基于CADCAMCAPP的按钮注塑模具设计与制造工艺.docx

基于CAD/CAM/CAPP的按钮注塑模具设计与制造工艺
摘要：模具是塑料成型加工的一种重要的工艺装备，同时又是原料和设备的“效益放大器”，模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。因此，模具工业已成为国民经济的基础工业，被称为“工业之母”。模具生产技术的高低，已成为衡量一个国家产品制造技术的重要标志。塑料成型加工及模具技术不仅随着高分子材料合成技术的提高、成型设备成型机械的革新、成型工艺的成熟而进步，而且随着计算机技术、数值模拟技术等在塑料成型加工领域的渗透而发展。
本文主要讲述了按钮注塑模的设计。内容包括制品材料的选择及材料性能的分析、注射机的选用、浇注系统、成型零件、冷却系统和抽芯机构的设计等部分。除此之外，还包括模具型腔的CAD/CAM/CAPP部分，并利用先进软件将其加工部分直接生成NC文件。本文强调利用现代计算机辅助设计制造技术，运用了NX8.5、CAXA等国内外著名软件进行辅助设计。既保证了产品的质量，缩短了产品更新的周期
通过本次毕业设计，对我在大学阶段所学习的模具设计方面知识做了一个很好的总结和巩固，也对平时所学习的比较零散的知识做到了系统化的运用。也发现了自己在学科仍存在很多不足，可以更好的复习和理解，同时对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。
关键词：按钮； 注塑模； CAD/CAM/CAPP

Button injection mold design and manufacturing process based on CAD/CAM/CAPP
Abstract：Mould plastic molding process is an important technological equipment and raw materials and equipment "benefit", mould manufacturing amplifiers, final product value, is often die worth several times, a hundredfold. Therefore, the mold industry has become the foundation of the national economy work, called the "mother of industry. Mould manufacturing technology, has become a national product manufacturing technology of the important symbol. The plastic molding process and mould technology not only with the polymer materials synthesis technology improvement and innovation of molding machinery molding equipment, molding process of practice and progress, and along with the computer technology, the numerical simulation technology in the field of plastic forming and development penetration.
This article mainly described the design of injection mould helmet. Contents include the choice of materials and products of material properties of analysis, injection machine selection, gating system, forming zero
A, cooling system and the design of core-pulling mechanism etc. In addition, also including the mold CAD/CAM, and use the advanced software will its processing parts
Delivery to the NC files. The paper emphasizes using modern computer aided design manufacture technology, using CAXA NX8.5 domestic and international famous software etc. both
Ensure the quality of products, but also greatly improve the manufacturing productivity, shorten the cycle of product update.
Through the graduation design, for me in the university learning stage of mould design aspects of knowledge is a good summary and consolidate, the peacetime learning is scattered knowledge achieved systematic application. Also found himself in some aspect of knowledge within a short, do owe the good review and understanding of mechanical manufacturing, processing technology is a systematic and comprehensive understanding, reached the purpose of learning.
Key words ：Helmet， Injection mold， CAD/CAM/CAPP
目录
第1章 绪 论 1
1.1 模具在加工工业中的地位 1
1.2 模具的发展趋势 1
1.3 设计在学习模具制造中的作用 2
第2章 塑件的工艺性分析 3
2.1 塑件的原材料分析 3
2.2 塑件成型分析 3
2.2.1 塑件的结构分析 4
2.2.2 塑件尺寸精度的分析 4
2.2.3 表面质量的分析 4
2.2.4 脱模斜度 5
第3章 注塑设备的选择 6
3.1 塑件的体积重量 6
3.2 塑件的注射工艺参数的确定 6
3.3 注塑机的初步选择 6
3.4 模架的选择 7
3.4.1模架的选则步骤 7
3.4.2 各模板尺寸确定 8
3.4.3 模架尺寸的校核 8
第4章 模具结构形式 9
4.1 分型面的选择 9
4.2 型腔数的确定 9
4.3 确定型腔的排列方式 10
4.4 模具型腔与型芯的结构形式设计 10
4.4.1 凹模型腔及型心的设计 10
4.4.2 型芯采用镶拼式结构，有利于加工和安装 11
4.5 浇注系统的设计 12
4.5.1主流道的设计 12
4.5.2分流道的设计 13
4.5.3 浇口的设计 14
4.5.4冷料穴设计 15
4.5.5 冷却系统的设计与计算 15
4.6 模具工作零件的设计与计算 16
4.6.1 型腔型芯计算 16
4.6.2 型腔侧壁厚度和底板厚度的计算 16
4.7 脱模机构的设计与计算 17
4.7.1 脱模机构的分类及设计原则 17
4.7.2脱模机构的设计原则 18
4.7.3拉料杆的设计 18
4.7.4 脱模力的计算 19
4.7.5 推件板的厚度 20
第5章 注射机与模具各参数的校核 21
5.1 工艺参数的校核 21
5.1.1 注射量的校核（按体积） 21
5.1.2 锁模力的校核 21
5.1.3 最大注射压和的校核 21
5.2 安装参数的校核 22
第6章 模具制造工艺编制 23
6.1 型腔零件图和零件分析 23
6.2 模具型腔作用 24
6.3 毛坯制备形式 24
6.4 制定工艺路线 24
6.4.1 本零件工艺路线如下： 24
6.4.2 工艺参数的计算 25
6.4.3 在CAXA工艺图标2013中操作如下 26
第7章 加工工艺的仿真与数控代码导出 31
7.1 三维零件的建模 31
7.2 进入加工界面 31
7.3 加工体创建 32
7.3.1 坐标的创建 32
7.3.2 加工零件的创建 32
7.3.4 毛坯的创建 33
7.3.5 工件切割边界的创建 33
7.4 刀具的创建 34
7.5 工序的创建 35
7.6 视频的录制 37
7.7 后处理 38
总结 40
致谢 41
参考文献 42

