毕业设计（论文）-支撑板注射成型工艺与模具设计.doc

本文档由整理提供 目 录摘要IAbstractII绪 论1一、塑件的工艺分析31.1 塑件工艺性分析：31.2 塑件材质及成型工艺性：81.3 注塑模工艺条件91.4 填写工艺卡10二、塑件模具分析及方案112.1分型面的设计112.2 确定型腔数量和排列方式112.3 模具结构形式的确定122.4 注射机型号的选定122.5 开模行程的校核13三、浇注系统的设计143.1 主流道设计143.2 分流道设计153.3 浇口的设计163.4 冷料井的设计173.5 喷嘴的选择173.6 排气系统的设计17四、成型零件的设计194.1 成型零件的机构设计194.2 成型零件钢材的选用194.3 其它模具零件材料的选择214.4 计算成型零件工作尺寸21五、模具结构设计强度校核245.1 标准模架的选择245.2 凹模型腔的强度24六、推出机构的设计及校核266.1 模具对脱模机构的要求266.2 与脱模力相关的因素266.3 脱模力的具体计算266.4 推杆的设计与校核27七、冷却系统设计297.1 冷却系统的设计原则297.2 冷却系统的简易计算297.3 冷却回路的设计31八、模具的论述与评价328.1 模具的工作原理328.2 模具的经济评价32九、模具加工工艺339.1 凸模加工工艺过程339.2凹模加工工艺过程34结论35致谢36参考文献37买 染料 及 包装机械 请致电刘雨桐摘要塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一、而注塑模具是其中发展较快的种类、因此、研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。本设计介绍了注射成型的基本原理、特别是单分型面注射模具的结构与工作原理、对注塑产品提出了基本的设计原则；详细介绍了冷流道注射模具浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程、并对模具强度要求做了说明。通过本设计、可以对注塑模具有一个初步的认识、注意到设计中的某些细节问题、了解模具结构及工作原理；通过对moldflow的学习、就可以对塑件进行模拟流动分析、从而有效的提高工作效率。关键词：塑料模具；参数化；分型面AbstractThe industry of plastic is one of quickest industry classes in the nowadays, and the injection mold is the fastest type among of that. Therefore, the research of injection mold has very big significance to find out the process of production and improve the quality of plastic parts.This project introduced the basic theory of injection molding, especially the principle of the injection mold of single parting surface. And the design basis was put forward to the part of injection molding. In this paper, the size of the mold casting system, the mold formation part structure, goes against the system, the cooling system, the injection molding machine was introduced in detail. I also choose the appropriate material according to the feature of object. According to this program, I have a basic knowledge of injection mold and have an ability to find out the structure of mold. It can improve the working efficiency through use the analysis of Moldflow.Key word: The plastic mold;the parametrization;divides the profile绪 论塑料是以高分子合成树脂为基本原料、加入一定量的添加剂在一定的温度和压力下作用塑制成具有一定结构形状、能在常温下保持其形状不变的材料、一类具有可塑性的高分子材料的通称、一般按照它的热熔性可把它们分成：热固性塑料和热塑性塑料。