毕业设计（论文）-塑料文具盒的模具开发.doc

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1、健雄职业技术学院毕业设计（论文）前言历经三年的专科学习即将结束，毕业设计是其中最后一个环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。在完成大学三年的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械制造、专业计算以及冲压、塑料模具的设计等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题，我们进行了大量的实习。经过在学校软件实习，以及在公司毕业实习，我对于模具特别是塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富了各种模具的结构和

2、动作过程方面的知识，而对于模具的制造工艺更是实现了零的突破。在指导老师的协助下和在工厂师傅的讲解下，同时在现场查阅了很多相关资料并亲手拆装了一些典型的模具实体，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍，设计中，将充分利用和查阅各种资料，并与同学进行充分讨论，尽最大努力搞好本次毕业设计。在设计的过程中，将有一定的困难，但有指导老师的悉心指导和自己的努力，相信会完满的完成毕业设计任务。由于学生水平有限，而且缺乏经验，设计中不妥之处在所难免，肯请各位老师指正。1产品分析1.1产品结构预览 此产品为矩形蜡笔文具盒，通过拔模检测，该产品无任何倒扣，结构简单，如图1-1

3、所示。 图1-1 产品3D预览1.2 测量产品尺寸 通过测量，该产品尺寸为83.8088.7312.5，如图1-2所示。产品要求如下：（1）产品外观要求圆滑，无气泡和断痕，配合精度要求非常高。两盖配合时，要求严实、对称，两盖间连接带要求有一定的塑性，经折叠后，无断痕出现，其折叠次数要求满足5103次以上。（2）产品材料为ABS，收缩率为5。 图1-2 产品尺寸2拟定模具结构形式2.1 确定型腔数量以及排列方式影响型腔数目的重要因数有注射机的锁模力、注射机的注射量、制品的精度和经济性考虑，此外还应注意诸如模板尺寸、脱模结构、浇注系统、冷却系统等方面的限制。由于研究对象（产品）和注塑机的现有因素以

4、及模具材料和制造的经济性，确定型腔数量为“一模一腔”。在排列型腔时应尽可能采用平衡式排列，型腔布置和浇口开设部位应力求对称，所以模具的型腔排列方式如图2-1所示：图2-1 型腔排列2.2 模具结构形式的确定根据制品的复杂程度及浇注系统的不同类型，主要有以下七种注射模的基本结构。（1）单分型面注射模 单分型面注射模又称为两板式注射模。它是注射模中最简单且最常用的一类模具。据统计，单分型面注射模约占全部注射模的70%。它结构简单、操作方便，但也有局限性。在单分型面注射模中，除采用直接浇口以外，型腔的浇口位置只能选择在制品的侧面。（2）双分型面注射模双分型面注射模以两个不同的分型面分别取出流道凝料和

5、制品。与两板式的单分型面注射模相比，双分型面注射模在动模板与定模板间增加了一块可以往复移动的型腔板（又称中间板或流道板）。双分型面注射模常称为三板式注射模。在定模板与型腔板之间设置流道，在型腔板与动模板之间设置型腔。这类模具多用于点浇口的单型腔或多型腔模具。（3）带有活动镶件的注射模 由于制品的某些特殊结构，如内外侧向有凹槽或凸台等，可使用活动镶块连同制品一起从模具内取出，然后由手工或简单工具使活动镶块与制品分离并装回到模具中。活动镶块是构成型腔的成型零件，必须在模具中可靠地定位与固定。由于需要手工操作，这类模具的生产效率不高，只能用于小批量生产。（4）带侧向分型抽芯的注射模 当制品上有侧孔或

6、侧凹时，在模具内可设置由斜销或侧滑块等组成的侧向分型抽芯机构。它能使侧型芯作横向移动，使其与制品分离。此类注射模广泛的运用在带有侧孔或侧凹制品的大批量生产中。（5）机动脱螺纹的注射模 当要求能自动脱卸带有内螺纹或外螺纹的塑料制品时，可在模具中设置可转动的螺纹型芯或型环，这样便可利用注射机的旋转运动或往复运动，或者采用专门设置的驱动或传动机构，带螺纹型芯或型环转动，将螺纹制品脱出。（6）脱模机构设在定模的注射模 由于制品的特殊要求或形状的限制，制品必须留在定模侧内，这就要求在定模一侧设置脱模机构，以便将制品从定模内脱出。一般情况下，定模一侧的脱模机构是由动模通过拉板或链条来驱动的。（7）无流道凝

