毕业设计（论文）-热固性塑料水壶盖手柄注射模创新设计.doc

1绪论模具是机械制造业中技术先进、影响深远的重要工艺装备,具有生产效率高、材料利用率高、制件质量优良、工艺适应性好等特点,被广泛应用于汽车、机械、航天、航空、轻工、电子、电器、仪表等行业。2005年中国模具工业产值达到610亿元,增长率保持在25%的高水平,行业的生产能力约占世界总量的10%,仅次于日本、美国而位列世界第三。 虽然近年来我国模具行业发展迅速，但是离国内的需要和国际水平还有很大的差距。制造产业是一个国家的综合国力及技术水平的体现，而模具行业的发展是制造产业的关键。针对这种情况，国家出台了相应的政策，正积极发展模具制造产业。 我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注，在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%-80%的零部件都要依靠模具成形（型）。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和代消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。近几年，我国模具工业一直以每年15%左右的增长速度发展，2003年，我国模具总产值超过400亿元人民币。模具工业的发展和进步，在很大程度上取决于模具加工设备、软件及切削刀具的制造水平。如今，人们对手机、电脑、汽车、手表、数码电子等商品的要求一点也不低于发达国家。但另一方面，我国生产这些商品所需模具的工作母机即模具加工设备的制造水准，从总体上来说还是比较低的。 随着计算机软件的发展和进步，CAD/CAE/CAM 技术也日臻成熟，其现代模具中的应用将越来越广泛。可以预料不久的将来，模具制造业将从机械制造业中分离出来，而独立成为国民经济中不可缺少的支柱产业，与此同时，也进一步促进了模具制造技术向集成化、智能化、益人化、高效化方向发展。因此，大力发展模具工业可以促进我国更快的走向工业化国家。 模具是利用其特定形状成型具有一定形状和尺寸的制造工具。成型塑料制品的模具叫做塑料模具。全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等方面均能满足使用要求的优质制品。从模具使用角度来讲，要求高效率、自动化、操作简便；而从模具制造角度来讲，要求结构合理、制造容易、成本低廉。 塑料模具影响着塑料制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电气性能、内应力大小、各向同性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在塑料加工过程中，模具结构对操作难易程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少分模。合模和取制件过程中的手工劳动，常采用自动开合模和自动顶出机构。在全自动生产时还要保证制品能自动从模具上脱落。另外，模具对塑料制品的成本也有相当的影响。除简易模具外，一般来说制模费是十分昂贵的，一副优良的注射模具可生产制品百万件以上，压制模约能生产二十五万件。当批量不大的时候，模具费用在制件成本中所占比例将会很大，这时应尽可能地采用结构合理而简单的模具，以降低成本。现代塑料制品中合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少的三项重要因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求，塑料制件使用要求和造型设计起着重要作用。高效的全自动的设备也只有装上能自动化生产的模具才能发挥其效能，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提。由于工业塑件和日用塑料制品的品种和产量需求量很大，对塑料模具生产不断向前发展。电话发明至今，从工作原理到外形设计都有不小的变化，电话在主要功能及工作原理上不会有太大的变化，但是在外形设计上是可以有很大发展的，在现在外形设计千变万化，只有外形的美观才能引起人们的兴趣，但是在外形的设计与模具的设计有一定的冲突，设计电话听筒需要做到外形美观又要做到模具设计简单方便。模具制造产业是制造产业之一，而制造产业标志着一个国家的综合国力及技术水平。因此大力发展模具制造产业是国家经济建设中所必须计划到的。本次设计电话听筒的模具虽然不能为整个行业做出什么贡献，但我希望能够通过本次的设计制作有所体会和认识，发现一些问题，提供一些有用的资料。希望通过此次有关电话听筒的毕业设计，我能掌握一般塑料制品的设计原则与设计过程、塑料成型工艺与模具设计的设计原则与工作过程；熟悉塑料成型工艺拟定及模具设计工作步骤；了解塑料模具设计所应注意的事项以及应用所学的知识来解决工程实际问题的能力。