毕业设计论文节流阀接头注射模具设计

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1、第一章 绪论第一章 绪论1.1前言模具是汽车、电子、电器、航空、仪表、轻工、塑料、日用品等工业生产的重要工艺装备，模具工业是国民经济的基础工业。没有模具，就没有高质量的产品。用模具加工的零件，具有生产率高、质量好、节约材料、成本低等一系列优点。因此已经成为现代工业生产的重要手段和工艺发展方向。因此，模具技术，特别是制造精密、复杂、大型模具的技术，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。根据国际生产协会报告，在目前阶段，工业品零件粗加工的75、精加工的50都是由模具成型完成的。目前，美国、日本、德国等工业发达国家模具工业的产值均已超过机床总产值；我国台湾地区模具工业也以每年35以上的年增长

2、率迅速发展；我国大陆地区模具工业近几年更是获得了飞速的发展，尤其是塑料模具，在模具设计和制造水平上都有了长足的进步1.2 模具发展现状及发展方向1.2.1国内外注塑模具的发展现状近年来我国通过引进国际的先进技术和加工设备，使塑料模具的制造水平比十年前进了一大步，然而由于基础薄弱、对引进技术的吸收、掌握，尚有一段距离，而且发展也十分不平衡，因而，我国塑料模具总体水平与世界先进技术尚有一定差距。塑料成型模具可分为三大类，即注射成型模具、中空成型模具和挤出成型模具。我国现在的制造水平，以注射成型模具为最高，中空成型具为最低，如化妆品用瓶子的吹塑模具，无论从造型以及质量上远不能适应出口要求。目前，国内

3、生产的小模数塑料齿轮等精密塑料模具已达到国外同类产品水平。在齿轮模具设计中采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型压缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线造型要求。显示管隔离器注塑模、高效多色注射塑料模、纯平彩电塑壳注塑模等精密、复杂、大型模具的设计制造水平也已达到或接近国际水平。使用CAD三维设计、计算机模拟注塑成形、抽芯脱模机构设计新颖等对精密、复杂模具的制造水平提高起到了很大作用。20吨以上的大型塑料模具的设计制造也已达到相当高的水平。34英寸彩电塑壳和48英寸背投电视机壳模具，汽车保险杠和仪表盘的注塑模等大型模具，国内都已可生产。国内最大的塑料模具已达50吨。虽然在这十多年中注塑模具工业取得

4、了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低，CAD/CAECAM按术的普及率不高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等。特别在大型、精密、复杂和长寿命模具技术上存在明显差距，这些类型模具的生产能力也不能满足国内需求，因而需要大量从国外进口。国外注塑模具制造行业的最基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化。追求的目标是提高产品质量及生产效率。国外发达国家模具标准化程度达到70-80，实现部分资源共享，大大缩短设计周期及制造周期，降低生产成本最大限度地提高模具制造业的应变能力 满足用户需求。模具企业在技术上实现了专业化，在模具企业的生

5、产管理方面，也有越来越多的采用以设计为龙头、按工艺流程安排加工的专业化生产方式，降低了对模具工人技术全面性的要求，强调专业化。国外注塑成型技术在也向多工位、高效率、自动化、连续化、低成本方向发展。因此，模具向高精度复杂、多功能的方向发展。例如：组合模、即钣金和注塑一体注塑铰链一体注塑、活动周转箱一体注塑；多色注塑等；向高效率、高自动化和节约能源，降低成本的方向发展。例如：叠模的大量制造和应用，水路设计的复杂化、装夹的自动化、取件全部自动化。我国注塑模具行业与其发展需要和国外先进水平相比，主要存在五大问题：1.发展不平衡，产品总体水平较低，虽然有个别企业的部分产品已达到或接近国际水平，但总体来看

6、，模具的精度、型腔表面粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相比尚有较大差距。2.工艺装备落后，组织协调能力差，虽然部分企业经过近几年的技术改造，工艺装备水平已比较先进，但大部分企业工艺装备仍比较落后。企业的组织协调能力差，难以整合或调动社会资源为我所用，从而就难以承接比较大的项目。3.多数企业开发能力弱，一方面是技术人员比例低、水平不够高，另一方面是科研开发投入少，观念落后，对开发不够重视。4.供需矛盾一时还难以解决，2003年国产塑料模具国内市场满足率只有74， 7，其中大型、精度、长寿命模具满足率还要低，估计不足60。市场需求旺盛，生产发展一时还难以跟上，供不应求的局面还将持续一段时

