毕业设计---油缸油窗端盖注塑模具设计.doc

河南理工大学毕业设计（论文）说明书油缸油窗端盖注塑模具设计摘 要塑料注塑模是一种用来生产塑料零件的模具。它被安装在塑料注塑机上，由塑料注塑机将塑料颗粒融化成热熔体，经过合模、高压注塑、高压冷却定型、开模、推出制件等工序，获得所需的塑料制品。 近10年来，由于塑料具有的良好特性，使得塑料制品获得愈来愈广泛的应用，塑料模已成为广泛使用的一类模具。据统计，塑料制品总重量大约35是用于注射成型，80以上的工程塑料制品都要采用注射成型方式生产。本设计对油缸油窗端盖注塑模具设计，利用Pro/E软件对塑件进行了实体造型，对塑件结构进行了工艺分析。明确了设计思路，确定了注射成型工艺过程并对各个具体部分进行了详细的计算和校核。如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠，保证了与其他部件的配合。最后用autoCAD绘制了一套模具装配图和零件图。 本课题通过对油缸油窗端盖注塑模具设计，巩固和深化了所学知识，取得了比较满意的效果，达到了预期的设计意图。关键词：塑料模具，注射成型，模具设计The fuel tank of the oil window end cap injection mold designABSTRACTPlastic injection mold is used to produce plastic parts of a mold. It was installed in the plastic injection molding machine, plastic injection molding machine by the plastic particles melt into a hot body, after mold, high pressure injection molding, high-pressure cooling shape, the mold, parts such as the introduction of processes to obtain the necessary plastics. The past 10 years, as a result of the good characteristics of plastic with which to obtain more and more plastic products widely used, plastic has become a widely used tool for a class. According to statistics, the total weight of plastic about 35% for the injection molding, engineering plastics more than 80% of all products produced using injection molding. The design of the fuel tank of the oil window end cap for the injection mold base design, the use of Pro / E software for the plastic parts for the solid modeling, the structure of the plastic parts of the process analysis. A clear idea of the design to determine the injection molding process and the specific part of a detailed calculation and checking. The structure of such a design work to ensure that the use of a reliable tool to ensure the co-ordination with other parts. Finally, a set of autoCAD drawing die assembly drawing and parts drawing. The fuel tank of the oil window end cap through the issue of the injection mold base design, consolidate and deepen the knowledge, and achieved satisfactory results, to achieve the desired design intent.KEY