通风格栅

通风道栅门注塑模设计

摘 要：本文对通风道栅门的技术要求和工艺结构进行了分析，根据分析结果选注塑机和注塑工艺，从而确定通风道栅门注塑模设计思路及方案，最后进行注塑模结构设计与计算。在设计过程中运用Pro/E、Auto CAD软件，首先在Pro/E模具型腔区作出分型面，利用分型面得出动、定模，再将型腔及所选的标准模架导入装配区，从总体到个体的设计思路，设计出每个单一零件，最后导入工程图中并转化到Auto CAD中进行标注，从而得出完整的理论设计结果。

关键词：通风道栅门，注塑模，设计

(英文)

Abstract: Technical requirement and technique structure of grid cover for ventilation channel are analyzed in this paper; on the basis of such analysis, injection molding machine and injection technique are selected, whereby design idea and scheme of mold are determined; structure of mold is designed and related calculation is undertaken. Software such as Pro/E and Auto CAD is employed in the said design; firstly, Pro/E is used for making out parting surface in mold cavity, fixed and motive molds are achieved by means of the parting surface, then the mold cavity and selected mold mount are conveyed to assembly area. Each part is designed following the idea from the whole to the individual. The assembled drawing in Pro/E is then changed into engineering drawing, whose dimensions are marked after conversion into CAD drawing. A complete result of design is thus attained.

Key words: grid cover for ventilation channel, injection mold, design

1

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

1. 通风道栅门的工艺分析................................................................................................. 4

1.1.

塑件的工艺性分析.......................................................................................... 4 1.1.1. 1.1.2. 1.1.3. 1.1.4. 1.1.5. 1.1.6. 1.1.7. 1.1.8. 1.1.9.

凸脚和内侧外围的凸边............................................................................ 5 脱模斜度................................................................................................. 6 塑件壁厚................................................................................................. 6 加强肋、支撑面 ...................................................................................... 7 圆角........................................................................................................ 7 金属镶嵌件 ............................................................................................. 8 螺纹和外观修饰 ...................................................................................... 9 塑件尺寸精度和表面粗糙度..................................................................... 9 收缩率 ...................................................................................................10

2. 客户要求.....................................................................................................................12 3. 注塑机的选用..............................................................................................................13

3.1. 注塑机类型的选择.........................................................................................13 3.2. 注塑机参数的校核.........................................................................................14

3.2.1.

3.2.2.

注射量的校核.........................................................................................14 锁模力的校核.........................................................................................15

3.2.3. 最大注射压力的校核 ..............................................................................15 3.3. 注塑机安装模具部分的尺寸校核....................................................................16

3.3.1. 喷嘴尺寸................................................................................................16

3.3.2. 3.3.3.

定位环尺寸 ............................................................................................17 模具厚度................................................................................................17

3.3.4. 模具的长度与宽度..................................................................................17 3.4. 开模行程的校核 ............................................................................................18 3.5. 顶出装置的校核 ............................................................................................18 4. 通风道注塑模设计计算................................................................................................19

4.1. 4.2. 4.3. 4.4.

塑件成型方案的确定 .....................................................................................19 型腔数目的确定 ............................................................................................19 标准模架的选取 ............................................................................................20 成型零部件的设计计算..................................................................................21 4.4.1. 成型零部件尺寸分析 ..............................................................................21

4.4.2. 成型零部件设计尺寸 ..............................................................................22 4.5. 浇注系统设计................................................................................................23

4.5.1. 主流道的设计.........................................................................................23 4.5.2. 分流道设计 ............................................................................................26

4.5.3.

冷料穴的设计.........................................................................................27

4.5.4. 浇口的设计 ............................................................................................27 4.6. 模具温度调节系统.........................................................................................29

2

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

4.6.1. 4.6.2. 4.6.3. 4.7. 4.8. 4.9.

温度调节对塑件质量的影响....................................................................29 温度调节对生产力的影响 .......................................................................30 冷却水管及冷却回路形式的确定.............................................................30

合模导向和定位机构 .....................................................................................33 紧固系统设计................................................................................................34 侧向抽芯系统设计.........................................................................................35 4.9.1. 侧向分型抽芯距的确定...........................................................................35 4.9.2. 4.9.3. 4.9.4. 4.9.5. 4.9.6.

侧向分型抽芯力的计算...........................................................................36 斜导柱的设计.........................................................................................36 滑块与滑模设计 .....................................................................................38 块定位装置设计 .....................................................................................41 斜导柱侧向分型抽芯的应用形式.............................................................41

4.10. 顶出机构.......................................................................................................41

4.11. 推出脱模机构................................................................................................41

4.11.1. 脱产品机构 ............................................................................................41 4.11.2. 脱料机构................................................................................................44 4.12. 4.13. 4.14.

排气系统设计................................................................................................45 模具图 ..........................................................................................................46 开模示意图 （2D

和3D） ........................................................................47

5. 结论............................................................................................................................ 参考文献............................................................................................................................55

3

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

1. 通风道栅门的工艺分析

1.1. 塑件的工艺性分析

通风道栅门是通风机械的重要装置，主要起空气过滤作用。其产品主要通过注塑模成型制造，塑件产品图和详细尺寸见图1-1和图1-2。

A-AAA图 1-1 主要尺寸

4

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

图 1-2 3D图

通风道栅门产品的几何外形如上图2所示，材料为ABS。该产品外形独特、形状复杂，塑件的下沿及周边是六个凸脚和凸边，产品不易推出，产品顶部的过滤面上有无数个小孔，同时产品的表面质量要求高,所以其设计的难度在产品的成型和顶出上。

制品的几何形状与形成方法、模具结构、能否顺利成型与脱模、以及制品质量等均有密切的关系，其设计必须满足其塑件的成型工艺性要求。塑件的几何形状主要包括脱模斜度、制品厚度、加强肋、圆角、孔、支撑面、标志及花纹。在设计时应在满足使用要求的基础上，一方面尽量使模具结构简单，另一方面使塑料制品的几何形状满足适应成型工艺要求。

下面就从以上方面出发对塑件进行分析：

1.1.1. 凸脚和内侧外围的凸边

在塑件设计时，应尽量避免侧抽芯，从图纸的技术要求来看，对于六个凸脚和内侧外围的凸边，是塑件的功能要求，无法避免，故在模具设计时给予充分的考虑和重视，针对本产品的凸脚，模具结构必须采用侧向抽芯机构，但对于内侧外围的凸边，侧向抽芯机构无法实现，同时又要考虑下边的凸脚，必须采用强脱

5

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

机构，才能实现塑件的完整和功能要求。

1.1.2. 脱模斜度

由于制品在冷却后产生收缩，会紧紧包住型芯或型腔突出的部分，为了使制件能够顺利从模具中取出或者脱模，必须对塑件的设计提出脱模斜度的要求，要求在塑件设计时或者在模具设计时给予充分的考虑，设计出脱模斜度。目前并没有精确的计算公式，只能靠前人总结的经验数据。塑件的脱模斜度与塑料的品种，制品形状以及模具结构均有关，一般情况下取0.5度，最小为15分到20分。下表为常用的脱模斜度如表1-1：

