毕业设计（论文）-新科MP4上盖模具设计及型腔仿真加工（全套图纸三维）.doc

盐城工学院本科生毕业设计说明书 20091 前言1.1 课题背景 我的专业是数字化制造，在学习和实习中常常接触很多的数码产品，包括随身听、CD机、DVD机、MP4播放器、翻译机等等。我选择设计MP4播放器上盖。这样有利于我的设计与实践更加紧密结合。全套图纸，三维加1538937061.2 本产品的特点（1） 结构简单，但功能强大，实用性强，（2） 体积小巧携带方便，（3） 显示屏大，大大提高其可观性，（4） 其功能键为圆形，美观实用且按键舒适。1.3 播放器的主要功能（1）一般具有可视化功能, （2）相同的空间能存储更多的信息, (3) 不存在防震问题，更加适合运动时欣赏音乐, (4) 能随心所欲编辑自己喜爱的歌。1.4 课题意义模具是工业生产的重要工艺设备，它被用来成型具有一定形状和尺寸的各种制品。在各种材料加工工业中广泛地使用各种模具，每种材料成型模具按成型方法不同又分为若干种类型。其中塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的。近年来，人们对各种设备和用品轻量化要求越来越高，这就为塑料制品提供了更为广阔的市场。塑料制品要发展，必然要求塑料模具随之发展。模具作为发展新产品的重要装备，不仅市场需要量大，而且技术含量高。对于模具的精度、寿命、交货期等要求也非常务实，模具行业的竞争也非常激烈。本课题是MP4上盖制品进行测绘、模具设计、模具型腔仿真加工及数控编程。课题来源于生产实践。基于生产实践之上的对MP4上盖制品的模具设计以及仿真加工。在设计过程中要解决MP4上盖制品测绘、模具设计、在模具设计时对分型面的选择、浇口形式与位置的确定、型腔位置的安排、定模冷却水道的设置、工艺分析及数控编程及加工仿真等问题。本专业是机械设计制造及其自动化，对制品的模具设计使得我们把以前所学的相关知识都运用到其中了，对模具设计手册、机械设计手册、模具制造工艺、中国模具工程大典的查找使得我对设计有了更进一步的认识和了解，能熟练运用PRP/E软件进行制品的造型和模具的装配，还有Mastercam型腔的仿真加工都得到了掌握。1.5 设计前提及主要问题 本课题为MP4上盖模具设计及其型腔仿真加工，结合生产实际，进行MP4上盖制品测绘、模具设计、工艺分析及数控编程及加工仿真。设计原始数据: 1）制品的尺寸精度要求：长度方向小于0.50，厚度方向小于0.10；2）制品材料：ABS；3）制品表面粗糙度：不低于实物表面；4）制品生产批量：5万；5）制品其他要求：符合设计规范。运用三维绘图软件Pro/E进行制品的模型构造。PRO/E是一个高效的三维机械设计工具，可绘制任意复杂形状的零件。本设计中主要是用PRO/E生成平面。其方法有：拉伸、旋转、镜像等。它既能作为高性能系统独立使用，又能与其它实体建模模块结合起来使用，它支持GB、ANSI、ISO和JIS等标准。它的功能很强大，可以应用与工业设计、机械设计、功能仿真、制造和数据管理等领域，涉及从设计到生产的全过程。对于型腔的加工则采用Mastercam 软件仿真加工。Mastercam系统中，型腔铣削、轮廓铣削和点位加工的刀具路径与被加工零件的模型是相关一致的。当零件几何模型或加工参数修改后，Mastercam能迅速准确的自动更新相应的刀具路径，无须重新设计和计算刀具路径。Mastercam能加工简单和复杂的2D、2.5D零件，它提供了数控加工所需要的所有工具，可迅速编制出优质可靠的数控程序，极大的提高了工作效率和机床利用率。Mastercam提供多种先进的粗加工技术，零件加工的效率和质量高。Mastercam曲面精加工功能丰富，零件经粗加工后，表面仍残留有未除去的材料，若用手工修整，需要花很多的时间和精力。