毕业设计（论文）连接螺帽注塑模具设计

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1、摘要注塑模具是将受热融化的材料由高压射入模腔，经冷却固化后，得到成形品的一种模具。该模具适用于形状复杂部件的批量生产，是重要的模具之一。工作过程大致可分为以下6个阶段“合模-注射-保压-冷却-开模-制品取出”，上述工艺反复进行，就可连续生产出制品。在本次设计中，首先选择了塑件的材料，选择了适合的注塑机，接着确定了型腔数目和分型面，接着设计模架的大小、浇注系统、导向机构、脱模系统、温度调节系统、排气系统和建模仿真。经过本次设计，较好的达到了设计要求。关键词：塑料模具 镶件 分型面 注射AbstractInjection mold is one of the mold which is heate

2、d by the materials will melt into the cavity and get the forming product after cooling and curing.The mould are suitable for mass production of complex shape parts and is an important one of the mould.Working process can be roughly divided into the following six stages Shut the mould - injection - p

3、ressure-keeping - cooldown - open mold - products take out,the above process can be repeated, continuous produce products.In this design, the first chose plastics materials,chose suitable injection machines, then determine the cavity number and parting surface,the size of the formwork design, pourin

4、g system, steering mechanism, parting system,temperature control system， exhaust system and modeling simulation.After the design, I meet the design requirements better.Key word:the plastic mold;the parametrization;inlays;inject 目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 塑料注射模具的简介11.2 国内外塑料模具的发展现状11.3 塑料模具的发展趋势11.4 本

5、课题的研究目的和意义2第2章 模具的总体设计32.1 塑料制品的设计32.1.1 塑件材料的选择32.1.2 丁腈橡胶性能分析32.1.3 丁腈橡胶的成型条件32.2 注塑机的选择42.2.1 制品的几何属性42.2.2 分型面的选择42.2.3 注射机的选用52.3 浇注系统的设计62.3.1 浇注系统设计原则72.3.2 主流道的设计72.3.3 浇口的设计82.4 成型零件的设计92.4.1 成型零件的结构设计92.4.2 成型零件工作尺寸的的计算102.5 注塑模模架的设计112.5.1 概述112.5.2 模架的设计112.5.3 模架的尺寸计算132.6 合模导向机构的设计142.

6、6.1 导向机构的总体设计142.6.2 导柱设计142.6.3 导套设计142.6.4 导向孔152.7 注塑模脱模系统设计152.7.1 概述152.7.2 设计原则152.7.3 脱模机构的选择162.7.4 推杆的设计162.7.5 弹簧172.8 注塑模温度控制系统设计及排气系统设计172.8.1 概述172.8.2 注塑模温度控制的重要性182.8.3 冷却系统设计182.8.4 冷却回路布置202.8.5 排气系统的设计202.8.6 注塑模的排气方式212.8.7 排气设计原则212.9 注塑模具的建模仿真21第3章 注塑模具尺寸校核243.1 注塑机的校核243.2 模架的校

7、核243.3 推杆直径的校核24总结26参考文献27致谢28附录29附录1附录2附录329第1章 绪论1.1 塑料注射模具的简介模具是塑料成型加工的一种重要的工艺装备，同时又是原料和设备的“效益放大器”，模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。因此，模具工业已成为国民经济的基础工业，被称为“工业之母”。模具生产技术的高低，已成为衡量一个国家产品制造技术的重要标志。塑料成型加工及模具技术不仅随着高分子材料合成技术的提高、成型设备成型机械的革新、成型工艺的成熟而进步，而且随着计算机技术、数值模拟技术等在塑料成型加工领域的渗透而发展。注射成型也称为注塑成型，其基本原理就是利用塑

8、料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段保压冷却定型时间后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制品。采用这种方法既可以生产小巧的电子器件和医疗用品，也可以生产大型的汽车配件和建筑构件，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良好的发展前景1。1.2 国内外塑料模具的发展现状注塑模具在质和量方面都有较快的发展，我国最达到的注塑模具单套重量已经超过50吨，最精密的

9、注塑模具精度已经达到2微米。制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已经能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤和低发泡钢塑共挤等各种模具。在CAD/CAM技术得到普及的同时，CAE技术应用越来越广，以CAD/CAM/CAE一体化得到发展，模具新结果、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现，特别是汽车、家电等工业快速发展，使得注塑模的发展迅猛。美国上市公司 Moldflow 公司是专业从事注塑成型CAE 软体和谘询公司，自 1976 年发行

10、了世界上第一套流动分析软体以来，一直主导塑胶成型CAE软体市场。近几年，在汽车、家电、电子通讯、化工和日用品等领域得到了广泛应用2。 1.3 塑料模具的发展趋势对于注塑模具我国正在大力提高开发能力，将开发工作尽量往前推，直至介入到模具拥护的产品开发中去，甚至在尚无明确拥护对象之前进行开发，变被动为主动。随着模具企业设计和加工水平的提高，注塑模具的制造正在从过去主要依靠钳工的技艺转变为主要遗稿技术。这不仅是生产手段的转变，也是生产方式的转变和观念的上升。这一趋势使得模具的标准程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促进了模具工业整体水平的不断提高。在信息社会中，作

