毕业设计（论文）对讲机外壳注射模设计

湖南科技大学毕业设计说明书目 录前言31 塑件材料分析41.1 基本特性41.2 成型特点41.3 主要技术指标41.4 ABS的注射工艺参数42 型腔数目的决定及排布73 分型面的选择93.1 分型面的设计原则94 浇注系统的设计104.1 主浇道设计104.2分流道设计124.2.1 设计原则.124.3冷料穴的设计134.4浇口的设计134.4.1 位置选择原则.134.4.2 浇口剪切速率的校核.145 注射机的型号和规格的确定146 成型零部件的工作尺寸计算156.1 凸模径向尺寸计算156.2 凸模高度尺寸计算166.3 凹模径向尺寸的计算176.4 凹模型腔深度尺寸的计算186.5 定模型芯加工工艺卡197 模架的确定和标准件的选用217.1 定模座板217.2 定模固定板217.3 动模固定板217.4 动模垫板227.5 垫块227.6 动模座板228 导柱导向机构的设计238.1 导柱导向机构的作用238.2 导柱导套的选择239 排气槽的设计2410 推出机构的设计2510.1 选用原则2510.2 推出机构的分类2510.3 推出机构的组成2510.4 脱模力的计算2510.5 抽芯机构设计2611 温控系统设计2911.1 模温对塑件质量的影响2911.2 模温对生产效率的影响2911.3 加热系统3011.4 冷却系统3011.4.1 冷却介质.3011.4.2 冷却装置的理论计算.3011.4.3 冷却装置的结构形式.3112 模具零部件材料选择3312.1 塑料模选用钢材的原则3312.2 模具的选材及热处理要求3312 模具工作过程3413 注射模与注射机的关系3513.1 注射压力的校核3513.2 锁模力的校核3613.3 开模行程与推出机构的校核3613.4 安装部分相关尺寸校核3614 设计小结38致谢39参考文献40 前言一、 概述模具工业是国民经济的基础工业，被成为“工业之母”。而塑料模具又是整个模具行业中的一枝独秀，发展极为迅速。自从1927年聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展以及高分子合成技术、材料改性技术的进步，愈来愈多的具有优异性能的高分子材料不断涌现，从而促使塑料工业飞跃发展。在现代化工业生产中，69%90%的工业产品需要使用模具加工，模具工业已成为工业发展的基础，许多新产品的开发和生产在很大程度上都依赖于模具生产，特别是汽车、轻工、电子、航空等行业尤为突出。我国自改革开放以来，塑料工业发展很快，表现在不仅塑料增加而且其品种更为增多，其产量已上升到居世界第四位，由此可见，塑料工业已在我国国民经济的各个部门中发挥了愈来愈大的作用。在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的1/31/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。我国塑料模的发展迅速。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的确开发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化商品化尚待规模化；CAD、CAE、Flow Cool软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。近年来，随着科学技术的进步以及对塑件质量要求的提高，塑料模塑成型技术正向高精度、高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的方向发展，具体表现在以下几个方面：1、塑料成型理论研究的进展。2、新的成型方法不断涌现。3、塑件更趋向精密化、微型化及超大型化。4、开发出新型模具材料。5、模具表面强化热处理新技术应用。6、模具CAD/CAM/CAE技术发展迅速。7、模具大量采用标准化。在工业发达的国家，模具工业已经从机床工业中分离出来，并发展成为一个独立的工业部门，而且其产值已经超过机床工业的产值。目前国内模具行业的基本情况是，随着轻工业及汽车制造业的迅速发展，模具设计制造日渐受到人们广泛关注，已形成一个行业。但是我国模具行业缺乏技术人员，存在品种少、精度低、制造周期长、寿命短、供不应求的状况。一些大型、精密、复杂的模具还不能自行制造，需要每年花几百万.上千万美元从国外进口，制约了工业的发展，所以在我国大力发展模具行业势在必行。二、本课题的研究内容、要求、目的及意义本次对讲机外壳注塑模具设计采用Pro/e辅助设计，运用CAD技术能有效地对整个设计制造过程预测评估通过计算机数据模拟和仿真技术来完善模具结构，再现能力强，整体水平容易控制，能够迅速获得样品，有利于争取定单，赢得客户；同时节省大量的模具试制材料费用，减少模具返修率，缩短生产周期，大大降低了模具成本。1、本课题的研究内容及基本要求（1）独立拟定斜齿轮塑件的成型工艺，正确选用成型设备。（2）合理地选择模具结构。根据塑件图及技术要求，提出模具结构方案，并使其结构合理，质量可靠，操作方便。