毕业论文---左下踏板护罩的注塑工艺及模具设计.doc

湖北汽车工业学院成教院毕业设计论文摘 要本文介绍了左下踏板护罩的工艺结构特点，经过可行性分析后确定了合理的工艺方案。重点阐述了其注塑模的设计,内容包括注射机的选用、浇注系统、成型零件、冷却系统、模具结构的设计等。关键词：注塑模设计，工艺方案，左下踏板护罩abstractin this paper, the structural characteristic of the shield of the left bottom footboard was introduced, and the reasonable technical project was gotten after the feasible analysis. the design of injection mould , including the selection of injection machine, the design of gating system、 shaping part, cooling system、 the structure of injection mould and so on was mainly narrated .key words: the design of injection mould， technical project，the shield of the left bottom footboard 湖北汽车工业学院成教院毕业设计论文目 录第1章 概 论11.1课题背景及意义11.2国内外塑料成型技术现状及发展趋势11.2.1我国塑料模具的发展11.2.2注射成型技术应用及发展趋势31.2.3注塑成型设备的发展41.3注塑模设计的有关介绍51.3.1注塑模的结构组成及分类51.3.2注塑模的设计程序6第2章工艺及模具结构方案的确定72.1材料分析72.1.1材料简介72.1.2工艺参数82.1.3 材料的主要用途82.2 塑件结构分析92.3尺寸精度分析92.4注射机的选择92.5分型面的选择102.6浇注系统的确定112.6.1浇注系统的设计原则112.6.2浇注系统的设计122.7模具结构初定122.8模架的选择13第3章模具零件的设计及计算133.1成型零件工作尺寸的计算133.2模具型腔侧壁和底板厚度的校核153.2.1型腔侧壁厚度的校核153.2.2底板厚度的校核：163.3成型零件的结构设计163.3.1定模的设计163.3.2动模的设计173.4 合模导向机构的设计173.4.1导柱183.4.2导套183.5推出机构的设计193.5.1脱模力的计算193.5.2推杆推出机构203.5.3推杆的受力计算203.5.3.2推杆的强度校核213.6 模具温度调节系统的设计213.6.1加热装置的确定213.6.2模具冷却系统的设计22第四章模具总体结构234.1注射机参数的校核234.1.1最大注射量的校核234.1.2锁模力的校核：234.1.3注射压力的校核244.1.4模具厚度的校核244.1.5开模行程的校核244.2模具结构图25结 束 语27致 谢28参 考 文 献29第1章 概 论1.1课题背景及意义本课题来源于东风汽车公司，课题名称为左下踏板护罩（如图1.1所示）的注塑工艺及模具设计，属于工程设计（技术）类课题。本课题来源于生产实际，工作量适中，难度一般，通过对本课题的分析及设计，能掌握注射成型的工艺特点及正确分析成型工艺对模具的要求；能利用三维软件（ug，pro/e等）独立完成模具设计、装配、和检测，从而进一步提高识图绘图能力；能掌握注塑模具的结构特点及其工作原理、设计计算方法，从而奠定了注塑模设计的基础；同时对本模具的设计，可以巩固大学以来学习的专业知识，提高将其运用于实践的能力。虽然塑料制件的质量与许多因素有关，但合格的塑料制件首先取决于模具设计的质量，其次取决于合理的成型工艺，因此进行模具设计的研究具有非常重要的意义,此外通过设计可以指导生产，为将来的工作奠定基础。图1.1左下踏板护罩1.2国内外塑料成型技术现状及发展趋势1.2.1我国塑料模具的发展塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的,在我国,起步较晚,但发展很快,特别是最近几年,无论在质量、技术和制造能力上都有很大发展,取得了很大成绩。这可以从下列几个方面来看1：（1）cad/ cam/ cae 技术的应用 现在cad/ cam/ cae 技术在塑料模的设计制造上应用已越来越普遍,特别是cad/ cam 技术的应用较为普遍,取得了很大成绩。