剃须刀底座注射模设计毕业论文.doc

毕业设计说明书(论文)作 者:学 号：学院(系):专 业:题 目:剃须刀底座注射模设计指导者： 评阅者： 毕业设计说明书（论文）中文摘要本论文根据实际需要完成剃须刀底座注射模设计。在设计中选用ABS塑料注射成型，成型方式为一模两腔。通过对塑件进行MoldMlow分析后确定浇口为点浇口形式，综合注塑容量、锁模力、最大注塑面积和模内压力等技术参数确定注塑机型号为国产XS-ZY-125型卧式注射成型机。该论文具体分析了塑件的工艺性，确定了所采用塑料的工艺参数和所采用的成型设备，确定了模具制作的总体方案，分析并解决了模具的总体结构和各工作部分的具体结构，并进行了一些必要的尺寸计算和强度的校核，确定其安全性是否符合要求。该论文还对分型面、浇注系统、脱模机构和温度调节系统进行了分析和设计，完成了模具设计所要求的各项工作。关键词 注射成型 工程设计 工艺分析毕业设计说明书（论文）外文摘要Title The Design of Plastic Injection Mould of Shaver Bed AbstractThis paper needs to be done according to the actual design of injection mold base razor. ABS used in the design of plastic injection molding, shaping method for a two-cavity mold. Through the analysis of plastic parts for MoldMlow determine the form of the gate as the point gate, integrated injection molding capacity, clamping force, maximum injection pressure area and mold injection machine technical parameters established for domestic XS-ZY-125 Horizontal injection Molding machine.The paper specifically analyzes the process of plastic parts, determine the process parameters used and the plastic molding equipment used to determine the overall scheme of the mold making, analyze and solve the overall structure of the mold and the work of some of the specific structure of And carried out the necessary size and strength check calculation to determine whether its security requirements. The paper also parting, injection system, stripping agencies and temperature control systems analysis and design, mold design required to complete the work.Keywords Injection Mould Engineering design Manufacturability Analysis 1 引言1.1 概述塑料是以树脂为主要成分的高分子有机聚合物，简称高聚物。一般相对分子质量都大于1万，有的甚至可达百万级。在一定的温度和压力下具有可塑性，可以利用模具成型为一定几何形状和尺寸的塑料制件。塑料的其余成分包括有增塑剂，稳定剂，增强剂，固化剂，填料及其他配合剂。注射成型也称为注射模塑或注塑，是热塑性塑料的一种重要成型方法。迄今为止，除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以采用此成型方法；它的特点是生产周期短、生产效率高、易自动化，因此广泛应用于塑料制品的生产1。