第1章 绪 论
1.1 模具在加工工业中的地位
模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。
对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。
模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。
模具是塑料成型加工的一种重要的工艺装备，同时又是原料和设备的“效益放大器”，模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。因此，模具工业已成为国民经济的基础工业，被称为“工业之母”。模具生产技术的高低，已成为衡量一个国家产品制造技术的重要标志。塑料成型加工及模具技术不仅随着高分子材料合成技术的提高、成型设备成型机械的革新、成型工艺的成熟而进步，而且随着计算机技术、数值模拟技术等在塑料成型加工领域的渗透而发展。
现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展。
1.2 模具的发展趋势
近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。对模具的全面要求是首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。
从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面：
（1） 加深理论研究
在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。
（2） 高效率、自动化
大量采用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。
（3） 大型、超小型及高精度
由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。
（4） 革新模具制造工艺
在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具加工工艺上作了很大的改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。
（5） 标准化
开展标准化工作，不仅大大提高了生产模具的效率，而且改善了质量，降低了成本。
1.3 设计在学习模具制造中的作用
通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求，各种模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，金属材料的选择和热处理，了解模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。
毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用，综合检验大学期间所学的知识。
第2章 塑件的工艺性分析
2.1 塑件的原材料分析
塑件的材料采用聚甲基丙烯酸甲酯，属热塑性塑料，该塑料具有如下的成型特性：
l 无定形料、吸湿性大、不易分解。
l 质脆、表面硬度低。
l 流动性中等，溢边值0.03mm左右，易发生填充不良、缩孔、凹痕、
熔接痕等缺陷。
l 宜取高压注射，在不出现缺陷的条件下宜取高料温、模温，可增加流动性，降低内应力、方向性，改善透明度及强度。
l 模具浇注系统应对料流阻力小，脱模斜度应大，顶出均匀，表面粗糙度应好，注意排气。
l 质透明，要注意防止出现气泡、银丝、熔接痕及滞料分解、混入杂质。
2.2 塑件成型分析

