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1、工学学士学位论文汽车后视镜注塑模具设计 工学学士学位论文汽车后视镜注塑模具设计本 科 生：导师：申请学位级别：工学学士工程领域：机械工程所在单位：机械工程学院答辩日期： 授予学位单位：Dissertation for the Bachelor Degree of EngineeringPlastic Injection Mould Design of a Rearview Mirror of an AutomobileCandidate：Supervisor：Academic Degree Applied for：Bachelor of EngineeringProfessional Fiel
2、d：Mechanical EngineeringDate of Oral Examination：March，2009University：汽车后视镜注塑模具设计摘 要模具是工业生产中的重要工艺装备，是国民经济各部门发展的重要基础之一。由于我国塑料工业的快速发展，特别是工程塑料的高速发展。今后我国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度。随着CAD/CAE/CAM软件智能化的高速发展，塑料制件及模具的3D设计与成型过程中的CAE分析，将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。本次设计的课题是“汽车后视镜的注塑模具设计”。通过对其的工艺性分析，了解其生产技术要求，结合生产的实际环境
3、和制造工艺性等，对其进行了注塑模具设计。包括注塑成型工艺过程、分模面的设计、型腔设计、型芯设计、具体结构设计、零件工艺性分析、标准件的选用。详细介绍了分型面、型腔布置、浇注系统、排气系统、加热、冷却系统、顶出机构、脱模机构以及主要零部件的设计过程。在设计中采用了新的设计思想和新的设计流程，即在整个设计周期内使用使用相同的三维实体模型，以及使用一个基于知识库的三维辅助设计系统，从而降低了成本，缩短生产了周期，提高了生产效率。关键词：塑料模具；注射成型；模具结构; 模具分析; CAD/CAM/CAEPlastic Injection Mould Design of a Rearview Mirro
4、r of an AutomobileAbstractThe time，The mould is an important technical equipment in the industrial producing and an important basis in kinds of departments developing in nations economy. Because of the rapid development of Chinas plastic industry , especially in the aspect of engineering plastic. Th
5、e plastic mould will develop more rapid than the whole mould industry in our country in the future. With the CAD/CAE/CAM softwares fast developing in intelligence, the plastic work pieces, the moulds 3D design and its shaping process computer aided engineering will play an important role in our coun
