对讲机后盖注塑模具设计说明

1、摘 要针对对讲机后盖进行了注塑模具设计。通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对注塑机的选择与有关参数的校核、模具的分型面、浇注系统、模具成型部分的结构、推出系统、冷却系统进行了设计。同时运用三维pro/E制图软件绘制该模具，与平面图相比更具立体感。关键词：注塑模具；浇注系统；冷却系统；校核43 / 50AbstractThis topic is mainly for radio shell mold design, plastic parts through the process of analysis and comparison

2、 to the final design an injection mold. Process from the product structure on the subject of, specific mold structure to thesub-surface of the mold, pouring system, the mold forming part of the structure, launch systems, cooling systems, injection molding machine of choice and the parameters of the

3、calibration, are detailed design.At the same time drawing zhe molds use to three-dimensional mapping program of pro/E,this computer graphics system has the impasto compared to the plain view drawing. Keywords：injectionmold；system of gating；system of cooling；checking.目 录摘要IAbstractII第1章绪论11.1 模具工业的应用

4、概况11.2 我国塑料模具工业的发展概况2第2章方案选择42.1 注射模的组成与分类42.1.1 注射模的组成42.1.2 注射模的分类52.2 塑件成型工艺分析52.2.1 注射模的设计方法与研究现状52.2.2 塑件分析62.2.3 制品材料的成形特性与工艺分析82.3 注射成型机的选择102.3.1 注射量的计算102.3.2 浇注系统凝料体积的初步估算102.3.3 注射机的选择102.4 分型面设计112.4.1 分型面作用、形式和设计原则112.4.2 分型面的确定122.5 型腔设计142.5.1 型腔数目的确定142.5.2 型腔排列形式的确定152.5.3 型腔壁厚尺寸的确定

5、152.6 模具结构形式的设计152.7 模具材料的选用18第3章 部件的设计计算193.1 浇注系统设计193.1.1浇注系统的设计原则193.1.2 主流道的设计193.1.3 分流道的设计213.1.4 浇口设计233.1.5 冷料穴与拉料杆设计243.2 成型零件工作尺寸的计算253.2.1 定模板与其支撑板253.2.2 动模板与其支撑板263.2.3 垫块273.2.4 导向机构283.2.5 侧向抽芯机构：283.3 推出机构的设计293.3.1 推出机构的设计原则293.3.2 推出机构的分类303.3.3 推出力的计算303.3.4 推出零件尺寸的确定313.3.5 推杆位置

6、的确定323.4 冷却回路设计333.4.1 冷却系统的设计原则333.4.2 冷却水路的形式333.4.3 冷却计算（水道的直径与总长度l）34第4章 校核374.1 注射量的校核374.2 锁模力校核374.3 最大注射压力的校核384.4 最小模厚的校核：384.5 推出零件的强度和刚度校核384.6 冷却水流动状态Re的校核39结 论40致 41参考文献42CONTENTSAbstractIIChapter 1 Introduction11.1 Plastic mould11.2 Injection mould development situation at home and abr

7、oad2Chapter 2 Selection of scheme42.1 Injects mould composition and the classification 42.1.1 The form of Injection mould42.1.2 The sort of Injection mould52.2 The analysis of plastic molding process52.2.1 Injects mould design method and the situation52.2.2 The analysis of plastic62.2.3 Product mate

8、rial formed characteristic and process82.3 Injection maxhine102.3.1 Calculation of injection quantity102.3.2 The volume estimate of material gating system102.3.3 The injection102.4 The selection parting surface112.4.1 The design principles of selection parting112.4.2 The selection parting surface122

9、.5 Design of the cavity142.5.1 The number of cavity142.5.2 The arrangement of cavity152.5.3 The arrangement of cavity152.6 The form of mould structure152.7 Mould materials chosen18Chapter 3 Parts of the design and calculation193.1 Design gating system193.1.1 The design principles of design gating sy

10、stem193.1.2 Design of the mainstream193.1.3 Design of the shunting213.1.4 Design of the runner233.1.5 Design of cold material point243.2 Calculation of molding parts size253.2.1 Calculation of the cavity253.2.2 Calculation of the cores263.2.3 Block273.2.4 Design of orientation and position283.2.5 To

11、 the side core agencies：283.3 Design of launch institutions293.3.1 The design principles of launch institutions293.3.2 the sort of launch institutions303.3.3 Calculation of stripping force303.3.4 Promotes the components size the determination 313.3.5 A position to determine323.4 Selection of formwor

