其中一组抽芯机构必定会出现在型腔的中间部分，从而增加了制造和安装的难度，增加了成本。所以选择方案二。2.4.3 分型面的设计分型面是指模具上用于取出塑件和（或）浇注系统凝料的可分离的接触表面通称为分型面。分型面选择是否合理对于塑件质量、模具制造与使用性能均有很大影响，它决定了模具的结构类型，是模具设计中一个重要的环节。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。 分型面设计原则1分型面的选择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脱模时留在动模。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，从而顺利脱模。若塑件留在定模，将增加脱模机构的复杂程度。增加模具设计成本。如图2-19所示。（a） （b）图2-19 分型面设计原则一（a）合理；（b）不合理2分型面应尽可能选择在不影响外观的部位，并使其产生的溢料边易于消除或修整。如图2-20所示。（a） （b）图2-20 分型面设计原则二（a）合理；（b）不合理3分型面的选择应有利于排气。而且应尽可能使分型面与料流末端重合，这样才有利于排气。如图2-21所示。（a） （b）图2-21 分型面设计原则三（a）合理；（b）不合理4此外，分型面的选择还得考虑以下几个方面：应保证塑件的尺寸精度；应便于模具零件的加工；应考虑注射机的技术规格，总之，选择分型面应综合考虑各种因素的影响，权衡利弊，以取得最佳效果。 确定分型面的位置根据分型面的设计原则，结合外壳注塑件的特征, 运用pro/e的裙边分型方法对模具进行分型，结果如图2-22所示。 图2-22 本次设计分型面2.4.4 成型零部件的结构设计成型零部件的结构设计主要是凸、凹模的结构设计，应在保证塑件质量的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。 凹模的结构设计凹模是成型塑件外表面的零部件，按其结构可分为整体式和组合式两大类。1整体式整体式型腔是由整块钢材直接加工而成，其特点是强度、刚度都相对较高，因此，整体式型腔牢固且不易变形。此外，还有无镶拼痕迹的优点。适用于形状简单、机械加工没有困难的模具。如图2-23所示。图2-23 整体式2组合式当塑件外形比较复杂时，采用整体式凹模加工，其加工过程困难，导致加工工艺性差，若采用组合式凹模可以改善加工工艺性，减少热处理变形，节省优质钢材。组合式凹模类型多样，包括整体镶拼式和局部镶拼式。如图3-24所示。1） 整体镶拼式在多型腔模具中，为了节约工时和优质钢材，便于加工，常引入整体镶拼式型腔的设计。这种整体镶拼式型腔，一般作成带台肩的镶件，被镶嵌或固定在模板上。2） 局部镶拼式局部镶拼式是为了解决型腔某部分加工和热处理困难的问题；容易损坏的部分也经常设计成镶件形式。（a） （b）图2-24 凹模的结构（a）整体嵌入式；（b）局部嵌入式 确定凹模的类型根据外壳塑件的结构特征， “外壳注塑模具”的凹模采用整体结构，其结构图如图2-25所示：图2-25 整体结构凹模 凸模的结构设计凸模是用于成型塑件内表面的零部件，有时也称型芯和成型杆。与凹模相类似，凸模也可以分为整体式和组合式两类。整体式凸模就是把凸模与模板作成整体，结构牢固，成型质量好，但钢材消耗量大，适用于内表面形状简单的小型凸模。当塑件内表面形状复杂而不便于机械加工，或形状虽然不复杂，但为节省优质钢材，减少切削加工量时，可采用组合式凸模，将凸模及固定板分别采用不同材料制造和热处理，然后连接在一起，常用的连接方式有轴肩式连接；螺钉连接，销钉定位；或者螺钉连接，止口定位。