弧形牙刷架模具设计 毕业设计.doc

本科毕业设计（ 论文 ）题 目：弧形牙刷架模具设计学 号：094812998 姓 名： 班 级： 09机自a4 专 业：机械工程及自动化学 院：机电工程学院 入学时间：2009级 指导教师： 日 期： 2013年5 月 15日41摘 要本文主要介绍了弧形牙刷架注塑模设计。注塑模设计的主要过程有：塑料制品的工艺分析，型腔数目的确定，注塑机的选择以及模具的结构设计。弧形牙刷架注塑模的结构采用一模两腔形式，文中对模具的各部分零件进行了详细设计与计算，主要包括：浇注系统的设计，成型零件设计，导向机构设计，脱模机构设计，冷却机构设计以及排气系统设计。由于电器防尘板的结构简单，本套模具是通过推杆顶出，保证顺利脱模。本次毕业设计课题来源于生活，应用广泛，采用pro/e来实现三维设计及模具成型零件设计，运用moldflow分析制件的成型质量，再实现模架的装配，并在产品设计及模具装配过程中，辅助以必要的理论计算，可以大大缩短产品研发周期、模具设计周期，提高产品设计及模具设计的准确性、产品成型质量，降低产品研发、模具设计成本。模具精度满足设计要求，动、定模开合运动平稳，导向准确，无卡阻、咬死或刮伤现象，保证了成形制品的质量。本次毕业设计的结果也可应用于其它产品的注塑模设计。关键词：弧形牙刷架，注塑模设计，模具装配arc tooth brush holder mold designabstractthis paper describes a curved toothbrush holder injection mold design . injection mold design process : the structural design of plastic products, process analysis, determination of the number of cavities , the choice of the injection molding machine and mold . curved toothbrush holder injection mold structure using a two cavities form , detail design and calculation of the various parts of the mold , including: gating system design, the design of the molded parts , the design of the guide mechanism , pulling mechanism design , cooling mechanism design and the design of the exhaust system . due to the simple structure of the electrical dust board , the molds are putting top to ensure smooth ejection .the graduation design task originates from life, wide application,with pro/engineer to implement three-dimensional design of the dustproof buckle cover and the design of molding parts ,and shaping quality of part was analyzed by mold-flow, then accomplish the assemblage of the mold with the assistance of essential theory calculate mixed with computer-aided design. it would not only shorten the cycle of product research and mold design, and improve the preciseness and the product shaping quality, but also lower the cost of the research. having made the rational craft scheme in the design process, so it has met the requirement of producing in enormous quantities. mould precision meet the design requirements, moving, fixed mould opening and closing the smooth movement, the guidance accuracy, no jam, bite or scratch phenomenon, ensure