当今世界注射模具的基本格局是以日、美及欧洲各工业化国家作为世界模具技术的领头羊，占据了世界注射模具市场的半壁江山，他们拥有现代的设计方法和先进的模具制造设备，特别是近几年来这些国家把CAD/CAM/CAE系统作为模具工业发展的臂翼，其发展的趋势如日中天 2。1.2 国内外发展情况我国注塑模具设计，仍然采用经验数据设计为主，用微机辅助设计仅是帮助分析问题。为了缩短注塑模具设计与制造周期，再我国已逐渐应较为彻底地实施标准化。在模具制造上采用自动化无人操作，从1996年开始每台机床每年可达8000h无人操作运转开始起步，这一成果已广为利用和大力推广。目前，国内模具企业中已有相当多厂家引进了较高档的 CAD/CAE/CAM系统，UG,Pro/Engineer等著名软件在模具工业中应用，同时，我国在开发自动注塑成型机方面已取得显著成果，对于高自动化模具的研制还需要进一步努力，以尽快实现注塑成型制品生产的高自动化2。国外先进国家（日本、德国、美国等）从20世纪80年代中期已广泛使用计算机对塑料模进行辅助设计（CAD），辅助制造（CAM），并对模具设计的各个环节进行定量计算机和数值分析（CAE），已由经验数据逐步过渡到计算机设计，对模具浇注系统和型腔的熔料流动行为以及温度调节系统的热量分布都采用了微机辅助设计3。注塑制品已呈现自动化生产，对注塑成型机可以进行远距离操作或无人操作，成型机可以根据生产监测信号实时调整成型工艺条件，从而能从根本上保证塑料制品的成型质量不发生问题。1.3 课题设计内容本次设计题目为剃须刀座注射模设计。该零件的总体形状为圆形，结构比较简单，表面光滑。所用原料为ABS。根据塑件的结构特点进行模具方案论证，并进行模具总体装配图的设计，主要成型零件的设计与计算，并完成装配图和零件图的绘制。1.4 课题设计的要求本设计要求学生根据所给剃须刀座实物，测绘零件图纸，并设计成型注射模具，并学习Pro/Engineer、UG或Solidworks等三维CAD软件在模具设计中的应用，具体要求如下：1） 查阅资料（不少于15篇），翻译一定量的外文资料（不少于3000汉字），撰写开题报告及文献综述（不少于2000字）；2） 测绘塑件图纸，完成其CAD三维造型设计；3） 完成塑件注射模具方案设计和相关设计计算，要求一模两腔；4） 完成按钮开关体注射模具装配设计；5） 模具成型零件CAD三维造型设计；6） 完成全部零件及装配图纸设计；7） 撰写设计说明书。1.5 课题设计目的和意义塑料件在各行业及日常生活广泛使用，塑料模具的设计制造的社会需求也日益增长，而且要求越来越高。通过对剃须刀座注射模设计，培养学生检索资料，综合应用所学知识，并根据工程实际的要求解决工程实际问题的方法与能力，训练学生模具设计制造的基本技能和模具CAD设计能力，提高独立工作的能力，适应社会需求。2 塑件的结构分析及设计方案2.1 塑料成形条件所选用的塑料是ABS塑料（丙烯晴丁二烯苯乙烯共聚物）。塑件材料的特性是在聚苯乙烯分钟中导入了丙烯晴、丁二烯等异种单体后成为的改性共聚物，也可以称为改性聚苯乙烯。ABS的外观为不透明呈象牙色的粒料，无毒、无味、吸水率低其制品可着成各种颜色，并具有90%的高光泽度。ABS同其它材料的结合性好。其缺点是耐热性不高，并且耐气候性差，在紫外线的作用下易变硬发脆4。根据对剃须刀底座进行分析，得塑料的条件4如表2.1。表2.1塑料成形条件序号项目条件1塑料名称丙烯烃丁二烯苯乙烯共聚物2缩写ABS 3注塑成形机类型螺杆式4密度（g/cm3）1.031.075计算收缩率（%）0.30.86预热温度（0C）8085时间（h）238料桶温度（0C）后段150170中段165180前段180120011喷嘴温度（0C）17018012模具温度（0C）50 8013注射压力(MPa)6010014151617成型时间(s)注射时间2090高压时间05冷却时间20120总时间5022018螺杆转速（r/min）3019适用注射机类型螺杆、柱塞式均可20后处理方法红外线灯、烘箱温度（0C）70时间（h）242.2 塑件的结构分析本设计的制件为剃须刀底座，结构比较简单，形状对称，制件壁厚为12mm，表面粗糙度基本一致。对表面粗糙度要求不高。观察本制件结构,本制件需要有侧抽机构，但其形状并不特别复杂，且抽拔距适中。制件结构如图2.1。