本科毕业设计手机外壳注塑模具设计.doc

本科毕业设计(论文)题目：手机外壳注塑模具设计 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 100221 班 学 生： 王晓娥 学 号： 100221331 指导教师： 肖 强 2014年 6月 本科毕业设计(论文)题目：手机外壳注塑模具设计院 （系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 100221 班 学 生： 王晓娥 学 号： 100221331 指导教师： 肖 强 2014年 6月摘  要本课题是关于手机外壳模具的设计，主要是手机外壳注射成型模的结构设计和模具加工制造。手机的形状较为复杂，所以模具设计中要考虑的因素有很多，除考虑它的出模、分型面，还需考虑它成型的质量，表面光洁度等。所以我们设计应认真分析塑料制品的结构，寻求最佳的设计方案并选择成型设备的规格和型号。分型面的选择很重要，制件不是平直表面，分型面的选择既要考虑不影响制件表面的美观，又要达到结构要求。浇注系统的设计也很重要，在此次设计中我选侧浇口，并设有冷料穴。拉料杆采用Z形，这就解决了制品出模的问题。编制塑件的模型成型工艺，并进一步对该注射模结构进行设计，编制该注射模主要零件的加工工艺。结构设计包括分型面、型腔布置、浇注系统、排气系统、加热冷却系统、侧向抽芯机构、顶出机构、脱模机构以及主要零部件的设计。模具加工制造运用creo2.0进行三维造型设计并对注塑模模具进行装配，对手机外壳注塑模具定模板型腔的加工工艺进行了分析。此注射模设计的结构特点是侧浇口形式的双分型面的注射模，是侧向抽芯。经生产验证，该模具结构设计巧妙、操作方面、使用寿命长、塑件达到技术要求。关键词：模具设计：注塑模具；分型面Mobile phone shell injection mold design AbstractThis topic is to design the mobile shell mold, which includes the structure design mould assist designing for manufacturing, and the working process of the injection mould of the front cover of the mobile shell set were introduced. Mobile shape so complicated that the mold design has a lot of factors to be considered , in addition to its ejector pin, parting surface, it needs to consider forming the quality of surface finish, and so on. Therefore, we should carefully design the structure of plastic products, find the best design options and choose the molding equipment specifications and models. It is very important, not the straight parts surface, parting surface of choice it is necessary to consider not affect parts of the surface appearance, but also to structural requirements. Pouring system design is also important in the design of the election, pin gate cold-slag well and Z-shape pin were chosen which are solved the problem of products to die. Plastic Parts of the Process model, and further injection structure of the design, preparation of the main components of the injection-processing technologyng. The structure