工作灯后盖的注塑模具设计【塑料注射模】

工作灯后盖注塑模具设计摘 要注塑模的整个过程，包括成型零部件、推出机构、流道等一些设计。在设计书写过程中，通过一个月的时间对原始资料进行搜集，充分考虑模具的各种结构并和指导老师及同学之间进行讨论，最终选择了完成了注塑模具的设计本设计的资料大多是编写者结合所学的各方面的理论知识完成的，包括机械制图、公差与配合、工程力学、机械设计、注射模具成型、工程材料等；一部分是通过查手册所得；还有少部分是同学之间的交流和自己三年的实习总结。关键词：注塑模具，推出机构；流道IAbstractThe whole process of injection mould, including molding parts, the introduction of institutions, such as some of the design flow. In the design process of writing, the original data were collected through a months time, fully consider the various structures and mould and guide discussions between teachers and students, finally chose to complete the design of injection mouldThe design of the data are written with various aspects of the theory of knowledge is complete, including mechanical drawing, tolerance and fit, engineering mechanics, mechanical design, injection molding, and other engineering materials; one part is by checking the manual income; there are few exchanges between the students and their three year internship summary.Keywords: injection mold; flow ejecting mechanism.II目 录摘 要 .IAbstract .II第 1 章 绪 论 .1第 2 章 塑料材料分析 .32.1 塑料材料的基本特性 .32.2 塑料的性能指标 .32.3 塑件材料成型性能 .32.4 塑件材料工艺参数 .4第 3 章 塑件的工艺分析 .53.1 塑件的脱模斜度 .53.2 塑件尺寸及精度 .53.3 塑件表面粗糙度 .63.4 塑件的体积和质量 .6第 4 章 注射成型工艺方案及模具结构的分析确定 .74.1 注射成型工艺过程分析5 .74.2 注射机的选择和校核 .84.4.1 注射量的校核 .84.4.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核 .94.4.3 模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核 .10第 5 章 注射模具结构设计 .125.1 确定型腔数量及排列方式 .125.1 分型面的设计 .125.3 浇注系统的设计 .135.3.1 浇注系统组成 .135.3.2 主流道的设计 .135.3.3 分流道设计 .145.3.4 浇口确定 .14III5.4 注射模成型零部件的设计7 .155.4.1 成型零部件结构设计 .155.4.2 成型零部件工作尺寸的计算 .165.5 排气结构设计 .195.6 脱模机构的设计 .195.6.1 脱模机构的选用原则 .195.6.2 脱模机构类型的选择 .205.6.3 推板机构具体设计 .205.7 内抽芯 .205.8 注射模温度调节系统 .215.8.1 温度调节对塑件质量的影响 .215.8.2 冷却系统的设计 .22第 6 章 模具材料的选用 .236.1 成型零件材料选用 .236.2 注射模用钢种 .23第 7 章 型腔零件的工艺分析 .247.1 零件图的分析 .247.2 毛坯的选择 .257.3 定位基准的选择 .257.4 工艺路线的拟定 .257.5 刀具的选择 .267.6 夹具的选择 .26总 结 .27参考文献 .280第 1 章 绪 论注塑模具使用与塑料注射成型中,它是重要的技术来实现注射成型工艺和设备。