多级外壳注塑模大学本科毕业论文.doc

青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计论文毕业设计（论文）题 目： 多级外壳注塑模设计 青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计论文毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它摘 要针对传统的注塑模设计方法中存在的缺点，本次设计采用了UG软件中的Mold Wizard注塑模设计模块，完成了多及外壳注塑模的设计并生成了其三维模型。对模具的型芯型腔的加工工艺进行了简单的分析，最后用UG导出模具装配图并在AUTOCAD中对其进行修改。利用该方法设计注塑模具，可以实现参数化设计，在设计过程中及时修改模型，能减少样机的生产费用，缩短设计周期，提高设计效率。论文第二章分析了塑件，并且介绍了注塑机的选择方法。第三章介绍了模具中的各个系统的设计，其中包括浇注系统的设计、成型零部件的设计、结构零部件的设计、合模导向机构的设计、推出机构的设计、温度调节系统的设计、排气调节系统的设计。第四章介绍了基于UG的注塑模建模步骤，其中包括项目初始化、模具坐标系、工件、分型、模架的加载、浇注系统的加载及其其余各系统的加载。最后完成了该模具的设计并生成了三维模型。关键词：注塑模，成型，型芯，型腔，校核，UG建模IV 青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计论文AbstractAccording to the traditional injection Mold design method, the design adopts the Mold of UG software Wizard injection molding design module, completed the design thread trimming cover and the 3d models. Core and cavity machining process analysis of a simple, Finally,use UG to export mold assembly drawings and in AUTOCAD modify. Using this method, the design of injection mould, can achieve in parametric design, design process, can reduce the modified model in prototype production cost, shorten the design cycle, and improve the design efficiency.The paper analyzed the second chapter, and introduces the plastic injection selection method. The third chapter of the mould design of each system, including the design of gating system, forming parts design, structural parts design, mould design of steering mechanism of the design, and the temperature control system design, exhaust air conditioning system design. The fourth chapter of injection mold modeling based on UG steps, including project initialization, mould coordinates, workpiece, type, the loading, gating system load and the system of loading. Finally completed