设计说明书(论文)汽车轮帽的注射模设计

桂林航天工业高等专科学校设计说明书专用纸摘 要本设计论文系统阐述了汽车轮帽塑料注射模设计过程，根据汽车轮帽塑件的形状和生产要求，编制汽车轮帽塑件的设计过程，初步制定了总体模具的设计方案。本制品采用注射模成型设计,采用单型腔布局，使用液压侧向抽芯和斜导柱侧向抽芯机构，推杆顶出机构。本论文首先对汽车轮帽塑件进行了详细的工艺性分析，然后进行注射模结构设计，比如分型面的选择，抽芯机构的设计等，并进行模具设计的相关的计算,完成型腔和型芯工作尺寸的计算等，接着对整个模具的进行相关校核，最后完成整个汽车轮帽注射模设计，并绘制出模具的总装图和非标准件的零件图。本设计方案结构紧凑，满足制品大批量生产、高精度、外形复杂的要求，设计参考了以往注射模具的设计经验，并结合制件性能，简化设计机构，并且运用AutoCAD等软件进行绘图，缩短了生产周期，并且获得良好的经济性能。关键词：汽车轮帽；注射模设计；硬聚氯乙烯；侧向抽芯AbstractThe thesis systemic introduce the design process of the plastics injection mould of four-way pipe, base on the shape and the production requirement of four-way pipe, at the same time the article establish the design process of four-way pipe produce, and elementary set down the design scheme of the total injection mold. The four-way pipe produce adopt single cavity of injection mould design，use the mechanism of liquid pressure lateral loose core and incline leader lateral loose core,and the mechanism of handspike. First, the thesis analyse the craft of the four-way pipe produce particular, then finish the structure design of four-way pipe injection mold, such as the choice of the parting surface, the design of lateral loose core structure etc. Second, the paper finish the calculatione related with the injection mold design, for example the calculation for the work size of the cavity and core. Third, the article complete the parametric relate with the whole injection molding checking. Finally, the thesis complete the design of the whole four-way pipe injection mold, and draw the total assembly chart and the accessory chart of the non-standard of the mold.This design is compactness for fulfilling volume-produce, demand with complicated high accuracy and appearance, at the same time references anciently experience of injection mould and combines characteristic of produce to project organization simplify the project organization. In order to shorten production cycle and obtain favorable efficiency, the two-dimension and triaxiality drawings were finished by AutoCAD.Key words：four-way pipe; injection mould design; HPVC; lateral loose core 前 言光阴似梭，大学三年的学习一晃而过，为具体的检验这三年来的学习效果，综合检测理论在实际应用中的能力，除了平时的考试、实验测试外，更重要的是理论联系实际，即此次设计的课题为汽车轮帽外壳模具设计这副模具应用广泛，但成型难度大，模具结构较为复杂，对模具工作人员是一个很好的考验。