模具设计与制造毕业设计.doc

第一章 综述1、概述随着科技的发展脚步越来越快时，模具的时代也随之降临。模具工业有 “不衰亡工业 ”之称。现代工业产品的零件，广泛采用注塑成型、冷冲压、成型锻造、压铸成型等成型加工工艺来生产，而作为与冲压、铸造、锻造等金属成型机械及塑料、橡胶等非金属成 型机械相配套的成型工具的各类模具，在其中起着非常重要的作用。采用模具进行加工，可实现无切屑加工，不仅可大大提高材料的利用率，而且能节约资源，也有 利于提高产品的精度及批量化生成的能力。随着工业现代化及科学技术的发展，模具的应用越来越广泛，适应性也越来越强。特别在机械、汽车、电子、通信、家电 等行业，模具已成为一种重要的基础工艺装备，其质量、精度及寿命对其发展产生了很大的影响。总之，模具工业已成为衡量一个国家工业制造工艺水平的标志及独 立的基础工业体系。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在 600 亿至 650 亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。 2、国内外发展现状 2.1国外发展现状 日本是世界第一大模具生产国。国内有多家世界闻名的机床制造业厂家，加工模具的高速加工中心、电加工机床、龙门铣床、精密磨床、数控系统等全都具备世界级名牌。优秀的机床制造业为模具制造奠定了坚实的基础，如在电子超精密模具中，集成电路、微型电机模具精度已达 1m ，处于世界领先地位。 it 产业的产品更新很快，如手机开发制造周期为 2 个月，产品试制期为 7 天，一般 7 套模具 150 兆 nc 数据，两天就完成编程，计算机设计及制造技术都非常先进。发达的汽车工业促进了模具的发展。丰田汽车公司有专业模具设计人员近 200 名，制造人员 1000 多名，每年研制开发约 10 种轿车的整车模具 2000 套，从车身设计到新车批产的整车模具设计制造周期为 1 年，标准单套模具制造周期不超过 4 个月，这样的规模及生产能力在世界上也称得上是最大的汽车模具厂之一。或许是专业化的缘故，丰田仅自行制造车身内外覆盖件模具，其余 40% 由日本著名的荻原、宫津、富士等模具公司提供。 日本模具专家曾强调模具加工五大要素：(1)设备；(2)cad/cam( 刀具路径 )； (3)cnc 装置及伺服电机；(4) 加工条件及材料选择；(5) 技术人员能力。2.2我国模具市场发展现状 8 0 年代以来，中国模具工业发展十分迅速。国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。这些年来，中国模具工业一直 以 15% 左右的增长速度快速发展。目前，中国 17000 多个模具生产厂点，从业人数约 50 多万。1999 年中国模具工业总产值已达 245 亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中，冲压模具约占 50% ，塑料模具约占 33% ，压铸模具约占 6% ，其它各类模具约占 11% 。改革开放以来，中国模具工业企业的所有制 成分也发生了巨大变化。除了国有专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业、合资企业、独资企业和私营企业，都得到了快速发展，集体和私营的 模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为国内知名的 “ 模具之乡 ” 和最具发 展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入，例如科龙、美的、康佳和威 力等集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。例如，江苏无锡的微研有限公司为一日本独资 企业，员工有 200 余人，拥有精密数控模具加工设备 60 余台， 1998 年其模具产值超过 2 亿元。 中国模具工业的技术水平近年来也取得了长足的进步。目前，国内已能生产精度达 2 微米的精密多工位级进模，工位数最多已达 160 个，寿命 1 2 亿次。在大型 塑料模具方面，现在已能生产 48 英寸电视的塑壳模具、 6.5k 大容量洗衣机的塑料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具。在精密塑料模具方面，国内已 能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。