图2.1剃须刀底座2.3 塑件精度和表面粗糙度2.3.1 塑件的尺寸精度塑件精度的确定应该合理，在满足使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。塑件精度过高必然会增加模具的制造成本，因此是不恰当的。关于塑件的尺寸精度和公差的国家标准GB/T14486-1993中ABS公差等级的选用如下表2.2 5:表2.2塑件公差等级材料代号材料名称公差等级标注公差尺寸未注公差尺寸高精度一般精度ABS丙烯烃丁二烯苯乙烯MT2MT3MT5综合考虑上述因素、塑件基本尺寸以及模具的制造成本和加工，本设计塑件的尺寸精度为一般精度MT3。2.3.2 塑件表面粗糙度的确定塑件的表面粗糙度，除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、波纹等疵点外，主要有模具表面的粗糙度决定，一般塑件的表面粗糙度值比模具表面的粗糙度值低一级。所以塑件的表面粗糙度为6级。2.4 模具结构的总体方案拟定2.4.1 模具类型的选择本塑件所用的材料为ABS，属于热塑性材料，其主要的成型方法有注射成型，挤出成型，吹塑成型等。但是挤出成型适合生产管材、板材、棒材、片材、电线和电缆覆层等，吹塑成型适合生产中空的薄壁件，所以这两种都不适合于本件的生产，且注射成型的生产周期短、生产效率高、模具使用寿命长、能大批量地生产形状复杂、尺寸精度高的制件6。综合考虑本塑件该选用注射成型的方法。2.4.2 分型面设计不论塑料制品的结构如何，采用何种设计方法都必须首先确定分型面，因为选取不同分型面就使得模具结构有所不同。因此，模具结构很大程度上取决于分型面的选择，分型面选择的合理与否将直接影响塑料制品膜塑成型工艺，同时也影响制品质量，注射机参数，成型零件的加工工艺性7等。根据塑件结构形式，本设计分型面如图2.2中AA所示:图2.2分型面的确定2.4.3 型腔数量的确定与多型腔模相比，一模两腔具有以下优点。(1) 塑件的形状和尺寸精度始终一致。(2) 工艺参数易于控制。(3) 模具结构简单、紧凑，设计制造、维修大为简化。因此，根据以上特点以及制件的结构形状，本设计拟定采用一模两腔的结构。2.4.4 模具结构形式的确定（1）方案一浇口采用点浇口.三板式,一模一腔,靠顶杆顶出制件,而侧抽则采用机动式侧抽,冷却装置采用直流式冷却水路的形式。（2）方案二浇口采用直接浇口.二板式一次分型,一模一腔，靠顶杆推出制件，而侧抽则采用液压式侧抽。（3）方案三浇口采用点浇口。 三板式两次分型, 一模两腔，靠顶杆顶出制件,另外在顶出制件前应完成对制件的侧抽芯动作。侧抽芯采用斜导柱滑块式侧抽芯机构。在开模时,滑块在斜导柱作用下移动抽芯,是一种常用结构。结构简单,安全可靠,在开模时, 滑块在斜导柱的作用下移动作抽芯动作,采用外连结直通式冷却水路的形式。2.4.5 模具结构的总体方案的比较由于本制件所设计出的模具结构较为简单,制件投影面积不大，表面质量要求比较高，所以本套模具采用点浇口形式比直接浇口形式合适,因为与直接浇口相比：点浇口的残余应力小，可防止塑件破裂、翘曲，变形；型腔内的实际压力小，点浇口去除比较方便，塑件上残留痕迹小。综上所述，选择点浇口形式。又由于制件体积比较小，所以模具的模腔设计采用一模两腔。此外,在设计侧抽芯时,方案中拟定两种抽芯方式：液压式侧抽芯斜导柱滑块式侧抽芯机构。由于在设计的制件抽拔距不大而且精度要求不是很高,又考虑经济因素，液压式侧抽芯的成本太高，所以采用液压式不适合本设计；所以本设计采用斜导柱滑块式侧抽芯机构。2.4.6 比较结果由各项比较的结果，本设计采用拟定方案的第三套方案：采用点浇口，三板式两次分型，侧抽采用斜导柱滑块侧抽。2.5 对塑件进行MOLDFLOW分析Moldflow是一款能在电脑上模拟塑料成型的软件，多用在注射成型，能准确反应塑胶制品在成型过程中的最佳浇口位置，充填过程，体积收缩，熔接痕，冷却效果以及变形等情况，在模具设计初期以及改模阶段起着不可忽视的作用8。2.5.1 浇口位置的选择通过Moldflow软件可以分析出塑件的最佳浇口位置，并选择最佳浇口位置。如图2.3所示。图2.3 最佳浇口位置区域由图2.3可知，蓝色区域是浇口最佳区域。所以最佳浇口应该在蓝色区域选。所以选择蓝色区域中间位置做浇口。如图2.4所示。图2.4 最佳浇口位置由图2.4可知，红色点为最佳浇口位置。