它能加强对塑料模具成型原理的理解，同时锻炼对塑料成型模具的设计和制造能力。本次设计以模具为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。能很好的学习致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来，所谓学以致用。在设计中除使用传统方法外，同时引用了CAD、ug等技术，使用Office软件，力求达到减小劳动强度，提高工作效率的目的。 在此次设计中，主要用到所学的注射模设计，以及机械设计等方 面的知识。着重说明了一副注射模的一般流程，即注射成型的分析、注射机的选择及相关参数校核、模具的结构设计、注射模具设计的有关计算、模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制、全面审核投产制造等，而主要环节集中在塑料模具的设计和成型工艺的制定这两个方面。通过本次毕业设计，使我加深了解模具设计的过程，并懂得了如何查阅相关资料和怎样去解决在实际工作中遇到的实际问题，在编写说明书过程中，我参考了塑料模成型工艺与模具设计、实用注塑模设计手册和模具制造工艺等有关教材。引用了有关手册的公式及图表，并得到了老师同学的帮助。且水平有限，时间仓促。设计过程中难免有错误和欠妥之处，恳请各位老师和同学批评指正，以达到本次设计的目的！汽车轮帽外壳模具设计第一章 塑料的工艺性分析与设计1、 塑件的工艺分析2【塑件成型工艺分析】如图1.1所示：正面所示 反面所示 1.1 材料的选择本产品为汽车配件，首先从它的使用上分析必须具备有一定的综合机械性能包括良好的机械强度，和一定的耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和绝缘性。能满足以上性能的塑料材料有多种，但从材料的来源以及材料的成本考虑，更适合些。PP是目前世界上应用最广泛的材料，它的来源广，成本低，符合塑料成型的经济性。因此，在选用材料时，考虑采用PP就能满足它的使用性能和成型特性。PP塑料特性、成型工艺、用途：PP 聚丙烯化学和物理特性 PP是一种半结晶性材料。它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。 由于均聚物型的PP温度高于0C以上时非常脆，因此许多商业的PP材料是加入14%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度（100C）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有有更强的抗冲击强度。PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。 PP的维卡软化温度为150C。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。    PP不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。PP的流动率MFR范围在140。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同MFR的材料，共聚物型的强度比均聚物型的要高。 由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.82.5%。并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。 均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而，它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。  注塑模工艺条件 ：    干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。     熔化温度：220275C，注意不要超过275C。 模具温度：4080C，建议使用50C。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。PP材料完全可以使用热流道系统。    典型用途：    汽车工业（主要使用含金属添加剂的PP：挡泥板、通风管、风扇等），器械（洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫和电器盒等），日用消费品（草坪园艺设备如剪草机和喷水器等）。 表一：PP的主要技术指标密度比溶吸水率熔点收缩率热变形温度0.90.910.80.980.2%0.4%1641700.3%0.8%83103抗拉强度拉伸弹性 模量弯曲强度冲击强度硬度体积电阻率50MPa1.8×107MPa80Mpa11KJ/m29.7HB6.9×1016表二：PP注射工艺参数注射机类型螺杆转数喷嘴形式料筒温度前中后螺杆式80直通式200230180200160180嘴温度模具温度注射压力保压力180190207070100MPa3060 MPa注射保压高压冷却时间成型周期2060s03 s2090s3070s1.2 产品工艺性与结构分析塑件的工艺性就是塑件对成型加工的适应性。