毕业设计（论文）-DIMM-COVER塑胶注射模具的设计.doc

目目 录录 第一章 塑料注射成型简介及摘要.1 1.1 模具概述 1 1.2 注射成型简介 2 1.3 设计注射模具应注意的问题3 1.4 注射模具典型结构3 1.5 本章小结 5 第二章 塑件模具的设计流程6 2.1 原始资料的分析 6 2.2 确定模具的结构方案 7 2.3 绘制模具图8 2.4 本章小结 .10 第三章 3的设计.11 3.1 塑件的分析 .11 3.1.1 收缩率的确定 .12 3.1.2 蚀纹 .13 3.1.3 形状尺寸 .13 3.2 模具结构的设想 .14 3.2.1 产品的取数，型腔地分布和浇口位置的确定 .14 3.2.2 模架的形式.17 3.2.3 确定产品的分型面及勾配 .18 3.3 的设计.19 3.3.1 行位的设计 .19 i 3.3.2 斜顶的设计 .22 3.3.3 镶件的设计.24 3.3.4 顶出系统的设计 .25 3.3.5 冷却系统的设计 .30 3.3.6 浇注系统的设计 .32 3.3.7 排气系统的设计 .35 3.3.8 开合模系统的设计 .36 3.4 2d 出图 .37 3.5 本章小结.37 第四章 总结和展望.39 致 谢.40 参 考 文 献42 ii 摘 要 论文主要论述了dimm-cover塑胶注射模具的设计过程，在本次设计中根据产 品的要求需要采用三板模的结构来成型，而且还需要对模具的型腔、脱模机构、 排气系统、顶出系统、开合模系统进行设计，这就要设计行位和斜顶及镶件来方 便成型和脱模，并且对产品表面要进行蚀纹。在其他的系统中也应该有相应的设 计，只有在这些机构的设计合理的情况下才能生产出合格的产品，否则便不是合 格的模具。 关键词关键词：塑胶注射模具、 三板模脱模机构、排气系统、顶出系统、 开合模系统 0 第一章第一章塑料注射成型简介及摘要塑料注射成型简介及摘要 1.11.1 模具概述模具概述 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一.自1927年聚乙烯问世以来, 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 高分子材料不断涌现, 促使塑料工业飞跃发展. 塑料具有良好的成型加工可塑性 能，在一定的温度下，通过模具可以成型为具有一定形状的制品，并在常温下保 持即定的形状。由于塑料通常都具有质轻、强度高、耐化学腐蚀性和点绝缘等优 良性能，又具有价廉和成型加工方便等优点，成为现代世界必不可少的材料。而 塑料模具是当今工业生产中利用特定的形状,通过一定的方式来成型塑料制品的工 艺装备或工具,通常情况下,塑件质量的优劣及生产效率的高低,其模具因素占80%. 然而模具的质量好坏又直接与模具的设计与制造有很大关系. 模具技术,特别是设 计与制造大型、精密长寿命的模具技术,便成为衡量一个国家机械制造水平的重要 标志. 近年来,国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢,如: p20、3cr2mo、pms、sm、sm等,对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影 响,但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到 应用,并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程 度和商品化程度一般在 30%以下,和国外先进工业国家已达到 70%-80%相比,仍有很 大差距。 国内外塑料模具技术比较如下： 项 目 国 外 国 内 注塑模型腔精度 0.0050.01mm 0.020.05mm 1 型腔表面粗糙度 ra0.010.05m ra0.20m 非淬火钢模具寿命 1060 万次 1030 万次 淬火钢模具寿命 160300 万次 50100 万次 热流道模具使用率 80%以上 总体不足 10% 标准化程度 7080% 小于 30% 中型塑料模生产周期 一个月左右 24 个月 在模具行业中的占有量 3040% 2530% 1.21.2 注射成型简介注射成型简介 注射成型技术是根据压铸原理而发展起来的，是目前塑料加工中最普遍采用 的方法之一，是塑料成型的一种重要的方法。注射成型是间歇操作，成型周期短， 而且可成型带有他种材料的嵌件制品，其工艺原理是将颗粒状的塑料至于塑料注 射成型机的料筒内加热使之塑化、熔融成流动状态后，通过注射机的柱塞或螺杆 施压，使粘流态塑料以很高的压力和较快的速度，从料筒末端的喷嘴注射到所需 制品形状的闭合模具的型腔内，经一定时间的定型后而取出制品。 注射成型是依靠注射机和注射模具来完成的。 一般注射机由四部分组成：注射部分、合模部分、传动部分、控制部分。注射部 分是注射机最重要的组成部分，它的作用是使塑料塑化，并达到理想的流动状态，而 后以高压快速注射入成型模具。合模部分是为了保证注射模具可靠的闭合和实现模具 的启闭取出制品的部件。其他部件也是为了保证注射操作顺利进行的部件。 