WORDS: Plastic mold，Injection molding，Mold design7目录前言11 制件成型及工艺性分析31.1 制件分析31.2 制件原料的工艺性能31.2.1 制件材料的选择31.2.2主要用途和成形特点41.3 脱模斜度的确定41.4 塑件的尺寸及精度52 初选注射机62.1 计算塑件体积62.2 选择注塑机62.3 确定型腔数目83 拟定模具结构的设计93.1 型腔数目的确定及排列方式93.2 分型面位置的确定93.3 浇注系统的设计103.3.1浇口的确定103.3.2 主流道的设计113.3.3 分流道的设计123.3.4 主流道冷料穴的设计133.4浇口设计143.4.1 浇口的类型及位置的确定143.4.2 浇口结构尺寸的经验计算143.4.3 浇注系统的平衡153.4.4 浇注系统凝料体积计算153.4.5 流过浇注系统各截面熔体的体积计算163.4.6 普通浇注系统截面尺寸的计算与校核163.5成型零部件的结构设计183.5.1 型腔的结构设计183.5.2 型芯的结构设计183.6 模具成型零部件尺寸计算193.5.1 计算成型零部件尺寸要考虑的因素193.5.2 制件尺寸的公差转换203.5.3成型零部件尺寸计算213.7 模架的选用243.7.1 模架型号的确定243.7.2 模架具体尺寸的确定253.8 结构零部件的设计263.8.1 支承板的设计263.8.2 垫块的设计273.8.3 定模座板和动模座板的设计273.8.4 导柱的设计273.8.5 导套的设计283.8.6 设计导柱导套需要注意的事项293.9推出机构的设计293.9.1 推杆的设计304 侧向分型与抽芯机构设计334.1侧向分型与抽芯机构的分类334.2斜销侧向分型与抽芯机构结构设计要点344.3抽拔力的计算344.5斜导柱机构受力分析及斜导柱直径计算375 温度调节系统设计395.1温度调节对塑件质量的影响395.2对温度调节系统的要求395.3冷却系统设计395.4 冷却水孔直径的确定446 注射机的相关校核456.1 注射机额定注射量的校核456.2注射压力的校核456.3锁模力的校核456.4模具安装尺寸的校核466.4.1喷嘴尺寸校核466.4.2模具厚度校核466.5 开模行程的校核47结论48致谢49参考文献50附录51前言 塑料模具的设计是模具制造中的关键工作。通过合理设计制造出来的模具不仅能顺利的成型高质量的塑件，还能简化模具的加工过程和实施塑件的高效率生产，从而达到降低生产成本和提高附加价值的目的。近几年来塑料成型工艺迅速发展，塑料模具种类不断增加。结构也更为复杂，在该套模具的设计中采用的是一模两腔的模具结构。该套模具的浇口采用的是侧浇口。侧浇口又称标准浇口，这种浇口一般开设在分型面上，塑料熔体内侧或外侧注入型腔，其截面形状多为矩形，改变浇口的宽度与厚度可以调节熔体的剪切速率及浇口的冻结时间。这类浇口可以根据塑件的形状特征选择其位置，加工和修正方便，普遍用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强。其浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口容易，且不留明显痕迹。因此塑件的表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。该套模具的工作原理是当注射结束时，模具在开模力的作用下从分型面分型，当动模向后移动一定距离后推出机构开始工作，推杆推动推件板把塑件从型芯上推下,完成整个开模过程。在缸油窗端盖模具设计过程中，主要应用Pro/E进行了模具结构设计，包括分形面、浇注系统，冷却系统等的设计。AutoCAD是最常用的工程制图软件。由Pro/E产生的工程图纸不规范，所以后期需要导入AutoCAD2007进行完善。塑料模具CAD技术是一种全新的设计技术，有助于提高产品及模具设计的质量和实现产品的最佳性能。塑料模具CAD的工作主要在于理解注塑过程模拟的分析结果，判读数据并做出合适的变更设计抉择，熟悉CAD技术并有效地应用于模具设计也有赖于设计人员的素质和经验。塑料模具CAD的难点在于建立丰富的材料性能数据库，以及模具零件的标准化。本次毕业设计设计的缸油窗端盖注塑模主要从塑料的性能、产品的使用性能和要求出发，分为几个方面的设计，重点阐述了材料性能、模具结构分析及工作原理以及成型分析、理论计算几个方面。此油缸油窗端盖结构比较简单，精度要求低，运用常用的推杆、顶杆、通过充模、保压、开模至推出塑件。具体过程，详见以后说明书内容分析和计算。本说明书为机械塑料注射模具设计说明书，是根据塑料成型工艺与模具设计上的设计过程及相关工艺编写的。编写本说明书时，力求符合设计步骤，详细说明了塑料注射模具设计方法，以及各种参数的具体计算方法，如塑件的成型工艺、塑料脱模机构的设计。