表1-1 几种塑料的常用脱模斜度 制品斜度 聚酰胺 通用 聚酰胺 增强 聚乙稀 聚甲基丙稀酸甲脂 聚苯乙烯 聚碳酸脂 ABS塑料 脱模 型腔 20´-40´ 20´-50´ 20´-45´ 20´-40´ 35´-1º30´´ 35´-1º 40´-1º20´´ 斜度 型心 25´-40´ 20´-40´ 20´-45´ 30´-1º 30´-1º 30´-50´ 35´-1º

由于塑料制品的产品图可知，塑件凸边的外侧有0.5º的自带斜度，内侧为1º，在制品顶部的小孔侧壁有5º的斜度。此结构本身就在常用的脱模斜度范围内，本身就有利于制品脱模，且此塑料制品的材料为ABS，此产品能够脱模，故无需另行设计。

1.1.3. 塑件壁厚

塑料制品应该有一定的厚度，这不仅是为了塑料制品本身在使用中有足够的强度和刚度，而且也是为了塑料在成型时有良好的流动状态。

塑件壁厚受使用要求、塑料材料性能、塑件几何尺寸以及成型工艺等众多因素的制约。根据成型工艺的要求，应尽量使制件各部分壁厚均匀，避免有的部位太厚或者太薄，否则成型后会因收缩不均匀而使制品变形或产生缩坑，凹陷烧伤

6

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

或者填充不足等缺陷。热塑性塑料的壁厚应该控制在1mm—4mm之间。太厚，以产生气泡和缺陷，同时也不易冷却。

该产品图反映出，此塑料件最大壁厚为4.0mm，最小壁厚为1.2mm，壁厚均匀，在1mm—4mm的推荐值之间。易于成型。

1.1.4. 加强肋、支撑面

为使塑件即有一定的强度和刚性，又不使塑料件截面壁太厚，而产生成型缺陷，行之有效的方法就是，在塑件结构允许的位置适当设置加强肋或者增设防止变形结构。加强肋不仅可防止塑件变形，而且有利于改善塑件模塑成型的充模状况。设置加强肋后，可能出现背部塌坑，但只要位置设置得当，壁厚合适，即可避免。

通风道栅门制品结构紧凑，只是在六个凸脚部分有加强肋，保证了凸脚的强度，而且易于成型。

1.1.5. 圆角

塑件的边缘和边角带有圆角，可以增强塑件某部位或者整个塑件的机械强度从而䔹善成型时塑料在模腔内流动条件，也有利于塑件的顶出和脱模。因此塑件除了使用上述要求采用尖角或者不能出现圆角外，应该尽量采用圆角特征。塑件上采用圆角还可以使模具成型零部件加强，排除成型零部件热处理或使用时可能产生的应力集中问题。由塑件的产品图可知：产品所有边缘均带有圆角特征，最大圆角特征R=1mm，最小圆角特征r=0.3mm。

从理论分析，边缘圆角特征与塑件壁厚存在如图1-3、图1-4的关系：

7

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

图 1-3 边缘修饰与张力集中

图 1-4 张力——集中因数

其中：P—外力负荷，T—厚度，R—圆角半径

由于边缘修饰与张力集中图我们可知：边缘圆角对塑件的影响，圆角应尽量使壁厚平滑过渡，使壁厚均匀一致，对于通风道栅门提供了圆角，考虑了塑件受应力的影响，和它的外观要求合乎模具设计和产品的要求，故而，即依据通风道栅门塑件产品图设计模具型芯和型腔，而不另行设计计算。

1.1.6. 金属镶嵌件

模塑在塑件里的金属件称之为金属镶嵌件。此法是为了某些场合满足塑件的强度，硬度以及抗腐蚀性、抗磨性、导磁性、导电性等方面的要求，而适应的一种工艺，或者为了弥补塑件结构工艺性的不足而带来的缺陷，以及为了解决特种技术要求的工艺问题而采用的一种结构。对于通风道栅门塑件，由产品图可知，

8

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

它没有金属镶嵌件，故在模具设计时无需考虑此项。

1.1.7. 螺纹和外观修饰

螺纹，和金属螺纹性质一样，是起联结作用的结构，在塑件产品图上对此项没有要求，故在模具设计时不予考虑。

外观修饰，是为了塑件对外观的要求而设置的一种装饰性的结构，它对塑件的结构没有影响，只起美观修饰作用。如滚花、标识、符号等。通风道栅门产品图无此项要求，故而在模具设计时无需考虑此项。

1.1.8. 塑件尺寸精度和表面粗糙度

表1-2 精度等级选用推荐值： 建议采用的等级 `塑料品种 高精度 一般精度 低精度 PS ABS 聚甲苯丙烯酸甲脂 PC 3 4 5 PSU 聚砜 PF 氨基塑料 30％玻璃纤维增强塑料 聚酰胺6.66 610 9.10 10 氯化聚乙醚 4 5 6 PVC硬 POM PP `5 6 7 PE低密度 PVC `6 7 8 PE高密度 类别 1 2 3 4 塑件的尺寸精度是指成型后所获得的塑件产品尺寸和图纸中尺寸的符合程度。一般而言，塑件尺寸精度是取决于塑料因材质和工艺条件引起的塑料收缩率

9

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

范围大小，模具制造精度、型腔型芯的磨损程度以及工艺控制因素。而模具的某些结构特点又在相当大程度上影响塑件的尺寸精度。故而，塑件的精度应尽量选择的低些。对于本产品，图纸未注明尺寸精度，查表1-2，我们取IT4级精度。IT4=0.18mm。

表面质量一般要求较高，在Ra0.8μm以上。

1.1.9. 收缩率

塑料经过成型后所获得的制品从热模具中拿出来后，因为冷却及其他原因而引起尺寸减少或者体积收缩的现象即塑料的收缩性。收缩性是每一种塑料的固有特性之一，它因塑料种类以及模具条件的不同而不同。

为了得到符合图纸要求的塑件产品，在设计模具时，对于收缩性总是可以补偿的，但现在的资料还不足以使模具设计者准确精确的估计塑料各个部位的收缩程度。对于收缩率本身的复杂程度及造成收缩的诸多原因间的相互关系，还需进行研究。但从前人总结的经验可知，影响收缩率的因素大致可分为塑料的性质、塑件结构、模具结构、成型工艺等几方面。

就通风道栅门塑件而言，它有一个较均匀的壁厚。相对厚的塑件而言，它的收缩率要小的多。

收缩率表示塑件收缩性大小的一个数字指标，它有一个一般的计算公式： A=B/(1-Q)

式中： Q------塑料的收缩率；

A------室温下模具的实际尺寸； B------室温下塑料制品的实际尺寸。

而对于大多数的塑料制品，设计者无须根据此公式来计算某中塑料在某中配方下的收缩率，计算了也是浪费时间和人力，对于目前再精确的计算也只是理论上的计算，他和实际还是有很大的差别的，相去甚远。前人已经为我们总结了常

10

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

用的塑料常用收缩率，对于生产性的塑件，实际已经证明，这些数据已经能够应付实际的生产要求了。即使对于精密塑件也给予了其它方面的补偿。故而，对于实际的生产只要按照经验数据就可以满足生产要求了。表1-3给出常见塑料的收缩率，以备查询：