注射成型工艺过程：注射成型是一个循环过程，其周期包括：定量加料 加热塑化施压注射充模保压定型启模取件等过程。实质上最重要的 是塑化、注射与模塑成型等三个工艺。 注射成型工艺条件： 1、温度：注射成型过程需要控制的温度有料筒温度、模具温度、喷嘴温度。料筒 2 和喷嘴的温度决定熔体温度。 2、压力：注射过程的压力包括塑料塑化压力和注射压力它们关系到塑料的塑化和 模具成型的质量。塑化压力即背压，其大小是随螺杆的设计、注射机的种类及塑料的 特征的不同而异；注射压力即熔体注射入模的压力，其所起的作用是克服塑料熔体从 料筒向模具型腔的流动阻力，排除塑料中的气体并使之压实，给熔体充模以一定的速 度。 3、时间：完成一次注射成型过程所需时间又称为成型周期。 4、注射模具简介及摘要 1.31.3 设计注射模具应注意的问题设计注射模具应注意的问题 设计模具时，要考虑模具装配等模具结构方面的问题，大致有以下几个方面： 1 了解塑料熔体的流动行为，考虑塑料在流道和型腔各处流动的阻力，流动速度， 检验最大流动长度。根据塑料在模具内流动方向（即充模顺序） ，考虑塑料在 模具内重新融合和型腔内原有空气导出的问题。 2 考虑冷却过程中塑料收缩问题。 3 通过模具设计来控制塑料在模具内结晶、取向和改善制品的内应力。 4 进浇点和分型面的选择问题。 5 制件的横向分型抽芯及顶出的问题。 6 模具的冷却或加热问题。 7 模具有关尺寸与所有注射机的关系，包括与注射机的最大注射量、锁模力、装 部分的尺寸等的关系。 8 模具总体结构和零件形状要简单合理，模具应具有适当的精度、光洁度、强度 和刚度，易于制造和装配。 3 1.41.4 注射模具典型结构注射模具典型结构 注射模的结构是根据所选用的注射机种类、塑件的结构特点及一次注射成型塑件 的数量所决定的。注射模的结构形式很多，但每幅注射模都是由动模和定模两大部分 组成，动模安装在注射机的移动模板上，定模安装在注射机的固定模板上。注射时动 模和定模闭合构成型腔和浇注系统, 开模时动模和定模分离以便取出塑件。根据模具 中各零部件所起的作用，一般注射模可分为以下几个基本组成部分 （一）成型零部件：型腔是直接成型塑料制件的部分，它通常由凹模，凹模成型塑 件，型芯或成型杆、镶块等构成。 （二）浇注系统：将塑料由注射机喷嘴引向型腔的流道称为浇注系统，由主流道、 分流道、浇口、冷料井所组成。 （三）导向部分：其是必不可少的部件，因为模具在闭合时要求有一定的方向和位 置，导向机构的主要作用有定位、导向、承受一定的侧压力三个作用。 （四）分型抽芯机构：当塑件上有侧孔或侧凹时，开模推出塑件以前， 必须先进 行测向分型，将侧型芯从塑件中抽出，方能顺利脱模，这个动作过程是由分型抽芯机 构实现的。 （五）顶出装置：在开模过程中将塑件及浇注系统凝料推出或拉出的装置。 （六）冷却加热系统：为满足注射工艺对模具温度的要求，模具设有冷却或加热系 统。 （七）排气系统 在注射过程中，为将型腔内的空气及塑料在受热和冷凝过程中 产生的气体排出去而开设的气流通道。排气系统通常是在分型面处开设排气曹，有的 也可以用活动零件的配合间隙排气。 （八）支撑与紧固零件 其主要起装配、定位和联接的作用。包括定模座板、型 芯或动模固定板、支撑板、定位环等。 应该说明，不是所有注射模都具有上述八个部分，根据塑件的形状不同，模具的 4 结构组成各异。 根据模具的运动特点均可分为两大部分： 定模部分： 一部份留于模具机座的定模板上， 动模部分： 随注射机动模板运动的部分， 定模部分与动模部分闭合则可形成型腔与浇注系统。 注射模具的分类： 一）、按注射机类型分： 立式注射机，卧式注射机，直角式注射机上用的模具。 二）、按注射模具的总体结构特征分： 1、 单分型面模分流道位于分型面上，需切除流道凝料。 2、 点浇口脱出模具（三板式模具）。 3、 带横向抽芯的分型模具。 4、 自动卸螺纹注射成型模具。 1.51.5 本章小结本章小结 在这一章中讲述了国内现阶段模具制造业的状况，国内外模具制造业的差距 及注塑成型的简介，以及模具设计的一些应注意到的问题，和注射模具的一些机 构。 5 第二章第二章 塑件模具的设计流程塑件模具的设计流程 在着手进行模具的设计之前，首先应收集何整理有关塑件设计成型工艺，成 型设备及模具加工等方面的资料，并做必要的分析。 严格的说，不同的塑件其模具结构是不同的。即使是同一塑件。如果生产批量和 现场生产条件不同，其模具结构也有差异。所以在设计模具时，应根据塑件地具 体要求综合运用模具设计的基本原理和基本方法。结合生产实际条件考虑是所设 计的模具容易制造，成本低。特别对那些比较复杂的模具成型零件。应考虑采用 一般加工还是采用特别加工方法。加工后如何装配，试模后具有足够的修模余量。 从而使设计的模具既合理又经济。 虽然塑料模具的结构类型很多但是设计的程序却有普遍的规律性。因本人的 毕业设计为塑胶注射模，所以在此仅讨论塑胶注射模的设计的一般程序。 2.1 原始资料的分析原始资料的分析 (1) 确塑件地设计要求 认真消化塑件地设计图，明确塑件地设计的设计要求。分析塑件地结构形状。 