柜式净水器上盖板上壳注塑模具设计与制造

1、毕 业 设 计（论 文）题目 柜式净水器上盖板上壳注塑模具设计与制造 姓 名 学 号 所在学院 机械工程学院 专业班级 机械设计制造及其自动化 指导教师 日 期 2016 年 6 月 1 日 毕业设计（论文）专用纸摘 要塑料件在生活中扮演着重要的角色，成型工艺要求也越来越高，注塑模具应用更广泛。本文介绍了柜式净水器上盖板上壳模具的设计过程。首先测量塑件外形尺寸，再运用UG绘制三维模型，导出零件的二维图纸。然后完成塑料成型工艺和零件的结构特点分析，确定使用一模一腔、扇型浇口，热流道进浇。接着完整的设计了模具成型系统、浇注系统、冷却系统和脱模系统的每一个部件，设计内容包括：型腔、型芯、斜顶、侧抽芯

2、、顶出方式、冷却水道分布，最后确定注塑机的型号。关键词：柜式净水器 工艺分析 模具结构 成型设计AbstractPlastic parts play an important role in life, and the molding process is also more and more high, the application of injection mold is more extensive. This paper introduces the upper cover plate injection mold design process of the cabinet type

3、 water purifier.First measuring the shape of the plastic parts, then using UG to draw the 3D model and exportingtheparts of 2D drawings.And then analyzing the plastic molding process and the structural characteristics of the parts.It will use A cavity of a mold, fan gate and hot runner. Then complet

4、ely designing each component of the mold forming system, pouring system, cooling system and ejection system. The design contents include: cavity, core, inclined roof, side core pulling, ejection mode, cooling water channel distribution, and finally determining the type of injection molding machine.K

5、ey words: cabinet water purifier, process analysis, mold structure, molding equipment 毕业设计（论文）专用纸前 言近几年来，因模具行业的各方面原因，模具业发展面临许多困境，已是不如以前好做，且不说企业存在竞争激烈，下订单价格下行，员工工资与物价却是上行，员工确实处境难。再说最近十多年，模具业的毕业生越来越多，每年均是数以万计上涨速度，导致人才饱和，竞争力加大，尤其是应届毕业生，工作更是不好找。又累，工资又低，关键是未来的发展前景也不太明朗，到最后好多人不得不离开了这个行业。模具还有前途吗？模具是工业之母，现在

6、的产品绝大部分都用模具生产的，只有用模具才能使产品达到量产，提高效率，降低成本。也有极个别的手版或是标榜手工的产品才不用或是少用模具。现代已是高速工业化的世界，是没有办法离开模具的。也就是说，模具就工业世界最重要的基石之一，是不可能被淘汰的行业。特别是在目前中国工业化进程高速发展的时代，模具行业仍然是个朝阳行业，仍然是个充满机遇的行业！导致目前模具行业困局有几个因素。首先是市场大环境，从08年金融危机开始，其实危机一直就没有离开过，前两年因为政府的四万亿，还是有点起色，到了2012年又再次萧条了。这些因素导致制造业遭遇困局，而模具行业作为制造业的核心产业之一，自然会直接受到冲击，订单减少，利润

7、减低，对于从事模具行业的人们来说，就直接影响到收入了。特别是2012年的钓鱼岛事件，模具行业里所有日系模具厂基本上或多或少都受到了影响。还有整体世界的格局上，欧美等国经济持续低迷，也直接影响到了我们的模具业，因为整个模具行业里利润比较高的模具基本上都是出口模具，出口模具少了，利润自然就少了。老板挣不到钱，工资自然就涨不起来了。这个是外在的客观的因素。再者是模具厂，近几年，因为早些时候模具行业爆发式的暴利所吸引，很多模具行业的从业者在拥有了一定的技术，资金，人脉的积累之后，都开创了自己的事业，从打工仔变成了老板。于是，大大小小的加工店，模具厂，耗材店纷纷冒头，模具公司数量几乎是以几何倍数增长的速

8、度提升。从个人发展角度来讲自然是好事，但是从整体行业来讲，原来一家公司做的活，有较高的利润，现在三家公司抢，为了拿到订单，价格战自然就不可避免。你10，我8，你8我5就搞定。也就是在这样的血拼中，模具行业终于由一个暴利行业变成了中利甚至是微利行业了。在这一次轰轰烈烈的战斗中，不同的公司走上了不同的道路。有的公司坚持质量，不搞价格战，在有了固定客户的支持，再有充足的资金周转，慢慢的由小做大，终于变成了大公司。而有的公司缺少这些，在质量和价钱这两条路上选择了价格战，为了节约成本不得不在设备，人工上压缩，结果形成恶性循环，质量越来越差，单价也越来越低，最后终于关门。这个是模具业内的主观因素。再来说说