塑件工艺性的好坏不但关系到塑件能否顺利成型，也关系到塑件的质量以及塑料模具结构是否经济合理。表三：塑件工艺分析表表面积47087mm2体积44598 mm3质量349g厚度2mm1.3尺寸的精度 塑件的尺寸公差推荐值参考模具设计与制造手册的2-17，塑件的精度等级参考表2-18。表四：建议采用的精度材 料高精度一般精度低精度PP345作为电器盒配件，其精度不必太高，故选用一般精度IT5。塑料制件公差参考教材塑料成型工艺与模具设计表3-8（SJ1372-78）。表面粗糙度外观的好与差主要取决于模具型腔的表面粗糙程度。模具的表面粗糙度要比塑件的要求低12级，塑件的表面粗糙度一般为Ra0.82之间,本产品取Ra0.8，则模具型腔的表面粗糙度Ra=0.8。1.4脱模斜度 本塑件由于型腔深度较大，本塑件与另外部件配合使用，要有一定的弹性才能使塑件能放进指定的位置，塑件要有足够的强度和刚度，才能经受推件板的推力而不使塑件本产品的脱模斜度取推荐值，型腔：1030，型芯：40，。1.5 壁厚从提供的产品来看壁厚均匀，其值为2mm。 圆角塑件除了有使用要求的部位要采用尖角外，其它转角处都应用圆角过渡，这样才不会因在转角处应力集中，在受力或冲击震动时发生破裂，甚至在脱模过程中由于成型内应力而开裂，特别是在塑件的内角处。通常，内壁圆角半径应是壁厚额一半，而外壁圆角半径为壁厚的1.5倍，一般圆角不小于0.5。塑件各个圆角半径参见塑件零件图第二章 注射成型机的选择1、注射量的计算通过ug计算估算分析，材料为pp塑料件质量总共为为349g,由文件1塑料模具设计手册表18查得pp的密谋为p=1.231.46g/cm3, 取P=1。4 g/cm3,塑件体积V=44598mm,流道凝料的质量可按塑料质量的0。6倍来估算。又因为从上述分析中确定为要模二腔，所以注射量为m=1/0.6*349=558g由UG建模侵分析可得面积大约为470.87cm2 取型腔压力P型取50Mpa,(因是薄壁塑件，浇口又是潜伏式浇口，压力损失大，取大一些)锁模力F=0.1*p*a 文件,塑料模具设计与制造 表2-1及13A为制件加工浇注系统在分型面上的总投影面积P为模具型腔及流道塑料熔体平均压力所以F=2350n 根据以上分析，选择SZ-60/100 其技术参数如下： 额定注射量/ cm3100螺杆（注塞）直径/mm35注射压力/Mpa150注射行程/mm220注射方式注塞式琐模力/KN600最大成型面积/ cm3130最大开合模行程/mm180模具最大厚度/mm300模具最小厚度/mm170喷嘴圆弧半径/mm12喷嘴孔直径/mm4顶出形式斜顶推出动定模固定板尺寸/mm330X440拉杆空间190X300锁模方式双曲肘液压泵流量/（L/min）70、12压力/（Mpa）6.5电动机功/KN11加热功率/KN6机器外形尺寸3900X1300X18002.初校注射机21注塑量校核模具型腔能否充满与注塑机允许的最大注塑量密切相关，设计模具时，应保证注塑模具内所需要熔体总量在注塑机实际的最大注塑量的范围内。根据生产经验，注塑机的注塑量是所允许最大注塑量（额定注塑量）的80%。由参考文献1公式4.5及参考文献2表21。 nm1+m280%m则 nv+m21×3000+90=3090(g)而 80%m=80%×4190=3350(g)即 nm1+m280%m 所以合适式中 n型腔数量，取单型腔m1单个塑件的质量和体积（g或cm3）m2浇注系统所需塑料质量和体积 （g或cm3） V塑件的体积（cm3）m注塑机允许的最大注塑量（g或cm3）22 塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核注塑加工时所需注塑压力与塑料品种，塑件形状和尺寸，注塑机类型、喷嘴及模具流道的阻力等因素有关。选择的注塑机的注塑压力必需大于成型制品所需的注塑压力。由于遥控器前盖的形状和精度要求都一般，但壁薄，熔体流动性较好，所以1000F2注塑机中162Mpa的注塑压力足够。锁模力为注塑机锁模装置用于夹紧模具的力。锁模力的校核由参考文献1公式4.6 （nA1+A2）P<F则（nA1+A2）P（1×1200000+100）×30=3600KN<10000KN所以合适。式中 A1单个塑件在模具分型面上的投影面积（mm2）; A2浇注系统在模具分型面上的投影面积（mm2）； P塑件熔体对型腔的成型压力（N）; F注塑机的额定锁模力（N）。 其余符号意义同上。23注射压力的校核由PP注射参数可知，注射压力为70100 MPa，注射机额定注射压力为130MPa。符合要求。24模具安装尺寸校核喷嘴尺寸,模机外形尺寸及模具厚度均应在注塑机所要求的技术规格范围内.模具主浇道中心线与料筒、喷嘴的中心线相一致，喷嘴头的凸球面半径Rn与主浇道始端凹球面半径Rp、喷嘴的孔径dn与主浇道衬套的孔径dp之间，分别保持如下关系： RpRn， dpdn则 20mm18mm 3mm2mm 故合适。25 开模行程的校核开模取出塑件所需的开模距离必需小于注塑机的最大开模行程。由于选用的是液压-机械式锁模机构注塑机,其最大开模行程由注塑机连杆机构的最大行程决定,与模具厚度无关。