开关头和面板注塑模具设计说明书

毕业设计（论文）页第1章文献综述1.1选题的依据及意义随着现代制造技术的迅速发展、计算机技术的应用，在玩具产业中模具已经成为生产各种玩具不可缺少的重要工艺装备。特别是在塑料产品的生产过程中，塑料模具的应用及其广泛，在各类模具中的地位也越来越突出，成为各类模具设计、制造与研究中最具有代表意义的模具之一。而注塑模具已经成为制造塑料制造品的主要手段之一，且发展成为最有前景的模具之一。注射成型是当今市场上最常用、最具前景的塑料成型方法之一，因此注塑模具作为塑料模的一种，就具有很大的市场需求量。所以我选充电器注塑模具设计作为我毕业设计的课题。本课题应用性强，涉及的知识面与知识点较多，如注塑成型、模具设计、三维造型、运动仿真以及二维三维软件的应用。通过本课题的设计，将会在下述基本能力上得到培养和锻炼（1）塑料件制品涉及及成型工艺的选择（2）一般塑料件制品成型模具的设计能力（3）塑料制品质量分析及工艺改进、塑料模具结构改进设计的能力（4）掌握模具设计常用的商业软件（proe4.0）及同实际设计的结合的能力（5）使自己在文档组织与检索方面的能力得到提高（6）掌握写论文的一般步骤及格式方法，同时提高自己的学习、思考、解决问题的能力，因为注塑模具对我来说是一个新的领域。1.2国内外研究现状及发展趋势近年来我国的模具技术有了很大的发展，在大型模具方面，已能生产大屏彩电注塑模具、大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具。机密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。在成型工艺方面，多材质塑料成行模、高效多色注塑模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新业取得了较大进展。气体辅助注射成形技术的使用更趋成熟。热流道模具开始推广，有些单位还采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。当前国内外用于注塑模具方面的先进技术主要有以下几种：（1）热流道技术它是通过加热的办法来保证流道和浇口的塑料保持熔融状态。由于在流道附近或中心设有加热棒和加热圈，从注塑机喷出口到浇口的整个流道都处于高温状态，使流道中的塑料保持熔融，停机后一般不需要打开流道取出凝料，再开机时只需加热流道到所需温度即可。这一技术在大批量生产塑件、原材料较贵和产品质量要求较高的情况下尤为适用。热流道注塑成型技术应用范围很广，基本上，适用于冷流道模具加工的塑料材料都可以使用热流道模具加工，许多产品如手机壳、按键、面板、尺寸要求精密的机芯部件等都是采用热流道技术成型。一个典型的热流道系统一般由如下几大部分组成：（1）热流道板（MANIFOLD）；（2）喷嘴（NOZZLE）；（3）温度控制器；（4）辅助零件。(2)气体辅助注射成形技术它是向模腔中注入经准确计量的塑料熔体，在通过特殊的喷嘴向熔体中注入压缩气体，气体在熔体内沿阻力最小的方向前进，推动熔体充满型腔并对熔体进行保压，当气体的压力、注射时间合适的时候，则塑料会被压力气体压在型腔壁上，形成一个中空、完整的塑件，待塑料熔体冷却凝固后排去熔体内的气体，开模退出制品。气体辅助注射成形技术的关键就是怎么合理的把握注入熔融的塑料的时间与充人气体的时间的配合。气体辅助注射可以应用在除特别柔软的塑料以外的任何热塑性塑料和部分热固性塑料。应用气体辅助注塑成型技术，可以提高产品强度、刚度、精度，消除缩影，提高制品表面质量；降低注射成型压力以减小产品成型应力和翘曲，解决大尺寸和壁厚差别较大产品的变形问题；简化浇注系统和模具设计，减少模具的重量．减少塑件产品的重量，减少成型时间以降低成本和提高成型效率等。气体辅助成形周期可分为如下六个阶段：塑料熔体填充阶段、切换延迟时间、气体注射阶段、保压阶段、气体释放阶段、推出阶段。（3）共注射成形技术它是使用两个或者两个以上注射系统的注塑机，将不同品种或者不同色泽的塑料同时或者先后注射进入同一模具内的成形方法。国内使用的多为双色注塑机。采用共注射成形方法生产塑料制品时，最重要的工艺参数是注射量、注射速度和模具温度[1]。反应注射成形技术它是将两种或者两种以上既有化学反应活性的液态塑料（单体）同时以一定压力输入到混合器内进行混合，在将均匀混合的液体迅速注入闭合的模具中，使其在型腔内发生聚合反应而固化，成为具有一定形状和尺寸的塑料制品通常这种成形过程称之为RIM。在制造方面，CAD/CAM/CAE技术的应用上了一个新台阶，一些企业引进CAD/CAM系统，并能支持CAE技术对成形过程进行分析。近年来我国自主开发的塑料膜CAD/CAM系统有了很大发展，如北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等。优化模具系统结构设计和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趋于智能化，提高型件成形加工工艺和模具标准化水平，提高模具制造精度与质量，降低型件表面研磨、抛光作业量和缩短制造周期；研究、应用针对各类模具型件所采用的高性能、易切削的专用材料，以提高模具使用性能；为适应市场多样化和个性化，应用快速原型制造技术和快速制模技术，以快速制造成塑料注塑模，缩短新产品试制周期。这些是未来5～20年注塑模具生产技术的总体发展趋势，具体表现在以下几个方面：1.提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。2.在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。3.推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要。4.开发新的成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。5.提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件的规格品种。6.应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。第1部分开关头塑料注塑及其模具设计 第2章模塑工艺规程的编制该塑件是家电产品，其零件图如图2.1和2.2所示。本塑件的材料采用ABS，生产类型为批量生产。图2.1制件图图2.1零件图2.1塑件的工艺性分析2.1.1塑件的原材料分析塑件的材料选用ABS，其为一种高强度改性PS，有丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种组元以一定的比例共聚而成。ABS具有良好的综合力学性能，成型塑件有较好的光泽，密度为1.02～1.05kg/dm，有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降，收缩率为0.4%～0.7%，根据经验取0.5%。ABS具有良好的机械性能和一定的耐磨性、耐寒性、耐水性、化学稳定性和电气性能。在升温时粘度增高，所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度应稍大。ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；ABS易产生熔接痕，因此模具设计时应注意尽量减少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极小。密度/(kg/dm)1.04～1.06屈服强度/MPa50比体积/(cm.g-1)0.86～0.98拉伸强度/MPa38吸水率/%0.2～0.4拉伸弹性模量/MPa1.4×10熔点/℃130～160抗弯强度/MPa80计算收缩率/%0.4～0.7拉压强度/MPa53比热容/[J.