玩具小风扇支架注塑模具设计说明书

本科毕业设计（论文）题目：玩具小风扇支架注塑模具设计玩具小风扇支架注塑模具设计摘要注塑成型是塑料成型的一种重要方法，它主要适用于热塑性塑料的成型，可以一次成型形状复杂的精密塑件。本课题就是将玩具小风扇支架作为设计模型，将注塑模具的相关知识作为依据，阐述塑料注塑模具的设计过程。根据塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，选择塑件制件尺寸。本模具采用一出一件，侧浇口进料，设置冷却系统，CAD和PROE绘制二维总装图和零件图，选择模具合理的加工方法。分析了玩具小风扇支架的结构工艺特点,介绍了玩具小风扇支架注射模结构及模具的工作过程,介绍了模具设计方案、工作原理,阐述了成型部件、浇注系统结构、顶出机构的设计特点。

关键词：塑料模具；模具设计；CAD绘制二维图；PROE绘制3D图；顶出机构设计DesignofInjectionMoldToyFanBracketAbstractInjectionmoldingisanimportantmethodforplasticforming,itismainlyapplicabletothermoplasticplasticmolding,moldingcanbeacomplexshapeofprecisionplasticparts.Thistopicisthetoysmallfansupportasadesignmodel,theinjectionmoldrelatedknowledgeasthebasis,andexpoundsthedesignprocessofplasticinjectionmould.Accordingtotheplasticproductsrequirements,understandtheuseofplasticparts,technicalrequirements,analysisofplasticpartssizeprecisiontechnology,selectionofplasticpartssize.Apieceofthemould,thesidegatefeeding,settingthecoolingsystem,CADandPROE2Dassemblydrawingandpartsdrawing,choosethereasonableprocessingmethodofmould.Structureanalysistechnologytoyfansupport,introducedtheworkingprocessoftoyfanbracketinjectionmoldstructureandthemold,introducedtheworkingprincipleofmolddesign,molding,castingparts,expoundsthesystemstructure,thetopoutdesigninstitutions. Keywords:plasticmold;molddesign;CADtwo-dimensionalgraphdrawing;PROErendering3Dejectionmechanismdesign;

目录TOC\o"1-3"\h\u16900摘要 绪论1.1概述在第十一五规划中指出，模具是工业生产的基础工艺装备，国民经济的五大支柱产业——机械、电子、汽车、石化、建筑都要求模具工业发展与之相适应。模具因其生产效率高、产品质量好、材料消耗低、生产成本低而获得广泛应用，与其他加工制造业所无法比拟的。从工业产品生产行业看，模具是现代工业，特别是汽车、摩托车、航空、仪表、仪器、医疗器械、电子通讯、兵器、家用电器、五金工具、日用品等工业必不可少的工艺装备。据资料统计，利用模具制造的零件数量，在飞机、汽车、摩托车、拖拉机、电机、电器、仪器仪表等机电产品中占80%以上；在电脑、电视机、摄像机、照相机、录像机、传真机、电话及手机等电子产品中占85%以上；在电冰箱、洗衣机、空调、微波炉、吸尘器、电风扇、自行车、手表等轻工业产品中占90%以上；在了弹、枪支等兵器产品中占95%以上。我国模具工业在政府十分重视及关怀下，并提出相应的优惠政策进行模具技术开发，在模具工业中大量采用先进技术和设备，努力提高模具设计和制造水平，取得显著的经济效益。另外，从资料获悉，目前，美国、日本、德国等发达国家的模具总产值都已超过机床总产值。模具技术的进步极大地促进了工业产品的生产发展，模具是“效益放大器”，用模具生产最终产品的价值将超过自身价格的几十倍乃至百倍及上千倍。据各国报导，模具工业在欧美等工业发达国家被称之“点铁成金”的“磁力工业”，如今世界模具工业的发展速度超过了新兴的电子工业，已实现了模具专业化、标准化和商业化，因而深受赞誉。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”，日本称模具工业为“进入富裕社会的原动力”，在德国，被冠之以“金属加工业中的帝王”之称号，而欧盟一些国家称“模具就是黄金”，新加坡政府则把模具工业作为“磁力工业”，中国模具权威经理称为“模具是印钞机”。可见模具工业在世界各国经济发展中具有重要的显著地位。