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1、 目 录 摘要1 关键词1 1 前言2 2 选题背景2 2.1 选题的目的及意义2 2.2 国内的现状及发展趋势2 2.2.1 国内的现状2 2.2.2 发展趋势3 2.3 国外的现状4 3 注射成型工艺规程的编制4 3.1 塑件的工艺性分析4 3.1.1 塑件的原材料分析4 3.1.2 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析4 3.2 计算塑件的体积和重量5 3.3 塑件注射工艺参数的确定6 3.4 塑料成型设备参数6 3.4.1 注射量的校核7 3.4.2 注射压力的校核7 3.4.3 锁模力的校核7 4 注射模的结构设计8 4.1 分型面的选择8 4.2 确定型腔的数目及排列方式9 4.2.
2、1 按注射机的塑化能力确定型腔的数量9 4.2.2 按注射机的最大注射量确定型腔的数量10 4.3 浇注系统的设计9 4.3.1 主流道的设计10 4.3.2 分流道的设计11 4.3.3 浇口的设计11 4.3.4 冷料井和拉料杆的设计12 4.4 排气系统的设计13 4.5 成型零部件结构设计13 4.5.1 凹模结构设计13 4.5.2 型芯结构设计14 4.6 合模导向机构设计15 4.6.1 导柱设计15 4.6.2 导套设计15 4.7 推出机构设计16 4.7.1 脱模力的计算16 4.7.2 推杆尺寸的计算及机构设计18 4.7.3 复位机构设计19 4.8 侧抽芯机构设计19
3、 4.8.1 抽芯机构的选择20 4.8.2 塑件左侧小孔的抽芯20 4.8.3 塑件右侧小孔的抽芯21 4.8.4 凸筋处的抽芯机构21 4.8.5 斜导柱的结构设计22 4.8.6 滑块23 4.8.7 滑块的导槽24 4.9 温度调节系统的设计24 4.9.1 加热系统的设计24 4.9.2 冷却系统的设计24 5 模具零件的计算25 5.1 型腔工作尺寸的计算25 5.1.1 型腔径向尺寸计算25 5.1.2 型腔深度尺寸计算26 5.2 型芯工作尺寸计算26 5.2.1 型芯径向尺寸计算26 5.2.2 型芯高度尺寸计算27 5.3 型腔侧壁厚度和底板厚度计算27 5.3.1 型腔侧
4、壁厚度计算28 5.3.2 型腔底板厚度计算28 5.4 冷却系统的有关计算29 5.4.1 冷却水体积流量的计算29 5.4.2 冷却水孔直径的确定30 5.4.3 冷却管道总传热面积的计算30 5.4.4 冷却水孔数目的计算30 5.4.5 冷却水路的分布30 5.5 斜导柱侧分型与抽芯的有关计算31 5.5.1 抽拔力的计算31 5.5.2 抽芯距的计算32 5.5.3 斜导柱倾角的确定32 5.5.4 斜导柱的长度计算32 5.5.5 斜导柱直径的计算33 5.5.6 最小开模行程的计算33 6 注射机有关参数的校核34 6.1 模具闭合厚度校核34 6.2 喷嘴尺寸校核34 6.3
5、模具安装尺寸校核34 6.4 开模行程的校核34 7 模具的工作原理35 8 结论和总结35 8.1 结论35 8.2 总结35 参考文献36 致谢37 4 高压瓶盖注塑模具设计 摘 要：本设计详细介绍了高压瓶盖注塑模具设计，选用了ABS 作为塑件的材料能够满足高压瓶盖的使用性能及注射模具的成性特点。在设计的过程中，采用了斜导柱侧抽芯机构和斜滑块侧抽芯机构，能够方便地使塑件侧壁上的孔成型，并且能够推出塑件。根据任务的要求，在塑件注塑成型过程中，模具需要有合适的温度，所以在模具上开设了六条冷却水管对塑件和模具的温度进行控制。设计流程包括：塑件材料性能分析、注塑机的选择、分型面设计、浇注系统的设计
6、、成型零件的结构尺寸设计、塑件脱模机构设计、冷却系统的设计和主要成型零部件的制造。关键词：ABS；分型面；型芯；型腔；浇口；冷却。The Design of Injection Mold for High Pressure Bottle Cap Abstract:Injection mold design of the high voltage cap has been introduced in the design in detail.Selection of the ABS as the material of the plastic parts to meet the use of h
7、igh pressure cap performance and the characteristics of injection mold.In the design process bevel column side of the pulling mechanism and the slider side of the pulling mechanism have been used.,to make the hole in the plastic parts on the sidewall forming easily and to release the plastic.Accordi