指的是所谓的成型( 注塑), 加热到融化的材料由高压进入空腔,冷却固化后,得到成形品。该方法适用于形状复杂部件的批量生产,是重要的加工方法之一。注射成型过程大致可分为以下 6 个阶段“合模-注射-保压-冷却- 开模-制品取出 ”，上述工艺反复进行，就可连续生产出制品。注塑模具设计、成形原理的塑料从注塑机料斗进行加热,加热后的缸融化流动状态的推动下,柱塞和螺丝,熔融塑料是压缩和向前流动,再通过喷嘴安装在前面的气缸在快速注意降低温度封闭空腔,在空腔充液压力的条件下,冷却和凝固后保存模具型腔的形状,然后打开模具切割成型塑料零件。因此,为了完成一个周期的经营生产过程。正常情况下,一个成型周期长度范围从秒到几分钟,这取决于塑料零件的形状、尺寸和厚度,模具结构,注射机的类型和品种的塑料和成型工艺条件和其他因素。注塑模具的分类方法很多,根据其类型可分为卧式注塑机的注塑机器适用于注塑、立式注塑机注塑模具,注塑成型角与注射模具及双色注塑机和注塑模具等;根据模具腔数可分为单腔和多型腔注射模;根据数量的分型面可分为单和双分型面或控制型面注塑模具分型面;根据浇注系统的形式可分为普通浇注系统和注塑模具热流道浇注系统 ;除了气体辅助注射成型、蒸汽压铸模,叠加褶皱(死)。一般可分为普通注塑模具和特殊注塑模具、特殊注塑模具可以分为:滑动芯式注塑模具,注塑模具 ,注塑盘珠宝模具的螺纹,滑动核心结合盘或块注塑模具。近年来,由于高速、稳定的增长,促进国民经济的迅速发展,模具工业在我们的国家,因此,模具设计与制造专业或相关材料成形与控制已成为我们国内有优势的热门专业。我们的许多产品在我们的日常生活中是由模具来生产,所以,越来越多的人从事模具行业的设计,因此,我国的模具设计水平有了进一步的改善和发展空间。与国民经济的高速发展,市场日益增长的需求,模具设计、模具产业的迅速发展,将不可避免地使企业所有制结构在模具行业发生了巨大变化,除了国有专业模具厂、集体、合资、独资和私营也得到了快速的发展。不断加快步骤符合国际标准和日益激烈的市场竞争,已经越来越多的人意识到产品质量、成本的重要性,并对新产品开发能力。和模具制造是一种最基本的元第 1 章 绪论1素在链、模具制造技术正在逐渐成为一个重要的象征一个国家制造水平和发展程度的标志之一。在现代机械制造工业,模具工业已成为一个非常重要的产业,国民经济的发展和生产的许多新产品,在很大程度上依赖于模具制造技术,特别是在汽车工业、轻工、电子、航空行业显得尤为重要。模具作为一种高附加值和技术密集型产品,其技术水平已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一,所以它是相关产品的质量和经济效益的提高,直接影响许多行业的发展。2第 2 章 塑料材料分析2.1 塑料材料的基本特性ABS 树脂是丙烯腈（A）、丁二烯（ B）和苯乙烯（S ）三种单体的共聚物，ABS树脂保持了苯乙烯的优良电性能和易加工成型性，又增加了弹性、强度（丁二烯的特性）、耐热和耐腐蚀性（丙烯腈的优良性能），且表面硬度高、耐化学性好，同时通过改变上述三种组分的比例，可改变 ABS 的各种性能，故 ABS 工程塑料具有广泛用途，主要用于机械、电气、纺织、汽车和造船等工业。 2.2 塑料的性能指标1 使用特点： 1）综合性能较好,电性能良好,化学稳定性,冲击强度较高。 2）与 372 有机玻璃的且可表面镀铬，制成双色塑件，熔接性良好、喷漆处理。3）有透明、增强、阻燃、高耐热、高抗冲等级别。 4）流动性比 HIPS 差一点，比 PC、PMMA 等好，柔韧性好 3。 2 成型特性： (1)无定形料流动性中等，吸湿大，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件须预热干燥长时间 80-90 度，3 小时。(2)应采取高料温，高模温，熔体温度太高，但易分解（分解温度 270 度）。对于高精密塑料零件，模具温度应该是 50-60 度，热量高光塑料模具温度应采取 60-80 度。 (3)要解决夹水纹，需提高材料的流动性，模具温度高，耐高温材料，或改变成水和其他方法。(4)后残存的塑料模具表面分解形成耐热或阻燃材料，生产 3 至 7 天，导致模具表面的光泽，需要及时清理模具，模具表面在同一时间需增加排气位置。 2.3 塑件材料成型性能ABS 塑料具有优良的综合性能，极好的冲击强度，尺寸稳定性好，耐磨性，电性能，耐化学性，染色成型和机械加工较好。 ABS 树脂水、碱和酸、无机盐，醇类和烃类，第 2 章 塑料材料分析3不溶于大多数溶剂，而容易溶于酮，醛，酯和某些氯代烃。 ABS 工程塑料的缺点：耐热性较差，可燃，热变形温度较低。