6、trys plastic mould industry more and more. The subject of this design is “The Plastic Injection Mould Design of a Rearview Mirror of an Automobile”. Analysis the manufacturing-ability for the rearview mirror, realizing its technical specifications and coal the practicality cases of production and ma
7、nufacture-ability will be done to design the injection plastics mould. The plastic injection mould design includes the injection molding technological process, the parting surface design, the cavity design, the core design, the particular structural design, the parts craft analysis and the choice fo
8、r standard components,etc. It is detailed in introducing the dividing plane, cavity disposing, the gating system, the gas withdrawal system, the heating or cooling system, the pack out or divorce mechanism，and the design process for the mostly parts. The new design concepts and new design methods ar
9、e adopted in the design process. Lower costs, shorten production cycles and increased productive efficiency, as using three-dimensional CAD solid model and a 3D CAD knowledge-based assisted injection mould design system for all phases of the product-mould development life cycle.Keywords：plastic moul
10、d; injecting shape; mould structure; mould analyzing; CAD/CAE/CAM目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 目的11.1.1 产品设计和重建模型11.1.2 模具设计11.1.3 模具制造11.1.4 试具 修模11.1.5 制品分析的设计要求21.1.6 计算制品的体积和质量21.1.7明确塑料的特性21.2 要求31.3 设计思想和方法概述31.4 设计软件选用4第2章 型腔总体布置与分型面的选择52.1 型腔总体布置52.2分型面的选择5第3章 注塑机的选用63.1 浇注系统设计63.2 浇口的设计73.2.1
11、 浇口位置的确定73.2.2 浇口形式和数量的确定73.2.3 浇口尺寸的确定73.2.4 浇口零件8第4章 成型零部件的设计94.1 成型零部件的结构设计94.1.1 凹模（型腔板）94.1.2 凸模（型芯板）94.2 成型零部件的工作尺寸计算104.2.1 制品尺寸精度的影响因素104.2.2成型零部件的尺寸计算104.3 成型零件材料的选用及热处理方法13第5章 侧向分型与抽芯机构设计145.1 运动分析145.2 抽芯机构主要参数的确定15第6章 成型型腔壁厚和底板厚度的计算186.1成型型腔壁厚的计算186.2 型腔底板厚度计算196.3 导向机构设计196.4 导柱196.5 导向
