中轴碗课程设计

1、摘 要塑料模具是指利用其本身特定密闭腔体去成型具有一定形状和尺寸的立体形状塑料制品的工具。随着塑料工业的发展和进步，人们对注射制件的要求越来越高。如何缩短成型周期、降低生产成本、提高制件精度、使用范围和标准化程度，一直是塑料行业孜孜以求的目标。近20年来注射成型工艺及模具新技术发展很快，新工艺和新结构层出不穷。本设计首先参照已有的空心球柄，加入自己的独特元素，结合人机工程、制造工艺学和实用性，设计出本模具的塑件空心球柄，更具典型性，有侧孔，镶字等特征。本文对该模具设计过程进行了详细的阐述，包括分型面设计，成型零部件设计，热流道系统设计，标准模架的选取，推出机构的设计，侧抽芯机构的设计，冷却系统

2、和排气系统的设计，以及注塑机的选择与校核。与本文配套的还有模具的二维总装配图，一些重要零部件的二维工程图，以及由Inventor绘制的全部模具零部件的三维模型及模具三维装配图，以便动态模拟模具的实际装配过程和实际的工作的过程，进行装配过程仿真和工作过程仿真，为模具的改进提供有力依据。关键词：塑料模 型腔 精度 分型面 温度绪 论模具是利用其本身的特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具。因为它基本上是机器自动生产，所以大幅度地提高了生产效率；又由于有固定的型腔或凸凹模，生产的塑件的统一性好，精度高。模具是一门非常重要的科学，它涉及机械设计制造、塑性加工、铸造、金属材料及其热处理、高分子材料

3、、金属物理、凝固理论、粉末冶金、塑料、橡胶、玻璃等诸多学科、领域和行业。注塑成型是现代塑料工业中的一种重要的加工方法，世界上注塑模的产量约占塑料成型模具总产量的 50 %以上。注塑成型能一次成型形状复杂、尺寸精确的制品，适合高效率、大批量的生产方式，已发展成为热塑性塑料和部分热固性塑料最主要的成型加工方法，因为现在许多材料都可以用塑料代替，而且塑料的成本很低，制造容易，可以加工成很多复杂的形状，所以应用非常广泛。塑料模具是指利用其本身特定密闭腔体去成型具有一定形状和尺寸的立体形状塑料制品的工具。随着塑料工业的发展和进步，人们对注射制件的要求越来越高。如何缩短成型周期、降低生产成本、提高制件精度

4、、使用范围和标准化程度，一直是塑料行业孜孜以求的目标。近20年来注射成型工艺及模具新技术发展很快，新工艺和新结构层出不穷。国外模具工业起步早，各种先进模具制造理念和技术都是在国外萌芽，形成，成熟和运用。目前先进模具技术主要包括热固性塑料注射模、无流道成型、新型冷却系统、气体辅助成型、注射模计算机辅助设计(CAD)、辅助工程（CAE）与辅助制造（CAM)、精密注射成型、低发泡注射成型、共注射成型、排气注射成型和反应注射成型。自20世纪70年代以来，注射模 CAD/CAE/CAM技术已成为当今世界热门的研究课题。其主要标志为分散、零星的研究迅速发展为集中、系统的研制和开发，一些研究成果很快地转化为

5、促进模具行业进步的生产力。1978年澳大利亚的Moldflow公司率先推出商业化的三维流动模拟软件，在生产中发挥了作用。在以后的短短十余年间，国际软件市场便涌现出许多注射模CAD/CAE/CAM商业软件，它包括了流动、保压、冷却、翘曲分析等程序4。该公司的软件基于美国Cornell大学的科研成果，因此具有较高的水平和可信赖性。德国Aachen大学IKV研究所的CADMOULD软件，包括模具结构设计、模具强度与刚度分析、流动模拟及冷却分析等程序。国外的一 些计算机公司将注射模的CAE软件与CAD/CAM系统结合起来，陆续在国际市场上推出了注射模 CAD/CAE/CAM软件包（或者称 为注射模 C

6、AD/CAE/CAM工具包），受到了用户的欢迎。比较著名的有美国CV公司的CAD/CAM软件CADD5、美国麦道飞机公司的CAI)/CAM软件UG11、美国SDRC公司的CAD/CAM软件I-DEAS、法国CISIGRAPH公司的CAD/CAM软件STRIM100、美国DELTA-CAM公司的CAD/CAM软件DUCTS等。这些CAD/CAM与注射模CAE软件一道构成了注射模的软件包。以上的系统均能在32位工程工作站上运行。从国外的情况看，由于模具厂的规模一般都较小，微机的使用率高于工作站的使用率。目前，注射模具CAD/CAE/CAM的工作内容主要如下。(1) 塑料制件的几何造型，采用几何造型

