冲水手柄注塑模冲水手柄注塑料模具结构设计毕业设计论文具设计.doc

冲水手柄注塑料模具结构设计毕业设计论文第1章 绪论1.1 模具在加工工业中的地位随着塑料制品在机械、电子、汽车、家电、国防、建筑、农业等各行业中的广泛应用，对塑料模具的需求日益增加，塑料模在国民经济中的重要性也日益突出。模具作为一种高附加值和技术密集型产品。 其生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍，上百倍。可以说，模具既是塑料成型加工的一种重要的工艺装备，同时又是原料及设备的“效益放大器”。模具生产的工艺水平和技术含量的高低，已成为衡量一个国家产品制造业技术水平高低的重要标志1。塑料成型加工及其模具技术是一门不断发展的综合学科，不仅随着高分子材料合成技术的提高、成型设备成型机械的革新、成型工艺的成熟而进步，而且随着计算机技术、数值模拟技术等在塑料成型加工领域的渗透而发展。注塑成型作为一种重要的成型加工方法，在家电行业、汽车工业、机械工业等都有广泛应用，且生产的制件具有精度高、复杂度高、一致性高、生产率高和消耗低的特点，有很大的市场要求和良好的发展前景。1.2 国内外现状分析及比较近年来，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、复合加工和激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术2。 虽然我国模具总量目前已达到相当规模，模具水平也有很大提高，但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家。当前存在的问题和差距主要表现在以下几方面： (1) 发展不平衡，产品总体水平较低。(2) 工艺装备落后，且配套性不好，利用率低。 (3) 大多数企业开发能力弱，创新能力明显不足。(4) 供需矛盾短期难以缓解。(5) 企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构均不合理。(6) 信息化管理相对落后。1.3 塑料模具的发展趋势(1) 在模具的质量、交货周期、价格、服务四要素中，已有越来越多的用户将交货周期放在首位。(2) 提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。(3) 在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术，提高模具制造过程的自动化程度。(4) 推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。(5) 开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。(6) 应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量十分必要。(7) 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率,以提高模具质量，缩短模具制造周期。 (8) 研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。(9) 模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化方向发展，CAD/CAE/CAM/CAPP及PDM/PLM/ERP等将向智慧化、集成化和网络化方向发展。(10) 在可持续发展和绿色产品被日益重视的今天，“绿色模具”的概念已逐渐被提到议事日程上来。第2章 塑件成型工艺分析2.1塑件（冲水手柄）分析该塑件是一冲水手柄，如图2-1所示为塑件零件图，该塑件材料为ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物），塑件要求生产纲领为大批量生产。1结构分析如下该塑件是一卫浴操作手柄，属中等壁塑件，整个塑件结构较为简单，产品件中无侧孔、侧凹等结构，故无需采用斜导柱侧向成型机构，采用直接分型即能使塑件方便脱模，保证制件的成型质量和较小的生产周期3。图2-1 塑件零件图2成型工艺分析如下(1) 精度等级。目前我国颁布了工程塑料模塑塑件尺寸公差的国家标准标准（GB/T14486-1993）。模塑件尺寸公差的代号为MT，公差等级分为7级，每一级又可分为A、B两部分，其中A为不受模具活动部分影响尺寸的公差，B为受模具活动部分影响尺寸的公差（例如由于受到水平分型面溢边厚薄的影响，压缩件高度方向的尺寸）。对于该冲水手柄件，因其未标注尺寸公差，故取其精度等级为MT5。(2) 脱模斜度。由于塑件在冷却过程中产生收缩，因此脱模前会紧紧地包住型芯或型腔中的其他凸起部分。为了便于脱模，防止塑件表面在脱模时划伤，擦毛等，在设计时应考虑与脱模方向平行的塑件内外表面应具有一定的脱模斜度。塑件上脱模斜度的大小，与塑件的性质、收缩率大小、摩擦系数大小、塑件壁厚和几何形状有关。硬质塑料比软质塑料脱模斜度大；形状越复杂或成型孔较多的塑件取较大的脱模斜度；塑件高度越高、孔越深，则取较小的脱模斜度；壁厚增加，内孔包住型芯，脱模斜度也应大些。脱模斜度一般不包括在塑件的尺寸公差范围内，在塑件图上标注时，内孔以小端为基准，斜度沿扩大方向取得；外形以大端为基准，斜度沿缩小方向取得。因ABS材料塑件推荐的脱模斜度值为：型芯取351，型腔取40120，故该冲水手柄的脱模斜度型芯取1，型腔取120。2.2 热塑性塑料（ABS）的注射成型过程及工艺参数2.2.1 注射成型过程(1) 成型前段准备。