12、孔196.6 导柱的数量和布置20第7章 脱模机构设计217.1 脱模机构的设计原则217.2 脱模力的计算217.3 推出零件尺寸的确定227.3.1 推杆直径的确定227.3.2 推板厚度的计算23第8章 模流分析248.1 冷却系统的设计原则248.2 模具温度对制品质量和生产效率的影响248.3 冷却系统的分析计算258.3.1 产量计算258.3.2 冷却管道直径和管道空数258.3.3 实际冷却系统布置278.3.4 冷却管道接头设计278.4 排气结构的设计288.4.1 注塑机与注塑模具的关系288.4.2 注射量的校核298.4.3 注射压力的校核298.5 锁模力的校核29
13、8.6 模具安装部分的尺寸的校核308.7 注塑工艺控制318.7.1 填充控制318.7.2 保压过程控制328.7.3 保压切换控制33结 论34致 谢35参考文献36附录1 中文译文37附录2 英文原文42第1章 绪论1.1 目的通过本次毕业设计掌握塑料、塑料制品、塑料成型工艺和塑料成型模具的基础知识、基础理论和基本的设计方法；能够使用CAD技术正确设计中等复杂程度的塑料模具；能够使用CAE技术对塑料成型过程中出现的常见缺陷进行正确的分析判断并能解决之，从而使最终的设计符合实际生产的相关技术要求。为将来的进一步发展和创业打下较为牢固的基础。1.1.1 产品设计和重建模型模具设计人员根据用
14、户提供的资料（一般包括3种类型的资料。第一种是产品样件、第二种是图纸、第三种既有样品又有图纸，但需要修改样件模型），重新构筑新产品模型，设计详细的产品图纸，计算加工材料的收缩率，为模具设计做准备。1.1.2 模具设计根据上面做好的产品设计准备来确定注塑机型号，型腔数量和型腔排列、分型面、抽芯机构等，同时需要设计浇注系统、冷却系统、顶出系统、排气系统等。最终还要确定模架等标准件，选用模具材料，绘制模具装配图和主要零部件图纸。1.1.3 模具制造在模具装配图及零部件图纸设计完成之后，经过一系列加工、制造和装配过程，完成模具的制造。1.1.4 试具 修模在模具制造装配完成之后，就要在事先选定的注塑机
15、上进行试模，如果试模顺利，就对产品尺寸形状进行效验，检查其与设计意图的匹配程度。如果在试模中发现，模具本身存在问题，那么模具就要送回模具车间进行修模处理，直到试模成功，打出合格的产品。因此，修模、试模是一个十分繁琐、复杂的过程。在许多情况下，还要涉及到设计方案的修改，从而对模具进行较大程度的改变，造成反复的修模、试模。我们应该注意到，反复的修模、试模会造成模具内部品质的变化（如出现内应力）导致整副模具的性能降低，从而最终的注塑品质不能达标，这时就存在着模具全部报废的可能。为了避免出现上述的弊端，在设计过程中采用了以下的设计流程，如图1-1所示。即在模具的整个设计制造生命周期内（包含了从产品设计
16、到模具设计制造整个过程）使用统一的三维实体模型和知识数据库系统。可以用以下的的图表加以表达这一思想，如图1-2所示。图1-1 传统的设计方法2图1-2 模具设计网络图21.1.5 制品分析的设计要求本制品为某品牌汽车上的后视镜，选用的塑料为ABS，整个制品的壁厚较厚，最厚处达到了6mm，图纸要求零件必须光滑、平整，不得有缩孔、酥松等缺陷，不得有翘曲及变形。1.1.6 计算制品的体积和质量本制品的材料为ABS。三维造型如图1-3所示：图1-3 制品模型经设计软件提供的测量数据可以得：制品体积为，ABS材料密度为，故其质量为。1.1.7明确塑料的特性1）基本特性查文献4P273表2-28可知ABS
17、塑料呈浅象牙色,树脂外形为粒状或珠状，是一种具有良好综合性能的工程塑料，它具有聚苯乙烯（PS）的良好成型工艺、聚丁二烯的韧度、聚丙烯腈的化学稳定性和硬度，其抗拉强度可达3550Mpa，而且耐磨性很好，摩擦系数很低，但没有自润滑作用。ABS的耐热、耐低温性能是它的另一优点。一般ABS的使用温度为-40C100C。在-40C下仍表现较好的韧性。ABS的分子结构和微观结构复杂，使它不易结晶而呈无定形状，因而具有低的熔体黏度、低的收缩率和良好的成型性。ABS的一些参数如下：密度=1.05g/cm3，熔化温度210C，分解温度250C以上，弹性模量E=1.4103Mpa,成型收缩率=0.5-0.8%，泊