7、系统，如线框架造型、表面造型和实体造型，在计算机中生成塑料制件的几何模型，这是CAD/CAE/CAM工作的第一步。由于塑料制件大多是薄壁件且又具有复杂的表面，因此常用表面造型方法来产生制件的几何模型。(2) 型腔表面形状的生成，由于塑料制件的成型收缩，模具的磨损及加工精度的影响，注射制件的内、外表面并不就是模具的型芯、型腔表面，需要经过比较复杂的转换才能获得型腔和型芯表面。目前大多数注射模设计软件并未能解决这种转换，因此，制件的形状和型腔的形状要分别地输人，比较繁琐。如何由制件形状方便、准确地生成型腔和型芯表面形状仍是当前的研究课题。(3) 模具方案布置，采用计算机软件来引导模具设计者布置型腔

8、的数目和位置，构思浇注系统、冷却系统及推出机构，为选择标准模架和设计动模、定模部装图做准备。(4) 标准模架的选择，一般而言，用作标准模架选择的设计软件应具有两个功能，一是能引导模具设计者输人本厂的标准模架，以建立自己的标准模架库；二是能方便地从已建好的专用标准模架库中选出在本次设计中所需的模架类型及全部模具标准件的图形及数据。(5) 部装图及总装图的生成，根据所选的标准模架及已完成的型腔布置，设计软件以交互方式引导模具设计者生成模具部装图和总装图。模具设计者在完成总装图时能利用光标在屏幕上拖动模具零件，以塔积木的方式装配模具总图，十分方便灵活。(6) 数控加工，如各种自动编程系统 CAD/C

9、AE/CAM软件，包括注射模中经常需要用的数控线切割指令生成，曲面的三轴、五轴数控铣削刀具轨迹生成及相应的后置处理程序等。(7) 数控加工仿真，为了检验数控加工软件的准确性，在计算机屏幕上模拟刀具在三维曲面上的实时加工并显示有关曲面的形状数据。现在，模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，因为模具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。塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的。近年来，人们对各种设备和用品轻量化及美观和手感的要求越来越高，这就为塑料制品提供了更为广阔的市场。塑料制品要发展，必然要求塑料模具随之发展。尽管我国IT模具工业建设实现了

10、跨越式发展，已具有相当大、相当高的能力和水平，但与模具工业发达国家相比，差距仍然很大，模具技术人员的生产经验和生产知识、技术，以及模具生产过程中的核心技术CAD/CAE/CAM的水平和内含还不及模具发达国家。需致力于提高模具精度、质量、使用性能和标准化程度、缩短模具生产周期、降低生产费用、提高生产率的研究。加快引进消化吸收国外模具新技术的能力，同时加强自身创新的能力。从目前的制造技术来看，手机塑料外壳的成型方法主要是注射成型，最近流行的金属壳体需要精密冲压加工。手机注射模成为当今注射模制造行业最为复杂的模具之一，是手机结构件制造的难点，引起了相关尖端工程技术人员的高度重视。众多工厂的手机模具设

11、计制造证明，面盖模具、镜片模具又是手机塑件制造中的关键模具。通过本课题的研究，能加深我对模具的认识、理解、掌握模具的一般设计过程，加强对模具零件设计原则的理解和一些常识性细节的把握，学习如何更好地利用网络和图书馆获取所需知识，熟悉专业论文的书写格式，同时学习模具的三维造型与仿真，熟悉巩固二维工程图的绘制，系统全面地复习所学过的机械相关知识，全面地提高自己。第1章 设计任务1.1塑件及其尺寸名称：空心球柄图1-1 空心球柄材料尺寸序号ABCDEFPS4074SR4036822(1)塑料名称：塑料空心球柄(2)塑件表面：塑件外表光滑，无注塑缺陷(3)生产纲领：中批量生产(4)脱模斜度：30-1&#

12、176;(5)未注圆角：R1R21.2设计内容及要求在设汁之前，学生已具备机械制图、公差与技术测量、机械原理及零件、模具材料及热处理、模具制造工艺、塑料成型工艺及模具设计等方面必要的基础知识和专业知识，并已通过金工和生产实习。做过注射成型实验：韧步了解塑料的成型工艺和生产过程，熟悉多种塑料模具的典型结构。课程设计的内容包括： (1)独立拟定塑件的成型工艺，正确选用成型设备。 (2)合理地选择模具结构。根据塑件图的技术要求，提出模具结构方案，并使之结构合理，质量可靠，操作方便。必要时可根据模具设计和制造的要求提出修改塑件图纸的意见，但必须征得设计者或用户同意后方可实施。(3)正确地确定模具成型零

