异型管连接件

1、湖南科技大学本科生毕业设计（论文）第一章 前言随着中国当前的经济形势的日趋好转，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接：“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。 近年来，塑料模

2、具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。 “模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。注射成型作为一种重要的成型加工方法，在家电行业、汽车工业、机械工业等都有广泛应用，且生产的制件具有精度高、复杂度高、一致性高、生产效率高和消耗低的特点，有很大的市场需求和发展前景。随着经济的发展，各行各业对各类模具的需求不断增加，所需品种也越来越细化. 据预测

3、，国内模具发展的趋势： (1)模具日趋大型化；模具的精度将越来越高；多功能复合模具将进一步发展；(2)热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高；(3)随着塑料成形工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将随之发展；(4)标准件的应用将日渐广泛；(5)快速经济模具的发展前景十分广阔； 本次毕业设计的主要任务是塑料笔筒注塑模具的设计。也就是设计一副注塑模具来生产笔筒塑件产品，以实现自动化提高产量。针对笔筒的具体结构，通过此次设计，使我对侧浇口单分型面模具的设计有了较深的认识。同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准、期刊等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部

4、件、浇注系统、导向部分、推出机构、排气系统、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验本次设计中得到了XXX老师的指点。同时也非常感谢XXX老师的精心教诲。由于实际经验和理论技术有限，设计的错误和不足之处在所难免，希望各位老师批评指正。- 46 -第二章 塑件成型工艺的可行性分析21 塑件立体图图2.1 塑件立体图22 塑件的分析(1)外形分析 该塑件为塑料外壳，壁厚为，塑件的外形尺寸不大，塑件材料为热塑性材料ABS，流动性好，适合于注射成型。 (2)精度等级 由于任务书中未给定尺寸公差，未注公差的尺寸取公差为MT5。(3)脱模斜度 ABS的成

5、型性能良好，其脱模斜度根据表2-1，可知在 。ABS的流动性为中等，为使注射充型流畅，取其脱模斜度为。表2-1 常用塑件的脱模斜度塑 料 名 称脱 模 斜 度凹模型芯聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯、聚酰胺、氯化聚醚硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜聚苯乙烯、有机玻璃、ABS、聚甲醛热固性塑料23 ABS工程塑料的性能分析ABS树脂（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，ABS是Acrylonitrile Butadiene Styrene的首字母缩写）是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。结构ABS树脂是丙烯腈（Acrylonitrile）、1,3-丁二烯（Butadiene）、苯乙烯（Styre

6、ne）三种单体的接枝共聚物。它的分子式可以写为（C8H8C4H6C3H3N）x，但实际上往往是含丁二烯的接枝共聚物与丙烯腈-苯乙烯共聚物的混合物，其中，丙烯腈占，丁二烯占，苯乙烯占，最常见的比例是A:B:S=20:30:50。ABS塑料的成型温度为，但是最好不要超过，此时树脂会有分解。随着三种成分比例的调整，树脂的物理性能会有一定的变化：1,3-丁二烯为ABS树脂提供低温延展性和抗冲击性，但是过多的丁二烯会降低树脂的硬度、光泽及流动性；丙烯腈为ABS树脂提供硬度、耐热性、耐酸碱盐等化学腐蚀的性质；苯乙烯为ABS树脂提供硬度、加工的流动性及产品表面的光洁度。ABS树脂是微黄色固体，有一定的韧性，

7、密度约为。它抗酸、碱、盐的腐蚀能力比较强，也可在一定程度上耐受有机溶剂溶解。ABS树脂可以在的环境下表现正常，而且有很好的成型性能，加工出的产品表面光洁，易于染色和电镀。其性能指标见表2-2。表2-2 ABS 的性能指标密度抗拉屈服强度比体积拉伸弹性模量吸水率抗弯强度收缩率冲击韧度热变形温度硬度熔点体积电阻系数24 注射成型工艺过程及工艺参数混料干燥螺杆塑化充模保压冷却脱模塑件后处理（1）ABS塑料的干燥ABS塑料的吸湿性和对水分的敏感性较大，在加工前应进行充分的干燥和预热，不但能消除水汽造成的制件表面烟花状泡带、银丝，而且还有助于塑料的塑化，减少制件表面色斑和云纹。ABS原料需要控制水分在0

8、.3%以下。注射前的干燥条件是：干冬季节在以下，干燥，夏季雨水天在以下，干燥，干燥达可避免因微量水汽的存在导致制件表面雾斑。在此，由于塑料外壳属于批量生产，要求自动化程度高实现连续化生产选用烘干料斗并装备热风料斗干燥器，以免干燥好的ABS在料斗中再度吸潮。（2）注射成型时各段温度ABS塑料非牛顿流性较强，在熔化过程温度升高时，其黏度降低较大，但一旦达到成型温度（适合加工的温度范围，如），如果继续盲目升温，必将导致耐热性不太高的ABS的热降解反而使熔融黏度增大，注射更困难，塑件的机械性能也下降。ABS温度相关的工艺参数如表2-3所示。表2-3 ABS工艺参数表工艺参数通用型ABS工艺参数通用型A

