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1、1 绪论 1.1 课题研究的目的、意义及设计任务综合运用已经学过的理论知识和生产实际知识；培养分析和解决工程实际问题的能力；培养理论联系实际的正确设计思想。掌握简单模具设计的一般方法和步骤，为从事模具设计打下坚实的基础。运用和熟悉设计资料，了解有关的国家标准和规范。PDA外壳注塑模具计算机辅助设计模具设计是通过应用PRO/E三维设计软件结合专业知识完成一付完整塑料模具设计。通过该设计题目，使我们在塑件结构工艺分析、塑件成型工艺分析、模具总体结构方案论证与设计，模具零件结构设计与计算、编写技术文件、查阅文献和三维设计软件应用能力方面受到一次综合训练。设计任务：运用Pro/E软件进行模具设计，要求
2、绘制出模具总装配图、注塑件零件图，设计说明书一份，字数不少于2万字，有关专业内容译文一份，字数不少于5000字。 设计PDA塑料件的模具。对塑料模具的要求是：能生产出尺寸精度、外观、物理性能等各方面均能满足使用要求的优质制品。从模具使用的角度，要求高效率，尽量自动化，操作方便；从模具制造的角度，要求结构合理，制造容易，成本低廉。1.2 塑料的特性与用途 塑料是以有机高分子化合物为基础,加入若干其他材料如填料、增塑剂、稳定剂、着色剂(添加剂)等在一定温度压力和时间下制成的固体材料。塑料同金属材料和陶瓷材料一起，成为当今三大类主要结构材料。 塑料的组成：树脂，和各种添加剂。 按热加工性能，分为热塑
3、性塑料和热固性塑料。 塑料的主要组成物是树脂。树脂是高分子化合物的聚合物。高分子化合物的特性及其聚集态决定了树脂的性质。树脂的性质在很大程度上决定了塑料的性质。 但单纯树脂不能成为理想的结构材料，必须加入若干种添加剂才能获得满意的使用性能和工艺性能,成为理想的结构材料。有时添加剂还显示十分重要的作用，甚至不可缺少。 密度（单位体积的质量）小，重量轻 一般塑料的密度只有铝的一半；铜的1/5；铅的1/8。至于说泡沫塑料，那就更轻了，只有水密度的1/301/50。这种优点不仅使塑料制品轻便好用，而且对用于制造车、船、航空等交通工具以及漂浮物品非常适合。多种优良的机械性能 通常所用的硬质塑料都有着较高
4、的强度和硬度等机械性能，特别是用玻璃纤维增强的制品，具有钢铁般的坚韧性能。有时用特定的塑料代替钢铁制成的机械零件（如轧钢机轴承）比钢铁零件的使用寿命还长。高分子材料的性能还可用不同的方法加以改进，以满足人们制作不同性能制品的需求。实际上，许多塑料能够用在传统材料不能使用的场合。例如，用于镶入眼内的隐形眼镜，只能用有机玻璃制造。这是因为有机玻璃具有柔韧性，而传统的无机玻璃没有这种性能。耐化学作用好 我们知道，普通金属因易被腐蚀生锈而造成很大的经济损失，而塑料一般都具有较好的抵抗弱酸、弱碱侵蚀的作用，甚至有的塑料，如聚四氟乙烯，连王水对它都不能侵犯。实际上，大多数塑料在常温下，对水和一般有机溶剂都
5、很稳定。因此，常用塑料作一般的容器或容器的内衬，以及作容器外表面的涂层。电绝缘、绝热、隔声的性能好 塑料由于有这些良好性能而大量用作电线包皮等绝缘材料。特别是泡沫塑料，广泛用作隔热、保温及隔声材料。正是由于塑料有如此众多的优良性能，因而在机械工业.电子工业.航空航天工业.汽车工业.化学工业.建筑工业.农牧渔业.钢铁工业.包装工业以及日用杂件等诸多领域，均获得广泛的应用。 塑料可以说已经与我们的生活密不可分，而且会有更广泛的应用。1.3 塑料模具在塑料成型加工中的地位模具是利用其特定的形状去成型具有一定形状合尺寸的制品的工具，在各种材料加工中广泛的使用着各种模具成型塑料制品的模具叫做塑料模具。对
6、塑料模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面均能满足要求的优质制品。以模具使用的角度，要求效率高、自动化程度高、操作简单：从模具的制造角度来看，要求结构合理、容易制造、成本低廉。模具工业是先进制造业中的一项基础产业，在国内外都有很大的发展。在我国近几年的发展更是迅速，在西方国家具有很重要的作用。如今，世界模具的发展甚至已经能超过了新兴的电子产业。1.4 我国模具的发展现状我国近几年来塑料模具发展很快，在国内模具工业产值中塑料模具所占的比例在不断的扩大，电视机、空调、洗衣机,等家用电器所需的塑料模具基本上可立足于国内生产。重量达1020吨的汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具已可