13、件的结构形状、尺寸及其技术要求。(4)所设计的模具应当制造工艺性良好，造价便宜。(5)充分利用塑料成型优良的特点，尽量减少后加工。(6)设计的模具应当能高效、优质、安全可靠地生产，且模具使用寿命长。第2章 塑件成型工艺性分析2.1结构特征分析：该塑件的形状较复杂，孔的深度较深，在保证孔的形状是给模具的加工带了很大的难度。空心球柄的注塑材料选用 HDPE，该塑件壁厚不均匀，在注塑成型过程中因为壁厚的不均匀造成了收缩率的不一致，这样就只能通过有效的控制模具温度来调节收缩率。它的内部结构就相应的给注塑带来了一定的难度。势必会在注塑的时候到来很大的牛顿减力，造成塑件填充不满的缺陷，可以考虑采用双浇口，

14、但对其进行模仿 CAE的注塑之后，发现会给空心球柄的表面带来更多的熔接痕和气孔。也可以利用模具的可靠的精度来定位，但是这样的话成模具设计本太高，而且易造成模具损坏。因为考虑到凹凸模形状的复杂，用整体形式是不利 于损坏后的维修，适当的使用嵌件就可以解决这些问题，但不能利用过多的嵌件，不然的话就会造成型腔的强度与刚度不够。2.2成型工艺分析如下：1、精度等级。 塑件尺寸精度取决于塑料收缩率和模具制造公差。确定塑件的尺寸精度时，按常用塑件公差等级选用表和塑件使用要求决定塑件的公差等级。PS采用的等级：高精度为MT2、一般精度为MT3、未注公差尺寸精度为MT5。本设计采用MT3。2、脱模斜度。塑件冷却

15、收缩后会包紧模具型芯，为了抽出塑件，防止塑件拉伤，就必须设计塑件的脱模斜度。常用脱模斜度0.5°1.5°，在设计中应根据塑件材质情况、塑件表面质量及塑件结构等条件合理制定脱模斜度。本塑件采用1°的脱模斜度。3、 圆角分析。为了避免应力集中，提高塑件的局部强度，改善熔体的流动情况且便于脱模，在塑件各内外表面的连接处，应采用过渡圆弧。塑件件的圆角半径一般不小于0.5mm。其设计原则：一般外圆弧半径应是厚度的1.5倍，内圆弧半径应是厚度的0.5倍。4、表面粗糙度。 塑料制件的表面质量包括表面粗糙度和表观质量。塑件表面粗糙度的高低，主要与模具型腔表面的粗糙度有关。目前注射

16、成型的塑件表面粗糙度通常为Ra0.011.25µm，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的1/2，即Ra0.010.63µm。综合各种因素，塑件的内表面粗糙度去Ra1.6，而外表面的粗糙度去Ra1.6。塑料的表观质量指的是塑件成型后的表观缺陷状态，如常见的缺料、溢料、飞边、凹陷、气孔、熔接痕、银纹、翘曲等。它是由塑件成型工艺条件、塑件成型原材料的选择，模具总体设计等多种因素造成的。2.3原料（PS）的成型特性与工艺参数聚苯乙烯（PS）是一种热塑性树脂，由于其价格低廉且易加工成型，因此得以广泛应用。聚苯乙烯有均聚物（透明粒料）或增韧接枝共聚物或与弹性体的共混体（抗冲击聚苯乙烯IPS）

17、形式。聚苯乙烯共聚物在物理性能和热性能上比均聚物有所提高。聚苯乙烯无色透明，能自由着色，相对密度也仅次于PP、PE，具有优异的电性能，特别是高频特性好，次于F-4、PPO。另外，在光稳定性方面仅次于甲基丙烯酸树脂，但抗放射线能力是所有塑料中最强的。聚苯乙烯最重要的特点是熔融时的热稳定性和流动性非常好，所以易成型加工，特别是注射成型容易，适合大量生产。成型收缩率小，成型品尺寸稳定性也好。2.3.1 ps的主要性能指标PS塑料主要的性能指标如表1-1表1-1 PS主要性能指标名称参数单位数值物理特性密度g/ cm31.041.07吸水率%（24小时长时间）0.020.3计算收缩率%0.20.8力学

