套筒注塑模具设计【一模两腔】【侧抽芯】【说明书+CAD】
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一模两腔
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套筒注塑模具设计【一模两腔】【侧抽芯】【说明书+CAD】,一模两腔,侧抽芯,套筒,注塑,模具设计,说明书,CAD
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套筒注塑模设计绪 论塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的。近年来，人们对各种设备和用品轻量化要求越来越高，这就为塑料制品提供了更为广阔的市场。塑料制品要发展，必然要求塑料模具随之发展。汽车、家电、办公用品、工业电器、建筑材料、电子通信等塑料制品主要用户行业近年来都高位运行，发展迅速，塑料模具也快速发展。2000年，我国（未包括港澳台统计，下同）塑料模具产值约100亿元，2004年已发展到212亿元，4年平均增长率为21%，高于模具行业总体发展速度近4个百分点。1. 塑料模具市场情况我国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大发展，但与国民经济发展需求和世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具已供过于求，市场竞争激烈；一些技术含量不太高的中档塑料模具也有一些趋向于供过于求。2.塑料模具水平及发展趋向近年来，我国塑料模具水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达50t以上的注塑模，精密塑料模的精度已可达到3m，制件精度为0.5m的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产4m/min以上挤出速度的高速塑料异型材挤出模及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩大，高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多。模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都已有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高。三资企业蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高。 经过近几年的发展，在塑料模具的开发、结构和企业管理等方面已显示出了一些新的趋向，现综合如下： （1）模具的质量、周期、价格、服务四要素中，已有越来越多的用户将周期放在首位，要求模具尽快交货，这已成为一种趋势。为满足用户的这一要求，各方面的工作必须跟上。 （2）大力提高开发能力，将开发工作尽量往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无明确的用户对象之前进行开发（这需要在有较大把握和敢冒一定风险的情况下进行），变被动为主动。目前，电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已经采用这种方法，手机和电话机模具开发也已开始尝试。这种做法打破了长期以来模具厂只能等有了合同，才能根据用户要求进行模具设计的被动局面。事实证明，这种做法不但使模具厂变被动为主动，而且对开发业务和缩短模具生产周期也十分有利，受到用户的欢迎。青岛海尔模具公司等企业的“你给我一个概念，我还你一个产品”的一站式服务模式及太仓求精模塑公司和浙江陶氏模具集团有限公司等企业主动开发的办法已被越来越多企业所接受，这可能也是今后发展的一种趋向。 （3）随着模具企业设计和加工水平的提高，过去以钳工为核心，大量依靠技艺的现象已有了很大变化。在某种意义上说：“模具是一种工艺品”的概念已逐渐被“模具是一种高新技术工业产品”所替代，模具“上下模单配成套”的概念正在被“只装不配”的概念所替代。模具正从长期以来主要依靠技艺而变为今后主要依靠技术。这不但是一种生产手段的改变，也是一种生产方式的改变，更是一种观念的改变。这一趋向使得模具标准化程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促使整个模具工业水平不断提高，正在被社会所接受。