鼠标滑球盖注射模设计(塑料模具设计).doc

毕业设计(论文)鼠标滑球盖注射模设计the design of mouse slider cap injection mold学生姓名学院名称专业名称指导教师20*年5月25日 摘要本次模具设计以鼠标滑球盖为研究对象，基于三维工程软件pro/e和模流分析软件moldflow进行了鼠标滑球盖以及整套模具设计，并进行了相关的模流分析。本文主要在以下几个方面进行了较为详细的研究：1)利用pro/e进行鼠标滑球盖造型设计；2)利用moldflow分析出最佳位置区域对浇口位置不同的布置方案进行了比较，得到最佳浇口位置；3)利用moldflow对产品的冷却、填充、翘曲变形等方面进行优化分析，并通过优化参数得到比较合理的结果；4)对模具的成型零件进行了结构分析及计算，并对模具的工作原理进行了简单介绍；5)通过相关分析和计算完成了对鼠标滑球盖注射模具的设计。关键词 pro/e；moldflow； 鼠标滑球盖；塑料模具abstractthe mold design study of the mouse slider cover , which is based on three-dimensional engineering software pro / e and mold flow analysis software moldflow, carry on the design of mouse slider cover and the whole mold, also carry on related mold flow analysis. in this paper, aspects of a more detailed study are followed:1)the design of mouse slider cover by pro/e;2)compared analyze the best position location of different areas on the gate layout scheme by moldflow, obtain the best gate location;3)optimization analysis to cooling products, filling, warping by moldflow, and by optimizing the parameters to obtain more reasonable results;4)forming parts of the mold carry out structure analysis and calculation, and introduce the working principle of the mold simply ;5)by correlation analysis and calculation completed design injection mold of mouse slider cover.keywords pro/e moldflow mouse slider cover plastic mold徐州工程学院毕业设计(论文)目 录摘要iabstractii1 绪论11.1模具工业在国民经济中的地位11.2 我国模具的工业现状11.3 我国模具的发展趋势22鼠标滑球盖的选材注塑过程与工艺性分析32.1 材料的选用32.2 塑件的工艺性分析42.2.1塑料的原材料分析42.2.2塑件的表面质量分析42.2.4塑件的结构工艺性分析43注塑机的选择及其校核53.1注塑机的选择53.2注塑机的原理53.3注塑机的主要参数53.4塑件体积和浇注系统凝料体积的初步估算63.5注射压力校核63.6锁模力校核64分型面选择及型腔数目确定74.1 型腔数目的确定74.2 分型面的选择85成型零件设计及模架选取95.1 成型零件钢材的选用95.2 成型零件的结构设计95.3 成型零件工作尺寸的计算95.4 凹模径向尺寸计算95.5 凹模型腔高度尺寸的计算105.6 凸模径向尺寸的计算105.7 凸模高度尺寸的计算105.9 中心距尺寸105.10 模具材料的选择115.11 模架的选择125.11.1 凹模型腔的强度设计原则125.11.2 型腔壁厚和底版厚度计算136浇注系统的设计146.1 主流道146.2 分流道146.3 浇口156.4 冷料穴的设计167排气设计178推出机构的设计188.1 推出机构的确定188.2 脱模力的计算198.3 推杆直径的计算和校核198.4 强度校核198.5 推出机构的复位208.6 侧向分型与抽心机构设计208.6.1 侧向分型与抽芯机构的分类208.6.2 侧向分型与抽芯机构的设计219冷却系统的设计239.1 温度调节系统设计239.1.1 温度调节对塑件质量的影响239.1.2 对温度调节系统的要求239.2 冷却时间的确定249.3 动模冷却水路的布置259.4 凹模冷却水路的布置259.5凸模冷却水路的布置26结论27致谢28参考文献29111 绪论1.1模具工业在国民经济中的地位模具是工业生产的基础工艺装备，被称为“工业之母”，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件均由模具成型，绝大部分塑料制品也由模具成型。