12、k333.4.1 The design principles of cooling system333.4.2 The form of cooling system333.4.3 Design of orientation and position34Chapter 4 Checking374.1 Checking of full shot374.2 Checking of the clamping force374.3 Checking of pressure384.4 Checking of thickness384.5 Checking of putting strength384.6

13、Checking of Re39Conclusion40Thanks41References42第1章 绪论1.1模具工业的应用概况模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业”；美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；德国则认为是所有工业中的“关键工业”；日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力”，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力”。日本模具产业年产值达到13000亿日元，远远超过日本机床总产值9000亿日元。如今，世界模具工业的发展甚至超过了新兴的电子工业。

14、在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。塑料模具工业是随塑料工业的发展而发展的。塑料工业是一门新兴工业。自塑料问世后的几十年以来，由于其原料丰富、制作方便和成本低廉，塑料工业发展很快，它在某些方面己取代了多种有色金属、黑色金属、水泥、橡胶、皮革、瓷、木材和玻璃等，成为各个工业部门里不可缺少的材料。目前在国民经济的各个部门中都广泛地使用着各式各样的塑料制品。特别是在办公设备、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、交通、电信、轻工、建筑业产品、日用品以与家用电器行业中的电视机、收录机、洗衣机、电冰箱和手表的壳体等零件，都已经向塑料化方向发

15、展。近几年来由于工程塑料制件的强度和精度等得到很大的提高，因而各种工程塑料零件的使用围正在不断扩大，预计今后随着微型电子计算机的普与和汽车的微型化，塑料制件的使用围将会越来越大，塑料工业的生产量也将迅速增长，塑料的应用将覆盖国民经济所有部门，尤其在国防和尖端科学技术领域中占有越来越重要的地位。目前，世界的塑料产量已超过有色金属产量的总和。塑料模具就是利用特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工艺基础装备。用塑料模具生产的主要优点是制造简便、材料利用高、生产率高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。塑料模具的现代化设计与制造和现代化塑料工业的发展有

16、极密切的关系。随着塑料工业的飞速发展，塑料模具工业也随之迅速发展。在我国，随着国民经济的高速发展，模具工业的发展也十分迅速。1999年中国大陆制造工业对模具的总市场需求量约为330亿元，今后几年仍将以每年10%以上的速度增长。对于大型、精密、复杂、长寿命模具需求的增长将远超过每年10%的增幅。汽车、摩托车行业的模具需求将占国模具市场的一半左右。1999年，国汽车年产量为183万辆，保有量为1500万辆，预计到2005年汽车年产量将达600万辆。仅汽车行业就将需要各种塑料件36万吨，而目前的生产能力仅为20多万吨，因此发展空间十分广阔。家用电器，如彩电、冰箱、洗衣机、空调等，在国的市场很大。目前

17、，我国的彩电的年产量己超过3200万台，电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过了100万台。家用电器行业的飞速发展使之对模具的需求量极大。到2010年，在建筑与建材行业方面，塑料门窗的普与率为30%，塑料管的普与率将达到50%，这些都会大大增加对模具的需求量。其它发展较快的行业，如电子、通讯和建筑材料等行业对模具的需求，都将对中国模具工业和技术的发展产生巨大的推动作用。1.2 我国塑料模具工业的发展概况在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要地位，认识到模具技术水准的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。我国塑料模具工业从起步

18、到现在，历经半个多世纪，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l8英寸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与汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具。精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具与塑封模具。如荣天和机电和北极星I.K模具制造的多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0

19、.020.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达50100万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如海信模具、通信广播公司等商家成功地在2934英寸电视机外壳以与一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。如新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备与技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用热式或外热式热流道装置，少数单位

20、采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率不到10%,与国外的5080%相比，差距较大。 在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG II、美国Parametric Technology公司的pro/Engineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold与澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了

21、大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中科技大学开发的注塑模HSC5.0系统与CAE软件等，这些软件具有适应国模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点为进一步普与模具CAD/CAM技术创造了良好条件。近年来，国己较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20，3Cr2Mo，PMS，SM I，SM II等，对模具的质量和使用寿命有着直接

