1、目录1 前言 12 总体方案设计 32.1 Setwell 电话机机座下壳的测绘与造型 .42.1.1Setwell 电话机机座下壳的测绘 .42.1.2Setwell 电话机机座下壳的造型 .52.2 塑料成型的特性和工艺参数的确定 .62.2.1 塑件的材料分析 .62.2.2 塑件的尺寸精度和粗糙度的确定 .62.2.3 拔模斜度 .72.3 注塑成型设备的选择 .72.3.1 型腔数目的确定 .72.3.2 注射机的选择 .73 具体设计说明 .93.1 浇注系统的设计及布置 .93.1.1 分型面的确定 .93.1.2 浇注系统的设计 .93.2 模具材料和各模板的厚度的确定 .11
2、3.2.1 模具材料的选择 .113.2.2 各模板的厚度确定 123.3 脱模机构的设计 .123.3.1 脱模力的计算 .123.3.2 顶出行程的确定 .133.3.3 复位杆和推杆的设计 .143.4 合模导向机构的设计 .143.5 抽芯机构的设计 .153.6 冷却系统的设计 .173.7 注射机的校验 .194 三维造型及模具制造 .214.1 绘制三维图 .214.2 型腔零件的加工工艺分析 .224.3 型腔的仿真加工 .245 其他工艺规程 276 结论 28参考文献 29致 谢 30附 录 3111 前言全套 CAD，PROE 图纸，加 153893706近年来，我国塑料
3、模具水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达 50t 以上的注塑模，精密塑料模的精度已可达到 3m，制件精度为 0.5m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，多腔塑料模已能生产一模 7800 腔的塑封模，高速模具方面已能生产 4m/min 以上挤出速度的高速塑料异型材挤出模及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。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大，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已有较大幅度的提高，热流道模具的
4、比例也有较大提高。三资企业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。国外注塑成型技术在向多工位、高效率、自动化、连续化、低成本方向发展。并且先进工业国家在链条与模具生产中均采用了可靠性设计以及 CAD/CAM技术，开发新品速度快、精度高，质量较有保证。国际著名商品化三维CAD/CAM 系统，如美国的 Pro/E、UG-II、 CADD5、Solid works、MDT 等均陆续在模具界得到应用。美国 PTC 公司基于 Pro/E 系统开发了钣金零件造型模块Pro/Sheet Metal。UG Solution 公司在 UG-II 的基础上开发了同类型的模块UG/Sheet
5、Metal。以上两个系统都缺乏面向级进成形工艺及模具结构设计的专用模块，但这方面的工作进展很快，有的已经初见成效。且目前发达国家模具标准化程度达到 30%以上，并有完善的标准系列，包括零件标准和模架标准，Setwell 电话机机座下壳模具的设计与制造2国际标准化组织已制订了国际模具系列标准，标准件品种多，规格全，质量高，而且全部均已商品化。塑料成型模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、精密、长寿命模具在模具总产量中所占比例越来越大，模具的发展趋势正在朝塑料模的高效率自动化、大型塑料模具、高精度塑料模具和模具计算机辅助设计（CAD）辅助工程（CAE）方向发展 22。还有的是德、美、
6、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。随着工业生产的飞速发展，新产品的不断涌现，对模具的设计与制造速度、加工质量，提出了更高的要求，即要求以最短的周期、最低的成本来完成这一工装准备工作，以加速新产品投产及产品更新换代，提高经济效益及竞争力。在现代工业生产中，模具的应用日益广泛，已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。模具工业的水平和发展状况已被认为是衡量一个国家工业水