（kg.℃）-1]1470弯曲弹性模量/MPa1.4×10表2.1ABS的性能指标2.1.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析结构分析从零件图上分析，该塑料制件形状为圆筒状，在圆筒中心有圆柱形成，在圆柱中心有形状不规则的孔，因此此模具不必设置侧抽芯结构，只需在模具型腔内设置适当的型芯。2.尺寸精度分析该零件均为未标注尺寸公差，查参考文献【1】可知其尺寸精度为MT5级（GB/T14486—1993）。由以上分析可知，该零件的尺寸精度中等，对应的模具相关尺寸加工可以得到保证。从塑件的壁厚上来看,壁厚最大处为2mm,壁厚相对均匀,符合ABS的最小壁厚原则，在制件的转角处设计圆角，防止在此处出现缺陷，由于制件的尺寸较小，ABS的强度较大不需增设加强。从塑件的壁厚来看，壁厚较均匀，有利于制件的成型。3.表面质量分析该零件的表面除要求没有缺陷,毛刺不大于0.2mm，注射完成后对表面进行特殊处理如抛光之外，没有什么特别的表面质量要求，故比较容易实现。综上分析可以看出,注塑时在工艺控制较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证.2.2塑件注射过程及工艺参数的确定2.2.1注射成型过程①成型前的准备：对ABS的色泽、粒度和均匀度等进行检验，由于ABS吸水性较大，成型前应进行充分的干燥。②注射过程：塑件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型。其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却5个阶段。③塑件的后处理：处理的介质为热空气，处理温度为70℃，处理时间为16～20s。2.2.2注射工艺参数查找有关文献和参考工厂时间应用的情况，ABS的成型工艺参数可作如下选择：（试模时，可根据实际情况作适当调整）注射机类型螺杆式喷嘴形式直通式注塑温度：包括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度后段温度t选用180～200c；中段温度t选用190～210c；前段温度t选用200～210c；喷嘴温度选用180～200c；模具温度：选用50～80c注射压力选用70～100Mpa保压压力选用50～70Mpa注射时间选用3～5s保压时间选用15～30s冷却时间选用15～30s总周期选用15～80s物料允许含水量0.1%后处理方法热空气后处理温度70c后处理时间2～4h第3章拟定模具的结构形式3.1分型面位置的确定模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分面选原则和塑件的成型要求来选择分型面。制品在模具中的位置，直接影响到模具结构的复杂程度，模具分型面的确定，浇口的设置，制品尺寸精度和质量等。因此，开始制定模具方案时，首先必须正确考虑制品在其中的位置；然后再考虑具体的生产条件（包括模具制造的），生产的批量所需的机械化和自动化程度等其他设计问题。一般情况下，分型面的位置设置应遵循有利于制品脱模、开模后制品滞留在动模一侧、降低模具加工难度等原则，而且注射机的推出机构应放在动模合模系统中。同时，应尽量减少型腔在分型面上的投影面积，以避免此面积接近或超过注射机许用的最大注射面积而造成的溢料现象。根据以上原则和本制件的结构特点，为保证成型质量和顺利脱模，该制件上适宜的分型位置如图3.1所示。图3.1分型面的选择合理地设计模具的型腔和合理地设置型芯就可完成制件的分型，且此分型面在其截面积最大处即分型面选在A-A，同时有利于脱模。3.2型腔数量和排列方式的确定型腔数量的确定模具型腔的数量通常是客户或产品工程部根据产品的批量，塑料制品的精度，塑料制品的大小，用料以及颜色来确定的，型腔数量越多，制品的精度越低，经济性越差，成型工艺越复杂，并且保养和维修越困难，故障发生率越高。该塑件的精度要求一般在3～5级之间，且为批量生产，可采用一模多腔的结构形式。同时，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本费等因素，初步定为一模四腔结构形式。型腔排列形式的确定多型腔模具尽可能采用平衡式排列方式布置，且力求紧凑，并与浇口开设的部位对称。由于该设计选择的是一模四腔，故采用平衡式排列。分布情况如图3.2所示：图3.2型腔排布模具结构形式的确定从从上面的分析可知，本模具为一模四腔，呈直线对称排列，根据塑件的结构形状，推出机构拟采用推杆和推管推出机构。浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用侧浇口，开设在零件外表面的侧面。因此，定模部分不需要单独开设分型面取出凝料，动模部分需要添加型芯固定板、支承板和推杆固定板。由以上综合分析可确定选用单分型面注射模。3.3注射机型号的确定注射量的计算三维Pro/e查塑件的体积：V≈7.75cm计算塑件的质量：根据设计手册可查得ABS的密度为ρ=1.04～1.06kg/dm，取ρ=1.05kg/dm。塑件质量：M=Vρ=7.75×10×1.05×10≈8.14g浇注系统凝料体积的初步估算：V凝=0.6V=0.6×7.75=4.65cm注射机一次所要注射的熔融塑料的体积为V=n（V+V凝）=4×（7.75+4.65）=24.8cm初步选择注射机根据上面计算得出一次注入模具型腔的塑料总体积V=24.8cm，依据公式V公=V/0.8则有：V/0.8=24.8/0.8=31cm。根据以上的计算，初步选定公称注射量为100cm，注射机型号为SZ-100/80卧式注射机，其主要技术参数如表3.1。表3.1SZ-25/80卧式注射机主要技术参数螺杆直径/mm35螺杆转速/（r/min-1）0～220理论注射容量/㎝³100注射压力/Mpa170注射速率/（g/s）95塑化能力/(kg/h)40锁模力/KN80拉杆间距（H×V）/(mm×mm)320×320模板行程/mm305模板最小厚度/mm170表3.1（续）模板最大厚度/mm300定位孔直径/mm100定位孔深度/mm10喷嘴伸出量/mm20喷嘴球直径/mm10顶出行程/mm80顶出力/KN15注射机的相关参数的校核①注射压力的校核。由上面ABS成型工艺可知，对于螺杆式注射机一般取70MPa～100Mpa.这里取P0=90Mpa，该注射机的公称注射压力P公=170Mpa，注射压力安全系数k1=1.25～1.4，这里取k1=1.3，则k1P0=1.3×90=117MPa＜P公。所以，注射机的注射压力合格。②锁模力的校核塑件在分型面上的投影面积A塑≈1203mm²浇注系统在分型面上的投影面积A浇，即流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积，可以按照多型腔模具的统计分析分析来确定。A浇是每个塑件在分型面上的投影面积A塑的0.2～0.5倍。由于此次流道设计简单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积可以适当取小一些。这里取A浇=0.3A塑塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积A总，则A总=n（A塑+A浇）=4×1.3×A塑=2×1.3×1203=6255.6mm²D.模具型腔内的胀型力F胀，则F胀=A总P模=6255.6×30=187668N=187.668KN，式中，P模是型腔的平均计算压力值，查表可得为30Mpa。由以上可知该注射机的公称锁模力F锁=80KN＜187.668KN。故该注射机不合适。