2.5.2 充填分析在已知最佳浇口位置的基础上，对塑件进行充填分析，包括锁模力，壁上剪切应力，注射处位置压力，压力、平均速度、体积温度8等。 锁模力的分析如图2.5所示。图2.5 锁模力的XY图当浇口选在塑件顶部时，锁模力在0s0.1增长较快，当达到顶峰后，从0.1s10s见迅速下降，10s后趋于平稳。 壁上剪切应力的分析如图2.6所示。图2.6 壁上剪切应力当浇口选在顶部时，塑件壁上剪切应力均匀，塑件侧面圆周上有壁上剪切应力，大约为0.0002MPa。故浇口选在塑件顶部是最佳的。注射处位置压力的分析如图2.7所示。图2.7 注射位置压力xy图当浇口选在塑件顶部时，注射位置处压力在0s5s间增长地比较快，幅度比较大，0.2s之后注射位置处压力急剧上升至7MPa，然后保持不变。压力的分析如图2.8所示。图2.8 注射位置压力xy图当浇口设在塑件顶部时，压力分布均匀，压力值几乎为0。平均速度的分析如图2.9所示。图2.9 平均速度当浇口设置在顶部时，塑料熔体从顶部向四周并沿圆周向下等速流动，塑料熔体可完全充满最佳浇口区域，成型塑件完整。体积温度的分析如图2.10所示。图2.10 体积温度当浇口设置在塑件顶部时，顶部体积温度约为40.2.5.3 流动翘曲对塑件在流动翘曲的条件下分析，浇口位置在顶部的各项性能。型腔内残余应力分析图2.11 第一主方向型腔内残余应力由图2.11可知，第一主方向内的残余应力约为12.21MPa,不会影响塑件的变形和破坏。图2.12 第二主方向型腔内残余应力由图2.12可知，第二主方向内的残余应力也约为12.21MPa,所以第二主方向内的应力不会影响塑件的变形和破坏。综上所诉，通过对第一方向内的残余应力和第二方向内的残余应力分析，应力值均约为12.21 MPa，所以不会影响塑件的变形和破坏。塑件的变形分析图2.13 X方向的变形由图2.13可知，成型时塑件X方向变形比较明显，塑件顶部打大部分区域变形量约为0.0012mm，周围的变形量约在-0.0521mm到0.0544mm之间变化。图2.14 Y方向的变形由图2.14可知， Y方向的变形也较明显，塑件顶部大部分区域变形量为0.0017mm，圆周变形量约为-0.0323mm。图2.15 Z方向的变形由图2.15可知，成型时塑件Z方向的变形较平均， Z方向变形量为-0.0089mm；图2.16 所有方向的变形由图2.16可知。成型时塑件所有方向的变形较平均，所以总体来说塑件的变形量比较小，变形不明显。2.6 设备的型号及选择2.6.1 注射机型号的确定按照预选型腔数来选择注射机： 模具所需塑料熔体注射量 (2.1) 式中-一副模具所需塑料的质量或体积（g/cm3）; -初步选定的型腔的数量； -单个塑件的质量或体积（g/cm3) ; -浇注系统的质量或体积（g/cm3) ;首先是个未知值，但是流动性好的普通精度塑件，浇注系统凝料为塑件质量或体积的15%20%。若是流动性不太好或是精密塑件，据统计每个塑件所需浇注系统的质量或体积是制件的0.2倍到1倍，当塑料熔体黏度高，塑件越小，壁越薄，型腔越多又作平衡式布置时，浇注系统的质量或体积甚至还要大。设计中按： (2.2) 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 (2.3) (2.4)式中 塑件及流道凝料在分型面上的投影面积（） 单个塑件在分型面上的投影面积（）流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积（）模具所需的锁模力（N） 塑料熔体对型腔的平均压力(Mpa)流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积在模具设计前是未知的。根据多型腔模的统计分析，大致是每个塑件在分型面上投影面积的0.2倍0.5倍，因此可用0.35n来估算。成型时塑件熔体对型腔的平均压力，其大小一般是注射压力的3065，型腔压力见表2.3：表2.3型腔压力表塑件特点举例中等黏度塑件及有精度要求的塑件35ABS、POM等有精度要求的零件，如壳类等用PRO/E分析得，所以， (2.5) (2.6) 选择注射机型号根据上面计算得到的和值来选择注射机，注射机的最大注射量（额定注射量G）和额定锁模力应满足 (2.7)式中注射系数，无定型材料取0.85，结晶型材料取0.75。