一、塑料工业在国民经济中的地位。塑料工业是世界上增长最快的工业之一、自从1909年实现以纯粹化学合成方法生产塑料算起、塑料工业以有九十余年的历史。1927年聚氯乙烯塑料问世以来、随着高分子化学技术的发展、各种性能的塑料、特别是聚酰胺、聚甲醛、ABS、聚碳酸脂、聚砜、聚苯醚与氟塑料等工程塑料发展迅速、其速度超过了聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯与聚苯乙烯等四种通用塑料、是塑料在工业产品与生活用品方面获得广泛的应用、以塑料代替金属的实例、比比皆是。二、塑料模具设计与制造在塑料工业中的地位。塑料模具设计与制造技术的发展与塑料工业的发展息息相关由于塑料的制造是一项综合性技术、围绕塑件成型生产将用到有关成型物料、成型设备、成型工艺、成型模具及模具制造等方面知识、所以这些知识变构成了塑件成型生产的完整系统、它大致可包括产品计、塑件的选择、塑件的成型、模具设计与制造四个主要环节、在上述四个环节中、模具设计与制造是实现最终目标塑件使用的重要手段之一。三、塑料模成型及模具加工技术的发展动向。随着科学技术的进步与国民经济的发展、对塑件需求越来越广泛、塑料模塑成型技术正在向高精度、高效率与长寿命的方向迈进。由于它是一向综合性技术、所以它的发展必然涉及许多领域的共同配合。塑料成型具有以下几个方面的特点： 成型周期短、能一次成型外形复杂、尺寸准确、带有金属或非金属嵌件的塑料制件。 对成型各种塑料的适应性强。目前、除氟塑料外、几乎所有的热塑性塑料都可以用此方法成型、某些热固性塑料也可以采用注塑成型。 生产效率高、易于实现自动化生产。 注塑成型所需设备昂、模具结构比较复杂、制造成本高、所以注塑成型特别适合大批量生产。四、 塑料成型技术的发展1)、塑料成型理论的进展、有关挤出成型的流度理论和数学模型已经基本上建立、并且在实际生产中得到应用、有关注射成型的流变理论尚在进行探讨、注射成型的塑料溶体在一维和二维简单模腔中的充模流动理论和数学模型已经有所解决、今后的工作是如何将理论与生产实际相结合、进一步加强对塑料溶体在三维模腔中流动行为的研究。2)、塑料成型方法的革新、如无流到凝料的注射成型、热固性塑料注射成型、低发泡注射成型、排气注射成型等。3)、塑件的精密化、微型化和超大型化。五、 模具加工技术的发展目前开发模具新材料、塑料模具钢的发展有两大趋向、(1) 从碳素工具钢低合金工具钢高合金工具钢发展。(2)从高级材料(一般热处理)低级材料(表面硬化处理)发展。其次研制新设备、主要研制高效、精密自动化的模具加工设备、从手工机械操作向计算机数控操作方向发展。最后、是应用了新技术。当今、最突出的新技术莫过于模具设计与制造的CADC触WCAE技术的模具表面强化处理技术和实施标准化、模具的标准化对于提高模具的质量、缩短制模周期、提高生产效率、降低制造成本是十分重要的。一、塑件的工艺分析1.1 塑件工艺性分析：产品名称：座注塑模 产品材料：PP产品数量：大批量生产 塑料尺寸：如图1.1所示图 1.1塑料要求：塑料外侧表面光滑、下端外沿不允许有浇口痕迹。塑件上不能出现缺料、溢料、飞边、凹陷、气孔、熔接痕、翘曲收缩、尺寸不稳定现象。制件为小型零件。通过moldflow软件对制件进行分析如下：塑件图：图1.2图 1.2充填的时间如下图1.3图 1.3注射位置处得时间压力关系图：图1.4图 1.4最大注射压力在T=0.993 s 、此时的压力P为17.9754 MPa体积收缩率如下图所示：图1.5图 1.5时间锁模力图：图1.6图1.6最大锁模力是在充填期间 =5.3131 tonne时间注射量的关系图：图1.7图1.7制件温度分布位置图：图 1.8图 1.8对塑件进行变形分析、塑件棱角边缘处容易导致变形、如下图：图 1.9图 1.91.2 塑件材质及成型工艺性：该塑件所采用材料为：聚丙烯（PP）。它来源广泛、合成工艺较简单、密度小（0.900.91g/cm3、是通用塑料中最轻的一种）、价格低、加工成型容易。拉伸强度、压缩强度等都比低压聚乙烯高、还有很突出的刚性和耐折叠性、以及优良的耐腐蚀性和电绝缘性、同时还具有优良的耐热性、长期使用温度可高达100120。