2.4 塑件材料工艺参数ABS 的注射工艺参数1）螺杆类别：标准螺杆（直通式喷嘴）2）回料转速( )：30rpmn1i/3）注射机料筒温度：（ ）：Co前段 180200中段 165180后段 1501704）喷嘴：1701805）模具：5080，玻纤增强制品取 756）注射压力：601007）注射速度、注射压力：一般 ABS 制品采用高速及多级注射，但是对于阻燃品级，要慢速注射，可以避免注射料的分解，耐热 ABS 也要快速注射(可减少内部应力)，注射压力在 75MPa 左右，保压时可低些。8）熔胶温度：190 Co9）成型时间( )：s/注射时间：2090高压时间：05冷却时间：20120总周期：50220在 265 温度下，物料在机筒内停留时间最多不能超过 5-6 分钟，若温度为 280Co，则物料在机筒内停留时间就不能超过 23 分钟。o10）后处理：把塑件放在红外线或者烘箱下,温度设为 70 度烘干 24 小时 。44第 3 章 塑件的工艺分析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。塑件如图所示，具体结构和尺寸详见图纸，从零件图上分析（如图 2），该零件整体尺寸 728028,侧面有 3mm 厚的凸槽，需内抽芯，该零件属于中等复杂程度。3-1 零件工程图3.1 塑件的脱模斜度脱模斜度的大小与制品形状、壁厚及收缩率有关。斜度过小，不仅会使制品尺寸困难，而且易使制品表面损伤或破裂，斜度过大时，虽然脱模方便，但会影响制品尺寸精度，并浪费原材料。通常塑件的脱模斜度约取 0.51.5 ，根据文献1，塑件材料ABS 的型腔脱模斜度为 0.5 1 ，型芯脱模斜度为 0.5/1/3.2 塑件尺寸及精度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。第 3 章 塑件的工艺分析5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。根据我国目前的成型水平，塑件尺寸公差可以参照文献 2表 3-2 塑件的尺寸与公关（SJ1372-1978 ）的塑料制件公差数值标准来确定。根据任务书和图纸要求，本次产品尺寸均采用 MT5 级精度。3.3 塑件表面粗糙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该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高许多，为 Ra0.8 ，内部为 1.6 。m3.4 塑件的体积和质量本次设计中，塑件的质量和体积采用 3D 测量，在 UG 软件中，使用塑模部件验证功能，可以测得塑件的体积为 V=26.4cm3（ABS 的密度为 1.03 ），即可以得出3/cg该塑件制品的体积为质量为 27.19g6第 4 章 注射成型工艺方案及模具结构的分析确定41 注射成型工艺过程分析5根据塑件的结构、材料及质量，确定其成型工艺过程为：第一步：为使注射过程顺利和保证产品质量，应对所用的设备和塑料作好以下准备工作。第二步: 注射成型过程完整的注射过程表面上共包括加料、塑化、注射入模、稳压冷却和脱模几个步骤，但实际上是塑化成型与冷却两个过程。第三步：制件的后处理注射制件经脱模或机械加工后，常需要进行适当的后处理，目的是为了消除存在的内应力，以改善和提高制件的性能及尺寸稳定性。制件的后处理主要有退火和调湿处理。该塑料制件材料为 ABS，就采用退火处理 0.52 小时。表 4-1 常用热塑性注射成形的工艺参数塑料项目ABS高抗冲击ABS耐热ABS阻燃ABS透明ABS注射机类型 螺杆式 螺杆式 螺杆式 螺杆式 螺杆式螺杆转速/（r/min） 30-60 30-60 30-60 20-50 30-60形式 直通式 直通式 直通式 直通式 直通式喷嘴温度/C 180-190 190-200 190-200 180-190 190-200前段 200-210 200-210 200-220 190-200 200-220中段 210-230 210-230 220-240 200-220 220-240料筒温度/C后段 180-200 180-200 190-200 170-190 190-200模具温度/C 50-70 50-80 60-85 50-70 50-70注射压力/MPa 70-90 70-120 85-120 60-100 70-100保压压力/MPa 50-70 50-70 50-80 30-60 50-60注射时间/s 3-5 3-5 3-5 3-5 0-4保压时间/s 15-30 15-30 15-30 15-30 15-40冷却时间/s 15-30 15-30 15-30 10-30 10-30成形周期/s 40-70 40-70 40-70 30-70 30-80第 4 章 注射成型工艺方案及模具结构的分析确定7经过上面的经验数据和推荐值，可以初步确定成型工艺参数，因为各个推荐值有差别，而且有的与实际注塑成型时的参数设置也不一致，结合两者的合理因素，另外这些基本的参数在塑件注塑的过程中根据实际需要做适当的修改。