22、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组件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下，与国外先进工业国家相比，仍有很大差距。第2章 方案选择2.1 注射模的组成与分类2.1.1 注射模的组成任何注射模都可以分为定模和动模两大部分。定模部分通过定位圈定位，安装固定在注射机的固定模板（定模固定板）上，在注射成型过程中始终保持静止不动；动模部分则安装固定在注射机的移动模板（动模固定板）上，在注射成型过程中可随注塑机上的合模系统运动。注射模的组成结构包括：(1)成型零件：结构复杂、精度高，表面粗糙度要求

23、高，一般用工具钢制造，需经热处理。(2)合模导向机构：主要用来保证动摸和定模两大部分或模具中其它零件（如凸模和凹模）之间的准确对合，以保证制品形状和尺寸精确度，并避免模具中各种零部件发生碰撞和干涉。(3)浇注系统：该系统是将注射机注射出的塑料熔体引向闭合模腔的通道，对熔体充模时的流动特性以与注射成型质量等具有重要影响。(4) 顶（推）出脱模机构：将塑料制品推出模腔的装置。(5)侧向分型与侧向抽芯机构：塑件上的侧向如有凹凸形状与孔或凸台，这就需要有侧向的凸模或成型块来成型。在塑件被推出之前，必须先拔出侧向凸模（侧向型芯）或侧向成型块，然后方能顺利脱模。带动侧向凸模或侧向成型块移动的机构称为侧向分

24、型与抽芯机构。(6)排气机构：在塑料熔体冲模过程中排除模腔中的空气和塑料本身挥发出的各种气体，以避免它们造成成型缺陷。(7)温度调节系统(8) 支撑零部件2.1.2注射模的分类(1) 按照它们在注射机上的安装方式分：移动式注射模（注射成型完毕后，可将模具移出注射机工作空间脱取制品，仅适用于立式注射机）和固定式注射模（动、定模两部分分别固定在注射机上）。(2) 按照注射成型工艺特点分：单模腔注射模、多模腔注射模、绝热流道注射模、热流道注射模、热固性塑料注射模、低发泡注射模和精密注射模等。(3) 按照注射成型所用的注射机种类分：立式注射模、卧式注射模和直角式注射模三种类型。(4) 按总体结构分：单

25、分型面注射模、双分型面注射模、带有侧向分型与抽芯机构的注射模、带有活动成形零部件的注射模、带有自动卸螺纹机构的注射模。2.2 塑件成型工艺分析2.2.1 注射模的设计方法与研究现状模具的设计应先从绘制装配图入手，根据塑件的具体情况，经过认真考虑、比较、初步确定出各部分的结构情况，最大限度地满足塑件的技术要求和模具的合理工艺性。1. 确定分型面和浇口位置与结构形式确定模具的分型面和浇口的位置是模具设计中的重要环节。选择分型面应根据塑料的几何形状，尺寸精度要求，兼顾其浇口形式、脱模方式、嵌件位置以与排气条件、易清除飞边、便于加工等诸因素，通盘考虑。浇口位置则是在保证塑件表面不受损伤的前提下，确定浇

26、口主流道和分流道冷料穴的位置形状、大小与排气方法等，使注射时物料流畅，易于成型。且易于清除浇注塑料。2. 确定成型零件的结构形式与安装方法成型结构简是注射成型的核心部位，它直接影响塑件质量、加工的难易程度。选择合理的成型位置、结构现状形式，就是能使成型结构简在现有设备状况下，基本满足技术上的需要，易于加工、易于修改维修和更换。3. 选择成型设备模具与注射机必须配套使用，根据塑件的具体情况，选选择注射机并进行模具设计。成型设备有两个重要参数。一是理论注射容量，另一个是在于注射方向相垂直的最大投影面积。根据这两个参数与可选用合适的成型设备。在选用时，成型设备的两个参数应略大于这个模具所用塑料的体积

27、以与他的投影面积，只有这样才能顺利成型。其次还应注意以下几点：(1)测算核实本所受注射压力应小于注射机的锁模力。(2) 模具的闭合高度应在注射机的最大闭合高度和最小高度之间。了解注射机的定位孔直径、喷嘴孔径与喷嘴球半径尺寸，使模具与之配套；模具采用的顶出方式应适应注射机的顶出方式和顶出距离，注射机的本行程应满足在开模时能去除塑件时所需要的距离；4. 塑件侧壁凹凸槽结构的处置方法根据塑件侧壁凹凸槽选择合适的侧抽机构。5. 顶出机构的确定定模动模分型后，侧抽芯也完成了抽芯动作。塑件落在动模上，且垂直面上已完全清除了平行方向上的障碍，然后顶出机构在注射机顶杆的驱动下将成型塑件从动模中顶出。6. 确定