design involve parting plane, cavity layout, old systems, heating cooling systems, the side core pulling mechanism structure, prop up the organization, drawing patterns and the design process of the main work pieces. The later use Creo2.0 to construct carries on the three dimensional modeling and to assemble the injection mould. The processing craft of the cavity of fixed plate of the base of the mobile shell are analyzed. The structure characteristic of this injection mould was a two-parting surface , and was a side core pulling mechanism. The mould was proved to be a clever design by production practice , the mould could be operated easily , the service life of the mould was long and the plastics parts produced by the mould could meet the technical requirement.Key Words: mold design; injection mould; parting plane 目录摘  要IAbstractII 1 前言11.1 课题意义11.2 国内外发展现状11.3 解决的主要问题和总体设计思路22 总体方案论证33 具体设计说明43.1 塑件测绘43.2 塑件三维实体造型43.3 材料的选择53.3.1制品材料53.3.2模具材料的选择53.4 注塑机的校核63.4.1注塑设备的确定62.4.2注射成型工艺的参数63.4.2注塑机有关工艺参数的校核83.5 分型面的设计93.6 浇注系统设计103.6.1浇注系统的设计原则103.6.2主流道的设计103.6.3分流道及其平衡布置103.6.4浇口的设计113.6.5冷料穴的设计113.7 冷却系统的设计123.7.1 在设计冷却系统时，应从多方面考虑：123.7.2冷却计算123.7.3冷却水道在定模中的位置133.8 顶出系统的设计143.8.1推出机构设计143.8.2顶出行程153.8.3复位杆153.8.4顶杆的形状与尺寸选择153.8.5导向装置位置的布置153.8.6浇注系统零件设计153.9侧向分型与抽芯机构的设计163.9.1侧向抽芯机构设计应注意如下要点：163.9.2抽芯距、抽拔力与斜导柱的计算163.9.3斜导柱的设计173.9.4滑块的设计173.9.5楔块的设计183.10 模架设计183.11 凸凹模的造型194 结论21参考文献22致 谢231 前言1.1 课题意义模具是工业生产的重要工艺设备，它被用来成型具有一定形状和尺寸的各种制品。在各种材料加工工业中广泛地使用各种模具，每种材料成型模具按成型方法不同又分为若干种类型。其中塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的。近年来，人们对各种设备和用品轻量化要求越来越高，这就为塑料制品提供了更为广阔的市场。塑料制品要发展，必然要求塑料模具随之发展。模具作为发展新产品的重要装备，不仅市场需要量大，而且技术含量高。对于模具的精度、寿命、交货期等要求也非常务实，模具行业的竞争也非常激烈。本专业是机械设计制造及其自动化，对制品的模具设计使得我们把以前所学的相关知识都运用到其中了，对模具设计手册、机械设计手册、模具制造工艺、中国模具工程大典的查找使得我对设计有了更进一步的认识和了解，能熟练运用PRP/E软件进行制品的造型和模具的装配。