7、料注射模无流道凝料注射模通过采用对流道加热或绝热的办法来保持从注射机喷嘴到浇口处之间的塑料保持熔融状态。这样在每次注射成形后流道内均没有塑料凝料，只需脱出制品而无需脱出流道凝料，这样就减少了分型面的个数、缩短了成形周期、保证了注射成形压力在流道中传递、有利于提高生产率和改善制品的质量。此外，无流道凝料注射模还易实现全自动操作。其缺点是模具成本高，对浇注系统和温度控制系统要求很严，对制品形状和塑料品种也是一定的限制。 由于制品外观质量要求光滑，无明显痕迹，又考虑使用机构使凝料自动脱落或无凝料，模具结构可以设计为双分型面注射模（及三板式注射模）或无流道凝料注射模。但由于无流道凝料注射模成本高，对浇

8、注系统和温度控制系统要求很严，对制品形状和塑料品种也是一定的限制，故采用双分型面注射模（及三板式注射模）。3模具材料的选择近40年来，随着石油化工工业的发展，塑料已成为重要的工业原材料；因此，塑料制品成形用的模具需要量迅速增长，不少工业发达国家塑料模具的产值已经超过冷作模具的产值，在模具制造业中居首位。由于不同类型的塑料制品对模具钢的性能要求有差异，因此在不少国家已经形成包括范围很广的专用塑料模具用钢系列，包括碳素结构钢，渗碳型塑料模具钢，预硬型塑料模具钢，时效硬化型、耐蚀型、易切削型、马氏体时效型塑料模具钢以及适应低表面粗糙塑料制品模具用的镜面抛光型塑料模具用钢。但是这些材料的加工工艺复杂，

9、材料的经济性差，不但模具材料的选择需要按塑料制品的不同类型来决定（即不同类型的塑料制品采用不同的模具材料），而且塑料模具钢在使用过程中会产生高温冲蚀-氧化现象，降低了模具的使用寿命，还有在外部环境的影响下，模具的内部和外部都会产生氧化反应产生锈蚀的现象。故经过思考和实践研究，决定采用有机玻璃材料项目单位参数基本属性模糊度%1.1机械特性抗拉强度zf/2700伸长率%3.0弯曲强度bf/21000冲击强度Pf/23.5耐磨性能铅笔硬度测试5H其他属性热偏差97线胀系数l/10-6.K-170连续高温使用77表3-1 PMMA材料的性能参数表 处于高温作用下的塑料模具，其表面在腐蚀性固体颗粒冲刷下

10、，以及与工件产生的强烈摩擦，使模具表面产生了高温冲蚀-氧化现象。有机玻璃材料的特性如表3-1所示，其优点有：轻质、价廉、易于加工、高度透明、机械强度高，防静电性能能够长久保持、并完全不受湿度的影响，这样避免了外部的影响。由于材料的能承受的冲击力低，故在使用注射机进行注射试加工时，注射机的参数需要降低，例如锁模力等，或者采用指定的注射机进行试加工。有机玻璃源自商品名“Oroglas”，意为“OrganicGlass” （即有机玻璃）。“Oroglas”其就是一种PMMA板材，即压克力板。4注射机型号的确定由于模具材料采用PMMA材料（即有机玻璃材料），根据材料的特性可知，其不能够用于一般的注射机

11、进行生产，它对注射机参数的要求很高。为了能够生产出合格的制品，故采用微型注射机。其基本参数如下表所示。固定微型注射机成形基本参数项目单位数据射出系统螺杆直径mm25射出重量g22成型温度180210射出压力kg/m3800顶出系统锁模力kg1000开模行程mm30最小模厚mm80最大开模距离mm280模柱间距mm280其它模板有效尺寸mm200200顶出力kg500顶出行程mm50机器尺寸mm14505501300机器重量kg145工作电压V220本机功率W19005.分型面的设计 模具上用以取出制品和（或）浇注系统凝料的，可分离的接触表面称之为分型面。在制品设计阶段，就应考虑成型时分型面的形