表 1-3 常用塑料的收缩率 塑料聚氯乙聚苯乙聚碳酸聚乙烯 聚丙烯 尼龙 ABS 聚甲醛 名烯 烯 脂 称 缩PE PP PVC PS PS N6 ABS POM 写 计算收1.5-3.6 1.0-2.5 0.6-1.5 0.6-0.8 0.5-0.8 0.8-2.5 0.3-0.8 1.2-3.0 缩率

对于通风道栅门产品，材料为ABS，理论收缩率为5/1000，而实际与理论是有区别的。按照前人经验此项设计收缩率取5/1000。

11

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

2. 客户要求

通风道栅门塑料产品是用于一个通风风道上的,起过滤作用，其采用注塑工艺进行生产，根据客户要求，其模具寿命为80万次，产品材料为ABS，型腔为2316（3Cr17NiMo），型芯为4Cr13，模架为标准，每块模板上都加工吊环孔，顶出模式为顶杆模式，成型方式为全自动，模具必须安装连模块，棱边倒角，以保证模具安全。注塑机选HTW228，定位圈选择φ125，注塑机喷嘴端面圆弧半径为R15。模具成型部位精度等级比制品相应尺寸精度高1级，型腔成型部位光洁度为Ra0.8μm，产品无飞边毛刺、无明显收缩痕、熔接痕。模具制造商必须对最终产品负责，确保最终产品满足相关标准和装配要求，必须严格按照开发计划开展工作，保证工期，否则，由此产生的后果由模具商负责。

12

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

3. 注塑机的选用

3.1. 注塑机类型的选择

注塑机的选用包括两方面的内容：一是确定注塑机的型号，是塑件、塑料、注塑模及注射工艺等所需要求的注塑机的规格参数在所选注塑机的规格参数范围之内；二是调整注塑机的技术参数至所需要的参数。

根据塑料的品种、塑件的结构、成型方法、生产批量、现有设备及注射工艺等进行选择。

本制品采用卧式注塑机低压注射。选用HTW228螺杆式注塑机。 其技术规格为：

1． 螺杆直径 55mm 2． 注射容量（理论） 535 cm3 3． 注射重量（PS） 482g 4． 注射压力 169MPa 5．注射速率 2000g/s 6．塑化能力（PS） 31g/s 7．注射行程 225mm 8．螺杆转速 0~180r/min 9．料筒加热功率 14.85KW 10．锁模力 2280KN

11．拉杆内间距（水平X垂直） 570X570mm 12．允许最大模具厚度 570mm 13．允许最小模具厚度 14．移模行程 15．模板最大开距 16．液压顶出行程

220mm 520mm 1090mm 130mm

17．液压顶出力 16KN 18．液压顶出杆数量 9PC 19．油泵电机功率 22KW 20．油箱容积 456L 21．机器尺寸（长X宽X高） 5.5X1.5X2.0m

13

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

22．最小模具尺寸（长X宽） 400X400 23．定位圈直径 φ125mm 24．喷嘴前端孔径 φ3mm 25．喷嘴前端球面半径 R15

26．螺杆与机箱径向间隙 <=0.03mm

27．注射喷咀轴线与固定模中心同轴度 <=φ0.03mm

28．模板与模具安装平行度 <=0.06mm(只允许凹) 29．移动模板与固定模板间平行度 合模力最大时:<=0.2mm;

合模力为零时:<=0.4mm

30．冷却系统效率：连续运转一小时，油温不超过56℃

3.2. 注塑机参数的校核

注塑模需安装在注塑机上才能进行工作，两者应该相互匹配，所以注塑模设计之前要进行注塑机基本参数的校核。只有这样，才能处理好注塑模与注塑机之间的关系，使设计出来的注塑模能在注塑机上安装和使用。

3.2.1. 注射量的校核

在设计模具时，为确保塑件质量，应保证注塑模内所需注射量在注塑机实际的最大注射量的范围内。根据生产经验，注塑机的最大注射量是其额定注射量的80％，换句话来说，一个注射周期内所需注射的塑料熔体的总量必须在注塑机额定注射量的80％以内。注塑机额定注射量有两种表示方法，一是用容量（cm3），一是用质量（g）表示。国产的标准注塑机的注射量均以容量（cm3）表示。设计采用国产注塑机，以容量校核。

在一个注射成形周期内，需注射入模具内的塑料熔体的容量，应为制件和浇注系统两部分容量之和，即

VnVzVj

式中，V—一个成形周期内所需注射的塑料容积（cm3）。 n—型腔数目。

14

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

VX—单个塑件的容量（cm）， Vz3

mρ3（157cm）。

3

VZ—浇注系统凝料和飞边所需的塑料容量（cm3）（18cm3）。 故应使

VnVzVj0.8Vg

式中，Vg—注塑机额定注射量（535cm3）。

3.2.2. 锁模力的校核

注射成形时，高压塑料熔体充满型腔时，会产生使模具沿分型面分开的胀

模力，此胀模力等于塑件和浇道系统在分型面上投影面积与型腔压力之积。为防止模具分型面被胀模力顶开，必须对模具施加足够的锁模力，否则在分型面处将产生溢料现象。因此模具设计时应使注塑机的额定锁模力大于胀模力。

则 FPm(nAzAj) 〔2〕

式中，F—注塑机额定锁模力（2280KN）。

。 AZ、Aj—分别为制品和浇注系统在分型面上的垂直投影面积（42277mm）。 Pm—塑料熔体在型腔内的平均压力(查模具设计手册)（20~40MPa）

2

3.2.3. 最大注射压力的校核

注塑机的最大注射压力必须大于成形塑件所需要的注射压力。最大注射压力是指注塑机料筒内柱塞或螺杆对熔融塑料所施加的单位面积上的力，用于克服熔料流经喷嘴、浇道和型腔时的流动阻力。成形塑件所需的注射压力是由塑料品种、注塑机类型、喷嘴的结构形式、塑件形状的复杂程度、塑件的壁厚、精度、塑化方式、塑化温度、模具温度及浇注系统的压力损失等因素决定的，其值一般在70～

15

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

150MPa范围内。一般来讲，塑料熔体流动性好，塑件形状简单，塑件壁较厚所需注射压力较小;螺杆式注塑机由于注射力较柱塞式注塑机要大，故注射压力可取得小一些。设计模具时，可参考各种塑料的注射成形工艺确定塑件的注射压力，再与注塑机额定压力相比较。

注塑机的公称注射压力要大于塑件成型的压力，

即：P公〉P注。

式中，P公--注塑机的最大注射压力（169MPa）。

P注--塑件成型所需要的实际注射压力（70~150MPa）。

3.3. 注塑机安装模具部分的尺寸校核

安装模具的尺寸校核应该包括喷嘴尺寸、定位圈尺寸、最大模厚、最小模厚及模板上的螺孔尺寸。

3.3.1. 喷嘴尺寸

注塑机喷嘴头一般为球面，其球面半径R应与模具的主流道始端的球面半径吻合，以免高压熔体从隙缝处溢出，一般模具的主流道始端的球面半径应比喷嘴球半径大2～5mm，否则主流道内的塑料凝料无法脱出，其相应尺寸关系如图3-1。

图 3-1喷嘴与浇口套的尺寸关系图

16

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

其中 ，R=r+（2～5）mm D=d+（0.5～1）mm

3.3.2. 定位环尺寸

注塑机定模固定板上有一规定尺寸的定位孔，注塑模定模板上相应设计有定位环。为了使模具的主流道的中心线与注塑机喷嘴的中心线相重合，模具定模固定板上的定位环或主流道衬套与定位环的整体式结构的外径尺寸d应与注塑机固定模板上的定位孔呈间隙配合，便于模具安装。定位环的高度小型模具为7～10mm，大型模具为 10 ～15mm，定位孔深度应大于定位环的高度。

3.3.3. 模具厚度

在模具设计时应使模具的总厚度位于注塑机可安装模具的最大模厚和最小模厚之间.同时应校核模具的外形尺寸,使得模具能从注塑机拉杆之间装入.

