外壳注塑模具设计

外壳注塑模具设计,外壳,注塑,模具设计 外壳注塑模具设计 摘 要 本次设计主要对壳类注射模的设计，提出了模具设计的关键点，设计了模具的整体结构。根据塑件分型面的位置，设计了推杆推出结构，零件采用了单分型面的侧浇口，提高了注射的质量，以及自动化程度，提高生产质量。通过对塑件进行工艺的分析及其结构分析，从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、注射机的选择及有关参数的校核都有详细的设计。该模具一模两腔经过生产验证，该模具结构合理，动作可靠。 关键词：注射模；脱模机构；结构设计 II 目 录 1 绪论 1 2 塑件成型工艺的可行性分析 2 2.1 塑件分析 2 2.2 塑件的原材料分析 2 2.3 成型工艺分析如下 4 2.3.1 精度等级 4 2.3.2 脱模斜度 4 3 注射成型机的选择与成型腔数的确定 5 3.1 注射成型机的选择 5 3.1.1 估算零件体积和投影面积 5 3.1.2 锁模力 5 3.2 注塑机的校核 6 3.3 成型腔数的确定 6 4 浇注系统的设计 8 4.1 浇注系统的作用 8 4.2 浇注系统的组成 8 4.3 垂直式主流道设计 9 4.4 定位圈的设计 9 4.5 浇口设计 9 5 成型零件结构设计 11 5.1 分型面的设计 11 5.1.2 分型面的分类 11 5.1.3 分型面的分类及选择原则 11 5.1.4 分型面的确定 11 5.2 型腔的分布 12 5.3 型腔的结构设计 12 5.4 型芯的结构设计 13 5.5 模具成型零件的工作尺寸计算 13 6 排气系统的设计 17 6.1 排气不良的危害 17 6.2 排气系统的设计方法 17 7 导向与脱模机构的设计 18 7.1 导向机构的作用和设计原则 18 7.1.1 导向机构的作用 18 7.1.2 导向机构的设计原则 18 7.2 导柱、导套的设计 18 7.2.1 导柱的设计 18 7.2.2 导柱分布设计 19 7.2.3 导套的设计 20 7.3 顶出脱模机构的确定 20 8 其它结构零部件的设计 22 8.1 模具安装尺寸校核 22 8.2 开模行程的效核 22 9 温控系统设计 24 9.1 模温对塑件质量的影响 24 9.2 模温对生产效率的影响 25 9.3 加热系统 25 9.4 冷却系统 25 9.5 冷却介质 25 9.6 冷却装置的结构形式 26 11 模具结构简述 27 参考文献 29 III 1 绪论 随着中国当前的经济形势的日趋好转，在“实现中华民族的的中国梦”口号以及工业4.0的倡引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接：“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中重要地位。近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。 本次课程设计的主要任务是对外壳的设计，也就是设计一副注塑模具来生产外壳的塑件产品，以实现自动化提高产量。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计。通过模具设计表明该模具能达质量和加工工艺要求。 外壳的具体结构，通过此次设计，使我对模具的设计有了较深的认识。同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准、期刊等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、排气系统、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。 30 2 塑件成型工艺的可行性分析 2.1 塑件分析 外壳工件如图2-1所示，它是工业用品，要求大批量生产，对尺寸，外观和光洁度无具体要求，根据该塑件结构特点，模具设计采用脱模板顶出结构，也是工厂里比较简单，实用，常见的顶出结构。为了使模具与注射机相匹配以提高生产力和经济性、保证塑件精度，并考虑模具设计时应合理确定型腔数目，由于体积比较大，该模具选择一模两腔。 图2-1 塑件尺寸 2.2 塑件的原材料分析 ABS大分子主链由三种结构单元组成，不同结构单元赋予其不同的性能：丙烯腈，耐化学腐蚀性好，表面硬度高；丁二烯，韧性好；苯乙烯，透明性、着色性、电绝缘性和加工性能好。因此ABS兼具韧、硬、刚性。 