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1、天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education毕 业 设 计专 业： 机械设计制造及其自动化 班级学号： 学生姓名： 指导教师： 教授 二一一年六月天津职业技术师范大学本科生毕业设计皮带轮注塑模具设计The plastic belt-wheel mold design专业班级：学生姓名：学 院：机械工程学院2011 年 6月摘 要该设计是一款以聚氯乙烯为材料的皮带轮模具设计，所选用的塑料成型方法是注塑成型。该皮带轮设计是工程上用来固定三角皮带的标准件，因此设计时应遵循标准件的设计，在塑料件上不采用拔模角或者说拔模角为0。对塑料知
2、识了解之后，根据给定零件的形状尺寸、公差精度，结合塑件材料选择成型方式为注塑。确定型腔分布为一模两腔，根据制品的体积选择注射机为XS-ZY-250型；由制品材料的特性选择浇注方式，并设计成侧浇口形式。计算成形零件尺寸，设计材料的分型方式为斜导柱抽芯侧向分型机构。之后，设计推出机构。选择合适的模架，再细化每个零部件的位置配合关系。最后进行校验，对斜导柱的强度进行校验，对注塑机的注射量、注射压力、开合模行程、模具高度与注塑机的关系进行校验。完成此设计。关键词：注射模；XS-ZY-250注射机；聚氯乙烯(PVC)；侧向抽芯；一模两腔ABSTRACTThis is a design of a belt
3、-wheel die which made of polyvinyl chloride .The solution of the belt-wheel is plastic injection mold. The belt-wheel is the standard work used in engineering which fix trigonal-strap, so we design it according the standard. It shouldnt use the draft, or design the draft is 0. After learning some kn
4、owledge of plastic, we choose the injector depend on the shape and the dimensional tolerances of the work piece, choose two cavities in one mold, choose XS-ZY-250 injector by the volume of the plastic work piece. Design the shot means is depend on the plastics characteristic, and adopt the edge gate
5、. Calculate the size of the cores and the cavity, the structure of drawing cores used oblique post is to be adopted. Design the ejector framework and choose the standard mold bases. Then design the relationship of the other work piece in the whole mold.Validate is the last thing. Validate the guide
6、pin size and the shot capacity, injection pressure, open daylight of the injector. And the relation of the mold shut height with the injector size, so the design is over.Key Words：plastic injection mold; XS-ZY-250 injector; polyvinyl chloride (PVC); oblique post drawing cores; two cavities in one mo
