模具本科毕业设计论文.doc

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1、1 引言11 国内塑料行业的发展塑料与水泥、金属、木材俗称国民经济四大材料。由于塑料的各种优异性能， 发展最快， 为电子信息、机械制造、汽车、建筑等各行各业提供原材料与制品， 在现代社会中起着十分重要的作用。据统计， 塑料消费量的增长与GDP 增长的弹性系数为1.1 1.51。塑料的增长成为国民经济可持续发展的重要支撑。111 “十五”期间乙烯、合成材料生产情况“ 十五”期间乙烯与三大合成材料产量增长较快， 年均增速均在两位数以上。2006年，乙烯产量达到941.2 万吨，同比增长22.2%；合成树脂产量2528.7 万吨，同比增长17.6%；合成橡胶产量184.5 万吨， 同比增长11.1%

2、；合成纤维产量1860.3 万吨， 增长11.8%。112 合成树脂行业快速发展2006 年， 合成树脂规模以上企业1200 余家， 销售收入2030.3 亿元， 同比增长27.3%； 实现利润70.9 亿元， 同比增长32.9%； 出口交货值248 亿元， 同比增长40.2%。2006 年合成树脂行业快速发展， 得益于国民经济平稳增长； 得益于茂名石化、上海赛科、扬子巴斯夫、中海壳牌等乙烯新建和改扩建工程投产， 增加乙烯生产能力300 万吨/ 年。113 塑料制品行业情况2006 年， 塑料制品业规模以上企业11700 余家， 当年产品销售收入6129.2 亿元， 同比增长24%； 实现利润

3、264.5 亿元， 同比增长30.4%。塑料制品产量达到2801.9 万吨， 同比增长18.7%， 其中出口创汇202.9 亿美元， 进口用汇96.6 亿美元。但出口的塑料制品大多是附加值较低的低端产品，或是来料加工产品。进口大多是高端制品， 每吨塑料制品价格是出口同类制品的3.5倍左右。12 中国模具产业概况121 模具的重要性模具是制造业的重要基础工艺装备。模具品种繁多， 共有八大类，其中冲压模具、塑料模具、铸造模具、锻压模具、橡胶模具、粉末冶金模具、拉丝模具、无机材料成形模具等是最主要的八大类， 用于制造业中的几乎所有产品的生产。模具是对金属、塑料、橡胶、玻璃等多种原材料进行成型加工的重

4、要工艺装备， 模具工业是国民经济的基础， 是高新技术产业化的重要领域。由于用模具加工成型零件具有效率高、质量好、成本低、省材料等一系列优点， 模具已经成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。据不完全统计，飞机、坦克、汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表等产品零件中的60 %要用模具加工； 电视机、录音机、计算机等电子产品零件中的80 %要用模具加工； 自行车、手表、洗衣机、电冰箱、空调机等轻工业产品零件中的85 %需要用模具加工产。122 模具设计中CAD/CAE/CAM技术的应用研究模具CAD/ CAM/ CAE技术是模具技术发展的一个里程碑， 实践证明模具CAD/ CAM/ CAE 技术

5、是模具设计制造的发展方向。近年来模具CAD/ CAM 技术的硬件和软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度， 为其进一步普及创造了良好的条件。在90 年代， 能进行复杂形体几何造型和NC加工的CAD/ CAM系统主要是在工作站上采用U2NIX操作系统开发和应用的。随着微机技术的突飞猛进， 在90 年代后期， 新一代的微机CAD/CAM 软件不仅在采用诸如UNRBS 曲面、三维参数化特征造型等先进技术方面继承了工作站级CAD/ CAM软件的优点， 而且在Windows 风格、动态导航、特征树、面向对象等方面具有工作站级软件所不能比拟的优点。最新的CAD/ CAM 集成化系统Delcams Po

6、werSolution 覆盖了几何建模、逆向工程、工业设计、工程制图、仿真分析、快速原型、数控编程、测量分析等领域。系统的每一个功能模块均可独立运行，又可通过数据接口与其它系统相兼容， 并能按使用要求进行组合， 形成专业化的CAD/ CAM系统， 做到了开放性、兼容性和专业性的统一。由于在现阶段， 模具设计和制造在很大程度上仍然依靠模具设计与制造工程师的经验， 仅凭CAD/ CAM软件有限的数值分析功能无法为用户提供完善和正确的设计结果， 因此软件的智能化功能是必不可少的。面向制造、基于知识的智能化功能是衡量模具设计与制造软件先进性和实用性的重要标志之一。例如， Cimat ron公司开发的注