7、平的重要标志之一。作为注塑成型加工的主要工具之一的注塑模具，在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效率等方面水平高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。由于模具的使用特点，决定了模具设计也区别与其他行业。模具设计要考虑的要点如下 11: A塑件的物理力学性能，如强度、刚度、韧性、弹性、吸水性以及对应力的敏感性，不同塑料品种其性能各有所长，在设计塑件时应充分发挥其性能上的优点，避免或补偿其缺点。B塑料的成型工艺性，如流动性、成型收缩率的各向差异等。塑件形状应有利于成型时充模、排气、补缩，同时能使热塑性塑料制品达到高效、均匀冷却或
8、使热固性塑料制品均匀地固化。C塑件结构能使模具总体结构尽可能简化，特别是避免侧向分型抽芯机构和简化脱模结构。使模具零件符合制造工艺的要求。对于特殊用途的制品，还要考虑其光学性能、热学性能、电性能、耐腐蚀性能等。本课题是对 Setwell 电话机机座下壳模具的设计与制造，课题来源盐城市羽佳塑料制品厂。具体是 Setwell 电话机机座下壳制品进行测绘、模具设计、加工工艺分析。基于生产实践之上的对 Setwell 电话机机座下壳模具设计及加工工艺分析，其中：a.制品的尺寸精度要求：长度方向小于 0.50，厚度方向小于 0.10; b.制品材料： ABS；c.制品表面粗糙度：不低于实物表面；d.制品
9、生产批量：5 万；e.制品其他要求：符合设计规范。在设计过程中主要是对Setwell 电话机机座下壳制品测绘、模具设计、在模具设计时对分型面的选择、3浇口形式与位置的确定、型腔位置的安排、定模冷却水道的设置、工艺分析等。Setwell 电话机机座下壳的几何尺寸进行测量后要进行合理的后处理。由于模具分型面不在同一平面，所以需要一定的角度。根据使用寿命和经济方面考虑，模具采用一模一腔，动定模尺寸根据手册选 BL=450450 的模板，采用推杆和推块作为顶出机构的元件，本模具设计采用直浇口，由于在制品的底部，所以不会对塑件外观质量造成影响。由于所成型的制品形状复杂且几何尺寸较大，因此可采用冷却水道直
10、流道的冷却方式。模具方案确定后进行工艺分析。根据此方案能达到设计的预期效果，并且大大提高了注塑模的质量和效率。对指导生产有参考价值。2 总体方案设计本课题的 Setwell 电话机机座下壳模具的设计与制造，其设计过程主要分为模具结构设计、塑件结构工艺分析、零件的 Pro/E 三维造型及装配和凹模型腔加工工艺分析四个阶段。在进行模具结构设计时，首先是对塑件进行测绘。由于该塑件的内部型腔结构较为复杂，测绘是要用游标卡尺对其测绘和定位。再根据测绘的数据对Setwell 电话机机座下壳进行三维造型；接着对塑件进行结构工艺性分析。该塑件形状不规则，有侧孔及内部有凸台，所以加工有一定的难度。且采用的是AB
11、S 材料，它具有成型性好，收缩率大，力学性能好等特点。由于 Setwell 电话机机座下壳为日常生活用品，内部的圆柱凸台是用来定位的，所以要求型腔的加工位置精度要高。根据塑件的结构工艺特点，进行模具结构设计。在选择注塑机时，主要从注射量、锁模力等方面进行考虑；并确定注塑工艺流程，编写注塑工艺流程图。ABS 材料在注塑机中加热分料筒后段、中段和前段三个阶段加热，加热温度分别为 165、180和 200。最后塑料以温度 260、速度 70mg/s 从喷嘴注射。接着对各个系统进行设计，首先是浇注系统。浇注系统直流道的中心线与注射机喷嘴的中心线在同一条直线上；浇口主要有两个作用，一是起控制作用，二是压
12、力撤销后封锁型腔，不产生倒流。排气系统的设计，本模具是利用分型面的配合间隙来排气。在脱模时，本模具设计采用塑件留在动模，这样既保证塑件不因推出而变形或损坏，还保证了塑件的良好外观和结构可靠 13。Setwell 电话机机座下壳模具的设计与制造4通过对模具的结构设计，绘制模具的装配图和一系列零件图，根据已绘制的模具零件图，利用 Pro/E 对零件进行三维造型。由于模具零件多为板件、柱件和套件，所以在造型过程中主要应用了拉伸、旋转和去料等命令。在造型过程中，最为复杂的零件是定模板和动模板，因为动定模板上的结构较为复杂。在造型时，利用 Pro/E 中制造模块，将塑件导入，选取分型面进行分型，最后即可