模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。1.221世纪模具发展趋势加入WTO后的中国，全球制造业正以垂直整合的模式向亚太地区转移，我国正成为世界制造业的重要基地，据权威报告，中国已成为世界第一制造大国。目前，在参与世界产品市场的激烈竞争下，各行业产品的品种和数量不断增加，换型加快，对产品质量、样式和外观也不断提出新要求，使模具需求量增加，对模具质量要求也越来越高，模具技术直接影响制造业的发展、产品更新换代和产品竞争能力。因此，迅速提高模具技术水平已成为当务之急。例如：日本汽车、计算机、电视机、手机等产品的品种，数量，质量在国际市场占有优势地位，其重要原因之一就是日本模具技术居于世界领先水平[1]。为了解决高精度、长寿命、高效的复杂型腔结构的现代模具，其发展趋势主要有如下三方面：（1）模具材料及表面处理技术模具工业要上水平，材料应用是关键。因选材和用材不当，致使模具过早失效，大约占失效模具的45%以上。在模具材料方面，常用冷作模具钢有CrwMn、Cr12、Cr12MoV和W6Mo5Cr4V2，新型冷作模具钢有65N6、012A1、CG-2、LD、GD、GM等；常用新型热作模具钢有美国H13、瑞典QRO80M、QRO90SUPREME等；常用塑料模具钢有预硬钢（P20、SM1、B30）、时效硬化型钢（P21、PMS、SM2、日本NAKS5等）、热处理硬化型钢（MnCrWV、日本S-STAR、瑞典一胜百S-136等）、粉末模具钢（日本DEX40等）。多工位精密冲模硬质合金（YG20、YG25等）及钢结硬质合金（TLW50、GW50等）。在模具表面处理方面，其主要趋势是：渗入单一元素向多元素共渗、复合渗（如TD法）发展；由一般扩散向CVD、PVD、PVCD、离子渗入、离子注入等方向发展；可采用的镀膜有：T:C、T:N、T:CN、T:AN、CrN、Cr7C3、W2C等，同时热处理手段由大气热处理向真空热处理发展。另外，目前对激光强化、辉光离子氮化技术也日益受到普遍重视【9】。（2）模具设计与制造技术当代模具的设计与制造技术广泛采用计算机辅助设计与制造（CAD/CAM），设计过程程序化和自动化，使用程序、模拟成形过程、采用交互式设计方法，发挥人和计算机的各自特长。数据库和计算机网络技术使设计人员拥有大量资料和信息。设计与制造之间的直接传输便于设计中的反复修正改变。先进设计和加工方法的日益普及，为高质量、短周期地开发模具并且保证模具有足够长的使用寿命，提供了技术保证，为模具工业发展奠定了坚实基础。（3）专业化生产及标准化专业化生产是现代化工业生产的重要特征之一，国外工业先进的国家模具专业化生产已达75%以上。美、日两国的模具厂，80%是10人以下的小工厂，90%是20人以下小而专的企业。一般一个模具专业厂只生产1～2种模具。这种专业化小模具厂易于管理，反应灵活，易于提高产品质量和经济效率，有较强的竞争力。标准化是实现模具专业化生产的基本前提，能系统提高整个模具行业技术水平和经济效益，是机械制造业的深层次发展必由之路。国外企业都极为重视模具的标准化，我国的模具标准化程度不足30%，而且标准品种少、质量低、交货期长，严重阻碍模具的合理流向和效能发挥，需大力制订标准化规范。总之，随着模具技术的迅速发展及机械各类产品的多样化、复杂化，模具应用的广度和深度将不断向纵深发展，模具需求增长速度将继续高于国民经济总体发展的速度，供小于求的被动状态将大有改变。因此，在模具设计与制造中，采用新技术、新工艺、新设备可持续发展模具工业，更将成为所有企业得以占据市场制高点的必由之路[2]。1.3论文的主要研究目标及内容1.3.1设计目标（1）完成玩具小风扇支架的结构设计。（2）完成玩具小风扇支架的模具设计。（3）完成玩具小风扇支架模具零件图和模具装配图的绘制。1.3.2设计的主要内容本论文，主要是对玩具小风扇支架结构和模具设计做了研究和探讨，所做的工作主要有以下几个方面：根据玩具的结构形式，选出模具的基本模架，然后根据工艺要求设计出外罩的成型零件和模具所有构件。2方案分析与设计近年来，随着我国经济的腾飞，塑料成型加工机械和成型模具发展十分迅速，高效，自动化，大型，微型，精密，高寿命的模具在整个模具行业中所占的比例越来越大。我国大型、复杂、精密、高效和长寿命模具又上了一个新台阶，不少种类模具已能替代进口模具，模具CAD/CAM技术得到了较快推广应用并取得了良好效果，快速成形制造技术和设备有了长足发展并已开始进入实用推广阶段，高速铣等新一代制造技术已被人们重视并开始应用。从模具使用角度来说，要求高效，自动化，操作简便；从模具制造角度，要求结构合理，制造容易，低成本。现代塑料制品生产中，合理的加工工艺，高效的设备，先进的模具是必不可少的三项重要因素。模具与其他机械产品比较，一个重要特点就是技术含量高、净产值比重大。随着化工、轻工产业的快速发展，我国的模具工业近年来一直以每年13％～15％左右的增长速度高速发展，而各行业对模具的要求也越来越高。面对市场的变化，有着高技术含量的模具正在市场上崭露头角。随着工业发展，工业产品的品种、数量越来越多；对产品质量和外观的要求，更是日趋精美，华气。因此，结合中国具体情况，学习国外模具工业建设和模具生产的经验，宣传、推行科学合理化的模具生产，才能推进模具技术的进步。