9、BS料筒后段温度/喷嘴温度/料筒中段温度/模具温度/料筒前段温度/（3）注射压力ABS熔融的黏度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高，在注射时要采用较高的注射压力。但并非所有的ABS制件都要施用高压，考虑到本塑件不大、结构不算复杂、厚度适中，可以用较低的注射压力。注射过程中，浇口封闭瞬间型腔内的压力大小决定了塑件的表面质量及银丝状缺陷的程度。压力过小，塑料收缩大，容易造成黏膜。对于螺杆式注射机一般取为。（4）注射速度 ABS塑料采用中等注射速度效果较好。当注射速度过快时，塑料容易烧焦或分解析出气化物，从而在制件上出现熔接痕、光泽差及浇口附近塑料发红等缺陷。但塑料外壳为薄壁制件，且浇口类型为潜伏式浇口，故

10、又要保证有足够高的注射速度，否则塑料熔体难以充满型腔。（5）模具温度ABS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（分解温度为左右，与在料筒中停留时间长短有关，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高的塑料件模温宜取，要求光泽及耐热型料宜取。塑料外壳，属于中小型制件，形状规则，故不用考虑专门对模具加热。（6）料量控制注射机注塑ABS塑料时，其每次注射量仅达标准注射量的80%。为了提高塑件质量及尺寸稳定，表面光泽、色调的均匀，注射量选为标定注射量的50%为宜。通常要确定确保注塑机生产条件及参数有一个很宽的范围，使大多数的产品

11、和生产能力要求包含于这范围内，并且在调整确定这范围的过程时尽量按常规的工艺流程，这种生产条件范围愈大，生产过程愈稳定，使注塑产品愈不容易受到生产条件的改变而产生明显的质量降低。第三章 拟定模具结构形式3.1 分型面的选择分型面，是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副模具根据需要可能有一个或丙个以上分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以与合模方向平行或倾斜。合理地选择分型面对于塑件质量、模具制造、与使用性能都有着很大的影响，模具设计时应根据塑件的结构、尺寸精度、浇注系统形式、脱模方法、嵌件位置、排气条件及制造工艺等多种因素，全面考虑，合理选择，是使塑件能完好的成形的先决条

12、件。分型面的方向尽量采用与注射机开模垂直的方向，特殊情况下采用与注射机开模方向平行的方向。分型面位置的选择原则：（1）符合塑件脱模的基本要求，就是能使塑件从模具内取出，分型面位置应设在塑件脱模方向最大的投影边缘部位；（2）分型线不影响塑件外观，即分型号面应尽量不破坏塑件光滑的外表面；（3）确保塑件留在动模的一侧，利于推出且推杆痕迹不显露于外观面；（4）确保塑件质量；（5）应尽量避免形成侧孔、侧凹，若需要滑块成型，力求滑块结构简单，尽量避免定模滑块；（6）满足模具的锁紧要求，将塑件投影面积大的方向放在定、动模的合模方向上，而将投影小的方向作为侧向分型面；另外，分型面是曲面时，应加斜面锁紧；（7）

13、合理安排浇注系统，特别浇口位置；（8）有利于模具加工。在塑件设计阶段，就应该考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型。在模具设计阶段，应首先确定分型面和浇口位置，然后选择模具的结构。该塑件在进行结构设计时已经充分考虑到了模的分型面，同时从所提供的塑件图样可以看出该塑件为圆盖，分型面设计在塑件上最大的边缘处，以方便出模，如图3-1所示。图3-1 分型面的位置3.2 型腔数量的确定当塑件分型面位置确定之后，就需要考虑采用单型腔模还是多型腔模。该塑件结构比较复杂，塑件外形不对称，上下两端结构不同。塑件上端部为圆心接管，有6个側糟，且不均匀分布。塑件上端圆形管接处有3个凸起卡扣。塑件下端部分为

14、方形管接，在4个拐角处圆角过渡。下端方形管接处，在4个面有4个完全相同的长方凸起卡台。结合模具的结构，故初步拟定采用一模一腔。3.3 注射机型号的确定3.3.1 注射量的计算通过Pro/E建模分析得塑件的质量属性如图3-3所示。图3-3 塑件质量属性由图3-3可知：塑件体积，塑件质量（取ABS的密度为），流道凝料的质量还是个未知数，可按塑件质量的0.2倍来估算。从上述分析中确定为一模一腔，所以，注射量为：式中，可根据表2-2取为。3.3.2 塑件和流道凝料在分型面上和投影面积及所需锁模力流道凝料在分型面上的投影面积，在模具设计出来前是个未知值，根据多型腔模的统计分析，是塑件在分型面上的投影面积

15、的倍，因此可来进行估算，则：式中， 模具所需锁模力式中，型腔压力取。3.3.3 选择注射机根据以上计算得出在一次注射过程中，注入模具型腔的塑料的总体积为，由注射机的公称注射量计算公式：可知，公称注射量为：。根据以上的计算，初步选择公称注射量为，锁模力为 ，初选注射机型号为SZ-40/25，其主要的技术参数如表3-1所列。表3-1 SZ-40/25注射机技术参数项目参数项目参数理论注射容积/40锁模力/250螺杆直径/30注射压力/200注射速率/(g/s)50塑化能力/()20螺杆转速/（）拉杆内间距/移模行程/230最大模具厚度/260最小模具厚度/130模具定位孔直径/55喷嘴球半径/10

