电源按钮注塑模具设计-塑料注射模含UG三维及12张CAD图滑块侧抽芯1模2腔
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摘 要根据塑料电源按钮制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，考量塑件制件尺寸。本模具采用一模两腔，潜浇口进料，注射机采用HTF80X1A型号，设置冷却系统，CAD和UG绘制二维总装图和零件图，选择模具合理的加工方法。附上说明书，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算等分析塑件，从而作出合理的注塑模具设计。关键词：电源按钮；一模两腔；潜浇口；冷却系统；注塑模具AbstractAccording to the requirements of plastic power button products, understand the use of plastic parts, analyze the technical requirements of plastic parts such as workability, dimensional accuracy, and consider the size of plastic parts. This mold adopts a mold two cavity, the submerged gate feed, the injection machine adopts the HTF80X1A model, sets the cooling system, CAD and UG draw two-dimensional assembly drawings and parts drawing, choose the reasonable processing method of the mold. Attached is an instruction book, which systematically uses simple words, simple sketches and calculations to analyze plastic parts, so as to make a reasonable design of injection moulds.Key words: power button; one mold two cavity; submerged gate; cooling system; injection mold目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1塑料成型工业的发展11.2塑料成型工业在生产中的重要性11.3塑料成型技术的发展趋势2第二章 工艺性分析32.1 产品分析及其技术条件32.2 塑件材料的确定42.3 塑件材料的性能分析42.3.1 基本特性42.3.2 成型性能52.3.3 主要用途5第三章 注塑机及选用63.1注塑机的分类63.1.1注射机按外型结构特征分类63.1.2注塑机按塑化方式分类63.2注塑机的选用73.3 注射量的校核83.4 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核83.5模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核9第四章 模具设计104.1型腔布置104.2确定浇注系统114.2.1主流道设计114.2.2浇口套的设计124.2.3分流道设计124.2.4浇口的设计134.3成形零部件的设计144.3.1成型零件的结构设计144.3.2成型零件的计算144.4 成型零件材料的选择164.5排气系统的设计164.5.1排气不良的危害164.5.2排气系统的设计方法164.6导向与脱模机构的设计174.6.1导向机构的作用和设计原则174.6.2导柱、导套的设计174.7脱模推出机构的确定184.8顶针板导柱导套的结构设计194.9垫块的尺寸设计204.10冷却系统的设计204.10.1冷却系统的设计原则204.10.2温度调节对塑件质量的影响214.10.3对温度调节系统的要求214.10.4冷却装置的设计要点214.11 侧向抽芯机构类型选择与设计224.11.1侧向抽芯机构类型224.6.2侧向抽芯机构主要参数的确定24第五章 模具的安装和试模27总 结28参考文献29致谢30IV第一章 绪论1.1塑料成型工业的发展塑料是以树脂为主要成分的高分子有机化合物，简称高聚物，一般相对分子质量都大于1万，有的甚至可达百万级。在一定温度和压力下具有可塑性，可以利用模具成型为一定几何形状和尺寸的塑料制件。塑料的其余成分包括有增塑剂、稳定剂、增强剂、固化剂、填料及其他配合剂。 塑料制件在工业中的应用日趋普遍，这是由于它们具有一系列特殊的优点所决定的。塑料密度小、质量轻，大多数塑料密度在1.01.4g/c m2之间，相当于钢材密度的0.11和铝材密度的0.5左右，即在同样的体积下，塑料制件要比金属制件轻得多，这就是“以塑代钢”的优点。