8、ng to the requirements of the task In the process of plastic parts injection molding.Mold needs suitable temperature therefore,six cooling pipes has been opened in the mold to control the temperature of plastic parts and mould.The flow of Design includes:the analysis of plastic material performance、
9、the choice of the injection molding machine、Parting surface the design of parting surface、gating system the design of gating system、the design of the structural dimensions for 5 molded parts、the design of plastic parts mold release mechanism、Cooling system、the design of cooling system and the manufa
10、cturing of main molding parts.Key Words:ABS,Parting surface,Cores,Cavity,Gate,Cooling.1 前言 塑料模具是模具行业中十分重要的行业。我国塑料模具行业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大的发展，模具水平有了较大的提高。注射成型是大量生产塑料制品的一种成型方法，二十多年来，国外的注塑模CAD 技术发展相当迅速。在经济全球化趋向日渐加速的情况下，塑料模具行业的发展水平对一个国家的制造业有着巨大的影响。因此，我们应该尽可能多的了解和掌握塑料模具设计方面的知识，为中国塑料模具的发展贡献自己的力量。本次毕业设计，我也得
11、到了老师和同学们的帮助，在此表示感谢！由于实践经验的缺乏和水平的限制，且时间仓促，在这次设计过程中出现了一些错误，恳请各位老师批评指正。在写毕业论文的过程中，我参考了 塑料模成型模具设计、中国模具设计大典、简明塑料成型工艺与模具设计手册等有关教材，引用了其中的公式及图表。由于初次设计塑料模具，所以在论文中存在一些缺点和错误，希望老师多加指正。2 选题背景 2.1 选题目的及意义 模具行业的发展日新月异，塑料模具行业的发展对我国制造业有着重要的影响。作为学习模具设计专业的大学生，为了将来能够更好的从事塑料模具设计这一行业，我们应当能够了解和掌握塑料模具的一般设计步骤。进行此课题，我能够初步地设计
12、一副塑料模具。为了能够更好的掌握注塑模具设计方面的知识，高压瓶盖注射模具作为一个技术含量比较高的课题，值得我们去研究、设计。对本课题进行研究、设计，一方面能够使我们将自己在课堂上学到的知识加以运用，将知识掌握得更加牢靠；另一方面能够让我们对塑料模具有更多的了解。同时，我们还能够从这次设计中学到在实际工作中解决困难的途径，为我们将来的工作奠定了基础。2.2 国内的现状及发展趋势 2.2.1 国内的现状 80 年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支 6 持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999 年我国模具工业产值为245 亿，至2002 年我国模具总产值约
13、为360 亿元，其中塑料模约30%左右1。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。我国塑料模具工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大的发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已经能生产48 英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具2；精密塑料模具方面，已经能生产相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具2。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大的进展；气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或