注塑件的设计塑件制品的设计不仅要满足使用要求，而且要符合塑料的成型工艺特点，同时还要尽量使模具结构简单化。在进行制品结构工艺性能的前提下，尽量选用价廉且成型性能又好的塑料。同时，还应该力求制品结构简单、壁厚均匀且成型方便。另外，同时考虑模具的总体结构合理，使模具型腔易于制造，模具的抽芯和推出机构简单。塑料制品形状应该有利于模具的分型、排气、补缩和冷却。塑料制件的结构工艺性是指塑件结构对成型工艺方法的适应性.在塑料生产过程中，一方面成型会对塑件的结构、形状、尺寸精度等诸方面提出要求，以便降低模具结构的复杂程度和制造难度，保证生产出价廉物美的产品；另一方面，模具设计者通过对给定塑件的结构工艺性进行分析，弄清塑件生产的难点，为模具设计和制造提供依据。塑料制品的设计主要内容包括：塑件的选材、尺寸和精度、表面粗糙度、塑料制品的形状、壁厚、脱模斜度、圆角、加强肋、支承面、孔、螺纹、齿轮、嵌件、飞边、文字与符号及制品表面彩饰等。2.1塑件的选材通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求,以及原材料厂家提供的材料性能数据.对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等.该塑件对材料的要求首先必须是塑料的流动性，其次是成型难易和经济性问题,和机械加工一样要考虑到加工工艺问题，模具成型也要考虑到材料的注塑特性，在各特点都相差无几的情况下，好的成型特性是选择材料的主要标准，本课题设计为热固性塑料水壶盖手柄设计，宜选用酚醛树脂材料，酚醛树脂最重要的特征就是耐高温性，即使在非常高的温度下，也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性。正因为这个原因，酚醛树脂才被应用于一些高温领域，例如耐火材料，摩擦材料，铸造行业。 因此本课题选用酚醛树脂。 2.2塑件的尺寸精度尺寸精度的选择；塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准，然而，在满足塑件使用要求的前提下，设计时总是尽量将其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工难度和制造成本。对塑件的精度要求，要具体分析，根据装配情况来确定尺寸公差，该塑件是一般民用品，所以精度要求为一般精度即可，根据精度等级选用表，PF的高精度为2级，一般精度为3级。根据塑件尺寸公差表，在公称尺寸在100120范围内，取MT2B级的公差数值为0.52 mm，MT3B级的公差数值为0.78 mm。尺寸精度的组成及影响因素；制品尺寸误差构成为： =+ 式中制件总的成型误差； s塑料收缩率波动所引起的误差；z模具成型零件制造精度所引起的误差； c模具磨损后所引起的误差；模具安装，配合间隙引起的误差；影响塑料制品尺寸精度的因素比较复杂，归纳有以下三个方面。（1）模具 模具各部分的制造精度是影响制件尺寸精度重要的因素。（2）塑料材料 主要是收缩率的影响，收缩率大的尺寸精度误差就大。（3）成型工艺 成型工艺条件的变化直接造成材料的收缩，从而影响尺寸精度。2.3塑件的表面质量表面质量是一个相当大的概念，包括微观的几何形状和表面层的物理-力学性质两方面技术指标，而不是单纯的表面粗糙度问题。塑件的表观缺陷是其特有的质量指标，包括缺料，溢料与飞边，凹陷与缩瘪，气孔，翘曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的决定性因素，通常要比塑件高出一个等级。该塑件要求对型腔抛光，所以对粗糙度的要求比较高，查表得PF抛光后顺纹路方向的表面粗糙度为0.02m，垂直纹路方向的表面粗糙度为0.26m。2.4壁厚各种塑件，不论是结构件还是板壁,根据使用要求具有一定的厚度，以保证其力学强度。一般地说，在满足力学性能的前提下厚度不宜过厚，不仅可以节约原材料，降低生产成本，而且使塑件在模具内冷却或固化时间缩短，提高生产率；其次可避免因过厚产生的凹陷,缩孔,夹心等质量上的缺陷。本设计选用的材料是PF，塑件外形高度小于50mm,推荐使用0.72，本课题设计的热固性塑料水壶盖手柄注射模的壁厚选,1.5mm。2.5脱模斜度由于塑件成型时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PF的脱模斜度推荐值： 制件外表面 制件内表面 351030 3040塑件内表面在造型时就有弧度,如果要有脱模斜度就是在凹槽和锁位处,这不仅对脱模有好处，而且可以更好的锁紧。2.6加强肋加强肋的主要作用是在不增加壁厚的情况下加强塑件的强度和刚度。塑件上适当设置的加强肋可以防止塑件的翘曲变形；沿着物料流动方向的加强肋还能降低充模阻力，提高融体流动性，避免气泡，缩孔和凹陷等现象的产生。但本课题设计的水壶盖手柄的受力很小所以不需要设置加强肋。2.7圆角塑件上各处的轮廓过度和壁厚连接处，一般采用圆角连接，有特殊要求时才采用尖角结构。