一次性剃须刀刀柄的模具设计

任 务 书院（系）： 专业 班 级： 学生： 学号： 一、毕业设计课题 一次性剃须刀刀柄的模具设计 二、毕业设计工作自 年 月 日起至 年 月 日止三、毕业设计进行地点 四、毕业设计的内容要求 (一) 设计之原始数据： 原始资料：一次性剃须刀刀柄一个、白色、规格约100*20*10mm、光洁表面。 (二) 设计计算及说明部分内容： 1.计算内容与方案确定： （1）确认塑料制件的用途、材料、技术要求及相关行业标准； （2）确定成型方式及注塑机的选择； （3）成形零件设计：型腔的布置，凹模、凸模的结构及固定方式设计。 （4）结构系统设计：脱模机构、抽芯机构、温度调节系统、浇注系统、排气系统等结构的设计及尺寸计算。 （5）强度设计及校核：各部件的强度校核，如型芯、镶块、导柱、顶针等。 2. 设计内容： （1）Pro/E环境下进行产品的模具设计； （2）注射模0#装配工程图一张； （3）型芯、型腔零件图或装配图1#各一张； （4）各组成零件的零件图48张（1#、2#或3#计算机图）； （5）编写设计（论文）说明书（不少于20000字，word文档输出）； （6）文献综述（60008000字与毕业设计内容相关的综述文章）。 (三) 主要参考资料 1、塑料注射模具设计实用手册，航空工业出版社。 2、模具实用技术丛书编委会塑料模具设计制造与应用实例，机械工业出版社 2002.7 3、伍先明确、王群等，塑料模具设计指导，国防工业出版社。2006.5 4、邹继强,塑料模具设计参考资料汇编 清华大学出版社2005.9 5、模具实用技术丛书编委会模具材料与使用寿命，机械工业出版社 2000.4 6、材料力学，高等教育出版社。 7、颜智伟,塑料模具设计与机构设计,国防工业出版社,2005.8 8、塑料模具设计手册编写组, 塑料模具设计手册 9、阮锋等，Pro/ENGINEER2001模具设计与制造实用教程，机械工业出版社。 10、Pro/ENGINEER Wildfire模具设计实例教程精解，机械工业出版社。 11、实战Pro/ENGINEER2001模具设计，中国铁道出版社。 12、何满才 模具设计与加工MasterCAM9.0实例详解，人民邮电出版社。2006.6 (四)附属专题 1、专题外文翻译 检索与阅读与设计题目相关的外文资料，并书面翻译30005000单词的外文资料。（附原文） 指导教师 接受毕业设计任务开始执行日期 年 月 日学生签名 摘要Peo/环境进行模具设计，分析了一次性剃须刀刀柄的模具设计的结构特点及其成型材料的成型特征,介绍了如何设计该塑件的注射模具结构，应用proe的模具设计流程，完成包括一次性剃须刀的产品图和装配模架及其导出cad工程图关键词：一次性剃须刀刀柄、模具设计 、注射模 、cad工程图IAbstractUsing the Peo/E environment carries on the mold design, analysis of the disposable razor knife mold design structure characteristics and the forming characteristics of the forming material, introduce how to design the plastic parts injection mold structure, application of proe mold design process, including the completion of a disposable razor product drawings and assembly base and derived CAD engineering drawingKey words: disposable razor knife, mold design, injection mold, CAD engineering drawing目录摘要IAbstractII第一章 绪论11.1毕业设计的意义11.2本次毕业设计应达到的目的21.3本设计的内容21.3.1一次性塑料用品的发展趋势21.3.2模具设计基本流程21.3.3模具设计基本方法3第二章 塑件的工艺分析4第三章 塑性材料的成型特征与工艺参数53.1 塑料材料的成型特性53.2 ABS塑料的工艺参数6第四章 成型设备的选择7第五章 分型面的选择95.1分型面的选择9第六章 浇注系统的设计116.1 浇注系统的设计的概述116.2主流道的设计116.3浇口和分流道、次分流道的设计126.4浇口位置的选择136.5排气系统的设计146.6冷料穴的设计14第七章 成型零件的设计计算157.1凹模的结构设计157.2凸模的结构设计157.3成型零件钢材的选用157.4 成型零件的工作尺寸计算157.4.1型腔径向尺寸的计算167.4.2型芯径向尺寸的计算167.4.3 型腔深度尺寸和型芯高度尺寸167.4.4模具型腔侧壁和底板厚度的计算177.4.6模架的选取19第八章 脱模机构的设计208.1脱模力的计算208.2推出机构的设计208.3推杆位置的设置218.4推杆的直径218.5.