插线板底座模具设计.pdf

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1、摘要摘要 该设计是插线板底座的注射模具设计，通过计算校核，利用 pro/e 软件设计 出可行的模具和模架。该说明书包括了自己独自查阅的相关材料、模架、零件公 差、软件等的数据和资料，并对其进行了加工和整理。该设计是以 ABS 为材料，全名是聚丁二烯橡胶于单体苯乙烯和丙烯腈的接枝共 聚物。这是一种运用广泛的塑料、是继钢材、木材、水泥之后，当代新兴的第四 类工业材料之一。塑料制品生产的关键常在于模具。塑料模具工业在现代制造业 中所占的比例越来越大。塑料制品的主要加工方法塑料成型加工，常用的塑料成型工艺有注射成型、压 缩成型、中空成型等，注射成型是塑料模塑成型的一种主要成型方法。注射成型 技术出现了

2、许多新的工艺方法，如无流道凝料注射成型、热固性塑料注射成型、排气注射成型、反应注射成型以及多品种塑料的共注射成型。关键词：pro/e ABS 注射成型AbstractThedesignisasocketbaseinjectionmolddesign,bycalculatingthecheck,usepro/esoftwaretodesignapracticaldieanddieholder.Thespecificationincludeshimself read the related materials,mold,part tolerance,software,data andinforma

3、tion,andhascarriedontheprocessingandfinishing.ThedesignisbasedonABSasmaterials,fullnameofpolybutadienerubberinthemonomerstyreneandacrylonitrilegraftcopolymer.Thisisauseofawiderangeofplastic,steel,timber,cementisafterwards,contemporaryandburgeoningfourthtypesofindustrialmaterials.Theproductionofplast

4、icproductsisalwaysthekeymold.Plastic mold industry in the modern manufacturing industry accounted for anincreasinglylargeproportion.Plastic products the main processing method of plastic molding processing,commonly used in the plastic injection molding process are injection molding,compression moldi

5、ng,blow molding,injection molding plastic molding is a mainmethodofforming.Injectionmoldingtechnology appearedalotofnewmethod,suchasnoflowchannelcongealmaterialinjectionmolding,thermosettingplasticinjectionmolding,injection molding,exhaust reaction injection molding as well as manyvarietiesof plasti

6、cinjectionmolding.Keywords:pro/eABS injectionmolding目录 摘要.11 绪 论.51.1 模具工业的发展现状.51.2模具工业今后的主要发展方向.51.3 本课题研究的意义及内容.72 注塑模具简介.92.1注塑成型过程简介.92.2模具分类.92.3注塑模典型结构.103 塑件的工艺分析.123.1塑件概况.123.2塑件材料介绍.123.3 选择注射机及注射机的校核.133.3.1选择注射机.133.3.2注射机的校核.134 成型零部件设计.154.1成型零部件分类及结构.154.2 成型尺寸计算.174.3 模具强度校核.175 设计方

7、案的拟定.185.1 分型面选取.185.1.1 分型面分类及选取原则.185.1.2设计方案.195.2 浇注系统设计.195.2.1浇注系统的作用.195.2.2对浇注系统设计的具体要求.195.2.3浇注系统的设计.205.3 注塑模导向机构设计.215.3.1 导向机构的功能及其分类.215.3.2设计要点及设计方案.215.4 排气系统.225.4.1 气体来源.225.4.2 设计要点及方案.225.5顶出机构.225.5.1顶出机构的分类.225.5.2顶杆脱模机构的设计要点.235.5.3设计采用方案.235.5.4复位装置.235.5.5 推出导向.245.6冷却系统设计.2

8、45.6.1冷却系统的作用及内容.245.6.2 设计方案及计算.245.7模具总体结构分析.256 模具用钢.256.1 塑料模具用钢的必要条件.266.2 选择钢材的条件.266.3注塑模具常用材料.267 模具的装配与调试.267.1 装配基准的确定.277.2 塑料模的装配顺序.27结 束 语.28致 谢.29参考文献.301 绪 绪 论论 模具制造是国家经济建设中的一项重要产业，振兴和发展模具工业，日益受 到世界各国的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经成为广大 业内人士的共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品 中，60%80%的零部件都要依靠模具

9、成形。用模具生产制件所具备的高精度、高 复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。作为基础工业,模具的质量、精度、寿命对其它工业的发展起着十分重要作用,在国际上被称为“工业之母”,对国民经济的发展起着无可置疑的关键作用。1.1 模具工业的发展现状模具工业的发展现状 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