注塑成型是热塑性塑料制件最重要的加工方法。用此方法加工成型的塑料制件，其品种与样式之多是其他成型方法无可比拟的。起过程是借助与螺杆的推力，将已塑化的塑料熔体注入闭合的模具型腔内，经冷却固化定型后开模得到塑件。因此，构成注塑成型的三个必要条件：一是塑件必须以熔融状态进入模腔；二是塑料溶体必须要有足够的压力和流速，以确保及时的充满整个模腔的各个角落；三是需有符合制件形状和尺寸并满足成型工艺的要求的模具。注塑成型技术与其他成型技术相比较有其独特的优势，表现在以下几个方面：其一是成型物料的熔融塑化和流动造型是分别是在塑料筒和模腔两处进行，模具可以始终处于是溶体很快冷凝或交联固化的状态，从而有利于缩短成型周期；其二是先锁紧模具然后才将塑料溶体注入，加之具有良好的流动性的溶体对模腔的磨损很小，因而可以用一套模具大批量成型复杂零件，表面图形与标记清晰和尺寸精度较高的制品；其三是成型过程的合模、加料、塑化、注塑、启模和顶出制品等全部成型操作均由注塑机自动完成，从而使注塑工艺容易全自动化和实现程序控制。但我们也要看到注塑成型的不足之处，由于冷却条件的限制，很难用这种技术制的无缺陷、壁厚的变化又较大的热塑性塑料制品，另外由于注塑机和注塑模具的造价很高，成型设备的启始投资较大，所以注塑技术不适合于小批量制品的生产[3]。注塑成型又称注射模塑或注射成型，是热塑性塑料制品成型的一种重要方法。除极少数几种热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以用此方法成型塑件。注塑成型可以成型各种形状、满足众多要求的塑料制件。注塑成型已经成功地运用于某些热固性塑料制件、甚至橡胶制品的工业生产中。注塑成型的过程是，将粒状或粉状塑料从注射机的料斗送入加热的料筒，经加热塑化成熔融状态，由螺杆（或柱塞）施加压力而通过料筒底部的喷嘴注入低温的、闭合的模具型腔中，经冷却硬化而保持模腔所赋予的形样，开模取得所注塑成型塑件，在操作上完成了一个周期。注塑成型是塑料模塑成型的一种重要方法，生产中已有广泛的应用。它具有以下几方面的特点：（1）成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸准确、带有金属或非金属嵌件的塑料制件。（2）对成型各种塑料的适应性强。目前，除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以用此方法成型，某些热固性塑料也可以采用注塑成型。（3）生产效率高，易于实现自动化生产。（4）注塑成型所需设备昂贵，模具结构比较复杂，制造成本高，所以注塑成型特别适合大批量生产。2.1塑件分析图2.1所示是玩具小风扇支架参考零件。图2.1玩具小风扇支架2.1.1结构分析如下该塑件为壳体，表面光滑，在模具设计和制造上要有良好的加工工艺，确保成型零件具有一定的光洁度；壳体下部的胶位是为了插入上盖时能配合紧密，所以必须具备一定的制造精度；侧面孔需要用到侧抽芯成型[2]。2.1.2成型工艺分析采用一般精度等级4级，大批量生产。该塑件壁厚约为1mm左右，考虑到壳体左右部分比较浅，脱模斜度为0.5度；由于下面的侧抽芯要用到滑块也设置为0.5度。2.2塑料的选材及性能分析该零件用于起支撑作用，抗拉强度、硬度、耐磨性要突出，综合机械性能要好。具备这些条件的塑料首选：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（英文名称:AcrylonitrileButadieneStyrene，简称：ABS）。2.2.1使用特点（1）综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好。（2）与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理。（3）有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。（4）流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好[3]。2.2.2成型特性（1）无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时。（2）宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为>270度).对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度。（3）如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。（4）如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。2.3ABS塑料的注射过程及工艺2.3.1注射成型过程（1）成型前准备，对ABS进行干燥。ABS是吸水的塑料，于室温下，24小时可吸收0.2%-0.35%水分，虽然这种水分不至于对机械性能构成重大影响，但注塑时若湿度超过0.2%，塑料表面会受大的影响，所以对ABS进行成型加工时，一定要事先干燥，而且干燥后的水分含量应小于0.2%。