橡皮泥模型注塑模具设计【含CAD图纸、说明书】
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橡皮泥模型注塑模具设计【含CAD图纸、说明书】
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设计题目： 橡皮泥模型注塑模具设计 院系名称专业班级姓 名学 号指导教师职 称 毕业设计任务书学生姓名： 任务下达日期： 年 12 月15日设计开题日期： 年 04 月03日设计开始日期： 年 04 月06日中期检查日期： 年 05 月15日设计完成日期： 年 06 月19日一、设计题目： 橡皮泥模型注塑模具设计二、设计的主要内容：设计依据：塑件要求精度为MT5级，材料为PP，中批量生产。说明书：包括橡皮泥模型的调研报告和方案可行性分析；塑件工艺性分析；注塑模具总体设计；主要工作零件结构设计与计算；浇注系统、调温系统及排气系统等设计，字数不少于1.2万字。 图纸：模具装配图1张，爆炸图1张，主要工作零部件2张，总图量折合成零号图不少于1.5张。三、设计目标：根据给定零件图及设计要求，完成橡皮泥模型的注塑模具设计，并保证产品精度和质量。按照工程技术规范的要求，完成工程图的绘制，编写设计说明书。 指 导 教 师： 院（系）主管领导： 年12月15日摘 要橡皮泥模型是儿童玩具市场常见的塑料制品结构简单而又典型，并且在塑料玩具市场中的发展前景非常可观，特别是在儿童玩具市场上，其应用与发展都非常可观。本设计就是将橡皮泥模型作为设计模型，将注塑模具的相关知识作为依据，阐述塑料注塑模具的设计过程。该模具为二板模，一模四腔。本次设计分为调研、可行性分析设计和计算说明三个部分。首先学生前往模具生产企业进行实地调研，学习设计和加工的方法、技巧和使用的设备，并且考察本次设计的产品的市场；其次进行产品建模以及模具设计，本次设计使用用Pro/E 软件建模，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，确定了注塑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，本次设计的最终成果为：三维爆炸图、二维的装配图、零件图和设计说明书。关键词：注塑模具，制造，结构。IAbstract Plasticine models is common in childrens toy market, the plastic product has the advantages of simple structure and characteristic, and in plastic toy market development prospects are very impressive, especially in childrens toys on the market, its application and development are very impressive. This design is the rubber mud model as the design model, the injection mold knowledge as the basis, the plastic injection mold design process. The mold for the second mold, a mold four cavity. This design is divided into three parts, which is the research, the feasibility analysis design and the calculation. First students to mold manufacturing enterprises to conduct field research, equipment design and processing methods, techniques and the use of learning, and the effects of the design of the products in the market; second product modeling and mold design, this design use use the Pro / E software modeling, of plastic parts for the solid modeling based on Pro / E software, the plastic parts of the structure were process analysis. The design idea is clear, the process of injection molding is determined, and the calculation and verification of each specific part are carried out. So the structure of the design can ensure that the mould works reliably and can guarantee the cooperation with other parts. At last, a set of mould assembly drawings and parts chart are drawn with AutoCAD. The final results of this design are: 3D explosive, 2D assembly and 2D parts drawing.Keywords : injection molding, manufacturing, structure.II目 录摘 要IAbstractII目 录IIICONTENTSVI第一部分 产品调研报告11.1 概述11.2 学生、教师简介21.3 调研时间及调研形式21.5 调研内容41.5.1 课题所涉及技术领域的基本情况41.5.2 所设计的课题目前具体情况71.5.3 现阶段存在的技术问题91.5.4 市场需求及产品应用前景分析101.5.5 结论11第二部分 模具设计可行性论证报告132.2 设计课题要达到的设计目的132.1.1 研究的题目、目的及意义132.1.2 橡皮泥模型的结构形状132.2 调研结论142.2.1 物理性能152.2.2 化学性能152.3 基本参数的确定及两个设计方案的拟定152.3.1 基本参数的确定152.3 方案设计162.3.1 两个方案的拟定162.4 设计方案论证172.4.1 技术方面172.4.2 设计制造方面182.4.3 现有的知识储备方面182.4.4 经济性方面192.4.6 结论19第三部分 本科毕业设计计算说明书213.1 塑件的体积和质量213.2 注塑机选择213.2.1 型腔的设计213.2.2 聚丙烯材料的成型参数223.2.3注射机的选择233.3 分型面选择及浇注系统设计243.3.1 分型面的设计243.3.2 主流道及定位圈的设计243.3.3 