而且能自动清除零件表面的剩余材料，使被加工零件的表面更加光滑。1.6预期成果和实际价值所设计的模具能满足其工作状态的质量要求,使用时安全可靠,易于维修，在注塑成型时有较短的成型周期,成型后有较长的使用寿命,具有合理的模具制造工艺性。在预定时间内可以完成设计任务，把所设计的MP4上盖模具可以在模拟中生产出来。在整个设计过程中不断增强有关模具方面的知识以及软件的应用，并在实践中得到了更进一步的提高。2 总体方案论证本课题的设计目的是对MP4上盖的三维造型及优化、塑料注射模具设计、模具型加工仿真及数控编程。在进行零件的三维造型之前，首先对塑件进行测绘，绘制塑件二维工程图，然后根据工程图进行塑件的三维造型，再进行型腔的设计主要是分型面的设计，接着就是把分型后的型腔装配组件调入进行整个模架的设计，最后进行仿真加工及数控编程。首先是对塑件进行测绘。测绘好后使用Pro/E进行三维造型。主要采用拉伸、除料等步骤造型。在三维造型之后可以通过Pro/E的“塑料顾问”进行模流分析，而后进行整个模架设计。根据工厂现有设备的注射量、锁模力等方面进行考虑，还有塑件的精度等级初步确定采用一模两腔。要确保塑件及浇注系统所需的注射量不超过注射机最大容量的80。接着进行模具设计。先是浇注系统。浇注系统分为主流道、分流道、浇口、冷料穴等,浇注方式初步确定为侧浇口。主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线在同一条直线上。由于主流道与高温高压的熔融塑料接触所以外面要加个浇口套。浇口套要进行淬火处理，这样可以延长模具的使用寿命。分流道的半径与塑料种类和所需熔融塑料的体积有关，本模具设计取6mm。主流道与分流道采用圆角过渡，这样可以减小料流转向过渡时的阻力。分流道的布置要均匀处理，确保熔融塑料由主流道到各分流道的距离相等。分流道表面不必很光，可以使熔融塑料的冷却皮层固定，有利于保温。分流道与浇口采用圆弧过渡，有利于熔料的流动及填充。浇口主要有两个作用，一是起控制作用，二是压力撤销后封锁型腔，不产生倒流。接着是模架的选择。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，该设计初步决定采用龙记标准模架。然后是导向和定位机构。注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。接着是顶出系统的设计。注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也称顶出机构。所以初步决定本设计使用简单的推杆脱模机构，因为该塑件的分型面简单，结构也不复杂，采用推简单的脱模机构可以简化模具结构，给制造和维护带来方便。最后是冷却系统。模具设计完成后，进行型腔的加工工艺分析，在确定加工工艺步骤后，在Mastercam 中进行刀具路径设定完成仿真加工，而后输出数控程序。3 造型设计3.1 产品主要尺寸的确定MP4上盖尺寸如图3-1所示：图3-1MP4上盖尺寸MP4上盖3D造型如图3-2所示：图3-2 MP4上盖3D造型3.2 MP4的造型方法与步骤分析：1) 第一步:画出MP4播放器上壳的基本轮廓，然后通过拉伸命令获得实体，并拔模。2）第二步：进行边的倒直角和圆角、再切减材料。3）第三步：进行抽壳并切减材料。4）第四步：进行拉伸做扣位。5）第五步：最后对产品设计的全过程进行检查及确定。3.3 MP4上壳的造型过程1） 启动PRO/E，新建后选择零件部分并输入零件名。2）先加材料，拉伸出零件大致外型。先点选Feature(特征) Greate(创建) Solid(实体) Protrusion(加材料) Extrude(拉伸) Soild Done(完成) One side(单侧) Done3）选取或创建草绘平面（例如：TOP平面）Okay(正向) Default(缺省)选取参考分别为F1（RIGHT）、F3（FRONT）利用创建直线再修改尺寸绘出图形。