11、为一个高水平的现代模具企业，单单只是CAD/CAM的应用已经远远不够。目前许多企业已经采用了CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技术及其他先进制造技术和虚拟网络技术等，这些都是信息化的表现。向信息化方向发展这一趋向已经成为了行业共识3。1.4 本课题的研究目的和意义研究本课题可以检验理论知识掌握情况，将理论与实践相结合；还可以初步掌握模具设计的方法、过程，掌握AuToCAD、Solidworks 相关设计软件为将来走向工作岗位进行科技开发工作和撰写科研论文打下基础；更能够培养自己的独立思考能力、动手能力、创新能力和计算机运用能力。第2章 模具的总体设计2.

12、1 塑料制品的设计2.1.1 塑件材料的选择如图21所示，该塑件是一个连接螺帽，塑件为圆柱形薄壁塑件，生产批量很大。要求其化学稳定性好，熔点高，故选用丁腈橡胶，玻纤增强，成型工艺性很好，可以注射成型。图21 塑件2.1.2 丁腈橡胶性能分析干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理；熔化温度：220275，注意不要超过275；模具温度：4080，建议使用50。结晶程度主要由模具温度决定；注射压力：可大到1800bar。注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小，如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑；流道和浇口：对于冷流道，典型的流道直径范围是47mm。建议使用通体为圆形

13、的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是11.5mm，但也可以使用小到0.7mm 的浇口。对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍5。2.1.3 丁腈橡胶的成型条件表21 丁腈橡胶参数 项目 数值 注射成型机类型 螺杆式 密度 0.961.02 计算收缩率 1.021.025 预热和干燥 温度t() 80100 时间r(h) 23 料筒温度t() 后段 150170 中段 165180 前段 180200 成型温度t() 200210 模具温度t() 5070 注射压力p(MPa) 701402.2 注塑机的选择2.2.1 制品的几何属

14、性制品的壁厚对其质量有很大的影响，壁厚过小难以满足使用强度和刚度的要求，对于大型复杂难以充满型腔制品的内部易产生气泡，外部易产生凹陷等缺陷，同时还会增加生产成本。本设计的制品壁厚为1.75 ，属于中型塑件壁厚。2.2.2 分型面的选择本塑件分型面位置如图22 所示。图22 分型面分型面的选择应注意以下几点：1.不影响塑件外观，尤其是对外观有明确要求的制品；2.有利于保证塑件的精度要求；3.有利于模具加工，特别是型腔的加工；4.有利于浇注系统、排气系统、冷却系统的设计;5.便于制件的脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边.6.分型面应有利于侧向抽心；7.分型面应取塑件尺寸最大处；8.拔模斜度小或塑件

15、较高时，为了便于脱模，可将分型面选在塑件的中间部位。2.2.3 注射机的选用注射模是安装在注射机上使用的工艺装备，因此设计注射模是应该详细了解注射机的技术规范，才能设计出符合求的模具。1.注射机的选用原则（1）计算塑件及浇道凝料的总容量（体积或重量）应小于注射机额定容量（体积或容量）的0.8 倍；（2）模具成型时需用的注射压力应小于所选用注射机的最大注射压力；（3）模具型腔注射时所产生的压力必须要小于注射机的锁模力；（4）模具的闭模高度应在注射机最大，最小闭合高度之间；（5）模具脱模取出朔件所需的距离应小于所选注射机的开模行程；（6）模具的外形尺寸及安装尺寸必须与所选注射机模板适应，既模具最大

16、外形尺寸安装时应不受拉杆间距的影响，模具安装用的定位环尺寸应与机床定位孔直径相配合；模具的模板各安装孔应与注射机固定模板的安装孔相对应、机床喷嘴孔径和球面半径应与模具进料孔相对应，注射机的开模行程应满足脱件条件6。2.有关制品的计算制件的参数由于本塑件的结构复杂，为了避免计算误差过大，此次设计采用Solidworks自带计算功能：本课题的塑件体积为 V = 25999.55 立方毫米；密度 =0.98g/；质量 = 25.48g;表面积 = 13537.95 。流道凝料的质量为 =0.6n=0.6225.48=30.576g （2-1）注射量 m=+=25.48+30.576=50.056g

17、（2-2）3.选择注塑机注塑成型机按结构形式可分为立式、卧式、和直角式三类。为方便零件成型开模后自动脱落，本设计选卧式注塑机。通过分析，根据每一周期的注射量的计算值，选用SZ-60/40 卧式注塑机其规格如下表 22 注射机主要技术参数 名称 参数 理论注射容量（） 60 螺杆直径（mm） 30 注射压力（MPa） 180 注射速率（g/s） 70 塑化能力（g/s） 35 螺杆转速（r/min） 0200 喷嘴球半径（mm） 10 喷嘴伸出量（mm） 20 锁模力（kN） 400 拉杆内间距(mm) 220300 开模行程(mm) 250 最大模厚(mm) 250 最小模厚(mm) 150