14、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针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50%80%相比，差距较大。2.2.2 发展趋势 在信息化带动工业化发展的今天，我们既要看到成绩，又要重视落后，要抓住机遇，采取措施，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，尽快提高塑料模具的水平，融入到国际市场中去，以促进中国模具行业的快速发展，我国塑料模具工业和今后的主要发展方向为：（1）提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。（2）在塑料模具设计制造中全面推广应用CAD/CAM
15、/CAE 技术。（3）推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。（4）开发新的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。（5）提高塑料模具标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。（6）应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显 7 得十分必要。（7）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
16、现逆向工程的必要前提。2.3 国外的现状 注塑成型是大量生产塑料制品的一种成型方法，二十多年来，国外的注塑模CAD 技术发展相当迅速。70 年代已经开始应用计算机对熔融塑料在圆形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。80 年代初，成功采用有限元法分析三维型腔的流动过程，使设计人员可以依据理论分析并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以减少试模时间，提高模具质量3。近十年来，注塑模CAD 技术在不断进行理论和试验研究的同时，十分注意向实用化阶段发展，一些商品软件逐步推出，并在推广和实际应用中不断改进。国外塑料模具存在的主要问题是；相比较国内塑料模具的价格，国外塑料模具的价格要
17、高上很多，因此生产成本也要高很多。3 注射成型工艺规程的编制 3.1 塑件的工艺性分析 3.1.1 塑件的原材料分析 塑件的材料采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS),属热塑性塑料。从使用性能上看，该塑料强度高，耐水、耐油性好，介电性能与温度和频率无关，是理想的绝缘材料4；从成型性能上看，该塑料具有很好的加工性，成型容易，收缩率较小，制件尺寸容易控制，但是其吸水性较大，易使成型后制件上产生气泡，银丝、斑纹等缺陷，因此应注意注塑前对原料的干燥。另外，在成型时应采用较高的成型温度和注射压力，以提高熔料的流动性，减小收缩率。3.1.2 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析 塑件图如图1 所示：8
18、图 1 塑件图 Figure1 Plastic parts graph（1）结构分析。从零件图上分析，该零件总体形状为圆锥形，在顶部两侧壁上有2 个小孔，其为通孔。因此，模具设计时必须设置侧向分型抽芯机构。在其内壁上还有2 个凸筋，其高度为2.5mm，长度为28.75mm。因此，用推杆或推板不能直接推出塑件，可以采用斜滑块推出机构来推出塑件。该零件属于中等复杂程度零件。（2）尺寸精度分析。该零件各个尺寸均未注明公差，为了提高经济效益，则按未注明公差尺寸来处理，根据课本34 页上的表3.2 查得ABS 材料的适用未注公差尺寸等级为MT5 级，对应的模具相关零件的尺寸加工容易保证。从塑件的壁厚上来