目前,使用计算机进行产品零件造型分析、模具主要结构及零件的设计、数控机床加工的编程等已成为精密、大型塑料模具设计生产的主要手段。一些塑料模主要生产企业利用计算机辅助分析(cae) 技术对塑料注塑过程进行流动分析、冷却分析、应力分析等,合理选择浇口位置、尺寸、注塑工艺参数及冷却系统的布置等,使模具设计方案进一步优化,也缩短了模具设计和制造周期。（2）注射成型技术不断发展 如:气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟：目前,不少企业已能在电视机外壳、洗衣机外壳、汽车饰件以及一些厚壁塑料件的模具上成功地运用气辅技术,一些厂家还使用cmold气辅软件,取得了良好效果；热流道技术的应用更加广泛：近年来,热流道技术发展很快,热流道模具比例不断提高。虽然在全国范围来说,热流道模具比例仍旧不高,但也有些模具企业,热流道模具已占其模具生产总量的1/3 左右。现在,一般内热式、外热式元件以及分流板多点热喷嘴的结构应用已比较普遍,具有先进水平的针阀式喷嘴和通断控制式喷嘴国内也能自行设计制造。（3）精密、复杂、大型模具的制造水平有了很大提高 目前,国内生产的小模数塑料齿轮等精密塑料模具已达到国外同类产品水平。在齿轮模具设计中采用最新的齿轮设计软件,纠正了由于成型压缩造成的齿形误差,达到了标准渐开线造型要求。显示管隔离器注塑模、多注射头塑封模、高效多色注射塑料模、纯平彩电塑壳注塑模、洗衣机滚筒注塑模、塑料管路三通接头注塑模、汽车灯及汽车饰件注塑模、冰箱吸塑发泡模等一大批精密、复杂、大型模具的设计制造水平也已达到或接近国际水平。使塑件尺寸精度达到67级的塑料模具国内已可生产,其分型面接触间隙为0.02mm ,模板的弹性变形0.05mm ,型面的表面粗糙度为ra = 0.05mm0.025mm 。使用cad 三维设计、计算机模拟注塑成形、有些模具零件达到互换、抽芯脱模机构设计新颖等,对精密、复杂模具的制造水平提高起到了很大作用。20 吨以上的大型塑料模具的设计制造也已达到相当高的水平。34 英寸彩电塑壳和48 英寸背投电视机壳模具,615kg 洗衣机塑料模具、汽车保险杠和仪表盘的注塑模等大型模具,国内都已可生产。（4）模具寿命不断提高 通过采用优质模具钢、对模具工作零件进行相应的热处理、采用高质量模架再镶入淬火工具钢件等结构,近年来模具寿命不断提高,不少模具的寿命已能达到100万次以上。（5）模具生产效率不断提高 挤出速度达215m/min 以上的高速塑料异型材挤出模国内已能商品化供应。双腔共挤、多腔注塑(塑封膜已达600腔)、采用热流道技术等使模具生产效率不断提高。不少企业在自动脱模(脱流道) 方面精心设计,更加重视冷却系统的设计,使模具的生产效率大幅度提高,有的甚至能使注塑生产效率提高几倍。1.2.2注射成型技术应用及发展趋势随着塑料、橡胶、玻璃钢等非金属材料在工业产品中的广泛应用,模具工业在国民经济中的比重也越来越大.在机械、电子大行业中,有一半以上的产品采用模具制造的方法很多, 其成型的方法也很多，有注射成型、压缩成型、压注成型、挤出成型、气动与液压成型等，但最主要的成型方法仍为注射成型，其制品占全部塑料制品的60%-70%。到目前为止，除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可采用此方法成型。其中注塑成型模具具有制成品精度高、生产效率高和可以生产几何形状非常复杂的产品等特点，在整个塑料制品行业中具有非常重要的地位。模具作为成型必须的工艺装备,其设计周期、生产效率和质量直接影响产品的进度、成本和效率。过去模具设计工作主要依靠设计人员的经验，模具的加工制造又在很大程度上依赖于生产者的操作技能，因此存在模具设计水平低、加工质量差、生产周期长、使用寿命短等缺陷，随着计算机硬件和软件技术的迅速发展，cad/cam技术的发展和应用越来越普遍，出现了许多可用于注塑模具设计和制造的软件，pro/e、ug、catia作为参数化cad/cam软件的代表，实现产品从概念设计到制造全过程的设计制造一体化。20世纪90年代出现的注射cae技术是建立在严格实验和数字模型基础上得到数值模拟分析技术，它可以对设计模具的性能和安全性进行分析。在设计方案构思阶段，预测出塑料在型腔内的流动情况，及早发现问题，进而提出解决方案。统计数据表明，它能使设计时间缩短50%，成本下降10%，塑料节省7%2 345。在传统注射成型技术基础上创新或揉和其他先进技术，利用“杂交优势”出新，仍是注射成型技术发展的主流。新技术使制品用料更省、性能更高。“水辅助注射成型”、“薄壁注射成型”、“金属粉末注射成型”等这些尚有些陌生的术语,已在企业中得到应用。