由于采用单分型面注塑模,其开模行程可按下式校核:SH1+H2+(510)式中 H1推出距离（脱模距离）（mm） H2包括浇注系统在内的塑件高度(mm) S注塑机最大开模行程（mm）由于所选注塑机的开模行程为1150mm，由经验判断必定符合要求，所以不必要校核开模行程。26模具与注射机安装模具部分相关尺寸的校核为了保证模具能顺利安装在注射机上，需对其相关尺寸加以校核。1. 喷嘴尺寸 注射机喷嘴为球面，其球面半径于相应的模具主流道始端凹下球面半径相适应，本设计也满足（详见浇注系统设计）。2. 定位圈尺寸 根据模具和注射机配合的要求，模具安装在注射机上必须使模具的中心线与料筒、喷嘴的中心线重合。因此，定位圈的中心线要和喷嘴的中心线重合，本设计也能满足要求（详见浇注系统设计）。. 模具厚度 本模具闭合高度H420，注射机允许的闭合高度为Hmax1150，Hmin450 ，显然，满足要求。经过对初选注射机的校核，故决定选用1000 F2型号的注射机。第三章型腔以及浇注系统的确定31 型腔数目的确定根据塑件的几何形状及尺寸、质量、批量大小、交货长短、注射能力、模具成本等要求来综合考虑。根据注射机的额定锁模力F的要求来确定型腔数目n ，即 n式中 F注射机额定锁模力（N）P型腔内塑料熔体的平均压力（MPa）A1、A2分别为浇注系统和单个塑件在模具分型面上的投影面积（mm2）大多数小型件常用多型腔注射模，表面高精度塑件的型腔数原则上不超过4个，生产中如果交货允许， 本工件是小型件，表面精度有要求， 根据上述公式及要求估算，一模一件。32、型腔的布局考虑到模具成型零件及出模方式的设计，为了节省材料，节省成本，同时提高产品的质量与生产效率，型腔的采用一模一腔，且产品为配对的产品。33分型面的设计 分型面位置选择的总体原则，是能保证塑件的质量、便于塑件脱模及简化模具的结构，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，因此在选择分型面应可以从以下方面设计1 分型面一般不取在装饰外表面或带圆弧的转角处 2 使塑件留在动模一边，利于脱模 3 将同心度要求高的同心部分放于分型面的同一侧，以保征同心度 4 抽芯机构要考虑抽芯距离 5 分型面作为主要排气面时，分型面设于料流的末端。考虑到本零件的表面粗糙度要求较高，所以选择其上表面作为分型面，可以降低模具的制造难度，也便于塑件的成型和出件。 3.4浇注系统的设计（1）主流道的设计主流道是一端与注射机喷嘴相接触，可看作是喷嘴的通道在模具中的延续，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。其设计要点:主流道设计成圆锥形，其锥角可取2°6°，流道壁表面粗糙度取Ra=0.m，且加工时应沿道轴向抛光。a) 主流道如端凹坑球面半径R13比注射机的、喷嘴球半径R12大12 mm；球面凹坑深度35mm；主流道始端入口直径d比注射机的喷嘴孔直径大0.51mm；一般d=2.55mm。b) 主流道末端呈圆无须过渡，圆角半径r=13mm。c) 主流道长度L以小于60mm为佳，最长不宜超过95mm。d) 主流道常开设在可拆卸的主流道衬套上；其材料常用T8A，热处理淬火后硬度5357HRC。根据以上所选择注射机的有关参数喷嘴前端孔直径：d0=4mm喷嘴前端球面半径：R0=18mm根据模具主流道与喷嘴的关系R=R0+(1-2)mmd=d0+(1-2)mm取主流道球面半径R=20mm，主流道的小端直径d=5mm为了方便将凝料从主流道中取处，将主流道设计成圆锥形，其斜度为1-30，经计算可得主流道大端面直径D=9mm，为了使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径r=6mm的圆弧过渡.(2)、浇口设计根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用中心浇口较为理想。考虑到塑件本身的特殊性，从中心进料，在模具的本身又是采用镶拼式的结构，有利于填充、排气。故采用截面为扇形的扇形浇口。如下图所示(3) 排溢系统设计当塑料熔体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。根据塑件的结构特点和型芯型腔以及模具的结构，本副模具因为型芯是采用镶拼结构，固采用利用间隙配合排气，同时，钳工在加工时，适当在分型面上开设很小的排气槽（PP排气槽深度为0.03）。第四章 成型零件设计模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件即成型零件设计，包括凹模、型芯、镶块、凸模和成型杆等。成型零件决定塑件的几何形状和尺寸。成型零件工作时，直接与塑料接触，承受塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑料间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确几何形状，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，对关键零件进行强度和刚度校核。