毕业设计（论文）-圆形筛盖注塑模具设计.doc

编号： 毕业设计说明书题 目： 圆形筛盖注塑模具设计 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发2016年 6 月 3 日全套图纸加扣 3012250582摘 要此次毕业设计主要是设计一个圆形筛盖塑件的注塑模具,成型的材料为PA1010，该材料粘度较低，流动性较好。设计时先分析塑件的工艺结构，因为塑件整体为圆形，结构简单，注塑模具设计采用大水口模架，所以可以采用单分型面一次脱模。模具为一模两腔，这样可以满足大批量生产的需求，而且可以简化模具结构。型腔和型芯都采用整体式组合结构，方便模具的制造加工。分流道和浇口的设计则分别选用半圆截面与侧浇口，采用侧浇口可以得到较为光滑的表面，浇口的位置选择在零件底下的凸缘一侧，浇口凝料去除比较容易且不影响塑件的外观，排气设计是利用分型面排气。对于塑件的内螺纹部分的脱模则采用旋转抽芯的齿轮组结构，进行一边脱螺纹一边脱模。塑件的冷却采用双层U形环绕的冷却管进行冷却。除此之外，还使用Moldflow软件进行模流分析，这样可以发现并修改设计过程中的一些不足之处。本次模具设计的关键和难点是浇注系统的设计、成型零件的设计、冷却系统的设计、脱螺纹机构的设计等问题，通过解决这些设计问题，使得所设计的注塑模具能够满足使用要求。关键词：圆形筛盖；分型面；模流分析；脱螺纹机构AbstractThe graduation project is going to design a circular screen cover plastic injection mold, the molding of the material is PA1010 which have low viscosity better fluidity.The plastic parts of the process structure should be analysised in design, because the plastic pieces of the overall circular, has the advantages of simple structure, injection mold design using the sidegate frame, so it can be using single parting surface a demoulding.The mold has two cavity, which can satisfy with the demand of mass production, and can simplify the structure of the mold.In order to facilitate the manufacture and processing of the mould, cavity and core are combined with the integral structure.Design of runner and gate were selected semi-circular section and side gate and relatively smooth surface can be obtained by the side gate, gate location selection at the bottom of the parts of the flange side, gate congeals the material removal is easy and the does not affect the appearance of plastic and exhaust design is using the parting surface exhaust.As for the plastic part of the internal screw thread part of the rotation of the core pulling gear group structure,which can stripping and release of the thread at the same time.The cooling of the plastic part is cooled by a double layer U shaped cooling pipe.In addition, the Moldflow