据美国90年代统计，汽车上采用塑料零件后，平均每辆汽车的重量可减轻180kg，这样，每升汽油可使汽车多行驶0.4km，英国每年可节约1400万桶汽油，塑料比强度高，钢的拉伸比强度约为160MPa，而玻璃纤维增强的塑料拉仲比强度可高达170-400MPa；塑料的绝缘性能好，介电损耗低，是电子工业不可缺少的原材料；塑料的化学稳定性高，对酸、碱和许多化学药品都有良灯的耐腐蚀能力，迄今聚四氟乙烯塑料化学稳定性最高，“王水”对它也无可奈何，所以称之为“塑料王”。此外，塑料减摩、耐磨及减震、隔音性能也较好。因此，塑料已从代替部分金属、木材、皮革及无机材料发展成为各个部门不可缺少的一种化学材料，并跻身于金属、纤维材料和硅酸盐三大传统材料之列，在国民经济中，塑料制件已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。1.2塑料成型工业在生产中的重要性模具是工业生产中的重要工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的重要基础之一。塑料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一种类型。模具设计水平的高低、加工设备的好坏、制造力量的强弱、模具质量的优劣，直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”， 日本则称“模具是促进杜会繁荣富裕的动力”。事实上，在仪器仪表、家用电器、交道、通讯和轻工业等各行各业的产品零件中，有70以上是采用模具加工而成的。工业先进的发达园家，其模具工业牛产值早已超过机床行业的产值。目前，塑料模具已处于同冲裁模具并驾齐驱的地位。1.3塑料成型技术的发展趋势在现代塑料制件的生产中，合理的加工工艺、高效的设备、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、满足塑料制件的使用要求、降低塑料制件的成本起着重要的作用。一副好的注射模可成型上百万次，这与模具的设计、模具材料及模具的制造有着很大的关系。从塑料模的设汁、制造及模具的材料等方而考虑，塑料成型技术的发展趋势可以简单地归纳为以下几个方面。1.模具的标准化为了适应大规模成批生产塑料成型模具和缩短模具制造周期的需要，模具的标准化工作十分重要，目前我国模具标准化程度只达到20%。注射模方面关于模具零部件、娱具技术条件和标推模架等有以下14个国家标准：GB4169.1-84 推杆 GB4169.2-84 直导套GB4169.3-84 带头导套 GB4169.4-84 带头导柱GB4169.5-84 有肩导柱 GB4169.6-84 垫块GB4169.7-84 推板 GB4169.8-84 模板GB4169.9-84 限位钉 GB4169.10-84 支承板GB4169.11-84 圆锥定位件 GB4169.12-84 技术条件GB/T12555-90大型注射模架标准 GB/T12556-902 中小型注射模架标准2.加强理论研究3.塑料制件的精密化、微型化和超大型化4.新材料、新技术、新工艺的研制、开发和应用第二章 工艺性分析2.1 产品分析及其技术条件在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析，只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。课题目标产品是一个生活中常见的电源按钮，其零件外形如图所示。具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构简单，生产量大，要求较低的模具成本，成型容易，精度要求不高。产品3D视图塑件的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制造精度。为降低模具的加工难度和模具的制造成本，在满足塑件要求的前提下尽量把塑件的尺寸精度设计得低一些。由于塑料与金属的差异很大，所以不能按照金属零件的公差等级确定精度等级。根据任务书和图纸要求，本次产品尺寸均采用MT5级精度，未注采用MT8级精度。塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点来保证外，主要是取决于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般为Ra 0.021.25之间，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的1/2，即Ra 0.010.63。模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断增加，所以应随时给以抛光复原。该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高，为Ra0.8，内部为Ra1.2。2.2 塑件材料的确定 塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力下具有流动性。