28、主要结构件的尺寸通过以上问题的初步确定，即可勾画出模具的轮廓，这时应确定导向机构的导柱与顶出系统的复位以与必要的先复位等结构形式和安装位置，以与各组合部分的连接形式与所必须的支承板、支承块等。7. 确定温度调节方式为了取得较好的冷却效果，对冷却回路应由良好的布局，如冷却回路的位置、尺寸形状等，并预先考虑流出足够的冷却水路的安装空间。2.2.2 塑件分析本设计的任务之一是设计对讲机后盖注塑模具，图2-1、图2-2分别为塑件的外表面和表面形状。图2-1 塑件外表面图2-2 塑件表面该塑件的外形尺寸为长=30 mm，宽=20 mm，高=3mm，壁厚为1mm，如图2-3所示。在pro/E软件中计算其单

29、个制件体积为，质量。图2-3 塑件平面图2.2.3 制品材料的成形特性与工艺分析PC工程塑料学名聚碳酸酯（Polycarbonate），是一种综合性能优良的非晶型热塑性树脂材料。1. 化学性质聚碳酸酯耐酸，耐油。聚碳酸酯不耐紫外光，不耐强碱，耐化学腐蚀2. 物理性质聚碳酸酯无色透明，绝缘，耐热，尺寸稳定性，高强度，抗冲击，阻燃，自熄，无毒，可着色等优点。在普通使用温度都有良好的机械性能。同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯的耐冲击性能好，折射率高，加工性能好，不需要添加剂就具有UL94 V-0级阻燃性能。但是聚甲基丙烯酸甲酯相对聚碳酸酯价格较低，并可通过本体聚合的方法生产大型的器件。随着聚碳酸

30、酯生产规模的日益扩大，聚碳酸酯同聚甲基丙烯酸甲酯之间的价格差异在日益缩小。 聚碳酸酯的耐磨性差。一些用于易磨损用途的聚碳酸酯器件需要对表面进行特殊处理。由参考文献5得，表1-5得PC的性能参数如表2-1和表2-2所示。表2-1 PC的性能参数密度 (g/cm3)1.181.20收 缩 率 ( % )0.30.8熔 点 (°C)130160热变形温度（45N/cm²）6598塑化形式螺杆式柱塞式拉伸强度3349拉伸弹性模量(E/103MPa)1.91-1.98弯曲强度80弯曲弹性模量1.4压缩强度1839缺口冲击强度1120表2-1 续表硬度HRC6286导热系数/10W&#

31、183;m-1·K-113.831.2比热容/J·kg-1·K-112551674线胀系数/10-5K-15.88.6滞留温度130体积电阻率1016介电常数60Hz2.45.0外 观无色透明特 点一些用于易磨损用途的聚碳酸酯器件需要对表面进行特殊处理。表2-2 PC注射成型工艺参数工艺参数通用型ABS注射机类型螺杆式料桶后部温度/210240料桶中部温度/230280料桶前部温度/240285喷嘴温度/240250模具温度/90110注射压力/MPa80-130保压力/MPa30-50注射时间/s20-90保压时间/s0-5冷却时间/s20-90成型时间/s15

32、-30备注红外线灯、鼓风烘箱后处理2.3注射成型机的选择2.3.1 注射量的计算在pro/E软件中计算其单个制件体积为，所以注射量为，两腔的注射量为。2.3.2 浇注系统凝料体积的初步估算浇注系统的凝料在设计之前是不是能准确的数值，但是可以根据经验按塑件体积的0.21倍来估算。由于采用的流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.2倍来计算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为 (2-1)2.3.3 注射机的选择根据成型塑件所需的最大注射容量或质量（含塑件与浇注系统凝料的用量）、锁模力、模具的闭合厚度与所需的开模距离等来确定。此外，还应考虑喷嘴孔直径与模具主流道始端直径、定位孔与模具上