19、看，两侧的壁厚为3.75mm，底部的壁厚为2.5mm，壁厚差为1.25mm，较均匀，有利于零件的成型。（3）表面质量分析。该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，内部不得有导电杂质外，没有特别的表面质量要求，因此表面要求比较容易实现。综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制的较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。3.2 计算塑件的体积和重量 9 计算塑件的体积：用 Proe 软件绘制塑件的三维图形，计算出塑件的体积为126.46cm，浇注系统的体积为 4.83cm。计算塑件的质量：根据设计手册可查得 ABS 的密度为 1.02g/cm1.20g/cm,取其平均密度为 1.11g/cm。故塑件的质量
20、为：W=V （1）=126.461.11 =140.37 g 经计算塑件的体积和质量，根据设计手册，采用一模一件的模具结构，考虑其外形尺寸，注塑时所需的压力和工厂现有设备等情况，初步选用注塑机为XS-Z-250 型。3.3 塑件注射工艺参数的确定 查找相关文献资料，ABS 塑料的成型工艺参数5可作如下选择。试模时，可根据实际情况作适当调整。注射温度：包括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度：后段温度 t1选用 200；中段温度 t2选用 220；前段温度 t3选用 240；喷嘴温度：选用 200；注射压力：选用 100MPa（相当于注射机表压 35kgf）；注射时间：选用 15s；保压压力：选用 72
21、MPa（相当于注射机表压 25kgf）；保压时间：选用 10s；冷却时间：选用 15s。3.4 塑料成型设备参数 根据计算及原材料的注射成型参数确定注塑机为 XS-ZY-250 型6，查资料得知其技术参数如下：螺杆直径：50mm 注射容量：250cm 注射压力：147MPa 锁 模 力：1800KN 注射速率：114g/s 10 塑化能力：55kg/h 模板行程：500mm 模具厚度：200350mm 喷嘴球半径：18mm 喷嘴孔直径：4mm 定位孔直径：100mm 3.4.1 注射量的校核 在一个生产周期内，注射机的最大注射量应大于制品的质量或体积（包括浇道及凝料和飞边），通常注射机的实际注
22、射量最好是注射机最大注射量的80%，所以选用的注射机最大注射量应满足：浇塑机VVV8.0 （2）式中 机V注射机的注射量（cm），取机V=250 cm；塑V塑件的体积（cm），取塑V=126.83 cm；浇V浇注系统的体积（cm），取浇V=4.83 cm。代入数据，计算得：2002508.08.0机V cm 66.13183.483.126浇塑VV cm 200131.66 所以注射量符合要求。3.4.2 注射压力的校核 注射机的额定注射压力即为它的最高压力maxP，应该大于注射机注射成型所需调用的注射压力OP,即 m a xPOP （3）注射机的额定注射压力为 147Mpa，ABS 注射成型
23、所需的注射压力为 100 Mpa，所以注射压力符合要求。3.4.3 锁模力的校核 在注射成型时，为了防止模具分型面被注射压力顶开，必须对模具施加足够的锁模力，否则在分型面处将产生溢料现象，因此注射机的额定锁模力必须大于注射压力，即：KAqF （4）式中 F注射机的额定锁模力（N），取F=1800310 N；11 A塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积（cm），取A=13523.84 mm；q模具型腔内塑料熔体的平均压力（MPa），取q=50 Mpa；K安全系数，通常取 1.1 1.2。代入数据，计算得：8.7776205084.1352315.1KAq N=777.6210 N 1800310
24、777.62 10 所以锁模力符合要求。4 注射模的结构设计 注射模结构设计主要包括：分型面的选择、模具型腔数目的确定、型腔的排列方式、冷却水道的布局、浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、侧向分型与抽芯机构的设计、推出机构的设计等内容。4.1 分型面的选择 模具设计中，分型面的选择很关键，它是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切的关系，并且直接影响到塑料熔体的流动充填特性及塑件的脱模，因此，分型面的选择是注塑模具设计中的一个关键。选择模具分型面时，首先应该选择塑件断面轮廓最大的地方做为分型面7。该塑件为高压瓶盖，表面质量无特殊要求，其分型面选择如下图所示：图
25、2 分型面 Figure2 Parting surface 如图 2 所示，取 A-A 为分型面，有利于塑件的脱模，由于塑件本身就有一定的斜度，所以脱模斜度对塑件没有影响，并且有利于侧面的分型和抽芯。12 4.2 确定型腔的数目及排列方式 注射模的型腔数量与注射机的塑化能力、最大注射量及合模力等参数有关，还受塑件的精度和生产的经济性等因素的影响。由上述参数和因素，可按下列方法确定型腔的数量。4.2.1 按注射机的塑化能力确定型腔的数量 1NsjpmmtKm3600 （5）式中 1N型腔的数量；K注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8；pm注射机的额定塑化量（g/h 或 cm/h）,取pm=5