software is used to carry out the model flow analysis, which can find and modify some deficiencies in the design process.It is the key and difficult point of the mold design to design of gating system, forming part of the design, cooling system design and off thread mechanism design, by solving the design problems, making the design of injection mould to satisfy the use requirement.Keywords: circular screen cover; parting surface; moldflow analysis; thread off mechanism桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸目 录1 概述1 1.1 模具在工业生产中的作用1 1.2 塑料模具工业的现状1 1.3 塑料模具工业的发展趋势22 塑件成型工艺的分析3 2.1 塑件的材料特性3 2.2 塑件的工艺结构分析43 成型设备的选择5 3.1 注射机的选择5 3.2 模架的选择6 3.3 模具相关参数的校核64 成型部分的设计9 4.1 分型面的选择9 4.1.1基本形式9 4.1.2分型面的选择原则9 4.1.3塑件分型面的选择10 4.2 型腔的设计计算10 4.2.1型腔的结构形式选择10 4.2.2型腔的壁厚和底板计算11 4.2.3型腔的尺寸计算12 4.3 型芯的设计计算13 4.3.1型芯结构形式的选择14 4.3.2型芯的尺寸计算145 浇注系统的设计15 5.1 主流道的设计15 5.2 分流道的设计16 5.3 浇口的设计186 排气系统的设计20 6.1 排气系统的设计要点20 6.2 排气的位置和形式207 导向定位和脱模机构设计21 7.1 导向定位机构的设计21 7.2 脱模机构设计22 7.3 脱模力的计算248 冷却系统的设计24 8.1 冷却系统的尺寸25 8.2 冷却系统的布置269 脱模零部件的设计27 9.1 脱螺纹电机的选用27 9.2 脱螺纹齿轮和链轮的设计28 9.2.1脱螺纹齿轮的设计28 9.2.2脱螺纹链轮的设计30 9.3 主轴与型芯轴的设计31 9.3.1主轴的设计31 9.3.2型芯轴的设计32 9.4 轴承的选用及校核33 9.5 键的选用及校核3410 其他说明35 10.1 部分零部件的选用情况35 10.2 模具的总体结构及工作原理3511 结论38谢辞39参考文献40附录41 全套图纸加扣 30122505821 概述注射模具是目前制造业的一种很重要的成型装备，它是把熔融状态下的塑料注入事先设计好的模具中，然后进行冷却成型。用注射模具生产零件的效率很高，且产品质量好，材料消耗低，生产成本低等特点，所以它被应用于制造业中。模具工业目前是我国的经济基础工业之一，同时也是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。塑料制品在日常社会中都可以看到，模具技术在目前已经成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一，它承担了机械、电子、航空、航天等工业领域中大半部分以上的生产零件、组件和部件的加工生产。目前模具市场供不应求，其主要出口国是美国、日本等国家，中国的模具出口数量很少，但是中国在模具的钳工技术方面水平很高，而且劳动力的成本低，所以研究和提高模具的技术水平为当务之急。 模具行业的运用随着我国科技水平的不断发展而变得越来越广泛，其是我国非常重要的一门行业。在大学即将结束之余，我按照要求完成了学校所规定的课程内容，且成绩良好，还熟练地掌握了一些相关的基础课和专业课方面的知识，比如力学、机械制图、电工与电子技术、机械设计、塑料成型工艺与模具设计、CAXA绘图软件等，对模具行业主要应用在什么地方，模具的各种复杂、简单的结构是如何设计，在制造模具模架、型腔、型芯零件是选用什么材料、各个零件之间公差配合，型腔、型芯加工的精度要求有了一定的了解，基本上达到了入门模具行业的基本要求。