畢業設計任務書1.設計的主要任務及目標1)模具裝配圖及零件圖2)設計說明書一本3)電子資料一份4)在教師的指導下，鍛煉學生綜合運用所學的基礎與專業知識，分析與解決工程實際問題的能力。2.設計的基本要求和內容基本要求:1)收集、學習和掌握有關資料，熟練使用有關沒計手冊；2)同學間互相討論，按時向老師匯報和討論，獨立完成設計任務；3)模具圖紙符合機械制圖規范，使用計算機繪制；4)設計說明書內容充實、語句通順，計算準確、論點和公式有據可查。主要內容：1）對給定工件進行工藝分析；2）進行注塑工藝設計；3）模具的總體設計；4）模具的結構設計；5）模具參數的校核。3.主要參考文獻(1)王文平，池成忠.塑料成型工藝與模具設計[M].北京：北京大學出版社，2005.(2)《塑料模具技術手冊》編委會.塑料模具技術手冊（輕工模具）[M].北京：機械工業出版社，1997(3)唐志玉.塑料擠塑模與注塑模優化設計[M].北京：機械工業出版社，2000.4.進度安排設計各階段名稱起止日期1收集資料、完成文獻綜述2014年3月3日-2014年3月10日2完成工藝計算、確定模具結構方案2014年3月11日-2014年4月29日3中期檢查2014年4月30日-2014年5月6日4繪制模具圖2014年5月7日-2014年5月28日5完善設計內容、完成設計說明書2014年5月29日-2014年6月12日6準備答辯2014年6月13日-2014年6月25日斜導柱抽芯機構分析及骨架注射模具設計摘要：注射成形是塑料成型的一種重要方法，它主要適用于熱塑性塑料的成型，可以一次成型形狀復雜的精密塑件。與其他模具相比，注射模具成型的塑料制件內在和外觀質量均較好，生產效率特別高。本文以側分型機構和骨架注射模具為研究對象，詳細的分析了側分型機構的幾種類型，在綜合分析塑件結構，使用要求，成型質量和模具制造成本的基礎上，闡述了骨架注射模具的設計過程。設計的過程包括塑件工藝性分析、模具結構的設計、注射機的選用、澆注系統設計、排氣系統設計、冷卻系統設計和注射機有關參數的校核。由于塑件具有凹槽，所以采用側向分型抽芯機構，使塑件能一次成型,設計了相應的斜導柱側向分型抽芯的注射模。最后介紹了模具的安裝與試模過程。關鍵詞：注射成型，注射模具，側分型，斜導柱Theanalysisofobliqueguidepillarcore-pullingmechanismandinjectionmolddesignofframeAbstract：Injectionmoldingisplasticmoldingofakindofimportantmethod,itismainlyappliedtothermoplasticplasticmoldingandshapingacomplexshapeofprecisionplasticpieces.Comparedwithothermold,injectionmoldingplasticproductappearanceandintrinsicqualityisgood,theproductionefficiencyisveryhigh.Inthispaper,asidepartingmechanismandtheframeinjectionmouldastheresearchobject,adetailedanalysisofseveraltypesofsidepartingmechanism,onanalyzingthestructureofplasticparts,userequirement,formingqualityandmouldmanufacturingcost,expoundsthedesignprocessoftheframeinjectionmould.Designprocessincludingtheplasticprocessanalysis,moldstructuredesign,theselectionofinjectionmachine,gatingsystemdesign,designoftheexhaustsystem,coolingsystemdesignandtheinjectionmachineandchecktherelatedparameters.Duetotheplasticpartshaveagroove,sousethelateralpontscore-pullingmechanism,makeplasticscanoncemolding.Designthecorresponding’sobliqueguidepillarsidepartingcore-pullingofinjectionmoudleFinallyintroducetheprocessoffixandtuneofthemould.Keyword:injectionmolding,injectionmould,core-pulling,obliqueguidepillar目錄TOC\o"1-3"\h\u120341前言 1881.1引言 1106191.2塑料的分類 1129421.3塑料模具的發展趨勢 2138382注塑模側分型機構分析 427742.1斜導柱側分型機構 4318312.2彎銷側分型機構 5284722.3液壓側抽芯機構 6152562.4斜導槽側向分型與抽芯機構 6137963工藝分析及工藝方案的確定 7321023.1工藝分析 7178173.1.1PVC的物理性能 