重新选择注射机，选择国产XS-ZY—500卧式注射机，其主要技术参数如表2-2。表3.2国产XS-ZY—500卧式注射机主要技术参数螺杆直径/mm65螺杆转速/（r/min-1）0～200理论注射容量/㎝³500注射压力/Mpa150注射速率/（g/s）168塑化能力/(kg/h)35锁模力/KN2000拉杆间距（H×V）/(mm×mm)540440模板行程/mm500模板最小厚度/mm240模板最大厚度/mm440定位孔直径/mm160定位孔深度/mm10喷嘴伸出量/mm30喷嘴球直径/mm20顶出行程/mm128顶出力/KN41注射机的相关参数的校核①注射压力的校核。该注射机的公称注射压力P公=150Mpa，117Mpa＜P公。所以，注射机的注射压力合格。②锁模力的校核F胀=A总P模=187.668KN，该注射机的公称锁模力F锁=2000KN.锁模力的安全系数为k2=1.1～1.2，这里取k2=1.2，则K2F胀=1.2×187.668≈225.2KN＜F锁，所以，注射机锁模力合格。对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。第4章浇注系统的设计通常把注射模中从注射机喷嘴到型腔之间的塑料流动通道称为浇注系统，其作用是将注射机注射出的塑料熔体平稳而均衡地引进型腔，并在熔体充模和固化定型过程中，将注射压力和保压力充分传递到型腔的各个部位，以获得组织致密、轮廓清晰、表面光洁、尺寸精确的塑料制品。本设计中选用国产XS-ZY—500卧式螺旋注射机，故其浇注系统为直浇口浇注系统。国产XS-ZY—500卧式注射机的喷嘴伸出量为30mm，喷嘴球直径为20mm，喷嘴出口端直径为3mm。对于本设计中的一模四腔结构，浇注系统采用平衡式浇注系统。根据塑件的结构和形状，便于出模采用侧浇口，设置塑件侧面的边缘位置，减小了对外观质量的影响。4.1主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于其与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。主流道尺寸①流道锥角：α=2°～6°，本次设计取α=3°②流道球面半径：SR1=SR0（注射机喷嘴球头半径）+（1～2）mm=10+2=12mm面的配合高度：h=3mm③流道的长度：本次初取75mm进行设计。④流道入口端直径：d=d0（注射机喷嘴出口端直径）+（0.5～1）mm=3+1=4mm⑤主流道出口端直径：D=d+2×L×tanα/2=4+2×50×tan1.5°≈6.6mm⑥主流道出口处圆角:r′=2mm（2）主流道浇口套形式主流道要装流道衬套，从定模板贯穿到分型面，衬套头部安装止转销。衬套和型腔的配合为H7/m6，主流道衬套用定位固定在模板上，定位直径。主流道部分在成型过程中,其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交替地反复接触，属易损件，对材料的要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套式，以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理。此浇口套采用碳素工具钢T10A加工，热处理要求淬火53~57HRC。其应设置在模具的对称中心位置上，并尽可能保证与相联接的注射机喷嘴为同一轴心线。图4.1浇口套(3)主流道衬套的固定因为采用的为分开式,所以用定位圈配合固定在模具的面板上。根据主流道资料定位圈的外径为Φ100mm，内径Φ35mm。具体固定形式如下图所示：图4.2定位圈4.2分流道的设计分流道是指连接主流道与浇口之间的熔体流动通道，其作用是使从主流道流出的塑料熔体顺利分流与转向，并平稳均衡地通过各个浇口进入型腔。分流道的布置形式在设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损失并尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡。（2）分流道截面形状比较常用的分流道截面形状可知，圆形截面比面积最小，是分流道比较理想的形状，且本模具为简单两板式模具，故本设计中选用圆形分流道。（3）分流道的长度由于流道设计简单，根据两个型腔的结构设计，分流道较短，故设计时可适当选小一些。并且采用的平衡式结构，所以单边分流道的长度大致取L=22mm。图4.3分流道（4）分流道的直径由以上的计算可的制件的质量是8.14g小于200g属于小制件，其壁厚在1-2mm，查参考文献【1】则分流道的公称尺寸可有经验公式计算其中D—分流道的公称直径mmm—制件的质量gL—分流道的长度mm由表可知常用塑料的分流道直径得ABS的分流道直径在4.7到9.5之间，所以。（5）分流道的表面粗糙度和脱模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低，此处取1.6μm。4.3浇口的设计浇口是流道和型腔之间的连接部分，也是注塑模进料系统的最后部分，其基本作用是：使从流道来的熔融塑料以最快的速度进入并充满型腔。型腔充满后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔内还未冷却的热料回流。该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模四腔注射，要求出模时浇口不影响表面质量，采用侧浇口。图4.4侧浇口侧浇口的尺寸浇口的尺寸直接影响着塑料熔体进入型腔的速度、流动状态，压力损失的大小以及浇口的冻结时间。浇口上的压力降大致与浇口的长度l成正比；浇口的深度h影响浇口畅通开放时间与补缩时间，增大浇口深度可延长浇口的冻结时间，有利于补缩，一般情况下，侧浇口的尺寸可取：h=（1/3~2/3)t(塑件的壁厚)，中小件b=（5~10）h，为了减少压力损失l应尽可能短，可取l=0.7~1mm。侧浇口的尺寸也可按经验公式计算：式中，b是侧浇口的宽度；A是塑件的外侧表面积；h是侧浇口的深度；n是材料系数，一般取0.8.因此根据计算可得：b=1.3mm，h=1.1mml=0.92mm浇口的位置熔体充入型腔时的流程、流向、流态都会因浇口的位置不同而不同，型腔内各部分的熔体压力分布也会不同，从而对塑件的内在质量和外观质量产生影响。根据浇口位置选择原则，将浇口设置在制件侧面，使流程较短，能保证熔体迅速、均匀地充填模具型腔，避免和减少因取向应力和收缩不均而造成翘曲。4.4冷料穴的设计冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入型腔而影响制品的表面质量。如图3-1中3所示。本设计主流道有冷料穴，采用倒锥形冷料穴。开模时，将主流道分流道凝料从主流道衬套中拉出并滞留在动模一侧。图4.5倒锥形冷料穴4.5排气系统的设计在注塑模具的设计过程中，必须考虑排气结构的设计，否则，熔融的塑料流体进入模具型腔内，气体如不能及时排出会使制件的内部有气泡，甚至会产生很高的温度使塑料烧焦，从而出现废品。排气方式有两种：开排气槽排气和利用合模间隙排气。该塑件由于需要设置型芯，其可利用它的配合间隙来排气。同时，也可利用分型面、推杆的配合间隙等来进行排气，故无需设置单独的排气槽。第5章成型零件的结构设计及计算塑料在成型加工过程中，用来充填塑料熔体以成型制品的空间被称型腔。而构成这个型腔的零件为成型零件。在本设计中成型零件就是成形壳体外表面的凹模、成形内表面的凸模型芯和各种镶块。由于这些成型零件直接与高温、高压的塑料熔体接触，它的质量关系到制件的质量，因此要求它有足够的强度、硬度、耐磨性以承受塑料的挤压力和料流的摩擦力和足够的精度及较低的表面粗糙度。一般来说，成型零件都应进行热处理。