7、间。5.体制和人才问题的解决尚待时日，在模具这样竞争性行业中需依赖于特殊用户，需单件生产的行业，国有和集体所有制原来的体制和经营机制已越来越显得不适应。人才的数量和素质水平也跟不上行业的快速发展。各地都重视这两问题，解决尚待时日。1.2.2国内外注塑模具的发展趋向由于塑料模具工业快速发展及上述各方面差距的存在，因此我国今后塑料模具的发展必将大于模具工业总体发展速度。塑料模具生产企业在向着规模化和现代化发展的同时，“小而专”、“小而精” 仍旧是一个必然的发展趋势。从技术上来说，为了满足用户对模具制造的“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求，以下的发展趋势也较为明显。展望我国塑料模

8、具的未来，笔者以为应从提高技术水平着手，一方面发展专业模具厂的技术优势，使之进一步提高对某一类模具的设计制造水平；另一方面要不断采用新技术、新工艺，提高模具产品的技术含量。要提高我国的模具技术水平，必须在以下方面加大努力：1.开发精密、大型、复杂、长寿命的模具，实现模具国产化；2.加速模具标准化、专业化、商品化生产；3.大力发展CADCAMCAE、RPM等先进模具设计和制造技术；4.加大人才培养的力度，使他们尽快掌握模具设计和制造中的先进技术。1.3 本课题的内容和具体要求1.3.1 本课题的内容根据节流阀接头样品，设计一套注射模具。1.3.2 具体要求a、本设计中要注意的问题：塑件的精度要求

9、为六级，其中配合部位为七级。b、计预期的效果：通过本次设计，熟练掌握模具开发的基础知识，并能熟练应用Auto-CAD。第 41 页 第二章 零件材料分析及方案论证第二章 零件材料分析及方案论证2.1 零件的材料及材料的特性2.1.1零件的材料此零件的材料是增强型PA6.2.1.2 增强型PA6材料的特点 尼龙简写PA、属结晶材料，其特点如下：优点：（1） 机械强度高，韧性好，有较高的抗拉、抗压强度；（2） 耐疲劳性能突出，经受多次反复屈折仍能保持原有机械强度；（3） 表面光滑，摩擦系数小，耐磨；（4） 耐腐蚀，耐碱和大多数盐液，还耐弱酸，机油、汽油；（5） 无毒，对生物侵蚀呈惰性，有良好抗菌、

10、抗毒能力；（6） 耐热，使用温度范围宽，可在45100下长期使用，短时耐热温度达120150；（7） 有优良电气性能，具有较好的电绝缘性；（8） 制件重量轻，易染色，易成形。缺点：（1） 易吸水；（2） 耐光性较差；（3）不耐强酸、氧化剂；（4） 设计技术要求较严。加工要求：一般宜取低模温、低料温、时间长、注射压力大的成形条件。2.1.3 增强型PA6的注射成型工艺参数密度（g/ cm3）：1.36; 计算收缩率（%）：0.30.7;摩擦系数：1.3;弯曲弹性模量E：8000 (Mpa) 3.0103N/cm3;适用注塑机类型：螺杆式、柱塞式均可。后处理:利用油、水、盐水均可，在温度为9010

11、0时，放置4小时。2.2 增强型PA6注射成型的原理及工艺过程 2.2.1 注射成型的原理将塑料颗粒定量注入，加入到注塑机的料筒内，通过料筒的传热，以及螺杆转动时产生的剪切摩擦作用使塑料逐渐融化成流动状态，然后在柱塞或螺杆的推挤下熔融塑料以高压和较快的速度通过喷嘴注入到温度较低的闭合模具的型腔中，由于模具的冷却作用，使膜腔内的熔融塑料逐渐凝固并定型，最后开模取出塑件。2.2.2 热塑性注射成型工艺过程 预烘干装入料斗预塑化清理嵌件预热清理模具涂脱模剂放入嵌件合模注射保压冷却脱模塑件送下道工序注射装备准备装料 注射装置准备注射 图2.2.2 注射成形工艺示意图2.3 注射模具的基本组成 2.3.

12、1 基本组成a、浇注系统；b、成型零件。包括凹模(型腔)、凸模和型芯等；c、脱模系统。 包括推出和抽芯机构等；d、导向系统；e、冷却系统；f、固定和安装部分等；3.3 方案的论证和初步确定a、 第一种 该种方案采用斜滑块垂直分型脱模机构，其浇口套设在定模固定板上，用顶杆实现脱模，浇口设在定模固定板上，采用环形浇口，用垂直分型镶块来成型型腔。但去除浇口比较困难，垂直分型镶块密封性不好，易发生边缢边b、 第二种 采用外螺纹对合滑块模具结构，其浇口设在定模板上，用顶板实现脱模，用对合滑块来和抽芯机构来成型型腔。采用爪形浇口，使用于管状塑件，在成型时可起到定位作用，使塑件有较篙的同心度。但采用爪形浇口