在汽 车模具方面，现已能制造新轿车的部分覆盖件模具。其他类型的模具，例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等，也都达到了较高的水平，并可替代进口模具。 第二章垫片冲裁模设计1、制件图零件名称：垫片生产批量：大批量制件精度：it14级材料：q235料厚：3mm零件图：2、冲裁件的工艺性分析2.1制件工艺性分析 垫片是典型的钣金件，制件结构简单，具有良好的冲压工艺，用模具冲压经济。2.2拟定工艺方案a、用单工序模加工，即先落料后冲孔，分两道工序完成 优点：模具结构简单,制造方便。 缺点：多了一道工序，冲孔时落料件不好定位，最终制件精度较差。b、用复合模加工，即落料冲孔同时同工位进行，一道工序完成。 优点：工序少，操作方便，制件精度高； 缺点：模具结构比较复杂。c、用级进模加工，冲孔落料同时而不同工序进行，一道工序完成。 优点：减少自动化操作，制件精度高；缺点：模具结构比较复杂。比较三种工艺方案，综合其优缺点采用第三种方案，即用落料复合模进行制件的加工。3、冲裁件的排样3.1搭边和料宽3.1.1料宽的确定 b =（d+2a)- 0 （2.1） = (40+22.2)-0.7 0= 44.4-0.7 0 式中 d条料宽度方向冲件的最大尺寸；a侧搭边值，mm,(取2.2)；条料宽度的单向（负向）偏差，mm,（取0.7）。3.1.2搭边值的确定如下图3.2排样方法排样的合理与否，影响到材料的经济利用率，还会影响到模具结构、生产率、制件质量、生产操作方便与安全等。考虑到制件的质量和冲模寿命，本设计选用有废料排样法。3.3材料的利用率冲压件大批量生产成本中，毛坯材料费用占60%以上，衡量排样经济性、合理性的指标是材料的利用率。 =nabh100% (2.2) =1125644.441.8100% =67.675%材料利用率满足要求，排样合理。4、冲裁模工作部分的设计查表得:d=0.03 p=0.02 =0.56 zmax=0.64 zmin=0.46 zmax-zmin=0.184.1落料时 dd=(dmax-0.5) 0+d=(40-0.50.56) 0+0.03=39.72 0+0.03 dp=(dd-zmin)-p 0=(39.72-0.46)-0.02 0=39.26 0-0.02 4.2冲孔时 dp=(dmin+x)-p 0=(8+0.50.56)-0.02 0=8.28-0.02 0 dd=(dp+zmin) 0+d=(5.28+0.46) 0+0.03=8.74 0+0.03式中 dd、 dp落料时凹凸模刃口尺寸，mm； dp、 dd冲孔时凹凸模刃口尺寸，mm； dmax 落料件的最大极限尺寸，mm； dmin 冲孔件的最小极限尺寸，mm； 冲件的制造公差，mm； zmin 最小合理间隙，mm； p、d凸、凹模制造公差，mm； x磨损系数，（取0.5）。5、冲裁力、卸料力及推件力的计算5.1冲裁力的计算计算冲裁力的目的是为了合理地选择压力机和设计模具，压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。f=klt (2.3) =1.3222.943340 =295618.4 n =295.618103 n式中 f冲裁力； l冲件剪切周边长度，mm； 初冲材料的抗剪强度（取340mpa）； t料厚，3mm； k系数，一般取1。5.2卸料力及推件力为了使冲裁过程连续，操作方便，就需把套在凸模上的材料卸下，把卡在凸模孔的冲件或废料退出。5.2.1卸料力 f卸=k卸f （2.4） =0.035295.618103103 =10.35103n5.2.2推件力 f推=k推f （2.5）=0.045295.6184103 =13.3103 n5.3公称压力的确定p(1.11.3) （2.6）式中 p压力机的公称压力n； f冲裁时总冲压力 n。采用了弹性卸料装置和下出料方式的总冲压力为： f=f+fx+ft （2.7） =(295.6184+10.35+13.3)103 =319.2684103np(1.11.3)f （2.8） =351.1952103+415.0489103n6、压力机的选择 正确选择压力机，关系到设备的安全使用，冲压工艺的顺利实施及冲压件的质量，生产效力和模具寿命等一系列问题。