开关按钮模具设计采用Proe辅助设计.doc

1、前 言1 概述模具工业是国民经济的基础工业，被成为“工业之母”。而塑料模具又是整个模具行业中的一枝独秀，发展极为迅速。自从1927年聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展以及高分子合成技术、材料改性技术的进步，愈来愈多的具有优异性能的高分子材料不断涌现，从而促使塑料工业飞跃发展。在现代化工业生产中，69%90%的工业产品需要使用模具加工，模具工业已成为工业发展的基础，许多新产品的开发和生产在很大程度上都依赖于模具生产，特别是汽车、轻工、电子、航空等行业尤为突出。我国自改革开放以来，塑料工业发展很快，表现在不仅塑料增加而且其品种更为增多，其产量已上升到居世界第四位，由此可见，塑料工业已在

2、我国国民经济的各个部门中发挥了愈来愈大的作用。在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的1/31/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。我国塑料模的发展迅速。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的确开发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化商品化尚待规模化；CAD、CAE、Flow Cool软件等应用比

3、例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。近年来，随着科学技术的进步以及对塑件质量要求的提高，塑料模塑成型技术正向高精度、高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的方向发展，具体表现在以下几个方面：（1）塑料成型理论研究的进展。（2）新的成型方法不断涌现。（3）塑件更趋向精密化、微型化及超大型化。（4）开发出新型模具材料。（5）模具表面强化热处理新技术应用。（6）模具CAD/CAM/CAE技术发展迅速。（7）模具大量采用标准化。在工业发达的国家，模具工业已经从机床工业中分离出来，并发

4、展成为一个独立的工业部门，而且其产值已经超过机床工业的产值。目前国内模具行业的基本情况是，随着轻工业及汽车制造业的迅速发展，模具设计制造日渐受到人们广泛关注，已形成一个行业。但是我国模具行业缺乏技术人员，存在品种少、精度低、制造周期长、寿命短、供不应求的状况。一些大型、精密、复杂的模具还不能自行制造，需要每年花几百万.上千万美元从国外进口，制约了工业的发展，所以在我国大力发展模具行业势在必行。本课题的研究内容、要求、目的及意义本次开关按钮模具设计采用Proe辅助设计，运用CAD技术能有效地对整个设计制造过程预测评估通过计算机数据模拟和仿真技术来完善模具结构，再现能力强，整体水平容易控制，能够迅

5、速获得样品，有利于争取定单，赢得客户；同时节省大量的模具试制材料费用，减少模具返修率，缩短生产周期，大大降低了模具成本。本课题的研究内容及基本要求（1）独立拟定开关按钮塑件的成型工艺，正确选用成型设备。（2）合理地选择模具结构。根据塑件图及技术要求，提出模具结构方案，并使其结构合理，质量可靠，操作方便。必要时可根据模具设计和加工的要求，提出修改塑件图纸的要求。（3）正确的确定模具成型零件的形状和尺寸。（4）所设计的模具应当制造方便、造价便宜。（5）充分考虑塑件设计特色，尽量减少后加工。（6）设计的模具应当效率高，安全可靠，如要求浇注系统充型快，冷却系统效果好，脱模机构灵活可靠，自动化程度高。（

6、7）要求模具零件耐磨、耐用、使用寿命长。本课题的研究目的及意义（1）熟悉拟定塑料成型工艺和模具设计原则、步骤和方法。（2）学会查阅有关技术文献、手册和资料。（3）培养分析问题和解决问题的能力。1 塑件的成形工艺性分析1.1、塑件材料的选择及其结构分析1.1.1、塑件名称：开关按钮1.1.2、塑件（开关按钮）模型图：图1-1 塑件图1.1.3、塑件材料的选择：选用PS（即聚苯乙稀 ）。1.1.4、色调：黑色。1.1.5、生产批量：小批量。1.1.6、塑件的结构与工艺性分析：（1）结构分析塑件为开关按钮的上半部分，应有一定的结构强度，由于中间与底座部分配合，中间还有两个圆柱孔，因此使用加强筋，后面