尺寸精度，表面质量，镶件形式及其他技术要求对成型工艺的适应性，了解塑件 材料的使用性能和成型性能，对形状复杂和精度要求高的塑件，还有必要了解塑 件在产品中的作用，外观及装配地要求。通过分析明确该塑件成型的可行性，经 济性及模具设计的要点所在。必要时应与产品设计者探讨塑件地材料种类与结构 修改的可行性。以适应模塑成型工艺的要求。只有充分掌握塑胶的成型工艺性。 才能使设计的模具成型出优质塑件 （2） 明确塑件的产品批量 塑件的生产批量与模具的结构关系很大，大批量生产时，应在保证塑件的质 量的前提下，尽量采取一模多腔或高速自动化生产，以缩短生产周期，提高生产 6 效率。这时对模具推出机构，塑件和流道凝料和自动脱落等机构提出了相应的要 求，另外塑件的产量还关系到塑件上的某些孔，凹槽是采用二次加工还是在模具 内直接成行等。 （3） 估算塑件的体积和重量 估算塑件的体积和重量的目的是为了选用成型设备，提高设备的利用率。 当设备比较小，限定在某台设备上成型是计算塑件重量并考虑浇注系统的可能消 耗料就可以确定模具形腔数，塑件批量不大，精度要求较高时应采用单形腔；生 产批量较大时宜采用多形腔。 (4)分析塑件的成型工艺资料 主要分析成型工艺资料所提出的成型设备，模具结构类型及模具温度。成 型压力。成型时间等是否恰当，能否实现。 （5） 了解工厂的现场的生产条件 这个方面有着很多内容，主要是成型设备的技术规范。模具制造车间的 生产 条件，标准资料和有关设计参考资料等。了解这些情况的目的是不脱离工厂现有 生产条件而进行模具设计。 2.22.2 确定模具的结构方案确定模具的结构方案 模具结构方案的确定一般是以下内容： （1）确定形腔取数及排列方式 根据塑件的几何结构特点，尺寸精度要求，批量大小，模具制造难易，模具 成本及成型设备等确定形腔数量及排列方式 （2） 选择分型面 分型面地位置要有利于模具加工，排气，脱模及成型操作。有利于保证塑件 的精度和表面质量。当上述要求有矛盾时应根据实际情况，以满足塑件的主要要 求为宜。 7 （3） 确定浇注系统和排气系统包括浇注系统的类型，主流道，分流道，浇口及 冷料穴的形状和位置；排气的方式，排气的位置等。 （4） 选择顶出方式 根据塑件的形状特点和质量要求确定塑件顶出的方式及顶出位置，顶出零件 的结构，浇注系统凝料地顶出方式。 （5） 确定塑件侧凹部分的处理方式 （6） 决定冷却、加热方式及加热冷却沟槽的形状、位置、加热元件的安装部位。 （7） 根据模具材料、强度计算或者经验数据，确定模具零件厚度及外形尺寸， 外形结构及所有连接、定位、导向件位置。 （8） 确定主要成型零件，结构件的结构形式。 （9） 考虑模具各部分的强度，计算成型零件工作尺寸。 以上这些问题如果解决了，模具的结构形式自然就解决了。这时，就应该着 手绘制模具结构草图，为正式绘图作好准备。 2.32.3 绘制模具图绘制模具图 要求按照国家制图标准绘制，但是也要求结合本厂标准和国家未规定的工厂 习惯画法。 在画模具总装图之前，应绘制工序图，并要符合制件图和工艺资料的要求。 由下道工序保证的尺寸，应在图上标写注明“工艺尺寸“字样。如果成型后除了修 理毛刺之外，再不进行其他机械加工，那么工序图就与制件图完全相同。 在工序图下面最好标出制件编号、名称、材料、材料收缩率、绘图比例等。通常 就把工序图画在模具总装图上。 绘制总装结构图 绘制总装图尽量采用1：1的比例，先由型腔开始绘制，主视图与其它视图同 8 时画出。 模具总装图应包括以下内容： 1. 模具成型部分结构 2. 浇注系统、排气系统的结构形式。 3. 分型面及分模取件方式。 4. 外形结构及所有连接件，定位、导向件的位置。 5. 标注型腔高度尺寸（不强求，根据需要）及模具总体尺寸。 6. 辅助工具（取件卸模工具，校正工具等）。 7. 按顺序将全部零件序号编出，并且填写明细表。 8. 标注技术要求和使用说明。 模具总装图的技术要求内容： 1. 对于模具某些系统的性能要求。例如对顶出系统、滑块抽芯结构的装配要 求。 2. 对模具装配工艺的要求。例如模具装配后分型面的贴合面的贴合间隙应不 大于0.05mm模具上、下面的平行度要求，并指出由装配决定的尺寸和对该尺寸的 要求。 3. 模具使用，装拆方法。 4. 防氧化处理、模具编号、刻字、标记、油封、保管等要求。 5. 有关试模及检验方面的要求。 绘制全部零件图 由模具总装图拆画零件图的顺序应为：先内后外，先复杂后简单，先成型零 件，后结构零件。 1. 图形要求：一定要按比例画，允许放大或缩小。视图选择合理，投影正确， 布置得当。为了使加工专利号易看懂、便于装配，图形尽可能与总装图一致，图 9 形要清晰。 2. 标注尺寸要求统一、集中、有序、完整。标注尺寸的顺序为：先标主要零 件尺寸和出模斜度，再标注配合尺寸，然后标注全部尺寸。在非主要零件图上先 标注配合尺寸，后标注全部尺寸。 3. 表面粗糙度。把应用最多的一种粗糙度标于图纸右上角，如标注“其余 3.2。“其它粗糙度符号在零件各表面分别标出。 4. 其它内容，例如零件名称、模具图号、材料牌号、热处理和硬度要求， 表面处理、图形比例、自由尺寸的加工精度、技术说明等都要正确填写。 