尖角容易产生应力集中，在受力或受冲击载荷时会发生破裂。圆角不仅有利于物料充模，同时也有利于融料在模具型腔内的流动和塑件的脱模。圆角的取值与应力集中的关系遵循R/T函数关系，当R/T=0.75以后应力集中变的缓和，该塑件大部分的圆角取R1，较大值取到R3。2.8塑件的表面形状塑件的内外表面形状应在满足使用要求的前提下尽可能易于成型。塑件的形状应有利于提高塑件的强度和刚度，薄壳状塑件可设计成球面或拱形面。因此，在设计塑件时应尽可能避免侧向凹凸而减少或消除不必要的侧向抽芯，以简化模具结构。模具结构形式及注射机的初步确定3.1塑件的结构分析 图3-1 结构图从产品结构图可以看出，如采用注射成型工艺，要实现塑件的自动脱模，必须有两个分型面。即以直径为b74mm的底面作为A分型面，以手柄的中心轴线为分型面，如图1所示位置。对于B分型面必须采用瓣合模的结构形式要成型M5mm的螺纹孔，可以采用自动退螺纹的机构来实现，但模具的成本较大，加工制造难道较高为了降低模具成本，便于模具加工，可以采用活动的螺纹型芯镶件，在注射成型取出塑件后，手工将螺纹型芯镶件从塑件上取出。采用这种结构，可以使模具的整体结构极为简单，同时也降低了制造上的难度，缩短制模周期3.2 型腔数目的确定注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素：（1） 塑件的尺寸精度；（2） 模具制造成本；（3） 注塑成型的生产效益；（4） 模具制造难度。为了使模具与注射机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计应确定型腔数目，常用的方法有：(1) 根据经济性确定型腔数目；(2) 根据注射机的额定锁模力确定型腔数目；(3) 根据注射机的注射量确定型腔数目；(4) 根据制品精度确定型腔数目。一般来说，大中型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构，但对于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。该塑件精度要求不高，生产批量适中，且具有两边抽芯，从模具加工成本，制品生产时的成本考虑，故拟定为一模两腔。一般来说，精度要求高的小型塑件和中大型塑件优先采用一模一腔的结构，对于精度要求不太高的小型塑件，是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。考虑到该塑件是一般日用品，对于水壶盖手柄，虽然精度要求也较高，但是该设备由于市场需求量比较大，而且更要考虑其经济性，所以采用一模多型腔。本人先设想为一模二型腔，其具体将通过注塑机的最大注塑量校核。查手册得塑件的经济精度推荐4级, 所以初定为一模两腔最合理。3.3 分型面的确定 根据分型面的选择原则： (1) 便于塑件脱模；(2) 在开模时尽量使塑件留在动模；（3）有利于排气和模具的加工方便；（4）外观不遭到损坏； （5）满足模具的锁紧要求。从产品结构图可以看出，如采用注射成型工艺，要实现塑件的自动脱模，必须有两个分型面。即以直径为b74mm的底面作为A分型面，以手柄的中心轴线为分B型面。图3-2 分型面3.4 注射机的确定3.4.1注塑成型工艺简介注塑成型是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从注塑机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流状态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段时间的保压冷却以后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件。一般分为三个阶段的工作。如下图3-2所示： 图3-2 注塑成型压力时间曲线（1）物料准备；成型前应对物料的外观色泽、颗粒情况，有无杂质等进行检验，并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标。对于吸湿性强的塑料，应根据注射成型工艺允许的含水量进行适当的预热干燥，若有嵌件，还要知道嵌件的热膨胀系数，对模具进行适当的预热，以避免收缩应力和裂纹，有的塑料制品还需要选用脱模剂，以利于脱模。（2）注塑过程；塑料在料筒内经过加热达到流动状态后，进入模腔内的流动可分为注射，保压，倒流和冷却四个阶段，注塑过程可以用如图所示3.1所示。图中T0代表螺杆或柱塞开始注射熔体的时刻；当模腔充满熔体（T=T1）时，熔体压力迅速上升，达到最大值P0。从时间T1到T2，塑料仍处于螺杆（或柱塞）的压力下，熔体会继续流入模腔内以弥补因冷却收缩而产生的空隙。由于塑料仍在流动，而温度又在不断下降，定向分子（分子链的一端在模腔壁固化，另一端沿流动方向排列）容易被凝结，所以这一阶段是大分子定向形成的主要阶段。这一阶段的时间越长，分子定向的程度越高。