18、松比=0.35。2）成型特性5不同品级的原料塑化温度略有差异，机筒温度可控制在160220C范围内，喷嘴温度在170180C内。注塑压力在60120Mpa，壁厚、浇口截面较大时，注塑压力可略低一些；而壁薄、流道较长时，注塑压力可提高至130150Mpa。注塑熔体流速以缓慢一些为好，这对保证制品表观质量，改善制品强度有利。模具温度在6070C。较高的冷却温度，制品外表光泽，内应力小，但收缩率较大。由于流道截面较大，制品固化时间有些延长，为了缩短成型周期，一般制品的模具温度应低一些。制品的收缩率不大，但内应力较高。必要时应进行热处里，在70C左右的热风循环中处理23h，缓慢冷却至室温，以消除制品的
19、内应力。1.2 要求本次毕业设计中要理论联系实际。在学习好相关的基础理论知识和基本设计方法的同时，还必须具备实际动手的能力即上机操作，要求熟练使用CATIA和Moldflow等软件。1.3 设计思想和方法概述摘自文献1现代的注塑模设计制造主要依靠CAD/CAM系统，CAD/CAM系统已经成为了一个有机整体。整套系统与企业的人才、技术相结合，最终将决定企业的生产效率和产品的质量，其中的技术因素主要是企业在模具方面多年的积累的知识、经验和技巧，传统的的模具设计与制造大致分为以下几个步骤如图1-4所示：图1-4 传统的设计方法11.4 设计软件选用为了达到上述的设计思想，就需要一种设计软件将产品用户
20、、产品设计者、模具设计者、模具工程分析者、模架和标准件提供商等联系起来。大家在统一的软件平台上完成CAD/CAE/CAM。选用一种合适的设计软件成为了革新旧的设计流程，采用新的设计方法的关键。在本次设计中采用了CATIA（法国Dassault宇航公司开发）。相比其他软件，具有以下优点3：强大的曲线、曲面功能，能够满足现在极为苛刻的产品曲面造型。并行工程设计环境。CATIA提供了多模型连接的工作环境和混合建模方式，真正实现了并行工程设计。由于各模型之间的尺寸相互连接性，使得上游的设计结果可作为下游设计的参考，同时上游对设计的修改能直接对下游进行刷新，从而大大缩短了设计周期。其数据格式已成为了机械
21、设计领域的事实标准，被大多数的设计软件所承认兼容，从而避免了格式转换所带来的一系列问题。第2章 型腔总体布置与分型面的选择2.1 型腔总体布置（1） 型腔数目的确定由于制品体积较大，壁厚较厚，所以使用一模一腔的结构。（2） 分型面的设计分型面：模具上用于取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副模具可以有一个或一个以上的分型面，常见单分型面模具只有一个与开模运动方向垂直的分型面。由于本模具采用针点浇口，所以还需增设一个取出浇注系统凝料的辅助分型面。2.2分型面的选择分型面选择是否合理对于塑件质量，模具制造与使用性能均有很大影响，它决定了模具的结构形式，是模具设计工作中的重要环节。模具设计时
22、应根据制品的结构形状，尺寸精度，浇注系统形式，推出形式，排气方式及制造工艺等各种因素，全面考虑，合理选择。一般应考虑以下几个原则：1）分型面选择应便于塑件脱模和简化模具结构，尽可能使塑件开模时留在动模。2）分型面尽可能选择在不影响外观的部位，并使其产生的溢料边易于消除或修整。3）分型面的选择应保证塑件尺寸精度。4）分型面选择应有利于排气。5）分型面选择应便于模具零件的加工。6）分型面选择应考虑注塑机的技术规格。参照以上原则，并考虑到分型面应安排在制品最大截面处，所以分型面的选择示意如图2-1所示：图2-1 分型面示意图第3章 注塑机的选用注塑机的选用要根据制品的材料，制品和浇注系统的总质量以及
23、模具大致结构来选择合适的注塑机。制品材料为ABS，宜用螺杆式注塑机。其主要结构6如图3-1所示：图3-1 螺杆式注塑机结构示意图主要包括了射出系统（injection system）、模具系统（mold system）、油压系统(hydraulic system)、控制系统(control system)和锁模系统(clamping system)等五个单元。制品的质量6为0.251Kg=251g，加上浇注系统的质量，共约300g。3.1 浇注系统设计浇注系统是指注塑模具中从主流道的始端到型腔之间的熔体进料通道，浇注系统的作用是将熔融状态的塑料填充到模具型腔内，并在填充及凝固过程中将注射压力传