必要时可根据模具设计和加工的要求，提出修改塑件图纸的要求。（3）正确的确定模具成型零件的形状和尺寸。（4）所设计的模具应当制造方便、造价便宜。（5）充分考虑塑件设计特色，尽量减少后加工。（6）设计的模具应当效率高，安全可靠，如要求浇注系统充型快，冷却系统效果好，脱模机构灵活可靠，自动化程度高。（7）要求模具零件耐磨、耐用、使用寿命长。2、本课题的研究目的及意义（1）熟悉拟定塑料成型工艺和模具设计原则、步骤和方法。（2）学会查阅有关技术文献、手册和资料。（3）培养分析问题和解决问题的能力。1 塑件材料分析 该塑件选用塑料为ABS。ABS中文名：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物英文名：Acrylinitrile-Butadiene-Styrene。1.1 基本特性ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分的各自特性，使ABS具有良好的综合力学性能。丙烯腈使ABS有良好的耐腐蚀性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS无毒、无味，呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽，密度在1.021.05g/cm3,其收缩率为0.30.8%。ABS 吸湿性很强，成型前需要充分干燥，要求含水量小于0.3%。流动性一般，溢料间隙约在0.04mm。ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。有良好的机械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几乎无影响，在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，不溶于部分醇类及烃类溶剂，但于烃长期接触会软化溶胀，ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会硬气放映开裂。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。经过调色可陪成任何颜色。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左右。耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。1.2 成型特点ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阴力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060oC，要求塑件光泽和耐热时，应控制在6080 oC。1.3 主要技术指标比重：1.021.16g/cm3。 比容：0.860.98cm3/g吸水性：0.20.4% (24h)。熔点：130160oC。热变形温度：4.6×105Pa- 130160oC。 18.5×105Pa- 90108oC。 抗拉屈服强度(105Pa): 500 拉伸强度模量：1.8×104 Mpa 弯曲强度：800×105Pa1.4 ABS的注射工艺参数 注射机类型： 螺杆式 螺杆转速： 3060 r/min 喷嘴形式： 直通式 喷嘴温度： 190200oC 料筒温度： 前 200210oC 中 210230oC 后 180200oC 模温： 5080oC 注射压力： 70120Mpa保压力： 5070Mpa注射时间(s)： 35保压时间(s)： 1530冷却时间(s)： 1530成型周期(s)： 4070塑件图1-1 塑件立体图1-2塑件的工作条件对精度要求较低，根据ABS的性能可选择其塑件的精度等级为5级精度。经计算得塑件的曲面面积为：S塑=321.13cm2得塑件的体积为：V塑=34.59cm3塑件的质量为：W塑 =V塑×r塑=35.62(g)。2 型腔数目的决定及排布型腔数目的确定主要参考以下几点来确定：1、塑件制品的批量和交货期，以及塑料制件的成本。该制品是大批量生产，若采用多型腔可提高生产效率，但根据生产经验在模具每增加一个型腔，制品尺寸精度要降低4%。2、所选用注射机的技术规则，因为上面只进行了结构及工艺成型的分析，还没确定注射机，也可暂时不予考虑。3、质量控制要求。制品属于精度不高，对质量要求比较高且制品较小，因此可设成一模四腔，以保证质量要求。4、成型的塑件品种与塑件的形状尺寸。该制品有内螺纹。为了提高生产效率采用自动脱螺纹的齿轮传动机构，因而模具结构较复杂。根据品种和形状尺寸特点及要求，设置成一模四腔注射成型。本次设计根据制件的结构特点、形状尺寸、产品批量、模具制造难易及其寿命、成本高低再加上设计和加工制造的复杂性，综合考虑 ，一般来说，精度要求高的小型塑件和中大型塑件优先采用一模一腔的结构，对于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。