740983.1.2塑件的結構分析 7157233.1.3塑件的尺寸精度分析 8137193.1.4塑件表面質量分析 8114863.1.5明確塑件的生產批量 8246063.2注塑工藝設計 8123113.2.1工藝參數的確定 847594選擇注射機 10267404.1塑件工藝參數計算 10264354.1.1塑件體積的計算 10149074.1.2塑件質量的計算 1062654.2型腔數目的確定 10318874.3注塑機的選擇 1168654.3.1注塑機的分類 11220004.3.2注塑機的選擇方法 11240855模具設計有關計算 1397175.1成形零件工作尺寸的計算 13192025.1.1型心尺寸計算 13245855.1.2型腔尺寸計算 14206155.2成型腔壁厚的計算 14184596模具結構的設計 16289026.1型腔的排列 16142896.2澆注系統的設計 16116416.2.1主流道設計 16316456.2.2分流道設計 17243296.2.3冷料穴的設計 18311486.2.4澆口的設計 1840336.3分型面和排氣槽的設計 20157316.3.1分型面的設計 20160586.3.2排氣槽的設計 21197746.4加熱與冷卻系統的設計 2157256.4.1冷卻介質 2266406.4.2冷卻系統的簡單計算 22316366.5側向分型與抽芯機構的確定 23138216.5.1抽拔距離和抽拔力的計算 23152206.5.2斜導柱斜角的確定 24217396.5.3斜導柱的截面尺寸計算 25294756.5.4斜導柱長度計算 25246016.5.5滑塊的設計 26276586.6模具結構尺寸的設計 2847796.6.1墊塊尺寸的選定 29139806.6.2連接件的確定 29239966.7合模導向機構的設計 29246236.7.1導柱導向機構的設計 3080156.8推出機構的設計 31175936.8.1推出機構尺寸計算 32188336.8.2推桿位置的選擇 32172706.9復位機構的設計 33177727注塑機參數的校核 3455717.1最大注塑量的校核 34293157.2注塑壓力的校核 34168097.3鎖模力的校核 34307137.4模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核 35117607.4.1模具厚度校核 35298957.4.2模板尺寸和拉桿間距是否相合適 35193877.4.3開模行程的校核 35213528模具安裝和試模 3710736結論 3825628參考文獻 3910494致謝 401前言1.1引言通過分析老師給的畢業設計課題，選用注射成型此零件。注射成型主要用于熱塑性材料的成型，它具有周期性的生產方式。注射成型的過程復雜但效率較高，它涉及的因素有很多，比如：注射機的工作狀況，注射工藝參數的控制，注射條件的設計，模具的結構以及設計制造情況和原材料本身的性能等等。因此，通常根據實際的情況對塑件的性能特點做一個比較全面的分析，而且根據現有的條件（工廠有的注射機的型號，加工條件等）確定一個模具設計的最佳方案。在保證塑件精度的前提下，考慮到現有的加工條件，應比較經濟實用的來選擇模具分型面，確定澆注系統的設計以及是否采用側抽芯機構，采用什么樣的側抽芯機構最合理等，從而設計出注塑模具來。另外，注塑模具的設計應盡量采用標準件，這樣不僅使零件設計和制造規范化，而且減少很多工作量，節約大量成本。1.2塑料的分類一、塑料按合成樹脂的分子結構及其特性分為熱塑性塑料和熱固性塑料。①熱塑性塑料熱塑性塑料的合成樹脂都是線形或帶有支鏈型結構的聚合物，其特點是受到熱變軟或熔化成為可流動的穩定粘稠液，在此狀態下具有可塑性，可塑制成一定形狀的塑件；冷卻后保持既得的形狀；再加熱可以變軟并可變成另一形狀。在該過程中一般只有物理變化，其變化過程是可逆的。如聚苯乙烯（PS）、丙烯氰-丁二烯-苯乙烯聚合物（ABS）、聚氯乙烯（PVC）。②熱固性塑料熱固性塑料的合成樹脂是帶有體型網狀結構的聚合物，加熱之初的分子呈線性結構，加熱時，溫度達到一定程度后，分子稱網狀結構，樹脂變成不溶不熔的體型結構，使形狀固定下來不再變化。再加熱，也不變軟，不在有可塑性，變化過程有物理變化，也有化學變化，因此其變化是不可逆的。二、按制造方法分合成樹脂的制造方法主要是根據兩種反應：聚合反應和縮聚反應。聚合反應是將單分子體化合成高分子化合物的反應，縮聚反應是將相同的低分子單體化合成高分子聚合物的反應。三、按用途分類可以分為通用塑料、工程塑料、以及特殊用途的塑料。通用塑料是指用途最廣泛、產量最大、價格最低廉的塑料。如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）。工程塑料指可以做工程材料的塑料，主要有：聚酰胺（PA）、聚碳酸酯（PC）、聚甲醛（POM）等[1]。1.3塑料模具的發展趨勢一、提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要求以及因高生產率要求而發展的一模多腔所致。二、在塑料模設計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術。