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蒸汽熨刷按钮注塑模具设计摘 要本文介绍了模具行业在国民经济中的地位，以及我国模具设计的行业背景，还有中国模具产业的特点和方向。本课题根据工程实际的需要完成蒸汽熨刷按钮的注射模具设计。在设计中采用PP塑料注射而成型，成型方式为一模两腔，该论文具体分析了产品的工艺性，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。该论文还对分型面、浇注系统和导向脱模机构进行了分析设计，完成了模具工程图设计，最后进行了主要零件加工工艺设计，圆满完成了模具设计所要求的各项工作。通过设计，综合应用了大学期间的多数基础和专业知识，加深所学知识体系，熟悉了工程应用设计。关键词: 蒸汽熨刷按钮;注射模具;一模两腔;分型面;浇注系统;脱模机构IAbstractThis paper introduces the position of die industry in national economy, the background of die design industry in China, and the characteristics and direction of die industry in China. According to the actual needs of the project, we completed the design of the injection mould for the steam ironing button. In the design, PP plastic injection is used to form the two cavity. The paper analyzes the manufacturability of the product, determines the technological parameters of the plastic and the molding equipment used, determines the overall scheme of the mold making, and analyzes and solves the overall structure of the mould and the specific structure of each working part. And carried out some necessary dimensional calculation and strength checking. The paper also analyzes and designs the parting surface, the pouring system and the guiding demoulding mechanism, completes the design of the mould engineering drawing, and finally carries out the processing technology design of the main parts, and successfully completes the various tasks required by the mould design.Through the design, most of the basic and professional knowledge during the university period is applied comprehensively, the knowledge system is deepened and the engineering application design is familiar.Key words: steam ironing button; injection mold; one mold two chamber; parting surface; gating system; ejection mechanism目录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1 传统的注射塑模具设计与加工方法11.2 注射模具的现代发展状况21.3选题背景和意义3第二章 