纱窗滑轮塑料模具设计说明书.docx

1 塑件分析1.1 塑件工艺性分析在进行模具设计之前，首先对制品图及形状结构分析，其内容主要包括以下几个方面：1.纱窗轮滑轮（见图1-1），材料为聚丙烯（PP），要求形状规则，滑轮槽面光滑，表面无毛刺，无凹陷，大批量生产，采用注塑成型。 图1-1纱窗轮滑轮 2.制品的尺寸精度和表面粗糙度：塑料的尺寸精度主要决定于塑料收缩率的波动和模具制造误差。本塑料制品的尺寸按MT5级精度取值。塑件的表面粗糙度主要取决于模具成型部分粗糙度，一般情况下，塑件的表面粗糙度比模具成型部分的粗糙度高12级。3.制品的脱模斜度：脱模斜度的取向根据塑件的内外形尺寸而定，以塑件内孔型芯小端为准，尺寸符合图纸要求，斜度由扩大方向取得；塑件外形，以型腔大端为准，尺寸符合图纸要求，斜度由缩小方向取得。一般情况，脱模斜度不包括塑件的公差范围内。由于本塑件导滑槽具有斜度，滑轮的轴肩厚度尺寸又较小，所以本设计不设置脱模斜度。1.2 塑件材料及性能1.2.1 聚丙烯（PP）聚丙烯（PP）作为热塑塑料聚合物于1957年开始商品化生产，其历史意义更体现在，它一直是增长最快的主要热塑性塑料，1991年它的世界总产量达到240亿磅。它在热塑性塑料领域内有十分广泛的应用，特别是在纤维和长丝、薄膜挤压、注塑加工等方面。 基本特性 聚丙烯无色、无味、无毒。外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透明更轻。密度仅为0.900.91g/cm。它不吸水，光泽好，易着色。屈服强度、抗拉、抗压强度和硬度及弹性比聚乙烯好。定向拉伸后聚丙烯可制作铰链，有特别高的抗弯曲疲劳强度。如用聚丙烯注射成型一体铰链（盖和本体合一的各种容器），经过7×107次开闭弯折未产生损坏和断裂现象。聚丙烯熔点为1641700C，耐热型好，能在1000C以上的温度下进行消毒灭菌。其低温使用温度达-150C，低于-350C时会断裂。聚丙烯的高频绝缘性能好。因不吸水，绝缘性能不受湿度的影响。但在氧、热、光的作用下极易解聚、老化，所以必须加入防老化剂。（2）主要用途 聚丙烯可用作各种机械零件如法兰、接头、泵叶轮、汽车零件和自行车零件。作水、蒸气、各种酸碱等的输送管道，化工容器和其他设备的衬里、表面涂层。制造盖和本体合一的箱壳，各种绝缘零件，并用于医药工业中。成型特点 1) 结晶性好料,吸湿性小,可能发生熔融破裂,长期与热金属接触易发生分解。2) 流动性极好，溢边值0.03mm左右。3) 聚丙烯热容量大，注射成型模具必须设计能充分进行冷却的冷却回路。4) 成形收缩范围大，收缩率大，易发生缩孔、凹痕、变形，方向性强。5） 注意控制成形温度，料温低方向性明显，尤其低温高压时更明显，聚丙烯成型的适宜模温为80左右，模具温度低于50以下塑件不光泽，易产生熔接不良，流痕；90以上易发生翘曲、变形。6) 塑件应壁厚均匀，避免缺口，尖角，以避免应力集中。1.2.2 聚炳烯塑料的主要技术指标:( 查塑料模具设计指导第2版表9-6)密度(Kg.dm-3)比体积dm3.kg-11.101.11吸水率（24h）0.010.83收缩率%1.03.0熔点170176热变形温度0.46MPa1021150.185MPa5667抗拉屈服强度MPa37抗弯强度MPa67.5冲击韧度无缺口78缺口3.54.8硬度HB8.65R95105体积电阻系数>击穿强度301.2.3 聚丙烯（PP）的注射成型工艺参数注射机类型螺杆式料筒温度前段150170中段180190后段190205加热和干燥温度170190时间h3 5喷嘴温度170190模具温度4060注射压力MPa60100成型时间S注射时间15高压时间5 10冷却时间1020总周期1535螺杆转速r/min30802注塑设备选择2.1拟订模具结构形式和初选注射机2.1.1分型面位置的确定模具上用来取出塑件和（或）浇注系统凝料可分离的接触表面称为分型面。在模具设计的初始阶段，首先应确定分型面的位置，然后才能确定模具的结构形式。