盒盖的注塑模具设计-塑料注射模

盒盖注塑模设计 摘要 随着我国塑料工业的发展，塑料模具也在不断的发展。由于模具塑件在尺寸精度、形位公差等方面要求很高，成型时需要考虑控制收缩造成的模形误差，所以盒盖注塑模设计是一项难度大、技术含量高、工作量繁重的任务。按照传统的设计方法，仅靠经验和手艺，在较短的时间内是很难完成模具的精密设计与制造的。目前国内主流CAD/CAM软件多是国外软件，这些软件功能强大，通用性强，但操作复杂，并在设计标准上与我国存在部分差异。为使这些优秀软件满足专业设计需求，操作更加简便，并在我国模具行业中发挥更大的潜能，本课题组提出了基于Pro/E平台下的盒盖注塑模CAD系统的研究课题。本论文分析了盒盖的结构和工艺特点，并综合考虑制件的材料提出了制件的成型方案。有针对性地制定了模具设计制造工艺方案，简化了设计结构。并利用Pro/E软件对模具进行分模设计、利用EMX调用标准模架，以及利用Mastercam软件对凹模加工进行CAM设计，实现了加工模拟和程序的自动生成，提高了模具设计制造效率及准确性。关键词：盒盖；注塑模；分型面；模具结构Abstract With the development of the plastic industry, plastic mold has been continuously development. Because the demands of dimensional precision,form and position tolerance are very high and the mold error caused by the shrinkage after molding also must be considered to design a set of lid injection mold is a task full of difficulty high一tech and heaviness.It is hard to design and manufacture injection molds purely relying on the experience and craft in a short time by the traditional design means.On the other hand，engineers usually feel that the work is identical and repeated in designing the products of high serialization ,unification and standardization such as lid and mold bases.At Present，the CAD/CAM software used in our country are mostly foreign ones.Although their functions and unification are powerful，yet the operation of them is very complicated，and their standards in design are different from ours.In order to make full use of these software and simplify the operation of them in enterprises or factories，the subject of the lid injection mold CAD system based on Pro/ENGINEER is put forward. In the Papers, I analysis of the lid of the structure and process characteristics, and considering the material parts of the molding parts made program. Targeted the development of the mold design and manufacturing technology program, simplifying the design structures. And the use of Pro / E software for the mold to carry out sub-module design, the use of standard EMX moldbase call, and the use of software Mastercam die machining CAM for design, simulation and realization of the processing procedures for