13、时，进料口越多则熔接痕数量也越多，排气性差。c、 第三种 采用三板式结构，利用斜导柱侧抽芯，弯销开模。因为塑件结构较复杂，故采用一模一腔。该方案结构简图如下定模垫板定模板斜导柱斜滑块动模版动模垫板推杆垫块顶杆固定板推板模座 图3.3.1 斜导柱侧抽芯结构图该方案采用三板式结构，利用斜导柱和弯销拉动侧抽芯运动。与上两种方案相比，结构简单，各个机构的实现比较简单，利于实现。第三章 注射成型机的选择与成型腔数的确定第三章 注射成型机的选择与成型腔数的确定3.1注射成型机的选择 3.1.1 估算零件体积塑件的体积为：V1=R12H1+R22H2+R32H3+R42H4=3010+（57/2）42+（2

14、7/2）45+10（29-27/2）=3.14（9000+34114.5+8201.25+1550）=165998.445V2=R52H5+R62H6+R72H7+R82H8=（53/2）50+730+（18.5/2）15+（5.5/2）（29-7）=3.14（35112.5+1470+1283.4375+166.375）=119421.4613同理，浇道体积，V3=R02H0+R92H9=（8/2）65+4（6/2）18=3.14（81/465+3618）=6167.7453.1.2 估算零件的质量因为PA6的密度为1.14g/所以： M=V=1.1446.577=53g同理，浇道质量：m=

15、V3=1.146.2=7g即， M+m=60g3.2锁模力型腔总的投影面积为：A=R2=3.14302=28.26 cm2计算其所需锁模力为：F=1.5PA0.01=9.0KN3.3选择注射机及注射机的主要参数3.3.1选择注射机 查塑料模具设计手册P15，可知PA6的注射压力为7001200公斤/厘米，宜用螺杆式注射机，螺杆带止回环，喷嘴宜用自锁式。初选XS-ZY-125型。3.3.2 XS-ZY-125型注塑机的主要参数如下型号：XS-ZY-125螺杆直径：42最大理论注射量：95g注射压力：150 MPa最大注射面积：320最大模具厚度：300 最小模具厚度：200合模力：900000N

16、模板大小：160250模板最大距离：600 模板行程：300喷嘴圆弧半径：12 喷嘴孔径：4 喷嘴移动距离：210定位孔直径：100注射机顶出杆（两侧）：孔径， 22 孔距：230 3.5 注塑机的校核（1） 最大注塑量效核 材料的利用率为60/95=0.63，符合注塑机利用率在0.30.80的要求。（2） 注射压力的效核 所选注塑机的注塑压力需大于成型塑件所需的注射压力，PA6塑件的注塑压力一般要求为70176MPa，所以该注塑机的注塑压力符合条件。（3） 锁模力效核 高压塑料熔体充满型腔时，会产生使模具沿分形面分开的胀模力，此力的大小等于塑件和流道系统在分形面上的投影等于型腔压力的成积。胀

17、模力必须小于注塑机额定锁模力。型腔压力Pc可按下式粗略计算：Pc=kP（MPa） （3.5.1）式中 Pc为型腔压力，MPa；P为注射压力，MPa；K为压力损耗系数，通常在0.250.5范围内选取。所以 Pc=KP=0.31500=450MPa型腔压力决定后，可按下式校核注塑机的额定锁模力： TKPcA （3.5.2）式中 T为注塑机的额定锁模力，KN；A为塑件和流道系统在分形面上的投影面积，mm2；K为安全系数，通常取1.11.2；KpcA=1.145028.26=13988.7N=13.99KN所以T=900 KPcA成立，即该注塑机的锁模力符合要求。（4） 模具厚度校核 初定模具厚度为2

18、90mm，在该注塑机要求的厚度范围(200300mm)之内。（5） 模具安装尺寸校核 模具安装固定有两种：螺钉固定、压板固定。采用螺钉直接固定时（大型模具多采用此法），模具动定模板上的螺孔及其间距，必须和注塑机模板台面上对应的螺孔一致；采用压板固定时（中、小型模具多用此法），只要在模具的固定板附近有螺孔就可以，有较大的灵活性；该模具采用压板固定。（6） 开模行程的效核 开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。对于双分形面的注塑模具，其开模行程按下式效核S=SK-HMH1+H2+a+（510）(mm) （3.5.3）式中 S为注塑机的最大行程，mm；H1为塑件的脱模距离（此模具中

