1、本科生畢業設計（論文）中文題目： 智能衛浴旋鈕接插件的注塑模設計 英文題目： DESIGN OF INJECTION MOLD FOR THE CONNECTOR OF INTELLECTUAL SANITY ROTARY KNOB. 院系：專業：姓名：學號：指導教師：完成時間：摘要本次注塑模具設計中的塑料制品智能衛浴旋鈕接插件，是生活中隨處可見的日常用品。此設計分析了此塑件的結構，并經過測繪利用三維軟件。完成了分型面的選擇，設計了一模四腔的平衡式澆注系統，成型零部件的尺寸計算，利用間隙排氣及冷卻系統的設計。由于塑件結構比較簡單，可以直接采用一般的凸凹模型腔推桿推出。另外本文還分析了該塑件的成

2、型工藝性，簡要說明了該模具的結構與工作過程。最后進行了客觀的經濟性分析，進而論證了本設計的可行性。關鍵詞：注塑模具 聚碳酸酯 智能衛浴旋鈕接插件ABSTRACTThis plastic products in this article is the connector of intellectual sanity rotary knob.you can see it in everyday life. The structure of plastic part was analyzed. The injection mold for this plastic part was designed

3、 by means of three-dimensional soft-ware for mold design. Mold parting surface selection and casting system, forming system, exhaust system, cooling system design.Because the plastic structure is simple, we can directly use the general convex and concave model cavity putter launch. In addition, this

4、 paper also analyzes the molding process of the plastic parts, and briefly describes the structure and working process of the mold. Finally, we did the objective economic analysis and discussed the feasibility of this design.KEYWORDS: Injection mould Polycarbonate Connector of intellectual sanity po

5、tary knob目錄1 前言12塑件設計要求及其成型工藝分析32.1塑件產品的分析及基本要求32.2塑件結構和形狀32.3塑件材料的選擇52.4成型方法及工藝選擇53選擇注射機及相關參數的校核93.1概述93.2型腔數量的確定及排列方式93.3注射機的選型104模具的設計164.1分型面位置和形式的確定164.2澆注系統的設計175模具成型零部件結構設計和計算225.1 成型零部件的結構設計225.2 成型零部件尺寸的計算236結構零部件的設計與標準模架的選擇使用286.1模具成型零部件材料的選擇286.2注射模結構零部件設計286.3脫模機構與復位機構的設計297排氣系統的設計338溫度調

6、節系統的設計349注射機安裝尺寸的校核379.1最大與最小注塑模具厚度校核379.2注塑模具開模行程校核379.3塑件注塑模推出機構的校核379.4模架尺寸與注射機拉桿內間距的校核3710模具結構及動作過程3811結論4012經濟分析報告41致謝44參考文獻451 前言隨著我國科技文化技術以及國民經濟的迅速發展，一些新興產業也取得了長足的進步。模具是工業生產的基礎工藝裝備，在電子、機械、汽車、通信以及航空等領域有著廣泛的應用。隨著人民生活水平的不斷提高，日常生活中使用的物品很多都能用到模具。目前，模具生產水平的高低已經是衡量一個國家制造水平高低的重要標志。20世紀80年代以來，國民經濟的高速發

7、展對模具工業提出了越來越高的要求，同時為模具的發展提供了巨大的動力。這些年來，中國模具發展十分迅速，模具工業一直以15%左右的增長速度快速發展。振興和發展中國的模具工業，日益受到人們的重視和關注。盡管我國模具工業近年來發展迅猛，但是發展過程中仍然存在許多問題有待我們解決，包括：（1） 許多模具企業規模很小、技術很低、產業涉及的領域比較狹窄，對相關行業影響力不足。（2） 部分模具企業不能準確把握市場，以致盲目投資，引起惡性競爭，損害了模具行業的集體利益。國內模具制造的綜合技術仍然比較落后，參差不齊，缺乏自主創新能力。（3） 由于全球原材料提價，高技能人才緊缺或流動過大，導致模具制造成本提高，模具

8、利潤降低，制約了模具行業的發展。（3） 模具工業產品結構不合理。模具生產大部分以中小型企業為主。模具行業管理體制分散，除了依據中國模具工業協會統籌規劃以外，沒有統一管理的部門。在國外，一些工業發達國家在模具設計上已經大量使用計算機輔助設計（CAD）軟件進行模具的結構設計。在注塑模具設計中，已經開始普及應用計算機輔助工程分析（CAE）軟件，對塑料的流動、填充、冷卻情況及模具的澆口配置、流道大小、冷卻加熱系統和模具的剛度、強度等進行科學的分析和計算，從而保證注塑品的質量與合理的生產節拍。另外，國外的注冊模具中，多型腔、多層、大型精密模具已占50%，不僅提高了生產效率，而且節省了大量塑料原料。本論文