但冲击性能不足、低温条件下易脆裂、较易老化、但可分别通过改性和添加抗氧剂予以克服。且成型收缩率较大、热变形温度不高。由于均聚物型的PP温度高于0C以上时非常脆、因此许多商业的PP材料是加入14%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度（100C）、低透明度、低光泽度、低刚性、但是有有更强的抗冲击强度。PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。 PP的维卡软化温度为150C。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。通常、采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。PP的流动率MFR范围在140。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、共聚物型的 强度比均聚物型的要高。 由于结晶、PP的收缩率相当高、一般为1.82.5%。并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。 均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而、它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。它主要的成形特性如下：1. 结晶性料、吸湿性小、可能发生熔融破裂、长期与热金属长期接触易发生分解。2. 流动性极好、溢边值在0.003mm左右。3. 冷却速度快、浇注系统及冷却系统应散热缓慢。4. 成形收缩范围大、收缩率大、易发生缩孔、凹痕、变形、方向性强。5. 注意控制成形温度、料温低方向性明显、尤其低温高压时更明显、模具温度低于50以下塑件不光泽、易产生熔接不良、流痕；90以上易发生翘曲、变形。6. 塑件应壁厚均匀、避免缺口、尖角、以避免应力集中。表1-1聚丙烯成型条件塑料名称聚丙烯料筒温度（）后段160170中段200220前段180200缩写PP注射压力（MPa）70120注射成形机类型螺杆式注射时间（s）05密 度（g/cm3）0.900.91保压时间（s）20 60比 容（ml/g ）1.92冷却时间（s）1550收缩率（ % ）1.02.5总周期 （s）40120喷嘴温度（）170190螺杆转速（r/min）48干燥温度（）7085适用注射机类型螺杆式柱塞式均可时间（h）2模具温度（）4080后处理无 1.3 注塑模工艺条件干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。熔化温度：220275、注意不要超过275。 模具温度：4080、建议使用50。结晶程度主要由模具温度决定。 注射压力：可大到1800bar。注射速度：通常、使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷、那么应使用较高温度下的低速注塑。 流道和浇口:对于冷流道、典型的流道直径范围是47mm。建议使用通体为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是11.5mm、但也可以使用小到0.7mm的浇口。对于边缘浇口、最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。1.4 填写工艺卡表1-2 塑件工艺卡片产品名称零件名称支撑板设备型号产品图号零件图号ZCBM01-21SZ-60/450材料材料名称聚丙烯收 缩 率材 料 预 处 理材料牌号PP1.0%2.5%干燥7085零件净重14.3g零件毛重22.85g每模总重45.7g备 注工艺参数喷嘴温度190200填充时间1025s注射量:45.7g模具温度40成型时间1520s压力：70120MPa成型温度195240取件时间815s注射速度：100180cm3/s工艺规程原料准备核对原料生产厂家原料要预热先烘干模具准备模具需通冷却水循环成型过程-生产操作-成形后处理修边并进行后处理模具名称支撑板模具每模件数2备 注模具图号ZCBM01-00件 数大批量技术定级工 人 等 级单 位 工 时班 产熟练工人职 责签 字日 期工 艺 员刘吉伟20110531工艺组长更 改标 记更 改 单号 数签 字日 期审 核批 准二、塑件模具分析及方案2.1分型面的设计选择分型面的原则1. 应选在塑件外形最大轮廓处2. 应有利于塑件脱模3. 应保证塑件的质量4. 