模具闭合后的厚度（闭合厚度）Hm应在注塑机允许的最大模具厚度H（570mm）和最小模具厚度Hmin（220mm）之间，即

HminHmHmax

max3.3.4. 模具的长度与宽度

模具外形尺寸要与注塑机拉杆间距相适应，校核其安装时能否穿过拉杆空间在动、定模固定板上固定。模具在注塑机动、定模固定板上安装的方式有两种：用螺钉直接固定（大型注塑模多用此法）和用螺钉、压板固定（中、小型模具多用此法）。采用第一种方法时，动、定模座板上的螺钉孔尺寸及间距应与注塑机对应模板上所开设的螺孔相适应（注塑机动、定模安装板上开着许多不同间距的螺

17

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

钉孔，只要保证与其中一组相适应即可）;若采用后一种方法，灵活性大，只需在模具动、定模固定板附近有螺孔就行。

3.4. 开模行程的校核

模具开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。注塑

机最大开模行程的大小直接影响模具所能成形的塑件高度，太小时塑件无法从动、定模之间取出。因此模具设计时必须进行注塑机开模行程的校核，使其与模具的开模距离相适应。对于带有不同形式的锁模机构的注塑机，其最大开模行程有的与模具厚度有关，有的则与模具厚度无关。

选择液压－机械式锁模机构的注塑机，其最大开模行程是由肘杆机构或合模液压缸的冲程所决定的，而与模具厚度无关，当模具厚度变化时可由其调模装置。用校核时只需使注塑机最大开模行程大于模具所需的开模距离即可。

模具为单分型面注塑模，其最大开模行程按下式校核：

SmaxSH1H25~10

〔2〕

式中，Smax—注塑机最大开模行程（520mm）。

S—模具所需开模距离（320mm）。 。 H1—塑件脱模距离（mm）

。 H2—包括浇注系统凝料在内的塑件高度（mm）

3.5. 顶出装置的校核

各种型号注塑机开合模系统中采用的顶出装置和最大顶出距离不尽相同，设计的模具必须与其相适应。

采用注塑机HTW228，为中心顶杆液压顶出与两侧双顶杆机械顶出联合作用。模具设计成推杆顶出，符合要求。

18

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

4. 通风道注塑模设计计算

4.1. 塑件成型方案的确定

通常，塑料按照性能分为热塑性塑料和热固性塑料两种，两种塑料的成型方式有所不同，对于热塑性塑料大多数都是注射成型，本产品通风道栅门，要求材料为ABS，ABS为热塑性塑料，且多为注射成型，根据实际，我们采用注射成型。

4.2. 型腔数目的确定

对于一个塑件的模具设计的第一步骤就是型腔数目的确定。单型腔模具的优点是：塑件精度高；工艺参数易于控制；模具结构简单；模具制造成本低，周期短。缺点是：塑件成型的生产率低、成本高。单型腔模具适用于塑件较大，精度要求较高或者小批量及试生产。

多型腔模具的优点是：塑件成型的生产率高，成本低。缺点是：塑件精度低；工艺参数难以控制。模具结构复杂；模具制造成本高，周期长。多型腔模具适用于大批量、长期生产的小塑件。

根据塑件的精度：根据经验，在模具中每增加一个型腔，塑件的尺寸精度就要降低4%。

确定型腔数目的方法：

考虑到塑件的技术要求，本设计采用根据注射量方法确定型腔数目。即：

n(0.8Gm2)/m1

式中，G—注塑机的最大注射量（482g）

m1—单个塑件的重量（168g） m2—浇注系统的重量（14.9g）

19

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

但根据产品结构和尺寸形状来看不起，由于该塑件尺寸形状很大，只能为一模1腔。根据需要和后续加工的要求我们确定为平行于塑件的最大尺寸方向，中心分布。

4.3. 标准模架的选取 图 4-2 模架图

20

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

由产品图可知产品的形状复杂，成型方法难，为适应模具加工，便于侧向抽芯机构的设置及强脱等安全起见，并能够实现全自动，查阅注塑机的模具安装尺寸，考虑到模具的总高度，由于塑件较小，故而我们尽量选择合适型号的模架，从而使模具的结构尽量小，结构紧奏。查阅标准模架(GB 4619)，所选的摸架图如图 4-2。

4.4. 成型零部件的设计计算 4.4.1. 成型零部件尺寸分析

成型零部件的设计计算主要指成型部分，与塑件接触部分的尺寸计算。而对于塑件尺寸精度的影响因素主要有以下方面：

1.成型零部件的磨损 其主要是塑料熔体在成型行腔中的流动以及脱模时塑件与型腔或型心的摩擦，而一后者为主。为简化设计计算，一般只考虑与塑件脱模方向平行的磨损量，对于垂直方向的不于考虑，而忽略不计。中小形塑件我们取δc=1/6Δ。

2.成型零部件的制造误差 成型零部件的制造包括成型零部件的加工误差和安装、配合误差两个方面，设计时一般将成型零部件的制造误差控制在塑件相应公差的1/3左右 ，δz=1/3Δ ,通常取IT6—IT9级精度。

3.塑件的收缩率 收缩率不仅是塑件的固有特性，而且与制品的结构，工艺条件等方面的因素有关。生产中由于设计选取的计算收缩率与实际收缩率的差异，以及塑件成型工艺条件的波动，材料批号的变化而造成塑件收缩率的波动，由此导致塑件尺寸的变化值为：

δs=(Smax-Smin)*Ls 试中：Smax—塑件的最大收缩率； Smin—塑件的最小收缩率； Ls—塑件的名义尺寸。

21

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

由上试可以看出，收缩率对塑件的尺寸影响较大，故而应认真对待。

4.配合间隙引起的误差δj 比如：采用活动型芯时，由于型芯的间隙配合，将引起塑件孔的位置误差或中心距误差等，为了满足以上因素对塑件造成的误差总和最小且小于塑件的公差值，必须满足以下条件： δz+δc+δs+δj≤Δ

试中：δz—成型零部件的制造误差； δc—成型零部件的磨损量；

δs—塑料的收缩率波动引起的塑件尺寸变化； δj—配合间隙引起的误差；

Δ—塑件的公差。

4.4.2. 成型零部件设计尺寸

以下零件是在Pro/E中设置好收缩率后，得出成型零件，如图4-3、4-4

图 4-3 动模型腔

22

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

图 4-4 定模型腔

4.5. 浇注系统设计

流道设计包括主流道、分流道、冷料穴及浇口的设计。

4.5.1. 主流道的设计

主流道通常位于模具中心塑料熔体入口处，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或是型腔。由于主流道要与高温塑料熔体及注塑机喷嘴反复接触，所以在注塑模中主流道部分常设计成可以拆卸更换的主流道衬套。在卧式或立式注塑机上使用的注塑模中，主流道垂直于模具分型面。

