薄板零件帶內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的注射模的設(shè)計(jì)【一模一腔】【說(shuō)明書(shū)+CAD】

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引言模具被譽(yù)為“百業(yè)之首，工業(yè)之母”，是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。近年來(lái)，中國(guó)模具工業(yè)以年均20%的速度持續(xù)快速增長(zhǎng)。截止2006年年底，中國(guó)模具銷售額達(dá)720億元，躍居世界第三。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，塑料模具占模具總量的比例逐漸提高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年中國(guó)塑料模具產(chǎn)值約100億元人民幣，2006年已發(fā)展到300多億元人民幣，年均增長(zhǎng)率超過(guò)21%，高于模具行業(yè)總體發(fā)展速度。塑料模具的發(fā)展?jié)摿κ遣豢傻凸赖?。隨著中國(guó)汽車、電子、通訊、家電等行業(yè)的發(fā)展，對(duì)塑料模具的需求越來(lái)越大，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求越來(lái)越高。塑料模具將朝著大型化、高精密度、多功能復(fù)合型的技術(shù)方向發(fā)展。以汽車工業(yè)為例，隨著汽車產(chǎn)銷量高速增長(zhǎng)，汽車模具潛在市場(chǎng)十分巨大。譬如在生產(chǎn)汽車時(shí)，僅制造一款普通轎車約需200多件內(nèi)飾件模具，而制造保險(xiǎn)杠、儀表盤、油箱、方向盤等所需的大中型塑料模具，從模具行業(yè)生產(chǎn)能力看，目前滿足率僅約50%。在建筑領(lǐng)域，塑料建材大量替代傳統(tǒng)材料也是大勢(shì)所趨，預(yù)計(jì)2010年全國(guó)塑料門窗和塑管普及率將達(dá)到30%50%，塑料排水管市場(chǎng)占有率將超過(guò)50%，都會(huì)大大增加對(duì)模具的需求量1。模具產(chǎn)品的品種很多，主要以沖壓模具、塑料模具和壓鑄模具為主。塑料注射模具是現(xiàn)在所有塑料模具中使用最廣的模具，能夠成型復(fù)雜的高精度的塑料制品。設(shè)計(jì)塑料注射模具首先要對(duì)塑料有一定的了解，塑料的主要成分是聚合物。如我們常說(shuō)的ABS塑料便是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種單體采用乳液2、本體或懸浮聚合法生產(chǎn)，使其具有三種單體的優(yōu)越性能和可模塑性，在一定的溫度和壓力下注射到模具型腔，產(chǎn)生流動(dòng)變形，獲得型腔形狀，保壓冷卻后頂出成塑料產(chǎn)品?，F(xiàn)代模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，涉及機(jī)械工程、信息與電子工程、冶金與材料工程、工程管理等學(xué)科專業(yè)范圍。優(yōu)化模具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趨于智能化，提高型件成形加工工藝和模具標(biāo)準(zhǔn)化水平，提高模具制造精度與質(zhì)量，降低型件表面研磨、拋光作業(yè)量和制造周期；研究、應(yīng)用針對(duì)各種類模具型件所采用的高性能、易切削的專用材料，以提高模具使用性能；為適應(yīng)市場(chǎng)多樣化和新產(chǎn)品試制，應(yīng)用快速原型制造技術(shù)和快速制模技術(shù)，以快速制造成型沖模、塑料注射?；驂鸿T模等，應(yīng)當(dāng)是未來(lái)520年的模具生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。所以在這種情況下，研究這一課題是具有現(xiàn)實(shí)意義的。1.1 模具工業(yè)1.1.1 模具材料目前，塑料模具材料仍以模具鋼為主，但根據(jù)成型工藝的不同，也可采用非鐵合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金、低熔點(diǎn)合金等材料。塑料制品的廣泛應(yīng)用，極大地推動(dòng)了塑料成型模具的發(fā)展。行業(yè)對(duì)塑料模具材料的需求量越來(lái)越大，并對(duì)材料的質(zhì)量和性能提出了更高的要求。近年來(lái)，我國(guó)在新型塑料模具材料研制、提高材料冶金質(zhì)量、優(yōu)化熱處理工藝、提高模具壽命等方面做了大量的工作，為用戶提供了大量質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的塑料模具材料，獲得了顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速，模具進(jìn)口量逐年增加，其中塑料模具占46%。我國(guó)的模具技術(shù)及模具壽命仍落后于一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，模具用材和熱處理不當(dāng)是影響模具失效的主要因素，約占70%。塑料模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸精度和表面粗糙度要求很高，對(duì)塑料模具型腔材料的要求比較苛刻。某單位原采用45鋼制造電視機(jī)外殼模具，使用壽命不足20萬(wàn)次，模具就已損壞，改用3Cr2Mo（P20）材料后，使復(fù)雜的型腔容易切削加工，保證了模具加工質(zhì)量，而且模具壽命成倍延長(zhǎng)3。正確選用模具材料及其熱處理方法，對(duì)于提高模具質(zhì)量，延長(zhǎng)模具使用壽命是非常重要的45。1.1.2 塑料模具鋼的性能要求塑料模具的工作溫度在200300。注射模工作時(shí)受熱、受壓、受磨損，且注射時(shí)可能有含氯、氟及其化合物的腐蝕氣體逸出，對(duì)模具型腔有一定的腐蝕作用。壓縮模直接壓制粉料，要承受很大的機(jī)械負(fù)荷，易磨損，型腔也會(huì)受腐蝕性氣體腐蝕。塑料模具型腔復(fù)雜，尺寸精度和表面粗糙度要求高，對(duì)塑料模具鋼的機(jī)械加工性能、鏡面拋光研磨性能、熱處理變形和尺寸穩(wěn)定性等方面都提出了相應(yīng)的要求。塑料模具鋼應(yīng)具備以下一些性能6：（1）模具型腔表面應(yīng)具有足夠厚的硬化層，有一定的硬度和耐磨性。（2）具有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌度。（3）導(dǎo)熱性能好，膨脹系數(shù)小，熱處理變形小，模具工作尺寸穩(wěn)定。（4）機(jī)械加工性能好，表面粗糙度值低。（5）良好的鏡面拋光研磨性能和圖案蝕刻性能。（6）耐腐蝕性能好，有較好的焊補(bǔ)性能。傳統(tǒng)的塑料模具鋼包括滲碳鋼如10、20、20Cr、12CrNi2、12CrNi3A等；調(diào)質(zhì)鋼如45、55、40Cr、3Cr2Mo、4Cr5MoV1Si等；高碳工具鋼如Cr12、Cr12MoV、CrWMn、Cr6WV、9Mn2V、GCr15等；耐蝕鋼如4Cr13、9Cr18、1Cr17Ni2等。這些傳統(tǒng)的模具鋼，有的機(jī)械加工性能差，特別是對(duì)于形狀復(fù)雜的模具難于加工；有的則是鏡面拋光性能差，難以滿足塑料模的綜合性能要求。應(yīng)合理選擇和應(yīng)用新型塑料模具鋼以適應(yīng)塑料模具朝著高效率、高精度、高壽命.1.1.3 我國(guó)塑料模具鋼的發(fā)展進(jìn)程我國(guó)模具鋼生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展迅速，形成了我國(guó)自己的模具鋼系列，總產(chǎn)量已居世界前列，建成不少先進(jìn)的生產(chǎn)工藝裝備，但是模具鋼的生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量方面還存在著許多不足，很多制造大型，精密，長(zhǎng)壽命模具的鋼材仍需從國(guó)外進(jìn)口，已成為世界上進(jìn)口模具最多的國(guó)家，展望未來(lái)急待開(kāi)展以下工作。（1）研制高性能、長(zhǎng)壽命、高的性能價(jià)格比和高效的新型模具材料，取代昂貴的進(jìn)口材料，將帶來(lái)明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。（2）我國(guó)研制的一些新型模具材料的性能和壽命已達(dá)到或接近國(guó)外先進(jìn)水平，但推廣應(yīng)用特別緩慢。因此，建議積極開(kāi)展新材料的信息交流，尤其是科研人員與生產(chǎn)者的溝通。（3）重視模具材料的深加工，加速模具材料的制品化。