推杆的形状及固定形式218.6 推出机构的导向与复位22第九章 合模导向机构的设计23第十章 温度调节系统的设计计算2410.1冷却的计算2410.2冷却系统的设计原则与常见冷却系统的结构2410.3冷却系统机构的确定25第十一章 注射机相关参数的校核2611.1 注射压力的校核2611.2 锁模力的校核2611.3 模具闭和高度的校核2711.4 开模行程的校核2711.5 模具安装尺寸的校核2711.6安装螺孔尺寸27第十二章 设计小结28致谢29参考文献30附件一 英文文献翻译31III第一章 绪论第一章 绪论1.1毕业设计的意义毕业设计是在修完所有大学课程之后的最后一个环节。本次设计的课题是一次性剃须刀刀柄的模具设计的注射模设计，它是对以前所学课程的一个总结。在现代工业发展的进程中，模具的地位及其重要性日益被人们所认识。模具工业作为进入富裕社会的原动力之一，正推动着整个工业技术向前迈进！模具就是“高效益”，模具就是“现代化”之深刻含意，也正在为人们所理解和掌握。当塑料品种入其成型加工设备被确定之后，塑料制品质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占80。由此可知，推动模具技术的进步应刻不容缓！塑料模具设计技术与制造水平，常标志一个国家工业化发展的程度。由此可知，塑料模具设计，对于产品质量与产量的重要性是不言而喻的。对于一个模具专业的毕业生来说，对塑料模的设计已经有了一个大概的了解。此次毕业设计，培养了我综合运用多学科理论、知识和技能，以解决较复杂的工程实际问题的能力，主要包括设计、实验研究方案的分析论证，原理综述，方案方法的拟定及依据材料的确定等。它培养了我树立正确的设计思想，勇于实践、勇于探索和开拓创新的精神，掌握现代设计方法，适应社会对人才培养的需要。毕业设计这一教学环节使我独立承担实际任务的全面训练，通过独立完成毕业设计任务的全过程，培养了我的实践工作能力。另外，本次毕业设计还必须具备一定的计算机应用的能力，在毕业设计过程中都应结合毕业设计课题利用计算机编制相应的工程计算、分析和优化的程序，如利用ProEngineer Wildfire2.0软件进行塑件的3D造型、塑件的分模等，同时还具备必要的计算机绘图能力，如利用AutoCAD2008软件进行二维图的绘制。此次毕业设计除了对知识和能力培养的收获感受外，还得到思想道德方面的锻炼。通过这次毕业设计，让我感受到了作为一名高级工程技术人员应该具备的基本精神，需要强化的工程实践意识，以及对设计工作的质量要负责，具有高度的责任感，树立实事求是的科学作风，并严格遵守规章制度。本次毕业设计得到了广大老师和同学的帮助，在此表示感谢！由于实践经验的缺少，设计过程中的错误在所难免，望老师和同学批评指正。1.2本次毕业设计应达到的目的毕业设计是学校整个教学环节的重要组成部分，是对学生进行全面考核、综合训练的必不可少的教学内容。通过本次设计，可以使学生所学的基本理论、基本知识和基本技能在总结提高的基础上加以综合应用。同时，也是培养学生分析问题、全面解决问题的有效方法。搞好本次设计，可以达到如下方面目：1、树立正确的设计思想，掌握工程设计的基本方法，加强对设计规范，设计规定，技术文件的理解和应用，提高查阅科技资料的能力，以便今后熟练的开展工作；2、培养理论联系实际的设计作风。以实事求是一丝不苟的科学态度，进行调查研究，辩证地综合有关资料，判定合理的设计方案； 3、通过本课题的设计，使学生了解了注塑模设计的基本方法和步骤，以及掌握一些科学的研究方法。1.3本设计的内容主要是通过参考剃须刀刀柄的用途、结构特征、材料及尺寸等数据，来确定该模具样式并设计出来。1.3.1一次性塑料用品的发展趋势塑料制品的发展方向可概括为两方面。一是提高性能，即以各种方法对现有品种进行改性，使其综合性能得到提高；二是发展功能，即发展具有光、电、磁等物理功能的高分子材料，使塑料能够具有光电效应、热电效应、压电效应等。