10、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已超过了新兴的电子工业。我国国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，2005 年，仅 汽车行业将需要各种塑料制件 36 万吨；电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过 1000 万台；彩电的年产量已超过 3000 万台。到 2010 年，在建筑与建材行业方 面，塑料门窗的普及率为 30%，塑料管的普及率将达到 50%，这些都会大大增大 对模具的需求量。模具工业一直以每年 13%左右的增长速度快速发展。模具行业 在“十五”期间的增长速度

11、将达到 13%15%。每年进口模具约占市场总量的 20%左右，已超过 10 亿美元，其中塑料与橡胶模具占全部进口模具的 50%以上；冲 压模具占全部进口模具约 40%。另外，我国模具制造企业约有 200000 家，并以 每年 10%15%的速度高速递增。1.2 模具工业今后的主要发展方向模具工业今后的主要发展方向 模具工业今后的主要发展方向包括：a.在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE 技术。模具作为成型必须 的工艺装备,其设计周期、生产效率和质量直接影响产品的进度、成本和效率.过去模具设计工作主要依靠设计人员的经验,模具的加工制造又在很大程度上依 赖于生产者的操作技能,因此

12、存在模具设计水平低、加工质量差、生产周期长、使用寿命短等缺陷.随着计算机硬件和软件技术的迅猛发展,CAD/CAM 技术的发展和应用越来越 普遍,出现了许多可用于注塑模设计和制造的软件.实现了产品从概念设计到制 造全过程的设计制造一体化.它提供了采用参数化设计的、基于特征的实体模型 化系统和模型间的相关联性设计以及共享数据库和强大的分析系统等技术,为产 品的设计、分析和制造的一体化提供了平台,使产品 CAD/CAE/CAM 各系统之间 实现了数据的自动传递和转换集成.注塑模设计和制造的软件通过模具检测、自动分模、模拟开模和数控加工仿真的三维动态显示的设计制造与视频技术的结 合,使过程设计生动地展

13、现出来,极大地提高了产品的设计与生产效率,同时也保 证了产品的生产进度和质量.目前,国内模具企业中已有相当多的厂家引进了较 高档的 CAD/CAE/CAM 系统,U G、Pro/Engineer、I2DEAS、Euclid2IS 等著 名软件在中国模具工业中。b.快速制模技术的开发与应用。快速成形与制造(RPM:Rapid Prototyping&Manufacturing)是融激光、材料科学、信息与控制技术等为一体的分层 层积技术,堪称是 20 世纪后半期制造技术最重大的进展之一。RPM 技术诞生 10 余年来已在汽车、家电、航空、医疗等行业中得到广泛应用。国外大型企业如通 用、福特、法拉利

14、、丰田、麦道、IBM、AT&T、Motorola 等以及我国的一些著名 企业,都积极在产品设计过程中采用这项技术,进行产品的有关设计检验、外观评 审、装配实验、动态分析、光弹应力分析、风洞实验等,成功地实现了面向市场 的产品造型设计敏捷化。而随之兴起的快速制模尤其是快速制造金属模具(RMT:Rapid Metal Tooling)则是由新产品设计迅速形成高效、低成本、优质的批量 生产并抢占市场的必由途径,是 RPM 技术进一步发展并取得更大经济效益所面临 的关键课题,成为当前 RPM 技术研究的国际前沿。该技术被美国汽车工程杂志评 为全球 15 项重大技术之首,受到全球制造业的广泛关注。快速成

15、型技术模具制造周期仅为常规模具切削制造的 1/5 至 1/3 而成本 仅为后者的 1/4 至 1/2。快速经济制造技术,具有制造周期短、成本低等优点,在精度和寿命方面又能满足生产上的使用要求,综合经济效益比较好,非常适用 于新产品开发、样品试制、工艺验证或中、小批量生产的需要。快速经济制造技 术近几年来在国内外均得到了迅速发展,特别是随着市场经济的发展,各品种小 批量产品的增多,各种新产品更新换代的周期缩短,诸多高新技术应用范围不断 扩大,类型不断的增多,创造的经济效益和社会效益越来越显著。如采用 RPM 原 型复制石膏模具复制铝(或锌)合金注塑模具,可生产近 250g 注塑件,产品精 度可达

16、015mm。用 RPM 原型复制一种硫化硅橡胶模具,制模周期短,修模方便,成本低,可铸造高强度锌合金,铝锡合金,铝合金铸件及注塑工程塑料制件等,制 件成型尺寸精度高,轮廓清晰。c.推广应用热流道技术、气辅注射成型技术。热流道注射成型法原理是在 注射模内装上分流板及热嘴，利用加热和温度控制的原理，使模具的流道部分保 持熔融状态，制品的浇口如同直接接触到注塑机的射嘴一样，那么成品在脱模时 就不会拖着一条或多条胶口。一套完整的热流道系统是由平衡式分流板、热嘴、高精度温度控制器组成.随着聚合物工业的发展,热流道技术正不断完善和加快 其推广使用。气体辅助注射成型技术 GA IM(Gas-Assisted

