气压瓶盖注塑模 毕业设计说明书.docx

第一章 前 言随着注射成型技术的不断发展，塑料制品已经深入到日常生活中的每个角落。由于塑料件具有重量轻，生产方便，价格便宜，放大到成人用品，小到儿童玩具，几乎全部采用塑料件生产。塑料件的模具结构设计，应根据企业实际生产的具体要求来进行模具结构设计。模具生产水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品成本质量、效益和新产品的开发能力。注射成型在整个塑料制品生产行业占有非常重要的地位，目前，除少数几种塑料外，几乎所有的塑料品种都可以采用注射成形。据统计，注射制品约占所有塑料制品总产量的30，全世界每年生产的注射模数量约占所有塑料成型模具数量的50。早期的注射成型方法主要用于生产热塑性塑料制品，随着塑料工业的迅速发展以及塑料制品的应用范围不断扩大，目前的注射成形方法已经推广应用到热固性塑料制品和一些塑料复合材料制品的生产中。例如，日本的酚醛（热固性塑料）制品生产过去基本上依靠压缩和压注方法生产，但目前已经有70被注射成型所取代。注射成型方法不仅广泛应用于通用塑料制品生产，而且就工程塑料而言，它也是一种最为重要的成型方法。据统计，在当前的工程塑料制品中，80以上都要采用注射成型的方法。所以作为机械专业的学生，对模具设计的了解是必须的。本设计是对气压瓶盖的注塑模进行设计，通过对塑件的分析，塑件体积不大，为了提高效率，采用的是一模两腔成型，并同时采用侧向抽芯机构。设计中，依次对模具的浇注系统、成型零件、推出机构、侧向抽芯机构等各部分进行了设计及必要的计算，并利用绘图软件autocad、pro/e画出了整体装配图及主要零件图。在说明书中适当加入了零件的插图以便详细说明。本设计的研究目的：1、检验理论知识掌握情况，将理论与实践结合。2、逐步掌握进行模具设计的方法、过程，为将来走向工作岗位打下基础。3、培养自己的动手能力、创新能力、计算机运用能力。在设计过程中，本人遇到了不少的困难，但通过查阅资料，请教老师和同学，也都一一克服了。这个过程让我感觉很充实，并从中看到自己的许多不足，学到了更多新的知识。相信对自己以后的工作定能提供很大的帮助。第二章塑件成型工艺分析2.1塑件图：图2.1 塑件三视图图2.2 塑件三维图技术要求：1、外表无痕，表面粗糙度ra3.2；2、未注倒角r0.5，未注尺寸公差取mt4级精度；3、大批量生产。2.2 塑件的工艺性分析2.2.1 分析制品原材料的工艺性给定的塑件材料选用 abs（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）塑料。(1) abs 的基本特性abs 是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯3 种单体合成的。每种单体都具有不同性能：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性，使abs 有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性，使abs 坚韧；苯乙烯具有易加工、高光洁度、高强度，使abs 有良好的加工和染色性能。abs 无毒、无味，呈微黄色，成型的塑料件有较好的光泽。有极好的冲击强度，且在低温下也不迅速下降。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，不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。abs 表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。abs 有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。经过调色可配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，性能：综合性能较好，冲击韧度、力学性能较高，尺寸稳定而化学性、电气性能良好；易于成形和机械加工，与此相反372 有机玻璃的熔接性良好，可作双色成形塑件，且表面可镀铬。用途：适于制作一般机械零件、减摩耐摩零件、传动零件以及化工、电器、仪表等零件。(2) 成形特性1）无定形塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也有差异，应按品种确定成形方法及成形条件。2）吸湿性强，含水量应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。3）流动性中等，溢边料 0.04mm 左右（流动性比聚苯乙烯、as 差，但比聚碳酸脂,聚氯乙烯好）。4）比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高）。