CAD/CAM技術已發展成為一項比較成熟的共性技術，近年來模具CAD/CAM技術的硬件與軟件價格已降低到中小企業普遍可以接受的程度，為其進一步普及創造良好的條件；基于網絡的CAD/CAM/CAE一體化系統結構初見端倪，其將解決傳統混合型CAD/CAM系統無法滿足實際生產過程分工協作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業中發揮越來越重要的作用。三、推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量，并能大幅度節省塑料制件的原材料和節約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產價廉高質量的元器件，是發展熱流道模具的關鍵。氣體輔助注射成型可在保證產品質量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統的普通注射工藝有更多的工藝參數需要確定和控制，而且常用于較復雜的大型制品，模具設計和控制的難度較大，因此，開發氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續研究開發高壓注射成型工藝與模具也非常重要。四、開發新的成型工藝和快速經濟模具。以適應多品種、少批量的生產方式。五、提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業的發展，為提高模具質量和降低模具制造成本，模具標準件的應用要大力推廣。為此，首先要制訂統一的國家標準，并嚴格按標準生產；其次要逐步形成規模生產，提高商品化程度、提高標準件質量、降低成本；再次是要進一步增加標準件的規格品種。六、應用優質材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質量顯得十分必要。七、研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現逆向工程是塑料模CAD/CAM的關鍵技術之一。研究和應用多樣、調整、廉價的檢測設備是實現逆向工程的必要前提[2]。2注塑模側分型機構分析當塑料有側壁孔、凹槽、凸臺結構時，采用側抽芯機構。此產品由于帶有凹槽，故采用側抽芯機構。側分型機構可分為三類：一、手動側分型與抽芯機構操作麻煩、工人勞動強度大、生產效率低，但模具結構簡單、制造成本低，常用于產品試制、小批量生產或無法采用其他側分型機構的場合。二、液壓或氣動側分型與抽芯機構用于抽拔力較大，側拔距離較長的場合，例如大型管狀塑件生產，抽拔動作比較平穩，但液壓或氣動裝置成本較高。三、機動側分型與抽芯機構利用注塑機開模力作動力，通過有關傳動零件施力于側向成型零件，將模具側向分型，合模時又靠它使側向成型零件復位。這類機構雖然結構比較復雜，但分型無需手工操作、生產效率高。根據傳動零件的不同，又可分為斜導柱、彎銷、斜導槽、斜滑塊等許多不同類型機構[1]。2.1斜導柱側分型機構圖2.1頂出式斜導柱抽芯，錐套鎖緊機構圖2.1頂出式斜導柱抽芯，錐套鎖緊機構1—定模板2—斜導柱3—滑塊4—動模定板5—型芯6—錐桿2.2彎銷側分型機構彎銷側分型機構的工作原理和斜導柱側分型機構相似，所不同的是在結構上以矩形截面的彎銷代替了斜導柱，因此，彎銷側分型機構衽離不開滑塊得道滑、注射時側型芯得鎖緊和側抽芯結束時滑塊的定位這三大要素。圖2.2所示是彎銷側分型機構的典型結構。圖2.圖2.2彎銷抽芯1—彎銷2—滑塊3—型芯通常，彎銷及其導滑孔的制造困難一些，但彎銷側抽芯也有斜導柱不及的優點：一、強度高，可采用較大的傾斜角。彎銷一般采用矩形截面，抗彎截面系數比斜導柱大，因此抗彎強度較高，可以采用較大的傾斜角，所以在開模距相同的條件下，使用彎銷可比斜導柱獲得較大的抽拔距。利用彎銷的高抗彎強度，在注射熔料對側型芯總壓力不大時，可在彎銷前端設置一個支承塊，對側型芯滑塊起到鎖緊作用，而簡化模具結構；但在熔料對側型芯總壓力較大時，仍應考慮設置楔緊塊，以鎖緊彎銷或直接鎖緊滑塊。二、可以延時分型。由于塑件的特殊或模具結構的需要，彎銷還可以延時側抽芯。三、彎銷抽芯機構與滑塊只有平面的接觸，所以其當量摩擦因素較小，減少了摩擦時的側抽阻力，使其自鎖的危險性下降。四、在相同的設計空間的情況下，彎銷的抗彎截面模量大于斜導柱，即它可以承受較大的彎曲力，這樣在一定的抽拔力的情況下，可選用較小的彎銷。五，在抽拔力需要很大而滑塊狹窄，斜導柱無法安裝時，采用彎銷較好。2.3液壓側抽芯機構圖2.3液壓抽芯機構1—液壓缸2—支架3—滑塊4—拉桿5—動模板2.4斜導槽側向分型與抽芯機構圖2.4滾輪式滑板抽芯機構1—圖2.4滾輪式滑板抽芯機構1—鎖緊塊2—滑塊3—滑板4—滾輪特點：模具結構緊湊，抽芯穩定可靠，選取大抽拔角度，能滿足較長的抽拔距離，滾動軸承與滑板導滑槽相配，摩擦阻力小[8]。3工藝分析及工藝方案的確定3.1工藝分析3.1.1PVC的物理性能塑料的材料選用PVC一、基本特征：PVC是世界上產量最大的塑料品種之一。聚氯乙烯樹脂為白色或淺黃色粉末。根據不同的用途可以加入不同的添加劑，使聚氯乙烯呈現不同的物理性能和力學性能在聚氯乙烯樹脂中加入適量的增塑劑，就可制成多種硬質、軟質和透明塑件。純聚氯乙烯的密度為g/cm3，0.4加入了增塑劑和填料等的聚氯乙烯塑件的密度一般在1.152.00g/cm3。硬聚氯乙烯不含或含少量的增塑劑，有較好的抗拉、抗彎、抗壓和抗沖擊性能，可單獨做結構材料。軟聚氯乙烯含有較多的增塑劑，他的柔軟性、斷裂伸長率、耐寒性增加，但脆性、硬度、抗拉強度降低。