18、模具定位孔直径(mm) 80 模具定位孔深度(mm) 10 顶出行程（mm） 70 顶出力(KN) 12 机器质量（T） 3由注塑机料筒塑化速率确定模具的型腔数n =2.3 （2-3）式中 k-注射机最大注射量的利用系数，M注射机的额定塑化量，t成型周期。（因为本设计的零件体积比较，所以成型周期可以根据各种情况缩短一点，在此取 300s）。因此本设计选择一模两腔形式。2.3 浇注系统的设计主流道（也叫进料口），它是连接注射机料筒喷嘴和注射模具的桥梁，也是熔融的塑料进入模具型腔时最先经过的地方。主流道的大小和塑料进入型腔的速度及充模时间长短有着密切关系。若主流道太大，其主流道塑料体积增大，回收冷

19、料多，冷却时间增长，使包藏的空气增多，如果排气不良，易在塑料制品内造成气泡或组织松散等缺陷，影响塑料制品质量，同时也易造成进料时形成旋涡及冷却不足，主流道外脱模困难；若主流道太小，则塑料在流动过程中的冷却面积相应增加，热量损失增大，粘度提高，流动性降低，注射压力增大，易造成塑料制品成形困难7。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。该模具采用普通流道浇注系统，其包括：主流道、分流道、冷料穴、浇口。2.3.1 浇注系统设计原则1.浇注系统与塑件一起在分型面上,应有压降,流量和温度的分布的均衡布置；2.结合型腔布置考虑，尽可能采用平衡式分流道布置；3.尽量缩短熔体的流程，以便降低压力损失、缩短充模

20、时间；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.尽量减少因开设浇注系统而造成的塑料凝料用量；7.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8。2.3.2 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，它将注射机喷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（1）主流道小端直径d=注射机喷嘴直径+0.51=2+0.51 =2.5（mm） （2-4）这样便于喷嘴和主流道能同轴对准

21、,也能使的主流道凝料能顺利脱出（2）主流道球面半径主流道入口的凹坑球面半径R,应该大于注射机喷嘴球头半径的23mm.反之,两者 不能很好的贴合,会让塑件熔体反喷,出现溢边致使脱模困难.SR=注射机喷嘴球头半径+23 =10+2=12（mm） （2-5）（3）主流道长度L一般按模板厚度确定，但为了减小充模时压力降和减少物料损耗，以短为好，小模具控制在50 之内在出现过长流道时，可以将主流道衬套挖出深凹坑，让喷嘴伸入模具。本设计中结合该模具的结构，取L=35（mm）（4）主流道大端直径 D=d+2Ltg（半锥角 为1 2，取=2）8（mm） （2-6）2.主流道衬套的形式主流道小端入口处与注射机喷

22、嘴反复接触，属易损件，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5357HRC。表23 浇口套参数 符号 名称 尺寸 锥度 2 d 主流道小端直径 d2.5mm h 球面配合高度 3mm SR 主流道球面半径 r=12 mm L 主流道长度 L=35mm D 主流道大端直径 8 mm主流道凝料体积为： =1.168 （2-7）3.主流道剪切速率校核根据实际生产经验可知，主流道、分流道的剪切速度一般为 ，在模具设计过程中要进行剪切速度的校核，以保证能够顺利注射成

23、型。= （2-8）浇口道的固定采用两个M412的内六角螺钉与模板相连接，浇口道与模板之间采用H7/k6的过渡配合2.3.3 浇口的设计浇口是连接流道与型腔之间一段细短通道，它是浇注系统的关键部位。浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。浇口截面面积通常为分流道截面积的0.07 倍0.09 倍，浇口截面形状多为矩形和圆形两种，浇口长度为0.5mm2.0mm。浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。1.浇口的选择原则浇口的位置选择，应遵循如下原则：（1）避免制件上产生喷射等缺陷，避免喷射有两种方法：加大浇口截面尺寸，降低熔体流速；采用冲击型浇口，改善塑料熔体流动状况；该

24、模具采用方法a。（2）浇口应开设在塑件截面最厚处；（3）有利于塑件熔体流动；（4）有利于型腔排气；（5）考虑塑件使用时的载荷状况；（6）减少或避免塑件的熔接痕；（7）考虑分子取向对塑件性能的影响；（8）考虑浇口位置和数目对塑件成型尺寸的影响；（9）防止将型芯或嵌件挤歪变形。2.浇口类型及位置的确定在本设计中，塑件表面要求不留下痕迹，不影响外观，结合塑件为薄壁桶形结构，为减少翘曲变形，故采用潜伏式口。潜伏式浇口应用范围十分广泛，它具有如下优点：（1）进料位置较灵活，且制品分型面处不会留有进料口痕迹。（2）制品经过冷却固化后，从模具中被推出来时，浇口会被自动切断，无须后处理。（3）由于潜伏式浇口可