33、的定位圈直径、模具外形尺寸与注射机拉杆空间等关系的校核。根据第二步计算出来的一次注入模具型腔的塑料总质量，并结合教材公式.。根据以上的计算，由中国模具工程大典表1-8初步选择注塑机,如表2-3所示。选定注射机型号为SZ-60/450卧式注射机，如图2-4所示。表2-3 注塑机参数注射机型号SZ-60/450(卧式)理论注射量/cm378注射压力MPa170螺杆直径/mm30螺杆转速/r·min-114-200注射速率/g·s-160塑化能力/g·s-15.6锁模形式双曲肘锁模力/kN450拉杆间距/mm280×250移模行程/mm220最大模具厚度/mm

34、300最小模具厚度/mm100喷嘴球半径/mmSR20模具定位孔直径/mm551喷嘴；2料筒；3螺杆；4料斗图2-4 螺杆式注射机示意图2.4 分型面设计2.4.1 分型面作用、形式和设计原则模具上用以取出制品和浇注系统凝料的，可分离的接触表面称之为分型面。注射模分型面可分为四种基本类型。第一种类型是制品全部在动模成型；第二种类型是制品全部在定模成型；第三种类型是制品同时在动、定模成型；第四种类型是制品在多个瓣合模块中成型。选择分型面的原则：(1) 分型面应选择在制品的最大截面处。(2) 尽可能使制品留在动模一侧。因为注射机的推出液压缸设在动模一侧，制品留在动模一侧有利于脱模机构的设置。(3)

35、有利于保证制品的尺寸精度。(4)有利于保证制品的外观质量。动、定模相配合的分型面上稍有间隙，熔体就会在制品上产生飞边，影响制品的外观质量。因此在制品光滑平整的表面或圆弧曲面上，应尽量避免选择分型面。(5) 尽可能满足制品的使用要求。在注射成型过程中，制品上会产生一些很难避免的工艺缺陷，如脱模斜度、飞边与推杆与浇口痕迹等。在分型面设计时，应从使用角度避免这些工艺缺陷影响制品的使用功能。(6) 尽量减小制品在合模方向上的投影面积，以减小所需锁模力。(7) 长型芯应置于开模方向。当制品在相互垂直的两个方向上都需要设置型芯时，应将较短的型芯置于侧抽芯方向，有利于减小抽拔距。(8) 有利于排气。(9)

36、有利于简化模具结构。当安排制品在型腔中方位时，应尽可能避免侧向分型或抽芯，特别应避免在定模一侧的侧向抽芯。(10) 在选择非平面分型面时，应有利于型腔加工和制品的脱模方便，因此设计非平面分型面时，应注意分型面上力的平衡。2.4.2 分型面的确定根据上述原则以与结合本塑件的外观与结构特征，确定分型面由三个部分组成：主分型面、侧抽芯分型面和小型芯分型面。1. 主分型面塑件的外表面,两个孔的沉孔处和凸凹模的分开处（在pro/E中用复制分型面，填充分型面，合并分型面等方法获得）。三维图见图2-5所示。图2-5 主分型面三维图2. 左右分型面（侧抽芯分型面）左右模具块的外表面（在pro/E中用两次拉伸分

37、型面，合并分型面等方法获得）三维图见图2-6所示。图2-6 左右分型面三维图3. 小型芯分型面两个孔的表面（在pro/E中用复制分型面，延伸分型面，拉伸分型面等方法获得）三维图见2-7所示。图2-7 小型芯分型面三维图2.5 型腔设计2.5.1 型腔数目的确定型腔数目过多影响制品精度，而型腔数目过少生产效率太低不能达到使用要求，由塑料成型与模具设计式(5-2)，根据所选注射机的锁模力确定型腔数目：n (2-2) 式中 n 型腔个数；F注注射机的额定锁模力,N；P 型腔塑料熔体的平均压力，MPa；A浇浇注系统在分型面上的投影面积，预计为1.81cm2；A 单个塑件在分型面上的投影面积，mm2。由

38、计算结果可知设计的模具为一模两腔。2.5.2 型腔排列形式的确定模具采用对称布置，为使塑料熔体以等速度充满两型腔，分流道在模具上采用对称等距离分布，在注射时采用对称分布可以使型腔和浇注系统投影面积重心更接近锁模力的中心，避免局部涨模力过大影响锁模。2.5.3 型腔壁厚尺寸的确定型腔壁厚尺寸可按照强度和刚度的条件确定，也可按照型腔壁厚的相关资料查表确定。本设计采取后一种办法：采用整体舍型腔布局，根据塑料成型与模具设计表(7-8)，矩形型腔壁短边b为18mm，取得型腔壁厚20mm。2.6 模具结构形式的设计凹模亦称型腔，是成型塑件外表面的主要零件，如图2-8所示。凸模亦称型芯，是成型塑件表面的零件