17、 Injection Mo lding)是 20 世纪 80 年代中后期发展起来的一种新型注射成型技术。其成型原理是在注塑件 内部注入高压气体(N2)以产生中空截面,由气体注入保压代替熔体注射保压,从 而完成注射成型过程。这种方法克服了传统注射成型的缺点,可用于生产壁厚不 均匀的制品,具有消除产品缩痕,防止制品变形等优点。被认为是注射成型技术 史上的一次革命。现在,这项技术被越来越广泛地运用到汽车、家电、电子器件 日常用品、办公自动化设备、建筑材料等塑料制件领域中。在塑料成型加工的舞 台上,气体辅助注射成型加工是一种相对较新的成型加工技术,这项技术正在快 速发展。相信在未来的几年里,气辅技术仍

18、将突破固有的模式,结合计算机辅助 模拟和其他形式的注射技术,产生巨大的经济效益。d.塑料模具的标准化和高档次模具使用。模具在满足用户要求，使模具精益 求精的基础上，价格是影响其市场占有率的一个重要因素。企业在降低塑料模具 成本方面，推广模具标准化无疑是一条必由之路。国外对模具标准化工作十分重 视，这是因为采用模具标准化不仅能有效提高模具质量、降低成本，而且能大大 缩短模具生产周期，提高生产效率。随着工业产品多品种、小批量、个性化、短 周期的发展趋势日益明显，模具标准化的意义也显得更为重用。目前我国模具标 准化使用比率有所增加，初步估计在 40%50%之间，但与国际上 70%80%的比 率相比还

19、有很大差距。日益增多高档次模具。大致可分 3 个层次，一是用于汽车、飞机、精密机械 的微米（um）级精密加工；二是用于磁盘、磁鼓制造的亚微米（0.1 um）级精密 加工；三是用于超精密电子器件的毫微米（0.001 um）级精度加工。目前，超精 密加工已进入纳米（0.1100 um）级精度阶段。这将使模具的技术含量不断提 高，使中、高档模具比例将不断增大。未来，模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产 品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展。塑性成形技术与科学发展的总趋势是交叉综合化、数字智能化、清洁高效化和柔性集成化

20、。在我国经济快速发展和新技术的应用与 引导下，模具在国民经济中作用愈来愈大，一定程度上将决定了我国机械制造业 的市场竞争.1.3 本课题研究的意义及内容本课题研究的意义及内容 塑料行业从起步到现在有很大的发展，水平有了较大的提高，塑料作为高分 子化学和材料科学发展的重要成果，早已成为人类不可缺少的重要生产资料。塑 料制品、制件在工业生产和日常生活中得到了愈来愈广泛的应用,并且模具使工 业及日常生活中的用品得到了广泛的扩大，同时也取得了显著成效。因此大力推行模具业具有重大的意义，且掌握塑料注射模的设计是很有必要的。内容：本设计要求完成插线板底座注塑模具的 CAD 结构设计。通过本次设计 使学生掌

21、握塑料模具设计、机械加工、常用软件的使用方法。2 注塑模具简介注塑模具简介2.1 注塑成型过程简介注塑成型过程简介 注塑成型过程分为加料，塑化，计量，注塑充模，保压，冷却定型及脱模等 几个主要步骤。其中，塑化，注塑充模及冷却定型是决定成型周期及成型品质量 的三个重要过程，分述如下：a.塑化是指塑料在料筒内经加热达到流动状态，并具有良好可塑性的全过 程。b.注塑充模是指在螺杆或柱塞的挤压作用下，将已塑化均匀的塑料熔体经喷 嘴，流道及浇口注入闭合模腔中的过程。c.冷却定型过程是指从模腔完全充满开始到取出制品前的这一阶段，按照模 腔压力的变化特点，冷却定型过程又可分为保压补料，倒流和浇口冻结后的冷却

22、 三个阶段。2.2 模具分类模具分类 目前，模具可分为:a.单分型面注射模。模具上只有一个将动，定模分开的主分型面，成型零件 分设在动定模两部分上，闭合后构成封闭的型腔。单分型面模具又称二板模，约 占全部注塑模的 70%以上。单分型面模具结构简单，操作方便，但有其局限性-除采用直接浇口外，型腔的浇口位置只能选在制品的侧面。b.双分型面注射模。双分型面注射模 除主分型面外，还增加了一个与主分 型面平行的分型面，故又称三板模。这种模具在采用点浇口成型或当需要在定模 部分抽芯时才采用。双分型面模具可在塑料制品的中心设点浇口，可以提高成型 质量，但制造成本较高，结构复杂，开模行程也较大。c.侧向分型或