16、注射机顶出/6.73.3.4 型腔数量及注射机相关参数的校核(1)由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数13021,故型腔数校核合格。式中，注射机最大注射量的利用系数，无定形塑料一般取0.8； 注射机的额定塑化量,该注射机为20000g/h； t成型周期，取为50s； 单个塑件的质量或体积，； 浇注系统所需塑料质量或体积，取。（2）按注射机的最大注射量校核型腔数量 1.531，故型腔数校核合格。式中，为注射机允许的最大注射量，该注射机为。其他符号意义同上。（3）按注射机的额定锁模力校核型腔数量 3.21,故该注射机符合设计要求。式中，注射机的额定锁模力，该注射机为； 塑件在模具分型面上的投影面积

17、，； 浇注系统在模具分型面上的投影面积，； 塑料熔体对型腔的成型压力，该处取。3.3.5 注射机工艺参数的校核(1) 注射量校核注射量以容积表示，最大注射容积为式中，模具型腔和流道的在注射压力下所能注射的最大容积； 指定型号与规格的注射机注射量容积，该注射机为；注射系数，取0.750.85，无定形塑料可取，结晶型塑料可取，该处取。倘若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不到发挥，塑料在料筒中停留时间过长。所以，最小注射量容积。故每次注射的实际注射量容积应满足，而10,满足要求。(2) 锁模力校核由上述计算可知，模具所需的锁模力为，符合要求。(3) 最大注射压力校核 注射机的额定注射压力即为该注射

18、机的最高压力，应该大于注射成型时所需调用的注射压力，即故符合设计要求。式中，安全系数，常取，该处取为1.4； 实际生产中，该塑件成型时所需注射压力为。其他安装尺寸及开模行程的校核待模具设计完成之后进行。第四章 浇注系统的设计所谓注射模的浇注系统，是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。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。因此，浇注系统十分重要。浇注系统一般可分为普通浇注系统和热流道浇注系统。41 主流道的设计4.1.1 主流道的作用主流道，是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，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

19、型腔中。主流道的形状为圆锥形，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充模时间。另外，由于主流道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。4.1.2 主流道的主要设计要点（1）为了防止浇口套与注射机喷嘴对接处溢料，主流道与喷嘴的对接处应设计成半球形凹坑，凹坑的深度为，其球面半径SR应比注射机喷嘴头球面半径大；主流道小端直径应注射机喷嘴直径大，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模；（2）为了减小对塑料熔体的阻力及顺利脱出主流道凝料，浇口套内壁表面粗糙度应加工到；（3）主流道的圆锥角设得过小，会增加主流道凝料的脱出难度；设得

20、过大，又会产和湍流，卷入空气，所以，通常取，对流动性差的塑料可取为。圆锥角可由下式表示 :式中，是主流道大端直径；d是主流道小端直径；L是主流道长度；（4）主流道大端呈圆角，半径，以减小料转向过渡时的阻力；（5）在模具结构允许的情况下，主流道长度应尽可能短，一般取，过长则会增长压力损失，使塑料熔体的温度下降过多，从而影响熔体的顺利充型。另外，过长的流道还会浪费材料、增加冷却时间。为经，可以采用延伸式浇口套或采用能缩短主流道的定位圈，让注射机喷嘴伸到模具内部，从而达到缩短主流道的作用；（6）由于浇口套在工作时经常与注射机喷嘴反复接触，所以，浇口套常用优质合金钢制造，也可以选用T8、T10，并进行

21、相应的热处理，保证足够的硬度，但是其硬度应低于注射机喷嘴的硬度，以防止喷嘴被碰坏；（7）对小型模具可将主流道浇口套与定位圈设计成整体式，但在大多数情况下是将主流道浇口套与定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上。主流道浇口套与定模座析采用H7/m6过渡配合，与定位圈采用H9/f9间隙配合。定位圈用于模具在注射机上安装定位时使用。（8）当浇口套的底部与塑料熔体接触面较小时，仅靠注射机喷嘴的推力就能使浇口套压紧，此时，可以不设固定装置。当浇口套的底部与塑料熔体的接触面较大时，塑料熔体对浇口套的反作用力也较大。为了防止浇口套被挤出，可以用螺钉固定，或用定位圈压住浇口套的方式固定。4.1.3 主流道

22、尺寸的确定1）主流道尺寸：主流道小端直径 ，取；主流道球面半径,取；球面配合高度 ，取；主流道长度 尽量小于，由标准框架结合该模具的结构，取；主流道大端直径 ；浇口套总长 。2）主流道的凝料体积3）主流道当量半径4）主流道浇口套形式主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料的要求较严格，因而尽管小型注射模可以将主流道衬套与定位圈设计成一个整体，但考虑上述原因通常仍然将其分开来设计，以便于拆卸更换。同时，也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。基于上述原因，一般而言，材料选用45钢，并经过局部热处理，球面硬度达到，设计独立的定位环用来安装模具时起定位作用，主流