应有利于排气5. 应便于模具的加工制造6. 应有利于侧向分型和抽芯7. 应尽量减小脱模斜度给塑件大小端尺寸带来的差异8. 应考虑注射机的技术参数为了取出塑件所需要的开模距离必须小于注射机的最大开模距离。在实际设计中、对于某一塑件、以上分型面原则有时可能发生矛盾同、 不能全部符合、应根据实际情况、以满足主要要求为宜。经分析制件的结构、最终将分型面选择在支撑板底部最外边缘轮廓处、如图1.1 俯视图所标记处。2.2 确定型腔数量和排列方式1） 型腔数量的确定为了使模具注塑机相匹配以提高生产率和经济性、并保证塑件精度、模具设计时因合理确定型腔数目。模具型腔数量的确定主要是根据制品的投影面积、几何形状、制品精度、批量以及经济效益来确定的。该塑件结构较简单、且流程比不长、两边成对称分布。根据分析与经验、选择正上表面的中心位置进浇。所以选用一模两件。2） 型腔排列方式的确定采用一模两腔、加上模具结构简单、制造费用也将较低、材质硬度高。因此这次设计采用推杆脱模机构进行脱模、型腔排列方式采用并列排列的方式。2.3 模具结构形式的确定从上面分析可知、本模具拟采用一模两腔、并行排列、推杆推出、流道采用平衡式、浇口采用边缘浇口、定模不需要设置分型面、动模需要一块动模型芯固定板、因此基本上可以确定模具结构形式为基本型A1型带推件板的单分型面注射模。2.4 注射机型号的选定1） 注射量的计算通过计算、塑件质量m1为14.29g、塑件体积V1=13.61cm3、流道凝料的质量m2还是个未知数、可按塑件质量的60%来估算。从上述分析中确定的一模两腔、所以注射量为m=1.6nm1=1.6214.29=45.728g2） 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A2、在模具设计前是一个未知值、根据多型腔模的统计分析、A2是每个塑件在分型面上的投影面积A1的0.20.5倍、因此可用0.35nA1来进行估算、所以A=nA1+A2=nA1+0.35nA1=1.35nA1=1.354869.5=6573.825mm2式中 A1=ab-d2 -4(cd+ef）-2gh =6089-0.785102-4（203+92）-2220=4869.5mm2。Fm=Ap型=6573.82530=197214.75N=197.21475kN式中型腔压力F型取30MPa（因为薄壁塑件、压力损失大、所以取大一些）。3） 选择注射机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（上海第一塑料机械厂）、见下表理论注射容量/cm378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喷嘴球半径/mm20喷嘴孔直径/mm3.5锁模方式双曲肘4） 注射机有关参数的校核（1） 由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数n。n=8.22、型腔数校核合格。式中 k注射机最大注射量的利用系数、一般取0.8； M注射机的额定塑化量（5.6g/s）; t成型周期、取30s。（2） 注射压力的校核pekp0=1.3130=169MPa、而pe=170MPa、注射压力校核合格。式中 k取1.3（注射压力安全系数、一般取k=1.251.4。）; P0取130MPa(属薄壁窄浇口类)。（3） 锁模力校核。FKAp型=1.2197.21475=236.6577kN、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、结构尺寸确定后才可以进行。2.5 开模行程的校核开模行程与塑件推出距离的校核取出制件所需的开模距离、必须小于注塑机的最大开模距离。塑件的总高度为8mm左右、顶出距离最大为13mm左右即可、加上模具的总厚度206、而注塑机的最大开模行程为220mm。所以、开模行程与塑件推出距离相匹配。三、浇注系统的设计3.1 主流道设计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+0.5=4mm主流道球面半径为SR=喷嘴球面半径+（12）=6+1=7mm2） 主流道衬套形式衬套和定位圈设计成整体式、主流道长度取61mm、如图3.1所示、材料采用T10A钢、热处理淬火后表面硬度为大于等于55HRC。