关 键 词：

机械毕业设计全套

资源描述：

MJZ01-024@光盘托架塑料模设计及其型腔仿真加工,机械毕业设计全套

内容简介：

毕业设计（论文） 中期检 查表 学生姓名 游 泳 分院 机电分院 专业班级 06材料 1班 指导教师 陈 军 题目 光盘托架塑料模设计 及其型腔仿真加工 工作进度情况（对照任务书和计划进程表）： 该同学通过阅读大量的文献资料，撰写了开题报告；对 光盘托架塑料 零件 进行了工艺分析，确定了工艺方案并进行了相关工艺的计算（包括计算塑件的体积和重量、塑件注射工艺参数的确定、选择分型面、确定型腔数量和排列方式、浇注系统设计、成型零件结构设计等）。完成了装配草图和装配图的绘制。 工作态度情况（学生完成毕业设计（论文）的学习态度、 纪律及出勤情况）： 该生在做毕业设计时比较仔细认真，由于该生在外实习，但也能保证与我按时在网上交流毕业设计方面的问题，每周至少两次。 质量评价（包括：文献资料综述、开题报告、论文结构、语言文字、论文写作格式、是否抄袭等）： 该生所查阅的文献资料比较详细，对国内外塑料模具的研究现状及趋势有所认识，能较好的完成开题报告；论文的结够严谨，语言文字 较 准确，写作格式比较规范。 存在的问题与建议： 设计说明书 写作格式需要按照要求进行规范写作；望尽快返校完成毕业设计及答辩 指导教师具体指导情况： 每周五下午进行集中辅导；其他时间有问题的学生单独辅导。 指导教师签名： 陈 军 填表时间： 2010/4/22 注：本表由指导教师填写，一名学生一张表。 nts 1 绪 论 1.1概述 模具是汽车、电子、电器、航空、仪表、轻工、塑料、日用品等工业生产的重要工艺装备，模具工业是国民经济的基础工业。没有模具，就没有高质量的产品。用模具加工的零件，具有生产率高、质量好、节约材料、成本低等一系列优点 ， 已成为现代工业生产的重要手段和工艺发展方向。模具技术，特别是制造精密、复杂、大型模具的技术，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。 根据国际生产协会报告，工业品零件粗加工的 75、精加工的 50都是由模具成型完成的。目前，美国、日本、德国等工业发达国 家模具工业的产值均已超过机床总产值；我国台湾地区模具工业也以每年 35以上的年增长率迅速发展；我国大陆地区模具工业近几年更是获得了飞速的发展，尤其是塑料模具，在模具设计和制造水平上都有了长足的进步 。 产品质量的好坏很大程度上取决于模具的制作工艺的好坏。一副没有缺陷的模具对提高产品的质量有很大的帮助，用模具加工出来的产品的表面质量及内部结构比一般加工手段加工出来的产品都要优越，而且外观也有很大的提高。也是基于 Pro/E 软件的模具的设计 ,对熟练地掌握及应用该软件有很大的帮助 ,把该软件应用于模具设计让这个 行业有了更大的发展空间 1.2 模具发展现状及发展方向 我国现有模具企业超过 2万家，从业人数约 50万人。中国模具市场目前主要集中在 华南和华东，大约占了全国模具制造业产值和销售额的三分之二，每年平均增长在 20 。 由于市场需求的强劲拉动，中国模具工业高速度发展，市场广阔，产销两旺。 1996年至 2002年间，中国模具制造业的产值年平均增长 14左右， 2003年、 2004年增长 15以上，广东、上海、浙江、山东等模具发达地区的增长在 20左右。我国 2004年模具产值为 450亿元人民币左右，约 折合 50多亿美元，按模具总量排名，中国紧随日本、美国其后，位居世界第三。近两年，我国的模具技术有了很大的提高，生产的模具有些已接近或达到国际水平， 2004 年模具出口 3.4亿美元，比上年增长 33.5，形势喜人。 由于模具工业的特点和重要性，国家对模具产业的发展极为重视，并采取了多种措施给予大力扶持。如自 1997 年以来，相继把模具及其加工技术和设备列入了当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录和鼓励外商投资产业目录；从 1997年到 2005年，对全国部分重点专业模具厂实行增值税返还 70的优惠政策； 1997 年又把有关模具技术和产品列入国家计委和科学技术部发布的当前国家优先发展的高新技术产业化重点领域指南目录等等。这些都充分体现了国务院和国家有关部门对发展模具工业的重视和支持。 