7、有与底座联接的塑料倒扣，所以应保证它有一定的装配精度；由于该塑件为开关按钮上半部分，因此对表面粗糙度要求不高。（2）工艺性分析精度等级：采用MT3脱模斜度：塑件外表面 35130 塑件内表面 3040（脱模斜度不包括在塑件的公差范围内，塑件外形以型腔大端为准，塑件内形以型芯小端为准。）1.2、ps的注射成型工艺1.2.1、注射成型工艺过程（1）预烘干-装入料斗-预塑化-注射装置准备注射-注射-保压-冷却-脱模-塑件送下工序（2）清理模具、涂脱模剂-合模-注射1.2.2、pS的注射成型工艺参数（1）注射机：柱塞式（4）密度（g/ cm）: 1.05（5）材料收缩率（）：0.60.8（6）料筒温度

8、（C）：后段 140160 前段 170190（7）喷嘴温度（C）：170180（8）模具温度（C）：2060（9）注射压力（MPa）：60100（10）成形时间（S）：注射时间 03 保压时间 1540 冷却时间 1560 成型周期 4090（11）适应注射机类型：柱塞（12）后处理：方法 红外线灯、烘箱 温度（C） 70 时间（h） 241.3、ps性能分析聚苯乙烯PS的性能如下：（）一般性能：PS为无色透明的粒料，燃烧时发出浓烟并带有松节油气味，吹熄可拉长丝；制品硬似玻璃状，落地或者敲打会发出类似金属的声音，因此又被叫做“响胶”；能断裂但不能弯曲，断裂时断口处呈现蚌壳色银光。PS的吸水率

9、为0.05%，稍大于PE，但对制品的强度和尺寸稳定性影响不大。（2）光学性能：透明性好是PS的最大特点，其透光率可达8892%，同PC和PMMA一样属于最优秀的透明塑料品种，统称为三大透明塑料。PS的折射率为1.591.60，但因苯环的存在，导致其双折射较大，不能用于高档光学仪器。（）力学性能：PS硬而脆、无延伸性、拉伸至屈服点附近即断裂。PS的拉伸强度和弯曲强度在通用塑料中最高，其拉伸强度可达60MPa；但冲击强度很小，难以用做工程塑料。PS的耐磨性差，耐蠕变性一般。PS的力学性能受温度的影响比较大。（）热学性能：PS的耐热性能不好，热变形温度仅为7090，只可长期在6080范围内使用。PS

10、的耐低温性也不好，脆化温度为-30。PS的热导率低，一般为0.040.13W/(m.K)；线膨胀系数较大，一般为（68）10-5 K-1，与金属相差悬殊，因此制品不利于带金属嵌件。（）电学性能：PS的电绝缘性优良，而且不受温度和湿度的影响；介电损耗角正切值小，可耐适当的电晕放电；耐电弧性好，适于做高频绝缘材料。（）环境性能：PS的化学稳定性较好，可耐一般酸、碱、盐、矿物油和低级醇等，可受许多烃类、酮类、高级脂肪酸等侵蚀，可溶于芳烃（如苯、甲苯、乙苯、苯乙烯等）、氯化烃（如四氯化碳、氯仿、二氯甲烷、氯苯等）及酯类等。PS的耐候性不好，其耐光、氧化性都差，不适合于长期户外使用；但PS的耐辐射性好。