25、开设在制品表面见不到的加强筋、柱子上，所以在成型时，不会在制品表面留有由于喷射带来的喷痕和气纹等问题。（4）有点浇口的优点，有有侧浇口的简单9。3.浇口结构尺寸的经验计算根据模具的实际情况，再结合所提供重要参数D=0.6-1.5mm H应尽量短所以本设计采用浇口的直径 d=1.0mm 浇口长度l=1.0mm2.4 成型零件的设计直接与塑料接触构成塑件形状的零件称为成型零件，其中构成塑料外形的成型零件称为凹模，构成塑件内部形状的成型零件称为凸模（或型芯）。2.4.1 成型零件的结构设计1.凹模的结构本设计选用整体式凹模直接在模架板上开挖型腔。其优点是加工成本低。但是，通常模架的模板材料为普通的中

26、碳钢，用做凹模，使用寿命短，若采用好的材料模板制作整体凹模，则制作成本高。2.凸模结构本设计选用整体式凸模这是形状最简单的型芯，用一块材料加工而成，结构牢固，加工方便，但仅适用于塑料件内表面形状简单的情况。本次设计零件结构复杂，动模与定模均型芯与型腔。动、定模结构如图23、24所示。 图23 定模 图 24 动模2.4.2 成型零件工作尺寸的的计算成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成的塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影响着塑件的精度。1.影响工作尺寸的因素（1）塑件收缩率的影响由于塑件热胀冷缩的原因，成型冷却后的塑件尺寸小于模具型腔的尺寸。（2）凸、凹模工作尺寸的制造公差它直接影响塑

27、件的尺寸公差。通常凹、凸模的尺寸公差取塑件公差的1/31/6 ，表面粗糙度取Ra 值为0.8m0.4m。（3）凸、凹模使用过程中的磨损量生产过程中的磨损以及修复会使凸模尺寸变小，凹模的尺寸变大。（4）模具在分型面的合模间隙由于注射压力及模具分型面平面度的影响，会导致动模、定模注射时存在着一定的间隙。一般当模具分型面的平面度较高，表面粗糙度较低时，塑件产生的飞边也较小。飞边的厚度一般为0.020.1mm。因此，成型大型塑件时，收缩率对塑件的尺寸影响较大；而成型小型塑件时，制造公差与磨损量对塑件的尺寸的影响较大。常用塑件的收缩率通常在白分之几到千分之几之间。具体塑料的收缩率可查找相关手册或某种塑料

28、说明书10。2.凹、凸模工作尺寸的计算传统的成型零件设计方法一般为根据塑件结构及精度尺寸，并考虑塑料收缩率，计算出成型零件的工作尺寸，这种方法有以下几个缺点：（1）自由曲面的设计比较难；（2）曲面的尺寸不易表达清楚；（3）计算量大，设计效率低。为了克服以上缺点， 本次设计中采用了目前在模具设计制造行业具有领先地位的SolidWorks/imold 设计软件进行成型零部件的设计，只需在建立模型时写如收缩率，便可以自动生成尺寸合适的凹模与凸模11。3.镶件尺寸的计算由经验确定，定模镶件100mmx100mm、厚45mm，动模镶件100mmx100mm、厚21mm。镶件与模板之间的壁厚 b=35mm

29、 （2-9）式中：H模板高度，mm，h型腔高度,l1矩形型腔侧壁长度，mm,P型腔压力，Pa,一般为24.5-49MPa,E弹性模量，Pa。丁腈橡胶E=1.384MPa,fmax-型腔侧壁、支承板或型腔底板的最大变形量，mm。2.5 注塑模模架的设计2.5.1 概述结构零件是指模架和用于安装、定位、导向以及成型时完成各种动作的零件，如定位圈、浇口套、推杆板、复位弹簧、撑柱、挡销、拉料杆、推杆板先复位机构、三板模定距分型机构和紧固螺钉等。2.5.2 模架的设计1.模架分类二板模模架、三板模模架简化、三板模模架、非标准模架。2.模架的选用本设计选用二板模模架。二板模模架又称大水口模架，其优点是模具

30、机构简单，成型制品的适应性强。二板模模架应用广泛，约占总注塑模的70%。二板模模架由定模部分和动模部分组成，定模部分包括面板和定模板；动模部分包括推板、动模板、托板、支撑件方铁、底板及推杆固定板和推杆底板等。3.定模板和动模板开框尺寸的设计在定模板和动模板上加工出用于装配内模镶件的圆槽或方槽，叫开框。开框有通框和不通框两种。（1）开框的长、宽尺寸确定长度和宽度基本尺寸等于内模镶件的长度和宽度基本尺寸，公差配合取H7/m6。（2）开框的深度尺寸的确定如果分型面为平面：定模A板和动模B板上的开框深度分别比内模镶件的高度尺寸小0.5，使镶件装配后高出分型面0.5，以保证模具在生产时分型面的优先接触。