新型成型加工技术的发展仍在继续,其近期发展趋势是6：（1）由单一技术向组合技术发展,如注射-拉深-吹塑成型技术和挤出-模压-热成型技术等；（2）由常规条件下的成型技术向特殊条件下的成型技术发展,如超高压和高真空条件下的塑料成型加工技术；（3）由基本不改变原有性能的保质成型加工向赋予塑料型新性能的变质性成型加工技术发展,如发泡成型、借助电子束与化学交联机使热塑性塑料在成型过程中进行交联反应的交联挤出等；（4）为提高加工精度、缩短制造周期,在模具加工技术方面更广泛的用仿真加工、数控加工等；（5）广泛应用模具新材料。模具材料的选用直接影响到模具的加工成本、使用寿命以及塑料制品的成型质量等,因此国内外已开发出许多具有良好使用性能、加工性能、热处理变形小的新型塑料模具钢,如:预硬钢、新型淬火回火钢、马氏体时效钢、析出硬化钢和耐腐蚀钢，经过试用，均取得了较好的技术和经济效果；（6）cae技术将在注塑领域发挥越来越重要的作用,其本身也将随注塑技术的发展要求而更加完善、实用、方便。1.2.3注塑成型设备的发展注塑机是注塑成型的主设备，主要由注射装置、锁模装置、液压传动及电器控制系统、机架等组成，如图1.2所示：图1.2注射机的组成1锁模油缸2锁模机构3移动模板4顶出杆5固定模板6控制台7料筒及加热器8料斗9定量供料装置10注射油缸注塑机的技术参数和性能与塑料性质和注塑成型工艺有着密切的关系。注塑成型设备的进一步完善和发展必将推动注塑成型技术的进步，为注塑制品的开发和应用创造条件。 随着塑料和成型工艺的发展，注塑机无论从产量还是品种上都有很大增长。从世界塑料机械主要生产国美、德、日、意来看，注塑机产量在逐年增长，并在整个塑料机械中占有很大比重。 新型工艺和塑料的发展和应用对注塑成型机械和设备提出更高的要求，使之向品种多、规格全、高效、高速、高精度、低能耗和低噪音方向发展，大型注塑机又重新崛起。从注塑机生产的几个发达国家来看，70年代中期生产锁模力在600吨以上的占注塑机的4%，千吨以上的占2%。但到70年代末期，由于工程塑料发展特别是结构泡沫塑料等在汽车、机械、大型家用电器、，建筑、宇航、船舶等工业部门的广泛发展和应用，使注塑机又转向大型化。美国、德国、日本、法国、意大利等都具有生产大型注塑机的能力。 在大型注塑的技术发展方面，合模系统采用全液压式或液压一机械式，即曲轴连杆型式，两者在市场上均有竞争能力。但不论哪种形式的注塑机，其发展方向都必须向低能耗、低噪音、锁模力容易控制、运行平稳、安全可靠和便于维修方向发展。 近年来，中小型注塑机的技术发展非常迅速，就工艺参数而言，塑化能力、注射压力等都有很大提高。有的发展成超高系列，其注射压力已达451mpa（4600kgf/cm），在这种设备上模腔压力可到98mpa(1000kgf/cm)，使注塑制品废品率几乎为零，可注塑0.10.2mm厚的薄件制品。 90年代的注塑机正向节能、精密成型、超精密成型、低噪音和高级自动化方向发展。所谓节能是指注塑机要节省泵的动力，节约电力。精密成型是指生产制品尺寸精度的范围在0.010.001mm，超精密成型是在0.0010.0001mm，低噪音是指注机能在平稳无撞击和无振动下工作，按确定论文集在距离机器1m左右的地方挥发油的噪音应低于70分贝。高级自动化是指注塑机能远距离操作或无人操作，保证制品的精度、注塑工艺条件的稳定比和再现性。另外，微处理机在注塑机上是注塑机自动控制方面最重要的发展。注射成型工艺对各种塑料的加工具有良好的适应性，生产能力较高，并易于实现自动化。在塑料工业迅速发展的今天，注塑机不论在数量上或品种上都占有重要地位，其生产总数占整个塑料成型设备的20%30%，从而成为目前塑料机械中增长最快，生产数量最多的机种之一。1.3注塑模设计的有关介绍1.3.1注塑模的结构组成及分类注塑模的结构是根据选用的注塑机种类、规格和塑件本身的形状特点所决定的。注塑机的规格和种类很多，而塑件的形状结构根据使用要求不同更是千变万化，从而导致注塑模的结构形式也是十分繁多。经过归纳分析后发现，不管模具结构如何变化，每副模具都有以下几部分组成，而且它们在不同模具中所起的作用是相同的。从模具的使用和注塑机上的安装来看，每一副模具都可分为定模部分和动模部分。成型时动模和定模闭合构成型腔和浇注系统，开模时动模和定模分离取出塑件。从模具上各个部件所起的作用来看，一般注塑模具可以有成型零部件、合模导向机构、浇注系统、脱模机构、侧向分型与抽芯机构、加热冷却系统、排气系统和支承零部件组成。注塑模的分类方法很多，按照不同划分，标准通常如下表1.1表1.1不同分类方法下的模具名称分类方法模具品种和名称 按模具的安装方向1.卧式模具2.立式模具3.角式模具按模具的操作方式1.