1.1 模具在工业生产中的作用目前，模具的技术水平高低，在日常的产品中也可以直接体现出来，其生产与制造技术水平的高低已经是衡量一个国家在制造业方面水平好坏的其中一个标志。为满足不同企业的需要，模具可以进行不同产量的生产，而且在生产过程中可以降低生产成本，提高了企业的收益，所以它深受各行业的青睐。在发展中的国家因为自身的技术较为落后所以模具的制造水平也相对较低，而发达的国家，他们的模具制造水平已经发展得相当高。模具工业是提高我国的国民经济发展的一个重要工业。比如机械、电子、汽车、建筑这些行业的发展与运行都离不开模具工业。为了满足不同行业的需要，它们在制造某些零件时都需要用到模具大批量快速的生产，特别平时看到的汽车、还有所用的电器、家电（电视、电脑、吹风筒、风扇等）和通信类产品中大半部分的零部件都是用模具来制造出来的。1.2 塑料模具工业的现状随着塑料模具发展日益加快，其应用种类也分成了好几部分，在模子中进行注塑、吹塑、压铸还有冲压成型等来生产出制品。塑料成型模具在目前应用十分的广泛，其中应用的领域包括机械制造行业、电子工程行业、航空制造行业和日常生活用品行业。模具生产水平的高低和发展的快慢也反映了现代机械制造水平的高低。这些年来我国一直在研究模具方面的内容，这使得我国的模具制造技术水平比之前有了很大的提高，在某些方面的技术已经接近或达到国际的水平，不断地增强了我国在模具工业方面的实力。国外模具技术现状：（1）在切削加工技术方面大都是采用高强度刀具进行高速切削，以各种高速技术来提高加工效率，比如切削的速度、进给的速度；这样的技术比传统的切削速度要快几倍，甚至十几倍。 （2）广泛推广以及应用CAD等绘图软件先进的技术，优化落后的制造技术。运用3D设计的模具行业已达到了7080%； PRO/E、UG等软件普遍应用； 采用多轴连动的数控机床的研发与应用，以提高产品的加工精度和质量；并且CAE技术的应用已逐渐成熟。（3）快速成型技术的推广以及快速制模技术的发展，形成一种新型的生产方式，开始出现专门的服务公司，使得不同规格的模具能够更快、更有效的制造出来，从而为企业减少成本带来更多的效益。1.3 塑料模具工业的发展趋势塑料注塑成型模具技术水平的不断提高和发展，使得塑料模具制造的精度要求和生产出的产品质量变得越来越高。所以，我国未来的塑料成型模具有以下几个发展的趋势：（1）首先要提高制造水平为大型模具的设计，还有能生产更精密、更复杂的塑件，制造出拥有更长寿命模具。因为生活水平的不断提高，社会需求的制品大型化、复杂化、高精度等等,还要保证生产效率。（2）把CAD/CAM/CAE的先进制造技术广泛地应用到模具设计中。这项技术已经成为共性技术，它能提高模具制造的速度，并且能一体化的制造出一套模具，解决很多传统生产无法分工协作的问题。更加智能的设计模具，3D的技术越来越发挥更重要的作用。（3）由于各种成型技术的发展和研发，热流道模具由于比传统的模具成形的周期短，更能节省材料，所以要推广此项技术,像冷注塑模具一样制定国家的标准、标准的模具、标准的零件等等，这样有利于此技术的发展。气体辅助注射成型能大幅度降低生产模具成本，它能成型更复杂、更特殊的零件，解决一些注塑成型不能完成的零件生产，所以要研发相关的软件，为设计带来更快速、更高效率。担是也要继续对注塑模具的持续研发，跟上国际水平。（4）提高塑料模具的国际标准化水平，并且要加强对标准件的使用，减少不标准件的流动，有利于与国际接轨。模具标准件的广泛应用，第一可以提高模具的质量，第二可以降低模具制造成本，且更换使用更加方便。（5）可以选择优质的材料并且对其表面采取先进的表面处理技术进行处理来提高模具的使用寿命和质量，这对于提高模具水平显得十分重要。（6）应用逆向工程能更有效、更快的制造出零件。主要运用三坐标测量仪测量塑件的尺寸或者用三坐标扫描仪来获取塑件数据，进而通过软件来对塑件进行逆向工程设计。所以要加大对多样性、操作简单又廉价的测量设备，以方便实现逆向工程。（7）由于当前对塑件的成型速度过慢，满足不了社会的需要，因此要加强快速成形技术的发展和能够快速地把模具制造出来的技术。（8）国内的铣削加工速度还达不到国际先进水平,所以要加大高速铣削的推广，使其在模具行业中广泛应用。2 塑件成型工艺的分析2.1 塑件的材料特性1）基本特性 此次设计的塑件原材料选择的是聚酰胺（PA1010），又称为尼龙，其是工程所常用的一种塑料之一。PA1010在色泽方面呈半透明白色，为固体材料，具有工程塑料聚酰胺的一般共性，对一些霉菌的作用非常稳定，以及对光作用也很稳定。它具有一定的独特力学性能，而且还有很强的耐热、耐低温、耐腐蚀以及耐磨等良好的特性。