我国模具行业，目前已有4个国家级高新技术企业，近百个省市级高新技术企业。与此趋向相适应，生产模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐变为技术型人才是十分必要的。当然，目前及相当长一段时间内，技艺型人才仍是十分重要的，因为模具毕竟难以完全摆脱对技艺的依靠。 （4）模具企业及其模具生产正在向信息化方面迅速发展，这也是一种趋向。21世纪，信息越来越多，信息技术越来越先进发达，信息已与人们的生产和生活休戚相关。在目前的信息社会中，高水平的模具，现代模具企业，单单只是CAD/CAM的应用已远远不够。目前许多企业已经采用的CAE、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技术及其他许多先进制造技术和虚拟网络技术等都是信息化的表现。向信息化方向发展这一趋向已被行业所共认。 （5）随着人类社会的不断进步，模具必然会向着更广泛的领域和更高水平发展。现在，能把握机遇，开拓市场，不断发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含量模具的企业日子普遍好过，任务忙不过来，利润水平和职工收入都很好，日子红红火火。因此，模具企业应把握这个趋向，使自己生产的模具向高水平发展，不断提高自己的综合素质和整体实力及进入国际市场的竞争力。 （6）世界上工业发达国家的模具正加速向我国转移，其表现形式：一是迁厂，二是投资，三是采购。这一趋向虽然并非近几年才有，但近几年更加明显。我们应抓住机遇，加快发展步伐。3.存在的主要问题 我国塑料模具行业与其发展需要和国外先进水平相比，主要存在6个方面的问题。 （1）发展不平衡，产品总体水平较低。虽然个别企业的产品已达到相当高的水平，个别企业的部分产品已达到或接近国际水平，但总体来看，模具的精度、型腔表面粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相比尚有较大差距。包括生产方式和企业管理在内的总体水平与国外工业发达国家相比尚有10年以上的差距。 （2）工艺装备落后，组织协调能力差。虽然部分企业经过近几年的技术改造，工艺装备水平已比较先进，有些三资企业的装备水平也并不落后于国外，但大部分企业工艺装备仍比较落后。更主要的是我们的企业组织协调能力差，难以整合或调动社会资源为我所用，从而就难以承接比较大的项目。 （3）大多数企业开发能力弱。一方面是技术人员比例低、水平不够高，另一方面是科研开发投入少，更重要的是观念落后，对开发不够重视。模具企业不但要重视模具开发，而且要重视产品开发。 （4）管理落后更甚于技术落后。技术落后往往容易看到，管理落后有时却难以意识到。国内外模具企业管理上的差距十分明显，管理的差距所带来的问题往往比技术上的差距更为严重。同一个企业，设备不变，人员不变，管理一变，立竿见影，这样的例子并不少见。 （5）供需矛盾一时还难以解决。2004年，国产塑料模具国内市场满足率不足74%，其中大型、精密、长寿命模具满足率还要低，估计不足60%。同时，工业发达国家的模具正在加速向我国转移，国际采购越来越多，国际市场前景很好。市场需求旺盛，生产发展一时还难以跟上，供不应求的局面还将持续一段时间。 （6）体制和人才问题的解决尚待时日。在社会主义市场经济中，竞争性行业，特别是像模具这样依赖于特殊用户，需单件生产的行业，国有和集体所有制原来的体制和经营机制已越来越显得不适应。人才的数量和素质水平也跟不上行业的快速发展。虽然各地都在努力解决这两个问题，但要得到较好解决尚待时日。 展望未来，由于国际、国内宏观环境良好，国内塑料模具各主要用户行业仍将以较快速度发展，塑料模具也必将持续高速发展。目前存在的主要问题通过国内外交流与合作。全行业的共同努力和各方面的支持，不久的将来，定会得到较好的解决。 4.发展展望 在信息化带动工业化发展的今天，我们既要看到成绩，又要重视落后，要抓住机遇，采取措施，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，尽快提高塑料模具的水平，把自己带入到国际市场中去，促进我国整个模具行业的快速发展。 随着市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展，因此对模具的要求也一定会越来越高。为了满足市场的需要，未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工技术都必将会有较快发展，而且这种发展必须跟上时代发展步伐。