18、性能屈服强度MPa48.3弯曲强度MPa82.7伸长率%34热性能熔点ºC240热变形温度ºC7098比热容J/(Kg·K)1300热导率w/m·k0.082.3.2材料注射工艺参数 表2-2注射机类型螺旋式喷嘴形式直通式螺杆转速（r/min）3060模具温度ºC2060注射压力（MPa）60100保压力（MPa）3040注射时间/s03保压时间/s1540冷却时间/s1560成型周期/s4090料筒温度ºC前段170190中段 -后段140160第3章 注射机的选择及工艺参数的校核3.1.模具所需塑料熔体注射量式中 m-一副模具所需

19、塑料的质量或体积(g或cm3)；n-初步选定的型腔数量；m0-单个塑件的质量或体积(g或cm3)；m4-浇注系统的质量或体积(g或cm3)空心球柄体积计算 V0=V1+V2+8V3V1=3/4×4/3*R3=3/4×4/3×3.14×(403-373)=41909.58mm3V2=*R2*h=3.14×(202-182)×(82+37)=283981.6mm3V31/4×*R2×2=1/4×3.14×372=1074.665mm3V0=41909.58+283981.6+8×1074.

20、665=334488.5mm3m0=V0×0=334.4885×1.05=351.21gV0为一个空心球柄的体积；V1为空心球的体积； V2为柄的体积；V3为筋的体积浇注系统凝料体积V4=0.6×2V0=401386.2 mm3M4=401.3862×1.05=421.456g每次成型注射量V=2V0+V4=1070363.2mm3=1070.363cm3 总质量m=2180.865×1.05=1123.881g3.2锁模力分析A=nA0+A4Fn=(nA0+A4)p型式中A塑件及流道凝料在分型面上的投影面积(mm2)；A0单个塑件在分型面上的

21、投影面积(mm2)；A4流道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积(mm2),通常取0.35 A0；Fn模具所需的锁模力(N)；p型塑料熔体对型腔的平均压力(MPa)，由【1】表5.2 得15MPa20MPa取15MPa。单个空心球柄在分型面上的投影面积A0=3.14×40²=5024mm2A=1.35×5024×2=13564.8mm2Fn=15×13564.8=203472N=203.472KN计算得到的m和Fn值来选择一种注射机，根据以上的计算初步选定型号为SZY-2000型卧式注射机，主要技术单参数见表3.1表3.1SZY-2000型注射

22、机主要技术参数额定注射量(cm³）2000螺杆直径(mm)110注射压力（MPa）90注射行程(mm)280注射方式螺杆式螺杆驱动功率(kw)23.5锁模力(kN)6000动、定模模板最大安装尺寸/（mm×mm）)1180×1180最大开合模行程(mm)750模具最大厚度(mm)800模具最小厚度(mm)500合模方式液压-机械喷嘴口孔径(mm)10喷嘴球半径(mm)18第4章模具结构设计4.1分型面位置的确定在塑件设计阶段，就应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，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。分型面设计是否合理，对塑

23、件质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影响。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。分型面的选择原则（1）分型面的选择有利于脱模：分型面应取在塑件尺寸的最大处。而且应使塑件流在动模部分，由于推出机构通常设置在动模的一侧，将型芯设置在动模部分，塑件冷却收缩后包紧型芯，使塑件留在动模，这样有利脱模。如果塑件的壁厚较大，内孔较小或者有嵌件时，为了使塑件留在动模，一般应将凹模也设在动模一侧。 （2）分型面应选择在塑件的最大截面处 ,否则给脱模和加工带来困难 。 （3）在安排制件在型腔中方位时,尽量避免侧向分型或抽芯以利于简化模具结构 。结合以上原则还要综合考虑塑件的尺寸精度、外观质量

24、、使用要求及是否有 利于浇注系统特别是浇口的合理安排, 是否有利于排气。 所设计的模具的塑件的分型面如图4.1：图4.1 分型面4.2型腔数量的确定注射模可设计成一模一腔也可设计成一模多腔。其数目的确定要从以下几个 方面考虑：（1） 注塑产品的尺寸及结构的复杂性 。（2） 塑件的尺寸精度型腔越多，精度也相对降低。这不仅由于型腔加工精度产差， 也由于熔体在模具内流动不均所致。（3） 制造难度多腔模比单腔模的难度大。（4） 制造成本多腔模高于单腔模，但不是简单的倍数关系。从塑单件成本中所占 的费用比例来看比单腔模低。（5）注塑成型的生产效益。从表面上看，多腔模比单腔模高的多，单多腔模所使用 的注射