4.2 注射机的选择和校核由于采用一模 2 腔，需要至少注射量为 54.38g，流道水口废料初步估计 10g，总注塑量达 64.38g，体积方面很小，选定注射机为 XS-ZY-60（可调整高度型）。注射方式为螺杆式，其有关性能参数为：D（塑料成型工艺与模具设计）初步选用注射机 XS-ZY-125。注射机 XS-ZY-125 参数：额定注射量：125mm 2最大成型面积：320cm柱塞直径：42mm注射压力：120Mpa模板尺寸：428450（mmmm）柱杆空间：260290(mmmm)锁模力：900KN喷嘴圆弧半径：12mm喷嘴孔径：4mm最大开模行程：300mm模具最大厚度：300mm模具最少厚度：200mm4.4.1 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：mn%8021+式中 -型腔数量8-单个塑件的体积（ ）（零件上下两件，体积按照统一1m3cm计算）-浇注系统所需塑料的体积（ ）2 3上述算出 M=26.4X2+10=64.38g注塑机额定注塑量为 125g 64.8x80%=51.84125 g注射量符合要求4.4.2 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。An1式中 n -型腔数目-单个塑件在模具分型面上的投影面积1=5703.1043 1A2m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 F21An第 4 章 注射成型工艺方案及模具结构的分析确定9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=2x5703.1043X30x1.1=376.4KN900KN1nA锁模力符合要求4.4.3 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 maxminH式中 -注射机允许的最大模厚in-注射机允许的最小模厚max本设计中模具厚度为 220mm 180H300 符合要求（2）开模行程（S ）的校核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： mHS10521max+=式中 -推出距离-包括浇注系统凝料在内的塑件高度2=（水口料的长度+2030 ）H本设计中 =300 =20mm =60maxS12H总的开模距离需要 H=80mm 以上10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。XS-ZY-125 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 5 章 注射模具结构设计11第 5 章 注射模具结构设计5.1 确定型腔数量及排列方式一般来说，精度要求高的小型塑件和中大型塑件优先采用一模二腔的结构；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。型腔的数目可根据模型的大小情况而定。该塑件对精度要求不高，为低精度塑件，再依据塑件的大小，采用一模两型的模具结构。型腔的排列方式如下图：5.2 分型面的设计将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，它们的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为分型面，它是决定模具结构的重要因素，每个塑件的分型面可能只有一种选择，也可能有几种选择。合理地选择分型面是使塑件能完好的成型的先决条件。选择分型面时，应从以下几个方面考虑：1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；2）使塑件在开模后留在动模上；3）分型面的痕迹不影响塑件的外观；4）浇注系统，特别是浇口能合理的安排；125）使推杆痕迹不露在塑件外观表面上；6）使塑件易于脱模。综上所述，选择注射模分型面影响的因素很多，总的要求是顺利脱模，保证塑件技术要求，模具结构简单制造容易。当选定一个分型面方案后，可能会存在某些缺点，再针对存在的问题采取其他措施弥补，以选择接近理想的分型面。