机油盖注塑模具设计

机油盖注塑模具设计第1 章 注塑模具简介1.0 概述 随着塑料工业的飞速发展和通用塑料与工程塑料在强度和精度方面的不断提高,塑料制品的应用范围也在不断扩大, 如: 家用电器, 仪器仪表, 建筑器材, 汽车工业, 日用五金等众多领域, 塑料制品所占的比例正迅速增加, 由于在工业产品中, 一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属结构件, 加上利用工程塑料特有的性质, 可以一次成型非常复杂的形状,并且还能设计成卡装结结构,成倍的减少整个产品中各种紧固件, 大胆的降低了金属材料消耗量和加工及装配件工时, 因此, 近年来工业产品塑料化的趋势不断上升.注塑成型使塑料加工中最普遍采用的方法。该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，制得的塑料制品数量之大是其他成型方法望尘莫及的。由于注塑成型加工不仅实现生产自动化、高速化，因此具有极高的经济效益。作为注塑成型加工的主要工具之一注塑模具，在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效益等方面水平高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。与其他机械行业相比，模具制造业只要有以下三个特点：第一，模具不能像其它机械那样可以作为基本定型的商品随时都可以在机电市场上买到。这是因为每副模具都是针对特定塑料制品的规格而生产的，由于塑料制品的形状、尺寸各异，差距甚大，其模具结构也是大相径庭，所以模具制造不可能成批量生产，换句话说，模具是单件生产的，其寿命越长，重复加工的性越小，因此，模具的制造成本较高。第二，因为注塑模具是为产品中的塑料制品而订制的，作为产品，除质量、价格等因素外，很重要的一点就是需要尽快地投放市场，所以对于塑料制品而特殊订制的模具来说，其制造周期一定要短。第三，模具制造是一项技术性很强的工作，其加工过程集中了机械制造中先进技术部分精华与钳工技术的手工技巧，因此要求模具工人具有较高的文化技术水平，特别是对于企业来说要求培养“全能工人”，使其适应多工种的要求，这种技术工人对模具单件生产方式组织均衡生产是非常重要的。综上所述，模具制造业存在成本高，要求制造周期短，技术性强等特点，目前，随着科学技术的不断发展和计算机的应用，这些问题得到了很大的改善，由于有了计算机辅助设计和计算机辅助加工，从根本上改变了模具生产的面貌，可靠地保证了模具所需要的精度与质量、预硬、易切削以及高光亮等，新型模具材料的应用，大大地方便了加工及热处理。另外，模具标准件和以标准件为基体的特殊定制零件的普及，明显地缩短了模具制造周期。在模具设计方面，正逐渐把理论设计提高到日益重要的位置，即采用了理论与经验相结合的方法，改变了以往的经验类比实验的方法。使我国的塑料模具设计水平进入了新阶段。1.1 塑料成型模具在加工工业中的地位 模具是利用其特定的形状成型具有一定形状和尺寸的制品的工具. 成型塑料制品的模具叫做塑料模具体. 对模具的全面要求是: 能生产出在尺寸精度,外观,物理性能等方面均能满足使用要求的优质制品. 从模具使用角度, 要求高效率,自动化,操作简便; 从模具制造角度,要求结构合理,制造容易,成本低廉. 塑料模具影响着塑料制品的质量.首先,模具型腔的形状, 尺寸, 表面光洁度, 分型面, 进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸和形状精度以及制件的物理性能, 机械性能, 电性能, 内应力大小, 各向同性, 外观质量, 表面光洁度, 气泡, 凹痕, 烧焦, 银纹等都有十分重要的影响. 其次, 在塑料加工过程中, 模具结构对操作难易程度影响很大. 在大批量生产塑料制品时, 应尽量减少开模. 合模和取制件过程中的手工劳动,为此常采用自动开合模和自动顶出机构. 在全自动生产时还要保证制品能自动从模具上脱落. 另外,模具对塑料制品的成本也有相当的影响. 除简易模具外, 一般来说制模费用是十分昂贵的, 一副优良的注射模具可生产制品百万件以上, 压制模约能商场二十五万件. 当批量不大的时候, 模具费用在制件成本中所站的比例将会很大, 这时候应尽可能地采用结构合理而简单的模具,以降低成本. 现代塑料制品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, 塑料制件使用要求和造型设计起着重要作用. 