移动式模具2.固定式模具3.半固定式模具按模具型腔数目情况1.单腔模2.多腔模按模具分型面特征1.水平分型的模具2.带有垂直分型的模具按模具总体结构1.单分型面模具（或两板式模具）2.双分型面模具（用点浇口进料的模具常称三板式模具）3.斜销侧向分型抽芯结构模具4. 带活动成型零部件的注塑模5.二极推出机构模具6.定模设推出机构模具7.自动卸螺纹注塑模按浇注系统的形式1.普通浇注系统模具2.无流道模具按成型塑料的性质1.热塑性塑料注塑模2.热固性塑料注塑模1.3.2注塑模的设计程序1.3.2.1设计前应明确的事项（1）制品图纸，或样品实物，明确制品的使用性能和各项技术要求；（2）制品的生产要求，如生产数量、交货时间；（3）对模具成型有无设备要求，如限定注射机的规格型号；（4）模具制造费用的限制。1.3.2.2模具结构设计步骤（1）确定分型面；（2）确定型腔数目；（3）初步确定使用注射机的型号；（4）布置型腔和浇注系统；（5）设计型腔和型芯的结构；（6）设计排气结构；（7）设计脱模机构；（8）设计冷却系统；（9）设计合模机构和其它机构零件，完成模具装配草图的绘制； （10）最终确定成型设备的规格型号；（11）模具装配图表达方法；（12）绘制模具的零件；（13）审核设计。1.3.2.3拟制制品注射成型工艺卡（1）填写成型塑料的情况；（2）绘制制品成型工艺简图；（3）注明使用设备的情况；（4）拟订制品注射成型工艺参数；（5）编制制品成型工艺过程。第2章工艺及模具结构方案的确定2.1材料分析2.1.1材料简介塑件的材料是gpp6，利用了聚合物合金化、无机刚性粒子增韧增强聚合物以及弹性体增韧聚合物的基本原理，采用多元复合材料体系，即以聚丙烯（pp）为原料，在其中加入了30%的玻纤，经过双螺杆挤出造粒等重要工序制备。该材料解决了pp材料低温脆性大、收缩率高、刚性不足、表面难于喷涂和难以阻燃等一系列技术难题，用于替代abs或hips，已通过技术鉴定并申报国家发明专利（申请号03119614.4）。其耐热性好，软化点高，可在135以下长期使用。产品特点7如下：（1）性价比高，采用本产品（gpp）替代abs、hips可以大幅度降低用户的材料成本，经济效益十分显著。 （2） 本产品具有较低的密度，与同类改性聚丙烯相比，对制品的增重不大。 （3） 本产品可通过用户要求的颜色，无需在制品生产中再加入色母料，可以提高生产效率并降低成本。 （4） 本产品属于缓燃级材料，阻燃等级达到ul94hb级，燃烧过程中不产生对人体有害的烟尘，属环保型材料。 （5） 本产品具有优良的注塑和挤出成型工艺性，可用现有hips或abs模具、注塑或挤出工艺进行制品生产。如果对原有模具进行修整或者重新开模，其效果将更为优良。2.1.2工艺参数表2.1 gpp的性能参数性能项目测试方法测试数据数据单位基本性能密度gb/t 10331.12g/cm3塑模收缩率0.3-0.5%机械性能拉深强度gb 104090mpa断裂伸长率gb 10402%弯曲强度gb 9341120mpa悬臂梁缺口冲击强度(缺口gb 184313kj/m2电气性能体积电阻率gb 10441016.cm热性能热变形温度gb 16341502.1.3 材料的主要用途gpp的原料是聚丙烯，在汽车塑料件所用塑料材料中，聚丙烯是用量最大、发展最快的塑料品种，其原因不仅是由于聚丙烯材料本身具有密度小、成本低、产量大、性价比高、化学稳定性好、易于加工成型和可回收利用等突出特点，而且还因为该种材料可通过共聚、共混、填充增强等方法得到改性，因而可适合不同的汽车零件的使用性能要求，其中加入玻纤就是其中方法之一。 目前可用于汽车零部件的聚丙烯材料已有多个牌号的品种，可分别作为汽车保险杠、仪表板、方向盘、车门护板、发动机冷却风扇以及车身暖风组件等多种零部件的材料。尽管如此，为了提供高性能品种以满足高品质汽车在美观、舒适、安全、防腐以及轻量化方面提出的更高要求，人们仍然在不断地进行着聚丙烯材料的改性和应用方面的研究。2.2 塑件结构分析 塑件的结构图如图2.1所示：bca图2.1塑件结构图塑件为两面开口、四面封闭的薄壳体零件, 塑件壁厚为4mm, 壁厚均匀，塑件的各面及内部连接处均采用圆弧过渡，其中最小圆弧半径为2mm,而且有一定的形状斜度，这些因素都有利于注射成形。塑件有一个大约2351364mm（如图中c）的大孔、三个10（如图中a）的孔开孔方向不一致，因此要考虑抽芯，但向外抽塑件有倒扣会发生干涉，又塑件上10的孔与内部21（如图中b）的凸台距离为15mm,因此向内抽芯难度大。所以怎样成型塑件上的孔是此模具设计的难点8。2.3尺寸精度分析注塑件按要求取5级精度。