1.2 国内外发展现状近年来，中国塑料模具制造水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到50t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已达到2m，制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩展，高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多，模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高。另外，三资企业的蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高，有些企业已实现信息化管理和全数字化无图制造。 在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。模具市场的总体趋势是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。热点模具网 国外近年来发展的速度也比较快，在高速铣削加工方面，机床主轴转速可达40000r/min -100000r/min，快速进给速度可达到30m/min-40m/min，加速度可达19，换刀时间可提高到1s2s。这样就大幅度提高了加工效率，并可获得Ra0.08m的加工表面粗糙度。另外，还可加工硬度达60HRC的模块，形成了对电火花成形加工的挑战。高速切削加工与传统切削加工相比还具有温升低(加工工件只升高3)、热变形小等优点。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。高速铣削必须与相应的软件、加工工艺、刀具及其夹紧头相配合。国外在模具生产中，计算机辅助设计与辅助制造(CAD/CAM)技术已得到十分成功的应用。三维造型和型腔的数控加工都是由计算机辅助软件完成的，它大幅度的缩短了模具的生产周期，提高工作效率。德、美、日、法、意等工业发达国家在模具设计制造领域仍处于国际领先水平，他们的一些先进的模具方面的技术被许多发展中国家，甚至是其它发达国家学习采用。亚洲以日本和韩国模具技术水平最高，其它国家与之还有较大的差距，不过他们也正在以惊人的速度发展着，国家之间的交流会使之发展更快。1.3 解决的主要问题和总体设计思路本设计主要完成手机前盖制品测绘、模具设计、工艺分析。本设计主要考虑模具型腔数目的确定，浇注形式的选择，模具的顶出机构，动定模板及各模板的尺寸和厚度的确定，锁紧装置的选择与布置等问题。由于条件的限制, 手机前盖的测绘主要是手工测量和绘制，采用creo 2.0绘制制品的三维实体模型。根据使用寿命和经济方面考虑，本模具采用一模两腔，选用侧浇口，动定模尺寸根据手册选B×L=140×170的模板，采用顶杆作为顶出机构的元件总体设计思路：原始数据收集绘制品工程图三维实物模型模具设计2 总体方案论证本设计是模具的设计。主要设计内容为:手机前盖制品测绘、注塑模具设计、模具型腔工艺分析。首先进行制品的测绘,由于条件的限制,测绘时采用多次测量取平均值。由于模具成本和型腔数目的关系,考虑到生产批量和经济效益，还有塑件的精度等级等等, 本设计采用了一模两腔的结构。之后对注射量、锁模力、模具高度与注射机闭合高度关系、开模行程等方面进行校核。本制品内腔存在很多孔和凸台，结构相当复杂，所有通孔从中间分型。由于制品有侧孔，因此还设计了斜导柱侧向分型抽芯机构。然后设计浇注系统:浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴等组成。主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线在同一条直线上。分流道的半径与塑料种类和所需熔融塑料的体积有关。主流道与分流道采用圆角过渡，这样可以减小料流转向过渡时的阻力。分流道采用平衡式排列，确保熔融塑料几乎能同时到达每个型腔的进料口。浇口采用侧浇口, 侧浇口的优点在于：由于截面尺寸小，因此去除浇口容易，痕迹小，制品无熔合线，质量好。冷料穴的作用是储存因两次注射间隔而产生的冷料头及熔体流动的前锋冷料，以防止冷料进入型腔而影响制件质量。冷料穴常设计在主流道的末端，即主流道正对面的动模上（卧式或立式注射模），直径稍大于主流道大端直径，以利于冷料的流入。再进行冷却系统的设计,在模板上直接设置冷却水道同样应遵循冷却系统的设计原则，使冷却水道尽量靠近型腔表面和尽量围绕型腔，使制品在成型过程中冷却均匀、快速。本设计采用了循环式水道。然后对模架进行设计。3 具体设计说明3.1 塑件测绘手机前盖材料为ABS，用游标卡尺对零件进行测绘。该制品是模具生产出来的成千上万个塑件中的一个，由于制造的原因，塑件在出模后不可避免的会产生一定的变形，因此对该零件的测量数值需要进行分析处理。