高效的全自动的设备也只有装上能自动化生产的模具才能发挥其效能, 产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提. 由于工业塑件和日用塑件制品的品种和产量需求量很大, 对塑料模具生产不断向前发展起着积极的推动作用. 1.2 塑料成型模具的发展趋势 随着塑料成型加工机械和成型模具的迅速发展, 高效率, 自动化, 大型, 微型, 精密, 高寿命的模具在整个模具产量中所占的比例越来越大. 从模具设计和制造技术角度来看, 模具的发展趋势可归纳为以下几方面:1.2.1 加深理论研究, 在模具设计中,对工艺原理的研究越来越深入, 模具设计已经由经验设计阶段逐渐向理论计算设计方面发展.1.2.2 高效率, 自动化成,大量采用各种高效率, 自动化的模具结构, 如高效冷却以缩短成型周期; 各种能可靠地自动脱出产品和流倒凝料的脱模机构; 热流道浇注系统注射出模具等. 高速自动化的塑料成型机械配合以先进的模具, 对提高生产效率, 降低成本起了很大的作用.1.2.3 大型, 超小型及高精度 由于塑料应用的扩大, 塑料制件已应用到建筑, 机械, 电子, 仪器, 仪表等各个工业领域, 于是出现了各种大型, 精密和高寿命的成型模具, 为了满足这些要求, 研制了高强度, 高硬度, 高耐磨性能且易加工, 热处理变小, 导热性能优异的制模材料.1.2.4 革命模具制造工艺 为了更新产品花色品种和适应小批量产品的生产要求,除大力发展高强度, 高耐磨性的材料外, 同时又重视简易制模工艺研究.1.2.5 标准化成 开展模具标准化工作, 使模板, 导柱等通用零件标准化,商品化, 以适应大规模地成批生产塑料成型模具1.2.6 开发计算机辅助设计和辅助制造商(CAD/CAM) 随着计算机技术的发展,计算机已广泛应用于模具工业, 在注射成型系统中, 针对没一个环节都可将计算机作为辅助工具而加入. 构成给环节的CAD或CAM或CAE, 下面分别介绍:1.2.6.1 塑件设计 塑件的设计包括塑件结构, 尺寸,精度, 表面, 性能等方 面的设计. 塑件设计方面的计算机辅助技术有: 塑件CAD; 塑料, 辅料, 辅件选择的专家系统.1.2.6.2 注射机的选用 常见注射机使用方面的计算机辅助技术有: 注射机选择专家系统; 注射机故障诊断系统.1.2.6.3 注射模使用状况的好坏直接影响到注射质量, 在对于高技术注射模来说, 都要对注射模在使用过程进行监控或对注射模的服役模拟仿真,由此知注射模的工作情况.1.2.6.4 注射工艺 注射工艺方面的计算机辅助技术有: 注射工艺制定的专家系统. 塑件质量故障诊断. 1.2.6.5 注射模设计 注射模设计主要完成注射模的结构尺寸, 精度, 表面现象性能等方面的设计, 并选择模具的材料等. 计算机在注射模设计方面的工作有: 注射模CAD: 注射模材料,辅料, 辅件选择专家系统; 工装选择专家系统; 注射模CAPP; 注射模加工模拟; 注射模CAQ. 为了迎合模具的发展趋势, 在本次设计过程主要应用PTC公司pro/engineer 和国产CAXA软件进行对塑料零件的设计和对注射模具的凹. 凸进行仿真加工, 并经过后置处理转化为NC加工程序.1.3 塑料成型模具的分类不同的塑料成型方法使用着原理和结构特点各不相同的塑料成型模具。按照成型加工方法的不同，可将塑料成型模具分为以下几类。1、 压制成型模具压制成型模具简称压模。将塑料原料直接加在敞开模具型腔内，再将模具闭合，塑料在热和压力作用下成为流动状态并充满型腔，然后由于化学或物理变化使塑料硬化定型，这种成型方法叫压制成型，这种成型方法所用的模具叫压制成型模具。压制模具多用于成型热固性塑料，也有用于成型热塑性塑料的。另外，还有不加热的冷压成型压制模具，用于成型聚四氟乙烯坯件。2、 压铸成型模具 压铸成型模具又称传递成型模具。将塑料原料加入预热的加料室，然后向压柱施加压力，塑料在高温高压下熔融并通过模具的浇注系统，进入型腔，这种成型方法叫压铸成型，这种方法所用的模具叫压铸成型模具。3、 注射成型模具塑料先加在注射机的加热料筒内，塑料受热熔融在注射机的螺杆或活塞推动下，经喷嘴和模具的浇注系统进入模型，塑料在模具型腔内硬化定型，这就是注射成型的简单过程。注射成型所用的模具叫注射模具。注射模具主要用于热塑性塑料制品的成型，但近几年来也越来越多地用于热固性塑料成型。注射成型在塑料制件成型中占有很大比重，世界塑料成型模具产量中约半数以上使注射模具。4、 挤出成型模具挤出成型模具又称机头。