7、自行生产。在精度方面，塑料尺寸精度可达IT67级，型面的粗糟度达到Ra0.050.025um，塑料模使用寿命达100万次以上。在塑料模具的设计制造中，CAD/CAM技术得到了较快的普及，CAE软件已经在厂家应用。热流道技术得到广泛应用，气辅注射技术和高效多色注射技术也开始成功应用。80年代以来，中国模具工业发展十分迅速。国民经济的高速发展对模具工业的发展提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。这些年来，中国模具工业一直一5%左右的增长速度快速发展。目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。1999年中国模具工业总产值已达245亿人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三
8、分之二，作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中，冲压模具约占11%。改革开放以来,中国模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化。除了国有专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业、合资企业、独资企业和私营企业，都得到了快速发展，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。 如能广泛应用模具标准件，将会缩短模具设计制造周期2540，并可减少由于使用者自制模具件而造成的工时浪费。应用模具CADCAM技术设计模具已较为普遍，推广使用模具标准件，能够实现部分资源共享，这会大大减少模具设计的工作量和工作时间，对于发展CADCAM技术、提高模具的精密度有重要意义。以往的模具即使
9、只损坏了一个部件，也将无法使用。由于不是标准件，市场上很难有相应产品，要到生产厂家去更换部件，费时费力。而如果采用标准件，则可以很方便的维修、更换，这将大大提高模具的使用寿命。 现在，国内企业已认识到了模具标准化的重要性，目前有一定生产规模的模具标准件生产企业有100余家，主要产品有塑料模架、侧冲装置、推杆推管等，其中塑料模架已可生产较大型产品，为发展大型精密模具打下了基础虽然国内模具产业有了长足的发展，但与国外相比差距仍然很大。1.5 注射模的分类及典型结构 根据注射模各个零件所起的作用，可将其分为以下几个部分：（1） 成型零件部分 它是决定塑件内外表面几何形状和尺寸的零件，是模具的 重要组
10、成部分。（2） 合模导向零件 主要用于来保证动、定模合模或模具中其它零件之间的准确对合，以保证塑件形状和尺寸的精度，并避免损坏成型零部件。（3） 浇注系统 是指将塑料熔体有注射机喷嘴引向模具型腔的通道，它对熔体充模时的流动特性以及塑件的质量等有着重要的影响。浇注系统由主浇道、分浇道、浇口及冷料井组成。（4） 推出机构 指在开模过程中，将塑件及浇注系统凝料推出或拉出的装置。（5） 侧向分型抽芯机构 塑件带有侧凹或侧凸时，在开模推出塑件之前，必须把成型侧凹和侧凸的活动型芯从塑件中抽拔出去，实现这类功能的装置就是侧向分型抽芯机构。（6） 温度调节系统 为了满足注射工艺对模具温度的要求，需要在模具中设
11、置冷却或加热装置对模具进行温度调节。（7） 排气系统 在注射过程中必须将型腔内原有的空气和塑料本身释放出来的气体排出，以免它们造成成型缺陷。排气结构通常在分型面处开设排气槽，也可以利用推杆或型芯与模具的配合间隙来排气。（8） 支承零部件 这类零件在注射模中是用来安装固定或支承上述零部件的。注射模的分类方法很多，按加工塑料的品种可分为热塑性塑料注射模和热固性塑料注射模；按注射机类型可分为卧式、力式、角式注射模；按型腔数目可分为单型腔注射模和多型腔注射模；按其在注射机上的安装方式可分为移动式注射模（主要用于立式注射机上）和固定式注射模。通常是按注射模总体结构特征来分，所分类型及典型结构如下：（1）