对ABS的色泽、细度和均匀等进行检验。由于ABS吸湿性强，故成型前应进行充分的预热干燥处理，除去物料中过多的水分和挥发物，以防止成型后塑件出现气泡和银丝等缺陷，干燥至含水分0.3%。干燥条件用烘箱加热，温度为90100，时间3h-4h，料层厚度3cm。(2) 注射过程。塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可以分冲模、压实、保压、倒流和冷却5个阶段。(3) 塑件的后处理。脱模后宜将塑件放在60-70左右的水中进行调湿处理。其热处理条件处理介质为空气或水；处理时间为16-20min。2.2.2 ABS的注射工艺参数ABS的注射工艺参数见表2-2所示。表2-2 ABS的注射工艺参数参数数值范围注射机螺杆式螺杆转速(r/min)螺杆转速(r/min模具温度（）5070料筒温度（）前段200210中段200210后段200210喷嘴温度（）180190喷嘴形式直通式注射压力（MPa）7090注射时间（s）35保压时间（s）5070冷却时间（s）1430成型时间（s）成型时间（s）成型时间（s）15302.3 ABS的性能分析2.3.1 使用性能ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。同时它又有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、化学稳定性和电气性能。有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，经过调色可配成任何颜色。所以ABS在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、化工容器及仪器仪表外壳等。2.3.2 成型性能(1) 典型非结晶型塑料，在升温时粘度增高，所以成型压力高，故塑件上的脱模斜度宜稍大； (2) ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；(3) ABS易产生熔接痕，模具设计师应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力；(4) 在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响很小，在要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060，而在强调塑料光泽和耐热时,模具温度应控制在6080。2.3.3 ABS的主要性能指标ABS的主要性能指标如图表2-3所示。表2-3 ABS的主要性能指标性能指标密度/（g/cm）1.021.16质量体积/（cm/g）0.860.98吸水率/（%）0.200.40玻璃化温度/熔点/130160计算收缩率/（%）0.40.7比热容/（J/kg.K）1470屈服强度/MPa50抗拉强度/MPa38拉伸弹性模量/GPa35抗弯强度/MPa80弯曲弹性模量/GPa1.4抗压强度/MPa53抗剪强度/MPa242.4 ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施2.4.1 缺陷浇口附近有皱痕、变色或焦痕、表面缩痕或内部气孔和冲模不足。同时ABS易吸水，易产生熔接痕，耐热性不高，连续工作温度为70左右，热变形温度在93左右，耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。2.4.2 消除措施加大浇口、流道尺寸，选择适当的注射速率和容量合适的注塑机，调整背压，提高塑化时排气效果以防止熔接痕产生及提高塑件外观质量。第3章 拟定模具结构形式3.1 分型面位置的确定在塑件设计阶段，就应考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成形。在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。分型面设计是否合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影响。因此，分型面对选择是注射模设计中的一个关键因素。3.1.1 分型面对选择原则(1) 有利于保证塑件的外观质量。(2) 分型面应选择在塑件的最大截面处。(3) 尽可能使塑件留在动模一侧。(4) 有利于保证塑件的尺寸精度。(5) 尽可能满足塑件的使用要求。(6) 尽量减少塑件在合模方向上的投影面积。(7) 长型芯应置于开模方向。(8) 有利于排气。(9) 有利于简化模具结构。该塑件在进行塑件设计时已经充分考虑了上述原则，同时从所提供塑件可看出该塑件为简单的盒形件，其上无侧凹、侧凸、侧孔等，故分型时无需进行侧向抽芯，只要进行轴向抽芯即可把塑件取出。3.1.2 分型面选择方案以下三种分型面均与塑件推出方向平行，分型面形式及位置如图3-1所示。(1) 分型面选择方案。分型面放在塑件最大截面处。(2) 分型面选择方案。分型面选在塑件最小截面处。(3) 分型面选择方案。分型面选用的是阶梯分型面。综合以上分型面的选择原则及分型方案，本设计选用第一种分型方案，因为方案二分型面选在塑件最小截面处，塑件无法顺利从型腔中脱出，故不可取，分型方案三采用阶梯分型面，不便于模具的加工制造，同时模具的加工制造成本也较高，故本设计选用设置在塑件最大截面处的平直分型方案一，选用该方案，塑件能顺利从型腔中脱出，同时模具加工制造也相对简单。