由于本人设计水平有限，在设计过程中难免有错误之处，敬请各位老师批评指正。 1 制件成型及工艺性分析1.1 制件分析名称：油窗端盖 材料：PS；精度：一般，零件直观图如图1-1所示：图1-1 制件立体图生产批量：中批生产； 粗超度要求：Ra=0.6um；用途：利用PS透明度高的特点，制造仪器端盖，一方面防尘，阻挡异物进入仪器；另一方面可从顶部区域，观察仪器内部油面，以便随时掌握油量，及时添加。侧壁上长条形孔洞，用于扣紧端盖，保证端盖与仪器牢固结合。表面质量要求：要求顶面必须光滑平整，无浇口痕迹及顶出痕迹；四壁光滑，无明显痕迹。1.2 制件原料的工艺性能 1.2.1 制件材料的选择PS（聚苯乙烯）是无色透明并有金属光泽的非结晶型线性结构的高聚物，落地式发出类似金属的声音，密度为1.054g/cm3。聚苯乙烯的透明度好，透光率高，在塑料中期光学性能仅次于有机玻璃。聚苯乙烯有优良的电性能，尤其是高频绝缘性能，并具有一定的化学稳定性。聚苯乙烯能耐除硝酸以外的酸及碱、醇、油、水等，但对与氧化剂、苯、四氯化碳、酮类、酯类等的抵抗力较差。聚苯乙烯的着色性能优良，能染成各种鲜艳的颜色。但其耐热性低，热变形温度一般在70-90，所以只能用在不高的温度下。聚苯乙烯质地硬而脆，有较高的热膨胀系数，塑件易产生内应力易开裂，因此限制了它在工程上的应用。近几十年来，由于有了改性聚苯乙烯和以聚苯乙烯为基体的共聚物，从而扩大了它的用途。1.2.2主要用途和成形特点 选材的用途：聚苯乙烯是仅次于聚乙烯和聚氯乙烯的第三大塑料品种。在工业上可用作制作仪表外壳、灯罩、化学仪器零件、透明模型等。在电器方面用于制作良好的绝缘材料，如电视机的结构零件、接线盒和电池盒等。在日用品方面则广泛用于制作包装材料、各种容器和玩具等。成型特点：聚苯乙烯成型性能优良，吸水性小，可不进行干燥处理。由于热膨胀系数较高，故而塑件中不宜含有嵌件，否则会因两者的热膨胀系数相差太大而导致开裂。宜采用高料温，高模具温度，低注射压力成型并延长注射时间，以防止缩孔和变形，降低内应力。由于聚苯乙烯流动性很好，故而在模具设计中大多采用点浇口进料。聚苯乙烯可采用注射，挤出，真空等多种方法成型。 1.3 脱模斜度的确定由于塑件成型冷却过程中产生收缩，使其紧箍在凸模或型芯上，为了便于脱模，防止因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损，与脱模方向平行的塑件内、外表面都应具有合理的斜度。以下是 PS的脱模斜度推荐值：型腔：35-130型芯：30-40对于本制件而言，型腔取1脱模斜度，型芯取30脱模斜度。1.4 塑件的尺寸及精度该制件为简单的壳类零件，侧面有一成型孔。表面粗糙度为0.6.属于一般的粗糙度要求。由于上表面要求不能出现任何形式的不光整现象，侧面也要求尽量平整，故而最初大致确定，制件注塑成型时，从底部耳边处进料，即浇口开在耳边，同时刚好开在最大分型面处。制件的详细尺寸见零件图，如下图1-2所示：图1-2 制品零件图制件各个尺寸的相关要求如下：制件内轮廓径向尺寸44和侧壁成型孔尺寸18、4为MT3，其余尺寸，为一般精度MT5。2 初选注射机2.1 计算塑件体积考虑到制件形状简单，体积较小，批量不大，故而初定模具生产为一模两腔。一次开模，耗费塑料的总体积，可以分两部分：制件部分的体积V1和料把的体积V2。V155534+5050 40-444440+44443 =31668mm3在依据经验设料把体积为制件体积的百分之二十，故而可以得到，V2= V120%=3166820%=6333.6。因此，一模内塑料总体积大概为：V=2V1+V2=69669.6mm3 再换算为立方厘米，即为70cm3最大投影面积，即为开模方向上的制件最大外向轮廓出的面积，依据制件的形状，很易计算得出，最大投影面积即为：S=26060=72 cm3 2.2 选择注塑机由塑料成型工艺与模具设计表3.1常用塑料的注射工艺参数中可以看到材料为PS的塑料适用的各项工作参数如下：注射机类型：螺杆式柱塞式皆可，鉴于螺杆式应用较为广泛，故在此选用螺杆式注塑机；螺杆转速/（r.min-1）：29-103范围内皆可；喷嘴形式：球头式;喷嘴温度/C：170190;模具温度/C：4080；注射压力/MPa：70120；保压压力/MPa：5060；注射时间/s：05；保压时间/s：2060；冷却时间/s：1550；成型周期/s：40120；由以上条件初步选XS-Z-125的注射压力机，由表4.2常用国产注射机的规格和性能可知该压力机的各项参数如下：额定注射量/cm3：125 