毕业设计（论文）收音机外壳精密塑料模具的设计与制造

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1、本科毕业设计(论文)（小初号，宋体，加粗，居中）题目：收音机外壳精密塑料模具的设计与制造（二号，宋体，加粗居中）院 （系）： 工业中心 专 业： 机械设计制造及其自动化班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 年 月（四号，宋体、居中） 收音机外壳精密塑料模具的设计与制造摘 要塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。本论文介绍了注射成型的基本原理，对注塑产品提出了基本的设计原则，详细介绍了注射模具分型面的选择，浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明。设计成型零部

2、件以及设计合理的推出机构。对设计进行验证主要是对注射机的相关重要参数进行验证，包括模具闭合厚度、模具安装尺寸、模具开模行程、注射机的锁模力等。在校验合格后，进行成型零件加工工艺过程的制定，既要保证塑件的质量，又要兼顾经济性。最后则是模具的装配环节，包括制定装配步骤、明确注意事项等。通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理；通过对AutoCAD的学习，可以建立较简单零件的零件库，从而有效的提高工作效率。关键词： 注射模； 成型零件；分型面AbstractPlastic industry is grows now one of quickest

3、 industry classes in the world, but casts the mold is development quick type, therefore, the research casts the mold to understand the plastic product the production process and improves the product quality to have the very big significance.This design introduced the injection takes shape the basic

4、principle, to cast the product to propose the basic principle of design; Introduced in detail Divides the profile 、the cold flow channel injection evil spirit mold pours the system, the temperature control system and goes against the system the design process, and has given the explanation to the mo

5、ld intensity request. Design shaped parts，reasonable drawing mechanism and so onThe design should be certificationPrimarily related to the injection machine of important parameters for the certification including die close thickness sizes，the name distance，injection machine of the die draw force and

6、 so onAfter Qualified in check，the molding parts machining process design must ensure that the quality of Supervision taking into account the economyFinal assembly is part of the mold，which including the design of assembly steps，clear proceeding required attentionThrough this design, may to cast the

7、 mold to have a preliminary understanding, notes in the design certain detail question, understands the mold structure and the principle of work; Through to the PROGRAM study, may establish the simple components the components storehouse, thus effective enhancement working efficiency.Key word: Injec

8、tion mold； Shaped parts；Divides the profile目 录1 绪论11.1课题的背景和现实意义11.2模设计原则11.3成型模具工业和技术发展方向21.4研究主要内容31.5设计的性质、任务和学习方法及其关键问题32塑料的工艺性及塑件结构工艺性分析52.1工艺性分析52.2工艺性分析63选择成型设备114确定模具结构134.1确定分型面134.2定浇注系统形式134.3侧向分型机构的确定174.4脱模机构的确定214.5导向机构的确定234.6型芯型腔结构形式254.7排气形式的确定285 成型设备校核及模具设计计算295.1注射机的校核295.2型腔成型尺寸

9、计算305.3成型零部件的刚度强度较核365.4模具成型零部件406 温度调节系统446.1冷却系统的设计要求447 典型模具零件加工制造方法468模具设计成型方案488.1主视图插入488.2模具动作过程48参考文献49致 谢501 绪论1.1 课题的背景和现实意义目前，在精密塑料模具方面，取得了比较好的进展。在制造技术方面，首先是采用CAD/CAM技术，用计算机造型、编程并由数控机床加工已是主要手段，CAE软件也得到应用。一般均采用内热式或外热式热流道装置。少数单位采用具有世界先进水平的高难度蒸发式热流道模具，完全消除了之间的浇口痕迹。气体辅助注射技术已成功得到应用。在高校多色注射的应用和

10、抽芯脱模机构的创新设计方面，也取得较大的进展。在精度方面，塑件的尺寸精度可达IT67级，分型面接触间隙为0.02mm，末班的弹性变形为0.05mm，型面的表面粗糙度为Ra0.02-0.025m。塑料模寿命已达100万次，但模具制造周期仍比国外长2到4倍，总体水平与国外比上有较大差距。所以有必要设计研究精密塑料模具。 这次我的课题是收音机后壳精密塑料模具的设计与制造。我感觉所需的知识已超出了课本的知识，但正是这样，才更有锻炼的价值。这其中要用大量的CAD/CAM/CAE技术，Pro/E造型。能够让我对一副模具的设计过程有了更深一个层次的了解，检查我对知识的掌握能力和动手能力，我想我在这次的设计中

11、一定会尽全力做好的！1.2 注射模具设计原则在设计注射模，一般应遵循以下原则：1、合理的模具结构.这是获得正确的塑件尺寸和主要条件之一。2、工件的侧孔和侧凹,应考虑嵌镶抽芯机构。3、模具的推杆顶出机构,要在使用时推出迅速可靠。4、设计的模具,在零件成形后,其浇道浇口的去除应容易.在设计时尽量要采用潜伏浇口或能自动脱落的点浇口。5、模具注射成形的零件,其表面粗糙度应细微硬度要高,使用寿命要长。6、设计的模具应制造容易生产周期要短成本要低廉。7、择分型面时,应确保塑件应在注射后留在动模一侧。8、选择容易成型的浇道和流道。9、设计时,要选择能迅速准动型腔与型芯的背信弃义水道。10、设计的模具,应易实