26、510g/h;t成型周期（s）,取t=40s；jm浇注系统和飞边所需的质量或体积（g 或 cm），取jm=5.36g sm单个塑件的质量或体积（g 或 cm），取sm=140.37g 代入数据，计算得：44.337.14036.5360040550008.01N 4.2.2 按注射机的最大注射量确定型腔的数量 sjImmKmN2 （6）式中 2N型腔的数量；Im注射机允许的最大注射量（g 或 cm），取Im=250cm；代入数据，计算得：54.137.14036.511.12508.02N 根据以上两种计算方式，可以看出模具型腔的数量必须取1N，2N中的较小值，由于型腔的数目只能是整数，所以最
27、终确定型腔的数目为一腔。由于型腔的数目为一腔，所以这里就不需要再确定型腔的排列方式了。4.3 浇注系统的设计 普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。浇注系统是注塑模设计的一个重要的环节，它对注塑成型周期和塑件的质量（如外观、物理性能、尺寸精度）都有着直接的影响，设计时必须按如下原则8：13（1）型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料现象。（2）型腔和浇口的排列要尽可能的减少模具外形尺寸。（3）系统流道应尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大，太大则塑料耗费大）；尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽可能小。（4）分流道尽可能平衡布置，使塑料熔体
28、能在同一时间内到达型腔的深处及角落。（5）在满足型腔能够充满的前提下，浇注系统的容积尽量小，以减少塑料的耗量。（6）浇口位置要适当，尽量避免冲击型芯，防止型芯变形。浇口的残痕不应影响塑件的外观。4.3.1 主流道的设计 主流道的形状如图 3 所示：图 3 主流道 Figure3 Mainstream way XS-ZY-250 型注射机喷嘴的有关尺寸如下：喷嘴前端孔径：0d=4mm；14 喷嘴前端球面半径：0R=18mm；为便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，由于 ABS 塑料的流动性为中性，故取其锥度为=3，内壁表面的粗糙度为 Ra=0.4m。为防止主流道与喷嘴处溢料。主流道与注
29、射机喷嘴应紧密对接，主流道对接处应制成半球形的凹坑，则有：R=R0+(12)mm D=d0+(0.51)mm 取主流道球面半径 R=20mm；取主流道的小端直径 d=5mm；凹坑的深度为 h=5mm。为减小料流转向时的阻力，主流道呈圆角过渡，其圆角半径为 r=3mm。在保证塑料良好成型的前提下，主流道长度 L 应尽量短，以减少凝料，降低压力损失。4.3.2 分流道的设计 由于该模具为单腔模具，且塑件的投影面积较大，深度较大，且外形基本上为圆形，熔料可以直接通过主流道进入型腔，不需要再设分流道。4.3.3 浇口的设计 浇口又称进料口，是连接流道与型腔之间的一段细短通道（直接浇口除外），是浇注系统
30、的关键部分，其主要作用为：（1）型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，可以防止熔体倒流。（2）易于在浇口处切除浇注系统的凝料。浇口截面积约为分流道截面积的0.030.09，浇口的长度约为 0.5mm2mm，浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模时逐步纠正。当塑料熔体通过浇口时，剪切速率增高，同时熔体的内摩擦加剧，使料流的温度升高，黏度降低，提高了流动性能，有利于充型。但浇口尺寸过小会使压力损失大，凝料加快，补缩困难，甚至形成喷射现象，影响塑件质量8。浇口的形式和位置如下所示：15 图 4 直接浇口 Figure4 Direct gate 如图 4 所示为直接浇口，采用直接浇口的优点是