ABS的干燥方法:常压热风干燥80℃-85℃保持2-4小时；真空热风干燥80℃保持1-2小时。（2）注射过程.塑料在注射机内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，起过程可分为充模、压实、保压、倒流、和冷却5个阶段。2.3.2ABS的注射工艺参数（1）螺杆类别：标准螺杆（直通式喷嘴）（2）回料转速(rpm)：30（3）注射机料筒温度:前段180℃～200℃中段165℃～180℃后段150℃～170℃（4）喷嘴：170℃～180℃。（5）模具：50℃～80℃，玻纤增强制品取75℃。（6）注射压力:60℃～100℃。（7）注射速度、注射压力:一般ABS制品采用高速及多级注射，但是对于阻燃品级，要慢速注射，可以避免注射料的分解，耐热ABS也要快速注射(可减少内部应力)，注射压力在75MPa左右，保压时可低些。（8）熔胶温度:190℃（9）成型时间():注射时间:20～90高压时间:0～5冷却时间:20～120总周期:50～220在265℃温度下，物料在机筒内停留时间最多不能超过5-6分钟，若温度为280℃，则物料在机筒内停留时间就不能超过2-3分钟。（10）后处理:把塑件放在红外线或者烘箱下,温度设为70度烘干2-4小时[4]。3玩具小风扇支架模具设计方案3.1分型面的确定分型面是模具上用来取出塑件和浇注系统料可分离的接触面称为分型面,分型面的选择对模具设计方式影响最大,分型面设计是否合理对塑件质量和模具复杂程度具有很大的影响。基本上是一种分型面对应着一种模具设计方案，所以分型面的选择决定着模具总体的设计方案。分型面的选择原则（1）保证塑料制品能够脱模。（2）使分型面容易加工。（3）尽量避免侧向抽芯。（4）使侧向抽芯尽量短。（5）有利于排气。（6）有利于保证塑件的外观质量。（7）尽可能使塑件留在动模一侧。（8）尽可能满足塑件的使用要求。（9）尽量减少塑件在合模方向的投影面积。（10）长型芯应置于开模方向。（11）有利于简化模具结构。综上所述，由于该塑件曲面不多，型面在一个平面上,为了顺利脱模,分型面采用如图3.1模具结构，只需要侧抽芯，加工成本经济，塑件成型精度可靠。图3.1分型面形式与位置3.2型腔数量以及排列方式的确定3.2.1型腔数量为了使模具与注射机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目，常用的方法有四种：根据经济性确定型腔数目、根据注射机的额定锁模力确定型腔数目、根据注射机的最大注射量确定型腔数目、根据制品精度确定型腔数目。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，但对于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提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。该塑件精度要求不高，生产批量适中，结构简单，从模具加工成本，制品生产时的成本考虑，拟定为一模两腔。一般来说，精度要求高的小型塑件和中大型塑件优先采用一模一腔的结构，对于精度要求不太高的小型塑件，是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。另外，型腔的数目还与下列因素有关：（1）塑件尺寸精度型腔数越多时，精度也相对地降低，1、2级超精密注塑件，只能一模一腔，当尺寸数目少时，可以一模二腔。3、4级的精密级塑件，最多一模四腔。而对于精度要求不高的塑件，最多可以达到二十几腔。（2）模具制造成本多腔模的制造成本高于单腔模，但不是简单的倍数比。从塑件成本中所占的模具费比例看，多腔模比单腔模具低。（3）成形的生产效益多腔模从表面上看，比单腔模经济效益高。但是多腔模所使用的注射机大，每一注射循环期长而维持费较高，所以要从最经济的条件上考虑一模的腔数。（4）制造难度多腔模制造难度比单腔模大，当其中某一腔先损坏时，必须停机维修，否则就会影响生产。塑料的成形收缩是受多方面影响的，如塑料品种，塑件尺寸大小，几何形状，熔体温度，模具温度，注射压力，充模时间，保压时间等。影响最显著的是塑件的壁厚和同何形状的复杂程度。根据塑件的结构特征，本模具采用一模两腔。由于塑件为薄壁制件，且为了塑件表面美观，采用侧浇口进行浇注。为保证塑件受力均匀，不影响产品质量，采用推杆脱模。型腔数的确定，主要跟注射机的最大注射量、额定锁模力、塑化速度、制品的精度要求、生产的经济性等因素有关。考虑到本次设计的设计要求，考虑塑料件为非长条形状,本次设计采用一模一腔结构，配套生产。3.2.2排列方式的确定多型腔模具设计的重要问题之一就是浇注系统的布置方式，由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因而型腔的排布在多型腔模具设计中应加以综合考虑。型腔的排布应使每一个型腔都通过浇注系统从总压力中心中均等地分得所需的压力，以保证塑料熔体同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能最短，同时采用平衡的流道和合理的浇口尺寸以及均匀的冷却等。