1.3.2模具设计基本流程模具设计是一个专业性和经验性较强的工作，其涉及到多个学科的知识。一套完整的模具，涵盖多个相关系统，各系统间相互协调，才能保证模具的正常使用，生产出符合要求的产品。通常模具包括浇注系统、冷却系统、顶出系统、排气系统、抽芯机构等几部分。使用模具设计模块进行模具设计的基本流程如下。1. 创建模具模型。模具模型包括参照模型和工件两部分。一般情况下，参照模型在零件模式下创建，然后将其装配到模具模式中，而工件直接在模具模式中创建。2. 拔模检测和厚度检测。在进行模具设计前，需要确定零件有恰当的拔模斜度，可以从模具中顺利拖出，还要确保零件上没有过厚的区域以造成下陷。3. 设置收缩率。塑件或铸件在冷却固化时会产生收缩，为了满足其尺寸的精度要求，可以根据选择的形态，在整个模型上设置按比例收缩或按尺寸收缩。4. 创建分型面或体积块。综合考虑各方面因素创建合理的分型曲面，以分割工件形成模具体积块，或者直接创建出模具体积块。5. 分割工件。利用创建的分型面或模具体积块将工件分割成单独的模具体积块。6. 创建模具元件。抽取模具体积块以生成模具元件，抽取后的模具元件就成为单独的实体零件。7. 创建浇注系统、冷却系统和顶出系统。综合考虑各方面的元素，利用模具组件特征创建浇注系统、冷却系统和顶出系统。8. 创建铸件。自动创建铸件，以检测模具设计的正确性。9. 仿真开模与干涉检测。定义模具的开启步骤，设定开启顺序，并进行干涉检测。10. 装配模座组件。可以在模具模式下或组件模式下创建模架组件，也可以从EMX中调用标准的模座零件，形成模座组件。11. 生成二维工程图。完成所有零部件的细部出图及其他设计项目，以便于加工制造。1.3.3模具设计基本方法ProENGINEER提供了许多模具设计模块和工具来进行模具设计，根据具体产品的形状、样式和复杂程度不同，存在不同的设计流程，根据设计人员长期的实践总结，总的来说一共归结为三种模具设计方法：组件设计法、分型面法和体积块法，其中后面两种方法统称为模具模块法，这三种模具设计方法各有优缺点。1. 组件设计法是在ProENGINEER组件环境下进行模具设计的，它的操作方法比较接近一般的零件建模和组件装配过程，对模具设计初学者来说比较容易接受和理解，而且它在处理一些简单的产品模具设计时的效率毫不逊色于其他的模具设计方法。2. 分型面法是在ProENGINEER专用的模具设计模块ProMold Design工作环境中进行模具设计的，其重点在于创建出模具的分型面，利用ProENGINEER Wildfire强大的曲面建模工具，通过一系列的编辑可以设计出绝大多数产品的分型面，一旦创建出分型面，其他的设计过程就比较简单，它的主要工作就变为设计分型面。3. 体积块法是当遇到分型面法无法创建分型曲面的时候，直接创建出模具体积块，利用设计出的体积块再创建出模具元件，虽然步骤比较繁琐，但也不失为一种好方法。通过比较可以看出，模具模块法是模具设计的主要方法，应用比较频繁。因为它是在ProENGINEER专用的模具设计模块ProMold Design的工作环境中进行模具设计，该模块集合了模具设计的各种专用工具和命令，可以极大地提高模具设计的效率。本设计就是利用ProENGINEER环境进行产品零件图的造型设计，模具开发，大批量生产一次性剃须刀柄，适应社会经济发展的步伐。35第二章 塑件的工艺分析塑料制品在人们的日常生活及现代工业生产领域中得到了日益广泛的应用。随着塑料工业的飞速发展，社会对塑料制品的需求也越来越大，其中一次性剃须刀刀柄就是一个很好的例子，如下图2：图2-1 一次性剃须刀刀柄实物照片本次所给的塑料制品为一次性剃须刀刀柄，所用材料为白色的ABS，它的壁厚为3mm,一端为d=10mm双挖槽圆形杆一端扁骨架行其外形结构如上图，拐角处均采用倒角连接，内部结构较为复杂。根据其使用性能，可知制件应具有较好的手持性和轻便性，还有一次性用品都具有。随着生活水平的提高，一次性剃须刀的使用也越来越广泛，所以它的属于大批量生产，故应在保证其使用性能的前提下尽量降低成本，本设计采用1模六腔，产品proe零件图如图2-2图2-2 一次性剃须刀刀柄的proe模型图第三章 塑性材料的成型特征与工艺参数第三章 塑性材料的成型特征与工艺参数3.1 塑料材料的成型特性本次设计的一次性剃须刀刀柄的材料是丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物，简称ABS。它的特性如下：1.基本特性ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分的各自特性，使ABS具有良好的综合力学性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS无毒、无味，呈微黄色，成型的塑料件有较好的光泽。