机械毕业设计（论文）-圆形盒盖的注塑模具设计【全套图纸】

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。本文讨论了应用Pro/E微机辅助设计圆盒盖注塑模具的设计方法。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；制品采用材料为低密度ABS。注射成型是热塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形状复杂的精密塑件。本设计进行了圆盒盖的注塑模设计，对零件结构进行了工艺分析。确定了分型面、浇注系统等，选择了注射机，计算了成型零部件的尺寸。采用侧浇口。利用直导柱导向，推杆顶料,顶板完成脱模。如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠。最后对模具结构与注射机的匹配进行了校核。并用AUTOCAD和Pro/E绘制了一套模具装配图和零件图。最后介绍了当今世界上最为普及的三维CAD/CAM系统标准软件PRO/ENGNEER的PROGRAM模块，对导柱和导套进行了参数化设计。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PROGRAM的学习，可以建立较简单零件的零件库，从而有效的提高工作效率。 关键词：热塑性塑料；注塑模；工艺分析；分型面；浇注系统；注射机；成型零部件。 全套图纸，加153893706 ABSTRACTPlastic industry is in the world grows now one of quickest industry classes, but casts the mold is development quick type, therefore, the research casts the mold to understand the plastic product the production process and improves the product quality to have the very big significance.This paper discusses the designing of the mould for producing the plastic case of can cover with Pro/E; This design introduced the injection takes shape the basic principle, specially single is divided the profile to inject the mold the structure and the principle of work, to cast the product to propose the basic principle of design; Material is the ABS. Liquid plastic molding injection molding is one of the main ways to shape a shaped complex precision mold pieces. The design of the can cover cast mould design, structural parts for the craft analysis. Identified sub-type face, such as the old system, chose injection machine, the size of a shape parts. Use side runner. Using straight-pillar orientation, push rod top expected, leading to complete drawing of patterns and winning ways of pumping core materials and components for the choice. This structure ensures that instrument design work using reliable. Injection molding machine to the final structure and the degree of machine . And use AUTOCAD , Pro/E mapping components assembly, and parts of a map. Finally introduced now in the world the most popular three dimensional CAD/CAM system standard software PRO/ENGNEER PROGRAM module, and led the wrap to the guide pillar to carry on the parameterizations design .Through this design, may to cast the mold to have a preliminary understanding, notes in the design certain detail question, understands the mold structure and the principle of work; Through to the PROGRAM study, may establish the simple components the components storehouse, thus effective enhancement working efficiency.KEY WORDS : Thermo plastics ； Plastic Injection Mould ；process analysis ；Parting Surface ； Gating system；Injection Molding Machine ；Molding parts . 