the mould design and produce the 3d models.Key words: Injection mold, forming, cores, cavity, checking, UG modeling.II青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计论文目 录摘 要IABSTRACTII目 录III第一章 引 言11.1 课题的背景和意义11.2 国内外研究现状11.3 本论文各部分的主要内容21.4 设计方案的可行性分析2第二章 塑件的分析与注射机的选择42.1 材料分析与塑件选用42.2 塑件结构分析与造型设计42.3 塑料成型工艺分析与制定52.4 注射机的组成及应用62.4.1 注射机的组成62.4.2 注塑机的规格型号72.5 注射机的选择72.5.1 最大注射量的校核计算72.5.2 注射压力的校核92.5.3 锁模力校核92.5.4 对模具安装固定的校核102.5.5 计算与校核注塑机保证实现模具动作要求112.6 注射机安装模具部分相关尺寸的校核112.6.1 喷嘴尺寸112.6.2 定位圈尺寸122.6.3 模具与注射机的安装关系122.6.4 开模行程校核与推出机构的校核122.6.5 推出行程的校核12第三章 模具中各系统的设计143.1 浇注系统设计143.2 钩料杆设计153.3 排气方案设计153.4 成型零部件的设计153.4.1 型腔型芯的结构设计163.4.2 成型零部件的强度与刚度计算183.5 结构零部件设计193.6 导向与脱模机构设计193.7 侧抽芯机构与冷却系统设计20第四章 基于UG的注塑模建模步骤224.1 UG中Mold Wizard模块224.1.1 Mold Wizard介绍224.1.2 “模具向导”工具栏中的各种功能按钮介绍224.2 UG中Mold Wizard模块的设计过程254.3 UG建模的步骤264.3.1 项目初始化264.3.2 定义模具坐标系264.3.3 编辑收缩率274.3.4 定义工件284.3.5 型腔布局284.3.6 分型284.3.7 加载模架354.3.8 浇注系统的加载374.3.9 冷却系统的加载394.3.10 脱模机构的加载40结论42参考文献44致谢及声明45VII青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计论文第一章 引 言1.1 课题的背景和意义随着注射成型工艺的发展, 注射成型较压缩成型和压注成型具有周期短、塑件质量好、劳动强度低、模具寿命长、操作安全和劳动环境改善等诸多优越性。但是, 注射成型产品尺寸精度要求越来越高, 塑件形状也越来越复杂, 因此, 对注射模结构的设计也要求越来越高, 要求设计者在设计过程中要能大胆创新,设计的模具即要结构合理, 又要满足产品精度和形状要求。由于塑件的侧抽芯较长，所以采用液压抽长型芯机构，该系统有较多优点：其液压抽拔力大，运动平稳。利用传统的设计方法在实现该功能时较为复杂，会造成人力、物力、财力的浪费。随着计算机技术的发展，模具设计“软件化”和模具制造“数控化”应经在我国模具企业中成为现实。采用CAD技术是模具生产的一次革命，是模具技术发展的一个显著特点。所以本次设计是在传统设计经验的基础上，采用了UG软件中的注塑模设计模块，以此完成该注塑模具的设计。Mold Wizard（模具向导）是UG软件中设计注塑模具的专业模块，可方便快捷地完成注塑模具设计过程中的分型、型腔、型芯、滑块、嵌件、推杆、镶块、电极，以及模具的模架、浇注系统和冷却系统的设计。该模块还提供了一些标准模架和标准件以及强大的后处理功能，方便了使用者的设计过程。该模块还可以与Unigraphics的其他模块结合使用，增强了设计的自由性，可以设计一些复杂程度较高的模具。Mold Wizard模块不但有强大的自动处理功能，而且可以分析模具设计过程中的一些错误。所以利用该模块可以很好的完成注塑模具的设计工作。1.2 国内外研究现状模具是工业产品生产的重要工艺装备，模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一。