图3.13） 主流道凝料体积q主=(D2+Dd+d2)=（82+85+52）=2059.7mm32.0597cm34） 主流道剪切速率校核由经验公式 =905s-15103 s-1式中qv=q主+q分+q塑件=2.0597+0.294+27.22=29.574cm3Rn=0.325cm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 分流道设计1） 分流道布置形式分流道应该满足良好的压力传递和保持理想的填充状态、使塑料熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔、因此、采用平衡式分流道。如图3.2所示。2） 分流道长度L=14mm3） 分流道的形状、截面尺寸以及凝料体积（1） 形状及截面尺寸。 为了便于机械加工及凝料脱模、本设计的分流道设置在分型面上定模一侧、截面形状采用加工工艺性比较好的U形截面。U形截面对塑料熔体及流动阻力均不大、一般采用一下经验公式来确定截面尺寸、即B=0.2654.=0.2654=2.88mm根据参考取B=3mm。H=B=3=2mm分流道截面形状如图3.3所示。 图 3.2 分流道布置 图3.3 分流道截面形状（2） 凝料体积分流道长度 L=214=28mm分流道截面面积 A=3=10.5mm凝料体积 q分=2810.5=294mm34） 分流道剪切速率校核采用经验公式 =2.64103 s-1在51025103之间、剪切速率校核合格。式中q=113.61=13.61cmRn=0.1755cm式中 t注射时间、取1s； A梯形面积（0.105cm2）； c梯形周长（1.3cm）。5） 分流道的表面粗超度分流道的表面粗超度Ra要求并不是很低、一般取0.8m106m、在此取1.6m如图 3.3 所示。3.3 浇口的设计1） 浇口位置的确定浇口位置需根据塑件的几何形状结构特征技术和质量要求及塑件的流动性能等因素综合加以考虑。根据这个塑件本身的结构特点、将其定在塑件底部表面的中心边缘上。如图3.4所示。2） 浇口形式的确定根据外部特征、外观表面质量要求比较高、应看不到明显的浇口痕迹。对于这类小型薄壁制件、此次设计选择边缘浇口、其优点是：便于机械加工、易保证加工精度、而且试模时浇口的尺寸容易修整、可以分别调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间。浇口封闭时间即补料时间、主要由浇口的厚度决定。3） 浇口尺寸计算浇口深度h为根据经验公式 h=k=20.7=1.4mm式中 制件厚度、mm k材料系数、查表得PP为0.7浇口宽度可按下式近似计算 =1.63mm式中 A凹模边缘型腔表面积、即塑件外表面积、mm23.4 冷料井的设计如图3.4所示、采用带Z型头拉料杆、该该拉料杆根部固定在推出板上、由于拉料杆头部的侧凹将主流道凝料钩住、分模时即可将凝料从主流道拉出、推出制件时冷料也同时被推出、取产品时向拉料杆的侧向稍许移动、即可脱钩将制件连同浇注系统凝料一道取下。图 3.43.5 喷嘴的选择喷嘴是流道系统最末端的部分、它与型腔直接相连、连接处称为浇口。采用如下图3.5所示的主流道衬套。图 3.53.6 排气系统的设计排气是注射模设计不可忽视的问题。在注射模成型中、若模具排气不良、型腔内的气体受压将产生很大的背压、阻止塑料熔体正常快速充模同时气体压缩产生的热量能使塑料烧焦。排气的形式有两种、通常是利用模具零件间的配合间隙及分型面之间的间隙进行排气、在必要时可特采用排气槽排气。本模具的设计中、因为除了分型面还有推杆可以很好的排气、而且塑件的厚度还比较均匀、所以不必另开排气槽来排气。四、成型零件的设计4.1 成型零件的机构设计模具中决定塑件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。在本设计中成型零件就是成型支撑板外表面的凹模、成型内表面的型芯（凸模）。成型零件工作时、直接与塑料接触、塑料熔体的高压、料流的冲刷、脱模时与塑件间还发生摩擦。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。设计成型零件时、应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求、确定型腔的总体结构、选择分型面和浇口位置、确定脱模方式、排气部位等、然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计、计算成型零件的工作尺寸、对关键的成型零件进行强度和刚度校核。4.2 成型零件钢材的选用1）塑料模具钢的具有以下特点。1. 塑料模具用钢涵盖广泛、从普通钢材到专用刚才动有。这在塑料模具初期更加明显、如今已日趋正规和高级。