合理的型腔排布可以避免塑件的尺寸差异、应力形成及脱模困难等问题。平衡式型腔布局的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度、截面形状及尺寸均对应相同，可以实现均衡进料和同时充满型腔的目的；非平衡式型腔布局的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度不相等，因而不利于均衡进料，但可以缩短流道的总长度，为达到同时充满型腔的目的，各浇口的截面尺寸制作得不相同。要指出的是，多型腔模具最好成型同一尺寸及精度要求的制件，不同塑件原则上不应该用同一副多模腔模具生产。在同一副模具中同时安排尺寸相差较大的型腔不是一个好的设计，不过有时为了节约，特别是成型配套式塑件的模具，在生产实践中还使用这一方法，但难免会引起一些缺陷，如有些塑件发生翘曲、有些则有过大的不可逆应变等。本设计成型同一塑件，且壁厚均匀，故采用平衡式。如图3.2所示。图3.23.3浇注系统设计和浇口的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，对塑件质量影响很大。它分为普通浇注系统和热流道浇注系统。浇注系统设计原则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.浇注系统凝料脱出应方便可靠，凝料应易于和制品分离或者易于切除和整修；6.熔接痕部位与浇口尺寸、数量及位置有直接关系，设计浇注系统时要预先考虑到熔接痕的部位、形态，以及对制品质量的影响；7.尽量减少因开设浇注系统而造成的塑料凝料用量；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储存冷料的措施；10.尽可能使主流道中心与模板中心重合，若无法重合应使两者的偏离距离尽可能小。该模具采用普通浇注系统，包括主流道、分流道、浇口、冷料穴。3.3.1主流道的设计主流道是连接注射机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，具有一顶的锥度，以便熔体的流动和开模时主流到凝料的顺利拔除。(1）主流道尺寸和浇口的设计（a）主流道的小端直径=注射机喷嘴直径+（0.5～1）(3.1)=3+（0.5～1），取D=3.5mm。（b）主流道的球面半径SR=注射机喷嘴球头半径+（1～2）(3.2)=15+（1～2），取SR=16mm。（c）球面的配合高度h=3mm（d）主流道的长度取L=22+43.5=65.5mm(3.3)主流道大端直径（半锥角）（3.4）取浇口套总长(3.5)（2）浇口套的设计主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求比较严，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，以便有效的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50HRC~55HRC,如图3.2所示。图3.2主流道衬套（3）定位圈的设计与固定由于该模具主流道比较长，定位圈和衬套设计成分体式，注射机定位孔尺寸为，定位圈尺寸取，两者之间呈较松的间隙配合。定位圈结构尺寸如图3.3所示；定位圈和衬套的固定形式如图3.4所示。图3.3定位圈图3.4主道衬套的固定形式1-内六角螺纹；2-定位圈；3-定模座板；4-主流道衬套；5-定模板3.3.2浇口和流道的设计选择侧进胶,塑料熔体直接流入型腔，因而压力损失小，进料速度快，成型比较容。另外传递压力好，保压补缩易作用强.4成型零件工作尺寸的设计和计算模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件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，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔深度和型芯高度尺寸和中心距尺寸等。ABS的成型收缩率为0.4%--0.7%所以平均收缩率取s=0.55%。塑件尺寸公差按SJ1372--78标准中的5级精度成型。4.1成型零件校核（a）采用台肩固定的形式，（b）塑件的尺寸公差源自《塑料成型工艺与模具设计》的塑件公差数值表3.1。塑件尺寸，(4.1)(4.2)式中s——塑料的平均收缩率，ABS为0.005；——塑件外径尺寸；——修正系数（取0.75）；——塑件尺寸公差，见上塑料尺寸公差值；——模具制造误差，其他误差忽略，当尺寸小于50mm时，；当塑件尺寸大于50mm时，。（a）采用台肩固定的形式，下底面用模珂与动模压紧。（b）塑件的尺寸公差源自《塑料成型工艺与模具设计》的塑件公差数值表。塑件尺寸，。(4.3)(4.4)式中各符号同前。4.2型腔零件刚度和强度校核由于塑件成型部分采用模仁，再从模板上开框把模仁镶入，用螺丝吃紧。成型部分离模仁有满足条件的规定距离（20～25mm），而模仁离模板四周也有满足条件的规定距离，所以成型时型腔零件完全满足强度和刚度的要求，在这里就不一一校核。