密度为1.021.05g/cm3 ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎无影响，在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品的腐蚀会引起应力开裂。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。经过调色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70C左右，热变形温度约为93C左右。耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。根据ABS中三种组分之间的比例不同，起性能也略有差异，从而适应各种不同的应用。根据应用不同可分为超高冲击型、高冲击型、中冲击型、低冲击型和耐热型等。2.主要用途ABS在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、仪表壳、仪表盘、水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等。汽车工业上用ABS制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管、加热器等，还有用ABS夹层板制造小轿车车身。ABS还可以用来制作水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器、农药喷雾器及家具等。3成型特点 ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜较大；ABS易吸收水分，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、容料温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060C，要求塑件光泽和耐热时，应控制在6080C。3.2 ABS塑料的工艺参数表3-1 ABS注射参数表注射类型螺杆式料筒温度前段200210o螺杆转速3060r/min中段210230o模具温度5070o后段180200o注射压力7090MPa喷嘴温度180190o保压力5070o类型形式直通式注射时间35s保压时间1530s冷却时间1530s成型时间4070s密度31.021.05比容30.860.98吸水率0.20.4纠缩率0.40.7熔点130160喷嘴温度170180弯曲强度MP80硬度HB9.7抗拉屈服强度MP50后处理方法红外线灯、烘箱拉伸弹性模量MP1.8103温度70预热和干燥温度8095时间24时间45第四章 成型设备的选择第四章 成型设备的选择注射模具必须安装在与其相适应的注射机上才能进行生产，因而在设计模具时，必须熟悉所选用注射机的技术规范，如注射机的最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、最大成型面积、模具最大厚度和最小厚度、开模最大行程、安装模板的螺孔（或T形槽）位置和尺寸、定位孔尺寸、喷嘴球面半径等等。以便设计的模具与所选的注射机相适应。注射成型机和模部分的基本参数包括模板尺寸、模板间最大开距、动模板的行程、模具最大厚度和最小厚度等。这些参数规定了注射机所安装模具的尺寸范围。根据计算可得所设计一次性剃须刀刀柄的重量为m=5*1.03=5.15克，其体积为V1=5.00 cm3。当注射成型机最大注射量以最大容积标定时，按下式来计算所选注射机的型号：kV0nVi+V 公式(1)式中 V0注射成型机的最大注射量（cm3）; Vi一个塑件制品的体积（cm3）; V浇浇道凝料和飞边的体积（cm3）; K 利用系数，K=0.8; N 型腔数。将数据代入可得下式：0.8 V05*6+1.2所以 V0=39 cm3查模具设计与制造简明手册可以初步选择注射机的类型为：XS-ZY-125，其主要技术规格如下：型号XS-ZY-125螺杆（柱塞）直径（cm3）45注射容量（cm3）104注射压力（Mpa）150锁模力（KN）900最大注射面积（cm3）360模具最大厚度（mm）300模具最小厚度（mm）200模板行程（mm）300喷嘴球半径（mm）12喷嘴孔直径（mm）4定位孔直径（mm）100顶出两侧孔径（mm）20顶出两侧孔距（mm）230第五章 分型面的选择第五章 分型面的选择5.1分型面的选择为将塑件从密闭的模腔内取出，以及为了安放嵌件或取出浇注系统，必须将模具分成二个或几个部分，一般将分开模具能取出塑件的面，称为分型面，同时，以分型面为界，模具分成二大部分，即动模与定模部分。