多型腔模具设计的重要问题之一就是浇注系统的布置方式，由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因二型腔的排布在多型腔模具设计中应加以综合考虑。应使每个型腔都通过浇注系统从总压力中均等地分得所需的足够的压力，以保证塑料熔体同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定。多型腔在模板上排列形式通常有平衡式和非平衡式两种。平衡式其特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度，截面形状及均对应相同，可实现均衡进料和同时充满型腔的目的。而非平衡式的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度不相等，因而不利于均衡进料，但可以缩短流道的总长度，为达到同时充满型腔的目的，各浇口的截面尺寸要制作得不相同。因此在设计时要注意以下几点：1） 尽可能采用平衡式排列，确保制品质量的均一和稳定。2） 型腔布置与浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料现象。 3） 尽量使排列的紧凑，以便减少模具的外形尺寸通过软件分析得到体积V塑和质量W塑 ，又因为此产品属大批量生产的塑件，属于仪表外壳，精度要求比较高、且单件加工生产综合考虑生产率和生产成本等各种因素，以及注射机的型号选择，确定采用一模一腔排布。由塑件的外形尺寸和机械加工的因素，确定采用大水口单型腔生产。 2-1 型腔数目布局图2-23 分型面的选择分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。分型面的形式与塑件的几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件浇口形式有关。制品成型的分型面不仅影响到制品的脱模困难程度及美观程度，还影响成型零件的加工工艺性，另外合适的分型面位置还有利于模具加工、排气、脱模、提高塑件的表面质量及方便工艺操作等。3.1 分型面的设计原则1、分型面的位置应开设在塑件截面尺寸最大的部位，便于脱模和加工型腔。2、分型面应使模具分割成便于加工的部件，以减少机械加工的困难。以使得模具零件易于加工。3、分型面的选择应有利于保证塑件尺寸精度要求。4、分型面应尽可能选择在不影响塑件外观的部位，而且在分型面处所产生的飞边应容易修整加工，从而有利于保证塑件的外观质量。5、应满足塑件的使用要求，即从使用的角度避免脱模斜度、推杆及浇口痕迹等工艺缺陷影响塑件功能。6、为便于塑件脱模，应尽可能使塑件在开模时留在下模或动模部分，易于设置和制造简便易行的脱模机构。若塑件有侧孔时，应尽可能地将侧型芯设在动模部分，避免定模抽芯7、考虑锁模力，分型面的选择应尽可能减少塑件在分型面上的投影面积。8、考虑侧向抽拔距，一般机械分型面抽芯机构的侧向抽拔距都较小，因此选择的分型面应使抽拔距离尽量短。9、尽量方便浇注系统的布置。10、为了有利于气体的排出，分型面应尽可能与料流的末端重合。11、考虑注塑机的技术规格，是模板间距大小合适。 12、选择分型面时根据塑件的使用要求和所用塑料，要考虑飞边在塑件上的部位。13、选择分型面时，应考虑减小由于脱模斜度造成塑件的大小端尺寸差异。总而言之，分型面形状应尽可能的简单，以便于模具的制造和塑件的脱模。综合考虑以上的设计原则，结合该塑件的特性，其分型面的选择如图：（如下图）分型面示图 3-14 浇注系统的设计浇注系统是指模具中从注射机喷嘴起到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，它包括主流道、分流道、浇口及冷料穴。设计时应该遵循以下原则：1、排气良好。2、流程要短。3、避免料流直冲型芯或嵌件。4、要求热量及压力损失最小。5、修整方便，保证塑件外观质量。6、防止塑件变形，浇注系统设计要结合型腔布局同时考虑。7、了解塑料的成型特性。8、塑料耗量要少，应利于消除冷料。9、型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象。10、尽可能选用平衡式分流道。4.1 主浇道设计主流道通常位于模具的中心，是塑料熔体的入口，为了便于熔融塑料在注射时能顺利的流入，开模时又能使冷却后的主流道凝料从主浇道中顺利地拔出，主浇道的形状设计成圆锥形，内壁必须光滑，表面光洁度一般应有8。主流道一般是由浇口套构成，浇口套的作用：1、与注射机喷嘴孔吻合，将料筒内的塑料过渡到模具内。2、使模具在注射机上很好的定位。3、作为浇注系统的主浇道。主浇道的一端通常设计成带凸台的圆盘，其高度为510 mm，并与注射机的固定模板的定位孔成间隙配合。浇口套的球形凹坑深度常取35 mm。1）根据所选注射机，则主流道小端尺寸为d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）=3.0+0.5=3.5mm主流道球面半径为SR=喷嘴尺寸半径+（12）=12+1=13mm2）主流道衬套形式本设计虽然是小型模具，但为了仅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，主流道长度取45mm约等于定模板的厚度见（下图）所示，材料采用T10制造热处理强度为5256HRC 主流道衬套图 4-1 主流道圆锥角可取3060，内壁粗糙度为Ra=0.63um 主流道大端呈圆角，半径r=13MM。