料温对物性影响较大，料温过高易分解（分解温度为250左右，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高塑件，模温宜取5060，要求光泽及耐热型料宜取6080。注射压力应比聚苯乙烯高，一般用柱塞式注射机时料温为180230，注射压力为100140mpa，螺杆式注射机则取160230，70100mpa 为宜。5）模具设计时要注意浇注系统，分流道及浇口截面要大，选择好进料口位置、形式，推出力过大机械加工时塑料件表面呈现“白色”痕迹（但热水中预热可消失），在成型时的脱模斜度2，收缩率取0.5。2.2.2主要技术指标abs主要技术指标，见以下表格表2.1 abs 的成型条件注射成型机类型螺杆式密度/(kg dm-3) 1.031.07计算收缩率0.30.8预热温度()8085时间(s)23料筒温度后段() 150170中段()165180前段()180200喷嘴温度/170180模具温度/5080注射压力/mpa60100成型时间注射时间(s)2090高压时间(s)05冷却时间(s)20120总周期(s)50220螺杆转速/r/min30适用注射机类型螺杆式、柱塞式均可后处理方法红外线灯、烘箱温度（）70温度（）24表2.2 abs 的物理性能材料性能absabs 玻璃纤维增强密度/(g/cm)1.021.161.201.38比体积/(cm/g)0.860.980.720.83吸水性/%(24 小时)0.20.40.10.7长时间透明度或透光度表2.3 abs 的热性能材料性能absabs 玻璃纤维增强计算收缩率（%）0.40.70.10.2熔点(粘流温度)/ 130160熔融指数(g/10min)200、载荷50n热变形温度/ 0.45mpa901081161211.8mpa83103112116线膨胀系数/(10-5/)7.02.8比热容/j/(k)1470热导率/w/(mk)0.2630.263燃烧性/(/min)慢慢2.2.3 塑件结构分析制品为气压瓶盖，壁厚1.5mm，采用注射成型，进行大批量生产。制品要求表面光滑，外表面不允许出现划伤、气泡、缩孔等缺陷，且要求较低的表面粗糙度值，精度等级可选：4（一般精度，sj/t10628-95 标准），因而浇口应开设在塑件隐蔽处。制品的侧面深孔由滑块上的型芯成型，该模具选择一次开模。考虑到该塑件注射时要有一定的流动性，以及抗冲击性等因素所以选择abs（ 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）。2.2.4 脱模斜度的确定由于制品冷却后产生收缩时会紧紧包在凸模上，或由于黏附作用而紧贴在型腔内。为了便于脱模，防止制品表面在脱模时划伤、擦毛等，在制品设计时应考虑其表面在合理的脱模斜度。本设计由于制品本身已具有较大斜度，故无需再增加斜度。2.2.5 拟定模具的结构形式(1) 型腔数量的确定型腔数量以及位置如何确定要根据塑件制品的尺寸大小、结构难易程度、生产效益等诸多因素灵活确定。一般确定型腔数目的四种方法1）根据经济性确定型腔数目根据总成型加工费用最小的原则，并忽略准备时间和生产原料费用，仅考虑模具加工费和塑件成型加工费。2）根据注射机的额定锁模力确定型腔数目当成型大型平板制件时，常用这种方法。设注射机的额定锁模力为f（n），型腔内塑料熔体的平均压力为pm（mpa），单个制品在分型面上的投影面积为a1（mm2 ），浇注系统在分型面上的投影面积为a2 （mm2 ），则即：(2.1)3）根据注射机的最大注射量确定型腔数目设注射机的最大注射量为g（g），单个制品的质量为（g），浇注系统的质量为 （g），则型腔的数目n 为：(2.2)4）根据制品精度确定型腔数目。一般来说，每增加一个型腔，制品尺寸精度要降低4%，所以不是型腔的数目越多越好。对于高精度制品，由于多型腔模具难以使各型腔的成型条件均匀一致，故通常推荐型腔数目不超过4 个。该塑件精度要求一般，精度等级为4，生产批量比较大，可以采用一模多腔的形式。但是考虑到塑件在脱模时需要侧抽芯。同时根据经验，在模具中每增加一个型腔，制品尺寸精度要降低4%；再加上考虑到经济因素，初定为一模两腔的模具结构形式。(2) 模腔排列形式的确定本塑件在注射时采用一模两件，即模具需要两个型腔。考虑到腔与腔之间的距离，并保证刚度与强度及受力均衡，固采用对称式，拟采用图2.3所示的型腔排列方式：图 2.3 模腔排列形式2.2.6分型面结构设计模具上用以取出塑件或取出浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面，分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动充填性及制品的脱模，分型面的位置也影响着成型零部件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键内容。