7、ld目 录1 绪 论11.1引言12 塑料材料及选用32.1 塑料的本色和牌号32.2 塑料的特点32.2.1优点32.2.2缺点32.3塑料的分类32.3.1按分子结构分32.3.2按机械性能分42.4 塑料的选用43 注塑机及选用63.1注塑机的分类63.1.1注射机按外型结构特征分类63.1.2注塑机按塑化方式分类63.2注塑机的选用64 模具设计84.1型腔布置84.2确定浇注系统94.2.1主流道设计94.2.2浇口套的设计104.2.3分流道设计104.2.4浇口的设计114.2.5冷料穴的设计114.3成形零部件的设计124.2.4浇口的设计124.2.5冷料穴的设计124.4侧
8、向分型与抽芯机构设计134.4.1抽芯距的确定134.4.2抽芯力的确定144.4.3斜导柱的确定144.4.4滑块与滑槽设计154.5注射模结构零部件设计164.5.1合模导向机构164.5.2设计推出脱模机构175 注塑机校核185.1注射量的校核185.2注射压力校核185.3模具高度与注射机闭合高度的关系校核195.4开模行程的校核19结 论20参考文献21附录1：英文资料22附录2：中文翻译30致 谢351 绪 论1.1引言从第一个塑料产品赛璐珞诞生算起，塑料工业迄今已有120年的历史。其发展历史可分为三个阶段。天然高分子加工阶段 这个时期以天然高分子，主要是纤维素的改性和加工为特征
9、。1869年美国人J.W.海厄特发现在硝酸纤维素中加入樟脑和少量酒精可制成一种可塑性物质，热压下可成型为塑料制品，命名为赛璐珞。1872年在美国纽瓦克建厂生产。当时除用作象牙代用品外，还加工成马车和汽车的风挡和电影胶片等，从此开创了塑料工业，相应地也发展了模压成型技术。合成树脂阶段 这个时期是以合成树脂为基础原料生产塑料为特征。1909年美国人L.H.贝克兰在用苯酚和甲醛来合成树脂方面，做出了突破性的进展，取得第一个热固性树脂酚醛树脂的专利权。在酚醛树脂中，加入填料后，热压制成模压制品、层压板、涂料和胶粘剂等。这是第一个完全合成的塑料。1910年在柏林吕格斯工厂建立通用酚醛树脂公司进行生产。在
10、40年代以前，酚醛塑料是最主要的塑料品种，约占塑料产量的2/3。主要用于电器、仪表、机械和汽车工业。大发展阶段 在这一时期通用塑料的产量迅速增大，聚烯烃塑料在70年代又有聚1丁烯和聚 4-甲基-1-戊烯投入生产。形成了世界上产量最大的聚烯烃塑料系列。同时出现了多品种高性能的工程塑料。19581973年的16年中，塑料工业处于飞速发展时期，1970年产量为30Mt。除产量迅速猛增外，其特点是：由单一的大品种通过共聚或共混改性，发展成系列品种。如聚氯乙烯除生产多种牌号外，还发展了氯化聚氯乙烯、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、氯乙烯偏二氯乙烯共聚物、共混或接枝共聚改性的抗冲击聚氯乙烯等。开发了一系列高性能的
11、工程塑料新品种。如聚甲醛、聚碳酸酯、ABS树酯、聚苯醚、聚酰亚胺等。广泛采用增强、复合与共混等新技术，赋予塑料以更优异的综合性能，扩大了应用范围。21世纪,塑料工业以前所谓有的速度高速发展。塑料,在各个领域、各个行业乃至国民经济中已拥有举足轻重的不可替代的地位。市场经济的不断发展，促使工业产品越来越向多品种、高质量、低成本的方向发展，为了保持和加强产品在市场上的竞争力，产品的开发周期、生产周期越来越短，于是对制造各种产品的关键工艺装备模具的要求越来越苛刻。一方面企业为追求规模效益，使得模具向着高速、精密、长寿命方向发展；另一方面企业为了满足多品种、小批量、产品更新换代快、赢得市场的需要，要求模