11、成型特性： 1.无定形料,吸湿小,不须充分干燥,不易分解,但热膨胀系数大,易产生内应力.流动性较好,可用螺杆或柱塞式注射机成型. 2.宜用高料温,高模温,低注射压力,延长注射时间有利于降低内应力,防止缩孔.变形. 3.可用各种形式浇口,浇口与塑件圆弧连接,以免去处浇口时损坏塑件.脱模斜度大,顶出均匀.塑件壁厚均匀,最好不带镶件,如有镶件应预热.2 注射机的选定2.1概述注射模是安装在注射机上的，因此在设计注射模具时应该对注射机有关技术规范进行必要的了解，以便设计出符合要求的模具，同时选定合适的注射机型号。如果两者不相匹配，则模具无法使用，为此，必须对两者之间有关的数据进行校核，并通过校核来设计

12、模具与选择注射机型号。2.2 注射机的选用除了模具的结构、类型和一些基本参数和尺寸外，模具的型腔数、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面积、成型时需要的合模力、注射压力、模具的厚度、安装固定尺寸以及开模行程等都与注射机的有关性能参数密节相关，如果两者不相匹配，则模具无法使用，为此，必须对两者之间有关数据进行较核，并通过较核来设计模具与选择注射机型号。2.2.1注射量的计算通过建模分析，塑件体积为V1=16.3cm3，塑件质量m1=V=17.115g，流道凝料的质量m2还是个未知数，可按塑件质量的0.6倍来估算。从上述分析中确定为一模两腔，所以注射量为：44.5g模具型腔能否充满与注射机允许的最

13、大注射量密切相关，应保证注射模内所需熔体总量在注射机实际的最大注射量的范围内。由以下公式：nm1+m280% m式中 n 型腔数量，按设计要求取n1；m注射机允许的最大注射量（g或cm3）；m2浇注系统所需塑料质量或体积，计算得m210.2g；m1单个塑件的质量或体积，计算得m134.2；由上式计算得m值必须大于55.5g。2.2.1注射机型号的确定根据塑件的体积初步选定用XS-Z-60（卧式）型注塑机。SZ-60/40（卧式）型注塑机的主要技术规格如下表：表3-1 注射机主要技术参数理论注射容量/ cm3 60 锁模力 /KN 500理论注射容量/ cm360锁模力 /KN 500螺杆直径m

14、m38 拉杆内间距/mm 190300注射压力/MPa 122移模行程/mm180最大模厚/mm200塑化能力(g/s)75 最小模厚/mm70喷嘴孔直径/mm 4 定位孔直径/mm55喷嘴球半径 12 可见注射机的注射量符合要求2.3、注射机的校核2.3.1、型腔数量的确定和校核型腔数量与注射机的塑化率、最大注射量及锁模力等参数有关，此外，还受塑件的精度和生产的经济性等因数影响。可根据注射机的最大注射量确定型腔数n式中 K注射机的最大注射量的得用系数，一般取0.8； mN注射机允许的最大注射量； m 2浇注系统所需塑料的质量或体积（g或cm）； m 1单个塑件的质量或体积（g或cm）。所以需

15、要 n=2 符合要求2.3.2、塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核注射成型时，塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数值越大，需要的锁模力也就越大。如果这一数值超过了注射机允许使用的最大成型面积，则成型过程中将会出现溢漏现象。因此，设计注射模时必须满足下面关系：nA1 + A2 A式中 A注射机允许使用的最大成型面积(mm2）其他符号意义同前。注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢漏现象，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力，即：(nA1 + A2)p F式

16、中符号意义同前。所以需要26060+614=7284A查得ps的平均成型压力为30（cm2/MPa）7.28430=218.52NF符合要求2.3.3、最大注射压力校核注射机的额定注射压力即为它的最高压力pmax,应该大于注射机成型时所调用的注射压力，即：pmaxKp0很明显，上式成立，符合要求。2.3.4、模具与注射机安装部份的校核喷嘴尺寸 注射机头为球面，其球面半径与相应接触的模具主流道始端凹下的球面半径相适应。模具厚度 模具厚度H（又称闭合高度）必须满足：HminHHmax式中 Hmin注射机允许的最小厚度，即动、定模板之间的最小开距； Hmax注射机允许的最大模厚。实际模具厚度为198