13、得到动定模板型腔。在具体加工时，动定模板上的型腔采用数控铣床来加工，加工的数据主要以三维造型数据为主。完成零件的三维造型之后，再对零件进行三维装配，形成完整的模具三维装配图。最后，对零件进行加工工艺分析，编写一整套零件加工工艺卡片和零件加工工序卡片。在编制过程中根据模具零件的特点，从加工经济性角度出发，采用了合理的加工工艺路线；然后再对模具的装配工艺进行分析，编写一张模具装配工艺过程卡片；最后进行模具凹型腔仿真加工。并从加工制造的角度来研究模具零件的各个方面，目的是尽量消除不利于加工制造的因素，确保制造过程顺利实施。2.1 Setwell 电话机机座下壳的测绘与造型2.1.1Setwell 电
14、话机机座下壳的测绘塑件为 Setwell 电话机机座下壳，材料为 ABS，用直角尺、游标卡尺、圆规等对零件进行测绘。首先，选择 Setwell 电话机机座下壳的底面作为测量的基准面，可以用直角尺垂直与基准面，就可以从高度边读取 Setwell 电话机机座下壳的高度。由于 Setwell 电话机机座下壳的内部型腔的结构很复杂，所以内部的结构不容易测量，可以用游标卡尺进行一系列的测绘，最终获得内部的尺寸数据。所需要加工得到的是制造此零件的模具型腔，而我们所取的塑件是模具生产出来的千千万万个塑件中的一个，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。
15、如对塑件较大尺寸误差的进行修正，对相同形状处所测不同尺寸的取均值进行圆整，然后绘出零件的草图。由于条件限制所以采用多次取断面进行测量的办法。注意做到以下几点：a 测绘过程中必须把被测物体放在工作平面上；b 采用多次测量求平均值；c 正确地读取数据。测量的主要尺寸如图 2-1 所示：5Setwell 电话机机座下壳模具的设计与制造6图 2-1 测绘图该塑件外形尺寸为 210mm190mm37 mm，制品投影面积约为 450cm2，体积约为 1.55x mm36102.1.2Setwell 电话机机座下壳的造型零件测绘草图出来以后，应该根据零件的测绘图，对零件的进行三维造型。三维造型可以选用 PR
16、O/E 软件，三维造型的所有参数与测绘的数据一致。绘制得到制品的三维模型图，如图 2-2 所示：2-2 制品三维模型2.2 塑料成型的特性和工艺参数的确定2.2.1 塑件的材料分析Setwell 电话机机座下壳的材料为：ABS。ABS：acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer 丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物，属于热塑性材料使用性能：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。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 004 毫米左右。b吸湿性强，必须充分干燥，表面
17、要求光泽的塑件须经长时间的预热干燥。7c成型时宜取高料温、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(10001400)10 5 帕。用螺杆式注射机成型时，料温为 160220，注射压力为(7001000)10 5 帕 15。2.2.2 塑件的尺寸精度和粗糙度的确定 本塑件的配合精度不高，塑件尺寸公差数值根据文献 14中表 2-17 确定。精度等级根据表 2-18 选择，由于所用材料为 ABS 所以确定其采用一般精度，为 4 级精度，无公差
18、值者，按 7 级精度取值。塑件的表面粗糙度是决定其表面质量的主要因素。一般模具的表面粗糙度要比塑件的要求低 12 级，塑件的表面粗糙度在 Ra0.80.2m 之间，此塑件的外观要求一般，选取 0.8m。2.2.3 拔模斜度塑件沿脱模方向要有一定的脱模斜度，这样比较有利于脱模。根据文献 14ABS 的脱模斜度一般取 1.5。由于电话机机座机壳的高度较大，而且对于40制品的使用要求也不是太高，综合考虑以上因素，本次设计中选用 1的拔模斜度。2.3 注塑成型设备的选择2.3.1 型腔数目的确定根据参考案例，确定型腔数目为单型腔，单型腔与多型腔相比有如下优点：a塑料制件的形状和尺寸始终如一；b工艺参数