图2-1零件二维图

图2-2零件三维图
2.2.1 塑件的结构分析
该零件的总体形状为圆形，结构比较简单。
2.2.2 塑件尺寸精度的分析
影响尺寸精度的因素较多，如模具制造精度及其使用的磨损程度，塑料收缩率的波动，成型工艺条件的变化，塑件制品的形状、脱模斜度及成型后制品的尺寸变化等等。在一般的生产设计过程中，为了降低模具的加工难度和模具的生产成本，在满足塑件使用要求的条件下，选取较低等级的公差，这样便于加工与生产。
该零件的重要尺寸，如30.9±0.09mm的尺寸精度为3级，次重要尺寸3.75±0.07mm的尺寸精度为4级，其它尺寸均无公差要求，一般可采用8级精度。
由以上的分析可见，该零件的尺寸精度属中等偏上，对应模具相关零件尺寸的加工可保证。从塑件的壁厚上来看，壁厚最大处为4.5mm，最小处为2.25mm，壁厚差为2.25mm，较为均匀。
2.2.3 表面质量的分析
该零件的表面要求无凹坑等缺陷外，表面无其它特别的要求，故比较容易实现。综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可得到保证。
2.2.4 脱模斜度
由于塑件冷却后产生收缩，会紧紧地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使塑件脱出困难，强行取出会导致塑件表面擦伤、拉毛。为了方便脱模，塑件设计时必须考虑与脱模（及轴芯）方向平行的内、外表面，设计足够的脱模斜度。只有塑件高度不大、没有特殊狭窄细小部位时，才可以不设计斜度。最小脱模斜度与塑料性能、收缩率、塑件的几何形状等因素有关。于是本设计脱模斜度为3°。
第3章 注塑设备的选择
　3.1 塑件的体积重量
计算塑件的重量是为了选用注射机及确定模具型腔数。
计算得塑件的体积：V＝9132mm3
计算塑件的质量：公式为W＝Vρ （3-1）
根据设计手册查得聚甲基丙烯酸甲酯的密度为ρ＝1.18kg/dm3，故塑件的重量为：
W＝Vρ
＝9132×1.18×10-3
＝10.776g
　3.2 塑件的注射工艺参数的确定
　　　根据情况，聚甲基丙烯酸甲酯的成型工艺参数可作如下选择，在试模时可根据实际情况作适当的调整。
　　　　注射温度：包括料筒温度和喷嘴温度。
　　　　料筒温度：后段温度t1选用180℃
　　　　　　　　　中段温度t2选用200℃　
　　　　　　　　　前段温度t3选用220℃
　　　　喷嘴温度：选用220℃
　　　　注射压力：选用100MP
　　　　注射时间：选用20s
　　　　保压时间：选用2s
　　　　保压： 80MP
　　　　冷却时间：选用28s
　　　　总周期： 50s
3.3 注塑机的初步选择
根据注射所需的压力和塑件的重量以及其它情况，可初步选用的注射机为：XS-ZY-125型注射机，该注射机的各参数如下表所示：

表3-1 注塑机参数
理论注射量/cm3
192
注射行程
160
螺杆直径/mm
42
最大模具厚度/mm
300
注射压力/Mp
150
最小模具厚度/mm
200
锁模力/KN
900
注射方式
螺杆式
拉杆内间距/mm
295×185
注射时间
1.8s

3.4 模架的选择
模架也称模体，是注塑模的骨架，模具装配在模架上，通过模架把模具的各个模块有机的结合在一起。本次模架的选取是根据NX8.5调取标准模架。
3.4.1模架的选则步骤
1）.确定模架的组合形式，根据型腔尺寸，型腔布置及浇注系统的设置来确定模架的总体结构。
2).确定型腔壁厚及模板厚度。
3).计算型腔模板周界，型腔模板周界尺寸和厚度是选择模架的标准。
4).确定模板厚度，根据型腔深度选择。
5）.选择模架尺寸，根据确定下来的模板周界尺寸及标准模架。
6）.验证所选模架 。
根据模具型腔的布局、顶杆、导柱、导套的布置等，参照UG8.5注塑模向导中模架装配软件，可确定选用 W x L=350mm x 400mm，模架结构选择 SA 型。模架基本结构如图 3-1所示。