成型工作零件的工作尺寸计算时应采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算。4.1 模具材料的选择选择模具材料的主要指标有：1、模具材料的基本性能 要考虑模具材料的耐磨性、韧性、硬度和红硬性（红硬性是指模具材料在一定温度下保持其硬度和组织稳定性抗软化的能力）。还要根据实际工作条件，分别考虑其实际要求的性能，如抗氧化能力、抗压强度、抗拉强度和抗弯强度、疲劳强度等。模具材料的工艺性 模具材料的工艺性，经常考虑一下几种：可加工性；淬火温度和淬火变形；淬透性和淬硬性；氧化脱碳敏感性等。模具材料的冶金质量及其它考虑因素 冶金质量也对模具材料的性能有很大的影响，只有优秀的冶金质量，才能充分发挥模具材料的各种性能。常考虑的冶金质量指标有：冶炼质量，锻造轧制工艺，热处理和精加工，导热性，精料和制品化等。其它还要考虑选用的模具材料的价格和通用性。总之，选用高质量、高性能、高精度的模具材料的精料和制品，高效率、高速度低成本地生产高质量的模具，已经成为当前工业发达国家模具制造的主要发展趋势，我国也正在向这一方向发展。以下成型零件材料就根据以上原则选择。42Cr4Mo钢是机械制造工业中使用最广泛的钢种之一。调质处理后具有良好的综合力学性能，良好的低温冲击韧度和低的缺口敏感性。钢的淬透性良好，水淬时可淬透到2860。油淬时可淬透到1540。这种钢除调质处理外还适于渗氮和高频淬火处理。切削性能较好，但174229HBS时，相对切削加工性为60。该钢适用于制作制品批量生产的中型塑料模具。主要性能参数如下：调质，淬火（或表面淬火），硬度55HRC；s785N/2, b980N/2。型芯和镶件常以棒料供应，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。选用9CrWMn，该钢具有一定的淬透性和耐磨性，淬火变形较小，碳化物分布均匀且颗粒细小。淬火、低温回火，硬度55HRC。根据材料选择原则，综合塑料质量要求和模具结构等，本模具型腔和型芯就采用3Cr4Mo。4.2 成型零件的尺寸计算：（3）155尺寸的计算：查教材P66表3-8该尺寸的公差为= 0.62。利用公式(LM)z =(1+ )LS+0.75z=(1+1.75%)×155+0.75×0.620.216=155.740.216 mm（4）22 尺寸的计算：查教材P68表3-9该尺寸的公差为=0.22。利用上述公式计算得：=22.200.123 mm5.型芯高度尺寸的计算运用平均收缩率法： (hm)z =（1+Scp）LS+1/3zH型芯高度尺寸（mm）=107mmz型芯高度制造公差（mm） (hm)=(1+1.75%)×107+0.50/3 =107.350.123 mm 6.中心距离的尺寸计算中心距离尺寸的计算公式参考教材P151式5-22：(CM)Z/2=(1+) CSZ/2式中 表示塑料的平均收缩率；(=1.75%) CS表示塑件的基本尺寸； 表示塑件尺寸的公差；Z取/3。117尺寸的计算：查教材P68表3-9该尺寸的公差为= 0.50。利用公式 (CM)Z/2=(1+) CSZ/2=(1+1.75%)×1170.25=300.250.25 mm121尺寸的计算：查教材P68表3-9该尺寸的公差为= 0.56。利用公式 (CM)Z/2=(1+) CSZ/2=(1+1.75%)×1210.28=121.210.28mm74.5尺寸的计算：查教材P68表3-9该尺寸的公差为= 0.38利用公式 (CM)Z/2=(1+) CSZ/2=(1+1.75%)×74.50.19=74.630.19mm43模具型腔、型芯侧壁厚度的计算（1）型腔侧壁的计算塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底版厚度过小，可能因硬度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足产生翘曲变形导致溢料和出现飞边，降低塑件尺寸精度和顺利脱模。因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚。整体式型腔与组合式型腔相比刚度较大。由于底板与侧壁为一体，所以在型腔底面不会出现溢料间隙，因此在计算型腔壁厚时变形量的控制主要是为保证塑件尺寸精度和顺利脱模。矩形板的最大变形量发生在自由边的中点上。壁厚的计算公式参考模具设计与制造手册表2-158凹模侧壁和底板厚度的计算。 S=式中 C常数，其值由型腔的高度与型腔的长度之比确定。因型腔的高度与型腔的长度之比=10/112=0.089，查手册得C=1.4。 P型腔压力，一般取2545MPa，在此取40 MPa。 a型腔的深度。其值为10。E弹性模量。钢的取2.1×105。允许变形量，查教材表5-12ABS为0.05，在此取0.01。则：S=查教材表5-17矩形型腔壁厚推荐尺寸，取50 mm。所以本模具型腔的壁厚值为符合要求（2）型腔底板厚度的校核由于熔体压力，板的中心将产生最大变形量。按刚度条件，型腔厚度为h=式中 C，常数，其值由型腔的高度与型腔的长度之比确定。因型腔的高度与型腔的长度之比=10/112=0.089，查手册得C=1.4；P型腔压力，一般取2545MPa，在此取40 MPa；a型腔的深度。