12、现自动化生产,并长期连续运转而不出故障。1.3 塑料成型模具工业和技术发展方向（1）设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造了良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。（2）推广应用热流道技术、气辅注射成型技

13、术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且其常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要

14、。（3）开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。（4）应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。（5）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。1.4 课题研究的主要内容1.4.1塑件结构特点：本次设计的内容是要收音机外壳注射模具。首先它属于壳类，经测量属于薄壁制件，整体结构比较规则，但是成型部分比较复杂，且是不对称结构，所以需要对很多尺寸逐一进行分析。制件两个侧表面上有孔需要成型，要使用侧抽芯结构

15、，上表面有有很多小孔且中心距比较小，也不易成型。收音机外壳除了美观在使用性能上也有一定的要求。因此材料选用HIPS（改性聚苯乙烯）。，所给的材料为改性聚苯乙烯,收缩率为0.561.4.2.分型面的确定:模具上用以取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面，是动定模的分界面。分型面受塑件在模具中的成型位置，浇注系统设计，塑件结构工艺性及尺寸精度的位置，塑件的推出，排气等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，以选出较为合理的方案。1.4.3成型零件的设计:型腔数量的确定一般要考虑技术，生产管理等多方面的因素，一般从经济的角度出发，订货量大时可选用大型机，多型腔模具。当尺寸精度和

16、重复性精度要求很高时，应尽量减少型腔的数目。多腔模的制造成本高于单腔模，但不是简单的倍数比。因此，从塑件成本中所占的模具费比例来看，多腔模比单腔模要低。制造难度上，多型腔模的制造难度比单腔模大，当其中一个腔先损坏时，应立即停机维修，影响生产。本次设计考虑制件的外形结构与配合要求初选为一模一腔1.4.4浇注系统设计:零件采用轮辐式浇口，这种浇口多用于底部有大孔的圆筒形或壳型塑件。将主浇道设计成圆锥形，锥度为4度。1.4.5温控系统设计:对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的

17、分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。显然，我们设计的模具是平衡式的，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同。1.4.6脱模机构设计:塑件要顺利而不影响质量地从型芯口脱模，必须设置合适的脱模机构。本模具采用推杆推出机构，用推杆定距，首先由弹簧使定模板随动模部分一起移动，以便拿出浇注凝料。为了使顶出机构顺畅，设有导向装置，导柱同时也作支柱用，提高支承板的刚度。1.4.7通过MOLDFLOW对塑件的浇口开设位置分析，分型面位置选择在塑件的底面，具体设计由PRO/

18、E拆模获得侧向分型采用斜导柱，模具顶出系统由推杆推出。应用 Moldflow进行注射阶段流动分析：首先在PRO/E中创建实体模型，保存为 IGS格式,再导入到MPI(Moldflow Plastics Insight) 中。网格划分，得到三角单元和相应适合的纵横比。Moldflow软件可以根据模型几何形状以及相关材料参数、工艺参数分析出浇口的最佳位置。用户可以在设置浇口位置之前进行浇口位置分析，根据这个分析结果设置浇口位置，从而避免由于浇口位置设置不当可能引起的制件缺陷1.5 本次设计的性质、任务和学习方法及其关键问题1.5.1 设计目的通过这次的毕业设计，可以使我掌握模具制造的基本专业知识和

19、常用工艺方法，了解和掌握先进模具制造技术，具备分析模具结构工艺性的能力，提高模具设计的综合水平。通过对收音机外壳这个较为复杂件的设计培养个人独立思考的能力，增加个人对知识系统连贯分析的能力1.5.2 设计任务1、 题目名称：收音机后壳精密模具的设计与制造2、 设计内容（1） 设计收音机后壳外形结构尺寸，绘制零件图一份（2） 设计图纸要求：绘制塑料模具结构总图及所有零件图;至少有一张3#图纸应用CAD软件绘制（3） 便携设计说明书一份。（4） 模具设计制造经济与环保分析（5） 开题报考，中期小结，总结各一份2 塑料的工艺性及塑件结构工艺性分析要设计出完美的塑料制件，需要考虑以下几点：1、塑件的物

20、理力学性能，如强度、刚度、韧性、弹性、吸水性以及对应力的敏感性，不同塑料品种其性能各有所长，在设计塑件是应充分发挥其性能上的优点，避免或补偿其缺点。2、塑料的成型工艺性，如流动性、成型收缩率及收缩率的各项差异等。塑件形状应有利于成型时充模、排气、补缩，同时能使热塑性塑料制品达到高效、均匀冷却或是热固性塑料制品快速均匀的固化。3、塑件结构应能使模具总体结构尽可能简化，特别是避免侧向分型抽芯机构。使模具零件符合制造工艺要求。2.1 塑料工艺性分析收音机在日常生活中被人们广泛使用，它随着社会的变迁而不断改进完善，无论是从加工工艺功能完善，还是外观设计都在不断突破。最引人关注的还是在造型外观设计上的改