19、易于控制；c模具的结构简单紧凑，设计自由度大；d单型腔模具还具有制造成本低，制造周期短等；e内部型腔复杂、有抽芯机构的做单型腔较好。2.3.2 注射机的选择a 根据塑件的形状估算其体积和重量利用 Pro/E 软件对该塑件的三维造型图的体积进行估算，得知 V=120 cm。塑件的重量 G=V=1201.05g126g 式中 为塑料容重（ABS 的容重 =1.031.07g/cm） 。b根据塑件的计算重量或体积，选择设备型号规格，确定型腔数 15。当未限定设备时，须考虑以下因素：注塑机的额定注射量 GB ，每次注射量不超过最大注射量的 80%，即：n = （2-1）Sj8.0Setwell 电话机
20、机座下壳模具的设计与制造8式中： n型腔数； Gj浇注系统重量（g） ；Gs塑件重量（g） ；GB注塑机的额定注射量（g） 。估算浇注系统的体积 Vj，根据浇注系统初步设计方案进行估算 Vj=17 cm，则浇注系统塑料重量 Gj=Vj=171.05g=17.85g。从塑件尺寸精度考虑，由于该塑件精度等级为 4 级所以型腔数目应控制在4 腔以内。结合本设计所选的注塑机及聚丙烯塑件结构的特点，综合考虑最终本模具采用一模一腔。即 n=1，则得：GB= g=179.8g （2-2）1267.850从计算结果，并根据塑料注射机技术规格，选用 XS-ZY-250 型注射机。反之，在该设备上成形时，则可根据
21、塑件的体积或重量来确定型腔数。因此该塑件注塑成形时，首先明确在 250g 注射机上成形，则利用式（2-1） ，计算型腔数。得： N= （2-3）0.8251746注射机额定注射量 mg，每次注射量不超过最大注射量的 80%， 只能一模一腔。XS-ZY-250 型注射机的性能参数型号 XS-ZY-125注射容量（cm 3或 g） 250注射压力（MPa） 130锁模力 （k 4N） 1800最大注射面积（cm 2） 500、550模具最小厚度（mm） 200 模具最大厚度（mm） 350最大开合模行程（mm） 300喷嘴口径（mm） 4 喷嘴球面半径（mm） SR18动，定模固定板尺寸（mm）
22、560X45093 具体设计说明3.1 浇注系统的设计及布置3.1.1 分型面的确定分型面是模具上用以取出塑件和凝料的可分离的接触表面称为分型面。分型面的选择在模具设计中占有相当重要地位。分型面选择得合理与否，直接影响到模具整体结构的复杂程度及塑件质量。分型面的确定要遵守以下原则 15:a分型面的选择应有利于嵌件的脱模与取出；b分型面的选择应有利于嵌件的安装；c分型面的选择应有利于模具零件的加工；d分型面的选择应有利于模具结构的简化及便于操作；e分型面的选择应有利于满足塑件的质量及精度要求；f分型面的选择应有利于保证塑件的表面质量；g分型面的选择应有利于预防飞边及溢料的产生；h分型面的选择应有
23、利于排气以确保质量及成型；i分型面的选择应有利于制品的成型及模具的制造；j有同心度要求的塑件，应尽可能将型腔设在同一分型面上。分型面的确定是非常重要的，在简单模具中有的分型面不时水平就时垂直的，这样的分型面壁较好处理，由于制品结构的限制，在许多模具中，其分型面不是处于同一平面。对于这样的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将分型面设计在成型模的内部，并采用一定的锥角定位，这样就解决了分型和定位问题。在Setwell 电话机机座下壳模具设计中涉及到此问题，这样对确定分型面带来了很Setwell 电话机机座下壳模具的设计与制造10大麻烦，本模具
24、设计分型面选择塑件的下平面，如图 3-1 所示：图 3-1 分型面3.1.2 浇注系统的设计A.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。B.浇注系统的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。本设计的浇注系统是由直流道、进料口、冷料穴等组成。在设计浇注系统时应考虑下列有关因素：a 塑料成形特性 设计浇注系