图 5-1 分型面的设计5.3 浇注系统的设计浇注系统是指注射模中从主流道始端到型腔之间的熔体进料通道，浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两类，本设计中采用普通点浇口浇注系统。正确设计浇注系统对获得优质的塑料制品极为重要。5.3.1 浇注系统组成注塑模的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，它由主流道，分流道，冷料穴和浇口组成。它向型腔中的传质，传热，传压情况决定着塑件的内在和外表质量，它的布置和安排影响着成型的难易程度和模具设计及加工的复杂程度，所以浇注系统是模具设计中的主要内容之一。5.3.2 主流道的设计流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部分开始，到分流道为止的塑料熔体的流动通道。主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，有一定的锥度，目的是便于冷料的脱模，同时也改善料流的速度，因为要和注塑机相配，所以其尺寸与注塑机有关。由于主流道要与高温的塑料熔体和第 5 章 注射模具结构设计13喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道浇口套，以便选用优质的钢材单独加工和热处理。主流道参数如表 4-3 所示： 表 4-3 主流道主要参数参数 参数值锥角 =2内表面粗糙度 Ra=0.63 m小端直径 D=d+(0.51)mm半径 R =R +(12)mm21材料 T8A定圈也是标准件，外径为 100mm，内径 36mm。具体固定形式如下图所示：图 5.4 定位圈5.3.3 分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。5.3.4 浇口确定浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分，浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要作用有两个，一是塑料熔体流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。14在浇注系统的设计中，确定最佳的浇口尺寸是个较难的问题，一般来说，浇口的截面面积约为分流道截面的 0.03 倍0.09 倍；长度应尽可能短，大约为 1mm-1.5mm。确定浇口尺寸时，应先取尺寸的下限，然后在试模中进行修正。5.4 注射模成型零部件的设计7模具闭合时用来填充塑料成型制品的空间称为型腔。构成模具型腔的零部件称成型零部件。一般包括凹模、凸模、型环和镶块等。成型零部件直接与塑料接触，成型塑件的某些部分，承受着塑料熔体压力，决定着塑件形状与精度，因此成型零部件的设计是注射模具的重要部分。成型零部件在注射成型过程中需要经常承受温度压力及塑料熔体对它们的冲击和摩擦作用，长期工作后晚发生磨损、变形和破裂，因此必须合理设计其结构形式，准确计算其尺寸和公差并保证它们具有足够的强度、刚度和良好的表面质量。5.4.1 成型零部件结构设计成型零部件结构设计主要应在保证塑件质量要求的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。1）凹模的设计凹模也称为型腔，是用来成型制品外形轮廓的模具零件，其结构与制品的形状、尺寸、使用要求、生产批量及模具的加工方法等有关，常用的结构形式有整体式、嵌入式、镶拼组合式和瓣合式四种类型。本设计中采用组合式凹模，其特点是结构简单，牢固可靠，不容易变形，有助于减少注射模中成型零部件的数量，并缩小整个模具的外形结构尺寸。第 5 章 注射模具结构设计15图 5.5 凹模2）凸模的设计凸模用于成型塑件的内表面，又称型芯、阳模。凸模按结构分为整体式和镶拼组合式两类。由于凸模的加工相对凹模容易，所以大多数的凸模是整体式的，尤其是在小型模具中型芯、模板常做成一体。由于该模具结构一般，又属于中小型模具，外表面又要求一般，所以凸模板采用整体式。图 5.6 凸模5.4.2 成型零部件工作尺寸的计算成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔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，以及中心距尺寸等。在模具设计时要根据塑件的尺寸及精度等级确定成型零部件的工作尺寸及精度等级。