the quality of the forming products. this graduation design is the result of the design of injection moulds can be applied to other products. key words: injection mold toothbrush holder 目 录摘 要2第1章 绪论6第2章 任务要求7第3章 塑料材料分析8第4章 塑件的工艺分析1141 塑件的结构设计1242 塑件尺寸及精度1243 塑件表面粗糙度1344 塑件的体积和质量13第5章 注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定1451 注射成型工艺过程分析1452 浇口种类的确定1553 型腔数目的确定15第6章 注射模具结构设计1661 型腔的布局1662 分型面的设计1663 浇注系统的设计17631 浇注系统组成17632 确定浇注系统的原则17633 主流道的设计18634 分流道的设计19635 浇口的设计2064 注射模成型零部件的设计21641 成型零部件结构设计22642 成型零部件工作尺寸的计算2465 模架的选用2566 排气结构设计2767 脱模机构的设计27671 脱模机构的选用原则27672 脱模机构类型的选择27673 推杆机构具体设计2868 注射模温度调节系统29681 温度调节对塑件质量的影响2968. 2 冷却系统之设计规则30第7章 模具材料的选用3171 成型零件材料选用3172 注射模用钢种32第8章 模具的计算与校核3381 注射机的选择33第9章 成型零件的加工工艺文件制定369. 1工艺卡制定36总 结37致 谢39参考文献40第1章 绪论模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到20世纪80年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。近年，不仅国有模具企业有了很大发展，三资企业、乡镇（个体）模具企业的发展也相当迅速。虽然中国模具工业发展迅速，但与需求相比，显然供不应求，其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面，中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距，因此，每年需要大量进口模具。 作为学习模具专业的学生，我们有必须以提高自己的基础理论为前提，为促进我国模具行业的发展而努力，为促进我国工业提高标准化水平而做出自己的贡献。毕业设计是教学计划中最后一个综合性实践教学环节，是学生在教师的指导下，独立从事设计工作的初步尝试，是对即将步入社会的毕业设计能力的一次全面考核，其基本目的是培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识、基本技能研究和处理问题的能力。是学生对前三年所学知识和技能进行系统化、综合化运用、总结和深化的过程。这次我的课题是牙刷架b型塑料件模具设计和制造。牙刷架现在越来越成为都市人浴室用品，如何更轻更便捷外形更好看成为了满足用户的需求首要考虑的因素。以牙刷架的注塑成型为研究课题，有助于分析了解注射模的设计流程，并更好地了解模具制造过程。在本次毕业设计中我将能够更好地了解到此类制件,该制品在机械中的作用和意义。综合运用所学的专业理论和知识分析能力学会解决实际生产问题. 这其中要用大量的cad/cam/cae技术，pro/e造型，能够让我对一副模具的设计过程有了更深一个层次的了解。增加自己在设计,计算与绘图方面的能力,掌握模具设计方法和步骤,了解模具的加工过程。加深自己的逻辑思维与形象思维相结合的文字及口头表达能力,养成严谨,认真,细致地从事技术工作的优良作风。pro/e、moldflow、ug等软件在注塑模具设计中的应用，成功地弥补了传统设计方法的不足，制品几何造型、分型面的创建、模具的结构设计，都是基于同一数据库进行的，既方便，又易保证制品的精度。但是由于本人的实践经验不足，因此考虑的问题可能有些地方不是很全面，设计中难免会出现错误，还望各位老师和同学指正。在此，我在这里衷心的感谢老师对我的指导和同学对我的帮助。第2章 任务要求一任务要求：设计注射成型模具二产品：弧形牙刷架三原材料为：abs，生产批量：大批量。图示2-1。图2-1 零件正反面三维图技术要求：1：壁厚均匀； 2：塑件不允许有裂纹和变形缺陷； 3：脱模斜度为301； 4：未注尺寸公差按所用塑料的低精度等级查取； 5：根据材料查取收缩率； 6：型腔数目：2。主要任务是完成塑件的工艺性分析以及成型零部件的设计和标准模架装配设计及模具材料的选择。一模两腔注射模的详细设计，包括浇口套，定位环等的选取，推出机构，冷却系统，定位螺钉的选择和装配，以及相关参数的校核，并完成模具装配图的二维图的绘制。