cm3螺杆（柱塞）直径/mm：42注射压力/MPa：120注射行程/mm：115注射方式：螺杆式注射时间：1.5S锁模力/KN：900最大成型面积/cm2：320最大开合模行程/mm：260模具最大厚度/mm：300模具最小厚度/mm：200喷嘴圆弧半径/mm：SR12顶出形式：两侧顶出动定模固定板尺寸/mm：428458拉杆空间/mm：290260合模方式：液压-机械液压泵：流量/（ L/min）170 、12 压力/MPa：6.5电动机功率/KN：18.5螺杆驱动/KN：5.5加热功率/KN：10机器外形尺寸/ mm：331075015502.3 确定型腔数目按注射机的额定锁模力确定型腔数目：型腔数目n可根据下式确定：n（Fp-pA1 ）/pA （ 2-1）式中Fp注射机的额定锁模力，NP塑料熔体在型腔中的成型压力，MPaA1浇注系统在分型面上的投影于型腔不重叠部分的面积，mm2A单个塑件在分型面上的投影面积，mm2A1=418=328mmA=3.14（75/2）243.15（5/2）23.14（20/2）2=4415.62578.5314=4023.125mmFp=900KNP=12080%=96MPan=(900000-96328)/964023.125 =2.25由以上可知所选注射机比较合适，因为工件的生产批量大且精度要求一般，据此及经济条件考虑设计时采用一模二腔的模具结构，这样制件精度也会得到保证。3 拟定模具结构的设计3.1 型腔数目的确定及排列方式该套模具采用的时一模两腔的型腔平衡平衡分布的模具结构，采用平衡结构有以下特点：从主流道到各个型腔浇口的分流道的长度、截面形状与尺寸均对应相同，可实现各型腔均匀进料和达到同时充满型腔的目的，从而能更好的保证制件的精度要求。其布局示意图如图3-1所示：图3-1 型腔布局3.2 分型面位置的确定根据分型面的设计原则：（1）：分型面应选在塑件外形最大轮廓处；（2）：分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模； （3）：分型面的选择应保证塑件的精度要求；（4）：分形的选择应满足塑件的外观质量要求；（5）：分型面的选择要便于模具的加工制造； （6）：分型面的选择应有利于排气；除了这些基本原则以外，分型面的选择还要考虑到型腔在分型面上投影面积的大小，以避免接近或超过所选用注射机的最大注射面积而可能产生溢流现象，由于此塑件的形状比较简单，由以上原则设计时选择了塑件外形最大轮廓处。其示意图如图3-2所示：图3-2 分型面示意图3.3 浇注系统的设计注塑模的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，它有主流道，分流道，冷料穴和浇口组成。它向型腔中的传质，传热，传压情况决定着塑件的内在和外表质量，它的布置和安排影响着成型的难易程度和模具设计及加工的复杂程度，所以浇注系统是模具设计中的主要内容之一。3.3.1浇口的确定PS料流动性很好，模具设计时应注意选择浇口位置、形式。浇口的位置与塑件的质量有直接影响。在确定浇口时应考虑尽可能使熔体在模具内部内流动时，动能损失最小。要做到这一点必须使1） 流程（包括分支流程）为最短；2） 每一股分流都能大致同时到达起远端；3） 应从壁厚较厚的部位进料；4） 考虑各股分流的转向越小越好；5）有效地排除型腔内的气体；6）型腔内如有成型孔的型芯时，浇口应避免冲击小型芯，并且应考虑到熔体的压力损失；7）型腔如有金属嵌件时，浇口应远离嵌件，以避免冲击嵌件；由以上原则，加上PS推荐的浇口方式，以及模具结构方面考虑确定使用侧浇口。该浇口的特点是它一般开设在分型面上，塑料熔体从内侧或外侧充填模具型腔，其截面形状多为矩形（扁槽），改变浇口的宽度与厚度可以调节熔体的剪切速率及浇口的冻结时间。这类浇口可以根据塑件的形状特征选择其位置，加工修整方便，它是一种应用比较广泛的浇口形式，普遍用于中小型塑件的多形腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强。由于浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量，且不留明显痕迹。但其也有缺点，这种浇口成型的塑件往往有熔接痕存在，且注射压力损失较大，对深型腔塑料件排气不利。3.3.2 主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状和尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此必须使熔体的温度将和压力损失最小。由于主流道的尺寸，完全依赖于所选择的浇口套的尺寸，而浇口套的选择，主要取决于与注射机喷嘴球头半径相适应的主流道球面半径，所以主流道的设计，实质上便是浇口套的合理选择。浇口套的选择原则为：主流道的球面半径SR比喷嘴球面半径大1-2mm,以使注射时，喷嘴头面能与模具紧密贴合。由选定的压力机的相关参数可知，XS-Z-125型号注射机的喷嘴球头半径为SR=12mm,因此所选择的浇口套的球面半径应该大于12mm.