automatic generation and improve the mold design and manufacture of efficient and accurate sexual. Keywords: Lid；injection mold；surface；die structure目录摘 要.Abstract.IIIIII第一章 绪论.1第二章 设计应具备的相关知识.32.1 塑料的基本知识.32.2 塑料制品的基本知识.32.3 注塑模具设计的主要内容.6第三章 模具的方案论证及结构设计.73.1 分型面及排气系统的设计.73.2 型腔数与注塑机的确定.123.3 浇注系统的设计与论证.163.4 侧向分型与抽芯机构的设计.193.5 成型部分的设计.193.6 合模导向定位机构零部件设计.223.7 脱模机构设计.223.8 冷却系统计算.22第四章 模具装配图与零件图的绘制及CAM设计.244.1 模具装配图.244.2 模具零件图.254.3 盒盖注塑模的CAM设计.25第5章 总结.27致谢 .28参考文献 .29第1章 绪论当今社会工业越来越发达，大多数日用产品都离不开塑料，比如我们每天都要用的脸盆，水桶，凉衣架等，还有众多女性的日用品和那些外包装，皮包，化妆品，护夫品的盛装器，还有我们经常坐的汽车，飞机，轮船上的很多附属件都是塑料做的。所以塑料的地位是越来越高了。塑件的质量主要靠模具获得。靠模具的合理结构和模具成型零件的正确形状、精确尺寸及较好的表面质量来保证。其次取决于合理的成型工艺。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，影响产品质量和经济效率的提高。世界上经济发达的国家把模具作为机械制造的重要装备。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”，日本称“模具是促进社会繁荣富裕的动力”。事实上，在仪器仪表、家用电器、交通、通迅和轻工业等各行业的产品零件中有70%以上是采用模具加工的。工业发达的国家，其模具工业年产值早已超过机床行业的产值。近年来，我国各行各业对模具工业的发展十分重视。1989年，国务院就颁布了“当前产业政策要点决定”，在重点支持技术改造的产业、产品中，把模具制造列为机械工业技术改造序列的第一位，从而确定了模具工业在国民经济中的重要地位。要设计一副先进的塑料模具，首先需要有高水平的设计思路，而且还必须有对制品工艺性、塑料材料的特性及用途、模具钢材的选用、加工方法、模具结构设计、成型方案和注射机的型号等众多方面的研究。其中从模具设计和注射成型的角度研究模具设计的工艺性是非常必要的，其目的是为了减少因模具工艺性不好而给模具制造及成型带来的麻烦。近年来,我国塑料模具业发展相当快，目前，塑料模具在整个模具行业中约占30%左右，而在整个塑料模具市场中以注塑模具需求量最大。随着模具制造行业的发展，许多企业开始追求提高产品质量及生产效率,缩短设计周期及制造周期,降低生产成本，最大限度地提高模具制造业的应变能力等目标。新兴的模具CAD技术很大程度上实现了企业的愿望。近年来，CAD技术的应用越来越普遍和深入, 大大缩短了模具设计周期, 提高了制模质量和复杂模具的制造能力。在模具工业迅速发展的今天，注塑模具也在向着高效率、低成本的方向发展。为了迎合这个发展趋势，在毕业设计中除了注重培养学生查找、应用文献资料的能力，独立设计的能力，应用所学知识分析、解决设计过程中出现问题的能力外，同时应注意培养学生运用专业设计软件（如Pro/ENGINEER、UG等）和专业分析软件（如Moldflow等）的能力，以期缩短毕业设计与生产实践的差距。第二章 设计应具备的相关知识2.1 塑料的基本知识塑料制品应用的广泛性离不开它自身的性质特点，下面介绍塑料的成分特点。1塑料的分子结构塑料的主要成分是树脂，树脂有天然树脂和合成树脂两种。2塑料的成分树脂：主要作用是将塑料的其他成分加以粘合，并决定了塑料的主要性能，如机械、物理、电、化学性能等。树脂在塑料中的比例一般为40%65%。填充剂：又称添料。正确地选择填充剂，可以改善塑料的性能并扩大它的使用范围。增塑剂：有些树脂的可塑性很小，柔软性也很差，为了降低树脂的熔融黏度和熔融温度，改善其成型加工性能，改进塑料的柔韧性、弹性以及其他各种必要的性能，通常加入能与树脂相溶的不易挥发且高沸点的有机化合物，即增塑剂。色剂：又称色料，主要是起美观和装饰作用，包含涂料。稳定剂：凡能延缓塑料变质的物质称为稳定剂，分光稳定剂、热稳定剂和抗氧剂。润滑剂：改善塑料熔体的流动性，减少或避免对设备或模具的摩擦和粘附，以及改进塑件的表面光洁度。2.2 塑料制品的基本知识塑料制品的质量不仅与模具结构和成型工艺参数有很大的关系，而且还取决于塑料制品本身的结构设计是否符合工艺要求。设计塑料制品的基本原则如下：在保证使用和性能（如机械强度、电性能、耐化学腐蚀、形状稳定、耐温、吸水性等）的前提下，塑料制品结构力求简单、壁厚均匀、使用方便。