25、统应适应所用塑料的成形特性的要求，以保证塑件质量。b 塑件大小及形状 根据塑件大小，形状壁厚、技术要求等因素，结合选择分型面考虑设置浇注系统的形式、进料口数量及位置，保证正常成形。还应注意防止流料直接冲击镶件及细弱型芯或型芯受力不匀，以及应充分估计可能产生的质量弊端和部位等问题，从而采取相应的措施或留有修整的余地。c 型腔数 设置浇注系统还应考虑到模具是一模一腔还是一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。d 塑件外观 设置浇注系统时应考虑到去除、修整进料口方便，同时不影响塑件的外表美观。e 注射机安装板的大小 在塑件投影面积比较大时，设置浇注系统时应考虑到注射机模板大小是否允许，并应防止偏离模具中
26、心开设主流道，造成注射时受力不匀。f 成形效率 在大量生产时设置浇注系统还应考虑到在保证成形质量的前提下尽量缩短流程，减少断面积以缩短填充及冷却时间，缩短成形周期，同时减少浇注系统损耗的塑料。11g 冷料 在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料必须除去，防止注入型腔影响塑件质量，在设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。浇注系统对注射成型效率和塑件的质量有直接的影响，是注塑设计的的关键。其形状和尺寸的确定，应根据塑料的成型特点，塑件的大小和形状，模具成型腔数，塑件的收缩率，外观质量要求，注塑机模板的大小，冷却等因素进行综合考虑。一般情况下，按设计尺寸加工成型后，很难达到预想要求，应根据试模边修整边实验，直
27、到试出合格的零件，最后修正，定形。浇口可以理解成熔融塑料通过浇注系统进入型腔的最后一道门。它具有两个功能：第一，对塑料熔体流入型腔起着控制作用；第二，当注塑压力撤销后，封锁型腔，使型腔中尚未冷却固化的塑料不会倒流。在制品中，浇口位置与尺寸的设计是非常困难的（在精密成型中尤为明显） 。浇口类型的选择取决于制品外观的要求、尺寸和形状的制约以及所使用的塑料种类等因素。本模具设计采用直浇口。直浇口的优点在于：塑料直接从主流道流入型腔的顶部，其特点是流程短，排气顺畅，流量大，适应于体积较大的深壳体塑件。如图 3-2 所示：图 3-2 确定浇注系统C.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
28、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 =26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Setwell 电话机机座下壳模具的设计与制造123.2 模具材料和各模板的厚度的确定3.2.1 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
29、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 8。a定模固定板、动模固定板、定位环、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，被许多设计者青睐。b导柱、导套、复位杆、浇口套定模板、动模板、拉料杆等零件采用材料T8A，其优点是抛光性能好，可以抛成镜面光泽。3.2.2 各模板的厚度确定模板是模具中最重
30、要的组成部分，模板的设计优劣直接影响到模具的设计成败。其中模板的厚度设计是首要考虑的因素，它不仅与成型制品的质量有关，还与设计的成本相关，更体现了设计者的设计水平，是模具设计中最重要的设计部分。本次模具设计充分考虑个模板的作用以及相互的位置关系，并结合相关手册的规范，设计各模板的厚度为：序号 板材名 长 x 宽(mm) 厚度(mm)1 定模板 450x450 632 定模板 450x450 323 动模座板 560x450 404 定模座板 560x450 405 动模支承板 450x450 636 推杆固定板 450x286 257 推板 450x286 258 垫块 100x80 803.