9、模具行业目前的发展趋势。未来模具的发展主要有这么几个发展方向：1.高精度尺寸的精度能否达到，是制造高精密高质量，高科技含量产品最重要的因素。以前做的最好的是日本，德国。随着几十年不断的学习，创新，我们中国模具行业也出现了一大批专门从事高精度模具制造的公司。要做高精密模具，主要要素有两个，一个是设备，一个是人才。随着高档设备在中国的数量急剧增加，这点已经没有问题了。人才也有了，他们很多都是从外资或是合资企业里出来创业，或是老板，或是主管，凭借学习到的技术来跟原来的老东家竞争而来。目前在最精密的领域跟国外还有一定距离，但是，可以想见，这样的距离随着我们的追赶，将在不远的将来追平乃是超越！这个只是时

10、间问题而已。2.高效率也就是高自动化。随着各种配合模具生产的自动化设备（主要是机械手）的普及，还有模具内部标准件的智能化程度提升（主要是热流道），模具生产的效率是越来越高了，而且会朝着更高，跟好的境界发展。而在这个过程中，对模具设计人员的要求也会越来越高，那个时候，模具设计人员对自动化设备不能仅仅是了解了，还要参与到设计中才行。不仅如此，在设计的过程中，对周期的要求也会越来越高，这也就要求模具设计人员的素质也需要不断的提升才行。3.新型模具随着技术革新不断进步，很多原来需要很复杂，很曲折的方式达到的模具可以变得很简单。也有很多原来认为是不可能的结构成为可能。这些都是模具行业新的机遇与挑战，具体

11、来说，是模具设计师们的机遇与挑战，掌握了这些新型模具设计与制造技术的模具厂，将有着更多的主动。掌握模具高新技术需要深厚的设计和制造底蕴，这些新型模具丰厚的利润会很好的回报为此投入不菲的公司，而这些高新技术也很好的成为公司打名气的资源，争取更优质客户的筹码！简单的举几个最近一些年出现的模具类型：四面旋转顶出的模具，塑胶产品二次注塑后产品滑动配合的模具，注塑与冲压一体模具。凡是能在这些领域内有所突破和创新的模具厂都会因此而得到更多的回报的！总体看来，模具行业还是大有可为的，即使现在确实不景气，确实困难，却不能够否定这个行业，特别是这样一个基础行业。目 录前言一 设计内容11.1 设计的任务与要求1

12、1.1.1 设计任务11.1.2 设计要求1二 塑件制品的工艺性分析22.1 柜式净水器上盖板上壳的结构分析22.2 柜式净水器上盖板上壳的工艺性分析22.2.1 柜式净水器上盖板上壳的脱模斜度22.2.2 柜式净水器上盖板上壳的壁厚22.2.3 柜式净水器上盖板上壳的加强筋22.2.4 柜式净水器上盖板上壳的圆角32.2.5 柜式净水器上盖板上壳的孔32.2.6 柜式净水器上盖板上壳的倒勾32.2.7 柜式净水器上盖板上壳的材料特性32.2.8 柜式净水器上盖板上壳的收缩率4三 成型设备的选择53.1 选型53.2 校核53.2.1 型腔数量N的校核53.2.2 注射量校核63.3.3 锁模

13、力校核63.3.4 最大注射压力校核63.3.5 模具部分安装尺寸的校核6四 注塑模具浇注系统与排气系统的设计84.1 浇注系统的设计84.1.1 热流道84.1.2 冷料井94.1.3 流道的设计94.1.4 浇口的设计94.2 排气系统的设计10五 注塑模具成型零部件的设计115.1 分型面的选择115.2 型腔数目的确定115.3 成型零件的结构设计125.3.1 凹模的结构设计125.3.2 凸模和型芯的结构设计13六 注塑模具侧向分型与抽芯机构设计156.1 概论156.2 抽芯机构的设计156.3 斜顶机构186.3.1 斜顶的设计要点19七 注塑模具顶出脱模机构的设计237.1

14、概述237.2 顶杆顶出机构的设计原则237.3 顶杆顶出机构的设计237.3.1 顶杆的形式237.3.2 顶杆与顶杆孔的配合247.3.3 顶杆的固定247.3.4 顶杆脱模机构的导向装置257.3.5 顶杆的复位257.3.6 支撑26八 注塑模具合模导向机构和支撑零部件的设计278.1 概述278.2 导柱与导套的设计要点278.3 推件板导柱、导套的设计278.4 隔热板的设计28九 注塑模具温度调节系统的设计299.1 温度调节系统的重要性299.2 冷却系统的设计要点299.2.1 冷却效率299.2.2 影响冷却效率的因素309.3 冷却系统的设计309.4 冷却水道具体布置3

15、1十 模具零件的机加工工艺设计3310.1 凸模、凹模机加工工艺分析3310.2 侧滑块机加工工艺3310.3 斜顶机加工工艺3410.4 动模固定板、定模固定板、垫块机加工工艺设计3410.5 推板、推杆固定板机加工工艺设计34设计小结35致谢36参考文献37一 设计内容1.1 设计的任务与要求本次毕业设计课题为柜式净水器上盖板上壳注塑模具设计。该课题设计来自企业，通过此次设计，让我了解了柜式净水器上盖板上壳注塑模具设计的重点以及注意事项，掌握了模具设计的一般过程。1.1.1 设计任务（1） 了解柜式净水器上盖板上壳的品种、塑料的特性、收缩率及塑料流动性能等；（2） 认真审查产品图纸，对塑料