长为90MM、宽为60MM的长方形。 4）绘制后选择继续操作当前截面选择拉伸方向再选择Blind（盲孔）DONE输入零件厚度值为7.0MM。这样就绘出了零件大致外型。5）拔模。单击工具栏中的插入拔模Neutral pln(中性面)DoneTweak(扭曲)Nosplit(不分割)Constant(常数)Done指定和选取要拔模的曲面Done选取或创建中性平面选取将垂直于此方向的平面根据方向输入拔模角为1。6）倒直角。单击工具栏中的插入倒角边倒角45d（其中d=2.5）和d1Xd2(其中d1=2、d2=3) 选择要倒直角的边。同理从插入中选取倒圆角Simple（简单）DONE（完成）常数、边链DONE选取要倒圆角的边输入R=2.5。7）减材料：Greate(创建) Solid(实体) Cut(切减材料) Extrude(拉伸) Soild(实体) Done(完成) One side(单侧) Done。再选择绘图平面（例如：零件上表面）OKAY（正向）Default(缺省)。进入草绘界面后，选取参照利用工具条上和画圆、曲线、直线等绘图命令草绘出要切减的外形，再修改尺寸和定位并进行约束，绘出图形，3个小圆R=2.9和3个大圆R=7相切的图形。选择继续操作当前截面，再选择截面内侧方向为正向，切减的深度方向为箭头指向工件的表面，再选择（Blind）盲孔并输入切减深度为0.8。同理切减长为37，宽为20的长方形，切减深度为0.9MM。绘出图形。8）抽壳。单击工具栏中的插入壳选取要抽壳的平面（例如：选取零件的下表面）完成选取输入零件壳的厚度为1MM。9）切减材料。（1）选择绘图平面为FRONT绘制长方形将零件上端部分切减。其操作方法如上第四步所示。（2）选取工件上表面为绘图平面，绘制切减图形（分别为一个长方形和3个圆），切减深度选取穿过所有。其操作方法大致如上第四步所示。（3）分别选取工件两侧为绘图平面，绘制切减图形，在两侧进行切减材料，切减深度为10。（4）选取工件下表面为绘图平面，绘制切减图形，切减深度维2。10） 薄壁切割。单击工具栏中的插入选取薄壁切割拉伸单侧选择零件下表面为绘图平面，利用绘图工具“从边创建图元，选择边界（单个），再利用偏距边来创建图元，选择偏距边（单个）根据方向输入数为0.6，从而构成封闭图形进行薄壁切割。选择继续操作当前截面，再选择截面内侧方向为正向，输入薄壁厚度为0.6。再选择薄壁切割的方向并输入数值为0.5MM。11）拉伸扣位和切减扣孔。（1）拉伸扣位。先创建DTM1和DTM2两平面分别是平行TOP平面并偏距6和47MM。分别以两平面作绘图平面，选择两侧加材料，利用绘图工具绘出四个扣位。 （2）切减材料（做扣孔）。以RIGHT平面为绘图平面创建边为1.3MM的正方形,切减扣位,选择两侧切减材料和切减深度为穿过所有。12）上壳的最终造型图，如图3-3所示。图3-3 MP4三维造型经过全面检查,MP4的上壳设计无误，所以上壳设计造型完成。4 材料的选择4.1 塑料的基本概念4.1.1 塑料的定义及组成 ：塑料是指以高分子合成树脂为主要成份、在一定温度和压力下具有 塑性和流动性，可被塑制成一定形状，且在一定条件下保持形状不变的材料。4.1.2 组成：聚合物合成树脂（40 100%）4.1.3 辅助材料：增塑剂、填充剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、发泡剂、增强材料。4.2 制品材料本设计模具为MP4上盖，材料采用ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物），属于热塑性材料。