分型面设计的是否合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具复杂程度具有很大影响。本设计浇注系统凝料分型面为定模板与中间板之间的配合面。塑件分型面选择如图2-1示。图2-1 塑件分型面2.1.2 型腔数量和排位方式的确定由于本塑件要求大批量生产，故应采用一模多腔的结构，考虑到模具大小，初步确定为一模四腔，浇口形式采用点浇口，如图2-2示。图2-2 模具型腔布局2.2 注射机选择2.2.1 注射量计算该塑件材料为聚丙烯（PP），其密度为0.90.91g/cm, 收缩率为1%2.5%，本塑件取其密度为=0.9 g/cm,平均收缩率为 1.75%。通过Pro/E造型，对塑件进行分析，如图2-3示，得知塑件体积V1=1.17 cm3，塑件质量m1=1.05g浇注系统凝料的质量m2还是个未知数，由于该塑件属于小型制件，可按塑件质量的4倍来估算, 图2-3 塑件质量属性即m2=4m1从上述分析中确定为一模 四腔，所以注射量为： m=8m1=81.05=8.4gV=m/=8.4/0.9=9.32.1.2 选择注射机根据塑料制品的体积或质量，查模具设计与制造实训书附录5的附表5-2或查有关手册选定注塑机型号为SZ-60/40。注塑机的参数如下：螺杆直径/mm30理论注塑容量/60注塑压力/MPa180注塑速率（g/s）70塑化能力(kg/h)35锁模力/kN400拉杆间距模板行程/mm250模具最小厚度/mm150模具最大厚度/mm250定位孔直径/mm80定位孔深度/mm10喷嘴伸出量/mm20顶出行程/mm70喷嘴球面半径/mm10喷嘴孔直径/mm3.5顶出力/kN123 浇注系统的设计普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。在设计浇注系统前首先必须确定塑件的成型位置，该纱窗轮滑轮模具采用一模四腔三板式结构，点浇口，顶出装置采用推杆式结构。3.1 主流道设计3.1.1 主流道的作用主流道（也叫进料口），它是连接注射机料筒喷嘴和注射模具的桥梁，也是熔融的塑料进入模具型腔时最先经过的地方。主流道的大小和塑料进入型腔的速度及充模时间长短有着密切关系。若主流道太大，其主流道塑料体积增大，回收冷料多，冷却时间增长，使包藏的空气增多，如果排气不良，易在塑料制品内造成气泡或组织松散等缺陷，影响塑料制品质量，同时也易造成进料时形成旋涡及冷却不足，主流道外脱模困难；若主流道太小，则塑料在流动过程中的冷却面积相应增加，热量损失增大，粘度提高，流动性降低，注射压力增大，易造成塑料制品成形困难。主流道部分在成型过程中，其小端入口与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交替地反复接触，属易损件，对材料的要求较高因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套式（俗称浇口套），以便有效地选用钢材单独进行加工和热处理。一般采用碳素工具钢T8A、T10A等，热处理要求淬火5357HRC。在一般情况下，主流道不直接开设在定模板上，而是制造成单独的浇口套，镶定在模板上。小型注射模具，批量生产不大，或者主流道方向与锁模方向垂直的模具，一般不用浇口套，而直接开设在定模板上。浇口套是注射机喷嘴在注射模具上的座垫，在注射时它承受很大的注射机喷嘴端部的压力同时由于浇口套末端通过流道浇口与型腔相连接，所以也承受模具型腔压力的反作用力。为了防止浇口套因喷嘴端部压力而被压入模具内，浇口套的结构上要增加台肩，并用螺钉紧固在模板上，这样亦可防止模腔压力的反作用力而把浇口套顶出。3.1.2 主流道设计要点(1) 浇口套的内孔（主流道）呈圆锥形，锥度2° 6°。若锥度过大会造成压力减弱，流速减慢，塑料形成涡流，熔体前进时易混进空气，产生气孔；锥度过小，会使阻力增大，热量损耗大，表面黏度上升，造成注射困难。(2) 浇口套进口的直径d应比注射机喷嘴孔直径d1大0.5mm。