为了使塑料熔体按顺序的向前流动，开模时塑料凝料能从主流道中顺利的拔

23

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

出，需将主流道设计成圆锥形，具有2°～4°的锥角，内壁有Ra0.8μm以下的表面粗糙度，抛光时应沿轴向进行，其结构如图4-5。若沿圆周进行抛光，产生侧向凹凸面，使主流道凝料难以拔出。同时浇口套与注塑机喷嘴接触平凡，为防止撞伤，应采取淬火处理使其具有较高的硬度（48HRC～52HRC）。

在直角式注塑机上使用的模具中，因主流道开设在分型面上，故不需要沿轴线方向拔出主流道内的凝料，主流道可以设计成等粗的圆柱形。

主流道的基本尺寸通常取决于两个双方面：

（1） 第一个方面是所使用的塑料种类，所成型的制品质量和壁厚大小。其

表如表4-1：

图 4-5 主流道几何关系

参考表

制品质量/g ～20 20～40 40～150 150～300 300～500 500～1500 D1/mm 3 4 5 6 8 10 R/mm 0.5 1 1 2 2 2 24

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

（2）第二个方面，注塑机喷嘴的几何参数与主浇道尺寸的关系，如图： 热塑性塑料的主流道衬套与注塑机喷嘴的尺寸：主流道始端直径φB=φA+（0.5～1）mm，球面凹坑半径RX(2~5)mm，半锥角a为2~4，尽可能缩短长度L（小于60mm为佳）。如图4-6：

浇口套～注塑机喷咀咀浇～～

图 4-6 浇口套与注塑机喷嘴关系

本套模具主流道设计要点是：

①为便于凝料从主流道中拉出，主流道设计成圆锥形，其锥角α=2° ，内壁粗糙度为Ra=0.63μm，整个主流道都在衬套中，并未采取分段组合形式。

图 4-7 浇口套

②主流道大端处是根据注塑机的喷嘴头来设计的，呈圆角，其半径R=19mm，

25

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

以减小料流在转向时过渡的阻力。

③为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使主流道和注塑机的喷嘴紧密接触，主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径R= X +( 2~5 )mm，X=15mm，取R=19mm。其主浇道小端直径d1 =d2 +( 0.5~1 ) mm,取d1=4mm。

④󰀀 流道应保持光滑的表面，避免留有影响塑料流动和脱模的尖角毛刺等。

本套产品浇口套如图4-7：

4.5.2. 分流道设计

分流道是主流道与浇口之间的通道。在多型腔的模具中分流道必不可少，而在单型腔的模具中，有时则可省去分流道。在分流道的设计时应考虑尽量减小在流道内的压力损失和尽可能避免温度的降低，同时还要考虑减小流道容积。 1）分流道的截面形状

常用的截面形状有圆形，梯形，U形和六角形等。在流道设计中要减少压力损失，则希望流道的截面积大；要减少传热损失，又希望流道的截面积小。因此，可以用流道截面积与周长的比值来表示流道的效率。 2）分流道的尺寸

因为各种塑料的流动性有差异，所以可以根据塑料的品种来粗略的估计分流道的直径。

分流道就是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，并均匀分配给各个型腔。

图 4-8 分流道结构图

26

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

综合模具制造工艺因素考虑及减少加工成本，决定采用圆形截面， 其主要尺寸为：R=2.5mm，分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度取 Ra1.25~2.5μm。其结构如图4-8。

4.5.3. 冷料穴的设计

冷料穴的作用是贮存因两次注射间隔而产生的冷料头以及熔体流动的前锋冷料，以防止熔体冷料进入型腔。冷料穴一般设在主流道的末端，当分流道较长时，在分流道的末端有时也开设冷料穴。

冷料井位于主流道正对面的模板上，或是处于分流道末端。其作用是捕集料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量；开模时又能将主流道中的冷凝料拉出。冷料井直径宜稍大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。

1. 底部带有推杆的冷料井：这类冷料井的底部有一根推杆组成，推杆装于推杆固定板上，因此它常与推杆或推管脱模机构连用。

2. 底部带有拉料杆的冷料井：这类冷料井的底部由一根拉料杆构成，拉料杆装于型芯固定板上，因此它不能随脱模机构运动。

3. 底部无杆的冷料井：对于具有垂直分型面的注塑模，冷料井置于左右两半模的中心线上，当开模时分型面左右分开，塑件和流道凝料一起取出，冷料井底部不必设置杆件。

4. 分流道冷料穴：当分流道较长时，可将分流道的尽头沿料流前进方向延长作为分流道冷料井。以贮存前锋冷料，其长度为分流道直径的1.5～2倍。

该模具设计中采用点浇口，故不需要设计冷料井。而是在定模底板上设置拉料杆和脱流道装置。

4.5.4. 浇口的设计

浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键组成部

27

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

分。浇口的形状、位置和尺寸对制品的质量影响很大。浇口的作用主要有以下几点：

1. 熔体充模后，首先在浇口处凝固，当注塑机螺杆抽回时可防止熔体向流道回流。

2. 熔体在流经狭窄的浇口时产生的摩擦热，使熔体升温，有助于充模。 3. 易于切除浇口尾料，二次加工方便。

4.对于多型腔模具，用以平衡进料；对于多浇口单型腔模具，用于控制熔接痕的位置。

浇口的截面积通常为分流道的截面面积的0.03%～0.09%。浇口截面积通常有矩形和圆形两种。浇口长度约为0.5～2mm左右。浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。

在注塑模具中常用的浇口形式有如下几种：直接浇口、点浇口、潜伏式浇口、侧浇口、重叠式浇口、扇形浇口、平缝式浇口、盘形浇口、圆环形浇口、轮辐式浇口与爪形浇口、护耳浇口。

浇口开设的位置对制品的质量影响很大，在确定浇口的位置时应注意以下几点：

1. 浇口应设在能使型腔各个角落都可以同时填满的位置。

2. 浇口应设置在制品壁厚较厚的部位，使熔体从厚断面流向薄断面，以利于补料。

3. 浇口的部位应选在易于排除型腔内空气的位置。

4. 浇口的位置应选在能避免制品表面产生熔合纹的部位。当无法避免产生熔合纹的产生时，浇口位置的选择应考虑到熔合纹产生的部位是否合适。

5. 浇口的设置应避免引起熔体断裂的现象。 6. 浇口应设置在不影响制品外观的部位。

7. 不要在制品中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位设置浇口，一般制品浇口附近的强度较差。

28

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

由于设计零件是表面要求较高的塑件，又因为该模具因其结构复杂为3板模机构，故选择点浇口为佳。并且表面网格的孔上。

4.6. 模具温度调节系统

塑料模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺不同，模具温度也要求不同。因此在设计注塑模具时必须考虑用加热或冷却装置来调节模具的温度。对于一般的热塑性塑料注射成型时只需考虑冷却装置。