其它分开面，可称为分离面或分模面。分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切的关系，并且直接影响着塑料熔体的流动填充特性及塑件的脱模，因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键。分型面的方向应尽量采用与注射机开模方向垂直的方向，特殊情况下采用与注射成型机开模方向平行的方向。分型面的形式有以下几种：A平直分型面 B倾斜分型面 C阶梯分型面 D曲面分型面 E瓣合分型面等。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基本原则：1. 分型面应选在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 通常分型面的选择应尽可能使塑件留在动模一侧，这样有助于动模内设置的推出机构动作；3. 保证塑件的精度要求 与分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求较高，或同轴度要求较高的外形或内孔，为保证其精度，应尽量可能设置在同一半模具型腔内；4. 满足塑件的外观质量要求5. 便于模具加工制造 为了便于模具加工制造，应尽量选择平直分型面或易于加工的分型面；6. 对成型面积的影响 为了可靠的锁模以避免涨模溢料现象的发生，选择分型面时应尽量减少塑件在合模分型面上的投影面积；7. 对排气效果 分型面应尽量与型腔充填时塑料熔体的料流末端所在的型腔内表面重合；8. 对侧向抽芯的影响本次所设计的塑件是一次性剃须刀刀柄，塑件的两端的成型高度不一样，根据以上原则选择分型面的位置在塑件的最下端，也即是塑件的外形最大轮廓处，分型面的形式只能选择阶梯形。至此已经选择完了分型面的形式及其位置。如图5-1图5-1 Proe分型面图第六章 浇注系统的设计第六章 浇注系统的设计6.1 浇注系统的设计的概述浇注系统是指模具中从喷嘴开始到型腔为止的塑料熔体的流动通道。它的作用是将塑料熔体顺利地充满到型腔的各个深处，并在填充及凝料的过程中，将注射压力传递到型腔的各个部位，以获得外形清晰的内在质量优良的塑件。浇注系统分为普通浇注系统和热流道浇注系统两大类。浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要的环节，是模具设计工作者十分重视的技术问题。普通留道浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。浇注系统从总体来看，其作用可概括如下：（1） 将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输送到型腔，同时使型腔内的气体能及时顺利排出。（2） 在塑料熔体填充及凝固的过程中，将注射压力有效地传递到型腔的各个部位，以获得形状完整、内外在质量优良的塑料制件。浇注系统的设计是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响很大，而且还与塑件所用塑料的利用率、成型生产率等相关，因此浇注系统设计是模具设计的重要环节。对浇注系统进行总体设计时，一般应遵循如下基本原则：1. 了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动特性2. 采用尽量短的流程，以减少热量与压力损失3. 浇注系统的设计应有利与良好的排气4. 防止型芯变形和嵌件的位移5. 便于修整浇口以保证塑件外观质量6. 浇注系统应结合型腔布局同时考虑7. 流动距离比和流动面积比需要校核6.2主流道的设计主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触的部位开始，到分流道为止的塑料熔体的流动通道。属于从热的塑料熔体到相对较冷的模具的一段过渡的流动长度，因此它的形状和尺寸最先影响着塑料熔体的流动速度及填充时间，必须是熔体的温度降和压力降最小，且不损害其把塑料熔体输送到最远位置的能力。