塑料成型课程设计

1、 塑料成型工艺及模具课程设计 设计说明书 探头注塑成型工艺及模具设计 起止日期： 2010 年 12 月 20 日 至 2011 年 1 月 2 日 学生姓名 肖立平 072 程制工控 班材料成型及级 07405300226 号学 成绩 ) 字师(签导 指教 机械工程学院学院学院 2010 年年 12 月月 28 日日 1 目 录 课程设计任务书1 第 1 章 塑料成型工艺性分析 . 4 1.1 塑件分析 . 4 1.2 性能分析 . 5 第 2 章 分型面位置的分析和确定 . 5 2.1 分型面的选择原则 . 5 2.2 分型面选择方案 . 5 第 3 章 塑件型腔数量及排列方式的确定 .

2、7 第 4 章 注射机的选择和有关工艺参数的校核 . 9 4.1 所需注射量的计算 . 9 4.2 塑件和流道凝料在分型面的投影面积及所需锁模力的计算 . 12 4.3 注射机型号的选定 . 12 4.4 有关工艺参数的校核 . 13 第 5 章 浇注系统的形式选择和截面尺寸的计算 . 14 5.1 冷料穴的设计 . 14 5.2 浇口设计 . 15 5.3 浇注系统的平衡 . 18 第 6 章 成型零件的设计及力学计算 . 19 6.1 成型零件的结构设计 . 19 6.2 成型零件工作尺寸计算 . 19 2 6.3 成型零件的强度及支撑板厚度计算 . 20 第 7 章 模架的确定和标准件的

3、选用 . 21 7.1 各模板尺寸的确定 . 21 第 8 章 导向机构的设计 . 22 第 9 章 脱模机构的设计 . 25 9.1 脱模推出机构的设计原则 . 25 9.2 塑件推出的基本方式 . 25 9.3 塑件的推出机构 . 26 第 10 章 抽芯机构的设计 . 26 10.1 斜滑块的组合形式 . 26 10.2 斜滑块的导滑形式 . 26 10.3 设计要点 . 27 第 11 章排气槽的设计 . 28 第 12 章 温度调节系统的设计 . 29 12.1 加热系统 . 29 12.2 冷却系统 . 29 第 13 章 模具总体结构 . 32 设计总结 . 33 参考文献 .

4、34 3 第第 1 章章 塑料成型工艺性分析塑料成型工艺性分析 1.1 塑件分析 1.1.1 塑件的尺寸精度 探头塑件所用材料为聚丙烯（PS） ，探头塑件的二维图如下图所示。 查【参考文献 1】中的表 3-2 可得，该塑料制件公差等级为 MT5。 查【参考文献 1】中的表 7-2 可得，该塑料制件的模具制造公差等级为IT11。 1.1.2 塑件的收缩率 该塑件的材料为 PS，PS 材料的收缩率范围较小，对于收缩率范围较小的塑料品种，可按收缩率的范围取中间值，此值称为平均收缩率。故查【参考文献 1】中的表 4-2 得知，收缩率范围为 0.5%0.8%，取中间值 0.65%，即平均收缩率。 1.2

5、 性能分析 因聚苯乙烯电绝缘性（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、耐水性、化学稳定性良好。注射成型比较容易，成型温度范4 围较宽，在粘流态下温度的少许波动不会影响注射模塑过程。机械强度一般，但 性脆，易产生应力碎裂，不耐苯，汽油等有机溶剂。 第第 2 章章 分型面位置的分析和确定分型面位置的分析和确定 2.1 分型面的选择原则 选择分型面的总的原则是保证租赁质量，且便于塑件脱模和简化模具结构，其基本原则如下： 分型面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开模时留在动模，这样便于利用注塑机锁模机构中的顶出装置带动塑件脱模机构工作。若塑件留在定模，将

6、增加脱模机构的复杂程度。 分型面应尽可能选择在不影响外观的部位，并使其产生的溢料毛边易于消除或修整。 分型面的选择应保证塑件尺寸精度。 分型面选择应有利于排气。分型面选择应尽可能使分型面与料流末端重合，这样才有利于排气。 分型面选择应便于模具零件的加工。 分型面选择应考虑注射剂的技术规格。 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。 2.2 分型面选择方案 。 分型面的选择有以下两种方案5 1 1 分型面方案 6 2 2 分型方案分型方案选择分型面应尽对于带有侧凹或侧孔塑件，分型面的选择方案有以上两个， 2。可能将侧型芯置于动模总分，以避免在定模内抽芯，故分型选择分型

