1、 本科生畢業設計齒輪卷軸模具Design of Injection Mold with Multi-Cavities for Worm學生姓名阮兆輝所在專業機械設計制造及其自動化所在班級機制1096申請學位學士學位指導教師趙侖職稱副教授副指導教師職稱答辯時間2013年 6 月 12 日前 言在現代工業發展的進程中，模具的地位及其重要性日益被人們所認識。模具工業作為進入富裕社會的原動力之一，正推動著整個工業技術向前邁進！隨著塑料工業的飛速發展，以及通用塑料與工程塑料在強度和精度方面的不斷提高，塑料制品的應用范圍也在不斷地擴大。因此，塑料模具的設計與制造也顯得越來越重要，而注射模則是塑料模具中最常

2、用的一種模具。本文即介紹了家用程控電話機聽筒的注射模具設計詳細過程。在塑料原材料轉變為塑料制件的成型過程中，塑料原材料的選用，成型設備的選擇，成型模具的設計與制造和成型工藝的制定等是塑料制件生產的四大環節，而主要的環節集中在成型工藝的正確制定和塑料模具的設計這兩個方面。本說明書比較詳細地介紹了家用程控電話機聽筒的注射模具設計整個過程，內容涉及產品零件的結構設計、三維造型，原材料的選擇與成型工藝性分析，注射機的選擇，模具結構及成型零部件的設計，模架等標準件的選擇，溫控系統設計以及模具主要零部件的加工工藝過程等方面。近年來，隨著計算機技術向縱深發展并向各個領域不斷滲透，越來越多的現代塑料生產企業都

3、在加大力度應用計算機輔助設計技術，應用現代設計理論和方法改進塑料注射成型模具的設計、制造，以提高加工質量，降低成本，縮短開發周期，增加產品的競爭能力。因此使用CAD/CAE/CAM來進行模具設計，對模具和塑件質量都有很大的提高，更好地改善了產品的性能，提高了生產效率。本次設計就充分利用了計算機輔助設計。在設計過程中，包括塑件結構和外型的設計、塑件分析、凸凹模設計、模架等標準件選擇，都是通過EMX完成的，大大提高了模具設計的質量和效率。由于本人水平有限，實踐經驗不足，加上時間倉促，設計中肯定有錯誤和欠妥之處，懇請讀者批評指正.第一章 概 論1.1 塑料模具的特點與發展趨勢1.1.1塑料模具的重要

4、性 模具在現代生產中，是生產各種工業產品的重要工藝裝備，它以其特定的形狀通過一定的方式使原材料成型。塑料模是指用于成型塑料制品的模具，它是型腔模的一種類型，其地位與重要性正日益被人們所認識。隨著塑料工業的飛速發展，以及通用塑料與工程塑料在強度和精度方面的不斷提高，塑料制品的應用范圍也在不斷地擴大，如：家用電器、儀器儀表、建筑器材、汽車工業、日用五金等眾多領域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。由于在工業產品中，一個設計合理的塑件往往能代替多個傳統金屬結構件，加上利用工程塑料特有的性質，可以一次成型非常復雜的形狀，并且還能設計成卡裝結構，成倍地減少整個產品中的各種緊固件，大大地降低了金屬材料消耗量和

5、加工及裝配工時，因此，近年來工業產品塑料化的趨勢不斷上升。注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法。該方法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料，制得的塑料制品數量之大是其它成型方法望塵莫及的。由于注塑成型加工不僅產量多，而且適用于多種原料，能夠成批、連續地生產，并且具有固定的尺寸，可以實現生產自動化、高速化，因此具有極高的經濟效益。隨著工業生產的迅速發展，塑料模具工業在國民經濟發展過程中發揮著越來越重要的作用。1.1.2塑料模具的特點熱塑性塑料注射模的特點是由塑料原材料的特性所決定的，最主要的有兩點：一是注射時塑料熔體的充模流動特性，二是模腔內塑料冷卻固化時的收縮行為，這兩點決定了注射模的特殊性和

6、設計難度。由于塑料熔體屬于粘彈體，熔體流動過程粘度隨剪切應力、剪切速率而變化，流動過程中大分子沿流動方向產生定向；冷卻固化過程中塑料的收縮非常復雜，模腔內各部位、各方向收縮率不同，不同種類、牌號的塑料收縮率有很大差異。基于上述特點，設計注塑模首先要充分了解所加工的塑料原材料的特性，使設計的模具合理適用，并可在設計中有效利用塑料特性，如點澆口模具用于塑料鉸鏈制品。塑料注射成型模具主要用于成型熱塑性塑料制件，近年來在熱固性塑料的成型中也得到了日趨廣泛的應用。由于塑料注射成型模具的適用性比較廣，而且用這種方法成型塑料制件的內在和外觀質量均較好，生產效率特別高，所以塑料注射模具已日益引起人們的重視。1