同样，如前所述，根据外壳塑件的结构特征，同时考虑到加工的难易程度和模具的成本问题，“外壳注塑模具”的凸模（型芯）采用整体式结构，其结构图如图2-26所示：图2-26 整体式结构凸模2.4.5 确定成型零部件的工作尺寸 计算成型尺寸的基本原则和注意事项1成型尺寸的分类和性质成型零件的尺寸，主要有构成塑件外形尺寸的型腔内径及其高度；构成塑件内形尺寸的型芯外径及其高度；中心距。塑件的外形的公差为负值，塑件的内形的公差为正直，中心距为双向公差。一般情况下，我们称型腔尺寸为增大尺寸，称型芯尺寸为缩小尺寸，称中心距尺寸为常量尺寸。但在实际生产中，塑件的几何图形是多变的，当然对于这些塑件，未必要把它们一一区分出来。2合理选用公差和制造公差塑件本身必须要有合理的公差，模具设计时，则选用塑件所规定的公差作为依据。一般塑件的精度较底，也即公差值较大。在设计模具时，外形尽量取下限尺寸，内形取上限尺寸，但是，以上情况对于薄壁塑件就要慎重考虑，如其壁厚在1.5mm以下时，壁厚会因被内、外形状尺寸所占，构成过分薄壁塑件，而降低塑件的强度，影响使用。3 配合尺寸的确定塑件尺寸向偏小方向设计，且以塑件的大端为准（模具上以小端为准）。型心尺寸向偏大方向设计，以塑件的小端为准（模具以大端为准）。 凸凹模工作尺寸的计算一般情况下，凸、凹模的工作尺寸根据塑料的收缩率，凸、凹模零件的制造公差以及磨损量三个因素确定。1 确定凹模的工作尺寸凹模是成型零件外形的模具零件，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。（1） 计算凹模的径向尺寸 根据塑料模具设计的公式： (2-5)式中：塑件外型公称尺寸； 塑料的平均收缩率； 塑件的尺寸公差； 模具制造公差，取塑件相应尺寸公差的1/31/6。根据“设计任务书“的要求，“外壳”塑件的精度为IT5级，且径向尺寸=110mm（长度），查实用模具设计与制造手册表6-45，得：=0.68。取根据实用模具设计与制造手册表6-10，查得ABS的收缩率为：0.3%0.8%则平均收缩率为：0.5%。因此同理，径向宽度尺寸为=64mm，查实用模具设计与制造手册表6-45，得：=0.46。取 因此：2） 计算凹模的深度尺寸根据塑料模具设计的公式（6-1）： (2-6)式中：塑件高度方向的公称尺寸。同理，塑件高度方向的公称尺寸=21.1mm，查实用模具设计与制造手册表6-45，得：=0.28。取。因此： 2确定凸模的工作尺寸凸模是成型塑件内型的，其工作尺寸属被包容尺寸，在使用过程中凸模的磨损会使被包容尺寸逐渐的减小。同样的道理，为了使得模具留有修模的余地，在设计模具时，被包容尺寸尽量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。（1） 确定凸模的径向尺寸（2）根据塑料模具设计的公式 (2-7)式中：塑件内形径向公称尺寸径向长度尺寸为=110mm，查实用模具设计与制造手册表6-45，得：=0.6。取。因此：径向宽度尺寸为=64mm，查实用模具设计与制造手册表6-45，得：=0.46。取。因此：（2） 确定凸模的高度尺寸根据塑料模具设计的公式： (2-8)式中：塑件深度方向的公称尺寸。同上，高度尺寸为=18.8mm，查实用模具设计与制造手册表6-45，得：=0.28。取。因此： 型腔壁厚尺寸的确定由于注塑成型受温度、压力、塑料特性及塑件形状复杂程度等因素的影响，所以根据前辈的经验，在生产实践中，型腔壁厚和支撑板厚度通常不经过计算来确定，而是凭在生产、设计中的经验来确定。