17、mm注射机允许厚度70H200符合要求。2.3.5、开模行程校核开模行程s（合模行程）指模具开合过程中动模固定板的移动距离。注射机的最大开模行程与模具厚度无关，对于单分型面注射模：Smax s = H1 + H2 + 510mm式中 H1摧出距离（脱模距离）（mm）； H2包括浇注系统凝料在内的塑件高度（mm）。开模距离取 H1 = 20包括浇注系统凝料在内的塑件高度取 H2 = 25余量取 8 则有：Smax s = 20+25+8 =53符合要求。3 分型面位置的确定分型面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艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模

18、。3.1分型面的形式该塑件的模具只有一个分型面，倾斜分型。3.2分型面的设计原则由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的结构工艺性及精度、形状以及摧出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析。选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则： 分型面应选在塑件外形最大轮廓处 确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模 保证塑件的精度 满足塑件的外观质量要求 便于模具制造加工 注意对在型面积的影响 对排气效果 对侧抽芯的影响在实际设计中，不可能全部满足上述原则，一般应抓住主要矛盾，在此前提下确定合理的分型面。3.3 型腔数目的确定为了使模具与注射机的生产

19、能力想匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。常用的方法有四种：根据经济性确定型腔数目。根据注射机的额定锁模力确定型腔数目。根据注射机的最大注射量确定型腔数目。根据制品精度确定型腔数目。3.4分型面的具体结构如图： 图：分型面4 浇注系统的形式和浇口的设计4.1、浇注系统的介绍浇注系统是指凝料熔体从注射机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经的通道。浇注系统分为普通流道的浇注系统和热流道的浇注系统两大类。浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要的环节，它对获得优良性能和理想外观的塑料制件以及最佳的成型效率有直接的影响。该模具采用普通流道浇注系统，普通浇注系统一般由主流

20、道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。浇注系统的尺寸是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响效大，而且还在与塑件所用塑料的利用率、成型效率等相关。对浇注系统进行整体设计时，一般应遵循如下基本原则： 了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动性。 采用尺量短的流程，以减少热量与压力损失。 浇注系统的设计应有利于良好的排气。 防止型芯变形和嵌件位移。 便于修整浇口以保证塑件外观质量。 浇注系统应结合型腔布局同时考虑。 流动距离比和流动面积比的校核。4.2、主流道的设计主流道的形状和尺寸最先影响着塑料熔体的流动速度及填充时间，必须使熔体的温度降低和压力降最小，且不损害其把塑料熔体输送到最“远”位

21、置的能力。在卧式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，为使凝料能从其中顺利拔出，需设计成圆锥形，锥角为26。4.2.1、主流道的尺寸 （1） 主流道小端直径 主流道小端直径 d = 注射机喷嘴直径 + 2 3 =4 + 2 3 取 d = 6（mm）。（2） 主流道的球半径主流道的球半径 SR = 12 + 1 2 取 SR = 13（mm）。（3） 球面配合高度球面配合高度为 3 5 取 3（mm）。（4） 主流道长度主流道长度L，应尽量小于60mm，上标准模架及该模具结构，取L = 40（mm）（5） 主流道锥度主流道锥角一般应在26，取 =4，所以流道锥度为/2=2。（6） 主流道大

22、端直径主流道大端直径 D = d+2Ltg（/）（=6） 9（mm）（7） 主流道大端倒圆角倒角 D/8 0.6（mm） 根据以上数据和注射机的有关参数，设计出主流道如下图： 图 5-1 主流道形式4.2、主流道衬套的形式主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交换地反复接触，属易损件，对材料要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的衬套式（俗称浇口套），以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理。一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等，热处理要求淬火53 57 HRC。主流道衬套应设置在模具对称中心位置上，并尽可能保证与相联接的注射机喷嘴同一轴心