16、制品进行工艺分析，着重分析塑料制品的结构合理性及成型条件等，对产品设计不合理之处提出修改意见；（3） 根据柜式净水器上盖板上壳的重量和塑料制品投影面积及模具结构类型等，选择合适的注射成型设备；（4） 设计合理的注射模具及各部分零件，进行完整的设计计算, 使用CAD软件绘制模具总装配图及零件图，并完成设计说明书；（5） 进行陈述与答辩。1.1.2 设计要求（1） 完成产品及模具的三维造型及有限元模拟，要求提供主要模拟结果的动画演示；（2） 模具结构正确合理，实用性强；（3） 图纸表达清楚、简洁、标注符合国家标准，便于加工；（4） 说明书有中英文摘要，有加工方法，符合规范化要求，条理清晰、语言流畅

17、；（5） 说明书符合学校的规范要求；（6） 图纸总量不得少于四张A0的图纸；说明书不得少于40页。二 塑件制品的工艺性分析2.1 柜式净水器上盖板上壳的结构分析分析柜式净水器上盖板上壳的结构特点可知，该塑件结构有些复杂，塑件本身为平板件，但塑件有几处侧孔，需要侧抽芯机构，在塑件底面还有许多倒扣，需要斜顶机构。接下来如何正确设计成型零部件、浇注系统、脱模机构、侧抽芯机构、斜顶机构及冷却系统是该模具设计的主要问题。2.2 柜式净水器上盖板上壳的工艺性分析2.2.1 柜式净水器上盖板上壳的脱模斜度由于塑件在成型冷却过程中产生收缩，为了便于塑件从模具型腔中取出或者从塑件中抽出型芯，在平行于脱模方向的塑

18、件内外表面上，必须设计一定的斜度，称为脱模斜度。 脱模斜度的大小与塑件的收缩率、塑件的形状、塑件的壁厚及部位有关。下表为常用的脱模斜度：表2-1 几种塑料的常用脱模斜度制品 斜度聚酰胺通用聚酰胺增强聚乙稀聚甲基丙稀酸甲脂聚苯乙烯聚碳酸脂ABS塑料脱模斜度型腔20´-40´20´-50´20´-45´20´-40´35´-1º30´35´-1º40´-1º20´´型芯25´-40´20´-40

19、80;20´-45´30´-1º30´-1º30´-50´35´-1º由于塑料制品虽然面积较大，但高度只有16.7mm，根据上表，取型芯的脱模斜度为1°，型腔的脱模斜度为1°。2.2.2 柜式净水器上盖板上壳的壁厚塑件的壁厚首先取决于塑件的使用要求，如强度结构、重量、电气性能、尺寸稳定性以及装配等各项要求。此外，还应尽量使各处壁厚均匀，避免太薄，否则会使塑件变形或产生气泡、凹陷等缺陷，因此塑件壁厚必须合理选择。柜式净水器上盖板上壳产品图反映出，其最大壁厚为2.5mm，最小壁厚

20、为1.1mm，壁厚均匀，在1mm4mm的推荐值之间，易于成型。2.2.3 柜式净水器上盖板上壳的加强筋加强筋是塑件上不可或缺的一部分。加强筋主要作用有：（1） 在不加大制品壁厚的条件下，增强制品的强度和刚性，以节约塑料用量，减轻重量，降低成本。（2） 可克服制品壁厚差带来的应力不均所造成的制品歪扭变形。（3） 便于塑料熔体的流动，在塑料制品本体某些壁部过薄处为熔体的充满提供通道。加强筋一般设置在塑料产品的非接触面，其伸展方向应和产品最大应力的方向一致，两端连接塑件产品的外壁，这样可以增加产品某部分的刚性。设置加强筋后，可能出现背部塌坑，但只要位置设置合理，壁厚合适，也可以避免。2.2.4 柜式

21、净水器上盖板上壳的圆角为了避免应力集中，提高塑件的强度，改善熔体的流动情况和便于脱模，在塑件各内外表面的连接处常采用圆弧过渡，该措施不仅有利于增强塑料填充型腔的能力，还有利于模具制造和机械加工以及提高模具强度。由塑件的产品图可知：塑件边缘均带有圆角特征，最大圆角特征R=5mm，最小圆角特征R=0.3mm9。2.2.5 柜式净水器上盖板上壳的孔根据各种功能和要求，塑料件往往需要设置孔，简单的孔、复杂的孔、通孔、盲孔、螺纹孔，孔的位置不同，还分为垂直孔和侧孔。在设计孔时，不仅要满足塑料件的要求，而且要保证塑料件具有足够的强度。所有的塑料零件的孔应该直接形成，尽可能不依赖于后续加工完成8。由塑件的三

22、维图我们可以看出此零件有11个孔。其中在零件侧面的有6个孔，均为通孔，有2个是圆孔，有4个是方孔，这些孔由于垂直于脱模方向，所以需要用侧抽芯机构来成型。其他的孔均平行与脱模方向，可以直接用型芯来成型。2.2.6 柜式净水器上盖板上壳的倒勾从塑件的三维图我们可以看出此零件有较多的内倒勾，由于尺寸较大，所以不能强制脱模，而且内倒扣排列密集，模具内部没有空隙，所以也不能采用内滑块结构。最终决定该模具所有的内倒扣均采用斜顶机构。2.2.7 柜式净水器上盖板上壳的材料特性本塑料产品选用材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）。ABS有以下特点：a) 微黄色、无毒、无味；b) 用ABS成型的塑料件有较