1 型腔壁厚的确定根据塑料模具设计的表A8，可以确定型腔的侧壁厚度：型腔宽度L=111.0mm一侧的壁厚为：=15mm型腔宽度L=63.81mm一侧的壁厚为：=10mm2 支撑板厚度的确定根据塑料模具设计的表6-9， 可以确定支撑板的厚度：（0.130.15）b=（0.130.15）100.06=13.0078mm15.009mm备注：因为生产塑件的模架采用标准模架，这个数值可以作为在选购模架时的参考植，即模架支撑板的厚度不能低于这个数值。2.5 导向及脱模机构的设计2.5.1 概述导向机构主要用于保证模具在合模和开模的过程中，动、定模两大部分的准确配合；而脱模机构是指在注射成型的每一循环中，塑件必须从模具的型腔和型芯中被脱出，这一完成塑件脱出的机构称为脱模机构或顶出机构。2.5.2 脱模机构的设计注射成型后，使塑件从凸模或者凹模上脱出的机构称为脱模机构，它由一系列推出零件和辅助零件组成，可具有不同的脱模动作。 脱模机构的分类由于塑件的形状和尺寸千变万化，因此脱模机构具有多种类型，按模具结构，脱模机构可以分为以下几类：1简单脱模机构在动模一边施加一次顶出力，就可实现塑件脱模的机构称为简单脱模机构。通常包括以下几种：（1） 顶杆脱模机构这是最常用的一种脱模机构，顶杆的形式见图3-27，这些顶杆一般只起顶出作用，有时根据塑件的需要，顶杆还可以参加塑件的成型，这时可将顶杆做成与塑件某一部分相同形状或作为型芯。图2-27（a）普通顶杆；（b）下端加粗顶杆；（c）嵌入式顶杆；（d）成型顶杆顶杆顶出塑件后，必须回到顶出前的位置，才能进行下一循环的工作。因此，还必须设计复位杆来实现这一动作。复位杆又叫回程杆，目前常见的有三种形式：回程杆回程，顶杆兼回程杆回程和弹簧回程。（2） 顶管脱模机构这种机构适应于薄壁圆桶形塑件或局部为圆桶形的塑件脱模，其顶出的运动方式与顶杆顶出塑件基本相同，只是顶管的中间有一固定型芯，所以要求顶管的固定形式必须与型芯的固定方法相适应。为了缩短顶管与型芯配合长度以减少摩擦，可将顶管配合孔的后半段直径减小。为了保护型腔和型心表面不被摩擦，顶管外径要略小于塑件的外径，而顶管内径则应略大于塑件相应孔的内径。如图2-28所示。 图2-281顶管固定板；2顶管；3塑件（3） 推板脱模机构推板脱模机构的特点是在塑件表面不留推出痕迹，同时塑件受力均匀，推出平稳，且推出力大，结构较推管脱模机构简单，适用于薄壁容器、壳形塑件及外表面不允许留有推出痕迹的塑件。如图2-29所示。 图2-291推板；2塑件；3型芯2二次推出脱模机构当塑件形状特殊或者生产自动化需要，在一次脱模动作后，塑件仍难于从型腔中取出或不能自动脱落时，必须增加一次脱模动作，才能使塑件脱模。有时为避免一次脱模使塑件受力过大，也采用二次脱模，以保证塑件质量，这类脱模机构称为二次推出机构。 脱模机构的设计原则脱模机构设计时应遵循以下原则：1脱模机构的设计和冷却系统应该同时设计，也就是说不要在推出机构设计完毕后才考虑冷却回路的布置，而应该是两者同时考虑，同时布局，因为冷却系统的冷却方式和冷却位置的确定，对冷却效果起着关键的作用，而冷却效果的好坏直接影响到注塑件的质量和外观。因此，两者的设计和布局应该同时进行，这一点在传统的设计中未能引起足够的重视。2保证塑件不因顶出而变形损坏及影响外观，这是对脱模机构最基本的要求。在设计时必须正确分析塑件对模具粘附力的大小和作用位置，以便选择合适的脱模方式和恰当的推出位置，使塑件平稳脱出。同时推出位置应尽量选择塑件内表面或隐蔽处，使塑件外表面不留推出痕迹。3为使推出机构简单、可靠，开模时应使塑件留于动模，以利用注塑机移动部分的顶杆或液压缸的活塞推出塑件。4推出机构运动要准确、灵活、可靠、无卡死与干涉现象。机构本身应有足够的刚度、强度和耐磨性。 