查阅相关资料书，依据标准浇口套的尺寸，选择SR=16，基本尺寸D=16的浇口套。再根据浇口套的小端直径应比喷嘴直径大0.5-1mm的一般原则，选择浇口套小端直径d=3.5mm，再选取锥角a=2,如此浇口套便基本定下尺寸了，只需到后来模架选取后，根据模架的相关部分厚度和其他相关要求，合理的选择出浇口套的总长度即可。由于浇口套按其结构形式，又分为两种：一种为浇口套与定位圈设计成一体式，另一种为二者分别设计选择后再搭配使用。鉴于后者更为常用，因此在此处，选择浇口套与定位圈设计成两个零件的形式。查阅相关书籍，选择定位圈的基本尺寸为外径为D=120mm的型号。定位圈、浇口套的配合示意图如下所示：图3-3 浇口套与定位圈配合示意图主要参数：锥角=2；内表面粗糙度Ra=0.4m;小端直径D=3.5mm；半径R=16mm；材料：T8A；3.3.3 分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽量短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U形和六角形。要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小以减少传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的凝料脱模较困难，所以一般制成梯形流道。该模具采用的是圆形流道，而且各处的截面面积不相等，这种流道有利于脱模。在这里，选取应用较广且易于加工的半圆形流道，单独开在定模一侧。查相应手册，可得材料PS对应的半圆形的分流道的合理取值范围是：3.2-9.5，在这里，取分流道直径为D=8，完全开在定模一侧。3.3.4 主流道冷料穴的设计冷料穴一般位于主流道对面的动模板上，或处于分流道末端，起作用是存放料流前端的冷料，防止冷料进入型腔而形成冷接缝，此外，开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出，冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端直径。依据课本所学，根据各种形式冷料穴及搭配的拉料杆的具体作用范围和适用场合，加入对本制件形状结构的考虑，选定如图所示的拉料杆和冷料穴结构，其示意图如下所示：图3-4 冷料穴示意图其相应的两个主参数也随之确定，角度a=5。冷料穴的深度取值为10.在该种形式的冷料穴与拉料杆结构中，冷料穴既起冷料穴的作用，又在开模时起到拉料杆的作用，冷料穴下边的杆为拉料推杆，为推出机构的一部分，在制件推出时，制件推杆推出制件的同时，拉料推杆推出流道凝料，从而实现制品的脱模。3.4浇口设计浇口是连接流道与型腔之间的一般细短通道，它是浇注系统的关键部位。浇口的形式、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。浇口截面积通常为分流道截面积的0.070.09倍，浇口的截面积形状多为矩形和圆形两种，浇口长度为0.5mm2.0mm。浇口的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。3.4.1 浇口的类型及位置的确定该模具是中小型塑件的多型腔模具，同时从所提供的塑件中可以看出，在中部33的圆周上设置侧浇口比较合适。侧浇口开在垂直的分型面上，从型腔（塑件）外侧面进料，侧浇口是典型的矩形截面浇口，能方便的调整冲模时的剪切速率和浇口的封闭时间，因而又称为标准浇口。这种浇口加工容易，修整方便，而且可以根据塑件的形状特征灵活的选择进料位置，因此它是广泛应用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具中。3.4.2 浇口结构尺寸的经验计算1.侧浇口深度和宽度经验计算经验公式为 h=nt （3-1）=0.82=1.6mm， w= =2.23mm；综合实际因素取：h=1.6mm， w=2.2mm；式中h侧浇口深度；w浇口宽度；A塑件外表面积；t塑件厚度（平均厚度约为2mm）；n塑件系数，由表 查得n=0.8。 表3-1 塑料材料系数n 塑料系数PE、PSPOM、PC、PPPA、PMMA、PVACPVC n 0.6 0.70.8 0.9 注：源自参考文献1表6.6-52.侧浇口的经验计算 由于侧浇口的种类较多，现将常用的经验数据列于表3-2表3-2 侧浇口的推荐尺寸塑件壁厚/mm侧浇口尺寸/mm浇口长度L/mm深度h宽度w0.800.501.01.00.82.40.51.50.82.42.43.21.52.22.43.33.26.42.22.43.36.4 注：源自参考文献4综上得侧浇口尺寸：深度h=1.6mm 宽度w=2.2mm 长度l=2.0mm其尺寸实际应用效果如何，应在试模中检验与改进。