(1) 分型方案(2) 分型方案(3) 分型方案图3-1 塑件分型方案图3.2 确定型腔数量及排列方式 当塑件分型面确定之后，就需考虑是采用单型腔还是多型腔模。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。故由此初步拟定采用一模八腔，如图3-2所示。图3-2 型腔排列图3.3模具结构形式的确定由上面分析可知，本模具拟采用一模八腔，双列直排，推杆推出，流道采用非平衡式布置，浇口采用潜伏式浇口或矩形侧浇口，定模不需要设置分型面，因此基本上可以确定模具结构形式为A1型，设置了推杆推出机构的两块板模，它满足单分型面要求。第4章 注射机型号的确定注射模是安装在注射机上使用的工艺装备，因此设计注射模是应该详细了解注射机的技术规范，才能设计出符合要求的模具。注射机规格的确定主要是根据塑件的大小及型腔的数目和排列方式，在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、开模距离等进行计算。根据这些参数选择一台和模具匹配的注射机，倘若用户已提供了注射机的型号和规格，设计人员必须对其他进行校核，若不能满足要求，则必须自己调整或与用户取得商量调整。4.1 所需注射量的计算(1) 塑件质量、体积计算对于该设计，提供了塑件图样，据此建立塑件模型并对此模型进行Pro/e分析得：塑件体积V1=8.954cm密度=1.05g/cm塑件质量m1=V1=1.058.954=9.4017g(2) 浇注系统凝料体积的初步估算可按塑件体积的0.6倍计算，由于该模具采用一模八腔，所以浇注系统凝料体积为V2=80.6V1=80.68.954=42.9792cm(3) 该模具一次注射所需塑料POM体积 V0=8V1+V2=88.95442.9792114.6112cm质量 m0=V0=1.05114.6112120.34176g(4) 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，在模具设计前十个未知数，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0.2倍0.5倍，因此可用0.35nA1来进行估算，所以AnA1+A2=nA1+0.35nA1=1.35nA1= 1.35820.096 mm21703.939mm 式中 A1由CAD工具/查询/面积获得，是单个塑件在分型面上的投影面积。Fm=AP型21703.939235=759637.827N759.638KN式中 型腔的压力P型取35MPa。4.2 注射机型号的选定近年来我国引进注射机型号很多，国内注射机生产厂的新机型也日益增多。掌握使用设备的技术参数是注射模设计和生产所必须的技术准备。在设计模具时，最好查阅注射机生产厂家提供的注射机使用说明书上标明的技术参数4。根据以上的计算初步选定型号为SZ-250/1500型卧式注射机。表4-1所示为SZ-250/1500型注射机主要技术参数。4.3 型腔数量及注射机有关工艺参数的校核4.3.1 型腔数量的校核(1) 由注射机料筒塑化速率校核型腔数量上式右边169.28，故型腔数量校核合格。式中 M-注射机的额定塑化量，该注射机为35g/s； t-成型周期，因塑件小，壁厚不大，取55s； m1-单个塑件的质量和体积，取m19.4017g； m2-浇注系统所需塑料质量和体积，取0.68m1。 K-注射机最大注射量的利用系数，结晶型塑料一般取0.75，而非结晶型塑料一般取0.85，（ABS为非结晶型塑料，故取K为0.85）； (2) 按注射机的最大注射量校核型腔数量上式右边=19.418,故型腔数量校核合格。式中 mN-注射机允许的最大注射量，该注射机为267.75g； m1-单个塑件的质量和体积，取m19.4017g； m2-浇注系统所需塑料质量和体积，取0.68m1。 K-注射机最大注射量的利用系数，结晶型塑料一般取0.75，而非结晶型塑料一般取0.85，（ABS为非结晶型塑料，故取K为0.85）。4.3.2 注射机工艺参数的校核(1) 注射量校核注射量以容积表示最大注射容积为 V=V=0.85255=216.75 cm3 式中 Vmax -模具型腔和流道的最大容积（cm3）； V-指定型号与规格的注射机注射量容积（cm3），该注射机为255cm3；-注射系数,取0.750.85，无定型塑料可取0.85，结晶型塑料可取0.75，该处取0.85。倘若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不得发挥，塑料在料筒中停留时间就会过长。所以最小注射容积Vmin=0.25V=0.25255cm3=63.75 cm。故每次注射的实际V应满足VminVVmax，而V=114.6112 cm，符合要求。(2) 锁模力校核 而F400kN，锁模力校核合格。 式中 F-锁模力安全系数，一般取1.11.2，此处取1.2。(3) 最大注射压力校核注射机的额定注射压力即为该注射机的最高压力Pmax=178MPa，应该大于注射机成型时所需调用的压力P0，即而Pmax=178MPa，故注射压力校核合格。 式中 K-注射压力安全系数，一般取1.251.3； P0-取130Mpa。4.4 安装尺寸校核4.4.1 喷嘴尺寸1）主流道的小端直径D大于注射机喷嘴d，通常为D=d+(0.5+1)mm取D=3.5mm，符合要求。2）主流道入口的凹球面半径SR0应大于注射机喷嘴球半径SR，通常为SR0=SR+(1+2)，对于该模具SR=15mm，取SR0=16mm,符合要求。