从螺杆开始后退到结束（时间从T2到T3），由于模腔内的压力比流道内高，会发生熔体倒流，从而使模腔内的压力迅速下降。倒流一直进行到浇口处熔体凝结时为止。其中，塑料凝结时的压力和温度是决定塑料制件平均收缩率的重要因素。（3）制件后处理；由于成型过程中塑料熔体在温度和压力下的变形流动非常复杂，再加上流动前塑化不均匀以及充模后冷却速度不同，制件内经常出现不均匀的结晶、取向和收缩，导致制件内产生相应的结晶、取向和收缩应力，脱模后除引起时效变形外，还会使制件的力学性能，光学性能及表观质量变坏，严重时会开裂。故有的塑件需要进行后处理，常用的后处理方法有退火和调湿两种。退火是为了消除或降低制件成型后的残余应力，此外，退火还可以对制件进行解除取向，并降低制件硬度和提高韧性，温度一般在塑件使用温度以上的1020度至热变形温度以下1020度之间；调湿处理是一种调整制件含水量的后处理工序，主要用于吸湿性很强、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件.调湿处理所用的加热介质一般为沸水或醋酸钾溶液（沸点为121，加热温度为100121，保温时间与制件厚度有关，通常取29小时。3.4.2 注塑成型工艺条件1）温度；注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。喷嘴温度通常略微低于料筒的最高温度，以防止熔料在直通式喷嘴口发生“流涎现象”；模具温度一般通过冷却系统来控制；为了保证制件有较高的形状和尺寸精度，应避免制件脱模后发生较大的翘曲变形，模具温度必须低于塑料的热变形温度。PF料与温度的经验数据如表3-1所示。表3-1 温度的经验数据料筒温度 /喷嘴温度/模具温度/成型压力/Mpa后段中段前段8090809080902402501702001301502）压力；注射成型过程中的压力包括注射压力，保压力和背压力。注射压力用以克服熔体从料筒向型腔流动的阻力，提供充模速度及对熔料进行压实等。保压力的大小取决于模具对熔体的静水压力，与制件的形状，壁厚及材料有关。对于像PF流动性好的料，保压力应该小些，以避免产生飞边，保压力可取略低于注射压力。背压力是指注塑机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力，背压力除了可驱除物料中的空气，提高熔体密实程度之外，还可以使熔体内压力增大，螺杆后退速度减小，塑化时的剪切作用增强，摩擦热量增大，塑化效果提高，根据生产经验，背压的使用范围约为3.427.5MPa。3）时间；完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间，保压时间，冷却时间，其他时间（开模，脱模，涂脱磨剂，安放嵌件和闭模等），在保证塑件质量的前提下尽量减小成型周期的各段时间，以提高生产率，其中，最重要的是注射时间和冷却时间，在实际生产中注射时间一般为35秒，保压时间一般为20120秒，冷却时间一般为30120秒（这三个时间都是根据塑件的质量来决定的，质量越大则相应的时间越长）。确定成型周期的经验数值如表3-2所示。表3-2 成型周期与壁厚关系制件壁厚 /mm成型周期 / s制件壁厚 / mm成型周期 / s0.5 10 2.5 35 1.0 15 3.0 45 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 经过上面的经验数据和推荐值，可以初步确定成型工艺参数，因为各个推荐值有差别，而且有的与实际注塑成型时的参数设置也不一致，结合两者的合理因素，初定制品成型工艺参数如表3-3所示。表3-3 制品成型工艺参数初步确定 特性 内容 特性 内容注塑机类型 螺杆式 螺杆转速（r/min） 48 喷嘴形式 直通式 模具温度 50喷嘴温度() 230 后段温度() 150210中段温度() 170230 前段温度() 190250 注射压力MPa 90 保压力MPa 80注射时间s 1.5 保压时间 s 5冷却时间s 20 其他时间s 3成型周期s 30 成型收缩(%) 0.6干燥温度() 6080 干燥时间() 13 后处理温度70，保温时间2小时。3.4.3 注塑机的选择1956年制造出世界上第一台往复螺杆式注塑机,这是注塑成型工艺技术的一大突破,目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的30%；注塑机的产量占整个塑料机械产量的50%。成为塑料成型设备制造业中增长最快,产量最多的机种之一。注塑机的分类方式很多,目前尚未形成完全统一标准的分类方法.常用的说法有:（1）按设备外形特征分类:卧式,立式,直角式,多工位注塑机；（2）按加工能力分类:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑机。此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类,但日常生活中用的较少。