7、塑模具专家软件， 能方便地根据脱模方向自动地产生分模线和分模面， 并在此基础上自动地将工件分为型腔与型芯两部分。在模架的设计过程中实现了模架零件的全相关， 并能自动产生材料明细表和供NC 加工的钻孔表格。在NC加工方面， 实现了智能化的粗加工、加工参数的设定以及对整个加工过程和加工结果进行校验分析， 这些智能化的功能都可以显著地提高注塑模具的生产效率和产品质量。目前一些专业注塑模设计软件均采用3D设计， 在3D型腔和型芯设计的基础上采用交互方法进行3D的模架配置和3D的典型结构设计， 十分先进。13 设计的基本任务本次设计的主要任务是在了解随声听外壳前盖使用要求的基础上完成对塑件的选材、结构设

8、计，并设计出生产此随声听前盖的注射模具。要求完成随声听前盖的塑件设计及成型该产品的模具结构设计。利用工程CAD或其它计算机辅助设计完成塑件平面图；模具设计的平面施工图及二维动画过程。2 随声听外壳前盖注射模具设计21 塑件设计211 塑件的使用要求及设计依据 该塑件为随声听外壳前盖，属于生活用品，塑件外型美观，色泽光润，弧度较好，表面质量要求较高，且有较高的耐冲击性。考虑塑件的使用要求，设计时要求其具有良好的着色性，较好的抗冲击能力，此外还要求结构简单，外形美观。塑件为工业产品，批量生产，可采用塑料注射成型。其优点是：加工简单，效率高，成本低，可加工成透明制品或各种色彩的制品成型工艺性好。制件

9、尺寸如图1所示。图1 塑件尺寸 212 选择材料根据上述设计依据，生产随声听外壳前盖可采用的材料主要有聚丙烯（PP）、丙烯腈-丁二烯-苯乙共聚（ABS）及高抗冲击性聚苯乙烯（HIPS）三种材料。PP属结晶型聚合物，密度为0.91 gcm-3，成型收缩率大一般为1.8%2.5%，结晶度50%70%，软化温度为150，熔点170172，其最大的特点是质轻、价廉、具有优良的电性能和耐热性、化学稳定性及良好的机械性能，连续使用温度为110120，300以上分解，介电强度28 KVmm-1，最大的缺点是尺寸精度低，具有后收缩现象，易燃、低温韧性及耐老化性差。ABS树脂为微黄色或白色材料，是丙烯腈-丁二烯

10、-苯乙烯共聚物。密度为1.02 gcm-31.16 gcm-3，抗拉强度30 MPa50 MPa，抗弯强度41 MPa76 MPa，拉伸弹性模量1587 MPa2277 MPa，弯曲弹性模量1380 MPa2690 MPa，收缩率 0.4%0.7%，常取0.5%。丙烯腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性，苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。因此ABS树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。 HIPS，密度为1.05g/ cm-3. 平均收缩为0.6-0.8%，熔融温度150-180.热分解温度300，中含有5-15%橡胶成份，其韧性比PS提高了四倍左右，冲击

11、强度大大提高。它具有PS具有的成型加工、着色力强的优点。HIPS制品为不透明性HIP吸水性低，加工时可不需预先干燥。有较好的韧性和一定的冲击强度，透明度优良，化学稳定性、耐水性、耐油性能较好，电气性能优良，透光性能好，易于成型。作一般结构零件和透明结构零件以及仪表零件、油浸式多点切换开关、电器仪表外壳等。因HIPS分子中含有5-15%的橡胶，在一定程度上影响了其流动性，注射压力和成型温度都宜高一些。其冷却速度比PS慢，故需足够的保压压力、保压时间和冷却进间。成型周期会比PS稍长一点，其加工温度一般在190-240为宜。HIPS制件中存在一个特殊的“白边”的问题，通过提高模温和锁模力、减少保压压

12、力及时间等办法来改善，产品中夹水纹会比较明显。根据塑件的设计要求，具有很好的着色性及耐冲击性，综合比较这三种材料的性价比，选HIPS作为随声听外壳前盖的材料。213 初步确定成型设备根据前面对塑件提出的使用要求，塑件设计为：长114 mm；宽86 mm；高6 mm。 成型面积 S=114862=196.08 cm2 体积 V = 114866-105845=14.724 cm3 质量m=14.7241.05=15.4602 g由于本制件为工业产品，批量生产，结合本塑件的成型面积较大，因此综合考虑本模具采用一模两腔比较合理。初步确定XS-ZY-125注塑机。该注射机的主要技术参数如下表1所示：表