23、抽芯的注塑模。对于带有侧孔或侧凹的塑件，不能直接从模具 内顶出，必须先将成型侧孔或侧凹的模具零件从塑件上的侧向分开，为此模具必 须增加抽芯机构或侧向分型机构。d.带活动镶块的注塑模。有些塑料件，为简化模具设计和成形方便，常常在 模具中设置活动镶块，这些活动镶块成形塑件的某一部分。e.模具内机动脱模纹注塑模。对于生产批量大的螺纹塑件，采用活动螺纹成 型镶块在机外卸下的方法效率低，应使用模具内带传动机构的模具，使螺纹型芯 或型环自动从塑件上旋下。f.无流道凝料的注射模。无流道凝料模具在模具正常工作中，模具通过加热或绝热的办法，保持从塑机喷嘴到浇口之间塑料熔体保持熔融状态，这样每次注 射成形后流道内

24、均没有凝料，只需脱出制品即可。2.3 注塑模典型结构注塑模典型结构 注塑模的典型结构包括：a.成型零部件。是直接成型塑料件的零件，有型腔和型芯，分别成型塑料件 的外形和内形，型腔和型芯可能设置在定模，也可能设置在动模，或定，动模各 有一部分。动，定模闭合后组成封闭的腔体用于成型塑料件。由于塑料件特殊形 状的需要，型腔和型芯上可能镶有各种镶块，小型芯等。b.浇注系统。是注塑机喷嘴通向模具型腔的通道，一般情况下包括主流道，分流道，浇口和冷料穴四个部分，视模具的具体结构，可能没有分流道。除主流 道单独开设在一个专用零件上（主流道衬套）外，分流道，浇口，冷料穴都开设 在含有型腔的相应模具零件上。c.导

25、向系统。动、定模闭合时，由导柱起导向对准作用。导柱可安装在动模，也可安装在定模。安装在模具另一侧的导套的作用是与导柱配合承受磨损作用，磨损后若影响到导向精度，容易更换。导向精度要求高的模具可采用锥面导向。此外，要求比较高的模具顶出机构上也带有导柱，保证顶出元件顶出运动的准确 性。d.推出脱模机构。塑件在型腔中冷却凝固后，会收缩包紧在型芯上，或黏附 在型腔内,必须借助模具内的顶出机构推动其脱出模外。脱模机构一般都设置在 动模一侧，是在模具打开时动模后退至一定距离后，由注塑机顶出元件推动模具 的顶出机构脱出塑件。e.侧向分型和抽芯机构。对于带有侧孔侧凹塑料件的成型，模具内设有抽出 侧型芯或侧向分型

26、的机构。侧向分型和抽芯机构也是依靠模具打开时的开模运动 进行工作的，称之为机动抽芯。应用最广泛的有斜导柱，斜滑块等机构。此外，对于大距离抽芯，亦可采用液压抽芯，但注塑机上必须带有抽芯液压油缸。f.加热和冷却系统。不同塑料成型时对模具温度要求相差甚大，大批量成型 的通用塑料件和对模具温度要求不高的工程塑料塑件，一般都采用模具冷却系统 来缩短成型周期，提高生产率。冷却系统是开设在模具相应零件上的冷却流动槽 道，可按塑件形状和温度分布合理布置。g.排气系统。在塑料熔体注射充模的过程中，必须使型腔内原有的空气迅速 地排出腔外，否则不能使型腔完全充满或会因空气的快速压缩升温而使塑件边角 处烧黑，故在熔体

27、最后充满处都开设有排气槽，排气槽的准确位置可在试模后确 定。但在许多情况下，分型面，退出元件（推杆，推管）的配合间隙足以起到排 气作用，无须再专门开排气槽。h.其他结构零件。注塑模除上述七个部分外，其余零件还有：模具安装固定 用的动，定模固定板，使模具由分散的零件连接成为一整体的螺钉，销钉（定位 用），形成动模固定板与动模成型部分之间顶出空间的支承块，固定型芯用的固 定板等。3 塑件的工艺分析塑件的工艺分析3.1 塑件概况塑件概况 此塑件为插线板底座，零件如图 3-1 所示：图 3-1 插线板底座3.2 塑件材料介绍塑件材料介绍 材料：根据塑件功能塑件材料选为 ABS。a.基本特性 ABS 无