3.4.3 浇注系统的平衡对于该模具，从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸对应相同，各个浇口也相同，因此整个浇注系统理论上是平衡的。3.4.4 浇注系统凝料体积计算1.主流道与主流道凝料井凝料计算V=；2.分流道凝料体积V=；3.浇口凝料体积V浇很小，可取为零。4.浇注系统凝料体积V= V + V + V=1146.681+550+0=1696.681；由于该值小于前面对浇注系统凝料的估算，所以前面的有关浇注系统的各项计算与校核符合要求，不需要从新计算。3.4.5 流过浇注系统各截面熔体的体积计算1.流过浇口的体积 V=V =20.0；2.流过分流道的体积 V =V+ V=20.55；3.流过主流道的体积 V =2V+ V=42.247；3.4.6 普通浇注系统截面尺寸的计算与校核1.确定适当的剪切速率根据经验浇注系统各段的取以下值，所成型塑件质量较好。1） 主流道= 2）分流道= 3）侧浇口 =2确定体积流率（浇注系统中各段的q值是不相同的）1） 主流道体积流率q因塑件小，即使是一模两腔的模具结构，所需注射塑料熔体的体积也不是很大的，而主流道的尺寸并不小（和注射机喷嘴孔直径相关联）因此主流道体积流率并不大，取=代人得 q=21.56/s；2） 浇口体积流率q侧（矩形）浇口用适当的剪切速率=代人得 q=9.39/s；3.注射时间（充模时间）的计算1）模具充模时间 t=1.96s；式中 q主流道体积流率；t注射时间，s；V模具成型时所需塑料熔体的体积，；2）单个型腔充模时间 t=2.13s；3）注射时间根据经验公式求得注射时间 t= t/3+2 t/32.07s根据模具设计手册确定所选时间合理。4.校核各处剪切速率1）浇口剪切速率= 合理；2）分流道剪切速率=，基本合理。式中 q=9.43/s，R=0.65。3）主流道剪切速率=，合理。式中 R=R=0.65cm至此为止，模具浇注系统的设计便完成了。3.5成型零部件的结构设计成型零部件决定了塑件的几何形状和尺寸，通常包括型腔，型芯，镶块，成型杆和成型环等。在此，先确定凸凹模的结构形式。 3.5.1 型腔的结构设计型腔是成型塑件外表面的主要零件，按结构不同可分为整体式的和组合式的，整体式的是在整块金属模版上加工而成，其特点是牢固，不易变形，不会使塑件产生拼接线痕迹，但缺点是加工困难，热处理不方便，而故常用于形状简单的中小型模具上。组合式型腔结构是由两个以上的零部件组合而成。根据以上分析：由于塑件的形状比较简单，型腔加工起来比较容易，制件外表面要求尽量光滑，并且批量不大，所以本套模具采用整体式的型腔。型腔加工时要保证其精度要求，并选择合理的热处理方式。3.5.2 型芯的结构设计型芯是成型塑件内表面的主要零件，主要有主型芯、小型芯、螺纹型芯、和螺纹型环等。对于该塑件而言，需要上下两个主型芯和一个侧型芯。1. 主型芯的结构设计 主型芯的结构可以分为整体式的和组合是的两种。（1） 整体式型芯的特点是：结构牢固，但加工不方便，消耗的模具钢多，主要用于工艺试验或小型模具上形状简单的型芯。（2） 组合式型芯的结构特点：加工方便，这种结构是将型芯单独加工后，再镶入模板中，这种结构的型芯与整体式结构相比可以节省材料，而且由于可以更换，故而相对而言，模具的寿命要高于整体式模具。在本套模具中的上下两个主型芯采用组合式的，两个主型芯的固定方式都是台阶固定。2. 侧型芯的结构设计 侧型芯用来成型塑件与开模方向不同的内侧或者外侧上的小孔或槽。侧型芯与侧滑块共同构成侧向成型零件。一般而言，侧型芯同主型芯一样，也分为整体式和组合式。整体式是指在滑块上直接加工出侧向型芯或者型腔；组合式是指滑块和侧型芯分别加工，加工完成后，在组合起来使用。对于本制件而言，由于制品的侧向成型孔很小，侧滑块相对较小，且制件为中批生产，批量不大，故而为简化起见，侧型芯与侧滑块制成一体，不再分别加工。3.6 模具成型零部件尺寸计算成型零件工作尺寸是指直接用来构成塑件形面的尺寸，例如型腔和型芯的径向尺寸、深度和高度尺寸孔间距离尺寸、孔或凸台至某成型面的距离尺寸，螺纹成型零件的径向尺寸和螺距尺寸。型腔型芯的工作尺寸的精度直接影响塑件的精度，该塑件是普通的圆柱形塑件而且精度不高，所以塑件精度容易保证。成型零件工作尺寸计算方法一般有两种：一种是平均值法，见平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量进行计算：另一种方法是按极限收缩率、极限制造公差和磨损量进行计算；前一种方法简便但不适合精密塑件的模具设计，后一种方法复杂，但能保证较好的精度，由于该塑件是普通的塑件，所以采用平均值法，从经济方面考虑也更合适。