塑件工艺分析52.1成型工艺性能分析52.2塑件材料特性52.3塑件材料成型性能分析62.3.2 PP的注射工艺参数62.4塑件的成型工艺的确定72.5关于注射机82.6 本章小结9第三章 分型面和推出机构的确定103.1分型面位置的确定103.2推出机构的确定103.3 本章小结11第四章 浇注系统及冷却系统的设计计算124.1浇注系统的设计124.1.1主流道的设计134.1.2分流道的设计134.1.3浇口的设计134.2冷却系统的设计134.3本章小结14第五章 模具的结构设计与计算165.1 型腔型芯的设计计算165.1.1型腔尺寸的计算175.1.2型芯径向尺寸的计算175.2 导向及复位机构的设计185.2.1导柱185.2.2导套195.2.3 复位机构的确定195.3 模具的排气205.4 模架的选择215.5本章小结22第六章 注射机的校核236.1注射量校核236.2锁模力校核236.3最大注射压力校核236.4最大与最小模具厚度的校核246.5开模行程的校核246.6模架尺寸与注射机拉杆内间距的校核246.7 本章小结24结 论25参考文献27致 谢28III第一章 绪论1.1 传统的注射塑模具设计与加工方法工程塑料以其质量轻、制造成本低、性能优异、功能广泛，从而成为了21世纪很多的领域中所青睐的一种材料1。不论是我们的日常生活中，还是在工业的领域，塑料已经体现出了他的种种优势，使我们对其十分青睐。但如何去成型塑料制品确是我们工程技术人员所关心的。因而塑料的加工成型无疑成为了我们在工业飞速发展过程中所关心的问题。怎样才能使塑料加工有更高的生产效率，更加节约能源和原材料，更加节省劳动力，以及如何获得高质量的塑料用品的问题就摆在了我们的面前2。对于塑料制品的成型，现在我们更多的使用模具进行加工。塑料成型的模具的主要是：压塑成型模具，注射成型模具，传递成型模具，中空制品吹塑成型模具，和热成型模具六种。在塑料制品的成型模具中，注射成型模具是使用最广泛的。在我国2004年注射模具的比例就已经占整个模具行业的30%左右，而且在这三年中也保持着很好的发展势头，在未来也将保持这种趋势3。我们国内的模具市场则以注射模具需求量最大，其中发展的重点是工程塑料模具。因此注射模具也就成为了工程上我们所重点研究的一种模具。随着科学技术的快速发展，全球一体化的进程不断加快，人们对生活的质量也提出了更新、更高的要求。汽车、家电、办公用品、工业电器、建筑材料、电子通信等行业的塑料制品需求量正在逐年增大，其内容也在不停的变化中，从而促使模具制造业快速地发展，而模具工业是制造业中的一项基础产业，也是将技术成果转化基础之所在，同时模具工业又是高新技术产业的重要领域4。注射模具已经形成了一套完整的设计制造方法，能够很好的完成各种注射制品的基本加工。塑料制品加工行业的显著特点之一是高效率、大批量的生产、这种生产方式要求尽量缩短模具的生产周期，提高模具的制造质量。注射模具的设计要考虑到塑料熔体流体行为、冷却行为等加工方面的问题，又要考虑模具制造装配等结构方面的问题5。随着计算机技术的快速发展，计算机CAD技术能够更好的协助我们对模具设计的工作，更简单，并且效率更高，也能够大大的缩短设计周期，降低成本。塑料注射成型所用的模具称为注射成型模具，简称注射模。注射模具区别于其他模具的特点是，模具先由注射机合模机构闭合紧密，然后由注射机注射装置将高温高压的塑料熔体注入模腔内，经冷却或固化定型后，开模取出塑件。因此注射模能一次成型出外形复杂、尺寸精确、或带有嵌件的塑料制品6。一幅注射模可以分为：成型零部件、浇注系统、导向部件、脱模机构、分型抽芯机构、调温系统、排气系统、其他零部件等部分。但由于具体零件的功能和作用不同，则结构也会有各自的特点。在模具的设计过程中，要根据模具的自身特点对以上部分进行选择使用7。在注射模的设计过程中，要从以下几个问题着手：（1） 分析塑件结构及其技术要求（2） 了解注射机的技术规格（3） 了解塑料的加工性能和工艺性能（4） 考虑模具的结构与制造在传统的工艺设计过程中，我们主要依照注射模具的基础设计方法，在综合了塑件的技术要求和结构、以及生产厂家的注射机技术规格和生产条件、塑件的材料的加工性能和工艺性能后，进行模具整体结构的设计。然后进行各个零部件的设计计算，计算出每个零部件的具体结构尺寸2。每个零件设计好后，进行零件工程图和装配图绘制，在其中，要对每个零件进行不断的修正。同时还要对零件进行每个零件的制造工艺的编制，最后得到我们所要得注射模具的设计图纸，完成整个设计。