展望未来，下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广。当然，这是需要开拓、创新和做出艰苦努力的。 （1)超大型、超精密、长寿命、高效模具将得到发展。 （2)多样材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。 （3)各种快速经济模具，特别是与快速成型技术相结合的RP/RT技术将得到快速发展。 （4)模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化方向发展，CAD/CAM/CAE/CAPP及PDM等将向智能化、集成化和网络化方向发展。 （5)更加高速、更加高精度、更加智能化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用。 （6)更高性能及满足特殊用途的各种模具新材料将会不断发展，随之而来的也会产生一种特殊的和更为先进的加工方法。 （7)各种模具型腔表面处理技术、涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。 （8)逆向工程、并行工程、复合加工乃至虚拟技术将得到发展。 （9)热流道技术将会迅速发展，气辅和其他注射成型工艺及模具也将会有所发展。 （10)模具标准化程度将不断提高。“十一五”期间，在科学发展观指导下，广大模具企业将进一步深化改革，下功夫搞好科技进步与创新，坚持走新型工业化道路，将速度效益型的增长模式逐步转变到质量和水平效益型的轨道上来，模具工业必将得到更好的发展。第1章 塑料工艺规程的编制该塑件为一套筒，零件图如下图1-1，本塑件材料选用尼龙1010。生产类型为小批量生产。图1-1：产品零件图1.1 塑件的工艺性分析：1.1.1 塑件的原材料分析塑件的材料为尼龙1010，属于热塑性塑料。半透明、韧而脆、具有高强度和良好的冲击强度，耐磨性好、适用于耐磨传动受力零件和减摩自润滑零件，如套筒、轴套等。尼龙中酰胺基团极易吸水，使制品在高温下水解，尺寸稳定性及耐药品性下降。当相对湿度30%时，吸湿后的尼龙，在加工过程中会遇到很多困难，如熔体粘度下降、制品表面出现气泡、银纹等表面缺陷，而且所得制品力学性能也明显下降。所以成型前必须对材料进行干燥处理，把含水量控制在0.3%以下，最好在0.1%以下。由于尼龙在高温下易被氧化有变色和降解的倾向，因此最好采用真空干燥。1.1.2、塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析：（1）、结构分析：从零件图可知：该塑件形状比较对称，壁厚均匀。由于制件为较长的套筒，考虑到模具开模行程应采用侧向分型抽芯结构，而且抽芯长度达180mm左右，故应该采用齿轮齿条抽芯较好。该零件属于中等复杂程度的零件。另外，塑件上有7个、两种通孔，应尽可能开设在不减弱塑件机械强度的位置，孔的形状为圆形，与其他形状的孔比较可以给模具制造带来方便，相邻两孔之间的距离，大于孔的直径。因为是通孔采用两端分别固定的对头成型杆与大型芯来成型。同时为了使熔体易于流动和避免应力集中，应在塑件转角处加设圆角，同时设计时应该尽量保证塑件的壁厚均匀。本塑件设置的转角处内圆角为，外圆角为，比较合理。（2）、尺寸精度分析：塑件的尺寸大小与塑件流动性有关，在注塑成型时，流动性差的塑件及壁厚薄的塑件等的尺寸不能设计过大。大而厚的塑件在塑件未充满型腔时已经固化，或勉强能充满但料的前锋已不能很好融合而形成冷接缝，影响塑件的外观和结构强度。注塑成型的塑件尺寸还要受到注塑机的注塑量、锁模力和模板尺寸的限制。塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，即所获得制件尺寸的准确度。影响塑件尺寸精度的因素很多，首先是模具的制造精度和模具的磨损程度，其次是塑件收缩率的波动以及成型时工艺条件的变化，塑件成型后时效变化和模具的结构形状等。因此塑件的尺寸精度往往不高，应该在保证使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。由于制件采用尼龙1010，零件尺寸精度没有具体要求，精度选择可参照表2-30塑件制品尺寸公差，选自由级，可得各部分尺寸为：、以上尺寸单位均为mm。（3）、塑件壁厚设计塑件壁厚设计的基本依据是塑件的使用要求，例如强度、钢度、绝缘性、重量、尺寸稳定性和与其他零件的装配关系等。