4.6.1. 温度调节对塑件质量的影响

温度调节对塑件质量的影响主要有以下几个方面: a．尺寸精度

利用温度调节系统来保持模具温度的恒定或采取较低的模温，可减少塑件成型收缩率的波动，提高塑件精度。

b．形状精度

模具型芯与型腔各部分温差过大，会使塑件收缩不均匀而导致翘曲变形，影响塑件的美观和使用。特别对于壁厚不一致和形状复杂的塑件，经常会出现因收缩不均匀而变形的情况，必须采用合适的冷却回路，使模具型腔各个部位的温度基本上均匀。

c．表面粗糙度

模温过低会使塑件轮廓不清晰，产生明显的熔合纹，提高模温可改善塑件的表面状态，使塑件的表面粗糙度降低。

d．塑件的力学性能

29

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

4.6.2. 温度调节对生产力的影响

温度调节系统对生产力的影响主要由冷却时间来体现。通常注射到型腔内的塑料熔体的温度为200℃左右，塑件从型腔中取出的温度在60℃以下。熔体在成型时释放的热量中约有5%以辐射、对流的形式散发到大气中，其余95%需冷却水带走，否则由于塑料熔体的反复注入将使模温升高。为了保持模温的恒定，在每一循环中，必须由冷却系统把塑料熔体的热量带走。因此模具的冷却时间主要取决于冷却系统的冷却效果。一般的模具冷却时间占整个注射循环周期的2/3，因此缩短成型周期中的冷却时间是提高生产率的关键。

根据牛顿冷却定律，冷却系统从模具中带走的热量为

Q=k*A*ΔθΔθ*t/3600

式中：Q—模具与冷却系统所传递的热量（J）。

k—冷却管道孔壁与冷却介质间的传热系数J/(m2*h*℃)。

A—冷却介质传热面积（m2）。

Δθ—模温与冷却介质之间的温度差（℃）。

t—冷却时间（S）。

由式中可知，当所需传递的热量不变时，可通过提高传递系数k，提高模具与冷却介质温度差Δθ及增大冷却介质的传热面积A等三种方法来缩短冷却时间，提高生产效率。

4.6.3. 冷却水管及冷却回路形式的确定

由于该塑料产品比较大，故需要在动定模上都设置冷却回路。如图4-9、4-10所示：、

30

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计 图 4-9 动模水路 31 鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计 32 图 4-10 定模水路 鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

4.7. 合模导向和定位机构

注塑模闭合时为了保证型腔形状和尺寸的准确性，应按一定的方向和位置合模，所以必须设有导向定位机构，最常见的导向定位机构是在模具型腔四周设2～4对互相配合的导向柱和导向孔，导柱设在动模边或在定模边均可，但一般设在主芯型周围。

导向机构主要有导向定位和承受注塑时产生侧压力三个作用： 1.导向作用

动定模合模时按导向机构的引导，使动定模按正确方位闭合，避免凸模进入凹模时因方位搞错而损坏模具或因定位不准而相互碰伤，因此设在型芯周围的导柱应比主型芯高出至少6～8mm。这对于移动式模具采用人工合模时特别重要。

2.定位作用

在模具闭合后使型腔保持正确的形状和所有由动定模合模构成的尺寸的精度，例如定位不准引起桶形塑件壁厚不均或尺寸精度下降。

3.承受注塑产生的侧压力

当塑件形状不对称或通过侧浇口注入塑件时都会产生单向侧压力，该力会使动定模在分型面处产生错动，当侧压力很大时，还不能单靠导柱来承担，需要设锥面或斜面进行定位，例如采用圆锥面作分型面能起很好的定位作用。

导柱和导套在模具上的安装使用如模架图。 对导柱尺寸和结构有以下几点要求：

（1）直径和长度 导柱的直径在12～63mm之间时，按经验其直径d和模板宽度B之比为d/B≈0.06～0.1，圆整后选标准值。导柱无论是固定段的直径还是导向段的直径，其形位公差与尺寸公差的关系应遵循包容原则，即轴的作用尺寸不得超过最大实体尺寸，而轴的局部实际尺寸必须在尺寸公差范围内才合格。导柱长度应该比凸模端面的高度高出6～8mm

（2）形状 导柱的端部做成锥形或半球形的先导部分，锥形头高度取与相邻

33

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

圆柱直径的1/3，前端还应倒角，使其能顺利进入导向孔。大中型模具导柱的导向段应开设油槽，以储存润滑油脂。

（3）公差配合 安装段与模板间采用过渡配合H7/k6，导向段与导向孔间采用动配合（间隙配合）H7/f7。

（4）粗糙度 固定段表面用Ra0.8μm,导向段表面采用Ra0.4μm。 （5）材料 导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的芯部，因此多采用中碳钢（45号钢），碳（0.5～0.8mm深），经淬火处理（RC56～60）或碳素工具钢（T8A，T10A）经淬火或表面处理（HRC50～55）。

对导套尺寸和结构设计有以下几点要求。

导向孔可以直接加工在模板上，这种结构加工简便，但模板上未淬火的导向孔耐磨性差，用于塑件批量小的模具，多数模具的导向孔镶有导套，它既可淬硬以提高寿命，又可在磨损后方便更换。

（1）形状 可分为直导套和带轴肩导套两类。

（2）公差配合与表面粗糙度 导套内孔与导柱之间采用动配合H7/f7。 外表面与模板孔为较紧的过度配合H7/n6（直导套）或H8/K7带轴肩导套），其前端可设计长3mm的引导部分，按松动配合H8/e7制造，其粗糙度内外表面均可用Ra0.8μm或Ra1.6μm。

（3）材料 导套的材料可用耐磨材料，如铜合金制造，当用碳钢时也可采用碳素工具钢淬火处理。硬度HRC50～55，或采用45号钢碳淬火，其表面硬度为HRC56～60，但其硬度最好比导柱低5度左右。

本注塑模选带轴肩的导套，导套、导柱与模板间均采用过渡配合的固定方式。

4.8. 紧固系统设计

模具所有的模板和零件（除导套和导柱外）都是用内六角螺钉连接的。用圆柱销和导柱来定位的。

34

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

4.9. 侧向抽芯系统设计

抽芯形式为滑块机构，其结构如图4-11：

图 4-11 滑块结构

如图4-11所示，此侧向抽芯机构是由（28）耐滑块、（29）螺钉、（30）滑块、

（31）侧芯头、（32）侧芯头压板、（）螺钉、（55）斜导柱压板、（56）斜导柱、（57）螺钉、（58）滑块压板等构成。滑块装置是由侧芯头（31）通过侧芯头压板（32）和螺钉连接在滑块（30）上，而滑块装置则通过滑块压板（58）和螺钉（57）连接在动模板上，并且滑块装置可在导槽内滑动。侧向抽芯的实现是在开模时定 模板带动斜导柱运动，而斜导柱又带动滑块装置运动，从而实现侧抽芯。

4.9.1. 侧向分型抽芯距的确定

一般情况下，侧向抽芯距通常比塑件上的侧孔、侧凹的深度或侧凹凸台的高度大2～3mm。塑件上侧凹深5.2mm，。定抽芯距最少为（5.2＋2.8）mm即8mm。

35

αα 鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

4.9.2. 侧向分型抽芯力的计算

Fc=chp(μcosα-sinα)