31、如果分型面为斜面或曲面：定模板和动模板上开框的总深度=镶件装配后的总高度-1。若无侧向抽芯，应尽量使动、定模开框长、宽和深度大致相等，若有侧向抽芯，则要视具体情况而定。方形模板开不通框时壁厚尺寸计算h=35mm （2-10）式中：h侧壁厚，mm,p成型压力，kg/cm2,c常数，随1/a而变，mm,A开框深度，mm,容许变形量，mm。 4.定模板和动模板大小的设计原则（1）确定模具的大致宽度，方法是在内模镶件宽度基础上加100mm，如果和小于等于250mm，则为小型模具；如果在250-350mm之间，则为中型模具；如果大于350mm，则为大型模具。（2）对于小型模具，定模板、动模板的长、宽尺寸

32、在内模镶件长、宽度基础上加80mm(单边加40mm)，然后取模具宽度的标准值；对于中型模具，定模板、动模板的长、宽尺寸在内模镶件长、宽度基础上加100mm(单边加50mm)，然后取模具宽度的标准值；对于大型模具，定模板、动模板的长、宽尺寸在内模镶件长、宽度基础上加120mm(单边加60mm)，然后取模具宽度的标准值。（3）龙记模架的宽度标准值有：150mm,180mm,200mm,230mm,250mm,270mm,290mm,300mm,330mm,350mm,400mm,450mm,500mm。500mm以后为特大模具，宽度为50的倍数。长度标准值为150mm,180mm,200mm,23

33、0mm,270mm,300mm,以后都是50的倍数。（4）定模板厚度，有面板时，一般等于框深a加20-30mm左右；无面板时，一般 等于框深a加3040mm左右。（5）动模板厚度，一般等于开框深度加3060mm左右。动模板厚度尽量大些，以增加模具的强度和刚度12。2.5.3 模架的尺寸计算1.定模座板尺寸为270mmx270mm、厚30mm。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M8 的开槽圆住头螺钉与顶模固定板连接；定位圈通过2 个M4 的开槽圆住头螺钉与其连接；定模座板与浇口套为H7/m6 配合。2.定模板尺寸为250mmx270mm、厚55mm用于固定型腔、导套。

34、固定板应有一定的厚度，并足够的强度，一般选择45 钢，调质230HB270HB。其上的导套孔与导套一端采用H7/n6 配合；定模板与浇口套采用H7/n6配合。 3.动模板尺寸为250mmx270mm、厚30mm用于固定型芯、导柱，其上还有滑块，一般选择45 钢，调质43HRC48HRC。4.垫块尺寸为48mmx270mm、厚80mm（1）主要作用在动模座板与支承板之间形成推出机构的动作空间，或调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。（2）结构形式可以是平行垫块或拐角垫块，改模具采用平行垫块。（3）垫块材料垫块材料为Q235A，也可用HT200、球墨铸铁等。因为铸铁材料有减震的作用，而

35、且价格便宜，满足要求，该模具垫块采用Q235A 制造。5.推板尺寸为150mmx270mm、厚20mm材料为45 钢；通过4 个M8 的开槽圆住头螺钉将其与推板固定板固定。6.推板固定板尺寸为150mmx270mm、厚20mm材料为45 钢；通过4 个M8 的开槽圆住头螺钉将其与推板固定。7.底板尺寸为270mmx270mm、厚25mm材料为45 钢2.6 合模导向机构的设计导向零件的作用：模具在进行装配和调模试机时，保证动、定模之间一定的方向和位置，导向零件要承受一定的侧向力，起导向和定位作用。当采用标准模架时，因模架本身带有导向装置，一般情况下，设计人员只要按模架规格选用即可。若需采用精密

36、导向定位装置，则须由设计人员根据模具结构进行具体设计13。2.6.1 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位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后变形。2.本设计选用4根导柱。3.该模具导柱安装在定模座板上。4.为了保证分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处应制有承屑槽，即可削去一个面或在导套的孔口倒角，该模具采用后者。5.在合模时，应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。2.6.2 导柱设计导柱是与安装在另一半模上的导套相配合，用以确定动、定模的相对位置，保证

37、模具运动导向精度的圆柱形零件。导柱的基本结构形式有两种：带头导柱（GB/T4169.4-1984）、带肩导柱（GB/T4169.5-1984）。1.该模具采用带头导柱。2.导柱的长度必须比凸模端面高度高出68mm。3.为使导柱能顺利地进入导向孔，导柱的端部常做成圆锥形或球形的先导部分。4.导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证具有足够的抗弯强度（该导柱直径由标准模架可知为 30mm）。5.导柱的安装形式，导柱滑动部分按H7 /h6间隙配合。6.导柱工作部分的表面粗糙度为R m a = 0.4 。由经验确定导柱直径30mm，长150mm。2.6.3 导套设计导套是与安装在另一半模上的导柱相配合，

38、用以确定动、定模的相对位置，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（ GB/T4169.2-1984）、带头导套（GB/T4169.3-1984）。1.结构形式：采用带头导套。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.导套外径与模板一端采用H7 / n6配合。导套材料可用淬火钢或铜（青铜合金）等耐磨材料制造，该模具中采用T8A。2.6.4 导向孔导向孔可以直接开设在模板上，且设计为通孔，这种形式的孔加工简单，适用于生产批量小，精度要求较高的模具。对导向孔的结构主要有四点要求，分述如下：1.形状为了使导柱进入导套比较顺利，在导套的前端倒圆角

