洗衣機管接頭注塑模具設計含11張CAD圖,洗衣機,管接頭,注塑,模具設計,11,十一,cad 洗衣機管接頭注塑模設計 摘 要 塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的。近年業(yè)，人們對各種設備和用品輕量化要求越來越高，這就為塑料制品提供了更為廣闊的市場。 本設計對 “洗衣機管接頭”進行研究和討論，分析了其工藝特點，介紹其注射模結構及模具的工作過程，系統闡述了注射模設計過程，對洗衣機管接頭塑料制件結構和成型工藝進行分析，主要包括成型位置及分型面的選擇，模具型腔數的確定及型腔的排列,流道布局和澆口位置的選擇，模具工作零件的結構設計，推出機構的設計，拉料桿的形式選擇，排氣方式設計等，并對鎖模力、注射壓力、開模行程等進行校核，以及模具零件材料的選擇和制造進行了分析。 本設計方案結構緊湊，滿足制品大批量生產、高精度、外形復雜的要求，設計參考了以往注射模具的設計經驗，并結合制件性能，簡化設計機構，并且運用AutoCAD、Solidwork等軟件進行二維和三維繪圖，縮短了生產周期，獲得良好的經濟性能。 關鍵詞：洗衣機管接頭；塑料注射模；側抽芯 34 Abstract The plastic mold's development is develops along with the plastics industry development. In recent years, the people were getting higher and higher request to lightweight of each kind of equipment and the thing, this has provided a broader market for the plastic products. The design of the "washing machine pipe" to carry out research and discussion, and analysis of the characteristics of its technology to introduce the structure of injection mold and die work processes, systems on the process of injection mold design, plastic fittings for washing machine parts structure and forming process analysis, including the location and the molding surface of choice, to determine the number of mold cavity and the cavity flow arrangement and the layout and the choice of gate location, the work of parts of the structure of mold design, the introduction of institutional design, drawing materials under the form of options, such as exhaust design. The compact design to meet the mass production of products, high-precision, complex shape designed with reference to past experience in injection mold design, combined with performance parts to simplify the design and use of AutoCAD, solidwork software, such as two-dimensional and three-dimensional graphics and shortened the production cycle, access to good economic performance. Key words：washing machine pipe l; injection mould design; core-drawing 目 錄 引言 1 1 概論 2 1.1 洗衣機管接頭注塑模設計總體方案 2 1.2 設計基本過程 2 2 塑料工藝規(guī)程的分析 4 2.1 注塑材料 4 2.2 塑件制件設計的工藝分析 5 2.3 計算塑件的體積和重量 6 3 模具設計 6 3.1 注射機的選擇 7 3.2 分型面的設計 9 3.3 澆注系統設計 10 3.4 排溢系統的設計 13 3.5 成型零件的設計 13 3.6 合模導向機構設計 16 3.7 推出機構設計 19 3.8 側向抽芯機構設計 20 3.9 溫度調節(jié)系統 24 3.10 注塑機各項行程校核 25 3.11 模架設計 25 4 模具材料的選用和制造 26 4.1 模具材料的選用 26 4.2 模具零件制造 27 5 結論 29 謝 辭 30 參考文獻 31 附 錄 32 引言 塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的。