3.5.1 计算成型零部件尺寸要考虑的因素计算成型零部件工作尺寸要考虑的因素有很多，概括的讲主要有以下几个方面：（1）：塑件的收缩率波动（2）：模具成型零件的制造误差（3）：模具成型零件的磨损（4）：模具安装配合误差一般情况下，收缩率的波动，模具制造公差和成型零部件的磨损是影响制件尺寸精度的主要因素。当生产小制件的时候，后两者起主要作用。故而对于本制件精度要求较高的尺寸，须通过提高相应部分的模具尺寸精度来实现。3.5.2 制件尺寸的公差转换在型芯型腔径向尺寸以及其他各类工作尺寸的计算公式导出的过程中，所涉及无论是塑件尺寸和成型模具尺寸的标注，都是按规定的标注方法标注的。凡是孔，都是按基孔制，公差下限为零，公差等于上偏差的绝对值；凡是轴都按基轴制，公差上限为零，公差等于下偏差的绝对值。按照以上原则，再结合塑料公差数值表，可以转换出该制件各个尺寸的公差形式。塑件上各个尺寸的公差值如图3-6所示：图3-6 塑件尺寸公差3.5.3成型零部件尺寸计算从附录B中查的该材料的最大收缩率Smax=2.5%,最小收缩率Smin=1.0%, 由此该塑件的平均收缩率S=（2.5%+1.0%）2=0.0175大型芯径向尺寸和高度的计算：塑件孔的径向基本尺寸ls小尺寸，其公差D为正偏差，型芯基本尺寸lm最大尺寸，制造公差为负偏差有公式： （ lm1）=(1+S)ls0.75D （3-2） =（1+0.0175）44+0.750.36 =44.51有课本可知当塑件制件尺寸较小、精度级别较高时，dc可取D/6、dz可取D/3，此时，x=0.75。其中dz为制造偏差大型芯高度计算：（hm1）=(1+S)hs+xD （3-3） =(1+0.0175)37+0.670.36 =37.66（hm2）=(1+S)hs+xD =(1+0.0175)1+0.670.36 =1.25其径向尺寸计算：（ lm1）=(1+S)ls20.75D （3-4） =(1+0.0175)440.750.24 =44.51（ lm2）=(1+S)ls20.75D =(1+0.0175)200.750.24 =44.87上述两式中修正系数x=1/22/3，即当塑件尺寸较大、精度要求低时取小值，反之取大值。上述两式取x=2/3。型腔的径向尺寸计算：塑件的基本尺寸Ls是最大尺寸，其公差D为负偏差。(Lm1) =(1+s)Ls-0.75D （3-5） =(1+0.0175)60-0.750.46 =60.10(Lm2) =(1+s)Ls1-0.75D =(1+0.0175)50-0.750.36 =50.07型腔深度的计算：（Hm1）=(1+S)Hs-xD （3-6）=(1+0.0175)40-0.670.24 =39.76（Hm2）=(1+S)Hs-xD =(1+0.0175)3-0.670.24 =2.78模具上的中心距尺寸计算：Cm1=（1S）Cs （3-7）=（10.0175）12=12.07Cm2=（1S）Cs =（10.0175）18=18.103.7 模架的选用模架是设计、制造塑料注射模的基础部件。为了提高模具质量，缩短模具制造周期，组织专业化生产现规定我国注射模国家标注有两个，即GB/T12556 1990塑料注射模中小型模架及其技术条件和GB/T12555 1990塑料注射模大型模架。前者适用于模板尺寸为BL560mm900mm；后者的模板尺寸BL为（630mm630mm）(1250mm2000mm)。由于塑料模具的蓬勃发展，现在在全国的部分地区形成了自己的标准，该设计采用标准模架。3.7.1 模架型号的确定现在各块板的厚度已经标准化，所需要的只是选择，如何选择合理的厚度，这里有两个尺寸需要注意：（1）：凸模底板厚度和凹模底板厚度；在注射成型时型腔中有很大成型压力，当塑件和凝料在分型面上的投影面积很大时，若凸模底板厚度不够，则极有可能使模架发生变形或者破坏，所以凸模底板厚度尺寸需要校核才能确定。（2）：推板推出距离；在分模时塑件一般是粘结在型芯上的，需要推杆或推板推出一定的距离才能脱离型芯，该塑件的高度为24mm黏结在型芯上的尺寸约为24mm，所以当推出距离为24 mm时就能使塑件和型芯分离，如果C板（即模脚）的高度太小，则推出的距离不够使塑件脱离型芯，在本套模具中推出塑件的距离即塑料高度要小于垫块减去推板和推杆固定板的厚度。由于该模具采用一模两腔根据塑件的大小、高度、壁厚的计算以及模架的空间能够装下螺钉还有一些冷却系统，选用模架的大小为180X250,即1825型模架，再结合本制件的成型特点，选取AI型号的模架，即模架由定模座板，定模板，动模板，动模座板，动模支撑板，垫块，推板，推板固定板组成。3.7.2 模架具体尺寸的确定具体尺寸的确定，主要是A、B板尺寸和垫块高度的确定。考虑到本制件完全在定模一侧成型，且该制件的上边还需用型芯成型1mm的圆形不透孔，故结合经验，选取A板的厚度为70mm，B板的尺寸为35mm，垫块的高度选择为60mm。