如对制品尺寸误差进行修正，然后绘出零件的草图。该制品有很多圆孔，形状并不规则，所以需要多次测量求平均值。该制品外形尺寸为100mm×43×5mm ,手机前盖主要几何尺寸如图3.2所示： 图3.1 手机前盖基本尺寸3.2 塑件三维实体造型运用三维绘图软件creo2.0进行制品的模型构造。机械设计模块是一个高效的三维机械设计工具，它可绘制任意复杂形状的零件。根据零件的测绘图，对零件进行三维造型。三维造型选用creo2.0软件，三维造型的所有参数与测绘的数据一致。打开三维软件creo2.0，新建名为w.prt的文件,先后用到的方法有拉伸、阵列、抽壳等等工具,最后保存文件。制品的三维造型如图3.2所示：图3.2 手机前盖外轮廓3.3 材料的选择3.3.1制品材料本设计模具为手机前盖，材料采用ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物），属于热塑性材料。ABS使用性能：综合性能较好，冲击韧性、机械强度较高，尺寸稳定，耐化学性、电性能良好，易于成形和机械加工。ABS成型性能：A. 无定性料，流动性中等，比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好，溢边值为0.04毫米左右。B. 吸湿性强，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件须经长时间的预热干燥。C. 成型时易取高料温、高模温，但料温过高易分解（分解温度为250）。对于精度较高的塑件，模温宜取5060，对光泽、耐热塑件，模温宜取6080。注塑压力高于聚苯乙烯。用柱塞式注射机成型时，料温为180230，注射压力为10001400kgf/cm3。用螺杆式注射机成型时，料温为160220，注射压力为7001000 kgf/cm 3。3.3.2模具材料的选择塑料模具由于成型方法，结构形式，使用要求模具大小及制品产量多少，制品外观光泽要求等有许多不同，因此模具选材应依据模具实际情况合理的选择。要求快速出模，快速出样品，这就不允许按常规要求，型腔选用号钢材，经调质氮化或淬火，按模具寿命可以使用50万次要求精工细做。而应符合市场规律，只有当产品定型，并占有市场一定数额时，在有把握的情况下，才能投入高质量、高寿命的模具制造。A. 定模板、动模板、定模固定板、动模固定板、定位圈、推板、推板固定板、动模垫板等零件均要经过调质处理才能应用,所以采用45号钢，且45号钢用途最广、最经济实惠。B. 导柱、导套、复位杆、浇口套等零件采用材料T8A。C.拉料杆采用T10A材料,其优点是抛光性能好，可以抛成镜面光泽。3.4 注塑机的校核3.4.1注塑设备的确定塑料注塑机按用途可以分为热塑性塑料通用注塑机和专用注塑机；按外形可以分为卧式注塑机、立式注塑机和直角式注塑机；按塑料在料筒内的塑化方式可以分为柱塞式注塑机和螺杆式注塑机。完整的注射成型工艺过程，按其先后顺序应包括：成型前的准备、注射过程、塑件的后处理等。1、成型前的准备 为使注射成型过程能顺利进行，并保证塑料制件的质量，在成型前应做一些必要的准备工作，包括：a.原料的检验和预处理，在成型前应对原料进行外观（如色泽、颗粒大小、均匀度）及工艺性能（如流动性、热稳定性、收缩性、水分含量等）的检验;b.料筒的清洗；c.嵌件的预热；d.脱模剂的选用。 2、注射过程 完整的注射过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模几个步骤。其流动的情况又可分为充型、保压、倒流和浇口冻结后的冷却四个阶段。3、塑件的后处理 塑件在成型过程中，由于塑化不均匀或由于塑料在型腔中的结晶、定向以及冷却不均匀而造成塑件各部分收缩不一致，或因其他原因使塑件内部不可避免地存在一些内应力而导致在使用过程中变形或开裂。因此常需要进行适当的后处理以消除存在的内应力，改善塑件的性能和提高尺寸稳定性。其主要方法是退火和调湿处理。4、注射成型工艺的参数 注射成型工艺的核心问题，就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔体，并把他注射到型腔中去，在控制条件下冷却定型，使塑件达到所要求的质量。在塑料成型过程中，工艺条件的选择和控制是保证成型顺利进行和塑件质量的关键因素。主要工艺条件是影响塑化流动和冷却的温度、压力和相应的各个作用时间。温度：注射成型过程中需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度等。前两种温度主要影响塑料的塑化和流动；而后一种温度主要是影响塑料的流动和冷却。