ABS使用性能：综合性能较好，冲击韧性、机械强度较高，尺寸稳定，耐化学性、电性能良好，易于成形和机械加工。ABS成型性能：A. 无定性料，流动性中等，比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好，溢边值为0.04毫米左右。B. 吸湿性强，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件须经长时间的预热干燥。C. 成型时易取高料温、高模温，但料温过高易分解（分解温度为250）。对于精度较高的塑件，模温宜取5060，对光泽、耐热塑件，模温宜取6080。注塑压力高于聚苯乙烯。用柱塞式注射机成型时，料温为180230，注射压力为10001400kgf/cm3。用螺杆式注射机成型时，料温为160220，注射压力为7001000 kgf/cm 3。4.3 影响聚合物取向的主要因素（以注射成型为例）4.3.1 温度的影响：如果熔体温度很高，则与凝固温度之间范围宽，聚合物大分子松弛时间延长，解取向能力加强，取向程度减小。非结晶聚合物熔体温度下降到TG温度的松弛时间大于结晶聚合物熔体温度下降到TM的松弛时间，因此结晶聚合物的冷却速度快，容易冻结大分子，获得较高的取向程度。4.3.2 注射压力和保压压力：增大注射压力和保压压力，提高剪切应力和剪切速度，有利于取向程度的提高。4.3.3 浇口冻结时间采用大浇口时，浇口冻结较晚，流动过延时，在一定程度上抵消了因分子热运动而引起的解取向因此浇口附近取向显著。4.3.4 模具温度：模具温度较低时，聚合物大分子运动容易冻结，因此解取向能力减小，取向程提高，高于慢速充模。4.4 常用塑料分析和数据选取4.4.1 根据以下表格和结合实际情况选取数据（1）常用塑料缩水率（如表4-1所示）表4-1 常用材料缩水率塑 胶 材 料缩水率ABS 、PMMA、 HIPS8255/1000PP+PE8/1000SAN3/1000POM15/1000结合本身情况，塑胶材料选用ABS，其缩水率取5/1000。 （2）常用塑料成型性能为减小解取向能力，获得较高的取向程度。模具温度选取50，成型温度为220。逃气孔适宜深为0.03。（3）常用塑料的壁厚值（MM）根据塑料为ABS、产品为小型塑件和商家要求：壁厚取1MM，大于最小壁厚0.75MM。（4）常用塑料拔模角度 常用材料拔模角度如表4-2所示。表4-2 常用材料拔模角度塑料名称型 腔型 腔型 芯ABS40120351PE25452045PMMA35130301POM35130301PC3513050根据经验常用塑料拔模角度取值为: 型 腔为1，型 芯为1。总结以上情况：我选用的塑胶材料是ABS，其缩水率取5/1000。模具温度选取50，成型温度为220。逃气孔适宜深为0.03。壁厚取1MM，大于最小壁厚0.75MM。塑料拔模角度取值为: 型 腔为1，型 芯为1。通过壁厚取1MM，大于最小壁厚0.75MM，我可对前一章节的造型设计进行反馈。同时对后一章节提供条件。4.4.2 模具材料的选择塑料模具由于成型方法，结构形式，使用要求模具大小及制品产量多少，制品外观光泽要求等有许多不同，因此模具选材应依据模具实际情况合理的选择。要求快速出模，快速出样品，这就不允许按常规要求，型腔选用号钢材，经调质氮化或淬火，按模具寿命可以使用50万次要求精工细做。而应符合市场规律，只有当产品定型，并占有市场一定数额时，在有把握的情况下，才能投入高质量、高寿命的模具制造。A. 定模板、动模板、定模固定板、动模固定板、定位圈、推板、推板固定板、动模垫板等零件均要经过调质处理才能应用,所以采用45号钢，且45号钢用途最广、最经济实惠。B. 导柱、导套、复位杆、浇口套等零件采用材料T8A。C.