在本设计中，由于冲裁件属于小型件，所以选用jd21-100开式机械压力机，如下图：表2.1 压力机主要参数公称压力（kn）1000滑块行程(mm)10120滑块行程次数（次/分钟）75最大闭合高度(mm)400闭合高度调节量(mm)85 滑块中心线至床身距离(mm)325立柱距离(mm)480工作台尺寸(mm)前后600左右1000工作台孔尺寸（mm）前后300左右420工作台孔尺寸（mm）直径续表2.1垫板尺寸(mm)厚度100直径200模柄孔尺寸(mm)直径80深度380滑块底面尺寸(mm)前后380左右5007、零部件的选择与设计模具的工作零件、定位零件、压料和卸料零件、导向零件、连接和紧固零件、弹簧、橡胶等要首先按冷冲模国家标准选用，若无标准，可先选用再进行设计。对于小而长的冲头，壁厚较薄的凹模等还需要进行强度校核。设计计算确定了凹模的结构尺寸后，可根据凹模周界选用模架。模具的闭合高度、轮廓大小、压力中心应与选用设备相适应。7.1工作零件7.1.1凸模 采用圆形凸模c型，如下图7.1.2凹模 7.1.3凸凹模 采用凸、凹模分开加工可使凸凹模自身具有互换性，便于模具成批制造，但需要较高的公差等级，才能保证合理的间隙，模具制造困难，加工成本高，一般不采用。凸凹模配合加工，对于冲制形状复杂或薄板制件的模具，其凸凹模往往采用配合加工法，此方法是先加工好凸模（凹模）作为基准，然后根据此基准件的实际尺寸，配做凹模(凸模)，使他们保持一定间隙，其公差不受凸、凹模间隙大小的限制，制造容易，并容易保证凸凹模的间隙。本设计采用分开加工法7.2定位零件7.2.1挡料销 为了为避免消弱凹模强度，本设计采用钩型挡料销，如下图：7.2.2挡料销 材料采用t7，热处理硬度为4652hrc,粗糙度在1.6m以下，装配时采用h7/s6配合。如下图：7.3导向零件导向零件有许多，如导板导向，则在模具上安装不便，而且阻挡操作者的视线，所以不采用；若采用滚株式导柱导套进行导向，则虽然导向精度高寿命长，但结构比较复杂，所以不采用，针对这次加工的产品精度要求不高采用滑动式导柱导套进行导向即可。而且模具在压力机上的安装比较简单，操作又方便，还可降低成本。设计参数如下： 导柱： d=40mm l=249导套: d=56mm l=878、卸料与出件装置 卸料与出件装置的作用是当冲模完成一次冲压之后，把冲件或废料从模具工作零件上卸下来，以便冲压工作能继续进行。通常，把冲件或废料从凸模上卸下称为卸料，把冲件或废料从凹模中卸下称为出件。8.1卸料装置卸料装置有刚性和弹性两种形式。在本设计中采用弹性卸料板，工作可靠卸料力较大，适用于平整度要求不高或厚度大于0.8mm以上时采用。当料板仅起卸料作用时，凸模与卸料板的间隙取决于卸料板的厚度。其双面间隙一般为0.20.5mm之间，板料薄时取小值，板料厚时取大值。当固定卸料板兼起导板作用时，一般按h7/h6制造，但还应保证导板与凸模之间的间隙要小于凸、凹模之间的间隙，以确保凹模的正确导向和配合。弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件组成。其结构如下图所示：8.1.1弹性卸料板弹性卸料板具有卸料和压料双重作用，多用于冲制薄料，使工件的平面度提高。其平面外形尺寸等于或稍大于凹模板尺寸，厚度取凹模厚度的0.60.8倍。卸料板与凸模的双边间隙根据冲件的料厚确定，一般取0.10.3mm(料厚时取大值，料薄时取小值)。8.1.2弹性元件由于橡皮允许承受的负荷较大，而且按章调整比较灵活方便，因而它是冲模中弹性卸料、顶件及压边装置常用的弹性元件。如下图所示：橡皮垫（1）为保证橡皮不因过早失去弹性而被损坏，其允许最大压缩量应不超过其自由高度的45%，一般取：h总=（0.350.45)h自由 。 （2.9）橡皮的预压缩量一般取其自由高度的10%15%，即 h预=（0.100.15）h自由 （2.10） = （0.100.15）35 = 3.505.25故工作行程 h工作=h总-h预=（0.250.30）h自由 （2.11） =（0.350.45)h自由 （0.100.15）h自由 = 8.7510.5橡皮的高度由所需工作行程按下式求出 h自由=h工作/（0.250.30) （2.12） 式中 h自由橡皮自由状态下高度，mm； h工作所需工作行程，mm。（2）橡皮所产生的压力 f=ap （2.13）式中 f压力，n； a橡皮横截面积，mm2； p与橡皮压缩量有关的单位压力，mpa。9、模架及其零件的选择与设计模架是上模座、下模座、导柱和导套的组合体。根据模架导向用的导柱和导套间的配合性质，模架可分为滚动导向模架和滑动导向模架两大类。每类模架中，由于导柱安装位置和数量不同，各自又具有多种模架类型。选择模架结构要根据工件的受力变形特点、坯件定位和出件方式、材料送进方向、导柱的受力状态，以及操作是否方便等方面进行综合考虑。