1.2 注射模具的现代发展状况随着科技的发展，注射模具的设计和制造方法中也有了很多好的方法加入。随着计算机技术的快速发展，计算机在工程中有了很多的功能得到了应用。它主要是计算机辅助设计（CAD），计算机辅助工程(CAE)，计算机辅助制造(CAM) 等技术的有机结合，具有高智力，知识密集，综合型强，效益高等优点。在市场竞争日益激烈的今天，企业要想在市场竞争中占有一席之地，就必须在各方面提高自己。比如，提高生产率，降低产品的生产周期，降低产品在开发中的成本等，而这些都可以通过采用计算机辅助技术达到。利用现代的CAD、CAE、CAM、CAABS、CAGP等技术可以使产品的设计水平和制造水平大大的提高。将计算机技术与工程中领域中的专业技术结合起来，实现产品的创新设计、制造，已成为新一代发展技术的核心5。而且，现在，计算机工程上使用的软件在飞速的发展。对一般的产品而言，生产过程可以分为初步设计，详细设计，生产准备和生产制造四个阶段。在初步设计阶段，可以用计算机进行文献的检索，以及使用相关的软件进行几何建模，性能预测，机构分析，强度分析，等数值模拟分析计算。在详细设计阶段，利用计算机进行详细的几何建模，性能预测，机构分析，强度分析，等数值模拟分析计算，然后通过对存储在数据库中的设计标准，规范等数据进行检索，然后进行细致的几何形状和结构修改，建立几何模型8。在模具的制造方面，随着现代制造技术的飞速发展，在模具的制造方面也有了很多的方法得到了应用。线切割、电腐蚀技术的普及已经对模具制造，尤其是成型零件的制造，提供了更多的方法，可以使以前很多需要瓣合模的模具的结构简化。尤其是复杂的型芯等的加工提供了更多的可能和方法。高速机床的不断发展也为模具的制造提供了更好的方法。使型腔的制造精度的到了很大的提高，能够生产加工出更好的塑件10。电弧喷涂制模技术是一种快速、经济的模具制造技术，受到了国内外模具制造业的重视。模具的型腔部分由电弧喷涂制成，不需要设计，但需要设计浇注系统以及其他辅助系统。1.3选题背景和意义模具是用来成型物品的，是工业生产用的重要装备，为制造业给予有力支撑。模具技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造水平的标志之一。现在70%-90%的工业产品需要依赖模具的生产，市场对模具的需求量特别大。因此，模具工业被称为不衰的工业并不是空穴来风的。我国也成为模具生产大国,据统计,模具年产总值已达到550亿元人民币。虽然生产总值很高，但是技术含量相对国外的精密模具还差上了不少，而且高端模具大部分需要进口，在模具这个行业，我们还任重而道远。用于塑料成型加工，并赋予塑料制品以完整构型和精确尺寸的工具被称为塑料模具。塑料加工的成功与否，很大程度上取决于模具设计和模具制造质量。模具用钢的选材也很重要，主要考虑：（1）足够的表面硬度和耐磨性（2）优良的切削加工性（3）良好的抛光性能（4）良好的热稳定性。因为塑料制品的多种多样需求，所以，塑料模具的种类和结构也是多种多样的，主要有注塑成型模具、吸塑成型模具、挤出成型模具、高发泡聚苯乙烯成型模具、热成型模具等6。塑料注塑成型技术是在金属压铸成型技术的基础上发展起来的，是塑料成型生产技术中使用最广泛的一种技术。该技术是批量生产形状复杂塑件时用到的一种加工方法。注塑成型的简单过程是将塑料加在注塑机的加热料筒内，受热融化后再注塑入模腔，经冷却固化，最后得到成形品。主要用于热塑性塑料的成型，热固性塑料的成型在不断的增大比例1。虽然由于塑料的性能、形状和结构以及注塑机的类型等因素的影响导致其模具的结构多种多样，但是基本结构是一致的，主要由浇注系统、顶出系统、调温系统、成型零件和结构零件组成。27第二章 塑件工艺分析2.1成型工艺性能分析 设计一套蒸汽熨刷按钮模具如图1-1所塑件： 图1-1 塑件材料：PP颜色：黑生产纲领：中批量成型工艺分析：该塑件作为壳体件，要求表面光泽，而且壁厚较薄，所以在模具设计和制造上要有较高的精度和良好的加工工艺，以保证塑件的精度和模具的充型能力。精度等级：采用一般精度5级。脱模斜度：该塑件厚约为2mm，其脱模斜度塑件内表面25-40，塑件外表面20-40。2.2塑件材料特性 PP是一种非晶体工程材料，具有特别好的抗冲击强度、热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染性。具有突出的冲击韧性和抗蠕变性能，有很高的耐热性，耐寒性也很好，脆化温度达-100度，抗弯强度与尼龙相当，并有较高的延伸率和弹性模量，但疲劳强度小于尼龙66。