主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔体要冷热交替地反复的接触，属易损件，对材料要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套式（俗称浇口套），以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理。在此所选择浇口套的材料为碳素工具钢T10A，热处理要求淬火到5357HRC。它的各部分的尺寸如图6-1：图6-1 浇口套6.3浇口和分流道、次分流道的设计浇口是指流道末端与型腔之间的一段细短通道，亦称进料口。除直接浇口外，它是浇注系统中截面尺寸最小的部分。它的作用是使塑料熔体加快流速注入型腔内，顺序填满型腔，在注射周期中进行补料和防止倒流，成型后也便于塑件与整个浇注系统的分离。因此，浇口的形状、尺寸、分布对塑件质量影响很大。常用的浇口形式有：直接浇口、侧浇口、轮辐浇口、点浇口、潜伏浇口等由于所设计的塑件是一次性剃须刀刀柄的模具设计，所以它的外观要求不是很高，考虑分型面和六腔设计，故可以选择点浇口。直接浇口又称中心浇口、主流道浇口或非限制性浇口。塑料熔体直接由主流道进入型腔，因而具有流动阻力小、料流速度快及补缩时间长的特点，但是注射压力直接作用在塑件上，容易在进料处产生较大的应力而导致塑件翘曲变形，浇口痕迹也较明显。但浇口处于柄端，可以打模一下，不影响使用和外观。6.4浇口位置的选择浇口位置开设正确与否，对塑件质量的影响很大，因此合理选择浇口位置是提高塑件质量的重要环节，在确定浇口位置时，应针对塑件的几何形状及技术要求，来分析塑料的流动状态、填充及排气条件等因素。选择浇口时一般应遵循下述原则：1. 浇口的尺寸及位置应尽量避免产生喷射和蠕动2. 浇口应开设在塑件断面最厚处3. 浇口位置的选择应使塑料流程最短，料流变向最少4. 浇口位置的选择应减少或避免塑件的熔接痕，增加熔接牢度5. 浇口的选择应注意塑件外观质量6. 不在承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口7. 考虑分子定向的影响8. 有利于型腔中气体的排除综合各个方面的因素考虑，由于塑件里面有一个凸起的矩形，在那里的厚度最大，而且其中心距各个方向的距离都比较均匀，故浇口的位置选择在矩形凸台中心处。浇口和分流道、次分流道的设计如图6-2图6-2 proe浇注系统6.5排气系统的设计当塑料熔体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子气体。如果型腔内因各种原因而产生的气体不被排除干净，一方面会在塑件上形成气泡、接痕、表面轮廓不清及填充缺料等成型缺陷，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦（褐色斑纹），同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此设计型腔时必须考虑到排气问题。本次所设计的一次性剃须刀刀柄的模具设计注射模具属于中小型模具，可以利用推杆、分型面之间的配合间隙来排气，起间隙为0.03到0.05mm。6.6冷料穴的设计为了克服由于相对温度较低的冷料进入型腔而产生次品，必须设计一个井穴将流道延长以接受冷料，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上，其标称直径与主流道大端直径相同或稍大一些。深度约为直径的1到1.5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积。冷料穴除了具有容纳冷料的作用以外，同时还具有在模时将主流道和分流道冷料钩住，使其保留在动模一侧，便于脱模的功能。冷料穴的形式有Z字形拉料杆的冷料穴、倒锥形冷料穴、环形槽冷料穴、带头形冷料穴、带形头冷料穴、带分流锥形式的冷料穴。由于ABS的弹性较好，故可以采用倒锥形冷料穴，这样可以使留在主流道的冷料自动脱掉，提高了生产率，同时节约了人力，降低了生产塑件的成本。至此，浇注系统的设计已经全部结束。下面再进行其它方面的设计。第七章 成型零件的设计计算第七章 成型零件的设计计算模具中决定塑件的几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑件接触，承受塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还要发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。