23、线。图 5-2 主流道的位置主流道衬套的形式有两种：一是主流道衬套与定位圈设计成整体式，一般用于小型模具；二是主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合在固定在模板上。该模具尺寸较小，主流道衬套可以选用整体式。 设计出主流道衬套的尺寸如下图： 图 5-3 主流道的具体尺寸主流道衬套的固定形式如下图： 图 5-4 衬套的固定形式4.3、冷料井的设计在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约1025mm的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如

24、果这里相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料井（冷料穴）。4.3.1主流道冷料井的设计主流道冷料井设计成带有摧杆的冷料井，底部由一根摧杆组成，摧杆装于摧杆固定板上，与摧杆脱模机构连用。冷料井的孔设计成倒锥形，便于将主流道凝料拉出。当其被摧出时，塑件和流料凝道能自动坠落，易于实现自动化操作。主流道冷料井的设计如下图所示： 图 5-5 主流道冷料井的设计4.3.2、分流道冷料井的设计 当分流道较长时，可将分流道的端部沿料流前进方向延长作为分流道冷料井，以储存前锋

25、冷料，其长度为分流道直径的1.52倍。4.4、分流道的设计该模具为一模两腔的结构，应设置分流道。分流道的设计应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地流经分流道充满型腔，并且流动过程中压力损失及热量损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。4.4.1分流道的截面面形状常用分流道的截面面形状有圆形、梯形、U字形和六角形等。要减少流道内的压力损失，则希望流道的截面积大，流道的表面积小，以减少传热损失，因此可用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率。圆形截面效率最高（即比表面最小），由于正方形流道凝料脱模困难，实际使用侧面具有斜度为 5 10的梯形流道。浅矩形及半圆形截面流

26、道，由于其效率低（比表面大），通常不采用，当分型面为平面时，可采用梯形或U字型截面的分流道。从上述分析，为了减少流道的热量损失考虑到流道的效率，该模具分流道截面采用圆型截面。4.4.2分流道的截面尺寸分流道的截面尺寸应根据塑件的成形体积、塑件壁厚、塑件形状、所用塑料的工艺性能、注射速率以及分流道的长度等因素来确定。（1）对于壁厚小于3mm,质量在200g以下的塑件，可用下述公式确定分流道的直径：b = 0.2654mL其中 b流道梯形大底边宽度（mm）； m塑件的质量（g）； L分流道的长度（mm）。此式计算的分流道直径限于3.2 9.5 mm。根据前面的计算数据，有D = 0.265 35

27、20 3.3 （mm）故适应范围。根据分流道截面形状与流动理论长度的关系，再考虑到ps的成型工艺性能但是按照经验，根据成型条件的不同，b可在5-10mm内选取，因此选6mm因此，分流道截面形状如下图所示： 图 5-6 分流道截面4.4.3、分流道的长度分流道的长度应尽量短，且少弯折。分流道长度为L = (7 +3) 2 = 20 （mm）4.4.4、分流道的表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因此分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.631.6m，这样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力。避免熔流表面滑移，使中心层具

28、有较高的剪切速率。4.4.5、分流道的布置形式分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响，该模具为一模两腔，采用平衡式布置。平衡式布置要求从主流道至各个型腔的分流道，其长度、形状、断面尺寸等都必须对应相等，达到各个型腔的热平衡和塑料平衡。因此各个型腔的浇口尺寸也可以相同，达到各个型腔均衡地进料。该模具分流道为圆形截面，在定模座板和定模板上都开有分流道。其形式如下图：图 分流道的设计4.4.6、分流道向浇口过渡部分的结构见下图：分流道与浇口的连接形式图 浇口形4.5、浇口的设计4.5.1 浇口的设计常用的浇口形式有：直接浇口、侧浇口、扇形浇口、平缝浇口、盘形浇口、点浇口、轮辐浇口、环形浇口等。浇