拉料杆采用T10A材料,其优点是抛光性能好，可以抛成镜面光泽。5 模具设计5.1 注塑机的校核5.1.1 注塑机设备的确定塑料注塑机按用途可以分为热塑性塑料通用注塑机和专用注塑机；按外形可以分为卧式注塑机、立式注塑机和直角式注塑机；按塑料在料筒内的塑化方式可以分为柱塞式注塑机和螺杆式注塑机。由于厂家提供XS-ZY-125型号的注塑机。热塑性塑料注射机型号：XSZY125具体参数如下表：表5-1 注塑机参数型号XSZY125螺杆（柱塞）直径mm42最大注射容量/ cm3125注射压力/( 105Pa)120锁模力/(kN)900最大注射面积/ cm2320模具厚度最大/mm300最小/mm200模板行程/mm300喷嘴孔直径/mm4球半径/mm12定位孔直径/mm100注射时间s1.6顶出形式机械顶出、两侧顶杆5.1.2 注塑机有关工艺参数的校核注射量是指注射机进行一次注射成型所能注射出的最大容积，它决定了一台注射机的所能成型塑件的最大体积。一台注射机的最大注射量受注射成型工艺条件的影响而有些波动，因而在实际生产中常用公称注射量或是理论注射量来间接的表示注射机的加工能力。公称注射量是指在对空注射条件下，注射机螺杆或柱塞作一次最大注射行程时注射机所能达到的最大注射量，它近似于注射机的实际能够达到的最大注射量。所以塑件及浇注系统的总体积小于注射机最大注射量，该注射适合注射成型条件。A. 型腔数量的选择 首先必须考虑采用单型腔还是多型腔模，并决定型腔数量的多少。考虑的主要因数有：现有注塑机的规格、所要求的塑件的质量、塑件成本及交货期。起决定作用的因数很多，它既有技术方面的因数，也有生产管理方面的因数。当尺寸精度要求很高时，应尽量减少型腔的数量。模具成本与型腔数目的关系。通常认为，模具中每增加一个型腔，所成型的制品的精度就会下降4，对精度要求高的制品，随着型腔数目的增加，模具的制品精度也势必随之增加，因而导致其制造成本的加大。以机床的注塑能力为基础，每次注射量不超过注射机最大注射量的80%。 （5-1）式中 N型腔数； S注射机的注射量，g； 浇注系统的质量，g； 塑件质量，g；塑件体积=9.383 cm3 ； 塑件质量=3 g ；浇注系统体积=15.79 cm3 ；=15.791.117.89 g ；经计算：N2 ，因此型腔数确定为一模两腔。B额定锁模力的校核 选用注射机的锁模力必须大于型腔压力产生的开模力，不然模具分型面要分开而产生溢料。注射时产生的型腔压力对柱塞式注射机因注射压力损失较大，所以型腔压力为注射压力的40%70%；而有预塑装置的注射机及螺杆式注射机损失较小，所以型腔压力较大。另外，对不同流动性的塑料，不同的喷嘴和模具结构形式，其压力损失也不一样。一般熔料经喷嘴时其注射压力达6080MPa，经浇注系统入型腔时则型腔压力一般为2550MPa。锁模力和成型面积的关系由下式确定： （5-2）式中：锁模力，kN； 型腔压力，一般取4050 MPa ； A 浇道、进料口和塑件的投影面积，mm2；计算：A=12275=9150 mm2A/1000=5091501000=457.5 KN=900KN所以：A/1000 公式成立C. 注射压力的校核 ABS成型所需注射压力 MPaD. 模具高度与注射机闭合高度关系的校核 (3-3) E. 开模行程校核5.2 分型面的设计分型面的设计要便于模具加工制造，应尽量选择平直的分型面，这样的分型面壁较好处理，对于分型面不在同一平面的模具，为了避免合模时动、定模两部分发生碰撞，以及减小模具制造的难度可以利用一些角度很小的角作为分型面发生变化的部位。选择分型面时一般应遵循以下几项原则： A. 分型面应选在塑件外形最大轮廓处；B. 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边；C. 