使处于粘流状态的塑料在高温高压下通过具有特定断面形状的连续型材的成型方法叫挤出成型。用于塑料挤出成型的模具叫挤出成型模具。5、 中空制品吹塑成型模具真空或压缩空气成型模具为一单独的阴模或阳模。将预先制成的塑料片周边紧压在模具周边上，使加热软化，然后再在紧靠模具的一面抽真空，或在其后面充压缩空气，使塑料片紧贴到模具上 ，冷却定型即得制品，此种成型方法模具受力较小，要求不高，甚至可用非金属材料制作。除了上面说列举的几种塑料模具外，尚有泡沫塑料成型模具，玻璃纤维增强塑料成型模具等。 第一部分 机械部分 第2章 零件材料的选择及材料性能 2.1 塑料制品的设计依据 该塑料制品使机油盖，形状尺寸如图所示: 由于要和进油处有尺寸精度, 形位公差要求, 该塑件制品选用 PA(polyamie), 聚酰胺, 俗称尼龙. PA坚韧耐磨, 耐油, 耐水, 抗霉菌, 但吸水大, 在本塑件中选用其中的PA1010,此种材料半透明,吸水小,耐寒性较好, 适于制作一般的机械零件, 减摩耐磨零件,传动零件, 以及化工, 电器, 仪表等零件. PA1010的主要技术指标如下: 密度(g/cm3): 1.04 比容(cm3/g) : 0.96 吸水率(24h,%): 0.2 0.4 收缩率(%) :1.3 2.3(横向) 0.7 1.7(纵向) 熔点( C): 205 热变形温度(.C) : 148 抗拉屈服强度(Mpa) :62 弹性模量(Mpa): 1.8x103 弯曲强度(Mpa) : 88 冲击强度(kJ/m2) :无缺口- 不断 缺口-25.3 硬度(HB) :9.75 体积电阻率( .cm) : 1.5x103 击穿电压(kV/mm): 20分析计算2.1.1 塑件体积从PRO/E 中的零件体积计算, 算得机油盖的体积为26.3cm32.2塑件质量PA1010的密度为1.04 g/cm3 , 所以塑件质量M=V = 1.04 x26.3 =27.35g2.2 模型体积的计算 由立体模型, 大概算得: 浇注系统体积 : V=1.36 cm3 第3章 塑料注射成型模具的设计 3.1 注射机类型的选择 注射机是使塑料熔融并在模具中成型制品的设备. 根据该产品的注射形式和所需塑料用量等要求, 查, 选得注射机的型号为XSZ60.其主要技术规格如下: 螺杆(柱塞)直径 38 mm 注射容量 60cm3 注射压力 122Mpa 锁模力 500KN 最大注射面积 130cm2模具厚度 70 200mm模板行程 180mm喷嘴 球半径 12mm 孔半径 4 mm定位孔直径 550+0.06 顶出中心孔径 50mm3.2 注射机有关工艺参数的校核 3.2.1 注射量的校核 根据可知:V件0.8V注 式中: V件塑件与浇注系统的体积 V注注射机的注射常量变(cm3) 0.8最大注射量的利用系数 由前面知: V件=V+V浇=26.3cm3+1.36cm3=27.66cm3 所以V件=26.3cm30.8x60=48cm3 合格 3.2.2 注射压力的校核 塑件成型所需的注射压力应小于或等于注射机的额定注射压力, 其关系按下式校核 P成P注标 式中 P成塑件成型所需的注射压力 (Mpa), 一般取40 P注所选注射机的额定注射压力 (Mpa), 已知 P成=45Mpa ; P 注=122Mpa 所以 P成 P 注 合格!3.2.3 锁模力的校核模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定琐模力, 其关系按下式校核: P腔A F锁式中: P腔模具型腔压力 (Mpa ), 一般取4060MpaA 塑件与浇注系统在分型面上的投影面积(mm2) 已知 P腔=45Mpa; A=113x47= 400KN 所以 P腔A= 45x113x47= 2.4x105N4.0x105N 满足要求.3.2.4 模具闭合厚度的校核模具闭合时的厚度在注射机, 动.定模板的最大闭合高度和最小闭合高度之间, 其关系按下式校核 HminHmHmax式中: Hmin注射机允许的最小模具高度 (mm) Hm模具闭合高度 (mm) Hmax注射机允许的最大模具高度(mm)已知 Hmin=70mm; Hmax=200; Hm=184mm 故满足要求3.2.5 型腔数的确定按最大注射量确定型腔数 n = 其中k系数0.8 M公称注射量60 m浇道、流道的体积 m制品体积 代入数据得n=1.8 所以确定型腔数为1第4章 浇注系统的设计 浇注系统是指模具中从注射机到喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道. 