其中，Fc—抽芯力（N）

c—侧型芯成形部分的截面平均周长。 h—侧型芯成形部分的高度。

p—塑件对侧抽芯的收缩力（包紧力），模内冷却的塑件， p＝（0.8～1.2）X 107 Pa。取p＝1.0 X 107 Pa。

μ—塑件在热关态时对钢的摩擦系数，一般µ＝0.15～0.2， 取µ＝0.18。

α—侧抽芯的脱模斜度或倾余角，取20°。

4.9.3. 斜导柱的设计

1.斜导柱形状

采用圆形截面的斜导柱，其图如4-12。 2.斜导柱倾角α

一般在设计时α不大于25°，最常用为12°≤α≤22°，通常抽芯距短时α取小些，抽芯距长时α取大些;抽芯力大时α可取小些，抽芯力小时可取大些。另外，斜导柱在对称布置时，抽芯力可相互抵消，α可取大些，而斜导柱非对称布置时，抽芯力无法抵消，α要取小些。

综上所述，因模具的斜导柱为对称布置，且抽芯距较小，抽芯力也不大，取 ＝20°。

3.斜导柱的直径计算

由抽芯力Fc，倾角＝20°，查表得最大弯曲力Fw、Hw，根据Fw和Hw以及α，查表得斜导柱直径为25mm。

36

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

3斜导柱的长度计算

粗略计算：L1Dtgα2hcosα12dtgαhsinα(5~10)133.47mm，取L为133mm。

4.斜导柱的材料及安装配合

图 4-12 斜导柱

图 4-13 斜导柱压板

斜导柱的材料多为T8,T10等碳素工具钢，也可以用45钢渗碳处理。此斜导柱的材料选45钢。由于斜导柱经常滑动摩擦，热处理要求硬度HRC≥55。表面粗糙度Ra≤0.8µm。斜导柱与其固定的模板之间采用过度配合H7/m6。为了运动的灵

37

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

活，滑块上斜导孔与斜导柱之间可以采用较松的间隙配合H11/b11，或在两者之间保留0.5～1mm的间距。其斜导柱压板图如4-13：

4.9.4. 滑块与滑模设计

1.侧芯头与滑块的联接形式

侧芯头为方形截面，若与滑块做成整体式，则侧芯头加工工艺难，费用高，并且对修模也不容易。所以侧芯头和滑块单独制作，滑块装置是由侧芯头（31）通过侧芯头压板（32）和螺钉连接在滑块（30）上。 2.滑槽设计

滑槽是由两块滑块压板和动模板用螺钉连接而构成的导滑槽。

为使导滑部分淬硬后便于磨削加工，保证精度，且方便装配，使用以下的滑块与导滑槽的配合形式。

组成导滑槽的零件对硬度和耐磨性都有一定的要求，用45钢，为了便于加工和防止热处理变形，常调质至28～32HRC后铣销成形，滑块压板的材料用T8、T10或45钢，要求硬度大于HRC50,其实际尺寸可由钳工根据实际情况。

导滑槽与滑块导滑部分采用间隙配合，一般采用H8/f8，如果在配合面上成型时与熔融塑料接触，为了防止配合部分漏料，应适当提高精度，可采用H8/f7或H8/g7。其它各处均留有0.5mm左右的间隙。配合部分的表面要求较高，表面粗糙度Ra≤0.8μm。

导滑槽与滑块还要保持一定的配合长度。滑块完成抽拔动作后，其滑动部分仍有部分的长度留在导滑槽内，滑块的滑动配合长度通常要大于滑块宽度的1.5倍，而保留在导滑槽内的长度不应小于导滑槽配合长度的2/3，否则，滑块开始复位时容易偏斜，甚至损坏模具。如果模具的尺寸较小，为了保证有一定的导滑长度，可以把导滑槽局部加长，使其伸出模外。

其侧芯头如图4-14，侧芯头压板如图4-15，滑块如图4-16：

38

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

图 4-14 侧芯头

图 4-15 侧芯头压板

39

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

图 4-16 滑块

3.滑块与滑槽材料

滑块用45钢或碳素工具钢制造，导滑部分要求硬度≥40HRC。滑槽用耐磨材料制造，也可用45钢或碳素工具钢制造，要求硬度为52～56HRC。 4. 楔紧块的设计

楔紧块是直接在定模板上加工成型的。

在注射成形过程中，侧向成形零件受到熔融塑料很大的推力作用，这个力通过滑块传给斜导柱，而一般的斜导柱为一细长杆件，受力后容易变形，导致滑块后移，因此必须设置楔紧块，以便在闭模后锁紧滑块，承受熔融塑料给予侧向成形零件的推力。

5. 楔紧角的选择

为了保证斜面能在全模时压紧滑块，而在开模时又能迅速脱离滑块，以避免楔紧块影响斜导柱对滑块的驱动，锁紧角α´一般应比斜导柱倾角α大一些。设计的滑块移动方向垂直于合模方向， a'a2～3，定a'a2＝22°。

40

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

4.9.5. 块定位装置设计

滑块定位装置在开模过程中用来保证滑块停留在刚刚脱离斜导柱的位置，不再发生任何移动，以避免合模时斜导柱不能准确地插进滑块的斜导孔内，造成模具损坏。

在滑块上加两个耐滑块，并且耐滑块的表面要求较高，取表面粗糙度Ra≤0.8µm。设计耐滑块的作用有二：一是保证滑块精确定位，通过定模板上的楔紧块与耐滑块配合。二是：由于加工工艺的要求，在滑块斜面上不易加工出较高的表面。

4.9.6. 斜导柱侧向分型抽芯的应用形式

选择斜导柱安装在定模、滑块安装在动模。

4.10. 顶出机构

该塑料产品可用推杆推出产品,由于存在产品内侧的外围凸边，所以侧抽芯并并不能完全把小凸脚上面全部抽出,故在顶出产品时,小凸脚处要强脱,为了能够顺利的脱出产品,且不把小凸脚拉断。故要在设计模具时，需要在成型产品的动模部分单独设计一个动模型芯。在强脱前,先要把动模型芯先抽出,这样强脱时能够使小凸脚向内侧偏转,便能顺利脱模。本套模具采用婵弹簧装置。