壁厚设计也需考虑到塑件成型时的工艺性要求，如对熔体的阻力，顶出时的强度和刚度等。在满足工作要求和工艺要求的前提下，塑件壁厚设计应遵循以下两项基本原则：一是尽量减小壁厚，这样不仅可以节约材料，节约能源，也可以缩短成型周期；二是尽可能保持壁厚均匀，塑件壁厚不均匀时，收缩率也不同，容易造成塑件的内应力和翘曲变形，因此设计塑件时应尽可能减小各部分的壁厚差别，一般情况下应使壁厚差别控制在30%以内。从该塑件壁厚来看，各部分较为均匀，都是2mm，而根据表2-7（塑件制品的最小壁厚及常用壁厚推荐值）可知该制件推荐壁厚值为1.5mm-4.2mm，最小可达0.45mm。该制件壁厚波动率很小在30%以内，符合注塑成型壁厚条件。（4）、表面质量分析：塑件的外观要求越高，表面粗糙度值应越低，在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点，除此之外，主要取决于模具型腔表面粗糙度。模具的表面粗糙度一般要比塑件的要求低1-2级，模具在使用过程中，由于型腔磨损而使表面粗糙度不断加大，所以应随时予以抛光复原。制品表面质量没有特殊要求，圆弧过度较好。综上分析可知：注塑时在工艺参数控制比较好时，零件的成型要求可以得以满足。1.2、计算塑件的体积和质量，初选注塑机型号。计算塑件体积和质量的目的是为选择注塑机和确定型腔数目。（1）、塑件的体积和质量的计算：根据零件图，利用Pro.e画出制件立体图经粗测可以得到套筒体积大约为,根据尼龙1010的密度在1.041.06之间，选择，故每个塑件质量（2）、型腔数目的确定：考虑到浇注系统质量约为，需要注塑量大概为可以初选型注塑机。则型腔数目但是同时考虑到塑件的长度比较大，注塑机模板尺寸有限和侧向抽芯机构的难度，最终选择一模两腔结构。（3）、注塑机参数选择：根据尼龙1010的注射压力通常为，同时考虑到注塑机类型、机筒温度分布、制品形状和尺寸，模具流道及浇口结构等因素决定。由于注塑机的注塑压力为，也符合要求：具体参数可以根据表2-40（常用热塑性塑料注射机型号和主要技术规格）可知： 螺杆直径：注射容量：注塑压力：锁模力：最大注射面积：模具厚度：模板行程：喷嘴：球面直径；孔直径定位孔直径顶出两侧：孔径；孔距1.3、塑件工艺参数的确定：由表2-36（常见热塑性塑料注塑成型工艺参数）可选尼龙1010具体参数如下： 注塑机类型：螺杆式预热和干燥：温度95；时间料筒温度：后段195；中段230；前段205喷嘴温度：210模温：60注射压力：85成型时间（）：高压（4）；保压（35）；冷却（30）；成型周期（80）；螺杆转速：35后处理：方法（水或油）；温度（95）；时间（7）说明：真空干燥第2章 注塑模的结构设计注塑模的基本结构都是由定模和动模两大部分组成的。定模部分安装在注塑机的固定板上，动模部分安装在注塑机的移动板上。注塑成型时，动模部分和随液压驱动的动模部分经导柱导向而闭合，塑料熔体从注塑机喷嘴经模具浇注系统进入型腔；注塑成型冷却后开模，即定模和动模分开，一般情况下塑件留在动模上，模具顶出机构将塑件推出模外。主要内容：分型面的选择、模具型腔数目的确定、型腔的排列方式、冷却水道的布局、浇口位置的设置、模具工作零件的结构设计、侧向分型和抽芯机构的设计及推出机构的设计等内容，下面就主要问题进行设计。2.1、分型面的选择：分型面的选择是否合理对于塑件质量，模具制造和使用性能都有着很大影响。模具设计是应根据塑件的结构形状、尺寸精度、浇注系统形式、脱模方法，排气条件及制造工艺等多种因素，全面考虑，合理选择。制品在模具中的位置设计时应遵循以下基本要求：（1）、制品或制品组件的正视图，应尽量相对于注塑机的轴线对称分布，以便于成型。（2）、制品的方位应便于脱模，开模后制品应留在动模部分，这样便于利用成型设备脱模。（3）、当用模具的互相垂直的活动成型零件成型孔，槽时，制品的位置应着眼于使制品在成型设备工作台安装平面上的投影面积为最小的方案。（4）、如果制品的安装有两个方案，两者的分型面不相同又互相垂直，那么应该选择其中能使制品在成型设备工作台安装平面上的投影面积为最小的方案。（5）、长度较长的管类制品，如果将他的长轴安装在开模方向上，而不能开模和取出制品；或是管接头来制品，要求两个分型面分型，应将制品的长轴安装在与开模方向相垂直的方向。这样布置可显著减小模具厚度，便于开模和取出制品。但此时需要采用抽芯距较大的抽芯机构，如本设计采用齿轮齿条的侧向抽芯。（6）、最后制品位置的选定，应结合浇注系统的浇口位置、冷却系统和加热系统的布置以及制品的商品外观要求等综合考虑。