23、好的光泽。ABS有较好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降；它还有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性化学稳定性和电气性能。c) ABS在升温时会发生粘度增高的情况，故成型压力也应较高，塑件上的脱模斜度可以稍微偏大；d) ABS易吸水，在进行注塑前应该进行干燥处理1。2.2.8 柜式净水器上盖板上壳的收缩率塑件的收缩率是指塑件的大小与冷却到室温后塑件大小的差别。它反映了在冷却过程中，塑件尺寸减小的程度。影响塑料收缩率的因素有：塑料品种、成型条件、模具结构等。不同的聚合物材料的收缩率是不同的。其次塑料的收缩率还与塑件的形状、内部结构的复杂程度、是否有镶嵌件等有很大的关系1。收缩率

24、表示塑件收缩性大小的一个数字指针，它有一个一般的计算公式： A=B/(1-Q) （2-1）式中： Q-塑料的收缩率； A-室温下模具的实际尺寸； B-室温下塑料制品的实际尺寸。在计算收缩率时，由于实际的收缩率受到众多因素的影响，因此只能使用近似值。在模具制造过程中，型腔可以按照下偏差加工，型芯则按上偏差加工，必要时可作适当的修整。常见塑料的收缩率见表2-1：表2-1 常用塑料的收缩率塑料名称PEPPPVCPSPCN6ABS计算收缩率1.5-3.61.0-2.50.6-1.50.6-0.80.5-0.80.8-2.50.3-0.8对于柜式净水器上盖板上壳产品，图纸要求为ABS料，理论收缩率为38

25、/1000，而实际与理论是有区别的。按照要求我们取6/1000。三 成型设备的选择3.1 选型由于卧式注射机的注射系统与合模机构的轴线重合并与地面平行，具有机身较低，加料、操作及维修较方便等优点，且制品顶出脱模后可自行掉落，很容易实现机械化以及自动化，因此首选卧式注射机3。经过计算，制件单件的体积为316096.73mm,凝料体积为6035.46mm，注射机一次所要注射熔融塑料的体积为 Vn（V件+V凝） （3-1） 316096.73+6035.46 322132.19mm3 322.13cm3式中n为件数，n=1。可选用XS-SZ1000/550型注射机，其参数如下：结构形式：卧式注射容积

26、：1000cm3 螺杆直径：100mm注射压力：118MPa 注射速度：325g/s塑化能力：180kg/h 锁模力：5500kN拉杆间距：650×550mm 开模行程：700mm最大模厚：700mm 最小模厚：300mm模具定位孔直径：225mm 喷嘴球半径：18mm顶出行程：190mm3.2 校核3.2.1 型腔数量N的校核本次设计采用一模一腔 (3-2)式中：K1为注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8； mp为注射机允许的最大注射量，g或cm3； ms为单个塑件的质量或体积，g或cm3； mj为浇注系统所需塑料质量或体积,g或cm3。所以=2.51 (N=1) ，符合要求。

27、3.2.2 注射量校核以容积表示，最大注射容积为 Vmax=V (3-3)Vmax=V=0.8×1000cm3=800322.13cm3 ，符合要求。3.3.3 锁模力校核锁模力校核公式：FKA (3-4)式中：A为制品在分型面上的投影面积(cm2)，本产品投影面积为108.04cm2； Pm为模腔平均压力（MPa），可取40MPa； K为安全系数，一般取1.1-1.6，这里取1.2。KA=1.2×108.04cm2×40=500.19KNF（F=5500KN），符合要求。3.3.4 最大注射压力校核注射机的最大注射压力必须能满足塑件成型的需要，当然，影响塑件成型

28、所需要的压力的因素有很多，比如说注射机类型、喷嘴形式、浇注系统、型腔的流动阻力和塑料流动性等等3。本次设计的塑件制品为中等流动程度的一般制品，注射压力范围为100-130MPa，而选用的注射机注塑压力为118MPa，可以满足要求。3.3.5 模具部分安装尺寸的校核注塑机能生产出合格产品的前提是模具能顺利的安装在注射机上，在选注射机时必须校核注塑机上与模具安装有关的尺寸。不同型号的注塑机，其安装模具部位的尺寸各不相同。要校核的主要尺寸包括模具最大和最小厚度，模具的长宽，喷嘴尺寸，以及定位圈尺寸9。根据设计过程，模具的喷嘴尺寸和定位环尺寸满足要求。（1）模具厚度校核模具厚度是指注射模的动、定模两部