7、方案 塑件型腔数量及排列方式的确定 3 章 第 塑件型腔数量的确定3.1 模具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， 设计时，应合理确定型腔数目。型腔指模具中成形塑件的空腔，而该空腔是塑件的负形，除去具体尺寸比 注射成形是先闭模只不过凸凹相反而己。其他都和塑件完全相同，塑料大以外，以形成空腔，而后进料成形，因此必须由两部分或（两部分以上）形成这一空腔7 型腔。其凹入的部分称为凹模，凸出的部分称为型芯。 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

8、越多时，精度也相对地降低。 2) 模具制造成本 多腔模的制造成本高于单腔模，但不是简单的倍数比。从塑件成本中所占的模具费比例看，多腔模比单腔模具低。 3) 注塑成形的生产效益 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持费较高，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，当其中某一腔先损坏时，应立即停机维修，影响生产。 塑料的成形收缩是受多方面影响的，如塑料品种，塑件尺寸大小，几何形状，熔体温度，模具温度，注射压力，充模时间，保压时间等。影响最显著的是塑件的壁厚和形状的复杂程度。 该塑件精度要求一般（MT5 ）

9、 ，根据产品结构特点，此塑料产品在模具中的扣置方式有两种:一种是将塑料制品的回转轴线与模具中主流道衬套的轴线垂直；另一种是将此塑料制品的中心线与模具中主流道衬套的轴线平行。对于第二种布置方式，则要求模具侧向分模，这里拟采用 1 模 2 件的结构，冷却系统和推出机构的设计都较第二种方式有利。型腔的结构采用滑块对称的结构。 根据塑件的结构及尺寸精度要求,该塑件在注射时采用一模二腔的形式。 3.2 塑件的排列方式 多型腔在模具上通常采用圆形排列、H 形排列、直线型排列以及复合排列等。在设计时应注意以下几点： 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。 型腔布置和浇口开设

10、部位应力要求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料现象。 尽量使型腔排列得紧凑一些，以便减小模具的外形尺寸。 优先采用直线排列和 H 形排列。型腔的圆形排列所占的模板尺寸大，虽然有利于浇注系统平衡，但除圆形制品和一些高精度制品外，在一般情况下常采8 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。 本设计采用的型腔排列方式为 H 形排列，如下图所示 图 3-13-1 塑件型腔的布置方式塑件型腔的布置方式 第 4 章 注射机的选择和有关工艺参数的校核 4.1 所需注射量的计算 4.1.14.1.1 注射机选择标准注射机选择标准 注射模是安装在注射机上的，因此在设计注射模具时应该结

11、注射机有关技术规范进行必要的了解，以便设计出符合要求的模具，同时选定合适的注射机型号。选用注射机时，通常是以某塑件的（或模具）实际需要的注射量初选某一公称注射量的注射机型号，然后依次对该机型的公称注射压力、公称锁模力、模板行程以及模具安装部分的尺寸进行校核。 9 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。应该根据以下几个方面： a 通常影响注塑机选择的重要因素包括模具、产品、塑料、成型要求等； b 模具尺寸(宽度、高度、厚度） 、重量、特殊设计等； c 使用塑料的种类及数量（单一原料或多种塑料） ； d 注塑成品的外观尺寸（长、宽、高、厚度

12、） 、重量等； e 成型要求，如品质条件、生产速度等。 在选择一台注射机时，应特别注意以下方面： a 选对型: 由产品及塑料决定机种及系列。由于注塑机有非常多的种类，因此一开始要先正确 判断此产品应由哪一种注塑机，或是哪一个系列来生产，例如是一般热塑性塑胶或电木原料或 PET 原料等，是单色、双色、多色、夹层或混色等。此外，某些产品需要高稳定（闭回路） 、高精密、 超高射速、高射压或快速生产（多回路）等条件，也必须选择合适的系列来生产。 b 放得下 ：由模具尺寸判定机台的“大柱内距” 、 “模厚” 、 “模具最小尺寸”及“模盘尺寸”是否适当，以确认模具是否放得下。模具的宽度及高度需小于或至少有

13、一边小于大柱内距；模具的宽度及高度最好在模盘尺寸范围内；模具的厚度需介于注塑机的模厚之间；模具的宽度及高度需符合该注塑机建议的最小模具尺寸，太小也不行。 c 拿得出 ：由模具及成品判定“开模行程”及“托模行程”是否足以让成品取出。开模行程至少需大于成品在开关模方向的高度的两倍以上，且需含竖浇道（sprue）的长度，托模行程需足够将成品顶出。 d 锁得住 ：由产品及塑料决定“锁模力”吨数。当原料以高压注入模穴内时会产生一个撑模的力量，因此注塑机的锁模单元必须提供足够的“锁模力”使模具不至于被撑开。 锁模力需求的计算如下： 1）由成品外观尺寸求出成品在开关模方向的投影面积； 2 ）撑模力量成品在开