7、.1.3塑料成型技術的發展趨勢在現代塑料制件的生產中，合理的加工工藝、高效的設備、先進的模具是必不可少的三項重要因素，尤其是塑料模具對實現塑料加工工藝要求、滿足塑料制件的使用要求、降低塑料制件的成本起著重要的作用。從塑料模的設計、制造及模具的材料等方面考慮，塑料成型技術的發展趨勢可以簡單地歸納為以下幾個方面：1、 模具的標準化為了適應大規模成批生產塑料成型模具和縮短模具制造周期的需要，模具的標準化工作十分重要，目前我國模具標準化程度只達到了20%。注射模方面關于模具零件、模具技術條件和標準模架等已經制定了一些國家標準標。當前的任務是重點研究開發熱流道標準元件和模具溫控標準裝置；精密標準模架，精

8、密導向件系列；標準模板及模具標準件的先進技術和等向性標準化模塊等。2、 加強理論研究隨著塑料制件的大型化和復雜化，模具的重量達到數噸甚至十多噸，這樣大的模具，若只憑經驗設計，往往會因設計不當而造成模具報廢，大量的資金被浪費，所以大型模具還是要向理論設計方面發展，如模板剛度、強度的計算和充型流動理論的建立。3、 塑料制件的精密化、微型化和超大型化為了滿足各種工業產品的使用要求，塑料成型技術正朝著精密化、微型化和超大型化等方面發展。精密注射成型是能將塑料制件尺寸公差保持在0.010.001之內的成型工藝方法，其制件主要用于電子、儀表工業。微型化的塑料制件要求在微型的設備上生產。目前，德國已經研究出

9、注射量只有0.1g的微型注射機，而法國有注射量為17萬g的超大型注射機，合模力為150MN；美國和日本也有較先進的注射機。目前，國產注射機的注射量也已達3.5萬g，合模力為80MN。4、 新材料、新技術、新工藝的研制、開發和應用隨著塑料成型技術的不斷發展，模具新材料、模具加工新技術和模具新工藝方面的開發已成為當前模具工業生產和科研的主要任務之一。十多年來，國內外在塑料成型行業和改進模具設計與制造方面投入了大量的資金和研究力量，取的了許多成果。例如：材料方面有預硬鋼、馬氏體時效鋼、耐腐蝕鋼等，模具加工技術方面有廣泛應用仿形加工、電加工、數控加工及微機控制加工等；另外，模具CAD/CAM/CAE技

10、術也進入了實用階段。1.2注射模設計要求與程序1.2.1基本要求與注意事項1 合理地選擇模具結構2 正確地確定模具成型零件的尺寸3 設計的模具應當制造方便4 充分考慮塑件設計特色，盡量減少后加工5 設計的模具應當效率高、安全可靠6 模具零件應耐磨耐用7 模具結構要適應塑料的成型特性1.2.2設計程序 1. 調研、消化原始資料收集整理有關制件圖設計、成型工藝、成型設備、機械加工、特種工藝等有關資料以備設計模具時使用。消化塑料制件圖，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術要求，如：塑件的原材料表面形狀、顏色與透明度、使用性能與要求；塑件的幾何結構、斜度、鑲件等情況；熔接痕、縮孔等成型缺陷

11、出現的可能與允許程度；澆口、頂桿等可以設置的部位；有無涂裝、電鍍、膠接、鉆孔等后加工等，此類情況對塑件設計均有相應要求。選擇塑件精度最高的尺寸進行分析，查看估計成型公差是否低于塑件的允許公差，能否成型出符合要求的制件。若發現問題，可對塑件圖紙提出修改意見。分析工藝資料，了解所用塑料的物化性能、成型特性以及工藝參數，如材料與制件必須的強度、剛度、彈性；所用塑件的結晶性、流動性、熱穩定性；材料的密度、粘度特性、比熱容、收縮率、熱變形溫度以及成型溫度、成型壓力、成型周期等。并注意收集如彈性模量E、摩擦因素f、泊松比等與模具設計計算有關的資料與參數。2. 選擇成型設備 模具與設備必須配套使用，因為多數