9、以智能衛浴旋鈕接插件注塑模具設計為主線，依據模具的基本組成部分，理論與實踐相結合，基礎和設計技巧相結合，對智能衛浴旋鈕接插件模具結構設計中的關鍵之處以及可能出現的問題和處理方式進行分析。在技術上，使用了計算機輔助設計來繪制三維圖與二維圖相結合達到優化設計的目的。第10頁 共45頁2塑件設計要求及其成型工藝分析2.1塑件產品的分析及基本要求使用環境：室內，-1060。電氣性能：電絕緣性好。精度要求： MT5 級。外觀要求：外表白色并且光澤度好，無明顯成型缺陷。 其它要求：具有良好的抗沖擊強度、熱穩定性、以及良好的機械特性。綜合以上要求可總結為該塑件的設計要求制件需要具有較好的電絕緣性和一定的抗沖

10、擊強度，并且材料具有良好的流動性，以滿足塑件成型的需求。2.2塑件結構和形狀通過測繪塑件的尺寸可以畫出此塑件的二維圖（ 見圖2-1 ），使用三維軟件進行塑件的三維建模（ 見圖2-2 ）。通過建立的三維實體模型，可以從不同 角度對模型進行全方位的觀察，進而能夠更加直觀形象的表現出產品的造型；并且可以直接得出此塑件的體積，質量等參數。圖 2-1塑件二維圖圖 2-2塑件三維圖2.3塑件材料的選擇該產品是智能衛浴的塑料旋鈕接插件，屬于家用產品。因而必須擁有良好的電絕緣性能，以防止在使用過程中發生觸電事故。因此需要一定的強度和絕緣性能。而且要大批量生產，要求成型工藝性能好。對多種塑料進行比較，最后選擇P

11、C（聚碳酸酯）塑料。PC 是屬于無定型聚合物，成型收縮率較小，其理論收縮率一般為 0.4% 0.8% ，比熱容較低 ，在模具中 冷卻 時間較短，可以縮 短成 型周期，制件 尺寸穩 定且表面光順。因 PC 在較寬的濕度、溫度范圍內具 有杰出且穩定的電絕緣性， 屬于上好的 絕緣 材料。同時，PC 也具有良好的阻燃性及尺寸穩定性，使其在家 庭的日用產品中占有舉足輕重的地位。2.4成型方法及工藝選擇由于選擇的材料是PC，PC為熱塑性材料，塑件需求量較大，需要大批量生產。雖然注射成型模具結構較為復雜，成本較高，但生產周期短、效率高，容易實現自動化生產，大批量生產模具成本對于單件制品影響不大。而壓縮成型、

12、壓注成型主要用于生產熱固性塑件或小批量生產熱塑性塑件；擠出成型主要用于成型具有恒定截面形狀的連續型材；氣動成型主要用于生產中空的塑料瓶塑件。根據以上可以選擇本塑件的成型方法是注射成型。2.4.1成型工藝分析此智能衛浴旋鈕接插件的二維圖與三維圖如圖2-1與圖2-2。此塑件主要有兩個通孔的中心距要保證符合要求可以與按鍵相互配合，其表面只要無明顯的氣泡，皺褶等缺陷即可。由于該塑件對于精度的要求不高，所以選用一般精度MT3即可，未標注公差為MT5。該智能衛浴旋鈕接插件結構對稱，內部結構相對簡單，可以直接成型。由于在智能衛浴旋鈕接插件邊緣位置設置六個推桿，然后塑件就可以由推桿如圖2-3直接頂出。圖 2-

13、3塑件推桿圖綜合以上分析，該塑件的結構較為簡單，尺寸精度，結構工藝性合理，不需要對塑件結構進行修改，可以很好的滿足成型條件。2.4.2注射成型工藝過程及參數（1）PC 的干燥。 PC 的吸水性的敏感性較大，在加工之前應對其進行干燥和預熱，使 PC 原料所含水分低于 0.3% 以下，這有助于消除水汽造成的目標制件表面 銀絲等。注射干燥前的條件是：夏季雨水天在 120左右,冬季干天一般在 110左 右，干燥需達到 8h12h 。（2）注射成型各階段的溫度。 PC 熔體粘度較高，可達103 105 Pa·s ，容易 受溫度升高的影響，表觀粘度而下降。 PC 的流動特性一般，近似于牛頓流體,

14、與剪切速率不怎么相關。因此一般通過溫 度來 改善其流動性。 PC 在注射過程中的各個階段的溫度相關參數如表 2.1 所示：表 2.1 PC 在注射過程中的各個階段的溫度相關參數工藝參數阻燃性 PC工藝參數阻燃性 PC噴嘴溫度/240250料筒前段溫度/240285模具溫度/90110料筒中段溫度/230280預熱和干燥溫度/110120料筒后段溫度/210240（3）注射壓力。 因為 PC 的熔融粘度比 ABS 高，故注射階段時需要選 用相 對高 的注射壓力。但絕不是所有的 PC 產品注射階段都需使用高壓，由于本設計的電源插座扣蓋塑件本身不大、壁較薄、結構簡易，因此能夠在注射階段使用相對 較低