14、关模方向的投影面积(cm2) 模穴数模内压力2); (kg/cm400kg/cm2; 350 3）模内压力随原料而不同,一般原料取机器锁模力通常需大于且为了保险起见， 4 ）机器锁模力需大于撑模力量，倍以上。至此已初步决定夹模单元的规格，并大致确定机种吨 1.17 撑模力量的 接着必须再进行下列步骤，以确认哪一个射出单元的螺杆直径比较符合所需。数， “螺杆直“射出量”由成品重量及模穴数判定所需并选择合适的: e 射得饱；为了稳定性起见，射出量需为成。计算成品重量需考虑模穴数（一模几穴）径”10 品重量的 1.35 倍以上，亦即成品重量需为射出量的 75以内。 f 射得好 ：由塑料判定“螺杆压缩

15、比”及“射出压力”等条件。有些工程塑料需要较高的射出压力及合适的螺杆压缩比设计，才有较好的成型效果，因此为了使成品射得更好，在选择螺杆时亦需考虑射压的需求及压缩比的问题。一般而言，直径较小的螺杆可提供较高的射出压力。 g 射得快 ：及“射出速度”的确认。有些成品需要高射出率速射出才能稳定成型，如超薄类 成品，在此情况下，可能需要确认机器的射出率及射速是否足够，是否需搭配蓄压器、闭回路控制等装置。一般而言，在相同条件下，可提供较高射压的螺杆通常射速较低，相反的，可提供较低射压的螺杆通常射速较高。因此，选择螺杆直径时，射出量、射出压力及射出率（射出速度） ，需交叉考量及取舍。 此外，也可以采用多回

16、路设计，以同步复合动作缩短成型时间。有一些特殊问题可能也必须再加以考虑： a 大小配的问题：在某些特殊状况下，客户的模具或产品可能模具体积小但所需射量大，或模具体积大但所需射量小，在这种况下，厂家所预先设定的标准规格可能无法符合客户需求，而必须进行所谓“大小配” ，亦即“大壁小射”或“小壁大射” 。所谓“大壁小射”指以原先标准的夹模单元搭配较小的射出螺杆，反之， “小壁大射”即是以原先标准的夹模单元搭配较大的射出螺杆。当然，在搭配上也可能夹模与射出相差好几级。 b 快速机或高速机的观念：在实际运用中，越来越多的客户会要求购买所谓“高速机”或“快速机” 。一般而言，其目的除了产品本身的需求外，其

17、他大多是要缩短成型周期、提高单位时间的产量，进而降低生产成本，提高竞争力。一般情况下，有以下几种情况: 1、射出速度加快：将电机马达及泵浦加大，或加蓄压器（最好加闭回路控制） ； 2、加料速度加快：将电机马达及泵浦加大，或加料油压马达改小，使螺杆转速加快； 3、多回路系统：采用双回路或三回路设计，以同步进行复合动作，缩短成型时间； 4、增加模具水路，提升模具的冷却效率。 4.1.24.1.2 注射量的计算 1) 塑件质量、体积的计算 11 3，由 Pro/E=1.05g/cm 建模分析，可知 已知 PS 的密度为 塑件质量 m=2.817g; 13; =2.683 塑件体积 vcm12 =39

18、.93 表面面积 Acm1流道凝料的质量 m=0.6nm1 2所以注射量 m=nm+m=9.014g 21m 38.585 注射体积vcm 4.2 塑件和流道凝料在分型面的投影面积及所需锁模力的计算 A 在模具设计前是个未知数， （包括浇口）在分型面上的投影面积流道凝料2根据多型腔模的统计分析，大致是每个塑件在分型面上的投影面积的 0.20.5 倍。因此可用 0.35nA 来进行估算，又由【参考文献 1】表 5-1 可知聚丙乙烯的型腔平均压力 P=15-20。取其中间值，即平均压力为。 MPaMPa517.P故 2cm.811.35nA1071.A035nAA121 KN.67188FPA4.