分流道的设计253.3.4 浇口的设计273.3.5 冷料穴和拉料机构设计283.4 脱模系统设计303.4.1 脱模力的计算303.4.2 推出机构设计313.5 调温系统设计计算323.5.1 温控系统概述323.5.2 冷却系统设计323.3.3 冷却系统的设计计算333.3.4 排气系统的设计363.6 主要成型零件工作尺寸计算363.6.1型腔的结构设计363.6.2 型芯的结构设计373.6.3 成型零件工作尺寸的计算383.6.4 型腔壁厚计算383.6.5初选模架393.7 注塑机有关参数校核393.7.1注射机的校核393.7.2 重要零件材料的选择40第四部分 模具装配仿真424.1 模具结构及工作原理424.1.1 模具结构424.1.2 工作原理434.2 模具建模434.2.1 建模方法434.2.2 零件建模444.3 装配仿真46结 束 语49致 谢50参考文献51VCONTENTSAbstractIPart I product research report11.1 Summary 11.2 Introduction to students and teachers21.3 Research time and research form21.4 Research enterprise and its survey 21.5 Research content41.5.1The basic situation of technical field in the subject 41.5.2The design of the subject is currently concrete71.5.3Technical problems at present91.5.4Market demand and product application prospect analysis101.5.5Conclusion11Second part of the mold design feasibility demonstration report132.1 The purpose of the design is to achieve the design objectives 132.1.1Subject, purpose and significance of research132.1.2The structural shape of rubber clay model132.2 Research conclusion142.2.1Physical performance152.2.2Chemical properties152.3 Determination of basic parameters and two design schemes15VI2.3.1Determination of basic parameters152.4 Scheme design162.4.1 Two plan formulation162.5 Demonstration of design scheme172.5.1 Technical aspects172.5.2 Design and manufacture182.5.3 Existing knowledge reserves182.5.4 Economic aspects192.5.6 Conclusion19Third part of the undergraduate design calculation manual213.1 Volume and quality of plastic parts213.2 Injection molding machine choice213.2.1 Design of cavity213.2.2 Molding parameters of polypropylene material223.2.3 Choice of injection machine233.3 Parting surface selection and gating system design243.3.1 Design of parting surface243.3.2 The design of main channel and positioning circle243.3.3 Diversion channel design253.3.4 Design of gate273.3.5 Cold material hole and pull material mechanism design283.4 Design of release system303.4.1 Calculation of release force303.4.2 Launch mechanism design313.5 Calculation of temperature control system design32VII3.5.1 Overview of temperature control system323.5.2 Cooling system design323.3.3 Design and calculation of cooling system333.3.4 Design of exhaust system363.6 Calculation of main forming parts working dimension363.6.1 Structure design of cavity363.6.2 Structure design of core373.6.3 Calculation of working size of molding parts383.6.4 Wall thickness calculation of cavity383.6.5Primary frame393.7 Injection molding machine related parameters verification393.7.1 Check of injection machine393.7.2 Selection of important parts material40Fourth parts die assembly simulation424.1 Die structure and working principle424.1.1 Die structure424.1.2 Working principle434.2 Mould modeling434. .2.1 Modeling method434.2.2 Component modeling444.3 Assembly simulation46Knot language49To thank50Reference51第一部分 产品调研报告1.1 概述模具工业是国民经济的重要基础工业之一。模具是工业生产中的基础工艺装备，是一种高附加值的高精密集型产品，也是高新技术产业化的重要领域，其技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。