目 录摘 要IABSTRACTII1前言11.1 模具工业在国民经济中的地位11.2注塑模具的国内外的发展概况11.2.1注塑模具的国外发展概况11.2.2注塑模具的国内发展概况21.3基于Pro/E 的小型塑性模具设计方法及流程21.3.1圆盒盖模具设计环境与工具21.3.2 传统模具设计方法31.3.3 本毕业设计的模具设计方法31.3.4塑件及塑件材料的特点31.3.5成型方法42.圆盒盖制件的设计52.1圆盒盖的三维图52.2圆形盒盖的“塑料顾问”分析53.注射机的选择63.1 注塑机基本参数63.2选择注塑机63.2.1由公称注射量选定注射机63.4 注射机的校核73.4.1 注射压力的校核73.4.2 锁模力的校核73.4.3 塑化能力的校核83.4.3 开模行程与推出机构的校核83.4.4安装部分相关尺寸的校核83.4.5 模具外形尺寸校核83.4.6 模具厚度校核93.4.7 模具安装尺寸校核93.4.8 开模行程校核94 圆形盒盖的注塑模具设计104.1方案的选择104.2型腔数目的确定与排列形式104.3浇注系统的设计104.3.1主流道的设计104.3.2分流道的设计114.3.3浇口的设计124.3.4剪切速率的校核134.4 冷料穴的设计145 成型零件的设计155.1凹模工作尺寸的计算155.2 凸模工作尺寸的计算165.3中心距尺寸的计算185 .4 前模仁的设计185.4.1型腔壁厚和底版厚度计算185.4.2成型零件的设计195 .5导向与定位机构205.6脱模机构的设计215.7脱模力计算225.8排气设计原则226.模架选用247.模具的动作过程26参考文献27致谢词28附录29附1: CAD部件图29附2: 英文翻译29 V1前言1.1 模具工业在国民经济中的地位模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。11.2注塑模具的国内外的发展概况1.2.1注塑模具的国外发展概况近年来,随着塑料工业突飞猛进地向前发展,模具设计和制造工业也发生了根本的变化.高效率、自动化、大型、超小型、高精度、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比例越来越大。据统计,汽车、拖拉机、电机电器、仪器仪表、自行车、电冰箱、电风扇等，分别有60%、85%和92%以上的零件用模具进行成型加工。模具生产的费用将占产品成本的10%-30%且逐步提高。因此日本称模具是进入“富裕社会的原动力” 德国称为“金属加工中的帝王”工业发达国家的模具工业已成为独立的行业，把模具技术水平作为国家机械制造工艺水平的重要标志之一。而国内塑料塑件在人们的日常生活中及现代工业生产领域中占有很重要的地位。采用模具成型的工艺代替传统的切削加工工艺，可以提高生产效率，保证零件质量，节约材料，降低生产成本，从而取得很高的生产效率。因此，在机电、仪表、化工、汽车和航天航空等领域，塑料已成为金属的良好代用材料并得到了广泛的应用，出现了金属材料塑料化的趋势。作为最有效的塑料成型方法之一的注射成型技术具有可以一次成型各种结构复杂和尺寸精密的塑件。成型周期短、生产率高、大批生产时成本低廉、易于实现自动化或自动化生产等优点，因此，世界塑料成型模具产量中约半数以上是注射模具。21.2.2注塑模具的国内发展概况近几年来，在我国其发展速度之快、需求量之大是前所未有的。，但总体上与工业发达的国家相比仍有较大的差距。目前，我国模具工业的当务之急是加快技术进步，调整产品结构，增加高档模具的比重，质中求效益，提高模具的国产化程度，减少对进口模具的依赖。未来国内外塑性模具的制造技术和成型技术有如下发展趋势：1)在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM 技术；2)高速铣削加工将得到更广泛地应用；3)在塑料模具中推广应用热流道技术、注射成型和高压注射成型技术；4)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；5)研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；6)虚拟技术将得到发展；7)模具自动加工系统的研制和发展。广泛应用CAD/CAE/CAM 技术，逐步走向集成化的方向发展。3表1 国内外塑料模具技术比较表项目 国外国内注塑模型腔精度 0.0050.01mm0.020.05mm型腔表面粗糙度Ra0.010.05mRa0.20m非淬火钢模具寿命1060 万次1030 万次淬火钢模具寿命160300 万次50100 万次热流道模具使用率80%以上总体不足10%中型塑料模生产周期1 个月左右24 个月在模具行业中的占有量3040%2530%1.3基于Pro/E 的小型塑性模具设计方法及流程1.3.1圆盒盖模具设计环境与工具本次设计主要运用到的软件有PTC 公司的Pro/engineer Wildfire2.0以及它的外挂程序EXPERT MOLDBASE EXTENSION4.1(专家模座系统)对圆盒盖塑件进行建模以及模具设计、模座装配。1.3.2 传统模具设计方法传统的普遍方法是用Pro/MOLDESING输出制作的三维实体模型建立起模具装配模型、设计分型面、浇注系统及冷却系统，生成模具成型零件的三维实体模型，从而可方便且更准确完成塑料模具核心部分的设计工作。再利用Pro/E 系统的布局及装配模块，我们还可以进行模具的顶出系统和三维总装配设计，并最终利用工程图模块生成2D 工程图。1.3.3 本毕业设计的模具设计方法此次设计主要采用的是Pro/E +EMX+设计人员的模式对本圆盒盖模具进行设计。主要步骤如下：(1) 通过Pro/E 对产品建模，将产品CAD 模型装配产生参照模型，然后对参照模型添加工件；(2) 模具模型上创建收缩；(3) 设计浇注系统，在工件中添加浇口、流道作为模具特征；(4) 设计并在工件中定义分型面；(5) 结构件设计；(6) 铸模的建立；(7) 装配模座，从供应商中选取标准模座进行装配；(8) 模拟开模，同时对模具零件进行干涉检测；(9) 绘制图纸，出模具装配图、爆炸图和关键部件零件图以及报表。