31、：（1）浇口截面较大，流程较短，流动阻力小，适用于深腔，壁厚，流动性差的壳类塑件。（2）模具结构简单紧凑，便于加工，流程短，压力损失小。（3）保压补缩作用强，易于完全成型。（4）有利于排气及消除熔接痕。由于该塑件的壁厚为 3.75mm，并且该模具为单腔模具，所以采用直接浇口合适。4.3.4 冷料井和拉料杆的设计 冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是接受料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件的质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。冷料井的直径稍大于主流道大端直径，长度一般取主流道直径的 1.52 倍9。基于本次设计的模具，可采用底部带有拉料杆的冷料井，其配合如图
32、 5 所示。这类冷料井的底部有一个拉料杆，拉料杆装于推杆固定板上。开模时，拉料杆通过钩头拉住井内的冷料，使主流道凝料脱出定模，然后随推出机构运动，将凝料与塑件一起推出动模。本次设计的拉料杆为球头型拉料杆。其形状如图 6 所示：16 图 5 冷料井与拉料杆的配合 Figure5 Cold material well and pull the lever for cooperation 图 6 拉料杆 Figure6 Pull material stem 4.4 排气系统的设计 注射模的排气是设计中不可忽视的一个问题，特别是快速注射成型工艺对注射模排气的要求更加严格。当塑料熔体填充型腔时，必须顺序
33、排出型腔中的气体。如果型腔内因各种原因产生的气体不能被排除干净，一方面将会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及填料等缺陷；另一方面气体受压，体积缩小而产生的高温会导致塑件局部碳化或烧焦，同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此设计时必须考虑排气问题10。根据塑件的结构特点和型芯、型腔以及模具的结构，本副模具因为型芯和型腔均是采用镶嵌式结构，可以利用配合间隙排气。另外，由于该模具还设有拉料杆，气体也可以通过拉料杆和型芯之间的间隙排出。同时，气体还可以通过分型面和侧型芯的间隙排出。所以该模具不需要再设排气槽，减少了模具设计的难度。4.5 成型零部件结构设计 4.5.1 凹模结构设计 本
34、次模具设计中采用一模一腔的结构形式，考虑到塑件的结构特点，以及加 17 工的难易程度和材料的利用价值等因素，凹模采用镶嵌式结构，其结构形式如图7 所示：1-左楔紧块；2-左滑块；7-嵌块；8-型芯；9-右滑块；12-右楔紧块 图 7 凹模 Figure7 Matrix 图中件 2 为左滑块，其上 3 用于安放左斜导柱，4 用于安放左侧型芯。5 用于安放上型芯，6 用于安放下型芯。图中件 9 为右滑块，其上 10 用于安放右斜导柱，11 用于安放右侧型芯。8 为塑件把手处的型芯。4.5.2 型芯结构设计 型芯主要是与凹模相结合构成模具的型腔。型芯的结构形式如图8 所示：1-上型芯；2-下型芯；3
35、-左侧型芯；4-右侧型芯 图 8 型芯 Figure8 Cores 18 4.6 合模导向机构设计 合模导向机构是塑料模具设计中必不可少的部分，导向机构是保证动模和定模合模时，正确定位和导向的零件。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式。导柱导向在注射模中应用最普遍，主要零件包括导柱和导套，分别安装在动、定模的两半部分。导向机构的主要作用有：定位、导向和承受一定的侧压力11。4.6.1 导柱设计 导柱导向部分的长度应比型芯端面的高度高出 8mm12mm，以免出现导柱未进入导套，而型芯先进入型腔的情况。导柱前端应做成锥台形或半球形，以使导柱能顺利的进入导套。由于半球形加工困难，所以导柱前端
36、采用锥台形的形式。导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，因此导柱采用 T8A钢（经淬火处理），硬度为 5055HRC。导柱固定部分的表面粗糙度值为Ra=0.8m，导向部分的表面粗糙度值为 Ra=0.4m0.8m。导柱固定端与模板之间采用 H7/k6 的过渡配合，导柱的导向部分采用 H7/f7的间隙配合12。导柱的结构图如图 9 所示：图 9 导柱 Figure9 Guidepillar 4.6.2 导套设计 为使导柱顺利进入导套，导套的前端应倒圆角。导向孔要做成通孔，以利于排出孔内的空气。19 导套的材料与导柱相同，也为T8A，但其硬度应略低于导柱硬度，这样可以减轻磨损，以防止导柱或
37、导套拉毛。本副模具采用直导套，直导套用H7/r6 过盈配合镶入模板。直导套的结构图如图10 所示：图 10 直导套 Figure10 Straight guide set 4.7 推出机构设计 成型结束后，模具打开，需要把塑件从型腔中推出，因此，推出机构是必不可少的。在设计推出机构时，须遵循以下原则13：（1）推出机构应尽量设计在动模的一侧；（2）推出机构的设计应保证塑件不应推出而变形损坏；（3）推出机构简单，运动准确、灵活、可靠；（4）选择合适的脱模方式和恰当的推出位置，使塑件平稳脱出，保证塑件不变形，不影响塑件外观。（5）合模时能够准确复位。考虑到该塑件的内壁上有两个凸筋，仅靠推杆直接推是