39、，如图2-9所示。凹凸模按结构不同主要可分为整体式和组合式两种结构形式。组合式凹凸模结构按组合方式不同可分为整体嵌入式、局部镶嵌式和四壁拼合式等形式。由于对讲机模具尺寸较小，故本模具设计选择整体式。图2-8 凹模三维图图2-9 凸模三维图设计的过程中，在对讲机的后盖上设计了两个通孔，为达到目的，采用单独制造成的小型芯（如图2-10），嵌入凸模来实现。图2-10 小型芯三维图在模具开模过程中（如图2-11），为保证对讲机后盖完整的脱模，设计采用了滑块（图2-12所示）与斜导柱（图2-13所示）的配合形式，嵌入凹模与凸模中。图2-11 模具开模效果图图2-12 左右滑块三维图图2-13 斜导柱三维

40、图模具合模后，在动模板和定模板之间的某些零部件组成一个能充填塑料熔体的模具型腔，模具型腔的形状与尺寸就决定了制件的形状与尺寸。构成模具型腔的所有零部件成为成型零部件。从以上的分析可知，本模具设计为一模两腔，采用对称布置，根据塑件结构形状，推出机构拟采用推杆推出形式。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、推出效果好等特点。推杆直接与塑件接触，开模后将塑件推出。推杆端面应和塑件成型表面在同一平面或比塑件成型表面高出0.050.10mm。脱模机构完成塑件的顶出后，为进行下一个循环必须回复到初始位置，目前常用的复位形式主要有复位杆复位和弹簧复位。本设计采用复位杆复位。冷却系统

41、采用循环水冷却方法，利用模具分型面和配合间隙自然排气。使用Z行拉料杆，凹模和凸模都使用整体嵌入式。2.7 模具材料的选用考虑到对讲机后盖是表面质量要求高的外观件，所选材料应易于切削，加工后能得到高精度；注射模成形零件的工作表面需要抛光达到粗糙度0.40.8，这时钢材硬度围在3540HRC之间为宜。注射模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷，而且还受冷热交变的应力作用，所选材料应能减少抛光修模次数，以便长期保持工作部位的尺寸精度；所选塑料PC分解时不具有腐蚀性，所以所选材料的耐腐蚀性不在重点考虑围。综合以上因素，本设计选用模具材料为预硬钢P20(30Cr2Mo)钢材，将模板预硬化后以硬度3638 HRC供

42、应,其抗拉强度为133MPa易于切削加工，耐磨性好且变形小。第3章 部件的设计计算3.1 浇注系统设计浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，对制品质量影响很大。浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。3.1.1浇注系统的设计原则(1) 结合型腔布置考虑，尽可能采用平衡式分流道布置。(2) 尽量缩短熔体的流程，以便降低压力损失、缩短充模时间。(3) 浇口尺寸、位置和数量的选择十分关键，应有利于熔体流动、避免产生湍流、涡流、喷射和蛇形流动，并有利于排气和补缩。(4) 避免高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移的产生。(5) 浇注系统凝料脱

43、出应方便可靠，凝料应易于和制品分离或者易于切除和修整。(6) 熔接痕部位与浇口尺寸、数量、与位置有直接关系，设计浇注系统时要预先考虑到熔接痕的部件、形态，以与对制品质量的影响。(7) 尽量减少因开设浇注系统而造成的塑料熔料用料。(8) 浇注系统的模具工作表面应达到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中浇口应有IT8以上的精度要求。(9) 设计浇注系统时应考虑贮存冷料的措施。(10) 应尽可能使主流道中心与本中心重合，若无法重合也应使两者的偏离距离尽可能缩短。3.1.2 主流道的设计主流道形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。由于主流道要与高温塑料熔体与注射机喷嘴反复接触，所以

44、在注射模主流道部分设计成可拆卸更换的浇口套，如图3-1所示。图3-1 浇口套设计由参考文献13得，式(3-7)、(3-8)、(3-9)得浇口套的尺寸。1. 主流道尺寸(1) 主流道的长度 小型模具应尽量小于60mm，本次设计中初取40mm进行设计。(2) 主流道小端直径为了使凝料顺利拔出，主流道的小端直径D应稍大于注射机喷嘴直径d，通常为(3) 主流道大端直径主流道的半锥角通常为3°5°，取=3°。(4) 主流道球面半径主流道入口的凹坑球面半径也应大于注射机喷嘴球头半径，通常为(5) 主流道出口端圆角2. 主流道的凝料体积=338mm3=0.338cm3(3-1)