图 3-1 模架基本结构
3.4.2 各模板尺寸确定
A板尺寸，A 板是定模型腔固定板，塑件高度是20mm，考虑到模板上要开冷水道，还需保留足够的距离，所以A板厚度选择35mm，保证模板足够的强度。
B板尺寸，B板是动模型腔固定板，考虑型芯高度和模板寿命选择厚取25mm，以保证模板足够的强度。
U板尺寸，U 板是定模D垫板，高度是35mm，是为了保证模具厚度大于注塑机床的最小模具厚度。
C板尺寸，C板是为了给推出机构空间的支撑板，也是为了增加模具的总高度，高度是70mm。
T板尺寸，T 板是定模固定板，高度是25mm。
L板尺寸，L板是动模固定板，高度为25mm。
S板尺寸，S板是推件板，尺寸为15mm。
经分析，模架的尺寸确定为：模板面为250mm×300mm，模架的结构形式为SB型标准模架，其外型尺寸为250mm×300mm×30mm。
3.4.3 模架尺寸的校核
根据注射机来校核模具设计的尺寸：
1．模具的装配高度尺寸230mm, 200mm<230mm <300mm（模具的最小厚度和最大厚度），校核合格。
2．模具的开模行程经UG8.5分析为300<330mm，校核合格。
3．模具平面尺寸250mm×300mm<330mm×440mm，校核合格。

第4章 模具结构形式
4.1 分型面的选择
分型面选择原则：
1．选在制品最大外形尺寸之处。因为制品一般都是在最大投影面积之处分模，否则，很难脱模。同时，应尽可能使制品留在动模一侧，有利于取出塑件。
2．避免影响塑件外观。尤其是对表面要求较高的塑件。
3．便于浇口进料，利于成型，易于排气。
4．利于型腔加工，从而使制品精度易于保证。
5．有助于侧抽芯或便于侧抽芯；利于型腔或型芯结构的装卸和保证其强。
6．利于嵌件的安装以及活动镶件和弹性活动螺纹的安装。
7．有利于简化模具结构。

图4-1分型面示意图
该塑件为旋纽，表面质量无特殊要求，端部因与人手指接触因此形成自然圆角，此零件可采用图4-1所示的分型面比较合适。
4.2 型腔数的确定
　　　　型腔数的确定有多种方法，本题采用注射机的注射量来确定它的数目。其公式如下（3-1）：
n2=(G-C)/V （4-1）
式中：G——注射机的公称注射量/cm3
V——单个制品的体积/cm3
　　　　C——浇道和浇口的总体积/cm3
　　生产中每次实际注射量应为公称注射量G的（0.75－0.45）倍，现取0.7G进行计算。每件制品所需浇注系统的体积为制品体积的（0.2－1）倍，现取C＝0.6V进行计算。
　　　　n2=0.7G/1.6V =0.7×192/(1.6×9132×10-3)=8.1011
　　由以上的计算可知，可采用一模八腔的模具结构。
　4.3 确定型腔的排列方式
本塑件在注射时采用一模八件，即模具需要八个型腔。综合考虑浇注系统、模具结构的复杂程度等因素，拟采用下图所示的型腔排列方式。

图4-2 型腔排列方式
4.4 模具型腔与型芯的结构形式设计
4.4.1 凹模型腔及型心的设计
凹模的结构采用整体式，这样有利于后续加工。（如图4-3所示）

图4-3 型腔排列方式
4.4.2 型芯采用镶拼式结构，有利于加工和安装。（如图4-4所示）

图4-4 型芯三维结构示意图

图4-5 型芯二维结构示意图
4.5 浇注系统的设计
　4.5.1主流道的设计
根据设计手册查得SZ－60/40型注射机喷嘴有关尺寸如下：
　　　　喷嘴前端孔径：d0=φ3.5mm
喷嘴前端球面半径：R0＝15mm
　　为了使凝料能顺利拔出，主流道的小端直径D应稍大于注射喷嘴直径d。　
D＝d+(0.5－1)mm=φ3.5+1＝φ4.5mm （4-2）
主流道的半锥角α通常为1°－2°过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气，过小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大，此处的锥角选用2°。经换算得主流道大端直径D＝φ8.5mm,为使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径ｒ＝5mm的圆弧过渡。主流道的长度L一般控制在60mm之内，可取L＝55mm。