可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状而不发生变化。塑料有很多优异性能，广泛应用于现代工业和日常生活，它具有密度小，质量轻，比强度高，绝缘性能好，介电损耗低，化学稳定性高，减摩耐磨性能好，减振隔音性能好等诸多优点。另外，许多塑料还具有防水、防潮、防透气、防辐射及耐瞬时烧蚀等特殊性能。此产品壁厚均匀，ABS性能优良，成本低廉，符合需求生产量大的要求，容易成型，对于本课题零件相当适用，所以在这选择其为产品的材料。2.3 塑件材料的性能分析2.3.1 基本特性 ABS是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成的。这三种组分的各自特性，使ABS具有良好的综合理学性能。丙烯腈使ABS有良好的耐腐蚀性、耐热性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使ABS有良好的加工性和染色性能。ABS价格便宜原料易得，是目前产量最大、应用范围最广的工程塑料之一。是一种良好的热塑性塑料。 ABS无毒，无气味，呈微黄色，成型的塑料有较好的光泽，、不透明，密度为1.02-1.05g/cm3。既有较好的抗冲击强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎没有影响， ABS不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀，在酮，醛，酯，氯代烃中会溶解或形成乳浊液。ABS表面受冰醋酸，植物油等化学药品的侵蚀时会引起应力开裂， ABS有一定的硬度，他的热变形温度比聚苯乙烯、ABS、聚酰胺等高，尺寸稳定性较好，易于成型加工，经过调色配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70左右，热变形温度约为93耐气候性差，在紫外线作用下ABS易变硬发脆。ABS的性能指标：密度 1.021.05（），收缩率 ，熔点，弯曲强度80Mpa，拉伸强度3549Mpa，拉伸弹性模量1.8Gpa，弯曲弹性模量1.4Gpa，压缩强度1839Mpa，缺口冲击强度1120，硬度6286HRR，体积电阻系数。ABS的热变形温度为93118，制品经退火处理后还可提高10左右。ABS在-40时仍能表现出一定的韧性，可在-40100的温度范围内使用。2.3.2 成型性能ABS易吸水，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。因此，成型加工前应进行干燥处理；ABS在升温时黏度增高，黏度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用侧浇口形式，成型压力较高，塑件上的脱模斜度宜稍大；易产生熔接痕，模具设计时应该注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响及小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060，要求塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在6080。ABS比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。2.3.3 主要用途ABS在机械工业上用来制造壳体盖、泵业轮、轴承、把手、管道、管连接件、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等，汽车工业上用ABS制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管等，还可用ABS夹层板制小轿车车身。ABS还可用来制造水表壳，纺织器材，电器零件、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器，农药喷雾器及家具等。第三章 注塑机及选用3.1注塑机的分类3.1.1注射机按外型结构特征分类（1）卧式注塑机：卧式注塑机是最常用的类型。其特点是注射总成的中心线与合模总成的中心线同心或一致，并平行于安装地面。它的优点是重心低、工作平稳、模具安装、操作及维修均较方便，模具开档大，占用空间高度小；但占地面积大，大、中、小型机均有广泛应用。（2）立式注塑机：其特点是合模装置与注射装置的轴线呈一线排列而且与地面垂直。具有占地面积小，模具装拆方便，嵌件安装容易，自料斗落入物料能较均匀地进行塑化，易实现自动化及多台机自动线管理等优点。缺点是顶出制品不易自动脱落，常需人工或其它方法取出，不易实现全自动化操作和大型制品注射；机身高，加料、维修不便。（3）角式注塑机：注射装置和合模装置的轴线互成垂直排列。根据注射总成中心线与安装基面的相对位置有卧立式、立卧式、平卧式之分：卧立式，注射总成线与基面平行，而合模总成中心线与基面垂直；立卧式，注射总成中心线与基面垂直，而合模总成中心线与基面平行。角式注射机的优点是兼备有卧式与立式注射机的优点，特别适用于开设侧浇口非对称几何形状制品的模具。3.1.2注塑机按塑化方式分类1.