作为国民经济的基础工业，模具涉及汽车、家电、电子、建材、塑料制品等各个行业，应用范围十分广泛。模具业素有“开启工业现代化金钥匙”美称，自建国以来，中国的模具业一直处于“奋斗”状态，尤其是实行改革开放政策以来，我国对模具的需求与日俱增，模具进口与出口逆差迅速拉大。经过多年艰苦努力，我国已从昔日模具进口大国悄悄向模具出口国方向转变。模具又是“效益放大器”，用模具加工产品大大提高了生产效率，而且还具有节约原材料、降低能耗和成本、保持产品高一致性等特点。在国外，模具被称为“金钥匙”、“进入富裕社会的原动力”等等。据国外统计资料，模具可带动其相关产业的比例大约是1:100，即模具发展1亿元，可带动相关产业100亿元。现代模具行业是技术、资金密集型的行业。近年来，我国模具行业结构调整步伐加快，主要表现为大型、精密、复杂、长寿命模具和模具标准件发展速度高于行业的总体发展速度：塑料模和压铸模比例增大；面向市场的专业模具厂家数量及能力增加较快。1.2 我国模具的工业现状我国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了很大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到50t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已达到2m，制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。目前，国内已能生产精度达2微米的精密多工位级进模，工位数最多已达160个，寿命12亿次。在大型塑料模具方面，现在已能生产48英寸电视的塑壳模具、6.5k大容量洗衣机的塑料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具。在精密塑料模具方面，国内已能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。截至2006年底，中国模具制造业规模以上企业1314家，从业人员244155人；全年完成工业总产值555.61亿元，实现销售收入和利润539.58亿元和46.75亿元；出口10亿美元，进口14.7亿美元，进出口比例进一步趋向合理数据显示，我国目前模具总产值已跃居世界第三，仅次于日本和美国。当今世界正进行着新一轮的产业调整一些模具制造逐渐向发展中国家转移，中国正成为世界模具大国。近年来，外资对我国模具行业投入量增大，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化，我国模具行业迎来新一轮的发展机遇的同时，也将面临巨大的挑战。1.3 我国模具的发展趋势根据国内和国际模具市场的发展状况，有关专家预测，未来我国的模具经过行业结构调整后，将呈现十大发展趋势：一是模具日趋大型化；二是模具的精度将越来越高；三是多功能复合模具将进一步发展；四是热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高；五是气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将有较大发展；六是模具标准化和模具标准件的应用将日渐广泛；七是快速经济模具的前景十分广阔；八是压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求；九是塑料模具的比例将不断增大；十是模具技术含量将不断提高，中高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所导致的模具市场未来走势的变化。2鼠标滑球盖的选材注塑过程与工艺性分析2.1 材料的选用表2.1材料一般性能物料性能成型性能pcpc塑料(聚碳酸酯) 比重:1.18-1.20克/立方厘米 成型收缩率:0.5-0.8% 成型温度：230-320 干燥条件:110-120 8小时 可在 -60120下长期使用冲击强度高，尺寸稳定性好，无色透明，着色性好，电绝缘性、耐腐蚀性、耐磨性好，但自润滑性差，有应力开裂倾向，高温易水解，与其它树脂相溶性差。 