31、3 脱模机构的设计塑件在从模具上取下以前，还有一个从模具的成型零件上脱出的过程，使塑件从成型零件上脱出的机构称为推出机构。它包括以下几个部分：脱模力的计算、推出机构、复位机构等的机构形式、安装定位、尺寸配合以及某些机构所需的强度、刚度或稳性校核。在设计此机构时，应遵守以下几个原则 15：1）推出机构应尽量设置在动模一侧2）保证塑件不因推出而变形损坏133）机构简单动作可靠4）合模时的正确定位3.3.1 脱模力的计算 注射成型后，塑件在模具内冷却定型，由于体积的收缩，对型芯产生包紧力，塑件要从模腔中脱出，就必须克服因包紧力而产生的摩擦阻力。一般而论，塑料制件刚开始脱模时，所需克服的阻力最大，所以
32、选择此时作为临界条件。塑件脱模时的型芯的受力分析如图 3-4 所示：3-4 型芯的受力分析根据力平衡原理，列出平衡式：（3-1）0xF得： cossinbt式中 塑件对型芯的包紧力；b脱模时型芯所受的摩擦阻力；脱模力；t型芯的脱模斜度。又 （3-2）bF于是 （3-3）)sinco(t而包紧力为包容型芯的面积于单位上包紧力之积，即： ApFb由此可得： （3-4）)i(Apt式中 塑料对钢的摩擦系数，约为 0.10.3；塑件包容型芯的面积；A塑件对型芯的单位面积上的包紧力，一般情况下模外冷却p的塑件 约取 2.4-3.9107Pa；模内冷却的塑件约取 0.8-1.2107Pa。由于 A=617
33、 （通过 Pro/E 软件分析） 取 u=0.2 = p=1.0107Pa2 1Setwell 电话机机座下壳模具的设计与制造14Ft=112.8KN。3.3.2 顶出行程的确定顶出机构的设计原则 21:a模具顶出距离应小于注射机最大有效行程;b顶出距离确保能轻易取出制品，且有限位。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 L=38mm。考虑到以上因素，本模具的顶出行程如图 3-5 所示的长度L。图 3-5 顶出行程3.3.3 复位杆和推杆的设计如图 3-6 所示，当推杆在将制品顶出
34、后，其顶端位置会高于型芯表面很多，如果在下一次合模（模具合紧之前）时，顶杆不能退回到顶出前的初始位置，就会对型腔造成破坏，因此影响制品的成型质量，为了避免这种情况使顶杆准确复位，在顶出机构中必须设有复位杆帮助推杆回位。图 3-6 推杆及复位杆结构设计推杆时应考虑几点：1、推杆应设在脱模阻力大的地方2、推杆应均匀布置3、推杆应设在塑件强度刚度较大处推杆在推塑件时，应具有足够的刚性，以承受推出力，为此只要条件允许，应尽可能使用大直径，且塑件型腔复杂和壁薄的地方应多设置推杆。因此本塑件在设计时根据内部型腔的特点选了不同直径的推杆，分别为 8、6、4、 3，分布在型腔的不同位置。153.4 合模导向机
35、构的设计如图 3-7，3-8 所示，本模具采用采用导柱与导套、螺钉等起导向和定位作用。导柱与导套、螺钉等的选择是根据模架的选择而定的。图 3-7 导柱与导套图 3-8 螺钉3.5 抽芯机构的设计1、侧向分型抽芯机构类型的确定本塑件型腔、型芯均需侧抽芯。侧向分型与抽芯机构根据动力来源的不同，有机动、液压或气动以及手动等三大类。本塑件采用机动侧向分型与抽芯机构，它是利用注射机开模力作为动力，通过有关传动零件使力作用于侧向成型零件而将模具侧向分型或把侧向型芯从塑料制件中抽出，合模时又靠它使侧向成型零件复位。2、抽芯的计算Setwell 电话机机座下壳模具的设计与制造16在塑件上凡是脱出方向与开模方向
36、不相同的侧孔或侧凹除少数浅侧凹可以强制脱出外，都需要进行侧向抽芯或侧向分型方能将塑件顺利脱出。侧向分型用于有内外侧凹的塑件，系将凹模作成两瓣或多瓣，利用侧向分型完成各瓣与塑件之间分离，脱出侧凹。本设计用侧向抽芯机构。抽芯距 S S=S1+（23）=5 （3-5）式中： S1理论抽芯距 取 2。一般取 ，不大于 。本设计中取 ，锁紧楔的斜度应比斜导柱安150520装角度 a 大 ，以保证开模时斜导柱的抽芯滞后于锁紧模与滑块的脱离 9。2（3-6）1(51)cosinhLdtgDt式中：L斜导柱总长度（mm）D斜导柱台阶直径（mm）d斜导柱工作直径(mm)h定模座板厚度(mm)s脱模距 (mm)斜