同时应考虑零件的加工性及模具的制造成本。5.1成型零件的结构设计组合镶拼方式的优点：对于形状复杂的型腔，若采用整体式结构，比较难加工。所以采用组合式的凹模结构。同时可以使凹模边缘的材料的性能低于凹模的材料，避免了整体式凹模采用一样的材料不经济，由于凹模的镶拼结构可以通过间隙利于排气，减少母模热变形。对于母模中易磨损的部位采用镶拼式，可以方便模具的维修，避免整体的凹模报废。组合式凹模简化了复杂凹模的机加工工艺，有利于模具成型零件的热处理和模具的修复，有利于采用镶拼间隙来排气，可节省贵重模具材料。凹模的结构设计凹模是成型塑件外表面的部件，按其结构形式可分为整体式和组合式。根据对塑件的形状分析，本设计中采用组合式凹模。凹模中镶嵌两个直径不同的型芯。（2）凸模的结构设计凸模是成型塑件内表面的成型零件，通过对塑件的分析，凹模上加工两个孔来成型凸台。型芯均脱模斜度为0.5°。5.2成型零件工作尺寸的计算成型零件中与塑料熔体接触并决定制品几个形状的尺寸称为工作尺寸。它包括型腔尺寸、型芯尺寸、和中心距尺寸。其中型腔尺寸可分为深度尺寸和径向尺寸，型芯尺寸可分为高度尺寸和径向尺寸。型腔尺寸属于包容尺寸，当型腔与塑料熔体或制品制件产生摩擦磨损后，该类尺寸具有增大的趋势。型芯尺寸属于被包容尺寸，当凸模与塑料熔体或制品制件之间产生摩擦磨损后，该类尺寸具有缩小的趋势。中心距尺寸一般指成型零件上某些对称结构制件的距离，如孔间距、型芯间距、凹槽间距和凸块间距等，这类尺寸通常不受摩擦磨损的影响，因此可视为不变的尺寸。对于上述型腔、型芯和中心距三大类尺寸，可分别采用三种不同的方法进行设计计算。在计算之前，有必要对他们的标注形式及偏差分布做如下规定。制品的外形尺寸采用单向负偏差，名义尺寸为最大值，与制品外形尺寸相对应的型腔尺寸采用单向正偏差，名义尺寸为最小值。制品的内形尺寸采用单向正偏差，名义尺寸为最小值，与制品内形尺寸相对应的型芯尺寸采用单向负偏差，名义尺寸为最大值。制品和模具上的中心距尺寸均采用双向等值正、负偏差，它们的基本尺寸均为平均值。目前，成型零件的工作尺寸主要用两种方法计算，一种称为平均值法，另一种称为公差带法。对平均收缩率较小的塑件一般采用平均值法。由于TRP制件小要求精度不高，采用平均值法考虑到工厂模具加工制造的现有条件，根据塑件尺寸公差要求,模具的制造公差取塑件公差的1/3,即δ=Δ/3,对于其他一些尺寸较小的地方，且为自由公差，所以直接把公称直径作为型芯或者型腔的尺寸，可以不考虑误差。而一些大一些的尺寸未标注的以未标注公差MT5等级表示。查表可知ABS的收缩率=0.4%，=0.7%，则其平均收缩率成型部分尺寸计算图5.1型腔尺寸（1）型腔径向尺寸①LM1δZ=Δ/3=0.25/3mm=0.083mm此值在IT9～IT10之间可按IT9制造即δZ=0.052mm则LM1=[（1+0.55%）×30-3/4×0.25]mm=29.97mm②LM2δZ=Δ/3=0.28/3mm=0.093mm此值在IT9～IT10之间可按IT9制造即δZ=0.062mm则LM2=[（1+0.55%）×40-3/4×0.28]mm=40.01mm③LM3δZ=Δ/3=0.32/3mm=0.106mm此值在IT10～IT11之间可按IT10制造即δZ=0.100mm则LM3=[（1+0.55%）×44-3/4×0.32]mm=44.074mm④LM4δZ=Δ/3=0.12/3mm=0.04mm此值在IT9～IT10之间按IT9制造即δZ=0.030mm则LM4=[（1+0.55%）×6-3/4×0.12]mm=5.94mm⑤LM5δZ=Δ/3=0.14/3mm=0.046mm此值在IT9～IT10之间按IT9制造即δZ=0.036mm则LM5=[（1+0.55%）×9-3/4×0.14]mm=8.94mm⑥LM6δZ=Δ/3=0.12/3mm=0.04mm此值在IT9～IT10之间按IT9制造即δZ=0.030mm则LM6=[（1+0.55%）×5-3/4×0.12]mm=4.93mm⑦LM7δZ=Δ/3=0.14/3mm=0.046mm此值在IT9～IT10之间按IT9制造即δZ=0.036mm则LM7=[（1+0.55%）×9-3/4×0.14]mm=8.94mm型腔高度尺寸①HM1δZ=Δ/3=0.32/3mm=0.106mm此值在IT10～IT11之间可按IT10制造即δZ=0.084mm则HM1=[（1+0.55%）×22-2/3×0.32]mm=21.91mm②HM2δZ=Δ/3=0.29/3mm=0.096mm此值在IT10～IT11之间可按IT10制造即δZ=0.070mm则HM2=[（1+0.55%）×12.1-2/3×0.29]mm=11.97mm③HM3δZ=Δ/3=0.29/3mm=0.096mm此值在IT10～IT11之间可按IT10制造即δZ=0.070mm则HM3=[（1+0.55%）×14.91-2/3×0.29]mm=14.79mm④HM4δZ=Δ/3=0.32/3mm=0.106mm此值在IT10～IT11之间可按IT10制造即δZ=0.084mm则HM4=[（1+0.55%）×22.64-2/3×0.32]mm=22.55mm图5.2型芯尺寸（3）型芯径向尺寸①lM1δZ=Δ/3=0.35/3mm=0.116mm此值在IT10～IT11之间按IT10制造即δZ=0.084mm则lM1=[（1+0.55%）×28+3/4×0.35]mm=28.41mm②lM2δZ=Δ/3=0.20/3mm=0.066mm此值在IT11～IT12之间按IT11制造即δZ=0.060mm则lM2=[（1+0.55%）×3+3/4×0.20]mm=3.16mm③lM3δZ=Δ/3=0.28/3mm=0.093mm此值在IT9～IT10之间按IT9制造即δZ=0.062mm则lM3=[（1+0.55%）×36+3/4×0.28]mm=36.41mm④lM4δZ=Δ/3=0.12/3mm=0.040mm此值在IT9～IT10之间按IT9制造即δZ=0.030mm则lM4=[（1+0.55%）×6+3/4×0.12]mm=6.12mm⑤lM5δZ=Δ/3=0.10/3mm=0.033mm此值在IT9～IT10之间按IT9制造即δZ=0.025mm则lM5=[（1+0.55%）×2+3/4×0.12]mm=2.1mm⑥lM6δZ=Δ/3=0.10/3mm=0.033mm此值在IT9～IT10之间按IT9制造即δZ=0.025mm则lM6=[（1+0.55%）×1.5+3/4×0.12]mm=1.59mm⑦lM7δZ=Δ/3=0.25/3mm=0.083mm此值在IT9～IT10之间按IT9制造即δZ=0.052mm则lM7=[（1+0.55%）×29+3/4×0.25]mm=29.34mm（4）型芯高度尺寸①hM1δZ=Δ/3=0.26/3mm=0.067mm此值在IT9～IT10之间可按IT9制造即δZ=0.043mm则hM1=[（1+0.55%）×12+2/3×0.26]mm=12.23mm②hM2δZ=Δ/3=0.32/3mm=0.106mm此值在IT10～IT11之间可按IT10制造即δZ=0.084mm则hM2=[（1+0.55%）×19.64+2/3×0.26]mm=19.92mm③hM3δZ=Δ/3=0.32/3mm=0.106mm此值在IT10～IT11之间可按IT10制造即δZ=0.084mm则hM3=[（1+0.55%）×24+2/3×0.32]mm=24.34mm5.3凹模侧壁厚度的计算由于制件属于小制件，在设计时，凹模侧壁的厚度完全满足刚度要求。第6章模架的确定推板宽度校核：W3≧w+10mmw：为塑件在分型面上的投影宽度由选的型腔可知有w≈96+10=106mm，再考虑到其他导柱、导套及连接螺钉布置应占的位置、冷却水道的设置，因此综上几个因素。