若采用中间导柱模架，则导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，拔模方便，但只能一个方向送料。若采用对角导柱模架，则受力平衡，滑动平稳，可纵向或横向送料。若采用后侧导柱模架，则可三方向送料，操作者视线不被阻挡，结构比较紧凑，但模具力不平衡，滑动不平稳。本设计采用后侧导柱模架。9.1模座上、下模做的作用是直接或间接地安装冲模的所有零件，并分别与压力机的滑块和工作台连接，以传递压力。因此，上、下模座的强度和刚度是主要考虑的问题。9.1.1模座设计时应注意的问题设计时一般都按标准（gb/t2851.31990、gb/t2855.51990、gb/t2855.61990、gb/t2851.6/1990）选用模架或模座。在不能使用标准的情况下，设计冲模模座时应注意以下几点。 模座的外形尺寸根据凹模周界尺寸和安装要求来确定。对于圆形模座，其直径应比凹模板直径大3070mm。对于矩形模座，其长度应比凹模板长度大4070mm，而宽度可以等于或略大于凹模板宽度，但应考虑有足够位置来安装导柱、导套。模座的厚度一般取凹模板厚度的1.01.5倍，根据受力情况，上模厚度可比下模厚度小510mm。对于大型非标准模座，还必须根据实际需要，按铸件工艺性要求和铸件结构设计规范进行设计。 所设计的模座必须与所选的压力机工作台和滑块的有关尺寸相适应，并进行必要的校核，如下模座尺寸应比压力机工作台孔或垫板孔尺寸每边大4050mm等。 上、下模座的导柱与导套安装孔的位置尺寸必须一致，其孔距公差要求在0.01mm以内。模座上、下面的平行度，以及导柱导套孔与模座上、下面的垂直度等要求应符合标准中冲模模架零件技术条件的有关规定。 模座材料根据工艺力的大小和模座的重要性选用，一般的模座选用ht200或ht250,也可选用q235或q255，大型重要模座可选用zg35或zg45。9.1.2模座的分类根据配合性质模座可分为滑动导向模座和滚动导向模座两大类。本设计中模座参数如下： （1）上模座 h=45 b=224 l=340（2）下模座 h=55 b=224 l=3409.1.3冲模闭合高度的确定概念：冲模闭合高度，是指模具在最低的工作位置时，下模座的底平面至上模座的顶平面之间的距离（部含模柄的高度）。压力机的闭合高度，是指滑块在下死点时，工作台（不含垫板高）至滑块下平面间的距离。要求：模具的闭合高度与压力机的闭合高度相协调。9.2模柄 模柄的作用是把上模固定在压力机的滑块上，同时使模具中心通过滑块的压力中心。中小型模具一般都是通过模柄与压力机的滑块相连接。 选择模柄时，应先根据模具大小、上模结构、模架类型及精度等确定模柄的结构类型，再根据压力机滑块上模柄孔的尺寸确定模柄的尺寸规格，一般来说，模柄直径应与模柄孔直径相等，模柄长度应比模柄孔深度小510mm。模柄与上模座9.3打杆长度的确定 h=h1+h2+c （2.14）式中： h1打杆在推出状态时，深入上模板之间的长度，mm； h2冲床结构尺寸，mm； c考虑各种误差而增加的长度，mm，通常取c=1015 mm；如下图所示：打杆与模柄装配9.4固定板与垫板9.4.1固定板凸模固定板的作用是将凸模或凸凹模固定在上模座或下模座的正确位置上。凸模固定板位矩形或圆形板件，外形尺寸通常与凹模一致，厚度可取凹模厚度的60%80%。固定板与凸模 或凸凹模之间为h7/n6或h7/m6，压装后应将凸模端面与固定板一起磨平。本设计中用到了凸模固定板和凸凹模固定板，如下图所示：凸模固定板凸凹模固定板9.4.2垫板 垫板要淬硬磨平，其作用是承受并扩散凸模或凹模传递的压力，以防止模座被挤压损伤。垫板的外型尺寸与凸模固定板相同。如下图所示：上模垫板9.5紧固件冲模中用到的紧固件主要是螺钉和销钉，其中螺钉起联结固定作用，销钉起定位作用。螺钉和销钉都是标准件。冲模中广泛使用的螺钉是内六角螺钉，紧固牢靠，螺钉头不外露，且模具外形美观。销钉常用圆柱销。模具设计时，螺钉和销钉的选用应注意以下几点： 同一组合中，螺钉的数量一般不少于3个（对中小型冲模，被联结件为圆形时用36个，为矩形时用48个），并尽量沿被联结件的外缘均匀分布。销钉的数量一般都为两个，且尽量远距离错开分布，以保证定位可靠。 销钉的公称直径可按与螺钉大径相同或小一个规格来选取。螺钉的旋入深度和销钉的配合深度都不能太浅，也不能太深，一般取其公称直径的1.52倍。 螺钉之间、螺钉与销钉之间的距离，螺钉、销钉距凹模刃口及外缘的距离，均不应过小，以防降低模具强度。 各被联接件的销孔应配合加工，以保证位置精度。