19、为50），mm；H2为包括流道在内的塑件高度（此模具中为97），mm；a为定模板与浇口板的分离距离（此模具中为50），mm；所以上式成立（300204），即该注塑机的开模行程符合要求。由以上对各参数的效核可知该注塑机（XS-ZY-125型）符合要求。3.6成型腔数的确定以机床的注射能力为基础，每次注射量不超过注射机最大注射量的80%。计算： （3.6.1）=N-型腔数S-注射机的注射量（g）W浇-浇注系统的重量（g）W件-塑件重量（g）因为，N=1.752所以，此模具型腔为一模一腔结构。第四章 浇注系统的设计第四章 浇注系统的设计4.1 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

20、腔的流动通道，因此它应能够顺利的引导熔体迅速有序地充满型腔各处，获得外观清晰，内在质量优良的塑件。对浇注系统设计的具体要求是：(1) 对模腔的填充迅速有序；(2) 可同时充满各个型腔；(3) 对热量和压力损失较小；(4) 尽可能消耗较少的塑料；(5) 能够使型腔顺利排气；(6) 浇注道凝料容易与塑料分离或切除；(7) 不会使冷料进入型腔；(8) 浇口痕迹对塑料外观影响很小。4.2 浇注系统的组成浇注系统组成是：主流道、分流道、浇口、冷料井。4.3 主流道设计 主流道通常位于模具的入口处，其作用是将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。其形状为圆锥形，以便于塑料熔体得流动及流道凝料的拔出。热

21、塑性塑料注塑成型用的主流道，由于要与高温塑料及喷嘴反复接，所以主流道常设计成可拆卸的主流道衬套。定位环和浇口套的装配： 图4.3.1 定位环和浇口套的装配浇口套的尺寸设计要求：（1）浇口套与注射机喷嘴接触处球面的圆弧度必须吻合。设模具浇口套球面半径为R，注射机球面半径为r，其关系式如下：R= r+0.51mm;（2）浇口套进口的直径d应比注射机喷嘴孔d1直径大12mm。 4.4 分流道设计 (1)分流道是主流道与浇口之间的通道。多型腔膜局一定要设置分流道，大型塑件由于使用多浇口进料也许设置分流道。（2）分流道的截面形状 常用的分流道截面形状有圆形、梯形、六角形和U字型等。为减少流道内的压力损失

22、，希望流道的截面积大；从热传导角度考虑，为减少热损失，要求流道的比表面及（截面积与外周之比）最小。因此，用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率。各种截面的效率为：圆形0.25D，正方形0.25D，六角形0.217D，U字型0.153D，梯形0.195D，D为截面大端宽度。当分型面为平面时，可采用圆形或六角形截面的分流道；当截面不是平面时，常采用梯形或半圆形截面的流道。塑料熔体在流道中流动时，表层冷凝冻结，其绝缘作用，熔体仅在流道中心部分流动，一次分流道的理想状态是其中心与浇口中心一致，圆形截面流道可实现这一点，而梯形截面流道就难以实现。但是，由于梯形分流道易于加工，热量损失和压力损失都不大

23、，因此是最为常用的形式。其断面尺寸比例关系为：D为梯形的下地面宽度，h为梯形的高，x为梯形的上底面的宽度，h=2W/3，x=3W/4。(3) 分流道的截面尺寸 分流道的截面尺寸 应根据塑件的成型体积、壁厚、形状，所用塑料的工艺性能，注塑速率以及分流道的长度等因素来确定。对于壁厚小于3.2mm，重量在200g以下的塑件，可用下述经验公式确定分流道的直径（此时算出的分流道直径仅限于3.29.5mm）： D= （4.4.1）式中 D为-分流道的直径，mm；W为-塑件的质量，g（此零件为53g）；L为-分流道的长度，mm（约为52 mm）。所以D6mm， （4） 浇口设计 浇口是连接分流道和型腔之间的

24、一段细短流道（除直接浇口外），是塑料熔体进入型腔的入口。它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、位置及尺寸对塑件的成型性能及成型质量影响很大。合理选择浇口的位置是提高塑件质量的重要环节，浇口位置不同，也将直接影响模具的结构。因为点浇口被广泛采用且生产效率好，容易实现，故浇口采用点浇口，形状为半圆形。 综合考虑塑件的形状，该模具的分流道设在浇口板上，采用半圆形流道D=8，浇口也采用多点进料浇口，形状为半圆形d=4。 其示意图如下： 图4.4.1 浇注系统示意图第五章 成型零件结构设计第五章 成型零件结构设计5.1 分型面的设计 5.1.1分型面选择原则a、分型面是动、定模具的分界面，即打开模具