12、具向着制造周短,成本低的快速经济的方向发展。计算机、激光、电子、新材料、新技术的发展，使得快速经济制模技术如虎添翼，应用范围不断扩大，类型不断增多，创造的经济效益和社会效益越来越显著。目前，我国塑料工业的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求。在2004年，塑料模具在整个模具行业中所占比例已上升到30左右，未来几年中，塑料模具还将保持较高速度发展。模具是工业生产中使用极为广泛的重要装备，采用模具生产制品及零件，具有生产效率高，节约原材料，成本低廉，保证质量的一系列优点，是现代工业生产中的重要手段和主要发展方向。在我国塑料模具市场中，以注塑模具需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具。有关数据表明
13、，目前仅汽车行业就需要各种塑料制品36万吨；电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过1000万台；彩电的年产量已超过3000万台。统计表明，家电行业所需模具量年增长率约为10。一台电冰箱约需模具350副，价值约4000万元；一台全自动洗衣机约需模具200副，价值3000万元；一台空调器仅塑料模具就有20副，价值150万元；单台彩电大约共需模具约140副，价值约700万元，仅彩电模具每年就有约28亿元的市场。随着家电市场竞争的白热化，外壳设计成为重要的一环，对家电外壳的色彩、手感、精度、壁厚等都提出新要求。业内人士普遍认为，大型、精密、设计合理（主要针对薄壁制品）的注塑模具将得到市场的欢迎。汽车工业近
14、年来增长速度惊人，因此汽车模具潜在市场巨大。每一种型号的汽车都需要几千副模具，价值上亿元，而我国大型精密模具的制造能力不足。据介绍，目前我国高档轿车的覆盖件模具几乎全部为进口产品。有专家预测，在未来的模具市场中，塑料模具在模具总量中的比例将步提高，其发展速度将高于其他模具。所以我们加强模具的设计就更加重要了 工程塑料具有优异的机械性能、电性能、耐热性、耐磨性、耐化学性和尺寸稳定性等。工程塑料比金属材料轻，易成型加工，成型能耗少，可以代替某些金属做结构材料使用。近年来工程塑料已被广泛应用于电子电气、汽车、建筑、办公设备等行业，以塑代钢、以塑代木已成为国际流行趋势。虽然我国塑料模具在数量、质量、技
15、术等方面有了很大进步，但与国民经济发展的需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、复杂、长寿命的高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，造成极低的利润率。 2 塑料材料及选用2.1 塑料的本色和牌号一般的塑料合成以后，从合成塔出来，都是面粉状的粉末，不能用来直接生产产品，这就是人们常说的从树汁中提取出脂的成份是一样的，也称为树脂，也叫粉料，这是一种纯净的塑料，它流动性差，热稳定性低，易老化分解，不耐环境老化；因此，人们为了改善以上缺陷，在树脂粉中加入热稳定剂，抗老化剂，抗紫外光剂，加入增塑剂增加它的流动性，生产出适应各种加工工艺的，有特
16、殊性能的，不同牌号的塑料品种。所以，同一种塑料品种有很多牌号，如：ABS就有注塑级的，有挤出级的，有电镀级的，有高刚性的，有很大柔韧性的，等，这才是目前人们普遍所使用的塑料，它们都经过造粒，都是颗粒料。一种牌号的塑料，适应一种工艺，或注塑，或挤出，或压延，或吸塑等。2.2 塑料的特点2.2.1优点（1） 质量轻，比重小，最小为TPX，只有0.83；最大的为聚氟乙烯，为2.2（2） 比强度高，有很多种塑料的比强度超过钢材（3） 不溶于水，耐化学腐蚀，耐酸，耐碱。（4） 不导电，是优良的绝缘材料；不导热，是优良的隔热材料，也能隔音。（5） 比较耐磨，有独特的自润滑性能，有些材料的耐疲劳性能好过钢材
17、。如POM2.2.2缺点（1） 表面硬度低，容易刮伤（2） 蠕变性大，不能承受重载荷（3） 弹性模量小（4） 不耐高温2.3塑料的分类2.3.1按分子结构分（1） 聚烯烃塑料,如：LDPE（高压聚乙烯）、HDPE（低压聚乙烯）、LLDPE（低压低密度聚乙烯）、PP（聚丙烯）、EEA（聚乙烯-丙烯酸乙脂共聚物）、EVA（聚乙烯-醋酸乙烯脂共聚物）、PB-1（聚丁烯-1）、TPX（聚4-甲基戊烯-1）；（2） 聚苯乙烯类塑料(它也是聚烯烃塑料,因种类多,重要,单列)，如：PS（聚苯乙烯）、HIPS（高抗冲聚苯乙烯）、ABS（苯乙烯-丙烯腈-丁二烯共聚物）、AAS（苯乙烯-丙烯腈-丙烯酸脂共聚物）、