28、毒、无味、呈微黄色，成形的塑件有较好的光泽。密度 为 1.02 g/cm1.05g/cm。ABS 有较好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。有良好的机械强度、硬度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定 性及电器性能。水、无机盐、碱、酸类对 ABS 几乎无影响。ABS 有一定的硬度和 尺寸稳定性，易于成形加工。经过调色可配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为 70左右，热变形温度约为 93左右。耐气候性差，在紫外线 的作用下易变硬发脆。b.主要用途 ABS 在机械工业上用来制造齿轮、轴承、管道、电机外壳、仪表壳、仪表盘等。汽车工业用 ABS 制造汽车挡泥板、扶手、加热器等。

29、ABS 还可 以制作水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具、电子琴及收音机壳 体、食品包装器材及家具等。c.成型特点 ABS 在升温时粘度增高，所以成型压力较高，塑件上的脱模斜 度以稍大，ABS 易吸水，成型加工前应尽干燥处理；易产生融接痕，设计模具时 应尽量减少浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收 缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在 50 o C 60 o C,要求塑件 光泽和耐热时，应控制在 60 o C80 o C。3.3 选择注射机及注射机的校核选择注射机及注射机的校核3.3.1 选择注射机选择注射机 注射机在注射成型过程中，起到对塑料塑化

30、、对熔融物料施加注射压力的作 用，并为模具的开闭、推出塑件提供动力。模具设计时，要根据塑件的质量、几 何尺寸及模具结构选定注塑机。塑件的质量为 43.49 克，从注塑模和锁模力的角度考虑，选用 XS-Z-60 型注 射机。其参数如表 3-1。名称 单位 技术参数和规范 公称注射量 cm 3 60 螺杆（柱塞）直径 mm 38 注射压力 MPa 122 注射行程 mm 170 注射时间 s 2.9 螺杆转数 r/min 注射方式 柱塞式 合模力 t 500 最大成型面积 cm 2 130 模板最大行程 mm 180 模具最大厚度 mm 200 模具最小厚度 mm 70 表 3-13.3.2 注塑

31、机的校核注塑机的校核 选用注射机时主要对其工艺参数（如注射量、注射压力、锁模力等）和安装 参数（如开模行程、喷嘴尺寸等）进行校核。a.注射量校核 注射量是指 螺杆（柱塞）一次注射塑料熔体的最大质量（g）或注射的最大容积（cm3）。注射量是表征注射机生产能力的一个技术参数。注射 量不足时，必然导致型腔难以充满、塑件残缺；注射量过大，又易造成溢料飞边。选用注射机 时，一般塑件的注射量不超过注塑机最大注射量的 80，即max0.8ijMnMMM=+式中 M 一次注射所需塑料的总质量；N 模腔个数 Mi 单个塑件质量 Mj 浇注系统质量 Mmax注射机的最大注射量 本设计中 M=43+2 KFq/10

32、00 式中 T注射机额定锁模力（吨）；k安全系数，通常取 1.11.2；q熔融塑料在模腔内的压力（/mm 2）；F塑件在分型面上的投影面积（mm 2）；本设计中 F=1.212908.08.0/1000=299500 c.注射压力校核 注射压力是为了克服熔体流经喷嘴、浇道、型腔时的流动 阻力，注射机的螺杆（柱塞）对熔体施加的压力。所需注射压力的大小与模具结 构、塑件形状、塑料的性能、塑化温度及模具温度有关。注射机最大注射压力必 须大于注射成型所需的压力。d.开模距离与推出机构校核 开模距离指开模过程中，注射机动模固定板的 移动距离。注射机的开模距离限制了模具所能成型的塑件高度，开模距离过短则

33、无法保证塑件顺利脱模；模具的开模距离还与塑件所需的推出距离、浇道和浇口 凝料的取出距离等因素有关，取出塑件所需的开模距离必须小于注射机的最大开 模行程。e.其它参数校核 模具装配到注塑机上还有一些安装尺寸需要相互匹配。模 具外形尺寸应小于注射机拉杆距离，否则模具无法安装到注射机上。浇口套球面 半径 R 与孔径 D 应略大于注射机的喷嘴相应尺寸 r 和 d,满足关系式：R=r+(12)mm D=d+(0.51)mm 注射机的模板布置许多具有一定间距的螺孔，用螺钉固定模具时，模具动、定模的螺钉过孔尺寸和间距必须与注射机螺孔相匹配。经验证，该注塑机的各参数均符合要求。4 成型零部件设计成型零部件设计