12、情況下都是根據成型設備的種類來進行模具設計，為此，在設計模具之前，首先要選擇好成型設備，這就需要了解各種成型設備的規格、性能與特點。以注塑機來說，如注射容量、鎖模壓力、注射壓力、模具安裝尺寸、頂出方式與距離、噴嘴直徑與噴嘴球面半徑、定位孔尺寸、模具最小與最大厚度、模板行程等，都將影響到模具的結構尺寸與成型能力。同時還應初估模具外型尺寸，判斷模具能否在所選的注射機上安裝與使用。3. 擬定模具結構方案 理想的模具結構應能充分發揮成型設備的能力（如合理的行腔數目和自動化水平等），在絕對可靠的條件下使模具本身的工作最大限度地滿足塑件的工藝技術要求（如塑件的幾何形狀、尺寸精度、表面光潔度等）和生產經濟要

13、求（成本低、效率高、使用壽命長、節省勞動力等），由于影響因素很多，可先從以下方面做起：（1） 塑件成型 按塑件形狀結構合理確定其成型位置，因成型位置在很大程度上影響模具結構的復雜性；（2） 型腔布局 根據塑件的形狀大小、結構特點、尺寸精度、批量大小以及模具制造的難易、成本的高低等確定行腔的數量與排列方式；（3） 選擇分型面 分型面的位置要有利于模具加工、排氣、脫氣、脫模、塑件的表面質量及工藝操作等；（4） 確定澆注系統 包括主流道、分流道、冷料穴、澆口的形狀、大小和位置，排氣方法、排氣槽的位置與尺寸大小等；（5） 選擇脫模的方式 考慮開模、分型的方法與循序，拉料桿、推桿、推管、推板等脫摸零件的

14、組合方式，合模導向與復位機構的設置以及側向分行與抽芯機構的選擇與設計；（6） 模溫調節 模溫的測量方法，冷卻水道的形狀、尺寸與位置，特別是與模腔壁間的距離及位置關系；（7） 確定主要零件的結構與尺寸 考慮成型與安裝的需要及制造與裝配的可能，根據所選材料，通過理論計算或經驗數據，確定型腔、型芯、導柱、導套、推桿、滑塊等主要零件的結構與尺寸以及安裝、固定、定位、導向等方法；（8） 支承與聯接 如何將模具的各個組成部分通過支承塊、模板、銷釘、螺釘等支承與連接零件，按照使用與設計要求組合成一體，獲得模具的總體結構。結構方案的擬定，是設計工作的基本環節。它既是設計者的構思過程，也是設計對象的胚胎，設計者

15、應將其結果用簡圖和文字加以描繪與記錄，作為方案設計的依據與基礎。方案的討論與論證擬定初步方案時，應廣開思路，多想一些辦法，隨后廣泛征求意見，進行分析論證與權衡，選出最合理的方案。繪制模具裝配草圖總裝配圖的設計過程比較復雜，應先從畫草圖著手，經過認真的思考、討論與修改，使其逐步完善，方能最后完成。草圖設計過程是“邊設計、邊繪圖、邊修改”的過程，不能指望所有的結構尺寸與數據一下就能定的合適，所以在設計過程中往往需反復多次修改。其基本做法就是將初步擬定的結構方案在圖紙上具體化，最好是用坐標紙，盡量采用1:1的比例，先從行腔開始，由里向外，主視圖與俯視圖同時進行： 型腔與型芯的結構； 澆注系統、排氣系

16、統的結構形式； 分型面及分型脫模機構； 合模導向與復位機構； 冷卻或加熱系統的結構形式與部位； 安裝、支承、連接、定位等零件的結構、數量及安裝位置； 確定裝配圖的圖紙幅面、繪圖比例、視圖數量布置及方式。. 繪制模具裝配圖繪制模具裝配圖時應注意做到以下幾點： 認真、細致、干凈、整潔地將修改已就的機構草圖，按標準畫在正式圖紙上。將原草圖中不細不全的部分在正式圖上補細補全； 標注技術要求和使用說明，包括某些系統的性能要求（如頂出機構、側抽芯機構等），裝配工藝要求（如裝配后分型面的貼合間隙的大小、上下面的平行度、需由裝配確定的尺寸要求等），使用與裝拆注意事項以及檢驗、試模、維修、保管等，達到要求； 全