据前瞻产业研究院发布的2013-2017年中国模具制造行业产销需求预测与转型升级分析报告显示:中国模具行业前景非常广阔，行业正处于“黄金发展阶段”，今后一段时期仍将保持持续快速增长。模具分为铸造模、锻造模、压铸模、冲压模等非塑胶模具，以及塑胶模具，由于模具制造的多样性、复杂性和广泛的适用性，故而模具行业被称之为“帝王工业”，中国模具行业发展前景堪称一片光明。中国模具企业对专利技术越来越重视，已有发明专利5000多项，实用新型专利7000多项。国际局势方面，在当今部分国家主权债务危机、全球经济紧缩正在越来越向中国经济走来之际，中国政府、各制造业已纷纷组织应对，模具行业也将受到了考验。那么如今的模具生产发展水平也成为机械制造水平的重要标志之一。模具就是用来成型物品的工具，这种工具由各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工，在外力作用下使坯料成为有特定形状和尺寸的制件。它广泛用于冲裁、模锻、冷镦、挤压、粉末冶金、压力铸造，以及工程塑料、橡胶、陶瓷等制品的成型加工中。模具具有特定的轮廓或内腔形状，应用具有刃口的轮廓形状可以使坯料按轮廓线形状发生分离(冲裁)。应用内腔形状可使坯料获得相应的立体形状。模具一般包括动模和定模(或凸模和凹模)两个部分，二者可分可合。分开时取出制件，合拢时使坯料注入模具型腔成形。本次调研使我更加了解了模具工业在国内的近况，对我要做的毕业设计题目也有了较为具体的了解，理论联系实际，带着问题搞调研，有重点、有针对性地进行。通过调研，真正把现状摸清摸透，把影响和制约实际模具设计制造的主要问题找准找好。同时亲身了解一下塑胶制品的生产过程，塑料模具的结构及各部件的作用，为毕业设计打下良好的理论基础和实践基础。总的来说这是一次大学四年专业知识的综合检验。这次会让我对整个专业知识有一个全面而深刻的认识，并在设计能力上有质的提升。1.2 学生、教师简介学 生 简 介姓名专业班级学号郑贺机械设计制造及其自动化模具11-32011022866指 导 教 师 简 介校内外教师姓 名工作单位专 业职 称学校教师齐立涛黑龙江科技大学机械设计制造及其自动化副教授企业教师刘忠义哈轻塑胶有限公司高级工程师1.3 调研时间及调研形式1. 调研时间：2015年3月9日-2015年3月30日。2.调研形式：现场调研、咨询。1.4 调研企业及其概况 哈尔滨哈轻塑胶有限公司，国有控股企业，黑龙江省从事塑料成型加工的龙头企业，注册资本6252万元，是黑龙江省内最大的汽车塑料零部件系统供应商，是哈飞汽车、东安动力、奇瑞汽车等公司的重要零部件供应商。它已从原生产单一的电器附件小厂已发展成为生产多品种、涉及多领域的综合性塑料加工企业。企业经过五十余年的不断发展，现已成为黑龙江省最大的塑料注塑制品加工企业之一，有“龙江塑料注塑航母”之称。2009年企业获得黑龙江省塑料行业唯一一家“高新技术企业”称号；2008年公司被评为黑龙江省企业技术中心及哈尔滨市第一批企业技术中心。公司主要的产品包括：哈飞汽车内外饰件、功能键配套加工；塑料物流周转箱系列产品；塑料管材、异型材系列产品；塑料日用小商品系列产品，整理箱、盆、桶、儿童浴盆等，塑料安全帽及防护用品，塑料电气附件系列产品，塑料材料改性、加工，塑料薄膜、气垫膜；泡沫塑料制品系列产品，塑料彩色栅栏系列等。现有厂区五处，占地面积21万余平方米，建筑面积达5万平方米，拥有资产总额近2.5亿元。现拥有各种现代化塑料加工设备及先进检测设备百余万台，年生产能力28000吨以上。现有员工459人，其中四分之一人员为高、中级工程技术人员，并拥有一大批高素质的集科研、产品开发、设计的专业人员和高级管理人员。2006年6月通过ISO/TS16949认证，2003年10月通过ISO9001：2000版国际质量管理体系换版认证，2006年12月通过了汽车内外饰材料强制安全CCC认证。2008年公司被评为黑龙江省企业技术中心及哈尔滨市第一批企业技术中心。2009年企业获得黑龙江省注塑行业唯一一家“高新技术企业”称号；曾荣获黑龙江省第九届劳模大会“先进集体”称号；从1997年至今，公司先后获得哈尔滨市“重合同守信用企业”、省市“名牌产品”、“百强明星企业”。哈尔滨市第二十八、二十九届劳模大会“先进单位”；哈尔滨市第三十届劳模大会“先进集体”；哈尔滨市“质量效益型先进企业”；黑龙江省“科技创新先进包装企业”、“质量稳定合格企业”；全国“制造业千家最具成长性中小企业”。 图1-1 公司的产品展 图1-2 公司的设备展示1.5 调研内容1.5.1 课题所涉及技术领域的基本情况 1.国内模具行业状况分析在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要地位，认识到模具技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。许多模具企业十分重视技术发展，加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。今年我国模具业发展势头依然强劲。近年来随着汽车工业以超过20%的增幅发展，进入汽车领域的模具企业和模具产品比上年有大幅增加。汽车企业也对模具产品的质量提出了更高要求，促使模具企业加紧改进，不断提高水平。同时，由于模具出口大幅增长，也在很大程度上带动了模具水平的提升。长三角的模具市场在中国占有约四成份额，具有举足轻重的地位。欧洲分析人士表示：“目前，欧洲模具业已越来越感受到来自中国同行所带来的影响和压力。预计到2018年，中国将一跃成为全球最大的模具制造业基地之一。”尽管我国制造业总量和规模位居世界首位，但令人遗憾的是，在联合国工业发展组织统计中，我国工业制造业竞争能力仅排全球第7位。对此，国际模协秘书长罗百辉有着清醒地认识：我国还正处在由模具工业大国向模具强国转型的关键期。今年，我国规模以上模具工业增加值目标是同比增长20.5%，控制增速意味着发展将以保证质量为前提。据中国报告大厅发布的2014-2018年模具铸造行业未来前景预测报告了解，到2015年，我国市场所需的模具自主配套率将到达85%以上，其中中高端模具的自主配套比率将明显提升。鉴于中国廉价劳动力成本的优势和整体经济持续快速发展的良好势头，中国模具发展的前景将十分广阔。我相信，实现从模具工业大国到模具强国的跨越，是我们追求的奋斗的目标，而且也是一定能实现的。 2.国外市场形势欧美许多模具行业的生产技术水平在国际上是一流的。将高新技术应用于模具的设计与制造，已成为快速制造优质模具的有力保证。在欧美，CAD/CAE/CAM已成为模具企业普遍应用的技术。在CAD的应用方面，已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段，目前3D设计已达到了70%89%。PRO/E、UG、CIMATRON等软件的应用很普遍。CAE技术在欧美已经逐渐成熟。在模具设计中的作用越来越大，意大利COMAU公司应用CAE技术后，试模时间减少了50%以上。为了缩短制模周期、提高市场竞争力，普遍采用高速切削加工技术。目前，欧美模具企业在生产中广泛应用数控高速铣，三轴联动的比较多，也有一些是五轴联动的，采用高速铣削技术，可大大缩短制模时间。欧美模具企业十分重视技术进步和设备更新。设备折旧期限一般为45年。增加数控高速铣床，是模具企业设备投资的重点之一。