若等于或小于注射机喷嘴直径，在注射成型时会造成死角，并积存塑料，注射压力下降，塑料冷凝后，脱模困难。(3) 浇口套内孔出料口处（大端）应设计成圆角r，一般为0.53mm。(4) 浇口套与注射机喷在接触处球面的圆弧度必须吻合。设球面浇口套球面半径为SR，注射机球面半径为r，其关系式为：SR喷嘴球面半径0.51mm。浇口套球面半径比注射机喷嘴球面半径大，接触时圆弧度吻合的好。(5) 浇口套长度（主流道长度）应尽量短，可以减少冷料回收量，减少压力损失和热量损失。(6) 浇口套锥度内壁表面粗糙度<Ra0.8m,保证料流顺利，易脱模。(7) 浇口套不能制成拼块结构，以免塑料进入接缝处，造成冷料脱模困难。(8) 浇口套的长度应与定模板厚度一致，它的端部不应凸出在分型面上，否则会造成合模困难，不严密，产生溢料，甚至压坏模具。(9) 浇口套部位是热量最集中的地方，为了保证注射工艺顺利进行和塑件质量，要考虑冷却措施。3.1.3 主流道的设计根据所选注塑机、则主流道小端尺寸为：d=注塑机喷嘴尺寸+（0.51）=3.5+0.5=4mm，主流道球面半径SR=喷嘴球面半径+（12）=10+2=12mm3.1.4 主流道衬套形式 设计浇口套的结构形式有两种，一种是整体式，即定位圈与浇口套为一体，并压配于定内，一般用于小型模具；另一种为将浇口套和定位圈设计成两个零件，然后配合在模板上，主要用于中、大型模具。本设计塑件为小型塑件所以采用整体式。材料选用T10A钢，热处理淬火后表面硬度为5357HRC 具体如下：图3-1主流道锥度2º，主流道小端直径d4mm，球面配合高度h=3mm，主流道球面半径SR=12 mm，主流道长度L=57.3mm，主流道大端直径D=6 mm，主流道凝料体积近似为： = dL=()X57.3=1125mm=1.13cm3.2 分流道的设计3.2.1 分流道的作用分流道式指主流道末端与浇口之间着一段塑料熔体的流动通道。其基本作用是在压力损失最小的条件下，将来自主流道的熔融塑料，以较快的速度送到浇口处充模。同时，在保证熔体均匀地分配到各型腔的前提下，要求分流道中残留的熔融塑料最少，以减少冷料的回收。3.2.2 分流道的设计要点（1）由于机械加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上。常用的分流道截面形状一般分为圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等；圆形分流道的直径一般在3.29.5mm，对于粘度大透明度要求高的塑料（如聚甲基丙烯酸甲酯等）应采用较大的分流道，但对于流动性好的聚丙烯，尼龙等，分流道短时，可小到直经为2mm。（2）在保证正常的注射成型工艺条件下，分流道的截面尺寸应尽量小，长度尽量短。（3）较长的分流道应在末端开设冷料穴，以便容纳注射开始时产生的冷料和防止空气进入模腔。（4）在多型腔注射模具中，各分型面的长度均应一致，保持相对平衡，以保证熔融的塑料同时均匀地充满各个型腔。主流道的截面积应大于各分流道截面积之和。（5）设计分流道时，应先取较小的尺寸，以便于试模后根据实际情况进行修正。（6）如果分流倒道较多时，应加设分流锥。（7）分流道内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6 m 左右即可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动有适宜的剪切速率和剪切热。多腔模中，分流道的布置有平衡式和非平衡式，而以平衡式布置为佳，所谓平衡式的布置，就是从流道到各个腔的分流道其长度、形状、断面尺寸都是对应相等的，这种设计可达到各个型腔均衡地进料。在本设计中由于塑件体积很小，分流道采用非平衡式分流道如下图3-2所示：图3-2 分流道3.2.3 分流道形状、截面尺寸（1）一级分流道形状、截面尺寸为了便与机械加工及凝料脱模，本设计的一级分流道设置在中间板分流道上，截面形状采用加工工艺性比较好的半圆形截面。