19、3 注射机型号的选定 根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算以及为了方便模架的拆卸和安装。可选用 SZ100/60 型注射机，其主要技术参数见表 41 。 表 4-1 注射机主要技术参数 3cm ）理论注射容量（100 ）mm 螺杆直径（35 注射压力（MPa）600 g/s） 注射速率（6 ）塑化能力（g/s 3.5 ）螺杆转速（r/min 0 至 220 ）喷嘴球半径（mm 12 12 锁模方式 KN） 锁模力（600 拉杆内间距(mm) 340 440移模行程(mm) 260 (mm) 最大模厚340 最小模厚(mm) 10 (mm) 模具定位孔直径12 喷嘴球直径(mm) 4 有关工艺

20、参数的校核4.4 n 由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数mKMt2 2655n6. mm；0.8 k ：注射机最大注射量的利用系数，一般取式中 ） ；：注射机的额定塑化量（3.5g/sM 22s）1】表 4-16 知为 t ：成型周期。 （由【参考文献 其他安装尺寸的校核要待模架选定，结构尺寸确定以后才可进行。 注射机工艺与安装参数的校核 1）注射量校核1.05100/60 型注射机最大注射量 100 查【参考文献 2】知，SZ ，能满足要求。9.014g0.8=84g，本模每次注射所需塑料的总质量约为 ）锁模力校核 2 P，而 F 锁=600kN2】知，SZ100/60 型注射机最大锁模力

21、查【参考文献 模。锁P 模 F=AP =188.67kN ，故能满足 F ）最大注射压力校核 3 塑料成而 PS100/60 型注射机额定注射压力为600MPa】查【参考文献 2 知，SZ 的要求。PP，故能满足型时的注射压力P=60100MPa成型成型注 ）最大和最小模具厚度校核 4 型注射机所允许模具的最小闭合厚度为 100/60 SZ查【参考文献 2】知， ，即模具=60mm=340mmH，而本设计的模具厚度为 H=10mmH，最大闭合模厚为mmaxmin 的安装要求。HHH 满足maxmmin 5）模具在注射机上的安装尺寸13 型注射机 SZ100/60 从标准模架外形尺寸 200mm

22、 230mm 201 上看，小于 340mm，能满足模具安装和拆卸要求。拉杆内向距 440 6）开模行程的校核，100/60 型注射机的最大开模行程为 S=260mm 查【参考文献 2】知，SZ mm=50mm 要求。 （510）+能满足模具推出制品所需开模距 S=h+h浇件 浇注系统的形式选择和截面尺寸的计算第浇注系统的形式选择和截面尺寸的计算第 5 章章 5.1 主流道的设计主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一 轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度，其主要设计要点为：，内壁粗糙 6 差的塑料可取对流动性 31）主流道圆锥角 =23，以减小料流转向过渡的 3mmRa

23、=0.63um，主流道大端呈圆角，半径 r=1度为 。阻力，取 d=3mm，过长则 60mm 2）在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，一般小于 会影响熔体的顺利充型。 ）对小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式，但在大多数情况下 3 是将主流道衬套和定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上，主流道衬 间隙配合。 H7/m6 过渡配合，与定位圈的配合采用 H9/f9 套与定模座采用 5.1.1 主流道尺寸 根据所选注射机，则=3+1=4mm 1）主流道小端尺寸为：d=注射机喷嘴尺寸+（0.5=6mm 2）喷嘴球面半径+（1SR=主流道球面半径为：L=57mm 主流道长度为： 5.1.

24、2 主流道衬套形式本设计虽然是小型模具，但为了便于加工和缩短主流道长度，衬套和定位圈还是设计成分体式，主流道长度约等于定模板的厚度（见模架的确定和装配 钢，热处理表面淬火后表面硬度为1 所示，材料选用 45 图） 。衬套如图 5 。5055HRC ，=3 取 d=4mm1.5sin57=7.00mm D=则24 5cos1.3322cmmm=1.29.9/2（=）=主流道凝料体积为：57Ldq 44n14 5-1 主流道衬套图 主流道剪切速率校核 5.1.3 根据实际生产经验可知，主流道、分流道的剪切速度一般为 123在模具设计过程中要进行剪切速度的校核，以保证能够顺利 X5X10)10(5s

25、 注射成型。q.33565.3.3v1= 由经验公式 =500sr33R248.0n 2=7.410.8442.683=1.2+q 式中=q+qq33cmcm塑件分主 v=9.9/4mm=0.248mm Rn 5.2 分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向的作用。多型腔模具必定设置分流道，单型腔大型塑件在使用多个点浇口是也 要设置分流道。 分流道布置形式 5.2.115 分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔，因此，采用平衡式分流道，见下图。 图 5-1 分流道 5.2.2 分流道长度 在本设计中结合

26、实际情况，取 L=47mm 5.2.3 分流道的形状及截面尺寸 分流道截面有圆形、矩形、梯形 U 形和六角形等等。为了减少流道内的压力损失和传热损失,要尽量把流道的截面积设计得大些，表面积小些。因此可以用流道的截面积与其周长的比值来表示流道的效率，各种截面分流道的效率如图所示 图 5-2 分流道的截面形式和效率 从图中可见，圆形和正方形流道的效率最高。一般分型面为平面时，通常采用圆形截面的流道。由于本设计采用一模二腔的点浇口，为了取出分流道凝 料，且凝料在两个平板之间，故采用的是圆形截面。因为各种塑料的流动性有差异，所以可以根据塑料的品种来粗地估计分流道的直径，常用塑料的分流道直径推荐值如塑料