模具生產(chǎn)企業(yè)需要多種規(guī)格的模具材料，如圓鋼、扁鋼、厚鋼、模塊等，甚至是經(jīng)過(guò)深加工的產(chǎn)品7。（4）提高模具材料生產(chǎn)的專業(yè)化水平。建議成立專門的模具材料生產(chǎn)廠，提高設(shè)備配套水平，提高生產(chǎn)水平，創(chuàng)建知名的模具材料品牌。（5）提高國(guó)內(nèi)模具材料供應(yīng)的專業(yè)水平。目前流通領(lǐng)域中的經(jīng)、代銷商大都為非專業(yè)的，銷售公司的經(jīng)營(yíng)規(guī)模停留在較低水平上，有必要建立專業(yè)的模具材料銷售公司。1.1.4 我國(guó)模具鋼今后發(fā)展要求（1）加速模具鋼生產(chǎn)的制品化、精料化和模具鋼經(jīng)銷的商品化我國(guó)模具鋼的品種規(guī)格較少，模具鋼生產(chǎn)的制品化、精料化和經(jīng)銷的商品化程度低。80以上的模具鋼仍以黑皮圓棒供貨。越來(lái)越多的模具制造廠要求在模具設(shè)計(jì)完成后，模具鋼供應(yīng)廠商能迅速提供所需鋼材，減少庫(kù)存鋼材數(shù)量，縮短制模周期。但中國(guó)鋼材生產(chǎn)企業(yè)目前尚不適應(yīng)這一商品市場(chǎng)機(jī)制，這是進(jìn)口模具鋼材的使用在中國(guó)日益擴(kuò)大的重要原因。（2）大力推廣應(yīng)用性能優(yōu)良的新型模具鋼，不斷完善模具鋼鋼種系列。我國(guó)已開(kāi)發(fā)出性能優(yōu)異，達(dá)到或超過(guò)國(guó)外同類水平的特色新型模具鋼，但這些新鋼的推廣數(shù)量和應(yīng)用范圍不夠大，有選擇地開(kāi)發(fā)先進(jìn)模具鋼，例如開(kāi)發(fā)粉末冶金模具鋼，多元易切削系塑料模具鋼，開(kāi)發(fā)玻璃、陶瓷，耐火磚和地磚等成形模具用鋼，完善中國(guó)的模具鋼系列。（3）進(jìn)一步提高模具鋼的質(zhì)量我國(guó)某些特殊鋼廠已采用爐外精煉、真空冶煉、快鍛機(jī)和精鍛機(jī)等生產(chǎn)模具鋼，模具鋼的質(zhì)量有大幅度提高，如D2、P20等，出口產(chǎn)品的質(zhì)量可以達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。但國(guó)外對(duì)純度要求較高的模具鋼大部分采用電渣重熔，進(jìn)一步提高了鋼的純凈度、致密度、等向性和均勻性，減少偏析。我國(guó)還需要在這方面進(jìn)一步開(kāi)展工作。（4）加強(qiáng)先進(jìn)模具熱處理技術(shù)的推廣與應(yīng)用模具的可控氣氛熱處理與真空熱處理應(yīng)進(jìn)一步得到發(fā)展，對(duì)一些行之有效的模具表面熱處理技術(shù)，應(yīng)完善其工藝，加強(qiáng)其推廣和應(yīng)用。提高裝備和工藝材料的制造水平，加強(qiáng)熱處理專業(yè)廠的建設(shè)。1.2 模具機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1.2.1 內(nèi)側(cè)抽芯的結(jié)構(gòu)（1）內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)介紹當(dāng)塑件帶有側(cè)凹或者側(cè)孔時(shí)，在被推出之前必須先進(jìn)行側(cè)向抽芯，即從塑件中抽出成型側(cè)凹或者側(cè)孔的瓣合模塊或側(cè)向型芯，然后塑件才能順利脫模，完成側(cè)向型芯或瓣合模塊的抽出與復(fù)位的機(jī)構(gòu)成為側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)810。帶內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)注射模具，顧名思義，是制造出常用塑件內(nèi)側(cè)帶有凸臺(tái)或者凹槽，塑件上有側(cè)向孔、側(cè)向凸凹、側(cè)向的凸臺(tái)，因塑件內(nèi)側(cè)有凹槽，模具上用于成型該處的零件就必須做成可側(cè)向移動(dòng)的零件，以便在脫模之前或脫模時(shí)抽出側(cè)向成型零件，否側(cè)就無(wú)法脫模，要求塑件能從模具架中順利取出。（2）常見(jiàn)內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式塑料制品的內(nèi)側(cè)經(jīng)常會(huì)有凸臺(tái)和凹穴，除用斜導(dǎo)柱內(nèi)側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行抽芯外，也可采用斜滑塊內(nèi)側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)。根據(jù)塑料制品結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。根據(jù)塑料制品結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，可用用不同形式的斜滑塊內(nèi)側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)。（a）斜導(dǎo)柱側(cè)向機(jī)構(gòu)斜導(dǎo)柱側(cè)向機(jī)構(gòu)抽芯機(jī)構(gòu)除了完成塑件外抽芯外，還可以對(duì)塑件進(jìn)行內(nèi)側(cè)抽芯（b）斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)的工作原理斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)適用于塑件側(cè)孔或側(cè)凹較淺但成型面積較大的場(chǎng)合。斜滑塊側(cè)向抽芯的特點(diǎn)是利用推出機(jī)構(gòu)的推力驅(qū)動(dòng)斜滑塊側(cè)向運(yùn)動(dòng)，在塑件被推出的同時(shí)由斜滑塊完成側(cè)向抽芯動(dòng)作。一般分為外側(cè)向抽芯和內(nèi)側(cè)向抽芯兩種。（c）斜導(dǎo)桿抽芯機(jī)構(gòu)的工作原理斜導(dǎo)桿是斜滑塊的一種變形形式，其動(dòng)作原理與斜滑塊機(jī)構(gòu)抽芯機(jī)構(gòu)相同，所不同的是斜導(dǎo)桿是矩形截面的細(xì)長(zhǎng)桿件，剛度較差，故適用于抽芯力較小的場(chǎng)合。1.2.2 選定斜導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)完成此次課題根據(jù)課題要求，經(jīng)過(guò)認(rèn)真考慮、比較、初步確定出各部分的結(jié)構(gòu)情況，最大限度地滿足塑件的技術(shù)要求和模具的合理工藝性，選擇斜導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)作為完成此次零件注射。但需要考慮的是斜導(dǎo)桿抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，如圖1.1所示：（1）斜導(dǎo)桿的設(shè)計(jì)要點(diǎn)（a）斜導(dǎo)桿的形狀：斜導(dǎo)桿上端為塑件側(cè)凹的成型部位，其結(jié)構(gòu)形狀。所顯示機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，不易變形，但容易產(chǎn)生水平飛邊；結(jié)構(gòu)容易變形，飛邊與塑件邊緣易變形，飛邊與塑件邊緣易形成位置偏差，盡量不用。（b）模板上斜導(dǎo)桿孔尺寸的確定：以斜導(dǎo)桿與模板接觸的兩點(diǎn)A與B作垂直線線，以斜導(dǎo)桿寬度尺寸C作水平線，兩者相交得以矩形截面（圖中陰影部分形狀）；再以該矩形截面中心為圓心畫圓，該圓與矩形截面之間至少留有（0.5）的間隙，否則斜導(dǎo)桿運(yùn)動(dòng)受到干涉，所畫圓的直徑即為模板上斜導(dǎo)桿的孔徑尺寸。（c）斜導(dǎo)桿與推桿直接按的距離L應(yīng)大于斜導(dǎo)桿側(cè)向抽芯行程S，以避免斜導(dǎo)桿推出時(shí)與推桿發(fā)生碰撞。（d）為了提高斜導(dǎo)桿的強(qiáng)度和剛度，減少斜導(dǎo)桿與模板之間的磨損，再模板上常常鑲嵌經(jīng)淬火的墊塊，對(duì)斜導(dǎo)桿進(jìn)行支撐和導(dǎo)向。（2）斜導(dǎo)桿座的設(shè)計(jì)要求斜導(dǎo)桿下端與斜導(dǎo)桿座用轉(zhuǎn)銷連接，斜導(dǎo)桿座用螺釘固定再推桿固定板上，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（a）兩個(gè)或兩個(gè)以上的斜導(dǎo)桿，其運(yùn)動(dòng)方向一致且間距較小時(shí)，可共用一個(gè)斜導(dǎo)桿座，但要注意兩銷釘直接按的距離d不應(yīng)小于4mm到5mm（b）當(dāng)斜導(dǎo)桿強(qiáng)度較差，需要縮短其長(zhǎng)度或推桿固定板厚度較薄時(shí)，可將斜導(dǎo)桿座凸出推桿固定板或沉入推板內(nèi)。