41.3.4塑件及塑件材料的特点塑件如图1 所示，材料为ABS，密度为1.05g/cm，收缩率0.4-0.7,取0.5。ABS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性,丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。ABS 具有如下特性：综合性能较好，冲击强度较高，化学稳定性，电性能良好；与372 有机玻璃的熔接性良好，制成双色塑件，且可表面镀铬，喷漆处理；有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别；流动性比HIPS 差一点，比PMMA、PC 等好，柔韧性好，适于制作一般机械零件，减磨耐磨零件。5ABS成型的工艺条件见下表：预热温度8085C注射温度2090C料筒前段温度150170 C预热时间23h高压时间05s料筒中段温度165180 C喷嘴温度170180 C冷却时间2120s料筒后段温度180200 C模具温度5080 C总周期5220s单件体积为62.06cm,总高132mm,径向最大长度近130mm，厚度1.8mm,上部有两个耳， 该塑件是圆盒盖。如图1-1所示。图 1-1圆盒盖1.3.5成型方法主要依靠注射成型机（柱塞式和螺杆式）和注射模具来完成。ABS 塑料的成型加工性能良好，选用螺杆式注塑机进行注塑成型。2.圆盒盖制件的设计2.1圆盒盖的三维图在PRO/E的零件（Part）模块中，通过旋转创建圆盒盖的实体模型，如图2-1所示。图 2-1圆盒盖三维图2.2圆形盒盖的“塑料顾问”分析利用Pro/E软件中的塑料顾问（Plastic Advisor）模块对制件的进浇口的选择及充模质量的分析，分析过程如下：(1)进入操作界面。(2)设定参数条件。选择制件的材料，接受系统默认的加工条件设置。(3)分析和选择浇口位置。进行浇口位置的分析，分析的结果在模型中以不同的颜色显示最佳浇口的位置，在分型面处侧边。3.注射机的选择3.1 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3-1所示。5表3-1 注射量与注射时间的关系注射量/CM 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,开模时由慢到快再到停。(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。3.2选择注塑机3.2.1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）:总体积V=62.064=248.24cm；总质量M=248.241.05=260.65g；流道凝料V=0.5V(流道凝料的体积)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。6实际注射量为:V=248.241.5=372.36 cm；实际注射质量为M=1.5M=372.361.05=390.98g；根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则, 即： 0.8V V V= V/0.8 =390.980.8=488.725 cm；结合上面的计算，初步确定注塑机为表3-2所示，查国产注射机主要技术参数表取SZ-500/200,主要技术参数如下。5表3-2 国产注射机SZ-500/200技术参数表特性内容特性内容结构类型卧拉杆内间距(mm)570570理论注射容积（cm）500移模行程(mm)500螺杆(柱塞)直径(mm)55最大模具厚度(mm)500注射压力(MP)150最小模具厚度(mm)280注射速率(g/s)173模具定位孔直径(mm)160塑化能力(g/s)110喷嘴球半径(mm)20螺杆转速(r/min)0180喷嘴口直径-锁模力(KN)20003.4 注射机的校核3.4.1 注射压力的校核该项工作是校核所选注射机的公称压力P能否满足塑件成型时所需要的注射压力P0,塑件成型时所需要的压力一般由塑料的流动性塑件的结构和壁厚以及浇注系统类型等因素决定,其值一般为70150MPa。ABS所需的注射压力P0如表3-3所示。表3-3 ABS所需的注射压力P0塑料注射条件厚壁件中等厚壁件难流动的薄壁窄浇口件ABS80100100130130150Pp0,满足条件。3.4.2 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 1.223010 683.892 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；7 3.4.3 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即：=16.412（g/s），小于注塑机的塑化能力110（g/s），说明注射机能完全满足塑化要求。3.4.3 开模行程与推出机构的校核开模行程是指从模具中取出塑件所需要的最小开合距离，用H 表示，它必须小于注射机移动模板的最大行程S。对单分型面注射模，所需要开模行程H为：SH=H1+H2+（510）mm。8式中，H1塑件推出的距离（也可作为凸模高度） H2包括浇注系统在内的塑件高度。 S注射机移动板最大行程。3.4.4安装部分相关尺寸的校核喷嘴尺寸：注射机的喷嘴与模具的浇套关系如图3-1所示。主流道的始端球面半径R应比注射机喷嘴头球面半径R0大12mm；主流道小端直径d应比喷嘴直径d0 大0.51mm，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模。图 3-13.4.5 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。3.4.6 模具厚度校核模具厚度必须满足下式：H H H 280400500 满足要求。