由选模架要求W1=270mm在长度l=210mm≧96＋20＋10mm根据塑件选定模架为：直浇口基本模架C型：定模采用两块模板，动模采用一块模板，设置推杆推出机构。由GB/T12555-2006标准：的C型模架。模架形式如图6.1。图6.1C型模架6.1各模板尺寸的确定①A板尺寸取厚度为60mm.②B板尺寸取厚度为60mm。③块尺寸取厚度为80mm。6.2模架各尺寸的校核6.2.1最大注射量的校核注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量大约是注塑机的最大注塑量的80%。所以选用的注塑机最大注塑量应满足：式中——注塑机的最大注塑量——塑件的体积——浇注系统体积，故选定的注塑机满足要求。6.2.2锁模力校核锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。当高压的塑料熔体充满型腔时，会沿锁模力方向产生一个很大的帐型力。因此，注射机的锁模力必须大于该模的帐型力，即式中——型腔的平均压力；——锁模力安全系数，一般取＝1.1～1.2，本设计取1.2；——注塑机的额定锁模力。故选定的注塑机的压力为，满足要求6.2.3模具与注射机安装部分相关尺寸校核A模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相合适模具长×模具宽拉杆面积=满足B模具闭合高度校核——注塑机允许最小模厚=240mm——注塑机允许最大模厚=440mm——模具闭合高度=261mm故满足＞＞开模行程校核注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机），故注塑机的开模行程应满足下式：————注塑机最大开模行程，500mm;———顶出距离，10mm；————包括浇注系统在内的塑件高度，100mm;故：满足条件。第7章合模导向机构的设计

为了保证注塑模准确合模和开模，在注塑模中必须设有导向机构。导向机构主要起定位、导向以及承受一定侧压力的作用。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，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。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。当采用标准模架时，因模架本身带有导向装置，一般情况下，设计人员只要按模架规格选用即可。若需采用精密导向定位装置，则须由设计人员根据模具结构进行具体设计。合模导向机构是保证动，定模或上、下模合模时，正确地定位和导向的零件。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式，通常采用导柱导向定位。导向机构的作用：（1）定位作用：模具闭合后，保证动，定模或上、下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精度。导向机构在模具装配过程中也会起到定位作用，即便于模具的装配和调整。（2）导向作用：合模时，首先是导向零件接触，引导动、定模或上、下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件的损坏。（3）承受一定的侧向压力：塑料熔体在充模过程中可能产生单向侧向压力或受成型设备精度的影响，导柱将承受一定的侧向压力，以保证模具正常工作。若侧向压力很大或精度要求高时，则不能单靠导柱来承担，将增设锥面定位机构来承担侧向压力。7.1导向机构的设计（1）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。（2）该模具采用4根导柱，为等直径导柱布置。（3）该模具导柱安装在动模板上，导套有四个，安装在定模板上。（4）为了保证分型面很好接触，导柱和导套在分型面处应制有承屑槽，即可削去一个面或在导套的孔口倒角，该模具采用后者。（5）在合模时，应保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致模具损坏。（6）动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求7.2导柱设计该模具采用带头导柱，不加油槽。如图7.1图7.1导柱（2）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到部分。（3）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可知为Φ30mm）。（4）导柱的形式，导柱固定部分与模板按H7/m6过渡配合，导柱滑动部分按H7/f6间隙配合。（5）导柱工作部分的表面粗糙度为Ra=0.8μm。（6）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T10A。经热处理，硬度为50HRC以上或45钢经调质、表面淬火、低温回火，硬度为50HRC以上。本模具采用T10A。7.3导套设计导套与安装在另一半模上的导柱相配合，用以确定动、定模的相对位置，保证模具运动导向精度的圆套形零件。导套常用的结构形式有两种：直导套、带头导套。结构形式。采用带头导套。如图7.2图7.2导套（2）导套的端面应倒圆角，导柱孔最好做成通孔，利于排除孔内剩余空气。（3）导套的滑动部分按H7/f6配合，表面粗糙度为0.8μm。带头导套外径与定模板一端采用H7/m6配合。（4）导套材料可用淬火钢或铜（青铜合金）等耐磨材料制造，该模具中采用T10A。第8章脱模推出机构的设计注射成型的每一周期中，必须将塑件从模具型腔中脱出，这种把塑件从型腔中脱出的机构称为脱模机构，也可称为顶出机构或推出机构。脱模机构的作用包括脱出、取出两个动作。8.1脱模机构设计原则1.要求在开模过程中塑件留在动模一侧，以便推出机构尽量设在动模一侧，从而简化模具结构。□□2.正确分析塑件对模具包紧力与粘附力的大小及分布，有针对性地选择合理的推出装置和推出位置，使脱模力的大小及分布与脱模阻力一致；推出力作用点应靠近塑件对凸模包紧力最大的位置，同时也应是塑件刚度与强度最大的位置；力的作用面尽可能大一些，以防止塑件在被推出过程中变形或损坏。□□3.推出位置应尽可能设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位，以力求良好的塑件外观。□□4.推出机构应结构简单，动作可靠（即：推出到位、能正确复位且不与其他零件相干涉，有足够的强度与刚度），远动灵活，制造及维修方便。由于塑件的结构较小，塑件与动模型芯间的包紧力也相对较小，而推杆推出机构结构简单，放置位置的自由度较大，而中心孔需要推管推出机构，故选用推杆和推管推出机构来实现塑件的脱模。本设计中每个塑件选用4个推杆和1个推管推出，其推出位置如图8-1所示。图8.1推出位置8.2推杆的位置和布局□□1.应设在脱模阻力大的部位，均匀布置。□□2.应保证塑件被推出时受力均匀，推出平衡，不变形；当塑件各处脱模阻力相同时，则均匀布置；若某个部位脱模阻力特大，则该处应增加推数目。□□3.推杆应尽可能设在塑件厚壁、凸缘、加强等塑件强度、刚度较大处；当结构特殊，需要推在薄壁处时，可采用盘状推杆以增大接触面积。□□4.推杆的设置不应影响凸模强度与寿命。当推在端面则距型芯侧壁δ10.13mm；当推杆设置在型芯内部推在塑件内部时，推杆孔距型芯侧壁δ23mm。□□5.在模内排气困难的部位应设置推杆，以利于用配合间隙排气。□□6.若塑件上不允许有推杆痕迹时，可在塑件外侧设置溢料槽，从而靠推杆推在溢料槽内的凝料上而带塑件。8.3推杆力的计算将塑料制品从包紧的型芯上脱出时所需克服的阻力称为脱模力。