聚氯乙烯有較好的電器絕緣性能，可以用作低頻絕緣材料。其化學穩定性也較好。但聚氯乙烯的熱穩定性較差，長時間加熱會導致分解，放出氯化氫氣體，使聚氯乙烯變色。其應用溫度范圍較窄，一般在℃之間。二、主要用途：由于聚氯乙烯的化學性能穩定，所以可用于防腐管道、管件、輸油管、離心泵、鼓風機等。聚氯乙烯的硬板廣泛用于化學工業上制作各種貯槽的襯里、建筑物的瓦楞板、門窗結構、墻壁裝飾物等建筑用材。由于電氣絕緣性能優良而在電氣、電子工業中，用于制造插座、插頭、開關、電纜。在日常生活中，用于制造涼鞋、雨衣、玩具、人造革等。三、成形特點：聚氯乙烯在成型溫度下容易分解放出氯化氫。所以必須加入穩定劑和潤滑劑，并嚴格控制溫度及熔料的滯留時間；不能用用一般的注射成型機成型聚氯乙烯，因為聚氯乙烯的耐熱性和導熱性不好，用一般的注射機需將料筒內的物料溫度加熱到166193℃，會引起分解。應采取帶預塑化裝置的螺桿式注射機；模具澆注系統應粗短，進料口截面宜大，模具應有冷卻裝置[10]。3.1.2塑件的結構分析從零件圖上分析，在一個長為30mm,寬為60mm，高為60mm的長方體中間有一個長為30mm，寬為40mm，高為40mm的臺階孔，然后留壁厚2mm。該塑件有凹槽，因此模具設計必須設置側向分型抽芯機構。該零件屬于簡單復雜程度。3.1.3塑件的尺寸精度分析該零件所有尺寸精度均為IT14級，對塑件尺寸精度要求不高，對應的相關零件的尺寸可以保證。從塑件的壁厚上來看，該塑件的所有壁厚均勻，均為2mm，有利于塑件成型。3.1.4塑件表面質量分析由實際用途可知，對該塑件的表面沒有什么要求，故比較容易實現。綜合以上分析，注射時在工藝參數控制好的情況下，零件的成型要求就可以得到保證。3.1.5明確塑件的生產批量該塑件要求大批量生產3.2注塑工藝設計3.2.1工藝參數的確定（1）注塑溫度：①機筒溫度，由于PVC材料左右開始軟化，呈熔融態，以上分解，所以選之間。②噴嘴溫度，③模具溫度，④油溫，液壓系統壓力油溫度，在注塑工藝上起著重要影響，油溫升高，粘度變小，增加了油的泄漏量，控制在以下為宜。（2）注塑壓力：①塑化壓力（背壓），一般情況下不宜超過2MPa②注塑壓力式中：—液壓缸油壓—液壓缸內徑—柱塞或螺桿直徑PVC熔體粘度高，選?、郾簤毫x取④合模力式中：—工藝合模力P—模腔平均壓力（MPa）A—制品投影面積（cm3）4選擇注射機4.1塑件工藝參數計算4.1.1塑件體積的計算4.1.2塑件質量的計算塑件的質量為=28.09g又因為（通過Pro/E計算得出）所以4.2型腔數目的確定模具型腔數量的確定主要是根據制品的投影面積、幾何形狀（有無側抽芯）、制品精度、批量以及經濟效益來確定。型腔數量主要依據一下因素進行確定：1、制品重量與注射劑的注射量；2、制品的投影面積與注射機的鎖模力；3、制品外形尺寸與注射機安裝模具的有效面積（或注射機拉桿內間距）；4、制品精度；5、制品顏色；6、制品有無側抽芯及其處理方法；7、制品的生產批量（月批量或年批量）；8、經濟效益（每一模的生產值）[2]。綜合以上所有因素，確定型腔數量為一模兩腔。4.3注塑機的選擇4.3.1注塑機的分類塑料注射機(全稱塑料注射成型機）發展很快,種類日益增多，分類的方法也不一樣。

按注射容量的大小，可分為小型注射機、中型注射機和大型注射機。

按機型外表特征，可分為臥式注射機、立式注射機、角式注射機和多模式（即轉盤式）注射機。

按塑化方式和注射方式，可分為柱塞式注射機、螺桿式注射機和螺桿預塑柱塞式注射機。

按用途，可分為多用途注射機和專門用途注射機。專門用途注射機又分為熱固型、排氣式、發泡、多色、轉盤式和玻璃纖維增強塑料注射機。

按螺桿形式分類，可分為單螺桿預塑化式注射機、螺桿復合式注射機、斜角螺桿式注射機、平角螺桿式注射機、直角螺桿式注射機、連續式注射機、三階螺桿式注射機與多級柱塞式注射機等[1]。4.3.2注塑機的選擇方法（1）首先考慮理論注塑量理論注塑量是指注塑機在對空注射的條件下，注塑螺桿(或柱塞)做一次最大注射行程時，注塑裝置所能達到的最大注塑量。理論注塑量一般有兩個表示方法：一種規定以注塑PVC的最大克數位標準，稱為理論注塑質量。另一種規定以注塑塑料的最大容積（）為標準，稱之為理論注塑容量。（2）考慮實際注塑量根據實際情況，注塑機的實際注塑量位理論注塑量的80%左右，即式中：—理論注塑質量—理論注塑容量—實際注塑質量—實際注塑容量—注塑系數，一般去0.8在注塑生產中，注塑機在每一個成型周期內向模內注入熔融塑料的容積或質量稱為塑件的注塑量，塑件的注塑量必須小于或等于注塑機的實際注塑量。①當時機注塑量以實際注塑容量V1為標準時，有式中：—注塑密度為ρ時塑料的實際注塑質量，；—在塑化溫度和壓力下熔融塑料密度，；；—注塑塑料在常溫下的密度；—塑化溫度下和壓力塑料密度變化的校正系數；對結晶型塑料，對于非結晶型塑料；②當實際注塑量以注塑質量表示時，有=（）式中：—PVC在常溫下的密度（約為）所以，塑件注塑量M應滿足表達式式中：—型腔個數—每個塑件質量—澆注系統及飛邊質量根據塑件制品的體積和質量，查《塑料模具設計使用手冊》，確定注射機型號SZ-100/60,注塑機參數如表4.1：螺桿直徑最大理論注射量注射壓力鎖模力開模行程最小模具厚度最大模具厚度噴嘴孔徑噴嘴圓弧直徑SR拉桿空間距離表4.1注塑機參數5模具設計有關計算根據塑件圖可知，線圈骨架的外形尺寸無精度要求，只是塑件本身達到IT8級的精度要求，它屬于一般的精度要求。故主要計算出相對于固定型心和滑塊組合而成的型腔尺寸，其余型心與型腔尺寸則直接按產品尺寸。