吸水性较低，收缩率小，尺寸稳定性好，成型的零件可达很精密的公差，并在很宽的变化范围内保持尺寸的稳定性。耐磨性与尼龙相当，并有一定的抗腐蚀能力。PP有很好的机械特性，但流动特性较差，因此这种材料的注塑过程较困难。如果塑件要求有较高的抗冲击性，那么就使用低流动率的PP材料；反之，可以使用高流动率的PP材料，这样可以优化注塑过程。 优点：1、具高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广；2、高度透明性及自由染色性；3、耐疲劳性佳；4、耐候性佳；5、电气特性优；6、无味无臭对人体无害符合卫生安全；7、成形收缩率低、尺寸安定性良好 缺点；成形品设计不良易产生内部应力问题 使用实例：遥控镜、1431面壳、CD片、开关、家电外壳、信号筒、电话机，汽车保险杆、分电盘、安全玻璃，照相机本体、机具外壳、安全帽、潜水镜、安全镜片。2.3塑件材料成型性能分析比重: 1.18-1.20克/立方厘米 成型收缩率：1.018 成型温度：230-320干燥条件：110-120 8小时2.3.1成型性能 （1）无定形料,热稳定性好，成型温度范围宽，流动性差。吸湿小，但对水敏感，须经干燥处理。成型收缩率小，易发生熔融开裂和应力集中，故应严格控制成型条件，塑件须经退火处理。（2）熔融温度高，粘度高，大于200g的塑件，宜用加热式的延伸喷嘴。（3）冷却速度快，模具浇注系统以粗、短为原则，宜设冷料井，浇口宜取大，模具宜加热。（4）料温过低会造成缺料，塑件无光泽，料温过高易溢边，塑件起泡。模温低时收缩率、伸长率、抗冲击强度高，抗弯、抗压、抗张强度低。模温超过120度时塑件冷却慢，易变形粘模。2.3.2 PP的注射工艺参数熔料温度：280-310 料筒恒温：220 模具温度：80-110 注射压力：因为材料流动性差，需要很高的注射压力：130-180MPa、保压压力：注射压力的40-60；保压越低，制品应力越低 背压压力：10-15MPa 注射速度：取决于流长和截面厚度：薄壁制品需要快速注射；需要好的表面质量，则用多级慢速注射 螺杆转速：最大线速度为0.6m/s；使塑化时间和冷却时间对应；螺杆需要大扭矩 计量行程：（0.5-3.5）D 残料量：2-6mm，取决于计量行程和螺杆直径 预烘干：在120温度下烘干3h；保持水份低于0.02，会使得力学性能更优 回收率：最多可加入20回料；较高的回料比例会保持抗热性，但力学性能会降低浇口系统：浇口直径应该至少等于制品最大壁厚的60-70，但是浇口直径至少为1.2mm（浇口斜度为3-5，或表面质量好的制品需要2）；对壁厚均匀的较小制品可采用点式浇口 机器停工时段：如生产中断，操作机器像挤出机那样直到没有塑料挤出并且温度降到200左右：清洗料筒，用高粘性PP，将螺杆从热料筒中抽出并用钢丝刷刷去残料 料筒设备：标准螺杆，止逆环，直通喷嘴2.4塑件的成型工艺的确定 （1）注射温度必须综合制品的形状、尺寸，模具结构。制品性能、要求等各方面的情况加以考虑后才能作出。一般在成型中选用温度在270-320之间，过高的料温如超过340时，PP将会出现分解，制品颜色变深，表面出现银丝、暗条、黑点、气泡等缺陷，同时物理机械性能也显著下降。 （2）注射压力。 对PP制品的物理机械性能，内应力、成型收缩率等有一定的影响对制品的外观及脱模性有较大的影响，过低或过高的注射压力都会使制品出现某些缺陷，一般注射压力控制在80-120MPa之间，对薄壁，长流程，形状复杂，浇口较小的制品，为克服熔体流动的阻力，以便及时充满模腔，才选用较高的注射压力（120-145MPa）。从而获得完整而表面光滑的制品。 （3）保压压力及保压时间。 保压压力的大小及保压时间的长短对PP制品的内应力有较大的影响，保压压力过小，补缩作用小易出现真空泡或表面出现缩凹，保压压力过大，浇口周围易产生较大的内应力，在实际加工中，常以高料温，低保压的办法来解决。保压时间的选择应视制品的厚薄，浇口大小，模温等情况而定，一般小而薄制品不需很长的保压时间，相反，大而厚的制品保压时间应较长。保压时间的长短可通过浇口封口时间的试验予以确定。 （4）注射速度。 对PP制品的性能无十分明显的影响，除了薄壁，小浇口，深孔，长流程制品外，一般采用中速或慢速加工，最好是多级注射，一般采用慢-快-慢的多级注射方式。 （5）模具温度。 一般控制在80-100就可以，对形状复杂，较薄，要求较高的制品，也可提高到100-120，但不能超过模具热变形温度。 （6）螺杆转速与背压。 