一般性能：ABS不透明，外观除薄膜外都呈浅象牙色，制品易着色，并具有90％的高光泽度；易燃，离火可继续燃烧，火焰呈黄色，并有黑烟；燃烧时塑料软化、烧焦，但无熔融滴落，并发出特殊的肉桂气味；与其它材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。 力学性能：ABS力学性能优良，属于硬而韧的材料，在拉伸过程中产生屈服点，拉伸强度和断裂伸长率较高；冲击强度极好，可在极低的温度下使用；耐磨性优良，抗蠕变性能较好；压缩和弯曲强度属于较差的。ABS力学性能受温度影响较大。拉伸、压缩和弯曲强度随温度升高而降低。 热学性能：ABS的负荷变形温度为93－118℃，制品经退火处理后还可增加10℃；ABS在－40℃下仍能表现出一定的韧性；ABS的线膨胀系数为热塑性塑料中较小的。 电学性能：ABS的电绝缘性较好，且不受温度、湿度和频率的影响。 环境性能：ABS聚合物几乎不受水、酸，碱和无机盐等的影响；不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但长期与烃接触会发生软化溶胀；在醛、酮类及氯代烃中会溶解或形成乳浊液；ABS聚合物表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。 ABS耐候性不好，这是由于分子链中丁二烯的双键在紫外光作用下易受氧化降解。可通过与PC,PVC,PU等共混或加入苯并三唑类紫外线吸收剂来改善其耐候性。 成型特性： （1）结晶料，吸湿小，不须充分干燥，流动性极好流动性对压力敏感，成型时宜用高压注射，料温均匀，填充速度快，保压充分，不宜用直接浇口，以防收缩不均， 内应力增大，注意选择浇口位置，防止产生缩孔和变形。 （2）收缩范围和收缩值大，方向性明显,易变形翘曲，冷却速度宜慢，模具设冷料穴，并有冷却系统。 （3）加热时间不宜过长，否则会发生分解，灼伤。 （4）软质塑件有较浅的侧凹槽时，可强行脱模。 （5）可能发生融体破裂，不宜与有机溶剂接触，以防开裂。 表2-1 ABS注射成形的工艺参数 注射机类型 螺杆转速/（r/min） 喷嘴 料筒温度℃ 模具温度 注射压力/MABS 保压压力/MABS 注射时间/s 保压时间/s 冷却时间/s 成形周期/s 形式 温度℃ 前段 中段 后段 螺杆式 30～60 直通式 170～190 180～200 200～220 160～170 40～80 70～120 50～60 0～5 20～60 15～50 40～120 柱塞式 － 直通式 170～190 180～200 190～220 150～170 50～70 70～100 40～50 0～5 15～60 15～50 40～120 2.3 成型工艺分析如下 2.3.1 精度等级 影响塑件精度的因素很多，塑料的收缩、注塑成型条件（时间、压力、温度）等，塑件形状、模具结构（浇口、分型面的选择），飞边、斜度、模具的磨损等都直接影响制品的精度。按GB/T14486-1993标准，塑料件尺寸精度分为5级，本塑件精度取MT5级。 2.3.2 脱模斜度 由于塑件冷却后产生收缩，会紧紧地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使塑件脱出困难，强行取出会导致塑件表面擦伤、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。制品设脱模斜度为0.5°。 3 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 估算零件体积和投影面积 用三维建模分析知塑件体积为体积：V=105.6cm3，单侧投影面积为：A=9476.3mm2，由于此模具浇注系统采用侧浇口，其浇注系统凝料较小，估计浇注系统的体积为63.36cm3，由于采用的是一模二腔 V总=2×105.6+63.36=274.56cm3 （3-1） ABS的密度是1.05克/立方厘米。 所以总体质量1.05×274.56=288.288g 3.1.2 锁模力 计算其所需锁模力为： F锁 =A·P型=9476.3*2×30Mp=568..KN （3-2） 3.1.3 选择注射机及注射机的主要参数 由此考虑塑件大批量生产，以及以上的从温度、压力、时间方面考虑，查表附录 D（塑料成型工艺与模具设计）初步选用注射机HTF250。 