4.11. 推出脱模机构 4.11.1. 脱产品机构

1 推出脱模机构的选用原则

设计推出脱模机构，必须根据制品的形状，复杂程度和注塑机推出机构形式

41

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

选取。采用何种不同类型的推出脱模机构，其选用原则如下：

 使制品脱模后不致变形，推力分布均匀，推力面尽可能大，并靠近型

芯。

 制品在推出时不能造成碎裂，推力应设在制品能承受较大力的地方，

如肋部、凸缘、壳体壁等处。  尽量不损伤制品的外观。

 推出机构应动作可靠，运动灵活，制造方便，配换容易。 因塑料制品上无推杆痕迹，且根据塑件的的形状，选择推杆一次推出脱模

2 脱模力的计算

脱模力为：

F8σ2ESlcos(ftg)(1μ)k20.1A 〔1〕

式中，δ2－矩环形制品的平均壁厚，为2.5mm。

E－塑料的弹性模量，查表，ABS的弹性模量为2.8～3.5×103MPa S－塑料件平均成型收缩率，为0.5％。 l－制品对型芯的包容长度， －模具型芯脱模斜度。

f-制品与型芯之间的静磨擦系数，常取为0.1～0.2。 μ－塑料的泊松比，为0.35。

k2－为无因次系数，

k21fSincos1，，取21。

A－为盲孔制品型芯在脱模方向上的投影面积（mm2）。

3 推杆推出脱模机构应注意的事项

 推杆直径不宜过细，应有足够的强度承受推力，一般推杆直径为

Φ2.5～Φ12mm。对于Φ3mm以下的推杆要做成两段尺寸，即推杆下部

42

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

分加粗增加强度，尽量避免使用Φ2mm以下的推杆。

 推杆应设置在脱件阻力大的地方，尽量使推出的制品受力均匀，但不

应和型芯（或镶嵌件）距离过近，以免影响凸模或凹模的强度。  推杆的端面装配后应比型腔或镶件的平面高0.05～0.1mm。  由于制品在进料口处的内部应力大，容易裂碎，在进料口处尽量不设

推杆。

 为了避免推杆与侧抽芯机构冲突，推杆尽量避开侧抽芯。如果必须设

置时，要考虑先复位机构。

 制品为矩形壳体时，由于隅角部位散热不良，推杆不宜设在隅角部位。  当采用潜伏浇口时，推浇口的推杆端部可以略低于浇道表面。

 推杆与推杆孔之间的双边间隙应能保证不溢料而又能排气。对流动性

较好的ABS，应不大于0.03～0.04mm，查表〔1〕，为0.03mm。

4 推杆的形式

推杆是注塑模中使用最多的一种推出零件。推杆的形式很多，最常用的是圆形截面推杆。对于此塑料制品，是采用14根圆形截面的推杆。如图4-16：

图 4-16 推杆

5 推杆材料

推杆的材料多为45钢、T8或T10碳素工具钢，推杆头部需淬火处理，硬度大于50HRC，表面粗糙度在Ra1.6μm以下，较好的表面质量可防止推杆与孔咬死，并延长使用寿命。在存放推杆时，为防止有害气体及介质的侵蚀，应涂上二硫化

43

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

钼。

6 推杆的导向

对于含有数量较多并且顶出较细小的顶杆顶出机构，以及大面积的推板顶出机构来讲，防止顶出机构的歪斜和扭曲是非常重要的，不然会造成细小顶杆的变形甚至折断，推板与型芯间的磨损擦伤，为了避免以上现象的发生，要求在脱模机构导向的同时还起到支撑中间垫板的作用，防止中间垫板的弯曲。由于本模具中的顶出杆比较多，必须设计导向系统，即有导柱和导套。

7 推杆的复位

使用推杆作为推出零件的脱模机构，在完成一次脱模动作，开始下一次注射工作循环时，与制品接触的推杆必须回复到初始位置。因此，必须设有复位装置。本模具设置复位杆（图4-17）、弹簧导杆（图4-18）及弹簧，复位杆、弹簧导杆用45钢，HRC45～50。

图 4-17 复位杆

图 4-18 弹簧导杆

4.11.2. 脱料机构

由于此套产品用点浇口,为了能够自动脱料,故要设置脱料板和流道顶出装置。其结构如图4-19，其中脱料板如图4-20：

44

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

图 4-19 脱料装置

图 4-20 脱料板

4.12. 排气系统设计

当塑件熔体充填型腔时，必须排出型腔以、浇注系统内的空气及塑件受热而产生的气体。如果气体不能被顺序的排出，塑件由于填充不足而出现气泡，接缝或表面轮廓不清等缺陷；甚至因气体受压而产生高温，使塑件焦化。考虑该塑件尺寸，属于中小型简单型腔模具，故可以利用推出机构与模板之间的配合间隙进行排气，间隙值为0.03mm。

45

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

4.13. 模具图

模具总图如图4-21：

01限位螺钉、02拉料杆、03浇口套、04螺钉、05定模底板、06定模型腔、07脱料板、08拉杆、09定模板 10锁扣、11动模型腔、12动模板、13动模型芯、14型芯固定板、15动模垫板、16推杆、17推杆固定板、18推板、19动模底板、20弹簧导杆、21弹簧、22限位螺钉、23弹簧、24弹簧固定螺钉、25弹簧固定螺钉 26套子、27螺钉、28耐滑块、29螺钉、30滑块、31侧芯头、32侧芯头压板、33导套、34导柱、35螺钉、36定位销、37导套、38导柱、39注塑机顶杆、40螺钉、41复位杆、42支架、43水嘴、44螺钉、45导套、46导柱、47导套、48导柱、49限位螺钉、50固定套、51弹簧固定套、52弹簧、53流道顶出板、螺钉、55斜导柱压板、56斜导柱、57螺钉、58滑块压板

图 4-21 总装图

46

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

4.14. 开模示意图 （2D和3D）

其开模示意图2D如图4-22～4-28，3D如图4-29～4-35：

图 4-22

图 4-23

47

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

48

图 4-24

图 4-25

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

图 4-26

图 4-27

图 4-28

49

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

50

图 4-29

图 4-30

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

图 4-31

图 4-32

51

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

图 4-33

图 4-34

52

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

图 4-35

53

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

5. 结论

(1) 本套产品型腔及型芯表面的脱模斜度不小于0.5度，可避免产品拉毛、产品顶伤，塑料的壁厚控制在1mm—4mm之间，且均匀，避免了产生气泡、缩坑、凹陷、烧伤及填充不足等缺陷，凸脚具有加强筋，增加了产品刚性，减少了变形，同时设置了合理的圆角，改善了模具的加工工艺。

(2) 本套产口选用多点式浇口，并利用Pro/E进行了模流分析，其注塑时塑胶流动性较好，浇口位置分布恰当。

(3) 本产品设计过程中结合运用了计算机辅助设计功能，大大缩短设计周期，提高了生产效率，而且益于修改。同时使自己对一副模具的设计过程有所了解，从而为进入模具行业垫定了基础。

(4) 由于缺少实际经验，此产品可能只能从自己理论水平上通过，但在实际生产中还有待改进。

鄂州大学 建筑与机械工程学院 注塑模设计

参考文献

[1] 许发越主编,《模具设计与制造手册》,北京：机械工业出版社，2001年2月第一版。

[2] 许发樾、涂光祺主编，《模具标准应用手册》，北京：机械工业出版社，1994年11月第一版。

[3]何忠保、陈晓华、王秀英主编，《典型零件模具图册》，北京：机械工业出版社，2001年1月第一版。

[4] 戴兢志主编，《Pro/Engineer 模具设计》，北京：人民邮电出版社，2005 1月第1版。

[5] 何满才主编,《工程图设计—Pro/ENGINEER Wildfire》，北京：人民邮电出版社,2005年月10第1版

[6] 李振格主编,《Auto CAD 2002中文版》，北京：清华大学出版社,2003年9月第一版。

[7] 陆宁主编,《实用注注塑模具设计》，北京：中国轻工业出版社,1997年5月第1版。

[8] 宋满仓、黄银国、赵丹阳主编,《注塑模具设计与制造实战》，北京：机械工业出版社。

55