在塑料成型生产中，先进的磨具设计、高质量的模具制造、优质的模具材料、合理的加工工艺和现代的成型设备等是成型优质塑件的重要条件。一副优良的注射模具可以成型上百万次。塑料成型工业是模具的一个重要分支。现在，模具设计的“软件化”和模具制造的“数控化”已经在模具企业中成为现实。目前，模具的CAD技术及其应用日趋成熟，并且发挥着越来越重要的作用。UG等专业化模具设计软件的开发，更为模具的发展注入了新的活力。我国模具生产厂中多数是自产自配的加工模具车间，自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。2004年，我国模具进出口之比为3.7：1，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家。考查国内外模具工业的现状及国民经济和现代工业品生产中模具的地位，引用模具CAD系统后，模具设计借助计算机完成传统设计中各个环节的设计工作，大部分设计与制造信息由系统直接传送，图纸不再是设计与制造环节的分界线，也不再是制造、生产过程中唯一依据，图纸将被简化，甚至最终消失。模具CAD/CAM技术日益深入人心，并且发挥着越来越重要的作用。在20世纪，能够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UNIX操作系统开发和应用的，如美国的Pro/E、UG、CADDS5软件等。随着微机技术的突飞猛进，新一代的危机CAD/CAM软件（如SolidWorks、Solidadge）崭露头角，并深得用户好评。这些微机软件不仅在采用诸如NURBS曲面、三维参数化特征造型等先进技术方面有工作站级软件所不能比拟的优点。1.3 本论文各部分的主要内容首先对塑件进行全面分析，掌握塑件材料的成型特性以及塑件的结构特点。根据塑件的特点提出了初步的设计方案，然后经过分析和设计计算对该方案进行了准确设计。最后利用UG软件完成了整个模具的三维造型。通过分析制品的结构和注塑成型工艺, 采用液压系统侧向抽心和浇注系统凝料的注射模具。本次设计主要完成以下内容：1、分析塑件并选择注射机；2、模具设计各个系统的设计计算；3、UG建模步骤4、总结与展望1.4 设计方案的可行性分析UG中MoldWizard模块的应用包括收缩率、型腔布局、毛坯尺寸、分模、创建型芯型腔、添加模架和标准件、浇注系统、冷却系统、及生成材料清单和模具图等内容。本次设计的产品为多级外壳注塑模具，为适应大规模生产，该模具设计为一模两腔，型腔排成对称式，借助液压系统进行铰链孔的侧向抽心。制件是带有很长的铰链孔，本设计利用了液压侧向抽心的注塑模具。模具的特点在于利用注塑机液压系统进行电磁阀控制液压缸。其液压抽拔力大，运动平稳。设计时，首先建立塑件完好的三维实体模型，把模型加载到UG装配中。通过选择材料，改变收缩率，然后进行分型，自动形成型芯、型腔。再添加模架以及各个系统中的零件， 最后把侧向抽心机构的液压缸装配图加上完成整个模具设计的三维模型。3青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计论文第二章 塑件的分析与注射机的选择2.1 材料分析与塑件选用ABS（丙烯烃丁二烃聚乙烯共聚物）是非晶态、不透明的树脂，一般为浅黄色粒料或珠状料。它具有良好的综合性能，是坚韧、质硬、刚性好的热塑性工程材料。丙烯烃赋予ABS耐化学腐蚀性、耐油性和一定的刚性及硬度；丁二烃提高了ABS的韧性、耐冲击性和耐寒性；丙乙烯使ABS具有良好的介电性和光泽，良好的加工流动性。此外，ABS易于加工成型，熔融温度为217237，热分解温度250。模塑收缩率小，产品具有良好的尺寸稳定性。ABS无毒、无味，吸水性低。易于进行涂装、染色、电镀等表面装饰。广泛应用于机械、仪表、汽车、电子、电讯、家电、轻工、农业及日常生活用品等领域。ABS的缺点是由于含有丁二烯产生的双键，耐候性较差，在室外长期暴露易老化、变色、甚至龟裂，从而降低了冲击性和韧性。ABS易溶于醛、酮、酯及氯化烃；可燃，热变形温度低。ABS是无定形聚合物，有优良的加工性能。可注射、挤压、压延、热成型，也可以进行二次加工，如机械加工、焊接、粘贴、涂漆、电镀等。本塑件选用增强ABS，耐碱液腐蚀。