适于制作仪表小零件、绝缘透明件和耐冲击零件1.无定形料,热稳定性好，成型温度范围宽，流动性差。吸湿小，但对水敏感，须经干燥处理。成型收缩率小，易发生熔融开裂和应力集中，故应严格控制成型条件，塑件须经退火处理。2.熔融温度高，粘度高，大于200g的塑件，宜用加热式的延伸喷嘴。3.冷却速度快，模具浇注系统以粗、短为原则，宜设冷料井，浇口宜取大，模具宜加热。3.冷却速度快，模具浇注系统以粗、短为原则，宜设冷料井，浇口宜取大，模具宜加热。ps比重:1.05克/立方厘米 成型收缩率:0.6-0.8% 成型温度：170-250电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,无色透明,透光率仅次于有机玻璃,着色性耐水性,化学稳定性良好,强度一般,但质脆,易产生应力脆裂,不耐苯.汽油等有机溶剂.适于制作绝缘透明件.装饰件及化学仪器.光学仪器等零件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.abs比重：1.05克/立方厘米 成型收缩率:0.4-0.7% 成型温度：200-240综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好.与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理.有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。abs不受水、无机盐、碱及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃中，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。流动性比hips差一点，比pc等好，柔韧性好1.无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时.2.宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为270度).对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度.3、如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。4、如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。pc塑料对水敏感，ps塑料易碎，应此选用abs塑料。2.2 塑件的工艺性分析2.2.1塑料的原材料分析表2.2塑料品种结构特点使用温度化学稳定性abs线性结构非结晶型小于40较好pc比较稳定abs性能特点：机械强度较好，有一定的耐磨性。2.2.2塑件的表面质量分析塑件为鼠标滑球盖，外观要求光滑、无飞边、无熔接痕及分模线，表面粗糙度可取ra0.8,塑件内部无较高的粗糙度要求2.2.3塑件的尺寸精度分析 1塑件表面质量塑件表面质量无斑点，条纹，凹痕，起泡，变色等缺陷，还有表面光泽性和表面粗糙度，表面缺陷必须避免。表面光泽性和表面粗糙度应根据塑件要求而定。2塑件的表面粗糙度该塑件要求表面光滑，外表没有斑点及融接痕，应此该塑件的表面粗糙度选择ra1.6。2.2.4塑件的结构工艺性分析该塑件结构比较简单，选用的材料是abs，查得脱模斜度为型芯351度 型腔401o20该塑件是一个薄的大圆环，应此出膜时用推管顶出。但出于本人实力不济，设计不出推管，还是设计用推杆。3注塑机的选择及其校核3.1注塑机的选择表1按塑料制品种类和所用原料的不同选择注塑机类型塑料制品名称或所用原料注塑机类型家用电器用塑料配件选用卧式螺杆型注塑机 精密仪表类塑料件选用注射压力、注射量和温度控制较精确的精密注塑机塑料拉链选用专用注塑机生活日用品各种塑料件用卧式注塑机或双色注塑机原料为聚砜树脂注塑件最好用排气式注塑机，采用普通注塑机时原料要干燥处理原料为聚碳酸酯注塑件选用排气式注塑机酚醛塑料注塑件采用热固性注塑机我选用卧式螺杆型注塑机，用的是海天的注塑机3.2注塑机的原理注塑机的工作原理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。 注塑成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：定量加料熔融塑化施压注射充模冷却启模取件。取出塑件后又再闭模，进行下一个循环。