另外欧美模具行业的先进技术和先进管理，使其生产的大型、精密、复杂模具，对促进汽车、电子、通讯、家电等产业的发展起了极其重要的作用，也给模具企业带来了良好的经济效益。美国的模具企业，人均年销售额在20万美元左右；意大利人均年销售额也在10万美元以上。 3.塑料成分、分类、工艺性能及常见的模具钢的种类及应用由于橡皮泥模型的塑料模具设计涉及塑料的选用和塑料模具钢的选用。因此需要了解一下常见塑料成分、分类、工艺性能及常见的模具钢的种类及应用。 （1）塑料的成分:树脂和各种添加剂。树脂的结构特点直接决定着塑料的类型和基本性能（如热性能、化学性能、力学性能等）。树胶按其来源的不同可分为天然树胶和合成树胶。天然树胶可以在自然界中得到，如松香、虫胶、沥青等，但产量有限且性能较差，因此实际生产中很少使用。合成树胶是用人工合成的方法制成的树脂有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、酚醛树脂，此外还有增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂及其他添加剂。 （2）塑料的分类：1）按塑料中树脂的分子结构和树脂的热性能分类，可分为热塑性塑料和热固性塑料。2）按塑料的性能及用途分类，分为通用塑料、工程塑料、特种塑料。常用的塑料有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、ABS、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛、聚碳酸脂、氟塑料、酚醛塑料、氨基塑料。 3）塑料的工艺性能：收缩性、流动性、热敏性、水敏性、吸湿性、结晶性、应力开裂及熔体破裂。 4）常见模具钢种类及应用：根据钢的不同成分和性能,可将塑料模具钢分为7大类,目前使用最多的是易切削硬化钢、时效硬化钢和预硬型塑料模具钢。塑料模具钢分类包括渗碳型塑料模具钢，其碳含量一般在0.1%0.25%之间,退火后硬度低、塑性好,具有良好的切削加工性能,多用于冷压成形塑料模具,表面要求高硬度、耐磨性好的塑料模具或配件。调质塑料模具钢的加工性能好,取材方便,价格便宜,但透性差,使用于小型塑料模或生产批量不大的模具。对于生产批量较大或型腔复杂的中型模具,可选用合金调质钢制造。预硬化塑料模具钢常用于制作大型、复杂、质量要求高的塑料模具。它有较好的切削加工性能,可以直接进行型腔加工,加工后可以直接使用,不再进行热处理。因省略了热处理和热处理后的精加工,所以降低了成本,大大缩短了制造周期。耐腐蚀塑料模具钢在加工聚氯乙烯塑料、氟化塑料等塑料制品时,分解出的腐蚀性气体对模具具有腐蚀作用,这就要求模具材料具有一定的耐腐蚀性。此类钢多用于制作耐腐蚀性高、耐磨性好的塑料模具。时效硬化型塑料钢具有很好的焊接性能,可以进行表面氮化处理等,主要应用于制造复杂、精密、高寿命的塑料模具和透明塑料制品的模具等,在各行业大量应用。1.5.2 所设计的课题目前具体情况 1.橡皮泥模型基本结构 图1-3 橡皮泥模型三维结构 图1-4 橡皮泥模型三维结构橡皮泥模型注塑模具的材料采用PP（聚丙烯），共聚物型的PP材料有较低的热变形温度（100）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有更强的抗冲击强度，PP的冲击强度随着乙烯含量的增加而增大。PP的维卡软化温度为150。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP不存在环境应力开裂问题。PP的熔体质量流动速率（MFR）通常在1100。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同MFR的材料，共聚型的抗冲强度比均聚型的要高。由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.62.0%。 2.本课题通过分析，了解该塑件的特点，对其进行设计。方法步骤如下： 1）根据最大注射量、锁模力、产品的经济性等确定型腔的数目. 2）选择分型面。 3）尽可能采用平衡式排列的情况下确定型腔的布置方案。 4）确定浇注系统。 5）确定脱模方式。 6）确定调温系统结构。 7）确定凹模或型芯采用镶块结构时，命题地划分镶块并同时镶块的，可加工性及安装固定方式。 8）确定排气形式。 9）决定注射模的主要尺寸即根据相应的公式计算成型零件的工作尺寸及决定模具型腔的侧壁厚度、型腔底板、型芯垫板、动模板的厚度、拼块式型腔的型腔板厚度及注射模的闭合高度。 10）根据设计、计算的注射模的主要尺寸，选用标准模架。 11）绘模具的结构草图。 12）对所使用的注射机的参数进行校核：包括最大注射量、注射压力、锁模力、及模具的安装部分的尺寸、开模行程和顶出机构的校核。 13）注射模结构设计的审查。 14）绘制模具的装配图。 15）绘制模具零件图。1.5.3 现阶段存在的技术问题 随着我国塑料制品的需求量逐年增长，对模具的需求量也逐年增加，玩具行业塑料模具需求量不断增长，与此同时在发展过程中也出现了一些问题。 发展不平衡，产品总体质量水平较低。总体来看，模具的精度、型腔表面粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相比尚有较大差距。 大多数企业开发能力弱，管理落后，技术落后。一方面是技术人员比例低、水平不够高，另一方面是科研开发投入少，更重要的是观念落后，对开发不够重视。 缺乏相关的人才，传统教育方式培养出的模具人才“不对口”。传统的“师带徒”人才培养模式，已经不能和企业实现有效对接。中等技校培养的学生主要是操作工，不完全具备模具设计能力；一些高校虽然设立了模具专业，但由于受软硬件设施的限制，培养出的学生实际技能不充分。由于模具制造企业的高速发展和社会教育培训的相对滞后，模具制造企业的工程技术人员始终处于紧缺状态。尤其是中高级人员更是难觅，这是造成模具企业工程技人员流动性大的原因之一。1.5.4 市场需求及产品应用前景分析 塑料模具在高技术驱动和支柱产业应用需求的推动下，日益受到人们的重视和关注。从上游的材料工业和加工、检测设备到下游的机械、汽车、摩托车、家电、电子通信、建筑建材等几大应用产业，都要依靠模具成形。基于对本次橡皮泥模型注塑模具设计的调研，橡皮泥模型属于儿童塑料玩具，在玩具市场上，各种各样的玩具可谓千姿百态，而这千姿百态的玩具，是由千姿百态的模具决定的。我国是目前世界上最大的玩具制造国和出口国，全球约75的玩具是在中国境内制造的。全国从事玩具生产的企业近8 000家，从业人数300多万，可生产3万多个玩具品种。其中，塑料玩具由于具有轻便，安全、造型好、色彩艳丽以及环保、经济等优点，越来越受到消费者的欢迎，与毛绒玩具，电动玩具一道成为立鼎之足。ABS、PP，PE、PVC、POM(聚甲醛)、EVA树脂(乙烯一醋酸乙烯共聚物)、尼龙、不饱和聚酯以及热塑性弹性体等塑料原料在玩具制造业中被用于替代木材、金属和陶瓷等材料，使玩具变得安全耐玩的同时，也提高了玩具设计的自由度，极大地推动了玩具业的发展。 为适应玩具业生产周期短的特殊要求，改性尼龙树脂以脱模快和模塑周期短的加工优势，并以其优异的韧性、低温抗冲击性和尺寸稳定性，成为制造玩具飞机和遥控汽车的齿轮、衬套、轴承等零件及外壳的上乘选择。