2.2 塑件结构分析与造型设计塑件公差等级为MT5，结构如图21、22、23所示：图21 塑件侧面视图图22 塑件背面视图图23 塑件立体视图2.3 塑料成型工艺分析与制定热塑性塑料注射成型工艺过程如图24所示：图24 热塑性塑料注射成型工艺过程塑化是指塑料在注塑机料筒内混炼受热从而达到理想的可模塑状态（即黏流态或熔融态）的过程。对塑化的基本要求是：在规定时间内提供足够的、合格的塑料熔体。塑化量不足，则会导致型腔充不满、腔内压力不足、塑料的保压不足而出现塑件材质疏松、收缩大、凹陷、孔洞等。2.4 注射机的组成及应用2.4.1 注射机的组成塑料注射成型机简称注塑机。主要由注射装置、锁模装置、液压传动及电器控制系统、机架等组成，如图2-5所示。1锁模油缸2锁模机构3移动模板4顶出杆5固定模板6控制台7料筒及加热器8料斗9定量供料装置10注射油缸图2-5 注射机的组成本设计采用螺杆式卧式注射机，如图2-6所示。该注射机具有如下特点：其注射装置轴线与锁模机构轴线呈一条直线并水平排列。机身较低，利于操作和加料，可实现全自动操作，机床因重心低而稳定。但是，模具装拆与嵌件安放都比较麻烦，机床占地面积较大。螺杆式注塑机一般在公称注射量1000cm3 以下。1锁模机构2注射装置3机身图2-6 卧式注射机2.4.2 注塑机的规格型号注塑机的最大注射量是指注射柱塞或螺杆作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注出量。其注出量的表示方法有公称重量（g）和公称容积（cm3）两种。例如：国产注塑机xs-z-30型、xs-zy-500型、xs-zy-1000型，表示注塑机可注射聚苯乙烯塑料的公称容积为30cm3、500cm3和1000cm3，xs-塑料注射成型机，z-柱塞式，zy-螺杆式。2.5 注射机的选择2.5.1 最大注射量的校核计算（0.80.85）V公V型式中 V公-注塑机公称注射量，cm3V型-每模的塑料体积量，cm3；是所有型腔的塑料加上浇注系统塑料的体积总和。注塑机公称注射量是以注射聚苯乙烯塑料为基础，当注射其他塑料时，应换算成其他塑料时的最大注射量V/公。换算公式为：为注射塑料的密度（g/cm3）与聚苯乙烯密度之比。各种塑料的密度值参见表2-1。ABS 的密度为1.0g0cm31.1g/cm3，聚苯乙烯的密度为1.04g/cm31.06g/cm3取=1.05g/cm3, =1.05g/cm3所以=1, 得V型=2260.1cm3=520.2 cm3V=（0.80.85）V公V型 V公V型 /(0.80.85)= 520.2cm30.8=650.25cm3表2-1 某些塑料热塑性塑料的密度及压缩率塑料名称密度（g/cm3）压缩率Kc高压聚乙烯0.910.941.842.30低压聚乙烯0.9400.9651.7251.900聚丙烯0.90.911.921.96聚苯乙烯1.041.061.902.15硬聚氯乙烯1.351.452.3软聚氯乙烯1.161.352.3尼龙1.091.142.02.1聚甲醛1.41.82.0ABS1.01.11.82.0聚碳酸酯1.21.75醋酸纤维素塑料1.241.342.40聚丙烯酸酯塑料1.171.21.82.0试选XS-ZY-1000卧式注射机参数如表2-2所示表2-2 XS-ZY-1000卧式注射机的参数项目XS-ZY-1000拉杆内间距/mm650550结构形式卧移模行程/mm700理论注射容量/cm31000最大模具厚度/mm700螺杆直径/mm85最小模具厚度/mm300注射压力/MPa121锁模形式两次动作液压式注射速率g/s450模具定位孔直径/mm100塑化能力/ g.s-141.6喷嘴球半径/mmSR18螺杆转速/r.min-12183喷嘴口孔径/mm38锁模力/KN4500注射时间/s3成型热敏性塑料时一模的注射量最好不底于设备最大注射量的20%，物料在料筒内停留时间过长会发生分解，导致制品成型质量变劣。根据注塑机的最大注射量来确定模具所允许的型腔数目N，可用下式计算：所以2=4式中V浇浇注系统和溢边塑料的体积cm3V件一个塑件所需的塑料体积cm3K设备公称注射量的利用率K=0.80.852.5.2 注射压力的校核注射机的最大注射压力应大于等于塑件成型所需的注射压力。