7.1凹模的结构设计凹模是成型零件外表面的主要零件，按其结构，分为整体式和组合式。整体式由整块材料加工而成，它的特点是牢固，使用中不易发生变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。但加工困难，热处理不方便。组合式一般由几个零件组合而成，可以简化复杂凹模的加工工艺，减少了热处理变形，且拼合处有间隙利于排气，便于模具维修，节省了贵重的模具钢。根据本次设计的一次性剃须刀刀柄的结构特点，凹模的结构采用整体式凹模。为了保证凹模尺寸精度和装配的牢固，凹模的尺寸、形状位置公差要求较高，结构要牢靠。7.2凸模的结构设计凸模的设计：凸模按其结构可分为整体式和组合式两种。但由于塑件的结构相对较为简单，可采用整体式。7.3成型零件钢材的选用选用钢种时，应按塑件制品生产批量、塑料品种及塑件精度与表面质量要求来确定。分析电磁炉的结构可知，凹模和主型芯均采用50钢，小型芯采用9rn。7.4 成型零件的工作尺寸计算成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接用来构成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸(包括矩形和异形零件的长和宽)，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的在模具设计中，应根据塑件的尺寸及精位置尺寸等。在模具设计中，应根据塑件的尺寸及精度等级确定模具成型零件的工作尺寸及精度等级。分析本塑件的结构，因此取塑件精度为8级(SJ1372-78)，查手册知对应的模具精度应为IT12(GB1800-79)。型芯和型腔尺寸的计算均按平均收缩率的计算公式来得出。7.4.1型腔径向尺寸的计算 由平均收缩率法公式： 公式（2）式中 凹模径向尺寸（mm） 塑件径向公称尺寸（mm） 塑料的平均收缩率（%），在此取=0.0055 塑件公差值（mm）所设计的一次性剃须刀的外形为长圆形，其长为100mm，宽为20mm，故可以按照以上公式计算： 其它的型腔的径向尺寸见型腔图上的标注。7.4.2型芯径向尺寸的计算由平均收缩率法公式： 公式（3）式中个符号的意义同上。 其余的型芯的径向尺寸见型芯图上的标注。7.4.3 型腔深度尺寸和型芯高度尺寸型腔深度也由平均收缩率法公式：中心 公式（4）得： 型芯高度也由平均收缩率法公式：得： 其余型腔深度和型芯高度尺寸见型芯、型腔图上的标注。7.4.4模具型腔侧壁和底板厚度的计算在注射过程中，模具型腔将受到熔体的高压作用，所以应具有足够的强度和刚度，如型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至开裂。因刚度不足而产生扰曲变形，导致溢料和出现飞边。降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模，所以应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚。模具型腔壁厚的计算，以最大压力为准，而最大压力是在注射时，熔体充满型腔的瞬间产生的，随着塑料的冷却和浇口的冻结，型腔内的压力逐渐降低，在开模时接近常压。理论分析和生产实践表明，大尺寸的模具型腔，刚度不足是主要主要矛盾，型腔壁厚应以满足刚度条件为准；由于本塑件属于大型塑件，故因以型腔的壁厚的刚度为准。由于模具的特殊性，刚度计算条件一般从下面三个方面来考虑：（1） 模具成型过程中不发生溢料（2） 保证塑件尺寸精度（3） 保证塑件顺利脱模在一般情况下，因塑料的收缩率较大，型腔的弹性变形量不会超过塑料冷却时的收缩值。因此型腔的刚度要求主要由不溢料和塑件精度来决定。当塑件某一尺寸同时有几项要求时，以最苛刻的条件作为刚度设计的依据。由于型腔的形状、结构形式是多种多样的。同时在成型过程中模具受力状态也很复杂，一些参数难以确定，因此对型腔壁厚做精确的力学计算几乎是不可能的。只能从实用观点出发，对具体情况具体分析，建立接近实际的力学模型，所以对于本塑件可以简化为整体式矩形型腔进行近似计算。（1）型腔侧壁厚度计算整体式矩形型腔的任一侧壁均可以看作是其余三边固定，一边自由的矩形板，在塑料熔体压力作用下，矩形板的最大变形发生在自由边的中点，变形量为： 公式（5）按刚度条件计算侧壁厚度为： 公式（6）以上式中 由决定的系数；抗弯截面系数，见塑料成型工艺与模具设计表4-19 型腔内熔体的压力；取40Mpa b承受熔体压力的侧壁高度； 钢的弹性模量，取； 允许变形量； 修正系数，这里取0.65。由表查出= 100,c=1.5。