18、ACS（苯乙烯-丙烯腈-氯化聚乙烯共聚物）、MBS（苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸脂共聚物）、AS（苯乙烯-丙烯腈共聚物）； （3） 乙烯基塑料，如：PVC（聚氯乙烯）（4） 丙烯酸塑料，如：PMMA（苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲脂）（5） 尼龙(聚酰胺)，如：透明尼龙，MC尼龙，PA（66 6 610 ），等（6） 聚苯醚酯，如：POM（聚甲醛）、PPO（聚苯醚）、NORYL（改性聚苯醚）、PPS（聚苯硫醚）、PSF（聚砜）、PC（聚碳酸脂）、PET（聚对苯二甲酸乙二醇脂）、PBT（聚对苯二甲酸丁二醇脂）、聚芳酯、聚芳砜；（7） 纤维素塑料；（8） 聚如：TPU胺酯， 这种分类方法，可以帮助理解塑料的
19、性能，因为同一种分子结构的材料有很多共性。2.3.2按机械性能分（1） 综合机械性能较低的材料通用塑料 PE PP EEA EVA PVC（2） 综合机械性能中等的材料通用工程塑料PS HIPS ABS AAS ACS MBS AS BS PMMA（3） 综合机械性能较高的材料结构工程塑料 PA POM NORYL PC PET PBT（4） 耐高温工程塑料 PPO PPS PSF 聚芳酯（5） 塑料合金 PC-ABS PC-PBT PC-PMMA（6） 热塑性弹性体 （7） 玻璃纤维填充材料这种分类方法，注重的是材料的使用领域，它表明某一种的材料适合做什么用途；实际上，普通塑料与工程塑料之间
20、并没有严格的区分，只不过用于工程方面多一点，或用于工程方面少一点而已，通用工程塑料只要达到机械结构的要求，也有用于结构方面的，这种分类只表明，某种材料用于结构方面多一点或少一点。2.4 塑料的选用简称：PVC；学名：聚氯乙烯；英文名：polyvinyl chloride；单体：氯乙烯；本色：纯净的聚氯乙烯，只是一种白色的粉未，也就是说它只是一种高分子树脂，不能用于直接加工产品；由于合成工艺路线的不同，这种树脂粉一般分为两类：一种是疏松型树脂，另一种是紧密型树脂。我们常用的聚氯乙烯胶料都是颗粒状的，它是多组份的塑料，除了前面讲的聚氯乙烯树脂粉以外，还必须加入增塑剂增加它的流动性，加入稳定剂提高它
21、的热稳定性，加入润滑剂提高它的脱模性，以及填料，着色剂，偶联剂等；因为各组份的含量不同，就形成了各种机械性能差异很大的不同硬度的PVC颗粒；它一般用IP度数表示；PVC颗粒大体分为：软质PVC，硬质PVC。 外观：因PVC胶料所含的组份不同，它的外观差异很大。有的透明如玻璃，也有不透明的；有的非常柔软，耐折迭，有类橡胶弹性；也有硬质的，象ABS，机械性能优良，可以做工程材料。大部分的PVC有轻微毒性，但不致于一接触就能种毒；也有食品级的PVC胶颗粒。燃烧特征：PVC难燃，离火即灭；但燃烧时，火焰上端呈黄色，下端呈绿色（绿色是氯离子的特有色谱），冒白色烟雾（白色烟雾是HCL气体与水结合的产物）；
22、燃烧时，胶料发软，同时，发出刺激性的气味，似盐酸。优点：酸碱，不耐有机容剂，电绝缘性优良；有耐火自息性能，这对家电材料相当重要，也比较耐磨，能消声减振；硬质的PVC：表面硬度，拉伸强度，刚性等机械强度都高于PE，接近于ABS，可以做工程材料。软质的PVC，相当柔软，有橡胶弹性，耐折迭。缺点：硬质的PVC，会低温变脆；软质的PVC，会低温变硬。加工过程中，对热敏感，热稳定性差，受热时，引起不同的降解；对硬质PVC，对应变敏感，变形后不能完全复原；对软质PVC，还有增塑剂外迁之敝（增塑剂外迁，引起材料变硬）；因为在加工过程中，多多少少会少量分解HCL气体，它会对设备和模具形成较大的腐蚀，因此，要注
23、意防腐。用途：用于挤出包装薄膜，农业薄膜，管道，门窗，板材；用于注塑低档日用品及外壳，非承载荷构件，电线，电缆，插头，减振垫；用于挤出吹塑容器，中空制品，瓶子。注塑性能：PVC为无定形高聚物，没有明显的熔点，一般加热到120145就能熔化，但150以下就能分解出HCL气体；180就大量的分解成HCL气体；因此，需加入大量的热稳定剂才能注塑，注塑温度的可调区间较小。注塑时，一般使用温度为140160；有时也可以达到190，但时间不能超过20分钟，否则会大量分解。因为氯离子的存在，它会轻微吸水，生产时，需哄干；烘干温度在7590之间，烘干1.5hr2.5hr；聚氯乙烯的熔体粘度大，流长比小，薄壁制