21、变，一款新颖的设计很容易吸引人们的关注，成为大家购买的主要原因之一，可以极大程度上引领消费潮流。收音机的外壳则是直接刺激消费者的视觉，因此从外观和实用性能上都是非常重要的。本次设计的内容是要收音机外壳注射模具。首先它属于壳类，经测量属于薄壁制件，整体结构比较规则，但是成型部分比较复杂，且是不对称结构，所以需要对很多尺寸逐一进行分析。制件两个侧表面上有孔需要成型，要使用侧抽芯结构，上表面有有很多小孔且中心距比较小，也不易成型。收音机外壳除了美观在使用性能上也有一定的要求。因此材料选用HIPS（改性聚苯乙烯）。HIPS的性能: HIPS为PS的改性材料，分子中含有5-15%橡胶成份，其韧性比PS提

22、高了四倍左右，冲击强度大大提高(高抗冲击聚苯乙烯）,已有阻燃级、抗应力开裂级、高光泽度级、极高冲击强度级、玻璃纤维增强级以及低残留挥发分级等。标准HIPS的其它重要性能:弯曲强度13.855.1MPa；拉伸强度13.841.4MPa；断裂伸长率为1575；密度1.041.06 gml；它具有PS具有成型加工、着色力强的优点。HIPS制品为不透明性。HIPS吸水性低，加工时可不需预先干燥。 2 .HIPS的工艺特点: 因HIPS分子中含有5-15%的橡胶，在一定程度上影响了其流动性，注射压力和成型温度都宜高一些。其冷却速度比PS慢，故需足够的保压压力、保压时间和冷却进间。成型周期会比PS稍长一点

23、，其加工温度一般在190-240为宜。HIPS树脂吸收水分较慢，因此一般情况下不需干燥。有时材料表面的水分过多会被吸收，从而影响最终产品的外观质量。在160F下干燥23h就可去掉多余的水分。HIPS制件中存在一个特殊的“白边”的问题，通过提高模温和锁模力、减少保压压力及时间等办法来改善，产品中夹水纹会比较明显。基于以上理由，结合成本费用问题的考虑，选用HIPS料比较合适。2.1.1 注塑成型的工艺参数1、因有为HIPS容易产生“白边”问题，所以要适当提高模温和锁模力。2、在外形设计上避免容易长生“白边”的因素3、预热：（1）温度80-100 （2）时间：1-2s 4、料筒温度： （1）后段：2

24、10-230（2）中段：230-250 （3）前段：250-2705、模具温度：80-90 6、注射压力：70-100 MPa 7、成型时间： （1）注射时间20-60s （2）高压时间：0-3s （3）冷却时间：20-90s （4）总周期：50-160s8、螺杆转速：48r/min 9、适用注射机类型：螺杆、柱塞均可2.2 塑件工艺性分析2.2.1 塑件的工艺性分析是指对塑件的结构形状、材料的成型特点等方面去考察塑件。塑件工艺性分析的内容有以下几个方面：（一）制品的几何形状（二）制品的技术要求（三）制品的尺寸,公差及设计基准（四）制品所用的塑料名称、牌号及成型特征（五）制品的表面要求塑件工艺

25、性分析的目的有以下几点：（一）了解塑件的基本结构形状（二）了解塑件材料的成型特点（三）根据塑件及其材料的特征初步确定大体的成型方案 图1 塑件三维图2.2.3 塑件的基本结构形状分析该制件为收音机外壳，它的形状基本规则，属于不对称结构，结构复杂程度中等，有两个侧抽芯机构。制件颜色为不透明色，需要和收音机后盖有配合要求，表面要求光滑，外形美观，避免毛刺。大批量生产。1、脱模斜度由于塑件在模腔内产生冷却收缩现象，使塑件紧包模腔中的型芯和型腔中的凸出部分，使塑件取出困难，强行取出会导至塑件表面擦分，拉毛，为了方便脱模，塑件设计时必须考虑与脱模（及轴芯）方向平行的内、外表面，设计足够的脱模斜度，一般1

26、130。一般型芯斜度要比型腔大，型芯长度及型腔深度越大，则斜度不减小。本制件的设计便于脱模。2、 壁厚根据塑件使用要求（强度，刚度）和制品结构特点及模具成型工艺的要求而定。壁厚太小，强度及刚度不足，塑料填充困难，壁厚太大，增加冷却时间，降低生产率，产生气泡，缩孔等 。要求壁厚尽可能均匀一致，否则由于冷却和固化速度不一样易产生内应力，引起塑件的变形及开裂。该制件的平均壁厚为1.5mm3、圆角塑件所有转角处都以圆角（圆弧）过渡，因尖角容易应力集中。塑件有圆角，有利于塑料的流动充模及塑件的顶出，塑件的外观好，有利于模具的强度及寿命。2.2.3 尺寸精度及表面粗糙度1、影响塑件尺寸精度的因素十分复杂，