4.4.2 定位圈尺寸注射机定位孔尺寸为mm位圈尺寸应取，两者之间呈叫松动的隙配合，符合要求。4.4.3 最大与最小模具厚度校核模具厚度式中 Hmin=220mm，Hmax无限制，而该套模具厚度H=321mm，符合要求。4.4.4 开模行程和推出机构的校核(1) 开模行程校核HH1+H2+（510）mm式中 H-注射机动模板的开模行程（mm），取350mm，见表4-1； H1-塑件推出行程（mm），取40mm； H2-包括流道凝料在内的塑件高度（mm）。H40+39.5+75+(510)=159.5 mm164.5 mm(2) 推出机构校核该注射机的推出行程为60mm，大于H1=40mm，符合要求。表4-1 SZ-250/1500型注射机主要技术参数项目参数理论注射容积/ cm3255螺杆直径/mm45注射压力/Mpa178注射速率/（g/s）165塑化能力/（g/s）35螺杆转速/（r/min）10390锁模力/KN1500拉杆内向距/mm460400移模行程/mm430最大模具厚度/mm350最小模具厚度/mm220模具定位孔直径/mm125喷嘴球半径/mm15锁模形式双曲肘4.4.5 模架尺寸与注射机拉杆内间距校核 该套模具模架外形尺寸为350400，而注射机拉杆内间距为460mm400mm，因460mm400mm，符合要求。第5章 浇注系统的设计浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，对塑件质量的影响很大。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。该模具采用的是普通流道浇注系统，包括主流道、分流道、冷料穴、浇口。5.1 主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利取出5。(1) 主流道小端直径计算根据所选注射机，则主流道小端尺寸为D=注射机喷嘴尺寸+(0.51)=3+(0.51)mm(2) 主流道球面半径计算SR0=注射机喷嘴球半径+(0.51)mm=15+(0.51)(3) 球面配合高度h=3 mm5 mm，此处取h=3 mm(4) 主流道长度主流道长度尽量小于60mm，由标准模架结合该模具的结构，取L=89.5mm(5) 主流道大端直径（半锥角为12）(6) 主流道总长该主流道总长L=92.5mm5.2 主流道衬套形式本设计是中小型模具，主流道长度较长，且主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属于易损件，对材料要求较严，为了便于加工和缩短主流道长度，模具主流道部分设计成可拆卸更换的主流道衬套形式，即浇口套，以便于有效的选用优质钢单独进行加工和热处理。常采用碳素工具钢，如T8A、T10A等，热处理硬度为50HRC55HRC。主流道衬套如下图5-1所示。图5-1 主流道衬套图(1) 主流道凝料体积 (2) 主流道剪切速率，由经验公式 故主流道剪切速率校核合格。式中 5.3 分流道设计5.3.1分流道的布置形式分流道应能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。分流道在分型面上的布置形式与前述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：一方面排列紧凑，缩小模板尺寸；另一方面流程尽量短，锁模力力求平衡。该模具的流道布置形式采用非平衡式，下图5-2所示为分流道的布置形式。5.3.2 分流道长度分流道长度应尽量短，且减少折弯，该模具分流道长度计确定如下：第一级分流道 cm第二级分流道 cm第三级分流道 cm5.3.3 分流道形状、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落，分流道大多设置在分型面上，本设计的分流道设置在分型面上定模一侧；截面形状可采用圆形、梯形、矩形等，圆形截面的比表面积最小，塑料熔体相对模具的热量损失小，但需开设在分型面的两侧，在制造时难以保证上下模板两部分形状对中吻合；故本设计采用加工工艺性及比表面积比较好的梯形截面。梯形截面对塑料熔体及流动阻力均不大，一般采用以下经验公式来确定截面尺寸，即 式中 B-梯形截面的宽度； L-分流道长度； W-流经分流道的塑料质量； H-梯形截面的高度分流道截面形状如图5-3所示。图5-2 分流道布置形式图从理论上，第二级、第三级分流道可比第一级分流道截面小10%，但为了刀具的统一加工方便，在分型面上的分流道采用一样的截面。图5-3 分流道布截面形状(2) 分流道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流动状态较理想，因此，分流道的内表面粗造度并不要求很低，一般取0.63um1.6um。这样表面稍不光滑，有助于增大熔体外层流动阻力，避免熔体表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率。此处取Ra=0.8um。(3) 分流道凝料体积分流道总长 分流道截面积 凝料体积 mm3(4) 分流道剪切速率校核采用经验公式 分流道剪切速率在5005000之间，故剪切速率校核合格。式中 cm2， cm。式中 t-注射时间，取1s； A-梯形面积（0.2226 cm2）； c-梯形周长（2.03cm）。5.4 浇口的设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部位，浇口的形状，位置和尺寸对塑件质量影响很大。