注塞式注射机。塑料在料筒内受到料筒壁和分流梭两方面传来的热量而塑化成熔融状态。由于塑料的导热性很差，如果塑料层太厚，则它的外层熔融塑化时，内层尚未塑化，若要使塑料的内层也熔融塑化，塑料的外层就会因受热时间过长而分解。因此，注塞式结构不宜用于加工流动性差、热敏性强的塑料。2.螺杆式注射机。可使进入料筒内的塑料颗粒有一个预先塑化的过程，注射机内的注射注塞用螺杆代替。螺杆除作旋转运动外，还可作往复运动。进入料筒的塑料，一方面在料筒的传热及螺杆与塑料之间的剪切摩擦发热的加热下逐步熔融塑化，另一方面被螺杆不断推向料筒前端。当靠近喷嘴处的塑料熔体达到一次注射量时，螺杆停止转动，并在液压系统的驱动下向前推动，将熔体注入模具形腔中去。3.2注塑机的选用ABS是流动性、热稳定性都很差的塑料，因此不宜选用注塞式注射机。再根据给定塑料件的大小，初步设计一模多腔的注射模所需的注射量要大于100cm，且模具形状不大，所以适合选用卧式注射机。立式注射成形机和直角式注射成形机的结构为注塞式结构，而卧式注射成形机的结构多为螺杆式，因此，此塑件应选用卧式且为螺杆式的注射机进行成形加工。根据技术规格的不同，此类注射机分有多种型号。由ABS的成型条件工艺参数和注塑机型号选型号为海天80X1A的注射机，注塑机详细参数如表3.1。表3.1 型号单位80A80B80C 参数螺杆直径mm343640理论注射容量cm3111124153注射重量PSg101113139注射压力Mpa206183149注射行程mm122螺杆转速r/min0220料筒加热功率KW5.7锁模力KN800拉杆内间距(水平垂直)mm365365允许最大模具厚度mm360允许最小模具厚度mm150移模行程mm310移模开距(最大)mm670液压顶出行程mm100液压顶出力KN33液压顶出杆数量PC5油泵电动机功率KW11油箱容积l200机器尺寸(长宽高)m4.31.251.83.3 注射量的校核模具设计时，必须使得在一个注射成型的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的80%以内。校核公式为： 式中 -型腔数量 -单个塑件的体积（） -浇注系统所需塑料的体积（） 本设计中：n=2 3.51 =1.75 M=2x3.51+1.75=8.77g（约等于）注塑机额定注塑量为101g注射量符合要求3.4 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核注射成型时塑件的模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素。如果这一数值超过了注射机所允许的最大成型面积，则成型过程中会出现涨模溢料现象，必须满足以下关系。 式中 n -型腔数目 -单个塑件在模具分型面上的投影面积 -浇注系统在模具分型面上的投影面积 n=2 =698.82 =145.74 =2x698.82+145.74=1543.38注射成型时为了可靠的锁模，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力。即： （）P F式中： P塑料熔体对型腔的成型压力（MPa）F注射机额定锁模力（N）其它意义同上根据教科书表5-1，型腔内通常为20-40MPa，一般制品为24-34MPa，精密制品为39-44MP（）P=1543.38x30x1.1x0.01=50.93KN800KN锁模力符合要求3.5模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核（1）、模具厚度（闭合高度） 模具闭合高度必须满足以下公式式中 -注射机允许的最大模厚 -注射机允许的最小模厚本设计中模具厚度为300mm 150H360， 符合要求（2）、开模行程（S）的校核模具开模后为了便于取出制件，要求有足够的开模距离，所谓开模行程是指模具开合过程中动模固定板的移动距离。注塑机的开模行程是有限的，设计模具必须校核所选注射机的开模行程，以便与模具的开模距离相适应。对于卧式注射机，其开模行程与模具厚度有关，对于多分型面注射模应有：式中 H模具厚度-推出距离 -包括浇注系统凝料在内的塑件高度本设计中 =670 = 40 mm =80 mm总的开模距离需要H=420mm以上经计算，符合要要求。（3）、顶出装置的校核 在设计模具推出机构时，需校核注射机顶出的顶出形式，要注意在两侧顶出时模具推板的面积应能覆盖注射机的双顶杆，注射机的最大顶出距离要保证能将塑件从模具中脱出。海天280X1A型注射机为两侧推出机构。经检查能满足将模具脱出的要求。第四章 模具设计4.1型腔布置为了提高模具的成形效率，把模具设计成有多个型腔的结构，使得一次注射成形多个相同的塑料件。而海天80X1A注射机的最大注射量为111 cm，这势必会限制模具的型腔数。而且，型腔越多，模具所需的零部件就越多，不仅会没有与之匹配的模架而且提高模具的制造难度及加工成本。另外，型腔越多，成形出的制品精度也就越低。经验认为每增加一个型腔，制品尺寸精度降低4%，因此型腔数也不宜过大。综合考虑，最终确定为一模两腔的结构。排位图如图4.1所示。