25、取出塑件或取出浇注系统凝料的面。分型面的位置影响着成型零部件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关。b、分型面的分类及选择原则（1）分型面的分类实际的模具结构基本上有三种情况：型腔完全在动模一侧；型腔完全在定模一侧；型腔各有一部分在动定、模中。（2）分型面的分类及选择原则分型面的选择不仅关系到塑件的正常成型和脱模，而且设计末句结构和制造成本。一般来说，分型面的总体选择原则有以下几条：1） 脱出塑件方便；2） 模具结构简单；3） 型腔排气顺利；4） 确保塑件质量；5） 无损塑件外观；6） 合理利用设备。（3）分型面的确定 鉴于以上的要求，在该模具中分型面设在球面与平面的结合处，此面为

26、塑件截面尺寸最大的部位，是该塑件分型面的一个好的选择。5.2 型腔的分布 模具型腔在模板上的排列方式通常有圆形排列、H形排列、直线排列、对称排列及复合排列等。综合考虑，因此模具型腔为一模一腔，所以在模板上的位于中心位置。5.3 凹模的结构设计 凹模用于成型塑件的外表面，又称为阴模、型腔。按其结构的不同可分为整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式和四壁镶嵌式5种。总体上说，整体是强度、刚度好，但不适于复杂的型腔。镶嵌式采用组合的模具结构，是复杂型腔加工相对容易，可避免采用同一材料，可利用拼接间隙排气，但刚度较差易于在塑件表面留下镶嵌块的拼接痕迹，模具结构复杂。由于该模具结构相对复杂，又属于中小型模具，外

27、表面又要求一般，所以凹模板采用镶嵌式。5.4 凸模的结构设计 凸模用于成型塑件的内表面，又称型芯、阳模。凸模按结构分为整体式和镶拼组合式两类。由于凸模的加工相对凹模容易，所以大多数的凸模是整体式的，尤其是在小型模具中型芯、模板常做成一体，大、中型模具采用镶拼组合式。由于该塑件是三向抽芯，两头大中间小，侧壁有孔，所以采用镶拼组合式型芯。5.5 成型零件工作尺寸的计算 设计模具时应该对成型零件的结构形式、计算尺寸、强度校核给以足够的重视。5.5.1 影响塑件尺寸精度的因素a、模具成型零件尺寸精度的因素 模具成型零件的加工精度直接影响塑件的尺寸精度。实践表明，因模具成型零件的加工而造成的误差约占塑料

28、塑件成型误差的三分之一。通常模具的制造精度等级为34级即可。b、模具成型零件的磨损量 模具在使用过程中，由于料流的流动，塑料塑件的脱模，都会使模具成型零件受到磨损。模具成型零件的不均匀磨损、锈蚀、使其表明光洁度降低，而从新研磨抛光也会造成模具成型零件的磨损，其中以塑料塑件的脱模对模具成型零件的磨损最大。因此通常认为凡与脱模方向垂直的面不考虑磨损，与脱模方向平行的面才加以考虑。磨损量随着生产批量的增加而增大。计算模具成型零件工作尺寸时，对于模具生产批量较小的模具取小值，甚至可以不考虑其磨损量。c、毛边厚度对塑件塑件尺寸精度的影响 在敞开式和半闭合式压模中，沿塑料塑件型腔周围设有挤压边，把在该挤压

29、边框上形成的塑料层叫毛边。毛边的厚度与加入的压制材料的数量及压制比压有关。利用注射模成型塑料塑件时，同样也会产生毛边。由于分型面上有渣滓，或者锁模力不够大，或者模具零件加工精度不高，使模具零件不能紧密贴合也会形成毛边. d、成型工艺条件的控制及操作技术对塑料塑件尺寸精度的影响 成型工艺条件包括料筒温度、注射压力、保压时间、模具温度、每次注射量、注射速度、冷却时间、成型周期、原料的预热及干燥等，对其进行正确的控制和管理，有利于获得稳定的尺寸，质量优异的塑料塑件，并对经济价值也有大的影响。各种工艺条件是互相关联的，仅对一个工艺因素进行正确地控制，并不容易提高塑件的质量，必须进行全面地正确的控制。5

30、.5.2 模具成型零件的工作尺寸计算 工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要包括：凹模、凸模的径向尺寸（含长、宽尺寸）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部件工作尺寸与精度。其中影响模具尺寸和精度的因素很多，主要包括以下几个方面：a、成形收缩率：在实际工作中，成形收缩率的波动很大，从而引起塑件尺寸的误差很大，塑件尺寸的变化值为 s=(Smax-Smin)Ls （5.5.2-a） 式中 s为塑件收缩波动而引起的塑件尺寸误差（mm）；Smax为塑料的最大收缩率（%）；Smin为塑料的最小收缩率（%）；Ls为塑件尺寸