浇注系统设计好坏对制品性能, 外观和成型难易程度影响颇大. 根据注塑件的要求及模具的结构等方面来考虑选择浇注系统.首先要对塑料制品所采用的塑料品种、制品的几何形状、尺寸、使用的机床设备、注射事可能产生的缺陷及填充条件等作全面的分析。同时模具的分型面选择与浇注系统的选择有密切关系设计浇注系统基本要点如下：1、 设计浇注系统时，浇道应尽量减少弯折，表面粗糙度为Ra1.6-Ra0.8m2、 浇注系统时，应考虑到模具使一模一腔还是一模多腔，浇注系统应按型腔布局设计，尽量与模具中心线对称。3、 塑料制品投影面积较大时，在设计浇注系统时，应避免在模具的单面开设浇口，否则会造成注射使受力不均。4、 设计浇注系统时，应考虑去除浇口方便，修正浇口时在塑料制品上不留痕迹，以保证塑料制品的外观。5、 一模多件时，应防止将大小相差悬殊的塑料制品放在同一模具内。6、 在设计主流道时，避免熔融的塑料直接冲击小直径型芯，以免产生弯曲或折断。7、 在满足塑料成型和排气良好的前提下，要选取最短的流程，这样可缩短填充时间。8、 能顺利地引导熔融的塑料填充各个部位，并在填充过程中不致产生塑料涡流、紊乱现象，使型腔内的气体顺利排除模外。9、 在成批塑料制品生产时，在保证产品质量前提下，要缩短冷却时间及成型周期。10、 因主流道处有收缩现象，若塑料制品在这个部位要求精度较高时，主流道应留有加工余量或修正余量。4.1 浇口形式: 采用点浇口式 浇注系统是指模具中从注射机到喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道. 浇注系统设计好坏对制品性能, 外观和成型难易程度影响颇大.1、 浇口的作用 浇口是分流道和型腔之间的连接部分，也是注塑模具浇注系统的最后部分，通过浇口直接使熔融的塑料进入型腔内。浇口的作用是使从流道来的熔融塑料以较快的速度进入并充满型腔，型腔充满塑料后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔内还没有冷却的热料回流。浇口的设计与塑料制品的形状、塑料制品断面尺寸、模具结构、注射工艺参数（压力等）及塑料性能等因素有关。浇口的截面要小，长度要短，这样才能增大料流速度，快速冷却封闭，便于使塑料制品分离，塑料制品的浇口痕迹亦不明显。塑料制品质量的缺陷，如缺料、缩孔、分解、白斑、翘曲等往往都是由于浇口设计不合理而造成的。2、 浇口的类型 根据模具浇注系统在塑料制品上开设的位置、形状不同，浇口的形式是多样的，但通常用的浇口可分为盘形浇口、扇形浇口、环形浇口、点浇口、侧浇口、直接浇口、潜伏浇口等，在此设计中选用点浇口3、 浇口设计基本要点：浇口应开设在塑料制品断面较厚的部位，能使熔融的塑料从塑料制品厚断面流向薄断面，保证塑料充模完全。（1） 浇口位置的选择，应使塑料充模流程最短，减少压力损失，有利于排除模具型腔的气体。（2） 浇口不能使熔融塑料直接进入型腔，否则会产生漩流，在塑料制品上留下螺旋型痕迹，特别是点浇口、侧浇口等更容易出现这种现象。（3） 浇口位置的选择，应防止在塑料制品表面上产生拼缝线，特别是圆环或筒形塑料制品，应在浇口对面的熔料结合处加开冷料井。（4） 装有细长型芯的注塑模所开的浇口位置，应当离型芯较远，以防止熔融料流达到冲击而使型芯变形、错位。（5） 大型和扁平塑料制品成型可多采用多点浇口。（6） 浇口位置应开在不影响塑料制品外观的部位。（7） 浇口尺寸的大小，取决于塑料制品的尺寸、几何形状、结构和塑料的性能。（8） 设计多型腔注塑模时，结合流道平衡并考虑浇口的平衡，应做到熔融塑料同时均匀充满型腔。（9） 为了在开模时从浇口套内拉出主流道凝料使与注塑模具分离，一般在冷料井的尽端开设拉料杆。.点浇口形式应用于单型腔中心进料模具, 回料多,模具费用高. 但浇口可自动消除, 有利于外观要求较高的塑件的制造. 这种浇口具有以下特点:(1) 对设置的浇口位置的限制较小, 可自由选择; (2) 浇口附近的残余应力小;(3) 对投影面积大的成型件及容易变形的成型件可使用多只点浇口,以减少其翘曲及变形;(4) 在成型件上几乎看不到浇口痕迹, 而且加工也比较简便(5) 浇口废料可被自动拉断; (6) 压力损失大;流道选取圆截面, 其效率高, 截面积大, 流到的表面积小, 可减少流道内的压力损失, 减少传热损失. 4.2 浇口尺寸的计算 注射机的喷嘴头部与主流道衬套的凹下的球面半径R相接触, 二者必须匹配,无漏料. 一般要求衬套球面半径比喷嘴球面半径大12mm. 