15、的注射壓力。注射階段，注塑模具澆口封閉的那一瞬間型 腔內的壓力決定了制件的表面 質 量及缺 陷的程度。假使注射階段的壓力太小，塑料收縮增大，與電源插座扣 蓋注塑模具的型腔表面脫離的間距加大，結果是制件產生了缺陷。倘若注射階段 的壓力過大，材料與電源插座扣蓋注塑模具的型腔表面在摩擦力的作 用下 ，造 成粘模。所以對于螺 桿式 的注塑機而言， 我們一般取注塑機的 注塑 壓力 80120MPa 的范圍。（4）注射速度。查閱資料可知，PC 選用中等速率成效較好。遇到 PC 材料注射速率過高后，PC 可能燒焦或分解析出氣態物，進而在塑件上出 現熔 痕和電源插座扣蓋模具的澆口附近塑料變黃等。但電源插座扣蓋

16、屬于薄壁制品，所以要有夠高的注射速率來保證充滿型腔。（5）料量控制。每臺注射機每次注塑 PC 時，其每次注射量一般只能達到理論注射量的 80% 左右。因此，為提升電源插座扣蓋質量及尺寸的精度，輪廓的光順 性以及色調的同一性，所以每次注射量的計算一般選為理論的注射量的 50% 左右 最佳。綜上所述，對于本設計注塑機的選擇，我們需要考慮到實際的生產條件，故 參數要選取一個較寬的范圍，讓絕大部分的 產 品和 生產 能力要求包含于這一范 圍內。而這種生產條件的范圍愈大，今后的生產俞穩定，且使注塑產品不容易受 到 生產條件 的改變而產生塑件質量降低。3選擇注射機及相關參數的校核3.1概述通過對智能衛浴旋

17、鈕接插件進行材料選擇工藝 性分析、成型過程的工藝分析和工藝參 數大 致選定的基礎之上，依照此塑件生產批量的大小和精度要求就 基本上可以確定型腔數量以及排列方式 ，然后再依照電源插座扣蓋注塑模具所需的 PC 的注射量就可以基本上就你 確定 所需選取注射機的型號及相關的尺寸參數。3.2型腔數量的確定及排列方式一般來說，一些精度要求高的小型塑件和中大型塑件優先采用一模一腔的結構；對于那些精度要求不高的小型塑件，且形狀簡單，又是大批量生產時，應該采用多型腔模具，這樣可以使生產效率大大提高。型腔的數目是根據模型的大小情況確定的。該塑件對精度的要求不太高，是低精度塑件，而且塑件結構較為簡單。要求大批量生產

18、。再根據塑件的大小，綜合考慮該模具中采用一模四腔的模具結構。型腔的排列方式如圖3-1與圖3-2：圖 3-1型腔分布二維圖圖 3-2型腔分布三維圖3.3注射機的選型3.3.1 注射量計算（1）塑件質量、體積計算。通過軟件計算塑件在分型面上的投影面積：A=125mm2，塑件的體積：V塑=3.55 cm³，由此可得塑件的質量為M塑=V塑=1.05×3.55=3.71 g（p取 PC 的 密 度 為1.20g/cm³）。，因為一模四腔所以M=3.71×4=15 g，流道凝料的質量 暫且不能確定，根據 經 驗一般可按塑件質量的 0.3 倍來進行估算。因此澆注系統體

19、積V澆=10 cm³可計算出澆注系統質量計算得。M澆=V澆=10×1.05=10.5g (3-1）V總=4V塑V澆= 25 cm³ (3-2)M總=MM澆=27 g (3-3) 圖 3-3 體積計算圖（2）塑件所需的鎖模力的計算。 模具設計前，流道凝料在分型面上的投影面積A2是未知數，一般可按塑件在分型面的投影面積A1的0.3-0.5倍，這里取0.5倍來進行估算， A1=4×125=500mm2 (34) A2=0.5×500=250mm2 (35) A=A1+A2=750mm2 (36) 模具所需鎖模力 (37)式中p為塑料溶體對型腔的成型壓

20、力為60100，在此處選80MP，根據表4.12其大小一般為注射壓力的80%。3.3.2注射機的選取查閱相關資料，根據上述塑件的質量選注塑機設備初選為XS-Z-60。其主要技術規格見表3.12。表 3.1 注射機參數表項目參數項目參數額定注射量/cm3螺桿直徑/mm動定模固定板尺寸/mm最大開合模行程/mm最小模具厚度/mm模具定位孔直徑/mm； 603833034018070100鎖模力/KN注射壓力/MPa拉桿空間/mm最大模具厚度/mm鎖模形式噴嘴球半徑/mm500122190300200液壓-機械12噴嘴口直徑/mm4注射方式柱塞式電動機功率/kw 液壓泵壓力/Mpa 116.5加熱功