39、，导柱孔最好打通，否则导柱进入未打通的导柱孔时，孔内空气无法逸出而产生压力，给导柱的进入造成阻力。2. 材料可用淬火铜或铜等耐磨材料制造，但其硬度应低于导柱硬度，这样可以改善磨擦，以防止导柱或导套拉毛。3. 导套的精度与配合一般 A 型用二级精度过度配合，B 型用二级精度静配合。4. 光洁度配合部分光洁度要求七级。导套的选择应根据模板的厚度来确定，材料为T8A 硬到HRC5055,或采用20 钢渗碳0.50.8 厚，淬硬到HRC5660.本设计导套装在公模板14。2.7 注塑模脱模系统设计塑件脱模的机构设计在注射成型 的每一循环中，塑件必须由模具型腔中脱出，脱出塑件的机构称为脱模机构或顶出机。

40、2.7.1 概述在注塑模中，将冷却固化后的塑料制品及浇注系统凝料从模具中安全无损坏地推出的机构称为脱模系统，也叫推出系统或顶出系统。2.7.2 设计原则1.模具打开时，制品必须留在有脱模机构的半模上 由于注射机的顶棍安装在动模一侧，所以注塑模的脱模系统一般在动模。这种模具结构简单，动作稳定可靠。2.防止塑件在推出时变形或损坏 正确分析制品对型芯的包紧力和对模腔的粘附力的大小及其所在部位，有针对性的分析选择合适的推出方式，使脱模力施于制品对模具包紧力最大，以及能够承受脱模力的部位。3.力求良好的塑件外观 在选择顶出位置时，应尽量设在塑件的内部或对塑件外观影响不大的部位。4.结构合理，工作稳定可靠

41、 脱模机构应推出可靠，运动灵活，制造方便，更换容易且具有足够的强度和刚度。5.位置合理，推出安全 模具的推杆要设置于制品包紧力最大的地方，且不能和冷却系统、侧向抽芯机构、支撑柱、螺钉等发生干涉。中间保持钢厚35。6.推出行程合理，制品可自由下落 脱模系统必须将制品完全推出，完全推出是指制品在重力作用下可自由落下。推出行程取决于制品的形状。对于锥度很小或没有锥度的制品，推出行程等于后模型芯的最大高度加510的安全距离，对于锥度很大的制品，推出行程可以小些，一般取后模型芯高度的1/22/3之间即可15。2.7.3 脱模机构的选择本模具选择了推杆脱模机构，推杆脱模机构是最简单、最常用的一种形式，具有

42、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。推杆的截面形状；可分为圆形，方形或椭圆形等其它形状，根据塑件的推出部位而定，最常用的截面形状为圆形；推杆又分为普通推杆和成型推杆两种，前者只是起到将塑件推出的作用，后者不仅如此还能参与局部成型，所以，推杆的使用是非常灵活的。推杆设计原则如下：1.推杆应设在推出阻力的最大处。2.推杆直径不宜过细。3.推杆应设在塑件的内表面上，推杆的端面一般比型腔的平面高出0.050.1mm，以免在塑件留下凸台。4.推杆与模具的配合间隙可以起排气作用，间隙值应小于塑料的溢出间隙值。5.在保证塑件的质量和顺利推出的情况下，推杆数量不宜过多，

43、推杆应布置均匀，使塑件受力平衡，推杆的布置应避开冷却水道和侧抽芯16。2.7.4 推杆的设计1.推杆大小设计的一般原则本设计采用的是扁形推杆推出。（1）因为下列理由，推杆外径尽量取较大值；防止因承受注射压力而弯曲；防止因推出阻力而弯曲、磨损，甚至断裂；防止制品推出时变形，顶白。（2）在不影响制品推出和位置足够时，应尽量采用相同型号及相同大小的推杆，以方便推杆采购和模具上推杆孔的加工。（3）推出零件和模具型芯的配合为间隙配合，配合公差为H7/f7，配合长度1020。2.推杆的固定形式推杆的固定形式有多种，但最常用的是推杆在固定板中的形式，此外还有螺钉紧固等形式。3.推出机构的复位脱模机构完成塑件

44、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。本设计采用弹簧复位机构，弹簧复位机构是一种最简单的复位方式。复位弹簧的作用是在注射机的顶棍退回后，模具的定模板、动模板合模之前，就将推杆板推回原位。推出时弹簧被压缩，而合模时弹簧的回力就将推出机构复位17。4.推杆的尺寸计算脱模力的计算 F=211N （2-11）式中：S制品的壁厚，m，E塑料的弹性模量，MPa，Q塑料成型的平均收缩率，%，l制品对型芯的包容长度，m，f制品与型芯之间的静摩擦系数，常取0.10.2，塑料的泊松比，系数， =1+fsincos1，模具型芯的脱模斜度。推杆直径的计算 d=0.