其值为10.；E弹性模量。钢的取2.1×105；允许变形量，查教材表5-12PP为0.05，在此取0.01。h=25 mm查手册的推荐值在此取32 mm。根据手册的经验公式：型腔板壁厚S的经验数据：S=0.20L+17。S=0.20L+17=150mmS=0.20L+17=90mm底板厚度可根据刚度计算公式H=50(mm)8、模具造型三维零件图如下所示：型芯板如下所示型腔三维图如下;第五章 侧向分型与抽芯机构的设计由于本塑件的侧壁上有两个矩形和一个圆形孔，因此需要设计侧抽芯机构。侧向分型与抽芯机构根据动力来源的不同，有机动、液压或气动以及手动等三大类。本塑件采用机动侧向分型与抽芯机构,它是利用注射机开模力作为动力，通过有关传动零件使力作用于侧向成型零件而将模具侧向分型或把侧向型芯从塑料制件中抽出，合模时又靠它使侧向成型零件复位。这类机构虽然结构比较复杂，但分型与抽芯不需手工操作，生产率高，而且结构紧凑、动作安全可靠、加工制造方便。根据传动零件的不同，这类机构可分为斜导柱、弯销、斜导槽、斜滑块和齿轮齿条等许多不同类型的侧向分型与抽芯机构，本次设计选用斜导柱侧向分型与抽芯机构。51.抽芯距确定与抽芯力计算 侧向型芯或侧向成型模腔从成型位置到不妨碍塑件的脱模推出位置所移动的距离称为抽芯距.用s表示,为了安全起见,侧向抽芯距离通常比塑件上的侧孔、侧凹的深度或侧向凸台的高度大23mm，所以我们选取s=5mm，抽芯力的计算同脱模力计算相同，一般用如下公式估算： 式中 抽芯力（N） c侧型芯成型部分的截面平均周长（m） h侧型芯成型部分的高度（m） p塑件对侧型芯的收缩应力（包紧力），其值与塑件的几何形状及塑料的品种、成型工艺有关，一般情况下模内冷却的塑件，p=（0.81.2）×107Pa，模外冷却的塑件，p=（2.43.9）×107Pa 塑件在热状态时对钢的摩擦系数，一般=0.150.20侧型芯的脱模斜度或倾斜角（o）。由于 h=10mm; p=1×107Pa; =0.18; a=1o所以： 2.斜导柱侧向分型与抽芯机构斜导柱侧向分型与抽芯机构是利用斜导柱等零件把开模力传递给侧型芯或侧型芯块，使之产生侧向运动完成抽芯与分型动作。斜导柱侧向分型与抽芯机构主要有与开模方向成一定角度的斜导柱、侧型腔或型芯滑块、导滑槽、楔紧块和侧型腔或型芯滑块定距限位装置组成。5.3.斜导柱的设计 图(8 )斜导柱的形状斜导柱的形状如图(8)所示,其工作端的端部可以设计成锥台形或半球形。由于半球形车制时比较困难，所以我们设计成锥台形。为了避免端部锥台也参与侧抽芯，导致滑块停留位置不符合原设计计算要求。所以斜角大于斜导柱倾斜角，我们取。斜导柱的材料选用T10碳素钢，热处理硬度HRC=60，表面粗糙度。斜导柱与其固定的模板之间采用过渡配合。由于斜导柱在工作过程中主要用来驱动侧滑块作往复运动，侧滑块运动的平稳性右导滑槽与滑块之间的配合精度保证。而合模是的最终准确位置由楔紧块决定。因此，为了保证运动的灵活性，滑块上斜导孔与斜导柱之间可以采用较松的间隙配合。1. 斜导柱倾斜角的确定 斜导柱轴向与开模方向之间的夹角称为斜导柱的倾斜角，它是决定斜导柱抽芯机构工作效果的重要参数。的大小对斜导柱的有效工作长度、抽芯距和受力状况等起着决定性的影响。 由公式： 式中 斜导柱的工作长度； s抽芯距； 斜导柱的倾斜角；H与抽芯距是对应的开模距。由以上公式可算得 =15o。 图（8）斜导柱工作长度与抽芯距关系及受力图从图中可知： 式中 侧抽芯时斜导柱所受的弯曲力； 侧抽芯时的脱模力，其大小等于抽芯力； 侧抽芯时所需的开模力。由以上公式可知，a增大，L和H减少，有利于减小模具尺寸，但Fw和Fk增大，影响斜导柱和模具的强度和刚度；反之，a减小，斜导柱和模具受力减小，但要在获得相同抽芯距的情况下，斜导柱的长度要增大，开模距要变大，因此模具尺寸会增大。综合两方面考虑，在经过以上的计算推导，a取比较理想。2、斜导柱的直径计算斜导柱的直径主要受弯曲立的影响，由于其计算比较复杂,所以采用查表的方法来确定斜导柱的直径,由上面的计算知道，Fc=1.164KN,a=15o,所以根据塑料成型工艺与模具设计表5-20查得最大弯曲力Fw=1.2KN。所以根据Fw和Hw以及a在表5-21中查得斜导柱的直径d=10mm.3、斜导柱的长度计算由塑料成型工艺与模具设计书中公式5-65得，斜导柱的总长为式中 斜导柱总长度； 斜导柱固定部分大端直径； h斜导柱固定板厚度 d斜导柱工作部分直径； s抽芯距。斜导柱安装固定部分的长度为： 式中 斜导柱安装固定部分的长度； d1斜导柱固定部分的直径。上公式可得，在此取斜导柱的长度为80mm。5.4.斜滑块的设计三维视图如下图所示；斜滑块是斜导柱侧面分型抽芯机构中的一个重要零件部件，它上面安装有侧向型芯或侧向成型块，注射成型时塑件尺寸的准确性和移动的可靠性都需要它的运动精度保证。滑块的结构可分整体式和组合式。在滑块上直径制出侧向型腔的结构称整体式，分开加工称组合式。在本次设计中，侧向有两个方孔和一个小孔的侧抽芯，为保证零件外观美观、无痕迹，现初定加工两根侧向小型芯和一主型芯滑块，然后把两侧向的小型芯镶在主型芯滑块上一起侧向抽芯。一般情况下，成型滑块在侧向分型抽芯和复位过程中，要求其必须沿一定的方向平稳地往复移动，这一过程是在导滑槽内完成的。