专门用钢已自成体系、模具用钢的化学成分和合金工具钢的基本相同、但其冶金质量更高、加工精良、对热处理有利 2. 塑料模具钢性能要求严格、热处理难度大。3. 为避免模具零件在强韧化过程中的变形或其他热处理问题、模具钢以预硬化形式供应市场已较普遍。 4. 以石化产品为原料的塑料制品、某些度不同的腐蚀性、所以耐蚀钢应用也较多。 5. 配合预硬化钢、非调质刚的应用、易切削性也是塑料模具钢的特点。 我国过去无专用的塑料模具钢、一般塑料模具用正火的45和40Cr经调质后制造、因而模具硬度低、耐磨性差、表面粗糙度值高、加工出来的塑料产品外观质量较差、而且模具使用寿命低；精密塑料模具及硬度高塑料模具采用CrWMo、Cr12MoV等合金工具钢制造、不仅机械加工性能差、而且难以加工复杂的型腔、更无法解决热处理变形问题。由此、国内对专用塑料模具用钢进行了研制、并获得了一定的进展。我国已有了自己的专用模具钢系列、目前已纳入国家标准的有两种、即3Cr2Mo和3Cr2MnNiMo、纳入行业标准的已有20多种、已在生产中推广应用十多种新型塑料模具钢、初步形成了我国塑料模具用钢体系。 2）近期塑料模具用钢开发应用的动向 1. 发展易加工、抛光性好的材料 随着光盘、磁盘、棱镜等精密件的生产、对易加工镜面钢的要求增加。这种钢含非金属杂质少、金相组织细致均一、没有纤维方向性。它是塑料模具钢材的主要发展方向。 2. 耐蚀钢 模具在长期运转和保持过程中、容易生锈受蚀、而且近来随着塑料成型中添加各种成分、模具更容易受蚀。因此要求提高母材机体的耐腐蚀性能、开发了一些耐蚀不锈钢材。 3. 马氏体时效合金钢 这种刚才具有足够的力学性能和突出的工艺性能、特别是有较高的强度、韧度、耐磨性、低的热膨胀系数、是制造注塑模的好钢材、但是价格贵。 4. 硬质合金 主要用于制作寿命要求很高、制件生产批量大的模具。 在这次设计中凹模选用的材料为：5NiSCa、凸模选用的材料为：55号钢 5NiSCa属易切削高韧性塑料模具钢、在预硬态（3545HRC）韧性和切削加工性良好；镜面抛光性能好、表面粗超度值低、表面粗超度可达Ra0.20.1m、使用过程中表面粗超度保持性能强；渗透性好、可作型腔复杂、质量要求高的塑料模；该钢在高硬度下（50HRC以上）、热处理变形小、韧性好、并具有较好的阻止裂纹扩展的能力。 5NiSCa工艺性能：1）锻造 加热温度1100、始锻温度10701100、终锻温度850、锻后沙冷。2）球化退火 加热温度770、保温3h、等温温度660、保温7h、炉冷到550出炉空冷。退火硬度小于或等于241HBW、加工性能良好。3） 淬火温度 880900、小件取下限、大件取上限、油冷或260硝盐分级淬火。4.3 其它模具零件材料的选择1 、导柱、导套材料的选择使用要求：对导柱要求表面硬度较高、内部具有足够的韧性、不易折断、折弯；表面的耐磨性要好。在材料上,导柱应具有硬而耐磨的表面,坚韧而不易折断的芯部,因此多采用低碳钢渗碳(0.50.8mm深),经淬火处理(55HRC60HRC)或碳素工具钢(T8A、T10A)经淬火或表面淬火处理(50HRC55HRC)。在这里采用20钢。导套材料选用20钢、淬硬到50HRC55HRC。其硬度较导柱低5度、以免。同硬度材料之间碰撞磨损。2 .推杆、复位杆材料的选用使用要求：有一定的强度、不能产生压杆失稳、也要有一定的耐磨性。头部要与塑料接触、硬度也要达到要求；此外、推杆经常会更换、还要具有好的经济性、并且容易得到。T8A淬火低温回火硬度大于等于55HRC、用于本模具的推杆和复位杆材料。3. 模板、推板、推板固定板、垫块和模座等的材料选择本模具为中小型注塑模具。要求模板、推板、推板固定板、垫块、模座等具有足够的强度、刚度、易于加工成型。大部分时候是从模具的经济性方面来考虑这些零件的材料。该模具采用45钢作为模板、推板、推板固定板、垫块和模座等的钢材。 4.4 计算成型零件工作尺寸查阅相关资料、查得PP收缩率为1.02.5、取PP的平均成形收缩为1.75%、塑件未注公差按照SJ1372-78中5级精度公差值选取。经分析该塑件、其尺寸精度要求不是太高。所以在这里采用平均值法计算、简单方便。按IT9、容易修浅计算、其计算公式如下：1.型腔径向尺寸：2.型腔轴向尺寸：3.型芯径向尺寸：4.