29、分闭合后，沿闭合方向的长度，也叫做模具闭合高度。模具厚度应在注射机规定的最大值与最小值之间，这样模板才能紧闭并且实现所需的锁模力9。本设计中模具的外形尺寸为600*550*460mm，厚度为460mm，而选用注塑机的最大模具厚度为700mm，最小模具厚度为300mm，能满足要求。（2）模具的长度和宽度校核注射机上有4个拉杆，其作用是为了保证注射机具有足够的刚度，同时给动、定模板的开合模运动进行导向。拉杆的存在往往会对模具外型安装尺寸产生限制，即模具外形长宽尺寸不能同时大于与它们对应的拉杆间距。本套模具的长度为600mm，宽度为550mm，而选用注塑机拉杆间距为650mm×550mm，

30、有一边满足要求，故能够满足安装要求。（3）开模行程校核开模行程S（合模行程）指开合过程中动模固定板的移动距离。它的大小直接影响模具所能成型的塑件高度。塑件从模具中取出时所需的开模距必须小于注射机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中取出8。经测得流道凝料长度加上产品的高度约为31mm左右，注射机的开模行程为700mm，远大于开模所需要的距离，符合要求。四 注塑模具浇注系统与排气系统的设计浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。浇注系统设计时应遵循如下原则：（1） 保证制品的外观质量。对有表面质量要求的产品，应尽量将浇口设置在制品的隐蔽部位。若无法做到，则应使浇口容易切除。（2） 保证制品

31、的内部质量。选择合理的浇口形式和数量，能够使塑料熔体迅速充满型腔，使制品内部组织细密，避免制品内部出现泡。（3） 阻力最小。流道设计要尽量短，并尽量减少折弯，流道截面积要尽量合理，宜小不宜大，这样可以减少流动阻力，便于塑料熔体充满型腔。（4） 不影响自动化生产。浇注系统的位置和形式最好不影响塑件的自动化生产9。4.1 浇注系统的设计4.1.1 热流道热流道注塑模也称无流道注塑模，它和普通浇注系统的区别是浇注系统内的塑料始终是熔融状态，注塑时压力损失小。其特点是：（1） 节约材料、能源和劳动力（2） 改善塑件质量（3） 缩短成型周期本套模具采用扇型浇口，所以决定使用哈希斯热流道科技有限公司的HO

32、SP2038型热流道产品。如图4-1所示。图4-1 热流道其特点是适用于半热流道系统和大型产品。但产品成型后表面会有一段小料柄。所以后面还需要设计冷料井及拉料杆。4.1.2 冷料井由于制品为薄壁零件，采用扇型浇口。在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射时会有部分塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。所以设置一井穴以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，称为冷料井。冷料井一般开设在主流道对面的动模板上，其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的11.5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积。本次设计采用冷料井底部带有推料杆的冷料井，在

33、冷料井底部有一根与冷料井圆孔成动配合的推杆，其中最常见的是带Z型头的拉料勾的推杆，又称为拉料杆，这是最常用的形式。由于拉料杆头部的侧凹将主流道拉料钩住，分模时即可将凝料从主流道中拉出。拉料杆的根部固定在推杆固定板上，在推出制件时，冷料也一同被推出，取产品时向拉料钩的侧向稍许移动，即可脱钩将制作连同浇注系统凝料一道取下。此种冷料井如图4-2所示1。图4-2 底部带有推料杆的冷料井4.1.3 流道的设计本次设计零件为薄壁零件，而且结构复杂，所以采用热流道。因为是一模一腔，所以没有分流道。4.1.4 浇口的设计浇口直接与塑件相连，把塑料熔体引入型腔。常用的浇口形式有直接浇口、侧浇口、扇形浇口、平缝浇

34、口、环形浇口、盘形浇口、轮辐浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏浇口、护耳浇口共11种。浇口是浇注系统的关键部位，浇口的形状和尺寸对塑件质量影响很大，浇口在大多数情况下是整个流道中断面尺寸最小的部分，对充模流动起控制性作用，成型后制品与浇注系统从浇口处分离，因此其尺寸又影响着后加工工作量的大小和塑件外观8。柜式净水器上盖板上壳的模具采用扇型浇口。扇型浇口是侧浇口的变异形式，是宽度从分流道往型腔方向逐渐增加呈扇型的侧浇口。这种浇口设计在分型面上，从型腔外侧进料，浇口沿进料方向逐渐加宽，厚度则逐渐减薄。优点是从浇口进入型腔的塑料熔体流动较为平直，可以减少翘曲变形，适合成型宽度较大的板状塑件及浅壳形或盒形塑

35、件。对于本次制品的成型尤为合适，虽然也有缺点，比如去除浇口困难，痕迹比较明显，但是影响不大。如图4-3所示为本次设计的扇型浇口。 图4-3 扇型浇口4.2 排气系统的设计在模具设计中排气是很重要的问题，困气的后果有：（1） 在制品表面形成流痕、气纹、接缝，使表面轮廓不清；（2） 填充困难，产生飞边；（3） 气体被压缩产生高温，造成制品困气处局部炭化烧焦；（4） 制品内部产生气泡，致使制品组织疏松，强度下降；（5） 使制品内部残留内应力很高，制品外形可能变形，尺寸误差很大；（6） 降低熔体填充速度，使成型周期加长。注塑模的排气方式有一下几种：流道排气、分型面排气、镶件配合面及侧向抽芯结构排气、加