选择分型面的原则是：塑件脱出方便、模具结构简单、型腔排气顺利、确保塑件质量、设备利用合理。根据分型面的选择原则和塑件成型要求，该塑件为套筒表面质量没有特殊要求，结构相对轴线比较简单对称，又需要侧向长距离抽芯，因此可以选在轴线方向上，以一个制件为例如下页图2-1：图2-1：分型面简图2.2、确定型腔的排列方式：本塑件在注塑成型时采用一模两件，即模具需要两个型腔，综合考虑浇注系统，模具结构的复杂程度等因素拟采用如下图2-2所示的型腔排列方式。采用此排列方式的最大优点是便于设置侧向分型抽芯机构，若只是设置一个浇口熔料进入型腔后到两端的料流长度较大，因此采用双点式点浇口，可以保证成型。图2-2：型腔排列方式2.3、浇注系统的设计：浇注系统是熔融塑料从注塑机喷嘴进入模具型腔所流经的通道，他由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。2.3.1、主流道设计：主流道是熔料注入模具最先经过的一段流道，其形状大小直接影响塑件的流动速度和填充时间，根据型注塑机喷嘴的有关尺寸可以知道：喷嘴前端孔径；喷嘴前端球面半径再根据模具主流道与喷嘴尺寸的关系：； 可以取主流道球面半径为：；取主流道小端直径为。为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，斜的为，经换算主流道大端直径为，为了使熔料顺利进入分流道，可以在主流道出料端设计一半径为的过度圆角。2.3.2、分流道的设计：分流道是熔料从主流道进入型腔前的过度部分，其作用是通过流道截面及方向变化使熔料平稳地转换流向注入型腔。参照表2-49（常用分流道截面形状及尺寸）选取平衡式分流道布置形式如下图2-3，取的截面如图中所示：图2-3：平衡式分流道布置形式及截面图2.3.3、浇口设计：根据塑件的成型要求和型腔的排列方式，考虑到制件的形状、尺寸，且壁厚很小可以选用双点式浇口，如下图2-4所示：采用多点同时送料可以缩短流程，保证注塑质量。图2-4：浇口简图采用图中切入是浇口形式进料，可以减少熔接痕，提高熔接强度，且有利于型腔排气。2.4、抽芯机构的设计：本塑件为一较长的空心套筒，而且空心部分布置垂直于开模方向，阻碍成型后塑件从模具中脱出，因此成型空心部分的型心必须做成活动型心、，又考虑到抽芯距离很大，达180mm，必须采用齿轮齿条传动的侧向抽芯机构，由于生产批量为小批生产，因此可用手动抽芯形式比较好。2.4.1、确定抽芯距离：抽芯距离一般应该大于成型孔的深度，本制件中垂直于开模方向的小孔可由手动将小型心直接抽出，而长筒部分则需要由齿轮齿条传动抽芯，根据零件图可以看出孔深：另外加的抽芯安全距离，可以取得抽芯距：2.4.2、根据零件尺寸及原材料可以根据有关资料查得尼龙1010的脱模斜度为，取较大值，即。2.4.3、单个制品抽芯力的计算：以其中齿轮齿条带动的大型心为例，根据抽芯力计算公式：塑件包络型心侧面的面积塑件对侧型心的单位收缩率，取塑件在热状态下对钢的摩擦系数，取=0.2侧型心的脱模斜度，式子中只有为未知量，因此2.4.4传动齿轮的简单设计：（1）、根据抽芯力，可以粗咯估计到传动齿条的受力近似等于，根据齿轮齿条间传动受力关系，可以认为齿轮齿面上正压力的分力大小为；根据公式，及齿轮传递的名义转矩齿轮传递的名义功率齿轮的转速齿轮的分度圆直径啮合角，对于标准齿轮（2）、初步选择齿轮的齿数为；各部分参数如下：根据公式可得：（3）、校核齿的弯曲疲劳轮强度：由式子（16-4）得校核公式确定式子中各参数数值：圆周力已知：查取应力校正系数：由表3-8查得：计算载荷系数：查取弯曲疲劳强度极限及寿命系数。由图3-58查得由图3-56查得。：计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数为，由式子3-28得：校核计算：因为齿顶圆直径为，可以选择使用铸造方法制成实心齿轮，又因为故采用齿轮轴形式做成一体的。2.5、推出机构的设计：注射过程经过加料、塑化、注射及冷却几个步骤以后，塑件及浇注系统的凝料被从模具型腔推出，推出机构的动作通过装在注射机合模机构上或液压缸来完成。推出机构主要由推出零件固定板和推板，推出机构的导向和复位部件等组成。下面以推杆的设计要点为例说明：推杆的设计要点如下：（1）、推杆应设计在塑件能承受较大力的部位，尽量使推出的塑件受力均匀、但推杆不要与型芯或镶件距离过近，以免得影响凸凹模强度。（2）、推杆的直径不宜过细，要有足够的承受推力的能力，一般取直径为，本设计中取，设计成阶梯式。（3）、推杆装配后不应有轴向窜动，其端面应高出行腔，采取压入式固定方式。