销钉与销孔之间采用h7/m6或h7/n6配合。第三章 香皂盒盖注塑模设计1、塑件分析1.1材料分析该材料为聚乙烯（pe），具有以下成型工艺：1.1.1 基本特征聚乙烯塑料是塑料工业中产量最大的品种。按聚合时大压力不同科分为高压、中压和低压三种。低压聚乙烯的分子链上支链较少，相对分子质结晶度和密度较高，（故友称高密度聚乙烯），所以比较硬、耐磨、耐蚀、耐热及绝缘性较好。高压聚乙烯分子带有许多支链，因而相对分子质量较小，结晶度和密度较低（故称低密度聚乙烯），且具有较好的柔软性、耐冲击性及透明性。因此，本设计采用高压聚乙烯。聚乙烯无毒、无味、呈乳白色。密度为0.910.96g/cm3,有一定得力学强度，但和其他塑料相比力学强度低，表面硬度差。聚乙烯绝缘性能优异，常温下聚乙烯不溶于任何一种已知的溶剂，并耐稀硫酸、稀硝酸和任何浓度的其他酸以及各种浓度的碱、盐溶液。聚乙烯有高度的耐水性，长期与水接触其性能可保持不变。其透水性能较差，而透氧气和二氧化碳以及许多有机物质蒸汽的性能好。在热、光、氧气的作用下会产生老化和变脆。一般高压聚乙烯的使用温度约在800c左右，低压聚乙烯为1000c左右。聚乙烯能耐寒，在-600c时仍有较好的力学性能，-700c时仍有一定的柔软性。1.1.2成型特点聚乙烯成型时，在流动方向与垂直方向上的收缩差异较大，注射方向的收缩率大于垂直方向的收缩率，易产生变形，并使塑料件浇口周围部位的脆性增加；聚乙烯收缩率的绝对值较大，成型收缩率也较大，易产生缩孔；冷却速度慢，必须充分冷却，且冷却速度要均匀；质软易脱模，塑件有浅的侧凹时可强行脱模。1.1.3 成型工艺性查模具设计与制造简明手册p.280表2-31 常用塑料注射成型工艺参数： 预热和干燥温度：80-120，时间：1-2小时；料筒温度：后段160-180，中段：180-200，前段200-220；模具温度：80-90；注射压力：700-1000公斤力/cm2；成型时间：注射时间20-60秒，保压时间0-3秒，冷却时间20-90秒，总周期50-160秒；螺杆转速：48转/分。不需后处理。1.2塑件工艺分析本塑件是一塑料的香皂盒盖，如下图所示，塑件壁厚属薄壁塑件，生产批量大，材料为聚乙烯（pe，在高密度聚乙烯中产掺入了部分低密度聚乙烯，改善塑件的柔韧性 ），成型工艺性很好，可以注射成型。 1.3塑件结构分析该塑件是一个香皂盒盖，俯视图为一个矩形，总长115mm，宽70mm，其高为34mm，顶部是弧形的，且中间下凹3mm。壁厚为2mm，具有一定的柔韧性，能够经受一般强度的摔、压等。1.4尺寸精度分析该塑件所有尺寸的精度为it4级，对塑件的尺寸精度要求不高，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。从塑件的壁厚上来看，该塑件的所有壁厚均匀，都为2mm，有利于塑件的成型。2、模具成型设计2.1分型面位置的确定根据塑件结构形式，确定模具为双分型面结构。 如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：a)保证塑料制品能够脱模 这是一个首要原则，因为我们设置分型面的目的，就是为了能够顺利从型腔中脱出制品。根据这个原则，分型面应首选在塑料制品最大的轮廓线上，最好在一个平面上，而且此平面与开模方向垂直。分型的整个廓形应呈缩小趋势，不应有影响脱模的凹凸形状，以免影响脱模。 b)使型腔深度最浅 模具型腔深度的大小对模具结构与制造有如下三方面的影响：1)目前模具型腔的加工多采用电火花成型加工，型腔越深加工时间越长，影响模具生产周期，同时增加生产成本。 2)模具型腔深度影响着模具的厚度。型腔越深，动、定模越厚。一方面加工比较困难；另一方面各种注射机对模具的最大厚度都有一定的限制，故型腔深度不宜过大。 3)型腔深度越深，在相同起模斜度时，同一尺寸上下两端实际尺寸差值越大。若要控制规定的尺寸公差，就要减小脱模斜度，而导致塑件脱模困难。因此在选择分型面时应尽可能使型腔深度最浅。c)使塑件外形美观，容易清理 尽管塑料模具配合非常精密，但塑件脱模后，在分型面的位置都会留有一圈毛边，我们称之为飞边。即使这些毛边脱模后立即割除，但仍会在塑件上留下痕迹，影响塑件外观，故分型面应避免设在塑件光滑表面上，不使塑件割除毛边后，在塑件光滑表面留下痕迹。 d)尽量避免侧向抽芯塑料注射模具，应尽可能避免采用侧向抽芯，因为侧向抽芯模具结构复杂，并且直接影响塑件尺寸、配合的精度，且耗时耗财，制造成本显著增加，故在万不得己的情况下才能使用.e)使分型面容易加工 分型面精度是整个模具精度的重要部分，力求平面度和动、定模配合面的平行度在公差范围内。