36、排气杆、推杆或推管与动模镶件的配合面、透气钢排气等7。本次设计的模具虽然是整体式凹凸模，但是有较多的斜顶机构以及侧抽芯机构再加上分型面，整体上不存在排气困难，故不用另外设置排气结构。五 注塑模具成型零部件的设计5.1 分型面的选择分型面就是型芯和型腔的分界面。塑件结构规则的话，最好以平面作为分型面；不规则的话，要以有利于分模为原则设定分型面。分型面的选择是否合理对于塑件质量、模具制造与使用性能均有很大的影响。分型面设计的一般原则：（1） 有利于脱模；（2） 必须确保塑料制品尺寸精度；（3） 必须保证塑料制品外观质量要求；（4） 有利于简化模具结构；（5） 方便模具制造；（6） 分型面上尽量避免

37、尖角利边；（7） 满足注射机技术规格的要求;（8） 本塑件有侧抽芯机构，侧抽芯机构应尽量安排在动模，这样虽然不利于推出制品，但能简化模具2。分型面有多种形式，常见的有水平分型面、阶梯分型面、斜分型面、异形分型面、瓣合模的分型面、成形芯的分型面。本次设计的塑件为壳件，采用水平分型面但是在壳件一侧有圆弧过度，分型面也相应的做了些调整。图5-1所示为本次制品的分型面位置。图5-1 制品分型面的选择5.2 型腔数目的确定合理的确定型腔数可以提高生产率和经济性。型腔数的确定要考虑塑件的结构特点，若零件结构简单、尺寸又不大则可定为一模多腔，若零件结构复杂，如：有很多侧抽芯且不规则布置，一般定为一模一腔。由

38、于该塑件尺寸较大，切结构复杂，有较多的斜顶机构以及侧抽芯机构，所以定位一模一腔，这样以来浇注系统的设计也变得简单了。5.3 成型零件的结构设计构成模具型腔的零件统称为成型零件，它主要包括凸模、凹模、型芯、镶块、各种成型环、各种成型杆。由于型腔直接与高温高压的塑料相接触，它的质量直接影响制件轴座的质量，因此要求型腔有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性，以承受塑料的挤压力和料流力、摩擦力，有足够的精度和适当的表面粗糙度，以保证塑料制品表面的光亮美观、容易脱模。一般来说，成型零件都应进行热处理，或预硬化处理，使其具有HRC30以上的硬度。如成型时用有腐蚀性气体的塑料如聚氯乙烯等，还应选用耐腐蚀的钢材或表

39、面镀硬铬2。5.3.1 凹模的结构设计凹模也称型腔，是成型塑件外形轮廓的模具零部件，凹模的结构有整体式凹模和组合式凹模。组合式凹模按组合形式的不同可分为整体嵌入式凹模、局部镶嵌式的凹模、四壁拼合的组合式凹模、底部大面积镶嵌组合式凹模等。（1） 整体式凹模 整体式凹模是一整块金属切削加工而成，特点是牢固、不易变形，刚度、强度可得到保证，但更换成型部分不方便。因此整体式凹模常用在形状简单的中、小型模具上或大型注射力要求高的模具上。（2） 整体嵌入式凹模 为了便于加工，保证型腔沿主分型面分开的两半合模时的对中性，常将小型型腔对应的两半做成整体嵌入式，两嵌块的外廓断面尺寸相同，分别嵌入相互对中的动定模

40、模板的通孔内。为保证两通孔的对中性良好，可将动定模配合后一道加工，当机床精度要求高时也可分别加工。（3） 局部镶嵌式的凹模 为了加工方便或由于型腔的某一部分容易损坏，需经常更换者应采取局部镶嵌的办法。（4） 四壁拼合的组合式凹模 对于大型和形状复杂的凹模，当凹模的侧壁上有较复杂的花纹或型状时，可以把它的四壁和底面分别加工研磨后压入模套中。（5） 底部大面积镶嵌组合式凹模 为了机械加工、研磨、抛光、热处理的方便而采取大面积组合的办法，最常见的是把凹模做成空通的再把镶块镶入型腔底部。整体结构具有以下优缺点:优点：（1） 成型零件的刚性好;（2） 模具零件数少;（3） 模具装配及拆卸方便;（4） 制

41、品表面无分型痕迹;（5） 模具外形尺寸可以缩小;（6） 容易设置冷却方式。缺点：（1） 排气困难;（2） 加工困难，尤其是窄而深的成型部位;（3） 维修麻烦，尤其是薄铁的位置，一旦成型零部件有磨损，维修将是大动作1。鉴于以上优缺点，以及制品的结构特点，本次设计柜式净水器上盖板上壳模具凹模将采用整体式凹模。图5-2所示为凹模三维图。图5-2 凹模三维图5.3.2 凸模和型芯的结构设计凸模和型芯均是成型塑件内表面的零件。凸模一般是指成型塑件中较大的、主要的内形的零件，又称主型芯；型芯一般是指成型塑件上较小孔槽的零件。本次设计只有凸模，没有型芯。凸模按结构也分为整体式、嵌入式和组合式。结合5.3.1

