注射模设计--本科毕业论文.doc

李翔:注射模设计本科毕业论文 题 目 注射模设计 学 院 工学院 专 业 2009级机械设计制造及其自动化 毕业届别 2013 姓 名 李 翔 指导教师 张 炜 职 称 教 授 甘肃农业大学教务处制二一三年五月 目 录摘 要1关键词1Abstract1Key words1前言11塑件的工艺性分析21.1塑件的结构工艺分析21.2尺寸精度分析21.3塑件的表面质量分析31.4上盖的材料选择42 ABS注射成型工艺及工艺参数42.1注射成型过程42.2注射工艺参数53注射机的选择及其技术参数63.1注射机63.2选择注射机初定型腔数64 模具总体机构方案的分析与制定74.1注射模的结构组成74.2模架的选型84.3确定型腔数目94.4确定分型面的105浇注系统的设计及排气方案的确定105.1浇注系统设计的原则105.2主流道的设计115.3 分流道的设计125.4浇口的设计145.5排气方案的设计146注射模功能结构的详细设计156.1校核注射机有关工艺参数156.2成型零部件的设计概况166.3 凹模的结构尺寸设计186.4型芯的结构尺寸设计196.5凸模的结构尺寸设计196.6合模导向机构设计206.7脱模机构的设计236.8模具温度的调节系统257结论25参考文献26致谢27 李翔:注射模设计注射模设计李翔（甘肃农业大学工学院机械设计制造及其自动化专业，甘肃兰州，730070） 摘要：塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。本文介绍了注射成型的基本原理特别是单分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则；制品采用材料为低密度ABS。注射成型是热塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形状复杂的精密塑件。本设计进行了夹片的注塑模设计，对零件结构进行了工艺分析。确定了分型面、浇注系统等，选择了注射机，计算了成型零部件的尺寸。采用点浇口。利用直导柱导向，斜顶杆顶料,顶板完成脱模。如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠。最后对模具结构与注射机的匹配进行了校核。并用AUTOCAD绘制出一套模具装配图和零件图。通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理。 关键词：注塑模；工艺分析；分型面；浇注系统；注射机；成型零部件The Design of Plastic Injection ModelLI Xiang（Major in Mechanical Design Manufacture and Automation in the College of Engineering of Gansu Agriculture University，Gansu Lanzhou，730070）Abstract: The grow of Plastic industry is one of quickest industry classes in the world, especially for the injection mold, therefore the research of it have big significance to understand the process of plastic production and improves the quality of product. This paper discusses the designing of the model and the theory of injection model. It introduced the basic principle of injection, specially the theory of single Parting Surface profile and theory of its work .Discuss the basic principle of design about this product; Material is the ABS. The design can cover cast