由于ABS属于非结晶型材料，故取，即 (2.8)根据以上计算结果，选择注塑机型号为XS-ZY-125。主要工艺参数9如下表2.4：表2.4 XS-ZY-125注射机主要工艺参数理论注射量/g125移模行程/mm300螺杆直径/mm42最大模具厚度/mm300注射压力/Mp119最小模具厚度/mm200锁模力/KN900喷嘴球半径/mm12拉杆内间距/mm295185喷嘴口孔径/mm42.6.2 注射机有关参数的校核 按注射机的最大注射量校核型腔数量在选取注射机型号后，再根据注射机的性能参数（注射机的塑化速率、最大注射量及锁模力）、塑件精度等级（在模具中每增加一个型腔，塑件精度要下降4%）等来校核型腔的数量。以下按注射机的最大注射量来校核型腔数量： (2.9)式中K注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8；符合要求。 注射压力的校核该项工作是校核所选注射机的额定压力能满足塑件成型时所需要的注射力，塑件成型时所需要的压力一般由塑料流动性、塑件结构和壁厚以及浇注系统类型等因素所决定，在生产实践中其值一般为70Mpa150Mpa。设计中要求 (2.10)式中 k 注塑压力安全系数，一般取k1.1-1.2取k1.15, （Mpa）符合要求。 锁模力的校核锁模力是指锁模机构对模具所施加的最大加紧力。当高压的塑料熔体充满型腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。因此注射机的锁模力必须大于该模的胀型力，即 (2.11)式中 型腔的平均压力，见表2.3； 锁模力的安全系数，一般取1.11.2。符合要求。 注射机安装模具部分相关尺寸的校核不同型号的注射机安装部位的形状和尺寸各不相同，设计模具时应对其相关尺寸加以校核，以保证模具能顺利安装。需校核的主要内容有喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大与最小厚度及安装螺钉孔10等。I 喷嘴尺寸注射机喷嘴头一般为球面，其球面半径R与相接触的模具主流道始端凹球面半径R凹R+(12)mm。II 模具厚度模具厚度Hm也称模具闭合高度，必须满足:HminHmHmax (2.12)式中 Hmin注射机允许的最小闭合高度即动定模之间的最小开合距离（mm）； Hm模具闭合高度（mm）；Hmax注射机允许的最大闭合高度（mm）。即 200Hm300参见以下的设计结果,定模底板的厚度：25mm定模的厚度：64mm动模的厚度：45mm支撑板的高度：40mm垫块的高度：63mm动模底板的厚度：25mm (2.13)经计算符合要求III 模具长、宽尺寸与注射机拉杆距离的关系模具安装有两种方式，即从注射机上方直接吊入机内进行安装，或者先吊到侧面再由侧面推入机内进行安装，为安装方便，应使模具尺寸与注射机拉杆间距离（拉杆中心距拉杆直径）小于10mm。IV 开模行程校核开模行程是指从模具中取出制件所需的最小开合距离，用H表示，它必须小于注射机移动模板的最大行程S。即 ： SmaxH1+H2+(510)式中 Smax注射机的最大开模行程(mm)； H1塑件脱模所需顶出距离(mm)； H2塑件高度(mm)。 H1+H2+(510)=58+21+(510)=8489mm (2.14)经查手册Smax300mm所以符合要求由上述可知注塑机符合要求。3浇注系统的设计3.1 主流道的设计主流道是熔融塑料由注射机喷嘴喷出时最先经过的部位，它与注射机喷嘴在同一轴心线上。由于主流道与熔融塑料和注射机喷嘴反复接触、碰撞，一般浇口不直接开设在定模上，为了制造方便，都制成可拆卸的浇口套，用螺钉或迫合形式固定在定模板上。主流道的基本结构和安装形式如图3.1所示。图3.1 主流道设计1） 主流道形状尺寸的确定流道的形状一般为圆锥形,某小端直径应大于注塑机出口直径的0.51左右其锥角一般要24,主流道大径和小径尺寸经查阅实用模具设计与制造手册，查得主浇道尺寸11： 表3.1主流道部分尺寸（mm）符号名称尺寸d主流道小端直径注射机喷嘴直径（0.51）SR主流道球面半径喷嘴球面半径（12）h球面配合高度35a主流道锥角24L主流道长度尽量60D主流道大端直径d2Ltg/2计算主流道尺寸： d=31=4mm Sr=15+2=17mm h=4mm a=3 L=29mm D=d+2Ltg/27mm2） 主流道衬套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，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（俗称浇口套），以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。