由于PP熔体粘度较大，从有利塑化，有利排气，有利塑机的维护保养，防止螺杆负荷过大，对螺杆的转速要求不可太高，一般控制在30-60r/min为宜，而背压控制在注射压力的10-15%之间为宜。 （7）PP在注塑过程中要严格控制脱模剂的使用，同时再生料的使用不能超过三次，使用量应为20%左右。 对生产PP制品的塑机要求：要求制品的最大注射量（包括流道、浇口等）应不大于公称注射量的70-80%，螺杆选用单头螺纹等螺距，带有止回环的渐变压缩型螺杆，螺杆的长径比L/D为15-20，几何压缩比C/R为2-3。2.5关于注射机通过Proe三维软件可得到塑件的体积为V=2.33。该模具采用一模两腔的模具结构。总体积 V0=nV+Vi (2-1) 式中Vi 浇注系统凝量（cm3），Vi=2.37。通过公式(2-1)计算，V0=2x2.33+2.37=7.03cm3。 根据计算结果，初选用HTF80XB注塑机。 表2-1 HTF80XB注塑机有关参数 型号单位80A80B80C 参数螺杆直径mm343640理论注射容量cm3111124153注射重量PSg101113139注射压力Mpa206183149注射行程mm122螺杆转速r/min0220料筒加热功率KW5.7锁模力KN800拉杆内间距(水平垂直)mm365365允许最大模具厚度mm360允许最小模具厚度mm150移模行程mm310移模开距(最大)mm670液压顶出行程mm100液压顶出力KN33液压顶出杆数量PC5油泵电动机功率KW11油箱容积l200机器尺寸(长宽高)m机器重量t3.22最小模具尺寸(长宽)mm2402402.6 本章小结本章只要阐述了零件的工艺分析，在本设计中，所设计的零件壁厚均匀，塑件外形尺寸不大，塑件熔体流程不太长，适合于注射成型。该壳体零件用PP塑料注塑成型，PP是一种非晶体工程材料，具有特别好的抗冲击强度、热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染性。该塑件作为壳体件，要求表面光泽，而且壁厚较薄，所以在模具设计和制造上要有较高的精度和良好的加工工艺，以保证塑件的精度和模具的充型能力。根据一模两腔的设计和塑件的体积，初步对注射机进行了选择。第三章 分型面和推出机构的确定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，否则无法用模具成型。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的影响。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。（1）分型面的选择原理1）有利于保证塑件的外观质量和尺寸的精度；2）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；3）分型面的选择应有利于塑件顺利脱模；4）分型面的选择应有利于模具的加工；5）分型面的选择应有利于排气。（2）分型面选择方案如图所示，该塑件的截面形状比较简单和规范，选择水平分型面即可降低模具的复杂程度，减少模具的加工难度，也便于成型后的脱模，分型面设计合理。图3-1分型面3.2推出机构的确定根据塑件的形状特点，确定模具型腔在定模部分，模具型芯在动模部分，塑件成型开模后，塑件与型芯一起留在动模一侧，考虑脱模斜度。采用推杆并不会将塑件顶变形，且模具结构简单，制造方便。 图3-2 顶杆机构3.3 本章小结本章主要讲述了本毕业设计中的壳体零件的分型面的选择，分型面的选择都需要遵循选择在塑件外形的最大轮廓处，有利于塑料制件顺利脱模，应该保证塑件的表面质量和尺寸精度，有利于模具的排气，考虑到模具的实际加工等原则。根据塑件的形状特点，确定模具型腔在定模部分，模具型芯在动模部分，塑件成型开模后，塑件与型芯一起留在动模一侧，考虑脱模斜度。采用推杆并不会将塑件顶变形，且模具结构简单，制造方便。第四章 浇注系统及冷却系统的设计计算4.1浇注系统的设计图4-1浇注系统 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。其应遵循的基本原则为：（1）了解塑料熔体的流动特性、温度、剪切速率对粘度的影响等十分重要，设计的浇注系统一定要适应于塑料原材料的成型性能，保证成型塑件的质量。（2）在选择浇口位置时，应注意避免熔接痕的产生。熔体流动时应尽量减少分流的次数，因为分流熔体的汇合之处必然会产生熔接痕，尤其是在流程长、温度低时对塑件熔接强度的影响更大。