model design, structural parts for the craft analysis. Identified sub-type face, such as old system, chose injection machine, the size of a shape parts. Use side runner. Using straight-pillar orientation, push rod top expected, leading to complete drawing of patterns and winning ways of pumping core materials and components for the choice. Injection molding machine to the final structure and the degree of machine .besides use AUTOCAD mapping components assembly. Through this design, we may have a preliminary understanding of injection model. We could form a system view about it. Key words: Plastic Injection model；Process analysis；Parting Surface；Gating system； Injection Molding Machine；Molding parts 27前言模具是工业生产中使用极为广泛的基础工艺装备。在汽车、电机、仪表、电器、电子、通信和轻工等行业中，60%80%的零件都要依靠模具成型。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。 模具影响着制品的质量。模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、 机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、 银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。 加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展， 成为模具制造强国。 中国塑料膜具工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步； 在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。 1 塑件的工艺性分析所要求的塑件是一个机器仪表的上盖，用于固定以及保护仪表。要求其能够防尘，并具有一定的耐腐蚀性，安装时能够准确定位，不可以影响仪表读数和其它仪表组件的安装。生产批量：中小批量。1.1 塑件的结构工艺分析 塑件见图1-1整体结构为一回转体，外部结构形状简单，壁厚均匀，且符合最小壁厚要求。塑件型腔较大，有四个尺寸相等的孔3.5，符合最小孔径要求。塑件上还有螺纹孔，因此要考虑设置螺纹型芯。 图1-1 上盖塑件三维图1.2 尺寸精度分析 塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸相符合程度，即所获得塑件尺寸的准确度。塑件的尺寸精度与模具的制造精度，模具的磨损程度，塑件收缩率的波动及成型时工艺条件的变化，塑件成型后的时效变化和模具的结构形式等有关，因此，塑件的尺寸精度往往不高，应在保证使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。由于该塑件的尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸。通常,注射模的尺寸公差是根据成型件的尺寸公差确定的,所以成型件的尺寸公差应尽量放宽,一般说来,成型件的尺寸公差的缩小,生产成本将显著上升。由于塑件ABS的收缩率为0.3%0.8%,塑料ABS收缩率范围大,选取中等精度公差。可按MT6查取公差。其主要尺寸公差标注如下：塑件外形尺寸：、。塑件内形尺寸：、。塑件上孔尺寸：。