13、1 XS-ZY-125注射机的主要技术参数额定注射量cm3125螺杆（柱塞）直径mm42注射压力MPa120注射行程mm115注射时间s1.6螺杆转速r/min29、43、56、69、83、101注射方式螺杆式合模力kN900最大成型面积cm2320最大开（合）模程mm300模具最大厚度mm300模具最小厚度mm200动定模固定板尺寸mm428458拉杆空间mm260290合模方式液压机械定位圈尺寸mm100喷嘴孔径mm4喷嘴球头半径mmSR12顶出形式两侧顶出顶杆中心距mm230214 预选模架根据型腔布局可得出型腔嵌件分布尺寸，再考虑导柱导套及连接螺钉布置应站的位置和采用推件板推出等各方面

14、的问题，确定选用模架160315，模架结构为A2的形式。各模板尺寸的预选：A板尺寸定模板，塑件高度6 mm，在模板上还需开冷却水孔，冷却水孔与型腔距离最少为10 mm，因此板厚取32 mm。B板尺寸B板为型芯固定板，根据凸模成型部分选择板厚为50 mm。C垫块尺寸垫块推出行程+推板厚度推板固定板厚度（510）28.51612.55106267 mm。根据计算垫块厚度取63 mm。22 模具结构设计221 浇注系统设计 注射模的浇注系统是塑料熔体从注射机的喷嘴进入模具开始到型腔为止所流经的通道。它的作用是将熔体平稳地引入模具型腔，并在填充和固化定型过程中，将型腔内气体顺利排出，且将压力传递到型腔

15、的各个部位，以获得组织致密，外形清晰，表面光洁和尺寸稳定的塑件。因此，浇注系统设计的正确与否直接关系到注射成型的效率和塑件质量。浇注系统是由主流道、分流道、浇口、冷料穴等组成，如下图2所示。在设计模具浇注系统时，首先考虑使得塑料熔体迅速填充型腔，减少压力与热量损失。其次，应从经济上考虑，尽量减少由于流道产生的废料比例。最后，应容易修除制品上的浇口痕迹。对浇注系统进行总体设计时，一般应遵守如下基本原则：（1）了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动特性。（2）采用尽量短的流程，以减小热量与压力损失。（3）浇注系统设计应有利于良好的排气。（4）防止型芯变形和嵌件位移。（5）便于修整浇口以保证塑件外观质量

16、。（6）浇注系统应结合型腔布局同时考虑。（7）流动距离比和流动面积比的校核。（8）尽可能使塑件不进行或少进行后加工，成型周期短，效率高。（9）大多数热塑性塑料熔体的假塑性行为，应予以充分考虑。 图2 浇注系统截面图a)主流道设计 主浇道即从注射机喷嘴开始到分流道为止的熔融塑料的流动通道。它与注射机的喷嘴在同一轴线上。目前最为普遍的主流道结构，是以浇口套形式镶入模板中，这种主流道适用于所有注射模具。为防止浇口套被注塑机喷嘴撞伤，应采取淬火处理使其具有一定硬度。主流道的基本尺寸通常取决于两个方面：第一个是使用的塑料种类，所成型制品的质量和壁厚。第二个是注射机喷嘴几何参数与主浇道尺寸的关系。 主流道

17、设计时，其设计要点如下：（1）一般主浇道设计成圆锥形，锥度为26。以便凝料从流道内取出。查参考文献，HIPS的流动性一般，取3合适。内壁表面粗糙度小于0.631.25m，这里取。（2）为防止主流道与喷嘴处溢料，主流道与喷嘴接触处紧密对接，主流道对接处制成球形凹坑，其球面半径R = 喷嘴球面半径 +（12）= 12+1= 13 mm小端直径d = 注射机喷嘴直径 +（0.51）= 4+1 = 5 mm凹坑深h=3 mm由于主流道与塑料熔体及喷嘴反复接触和碰撞，因此常将主流道制成可拆卸的主流道衬套，便于钢材的加工和热处理。通常将主流道衬套在淬火后嵌入模具中，这样在损坏时便于更换或修模。材料选择T1