主流道进口直径d, 比注射机喷嘴出口直径d大0.51mm. 其作用: 一是补偿喷嘴与主流道的对中误差; 二是避免注射机注射时与主流道做成锥形, 锥角一般为26度, 主流道出口应做成圆角, 圆角半径r=0.53mm. 为减少压力损失和回收料量, 主流道长度应尽可能的短些, 常取2t 取D=12mm轴部长度 L60 浇口套形式如下图表示:浇口套材料为T10A，淬火硬度为HRC5358。4.3、冷料穴 当注射机未注射塑料之前，喷嘴最前端的熔融塑料的温度较低，形成冷料渣为了积存这部分的冷料渣，在进口的末端的动模板上开设一洞穴，这个就是冷料穴。为了在开模时，从浇口套内拉出进料口冷凝料与注塑机分离，一般在冷料穴的末端位置设置拉料杆。拉料杆一般由注射机顶出机构的顶板带动。开模后塑料制品脱模，进料口的冷凝料被拉料杆拉出，在此设计中采用了Z头拉料杆。 4.4、排气槽在该型芯、型腔结构中，型芯、型腔板与动模板的间隙已经构成很好的排气系统，因此，不需开设排气槽，减少了加工量，降低了成本。第5章 成型零部件的设计 5.1. 模具分型面及其类型在选择分型面时一般应考虑以下因素：1、 塑料制品的形状、尺寸和壁厚。2、 塑料性能及填充条件。3、 浇注系统的布局。4、 成型效率及成型操作。5、 排气及成型操作。6、 模具结构简单，使用方便。模具分型面可能垂直于合模方向，也可倾斜于合模方向或平行于合模方向。二、成型零件的结构形式成型零件是直接成型塑料制品的的零件。它主要包括型腔、凸模、型芯等。（一） 凹模（型腔）结构形式凹模是成型塑料制品外表面的零件，他一般装在定模板上。其形式有整体和组合式两种类型。在此选择整体式凹模，其优点是模具结构简单，在塑料制品上无拼缝痕迹。（二） 凸模的结构形式凸模使成型塑料制品内表面的零件，一般装在动模板上。凸模的结构多数是整体的，便于加工制造。（三） 凹模（型腔）和凸模工作部分的尺寸计算凹模和凸模工作部分尺寸与塑料制品的尺寸和公差、塑料收缩率及模具的磨损和制造公差等因素有关。PA材料可达5级精度。1、凹模内形尺寸计算 塑料制品的外形尺寸取决于凹模的内形尺寸，凹模内形尺寸的计算公式如下： DM= D（1 + Scp）- X +M 式中DM 型腔的内径尺寸（mm） D 制品的最大尺寸 Scp 塑料的平均收缩率 制品公差 X 系数，取3/4 M 模具制造公差，一般取（1/81/4）代入数据得: 50 DM=(50+501.2-3/40.46) =50.255 2. 型腔深度的尺寸计算模具型腔的深度尺寸是由制品的高度尺寸决定的。HM=（h1+h1Q-2/3）+M式中HM型腔深度尺寸h1制品高度最大尺寸，取M=/315 HM=（15+151.2-2/30.46）=14.883、型芯径向尺寸的计算 dm=（D1+ D1Q+3/4）-M式中 dm型芯外径尺寸 D1制品内径最小尺寸 制品公差 M 模具制造公差，一般取（1/81/4）代入数据得: 29 dm=（29+291.2+3/40.46）=29.693 31 dm=（31+311.2+3/40.46）=31.7524、 型芯高度尺寸的计算模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸决定的hm=（H1+H1Q+2/3）-M式中hm型芯高度尺寸（mm）H1制品深度最小尺寸（mm） 制品公差M 模具制造公差，一般取（1/81/4）代入数据得: 48 hm=（48+481.2+2/30.32）=48.79三、成型零件的强度计算 塑料注射模具的成型零件必须有足够的强度和刚度，以便承受工作时的作用力，因此，模具零件应按各自工作使的受力情况进行强度和刚度计算。在模具设计中，往往凭经验设计及确定其他尺寸，然后对一些主要零件按其具体受力情况进行必要的强度校核。对于大型塑料注射模具的型腔等主要零件，一定要进行校核。 凹模在成型压力下会产生变形，变形量必须控制在允许范围内。若变形量大，会导致凹模扩大，使塑料制品尺寸增大，易出现飞边，甚至会造成凹模开裂。另外，在塑料制品压制成型后，当成型压力消失时凹模因弹性恢复而收缩，若其收缩量大于塑料制品收缩率使，就会使凹模紧紧地包住塑料制品造成开模困难，易破坏塑料制品或造成塑料制品质量不高。凹模承受的力有下列几种：1、 合模时的压应力。2、 凹模内塑料流动的压力。3、 浇口封闭前一瞬间的保压压力。4、 开模时的拉应力。（一）凹模壁厚计算，常用的凹模有矩形、圆形凹模。此设计选用整体式矩形凹模。