21、率/kw機器外形尺寸/mm2.73160850 1550 3.3.3模架的選取因流道長短與所選模架大?。０搴穸龋┯嘘P， 所以在確定流道尺寸之前應根據型腔數量及布局估算動、定模板的平面尺寸，即粗定模架的型號和規格，這樣才使理論計算有據可依。根據前述的布局及考慮到模仁壁厚、順序分型時在主分型面的一些元件的布置等，選用龍記大水口模架， 規格大致為 200× 250 ，CI-2025-A50-B60-C80，如圖 3-4 所示。（1）定模座板（250mmx250mm，厚為25mm）定模座板是模具與注射機連接固定的板，材料為45鋼。通過4個M12的內六角圓柱螺釘與定模固定板連接；定位圈通過2

22、個M8的內六角圓柱螺釘與其連接；定模座板與澆口套為H8/f8配合。（2）定模板（200mm x 250mm，厚50mm)用于固定型芯、導套。固定板應有一定的厚度，并有足夠強度，一般用45號鋼，調質到230HB270HB。其上的導柱和導套一端采用H7/k6配合，另外一段采用H7/f7配合；定模板與澆口套采用H7/m6配合。（3）動模座板（250mm x250mm，厚為25mm）材料為45鋼，其上的注射機頂孔為直徑40 mm。（4）動模板（200mm x 250mm，厚60mm）行位滑塊通過矩形導滑槽在模套中滑動，以完成側向分型和合模復位，材料為45鋼。其上的導柱和導柱孔為H7/k6配合。（5）推

23、板（120mm x 250mm，厚度20mm）材料為45鋼，其上的推板導套孔與推板導套采用H7/k6配合。用M6的內六角圓柱螺釘與推桿固定板固定。（6）推桿固定板（120mm x 250mm，厚度15mm）鋼材為45鋼,其上的推板導套孔與推板導套采用H7/f9配合。模架如圖（3-6）所示：圖 3-6 模架示意圖第45 頁 共45頁3.3.4型腔數量及注射機有關參數的校核 型腔數量的校核（1）由注射機料筒塑化速率校核型腔數量 nKMT-m2m14.3 (3-9) 所以型腔數校核合格。式中K注射機最大注射量的利用系數，一般取0.8；M注射機的額定塑化量，該注射機為7.3g/s；T成型周期，取30s

24、(見表4.13)； 澆注系統凝料所需塑料質量為10.5g；單個塑件的質量3.66g。（2）按注射機的最大注射量校核型腔數量 (3-10)，所以型腔數校核合格。式中G注射機允許的最大注射量，為60cm3。（3）按注射機的額定鎖模力校核型腔數量 (3-11),所以型腔數校核合格。綜上所述,選用此注射機可以完全滿足一模四腔的要求。3.3.5注射機工藝參數的校核（1）最大注射量的校核設計模具時，應滿足注射成型塑件所需的總注射量小于所選注射機的最大注射量，即 (3-12)式中 m單個塑件的容積或質量(cm³或g）； n 型腔數目 澆住系統凝料(cm³或g）。 注射機最大注射量(cm&

25、#179;或g）。 K注射機最大注射量利用系數，一般取0.8.根據容積計算 Nm+mj =29.28g 0.850.4g (3-13)可見注射機的注射量符合要求、（2）塑件在分型面上的投影面積與鎖模力校核如果塑件在模具分型面上的投影面積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溢漏現象。因此，設計注射模時必須滿足下面關系：nA1 + A2 A (3-14)式中 A注射機允許使用的最大成型面積(mm2）其他符號意義同前。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漏現象，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

26、投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模力，即：(nA1 + A2)p F (3-15)式中F注射機的額定鎖模力（N）A1單個制品在模具分型面上的投影面積（mm²）A2澆注系統在模具分型面上的投影面積（mm²） p塑料熔體對型腔的成型壓力，其大小一般是注射壓力的80%，Mpa。n型腔個數所以需要4×6.62+13.25=39.73A130 (3-16)39.74×122×0.8=3878.624NF500KN (3-17)符合要求。（3）最大注射壓力校核。注射 機的 額定注 射壓 力即為該注射機的最 高壓力 Pmax =122MPa（見表3.1），