以减小料流转向过渡时的阻力。 在模具结构允许的情况下，主流道应尽量可能短，一般小于60MM。过长则会影响熔体的顺利充型。 主流道衬套与定模座板采用H7/m6配合，与定位圈的配合采用H9/f9间隙配合。3）定位圈如下图所示，材料选用45钢 定位圈示意图 4-24.2分流道设计主流道与浇口之间的通道称为分流道。采用直接浇道的模具可以省去分浇道，但在多型腔模具中分流道是必不可少的。常见的分流道的截面形式有圆形、半圆形、梯形、U形、正方形和正六角形。从分流道设计的要点出发，即应尽可能的使流动阻力减小，各型腔能够均衡进料。4.2.1 设计原则（1）尽可能减小熔体的流动阻力。所以，在保证足够的注塑压力使塑料熔体顺利充满型腔的前提下，分流道的截面积与长度尽量取小值。（2）分流道转折处应以圆弧过渡。（3）表面粗糙度要求以a.为佳。（4）分流道较长，所以将分流道的端部沿料流前进方向延长，作为分流道冷料井，以储存前锋冷料，其长度为分流道直径的.倍。1） 根据型腔的布置，可知分流道采用平衡式布置，采用半圆形均布，既可满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑件熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔又便于制造加工，以保证精度。2） 分流道的形状裁面尺寸以及凝料体积形状及裁面尺寸为了便于机械加工及凝料脱模，本设计的分流道设置在分型面定模一侧，截面形状采用半圆形截面，一般采用下面的经验公式来确定裁面尺寸。即 B=0.2654*m1/2*L1/4=0.2654* 481/2 * 451/4=6mm式中制件 m制件质量； L分流道长度。分流道L1裁面形状如下图所示分流道的形状裁面尺寸图 4-34)、分流道的表面粗糙度分流道的表面粗糙度Ra并不要很高，一般取0.8um1.6um，在此取1.6um。4.3冷料穴的设计冷料穴一般位于主流道对面的动模板上，其作用就是存放料流前峰的“冷料”防止“冷料”进入型腔而形成冷接缝，冷料穴的直径尺寸宜稍大于主流道大端的直径，该模具取10mm;深度约为主流道大端直径的3/4，约为6mm如（下图）所示，鉴于制件采用推板、推杆共同推出，并采用Z形拉料杆。冷料穴 4-44.4浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一条通道，它是浇注系统的关键部分，浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。4.4.1 位置选择原则 浇口应该能使型胶各个角度问时充满的位置。 浇口应没在制品壁厚较厚的部位，以利用可补缩。 浇口位置选择应有利于型腔中气体的排除。浇口位置应选择能避免制品产生熔合纹的部位。 对于带组长型芯的模具，宜采用中心吹部进料方式，以避免急型芯受冲击变形。 浇口应没在不影响制品外观的部位。根据以是原则，以及制件的工艺分析采用如上图的半圆形测浇口。其中h=nt=0.7×1.5=1.051 L浇口长度（为了去除方便取L=1.5MM） 考虑浇口推荐值取h=1mm式中n塑件系数（pom n=0.7） f塑件型厚（mm）(平均略为1.5)4.4.2 浇口剪切速率的校核 由点浇口剪切的经验公式得r=kq/R3=4×4.533=1.824s-1<105s-1 剪切速率校核合格初步估算浇注系统的体积，V浇=34cm3。其质量约为：W浇=V浇×r塑=3.034.12g。S=(n×W塑+ W浇) /0.8=4550g。所以，选择用注射机型号为：XS-Z-60。5 注射机的型号和规格的确定注射机的技术规格：型 号 ： SZ-160额定注射量(cm3)： 160g螺杆直径 (mm): 35注射压力 (MPa): 127注射行程（mm）： 305注射时间（s） : 2.9注射方式 ： 螺杆式合模力 kN : 600合 模 方 式 : 肘杆最大开（合）模行程（mm）：350模具最大厚度（mm）： 400模具最小厚度（mm）： 200模板最大距离（mm）: 340最大开模行程（mm）： 180喷嘴圆弧（mm）： 12喷嘴孔径（mm）： 3拉杆空间 （mm）： 345-345电动机功率（kw): 156 成型零部件的工作尺寸计算成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用来构成素件的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形和异形零件的长和宽），型强的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸等。任何塑料制件都有一定的几何形状和尺寸的要求，如在使用中有配合要求的尺寸，则竟的要求较高，在模具设计时，应根据素件的是尺寸精度等级确定模具成型零件的工作尺寸及精度等级，影响素件尺寸精度的因素相当复杂，这些影响因数应作为确定成型零件工作尺寸的依据。