23、道衬套的进口直径略大于喷嘴直径以避免溢料并且防止衔接不准而发生的堵截现象，如图4-1所示。图4-1 主流道浇口套的结构形式42 浇口的设计4.2.1浇口的作用浇口，是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，其作用是使从分流道流过来的塑料熔体以较快的速度进入并充满型腔，型腔充满后，浇口部分的熔体能迅速地凝固而封闭浇口，防止型腔内的熔体倒流。4.2.2浇口的类型及适用的范围注射模的浇口结构形式较多，按照浇口的形状、大小、位置的不同，可分为直接浇口、中心浇口、点浇口、侧浇口、潜伏式浇口、护耳形浇口。直接浇口，只适用于单腔模具；中心浇口，一般用于单型腔注射模，适用于圆筒形、圆环形或中心带孔的塑件成型；点浇

24、口，通常用于流动性较好的塑料制品，适用于外观要求较高的壳类，或盒类塑件的单腔模，多腔模等各种模具；侧浇口，一般开设在分型面上，从侧面进料，广泛用于一模多腔的模具中，适用于各种形状的塑件；潜伏式浇口，常用于ABS、HIPS材料，浇口的位置选择范围较广；护耳形浇口，只用于难于成型的塑料，如硬聚氯乙烯、聚糖酸酯、丙烯酸酯等。综合考虑各方因素，本模具采用侧浇口。4.2.3侧浇口的特点侧浇口，一般开设在分型面上，从侧面进料，广泛用于一模多腔的模具中，适用于各种形状的塑件。常见的侧浇口有矩形侧浇口、扇形侧浇口、薄片式侧浇口等。侧浇口的优点： 侧浇口多为扁平形状，可以大大缩短浇口的冷却时间，从而缩短成型周期

25、； 易于去除浇注系统凝料而不影响塑件的外观； 可根据塑件的形状特点灵活多样地选择浇口位置； 侧浇口横截面积通常较小，熔体注入型腔前受到挤压和剪切而再次加热，改善流动状况，便于成型，降低制品表面粗糙度，减少浇口附近的残余应力，避免变形、开裂及流动纹的出现； 浇口设在分型面上，而且浇口横截面形状简单，容易加工，并能随时调整浇口尺寸，较为方便地达到各型腔的浇口平衡，改善注射条件； 适用于一模多腔的模具，提高注射效率。4.2.4浇口的设计原则（1）避免引起熔体破裂现象；（2）有利于塑料熔体补缩；（3）有利于熔体流动；（4）有利于型腔内气体的排出；（5）减少塑件熔接痕增加熔接强度；（6）防止料流将型芯或

26、嵌件挤压变形；（7）注意高分子取向对塑件性能的影响；（8）保证流动在允许范围内。4.2.5设计侧浇口应注意的问题注射压力损失较大，在注射过程中应采取较大的注射压力，而缩短浇口长度也可以起到减小注射压力损失的作用；侧浇口容易形成熔接痕、缩孔、气泡等担缺陷，这应从选择浇口的位置和方向上以及排气措施上予以考虑解决。4.2.6浇口位置的确定ABS在熔融时显现比较明显的非牛顿性，其熔体表面黏度随剪切速率的升高而降低。如采用浇口尺寸大的浇口，能够降低流动阻力，但熔体通过大浇口时比小浇口剪切速率低，导致熔体表面黏度升高，从而使流动速率降低，因此不能通过增大浇口尺寸来提高非牛顿熔体流动速率。另外，注塑机注射时

27、有一定的注射速率，浇口尺寸过大，浇口前后方的压力降减小，会导致得不到理想的充模速率。卡爪圆盘塑件壁厚较小流程相对较长，且其侧壁与底面均有破口，不利于熔体在模腔内的流动速率。因此采用小浇口全大增大熔体通过浇口哩的剪切速率，而且产生的摩擦热也会降低熔体黏度，以达到顺利充模的目的。综合以上分析和考虑到塑件和实际模具形状，采用侧浇口进料，位置在外侧壁一侧，选在该位置不但模具简单，而且去除浇口的后加工操作也非常简单，提高了工作效率，也便于模具的机械加工，易保证浇口加工精度，试模时浇口尺寸易于修整。4.3 校核主流道的剪切速率由上述设计可知，塑件的体积、主流道的体积以及主流道的当量半径，则可计算校核主流道

28、熔体的剪切速率。4.3.1计算主流道的体积流量4.3.2计算主流道的剪切速率 主流道的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率之间，所以，主流道的剪切速率合格。4.4 冷料穴的设计冷料穴也称冷料进井。一般设在主流道和分流道的末端，其作用主要是存放两次注射间隔而产生的冷料和料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而形成各种缺陷。根据冷料穴所处位置的不同，冷料穴可分为主流道冷料穴和分流道冷料穴。本设计中，由于分流道的长度只有5mm，故不设分流道冷料穴，只有主流道冷料穴。根据塑件的要求，采用与Z形拉料杆匹配的冷料穴，开模时，利用凝料对拉料杆的包紧力使凝料从主流道衬套中脱出。第五章 成型零件的结构设计及