27、應該使其大于注射成型時所需調用的注射壓力 p0 。PmaxK p0 =1.3×80=104MPa (3-18)故符合設計要求。 式中:K安全系數，常取 1.3p0 在實際生產中一般取80 MPa。 其它的安裝尺寸及開模行程的校核，待完成注塑模具設計之后進行。4模具的設計4.1分型面位置和形式的確定(1)在塑件設計的初級階段，應該充分考慮成型時分型面的形狀和位置，否則無法成功用來模具成型。在模具設計的階段， 首先 就要確定塑件分型面的位置和澆口的形式， 然后 才能確定模具的結構。 (2)根據分型面選擇的原則2 由于該塑件曲面多，分型面不可能在一個平面上，為了順利脫模，分型面采用如下圖4

28、-1所示，只需要斜頂出模，加工成本經濟，塑件成型精度可靠，并且有利排氣。圖4-1 分型面位置圖4.2澆注系統的設計澆口形式的選擇就決 定了流道系統，而流道系統又決定了模具的結構形式。 本設計采用潛伏式澆口，采用單分型面模來成型，這樣的模具結構比較簡單，這樣能夠達到節省成本的目標。因此本套模具采用一模四腔、潛伏式澆口的普通流道澆注系統，包括：主流道、分流道、冷料穴、澆口。4.2.1主流道的設計1）主流道尺寸和澆口的設計（1）主流道的小端直徑： D =注射機噴嘴直徑+（0.51）=4+（0.51），取D=5mm（2） 主流道的球面半徑： SR =注射機噴嘴球頭半徑+（12）=12+（12），取SR

29、=13mm 。（3） 球面的配合高度：取h=3mm 。（4） 主流道的長度：取L=52.5mm。主流道大端直徑：D=D+Ltana8mm（錐角取= 3。）。澆口套總長：2) 澆口套的設計主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料要求比較嚴，因而模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效的選用優質鋼材單獨進行加工和熱處理，常采用碳素工具鋼，如T8A、T10A等，熱處理硬度為50HRC55HRC，如圖4-2所示。圖4-2 主流道襯套3、定位圈的設計與固定由于該模具主流道比較長，定位圈和襯套設計成分體式，注射機定位孔尺寸為，定位圈尺寸取，兩者之間呈較松的間隙配合。

30、定位圈結構尺寸如圖4-3所示；定位圈和襯套的固定形式。圖4-3 定位圈4.2.2分流道的設計在多型腔或單型腔多澆口時應該設置分流道，分流道是將主流道來的塑料沿分型面引入各個型腔的那一段流道。分流道設計應具有良好的壓力傳遞和填充狀態，并在熔體流動過程中壓力損失盡可能小，并能將塑料熔體均勻地分配到各個型腔。（1）分流道的截面形狀分流道的形狀尺寸主要取決于模具結構、制品的大小以及所加工塑料的種類。常用的分流道截面形式有圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等幾種形式。由于PC材料的流動性不是很好，需使澆注系 統對料流的阻礙降到最低，故此處分流道行式確定為截面熱量損失小，綜合考慮確定本設計確定采用圓形截面。（

31、2）分流道在分型面上的布置形式 分流道的布置形式中最常用的有平衡式和非平衡式兩種，排布一般遵循兩個原則：一、排列盡量緊湊，縮小模板尺寸；二、盡量縮短流程長度，對稱布置。型腔和澆注系統投影面積的重心應盡量接近注塑機鎖模力的中心，一般在模板的中心上。在本設計中選用到各個塑件的澆注系統長度，形狀相同的平衡式澆口。分流道的布置形式如圖4-4：圖 4-4 分流道的布置形式（3）分流道的長度。長度應盡量短，且少彎折。根據經驗值2，取分流道直徑取 4 毫米。長度為24.1mm。（4）分流道的表面粗糙度。分流道的內表面粗糙度 Ra不要很低，一般取1.6um ，外輪廓稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層流 阻力。

32、 4.2.3冷料穴和拉料桿的設計主流道冷料穴的設計。為避免前端冷料進入分流道和型腔而造成成型缺陷，主流道的對面射冷料井，對于臥式注塑機冷料穴設在與主流道末端相對的動 模上。由于本模具屬單分型面模具，故主流道冷料穴設在下模仁板上，且需設置拉料桿。其形式采用Z字形，如圖4-5所示。圖 4-5拉料桿4.2.4澆口的設計（1）澆口位置的確定澆口的位置選擇是非常重要的，最好能夠保證材料能夠同時均勻的充滿整個模具型腔，澆口與模具型腔的接觸位置最好是平面接觸。無論采用哪一種澆口，其開設位置對塑件性能及質量影響很大，因此合理選擇澆口的開設位置是提高質量的關鍵步驟，同時澆口位置的不同還會影響模具的結構。根據塑件