影响素件尺寸精度的主要因素及原因如下：塑料的成型收缩：成型收缩引起制品产生尺寸偏差的原因有：预定收缩率（设计算成型零部件工作尺寸所用的收缩率）与制品实际收缩率之间的误差；成型过程中，收缩率可能在其最大值和最小值之间发生的波动。s=(Smax-Smin)×制品尺寸s成型收缩率波动引起的制品的尺寸偏差。Smax、Smin 分别是制品的最大收缩率和最小收缩率。按照一般的要求，塑料收缩率波动所引起的误差应小于塑件公差的1/3。 成型零部件的制造偏差：模具成型零件的制造精度是影响素件尺寸竟的的重要因素之一。成型零件加工精度愈低，成型零件加工精度愈低，成型塑件的尺寸精度也愈低。时间证明，成型零件的制造总公差的1/31/4，因此在确定成型零件工作尺寸公差值时可取塑件公差的1/3-1/4，或取IT7-8级作为模具制造公差。工作尺寸的制造偏差包括加工偏差和装配偏差。成型零部件的磨损：模具在使用过程中，由于塑料熔体流动的冲刷，脱模时与塑件的摩檫，成型过程中可能产生的腐蚀气体的锈蚀、以及由于上述原因造成的成型零件表面粗糙度提高而重新打磨抛光等，均造成了成型零件尺寸的变化。这种变化称为成型零件的磨损，磨损的结果是型腔变大，型芯尺寸变小。磨损大小还与塑件的品种和模具材料及热处理有关。上述诸因素中脱模时塑件成型零件的摩檫磨损是主要的，为简化计算起见，凡与脱模方向垂直的成型零件表面，可以不考虑磨损；与脱模方向平行的成型零件表面，应考虑磨损。、本产品为抗冲制品，属于大批量生产的小型塑件，预定的收缩率的最大值和最小值分别取.8%和.3。此产品采用级精度，属于低精度制品。因此，凸凹模径向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造与作用修正系数x取值可在0.50.75的范围之间，凸凹模各处工作尺寸的制造公差，因一般机械加工的型腔和型芯的制造公差可达到ITIT级，综合参考，相关计算具体如下：6.1 凸模径向尺寸计算lm1=(1+S)×ls1+x) -/30 =(1+0.55%)×60+1/2×0.74) -0.74/30 =60.7-0.250mmx取值范围为0.5，0.75，该处均取0.5 塑件的尺寸公差（查塑件公差表，取0.74） 模具成型零件制造误差,这里取=/3；lm2=(1+S)×ls2+x) -/30 =(1+0.55%)×53+1/2×0.74) -0.74/30 =53.7-0.250mmx取值范围为0.5，0.75，该处均取0.5 塑件的尺寸公差（查塑件公差表，取0.74） 模具成型零件制造误差,这里取=/3；lm3=(1+S)×ls2+x) -/30 =(1+0.55%)×120+1/2×1.14) -1.14/30 =120.73-0.380mmx取值范围为0.5，0.75，该处均取0.5 塑件的尺寸公差（查塑件公差表，取0.74） 模具成型零件制造误差,这里取=/3；lm4=(1+S)×ls2+x) -/30 =(1+0.55%)×123+1/2×1.28) -1.28/30 =124.3-0.420mmx取值范围为0.5，0.75，该处均取0.5 塑件的尺寸公差（查塑件公差表，取1.28） 模具成型零件制造误差,这里取=/3；6.2 凸模高度尺寸计算hm1=(1+S)×hs1+x) -/30 =(1+0.55%)×27+1/2×0.5) -0.5/30 =27.4-0.170mmx取值范围为0.5，0.75，该处均取0.5 塑件的尺寸公差（查塑件公差表，取0.5） 模具成型零件制造误差,这里取=/3；hm2=(1+S)×hs2+x) -/30 =(1+0.55%)×19+1/2×0.44) -0.44/30 =19.3-0.150mmx取值范围为0.5，0.75，该处均取0.5 塑件的尺寸公差（查塑件公差表，取0.44） 模具成型零件制造误差,这里取=/3；hm3=(1+S)×hs1+x) -/30 =(1+0.55%)×10+1/2×0.28) -0.28/30 =10.20.090mmx取值范围为0.5，0.75，该处均取0.5 塑件的尺寸公差（查塑件公差表，取0.28） 模具成型零件制造误差,这里取=/3；6.3 凹模径向尺寸的计算LM1=(1+S)×s1-x)/3 =(1+0.55%)×125-1/2×1.28) 01.28/3 =125.050+0.43mm式中S塑料的平均收缩率，S= (Smax+Smin )/2=(0.03+0.08)/2=0.55% x取值范围为0.5，0.75，该处均取0.5 塑件的尺寸公差（查塑件公差表，取1.28） 模具成型零件制造误差,这里取=/3；LM2=(1+S)×s2-x)/3 =(1+0.55%)×65-1/2×0.86) 00.86/3 =64.90+0.29mmx取值范围为0.5，0.75，该处均取0.5 塑件的尺寸公差（查塑件公差表，取0.86） 模具成型零件制造误差,这里取=/3；LM3=(1+S)×s2-x)/3 =(1+0.55%)×29-1/2×0.25) 00.25/3 =290+0.08mmx取值范围为0.5，0.75，该处均取0.5 塑件的尺寸公差（查塑件公差表，取0.25） 模具成型零件制造误差,这里取=/3；LM4=(1+S)×s2-x)/3 =(1+0.55%)×35-1/2×0.56) 00.86/3 =34.90+0.17mmx取值范围为0.5，0.75，该处均取0.5 塑件的尺寸公差（查塑件公差表，取0.56） 模具成型零件制造误差,这里取=/3；LM5=(1+S)×s2-x)/3 =(1+0.55%)×23-1/2×0.44) 00.44/3 =22.90+0.15mmx取值范围为0.5，0.75，该处均取0.5 塑件的尺寸公差（查塑件公差表，取0.44） 模具成型零件制造误差,这里取=/3；LM6=(1+S)×s2-x)/3 =(1+0.55%)×39-1/2×0.56) 00.56/3 =38.90+0.19mmx取值范围为0.5，0.75，该处均取0.5 塑件的尺寸公差（查塑件公差表，取0.56） 模具成型零件制造误差,这里取=/3；LM7=(1+S)×s2-x)/3 =(1+0.55%)×45-1/2×0.64) 00.64/3 =44.90+0.21mmx取值范围为0.5，0.75，该处均取0.5 塑件的尺寸公差（查塑件公差表，取0.64） 模具成型零件制造误差,这里取=/3；6.4 凹模型腔深度尺寸的计算HM1=(1+S)×Hs1-x)/3 =(1+0.55%)×30-1/2×0.5) 00.5/3 =29.90+0.17mmx取值范围为0.5，0.75，该处均取0.5 塑件的尺寸公差（查塑件公差表，取0.5） 模具成型零件制造误差,这里取=/3；HM2=(1+S)×Hs2-x)/3 =(1+0.55%)×22-1/2×0.44) 00.44/3 =21.90+0.15mmx取值范围为0.5，0.75，该处均取0.5 塑件的尺寸公差（查塑件公差表，取0.44） 模具成型零件制造误差,这里取=/3； 凸模工作尺寸计算图6-1 凹模工作尺寸计算图 6-26.5 定模型芯加工工艺卡定模型芯图 6-3镶件（定模型心）结构、尺寸与加工工艺序号名称加工内容设备1下料准备ø24×55mm的圆钢坯料2车削平端面，打中心孔车床C61363车削粗车大头外圆及端面（至ø23mm）车床C61364车削粗车小头外圆及端面（分别至ø15.5、ø7.5、ø3.5、46.5mm）车床C61365车削精车小头外圆及端面（分别至ø15、ø7、ø3、46mm）车床C61366车削精车大头端面及外圆（至ø22mm）车床C61367热处理淬火，表面硬度达5458HRC8磨削精磨小头两外圆ø7、ø3及小端面至图纸要求MQ1350A9最后检验7 模架的确定和标准件的选用以上内容确定之后，便根据所定内容设计模架。在学校作设计时，模架部分要自行设计；在生产现场设计中，尽可能选用标准模架，确定出标准模架的形式，规格及标准代号。模架尺寸确定之后，对模具有关零件要进行必要的强度或刚度计算，以校核所选模架是否适当，尤其时对大型模具，这一点尤为重要。由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再结合标准模架，可选用A4型标准模架315×L，其中L取315mm，可符合要求。模架上要有统一的基准，所有零件的基准应从这个基准推出，并在模具上打出相应的基准标记。一般定模座板与定模固定板要用销钉定位；动、定模固定板之间通过导向零件定位；脱出固定板通过导向零件与动模或定模固定板定位；模具通过浇注套定位圈与注射机的中心定位孔定位；动模垫板与动模固定板不需要销钉精确定位；垫块不需要与动模固定板用销钉精确定位；顶出垫板不需与顶出固定板用销钉精确定位。模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量不要有突出部分；模具外表面应光洁，加涂防锈油。7.1 定模座板（315400，厚25mm）通过6个ø16的内六角螺钉与定模固定板连接； 定模垫板通常就是模具与注射机连接处的定模板。7.2 定模固定板（315315，厚50mm）用于固定型腔（凹模）、导套。为了保证凸模或其它零件固定稳固，固定板应有一定的厚度，并有足够的强度，一般用45钢或Q235A制成，这里为45钢，最好调质230270HB； 导套孔与导套为H7/m6或H7/k6配和； 主流道衬套与固定孔为H7/m6过渡配合； 型芯与其孔为H7/m6过渡配合。7.3 动模固定板（315315，厚50mm）上面的型芯为分体式； 其导柱固定孔与导柱为H7/m6过渡配合； 其瓣合模推杆孔与推杆为单边间隙0.5mm。7.4 动模垫板（又称支承板）（315315，厚50mm）垫板是盖在固定板上面或垫在固定板下面的平板，它的作用是防止型腔、型芯、导柱或顶杆等脱出固定板，并承受型腔、型芯或顶杆等的压力，因此它要具有较高的平行度和硬度。一般采用45钢，经热处理235HB或50钢、40Cr、40MnB等调质235HB，或结构钢Q235Q275。还起到了支承板的作用，其要承受成型压力导致的模板弯曲应力。7.5 垫块 1.主要作用：在动模座板与动模垫板之间形成推出机构的动作空间，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。 