借助于计算机相关工具，在这三个数据确定之后，直接调出AI型龙记标准模架，其具体尺寸如下所示：模板公称尺寸： 宽度B0=180， 长度L=250，各个模板厚度：A=70mm、B=35、定模座板20mm、动模座板20mm、动模支撑板30mm、垫块高度60mm、推板厚度 15mm、 推杆固定板 13mm座板尺寸： 宽度为230,长度250mm垫板： 宽度B3=56，厚度C=60；至此，模架的选取工作便已完成。模架的大略图如图3-7所示：图3-7 模架示意图3.8 结构零部件的设计3.8.1 支承板的设计支承板又称动模垫板，是垫在动模型腔下面的一块平板，其作用是承受成型时塑料熔体对动模型腔或型芯的作用力，以防止型腔底部产生过大的挠曲变形或防止主型芯脱处型芯固定板。对支承板的设计要求是，具有较高的平行度和必要的硬度和强度，应结合动模成型部分受力状况进行厚度计算。支承板所选材料为45钢。因为型腔长度l小于支承板跨度L，所以支承板的厚度计算公式为： h （3-8） 式中p=96MPa,L=203,b=52,E=2.1105 MPa,=0.05,B=315h= =73.71所以所选支承板符合要求。3.8.2 垫块的设计用于支承动模成型部分并形成推出机构运动空间的零件称为垫块。在该设计中垫块设计成了一个单独的零件，这样比较经济。垫块的材料采用Q235钢。3.8.3 定模座板和动模座板的设计定模座板：使定模固定在注射机的固定工作台面上的模板。动模座板：使动模固定在注射机的移动工作台面上的模板设计模板在注射机上安装时需注意： 模板外形尺寸不受注射机拉杆间距的影响；小型模具一般只在定模座板上设置定位孔，大型模具则在定、动模板上均需设置定位孔，设备的定位孔径与模具的定位圈尺寸需配合良好；定、动模安装孔的位置和孔径与注射机固定板及移动模板的一系列螺纹孔相匹配，以便安装、压紧模具。动、定模板的厚度：动、定模板是分别与注射机的移动工作台面和固定工作台面接触的模板，对钢度与强度要求不高，一般可采用Q235和45钢，该设计中采用Q235钢调质处理硬度为230270HBS。3.8.4 导柱的设计注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于动定模之间的精密对中定位。该塑件的精度要求一般所以用导柱导套导向即可。导柱既可以设置在动模一侧，也可以设置在定模一侧，应根据模具结构来确定，在本套模具设计中导柱设置在动模一侧。国家标准规定了导柱的两种结构形式，分为带头导柱和有肩导柱，大型而长的导柱应开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩擦。若导柱需要支撑模板的重量大，特别对于大型，精密模具，导柱的直径需要进行强度校核。由于该模具是中小型的模具所以导柱的直径可以根据模架进行选择，不用进行强度校核。而且模具中选用的是带头导柱。（1）形状导柱的前端应做成锥台形或半球形，以使导柱能顺利的进入导向孔，由于半球形加工比较困难，所以导柱的前端做成了锥台形。（2）材料导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，因此多采用20钢（经表面渗碳淬火处理）或者T8、T10钢（经淬火处理），该模具的材料选用的是T8钢，进行表面渗碳和淬火处理，其硬度为5660 HRC。导柱固定部分的表面粗糙度为Ra=0.8 um，导向部分的粗糙度为Ra=0.80.4 um（3）数量及布置导柱应合理均布在模具分型面的四周，导柱中心之模具边缘应有足够的距离，以保证模具强度。为保证合模时只能按一个方向合模，导柱的布置可采用等直径导柱不对称布置或不能直径导柱对称布置的方式。在该模具设计中采用的是等直径导柱对称布置。（4）配合精度导柱固定端与模板之间一般采用H7/m6或H7/k6的过渡配合，导柱的导向部分常采用H7/f7或H8/f7的间隙配合。3.8.5 导套的设计导套分为直导套和带头导套，在该模具设计中采用的是带头导套。（1）形状为使导柱顺利进入导套，导套的前端应倒圆角。导向孔最好做成通孔，以利于排出孔内的空气。如果模板较厚，导空必须做成盲孔时，可在盲孔的侧面打一个小孔排气或在导柱的侧壁磨出排气孔。在该模具中导向孔做成通孔用来排气。（2）材料可用与导柱相同的材料或铜合金等磨损材料制造导套，但其硬度应略低于导柱硬度，这样可以减轻磨损，以防止导柱或导套拉毛，在该模具中采用T8A钢，进行淬火处理使其硬度为5055HRC。3.8.6 设计导柱导套需要注意的事项（1） 导柱的工作长度应比型芯端面高出68mm，以确保其导向和引导作用。（2） 导柱工作部分的配合精度采用H7/f7,低精度时可采取更低的配合要求；导柱固定部分配合精度采用H7/k6；导套外径的配合精度采取H7/k6。配合长度通常取配合直径的1.52倍，其余部分可以