29、计算塑料在成型加工过程中，用来充填塑料熔体以成型制品的空间被称为型腔或模膛。而构成这个型腔的零件叫做成型零件。通常包括凹模、凸模、小型芯、螺纹型芯或型环等。由于这些成型零件直接与高温、高压的塑料熔体接触，并且脱模时反复与塑件摩擦，因此要求它们有足够的强度、刚度、耐磨性和较低的表面粗糙值。同时，还要考虑零件的加工性与模具的制造成本。51 成型零件的结构设计5.1.1凹模的结构设计凹模，又称阴模，它是成型塑件的外轮廓的零件。根据不同的需要，可分为：整体式凹模、整体嵌入式凹模、组合式凹模以及镶嵌式凹模。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。但由于成型后

30、热变形大，浪费贵重材料，故只适用于小型且简单的塑件成型。整体嵌入式凹模，对于小件一模多腔模具比较实用，这种结构的凹模形状，尺寸一致性好，更换比较方便。组合式凹模广泛应用于大型的模具上，对于形状较复杂的凹模或者尺寸较大时，可以将凹模做成通孔型的，然后装上底板，底板的面积大于凹模的底面。镶拼式凹模。在模具中采用镶拼结构有如下好处：1. 凹模的加工，将复杂的凹模内形的加工变成镶件的外形加工，降低了凹模的整体加工难度。2. 镶件选用高碳钢或者高碳合金钢淬火。淬火后变形较小，可以专用磨床研磨复杂的形状和曲面。凹模中使用镶件的局部凹模有较高的精度、经久的耐磨性并可置换。3. 可以节约优质的塑料模具钢，尤其

31、对于大型模具更是如此。4. 有利于排气系统和冷却系统通道的设计和加工。5.1.2凸模的结构设计凸模，是成型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。整体式凸模，将成型的凸模与动模板做成一个整体，不仅结构牢固，还可省去动模垫板。但是，由于不便于加工，故只适合于形状简单且凸模高度较小的单型腔模具。组合式凸模，根据装配方式的不同，可分为整体装配式凸模、圆柱形小型芯装配凸模、异形型芯凸模、镶拼型芯凸模。通过对塑件结构分析可知，该塑件的型芯有两个：一个是下端零件的大型芯如图5-2所示，因塑件包紧力较大，所以设在动模部分；另一个是上端零件的小型芯如图5-3所示，设计时将其放在定模部分。图5-

32、2 大型芯图5-3 小型芯5.2 成型零件钢材的选用根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的强度、耐磨性，同时考虑到它的机械加工性和抛光性。因为，该塑件为单型腔生产，所以选定型腔的材料为45钢。对于动模板来说，由于和其配合的定模板都是整体式，选用的材料也为45钢，进行调质处理。5.3 成型零件工作尺寸的计算在型腔和型芯工作尺寸计算之前，对塑件各重要尺寸应按机械设计中最大实体原则进行转化，即塑件外形尺寸和高度尺寸（名义尺寸）为最大尺寸，其公差为负值，制造公差为正值；塑件的内腔尺寸及深度尺寸（名义尺寸）为最小尺寸，其公差正值，制造公差为负值；模具中心距和塑件中心距均为公称尺寸，其公差为

33、正负/2。、和分别为塑料的最大收缩率、最小收缩率和平均收缩率。型腔径向尺寸计算公式： （5-1）型芯径向尺寸计算公式： （5-2）型腔深度尺寸计算公式： （5-3）型芯高度尺寸计算公式： （5-4）公式（5-1）、（5-2）中，；（5-3）、（5-4）中，。x为修正系数，按塑件公差值的大小来查取，如表5-1所示。表5-1 按平均收缩率计算模具尺寸的修正系数x数值表塑件尺寸公差/mm凹模和型芯径向工作尺寸计算的x值凹模深度和型芯高度工作尺寸计算的x值大于至-0.10.80.650.10.20.750.630.20.30.700.600.30.40.650.580.40.50.600.560.50

34、.70.580.550.71.00.560.541.02.00.540.532.0-0.530.525.3.1凹模径向尺寸的计算mm,相应的塑件制造公差为mm；mm，相应的塑件制造公差为mm；mm，相应的塑件制造公差为mm；mm,相应的塑件制造公差为mm；mm,相应的塑件制造公差为mm；mm,相应的塑件制造公差为mm；mm,相应的塑件制造公差为mm。 根据公式（5-1），则有： mmmm mmmmmm mmmm5.3.2凹模深度尺寸的计算mm，相应的塑件制造公差为mm；mm，相应的塑件制造公差为mm；mm，相应的塑件制造公差为mm；mm，相应的塑件制造公差为mm；mm，相应的塑件制造公差为mm

35、；mm，相应的塑件制造公差为mm；mm，相应的塑件制造公差为mm；mm，相应的塑件制造公差为mm；根据公式（5-3），则有： mm mm mm mm mm mm mm mm5.3.3凸模径向尺寸的计算 mm，相应的塑件制造公差mm；mm，相应的塑件制造公差mm；mm，相应的塑件制造公差mm。根据公式（5-2），则有： mm mm mm5.3.4凸模深度尺寸的计算 mm，相应的塑件制造公差mm； mm，相应的塑件制造公差mm；mm，相应的塑件制造公差mm。根据公式（5-4），则有： mm mm mm第六章 脱模推出机构的设计在注射成型的每一个循环中，都必须使塑件从模具凹模中或型芯上脱出，模具中这