图4-6 主流道示意图
4.5.2分流道的设计
分流道在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熔体温度的降低，同时还要考虑减小流道的容积。圆形和正方形流道的效率最高，当分型面为平面时一般采用圆形的截面流道，但考虑到加工的方便性，可采用半圆形的流道。
一般分流道直径在3－10mm范围内，分流道的截面尺寸可根据制品所用的塑料品种、重量和壁厚，以及分流道的长度由《中国模具设计大典》第2卷中图9.2－12所示的经验曲线来选定，经查取D'=5.0mm较为合适，分流道长度取L＝20mm从图9.2－14中查得修正系数fL=1.02，则分流道直径经修正后为D＝D'fL=5.0×1.02=5.1，取D＝5mm。

图4-7 分流道设计示意图

4.5.3 浇口的设计
根据浇口的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为合适。
侧浇口一般开设在模具的分型面上，从制品的边缘进料，故也称之为边缘浇口。侧浇口的截面形状为矩形，其优点是截面形状简单，易于加工，便于试模后修正。缺点是在制品的外表面留有浇口痕迹，因为该制件无表面质量的特殊要求，又是中小型制品的一模两腔结构，所以可以采用侧浇口。
在侧浇口的三个尺寸中，以浇口的深度h最为重要。它控制着浇口内熔体的凝固时间和型腔内熔体的补缩程度。浇口宽度W的大小对熔体的体积流量的直接的影响，浇口长度L在结构强度允许的条件下以短为好，一般选L＝0.5－0.75mm。
　　　确定浇口深度和宽度的经验公式如下：
　　　　 　h=nt （4-3）
　　　　 　W=nA1/2/30 （4-4）
　　　式中：h——侧浇口深度（mm）中小型制品常用h=0.5－2mm，约为制品最大壁厚的1/3－2/3,　　取1.5mm
　　　　　　t——制品的壁厚（mm） 3.38mm
　　　　　　n——塑料材料的系数　　查表得　0.8
　　　　　　W——浇口的宽度（mm）
　　　　　A——型腔的表面积（mm2） 计算得2940mm2
将以上各数据代入公式得：h=1.5mm，W=1.5mm, L取0.5mm。计算后所得的侧浇口截面尺寸可用r=6q/(Wh2)≥104s-1作为初步校验。
　　制品的体积V＝9.132cm3，设定充模时间为1s，于是：
q=9.132/1=9132mm3/s
r=6q/Wh2=(6×9132)/(1.5×1.52)=1.6×104＞104s-1
　　所以符合要求，如图（3-7）所示。