根据型芯大小、形状和要求不同，有的采取T形槽或燕尾槽，但本设计侧抽芯的滑块和小型芯设计在镶在型腔上的方块型芯中滑动，上下不能移动，只有前后滑动，因此无需要另加工槽，不过滑块与型芯槽配合要求较高，为防止配合部分漏料，适当提高精度，采用H7/f7，其它部分采用H8/f8间隙配合，配合 表面粗糙度Ra0.8m滑块材料采用T10，HRC5458。55. 滑块导滑槽的设计成型滑块在侧向分型抽芯和复位过程中，要求其必须沿一定的方向平稳地往复移动，这一过程是在导滑槽中完成的。根据模具上侧型芯的大小、形状和要求的不同，以及个工厂的具体使用情况，滑块与导滑槽的配合形式也不一样，一般采用T形槽或燕尾槽导滑。组成导滑槽的零件对硬度和耐磨性有一定的要求，一般情况下，整体式导滑槽常在动模板或定模板上直接加工出来，常用的材料为45钢。根据本塑件的特征，采用T形槽导滑的形式，采取在定模板上直接加工出，选用材料为45钢，为了便于加工和防止热处理变形，所以调质至30HRC后在铣削成形。盖板材料用T10纲，硬度要求HRC>=50.导滑槽与滑块部分采用H8/f8间隙配合。配合部分的表面要求比较高，表面粗糙度应Ra<=0.8。导滑槽与滑块还要保持一定的配合长度，因为滑块完成抽拨动作后，其滑动部分仍应全部或有部分的长度留在导滑槽内，滑块的滑动配合长度要大于滑块宽度的1.5倍，而保留在导滑槽内的 长度不应小于导滑配合长度的2/3。否则，滑块开始复位时容易偏斜，甚至损坏模具。第六章 结构零部件的设计6.1模架的选择：根据模具的尺寸和型腔数量等相关参数选择：模板尺寸为420*400*3501、模具闭合高度的确定：根据所选择模板的高度尺寸， H1=30，H2=130，H3=80，H4=150，H5=30。模具的闭合高度：H=30+130+80+150+30+15=435根据以上设计选用A2型标准模架.为420*350*400mm2、注射机有关参数复校本模具的外形尺寸为6400mm×5800mm×470mm的标准模架。XS-ZY-250型注射机的最大安装尺寸为1100mm×1100mm。故能满足模具的安装要求。模具的闭合高度H是803mm。1000F2型注射机允许模具的最小厚度是H=450mm ,最大高度是H=1150 mm ，即模具满足HHH的安装条件。1000F2型注射机的最大开模行程S=1150mm满足要求 SH+ H+ H+ H+ H+ (510)mm由经验证明：1000F2型注射机能满足使用要求，故可采用。6、2合模导向机构的设计导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。如下图所示；世哲学一、导向机构的作用分析 1、定位作用 模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确；导向机构在模具装配过程中也起了定位作用，便于装配和调整。 2、导向作用 合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。 3、承受一定的侧压力 塑料熔体在充型过程中可能产生单向侧压力，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱承受了一定的侧压力，以保证模具的正常工作。若侧压力很大时，不能单靠导柱来承担，需增设锥面定位机构。二、 导套和导柱的选择本模具采用导柱导向机构导向。（一）导柱 1、导柱的结构形式 导柱采用1表2-111标准形式，这种形式结构简单，加工方便，用于简单模具。2、导柱结构和技术要求 (1) 长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出812mm，以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔(2) 形状，导柱前端应做成锥台形或半球形，以使导柱顺利进入导向孔。(3) 材料 导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯，因此多采用Y8、T10钢经淬火处理，硬度为HRC5055。导柱固定部分表面粗糙度Ra为0.8m,导向部分表面粗糙度Ra为0.80.4m。(4) 配合精度 导柱固定端与模板之间一般采用H7/m6或H7/k6的过渡配合；导柱的导向部分通常采用H7/F7或H8/f7的间隙配合。（二）导套1、导套的结构形式 本模具的结构形式采用1表2-114形式，这种形式结构较简单，便于加工。2、导套的结构和技术要求(1) 形状 为了使导柱顺利地进入导套，在导套的前端应倒圆角，导柱孔最好作成通孔，以利于排出孔内空气及残渣废料。如模板较厚，导柱孔必须作成盲孔时，可在盲孔的侧面打一小孔排气。(2) 材料 导套与导柱用相同的材料或同合金等耐磨材料制造，其硬度应低于导柱硬度，以减轻磨损，防止导柱或导套拉毛。导套固定部分和导滑部分的表面粗糙度一般为Ra0.8m。(3) 固定形式及配合精度 导套用环形槽代替缺口，固定在定模板上。用H7/f7或H7/k6配合镶入模板。(4)推板导柱以及推板导套如下图所示第七章 推出机构的设计7.1推出机构结构推出机构的设计主要考虑以下几项的原则：1. 