(1) 分型面的选择原则1)选在制品最大外形尺寸之处。因为制品一般都是在最大投影面积之处分模，否则，很难脱模。同时，应尽可能使制品留在动模一侧，有利于取出塑件。2)避免影响塑件外观。尤其是对表面要求较高的塑件。3)便于浇口进料，利于成型，易于排气。4)利于型腔加工，从而使制品精度易于保证。5)有助于侧抽芯或便于侧抽芯；利于型腔或型芯结构的装卸和保证其强。6)利于嵌件的安装以及活动镶件和弹性活动螺纹的安装。7)有利于简化模具结构。该塑件在进行塑件设计时已经充分考虑以上确定分型面的基本原则，从按钮帽实物的结构可以看出，该塑件需外侧抽芯，所以在确定分型面时，还要确定好侧抽芯结构。外侧抽芯采用滑块侧抽芯。具体结构见装配图。(2)分型面的选择方案图2.4 分型面如图2.4所示，此种方案满足分型面在制品最大外形尺寸之处，并能够保证塑件上表面曲面的质量要求，而且塑件在分型面处的表面质量无特殊要求，塑件左侧采用滑块侧抽芯机构，整个塑件成型精度比较高，模具结构也比较简单。第三章 注射机型号的确定3.1注射量的计算模具所需塑料熔体注射量(3.1)式中 m一副模具所需塑料的质量或体积（g或）； n初步选定的型腔数量； 单个塑件的质量或体积（g或）； 浇注系统的质量或体积（g或）。根据pro/e 建模得到塑件的质量为=11.30g，密度由表可查得=1.041.07g/（在本设计中取1.07g/），所以塑件的体积为：(3.2)是个未知值，我们取0.6n来计算，即：=1.6211.30=36.16g(3.3)3.2塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需要的锁模力计算根据pro/e 建模，对塑件投影面积分析得为2724.41。流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积，在模具设计前是个未知数，根据多型腔模的统计分析，大致是塑件在分型面上的投影面积的0.20.5 倍, 结合本设计的实际情况取0.4，则总的投影面积计算为： 22724.41+0.42724.41 = 6538.58(3.4)从而得到 = a = 6538.5835 = 228850.30n(3.5)式中，注射机的额定锁模力（n）； 模具型腔内塑料熔体平均压力（mpa），一般为注射压力的0.3 0.65 倍，通常为2040mpa，在此设计中查表得abs取35mpa。3.3选择注塑机型号根据上面计算得到的m和值来选择一种注射机，注射机的最大注射量（额定注射量g）和额定锁模力f应满足 (3.6)式中，注射系数，无定型塑料取0.85,结晶型塑料取0.75。(3.7)注射机规格主要是根据塑件的大小及型腔的数目和排列方式来确定，在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下进行注射机相关参数的计算。在本设计中，根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值，初步选用sz-60/450 卧式注射机，主要技术参数如表3.1 所列：表3.1 注射机主要技术参数型号sz-125/630结构类型卧理论注射量/140螺杆（柱塞）直径/mm40注射压力/mpa126注射速率/(g/s)110塑化能力/(g/s)16.8螺杆转速/(r/min)14-200锁模力/kn530拉杆内间距/mm370320移模行程/mm270最大模具厚度/mm300最小模具厚度/mm150锁模形式双曲肘喷嘴口直径/mm125定位孔直径/mm15喷嘴球半径/mm/3.4注射机工艺参数及型腔数量的校核3.4.1最大注塑量的校核为确保塑件质量，注射模一次成形的塑料重量（塑件和流道凝料重量之和）应该在公称注射量的35%75%范围内，最大可达80%，最低不应小于10%。 (3.8)即： 0.3552.43 (3.9)0.75112.35 (3.10) 而塑件和流道凝料重量之和m为36.16g ，在上述范围内，故最大注射量符合要求。3.4.2型腔数量的校核(1) 由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数n(3.11)所以， 所设定的型腔数符合要求， 合格。式中，k注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8； m注射机的额定塑化量，取16.8g/ s； t 成型周期， 取30s。(2) 按注射机的最大注射量校核型腔数量n：8.7(3.12)上式右边=8.7 2（ 符合要求）式中 g 注射机允许的最大注射量（ g 或c m ）(3)按注射机的额定锁模力校核型腔数量n：(3.13) 上式右边=5.2 2 （ 符合要求）式中，f注射机的额定锁模力(n)； 单个塑件在模具分型面上的投影面积(m m )； 浇注系统在模具分型面上的投影面积(m m )；p塑料熔体对型腔的成型压力(mp a) 一般是注射压力的8 0 %。