凹模的壁厚可按下式计算： t=式中 t 凹模厚度（mm） p 凹模压力，一般为2545MPa，这里取35MPa H 凹模深度（mm） E 弹性模量，钢为2.1105MPa 允许变形量（mm） c 为常数，由L/H的比值而定，这里L/H=150/45=3.3取c=0.93 代入数据得 t = =16mm （二）动模垫板厚度计算 垫板厚度h的计算公式如下： h=K F=Pa 式中 F动模垫板受的总压力（N）；A 塑料制品及浇注系统在分型面上的总的投影面积（mm2）；B 动模垫板宽度（mm）；L支承块距离（mm）；P凹模压力，取35MPa弯抗弯许用应力（MPa）K修正系数，取0.60.75代入数据得：h=0.75=19.2mm，取20mm。 第6章 导向机构设计 导向机构是保证塑料注塑模具的动模与定模的正确定位和导向的重要零件。导向机构常采用导柱导向，其只要零件有导柱和导套。 导向机构的设计原则如下：（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变形。（2） 导柱（导套）的直径应根据模具尺寸来选定，并应有足够的强度。（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，但同时也装在动模板上，这就根据具体情况而定的。（一） 导柱的形式有无储油槽导柱、带储油槽导柱、短导柱、直通式导柱、顶柱式导柱等，导柱的材料一般用20钢，淬碳处理，或用T8A，淬火硬度为HRC5055。导柱的长度可根据模具实际情况而定。（二）导套机构和精度要求导套结构形式如图所示：（三）导柱、导套在模板上的布置 导柱（导套）在模板上的布置在此设计中采用四导柱（导套）在矩形模板上的布置，结构如图所示。 第7章 推出机构设计把塑料制品从凹模或凸模上脱出来的机构即为推出机构或脱模机构，它是塑料注塑模具的重要组成部分。推出机构的形式和推出方式与塑料制品的形状、结构和塑料性能有关。对推出机构设计的要求：1、 塑料制品脱模后，不能使塑料制品变形。推力分布均匀，推力面积要大，推杆尽量靠近凸模，但也不要距离太近。2、 塑料制品在推出时，不能造成碎裂。推力应作用在塑料制品承受力大的部位，如塑料制品的肋部、凸缘及壳体壁等。3、 不要损坏塑料制品的外观美。4、 推出机构应准确、动作可靠、制造方便、更换容易。推出机构的零件包括：推杆、推板和推管等。一、推杆结构设计推杆的作用是将塑料制品从模具内推出。推杆结构简单，使用方便，得到广泛采用。常用的推杆有圆柱头推杆、带肩推杆、扁推杆等。推杆脱模机构设计在一次脱模机构中，常用推杆脱模机构。因为推杆制造方便，滑动阻力小，可以在塑料制品任意位置配置，更换方便，脱模效果好，在实际生产中广泛采用。因为塑料制品结构形状不同，推杆在塑料制品上分布的位置和脱模形式也不相同，所以有多种多样的脱模方式。推杆脱模机构设计的基本原则如下：1、 推杆的直径不能过细，应有足够的刚度和强度，能承受一定的推力。一般推杆直径为2.515。对于直径为2.5以下的推杆最好做成台阶形状。2、 推杆应设在塑料制品最厚及收缩率大的凸模或者镶件附近，但不能离凸模和镶件配固定孔过近，以免影响固定板的强度。3、 推杆分布要合理，使推出塑料制品使受力均匀，以保证塑料制品不变形。4、 塑料制品靠近主流道处的内应力大，易碎裂，因此，在主流道处应尽量不设推杆。5、 为了避免推杆与侧抽芯机构发生冲突，推杆要避开侧抽芯处，如果必须设计推杆时，应考虑复位机构。6、 推杆与推杆孔的配合间隙不能大于所用塑料的溢边值，溢边值一般为0.020.08。7、 推杆截面形状，应根据塑料制品的几何形状而定。8、 推杆和推杆孔的配合应灵活可靠，不发生卡住现象。二、推板结构设计推板一般适用于塑料制品比较高，难于脱模的塑料注射模具。有时推板与推杆联合使用。推板与凸模接触部分应设有一定斜度，一般为35，这样可减少推板与凸模壁的摩擦。高壳、薄壁类塑料制品和小型多孔塑料制品常用推板脱模机构。对于，骨架类塑料制品，一般采用斜导柱开模，滑块在推板滑槽内滑动，推板由定距螺钉推动推出制品。 第8章 抽芯机构设计一、 概述当塑料制品带有通孔、凹槽、凸台时，塑料制品不能直接从模具中脱出必须将成型侧孔、凹槽及凸台的成型零件做成活动的，称为活动型芯。完成活动型芯抽出和复位的机构叫抽芯机构。（一） 抽芯机构的分类1、 机动抽芯 开模时，依靠注射机的开模动作，通过抽芯机构来带动活动型芯，把型芯抽出。机动抽芯具有脱模力大、劳动强度小、生产率高和操作方便等优点，在生产中广泛采用。按其传动机构可分为以下几种：斜导柱、斜滑块抽芯、齿轮齿条抽芯等。