浇口截面积通常为分流道截面积的0.070.09倍，浇口截面形状多为矩形和圆形，浇口长度为0.52mm。浇口具体尺寸一般根据经验确定取其下限值，然后试模逐步修正。5.4.1 浇口类型和位置的确定该模具是中小塑件的多型腔模具，同时，从所提供塑件图样可以看出，在塑件大端端部设置侧浇口比较合适。侧浇口开设在水平分型面上，从型腔外侧面进料。侧浇口是典型的矩形截面浇口，能方便的调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间，因而又称为标准浇口，这类浇口加工容易，修整方便，并且可根据塑件形状特征灵活地选择进料位置，因而它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具。浇口形状及尺寸如图5-4所示。图5-4 浇口形状及尺寸5.4.2 浇口尺寸的确定因为该模具的浇注系统所采用的是非平衡式布置，故应通过调节浇口尺寸，来实现浇注系统的平衡。浇口尺寸如图5-4所示。浇口截面尺寸确定过程如下：(1) 分流道截面积(2) 基准浇口A1、B1、A3、B3这两组浇口截面尺寸（） (3) 其他两组浇口的截面尺寸根据BGV值相等原则： (4) 浇口剪切速率校核由矩形侧浇口剪切速率经验公式得因为,均在内，故浇口剪切速率校核合格。5.5 冷料穴的设计5.5.1主流道冷料穴的设计开模时应将主流道中的凝料拉出，所以冷料穴直径应稍大于主流道大端直径，该模具因主流道较长，欲将主流道凝料顺利取出，需设拉料杆，该模具将冷料穴设计成半球形，并采用球头拉料杆，拉料杆固定在在推板上，开模时利用凝料对球头的包紧力使主流道凝料从主流道衬套中脱出。5.5.2分流道冷料穴当分流道较长时，可将分流道端部沿料流前进方向延长作为分流道冷料穴，以贮存前锋冷料，该模具的分流道冷料穴在分流道端部加长6mm作为分流道冷料穴。第6章 成型零件的设计模具型腔在模具成型中受到塑料熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度。如果型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生扭曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度，并影响顺利脱模。因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔的壁厚，尤其对重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能单纯凭经验来确定型腔壁厚和底板厚度6。6.1 成型零件结构设计(1) 型腔该冲水手柄的表面质量要求较高，故对模具型腔的加工要求也较高，若型腔制成整体式，则整体模板都要用价格较贵的模具钢，维修也不方便。因此，冲水手柄型腔若采用嵌入式型腔，上述存在的问题就能够很方便的得到解决。(2) 型芯型芯是采用嵌入式的，中间孔由丝筒成型。6.2 成型零件钢材选用冲水手柄是大批量生产，成型零件所选用钢材耐磨和抗疲劳性能应该良好；机械加工性能和抛光性能也应良好。因此构成型腔的定模仁钢材选用SM1，动、定模板未参与成型，故成型时无料流冲刷，且脱模时没有塑件的摩擦，因此采用55钢调质处理。嵌件型芯因其脱模时塑件的摩擦及成型时料流的冲刷，因此选用硬度较高的模具钢Cr12MoV，淬火后表面层硬度为58HRC62HRC。动模仁未参与成型，故选用耐磨性、抗疲劳性、机加工性能及抛光性能良好的模具钢SM1。6.3 成型零件工作尺寸的计算由前述可知，塑件尺寸公差按GB/T14486-1993标准中的MT5选取。6.3.1型腔径向尺寸计算 式中 -塑件平均收缩率； Ls1-塑件外径尺寸（取29mm）； x-修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取0.75）； -塑件公差值（取0.5mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。 式中 -塑件平均收缩率； Ls2-塑件外径尺寸（取15mm）； X-修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取0.75）； -塑件公差值（取0.38mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。 式中 -塑件平均收缩率； Ls3-塑件外径尺寸（取180mm）； x-修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取0.5）； -塑件公差值（取1.6mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。 式中 -塑件平均收缩率； Ls4-塑件外径尺寸（取6mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取0.75）； -塑件公差值（取0.24mm）；-模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。 式中 -塑件平均收缩率； Ls5-塑件外径尺寸（取81mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取0.5）； -塑件公差值（取1.14mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。 