近年業(yè)，人們對各種設備和用品輕量化要求越來越高，這就為塑料制品提供了更為廣闊的市場。塑料制品要發(fā)展，必然要求塑料模具隨之發(fā)展。汽車、家電、辦公用品、工業(yè)電器、建筑材料、電子通信等塑料制品主要用戶行業(yè)近年來都高位運行，發(fā)展迅速，塑料模具也快速發(fā)展。 通過對設計課題“洗衣機管接頭”的研究和討論，分析其工藝特點，介紹其注射模結構及模具的工作過程。分析和闡述模具型芯零件的選材、熱處理工藝，塑件的尺寸公差和精度的選擇，塑件的體積和質量的計算方法。模具結構的設計是對我們所學知識的一項綜合性的訓練，在設計的過程中不斷發(fā)現問題解決問題，從而提高自身的設計能力以及模具開發(fā)能力。 本次設計中，主要用到所學的注射模設計，以及機械設計等方面的知識。著重說明了注射模的一般設計過程，即注射成型的分析、注射機的選擇及相關參數的校核、模具的結構設計、注射模具設計的有關計算、模具總體尺寸的確定與結構草圖的繪制、模具結構總裝圖和零件工作圖的繪制等。其中模具結構的設計既是重點又是難點，主要包括成型位置的及分型面的選擇，模具型腔數的確定及型腔的排列和流道布局和澆口位置的選擇，模具工作零件的結構設計，推出機構的設計，拉料桿的形式選擇，排氣方式設計等。 通過本次畢業(yè)設計，我更加了解模具設計的意義，懂得如何快速、有效的查閱相關資料以及怎樣解決在實際工作中遇到的實際問題，這為我們以后從事模具職業(yè)打下了良好的基礎。 1 概論 1.1 洗衣機管接頭注塑模設計總體方案 在實際生產中，由于塑料制品的結構的復雜程度、尺寸大小、精度高低、生產批量以及技術要求等各有不同，所以模具的設計是不可能一成不變的，應該根據具體情況，結合實際生產條件，綜合運用模具設計基本原理和基本方法，設計出合理、經濟性能好的成型模具。塑料制品設計時候應該要保證制品質量要求，盡量減少后加工，模具應具有最大的生產能力，而且經久耐用，制造方便，價格合理。 在設計中要明確設計者的對塑件制品的要求，明確任務。并根據任務書提出的要求設計模具的設計方案，有條件可以進行實地調研，下面就以任務書的要求和自己的實際情況編制模具設計的基本過程。 (1).課題調研、獲取相關的資料，包括：PE工藝分析、成型零件的計算方式、注射機參數的選擇和注射機的選用。以及國內外相關模具設計的能力，并能掌握其中有用的技術，作為設計的依據。 (2).確定成型工藝規(guī)程，并根據工藝規(guī)程進行注射模的結構設計，對模具設計展開有關計算，確定模具設計的方案、總體設計和及其主要零件設計，注射機有關參數的校核，在設計中要明確模具在實際運用中的使用情況，熟悉成型工藝的流程，認真仔細每一個細節(jié)的設計。 (3).繪制模具總裝圖和非標準零件工作圖。 1.2 設計基本過程 圖1.1：洗衣機管接頭零件圖 洗衣機管接頭的結構有兩部分組成:階梯圓形通孔和兩側八字形翅膀構成。洗衣機管接頭的表面粗糙度不需要太高一般在 0.2～1.6之間；而精度要求也不是很高一般在IT5～～IT6之間。 (1).畢業(yè)設計的要求 ①根據洗衣機水管接頭特點合理確定分型面，合理選擇澆口位置及澆口形狀； ②根據注塑產品重量及結構特點，懂得計算鎖模力并合理選擇注塑機，并校核相關工藝參數； ③了解不同塑料粒子收縮率不同對注塑模具的影響； ④根據產品結構特點，分析模具結構，設計合理的抽芯頂出，冷卻結構，通過對模具結構的分析設計合理的脫模結構； (2).設計總體方案 根據設計要求，為了提高生產效率，保證塑件的成型質量，理想的模具設計結構要滿足塑件成型工藝技術要求和生產經濟性能要求，技術要求是要保證塑料制品的幾何形狀、尺寸公差及表面粗糙度；生產經濟性能要求是要使生產的成本低，生產效率高，模具壽命長，操作簡單、安全、方便。 設計采用雙型腔設計，由于零件中間和側向有空，因此采用側向抽芯機構，設置6個斜銷-滑塊側抽芯，通過推桿推出塑件。塑件表面有精度要求，厚度較小，在脫模是容易產生變形，所以設置推桿推出機構時，采用的推桿盡可能的大，并且要求推桿的布置在塑件的對稱位置，使塑件在推出的過程中受力均勻，推出迅速，保證塑件在推出過程中不發(fā)生變形。為使設計結構簡單，裝配方便，設計中零件盡量采用標準件，以便減少加工工序和加工成本。為了更好的設計出洗衣機管接頭塑料注射模，本論文將進一步對設計進行分析說明，以下是設計的具體步驟： ①成型工藝分析：為注射所用的材料提供選擇依據，分析塑件成型工藝以便合理的選擇成型設備 ②注射模結構分析：分型面選擇、模具型腔數目的確定及其型腔的排列方式和冷卻水道的布局以及澆口位置設置、模具工作零件的結構設計、斜向抽芯機構的設計、推出機構的設計等內容。 ③模具設計的有關計算：工作零件的尺寸設計，為模具裝配提供依據。 ④模具系統相關參數校核： 模具加熱和冷卻系統的計算、模具閉合高度的確定、注射機有關參數的確定。 2 塑料工藝規(guī)程的分析 2.1 注塑材料 為使注射過程能順利進行并保證塑料制件的質量，在成型前應進行一些必要的準備工作。此制品，使用的材料為低壓PE，對這種材料進行分析。 低壓PE塑料的工藝參數如下表所示： 表2.1:HDPE工藝參數 HDPE 注射機類型 螺桿式 噴嘴 形式 直通式 溫度（℃） 150～180 料筒溫度（℃） 前段 180～190 中段 180～200 后段 140～160 模具溫度（℃） 30～60 注射壓力（MPa） 70～100 保壓力（MPa） 40～50 注射時間（s） 0～5 保壓時間（s） 15～60 冷卻時間（s） 15～60 成型周期（s） 40～1400 基本特性：聚乙烯塑料是塑料工業(yè)中產量最大的品種。