2.42.4 本章小结本章小结 本章内容主要是叙述模具设计的流程，在这一章节里的主要内容有原始资料的分 析，确定模具的结构方案，绘制模具图几个部分。 10 第三章第三章 3 3的设计的设计 3.13.1 塑件的分析塑件的分析 本人的设计的产品为 dimm-cover 是计算机上壳体的一部分如图 3-1,其材料 为聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和混合物（简称 pc+abs-td01）。 典型应用范围: 计算机和商业机器的壳体、电器设备、草坪和园艺机器、汽车零件（仪表板、内 部装修以及车轮盖）。 注塑模工艺条件: 干燥处理：加工前的干燥处理是必须的。湿度应小于 0.04%，建议干燥条件为 90110c，24 小时。 熔化温度： 230300。 模具温度：50100。 注射压力：取决于塑件。 注射速度：尽可能地高。 化学和物理特性: : pc+abs-具有 pc 和 abs 两者的综合特性。例如 abs 的易加工特性和 pc 的 优良机械特性和热稳定性。 二者的比率将影响 pc+abs-材料的热稳定性。pc+abs-这种混合 材料还显示了优异的流动特性。 11 图 3-2 产品示意图 3.1.13.1.1 收缩率的确定收缩率的确定 因为收缩率对模具的设计来说有着很重要的意义，收缩率指的是塑件从模具 中取出后到冷却到室温，会发生收缩这种性能称为收缩性。而衡量收缩性大小的 参数为收缩率。而且收缩率还与各种成型因素有关，所以成型后的塑件的收缩率 称为成型收缩率。影响收缩率的因素有以下几个： 12 （） 塑件的品种：热塑性塑料在成型过程中由于存在结晶化引起的体积变化内 应力强。塑件残余应力大，分子取向性强。因此与热固性塑料相比收缩率 较大方向性明显，此外脱模后的收缩和后处理的收缩也比热固性塑料大。 （） 塑件特性：塑件成型时熔料与形腔表面接触层的冷却较快，形成较低密度 的固态层，由于塑料的导热性差，其内层缓慢冷却而形成的收缩大的高密 度的固态层，因此塑件壁厚则收缩率越大。 （） 交口的形式和尺寸：这些因素直接影响料流方向密度分布保压补塑及成型 时间。 （） 成型条件：模具注射压力保压时间等对塑件均有直接影响。在模具设计时， 应根据各种塑料的性质，塑件的壁厚，形状，进料口形式及尺寸按经验确 定塑件个部位的收缩率，再计算模具形腔尺寸。对高精度地塑件，在模具 设计时应留有修模余地。通过试模后逐步修正模具以达到塑件尺寸。精度 要求。 因为这些工艺特性公司给出其收缩率为。 3.1.23.1.2 蚀纹蚀纹 由于客户对这个产品的表面还要求蚀纹，既外观有要求的产品入子或镶件要 做蚀纹；防止粘模；防止滑动；光的调整光扩散其种类有喷砂，用玻璃珠或气枪 喷在金属表面；化学药剂腐蚀（不能处理不锈钢）蚀纹前的处理是用特殊的胶带 将不需要蚀纹的部分保护起来，蚀纹的质量是由胶带的精度决定的。如果蚀纹失 败有可能出现倒扣和披锋 3.1.33.1.3 形状尺寸形状尺寸 整个产品共有七处到扣，由于这些倒扣的存在增加了模具设计的难度。因为 这些倒扣会在成型时给产品的脱模带来很大的难度，所以在设计模具时就要考虑 13 到是否应该在有倒扣的地方设计特别的装置来帮助脱模，例如在扣位处设计行位， 或者斜顶。这些装置在成型时可以很好地帮助脱模给产品的成型带来很大的便利。 产品的倒扣位置如图 3-3 所示 图 3-4 产品侧面图 产品的基本尺寸如下： 长； 宽； 高 倒扣的宽度为（共个为对称分布） ； 3.23.2 模具结构的设想模具结构的设想 3.2.13.2.1 产品的取数，型腔地分布和浇口位置的确定产品的取数，型腔地分布和浇口位置的确定 （）产品的取数与型腔的分布 因客户的产能地情况所以确定其取数为 1*1 所以只用设计一个产品的型腔即可。 14 根据产品的大小可设计的型腔的大小了: 根据下图 3-3 及表 3.1 可以设计型腔的大小 公式 a2040/ b/ 产品顶面 c2035/ d/b+c e/ f/e+g-b g/ 产品 h/ 标准 kg i/2*d j/2*f k/k=g l3080 无行位 l60100 /有行位 15 表 3.1 型腔大小选择表 图 3-3 型腔大小选择示意图 所以将型腔的大小定为 长-170mm； 宽-150； 高-30mm(前模型腔)、 40（后模型腔） 。型腔形状如图 3-4 3-5 所示 16 图 3-4 前 模 型 腔 图 3-5 后 模 型 腔 （2）浇口位置的确定 因产品表面不允许出现明显影响产品外观及形状的形状，所以将浇口设计成点浇 口的形式，这样在成型时在产品的表面只会留下一个小点而不会影响产品的外观。 其位置如图 3-6 图 3-6 点浇口位置 3.2.23.2.2 模架的形式模架的形式 模架可大致的分成两种形式，即两板模和三板模。因浇口地形式 为点浇口，所以 选鸿丰模架厂的三板模，其型号为 3540-dci-50-30-270-o。包括固定侧取付板， 水口板，固定侧型板，可动侧型板，顶针板，顶针推板。方铁，可动侧取付板。 17 三板模的动作原理为： (1)固定侧型板随着可动侧型板一起向后运动。运动到设定距离时。被塞打 螺丝限位柱挡住。由于固定侧型板随注塑机继续向后运动，这样赛打螺丝也被带 动。