24、品可能缺胶，因此，浇口和流道相对较大。收缩率为4；溢边值为0.05mm。3 注塑机及选用3.1注塑机的分类3.1.1注射机按外型结构特征分类（1）卧式注塑机：卧式注塑机是最常用的类型。其特点是注射总成的中心线与合模总成的中心线同心或一致，并平行于安装地面。它的优点是重心低、工作平稳、模具安装、操作及维修均较方便，模具开档大，占用空间高度小；但占地面积大，大、中、小型机均有广泛应用。（2）立式注塑机：其特点是合模装置与注射装置的轴线呈一线排列而且与地面垂直。具有占地面积小，模具装拆方便，嵌件安装容易，自料斗落入物料能较均匀地进行塑化，易实现自动化及多台机自动线管理等优点。缺点是顶出制品不易自动脱
25、落，常需人工或其它方法取出，不易实现全自动化操作和大型制品注射；机身高，加料、维修不便。（3）角式注塑机：注射装置和合模装置的轴线互成垂直排列。根据注射总成中心线与安装基面的相对位置有卧立式、立卧式、平卧式之分：卧立式，注射总成线与基面平行，而合模总成中心线与基面垂直；立卧式，注射总成中心线与基面垂直，而合模总成中心线与基面平行。角式注射机的优点是兼备有卧式与立式注射机的优点，特别适用于开设侧浇口非对称几何形状制品的模具。3.1.2注塑机按塑化方式分类1.注塞式注射机。塑料在料筒内受到料筒壁和分流梭两方面传来的热量而塑化成熔融状态。由于塑料的导热性很差，如果塑料层太厚，则它的外层熔融塑化时，内
26、层尚未塑化，若要使塑料的内层也熔融塑化，塑料的外层就会因受热时间过长而分解。因此，注塞式结构不宜用于加工流动性差、热敏性强的塑料。2.螺杆式注射机。可使进入料筒内的塑料颗粒有一个预先塑化的过程，注射机内的注射注塞用螺杆代替。螺杆除作旋转运动外，还可作往复运动。进入料筒的塑料，一方面在料筒的传热及螺杆与塑料之间的剪切摩擦发热的加热下逐步熔融塑化，另一方面被螺杆不断推向料筒前端。当靠近喷嘴处的塑料熔体达到一次注射量时，螺杆停止转动，并在液压系统的驱动下向前推动，将熔体注入模具形腔中去。3.2注塑机的选用聚氯乙烯是流动性、热稳定性都很差的塑料，因此不宜选用注塞式注射机。再根据给定塑料件的大小，初步设
27、计一模多腔的注射模所需的注射量要大于150cm，且模具形状不大，所以适合选用卧式注射机。立式注射成形机和直角式注射成形机的结构为注塞式结构，而卧式注射成形机的结构多为螺杆式，因此，此塑件应选用卧式且为螺杆式的注射机进行成形加工。根据技术规格的不同，此类注射机分有多种型号。由聚氯乙烯的成型条件工艺参数和注塑机型号参见塑料成型工艺及模具简明手册表3-9、表3-13和表3-17、3-18，选型号为XS-ZY-250的注射机。4 模具设计4.1型腔布置为了提高模具的成形效率，把模具设计成有多个型腔的结构，使得一次注射成形多个相同的塑料皮带轮。而XS-ZY-250注射机的最大注射量为250 cm、最大成
28、形面积为550 cm，这势必会限制模具的型腔数。而且，此塑件成形模具必须带有侧向抽芯机构，型腔越多，模具所需的零部件就越多，不仅会没有与之匹配的模架而且提高模具的制造难度及加工成本。另外，型腔越多，成形出的制品精度也就越低。经验认为每增加一个型腔，制品尺寸精度降低4%，因此型腔数也不宜过大。综合考虑，初步确定为一模两腔的结构。图1 图2由于XS-ZY-250注射机为卧式注射机，模具也应该设计成卧式的，因此模具在水平方向上实现合开模动作。而侧向抽芯运动方向既可铅垂（图1），也可水平（图2），但对两者进行比较发现，前者上下两个侧型芯的自重会影响各自的抽芯力，导致两个侧型芯所用抽芯力的大小不同，破坏
29、两个斜导柱的受力平衡。而且在开模后，上下两个侧型芯所需的限位形式也会有所不同，从而增加模具结构的复杂性。若采用后者结构，上述缺点就会全被消除，因此应该选用图2所示的水平抽芯结构。侧向型芯位置确定后，为了使斜导柱的安装位置不与分流道的开设位置发生干涉，最好将两个型腔上下设置，即一个型腔设置在整个模具的上半部分，另一个型腔设置在下半部分，形成一上一下的位置结构（图3）。 图34.2确定浇注系统浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴出来后，到达型腔之前在模具中所流经的通道，其作用是将熔融状态的塑料从喷嘴处平稳的引入模具型腔，并在熔体填充和固化定形的过程中将注射压力和保压力传递到塑料制品各部位，以获得组织致