33、結構的特點，本次設計澆口的形式采用潛伏式澆口，選用此澆口不會對塑件質量要求形成較大的影響，而且模具較為簡單，去除澆口的操作比較簡單，提高工作效率，因此澆口的位置與形狀見圖4-6。圖4-6 澆口的位置形狀圖 4-7澆口尺寸（2）矩形澆口尺寸的確定。 潛伏式澆口一般為圓形截面，其尺寸可以根據經驗值2取尺寸如圖4-7潛伏澆口的錐角取20。；潛伏式澆口和分流道中心線的夾角取45。；推桿上進料口寬度取2mm。4.2.5澆注系統的平衡對于此注射模具而言，此注塑模具的從主流道到對稱型腔的分流道的長度相 等，形狀及截 面尺 寸對應相同，各個澆口也相同，澆注系統明顯是平衡的。4.2.6澆注系統凝料體積計算（1）

34、主流道與主流道冷料井凝料體積。 V主=V錐+V冷=2058.9mm3 (4-1)（2）圓柱分流道凝料體積。 V分=V冷+V流=1210.784mm3 (4-2)（3）澆口凝料體積。V澆 很小，幾乎可以忽略不計，故可取為 0。（4）澆注系統凝料體積V總 =V主+V分=3081.284mm3 （4-3）該值小于前面對澆注系 統凝 料的估算（約為 14 cm3 ），所以前面有關澆 注系統的各項計算與符合預期校核的要求，故不再需要重新設計計算。5模具成型零部件結構設計和計算5.1 成型零部件的結構設計構成模具型腔的零件統稱為成型零件，它主要包括凹模、凸模、型芯、鑲塊、各種成型桿及各種成型環。由于型腔直

35、接與高溫高壓的塑料相接觸，它直接決定到塑件幾何形狀和尺寸。5.1.1. 型芯和型腔的結構設計。本設計模具屬于中小型模具，應該采用組合式凹、凸模結構，整體嵌入式，每個型腔和型芯都采用單獨加工的方法加工制成，然后壓入模板中見圖5-1和5-2，凹模或凸模從下面嵌入模板，再用螺釘將其與定模模板和支撐板固定。這種結構的加工效率高、裝拆都較為方便，容易保證形狀和尺寸的精度。圖5-1 定模型腔圖5-2 動模型芯5.1.2. 注射模強度要求在成型壓力作用下，注射模的型腔容易發生變形，其變形量必須在允許范圍之內，如果變形量過大，則將會導致型腔的擴大而溢出毛邊，塑件尺寸就會增大，甚至可能造成型腔的破裂。另外，當塑

36、件成型以后成型壓力就會消失，型腔又會隨著彈性恢復而收縮，如果收縮量大于塑料的收縮率時，則又會使型腔緊緊包住塑件而使脫模困難，或因此使塑件殘留在定模上而使脫模困難，有時可能損壞塑件或塑件質量下降。關于注射模的強度要求，對于一些中小型注射模（模板長度在500mm以下）只要模板型腔長度尺寸不大于其長度寬度的60%，不超過其長度的10%,可以不必計算3，大型注射模的型腔等主要零件則采取理論計算進行設計。本設計采用的是小型注塑模，型腔采用組合式，側壁厚度50 mm，符合經驗值，因此完全可以保證型腔的強度。5.2 成型零部件尺寸的計算注塑模的型芯及型腔的成型尺寸是根據塑件形狀及其尺寸來計算的。因此，注塑模

37、型芯及型腔的成型尺寸主要與塑件形狀、尺寸公差、塑料的收縮率及收縮誤差、塑模磨損量及模具制造公差等因素有關。pc材料的成型收縮率為0.0050.006，平均收縮率為0.55，z=3，c=/6，成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的1/31/4，在此選1/3。模具型腔的小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；模具型芯的最大尺寸為基本尺寸，偏差為負值，中心距偏差為雙向對稱分布。5.2.1 定模型腔尺寸計算（1）. 徑向尺寸計算（見圖5-3） （5-1）-模具型腔徑向基本尺寸；-塑料的平均收縮率；-塑件外表面徑向基本尺寸；-修正系數，x=1/2-3/4，塑件尺寸較大、精度級別較低時，取小值；當尺寸較小、精度級

38、別較高，取大值，這里取0.75。-塑件外表面徑向基本尺寸的公差；-模具的制造公差，一般取塑件公差的1/3。圖5-3 定模型腔尺寸圖 （2）. 高度尺寸計算： （5-3）-模具型腔深度基本尺寸；-塑料的平均收縮率；-塑件凸起部分高度基本尺寸；-修正系數，塑件尺寸較大、精度級別較低時，取小值；當尺寸較小、精度級別較高，取大值，這里取0.5。-塑件凸起部分高度基本尺寸的公差；-模具的制造公差，一般取塑件公差的1/3。5.2.2動模尺寸計算1. 徑向尺寸計算（見圖5-4）：（1） 型芯類尺寸計算公式: （5-4） -模具型芯徑向基本尺寸；-塑料的平均收縮率；-塑件內表面徑向基本尺寸；-修正系數，塑件尺