塑料原料在玩具中大量而广泛的应用，不但提高了玩具的品质和性能，而且使玩具魅力无穷，吸引越来越多消费者选择和购买。有关调查显示，2002年我国国内玩具销售额已突破l00亿元，预计还将以每年40的速度增长，这也就预示着作为基础原料的塑料也将在玩具制造中进入一个快速增长时期。相信塑料原料在不断提升自身性能的同时，也将为玩具品质的改进、功能的拓展作出无可替代的贡献，塑料将会使玩具变得越来越好玩。1.5.5 结论 通过对本次橡皮泥模型注塑模具毕业设计的调研以及对于这次调研结果的分析得出结论：橡皮泥模型在塑料玩具市场中的发展前景非常可观，特别是在儿童玩具市场上，其应用与发展都非常可观，所以本次的毕业设计课题可行。 在调研过程中也初步了解到本次毕业设计的塑件的基本结构，塑件的加工制造也相对简单，通过调研和其他相关资料的查询为接下来的设计打下了良好的理论基础和实践基础。参考文献1. 李保健，钟利萍 国内模具材料发展及其应用J. 新技术新工艺，2012( 4): 67702. 王鹏驹，张杰塑料模具设计手册M北京：机械工业出版社，20083.胡琳，楚艳琳手机外壳的塑料模具设计分析 J 江苏大学学报（自然科学版），2006 27（5A）：9-124. 袁莹莹塑料模具失效分析与对策 J 中等职业教育， 2009 17： 52-545. 肖文军，徐春晖，周天瑞我国塑料模具钢的发展前景及应用现状 J 南方金属，2006 2：1-46. 周永泰模具设计和加工技术的发展方向 J 制造技术及机床，2013 5：3-47. 陶永亮模具制造技术新理念J. 模具制造，2012(3):148. 李学锋，塑料模具设计与制造M.北京：机械工业出版社.2010.9. 王秀凤、张永春，冷冲压模具设计与制造M. 北京：北京航空航天大学出版社.2008.10. 张霞、初旭宏，模具制造工艺学M.北京：电子工业出版社.2011.11. 曲华昌，塑件成型工艺与模具设计M. 北京：高等教育出版社，2005.12. 王鹏驹，张杰塑料模具设计手册M北京：机械工业出版社，200813. 杨安，塑料成型工艺及模具设计M. 北京：北京理工大学出版社，2007.14. 杨俊秋，浅谈塑料模具毕业设计J. 模具制造，2005.15. 冯炳尧，韩泰荣，蒋文森编.模具设计与制造简明手册.第三版.上海：上海科学技术出版社，2008.6第二部分 模具设计可行性论证报告2.2 设计课题要达到的设计目的2.1.1 研究的题目、目的及意义 本次毕业设计题目：橡皮泥模具的注塑模具设计及其装配仿目的及意义：橡皮泥玩具是儿童玩具常用的塑料制品，为大家所熟知，并且结构简单而又典型。塑料制品成形的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料模具市场中塑料成形模具产量中约半数以上是注塑模具。通过对橡皮泥模具的塑料模具设计，我可以掌握基本的塑料模具设计的知识，了解塑料模具的完整设计过程，通过本次设计可以基本掌握注塑模具设计过程及其注意事项。在确定注塑机型号的基础上，进行了橡皮泥模具各部件的设计，并对主流道和分流道的尺寸、顶杆的强度进行了校核。2.1.2 橡皮泥模型的结构形状图2-1 橡皮泥模型结构2.2 调研结论如图2-1所示，本塑件壁较薄，但由于PP材料具有高强度及弹性系数，高冲击强度，使用范围广，无味无害，符合安全卫生标准，耐腐蚀性等优点。此外由于橡皮泥模型在儿童市场市场需求量较大，故采用中批量生产。有PP材料的性能可知，橡皮泥模型适合用注塑的方式生产。2.2.1 物理性能 聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，密度只有0.90091g/cm是目前所有塑料中最轻的品种之一。它对水特别稳定，在水中24h的吸水率仅为0.01%，分子量约815万之间。成型性好，但因收缩率大，厚壁制品易凹陷。制品表面光泽好，易于着色。2.2.2 化学性能 聚丙烯的化学稳定性很好，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其它 各种化学试剂都比较稳定，但低分子量的脂肪烃、芳香烃和氯化烃等能使PP软化和溶胀，同时它的化学稳定性随结晶度的增加还有所提高，所以聚丙烯适合制作各种化工管道和配件，防腐蚀效果良好。2.3 基本参数的确定及两个设计方案的拟定2.3.1 基本参数的确定 1.分型面的选择依据分型面应选在制品外形轮廓最大处的原则，橡皮泥模型的分型面可以选择在图1结构底面位置。不会影响制品外观质量，使模具成型零件结构合理，产品易于脱模。 2.确定成型工艺 查阅聚丙烯（PP）的特性，其主要的加工方法是注射、挤出、吹塑、热成型。结合塑件的特点，成型方式为注射成型。 2.3 方案设计2.3.1 两个方案的拟定 1.方案一采用一模四腔布局，对PP塑料进行注射加工。采用整体式凹模和整体式主型芯。成型时模具温度为80100，加热方式为电阻加热方式。冷却方式为采用圆形冷却水道进行水冷却。浇口形式为侧浇口，采用带钩头的拉料杆拉料。排气方式为利用分型面排气，推出机构为推杆推出机构。 2.方案二采用一模四腔布局，对PP塑料进行注射成型加工。采用镶嵌式凹模和整体式主型芯。成型时模具温度为80100，加热方式为电阻加热方式。冷却方式为采用空气冷却。浇口形式为点浇口，采用带钩头的拉料杆拉料。排气方式为利用分型面排气，推出机构为推板推出机构。 3.结构简图图2-2方案一图2-3 方案二2.4 设计方案论证2.4.1 技术方面 1.方案一 1）采用整体式凸凹模，强度好，使用过程中不易出现变形，不会在塑件上产生拼接痕迹，成型的塑件表面质量较高。 2）侧浇口截面形状简单，加工方便，能对浇口尺寸进行精细加工，表面粗糙度值小。侧浇口的应用十分广泛，特别适用于两板式多型腔模具，多用于中小型塑件的浇注成型。 2.方案二 1）相对于整体式凸凹模，采用简单组合式凸凹模，所生产的制件的质量和精度将略有降低，但是可以满足制件的精度和要求。 2）点浇口比侧浇口少了后加工处理（浇口很小，产品成型后开模自动拉断，不用后加工处理浇口）2.4.2 设计制造方面 1.方案一 1）小型芯采用多型腔模具成型时，各单个凸凹模采用机械加工，冷挤压，电加工等方法制成。然后压入模中。 2）这种结构加工效率高，拆装方便，便于更换。 3）水冷，冷却速度快。 2.方案二 1）机械加工困难，处理热变形不易控制，且消耗的模具钢多。制造方法;采用常见的车、铣、刨等机加工方式和电加工方式。 2）拆装麻烦，不利于维修更换 3）空冷，冷却速度慢。2.4.3 现有的知识储备方面 能根据产品的体积和质量面积产品的市场需求量，参照注射机的容量，锁模力等标准参数选取合适的压力机，确定型腔数。确定分型面以及凸凹模的基本类型。 1.设计方法 第一步，进行分塑件成型工艺分析 。 第二步，拟定模具的结构形式和初选压力机。 第三步，浇注系统的设计。 第四步，成型零件的结构分析及计算。 第五步，脱模推出机构的设计。 第六步，模架的确定。 第七步，排气系统的设计。 第八步，冷却系统的设计。 第九步，导向与定位结构的设计。 2.设计手段在设定参数、整理完说明书后，利用CAD软件进行装配设计、用Pro/E进行建模及装配仿真。 