45、002m （2-12）式中：安全系数，常取=1.5，L推杆长度，m，F脱模力，N，N推杆数量，E塑料的弹性模量，MPa。2.7.5 弹簧弹簧的作用主要是缓冲，减振，储存能量。在注塑模具中弹簧作用主要有以下几方面。1.推杆固定板自动复位：装在复位杆旁边，制品推出后，将推杆拉回原位，恢复型腔的状态。它有先复位的功能。2.定位：用于侧向抽芯中的滑块定位，与当块一起使用。3.活动板、流道推板等活动零件的辅助动力。弹簧没有冲击力，且易疲劳失效，在模具中不允许单独使用。2.8 注塑模温度控制系统设计及排气系统设计2.8.1 概述模具中将熔体的热量源源不断地传递出去，或者将模具加热到模具正常的注射温度的那部

46、分结构就叫做温度控制系统。模具温度是指和制品接触的模具型腔表面温度，它直接影响熔体的流动、制品的冷却和制品的质量。模具的温度控制系统包括对模具冷却和加热两个功能。对于大多数塑料来说，模具都需要冷却。另外，对于采用热流道的模具，模具中也必须设置加热装置18。2.8.2 注塑模温度控制的重要性在注塑成型过程中，模具的温度直接影响熔体的填充、成型，制品的质量和模具的成型周期。1.模具温度对制品精度的影响模具温度过高，成型收缩不均，脱模后制品变形大，容易造成溢料和粘模。模具温度过低，则熔体流动性差，制品轮廓不清晰，表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷。模具温度的波动对制品的收缩率、尺寸稳定性、变形、应力开

47、裂、表面质量等都有很大的影响。2.模具温度对注塑周期的影响在整个成型周期中，冷却时间约占80。模具温度控制得好，熔体可以及时固化、开模及取出成型制品，缩短了成型周期，提高了劳动生产率；模具温度控制得不好，熔体固化得慢，不仅无法使模温下降，严重时模具甚至不得不停下来休息，结果加长了模具注射周期，降低了模具的劳动生产率19。3.对温度调节系统的要求（1）根据塑料的品种确定是对模具采用加热方式还是冷却方式；（2）希望模温均一，塑件各部同时冷却，以提高生产率和提高塑件质量；（3）采用低的模温，快速，大流量通水冷却效果一般比较好；（4）温度调节系统应尽可能做到结构简单，加工容易，成本低廉；从成型温度和使

48、用要求看，需要对该模具进行冷却，以提高生产率。2.8.3 冷却系统设计在塑料注射成型中，注入模腔中熔体的温度一般在200300之间，熔体在模腔中成型、冷却、固化成制品，当制品从模具中取出时，温度一般在60左右，熔体释放出的热量都传递给了模具。为保证正常生产，模具必须将这部分热量及时传递出去，使模具的温度始终控制在合理的范围内。模具中将这部分热量及时传递出去的结构就叫做冷却系统20。1.设计原则(1)尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡；(2)冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越好；(3)尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，与制件的壁厚距离相等，经验表明，冷却水管中心距B大约为

49、2.53.5D，冷却水管壁距模具边界和制件壁的距离为0.81.5B。最小不要小于10。(4)浇口处加强冷却，冷却水从浇口处进入最佳；(5)应降低进水和出水的温差，进出水温差一般不超过5。(6)冷却水的开设方向以不影响操作为好，对于矩形模具，通常沿宽度方向开设水孔。(7)合理确定冷却水道的形式，确定冷却水管接头位置，避免与模具的其他机构发生干涉。2.冷却时间计算依塑料种类，塑件壁厚而异，一般用下式计算：t= = 5.3（S） （2-13） 式中S塑件平均壁厚，S取1.75mm，塑料热扩散系数(m/s) =2.710，TS成型温度 200210 ，TS取205，TE脱模温度 7080 ，TE取75

50、， TM模具温度 5070， TM取60。3.塑料熔体释放的热量Q =nG=0.510(J/h) （2-14）式中n每小时注射次数，n=80（次），G每次的注射量(kg)G=21.0910(kg)，塑料成型时放出的热焓量，PP取310J/kg 。4.求冷却水孔直径根据体积流量，由塑料模具技术手册表3-44 查找，取冷却水孔直径d=6(mm)5.求冷却水在水孔中的流速=1.24（m/s） （2-15）6.冷却水管壁与水交界面的传热膜系数= =2.1210(w/mk) （2-16）式中 （pv）0.8与冷却介质温度有关的物理系数，由塑料模具技术手册表3-38 查找,（pv）0.8取8.4。7.传热