24、递到塑件各部位，而得到要求的塑件。浇注系统一般由浇口，浇道，进料口，冷料穴四部分组成。浇注系统的确定原则如下：1）塑料成型特性。设计浇注系统应适应所用塑料的成型特性的要求，以保证塑件质量。2）塑件大小及形状。根据塑件大小，形状壁厚，技术要求等因素。结合选择分型面同时考虑设置浇注系统的形式，进料口数量及位置，保证正常成型，还应注意防止流料直接冲出嵌件及细弱型心或型芯受力不匀以及应充分估计可能应产生的质量弊病和部位等问题，从而采取相应的措施或留有休整的余地。3）模具成型塑件的型腔数。设置浇注系统还应考虑到模具是一模一腔或一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。4）塑件外观。设置浇注系统时应考虑到去除休
25、整进料口方便，同时不影响塑件的外表美观。5）注射机安装模板的大小。在塑件投影面积比较大时，设置浇注系统是应考虑到注射机模板大小是否允许，并应防止模具偏单边开设进料口，造成注射时受力不匀。6）成形效率。在大量生产时设置浇注系统还应考虑到在保证成形质量的前提下尽量缩短流程，减少断面积以缩短填充及冷却时间，缩短成形周期，同时减少浇注系统损耗的塑料。7）冷料。在注射间隔时间内，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件质量，所以设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。3.2 浇口的设计3.2.1 浇口位置的确定考虑到脱模和制造的方便将浇口安排在制品的上表面。同时由模流分析数据(模流软件Moldflow的
26、具体使用及参数设置可见文献1、文献6和文献8，这里不再详细说明使用方法和参数设置过程)表明将浇口安排在制品的上表面也是最为合理的。浇口最佳位置示意如图3-2中颜色最深的地方为浇口放置最为合理的域。图3-2 浇口最佳位置示意图3.2.2 浇口形式和数量的确定由于制品要求表面光滑,不得有明显缺陷、酥松。从减小内应力和翘曲变形的角度出发，应采用多个点浇口。但是采用多个点浇口后一方面出现熔接痕，影响制品表面质量；另一方面在出现熔接痕的地方制品的强度会降低，影响使用性能。综合考虑，使用单一点浇口。3.2.3 浇口尺寸的确定查文献9P135、文献10P13，点浇口直径通常为0.51.8mm，浇口长度l通常
27、为0.52.0mm，为了防止在切除浇口时损坏制品表面，通常采用如图所示的结构，其中R1是为了有利于熔体流动而设置的圆弧半径，R1约为1.53.0mm，H约为0.73.0mm。按经验，d选定为10mm，R1选定为2.0mm，H选定为1.5mm。如图3-3所示图3-3 浇口示意图3.2.4 浇口零件为了简化模具的制造，在本副模具中采用了浇口套与定位圈整体式10的形式，采用了两个M8的螺钉与定模支撑板相连接。浇口套如图3-4所示：图3-4 浇口套效果图第4章 成型零部件的设计4.1 成型零部件的结构设计成型零部件结构设计主要应在保证制品质量要求的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。4
28、.1.1 凹模（型腔板）凹模是成型制品上表面的零部件，按其结构可分为整体式和组合式两大类。整体式凹模由一整块金属加工而成。特点是结构简单、牢固、不易变形，制品无拼缝痕迹，适用于形状较简单的制品。组合式当制品外形较复杂时，采用整体式凹模加工工艺差，若采用组合式凹模可改善加工工艺性，减少热处理变形，节省优质钢材。考虑到制品表面较高的要求和刚性、强度的要求，这里凹模采用整体式。如图4-1所示：如图4-1 模一侧示意图4.1.2 凸模（型芯板）凸模与凹模一样也分为整体式和组合式。考虑到制造加工、维护的方便和节省优质钢材，凸模采用组合式。如图4-2所示：图4-2 动模一侧示意图4.2 成型零部件的工作尺