25、极大，每一注射循环期长而维持费用高。 一般来说，大中型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构，但对精度要求不高的小型塑件(没有配合精度要求)，形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可供独特的优越条件，使生产效率大为提高。故由此初步拟定采用一模二腔。4.3型腔排列方式在设计时应遵循以下原则：（1）尽可能采用平衡式排列，确保制品质量的均一和稳定。（2）型腔布置与浇口开高部位应力求对称，以便停止模具承受偏载而产生溢料现象。（3）尽量使型腔排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸。采用对称平衡的排布,如图4.2：图4.2 分流道的布置4.4主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，

26、它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。（1）主流道尺寸 主流道小端直径 D：注射机喷嘴直径+(0.51)10+(0.51)，取D11mm。主流道球面半径 SR0注射机喷嘴球头半径+(12)18+(12)，取SR020mm。球面配合高度：h3mm5mm，取h3mm。主流道长度 由标准模架结合该模具的结构，取L80mm主流道大端直径 DD+2Ltan/215mm(锥角为3度)，取 D=15mm。浇口套总长 L05+15+80100mm（2）主流道衬套的形式如图4.3图4.3 主流道衬套主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属

27、易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理，常采用碳素工具钢，如T8A、T10A等，热处理硬度为53HRC-57HRC，如图4所示。 由于该模具主流道较长，定位圈和衬套设计成分体式较宜，其定位圈结构尺寸如图4.4所示。 图4.4 定位圈4.5分流道设计分流道是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道。其作用是改变熔体流向。4.5.1分流道形状与尺寸常用的分流道截面形式有圆形、梯形、U形、半圆形及矩形，但是其中圆形截面积的比表面积最小，需开设在分型面的两侧；梯形和U型加工较为方便，且热量损失与压力损失均不

28、大，为常用形式；半圆形界面分流道需用球头铣刀加工；矩形截面分流道因其比表面积较大，且流动阻力也较大，故在设计中不常采用。因此选用U形分流道。1、U形截面分流道的尺寸：由1查的：半径R=0.5b b=510取6，R=0.5×6=3mm ，h=1.25R=1.25×3=3.75mm 图4.5分流道截面积2、分流道在分型面上的分布空心球柄的型腔布局呈现圆形状分布，所以分流道呈辐射状布置。3、分流道的表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较理想，因此分流道的内表面粗糙度及。并不要求很低一般取0.631.6，这样表面稍不光滑，有助于增大塑

29、料熔体的外层流动阻力。避免熔流表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率。此处Ra0.8。4.6浇口的设计浇口也称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。浇口的设计与位置的选择恰当与否，直接关系到塑件能否被完好的高质量的注射成型。4.6.1浇口类型及位置的选择在选择浇口位置时，需要根据塑件的结构与工艺特征和成型的质量要求，并分析塑料原材料的工艺特性与塑料熔体在模内的流动状态、成型的工艺条件综合考虑，因此将浇口放在塑件在分型面上处投影面积最大处最合适。根据注射塑件所用的材料的流动性和各项物理性能，决定将此塑件最好应采用侧浇口，此浇口加工容易，修整方便，可以根据塑件形状特征灵活选择进料位置，并且浇口截面积

30、小，去除浇口容易，且不留明显痕迹。4.6.2浇口尺寸的确定侧浇口尺寸形状图如图4.6：图4.6 侧交口尺寸形状图由于制件为壁厚在1.53mm的复杂塑件，因此由【2】查表2-8得=2°6° 取=3°= 2°3°取 = 2°b=1.55mm 取b=2mmh=0.52mm 取 h=1mml=0.50.75mm 取l=0.5mmr=13mm 取r=2mmC=0.3r=0.64.6.3排溢系统设计为当塑料熔体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体；模具常用的排溢系统有：1、利用配合间隙排气；2、在分型

31、面上开设排气槽排气；3、利用排气塞排气；4、设置排气杆或利用真空泵强制性排气。通常中小型模具的简单型腔，可利用推杆、活动型芯以及双支点的固定型芯端部与模板的配合间隙排气，其间隙为0.030.05mm。本例中利用模具的配合间隙排气。4.7冷料穴和拉料杆的设计冷料穴是用来收集料流前锋的冷料，常设在主流道和分流道末端，但当分流道较长时，在分流道的末端有时也设冷料穴。拉料杆的作用是在开模时，将主流道凝料从定模中拉出。由于PS是热塑性塑料，柔软有韧性，能略伸长，因此由手册查得选择推杆式的拉料杆，选择带推杆的倒锥形冷料穴。如图4.7：图4.7拉料杆第5章 成型零件设计及力学计算5.1成型部件的结构设计模具