12、状和位置，否则无法用模具成形。在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才能选择模具的结构。分型面设计的是否合理，对制品质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大的影响。5.1 分型面的类型如图5-1所示，注塑模分型面可分为四种。采用第1类分型面时，制品全部在动模内成形；采用第2类分型面时，制品全部在定模内成形；采用第3类分型面时，制品同时在动模、定模内成形；采用第4类分型面时，制品在多个瓣合模块中成形。分型面的形状应尽可能简单，以便制品成形和模具制造。分型面的形状可以是平面、阶梯面或者曲面。一般情况下，只采用一个与注射机开模方向相垂直的分型面，而且尽可能采用简单的平面作为分型面，在特殊

13、情况下才采用较多的分型面。5.2 选择分型面的原则在选择分型面时应遵循如下原则：（1）分型面应选择在制品的最大截面处，否则制品无法脱模；在选择分型面时，这是首要原则。（2）尽可能使制品留在动模一侧 因为注射机推出液压缸设在动模一侧，制品留在动模一侧有利于脱模机构的设置。（3）有利于保证制品的尺寸精度（4）有利于保证制品的外观质量 动、定模相配合的分型面上稍有间隙，熔体就会在制品上产生飞边，影响制品的外观质量。（5）尽可能满足制品的使用要求（6）尽量减小制品在合模方向上的投影面积，以减小所需锁模力（7）长型芯应置于开模方向（8）有利于排气 熔体充模流动的末端应在分型面上，以便型腔的气体能从分型面

14、上的空隙逸出。（9）有利于简化模具结构（10）在选择非平面分型面时，应有利于型腔加工和制品的脱模方便 图5-1 分型面的基本类型 1动模 2制品 3定模 4瓣合模块根据研究对象（即制品）的几何形状，按照分型面的选择原则，如图5-2所示，确定以平面A为分型面，前模（即定模）做成平的，这样就简化了前模的加工。 （a） 分型面 （b）37产品分型面下侧料位较少，同时此侧不是产品外观面，在制品内可有推杆痕迹，故此料位留在动模侧产品分型面上侧料位为产品的外观面，故此料位留在定模侧图5-2 产品分型面6.浇注系统设计浇注系统设计是注射模具设计中最重要的问题之一。浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔

15、的进料流道，具有传质、传压和传热的功能，对制品质量影响很大。它的设计合理与否，直接影响着模具的整体结构及其工艺操作的难易。浇注系统一般是由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。6.1 主流道的设计6.1.1 主流道主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。由于主流道要与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，所以在注射模具中主流道部分通常设计成可拆卸更换的浇口套，如图6-1所示。为了使凝料顺利拔出，主流道的小端直径D应稍大于注射机喷嘴直径d

16、，通常为D=d+(0.51)mm (5.1-1)浇口套 注射机喷嘴 R2 R1图6-1 主流道尺寸主流道入口的凹坑球面半径R2也应大于注射机喷嘴球头半径R1，通常为R2= R1+(12)mm (5.1-2)主流道的半锥角通常为13。过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气。过小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大。主流道的长度L，一般按照模板厚度确定。为了减少熔体充模时的压力损失和物料的损耗，应尽可能缩短主流道的长度，L一般控制在60mm以内。在主流道过长时，可在浇口套上挖出深凹坑，让喷嘴伸入到模具内。根据主流道尺寸要求以及注射机喷嘴的型号，设计出主流道如下图6-2所示。图6-2

17、主流道尺寸6.1.2 浇口套浇口套的形式如图6-3所示。图中，图a为将浇口套和定位圈做成一体，仅用于小型模具。图b和c时常用结构。图b采用螺钉将定位圈和定模座板联接，以防浇口套因受到熔体的反压力而脱出。图c将定位圈的周边凸出使其紧压在注射机的固定板下。当浇口套端面尺寸很小时，仅靠注射机喷嘴的推力就能使浇口套压紧，此时可不用螺钉联接。图d是在浇口套中挖出凹坑，以减小主流道的长度。图e直接在定模座板上开设主流道，此形式仅用于小型模具的小批量生产。在以上几种形式中，浇口套与注射机喷嘴均属于球面接触，因为球面接触能自动调整注射机喷嘴孔与浇口套孔因不同轴而造成的偏差，在国内得到了广泛的使用。图f适用于注