18、0A，热处理后硬度为HRC53-57，衬套长度与定模板配合部分的厚度一致。浇口套与浇道板配合为H7/m6。主流道衬套的结构如3图示。图3 浇口套尺寸（3）在保证塑料良好成型的前提下， 主流道长度L应尽量短，否则将增多流道凝料，且增加压力损失，使塑料降温过多而影响注射成型。通常主流道长度由模板厚度而定，一般取L60 mm。由标准模架结合该模具的结构取L=54 mm。 （4）为了使主流道与喷嘴和料筒对中，将定位环与主流道设计成组合结构，定位环与注射机定模固定板定位孔相配合，定位环与模具间采用螺钉固定，配合精度为H11/h11。如图4所示。图4 浇口套、定位环及定模板间装配示意图b) 分流道设计分流

19、道为主流道和浇口之间的流动通道。一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。常用的分流道截面有半圆形、梯形、六角形和正方形等，如下图5所示： 图5 常用流道截面形状为了便于机械加工及凝料脱模，分流道设计在分型面上定模一侧，截面形状采用加工工艺性比较好的梯形截面。梯形截面的热量损失及对塑料熔体的流动阻力均不大，为常用的形式。其断面尺寸公式为：h=2/3W，X=3/4W。HIPS的分流道直径3.510 mm。考虑塑件的大小及塑料流动性、注射速率等因素， W取4.5 mm，X =3.3 mm，h取3

20、 mm，L取11 mm。c)浇口设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，是浇注系统的关键部分，起着调节控制料流速度、补料时间以及防止倒流等作用。浇口设计主要包括浇口的数目、位置形状和尺寸的设计。浇口的数目和位置主要影响充填模式，而浇口的形状与尺寸主要影响熔体流动性质。浇口设计该保证提供一个快速、均匀、平衡、单一方向流动的充填模式，另一方面应该避免射流、滞流、凹陷等现象的发生。浇口位置的选择将影响塑料件的填充行为 、制品的最终尺寸（公差）、收缩行为、翘曲和机械性能水平、表面质量（外观）。浇口的设计需要遵循以下基本设计原则： （1）浇口的尺寸及位置选择应避免熔体破裂而产生喷射和蠕动。（2）浇口

21、的位置应有利于流动排气和补料。 （3）浇口位置应使流程最短，料流变向少，防止型芯变形。（4）浇口位置及数量应有利于减少熔接痕和增加熔接强度。（5）浇口的位置应考虑定位作用和对塑件性能的影响。最为常用的有二种：侧浇口和点浇口。侧浇口又称边缘浇口，它是典型的矩形截面浇口，它能方便地调整充模时的剪切速率和封闭时间，故也称标准浇口。这种浇口便于机械加工，易保证加工精度，而且试模时浇口的尺寸容易修整，适于各种塑料品种。它广泛用于两板式多型腔模具，以及断面尺寸较小的塑件。点浇口又称橄榄形浇口或菱形浇口，它的截面尺寸特小，物料通过时有很高的剪切速率，这对于降低假塑性流体的表观粘度是非常有益的，但采用点浇口模

22、具应设计成双分型面的三板式模，流道凝料和塑件分别从不同的分型面取出。考虑塑件的使用场合及外观要求，采用侧浇口。与点浇口的优势为这里可以用两板模，简化模具结构。侧浇口是典型的矩形截面浇口，能方便的调整充模时的剪切速率和封闭时间，它截面形状简单，加工方便；浇口位置选择灵活，去除浇口方便、痕迹小。浇口设在塑件的中心从而达到模腔两侧对称的效果，有效地避免因型腔一侧受力过大而引起的定模与动模的错位移动。根据塑件的壁厚确定浇口长l = 1 mm，其截面厚度h通常取浇口处壁厚的1/32/3，这里取h=0.8 mm；其截面宽度b取2 mm； d) 冷料井设计冷料穴的作用：贮存因两次注射间隔产生的冷料及熔体流动

23、的前锋冷料，防止熔体冷料进入型腔。设计要求：冷料穴底部成曲折的钩形或下陷的凹槽，使冷料穴兼有分模时将主流道凝料从主流道衬套中拉出并滞留在动模一侧的作用。冷料穴分为主流道冷料穴和分流道冷料穴。冷料穴的位置一般都设计在主流道或分流道的末端，亦即塑料最先到达的部位。其作用是防止在注射时将冷料注入型腔，而使制品产生缺陷。在开模时，冷料穴又起到将主流道的凝料从浇口套中拉出的作用。冷料穴的直径应大于主流道大端直径。本模具在主流道设有冷料穴。具体见图2浇注系统截面图。222 分型面的选择在注塑过程中，打开模具用于取出塑件或浇注系统凝料的面，通称为分型面。常见的取出塑件的主分型面与开模方向垂直，分型面大多是平