保证塑件的精度要求；D. 满足塑件的外观质量要求；E. 便于模具加工制造；F. 对成型面积的影响；G. 对排气效果的影响；H. 对侧向抽芯的影响。如图5-1所示：图5-1分型面5.3 浇注系统的设计浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。其作用是将塑料熔化充满型腔,并将注射压力传递到模腔的各个部位,以获得组织致密、外形清晰、表面光洁和尺寸精确的塑件。浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料井几部分组成。5.3.1 浇注系统的设计原则A. 流程要短。减少压力和热量损失及塑料消耗量,同时缩短了充模时间。B. 排气良好。使料流平稳顺利充满型腔。C. 防止型芯变形和嵌件位移。D. 防止塑件翘曲变形和表面形成冷斑、冷等缺陷。E. 合理选择冷料穴。5.3.2 主流道的设计主流道是指连接注射机喷嘴与分流道或型腔的进料通道。负责将塑料熔体从喷嘴引入模具,其形状、大小直接影响塑料的流速及填充时间。为了使塑料凝料能从主流道中顺利拔出,需将主流道设计成圆锥形,具有=26的锥角,内壁为Ra0.8M以下的表面粗糙度,小端直径应大于喷嘴直径约0.51mm,凹坑半径R也应比喷嘴头半径大12mm,以便凝料顺利拔出。根据以上所述和注塑机的配合要求,本设计的浇口套尺寸如图5-2所示：图5-2浇口套形式5.3.3 分流道及其平衡布置A. 分流道 主流道和浇口之间的进料通道。其作用是通过流道截面及方向变化使熔料平稳地转换流向,并均衡分配给各个型腔。常见分流道的截面形状有圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等几种形式,从压力损失考虑,圆形截面分流道最好。分流道截面尺寸应按塑料制品的体积、形状、壁厚、塑料品种、注射速率、分流道长度等因素确定。圆形截面分流道直径一般取d = 212mm 。分流道表面不要求太光洁,表面粗糙度通常取Ra1.252.5M。本设计采用圆形分流道的直径为5mm。B. 分流道的布置 本设计采用平衡式布置,这样一模两腔可以均衡布置,使熔融塑料几乎同时到达每个型腔的进料口,这样,塑料到每个型腔的压力和温度是相同的,塑件的品质理应相同。如图所示：图5-3分流道布置形式5.3.4 浇口的设计浇口又称进料口,是分流道与型腔之间的狭窄部分,也是浇注系统中最小的部分,它是塑料熔体的流速产生加速度,以利于迅速充满型腔,同时还起封闭型腔防止熔体倒流的作用,并在成型后使浇口凝料与塑件易于分离。浇口的理想尺寸很难计算,一般可根据经验估算,浇口断面积约为分流道断面积的3%9%,断面形状常为矩形或圆形,浇口的长度约为11.5mm。在设计浇口时往往先取较大的尺寸值,以便在试模后逐步加以修正。浇口的形式有多样:侧浇口、点浇口、潜伏浇口和直接浇口等等。本设计中采用点浇口点浇口垂直设于制品的平面上，其优点是：开模时浇口可自动切断实现全自动成型，浇口周围残留应力小。如图5-4所示：图5-4 点浇口5.3.5 冷料穴的设计冷料穴的作用是储存因两次注射间隔而产生的冷料头及熔体流动的前锋冷料，以防止冷料进入型腔而影响制件质量。这种带Z形头拉料杆的冷料杆的冷料穴设计在主流道的末端的动模一侧。既起冷料储存作用又兼有分型时将主流道衬套中拉出凝料作用。开模后，凝料及塑件一起被带Z形的拉杆脱出。适用于各种塑料的注塑成型，是常用的结构形式。如图5-5所示：图5-5 冷料穴形式5.4 冷却系统的设计5.4.1 在设计冷却系统时，应从多方面考虑：A. 在保证模具材料有足够的机械强度的前提下，冷却水道尽可能设置在靠近型腔（型芯）表面。B. 在保证模具材料有足够的机械强度的前提下，冷却水道应安排的尽量紧密。C. 