确定脱模机构的类型根据脱模机构的设计原则，以及塑件的特征，选定脱模机构的类型为“顶杆脱模机构”，顶杆的型号选用图2-27中的（a）型，采用回程杆复位。 脱模力的计算及推出零件尺寸的确定1脱模力的确定将制品从包紧的型芯上脱出时所需克服的阻力称为脱模力。计算时应考虑到以下四个方面：（1）由收缩包紧力造成的制品与型芯的摩擦阻力（该值应由实验决定）。（2）由大气压力造成的阻力。（3）由塑件的粘附力造成的脱模阻力。（4）推出机构运动摩擦阻力。以上几项脱模阻力中，（1）和（2）起着决定性作用，（3）和（4）两项可用修正系数的形式包括在脱模力计算公式中。根据塑料成型加工与模具公式： (2-9)式中：F脱模力，（N）K1无量纲系数； K2无量纲系数，随f和而异； S塑料平均成型收缩率； E塑料的弹性模量，MPa； L制件对型心的包容长度，mm； f制件与型心之间的摩擦因数 模具型心的脱模斜度，（） 塑料的泊松比 A盲孔制品型芯在垂直于脱模方向上的投影面积，mm2,通孔制件的A等于零。r圆环形断面时，r为型芯平均半径（mm）,矩形断面时，=0根据塑料成型加工与模具的附录，可查得ABS的E1500MPa，f=0.31；根据塑料成型加工与模具的表8-2，可查得K1=4.050，又知 S=0.6%；根据塑料模具设计表11-7，确定外壳注塑模具的型芯的内表面的脱模斜度为=1又由于外壳注塑件为通孔制件，则A=0，根据塑料成型加工与模具的式： = =1.0054，则脱模力F为： = 818.43N 2推出零件尺寸的确定在推出机构中最主要的零件是推件板和推杆，推件板的厚度和推杆的直径的确定又是设计的关键。根据塑料注塑模结构与设计的第四章可知：根据理论和实践的证明，模具对强度和刚度的要求并非要同时兼顾。对大尺寸型腔，刚度不足是主要问题，应按刚度条件计算；对小尺寸型腔，强度不足是主要问题，应按强度条件计算。（1） 推杆直径的确定材料：45钢根据塑料成型加工与模具的公式： (2-10)式中：d推杆的最小直径，mm； K安全系数，可取K=1.5； L推杆的长度，mm； F脱模力，N； n推杆数目； E钢材的弹性模量；参照选定的标准模架的参数，可以得出推杆的长度约：L95.1mm由前面计算数据可知：F=818.43N,取n=4（一个塑件的推杆数目）；由塑料成型加工与模具181页可查得：E=2.1105Mpa，则：= =2.584mm取d=3mm。配合：与型腔的配合采用H9/f9。2） 推件板厚度的确定根据塑料成型加工与模具的公式： (2-11)式中：t推件板厚度，mm；K3系数，随R/r植而异； 推件板材料的许用应力，Mp； F脱模力，N； R推杆作用在推件板上所形成的几何半径，mm； r推件板环行内孔（或型芯）的半径，mm。根据（1）中的数据，可知R=3mm，r=1.5mm（r=d），查塑料成型加工与模具的表8-4可知：K3=7.53，推件板的材料采用经过调质处理的45钢，查机械设计表25，可知经过调质处理的45钢的=640Mp,依据此，查机械设计表27，查得=95110Mp。取=100 Mp。因此：备注：因为生产塑件的模架采用标准模架，这个数值可以作为在选购模架时的参考植，即模架支撑板的厚度不能低于这个数值。推板结构如图2-30所图2-302.5.3 导向机构的设计导向机构主要用于保证动模和定模两大部分或模内其他零件之间的准确配合，起定位和定向作用。同时，导向机构可以引导动模按顺序合模，防止型芯在合模过程中损坏；并能承受一定的侧压力。对于采用三板式结构的模具，导柱可承受卸料板和定模型腔板的重载荷作用。对于大型模具的脱模机构，或脱模机构中有细长推杆（推管），脱模机构中需要有导向机构来保持机构运动平稳灵活。 