31、（mm）。一般情况下，由收缩率波动而引起的塑件尺寸误差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以内。b、模具成形零件的制造误差：实践证明，如果模具的成形零件的制造误差在IT7IT8级之间，成形零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。c、零件的磨损：模具在使用过程中，由于种种原因会对型腔和型芯造成磨损，对于中小型塑件，模具的成形零件最大磨损应取塑件公差的1/6，而大型零件，应在1/6之下。d、模具的配合间隙的误差：模具的成形零件由于配合间隙的变化，会引起塑件的尺寸变化。模具的配合间隙误差不应该影响成形零件的尺寸精度和位置精度。综上所述，在模具型腔与型芯的设计中，应综合考虑各种影响成形零件尺寸的因素，在设计时

32、进行有效的补偿。由于影响因素很不稳定，补偿值应在试模后进行逐步修订。通常凹模、凸模组成的模腔工作尺寸简化后的计算方法有平均收缩率法和公差带法两种。其中平均收缩率法以平均概念进行计算，从收缩率的定义出发，按塑件收缩率、成形零件制造公差、磨损量都为平均值的计算，公式如以下：（1）凹模的內形尺寸：D腔=(ds+dsQcp-3/4s ) +s/3 (5.5.2-b)式中 D腔型腔內形尺寸(mm)；ds为塑件外径基本尺寸(mm),即塑件的实际外形尺寸；s为塑件公差，成型零件精度等级取6级；Qcp为塑料平均收缩率(%)，此处取0.5%；所以型腔尺寸如下：D1=(60+600.005-3/40.64)+0.

33、64/3=59.82 +0.213 0mmD2=(57+570.005-3/40.64)+0.64/3=56.81 +0.213 0mmD3=(27+270.005+3/40.48)+0.48/3=26.78 +0.155 -0.005mm D4=(20+200.005+3/40.44)+0.44/3=19.77 +0.147 0mm型腔深度的尺寸计算：H腔=(Hs+HsQcp+2/3s)+s/3 （5.5.2-c） 式中 h腔凸模/型芯高度尺寸(mm)；Hs为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸；s 、Qcp 、x 、m含义如（1）式中。H1=(52+520.005-2/3

34、0.64)+0.64/3=51.83 +0.213 +0.003mm H2=(27+270.005-2/30.48)+0.48/3=26.82 +0.155 -0.005mm （2）凸模的外形尺寸计算： d凸=(Ds+DsQcp+s)-s/3 （5.5.2-d）式中 d凸凸模/型芯外形尺寸(mm)； Ds为塑件內形基本尺寸(mm),即塑件的实际內形尺寸；s 、Qcp 、x 、m含义如（1）式中。由于该塑料的收缩率不大为1.65%，故只需在型腔尺寸比较大的考虑其收缩率，在尺寸小的地方不用考虑由收缩率引起的尺寸偏差。所以型芯的尺寸如下：d1=(53+530.005+3/40.64)-0.64/3=

35、53.75 -0.005 -0.218mm d2=(14+140.005+3/40.36)-0.36/3=14.34 0 -0.12mm d3=(5.5+5.50.005+3/40.28)-0.28/3=5.74 -0.002 -0.091mmd4=(18.5+18.50.005+3/40.44)-0.44/3=18.92 +0.003 -0.150mmd5=(2+20.005+3/40.24)-0.24/3=2.19 0 -0.08mm型芯的深度尺寸计算：h腔=(Hs+HsQcp+2/3s)-s/3 (5.5.2-e)式中 h腔凸模/型芯高度尺寸(mm)；Hs为塑件內形深度基本尺寸(mm),

36、即塑件的实际內形深度尺寸；s 、Qcp 、x 、m含义如（1）式中。H1=(50+500.005+2/30.56)-0.56/3=50.62 +0.003 -0.190mmH2=(30+300.005+2/30.48)-0.48/3 =30.47 0 -0.16mmH3=(15+150.005+2/30.40)-0.40/3=15.34 +0.002 -0.135mmH4=(65+650.005+2/30.64)-0.64/3=65.75 +0.002 -0.215mmH4=(24+240.005+2/30.44)-0.44/3=24.41 +0.003 -0.150mm5.6 动模板的强度校

37、核561 厚度计算动模垫板由于受到成型压力的作用而发生变形，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，因此必须将其最大变形量限制到0.10.2mm以下。计算公式如下：， (5.6.1-a)P1=FP (5.6.1-b) 式中 P1为动模受的总压力，MPa； F为塑件及浇注系统在动模上的投影面积，cm； P为型腔压力一般取2545MPa； K为修正系数，取0.60.75，此处取为0.7； B为动模垫板的宽度,mm； L为支撑块的跨距，mm。由此可知，厚度（） (5.6.1-c)综合以上计算查表可得动模垫板的厚度为20。经计算得，在动模上的总投影面积约为28.26cm，则型腔所受