34、4.1 成型零部件分类及结构成型零部件分类及结构 模具零件按其作用可分为成形零件和结构零件。成形零件如凸模（型芯），凹模（型腔镶块）。成形杆，螺纹成形杆及型环等。结构零件如导柱与导套，斜 导柱，滑块及锁紧零件，浇口套，定位环，顶杆，复位杆，推管，脱件板，等等。成行零件在工作时是直接与塑件接触，并成形塑件的，其形状复杂，精度与 光洁度要求较高。因此，在选择结构时要既考虑保证成形塑件，又要便于加工制 造。由于成型零件的质量直接影响到数件的质量，且与高温高压的塑料熔体接 触，所以必须具备以下条件：（1）具有足够的强度和刚度，以承受塑料熔体的高温高压。（2）具有足够的硬度和耐磨性，以承受流料的摩擦和磨

35、损。（3）具有良好的抛光性能和耐腐蚀性。（4）零件的加工性能好，可淬性好，热处理变形小。型腔结构形式 a.整体式结构，适用于形状简单加工容易的型腔。b.整体嵌入式，可节约模具材料，降低成本。c.局部苒镶式，用于局部加工较难时的情况。d.四壁合拼式，用于尺寸较大，易热处理变形的模具。型芯设计 a.整体式型芯 形状简单时，型芯与模板做成一体 b.嵌入式型芯 主要用于圆形，方形等形状比较简单的型芯。通常采用两种 方法：型芯带有凸肩，型芯嵌入固定板的同时，凸肩部分沉入固定板的沉孔部分，再垫上垫板，并用螺钉将垫板与固定板连接。另一种嵌入方法是固定板上加工出 盲沉孔，型芯嵌入盲孔后用螺钉直接与固定板连图

36、4-1 上模板 图 4-2 下模板4.2 成型尺寸计算成型尺寸计算 成形收缩率指室温时塑件与模具型强两尺寸的相对差。100%DMSD =（4-1）式中 S塑料成型收缩率 D模具成型零件的理想尺寸 M塑件制品的理想尺寸 查得塑件 ABS 的收缩率为 0.4%0.6%，则可取平均 SCP 为 0.5%，则 塑件的尺寸和精度主要取决于成型零件的尺寸和精度，因而成型尺寸的计算和精度就变的非常重要,由于制品尺寸不大，在计算型芯和型腔径向尺寸时，修 正系数 X 取 3/4，在计算高度和深度尺寸时，X 取 2/3，将型芯和型腔各处工作 尺寸的制造公差按制品公差的 1/3 取值。型腔径向尺寸：0(1)mmCP

37、DSdx+=+（4-2）式中 SCP所采用的塑料平均成型收缩率 Dm型腔径向尺寸；X修正系数 d制品尺寸m 制造公差 塑件公差 型腔高度：0(1)mmC PHS h x+=+（4-3）型芯径向尺寸：0(1)mCPmdS D x =+（4-4）型芯高度0(1)mCPmhS H x =+（4-5）4.3 模具强度校核模具强度校核 a.长方形型腔壁厚计算：整体型腔结构的型腔壁厚 h 可按下式计算：43()cpahE=厘米（4-6）式中 P型腔压力，一般取 250450（/2）；a型腔深度();E弹性模数,钢取 2.110 6(/2);允许变形量();c常数，由 L/a 比值而定。由于本设计的型腔主要

38、由哈呋模形成，因此，型腔厚度实质上是哈呋模厚度。L/a=290/45=6.44 该值不在塑料模设计手册的尺寸范围内，说明所设计的零件完全满足厚度需要。b 动模板厚度计算 动模板受到成型压力非常大，由于受到成型压力而发生变形，若此变形过大，就会导致塑件的壁厚发生变化，还会发生溢料现象，因而必须将其最大变形量限 制在规定的范围内，对动模板的厚度要进行计算来确定。动模板的厚度为：43532qbLhEB=（4-7）5 设计方案的拟定设计方案的拟定5.1 分型面选取分型面选取 模具上用以取出塑料制品和浇注系统凝料的可分离的接触表面，称为分型 面，也可称为合模面。5.1.1 分型面分类及选取原则分型面分类

39、及选取原则 a.分型面概括起来可分为四种基本类型：(1)塑料制品全部在动模内成型；(2)塑料制品全部在定模内成型；(3)塑料制品在动，定模内同时成型；(4)塑料制品在瓣合模内成型；b.选取模具分型面时，通常应考虑下列基本原则：(1)分型面最好开设在制品截面轮廓最大的部分，以便于使制品顺利脱模(2)分型面应选择在不影响塑件外观质量的部位。(3)便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边(4)注塑机的推出机构在动模一侧，故分型面应尽量选在能使制品留在动模 一侧的地方，(5)分型面不应影响塑件的尺寸精度，精度要求高的塑件部分，若被分型面所分割会由于合模不准确而造成尺寸上的误差。(6)一般侧向分型