3.4.4 注塑机基本参数注塑机的主要参数有公称注射量,注射压力,注射速度,塑化能力,锁模力,合模装置的基本尺寸,开合模速度,空循环时间等.这些参数是设计,制造,购买和使用注塑机的主要依据.(1)公称注塑量；指在对空注射的情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注射装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力.(2)注射压力；为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力.(3)注射速率；为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度.常用的注射速率如表3-4所示。表3-4 注射量与注射时间的关系注射量/cm3 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000注射时间/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5(4)塑化能力；单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期.(5)锁模力；注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开.(6)合模装置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等.这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围.(7)开合模速度；为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停.(8)空循环时间；在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下,完成一次循环所需的时间.a.由公称注射量选定注射机由注射量选定注射机.由PRO/E建模分析得（材料密度取=1.45kgdm-3）；总体积V=34.62=72.8cm3； 总质量M=1.4572.8=105.6g；流道凝料V=0.5V(流道凝料的体积(质量)是个未知数,根据手册取0.5V(0.5M)来估算,塑件越大则比例可以取的越小)；实际注射量为:V=34.61.52=103.8 cm3；实际注射质量为M=1.5M=105.61.5=158.4g；根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则, 即： 0.8V公 V实 V公= V实/0.8 =103.80.8=129.75 cm；b.由锁模力选定注射机F锁A分P型 =23.14373710-635106=301（KN）式中F锁注射机的锁模力（N）； A分塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和；P型型腔压力，取P型=35MPa ；结合上面两项的计算，初步确定注塑机为表3-5所示，查国产注射机主要技术参数表取SZ-160/1000,主要技术参数如下表3-5所示。表3-5 国产注射机SZ-160/1000技术参数表特性内容特性内容结构类型卧拉杆内间距(mm)360260理论注射容积（cm3）179移模行程(mm)280螺杆(柱塞)直径(mm)44最大模具厚度(mm)360注射压(MPa)132最小模具厚度(mm)170注射速率(g/s)110锁模形式(mm)液压塑化能力(g/s)10.5模具定位孔直径(mm)120螺杆转速(r/min)10150喷嘴球半径(mm)10锁模力(KN)1000喷嘴口直径-3.4.5 注射机的校核(1) 最大注塑量的校核为确保塑件质量，注塑模一次成型的塑件质量（包括流道凝料质量）应在公称注塑量的35%75%范围内，最大可达80%，最小不小于10%。为了保证塑件质量，充分发挥设备的能力，选择范围通常在50%80%。V =103.8 cm； V179 cm； 满足要求。(2) 锁模力的校核 在确定了型腔压力和分型面面积之后，可以按下式校核注塑机的额定锁模力：FK AP 772.8 KN 满足要求。 式中 F注塑机额定锁模力：1000KN； K安全系数，通常取1.11.2，取K=1.2； (3) 塑化能力的校核初定的成型周期为30秒计算，实际要求的塑化能力为:每次实际注射量/成型周期 即：=3.46（g/s），小于注塑机的塑化能力10.5（g/s），说明注射机能完全满足塑化要求。(4) 喷嘴尺寸校核 在实际生产过程中，模具的主流道衬套始端的球面半径R2取比注射机喷嘴球面半径R1大12 mm，主流道小端直径D取比注射机喷嘴嘴直径d大0.51mm，如图所示，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模，所以，注射机喷嘴尺寸是标准，模具的制造以它为准则。