32、闭合后，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，模具的型腔形状与尺寸就决定了塑料制件的形状与尺寸。构成模具型腔的所有零部件称为成型零部件。成型零部件工作时直接与塑料熔体接触，要承受熔融塑料流的高压冲刷、脱模摩擦等。因此，成型零部件不仅要求有正确的几何形状、较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度值，而且要求有合理的结构和较高的强度、刚度及较好的耐磨性。设计注射成型零件时，应根据成型塑件的塑料性能、使用要求、几何结构，并结合分型面和浇口位置的选择、脱模方式和排气位置的考虑来确定型腔的总体结构，根据塑件的尺寸计算成型零件型腔的尺寸；确定型腔的组合方式；确定成型零件的机械加工、热处

33、理、装配等要求；对关键的部位进行强度和刚度的校核。成型零件是决定塑件的几何形状和尺寸的零件。它是模具的主要部分，主要包括凹模、凸模及镶件、成型杆和成型环等。5.2凸、凹模的结构设计凸凹模结构有整体式、组合式，由于塑件有孔结构，需用型芯成型，因此采用整体式不易修模。因此采用组合式凸凹模结构。组合式凸凹模结构有三种形式：整体嵌入式、局部镶嵌式、四壁拼合式。根据空心球柄结构，最好采用四壁组合式凸凹模结构四壁组合式凸凹模结构简化了复杂成型零件的加工工艺，减少了热处理变形，拼合处的间隙有利于排气，便于修模。为了保证组合后型腔尺寸的精度和装配的牢固，减少塑件上的镶拼痕迹，对于镶块的尺寸、形位公差要求较高，

34、组合结构必须牢固，镶块的机械加工工艺性好。型芯有三种结构形式的凸模：（1）整体结构的凸模。（2）整体嵌入结构的凸模。（3）镶拼组合结构的凸模。根据塑件结构，可采用镶拼组合式结构，选择此结构应保证型芯和镶块的强度，防止热处理时的变形，并避免尖角镶拼。还要注意方便脱模。型腔有三种形式的凹模：（1）整体结构的凹模。其结构简单，制品质量较好，强度和刚度较高，不会使使制品产生拼接缝痕迹。但加工较困难，仅适合于形状简单的中小型制品。（2）整体镶入结构的凹模。适用于小型制品的多型腔模具。（3）镶拼组合结构的凹模。其结构形状较复杂，强度和刚度较差。因此，根据塑件结构，可采用整体嵌入式结构,这种结构加工效率高，

35、拆装方便，容易保证形状和尺寸精度。5.3成型部件的计算所谓成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要包括型腔和型芯的径向尺寸（含长、宽）与高度尺寸，以及中心距尺寸等。为了保证塑件质量，模具设计时必须根据塑件的尺寸与精度等级确定相应的成型零件的工作尺寸与精度。影响塑件尺寸的因素主要的有以下几个。（1）成型零件的制造误差。成型零件的制造误差包括成型零件的加工误差和安装、配合误差两个方面，设计时一般应将成型零件的制造误差控制在塑件的相应公差的1/3左右，通常取IT7-8级。本次设计中，取精度等级为8级。（2）成型零件的磨损。造成成型零件磨损的主要原因是塑料容体在型腔中的流动以及

36、脱模时塑件与型腔的摩擦，而以后者造成的磨损为主。本次设计中，垂直脱摸方向上由于磨损量非常小，忽略不计。而平行于脱摸方向上磨损较大，所以最大磨损量根据经验选塑件公差的1/6。（3）塑料的成型收缩，成型收缩不是塑料的固有属性受材料、成型参数、塑件结构等因素的影响。本次选用的是PS塑料，同时考虑到此件尺寸较小，取平均收缩率为%。塑件结构复杂，表面精度要求高，设计所用塑件选用6级精度，对应模具为8级精度。PS的收缩率为%。5.3.1型腔和型芯径向尺寸计算1、型腔径向尺寸计算从【1】中可查的PS的最大收缩率=0.8最小收缩率=0.2，塑料的平均收缩率： =（Smax-Smin ）/2=0.3在以下的计算