图4-8 浇口示意图
4.5.4冷料穴设计

图4-9 冷料穴示意图
4.5.5 冷却系统的设计与计算
　　　　冷却系统设计的有关公式：
　　　　　　 qV=WQ1/ρc1(θ1-θ2) （4-5）
式中：qV——冷却水的体积流量(m3/min)
　　　　　　　W——单位时间内注入模具中的塑料重量(kg/min)
　　　　　　　Q1——单位重量的塑料制品在凝固时所放出的热量(kJ/kg)
　　　　　　　ρ——冷却水的密度(kg/m3)　　　　 0.98×103
　　　　　　　c1——冷却水的比热容[kJ/(kg.℃)]　　　4.187
　　　　　　　θ1——冷却水的出口温度(℃)　　　　 25
　　　　　　　θ2——冷却水的入口温度(℃)　　　　 20
Q1可表示为：Q1=[c2(θ3-θ4)+u]
式中：c2——塑料的比热容[kJ/(kg.℃)] 1.465
Q3——塑料熔体的初始温度(℃) 200
θ4——塑料制品在推出时的温度(℃) 60
u——结晶型塑料的熔化质量焓(kJ/kg)
Q1=[c2(θ3-θ4)+u]=1.465(200-60)=205.1kJ/kg
将以上各数代入公式（4-5）式得：
qV=(0.013×205.1)/[0.98×103×4.187(25-20)]m3/min
=0.13×10-3m3/min
上述计算的设定条件是：模具的平均工作温度为40℃，用常温20℃的水作为模具的冷却介质，其出口温度为25℃，产量为0.013kg/min。
由体积流量查表可知所需的冷却水管的直径非常小，体积流量也很小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式即可。但为满足模具在不同温度条件下的使用，可在适当的位置布置直径d为10mm的管道来调节温度。
4.6 模具工作零件的设计与计算
本设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算，已给出这PMMA的成型收缩率为0.005，模具的制造公差取z=Δ/3。
4.6.1 型腔型芯计算
表4-1 型腔型芯工作尺寸的计算
类别

塑件尺寸
计算公式
模具尺寸
型
腔
计
算

型腔板
φ35.250-1.0

Lm=(Ls+Ls.Scp%-3/4Δ)0+δz
φ34.6800.33
R7.5±0.64
R7.0600.21
19.20±0.44
Hm=(Hs+Hs.Scp%-2/3Δ)0+δz
18.7100.15
推件板
φ30.9±0.09
Lm=(Ls+Ls.Scp%-3/4Δ)0+δz
φ30.8800.06
型
芯
计
算

型芯
φ26.2500.96

Lm=(Ls+Ls.Scp%+3/4Δ)0-δz
27.100-0.32
R2.25±0.24
R2.620-0.16
17.25±0.48
Hm=(Hs+Hs.Scp%+2/3Δ)0-δz
17.980-0.32

　4.6.2 型腔侧壁厚度和底板厚度的计算
　　1．型腔侧壁厚度的计算
　　　根据圆形整体式型腔的侧壁厚度计算公式：
　　　 　S≥0.90[Pr4/E(δ)]1/3　 　　（4-6）
式中：S——侧壁厚度(mm)
　　　　　　P——型腔压力(Mpa) 40
　　　　　　r——型腔半径(mm) 17.625
　　　　　　E——模具材料的弹性模量(MPa) 2.1×105
　　　　　　[δ]——刚度条件，即允许变形量(mm) 0.05
　　将以上各数代入公式（4-6）得：
S≥1.15[(40×19.84)/(2.1×105×0.05)]1/3 =9.62mm
2．底板厚度的计算公式如下：
　　　　　　 　hs≥0.56(Ph4/E[δ])1/3 （4-7）
　　　　将各参数代入式中得：hs≥4.68mm
　　　　型腔的厚度h腔hc+h=4.68+19.8=24.48mm
　　　　　　S可取10mms腔取32mm
　　　　根据计算，型腔侧壁厚度应大于9.62mm，而型腔的直径为35－25mm。根据浇注系统的条件及制件的大小，初选标准模架，依据《塑料注射模中小型模架及技术条件》(GB/T12556-90)，根据模板的参数确定导柱、导套、垫块等的有关尺寸。
4.7 脱模机构的设计与计算
　在注射成型的每一循环中，都必须使塑件从模具凹模中或型芯上脱出，模具中这种脱出塑件的结构称为脱模机构（或称推出结构、顶出结构）。脱模机构的作用包括塑件等的脱出、取出两个动作，即首先就塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离，称为脱出，然后把其脱出物从模具内取出。
4.7.1 脱模机构的分类及设计原则
脱模机构的分类
1．按驱动方式分
u 手动脱模：它是在开模后，用人工操作推出机构取出塑件。
u 机动脱模：它的利用注射机的开模动作使塑件脱离型腔。开模时塑件先随动模一起移动，达到一定的位置，脱模机构被注射机上固定不动的推杆顶住而不能随动模继续移动，而使塑件脱离模腔，在实际生产中大多都是利用这种脱模方式脱模的，本设计也是采用此设计脱模。
u 液压脱模：注射机上设置有专用的液压顶出装置，当开模到一定的距离后，通过液压岗活塞驱动而实现脱模动作。
u 气动脱模：利用压缩空气，通过型腔里微小的顶出气孔或受气阀将塑件吹出。
2．按脱模机构的动作分类
u 一次推出机构：这是最常用的脱模方式，塑件只经过推出机构的一次动作，就可以脱模，故又称简单脱模机构。
u 二次推出机构：塑件经过两次不同的动作才能脱模。
u 延迟动作推出机构：在某些情况下，当塑件被推出后，还需要延迟动作在推出浇注系统凝料，尤其用于潜伏式浇注系统的注射模。
3．模具中的推出零件分类
u 推杆式推出：应用广泛，常用圆形截面推杆。
u 推管式脱模：适用于薄壁圆筒形塑件。
u 脱模板式：运用于薄壁容器，壳体以及不允许存在推出痕迹的塑件。
u 推块式脱模：适用于齿轮类或一些带有凸缘的制品，可防止塑件变形。
u 斜削脱模：适用于有倒钩类的塑件。
4.7.2脱模机构的设计原则
1．设计脱模机构时应注意以下原则：
u 结构可靠：机械的运动准确、可靠、灵活，并有足够的强度和刚度。
u 保证塑件不变形不损坏。
u 保证塑件外观良好。
u 尽量使塑件留在动模一侧，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。
2．脱模机构的设计
根据脱模机构的设计原则，结合本设计中塑件的结构特点及其他成型零件的形状，本设计采用推杆式推出脱模机构及用4根复位弹簧进行复位。
4.7.3拉料杆的设计
对于依靠推件板脱模的模具采用Z字形拉料杆，当前锋冷料进入冷料穴后紧包在拉料杆上，开模时，便可将凝料从主流道中拉出。拉料杆固定在推板和推板固定板中间，随脱模机构移动。其结构如图4-10所示：