17、面檢查，糾正設計或繪圖過程中可能出現的差錯與遺漏。. 繪制零件圖繪制零件圖時應注意做到以下幾點： 凡需自制的零件都應畫出單獨的零件圖； 圖形盡可能按的比例畫出，但允許放大或縮小。要做到視圖選擇合理，投影正確，布置得當； 統一考慮尺寸、公差形位公差、表面粗糙度的標準方法與位置，避免擁擠與干涉，做到正確、完整、有序，可將用得最多的一種粗糙度以“其余”的形式標于圖紙的右上角； 零件圖的編號應與裝配圖中的序號一致，便于查對； 標注技術要求，填寫標題欄； 自行校對，以防差錯。. 編寫設計說明書第二章 齒輪卷軸模具設計過程2.1塑件分析根據已知條件，按照蝸桿的標準公式計算其尺寸。其已知條件如下表所示，齒輪

18、卷軸的外形如圖所示,參數如表2-1所示模數m2齒數 z20壓力角20分度圓直徑d40轉向左旋 表2-1 齒輪卷軸的參數齒輪卷軸齒距：外徑：齒根圓：螺紋長度：小內孔直徑： 長度=大內孔直徑： 長度=全長：L=107由于傳動零件是塑件，我選用9級精度。2.2 塑件材料的成型特性與工藝參數綜合分析后，選用齒輪卷軸材料為乳白色的ABS。2.2.1 ABS基本特性ABS，即苯乙烯丁二烯丙烯腈共聚物，它是由三種單體聚合而成的非結晶型高聚物，具有三種組合物的綜合性能，且無毒、無味，塑件成型后有較好的光澤。ABS的密度為1.021.05/3。ABS有極好的抗沖擊強度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機械強度和

19、一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩定性和電氣性能。水、無機鹽、堿、酸類對ABS幾乎無影響，在酮、醛、酯、氯代烴中會溶解或形成乳濁液，不溶于大部分分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化膨脹。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化學藥品的侵蝕會引起應力開裂。ABS有一定的硬度和尺寸穩定性，易于成型加工。經過調色可配成任何顏色。其缺點是耐熱性不高，連續工作溫度為70左右，熱變形溫度為93左右。耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發脆。根據ABS中組分之間的比例不同，其性能也有差異，從而適應各種不同的應用。根據應用不同可分為超高沖擊型、高沖擊型、中沖擊型、低沖擊型和耐熱型等。2.2.2 ABS主要用

20、途ABS在機械工業上用來制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機外殼、儀表殼、儀表盤、水箱外殼、蓄電池槽、冷藏庫和冰箱襯里等。汽車工業上用ABS制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調節導管、加熱器等，還有用ABS夾層板制小轎車車身。ABS還可以用來制作水表殼、紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具、電子琴及收音機殼體、食品包裝容器、農藥噴霧器及家具等。、2.2.3 ABS成型特點ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應進行干燥處理；易產生熔接痕，模具設計時應注意盡量減少澆注系統對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。要求塑件

21、精度高時，模具溫度可控制在5060度，要求塑件光澤和耐熱時，應控制在6080度。ABS的主要性能指標見表1表1. ABS主要技術指標和工藝參數 密度31.021.16注射機類型螺桿式比容30.860.98預熱和干燥溫度8095吸水率0.20.4時間45收縮率0.40.7料簡溫度后段150170熔點130160中段165180熱變形溫度0.45MPa90108前段1802001.8MPa83103噴嘴溫度170180抗拉屈服強度MPa50模具溫度5080拉伸彈性模量MPa1.8×103注射壓力MPa60100彎曲強度MPa80成型時間S高壓時間05硬度HB9.7保壓時間1530后處理方

22、法紅外線、烘箱冷卻時間1530溫度70成型周期4070時間24螺桿轉速r/min0.40.72.3成型設備的選擇在設計模具時，首先應根據現有的設備選擇合適的注射機。初選注射機的主要依據是成型所需的注射容量，因此，必須計算出塑件的體積或質量，初步確定型腔數目以及澆注系統的體積。2.3.1型腔數量及排列方式塑件生產綱領為大批量生產，即年產為2.5萬個以上，且零件尺寸較小，多采用一模多腔，以縮小生產周期，提高生產率，因此我采用一模八腔結構。所以型腔按照圓周布置，如圖2-3-1所示。如圖2-3-12.3.2注射容量的的估計計算由PROE軟件計算可得：體積：質量：2.3.3注射機的選定及其技術參數國產標