合理确定冷却水道孔的直径、中心距以及与型腔壁的距离，根据经验，水道孔的直径一般取812mm；水道管壁间距离不得超过5d，水管壁离型腔表面不得太近，亦不能太远。一般不超过管径的3倍，以1215mm为宜；D. 对于中、大型模具，由于冷却水道很长，会造成较大的温度梯度变化，导致在冷却水道末端（出口处）温度上升很高，从而影响冷却效果。从均匀冷却的方案考虑，对冷却液在出、入口处的温差，一般控制在5以下，冷却水道的长度在1.21.5以下。因此，对于中、大型模具，可将冷却水道分成几个独立的回路来增大冷却液的流量，减少压力损失，提高传热效率。E. 制品较厚的部分应特别加强冷却。5.4.2 冷却计算所需冷却水量按下式计算： （5-3） 式中 通过模具的冷却流量（g）； 单位时间内进入模具的塑料重量（g）； 每克塑料的热容量（J/g）； 出水温度（）； 入水温度（）； 热传导系数；经计算得：W=220g再由下式可求出冷却水道的直径d： （5-4） 式中 冷却液密度（g/m2）； L冷却水道的长度（cm）；经计算水道直径d约为6mm，经查手册本设计水道直径d取6mm。55 顶出系统的设计5.5.1 推出机构设计推出机构的作用是将塑件成型后，顺利地把塑件及浇道凝料推出模外。推出机构一般由推杆、拉料杆、推板、推杆固定板等零件组成。在设置推出机构时，首先需要确定当模具开启后，制品的留模形式（留动模部分或留定模部分），推出机构必须是建立在制品所滞留的模具部分中。通常，由于注塑机的推出机构设置在动模板一侧，因此大多数模具的推出机构是安装在动模中的。为了对推出机构进行位置调整和防止推出机构复位时受到异物阻碍，在动模座板上还设计了限位钉。推出机构的设计原则：A. 模具的推出机构必须有足够的强度及刚度，使塑件出模后不致于变形；B. 推力要均匀。推力面尽可能要大，其推力应设计在塑件承受力较大的地方如筋部、凸缘及壳体壁部等部位；C. 推件不应设计在零件外表面，以免影响塑件外观质量；D. 推出系统要动作灵敏可靠、动作平稳并便于更换于维修。5.5.2 顶出行程顶出行程一般规定使被顶出的制品脱离模具510mm， 在成型一些形状简单且脱模斜度较大的桶形制品，也可使顶出行程为制品深度的2/3。本设计的顶出行程为20mm。5.5.3 复位杆顶杆在将制品顶出后，其顶端位置会高于型芯（型腔）表面很多，在下一次合模（模具合紧之前）时，必须使其退回到顶出前的初始位置，以免碰坏型腔（或型芯），因此在顶出机构中必须设有复位杆帮助顶杆回位。复位杆与推杆一起固定在推杆固定板上，设置了4根，位置均布于推板固定板的四周，位于模具型腔和浇注系统之外。在合模过程中，复位杆的前端面与定模板相接触才开始复位，合模和复位同时完成。5.5.4 顶杆的形状和尺寸选择推杆多为圆形结构，细长杆可将后部加粗成台阶形，配合间隙要求小的推杆，其推杆端部应设计成锥形。推杆应尽量短，推出时，一般将塑件推到高于型腔（或型芯）10mm左右即可。推杆的端面应高出所在型腔的底面或型芯顶0.05-0.1mm。推杆与其配合孔采用H7/f7配合，保持一定同轴度。推杆数量在保证推出前提下，越少越好。在推杆推出机构中一定要设计复位机构。顶杆需要进行淬火处理，使其具有足够的强度和耐磨性。本模具采用了八根直径为4的圆形顶杆并经过热处理。5.5.5 导向装置位置的布置导向装置包括两个部件，即导柱和导套，具有保证模具精确闭合，保护型芯，并防止注射时模板因受力而偏移等作用。导柱一般安装在动模上，导套安装在定模上。根据模具的形状和大小,在模具型腔的周边要设导柱和导套,本设计导柱的数量采用四根。导柱的布置最好能保证模具的动定模只能按一个方向合模,防止在装配或合模时因方位搞错而使型腔损坏,本设计采用四根直径相同的导柱对称布置,并且开设了环槽，这样避免了安装错误和出现以上问题。