27、主要有模具制造的精度、模制时由于工艺条件的变化引起成型收缩率的波动，同时由于磨损等因素会造成模具尺寸不断变化，活动配合间隙的变化以及模制件脱模斜度都会影响塑料制件的精度。塑件精度的确定应该合理，在满足使用要求前提下尽可能选用低精度等级。本制件根据材料的特性及成型制件的要求，公差等级选用MT4,未注公差尺寸等级选用MT6.2、塑料制品的表面状态的改善除了成型工艺上尽可能避免冷疤、云纹等缺陷外，模具型腔的粗糙度起着决定性作用。模具使用中由于型腔磨损而使表面变粗糙，应随时予以维护。透明制品要求型腔和型芯的粗糙度相同。对于本设计中的制品，不透明制件应该根据情况分别考虑，非配合表面和隐蔽的面可取较大的表

28、面粗糙度。2.2.4 塑件的基本尺寸密度=1.05 g/cm 零件平均壁厚 t =1.5mm由软件算出体积 V=16.95cm 质量M=*V=17.798258g 图2 塑件CAD图2.2.5 注塑模成形方案分析由以上制品工艺性分析得到，该制件的外表面不允许有顶杆的推出痕迹，并要保证产品表面质量，颜色靓丽。所以在以上基础上产生以下模具设计方案，如下：方案一：一模一腔，收音机外壳外表面由型芯型腔组成，内部由型芯完成。两侧壁上的孔采用斜导柱进行侧向抽芯，浇道点浇口，使用推杆推出，复位杆复位。方案二：一模两腔，收音机外壳外表面由型芯型腔组成，内部由型芯完成。制件相对放置，两侧壁上的孔采用斜导柱进行侧

29、向抽芯，侧浇口进浇，使用推杆推出。方案三：一模两腔，收音机外壳外表面由型芯型腔组成，内部由型芯完成。制件对称放置，两侧壁上的孔采用斜导柱进行侧向抽芯，浇道点浇口进浇，使用推杆推出，复位杆复位。该制品几何形状比较简单，对表面要求比较高，其它方面无特殊。采用方案一收音机外壳外部由型芯型腔组成，内部由型芯完成，一模一腔的模具制造简单，成本比较低，虽然生产效率不是很高，但是能满足该制件的生产要求，且模具修理方便，因此合理。第二个方案中，一模两腔，收音机外壳外表面由型芯型腔组成，内部由型芯完成。制件相对放置，两侧壁上的孔采用斜导柱进行侧向抽芯，侧浇口进浇，使用推杆推出。这样设计虽然生产效率会提高，但是模

30、具复杂，提高生产成本，若一个型腔出现问题修理比较麻烦，且进浇处容易产生毛刺等，使其配合面出现问题。所以不采用。第三个方案中，除了采用方案二中的成形方法。进浇位置有所改善，但是该模具的开模行程会增大，是整个模具加大，对于这样的一个制件是不必要的。在该制件的模具设计中若采用一模多腔设计，虽然生产效率比较高，但是由于该制件需要外形两侧同时分型抽芯，故设计模具较为复杂，且模具造价费用较高，不宜采用。经过以上分析，综合考虑选用方案一的各种机构设计的模具是最合理的，故安第一方案进行设计。采用三板式结构： 图3 三板式模具结构3 所选成型设备由上述的材料的工艺性能和塑件的基本尺寸等，所选的设备为海天HTF9

31、0W1注塑机4 确定模具结构第一节 确定分型面如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：分型面应选在塑件外形最大轮廓处。1) 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。2) 保证塑件的精度要求。3) 满足塑件的外观质量要求。4) 便于模具加工制造。5) 对成型面积的影响。6) 对排气效果的影响。7) 对侧向抽芯的影响。其中最重要的是第5）和第2

32、）、第8）点。为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面工易于加工的分型面。如图所示图4-1 分型面的选择显然分型面要在A、B两面中选择。A面和B面均为平面，可以做分型面，但是考虑到制件的工艺性和分型的难易程度，A面为最大轮廓面且容易分型，因此选择A为分型面。第二节 确定浇注系统形式一、 主流道尺寸主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。在本次设计中，设计主流道位置垂直于分型面，为了便于流道凝料的脱出设计成具有2-4锥角的圆锥面内壁有Ra =0.4m以下的粗糙度，在内壁研磨和抛光时应注意抛光方向，不形成垂直于脱模方向的划痕，否则会发生脱出困难而造成成型中断。

33、主流道与喷嘴接触处多做成半球形凹坑，二者紧密配合，避免高压塑料融体溢出。凹坑球半径R2应比喷嘴球头半径R1大1-2mm，主流道小端直径应比注塑机喷嘴口直径约大0.5-1mm以上，常取4-8mm，其锥角不宜太大，一般取2- 6。图4-2 喷嘴与主流道衬套的触面尺寸关系 图 4-2(1)由SR2 = SR1 +12（mm）8,其中 SR1 = 15 mm SR2= SR1 +2= 15 + 12 = 1617 mm(2)d= d1 + (0.51) , d1 = 4 mm， d= d1 +(0.51)=4 +(0.51)=4.55mm (3)h= (1/32/5)R2 =( 1/32/5)14 =