（c）當(dāng)斜導(dǎo)桿寬度較大時(shí)，其底部可切小用銷釘固定，如圖；當(dāng)斜導(dǎo)桿太薄時(shí)（5mm以下）或者無(wú)法采用銷釘固定時(shí)，可采用切槽固定的方法。（d）斜導(dǎo)桿座一般采用M5或M6螺釘固定再推板固定板上。螺釘孔深不能穿過(guò)斜導(dǎo)桿座的滑動(dòng)部分。為了方便緊固螺釘，再推板上還設(shè)計(jì)有13mm大小的圓孔。圖1.1 斜導(dǎo)桿抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)要求圖1.2.3 選根據(jù)內(nèi)側(cè)抽芯選定工件，進(jìn)行工藝分析（1）本次課題是帶內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)注射模具設(shè)計(jì)。首先了解內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)的原理以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。（2）根據(jù)要求選定需要的塑料工件，我選擇的是常用薄板零件。（3）對(duì)塑件結(jié)構(gòu)進(jìn)行工藝分析，如圖所示1.2；無(wú)特殊要求，尺寸公差按IT7級(jí)精度查取11。（a）塑件高10mm，寬度44mm，塑件成型性能良好；（b）塑件內(nèi)部有2mm10mm5mm凹槽，需要用內(nèi)抽芯的方式取出。（c）必須避免在塑件的分型面處出現(xiàn)毛邊（d）塑件表面要求光澤無(wú)裂痕，未明確粗糙度為Ra=6.3m圖1.2 薄板零件1.2.4 此薄板零件的材料的選擇通常，選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求，以及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù).對(duì)于常溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)件來(lái)說(shuō)，要考慮的主要是材料的力學(xué)性能，如屈服應(yīng)力，彈性模量，彎曲強(qiáng)度，表面硬度等.該塑件對(duì)材料的要求首先必須是透光性好，其次才是成型難易和經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。塑料材料的相對(duì)密度在0.832.2范圍內(nèi)，在眾多的材料中只有比木材的相當(dāng)密度稍高。且在各種的材料中，塑料材料具有最高的比強(qiáng)度，甚至比特種合金鋁還要高。塑料還具有很好的絕緣性、防震、隔熱、隔音性能。耐腐蝕性僅次于玻璃及陶瓷材料。且塑料材料具有優(yōu)異的加工性能。此薄板零件選擇聚苯乙烯（非結(jié)晶型）俗稱PS，作為注射材料，其特點(diǎn)是成型性能好，成型前可不干燥，但注射時(shí)應(yīng)防止溢料，制品產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。由于是一般性民用品，以性能上，價(jià)格上都符合我們主要要求，其它如拉伸強(qiáng)度，斷裂伸長(zhǎng)率等則是次要考慮的指標(biāo)（這由塑件的工作環(huán)境決定)。PS為塑件材料是最初選定的。因?yàn)槌速|(zhì)脆和抗拉強(qiáng)度稍微顯得性能不足，它所擁有的特性符合我們的塑件要求，但這些不是我們主要考慮的。1.2.5 繪制模具裝配圖草圖模具裝配圖的設(shè)計(jì)應(yīng)先從繪制裝配圖入手，根據(jù)塑件的具體情況，經(jīng)過(guò)認(rèn)真考慮、比較、初步確定出各部分的結(jié)構(gòu)情況，最大限度地滿足塑件的技術(shù)要求和模具的合理工藝性。以下就是裝配草圖中應(yīng)考慮到的幾個(gè)重要部分：（1）成型零件的結(jié)構(gòu)及安裝方法：塑件成型的好壞直接影響塑件質(zhì)量、加工的難易程度。選擇合理的成型位置能使成型結(jié)構(gòu)在現(xiàn)有的設(shè)備狀況下，基本滿足技術(shù)上的需要，易于加工、易于修改維修和更換。（2）確定澆口位置及結(jié)構(gòu)形式：模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是澆口套的位置確定。澆口位置是保證澆注塑件快速和均勻的關(guān)鍵，所以我們要在保證塑件表面不受損傷的前提下，確定澆口主流道和分流道冷料穴的位置形狀、大小及排氣方法等，使注射時(shí)物料流暢，易于成型。且易于清除澆注塑料。（3）確定分型面的位置和結(jié)構(gòu)形式：分型面是塑件取出時(shí)和澆注系統(tǒng)分離的接觸面。一般情況下我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)塑料的幾何形狀，尺寸精度要求，兼顧其澆口形式、脫模方式、嵌件位置以及排氣條件、易清除飛邊、便于加工等諸因素，通盤考慮設(shè)計(jì)。（4）選擇成型設(shè)備：根據(jù)塑件的具體情況，選擇相適應(yīng)的注射機(jī)并進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。成型設(shè)備有兩個(gè)重要參數(shù)。一是理論注射容量，另一個(gè)是最大投影面積。根據(jù)這兩個(gè)參數(shù)及可選用合適的成型設(shè)備。（5）側(cè)抽機(jī)構(gòu)的確定：根據(jù)塑件側(cè)壁凹凸槽或孔及螺紋結(jié)構(gòu)選擇合適的側(cè)抽機(jī)構(gòu)。（6）頂出機(jī)構(gòu)的確定：定模動(dòng)模分型后，側(cè)抽芯也完成了抽芯動(dòng)作。塑件落在動(dòng)模上，且垂直面上已完全清除了平行方向上的障，礙，折實(shí)頂出機(jī)構(gòu)在注射機(jī)頂桿的驅(qū)動(dòng)下將成型塑件從動(dòng)模中頂出。（7）確定溫度調(diào)節(jié)方式：溫度的控制直接影響了塑件成型的尺寸、質(zhì)量、外觀和效率，所以每個(gè)模具都必須盡可能好的設(shè)計(jì)溫度控制部分，為了取得較好的冷卻效果，對(duì)冷卻回路應(yīng)由良好的布局，如冷卻回路的位置、尺寸形狀等，并預(yù)先考慮流出足夠的冷卻水路的安裝空間。（8）確定主要結(jié)構(gòu)件的尺寸：通過(guò)以上問(wèn)題的初步確定，即可勾畫出模體的輪廓，這時(shí)應(yīng)確定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的導(dǎo)柱及頂出系統(tǒng)的復(fù)位以及必要的先復(fù)位等的結(jié)構(gòu)形式和安裝位置，以及各組合部分的連接形式及所必須的支承板、支承塊等。1.2.6 對(duì)零件進(jìn)行造型設(shè)計(jì)并繪制工程圖裝配草圖繪制完成后，就應(yīng)開(kāi)始對(duì)各零件做詳細(xì)的造型設(shè)計(jì)。工程圖盡量按1：1的比例畫出，因?yàn)檫@樣比較直觀，容易發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，如果需要放大或縮小，必須嚴(yán)格按比例畫出。按制圖規(guī)劃，正確標(biāo)出尺寸、公差、行位公差其表面粗糙度等。最后，對(duì)模具進(jìn)行裝配并繪制裝配圖，編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。主要零件繪制完成，對(duì)裝配草圖的自我檢驗(yàn)和審定。即已存在的問(wèn)題會(huì)充分暴露出來(lái)，經(jīng)過(guò)改正修訂后，描清并正式編號(hào)，標(biāo)出模體的外輪廓尺寸以及模具的定位和安裝尺寸。1.3 課程任務(wù)要求本課題的任務(wù)內(nèi)容是要求設(shè)計(jì)一副帶內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的注射模，以此為基礎(chǔ)，完成模具制造的工藝設(shè)計(jì)。并繪制CAD三維造型設(shè)計(jì)。帶內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)注射模要求一模一腔，并自動(dòng)脫凝料。完成該注射模具裝配圖設(shè)計(jì)，全部零件圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，模具成型零件CAD三維造型設(shè)計(jì)，以及完成該注射模具的制造工藝設(shè)計(jì)。2 方案與設(shè)計(jì)根據(jù)帶內(nèi)側(cè)抽芯零件（薄板零件）機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)我選擇了斜導(dǎo)桿抽芯機(jī)構(gòu)。