塑件零件图见图1-2图1-2 塑件零件图以上分析可见，该零件的尺寸精度不高没有太多的精度要求，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。1.3 塑件的表面质量分析该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺。粗糙度可取Ra0.4m。除此外没有特别的表面质量要求，故比较容易得到。综上分析可以得出，注塑时在工艺参数控制适当的情况下，零件的成型要求可以得到保证。1.4 上盖材料的选择由于ABS有诸多优点，比其他材料便宜，易加工、比重小，本次设计采用的材料ABS，密度为1.05g/cm，收缩率0.30.8,取0.5。ABS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。ABS 具有如下特性：冲击强度、稳定性、电性能都较其他材料好；能够与有机玻璃如372制成双色塑件，且表面可镀铬，喷漆处理；有多种级别，有高耐热和抗冲、阻燃、增强、透明等；流动性好，柔韧性好。ABS相关性能指标见下表1-1。表1-1 ABS性能指标基本物理性能密度/（）1.05吸水率（24）/%0.070.4熔点或黏流温度/160-212热变形温度（0.45）/67-82收缩率/%0.40.7比热容/J/(kg.K)1260热导率W/(m.K)0.210力学性能拉伸强度/ 35-55压缩强度/ 68-80拉伸弹性模量/GPa2.44.2弯曲弹性模量GPa0.050.09断裂伸长率/%20-40布氏硬度（）16.22 ABS注射成型工艺及工艺参数2.1 注射成型过程热塑性塑料注射成型工艺过程如图2-1：一成型前准备部分塑料具有吸湿或粘附水分子的倾向，尤其是尼龙、有机玻璃、聚碳酸酯、ABS等，若在成型前其水分含量超过限度，则在料筒内加热时，水分将挥发成气体，使塑件有气泡，影响塑件的强度及美观。为此，需将塑料在烤箱内进行烘烤干燥处理。通常水分控制在0.4%以下，ABS应控制在0.2%以下。除此之外，注射前还应对ABS的色泽，粒度和均匀度等进行检验。图2-1 热塑性塑料注射成型工艺过程 二注射过程塑件在注射机料桶内经过加热塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为:充模压实保压倒流和冷却五个阶段。1.充模阶段 黏弹性塑料熔体在非等温、不平衡流动的注射充模过程中，需要克服熔体跟料筒、喷嘴、浇注系统及模具型腔表壁的外摩擦以及熔体内摩擦，这些流变阻力的变化以及过程温度的变化必然会影响塑料熔体充型的状态和腔内成型压力的大小，从而影响到熔体的压实及熔体汇合处的位置与熔合强度等。2.注射保压阶段 保压的目的是为了防止模内熔体的倒流，确保在模内熔体冷却收缩时能得到有效的熔体补充，以成型出形状完整、组织致密的塑件。3.倒流阶段 当浇口尚未凝结时，由于型腔内外存在压力差发生塑料倒流现象。4.冷却阶段 浇口冻结后通过模具的进一步冷却，使膜具内塑料温度逐渐降低，并一直冷却到低于该塑料的热变形温度，即达到工艺所需求的脱模温度。通常模内的冷却速度不能过快，否则易导致冷却不均，收缩不一致，内应力增大，从而引起塑件的翘曲，变形与开裂。尤其是结晶性塑料的冷却速率更应严格控制。三塑件的后期处理处理的介质为空气和水，处理温度为 6075 ，处理时间为 1620s。2.2 注射工艺参数ABS成型工艺参数见下表2-1:表2-1 ABS成型的工艺条件表预热温度8085C注射温度2090C料筒前段温度150170 C预热时间23h高压时间05s料筒中段温度165180 C喷嘴温度170180 C冷却时间2120s料筒后段温度180200 C模具温度5080 C总周期5220s3 注射机的选择及其技术参数3.1 注射机注射机（又名注塑机）是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。注射成型是通过注塑机和模具来实现的。注射机通常由注射装置、合模装置、液压装置、液压传动系统，电器控制系统等组成。注射机的基本功能有两个：1）加热塑料，使其达到熔化状态；2）对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。注射机按外形特征分类有：立式注射成型机、卧式注射成型机、角式注射成型机和多模注射成型机。本次设计选择的是卧式注射成型机。