2、 手动抽芯 开模时，依靠人力直接或通过传递零件的作用抽除活动型芯。液压抽芯 活动型芯的抽出，依靠液压筒进行。其优点是根据脱模力的大小和抽出距离的长短可更换抽芯液压筒，因此能得到较大的脱模力和较长的抽芯距，由于使用高压液体为动力，传递平稳。其缺点是增加了操作工序，同时还要有整套的抽芯液压装置，因此使用范围受到限制，一般很少用.（二） 抽芯距和脱模力的计算 把型芯把从塑料制品成型位置抽到不妨碍塑料制品脱出位置，即型芯在抽拔方向的距离，称为抽芯距。抽芯距应等于成型孔深度加上23mm 。1、抽芯距的计算 计算公式如下： s = Htg 式中 S 抽芯距（mm）； H 斜滑块完成抽芯距所需 行程（mm）； 斜滑块倾斜角，一般取1525。 2、脱模力的计算 塑料制品在冷却时包紧型芯，产生包紧力，若要将型芯抽出必须克服由包紧力引起的磨擦阻力，这种叫脱模力。在开始脱模瞬间所需的脱模力为最大。影响脱模力的因素有很多，大致归纳如下：（1） 型芯成型部分的表面积和断面几何形状：型芯成型部分表面积最大，包紧力也大；型芯的断面形状为圆形时，包紧力小，其脱模力夜小；型芯断面形状为矩形或曲线形时，包紧力大，其脱模力也大。（2） 塑料的收缩率、摩擦系数和刚性：塑料制品收缩率大，对型芯的包紧力大，脱模力也大；表面润滑性能好的塑料，脱模力较小；软塑料比硬塑料所需脱模力小。（3） 塑料制品的壁厚：包容面积同样大小的塑料制品，薄壁塑料制品收缩小，脱模力也小；厚壁塑料制品收缩大，脱模力也大。（4） 塑料制品同一侧面的同时抽芯数量：当塑料制品在同一侧面有两个以上的孔槽，采用抽芯机构同时抽拔时，由于塑料制品孔距的收缩了较大，故脱模力也大。（5） 活动型芯成型面的粗糙度：活动型芯成型表面与塑料制品的接触表面在抽拔时所产生的相对摩擦，对脱模力有很大影响，因此，零件的成型表面应有较小的粗糙度（一般在Ra0.4m以下），加工的纹向要求与抽拔方向一致。（6） 成型工艺：注射压力、保压时间、冷却时间对于脱模力影响也很大。 根据各种因素的影响，脱模力计算公式如下： F = Lhp（cos-sin） 式中 F脱模力； L活动型芯被塑料制品包紧的断面形状的周长（mm）； h成型部分深度（mm）； p单位面积包紧力，一般取812MPa； 摩擦系数，取0.150.2； 脱模斜度（）。代入数据得 F = 14.53010（0.2cos40-sin40）=2013N二 斜滑块抽芯机构设计 （一）斜滑块抽芯的工作原理斜滑块侧向抽芯机构是由与开模方向成一定角度的斜滑块所组成。在本设计中,机油盖有外螺纹,采用斜滑块侧向抽芯机构. 根据本设计零件的尺寸,设计的斜滑块为燕尾槽结构,内侧做成螺纹.其尺寸如下图表示: 第9章 冷却系统的设计 注射成型时，模具温度直接影响塑料填充和塑料制品的质量，也影响注射周期。因此在使用模具时必须对模具进行有效的冷却，使模具温度保持在一定范围。 一 影响冷却通道设计的因素 1、模具结构形式。1、 模具的大小及成型投影面积。2、 塑料制品熔接痕的位置。3、 浇口和流道的布设及其结构。 二 冷却系统设计的基本原则 1、冷却通道离凹模壁不能太远也不能太近，通常其边距为1020mm。 2、冷却通道的设计和布置应与塑料制品的厚度相适应。 3、冷却通道不应通过镶块和镶块接缝处。 4、冷却通道内不应有存水和产生回流的部位，应畅通无阻，冷却通道直径一般为912mm。4、 凹模凸模要分别冷却，要保持冷却平衡。5、 模具主流道部位常与注射机喷嘴接触，是模具上温度最高的部位，应加强冷却，在必要时单独冷却。6、 水管接头的部位，要设置在不影响操作的方向，通常朝向注射机的背面。7、 水管与水嘴连接处必须密封。8、 复式冷却循环系统应并联而不应串联。9、 进出口冷却水温差不宜过大，避免造成模具表面冷却不均匀。三 冷却系统的形式冷却通道的布局，应根据塑料制品形状及其所需冷却温度的要求而定。冷却通道的形式有直通式、圆周式、多级式、螺旋式、循环式及喷流式等。本设计采用直通式冷却通道。四 冷却装置设计1 冷却装置的形式 冷却装置的形式有沟道冷却装置、管道冷却装置、导热冷却装置等，本设计采用管道冷却装置。2冷却的计算 塑料注射模具工作时必须将模具温度控制在一定范围内。