因此，分型面应是平面且与脱模方向垂直，从而使加工精度得到保证。如选择分型面是斜面或曲面，加工的难度增大，并且精度得不到保证，易造成溢料飞边现象。g)使侧向抽芯尽量短 抽芯越短，斜抽移动的距离越短，一方面能减少动、定模的厚度，减少塑件尺寸误差；另一方面有利于脱模，保证塑件制品精度 。h)有利于排气 对中、小型塑件因型腔较小，空气量不多，可借助分型面的缝隙排气。因此，选择分型面时应有利于排气。按此原则，分型面应设在注射时熔融塑料最后到达的位置，而且不把型腔封闭 综上所述，选择注射模分型面影响的因素很多，总的要求是顺利脱模，保证塑件技术要求，模具结构简单制造容易。当选定一个分型面方案后，可能会存在某些缺点，再针对存在的问题采取其他措施弥补，以选择接近理想的分型面。2.2确定型腔数量该塑件体积较大，考虑到模具制造的技术要求、费用以及设备的维修等情况，初定为一模一腔的模具形式。2.3模具结构形式的确定从上面分析中可知，本模具拟采用一模一腔，推件板推出，采用点浇口形式，为了将浇口凝料拉断，设置为双分型面，定模部分一个分型面，主要是将主浇道凝料拉出；动模部分主要是将连接塑件的凝料拉断。动模部分需要一块型芯固定板和支承板，因此基本上可以确定模具结构形式为带推荐版的双分型面注射模。2.4模具动作原理及结构特点2.4.1动作原理该注塑模具采用点浇口式双分型面模具。开模时，第一次分型面在定距导柱的作用下，凝料被拉断留在定模板里。到第二次分型面时，推件板由于推杆在液压机构的作用下将塑件从动模型芯上推下。2.4.2结构特点 成型部分：由动模型芯来形成塑件产品的内部结构，由中间板型腔来形成塑件产品的外部结构。 浇注系统：采用冷流道结构，脱落浇注系统凝料需一定开模行程。注塑机暂停工作时，需要对冷流道凝料进行清除。 脱模机构：根据塑件的结构分析，该塑件体积较小，因此在型芯上的包紧力，故不需要特殊的脱模机构。开模时，第一次分型在定距导柱的作用下自动的将凝料拉出并拉断在定模板中；第二 次分型是塑件被推出机构推出模外，然后用工具取出塑件和去除凝料。复位机构：在合模的过程中，在推件板的作用下，通过推杆使推杆固定板和推板复位。 冷却系统：此注塑模因塑件结构较简单，故设置了二个环形的冷却水道。 导向机构：此注塑模中的导向部分主要有两种：一是动、定模之间的导柱、导套，二是定模座板和动模板之间的定距导柱。 排气系统：分型面排气。2.5注射机型号的选定本次设计与实际在工厂中的设计有所不同。工厂中的注塑机是已有固定的，模具设计人员通常都是根据车间内的注塑机来确定最大的之间产量，即是说厂中的注塑机选择是有限的。而在本次设计中，我们选择注塑即的原则则是按我们想象中的产品产量和实际的塑件形状来选择任何一款注塑机，最后校核能满足使用要求即可。这样同样也可以达到训练的目的。2.5.1注射量的计算通过计算分析，塑件质量和约为14g，塑件体积主流到凝料的质量m2可按塑件质量的0.6倍来估算，从上述分析中确定为一模一腔，所以注射量为：m2=0.6nm1=0.614=8.4g2.5.2塑件在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算塑件在分型面上的投影面积，在模具设计前是个未知值，根据塑件的结构形式，计算为：a=11570-48.29.5=8050-312=7738mm2锁模力：fm=ap型 (3.1)=773830=232140n=232.1kn式中型腔压力取30mpa（因是薄壁塑件，压力损失大，取大一些）。2.5.3注射机的选择根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值，可选用sz-60/450卧式注射机，见下表：表3.1注射机主要技术参数理论注射容量/ 78锁模力/kn450螺杆直径/mm30拉杆内间距/mm280250注射压力/mpa170移模行程/mm220注射速率/（g/s）60最大模厚/mm300塑化能力/（g/s）5.6最小模厚/mm100螺杆转速/(r/min)14200定位孔直径/mm55喷嘴求半径/mm20喷嘴孔直径/mm3.5锁模方式双曲轴2.5.4注射机有关参数的校核（1）注射压力的校核p=1.3130=169mpa.而=170mpa。注射压力校核合格。式中 取1.3（注射压力安全系数，一般取1.251.4）； 取130mpa（属薄壁点浇口类）。（2）锁模力校核。 f=1.2232.14=278.57kn，而f=450kn，锁模力校核合格。其他安装尺寸的校核要待模架选定，结构尺寸确定以后才可以进行。