浇口套都是标准件，只需去买就行了。常用浇口套分为有托浇口套和无托浇口套两种，本设计中选用的是前者。有托浇口套用于配装定位圈。浇口套的基本尺寸有20mm，25mm，30mm 等几种。本设计中选用30mm。图3.2 主流道衬套模架的确定和装配图3） 主流道剪切速率的校核主流道的剪切速率以为宜。根据经验公式 (3.1)式中 剪切速率（）； 塑件体积流量（）； 主流道平均半径（cm）校核结果符合。3.2 浇口设计1）浇口形式选用浇口断面形状有圆形、矩形和又宽又薄的狭缝形。圆形截面浇口常见的有针点浇口、潜伏式浇口、主流形道浇口。根据前面模具方案的确定，本设计采用的是点浇口。 2）浇口截面尺寸的大小一般来说，浇口的截面尺寸宜小些，先确定小一些，然后在试模时，根据充模情况再进行修正。特别是一模多腔时，通过修正可使整个型腔同时均匀充填。由经验公式得 (3.2)式中 d点浇口直径（mm）； n材料系数取0.6； K塑件壁厚函数，t为塑件壁厚； A塑件表面积（）。浇口先取1，在试模时根据填充情况再进行调整。图3.3 点浇口5）浇口剪切速率的校核 由点浇口的经验公式得 (3.3)式中 剪切速率（）； q塑件体积（）； R点浇口半径（cm），剪切速率校核符合。3.3 定位圈尺寸模具安装在注射机上必须使模具中心线和料筒、喷嘴的中心线相重合，定位圈与注射机固定模板上的定位孔呈间隙配合（H8/e8）。定位圈的高度，对小型模具为8mm10mm，对大型模具为10mm15mm。此外，对中小型模具一般只在定模座板上设置定位圈，对大型模具可在定、动模座板上同时设置定位圈。本设计属中小型模具，只在定模座板上设置定位圈。图3.4 定位圈4 成型零部件的结构设计与计算4.1 成型零件的结构设计4.1.1 凹模（型腔）凹模按其结构不同可分为整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式、大面积镶嵌组合式和四壁拼和式五种。剃须刀底座圆周上分布均匀，可选用整体式凹模。凹模直接在模板上做出，成型的塑件尺寸精度高，没有拼接痕，外形美观。图4.1 凹模镶嵌件4.1.2 型芯主型芯的结构主型芯按结构可分为整体式和组合式两种，整体式主要用于小型模具上的简单型芯。一般模具的型芯都采用单独加工，然后镶入模板中。采用一定结构或方式对型芯进行周向或轴向定位。为了方便加工，形状复杂的型芯大多采用镶拼式组合结构。本设计采用组合式型芯。图4.2 型芯4.2 成型零件的工作尺寸计算成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接用来构成塑件的尺寸，主要有凹模、型芯的径向尺寸（包括矩形和异形零件的长和宽）、型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸、型芯和型芯之间的中心距尺寸等12。影响塑件工作尺寸精度的主要因素有如下几个方面。（1） 塑件收缩率所引起的尺寸误差，材料采用最大收缩率0.8%，最小收缩率0.3%，平均收缩率0.55%的ABS。（2） 模具成型零件的制造误差。（3） 模具成型零件的磨损。（4） 模具安装配合的误差。4.2.1 型芯的尺寸计算设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算，已给出这ABS的成型收缩率为0.005，模具的制造公差取z=/3，型腔型芯工作尺寸的计算如表4.1所示。