5.1成形零件工作尺寸的計算5.1.1型心尺寸計算（1）型心的徑向尺寸計算按平均收縮率計算型心的徑向尺寸經查《注塑模具設計》，PVC的平均收縮率一般為0.4%根據精度等級IT8查得《塑料注射模具設計》中“塑件公差數值表”，其徑向基本尺寸為40mm，那么它的浮動尺寸為根據公式=(++)=()=40.83（2）型心高度計算，同樣按收縮率計算這時規定之間孔深的名義尺寸，偏差為正偏差，型心高度的名義尺寸為最大尺寸，偏差為負偏差，而其基本尺寸為30mm，浮動尺寸為同上可得到型心高度名義尺寸為：=（）=(%)=5.1.2型腔尺寸計算（1）型腔內形尺寸（）=（%）=但是要考慮到一點那就是該設計的一大優點，為了便于工人的制模，把型腔先做成一個整體，然后用先切割機床再分開，這樣可以節約材料。因此在型腔一方將會加上一個放電間隙值和鉬絲直徑值。（設放電間隙值為0.02mm，鉬絲直徑為0.18mm）所以型腔內形尺寸為=mm（2）型腔深度尺寸=（）=（%）=5.2成型腔壁厚的計算成型腔應具有足夠的壁厚以承受塑料熔體的高壓，如壁厚不夠可表現為剛度不足，即產生過大的彈性變形值；也可表現為強度不夠，即型腔發生塑隆變形甚至破裂。模具的型腔在注射時，當型腔全部充滿時，內壓力達到極限值，然后隨著塑料的冷卻和澆口的封閉，壓力逐漸減小，在開模時接近常壓。型腔壁厚計算以最大壓力為準。理論分析和實踐證明，對于大尺寸的型腔，剛度不足是主要原因，應按剛度來計算；而小尺寸的型腔在發生彈性變形前，其內應力就超過了許用應力，因此按強度來計算。而此次設計的塑件尺寸不是很大，因此，我們就按強度來計算型腔壁厚。模具結構中，都采用的是整體式且是矩形型腔，它要按強度來計算側壁的厚度比較復雜。則根據經驗公式：式中：—矩形型腔側壁長邊長度，（）。所以側壁厚度6模具結構的設計6.1型腔的排列型腔數量確定之后，便進行型腔的排列，亦即型腔位置的布置。為配合模具設計尺寸、澆注系統的設計、澆注系統的平衡、抽芯（滑塊）機構的設計、鑲件及型芯的設計以及熱交換系統的設計，進行仔細調整以后，最后確定型腔排列方式為左右對稱排列。如圖6.1所示：圖6.1型腔布置圖6.2澆注系統的設計流道系統包括主流道、分流道和冷料穴及其結構設計。6.2.1主流道設計主流道是澆注系統中從注塑機噴嘴與模具相接觸的部位開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道。它一般位于模具中心線上，與注塑機噴嘴軸線重合，是塑料熔體最先在較冷的模具中流動的一段。主流道通常位于模具中心塑料熔體入口處，它將注射機噴嘴注出的塑料熔體導入分流道和型腔，其形狀為圓錐形，其尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和充模時間，甚至塑料的內在質量。主流呈圓錐形，便于充模時既能順利通過又能在脫模時拔出，錐角，表面粗糙度；噴嘴窩球面半徑；；流道小端直徑；計算得到；流道長度由定模座板厚度確定，通常。主流道襯套的結構形式如圖6.2所示，定位圈外徑按注塑機的定位孔直徑確定，由的螺釘固定在定模座板上。因為主流道部分零件在工作過程中，與注塑機噴嘴及一定溫度、壓力的塑料熔體冷熱交替地反復接觸，屬易損件，對材料要求較高，因而模具的主流道部分常單獨設計成可拆卸更換的主流道襯套，選用優質鋼材單獨進行加工和熱處理。一般采用碳素工具鋼如，淬火熱處理硬度為。圖6.2主流道襯套6.2.2分流道設計由于本設計采用側交口，分流道直接澆注塑件，分流道截面采用梯形，通過查《塑料模具設計原則、要點及實例解析》，得經驗公式:式中：D—分流道直徑，(mm)；M—制品質量，(g)；L—分流道長度，(mm)。可以估算分流道直徑圖6.3分流道截面6.2.3冷料穴的設計冷料穴位于主流道正對面的動模板上，其作用是冷料、拉料和頂料。冷料穴直徑應大于主流道大端直徑主要有以下幾類：（1）底部帶有推桿的冷料穴這類冷料穴的地步由一根推桿組成，推桿裝于推桿固定板上。因此它常與推桿或推桿脫模機構連用但僅適用于韌性塑料。（2）底部帶有拉料桿的冷料穴這類冷料穴的底部有一根拉料桿組成，裝于型芯固定板上，常見結構有球頭型，菌頭型，倒錐頭型，，圓錐頭型。（3）底部無桿的冷料穴對具有垂直分型面的注射模，冷料穴置于左右兩半模的中心線上，當開模時分型面左右分開，塑件與流道凝料一起去處，冷料穴底部不用設置桿件。本設計采用帶球形頭底部無桿的冷料穴，起到拉料作用，一般情況下，主流道冷料穴圓柱體的直徑為，其深度為，本設計[6]。圖6.4冷料穴6.2.4澆口的設計澆口是連接流道與型腔之問的一段細短的通道，它是澆注系統的關鍵部分。澆口的設計或選擇恰當與否，直接關系到制品能否被完好的注射成型，澆口的種類包括有直澆口、側澆口、扇形澆口，環形澆口以及點澆口。（1）澆口形式的確定①直接澆口直接澆口又稱主流道型澆口，塑料熔體直接從主流道進入型腔，因而具有流動阻力小、料流速度快及補縮時間長的特點，但注射壓力直接作用在塑件晌，容易在進料處產生較大的殘余應力而導致塑件翹曲變形，塑件痕跡也較明顯。這類澆口大多數用于注射成型大型厚壁，長流程，深型腔的塑件。②側澆口側澆口又稱邊緣澆口，澆口一般開設在分型面上，塑料熔體與型腔的側面充模，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。這類澆口加工容易，修整方便，并且可以根據塑件的形狀特征靈活的選取進料位置，因此它使被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，單深型腔塑件排氣不便。