選擇的薄板零件是一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的零件，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于薄板零件內(nèi)部有凹槽，不能直接推出，成型模具需要采用內(nèi)側(cè)抽芯的成型結(jié)構(gòu)，所以符合此次題刻設(shè)計(jì)要求。根據(jù)查找的各方面資料12，開(kāi)始選擇了斜滑塊抽芯和斜導(dǎo)桿抽芯機(jī)構(gòu)兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。在比較之后，前者適合抽芯力較大的場(chǎng)合，后者更符合薄板零件的要求，此處的抽芯力較小。所以我采用了斜導(dǎo)桿內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)注射模具。斜導(dǎo)桿方案如圖2.1：設(shè)計(jì)時(shí)要注射斜導(dǎo)桿座的位置關(guān)系，斜導(dǎo)桿的旋轉(zhuǎn)的位置，旋轉(zhuǎn)的角度，零件要完成脫模的同時(shí)，斜導(dǎo)桿與支撐板，型芯之間還不發(fā)生干涉。圖2.1 裝配草圖3 帶內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)注射模的詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程3.1 注射成型的準(zhǔn)備3.1.1 注射成型工藝簡(jiǎn)介注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注塑機(jī)的料斗送入高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流狀態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動(dòng)下，以很大的流速通過(guò)機(jī)筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的保壓冷卻以后，開(kāi)啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。一般分為三個(gè)階段的工作。圖3.1 注塑成型壓力時(shí)間曲線（1）物料準(zhǔn)備；成型前應(yīng)對(duì)物料的外觀色澤、顆粒情況，有無(wú)雜質(zhì)等進(jìn)行檢驗(yàn)，并測(cè)試其熱穩(wěn)定性，流動(dòng)性和收縮率等指標(biāo)。對(duì)于吸濕性強(qiáng)的塑料，應(yīng)根據(jù)注射成型工藝允許的含水量進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，若有嵌件，還要知道嵌件的熱膨脹系數(shù)，對(duì)模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，以避免收縮應(yīng)力和裂紋，有的塑料制品還需要選用脫模劑，以利于脫模。（2）注塑過(guò)程；塑料在料筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，進(jìn)入模腔內(nèi)的流動(dòng)可分為注射，保壓，倒流和冷卻四個(gè)階段，注塑過(guò)程可以用如圖所示3.1所示。圖中T0代表螺桿或柱塞開(kāi)始注射熔體的時(shí)刻；當(dāng)模腔充滿熔體（T=T1）時(shí)，熔體壓力迅速上升，達(dá)到最大值P0。從時(shí)間T1到T2，塑料仍處于螺桿（或柱塞）的壓力下，熔體會(huì)繼續(xù)流入模腔內(nèi)以彌補(bǔ)因冷卻收縮而產(chǎn)生的空隙。由于塑料仍在流動(dòng)，而溫度又在不斷下降，定向分子（分子鏈的一端在模腔壁固化，另一端沿流動(dòng)方向排列）容易被凝結(jié)，所以這一階段是大分子定向形成的主要階段。這一階段的時(shí)間越長(zhǎng)，分子定向的程度越高。從螺桿開(kāi)始后退到結(jié)束（時(shí)間從T2到T3），由于模腔內(nèi)的壓力比流道內(nèi)高，會(huì)發(fā)生熔體倒流，從而使模腔內(nèi)的壓力迅速下降。倒流一直進(jìn)行到澆口處熔體凝結(jié)時(shí)為止。其中，塑料凝結(jié)時(shí)的壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素。（3）制件后處理；由于成型過(guò)程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流動(dòng)非常復(fù)雜，再加上流動(dòng)前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同，制件內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的結(jié)晶、取向和收縮，導(dǎo)致制件內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)晶、取向和收縮應(yīng)力，脫模后除引起時(shí)效變形外，還會(huì)使制件的力學(xué)性能，光學(xué)性能及表觀質(zhì)量變壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)開(kāi)裂。故有的塑件需要進(jìn)行后處理，常用的后處理方法有退火和調(diào)濕兩種。（4）退火是為了消除或降低制件成型后的殘余應(yīng)力，此外，退火還可以對(duì)制件進(jìn)行解除取向，并降低制件硬度和提高韌性，溫度一般在塑件使用溫度以上的1020至熱變形溫度以下1020之間；調(diào)濕處理是一種調(diào)整制件含水量的后處理工序，主要用于吸濕性很強(qiáng)、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件.調(diào)濕處理所用的加熱介質(zhì)一般為沸水或醋酸鉀溶液（沸點(diǎn)為121，加熱溫度為100121，保溫時(shí)間與制件厚度有關(guān)，通常取2小時(shí)9小時(shí)。3.1.2注射成型工藝（1）溫度：注塑成型過(guò)程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā)生“流涎現(xiàn)象”；模具溫度一般通過(guò)冷卻系統(tǒng)來(lái)控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應(yīng)避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。（2）壓力：注射成型過(guò)程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。注射壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動(dòng)的阻力，提供充模速度及對(duì)熔料進(jìn)行壓實(shí)等。保壓力的大小取決于模具對(duì)熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關(guān)。對(duì)于像PS流動(dòng)性好的料，保壓力應(yīng)該小些，以避免產(chǎn)生飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。背壓力是指注塑機(jī)螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所受到的壓力，背壓力除了可驅(qū)除物料中的空氣，提高熔體密實(shí)程度之外，還可以使熔體內(nèi)壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時(shí)的剪切作用增強(qiáng)，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，背壓的使用范圍約為3.4Mpa27.5Mpa。（3）時(shí)間：完成一次注塑成型過(guò)程所需要的時(shí)間稱為成型周期。包括注射時(shí)間，保壓時(shí)間，冷卻時(shí)間，其他時(shí)間（開(kāi)模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等），在保證塑件質(zhì)量的前提下盡量減小成型周期的各段時(shí)間，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是注射時(shí)間和冷卻時(shí)間，在實(shí)際生產(chǎn)中注射時(shí)間一般為3 s5 s，保壓時(shí)間一般為20 s120 s，冷卻時(shí)間一般為30 s120 s（這三個(gè)時(shí)間都是根據(jù)塑件的質(zhì)量來(lái)決定的，質(zhì)量越大則相應(yīng)的時(shí)間越長(zhǎng)）?？