表3-1 HTF250型注射机主要参数 名称 大小 名称 大小 注射量/cm3 470 最大开模行程/mm 540 螺杆直径/mm 50 模具厚度/mm 最大 580 注射压力/MABS 60～100 最小 220 注射行程/mm 130 喷嘴球径/mm SR14 注射时间/s 20～90 喷嘴孔径/mm Φ4 锁模力/KN 2500 锁模方式 螺杆式 3.2 注塑机的校核 （1）最大注塑量校核。材料的利用率为500/840=0.60，符合注塑机利用率在0.3～0.80的要求。 （2）注射压力的校核。所选注塑机的注塑压力需大于成型塑件所需的注射压力，ABS塑件的注塑压力一般要求为30～100MABS，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 （3-3） 式中： Pc-为型腔压力（MABS）； P-为注射压力（MABS）； K-为压力损耗系数，通常在0.25～0.5范围内选取。 所以，Pc=KP=0.37×120=45MABS，型腔压力决定后，可按下式校核注塑机的额定锁模力： T>KPcA （3-4） 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1.1～1.2； KpcA=1.2×30×9476.3*2=682.293KN （3-5） 所以T=2500KN >KPcA成立，即该注塑机的锁模力符合要求。 3.3 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） =3.08 式中： N-型腔数； S-注射机的注射量（g）； W-浇注系统的重量（g）； W件-塑件重量（g）； 因为，N=3.08>2 所以，此模具型腔为一模两腔结构合理。 4 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： 对模腔的填充迅速有序； 可同时充满各个型腔； 对热量和压力损失较小； 尽可能消耗较少的塑料； 能够使型腔顺利排气； 浇注道凝料容易与塑料分离或切除； 不会使冷料进入型腔； 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。 浇注系统设计应注意的几个问题： （1）首先根据塑料制品的结构分析其充填过程，以保证塑料制品的内在质量和尺寸稳定。这一点在大型塑料模具制品及其功能性塑料制品上尤为重要。 （2）在设计浇系统时，应当非常注意浇注系统对制品外观的影响。在设计过程中经常会遇到这样的情况，某一塑料制品的浇口影响制品外观，只能将浇口该设在其他部位。若实在无法处理时，可通过改变制品的结构来解决。上述问题，对有外观质量要求的塑料制品尤为重要。 （3）在设计浇注系统时，应考虑到模具在注射时，是否能适应全自动操作。要达到全自动操作，必须保证在开模时，制品与浇注系统能自动脱落，浇口与制品亦要尽可能自动分离。 （4）浇注系统的设计，必须考虑到塑料制品的后续工序。如因后续工序在加工、装配、管理上需要，往往须设置辅助流道，将多件制品联成一体。 （5）在设计浇注系统时，应留有一定的余地，这样在使用是即使有些不足，亦可以比较方便的解决。 （6）多观察分析各类塑件制品的浇注系统和浇口位置的选择，吸取其成功之处，提高浇注系统的可靠性。 （7）设计浇注系统时，其主流道进口应尽量与模具中心重合。 4.3 垂直式主流道设计 下图是主流道的形式及设计参数。 式中： D=注射机喷嘴的孔径+（0.5～1）=3mm d-主流道小端直径，既主流道与注射机喷嘴接触处的直径。 L-主流道长度：根据模具的具体结构，在设计时确定。 α-主流道的锥度：α一般在1到3度对粘度较大的塑料，尽量选用标准度值，故取α=2°。 4.4 定位圈的设计 定位圈也是标准件，外径为Φ150mm，内径Φ36mm。具体固定形式如下图所示： 图4-4 定位圈和浇口套结构简图 4.5 浇口设计 浇口的形式众多，通常都有边缘浇口、扇形浇口、平缝浇口、圆环浇口、轮辐浇口、点浇口、潜伏式浇口、护耳浇口、直浇口等。 一般情况下，浇口采用长度很短而截面很窄的小浇口。当熔融塑料通过狭小的浇口时，流速增高，并因摩擦使料温也增高，有利于填充型腔。同时，狭小的浇口适当保压补缩后首先凝固封闭型腔，使型腔内的熔料即可在无压力状态下自由收缩凝固成型，因而塑件内残余应力小，可减小塑件的变形和破裂。狭小的浇口便于浇道凝料与塑件的分离，便于修整塑件，成型周期较短。但是，浇口截面尺寸不能过小。过小的浇口，压力损失大，冷凝快、补给困难，会造成塑件缺料、缩孔等缺陷，甚至还会产生熔体破裂形成喷射现象，使塑件表面出现凹凸不平。 