3.3注塑机的主要参数初选注射机的型号为htf58xc螺孔直径34/19mm 顶出行程10mm理论容量113cm3 顶出力22kn射出速度144.5mm/s 顶出根数1塑料化能力11.9g/s 最大泵压力17.5mpa射出压力143mpa 马达输出功率11kw螺旋回转数255r/min 加热器输出功率5.15kw锁模力810kn 机械外形尺寸4.02*1.0*1.72m锁模行程270mm 机械重量2.5t时间间隔310*310mm 贮料器容量25kg最大板厚320mm 料筒体积180l最小板厚120mm3.4塑件体积和浇注系统凝料体积的初步估算注塑体积:v塑=4.4cm3 abs密度为1.02g/cm3 所以塑件质量:m塑=4.448g浇注系统凝料体积的初步估算浇注系统的凝料在设计之前不能确定准确的数值，但是可以根据经验按塑件体积的0.21倍来估算。由于采用的流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.2倍来计算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为v总=v塑（1+0.2）*2=10.56cm3 式（3.1） v公= v总/0.8=13.2cm3 式（3.2）注塑机的理论容量113cm3 所以符合3.5注射压力校核abs所需要的注射压力为80110mpa，这里取p0=100mpa，该注塑机的公称注射压力p公=143mpa，注射压力安全系数k1=1.11.3，这里取1.2，k1p0=1.2*100=120143 符合3.6锁模力校核1塑件在分型面上的投影面积a塑，a塑=490.9mm22浇注系统在分型面上的投影面积a浇，即流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积浇数值，可以按照单型腔模的统计分析来确定。浇是塑件在分型面上的投影面积a浇的0.10.3倍。这里取a浇=0.2a塑3塑件和浇注系统在分型面上的总的投影面积a总，则 a总=n(a塑+a浇)=n(a塑+ 0.2a塑)=8*1.2a塑=4712.64mm2 式（3.3）4模具型腔内的膨胀力f胀，则f胀=a总p模=4712.64*10-6*40*105=18850.6n=188.5kn 式（3.4）p模为型腔的平均计算压力值。p模是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%40%，大致范围为2540mpa。对于粘度较大的精度较高的塑料制品应取较大值。abs属于中等粘度塑料及有精度要求的塑件，故p模取40mpa。塑机的公称锁模力f锁=810kn，锁模力的安全系数为k2=1.11.2这里取1.2，则k2f胀=1.2 f胀=1.2*188.5=226.2810 符合注塑机的校核在推出机构完成之后4分型面选择及型腔数目确定4.1 型腔数目的确定影响型腔数的重要因素有如下四个：1注射机锁模力2注射机的注射量3塑件精度4经济效果的限制考虑到型腔的平衡布置和浇口开设部位的对称，所以采用一模两腔布置。4.1.1模具中型腔的排列方式环形排列(图a)。这种排列是以主流道为中心的等距离排列。这种排列，主流道到任一型腔的流道均相同，因此各型腔的填充条件也一致，可使塑件质量稳定且一致，但是它单个型腔平均占据的面积较大，故模板上容纳的型腔相对有限。 串联排列(图b)这种排列是以主流道为中心的串联排列。这种排列， 在相同面积的模板上可容纳更多的型腔，可充分利用模具面积。但是，它各型腔的流程不同，若按相同截面积的流道浇注，势必会使熔料对各型腔的填充速度不一，致使塑件质量差异较大，因此，必须对其浇口截面积认真核算，使之与流道速度相适应，最好用电脑进行计算。 对称排列(图c)。这种排列从各方面讲都是对称的，从主流道到任一型腔的距离均相等，这与环形排列有相似之处，但是它的流道长，因此凝料也多，浪费较大。我选择的是对称排列的一模两腔。4.2 分型面的选择分型面的选择的原则1分型面应选择在塑件的最大截面处。否则，可能会无法脱模和加工型腔。无论塑件以何方位布置型腔，都应将此作为首要原则。2尽可能的将塑件留在动模一侧。因为在动模一侧设置和制造脱模机构简单易行。3有利于保证塑件的尺寸精度。4有利用保证塑件的外观质量。分型面上的型腔壁面稍有间隙，熔体就会在塑件上产生飞边。飞边影响塑件的外观质量。因此在光滑平整表面或圆弧曲面上，应尽量避免选择分型面。5考虑满足塑件的使用要求。注塑机在模塑过程中，有一些很难避免的工艺缺陷，如拔模斜度、分型面上的飞边以及顶杆与浇口痕迹。在分型面设计时，应从使用角度避免这些工艺缺陷影响塑件功能。6尽量减少塑件在合模平面上的投影面积。以减小所需锁模力。7长型芯应置于开模方向，有利于减小抽拔距。8有利于排气。应将分型面置于熔体充模流动的末端。