表4.1型腔型芯工作尺寸的计算类别塑件尺寸计算公式模具尺寸型腔计算型腔板58.250-1.0Hm=(Hs+Hs.Scp%-2/3)0+z58.2400.3326.250.6426.2600.2130.660.44Lm=(Ls+Ls.Scp%-3/4)0+z30.6000.15推 杆3.50.09Lm=(Ls+Ls.Scp%-3/4)0+z3.4900.06型芯计算主型芯31.2500.96Lm=(Ls+Ls.Scp%+3/4)0-z31.260-0.3281.260.2481.250-0.16310.48Hm=(Hs+Hs.Scp%+2/3)0-z310-0.32分型芯20.660.07Lm=(Ls+Ls.Scp%+3/4)0-z20.650-0.05160.32Hm=(Hs+Hs.Scp%+2/3)0-z160-0.114.2.2 型腔侧壁厚度和底板厚度的计算1）型腔侧壁厚度的计算根据圆形整体式型腔的侧壁厚度计算公式： (4.1) 式中：S侧壁厚度(mm)P型腔压力(Mpa) 90l侧壁某边的长度(mm) 42E模具材料的弹性模量(公斤/厘米) 2.1106 A侧壁的全高（mm） a承受塑料压力部分的侧壁高度（mm）刚度条件，即允许变形量(mm) 0.012）底板厚度的计算hs0.56(Ph4/E)1/3 =20mm (4.2)型腔的厚度h腔=hc+h=20+22=42mm (4.3)S可取58mm , h腔取42mm根据计算，型腔侧壁厚度应大于55mm，而型腔的直径为3525mm。根据浇注系统的条件及制件的大小，初选标准模架，依据塑料注射模中小型模架及技术条件(GB/T12556-90)，根据模板的参数确定导柱、导套、垫块等的有关尺寸。4.2.3 凹模型腔的强度效核本设计的模具模板的长度和宽度在500 mm以下，所以属于中小型模具。而对于中小型模具，当模板的有效使用面积不大于其长度和宽度的60%，深度不超过其长度的10%时，可以不必对其强度进行效核13。本设计的凹模的长度和高度的尺寸如下：长度：315mm宽度：250mm所以，本设计的凹模属于中小型模板而本设计的模板的有效使用面积不大于其长度和宽度的60%，深度不超过其长度的10%。4.3 塑料模具钢的选用各种模具用钢并不可能具备所有应具备的条件,依模具的使用情况不同而合理地选择钢材,这是首要的条件.剃须刀底座的塑料模具钢的选择及参数14见表4.2。表4.2 模具钢的选择及其热处理序号零件名称选用材料热处理1动模座板45调质230270HB2定模座板45调质230270HB3动模板P204定模板P205支承板45调质230270HB6垫块457斜滑块T8A淬火5458HRC8斜导柱T8A淬火5458HRC9推杆固定板4510导柱T8A淬火5055HRC11导套T8A淬火5055HRC12主流道衬套T8A淬火5055HRC13推杆T8A淬火5458HRC14复位杆T10A淬火4348HRC15型芯40Cr淬火4045HRC5 模架的确定5.1 标准模架的选用以上的设计内容确定之后，模具的基本结构形式已经确定，根据所定内容确定选用标准模架A4。这种形式的模架适用于薄壁壳体类塑件的成型以及脱模力大，塑件表面不允许留有推出痕迹的注射成型模15。5.2 模架的尺寸确定本设计根据塑件在分型面上投影面积或周边尺寸（型腔不带嵌件），以塑件布置在推杆推出范围之内及复位杆与型腔保持一定距离为原则来确定模架大小。塑件投影宽度 (5.1)塑件投影长度 (5.2)式中常数10为推杆与垫块之间的双边距离； 20为复位杆与型腔之间的双边距离。本设计中，得，所以B250，d16；得，所以L315。故所选模架为BL250315，A4型模架。且经查实用模具设计与制造手册得模架部分参数：定模底板的厚度：25mm推料板：27mm定模的厚度：64mm动模的厚度：32mm支撑板的高度：40mm垫块的高度：63mm动模底板的厚度：25mm图5.1模架结构模架结构如图5.1所示，其中H为276mm，A为27mm B为32mm C为63mm。5.3 模板尺寸A板尺寸A板为推料板，塑件高度为27mm，上面有斜滑块和斜导柱。图5.2 推料板B板尺寸B板为动模板，凸模的成型部分直径为mm，因此B板厚度取32mm。图5.3 动模板C板尺寸C板为垫块，垫块=推出行程+推板厚度+推件固定板厚度+（510）=25+20+13+（510）=6368，根据计算，垫块厚度C取63mm。图5.4 垫块6 抽芯机构及其设计要点6.1 抽芯机构由于本设计的制件有一定的抽拔距,所以在设想时,我选择液压抽芯机构和斜导柱滑块机构的其中一种。但考虑到本设计的制件尺寸要求并不是很高,抽拔距较小。而液压抽芯机构的成本比较高,所以液压抽芯机构不太适合本设计的制件要求。因此,本设计采用斜导柱滑块机构作为抽芯机构。6.1.1 抽拔距S本制件的侧孔深度为21mm。