影响塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收缩率，模具成型零部件的制造误差，模具成型零部件的磨损及模具安装配合方面的误差。这些影响因素也是作为确定成型零部件工作尺寸的依据。由于按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量计算型芯型腔的尺寸有一定的误差（因为模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨损量大多凭经验决定），这里就只考虑塑料的收缩率计算模具盛开零部件的工作尺寸。16塑件经成型后所获得的制品从热模具中取出后，因冷却及其它原因会引起尺寸减小或体积缩小，收缩性是每种塑料都具有的固有特性之一，选定 ABS 材料的平均收缩率为 0.5%，刚计算模具成型零部件工作尺寸的公式为：BA05.式中 A 模具成型零部件在常温下的尺寸B 塑件在常温下实际尺寸成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的 1/31/4 ，或取 IT48 级作为模具制造公差。在此取 IT6 级，型芯工作尺寸公差取 IT6 级。模具型腔的小尺寸为基本尺寸，偏差为正值；模具型芯的最大尺寸为基本尺寸，偏差为负值，中心距偏差为双向对称分布。（1）凹模的径向尺寸L 凹=L (1+k)-(3/4)塑 3L 凹 为型腔內形尺寸(mm)；L 为塑件外径基本尺寸 (mm),即塑件的实际外形尺寸；塑k 为塑料平均收缩率(%)，此处取 0.5%； 为塑件公差，查表知 ABS 塑件精度等级取 6 级；塑件基本尺寸在 5065mm 公差取 0.74mm；塑件基本尺寸在 5040mm 公差取 0.64mm；塑件基本尺寸在 3040 范围内其公差取 0.56mm；在 36mm 范围内公差取 0.24mm；在 03mm 范围内取 0.2mm 。所以凹模尺寸如下：L1=80(1+0.005)-(3/4)0.86 =79.75386.029.0L2=68(1+0.005)-(3/4)0.86 =67.69. .0L3=13(1+0.005)-(3/4)0.32 =12.8332.01.深度尺寸h 凸=h (1+k)- (2/3)塑 第 5 章 注射模具结构设计17h 凸 为型腔內形尺寸(mm)；h 为塑件深度基本尺寸(mm),即塑件的实际深度尺寸；塑k 为塑料平均收缩率(%) 为塑件公差，H=h (1+k)- (2/3)塑 3= 28(1+0.005)-( 2/3) 0.50 350.=27.81 017.（2）凸模的径向尺寸计算L 凸=L (1+k)+(3/4) 塑 3L 凸 为型芯內形尺寸(mm)；L 为塑件外径基本尺寸 (mm),即塑件的实际外形尺寸；塑k 为塑料平均收缩率(%) 为塑件公差，L1=76（1+0.005）+（3/4）0.86 =77.03386.0029.L2=68（1+0.005）+（3/4）0.86 =68.99. .0深度尺寸h 凸=h (1+k)+ (2/3)塑 3h 凸 为型芯內形尺寸(mm)；h 为塑件深度基本尺寸(mm),即塑件的实际深度尺寸；塑k 为塑料平均收缩率(%) 为塑件公差，H1=h (1+k)+ (2/3)塑 3= 21(1+0.005)+( 2/3) 0.44 34.018=21.4015.H2=h (1+k)+ (2/3)塑 3= 3(1+0.005)+( 2/3) 0.20 320.=3.15 07.5.5 排气结构设计排气是注射模设计中不可忽视的一个问题。在注射成型中，若模具排气不良，型腔内的气体受压缩将产生很大的背压，阻止塑料熔体正常快速充模，同时气体压缩所产生的热使塑料烧焦，在充模速度大、温度高、物料黏度低、注射压力大和塑件过厚的情况下，气体在一定的压缩程度下会渗入塑料制件内部，造成气孔、组织疏松等缺陷。特别是快速注射成型工艺的发展，对注射模的排气系统要求就更为严格。在塑料熔体充模过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而成的水蒸气、塑料局部过热分解产生的低分子挥发性气体，塑料中某些添加剂挥发或化学反应所生成的气体。常用的排气方式有利用配合间隙排气，在分型面上开设排气槽排气，利用推杆运动间隙排气等。由于本次设计中模具尺寸不大，本设计中采用间隙排气的方式，而不另设排气槽，利用间隙排气，以不产生溢料为宜，其值与塑料熔体的粘度有关。5.6 脱模机构的设计塑件从模具上取下以前还有一个从模具的成型零部件上脱出的过程，使塑件从成型零部件上脱出的机构称为脱模机构。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出机构的导向和复位部件等组成。