式中 -塑件平均收缩率； Ls6-塑件外径尺寸（取10mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取0.75）； -塑件公差值（取0.28mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。 式中 -塑件平均收缩率； Ls7-塑件外径尺寸（取2mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取0.75）； -塑件公差值（取0.2mm）；-模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。6.3.2 型芯径向尺寸的计算 式中 -塑件平均收缩率； ls1-塑件尺寸（取25mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取0.75）； -塑件公差值（取0.5mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。 式中 -塑件平均收缩率； ls2-塑件尺寸（取178mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取0.5）； -塑件公差值（取1.6mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。 式中 -塑件平均收缩率； ls3-塑件尺寸（取77mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取0.5）； -塑件公差值（取0.86mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。 式中 -塑件平均收缩率； ls4-塑件尺寸（取4mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取0.75）；-塑件公差值（取0.24mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。 式中 -塑件平均收缩率； ls5-塑件尺寸（取8mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取0.75）； -塑件公差值（取0.28mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。6.3.3 型腔高度尺寸的计算 式中 -塑件平均收缩率； Hs1-塑件高度尺寸（取10mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取2/3）； -塑件公差值（取0.28mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。式中 -塑件平均收缩率； Hs3-塑件高度尺寸（取30mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取2/3）； -塑件公差值（取0.5mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。 式中 -塑件平均收缩率； Hs4-塑件高度尺寸（取27mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取2/3）； -塑件公差值（取0.5mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。6.3.4 型芯高度尺寸的计算 式中 -塑件平均收缩率； hs1-塑件高度尺寸（取8mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取2/3）； -塑件公差值（取0.28mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。 式中 -塑件平均收缩率； hs2-塑件高度尺寸（取18mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取2/3）； -塑件公差值（取0.38mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。 式中 -塑件平均收缩率； hs3-塑件高度尺寸（取25mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取2/3）； -塑件公差值（取0.5mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。6.4 型腔零件强度、刚度的校核塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度。如果壁厚和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏，也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料和出现飞边，降低塑料件尺寸精度并影响顺利脱模。因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚。6.4.1 型腔侧壁厚度校核(1) 按刚度校核整体式矩形型腔侧壁厚度为，符合要求。