但其吸水性不强，收缩率相对较大，一般在温度为80100以下使用，所以加工前干燥要充分，加工后要经过调湿处理。2） 主要用途因为尼龙塑料有着各种良好的性能，所以其在很多行业都很常用，可以用来制造各种机械、化学以及电气等零部件，比如轴承、齿轮、蜗轮蜗杆、输油管、储油容器及电池箱和电器线圈等零件。3） 成型的特点 尼龙在熔融状态下的粘度低，流动性很好，但注射过程容易产生飞边，所以加工前必须进行干燥处理；由于吸水性强使得塑件的尺寸变化较大；塑件的壁厚对成型的收缩率有很大的影响，所以塑件的设计要尽可能均匀，以防止缩孔的产生；因为熔融状态下的PA1010热稳定性较差，所以不能在高温料筒内停留过长的时间。PA1010的主要技术性能指标如表2-1所示：表2-1 PA1010的主要技术性能指标物理性能密度/ 1.04力学性能拉伸强度/Mpa55熔点/210压缩强度/Mpa65热变形温度/弯曲强度/Mpa80透明性半透明缺口冲击强度/5成型收缩率（%）1.02.3弯曲模量Kpa89吸水性（%）0.20.44）注射成型的工艺条件PA1010是一种半透明的结晶型聚酰胺，它在性能方面都具有一般尼龙的共性，其最大的特点就是拥有较高的延展性和不可逆拉的能力，成型的工艺条件如表2-2所示：表2-2 PA1010的注射成型工艺条件工艺条件PA1010机筒温度/输入段压缩段均化段190210200225210230喷嘴温度/模具温度/注射压力/MPa保压压力/MPa成型周期/s2002104080701002040301002. 2 塑件的工艺结构分析根据所设计出来的塑件尺寸，然后用Solidworks三维软件画出其三维造型图，再用里面“工具”中的“质量属性”来分析它的体积大小为V=18cm,故可以算出其质量为m=1.04x18=18.72g。此次圆形筛盖内表面有螺纹，在上表面有79个小孔，其中内圈35个小孔直径为2mm，外圈44个小孔直径为3mm，外表面方面有较高的要求，表面上不能有浇口痕迹，表面粗糙度为Ra0.8。塑件尺寸精度为MT5级。如图2-1实物图所示：图2-1 圆形筛盖三维实物图 图2-2为圆形筛盖设计的二维图：图2-2 圆形筛盖二维图3 成型设备的选择3.1 注射机的选择 目前的注射机主要按照其外形特征可分为四类：卧式注射机、立式注射机、角式注射机以及多模注射机，其中以卧式注射机应用较为广泛。尽管各种注射机在外形方面各有不同，但它们基本上都是由合模锁模系统与注射系统组成。所以此次设计选择的注射机为卧式注射机。 在本次设计模具采用一模两腔的形式，故可由此计算出塑件的总质量=18.72x2=37.44g；浇注系统的体积=5cm,则=1.04x5=5.2g两者质量之和为M=+=37.44+5.2=42.64g。根据所计算出的体积或者质量以及模架的相关尺寸可以选择注射机的型号为XS-ZY-500。其主要的技术规格如表3-1所示：表3-1 XS-ZY-500注射机的主要技术规格额定注射量/cm500最大开合模行程/mm500螺杆直径/mm65模具允许的最大厚度/mm450注射压力/MPa145模具允许的最小厚度/mm300注射行程/mm200喷嘴的圆弧半径/mm18锁模力/kN3500喷嘴孔的直径/mm3、5、6、8注射方式螺杆式顶出形式/mm中心液压顶出，两侧机械机械顶出最大的成型面积/cm1000合模方式液压-机械3.2 模架的选择对于注塑成型生产，设计及制造模架是注射模具一个重要的工作环节，所以为了提高模具的质量与减少其制造周期，目前我国注射模架已经走向标准化，其中包括中小型模架标准与大型模架标准，在此基础上又可以分为基本模架和派生模架。根据塑件的尺寸及形状，此次设计所用模架为龙记大水口AI模架其主要尺寸为400x280x335mm,如图3-1所示：图3-1 龙记大水口AI模架模架由上到下各模板的尺寸如表3-2所示：表3-2 模架各板的尺寸定模座板/mm定模板/mm动模板1/mm动模板2/mm垫板/mm推杆固定板/mm推板/mm动模座板/mm2560606897152025故模具的总厚度为B=25+60+60+68+97+25=335mm，满足所选注射机的安装行程。3.3 模具相关参数的校核（1） 型腔数量的确定及校核 型腔的数量能否跟注射机的规格相匹配，这个需要对了其进行校核后才能确定，故可以按注射机的额定锁模力来进行对型腔数量的校核，则有： （3-1） 式中：Fp注射机的额定锁模力，N； A单个塑件在分型面上投影的面积，mm； A1浇注系统在分型面上投影的面积，mm； P塑料对型腔的成型压力，大小为注射压力的0.8，MPa。