确定导向机构的类型注塑模具的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构主要用于动、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。其中导柱导向机构是注塑模中最常用的一种导向机构，在本次设计中采用导柱导向机构。 导柱的设计1材料：T8，淬火处理。2直径的确定导柱的直径一般根据模具大小而确定，一般要具有足够的抗弯强度，表面具有较强的耐磨性。根据塑料成型加工与模具的表8-1；以及塑料模具设计的附录B，可以确定导柱的直径为12mm。3导柱的长度，mm根据塑料模具设计的附录B，所选定的模架为F1型；可以确定导柱的长度：L导柱=58mm4导柱的配合精度导柱与导向孔通常采用间隙配合H7/f6、H8/f8或导向孔留有1mm左右的空隙，而与安装孔则采用过度配合H7/m6或H7/k6，配合部分表面粗糙度为Ra=0.8。因此，本次设计中导柱与导向孔采用间隙配合H7/f6，而安装孔采用过度配合H7/k6。5导柱的中心距和数量的确定根据塑料模具设计的附录B，所选定的模架型F1型；根据模架里的尺寸可确定导柱的中心距l=75mm,导柱的数量n=4。如图2-31所示：图2-3 导套的设计1 材料：T8A,淬火处理2 确定导套的类型及参数（1） 类型为了保证导向精度和检修方便，导向孔采用镶入导套的形式，采用台肩式导套。（2） 导套的各个参数如图2-32：图2-32（3）配合精度导套孔的滑动部分按H7/f6间隙配合，导套外径按H7/m6过度配合。（4）安装固定方式利用导套的台肩防止开模时拔出导套，利用上夹板起止动作用。2.6 侧向抽心机构的设计能将活动型芯抽出和复位的机构称为抽芯机构。注塑模中凡与注塑机开模方向一致的分型和抽芯都比较容易实现，因此模具结构也比较简单。但是对于某些塑料制件，由于使用上的要求，不可避免地存在着与开模方向不一致的分型。对于具有这种结构的制件除极少数情况可以进行强制脱模外，一般都要进行侧向抽芯与分型，才能取出制件。2.6.1 确定侧向抽芯机构的类型侧向抽芯机构按动力源可分为手动、气动、液压和机动四种类型。1 手动侧向抽芯机构在推出制件前或脱模后用手工方法或手工工具将活动型芯或侧向成型镶块取出的方法称为手动抽芯方法。手动抽芯机构的结构简单，但劳动强度大，生产效率低，鼓仅适应于小型制件的小批量生产。2 液压或者气动侧向抽芯机构以压力油或者压缩空气作为动力，在模具上配置专门的液压缸或气缸，通过活塞的往复运动来实现抽芯。此种结构抽扒力大，但成本较高。3 机动侧向抽芯机构机动侧向抽芯是利用注塑机的开模力，通过传动机构改变运动方向，将侧向的活动型芯抽出。机动抽芯机构比较复杂，但抽芯不需人工操作，抽扒力较大，具有灵活、方便、生产效率高、容易实现全自动操作、无需另外添置设备等优点，在生产中被广泛应用。机动抽芯按结构形式可分为斜导柱、弹簧、齿轮齿条等多种抽芯形式。而斜导柱侧向抽芯机构最为常用。本次设计采用在生产中被广泛应用机动抽芯机构中的斜导柱抽芯机构。2.6.2 斜导柱抽芯机构的设计 斜导柱抽芯机构的设计原则1 型芯尽可能设置在与分型面相垂直的动模或者定模内，利用开模或推出动作抽出侧型心；2 尽可能采用斜导柱在定模，滑块在动模的抽芯机构；3 锁紧楔的楔角应大于斜导柱倾角，通常大，否则，斜导柱无法带动滑块；4滑块完成抽芯动作后，留在滑槽内的滑块长度不应小于滑块全长的2/3；5 应尽可能不使顶杆和活动型芯在分型面上的投影重合，防止滑块和导出机构复位时的互相干涉；6 滑块设在定模上的情况下，为保证塑件留在动模上，开模前必须先抽出侧向型芯。 