29、寸计算所谓成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接决定制品形状的有关尺寸，主要包括型腔和型芯的径向尺寸（含长，宽尺寸）与高度尺寸，以及中心具尺寸等。为了保证制品质量，模具设计时必须根据塑件的尺寸与精度等级确定相应的成型零部件工作尺寸与精度。（本节的计算公式均摘自文献9，公式的编号与文献9保持一致）4.2.1 制品尺寸精度的影响因素塑件尺寸的影响因素很多，也很复杂，但主要的有以下几个因素。1）成型零部件的制造误差。成型零部件的制造误差包括成型零部件的加工误差和安装，配合误差两个方面，设计时一般应将成型零件的制造公差控制在塑件相应公差的1/3左右，通常取IT69级。2）成型零部件的磨损。造成成型零部
30、件磨损的主要原因是塑料熔体在型腔中的流动以及脱模时塑件与型腔的摩擦，而以后者造成的磨损为主。设计时应根据制品材料、成型零部件材料、热处理及型腔表面状态和模具要求的使用期限来确定最磨损量，对中、小型塑件来说，最大磨损量一般取1/6塑件公差，大型塑件则取小于1/6塑件公差。3）塑料的成型收缩生产中由于设计时选取的计算收缩率与实际收缩率的差异。以及由于塑件成型时工艺条件的波动，材料批号的变化而造成的塑件收缩率的波动。4.2.2成型零部件的尺寸计算成型零部件的工作尺寸计算有平均值法和公差带法，在这里选用平均值法。在描述计算方法前，对塑件尺寸和成型零部件的尺寸偏差统一规定按“入体”原则标注，即对包容面（
31、型腔和塑件内表面）尺寸采用单向正偏差标注，基本尺寸为最小。设为塑件公差，Z为成型零件制造公差，则塑件内径为,型腔尺寸为。而对被包容面（型芯和塑件外表面）尺寸采用单向负偏差标注，基本尺寸为最大，如型芯尺寸为，塑件外形尺寸为。而对于中心距尺寸则采用双向对称偏差标注。（1）型腔与型芯径向尺寸型腔设塑料平均收缩率为；塑件外形基本尺寸为，其公差为，塑件平均尺寸为；型腔基本尺寸为，其制造公差为，则型腔平均尺寸为。考虑平均收缩率及型腔磨损为最大值的一半，则有整理并忽略二阶无穷小量，可得到型腔的基本尺寸和是影响塑件尺寸偏差的主要因素，应根据塑件公差来确定，成型零件制造公差一般取；磨损量一般取小于，故上式写为根
32、据文献9P155标注制造公差后得式中，x为修正系数。根据文献9P155对于中、小件塑件，则得 （4-1）对于大尺寸和精度较低的塑件，于是上式中前面的系数x将减小，一般该系数在之间变化，可视具体情况而定。型芯径向尺寸设塑件内形尺寸为，其公差值为，则其平均尺寸为；型芯基本尺寸为，制造公差为，其平均尺寸为。同上面推导型腔径向尺寸类似，根据文献9P155可得 （4-2）式中，系数。对中小型塑件可得（4-3） （2）型芯深度与型芯高度尺寸按上述公差带标注原则，塑件高度尺寸为，型腔深度为。型腔底面和型芯端面均与塑件脱模方向垂直，磨损很小，因此计算时磨损量不予考虑，则有略去，得根据文献9P156公差标注后得
33、 （4-4）对于中、小型塑件，根据文献9P156故得对于大型塑件可取较小值，公式中，可在范围选取。根据文献9P156同理可得型芯高度尺寸计算公式根据文献9P156对于中、小型塑件则为（3）中心距尺寸影响模具中心距误差的因素有制造误差，对于活动型芯尚有与其配合孔的配合间隙，由于塑件的中心距和模具上的中心距均以双向公差表示，如图所示，塑件上的中心距为，模具成型零件的中心距为，其平均值为其基本尺寸，同时由于型芯与成型孔的磨损可认为是沿圆周均匀磨损，不会影响中心距，因此计算时仅考虑塑料收缩，而不考虑磨损余量，于是得根据文献9P157标注制造偏差后则得 （4-5）模具中心距制造公差应根据塑件孔中心距尺寸
34、精度要求、加工方法和加工设备等确定，可参考下表或按塑件公差的选取，若采用坐标镗床加工，一般小于。如表4-3所示孔间距的制造偏差/mm9：表4-3孔间距的制造偏差 /mm孔间距制造偏差8080200220360必须指出，对带有嵌件或孔的塑件，在成型时由于嵌件和型芯等影响了自由收缩，故其收缩率较实体塑件为小。计算带有嵌件的收缩值时，上述各式中的收缩值项的塑件尺寸应扣除嵌件部分尺寸。可根据实测数据或选用类似塑件的实测数据。如果把握不大，在模具设计和制造时，应留有一定的修模余量。由于平均收缩率比较容易查得，此计算方法又比较简便，故常被采用。但对与精度较高的塑件将造成较大的误差，这时可采用公差带法。在本