29、口是连接分流道与型腔之间的一段细流道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量影响很大。浇口的主要作用是： 型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流； 易于切除浇口凝料； 对于多型腔的模具，用以平衡进料；综合比较各种类型浇口的优缺点以及本设计采取的浇注形式，选用潜伏式浇口。潜伏式浇口，又叫隧道式浇口，是由点浇口演变而来，其结构如图4-10所示，它既客服了点浇口模具复杂的缺点，又保持了点浇口的优点。潜伏式浇口可设在动模一侧，也可设在定模一侧。它可以安置在塑件的内表面或侧面隐藏处，也可安置在塑件的筋、柱上，还可安置在分型面上。而利用模具的顶出杆来设置浇口也是一种简便易行的

30、办法。潜伏式浇口一般为锥形体状，且与型腔成一定的角度，常为20-45，浇口尺寸可根据点浇口尺寸选取。 （1）潜伏式浇口的有点1） 进料浇口一般都在塑件的内表面或侧面隐蔽处，不影响产品外观。2） 制品成型后，在顶出时会与塑件自动拉断。因此，易于实现生产自动化。3） 由于潜伏式浇口可设置在制品表面见不到的筋、柱上，成型时不会在制品表面留下由于喷射带来的喷痕和气纹。5 成型零件的设计5.1成型零件的介绍成型零件的结构设计主要是指构成模具型腔的零件，通常有凹模、型芯、各种成形杆和成形环。模具的成型零件主要是凹模型腔和底板厚度的计算，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

31、果型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚，尤其对于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能单纯凭经验来确定型腔壁厚和底板厚度。注射模具的成型零件是指构成模具型腔的零件，通常包括了凹模、型芯、成型杆等。凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的内表面，成型杆用以形成制品的局部细节。成形零件作为高压容器，其内部尺寸、强度、刚度，材料和热处理以及加工工艺性，是影响模具质量和寿命的重要因素。设计时应首先根据塑料的性能、制件的使用要求确定型腔的总体结构、进浇点

32、、分型面、排气部位、脱模方式等，然后根据制件尺寸，计算成型零件的工作尺寸，从机加工工艺角度决定型腔各零件的结构和其他细节尺寸，以及机加工工艺要求等。此外由于塑件融体有很高的压力，因此还应该对关键成型零件进行强度和刚度的校核。在工作状态中，成型零件承受高温高压塑件熔体的冲击和摩擦。在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸和表面。在开模和脱模时需要克服于塑件的粘着力。在上万次、甚至上几十万次的注射周期，成型零件的形状和尺寸精度、表面质量及其稳定性，决定了塑件制品的相对质量。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，作为高压容器，它的强度和刚度必须在容许范围内。成型零件的结构，材料和热处理的选择及加工工艺

33、性，是影响模具工作寿命的主要因素。5.2成型零件的选材对于模具钢的选用，必需要符合以下几点要求：（1）、机械加工性能良好。要选用易于切削，且在加工以后能得到高精度零件的钢种。（2）、耐磨性和抗疲劳性能好。注射模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷，而且还受冷热温度交变应力作用。一般的高碳合金钢可经热处理获得高硬度，但韧性差易形成表面裂纹，不以采用。所选钢种应使注塑模能减少抛光修模次数，能长期保持型腔的尺寸精度，达到所计划批量生产的使用寿命期限。淬火回火后有较高硬度和耐磨性，但热硬性低、淬透性差、易变形、塑性及强度较低。用作需要具有较高硬度和耐磨性的各种工具，如形状简单的模子和冲头、切削金属的刀具、打眼工

34、具、木工用的铣刀、埋头钻、斧、凿、纵向手用锯、以及钳工装配工具、铆钉冲模等次要工具。5.3凹模部分的结构设计5.3.1凹模的结构形式凹模可由整块材料制成，制成整体式凹模。凹模位于定模板上，因为模具为一模两腔的结构，所以需要采用两个型腔。5.3.2、凹模尺寸的计算为计算简便起见，凡是孔类尺寸均以其最小尺寸作为公称尺寸，即公差为正；凡是轴类尺寸均以最大尺寸作为公称尺寸，即公差为负。（1）凹模径向尺寸计算凹模径向尺寸的计算采用平均尺寸法，公式如下：式中 凹模径向尺寸（mm）； 塑件的平均收缩率（ABS收缩率为0.6%0.8，平均收缩率为0.7%）； 塑件径向公称尺寸（mm）； 塑件公差值(mm)（3