24、面，也有倾斜面、曲面或台阶面。分型面是决定模具机构形式的重要因素，分型面选择的是否合适对塑件质量、模具制造与使用性能都有很大影响，它决定了模具的机构类型，是模具设计中的一个重要环节。 模具设计时应根据制品的结构形状、尺寸精度、浇注系统形式、推出方式、排气方式及制造工艺等多种因素，全面考虑，合理选择。在选择分型面时一般应遵循以下原则： （1）应便于塑件脱模和简化模具结构，选择分型面应尽可能使塑件开模时留在动模。 （2）分型面应尽可能的选择在不影响外观的部位，并使其产生的溢料边易于消除和修整。 （3）分型面的选择应有利于排气。（4）分型面的选择应便于模具零件的加工。（5）分型面的选择应考虑注射机的

25、技术规格。在分型面的选择时除需要选在制件截面尺寸最大的位置外，还需要考虑到保证塑件的外观整洁，易保证塑件精度要求以及分型面简单适宜加工等几方面的要求，综合考虑以上的要求，根据随声听外壳前盖的具体结构特征，分型面确定在随声听前盖和中盖壳闭合时的水平面上。如图6所示。 图6 分型面选择223 成型零件的结构设计直接构成模具型腔的所有零件都称为成型零件。由于型腔直接与高温高压的塑料相接触，它的质量直接关系到制件质量，因此要求它有足够的强度、刚度、硬度和耐磨性，以承受塑料的挤压力和料流的摩擦力，有足够的精度和适当的表面粗糙度，以保证塑料制品的光洁美观、容易脱模。凹模是成型塑件外表面的部件，凹模按其结构

26、不同可分为整体式、整体嵌入式、局部嵌入式、大面积镶嵌组合式和四壁拼合式五种。整体式凹模是由一整块金属切削加工而成，整体式凹模的特点是结构简单牢固、不易变形、强度高、成型的塑件质量较好但对于形状复杂的凹模，其加工工艺性较差，且凹模受损后维修也困难。整体嵌入式凹模形状、尺寸一致性好，更换方便，可以降低模具的成本，但安装麻烦且合模时的对中性不好。根据随声听外壳前盖表面的结构特点，最终选择采用整体式凹模。型芯是用来成型塑料内表面的零件。模具设计中把型芯设计成局部组合式对除锁眼的两个通孔以外的其它形状在主体型芯上直接加工，而对锁眼采用部分镶嵌，这样可以大大简化加工工艺，又便于模具的维修。镶嵌的小型芯固定

27、在动模上采用轴肩固定。成型零件采用45#钢加工；表面粗糙度Ra0.4 m。224 顶出机构设计塑料制品注射成型并在模腔中冷却固化后开启模具，将制品从模体中顶出，是靠模具顶出机构的动作来实现的。概括地说，脱模机构的功能是，在正常情况下，可靠地将成型制品从模具一侧顶出，并在合模时准确复位。脱模机构在设计中要满足如下几个要求：（1）结构灵活、运行可靠，机构尽可能简单，零件制造方便，配换容易。（2）推出位置应尽可能设在塑件内部或隐蔽处，以免影响塑件外观，同时保证塑件在脱模过程中不变形、不擦伤。（3）让塑件留在动模一侧。简单脱模机构中的推杆脱模机构是最简单的结构形式。由于推杆加工简单、安装方便、维修容易

28、、使用寿命长、脱模效果好，因此在生产中广泛应用。综合考虑所以这次设计的模具采用推杆脱模机构。推杆脱模机构结构设计如下：（1）推杆形状尺寸、材料的选用推杆形状采用圆柱形。推杆材料多用45钢或T8、T10等碳素工具钢制造，采用头部局部淬火，淬火硬度在50HRC以上，局部淬火长度为1.5倍推出行程与配合长度之和，表面粗糙度在Ra1.6um以下。（2）推杆位置及数量的确定塑件俯视图为矩形，其面积较大但深度较浅，厚度较薄，约为1毫米，并在塑件壁处上局部设有凸台，加强作用。综上考虑，共使用6根推杆，推杆位置如图7所示。图7 推杆推出位置图这样设计的目的：第一、可以保证塑件受力平衡，避免变形；第二、塑件的侧