压力：注射模注射过程中需要控制的压力包括塑化压力、注射压力和型腔压力三种，它们直接影响塑料的塑化和塑件质量。1、塑化压力 塑化压力又称为背压，是指采用螺杆式注射成型时，螺杆头部熔体在螺杆转动后退时所受到的阻力。2、注射压力 注射机的注射压力是指在注射成型时，柱塞或螺杆头部单位面积对塑料熔体所施加的压力。在注射机上常用表压指示注射压力的大小，其大小取决于塑料品种、注射机类型、模具的浇注系统状况、模具温度、塑料复杂程度和壁厚以及流程的大小等诸因素，很难具体确定，一般要经试模后才能确定。其常用的注射压力范围一般在70150MPa之间。其作用是克服塑料熔体一定的充型速率以及对熔体进行压实等。时间：完成一次注射成型过程所需的时间称为成型(或生产)周期，它包括以下各部分：注射时间、保压时间、冷却时间 、其他时间(含开模、脱模、喷涂脱模剂、放嵌件等) 即：T=t注+t保压+t冷却+t其他，本设计成型周期取20s,成型周期直接影响到劳动生产率和注射机使用率，因此生产中，在保证质量的前提下，应尽量缩短成型周期中各阶段的有关时间。在整个成型周期中，以注射时间和冷却时间最重要，对塑件的质量均有决定性影响。注射时间中的保压时间就是对型腔内塑料的压实时间，在整个注射时间内所占比例较大，一般为20-25s。冷却时间主要决定于塑件的厚度、塑料的热性能和结晶性能以及模具温度等。冷却时间的长短应以脱模时塑件不引起变形为原则。冷却时间一般在30-120s之间。冷却时间过长，不仅延长生产周期，降低生产效率，对复杂塑件还将造成脱模困难。成型周期中的其他时间则与生产过程是否连续化和自动化以及两化的程度等有关。具体的参数见表2-1，最终确定注射机型号为XS-ZY-60,具体参数如表：热塑性塑料注射机型号：XSZ60具体参数如下表：表3-1 注塑机参数 型号XSZ60螺杆（柱塞）直径mm42最大注射容量/ cm360注射压力/( 105Pa)120锁模力/(kN)900最大注射面积/ cm2250模具厚度最大/mm300最小/mm200模板行程/mm300喷嘴孔直径/mm4球半径/mm12定位孔直径/mm100注射时间s1.6顶出形式机械顶出、两侧顶杆3.4.2注塑机有关工艺参数的校核注射量是指注射机进行一次注射成型所能注射出的最大容积，它决定了一台注射机的所能成型塑件的最大体积。一台注射机的最大注射量受注射成型工艺条件的影响而有些波动，因而在实际生产中常用公称注射量或是理论注射量来间接的表示注射机的加工能力。公称注射量是指在对空注射条件下，注射机螺杆或柱塞作一次最大注射行程时注射机所能达到的最大注射量，它近似于注射机的实际能够达到的最大注射量。所以塑件及浇注系统的总体积小于注射机最大注射量，该注射适合注射成型条件。A. 型腔数量的选择 首先必须考虑采用单型腔还是多型腔模，并决定型腔数量的多少。考虑的主要因数有：现有注塑机的规格、所要求的塑件的质量、塑件成本。起决定作用的因数很多，它既有技术方面的因数，也有生产管理方面的因数。当尺寸精度要求很高时，应尽量减少型腔的数量。模具成本与型腔数目的关系。通常认为，模具中每增加一个型腔，所成型的制品的精度就会下降4，对精度要求高的制品，随着型腔数目的增加，模具的制品精度也势必随之增加，因而导致其制造成本的加大。以机床的注塑能力为基础，每次注射量不超过注射机最大注射量的80%。 （3-1）式中 N型腔数； S注射机的注射量，g； 浇注系统的质量，g； 塑件质量，g；塑件体积=9.383 cm3 ； 塑件质量=10.32 g ；浇注系统体积=15.79 cm3 ；=15.79×1.117.89 g ；经计算：N2 ，因此型腔数确定为一模两腔。B额定锁模力的校核 选用注射机的锁模力必须大于型腔压力产生的开模力，不然模具分型面要分开而产生溢料。注射时产生的型腔压力对柱塞式注射机因注射压力损失较大，所以型腔压力为注射压力的40%70%；而有预塑装置的注射机及螺杆式注射机损失较小，所以型腔压力较大。另外，对不同流动性的塑料，不同的喷嘴和模具结构形式，其压力损失也不一样。一般熔料经喷嘴时其注射压力达6080MPa，经浇注系统入型腔时则型腔压力一般为2550MPa。锁模力和成型面积的关系由下式确定： （3-2）式中：锁模力，kN； 型腔压力，一般取4050 MPa ； A 浇道、进料口和塑件的投影面积，mm2；计算：A=122×75=9150 mm2×A/1000=50×9150÷1000=457.5 KN =900KN所以：×A/1000 公式成立C. 注射压力的校核 ABS成型所需注射压力 MPaD. 模具高度与注射机闭合高度关系的校核 (3-3) E. 