图4.1由于海天80X1A注射机为卧式注射机，模具也应该设计成卧式的，因此模具在水平方向上实现合开模动作。4.2确定浇注系统浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔为止的塑料熔体的流动通道。它的作用是将塑料熔体顺利地充满型腔的各个部位，并在充填保压过程中，将注塑压力传递到型腔的各个部位，以获得外形清晰、内在质量优良的塑料制品。对浇注系统设计的具体要求是:（1)对模腔的填充迅速有序;（2)可同时充满各个型腔;（3)对热量和压力损失较小;（4)尽可能消耗较少的塑料;（5)能够使型腔顺利排气:（6)浇注系统凝料容易与塑料分离或切除;（7)不会使冷料进入型腔;（8)浇口痕迹对塑件外观影响很小;浇注系统的基本组成是四部分：主流道，分流道，浇口，冷料穴。4.2.1主流道设计主流道是指浇注系统中从注射机到喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道,是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响,因此必须使熔体的温度降和压力损失最小1。主流道按照外观形状大体可以分为：垂直式主流道、倾斜式主流道和弧形主流道。本次设计采用的主流道形式为垂直式主流道。主流道的小端直径应比注射机喷嘴孔径大0.51mm，由于小端的前面是球面，其深度为35mm，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且帖合，本次设计的主流道小端直径为3.5mm。主流道的长度根据模具结构确定，越短越好。主流道锥度一般为24，粘度大的可以选择36，且流道的表面粗糙度不大于0.8m 。 由于主浇道要与高温塑料和喷嘴反复接触和碰撞，容易损坏，所以，一般不将主浇道直接开在模板上，而是将它单独设在一个主浇道衬套中。这样即可以使易损坏的主浇道部分单独选用优质钢材，延长模具使用寿命和损坏后便于更换或修磨，也可以避免在模板上直接开主浇道且需穿过多个模板时，拼接缝处产生钻料，主浇道凝料无法拔出。通常，将淬火后的主浇道衬套嵌入模具中。浇口套一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等材料制造，热处理淬火硬度5357 HRC。在保证制品成形的条件下，主流道的长度应尽可能短，以减少压力损失及废料，但由于主流道的长度由与定模座板的厚度及浇口套的安装位置有关，必须结合浇口套的设计一同对其进行确定，因此主流道长度待定，接下去先设计浇口套。4.2.2浇口套的设计由于注射成形时，注射机对模具施加的压力很大，主要作用于浇口套上，且主流道在与高温塑料熔体和注射机喷嘴反复接触和碰撞，所以一般不将主流道直接开设在定模上，而是将它单独开在一个浇口套中，通常在淬火后嵌入模具，这样在损坏时便于更换或修磨。常用的浇口套有两类，此模具选用图5所示的浇口套形式，是为了防止浇口套在熔体反压力作用下退出定模设计的，这里不再赘述。图5所示的浇口套嵌入定模座板之后，再由定位圈压住其大端面，也能起到抵抗熔体反压力的作用。浇口套的材料选用T10A钢，要求热处理后硬度达到4348HRC。其尺寸应根据海天200XC注射机配套的定位圈尺寸及定模座板的厚度进行确定，浇口套与定模座板之间的配合采用H7/m6。4.2.3分流道设计分流道是主流道与浇口之间的料流通道，是塑料熔体由主流道流入型腔的过渡段，负责将熔体的流向进行平稳转换，在多型腔模中起着将熔体向各个型腔分配的作用。对于单型腔模，可不设置分流道，而此次设计的模具设有两个型腔，有必要开设分流道，且开设在定模座板与中间板之间，并在中间板上进行加工。分流道其截面形状及尺寸主要取决于制品的大小、模具结构以及所加工的塑料种类。根据此塑料零件、材料及加工难易程度，确定分流道截面为圆形截面，其尺寸依据推荐值及主流道形状如图4.2所示。分流道的表面粗糙度不宜太小，以防将冷凝料带入型腔，一般要求达到Ra值为3.2m即可。这样可增大对外层塑料熔体的流动阻力，减小流速，并与中心熔体之间具有一定的速度差，以保证熔体流动时具有合适的切变速率和剪切热。图4.2在容易修磨情况下，分流道的长度应尽可能短，以减少压力损失及废料，因此两个型腔之间的间距也尽量小。根据型腔的大小，两个型腔的距离定为42mm,分流道的单边长度应为16.5mm，总长为32mm。4.2.4浇口的设计浇口是分流道与型腔之间长度非常短，截面又很狭窄的一段料流通道。浇口截面狭窄，可使经过分流道之后压力和温度都已有所下降的塑料熔体，产生加速度和较大的剪切热，保证熔体充模时具有较快的流动速度和较好的流动性。又因其长度短，所以浇口内可容纳的塑料熔体体积很小，故很容易冷却固化，从而有助于防止保压力不足或保压时间过短而引起的倒流现象。而且，浇口内冷却固化的塑料熔体（废料）强度很低，非常容易断裂，故使制品与废料分离，并便于制品脱模。浇口的长度和截面尺寸一般均可在试模过程中适当调整。特别是调整其截面尺寸时，截面高度的变化对浇口的容积及浇口冻结时间影响很大；另外，截面积的变化对塑料熔体内的切变速率影响很大，而切变速率又与熔体表面黏度有关，所以改变浇口截面尺寸或截面积的大小，可以控制浇口冻结时间，以及熔体充模时的流动性能。