梢猿醪酱_定成型工藝參數(shù)，因?yàn)楦鱾€(gè)推薦值有差別，而且有的與實(shí)際注塑成型時(shí)的參數(shù)設(shè)置也不一致，結(jié)合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數(shù)3.2 注射機(jī)的選擇3.2.1 注射機(jī)分類（1）注射機(jī)按外形特征可分為立式、臥式、直角式三種13。（a）立式注射機(jī)：注射裝置與鎖模機(jī)構(gòu)的軸線呈一直線垂直排列。優(yōu)點(diǎn)：占地少，模具拆裝方便，易于安放嵌件。缺點(diǎn)：重心高，加料困難；推出的塑件要由手工取出，不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，容積較小。（b）臥式注射機(jī)：注射裝置與鎖模裝置的軸線呈一直線水平排列，使用廣泛。優(yōu)點(diǎn)：重心低，穩(wěn)定；加料、操作及維修方便；塑件可自行脫落，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。缺點(diǎn)：模具安裝麻煩，嵌件安放不穩(wěn)，機(jī)器占地較大。（c）角式注射機(jī)注射裝置與鎖模裝置的軸線相互垂直排列。優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)介于立式注射機(jī)和臥式注射機(jī)之間。特別適用于成形中心不允許有澆口痕跡的平面塑件。（2）注射機(jī)按塑料在料筒的塑化方式不同可分為柱塞式注射機(jī)和螺桿式注射機(jī)。（a）柱塞式注射機(jī)：注射柱塞直徑為20mm100mm的金屬圓桿，當(dāng)其后退時(shí)物料自料斗定量地落入料筒內(nèi)，柱塞前進(jìn)，原料通過(guò)料筒與分流梭的腔內(nèi)，將塑料分成薄片，均勻加熱，并在剪切作用下塑料進(jìn)一步混合和塑化，并完成注射。多為立式注射機(jī)，注射量小于30g60g，不易成形流動(dòng)性差、熱敏性強(qiáng)的塑料。（b）螺桿式注射機(jī)：螺桿在料筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，將料斗內(nèi)的塑料卷人，逐漸壓實(shí)、排氣和塑化，將塑料熔體推向料筒的前端，積存在料筒頂部和噴嘴之間，螺桿本身受熔體的壓力而緩慢后退。當(dāng)積存的熔體達(dá)到預(yù)定的注射量時(shí)，螺桿停止轉(zhuǎn)動(dòng)，在液壓缸的推動(dòng)下，將熔體注入模具。臥式注射機(jī)多為螺桿式。目前，在注射機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)中，有用注射量為主參數(shù)的，也有用合模力為主參數(shù)的，但大多以注射量合模力來(lái)表示注射機(jī)的主要特征。國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)主要有輕工部標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械部標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。注射機(jī)型號(hào)中的字母S表示塑料機(jī)械，Z表示注射機(jī)，X表示成形，Y表示螺桿式（無(wú)Y表示柱塞式）等。3.2.2 注射機(jī)的選用注射機(jī)的選用包括兩方面的內(nèi)容：一是確定注射機(jī)的型號(hào)，使塑料、塑件、注射模及注射工藝等所要求的注射機(jī)的規(guī)格參數(shù)在所選注射機(jī)的規(guī)格參數(shù)可調(diào)的范圍內(nèi)；一是調(diào)整注射機(jī)的技術(shù)參數(shù)至所需要的參數(shù)。（1）注射機(jī)類型的選擇：根據(jù)塑料的品種、塑件的結(jié)構(gòu)、成形方法、生產(chǎn)批量、現(xiàn)有設(shè)備及注射工藝等進(jìn)行選擇。（2）注射機(jī)規(guī)格的初選：根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)和注射模的大小，先預(yù)選注射機(jī)的型號(hào)，之后要進(jìn)行以下的校核。（3）注射機(jī)參數(shù)的校核：（a）最大注射量的校核塑件連同凝料在內(nèi)的質(zhì)量一般不應(yīng)大于注射機(jī)公稱注射量的80%，注射機(jī)多以公稱容量來(lái)表示。（b）注射壓力的校核注射機(jī)的公稱注射壓力要大于成形的壓力。（c）鎖模力的校核由于高壓塑料熔體充滿型腔時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)沿注射機(jī)軸向的很大的推力，這個(gè)力應(yīng)小于注射機(jī)的公稱鎖模力，否則將產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。（d）安裝部分的尺寸校核應(yīng)校核的尺寸包括噴嘴、定位圈、最大模厚、最小模厚及模板上的螺孔。注射機(jī)的噴嘴頭部的球面半徑R1應(yīng)與模具主流道始端的球面半徑R2吻合，以免高壓熔體從狹縫處溢出。R2一般應(yīng)比R1大1mm2mm，否則主流道內(nèi)的塑料凝料無(wú)法脫出。為了使模具的主流道的中心線與注射機(jī)噴嘴的中心線相重合，模具定模板上的定位圈或主流道襯套與定位圈的整體式結(jié)構(gòu)的外尺寸d應(yīng)與注射機(jī)固定模板上的定位孔呈較松動(dòng)的間隙配合。注射模具的動(dòng)模板、定模板應(yīng)分別與注射機(jī)動(dòng)模板、定模板上的螺孔相適應(yīng)。模具在注射機(jī)上的安裝方法有螺栓固定和壓板固定。注射機(jī)的開(kāi)模行程是有限制的，塑件從模具中取出時(shí)所需的開(kāi)模距離必須小于注射機(jī)的最大開(kāi)模距離，否則塑件無(wú)法從模具中取出。開(kāi)模距離一般可分為兩種情況：一是當(dāng)注射機(jī)采用液壓機(jī)械聯(lián)合作用的鎖模機(jī)構(gòu)時(shí)，最大開(kāi)模行程由連桿機(jī)構(gòu)的最大行程決定，并不受模具厚度的影響即注射機(jī)最大開(kāi)模行程與模具厚度無(wú)關(guān)；二是當(dāng)注射機(jī)采用液壓機(jī)械聯(lián)合作用的鎖模機(jī)構(gòu)時(shí)，最大開(kāi)模行程由連桿機(jī)構(gòu)的最大行程決定，并受模具厚度的影響即注射機(jī)最大開(kāi)模行程與模具厚度有關(guān)。3.2.3 選擇注塑機(jī)（1）由公稱注射量選定注射機(jī)由注射量選定注射機(jī).由PRO/E建模分析得（材料密度取=1.054g/cm3）：總體積V=15.18cm3；總質(zhì)量M=20.55g；流道凝料V=0.5V(流道凝料的體積（質(zhì)量）是個(gè)未知數(shù)，根據(jù)手冊(cè)取0.5V（0.5M）來(lái)估算，塑件越大則比例可以取的越?。粚?shí)際注射量為：V實(shí)=15.181.5=22.77cm3；實(shí)際注射質(zhì)量為M實(shí)=1.5M=20.551.5=30.83g；根據(jù)實(shí)際注射量應(yīng)小于0.8倍公稱注射量原則，即：0.8V公V實(shí)V公=V實(shí)/0.8=22.770.8=28.46cm3（2）一次成型的塑料重量（塑件與流道凝料之和）應(yīng)在注塑機(jī)理論注射量的10%80%之間；既能保證制品質(zhì)量，又可充分發(fā)揮設(shè)備的能力，則選50%80%為最佳。（3）塑件的形狀較復(fù)雜，壁厚不均，也無(wú)特別高的精度要求，但是塑件的材料為PS，粘度為中等，一般選用的壓力為100Mpa140Mpa，PS的注射壓力在60Mpa100Mpa。塑件的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，取P=80Mpa（a）塑件的投影面積計(jì)算A=44X44=19.36cm2（b）型腔的壓力計(jì)算P腔=2/3P=53.3Mpa（c）鎖模力的計(jì)算F=AP腔=41.32X53.3=22X104N根據(jù)計(jì)算，初選柱塞式注射機(jī)：XS-Z-60。3.2.4 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核和最終選擇（1）模具閉合高度的校核安裝模具的高度應(yīng)滿足：HminHHmax設(shè)計(jì)模具高度為：H總=237mm由于XS-Z-60型注射機(jī)所允許模具的最小厚度為Hmin70mm，最大厚度為Hmax200mm，所以，模具閉合高度不能滿足安裝要求。改選XS-ZY-125型，最大裝模高度Hmax=300mm，最小裝模高度Hmin=200mm，H總=237mm介于二者之間，滿足模具厚度安裝要求。XS-ZY-125型注射機(jī)的主要參數(shù)：額定注射量125cm3；螺桿直徑42mm；注射壓力120Mpa；注射行程115mm；注射方式，螺桿式；鎖模力900KN；最大成型面積320；最大開(kāi)合模行程300mm，模具最小厚度200mm；噴嘴圓弧半徑R12mm；噴嘴孔直徑4mm；頂出形式，兩側(cè)設(shè)有頂桿，機(jī)械頂出。