应此选择鼠标滑球盖的底面作分型面5成型零件设计及模架选取5.1 成型零件钢材的选用成型零件材料选用的要求如下2：1)材料高度纯洁；2)良好的冷、热加工性能；3)抛光性能优良；4)淬透性高；5)耐磨性和抗疲劳性能好；6)具有耐腐蚀性和一定的耐热性。在这里采用广泛用于制造塑料和压铸模型腔的45钢，45钢调质处理后有较好的综合力学性能。5.2 成型零件的结构设计1)凹模的结构设计凹模是成型制品的外表面的成型零件。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。根据对塑件的结构分析，本设计采用整体式凹模。2)凸模的结构设计凸模是成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。通过对塑件的结构分析，选用整体式凸模。5.3 成型零件工作尺寸的计算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、极限制造公差和极限磨损量进行计算。前一种计算方法简便，但不适用于精密塑件的模具设计；后一种计算方法能保证所成型的塑件在规定的公差范围内，但计算比较复杂。因为本设计的塑件精度要求只需一般精度等级就能满足要求，所以采用平均值法计算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照塑件零件图中给定的公差计算。5.4 凹模径向尺寸计算现设制品的名义尺寸ls是最大尺寸，其公差按规定为负值“-”； 凹模的名义尺寸lm是最小尺寸，其公差按规定为正值“+z”可得。 式（5.1）式中：“”前的系数（此处为3/4）可随制品的精度和尺寸变化，一般在0.50.8之间，制品偏差大则取小值，偏差小则取大值。塑件的公差等级是3级，因此和z的值见图5-1图5-15.5 凹模型腔高度尺寸的计算由于该尺寸属于塑件外轮廓尺寸，故有见式（4.5）。 式（5.2）5.6 凸模径向尺寸的计算设塑件内型腔尺寸，公差为正值“+”，制造公差为负值“-z”，经过与上面凹模径向尺寸相似推理， 式（5.3）5.7 凸模高度尺寸的计算设制品孔深为，其公差为正值“+”，制造公差为负值“-z”， 式（5.4）5.9 中心距尺寸设模具中心距尺寸；塑件中心距尺寸；制造公差为负值“-z” 式（5.5）以上部分尺寸计算值见表5-2表5-2尺寸部位塑件公称尺寸公差计算值凹模深度尺寸170.1217.02凹模径向尺寸300.1630.06420.2042.10500.2050.15凸模高度尺寸13.40.1213.56凸模深度尺寸4.80.084.89200.1420.2380.108.12中心距尺寸500.2050.42300.1630.30600.2260.535.10 模具材料的选择现有的模具模架已经标准化，所以在模具材料的选择时主要是根据制品的特性和使用要求选择合理的型腔和型芯材料。如何合理的选择模具钢，是关系到模具质量的前提条件，如果选材不当则所有的精密加工所投入的工时，设备费用将浪费。在选择模具钢时，首先必须考虑材料的使用性能和工艺性能，从使用性能考虑:硬度是主要指标之一，模具在高应力作用下欲保持尺寸不变，必须有足够的硬度，当承受冲击载荷时还要考虑折断，崩刃问题，所以韧性也是一重要指标，耐磨性是决定模具寿命的重要因素，从abs特性看，这三项指标是必须要满足的，此外还有红硬性，抗压屈服强度和抗弯强度和热疲劳能力的指标。从工艺性能考虑:要热加工工艺好，加工温度范围宽，冷加工性能如切削，铣削，抛光等加工性能好，此外还要考虑淬透性和淬硬性，热处理变形和氧化脱碳等性能。另外从经济考虑，要求材料来源广，价格低。查手册选择模仁的材料是4cr13。属马氏体类型不锈钢，该钢机械加工性能较好，经热处理(淬火及回火)后，具有优良的耐腐蚀性能，抛光性能，较高的强度和耐磨性，适于制造承受高负荷，高耐磨及在腐蚀介质作用下的塑料模具，透明塑料制品模具等。有关参数如下：物理性能的临界温度（）：ac1：820 ； ac3： 1100；线膨胀系数：10.5(在20100)；热导率：27.6w.(m.k)-1 (在20左右)；弹性模量（mp）：210000223500 (20左右)5.11 模架的选择模架是指由模板、导柱、导套和复位杆等零件组成,但未加工型腔的一个组合体。标准模架则是由结构、形式和尺寸都已经标准化并具有一定互换性的零件成套组合而成的一类模架。国家技术监督局发布施了塑料注射模中小型模架(gb/ t12556. 1 - 1990) 模架国家标准。国标中模架的形式由其品种、系列、规格以及导柱导套的安装形式等项内容决定。模架的品种是指模架的基本构成形式,每一模架型号代表一个品种。模架型号以模具所采用的浇口形式、制件脱模方法和动定模板组成数目,分为基本型4 种和派生型9 种两类共13 种。