27、制品成型及模具设计表 4-3。对于壁厚小于 3mm,质量在200g 以下的塑件，可用以下经验公式确定分流道的直径： 16 D=0.2645 4LW 流经分流道的塑料量（g）; 式中 W; L分流道长度（）; 分流道直径， （） D2.817g=5.634g 其中 W=nm=2; 为型腔数目式中 n ; g为塑件质量（） m L=47mm W=5.634g 在本设计中结合实际情况，取44mm1.2645WL0.26455.6346447D0. 查得 D=5mm。取 D=1.61mm3.2mm，故由【参考文献 1】表 6-1 5.2.4 分流道凝料体积225D2 分流道截面积=19.63A=3.1

28、4mm2mm44L=47mm 分流道长度： 47=0.923 凝料体积：q=AL=19.6333cmmm分 5.2.5 分流道剪切速率校核q3.3 v 剪切速度经验公式为：3Rn )； 式中 剪切速率(1s 熔体的体积容量 q 3cmvs】 ，查【参考文献 1表征流道断面尺寸的当量半径 cmRn 。图 6-11 查得=0.21mmRn30Q60.0cm60v10.n 6qs163.3q331s680.55 3321.0Rn 之间所以满足要求。50005000 在1s为注射机公称注射 Q）Q V=)式中 v制品体积( ，通常取（0.50.83cm ；量3cm ；)( Q 注射机公称注射量3cm1

29、7 注射时间由【参考文献 1】表 6-2 查得 PP 塑料的注射时间为 1.6s； 5.2.6 分流道的表面粗糙度 分流道的表面粗糙度并不要求很低，一般取 0.8um1.6um 即可，在此取 1.6um。 5.3 浇口设计 在本设计中， ，浇口形式见图 5-3。 图 5-3 浇口 5.4 冷料穴的设计 1) 分流道冷料穴 根据需要，冷料穴不但在主流道的末端，而且可在各分流道转向的位置，甚至在型腔的末端开设冷料穴。冷料穴应设置在熔体流动方向的转折位置，并迎着上游的熔体流向，如图 5-4 所示。 图 5-4 分流道冷料穴 18 冷料穴的长度通常为分流道直径 d 的 1.5 2 倍。本设计中需要设计

30、在分流道末端。 5.5 浇注系统的平衡 该塑件采用一模二腔的平衡式浇注系统,平衡式浇注系统的特点是,从分流道到浇口及型腔,其形状,长宽尺寸,圆角半径,模壁的冷却条件等都完全相同,因此溶体能以相同的成型压力和温度同时充满所有的型腔,从而可以获得尺寸相同，物理性能良好的塑件。 第 6 章 成型零件的设计及力学计算 6.1 成型零件的结构设计 6.1 成型零件的结构设计 型腔.型腔采用瓣合式,用机械加工方法易于成型,结构简单,牢固不易变形。 塑件无拼接缝痕迹,适用于简单形状的塑件。 型芯.凸模是用于成型塑件内表面的零部件，有时又称型芯或成型杆。凸模与模板做成整体，结构牢固，成型质量好，但钢材消耗量大

31、，适用于内表面形状简单的小型凸模。本制件可选用整体式凸模。 6.2 成型零件工作尺寸计算 成型零部件工作尺寸计算有平均值法和公差带法两种。本设计为便于计算采用平均值法。塑件尺寸按一般精度取 5 级,除中心孔已注公差外,在计算之前,将各个尺寸按入体原则注上公差如下:（公式参考文献17-7，7-9，7-11，7-13，7-14，且由上可知平均收缩率为 0.65%） （1）塑件尺寸为 35 的型芯 0.5630.19 mm3456035.65%0.).81mm35(l 3 00m14 同理可以得出尺寸分别为 17mm,15mm 的工作基本尺寸，分别如下 0.13 mm83.16l0m219 130.