5.6.1 脱模机构的选用原则使塑件脱模时不发生变形（略有弹性变形在一般情况下是允许的，但不能形成永久变形）；推力分布依脱模阻力的的大小要合理安排；第 5 章 注射模具结构设计19推杆的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部产生隙裂；推杆的强度及刚性应足够，在推出动作时不产生弹性变形；推杆位置痕迹须不影响塑件外观；5.6.2 脱模机构类型的选择推出机构按其推出动作的动力来源分为手动推出机构，机动推出机构，液压和气动推出机构。根据推出零件的类别还可分为推杆推出机构、套管推出机构、推板推出机构、推块推出机构、利用成型零部件推出和多元件综合推出机构等。根据该塑件和模具的结构特点，在开模后塑件的收缩不仅不对侧凹成型零件产生包紧，反而会松开，故脱模力较小，可忽略不计，所以只能凭经验初选推杆的直径为 d=5mm。5.6.3 推板机构具体设计顶杆可以分为普通顶杆、成形顶杆、锥面顶杆，该模具的顶杆形式选择普通顶杆，如下图所示。图 5.6 推出方式5.7 内抽芯根据该塑件和模具的结构特点，模具在内壁的时候有倒扣，为了推出产品，此处设置斜顶斜顶参数计算：20斜顶行程=倒钩距离 +缩水量 +安全值（1.53.0mm）斜顶角度 a：顶 出 行 程斜 销 行 程tg64032.1如下图所示。图 5.7 斜顶5.8 注射模温度调节系统在注射模中，模具的温度直接影响到塑件的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，对模具温度的要求也不相同。一般注射到模具内的塑料粉体的温度为 左右，熔体固化成为塑件后，从 左右的模具中脱模、温度的降低C20 C60是依靠在模具内通入冷却水，将热量带走。对于要求较低模温（一般小于 ）的塑C80料，如本设计中的 ABS，仅需要设置冷系统即可，因为可以通过调节水的流量就可以调节模具的温度。模具的冷却主要采用循环水冷却方式，模具的加热有通入热水、蒸汽，热油和电阻丝加热等。第 5 章 注射模具结构设计215.8.1 温度调节对塑件质量的影响注射模的温度对于塑料熔体的充模流动、固化成型、生产效率以及制品的形状和尺寸精度都有影响，对于任一个塑料制品，模具温度波动过大都是不利的。过高的模温会使塑件在脱模后发生变形，若延长冷却时间又会使生产率下降。过低的模温会降低塑料的流动性，使其难于充模，增加制品的内应力和明显的熔接痕等缺陷。5.8.2 冷却系统的设计设计冷却系统的目的在于维持模具适当而有效率的冷却。冷却孔道应使用标准尺寸，以方便加工与组装。设计冷却系统时，模具设计者必须根据塑件的壁厚与体积决定下列设计参数： 冷却孔道的位置与尺寸、孔道的长度、孔道的种类、孔道的配置与连接、以及冷却剂的流动速率与热传性质。冷却管路的位置与尺寸塑件壁厚应该尽可能维持均匀。冷却孔道最好设置是在凸模块与凹模块内，本零件的成型部分在滑块处，所以在其位置设置通常，钢模的冷却孔道与模具表面、模穴或模心的距离应维持为冷却孔道直径的12 倍，冷却孔道之间的间距应维持 35 倍直径。冷却孔道直径通常为 612 mm（7/169/16 英吋），在此取 6mm。 图 5.8 水路22第 6 章 模具材料的选用23第 6 章 模具材料的选用正确选用模具各部分零件的材料，是注射模具设计过程中的一项重要工作，它直接影响模具的使用寿命，加工成本以及制品的成型质量。选择模具材料时，需要根据模具工作条件，从使用性能和加工性能两方面对材料提高要求。6.1 成型零件材料选用成型零件材料选用的要求如下：（1）、机械加工性能良好（2）、抛光性能良好注射成型零件工作表面，多需抛光达到镜面， ，要求钢材硬度mRa05.3540HRC 为宜，过硬表面会使抛光困难。（3）、耐磨性和抗疲劳性能好（4）、具有耐腐蚀性能6.2 注射模用钢种热塑性注射模成型零件的毛坯，凹模和主型芯以板材和模具供应，本设计中，采用 40CR 的预硬模具钢，这个不做钢材的分析与选择，只对 40CR 钢材进行分析。24第 7 章 型腔零件的工艺分析7.1 零件图的分析如图 7.1 所示为型腔零件的二维图，图 7.2 所示为型腔零件的三维图，由于图纸幅面较大，故尺寸看不清楚，详细尺寸请查看 CAD 附图。图 7.1 型腔零件二维图图 7.2 型腔零件三维图第 7 章 型腔零件的工艺分析25由图分析得知，该零件的结构主要由外轮廓、腔、孔等组成。零件的成型部位公差按 IT6 级控制，其余非主要加工面按 IT14 级控制。通过对零件的结构形状分析得知，该零件需要进行多次装夹方能成型，故在二次装夹时，需要考虑好各面之间的位置度，装夹时需要设计合理的方案，且对刀准确。