3.2.5 模具開(kāi)模行程校核模具開(kāi)模行程應(yīng)滿足：SmSz其中：Sz為最大開(kāi)模行程，查注射機(jī)XS-ZY-125型Sz=300mm，Sm為模具的開(kāi)模行程；Sm=塑件的高度+澆注系統(tǒng)的高度+頂件的頂出高度+（510）mm=10+50+9+9=78mm可見(jiàn)：SmSz，XS-ZY-125滿足其開(kāi)模行程3.2.6注射機(jī)的參數(shù)校核根據(jù)以上計(jì)算，澆注系統(tǒng)的體積為V型=19.5cm3（1）最大注射量的校核計(jì)算校核式：（0.80.85）V公V型其中：V型=19.5cm3（0.80.85）V公=0.8X125=100cm3可見(jiàn)：滿足校核式，即所設(shè)計(jì)模具注射量滿足XS-ZY-125最大注射量要求。（2）注射機(jī)壓力的校核P機(jī)P塑 P機(jī)注射機(jī)的最大注射壓力，Mpa或N/cm3P塑成型塑件所需的注射壓力，Mpa或N/cm3一般PS取100140Mpa，XS-ZY-125注射機(jī)的最大注射壓力P機(jī)=150Mpa，可見(jiàn)XS-ZY-125注射機(jī)滿足PS注射壓力的要求。綜合驗(yàn)證，XS-ZY-125型注射機(jī)完全能滿足此模具的注射要求注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。3.3 注射模具分型面的選擇3.3.1 分型面的基本形式分型面的形式由塑料的具體情況而定，但大體上有平面式分型面、階梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面14。3.3.2 分型面的選擇原則 （1）便于塑件脫模；（2）在開(kāi)模時(shí)盡量使塑件留在動(dòng)模；（3）外觀不遭到損壞；（4）有利于排氣和模具的加工方便；（5）有利于塑件分型和抽芯動(dòng)作；3.3.3 分型面的選擇根據(jù)對(duì)塑件的模型和分型面選擇的基本原則?，F(xiàn)選擇A-A為分型面。如圖3.1。圖3.1 分型面3.4 型腔數(shù)目的確定注塑模的型腔數(shù)目，可以是一模一腔，也可以是一模多腔，在型腔數(shù)目的確定時(shí)主要考慮以下幾個(gè)有關(guān)因素：（1）塑件的尺寸精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成型的生產(chǎn)效益；（4）模具制造難度。我的畢業(yè)設(shè)計(jì)要求我設(shè)計(jì)一副一模一腔的，所以根據(jù)要求，設(shè)計(jì)一模一腔的，滿足小批量生產(chǎn)。3.5 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)噴嘴開(kāi)始到型腔入口為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質(zhì)，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內(nèi)在和外表質(zhì)量，它的布置和安排影響著成型的難易程度和模具設(shè)計(jì)及加工的復(fù)雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容之一。分析：由于一模一腔，將澆注系統(tǒng)設(shè)在塑件中央，如果采用輪輻澆口，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，但需要修剪澆口，如不慎，會(huì)損傷塑件孔壁；若采用點(diǎn)澆口，不但避免塑件側(cè)壁因修剪澆口而損傷，而且澆口能自動(dòng)切斷，模具結(jié)構(gòu)也不算太復(fù)雜，提高了經(jīng)濟(jì)效益。3.5.1 主流道主流道是連接注塑機(jī)的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注塑機(jī)的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時(shí)也改善料流的速度，因?yàn)橐妥⑺軝C(jī)相配，所以其尺寸與注塑機(jī)有關(guān)，查表得知XS-ZY-125型注射機(jī)的噴嘴孔直徑d0=4mm、噴嘴球半徑R0=12mm，故取模具澆口套主流道小端直徑為：d=d0+0.5=4+0.5=4.5mm，模具澆口套主流道球面半徑為：R=R0+（12）=12+2=14mm，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，錐度取4。由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨(dú)加工和熱處理。主流道澆口套一般采用碳素工具鋼如T8A、T10A等材料制造，熱處理淬火硬度53HRC57HRC。設(shè)計(jì)方案：（1）形狀：圓錐形；（2）錐角；34（3）內(nèi)壁粗糙度為Ra=0.8；（4）主流道大端角，r=1mm；（5）噴嘴球的半徑r=12，則凹坑的球面半徑R=12；（6）凹坑深度：3；噴嘴孔徑d=4；小端直徑D=4.5；大端直徑為6（7）主流道長(zhǎng)度取35；設(shè)計(jì)見(jiàn)圖3.2：圖3.2 澆口套3.5.2 澆口澆口是連接分流道與型腔的一段細(xì)短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的形狀，數(shù)量，尺寸和位置對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大，澆口的主要作用有兩個(gè)，一是塑料熔體流經(jīng)的通道，二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。澆口的類型有很多，有點(diǎn)澆口，側(cè)澆口，直接澆口，潛伏式澆口等，各澆口的應(yīng)用和尺寸按塑件的形狀和尺寸而定。此處設(shè)計(jì)要求薄板零件利于脫模，所以采用點(diǎn)澆口形式。針點(diǎn)澆口：優(yōu)點(diǎn)：澆口位置選擇自由度大，澆口能與膠件自行分離，澆口痕跡小，澆口位置附近應(yīng)力小。缺點(diǎn)：注射壓力較大，一般須采用三板模結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。設(shè)計(jì)參數(shù)：澆口直徑d一般為（0.81.5）mm，澆口長(zhǎng)度L為（0.81.2）mm。為了便于澆口齊根拉斷，應(yīng)該給澆口做一錐度a，大小1520左右；澆口與流道相接處圓弧R1連接，使針點(diǎn)澆口拉斷時(shí)不致?lián)p傷膠件，R2為（1.52.0）mm，R3為（2.53.0）mm，深度h=（0.60.8）mm。應(yīng)用：常應(yīng)用于較大的面、底殼，合理地分配澆口有助于減少流動(dòng)路徑的長(zhǎng)度，獲得理想的熔接痕分布；也可用于長(zhǎng)桶形的膠件，以改善排氣。3.6 標(biāo)注模架的選擇3.6.1 根據(jù)注射機(jī)選擇相應(yīng)的模具架通過(guò)相關(guān)計(jì)算：定模由兩塊模板組成，動(dòng)模由兩塊模板組成；采用推桿推出制件；定模座板厚30mm，支承板厚32mm，墊塊厚80mm，動(dòng)模板厚25mm。注塑模模架國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，即GB/T125561990塑料注射模中小型模架及其技術(shù)條件和GB/T125551990塑料注射模大型模架。前者適用于模板尺寸為BL560mm900mm；后者的模板尺寸BL為（630mm630mm）（1250mm2000mm）。由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在在全國(guó)的部分地區(qū)形成了自己的標(biāo)準(zhǔn)，該設(shè)計(jì)采用龍記標(biāo)準(zhǔn)模架。（1）模仁尺寸的確定因?yàn)椴捎玫氖钦w式凹模和整體式凸模，所以模仁的大小可以任意制定，模仁所承受的力最終是傳遞到凸、凹模上，從節(jié)約材料和見(jiàn)效模具尺寸出發(fā)，模仁的值取的越小越好，但實(shí)際中因?yàn)橐紤]冷卻因素，又因?yàn)榻?jīng)過(guò)模仁的冷卻系統(tǒng)比經(jīng)過(guò)模仁外部的冷卻系統(tǒng)效率高，所以為了給冷卻系統(tǒng)留有足夠的空間，該設(shè)計(jì)取模仁的大小為250250mm。（3）模具高度尺寸的確定安裝模具的高度應(yīng)滿足：HminHHmax，設(shè)計(jì)模具高度為：H總=237mm由于XS-Z-60型注射機(jī)所允許模具的最小厚度為70mm，最大厚度為200mm，所以，模具閉合高度不能滿足安裝要求。