18、射机喷嘴为平面的结构。浇口套与喷嘴头平面接触的主要优点时是接触面积大、密封性好、塑料熔体不易外溢。但若注射机的精度不高，易造成喷嘴孔与浇口套孔的不同轴。由于此套模具材料为PMMA材料（又称有机玻璃材料），为简化加工工艺和提高生产率，从成本的角度和加工的难易程度考虑，浇口套设计为如下图6-4所示，利用压入式固定方法固定。图6-3 浇口套形式1 定模座板 2 浇口套 3 定位圈图6-4 浇口套的设计及固定6.2 分流道设计分流道是主流道与浇口之间的进料通道。在多型腔模具中分流道必不可少，而在单型腔模具中，有时可省去分流道。在分流道设计时应考虑尽量减小在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度的降低，同

19、时还要考虑减小流道的容积。6.2.1 分流道的截面形状常用的流道截面形状有圆形、梯形、U形和六角形等。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；要减小传热损失，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。该比值愈大则流道的效率愈高。各流道截面的效率如图6-5所示。图6-5 流道的截面形状与效率从图中可见，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，在实际中常采用梯形截面的流道，因为梯形截面加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大。6.2.2 分流道的尺寸梯形截面分流道尺寸的计算一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸：

20、（6.2.2-1） （6.2.2-2）式中B 梯形大底边的宽度（mm）m 塑件的重量（g）L 分流道的长度（mm）H 梯形的高度（mm）一般取梯形流道的深度为梯形截面上端面宽度的2/33/4，脱模斜度取515。在计算时，应注意公式的适用范围，即塑件厚度在3.2mm以下，重量小于200g，且计算结果在3.29.5mm范围内才合理。由于制品质量大约90g，分流道长度预计设计为50，且只有一腔，则： 取B为7mm 取H为5mm梯形小底边宽度取5mm，其侧边与垂直于分型面的方向约成11。另外由于使用了水口板（即我们所说的定模板和中间板之间再加的一块板），分流道必须做成梯形截面，便于分流道和主流道凝料脱

21、模。故分流道截面如图6-6所示。图6-6 分流道截面尺寸6.3 浇口的设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道。它是浇注系统的关键部位。浇口的形状、位置和尺寸对制品的质量影响很大。浇口的主要作用有如下几点：（1）熔体充模后，首先在浇口处凝固，当注射机螺杆抽回时可防止熔体向流道回流。（2）熔体在流经狭窄的的浇口时会产生摩擦热，使熔体升温，有助于充模。（3）易于切除浇口尾料。（4）对于多型腔模具，浇口能用来平衡进料。6.3.1浇口的选择通常浇口可分为大浇口和小浇口两类。前者亦称为非限制性浇口，系指直接浇口；后者称为限制性浇口，常用新的有侧浇口、点浇口等。由于制品模具采用的是三板式注射模的结构，可

22、以采用直接浇口、侧浇口或点浇口等。若采用直接浇口进浇，由于浇口处熔体固化慢，容易造成成形周期长，产生过大的残余应力，在浇口处易产生裂纹，浇口凝料切除后制品上的疤痕较大，使得制品的外观及质量的不合格。若采用侧浇口进浇，容易在制品的外表面留下有浇口的痕迹，此外从模具的结构上看，需要浇口套的长度很长，这样既浪费成本又增加了制造的难度。所以三板式注射模常采用点浇口。其优点有：（1）可显著提高熔体的剪切速率，使熔体黏度大为降低，有利于充模。这对于PE、PP、PS和ABS等对剪切速率敏感的熔体尤为有效。（2）熔体经过点浇口时因高速摩擦生热，熔体温度升高，黏度再次下降，使熔体的流动性更好。（3）有利于浇口与

23、制品的自动分离，便于实现制品生产过程的自动化。（4）浇口痕迹小，容易修整。（5）在多型腔模中，容易实现各型腔的平衡进料。（6）对于投影面积大的制品或者易于变形的制品，采用多个点浇口能够提高制品的成形质量。（7）能较自由地选择浇口的位置。6.3.2 浇口位置的选择 模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：（1）尽量缩短流动距离。（2）浇

24、口应开设在塑件壁厚最大处。（3）必须尽量减少熔接痕。（4）应有利于型腔中气体排出。（5）考虑分子定向影响。（6）避免产生喷射和蠕动。（7）浇口处避免弯曲和受冲击载荷。（8）注意对外观质量的影响。根据制品的形状特征，按照浇口选择的原则，将浇口的中心开设在分流道中心的同一条直线上，位于制品两盖上端面的中心上，如图6-7所示。这样既使熔体能够在流道中心部畅通，又减少熔体在流道中流动的长度。6.4 冷料穴的设计 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小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