（3）浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔的各个部分，使浇注系统及型腔中原有的气体能有序地排出，避免因气阻产生凹陷等缺陷。（4）浇注系统设计时应尽量避免塑料熔体直冲细小型芯和嵌件位移。（5）在选择浇口位置的时候，对于较大的模具型腔，要力求以较短的流程充满型腔，使塑料熔体的压力损失和热量损失减少到最低限，以保持较理想的流动状态和有效的传递最终压力，保证塑件良好的成型质量。（6）对于大型或薄壁塑料制件，塑料熔体有可能因其流动距离过长或流动阻力太大而无法充满整个型腔。为此，在模具设计过程中，除了考虑采用较短的流程外，还应对其注射成型时的流动距离比进行校核，这样可以避免型腔充填不足现象的发生。4.1.1主流道的设计锥角为1-6度，选用2度；小端的直径为4mm ，其深度为5mm；流道的表面粗糙度为Ra=0.8um ；浇口承套采用碳素工具钢45材料制造，浇口承套与模板见配合采用H7/h6的过度配合；浇口承套与定位圈采用H7/h6的配合；定位圈外径比注塑及定模板上的定位孔小0.2mm以下。4.1.2分流道的设计分流道是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道；分流道采用的是圆形结构；其截面的直径选用5mm；分流道的长度为27mm；分流道的布置采用的是平衡式；分流道的表面粗糙度Ra=1.6um。4.1.3浇口的设计此次设计采用的是侧浇口；与型腔接合处的形成长l=3mm,深t=1mm。4.2冷却系统的设计一般注射到模具内的塑料温度为200C左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时温度在60C以下。热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快地传给模具，以使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模。对于黏度低，流动性好的塑料，因为成型工艺要求模温都不太高，所以常用常温水对模具进行冷却。冷却介质有冷却水和压缩空气，但用冷却水较多，因为水的热容量大，传热系数大，成本底。用在模具型腔周围或内部开设冷却水道。所以该套模具利用常温水对模具进行冷却。图4.2 冷却系统设计 4.3本章小结 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，普通的浇注系统由四大部分组成：主流道，分流道，浇口以及冷料穴。在本设计中，主流道的衬套采用的是可拆卸更换的浇口套，为了和注塑机的定位圈相配合，模具采用外加定位环。该壳体零件采用的进胶方式为点进胶，点浇口残留痕迹小，浇口能自行拉断，便于实现自动化。为了方便流道的加工，采用截面形状为梯形截面的分流道。在本设计中，浇注系统的设计考虑了尽量确保所有型腔可以得到均一的填充成型。分流道到浇口的长度一致，各分流道的截面及尺寸等都相等，可以保证浇注系统的平衡。第五章 模具的结构设计与计算5.1 型腔型芯的设计计算 型腔的设计如图5-1,5-2所示 图5-1型腔图5-2型腔5.1.1型腔尺寸的计算平均收缩率 （5-1）由式（5-1）PP的平均收缩率为0.65% （5-2）式中 模具型腔径向基本尺寸； 塑件外表面的径向基本尺寸； 塑料平均收缩率； 塑件外表面径向基本尺寸的公差。模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差=/3；由式（5-2），得=51.97mm 经计算得：=mm;=18mm 经计算得：=mm;5.1.2型芯径向尺寸的计算 塑件孔的径向基本尺寸ls是最小尺寸，其公差为正偏差，型芯的基本尺寸lm 是最大尺寸，制造公差为负偏差，经过与上面型腔径向尺寸相似尺寸相类似的推导，可得： (5-3)式中 模具型芯径向基本尺寸； 塑件内表面的径向基本尺寸； 塑料平均收缩率； 塑件内表面径向基本尺寸的公差； 模具制造公差。模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差=/3；由式（5-3）,得=49.97mm 经计算得：=50.22mm；=16mm 经计算得：=16.08mm；5.1.3型腔腔深度和型芯高度尺寸的计算 计算型腔深度和型芯高度尺寸时，由于型腔的底面或型芯的端面磨损很小，所以不可以考虑磨损量，由此推导出型腔深度公式为 (5-4) 式中 模具型腔深度基本尺寸； 塑件凸起部分高度基本尺寸； 塑料平均收缩率； 塑件内表面径向基本尺寸的公差； 模具制造公差。 