它的特点有：机身低，利于操作和维修；机器因重心较低，故较稳定；成型后的制件可利用其自重自动下落，容易实现全自动操作。3.2 选择注射机及初定型腔数1 所选材料ABS的注射成型条件参数见表2-1.3 初定型腔数考虑塑件尺寸模具型腔尺寸较大。生产批量较小，初步定膜具为一模一腔结构形式。三选择注射机运用pro/e软件对零件进行模型质量分析得下图3-1塑件体积：13.96cm；塑件密度：1.05g/cm；塑件质量：14.658g；图3-1 质量属性根据以上参数选择注射机的型号为XS-ZY-60其技术规格见下表3-1：表3-1 注射机参数表额定注射量cm60合模方式肘杆注射压力120注射行程mm180注射时间1.5注射重量g55注射方式柱塞式合模力500最大开（合）模行程mm180模具最大厚度mm200模具最小厚度mm70拉杆空间mm1903004 模具总体机构方案的分析与制定4.1 注射模的结构组成1 注射模的基本构造根据注射模具中各组成部分作用功能的不同，典型注射模具可由以下几部分组成：成型零部件、浇注系统、开合模导向机构、脱模机构、侧向分型与轴芯机构、温度调节系统、排气系统以及支撑零部件等组成。2 塑件注射模总体结构的设计根据塑料上盖的结构，总体方案设计如下图4-1。开模分二次，第一次是定模组件和动模座板分开，完成浇口的断开；第二次是安装板与动模垫座分开，同时顶杆相对上移使塑件与凹模脱离实现了塑件的脱模。合模过程中由导柱保证位置精度，确保塑件及模具的同轴度。图4-1 整体结构图1定平板 2螺钉 3定模 4螺纹型芯 5浇口套 6凸模 7导柱8销子 9动模 10垫板 11螺钉 12垫座 13顶杆 14顶杆 15安装板 16顶板 17螺钉 18型芯4.2模架的选型模架组合形式按模具所采用的浇口形式、塑件脱模方法、定模和动模组成数分为基本型和派生型两类，其组合形式及尺寸参照标准（GB/T12555.1-1990)选用。（1）基本组合，它是以直接浇口（包括潜伏浇口）为主，其代号取A，分为A1型、A2型、A3型、A4型4种。（2）派生型组合，派生型组合是以点浇道和多分型面为主的结构形式，其代号取P，分别为P1P9，9种型派生型组合。其中动、定模座板的联接方式，（如果采用螺钉、定距拉杆或定距拉板等）由承制单位自定。中小型注射模模架的模板尺寸，大型模架选择A4型，也是本次设计采用的模架形式。4.3 确定型腔数目型腔数目的确定，应根据塑件的几何形状尺寸，质量要求，批量的大小，交货期长短，注射机能力，模具本生等要求来综合考虑。一根据塑件质量要求、大型、中型、复杂塑件一般都采用单型腔注射模；大多数小型件常采用多型腔注射模；而高精度塑件的型腔数原则上不超过4个，生产中如果交货期允许，宁可一模一腔。对于本次设计的上盖塑件，上一阶段已根据形状尺寸，质量要求，批量大小等初步确定采用一模一腔。对于批量小于1万件的塑件，交货期允足时，则单型腔模是最经济的方案。二根据注射机的额定锁模力F的要求来确定型腔数目n,即 （41） 式中塑料熔体在型腔内的平均压力（）；AS塑件在分型面上的投影面积（）；A浇注系统在分型面上的投影面积（），A0.4AS； F锁模力； Fe注射机额定锁模力。注射机可用的安全锁模力应取注射机额定锁模力的80%，即 （42）其中Fe=1800KN,AS=46.7，A18.6。解得n1。三校核型腔数目（1）通过pro/e软件绘制塑件零件图后进行质量属性分析得到其体积（详见图3-1）。（2）根据塑件的计算体积，选择设备型号规格，确定型腔数。注射机额定注射量GB，每次注射量不超过最大注射量的80%，即 （43）式中 n型腔数； Gj浇注系统重量（体积）； Gs塑件体积； GB注射机额定注射量（体积）；估算浇注系统的体积Vj（Gj），根据浇注系统初步设计的方案进行估算Gj。设n=1得：满足额定注射量要求。4.4 确定分型面一分型的形式分型面是指动模定模在闭合状态时能接触的部分。一般的，分型面的形式有如下几种：水平、倾斜、垂直、阶梯曲线分型面几种。二分型面位置的选择分型面位置选择的总体原则是能保证塑件质量，便于塑件脱模及简化模具结构。具体进行选择如下：（1） 分型面位置应开设在有利脱模塑件最大处。（2） 分型面的设置应尽可能使塑件留在动模一侧，以简化脱模机构的设置。（3） 分型面的设置应满足塑件外观质量的要求。（4） 分型面的设置应有利于确保塑件的形状及尺寸精度。（5） 分型面的设置应有利于模具的锁紧和保证壁后的均匀性。