设计制品时应尽量考虑结构合理，便于模具制造和成型工艺的实施，用最简单的工序和设备来完成制品的成型过程。日用生活制品和儿童玩具等要求外表美观者，应与美工人员共同研究，设计出两全其美的制品。高效率、低消耗，尽量减少制品成型前后的辅助工作量，并避免成型后的机械加工。进行塑料制品设计开发，需要注意的一些设计问题如下：1尺寸、精度及表面粗糙度尺寸：制品的尺寸要满足使用要求及安装要求，同时要考虑模具的加工制造、设备的性能，还要考虑塑料的流动性。精度：影响因素很多。塑料的收缩、注塑成型条件（时间、压力、温度）、塑件形状、模具结构（浇口和分型面的选择、飞边、斜度）、模具的磨损等都直接影响制品的精度。表面粗糙度：制品的表面粗糙度由模具表面的粗糙度决定，故模具表面要进行研磨抛光，透明制品要求模具型腔与型芯的表面光洁度一致，一般选择 Ra0.2m。如果塑件尺寸无公差要求，一般采用标准中的IT8级，对孔类尺寸可以标注正公差，而轴类各件尺寸可以标注负公差。中心距尺寸可以标注正负公差，配合部分尺寸的公差要求高于非配合部分尺寸。塑 料 名 称斜 度型 腔型 芯聚酰胺（尼龙）25402040聚乙烯（PE）25452045聚苯乙烯（PS）35130301聚丙烯（PP）25452045ABS40120351聚碳酸脂（PC）3513050聚甲醛（POM）35130301由于塑件在模腔内产生冷却收缩现象，使塑件紧包模具中的型芯和型腔中的凸出部分，使塑件取出困难，强行取出会导致塑件表面擦伤、拉毛。为了方便脱模，塑件设计时必须考虑与脱模（及轴芯）方向平行的内、外表面，设计足够的脱模斜度，见表1-1.表1-1 塑件脱模斜度推荐值 3.壁厚壁厚根据塑件使用要求（强度、刚度）和制品结构特点及模具成型工艺的要求而定。壁厚太小，强度及刚度不足，塑料填充困难；壁厚太大，增加冷却时间，降低生产率，产生气泡、缩孔等不良现象。要求壁厚尽可能均匀一致，否则由于冷却和固化速度不一样易产生内应力，引起塑件的变形及开裂。当然，在实际设计中，要求壁厚完全均匀一致是不可能的，只能要求在厚壁与薄壁交界处避免有锐角，过渡要缓和，厚度应沿着塑料流动的方向逐渐减小。塑件壁厚一般在1mm6mm范围内，常用值为2mm3mm，通常随塑料种类及塑件大小而定。为常用塑件最小壁厚及推荐壁厚。4加强筋为了确保塑料制品的强度和刚性，又不导致塑件的壁增厚，可在塑件的适当部位设置加强筋，它还可以避免塑件的变形。在某些情况下，加强筋还可以改善塑件成型中的塑料流道情况。5支撑面塑件一般不以整个平面作为支撑面，取而代之的是以边框、底脚作为支撑面，如图1-2所示。6圆角塑件转角处都要以圆角过渡，除非有特殊要求。尖角容易产生应力集中，造成制品转角处破裂；圆角有利于塑料的流动，填充模腔及塑件的顶出，有利于提高塑件强度及使用寿命。7孔、异形孔（槽）设计塑件的孔有3种成型加工方法：（1）模具直接注塑成型。（2）先注塑成型浅孔，再用机械钻通。（3）机械钻通。塑件如有侧孔或侧凹槽，则需要利用活动抽芯机构“平行抽出原则”确定塑件侧孔（槽）是否适合于脱模。热塑性塑料中软而有弹性的，如聚乙烯、聚丙烯等软性制品，内外边缘有浅的侧凹或侧凸可利用强制脱模。8螺纹塑件中的螺纹可用注塑成型或机械切削获得。经常拆装或受力大的螺纹，建议采用金属螺纹嵌件成型。9嵌件为了增加塑料制品整体或某一部位的强度、刚度、耐磨性、导电性、导磁性和装饰性等，满足使用的要求，常在塑件体内设置金属嵌件。由于装潢或某些特殊需要，塑料制品的表面常有文字图案。2.3 注塑模具设计的主要内容设计注塑模具时，既要考虑塑料熔体流动行为、冷却行为等塑料加工工艺方面的问题，又要考虑模具制造装配等结构方面的问题。其主要内容归纳起来大致有以下几方面。（1) 根据塑料熔体的流动行为和流道，型腔内各处的流动阻力，通过分析得出充模顺序，同时考虑塑料熔体在模具型腔内被分流及重新熔合的问题和模腔内原有气体导出的问题，分析熔接痕的位置，决定浇口的数量和方位。在这方面除了可用经验或解析的方法分析外，还可用模流分析软件进行分析。（2) 根据塑料熔体的热学性能数据、型腔形状和冷却水道的布置，分析得出保压和冷却过程中塑件温度场的变化情况，解决塑件收缩、补缩问题，尽量减少由于温度和压力不均、结晶和取向不一致而造成的残余内应力和翘曲变形。同时还要尽量提高冷却效率，缩短成型周期。在这方面除了可用经验分析外，也可用模流软件进行分析。（3) 塑件脱模和横向分型抽芯的问题，通常可通过经验和理论计算分析来解决。（4) 决定塑件的分型面，决定型腔的镶拼结合。模具的总体结构和零件的形状不但要满足充模和冷却等工艺方面的要求，同时成型零件还要具有适当的精度、粗糙度、强度和刚度，易于装配和制造，制造成本低。第三章 模具的方案论证及结构设计3.1 分型面及排气系统的设计3.1.1 分型面的设计如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：1) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。