29、壁在脱模时的阻力最大，因此推杆多数靠近侧壁避免了因中间受力过大而可能产生的裂纹或顶穿现象；第三、在凸台增设推杆同样降低塑件的脱模阻力。（3）推杆的固定形式推杆的固定形式有多种，但最常用的是推杆在固定板中的形式，此外还有螺钉紧固等形式。本模具采用推杆固定板固定。（4）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。复位杆对称分布数量为4根。复位杆的与固定板采用轴肩连接配合间隙1 mm；复位杆直径10 mm；复位杆与复位杆孔的配合为H7/f7，配合长度为40 mm。材料为T10A，淬火HRC 5458，

30、配合段的表面粗糙度Ra0.8 m，其余部分为Ra3.2 m。225 侧向分型与抽芯机构设计当塑件上具有与开模方向不同的内外侧孔或侧凹时，塑件不能直接脱模，必须将成型侧孔或侧凹的零件做成可动的，称为活动型芯，在塑件脱模前先将活动型芯抽出然后再从模中取出塑件。带动侧向成型零件作侧向移动的整个机构称为侧向分型与抽芯机构。根据动力来源的不同，侧向分型与抽芯机构一般可分为机动、液压或气动以及手动等三大类。机动侧向分型与抽芯机构根据传动零件的不同，由可分为斜导柱、弯销、斜导槽、斜滑块和齿轮齿条等许多不同类型的侧向分型与抽芯机构。根据塑件的特点，本模具采用斜推杆倒滑的斜滑块分型抽芯机构，斜杆在型板上的斜孔导

31、向，在顶出时，使斜杆上端向内移动脱出侧凹，同时顶出塑件。由于斜杆刚性差，斜角取小一点，约为3。在推出时斜杆下部与推板相对滑动，最好安装滚轮以减少摩擦。如图8所示。图8 斜推杆位置图226 导向机构设计 模具闭合时为保证型腔形状和尺寸的准确性，应按一定的方向和位置合模，所以在模具上设导向机构。导向机构主要有导向、定位和承受注射时产生的侧压力三个作用。导柱导向机构的设计包括对导柱和导向孔的尺寸、精度、表面粗糙度等的设计及导向零件的结构设计或正确选用，导柱在模具上的布置和固定方式的确定。导柱和导柱孔采用动配合，采用导向孔加工方便，但是在模具的不断开模、闭模过程中会很快使导柱孔磨损，造成间隙增大而影响

32、制品的尺寸精度。由于模具属于大批量生产，因此设计中采用了嵌入导套的结构形式，可在磨损后及时更换。导柱的典型结构有两种，导柱沿长度分为固定段和导向段。两端名义尺寸相同只是公差不同的导柱叫直导柱；两端名义尺寸和公差都不相同的叫台阶式导柱，其大端用来固定，小端用来导向。导套的典型结构有不带任何台阶的直导套，一端带有凸肩的带头导套和在凸肩另一侧设定位段的导套，它也起到了模板间定位作用。本次设计导向机构选择有肩导柱与一端带有凸肩的带头导套配合使用。这时导柱固定孔与导套固定孔的尺寸一致，两孔同时加工，以保证同心度。模具为中小型模具分别在型腔的四角设四根导柱，导柱固定在动模一侧，导套安装在定模一侧。为避免凸

33、模进入凹模时因方位搞错而损坏模具或因方位不准而互相碰撞，导柱长度比凸模端面高出26 mm；导柱前段设计为锥形，锥头高度约为导柱直径的1/3，前端倒圆以此达到使其能顺利进入导套的目的；导柱固定段与动模板采用过渡配合H7/k6，导向段与导套采用动配合H7/f7；固定段表面粗糙度Ra0.8 m，导向段Ra0.4 m；制造导柱的材料采用碳素工具钢（T8A）经表面淬火处理（HRC 5055）。为方便导套压入模板同时便于导柱进入导套，在导套端面内外倒圆角；模具上定位孔设计为通孔以方便合模时孔中空气排出减少额外阻力。导套外表面与模板孔为过渡配合H7/k6；导套的内外粗糙度均为Ra0.8 m；材料与导柱相同，