斜导柱抽芯机构各项参数的确定 1 斜导柱倾斜角（）倾斜角的大小关系到斜导柱所承受的弯曲力和实际达到的抽扒力，也关系到斜导柱的工作长度、抽芯距和开模行程。为保证一定的抽扒力及斜导柱的强度，一般 取1225。此处选取 =182 抽扒力塑件在模具中冷却定型时，由于体积收缩，而将型芯或凸模包紧，塑件在脱模时，必须克服这一包紧力及抽芯机构所产生的摩擦力才能抽出活动型芯。在开始瞬间所需的抽扒力称为初始抽扒力，以后所需的抽扒力称为相继抽扒力。初始抽扒力比相继抽扒力大，所以，在设计计算时总是考虑初始抽扒力。跟据塑料模具设计的公式： (2-12)式中：塑件的收缩力，MPa，模内冷却的塑件=19.6MPa，模外冷却的塑件=39.2MPa；A塑件包围型芯的侧面积，；摩擦系数，一般=0.151.0；脱模斜度，（）斜导柱倾斜角；（）；抽扒力，N。外壳注塑件采用模内冷却，则=19.6MPa，可以算出塑件包围型芯的侧面积A=31.2510-6 m2，取的平均值：= =0.575；=0；=18。则： = 612.49N根据塑料模具设计的公式（6-23）： (2-13)式中：斜导拄所受弯曲力； 斜导柱倾斜角；（）； 抽扒力，N。则： = = 644.05N2.6.3 抽芯块的设计本处采用整体式抽芯块，实现侧向抽芯或侧向分型。材料：模具钢，淬火处理（脆硬至40HRC以上）。抽芯块的方案选择：方案一，每一个卡制造一个抽型块。如图2-33所示。图2-33方案二，同侧的两个卡共用一个抽芯块。如图2-34所示。图2-34对比之后，选择方案二。如果选择方案一，会造成抽芯块太多，安装困难，在其作用下的型芯结构如图3-35所示，但易于更换，制造成本低。选择方案二，其在安装时只需进行一次定位就可以成型两个卡，结构简单，但制造成本稍高，在其作用下形成的型芯。如图2-36所示。图2-35图2-361确定滑块的类型滑块分整体式和组合式两种，组合式是将型芯安装在滑块上，这样不但可以节省钢材，且维修和加工都比较方便。本处采用整体式滑块。滑块各部分如图2-37所示:图2-372 确定滑块的定位装置滑块的定位装置用于保证开模后滑块停留在刚刚脱离斜导柱的位置上，使合模时斜导柱能准确地进入滑块上的斜导孔内，不致损失模具。3 确定锁紧楔在塑料注塑过程中，活动型芯在抽芯方向会受到塑料较大的推力作用，必须设计锁紧楔，使滑块不致产生移动。锁紧楔的倾角,比斜导柱的倾角大，这样当模具一开模，锁紧楔就能让开。4 抽芯时的干涉现象斜导柱式抽芯机构在设计时应注意：如果斜导柱在定模、滑块在动模，则要避免滑块与推杆在合模复位过程中不能发生“干涉”现象。这里所谓的干涉现象是指滑块的复位先于推杆的复位致使活动型芯与推杆相碰撞，造成活动型芯或推杆损坏。为了避免干涉现象的发生，在塑件机构允许的情况下，尽量避免将推杆设计在活动型芯的水平投影面相重合处。根据“外壳”塑件的特征，可以将推杆设计在活动型芯的水平投影面外，从而避免了干涉现象的发生。2.6.4 开模行程和抽芯距的确定将型芯从成型位置抽至不妨碍塑件脱模的位置，型芯或滑块所移动的距离称为抽芯距。一般说来，按照实践经验，抽芯距等于侧卡长度加2mm4mm的安全距离。由塑件零件图可知，外壳的侧卡长度为0.75mm，取抽芯距为4.75mm，即：S=4.75mm。根据塑料模具设计的公式： (2-14)式中： H斜导柱完成抽芯距所需开模行程，mm；斜导柱倾斜角；（）；抽芯距，mm。则： 取2.6.5 斜导柱直径的确定材料：45钢，渗碳淬火。根据塑料模具设计的公式（6-25）： (2-15)式中：斜导柱的倾角；（）；斜导柱所受弯曲力，N；斜导柱的有效工作长度，；斜导柱直径，；弯曲许用应力，对于碳钢可取140MPa。