23、準注射機采用容量來表示注射量：V=nVz+Vj (3-1)其中：V 一個成型周期內所需注射的塑料容積 n 型腔數目 Vz 單個塑件的容量 Vj 澆注系統的容量由以上內容可知n=8, Vz=V=58cm3, 那么 設計模具時，必須使在一個注射成型周期內所需注射的塑料熔體的容量，在注射機額定注射量80%以內，那么V0.8VgVg為注射額定注射量根據注射量和鎖模力我選擇由張家港利源機械廠生產的LY240C注射機,其主要技術參數如表3-1所示: 表3-1 注射機技術參數理論注射量(cm3)799模具最大厚度mm600鎖模力(KN)2400模具最小厚度mm100螺桿直徑（mm）55模板尺寸mm800x5

24、50注射壓力（Mpa）153噴嘴直徑mm5模板最大行程(mm)1025定位圈尺寸mm1502.4.1分型面的設計將模具適當地分成兩個或幾個可以分離的主要部分，這些可以分離部分的接觸表面分開時能夠取出塑件及澆注系統凝料，當成型時又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為模具的分型面。分型面是決定模具結構形式的重要因素，它與模具的整體結構和模具的制造工藝有密切的關系，并且直接影響著塑料熔體的充填特性及塑件的脫模，因此，分型面的選擇是注射模設計中的一個關鍵。選擇分型面時一般應遵循以下幾項原則：1) 分型面應選在塑件外形最大輪廓處。2) 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。3) 保證塑件的精度要求

25、。4) 滿足塑件的外觀質量要求。5) 便于模具加工制造。6) 對成型面積的影響。7) 對排氣效果的影響。8) 對側向抽芯的影響。考慮以上原則，我選擇的分型面，如圖4-1所示，此處便于加工，保證塑件的精度和外觀質量。 4-1 2.4.2排氣槽設計 從某種角度而言，注塑模也是一種置換裝置。即塑料熔體注入模腔同時，必須置換出型腔內空氣和從物料中逸出的揮發性氣體。排氣系統是注塑模具設計的重要組成部分。由于塑件的體積不大，且屬于薄壁件，型腔不深，分型面較長，頂桿和小型芯有較多，故不需另外增設排氣槽，利用分型面、頂桿以及小型芯等的配合間隙排氣即可，其間隙約為0.03mm，試模后若排氣不順則可另外增設排氣槽

26、。2.5澆注系統的設計澆注系統是指塑料熔體從注射機噴嘴射出后到達型腔之前在模具內流經的通道。澆注系統的設計是注射模具設計中最重要的問題之一，它對于獲得優良性能和理想外觀的塑料制件以及最佳的成型效率有直接影響，是模具設計工作者十分重視的技術問題。澆注系統一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。澆注系統設計是否合理不僅對塑件性能、結構、尺寸、內外在質量等影響很大，而且還與塑件所用塑料的利用率、成型生產效率等相關，因此，澆注系統的設計應能使沖模過程快而有序，壓力損失小，熱量散失少，排氣條件好，且凝料易于與制品分離或切除。2.5.1主流道的設計主流道是指澆注系統中從注射機噴嘴與模具相接觸的部位

27、開始，到分流道為止的塑料熔體的流動通道。其截面成圓錐形，錐角為2°4°，為避免產生湍流或渦流，且使凝料容易脫模，對塑料來說，取3°是合適的。流道表面粗糙度為a0.8µ；主流道入口直徑大于噴嘴直徑1大約1左右，根據所選的注射圖4.主流道（澆口套）機噴嘴直徑為5，則516。為了使注射時噴嘴與流道口貼合良好不產生熔體反噴，取入口凹球面半徑比噴嘴球面半徑1大約1，即R10111。主流道大端直徑為Dd2Ltg/29，大端口圓角取2。主流道形狀和尺寸如上圖4所示。 2.5.2分流道的設計 分流道是熔料從主流道進入型腔前的過渡部分，其設計要求是塑料熔體在流動中壓力和熱

28、量損失盡量最小，同時使流道中的塑料盡量少。分流道的設計，從壓力傳遞角度考慮，要求有較大的流道截面積，從散熱少考慮應有小的比表面S。由理論分析可知，圓形截面分流道最理想，但其加工工藝性不佳，成本高，在生產實際中不常使用。梯形截面分流道容易加工，且塑料熔體的熱量散失及流動阻力均不大，綜合考慮，選用梯形截面的分流道，截面尺寸可根據經驗公式計算。B0.2654式中 B梯形的大底邊長度（）塑件的質量（）分流道的長度（）H梯形的高度（）所以B0.2654××11.538，H2B37.692， 根據ABS塑料的流動性、澆口形式及成型工藝要求，將估算結果圓整后，取H8，B12，R2，10&