37、楔角度，一般取 ，不大于 。152025图 3-8 抽芯机构经查文献 14表 D=25mm， d=20mm，L=60mm ， = 。20本模架设计的两根斜导柱长度一样长。抽芯机构中弹簧的计算：弹簧的参数如下：簧丝的直径 d = 2mm弹簧的外径 D = 10mm弹簧的内径 D = 8mm1弹簧的有效圈数 n = 8弹簧的节距 t = 3mm17得弹簧的计算参数为：自由高度 H = n * t = 8 * 3 = 24mm3.6 冷却系统的设计 A、冷却水道的设计原则 14：a冷却水孔的数量越多，对塑件冷却也就越均匀。b冷却水孔与型腔表面各处最好有相同的距离，即将孔的排列与型腔的形状一致。c塑件
38、局部壁厚处，应加设冷却装置。当设计冷却孔直径为 D 时，它的孔距最好为 5D，孔与型腔的距离为 3D。d当大型塑件或薄壁零件成型时，料流较长，而料温越流越低，可以适当地改变冷却水道的排列密度。e冷却水道要避免接近塑料的熔接痕部分，以免熔接不牢，降低强度。f冷却水道不应穿过接缝部分，以防漏水。g冷却水道内不应有存水或产生回流的部分。h浇口部分由于经常接触注塑机喷嘴，是模具上最热的部分，应加强冷却，有时应考虑进料嘴单独冷却。i进出水水嘴接头，应设在不影响操作的方向，尽可能设在模具的同一侧，通常在注塑机操作的对面。j如果型芯太长，冷却水道无法开设，则可以选用热导系数较大的材料，在型芯下部采用喷水法进
39、行冷却。B、冷却系统的计算热塑性塑料和部分热固性塑料注塑成型的过程中，是将温度较高的熔融塑料，通过高压注射进入温度较低的模具中，经过冷却固化，从而得到所需要的制品。注射模在塑件成型过程中，如果模温过高，成型收缩率会变大，塑件变化也相应增加，并且容易粘模，难以取出。所以设计冷却装置是非常必要的。冷却水道的设计原则如下 14：a塑件壁厚基本均匀时，冷却通道与型腔表面距离最好相等。冷却水道孔边与型腔表面之间距离应大于 10mm，常用 12-15mm；b当塑件壁厚不均匀时，应在壁厚处加强冷却；c塑料熔体在充填型腔过程中，一般浇口处温度较高，因而冷却水应从浇口处开始流向其他地方。冷却系统的设计计算方法很
40、多，但对于注射模而言，由于是断续工作的，而且受人为因素影响较多，所以无需很精确的计算。最简便而有效方法如下所述：a水道孔径 水道孔径与流量及流速有直接关系。水道孔径与可能允许的流量的关系见表 3-1：表 3-1 孔径与流量的关系 Setwell 电话机机座下壳模具的设计与制造18水管直径（mm ） 最低流速（m/s） 流量（ l/min）8 1.66 510 1.32 6.212 1.10 7.415 0.87 9.220 0.66 12.425 0.53 15.530 0.44 18.7b水孔位置 冷却水道孔边与型腔表面不可太近，一般应大于 10mm，因为当型腔内压力大时，会使正对水孔的型腔
41、壁面压溃变形。水孔间距离不可太远，但也不宜太近。 c水道布置方式 一般有直流式、直流循环式和矩形槽循环式。直流式水道的优点是制造简便，适于成型浅而面积大的塑件，缺点是冷却易不均匀。直流循环式水道是直流式的改进形式，冷却效果比直流式好。矩形槽循环式水道的优点是冷却充分，温度容易均匀；缺点是堵塞时不易发现，管接头多。本设计选用的是矩形槽循环式冷却水道，即在每个型腔的周围都钻水道，再把不需要的出口堵塞起来，冷却水从靠近浇口的地方流入，再从另一个出口流出，缺点是接头多，易发生泄露，堵塞时不易发现。根据文献 11中的 P571-572 的公式，用水量 M 可以用下式计算：（3-7）10()iWaMKt式
42、中 每一次注塑所需的单位时间用水量（g/h ）单位时间内进入模具的塑料质量（g）1水的入口温度（C）it水的进口温度（C）0K 热传导系数：在模板上直接钻水道孔时，K=05-064；若镶嵌铜管冷却水道，K=0.1a每克塑料的热容量（J/g）（ - ）2C 精密塑件（SJ/T10628-95 34 级）0ti（ - ）10C 一般塑件（SJ/T10628-95 56 级）（ - ）30C （SJ/T10628-95 78 级）ti由所计算出的用水量（流量）与上表校核。如大于允许值时，应加大孔径。所以本设计选用了孔径为 12mm 的水道。C、冷却水道在定模中的布置塑件的形状是变化万千的，因此对于不