36、种脱出塑件的机构称为脱模机构（或推出机构、顶出机构）。脱模机构的作用包括塑件等的脱出，取也两个动作，即首先将塑件和浇注凝料等与模具松动分离，称为脱出，然后把其脱出物从模具内取出。6.1 脱模机构的分类（1）按驱动方式分类a.手动脱模：它是在开模后，用人工操作推出机构取出塑件。b.机动脱模：它的利用注射机的开模动作使塑件脱离型腔。开模时塑件先随动模一起移动，达到一定的位置，脱模机构被注射机上固定不动的推杆顶住而不能随动模继续移动，而使塑件脱离模腔，在实际生产中大多都是利用这种脱模方式脱模的，本设计也是采用此设计脱模。c.液压脱模：注射机上设置有专用的液压顶出装置，当开模到一定的距离后，通过液压岗

37、活塞驱动而实现脱模动作。d. 气动脱模：利用压缩空气，通过型腔里微小的顶出气孔或受气阀将塑件吹出。（2）按脱模机构的动作分类a.一次推出机构：这是最常用的脱模方式，塑件只经过推出机构的一次动作，就可以脱模，故又称简单脱模机构。b.二次推出机构：塑件经过两次不同的动作才能脱模。c.延迟动作推出机构：在某些情况下，当塑件被推出后，还需要延迟动作在推出浇注系统凝料，尤其用于潜伏式浇注系统的注射模。（3）按模具中的推出零件分类a.推杆式推出：应用广泛，常用圆形截面推杆。b.推管式脱模：适用于薄壁圆筒形塑件。c.脱模板式：运用于薄壁容器，壳体以及不允许存在推出痕迹的塑件。d.推块式脱模：适用于齿轮类或一

38、些带有凸缘的制品，可防止塑件变形。e.斜削脱模：适用于有倒钩类的塑件。f.液压以及气压推出：适用于中大型内表面要求较高的塑件。6.2 脱模机构的设计原则1）塑件滞留于动模 模具开启后应使塑件及浇口凝料滞留于带有脱模装置的动模上，以便脱模装置在注射机推杆的驱动下完成脱模动作。2）保证塑件不变形损坏 这是脱模机构应达到的基本要求。首先要正确分析塑件对凹模或型芯的附着力的大小以及所在部位，有针对性地选择合适的脱模方法和脱模位置，使推出重心与脱模阻力中心相重合。型芯由于塑料收缩时对其包紧力最大，因此推出的作用点应尽可能地靠近型芯，推出力应该作用于塑件刚度、强度最大的部位，作用面应尽可能地大一些。影响脱

39、模力大小的因素很多，当材料的收缩率大，塑件壁厚大，模具的型芯开关复杂，脱模斜度小以及凹模（型芯）表面粗糙度值高时，脱模阻力就会增大，反之则小。3）力求良好的塑件外观 推出塑件的位置应该尽量设在塑件内部或对外观影响不大的部位，在采用推杆脱模时尤其要注意这个问题。6.3 脱模力的计算6.3.1主型芯脱模力因为，此时塑件视为薄壁塑件。又因为塑件断面形状为圆形，则脱模力的计算公式为： (6-1)式中，E塑料的拉伸弹性模量（MPa）； S塑料成型的平均收缩率（%）； t塑件和壁厚（mm）； L被包型芯长度（mm）； 塑料的泊松比； 脱模斜度（）； 塑料与钢材之间的摩擦因数； A塑件在与开模方向垂直的平面

40、上的投影面积（）； 由和决定的无因次数，其中。根据公式（6-1），可知主型芯的脱模力为：N6.3.2小型芯的脱模力 因为，此时，塑件视为厚壁塑件。又因为其横断面为圆形，故脱模力的计算公式为： （6-2）式中，E塑料的拉伸弹性模量（MPa）； S塑料成型的平均收缩率（%）； t塑件和壁厚（mm）； L被包型芯长度（mm）； 塑料的泊松比； 脱模斜度（）； 塑料与钢材之间的摩擦因数； A塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积（）； 由和决定的无因次数，其中。根据公式（6-2），可知小型芯的脱模力为N6.3.3总脱模力N6.4 推出方式的确定与校核根据塑件的实际情况，可拟用的推出方式可以有推杆推出、

41、推件板推出等方式。本设计中采用推杆推出方式将塑件推出。 (1)推出面积 设4mm的圆推杆设置4根，则推出面积为：mm(2)推出应力MPa通过上述计算可知，采用推杆的推出方式推出时的应力值在安全范围内，不会有顶白或顶破的可能。故可采用推杆推出以实现塑件的顶出。6.5 推杆脱模机构推杆脱模机构，是最简单、最常用的一种形式，具有制造简单、更换方便、推出效果好的特点。6.5.1推杆的横截面形状由于塑件的几何形状及凹模、型芯结构不同，所以设置在凹模、型芯上的推杆横截面形状也不尽相同，常见的推杆横截面形状有圆形、方形、半圆形等，如图6-1所示。图6-1 常用推杆横截面形状设计模具时，为了便于推杆和推杆孔的