34、4.75.6(mm)，取5mm,(4) =2 4,取=3 （5）r= 13 mm ,取r= 2 mm二、 浇口套设计由于主流道与注塑机的高温喷嘴反复接触和碰撞，所以设计成独立的主流道衬套。选用优质钢材制作并经热处理提高硬度。当主流道贯穿几块模板时，必须采用主流道衬套，以避免在模板间的拼缝处溢料，以致主流道凝料无法脱出。本次设计将主流道衬套的大圆盘设计成模具定位圈，在安装模具时起定位作用。衬套用T8或T10经沾火HRC 5055。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

35、。浇口套的规格有12，16，20等几种。由于注射机的喷嘴半径为15，所以浇口套的取R16。三、主流道衬套的固定用定位圈配合固定在模具的面板上。形式如下：图4-3 主流道与定位圈的关系四、 分流道的设计在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。1、截面形状从压力传递角度考虑，要求有大的流道截面积。从散热少考虑应有小

36、的表面积S。分流道表面粗糙度，常取Ra 0.631.6m。以增大外层流动阻力，避免熔流表面滑移，使中心层具有较高剪切速率。选择U形断面分流道。2、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为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6m左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。实际加工时，用铣床铣出流道后，稍微省一下模，省掉加工纹理就行了。（省模：制造模具的一道很重要的工序，一般配备了专业的省模工人，即用打磨机，沙纸，油石

37、等打磨工具将模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。）五、浇口形式和尺寸浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：（1）尽量缩短流动距离。（2）浇口应开设在塑件壁厚最大处。

38、（3）必须尽量减少熔接痕。（4）应有利于型腔中气体排出。（5）考虑分子定向影响。（6）避免产生喷射和蠕动。（7）浇口处避免弯曲和受冲击载荷。（8）注意对外观质量的影响。在本设计中，有两种方案可以选择：方案一：侧浇口进浇。侧浇口又称边缘浇口，国外称之为标准浇口。侧浇口一般开设在主分型面上，截面形状易于加工和调整修正。多型腔模常采用测浇口。塑料熔体于型腔的侧面充模，其截面形状多为矩形狭缝，调整其截面的厚度和宽度可以调节熔体充模时的剪切速率及浇口封闭时间。这种浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，但是它普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，

39、且有浇口痕迹存在，会形成熔接痕、缩孔、气孔等塑件缺陷，且注射压力损失大，对深型腔塑件排气不便。所以从制件的要求与型腔的分布上不采用此方案。方案二：点浇口进浇。点浇口是一种尺寸很小的浇口。物料通过时有很高的剪切速率，这对于降低假塑性流体的表观粘度是有益的，熔体粘度在高速剪切力场中减小后，将在一段时间内继续保持该粘度进入型腔，尽管这时型腔中的剪切速率已经降低。同时熔融物料通过小浇口时还有摩擦生热提高料温的作用，使粘度进一步降低。点浇口适用于表观粘度对剪切速率敏感的塑料熔体和粘度较低的塑料熔体。点浇口在开模时容易实现自动切断，制件上残留浇口痕迹很小，故被广泛采用。根据本塑件的特征，考虑左右两侧不对称

40、，一模一腔，且表面无痕迹，所以宜选用第二种方案，采用点浇口进浇。点浇口的直径为0.4-2mm，浇口台阶长度为0.5-1.2mm.六、冷料井在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约1025mm的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料井。根据需要，不但在主

41、流道末端，也可在各分流道转向位置，甚至在塑件型腔末端设置冷料井。冷料井一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处），其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的1.52倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积，本模具中因主流道和分流道是在一个竖直面上，因此冷料井的位置设在主流道与分流道之间，实际上只要将分流道垂直向延长一段距离就行了。第三节 侧向分型机构的确定侧向分型与抽芯机构简称侧抽机构，用来成型具有外侧凸起、凹槽和孔的塑件；成型壳体制品内侧的局部凸起、凹槽和盲孔。当塑件上具有与开模方向的内外侧孔或侧凹时，塑件不能直接脱模，必须做成抽芯机构。抽芯机构有斜导柱、斜滑块、侧

42、型芯、锁紧块、导滑槽、定位装置组成。因为该制件有两个圆孔和一个方孔，一圆孔和一方孔在一边，可以做成两个侧抽芯，故须抽芯机构。斜导柱驱动的侧向分型或抽芯机构最广泛。本次课题我就采用了斜导柱来成型两侧孔机构。图4-4 侧抽芯机构示意图一、斜导柱抽芯机构1、斜导柱斜导柱的斜角一般是15-20，最大不超过25，与固定板之间H7k6过渡配合。斜导柱只起到驱动滑块的作用，滑块的运动平稳性靠导滑槽与滑块间配合精度来保证，滑块的最终位置由楔紧块保证，斜导柱与滑块斜孔的配合比较松.斜导柱圆锥部的斜角要大于斜导柱的圆角. 斜导柱与滑块孔建保持0.51mm的间隙。斜导柱在动模，滑块在定模的结构。斜导柱尺寸如下图：图