（6） 当不可避免有侧抽芯时，分型面的设置应尽可能将侧抽芯滑块放在动模部分，且应尽量避免长行程侧抽芯。（7） 分型面的设置应有利于排气，尽可能设在料流末端。根据零件的特点及脱模的要求，上盖可以经过注塑一次成型，并且考虑塑件的外观质量、操作工艺，可将分型面设置为水平单分型面。如下图（图4-2）。图4-2 分型面示意图5 浇注系统设计及排气方案的确定5.1 浇注系统设计的原则注塑模浇注系统是指从注射机喷嘴起到模具型腔入口止的塑料熔体的流动通道。其作用是将塑料熔体充满型腔，并将注射压力传递到模腔的各个部位，以获得组织致密、外形清晰、表面光洁和尺寸精确的塑件。浇注系统设计的好坏对塑件的性能、外观和成型难以程度影响颇大。浇注系统分热流道浇注系统与普通（冷）流道浇注系统（简称普通浇注系统）两大类。普通浇注系统由主流道、分流道、浇口及冷料穴等构成。其设计应该满足：1. 流程要短。减少压力和热量损失及塑料消耗量，同时缩短了冲模时间；2. 排气良好。使流料平稳顺利充满型腔；3. 防止塑件翘曲变形和表面形成冷疤。应减轻浇口附近应力集中；4. 防止型芯变形和嵌件位移。应避免流料直冲较小的型芯和嵌件；5. 合理选择冷料穴。5.2 主流道设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和冲模时间。另外，由于其与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。常用浇口套分为浇口套、定位圈整体式和浇口套与定位圈单独分开（图5-1）两种。图5-1 分开式本次设计可将主流道衬套与定位圈设计成整体式如图5-2所示图5-2 主流道图主流道尺寸: 根据所选注射机，则主流道小端尺为： d=注射机喷嘴尺寸+(0.51)=5+0.5=5.5mm主流道球面半径为R=喷嘴球面半径=10mm其主要设计要点:（1）主流道圆锥角，内壁粗糙度。 （2）主流道大端呈圆角，半径r=13mm，以减少料流向过渡时的阻力。 （3）在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，一般小于60mm，过长刚会影响熔体的顺利充型。 （4）浇口套大端高出定模端面H=510mm，起定位作用。主流道衬套与定模座板采用H7/m6过渡配合，与定位圈的配合采用H9/f9间隙配合。（5）主流道衬套一般选用T8、 T10制造，热处理强度为5256HRC。（6）主流道衬套与模具座板的连接一般采用2支或4支M5M12的内六角螺钉。本次设计采用了四支M12的螺钉固定。5.3 分流道的设计在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，它是主流道和浇口之间的进料通道。其作用是通过流道截面和方向变化使熔料平稳地转换流向。一分流道截面尺寸的设计分流道的截面形状有：圆形、梯形、u 形、半圆形、矩形。圆形截面热量损失小，流动阻力小，效果最佳，缺点是加工难。梯形截面热量损失较小，流动阻力较小，效果较良，加工容易。抛物线形截面加工简单，但缺点是热量损失大，流动阻力大，效果不良。通过以上截面形状的对比，显然梯形截面形状效果最佳。为此选用梯形截面形状。且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大，一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸： （51) 式中， m流经分流道的塑料（g）； L分流道的长度（）； D分流道直径（）； 梯形的侧面斜角a常取，在应用公式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。上盖的体积为13.96cm，质量大约14.658g，满足公式要求。质量大约有50g分流道的长度预计设计成20mm，所以由公式：，取8mm。二分流道的布置分流道的布置形式与型腔布置，分型面位置及浇口开设部位极大相关，对一模多腔的注塑模，有平衡式与非平衡式两种流道布置类型。无论是一模多腔的平衡式或非平衡式布置，还是多点进料的大型单腔模具，其分流道的布置形式均要求：各个型腔能实现均衡进料，锁模力力求平衡，流程尽量短，拐弯少且拐弯处应圆滑过度；当流道长，需要采用多级分流道时，应在其拐角处适当设置冷料穴。