由公式（3-1）代入已知数据得：=579.38kNFp=3500kN故型腔数量符合设计要求。（2） 最大注射量的校核 在模具注塑成型过程中，注射机额定的最大注射量一定要大于浇注系统与塑件成型所需的材料的注射量，这样才能满足一次注塑满模具，在生产过程中，把模具腔内注满材料所需要的材料量称为注射量，在选注塑机最大注塑量时，其值要大于塑件的注射量，即有： （3-2）式中：n型腔的个数； m单个塑件的质量，g； m1浇注系统的质量，g； K注射机的最大注射量利用系数； 注射机的额定注射量，g。代入数据得：2181.04+51.04=42.640.85001.04=416g所以最大注射量符合要求。（3） 锁模力的校核 注射机在将塑料熔体射入直至充满型腔的时候，其在模具内部都存在很大从分型面推开的压力，这个压力将会使得模具定模与动模从分型面涨开，这个力必须小于注射机额定的最大锁模力，这样才能保证在注射过程中不容易出现溢料和把模具涨开的现象。根据公式得： （3-3）代入数据得：=213.65kNFp=3500kN所以锁模力符合设计要求。（4） 注射压力的校核注射压力的大小关系着塑件成型质量、形状和尺寸精度的好坏，其选择因素有很多，比如塑料的种类、注射机的类型、塑件的形状等。所以注塑机上的额定注射压力一定要大于塑件成型时所需的压力，这样可以留有调整的余地。此次选择的尼龙塑料的注射压力为70100Mpa，由于本制品的形状不复杂，但精度要求较高，故可取其平均值85Mpa，其值在所选注塑机的额定注射压力145Mpa以内，所以满足使用要求。（5） 模具相关安装部分的尺寸校核 因为注射机是按照规格制造生产的，所以在设计模具的尺寸时应该要符合在注射机上的安装尺寸，不然所设计的模具将不可行。不同的注射机上所安装的尺寸各不相同，其主要相关尺寸校核有喷嘴尺寸的校核、模具最大与最小厚度尺寸以及定位圈尺寸的校核等。1） 喷嘴尺寸的校核 此次设计的主流道的始端球面半径为20mm，所选择注射机的喷嘴头部半径为18mm；主流道小端的直径3.5mm，而喷嘴的直径为3mm，所以喷嘴尺寸与注射机相符合。2） 模具最大与最小厚度尺寸的校核 根据所选注射机的参数可知，其允许的模具最大厚度为450mm，最小模具厚度为300mm，拉杆空间尺寸为540440mm；而本次设计的模具厚度为335mm，长宽为400280mm，其尺寸设计均在注射机所要求的范围内，故符合设计要求。3） 定位圈尺寸的校核定位圈的尺寸大小是根据主流道中心与其大小来设计的，在模具上的定位圈和注塑机固定板上的定位孔都是按照标准来进行加工的，安装时肯定可以使主流道中心线与注塑机喷嘴中心线重合，所以符合设计要求。（6） 开模行程的校核 不同的注射机其最大开模的行程不同，而取出塑件时的开模行程一定要小于注射机的额定行程，不然塑件都不能从模具中取出。其开模行程的校核可以按照下式计算：+(510)mm （3-4）式中：s注射机的最大开模行程，mm； H1脱模距离，mm； H2塑件和浇注系统的高度，mm； 510mm安全距离。其中s=500mm，H1=15.5mm，H2=82mm，代入数据得：50015.5+82+8=105.5mm因此开模行程的尺寸符合设计要求。综上所述，此次设计的模具相关尺寸与注射机相符合，故所选注射机型号XS-ZY-500符合使用要求。4 成型部分的设计4.1 分型面的选择模具设计时，选择正确的分型面至关重要，它的选择好坏直接影响着塑件的工艺性、加工难度以及塑件的质量和尺寸精度。4.1.1基本形式分型面的形式根据塑件的不同结构可以大概分为五种形式，即平面式、斜面式、曲面式、阶梯式以及综合式，如图4-1所示。而且根据面数的不同还可以分为单分型面、双分型面及多分型面三种。 （a）平面式 （b）斜面式 （c）阶梯式 （d）曲面式图4-1 分型面的形式4.1.2分型面的选择原则 选择分型面的时候要有一定的原则，不能盲目的确定其位置，其必须要考虑到塑件与模具以及注射机的关系，故可以参考以下几条原则：（1） 首先考虑的是要有利于脱模且利于排气；（2） 其次选择分型面必须要保证塑件的尺寸精度及表面质量的要求；（3） 再有就是要有利于使模具结构能够简化，以方便模具的制造；（4） 分型面上要尽量避免尖角利边，以防止其在脱模的时候影响塑件的质量；（5） 满足注射机技术规格的要求。4.1.3塑件分型面的选择因为此次设计的塑件结构方面比较简单，故可以采用平面形式的单分型面，再根据以上几点原则，所以分型面的选择如图4-1所示：图4-1 圆形筛盖塑件的分型面4.2 型腔的设计计算型腔用于成型塑件的外表面，它的表面精度直接决定着塑件的表面外观质量。