按动、定模板的宽度与长度不同,共有61 个系列。而同品种、同系列的模架按模板厚度不同又有64 种规格。定模为两块模板,动模为一块模板,采用推杆推出机构。适合于单分型面注射膜。常见的支承件有垫块和支承柱。在该模具中，选择的支承件为垫块。垫块的作用主要是在动模支承板与动模座板之间形成推出机构所需的动作空间。另外，也起到调节模具总厚度，以适应注射机模具安装厚度要求的作用。常见的垫块结构形式有平行垫块和角架式垫块。一般大中型模具中用的是平行垫块，中小型用的是角架式垫块。而该模具中选择的是平行垫块，材料为45号钢，形状如图所示。在模具组装的时候，应该注意两块垫块高度必须一致，否则由于负载不均匀会造成相关模板的损坏，垫块与动模和动模座板之间一般用螺栓连接，要求高时可用销钉定位。5.11.1 凹模型腔的强度设计原则在强度计算时，取较大的安全系数，这是因为：由于注射压力的作用，凹模型腔有向外胀出的变形产生。当变形量大于塑件在壁厚方向的成型收缩量时，会造成脱模困难，严重时还不能开模。同时，由于成型过程中各种工艺因素的影响，型腔内的实际受力情况有时非常复杂，不可能以一种简单的模式完全代表。在注射模的标准件中，凹模的外形为矩形，所以当凹模为圆形时，一般也采用矩形模板。因此，凹模强度的计算也以矩形为主。中小型模具（模板的长度和宽度在500 mm以下的模具）的强度，只要模板的有效使用面积不大于其长度和宽度的60，深度不超过其长度的10，可以不必通过计算。大型模具（长度或宽度在630 mm以上）的凹模强度必须通过计算。5.11.2 型腔壁厚和底版厚度计算在注塑成型过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力，因此模具型腔应该具有足够的强度和刚度。如果型腔壁厚和底版的厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料本身的许用应力 时，型腔将导致塑性变形，甚至开裂。与此同时，若刚度不足将导致过大的弹性变形，从而产生型腔向外膨胀或溢料间隙。因此，有必要对型腔进行强度和刚度的计算，尤其对重要的，精度要求高的大型塑件的型腔，不能仅凭经验确定。侧壁厚度计算公式， 式（5.6）式中 c与型腔深度对型腔侧壁长边边长之比h/l 有关的系数，查表c=1； p型腔压力， 取30 mp ； h型腔深度， =40； e模具材料的弹性模量（mp ），e取2.110 ； 刚度条件，即允许变形量(mm)，取 =0.04。底板厚度计算公式 式（5.7）式中 由底板短边与长边边长之比决定的系数，查表=0.026； 型腔压力，取30 mp； 底版短边长度(mm)，=160； e模具材料的弹性模量（mp），e取2.110；刚度条件，即允许变形量(mm)，取=0.046浇注系统的设计6.1 主流道直浇口式主流道呈截锥体。主流道入口直径为d,应大于注射机喷嘴直径1mm左右。这样便于两者能同轴对准，也使得主流道凝料能顺利脱出。主流道入口的凹坑球面直径为r，应该大于注射剂喷嘴球头半径约2-3mm。否则可能会让塑料熔体反喷，出现溢边致使脱模困难，锥孔壁粗糙度ra0.8m。主流道锥角为2 4。过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气。过小锥角会使凝料脱模困难，充模时流动阻力大，比表面积增加，热量损耗增加。流道的长度l，一般按模版厚度确定。但为减小充满时减压降和减少物料损耗，以短为好。6.2 分流道分流道的种类很多，如圆形，半圆形等等。但从压力传递角度上考虑，要求有大的流道和截面面积。从散热少考虑应有小的比表面s。其中圆形截面最理想。在这里我们将选用圆形流道，直径为6mm,可以减小塑料熔体在流道中的摩擦力，在注射时沿压力损失减小。分流道设置在两相邻的塑件之间，可以减小离模具中心最远的塑件的流道行程，使各型腔的压力差不会太大，以减小塑件的内部性能差异。根据经验一般取梯形流道的深度为梯形截面大底面边宽度的 ，侧面斜度取5 10 ，对于壁厚小于3mm。质量200g以下的塑件可采用下面的经验公式确定其截面大府边宽度尺寸：d=0.2654 d梯形的大底边宽度mm m塑件的质量g l分流道的长度mm6.3 浇口浇口位置的选择应遵循以下原则：1浇口位置应尽量选择在分型面上，以便于模具加工及使用时浇口的清理；2浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使具流程为最短；3浇口的位置应保证塑料流入型腔时，对型腔中宽畅，厚壁部位，以便于塑料顺利流入；4浇口位置应开设在塑件截面最厚处；5避免塑料在流下型腔时直冲型腔壁、型芯或嵌件，使塑料能尽快流入到型腔各部位，并避免型芯或嵌件变形；6尽量避免使制品产生熔接痕，或使其熔接痕产生在制品不重要部位；7浇口位置及其塑料流入方向，应使塑料在流入型腔时，能沿着型腔平行的方向均匀地流入，并有利于型腔内气体的排出；8浇口应设置在制品上最易清除的部位，同时尽可能不影响产品外观。