3.4.3最大和最小模具厚度校核sz125/630 型注射机所允许模具的最小闭合厚度为150mm，最大闭合模厚为300mm，而本设计的模具厚度为=160mm，即模具满足的安装要求。2.4.4开模行程的校核s(3.14)式(3.14)右边：24+60+（510）=8994 270 mm（ 符合要求）式中 s注塑机的最大开模行程（mm） 塑件脱出距离 （也可作为凸模高度）（mm）塑件高度（mm）第四章 浇注系统的设计注射模的浇注系统是指在模具中从主流道始端到型腔之间的塑料熔体的流动通道。其作用是使塑料熔体平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。浇注系统分为普通浇注系统和无流道浇注系统两大类。本设计采用普通的浇注系统，包括流道（由主流道、分流道、和冷料穴三部分组成）和浇口。 4.1 流道设计流道设计包括主流道、分流道和冷料穴的设计。4.1.1主流道的设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体入口处，是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，端面为圆形，带有一定的锥度，便于塑料熔体按序顺利地向前流动，开模时主流道凝料又能顺利地被拔出。主流道的尺寸直接影响到塑件熔体的流动速度和充模时间，甚至塑件的质量。主流道设计要点(1)为便于将凝料从主流道中拉出，主流道通常设计成圆锥形，其锥角=26。内壁表面粗糙度ra 一般为0.8。(2)为防止主流道与喷嘴处溢料及便于将主流道凝料拉出，主流道与喷嘴应紧密对接，主道进口处应制成球面凹坑，其球面半径为r2= r1+(12)mm,凹入深度35mm。(3) 为了物料的流动阻力，主流道末端与分流道连接处呈圆角过渡，其圆角半径r=13mm。(4)主流道长度l 应尽量短，否则将增加主流道凝料，增大压力损失，一般主流道长度由模具结构和模板厚度所确定，一般不大于60mm。 本设计主要设计参数如下：(1)形状：圆锥形；(2)半锥角：1.5；(3)内壁的粗糙度为ra0.4m，抛光时沿轴向进行；(4)主流道大端呈圆角，r=2mm。(5)凹坑的球面半径r=15mm,凹入深度3mm；(6)喷嘴孔径小端直径d=3.5mm；(7)主流道长度取71mm。4.1.2主流道衬套的形式图 4.1 主流道衬套主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，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，以便有效地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。为方便加工，本模具将定位圈和衬套设计成分体式，其定位圈结构尺寸如图4.2所示。图4.2 定位圈4.1.3主流道衬套的固定主流道衬套的固定形式如图4.3 所示。 图4.3 主流道衬套的固定形式1内六角螺钉；2定位圈；3定模板；4主流道衬套；5定模板。4.1.4冷料穴的设计当注射机未注射塑料之前，喷嘴最前面的熔体塑料的温度较低，形成冷凝料头，为了防止这些冷料进入型腔而影响塑件质量，在进料口的末端的动模板上开设一洞穴或者在流道的末端开设洞穴，这个洞穴就是冷料穴。它的作用是储存因两次注塑间隔而产生的冷料头以及熔体流动的前锋冷料，防止冷料进入型腔而形成冷接缝。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端的直径。为了使主流道凝料能顺利地从主流道衬套中脱出，往往是冷料穴兼有开模时将主流道凝料从主流道拉出而附在动模一边的作用，根据拉料的方式的不同，冷料穴的形式又可分为与推杆匹配的冷料穴、与拉料杆匹配的冷料穴和无拉料杆的冷料穴三种。(1)主流道冷料穴的设计本设计中对于冷料穴的选择是按照设计的目的来选择的。由于此设计的目的是要实现自动脱模。所以选择如下图的冷料穴（与推杆相匹配的冷料穴）。这种冷料穴的底部有一根推杆，而推杆安装在推板上，与其它推杆连用。该设计采用的下图中的冷料穴，它很容易将主流道凝料拉离定模，当其被推出时又很容易脱落。示意图如下： 图 4.4(2)分流道冷料穴的设计该模具设计采用侧浇口形式，故无须考虑分流道的冷料穴设计。4.1.5分流道的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，起分流和转向的作用。在本设计中，因是两型腔模具，所以必须设置分流道。分流道的截面形状有圆形、半圆形、矩形、梯形、u 形等多种。如下图所示图 4.5流过同等横截面积的条件下，横截面为正方形的流动阻力最大，传热最快，热量损失最大，因此对热塑性塑料注射模而言，不宜采用正方形的分流道。