此设计采用潜伏式浇口： （1）浇口截面较大，流程较短，流动阻力小，适用于深腔，壁厚，材料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。 根据前面模流分析采用侧浇口形式进胶，开设在分型面上，截面简单，易于加工。 侧浇口深度尺寸： 其中n是塑料成型系数，查阅相关资料得ABS塑料系数n=0.7，对应塑件厚度t=2mm。 侧浇口的宽度： 侧浇口的长度：为去除浇口方便，2.26mm 如图4-5： 图4-5 浇口形式结构简图 5 成型零件结构设计 5.1 分型面的设计 5.1.2 分型面的分类 实际的模具结构基本上有三种情况： （1）型腔完全在动模一侧； （2）型腔完全在定模一侧； （3）型腔各有一部分在动定、模中。 5.1.3 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： 脱出塑件方便； 模具结构简单； 型腔排气顺利； 确保塑件质量； 无损塑件外观； 合理利用设备。 5.1.4 分型面的确定 注塑体为圆柱形，而确定分型面时，由于塑件在型腔中的方位和形状，谷采用单分型面。打开模具取出塑件或浇注系统的凝料的面，称之为分型面。分型面的设计它受到塑件的形状、壁厚、和外观、尺寸精度、及模具型腔的数目等诸多因素的影响。 由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因而型腔的排布在设计中加以综合考虑。型腔的排布应使每个型腔都通过浇注系统从压力中等分所得的足够压力，以保证塑件熔体同时均匀地充满每个型腔。 该模具采用的平衡式鉴于以上的要求，在该模具中分型面设在塑件截面尺寸最大的部位，如下图位置。 图5-1 分型面位置结构简图 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。该模具、结构较为简单，综合考虑模具设计为一模两腔，零件设计对称设计，结构简单。 如图所示5-2。 图5-2 型腔的分布简图 5.3 型腔的结构设计 型腔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。 5.4 型芯的结构设计 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。由于该模具简单。为了节约成本，利于顶出和排气，凸模板采用镶拼式如图5-3。 图5-3 型芯结构简图 5.5 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：型腔、型芯的径向尺寸（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查阅参考文献[7]： （1）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 δs=(Sma×-Smin)Ls （5-5） 式中： δs-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（mm）。 一般情况下，由收缩率波动而引起的塑件寸误差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以内。 （2）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IT7～IT8级之间，成形零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。 （3）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。 （4）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。 通常型芯、型腔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，查参考文献[7]： 型腔的內形尺寸： L=[L(1+k)-(3/4)Δ] （5-6） 式中： L-为型腔內形尺寸(mm)； L-为塑件外径基本尺寸(mm)，即塑件的实际外形尺寸； K为塑料平均收缩率(%)，此处取0.5%； Δs-塑件公差，查表知ABS塑件精度等级取5级；塑件基本尺寸在0~3mm范围内取0.2mm;塑件基本在3~6mm公差取0.24mm；塑件基本在6~10mm公差取0.28mm；塑件基本尺寸在18~24范围内其公差取0.44mm；塑件基本尺寸在24~30范围内其公差取0.52mm ；塑件基本尺寸在30~40范围内其公差取0.56mm； 所以型腔尺寸如下： L1=[120×(1+0.005)-(3/4)×0.56]=120.96 L2=[80×(1+0.005)-(3/4)×0.46]=80.66 型腔深度的尺寸计算： h=[h(1+k)-(3/4)Δ] （5-7） 式中： h-凸模/型芯高度尺寸(mm)； h-为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸； H1=[60×(1+0.005)-(3/4)×0.52]=60.52 型芯的外形尺寸计算： L=[L(1+k)+(3/4) Δ]-δ/3 （5-8） 式中： L-型芯外形尺寸(mm)； L-为塑件內形基本尺寸(mm)即塑件的实际內形尺寸； 由于该塑料的收缩率不大为0.5%，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： L1=[114×（1+0.005）+（3/4）×0.74]=114.86 L2=[74×（1+0.005）+（3/4）×034]=74.46 型芯的深度尺寸计算： h=[h(1+k)+ (2/3)Δ]-δ/3 （5-9） 式中： h-为凸模/型芯高度尺寸(mm)； h-为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸； 型芯的高度分别为： H1=[57×（1+0.005）+（2/3）×0.38]=57.63 6 排气系统的设计 从某种角度而言，注塑模也是一种置换装置。即塑料熔体注入模腔同时，必须置换出型腔内空气和从物料中逸出的挥发性气体查阅参考文献[7]。排气系统的设计相当重要。 6.1 排气不良的危害 （1）增加熔体充模流动的阻力，是型腔充不满。 （2）在制品上呈现明显可见的熔接缝，其力学性能降低。 （3）滞留气体时塑件产生质量缺陷。 （4）型腔内气体受到压缩后产生瞬时局部高温，使塑料熔体分解。 （5）由于排气不良，降低了充模速度。 6.2 排气系统的设计方法 （1）利用分型面排气是最好的方法，排气效果与分型面的接触精度有关。 （2）对于大型模具，可以用镶拼的成型零件的缝隙排气。 （3）利用顶杆与孔的配合间隙排气。 （4）利用球状合金颗粒烧结块渗导排气。 （5）在熔合缝位置开设冷料穴。 本模具可以利用配合间隙排气，通常中小型模具的简单型腔，可利用推杆、活动型芯以及双支点的固定型芯端部与模板的配合间隙进行排气，这里不再单独设计排气槽。 7 导向与脱模机构的设计 7.1 导向机构的作用和设计原则 7.1.1 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： （1）定位作用； （2）导向作用； （3）承载作用； （4）保持运动平稳作用； （5）锥面定位机构作用。 7.1.2 导向机构的设计原则 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。 导柱（导套）的直径应根据模具尺寸选定，并应保证有足够的抗弯强度。 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。 导柱和导套应有足够的耐磨性。 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。 7.2 导柱、导套的设计 7.2.1 导柱的设计 导向机构对于塑料模具来说是必不可少的部件，因为在模具的闭合时要求有一定的方向和位置，所以必须有导向机构，导向机构主要有定位，导向，受一定的侧压力，一般的导柱所露出在分型面上的长度要比型芯高6-8毫米，以避免导柱型芯先进入型腔与其碰撞而损坏型腔和型芯。至于配合精度问题一般采用过度配合，导柱装入模板多用二级精度第二种过渡配合，硬度调节到HRC50-55，导柱如图7-1所示： 图7-1 导柱零件简图 7.2.2 导柱分布设计 为了使导柱进入导套比较顺利，在导套的前端倒一圆角，且导柱孔为通孔，这样容易排气，材料用20钢渗碳处理，使其硬度应低于导柱硬度，这样就可以减少摩擦，以防止导柱或导套拉毛。导套的精度与配合，是采用二级精度过渡配合压入定模模板。导柱布置如图7-2： 图7-2 导柱布置简图 按推出零件的类别分类： （1）推杆推出脱模； （2）推管推出脱模； （3）推件板推出脱模； （4）复合推出脱模。 7.2.3 导套的设计 导套与安装在另外一半模上的导柱相配合，用以确定动、定模的相对位置，以保证模具运动导向精度的圆套形零件。