3、浇注系数的设计浇注系统可分为普通浇注系统和热流道浇注系统两大类。浇注系统控制着塑件成型过程中充模和补料两个重要阶段，对塑件质量关系极大。浇注系统是指从注塑机喷嘴进入模具开始，到型腔入口为止的那一段流道。普通模具的浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料井几部分组成。3.1主流道设计主流道与喷嘴的接触处多作成半球形的凹坑。二者应严密接触以避免高压塑料的溢出，凹坑球半径比喷嘴球头半径大1-2mm；主流道小端直径应比喷嘴孔直径约大0.5-1mm，常取4-8mm，视制品大小及补料要求决定。大端直径应比分流道深度大1.5mm以上，其锥角不宜过大，一般取26。3.1.1主流道尺寸根据所选注射机，则主流道小端尺寸为 d=注射机喷嘴尺寸+(0.51)=3.5+1=4.5mm (3.2)主流道球面半径为 sr=喷嘴球面半径+（12）=20+2=22mm (3.3)3.1.2主流道衬套形式本设计虽然是小型模具，但为了便于加工和缩短主流道长度，衬套和定位圈还是设计成分体式，主流道长度取35.5mm，约等于定模板的厚度（见下图）。衬套如下图所示，材料采用t10a钢，热处理淬火后表面硬度为53hrc57hrc。 主浇道衬套模架的确定和装配图3.1.3主流道凝料体积q主=h12(d2+dd+d2)=35.512(8.22+8.24.5+4.52)1.16cm3d=2tan335.5+d=8.23.1.4主流道剪切速率校核 =3.3qvrn3=3.316.543.143.183=545.8s-15103s-1 (3.4)式中 qv=q主+q塑件=16.54cm3rn=(d+d)/22=3.18mm=0.318cm主流道剪切速率偏小主要是注射量小，喷嘴尺寸偏大，使主流道尺寸偏大所致。3.2浇口的设计根据外部特征，外观表面质量要求比较高，因此采用点浇口，在开模时浇口自行剪断，几乎看不到浇口的痕迹。浇口的形式众多，通常都有边缘浇口、扇形浇口、平缝浇口、圆环浇口、轮辐浇口、点浇口、潜伏式浇口、护耳浇口、直浇口等。鉴于盒盖的具体结构，选择点浇口。 对于设计的盒盖，由于其内形状虽然规则但比较复杂，属于大批量生产。故宜采用双分型面点浇口。故在安排型腔时，最好采用一模一腔的形式，以方便节约产品的成本，简化机构。3.2.1点浇口尺寸的确定由经验公式得: d=nk4a (3.5)=0.60.2724a=1.71mm 式中 a2(115+70)(7+1+3.5)+11570=12305mm2（塑件的表面积）； n=塑料材料系数（取0.6）； k=塑件壁厚的函数值（取0.272）.浇口截面形状如下图所示： 点浇口形式因采用点浇口式浇注系统，所以不设冷料井。3.2.2浇口剪切速率的校核由点浇口的经验公式得 =4qr3=415.383.14r3=61.520.048=0.13104s-1 (3.6)式中 q塑件体积； r=（d+d)/22=2.48mm=0.248cm；为，剪切速率校核合格。4、成型零件的设计型腔是模具上直接成型塑料制件的部位。直接构成模具型腔的所有零件的所有零件都称为成型零件，通常包括：凹模、凸模、成型杆、成型环、各种型腔镶件等。在本设计中成型零件就是成型塑件外表面的凹模，成型内表面的型芯（凸模）。4.1成型零件的结构设计4.1.1凹模（型腔）塑件结构比较简单，制模时加工比较容易，考虑到便于安装、运输，将凹模制成整体式，如下图所示：型 腔4.1.2型芯型芯采用整体式，如下图所示： 型 芯4.2成型零件钢材的选用香皂盒盖是大批量生产，成型零件所选用钢材耐磨性和抗疲劳性能应该良好；机械加工性能和抛光性能也应良好。因此型腔的凹模钢材选用sm1。定模板成型时没有塑件的摩擦，因此采用55钢调质。型芯在脱模时磨损比较厉害，采用硬度比较高的模具钢gr12mov，淬火后表面硬度为58hrc62hrc。4.3成型零件工作尺寸的计算聚乙烯（pe）的收缩率为sq=（1.52.0）%,所以，平均收缩率为：scp=1.75%,考虑到实际的模具制造条件和工件的实际要求，成型零件是公差等级取it6级。4.3.1型腔深度尺寸 h=1+sh-x0+=(1+1)32.93-0.560.440+0.088=65.60+0.088式中 h塑件高度最大尺寸（取32.93）； x修正系数（取0.56）； 塑件公差值（查塑件公差表，取0.44）.4.3.2型芯高度尺寸h=1+sh+x-0=(1+1)31.93+0.580.40-0=64.09-0式中 h塑件孔深最小尺寸（取31.93）； x修正系数（取0.58）； 塑件公差值，查塑件公差表（取0.40）。