按聚合時采用的壓力不同可分為高壓，中壓和低壓三種。低壓聚乙烯的分子鏈上支鏈較少，相對分子質量，結晶度和密度較高（故又稱高密度聚乙烯），所以比較硬，耐磨，耐蝕，耐熱及絕緣性較好。高壓聚乙烯分子帶有許多支鏈，因而相對分子質量較小，結晶度和密度較低（故稱低密度聚乙烯），且具有較好的柔軟性，耐沖性及透明性。 聚乙烯無毒，無味，呈乳白色。密度為0.91~0.96g/ ,有一定的機械強度，但和其他塑料相比機械強度低，表面硬度差。聚乙烯的絕緣性能優(yōu)異，常溫下聚乙烯不溶于任何一種已知的溶劑，并耐稀硫酸，稀硝酸和任何濃度的其他酸以及各種濃度的堿，鹽溶液。聚乙烯有高度的耐水性，長期與水接觸其性能保持不變。其透水氣性較差，而透氧氣和二氧化碳以及許多有機物質蒸氣的性能好。在熱，光，氧氣的作用下會產生老化和變脆。一般高壓聚乙烯的使用溫度約在80 左右，低壓聚乙烯為100 左右。聚乙烯能耐寒，在-60 時仍有較好的力學性能，-70 時仍有一定的柔軟性。 主要用途：低壓聚乙烯可用于制造塑料管，塑料板，塑料繩以及承載不高的零件，如齒輪，軸承等：高壓聚乙烯常用于制造塑料薄膜，軟管，塑料瓶以及電氣工業(yè)的絕緣零件和包覆電纜等。 成型特點：聚乙烯成型時，在流動方向與垂直方向上的收縮差異較大，注射方向的收縮率大于垂直方向的收縮率，易產生變形，并使塑件澆口周圍部位的脆性增加：聚乙烯收縮率的絕對值較大，成型收縮率也較大，易產生縮孔；冷卻速度慢，必須充分冷卻，且冷卻速度要均勻；質軟易脫模，塑件有淺的側凹時可強行脫模。 2.2 塑件制件設計的工藝分析 2.2.1尺寸和精度要求 尺寸： 這里的尺寸是指塑料制件的總體尺寸大小。由于受塑料流動性的影響，對流動性差的塑料或薄壁制件，在注射或壓注成型時塑件的尺寸不能太大，以免塑料容體充不滿模具型腔或使產生的熔接痕強度過差，從而使塑件不能正常成型或對塑件的外觀和強度產生影響。此外，塑件尺寸還受現有的成型設備規(guī)格，參數等的影響。 尺寸精度：塑料制件尺寸公差：塑件圖上無公差要求的默認為8級精度，本人所選塑件材料為PE，故定塑件的等級為：7級精度。 2.2.2 塑件的表面質量 塑件的表面質量包括表面粗糙度和外觀質量等。塑件表面粗糙度的高低主要與模具型腔內各成型表面的粗糙度有關。一般模具型腔表面粗糙度值要比塑件的要求低1-2級。例如，通常注射成型塑件表面的粗糙度為Ra0.02~Ra1.25um，型腔表面的粗糙度應為Ra0.01~Ra0.63um，不同的成型方法及不同塑料材料所能達到的塑件表面粗糙度不同。 一般來說，原材料的質量，成型工藝和模具的表面粗糙度等都會影響到塑件的表面粗糙度，尤其以型腔壁上的表面粗糙度影響最大。 本塑件表面粗糙度為Ra0.4um，型腔表面的表面粗糙度為Ra0.8um。 2.2.3脫模斜度 由于塑件冷卻后會產生收縮時會緊緊包在凸模上，或由于粘附作用而緊貼在型腔內。為了便于脫模，防止塑件表面在脫模時出現頂白、頂傷、劃傷等，在塑件設計時應考慮其表面具有合理的脫模斜度。 塑件上的脫模斜度大小，與塑件的性質、收縮率、摩擦因數、塑件壁厚和幾何形狀有關。在選取脫模斜度時，注意一下幾點： （1）凡塑件要求高時，應采用較小的脫模斜度， （2）凡較高、較大的塑件尺寸，應選用較小的脫模斜度。 （3）塑件形狀復雜的、不易脫模的，應選用較小的脫模斜度。 （4）塑件的收縮率大的應選用較大的脫模斜度值。 （5）塑件壁較厚時，會使成型收縮增大，脫模斜度應采用較大的數值。 （6）如果要求脫模斜度后塑件保持在型芯的一邊，那么塑件的內表面的脫模斜度可選得比外表面??；反之，要求脫模后塑件留在凹模內，則塑件外表面的脫模斜度應小于內表面。但是，當外表面要求不一致時，往往不能保證壁厚的均勻。 （7）增強塑件宜取大值，含自潤滑劑等易脫模塑料可取小值。 （8）取斜度的方向，一般內孔以小端為準，符合圖樣，斜度由擴大方向取得。外形以大端為準，符合圖樣，斜度由縮小方向取得。一般情況下，脫模斜度不包括在塑件公差范圍內。常用塑件的脫模斜度見下表。 表2.2:常用塑件的脫模斜度 塑料名稱 脫模斜度 凹模 型芯 聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯 25ˊ-45ˊ 20ˊ-45ˊ 硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜 35ˊ-40ˊ 30ˊ-50ˊ 聚苯乙烯、有機玻璃、聚甲醛、ABS 35ˊ-90ˊ 30ˊ-40ˊ 熱固性塑料 25ˊ-40ˊ 20ˊ-50ˊ 根據以上所述，本塑件選用30ˊ的脫模斜度。 2.2.4形狀 形狀：塑件的幾何形狀除應滿足使用要求外，還應盡可能使其所對應的模具結構簡單，便于加工。而本塑件的形狀具備了以上的優(yōu)點，故為模具設計帶來了方便。 2.3 計算塑件的體積和重量 計算塑件的重量是為了選用注射機及確定模具型腔數。各數據由solidworks軟件計算而得。這樣計算更加精確又更加方便。 (1).計算塑件的體積：V = 5413.58 (2).計算塑件的重量：PE的密度ρ = 0.95g/ 所以塑件的重量為：W = V×ρ = 5.14 g 3 模具設計 塑料注射成型模具主要用于成型熱塑性塑料制件。由于塑料注射成型模具對塑料的適應性比較廣，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（與塑料的其他成型方法相比），所以注射成型模具日益引起人們的重視。作為成型塑料制件的重要工藝裝備之一，其結構的合理性，將直接影響塑件的成型質量、生產效率、勞動強度、模具壽命及成本等。 