式中 H所设计的模具厚度 400 mm； H注塑机所允许的最小模具厚度280mm；H注塑机所允许的最大模具厚度500 mm；3.4.7 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450400属中小型模具9，所以采用压板固定法（一般认为当尺寸在500500内为中小模具）。3.4.8 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。SH+H+（510）mm 500 15+150+10 500175 满足要求。 式中 S注塑机移模行程500 mm；H推出距离15 mm；H流道凝料与塑件高度150 mm。4 圆形盒盖的注塑模具设计4.1方案的选择塑件的大批量生产使其使用寿命要长，使用寿命不少于50万次，模具设计合理，脱模方便可靠，适于自动操作，成型周期小于等于25s。方案1：两个耳采用侧滑块抽芯方案2：直接分模对于第一种方案，整体侧抽的设计，一方面势必增大模具的体积，模架复杂，另一方面由于排气不好，有可能注不满，而一量加大注射压力及注射量，又可能造成塑件头部焦糊，使塑件局部过于密实导致收缩速度的差异而使塑件发生弯曲。经多方面的考虑采用第二种方案。这种方案可使模具体积小，模架简单，但开模的行程大。制品成型位置及分型面选择：由于采用的是方案2 这样直接分模，使模具结构简单，避免了侧抽芯。4.2型腔数目的确定与排列形式导入参考零件。由于制件比较小，所以采用一模四腔。定位后零件如图4-1所示。 图4-1根据注射机的最大注射量确定型腔数目。注射机的最大注射量为（g），单个制品质量为W1克，浇注系统的质量为W2克。则型腔数目n为：nG/ W1,取n=4。 4.3浇注系统的设计 4.3.1主流道的设计主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为3.54mm,一段主流道的设计，主流道圆锥角=26,内壁粗图4 -2衬套糙度Ra0.63m，主流道的大端呈圆角，半径r=13mm ,以减小料流转向过渡时的阻力。主流道衬套与定模板采用H7/m6过渡配合，与定位圈的配合采用H9/f9间隙配合。主流道衬套一般选用T8、T10制造，热处理强度为5256HRC。主流道衬套的形式，主流道小端入口处与流向机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。衬套都是标准件，只需去买就行了。衬套小端直径的规格有12, 16、20等几种9。主要参数： 锥角=3；内表面粗糙度Ra=0.63。 小端直径D=d+(0.51)mm；半径R=R+(12)mm；材料T8A；主流道衬套具体尺寸如图4-2所示。定位圈也是标准件，外径为150mm，内径为35 mm. 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。衬套小端直径是5mm。具体固定形式如图4-3所示：图4-3衬套的固定形式4.3.2分流道的设计(1)在多型脓或单型腔多浇口时应设置分流道，分流道地指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中空融状态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小， 能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。(2)主分流道道长度，分流道尽可能短，且少弯折，便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失。将分流道设计成直的，总长140mm, 分流道断面直径4.810.5mm, 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10mm。(3)分流道的表面粗糙度，由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6m左右既可，这样表在稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮岐固定，从而与中凡部位的熔体之间主生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热功当量。实际加工时，用铣床铣出流道后，少为省一下模，省掉加工纹理就行了。4.3.3浇口的设计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=n t =0.61.6 = 0.96mm n塑料系数ABS料取0.5； t塑件在浇口位置处的壁厚，该设计取壳体中间壁厚t=1.6 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=53.910mm； t取平均壁厚取1.8mm。 W=2.68 取3mm 4.3.4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=510510S、浇口的剪切速率R=1010S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10：R= 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 =73.951.5=49.3 （CM/S） T注射时间，T=1.5（S）； R=0.27（CM） R主流道的平均当量截面半径；d 主流道小端直径 ， d=0.4 （CM）； d主流道大端直径，d=0.68（CM） R= =2.6310 S （2）分流道剪切速率的校核 第一级分流道： Q= = =27（CM/S） R=0.3（CM）R= = =1.0510 S 第二级分流道： Q=（CM/S） 因为当量半径和第一级，相同所以，R= R/2 510 S（3）浇口剪切速率的校核R= =1.4210 S Q= Q=13.5（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 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，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，冷料穴的尺寸如图4-4所示： 图4-4 冷料穴的尺寸5 成型零件的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。