推出机构应尽量设计在动模的一侧；2. 保证塑件不因推出而变形损坏；3. 机构简单动作可靠；4. 保证良好的塑件外观；5. 合模时的真确复位。72复位杆的设计为了使推出机构能够精确的复位，特设立四个复位杆。73斜导柱导滑槽的设计如下74 脱模力的计算注射成型以后，塑件在模具中冷却定型，由于体积收缩，对型腔产生包紧力，塑件必须克服磨擦阻力才能从模腔中脱出。其受力图如下：力的平衡原理，列出平衡方程式： Ft=AP(µcos-sin)在式中µ塑料对钢的摩擦系数，约为0.10.3； A塑件对型芯的包容面积； P塑件对型芯的单位面积上的包紧力,模内冷却一般取（0.81.2）×107；在此取中间值1.0×107。 Ft脱模力； 型芯的脱模斜度，在本模具中为40。先计算A值：A=（350×300+400×265）×2=422000 Ft=Ap(µcos-sin)=422000×（0.2×cos40-sin40） =4.2×108KN。 第八章 确定冷却系统此模具的平均温度为70，用常温20的水作为模冷却介质，其出口温度为30，产量为432。1、求塑件在硬化时每小时释放的能量查表可知ABS的单位热流量Q为35×104J·kg-1.Q=WQ=0. 432×35×104J·kg-1= 15.12×104 J·kg 2、求冷却水的体积流量V=0.0036 （m）由体积流量V查表可知所需的冷却水的直径非常小。由上述计算可知，因为模具每分钟所需的冷却水体积很小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式冷却模具即可。第九章 注射件成型缺陷分析模具设计制造完后，要进行试模。由于设计存在的缺陷，可能会出现这样那样的问题，因此要根据具体的情况及时解决，不要在正式生产中产生类似的问题和缺陷。以下表4注射模成型缺陷分析及解决方法。表4 注射塑件成型缺陷分析序号成型缺陷生产原因解决措施1制 制品形状欠缺1.料筒及喷嘴温度偏低2.模具温度太低3.加料量不足4.注射压力不足5.进料速度慢6.锁模力不够7.模腔无适当排气8.注射时间太短，柱塞或螺杆回退时间太早9.杂物堵塞10.浇口太小，太薄、太长提高料筒及喷嘴温度提高模具温度增加料量提高注射压力调节进料速度增加锁模力修改模具，增加排气孔增加注射时间清理喷嘴正确设计浇注系统2制品滋边1.注射压力太大2锁模力过小或单向受力.3.模具碰损或磨损4.模具间落入杂物5.料温太高6.模具变形或分型面不平降低注射压力调节锁模力修理模具擦净模具降低料温调整模具或磨平3熔合纹明显1. 料温过低2. 模温低3. 擦脱模剂过多4. 注射压力底5. 注射速度慢6. 加料不足7. 模具排气不良提高料温提高模温少擦脱模剂提高注射压力加快注射速度加足料通模具排气气孔4黑点及条纹1. 料温高,并分解2. 料筒或喷嘴结合不严3. 模具排气不良4. 染色不均匀5. 物料中混有深色物降低料温修理接合处,出去死角改变模具排气重新染色将物料中深色物取缔5银丝、斑纹1.料温过高,料分解物进入模腔2.原料含水分高,成型时气化3.物料含有易挥发物迅速降低料温原料预热或干燥原料进行预热干燥6制品变形1. 冷却时间短2. 顶出受力不均3. 模温太高4. 制品内应力太大5. 通水不良,冷却不均6. 制品薄厚不均加长冷却时间改变顶出位置降低模温消除内应力改变模具水路正确设计制品和模具7制品脱皮、分层1. 原料不纯2. 同一塑料不同级别或不同牌号相混3. 配入润滑剂过量4. 塑化不均匀5. 混入异物气疵严重6. 进浇口太小,摩擦力大7. 保压时间过短净化处理原料使用同级或同牌号料减少润滑剂用量增加塑化能力消除异物放大浇口适当延长保压时间8裂纹1. 模具太冷2. 冷却时间太长3. 塑料和金属嵌件收缩率不一样4. 顶出装置倾斜或不平衡,顶出截面积小或分布不当5. 制件斜度不够,脱模难调整模具温度降低冷却时间对金属嵌件预热调整顶出装置或合理安排顶出杆数量及其位置正确设计脱模斜度9制品表面有波纹1. 物料温度低,粘度大2. 注射压力3. 模具温度低4. 注射速度太慢5. 浇口太小提高料温料温高,可减小注射压力,反之则加大注射压力提高模具温度或增大注射压力提高注射速度适当扩展浇口10制品性脆强度下降1. 料温太高,塑料分解2. 塑料和嵌件处内应力过大3. 塑料回用次数多4. 塑料含水降低料温,控制物料在料筒内滞留时间对嵌件预热,保证嵌件周围有一定厚度的塑料控制回料配比原料预热干燥11脱模难1. 模具顶出装置结构不良2. 模具脱模斜度不够3. 模腔温度不合适4. 模腔有接缝或存料5. 成型周期太短或太长6. 模芯无进气孔改进顶出装置正确设计模具适当控制模温清理模具适当控制注射周期修改模具 主要参考文献1 屈华昌主编 塑料成型工艺与模具设计北京：机械工业出版社19962 李云程主编 模具制造工艺学 北京： 机械工业出版社 20013 周开勤主编 机械零件手册 北京：高等教育出版社 20014 范有发主编 冲压与塑料成型设备 北京：机械工业出版社20015 许德珠主编 机械工程材料 北京：高等教育出版社19916 冯炳尧主编 模具设计与制造手册 上海：上海科学技术出版社 19877 廖念钊主编互换性与测量技术基础中国计量出版社19888 李澄 吴天生主编机械制图手册34