43、 4-5 斜倒柱尺寸2、滑块滑块可以是瓣合模滑块，也可以是型芯滑块。滑块可以做成整体式也可以做成组合式。本设计采用整体式型芯滑块。成型部分可选用优质钢材单独制造和热处理。滑块的底面和两侧为滑动面，应有足够的硬度和较低的粗糙度，以增加耐磨性。3、导滑槽对导滑槽与滑块的配合要求是运动平稳，不宜过分松动，亦不宜过紧，采用T型导滑槽，做成整体式。设计时滑块与滑槽上下左右各有一个面相配合（动配合H8/f7），其余面之前则留出0.5-1mm的间隙。导滑槽表面应有足够的硬度（HRC52-56）,应稍硬于滑块，为了使滑块运动时不偏斜，滑块的滑动面要有足够的长度，最好为滑槽宽度的1-1.5倍，滑块在完成抽拔动作

44、停止运动时，其滑动面不一定全长都留在导滑槽内，但留在滑槽内部分的长度应不少于滑块的宽度，以免滑块倾斜发生复位困难。4、滑块的定位装置分型抽芯结束后当滑块与斜销相互离开时，滑块必须停留在刚分离的位置上，以便合模时斜销能顺利进入滑块斜孔，因此必须设置滑块定位装置。本设计中选用的是弹簧止动销定位，该定位结构简单，在中小型模具中广泛应用。图4-6弹簧止动销5、楔紧块当塑料熔体注入型腔后，它以很高的压力作用于型芯或瓣合模块，迫使滑块外移。作用力等于塑料压力和沿滑动方向塑料作用在型芯和模块上投影面积的乘积。由于斜销的刚度较差，故常用楔紧密面来承受这一侧向推力，同时斜销的精度往往不能保证滑块准确定位，而精度

45、较高的楔紧面在合模时能够确保滑块位置的精确性。楔紧块表面应有足够的硬度（HRC52-56），以免擦伤和变形。本设计中因有两个侧抽芯，因此需用两个楔紧块，其固定方式分别为依靠配合固定，另一个采用螺钉和圆柱销固定。楔紧块的斜角应略大于斜销的斜角，这样开模时楔紧块的斜面能很快的离开滑块，不会发生干涉现象，一般比斜销斜角大2-3。二、侧抽芯计算1、抽拔距将型心从成型位置抽至不妨碍塑件脱模的位置，型心所移动的距离称为抽拔距。抽芯距应保证型芯从成形位置抽拔到不妨碍塑件的取出。抽芯距即型芯（滑块）移动的距离，应等于侧面型孔或凹凸深度加23mm。该制件侧面型抽拔距为s=2+(23)mm=45mm因此，完成S抽

46、拔居所需的开模行程HH = S ctg=5ctg 200 =13.75mmH =L3cosL3斜导柱工作部分长度（mm）L3=H/ cos=13.75/cos 20=14.63mm 2、 抽拔力Q=Ahq(cossin)式中，Q抽拔力（N）；A 型芯被塑件包紧的断面形状周长（mm）；h型芯成型深度（m）；q 由于塑件收缩形成的单位正压力8-10Mpa，取10Mpa; 摩擦系数，取0.1；脱模斜度（0）。Q1=（681+580.5+22）10(0.1cos20-sin20)=271.7N斜导柱所受的弯曲力N1= =271.727 NQ2=281.510(0.1cos20-sin20)=186.8

47、9N斜导柱所受的弯曲力N2= =186.911 N3、斜导柱直径：d1=6.35mmd2=5.6mm所以本设计中两个侧抽芯斜导柱直径均取12mm。第四节 脱模机构的确定推出机构或称顶出、脱模机构，常用的有推杆、推管、推件板三种结构形式。标准中推荐了使用最多的推杆机构中的推杆、推板及推杆固定板等通用标准零件。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。脱模时塑件不变形，不损坏，顶件位置位于制件不明显处。推出机构总的设计要求为：1）推出机构应尽可能设置在动模上，以便利用注射机驱动推出机构，当塑件因形状等关系不能保证留在动模端时，则须采用强留措施，或在

48、定模上设置推出机构。2）推出机构须动作可靠、运动灵活、制造方便、维修与更换容易。3）根据塑件的尺寸、形状及塑件材料等选用推杆、推杆的位置及数量，以保证塑件不发生变形、破裂、擦伤，以及外观、精度等质量要求。因此，推杆应设置在塑件承力较大的位置，如肋部、凸缘、壳体壁等处。4）对塑件推出阻力较大的部位，须有足够的推出力，以保证塑件各部位均匀推出。5）推杆孔须与推板运动方向平行，其与推杆的配合不能过紧或过松，避免推杆折损或产生毛边，造成不易推出，标准规定采用 H7/f6 配合。6）推出力或称脱模力的确定及计算。塑件在冷却时，将包紧型芯或凸模，产生包紧力。包紧力的大小，与塑件的收缩率、塑件的壁厚和形状及

49、大小所形成的塑件刚度，塑件对型芯和型腔表面的粗糙度及加工纹向等都因素所形成的摩擦阻力、塑件材料及其对型芯及型腔的粘附力、以及注射压力、开模时间、脱模斜度等都有关系。对于不通孔壳形塑件脱模时，还须克服大气压力。但在计算和确定脱模力时，一般只考虑主要因素，进行近似计算，并使确定的脱模力大于上述诸因素所形成的阻力。此阻力在开模的瞬间最大，所以，计算的脱模力为初始脱模力。一、脱模力的计算当脱模开始时，阻力最大。脱模力中包括四个内容：即塑间从模具上脱出的摩擦阻力、大气压力、塑件对钢材的粘附力、脱模机构的运动阻力。根据t/l=2.5/110=0.0231/20 所以该制件属于薄壁矩形件。对于薄壁矩形件Q=