最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差=/3，由式（5-4）,得=6mm 经计算得：=6.03mm;型芯高度公式为 (5-5) 式中 模具型芯高度基本尺寸； 塑件孔或凹槽深度基本尺寸； 塑料平均收缩率； 塑件内表面径向基本尺寸的公差； 模具制造公差。 模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差=/3；由式（5-5）,得=14.44mm 经计算得： =14.51mm;5.2 导向及复位机构的设计5.2.1导柱 导柱端面制成锥形或半球形的先导部分，以使导柱能顺利地进入导向孔。导柱的长度必须比凸模端面高出6-8mm。以免导柱未导准方向而型芯先进入型腔与其可能相碰而损坏。导柱的表面应具有较好的耐磨性，而芯部坚韧，不易折断。因此，多采用低碳钢（20钢）经渗碳淬火处理，或碳素工具钢（T8、T10）经淬火处理（硬度为50-55HRC）。导柱固定部分表面粗糙度Ra一般为0.8um，导柱配合部分表面粗糙度一般为0.8-0.4um。导柱固定部分与模板之间一般采用H7/m6或H7/k6的过渡配合，本设计采用H7/k6，过渡配合。根据注射模具体结构形状和尺寸，导柱一般可设置4个。图5-1 导柱结构5.2.2导套 导套的结构结构形式采用B型直导套的形式（可参见GB4169.21984），其结构复杂，用于精度要求高的场合，到套的固定孔便于与导柱同时加工。为使导柱顺利进入导套，在导套的前端应倒圆角。导（套）向孔最好做成通孔，否则会由于孔中的气体无法逸出而产生反压，造成导入的困难，当结构需要必须做成盲孔时，可在盲孔的侧面增加通气孔。 导套一般可采用淬火钢或青铜等耐磨材料制造，其硬度应比导柱低，以改善摩擦，防止导柱或导套拉毛。导套固定部分表面粗糙度Ra一般为0.8um。导柱与导套的配合精度通常采用H7/f7或H8/f7，本设计采用H7/f7，间隙配合。5.2.3 复位机构的确定使推出机构复位最简单、最常用的方法是在推杆固定板上同时安装复位杆。复位杆为圆形截面，每副模具一般设置4根复位杆，其位置应对称设置在推杆固定板的四周，以便推出机构在合模时能平稳复位。复位杆在装配后其端面应与动模分型面齐平，推出机构推出后，复位杆便高出分型面一定距离（即推出行程）。图5-2 复位杆5.3 模具的排气为了使塑料熔体顺利充填模具型腔，必须将浇注系统和型腔内的空气以及成型过程中产生的低分子挥发气体顺利地排出模外。如果型腔内因各种原因所产生不能被排除干净，塑件上就会形成气泡、凹陷、熔接不牢、表面轮廓不清晰等缺陷，另外气体的存在还会产生反压力而降低充模速度，因此设计模具时必须考虑型腔的排气问题。在本设计中的注射模采用以下两种方式排气：（1）利用配合隙排气，可能利用推杆、活动型芯、活动镶件等与模板的配合间隙进行排气，其配合间隙不能超过0.04mm，一般为0.03-0.04mm，视成型塑料的流动性好差而定。 （2）在分型面上开设排气槽，分型面上开设排气槽的形式为离开型腔5-8mm后拐弯的形式，这样能降低熔料溢出的动能，同时在拐弯后再适当增加排气槽的深度。分型面上的排气槽的深度h为0.02mm。气体主要由定模座板和动模座板之间的间隙排出，本设计两板间隙为1mm。 5.4 模架的选择 标准模架是模具的骨架，用模架将模具的各个部分连接在一起。为了方便应用，模架一般都可以在市场上购买。 （1）决定定模座板尺寸的因素 根据型腔的大小和布置方案，画出型腔的视图，根据冷却系统的设计将冷却管道画在型腔的周围，根据两者的尺寸大概决定定模座板的尺寸 （2）定模座板的布置 定模座板的布置取决于型腔的位置，冷却管道的位置，支撑柱的位置，导柱导套的位置和推杆复位杆的位置。型腔的位置取中、对称、以免注射时发生受力不均。冷却管道一般与型腔的距离在12-15mm。支撑柱在大中型模具中是非常重要的，它是为了防止模具型腔压力过大而使模具产生翘曲变形。导柱导套和推杆复位杆尽量布置在塑件承受脱模力较大的位置。 （3）模具标准化概括下来有以下优点： 1）简单方便，买来即用，不必库存；2）能使模具价格降低；3)简化了模具的设计和制造；4)缩短了模具的加工周期促进了模具的更新换代；5)提高了模具中容易损坏的零件的互换性，便于模具的维修；6）模具标准化系列化是开发模具CAD/CAE的需要上模座 定模座板是模具与注射机连接固定的板，材料为45钢。