42、加工，应尽可能采用圆形横截面的推杆。本设计中采用如图6-1（h）所示的圆形横截面形状的推杆。6.5.2推杆的结构形式推杆的结构形式有直通式、组合式和阶梯形推杆。本设计中拟采用直通式推杆，如图6-2所示。图6-2 直通式推杆的结构形式6.5.3推杆布置的一般原则1）推杆必须布置在需要排气的区域，这些区域不依靠分型面排气；2）推杆应布置在制品最低点处，如肋、轮圈和凸台；3）推杆可按需要置于或靠近制品拐角处；4）推杆应尽可能的对称，均匀地分布在制品上；5）推杆应布置在肋与肋，或壁与肋的相交点上，可增大推杆尺寸。第七章 模架设计模架，也称模体，是注射模的骨架和基体，模具的每一部分都寄生其中，通过它将模

43、具的各个部分有机地联系在一起。我同市场上销售的标准模架，一般由定模座板（或叫定模底板）、定模固定板（或叫定模板）、动模固定板（或叫型芯固定板）、动模垫板、垫块（或叫垫脚、模脚）、动模座板（或叫动模底板）、推板（或叫推出底板）、推杆固定板、导柱、导套、复位杆等组成。另外，根据需要还有特殊结构的模架，如点浇口模架、带脱模板的模架等。模具的大小，主要取决于塑件的大小，对于模具而言，在保证足够的强度和刚度的条件下，结构以紧凑为好。根据使用要求，模架中的导柱、导套可以采用正装和反装两种形式，本设计中采用导柱、导套正装；垫块与动模座板之间设有固定螺钉；模架的推板装限位钉。根据塑件在分型面上投影的面积或模仁

44、周边尺寸，以塑件布置在推杆推出范围之内及复位杆与型腔或模仁边缘保持一定距离为原则来确定模架大小。经验公式： 塑件投影宽度 （7-1） 塑件投影长度 （7-2）由于型腔平面尺寸为，故有，于是，查表取，则：，。同理，查表取，则：，故所选模架为，A型模架。经过上述尺寸计算，模架尺寸已经确定，标记为：AI-3535-A40-B130-C100。其相应的各个尺寸为：；。第八章 抽芯机构的设计在注射模设计中，当塑件上具有与开模方向不一致的孔或侧壁有凹凸形状时，除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活动的结构，在塑件脱模前，一般都需要侧向分型和抽芯才能取出塑件，完成侧向活动型芯的抽

45、出和复位的这种机构就叫做侧向抽芯机构。8.1 侧向分型与抽芯机构侧向分型与抽芯机构，按其动力来源可分为手动、气动、液动和机动四种类型。本设计中所采用的为机动侧向分型与抽芯机构。机动侧向分型与抽芯机构，是利用注射机的开模力，通过对传动机构改变运动方向，将侧向的活动型芯抽出。机动型芯的结构比较复杂，但抽芯不需人工操作，抽芯力较大，具有灵活、方便、生产效率高、容易实现全自动操作、无需另外添置设备等优点，在生产中被广泛采用。机动抽芯按结构，可分为斜导柱、弯销、斜导槽、斜滑块、楔块、齿轮齿条、弹簧等多种抽芯形式。8.2 斜导柱侧向分型与抽芯机构 斜导柱抽芯机构，是最常用的一种侧向抽芯机构，它具有结构简单

46、、制造方便、安全可靠等特点。侧向抽芯机构的工作过程：开模时，斜导柱作用于滑块，迫使滑块和侧型芯一起在动模板中的导滑槽内向外移动，完成侧抽芯动作，塑件由推杆推出型腔。限位钉、弹簧使滑块保持抽芯后最终位置，以保证合模时斜导柱能准确地进入滑块的斜孔，使滑块回到成型位置。在合模注射时，为了防止侧型芯受到成型压力的作用而滑块产生位移，用楔紧块来锁紧滑块和侧型芯。 在本次设计中，斜导柱侧向分型与抽芯机构利用斜导柱把动、定模分开时的开模力传递给侧型芯，使之产生侧向运动，先行脱出塑件，然后再由推杆将塑件推出。8.2.1斜导柱侧向分型与抽芯机构抽芯距和抽芯力的计算1）抽拔力的计算 （8-1） （8-2）式中，脱

47、模系数，ABS取为0.45； 塑料的线膨胀系数，为； 在脱模温度下，ABS的抗拉弹性模量，取为； 塑料软化温度，取为100； 脱模时塑件温度，取为60； 塑件的壁厚，取2mm； 在脱模温度下塑料的泊松比，取为0.32。其中，； （而，故属薄壁）； 5=320mm式中，脱模斜度，取为1； 塑件侧槽深度，该塑件约为5mm。由于该塑件视为薄壁塑件，故按公式（8-2）计算侧抽芯力，则有：N2)抽芯距的计算mm式中，抽芯距（mm）； 塑件侧槽深度，该塑件约为15mm； 安全距离（2mm-3mm),此处取为3mm。3)斜导柱弯曲力的计算该模具侧型芯的抽拔方向与开模方向垂直，滑块的受力如图8-1所示。图8-