在动模板上，由于成型压力很大部分垂直压在其上，底部为了节约材料不打算采用支撑板。4.3模架的确定和标准件的选用根据前面型腔的布局以及互相位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合标准模架，选用下列的结构形式。即采用数量为1的标准模架。（1）定模座板（250mmx300mm、厚为25mm）定模座板是模具与注射机连接固定的板，材料为45钢。通过4个M12的内六角圆柱螺钉与定模固定板连接；定位圈通过2个M8的内六角圆柱螺钉与其连接；定模座板与浇口套为H8/f8配合[7]。（2）定模板（250mmx300mm，厚90mm）用于固定型芯、导套。固定板应有一定的厚度，并有足够强度，一般用45号钢，调质到230HB~270HB。其上的导柱和导套一端采用H7/k6配合，另外一段采用H7/f7配合；定模板与浇口套采用H7/m6配合[7]。（3）动模座板（250mmx300mm、厚为25mm）材料为45钢，其上的注射机顶孔为直径40mm。（4）动模板（250mmx300mm，厚70mm）行位滑块通过矩形导滑槽在模套中滑动，以完成侧向分型和合模复位，材料为45钢。其上的导柱和导柱孔为H7/k6配合[7]。（5）垫块(48mmx300mm，厚90mm)（a）主要作用在动模座板与支撑板之间形成推出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。（b）结构形式可以是平行垫块或拐角垫块，该模具采用平行垫块。（c）垫块材料垫块材料为Q235A，也可以用HT200、球墨铸铁等。改套模具采用Q235A制造。（d）垫块的高度h校核。(4.5)式中——推板厚度，为15mm;——推杆固定板厚度，为20mm;——推出行程，为15mm；——推出行程余量，一般为4mm～6mm，取5mm.（6）推板（120mmx300mm，厚度15mm）材料为45钢，其上的推板导套孔与推板导套采用H7/k6配合。用M6的内六角圆柱螺钉与推杆固定板固定。（7）推杆固定板（110mmx300mm，厚度20mm）钢材为45钢,其上的推板导套孔与推板导套采用H7/f9配合[7]。模架如图4.1所示：图4.1模架5合模导向机构和定位机构采用标准模架，模架本身带有导向装置，按模架规格选取即可。5.1导向机构的总体设计（1）导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部分，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的精度，防止压入导柱和导套后变形。（2）该导套采用4根导柱，其布置为等直径导柱不对称布置。（3）导柱安装在支承板和模套上，导套安装在定模固定板上。（4）为了保证分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处应只有承屑槽，在导柱孔口倒角。（5）在合模时，保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致模具损坏。（6）动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。5.2导柱设计（1）采用带头导柱，加油槽，如图5.1所示。（2）导柱长度必须比凸模端面高度高出6mm～8mm。（3）为了使导柱能顺利地进入导向孔，导柱端部常做成圆锥形的先导部分。（4）导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证有足够的抗弯强度。（5）导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按H7/k6配合，导柱滑动部分按H7/f7或H8/f7间隙配合[7]。（6）导柱工作部分的表面粗糙度为0.2um。（7）导柱应具有坚硬耐磨的表面、不易折断的内芯。多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢T8A、T10A经淬火处理，硬度为50HRC以上或45钢经调质、表面淬火、低温回火、硬度为50HRC以上。图5.1导柱5.3导套设计导套与安装在另外一半模上的导柱相配合，用以确定动、定模的相对位置，以保证模具运动导向精度的圆套形零件。导套常用的结构形式有两种：直导套、带头导套。（1）采用带头导套，如图5.2所示。（2）导套的端面应倒圆角，导柱孔最好做成通孔，利于排出孔内剩余空气。（3）导套孔的的滑动部分按H8/f7H7/f7的间隙配合，表面粗糙度为0.4um。导套外径与模板一端采用H7/k6配合；另外一端采用H7/e7配合镶入模板。导套材料可用淬火钢或铜等耐磨材料制造，该模具中采用T8A。图5.2导套6脱模推出机构的设计注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也常称为推出机构。6.1脱模推出机构的设计原则塑件推出（顶出）是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定塑件的质量，因此，塑件的推出是不可忽视的，应遵循以下原则。（1）推出机构应近尽量设置在动模一侧。