35、/4项系数随塑件精度和尺寸变化，一般在0.50.8之间，取0.6）；凹模制造公差（mm）(当尺寸小于50mm时，z=1/4；当塑件尺寸大于50mm时，z=1/5)； 塑料的最小收缩率（）。凹模长度尺寸计算为：凹模宽度尺寸计算为：（2）凹模深度尺寸计算凹模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下：HM（Hs1（1+Scp）Hs式中 凹模深度尺寸（mm）； 塑件高度公称尺寸（mm）； 2/3项，有的资料介绍系数为0.5； 其他符号意义同上。（3）中心距尺寸计算,公式如下模具中心距尺寸（mm）；塑件心中距尺寸（mm）。所以5.3.3、定模板及凹模部分结构另外，定模板上还设置了抽芯机构以及分流道的垂直部分，可

36、知定模板及凹模部分结构如下图所示： 图：侧抽5.4、凸模部分的结构设计5.4.1、凸模尺寸的计算（1）凸模径向尺寸计算凸模径向尺寸的计算采用平均尺寸法，公式如下：式中 型芯径向尺寸（mm）；型芯的制造公差（mm）；其他符号意义同上。凸模长度尺寸计算为：凸模宽度尺寸计算为：（2）凸模深度尺寸计算凸模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下：HM（Hs1（1+Scp）Hs凸模深度尺寸（mm）；塑件孔深度尺寸（mm）；其他符号意义同上。（3）中心距尺寸计算,公式如下模具中心距尺寸（mm）；塑件心中距尺寸（mm）。所以5.4.2凸模形状的确定根据模具的具体结构，可设计出型芯嵌块如下图所示： 图：主型芯图 型芯

37、6 脱模推出机构的设计6.1脱模推出机构的介绍(1) 通常推杆装入模具后，其端面应与型腔底面平齐，或高出型腔底面0.050.10mm；(2)推杆与推杆固定板，通常采用单边0.5mm的间隙，这样可以降低加工要求，又能在多推杆的情况下，不因由于各板上的推杆孔加工误差引起的轴线不一致而发生卡死现象；(3)推杆的材料常用T8、T10碳素工具钢，热处理要求硬度HRC50，工作端配合部分的表面粗糙度为Ra0.8。6.2、脱模阻力计算脱模力是指将塑件从型芯上脱出时所需克服的阻力。注射成型后，塑件在模具内冷却定型，由于体积的收缩，对型芯产生包紧力，塑件要从模腔中脱出，就必须克服因包紧力而产生的摩擦阻力。未脱模

38、时，正压力（F正）就是对型芯的包紧力，此时的摩擦阻力即为F阻=fF正。然而，由于型芯有锥度，故在脱模力（F脱）的作用下，塑件对型芯的正压力降低了，即变成了（F正F脱sin），所以此时的摩擦阻力为：F阻=f（F正F脱sin）=fF正fF脱sin式中 F阻摩擦阻力；f 摩擦系数，一般取f=0.151.0；F正因塑件收缩对型芯产生的正压力（即包紧力）（N）；F脱脱模力（N）；脱模斜率。 根据图91可列出平衡方程式：Fx=0； F脱 + F正sin= F阻sin由于一般很小，（fF脱sin）项之值可以忽略。当该项忽略时，有F脱= fF正cosF正sin= F正（fcossin） 图9-1 型芯受力分析