它又带动水口板将水口打下。 （）成型机继续向后运动，超过尼龙扣的锁紧力。固定侧型板与可动侧型 板分开。 （）在顶棍的推动下，顶针板和顶针推板带动顶出机构（顶针，顶块，斜 顶 ，开始顶出运动将成品顶出。 （）在成型机的推动下可动侧取付板向固定侧运动。可动侧型板压向固定 侧型板和水口板，最后完全紧合。成型机上的喷嘴与模具上的浇口套 密合，开始注塑。 成型机的选择 成型机是根据模架的大小，开模的行程，模架的厚度注塑产品的投影面积等因素 而定的。根据已选定的模架，但主要由模架的大小来确定成型机 因为我的模架为 3540 的型厚 350mm,所以我选择 120t 的成型机。其参数如下 射出容量最小型厚最大型厚间隔最大型开量 148cm3180mm400mm410mm*410mm700mm 表 3.2 120t 成型机参数表 3.2.33.2.3 确定产品的分型面及勾配确定产品的分型面及勾配 (1) 分型面 分型面：为了安装镶件和顺利的取出已成型的塑件及水口，必须将模分成两个或 两个以上的可以分离地主要部分。这些相互接触的表面称为分型面。 18 在一些产品图中已做规定。但在很多模具的设计中要由设计人员来定。一般来讲。 在平面上的分型面比较容易处理。有时碰到立体形式的分型面就应当特别注意。 其分型面选择要注意以下原则： a 不影响制品的外观。尤其是对制品外观有明确要求更应注意分型面对外观的影 响 b 有利于保证制品的精度 c 有利于模具加工特别是型腔的加工 d 有利于浇注系统，排气系统。冷却系统的设计 e 有利于制品的脱模，确保开模时使制品留在可动侧的一边。 f 有利于镶件的安装。 所以我将分型面确定在产品的最大外廓处。 (2) 勾配角度 为了保证产品能够顺利脱模。在设计时要设有一定的勾配角度。来方便产品 的脱模。一般情况下前模为外观面，对表面形状要求很高。所以脱模角度偏大， 一般为，而后模部分的要求较低所以一般定为。但因为有的塑件存在较 深的骨位。所以在骨位较深的情况下应勾配的较小，但骨位较低的话则勾配角度 定的较大。 当分型面和勾配确定后要交给客户确认，如果客户认可则就可以开始后面的 设计了。 3.33.3 的设计的设计 3.3.13.3.1 行位的设计行位的设计 一般塑件的脱模方向都与开闭模的方向相同。但是有的塑件侧面带有凸台或 19 凹槽。脱模方向与开闭模方向不一致，这就阻碍了塑件的脱模方向。因此必须考 虑使用侧凸凹脱模与行位机构来解决脱模的问题。 因为本产品存在有倒扣，即存在侧面脱模方向与开闭模方向不一致的问题。所以 需要设计行位来解决。需要设计行位机构的位置如图 3-7 图 3-7 行位位置示意图 这个产品共有两个行位，因为两个行位的位置成对称的关系，所以在此只说明其 中一个行位的设计。 1 行位的设计 采用整体式设计。即形状部分与底座为一体。这种结构适用于强度较好的场 合 首先根据倒扣做好行位的头部形状，并且头部两侧应留有一定的封胶面，以保证 产品成型时，不漏胶。行位导向槽采用 t 型槽式的设计根据公司加工现场的刀具 的情况。将高度定为 6.2mm，以保证有足够的强度。在型板中上下底面配合，两 个侧面则与型板单边避空 0.5mm.行位的斜面与垂直方向呈 17。行位的材料 尺寸为 110*70*30。 2 斜导柱的设计 斜导柱的作用是挑出行位。其行程等于行位的行程 st=倒扣的距离+一定的 安全值1.5-3.5mm因倒扣的距离为 1.5mm。 20 所以 st 设定为 8m 斜导柱的角度应小于行位斜面的角度 2左右 所以斜导柱的倾斜角为 15。 因为斜导柱通过斜导柱压块固定在前模型板中，并穿过了行位，而行位的下底面 倒前模型板的上表面的距离为 90mm,斜导柱压块的厚度为 10mm 所以斜导柱长 l=(90-10)/cos1582.8mm,取整数为 90mm,直径为 10mm.行位的斜导柱孔的直径 为 11mm,与斜导柱避空，又因斜导柱可动侧型板干涉，所以在可动侧型板中设计 了直径为 15mm 的避空孔。 由于行位较大。所以设计了两根斜导柱来挑出行位。 如图 3-8， 3-9 图 3-8 行位 1 示意图 3 铲机的设计 铲机在合模时与行位斜面配合。所以铲机的斜面倾角与行位的斜面倾角相等， 为 17。 21 4 限位螺丝 限位螺丝是用来限定行位的行程的，所以用两个 m5 的螺丝在行位的行程处来 限定行位。 5 行位弹簧 开模时弹簧辅助斜导柱挑出行位。帮助脱模，当到达行位的行程时。还应有 一定的预压量 a，取 a=10mm,取弹簧的孔深为 30mm. 所以根据 a l/2; l=a+st+l, 其中 a 为弹簧的预压量， l 为弹簧的原长。l 为行位弹簧孔的长度，st 为行 位的行程。 根据以上依据数据，可选购直径为 14mm,l=50 的弹簧。 因行位较大，所以在行位中设计两个弹簧。弹簧孔的直径为 15mm,与弹簧单边 避空 0.5mm 图 3-9 行位 1 的具体尺寸 3.3.23.3.2 斜顶的设计斜顶的设计 当产品有扣位时，产品难以脱模。因此要设计行位或者斜顶来帮助脱模，本 22 次设计的产品因有七个扣位，但在其他的六个扣位上已经做了行位来帮助脱模， 参见行位的设计。