浇口的形式很多，参考实用模具设计与制造手册给出的浇口形式，根据塑料种类、塑料制品的形状及分模落料形式以及产品外观要求选潜浇式浇口，由于产品外不能有浇口痕迹，浇口采用潜顶针的形式如图4.3所示。图4.34.3成形零部件的设计4.3.1成型零件的结构设计注射模闭合后，其内部零部件将组合成一个能容纳塑料的闭合空腔，即所说的型腔，它将接受由注射机注射出来的塑料熔体，并使它们在其内部固化成形为塑料制品。构成型腔的所有零部件统称为成形零部件。由于塑料零件外形有凹陷部分，对应成形模上必须有凸起部分，为便于加工起见，不把成形模设计成一个整体，而是采用嵌入式的成形模，即用型芯型腔嵌入固定板中形成型芯结构。另外，成形零部件采用的是更为优质的材料，出于材料费用考虑，也应设计成嵌入式的。4.3.2成型零件的计算成形零部件在注射成形过程中直接与塑料熔体接触，需要承受温度、压力及塑料熔体的冲击和摩擦，长期工作之后，容易发生磨损、变形和断裂，因此成形零部件必须采用优质钢材738制作。成形零部件工作尺寸的确定必须考虑塑料的成形收缩、成形零部件的制造偏差及成形零部件的磨损等各方面因素。而且，由塑料零件图给出，零件上由模具型腔成形的部位，其最大尺寸为基本尺寸，偏差为负值；有型芯成形的部位，其最小尺寸为基本尺寸，偏差为正值。参见塑料成型工艺及模具简明手册的规定，型腔的最小尺寸为基本尺寸，偏差为正值；型芯的最大尺寸为基本尺寸，偏差为负值。由塑料成型工艺及模具简明手册中给出的公式进行计算。该塑件的成型尺寸计算均按平均值法技术。查有关手册得ABS的收缩率为S=0.5%。型芯工作尺寸：21=21+00.2 28=28+00.2 lm -z=(1+0.5%)21+0.750.1 -z =21.18-0.07lm -z =(1+0.5%)28+0.750.1 -z =28.215-0.076型腔工作尺寸：x=0.75 S=0.5% 24=24+00.2 31=31+00.2 Lm+z=(1+s)24-0.75 +z=24.045+0.086 Lm+z=(1+s)38-0.75 +z=31.08+0.086 型芯高度hm-z=(1+s)31+x +z=31.18-0.04型腔高度120.26Hm+z=(1+s)12-x +z=11.980.065z模具成型零件的制造误差，取1/3Lm 型腔在常温下的实际尺寸lm 型芯在常温下的实际尺寸LS 塑件外型径向最大尺寸ls 塑件外型径向最小尺寸X 修正系数，径向尺寸取0.5-0.75：高度取1/2-2/3 塑件公差通常，制件中1mm和小于1mm并带有大于0.05mm公差的部位以及2mm和小于2mm并带有大于0.1mm公差部位不需要进行收缩率的计算。4.4 成型零件材料的选择对于模具钢的选用，必须要符合以下几点要求：a) 机械加工性良好，要选用易于切削，且在加工后能得到高精度零件的钢种。b) 抛光性能优良。注射模成型零件工作表面多需要抛光达到镜面，Ra。要求钢材硬度在HRC3540为宜。过硬表面会使抛光困难，钢材的显微组织应均匀致密，极少杂质，无瑕疵斑点。c) 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应力作用。一般的高碳合金钢可经热处理获得高硬度，但韧性差易形成表面裂纹，不可以采用。所选钢种应使注塑模能减少抛光修模次数，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。d) 具有耐腐蚀性。对于有些塑料品种，如聚氯乙烯和阻燃性的塑料，必须考虑选用耐腐蚀性能的钢种。根据塑件表面质量比模具表面质量更高这一事实，在依照上述标准，故决定在设计成型零件中选用镜面钢PMS。738H的供货硬度为HRC30，易于切削加工，而后在真空环境下经过500550，以510h时效处理。钢材弥散析出复合合金化学物，使钢材硬化，具有HRC4045，耐磨性好且处理过程变形小。由于材质纯净，可作镜面抛光，还有较好的电加工及抗锈蚀性能。4.5排气系统的设计从某种角度而言，注塑模也是一种置换装置。即塑料熔体注入模腔同时，必须置换出型腔内空气和从物料中溢出的挥发性气体。排气系统的设计相当重要。4.5.1排气不良的危害（1）增加熔体充模流动的阻力，使型腔充不满；（2）在制品上呈现明显可见的熔接缝，其力学性能降低；（3）滞留气体时塑件产生的质量缺陷；（4）型腔内部气体受到压缩后产生瞬时局部高温，使塑料熔体分解；（5）由于排气不良，降低了充模速度。4.5.2排气系统的设计方法（1）利用分型面排气是最好的方法，排气效果与分型面的接触精度有关；（2）对于大型模具，可以用镶拼的成型零件的缝隙排气；利用顶杆与孔的配合间隙排气；（3）利用顶杆与孔的配合间隙排气；（4）利用球状合金颗粒烧结块渗导排气；（5）在熔合缝位置开设冷料穴。本模具可以利用配合间隙排气，通常中小型模具的简单型腔，可利用推杆、活动型腔以及双支点的固定型芯端部与模板的配合间隙进行排气，这里不再单独设计排气槽。4.6导向与脱模机构的设计4.6.1导向机构的作用和设计原则1）导向机构的作用导向机构是保证塑料注射模具的动模与定模合模时正确定位和导向的重要零件，通常采用导柱导向，主要零件包括导柱和导套。其具体作用有：（1）定位作用；（2）导向作用；（3）承载作用；（4）保持运动平稳作用；（5）锥面定位机构作用。