32、 mm8114.l0m3的基本、15mm、32mm（2）型芯内形尺寸为 1.6mm、型芯高度3mm、13.5mm 尺寸为0 mml761.07.000 mm26.7516.llslScp0130.z0 mmh3.150701.0 mmh13.811102.0mm30.62l 19.0 成型零件的强度及支撑板厚度计算 6.3 型腔侧壁厚度 注射成型时，为了承受型腔高压熔体的作用，型腔侧壁与底板应该有足够的 强度和刚度，以免因刚度或强度不够而破裂或失效。公式,因其直接为定模板,可按整体式矩形型腔，参考文献1 该型腔侧壁厚 7-53 4Cph S3E17.5 MPa; 为 p 型腔内压力.MPa,1

33、5mm h 型腔深度, 为 mm.0006l/60005MPa10E2.1 7-8）1C=0.111（参考文献表415.50.11117 mm27S4.35006.01102. 型腔底版厚度 7-60 式:参考文献1 按强度条件计算 4417.50.03017Cpb mm253.t3352.1100E.006 其中 C=0.030（计算得，计算过程略） 20 本型腔为小型型腔，型腔支脚跨度较小，不需要添加支撑板。 6.4 成型零件的钢材的选用 此塑件是大批量生产，成型零件的所选钢材耐磨性和抗疲劳性能良好；机械加工性能和抛光性能也应良好（参考文献【3】 ） 。所以： 定模板选用：45 刚 热处理

34、方法为调质、表面淬火、低温回火。 直流道衬套采用：T10A，表面淬火。 圆柱型芯采用：Cr12MoV 淬火后表面硬度为 58HRC-62HRC。 推杆、导柱采用：T8A ，表面耐磨、有韧性、抗曲、不易折断。 其他材料的选用查看装配图。 第 7 章 模架的确定和标准件的选用 7.1 各模板尺寸的确定 设计模具时， 开始就要选定模架。当然选用模架时要考虑到塑件的成型、流道的分布形式以及顶出机构的形式等 因素。 本设计采用龙记标准模架 CI1523A50B50，模坯最大尺寸为 200230 。各模板尺寸如下图所示：16294201，模内最大尺寸为21 导向机构的设计第 8 章 8.1 导向结构的总体

35、设计 导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后变形。导 1/3 柱中心至模具外缘应至少有一个导柱直径的厚度；导柱通常设在离中心线 处的长边上。 4 根导柱，其布置为在模板的四个角上。1） 该模具采用 该模具导柱安装在动模固定板上，导套安装在定模固定板和脱板上。2） 为了保证分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处应制有承屑板，即可削 3） 去一个面或在导套的孔口倒角。 ） 各导柱、导套及导向孔的轴线应保证平行。4 在合模时，应保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致成型零件） 5 损坏。 ）6 当动定模板采

36、用合并加工时，可确保同轴度要求。倍，其余部分可以扩空，以 1.5 7）导柱导套的配合长度通常取配合直径的2 22 减小摩擦，并降低加工精度。 8.2 导柱的设计 1）本设计的模具采用带头导柱，且加油槽。 2）导柱的长度必须比凸模端面高度高出 68mm。 3） 为使导柱能顺利地进入导向孔，导柱的端部常做成圆锥形或球形的先导部分。 4）导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证具有足够的抗弯强度（该导柱直径由标准模架知为 20 ? ） 。 导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按 H7/m6 过渡配合，导柱滑动部分按 H7/f7 或 H8/f7 间隙配合。 1）导套的端面应倒圆角，一般倒角半径为 12mm

37、。导柱孔最好做成通孔，利于排出孔内剩余空气。 2） 导套孔的滑动部分按 H7/f7 或 H8/f7 的间隙配合，表面粗糙度为 Ra0.4um。导套外径按 H7/m6 或 H7/k6 配合镶入模板。 3）导套材料可用淬火钢或铜（青铜合金）等耐磨材料制造，但其硬度应低于导柱的硬度，这样可以改善摩擦，以防止导柱或导套拉毛。多用 20 钢渗碳后淬火或 T8A、T10A 淬火。 由于模具的结构不同，选用的导柱和导套的结构也不同，本设计采用标准导柱、导套，四个，如图 81 所示 导柱： 选 T8A 钢,表面淬火处理,大于或等于 55HRC D = 16 mm L = 100 mm 23 导套： T8A 钢

38、,表面淬火处理,大于或等于 55HRC D =16 mm L =100 mm 导柱与导套的配合如图 8-1 所示。 8.3 导向孔 对导向孔的结构主要有四点要求，分述如下： (1)形状 为了使导柱进入导套比较顺利，在导套的前端倒圆角，导柱孔最好打通，否则导柱进入未打通的导柱孔时，孔内空气无法逸出而产生压力，给导柱的进入造成阻力。 (2)材料 可用淬火铜或铜等耐磨材料制造，但其硬度应低于导柱硬度，这样可以改善磨擦，以防止导柱或导套拉毛。 (3)导套的精度与配合 一般 A 型用二级精度过度配合，B 型用二级精度静配合。 (4)光洁度 配合部分光洁度要求七级。 导套的选择应根据模板的厚度来确定，材料