2) 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。3) 保证塑件的精度要求。4) 满足塑件的外观质量要求。5) 便于模具加工制造。6) 对成型面积的影响。7) 对排气效果的影响。8) 对侧向抽芯的影响。 从塑件结构上我们不难看出在塑件内侧需要安装滑块,而在外观上该塑件比较简单,综上述原则考虑分型面为双分型,位置如图2-1所示:图2-1分型面3.1.2 模具结构形式的确定该塑件外观质量要求较高,从该塑件的外部特征可以看出塑件是一个梯形盖类零件,而内部四周各有一个凸起的部位,因此对该塑件进行模塑成型时,采用整体式凸凹模,在型芯上开设斜导槽,让滑块在其定位从而起到成型内部凸块的目的。如图3-1所示:图3-1凹凸模分型面是分开模具取出塑件的面，是模具动、定模的分界面。分型面的形状一般为平面，有时由于苏建德结构形状较为特殊，需采用曲面分型。分型面的选择应注意以下几点:不影响塑件外观，尤其是对外观有明确要求的制品，更应注意分型面对外观的影响。有利于保证塑件的精度要求。有利于模具加工，特别是型腔的加工。有利于浇注系统，排气系统冷却系统的设计。便于制品的脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。不论分型面如何选择，实际的模具结构不外乎有如下3种情况：（1）型腔完全在动模一侧。（2）型腔完全在定模一侧。（3）型腔各有一部分在动、定模。根据本课题中塑件的结构特点，主分型面位置应采用第一种模具结构方案。3.1.3 排气系统的设计排气系统对确保制品成形质量起着至关重要的作用，排气方式有以下几种：（1）利用排气槽排气。（2）利用型芯、镶件、推杆等的配合间隙排气，利用分型面上的间隙排气。（3）有时为了防止制品在顶出时造成真空而变形，必须设进气装置。在本课题中，由于塑件较小，排气量小，塑件最后充满的位置位于分型面上，因此采用分型面和推杆与推杆孔间的间隙排气，即选用上面的第二种排气方式。3.2 型腔数与注塑机的确定3.2.1 型腔数的确定注塑模具型腔数的确定，与现有注塑机的规格、所要求的塑件质量、塑件的几何形状（有无侧向抽芯）、塑件成本及交货期等因素有关。从经济的角度出发，订货量大时可选用大型机、多型腔模具、对于小型制件，型腔数量可由经验决定。当尺寸精度和重复性精度要求很高时，应尽量减少型腔的数目，在满足其它要求的前提下尽量采用单型腔模具。对于本制品而言(塑件如下图3-2所示），从外观上看结构简单，形状不大，但由于侧面有孔且内侧有倒钩，因此该制品的模具需要设计斜顶抽芯机构，在这里我们可以采用一模一腔的模具结构。在设计该制品模具的结构的过程中，因为斜顶抽芯机构的斜销同时也作为顶出机构用来将铸件从型芯中推出，所以需要考虑到斜销的角度大小，防止斜销在将铸件从型芯中推出之前就卡住铸件中间圆台部位，无法推出铸件。图3-2 塑件图型腔数量确定之后，便于进行型腔的排列。型腔的排列涉及模具尺寸、浇注系统的设计、浇注系统的平衡、抽芯机构的设计、镶件及型芯的设计以及温度调节系统的设计。以上这些问题又与分型面及浇口的位置选择有关，所以在具体设计过程中，要进行必要的调整，以达到比较完善的设计。3.2.2 型腔的布置型腔的排列涉及模具尺寸，浇注系统的平衡、抽芯机构的设计、模温调节系统的设计及模具在开合模时的受力平衡等问题，因此在设计中应根据各方面的情况进行综合考虑，并在设计中进行必要的修改，以达到较完善的结果。在本设计中，由于塑件需要抽芯机构，并且是一模一腔，着重考虑抽芯机构的结构、模具在开合模时的受力平衡，因而采用型腔以模具中心旋转对称的方式布置。3.2.3 注射机型号的确定 注射模是安装在注射机上的工艺装备,因此设计注射模时应该详细了解注射机的技术规范,才能设计出符合要求的模具。注射机规格确定主要是根据塑件的大小及型腔的数目和排列方式,在确定模具结构形式及初步估算外行尺寸的前提下,设计人员应对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大模最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、开模距离等进行计算。根据这些参数选择一台和模具相匹配的注射机。3.2.4 所需注射量的计算（1） 塑件质量、体积计算 对于该设计,用户提供了塑件图样,据此建立模型并对此模型分析得:塑件体积5.99塑件质量:=1.205.997.2g（2） 浇注系统凝料体积的初步估算 可按塑件体积的0.6倍计算,由于该模具采用一模一腔,所以浇注系统凝料体积为 =0.6=3.59（3） 该模具一次注射所需塑料PC体积：cm质量: 3.2.5注射机型号的选定 近年来我国引进注射机型号很多,国内注射机生产厂的新机型也日益增多。掌握使用设备的技术参数是注射模设计和生产所必需的技术准备。