38、不可能把塑件推出去的，所以还必须加上其它的方式。本副模具采用推杆和斜滑块配合的方式推出塑件。4.7.1 脱模力的计算 注射成型后，塑件在模具中冷却定型，由于体积收缩，会对型芯产生包紧力，塑件必须克服摩擦阻力和大气压力才能从模具中脱出。20 脱模力的计算公式如下：Afft LEFd1.0c o ss i n1t a nc o s12 （7）式中 dF脱模力（N）；A垂直抽芯方向型芯的投影面积（mm），取A=1633.78mm；E塑料的拉伸弹性模量（Mpa），取E=1.94Mpa；塑料的平均成型收缩率（%），取=0.5%；t塑件的壁厚（mm），取t=3.75mm；模具型芯的脱模斜度（），取=1；塑
39、料的泊松比，取=0.30；f塑件与型芯间的静摩擦因数，取f=0.15；L塑件对型芯的包容长度（mm）,取L=28.75mm。代入数据，计算得：78.16331.01cos1sin15.011tan15.01cos3.0175.2875.3005.094.114.320000dF 378.163132.038.9 62.164 N 4.7.2 推杆尺寸的计算及机构设计（1）推杆受力的计算 每一根推杆的平均受力，计算公式如下：nFFd （8）式中 dF脱模力（N）；n推杆的数目；F每根杆所受的力（N）。代入数据，计算得：16.41462.164F N（2）推杆的结构设计 推杆的直径计算公式如下：4
40、26.0FLd （9）21 式中 d推杆的直径（mm）；L推杆的长度（mm），取L=100mm。代入数据，计算得：6.616.4110026.04d mm 为了能够更好的与斜滑块配合，方便塑件的整体脱模及不对塑件损坏，所以推杆的数量为 4 根，其在支撑板上的分布如图 11 所示：图 11 推杆分布图 Figure11 Push rod distribution 由于推杆是标准件，故其直径可取为 8mm，推杆的材料为 T8A（GB/T 1298-1986），推杆与推杆孔的配合一般为 H8/f8 或 H9/f9。推杆的结构图如图 12所示：22 图 12 推杆 Figure12 Push rod
41、4.7.3 复位机构设计 本设计采用复位杆复位，用 4 根复位杆。复位杆的材料为 T8A，直径为12mm，其结构图如图 16 所示：图 13 复位杆 Figure13 Reset stem 4.8 侧抽芯机构设计 该塑件侧壁上有两个小孔，把手处还有一个长孔，另外，塑件内壁上还有两个凸筋，它们阻碍成型后塑件从模具中脱出。因此，成型侧壁上的小孔、把手处长孔的零件和内壁处的凸筋必须做成活动的型芯，在塑件推出前先将活动型芯抽出，然后再从模腔中脱出塑件。完成侧型芯抽出和复位动作的机构叫侧向抽芯机构。4.8.1 抽芯机构的选择 侧向分型的抽芯机构按动力来源可分为手动、气动、液压和机动四种14。本次设计将采
42、用机动抽芯机构。23 4.8.2 塑件左侧小孔的抽芯 侧壁上的小孔和长孔的抽芯设计采用斜导柱侧抽芯机构。斜导柱侧抽芯机构是应用最广的分型机构，它借助开模力完成侧向抽芯，结构简单，制造方便，动作可靠。左侧小孔的抽芯结构如图 14 所示：图 14 左侧抽芯结构 Figure14 The left smoke core structure 滑块装在导槽内，可沿着抽拔方向平稳滑移，驱动滑块的斜导柱与开模运动方向成斜角安装，斜导柱与定模板采用 H7/m6 的配合，与滑块上对应的孔采用留有一定间隙的配合。开模时，斜导柱与滑块发生相对运动，斜导柱对滑块产生一侧向分力。迫使滑块完成抽芯机构。开模后，滑块必须停
43、留在一定的位置上，否则闭模时斜导柱不能准确地进入滑块，为此必须设置滑块定位装置。图中的限位挡钉和弹簧的作用是完成抽拔动作后对滑块起定位作用，使它停留在与斜导柱脱离的位置上，以便合模时斜导柱能准确进入斜孔，驱动其复位。楔紧块的作用是在闭模时锁紧滑块，以免注塑时滑块因受到塑料的压力而产生位移。4.8.3 塑件右侧小孔的抽芯 塑件右侧的小孔和把手处的长孔的抽芯机构如图15 所示：24 图 15 右侧抽芯机构 Figure15 Right side core-pulling mechanism 把手处地型芯通过螺钉与滑块连在一起，随着滑块一起运动。由于右侧的滑块运动距离比较大，所以右侧的定位装置与左侧