38、的压力为1130.4MPa，动模垫板所受应力为66.47MPa，小于材料的许用应力p=1250MPa。第六章 导向与脱模机构的设计第六章 导向与脱模机构的设计6.1 导向机构的作用和设计原则 6.1.1 导向机构的作用导向机构是保证塑料注射模具的动模与定模合模时正确定位和导向的重要零件，通常采用导柱导向，主要零件包括导柱和导套。其具体作用有：a、定位作用 b、导向作用 c、承载作用 d、保持运动平稳作用 e、锥面定位机构作用 6.1.2 导向机构的设计原则a、 导柱（导套）应对称分布在模具分型面的四周，其中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具强度和防止模板发生变形；b、 导柱（导套）的直径应

39、根据模具尺寸选定，并应保证有足够的抗弯强度；c、 导柱固定端的直径和导套的外径应尽量相等，有利于配合加工，并保证了同轴度要求；d、 导柱和导套应有足够的耐磨性；e、 为了便于塑料制品脱模，导柱最好装在定模板上，但有时也要装在定模板上，这就要根据具体情况而定。6.2 导柱、导套的设计 导柱导向是指导柱与导套（导向孔）采用间隙配合使导柱在导套（导向孔）内滑动，配合间隙一般采用H7/h6级配合。6.2.1 导柱的设计 导柱的结构形式有两种：一种为单节式导柱，另一种为台阶式导柱。小型模具采用单节式导柱，大型模具采用台阶式导柱。对于大型模具，若导柱承受模板的重量，导柱的直径可用下式校验： (6.2.1)

40、式中 W为一根导柱承受的模板重力（N）；L为模板中心距导柱根部距离（mm）；E为材料弹性模量。在导柱的工作部分上开设油槽，可以改善导向条件，减少摩擦，但增加了成本，由于该模具要求不高，所以不再加油槽。故导柱采用不加油槽的阶梯式导柱根据国家标准选用直径为16mm长度为135mm的导柱。其示意图如下： 图6.2.1 导柱6.2.2 导套的设计由于导柱已选定，且该模具较小，其导柱、导套配合之间模具结构较复杂，所以采用两个导套接连使用达到模具要求，由塑料模具设计与制造可查得与之相配的导套为 I型带头导套，其直径为16mm，长度分别为30mm和45mm。其示意图如下： 图6.2.2-a 导套 图6.2.

41、2-b 导套6.2.3 导向孔的总体布局 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，其中心距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发生变形。根据手册推荐值选定的导柱分布情况如下图所示： 图6.2.3 导向孔总体布局6.3 脱模机构的确定 本模具采用的为一次顶出脱模机构，它包括常见的推杆、推管、推板、推块或活动镶块等脱模机构。该机构是最常用的顶出方式。即塑件在顶出机构的作用下，通过一次动作即可顶出。基于以上原则，该模具的脱模零部件设在动模上，选择推杆顶出形式， 6.3顶杆横截面直径的确定与校核 6.3.1顶杆横截面直径的确定由于该塑件的底面尺寸有限，所以只能凭

42、经验定推杆的直径为 d=4mm。以下要对其许用应力进行校核。6.3.2 顶杆横截面直径的校核a、脱模阻力的计算 脱模阻力 P1=ChP0 （公斤） （6.3.2-a）式中 C-型芯成型部分断面的平均周长（厘米）这里C=28.5mm ； h-型芯被塑料包紧部分的长度（厘米），这里h=97mm ； P0-单位面积的包紧力，其值与塑件的几何形状及塑料的性质有关，一般可取80120公斤/厘米2，这里取 80公斤/厘米2； 所以 P1= ChP0=2.859.780=6944.424（公斤）=69444.24（N）b、推杆直径的校核顶杆的受力状态可简化为“一端固定、一端铰支”的压杆稳定性力学模型，由欧拉

43、公式简化为： （6.3.2-b）式中 d为顶杆直径，mm；为安全系数，范围在1.41.8之间，此处取1.5；L为顶杆长度,L=152.5 mm；Q为脱模阻力，N；n为顶杆根数，n=4 ；E为顶杆材料的弹性模量（MPa）该材料为8000 。由于d=4 mm，对推杆进行强度校核如下：=4Q/nd （6.3.2-c）式中 为顶杆所受的应力，MPa； 为顶杆材料的许用应力，MPa。由上式得出=345.563N/cm23，否则斜导柱无法带动滑块运动。e、 滑块完成抽芯运动后，仍停留在导滑槽内，留在导滑槽内的长度不应小于滑块全长的2/3，否则，滑块在开始复位时容易倾斜而损坏模具。f、 防止滑块和推出机构复