25、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，如果这里温度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穴。 如图6-7所示，冷料穴位于分流道末端，其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，长度一般为流道直径的1.52倍。最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积，冷料穴有六种形式，常用的是端部为Z字形和拉料杆的形式，具体要根据塑料性能合理选用。图6-7 浇注系统7.导向与定位机构注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用于动、定模之间

26、的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。导柱：国家标准规定了两种结构形式，分为带头导柱和有肩导柱，大型而长的导柱应开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩擦。若导柱需要支撑模板的重量，特别对于大型、精密的模具，导柱的直径需要进行强度校核。导套：导套分为直导套和带头导套，直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构，带头导柱轴向固定容易。 设计导柱和导套需要注意的事项有：（1）合理布置导柱的位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度；导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的1/3处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置，或不等直径对

27、称布置。（2）导柱工作部分长度应比型芯端面高出68 mm，以确保其导向与引导作用。（3）导柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度时可采取更低的配合要求；导柱固定部分配合精度采用H7/k6；导套外径的配合精度采取H7/k6。配合长度通常取配合直径的1.52倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，降低加工难度。（4）导柱可以设置在动模或定模，设在动模一边可以保护型芯不受损坏，设在定模一边有利于塑件脱模。8脱模机构的设计注射成形每一循环中，塑料制品必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上脱出，完成脱出制品的装置称为脱模机构，也常称为推出机构。8.1 脱模机构设计原则 脱模机构设计一般应遵循如下原则： （1

28、）尽可能使制品滞留在动模一侧，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。 （2）防止制品变形或损坏，正确分析制品对型腔的粘附力大小及其所在部位，有针对性地选择合适的脱模机构，使推出重心与脱模阻力中心相重合。 （3）力求良好的制品外观，在选择推出位置时应尽量选择制品的内部或外部影响不大的部位。 （4）结构合理可靠，运动灵活，制造方便，更换容易，推杆应具有足够的强度和刚度。8.2 脱模结构分类与确定脱模结构的分类如图8-1所示。 推杆脱模机构简单脱模机构 推管脱模机构 推件板脱模机构 其他脱模机构 气（液）压二级脱模机构脱模结构 二级脱模机构 单件板二级脱模机构 双件板二级脱模机构 双脱模机构

29、顺序脱模机构 螺纹制品脱模机构 图8-1 脱模结构分类 制品的结构简单，既没有螺纹，又没有倒扣，采用简单脱模机构即可。在确定选用推杆、推管、推件板或其它脱模机构时，考虑到制品的形状、是否能够平稳脱出，不发生变形等缺陷，以及模具的生产效率和成本，故采用推杆脱模机构。8.3 脱模结构的设计8.3.1 推杆脱模机构的组成及设计要点根据推杆脱模机构组成零件的功能作用，其可分为：推出零件、复位零件、固定零件、定位零件以及导向零件。推杆脱模机构的设计要点： （1）推杆位置应设置在脱模阻力大的部位； （2）若制品的某个部位脱模阻力特别大，应在该处增加推杆数目； （3）推杆不宜设置在制品壁薄处； （4）在制品

30、的肋、凸台、支承等部位，应多设推杆； （5）在型腔里排气困难的部位，应设置推杆，以便利用推杆与孔德配合间隙排气； （6）推杆端面应以尽可能大的面积与制品接触； （7）为防止熔体的渗漏，推杆的工作段应有配合要求，常用H8/H6或H7/H7； （8）推杆的非工作段与孔均要求有0.51的双边间隙，以减小摩擦，而且使推杆相对于固定板在径向时浮动的，以便自动调整推杆的径向位置； （9）在注射状态，应确保推杆端面与型腔平齐或伸如制品内0.050.1；8.3.2 推杆脱模机构组成零件的设计 （1）推出零件 推杆的形状有多种形式，例如圆柱头推杆，带肩推杆，嵌入式带肩推杆，整体式异形推杆，扁推杆以及盘形推杆。由