半圆形截面对塑料熔料体及流动阻力均不大，查塑料成型工艺与模具设计表5-4 知聚丙烯（PP）的圆形截面分流道直径推荐值为4.79.5mm，本设计取一级分流道直径为6mm。其余尺寸如图3-2示。一级分流道截面形状如图所示图3-3 一级分流道截面形状一级分流道的表面粗糙度值并不要求很低，一般取0.8m1.6m即可。在此取1.6m。一级分流道体积（2）二级分流道形状、截面尺寸二级分流道采用圆锥形，根据所选模板厚度（30mm）圆锥分流道单向长度为L=28.7mm，大端直径取5mm，小端取1mm。见图3-2。二级分流道体积近似为3.3 冷料穴当注射机未注射塑料之前，喷嘴最前端的熔融塑料的温度较低，形成冷料渣，为了集存这部分冷料渣，在进料口的末端的动模板上开设一个洞穴或者在流道的末端开设洞穴，这个洞穴就是冷料穴。在注射时必须防止冷料渣进入流道或模具型腔内，否则将会堵塞流道和减缓料流速度，进入模具型腔就会造成塑料制品上的冷把或冷斑。冷料穴位于主流道正对面的动模板上,或者处于分流道的末端，其作用是收集熔体前锋的冷料,防止冷料进入模具型腔而影响制品质量。冷料穴分两种,一种专门用于收集、贮存冷料，另外一种除贮存冷料外还兼有拉出流道凝料的作用。根据需要，不但在主流道的末端，而且可在各分流道转向的位置，甚至在型腔的末端开设冷料穴。冷料穴应设置在熔体流动方向的转折位置，并迎着上游的熔体流向，冷料穴的长度通常为流道直径d 的1.52倍,如图3-4所示。有的冷料穴兼有拉料的作用，在圆管形的冷料穴底部装有一根Z形头的拉料杆，称为钩形拉料杆，这是最常用的冷料穴形式。同类形的还有倒锥形和圆环糟形的冷料穴。本设计采用常用的圆管形冷料穴。图3-4 冷料穴并不是所有注射模都需要开设冷料穴，有时由于塑料性能或工艺控制较好，很少产生冷料或塑件要求不高时，可不必设置冷料穴。如果初始设计阶段对是否需要开设冷料穴尚无把握，可流适当空间，以便增设。本设计开设冷料穴长度为 1.5d=1.5×6=9mm。3.4 浇口的设计3.4.1 浇口的作用浇口是分流道和型腔之间的连接部分，也是注射模具浇注系统的最后部分，通过浇口直接使熔融的塑料进入型腔内。浇口的作用是使从流道来的熔融塑料以较快的速度进入并充满型腔，型腔充满塑料后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔内还未冷却的热料回流。浇口设计与塑料制品形状、塑料制品断面尺寸、模具结构、注射工艺参数（压力等）及塑料性能等因素有关。浇口的截面要小，长度要短，这样才能增大料流速度，快速冷却封闭，便于使塑料制品分离，塑料制品的浇口痕迹亦不明显。塑料制品质量的缺陷，如缺料、缩孔、拼缝线、质脆、分解、白斑、翘曲等，往往都是由于浇口设计不合理而造成的。3.4.2 浇口设计的基本要点（1）尽量缩短流动距离 浇口位置的安排应保证塑料熔体迅速和均匀地充填模具型腔，尽量缩短熔体的流动距离，减少压力损失，有利于排除模具型腔中的气体，这对大型塑件更为重要。 （2）浇口应设在塑件制品断面较厚的部位 当塑件的壁厚相差较大时，若将浇口开设在塑件的薄壁处，这时塑料熔体进入型腔后，不但流动阻力大，而且还易冷却，以致影响了熔体的流动距离，难以保证其充满整个型腔。另外从补缩的角度考虑，塑件截面最厚的部位经常是塑料熔体最晚固化的地方，若浇口开设在薄壁处，则厚壁处极易因液态体积收缩得不到收缩而形成表面凹陷或真空泡。因此为保证塑料熔体的充分流动性，也为了有利于压力有效地传递和比较容易进行因液态体积收缩时所需的补料，一般浇口的位置应开设在塑件壁最厚处。（3）必须尽量减少或避免熔接痕 由于成型零件或浇口位置的原因，有时塑料充填型腔时造成两股或多股熔体的汇合，汇合之处，在塑件上就形成熔接痕。熔接痕降低塑件的强度，并有损于外观质量，这在成型玻璃纤维增强塑料的制件时尤为严重。有时为了增加熔体的汇合，汇合之处，在塑件上就形成熔接痕。熔接痕降低塑件的强度，并有损于外观质量，这在成型玻璃纤维增强塑料的制件时尤其严重。一般采用直接浇口、点浇口、环形浇口等可以避免熔接痕的产生，有时为了增加熔体汇合处的溶接牢度，可以在溶接处外侧设一冷料穴，使前锋冷料引如其内，以提高熔接强度。