而圆形横截面流动阻力小，热量损失最小，熔体降温也最慢，但从加工来说，它需要同时在动模和定模上开设半截面，要使两者完全吻合，制造较困难。半圆形和矩形截面的分流道比表面积（即表面积/体积比）较大，较少采用。而梯截面、u 形截面的分流道，加工容易且热量散失和流动阻力也不大。为了便于机械加工及凝聊脱模，本设计的分流道设置在分型面上，截面形状采用加工工艺性比较好的梯形截面。一般采用下面经验公式可确定截面尺寸，即 (4.1) (4.2)式中，b 梯形大底边的宽度（mm）m 塑件的质量（g） l 单向分流道的长度（mm） h 梯形的高度（mm）梯形的侧面斜角常取510,在应用上式1时应注意它的适用范围，即塑件厚度在3.2mm以下，质量小于200g，且计算结果在3.2mm9.5mm范围内才合理，对于高黏度物料，如pvc和丙烯酸等塑料，适当扩大25%。在本设计中结合实际情况，取 l=40mm,由式(4.1)、(4.2)得b4, 。分流道截面形状如图4.6 所示图 4.6 分流道截面形状由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较理想，因此分流道的内表面粗糙度ra 并不要求很低，一般取0.63m1.6m，这样的表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力。避免熔流表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率。此处ra=0.8m。4.2浇口的设计4.2.1浇口的位置选择浇口的位置选择应遵循如下原则：(1)避免制件上产生喷射等缺陷，避免喷射有两种方法：a、加大浇口截面尺寸，降低熔体流速；b、采用冲击型浇口，改善塑料熔体流动状况，该模具采用方法a；(2)浇口应开设在塑件截面最厚处；(3)有利于塑件熔体流动；(4)有利于型腔排气；(5)考虑塑件使用时的载荷状况；(6)减少或避免塑件的熔接痕；(7)考虑分子取向对塑件性能的影响；(8)考虑浇口位置和数目对塑件成型尺寸的影响；(9)防止将型芯或嵌件挤歪变形。4.2.2浇口类型选择根据浇口的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为合适。侧浇口一般开设在模具的分型面上，从制品的边缘进料，故也称之为边缘浇口。侧浇口的截面形状为矩形，其优点是截面形状简单，易于加工，便于试模后修正。缺点是在制品的外表面留有浇口痕迹，因为该制件无表面质量的特殊要求，又是中小型制品的一模两腔结构，所以可以采用侧浇口。4.2.3浇口结构尺寸的经验计算侧浇口深度和宽度经验计算经验公式为：(4.3)(4.4)一般选用长度l0.50.75mm，这里取0.75mm。4.2.4浇注系统的平衡对于该模具，从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸对应相同，各个浇口也相同，浇注系统显然是平衡的。4.2.5浇注系统凝料体积计算(1)主流道凝料体积(4.5)(2)主流道冷料井凝料体积 (4.6)(3)分流道凝料体积 (4.7)(4)浇口凝料体积 (4.8)(5)浇注系统凝料总体积 (4.9)该值小于前面浇注系统凝料的估算，所以前面有关浇注系统的各项计算与校核符合要求，不需要重新设计计算。4.2.6浇注系统各截面流过熔体的体积计算(1)流过浇口的体积 (4.10)(2)流过分流道的体积(4.11)(3)流过主流道的体积 (4.12)4.2.7普通浇注系统截面尺寸的计算与校核(1)确定适当的剪切速率 对于主流道，取；对于分流道，取；对于点浇口，取；对于矩形类浇口，取。(2)确定体积流量q（浇注系统中各段的q 值是不相同的）a)主流道体积流量因塑件小，即使是一模四腔的模具结构，所需注射塑料熔体的体积也还是比较小的，而主流道尺寸并不小（和注射机喷嘴孔直径相关联），因此主流道体积流量并不大，取代入得(4.13)式中 流道断面尺寸的当量半径b)浇口体积流量侧（矩形）浇口用适当的剪切速率代入得(4.14)式中 w浇口宽度（mm）； h浇口深度（mm）；(2)注射时间（充模时间）的计算a)模具充模时间(4.15)式中 主流道体积流率（）；注射时间（s）； 模具成型时所需塑料熔体的体积（），。b)单个型腔充模时间(4.16)式中 单个型腔充模时间（s）； 单个型腔充满所需塑料熔体的体积（），； 浇口体积流量（）。c)注射时间根据经验公式求得注射时间(4.17)(3)校核各处剪切速率a)分流道剪切速率先求出分流道当量半径(4.18)式中 a分流道截面（梯形）面积； c分流道截面（梯形）周长。根据经验公式(4.19)可以计算出主流道剪切速率：，合理。式中 分流道剪切速率； 熔体的体积容量。b)主流道剪切速率同理，由式(4.19)得：，合理。