30、密、外形清晰、表面光洁和尺寸精确的塑料模具。浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道浇注系统两大类。此次设计的模具，其浇注系统为普通流道浇注系统。浇注系统的设计对注射成型效率和制件质量有直接影响，是获得优质塑料制品的关键。浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。4.2.1主流道设计主流道是指从注射机喷嘴与模具接触处起到分流道为止的一段料流通道，负责将塑料熔体从喷嘴引入模具。当模具闭合后，注射机喷嘴压紧模具浇口套，并封紧注射机与模具之间的间隙，熔体材料直接从料筒流入主流道。此次设计的模具在卧式注射机上使用，主流道应垂直于分型面。为了使冷凝料能从主流道中顺利拔出，将主流道设计成圆锥形。锥
31、角约为24，由于H-PVC为流动性能较差的材料，锥角应取大值，以降低熔体在流道中流动阻力，因此取=3，见图4。内壁表面粗糙度Ra应小于0.631.25m，取Ra=0.4m。注射机喷嘴应与主流道对中，为了补偿对中误差并解决冷凝料的脱模问题，主流道进口端直径需比喷嘴直径大0.51mm。主流道进口直径d=d0+(0.51) (mm) 图4式中 d0为注射机喷嘴直径，d0=3mm，因此，d=3+0.5=3.5 （mm）。 主流道进口端与喷嘴头部应为球面接触，在浇口套上铣出一浅的球形定位槽，将喷嘴的球形头压在浇口套凹槽内。通常主流道进口端凹下的球面半径R比喷嘴球面半径R0大12mm，凹下深度约为35mm
32、。主流道进口端球面半径R=R0+（12） （mm） 式中R0为喷嘴球面半径，得R0=18mm，因此,R=18+2=20 (mm)。在保证制品成形的条件下，主流道的长度应尽可能短，以减少压力损失及废料，但由于主流道的长度由与定模座板的厚度及浇口套的安装位置有关，必须结合浇口套的设计一同对其进行确定，因此主流道长度待定，接下去先设计浇口套。4.2.2浇口套的设计由于注射成形时，注射机对模具施加的压力很大，主要作用于浇口套上，且主流道在与高温塑料熔体和注射机喷嘴反复接触和碰撞，所以一般不将主流道直接开设在定模上，而是将它单独开在一个浇口套中，通常在淬火后嵌入模具，这样在损坏时便于更换或修磨。常用的浇
33、口套有A、B两类，此模具选用图5所示的A型浇口套，B型是为了防止浇口套在熔体反压力作用下退出定模设计的，这里不再赘述。图5所示的浇口套嵌入定模座板之后，再由定位圈压住其大端面，也能起到抵抗熔体反压力的作用。浇口套的材料选用45钢，要求热处理后硬度达到4348HRC。其尺寸应根据XS-ZY-250注射机配套的定位圈尺寸及定模座板的厚度进行确定，浇口套与定模座板之间的配合采用H7/m6。浇口套与定位圈之间的配合采用H9/f9各尺寸见图5。 图54.2.3分流道设计分流道是主流道与浇口之间的料流通道，是塑料熔体由主流道流入型腔的过渡段，负责将熔体的流向进行平稳转换，在多型腔模中起着将熔体向各个型腔分
34、配的作用。对于单型腔模，可不设置分流道，而此次设计的模具设有两个型腔，有必要开设分流道，且开设在定模座板与中间板之间，并在中间板上进行加工。分流道其截面形状及尺寸主要取决于制品的大小、模具结构以及所加工的塑料种类。根据此塑料零件、材料及加工难易程度，确定分流道截面为半圆形截面，其尺寸依据推荐值及主流道直径大小定为如图6所示尺寸。分流道的表面粗糙度不宜太小，以防将冷凝料带入型腔，一般要求达到Ra值为1.6m即可。这样可增大对外层塑料熔体的流动阻力，减小流速，并与中心熔体之间具有一定的速度差，以保证熔体流动时具有合适的切变速率和剪切热。 图6在容易修磨情况下，分流道的长度应尽可能短，以减少压力损失