第3章 塑料材料分析31 塑料材料的基本特性abs是上世纪40年代发展起来的通用热塑性工程塑料，是一个综合力学性能十分优秀的塑料品种，不仅具有良好的刚性、硬度和加工流动性，而且具有高韧性特点，可以注塑、挤出或热成型。abs树脂是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。 abs树脂容易加工，加工尺寸稳定性和表面光泽好，容易涂装、着色，还可以进行喷涂金属、电镀、焊接和粘接等二次加工性能，可广泛应用于电子电器领域，包括各种办公和消费性电子/电器，办公电器包括电子数据处理机、办公室设备。近年来在电子电器市场， abs树脂在要求阻燃和高耐热的电子/电器市场中将保持其地位，阻燃与耐高热的abs树脂在与abs/pc等工程塑料合金的竞争中具有明显的优势。 abs是一种浅黄色粒状或珠状不透明树脂，它无毒、无味、吸水率低，具有良好的综合物理机械性能，具有优良的电性能、耐磨性，尺寸稳定性、耐化学性和表面光泽等，并且易于加工成型。缺点是耐候性，耐热性差，且易燃。abs的外观为不透明呈象牙色的粒料，无毒、无味、吸水率低其制品可着成各种颜色，并具有90%的高光泽度。abs的相对密度为1.05，abs同其它材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。abs是一种综合性能十分良好的树脂，在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度，热变形温度比pa、pvc高，尺寸稳定性好，收缩率在0.4%0.7%范围内，若经玻纤增强后可以减少到0.2%0.4%，而且绝少出现塑后收缩。其临界表面张力为3438mn/cm。abs熔体的流动性比pvc和pc好，但比pe、pa及ps差，与pom和hips类似。abs的流动特性属非牛顿流体，其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。 比重: 1.05克/立方厘米 成型收缩率: 0.4-0.7% 吸水率:0.2%0.45% 成型温度：200-240 干燥条件：80-90 2小时 热变形温度为:70107使用温度范围:-4080硬度:hr6511532 塑件材料成型性能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长时间预热干燥80-90度,3小时.2.宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为270度).对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度. 3、如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。 4、如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。5.冷却速度快，模具浇注系统应以粗，短为原则，宜设冷料穴，浇口宜取大，如：直接浇口，圆盘浇口或扇形浇口等，但应防止内应力增大，必要时可采用调整式浇口。模具宜加热，应选用耐磨钢。6.料温对塑件质量影响较大，料温过低会造成缺料，表面无光泽，银丝紊乱料温过高易溢边，出现银丝暗条，塑件变色起泡。7.模温对塑件质量影响很大，模温低时收缩率，伸长率，抗冲击强度大，抗弯，抗压，抗张强度低。模温超过120度时，塑件冷却慢，易变形粘模，脱模困难，成型周期长。8.成型收缩率小，易发生熔融开裂，产生应力集中，故成型时应严格控制成型条件，成型后塑件宜退火处理。9.熔融温度高，粘度高，对剪切作用不敏感，对大于200克的塑件，应采用螺杆式注射机，喷嘴应加热，宜用开畅式延伸式喷嘴，注塑速度中高速。33 塑件材料主要用途abs树脂的最大应用领域是汽车、电子电器和建材。汽车领域的使用包括汽车仪表板、车身外板、内装饰板、方向盘、隔音板、门锁、保险杠、通风管等很多部件。在电器方面则广泛应用于电冰箱、电视机、洗衣机、空调器、计算机、复印机等电子电器中。建材方面，abs管材、abs卫生洁具、abs装饰板广泛应用于建材工业。此外abs还广泛的应用于包装、家具、体育和娱乐用品、机械和仪表工业中。 abs树脂广泛应用于汽车工业.电器仪表工业和机械工业中,常作齿轮,汽车配件,挡泥板,扶手,冰箱内衬,叶片,轴承,把手,管道,接头,仪表壳,仪表板,盆安全帽等:在家用电器和家用电子设备的应用前景更广阔,如电视机,收录机,冰箱,冷柜,洗衣机,空调机,吸尘器和各种小家点器材:日用品有鞋,包,各种旅游箱,办公设备,玩具及各种容器等,低发泡的abs能代替木材,适合作建材,家具和家庭用品。第4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。弧形牙刷架注塑件如图所示4-1，4-2，具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构简单，生产量大，要求较低的模具成本，成型容易，精度要求一般。 