40、抽芯机构的抽拔距离都较小，选择分型面时应将抽芯或分 型距离长的一边放在动定模的开模方向上，短的一边作侧抽芯。(7)分型面应尽量简单，避免采用复杂形状。(8)当分型面作为主要派气面时，应将分型面设计在料的末端，以利于排气。5.1.2 设计方案设计方案 由于该零件简单，可以直接上下分型 图 5-1 模具设计示意图5.2 浇注系统设计浇注系统设计5.2.1 浇注系统的作用浇注系统的作用 浇注系统是塑料熔体由注塑机喷嘴通向模具型腔的流动通道。因此它应该保 证熔体迅速顺利有序的充满型腔各处，获得外观清晰，内在质量优良的塑料件。5.2.2 对浇注系统设计的具体要求对浇注系统设计的具体要求 a.模腔的填充迅

41、速有序，并可同时充满各个型腔；b.热量和压力损失较小，尽可能消耗较少的塑料；c.能够使型腔顺利排气；d.将主流道凝料容易与塑料制品分离或切除，浇口痕迹对塑料件外观影响很 小；e.冷料不能进入模具型腔；5.2.3 浇注系统的设计浇注系统的设计 a.主流道 主流道是指连接注塑机喷嘴与分流道的一段料道，是模具进料的 入口，将塑料熔体从注塑机喷嘴引入到模具中。本设计主流道开设在浇口套上。因为主流道的表面粗糙度和硬度要求一般都 比定模板高，可以选用较好钢材，损坏后也容易更换。一般用 T8A 或 T10A 制作 淬火硬度为 5055HRC。由于注射机喷嘴球径为 20，设计浇口套的凹球面半 径为 21，其余

42、尺寸根据塑料模设计手册绘制。b.分流道 分流道是指主流道与模具型腔浇口之间的一段流道，用于一模多 腔和一腔多浇口的情况，将从主流道流来的熔体分配到各个型腔或同一型腔的各 处，起着对熔体的分流和转向作用。单型腔模具采用单浇口时，常常没有分流道，这时的浇口称之为直接浇口。表 5-1 由上述分析可知，截面为圆形和正方形的分流道效率最大，应用效果应是最 好。但圆形和正方形分流道工艺性都较差。圆形分流道要求开设在分型面两侧，对称分布加工难度大。正方形分流道脱出分流道凝料的阻力大，若取斜度，实际 上就变为梯形分流道。从实用观点看，梯形分流道和 U 形分流道是最佳选择。综上所述，本设计分流道设计成 U 形。

43、分流道截面尺寸设计6。长度依靠模具型腔的总体布置方案和浇口位置设计，不过从减少输送熔体时 压力损失和热量损失的要求出发，应力求缩短长度。c.浇口 浇口是由分流道通向型腔的一小段流道，是进入型腔的门户，是浇 注系统中长度最短的一段，但却是最重要的部分。浇注系统设计的好坏很大程度 上取决与浇口的设计。通过对以下几个方面考虑，最终选择点浇口。1）塑料品种；2）塑料件尺寸形状；3）塑料件质量要求；4）生产要求；点浇口的优点：1）对浇口的位置限制较小，可以比较自由地选择进料部位。2）有利于薄壁，长流程和表面带精细花纹图案的塑料件的成形，花纹图案 可以成型的很清晰，因为熔体通过浇口时产生大量摩擦热，使熔体

44、温度升高，黏 度降低，流速增大，并增大了其流动长度。3）降低塑料件内的残余应力，特别是浇口附近。4）容易从塑料件上自行截开，易实现脱模时塑料件的自动坠落，从塑料件 上分离并休整后，几乎看不出浇口痕迹。5）冻结快，可缩短成型周期。6）多型腔模具中，容易实现各型腔均衡进料。d.冷料穴.一般位于主流道末端的动模一侧，熔体流程较长的各级分流道多 腔模具，其各级分流道末端都应设置冷料穴。冷料穴的作用是捕集熔体流动的前 锋冷料，避免冷料进入模腔，对塑料件造成不利影响。本设计采用嵌入式的第二种方法，即在固定板上加工出盲沉孔，型芯嵌入盲 孔后用螺钉直接与固定板连接。型芯与动，定模板采用过渡配合，配合选用H7/

45、K6。5.3 注塑模导向机构设计注塑模导向机构设计5.3.1 导向机构的功能及其分类导向机构的功能及其分类 注塑模导向机构的作用：a.保证动,定模能够对准,使动模和定模上的成形表面在模具闭合后形成形 状和尺寸准确的腔体.从而保证塑料件的形状,壁厚和尺寸。b.承受侧压力的能力,保证模具运动平稳.注塑模导向系统分类：a.导柱,导套导向机构 导柱和导套是注塑模中应用最普遍的机构。b.锥面，斜面导向定位机构。用导柱、导套导向，虽然对中性好，但毕竟由于导柱与导套有配合间隙，导 向精度不可能很高。当要求对合精度很高时，必须采用锥面对合的方法。5.3.2 设计要点及设计方案设计要点及设计方案 其中，导柱、导