所以在这几个行位上就不用再设计斜顶来帮助脱模。 根据这个扣位的勾配方向，可以看出，应设计斜顶来帮助脱模。 斜顶有推杆式和直推式两种，因设计时将顶出行程设计成 st=20mm,所以本次设计 采用的是直推式的斜顶设计，因为在直推式的斜顶在行程较大的时候。可以不考 虑斜顶会掉出模架。而推杆式的斜顶则必须考虑。 斜顶的工作原理 当开模时，斜顶沿斜面方向运动。将其运动可分解为 x 方向和 y 方向的顶出运动， 即沿 x 方向的脱模运动和 y 方向的顶出运动。 在设计斜顶时。要考虑斜顶的行程以及顶出行程，斜顶的行程 st=扣位的距离+安 全值0.8-1.5mm,因顶出行程定为 20mm,扣位的距离为 3mm,所以根据此公式可 定斜顶最大的倾角为 =arctan4.5/2012 但考虑到如果斜顶的倾角太大的话将对斜顶的受到的应力会很大，会将斜顶烧死， 所以，我在能够保证顶出的前提下，将斜顶的安全值定为 0.5mm.所以根据上述公 式可得到 =10。 图 3-10 斜顶 因为斜顶要起到顶出和辅助脱模的作用，因此在型腔中在运动方向上应与型腔配 合，而在非运动方向上不必配合，应避空，在型板中应完全避空，但考虑到斜顶 23 的长度，所以在型板中应做一个导向块来起到导向和增强斜顶强度的作用。而且 斜顶有 x 方向和 y 方向上的位移，所以在顶针板和顶针推板中也应有避空，并在 斜顶的底部应设计一个底座来为斜顶导向，在顶针推板中也应设计一个斜顶导向 槽来配合斜顶底座的运动，并在 x 方向上避空。 3.3.33.3.3 镶件的设计镶件的设计 在产品的设计中局部的形状可能会出现变更，或者在某个形状上不好加工， 则需要在做镶件。当产品在出现设计的变化时或者模具在成型的过程中某个镶件 出现了损毁，那么可以马上根据设计再做一个镶件，来替换已有的镶件，马上投 入生产。这样比修一个型腔或重做一个型腔来的快捷的多，同时又降低的了成本。 根据产品的形状，共设计了九个镶件，其中固定侧只有一个，如图 3-11,3- 12 图 3-11 后模镶件示意图 24 图 3-12 固定侧镶件示意图 镶件通过挂台固定在型腔中，并且为了安装方便镶件与型腔应有适当的避空。 3.3.43.3.4 顶出系统的设计顶出系统的设计 塑件的顶出是注塑成型的一个重要环节，顶出质量的好坏将最后决定塑件的 质量，因此塑件的顶出是不可忽视的 1 顶针的选择 顶出的形式归纳起来可分为机械顶出。液压顶出，气动顶出三大类，其中机 械顶出为最常用的顶出机构包括顶针，顶块顶出等方式，而根据机构的不同。 还包括延迟顶出，定模顶出，两次顶出等方士式 。根据产品的形状，我选择的顶 出方案为顶针顶出，因为产品既无很深的骨位，而且设置顶针的地方没有形状， 加工起来比较方便，并也不用设计防转，但如果头部有形状的话，则一定要设计 防转。 这次设计共用了四根 4 的顶针，五根 6 的顶针，和四根 1.5 的顶针。 顶针的头部要与型腔配合以便封胶，防止封胶不严使产品出现披锋，一般紧配的 长度为4-5倍的顶针直径。后部避空。避空的大小可根据下列经验公式来定 d4 d=d+1mm, d 为避空孔直径，d 为顶针直径。 25 顶针的避空孔也可根据表 3.3 及图 3-13 作为加工指引 顶针直径 dm紧配深度 hm 1.04-5 1.24-5 1.55-6 2.06-8 2.510 3.012 4.015 5.018 6.018 8.020 10.020 12.020 表 3.3 顶针加工指引表 26 图 3-13 顶针加工指引图 但是 6 的顶针考虑到他的强度和成型条件，并没有做避空。 2中托司的确定 在设计模具的时候，有些模具的顶棍孔并不在模具的中心，这样一来会导致顶 针板受力不均，另外，若产品的顶针分布不均也会导致顶出不平衡。还有些模具 的顶针非常细，必须保护细顶针再顶出过程中的安全，如果有遇到上述情况则要 考虑使用中托司，中托司的位置和大小是根据模架来确定的，具体可参考上表。 根据图 3-143-14 可知，我选用 3540 的模架，则我应选用 20 的中托司。 27 图 3-14 中托司与模架的关系表 3 限位柱的设计 限位柱主要是用来限定顶出行程的，位置尽量设计成整数，根据模架的具体 情况我在顶针板上对称的位置上布置了两个限位柱。如图 3-15 图 3-15 限位住示意图 4 回针弹簧的选择 回针在选择模架时就已经确定了他的位置和型号，所以不必对其进行设计，但 必须对回针的弹簧进行选择考虑到在开模时不能将弹簧压死即失去了弹力或 弹力不够 ，在合模时还必须有一定的预压量，定为 l=10mm.因此回针的弹簧可以 这样选择 预压量 l=10mm,行程 st=20mm,最大压缩量l/2 即 l10+20+l/2 由此可知 l60mm, 又考虑到，弹簧还应伸入可动侧型板 10mm,所以弹簧选为外径 为 50，内径为 27.5 的回针弹簧。 5顶棍孔的确定。 限位柱 限位柱 28 顶棍孔是根据成型机上顶棍的位置来布置的。成型机上的顶棍孔有两种一 种是小型模具上用的顶棍 35，还有一种是大型模具上用的顶棍 40。就这套模 具来说，应选用 35 的。