当各模腔所成型塑件相同时，各分流道及支分流道的截面与长度均要求对应相等以实现熔体均衡充填；当各模腔成型的塑件不同时，各分流道的截面大小及长度应与塑件大小及质量相适应，通过流道平衡计算确定。分流道位置可单独开设在定模板或动模板上，也可同时开设在分型面两侧的动定模板上，待合模后形成所需截面的分流道。为了流道凝料的顺利脱模及有效控制流道尺寸与加工精度，通常将分流道单独开设在分型面某一侧的模板上。三分流道的表面粗糙度分流道内表面不要求太光洁，保持适当的粗糙程度有利于接触分流道表壁的冷凝塑料皮层的形成并可靠固定，从而有利于减少热量损失，保持塑料熔体理想的熔融质量与流动状态。通常分流道内表面粗糙度常取0.8，当分流截面尺寸比较大的时候可采用。根据经验值内浇道表面粗糙度取。5.4 浇口的设计浇口称为进料口，是连接分流道与形腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，它使塑料熔体的流速产生加速度，以便于迅速充满型腔，同时还起封闭型腔防止熔体倒流的作用，并在成型后使浇口熔料与塑件易于分离。浇口的位置，形状及尺寸对塑件性能和质量的影响最大。浇口不仅对塑件熔体的流动性和充模特征有关，而且与塑件的成形质量有着密切的关系。因此浇口的形式与塑料品种要相互适应。一浇口的选用浇口可分为限制性和非限制性浇口两种，我们采用非限制性浇口，其浇口的形式为直浇口，特点是压力传递好进料快，保压补缩效果好，可适用于任何品种的塑料，模具结构紧凑，浇口冷凝慢，浇口附近易产生残余应力与缩孔，为此通常在塑件浇口处的壁厚应适当以球冠状增厚（）；另外，浇口凝料去除困难，浇口痕迹明显.二浇口的位置的选择由于浇口的重要性，为了使塑件获得良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：（1）浇口应尽可能开设在塑件厚壁处，以利于熔体流动充型，排气与保压补缩，避免在塑件上产生缩孔或表面凹陷；尽量减少塑件成型内应力特别是浇口周围的内应力。（2）避免产生喷射和蛇形流。（3）应尽量缩短流动距离，流动比合适，避免熔体流动过程中拐弯多，必要时增加浇口的数量，改变浇口位置或利用塑件上加强肋等以增大熔体的流动截面，降低流动阻力。（4）尽量减少或避免熔接痕，增加熔合强度，避免熔接痕位于塑件工作载荷集中处。（5）优化浇口位置或者浇口形式，以保证熔体在模腔内合理的流动充型状态以利于模腔中气体的顺序排除，避免形成封闭气团。（6）应考虑浇口去除的难易程度，尽量减少后加工。（7）浇口位置的设置应平衡熔体在模腔内的流动，避免局部过保压。（8）考虑熔体取向作用对塑件质量的影响。（9）应避免熔体从浇口注入模腔后对型芯，嵌件产生过大的冲击，或者形成偏心进料，以免嵌件移动或者杆类小型芯发生变形。（10）浇口位置的选择不应使主流道偏离模具中心太多，一面不合理装模导致成型过程中注射机座板承受偏心载荷产生锁模不平衡。5.5 排气方案的设计在注射成型过程中，需要排除的气体有因干燥不良而存在于熔体中的水汽、模腔内空气、原料中易挥发物质的挥发气、材料降聚分解气等。如果不能可靠地将上述排出模腔，将导致以下后果：或残留于制品内部形成气泡，或积于熔料与模腔表壁之间导致制品内凹；增加熔体充型阻力，导致模腔填充不全、保压不充分、注射压力增大、熔体充模速率降低;熔接质量差，在制品上明显的熔接痕甚至熔接缝(裂纹)，塑件力学性能下降；塑件表层受压气体易导致塑件表面出现银纹、云雾、分层剥落等，表面质量差；模腔内被压缩的气体将伴随温差升高，可能使气穴或气泡周围的塑件发生局部会降解变色或烧焦。常见的排气措施有：（1）利用模具零部件的配合间隙及分型面自然排气。（2）开设排气槽排气（对大型或中型塑件适用）。（3）采用带有微孔网的粉末烧结合金块排气。（4）采用强制排气措施。在气体汇合的封闭部位，设置排气杆或真空泵排气。本次设计模具的排气孔设计在分型面上，见下图5-3。图5-3 排气孔6 注射模功能机构的详细设计6.1 校核注射机有关工艺参数在详细设计前必须对设备进行校核，包括额定注射量、注射压力、锁模力、开模行程和预出装置及装模部分尺寸等。一注射量的校核有前面计算塑件体积为13.96cm,浇注体积为10cm,则每次注射所需塑料量为：13.96+10=23.96注射机的最大注射量60=48能满足要求。