浇口有点浇口，侧浇口，潜伏式浇口。点浇口的优点熔融塑料流通过浇扣时流速增高,加上摩擦力的作用，塑料流的温度升高。这样，能获得外形清晰，表面光泽的塑件。开模后点浇口可自动拉断，有利于自动化操作。去除浇口以后，塑件上留下的痕迹不明显，不影响塑件表面的美观。侧浇口的优点截面形状简单，加工方便，能对浇口尺寸进行精细加工，表面粗糙度值小。可根据塑件的形状特点和充模需要，灵活地选择浇口位置，如框形或环形塑件，其浇口可设在外侧，也可设在内侧。 由于截面尺寸小，因此去除浇口容易，痕迹小，制品无熔合线，质量好。 对于非平衡式浇注系统，合理地变化浇口尺寸，可以改变充模条件和充模状态。 潜伏式浇口的优点进料浇口一般都在塑件的内表面或侧面隐蔽处，不影响制品外观。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。由于潜伏式家口可设置在制品表面见不到的筋。柱上，成型时不会有制品表面留下由于喷射带来的喷痕和气纹。点浇口注射压力损失较大，对塑件成型不利。侧浇口不易排气，还容易产生熔接痕、缩孔等缺陷。相对而言还是潜伏式好点。最佳浇口位置位于塑件尾部。浇口采用潜伏式浇口形式其结构如下6.4 冷料穴的设计冷料穴也称冷料井，位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。常见的主流道冷料穴结构有带钩形（z形）拉料杆的冷料穴、带球形的冷料穴、带圆锥拉料杆的冷料穴及起拉料作用的冷料穴。本设计仅有主流道冷料穴，采用较为常见的带z形拉料杆的冷料穴，结构如图所示。开模时，利用拉料杆的钩形头部将凝料从主流道中拉出。拉料杆材料为t8a。 7排气设计排气槽是为使模具型腔中的气体排出而在模具上开设的通气槽或通气孔。排气是注射模具设计中一个重要的问题。在注射成型过程中，熔体注入型腔时，必须将型腔中的空气和从熔体中溢出的挥发性气体顺利排出型腔。注射模常用的排气方式有以下几种：用分型面排气；用型腔和模板的配合间隙排气；用侧型芯运动间隙排气；利用推杆运动间隙排气；开设排气槽。本模具为中小型模具，且分型面适宜，可以利用、的方式来排气，不必再设计气装置。8推出机构的设计8.1 推出机构的确定脱模机构是指注射成型后使塑件从凸模或凹模上脱出的机构，设计脱模机构时应遵循以下原则：1)保证塑件不因顶出而变形损坏及影响塑件外观；2)应尽量使开模时塑件留在动模，以利用注射机的移动部分推出塑件；3)推出机构运动要准确、灵活、可靠，无卡死与干涉现象；4)机构本身要有足够的刚度、强度和耐磨性。推出机构有推杆推出机构，推管推出机构，气压推出机构等等推杆推出机构的特点1推杆的截面多为圆形，结构简单，便于制造2安全可靠，不宜发生故障，损坏后便于更换3位置选择灵活，推出效果好4推出力作用面积小，易引起较大局部应力，顶穿塑件或使塑件变形，在一些特殊场合的使用受到限制推管推出机构适用范围：圆筒形、环形塑件或塑件上有圆孔凸台。特点：推出力均匀，塑件不易变形，无明显推出痕迹。 主型芯一般都设置在动模一侧，有利于提高制件的同轴度。气压推出机构在型芯上设置压缩空气推出阀门，使型芯和塑件之间吹入0.50.6mpa的压缩空气，使塑件脱模。这种脱模机构的加工比较简单，适合于深腔、薄壁塑件。脱模机构按推出机构的运动特点可分为：一次推出、二次推出、顺序脱模等不同类型。本模具采用一次推出机构，用推杆进行脱模。需要注意的是，该塑件的大部分表面是弧形面，所以用推杆脱模必须把推杆头部加工与塑件表面贴合的圆弧面,如图8.2 脱模力的计算塑件内壁长宽尺寸与壁厚之比 式（8.1）所以此塑件为薄壁矩形塑件 式（8.2）式中 e塑料的弹性模量（1800mpa）；l凸模被包紧部分的长度（25mm）；s塑料成型的平均收缩率（0.55%）；f摩擦系数，一般取0.45；t塑件的壁厚（1.5mm）； 由 与f决定的无因次数， ； 塑料的泊松比（0.3）；a塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积（490.9mm2）8.3 推杆直径的计算和校核 式（8.3） 式（8.4）所以d1=4mm d2=3mm 用一根d=4mm的话不够 所以用4根d=3mm的推杆d-推杆直径（mm）；l -推杆长度（mm），这里取推杆的平均长度120mm ；n -推杆数量，这里初步取4根推杆；e -推杆材料的弹性模量（mpa）；k -安全系数，取k=1.5 。8.4 强度校核推杆直径确定后，还应进行强度校核 式（8.5） 式（8.6）中式-推杆材料的需用压应力，符合强度要求。