31、于制品内表面为平面，且无台阶，故采用最为广泛的圆柱头推杆，如图8-2所示。 （2）复位零件目前常用的复位形式有如下三种：利用复位杆复位、利用推杆复位以及利用弹簧复位。在一般情况下，为了能够自动的复位，采用套上弹簧的复位杆为复位零件，避免利用B板的推力将复位杆复位，增加了复位杆和B板之间的摩擦力，如图8-3所示。 （3）固定零件 通常情况下，将推杆凸肩压在推出固定板的沉孔和推板之间，两板之间用螺钉固定，如图8-3所示。 （4）定位零件当塑料熔体注入型腔时，利用限位钉将脱模机构限制在正确的位置。此外，限位钉还能防止脱模机构在复位时受异物障碍，因为在限位钉头部与推板所形成的空隙中容纳了一些污垢，如图

32、8-2所示。 （5）导向零件导向零件保证了脱模机构运动平稳灵活，避免发生倾斜、卡死等现象，如图8-2所示。导向零件 拉料杆 定位零件 推出零件图8-2 组装图基本结构（1） 定位零件 复位零件图8-3 装配图基本结构（2）8.4 脱模力的计算脱模力是指从动模一侧的主型芯上脱出制品所需施加的外力，它包括型芯包紧力、真空吸力、粘附力和脱模机构本身的运动阻力。脱模力是注射模脱模机构设计的重要依据。由于脱模力的计算与测量十分的复杂，对于此类制品的脱模力，只能将其简化为薄壁矩形制品近似计算。脱模力Qe由两部分组成，即 Qe = Qc + Qb （8.4-1）式中 Qc 制品对型芯包紧的脱模阻力（N） Q

33、b 使封闭壳体脱模需克服的真空吸力（N），Qb =0.1Ab，这里0.1的单位为（MPa），Ab为型芯的横截面面积（mm2）。薄壁矩形制品： Qc = （8.4-2）Kf 的计算公式：Kf = （8.4-3）式中 E 塑料的拉伸弹性模量（MPa） 塑料的平均成形收缩率（%） 塑料的泊松比 h 型芯脱模方向高度（mm） 型芯的脱模斜度 Kf 脱模斜度修正系数 f 制品与模具材料表面之间的静摩擦系数 t 制品的壁厚（mm）已知制品的壁厚t =1.5mm，型芯的脱模斜度=2，型芯脱模方向高度h=12.5mm，查表得，塑料的平均成形收缩率 =0.5%，塑料的拉伸弹性模量E=1.95103 MPa，塑料

34、的泊松比=0.3，制品与模具材料表面之间的静摩擦系数f =0.2，由式（8.4-3）得： Kf = = 0.35由式（8.4-2）得： Qc = = 512 NQb = 0.1 Ab = 0.1（82.442.6+38.476） 643 N由式（8.4-1）得 ：脱模力Qe = Qc + Qb= 512 N + 643 N= 1155 N8.5 浇注系统凝料脱出机构 注射成形自动化生产不仅要求制品能自动化脱模，而且要求浇注系统凝料也能自动脱落。浇注系统凝料的脱落是与模具类型及浇口形式密切相关的。单分型面模具浇注系统凝料的脱出分为两种情况：（1）直接浇口、侧浇口时凝料的脱落一般采用击落装置，压缩

35、空气推出和吹落或机械手的方法。 （2）潜伏式浇口时凝料的脱落必须设置推出零件分别将制品和浇注系统凝料推出，因为在推出过程中，浇口被自动切断。双分型面模具浇注系统凝料脱落一般采用推杆拉断、侧凹拉断、拉料杆拉断或推料板拉断。由于此套模具设计为双分型面注射模，根据产品的结构和模具制造的成本的角度考虑，采用拉料杆拉断浇口的方式，达到自动化生产的要求，如图8-2所示。9温度调节系统的设计9.1 温度调节系统的必要性 在注塑成型过程中，模具的温度直接影响到塑件成型的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具的温度要求也不同。流动性差的塑料如PC，POM等，要求模具温度高，温度过低会影响塑料

36、的流动，增大流动剪切力，使塑件内应力增大，出现冷流痕，银丝，注不满等缺陷。普通的模具通入常温的水进行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具的温度，为了缩短成型周期，还可以把常温的水降低温度后再通入模内，可以提高成型效率。对于高熔点，流动性差的塑料，流动距离长的制件，为了防止填充不足，有时也在水管中通入温水把模具加热。9.1.1温度调节对塑件质量的影响（1）采用较低的模温可以减小塑料制件的成型收缩率；（2）模温均匀，冷却时间短，注射速度快可以减少塑件的变形（3）对塑件表面粗糙度影响最大的除型腔表面加工质量外就是模具温度，提高模温能大大改善塑件的表面状态；温度对塑件质量的影响有相互矛盾的地方，设计时