由以上分析可见,该零件的尺寸精度为一般精度,对应的模具相关的零件可以用it9级加工保证9。2.4注射机的选择 利用ug绘图软件绘出塑件立体图利用软件的分析功能测塑件的体积v=889280.0766mm3由以上可取v889.3cm3，浇注系统的体积取塑件体积的20% ，v浇889.320%177.8cm3，v塑vv浇889.3+177.81067.1 cm3 ，v塑为成型塑件与浇注系统的体积之和，=1.091.15g/cm3 =1.12g/ cm3 m=1.121067.1=1195.2g，v塑0.8 v注,v注1067.1 cm380%=1333.9 cm3，查手册初选注射机为szy-2000，其参数如下表2.2表2.2 szy-2000注射机的主要参数主要参数数据最大理论注射量2000cm3注射压力9000n/cm2锁模力6000kn最大模具厚度800mm最小模具厚度500mm喷嘴圆弧半径18mm喷嘴孔径10mm2.5分型面的选择在注塑模中,用于取出塑件或浇注系统凝料的面,通称为分型面。制品成型的分型面选择不仅影响制品的脱模及外观，还影响成型零件的加工工艺性。分型面的选择一般遵循如下原则10:（1） 应选择塑件外形最大轮廓处；（2） 确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模；（3） 保证塑件的精度要求；（4） 满足塑件的外观质量要求；（5） 便于模具加工制造；（6） 对成型面积的影响；（7） 注意排气效果；（8） 保证抽芯机构安置容易以及抽芯能够顺利完成。该塑料件为一不对称的图形，基于以上原则，分型面可选在塑件截面积最大处，如下图所示： 图2.2 分型面的选择2.6浇注系统的确定2.6.1浇注系统的设计原则 浇注系统是塑料熔体从注塑机喷嘴出来后，到达模腔之前在模具中流经的通道。浇注系统分为普通浇注系统和无流道浇注系统，作用是将熔体平稳地引入型腔，使之充满型腔内各个角落，在熔体填充和凝固过程中，能充分地将压力传递到型腔的各个部位，获得组织致密、外形清晰、尺寸稳定的塑件。浇注系统的设计原则如下11：1.确保塑料充满整个型腔；2.保证塑料熔体流动平稳；3.应尽量减短流程；4.流道表壁的粗糙度要低；5.防止制品变形和翘曲；6.防止型芯变形和嵌件位移；7.去除浇口应尽量方便，且不影响制品质量 。2.6.2浇注系统的设计由于制件的特殊要求和形状限制，制件必须要留在定模内，这时就应在定模一侧设置推出机构，以便将制品从定模内脱出。因此，定模一侧尺寸较大。如采用普通的直浇口，浇注系统凝料很多，而且取出不方便，因此采用热流道，查阅文献塑件材料gpp熔融温度的范围较宽,粘度随温度改变而改变甚小，在较低温度下具有较好流动性，在较高的温度下具有优良的热稳定性,对压力敏感,热变形温度较高，因此采用热流道浇注系统。如图2.4，原理如下：浇口套1的外侧带有多组电加热圈对浇口套进行加热，浇口套与模具模板间采用空气间隙绝热。由于浇口套过于细长，中间位置增加卡环5，用以给浇口套定位。模具注射时，熔料经浇口套1进入模腔。采用热流道同时有如下优点：缩短生产周期，节约原料，大大提高生产效率，减低成本，保证注射压力在流道中的传递，在一定程度上克服了塑件因补缩不足而产生的凹陷、缩孔等缺陷12。图2.3热流道浇注系统1浇口套2加热圈3传热铝套4外壳5卡环6芯体7定模座板8型腔9型芯2.7模具结构初定由于塑件的外形尺寸较大，采用一模一腔的模具结构，根据塑件结构模具设计成两板式。因为塑件精度要求不高，直浇口设置在塑件顶部正中央位置。塑件上10的孔由于向外有倒扣无法抽芯，经计算向内抽会与两个的21的凸台会发生干涉，因而可在凹模上设置一镶块来成型。2.8模架的选择根据塑件的主要尺寸及质量来选用注射模的标准模架，并尽量选择标准模具零件。模架由模板、导柱和导套等零件组成，是型腔未加工的组合体。故选用gb/t12555-1990塑料注射模大型模架中的a1型模架，定模采用一块模板4，动模采用一块模板，设置推杆推出机构，如图2.5所示。初选800710的标准模架13。图2.4a1型模架第3章模具零件的设计及计算3.1成型零件工作尺寸的计算通常凹、凸模的工作尺寸根据塑料的收缩率、凹、凸模零件的制造公差和磨损量三个因素确定14。塑件选5级精度，模具制造公差按it9级精度选取，制造偏差取公差的1/4。塑料gpp的成型收缩率： s= （3.1）由表2.1可知=0.5=0.3% s=0.4%（1）凹模有关尺寸的计算凹模径向尺寸的计算公式为l=l塑（1s）-(3/4)0+ （3.2）l塑塑件外形公称尺寸，s塑件的平均收缩率，塑件的尺寸公差，-模具的制造公差，取塑件相应尺寸公差的1316。