8.5 推出机构的复位脱模机构完成塑件的顶出后，为进行下一个循环必须回复到初始位置，目前常用的复位形式主要有复位杆复位和弹簧复位。本设计采用复位杆复位8.6 侧向分型与抽心机构设计侧向分型与抽芯机构用来成形制品侧壁的内外侧孔和凹槽，该类机构活动零件多，动作复杂，为保证该机构能可靠，灵活和高效地工作，它们应具有以下基本功能：a.在保证不引起塑件变形的情况下准确的抽芯和分型；b.运动灵活，动作可靠；c.具有必要的强度和刚度；d.配合间隙和拼缝线不溢料；这样既保证塑件必要的尺寸精度，又可以保证模具具有较长的工作寿命。此外，侧向分型和抽芯机构结构比较复杂，设计时应充分考虑制造和装配的难易程度。8.6.1 侧向分型与抽芯机构的分类侧向分型与抽芯机构类型很多，按动力来源可分为三种：a.机动侧抽芯 借助注塑机的开模力或顶出力进行模具的侧向分型与抽芯，该机构经济性好，实用性强，效率高，动作可靠，故应用最广泛。机动抽芯按结构形式可分为下列几种：(1)斜导柱分型抽芯分型抽芯；(2)弹簧分型抽芯；(3)斜滑块分型抽芯；(4)弯销分型抽芯；(5)齿轮齿条分型抽芯；(6)其他形式抽芯机构；其中尤以斜导柱分型抽芯机构最为常用。b.液压侧抽芯 借助液压装置进行模具的侧向分型与抽芯及其复位，特点是抽拔距离长，但动作灵活，常在大型注塑模具中使用。c.手动侧抽芯 采用手动侧抽芯的模具结构简单，其效率低，劳动强度大，抽拔力有限，只在特殊情况下使用。8.6.2 侧向分型与抽芯机构的设计本设计采用斜导柱分型斜导柱抽芯机构由斜导柱，滑块，侧型芯，压紧块及滑块定位装置等组成，其特点是结构紧凑，制造方便，动作安全可靠。故其应用较广，特别是在抽芯距离较短和抽拔力不太大的情况下更为适用。斜导柱抽芯机构主要由开模力通过斜导柱作用于滑块上的分力驱动其朝一定的方向运动。a. 斜导柱设计：计算抽拔力见式 式（8.7）式中 q抽拔力（n）；塑料对金属的摩擦系数，=0.3； c型芯成型部分断面的平均周长（）；h型芯被塑料包紧部分的长度（）； p0塑料对型芯单位面积的包紧力（/2）；一般取p0=80120/2。 代入数据得：q=698(n)计算抽芯距：s=s1+23式中 s抽芯距（） s1取出塑件的最小尺寸（） 代入数据得 s=16.5+2=18.5斜导柱倾角:斜导柱的倾角越小，斜导柱受力状况越好,由于抽芯距大，因此取倾斜角a=15。斜导柱直径：根据抽拔力q和倾斜角a由表查得斜导柱直径d=16。斜导柱长度见式 式（8.8）斜导柱其固定的模板之间采用过渡配合h7/m6。斜导柱与滑块上斜道孔之间可以采用较松的间隙配合h11/b11。b.导滑槽设计 斜导柱驱动滑块是沿着导滑槽移动的，故对导滑槽提出如下要求：1)滑块在导滑槽内运动要平稳，无上下窜动和卡紧现象；2)滑块与导滑槽间应上，下与左，右各有一对平面呈过度配合，配合精度可选h7/e6，其余各面均应留有间隙；3)导滑槽应有足够的硬度（hrc52hrc56）c.楔紧块设计：楔紧块的作用:1)注射时，型腔里的塑料熔体以很高的压力作用在侧型芯上，特别是当侧型芯的面积较大时，将产生一个很大的侧推力。这个力通过滑块传给斜导柱，会使斜导柱产生弯曲变形。因为计算斜导柱直径时只考虑了抽拔力的影响并未将这个侧推力的影响估计在内，因此必须另加闭锁装置即压紧块来承受这个侧推力。2)由于斜导柱与滑块的配合间隙较大，故合模后靠斜导柱不能保证滑块的精确位置。侧型芯的准确位置要靠精确加工的压紧块来保证。设计要点：压紧块的斜角应略大于斜导柱的倾斜角，一般a大于斜导柱倾斜角2030.d.滑块设计 滑块分为整体式和组合式，本设计采用的是整体式，即在滑块上直接制出側向型芯,整体式结构简单,配合精度高.9冷却系统的设计9.1 温度调节系统设计在注塑成型过程中，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。ps推荐的成型温度为170280 ，模具温度为2070 。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9.1.3 设计原则若在模具中，冷却介质不能及时有效地带走必须带走的热量，不能实现均一的快速冷却，则在一个成型周期内就不能维持热平衡，会使塑件内部产生应力而导致产品变形或开裂，从而就无法进行稳定的模塑成型。因此，设置良好的冷却水回路的模具是缩短成型周期、提高生产效率最有效的办法。一般设计冷却回路的时候应该遵循以下六个原则： (1)冷却水道数量尽量多、冷却通道孔尽量大。在模具结构允许的前提下，冷却水道数量应尽量多，冷却通道孔径要尽量大。因为型腔表面的温度与冷却水道数量、截面尺寸及冷却水的温度有关。 (2)冷却水道至型腔表面距离应尽量相等。当塑件的壁厚基本均匀