第五章 成型零件的结构设计和计算成型零件是指构成模具型腔的零件，通常包括了凸模、凹模、成型杆、成型块等。设计时应首先根据塑料的性能、制件的使用要求确定型腔的总体结构、进料口、分型面、排气位、脱模方式等，然后根据制件尺寸，计算成型零件的工作尺寸，从机加工工艺角度决定型腔各零件的结构和其他细节尺寸，以及机加工工艺要求等。在工作中，成型零件承受高温高压塑件熔体的冲击和磨擦。在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸和表面。在开模和脱模时需要克服塑件的粘着力。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，它的强度和刚度必须在许可范围内。成型零件的结构，材料和热处理的选择及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素。5.1成型零件的材料选择构成型腔的零件统称为成型零件，本例的模具成型零件包括凸模、凹模和侧抽芯部件。由于型腔直接与高温高压的塑料相接触，它的质量直接关系到制件质量，因此要求它有足够的强度、刚度、硬度、耐磨力以承受塑料的挤压力和料流的磨擦力和足够的精度和表面光洁度，以保证塑料制品表面光高美观，容易脱模，一般来说成型零件都应进行热处理，使其具有hrc40以上的硬度，如成型产生腐蚀性气体的塑料如聚氯已烯等。还应选择耐腐蚀的钢材。根据塑件表面质量要求，查模具材料及热处理手册，本设计成型零件选用3cr2mo 调质处理，硬度一般为2835hrc,耐磨性号好且处理过程变形小。还有较好的电加工及耐腐蚀性。5.2成型零件结构设计和计算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，如果型腔侧壁和底板厚度过小，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，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚，尤其对于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能单纯凭经验来确定型腔壁厚和底板厚度。5.2.1成型零件的结构设计(1)凹模又称阴模，他是成型塑件外轮廓的零件，按其结构形式可分为整体式凹模和组合式凹模。整体式凹模是由一整块金属材料直接加工而成。其特点是为非穿通式模体，强度好，不易变形，塑件表面光滑平整，没有镶拼的痕迹。但由于加工困难，故只用于小型且形状简单的塑件成型。本塑件分型面设置于没有突出的光滑顶面，凹模深度比较浅且形状简单，易加工，故可采用整体凹模结构。如图5.1 所示。(2) 凸模（即型芯）是塑件内表面的成型零件，通常可分为整体式和组合式两种类型。该塑件采用组合式凸模。如图5.2所示。(3)塑件的侧面各有一个较长的孔，分模时无法脱出，需要使用侧抽芯才能顺利脱模。侧面型芯做成镶块，一般单独制造，这样将易于加工成形，并且在生产中方便直接替换。图5.1 凹模 图5.2 凸模5.2.2成型零件工作尺寸的计算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，如果型腔侧壁和底板厚度过小，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，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚，尤其对于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能单纯凭经验来确定型腔壁厚和底板厚度。查阅参考文献中国模具设计大典第二卷轻工模具设计，该设计所用的公式如下：凹模（型腔）径向尺寸的计算： (5.1) 凸模（型芯）径向尺寸的计算：(5.2)凹模（型腔）高度尺寸的计算：(5.3)凸模（型芯）高度尺寸的计算：(5.4)型芯之间或成型孔之间间距的计算：(5.5)以上式中， 型腔径向尺寸（mm）、 塑件径向尺寸(mm) 型芯径向尺寸(mm)凹模的深度尺寸（）、塑件高度尺寸（）型芯之间或成型孔之间间距（）塑件内部之间尺寸（） 塑料的平均收缩率（%） 塑件公差值（） 组合型芯制造公差（）对于型腔径向尺寸来说，已知查得abs平均收缩率 由式(5.1)，可得 对于型腔深度尺寸来说，已知由式(5.3)，可得 对于型芯径向尺寸来说，已知由式(5.2)，可得 对于型芯高度尺寸来说，已知由式(5.4) ，可得 5.3型腔零件强度、刚度的校核在注射成型过程中，型腔主要承受塑件熔体的压力，因此，模具型腔应该有足够的强度和刚度。如果型腔壁厚和底版厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料本身的许用应力 时，型腔将导致过大的塑性变形，甚至开裂。