改選XS-ZY-125型，最大裝模高度Hmax=300mm，最小裝模高度Hmin=200mm，H總=237mm介于二者之間，滿足模具厚度安裝要求。3.6.2 模具材料的確定現(xiàn)有的模具模架已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，所以在模具材料的選擇時(shí)主要是根據(jù)制品的特性和使用要求選擇合理的型腔和型芯材料.如何合理的選擇模具鋼，是關(guān)系到模具質(zhì)量的前提條件，如果選材不當(dāng)，則所有的精密加工所投入的工時(shí)，設(shè)備費(fèi)用將浪費(fèi)。在選擇模具鋼時(shí)，首先必須考慮材料的使用性能和工藝性能，從使用性能考慮：硬度是主要指標(biāo)之一，模具在高應(yīng)力作用下欲保持尺寸不變，必須有足夠的硬度，當(dāng)承受沖擊載荷時(shí)還要考慮折斷，崩刃問(wèn)題，所以韌性也是一重要指標(biāo)，耐磨性是決定模具壽命的重要因素，從PS特性看，這三項(xiàng)指標(biāo)是必須要滿足的，此外還有紅硬性，抗壓屈服強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度和熱疲勞能力的指標(biāo)。從工藝性能考慮：要熱加工工藝好，加工溫度范圍寬，冷加工性能如切削，銑削，拋光等加工性能好，此外還要考慮淬透性和淬硬性，熱處理變形和氧化脫碳等性能.另外從經(jīng)濟(jì)考慮，要求材料來(lái)源廣，價(jià)格低。查手冊(cè)選擇模仁的材料是45鋼屬中碳鋼，該鋼機(jī)械加工性能較好，經(jīng)熱處理（淬火及回火）后，具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，拋光性能，較高的強(qiáng)度和耐磨性，適于制造承受高負(fù)荷，高耐磨及在腐蝕介質(zhì)作用下的塑料模具，透明塑料制品模具等。3.7 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種類型。導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的開(kāi)合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。錐面定位機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的精密對(duì)中定位。導(dǎo)柱：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長(zhǎng)的導(dǎo)柱應(yīng)開(kāi)設(shè)油槽，內(nèi)存潤(rùn)滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對(duì)于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。設(shè)計(jì)導(dǎo)柱和導(dǎo)套需要注意的事項(xiàng)有：（1）合理布置導(dǎo)柱的位置，導(dǎo)柱中心至模具外緣至少應(yīng)有一個(gè)導(dǎo)柱直徑的厚度；導(dǎo)柱不應(yīng)設(shè)在矩形模具四角的危險(xiǎn)斷面上。通常設(shè)在長(zhǎng)邊離中心線的1/3處最為安全。導(dǎo)柱布置方式常采用等徑不對(duì)稱布置，或不等直徑對(duì)稱布置。（2）導(dǎo)柱工作部分長(zhǎng)度應(yīng)比型芯端面高出68mm，以確保其導(dǎo)向與引導(dǎo)作用。（3）導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度時(shí)可采取更低的配合要求；導(dǎo)柱固定部分配合精度采用H7/k6；導(dǎo)套外徑的配合精度采取H7/k6。配合長(zhǎng)度通常取配合直徑的1.52倍，其余部分可以擴(kuò)孔，以減小摩擦，降低加工難度。（4）導(dǎo)柱可以設(shè)置在動(dòng)?；蚨?，設(shè)在動(dòng)模一邊可以保護(hù)型芯不受損壞，設(shè)在定模一邊有利于塑件脫模。3.8 頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì)注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準(zhǔn)確無(wú)誤地從模具的凹?；蛐托旧厦摮觯瓿擅摮鏊芗难b置稱為脫模機(jī)構(gòu)，也稱頂出機(jī)構(gòu)。脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般遵循以下原則：（1）塑件滯留于動(dòng)模邊，以便借助于開(kāi)模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作。（2）由于塑件收縮時(shí)包緊型芯，因此推出力作用點(diǎn)盡量靠近型芯，同時(shí)推出力應(yīng)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大的部位。（3）結(jié)構(gòu)合理可靠，便于制造和維護(hù)。本設(shè)計(jì)使用簡(jiǎn)單的推桿脫模機(jī)構(gòu)，因?yàn)樵撍芗姆中兔婧?jiǎn)單，結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，采用推簡(jiǎn)單的脫模機(jī)構(gòu)可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，給制造和維護(hù)帶來(lái)方便。在對(duì)脫模機(jī)構(gòu)做說(shuō)明之前，需要對(duì)脫模力做個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算。3.8.1 推桿脫模機(jī)構(gòu)推桿脫模機(jī)構(gòu)是最簡(jiǎn)單、最常用的一種形式，具有制造簡(jiǎn)單、更換方便、推出效果好等特點(diǎn)。推桿直接與塑件接觸，開(kāi)模后將塑件推出。推桿的截面形狀；可分為圓形，方形或橢圓形等其它形狀，根據(jù)塑件的推出部位而定，最常用的截面形狀為圓形；推桿又分為普通推桿和成型推桿兩種，前者只是起到將塑件推出的作用，后者不僅如此還能參與局部成型，所以，推桿的使用是非常靈活的。（1）推桿尺寸計(jì)算：本設(shè)計(jì)采用的是推桿推出，在求出脫模力的前提下可以對(duì)推桿做出初步的直徑預(yù)算并進(jìn)行強(qiáng)度校核。本設(shè)計(jì)采用的是圓形推桿，圓形推桿的直徑由歐拉公式簡(jiǎn)化為：d=k（L2Qe/nE）1/4=1.5X（1112X5226.9/4X2.0X105）1/4=2.37mm其中：d推桿直徑；n推桿的數(shù)量，n取2，L推桿長(zhǎng)度（參考模架尺寸，估取L=111mm）；E推桿材料的彈性模量，取E=2.1105MPak安全系數(shù)，取k=1.5； Qe總的脫模力，Qe=5226.9（N）。實(shí)際推桿尺寸直徑為3mm。但為了安全起見(jiàn)，再對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核，強(qiáng)度校核公式為：d（4Qe/n壓）1/2=（4X5226.9/6X3.14X150）1/2=2.7mm滿足強(qiáng)度要求。壓推桿材料的許用壓應(yīng)力，壓=150Mpa。（2）推桿的固定形式：推桿的固定形式有多種，但最常用的是推桿在固定板中的形式，此外還有螺釘緊固等形式。（3）推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向：當(dāng)推桿較細(xì)或推桿數(shù)量較多時(shí)，為了防止因塑件反阻力不均勻而導(dǎo)致推桿固定板扭曲或傾斜折斷推桿或發(fā)生運(yùn)動(dòng)卡滯現(xiàn)象，需要在推出機(jī)構(gòu)中設(shè)置導(dǎo)向零件，一般稱為推板導(dǎo)柱。（4）推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位：脫模機(jī)構(gòu)完成塑件的頂出后，為進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)必須回復(fù)到初始位置，目前常用的復(fù)位形式主要有復(fù)位桿復(fù)位和彈簧復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)，彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)是一種最簡(jiǎn)單的復(fù)位方式。推出時(shí)彈簧被壓縮，而合模時(shí)彈簧的回力就將推出機(jī)構(gòu)復(fù)位。（5）推桿與模體的配合：推桿和模體的配合性質(zhì)一般為H8/f7或H7/f7，配合間隙值以熔料不溢料為標(biāo)準(zhǔn)。