7.2 毛坯的选择塑料模具型腔及零部件包括型腔、型芯、滑块、镶件、斜顶、侧抽等，是与塑料直接接触而成型制品的模具零部件。模具型腔及零部件的材质直接关系到模具的质量、寿命，决定着所成型塑料制品的外观及内在质量，必须十分慎重，一般要在合同规定及客户要求的基础上，根据制品和模具的要求及特点选用。模具型腔及零部件用模具钢材的选用原则：根据所成型塑料的种类、制品的形状、尺寸精度、制品的外观质量及使用要求、生产批量大小等，兼顾材料的切削、抛光、焊接、蚀纹、变形、耐磨等各项性能，同时考虑经济性以及模具的制造条件和加工方法，以选用不同类型的钢材。该零件的材料选取 40Cr，毛坯的外形尺寸为 260mm130mm45mm。7.3 定位基准的选择粗基准：毛坯外轮廓及底面。精基准：零件外轮廓及上下表面。7.4 工艺路线的拟定工序 1：制造毛坯 260mm130mm45mm 方块。工序 2：铣底面。工序 3：铣外轮廓。工序 4：铣上表面、铣 80.4472.4mm 两型腔、钻浇口孔、铣分流道槽。工序 5：调头铣 76.4268.37mm 型腔、铣 86.4278.37mm 型腔。工序 6：钻水路孔。工序 7：热处理。工序 8：抛光成型面。26工序 9：钳工修模。工序 10：装配试验。7.5 刀具的选择刀具寿命与切削用量有密切的关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。通过查询相关资料，确定该零件的刀具如表 7.1。表 7.1 刀具选用表零件名称 型腔 零件材料 40Cr刀具规格名称 数量 加工表面 材料50mm 面铣刀 1 铣上下底面 硬质合金20mm 立铣刀 1 铣外轮廓 硬质合金20mm 麻花钻 1 预钻型腔底孔 高速钢16mm 立铣刀 1 型腔开粗 硬质合金10mm 立铣刀 1 半精铣型腔 硬质合金8mm 立铣刀 1 精铣型腔 硬质合金12mm 麻花钻 1 钻浇口孔 高速钢4mm 球刀 1 铣分流道槽 硬质合金3mm 中心钻 1 钻水路孔中心孔 高速钢6mm 麻花钻 1 钻水路孔 硬质合金8mm 锪钻 1 锪水路孔沉孔 硬质合金7.6 夹具的选择经分析，该零件需要进行多次装夹才能完成零件的加工，零件的装夹可以采用通用夹具虎钳进行装夹，在加工外轮廓时，可以选用磁台进行装夹其余面和孔的加工，均可以虎钳装夹。总 结27总 结此部分内容，仅供参考用，请自己根据你对本文的阅读，再进行相应的修改总结。本次塑料模具设计，全面考虑了塑料成型性能，模具结构特点，注射工艺参数，塑件表面粗糙度以及制造精度等，在理论分析和数据计算生产操作上论证该设计是合理可行的。并且，通过这次设计，我了解了注射模设计概况，熟悉了注射设备，基本掌握了注射成型的一般原理。在设计过程中也遇到了一些问题，通过对问题的探索与分析，最后得到圆满解决，更另深刻的知道了模具设计各个阶段的重要性和严谨性，达到了毕业设计的目的。伴随经济建设，特别是汽车、机械、电子、日用制造等行业的飞速发展，对模具设计与制造的人才的需求与日俱增，模具设计制造，特别是注射模具的设计与制造将更为受到重视，并将会广泛应用到各个领域中，飞速发展。相信这次设计中获得的经验及处理问题的能力将会对今后的学习和工作有所启示和帮助。28参考文献1曹宏深 赵仲治主编 塑料成型工艺及模具设计 北京机械工业出版社 19932黄虹主编 塑料成型加工与模具 化学工业出版社 2003 年 3 月第一版3黄锐主编 塑料工程手册 下册 第四章节 机械工业出版社4宋卓颐 史勤芳 房双宽 赵永仙编着 塑料原料与助剂 科学技术文献出版社 2003 年 9 月第 1 版5黄锐主编 塑料成型工艺学 第二版 中国轻工业出版社 1997 年 5 月第 2 版6塑料模设计手册（软件版） 机械工业出版社7王文广 田宝善 田雁晨 主编 塑料注射模具设计技巧与实例 化学工业出版社 2004 年 1 月第 1 版8田春年主编 塑料注射成型模具结构设计图册 北京 轻工业出版社 19989. Donggang Yao, Scaling Issues in Miniaturizaton of Injection Molded Parts Journal of Manufacturing Science and Engineering. November 2004, Vol.126/73310. The Thickness Profile of Ultra-High Molecular Weight Polythene Films During Sequential Biaxial Drawing .Polymer Engineering and Science ,January 2003.Vol.43 , No.1