409.3-20 l1=409.3(1+0.4%)-0.7520+0.5=409.40+0.5408.5-20 l2=408.5(1+0.4%)-0.7520+0.5=408.60+0.5380.7-1.80 l3=380.7(1+0.4%)-0.751.80+0.45=380.90+0.45317.2-1.60 l4=317.2(1+0.4%)-0.751.60+0.4=317.30+0.4305.20-1.4 l5=305.2(1+0.4%)-0.751.40+0.35=305.40+0.35 r200-0.28l6=20(1+0.4%)-0.750.280+0.07=19.870+0.08凹模深度尺寸计算公式为hh塑(1+ s)-(2/3)0+ （3.3） h塑为塑件高度方向的公称尺寸，179.50-0.92h1=179.5（1+0.4%）-2/30.920+0.23=179.60+0.23177.4-0.920 h2=177.4（1+0.4%）-2/30.920+0.23=177.50+0.23163.9-0.920h3=166.9（1+0.4%）-2/30.920+0.23=170.00+0.23127.70-0.76h4=127.7（1+0.4%）-2/30.760+0.19=127.70+0.19121.6-0.760 h5=121.6（1+0.4%）-2/30.760+0.19=121.60+0.19（2）凸模有关尺寸的计算凸模径向尺寸的计算公式为=塑（1s）+(3/4)0- （3.4）338.30+1.61=338.3(1+0.4%)+3/41.60-0.4=340.90-0.4306.10+1.4 2=306.1(1+0.4%)+3/41.4-0.350=308.4-0.350299.20+1.4 3=299.2(1+0.4%)+3/41.4-0.350=301.4-0.350285.20+1.4 4=285.2(1+0.4%)+3/41.4-0.350=287.4-0.350269.90+1.3 5=269.9(1+0.4%)+3/41.30-0.33=272.00-0.332340+1.2 6=234(1+0.4%)+3/41.20-0.3=235.80-0.3207.90+1.17=207.9(1+0.4%)+3/41.10-0.28=209.60-0.28192.3+1.00 8=192.3(1+0.4%)+3/41.00-0.25=193.80-0.251280+0.76 9=128(1+0.4%)+3/40.760-0.19=129.10-0.19凸模的高度尺寸计算h=h塑（1+s）+(2/3) 0- （3.5）159.7+0.840 h1=159.7(1+0.4%)+2/30.840-0.21=160.90-0.21117.70+0.68 h2=117.7(1+0.4%)+2/30.56-0.270=118.50-0.2716500.92 h3=165(1+0.4%)+2/30.920-0.23=166.30-0.23(3)模具型芯位置尺寸计算c=c塑（1+s）/2 c塑为塑件位置尺寸 （3.6）120+0.680 c1=120(1+0.4%)0.68/2=120.50.34180+0.920 c2=180(1+0.4%)0.92/2=180.70.463.2模具型腔侧壁和底板厚度的校核塑料模型腔在注射成型过程中，在型腔全部充满的瞬间，熔体压力可达到一较高值。型腔必须具有足够的壁厚以承受熔体充模时产生的高压，否则可能因强度不足，产生塑性变形甚至破裂；或因刚度不足，产生大的弹性变形，引起成型零部件在其接触或配合表面出现较大的间隙，形成溢料或飞边，降低塑料制品的精度和影响塑料制品脱模。因此，在设计时对重要的、制品精度高的和大型制品的型腔，不能单凭经验确定型腔侧壁与底板厚度，而应通过强度与刚度计算确定型腔的强度与刚度是型腔应具备的力学性能的两个方面，根据分析塑料模具型腔对强度与刚度并非在各种情况下都提出较高要求，而是有侧重的。对于大尺寸型腔，刚度不足是主要矛盾，应首先对模具刚度进行校核；对于小尺寸型腔，在其发生大的弹性变形之前，内应力往往已经超过许用应力，因而强度是主要矛盾，设计型腔侧壁和底板厚度应按强度计算，此塑件属于大尺寸型腔，因此按刚度进行校核。3.2.1型腔侧壁厚度的校核 （3.7） 式中： c由h1/决定的系数由塑料成型工艺与模具设计中p159查c为0.930型腔内塑料熔体的压力（mpa）； 50承受熔体压力的侧壁高度（）；141 型腔侧壁长边长（mm）500 e钢的弹性模量取2.06105mpa h型腔侧壁总高度（mm）200 允许变形量（mm）0.04 130.66mm实际设计时壁厚取150 mm,故满足要求。