在选择浇口位置时，还应考虑熔接的方位对塑件质量 及强度的不同影响。（4）应有利于型腔中气体的排除 要避免从容易造成气体滞留的方向开设浇口。如果这一要求不能充分满足，在塑件上不是出现缺料、气泡就是出现焦斑。同时熔体充填时也不顺畅，虽然有时可用排气系统来解决，但在选择浇口位置时应先行加以考虑。（5）考虑分子定向影响 充填模具型腔期间，热塑性塑料会在流动方向上2呈现一定的分子取向，这将影响塑件的性能。对某一塑件而言，垂直流向和平行于流向的强度、应力开裂倾向等都是有差别的，一般在垂直于流向的方位上强度降低，容易产生应力开裂。（6）避免产生喷射和蠕动（蛇形流） 塑料熔体的流动主要受塑件的形状和尺寸以及浇口的位置和尺寸的支配，良好的流动将保证模具型腔的均匀充填并防止分层。塑料溅射进入型腔可能增加表面缺陷、流线、熔体破裂及气，如果通过一个狭窄的浇口充填一个相对较大的型腔，这种流动影响便可能出现。特别是在使用低粘度塑料熔体时更应注意。通过扩大尺寸或采用冲击型浇口（使料流直接流向型腔壁或粗大型芯），可以防止喷射和蠕动。（7）浇口与塑件连接得部位应成R0.5的圆角或0.5×45°的倒角；浇口和流道连接的部位一般斜度为30°45°，并以R1R2的圆弧和流道底面相连接。本次设计采用点浇口形式。由于塑件为小型制件,根据经验值取浇口直径d=1mm,l=1mm,如图3-5示。浇口凝料体积很小，可近似看为零。图3-5 浇口尺寸4 成型零件结构设计与计算4.1成型零件结构设计及钢材选用所谓工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸。（包括矩形和异形型芯的长和宽），型腔深度和型芯高度和尺寸。中心距尺寸等。由于本塑件是直接由型腔成型的，所以只需计算型腔各尺寸就可以了。本设计采用组合式凹模，如图4-1示。根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性。同时考虑其机械加工性能和抛光性能，又因为塑件为大批量生产，所以构成型腔主体部分的材料选用性能良好的40Cr合金结构钢。40Cr钢的强度要比40钢高20%，同时具有良好的塑性和韧性。而对于两个5的轴肩，一个直接在中间板上成型，一个由动模板和推杆成型。图4-1型腔结构组合形式4.2成型零件工作尺寸的计算 塑件精度等级按塑件公差数值表（GB/T 14486-1993），取MT5级，计算中按相应公差来查取，采用平均值法来计算。4.2.1凹模径向尺寸计算：塑件外部径向尺寸的转换，各尺寸按MT5查得：Ls1=20.4±0.22mm=20.62mm,相应塑件制造公差1=0.44mmLs2=15±0.19mm=15.19mm, 相应塑件制造公差2=0.38mmLs3=5±0.12mm=5.12mm, 相应塑件制造公差3=0.24mm计算公式为： (LM)0 +z=(1+Scp)ls-x （式4-1）式中是塑件平均收缩率，塑件平均收缩率为1%2.5%，所以其平均收缩率Scp=（0.01+0.025）/2=0.0175（下同）；X是系数，查塑料模具设计指导（第2版）表2-10，取X1=0.6，2=0X.65，X3=0.70；是塑件相应尺寸的公差；z是塑件上相应尺寸制造公差，查塑料模具设计指导（第2版）表2-11，取z1=0.052mm, z2=0.043mm, z3=0.030mm。将各数值代入（式4-1）中，得LM1=20.7mmLM2=15.2mmLM3 =5 mm4.2.2凹模中心距尺寸计算：塑件中心距尺寸的转换，各尺寸按MT5查得：Cs1=7±0.14mmCs2 =4.4±0.12 mmCs3 =2.4±0.1 mmCs4=1.8±0.1 mm计算公式为：CM±z/2=（1+Scp）Cs±z/2 （式4-2）式中Scp=0.0175，z1=0.036mm，z2=0.030mm，z3=0.025mm，z4=0.025mm，将各数值代入（式4-2）中，得CM1 =7.1 mmCM2 =4.4 mmCM3 =2.4 mmCM4 =1.8 mm4.3成型零件尺寸及动模垫板厚度计算4.3.1凹模侧壁厚度计算本设计型腔为圆形型腔，由于该塑件为小型制件，所以凹模侧壁厚度以强度条件来计算。