29、#176;，R1.6m。分流道截面形狀和尺寸見圖5。2.5.3澆口的設計澆口又稱進料口，是分流道與型腔之間的狹窄部分，也是澆注系統中最短小的部分，它使塑料熔體的流速產生加速度，以利于迅速充滿型腔，同時還起封閉型腔防止熔體倒流的作用，并在成型后澆口凝料與塑件易于分離澆口可分為限制性和非限制性澆口兩種。我們將采用限制性澆口。限制性澆口一方面通過截面積的突然變化，使分流道輸送來的塑料熔體的流速產生加速度，提高剪切速率，使其成為理想的流動狀態，迅速面均衡地充滿型腔，另一方面改善塑料熔體進入型腔時的流動特性，調節澆口尺寸，可使多型腔同時充滿，可控制填充時間、冷卻時間及塑件表面質量，同時還起著封閉型腔防止

30、塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分離的作用。從圖中可看出，我采用的是側澆口。側澆口又稱邊緣澆口，國外稱之為標準澆口。側澆口一般開設在分型面上，塑料熔體于型腔的側面充模，其截面形狀多為矩形狹縫，調整其截面的厚度和寬度可以調節熔體充模時的剪切速率及澆口封閉時間。這燈澆口加工容易，修整方便，并且可以根據塑件的形狀特征靈活地選擇進料位置，因此它是廣泛使用的一種澆口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且對各種塑料的成型適應性均較強；但有澆口痕跡存在，會形成熔接痕、縮孔、氣孔等塑件缺陷，且注射壓力損失大，對深型腔塑件排氣不便。根據塑件壁厚查得深度h為23mm，寬度W為36.4mm,澆口通道長度L為1

31、.52.5mm.我分別取h為3mm，寬度W為4mm,澆口通道長度L為2mm。其形狀如圖6-4所示：2.5.4冷料穴的設計冷料穴的作用是容納冷料，并在開模時將主流道和分流道的冷凝料勾住，使其保留在動模一側，便于脫模。根據設計塑件時所選用的材料性能，設計帶凝料推桿的倒錐形冷料穴，這樣，在凝料被推出后不需人工取出而能自動脫落，其結構形式及尺寸如圖7所示。 圖7.冷料穴2.6成型零部件的設計與計算所謂成型零件，指的是模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件，它包括凹模、凸模、型芯、鑲塊以及各種成型桿和成型環等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，承受塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發生磨擦，因此，成

32、型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度。此外，成型零件還要求結構合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。 設計成型零件時，應根據塑料的特性和塑件的結構及使用要求，確定型腔的總體結構，然后根據成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結構設計，計算成型零件的工作尺寸，對關鍵的成型零件進行強度和剛度校核。2.6.1成型零件鋼材的選用選用鋼種時，應按塑件制品生產批量、塑料品種及塑件精度與表面質量要求來確定。對本設計來說，凹模和凸模均采用3Cr2Mo(P20)， 型芯與鑲件采用T10A，零件熱處理到HRC42-54。2.6.2成型零件的工作尺寸計算成型零件的工作尺寸是指成型

33、零件上直接用來構成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸(包括矩形和異形零件的長和寬)，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸等。影響塑料制品的形狀和尺寸精度的因素有：塑件收縮率，成型零件的制造誤差，成型零件的磨損以及模具安裝配合的誤差等。對于小型塑件來說，成型模具的制造誤差是主要影響因素，而對于大塑件，成型收縮率則是主要影響因素。經分析知，齒輪卷軸雖然是傳動件，但因為是塑件，因此取塑件精度為4級(SJ1372-78)，查手冊知對應的模具精度應為IT8(GB1800-79)。（1）.型腔和型芯工作尺寸的計算因為聽筒是用ABS材料注射成型的，因此取塑件的平均收縮率平（0.40.