51、面积 T= T（T+T）/2 =75（20+25）/2 =52.5 （2-17）A= =2.9610(m) （2-18）8. 冷却水孔总长L L= =0.151（m） （2-19）9. 求模具上应开设的冷却水孔数nn=8.028(孔) （2-20）2.8.4 冷却回路布置型腔冷却回路设计，常采用型腔附近钻冷却水孔。采用内部钻孔法沟通，用堵塞或隔板使之形成规定的冷却回路，型芯冷却回路设计在型芯下部开设冷却回路。除了考虑塑件内外表面的温度趋于平衡外，还应考虑塑件各侧的温度一致，即模具冷却时要尽量保持型腔、型芯各处温度均匀一致，使塑件各处的冷却速度均衡，从而使各处的收缩更趋均匀，有效地防止变形的产生

52、。因此，模具上冷却水孔的布置至关重要。在管壁至型腔表面距离确定后，应尽可能使冷却水孔之间的距离小，才能保证型腔壁的温度均匀一致。同时，由于冷却介质的温度随冷却水道长度的增加而上升，使模具的型腔、型芯沿水道产生温差。因此，要求每个冷却回路的水道长度小于2m。在大型模具中应设置数条冷却回路，一条回路的进口位于另一条回路的出口附近。对于长条形塑件，减少冷却回路的长度，即减少模具的温差，从而保证塑件均匀冷却。2.8.5 排气系统的设计1.排气系统的概念及重要性注塑模属于型腔模，型腔中有大量空气，熔体快速进入型腔时，需要将这些空气即使排除。另外，当熔体在型腔内成型固化后开模时，制品和型腔壁会产生真空，空

53、气必须即使注入，模具中将气体排出和引进的结构统称为排气系统。注塑模的排气系统包括两个方面：（1）注塑模在注塑时，将模具型腔及浇注系统内的空气和塑料本身因受热或凝固产生的低分子挥发气体及时排出模外的结构，即模具的排气系统。（2）大型制品在开模时为避免制品粘定模或顶出制品时不致使制品变形而设计的引气系统。2.模具中气体的来源注射成型时，模具内的气体主要来自以下三方面：（1）模具浇注系统及型腔内的空气是气体的主要来源；（2）塑料中的水分因高温而变成的气体；（3）塑料及塑料添加剂在高温下分解形成的气体。3.型腔气体不能及时排出的后果模具型腔内的气体如果不能及时排出，就会影响制品的成型质量和注塑周期。具

54、体如下：（1）在制品表面形成流痕、气纹、接缝，使表面轮廓不清。（2）填充困难，或局部飞边。（3）熔体填充时气体被压缩而产生高温，造成制品困气处局部炭化烧焦。（4）气体被熔体卷入形成气泡，致使制品组织疏松，强度下降。（5）使制品内部残留很高的内应力，表面流痕和制品局部熔接不良，产生熔接痕，既影响外观，又影响熔接处的强度。（6）气体无法及时排出，必然降低熔体填充速度，使成型周期加长。2.8.6 注塑模的排气方式模具的排气可以利用流道排气，分型面排气，排气槽排气，镶件配合面及侧向抽芯机构排气；利用排气杆、推杆与动模镶件的配合面、透气钢等排气。2.8.7 排气设计原则通常，选择排气槽的开设位置时，应遵

55、循以下原则：1.排气口不能正对操作者，以防熔料喷出而发生工伤事故；2.最好开设在分型面上，如果产生飞边易随塑件脱出；3.最好设在凹模上，以便于模具加工和清模方便；4.开设在塑料熔体最后才能填充的模腔部位，如流道或冷料穴的终端；5.开设在靠近嵌件和制件壁最薄处，因为这样的部位最容易形成熔接痕； 利用配合间隙排气（在分型面之间，推出机构与模板之间及活动型芯与模板之间的配合间隙，可进行排气）。间隙值不要太大，一般为0.030.05mm，利用配合间隙排气，一般应用于中小型简单注射模。本设计利用配合间隙排气，不必再开设专门的排气槽。2.9 注塑模具的建模仿真1. 仿真的大概过程下图所示图25 初始状态图

56、26 开模图27 顶出图28 塑件脱落图29 复位图210 合模2. 仿真具体过程仿真具体过程已做成视频。第3章 注塑模具尺寸校核3.1 注塑机的校核1.注射压力的校核SZ-60/40 卧式注射机的注射压力为180MPa，丁腈橡胶的注射压力为70140MPa，所以能够满足要求。2.按注射机的锁模力的校核塑件和流道凝料的投影面积及所需锁模力的计算流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积，在模具设计前是个未知值， 是每个塑件在分型面上的投影面积 的0.2 倍0.5 倍，因此可用0.35n（n 型腔数）来进行估算： A=n + =1.35 n =3554.31672 （3-1）F =AP=3554.31672 35=124.4KN （3-2）式中F注射机的额定锁模力（N），单个制品在模具分型面上的投影面积（mm2）。浇注系统在模具分型面上的投影面积（mm2），P塑料熔体在模腔内的平均压力（MPa），通常模腔内的压力为2040Mpa。本设计中取模腔内的平均压力为35Mpa。注射模从分型胀开的力（锁模力）应小于注射机的额定锁模力，既F =124.4KN400KN （3-3）符合要求3.开模行程的校核Smax S=H1+H2+510=3