图4-1 零件正面图 图4-2 零件反面图41 塑件的结构设计（1）、塑件的壁厚塑件的壁厚是最重要的结构要素，是设计塑件时必须考虑的问题之一。塑件的壁厚对于注射成型生产具有极为重要的影响，它与注射充模时的熔体流动、固化定型时的冷却速度和时间、塑件的成型质量、塑件的原材料以及生产效率和生产成本密切相关。一般在满足使用要求的前提下，塑件的壁厚应尽量小。因为壁厚太大不仅会使原材料消耗增大，生产成本提高，更重要的是会延缓塑件在模内的冷却速度，使成型周期延长，另外还容易产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小则刚度差，在脱模、装配、使用中会发生变形，影响到塑件的使用和装配的准确性。选择壁厚时应力求塑件各处壁厚尽量均匀，以避免塑件出现不均匀收缩等成型缺陷。塑件壁厚一般在14，最常用的数值为23。本产品周边和底部壁厚均为2左右。（2）、塑件的圆角为防止塑件转角处的应力集中，改善其成型加工过程中的充模特性，增加相应位置模具和塑件的力学角度，需要在塑件的转角处和内部联接处采用圆角过度。在无特殊要求时，塑件的各连接角处均有半径不小于0.51的圆角。一般外圆弧半径大于壁厚的0.5倍，内圆角半径应是壁厚的0.5倍。该塑料件表面圆角半径和内部转弯处圆角都符合要求。（3）、孔塑料制品上通常带有各种通孔和盲孔，原则上讲，这些孔均能用一定的型芯成型。但当孔太复杂时，会使熔体流动困难，模具加工难度增大，生产成本提高，困此在塑件上设计孔时，应尽量采用简单孔型。由于型芯对熔体有分流作用，所以在孔成型时周围易产生熔接痕，导致孔的强度降低，故设计孔时孔时孔间距和孔到塑件边缘的距离一般都尖大于孔径，孔的周边应增加壁厚，以保证塑件的强度和刚度。42 塑件尺寸及精度塑料制品外形尺寸的大小主要取决于塑料品种的流动性和注射机规格，在一定的设备和工艺条件下流动性好的塑料可以成型较大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比较小。从节约材料和能源的角度出发，只要能满足制品的使用要求，一般都应将制品的结构设计的尽量紧凑，以便使制品的外形尺寸玲珑小巧些。该塑件的材料为abs，流动性较好，适用于不同尺寸的制品。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。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。由于塑料与金属的差异很大，所以不能按照金属零件的公差等级确定精度等级。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塑件的尺寸与公差（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mt3级精度，未注采用mt5级精度。 43 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等疵点来保证外，主要是取决于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般为ra 0.021.25之间，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的1/2，即ra 0.010.63。模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断增加，所以应随时给以抛光复原。该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高许多，为ra0.2，内部为0.4。44 塑件的体积和质量本次设计中，塑件的质量和体积采用proe测量，在proe软件中，使用分析功能，可以根据abs的密度为1.05，即可以得出该塑件制品的质量为50.66g。 第5章 注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定51 注射成型工艺过程分析根据塑件的结构、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。（1）、成型前对原材料的预处理根据注射成型对物料的要求，检验物料的含水量，外观色泽，颗粒情况并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标，对原材料进行适当的预热干燥，abs材料吸水率为0.2%0.45%，成型前一般在80-90干燥处理2h。（2）、料筒的清洗在初用某种塑料或某一注射机之前，或者在生产中需要改变产品、更换原料、调换颜色或发现塑料中有分解现象时，都需要对注射机（主要是料筒）进行清洗或拆换。柱塞式注射机料筒的清洗常比螺杆式注射机困难，因为柱塞式料筒内的存料量较大而不易对其转动，清洗时必须拆卸清洗或者采用专用料筒。对螺杆式通常是直接换料清洗，也可采用对空注射法清洗。 （3）、脱模剂的选用脱模剂是使塑料制件容易从模具中脱出而敷在模具表面上的一种助剂。