44、的不同。该定位装置依靠螺钉和压紧弹簧使滑块退出后紧靠在限位挡板上定位。4.8.4 凸筋处的抽芯机构 斜滑块抽芯机构适用于塑件侧孔或侧凹较浅，所需抽芯距不大但成型面积较大的场合，所以塑件内壁凸筋处的抽芯可以用斜滑块侧抽芯机构。斜滑块侧抽芯机构结构简单、制造方便、动作可靠，应用广泛15。本次设计采用滑块导滑斜滑块侧向抽芯机构，凸筋处的斜滑块侧抽芯机构如图 16 所示：开模时，推杆推动斜滑块，斜滑块在导滑块的导滑作用下，沿着型芯的斜面向上运动，从而完成对塑件内壁处凸筋的抽芯，同时也推出了塑件。为了防止斜滑块沿着型芯的斜面运动距离过大，所以导滑槽的长度并没有到达型芯顶端处，而是有一定的长度限制。25
45、图 16 斜滑块侧抽芯机构 Figure16 Oblique slippery pieces of side core-pulling mechanism 4.8.5 斜导柱的结构设计 斜导柱的断面形状为圆柱形，斜导柱的端部做成锥形，锥体角应大于斜导柱的倾斜角，避免斜导柱有效工作长度部分脱离滑块斜孔之后，锥体仍有驱动作用。斜导柱采用T8A号钢，热处理硬度在55HRC 以上，表面粗糙度Ra 不大于 0.8m。斜导柱与其固定板采用 H7/m6 的配合，与滑块斜孔之间留有0.5 1mm 的间隙，此间隙使滑块运动滞后于开模运动，且使分型面处打开一缝隙，使塑件在活动型芯未抽出前获得松动，然后再驱动滑块抽
46、芯。斜导柱的结构如图 17 所示：图 17 斜导柱 Figure17 Column oblique guide 26 4.8.6 滑块 滑块上装有侧型芯，在斜导柱的驱动下，实现侧抽芯，滑块是斜导柱抽芯机构中的重要零部件。滑块与型芯有整体式和组合式两种。整体式适于形状简单易于加工的场合；组合式的特点是加工、维修和更换方便，能节省优质钢材，故被广泛采用。本次设计采用的是组合式滑块，滑块与侧型芯用销钉连接。滑块采用 45 号钢，淬硬度在 40HRC 以上，成型部位采用局部热处理达到硬度要求。侧型芯采用 Cr12 钢制造，硬度在 50HRC 以上，如图 18 所示：图 18 滑块 Figure18 S
47、lider 4.8.7 滑块的导槽 滑块的导槽与滑块的配合要求运动平稳，不宜过分松动，亦不宜过紧，两者之间上下、左右各有一对平面配合，配合取H7/f7，其余各面留有间隙。滑块的导槽部分应有足够的长度，避免运动中产生歪斜，一般导槽部分长度应大于滑块宽度的 2/3。导滑槽应有足够的耐磨性，由 T8A 钢制造，硬度在 50HRC以上。滑块的导滑槽结构如图 19 所示：27 图 19 导滑槽 Figure19 Guide chute 4.9 温度调节系统的设计 在塑件成型过程中，模具的温度直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件的质量，而模具的温度高低又取决于塑料的结晶性、塑件尺寸与结构、性
48、能要求以及其它工艺条件（熔料温度、注射速度、注射压力）等16。4.9.1 加热系统的设计 由于该塑件的材料是 ABS，且 ABS 要求的模温较低，所以本模具不需要设置加热系统，只设置冷却系统即可。4.9.2 冷却系统的设计 ABS 塑料的模温要求较低，由于模具不断地被注入的熔融塑料加热，模温升高，单靠模具本身自然散热不能使模具保持较低的温度，因此，必须加设冷却装置17。而且在冷却系统内，各处连接处应保持密封，防止冷却水外泄。5 模具零件的计算 本次设计计算模具成型零件的工作尺寸时均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算。查资料得 ABS 材料的收缩率为 0.3%0.7%，
49、故平均收缩率为 0.5%，考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取/3，塑件未标注公差尺寸采用 MT5。5.1 型腔工作尺寸的计算 28 5.1.1 型腔径向尺寸计算 型腔径向平均尺寸计算公式如下：ZSCPMLSL 1 （10）式中 ML模具型腔径向尺寸（mm）；SL塑件径向公称尺寸（mm）；CPS平均收缩率（%），取CPS=0.5%；系数，取=0.75；塑件公差值（mm）；Z成型零件制造公差（mm），取Z=/3。（1）对于30.73mm 的尺寸，其径向公称尺寸为SL=30.73028.0，成型零件制造公差为Z=/3=0.28/3=0.093。093.00093.0067.3028.075
50、.073.30%5.01ML（2）对于29.27mm的尺寸，其径向公称尺寸为SL=29.27025.0，成型零件制造公差为Z=/3=0.25/3=0.083。083.00083.0023.2925.075.027.29%5.01ML（3）对于21.08mm的尺寸，其径向公称尺寸为SL=21.08022.0，成型零件制造公差为Z=/3=0.22/3=0.073。073.00073.0002.2122.075.008.21%5.01ML（4）对于116mm 的尺寸，其径向公称尺寸为SL=116057.0，成型零件制造公差为Z=/3=0.57/3=0.19。19.0019.0016.11657.07