35、及废料，因此两个型腔之间的间距也尽量小。根据型腔的大小，两个型腔的距离定为105mm，图7所示，分流道的单边长度应为22.5mm，总长为45mm。4.2.4浇口的设计浇口是分流道与型腔之间长度非常短，截面又很狭窄的一段料流通道。浇口截面狭窄，可使经过分流道之后压力和温度都已有所下降的塑料熔体，产生加速度和较大的剪切热，保证熔体充模时具有较快的流动速度和较好的流动性。又因其长度短，所以浇口内可容纳的塑料熔体体积很小，故很容易冷却固化，从而有助于防止保压力不足或保压时间过短而引起的倒流现象。而且，浇口内冷却固化的塑料熔体（废料）强度很低，非常容易断裂，故使制品与废料分离，并便于制品脱模。浇口的长度
36、和截面尺寸一般均可在试模过程中适当调整。特别是调整其截面尺寸时，截面高度的变化对浇口的容积及浇口冻结时间影响很大；另外，截面积的变化对塑料熔体内的 图7切变速率影响很大，而切变速率又与熔体表面黏度有关，所以改变浇口截面尺寸或截面积的大小，可以控制浇口冻结时间，以及熔体充模时的流动性能。浇口的形式很多，参考实用模具设计与制造手册给出的浇口形式，根据塑料种类、塑料制品的形状及分模落料形式，应选侧浇口，如图8所示。图84.2.5冷料穴的设计冷料穴是用来收集料流前锋的冷料，常设在主流道或分流道末端。4.3成形零部件的设计4.3.1成型零件的结构设计注射模闭合后，其内部零部件将组合成一个能容纳塑料的闭合
37、空腔，即所说的型腔，它将接受由注射机注射出来的塑料熔体，并使它们在其内部固化成形为塑料制品。构成型腔的所有零部件统称为成形零部件。由于塑料零件外形有凹陷部分，对应成形模上必须有凸起部分，为便于加工起见，不把成形模设计成一个整体，而是采用嵌入式的成形模，即用型芯嵌入固定板中形成型腔结构。另外，与其它结构件不同，成形零部件采用的是更为优质的材料，出于材料费用考虑，也应设计成嵌入式的。4.3.2成型零件的计算成形零部件在注射成形过程中直接与塑料熔体接触，需要承受温度、压力及塑料熔体的冲击和摩擦，长期工作之后，容易发生磨损、变形和断裂，因此成形零部件必须采用优质钢材制作。而聚氯乙烯又跟别的塑料不同，热
38、分解后会产生带有腐蚀性的氯化氢气体，因此成形零部件必须要选用耐腐蚀材料，可选用3Cr2W8进行调质渗氮处理。成形零部件工作尺寸的确定必须考虑塑料的成形收缩、成形零部件的制造偏差及成形零部件的磨损等各方面因素。而且，由塑料零件图给出，零件上由模具型腔成形的部位，其最大尺寸为基本尺寸，偏差为负值；有型芯成形的部位，其最小尺寸为基本尺寸，偏差为正值。参见塑料成型工艺及模具简明手册的规定，型腔的最小尺寸为基本尺寸，偏差为正值；型芯的最大尺寸为基本尺寸，偏差为负值。由塑料成型工艺及模具简明手册中给出的公式。（1）型腔径向尺寸计算式中为型腔径向基本尺寸，且为最小尺寸，其公差为,取为/3，为塑料制品的基本尺
39、寸，且为最大尺寸，其公差，为塑料的平均收缩率，这里材料是H-PVC，因此=（0.6+1.5）/2=1.05%。（2）型腔深度尺寸计算 式中为型腔深度基本尺寸，且为最小尺寸，其公差为，取为/3，为塑料制品高度基本尺寸，且为最大尺寸，其公差为。（3）型芯径向尺寸计算式中为型芯径向基本尺寸，且为最大尺寸，其公差为,取为/3，为塑料制品的基本尺寸，且为最小尺寸，其公差。（4）型芯高度尺寸式中为型芯高度基本尺寸，且为最大尺寸，其公差为，取为/3，为塑料制品深度基本尺寸，且为最小尺寸，其公差为。（5）中心距尺寸 式中为中心距基本尺寸，是平均尺寸，其公差为，取为/3，为塑料制品中心距的基本尺寸，也为平均尺寸
40、，其公差为。 4.4侧向分型与抽芯机构设计因为此塑件有侧凹部分，所以成形结构中必须带有侧向分型与抽芯机构。为实现分型时自动抽芯，把其设计成机动式的侧向分型与抽芯机构。机动式侧向分型与抽芯机构利用注射机的开模运动，并对其方向进行变换后，可将模具侧向分型或把侧型芯从制品中抽出。此次设计采用斜导柱式抽芯机构。4.4.1抽芯距的确定抽芯距是指侧型芯从成形位置抽到不妨碍制品取出位置时，侧型芯在抽拔方向所移动的距离。抽芯距通常比侧孔或侧凹的深度大23mm。如图9所示，采用二等分滑块合模，其抽芯距必须保证瓣合模块完全退到骨架台肩之外才能将制品脱模， 图9即必须抽出S1的距离再加上23mm，制品才能脱出，故抽