一般注射制件的脱模，主要依赖于合理的工艺条件与正确的模具设计。在和产上为了顺利脱模，常用的脱模剂有：硬脂酸锌，液体石蜡（白油），硅油，对abs材料，可选用硬脂酸锌，因为此脱模剂除聚酰胺塑料外，一般塑料都可使用。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13小时。52 浇口种类的确定注射模的浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道。其作用是将塑料熔体充满型腔并使注射压力传递到各个部分。浇注系统设计的好坏对塑件性能、外观及成型难易程度影响很大。它由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。其中浇口的选择与设计恰当与否直接关系到制品能否完好的成型。由于本设计中盒子塑件外表面质量要求较高，所以选用侧浇口。侧浇口直接在盒子的侧面处进，盒子组装后，浇口被遮挡起来。侧浇口主流道需要设拉料杆，分流道与产品相连，顶出产品包含流道连接在一起。53 型腔数目的确定因为本设计中采用侧浇口，且塑件的尺寸不大，为提高塑件成功概率，并从经济型的角度出发，节省生产成本和提高生产效率，采用一模二腔，进行加工生产。第6章 注射模具结构设计61 型腔的布局型腔的布局与浇注系统的布置密切相关,型腔的排布应使每个型腔都通过浇注系统从总压力中均等的分得所需的压力,以保证塑料熔体均匀地充满每个型腔,使各型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能短，同时采用平衡流道。型腔布局由图所示。由于本设计中塑件是上下两部分配合装配使用，需要相同的注射工艺参数，以达到高的成功率，模具采用侧浇口，并采用对称式布局，以求达到良好的浇注质量如图6-1。图6-1型腔布局方式62 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；5）使推杆痕迹不露在塑件外观表面上；6）使塑件易于脱模。综合考虑各种因素，并根据本模具制件的外观特点，采用平面分型面如图5-2，并选择在塑件的最大平面处，开模后塑件留在动模一侧。图6-2分型面的选择63 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，本设计中采用普通侧浇口浇注系统。正确设计浇注系统对获得优质的塑料制品极为重要。631 浇注系统组成普通流道浇注系统的组成一般包括以下几个部分。1主浇道 2第一分浇道 3第二分浇道 4浇口 5型腔 6冷料穴632 确定浇注系统的原则在设计浇注系统时应考虑下列有关因素：a)、塑料成型特性：设计浇注系统应适应所用塑料的成型特性的要求，以保证塑件质量。b)、模具成型塑件的型腔数：设置浇注系统还应考虑到模具是一出二腔或一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。c)、塑件大小及形状：根据塑件大小，形状壁厚，技术要求等因素，结合选择分型面同时考虑设置浇注系统的形式、进料口数量及位置，保证正常成型，还应注意防止流料直接冲击嵌件及细弱型芯受力不均以及应充分估计可能产生的质量弊病和部位等问题，从而采取相应的措施或留有修整的余地。d)、塑件外观：设置浇注系统时应考虑到去除、修整进料口方便，同时不影响塑件的外表美观。e)、冷料：在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件质量，故设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。 633 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。（1）、主流道的尺寸设计中选用的注射机为海天160xa，其喷嘴直径为3，喷嘴球面半径为16，浇口衬套如图（6）所示。图6-3浇注系统与定位环、浇口套（2）、主流道衬套的形式选用类型的衬套，这种类型可防止衬套在塑料熔体反作用下退出定模。将主流道衬套和定位球设计成两个零件，然后配合固定在模板上，衬套与定模板的配合采用。634 分流道的设计分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道，分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态。本设计中由于塑件排布比较紧凑,且采用侧浇口。如图所示图6-4。图6-4主流道和侧浇口的位置635 浇口的设计浇口又叫进料口，是连接分流道与型腔的通道。它有两个功能：一是对塑料熔体流入型腔起着控制作用；另一个是当注射压力撤销后封锁型腔，使型腔中尚未固化的塑料不会倒流。常向的浇口形式有直接浇口，侧浇口，点式浇口，扇形浇口，圆盘式浇口，环形浇口等。浇口的位置选择原则：浇口的位置与塑件的质量有直接影响。在确定浇口位置时，应考虑以下几点：1. 熔体在型腔内流动时，其动能损失最小。