开模行程校核3.5 分型面的设计分型面的设计要便于模具加工制造，应尽量选择平直的分型面，这样的分型面壁较好处理，对于分型面不在同一平面的模具，为了避免合模时动、定模两部分发生碰撞，以及减小模具制造的难度可以利用一些角度很小的角作为分型面发生变化的部位。选择分型面时一般应遵循以下几项原则： A. 分型面应选在塑件外形最大轮廓处；B. 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边；C. 保证塑件的精度要求；D. 满足塑件的外观质量要求；E. 便于模具加工制造；F. 对成型面积的影响；G. 对排气效果的影响；H. 对侧向抽芯的影响。3.6 浇注系统设计浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。其作用是将塑料熔化充满型腔,并将注射压力传递到模腔的各个部位,以获得组织致密、外形清晰、表面光洁和尺寸精确的塑件。浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料井几部分组成。3.6.1浇注系统的设计原则A. 流程要短。减少压力和热量损失及塑料消耗量,同时缩短了充模时间。B. 排气良好。使料流平稳顺利充满型腔。C. 防止型芯变形和嵌件位移。D. 防止塑件翘曲变形和表面形成冷斑、冷等缺陷。E. 合理选择冷料穴。3.6.2主流道的设计主流道是指连接注射机喷嘴与分流道或型腔的进料通道。负责将塑料熔体从喷嘴引入模具,其形状、大小直接影响塑料的流速及填充时间。为了使塑料凝料能从主流道中顺利拔出,需将主流道设计成圆锥形,具有=2°6°的锥角,内壁为Ra0.8M以下的表面粗糙度,小端直径应大于喷嘴直径约0.51mm,凹坑半径R也应比喷嘴头半径大12mm,以便凝料顺利拔出。根据以上所述和注塑机的配合要求,本设计的浇口套尺寸如图3-3所示： 图3-3 浇口套形式 3.6.3分流道及其平衡布置A. 分流道 主流道和浇口之间的进料通道。其作用是通过流道截面及方向变化使熔料平稳地转换流向,并均衡分配给各个型腔。常见分流道的截面形状有圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等几种形式,从压力损失考虑,圆形截面分流道最好。分流道截面尺寸应按塑料制品的体积、形状、壁厚、塑料品种、注射速率、分流道长度等因素确定。圆形截面分流道直径一般取d = 212mm 。分流道表面不要求太光洁,表面粗糙度通常取Ra1.252.5M。本设计采用圆形分流道的直径为5mm。B. 分流道的布置 本设计采用平衡式布置,这样一模两腔可以均衡布置,使熔融塑料几乎同时到达每个型腔的进料口,这样,塑料到每个型腔的压力和温度是相同的,塑件的品质理应相同。如图所示：图3-4 分流道布置形式3.6.4浇口的设计浇口又称进料口,是分流道与型腔之间的狭窄部分,也是浇注系统中最小的部分,它是塑料熔体的流速产生加速度,以利于迅速充满型腔,同时还起封闭型腔防止熔体倒流的作用,并在成型后使浇口凝料与塑件易于分离。浇口的理想尺寸很难计算,一般可根据经验估算,浇口断面积约为分流道断面积的3%9%,断面形状常为矩形或圆形,浇口的长度约为11.5mm。在设计浇口时往往先取较大的尺寸值,以便在试模后逐步加以修正。浇口的形式有多样:侧浇口、侧浇口、潜伏浇口和直接浇口等等。本设计中采用侧浇口，由于截面尺寸小，因此去除浇口容易，痕迹小，制品无熔合线，质量好，一般适用于多型腔模具，因此生产率很高，有时也用于单型腔模具中。3.6.5冷料穴的设计冷料穴的作用是储存因两次注射间隔而产生的冷料头及熔体流动的前锋冷料，以防止冷料进入型腔而影响制件质量。这种带Z形头拉料杆的冷料杆的冷料穴设计在主流道的末端的动模一侧。既起冷料储存作用又兼有分型时将主流道衬套中拉出凝料作用。开模后，凝料及塑件一起被带Z形的拉杆脱出。适用于各种塑料的注塑成型，是常用的结构形式。如图3-7所示： 图3-6 冷料穴形式3.7 冷却系统的设计3.7.1 在设计冷却系统时，应从多方面考虑：A. 在保证模具材料有足够的机械强度的前提下，冷却水道尽可能设置在靠近型腔（型芯）表面。B. 在保证模具材料有足够的机械强度的前提下，冷却水道应安排的尽量紧密。C. 合理确定冷却水道孔的直径、中心距以及与型腔壁的距离，根据经验，水道孔的直径一般取812mm；水道管壁间距离不得超过5d，水管壁离型腔表面不得太近，亦不能太远。一般不超过管径的3倍，以1215mm为宜；D. 对于中、大型模具，由于冷却水道很长，会造成较大的温度梯度变化，导致在冷却水道末端（出口处）温度上升很高，从而影响冷却效果。