其大概可以分为了以下几种结构形式：整体式、整体组合式、局部组合式以及完全组合式，每种结构形式的用途与优缺点都不相同。4.2.1型腔的结构形式选择为了方便模具的加工制造，且利于部分成型部件的热处理，故此次型腔可采用整体组合式结构。采用这种结构形式还有利于保证各个型腔的同心度及尺寸精度的要求，且方便更换。如图4-2所示：图4-2 塑件型腔的形式4.2.2型腔的壁厚和底板计算 在注射和保压的过程中，因为型腔会受到很强的高压冲击力，所以设计模具型腔时必须具有足够的刚度和强度。一般型腔受到的力有以下几种：合模时候的压应力、注射压力、保压压力以及开模时候的拉应力等，其中以注射和保压压力为主要力。为了在注射过程中不产生溢料，故由下式可以计算出塑件壁厚的取值范围： （4-1）式中：模腔的许用变形量，mm； S塑件的平均收缩率，%； t塑件的厚度，mm。查表得PA的型腔许用变形量为0.0250.04mm，取=0.03mm；成型的收缩率为1.02.3%，取平均值1.65%，代入公式得：t/S=0.03/1.65%=1.82mm （1） 型腔侧壁的厚度计算 此次设计采用的是整体式圆形型腔，其可以视为三边固定，一边自由，受力均匀，而最大变形量在自由边的中点。如图4-3所示为整体式圆形型腔的示意图：图4-3 圆形筛盖型腔示意图根据型腔的侧壁厚度公式： （4-2） 式中：S型腔的侧壁厚度，mm； h型腔的深度，mm； P型腔内的单位平均压力，mm； E型腔材料的弹性模量，MPa； 型腔的许用变形量，mm。代入已知数据得：mm（2） 型腔底板的厚度计算 底板的厚度计算有两种，即按刚度条件计算与按强度计算。1 按刚度条件计算，根据公式： （4-3）式中：H型腔底板的厚度，mm； r圆形型腔的半径，mm。故代入已知数据得：mm2 按强度条件计算，根据公式： （4-4）其中：型腔的材料许用应力，MPa；已知=140MPa，则代入公式得：=6.3mm4.2.3型腔的尺寸计算 一般来说，型腔用来成型塑件的外表面，其值都是趋于增大的，所以实验室的上偏差都是正值，下偏差为零。要计算型腔的尺寸，首先要计算和查表得到塑件的基本尺寸和公差。此次塑件要求的精度等级为MT5级，为一般等级精度。塑件的尺寸如图4-4所示：图4-4 塑件的形状与尺寸 此塑件的平均收缩率S=（1.0+2.3）/2=1.65%=0.0165。由图4-4可知，=72mm，=69mm，=18.5mm，=9.5mm，=2.0mm，=1.5mm，=5.0mm，按照公差IT9级来查找选取，则有：（1） 型腔大端直径D根据公式： （4-5）代入已知数据得：mm脱模斜度取=0.5。（2） 型腔小端直径由上式同理可得：mm(3) 型腔的各段深度 （4-6）代入数据得： mm同理可得：mmmmmm(4) 中心距C （4-7）代入数据得：mm4.3 型芯的设计计算型芯的作用是成型塑件的内表面，其结构形式与型腔一样分为整体式、整体组合式、局部组合式以及完全组合式四种，所以可以根据不同的塑件来选择不同的结构形式。4.3.1型芯结构形式的选择 因为此次设计的塑件为一个圆形筛盖，且内表面有螺纹，所以型芯采用整体组合式结构。因为脱螺纹型芯的时候需要旋转，且方便脱模，所以型芯设计为轴形式，如图4-5所示：图4-5 塑件成型的型芯4.3.2型芯的尺寸计算（1） 圆柱部分型芯直径尺寸1 型芯大端直径根据公式： （4-8）代入数据得：mm脱模斜度取=0.5。2 型芯小端直径mm脱模斜度取=0.5。（2）型芯的高度 （4-9）代入已经数据得：mm同理可得：mm(3) 螺纹型芯的尺寸此次设计的塑件内螺纹螺距选择为P=2mm的粗牙螺纹，外径为d=64mm，则：塑件的中径为：d2=d-0.6495P=64-0.6485x2=62.701mm；塑件的内径为：d1=d-1.0825P=64-1.0825x2=61.835mm。即：mm；d=64mm；mm。所以螺纹型芯的各个部位的径向尺寸为：中径的尺寸： （4-10）mm外径的尺寸： （4-11）mm内径的尺寸： （4-12）mm螺距的尺寸： （4-13）mm 螺纹配合长度尺寸：mm5 浇注系统的设计5.1 主流道的设计 作为注射模具，主流道乃是熔融塑料的必经之路，其与注射机喷嘴接触频繁，所以设计时要有一定的要点。（1） 设计时要方便制造，且利于更换，故可采用成浇口套形式；（2） 主流道直径要有一定的斜度，一般取，以方便凝料从中取出；（3） 因为主流道直接与喷嘴接触，为防止塑料的溢出，其接触端的球面半径要大于喷嘴的半径；此次选择的浇口套如图5-1所示：图5-1 浇口套 为避免凝料较多，选择浇口套的长度在能保证塑件能很好成型之前，可以减短其长度，一般可以取长度小于或等于60mm。