根据塑料模具设计的公式（P118）：=则：= = =15.37mm，= mm取：=122.6.6 斜导柱长度的确定根据塑料模具设计的公式： (2-16)+因此： +（510） +（510）=34.53+（510）mm圆整： 如图2-38所示：图2-382.7 温度调节系统的设计塑料注塑模温度调节能力的好坏，直接影响塑件的质量，而且也决定着生产效率的高低。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同。对于热固性塑料，模具都需要有较高的温度，以便塑料在模具中硬化成型；对于热塑性塑料，有的塑料流动性较差，要求模具加温，否则会影响塑料的流动性，因而产生较大的流动剪切力，塑件的内应力较大，使塑件出现熔接痕、缺料等缺陷，尤其在冷模刚开始注射时，表现更为明显。但是温度也不宜过高，过高则成型冷却时间延长，且塑件脱模后会变形。一般注塑到模具内的塑料熔体的温度为200C左右，熔体固化成为塑件后，从60C左右的模具中脱模，温度的降低是依靠在模具内通入冷却水，将热量带走。对于要求较低模温的塑料（一般低于80C ），仅需设置冷却系统即可，因为通过调节水的流量就可以调节模具的温度。对于要求较高模温的塑料（80C120C），有时仅靠注入高温塑料来加热模具是不够的，因此需要设置加热装置。2.7.1 温度调节的必要性 温度调节系统对塑件质量的影响热塑性塑料熔体注入型腔后，释放大量热量而凝固。不同的塑料品种，需要模腔维持在某一适当温度。模温对塑件质量的影响主要表现如下：1 外观质量适当提高模具温度能有效地改善塑件外观质量。过低的模温会使塑件轮廓不清，产生明显的银丝、云纹等缺陷，表面无光泽或粗糙度不符合要求。2 力学性能适当的模温，可使塑件力学性能大为改善。过低的模温会使塑件内应力增大，或产生明显的熔接痕。对于粘性大的刚性塑料，使用较高模温，可使其内应力而造成塑件的开裂的可能性大大降低。3 成型收缩率利用模温调节系统，保持模温稳定，能有效减少塑料成型收缩的波动，提高塑件的合格率。采用允许的低模温，有利于减小塑料的成型收缩率，从而提高塑件尺寸精度。并可缩短成型周期，提高生产率。4 改善成型性每一种塑料都有其适宜的成型模温，在生产过程中若能始终维持相适宜的模温，则其成型性可得到改善。若模温过敌，会降低塑料熔体流动性，使塑件轮廓不清，甚至充模不满；模温过高，会使塑件脱模时容易发生变形，使其形状和尺寸精度降低。 调节模温对生产效率的影响在注塑模合模冷却的时间里，塑料熔体95%的热量由冷却系统里的冷却介质带走，因此注塑模的冷却时间的长短主要取决于冷却系统的好坏，而模具的冷却时间占整个注塑循环周期的2/3，所以，设计一个好的冷却系统能大大缩短注塑循环周期，从而使生产效率得以提高。那么，在保证塑件质量的前提下，要如何提高冷却系统的工作能力，才能使冷却时间尽可能的缩短？实践证明，冷却效果的好坏，在很大程度上取决于冷却介质的温度、流动速度、流动状态和冷却系统的布局是否合理。要想提高冷却效果，可以从以下几个方面来考虑：1冷却水所处的状态。冷却水是处于层流状态还是湍流状态，对于冷却效果有显著的影响。据资料表明，水在湍流下的热传递比层流下的高1020倍。因而湍流的冷却效果要比层流好得多。2提高冷却介质与模具的温度差。在保证塑件质量的前提下，适当降低冷却介质的温度，有利于缩短模具的冷却时间。但是，当采用低温冷却介质的时候，大气的中的水分有可能在型将表面凝聚而导致塑件的质量降低。3合理布局冷却系统。合理布局冷却系统的目的是增大冷却介质的传热面积，即在满足模具结构设计的情况下，在模具上开设尺寸尽可能大和数量尽可能多的冷却管道，使模温尽可能的比较平稳的冷却。