为使模具保持一定温度，在单位面积内所需排除的总热量可近似按下式计算： Q=式中 Q单位时间内除去的总热量（J/min） n每小时注射次数； m每次注入模具的塑料质量（kg）； 塑料成型时放出的热熔量，取350KJ/kg 代入数据得Q=33250（J/min）为满足注射模具冷却需要，在单位时间内所需冷却水量可按下式计算： V= 式中 V单位时间所需冷却水的体积（m3/min） 冷却水密度（在使用温度时）（kg/ m3） c冷却水比热容（J/（kgK）； t1冷却水出口温度； t2冷却水进口温度；代入数据得V=410 -4（m3/min）选定模具冷却水管直径d=6mm第二部分 CAD/CAM设计 第10章 CAD/CAM部分 在本次设计中的分模,仿真工作是用国产CAXA软件进行的.CAXA软件作为一家高科技软件企业,以推动中国CAD/CAM技术的应用和制造业信息化的发展目标, 经过近10年的发展,特别是从1997年推出”CAXA电子图板97”以来, CAXA系列软件为我国CAD/CAM技术的应用发挥了积极的作用. 目前, CAXA软件正版用户超过50000家, 并连续4年荣获”国产十佳软件”称号, 正日益成为易学,使用,好用的国产CAD/CAM软件的象征; 并以市场占有率最大, 产品系列弃权, 研发实力强劲, 国际化联盟经营等优势, 成为我国CAD/CAM软件行业的排头兵. CAXA部分的设计主要有零件三维建模,分模和仿真加工. 一.建模,分模1. 根据零件的具体尺寸, 在CAXA制造工程师上画出机油盖的3D图.2. 建模,分模过程 其设计的简易过程如下:(1) 建立模具模型 进入CAXA制造工程师,打开之前完成的机油盖立体图,然后在分型面出画出扫描曲面, 接着单击建立型腔按钮.在弹出的对话框中设置一些参数.把其中的收缩率设置为PA的参数为0.012这样就完成建立型腔的工作. (2) 然后点击分模按钮,拾取分模曲面,接着确定,这样就完成了分模过程,这时生成了两个实体,选择保存一个,在重复同样的动作,保存另外一个实体. 二.仿真过程 先打开上面工作中分出的型腔,接下来在CAXA工具栏中选取应用菜单中的轨迹生成中的等高粗加工选项, 设置一些必要的参数,如切削用量,进退刀方式,下刀方式和铣刀参数,然后确定,选取型腔的最高点和最低点,然后就选取加工曲面,按右键确定.这时软件会自动按照设置的参数生成了仿真轨迹,下一步就是选取应用菜单中的轨迹仿真选项,设置仿真过程中的一些参数,然后拾取刚才生成的轨迹,按右键确定.接下来的画面就是仿真过程,需要花费一定的时间,至此,整个仿真工作就完成了. 上述工作就是任务书要求的CAD/CAM的工作. 设计心得体会 毕业设计是大学本科教学的一个重要环节,是对我们大学四年学习的一个总结和考查, 通过这次毕业设计, 温新和巩固了已学知识,提高了我们的综合素质,使我们树立起理论联系实际的作风和严谨的科学态度与正确的设计方法. 毕业设计是我们四年来所做设计中时间最长,也是最独立的一个.以前的课程设计因为题目相同,多少有点抄袭,懒散现象,而这次的毕业设计每个人的课题都不一样,避免了以往的这些弊病. 培养了独立自主的能力. 这次我所设计的题目为机油盖的注塑模具和模具的分模已及型腔的仿真加工,由于以往我们没接触到塑料模具的设计工作,觉得有点难以着手,感觉很陌生. 为了完成这次的任务, 设计的前期就天天去图书馆找资料,翻阅有关注塑模方面的书籍,熟悉这方面的知识, 从中也体会到以前在课堂上老师所授的知识是远远不够的.必须要养成自学的习惯.我相信这点对我以后在工作中也是大有帮助的. 另外,在本次设计中还需要借助计算机辅助软件CAD,CAXA,PRO/E等软件来完成整个设计工作. 以前都有接触到这些软件,但使用的比较少,更不能很熟悉操作,通过这次的设计以后,发现自己对这些的软件都有了更深一步的认识. 最后要感谢赵伦,刘璨两位指导老师的不吝指正, 他们在繁重的教学之余,还每周都抽出时间给我们答疑,对我们提出的各种问题认真,耐心的解答,并对我们设计中没发现的问题进行及时地指正,让我们能顺利的完成这次大型的毕业设计. 参考文献1、 申树义、高济编。塑料模具设计。北京：机械工业出版社，19992、 陈万林等编。使用塑料注射模具设计与制造。北京：机械工业出版社，20003、 党根茂、骆志斌、李集仁编。模具设计与制造。西安：西安电子科技大学出版社，20014、 冯炳尧、韩泰荣、蒋文森编。模具设计与制造简明书册。上海：上海科学技术出版社，19995、 马晓湘、钟均祥主编。画法几何及机械制图（第二版）。华南理工大学出版社，19986、 周开勤主编。机械零件手册（第四版）。高等教育出版社，19987、 廖念钊、莫雨松、李硕根、杨兴骏编，互换性与技术测量（第四版）中国计量出版社，20008、 塑料模具设计手册编写组编。塑料模具设计手册。北京：机械工业出版社，19849、 王焕庭、徐善国主编。机械工程材料。大连：大连理工大学出版社，2000 29.