在设计模具时,最好查阅注射机生产厂家提供的上表明的技术参数。根据以上的计算初步选定型号为SZ-60/40型卧式注射机,起主要技术参数如图表3-1。表3-1SZ-60/40型注射机主要技术参数结构类型卧拉杆内间距/220300螺杆长径比48最大模具厚度/250理论容量/cm360最小模具厚度/150模具定位孔直径/80推出行程/250注射速率/(g/s)70顶出力/KN27塑化能力/(g/s)35顶出杆根数1额定注射压力/MPa180螺杆直径/30螺杆转速/(r/min)0200顶出中心直径/50锁模力/KN400喷嘴球半径/10锁摸形式双曲肘孔直径/2.5 3.2.6 型腔数量及注射机有关工艺参数的校核(1)型腔数量校核由注射机的最大注射量校核型腔数量 上式右边61,符合要求。 K注射机最大注射量的利用系数,结晶型塑料一般取0.75; 注射机允许的最大注射量； 单个塑件的质量和体积(g或),去7.2g； 浇注系统所需塑料质量和体积(g或),取.。(2) 注射机工艺参数的校核1注射量校核注射量以容积表示,最大注射容积为 式中模具型腔和流道的最大容积();V指定型号与规格的注射机注射量容积(),该注射机为60;注射系数,取0.750.85,无定型塑料可取0.85,结晶型塑料可取0.75,该处取0.75。 因故符合要求。2最大注射压力校核注射机的额定注射压力即为该机器的最高压力=180MPa(见上表),应该大于注射成型时所需调用的注射压力,即 式中安全系数,常取=1.251.4。实际生产中,该塑件成型时所需注射压力为70MPa100MPa。代值计算,符合要求。(3) 安装尺寸校核1喷嘴尺寸主流道小端直径D大于注射机喷嘴d,通常为 D=d+(0.51)对于该模具d=2.5,取D=3.5符合要求。主流道入口的凹球面半径应大于注射机喷嘴球半径SR，通常为 =SR+（12）对于该模具SR=10，取=12，符合要求。定位圈尺寸模具定位孔直径为80，查表定位圈为100。3.3 浇注系统的设计与论证浇注系统设计是注塑模设计中的重要问题之一。浇注系统是塑料熔体从注塑机喷嘴流向型腔的通道，它向型腔中的传质、传压、传热情况决定着塑件的内在和外观质量，它的布置和安排影响着塑件成型的难易程度和模具的复杂程度。对浇注系统设计的具体要求有：（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件分离或切除。（7）不会使冷料落入型腔。（8）浇口痕迹对塑件外观影响很小。浇口系统一般由主流道、分流道、浇口、冷料井等四部分组成。本论文设计中浇注系统设计如下图3-4所示：图3-4 浇注系统图3.3.1 主流道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，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利的拔出。（1） 主流道尺寸1主流道小端直径 D=注射机喷嘴+(0.51) =2.5+(0.51),取D=3。2主流道球面半径 =注射机喷嘴球半径+（12） =10+(12),取=12。3球面配合高度 h=35,取h=4。4主流道长度 尽量小于60，由标准模架结合该模具的结构，取 L=20+20=40。5浇口套总长 =25+15+h=44（2）主流道衬套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求严格，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，常采用碳素工具钢，如T8A、T10A等，热处理硬度为50HRC55HRC。另外在设计上，考虑到塑件外观有较高要求，所以在结构形式上我把衬套分别设计在了定模板和凹模上，这样流道凝料不能排除，但加热系统可以再次加热为下次充模做了准备，而在浇口形式我选择的是点浇口（后面有述），可以使外观更加美观，不至于有太大的缺陷。如图3-5所示：图3-5流道口由于该模具主流道较长，定位圈和衬套设计成分体式较宜，其定位圈结构尺寸如图3-6（见12页）：图3-6定位圈结构尺寸3） 主流道衬套的固定 主流道衬套的固定形式如图3-7：图3-7 1主流道衬套；2内六角螺钉；3定位圈；4定模板3.3.2 分流道设计1、分流道设计的原则：（1）尽量保证各型腔同时充满，并均衡补料。（2）各型腔之间距离恰当，以保证排布冷却水道、螺钉等，并有足够截面积承受注塑压力。（3）尽量缩短流道长度，降低浇注系统凝料重量。（4）型腔和浇注系统投影面积的重心应尽量接近注塑机锁模力的中心。2、布置方式：分流道的布置方式有两种：平衡式与非平衡式。平衡式事指从主流道到各型腔的分流道，其长度、形状、断面尺寸都对应相等，优点为生产地制品精度高，缺点是对应部位尺寸精度要求高。非平衡式事指主流道到各型腔的分流道不完全相同，优点是可减少回头料的重量，缺点是浇口设计较难，生产制品的精度低。针对塑件的结构特点，模具采用一模一腔平衡式布置。