34、但淬火硬度略低于导柱。导柱及导套的尺寸如图9、图10 所示。图9 有肩导柱尺寸图10 带头导套尺寸227 排气系统设计随声听外壳前盖成型型腔体积较小，注射时间短，小于5 s，注射时气体会沿着分型面和型芯与推件板之间的轴向间隙向外排出。所以此次设计可采用分型面排气方式足以排气，也可以保证产品质量228 加热、冷却装置设计塑料注射成型是将熔融状态的塑料向模腔高压注射，其后这些熔料在模腔中冷却到塑料热变型温度以下固化成型。在塑料固化成型过程之中，由熔融状态冷却到固化状态是由熔料温度和模具的温度差来实现的，而且一般说来，模具温度应在塑料热变型温度以下才能达到迅速成型的目的。模具温度过高会造成溢料，脱模

35、困难，并使塑件固化时间延长，延长成型周期，降低生产效率；模温过低则会影响注射熔料的流动性，使塑料应力增大，并可能出现熔接痕及缺料等制品缺陷，影响塑件质量；模温不均会使塑件变形，以及收缩率偏差等诸多问题影响塑件质量。因此，控制模体温度是塑料注射成型中的重要环节。除大型模具的预热和热固性塑料注射成型时需考虑加热装置外，一般在热塑性塑料注射成型时只需考虑冷却系统。用冷却来调节模具温度是最常用的方法。影响冷却效果的因素有：冷却介质的多少、冷却通道与成型区域的接近程度、冷区水道的长度和设计布局、冷却通道的直径以及冷却介质的流动状态、从入口到出口冷却介质的温差、熔融塑料与模具的温差等。所有的这些都是由冷却

36、系统的设计来决定的。提高冷却效果，就要从以上各项入手，以取得良好的冷却系统。另外，具体的冷却系统，还应同时遵循：（1）浇口处加强冷却。（2）冷却水孔到型腔表面的距离相等。（3） 冷却水孔数量应尽可能的多，孔径应尽可能的大。（4）冷却水孔道不应穿过镶块或其接缝部位，以防漏水。（5） 进水口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设在注塑机的背面。（6） 冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处。遵循以上的原则，此模具冷却系统的设计如下：1) 因为塑件的深度较浅，冷却水道只分布上成型面即定模上，冷却水道与成型面各处取相同的距离。2) 冷却水在冷却水道的流动为湍流状态时，涡流的反翻转流动会使冷却介质全

37、部参与冷却导热。为达到水道中冷却水发生湍流的目的。本次设计的模具冷却水道直径为6 mm。3) 如果冷却水道距离成型面的距离太远则冷却效果低，距离近则会使制品冷却不均匀，并可能影响制品的强度。所以模具冷却水道距成型面的距离定为12 mm，冷却水孔的间距为30 mm和38 mm。4) 浇注部分由于经常接触注射机喷嘴，而熔融塑料首先从浇口注入，所以浇口部位是模具上温度最高的部位。为了达到模温均衡，冷却水道内的冷却水沿熔体流进的方向首先通过浇口部位，然后再向外流动。3 校核有关注射机的工艺参数31 注射量校核选用注射机为XS-ZY-125，随声听外壳前盖的材料采用HIPS密度为1.05 g/cm3。注

38、射机的最大注射质量按国际惯例是指注射在常温下密度S=1.05 g/cm3的HIPS对空注射量mso g，在熔体注入模具时由于流动阻力增加加大了沿摞杆的逆流量，在考虑安全系数所以实际注射质量m80%mso才能满足注射要求。XS-ZY-125注射机的理论注射质量为mo=mso=1251.05=131.25 g查参考文献，流道凝量的体积一般取塑件体积0.5倍；由于该模具采用一模二腔，所以：实际注射体积为:V=（1+1+0.5）V=2.514.724=36.81 cm； 实际注射质量为：M=（1+1+0.5）M=2.515.4602=38.65 g；38.65g80% mo=80%131.25=105

39、 g38.65g130所以经校核，注射机的注射压力满足该制品成型的要求。33 注射机锁模力校核高压塑料熔体刚充满模具型腔时会产生沿开模方向的胀型力，该胀型力大小等于塑料件和浇注系统在分型面上的投影面积乘以分型面上型腔的压力P，它应小于注射机的额定锁模力，通常取额定锁模力的80%。由估算知塑件在分型面上投影面积 A1=298.04 cm2=196.08 cm2，跟据多型腔模的统计分析，流道凝料（包括浇口）在分型面上投影面积 A2为A1的0.20.5倍，因此用A2=0.3A1来进行估算。A=0.3A1+ A1=1.3196.08=254.904 c m 2查参考文献FF=AP=254.904 cm