（2）保证塑件不因推出而变形损坏。（3）机构简单，动作可靠。（4）良好的塑件外观。（5）合模时的准确复位。6.2塑件的推出机构该套模具的塑件采用推杆推出，推杆的形式为圆形。（1）推杆如图6.1所示，共4根推杆。图6.1带肩圆筒推杆）（2）推杆应设置在脱模阻力大的地方。（3）推杆应布置均匀。（4）推杆应设在塑件强度、刚度较大的地方。（5）推杆直接与模板上的推杆空采用H8/f8间隙配合。（6）通常推杆装入模具后，其端面应与型腔地面平齐或高出型腔底面0.03mm～0.11mm。（7）推杆与推杆固定板，通常采用单边0.6mm的间隙，这样可以降低加工要求，又能在多推杆的情况下，不因各板上的推杆孔加工误差引起轴线不一致而发生卡死现象。（8）推杆的材料常用T8、T10碳素工具钢，热处理要求硬度50HRC以上，工作端配合部分的表面粗糙度为u=0.8um。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）7侧向分型与抽芯机构设计当在注射成型的塑件上与开合模方向不同的内侧或外侧有孔、凹穴或凸台时，塑件就不能直接由推杆等推出机构推出脱模，此时，模具上成型该处的零件必须制成可侧向移动的活动型芯，以便在塑件脱模推出之前，先将侧向成型零件抽出，然后在把塑件从模内推出，否则就无法脱模。7.1斜导柱的设计斜导柱设置在定模，与滑块的中线对齐，有足够的强度。斜导柱顶端用模珂和定模板固定并磨到和定模板平，在开模时能随驱使滑块沿动模板上的导滑槽滑动。斜导柱倾斜角为20度。7.2滑块的组合及设计形式设计其组合方式时应考虑分型与抽芯的方向要求,并保证塑件有较好的外观质量,另外还应使滑块的组合部分具有足够的强度,该套模具采用两瓣合模块组合的结构形式。利用滑块水平两侧面的凸耳与模套对应的导滑槽滑动配合,达到侧向分型与复位的目的。为防止滑块离开动模，采用压块压住滑块两边的凸耳。7.3各项尺寸的计算与校核斜导柱、滑块、导柱之间的相对位置以及脱模推出完成后的相对位置（1）滑块为两瓣合形式，左右两面倾角为70度，便于滑块滑动，滑块高度为65mm，全部高出动模板。设置在动模板内的弹簧波子止动距离为22mm。每个滑块分布两个弹簧波子，并布局在滑块中心线的两边。（2）斜导柱的导向倾斜角为20度，从合模到开模斜导柱刚离开滑块时，斜导柱的移动距离是22mm，保证了滑块止动上的配合。（3）抽芯距离校核需要抽芯的距离是：斜导柱刚好抽出来时的推动距离：因：(5.1)，所以抽芯距离满足要求，塑件能正常取出。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）8排气系统设计模板分型面上设置1mm深的排气槽用于排气，而且在成型壳体内腔的型芯上设置了推杆，排气条件足够。8.1排溢设计排溢是指排出充模熔料中的前锋冷料和模具内的空气和熔体中挥发出来的气体。如果排气系统不合理，将会产生如下弊病：（1）增加熔体充模的阻力，使型腔无法被充满，导致制品棱边不清晰；（2）在制品上呈现明显可见的流动痕和熔接痕，使制品的力学性能降低；（3）滞留气体使制品产生银纹、气孔、剥层等表面质量缺陷；（4）型腔内气体受到压缩后产生瞬间局部高温，使熔体分解变色，甚至炭化烧焦；（5）由于排气不良，降低了熔体的充模速度。8.2引气设计对于一些大型深腔壳形制品，注射成形后，整个型腔由塑料填满，型腔内气体被排出，此时制品的包容面与型芯的被包容面基本上构成真空，当制品脱模时，由于受到大气压的作用，造成脱模困难，如采用强行脱模，势必使制品发生变形或损坏，因此必须加引气装置。8.3排气系统排排气系统有以下几种方式：（1）最可靠的方法是开设专门的排气槽；（2）利用型芯、镶件、推杆、推管等配合间隙；（3）利用球状合金颗粒烧结块渗导排气；（4）有时为了防止制品在顶出时造成真空而变形，必须设置进气装置。设计原则：排气槽应该开在熔体最后充满的部位。排气槽方向不要朝着工人操作的方向，以防在成型时漏料伤人。8.4本模具的排气方式对于本设计，改塑件由于采用侧浇口进料，在动模模仁上有直径为16mm的侧抽芯以及在用于成型侧凸的反嵌型芯，而且在动模部分每个塑件还设置了1根推杆，其配合间隙可作为气体排出的方式，不会产生憋气的现象，因此本设计不单独开设排气槽。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）9冷却系统的设计模具在成型的过程中，模具的温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件的质量。模具温度过高，成型收缩大。脱模后塑件变形率大，而且还容易造成溢料和黏模。模具温度过低，则熔体流动性差，塑件轮廓不清晰，表面还会产生明显的银丝或流纹等缺陷。当模具的温度不均匀时，型芯和型腔温度差过大，塑件收缩不均匀，导致塑件翘取变形，会影响塑件的形状和尺寸精度。综上所述，模具上需要设置温度调节系统以达到理想的温度要求。通常温度调节系统包括冷却系统和加热系统两种。由于本塑件采用的是ABS，其黏度中等、流动性较好，对模具温度的要求不高，因此只要设计冷却系统就可以了，加热系统就不需设计。ABS属于中等黏度材料，起成型温度及模具温度分别为200℃和50~80℃。所以模具温度初步选定为50℃，用常温水进行冷却。