导套常用的结构形式有两种：直导套、带头导套。 （1）采用带头导套 （2）导套的端面应倒圆角，导柱孔最好做成通孔，利于排出孔内剩余空气。 （3）导套孔的的滑动部分按H7/f7的间隙配合，表面粗糙度为0.4um。 （4）导套外径与模板一端采用H7/k6配合；另外一端采用H7/f7配合镶入模板。 （5）导套材料可用淬火钢或铜等耐磨材料制造，该模具中采用20钢。 导套如图7-3： 图7-3 导套示意图 7.3 顶出脱模机构的确定 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，选择脱料板顶出。 如图7-4，在注射机中心油缸的推动力下推板推动复位杆，复位杆推动脱料板。产品推出后，由于弹簧的作用力下，模具进行复位。 图7-4 顶出脱模结构简图 8 其它结构零部件的设计 塑料模的支承零件包括定模（或上模）座板、定模（上模）板、型腔固定板、支承板、支架、动模（或下模）座板等。注射模的支承零件的典型组合如图8-1所示。 图8-1支承零件的典型组合 8.1 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。 8.2 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。对于单分形面的注塑模具，其开模行程按下式效核查参考文献[15]： S≥H1+H2+(5-10) （8-1） 式中： S-为注塑机的最大行程（此模具中为300）mm； H1-为塑件的脱模距离（此模具中为60）mm； H2-为包括流道在内的塑件高度（此模具中为90）mm； 所以上式成立（110>300），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符合要求。 9 温控系统设计 无论何种塑料进行注塑成型，均会有一个比较合适的温度范围，在此温度范围内，塑料熔体的流动性好，容易充满型腔，塑料脱模后收缩和翘曲变形小，形状与尺寸稳定，力学性能以及表面质量也比较高。为了使模温能控制在一个合理的范围内，必须设计模具温度的调节系统。因为塑料注射模温调节能力，不仅影响到塑件质量，而且也决定着生产效率。实际上模温设计恰当与否，直接关系到生产成本与经济效益。 9.1 模温对塑件质量的影响 （1）改善成形性每一种塑料都有其湿度的成形模温，在生产过程中若能始终维持相适应的模温则其成形性可得到改善，若模温过低，会降低塑件熔体流动性，使塑件轮廓不清，甚至充模不满；模温过高，会使塑件脱模时和脱模后发生变形，使其形状和尺寸精度降低。 （2）成形收缩率利用模温调节系统保持模温恒定，能有效减少塑料成型收缩的波动，提高塑件的合格率。采用允许的的模温，有利于减少塑料的成形收缩率，从而提高塑件的尺寸精度。并可缩短成形周期，提高生产率。 （3）塑件变形模具型芯与型腔温差过大，会使塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形。尤以壁厚不均和形状复杂的塑件为甚。需采用合适的冷却回路，确保模温均匀，消除塑件翘曲变形。 （4）尺寸稳定性对于结晶性塑料，使用高模温有利于结晶过程的进行，避免在存放和使用过程中，尺寸发生变形；对于柔性塑料（如聚烯烃等）采用低模温有利用塑件尺寸稳定。 （5）力学性能适当的模温，可使塑件力学性能大为改善。例如，过低模温，会使塑件内应力增大，或产生明显的熔接痕。对于粘性大的刚性塑料，使用高模温，可使其应力开裂大大的降低。 （6）外观质量适当提高模具温度能有效地改善塑件的外观质量。过低模温会使塑件轮廓不清，产生明显的银丝、云纹等缺陷，表面无光泽或粗糙度增加等。 9.2 模温对生产效率的影响 就注射成形过程讲，可把模具看成为热交换器。塑料熔体凝固时释放出的热量中约有5%以辐射、对流的方式散发到大气中，其余95%由模具的冷却介质（一般是水）带走。因此模具的生产效率主要取决于冷却介质的热交换效果。据统计，模具的冷却时间约占整个注射成形周期的2/3至4/5，因此缩短注射成形周期内的冷却时间是提高生产效率的关键。故在设计过程中冷却时间应适当控制。 模具温度是否合适、均一与稳定对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状、外观、尺寸精度都有重要的影响。 注射模设计温度调节系统的目的，就是要通过控制模具温度，使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产率。 