12、 单分型面注射模 这种注射模只有一个分型面，因此称为单分型面注射模，也叫两板式注射模。（2） 双分型面注射模 它与单分型面注射模相比，增加了一个用于取浇注系统凝料或其它辅助功能的辅助分型面。这种注射模主要用于点浇口的注射模、侧向分型抽芯机构设在定模一侧的注射模以及因塑件结构特殊需要的顺序分型注射模中，它们的结构比较复杂。（3） 带有活动成型零件的注射模 由于塑件结构的特殊要求，如带有内侧凸、内侧凹或螺纹孔等塑件，需要在模具中设置活动的成型零件，也称活动镶件，以便分模时方便地取出塑件。（4） 侧向分型抽芯注射模 当塑件上带有侧孔或侧凹时，在模具中要设置由斜导柱或斜滑块等组成的侧向分型抽芯机构，是
13、侧型芯作横向运动。（5） 定模设推出机构的注射模 通常模具开模后，要求塑件留在有推出机构在动模一侧，但有时由于某些塑件的特殊要求或受形状限制，开模时将留在定模一侧或留在动、定模的可能性都有，为此，应在定模一侧设置推出机构。2 注塑成型设备的选择2.1 注塑成型设备的分类注射机的分类方法很多，常用的有以下几种：1 按注射机的规格大小分类 按注射机规格大小 可将注射机分为五类： 超小型 小型 中型 大型 超大型2 按注射机的外形结构特征分类 注射机外形特征对生产操作、生产效率和模具设计均有影响，按特征分类有以下几种类型：（1） 立式注射机 它的折射装置与和模装置的轴线重合，并且与机器安装底部垂直，
14、其优点是：占地面积小，模具装拆方便，安装嵌件和活动型芯简便可靠。其缺点是：塑件推出后常需用手取出，不能自动脱落，不易实现自动化操作，而且机身较高不够稳定，加料不太方便等。所以多用于注射量小于60立方毫米的多嵌件的塑件。（2） 卧式注射机 它的注射装置与合模装置轴线重合，并与机器安装底面平行。其优点是：机身低易于操作，且塑件推出后可自动坠落，便于自动化生产。其缺点是：模具的 装拆及塑件安放不方便没，且机器占地面积较大。卧式注射机的形式是注射中最普通、最主要的 一种，应用也最为广泛。（3） 直角式注射机 它的折射装置与合模装置的轴线互相垂直，且任何一方均可水平放置，则另一方呈铅直放置。其特点是具体
15、的结构形式兼顾卧式、立式注射机的某些优缺点，占地面积 介于前两种之间，适用于生产形状不对称的塑件、带螺纹的 塑件及使用侧浇口的模具。此外，还有旋转式注射机（旋转台上装有多副模具）、偏心式注射机等。3 按注射机的塑化方式分类 按注射机塑化方式（即塑化用的零件及工作原理）不同，主要分为柱塞式和螺杆式两大类注射机。2.2 初选注塑机该产品的材料为ABS，查塑料模具设计表A3得其密度为1.021.16g/cm3,取其密度为1.10 g/cm3。收缩率为0.40.7%，取其收缩率为0.006。使用Pro/E软件分析外壳的三维实体图，应用软件自动计算出图形的体积为V塑=21.596cm3, 结合塑件的体积
16、，以及以后设置浇道冷料的考虑，初步确定一模四件，这样塑件的体积大约,外壳注塑件的总质量为Mz =4xV塑=4x1.10g/cm321.596cm3=90.72g估算浇注系统和产生的飞边的凝料质量为30g，可计算出浇注系统的体积为：V浇=M浇/=30g x1.10g/cm3=33 cm3故 V总= V塑+V浇=33cm3+85cm3=118cm3 M总=Mz+ M浇=30g+90.27g=120.27g因为实际的注射量最好为理论注射量的.但是又因为该件的截面尺寸较大，故选择XS-ZY-250其参数如图2.2.1一次注射量/cm3250柱塞直径/mm50注射压力/MPa130最大注射面积/cm25
17、00喷嘴口直径/mm4喷嘴球半径R/mmR18合模力/kN1800拉杆内间距/mm448x370压板尺寸/mm598x520模板行程/mm500模具厚度/mm200350模板最大开距/mm400定位圈尺寸/mm100图2.2.1 注塑机XS-ZY-250参数表2.3 模架的选择塑料注射模标准模架共有两种，即GB/T12556.112556.2-1990塑料注射模中小型模架和GB/T12555.112555.15-1990塑料注射模大型模架。两种标准模架的区别主要在于应用范围。中小型标准模架的模板尺寸BL500mm900mm,大型标准模架的模板尺寸BL为630mm630mm1250mm2000m