3.2.2底板厚度的校核： （3.8）式中 由型腔长边长比l/b所决定的系数，l=500,b=420,查课本p160表5-15。 =150.35而实际设计的底板厚度为185150.35，所以满足要求。3.3成型零件的结构设计3.3.1定模的设计因为定模的形状复杂，采用整体嵌入式定模，既保证了模具寿命，又降低模具成本15。根据塑件的形状可把定模镶块分成两部分，图3.1是成型零件的主要部分，图3.2是成型塑件上的大孔。把两个镶块与定模固定板装配在一起构成整个定模如图3.3。根据所选的模架可选定模板800mm710 mm200 mm。图3.1定模镶块1图3.2定模镶块2图3.3定模结构设计3.3.2动模的设计整体式凸模浪费材料太大且切削量大，因此采用整体嵌入式凸模。结构如下图所示，所选动模板的尺寸为800mm710 mm185 mm。图3.4动模的设计3.4 合模导向机构的设计模具在闭合时要求有一定的方向和位置，必须导向。导向机构主要有定位、导向、承受一定侧压力三个作用。导向作用是在动定模合模时，首先导向机构接触，引导动模、定模正确闭合，避免凸模或型芯撞击型腔，损坏零件。在该设计中采用导柱导向机构。而导柱导向机构的主要零件是导柱和导套。3.4.1导柱导柱的结构及技术要求1、长度 导柱的长度必须比凸模端面高6-8毫米，以免导柱未导正方向而凸模先进入型腔与其相碰而损坏2、形状 导柱的端部做成锥形或半球形的先导部分，使导柱顺利地进入导向孔。 3、材料 导柱应具有硬而耐磨的表面，多用低碳钢（20号）渗碳淬火处理，或者t8、t10淬火处理。 4、数量及布置导柱应合理均布在模具分型面的四周，导柱中心到模具边缘应有足够的距离，以保证模具强度。在不妨碍脱图3.5 导柱模取件的条件下，导柱通常设置在型芯高出分型面较多的一侧。 5、配合精度 导柱固定端与模板之间采用h7/k6过渡配合；导柱导向部分采用h7/f7的间隙配合，设计采用标准件（gb4169.4-84）。在本设计中，采用60的导柱，长度取460mm。3.4.2导套导套结构和技术要求（1） 形状为使导柱顺利进入导套，在导套的前端应倒圆角。图3.6 导套（2） 材料导套用与导柱相同的材料或铜合金等耐磨材料，其硬度一般应低于导柱硬度，以减轻磨损。（3） 选用不同型号的导套采用不同的配合，为了可靠，再用止动螺钉紧固。本设计中采用标准（gb4169.3-84）材料t10a，热处理hrc 50-55，采用h7/ k6配合镶入模板。此注射模具的顶出机构为避免在顶出过程中发生歪斜，也设有导向零件，使推板保持水平运动。 3.5推出机构的设计 使塑件从模具上脱出来的机构称为顶出机构或脱模机构。顶出机构的动作方向与模具开模方向是一致的。良好的顶出机构要求脱模时塑件不变形和不损坏，而且顶出机构的位置应位于制件不明显处。在设计顶出系统时应遵循以下原则：（1）制品不致因顶出而产生变形，推力点应尽量靠近型芯或难于脱模的部位如制品上细长的中空圆柱，多采用推管（标准件通常为司筒）顶出。推力点的布置应尽量均匀。（2）推力点应作用在制品上承受力最大的部位，即刚性好的部位，如筋部、突缘和壳体形制品的壁缘等处。（3）尽量避免推力点作用在制品的薄平面上，防止制品破裂和穿孔等，如壳体形制品及筒形制品多采用推板顶出。（4）为避免使顶出的痕迹影响制品的外观，顶出装置应设在制品的隐蔽面或非装饰表面。对于透明制品尤其要注意顶出位置及顶出形式的选择。3.5.1脱模力的计算对于矩形型芯脱模力的计算公式如下: （3.9）式中: 脱模力；a 矩形型芯短边长度；cmb 矩形型芯长边长度； cm塑件包裹型芯的长度；cm塑料的弹性模量；4500mp 塑料的成型收缩率；0.004型芯的拔模斜度；2 塑料的泊松比；为0.43与及有关的系数；，一般为1.0025塑料与型芯间的静摩擦系数；0.5；一般取1.6；为盲孔制品型芯在脱模方向上的投影面积，通孔制品=0，此设计中=0代入数据可得：=802786.7n即所要脱模力为802786.7n3.5.2推杆推出机构 推杆推出机构是顶出机构中最简单、最常见的一种形式。由于顶杆截面多为圆形，因此其制造和修配方便，顶出效果好，在生产中广泛应用。本设计采用顶杆。由于塑件的特殊结构，推出机构设在定模部分。推杆固定端与推杆固定板，采用台肩的推杆与固定板联接形式，采用单边0.51间隙，这样可以降低加工要求，又能在多推杆的情况下，不因由于推杆孔加工误差引起的轴线不一致而发生卡死现象。推杆材料采用t8a，热处理要求硬度hrc54-58，工作端配合部分的表面粗糙度ra为0.8m.3.5.3推杆的受力计算由于脱模力f802786.7n，由塑件形状及保证塑件稳定推出可设推杆9根，每个推杆平均受力为89198.5n。