图4-10 拉料杆示意图
4.7.4 脱模力的计算
此模具采用推件板脱模，因该制件的，属厚壁制品，厚壁制品脱模力受到材料向壁厚中性层冷却收缩的影响，可用弹性力学的有关厚壁圆筒的理论进行分析计算，公式如下：
　　　　　　 Qc=[1.25kfcaE(Tf-Tj)Ac]/{[(dk+2t)2+dk2]/[(dk+2t)2-dk2]} （4-8）
式中，对于圆筒制品中：
　　　　　　　k——脱模斜度系数
k=(fcCosβ-Sinβ)/fc(1+fcSinβCosβ)=0.92
　　　　　　　fc——脱模系数，即在脱模温度下制品与型芯表面之间的静摩擦系数，它受高分子熔体经高压在钢表面固化中粘附的影响。 0.50
　　　　　　　α——塑料的线膨胀系数（1/℃） 查表得：6×10-5
　　　　　　　μ——塑料的泊松比　　　　　　　　　　　　　　　0.40
　　　　　　　E——在脱模温度下塑料的抗拉弹性模量（MPa） 3.16×103
　　　　　　　Tf——软化温度(℃) 100
　　　　　　　Tσ——脱模顶出时制品的温度（℃） 60
　　　　　　　Ac——制品包紧在型芯上的有效面积（mm2） 1422.55
　　　　　　　t——制品的厚度（mm） 3.38
　　　　将以上各数据代入公式（3-8）得：Qc=1372.45N

　4.7.5 推件板的厚度　
筒形或圆形制品采用推件板脱模，推件板的受力状态可简化为圆环形平板周界受集中载荷的力学模型，最大挠度产生在板的中心。按刚度条件和强度条件的计算公式如下，取大者为依据。
　　　　按刚度条件：h=(C2QeR2/Eδp)1/3　　　　 （4-9）
　　　　按强度条件：h=(K2Qe/σp)1/2　　　　　 （