50、+B10 (N)式中：Q 脱模力 （N）；t 塑件平均壁厚 （cm）;E 塑件弹性模量（N/ cm2）; S 塑件平均成型收缩率 （ mm/mm ）; L 包容凸模的长度 （cm）; f 塑件与钢的摩擦系数 ； m 塑件的帕松比； B 型腔投影面积(cm2)。查9P242 表5-9塑件脱模力计算参量：塑件底部有孔，10B几乎为0。对于PP: E=185000 N/ cm2;S=0.005 ；f=0.5；m=0.39Q=+B10Q=1213.115N二、脱模机构的形式1、推杆脱模机构一般用于脱模力小的腔类塑件：（1）推杆的导向配合部分较短。（2）推杆材料：45 钢，T8 或T10 钢，HRC 5

51、0 以上。（3）与推杆孔的配合 间隙配合。（4）推杆的固定形式。（5）推杆的结构形式。图4-7 推杆2.推杆强度计算：公式:d=其中： D圆形推杆的直径(cm)-推杆长度系数(0.7)l推杆长度(cm)n推杆数量E推杆材料的弹性模量(N/cm)钢 E=21000000=2.1107Q总脱模力(N) d=0.204cm=2.04mm实际应用时选择的推杆直径为d=5mm 2.04mm,所以推杆合格。3. 推杆的应力校核公式:= (N/cm)-推杆应力(N/cm)-推杆钢材的屈服极限强度(N/cm)一般中碳钢 =32000(N/cm)合金结构钢 =42000(N/cm)=772.688（N/cm）校

52、验合格三、推杆复位机构推杆脱模机构用复位杆复位是最常见的。复位杆应对称布置，本设计中选用一根复位杆。与复位杆头部接触的定模板应淬火。采用复位杆复位时至于当模具完全闭合时，复位动作才告完成。第五节 导向机构的确定塑料模闭合时为保证型腔形状和尺寸精度的准确性，应按一定的方向和位置合模，所以必须设有导向定位机构，常见的导向定位机构是在模具型腔四周设24对互相配合的导向柱和导向孔。一、导向零件作用：（1）定位作用。为避免模具在装配时因方向搞错而损坏成型零件，并在合模后使型腔在工作过程中能保持正确形状和位置，确保塑件壁厚的均匀性。（2）导向作用。在动模向定模闭合行进中，导向机构应首先接触，引导动、定模沿

53、准确方向和位置闭合，避免凸模首先进入型腔而发生损伤事故。为此，导柱必须比凸模端面高出68mm。（3）承受测压的作用 。高压塑料熔体注入型腔时，会产生单向侧压力。或由于型腔侧面不对陈;或由于模具中心与分型面上成型压力中心不一致，会产生较大的侧压力，均须由合模导向机构来承担。但当单向侧压力过大时，须增设锥面定位机构来承担。（4）支撑定型腔板或动模推件板。二、导柱导向机构的设计：导柱导向机构，包括导柱和导套两个零件，分别安装在动、定模两边。1、带头导柱是常用结构，分两段。近头段为在模板中的安装段，标准采用H7k6配合；另一段为滑动部分，其与导套的配合为H7f7。有肩导柱，适用于批量大的中、大型精密模

54、具，导柱大端与导套的外经尺寸相同，固定导柱与导套的两孔可同时加工，同心度好，其与模板孔的配合为H7f7。型的后部定位肩可对下面的模板进行定位导柱的直径d，标准中规定为1263，选用时，按导柱直径（d）和B模板宽度（B）的比，即d/B0.60.1，圆整后取标准值使用。在导柱标准中，其尺寸标有De和De1符号的，则表示该尺寸要素的形位公差和尺寸公差之间的关系遵循包容原则，即轴的作用尺寸不得超过最大实体尺寸，而轴的局部实际尺寸必须在尺寸公差范围内才为合格。导柱要求：由导柱导套或导向孔结构组成。要求导柱比凸模高出6-8cm。导柱端问好成锥形或半球形。导柱表面具有较好的耐磨性，芯部坚韧而不易折断。与模板

55、装配 过渡配合。导柱与模板的连接方式。2、导套：直导套主要使用于厚模板中，可缩短模板的镗孔深度，在浮动模板中使用较多带头导套型是国外常用型式，可用在各种场合；型的作用与有肩导柱相同，其定位肩可对安装在导套后面的模板进行定位。#型还可用作推板导套与推板导柱相配合。导套要求：导套前端侧角尺。导套硬度比导柱低。导套与模板配合面的粗糙度。导套与模板的连接固定方式。3、导孔：适于小批量生产的模具，要求的精度不高。图4-8导柱与导套的配合第六节 型芯型腔结构形式型腔是模具上直接成型塑料之间的部位。直接构成模具型腔的所有零件都称为成型零件，通常包括：凹模、凸模、成型杆、成型环、各种型腔镶嵌件等。型腔设计步骤