34、7）20.55。另外，聽筒的尺寸較小，所以取3，跟據具體的尺寸查相關的手冊。下面進行計算。塑件尺寸公差型腔或型芯工作尺寸外形尺寸1070-0.82()0(1+0.55)×107-2/3×0.8200.273107.0400.273= 420-0.68() 0(1+0.55)×42+0.56×0.7400.247180-0。28()0(1+0.55)×18-2/3×0.2800.093 17.9100.093120-0。24()0(1+0.55)×12-2/3×0.2400.08 11.90600.0890-0。20

35、()0(1+0.55)×9-2/3×0.2000.067 8.91600.067180-0。28()0(1+0.55)×18-2/3×0.2800.093 17.91200.093470-0。48()0(1+0.55)×47-2/3×0.4800.16 46.93900.1610.50-0。24()0(1+0.55)×10.5-2/3×0.2400.08 10.39800.081.50-0。16() 0(1+0.55)×1.53/4×0.1600.053 1.38800.053240-0.52(

36、) 0(1+0.55)×243/4×0.5200.173 23.74200.173260-0。56() 0(1+0.55)×263/4×0.5600.186 25.72300.186200-0。52() 0(1+0.55)×203/4×0.5200.17319.700.173內形尺寸1500.48() 0(1+0.55)×152/3×0.4800.1614.81500.161200.44() 0(1+0.55)×122/3×0.4400.14711.7700.1472300.52() 0(1+0

37、.55)×232/3×0.5200.17322.7800.173200。36()0(1+0.55)×2-2/3×0.3600.012 1.7700.0121.2500.36() 0(1+0.55)×1.253/4×0.3600.0120.98700.0122.6.3模具型腔側壁和底板厚度的計算塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應具有足夠的強度和剛度，如果型腔側壁和底板厚度過小，可能因強度不夠而產生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產生撓曲變形，導致溢料和出現飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。因此，應通過強度和剛度計算來

38、確定型腔壁厚。模具型腔壁厚的計算，應以熔體充滿型腔的瞬間產生的最大壓力為準。理論分析和生產實踐表明，大尺寸的模具型腔，剛度不足是主要矛盾，型腔壁厚應以滿足剛度條件為準；而對于小尺寸的模具型腔，在發生大的彈性變形前，其內應力往往超過了模具材料的許用應力，因此強度不夠是主要矛盾，設計型腔壁厚應以強度條件為準。經分析，齒輪卷軸的上下殼的型腔屬于小尺寸模具型腔，因此，該項計算以強度條件為準。（1）.型腔側壁厚度計算由凹模的結構圖可知，型腔采用組合式圓形型腔側壁剛度計算公式 (4-6)側壁強度計算公式 (4-7)兩式中： S 圓形型腔側壁厚度r 型腔半徑 P 型腔壓力E 模具材料彈性模量 型腔徑向允許的

39、變形 模具材料許用應力我選用模具材料為3Cr2Mo(P20)(時效硬化鋼，滲碳碎火)，其彈性模量E=212000E/Mpa，許用應力為=200MPa。 模具的型腔壓力為P=35MPa, =0.00250.003 (由參考文獻2P130查得)側壁剛度計算公式 側壁強度計算公式：根據以上計算，我取側壁最小厚度=16。（2）.型腔地板厚度計算地板厚度剛度計算公式 (4-8)地板厚度強度計算公式 (4-9)兩式中： S 圓形型腔側壁厚度r 型腔半徑 P 型腔壓力E 模具材料彈性模量 型腔徑向允許的變形 模具材料許用應力地板厚度剛度計算公式 地板厚度強度計算公式 10.17 根據以上計算，我取地板最小厚

40、度=18。2.6.4模架的選取模架的選取應綜合考慮型腔的大小與布置、澆口形式、凸凹模結構形式、推出機構形式、合模導向機構等方面，盡量選用標準模架。在本次設計中，模具設計成一模兩腔，采用潛伏式澆口，利用斜滑塊內外抽芯。另外，采用推桿和推管推出。綜合以上分析，查相關手冊GBT12556，初步確定選用模架型號為 ：P240070026 GBT1255619901，其中A板為150，B板為100，C板為50。B×L為400×700。如下圖所示2.7合模導向機構的設計導向機構是保證動定模或上下模合模時，正確定位和導向的零件。導向具有如下功能： 定位作用：模具閉合后，保證動定模或上下模

41、位正確，保證型腔的形狀和尺寸精確；導向機構在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和調整。 導向作用：合模時，首先是導向零件接觸，引導動定模或上下模準確閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。承受一定的側向壓力：塑料熔體在充型過程中可能產生單向側壓力，或者由于成型設備精度低的影響，使導柱承受了一定的側向壓力，以保證模具的正常工作。導柱的前端做成錐臺形，以使導柱順利地進入導向孔。所選的導柱導套材料為8鋼，淬硬后硬度為5055。導柱固定端與模板之間采用H7/m6的過渡配合；導柱的導向部分采用H8f7間隙配合。結合所選模架，確定導柱結構與尺寸如圖12所示。2.8側向分型與抽芯機構的設計側向分型與抽