2.7.2 冷却系统的设计原则为了提高冷却系统的效率和型腔表面温度的均匀，在冷却系统的设计中应遵循如下原则： 冷却系统的设计应和脱模机构的设计同时进行这一点已在前面强调过了，之所以要这样，是为了保证冷却系统的布局合理性，且不和脱模机构发生干涉，使两个系统的布局尽量达到一个最佳的协调配合状态。 合理地确定冷却管道的中心距以及冷却管道与型腔壁的距离根据生产实践经验，冷却管道与型腔距离太大会使冷却效率下降，而距离太小又会造成冷却不均匀。根据前辈经验，一般情况下，冷却管道中心线与型腔壁的距离为冷却管道直径的12倍，冷却管道之间的中心距为冷却管道直径的35倍。但是，在实际设计当中，要根据自己模具的特点做适当的调整。 应加强浇口处的冷却熔体充模时，浇口附近的温度最高。一般来说，离浇口越远，温度越底。一般将冷却回路的入口设在浇口处，使冷却介质首先通过浇口附近，有利于型腔温度均匀的降低。 应注意冷却方式的应用冷却方式分为快冷和缓冷，一般情况下，对于大批量生产普通塑件的模具，一般采用快冷方式；而对于精密模具，则采用缓冷的方式，以保证精密塑件的精确的尺寸公差和良好的力学性能。 实践经验根据前辈的实践经验，冷却回路中出入口的温差应当控制在一个合适的范围，一般情况下，精密模具中出入口水温相差在2C以内，普通模具也不要超过5C。另外，为了不造成更多的压力损失，冷却回路的长度应在1.2m1.5m以下；回路的弯头数最好不要超过5个。另外，采用多而细的冷却管道，比采用一根大冷却管道要好。但是管道直径不可太细，一般管道直径为8mm25mm。2.7.3 冷却回路的设计 确定冷却系统的参数1 确定模具温度根据塑料模具设计的表6-10，查得ABS的模具温度为50。C80。C，取平均值：60C；2 确定冷却介质此冷却回路采用常温水（温度为20。C）作为冷却介质，则；模温与冷却介质温度之间的平均温差，。3 确定冷却管道的直径（1） 求塑件在固化时每小时释放的热量（）根据塑料成型加工与模具的表10-4，查得ABS的单位热流量根据塑料模具设计的表5-2，查得注塑机的注塑能力为：，则：（2） 冷却介质的相关参数的确定设定冷却介质的进出口温度：=25（出口温度）；=20（进口温度）冷却介质（水）的密度：冷却介质（水）的比热容：（3） 求冷却水的体积流量根据塑料成型加工与模具的公式： (2-17)式中：冷却介质的体积流量，；单位时间（每分钟）内注入模具中的塑料质量，单位重量的塑件在凝固时所放出的热量，冷却介质的密度，冷却介质的比热容，冷却介质出口温度，冷却介质进口温度，因此：（4） 冷却水在管内的流速（）的确定取冷却管道直径=6mm根据塑料成型加工与模具的公式： (2-18)式中：冷却介质的流速， 冷却介质的体积流量， 冷却管道的直径，。则：=；根据塑料成型加工与模具的表10-1可知：且考虑到它在模具中的排布位置与型腔底部厚度，所以选这冷却管道直径为10mm,要求水的流速，而，符合要求。（5） 冷却管道控壁与冷却介质之间的传热膜系数（）的确定根据塑料成型加工与模具的公式： (3-19)式中：与冷却介质有关的物理系数 冷却介质在一定温度下的密度， 冷却介质在圆管中的流速， 冷却管道的直径，查塑料成型加工与模具的表10-5，=7.60（水温为35），因此：（6） 冷却管道总传热面积（）的确定根据塑料成型加工与模具的公式： (2-20)式中：冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热膜系数， 模温与冷却介质温度之间的平均温差，因此：（7） 模具上每个回路应开设的冷却孔的数量（）的确定根据塑料成型加工与模具的公式：
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