校核关系式如下：P机P塑式中 P机注射机的最大注射压力MPa或N/cm2P塑成型塑件所需的注射压力MPa或N/cm2参考表2-3取值。表2-3 部分塑料的注射压力MPa塑料流动性好的厚壁、简单制品流动性中等或较差的一般制品流动性较差的薄壁、窄浇口制品聚乙烯70100100120120150聚氯乙烯100120120125150聚苯乙烯80100100120130150ABS80110100120120150聚甲醛85100100120120150P机=121MPa P塑=100MPa（由表2-3参考数据得）P机P塑所以注射机压力校核合格。2.5.3 锁模力校核锁模力又称合模力。注塑机的锁模力必须大于模具在模腔压力作用下产生的开模力，否则模具分型面将会分开而溢料。 校核公式如下：式中注射机的锁模力。KN模内所有塑料在水平分型面上的投影面积cm2；-模内平均压力（型腔内的熔体平均压力MPa）见表2-4；F-注塑机的注射压力在型腔内所产生的作用力（KN）；所以锁模力校核合格。模内平均压力表2-4制品特点模内平均压力（Mpa）举例容易成型制品24.5PE、PP、PS等壁厚均匀的日用制品、容器制品一般制品29.4在模温较高下成型的薄壁容器制品中等黏度塑料和有精度要求制品34.3ABS、PMMA等有精度要求的工程结构件，如壳件、齿轮等加工高黏度塑料、高精度、充模难的制品39.2用于机器零件上高精度的齿轮和凸轮等2.5.4 对模具安装固定的校核模板的规格与拉杆间距，模板需经过注塑机拉杆夹持的空间而装入机内（从上方将模具吊装入机）。模具厚度与注射机模板的闭合厚度，安装模具的厚度（Hm）应在注射机的最大厚度和最小厚度之间。即：HminHmHmax即 300mmHm700mm。取Hm=360mm。模具的定位圈与注射机的定位孔，模具主流道端与喷嘴的配合。模具装机时，定位圈应与注塑机定模板的定位孔配合间隙0.30.5之间。中小型模具在定模板上设置定位圈，大型模具在动、定模座板上均设置定位圈。模具主流道入口孔径D和球面凹坑半径SR与注塑机喷嘴的孔径d和球面半径Sr关系：如图2-7所示。图2-7喷嘴与主流道端部的配合D=d+（0.51）mmSR=Sr +(12)mmSR=20,Sr=18D=8,d=7.52.5.5 计算与校核注塑机保证实现模具动作要求移动模板的行程Sz、安装模具的开模距离Sm，校核公式如下：SzSmSm的大小根据脱模需要确定。因为制品内是阶梯状脱模，所以Sm = H1 + H2 +（510mm）式中H1推出距离（脱模距离）H2包括浇注系统在内的塑件高度Sm= H1 + H2+10=360+110+10=480700mm2.6 注射机安装模具部分相关尺寸的校核不同型号的注射机安装部位的形状和尺寸各不相同，设计模具是应对相关尺寸加以校核，以保证模具能顺利安装。需校核的主要内容有喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大和最小厚度及安装螺钉孔等。2.6.1 喷嘴尺寸 注射机喷嘴头一般为球面，其球面半径R与接触面的模具主流道始端凹球面半径R凹相适应，即R凹=R+(12)mm，主流道设计成圆锥形，锥角为2060，流道的表面粗糙度Ra0.8m。浇口套一般采用碳素合金钢（如T8A、T10A等）材料制造，热处理淬火硬度5357HRC。2.6.2 定位圈尺寸 模具安装在注射机上必须是模具中心线与料筒、喷嘴中心线相重合，定位圈与注射机固定模板上的定位孔呈间隙配合（H8/e8）。定位圈的高度，对小型模具为8mm10mm，对大型模具为10mm15mm。此外，对中小型模具一般只在定模座板上设置定位圈，对大型模具可在动、定模座板上同时设置定位圈。模具厚度Hm也称模具闭合高度，必须满足HminHmHmax300Hm=360700式中Hmin注射机允许的最小模具厚度，即动定模之间的最小开合距离； Hmax注射机允许的最大模具厚度。模具长、宽尺寸与注射机拉杆距离的关系。模具安装有两种方式，即从注射机上方直接吊入机内进行安装，或者先吊到侧面再由侧面推入机内安装，为安装方便，应使模具尺寸与注射机拉杆间距离（拉杆中心距-拉杆直径）小于10mm。模具安装方式采取从注射机上方直接吊入机内进行安装。2.6.3 模具与注射机的安装关系。模具的固定形式有压板式与螺钉式两种。