要做到这一点必须使 1)流程(包括分支流程)为最短； 2)每一股分流都能大致同时到达其最远端； 3)应先从壁厚较厚的部位进料； 4)考虑各股分流的转向越小越好。2. 有效地排出型腔内的气体。根据浇口选用原则和为保证塑件表面质量及美观效果，采用侧浇口。浇口一般尺寸如cad图所示，根据此图结合实际选用适当值。3.最佳浇口位置分析根据moldflow分析浇口位置如下图6-5所示图6-5最佳浇口位置636 冷料穴的设计主流道的末端需要设置冷料穴以往上制品中出现固化的冷料。因为最先流入的塑料因接触温度低的模具而使料温下降，如果让这部分温度下降的塑料流入型腔会影响制品的质量，为防止这一问题必须在没塑料流动方向在主流道末端设置冷料穴以便将这部分冷料存留起来。图6-6 z型拉料杆冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上，其标称直径与主流道直径相同或略大一些，这里取为，最终要保证冷料体积小于冷料穴体积。冷料穴的z形式有多种，这里采用z形式的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它与推杆配用，开模时倒锥形的冷料穴通过内部的冷料先将主流道凝料拉出定模，最后在推杆的作用下将冷料和和主流道凝料随制品一起被顶出动模。如上图6-6所示。64 注射模成型零部件的设计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。641 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。本设计中采用整体式凹模，其特点是结构简单，牢固可靠，不容易变形，成型出来的制品表面不会有镶拼接缝的溢料痕迹，还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。不过模具加工起来比较困难，要用到数控加工或电火花加工。型腔2d如图6-7图6-7 型腔2d图2）、凸模的设计本设计中零件结构较为简单，深度较大，但经过对塑件实体的仔细观察研究发现，塑件采用的是镶块式型芯。这样的型芯加工方便，便于模具的维护，型芯与动模板的配合可采用。型腔2d如图6-10，镶件如图6-11,6-12图6-10 型芯2d图图6-11 镶件1图6-12 镶件2642 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成型零部件的工作尺寸。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%，计算模具成型零部件工作尺寸的公式为： 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it78级作为模具制造公差。在此取it8级，型芯工作尺寸公差取it7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。各成型零部件工作尺寸的具体数值见图纸。65 模架的选用1、确定模具的基本类型注射模具的分类方式很多，此处是介绍的按注射模具的整体结构分类所分的典型结构如下： 单分型面注射模、双分型面注射模、带有活动成型零件的注射模、侧向分型抽芯注射模、定模带有推出机构的注射模、自动卸螺纹的注射模、热流道注射模。2、模架的选择根据对塑件的综合分析，确定该模具是单分型面的模具，由gb/t12556.1-12556.2-1990塑料注射模中小型模架可选择sc型的模架，其基本结构如下图5-1：图 6-13sc型模具定模采用两块模板，动模采用一块模板，又叫两板模，大水口模架，适合侧浇口，潜伏式浇口的注射成形模具。由分型面分型面的选择而选择模具的导柱导套的安装方式，经过考虑分析，导柱导套选择选正装。根据所选择的模架的基本型可以选出对应的模板的厚度以及模具的外轮廓尺寸，经过计算可以知道该模具是一出二腔的模具，而型腔之间的距离在20-40mm之间把型腔排列成一模二腔可侧得长为280mm，宽为180mm，模架的长l=280+复位杆的直径+螺钉的直径+型腔壁厚400mm模架的宽w=180+复位杆的直径+型腔壁厚350mm根据模仁的尺寸，在计算完模架的长宽以后，还需要考虑其他螺丝导柱等零件对模架尺寸的影响，在设计中避免干涉。所以就取bl=350x400的模架，塑件的z向高度为20mm，塑件的胶位平均分配在定模和动模部分，该模具型腔结构简单，型芯、型腔的固定是固定总高度的加30-50mm，b板的厚度取50mm，满足强度要求，a板为100mm，c板为100mm（c的选择应考虑推出机构的推出距离是否满足推出的高度）在本设计中，因为采用futaba的sc3540标准模架， 综上所述所选择的模架的型号为：futaba sc-3540-a100-b50-c10066 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。67 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，推杆固定板和推板，推出机构的导向和复位部件等组成。