2.4.4 经济性方面由于橡皮泥模型为玩具模具中的配件，而PP材料为常用工程塑料，价格低廉易于获取，且橡皮泥模型所用注射机为国产XS-ZY-250注射机价格低廉。因此，橡皮泥模型的经济效益良好。2.4.6 结论通过方案一二的对比，方案一虽然从质量方面略逊于方案二，但是在模具制造工艺、制造成本、塑件冷却速度等方面，比较优于方案二。综合考虑，选择方案一较好。由于橡皮泥制造比较简单，价格又比较低，而且在玩具市场中也占据了一席之地，可知盖橡皮泥模型的市场需求量不是很大，但是在以后的发展中前景非常可观。参考文献1. 王鹏驹塑料模具设计手册 M北京：机械工业出版社，1997-62. 陈建荣，张海涛塑料成型工艺及模具设计M北京：北京理工大学出版社，2010:6-1693. 冉新成.塑料成型工艺与模具结构M.重庆大学出版社,2011.4. 刘占军.塑料模具设计难点与技巧M.电子工业出版社,2010.5. 王鹏驹，张杰塑料模具设计手册M北京：机械工业出版社，20086. 谭雪松，林晓新，温丽新编塑料模具设计手册M北京：人民邮电出版社，20087. 鲁斌开关盒注射模具设计 J机电产品开发与创新，2010，23.8. 杨金凤注射模具设计 J2003,19（2）:39-409. 伍先明，唐浚源塑料注塑模具设计J2003,6:25-2710. 冉新成.塑料成型工艺与模具结构M.重庆大学出版社,2011.第三部分 本科毕业设计计算说明书3.1 塑件的体积和质量该产品材料为pp塑料，其密度为0.90.91（g/cm），收缩率为0.0180.025。 塑件体积：使用Pro/e软件对塑件三维模型进行分析得塑件体积为cm。 塑件质量：由公式g。3.2 注塑机选择3.2.1 型腔的设计 1.型腔数量的确定 塑件的生产属中等批量生产，宜采用多型腔注塑模具，其型腔个数与注塑机的塑化能力，最大注射量以及合模力等参数有关，此外还受制件精度和生产的经济性等因素影响，有上述参数和因素可按下列方法确定模腔数量。 按注射机的额定锁模力确定型腔数量N1式中 注塑机的锁模力（ N）； 型腔内的平均压力（MPa）； 每个制件在分型面上的面积（mm）； 流道和浇道在分型面上的投影面积（mm）。在模具设计前为未知量，根据多型腔模具的流动分析为，常取，熔体内的平均压力取决于注射压力，一般为2540MPa实际所需锁模力应小于选定注塑机的名义锁模力，为保险起见常用，则： 本次设计采用一模多腔结构，并考虑到型腔的布局，故采用一模四腔的方案。即。 2.型腔的布局塑件形状较简单，重量较轻，中批量生产。所以应使用多型腔注射模具。模具采用一模四腔、平衡布置。这样模具尺寸较小，制造加工方便，生产效率高，塑件成本较低。其布置如图3-1所示。图3-1 塑件型腔布局的确定3.2.2 聚丙烯材料的成型参数查阅参考文献4塑料模具设计手册得到聚丙烯的成型工艺如下：表 3-1 PP的注塑成型工艺条件机筒温度/180200210220注塑压力/MPa6080100120保压压力/MPa40506070注塑温度/200210220230注射时间/s3456保压时间/s30405060模具温度/50607080冷却时间/s203040503.2.3注射机的选择 根据计算及原材料的注射成型参数初选注塑机为XS-ZY-250参数如下表：表3-2 注塑机为XS-ZY-250参数序号 主要技术参数项目参数数值1 公称注射量（cm/g） 2502 螺杆直径（mm） 503 注射压力（MPa）1304 注射时间 (s) 25 注射方式 螺杆式6 锁模力（KN） 18007 合模方式 增压式8 最大模具厚度（mm）3509 最小模具厚度（mm）20010 最大开模行程（mm）50011 喷嘴前端球面直径（mm） 1212 喷嘴孔直径（mm）413 拉杆间距（mmmm）4483703.3 分型面选择及浇注系统设计3.3.1 分型面的设计 分型面的选择原则：应选在外形最大轮廓处、有利于塑件的顺利脱模、模具结构简单既便于加工制造、应有利于排气、确保塑件的外观质量要求、保证塑件的精度要求，还应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塑机的最大注塑面积而可能产生溢流现象。选择如图3-2。图3-2 A-A分型面3.3.2 主流道及定位圈的设计 1.主流道的设计 主流道是塑料熔体进入模具型腔时最先经过的部分，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。主流道通常为圆锥形，锥角为26，内壁的表面粗糙度Ra 应小于0.8 小端的直径：为注射机的喷嘴直径 mm 大端的直径：mm 长度通常由模板的长度决定，一般不超过60mm。为了防止主流道与注射机的喷嘴处产生溢料，造成流道凝料脱出困难，主流道与注射机喷嘴处应紧密对接，为此主流道对接处 应制成半球型凹坑，凹坑的深度为38mm,取mm。凹坑半径应比喷嘴头半径大13mm。 mm=24+1=25mm。结构见下图3-3。图3-3 主流道及浇口套结构尺寸 2.定位圈的设计 定位圈是安装模具时做定位用的，查资料得 XS-ZY-250注射机的定位圈直径为100mm，一般定位圈高出定模座表面 510mm。3.3.3 分流道的设计分流道分流道的作用是改变塑料熔体的流向和截面积，使塑料熔体以平稳的流态 均衡分配到各个型腔，并且充满型腔。 1.分流道设计要点 1）分流道的截面尺寸要大于塑件壁厚，且对于含有玻璃纤维等流动性较差的塑料，流道截面形状要大一些。 2）分流道的表面粗糙度Ra一般为1.6m，这样流道内料流外层的流速较低，容易冷却而形成凝固表皮层，有利于流道的保温。 3）分流道在保证熔体能迅速而均匀地充满型腔的前提下，长度应尽可能段，溶积应尽可能小。 4）每一级流道的尺寸要比下一级六道的尺寸大10%20%，分流道与浇口连接处应光滑过渡，以利于熔体的流动及填充。 2.分流道截面形状 分流道截面形状可以是圆形、U型、半圆型、梯形和矩形。在分流道设计中既要减少熔体流动的压力损失；又要流道的截面积小，以减少熔体的传热损失。因此，本次采用单分型面设计，需选用两板模架，故分流道截面形状选为圆形，理由如下：圆形分流道，其比表面积最小即塑料熔体与温度较低的模具之间呈现的接触面积最小，压力降、温度降相对小些，由于 PP 材料流动性好，本套模具分流道的截面形状选择圆形。 3.分流道截面尺寸分流道的截面尺寸应根据塑件的成型体积、壁厚、形状以及材料等因素确 定。对于壁厚小于 3 mm，质量在 200 g 以下的塑件，可用下列公式确定分流道直径。见下图3-4。式中 D分流道的直径（mm）； m塑件的量（g）； L 分流道的长度（mm）。得： 圆整后取=8mm。图3-4 分流道结构尺寸3.3.4 浇口的设计浇口是连接分流到和型腔之间的一段细短流道，塑料熔体由此进入型腔， 浇口的形状、位置以及尺寸，对塑件的性能和质量影响很大。浇口的截面形状有矩形和圆形两种。通常可根据经验确定浇口的尺寸，先取其下限值，再根据试模的情况调整。常用的浇口有点浇口、潜伏式浇口、侧 浇口以及中心浇口 4 种类型。 浇口的开设位置对塑件的成型质量影响很大，在选择浇口开设位置时，应遵循以下原则。 1.避免引起熔体破裂现象； 2.尽量缩短熔体的流动距离； 3.减少熔接痕，增加熔接强度； 4.浇口位置应有利于充模流动、排气和补料； 5.考虑流动取向对塑件性能的影响； 6.