R2=11mm; R1=10mm; D=5mm; d=4mm;=20(5) 定位圈尺寸校核注塑机固定模板台面的中心有一规定尺寸的孔，称之为定位孔。注塑模端面凸台径向尺寸须与定位孔成间隙配合，便于模具安装，并使主流道的中心线与喷嘴的中心线相重合。模具端面凸台高度应小于定位孔深度。(6) 模具外形尺寸校核注塑模外形尺寸应小于注塑机工作台面的有效尺寸。模具长宽方向的尺寸要与注塑机拉杆 间距相适应，模具至少有一个方向的尺寸能穿过拉杆间的空间装在注塑机的工作台面上。(7) 模具厚度校核模具厚度必须满足下式：H H H 170300360 满足要求。式中 H所设计的模具厚度 300 mm； H注塑机所允许的最小模具厚度170 mm；H注塑机所允许的最大模具厚度360 mm；(8) 模具安装尺寸校核注塑机的动模板，定模板台面上有许多不同间距的螺钉孔或“T”形槽，用于安装固定模具。模具固定安装方法有两种：螺钉固定，压板固定。采用螺钉直接固定时（大型模具常用这种方法），模具动，定模板上的螺孔及其间距，必须与注塑机模板台面上对应的螺孔一致；采用压板固定时（中，小模具多用这种方法），只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有较大的灵活性。该模具外形尺寸为350300属中，小型模具，所以采用压板固定法（一般认为当尺寸在500500内为中，小模具）。(9) 开模行程校核所选注塑机为全液压式锁模机构，最大开模行程受模具厚度影响。此时最大开模行程S开等于注塑机移动、固定模板台面之间的最大距离减去模具厚度。SH1+H2+（510）mm 280 44+65+10 280119 满足要求。 式中 S开注塑机移模行程280 mm；H1推出距离44mm；H2流道凝料与塑件高度65 mm。模具设计4.1 模具材料现有的模具模架已经标准化,所以在模具材料的选择时主要是根据制品的特性和使用要求选择合理的型腔和型芯材料.如何合理的选择模具钢,是关系到模具质量的前提条件,如果选材不当，则所有的精密加工所投入的工时,设备费用将浪费。在选择模具钢时,首先必须考虑材料的使用性能和工艺性能,从使用性能考虑:硬度是主要指标之一,模具在高应力作用下欲保持尺寸不变,必须有足够的硬度,当承受冲击载荷时还要考虑折断,崩刃问题,所以韧性也是一重要指标,耐磨性是决定模具寿命的重要因素,从PF特性看,这三项指标是必须要满足的,此外还有红硬性,抗压屈服强度和抗弯强度和热疲劳能力的指标。从工艺性能考虑:要热加工工艺好,加工温度范围宽,冷加工性能如切削,铣削,抛光等加工性能好,此外还要考虑淬透性和淬硬性,热处理变形和氧化脱碳等性能.另外从经济考虑,要求材料来源广,价格低。查手册选择模仁的材料是4Cr13。属马氏体类型不锈钢,该钢机械加工性能较好,经热处理(淬火及回火)后,具有优良的耐腐蚀性能,抛光性能,较高的强度和耐磨性,适于制造承受高负荷,高耐磨及在腐蚀介质作用下的塑料模具,透明塑料制品模具等。有关参数如下：物理性能：临界温度（）AC1：820 ； AC3： 1100；线膨胀系数：10.5(在20100)热导率：27.6W.(M.K)-1 (在20左右)弹性模量（MPa）210000223500 (20左右)4.2 成型零部件成型零件是构成模具的型腔、直接与塑料熔体相接触并成型制品的模具零件和部件。通常有凹模、凸模、型芯、成型杆、镶件等零件式部件。在模具的动、定模部分合模后成型零部件构成了模具的型腔，从而也决定了塑件的内、外轮廓尺寸。4.2.1影响工件尺寸因素（1）塑件的公差：塑件的公差按规定取单项极限制，制品的外轮廓尺寸公差取负值“ -”制品的内腔尺寸取正值“ +”。而制品孔中心距尺寸公差按对称分布原则计算，取“ ”。（2）模具制造公差：模具制造公差可取塑件公差的1/3：1/6。而且按成型加工过程中的增减趋向取“ + ”“-”符号。（3）模具在分型面上的合膜间隙：由于注射压力及模具分形面皮面的影响，会导致动模定模注射时存在着一定的间隙。一般当模具分型面的平面度较高表面粗糙度较低时塑件产生的飞边也小。飞边厚度一般应小于 0.020.1mm。 4.2.2各零件的计算一般情况影响零件及塑件公差的主要因素是模具的制造公差 z ,塑件的收缩率 S和模具磨损量c 这三项。塑件的尺寸公差 取 MT5，则：制造公差z =1/3 ；磨损量取z = 1/3；塑件 ABS的收缩率 S=1.2%。（1）型腔工作尺寸的计算型芯镶块是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸属包容尺寸，在使用过程中镶块的磨损会使包容尺寸逐渐增大。所以，为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要，在设计模具时，包容尺寸尽量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。