9.1加热系统该套模具的模温要求在70℃以下，又是小型模具，所以无需设置加热装置。9.2冷却系统ABS塑料注射到模具内的塑料温度为180℃～190℃左右，而塑料固化后从模具型腔中取出时其温度在60℃以下，热塑性塑料在注射成型后，须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快地传给模具，以使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模[11]。ABS的成型温度和模具温度分别为180℃～190℃、50℃～70℃，用常温水对模具进行冷却。（1）冷却介质冷却介质有冷却水和压缩空气，但用冷却水比较多，因为冷却水热容量大、传热系数大，成本低。用水冷却，即使在模具型腔周围或者内部开设冷却水道。（2）冷却系统的简略计算[12]如果忽略模具因空气对流、热辐射以及与注射机接触所散发的热量，不考虑模具金属材料的热阻，可对模具冷却系统进行初步的简略计算。（a）求塑料固化时每分钟释放的热量查表得ABS单位质量放出的热量，故(9.1)式中W—单位时间内注入模具中的塑料质量（kj/min），模具每分钟注射1次。（b）冷却水的体积流量(9.2)式中——冷却水的密度，为;——冷却水出口温度，取25；——冷却水进口温度，取20；C——冷却水的比热容，为4.187kj/(kg/)（c）冷却管道的直径为使冷却水处于湍流状态,查资料取d=6mm。（d）冷却水在管道内的流速(9.3)(e)冷却水管道水孔壁与冷却水之间的传热膜系数查参考文献中的表取f=7.22,水温为25时,因此(f)冷却管道的总传热面积(9.4)(g)模具上应开设的冷却水孔数（孔）(9.5)式中l—长度，为150mm.10注塑机选型10注塑机选型注射机是安装在注射机上使用的设备，因此设计注射模应该详细了解注射机的技术规范，才能设计出符合要求的模具。注射机规格的确定主要是根据塑件的的大小及型腔的模具和排列方式，在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、开模距离进行计算。根据这些参数选择一台和模具相匹配的注射机，倘若用户自己提供型号和规格，设计人员必须对其进行校核，若不能满足要求，则必须自己调整或与用户取得商量调整。10.1注射量计算该产品为ABS，查书《设计与制造实训》得知其密度为1.08～1.10g.cm-3,收缩率为0.4%～0.7%，计算其平均密度为1.09，平均收缩率为0.55%，通过计算得塑件体积为：V塑=37.063cm3(单个通过3D软件测得)塑件的质量：M塑=39g浇注系统体积：(估算)V浇=0.955cm3浇注系统质量：(估算)M浇=1.04g故得总质量为：M总=80g(2件塑料件加浇口)10.2注射机型号的选定根据以上的计算初步选定型号为SZ-125/630型卧式注射机。10.3型腔数量的校核及注射机有关工艺参数的校核（1）型腔数量的校核（a）由注射机料筒塑化速率校核型腔数量（10.1）t取60s,符合要求。式中K——注射机最大注射量的利用系数，非结晶型塑料一般取0.8；M——注射机的额定塑化量，改注射机为16.86g/s；T——成型周期，因塑件还比较大，壁厚，取60s；m1——单个塑件的质量，取55g；m2——浇注系统的质量，取1g；（b）按注射机的最大注射量校核型腔数量（10.2）符合要求。式中——注射机允许的最大注射量，该注射机为140g。其他符号意义与取值同前。（c）按注射机的额定锁模力校核型腔数量壳体正反两面产生的胀模力由内模壳抵消；左右两行位压力由导柱和前模板的斜面抵消，取这两处力的一半为正压力：（10.3）分型面合模处的作用面积：塑料熔体对型腔的成型压力是，一般是注射压力的30%-65%，取平均压力为：（10.4）（10.5）符合要求。（2）注射机工艺参数的校核（a）注射量的校核注射量以容积表示最大注射容积为：最少注射容积：而符合要求。（b）锁模力的校核前面计算过，符合要求。（c)最大注压力校核注射机的额定注射压力即为该机器的最高压力应该大于注射成型所需调用的注射压力的即式中；为70～90；代入数据计算，符合要求。(3）安装尺寸的校核最大与最小模具厚度模具厚度H应满足式中该套模具厚度=25+50+60+60+25=220mm。很明显，选择该注射机能满足模具设计的要求。(4）开模行程校核——注射机动模板的开模行程，取270mm；——塑件推出行程取22mm；——为包括流道凝料在内的塑件高度；代值计算发现开模行程能满足。11模具材料列表表11.1该模具的选材及热处理表零件名称材料牌号热处理硬度说明模仁718H预硬化36HRC-38HRC保证加工后获得较高的形状和尺寸精度,易于抛光斜导柱T7A淬火52HRC-55HRC型芯718H淬火42HRC-54HRC保证加工后获得较高的形状和尺寸精度,沿脱模方向抛光动定模座板45调质230HB-270HB垫块Q235调质230HB-270HB支撑柱S50C调质225HB-240HB推板固定板45调质230HB-270HB主流道衬套T10A淬火50HRC-55HRC导柱导套T10A淬火54HRC-58HRC定位圈45调质230HB-270HB复位杆45淬火43HRC-48HRC12总结