注射成型后，塑件在模具内冷却定型，由于体积的收缩，对型芯产生包紧力。塑件要从型芯上脱出，就必须克服因包紧力而产生的摩擦力。对于不带通孔的壳体类塑件，脱模时还必须克服大气压力。一般情况下，塑件在开始脱模时，所需克服的阻力最大，即所需的脱模力最大。脱模力F可用下式计算：式中A——塑件包络型芯的面积（mm2）p——塑件对型芯单位面积上的包紧力，（p一般取0.8×107～1.2×107）——脱模斜度q——大气压力0.09MPaf——塑件对钢的摩擦系数ц均为0.21A1——制件垂直于脱模方向的投影面积（mm2）A≈2129mm2A1≈1149mm28.4推杆直径的计算（1）跟根据压杆稳定公式可以得出推杆直径：d是推杆最小直径，K是安全系数，可取K=1.5，L是推杆的长度（mm）F是推出力，E是钢材的弹性模量E=2.1×105MPa，n为推杆数，在这里d=5mm推杆尺寸的校核推杆所用材料为3Cr2W8V，其许用应力11.65＜[σ]，校核合格。第9章冷却系统的设计注射模的温度对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状和尺寸精度都有重要影响。由于各种塑料的性能和成型工艺不同，模具温度要求也具有良好的产品质量和较高的生产率。9.1冷却介质ABS属中等粘度材料，其成型温度及模具温度分别为200℃和50～80℃。所以，模具温度初步选定为50℃，用常温水对模具进行冷却。9.2冷却水道的布置冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大；为加强浇口处冷却，冷却水道的入口应设置在浇口附近，冷却水道出、入口温差也尽量小。同时，冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置，避免接近塑件的熔接部位，避免产生熔接痕而降低塑件强度。9.3冷却系统的简单计算（1）单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量W①塑料制品的体积V=V主+V分+n×V塑=24.8cm³②塑料制品的质量m=Vρ=24.8×1.04=25.79g=0.02579kg③塑件的壁厚为2mm，查参考文献【4】可得t冷=9.3s。取注射时间t注=1.7s，脱模时间t脱=5s，则注射周期：t=t注+t冷+t脱=（1.7+9.3+5）s=16s。由此得每小时注射次数N=（3600/16）=225次。④单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量：W=N×m=225×0.02579kg/h=5.8kg/h

（2）确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量Qs查表可得ABS的单位热流量Qs的范围在310～400kJ/kg，故可取Qs=390kJ/kg。计算冷却水的体积流量设冷却水道入口的水温为θ2=22℃，出水口的水温为θ1=23℃，取水的密度ρ=1000kg/m³，水的比热容c=4.187kJ/(kg·℃)，则根据公式有确定冷却水路的直径d当=0.009m³／min时，查表可知，为了使冷却水处于湍流状态，取模具冷却水孔的直径d=0.01m。冷却水在管内的速度v求冷却管壁与水交界面的膜传热系数h因为平均水温为22.5℃，查表可得f=6.65，则有计算冷却水通道的导热总面积A计算模具所需冷却水管的总长度L冷却水路的根数x设每条水路的长度为l=200mm＜1，不成立。根据经验，可知冷却水道应尽量的多一点，直径应尽量的大一些，因此根据实际情况可取两根，直径为ф6mm，来合理的分配在模具上。定模水道长度为740mm动模水道长度为740mm则水道的导热面积分别为则则水道带走的热量为38801.9kJ＞16.26×390=6341.4kJ,故所选水道能带走塑料传给模具的热量。图9.1动模板水道分布图图9.2水道孔径第10章模具材料的选择及热处理要求10.1模具材料的选择原则模具材料选用原则，用于注塑模具的钢材，大致应满足如下要求：1．机械加工性能优良：易切削，适于深孔、深沟槽、窄缝等难加工部位的加工和三维复杂形面的雕刻加工；2．抛光性能优良：没有气孔等内部缺陷，显微组织均匀，具有一定的使用硬度（40HRC以上）；3．良好的表面腐蚀加工性：要求钢材质地细而均匀，适于花纹腐蚀加工；但对一些特殊塑料；4．耐磨损，有韧性：可以在热交变负荷的作用下长期工作，耐摩擦；5．热处理性能好：具有良好的淬透性和很小的变形，易于渗氮等表面处理；6．焊接性好：具有焊接性，焊后硬度不发生变化，且不开裂、变形等；7．热膨胀系数小，热传导效率高：防止变形，提高冷却效果；8．性能价格比合理，市场上容易买到，供货期短。在选择注射模具钢材时，要综合考虑塑件的生产批量、尺寸精度、复杂程度、体积大小和外观要求等因素。对于塑件生产批量大、尺寸精度要求高的场合，应选用优质模具钢。对于结构复杂或体积比较大的塑件应选用易切削钢，外观要求高的塑件可以选用镜面钢材。10.2模具的选材及热处理表10.1零件名称材料牌号热处理硬度说明定模板镶件45钢淬火58HRC-62HRC淬透性好,热处理变形小,耐磨性好推杆固定板45钢调质28-32HRC模板45钢调质28-32HRC垫块45钢调质28-32HRC推板45钢调质28-32HRC表101.1（续）主流道衬套T10A淬火38-45HRC带头导柱、导套，复位杆T10A淬火+回火56-60HRC推杆3CrW8V淬火调质50-55HRC定位圈45钢淬火50-55HRC拉料杆3CrW8V淬火50-55HRC弹簧50CrVA调质40-50HRC斜导柱T10淬火调质52-56HRC楔紧块45淬火50-55HRC滑块45调质28-32HRC第11章模具工作原理11.1本模具的工作原理该注射模包括：定模（零件3、4）和动模（零件5、6）两大部分。定模部分安装在注射机的固定工作台上，在注射成型过程中始终保持静止状态。开始注射成型时，合模系统带动动模朝着定模方向移动，并在分型面处与定模对合，对合精度由合模导向机构（导柱22和导套21）保证。对合后，动模和定模构成与制品形状和尺寸一致的型腔和浇注系统，型腔在注射成型的过程中可被合模系统提供的锁模力紧锁，以免在塑料熔体的压力作用下胀开。从注射机喷嘴中注射出塑料熔体经由开设在定模上的主流道进入模具，再由经分流道及浇口注入和充满型腔。在保压，补缩和冷却定型后，合模机构便带动动模后退，从而使动模和定模从分型面处开启，浇注系统凝料在拉料杆26的约束下从浇口套20中脱出，并和制件一起随动模运动。当动模退到一定位置时，其内部的推出机构（零件10、24）会在注射机的推出装置作用下与动模其他部分产生相对运动，使制品和浇注系统凝料从型芯上以及从动模一侧的分流道中推出脱落，从而完成一次注射成型过程，推出机构的运动可通过推板导柱13和推板导套14来导向。图11.1开关头模具图第2部分面板塑料注塑及其模具设计第12章模塑工艺规程的编制该塑件是家电产品，其零件图如图12.1和12.2所示。本塑件的材料采用ABS，生产类型为批量生产。图12.1制件图图12.2零件图12.1塑件的工艺性分析12.1.1塑件的原材料分析塑件的材料选用ABS，其为一种高强度改性PS，有丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种组元以一定的比例共聚而成。ABS具有良好的综合力学性能，成型塑件有较好的光泽，密度为1.02～1.05kg/dm，有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降，收缩率为0.4%～0.7%，根据经验取0.5%。ABS具有良好的机械性能和一定的耐磨性、耐寒性、耐水性、化学稳定性和电气性能。