零件图如下图4-1所示： 41 型芯镶块型芯镶块的径向尺寸计算公式如下：故型腔芯尺寸为d1 = (1 + s )D-1/2(x+C) =（1 + 0.0055 ） 92-0.75 0.24 =92.326 D塑=92 =0.24 d2 = (1 + s )D 塑-x =（1 + 0.0055 ）12-0.75 0.32 0+0.106 =11.83 0+0.106 D =12 =0.32L1 = (1 + s )L塑-x =（1 + 0.0055 ）16-0.75 0.32 0+0.106 =15.83 0+0.106 D =16 =0.32L2 = (1 + s )L -x =（1 + 0.0055 ）4-0.75 0.32 0+0.106 =3.83 0+0.106 L =4 =0.32L3 = (1 + s )D 塑-x =（1 + 0.0055 ）8-0.75 0.32 0+0.106 =7.93 0+0.106 D =8 =0.32L4= (1 + s )L塑-x =（1 + 0.0055 ）7-0.75 0.32 0+0.106 =7.85 0+0.106 D =7 =0.32L5= (1 + s )L塑-x =（1 + 0.0055 ）7-0.75 0.32 0+0.106 =7.85 0+0.106 D =7 =0.32b 型腔深度尺寸H塑塑件外形公称尺寸（取 5） x修正系数，可随制品的精度和尺寸变化，一般在 0.50.8之间，在此取 2/3（以下相同） 塑件的尺寸公差（取 0.24）z 模具制造公差，取塑件相应尺寸公差的 1/31/6，在此取z =/3（以下相同）h1 = (1 + s )H-x =（1 + 0.0055 ）30-0.75 0.18 0+0.106 =29.9250+0.106 H =30 =0.18h2= (1 + s )H-x =（1 + 0.0055 ）34-0.75 0.14 0+0.106 =33.940+0.106H =34 =0.14h3= (1 + s )H-x =（1 + 0.0055 ）27-0.75 0.14 0+0.106 =27.900+0.106H =27 =0.14 (2) 滑块的工作尺寸的计算滑块是成型零件外形的，其工作尺寸属被包容尺寸，在使用过程中凸模的磨损会使被包容尺寸逐渐变小。所以，为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要，在设计模具时，被包容尺寸尽量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。 图4-2 滑块图L塑 =254 =0.193 L塑 =200 =0.86 滑块高度尺寸计算 Hm1 = (1+s)H塑 -x =1+ 0.0055）44-(2/3)0.24 0+0.08=44.120+0.08式中 H塑塑件外形公称尺寸（取 44） x修正系数，可随制品的精度和尺寸变化，一般在 0.50.8之间，在此取 2/3 塑件的尺寸公差（取 0.16） z 模具制造公差，取塑件相应尺寸公差的 1/31/6，在此取z =/3 同理，型芯其它高度尺寸为： Hm2 = (1+s)H塑 -x =1+ 0.0055）7 -(2/3)0.0.18 0+0.06=6.930+0.06Hm3= (1+s)H塑 -x =1+ 0.0055）65-(2/3)0.2 0+0.06 =65.10+0.06Hm4 = (1+s)H塑 -x =1+ 0.0055）6-(2/3)0.22 0+0.07 =5.87-0.1504.3 浇注系统的设计由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道称为浇注系统，通常由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。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。4.3.1 主流道主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，有一定的锥度，目的是便于冷料的脱模，同时也改善料流的速度，因为要和注塑机相配，所以其尺寸与注塑机有关。主要参数： 锥角=2；内表面粗糙度Ra=0.63m；小端直径D=d+(0.51)mm；半径R2=R1+(12)mm；材料T8A；由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道浇口套，以便选用优质的钢材单独加工和热处理。R2=11mm; R1=10mm; D=5mm; d=4mm;=20浇口套如下图4-3所示：图4-3 浇口套4.3.2 分流道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，分流道的设计应尽可能短，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，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，所以一般是制成梯形流道。