③點澆口點澆口又稱菱形澆口，其尺寸很小，能有效的增大塑料熔體的剪切速率并產生較大的剪切熱，從而導致熔體的粘度下降，流動性增加，利于填充。有利于成型薄壁塑件，但不利于成型平薄及形狀復雜的塑件。采用點澆口的模具，以取得澆注系統的平衡，有利于自動化的操作，但壓力損失大，澆口凝料脫模需要在定模部分另加一個分型面；塑件澆口殘留痕跡小，但收縮率達易變形。④環形澆口環形澆口用來成型圓筒形塑件，它開設在塑件的外側，采用這類澆口，塑料熔體在充模仕進料均勻，各處料流速度大致相同，模腔內氣體易排出，避免了側澆口容易在塑件上產生的熔接痕，但澆口去除較難，澆口痕跡明顯。⑤盤形澆口盤形澆口類似于環形澆口，它與環形澆口的區別在于開設在塑件的內側，其特點與環形澆口基本相同。根據制品的要求，采用側交口。澆口位置的選擇澆口位置與數目對塑件質量的影響極大。選擇澆口位置時應遵循如下原則：①避免塑件上產生缺陷；②澆口應開設在塑件截面最后處；③有利于塑料熔體流動；=4\*GB3④有利于型腔排氣；⑤考慮塑件受力狀況；⑥增加熔接痕牢度[1]。在澆口位置的選擇方面，本設計有兩個方案：一、澆口設置在主流道襯套內結構；二、澆口設置在成型凹模內。綜合考慮，由于第一種方案脫模凝料去除后，有可能在端面留下痕跡影響塑件質量。而第二種方案在模去除凝料后，由于痕跡留在了內壁，不會影響使用。這里采用第二種方案。6.3分型面和排氣槽的設計6.3.1分型面的設計在注塑模中，用于去除塑件禍澆注系統凝料的面，通稱分型面。常見的取出塑件的主分型面，與開模方向垂直。分型面的選擇不僅關系到塑件的正常成型和脫模，而且涉及模具結構和成本，在選擇分型面時應遵循以下原則：（1）分型面應選在塑件得最大截面處；（2）盡量將塑件留在動模一側；（3）有利于保證塑件的尺寸精度；（4）有利于保證塑件的外觀質量；（5）考慮滿足塑件的使用要求（6）盡量減少塑件在合模平面上的投影面積；（7）長型芯應置于開模方向；（8）有利于排氣；（9）有利于簡化模具結構[1]。綜上所述，確定分型面如圖6.5所示：圖6.5分型面6.3.2排氣槽的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。排氣系統的設計相當重要。（1）排氣不良的危害①增加熔體充模流動的阻力，是型腔充不滿；②在制品上呈現明顯可見的熔接縫，其力學性能降低；③滯留氣體時塑件產生質量缺陷；④型腔內氣體受到壓縮后產生瞬時局部高溫，使塑料熔體分解；⑤由于排氣不良，降低了充模速度。（2）排氣系統的設計方法①利用分型面排氣是最好的方法，排氣效果與分型面的接觸精度有關；②對于大型模具，可以用鑲拼的成型零件的縫隙排氣；③利用頂桿與孔的配合間隙排氣；④利用球狀合金顆粒燒結塊滲導排氣；⑤在熔合縫位置開設冷料穴[2]。本模具可以利用配合間隙排氣，通常中小型模具的簡單型腔，可利用推桿、活動型芯以及雙支點的固定型芯端部與模板的配合間隙進行排氣，這里不再單獨設計排氣槽。6.4加熱與冷卻系統的設計為防止塑件出模后發生翹曲、變形，就要使模具保持塑料冷卻固化所需的最佳溫度。這時必須對高溫塑料帶入模具的溫度進行有效的調節和控制，常用且又簡便的方法，就是利用冷卻介質水對模具進行循環冷卻，將模具中多余的熱量，帶出模外，以保持制品冷卻所需的最佳模溫。冷卻系統的計算很麻煩，在此只進行簡單的計算。計算時忽略模具因空氣對流，輻射以及與注射機所散發的熱量，按單位時間內塑料熔體凝固時所放出的熱量應等于冷卻水所帶走的熱量[1]。6.4.1冷卻介質PVC屬于流動性差的材料，其成型溫度及模具溫度分別為和，熱變形溫度為。所以模具溫度初步選擇為，用常溫水對模具進行冷卻。6.4.2冷卻系統的簡單計算（1）單位時間內注入模具中的塑料熔體的總質量①塑料制品的體積②塑料制品的質量③塑件壁厚為和，查《塑料成型工藝與模具設計》得。注射時間，脫模時間，則注射周期：。由此可得每小時注射次數N=240次。④單位時間內注入模具中的塑料熔體的總質量：（2）確定單位質量的塑料在凝固時所放出的熱量查《塑料成型工藝與模具設計》直接可知PVC的單位熱流量的值的范圍在（）之間，故可取=315。（3）計算冷卻水的體積流量設冷卻水道進水口的水溫為，出水口的水溫為，取水的密度，水的比熱容。則根據公式可得：（4）確定冷卻水路的直徑當時，查《塑料成型工藝與模具設計》可知，為了使冷卻水處于湍流狀態，可知所需的冷卻水管直徑非常小，故可不設冷卻系統，依靠空冷的方式冷卻模具即可。因為塑件的尺寸不大，模具的外形尺寸也不大，所以可不設置加熱系統，剛開始可有熔融的流體對模具進行加熱。6.5側向分型與抽芯機構的確定斜導柱側向分析與抽芯機構是利用斜導柱等零件把開模力傳遞給側型芯或側向成型塊，使之產生側向運動完成抽芯與分型動作。這類側向分型抽芯機構的特點是結構緊湊、動作安全可靠、加工制造方便，是注射模具最常用的抽芯機構，但它的抽拔力和抽拔距離受到模具結構的限制，一般使用與抽拔力不大及抽拔距離小于的場合。由圖看出，斜導柱側向分型與抽芯機構主要由斜導柱、楔緊塊、側型腔或型芯滑塊、導滑槽、側型芯以及定距限位裝置等組成。與模具開合方向成一定角度的斜導柱固定在定模座板上，滑塊可以在動模板上的導滑槽內滑動。開模時，開模力通過斜導柱作用于滑塊上，迫使滑塊在動模座導滑槽內滑動，直至斜導柱全部脫離滑塊，即完成抽芯動作，塑件有推出機構推出型芯。在注射成型時，滑塊受到型腔熔體壓力的作用，有產生位移的可能，因此用楔緊塊來保證滑塊在成型時的位置。