41、芯距为 式中 S为最小抽芯距，单位为mm；R为骨架最大半径，单位为mm；r为骨架最小半径，单位为mm。所以4.4.2抽芯力的确定将侧型芯从制品中抽出所需的力叫抽芯力。影响抽芯力的因素很多，它与侧型芯成形部分的表面积大小及其几何形状、壁厚、塑料的收缩率、刚性、对成形零件的摩擦系数、制品同一侧面同时抽芯的数量、成形工艺主要参数（注射压力、保压时间、冷却时间）及脱模斜度等因素有关。其计算公式为 式中 p为塑料制品收缩对型芯单位面积的正压力，一般取812MPa；A为塑料制品包紧型芯的侧面积，单位为mm2。f为摩擦系数，一般取0.10.2。为脱模斜度，因为制品是标准零件所以制件不允许斜度，此时脱模角为0
42、。因此，取所需最大抽芯力为5kN。4.4.3斜导柱的确定斜导柱式侧向分型与抽芯机构是利用斜导柱等传动零件，把垂直的开模运动传递给侧向型芯，使之产生侧向运动并完成分型或抽芯动作。其结构紧凑、动作安全可靠，加工制造比较方便。斜导柱倾角不宜太大，常采用1520，在抽芯距一定的情况下，角度越大，所需斜导柱就越短。为缩短斜导柱长度，取为20。斜导柱所受的弯曲力、抽芯力和开模力与倾角的关系，如图10所示，不计斜导柱与导滑孔间的摩擦力及滑块与导滑槽间的摩擦力，其关系式为 。 图10斜导柱工作部分长度,抽芯距s对应的开模行程，, 如图11。图11选斜导柱公称直径为20mm，进行强度校核。因此取斜导柱直径20m
43、m强度足够。斜导柱长度是根据抽芯距、固定端模板厚度，斜导柱直径及倾角的大小等有关。斜导柱的材料用碳素工具钢T10A，热处理要求淬火硬度为大于55HRC，表面粗糙度小于Ra0.8。斜导柱与定模板采用过度配合H7/m6，由于斜导柱在模具工作过程中主要用于驱动侧向滑块作往复运动，故侧型芯的压紧以及滑块的导滑等问题均与斜导柱的安装配合关系不大，所以斜导柱与滑块斜孔之间可以采用过孔单边间隙1mm。4.4.4滑块与滑槽设计因为侧型芯用钢比滑块用钢要求高，而且侧型芯尺寸比较大，所以采用组合式滑块比较合适。为了确保侧型芯可靠地抽出和复位，保证滑块在移动过程中平稳，无上下窜动和卡死等现象，滑块与滑槽必须很好地配
44、合和导滑。（1）楔紧块设计在制品注射成型过程中，侧型芯在抽芯方向受到塑料较大的推力作用，这个力通过滑块传给斜导柱，而一般斜导柱为细长干，受力后容易变形，因此必须设置楔紧块使滑块不致产生位移，从而保证制品精度和斜导柱。楔紧块锁紧形式，见图12，给出三种形式。形式（a），适用于滑块小，抽芯距不大，锁紧力小的场合，而此模具虽然抽芯距并不大，但一个滑块对两个型腔起作用，因此滑块不小，锁紧力也较大，若用此结构，螺钉能承受的锁紧力非常有限，刚度达不到要求，所以不宜选用此形式。再看形式（b），利用螺钉和楔紧块右端面同时承受锁紧力，但不易加工，螺钉能承受的锁紧力很有限，所以不宜选用此形式。最后看形式(c)，其
45、结构是能满足抽芯距不大，滑块较宽，锁模力较大的场合，楔紧块磨损后可更换，因此该模具应选用形式(c)。 （a） （b） （c） 图12楔紧块的楔角必须大于斜导柱的倾角，这样才能保证模具合模时压紧滑块，开模时楔紧块让开，否侧斜导柱将无法带动滑块完成抽芯动作。一般楔角比斜导柱倾角大，因此楔角=+5=20+5=25。（2）滑块定位装置的设计为了保证斜导柱伸出端准确可靠地进入滑块的斜孔，要求滑块在完成抽芯后停留在刚刚脱离斜导柱的位置，不可发生任何位移，否则合模时斜导柱不能准确地插入滑块斜孔，利用限位板上的螺钉对滑块进行定位。另外，合模完成后，为了防止两个滑块位置发生左右偏移，导致形腔结构尺寸受到破坏，必须在滑块合模滑动终了位置处设置定位机构，这里可以用两个定位销对滑块进行定位,上下对称各一个。4.5注射模结构零部件设计结构零部件是组成模具完成固定、导向、定位及成形时完成动作等的零部件，主要有合模导向机构和支承零部件。4.5.1合模导向机构合模导向机构在模具中，用来保证动模和定模或模内其它零部件之间准确对合，在模具中起定位、导向和承受一定侧压力的作用。导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式。锥面定位是用在注射大型、深腔、高精度制品或薄壁容器及偏心制品时，成形时往往有很大的侧向作用力，因此不适合用在此次设计的模具当中，此次设计的模具采用导柱导