与此同时，若刚度不足将导致过大的弹性变形，从而产生型腔向外膨胀或溢料间隙。因此，必须对型腔的强度和刚度进行一定的设计计算。在进行刚度计算时应注意以下几点：(1)保证制品能够顺利脱模；为达到此目的，型腔允许的弹性变形量不能大于制品的壁厚的收缩率。否则，制品成型后，其周期被变形的型腔紧紧包住，无法脱模。(2)当制品的某部分或某一尺寸同时有几项要求时，应以其中严格的要求来计算刚度。(3)当型腔尺寸的强度计算和刚度计算分界值（取决于制品结构形状，模具材料的许用应力，型腔允许的弹性变形量以及型腔内熔时的最大压力）难以分明的情况下，则应分别进行强度和刚度的计算，并取其最大值作为壁厚和底版的厚度。5.3.1侧壁厚度校核强度、刚度查参考文献模具设计与制造表6-6，由于选用组合式圆形型腔，选择以下公式： 按强度条件：(5.6) 按刚度条件：(5.7)式中，型腔侧壁厚度； 圆形型腔外半径（mm）； r圆形型腔内半径（mm）；e模具材料的弹性模量（mpa），预硬化钢取 mpa；p 型腔压力（mpa），一般取3050mpa；刚度条件，即允许变形量（mm）模具材料的许用应力(mpa)；通过查资料可得： 取40mpa；取300 mpa；按强度条件计算, 由式(5.6),有按刚度条件计算,由式(5.7),有根据上面刚度、强度比较， 符合要求。5.3.2底板厚度校核强度、刚度按强度条件：(5.8)按刚度条件：(5.9)按强度条件计算, 由式(5.8),有按刚度条件计算，由式(5.9),有本设计所选底板厚度为40mm，所以上述计算结果符合要求。第六章 模架的确定和标准件的选用由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合标准模架，选用结构形式为型、模架尺寸为315mm450mm的标准模架，即可符合要求。6.1定模座板（400mm450mm、厚25mm）定模座板是模具与注射机连接固定的板,材料为45钢。通过4个m16的内六角圆柱螺钉与型腔连接;定位圈通过4个m6的内六角圆柱螺钉与其连接;定模座板与浇口套为h7/m6 配合6.2定模板（同时为凹模）（315mm450mm、厚41mm） 本身为成型零件（凹模），并用于固定导套。其上的导套孔与导套一端采用h7/k6 配合，另一端才用h7/f7 配合；定模板与浇口套采用h7/m6配合。5.1.3动模型芯固定板（315mm450mm、厚40mm）用于固定型芯、导柱，其上还有斜导柱孔、滑块孔，一般选择45 钢，调质230hb270hb。，长内六角螺钉固定在其上。导柱固定孔与导柱为h7/k6 配合；斜导柱空与斜导柱为h8/f7 配合。6. 4垫块（56mm450mm、厚度80mm）(1)主要作用在动模座板与支承板之间形成推出机构的动作空间，或调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。(2)结构形式可以是平行垫块或拐角垫块，该模具采用平行垫块。(3)垫块材料垫块材料为q235a，也可用ht200、球墨铸铁等。因为铸铁材料有减震的作用，而且价格便宜，满足要求，该模具垫块采用q235a 制造。(4)垫块的高度h 校核(6.1)符合要求。式中，顶出板限位钉的厚度，该模具没采用限位钉，故其值为0；推板的厚度，为25 mm；推杆固定板厚度，为20mm；s推出行程，为8.5mm；推出行程富余量，一般为36mm，取4mm。6.5推板（199mm450mm、厚25mm）材料为45 钢。通过4个m8 的内六角圆柱螺钉将其与推板固定板固定。6.6推板固定板（199mm450mm、厚20mm）材料为45 钢；通过4个m8 的内六角圆柱螺钉将其与推板固定。第七章 合模导向机构的设计为了保证注塑模准确合模和开模，在注塑模中必须设有导向机构。导向机构主要起定位、导向以及承受一定侧压力的作用。导柱导向机构，包括导柱和导套两个主要零件，分别安装在动、定模两边。导柱的基本机构形式有两种。一种是除安装部分的凸肩外，长度的其余部分直径相同，称带头导柱，另一种是除安装部分的凸肩外，使安装的配合部分直径比外伸的工作部分直径大，称有肩导柱。带头导柱用于生产批量不大的模具，可以不用导套。有肩导柱用于采用导套的大批量生产并高精度导向的模具。装在模具另一边的导套安装孔，可以和导柱安装孔以同一尺寸一次加工而成，保证了同轴度。导柱前端均须有锥形引导部分，并可割有储油槽。导柱直径尺寸随模具模板外形尺寸而定。模板尺寸愈大，导柱间的中心距应愈大，所选导柱直径也应愈大。当采用标准模架时，因模架本身带有导向装置，一般情况下，只要按照模架规格选用即可。若需采用精密导向定位装置，则需根据模具结构进行具体设计。7.1导向结构的总体设计(1)导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后变形。(2)该模具采用4根导柱，其布置由标准模架决定。