9.3 加热系统 由于该套模具的模温要求在50～80ºC，无需设置加热装置。 9.4 冷却系统 一般注射到模具内塑料温度为200ºC左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度在60ºC左右。热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快地传给模具，以使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模。 对于粘度低、流动性好的塑料（例如：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙66等），因为成型工艺要求模温都不太高，所以常用常温水对模具进行冷却。 ABS的成型温度和模具温度分别为190～200ºC、50～80ºC。 9.5 冷却介质 有冷却水和压缩空气，但用冷却水较多，因为水的热容量大，传热系数大，成本低。用水冷却，即在模具型腔周围或内部开设冷却水道。 9.6 冷却装置的结构形式 简单流道式：取水道直径为8mm，距型腔约为40mm，在定模布置4根，左右对称布置。 综上，该模具塑料释放的总热量不大，只在模具型腔周围开设冷却水道即可，均采用简单流道式。 示图如下： 图9-1 冷却装置的结构形式简图 11 模具结构简述 根据前面型腔的布局以及互相位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合标准模架，选用结构形式为CI-4045-A100-B110-C140。即采用数量为1的标准模架。模具总装图如图11-1所示 图11-1 模具总装图 （1）定模座板 定模座板是模具与注射机连接固定的板，材料为45钢。 通过6个M14的内六角圆柱螺钉与定模固定板连接；定位圈通过2个M6的内六角圆柱螺钉与其连接；定模座板与浇口套为H8/f8配合查阅参考文献[7]。 （2）型腔板板用于固定型芯、导套。固定板应有一定的厚度，并有足够强度，一般用45号钢，调质到230HB～270HB。其上的导柱和导套一端采用H7/k6配合，另外一段采用H7/f7配合；定模板与浇口套采用H7/m6配合查阅参考文献[7]。 （3）动模座板 材料为45钢，其上的注射机顶孔为。 （4）动模板行位滑块通过矩形导滑槽在模套中滑动，以完成侧向分型和合模复位，材料为45钢。其上的导柱和导柱孔为H7/k6配合查阅参考文献[7]。 （5）垫块4 在动模座板与支撑板之间形成推出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。材料为45钢。 （7）推板材料为45钢，其上的推板导套孔与推板导套采用H7/k6配合。用M8的内六角圆柱螺钉与推杆固定板固定。 （8）推杆固定板材料为45钢，其上的推板导套孔与推板导套采用H7/f9配合查阅参考文献[7]。 参考文献 [1] 申开智主编.塑料成型模具.北京：中国轻工业出版社.2012 [2] 王树勋等编.注塑模具设计.广州：华南理工大学出版社.2010 [3] (德)E.林纳、P.恩格编著.注射模具130例.北京：化学工业出版社.2010 [4] 冯炳尧等编.模具设计与制造简明手册（第2版）.上海：上海科学技术出版社.2012 [5] 奚永生编著.精密注塑模具设计.北京：中国轻工业出版社.1997 [6] 《塑料模设计手册》编写组编著.塑料模设计手册（第2版）.北京：机械工业出版社.2010 [7] 屈华昌.伍建国主编.塑料模设计.北京：机械工业出版社.2009 [8] 吴宗译主编.机械零件设计手册.北京：机械工业出版社.2011 [9] 塑料橡胶成型模具设计手册.奚永生主编：中国轻工业出版社.2010 [10] 实用成型模具设计手册.注射模.压缩模和压注模.丁闻主编：西安交通大学出版社.2009 [11] 模具设计与制造简明手册.冯炳尧等主编：上海科技出版社.2011 [12] 塑料注射模具设计入门到精通.张中元主编：航空工业出版社.2009 [13] 模具结构图册.郑大中主编：机械工业出版社.2009 [14] 塑料注射模具设计实用手册.宋玉恒主编：航空工业出版社.2012 [15] 塑料注射模具设计技巧与实例.王文广等主编：化学工业出版社.2011 [16] 塑料模具设计.申树义、高济主编.：机械工业出版社.2009 [17] 机械零件设计手册.东北大学《机械零件设计手册》编写组编：冶金工业出版社.2010