18、m。根据刚才确定是一模四件，以及塑件的尺寸选择模架系列中的350L（1）中的L取400mm其示意图如图2.3.1，各模板的厚度见装配图。该模架类型为A2型，A2型模具定模和动模均采用两块模板，设置推杆推出机构和复位机构。图2.3.1 A2模架示意图3 外壳注塑模的浇注系统的设计浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴出来之后，到达模腔之前在模具中所流经的通道。其作用是将熔体从喷嘴处平稳地引进模腔，并在熔体充模和固化定型过程中，将注射压力和保压力充分传递到模腔的各个部位。浇注系统可分为普通浇注系统和无流道浇注系统两大类型。3.1 普通浇注系统的组成1 主浇道 主浇道是 指从注射机与模具接触处开始，到有分
19、浇道支线为止的一段料流通道。它起到江熔体从喷嘴引入模具的作用，其尺寸的大小直接影响熔体的流动速度和填充时间。2 分流道 分流道是主浇道与型腔口之间的一段流道，主要起分流和转向作用，即将熔体由主浇道分流到各个型腔的过渡通道，也是浇注系统得断面变化和熔体流动转向的过渡通道。3 浇口 浇口是指料进入型腔前最狭窄部分，也是浇注系统中最短的一段，其尺寸狭小且短，目的是使料刘进入型腔前加速，便于充满型腔，且有利于封闭型腔口，防止熔体倒流。另外，也便于成型后冷料与塑件分离。4 冷料穴 在每个折射成型周期开始时，最前端的料接触低温度后会降温、变硬被称之为冷料，为防止此冷料堵塞浇口或影响制件的质量而设置的料穴，
20、其作用就是储藏冷料。冷料穴一般设在主浇道的末端，有时在分浇道的末端也设有冷料穴。3.2 浇注系统设计原则浇注系统的设计原则： 保证塑料熔体流动平稳。 流程应尽量短。 防止型芯变形和嵌件位移。 整修应尽量方便。为了方便修整并无损制品外观和使用性能，浇注系统在模具中的位置和形状，尤其是浇口的位置和形状应尽量根据制品的形状和使用要求确定。 应与塑料品种相适应。 合理设计冷料穴。尽量减少塑料消耗。3.3 主流道设计主流道首先要垂直于分型面，为了便于流道凝料的拔出，设计成具有24锥角的圆锥形，内壁应有Ra=0.4vm以下的粗糙度。主流道进口端与喷嘴头部接触处应做成凹下的球面，以便与喷嘴头部的球面半径匹配
21、，否则易造成漏料，给脱卸主流道凝料造成困难。由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常主流道不直接开在定模板上，而是将它单独设计成主流道衬套镶入定模板内。这样便于用优质钢材加工和热处理，而且易于休整和更换。1. 浇口套进料口直径的确定根据塑料模具设计手册表5-41可知：型号为XS-ZY-250的注塑机的喷嘴直径为：d=4mm 。根据塑料模具设计的公式：D=d+(0.51)mm 可知：D=d+(0.51)=5mm+(0.51)mm=5.5mm6mm 。取D=4.5mm 。式中：D浇口套进料口直径2. 球面凹坑半径(R）根据塑料模具设计表5-2，型号为XS-ZY-500的注塑机的喷嘴球
22、头半径为：r=18mm 。根据塑料模具设计的公式：R=r+(0.51)mm=18+(0.51)mm=18.5mm19mm取R=19mm3. 浇口套与定模板、定位环的配合浇口套与定模板的配合采用H7/m6，浇口套与定位环的配合采用H9/f9。4. 选定浇口套根据以上计算可知：浇口套进料口直径D=5.5mm；球面凹坑半径R=19mm；如图3.3.4所示图3.3.4 浇口套基本尺寸3.4 冷料井的设计冷料井的作用是搜集每次注射成型前端的冷料头，避免这些冷料进入型腔影响塑件的质量或堵塞浇口。开模时又能将主流道的凝料拉出。冷料井一般设计在主流道的末端，既位于主流道正对面的动模板上，当分流道较长时，在分流