48、1 滑块受力示意图 由图可知：N式中，斜导柱所受的弯曲力（N）； 抽拔阻力（Q=F=611.78N）； 钢材之间的摩擦因数，一般取为0.15； 摩擦角（），。4)斜导柱截面尺寸的确定斜导柱常用的截面形状有圆形和矩形两种，而圆形制造方便，装配容易，应用广泛，矩形截面制造不便，但强度高，承受的作用力大。本设计采用圆形截面，其直径为：mm式中，许用弯曲应力（MPa），对于碳钢MPa； 斜导柱有效长度（mm）； 斜导柱所承受的最大弯曲力（N），为653.65N。 查相关的表，选得标准斜导柱尺寸mm，公差（m6），斜导柱台阶孔mm。5)斜导柱长度及开模行程计算 mm式中，斜导柱总长度（mm）； 抽拔距（

49、mm），为8mm； 斜导柱在固定板中的长度，为63mm； 斜导柱直径，为12mm； 斜导柱倾斜角，为15。 查相关表，取斜导柱总长为96mm。 由于抽拔方向与开模方向垂直，完成抽芯距所需最小开模行程（mm）为：mm6)斜导柱与滑块斜孔的配合 为保证在开模瞬间有一很小的空程，使塑件在活动型芯未抽出之间从型腔内或型芯上获得松动，并使楔紧块先脱开滑块，以免干涉抽芯动作，斜导柱与滑孔的配合应有0.25mm-0.5mm的单边间隙。7)滑块的设计此设计侧型芯仅需抽一个槽，是一个不大的凸起，方便加工，故本设计滑块采用整体式。滑块的导滑形式：滑块在导滑槽中活动必须顺利平稳，不发生卡滞、跳动等现象，本设计采用T

50、型导滑槽，其结构如8-2所示。图8-2 滑块的导滑形式1滑块型芯；2定模板；3内六角螺钉；4滑块导轨；5动模板滑块的导滑长度应大于滑块宽度的1.5倍，滑块完成抽芯动作后，应继续留在导滑槽内，并保证在导滑槽内的长度不小于滑块全长的2/3。滑块的定位装置：为了保证斜导柱的伸出端可靠地进入滑块的斜孔，滑块在抽志后的终止位置必须定位。第九章 导向机构的设计塑料模具都要设有导向机构，在模具工作时，导向机构可以维持动模与定模的正确合模，合模后保持型腔的正确形状。同时，导向机构可以引导动模按顺序合模，防止型芯在合模过程中损坏，并能承受一定的侧向力。对于采用二板式的模具，导柱可以承受卸料板和定模型腔板的重载荷

51、作用。对于大型模具的脱模机构，或脱模机构中有细长推杆时，需要有导向机构来保持机构运动的灵活平稳。对于型腔较大较深的注射模具，或塑件精密度较高、壁厚较薄的模具，在模具中不仅要设计导柱导向，还必须在动模与定模之间增设锥面定位机构来满足模具精度要求。导柱导向是指导柱与导套采用间隙配合，使导套在导柱上滑动，配合间隙一般采用H7/h6级配合，主要零件有导柱和导套。9.1导柱导柱，主要有两种形式，一种是直通式导柱，一般用于简单模具。小批量生产时，一般不需要导套，导柱直接与模板导向孔配合；而在大多数情况下，导柱需要与导套配合。另一种是带头导柱。小型模具采用带头直通式导柱，大型模具采用有肩导柱。所有的导柱必须

52、有足够的抗弯强度，且表面要耐磨，心部要坚韧，因此，导柱的材料大多采用低碳钢渗碳淬火，或用碳素工具钢淬火处理，硬度为。另外，导柱的端部常设计成锥形成半球形，便于导柱顺利地进入导套。本设计所采用的导柱形式为带头导柱，如图9-1所示。图9-1 带头导柱9.2导套导向孔可带导套，也可以不带导套，带导套的导向孔用于生产批量大或导向精度高的模具。无论是带导套还是不带导套的导向孔，都不应设计为盲孔（盲孔会增加模具闭合时的阻力，并使模具不能紧密闭合）带导套的模具应采用带肩导柱。导套可选用淬火钢或铜等耐磨材料制造，但其硬度应低于导柱硬度，这样可改善摩擦，以防止导柱或导套被拉毛。本设计所采用的导套形式为带头导套，如图9-2所示。图9-2 带头导套9.3导柱、导套的尺寸1)导柱直径尺寸按模具模板外形尺寸而定，可参考标准模架数据选取。模板尺寸越大，导柱间中心距越大，所选导柱直径也越大。导套的基本尺寸与其相配合的导柱的基本尺寸相同；2)导柱的长度通常应高出凸模端面mm，以免在导柱未导正时凸模先进入凹模与其碰撞而损坏；3)用于推出系统导向的导柱直径与复位杆的尺寸相当。9.4导柱、导套的配合