而设计时,不可能把抽拔距设计得与侧孔相同,通常会在侧孔深度的基础上加大2mm3 mm,所以抽拔距S为: S= H+L=21+5=26mm (6.1)式中 S抽拔距 H侧孔的深度 L预加的长度本设计L取5mm,6.1.2 抽拔力塑件在冷却时包紧型芯，产生包紧力。因此型芯抽拔力必须克服包紧力。在开始抽拔的瞬间抽拔力很大。影响抽拔力的因素很多，它与塑件包容的断面形状和大小、塑件壁厚、塑料收缩率、刚性、对型芯的摩擦系数、成型工艺上的注射压力、开模时间以及型芯的脱模斜度、型芯的加工纹向等有关16。由于考虑导一切的因素较为困难，在实用上只考虑主要因素按以下公式计算： (6.2) 式中 Q抽拔力（N）A型芯被塑件包紧的断面形状周长（cm）型芯成型深度（cm）由于塑料收缩形成的单位正压力，一般取812MPa摩擦系数，取0.10.2脱模斜度（）6.1.3 有效开模行程由公式S/L=tg (6.3)可得：H=S/tg (6.4)由于抽拔距S可确定S=26mm为安装角度,由6.2中也可确定=23,则H=26/tg2360mm.6.2 斜导柱的设计6.2.1 斜导柱的组合形式本设计所设计得是斜导柱在定模，滑块在动模。斜导柱与动模板的配合为过盈配合,它们属于固定部分,其配合为H7/k6, 斜销与滑块孔之间保持0.51 mm间隙.本设计选定其间隙为0.5 mm.6.2.2 斜导柱的材料及配合斜导柱与导柱相似，材料采用T8A，热处理要求硬度5055HRC，表面粗糙度Ra小于0.631.25um。斜导柱与其固定板采用间隙配合H7/k6，由于斜导柱在其工作过程中主要用来驱动侧滑块往复运动，故侧向型芯的压紧以及导滑等问题均与斜导柱的安装配合关系不大，所以斜导柱与滑块斜孔之间可以采用较松的间隙配合（如F8/h7）。6.2.3 斜导柱的安装角度斜导柱的安装角度与开模所需的力斜销所受弯力实际所能得到的抽拔力和开模行程有关, 大则抽拔力大, 但斜销所受弯力越小.当抽芯距一定时, 小则使斜销工件长度和开模行程增大,降低斜销刚性.因此, 的确定应兼顾抽芯距与斜销刚性, 一般取1520,不大于25.锁紧锲的斜度应该比斜销安装的角度大23,以保证开模时斜销的抽芯滞后与锁紧模与滑块的距离.由本设计采用的抽芯方式是抽芯方向与模具安装平面平行,由于设计的抽拔距比较长,而抽拔力并不怎幺大,则本设计的安装角度取得角大一点, 取定=23,则锁紧锲的斜度为25.6.2.4 斜导柱直径计算查塑料模设计手册中表5.15可得则 (6.5)式中 最大弯曲应力，对于碳钢可取319MPa安装角度；d斜导柱直径。 (6.6)而 (6.7) (6.8)所以，式（6.5）中6.2.5 斜导柱的长度斜导柱的长度按下列公式计算： (6.9)7 温度调节系统（冷却系统）为了获得良好的塑件质量，应该使模具在工作中维持适当而且均一的温度。然而由于种种客观条件所限制，如型腔的几何形状，模具的总体积，以及注射机周围环境温度的变化，要使模具能真正稳定在一温度上，并非易事。主要依靠模具测温计的反馈和随机的调节，但设计者主要的任务是使冷却系统有足够的调节余地19。塑料传给模具的热量根据公式：Q=nmh (8.1)式中 Q单位时间内塑料传给模具的热量（kJ/h）； n每小时的注射次数；按每分钟注射两次，n120 m每次注射的塑料量，包括浇注系统（kg）； h单位质量塑料早模腔内的总热容即比焓（kJ/kg），h值查塑料成型工艺即模具简明手册表3-78得h 356 kJ/kg则式8.1中 Q=1200.128356 =5468.16（kJ/h）由冷却水带走的热量根据公式：Qw=95%Q (8.2)式中： Qw单位时间内模具由冷却水带走的热量（kJ/h）；Q单位时间塑料传给模具的热量（kJ/h）。则式8.2中 Qw =0.955468.16 =5194.752（kJ/h）热传导面积（冷却水道表壁的面积）根据公式: Aw = Qw/（3.6hw） (8.3)式中： Aw热传导面积（冷却水道表壁的面积）（m2）；hw冷却水对其管壁的传热系数；模具型腔表面的平均温度与冷却水的平均温度的差值（C），其中冷却水的平均温度是指冷却水进口与出口的温度平均值。hw=2435.04（1+0.015 Qw-）V0.87/dw0.13 (8.4)式中：dw冷却水道直径（mm）；V冷却水的流速（m/s）；Qw-冷却水的平均温度（C）。其中Qw =439.9（kJ/h）hw =2041（1+0.01540）1.660.87/80.13 =20411.61.5