40、230 Mpa=764.712 （KN）式中：P 取30 MPa（因是薄壁塑件，压力损失大，取大一些）。所以经过计算注射机的锁模力远大于注射时的模胀力，经校核注射机XS-ZY-125有足够的锁模力来防止分型面的溢料。34 模具与注射机装模部位相关尺寸的校核所设计的模具厚度230 mm介于注射机模厚200 mm300 mm之间，厚度符合要求；模板的平面尺寸160 mm315 mm而注射机拉杆空间为260 mm360 mm，模具可以顺利的从侧面移入注射机四根拉杆之间，模具的定位孔直径为100 mm，模具定位圈尺寸略小于100 mm可以保证在有较松的配合的情况下模具主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线

41、同轴；模具主流道始端的球面半径为13 mm比注射机喷嘴球半径大1 mm，喷嘴尺寸5 mm比喷嘴孔径大1 mm，这样在保证密封的条件下便于主流道凝料排除。经校核模具与注射机装模部位配合满足安装要求。35 开模行程和塑件顶出距离的校核（1）开模行程校核注射机最大开模行程与模厚无关且模具为单分型面注射模，开模行程可按下式校核：H H1 + H2 +(510) mm式中 H注射机动模板的开模行程，mm H1塑件顶出距离，mm H2塑件高度，包括浇注系统在内，mm30028.5+54.35+(510) mm所以经校核，开模行程满足要求。（2） 顶出距离的校核 H1 +(510) mm式中 模具最大顶出距

42、离，mm 塑件顶出距离，mm5828.5+(510) mm综上所述，XS-ZY-125注射机的所有工艺参数均能够满足设计的需要，所以这次模具设计最终确定XS-ZY-125注射机为注射所用注射机。4 模具结构的有关计算41 成型零件工作尺寸的计算注射模成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部分的尺寸。由于塑料件在高温和熔融温度下充模成型，并在模具温度下冷却固化，最终在室温下进行尺寸检查和使用。因此，塑料制品的形状和尺寸精度的获得必须考虑物料的成型收缩率，成型零件的制造公差等众多因素的影响。按平均收缩率scp方法可简捷的计算成型零件工作尺寸，应用也最为广泛。此次模具设计中成型零件的工作尺

43、寸便是采用此方法。小台灯底座的尺寸要求精度不是很高，因此为了计算简便只对精度要求较高的工作尺寸和主要工作尺寸进行计算。聚丙烯塑料的平均成型收缩率为0.6%，精度等级为MT2，零件的制造精度为IT7，中小型塑件，=1/3。（1）型腔尺寸的计算长度 =LS+ LSScp-3/4=114+1140.6%-3/40.035 =114.66 mm宽度 =WS+WSScp-3/4=86+860.6%-3/40.035= 86.49 mm深度 =HS+ HSScp-2/3=6+60.6%-2/30.012=6.028 mm经过计算可知型腔的尺寸为：长114.66 mm、宽86.49 mm、深6.028 mm

44、。（2）型芯尺寸尺寸的计算长度 = + +3/4 =112+1120.6%+3/40.035= 112.69 mm宽度 = + +3/4=84+840.6%+3/40.035 = 84.53 mm高度 = + 2/3 =18+ 180.6%+ 2/30.018 =18.12 mm 经过计算可知型芯的尺寸为：长112.69 mm、宽84.53 mm、高18.12 mm。42 型腔侧壁与底板厚度的校核凹模板和动模垫板是构成型腔的主要受力构件。在注射周期中，注射模的工作状态为50 MPa。如壁厚不够可表现为刚度不足，即产生过大的弹性变形值；也可表现为强度不够，及发生塑性变形甚至破裂。因此需对其进行强度和刚度校核。型腔深h=6 mm，长l=114 mm，宽=86 mm。模具的型腔为整体式矩形型腔。模具用45#钢，弹性模量E=2.1105 MPa；强度计算的许用应力=160 MPa；钢材泊松比=0.25；型腔压力p=40 MPa。（1）侧壁厚度的校核根据刚度计算 式中 S型腔壁厚，mm；C由l/h决定的常数；模具刚度计算许用变形量，注射熔体为HIPS，取0.05；由b/l决定的常数。其中 将数代入(2-4-1)式得 S=1.53根据强度计算 由于 所以 模具强度计算的许用应力（MPa）一般中碳钢的=160 MPa。将数代入