在升温时粘度增高，所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度应稍大。ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；ABS易产生熔接痕，因此模具设计时应注意尽量减少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极小。密度/(kg/dm)1.04～1.06屈服强度/MPa50比体积/(cm.g-1)0.86～0.98拉伸强度/MPa38吸水率/%0.2～0.4拉伸弹性模量/MPa1.4×10熔点/℃130～160抗弯强度/MPa80计算收缩率/%0.4～0.7拉压强度/MPa53比热容/[J.（kg.℃）-1]1470弯曲弹性模量/MPa1.4×10表12.1ABS的性能指标12.1.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析结构分析从零件图上分析，该塑料制件形状为圆筒状，在圆筒中心有圆柱形成，在圆柱中心有形状不规则的孔，因此此模具不必设置侧抽芯结构，只需在模具型腔内设置适当的型芯。2.尺寸精度分析该零件均为未标注尺寸公差，查查参考文献【1】可知其尺寸精度为MT5级（GB/T14486—1993）。由以上分析可知，该零件的尺寸精度中等，对应的模具相关尺寸加工可以得到保证。从塑件的壁厚上来看,壁厚最大处为2mm,壁厚相对均匀,符合ABS的最小壁厚原则，在制件的转角处设计圆角，防止在此处出现缺陷，由于制件的尺寸较小，ABS的强度较大不需增设加强。从塑件的壁厚来看，壁厚较均匀，有利于制件的成型。3.表面质量分析该零件的表面除要求没有缺陷,毛刺不大于0.2mm，注射完成后对表面进行特殊处理如抛光之外，没有什么特别的表面质量要求，故比较容易实现。综上分析可以看出,注塑时在工艺控制较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证.12.2塑件注射过程及工艺参数的确定12.2.1注射成型过程①成型前的准备：对ABS的色泽、粒度和均匀度等进行检验，由于ABS吸水性较大，成型前应进行充分的干燥。②注射过程：塑件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型。其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却5个阶段。③塑件的后处理：处理的介质为热空气，处理温度为70℃，处理时间为16～20s。12.2.2注射工艺参数查找有关文献和参考工厂时间应用的情况，ABS的成型工艺参数可作如下选择：（试模时，可根据实际情况作适当调整）注射机类型螺杆式喷嘴形式直通式注塑温度：包括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度后段温度t选用180～200c；中段温度t选用190～210c；前段温度t选用200～210c；喷嘴温度选用180～200c；模具温度：选用50～80c注射压力选用70～100Mpa保压压力选用50～70Mpa注射时间选用3～5s保压时间选用15～30s冷却时间选用15～30s总周期选用15～80s物料允许含水量0.1%后处理方法热空气后处理温度70c后处理时间2～4h第13章拟定模具的结构形式13.1分型面位置的确定模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分面选原则和塑件的成型要求来选择分型面。制品在模具中的位置，直接影响到模具结构的复杂程度，模具分型面的确定，浇口的设置，制品尺寸精度和质量等。因此，开始制定模具方案时，首先必须正确考虑制品在其中的位置；然后再考虑具体的生产条件（包括模具制造的），生产的批量所需的机械化和自动化程度等其他设计问题。一般情况下，分型面的位置设置应遵循有利于制品脱模、开模后制品滞留在动模一侧、降低模具加工难度等原则，而且注射机的推出机构应放在动模合模系统中。同时，应尽量减少型腔在分型面上的投影面积，以避免此面积接近或超过注射机许用的最大注射面积而造成的溢料现象。根据以上原则和本制件的结构特点，为保证成型质量和顺利脱模，该制件上适宜的分型位置如图15.1所示。图13.1分型面的选择合理地设计模具的型腔和合理地设置型芯就可完成制件的分型，且此分型面在其截面积最大处即分型面选在A-A，同时有利于脱模。13.2型腔数量和排列方式的确定（1）型腔数量的确定模具型腔的数量通常是客户或产品工程部根据产品的批量，塑料制品的精度，塑料制品的大小，用料以及颜色来确定的，型腔数量越多，制品的精度越低，经济性越差，成型工艺越复杂，并且保养和维修越困难，故障发生率越高。该塑件的精度要求一般在3～5级之间，且为批量生产，可采用一模多腔的结构形式。同时，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本费等因素，初步定为一模两腔结构形式。（2）型腔排列形式的确定多型腔模具尽可能采用平衡式排列方式布置，且力求紧凑，并与浇口开设的部位对称。由于该设计选择的是一模两腔，故采用平衡式排列。分布情况如图所示：图13.2型腔排布（3）模具结构形式的确定从从上面的分析可知，本模具为一模两腔，根据塑件的结构形状，推出机构拟采用推杆和推管推出机构。浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用侧浇口，开设在零件外表面的侧面。因此，定模部分不需要单独开设分型面取出凝料，动模部分需要添加型芯固定板、支承板和推杆固定板。由以上综合分析可确定选用单分型面注射模。13.3注射机型号的确定注射量的计算三维Pro/e查塑件的体积：V≈21.72cm计算塑件的质量：根据设计手册可查得ABS的密度为ρ=1.04～1.06kg/dm，取ρ=1.05kg/dm。塑件质量：M=Vρ=21.72×10×1.05×10≈22.81g浇注系统凝料体积的初步估算：V凝=0.6V=0.6×21.72=13.03cm注射机一次所要注射的熔融塑料的体积为V=n（V+V凝）=2×（21.72+13.03）=69.5cm（2）初步选择注射机根据上面计算得出一次注入模具型腔的塑料总体积V=69.5cm，依据公式V公=V/0.8则有：V/0.8=69.5/0.8=86.87cm。根据以上的计算，初步选定公称注射量为100cm，注射机型号为SZ-100/80卧式注射机，其主要技术参数如表15.1表13.1SZ-25/20卧式注射机主要技术参数螺杆直径/mm35螺杆转速/（r/min-1）0～220理论注射容量/㎝³100注射压力/Mpa170注射速率/（g/s）95塑化能力/(kg/h)40锁模力/KN80拉杆间距（H×V）/(mm×mm)320×320模板行程/mm305模板最小厚度/mm170模板最大厚度/mm300定位孔直径/mm100定位孔深度/mm10喷嘴伸出量/mm20喷嘴球直径/mm10顶出行程/mm80顶出力/KN15（3）注射机的相关参数的校核①注射压力的校核。由上面ABS成型工艺可知，对于螺杆式注射机一般取70MPa～100Mpa.这里取P0=90Mpa，该注射机的公称注射压力P公=170Mpa，注射压力安全系数k1=1.25～1.4，这里取k1=1.3，则k1P0=1.3×90=117MPa＜P公。所以，注射机的注射压力合格。②锁模力的校核塑件在分型面上的投影面积A塑≈7538mm²浇注系统在分型面上的投影面积A浇，即流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积，可以按照多型腔模具的统计分析分析来确定。A浇是每个塑件在分型面上的投影面积A塑的0.2～0.5倍。