(3)该模具导柱安装在支承板上，导套安装在定模板上。(4)为了保证分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处应制有承屑槽，即可削去一个面或在导套的孔口倒角，该模具采用后者。(5)在合模时，应保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致模具损坏。动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。7.2导柱（直径32mm）设计导柱可以安装在动模一侧，也可以安装在定模一侧。但更多的是安装在动模一侧，因为作为成型零件的主型芯一般都安装在动模一侧。导柱和主型芯安装在同一侧，在合模时起到保护作用。(1)该模具采用带头导柱，不加油槽，如图7.1所示；(2)为了使导柱能顺利进入导套，导柱端部应作成锥台形或半球形。导柱的基本结构形式有两种，一种是除了安装部分的凸肩外其余部分直径相同，称为带头导柱。另一种是除安装部分的凸肩外安装用的配合部分直径比外伸工作部分直径大，称为带肩导柱。本模具采用带头导柱；(3)导柱的长度必须比凸模高度高出6mm8mm，以免出现导柱未导正方向而型腔进入凹模时与凹模相碰撞而损坏；(4)导柱直径应根据模具尺寸来确定，应保证具有足够的抗弯强度（该导柱直径有标准模架，可知为32mm）；(5)导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按h7/k6配合，导柱滑动部分按h7/f7或h8/f7的间隙配合，该模具滑动部分采用h7/f7的间隙配合；(6)导柱工作部分的表面粗糙度为ra=0.4m；(7)导柱应具有坚硬而耐磨的表面、坚韧而不易折断的内芯。多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢t8a、t10a经淬火处理，硬度为50hrc以上或45钢经调质、表面淬火、低温回火，硬度为50hrc以上，该设计采用碳素工具钢t8a。 图 7.1 导柱7.3 导套（直径42mm）设计导套与安装在另一半模上的导柱相配合，用以确定动、定模的相对位置，保证模具运动导向精度的圆套零件。导套常用的结构形式有两种： 直导套（ gb/t4169.21984 ）、带头导套（gb/t4169.31984）。(1)结构形式：采用带头导套（i型），如图7.2。(2)导套的端面应倒圆角，导柱孔最好做成通孔，利于排出孔内剩余空气。(3)导套空的滑动部分按h8/f7或h7/f7的间隙配合，表面粗糙度0.4m，该设计采用h7/f7。(4)导套材料可用淬火钢或铜（青铜合金）等耐磨材料制造，该模具采用t8a。图 7.2 导套第八章 脱模推出机构的设计注射成型的每一周期中，必须将塑件从模具型腔中脱出，这种把塑件从型腔中脱出的机构称为脱模机构，也可称为顶出机构或推出机构。脱模机构的作用包括脱出、取出两个动作。8.1推杆的设计原则(1)推出机构应尽量设置在动模一侧。(2)使制品在推出过程中不变形不损坏。(3)机构简单，推出动作可靠。(4)使脱模后的制品有良好的外观。(5)合模时的准确复位。8.2脱模力的计算脱模力是从动模一侧的主型芯上脱出塑件所需要施加的外力，需克服塑件对型芯包紧力、真空吸力、粘附力和脱模机构本身的运动阻力。脱模力是注射模脱模机构设计的重要依据。但脱模力的计算与测量十分复杂。其计算方法有简单估算法和分析计算法。该模具的型芯内部凸出较简单，故采用简单估算法对脱模力进行计算。由参考文献塑料模具设计指导可知：(8.1)式中， 塑件对型芯包紧力（n）； 对封闭壳体脱模需克服的真空吸力（n）， =0.1，这里0.1的单位为mpa，为型芯的横截面积（）；此处不为封闭壳体，故 可以省去不计。在脱模力的计算中，将的制品视为薄壁制品。反之视为厚壁制品。式中为制品壁厚（mm），为型芯的平均半径。所以(8.2)该塑件为薄壁制品。由参考文献中国模具设计大典可知薄壁圆筒制品：(8.3)式中，塑料的拉伸模量（mpa），查表得abs为1.911.98gpa； 塑料成型平均收缩率（%），查表得abs为0.40.7%； 塑料的泊松比，查表得abs为0.3； 型芯的脱模方向高度（mm）； 脱模斜度修正系数，其计算式为，其中 塑件与钢材之间摩擦系数，查表得abs为0.45； 型芯的脱模斜度，等于塑件本身有斜度，计算得。所以单个塑件的脱模力为：8.3脱模机构的结构设计(1)标准推杆，如图8.1 所示。每个塑件由4根推杆推出，共8根。(2)推杆应设在脱模阻力大的地方。(3)推杆应均匀布置，本模具根据塑件和瓣合模的对称分布，采用每块瓣合模四根，共八根。(4)推杆应设在塑件强度、刚度较大的地方。(5)推杆形式为标准的直推杆，不带肩。(6)推杆直径与模板上的推杆孔采用h8/f8间隙配合。(7)通常推杆入模具后，其端面应与型腔底面平齐或高出型腔底面0.05mm0.10mm。(