二锁模力与注射压力锁模力可按式 FPm（As+Aj）校核 （61）式中 Pm注塑压力 由材料ABS成型条件参数Pm=80120（） As塑料件在分型面上的投影面积 Aj浇注系在分型面上的投影面积 F注射机额定锁模力，有选择的注射机额定锁模力为F=500KN。投影面积计算： As46.7，Aj=0.4As=18.6代入Pm（nAs+Aj）=120（15.97+0.5）有F=1800 KN故满足FPm（As+Aj）同时XSZY60的额定注射压力为120 KN，也能满足ABS成型的注射压力。三注射机开模行程注射机开模行程应大于模具开模时取出塑件（包括浇注系统）所需的开模距既满足下式 （62）式中 注射机行程160mm 脱模距离 =20 mm 塑件高度+浇注系统高度（=20+19.5 =39.5mm） 则有 +10=20+39.5+10=59.5 mm =180 mm59.5 mm能满足要求。6.2 成型零部件的设计概况成型零件由型腔及型芯组成，型腔较难加工。成型塑件外形的型腔一般设在定模一边。成型零部件的设计包括结构设计和尺寸设计。本次设计的上盖成型零件有凹模、凸模、型芯、螺纹型芯。成型零件的设计应该满足：（1）结构合理，成型操作可靠；（2）形位公差及几何尺寸精度恰当（取IT7-IT10）（3）具有足够的强度、刚度、硬度（40HRC）；（4）对成型易产生腐蚀性气体的塑料（PVC、POM）等，其成型零件表面应具耐腐蚀；（5）成型零件材料的可加工性好，例如淬性好、切削性好，热处理变形小，抛光性能好。所谓成型件工作尺寸是指成型零件上直接构成模腔腔体部位的尺寸,其直接对应塑件的轮廓形状与尺寸,鉴于影响塑件尺寸精度的因素多且复杂,塑件本身精度也难以达到高精度。成型零件工作尺寸的计算方法常用的“平均值法”与“公差带法”。考虑成型收缩对制品尺寸的影响，成型零件在成型过程中的磨损寿命等，规定如下：（1）塑件的轴类尺寸以及最大值为公称尺寸，公差为单向负偏差；塑件上孔类尺寸及其最小尺寸为公称尺寸，公差为单向正偏差。（2）模具凹模类尺寸取其最小值为公称尺寸，公差为单向正偏差；模具型心类尺寸及其最小尺寸为公称尺寸，公差为单向正偏差。（3）塑件及模具成型零件上之中心距类尺寸，其公差为双向对称分布。在一般情况下注射成型时，收缩率波动、模具制造误差和成型零件的磨损是影响注塑件尺寸精度的主要因素，其取值如下：（1）塑件收缩率波动（）引起的误差： （63）式中-塑件的最小与最大收缩率； -塑件的基本尺寸； -塑件公差；（2）模具成型零件的制造误差。k是模具成型零件的制造误差系数常取1/61/3；当为型塑件时取偏下限，反之取偏上限；当采用组合式凹、凸模时，可偏上限；（3）模具成型零件在成型过程中的磨损引起的尺寸误差=/12/6。当凹、凸模与脱模方向一致的纵向尺寸（即凸模高向尺寸与凹模深度尺寸）受损的影响小，可忽略；当凹、凸模的径向尺寸较大时，可取小些；塑件的产量要求高而塑件尺寸精度要求低时，取；塑件原料中含有对模具材料磨损作用大的增强组分时，可取小些；模具材料及热处理硬度较高时，可取大些。6.3 凹模结构尺寸设计凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸属包容尺寸，在使用过程中凹模的磨损会使包容尺寸逐渐变大。因此，为了使得模具的磨损留有修模的余地，以及装配的需要，在设计模具时，包容尺寸尽量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。常见的凹模结构有整体式、整体嵌入式、组合式。其中整体式凹模，在模板上直接加工出凹模腔体，起强度与刚度好，所成型塑件无拼接缝痕迹，塑件精度高；但其热处理难度高，生产中一般不进行热处理。 本次设计的上盖塑件结构简单， 考虑设计的经济性，采用整体式凹模。其结构如下图。 图6-1 凹模1）凹模径向尺寸的计算 (64)式中 L以最大端加工时凹模的径向尺寸； 塑件的公差值； 塑件尺寸公差根据GB/T144861993模塑件尺寸公差表取MT2B级,由尺寸段决定值的大小； 制造公差,=, S塑件的平均收缩率,S=0.005。 2） 凹模型腔高度尺寸的计算: H=(1+ S)H, （65）式中 H塑件的凹模型腔高度尺寸，H=35mm。6.4 型芯的结构与尺寸设计本设计采用整体嵌入式型芯。型芯安装在动模座板上，便于脱模。孔的尺寸是，深2mm。型芯如下图（图6.2）。图6-2 型芯6.5 凸模的结构尺寸设计凸模是成型塑件内形的，其工作尺寸属被包容尺寸，在使用过程中凸摸的磨损会使被包容尺寸变小。