=25（0.45*100+0.001*100）=4.6=0.046mm所以 （2）底板厚度的计算整体式矩形型腔的底板，如果后部没有支承板，直接支承在模脚上，中间是悬空的，底板可以看成是周边固定的受均匀载荷的矩形板，由于溶体的压力，板中心将产生最大的变形量，按刚度条件，型腔底板厚度为： 公式（7）式中. 由型腔边长比决定的系数，查塑料成型工艺与模具设计表5-15。 型腔内溶体的压力（）；型腔边长（）；钢的弹性模量，取；允许变形量；查表得 = ，p=40MPa，b=20mm。所以 按强度计算的结果如下： 公式(8) 模具强度计算的许用应力，取160Mpa根据对以上按刚度和强度的计算的结构进行比较可知，凹模侧壁的厚度S=15 mm，底板厚度h=15 mm。7.4.6模架的选取模架的选取应综合考虑型腔的大小与布置、凸凹模结构形式、推出机构、合模导向机构等方面。尽量选取标准模架。在本次设计中模具采用了一模六件，采用的是直接浇口，利用斜导柱外侧抽芯。另外，采用推杆和推管推出。综合以上分析，查相关手册GBT12556，选用模架型号为：A220030027，其中A板为45，B板为30，C板为100。BL为200300。其基本结构框架如下:图7-1模架第八章 脱模机构的设计第八章 脱模机构的设计塑件在从模具上取下以前,还有一个从模具的成型零件上脱出的过程,使塑件从成型零件上脱出的机构称为推出机构。它包括以下几个部分，脱模力的计算、推出机构、复位机构等的机构形式、安装定位、尺寸配合以及某些机构所需的强度、刚度或稳性校核。在设计此机构时，应遵守以下几个原则：1、推出机构应尽量设置在动模一侧2、保证塑件不因推出而变形损坏3、机构简单动作可靠4、良好的塑件外壳5、合模时的正确定位8.1脱模力的计算 注射成型后，塑件在模具内冷却定型，由于体积的收缩，对型芯产生包紧力，塑件要从模腔中脱出，就必须克服因包紧力而产生的摩擦阻力。一般而论，塑料制件刚开始脱模时，所需克服的阻力最大，所以选择此时作为临界条件。塑件脱模时的型芯的受力分析F=8tESLcos(f-tan)/(1-)K+0.1A 公式（9） =8 =16KN8.2推出机构的设计推出机构一般包括推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、活动镶块及凹模推出机构、多元综合推出机构等。考虑到本塑件的结构形状，而推管推出机构通常使用于有孔的圆形套类塑件，推件板推出机构易使塑件产生变形且易产生毛刺,因此确定用推杆推出机构。推杆推出机构是最常见，而且也是应用最为广泛的。推杆的截面形状根据塑件的推出形式而定，可设计成圆形或矩形等等。其中以圆形最为常用，因为使用圆形推杆的地方，较容易达到推杆和模板或型芯上推杆孔的配合精度，另外圆锥形推杆还具有减少运动阻力、防止卡死现象等优点，损坏后还便于更换。8.3推杆位置的设置 对于推杆推出机构而言，合理布置推杆的位置是推杆推出机构设计中最重要的工作之一，它一般从以下几个方面去考虑： 推杆应设在脱模阻力大的地方 推杆应均匀布置 推杆应设在塑件强度刚度较大处由于本塑件的围周紧紧包在型芯上面，此处的脱模力相对来说比较大，故在塑件的四周应均匀布置顶杆，而斜面上的方形孔，因此处的脱模力也比较大，故在每个角落处也应布置一顶杆。由于本塑件的长度较大，故在中间也应均匀设置顶杆，从而使受力平衡，使塑件均匀地推出。8.4推杆的直径推杆在推塑件时，应具有足够的刚性，以承受推出力，为此只要条件允许，应尽可能使用大直径，由于本塑件的内部空间较大，在被塑件包容的地方应多设置推杆,故可以根据根据在不同的部位设置不同直径的推杆。8.5.推杆的形状及固定形式推杆一般有以下四种形式（见塑料成型工艺与模具设计图4-25）：圆形截面推杆、圆形截面阶梯形推杆、整体式非圆形截面推杆、插入式非圆形截面推杆。本次设计采用圆形截面顶杆，机构简单，尾部采用台肩的形式，台肩的直径与推杆的直径约差46mm；推杆直径d与模板上的推杆孔采用H8/f8的间隙配合。由于推杆的工作端面在合模注射时是模腔底面的一部分，如果推杆的端面低于型腔低面，则在素件上就会留下一个凸台，这样将影响素件的使用，所以，在推杆装入模具后，设置其端面与型腔底面平齐。其固定是采取在固定板上开一沉孔用螺纹来固定。而推杆固定端与推杆固定斑采用单边0.5mm的间隙，因这样不仅可以降低加工要求，而且能在多推杆的情况下，不因各板上的推杆孔加工误差引起的轴线不一致而发生卡死现象。推杆材料选用T10碳素工具钢，热处理硬度HRC5060，工作端配合部分的表面粗糙度。8.6 推出机构的导向与复位 为了保证推出机构在工作