42、芯機構簡稱為側抽機構，用來成型塑件外側凸起、凹槽和孔以及殼體制品的局部凸起、凹槽和盲孔。因為有側抽機構的注射模，其可動零件多，動作復雜，因此，側抽機構的設計應以可靠、簡單、靈活和高效為準。2.8.1確定抽芯機構的結構尺寸在確定斜滑塊結構尺寸之前，應了解其設計要點：（1） 斜滑塊的導向斜角一般取515°，考慮到抽心距不大，這里取10°（2） 斜滑塊在導滑槽內的活動必須順利。（3） 抽心距的的計算。將活動型芯從成型位置抽至不妨礙塑件脫模為止所移動的距離芯距通常比側孔或側凹大23mm。這里S=2+2=4 mm（4） 最小開模行程和斜導柱工作部分長度。最小開模模行程：H=Scot=

43、4cot10°=22.69mm取H為25，斜導柱工作部分長度：=H/ cos=25.39mm（5） 滑塊設計如下：1、滑塊與型芯采用整體結構。（6） 為保證再次合模時，斜導柱能準確地插入斜滑塊中，臭新動作完成后斜滑塊必須有準確的位置。該模具采用壓緊塊定位形式。2.9脫模機構的設計注射完成后，塑件由于收縮產生包緊力會留在型芯上，這就需要設置脫模機構。要可靠地脫模，讓固化的成型塑件完好的從模具中頂出，取決于脫模機構的合理設計。在設計脫模機構時一般要綜合考慮以下選用原則：.盡可能讓塑件留在動模，使脫模機構易于實現；.不損壞塑件，不因脫模而使塑件質量不合格；.塑件被頂出位置應盡量在塑件內側，

44、以免損傷塑件外觀； .脫模零件配合間隙合適，無溢料現象； .脫模零件應有足夠的強度和剛度；.脫模零件要工作可靠，運動靈活，制造容易，配換方便。另外，為實現注塑生產的自動化，必要時不但塑件要實現自動墜落，還要使澆注系統凝料能脫出并自動墜落。塑件在成形時，由于有尺寸上的收縮，所以對模具的凸出部位有包緊力。而脫模機構的負荷就是這種包緊力對脫模方向上形成的阻力。2.9.1脫模力的計算脫模力是注塑件從動模邊的主型芯上分離時所需施加的外力。通常包括型芯包緊力、真空吸力、粘附力和脫模機構本身的運動阻力。對大多數的塑件來說，對脫模力的精確計算和測量較為復雜，因此，只能通過簡單的估算法對聽筒上下殼的脫模力進行分

45、析計算，采用的經驗公式為=(cos-sin)，由于此設計中，所需的脫模力較小，其計算略。2.9.2脫模機構的結構形式脫模機構有很多種，簡單脫模機構有推桿機構、推管機構、推件板機構，及這些機構的組合。困為推桿位置的設置有較大的自由度，因而用于推頂箱體等異型制品，以及塑件局部需較大脫模力的場合。而對于中心有孔的圓形套類塑件，通常都會選用推管機構。因此，根據脫模機構的設計原則，以及考慮聽筒上下殼的結構，本設計中采用推桿和推管組合使用的脫模機構。確定了脫模機構的結構形式后，就要對推桿的位置以及采用的截面形狀進行分析設置。推桿的截面形狀有圓形、矩形或半圓的等。由于使用圓形推桿的地方，較容易達到推桿和模板

46、或型芯上推桿孔的配合精度，另外，圓形推桿還具有減少運動阻力、防止卡死現象等優點，損壞后還便于更換，且圓柱己有國家標準，更換也方便。因此，此次設計中我使用圓形截面的推桿。下面對推桿的位置進行合理的設置。推桿的位置分布得合理，塑件就不至于產生變形和被頂壞。一般把推桿設在脫模阻力大、塑件強度、剛度較大的地方，且推桿應均勻布置。對于齒輪卷軸來說，結構比較簡單，而且采用了斜滑塊內抽芯，因此，只在兩側位設置6個推桿，再在每個零件頭部設置8個推出套筒即可完成脫模。推出布置如下:為了使生產過程中零件的更換方便，根據經驗一般選取標準零件或通過標準零件加工的零件。根據脫模力的估算，以及選用的推桿推管數量，選用如下結構尺寸的推桿推管。推桿和推管的材料為T8A