式中 C-与型腔深度对型腔侧壁长边之比相关的系数，此处取0.93； p-型腔压力MPa，一般取3050MPa，此处取35MPa； H-型腔深度，为20mm； E-模具钢的弹性模量，预硬化塑料模具钢E=2105 MPa；-满足刚度条件的变形量，取0.045。(2) 按强度校核整体式矩形型腔侧壁厚度为 =14.61mm16.53mm式中 -矩形型腔短边与长边的比值，此处为0.148； p-型腔压力MPa，一般取3050MPa，此处取35MPa； H-型腔深度，为20mm； W-与型腔深度对型腔侧壁长边之比相关的系数，此处为0.108； -模具材料的弯曲许用应力，为200 MPa。6.4.2 型腔底板厚度的校核(1) 按强度校核整体式矩形型腔底板厚度为 式中 -矩形型腔短边与长边的比值，此处为0.148； p-型腔压力MPa，一般取3050MPa，此处取35MPa； L2-型腔侧壁短边长度，为12mm； -模具材料的弯曲许用应力，为200 MPa。(2) 按刚度校核整体式矩形型腔底板厚度为 式中 C-与型腔深度对型腔底面两长边之比相关的系数，此处取0.0277； p-型腔压力MPa，一般取3050MPa，此处取35MPa； L2-型腔短边长度，为12mm；E-模具钢的弹性模量，预硬化塑料模具钢E=2105 MPa；-满足刚度条件的变形量，取0.045。第7章 模架的确定以上内容计算确定之后，便可根据计算结果选定模架。在学校做设计时，模架部分可参照各模板标准尺寸来绘图；在生产现场设计中，尽可能选用标准模架，确定出标准模架的形式，规格及标准代号，这样能大大缩短模具制造周期，提高经济效益。由前面的型腔布局以及相互的位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合标准模架。因型腔嵌件分布尺寸为230260，又根据型腔侧壁最大壁厚为24.46，再考虑导柱导套及连接螺钉布置应占的位置等各方面问题，确定选用的模架型号为：（CI-3540-A70-B90-C100)，模架为A1的形式7。标准模架如图7-1所示。图7-1 标准模架7.1 各模板尺寸的确定7.1.1 A板尺寸 A板是定模型腔板，塑件高度是20mm，但在定模部分的型腔仅为SR5球面而定模型腔的嵌件高度为23mm，考虑到在定模板上还要开设冷却水道，冷却水道离型腔应有一定的距离，因此A板厚度取70mm，为350 mm400 mm70 常采用55钢或Q235A制成，调质为230HB270HB。7.1.2 B板尺寸 B板是动模兼型芯固定板，用于固定型芯，导套等，固定板应有一定的厚度，并有足够的强度，其尺寸为350 mm400 mm90 mm，一般用55钢或Q235A制成，调质为230HB270HB。7.1.3 定模座板 定模座板是模具与注射机连接固定的板，材料为45钢，定位圈通过4个M6的内六角圆柱螺钉与定模座板相连，定模座板与浇口套为H8/f8配合，其尺寸为400 mm400 mm30 mm。7.1.4 垫块(1) 主要作用在动模板与动模座板之间形式推出，机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求，其尺寸为63 mm400 mm100 mm。(2) 结构形式可采用平行垫块或拐角垫块，该模具采用平行垫块。(3) 垫块材料垫块材料为Q235A，也可采用HT200，球墨铸铁等，该模具采用Q235A制造。(4) 垫块高度h校核h=h1+h2+h3+s+=5+20+25+40+3.5=93.5100 符合要求。 式中 h1-顶出板限位钉的厚度，该模具限位钉厚度为5mm； h2-推板厚度为20mm；h3-推杆固定板的厚度25mm； s-推出行程40mm； -推出行程富余量，一般为36mm，取3.5mm。7.1.5 动模座板 材料为45钢，其尺寸为400 mm400 mm30 mm，其上注射机顶杆孔位40mm。7.1.6 推板 材料为45钢，其尺寸为220 mm400 mm20 mm，用4个M6内六角圆柱螺钉与推杆固定板固定。7.1.7 推杆固定板材料为45钢，其尺寸为220 mm400 mm25 mm。第8章 合模导向机构的设计当模具采用标准模架时，因模架本身带有导向装置，一般情况下，设计人员只需按模架规格选用即可，若采用精密导向定位装置，则需由设计人员根据模具结构进行具体设计。8.1 导向机构总体设计(1) 导向零件应合理地均匀分布在模具周围或靠近边缘的部位，其中至模具边缘要有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱，导套后变形。(2) 该模具采用4根导柱，其布置为等直径不对称布置(3) 为了保证分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处应制有承屑槽，即可削去一个面或在导套的孔口倒角，该模具采用后者。(4) 动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。(5) 在合模时，应保证导向零件首先接触，避免型芯先进入型腔，导致模具损坏8。8.2 导柱设计(1) 该模具采用带头导柱，加油槽，如图8-1示。图8-1 导柱示意图(2) 导柱的长度必须比凸模端面高度高出6mm8mm。(3) 为使导柱能顺利的进入导向孔，导柱的端部常做成圆锥形或球形的先导部分。(4) 导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按H7/k6配合，导柱滑动部分按H7/f7或H8/f7的间隙配合。(5) 导柱工作部分的表面粗糙度为Ra=0.4m。(6) 导柱应