型芯轴向尺寸：计算结果如下表：塑件尺寸 型腔径向尺寸 制造公差 8990.2330.087 6060.7910.074 5656.7200.074 2020.1820.052 13.413.5940.043 1010.0970.036 44.0150.030 33.0070.025 22.0050.025 1.41.4010.025塑件尺寸 型腔轴向尺寸 制造公差 1313.4250.043 77.3080.036 55.1600.030 22.0970.025 11.0790.025塑件尺寸 型芯径向尺寸 制造公差 1111.3300.043 66.2080.030 44.1720.030塑件尺寸 型芯轴向尺寸 制造公差 3.53.7350.030 44.2440.030 66.2800.030 88.3260.036 1111.3890.043五、模具结构设计强度校核5.1 标准模架的选择根据黄虹、陈元芳主编塑料成型工艺及模具设计辅助教材、结合本次设计模具特点及特殊要求、塑件的大小、及注射机的型号最终选定250250的模架。由于注射模具的工作状态是长时间的承受交变负荷、同时也伴有冷热的交替。现代的注射模使用寿命至少几十万次、多至几百万次。因此、模具必须具有足够的强度和刚度。5.2 凹模型腔的强度由于注射压力的作用、凹模型腔有向外胀出的变形产生。当变形量大于塑件在壁厚方向的成形收缩量时、会造成脱模困难。严重时还会不能开模。我们必须通过计算来确定侧壁。此模具的凹模属于组合式凹模。嵌底式组合凹模侧壁的计算1. 按刚度条件计算：式中：p是型腔压力（MPa）、一般取2040MPa; H表示型腔深度; 表示型腔的长度 =131mm; 表示型腔所在的模板的厚度 =32mm。 E是模具材料的弹性模量（MPa）、取5.1x； 是满足刚度条件的允许变形量（mm） 查表取=0.03带入数据计算 2. 按强度条件计算：式中 是模具材料的弯曲许用应力（MPa） 取=300MPa带入数据计算 18.67mm因此凹模侧壁的厚度应不小于62mm。本模具在设计中取侧壁厚为100mm、符合刚度和强度的要求。六、推出机构的设计及校核注塑模必须设有准确可靠的脱模机构、以便在每一循环中将塑件从型腔内或型芯上自动地脱出模外、本课题选用简单的推杆脱模机构、以及液压缸侧向抽芯。6.1 模具对脱模机构的要求（1）结构优化、运行可靠、机构尽可能简单、零件制造方便、配换容易。机构动作要准确可靠、运行灵活、机构本身具有足够的刚度合强度、以抵抗脱模阻力。（2）不影响制件外观、不造成塑件变形破坏、推塑件的位置尽量设在塑件内部或隐蔽处、以免损坏塑件外观、要保证塑件在脱模过程中不变形、不擦伤。因此本课题在正确分析脱模力的大小和集中的部位、从而选择脱模方式和推顶位置如图、使脱模力得到均匀合理的分布。（3）脱出机构应便于使塑件留在动模、模具的结构应保证塑件在开模过程中留在具有脱模装置的半模即动模上。 6.2 与脱模力相关的因素将制件从包紧的型芯上脱出时所需克服的阻力称为脱模力。计算脱模力时应考虑以下方面；（1）由收缩包紧力造成的制品与型芯的摩擦阻力、该值由试验决定；（2）由大气造成的阻力；（3）由塑件的粘附力造成的脱模阻力；（4）推出机构运动摩擦阻力以上各项中、（1）与（2）两项起决定作用、（3）与（4）两项可用修正系数的形式包括在脱模力的计算公式中。此外、脱模力的 大小还与制品的厚薄及几何形状由关系、因此将制品所需脱模力、按厚壁和薄壁两类加以区别、在本课题中、对脱模力作粗略估算。6.3 脱模力的具体计算本制件属于薄壁制件、且为矩形断面。根据黄虹主编的塑料成型加工与模具、制件为矩形断面所需的脱模力为K2无量纲系数、其值随f和而异；K2可从表中查取；2矩形制件的平均壁厚/；S塑料平均成型收缩率；E塑料的弹性模量/MPa；L制件对型芯的包容长度/mm；f制件与型芯之间的摩擦系)；脱模斜度0塑料的泊松比；A盲孔制品型芯在垂直于脱模方向上的投影面积/mm2、通孔制件的A等于0。根据黄虹主编的塑料成型加工与模具查表得PP的相关参数为：E 的范围为11001600 MPa,取1350MPa；取0.32f取0.33脱模斜度取22S2.25L211=22mm A=0查表得=1.00586.4 推杆的设计与校核在设计推杆脱模时应注意：1. 推杆的截面应有不少于1/2的面积承受脱模力、否则易于弯曲。2. 推杆的直径的选择、依塑件具体情况而定、原则上宁多勿少、直径宁小勿大。3. 推杆外周距型芯应留有不小于0.20.5的距离（依型芯大小而定）、以免推杆触及型芯。另外推杆孔磨损时、有更换较大截面推杆的余地。从投影面上看、应位于阴影部位范围之内有深槽、深孔的部位局部壁厚部位加强筋部位机构复杂部位圆形推杆的设计与计算：（1）圆形推杆直径公式为：mm式中：d 圆形推杆的最小直径 mm； K 安全系数、可取K=1.5；L 推杆的长度,105 mm ; F 脱模力（N）、136.76Nn 推杆数目, 16个； E 钢材的弹性模量,2.1107 MPa。0.46取为d=2m 。