根据成型机上顶棍的位置（如图 3-16） 图 3-16 成型机上顶棍的位置 可以确定模架上可动侧取付板上顶棍孔的位置（如图 3-17） 。 29 图 3-17 成型机上顶棍孔的位置 3.3.53.3.5 冷却系统的设计冷却系统的设计 注塑成型时，模具温度直接影响塑胶的填充和塑件的质量，也影响到成型周 期，因此在使用模具时必须对模具进行有效的冷却，使模温保持在一定的范围内。 要是模具有效的冷却。并提高模具的热传导效率。就应做好冷却通道的设计工作， 根据模具设计者的经验。要保证模具的有效冷却。其冷却通道的中线离表面的距 离小于通道的直径的 3 倍；冷却通道的中心距约为冷却通道直径的 3-5 倍。此外 冷却和制模材料的导热性有关。 1影响冷却通道设计的因素 a 模具的结构形式，如普通塑胶注塑模具，细长型芯塑胶注塑模具，复杂型芯塑 胶注塑模具等对冷却系统的设计都有直接影响。 b 模具及投影面积的大小。 c 浇口和流道的布设及其结构. 2 设计的基本原则 a 冷却通道离胶面既不能太近也不能太远，太近会影响强度通常其边距为 10- 18mm；太远则影响冷却效果。 b 冷却通道的设计和布置应与产品的厚度相适应，产品较厚的地方应着重冷却。 c 冷却通道不应通过镶件和镶件的接缝处，以防止漏水。 d 冷却通道不应有太长的存水和产生回流的部位，应畅通无阻。冷却通道一般为 6，8，10，进水管直径应以塑件地结构和镶件的大小来选择。 e 可动侧和固定侧应分别冷却，要保持冷却平衡。 f 模具主流道的部位常与成型机喷嘴接触。是模具上温度最高的部位，应加强冷 却。必要时应单独冷却 30 g 水管接头的部位要设置在不影响操作的方向。 h 冷却通道不应过长，如太长则易分成几组。 i 标明 up,down. 2 冷却通道的形式 冷却通道的布局，应根据产品的形状及所需温度的要求而定。冷却通道的形 式可分成直通式，圆周式，水柱式及循环式等。但在实际中。经常是多种形式 并用。在本次设计中。因产品为较大的平板塑件。所以采用直通式的冷却通道进 行冷却，直径为 10。具体布局如图 3-18 及 3-19 所示。 图 3-18 前模运水 31 图 3-19 后模运水 up down 前后模的运水走向及布局是一样的。 3.3.63.3.6 浇注系统的设计浇注系统的设计 注射模的浇注系统是指熔融的塑胶从成型机的喷嘴开始到型腔为止流动的通 道。浇注系统一般由主流道，分流道，浇口，冷料穴几部分组成。浇注系统的作 用是将熔融的塑胶平稳的引入型腔，使之按要求填充型腔的每一个角落；使型腔 内的气体能顺利的排出。在熔融的塑胶填充型腔和凝固的过程中能充分地把压力 传到型腔的各部位，以获得致密外形清晰，尺寸稳定的产品。 由此可见。浇注系统的设计合理与否是成型机能否顺利进行，能否得到高质量 的产品的关键。 浇注系统可分为热流道和普通浇注系统两类，本次设计中运用的是普通浇注系统。 1 主流道的设计 主流道是指浇注系统中从成型机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的熔融 塑胶的流动通道，是熔融塑胶最先流经模具的部分，他的形状与尺寸对熔融塑胶 32 的流动速度和充模时间有较大影响，因此必须使熔体的温度降低和压力损失最小。 为了让主流道凝料能顺利从浇口套拔出，主流道设计成锥形，其锥度为 2-6， 小端直径比成型机喷嘴直径大 0.5-1mm。由于小端的前面是球面，其深度为 3-5mm,成 型机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴 球面半径大 1-2mm。主流道的长度应尽量短，以减小压力损失，其长度值一般不 超过 60mm. 根据以上原则，我将主流道设计为锥度为 2，深 3mm,长度不超过 60mm.具体 尺寸如图 3-20 图 3-20 机嘴示意图 2分流道的设计 分流道是塑胶进入型腔前的过渡部分，可通过截面的形状尺寸的大小及方向 的变化，使塑胶平稳的进入型腔，保证成型的最佳效果，常用分流道的形式及尺 寸如图 3-21 dimension(mm) 33 d45678910 l45678910 h3.54.55.56.57.58.59.5 w3456789 图 3-21 常用分流道的形式及尺寸参考表 根据材料我选择 l=5,h=4.5,w=4 的梯形流道，梯形流道常应用于三板模，因为梯 形流道便于加工，虽然圆形截面的流道表面积与体积之比最小，在容积相同的分 流道中，塑胶与模具的接触面为最小。其压力损失和温度损失小。但圆形截面的 流道必须在分型面的两侧加工，这样的话会很麻烦。所以选择梯形流道较好。如 图 3-22 图 3-22 本次设计的分流道示意图 3 冷料穴及拉料针的设计 （1）冷料穴 冷料穴是为了熔融的塑胶前锋冷料，防止冷料射入型腔，使产品形成各种缺 陷，冷料穴一般设置在主流道的末端，有时分流道末端也有冷料穴，其长度一般 为 5-8mm. 34 （2）拉料针的设计 因三板模开模时，要将流道凝料留在水口板中，所以要在点浇口上方设一个 拉料针来达到目的。拉料针头部因略大于分流道的宽度，所以可以选购长度为 34mm,直径为 4 的拉料针，并用 m8 的无头螺丝固定（如图 3-23） 。 