由于此次流道设计简单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积可以适当取小一些。这里取A浇=0.3A塑塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积A总，则A总=n（A塑+A浇）=2×1.3×A塑=2×1.3×7538=19598.8mm²D.模具型腔内的胀型力F胀，则F胀=A总P模=19598.8.8×30=587964N=587.964KN，式中，P模是型腔的平均计算压力值，查表可得为30Mpa。由以上可知该注射机的公称锁模力F锁=80KN＜587.946KN。故该注射机不合适。重新选择注射机，选择国产XS-ZY—500卧式注射机，其主要技术参数如表15.2表13.2XS-ZY—500/200卧式注射机主要技术参数螺杆直径/mm65螺杆转速/（r/min-1）0～200理论注射容量/㎝³500注射压力/Mpa132注射速率/（g/s）168塑化能力/(kg/h)110锁模力/KN2000拉杆间距（H×V）/(mm×mm)540×440模板行程/mm500模板最小厚度/mm240模板最大厚度/mm440定位孔直径/mm160定位孔深度/mm10喷嘴伸出量/mm30喷嘴球直径/mm20顶出行程/mm128顶出力/KN41定位孔径/mm160注射机的相关参数的校核①注射压力的校核。该注射机的公称注射压力P公=132Mpa，117Mpa＜P公。所以，注射机的注射压力合格。②锁模力的校核F胀=A总P模=587.946KN，该注射机的公称锁模力F锁=2000KN.锁模力的安全系数为k2=1.1～1.2，这里取k2=1.2，则K2F胀=1.2×587.946≈705.5352KN＜F锁，所以，注射机锁模力合格。对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。第14章浇注系统的设计通常把注射模中从注射机喷嘴到型腔之间的塑料流动通道称为浇注系统，其作用是将注射机注射出的塑料熔体平稳而均衡地引进型腔，并在熔体充模和固化定型过程中，将注射压力和保压力充分传递到型腔的各个部位，以获得组织致密、轮廓清晰、表面光洁、尺寸精确的塑料制品。本设计中选用国产XS-ZY—500卧式螺旋注射机，故其浇注系统为直浇口浇注系统。国产XS-ZY—500卧式注射机的喷嘴伸出量为30mm，喷嘴球直径为20mm，喷嘴出口端直径为3mm。对于本设计中的一模两腔结构，浇注系统采用平衡式浇注系统。根据塑件的结构和形状，便于出模采用侧浇口，设置塑件侧面的边缘位置，减小了对外观质量的影响。14.1主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于其与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。主流道尺寸①流道锥角：α=2°～6°，本次设计取α=3°②流道球面半径：SR1=SR0（注射机喷嘴球头半径）+（1～2）mm=10+2=12mm面的配合高度：h=3mm③流道的长度：本次初取85mm进行设计。④流道入口端直径：d=d0（注射机喷嘴出口端直径）+（0.5～1）mm=3+1=4mm⑤主流道出口端直径：D=d+2×L×tanα/2=4+2×50×tan1.5°≈6.6mm⑥主流道出口处圆角:r′=2mm（2）主流道浇口套形式主流道要装流道衬套，从定模板贯穿到分型面，衬套头部安装止转销。衬套和型腔的配合为H7/m6，主流道衬套用定位固定在模板上，定位直径。主流道部分在成型过程中,其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交替地反复接触，属易损件，对材料的要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套式，以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理。此浇口套采用碳素工具钢T10A加工，热处理要求淬火53~57HRC。其应设置在模具的对称中心位置上，并尽可能保证与相联接的注射机喷嘴为同一轴心线。图14.1浇口套(3)主流道衬套的固定因为采用的为分开式,所以用定位圈配合固定在模具的面板上。根据主流道资料定位圈的外径为Φ100mm，内径Φ35mm。具体固定形式如下图所示：图14.2定位圈14.2分流道的设计分流道是指连接主流道与浇口之间的熔体流动通道，其作用是使从主流道流出的塑料熔体顺利分流与转向，并平稳均衡地通过各个浇口进入型腔。分流道的布置形式在设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损失并尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡。（2）分流道截面形状比较常用的分流道截面形状可知，圆形截面比面积最小，是分流道比较理想的形状，且本模具为简单两板式模具，故本设计中选用圆形分流道。（3）分流道的长度由于流道设计简单，根据两个型腔的结构设计，分流道较短，故设计时可适当选小一些。并且采用的平衡式结构，所以单边分流道的长度大致取L=22mm。图14.3分流道（4）分流道的直径由以上的计算可的制件的质量是22.81g小于200g属于小制件，其壁厚在1-2mm，则分流道的公称尺寸可有经验公式计算其中D—分流道的公称直径mmm—制件的质量gL—分流道的长度mm由表可知常用塑料的分流道直径得ABS的分流道直径在4.7到9.5之间，所以。（5）分流道的表面粗糙度和脱模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低，此处取1.6μm。14.3浇口的设计浇口是流道和型腔之间的连接部分，也是注塑模进料系统的最后部分，其基本作用是：使从流道来的熔融塑料以最快的速度进入并充满型腔。型腔充满后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔内还未冷却的热料回流。该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模两腔注射，要求出模时浇口不影响表面质量，采用侧浇口。图14.3侧浇口侧浇口的尺寸浇口的尺寸直接影响着塑料熔体进入型腔的速度、流动状态，压力损失的大小以及浇口的冻结时间。浇口上的压力降大致与浇口的长度l成正比；浇口的深度h影响浇口畅通开放时间与补缩时间，增大浇口深度可延长浇口的冻结时间，有利于补缩，一般情况下，侧浇口的尺寸可取：h=（1/3~2/3)t(塑件的壁厚)，中小件b=（5~10）h，为了减少压力损失l应尽可能短，可取l=0.7~1mm。侧浇口的尺寸也可按经验公式计算：式中，b是侧浇口的宽度；A是塑件的外侧表面积；h是侧浇口的深度；n是材料系数，一般取0.8.因此根据计算可得：b=3mm，h=0.6mml=0.92mm浇口的位置熔体充入型腔时的流程、流向、流态都会因浇口的位置不同而不同，型腔内各部分的熔体压力分布也会不同，从而对塑件的内在质量和外观质量产生影响。根据浇口位置选择原则，将浇口设置在制件侧面，使流程较短，能保证熔体迅速、均匀地充填模具型腔，避免和减少因取向应力和收缩不均而造成翘曲。14.4冷料穴的设计冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入型腔而影响制品的表面质量。本设计主流道有冷料穴，采用倒锥形冷料穴。开模时，将主流道分流道凝料从主流道衬套中拉出并滞留在动模一侧。图14.4倒锥形冷料穴14.5排气系统的设计在注塑模具的设计过程中，必须考虑排气结构的设计，否则，熔融的塑料流体进入模具型腔内，气体如不能及时排出会使制件的内部有气泡，甚至会产生很高的温度使塑料烧焦