39、寸較大、精度級別較低時，取小值；當尺寸較小、精度級別較高，取大值，這里取0.75。-塑件內表面徑向基本尺寸的公差；-模具的制造公差，一般取塑件公差的1/3。圖5-4 動模型芯尺寸圖（2） 型腔類尺寸計算公式: （5-5） （3）. 高度尺寸計算： （5-6） （2）. 中心距尺寸計算： =17.5 （5-7）成型零件尺寸表為5-1表5-1 成型零件尺寸表位置尺寸類型原尺寸工作尺寸定模徑向尺寸 高度尺寸動模徑向型芯徑向型腔高度尺寸中心距6結構零部件的設計與標準模架的選擇使用6.1模具成型零部件材料的選擇由于標準模架的座板、墊塊、推件板、導柱、 導套 、螺釘等標準零件可查 找 設計 手冊確定，故此

40、處只對成型零件的材料進行選擇。由于各種模具用鋼并 不可能具備所以應該具備的條件，根據模具的使用情況不同而合理的選擇鋼材， 這是非常重要的。本模具的成型部位的材料 選用的是T8A 模具鋼。導柱和導套應 有足夠的強度和耐磨度，常采用淬火高溫回火處理。導柱和導套可采用,T8A，淬火處理。由于 45鋼具有較高的強度和切屑加工性，一般可根據需要進行 熱處理 用于頂料桿、以及各種模板、 推板 、固定板、模座等。6.2注射模結構零部件設計結構零部件是組成模具完成固定、 推板 、導向、定位及成形時完成動作的 零部件，主要有合模 導向機構和支承零部件。6.2.1導柱1)采用帶頭導柱，加油槽。如圖6-1。2)導柱

41、長度必須比凸模端面高度高出6mm8mm。3)為了使導柱能順利地進入導向孔，導柱端部常做成圓錐形的先導部分。4)導柱的直徑應根據模具尺寸來確定，應保證有足夠的抗彎強度。5)導柱的安裝形式，導柱固定部分與模板按H7/k6配合，導柱滑動部分按H7/f7或H8/f7間隙配合5。6）導柱工作部分的表面粗糙度為0.2um。7）導柱應具有堅硬耐磨的表面、不易折斷的內芯。導柱采用碳素工具鋼T8A、T10A經淬火處理，硬度為50HRC以上。圖 6-1帶頭導柱6.2.2導套導 套與安裝在另外一半模上的導柱相配合，用以確定動、定模的相對位置，以保證模具運動導向精度的圓套形零件。導套常用的結構形式有兩種：直導套、帶頭

42、導套。 （1）采用帶頭導套，如圖6-2所示。（2）導套的端面應倒圓角，導柱孔最好做成通孔，利于排出孔內剩余空氣。（3）導套孔的的滑動部分按H8/f7，H7/f7的間隙配合，表面粗糙度為0.4um。導套外徑與模板一端采用H7/k6配合；另外一端采用H7/e7配合鑲入模板。（4）導套材料可用淬火鋼，該模具中采用20鋼，硬度為HRC5055。o圖 6-2導套6.3脫模機構與復位機構的設計6.3.1脫模機構的設計熔融塑料在型腔中固化后，要由脫模機構將其從模具的一側脫出，在此過程中，8要保證制品不發生變形。 “白化”以及卡滯等現象，已達到成型的要求。脫模機構還必須保證在模具閉合時，不能與模具上的其它零部

43、件產生干涉而回到初始位置，以方便進行連續的成型加工11。對脫模機構的要求：1. 結構優化、運行可靠 機構盡可能簡單，零件制造方便，配換容易。機構動作要準確可靠、運動靈活、機構本身具有足夠的剛度和強度，以抵抗推出阻力；2. 不影響塑件外觀，不造成塑件變形破壞 脫模力作用點應盡可能靠近型芯，同時脫模力應施于塑件剛度強度最大的部位，并且作用面積應盡可能大一些；3. 應盡量使塑件留于動模一側 若因塑件幾何結構的關系，不能留在動模時，應考慮對塑件的外形進行修改或在模具結構上采取強制留模措施，若實在不易處理時也可讓塑件留在定模內，在定模上設推出機構。根據智能衛浴旋鈕接插件的結構特點，本次設計采用了推桿脫模