3.1 注射機的選擇 注射機的選用，包括兩方面的內容：一是要確定注射機的型號，使塑料塑件、注射模和注射工藝等所要求的技術參數點在所選注射機的規(guī)格參數可調范圍之內 。二是調整注射機的技術參數至所需的參數點。注射機規(guī)格的確定主要是根據塑料制品的大小及生產批量。在選擇注射機時，主要考慮其塑化率、注射量、鎖模力、安裝模具的有效面積（注射機拉桿內間距）、容模量、頂出形式及頂出長度。 根據零件體積的大小，預選注塑機如下： 采用雙型腔結構，考慮其外行尺寸、注射時所需要的壓力的工廠現有設備等情況，初步選用注射機為SZ-68/500型。 3.1.1型腔數量的確定和校核 在此設計實踐中，已經確定注射機的型號，再根據所選用的注射機的技術規(guī)范及塑件的技術經濟要求，計算能夠選取的型腔的數目。分以下幾點考慮： ①塑料制件的批量和交貨周期。因為塑件要求大批量生產，因此使用多型腔模具生產，這樣可提供獨特的優(yōu)越條件，提高生產效率。 ②質量控制要求。塑料制件的質量控制要求是指其尺寸、精度、性能及表面粗糙度要求等。每增加一個型腔，由于型腔的制造誤差和成型工藝誤差的影響，塑件的尺才精度要降低約4％～8％。 ③成型的塑料品種與塑件的形狀及尺寸。塑件的材料、形狀尺寸與澆口的位置和形式有關，同時也對分型面和脫模的位置有影響，因此確定型腔數目時應考慮這方面的因素。 型腔數量與注射機的塑化速率、最大注射量及鎖模力等參數有關，此外，還受塑件的精度和生產的經濟性等因素影響。 采用注射機的最大注射量確定型腔數量： （3-1） 式中 ——注射機最大注射量的利用系數，一般取0.8； ——注射機允許的最大注射量； ——單個塑件的質量或體積； ——澆注系統所需塑料質量或體積。 在solidwors下，經過估算求出單個塑件的體積約為5413.58 ；且估算出澆注系統所需塑料體積約為3590 ，查表得注射機允許的最大注射量為，分別代入上式得： 雖然由上式得出型腔數的取值范圍，但是還必須考慮注射機安裝模板尺寸的大?。苎b多大的模具）、對稱性、成型塑件的尺寸精度及模具的生產成本等。—般說來，型腔數量越多，塑件的精度越低（經驗認為，每增加一個型腔，塑件的尺寸精度便降低4%～8%），模具的制造成本越高。綜合考慮以上因素，最終確定型腔數量為2。 3.1.2 注射量校核 由于型腔數量由注射量計算而得，而且實際型腔數量少于最大型腔數量，故知注塑機的注射量必滿足要求。 3.1.3注射壓力的校核 注射壓力的校核是核定注射機的最大注射壓力能否滿足該塑件成型的需要，塑件成型所需要的壓力是由注射機類型、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。 式中 ——注射機的最大注射壓力； ——塑件成型所需的實際注射壓力； 經過對塑件材料查表得，所需注射壓力最大為，而所選用的注射機的額定注射壓力為，即： 因此，注射機的注射壓力符合要求。 3.1.4塑件在分型面上的投影面積校核 注射成型時，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數值越大，需要的鎖模力也就越大。如果這一數值超過了注射機允許使用的最大成型面積，則成型過程中將會出現漲模溢料現象。因此，設計注射模時必須滿足下面關系： （3-2） 式中 ——注射機允許使用的最大成型面積； ——單個塑件在模具分型面上的投影面積； ——澆注系統在模具分型面上的投影面積； 其他符號意義同前。 經過對零件圖的分析，以及在SolidWorks下求出其面積，經過估算求出單個塑件在模具分型面上的投影面積，澆注系統在模具分型面上的投影面積，注射機允許使用的最大p成型面積，把數據代入上式得： 因此，塑件在分型面上的投影面積符合要求。 3.1.5塑件在分型面上鎖模力校核 注射成型時，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關，為了可靠地鎖模，不使成型過程中出現溢料現象，應使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模力，即： （3-3） 式中 ——塑料熔體對型腔的成型壓力其大小一般是注射壓力的80％； ——注射機的額定鎖模力； 其他符號意義同前。 經過對塑件材料查表得，所需注射壓力最大為，注射機的額定鎖模力，分別將數據代入上式得： 因此，塑件的鎖模力符合要求。 3.2 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制造工藝有密切關系，并且直接影響著塑料熔體的流動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。 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統設計、塑件的結構工藝性及精度、嵌件位置、形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時要綜合分析比較。本塑件的分型面選擇在塑件外形最大輪廓處，并且有利于留模方式的選擇，便于塑件順利脫模，保證了塑件的精度要求，滿足塑件的外觀質量要求，便于模具加工制造，這樣可以減少塑件（型腔）在合模分型面上的投影面積，可靠地鎖模，避免漲模溢料現象的發(fā)生，與型腔充填時塑料熔體的料流末端所在的型腔內壁表面重合。 分型面的選擇是整個模具設計的關鍵部分，本文設計時參考了一些其它塑模的分型面設計，大概需要注意以下幾個問題： a.