45、3. 主流道当量半径 (3-2)4. 主流道浇口套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料要求严格，因而尽管小型注射模可以将主流道浇口套与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素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。设计中常采用碳素工具钢T8或T10，热处理淬火表面硬度为5055HRC；壁粗糙度值Ra为0.6，抛光时沿轴向进行；衬套与定模板的配合采用H7/m6。3.1.3 分流道的设计1. 分流道的布置形式在设计时应考虑尽量减少在流道的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道。由于

46、分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有部的熔体流动状态比较理想，因此分流道的表面粗糙度值不要太低，一般取=1.25-2.5即可，此处取为1.6。这可增加外层塑料熔体的流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层。 2. 分流道的长度分流道长度应尽可能短小，便于成型过程中最经济的使用原料和注射机的功耗，减少压力损失和功耗损失。分流道长度一般在830mm之间，根据型腔布置适当加长或缩短，但最短不易小于8mm，本设计分流道长度取14mm。3. 分流道的当量直径分流道截面形状和尺寸也对塑料熔体的流动和模具的制造难易和脱模有影响。综合截面形状为梯形、U形、半圆形和矩形四种流道特点，本设计选用断面形状

47、为半圆形的流道，一般分流道直径在3mm10mm围，圆形截面分流道的直径可取3mm。分流道的三维图形，截面图如图3-2和图3-3所示。图3-2 分流道三维图图3-3 分流道截面图4. 分流道截面尺寸则该分流道的截面积为=3.14×1.52=7.065 mm25. 凝料体积(1) 分流道总长=2 =2×14=28mm(2) 凝料体积=28×7.0656=197.82 mm3=0.198cm3 (3-3)3.1.4 浇口设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。浇口形式有直接浇口、侧浇口、环形浇口、轮辐式浇口、点浇口和潜伏式浇口几种。由于不同的浇口形式对塑料熔体

48、的充型特性、成型质量与塑件的性能会产生不同的影响。而各种塑料因其性能的差异对于不同的浇口形式也会有不同的适应性，因此根据塑料成型工艺与模具设计书中表5-5查得，材料PC适应于任何浇口。而所做塑件壁厚较薄、表面积大，注射量也大而且外表面的光泽度要求很高，因而浇口位置不宜设在塑件的中心，而且是一模两腔的，综合这些因素考虑可以用侧浇口和潜伏式浇口。侧浇口又称边缘浇口，一般开设在分型面上，浇口流程短、截面小，去处容易，模具结构紧凑，加工维修方便。但这种浇口成形的塑件往往有熔接痕存在，压力损失较大，对深腔塑件排气不利。潜伏式浇口又称隧道浇口、剪切交口。浇口嵌入分型面一侧，沿斜向进入型腔。潜伏浇口的模具在

49、开模时，不仅能自动切断浇口，而且浇口可设在制品的侧面、断面和背面等隐蔽处，不影响塑件外观，同时模具可采用两板式结构，因而得到较广泛应用。综合考虑，本设计采用侧浇口的形式。浇口的截面图如图3-4所示。图3-4 浇口形状示意图对于多腔模具，浇口能用来平衡进料。浇口的理想尺寸很难计算，一般可根据经验估算，浇口截面积约为分流道截面积的3%-9%，断面形状常分为矩形或圆形，浇口的长度约为11.5mm。在设计浇口时往往先取小的尺寸值，以便在试模后逐步加以修正。本设计采用矩形侧浇口，浇口长度为1mm，浇口矩形断面的宽为2mm高为1mm。3.1.5 冷料穴与拉料杆设计冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或者位于

50、分流道的末端。其作用是收集熔体前端的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品质量。冷料穴分两种，一种专门用于收集、储存冷料，另一种除储存冷料外还兼有拉出流道凝料的功用。冷料穴的长度通常为流道直径的1.52倍，经计算冷料穴的长度为6，设计在主流道正对面的动模板上，既可以收集、储存冷料，还可以保证脱模时塑件留在动模一侧。拉料杆采用Z形拉料杆。当前方冷料进入冷料穴后，紧包在拉料杆的凹槽，开模时便可将凝料从主流道中拉出。拉杆的三维图形如图3-5所示。图3-5 拉料杆三维图3.2 成型零件工作尺寸的计算本设计的模架零件没有采用标准件，根据强度，刚度得出数据，再进行查表得到各零件尺寸。固定板（动模板、定模板）