（4）、塑件浇口处尽量不设推杆，以防该处内应力大而破碎。（5）、推杆的布置应避开冷却水道和侧抽芯，以免推杆与抽芯机构干扰，但是本设计中无法避开侧抽芯机构，因此应设计优先复位机构，本设计中采用了弹簧30（装配图中）实现推出机构预先复位。（6）、推杆与模体的配合间隙不大于所用塑件的溢边值，而，的溢边值由表2-79（常用塑料溢边值）知道为0.02mm。2.6、合模导向机构的设计：为保证注射模的准确开模和合模，注射模具必须设置导向机构，合模导向机构有导柱导向和锥面定位两种方式，本设计采用导柱导向机构。设计时注意事项有以下几点：（1）、导柱应合理均匀地分布在模具分型面的四角，导柱至模具的边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，导柱的直径应根据模具的尺寸来选择，关于导柱的直径的选取与布置的位置可参照标准模架来选择。为了不使模具在装配时或合模时将方向搞错，导柱的布置方式常采用等直径导柱不对称布置或不等直径导柱的对称布置方式，本设计采用前者。（2）、导柱设计在动模一侧，可以起到保护型芯和塑件脱模时支撑推件装置的作用。（3）、导柱的导滑部分的配合为，导柱导套固定部分的配合都按照。（4）、除动模和定模之间设置导柱，导套以外，还需要在推板和动模座之间设置导柱、导套，以保证推板的顺利推出。2.7、成型零部件的结构设计：注塑模具闭合时，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。成型零件承受高温高压塑料熔体的冲击和摩擦。在冷却固化后形成了塑件的形体、尺寸和表面。在开模和脱模时需克服与塑件的黏着力。在上万次、甚至几十万次的注塑周期后，成型零件的形状和尺寸精度、表面质量及其稳定性决定了塑件制品的相对质量。成型零件在充模保压阶段承受很高的成型压力，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。成型零件的结构设计，当然是以成型符合质量要求的塑件制品为前提，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提高。2.7.1、凹模的结构设计：凹模是成型塑件外表面的成型零件。凹模的基本结构可分为整体式、整体嵌入式和组合式。而采用镶拼结构的凹模，对于改善模具加工工艺性有明显好处；而且适用于侧向分型的模具，由瓣合式模块、定位销和模套组成。2.7.1.1、在凹模的结构设计中，采用镶拼结构有以下好处：（1）、简化凹模型腔加工，将复杂的凹模内形体的加工变成镶件的外形加工。降低了凹模整体的加工难度。（2）、镶件可用高碳钢或高碳合金钢淬火。淬火后变形较小，可用专用磨床研磨复杂形状和曲面。凹模中使用镶件的局部型腔有较高的精度，经久的耐磨性并可置换。（3）、可节约优质模具钢，尤其对于大型模具更是如此。（4）、有利于排气系统和冷却系统的通道的设计和加工。尽管有以上好处，在结构设计中还应该注意以下几点：（1）、凹模的强度和刚度因此会有所削弱，故模框板应有足够的强度和刚度。（2）、镶件之间、镶件和模框之间应尽量凹凸槽相互扣锁，以减小整体凹模在高压下的变形和镶件的位移。镶件必须准确定位，并有可靠紧固。（3）、镶拼接缝必须配合紧密，转角和曲面处不能设置拼缝，拼缝线方向应与脱模方向一致。（4）、镶拼件的结构应有利于加工、装配和调换。镶拼件的形状和尺寸精度应有利于凹模总体精度，并保证动模和定模的对中性，还应有避免误差累积的措施。本设计中所使用的镶拼结构如下图2-5所示： 图2-5：镶拼凹模块2.7.1.2、模板的选择：根据分型和成型需要以及图2-26中型注塑机的模板尺寸可以看出本模具中需要两块模板，都由表2-95选择规格的模板。再根据图2-68可以看出凹模最小壁厚为，本设计中采用最小壁厚值；根据表2-99（模架组合形式）可以查出模套的最小壁厚：；在满足上述要求的前提下，再根据塑件的尺寸和所查标准模板可以确定其基本轮廓如图2-6中所示：图2-6：凹模板轮廓图2.7.2、型芯和成型杆的设计：型芯和成型杆是成型塑件的内表面的部分，大的型芯也称凸模，是成型塑件中较大的主要内形的零件；型杆一般指成型塑件的孔或凹槽的小型芯。（1） 、型芯结构设计：本设计中采用最常用的圆柱型芯结构，侧向型芯部分根据制品套筒的内长孔轮廓与齿条传动部分做成一体，这里主要论述成型六个部分的型芯。采用轴肩和垫板的固定方式，定位配合部分长度为，用小间隙或过度配合。非配合长度上扩孔后，有利于排气。型芯轴肩高度在嵌入后必须高出模板装配平面，经研磨成同一平面后再与垫板连接，采用的配合形式。