2.结构型式：可以是平行垫块、也可以是拐角垫块。（该模具采用平行垫块） 3.垫块一般用中碳钢制造，也可用Q235A制造，或用HT200，球墨铸铁等。 4 .垫块的高度计算： h垫块=h限钉+h顶垫+h顶固+s顶+ = 5+25+20+35+5 =90（mm）式中 顶出行程的富裕量，一般为36mm，以免顶出板顶到动模垫板模具厚度为328mm。 5.模具组装时，应注意左右两垫块高度一致，否则由于负荷不均匀会造成动模板损坏。7.6 动模座板 其注射机顶杆孔为ø8.5mm；（400315，厚25mm）其上的推板导柱孔与导柱采用H7/m6配合。8 导柱导向机构的设计导柱导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。8.1 导柱导向机构的作用1、定位件用：模具闭合后。2、保证动定模和推板或上下模位置正确。3、保证型腔的形状和尺寸精确。4、在模具的装配过程中也起定位作用。5、便于装配和调整。6、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损坏。7、承受一定的侧向压力。8.2 导柱导套的选择 导柱导套结约形式及尺寸图8-1 其材料采用20钢经渗碳淬火处理，硬度为5055HRC。导柱、导套固定部分表面粗糙度Ra为08m，导向部分表面粗糙度Ra为0.80.4m。具体尺寸如上图所示。导柱、导套用H7/r6配合镶入模板。布局图如下：导柱布局图8-29 排气槽的设计本塑件采用的是侧浇口向型腔顶部倾斜，塑件熔体先充满型腔顶部，然后充满周边下部，这样型腔顶部不会造成憋气现象，气体会沿着分型面和型芯与推板之间的周向间隙向外排出。因此，本设计不需要开设排气槽。 10 推出机构的设计 10.1 选用原则在设计推出机构时，必须根据制品的形状复杂程度和注射机推出机构的形式，采用不同类型的脱模机构。推出机构的选用原则：1、使制品脱模后致变形，推力分布均匀，推力面应尽可能大，并靠近型芯。2、制品在推出时不能造成碎裂，推力应设在制品能承受较大力的地方。3、尽量不损伤制品的外观。4、推出机构应动作可靠，运动灵活，制造方便，配换容易。10.2 推出机构的分类1、按推出零件的类别分类：（1）推杆推出脱模；（2）推管推出脱模；（3）推件板推出脱模；（4）复合推出脱模。2、按脱模动作分类：（1）一次推出脱模；（2）二次推出脱模；（3）动定模双向推出脱模；（4）带螺纹制品脱模。10.3 推出机构的组成推出机构由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部件组成。即推件板、推件板紧固螺钉、推板固定板、顶板导柱、顶板导套以及推板紧固螺钉。10.4 脱模力的计算根据力平衡原理，列出平衡方程式：Fx=0Ft+Fbsin=FcosFb 塑件对型芯的包紧力；F 脱模时型芯所受的摩擦力；Ft 脱模力； 型芯的脱模斜度。又： F=Fb于是 Ft=Fb(cos-sin)而包紧力为包容型芯的面积与单位面积上包紧力之积，即：Fb=Ap由此可得：Ft=Ap(cos-sin)式中： 为塑料对钢的摩擦系数，约为0.10.3； A为塑件包容型芯的总面积； p为塑件对型芯的单位面积上的包紧力，在一般情况下，模外冷却的塑件p取2.43.9×107Pa;模内冷却的塑件p约取0.81.2×107Pa。所以:经计算，A=321.13mm2 ,取0.25,p取1×107Pa,取=45，。 Ft=475.04×10-6×1×107(0.25×cos45-sin45)=760.72N.因此，脱模力的大小随塑件包容型芯的面积增加而增大，随脱模斜度的增加而减小。由于影响脱模力大小的因素很多，如推出机构本身运动时的摩擦阻力、塑料与钢材间的粘附力、大气压力及成型工艺条件的波动等等，因此要考虑到所有因素的影响较困难，而且也只能是个近似值。用推件板推出机构中，为了减少推件板与型芯的摩擦，在推件板与型芯间留0.200.25mm的间隙，并用锥面配合，民防止推件因偏心而溢料。复位零件： 由于推杆端面与推件板接触，可以起到复位杆的作用。因此，可以不必再另外设置复位杆。另外，设计顶板导柱可以对顶板起导向作用，防止顶板因受力不均而偏斜，影响正常的顶出和复位10.5 抽芯机构设计由于该零件包含两个内侧抽芯，和一个外侧抽芯，具体图形如装配图所示。侧向型芯或者侧向成型模腔从成型位置到不防碍素件的脱模推出位置所移动的距离称为抽芯，用S表示。为了安全起见，侧向抽芯距离通常比塑件上的侧孔、侧凹的深度或侧向凸台的高度大23mm，但在某些特殊的情况下，当侧型芯或侧型腔从塑件中虽已脱出，但在还可能防碍塑件脱模时，就不能简单地使用这种方法确定抽芯距离。抽芯力的计算同脱模力计算相同，对于侧向凸起较少的塑件的抽芯力的塑件的抽芯力比较小的，仅仅是克服塑件与侧型腔的黏附力和侧型腔滑块移动时的摩擦阻力。