39、 T8，硬到 HRC5055,或采用 20 钢渗碳 0.50.8 厚，淬硬到 HRC5660.本设计导套装在公模板。 8.4 定位圈设计 为了便于模具在注射机上安装以及模具浇口套与注射机的喷嘴孔精定位，应在模具上安装定位圈，用于与注射机定位孔匹配，定位圈除完成浇口套与喷嘴孔的精确定位外，还可以防止浇口套从模内滑出。 无论是采用标准型定位圈还是特殊型定位圈，其外径 D 都应比注射机上的定位圈配合孔径小 0.20.3mm，以便顺利安装模具。 定位圈图如 8-4 所示，常用材料为 45、55 中碳钢或 T8 碳素工具钢，经正火处理，硬度为 5055HBS。 图 8-4 定位圈 24 第 9 章 脱模

40、机构的设计 9.1 脱模推出机构的设计原则 a、塑件滞留于动模边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作，致使模具结构简单。 b、防止塑件变形或损坏，正确分析塑件对模腔的粘附力的大小及其所在部位，有针对性地选择合适的脱模装置，使推出重心与脱模阻力中心相重合。由于塑料收缩时包紧型芯，因此推车力作用点应尽量靠近型芯，同时推出力应施于塑件刚性和强度最大的部位，作用面积也应尽课能大一些，以防塑件变形或损坏。 c、力求良好的塑件外观，在选择顶处位置时，应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位。在采用推杆脱模时尤其要注意这个问题。 d、结构合理可靠，脱模机构应工作可靠，运动灵活，制造方便，更换容易

41、且具有足够的刚度和强度。 9.2 塑件推出的基本方式 脱模机构可按动力来源分类也可按模具结构分类 a、按动力来源分类。分为手动脱模、机支脱模、液压脱模、气动脱模，本设计采用液压脱模。即在注射机上设有专用的顶出油缸，并开模到一定距离后，活塞的动作实现脱模。 b、按模具结构分类。分为简单脱模机构、双脱模机构、顺序脱模机构、二级脱模机构、浇注系统脱模机构等。本设计采用的顶出机构是顶杆顶出机构。顶杆的机构特点：顶杆加工简单，更换方便，脱模效果好，顶杆设计的注意事项： a、顶出位置顶杆。 d、数量不保证塑件质量，能够顺利脱模的情况下，顶杆的数量不宜过多。当塑件不许可有顶出痕迹，可用顶出耳的形式脱模后将顶

42、出耳剪掉。 9.3 塑件的推出机构 由于制品分型面的确定，遥因此在塑件下表面设置推板，为了防止受礼不均匀，采取对称式排列。为保证顶出机构的运动平稳，顶杆受力均匀和复位，在顶25 出机构设置了导向、复位机构。 931 推出机构的复位 脱模机构完成塑件顶出后，为进行下一个循环必须回复到初始位置。目前常用的复位形式主要有复位杆复位和弹簧复位。复位杆又称回程杆或反推杆。复位杆通常装在与固定推杆的同一固定板上，且各个复位杆的长度必须一致。复位杆一般设 24 根，为避免长期对定模板的撞击，可采取两种防止措施，其一是使复位杆端面低于定模板平面 0.020.05mm，其二是在复位杆底部增设弹簧缓冲装置。此处设

43、计复位杆也兼作导柱的作用。 由于本设计是标准模架，故采用复位杆复位，其直径为 8mm，四个均匀分布。 第 10 章 侧抽芯机构的设计 10.1 斜滑块的组合形式 当塑件上具有与开模方向不一致的孔或侧壁有凹凸形状时，除极少数情况可以强制脱模外，一般都必须将成型侧孔或侧凹做成可活动的结构，在塑件脱模前，先将其抽出，然后才能将整个塑件从模具中脱出。完成侧向活动型芯的抽出和复位的这种机构叫做抽芯机构。它应具备以下基本功能： （1）能够保证不引起塑间件变形的情况下准确地抽芯； （2）运动灵活动作可靠，无过分磨损现象； （3）具有必要的强度和刚度； （4）配合间隙和拼缝线不溢料； 10.2 抽芯距的计算

44、抽芯距是将侧型芯从成型位置抽到不防碍塑件顶出时侧型芯的距离。当塑件的外形为矩形并且两等分抽芯时，其公式如下： 26 hmm 32 s2 s设计抽芯距；式中： h矩形塑件的外形最大值。 s=20.5mm。代入相关数据得到： 10.3 斜导柱斜角的确定它的大小涉及导开模是斜导柱抽芯机构的一个主要参数。 斜导柱的斜角 力、斜导柱所受的弯曲力、滑块实际抽芯力以及开模行程等的小，其关系如下： = F= F/Fcos抽正弯 = F F= Fsintg抽弯开 斜导柱所受的弯曲力；式中： F弯 F斜导柱所用于滑块的正压力，它等于斜导柱所受的弯曲力；正 F抽拔出侧型芯所需要的抽芯力；抽 F抽出侧型芯所需要的开模