根据所选注射机以及相关材料的要求，故浇口套的直径为35mm，与注射机喷嘴处的球面半径为20mm，主流道直径为5.5mm,长度为58mm。其与定模座板间的配合采用过渡配合H7/m6，与定位圈的配合则采用H9/f9。5.2 分流道的设计 在设计模具的时候，因为有可能塑件没有位于模具的中心或者是一模多腔的情况，这时就要设计有分流道，以便注射能够完成。浇注系统中分流道与主流道未端相连，并与浇口直径大端相接之间熔体塑料流过的通道，从而使其以平稳的流动状态和一定的压力流入型腔的过渡段。所以分流道设计，能将注塑的熔体材料均平稳和量差不多地分配填充到各个型腔。（1） 分流道截面形状的选择 根据所设计的模具结构，分流道的位置可以选择开设在动模板一侧或者定模板一侧，或者也可以开设在动、定模的两侧，但如果是双分开型面，就要开设多条不同的分流道，其截面形状种类有好多种，如图5-2所示为分流道的各种截面形状图：图5-2 分流道的截面形状 分流道的截面如图5-2所示常见有形状有圆形、梯形、半圆形、矩形及U形等几种形式。其中圆形截面的表面积/体积比最小，开设在分型面的两端，要分别在动模镶件与定模镶件加工一个半圆形槽,比在单个镶件加工麻烦；其优点是能保证流道中心材料的温度；梯形截面对加工来说更加容易，由于它与模具表面接触的面积大，所以热量损失比圆形的大，材料的使用也相应多点；半圆形截面相当于圆形截面的一半，它的面积比其他的更小，虽然有时容易导致塑件不能充满的概率增大，但是由于此次选择的材料流动性很好，再结合模具的结构和塑件的形状因素，所以本次模具设计分流道截面形状采用半圆形的截面形式。（2） 分流道截面的尺寸 分流道的截面形状大小的选择影响着塑件的成型效果，其要根据塑件的成型体积、壁厚、形状以及所选材料等来选择其尺寸大小。如果尺寸过小，则会使得注射时间加长，且还有可能出现缺料现象；如果截面尺寸过大，可能会使得塑料浪费过多，加长了冷却时间，且还有可能会使塑件产生气泡。一般圆形和半圆形的截面直径可取212mm，且在直径8mm左右时效果较好。故此次取半圆形分流道的截面直径为6mm。（3） 分流道的分布设计分流道的路线布置方式主要取决于型腔的个数以及布局，其有好多不同的形式各种各样的放置方式，但大体有非平衡式和平衡式两种布置，虽然布置形状可以各种各样但要遵循以下原则：首先要使分流道排列尽量紧凑不要太过分散，尽量使模板尺寸变小；其次尽量设计流程短的分流道，还要让它们对称布置，使胀模力的大部分力处于注塑机锁模力的中心,使注射过程能够平稳完成。其分布设计如图5-3a、5-3b所示：图5-3a 分流道的分布图5-3b 分流道的分布（4）分流道表面粗糙度分流道表面的光滑程度也会影响着塑件的成型效果，因为它与模具接触的外层塑料冷却较快，而只有内部的熔融塑料状态较为理想，所以粗糙度要求不能太低，一般取Ra=1.6m左右，且这样可以增加对外层熔融塑料的流动阻力，使得熔料的冷却皮层固定，起到了保温的作用。5.3 浇口的设计浇口是浇注系统中重要的组成部分之一，它是主流道与分流道之间连接的桥梁，不仅能增加熔融塑料的流动速度，形成较为理想的流态，而且还能有利于流体充满型腔，并在成型后方便浇口与塑件的分离。（1）浇口的基本种类 浇口种类的选择与塑件的技术要求、壁厚、形状以及模具结构形式息息相关，其的基本种类很多，且各自作用也大不相同。主要形式有：直浇口、侧浇口、点浇口、平缝浇口与扇形浇口等，其截面积一般为分流道截面积的3%6%，在设计时可优先选择最小值。（2） 浇口的位置选择 模具设计时浇口的位置对塑件的成型影响很大，所以选择时要注意以下几点：1 首先浇口应该要有利于熔体的流动与排气，尽量设在塑件壁厚较大处；2 其次要不能影响塑件的外观要求和使用性能；3 再者就是要避免塑件表面产生熔接痕以及缩孔，而且不能设在受力大的位置。通过Moldflow软件划分模型三形状网格后，分析出该塑件的哪个浇口位置最为合理。用户还可以自己定义浇口的位置，并分析选择的是否合理,从而避免浇口位置设置不当塑件在注射过程中出现的缺陷。如图5-4为分析后的结果：图5-4 浇口位置的分析（3） 浇注时的填充时间 根据模拟分析软件moldflow进行填充模拟分析后，其填充的过程如图5-5所示，填充的时间为最后红色区域，从图中可以看出充填时间为1.3s。图5-5 充填过程分析（4）浇口形状的选择 根据塑件形状的浇口位置分析结果以及模具的结构，故此次选择的是侧浇口形式，其截面形状多为矩形。对于中小型塑件来说，其厚度一般为t=0.52.0mm,宽度则取b=1.55.0mm，长度为l=0.72.0mm。