56、和主要内容如下：1） 根据塑件形状、塑件使用要求、塑件的型腔性能等确定型腔的总体结构。2） 从制造角度决定型腔是否采用组合式。若需组合，决定各构成零件之间的组合方式，详细地确定零件的结构。3） 根据塑件尺寸和成型收缩率大小计算成型零件上对应的成型尺寸。4） 根据成型使得塑料熔体压力，对成型零件进行刚度和强度校核，决定其壁厚等尺寸。一、型腔结构设计型腔是成型塑件外表面的成型零件。其基本结构形式有（1） 整体式结构，适用于形状简单加工容易的型腔。（2） 整体嵌入式，可节约模具材料，降低成本。（3） 局部镶嵌式，用于局部加工较难时的情况。（4） 四壁合拼式，用于尺寸较大，易热处理变形的模具。这个制件

57、是属于小型塑件的单腔模，我选用整体式凹模。它在成型模具的凹模板上加工型腔。很显然，他有较高强度和刚度，但加工较困难。需要电火花、立式铣床加工，仅适用于形状较简单的中小型塑件。图4-9 凹模结构示意图二.凸模和型芯结构设计凸模和型芯都是用来成型塑料制品的内表面的成型零件。凸模也称主型芯，用来成型塑件整体的内部形状。小型芯也称成型杆，用来成型塑件的局部孔或槽。凸模的结构形式：（1）整体式，形状简单时，型芯与模板做成一体。（2）组合式，从节约材料出发，即利用轴盾和底板连接（3）圆柱型芯结构，采用轴肩和底板连接的方法，。（4） 非圆形小型芯，把安装部分做成圆形，易于加工，而成形部分做成异形，用轴盾连接

58、。（5）镶拼型芯的组合方式，形状复杂、精度高又耐磨要求的型芯本次设计依照分析决定采用组合式凸模，该结构节省了优质模具钢，便于机加工和热处理，也便于动模与定模对准。采用肩轴连接，牢固可靠。主型芯结构示意图如下图所示：图4-10 凸模结构示意图三.成型零件钢材选用成型零件结构设计完后，就要开始零件的下材料和加工制作等。1.选用要求（1）机械加工性能良好。要选用易于切削，且在加工后能得到高精度零件的钢种。以中碳钢与中碳合金钢最常用。对需电火花加工的零件，还要求该钢种的烧伤硬化层较薄。（2）抛光性能良好。注射模成型零件工作表面，多需抛光达到镜面，Ra 0.05m。要求钢材硬度 HRC 3540为宜。过

59、硬表面会使抛光困难。钢材的显微组织应均匀致密，极少杂质，无疵斑和针点。（3）耐磨性和抗疲劳性能好。注射模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷，而且还受冷热温度交变的应力作用。一般的高碳合金钢，可经热处理获得高硬度，但韧性差异形成表面裂纹，不宜采用。所选钢种应使注塑模能减少抛光修模次数，能长期保持型腔的尺寸精度，达到所计划批量生产的使用寿命期限。（4）具有耐腐性能。对有些塑料制品，必须考虑选用耐腐蚀性的钢种。2.注塑模具钢种热塑性注塑模的成型零件的毛坯，凹模和主型芯一般才和模块供应。常用50或55调质钢，HB 250280，易于切削加工，旧模修复时的焊接性能较好，但抛光性和耐磨性较差。型芯和镶件常以棒材供

60、应，采用淬火变形小、淬透性好的高碳合金钢，经热处理后在磨床上直接研磨至镜面。常用 9CrWMn、Cr12MoV和3Cr2W8V等钢种。淬火后回火HRC55有力；有良好耐磨性。第七节 排气形式的确定当塑料熔体诸如型腔时，如果型腔内原有气体、蒸汽等不能顺利地排出，将在制品上形成气孔、银丝、灰雾、接缝、表面轮廓不清，型腔不能完全充满等弊病，同时还会因气体压缩而产生高温，引起流动前沿物料温度过高，粘度下降，容易从分型面溢出，发生飞边，重则灼伤制件，使之产生焦痕。而且型腔内气体压缩产生的压力会降低充模速度，影响注塑周期和产品质量（特别在高速注射时）。因此设计型腔时必须充分的考虑排气问题。利用分型面或配合

61、间隙排气对于一般的小型塑件，当不采用特殊的高速注射时，可利用分型面排气或利用推杆与孔、推管与孔、脱模板与型芯、活动型芯与孔的配合间隙排气。为了增加分型面的排气效果，可增加分型面的粗糙度，并使加工的刀痕或磨削痕顺着排气方向。本塑件采用分型面排气。HIPS的相应尺寸：H=0.02mm h1 =0.5mm l= 8-10mm 第五章 成型设备校核及模具设计计算第一节 注射机的校核一、注射量的校核由 V=nVz+Vj80%Vg，得Vj=1/3Vz=1/3x30=10Vg（Vz+Vj）/ 0.8 = （10+30）/0.8=50cmVg125 cm，符合要求二、注射压力校核：注射压力校核是校验注射机注射