通过4个M16的六角螺栓与定模固定板连接；定位圈通过六个M5的六角圆柱螺钉与其连接；定模座板与浇口套为H7/h6配合。定模座板用于固定型腔。固定板应有一定的厚度，并有足够的强度，一般用45钢或Q235A制成，最好调质28HRC-32HRC。 模脚的主要作用是在动模座板与动模板之间形成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。模脚材料为Q235也可用45号钢，球墨铸铁等。该模具垫块采用45号钢制造。推板的材料为45钢。其上的推板导套孔与推板导套采用H7/h6配合。用4个M12的六角圆柱与推杆固定板固定。5.5本章小结本章主要利用公式对型芯和型腔的重要尺寸进行了计算，并确定导柱和导套材料和配合的选择。复位杆为圆形截面，每副模具一般设置4根复位杆，其位置应对称设置在推杆固定板的四周，以便推出机构在合模时能平稳复位。本设计中的注射模主要采用配合隙间排气和分型面上开设排气槽排气。 第六章 注射机的校核注射模上安装在注射机上使用的工艺装备，因此设计注射模上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放方式，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、开模间距等进行计算。根据这些参数选择一台和模具匹配的注射机。6.1注射量校核注射量以容积表示，最大注射容积为 Vmax=V=0.85124=10.54 (6-1） 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124cm3 注射系数，取0.75-0.85，非结晶型塑料可取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到发挥，塑料在料筒中停留时间就会过长。所以最小注射量容积Vmin=0.25V=0.25124=31cm3。故每次注射的实际注射量容积V0应满足VminV0Vmax，而V0=7.03cm3，符合要求。6.2锁模力校核塑件和浇流凝料在分型面上的投影面积A=A1+A21812 A1塑件在分型面上的投影面积A2浇注系统在分型面上的投影面积，最大锁模力Fmax=AP型=1812x30x0.001=54.36kN最大锁模力Fmax注射机的锁模力800kN，符合要求。6.3最大注射压力校核注射机的额定注射压力即为该机器的最高压力Pmax =183MPa，应该大于注射成型时所需调用的注射压力P0，即PmaxkP0=1.25183=228.75 MPa (6-2)式中k安全系数，常取k=1.25-1.4，符合要求。6.4最大与最小模具厚度的校核模具厚度H应满足HminHHmax式中Hmin=150mm， Hmax=360mm。而该套模具厚度H=280mm，符合要求。6.5开模行程的校核HH1+H2+（5 -10）mm （6-3） 式中H注射机动模板的开模行程（mm），取310mm H1塑件推出行程（mm），取30mm H2包括流道凝料在内的塑件高度（mm），其值为H2=71.8mm H1+ H2+10=30+71.8+10=111.8mm，符合要求。6.6模架尺寸与注射机拉杆内间距的校核该套模具模架的外形尺寸为280mm300mm，而注射机拉杆内间距为360 360mm，符合要求。6.7 本章小结 本章主要对注射机工艺进行了校核，包括了注射量的校核，锁模力的校核，最大注射压力的校核，最大与最小模具厚度的校核，开模行程的校核，模架尺寸与注射机拉杆内间距的校核。结 论通过几个月的努力，综合自己在课堂上所学到的专业知识，自己独立完成一套模具的设计，感觉到了压力，也享受到了快乐。学校实验室里的模具在上课时间是可以随时参观的，为了加深对塑料模具的了解，我经常一个人或者和同学跑到实验室进行观察学习，并且在经得老师同意后，我对模具进行了拆装。在这个过程中，要特别注意分型面的选择，因为分型面是模具结构里面最重要的因素。分型面与模具的整体结构、浇注系统、塑件的脱模等有关，不仅影响到模具的复杂程度，也影响到塑件的成型质量。印象最深刻的是在实验室的日子。在里面，我仔细观察和拆装了模具几天，虽然时间不长，但我对塑料模具的结构和各零件的作用以及装配特点有了长足的了解。还记得在实验室里，我第一个拆装的就是注塑模系斜顶模。该模具没有抽芯机构，结构比较简单，所以拆装时速度比较快。拆装的时候，我发现该模具采