671 脱模机构的选用原则（1）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）；（2）推力分布依脱模阻力的的大小要合理安排；（3）推杆的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部产生隙裂；（4）推杆的强度及刚性应足够，在推出动作时不产生弹性变形；（5）推杆位置痕迹须不影响塑件外观；672 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。本设计中采用推杆推出机构使塑料制件顺利脱模。673 推杆机构具体设计（1）、推杆布置该塑件采用了4mm及6mm大小的推杆，其分布情况如图6-14所示，这些推杆均匀的分布在产品边缘处，使制品所受的推出力均衡。 图6-14推杆布置（2）、推杆的设计本设计中采用圆形截面推杆，设计时推杆的直径根据不同的设置部位选用不同的直径。推杆端平面不应有轴向窜动。推杆与推杆孔配合一般为，其配合间隙不大于所用溢料间隙，以免产生飞边，abs塑料的溢料间隙为。 68 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。681 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。68. 2 冷却系统之设计规则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，设在模块以外的冷却孔道比较不易精确地冷却模具。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8mm。 如图6-16（a）。6-16（b）图6-16模具冷却水路图(a)图6-16模具冷却水路图(b)第7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。71 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72 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45的预硬模具钢。型芯和型腔采用p20，调质hbs350380如图7-1为本模具使用钢种表1 模具所用钢种第8章 模具的计算与校核81 注射机的选择由于采用一出二腔，需要至少注射量为50.66x2=101.32g，流道水口废料约5g，总注塑量达到约106.32g，再根据工艺参数（主要是注射压力），综合考虑各种因素，选定注射机为海天160xa。注射方式为螺杆式，其有关性能参数为如表2：表2 海天htf160xa参数型号 参数单位1601a螺杆直径mm40理论注射容量cm3253注射重量psg230注射压力mpa202注射行程mm201螺杆转速r/min0230料筒加热功率kw9.3锁模力kn1600拉杆内间距(水平垂直)mm455455允许最大模具厚度mm500允许最小模具厚度mm180移模行程mm420移模开距(最大)mm920液压顶出行程mm140液压顶出力kn33液压顶出杆数量pc5油泵电动机功率kw18.5油箱容积l240机器尺寸(长宽高)m5.41.452.05机器重量t58.1.1 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： 式中 -型腔数量 -单个塑件的质量（） -浇注系统所需塑料的质量（） 本设计中：n=2 53.19 =5 m=2*53.19+5=116.38cm3注塑机额定注塑量为253cm3注射量符合要求。8.1.2 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。 式中 n -型腔数目 -单个塑件在模具分型面上的投影面积 -浇注系统在模具分型面上的投影面积 n=2 =1800 =160=2x9000+160=18160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 f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=18160x30x1.1=599.28kn1600kn8.1.3 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式中 -注射机允许的最大模厚 -注射机允许的最小模厚本设计中模具厚度为310mm 180h500， 符合要求（2）、开模行程（s）的校核模具开模后为了便于取出制件，要求有足够的开模距离，所谓开模行程是指模具开合过程中动模固定板的移动距离。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：式中 -推出距离 -包括浇注系统凝料在内的塑件高度 本设计中 =420 = 55 mm =123 mm总的开模距离需要s=178mm以上经计算，符合要要求。第9章 成型