定距限位裝置，使滑塊保持抽芯后的最終位置，以確保再次合模時，斜導柱能順利地插入滑塊的斜導柱孔內，使滑塊回到成型時的位置[1]。6.5.1抽拔距離和抽拔力的計算側向成型零件從成型位置抽到不妨礙塑件脫模的位置所移動的距離稱為抽拔距離，用表示。抽拔距離通常比塑件上的側孔、側凹的深度或側向凸臺的高度大，即：即對于側型芯的抽拔力，計算公式可采用脫模力的計算方式進行估算，即：式中：—塑料對鋼的摩擦系數，約為；—塑件包容型芯的表面積—塑件對型芯的單位面積上的包緊力，一般情況下，模外冷卻的塑件：；模內冷卻的塑件。即6.5.2斜導柱斜角的確定斜導柱斜角是斜導柱抽芯機構的一個主要參數，它的大小涉及到開模力、斜導柱所受的彎曲力、滑塊抽拔力以及開模行程的大小。斜導柱的工作長度、抽拔距、完成抽拔距所需的開模行程與斜導柱的傾斜角有以下關系：由此可知，在抽拔距離一定的情況下，值小，則斜導柱的工作長度和開模行程均需增加。但值過大會使斜導柱的剛性下降，值增大也受到注塑機行程的限制。如不考慮斜導柱與滑塊間的摩擦力，抽芯時滑塊的受力關系如下所示：式中：—側抽芯時滑塊受到斜導柱的作用力，；與斜導柱所受的彎曲力是一對作用力與反作用力?！瑝K抽拔力，；—側抽芯時模具的開模力，。由上式可知，當值增大時，要獲得相同的抽拔力，則斜導柱所受的彎曲力要增大，同時所受的開模力也增大。因此，從希望斜導柱受力較小的角度來考慮，值越小越好。但是當抽拔距一定時，值的減小必然導致斜導柱工作部分長度及開模形成的增大。因開模行程受到注射機開模行程的限制，而且斜導柱工作長度的加長，會降低斜導柱的剛度，所以斜導柱斜角應綜合考慮斜導柱的強度、剛度和注射機的開模行程，取為宜，在生產中斜角一般，最大不超過。綜合考慮，選取為。6.5.3斜導柱的截面尺寸計算查《塑料成型工藝與模具設計》得斜導柱的直徑計算公式為：式中：—斜導柱承受的最大彎曲力，?！獜澢ψ饔命c距斜導柱伸出部分根部的距離，?！瑝K受的脫模力作用線與斜導柱中心線的交點到斜導柱固定板的距離，?！睂е貌牧系脑S用彎曲應力，；對硬度在的鋼，；對硬度在的鋼，。所以斜導柱的直徑為。6.5.4斜導柱長度計算斜導柱長度根據抽拔距離、固定端模板厚度、斜導柱直徑以及斜角大小確定，如圖6.5所示：式中：—斜導柱總長，；—斜導柱固定部分臺肩直徑，；—抽拔距離，；—斜導柱斜角，（°）。圖6.6斜導柱即6.5.5滑塊的設計（1）側型芯與滑塊的連接形式為了便于加工和修配以及節省優質鋼材，在生產中廣泛應用組合式滑塊，即將型芯、滑塊分別制造，然后安裝在一起。側型芯與滑塊的連接方式如圖6.7所示:圖6.7滑塊（2）滑塊的導滑形式為了保證滑塊在移動過程中的平穩，確保側型芯可靠地抽出和復位，滑塊與導滑槽必須很好地配合和導滑，配合一般采用?；瑝K與導滑槽的滑動配合長度通常要大于滑塊寬度的1.5倍，滑塊完成抽拔動作后，保留在導滑槽內的長度不應小于導滑配合長度的。結構方式如圖6.8所示。圖6.8滑塊的導滑形式（3）滑塊的定位裝置合模時為了保證斜導柱伸出端準確可靠地進入滑塊斜孔，側滑塊在完成抽芯動作后，必須停留在終止的位置上。為此，滑塊需要靈活、可靠、安全的定位裝置。裝置結構如圖6.9所示：圖6.9定位裝置（4）楔緊塊的設計注射成型過程中，側型芯在抽芯方向受到熔體較大的推力作用，這個力通過滑塊傳遞給斜導柱，而一般斜導柱為細長桿，受力后容易變形，導致滑塊后移。因此必須設置楔緊塊，以便在合模后鎖住滑塊，承受熔融塑料給予側向成型零件的推力，保護斜導柱和保證滑塊在成型時位置精度。楔緊塊的楔角必須大于斜導柱的斜角，這樣當模具一開模，楔緊塊就讓開，否則斜導柱將無法帶動滑塊作抽芯動作。設計楔緊塊形式如圖6.10所示：圖6.10楔緊塊6.6模具結構尺寸的設計由型腔壁厚經驗公式得：模板設計與結構尺寸如圖6.11所示：圖6.11模板本模具采用直澆口A型標準模架，模板的長度、寬度選擇最少應該保證型腔壁厚S。同時配合導柱、螺釘、限位釘等的安裝。在滿足注塑機拉桿內間距的范圍內，盡量使模具的布排緊湊合理。所選各模板的尺寸如表6.1所示：表6.1模板尺寸模板寬度長度高度材料定模座板400×40030S50C動模座板400×40030S50C定模扳350×35080S50C動模板350×35075S50C支撐板350×3504545鋼，調質推桿固定板350×2202045鋼，調質推板350×2202545鋼，調質6.6.1墊塊尺寸的選定由于墊塊的高度決定頂出距離，這里進行墊塊的高度的設計。推出距離為。墊塊高度應等于推出距離加推板和推桿固定板厚度。所以墊塊高度至少應大于推出高度。查《注塑模具設計原則、要點及實例解析》中標準模架的選擇，所以選擇墊塊的高度應為，墊塊寬度為。模具總高度。6.6.2連接件的確定在定位圈和定模座板連接的地方，用開槽半沉頭螺釘。根據模板的厚度確定其規格為；對于動模座板到動模板間的連接使用內六角頭螺栓A級，規格為；頂板和推桿固定板用開槽沉頭螺釘和銷釘，規格為。動模座板與墊塊之間用開槽沉頭螺釘，規格為。6.7合模導向機構的設計導向機構是保證運動、定?；蛏?、下模合模時，正確定位和導向的裝置。合模導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種形式。導向機構的作用有：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。定位作用模具閉合后，保證動，定模位置準確，保證型腔的形狀和尺寸精確；導向機構在模具裝配中也起了定位作用，便于裝配和調整。