39、又 F正=PA式中 P塑件对型芯产生的单位正压力（包紧力），一般P =812MPa； A塑件包紧型芯的侧面积6481.03（mm2）代入数据，得F脱=0.00648103*1*10000000*(0.2cos0.58-sin0.58=12305N由此可见，脱模力的大小随塑件包容型芯的面积增加而增大，随脱模斜度的增加而减小。由于影响脱模力大小的因素很多，如推出机构本身运动时的摩擦阻力、塑料与钢材间的粘附力、大气压力及成型工艺条件的波动等等，因此要考虑到所有因素的影响较困难，所以上面的计算只能作为粗略分析和估算。7 侧向分型抽芯机构的设计当注射成型侧壁带有孔、凹穴、凸台等的塑料制件时，模具上成型该

40、处的零件一般都要制成可侧向移动的零件，以便在脱模之前先抽掉侧向成型零件，否则就可能无法脱模。带动侧向成型零件做侧向移动(抽拔与复位)的整个机构称为侧向分型与抽芯机构。其中，对于成型侧向凸台的情况(包括垂直分型的瓣合模)，常常称为侧向分型；对于成型侧孔或侧凹的情况，往往称为侧向抽芯。但是，在一般的设计中，统称为侧向分型抽芯。 侧向分型与抽芯机构的分类1. 机动侧向分型与抽芯机构2. 液压或气动侧向分型与抽芯机构3. 手动侧向分型与抽芯机构本次设计根据实际抽芯距离和塑件的特征，采用斜导杆的外侧抽芯，具体形式如下图：斜推斜导杆如下图所示：图：斜推杆8合模导向机构的设计注射模的导向机构主要有导柱导向和

41、锥面定位两种类型。导柱导向用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面导向机构用于动、定模之间的精密对中定位。8.1机构的功用8.1.1导向机构的功用 定位作用； 导向作用； 承载作用； 保持运动平稳作用。8.1.2位机构的功用对于薄壁、精密塑件注射模，大型、深型腔注射模和生产批量大的注射模，仅用导柱导向机构是不完善的，还必须在动、定模之间增设锥面定位机构，有保持精密定位和同轴度的要求。当采用标准模架时，因模架本身带有导向装置，一般情况下，设计人员只要按模架规格选用即可。若需采用精密导向定位装置，则须由设计人员根据模具结构进行具体设计。此模具为小型模具，对精度要求也不是很高，所以不需

42、要用定位机构，可直接由导向机构定位。8.2导向结构的总体设计1导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止导柱和导套压入后变形；2该模具采用4根导柱，其布置为等直径导柱不对称布置；3该模具导柱安装在动模固定板上，导套安装在定模固定板上；4为了保证分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处应制有承屑板，即可削去一个面或在导套的孔口倒角；5各导柱、导套及导向孔的轴线应保证平行；6在合模时，应保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致模具损坏；7当动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。8.3导柱的设计1、该模具采用带头导柱，且不加油

43、槽；2、导柱的长度必须比凸模端面高度高出68mm；3、为使导柱能顺利地进入导向孔，导柱的端部常做成圆锥形或球形的先导部分；4、导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证具有足够的抗弯强度（该导柱直径由标准模架知为16；5、导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按H7/m6配合。导柱滑动部分按H7/f7或H8/f7的间隙配合；6、导柱工作部分的表面粗糙度为Ra0.4m；7、导柱应具有坚硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯。多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢T8A、T10A经淬火处理，硬度为55HRC以上或45#钢经调质、表面淬火、低温回火，硬度55HRC以上。本次设计选用碳素工具钢T8A。8.4、导套的设计1、结构形式：采用带头导套（型），导套的固定孔与导柱的固定孔可以同时钻，再分别扩孔，以保证其配合精度；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、导套孔的滑动部分按H8/f7或H7/f7的间隙配合，表面粗糙度为Ra0.4m。导套外径按H7/m6或H7/k6配合镶入模板；4、导套材料可用淬火钢或铜（