43、同的塑件，冷却水道的位置也不一样，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19模具所成型的制品，且尽量排列均匀一致。不少小型模具的型腔时直接在模板上加工而成的（也可以采用拼镶结构，但是由于模具尺寸较小，所以于型腔与型芯的镶件尺寸更小） ，对于这类模具，可以直接在模板上设置冷却水道。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。如果模具中的冷却水道太长，在成型过程中，会使得水温变化增大。针对这个问题，为了保证其冷却效果，可采用两
44、个独立回路。本塑件为深型腔塑件，深型腔塑件最困难的是凸模的冷却，本塑件凸模结构复杂，而且内部推杆布置较多，很难设置冷却水道，因此要加强凹模冷却。凹模设置回环式冷却水道，入水口在模架的两侧附近，水流流经凹模的在从同侧流出，这种形式的冷却水道的对本塑件冷却效果较好。如图 3-9 所示：图 3-9 定模板冷却水道及流向示意图3.7 注射机的校验根据模具总体设计方案的结构，校验所需注射机的能力。注塑机的规格及尺寸校核注射机有关工艺参数：A注射量的校核：由测量所得塑件的质量为126g ，浇注系统的质量为17.85g，则每次注射所需的塑料量为（按一模一腔计算）：126+17.85=143.85g注射机的最
45、大注射量2500.8=200 143.85g故能满足要求。B锁模力校核当高压塑料熔体充满模具型腔时，产生一个使模具沿分型面分开，其值等于制件和浇口流道系统在分型面上的投影面积之和乘以型腔内塑料压力。P腔 AP 锁 （3-8）式中p 腔 模具型腔压力，一般取20-40Mpa。A塑件与浇注系统在分型面上的投影面积总和（ cm 2）；P锁 注射机额定锁模力（KN / cm 2）。F=P腔 A=40KN /cm2(22.6cm)2=904KN1300KN由于P 锁 =1300KN，故满足P 腔 AP 锁 。同时X SZY250的额定注射压力为Setwell 电话机机座下壳模具的设计与制造20110-1
46、30Mpa也能满足 ABS塑料成型的注塑压力。故锁模力满足要求。C模具厚度H与注射机闭合高度按式（3-9） 校核 HminHHmax （3-9）式中 Hmin注射机允许最小模厚（H min =200mm）；Hmax注射机允许最大模厚（H max=350mm）；根据所选的模架，模具闭合时的厚度H为338mm ，200338350所以能够满足要求 21。D注塑机开模行程 注射机的开模行程应大于模具开模时取出塑件的（包括浇注系统）所需的开模矩。即满足下式：SKH 1+H2+(510) （3-10）式中 SK注塑机行程 （S K=200mm）；H1脱模距离 （H 1=15mm）；H2塑件高度+浇注系统
47、高度 （H 2=37+60=97mm） 。则 H1+H2+(510)=15+97+10=122mm200mm能满足要求 8。在模具设计中还要注意制品收缩率的问题，一般制品的收缩率都是根据所用塑料收缩率的平均值来计算的，而实际上制品在成型过程中其塑料分子并不是在制品中任何方向上都是一样收缩的，并且大多数塑料的收缩是在制品成型完成后再经过数小时才能完全稳定下来，因此制品的实际收缩与按其材料平均值计算的收缩是有一定差距的。然而目前还法在制品成型前就能准确的计算出制品在成型过程中的实际收缩率，因此，针对这种情况，在模具设计时可以采用比平均收缩率低 1的计算方法，例如对于 ABS 塑料，其收缩率为38，
48、在确定制品收缩率时可以按 5计算。另外，在制品中大尺寸部位与小尺寸部位、壁厚部位与壁薄部位、平行于塑料流动方向部位与垂直于塑料流动方向部位，在计算收缩率时都要区别对待。214 三维造型及模具制造4.1 绘制三维图本次模具的三维造型主要由零件装配生成，其中主要应用匹配、对齐、矩阵等定位关系来约束零件之间的关系。模具的三维造型如图 4-1，4-2 所示： 图 4-1 模具装配图Setwell 电话机机座下壳模具的设计与制造22图 4-2 模具爆炸图4.2 型腔零件的加工工艺分析A零件的加工工艺分析作为本次设计的主要环节之一，工艺卡片是指导零件生产的重要依据。在编制工艺和工序卡片时应掌握以下几方面知识 3：a在设计工艺时的具体内容和步骤是： a)分析零件图和产品装配图； b)对零件图和装配图进行工艺审查； c)根据生产纲领研究零件生产类型； d)确定毛坯； e)确定各工序所用机床设备和工艺装备( 含刀具、夹具、量具、辅具等)，对需要改装或重新设计的专用工