这种从模板背面压入型芯的方法，称之为反嵌法。具体结构见图2-7中所示：图2-7：圆柱型芯的常用结构（2）、成型塑件大口端部异形型芯的设计：非圆形的异形型芯大都采用反嵌法，在型腔板上加工出相配合的异形孔。但支撑和轴肩部分均为圆柱形体，以便于加工和装配。如下图2-8所示：图2-8：异形型芯的结构图2.7.3、成型零件刚材选用：成型零件材料选用要求如下：（1）、机械加工性能良好。要选用易于切削，且在加工后能得到高精度零件的的钢种。因此中碳钢和中碳合金钢是最常选用的，这对大型模具尤其重要。对需要电火花加工的零件，还要求该钢种的烧伤硬化层较薄。（2）、抛光性能优良好。注塑模成型零件工作表面，多需抛光达到镜面，。要求钢材的硬度为宜，表面过硬会使抛光困难。刚才的显微组织应均匀致密，极少杂质，无斑疵或针点。（3）、耐磨性和抗疲劳性能好。注塑模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷，而且还受冷热温度交变的应力作用。一般的高碳合金钢，可以经过热处理获得高硬度，但韧性差易形成表面裂纹，不宜采用。所选钢种应使注塑模能减少抛光修模的次数，能长期保持型腔的尺寸精度，达到所计划批量生产的使用寿命期限。这对于30万以上的注塑次数和玻璃纤维增强的塑料注塑生产尤其重要。（4）、钢种有时应具有耐腐蚀性能。选用钢种时应按塑料制品的生产批量、塑料物料品种及塑件精度和表面质量要求确定：根据以上基本要求，考虑到各种具体条件和塑件要求根据表2-177（塑料模零件常用材料及热处理）选用成型零件材料均为，经过粗加工后经淬火处理硬度可达。第3章：模具设计的有关计算成型零件的工作尺寸，是成型零件上直接用来成型塑料制品的那部分尺寸。成型零件分为两大类：即光滑成型零件，他们是型腔、型芯；还有螺纹成型零件，本设计中只用到光滑成型零件，只设计这部分。成型零件的工作尺寸，要保证所成型塑料制品的尺寸。而影响塑料制品尺寸和公差的因素相当复杂，如模具的制造误差及模具的磨损；塑料成型收缩率的偏差和波动；溢料飞边厚度及其波动；模具在成型设备上的安装调整误差、成型方法及成型工艺的影响等。成型零件的工作尺寸计算，要考虑塑件制品的尺寸公差，所成型塑料的收缩率、溢料飞边厚度、塑料制品脱模、模具制造的加工条件及可以达到的水平的因素。本设计中成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算。查表2-1（热塑性塑料的成型收缩率）的成型收缩率为，故平均收缩率为，考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取。型腔及型芯的工作尺寸的具体有关计算如下表3-1所示：模具零件名称尺寸类型塑件尺寸计算公式型芯或型腔工作尺寸凹模镶块型腔型腔内径 各成型型芯型芯外径型芯高度凹模镶块型腔型腔深度中心边距中心边距注：（1）、 型腔径向尺寸塑件外形基本尺寸塑件平均收缩率（2）、按公式计算塑件公差应符合：塑件外形尺寸的偏差为下偏差；内形尺寸的偏差为上偏差；中心边距为双向等值偏差。第4章：模具加热与冷却系统的计算本塑件在注射乘虚时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作如下设计计算：4.1、冷却系统的有关计算：设定模具平均工作温度为，用的常温水作为模具冷却介质，其出口温度为，产量为（初算每5分钟一套）。（1）、求塑件在硬化时每小时释放的热量为，查表3-81得尼龙1010的单位热流量为，这里取，则（2）、求冷却水的体积流量：求冷却水的体积流量由体积流量查表9-2可知所需的冷却水管直径为。4.2、型芯冷却水道的设置（1）、横向大型芯的冷却水道设置：由于需要冷却的型芯尺寸较长，可采用铜管插入型芯。在制作时首先应保证型芯有足够的力学强度，其次，铜管与型芯内孔的配合要适当。由于本模具采用一模两腔，其型芯的冷却方式可分为串联冷却和并联冷却两种，串联冷却水道具有流动有力的特点，但存在随型芯数目增加，温度梯度变化的缺点。并联冷却水道随温度梯度变化不大，但流动不够有力，其结果会导致对不同型芯冷却效果不均匀。考虑本模具的型腔数目只有两个可以优先考虑采用串联冷却水道形式：如下页图4-1中所示：图4-1：串联式冷却水道（2）、直径为的小型芯的冷却水道设计要点：直径较小的的（通常小于）且尺寸较较长的型芯，由于表面积小，使得热传导非常困难。在成型过程中，因细长型芯散热不良，会引起制品在这一部位出现变形、缩孔等缺陷。因此，必须采用特殊的冷却方式对细长型芯的温度加以控制。