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。若側壓力很大時，不能單靠導柱來承擔，需增設錐面定位機構[6]。6.7.1導柱導向機構的設計導柱導向機構包括到柱和導套兩個主要零件，分別安裝在動定模兩邊。本設計導套直接在模板上開孔形成。導柱基本形式有兩種，一種是除安裝部分的凸肩外，長度的其余部分直徑相同，稱為帶頭導柱；另一種是除安裝部分的凸肩外是安裝的配合部分直徑比外伸的工作部分直徑大，稱為有肩導柱。帶頭導柱用于生產批量不大的模具，可以不用導套。有肩導柱用于采用導套的大批量生產并高精度導向的模具。（1）導柱本設計考慮到模具結構采用帶頭導柱，根據GB/T4169.4－2006，采用f7級公差。如圖6.12所示：圖6.12導柱（2）導套，如圖6.13所示：圖6.13導套6.8推出機構的設計在注射成型的每一循環中，塑件必須從模具的型芯上或型腔中脫出。完成塑件脫出的裝置稱為推出機構。推出力的計算注射成型后，塑件在模具內冷卻定型，由于體積的收縮，對型芯產生包緊力，塑件要從模腔中脫出，就必須克服因包緊力而產生的摩擦阻力。一般而論，塑件剛開始脫模時，所需克服的阻力最大，即所需的脫模力最大。脫模力的計算：式中：—塑件對型芯的包緊力（）；—脫模時型芯受的摩擦阻力（）；—脫模力（N）；—型芯的脫模斜度（°）。又包緊力為包容型芯的面積與單位面積上的包緊力之積，即于是而由此可得：式中：—塑料對鋼的摩擦系數，約為；—塑件包容型芯的表面積—塑件對型芯的單位面積上的包緊力，一般情況下，模外冷卻的塑件：；模內冷卻的塑件。即。6.8.1推出機構尺寸計算簡單推出機構包括推桿推出機構、推管推出機構、推板推出機構、型腔推出機構、組合推出機構等，這類推出機構最常見，而且應用組廣泛。本設計采用推桿推出機構。由于推桿位置設置有較大自由度，因而用于塑件局部需要有較大脫模力的場合。常用推桿形式有圓形截面，本設計采用A型推桿，結構如圖6.14所示：圖6.14推桿6.8.2推桿位置的選擇推桿應設置在有效位置即：（1）應設置在滑塊投影面內；（2）有深槽深孔部位附近；（3）加強筋部位；（4）局部壁厚部位；（5）有金屬嵌件部位附近；（6）結構復雜部位[3]。綜合考慮，本設計采用推桿推動模板推出制件，一共需要4根。6.9復位機構的設計為了使推出元件合模后能回到原來的位置，推桿固定板上同時裝有復位桿。常用的復位桿均采用圓形截面，一般每副模具設有四根復位桿，復位桿端面與所在動模分型面平齊，盡量設在推桿固定板的四周位置，以便合模時推出機構平穩復位。推出機構推出后，復位桿便高出分型面（其高度即為推出距離的大?。?。合模時，復位桿先于動模與定模接觸，在動模向定模逐漸合攏的過程中，推出機構便被復位桿頂出，從而與動模產生相對位移而開始復位；之后復位與合模同時進行，直至分型面合攏時，推出機構也回到原來的位置[6]。本設計所采用的復位桿結構如圖6.15所示：圖6.15復位桿7注塑機參數的校核7.1最大注塑量的校核一次注射行程的實際注射量為：式中：—塑件體積，（）；—澆道塑料體積，（）。所以注射機最大注射容積注射機最小注射容積＜＜所以注射量選擇合適。7.2注塑壓力的校核注塑壓力校核是校驗注塑機的最大注塑壓力能不能滿足該制品成型的需要，制品成型所需要的壓力是由注塑機類型、噴嘴形式、塑料流動性、澆注系統和型腔的流動阻力等因素決定的，例如螺桿式注塑機，其注塑壓力傳遞比柱塞式注塑機好，因此注塑壓力可取的小一些，流動性差的塑料或細長流程塑件注塑壓力應取得大一些。由于PVC材料流動性差，查《注塑模具設計》手冊得PVC的注塑壓力一般為，所選注塑機注塑壓力為150，所以符合要求。7.3鎖模力的校核當高壓的塑料熔體充滿模具型腔時，會產生一個很大的力，使模具的分型面漲開，其值等于制件和澆口澆道系統早分型面上投影面積之和乘以型腔內塑料壓力。而作用在這個面積上的總力，應小于注塑機的額定鎖模力P，否則在注塑時會因模具不緊產生嚴重的溢邊現象。型腔內塑料壓力，可以按公式計算。而經查《注塑模具設計》中PVC在型腔力的理論注塑壓力在之間。而只有在的不等式成立時，才能符合要求。式中：—表示注塑機的最大鎖模力；—表示熔融塑料在型腔內的壓力；—表示塑件和澆注系統在分型面上的投影之和。故有：＞×所以符合要求。7.4模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核7.4.1模具厚度校核模具厚度，也稱模具閉合高度，必須滿足式中：—注射機合模部件允許的最小模厚；—注射機合模部件允許的最大模厚。模具厚度校核合格。7.4.2模板尺寸和拉桿間距是否相合適因為要滿足上述要求，只有達到長×寬＜拉桿間距這樣的條件。而確有，模具長×寬＜拉桿間距成立，所以也是滿足要求的。7.4.3開模行程的校核在此，本文所選注塑機的最大開模行程與模具厚度相關時的校核。且該模具結構則屬于有側向抽芯開模動作的結構，故注塑機的開模行程要求復合下式：＞式中：—注塑機板間的最大開距，（）；—完成側抽芯距離所需要的開模行程，（）；—開模要頂出的距離，（）；—塑件的高度，（mm）。即所以開模行程校核合格綜上所述，前面所選擇的型注塑機復合要求。8模具安裝和試模一、清理模板平面定位孔及模具安裝面上的污物、毛刺。二、因模具外形尺寸不大，故采用整體安裝法。先在機器下面兩根導軌上墊好板，模具從側面進入機架間，定模入定位孔，并放正，慢速閉合模板，壓緊模具，然后用壓板或螺釘壓緊定