2）导向机构的设计原则（1）导柱（导套）应对称分布在模具分型面的四周，其中心至模具外缘应有足够的距离，以保证，模具强度和防止模板发生变形；（2）导柱（导套）的直径应根据模具尺寸选定，并应保证有足够的抗弯强度；（3）导柱固定端的直径和导套的外径应尽量相等，有利于配合加工，并保证了同轴度要求；（4）导柱和导套应有足够的耐磨性；（5）为了便于塑料制品脱模，导柱最好装在定模板上，这就要根据具体情况而定。4.6.2导柱、导套的设计导柱导向是指导柱与导套（导向孔）采用间隙配合使导柱在导套（导向孔）内滑动，配合间隙一般采用H7/h6级配合。1）导柱的设计导柱的结构形式有两种：一种为单节式导柱，另一种为台阶式导柱。小型模具采用单节式导柱，大型模具采用台阶式导柱。在导柱的工作部分上开设油槽，可以改善导向条件，减少摩擦，但增加了成本，由于该模具要求不高，所以不加油槽。于是导柱采用不加油槽的单节式导柱。根据国家标准选用直径为35mm，长度为300mm的导柱。导柱工作部分的表面粗糙度为Ra0.4。导柱应具有坚硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯。多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢T8A、T10A经淬火处理，硬度为55HRC以上或45钢经调质、表面淬火、低温回火，硬度在55HRC以上。2）导套的设计由于导柱已选定，由塑料模具设计与制造可查得预制相配的导套为型带头导套，其直径为35mm，长度为50mm。导套的端面应倒圆角，导柱孔最好做成通孔，利于排出孔内剩余空气。导套孔的滑动部分按H8/f7或H7/f7的间隙配合，表面粗糙度Ra0.4。导套外径H7/m6或H7/k6配合镶入模板。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。3）导向孔的总体布局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，其中心距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发生变形。根据手册推荐值选定的导柱分布情况如下图所示：4.7脱模推出机构的确定塑件推出是注射成型过程中的最后一个重要环节，推出质量的好坏将最后决定塑件的质量，因此，塑件的推出是不可忽视的，在设计推出脱模机构应遵循下列原则：（1）推出机构应尽量设置在动模一侧；（2）保证塑件不因推出而变形损坏；（3）机构简单、动作可靠；（4）良好的塑件外观；（5）合模时的准确复位。塑件推出的基本形式：（1）推杆推出（推杆推出是一种基本的、也是一种常用的塑件推出方式）；（2）推件板推出（对于轮廓封闭且周长较长的塑件，采用推件板推出结构，推出板推出部分的形状根据塑件形状根据塑件形状而定）；（3）气压推出（对于大型型腔塑件，经常采用或辅助气压推出的方式）。通常推杆装入模具后，其端面应与型腔底面平齐，或高出型腔底面0.050.10mm。推杆与推杆固定板，通常采用单边0.5mm的间隙，这样可以降低加工要求，又能在多推杆的情况下，不因由于各板上的推杆孔加工误差引起的轴线不一致而发生卡死现象。推杆的材料常用T8、T10碳素工具钢，热处理要求硬度HRC50，工作端配合部分的表面粗糙度为Ra0.8。本模具采用的为一次顶出脱模机构，它包括常见的推杆、推板、推管、推块或活动镶块等脱模机构。该机构是最常用的顶出方式。即塑件在顶出机构的作用下，通过一次动作即可顶出。基于以上原则，该模具的脱模零部件设在动模上，选择推杆+推管的顶出形式。如图4.4所示图4.44.8顶针板导柱导套的结构设计该套模具采用推板导柱固定在动模座板上的形式。推板导柱除了导向作用外，还支撑着支承板，从而改善了支承板的受力状况，大大提高了支承板的刚性。推板导柱为推板动作导向，成滑动配合；推板导套与推板导柱配合，为了防止推板导套的磨损，应制成便于更换的淬火套。如图4.5所示图4.54.9垫块的尺寸设计主要作用是在动模座板与动模垫板之间形成顶出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。1.结构形式：该模具采用平行垫块。2.垫块一般用中碳钢制造，也可用Q235A制造，或用HT200，球墨铸铁等。垫块厚度一般为模具顶杆固定板以及顶出板厚度加顶出行程，该模具设计顶出为20MM，顶出板以及固定板厚度为标准厚度，所以垫块厚度为60mm4.10冷却系统的设计塑件在成型过程中，模具温度会直接影响到塑件的充模、定型、成型周期和塑件质量。模具温度过高，成型收缩大，脱模后塑件变形率达，而且还容易造成溢料和粘模；温度过低，则熔体流动性较差，塑件轮廓不清晰，表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷。当模温不均匀时，型芯与型腔温差过大，塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形，会影响塑件的形状和尺寸精度。通常温度调节系统包括冷却系统和加热系统两种。