在该模具上取圆形断面形状，直径为6mm。如下图4-4所示：图4-4分流道尺寸4.3.3 冷料穴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，其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。如下图4-5所示：图4-5 冷料穴尺寸4.3.4 浇口浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分，浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要作用有两个，一是塑料熔体流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。浇口的类型有很多，有点浇口，侧浇口，直接浇口，潜伏式浇口等，各浇口的应用和尺寸按塑件的形状和尺寸而定，该模具采用侧浇口，其有以下特性:形状简单，去除浇口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保证；试模时如发现不当，容易及时修改；能相对独立地控制填充速度及封闭时间；对于壳体形塑件，流动充填效果较佳。(1) 侧浇口深度尺寸H的确定H=nt =0.61.5 = 0.9mm n塑料系数PF料取0.6； t塑件在浇口位置处的壁厚，该设计取壳体中间壁厚t=1.5 mm。(经验数据表明，H的取值范围在0.52.0mm之间，若按浇口处壁厚计算则H=0.65=3mm,超出了经验值，而且由于浇口是易磨损部位，所以开始时取小值是有好处的，这有利于以后的修模)(2) 侧浇口宽度尺寸W的确定W= A型腔一侧的表面积: A=V/t ；V浇注体积 ：V=51.910mm； t取平均壁厚=3.3mm 取3mm。 W=2.68 取3mm4.3.5 剪切速率的校核生产实践表明，当注射模主流道和分流道的剪切速率R=51025103S-1、浇口的剪切速率R=104105S-1时，所成型的塑件质量最好。对一般热塑性塑料，将以上推荐的剪切速率值作为计算依据，可用以下经验公式表示：R= 上式中 q体积流量（CM/S）；R浇注系统断面当量半径（CM）。（1）主流道剪切速率校核Q=0.8Q/T =103.81.5=69.2 （CM3/S） T注射时间，T=1.5（S）； R=0.375（CM） R主流道的平均当量截面半径；d 主流道小端直径 ， d=0.5（CM）； d主流道大端直径，d=1（CM） R= =2.6510 S （2）分流道剪切速率的校核 分流道： Q= = =26（CM/S） R=0.3（CM）R= = =1.0810 S（3）浇口剪切速率的校核R= =1.4210 S Q= Q=13（cm/s）； 浇口面积S=13=3mm,当量面积S=R 取R=1mm。 从以上的计算结果看，流道与浇口剪切速率的值都落在合理的范围内，证明流道与浇口的尺寸取值是合理的。4.4 模架的选用注塑模模架国家标准有两个，即GB/T125561990塑料注射模中小型模架及其技术条件和GB/T125551990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，该设计采用龙记标准模架。4.4.1 模具高度尺寸的确定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：动模板厚度和定模板厚度；在注射成型时型腔中有很大的成型压力，当塑件和凝料在分型面上的投影面积很大时，若定模板厚度不够，则极有可能使模架发生变形或者破坏，为了安全，取底板厚度为30 mm，。动模的底板因为是与注塑机的工作台接触的，所受的力传递到工作台上，所以动摸板的厚度同样只要留有走冷却系统的空间就可以，该设计取动模板厚度为65 mm。推板推出距离；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45 mm左右，黏结在型芯上的尺寸约45左右，所以当推出距离为45 mm时就能使塑件和型芯分离。如果C板（即模脚）的高度太小，则推出的距离不够而使塑件不能脱离型芯，需要满足关系：Hh1h2h3h0 HC板高度；h1挡销高度；h2推板厚度；h3推杆固定板厚度； h推出距离； 完成了以上的工作，确定模具厚度为295mm，A板厚度50mm，B板厚度30 mm，C板厚度80mm 各部份尺寸如下表4-3所示。 表4-3标准模架尺寸组合系列WL315L垫块高C80H125H525L355W1250H235推板螺钉4M8；130326导柱间距（wllr）32；200294W2118H335复位杆间距（w2lt）16；100300模板A、B尺寸30；65W340H415座板螺钉8M12；2082