37、中，塑料的收缩率均为平均收缩率型腔径向尺寸： Lm= (1+) Ls-X Ls-塑件外形基本尺寸，mm；-塑件公差，mm；Lm-型腔基本尺寸，mm；X-修正系数，一般在1/2-3/4之间变化，在此取3/4；Z-制造公差。查【1】表3.1=0.66mm；Z=0.66/3=0.22mm。LmC=1.3×80-0.75×0.66=103.51mm查【1】表3.1=0.52mm；Z=0.52/3=0.173mm。LmB=1.3×40-0.75×0.52=51.61mm八个小型芯型腔尺寸的确定:查【1】表3.1=0.32mm；Z=0.32/3=0.107mm。Lm

38、F=1.3×2-0.75×0.32=2.36mm2、型芯径向尺寸： =(1+)+X -塑件内形基本尺寸，mm；l-型芯基本尺寸，mm；-塑件公差，mm，Z-制造公差。查【1】表3.1=0.66mm；Z=0.66/3=0.22mm=1.3×74+0.75×0.66 =96.70mm=0.2mm；Z=0.2/3=0.067mm=1.3×36+0.75×0.2 =46.95mm型腔深度和型芯高度方向的尺寸计算型腔深度方向尺寸：型芯高度方向尺寸：Hm模具型腔深度基本尺寸，mm； Hs塑件凸起部分尺寸，mm； hm模具型芯高度基本尺寸，mm；

39、hs塑件孔或凹槽深度尺寸，mm。查【1】表3.1=0.52mm=1.3×40-0.75×0.52=51.61mm查【1】表3.1=0.78mm=1.3×119+0.75×0.78=155.29mm5.3.2安装成型部件的型腔侧壁厚度计算1、侧壁厚度计算塑件型腔选择整体嵌入式，根据型腔内壁直径为80mm，根据【1】查得整体式型腔壁厚为12mm，模套壁厚为32mm。 2、底板厚度计算底板厚度同样由经验数据可知很容易满足要求，取45mm即可。第6章 脱模推出机构的设计6.1塑件推出的基本方式（1）推杆推出：推杆推出是一种基本的、也是一种常用的塑件推出方式。常用

40、的推杆形式有圆形、矩形、阶梯形。（2）推件板推出：对于轮廓封闭且周长较长的塑件，采用推件板推出结构。推件板推出部分的形状根据塑件形状而定。（3）气压推出：对于大型深型腔塑件，经常采用或辅助采用气压推出方式。本套模具的推出机构形式较为复杂，全部采用推杆推出。其中瓣合模由4根圆形推杆推出，每个塑件由6根阶梯形推杆推出。第一次分型时，在弹簧顶销的作用下，塑件和动模部分一起脱出定模部分的型芯；第二次分型时，瓣合模推杆在推出瓣合模块以完成侧向抽芯与分型的同时，塑件推杆也推出塑件使塑件脱离型芯。6.2塑件的推出机构该模具采用推板分型推管脱模机构如图6.1：图6.1 塑件的推出机构第7章 模架选择或设计模架

41、是注射模的骨架和基体，通过它将模具的各个部分有机的联系称为一个整体。标准模架一般由定模板、动模板、动模支撑板、垫块、动模座板、推杆固定板、推板、导柱、导套及复位杆等组成。模具的大小主要取决于塑件的大小和结构，为节约模具钢材和便于热处理，根据产品的外形尺寸(平面投影面积与高度)，以及产品本身结构，可以确定镶件(模仁)的外形尺寸，确定镶件的尺寸后，就可大致确定模架的大小了。对于模具而言，在保证足够强度和刚度的条件下，结构越紧凑越好。7.1动定模座板的选择与注射机的动定固定板相连接的模具底板称作动定模座板。设计或选用标准动定模座板时，必须要保证它们的轮廓形状和尺寸与注射机上的动定固定模板相匹配，另外

42、，在动定模座板上开设的安装结构也必须与注射机动定模固定板上的安装螺孔的大小和位置相适应。7.2垫板的选择垫板的作用是在动模支撑板与动模座板之间形成推出机构所需要的动作空间。另外也起到调节模具总厚度，已适应注射机模具的安装厚度要求的作用。根据手册2可查得：动定模座板：B×L=350×450mm，厚度H=25mm。动定模板：B×L=350×426mm，定模板厚度H=70mm，动模板厚度H=40mm。垫块：63×426mm，厚度H=100mm动模垫板B×L=350×426mm，厚度H=20mm型芯压板B×L=350