型腔侧壁厚度计算公式为：S=r （式4-3）式中S 型腔侧壁厚度（mm） r 型腔内半径（mm），在此取最大半径r=10.2mm 材料许用应力（MPa），=/ns(为材料屈服点，40Cr的屈服点为=784MPa，ns为安全系数，通常取1.52.0，在此取2.0，得=/ns=784/2=392MPaP 型腔内塑料熔体压力（MPa），查塑料模具设计指导（第2版）表2-2常用塑料注射成型时型腔平均压力，取P=25（MPa）将各数据代入公式求得S=0.72mm，本设计最小侧壁厚度S=5mm>0.72，满足要求。5 脱模推出机构的设计在注射成型的每一个循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出，模具中这种脱出塑件的机构称为脱模机构（或称推出、顶出机构）。推出是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定塑件的质量，因此，塑件的推出机构是不可忽视的。在设计脱模推出机构时应遵循下列原则。(1)推出机构应尽量设在动模一侧。由于推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆来驱动的，所以一般情况下，推出机构设在动模一侧。正因为如此，在分型面设计时应尽量注意，开模后使塑件能留在动模一侧。(2)保证塑件不因推出而变形损坏。为了保证塑件在推出过程最后不变形、不损坏，设计时应仔细分析塑件对模具包紧力和黏附力的大小，合理的选择推出方式和推出位置。推力点应作用在塑件刚性好的部位，如肋部、凸缘、壳体形塑件的壁缘处，尽量避免推力点作用在塑件的薄平面上，防止塑件破裂、穿孔。从而时塑件受力均匀、不变形、不损坏。用推杆推出时，推杆作用在塑件表面的面积要进行计算，以防推出力过大而使塑件发白或变形报废。(3)机构简单、动作可靠。推出机构应使推出动作可靠、灵活，制造方便，机构本身要有足够的强度、刚度和硬度，以承受推出过程中的各种力的作用，确保塑件顺利脱模。(4)良好的塑件外观。推出塑件的位置应尽量设置在塑件内部或隐蔽面好非装饰面，对于透明塑件尤其要注意顶出位置和顶出形式的选择，以免推出痕迹影响塑件的外观质量。(5)合模时的正确复位。设计推出机构时，还必须考虑合模时推出机构的正确复位，并保证不与其他模具零件相干涉。推出机构的种类按动力来源可分为手动推出、机动推出、液压或气动推出机构。由于设置推杆位置的自由度较大因而推杆推出机构是最常用的推出机构，常被用来推出各种塑件。推杆推出机构的特点：推杆加工简单，更换方便，脱模效果好。推杆设计的注意事项：（1）推杆的推出位置应设在脱模阻力大的地方，推杆不宜设在塑作最薄的处，以免塑件变形或损坏，当结构需要顶在薄壁处时，可增加推出面积来改善塑件受力状况。推出面积较少时，一般采用推出盘推出，此设计的推杆放置在产品的中央。（2）推杆直径不宜过细，应有足够的刚度和强度，能承受一定的推力，一般推杆的直径为2.515mm。为了避免细长杆变形，对于直径为2.5mm以下的推杆最好设计成阶梯形。（3） 装配位置 推杆端面应和型腔在同一平面或比型腔的平面高出0.051mm，否则，会影响塑件使用。（4）推杆的材料多用钢45、T8、T10, 推杆头部要淬火处理HRC50以上，工作端面的粗糙度低于Ra0.8。 常用的推杆形式有、矩形、D形。圆形结构简单，应用最广。推杆直经d与形腔部分推杆孔采用H7/e7H8/f8的间隙配合。本设计塑件结构比较简单，采用推杆推出塑件，同时在本设计中，推杆还起成型塑件轴肩端面的作用。见图4-1。由于滑轮轴肩高度很小，且塑件冷却后会收缩，因此脱模力极小，推杆足够推出塑件。由于成型要求，只能选择直径为5mm的圆形推杆。本设计推杆才用T8钢，热处理5055HRC。