图 3-23 拉料针 （3）浇口的设计 浇口是分流道和型腔之间的连接部分，也是注塑模具浇注系统的最后部分， 通过浇口直截使熔融的塑胶进入型腔。浇口的作用是使从流道出来的熔融塑胶以 较快的速度进入并充满型腔型腔充满后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔内还未 冷却的热料回流。 浇口设计与塑胶制品形状，塑胶制品断面尺寸，模具结构，注射工艺参数及塑料 性能等因素有关，浇口的截面要小，长度要短，这样才能增大料流速度，快速冷 却封闭，以便使塑胶制品分离，塑胶制品的浇口痕迹不明显， 塑胶制品质量的缺陷，如困气，缩水，夹水纹，分解，冲纹，变形等，往往都是 因为浇口设计不合理造成的。 澆口位置的選擇 a 口選擇有阻擋物最近的距離。 b 口的尺寸及位置選擇應避免產生噴射和蠕動。 c 口應開設在塑件斷面最厚處。 d 口位置的選擇應使塑料流程最短料流變向最少。 e 口位置選擇應有利于型腔內氣體的排出。 f 口位置的選擇應減少或避免塑件的熔接痕增加熔接牢度。 35 g 口位置的選擇應防止料流將型腔型蕊嵌件擠壓變形。 因产品表面不允许出现明显影响产品外观及形状的形状，所以将浇口设计成点浇 口的形式，这样在成型时在产品的表面只会留下一个小点而不会影响产品的外观。 点浇口的直径一般为 0.8mm-1.6mm。选点浇口的直径为 0.8mm。 3.3.73.3.7 排气系统的设计排气系统的设计 型腔内气体的来源，除了型腔内原有的气体外，还有因塑料受热或凝固而产 生的迪分子挥发气体在向型腔填充过程中，尤其是高速注射成型和热固性塑料注 射成型时，必须考虑将气体排出，否则会使产品产生气泡。组织酥松，熔接不良 等问题。一般说来。对结构很复杂的模具，事先较难估计发生气阻的准确位置。 所以往往要在试模之后，来确定排气槽的开设位置。 排气槽的方式有利用模具零件配合间隙排气和开设排气槽两种。 1 间隙排气 利用模具分型面或零件间的配合间习自然地排气。可另设排气槽 特别是对中 小型模具，间隙的大小和排气槽一样通常为 0.02-0.04mm. 2 排气槽排气 遵循下列原则1 开设在分型面处；2 排气口不可对操作人员；3 在靠近镶 件和塑件最薄处 4 排气槽的宽度可取 1.5-6mm,其深度一不大于所用塑料的盈 贬值为限，通常为 0.02-0.03mm. 所以我采用在分型面距型腔 3mm,深 0.3mm,宽 4mm 处开设排气槽的形式来排气.如 图 3-24 36 图 3-24 排气槽示意图 3.3.83.3.8 开合模系统的设计开合模系统的设计 开合模的控制是由赛打螺丝和尼龙扣的配合使用来完成的，根据三板模的开 合模的原理； 1 固定侧型板随着可动侧型板一起向后运动。运动到设定距离时。被塞打螺丝限 位柱挡住。由于固定侧型板随注塑机继续向后运动，这样赛打螺丝也被带动。它 又带动水口板将水口打下。 2 成型机继续向后运动，超过尼龙扣的锁紧力。固定侧型板与可动侧型板分开。 3 在顶棍的推动下，顶针板和顶针推板带动顶出机构（顶针，顶块，斜顶 ，开始 顶出运动将成品顶出。 4 在成型机的推动下可动侧取付板向固定侧运动。可动侧型板压向固定侧型板和 水口板，最后完全紧合。成型机上的喷嘴与模具上的浇口套密合，开始注塑。 因为流道的长度+产品的厚度=108mm.而流道的长度为 103mm,根据经验公式 赛打螺丝的长度=流道的长度+（10-15mm）所以赛打螺丝的行程定为 130mm.而尼龙扣要起到拉紧两个型板的作用，所以尼龙扣可以选择直径为 13.1mm,的。 以上为所有的 3d 设计。 排气槽 37 3.43.4 2d2d 出图出图 要求按照国家制图标准绘制，但是也要求结合本厂标准和国家未规定的工厂 习惯画法。 在画模具总装图之前，应绘制工序图，并要符合制件图和工艺资料的要求。 由下道工序保证的尺寸，应在图上标写注明“工艺尺寸“字样。如果成型后除了修 理毛刺之外，再不进行其他机械加工，那么工序图就与制件图完全相同。 出图是设计的最后的一项工作。包括装配图和非标准零件图。 在出图的过程中一定要细心，不能漏尺寸，尽量将尺寸标注在一幅视图上，更不 能将尺寸标错，否则会造成很严重的后果。 在设计中，尽量一边设计一边定料，以便在设计好之后就可以立即加工，以提高 生产效率。 出图如附录 。 3.53.5 本章小结本章小结 这一章是本文的重点章节，在本章中主要讲述了模具的 3d 设计的过程，包括 了产品的塑件分析，型腔大小的确定，模架的确定，行位的设计，斜顶的设计， 镶件的设计，顶出系统的设计，冷却系统的设计，浇注系统的设计，脱模机构的 设计等等。 38 第四章第四章 总结和展望总结和展望 在这里让我理解到，一套设计好的模具是否能过加工出来取决于设计的合理 性及加工现场的实际情况。在这段时间里，让我对模具加工的各个环节都有了更 深层次的认识。模具设计是我们没有接触过的一门课程，在初步的接触和设计过 程中的深入研究，对其的各个方面认识也加深了很多，使得对模具产生了更大的 兴趣。这也让我对设计的各个环节都有了很深的认识，完成毕业设计，也是重新 对一个事物去研究的过程，由此得彼，受益菲浅。 设计整个过程中，对以前完全不了解的模具知识的