44、位时的相互干涉，尽量不使推杆和活动型芯水平投影重合。g、 滑块设在定模的情况下，为保证塑料制品留在定模上，开模前必须先抽出侧向型芯，最好采取定向定距拉紧装置。7.2 抽芯机构的确定由于该模具比较简单，抽芯力不大，故采用斜导柱外侧抽芯机构。7.3 斜导柱抽芯机构的有关参数计算7.3.1 抽芯距S斜滑块抽芯距指型芯从成型位置抽至不妨碍脱模的位置时，型芯或滑块在抽芯方向所移动的距离。 塑件 图 7.3.1由西工大塑料模具设计P177查的抽芯距的计算公式为： S=（R-r）+(35)毫米 （7.3.1） 式中 R-塑件的最大伸出长度（毫米）； r-塑件轴的内圆半径（毫米）。 所以 S=（R-r）+(3

45、5)毫米=（29-7）+(35)毫米=28（毫米）7.3.2 斜导柱倾斜角的确定斜导柱的倾斜角是决定斜导柱抽芯机构工作效果的一个重要参数，它不仅决定了抽芯距离和斜导柱的长度，更重要的是它决定着斜导柱的受力状况。斜导柱受到的抽拔阻力和弯曲力的关系如9.5.2-a图所示。（不考虑斜导柱与滑块的摩擦力）。图7.3.2-a 斜导柱受力图 图7.3.2-b 抽芯距的计算 Q=P cos （7.3.2） 式中 P1-开模力； Q-抽拔阻力（与抽拔力大小相等方向相反）； P-斜导柱所受的弯曲力。由上式可以看出，当所需的抽拔力确定以后，斜导柱所受的弯曲力P与cos成反比，即角增大时，cos减小，弯曲力P也增大

46、，斜导柱受力状况变坏。 另外，从抽芯距S与角的关系来看，如图9.5.2-b所示。S=H tg=L sin式中 L-斜导柱的有效工作长度。 当S确定以后，开模行程H及斜导柱工作长度L与成反比，即角增大，tg也增大，则为完成抽芯所需的开模行程减小，另外，角增大时sin增大，斜导柱有效工作长度可减小。 综上所述，当斜导柱倾斜角增大时，斜导柱受力状况变坏，但为完成抽芯所需的开模行程可减小；反之，当角减小时，斜导柱受力状况有所改善，可是开模行程却增加了，而且斜导柱的长度也增加了。这会使模具厚度增加。因此，斜导柱倾斜角过大或过小都是不好的，一般角取1020，最大不超过25。对于该模具，由于抽拔力不大，综合

47、考虑斜导柱的倾斜角取=20。7.3.3 斜导柱直径的确定a、 抽拔力对于本塑件，具有与一般小断面侧孔侧凹收缩的抽芯不同的特点，是在整个侧表面周边的大面积抽芯，塑件的径向收缩不仅不对侧凹成型零件产生包紧，反而会松开，但轴向收缩仍会使侧凹成型零件被卡紧。这种塑件采用对合的哈夫块或多拼块成型，侧向分型力应按下式计算：F=Ahq(cos-sin) （7.3.3-a）F-最大脱模力（N）；A-活动型芯被塑件包紧断面形状周长（mm）；h-成形部分深度（mm）；q-单位面积挤压力一般取812M；-摩擦系数0.10.2；-脱模斜度（）。所以F=Ahq(cos-sin)=3.145.5(29-7)8(0.1co

48、s45-sin45)=269（N）b、 斜导柱的有效工作长度L4L=S/ sin=28/ sin20=91 (7.3.3-b) c、 斜导柱直径d的确定李秦蕊编.塑料模具设计P179181查表5-9可知，最大弯曲力P=100（公斤）查表5-10，由最大弯曲力P和高度H与斜导柱直径的关系可知斜导柱直径为d=10（mm）,由手册查得标准斜导柱直径为12（mm），所以此模具斜导柱直径选用12（mm）。7.3.4 斜导柱长度的计算 斜导柱的长度是根据侧型芯的抽芯距S，斜导柱直径d，固定轴肩的直径D，倾斜角以及安装斜导柱的模板厚度h来决定的。 图7.3.4-a 斜导柱长度示意图L=L1+L2+L3+L4+L5 （7.3.4） =（D/2）tg+h/cos +s/sin+(510)(mm)=（17/2）tg20+30/cos20+28/sin20+(510)116（mm）L-斜导柱总长L1-斜导柱大端斜面中心至最高点长度L2-斜导柱大端斜面中心至滑块端面点长度L3-滑块孔半径在斜导柱上投影长度L4-斜导柱工作长度L5-斜导柱锥度长度，一般取510 由以上计算过程，可最终确定斜导柱的的尺寸如下图所示： 图7.3.4-b 斜导柱外形尺寸