分型面應取在塑件尺寸最大處。 b.分型面應使塑件留在動模部分。 c.拔模斜度小或塑件較高時，為了便于脫模，可將分型面懸在塑件的中間部位。 d.分型面的選擇應有利于保證塑件的外觀質量。 e.分型面的選擇應有利于成型零件的加工制造。 f.分型面應有利于側向抽芯。 根據該塑件結構的形狀，塑件在結構中應臥式擺放，即以直徑為17.5mm孔中心線和5mm×4mm方孔中心線確定的平面為模具分型面，采用三方向抽芯的結構形式，如下圖所示。 圖3.1:分型面 3.3 澆注系統設計 在設計本塑件的澆注系統時，主要考慮了塑料的成型性能和塑料熔體的流動特性，以保證塑料制件的質量；設計盡量短的流程，同時還應控制好流道的表面粗糙度，以減少熱量與壓力損失，克服塑料熔體因熱量損失和壓力損失過大所引起的成型缺陷，縮短填充時間和成型周期，提高成型質量，減少澆注系統的凝料量；有利于良好的排氣，使塑件獲得良好的成型質量；盡量避免塑料熔體直沖細小型芯和嵌件，以防止熔體沖擊力使細小型芯變形或使嵌件位移；使?jié)沧⑾到y凝料與塑件易于分離，且澆口痕跡易于清除修整；保證在同一時間內塑料熔體充滿各型腔，并且使型腔及澆注系統在分型面上的投影面積總重心與注射機鎖模機構的鎖模力作用中心相重合；對其注射成型時的流動距離比或流動面積比進行校核，避免充填不足現象的發(fā)生。 3.3.1主流道設計 ①主流道的截面形式通常采用比表面積（表面積與體積之比）最小的圓形截面。在臥式或立式注射機上使用的模具中，主流道垂直于分型面，為讓凝料能從其中順利拔出，需設計成圓錐形，錐角為2°～6°，過大的錐角會產生湍流或渦流，卷入空氣；錐角過小的話凝料會脫模困難。錐孔內壁必須光滑，其表面粗糙度Rα＜0.8 μm。 ②主流道較小端的直徑d根據塑件重量，填充要求及所選的注射機規(guī)格而定，通常d = 2～8 mm，為了與注射機噴嘴相吻合，主流道的始端也應設計成球面凹坑狀，球面半徑R 根據注射機噴嘴球面半徑確定。球面深度一般取3 ～ 5 mm或（1/3～2/5）R。主流道長度L 根據定模座板厚度確定，在能夠實現成型的條件下應盡量短，以減少壓力損失和塑料耗量。 根據設計手冊查得SZ-30/250型注射機噴嘴的有關尺寸： 噴嘴前端孔徑：d0 = 3mm； 噴嘴前端球面半徑：R0 = 10mm； 根據模具主流道與噴嘴的關系 R = R0＋（1～2）mm （3-4） d = d0＋（0.5～1）mm （3-5） 取主流道球面半徑R = 12 mm； 取主流道的小端的直徑d = 3.5mm； 為了便于將凝料從主流道中撥出，將主流道設計成圓錐形，其斜度為1°～3°，經過換算得到主流道大端直徑D =5 mm。為了使熔融塑料順利進入分流道，可以在主流道出料端口設計半徑r = 3 mm的圓弧過渡。 3.3.2分流道設計 在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時應設置分流道。分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道。它是澆注系統中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向交換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段，因此要求所設計的分流道應能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快的流經分流道充滿型腔，并且流動過程中壓力損失及熱力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。 分流道的斷面尺寸要視塑件的大小，品種注射速度及分流道的長度而定。 一般分流道直經在5~6mm以下時，對流動性影響較大，當直經大于8mm 時，對流動性影響較小。 多腔模中，分流道的排布： a、 平衡式和非平衡式： 平衡式：分流道的形狀尺寸一致。 非平衡式：靠近主流道澆口尺寸設計得大于遠離主流道的澆口尺寸。 b、分流道不能太細長，太細長，溫度，壓加體大會使離主流道較遠的型腔難以充滿。 c、一般需要多次修復，調理達到平衡。 d、即使達到料流和填充平衡，但材料時間不相同，制品出來的尺寸和性能有差別，對要求高的制品不宜采用。 e、非平衡式分布，分流道長度短 。 f、如果分流道較長，可將分流道的尺寸頭沿熔體前進方向稍征長作冷料穴，使冷料不致于進入型腔。 g、分流道和型腔布置時，要使用塑件投影面積總重心與注塑機鎖模力的作用線重合。 根據此零件型腔的設計，不需要分流道。 3.3.3澆口設計 澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道。除直接澆口外，它是澆注系統中截面積最小的部分，但卻是澆注系統的關鍵部分。澆口的位置、形狀及尺寸對塑件的性能和質量的影響很大。 澆口又稱進料口，根據塑件的成型要求，是連接分流道與型腔之間的一段細短流道，其截面積約為分流道的0.03～0.09，長度約為0.5mm～2mm。澆口形式有直澆口、側澆口、點澆口和潛伏性澆口等。澆口的作用可以概述為，非限制性澆口起著引料、進料的作用，限制性澆口一方面通過截面積的突然變化，使分流道輸送來的理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(tài)，迅速而均衡地充滿型腔， 另一方面改善塑料熔體進入型腔時的流動特性，調節(jié)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塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分離的作用。 