35、制品的成型零部件的工作尺寸计算中，型腔和型芯部分的尺寸计算采用平均值法。对于其中各种孔的中心距尺寸，考虑到：制品为一般精度；为了计算简便，所以采用了查表法。具体的各个尺寸及偏差，请详见型腔和型芯的零件图。以上各个数据只是根据理论方法计算得出，由于本制品包含有较多的曲线和曲面，根据零件图纸上的尺寸和偏差制造出的型腔和型芯，并不能做为最终结果，必须根据试模的情况予以修正。4.3 成型零件材料的选用及热处理方法选用原则：对于模具型腔复杂、精度要求高和寿命要求长的塑料模具，为防止型腔切削加工成形后因淬火处理引起过大的型腔变形，保证模具的精度和使用性能，应该选用预硬型塑料模具钢。此种塑料模具钢在供应状态
36、下已经完全预硬处理，或在切削加工之前进行预硬调质处理，切削加工成形后，不需要再进行旨在保证力学性能的最终热处理而直接使用，可以避免因热处理应力造成的模具变形和开裂，如40Cr、3Cr5MoSiV1、3Cr2Mo、5CrNiMnMoSCa、8Cr2MnWMoVS钢等。（摘自文献11）由于本模具的型腔复杂，精度要求高，因此采用了3Cr2Mo钢，即平时所说的P20。P20钢适宜制造电视机或洗衣机面板等大型塑料模具，切削加工性好，表面粗糙度低，具有较高的使用寿命。查文献11、文献12其典型的热处理主要包括渗碳、淬火及回火。渗碳：P20钢具有良好的淬透性和一定的韧性，但硬度较低，通过渗碳并淬火，可以使其
37、表面硬度达到65HRC，获得较高的热硬度和耐磨性。淬火及回火：淬火加热温度为，保温时间视具体情况而定，油冷淬火，回火加热温度为，回火后硬度为3035HRC第5章 侧向分型与抽芯机构设计注射模中凡与注射机开模方向一致的分型和抽芯都比较容易实现，因此模具结构也较简单。但是对于某些塑料制件，比如该汽车后视镜制品，由于使用上的要求，不可避免地存在着与开模方向不一致的分型。对于具有这种结构的制件除极少数部分可以进行强制脱模外，一般都需要进行侧向分型与抽芯，才能取出制件。能将活动型芯抽出和复位的机构称为抽芯机构，侧向分型和抽芯机构按动力源可分为手动、气动、液压和机动四类。如图5-1所示，在本制品侧壁上有两
38、个18mm的开孔，其分模方向与整个制品的分模方向不同，所以要安排抽芯机构。这里采用机动侧向分型与抽芯机构。它是利用注射机的开模力，通过传动机构改变方向，将侧向的活动型芯抽出。机动抽芯的结构比较复杂，但抽芯不需人工操作，抽拔力较大，具有灵活、方便、生产效率高、容易实现全自动操作、无需另外添置设备的优点。图5-1 侧向分型面这里采用了斜滑块分型与抽芯机构，当然也可以采用斜销侧向分型等抽芯机构。采用斜滑块分型与抽芯机构的原因主要有几点：1）制品侧孔较浅，所需抽芯距不大。2）制品表面有较高的要求，必须光滑、平整，不得有缩孔、酥松等缺陷；不得有翘曲及变形。当采用斜销侧向分型抽芯机构时，显然要在制品外表面
39、留下分模熔接痕，随着模具使用过程中的磨损，模具配合间隙增大，最终在熔接痕处产生溢料，严重影响制品外表面。而采用斜滑块分型抽芯机构则不会产生上述缺陷，即使发生溢料，也只发生在制品的内腔表面，不会影响制品的外表面质量。3)结构简单、制造方便、动作可靠。5.1 运动分析1-制品；2-动模板；3-动模支撑板；4-斜滑杆；5-定位销；6-滑座；7-推板固定板；8-推板；9-动模固定板图5-2 斜滑块侧向分型与抽芯机构示意图如图5-2所示，在动模板2和动模支3撑板上开有斜孔。脱模时，斜滑杆4受滑座5、推板固定板7和推板8的共同作用，沿着斜孔向上运动，从而使制品一面抽芯，一面脱模。以下是整个抽芯机构的造型图
40、：图5-3 斜滑杆与底座三维装配图，斜滑杆与底座用销连接图5-4 斜滑杆、底座、推板、推板支撑板和型芯三维装配图5.2 抽芯机构主要参数的确定抽芯机构的结构见下如图5-5所示：图5-5 抽芯机构抽芯距型芯从成型位置抽到不妨碍塑件脱模的位置所移动的距离叫抽芯距，用S表示。根据文献9P198公式一般抽芯距等于侧孔或侧凹深度S0加上的余量，即 （5-1）现已知，所以抽芯距S为 （5-2）2）斜滑杆的有效工作长度和开模行程H根据文献9P198公式斜滑杆的工作长度L与倾角a的关系为 （5-3）现已知、，所以斜滑杆的有效工作长度L为根据文献9P198公式开模行程H与倾角a的关系为 （5-4）所以开模行程为