浇口位置应防止流料将型芯或嵌件挤歪变形； 7.保证流动距离比在允许范围内。 由于塑件是 PP 材料，流动性好，查阅资料得到 PP 适用的浇口形式有：直浇口、侧浇口和点浇口。考虑到加工条件和塑件特点，我们选择侧浇口作为本套模具的浇口形式，其界面形状简单，易于加工，便于试模后修正且开设在分型面上，从型腔的边缘进料。其具体结构见下图3-5。图3-5 浇口的结构形状 浇口高度公式： 式中 n塑料系数，根据塑料种类确定，PP取0.7； t塑件壁厚（mm）； 为了去浇口方便，也可以取=0.72.5mm，取=1.5mm；代入数据计算 mm，取h=1mm。浇口宽度公式：式中 A塑件表面积（mm），由三维软件得，取A=4132.65mm2； b浇口宽度（mm）。代入数据计算=1.5mm，取mm。3.3.5 冷料穴和拉料机构设计冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是储存熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。本设计中既有主流道冷料穴又有分流道冷料穴。由于该塑件表面要求没有印痕，采用推杆推出塑件，故采用与Z形拉料杆匹配的冷料穴。开模时，利用凝料对Z形拉杆的包紧力使凝料从主流道衬套中脱出。 1.主流道冷料穴拉杆设计 本设计中采用顶杆式拉料装置：由冷料穴和顶杆组成，在冷料穴的底部设有一顶杆，顶杆固定在固定板上，与顶出系统联动。其基本尺寸如图3-6，其中冷料穴直径比主流道稍大，主流道末端的直径大约为8mm，所以冷料穴的直径设为10mm。图3-6 主流道拉料杆和冷料穴的结构尺寸 2.分流道冷料穴设计 其基本尺寸见图3-7。图3-7 分流道冷料穴设计 本设计中，d为8mm，所以取距离取10mm。3.4 脱模系统设计3.4.1 脱模力的计算式中 因塑件收缩产生对型芯的正压力（N）； 脱模为（N）； 脱模斜度（12）； 摩擦系数（0.151.0）。式中 因塑件收缩产生对型芯的正压力MPa； 塑件包紧型芯的侧面积：mm 得到N则N3.4.2 推出机构设计根据塑件制品的形状特点，其推出机构可采用推件板推出或推杆推出。其中推件板推出结构可靠、顶出力均匀，不影响塑件的外观质量，但制造困难，成本高；推杆推出结构简单，推出平稳可靠，虽然推出时会在塑件内部型腔上留下顶出痕迹，但不影响塑件外观，所以采用推杆推出机构。 1.推出部件的设计推杆的结构形状主要有等圆截面推杆、阶梯式推杆、特殊界面推杆、组合式推杆、锥盘式推杆。结合塑件本身结构选择等圆式截面推杆。等圆式截面推杆主要适用于小型模具。2. 圆形推杆强度校核 （N/m）式中 推杆应力（N/m）； 推杆数量； 推杆钢材的屈服强度（N/cm), 一般中碳钢=32000N/m，合金结构钢=42000N/m。代入数据计算： 。 3.推出机构的导向零件设计 推出机构的导向零件包括推板导柱，推板导套或推板上的导向孔。其作用是确保脱模机构运动的灵活性与可靠性。 1）导柱：国家标准规定了两种结构形式，带头导柱和有肩导柱。有的导柱开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩檫，小型模具和生产批量小的模具主要采用带头导柱，大型模具和生产批量大的模具多采用有肩导柱。导柱具体尺寸可查有关国家标准。 2）导套：直导套多用于较薄的模板，比较厚的模板须采用带头导套，导套壁厚通常在3-10mm ，视内孔大小而定，大者取大值，带头导套轴向固定容易，直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构，导套具体尺寸可查有关国家标准。 3.复位装置 推出机构复位的常见零件有复位杆、推杆、推杆兼复位杆及弹簧等三种。根据塑件制品的形状特点，采用复位杆复位。复位杆与推杆益气固定在推杆固定板上，一般设置根，位置均布于推杆固定板的四周，位于模具型腔和浇注系统之外。3.5 调温系统设计计算3.5.1 温控系统概述模具设置的温控系统，应使型腔和型芯保持在规定的温度范围之内，并使模温均匀，以便成型工艺得以顺利进行，保证塑件尺寸稳定，变形小，表面质量好，物理和力学性能良好。为此，设计模具时，应根据塑料品种和模具尺寸大小等不同情况，考虑采用不同方式对模具进行温度调节（加热或冷却），某些高粘性或结晶性塑料的注射成型，需要维持较高的模温80以上，需要对模具外设加热装置，而PP所需的模温为4060t/，所以不需要加热装置。3.5.2 冷却系统设计冷却方式一般是在型腔、型芯等部位合理地设置冷却水通道，并通过调节冷却水流量及流速来控制模温，冷却水一般为室内冷水，必要时也有采用低温水来满足需求。 1. 冷却系统的设计原则 1）尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡； 2）冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越均匀； 3）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面的距离应处处相等。当塑件壁厚不均匀时，壁厚处应强化冷却、水孔应靠近型腔、距离要小，但也不应小于10； 4）浇口处加强冷却。一般在注射成型时，浇口附近温度最高，距浇口越远温度越低，因此要加强浇口处的冷却； 5）应降低进水与出水的温差。如果进水与出水温差过大，将使模具的温度分布不均匀，尤其对流程很长的大型塑件，料温越流越低，对于矩形模具，通常沿模具宽度方向开设水孔，使进水与出水温度差不大于5； 6）合理选择冷却水道的形式。对收缩大的塑件应沿收缩方向开设冷却水孔； 7）合理确定冷却水管接头位置。为不影响操作，进出口水管接头通常设在注射机背面的模具同一侧； 8）冷却水管进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏。3.3.3 冷却系统的设计计算 1.冷却水管直径的设计 在模具结构允许的情况下，冷却通道的孔径应尽量大，冷却水路的数量应尽量多，这样冷却会均匀。冷却水孔的直径大小常常凭经验确定，根据表3-3选择冷却水管直径为6mm。表3-3冷却水管直径经验值的选取平均壁厚/mm冷却管道直径d/mm 2.冷却介质 增强pp材料属于流动性较好的塑料，其料筒温度和模具温度分别为240280和4060。 3.冷却系统的计算 1）计算单位产量（kg/h）需要冷却水散失的热量式中 单位质量塑料从充模到脱模的焓变（J/g）； 塑料的平均比热容（J/g）； 、塑料熔体的充模温度与塑件的脱模温度（）； 结晶型腔塑料的单位质量的结晶潜热（J/g）； 每次注射的塑件及流道凝料的质量（g）； 单位时间的注射次数； 靠冷却介质传导散失的热量比例系数，常取k=95%。其余5%以辐 射、对流等方式散失掉。 由以上公式算的： =kg/h 2）计算单位产量所需冷却水的体积流量V（/min）式中 水的平均比热容J/（kg K）； 冷却水的密度（kg/m）； 、冷却水的出口、入口温度，一般冷却水出口、入口的温差应控制在。由上式可知；=1.27m/min 3）根据冷却水的体积流量V，初定冷却水道直径=6mm. 4）求冷却水在水道内的流速（m/s） 式中 冷却水道的直径（mm）； 冷却水的体积流量（m/min）。