澆口的位置及尺寸在模具設計時要求比較嚴格，初步試模后有時還需要修改澆口尺寸。無論采用什么形式的澆口，其開設的位置對塑件的成型性能及成型質量影響均很大，因此合理選擇澆口的開設位置是提高塑件質量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結構?？傊?，如果要使塑件具有良好的性能與外表，要使塑件的成型在技術上可行，經濟上合理，一定要認知考慮澆口位置的選擇。一般在選擇澆口位置時，需要根據塑件的結構工藝及特征，成型質量和技術要求，并綜合分析塑料熔體在模內的流動特性，成型條件等因素。通常下述幾項原則可供參考。 （1）盡量縮短流動距離； （2）澆口應開設在塑件壁最厚處； （3）必須盡量減少或避免熔接痕； （4）應有利于型腔中氣體的排除； （5）考慮分子定向的影響； （6）避免產生噴射和蠕動； （7）不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設置澆口； （8）澆口位置的選擇應注意塑件外觀的質量； 根據以上所述，澆口選用直澆口，位置選在分型面處。 澆注系統如下圖所示: 圖3.2:澆注系統 3.4 排溢系統的設計 當塑料熔體填充型腔時，必須順序排出型腔及澆注系統內的空氣及塑料受熱或凝固產生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內因各種原因而產生的氣體不被排除干凈，一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產生高溫會導致塑件局部碳化或燒焦（褐色斑紋），同時積存的氣體還會產生反向壓力而降低充模速度，因此設計型腔時必須考慮排氣問題。有時在注射成型過程中，為保證型腔充填量的均勻合適及增加塑料熔體匯合處的熔接強度，還需在塑料最后充填到的型腔部位開設溢流槽以容納余料，也可容納一定量的氣體。 在本塑件模具的設計過程中，利用配合間隙排氣。利用推桿、型芯以及模板的配合間隙進行排氣，其間隙為0.05mm。 3.5 成型零件的設計 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模，型芯，鑲塊，成型桿和成型環(huán)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(fā)生摩擦。因此，成型零部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。 成型零件的結構設計：因塑件的外部形狀類似螺紋形，又在兩側有方孔，所以在定模套板中鑲入定模鑲件，在動模套板中鑲入動模鑲件。 成型零件工作尺寸是指成型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。任何塑料制件都有一定的幾何形狀和尺寸的要求，如在使用中有配合要求的尺寸，則精度要求較高。在設計模具時，根據塑件的尺寸及精度等級確定模具成型零件的工作尺寸及精度等級。影響塑件尺寸精度的因素相當復雜，這些影響因素是作為確定成型零件工作尺寸的依據。在設計時，考慮塑件收縮率的影響，但是確定準確的收縮率是很困難的，因為所選取的計算收縮率和實際收縮率有差異，因此只能估計其收縮率；模具成型零件的制造誤差影響，成型零件加工精度愈低，成型塑件的尺寸精度也愈低，因此在確定成型零件工作尺寸公差值時可取塑件公差的1/3～1/4，或取IT7～8級作為模具制造公差；模具成型零件的磨損影響，脫模時塑件對成型零件的摩擦磨損是主要的，為簡化計算起見，凡與脫模方向垂直的成型零件表面，可以不考慮磨損；與脫模方向平行的成型零件表面應考慮磨損；模具安裝配合的誤差影響。 (1).型腔的尺寸的計算 圖3.3：模具成型零件工作尺寸與塑件尺寸的關系 PE收縮率=0.0225，根據附表1 精度等級的選用。選7級精度。 ①型腔徑向尺寸 塑件的基尺寸是最大尺寸，其公差為負偏差，如果塑件上原有的公差的標注與此不符，應按此規(guī)定轉換為單向負偏差，因此，塑件的平均徑向尺寸為。模具型腔的基本尺寸是最小尺寸，公差值為正偏差，型腔的平均尺寸則為。型腔的平均磨損量為，根據附表2塑料制件公差數值表查得公差值。式中前的系數x在塑件尺寸較大、精度較低時，x=0.5；塑件尺寸較小、精度較高時，x=0.75?？紤]平均收縮率后，則可用如下等式計算： (3-6) 和是和有關的量； ——模具成型零件制造公差； ——塑料的平均收縮率，這里查表取0.0225； ——塑件尺寸公差。 ②型腔深度尺寸 在型腔深度和型芯高度尺寸計算中，由于型腔的底面或型芯的端面磨損很小，所以可不考慮磨損量，由此可以推出： (3-7) 上兩式中修正系數，當塑件尺寸大、精度要求低時取小值；反之取大值。計算如表3.1。 (2).型芯的尺寸的計算 ① 型芯徑向尺寸 塑件孔的徑向基本尺寸是最小尺寸，其公差為正偏差，型芯的基本尺寸是最大尺寸，制造公差為負偏差，工件尺寸根據附表2 查得起公差經過與上面型腔徑向尺寸相類似的推導，可得： (3-8) ②型芯高度計算公式： (3-9) ③型芯之間或成型孔之間中心距的計算： (3-10) 型芯的計算如表3. 2。 表3. 1：型腔的計算 類別 序號 塑件尺寸 計算公式 型腔工作尺寸 型 腔 的 計 算 型腔深度尺寸 11.22 7.20 型腔徑向尺寸 26.32 25.64 20.06 23.06 45.40 5.36 25.64 2.66 表3. 