23、道的末端有时也设冷料井。一般情况下，冷料井的直径宜大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端直径。冷料井与拉杆的形式如图3.4.1有以下几种：图3.4.1 常用冷料井与拉杆形式1主流道；2冷料井；3拉料杆；4推杆；5脱模板；6推板冷料井类型采用图（2）中的形式，既冷料井的形状为圆台形，下面带有推料杆。 根据冷料井的设计原则以及浇口套的参数，可以确定冷料井的参数，因为浇口套的主流道小端直径为d1=5.5mm，=，因此，可以计算出主流道大端直径为d=7.38mm，据此，可以确定冷料井的参数：小端直径d3=7.38mm，倾斜角为，高度为7mm。如图3.4.2所示：图3.4.2 冷料井的基本尺寸3.5
24、分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，是指塑料熔体从主流道进入多腔模的各个型腔或单腔模多处进料的通道，起分流和转向作用。在多型腔的模具中分流道必不可少，而在单型腔的模具中，有的则可省去分流道。在分流道设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损失和尽可能的避免熔体温度的降低，同时还要考虑减小流道的容积。3.5.1 分流道的设计要点1. 分流道的表面不要求很光滑，表面粗糙度一般在1.252.5 即可，这可以增加对外层塑料熔体流动的阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层，有利于保温。但表壁不得凹凸不平，以免对分型和脱模不利。2. 当分流道较长时，在分流道末端应开设冷料井，以容纳注射开始时产生的料流
25、“前锋”，保证塑件的质量。3. 分流道可单独开设在定模板上或动模板上，也可以同时开设在动、定模板上，合模后形成分流道形状。4. 分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过度。3.5.2 分流道截面形状的确定常用的流道截面形状有圆形、梯形、U形和六角型等。在流道设计中要减小在流道内的压力损失，则希望流道的截面积大；要减少传热损失，又希望流道的表面积小，因此可用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率。该比值越大则流道的效率越高。各流道截面的效率如3.5.2表所示 表3.5.2 基本截面形状的流道效率 从图中可以看出圆形和正方形流道的效率最高，但是正方形截面的流道不易于凝料的推出。因此，选择圆形流
26、道。分流道直径在310mm内，高黏度的物料的分流道直径可达1316mm。在本例中选择D=8mm3.5.3 分流道的布置1. 平衡式布置这是多腔模具中分流道的一种布置方式，是指分流道到各型腔浇口的长度、断面形状、尺寸都相同的布置形式。它要求各对应部位的尺寸相等，这种布置可实现均衡送料和同时充满型腔的目的，使成型的塑件力学性能基本一致。当然，有时候由于塑件外形比较复杂，这种形式的布置会增加分流道的长度。如图（8）中（a）所示。2. 非平衡式布置非平衡式布置是指分流道到各型腔浇口长度不相等的布置，这种布置使塑料进入各型腔有先后，不利于均衡送料，但对于多型腔的模具，为不使流道过长，也常采用。为了达到同
27、时充满型腔的目的，各浇口的断面尺寸要求不同，必须通过多次试模才能实现。如图3.5.3中（b）所示。（a） （b）图3.5.3（a）平衡式布置；（b）非平衡式布置3. 选择分流道的布置方式通过分析塑件，采用一模多腔所使用的对称平衡式布置，这样既有利于充模，而且还不会增加流道的长度，比较合理。3.6 浇口的设计浇口是连接流道与形腔之间的一段细短通道，是浇注系统的关键部分，起着调节控制料流速度、补料时间及防止倒流作用。浇口的形状、尺寸和进料位置等对塑件成型质量影响很大，塑件上的一些缺陷，如缺料、白斑、熔接痕、翘曲等往往是由于浇口设计不合理产生的。正确设计浇口是提高塑件质量的重要环节。在本制品中，由于
28、外表的光洁度要求比较高，所以在下表面设置浇口。3.6.1 浇口设计具体应考虑如下几个问题：1)浇口应设置在能使型腔各个角落同时充满的位置。2)浇口应设置在制品壁厚较厚的部位，使熔体从厚断面流入薄断面，以利于补料。3)浇口的位置应选择在有利于排除型腔中气体的部位。当制品的壁厚不均匀时，由于熔体在较厚的型腔里的流速比较薄的型腔快，更应仔细分析气陷产生的可能性。 4)浇口的位置应选择在能避免制品表面产生熔接痕的部位，对于圆筒类制品，成型时采用中心浇口比侧浇口合理。当无法避免熔接痕的产生时，浇口位置的选择应考虑到熔接痕产生的部位是否合适。 5）浇口的设置应避免引起熔体断裂的现象。 6）浇口应设置在不影