参照GB/T 4169.1-1984设计其结构主要尺寸如图5-1：图5-1 推杆其中D=5mm，d=10mm，s=3mm，L=93.7mm，数目： 4根。6 侧向分型与抽芯机构的设计6.1侧向分型与抽芯机构当注射成型侧壁带有孔、凹穴、凸台等塑料制件时模具上成型该处的零件就必须制成侧向移动的零件，以便在脱模之前先抽掉侧向成型零件，否则就无法脱模。带动侧向成型零件作侧向移动（抽拔与复位的整个机构称为侧向分型与抽芯机构。对于成型侧向凸台的情况（包括垂直分型的瓣合模），常称为侧向分型，对于成型侧孔或侧凹的情况，往往称为侧向抽芯。但是，在一般的设计中，侧向分型与侧向抽芯常常混为一谈，不加分辨，统称为侧向分型抽芯，甚至只称侧向抽芯。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（液动）或气动以及手动等三大类。1.机动侧向分型与抽芯机构2.液压或气动侧向分型与抽芯机构3.手动侧向分型与抽芯机构6.2 侧向分型机构的设计该塑件为纱窗轮滑轮，外侧为深度较浅的导滑槽，滑块设计成对开式（瓣合式）镶块，即型腔由两个斜滑块组成。由于侧向成型零件所需的分型力和分型距都不大，本设计采用弹性元件侧向分型机构。弹性元件为强力弹簧。6.2.1 滑块的设计滑块是侧向型芯（小型芯）的安装和固定的基本或者是部分侧向型腔，在模板和和压块构成的导滑槽中滑动，要求滑动灵活，感觉无明显间隙而又不会有卡滞现象。如图6-1滑块受力分析图，滑块楔角不宜过大或过小, 增大，F1增大，F2减小；减小，F1减小，F2增大。图6-1 滑块受力分析图由于滑块F2方向上还受到模板之间的压力，所以F2值可稍微取小些，的取值应在20°30 °左右。在本设计中取=30°。滑块的结构如图6-1所示。图6-2 滑块部分尺寸如图6-3所示。图6-3滑块6.2.2 滑块导滑形式的确定考虑到综合机械加工因素，本设计采用“T”形导滑块进行导滑，其结构如图6-4所示。图6-4 “T”形导滑块与滑块关系“T”形导滑块部分尺寸如图6-5所示。图6-5 “T”形导滑块6.3抽芯距的确定侧向型芯或侧向成型模腔从成型位置到不妨碍塑件的脱模推出位置所移动的距离称为抽芯距，用S表示。为了安全起见，侧向抽芯距离通常比塑件上的侧孔、侧凹的深度或侧向凸台的高度大23mm，但在某些特殊情况下，当侧型芯或侧型腔从塑件中虽已脱出，但仍阻碍塑件脱模时，就不能简单地使用这种方法确定抽芯距离。本设计的抽芯距如图6-6所示。图6-6 抽芯距抽芯距计算公式为S=S1+23mm （式6-1）式中S1=所以抽芯距S=6.93+23mm，在此设计中取S=10mm。由限位螺钉对滑块限位。塑件的开模行程H1=塑件厚度+（510）mm=7+（510）mm=（1217）mm，本设计取H1=15mm。浇口凝料开模行程H2,考虑到模具结构及加工，而且塑件加工批量不是很大，本设计浇口凝料采用手工取出。所以H2取40mm。6.4 楔紧块的设计（1）滑块的锁紧形式：为了防止滑块在成型过程中受力而移动，滑块应采用楔紧块锁紧。该模具采用组合式楔紧块（制造精度比较高）。（2）楔紧块的楔角：模具在合模时，为了使滑块能够复位，锁紧，其楔角应等于滑块楔角，为30°。（3）楔紧块的固定方式：楔紧块用螺钉固定在中间板上。如图6-7所示。图6-7 楔紧块的固定7 模架的确定根据滑块的大小及滑块滑动行程为114mm×122mm，同时考虑到导柱、复位杆的安装以及模板之间的连结，初步将模架定位180mm×180mm。根据塑料模具设计指导（第2版）表7-3简化点浇口模架组合形式（摘自GB/T12555-2006）可确定选用简化点浇口JA型，由于模具形式为瓣合形式，所以模架中的导柱采用反装形式，复位杆位置也有所改变。7.1各模板尺寸的确定（1）A板尺寸 A板为中间板，考虑到二级分流道高度尺寸为28.7mm，所以A板尺寸定为30mm。（2）B板尺寸 B板为动模板，考虑到滑块的安装，按标准取25mm。（3）C板尺寸 C板为垫块，垫块尺寸取60mm。经上述尺寸确定，模架尺寸已改装后的模架形式如图7-1所示。