2：型芯的計算 類別 序號 塑件尺寸 計算公式 型芯的工作尺寸 型 芯 的 計 算 型芯高度 15.5 17.5 3.84 徑向尺寸 45 25 4.84 3.6 合模導向機構設計 導向機構是保證動定?；蛏舷履：夏r，正確定位和導向的零件。合模導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種形式。通常采用導柱導向定位。 3.6.1導向機構的作用 在本塑件的模具中，導向機構的作用是定位作用，導向作用，并且承受一定的側向壓力。模具閉合后，保證動定模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸精確，便于裝配和調整。使動定模準確閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。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。 3.6.2導柱導向機構設計 導柱導向機構的主要零件是導柱和導套。 (1).導柱結構和技術要求 ①長度：導柱導向部分的長度應比凸模端面的高度高出8～12mm，以避免出現導柱未導正方向而型芯先進入型腔。本設計導柱長度為45mm。 ②形狀：導柱前端應做成錐臺形或半球形，以使導柱順利地進入導向孔。本設計導柱選用錐臺形。 ③材料：導柱應具有硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的內芯，因此多采用20鋼經滲碳淬火處理或T8、T10鋼經淬火處理，硬度為50～55HRC。 本設計選用20鋼經淬火處理，硬度為50～55HRC，導柱固定部分表面祖糙度為，導內部分表面粗糙度為 ④數量及布置：導柱應合理均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具強度（導柱中心到模具邊緣距離通常為導柱直徑的1～1.5倍)。為確保合模時只能按一個方向合模，導柱的布置可采用等直徑導柱不對稱布置或不等直徑導柱對稱布置。 在本模具的設計中，導柱設置在動模一側。 ⑤配合精度：導柱固定端與模板之間采用H7/m6過渡配合；導柱的導向部分通常采用H7/f7的間隙配合。 下圖是此模具的導柱設計： 圖3.4：導柱 (2).導套結構和技術要求 ①形狀：為使導柱順利進入導套，在導套的前端應倒圓角。導柱孔最好做成通孔，以利于排出孔內空氣及殘渣廢料。 ②材料：導套用與導柱相同的材料或銅合金等耐磨材料制造，其硬度一般應低于導柱硬度，以減輕磨損，防止導柱或導套拉毛。導套固定部分和導滑部分的表面粗糙度為。 ③固定形式及配合精度：本設計導套用H7/m6配合鑲入模板。 ④設計時都采用標準導柱、導套。 下圖是此模具導套的設計： 圖3.5：導套 3.7 推出機構設計 塑件在從模具上取下以前，還有一個從模具的成型零件上脫出的過程，使塑件從成型零件上脫出的機構稱為推出機構。推出機構的動作是通過裝在注射機合模機構上的頂桿或液壓缸來完成的。 本設計選用推桿推出機構。 由于設置推桿位置的自由度較大，因而推桿推出機構是最常用的推出機構，常被用來推出各種塑件。推桿的截面形狀根據塑件的推出情況而定，可設計成圓形、矩形等等。在這里用圓形推桿，因為使用圓形推桿的地方，較容易達到推桿和模板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(yōu)點，損壞后還便于更換。 合理地布置推桿的位置是推出機構設計中的重要工作之一，推桿的位置分布得合理，塑件就不致于產生變形或被頂壞。在此模具中，推桿設在脫模阻力大的地方，因為型芯周圍塑件對型芯包緊力很大，所以可在型芯外側塑件的端面上設推桿，也可在型芯內靠近側壁處設推桿。如果只在中心部分推出，塑件容易出現被頂壞的現象；使推桿均勻布置，保證塑件被推出時受力均勻，推出平穩(wěn)、不變形；并且使推桿設置在塑件強度剛度較大處，不應該設在塑件薄壁處，盡可能設在塑件壁厚、凸緣、加強肋等處，以免塑件變形損壞。 推桿在推塑件時，應具有足夠的剛性，以承受推出力，而此塑件的凸緣部分有足夠的空間，為此，在此塑件中使用大直徑推桿，同時，在復位時，端面與分型面齊平。推桿直徑與模板上的推桿孔采用H8/f7的間隙配合。 由于推桿的工作端面在合模注射時是模腔底面的一部分，如果推桿的端面低于型腔底面，則在塑件上就會留下一個凸臺，這樣將影響塑件的使用。因此，通常推桿裝入模具后，其端面應與型腔底面乎齊，或高出型腔底面0.05～0.1mm。 推桿固定端與推桿固定板采用單邊0.5mm的間隙，這樣既可降低加工要求，又能在多推桿的情況下，不因由于各板上的推桿孔加工誤差引起的軸線不一致而發(fā)生卡死現象。推桿的材料使用T10碳素工具鋼，熱處理要求硬度，工作端配合部分的表面粗糙度。 下圖是推出機構的設計： 圖3.6：推出機構 3.8 側向抽芯機構設計 當塑料制品側壁帶有通孔凹槽，凸臺時，塑料制品不能直接從模具內脫出，必須將成型孔，凹槽及凸臺的成型零件做成活動的，稱為活動型芯。完成活動型抽出和復位的機構叫做抽苡機構。 (1).抽芯機構的分類 ①機動抽芯 開模時，依靠注射檢的開模動作，通過抽芯機來帶活動型芯，把型芯抽出。機動抽芯具有脫模力大，勞動強度小，生產率高和操作方便等優(yōu)點，在生產中廣泛采用。按其傳動機構可分為以下幾種：斜導柱抽芯，斜滑塊抽芯，齒輪齒條抽芯等。 ②手動抽芯 開模時，依靠人力直接或通過傳遞零件的作用抽出活動型芯。