一般注塑到模具内的塑料温度为左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度在以下。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。该设计塑料材料为PE，在注塑成型时，黏度低流动性好，要求模具温度较低，用常温水对模具进行冷却。由于该模具的模温要求在以下，又是小型模具，所以无需设置加热装置，仅需要设置冷却系统即可。4.10.1冷却系统的设计原则a) 冷却回路数量应尽量多，冷却通道孔径要尽量大；b) 冷却通道的布置应合理；c) 冷却回路应有利于降低冷却水进、出口水温的差值；d) 冷却回路结构应便于加工和清理；e) 冷却水道至型腔表面的距离应尽可能相等；f) 冷却水道要避免接近熔痕部位，以免熔接不平，影响塑件的精度。4.10.2温度调节对塑件质量的影响a) 采用较低的模温可以减小塑料制品的成型收缩率：即收缩率小，变形小，尺寸稳定，机械强度高，耐应力开裂性好和表面质量好；b) 模温均匀，冷却时间短，注射速度快可以减小塑件的变形，其中均匀一致的模温尤为重要。4.10.3对温度调节系统的要求a) 根据选用的塑料品种，确定温度调节系统是采用冷却方式还是加热方式；b) 希望模温均匀，塑件各部分同时冷却，以提高生产率和塑件质量；c) 采用较低的模温，快速、大流量通水冷却一般效果比较好；d) 温度调节系统要尽量做到结构简单，加工容易，成本低廉。4.10.4冷却装置的设计要点a) 冷却水孔的数量越多，对塑件的冷却也就越均匀；b) 水孔与型腔表面各处最好有相同的距离，即将孔的排列与型腔形状相吻合；c) 塑件局部壁厚处，应加强冷却；d) 对热量积聚大，温度上升高的部位应加强冷却；e) 当成型大型塑件或薄壁制品时，料流程较长，而料温越流越低，为在整个塑件上取得大致相同的冷却速度，可以适当改变冷却水道的排水密度，在料流末端冷却水道可以排列得稀一些；f) 冷却水道要避免接近塑件的熔接痕部位，以免熔接不牢，降低塑件强度；g) 冷却装置的形式应根据模腔的几何形状而定；h) 便于加工清理。设计后水路排布如图：4.4图4.44.11 侧向抽芯机构类型选择与设计4.11.1侧向抽芯机构类型一般指的模具的行位机构，即凡是能够获得侧向抽芯或侧向分型以及复位动作来拖出产品倒扣，低陷等位置的机构。下图列出模具的常用行位结构。从作用位置分为下模行位、上模行位、斜行位（斜顶） 从动力来分，为机动侧向行位机构和液压（气压）侧向行位机构侧向抽芯机构类型1.滑块的设计 滑块设计的要点在于滑块与侧向型芯连接以及注射成型时制品尺寸的准确性和移动的可靠性，滑块分为整体式和组合式两种。滑块材料常用45钢或T8、T10等制造，要求硬度在HRC40以上。2.导滑槽设计 导滑槽与滑块导滑部分采用间隙配合，一般采用H8/f8。滑块的滑动配合长度通常要大于滑块宽度的1.5倍，而保留在导滑槽内的长度不应小于导滑配合长度的2/3，导滑槽材料通常用45钢制造，调质至HRC 28HRC32，3.滑块定位装置设计由于我们采用的是后模行位的形式，根据生产的实际情况，采用行位压板的方式，主要作用为固定与导向作用。4.楔紧块设计楔紧角应比斜导柱的倾斜角大23。5.斜导柱抽芯机构的结构形式斜导柱和滑块在模具上因安装位置不同，组成了抽芯机构的不同结构形式。1）斜导柱在定模上、滑块在动模上的结构A、设计时必须注意，滑块与推杆在合模复位过程中不能发生“干涉”现象。所谓干涉现象是指滑块的复位先于推杆的复位致使活动侧向型芯与推杆相碰撞，造成活动侧向型芯或推杆损坏。B、如果发生干涉，常用的先复位附加装置有弹簧先复位、楔形滑块先复位、摆杆先复位等多种形式。2）斜导柱在动模上、滑块在定模上的结构3）斜导柱和滑块同在定模上4）斜导柱和滑块同在动模上4.6.2侧向抽芯机构主要参数的确定1.抽芯距S型芯从成型位置到不妨碍塑件的脱模推出位置所移动的距离叫理论抽芯距，用S表示。为了安全起见，实际抽芯距离S通常比理论抽芯距离S大37mm，即S = S+（25）mm本次设计中S=1.5mm，所以S=1.5+3.56mm。2.斜导柱倾斜角导柱倾斜角是决定斜导柱抽芯机构工作效果的一个重要参数，它不仅决定了开模行程和斜导柱长度，而且对斜导柱的受力状况有着重要影响。决定倾斜角大小时，应从抽芯距、开模行程和斜导柱受力几个方面综合考虑。实际生产中，一般取=1225。本次设计取=20。3.斜导柱直径d斜导柱直径计算公式为式中：斜导柱直径，mm； 脱模力，N；侧型芯滑块受的脱模力作业线与斜导柱中心线的交点到斜导柱固定板的距离，mm； 斜导柱所用材料的许用弯曲应力，MPa； 斜导柱倾斜角。本次模具设计中，计算如下：=15.26mm取d为16mm。4.斜导柱的总长度斜导柱总长度计算公式为 （510）mm式中：斜导柱总长度，mm； 斜导柱固定部分大端直径，mm； 斜导柱倾斜角； 斜导柱固定板厚度，mm； 斜导柱工作部分直径，mm； 抽芯距，mm。本次模具设计中，计算如下：（510）mm=50.76mm 侧向抽芯机构第五章 模具的安装和试模A. 清理按平面定位孔及模具安装面上的污物、毛刺。B. 因模具外形尺寸
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