3.3.3 浇口设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部位。浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。（1）浇口类型及位置的确定该模具是中小型塑件的单腔模具，同时从所提供的塑件图样中可以看出，在外表面中部开设浇口比较合适。这类浇口加工容易，修整方便，普遍用于中小型塑件的模具。（2） 浇口结构尺寸的经验计算 由于浇口的种类较多，现将常用的经验数据列于下表3-2：表3-2浇口的推荐尺寸塑件壁厚/浇口尺寸/浇口长度/mm深度h宽度w0.800.501.01.00.82.40.51.50.82.42.43.21.52.22.43.33.26.42.22.43.36.4综上得浇口尺寸： 深度：h=1.0mm 宽度：w=1.5mm 长度：=1.0mm 浇口尺寸的实际应用效果如何，应在试模中检验与改进。3.3.4 冷料井和拉料杆的设计冷料井位于主流道末端、模具的动模边，主要起储存冷料的作用，其径向尺寸略大于或等于主流道大端尺寸。冷料井与拉料杆的配合还可起到脱出浇注系统凝料的作用。由于本模具拟采用推杆脱模，因此选用Z型拉料杆与其相配。3.4 侧向分型与抽芯机构的设计与论证3.4.1 基本功能侧向分型与抽芯机构应具备以下基本功能：1、能够保证在不引起塑件变形的情况下准确抽芯和分型。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。以上几点可以保证塑件必要的尺寸精度和模具具有较长工作寿命。此外，侧向分型与抽芯机构比较复杂，设计时应综合考虑制造和装配等方面的问题。3.4.2 侧向分型与抽芯的结构形式观察塑件的结构可以看出，塑件的成型难点在于塑件矩形截面的孔的成型。该处的成型方法有两种：一种是用矩形截面的侧向抽芯与上、下模的配合来成型，采用此结构，侧向抽芯的距离很长，需要注塑机有较大的开模行程，需选用较大的注塑机，模具尺寸也较大；一种是中部采用上、下模的配合成型，两边采用侧向抽芯，侧向抽芯的距离较短，可选用较小的注塑机，模具尺寸也较小，但需双向侧抽。从塑件的精度要求、设备的选用、模具加工等方面考虑，采用第二种方案较合理。侧向分型与抽芯的形式很多，按动力源可分为手动、机动、液压或气动分型抽芯。对于机动，又可按抽拔力与抽拔距的不同分为弹簧、斜销、弯销、斜导槽、斜滑块、斜槽、齿轮齿条方式等。根据塑件侧抽所需的抽拔力与抽拔距，结合各种抽芯机构的特点，本设计采用斜销抽芯机构。3.4.3 斜导杆的组合形式 设计其组合方式应考虑分型与抽芯方向的要求，并保证塑件具有较好的外观质量，另外，还应是推杆的组合部分具有足够的强度。该模具使用的是拼装式组合。制品内侧的凸起由斜导杆的头部成型，所以该结构的导杆和滑块合为一体。在型芯上开有斜导槽，滑座固定在推杆固定板上。斜导杆可在型芯的斜导槽内移动，滑座的上半部分是圆弧形槽，下部是T形槽和螺钉孔，斜导杆的另一端通过圆弧形槽摆动，保证不致卡死。3.4.4 抽拔力和抽芯距的计算抽出侧向型芯或分离侧向凹模所需的力称为抽拔力，抽拔力的计算与脱模力的计算相同。在本设计中由于塑件的结构使得模具采用双向抽芯，且两侧所需的抽拔力不同。1、抽拔力的计算。由于圆形孔为盲孔，侧抽时需克服大气压力造成的阻力，因此其侧抽阻力为：式中：制品对型芯包紧的脱模阻力（N）；使封闭壳体脱模克服的真空吸力（N）,=0.1A,这里0.1的单位为MPa，A为型芯的横截面面积（）。在脱模力计算中，将=/t10的制品视为薄壁制品；反之，视为厚壁制品。t为制品壁厚（mm），为型芯的平均半径（mm）。本设计中侧向抽芯有厚壁矩形和厚壁圆形两种，故制品对型芯包紧的脱模阻力计算公式如下：厚壁圆形制品： =2Eh/(1+K)cos厚壁矩形制品： =2（l+b）Eh/(1+K)cos式中：E塑料的拉伸弹性模量（MPa），ABS的E为1.911.98GPa；塑料的平均收缩率，ABS的为(0.40.7)%；取=0.5%； 塑料的泊松比，ABS的取0.3； 型芯的脱模斜度，取0.5； h型芯脱模方向高度（mm）； l，b矩形型芯断面的两边长度（mm）； 脱模斜度修正系数，其计算式为=(fcos-sin)/（1+fcossin） f制品与钢材表面之间的静摩擦系数，ABS的f取0.45； K厚壁制品的计算系数，其计算式为K=2/（cos+2cos） 比例系数，=/t； 型芯的平均半径（mm），对于矩形型芯，=(l+b)/； t制品厚度。 厚壁圆形件：=231.945100.5%80.45/（1+0.3+1.125） =272.1N 厚壁矩形件：=2（4+4）1.945100.5%120.45/（1+0.3+1.125） =189.9N 侧向总抽拔力：=2(272.1+189.9+0.17.07)=462.7N2、抽芯距的计算。将侧向型芯或滑块从成型位置抽拔或分开至不妨碍制品脱模的距离称为抽拔距。一般抽拔距取侧孔深度加上23mm。 =+3mm=12+3=15mm式中：临界抽芯距。3.5 成型部分的设计与论证塑料模具型腔在成型过程中受到塑料熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔和底版厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。因此，应通过强度和刚度的计算来确定型腔壁厚，尤其对于重要的精度要求高或大型模具的型腔，更不的能单纯凭经验拉确定型腔壁厚和底版厚度。其总体的结构设计如图3-8所示：1凹模板；2塑件；3斜导杆（滑块）；4凸模固定板图3-83.5.1 型腔工作尺寸的计算其型腔结构如下图3-9所示： 图3-9 盒盖注塑模的型腔主要工作尺寸如下图3-10：图3-10由于设计题目未给明尺寸公差，考虑凹模制造相对困难，故选择IT4级，经查表得：；=0.84；=0.40。 之间，当尺寸较大，精度较低时，则=1/2；当塑件尺寸较小，精度较高时，=3/4。（1） 型腔径向尺寸。 取3/4，根据公式得： =校核： （0.8-0.5)%60+0.25+0.13=0.560.76(等式成立)。 校核： （0.8-0.5)%70+0.28+0.14=0.630.84(等式成立)。（2） 型腔深度尺寸 取2/3，根据公式得： =校核： （等式成立）。 =校核： (0.8-0.5)%9+0.13+0.067=0.220.4(等式成立)。3.5.2型芯工作尺寸的计算其型芯如下图3-11所示 图3-11 盒盖注塑模的型芯主要工作尺寸如下图3-12：图3-12由于设计题目未给明尺寸公差，考虑凸模制造相对容易，故选择IT3级，经查表得：；之间。（1）型芯径向尺寸。 取3/4，根据公式得： 校核： (0.8-0.5)%57+0.2+0.1=0.470.6(等式成立)。（2） 型芯高度尺寸 取2/3，根据公式得： 校核： (0.8-0.5)%7.5+0.12+0.06=0.20.36(等式成立)。3.5.3 滑块工作尺寸的计算 其滑块主要工作尺寸如图3-13：图3-13由于设计题目未给明尺寸公差，公差等级IT4级，经查表得： 。 之间。取3/4，根据公式得： （经校核，等式成立）。 （经校核，等式成立）。 （经校核，等式成立）。3.5.4 模具型腔侧壁和底板厚度的计算 模具型腔侧壁和底板均应有足够的厚度，厚度过薄将会导致模具的刚度不足或强度不够。一般情况下，对于大、中型模具，刚度不组是主要矛盾，对于小型模具，强度问题更为重要。强度不够会使模具发生塑性变形甚至断裂，而刚度不足将使模具产生过大的弹性变形，导致型腔尺寸扩大并产生溢料的间隙。当变形量大于塑件收缩量时，塑件成型后的弹性恢复会使凹模紧紧包住塑件而造成脱模困难，因此需要对模具强度或刚度进行核算，尤其是大型模具。 由于该模具为小型模具，故对其按强度条件进行计算，其公式如下： =4.725式中 侧壁厚度； 型腔深度，取9mm； L/h,型腔长度和深度之比后的系数，查表取2.105； 模腔压力(MPa),一般为3050MPa,取50MPa ； 材料的许用应力（MPa）,取300MPa；=20.5921式中 底版厚度； 凹模型腔的矩形短边尺寸或其底面的受压宽度，为51； L/b,型腔长度和宽度之比后的系数，查表取0.4356；3.6 合模导向定位机构零部件设计导向机构对于塑料模具事必不可少的部件，因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置，所以必须要有导向机构。导向机构主要起导向、定位作用，并承受一定的侧压力。导向机构的类型有导柱导向和锥面定位两种形式。当采用标准模架式，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，根据塑件高度确定其长度即可；若需精密定位，设计人员需自行设计。3.7 脱模机构设计由于塑件成型后对动模边的型芯没有形成环形封闭的包围，推出塑件的主要阻力为塑件与型芯表面的粘附力。考虑塑件的脱模斜度与塑件上表面为一平面，因此采用4根直径为6mm的推杆就足可以将塑件推出。3.8 冷却系统的计算求塑件在固化时每小时释放的热量查表得PC单位质量放出的热量=，取=，故Q=W=式中W单位时间内（每分钟）内注入模具中的塑料质量（kJ/min）,该模具每分钟注射两次，所以求冷却水的体积流量由式得 式中 冷却水的密度，为110； 冷却水的比热容，为4.187Kg/; 冷却水出口温度，取25； 冷却水入口的温度，取20。求冷却水管道直径d 查参考文献，为使冷却水处于湍流状态，取d=8mm.求冷却水在管道内的流速有参考文献得公式： 求冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数h查参考文献，取=6.84(水温为25)，再有参考文献得公式：求冷却管道总传热面积A 由参考文献得公式： 式中 模具温度与冷却水温之间的平均温差（），模具温度取65。