因此，为了使得模具的磨损留有修模的余地，以及装配的需要，在设计模具时，被包容尺寸尽量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。 1）凸模径向尺寸的计算： L=(1+ S) L+ （66） 凸模尺寸如图6.3所示。 式中 L加工时凸模的径向尺寸； 2）凸模高度尺寸的计算： H=(1+ S) H+ （67) 式中 H凹模深度减去塑件壁厚型芯的理论高度。图6-3 凸模6.6 合模导向机构设计一导柱导向机构及其设计要点国家限定的注塑模导柱与导套的结构与尺寸可查阅相关手册，导柱导向机构的设计要点如下：（1）通常在模具的动模部分设置导柱，而在定模的相对位置设置导套；有时根据模具的结构（如定模部分有中间板、流道推板时），而将导柱导套反装。（2）注塑模通常设置四组导柱与导套，分布在模板的四个角落边缘部位，导柱中心到模板边缘的距离一般取导柱固定端的直径的11.5倍，采用等径不对称布置或不等径对称布置的形式。本次设计的定模动模都是回转体，所以设置两根导柱安装在定模组件上，采用对称布置。如下图所示：量大的模具多采用有肩导柱。根据使用情况可在导柱上开设储油槽，以减少摩擦；根据导柱直径的不同环形油槽截面半径常取0.8mm，深度约为0.50.8mm，油槽（3）小型模具或塑件产量少的模具多采用带头导柱，大、中型注塑模或数量产数约为13个，间距多为925 mm；一些大型模具也有采用螺旋型储油槽的。本次设计由于生产批量小，磨损量在可控范围内，就没有必要开设油槽。（4）直导套常应用于简单模具或模板较薄的模具；型带头导套主要应用与复杂模具或大、中型模具的动定模导向中；型带头导套主要用于推出机构的导向中。 图6-3 导柱安装位置（5）为了确保合模后分型面良好贴合，导柱与导套在、分型面处应设置承削槽：一般都是削去一个面，或者在导套的孔口倒角，（6）导柱工作部分的长度应该比型芯端面高出6-8cm，（7）导柱直径（mm）的计算： （68）公式 W单根导柱承受的模板重量，N； L模板重心距导柱根部的距离，mm； E材料的弹性模量，取； 导柱头部弯曲变形的允许挠度，常常取0.05mm。由于单根导柱承受的模板重量和模板的重心距导柱根部的距离难以确定，所以我们其经验值mm和mm。（8）导柱工作部分的表面粗糙度取（精密级可以取），固定部分取；导套内外圆柱面的表面粗糙度可取或者。（9）导套和导柱采用间隙配合，配合精度多为（高精度时可以采取或者，低精度时可以采用或者），滑配长度常取配合直径的1.52倍，其余部分扩孔以减小摩擦。导柱导套与模板之间通常采用过渡配合，配合精度为或者。另外，为防止直导套脱落，可以在直导套侧面开设防脱槽，用内六角螺塞侧向拧入。由于导柱与导套之间存在有间隙，当成型精度要求高的大型、薄壁、深腔类塑件时，在熔体流动充填过程中，模腔内容易形成较大不平衡的侧压力，从而容易导致型芯或者型腔偏移，故需要增设更高精度的定位装置以确定保合模精度的可靠性。另外，在成型所需要的模具温度较高时，应该增设精定位装置。（10）对于生产批量小，精度要求不高的模具，导柱可以直接与模板上加工的导向孔配合，通常做成通孔；如果型腔板特厚，导向孔做成盲孔时，则在盲孔侧壁做成通气孔，或者在导柱柱身导向孔开口端磨出排气槽；导向孔滑面的长度与表面粗糙度可以根据同规格的导套尺寸来取，长度超出部分应扩径从缩短滑配面。上盖模具的导柱在定模和动模处没有导套，采用的导柱全是带头导柱，导套有直导套和型带头导套，导套与导柱各部分的配合选择的是。由于考虑到脱模的顺序导柱各部分的配合不一致，详细情况如下图： 图6-4 导柱7图6-5 导柱196.7 脱模机构的设计一脱模机构设计的原理（1）为了简化模具结构，开模过程中塑件留在动模的一侧，以便推出机构尽量设在动模的一侧。（2）正确分析塑件对模具抱紧力与黏附力的大小及其分布，有针对性地选择合理的推出装置和推出位置，使脱模力的大小及其分布与脱模力一致。，防止塑件在被推出过程中变形或者损坏。（3）推出位置应该尽可能设在塑件内部或者对塑件外观影响不大的部位，以力求良好的塑件外观。（4）推出位置应结构简单、动作可靠（即：推出到位、能正确复位而且不能与其他零件相干涉、有足够的强度和刚度）、运动灵活、制造及维修方便。二脱模机构的分类脱模机构又称为推出机构或者顶出机构，其大多是以参与塑件及流道凝料脱模的脱模零件及其在脱模过程中的动作特性进行分类，主要类型有以下一些。简单脱模机构又