如图5-6所示: 图5-6导柱5.5.6 浇注系统零件的设计浇注系统零件主要是定位圈及浇口套两个零件。定位圈的作用是使模具安装在注射机上后有一个准确位置。定位圈凸出定模座板部分的径向名义尺寸应与注射机固定板定位孔的径向名义尺寸相同，两者分别设计成H7/m6、H7/n6配合形式。如图5-7所示： 图5-7浇注系统56 模架的设计塑料注射模模架现已标准化和系列化了,因此,在设计时只需根据塑件的结构和尺寸直接选用即可。塑料模的模架起装配、定位和安装作用。A. 动模固定板和定模固定板 它们是动模和定模的基座,也是固定式塑料模与成型设备连接的模板。因此,座板的轮廓尺寸和固定孔必须与成型设备上模具的安装板相适应。座板还必须具有足够的强度和刚度。因为选择XS-ZY-125型注塑机, 根据中国模具手册查得其尺寸为400mm400mm 。 B. 定模板、动模板和动模支承板 动模支承板是垫在固定板背面的模板。它的作用是防止导柱、导套和模板等零件脱出,增强这些零件的稳固性并承受模板等传递而来的成型压力。它们的尺寸为400mm350mm 。C. 垫块、推板和推板固定板 垫块的作用是使动模支承板与动模固定板之间形成推出机构运动的空间,或调节模具总高度以适应成型设备上模具安装空间对模具总高的要求。垫块的尺寸为32mm160mm , 推板和推板固定板的尺寸均为220mm400mm 。D. 各板的厚度如下:a.动模座板和定模座板根据标准选用厚度30mm;b.定模板选用厚度为65mm；c.动模板选用厚度为80mm；d.支撑板选用厚度45mm；e.垫块根据已选用的模架，选择其厚度为80mm；f.推板的厚度取25mm；g.推板固定板厚度取20mm。57 凹凸模的造型根据MP4上盖装配图即可用Pro/E Widefire中的模具设计模块设计进行三维造型,这样所设计的模具便很直观、明了,也便于后续加工等等。具体过程如下：A. 新建文件mp4.mfgB. 选择 模具模型定位参限零件创建,出现如图5-8的对话框,单击“确定”， 图 5-8创建图然后再设置如图5-8的对话框，单击对话框的确定，即完成了参限零件的创建C. 选择 模具模型创建工件手动，弹出“元件创建”对话框，输入名称，单击“确定”命令，在弹出的“创建选项”对话框中选择“创建特征”，单击确定，在弹出的菜单中选择 加材料拉伸，实体完成，即可通过对称拉伸生成工件D. 选择 收缩，任意选择一个参限零件，在菜单中选择 按尺寸，弹出如下的对话框，设置后单击，在菜单中单击“完成/返回”，完成收缩率的设置E. 选择分型面创建，输入分型面的名称，选择增加复制完成，弹出如图5-10的对话框，选择要复制的曲面和要填充的曲面，单击“确定”，完成分型面的创建。在菜单中选择 分型面创建增加拉伸(平整)选择要拉伸(平整)的平面，完成补充，依此进行其他三个分型面的创建。再创建一个分型面，将这四个分型面分别与第五个分型面合并，形成一个完整的分型面。 F. 选择 模具体积块分割两个体积块所有工件完成，选择上面的分型面，单击确定，生成两个体积块，分别为型腔和型芯，至此完成型腔和型芯的设计，如图5-12所示，选择文件保存。 图 5-9布局图 图 5-10尺寸收缩图图 5-11曲面复制图G. 选择 特征实体切减材料旋转实体完成，通过旋转命令可依次生成主流道、分流道和浇口。H. 选择 特征型腔组件水线，弹出“水线”对话框，根据提示设置好所有的参数，即可生成水线。I. 根据绘制的二维图，在.prt中分别完成各个零件的三维造型，包括如下的零件：定模固定板、定模板、动模板、动模支承板、推杆固定板、推板、垫块、动模固定板、镶块、定位圈、浇口套、拉料杆、推杆、导套、导柱、复位杆、限位钉、滑块、楔块。图5-12凹凸模5.8 型腔加工工艺分析及加工仿真5.8.1 零件的工艺性审查A. 零件的结构特点型腔（见附图），该零件是注塑模的型芯部分，以矩形配合