45、力；开 斜导柱的斜角。 则斜导柱所受的弯曲力要获得相同的抽芯力，由以上式子可知，当斜角增大时，从希望斜导柱受力较小的角度考虑，因此，要增大，同时所需要的开模力也增大。必然单质斜导柱工作部分斜角的减小，斜角越小越好；但当抽芯距为一定值时，而且斜长度的增加及开模行程的加大，而开模行程受到注射机开模行程的限制， 所以综合考虑，在生产中斜角不超过导柱工作长度的加长会降低斜导柱的刚性， 。 28，此设计选取 30: 10.4 斜导柱侧抽芯机构安全可制造方便、斜导柱侧抽芯机构是用的最多的抽芯机构，它结构简单、其部分抽芯该设计采用的是斜导柱在定模，滑块在动模的抽芯结构。靠等特点。 结构图如下：27 斜导柱侧

46、抽芯机构图 10-1 代入相关数据：h=28mm S=28mm d=20mm D=25mm， 。 L=135143mm,得到取其长度为 136mm 10-2 图斜导柱侧抽芯机构 排气槽的设计 11 章 第 还有塑件受模具内除了型腔和浇注系统中有的气体外，在注塑成型过程中，28 热或凝固产生的低分子挥发气体，这些气体若不能顺利排出，则可能因充填时气体被压缩而产生高温，引起塑件局部炭化烧焦，使塑件产生气泡，或使塑料熔接面不良而引起缺陷，因而须进行排气设置，排气深度（或间隙）0.025mm。 1）排溢设计：排溢是指排出充模熔料中的前锋冷料和模具内的气体等。 2 ）引气设计：对于一些大型腔壳形塑件，注

47、射成型后，整个型腔由塑料填满，型腔内气体被排出，此时塑件的包容面与型芯的被包容面基本上构成真空，当塑件脱模时，由于受到大气压的作用，造成脱模困难，如采用强行脱模，势必使塑件发生变形或损坏，因此必须加引气装置。 3）排气系统有以下几种方式： 利用排气槽；利用型芯、镶件、推杆等配合间隙；有时为了防止制品在顶出时造成真空而变形，必须设置进气装置。 4 ）该套模具的排气方式有 a.利用模具的分型面排气； b.对于组合式型芯可利用其拼和的缝隙、零件配合的间隙。 第 12 章 温度调节系统的设计 12.1 加热系统 在塑料注射成形中，注射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

48、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。但对于要求模温超过 80C的塑料以及大型注射模具，均需要设置加热装置。 12.2 冷却系统 一般注射到模具内塑料温度为 200oC 左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度在 60oC 以下。热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快地传给模具，以使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模。对于粘度低、流动性好的塑料（例如：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙 66 等） ，因为成型工艺要求模温都不太高，所以常用常温水对模具进行冷却。

49、 PP 的成型温度和模具温度分别为 205315oC、7090oC。 1221 冷却介质 29 冷却介质有冷却水和压缩空气，但用冷却水较多，因为水的热容量大，传热系数大，成本低。用水冷却，即在模具型腔周围或内部开设冷却水道。 1222 冷却系统设计原则 冷却水道的开受模具上镶块和顶出杆等零件几何形状的限制，必须根据模具的特点，灵活地设置冷却装置，其设计要点如下： 1) 尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡。 2) 冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越均匀。根据经验，一般冷却水孔中心线与型腔壁的距离应为冷却水孔直径的 12 倍（常为 1215mm） ，冷却水孔中心距约为水孔直径的

50、 35 倍，水孔直径一般为 812mm。进水管直径的选择应使水流速度不超过冷却水道的水流速度.避免产生过大的压力降应，应根据模具的具体大小和产品大小状况而定。 3) 尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面的距离应处处相等。 4) 浇口出加强冷却。 5) 应降低进水与出水的温差。一般进水与出水温度差不大于 5。 6) 合理选择冷却水道的形式。对于聚乙稀等收缩率较大的成型树脂，必须沿制品收缩大的方向设置冷却回路。 7) 合理确定冷却水管接头位置。 8) 冷却系统的水道尽量避免与模具上其他结构（如推杆孔、小型芯孔等）发生干涉现象。 9) 冷却水管进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏。 1223 冷却回