37、要根据材料特性和使用要求偏重于主要要求。9.1.2对温度调节系统的要求（1）根据塑料的品种确定是对模具采用加热方式还是冷却方式；（2）希望模温均一，塑件各部同时冷却，以提高生产率和提高塑件质量；（3）采用低的模温，快速，大流量通水冷却效果一般比较好；（4）温度调节系统应尽可能做到结构简单，加工容易，成本低廉；从成型温度和使用要求看，需要对该模具进行冷却，以提高生产率。9.2冷却系统的设计9.2.1 冷却系统的设计原则 为了提高冷却系统的效率和使型腔表面温度分布均匀，在冷却系统的设计中应遵循如下原则。（1）合理确定冷却水道的形式，确定冷却水管接头位置，避免与模具的其他机构发生干涉。（2）尽量保证

38、塑件收缩均匀，维持模具的热平衡；（3）冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越好；（4）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，与制件的壁厚距离相等，经验表明，冷却水管中心距B大约为2.53.5D，冷却水管壁距模具边界和制件壁的距离为0.81.5B。最小不要小于10。（5）浇口处加强冷却，冷却水从浇口处进入最佳；（6）应降低进水和出水的温差，进出水温差一般不超过5（7）冷却水的开设方向以不影响操作为好，对于矩形模具，通常沿宽度方向开设水孔。9.2.2 冷却回路的布置凹模冷却回路的布置方法有外接直通式、平面回路式、多层回路式以及凹模嵌入式等；型芯冷却回路的布置方法有隔板冷却方式、喷流冷却

39、方式、螺旋冷却方式以及铜棒和热管冷却方式。通常情况下，冷却水路的直径有4mm、6mm、8mm和10mm。在一般情况下，模具的冷却水路直径采用8mm的比较多。 由于模具材料为有机玻璃材料（PMMA材料），其导热性能好，考虑到加工的方便和成本，冷却回路的布置方法适合采用外接直通式，其直径采用4mm即可。如图9-1所示。 图9-1 冷却水路的布置10成形零件的设计及其工艺性分析10.1 成形零件结构设计10.1.1 凹模的结构设计 凹模是成形制品外表面的成形零件。按凹模结构的不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种形式。 由于该制品属于中小型的，其形状简单，可采用整体式凹模。若采用整体嵌

40、入式凹模，必须增加固定装置，以及其配合精度要求高；若采用组合式凹模，其刚度和强度较差容易产生飞边的缺陷；若采用镶拼式凹模，其加工复杂以及装配精度要求非常高，因此，适合采用整体式凹模。整体式凹模是由整块材料加工制成，其特点是强度和刚度高，不会使制品产生拼接缝痕迹。如图10-1所示。 图10-1 凹模结构设计10.1.2型芯的结构设计型芯是成形制品内表面的成形零件。按照其结构的不同可将其分为组合式型芯、圆柱形型芯、异形型芯以及镶拼式型芯。因为该制品内部结构简单，而且其形状非圆形，为了提高加工效率和降低其加工的复杂程度，适合采用异形整体式型芯。如图10-2所示。 图10-2 型芯结构设计10.2 成

41、型零件工作尺寸的计算成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺 图10-3 制品的实际尺寸寸的精度直接影响塑件的精度。该塑件有需要配合的地方，所以对尺寸的要求比较高，但由于该塑件不是规则的圆柱形，如图10-3所示：因为是对称结构，所以只要保证其中一半的精度尺寸就可以保证整个塑件在配合处的尺寸（即近似的把塑件当成两个规则长方体的组合体）。成型零件工作尺寸计算方法一般有两种：一种是平均值法，即按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量进行计算；另一种是按极限收缩率、极限制造公差和磨损量进行计算；前一种方法简便，但不适合精密塑件的模具设计，后一种复杂，但能较好的保证尺寸精度。由于本设计采用UG设计，其工作零件尺寸只按照材料的收缩率来放大，故本设计计算简单。10.2.1凹模工作尺寸的计算凹模径向尺寸与深度尺寸的计算结果如下表10-1所示。基本尺寸与分类材料的收缩率计算公式计算结果凹模的径向尺寸42.865