29、响制品外观的部位。 7）不要在制品中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位设置浇口，一般，制品浇口附近的强度最差。3.6.2 确定浇口的类型常见的浇口有十种：边缘浇口、扇形浇口、平缝浇口、圆环浇口、轮辐浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏式浇口、护耳浇口、直浇口。在本例中，选择潜伏式浇口，如图3.6.2所示，它是在特殊场合下的一种应用形式。潜伏式浇口潜入分型面一侧，沿斜向进入型腔。潜伏式浇口的模具在开模时，不仅能自动切断浇口，而且浇口的位置可设在制品的侧面、端面和背面等各隐蔽处，使制品外表面无浇口痕迹。采用潜伏式浇口的模具结构，可将双分型面的模具结构简化成单分型面模具结构。它的浇口尺寸可按点浇口的经验公式计算确
30、定。直径d常为0.42.0mm，计算公式如下 式中 d-点浇口的直径（mm） A-型腔的表面积（） C-制品壁厚的函数值见下表 n-塑料材料系数图3.6.2 潜伏式浇口4 塑件注塑模具成型零部件的设计4.1 型腔数目的确定一模多腔时，需要确定最经济的型腔数目。影响型腔数目的重要因素有如下四个：（1） 注射机的锁模力 F-注射机的锁模力（N） A-每个制品在分型面上的投影面积为A（） -型腔内熔体的平均压力为（MPa） 11（2） 注射机的注射量 G-注射机的公称注射量（） V-单个制品的体积（） C-流道和浇口的总体积（） （3） 制品精度根据经验，在模具中每增加一个型腔，制品尺寸精度就要降低
31、4。-决定制件精度的一个典型尺寸（mm）x-尺寸的公差为x对于高精度制件，通常取=4。结合多种因素，选定一模四件。4.2 分型面的确定分开模具取出制品的界面称为外型面，注射模的分型面常常是其定模和动模两部分的接触面，常见的注射模分型面形状如图4.2.1。图4.2.1 分型面的基本形式1-动模 2-制件 3-定模 4-瓣合模块虽然在制品设计的阶段已经考虑过了分型面，但是在模具设计阶段仍应再次校核。从模具结构及成型工艺的角度判断分型面的选择是否为合理。分型面的选择应有利于制品脱模，否则，模具结构会变得比较复杂。分型面必须开设在制件断面轮廓最大的的方才能使塑件顺利地从型腔中脱出来。分型面的选择应尽可
32、能保证制品在开模后滞留在动模一侧，这样做有利于把顶出脱模机构设置在动模中，从而可使它们在注射机合模系统作用下工作。如果制品滞留在定模一例，那么就必须在定模中设置顶出脱模机构，这样做往往会增加模具整体的复杂程度。然而，即使选择的分型面位置可使制品滞留在动模一侧，因分型面类型的不同，仍对脱模的难易和模具结构的复杂程度有影响。分型面不应影响制品的尺寸精度。如果精度要求较高的制品被分型面分割，则会因为合模不准确造成较大的形状和尺寸偏差，达不到预定的精度要求。该工件的表面精度要求就高，必须前两种基本分型面，选择第二种，因为要设置顶杆的时候，不能顶在光洁度要求高的表面。这样该制件的分型面就如图所示此外在设
33、计分型面的时候，应该考虑到排气槽的设计，排气槽应设在塑料流的末端，一般开设在分型面凹槽一侧。大多数情况下，小型制件的排气量不大，一般可利用分型面闭合时的微小间隙排气，不必再开设专门的排气槽。4.3 成型零部件结构设计4.3.1 凹模结构1. 整体式凹模（1） 整体式凹模直接在选购的模架上开挖型腔，如图4.3.1所示。其优点是加工成本低。但是，通常模架材料是普通的碳素钢，用作凹模，使用寿命短，若采用好材料的模板制作整体凹模，则制造成本高。通常，对于成型1万次以下塑件的模具或塑件件精度要求低、形状简单的模具可采用整体式凹模。图4.3.1 整体式凹模2. 组合式凹模 组合式凹模是由两个零件以上组合而