42、凹模设计中整体式结构的优缺点，以及凸模结构来看，柜式净水器上盖板上壳模具的凸模决定采用整体式凸模。图5-3所示为凸模三维图。图5-3 凸模三维图六 注塑模具侧向分型与抽芯机构设计6.1 概论当制品具有与开模方向不同的内测孔、外侧孔或侧凹时，除极少数情况可以强制脱模外，一般都必须将成型侧孔或侧凹的零件做成可移动的结构。这种带动侧向成型零件做侧向运动的整个机构称为侧向分型与抽芯机构。侧向分型与抽芯机构按其动力源可分为手动、机动、气压或液压三类。（1） 手动测性分型抽芯机构。模具结构比较简单，但生产效率低，劳动强度大，只在试制新品或生产小批量制品时才适合。（2） 机动侧向分型抽芯机构。开模时可以依靠

43、开模的动力，通过侧向抽芯机构改变运动方向，完成活动零件的抽出。机动抽芯操作方便，生产效率高，便于实现自动化生产，在实际生产中使用最广泛。机动抽芯按结构形式有：斜导柱分型抽芯、弯销分型抽芯、齿轮齿条分型抽芯、斜滑块分型抽芯等不同的形式。（3） 液压或气压分型抽芯。以压力油或压缩空气作为抽芯动力，在模具上配有专门的液压缸或气缸，通过活塞的往复运动来实现活动零件的抽芯与复位。这类机构抽拔距长，抽拔力大，常在大型注塑模中使用9。6.2 抽芯机构的设计本次设计中制品有6个位置需要侧抽芯，都是通孔，经过分析决定采用斜导柱式侧向抽芯机构。其中有2个圆孔一样的，还有4个方孔是一样的，需要设计两种斜导柱式侧向抽

44、芯机构。以成型方孔的斜导柱式侧向抽芯机构为例，来分析其设计过程。下图6-1所示为成型方孔的斜导柱式侧向抽芯机构图6-1 侧向抽芯机构（1） 理论上，抽拔距一定时，随着斜导柱倾斜角的增大，斜导柱的长度和开模距离会减小，有利于减小模具的尺寸，但是斜导柱受到的弯曲力和所需的开模力会增大，影响斜导柱的强度和刚度，同时还会有自锁的可能性。一般在设计时常取12°25°。这里选择的倾斜角为18°9。（2） 压紧块的楔角应大于其抽拔角，一般采用+（2º3º），防止合模产生干涉以及开模减小摩擦。这里取20º9。（3） 斜导柱与滑块的间隙应在0.51mm

45、之间，使得模具在打开瞬间，由于间隙的作用斜导柱起着延迟抽芯的作用，而压紧块率先移开，留出滑块后移的空间，消除对滑块的锁紧作用。和模时，由于间隙的存在，使得斜导柱更容易插入滑块进行复位工作9。（4） 水平抽芯距离 S=H tan (6-1)式中：H为开模距离（mm）； 为斜导柱与开模方向的夹角，即斜导柱倾斜角。如图6-2所示图6-2 水平抽芯的计算取开模距离100mm则S=100×tan18°=35.5mm远大于所需要的抽芯距离5.27mm，符合要求。（5） 斜导柱的设计斜导柱常用的有圆形截面和矩形截面的，圆形截面制造方便，装配容易，所以在这里使用圆形截面的斜导柱。从受力的角

46、度上看，斜导柱截面的大小与斜导柱拨动滑块的工作长度和所受的弯曲力有关当斜导柱的工作长度越长，受到的弯曲力也越大，因此，截面亦需要越大。确定斜导柱的长度有作图法和计算法两种，在实际工作中，常常使用作图法来确定斜导柱的长度。L总=L+L2+（510）mm=S/sin+ h/cos+（510）mm （6-2）式中，L总为斜导柱的总长；L为斜导柱工作长度；L1为斜导柱大端因倾斜而增加的高度；L2为斜导柱固定部分长度；L3为斜导柱头部长度；S为抽拔距；为斜导柱倾斜角；h为固定板厚度。代入数据计算斜导柱总长度L总=50mm（6） 斜导柱的大小和数量的确定。一般可以根据滑块肩部尺寸的经验法来确定。理论上，当

47、滑块宽度大于60mm的时候需要考虑使用两根斜导柱。但是时间上我们设计的时候是当滑块长度大于100mm才考虑安装两根斜导柱。如下表所列是斜导柱大小和数量的经验确定法，供参考：表6.1 斜导柱大小和数量滑块宽度2030305050100100150大于150斜导柱直径6101012121613161625斜导柱数量11122本次设计滑块宽度30mm，取斜导柱直径6mm。（7） 滑块的设计侧型芯与滑块的连接形式一般分为组合式和整体式两种。因为本次设计的滑块尺寸不大，组合式反而可能不方便，故而采用整体式结构侧滑块的导滑形式有整体式和镶嵌式两种，整体式是直接在模板上加工处T形槽，一般来说，加工比较困难；