4.4成型零件强度及支承板厚度计支承板厚度和所选模架两垫块之间的跨度有关，根据前面的型腔布置，模架应选在210214这个大类范围内，垫块之间的跨度大约为130mm，根据型腔布置及型芯对支承板的压力，就可计算得到支撑板的厚度，即t=0.54l(pl1l2el11)13 （3.7）=0.541303012462.662.11050.027)13=41.05式中 p支撑板刚度计算许用变形量; = l两垫块之间的距离（约为140）； w影响模具变形的最大尺寸，若圆筒形是r或h。若矩形是l; 支承板长度，取250mm； 型芯投影到支撑板上的面积。此支撑板厚度计算尺寸为41.05，对于小型模具还可减小点。可利用两根推板导柱来对支撑板进行支撑，这样支撑厚度可近似为 tn=(1n+1)43t=(12)4341.05=16.3 （3.8）因此，支承板厚度可取得稍微薄一点，取标准厚度40.5、模架的确定根据型腔的布局可看出，在考虑到导柱，导套及连接螺钉布置应占的位置和采用推件板推出等个方面的问题，确定选用模架序号为5号（210l=210214）,模架结构为a4的形式，如下图所示：模架结构5.1 a板尺寸a板是定模型腔板，塑件高度34mm，在模板上还要开设冷却水道，冷却水道离型腔应有一定的距离，因此a板厚度取50mm。5.2 b板尺寸b板是凸模（型芯）固定板，.因此b板厚度取40mm。5.3 c板块尺寸垫块=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+(510)=44+20+16+(510)=8590根据计算。垫块厚度c取87。上述尺寸确定之后，就可以确定模架序号为5号，板面为210214，模架结构形式为a4.从选定模架可知，模架外形尺寸：宽长高=210214285。模具平面尺寸214214280250（拉杆间距），合格；模具高度285，100285300合格；模具开模所需行程=44（型芯高度）+34(塑件高度)+（510）=（8388）200（注射机开模行程），合格；其他各参数在前面校核合格，所以本模具所选注射机完全满足使用要求。6、排气槽的设计香皂盒盖的成型采用的是点浇口，塑料熔体从型腔顶部注入，将腔内空气沿型腔排出，这样型腔顶部不会造成憋气现象，气体会沿着分型面和型芯与推件板之间的轴向间隙向外排出。如果对于中大型塑件一定要通过计算，开设一定量的排气槽，方可保证产品质量。7、脱模推出机构的设计盒盖的分型采用定距导柱的分模形式。这样在分型面打开的同时，凝料也随定模板一起运动，凝料离开浇口套。在定距导柱的作用下，凝料被拉断留在定模板里。到第二次分型面时，最后推件板由于推杆在液压机构的作用下将塑件从动模型芯上推下，完成注塑的全过程。推件板推出过程中，为了减小推件板与型芯的摩擦，推件板与型芯间留0.2mm0.25mm的间隙，本设计取0.2mm，以防止推件板因偏心而板溢料。如下图：推件板与凸模的配合形式1-中间板；2-型芯；3-推荐版；4-凸模固定板板8、 温度调节系统的设计冷却系统的计算和麻烦，在此之进行简单计算，在单位时间内塑料熔体凝固时所放出的热量应等于冷却水所带走的热量，模具温度设为40。8.1冷却水的体积流量qv=wq1c1(1-2)=0.03016.41021034.187(26.5-25)=3.0710-3m3/min. （3.9）w=16.540.912=30.1g/min=0.0301kg/min.8.2冷却管道直径为使冷却水处于湍流状态，查资料 取d=6mm。8.3冷却水在管道内的流速由式 v=4qvd2=43.0710-33.14(61000)260=1.81m/s. （3.10）大于最低流速1.66m/s，达到湍流状态，所选管道直径合理。8.4冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数查参考文献取f=7.22（水温为30时），因此 h=3.6f(v)0.8d0.2=3.67.22(1031.81)0.8(61000)0.2=29152.78 kj/(m2.h.)8.5冷却管道的总传热面积a=60wq1h1=600.03016.410229152.7840-(26.5+252)=0.0028m2=2800mm28.6模具上应开设的冷却水孔数 n=adl=28003.1462501 （3.11）从计算结果看，因塑件较小，单位时间注射量小，所需冷却水道也比较小，但一条冷却水道对模具来说是不可能取的（冷却不均匀）。由于冷却水道的位置、结构形式、表面状况、水的流速、模具