34、成的。这种凹模改善了加工性，减少了热处理变形，节约了模具贵重钢材，但结构复杂，装配调整比较麻烦，塑件表面可能留有镶拼痕迹， 组合后的型腔牢固性比较差。因此，这种凹模主要用于形状复杂的塑件的成型。 组合式凹模的组成形式有很多，常见的有以下几种：（1） 嵌入式组合凹模 1） 整体嵌入式凹模将稍大于塑件外形（大一个足够强度的厚度）的较好的材料（高碳钢或合金工具钢）制成凹模，再将 次凹模嵌入模板中固定。其优点是：保证了凹模使用寿命，又不浪费价格昂贵的材料。并且凹模损坏后，维修、更换方便。其结构如图4.3.2所示： 4.3.2 整体嵌入式组合凹模2）局部镶嵌式组合凹模为了加工方便或由于型腔的某一部分容易
35、磨损，需要更换者采用局部镶嵌的办法，此部件 的嵌件单独制成，然后嵌入模体。(2) 镶拼组合凹模 为了便于机械加工、研磨、抛光、和热处理、整个凹模可以由几个 部分镶拼而成。镶拼得方法有：1） 当凹模型腔底部形状比较复杂或尺寸较大时，可将 凹模做成穿孔的，再镶上底部，如图（16）中（a）所示, 图（a）所示的镶拼式结构简单，但结合面要求平整，以防挤入塑件，飞边加厚，造成脱模困难，同时还要求底板应有 足够的强度及刚度，以免变形而挤入塑料；图 所示的结构 ，采用圆柱形配合面，塑料不易挤入，但制造比较费时。2） 如塑件结构需要，也可采用凹模侧壁做成镶拼的，如图(16)中(b)所示，其中U形部分 为穿孔的
36、槽形，便于加工和抛光，侧壁镶块配合面 经过磨削抛光后 ，用销钉和螺钉定位紧固。这种侧壁结构的凹模适合用于中小型塑件。3） 对于大型型腔，由于塑料的压力很大，螺钉易被拉伸变形或剪切变形。为此，可将侧壁镶拼部分压入模板中，如图 所示。但这样却增加了模具的尺寸和重量 。对于大型和形状比较复杂的凹模，可将它的四壁和低部分别加工 后压入模板，如图所示 。侧壁之间采用扣锁连接以保证装配的准确性，减少塑料挤入。在侧壁连接处的外侧做成0.30.4的间隙，使内侧连接紧密。此外，四角镶件的转角半径应大于模板的转角半径。（3） 瓣合式凹模 对于侧壁带凹的塑件（如线圈骨架），为了脱模方便，可将凹模做成两瓣或多瓣组合式
37、的，成型时瓣合，脱模时瓣开。如图4.3.3所示。 （a） (b) (c) 图4.3.3 瓣合式凹模3. 确定凹模的类型根据外壳塑件的结构特征，同时考虑到加工的难易程度和模具的成本问题，“外壳注塑模具”的凹模采用整体嵌入式结构，即把凹模都做成整体的，然后将其嵌入模架的模板上 ， 利用型槽进行固定。其结构形式如图4.3.4所示：图4.3.4 整体嵌入式凹模4.3.2 凸模的结构设计凸模又叫型芯，是用于成型塑件内表面的零部件，它在压缩模中承受传递压机压力，与凹模配合，直接接触成型塑料内表面或上下端面。与凹模相类似，凸模也可以分为整体式和组合式两类。整体式凸模就是把凸模与模板作成整体，结构牢固，成型质
38、量好，但钢材消耗量大，适用于内表面形状简单的小型凸模。当塑件内表面形状复杂而不便于机械加工，或形状虽然不复杂，但为节省优质钢材，减少切削加工量时，可采用组合式凸模，将凸模及固定板分别采用不同材料制造和热处理，然后连接在一起，常用的连接方式有轴肩式连接；螺钉连接，销钉定位；或者螺钉连接，止口定位。同样，如前所述，根据外壳塑件的结构特征，同时考虑到加工的难易程度和模具的成本问题，“外壳注塑模具”的凸模（型心）也采用整体嵌入式结构，镶件设计成台肩镶件，其结构形式如图4.3.5所示：图4.3.5 整体嵌入式凸模4.3.3成形零件尺寸计算任何塑料制品的几何尺寸均可分为外形尺寸、内形尺寸和中心距尺寸等三大
39、类型，而与它们对应的成型零部件的工作尺寸分别称为型腔尺寸、型芯尺寸和模具中心具尺寸。型腔类尺寸属于包容尺寸，与塑料熔体或制品之间产生摩擦磨损之后，具有增大趋势；型芯类尺寸属于被包容尺寸，与塑料熔体或制品之间产生摩擦磨损之后，具有缩小趋势；而模具中心距尺寸一般指成型零部件上某些对称结构之间的距离，这类距离不随磨损变化。塑料制品产生偏差的原因有：1) 塑料的成型收缩2) 成型零部件的制造偏差3) 成型零部件的磨损 参照塑料成型模具（第二版）表2-1-1和表2-1-2来确定PDA塑件的公差。目前主要有两种计算成形零件工作尺寸的方法。一种称为平均值法，另一种称为公差带法。这里用最常用的平均值法计算。这