从均匀冷却的方案考虑，对冷却液在出、入口处的温差，一般控制在5以下，冷却水道的长度在1.21.5以下。因此，对于中、大型模具，可将冷却水道分成几个独立的回路来增大冷却液的流量，减少压力损失，提高传热效率。E. 制品较厚的部分应特别加强冷却。3.7.2冷却计算所需冷却水量按下式计算： （3-4） 式中 通过模具的冷却流量（g）； 单位时间内进入模具的塑料重量（g）； 每克塑料的热容量（J/g）； 出水温度（）； 入水温度（）； 热传导系数；经计算得：W=220g再由下式可求出冷却水道的直径d： （3-5） 式中 冷却液密度（g/m2）； L冷却水道的长度（cm）；经计算水道直径d约为6mm，经查手册本设计水道直径d取8mm。3.7.3冷却水道在定模中的位置冷却水道的位置取决于制品的形状和不同的壁厚。原则上冷却水道应设置在塑料向模具热传导困难的地方，根据冷却系统的设计原则，冷却水道应围绕模具所成型的制品，且尽量排列均匀一致。在模板上直接设置冷却水道同样应遵循冷却系统的设计原则，使冷却水道尽量靠近型腔表面和尽量围绕型腔，使制品在成型过程中冷却均匀。如果模具中成型制品的部分，是以镶件方式镶入模板，其冷却水道的分布，最好采用围绕镶件的方式。相交水道通常采用以过盈配合方式插入镶件，使冷却液改变流向。综上所述，对本制品而言，由于形状较复杂，塑料难以充填等，需要进行均匀的冷却，才能保证产品的质量；采用循环水道冷却，使入水口和出水口的温差控制在5度以内。本模具的冷却水道直径为8mm，并且围绕型腔布置。具体分布如图3-8所示：图3-7定模板冷却水道布置图3.8 顶出系统的设计3.8.1推出机构设计推出机构的作用是将塑件成型后，顺利地把塑件及浇道凝料推出模外。推出机构一般由推杆、拉料杆、推板、推杆固定板等零件组成。在设置推出机构时，首先需要确定当模具开启后，制品的留模形式（留动模部分或留定模部分），推出机构必须是建立在制品所滞留的模具部分中。通常，由于注塑机的推出机构设置在动模板一侧，因此大多数模具的推出机构是安装在动模中的。为了对推出机构进行位置调整和防止推出机构复位时受到异物阻碍，在动模座板上还设计了限位钉。推出机构的设计原则：A. 模具的推出机构必须有足够的强度及刚度，使塑件出模后不致于变形；B. 推力要均匀。推力面尽可能要大，其推力应设计在塑件承受力较大的地方如筋部、凸缘及壳体壁部等部位；C. 推件不应设计在零件外表面，以免影响塑件外观质量；D. 推出系统要动作灵敏可靠、动作平稳并便于更换于维修。3.8.2顶出行程顶出行程一般规定使被顶出的制品脱离模具510mm， 在成型一些形状简单且脱模斜度较大的桶形制品，也可使顶出行程为制品深度的2/3。本设计的顶出行程为20mm。3.8.3复位杆顶杆在将制品顶出后，其顶端位置会高于型芯（型腔）表面很多，在下一次合模（模具合紧之前）时，必须使其退回到顶出前的初始位置，以免碰坏型腔（或型芯），因此在顶出机构中必须设有复位杆帮助顶杆回位。复位杆与推杆一起固定在推杆固定板上，设置了4根，位置均布于推板固定板的四周，位于模具型腔和浇注系统之外。在合模过程中，复位杆的前端面与定模板相接触才开始复位，合模和复位同时完成。3.8.4顶杆的形状与尺寸选择推杆多为圆形结构，细长杆可将后部加粗成台阶形，配合间隙要求小的推杆，其推杆端部应设计成锥形。推杆应尽量短，推出时，一般将塑件推到高于型腔（或型芯）10mm左右即可。推杆的端面应高出所在型腔的底面或型芯顶面0.05-0.1mm。推杆与其配合孔采用H7/f7配合，保持一定同轴度。推杆数量在保证推出前提下，越少越好。在推杆推出机构中一定要设计复位机构。顶杆需要进行淬火处理，使其具有足够的强度和耐磨性。本模具采用了八根直径为4的圆形顶杆并经过热处理。3.8.5导向装置位置的布置导向装置包括两个部件，即导柱和导套，具有保证模具精确闭合，保护型芯，并防止注射时模板因受力而偏移等作用。导柱一般安装在动模上，导套安装在定模上。根据模具的形状和大小,在模具型腔的周边要设导柱和导套,本设计导柱的数量采用四根。导柱的布置最好能保证模具的动定模只能按一个方向合模,防止在装配或合模时因方位搞错而使型腔损坏,本设计采用四根直径相同的导柱对称布置,并且开设了环槽，这样避免了安装错误和出现以上问题。如图3-9所示: 图3-8导柱3.8.6浇注系统零件设计浇注系统零件主要是定位圈及浇口套两个零件。定位圈的作用是使模具安装在注射机上后有一个准确位置。定位圈凸出定模座板部分的径向名义尺寸应与注射机固定板定位孔的径向名义尺寸相同，两者设计成H7/k6配合形式。如图3-10所示： 图3-9浇注系统3.9侧向分型与抽芯机构的设计侧向分型与抽芯机