压板式安装灵活而被广泛采用，而螺钉式需模座上的孔和模板上的孔完全吻合，安装比较麻烦，但对于大型模具的安装，这种安装安全可靠。模具与注射机的安装关系采用压板式。2.6.4 开模行程校核与推出机构的校核开模行程是指从模具中取出塑件所需的最小开合距离，用H表示，它必须小于注射机移动模板的最大行程S。由于我设计的这款注射机开模行程与模具厚度有关。这种情况主要是全液压式锁模机构的注射机和机械锁模机构的直角式注射机。其开模行程H应小于移动模板与固定模板之间的最大距离S减去模具厚度Hm，即HS-Hm2.6.5 推出行程的校核各种型号注射机的推出装置和最大推出行程各不相同，设计模具时，推出行程应与注射机相适应。所有校核都合格。最终确定选择XS-ZY-1000型号的注射机。22青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计论文第三章 模具中各系统的设计3.1 浇注系统设计浇注系统是指模具中从注射机喷嘴起到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道。.本模具采用搭接式浇口，单腔直接连接主浇道。浇口设计如图31所示：图31 浇口.主浇道衬套采用直杆螺栓型设计。主浇道衬套设计如图32所示：图32 主浇道衬套.定位圈的作用是保证主流道中心与注塑机喷嘴中心一致，实现快速装模、调模、避免注射机喷嘴受损及熔料注射时产生溢料、漏料等现象。定位圈的结构设计如图33所示：图33 定位圈3.2 钩料杆设计推板式钩料装置由冷料穴、钩料杆组成。钩料杆安装在型芯固定板上，不与顶出机构联动。采用球形钩料杆，如图34所示：图34 钩料杆3.3 排气方案设计利用模具分型面的贴合面排气，推出零件与模板导滑孔之间的配合间隙排气，利用成型零件、成型镶件等的装配间隙排气。3.4 成型零部件的设计成型零部件是决定塑件几何形状和尺寸的零件。它是模具的主要部分，主要包括凹模、凸模及镶件、成型杆和成型环等。本次设计的注塑模具的成型零部件有型腔、型腔镶件、螺纹型芯。3.4.1 型腔型芯的结构设计型腔亦称凹模，是成型塑件外表面的主要零件，其中成型塑件上外螺纹的称螺纹型环；型芯亦称凹模，是成型塑件内表面的零件，成型其主体部分内表面的零件称主型芯或凸模，成型塑件上内螺纹的称螺纹型芯。型芯型腔按结构不同主要可分为整体式和组合式两种结构形式。该模具选用整体式，整体型是指直接在模块模板上分别加工出型腔、型芯的结构形式。它们是在整块金属模板上加工而成的。其特点是牢固、不易变形、不会使塑件产生拼接的痕迹。在型腔的结构设计时，由于采用了UG中的Mold Wizard模块，型腔型芯是根据所画的塑件三维模型自动生成的。螺纹型芯是用来成型塑件上内螺纹的活动镶件。脱螺纹的方法采用模内自动脱卸。本次设计的螺纹型芯是直接成型塑件上螺纹孔，用来成型塑件上螺纹孔的螺纹型芯在设计时，必须考虑塑件的收缩率，表面粗糙度要小（Ra0.4m），一般应有0.5的脱模斜度，螺纹始端和末端按塑料螺纹的结构要求设计，以防止从塑件上拧下时拉毛塑料螺纹。影响塑件尺寸精度的因素很多，概括的说，有塑料原材料、塑件结构和成型工艺、模具结构、模具制造和装配。模具使用中的磨损等因素。塑料原材料方面的因素主要是指收缩率的影响。塑件成型后的收缩变化与塑料的品种，塑件的形状、尺寸、壁厚，成型工艺条件，模具的结构等因素有关。确定准确的收缩率是很困难的，由于工艺条件、塑料批号发生的变化会造成塑件收缩率的波动，其塑料收缩率波动误差为式中 塑料收缩率波动误差； Smax塑料的最大收缩率； Smin塑料的最小收缩率； Ls塑件的基本尺寸。型腔径向尺寸的计算型芯的径向尺寸计算s塑件的平均收缩率；Ls塑件的外径尺寸，x修正系数（取0.6）；L塑件的公差值（取0.52）；z=制造公差（取/5）。按照一般的要求，塑料收缩率波动所引起的误差应小于塑件公差的1/3。所用塑件的材料为ABS，其收缩率一般取S=1.006。型腔侧壁是采用型腔镶件，镶件单边壁厚选6.1mm，两腔之间受力是大小相等，方向相反的，只要在合模状态下不会产生变形就可以，所以两型腔之间的壁厚只要满足结构设计的条件就行。型腔与模板周边的距离由模板外形尺寸来决定，因模板平面尺寸比型腔布置得尺寸要大得多，所以完全满足刚度和强度的要求。模具成型零件的制造精度是影响塑件尺寸精度的重要因素之一。