图7-1 JA型标准模架7.2模架各尺寸的校核根据所选注射机来校核模具的尺寸。（1）模具平面尺寸180mm×180mm<220mm×300mm（拉杆间距），校核合格。（2）模具高度尺寸195mm，150mm<195mm<250mm(模具最小厚度和最大厚度), 校核合格。（3）模具的开模行程S=H1+H2 =15+40 =55mm<250mm，校核合格。8 排气系统的设计该塑件由推杆端面成型，其配合间隙可作为气体排出方式，不会在顶部产生憋气现象。同时型腔是由两个滑块组成，其配合间隙也可排出气体，沿着分型面之间的间隙向外排出。9 温度调节系统的设计注射模具的温度对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率、塑件的形状和尺寸精度都有重要影响。注射模具中设置温度调节系统的目的，就是要通过控制模具温度，使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产效率。冷却系统的设计原则（1）冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大 为了使型腔表面温度分布趋于均匀防止塑件不均匀收缩和产生残余应力，在模具结构允许的情况下，应尽量多设冷却水道，并使用较大的截面尺寸。（2）冷却水道至型腔表面距离应尽量相等 当塑件壁厚均匀时，冷却水道到型腔表面最好距离相等，但当塑件不均匀时，厚的地方冷却水道到型腔表面的距离应近一些，间距也可适当小些。一般水道孔边至型腔表面的距离应大于10mm，常用1215mm。 （3）浇口处加强冷却 塑料熔体充型时，浇口附近温度最高，距浇口越远温度越低，因此浇口附近应加强冷却，通常将冷却水道的入口处设置在浇口附近，使浇口附近的模具在较低温度下冷却，而远离浇口部分的模具在经过一定程度热交换后温水作用下冷却。（4）冷却水道出、入口温差应尽量 如果冷却水道较长，则冷却水出、入口的温差就比较大，易使模温不均匀，所以在设计时应引起注意。（5）冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置 对收缩率较大的塑料，例如聚乙烯，冷却水道应尽沿着塑料收缩的方向设置。此外，冷却水道的设计还必须尽量避免接近塑件的熔接部位，以免产生熔接痕，降低塑件强度；冷却水道要易于加工清理，一般水道孔径为左右（不小于），冷却水道的设计要防止冷却水的泄漏，凡是易漏的部位要加密封圈等等。本塑件为小型制件，厚度较小，同时由于模具结构，故本设计冷却水道只在中间板上开设两个，如图9-1所示。图9-1 冷却水道布置10 合模导向机构的设计注射模的合模导向机构是保证动模与定模或上模和下模合模时正确定位和导向的装置。导向机构的作用（1）定位作用 模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确；导向机构在模具装配过程中也起了定位作用，便于装配和调整。（2）导向作用 和合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件的损坏。（3）承受一定的侧向压力 塑料熔体在充型过程中可能产生单向侧压力，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱承受了一定的侧向压力，以保证模具的正常工作。若侧压力很大是时，不能单靠导柱来承担，需增设锥面定位机构。本模具滑块的导向机构已确定，对于模具其他的合模导向机构可采用模架本身所带的合模导向机构。具体见模具总装图。11 模具工作过程模具装配试模完毕之后（见总装图），模具进入正式工作状态，模具基本工作过程如下:（1） 对塑料进行烘干，并装入料斗；（2） 清理模具，并进行适当的预热；（3） 合模、锁紧模具；（4） 对塑料进行预塑化，注射装置准备注射；（5） 注射，其过程包括充模、保压、倒流、浇口冻结后的冷却和脱模；（6） 脱模过程：当注射机开模时，中间板先与定模板分离，脱 - 26 -