求模具上应开设的冷却管道的孔数 由参考文献得公式： 式中L斜导杆长度，为170mm。因此总水道为一孔。第四章 模具装配图与零件图的绘制及CAM设计4.1 模具装配图的绘制模具装配图用来表达模具整体结构、外形尺寸、模具各零件间的装配关系，是指导模具装配、检验、维修等工作地技术文件。本课题中，盒盖注塑模的总装配图如下：图4-1总装配图 工作原理：塑件四侧有内凸起块，本设计采用斜导杆抽出机构进行抽芯。开模时，注射机拉动动模后退，此时因弹簧力的作用使得A-A分型面打开，弹簧力消失时，模具继续后退，则B-B分型面打开。当模具推板与机床顶杆接触时，迫使推板向前运动，斜导杆向内移出抽出塑件。闭模时由复位杆对斜导杆进行复位。装配图常采用1：1的比例，其视图至少应有主视图与侧（俯）视图。主视图为模具在注射机上的安装方位的剖视图，在此视图上通常以阶梯剖的形式表示出模具的成型机理、模具的成型零件与结构零部件。当模具复杂而难以在此视图上将成型机理或零部件表达清楚时，应另加其它视图或局部视图。侧（俯）视图则为打开模具、取出塑件的动模视图，当模具为双分型面模具时，则应将两分型面各画一半。模具装配图的设计过程通常包括以下几个阶段：（1）根据塑件的结构特点与精度要求等确定模具的分型面及型腔数。（2）根据模具各部分的结构与相关尺寸的计算，确定模具各零件的相对位置与尺寸。（3）根据各零件的装配关系与需表达的成型机理，确定模具剖切位置，绘制主视图及其它视图。（4）标注模具三维尺寸、配合尺寸与零件号。（5）编写技术要求。技术要求一般包括某些系统的性能要求（如顶出机构、侧抽芯机构等），装配工艺要求（如装配后分型面贴合间隙的大小、上下面的平行度、需由装配确定的尺寸要求等），使用与装拆注意事项以及检验、试模、维修、保管等。（6）编写标题栏与零件明细表。（7）在装配图中插入塑件图。4.2 模具零件图的绘制零件图是在装配图的基础上绘制的，它是零件制造与检验的依据，因此在绘制零件图时都应该注意做到以下几点：（1）凡需自制的零件都应画出单独的零件图。（2）图形尽可能按1:1的比例画出，但允许放大或缩小。要做到视图选择合理，投影正确，布置得当。（3）统一考虑尺寸、公差、形位公差、表面粗糙度的标注方法与位置，避免拥挤与干涉，做到正确、完整、有序，可将用得最多的一种粗糙度以“其余”的形式标于图纸的右上角。（4）零件图的编号应与装配图中的序号一致，便于查对。（5）编写技术要求，填写标题栏。4.3 盒盖注塑模的CAM设计盒盖注塑模的CAM设计加工程序如下：N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0N0030 T00 M06N0040 G0 G90 X0.1774 Y-0.4027 S0 M03N0050 G43 Z0.1181 H00N0060 G1 X0.1353 Y-0.4754 Z0.0956 F9.8 M08N0070 X0.0931 Y-0.5717 Z0.0674N0080 X0.0644 Y-0.6618 Z0.0421N0090 X0.0414 Y-0.7785 Z0.0102N0100 X0.0332 Y-0.8971 Z-0.0216N0110 X0.0353 Y-0.9443 Z-0.0343N0120 G2 X0.0788 Y-0.6168 I0.944 J0.0414N0130 G1 X0.0037 Y-0.5929N0140 X0.0016 Y-0.2402N3880 X0.8257N3890 G3 X0.8449 Y-0.7159 I-0.0036 J0.0236N3900 X1.0428 Y-0.374 I-0.9279 J0.7654N3910 X0.9409 Y0.5828 I-1.0385 J0.3732N3920 X0.8449 Y0.7169 I-1.2579 J-0.7993N3930 X00.8257 Y0.7323 I-0.0257 J-0.0123N3940 G1 X-0.8257N3950 G3 X-0.8449 Y0.7159 I0.0036 J-0.0236N3960 X-1.0428 Y0.374 I0.9279 J-0.7654N3970 X-0.8314 Y-0.7305 I1.0399 J-0.3734N3980 G1 X-0.8257 Y-0.7323N3990 X0.6484N4000 G3 X0.8746 Y-0.6142 I0.0 J0.2756N4010 G0 Z0.1181N4020 M02第五章 总结 本次课程设计为期三个月，在写总结之时回首这一个学期的点点滴滴，既有忧愁，也有喜悦，但不论如何，有一点是肯定的，那就是我在这次毕业设计中收获了很多，特别是懂得了整个毕业设计的过程。这整个过程对我自己以后解决分析问题有很大的帮助！这次的课程设计不同于以往，这次毕业设主要依靠自己解决遇到的问题，而且没有以往课程设计类似的模板，所以这这一次很锻炼能力的设计。每当我们遇到难题时，我们