40、里ABS的按平均收缩率0.6来计算。1）型腔类的径向尺寸，以负偏差表示。-模具成型尺寸，mm-塑件对应尺寸，mm-塑料的平均收缩率 长度为100mm，=1.00mm，=0.33mm 宽度为60mm，=0.70mm，=0.23mm 直径16mm ，=0.36mm ，z=1/3=0.12 mm 直径8mm ，=0.26mm ，z=1/3=0.09mm 直径20mm ，=0.42mm ，z=1/3=0.14mm 2）型芯类的径向尺寸，以正偏差表示长度为92mm，=0.90mm，=0.30mm长度为50mm，=0.74mm，=0.25mm宽度为52mm，=0.70mm，=0.23mm宽度为40mm，=
41、0.56mm，=0.18mm直径3mm ，=0.24mm ，z=1/3=0.08mm3）型腔深度，以负偏差表示。高度为10mm，=0.28，=0.094）型芯高度，以正偏差表示。高度为6mm，=0.24，=0.085）成型中心距尺寸5 外壳注塑模具的导向及脱模机构的设计5.1导向与定位机构设计合模导向机构在注射模中，主要用来保证动模和定模两大部分或模内其他零部件之间准确对合，以确保塑料制品的形状和尺寸精度，并避免模内各种零部件发生碰撞和干涉。其主要的功能是： 导向机构 定位作用 承受一定的侧压力 承载作用 保持机构运动平稳5.1.1导柱设计1）导柱的尺寸 标准导柱均有具体规定或推荐的结构尺寸。
42、但是，导柱的总长度及共安固定长度量，必须根据具体的模具结构确定，而导向工作长度，必须既足如图所示的要求，即开模后导柱的长度应比凸模端面长出68mm。否则，合模时导柱还未起到导向作用，凸模便与凹模对合，这样很容易使两者发生碰撞和损坏，如图5.1.1。 图5.1.1 导柱形式2）导柱的技术要求 为了防止导柱在侧向力作用下变形或破坏，以及防止导柱在导柱孔内磨损，导柱应具有良针的韧性和抗弯强度，其工作表面应有较高而的硬度且耐磨。导柱可采用T12渗碳淬火。3）导柱的数量和布置注射模的导柱一般取24个，对于标准模架，其导柱的数量和布置一般都是确定的。在本设计中，采用四个导柱，如图5.1.2。图5.1.2
43、导柱尺寸 4）导柱的配合精度导柱与导向孔通常采用间隙配合H7/f7、H8/f8或导向孔留有1mm左右的空隙，而与安装孔则采用过度配合H7/m6或H7/k6，配合部分表面粗糙度为Ra=0.8。因此，本次设计中导柱与导向孔采用间隙配合H7/f6，而安装孔采用过度配合H7/M6。5.1.2导套设计导套是与安装在另一半模上的导柱相配合，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。导套壁厚通常在3-10mm，视内孔大小而定。导套孔的工作部分的长度一般是孔径的1-1.5倍。图5.1.2是常见的导套与导柱的组合形式（下图选自塑料成型工艺与模具设计曹宏深）图5.1.2 常见的导套与导柱的组合
44、形式本设计中选用的是标准模架中，自带的导套，如图导套孔的滑动部分按H7/f76间隙配合，导套外径按H7/m6过度配合 图5.1.3导套基本尺寸5.2脱模机构的设计顶出脱模机构是注射模的重要功能结构之一，它由一系列顶出零件和辅助零件组成，可以具有不同的顶出动作。按顶出零件的类别对机构分类，可以分为顶杆顶出、顶管顶出、推板(脱模板)顶出、推块顶出、利用成型零件顶出和多元件综合顶出等不同类型。5.2.1 顶出脱模机构的设计原则(1) 制品应尽量滞留在动模一侧，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。(2) 保证制品不因顶出而变形损坏。尽量使推出重心与脱模阻力中心相重合。(3) 机构应尽量简单可靠
45、，运动灵活，制造方便，容易更换。(4) 顶出零件应该有足够的强度，刚度和硬度。5.2.2 脱模力的计算将制品从包紧的型芯上脱出时所需克服的阻力称为脱模力。计算脱模力时应考虑： 1)由收缩包紧力造成的制品与型芯的摩擦阻力，该值应由实验确定。2)由大气压力造成的阻力。3)由塑料的粘附力造成的脱模阻力。4)推出机构运动摩擦阻力。脱模机构的分类，见表5.2.2表5.2.2 脱模机构分类脱模力是注射脱模机构设计的重要依据。但脱模力的计算与测量非常复杂。对于任意形状的壳类制品的脱模力，除了采用专门的计算机程序，很难用手工计算出来，只能将它进行简化估算。脱模力由两部分组成，即 +式中 -制品对型芯包紧的脱模阻力（