对于这类型芯结构，通常在设计时采用下列几种冷却方式：、冷却水围绕型芯。、采用传热导率较高的材料制造细长型芯。等方法可以考虑应用。本模具采用冷却水围绕型芯的形式。第五章：模具闭合高度的确定根据注塑机的型号注塑机的模板尺寸可如前面选择凹模板的模板尺寸为，在根据凹模板尺寸选择表2-95中注塑模中、小模架组合形式。可知各部分尺寸：定模座板：；两块凹模均为；动模板：；支承板，动模座板为：。因此模具的闭合高度为：考虑到注塑机的模具厚度为，可以调整一下支承板厚度为，可以确定闭合高度为。经检验符合设计要求。第六章：注塑机有关参数的校核本模具的外形尺寸为就是根据型注塑机的模板尺寸选出的模架组合，所以不需要检验模具外形尺寸和注塑机的最大安装尺寸。（1）、模具厚度的校核：由上述计算模具的闭合高度为，型注塑机所允许的模具的厚度为，即满足模具的安装条件。由于型注塑机的最大开模行程，满足式顶出塑件要求。即使模具的侧向抽芯距离很大，但仍然有足够的开模行程，注塑机的开模行程足够。经过检验，注塑机能满足使用要求，故可以采用。（2）、注塑量的校核：由前面计算可知塑件重量为，浇注系统约为，则每次注射所需熔融塑料量为（按一模量腔）。注塑机的最大注塑量为，能满足要求。第7章 绘制模具总装图和非标准零件工作图本模具的总装图见装配图所示。非标准件图见零件图。本模具的特点及工作原理如下：特点：该模具采用双点式浇口进料，浇口与制品自动断离。采用齿轮齿条传动机构抽侧向型芯，一模两腔。工作原理：开模时，由固定在定模座板17上的主动齿条24带动齿轮5转动，通过齿条滑座26完成侧向抽芯动作。分型面在弹簧21作用下分型，分型距离由定距拉杆22限定。随后，分型面分型，由推杆4推出制品。为防止推杆与型芯干涉，采用弹簧30实现推出机构预先复位。注：此处参考设计原始资料 第8章 注塑模主要零件加工工艺规程的编制在此仅对型腔的加工工工艺过程进行分析，见下页表81。表8-1序号工艺名称工艺内容01下料锯取符合成型型腔方形块料锻压，并进行锻后退火处理。02铣床加工粗刨六个端面磨六端面并使达到设计要求03划线加工孔在端面上划线，并钻床加工的型芯孔和主流道的线切割工艺孔04线切割加工线切割加工主流道和成型型腔。05数控铣加工用数控铣床加工型芯的外轮廓以及阶梯型孔。06钻孔、攻螺纹加工固定型芯的螺孔。07热处理对工件进行淬火、回火，并检查硬度达到62HRC。08抛光对型芯，型腔进行抛光处理，使其达到精度要求。第9章 模具的安装与调试：9.1模具的安装：料模的装配顺序有两种方式：一是当动、定模在合模后有正确配合要求，易于对中时，以其主要工作零件如型芯、型腔和镶件等作为装配基准，再加工装配导柱、导套。另一种是当塑料件结构形状使型芯、型腔在合模后难找正或者模具设有斜滑块机构时，把事先装好的导柱、导套、作为模具的装配基准进行装配。结合本副模具的设计特点，采用第二种方式比较合适。模具装配的过程如下： 装配前按图检验主要工作零件以及其他零件的尺寸。 镗导柱、导套孔，将定模、垫板、推件板和动模叠合在一起，使分模面紧密接触并夹紧，镗导柱、导套孔，在孔内压入工艺定位销后加工模板的侧面作为垂直基准。 加工动定模组合，以上述垂直基准来确定模板上主型芯和镶件的实际位置，并以此为基准来铣各模板圆形阶梯孔以及通孔。 按照上述方式镗动模部分的动模垫板和固定板上的导柱、导套孔，以及确定镶套的位置，并铣削加工模板型孔。 压入导柱、导套。在模具各模板上分别压入导柱、导套，使导向可靠，滑动灵活。 装配型芯。首先将定模座、定模垫板和推件板合拢，把主型芯和三个滑块配合后一起放入定模垫板和推件板型孔内，然后反向把主型芯压入定模座的型孔中。用螺孔复印法使主型芯紧固在定模座上。 通过主型芯来引钻定模座、定模垫板和推件板上的限位拉杆配合孔。然后并依次引钻动模板和动模垫板上的限位拉杆配合孔。 把镶套和镶套分别压入动模板和动模垫板内，使其位置对应。 组装活动型芯机构。先将已和转轴装配好的两瓣活动型芯放入镶套内，搁放位置要精确，然后将楔柱和连杆放入动模固定板内，确保楔柱和连杆与两瓣活动型芯装配合理，运动自如。使楔柱连杆机构运行灵活，工作行程能够开模要求。 加工定模座板。加工螺孔、销钉孔和导柱孔，并将定位环压入定模座用螺钉固定。 装配定模部分。用平行夹头把定模中上述已装配好的各模板夹紧。然后攻、钻螺孔，最后用螺钉和销钉固定定模部分。 按上述方法装配动模部分，并校验和修正楔柱连杆机构运作参数。 总装动、定模，保证模具结构的导向定位精度。 试模，并投产验收。9.2 模
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