44、機構。推桿脫模機構由推桿、復位桿、拉料桿和推桿固定板、推板以及推板導柱、導套等構成，當開模到一定距離時，注塑機推出推板并帶動所有推桿、拉料桿和復位桿一起前進，將塑件和澆注系統一起推出模外。6.3.2推出力的計算脫模力是指將塑件從型芯上脫出時所需克服的阻力。它是設計脫模機構的主要依據之一。但脫模力計算與測量十分復雜。對于工程實踐中任意形狀的殼類塑件的脫模力，只能將其簡化為圓筒形或矩形進行近似計算。由經驗公式（5-91）3塑件外形可以近似當作矩形r=a+b （6-1）式中 a塑件長邊長，單位（mm）； 塑件短邊長，單位（mm）； r圓柱形半徑，單位（mm）。將數據a=43.86mm；=24.8mm

45、；r=21.87mm可得 t=3.12r/20即可視為厚壁塑件。厚壁矩形類塑件的脫模力計算：Q=2(a+b)E×S×L×f(1+m+k)(1+f)+B×10 （6-2） 式中 Q脫模力； 在脫模溫度下塑料的抗拉彈性模量，單位（MPa）； S塑料平均收縮率，單位（mm/mm）； f塑料與鋼的摩擦系數； 塑件的壁厚，單位（mm）； m塑料的泊松比。查表2-123得：Q=630N當進行塑件的推出時，由于一共四個塑件，所以總推出力為2.5KN由于注射機的頂出力（12kN）大于 動模部分的脫模力,故塑件可順利脫出。6.3.3推桿的設計（1） 推出行程推出行程一般規

46、定是塑料制件深度的56倍，由于智能衛浴旋鈕接插件制件深度大約為3mm，因此本設計的推出距離取16mm。 (2)推桿的形狀與固定形式推桿要有足夠的剛性，以便承受推出力，不讓其在推出時變形。本設計的推桿形狀和固定形式見圖6-3所示。圖6-3推桿圖與固定形式(3)推桿位置的選擇推桿的位置應設在脫模阻力大的地方。選擇推桿位置時應注意，如果塑件各處的脫模阻力相同，推桿要均勻布置，這樣才能保證塑件推出時受力均勻，推出塑件時動作平穩，而且塑件不會變形。圖6-4 推桿的分布對于智能衛浴旋鈕接插件這個塑件，由于內部中空圓柱體包緊力大，脫模阻力較大，所以在智能衛浴旋鈕接插件內部中空圓柱體部位設置推桿，如圖6-4所

47、示，共設置了24根推桿。(4)脫模機構的導向與復位開合模一次，脫模機構就往復運動一次，除推桿和復位桿與模板的是滑動配合外，剩余部分均處于浮動狀態。推桿固定板與推桿的重量由導向零件來支承。另外，考慮到脫模機構往復運動的靈活和平穩性，必須設計脫模機構的導向裝置。脫模機構在開模推出塑件后，為連續的注射成型，必須使脫模機構復位。本次設計的脫模機構的導向和復位機構如圖6-5所示。圖6-5 推出機構的導向和復位7 排氣系統的設計在注塑模具中排氣系統將型腔與澆注系統中原有的空氣和成型過程中固化反應產生的氣體順利地排出模具之外，以保證注射過程的順利進行。否則，被壓縮的氣體所產生的高溫引起局部燒焦碳化，影響塑件

48、成型質量。在本模具中主要利用配合間隙排氣。該模具中上下模仁之間含有合理的小間隙，在充填初期模具可利用模仁間的間隙進行排氣。對于最后填 充的部位可以用頂桿活動形成的小空隙來進行排氣。.8溫度調節系統的設計PC塑料注射到模具內的塑料溫度為180190 左右，而塑料固化后從模具型腔中取出時其溫度在60 以下，熱塑性塑料在注射成型后，須對模具進行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。PC的成型溫度和模具溫度分別為180190 、5070 ，用常溫水對模具進行冷卻。(1)冷卻介質冷卻介質有冷卻水和壓縮空氣，在本塑件中用水，因為冷卻水熱容量大、傳熱系數大，成本低。用

49、水冷卻，即在模具型腔周圍或者內部開設冷卻水道。(2)冷卻系統的簡略計算如果忽略模具因空氣對流、熱輻射以及與注射機接觸所散發的熱量，不考慮模具金屬材料的熱阻，可對模具冷卻系統進行初步的簡略計算。1）求塑料固化時每分鐘釋放的熱量Q查表1-3-55得PC單位質量放出的熱量Q1=700 ，故 （8-1）式中 W單位時間內注入模具中的塑料質量（kj/min），模具每分鐘注射1次。2）冷卻水的體積流量 （8-2）式中 冷卻水的密度，為; 冷卻水出口溫度，取25； 冷卻水進口溫度，取20； C冷卻水的比熱容，為4.187；3）冷卻管道的直徑為使冷卻水處于湍流狀態，查表2-7-43取d=6mm。4）冷卻水在管道內的流速 (8-3)5)冷卻水管道水孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數查中的表4-7-54取f =7.22，水溫為25時，因此 h=3.6fpv0.8d0.2=16769kj/(m3h。) (8-4)