其缺點是生產，勞動強度大，而且由于受到限制，故難以得到大的抽芯力、其優(yōu)點是模具結構簡單，制造方便，制造模具周期短，適用于塑料制品試制和小批量生產。因塑料制品特點的限制，在無法采用機動抽芯時，就必須采用手動抽芯。手動抽芯按其傳動機構又可分為以下幾種：螺紋機構抽芯，齒輪齒條抽芯，活動鑲塊芯，其他抽芯等。 ③液壓抽芯 活動型芯的，依靠液壓筒進行，其優(yōu)點是根據脫模力的大小和抽芯距的長短可更換芯液壓裝置，因此能得到較大的脫模力和較長的抽芯距，由于使用高壓液體為動力，傳遞平穩(wěn)。其缺點是增加了操作工序，同時還要有整套的抽芯液壓裝置，因此，它的使用范圍受到限制，一般很少采用。 (2).抽芯距和抽芯力的計算 側向型芯或側向成型模腔從成型位置到不妨礙塑件的脫模推出位置所移動的距離稱為抽芯距，用s表示。為了安全起見，側向抽芯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2-3mm。 抽芯力的計算與脫模力的計算相同。對于側向凸起較少的塑件的抽芯力往往是比較小的，僅僅是克服塑件與側型腔的粘附力和側型腔滑塊移動時的摩擦力。對于側型芯的抽芯力，往往采用如下的公式進行估算： (3-11) 式中 ——抽芯力（N）； C——側型芯成型部分的截面平均周長； h——側型芯成型部分的高度； p——塑件對側型芯的收縮應力（包緊力），其值與塑件的幾何形狀及塑料的品種、成型工藝有關，一般情況下模內冷卻的塑件，p=（0.8～1.2）×10Pa，模外冷卻的塑件，p=（2.4～3.9）×10Pa； u——塑件在熱狀態(tài)時對鋼的摩擦系數，一般u=0.15～0.20; α——側型芯的脫模斜度和傾斜角。 側型芯成型部分的截面平均周長c經過估算大約為51.8mm，側型芯成型部分的高度h大約為16.5mm，p取1×10Pa，u取0.20，α為22°。 =0.0518×0.0165×1×10×（0.20×cos0.5°-sin0.5°） =1634.7N 抽芯距根據零件的形狀設計為50mm。 (3).斜導柱抽芯機構設計 ①斜導柱抽芯的工作原理 斜導柱側向機芯機構是由與開模方向成一定角度的斜導柱和滑塊所組成。為了保證抽芯動作平穩(wěn)可靠，必須有滑塊定位及閉鎖裝置。 ②斜導柱抽芯機構設計原則 活動型芯一般比較小，應牢固裝在滑塊上，防止在抽芯進松動滑脫。型芯與滑塊連接有一定的強度和剛度。 滑塊在導滑槽中滑動要平穩(wěn)，不要發(fā)生卡住，跳動等 現象。 滑塊限位裝裝置要可靠，保證開模后滑塊停止在一定而不任意滑動。 鎖緊塊要能承受注射時向壓力，應選用可靠的連接方式與模板連接。鎖緊塊和模板可做成一體。鎖緊塊的斜角θ，一般取θ1-θ>2°-3°,否則斜導柱無法帶動滑塊運動。 滑塊完成抽芯運動后，仍停留在導滑槽內，留在導滑槽內的長度不應小于滑塊全長的-4、3，否財，滑塊在開始復位時容易傾斜而損壞模具。 防止滑塊設在定模的情況下，為保證塑料制品留在定模上，開模前必須先抽出側向型芯，最好采取定向定距拉緊裝置。 ③斜導柱形式：圖3.7中（a）為圓形斜導柱。（b）為減小斜導柱與滑塊的斜孔壁之間的磨擦，在圓導柱上銑去二平面，銑去后的平面間距約為斜導直徑的0.8倍。 （a） （b） 圖3.7：斜導柱的形狀 斜導柱各項參數計算：斜導柱傾斜角θ的計算：斜導柱傾斜角θ與脫模力及抽芯距有關。角度θθ大則斜導柱所受彎曲力要增大，所需模力也增大。因此希望角度小些為好。但是當抽芯距一寂靜時，角度θ小則使斜導柱所受彎曲力兩方面。一般采用斜角θ值為15°~20°.但當抽芯距較大時，可適當增加θ值以滿足抽芯距的要求，這時斜導柱的直徑和固定部分長度需相應增加，這樣才能承受較大的力。 為了滿足滑塊和鎖緊塊先分開，斜導柱后抽芯的動作要求，則滑塊和鎖緊塊的角度應比斜導柱的角度大2°~3°.抽芯距與斜導柱角度θ的關系如下： 計算公式如下； L=S/sinθ (3-12) H=S ctgθ (3-13) 式中 L—— 斜導柱工作部分長度（mm） θ——斜導柱斜角（°） S——抽芯距（mm） H——開模行程（mm） 開模行程為125mm，抽芯距為50mm，可算出斜導柱斜角為22度，工作部分長度為125mm。 斜導柱直徑D的計算：斜導柱的直徑D決定于所承受的彎曲力，而彎曲力又決定于脫模力，斜導柱的斜角θ及工作部分長度。在模具設計中，先算出脫模力，再選定斜導柱的傾斜角，然后計算斜導柱直徑，。斜導柱直徑的計算公式如下： (3-14) 式中 ——斜導柱所受彎矩； ——斜導柱彎曲力矩； 由于推導此公式比較麻煩，以及計算比較復雜，有時為了方便用查表方法確定斜導柱的直徑。 通過查表，導柱直徑選擇為18mm。 下圖為斜導柱的設計圖： 圖3.8：斜導柱 滑塊和斜孔與斜導柱進行配合，在配合的同時要做成單邊0.5mm的間隙，這樣在開模的瞬間有一個很小的空行程，使滑塊和活動型芯末抽動前強制塑料制品脫出凹?；蛲鼓＃⑹规i緊塊先脫離滑塊，然后再進行抽芯?；瑝K的結構形式，視模具結構信側抽芯力的大小來決定。 下圖為滑塊的設計圖： 圖3.9：滑塊 ④鎖緊塊：活動型芯和滑塊一般用鎖緊塊鎖緊。它的主要作用是防止側型芯在注射成型時因受力產生移動。因為它要承受注射壓力，所以應選用可靠的方式和模塊相連接。最好緊塊與模板做成整體。同時鎖緊塊的斜角θ1應比導柱斜角θ 大2°~3°，否則斜導柱無法帶動滑塊。 ⑤防止斜導柱，滑塊抽結構中的干擾措施 ：在塑料注射模具中，推出塑料制品后的推桿復位，一般都是采用反推桿來完成的。但在斜導柱抽芯機構中，若活動型芯的水平投影與推桿相重全合時，如果仍然采用反推