如图5-6所示：图5-6 浇口的形式6 排气系统的设计 在模具内部往往都会有一些气体，比如自然空气、水蒸气等，它们会导致塑件在成型过程中产生疏松和气泡等问题，所以必须设计有一套排气系统来将型腔内的气体顺利排出。6.1 排气系统的设计要点 排气槽的尺寸和位置选择一般都是靠实践经验来设计的，因为它比较复杂，且大体都是开设在模具可能出现问题的地方，其选择主要可以参考以下几点依据：1 排气系统排气时要快，排气的速度跟注射机注射的速度要相符；2 排气槽在选择开设位置方面一般要方便加工，且主要设在凹模一侧；3 一般在浇注的终端处，如塑件、塑料流动的末端设计排气槽；4 排气的地方应设计在成型塑件壁厚较大的部位，而且要方便清洗冷料；5 排气口的方向要避开工作人员操作的地方，以防止高温熔料溢出伤到操作人员。总而言之，排气槽的设计影响因素很多，其深度与所选塑料的种类流动性、注射压力和温度都有关系，根据查相关表格可得到此次模具设计的排气槽深度为0.01mm。6.2 排气的位置和形式 排气的形式有很多，其总能在模具结构中自然而然地具有排气功能，比如可以利用分型面进行排气，因为分型面在制造的时候有误差，其值足够作为排气的通道；还可以利用顶件杆的间隙配合缝隙进行排气，即能排气良好，又不会产生溢出；再者就是利用一些活动的型芯、拼镶件等，根据它们的配合来排气；如果有一些是大、中型塑件模具时，因为它们的排气量稍大，则可以在凹模分型面熔融塑料的末端开设一个排气槽来进行排气。此次设计的排气槽是利用分型面来进行排气的，在分型面的定、动模间留有1mm的缝隙用于排气。如图6-1为模流分析下塑件的气穴分部范围，其主要分部在79个小孔内部和下底面的凸缘部分，所以可以通过小孔型芯与孔间的间隙来进行排气，而凸缘部分则通过分开型面的间隙来排气。图6-1 塑件的气穴分部7 导向定位和脱模机构设计7.1 导向定位机构的设计 为了使模具在合模的时候能够正确的运动工作，所以在模具内一定要设计有一套良好的导向定位机构，其一定要起到以下三个作用：定位作用、导向作用以及能够承受一定的侧压力。 此次设计使用的是导柱导套定位导向，其中导柱导套的形式有几种，如导柱可分为平头导柱、肩导柱与带肩定位导柱，带肩定位导柱一般不是很常用，而平头导柱则常用于各种模具。（1） 导柱结构的技术要求 目前我国的模具已经标准化，所以与模具相关的一些零部件也标准化了，我们在选择的时候按照模具的结构要求来选择即可。比如导柱的长度选择时应比凸模端面高812mm，以防止型芯先行进入型腔而导柱却没有导正其方向；形状方面导柱前端面要做成锥台形或半球形，以方便导柱能够顺利导正方向；材料多采用20钢、T8及T10，导柱固定部分与导向部分的粗糙度不是一样，其分别为Ra=0.8m和Ra=0.80.4m,硬度均为5055HRC；一般导柱的数量都是四根，分别均布在模具的四周，固定端与模板间一般采用H7/m6的过渡配合，导向部分则采用H7/f7的间隙配合。此次所选导柱如图7-1所示：图7-1 导柱（2） 导套结构的技术要求 导套的设计要点就是配合导柱的前端要倒圆角，当模具模板较薄时则导套中间可以做成通孔，如果模板比较厚时则为了避免加工难度导套必须做成盲孔，且在中间打一小孔方便排气。材料选择方面最好跟导柱一样或者选择耐磨的材料。导套的形状及尺寸如图7-2所示：图7-2 导套7.2 脱模机构设计 模具在开模时候，注塑成型件可能会粘在型腔或型芯上，这时必须设计一个脱模机构来使得成型件顺利脱出。脱模机构的设计作用旨在将塑件脱出且在这过程中不能使塑件变形或损坏，所以设计时必须要正确地选择顶出的位置和顶出力的大小。脱模机构一般都 会设置在动模一侧，因为动模一侧有顶出的装置。 此次设计的塑件因为有内螺纹，所以就要设计一个既能脱螺纹型芯又能将塑件推出的机构，一般脱螺纹的机构有两种形式，即强制脱螺纹和非强制脱螺纹。要想用强制脱螺纹的的方法，则塑件的材料要选择成型时具有弹性的材料，且型芯端面不能有圆弧形状，螺纹的长度要尽可能不要太长；还有一种就是可以利用有弹性的型芯也可以进行强制脱螺纹，比如用硅橡胶材料制作的型芯。 非强制脱螺纹的塑件，其外形的设计一般要有止动的花纹或图案，以防止在旋转脱螺纹的时候塑件会跟着型芯或型腔一起转动。如图7-3所示为塑件外部设计的止转形式：图7-3 脱螺纹外部止转花纹 此时型腔可以设计在定模，而型芯则留在动模，在脱模的时候，止转的花纹使得塑件在圆周方面不能转动，型芯则一边旋转一边进行脱模。这种脱螺纹的方式一般都是不用顶出机构，但设计时还是要注意螺纹型芯与塑件之间应该留有螺扣，一般为一扣左右。如果型腔和型芯都留在动模一侧