3.5.3.1推杆的直径计算 （3.10）式中： 推杆的直径；推杆的长度；200推杆所承受的力；6111n推杆材料的弹性模量； 2.5即 最小为2.5,在设计中，=10，满足要求。3.5.3.2推杆的强度校核 （3.11）式中： 推杆所承受的最大正应力；推杆截面上承受的正压力；推杆的直径； 推杆材料的许用应力150000n/ c150000n/ c3.6 模具温度调节系统的设计3.6.1加热装置的确定模具温度的调节是指对模具进行冷却或加热，从而达到控制模温的目的。在比较适合的模具温度范围内，塑料熔体的流动性好，容易充满型腔，塑件脱模后收缩和翘曲变形小，形状与尺寸稳定，力学性能以及表面质量也比较高。由于所用的材料gpp在135下长期使用，故无须设置加热装置。3.6.2模具冷却系统的设计在注射成形工艺过程中，模具温度直接影响塑件的充模和塑件的定形，也直接影响注射周期和塑件质量，因此，必须对模具进行有效冷却，使其温度保持在一定范围内。因此只需要对其冷却系统进行设计。冷却回路的设计应做到回路系统内流动的介质充分吸收成形塑件所传导的热量，使模具成形表面的温度稳定地保持在所需的温度范围内，并且做到使冷却介质的回路系统内流动畅通，无滞留部位。注塑成型中常用的冷却剂用常温（22）的水作为模具冷却介质，取其出口温度为28，并且冷却水在通道内呈湍流状态。已知模具温度为80。模具宽度为710mm。根据热平衡原理，单位时间内塑料熔体凝固释放的热量应等于冷却水所带走的热量。于是有： qin= （3.12）式中 qin 塑料传给模具的热量n每小时注射次数g 每次的注射量（kg）m每小时注射的塑料量（kg）塑料的热焓量之差（kj/kg）取=180kj/kg设注射周期为60s,则：n=360060=60qin=180601.195=12906 kjh-1qout=mwcw(touttin) 式中 qout 冷却水每小时从模具携走的热量（kj/h） mw 冷却水每小时的用量（kg/h）cw 冷却水的比热容4.2kjkg-1ctout 模具的出水温度ctin 模具的进水温度c由热平衡条件：qout=qin 可得：mw=ng/cw(touttin) （3.13）其中，tin为22；根据入口与出口温度控制在23，取tout为28；mw=129064.2(28-22)512.1kg/h冷却水的体积流量v=mw/60，求得v8.510-3m3/min ，查实用注塑模设计手册得，其对应冷却道直径为12。同时通过mold flow分析，采用冷却道直径12，管道数为4，能够很好的满足要求。第四章模具总体结构4.1注射机参数的校核4.1.1最大注射量的校核模具型腔能否充满与注塑机允许的最大注塑量密切相关，设计模具时，应保持注塑模内所需熔体总量在注塑机实际的最大注塑量的范围内。根据生产经验，注塑机的最大注塑量是其允许最大注塑量（额定注塑量）的80，由此有：80m式中：m注塑机允许的最大注塑量（g或者cm3）；单个塑件的质量或者体积（g或者cm3）；浇注系统所需塑料质量或者体积（g或者cm3），在设计中取塑件体积的20%；n型腔数目。 1889.3177.81067.1 cm38020001600 cm3即符合要求。4.1.2锁模力的校核：rp机sf锁s塑件在分型面上的总投影面积，由ug中分析功能得s=1283.6 cm2 f锁_注射机的额定锁模力，kn；r损耗系数，一般r=0.250.5；一般熔料经喷嘴注入模具型腔的注射压力只有注射机最大注射压力的0.250.5；p机注射机的最大注射压力，n/cm2取900003590001283.6 4043 kn6000kn即符合要求。4.1.3注射压力的校核塑件成型所需的注射压力应小于或等于注射机的额定注射压力，其关系式按下式校核： 式中：塑件成形所需的注射压力为50mpa；所选注射机的额定注射压力：90mpa； ,即符合条件。4.1.4模具厚度的校核对于注射机来说,模具闭合时的厚度应在注射机动定模板最大闭合高度和最小闭合高度之间,其关系式按下式校核: 式中注射机所允许的最小模具厚度；500mm 模具的闭合高度； 595mm 注射机所允许的最大模具厚度；800mm500595800 ,故满足要求。4.1.5开模行程的校核塑件所需要的开模距离应小于注射机的最大开模行程，其关系式按下式校核： 式中：式中：推出距离（脱模距离）；=150包括浇注系统凝料在内的塑件高度；=185s 注射机的模板行程；s=750因此，即符合条件。4.2模具结构图根据以上设计计算，设计模具结构图如图4.1图4.1模具结构图1定模座板2圆柱销3推板4液压缸活塞杆5热流道主浇口6定位圈7导热零件8内六角螺钉9推杆固定板10定模镶块111推板导套