模具成型零件的制造精度愈低，塑件尺寸精度也愈低，尤其是对于小的塑件精度影响更大。一般成型零件工作尺寸制造误差去塑件公差值的1/31/4或取IT78级作为制造公差。模具在使用过程中，由于塑料熔体流动的冲刷、成型过程中可能产生的腐蚀性气体的锈蚀、脱模时塑件与模具的摩擦，以及由于上述原因造成的成型零件表面粗糙度提高而重新打磨抛光等原因，均造成成型零件尺寸的变化。这种变化称为成型零件的磨损。其中脱模摩擦磨损是主要的因素。对于中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的1/6。模具成型零件装配误差以及在成型过程中成型零件配合间隙的变化，都会引起塑件尺寸的变化。如：成型压力使模具分型面有张开的趋势、动定模分型面的间隙、分型面上的残渣或模板平面度，对塑件高度方向尺寸有影响。综上所述，塑件在成型过程中产生的尺寸误差应该是上述各种误差的总和，即式中 塑件的成型误差；z模具成型零件制造误差；s塑料收缩率波动引起的误差；c模具成型零件的磨损引起的误差；j模具成型零件配合间隙引起的误差；a模具装配引起的误差。3.4.2 成型零部件的强度与刚度计算塑件模具是在一定温度和一定压力下工作的，模具型腔受到塑料熔体压力的作用，必须具有足够的刚度和强度。如果型腔侧壁和底板厚度过小，就可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不够产生挠曲变形，导致溢料和出现飞边，降低塑料尺寸精度并影响顺利脱模。因此，通过强度和刚度计算确定型腔的壁厚和底板的厚度。尤其对于尺寸精度要求高的或大型的模具型腔，更不能单纯地凭经验确定他们的尺寸。成型零部件强度、刚度计算所需要考虑的问题如下：模具型腔壁厚的计算应以成型过程中型腔受到的最大压力为准。注射成型时，最大压力是在熔体充满型腔的瞬间产生的。在保压过程中，随着塑料的冷却和浇口的冻结，型腔内的压力逐渐降低，在开模时接近常压。理论分析和生产实践表明，对于小尺寸模具型腔，在发生大的弹性变形前，其应力往往超过了模具材料的许用应力，因此，强度不足是主要矛盾，计算型腔壁厚应以满足强度条件为准。型腔壁厚的强度计算条件是型腔在各种受力形式下受到的最大应力值不得超过模具材料的许用应力，即max；型腔壁厚的刚度计算条件应使型腔弹性变形的最大值不超过允许变形量，即max。塑件成型过程中，应防止产生溢料。塑件成型过程中，当高压熔体进入型腔时，模具型腔配合面得某些配合面的某些过大的间隙会出现溢料，这时应根据塑料的粘度特征，在不产生溢料的前提下，将允许的最大间隙值作为型腔的刚度条件。ABS塑料属于中粘度塑料，这种塑料不发生溢料的间隙允许变形值0.05。要保证塑件尺寸精度。要保证塑件顺利脱模，因为如果型腔刚度不足，在熔体高压作用下会产生过大的弹性变形，当变形量超过塑件的收缩率时，塑料周边将被型腔紧紧包住而难以脱模。如果强制推出，容易使塑件划伤或破裂，因此，型腔的允许弹性变形量应小于塑件壁厚的收缩值。即tS式中 保证塑件顺利脱模的型腔允许弹性变形量，mm t塑件的壁厚，mm S塑件的收缩率。0.11.006=0.1006mm在一般情况下，因塑料的收缩率较大，型腔的弹性变形量不会超过塑料冷却时的收缩值，因此，型腔的刚度要求主要是由不溢料和塑件精度来决定的。当塑件某一尺寸同时有几项要求时，应以其中最苛刻的条件作为刚度设计的依据。3.5 结构零部件设计注射模具由成型零部件和结构零部件组成。结构零部件部分介绍的内容包括注射模的标准模架。注塑模的支撑零部件和合模导向机构。支承零部件主要有固定板（动、定模板）、支承板、垫板和动、定模座板等组成。经校核，成型零部件工作尺寸均合格。3.6 导向与脱模机构设计1.导向机构塑料模具设有导向机构，在模具工作时，导向机构可以维持动模和定模正确合模，合模后保持型腔的正确形状。同时，导向机构可以引导动模按顺序合模，防止型芯在合模过程中损坏；并能承受一定的侧向力。在模具动模部分设置导柱，在定模的相对位置设置导套，四组导柱与导套分布在模板的四个角落边缘处，采用图37所示等径不对称布置： 图37 导柱布置2.脱模机构脱模力的计算：ABS的脱模斜度为：型芯351，型腔40120，取型芯脱模斜度为47，型腔脱模斜度为1。脱模力F=pA(f cos-sin)=8