对于侧型芯的抽芯力，往往采取如下的公式进行估算：F=chp(cosa-sina)式中 Fc-抽芯力（N） c-侧型芯成型部分的截面平均周长（m） h-侧型芯成型部分的高度（m） p-塑件对侧型芯的收缩应力，其值与塑件的集合形状及塑件的品种成型工艺有关，一般情况下模内冷却的塑件，p=（0.8-1.2）*107pa-塑料在热状态时对钢的摩擦系数,一般为 =0.150.20 a-侧型芯的脱模斜度或斜角 侧滑块10-1抽芯的距离及角度于上图所示,斜导柱倾斜的角度为15度,斜紧块的角度为17度,正好在开模的时候两个不会产生干涉,抽芯的距离为3.92mm 导柱离开滑块时的行程是20.10 并且定位销刚好设计在20.1的位置,结构符合要求此制件还有个特殊的位置就是内侧抽芯部位,如下图:内侧抽芯图 10-2斜顶的倾斜角度为7度,开模行程为40mm 斜顶走到相交的位置为制件以上90.2mm的地方,所以不会产生干涉,具体位置见装配图。11 温控系统设计无论何种塑料进行注塑成型，均会有一个比较合适的温度范围，在此温度范围内，塑料熔体的流动性好，容易充满型腔，塑料脱模后收缩和翘曲变形小，形状与尺寸稳定，力学性能以及表面质量也比较高。为了使模温能控制在一个合理的范围内，必须设计模具温度的调节系统。因为塑料注射模温调节能力，不仅影响到塑件质量，而且也决定着生产效率。实际上模温设计恰当与否，直接关系到生产成本与经济效益。11.1 模温对塑件质量的影响1、改善成形性 每一种塑料都有其湿度的成形模温，在生产过程中若能始终维持相适应的模温则其成形性可得到改善，若模温过低，会降低塑件熔体流动性，使塑件轮廓不清，甚至充模不满；模温过高，会使塑件脱模时和脱模后发生变形，使其形状和尺寸精度降低。2、 成形收缩率 利用模温调节系统保持模温恒定，能有效减少塑料成型收缩的波动，提高塑件的合格率。采用允许的的模温，有利于减少塑料的成形收缩率，从而提高塑件的尺寸精度。并可缩短成形周期，提高生产率。3、 塑件变形 模具型芯与型腔温差过大，会使塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形。尤以壁厚不均和形状复杂的塑件为甚。需采用合适的冷却回路，确保模温均匀，消除塑件翘曲变形。4、 尺寸稳定性 对于结晶性塑料，使用高模温有利于结晶过程的进行，避免在存放和使用过程中，尺寸发生变形；对于柔性塑料（如聚烯烃等）采用低模温有利用塑件尺寸稳定。5、 力学性能 适当的模温，可使塑件力学性能大为改善。例如，过低模温，会使塑件内应力增大，或产生明显的熔接痕。对于粘性大的刚性塑料，使用高模温，可使其应力开裂大大的降低。6、 外观质量 适当提高模具温度能有效地改善塑件的外观质量。过低模温会使塑件轮廓不清，产生明显的银丝、云纹等缺陷，表面无光泽或粗糙度增加等。11.2 模温对生产效率的影响就注射成形过程讲，可把模具看成为热交换器。塑料熔体凝固时释放出的热量中约有5以辐射、对流的方式散发到大气中，其余95由模具的冷却介质（一般是水）带走。因此模具的生产效率主要取决于冷却介质的热交换效果。据统计，模具的冷却时间约占整个注射成形周期的2/3至4/5，因此缩短注射成形周期内的冷却时间是提高生产效率的关键。故在设计过程中冷却时间应适当控制。 模具温度是否合适、均一与稳定对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状、外观、尺寸精度都有重要的影响。对于精度不高、流动性差的POM，其成型温度为180220，模具温度为60120。可见模具温度与成型温度相差不大，采用自然空冷。刚开始生产时由于模具是冷的，可采用材料预热的方法以提高材料的流动性。注射模设计温度调节系统的目的，就是要通过控制模具温度，使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产率。11.3 加热系统由于该套模具的模温要求在5080ºC，无需设置加热装置。11.4 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左右。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。ABS的成型温度和模具温度分别为190200ºC、5080ºC。11.4.1 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。11.4.2 冷却装置的理论计算（仅考虑冷却介质在管内作强制对流的散热，而忽略其它因数）（1）塑件厚度与冷却时间的关系：该塑件平均厚度为1.25mm，其冷却时间略为20s。（2）假设由塑料放出的热量全部传给模具，则该塑料每小时所放出的热量为： =6.3105（J/h） Q熔融塑料每小时所放出的热量（J/h） G每次注射的塑料量（包括浇注系统，kg） G=5010-3（kg） n每小时的注射次数，这里是60次 H焓塑料从熔融状态进入型腔的温度到塑料冷却后的脱模温度焓之差（J/kg） =2.1105 （J/kg） 其中 Cs塑料的比热容，ABS的Cs= 1470 J/（kg. ºC）进入型腔的温度: t1=200 ºC塑料冷却后的脱模温度: t2=60 ºC 在不考虑其它热量损失时，可认为塑料所放出的热量等于冷却介质带走的热量，由 =30（kg/h） 式中 W每小时所需冷却介质的质量（kg/h） t2冷却介质的出口温度,