48、镶嵌式加工方便，便于调整，且容易淬硬处理。所以我们采用镶嵌式导滑结构。滑块与导滑槽的宽度与厚度的配合均采用基孔制的间隙配合，即H7/f7。如图6-3所示图6-3 镶嵌式滑块与导滑槽的配合形式侧滑块的定位装置。侧滑块在开模后后移抽芯，斜导柱与侧滑块分离，侧滑块在其运动终点处停止运动。这时必须使它停留在这个位置上，再次合模时，斜导柱才能准确的插入侧滑块的斜孔，完成侧滑块的复位运动。由于重力，震动等原因，需要设计侧滑块的定位装置才能使其准确可靠的停留在运动终止的位置上8。侧滑块的定位装置有以下几种：（1） 挡板式定位（2） 限位杆定位（3） 定位珠定位（4） 弹簧螺钉定位（5） 楔紧块定位为了整体结

49、构以及便于加工，这里采用弹簧螺钉定位的形式。弹簧强度为滑块重量的1.52倍。6.3 斜顶机构由于本产品底面有较多的倒钩，且无法采用一般的抽芯机构，所以需要使用斜顶机构。它是将侧向凹凸部位的成型镶件固定在推件板上，在推出的过程中，此镶件做斜向运动，斜向运动分解为一个垂直运动和一个侧向运动，其中垂直运动可以实现顶出的作用，侧向运动即实现侧向抽芯。6.3.1 斜顶的设计要点1.斜顶行程的确定如图6-4所示图6-4 斜顶行程确定斜顶行程的计算公式如下 S顶=S+K （6-3）式中 S顶斜顶行程； S倒扣深度； K安全值，一般取12mm。需要注意点是，斜顶实际安装可以移动的空间L需要大于S顶。经过测量，

50、制品倒扣深度分别为：1号斜顶2.51mm；2号斜顶13.07mm ；3号斜顶5mm；4号斜顶6.73mm；5号斜顶6.53mm；6号斜顶5.02mm。取K=1.5。斜顶行程分别为S顶1=3.225mm；S顶2=19.605mm；S顶3=7.5mm；S顶4=10.095mm；S顶5=9.795mm；S顶6=7.53mm。结合三维图分析，斜顶实际安装的可移动空间L全部大于对应的斜顶行程，不会发生干涉现象，满足使用要求。2.斜顶角度的确定为避免成型斜顶在运动时由于受翻转力矩的作用而发生的烧坏，甚至卡死的问题，传统设计的斜顶角度不能做的太大，一般不大于12°，通常采用3°8

51、6;，采用特殊设计时，最大不超过30°。如图9-2所示，斜顶角度在确定斜顶行程及顶出行程后按下式求出： （6-4）图6-5 斜顶角度的计算按此式求得的值一般比较小，应进位取整数值。本次设计中由于2号斜顶倒扣深度最大，即斜顶行程最大，在顶出行程相同的情况下斜顶角度最大，达到12°但是依然是符合要求的。其它的斜顶角度依次为1=4°；3=6°；4=8°；5=6°6=8°。3.斜顶的截面如图9-1所示，斜顶的截面尺寸(A×B)应满足斜顶的强度要求。一般来说斜顶长度大于100mm，截面不能小于3mm×3mm；长度大

52、于200mm，截面不小于6mm×6mm；长度大于300mm，截面不小于9mm×9mm。本次设计中斜顶长度均在200250mm之间，结合整个模具的结构设计，截面尺寸最大的为15×20mm，最小为12×11mm。全部满足要求。4.斜顶的材料截面小的斜顶要选择比较有韧性的材料，一般选择弹簧钢，同时为保证成型斜顶的强度与耐磨性，应进行表面淬火处理（50HRC以上）。截面大的斜顶材料可以选择638，表面进行氮化处理（50HRC以上）。本次设计斜顶采用H13，表面氮化处理（50HRC以上）。5.斜顶的冷却一般情况下如果斜顶的截面小于80mm×80mm，斜顶

53、上可以不单独加开冷却水路，设计中有些斜顶截面较大，应单独加开冷却水路。因为本次设计的斜顶尺寸不大，所以不用单独加开冷却水路。6.保证斜顶运动顺畅为了保证斜顶运动顺畅，通常斜顶滑动部分要加有油槽。7.避免制品划伤为使斜顶在顶出过程中，横向移动顺畅，避免制品表面划伤，在组装时，应使斜顶顶端最少低于型芯表面0.05mm，如图6-4所示。8.滑动部位斜顶与顶件板的滑动部位采用导滑槽，滑动部位为面接触，接触性与耐磨性号，结构刚性好。导滑槽采用40Cr。导滑块也选用40Cr。图6-5 6-6 6-7所示为本次模具设计中的4种斜顶外形尺寸。图6-6 斜顶图6-7斜顶图6-8 斜顶七 注塑模具顶出脱模机构的设计7.1 概述在注塑过程中，塑件冷却成型后，在开模过中将塑件顶出的装置称为顶出脱模机构。顶出机构主要由顶出零件、顶出零件固定装置和导向机构、复位机构等组成。顶出脱模机构有多种分类方法。按机构的顶出动作特点，可以分为简单顶出（一级顶出）、二级顶出、顺序顶出、双脱模顶出、制品滞留在定模一侧的顶出、浇注系统的顶出；按顶出零件的类别可以分为顶杆顶出、顶管顶出、顶板顶出、推块顶出、利用成型零件顶出和多元综合顶出等不