46、套导向机构是应用比较普遍的一种。本设计就采用这一种导柱长度尺寸应能保证位于动、定模两侧的型腔和型 芯，开始闭合前导柱已经进入导孔的长度不小于导柱直径。导柱采用导柱(GB/T 4169.4-1984),导柱直径为 30,固定部分配合选用 H7/m6,配合导向部分配合采用H7/f6,为了使模具在使用,维修时的拆装过程中不 会发生动、定模错方向,导柱的布置采用等直径对称布置。5.4 排气系统排气系统5.4.1 气体来源气体来源 a.进料系统和型腔中存有空气；b.塑料含有的水分在注射温度下蒸发而成的水蒸气；c.由于注射温度过高，塑料分解所产生的气体；d.塑料中某些配料挥发或化学反应所生成的气体；5.4

47、.2 设计要点及方案设计要点及方案 常见的排气位置设计有如下几种：a.从分型面排气 b.利用推杆配合间隙排气 c.利用型芯和定位孔间隙排气；d.从成型镶块配合间隙排气；e.从侧型芯运动排气；f.利用活动型芯运动间隙排气；本设计由于推杆较多，并且采用的是过度配合,配合选用 H8/f7.可以起到排 气作用.另外,动模板与定模板之间留有间隙,同样可以起到排气作用,因此没必 要开设专用的排气槽。5.5顶出机构顶出机构 使塑件从模具上脱出来的机构称脱模机构或称顶出机构。脱模机构的动作方 向与模具的开模方向是一致的。5.5.1 顶出机构的分类顶出机构的分类 顶出机构可分为机械顶出、液压顶出、气动顶出三大类

48、。机械顶出中有顶杆顶出、顶管顶出、顶板顶出、卸料板顶出、卸料块顶出及 复合顶出等方式。手动脱模：手动脱模指当模具分型后，用人工操纵顶出机构取出塑件。对一 些不带孔的扁平塑件，由于它与模具的粘附力不大，在模具结构上可不设顶出机 构，而直接用手或钳子夹出塑件。机动脱模：利用注塑机的开模动力，分型后塑件随动模一起运动，达到一定位置后时，脱模机构被机床上固定不定的顶杆顶住，不再随动模移动，此时脱模 机构动作，把塑件从动模上脱下来。液压或气动顶出：在注射机上专门设有顶出油缸，由它带动顶出机构实现脱 模，或设有专门的气源和气路，通过型腔里微小的顶出气孔，靠压缩空气吹出塑 件。5.5.2 顶杆脱模机构的设计

49、要点顶杆脱模机构的设计要点 a.顶杆顶出位置应该设计在脱模阻力大的部位。b.顶杆直径不宜过小，有足够的刚度，而且应以尽可能大的面积与塑件接触，当直径小于 3 时，应该采用阶梯顶杆，以加大顶杆的刚度。c.顶杆与顶杆孔间为滑动配合，一般选 H8/f7，其配合间隙兼有排气作用，但不应大于所用塑料的排气间隙，以防漏料。配合长度一般为顶杆直径的 23 倍。运动灵活顺畅，具有足够强度、刚度，工作稳定可靠，容易制造和装配，更 换方便。d.对塑料件推顶力分布均匀合理，对塑料件外观无明显损坏，不会引起塑料 件变形或使塑料件破裂。e.有利于将塑料件和流道凝料带向动模一侧。f.复位要可靠。5.5.3 设计采用方案设

50、计采用方案 本设计中采用简单脱模机构中的顶杆脱模机构。推杆推出机构结构简单，推 出平稳可靠，由于塑件四周各有一个4 的孔，脱模阻力较大，因此在四周布置 8 个3 的顶杆。中间部分塑件质量较重，因此设置 4 个6 的顶杆。其中，3 顶杆为带肩推杆，这样可以增加推杆工作时的稳定性。6 推杆设计成普通的圆 柱头推杆。顶杆布置图如图 5-4 所示。将推杆凸肩压在固定板的沉孔和推板之间，用螺钉紧固，凸肩的高度与对应 沉孔的深度留出余量，在装配后将它们固定板一起磨去余量，来保证高度一致，避免在高度方向来回窜动。5.5.4 复位装置复位装置 脱模机构在完成塑件顶出后，为进行下一个循环，要求它必须回复到初始位