41、现在设计的实际开模行程有69mm，完全能够满足抽芯的要求。3）抽芯力的估算摘自文献13P127图2.139如图5-6所示为型芯脱模时的力学分析图图5-6 型芯脱模时的力学分析图查文献13P127公式抽芯力的计算公式为： （5-5）式中，F为抽芯力，N；为脱模斜度（这里为），故；为型芯被包紧部分断面的平均周长，这里约为6cm；为型芯被塑料包紧部分的长度，这里约为0.6cm；为塑料对钢的摩擦系数一般在0.2左右；为单位面积的包紧力。一般取（7.8511.77）。所以抽芯力为：4）斜滑杆直径查文献13P127公式斜滑杆的计算公式为： （5-6）式中，为斜滑杆直径，cm；孔间距的制造偏差抽芯力，kN；
42、孔间距的制造偏差斜滑杆的有效工作长度，cm；孔间距的制造偏差斜滑杆的许用应力，碳素钢为；孔间距的制造偏差倾角。所以斜滑杆直径为：实际设计中斜滑杆的直径，满足。第6章 成型型腔壁厚和底板厚度的计算6.1成型型腔壁厚的计算注射机成型时，为了承受型腔高压熔体的作用，型腔侧壁与底部应该具有足够强度与刚度，对于小尺寸型腔常因强度不够而破坏，而对于大尺寸型腔，刚度不足常为设计失效的主要原因。确定型腔壁厚的方法有计算法，经验法和图表法三种，在此选用计算法，成型型腔壁厚刚度计算条件有三个：1）型腔不发生溢料。在高压塑料熔体作用下，模具型腔壁过大的塑性变形将导致某些结合面出现溢料间隙，从而产生溢料和飞边。因此，
43、必须根据不同塑料的溢料间隙来决定刚度条件。2）保证塑料精度。当塑件的某些工作尺寸要求精度较高时，成型零件的弹性变形将影响塑件精度，因此使型腔为最大时，该型腔壁的最大弹性变形量小于塑件公差的1/5。3）保证塑件顺利脱模。为了保证塑件顺利脱模，型腔壁的最大弹性变形量应小于塑件的成型收缩值。对于一个给定的模具，对型腔壁厚设计应该以强度为依据还是以刚度为依据，理论分析和实际生产都证明，随模具基本尺寸的不同，强度或刚度都可以成为主要问题。该模具型腔为整体式矩形，按刚度条件进行计算，由于使用了标准模架，此处只是对其进行校核。根据文献9P169公式按刚度条件，侧壁厚度为： （6-1）式中，C为常数，根据文献
44、9P169公式C按以下近似公式计算。 （6-2）式中，为型腔内壁受压部分的高度，mm；l为型腔外壁长度，mm。将，代入上式可得：为型腔内压力，现取50Mpa；E为弹性模量，按预硬化塑料模具钢；为允许变形量，0.05mm。将以上数据代入后可得现侧壁最小壁厚处为70mm，完全满足刚度要求。6.2 型腔底板厚度计算对于底板的底平面直接与定模或动模板紧贴的情况，其厚度仅需根据经验决定即可。这里根据标准模架决定，查文献14厚度为32mm。6.3 导向机构设计导向机构主要用于保证动模和定模两大部分或模内其他零件之间的准确对合，起定位和定向作用。导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式，其设计的基本要求是导
45、向精确，定位可靠，并且有足够的强度，刚度和耐磨度。这里模具对导向无特别要求，所以采用一般的导柱导向机构就可以了，在此我们只对导柱导向机构进行设计。导柱导向机构是利用导柱和导向孔之间的配合来保证模具的对合精度，导柱导向机构的设计内容包括：导柱和导套的典型结构；导柱与导向孔的配合以及导柱的数量和布置等。6.4 导柱导柱设计要点如下15：1）导柱的直径视模具的大小而定，但必须具有足够的抗弯强度，且表面要耐磨，芯部要坚韧，因此导柱材料一般为低碳钢渗碳淬火，或碳素工具钢T8A、T10A淬火处理，硬度为5055HRC。2）导柱长度应高于凸模端面68mm，以免在导柱未导正时凸模先进入型腔与其碰撞而损坏。3）导柱端部常设计成锥形和半球形，便于导柱顺利地进入导向孔。4）查文献16导柱的配合精度。导柱与导向孔通常采用间隙配合H7/f6或H8/f8。5）导柱直径尺寸按模具模板外形尺寸而定，模板尺寸越大，导柱中心距也越大。6.5 导向孔最简单的导向孔是直接在模板上开孔加工简单，适用于精度要求不高且小批量生产的模具。然而为了保证导向精度和检修方便，导向孔常采用镶入导