3.9 成型零件工作尺寸的計(jì)算成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構(gòu)成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影響塑件的精度。成型零件工作尺寸計(jì)算方法一般有兩種：一種是平均值法，即按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進(jìn)行計(jì)算；另一種是按極限收縮率、極限制造公差和磨損量進(jìn)行計(jì)算；前一種方法簡(jiǎn)便，但不適合精密塑件的模具設(shè)計(jì)，后一種復(fù)雜，但能較好的保證尺寸精度。本設(shè)計(jì)采用平均值法。（1）平均收縮率計(jì)算型腔尺寸PS的收縮率一般為0.3%0.8%,從而得出ABS的平均收縮率為0.6%。徑向尺寸PS的一般精度等級(jí)為6級(jí)。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。又由于塑件的寬度=44.00，所以查表得：=0.45按照平均收縮率計(jì)算凹模徑向尺寸公式：式中LM凹模的徑向尺寸，mmScp塑料的平均收縮率，%Ls塑件徑向公稱尺寸，塑件公差值，z凹模制造公差，已知Ls =44.00Scp =0.006=0.45所以：z=/3=0.15LM=44.00+440.006-3/40.45+0.21=44.815mm深度尺寸PS的一般精度等級(jí)為6級(jí)。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。又由于塑件的深度尺寸Hs =15.00，所以查表得=0.40按照平均收縮率計(jì)算凹模深度尺寸公式：式中HM凹模的深度尺寸，Scp塑料的平均收縮率，%Hs塑件高度公稱尺寸，塑件公差值，z凹模深度制造公差，已知Hs =10.00Scp =0.006=0.40所以z=/3=0.13HM=(1+0.006)10-2/30.40+0.13=10.45mm（2）按平均收縮率計(jì)算組合型芯尺寸徑向尺寸PS的一般精度等級(jí)為6級(jí)。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。所以L=44，所以查表得：=0.37按照平均收縮率計(jì)算型芯徑向尺寸公式式中LM組合型芯的徑向尺寸，Scp塑料的平均收縮率，%Ls塑件徑向公稱尺寸，塑件公差值，z組合型芯制造公差，已知Ls =44.00Scp =0.006=0.37所以z =/3=0.12高度尺寸PS的一般精度等級(jí)為6級(jí)。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。又由于塑件的深度尺寸Hs=10.00-3.00=7.00，所以查表得A：=0.36按照平均收縮率計(jì)算組合型芯高度尺寸公式式中HM型芯高度尺寸，Scp塑料的平均收縮率，%Hs塑件孔深度公稱尺寸，塑件公差值，z組合型芯高度制造公差，已知Hs =10.00Scp =0.006=0.36所以：z =/3=0.123.10 排氣系統(tǒng)在塑料熔體填充注射模腔過(guò)程中，模腔內(nèi)除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而形成的水蒸汽，塑料局部分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，塑料助劑揮發(fā)（或化學(xué)反應(yīng)）所產(chǎn)生的氣體以及熱固性塑料交聯(lián)硬化釋放的氣體等；這些氣體如果不能被熔融塑料順利地排出模腔，將在制件上形成氣孔，接縫，表面輪廓不清，不能完全充滿型腔，同時(shí)，還會(huì)因?yàn)闅怏w被壓縮而產(chǎn)生的高溫灼傷制件，使之產(chǎn)生焦痕，色澤不佳等缺陷。模具的排氣可以利用排氣槽排氣，分型面排氣，利用型芯，推桿，鑲件等的間隙排氣。PS料推薦的排氣槽深度為0.02。3.10.1 排氣設(shè)計(jì)原則通常，選擇排氣槽的開(kāi)設(shè)位置時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：（1）排氣口不能正對(duì)操作者，以防熔料噴出而發(fā)生工傷事故；（2）最好開(kāi)設(shè)在分型面上，如果產(chǎn)生飛邊易隨塑件脫出；（3）最好設(shè)在凹模上，以便于模具加工和清模方便；（4）開(kāi)設(shè)在塑料熔體最后才能填充的模腔部位，如流道或冷料穴的終端；（5）開(kāi)設(shè)在靠近嵌件和制件壁最薄處，因?yàn)檫@樣的部位最容易形成熔接痕；（6）若型腔最后充滿部位不在分型面上，其附近又無(wú)可供排氣的推桿或活動(dòng)的型心時(shí)，可在型腔相應(yīng)部位鑲嵌燒結(jié)的多孔金屬塊，以供排氣；（7）高速注射薄壁型制件時(shí)，排氣槽設(shè)在澆口附近，可使氣體連續(xù)排出；若制件具有高深的型腔，那么在脫模時(shí)需要對(duì)模具設(shè)置引氣系統(tǒng)，那是因?yàn)橹萍砻媾c型心表面之間在脫模過(guò)程中形成真空，難于脫模，制件容易變形或損壞。熱固性塑料制件在型腔內(nèi)的收縮小，特別是不采用鑲拼結(jié)構(gòu)的深型腔，在開(kāi)模時(shí)空氣無(wú)法進(jìn)入型腔與制件之間，使制件附粘在型腔的情況比熱塑性制件更甚，因此，必須引入引氣系統(tǒng)。3.10.2 推桿、鑲件排氣功能的證明由上面我們知道，推桿和型芯的公差配合取H8/f7，屬于間隙配合，現(xiàn)在計(jì)算這個(gè)配合的極限間隙。推桿外徑為3mm，所以計(jì)算3H8/f7。3H8/f7的極限偏差查表求得：基本尺寸3的標(biāo)準(zhǔn)公差I(lǐng)T8=18m，IT7=12m?？住⑤S的上、下偏差為：基準(zhǔn)孔H8EI=0；ES=EI+IT8=0+18=18m基準(zhǔn)軸f7es=10；ei=esIT7=1012=22m孔、軸的極限偏差分別為：3H8/f74H8/f7的極限間隙為：Xmax=ESei=18（22）=40mXmin=EIes=0（10）=10m從計(jì)算結(jié)果看，間隙在0.010.04mm之間。相比排氣槽的深度0.02，似乎推桿能更好的排氣，這也說(shuō)明了，增加推桿和鑲件等可以有利于型腔的排氣。3.11 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在注塑成型過(guò)程中，模具的溫度直接影響到塑件成型的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具的溫度要求也不同。流動(dòng)性差的塑料如PC，POM等，要求模具溫度高，溫度過(guò)低會(huì)影響塑料的流動(dòng)，增大流動(dòng)剪切力，使塑件內(nèi)應(yīng)力增大，出現(xiàn)冷流痕，銀絲，注不滿等缺陷。普通的模具通入常溫的水進(jìn)行冷卻，通過(guò)調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度，為了縮短成型周期，還可以把常溫的水降低溫度后再通入模內(nèi)，可以提高成型效率。對(duì)于高熔點(diǎn)，流動(dòng)性差的塑料，流動(dòng)距離長(zhǎng)的制件，為了防止填充不足，有時(shí)也在水管中通入溫水把模具加熱。PS推薦的成型溫度為170280，模具溫度為2070。3.12 斜導(dǎo)桿設(shè)計(jì)3.12.1 斜導(dǎo)桿斜導(dǎo)桿傾斜角的確定，斜導(dǎo)桿軸向與開(kāi)模方向的夾角斜導(dǎo)桿的傾斜角。確定時(shí)要綜合考慮抽芯距離以及斜導(dǎo)桿所受的彎曲力。因?yàn)樾睂?dǎo)桿是斜滑塊的變形形式。所以基本參數(shù)可以參照斜滑塊的設(shè)計(jì)。（1）導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì)：成型滑塊在側(cè)向分型抽芯和復(fù)位過(guò)程中，要求其必須平穩(wěn)的往復(fù)移動(dòng)，不應(yīng)發(fā)生上下竄動(dòng)和卡緊現(xiàn)象，斜導(dǎo)桿與導(dǎo)滑槽的配合常用形式H7/I7。設(shè)計(jì)斜導(dǎo)桿與導(dǎo)滑槽時(shí)，要注意選用正確的配合精度。導(dǎo)滑槽與斜導(dǎo)桿導(dǎo)滑部分采用配合，一般采用H8/f8配合。表面粗糙度值均為Ra0.8m。（2）斜導(dǎo)桿的干涉：斜導(dǎo)桿的機(jī)構(gòu)如果采用推桿推出機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)必須采用注意避免側(cè)向分型時(shí)斜導(dǎo)桿與推桿直接的干涉。（3）斜導(dǎo)桿綜合強(qiáng)度大，傾斜角可以較斜導(dǎo)柱的傾斜角大，但通常不超過(guò)30。同時(shí)斜導(dǎo)桿的推出高度一般不超過(guò)導(dǎo)滑長(zhǎng)度2/3，以避免傾斜。4 注射模加工工藝設(shè)計(jì)塑料模具的零件類型很多，加工條件不同其加工方法各不相同。目前模具的主要加工手段有：經(jīng)濟(jì)低精度的通用加工、電火化成型與線切割加工、精密數(shù)