（2） 强度校核推杆直径确定后还应该进行强度校核、公式为： 小于推杆钢材的屈服强度32000（N/2） 满足强度要求。七、冷却系统设计7.1 冷却系统的设计原则1.注意凹模和型芯的热平衡、要把注意力放在型芯的冷却上。2.对于简单模具、可先社顶冷却水出入口的温差、然后计算冷却水的流量、3.冷却管道直径、保证湍流的流速以及维持这一流速所需的压力降便已足够。但对于复杂而精密的模具、则应做详细计算。4.对于大批量生产的普通塑件、可采用快冷以或得较短的循环注射周期。7.2 冷却系统的简易计算1. 成型周期的确定 根据制件材料为PP、并且制件中壁厚最大达到2、根据黄虹主编的塑料成型加工与模具查表10-6及结合moldflow对塑料制品的分析、得保压时间为、该制件为自动脱模、设开模时间为、再加上注射时间、设取件时间为故得本制件的成型周期为：2.求塑料制件在固化时每小时释放的热量Q（KJ/h）即单位时间型腔内的总热量 式中 W单位时间内注入型腔中的塑料质量、KJ/h 单位质量的塑料制品在凝固时所放出的热量、根据黄虹主编的塑料成型加工与模具查表10-4 常用塑料熔体的单位热流量 5.9102将以上参数代入公式、得=3237.54KJ/h 3.求冷却水的体积流量 根据黄虹主编的塑料成型加工与模具 Q塑料制件在固化时每小时释放的热量（KJ/h）冷却水的体积流量、冷却水的密度、冷却水的出口温度、冷却水的入口温度、冷却水的比热容、根据黄虹主编的塑料成型加工与模具查表10-4得综上、则：4.根据黄虹主编的塑料成型加工与模具查表10-1选取冷却水的稳定湍流速度和直径5.冷却水道在管道中的流速v根据黄虹主编的塑料成型加工与模具式10-166.冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热膜系数根据塑料成型加工与模具表10-5、取系数f为7.22（）冷却水的密度、冷却水的平均流速d冷却水管道直径则7.冷却管道总传热面积A 冷却水的温差 =8.冷却水道个数由于是冷却水道的个数、所以取整数 47.3 冷却回路的设计定模冷却回路,从定模板引水进去。 动模冷却回路,采用从动模板引水、由于此模具采用的是组合式型芯和型腔、水可能会在型芯与动模板和型腔与定模板相接的地方漏出。为了避免这种现象的发生、在其接触的地方加上密封圈。八、模具的论述与评价8.1 模具的工作原理 1-内六角圆柱头螺钉M614；2-主流道衬套；3-定模底板；4-内六角圆柱头螺钉M1030；5-销钉；6-定模板；7-定模型芯；8-冷却水道；9-动模型芯；10-动模板；11-推杆；12-垫块；13动模板；14-内六角圆柱头螺钉M1240；15-推板；16-内六角圆柱头螺钉M826；17-推杆固定板；18-主流道拉料杆；19-推板导套；20-推板导柱；21-档钉；22-导柱；23-导套；24-内六角圆柱头螺钉M815；25-水嘴M8；26-复位杆如上图所示、模具的分型面分别在定模板6与动模板10、型腔板7与型芯板9之间的表面上。熔融塑料充满型腔、冷却固化后。定模与动模分开。动模往后退、同时推板在注射机顶杆地推动下、向前运动、从而推动推杆往前运动、顶出制件。模具闭合时、通过复位杆复位。从而开始下一次的注射。8.2 模具的经济评价该模具完全实现自动化生产、很好的实现了大批量生产的要求、有利于提高生产效率。九、模具加工工艺9.1 凸模加工工艺过程表9-1 凸模加工工艺工序号工序名称工艺说明注意事项1备料按下料计算方法计算出长度、在锯床上切断、并留有余量2锻造将毛坯锻成矩形及要求的形状每边留有4到5mm的刨加工余量3热处理退火、以消除内应力、改善加工性能4刨六面在刨床上将毛坯刨成六面体每面留预磨余量0.5mm5磨削磨六个面磨到要求尺寸6划线、加工孔划线型芯轮廓、钻孔、攻螺纹7工作型面粗加工按划线刨或铣出凸模轮廓单面留精修余量0.15到0.25mm8热处理淬火、回火55HRC60HRC9工作平面精加工电火花线切割凸模、使其接近尺寸留研磨余量10研磨对凸模工作部分进行研磨、保证与凹模的配合间隙值9.2凹模加工工艺过程表9-2 凹模加工工艺工序号工序名称工艺说明注意事项1备料按下料计算方法计算出长度、在锯床上切断、并留有余量2锻造将毛坯锻成矩形及要求的形状每边留有4到5mm的刨加工余量3热处理退火、以消除内应力、改善加工性能4刨在牛头刨床上刨削各面留预磨余量0.5mm5平磨平磨六个面磨到要求尺寸6划线画出凹模轮廓7工作型腔粗加工按划线去除型孔中心废料、在铣床上按划线加工留单边余量0.150.25mm8冷却水孔加工钻孔9热处理淬火、回火3638HRC10平面磨削平面磨床磨上、下平面后修整11坐标磨床