43、15;426mm，厚度H=50m图7.1 模架第8章 导向机构的设计导向机构主要用于保证动模和定模两大部分及其他零部件之间的准确对合。导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式，设计的基本要求是导向精确，定位准确，并且有足够的强度，刚度和耐磨性，多采用导柱导向机构。 （1）动定模合模导向机构 设计时将导柱置于动模，其导向部分尺寸由资料查得直径为16mm。导柱与动模板的配合精度及导套与定模板的配合精度在装配图中得以体现。 （2）推出板的导向 推出板在推出塑件过程，必须采用导向机构以使塑件受力均匀，保证塑件不变形，其导向本设计采用与动定模合模导向机构合二为一的设计，原因是厚度不大，运动距离不大，以节

44、约材料。 （3）顶板的导向 由于设计时采用推管推出机构，推管不仅起了推出塑件的作用，还起了对顶杆导向的作用，无需另设导柱导套而使模具机构复杂而且成本提高。查【3】可得：推板：B×L=220×426mm，厚度H=20mm，推杆固定板：B×L=220×426mm，厚度H=20mm，推管固定板：B×L=220×426mm，厚度H=25mm 由【3】表3-1推杆：D=16mm，D=10mm，h=5mm，L=165mm由【3】表3-20推管：D=6mm，：D=10mm，：D=6.5mm，D=16mm，h=5mm，R=0.5mm，L=200mm

45、L=45mm由【3】表3-4导柱选择：40×160×50mm的带头导柱：D=40mm，D=45mm，h=10mm，L=160mm图8-1 导柱由【3】表3-3 导套的选择：D=35mm，D=48mm，：D=54mm，D=36mm，h=10mm。R=5mm，L=70mm， L=110mm图8-2 导套第9章 温度调节系统的设计9.1冷却系统对热塑性塑料,注射成型后必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽可能的传给模具，以使塑料可靠冷却定型并迅速脱模。对于黏度低，流动性好的塑料(如聚乙烯、聚丙烯等)，因成型工艺要求模温不太高，所以常用温水进行冷却。1、冷却介质冷却介质有水和

46、压缩空气，但用冷却水较多,因为水的热量大，传热系数大，成本低。决定用水冷却，即在模具型腔周围开设冷却水道。第4章 冷却系统的简单计算第5章 （1)塑件固化每小时释放的热量由【1】表11.3查得PS的单位热流量q = 2.7×102KJ/kg，又Q = Mq式中 M 单位时间(每分钟)内注入模具的塑料质量，Kg/min；设每分钟两次，得：M = 2×1123.881g/min = 2.25kg/minQ = 2.25×2.7×102 = 607.5KJ/min（2)冷水的体积流量由【1】公式11.4得：qv=Mq/60c（1-2） =607.5/60

47、15;（103×4.2）（25-20）=0.48×10-3m3/min式中qv 冷却介质的体积流量，m3/minq 单位时间内树脂在模具内释放的热量，KJ/kg；冷却介质的密度，kg/m3； 1 冷却介质的出口温度，；2 冷却介质的进口温度，。(3)冷却水管直径由1得：水孔直径可取810，取d =10mm。(4)冷却水在管道内的流速VV= 4qv /d2 =4×0.48×10-3/(3.14×0.01×60)=1×10-3m/s式中V 冷却介质的流速，m/s； qv 冷却介质的体积流量，m3/s；d 冷却水管的直径，mm。(

48、5)冷却水的表面传热系数 由【1】表11-4得，用插值法求的取 =7.725。【1】公式11.2得：=（ v ）0.8/d0.2 =7.725×（103×10-3）0.8/0.010.2 =19.40W/(m2·K) 式中 与冷却介质温度有关的物理系数； 冷却介质在一定温度下的密度，kg/m3； v 冷却介质在圆管中的流速，m/s； d 冷却水管的直径，m。(6) 冷却水管总传热面积由1公式11.1得：A=Mq/3600（m-w）=（607.5×103）/3600×19.40×（40-22.5）=0.5 m2 式中 冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热膜系数，W/(m2·K)m模具成型表面温度，。w冷却水的平均温度，。(7)冷却管道总长度由公式得：L=A/d=0.5/(3.14×0.01)=15.92m第10章模具试模及维修10.1 试模模具制成以后，在交付生产以前，都必须进行试模。试模的目的，不仅是简单地检验一下模具是否能用，而且包括对模具设计合理性以及对成型工艺条件的探索。因此，认真进行试模，做好详细记录并积累经验，必将有益于模具设计和制造水平的提高。试模人员必须具备成型设备、原料性能、模具结构和工艺方法等方面的知识。1）