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。成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影响塑件的精度。该塑件有需要配合的地方，所以对尺寸的要求比较高。成型零件工作尺寸计算方法一般有两种：一种是平均值法，即按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量进行计算；另一种是按极限收缩率、极限制造公差和磨损量进行计算11；前一种方法简便，但不适合精密塑件的模具设计，后一种复杂，但能较好的保证尺寸精度。本设计采用平均值法。5.1凹模工作尺寸的计算 凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸属包容尺寸，在使用过程中凹模的磨损会使包容尺寸逐渐变大。因此，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。模具工作尺寸与塑件尺寸的关系如图5-1所示：1）凹模径向尺寸的计算 L=(1+S)L =(1+0.005)1200.40 =120.3 mm凹模尺寸如下图所示。图5-1凹模尺寸式中 L以最大端加工时凹模的径向尺寸；塑件的公差值；塑件尺寸公差根据GB/T144861993模塑件尺寸公差表取MT2B级，由尺寸段决定值的大小；制造公差，=； S塑件的平均收缩率，S=0.005。 L=(1+S)L =(1+0.005) 1000.52 =100.11mm 式中 L以最小端加工时凹模的径向尺寸；2）凹模深度尺寸的计算： H=(1+ S)H =(1+0.005)106 0.28 =106.34 mm式中 H塑件的凹模侧高度尺寸，H=106 mm 。5.2 凸模工作尺寸的计算凸模是成型塑件外形的，其工作尺寸属被包容尺寸，在使用过程中凸摸的磨损会使被包容尺寸变小。因此，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。1）凸模径向尺寸的计算： L=(1+ S) L+ =(1+0.005)96.4+0.40 =96.58 mm 凸模尺寸如图5-2所示。 式中 L以小端加工时凸模的径向尺寸； L=(1+ S) L+ =(1+0.005)116.4+0.52 =116.59 mm 式中 L以大端加工时凸模的径向尺寸。 2）凸模高度尺寸的计算： 图5-2凸模尺寸H=(1+ S) H+ =(1+0.005)130.2+0.28 =130.85+0.187 =131.04 mm 式中 H凹模深度减去塑件壁厚型芯的理论高度。 5.3中心距尺寸的计算模具上中心距尺寸与制品上中心距的公差标注均采用双向等值公差和表示。此外，在中心距尺寸的计算中不考虑磨损量。 L=(1+ S) L =(1+0.005)100 =100.50.09 mm 式中 L模具中心距尺寸； L塑件中心距尺寸，L=100 mm5 .4 前模仁的设计5.4.1型腔壁厚和底版厚度计算在注塑成型过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力，因此模具型腔应该具有足够的强度和刚度。如果型腔壁厚和底版的厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料本身的许用应力时，型腔将导致塑性变形，甚至开裂。与此同时，若刚度不足将导致过大的弹性变形，从而产生型腔向外膨胀或溢料间隙。因此，有必要对型腔进行强度和刚度的计算，尤其对重要的，精度要求高的大型塑件的型腔，不能仅凭经验确定。 根据大型模具按刚度条件设计，按强度校核；小型模具按强度条件设计，按刚度校核原则：模具结构形式 如图图5-3所示：侧壁厚度计算公式： S() =() =12.85 mm式中 C与型腔深度对型腔侧壁长边边长之比h/L有关的系数；查表C=1； 模具结构形式型腔压力，取30MP； 型腔深度，=102；E模具材料的弹性模量（MP），E取2.110；刚度条件，即允许变形量(mm)，取=0.04;底板厚度计算公式：（） =（）=26.80 mm由底板短边与长边边长之比决定的系数；查表=0.026；型腔压力，取30MP；底边长度(mm)，=120；E模具材料的弹性模量（MP），E取2.110； 图5-3刚度条件，即允许变形量(mm)，取=0.04; 5.4.2成型零件的设计（1）模仁尺寸的确定因为采用的是整体式凹模和整体式凸模，所以模仁的大小可以任意制定，模仁所承受的力最终是传递到凸、凹模上，从节约材料和见效模具尺寸出发，模仁的值取的越小越好，但实际中因为要考虑冷却因素，又因为经过模仁的冷却系统比经过模仁外部的冷却系统效率高，所以为了给冷却系统留有足够的空间，该设计取模仁的大小为400400 mm。 图5-4（2）凸、凹模尺寸的确定凸、凹模受力的作用，其尺寸需要进行强度或刚度校核来确定。只要凹模长边的宽度满足12.85 mm就可以达到刚度要求，理论上只要取大于12.85 mm的值就满足设计要求，但考虑到导柱和导套、螺钉、冷却水孔等对模架强度、刚度的削弱作用，实际生产中都取比理论值大得多的值，在本设计中，在长度方向，取模仁到模具边的单边宽度为40mm，在宽度方向，取模仁到模具边的单边宽度为40 mm（实际生产中宽度方向的边值一般比长度方向的边值大）。所以凸、凹模尺寸为400400 mm。（3）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：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，厚度满足26.8可满足要求，为了安全，取底板厚度为50 mm，。凹