由上式可知：=0.04m/s 5）冷却管壁与冷却水间的传热系数式中 与冷却水温度有关的物理系数由上述公式得；=157.08kg/（mh） 6）求冷却水道总传热面积式中 模具的平均温度（）； 冷却水的平均温度（）。由上式计算取得：=96700/3600157.0830.057 7）求冷却水道的总长度L式中 冷却水道总传热面积(m）； 冷却水道直径（m/s）。由上式计算取得：=2.85m 8）求模具应开设的冷却水孔孔数N式中 冷却水孔数； 每根水管的长度（m）； 冷却管道总传热面积（）； 冷却管道的直径（m）。带入参数计算得到：=78即冷却管道数为8根。3.3.4 排气系统的设计 1.注塑模内气体来源 1）浇注系统和型腔中存留的空气； 2）塑料含有的水分在注塑温度下蒸发形成的水蒸气； 3）塑料熔体在受热或凝固时分解形成的气体； 4）塑料中某些配合剂挥发或化学反应所产生的气体； 2.排气方式 1）利用配合间隙排气，其优点在于模具结构简单，使用于中小型简单型腔模具。缺点是如果模具内的气体较多的时候，容易发生排气不及时容易出现气泡，接风或表面轮廓不清。 2）在分型面上开设排气，其优点排气方便。缺点是需要添加加工工序，增加加工时间。适用于大型模具。 3）利用排气塞或真空泵排气，其优点是排气快捷，缺点是结构复杂，需添 加独立的设备，成本高。用于大型、或复杂的模具。由于制品的尺寸不大，本次设计利用分型面和拉料杆的配合间隙排气即可完成排气需要，不需要开设排气槽。3.6 主要成型零件工作尺寸计算3.6.1型腔的结构设计 由于塑件的结构限制，型腔的结构从下面两种中选择： 1.整体式： 由整块金属材料直接加工而成，用于形状简单的中小模具，强度高、刚性好。 2.整体嵌入式： 将整体式型腔作为一种模块直接嵌入到固定板中，适用于尺寸不大的多型腔模具。加工方便、易于更换且节约成本。 由于模具为多型腔模具，考虑到模具成本以及加工条件，型腔的结构选择整体式，型腔结构如图 3-8所示。图 3-8 型腔结构图3.6.2 型芯的结构设计 型芯结构从整体式和组合式两种里选择。 1.整体式型芯： 用一整块材料加工而成，结构简单、牢固、塑件成型质量容易保证，但是材料浪费较大，适用于小模具。2.整体式型芯：适用于塑件内表面复杂而不便于加工，或为了节省材料。由于塑件内表面结构简单，尺寸变化不大，本次设计选择整体式型芯，嵌入到侧抽板中。型芯结构如图 3-9所示。图3-9 型芯结构图3.6.3 成型零件工作尺寸的计算 已知塑件尺寸为，磨损量为，塑料材料公差等级为5级，设型腔径向尺寸，深度尺寸为。型芯径向尺寸为，深度尺寸为。平均收缩率为。 1.型腔尺寸计算 型腔径向尺寸： 型腔深度尺寸： mm 2.型芯尺寸计算 型芯径向尺寸： mm 型芯高度尺寸： mm3.6.4 型腔壁厚计算 1.型腔壁厚 注射模矩形型腔侧壁厚度可借鉴如下经验公式进行计算，即：式中 注射模举行型腔侧壁厚度（mm）； 为型腔长边（mm），当型腔是整体式，100mm时，上式所算的值乘0.850.9的系数。一般型腔侧壁厚度的取值都在型腔长边或直径的0.20.5倍的范围内。mm3.6.5初选模架考虑到型腔的结构尺寸，连接固定，强度等因素，初选模架龙记：AII355400A80B63C125。各模板厚度尺寸见下图3-10。图3-10 模架各模板厚度基本尺寸3.7 注塑机有关参数校核3.7.1注射机的校核结合初选螺杆式注射机XZ-ZY-250及所设计模具的有关参数，对模具进行如下校核。 1.开模行程的校核 注射机XS-ZY-125为“液压-机械”合模式，注射机最大开模方式与模具厚度无关。橡皮泥模型注射模为单分型面两板模，可按公式：（mm） 因=73mm，=64mm，则有mm。S小于模板最大行程500mm。注射机满足开模要求。 2.最大注射量的校核模具成型的塑料制品和流道凝料总质量应小于注射机的额定注射量的80%。 单个制品质量6.39g， 根据公式： 。注射机满足注射量要求。 3.最大锁模力的校核胀型力的大小等于塑料制品和浇注系统在分型面上的投影面积之和乘以型腔的压强，它应小于额定锁模力，通常取锁模力的80%左右，以保证注射时不发生溢料现象。PP材料的型腔压强为20MPa，单个制品投影面积为：,胀型力=制品投影面积型腔压强=锁模力。注射机满足锁模力要求。 4.注射机安装部分的相关尺寸校核 模具的宽度必须小于注射机的拉杆间距，这样模具才可以进入注射机。即。注射机满足安装尺寸要求。3.7.2 重要零件材料的选择 查最新模具标准应用手册）选取以下模具零件材料。合理选择材料，是塑料成型模具设计和制造的重要问题，对提高模具寿命。降低成本、提高制品的质量有着重要意义。因此，应根据塑料成型模具中各个零件的使用条件合理地悬着材料，具体材料见表3-4。表3-4 模具零件选材零件名称材料热处理型芯P20淬火174229HB型腔P20淬火5458HRC模板、固定板及垫块45淬火2832HRC推杆T8A淬火4550HRC定位圈45淬火2832HRC浇口套T8A淬火3845HRC导套T8A淬火5256HRC导柱T8A淬火5658HRC复位杆、拉料杆T8A淬火5060HRC第四部分 模具装配仿真4.1 模具结构及工作原理4.1.1 模具结构 经过对塑件的分析，成型零部件相关尺寸的计算以及模架和注塑机的校核，模具总装图如图4-1所示。1定模座板；2内六角螺钉M10；3定模板；4定位圈；5内六角螺钉M10；6浇口套；7型芯；8带头导套；9带头导柱；10型芯固定板；11动模座板；12垫块；13支撑板；14垫板；15复位杆；16推杆；17拉料杆；18推杆固定板；19内六角螺钉M6；20内六角螺钉M10图4-1 模具总装结构图4.1.2 工作原理 模具安装在注射机上，定模部分固定在注射机的定模板上，动模部分固定在注射机的动模板上。合模后，注射机通过喷嘴将熔料经流通注入型腔，经保压，冷却后塑件成型。开模时动模部分随动模板一起运动渐渐将分型面打开，当分型面打开完毕后，凝料从上模中脱出，在注塑机顶杆的作用下，顶杆通过推杆和Z型拉料杆将塑件以及凝料系统顶出，与此同时由于采用的是侧浇口，在顶出的瞬间，塑件和凝料分开。此时塑件自动脱落，实现全自动脱模。合模时，随着分型面的闭合复位杆将顶杆复位，模具闭合，等待下一次的动作。4.2 模具建模4. .2.1 建模方法 Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。Pro/E的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。 1.参数化设计 相对于产品而言，我们可以把它看成几何模型，而无论多么复杂的几何模型，都可以分解成有限数量的构成特征，而每一种构成特征，都可以用有限的参数完全约束，这就是参数化的基本概念。但是无法在零件模块下隐藏实体特征。2.基于特征建模Pro/E是基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。3.单一数据库（全相关）Pro/E是建立在统一基层上的数据库上，不像一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得
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