51、在模具中起安装和固定成型零件、合模导向机构以与推出脱模机构等零件的作用。为了保证被固定零件的稳定性，固定板应具有一定的厚度和足够的刚度和强度，一般采用碳素结构钢制成，当对工作条件要求较为严格或对模具寿命要求较长时，可采用合金结构钢制造。支撑板是盖在固定板上面或垫在固定板下面的平板，它的作用是防止固定板固定的零部件脱出固定板，并承受固定部件传递的压力，因此它要具有较高的平行度、强度和刚度。支撑板与固定板之间通常采用螺栓连接，当两者需要定位时，可加插定位销。动模两板，定模两板，动模支撑板下面为垫块，垫块下面为动模座板。其中，动定模板间用导向柱导向。动模板与其支撑板间用圆锥销进行导向定位，以防止错位

52、。左右各有一个侧向抽芯机构。3.2.1 定模板与其支撑板定模板的厚度为20mm，长度和宽度根据塑件的尺寸和开设的固定孔确定为123×80。支撑板的选择，必须保证它们的轮廓形状和尺寸与注射机上的定模固定板相匹配，另外，在支撑板上开设的安装结构（如螺栓孔、导向柱孔）也必须与注射机定模固定板上的安装螺栓孔的大小和位置相适应。支撑板的长度和宽度分别比定模板长20mm,即143mm×100mm。定模板支撑板三维图形如图3-6所示。图3-6 定模板支撑板三维图形3.2.2 动模板与其支撑板动模板的厚度为20mm, 长度和宽度根据塑件的尺寸和开设的固定孔确定为123×80。支撑

53、板的长度和宽度也分别123×80。动模板支撑板三维图如图3-7所示。图3-7 动模板支撑板三维图3.2.3 垫块垫块的作用主要是在动模支撑板与动模座板之间形成推出机构所需的工作空间。另外，也起到调节模具总厚度，以适应注射机模具安装厚度要求的作用。垫块一般用中碳钢制造，也可以用Q235钢制造，或用HT200、球墨铸铁等。垫块的高度应符合注射机的安装要求和模具的结构要求，塑料成型与模具设计式(8-1)可知计算公式为： (3-4)式中 H垫块高度，mm；推板厚度，定为10mm；推板固定板厚度，定为10mm；推板限位钉高度，定为4mm；S脱出塑料制品所需的顶出行程，定为4mm。计算得出，最终

54、确定H的尺寸为31mm。垫块的三维图形如图3-8所示。 图3-8 垫块的三维图形3.2.4 导向机构导柱的表面应具有较好的耐磨性，而芯部坚韧，不易折断。导柱固定部分表面粗糙度Ra一般为0.8，导柱的配合部分表面粗糙度Ra一般为0.80.4，本设计中取Ra为0.8。导柱固定部分与模板之间一般采用过渡配合，本设计中取H7/m6的过渡配合。在模具进行装配或成型时，合模导向机构主要用来保证动模和定模两大部件不发生碰撞和干涉。合模导向机构主要由导柱导向和锥面定位两种方式组成。在本设计中，动定模之间的导向机构是导柱导向，直径为10mm,，长度为40。动模和其支撑板之间是锥面定位，其圆锥销的直径为10mm，长度为40mm。3.2.5 侧向抽芯机构：1. 机构形式由于本加工的产品具有侧凹结构，模具必须带有侧向分型或侧向抽芯机构。采用斜导柱抽芯机构。主要由斜导柱、滑块（带侧型芯）、楔块和定位装置组成。斜导柱固定在定模上，开模时，滑块在斜导柱的作用下跟导滑槽侧向移动而完成抽芯动作。为了保证该模具的斜导柱能准确地插入滑块的斜孔中，来使滑块复位，应在机构上设有定位装置。为承受塑件成型时侧向型芯所受的侧向力，机构上还应设有楔块。2. 设计要点(1) 抽拔距：将侧向型芯或滑块从成型位置抽拔或分开至不妨碍塑料制品脱模的距离称为抽拔距。一般抽拔距等于成型侧孔（或侧凹）的深度加上23mm。在本加工的塑料制品中，