我国模具工业经过二十多年，特别是最近十几年的高速发展，无论在规模还是在技术水平上都取得了巨大进步，但总的来看，我国技术含量低的模具已供过于求，市场利润空间狭小，而技术含量较高的中高档模具还远不能适应国民经济发展的需要，精密、复杂的冲压模具和塑料模具、轿车覆盖件模具、电子接插件及电子产品模具等高档模具仍有很大一部分依靠进口。近五 年来，我国平均每年进口模具约 11.2亿美元， 2004 年进口模具近 13.7亿美元，这还未包括随设备和生产线作为附件带来的模具。 近年来，我国模具行业为了适应市场需求和竞争的需要，出现了良好的发展趋势：模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现在：大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；塑料模具和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其能力增加较快； “ 三资 ” 及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等等。 nts 光盘 托架塑料模具设计 及其型腔仿真加工 2 国际模具行业以美国和日本为代表。美国既是世界超级经济大国，也是世界模具工业的领先 国家。早在 20世纪 80年代末，美国模具行业就有一万二千多个企业，从业人员有十七万多人，模具总产值达 64.47亿美元。日本模具工业是从 1957年开始发展起来的，当年模具总产值仅有 106亿日元，到 1998年总产值已超过 4.88万亿日元，在短短的四十余年内增加了 460多倍，这也是日本经济能飞速发展并在国际市场占有一定优势的重要原因之一。 纵观世界经济的发展，模具工业在经济繁荣和经济萧条时代都不可或缺。经济发展较快时，产品畅销，模具需求量自然大；而经济发展滞缓时期，产品不畅销，企业必然想方设法开发新产品，这同样会给 模具带来强劲需求。因此，现代模具工业被称为是不衰的工业，世界制造业对模具的需求趋势总是平稳向上发展。 在科学技术快速发展的今天，世界上制造业发达的国家对模具工业的发展都作出了较大的努力，它表现在模具的设计和制造技术上已出现下列发展趋势： (1)理论研究向纵深方向发展。如聚合物多相态、多介质、多物理场、多尺寸耦合分析已成为模具 CAE技术的研究热点、难点。 (2)模具软件向集成化与网络化发展。由于模具 CAD/CAE/CAM技术对生产的巨大作用，许多国家的政府部门和研究机构投入大量人力、物力进行研究，将已有的通用 机械 CAD/CAM系统改造为适用于模具制造的 CAD/CAE/CAM集成系统。为适应电子商务的发展要求，模具软件技术将立足于全社会的公开网络环境，实现异地的 “ 协同设计 ” 及 “ 虚拟制造 ” ，建立专业化的虚拟网络服务系统，并开发相关产品实施网上经销，培训与服务。 1.3 本课题的研究内容和研究方案 1.3.1 本课题的研究内容 光盘托架塑料模具设计方案、编制工艺文件设计说明书、图纸。根据给定零件图的技术要求，阅读查找相关国内外模具设计文献和资料，应完成毕业设计如下内容：编写摘要及本专业英语翻译，设计并绘制一套注塑模 具装配图、零件图并根据设计要求确定备料清单，设计并填写零件工艺卡片；对设计过程中有必要的零部件进行刚度、强度校核；对该套设计模具装配的要点进行说明；完成规定的实做任务，保证注塑工件满足零件图所规定的精度要求。 1.3.2 本课题的研究方案 接受任务书及收集资料，阅读相关文献，撰写开题报告；塑件工艺设计分析；注塑机的选择；模具的基本结构设计；模具设计的有关计算；注塑机参数校核；模具结构尺寸的设计计算；塑料注射模具技术要求及总装技术要求；总体结构设计及总装图绘制；重要零部件图纸设计；编写毕业设计说 明书。 nts 3 2 拟定模具的结构形式 2 1 塑件成型工艺性分析 图 2-1分别为光盘托架二维工程图和三维立体图 ,该产品用于光驱，托起光盘作旋转运动。 该产品 精度及表面粗糙度要求不高 , 且塑件壁厚属薄壁塑件， 但在嵌件联结，有一定的配合精度要求。 该产品材料为 ABS, ABS 材料的加工操作条件范围宽广和具有良好的剪切稀化流动特性。 查有关资料书得知其密度为 1.02 1.16,收缩率为 0.4% 0.7%，计算出其平均密度为 1.06,平均收缩率为 0.55%。 图 2-1 光盘托架 2 2 分型 面位置的确定 根据塑件结构形式，分型面选择在塑件截面最大处，尽量取在料流末端，利于排气 .保证塑件表面质量，该零件的分型面如图 2-2 所示，取塑件的底下端面。 nts 光盘 托架塑料模具设计 及其型腔仿真加工 4 图 2-2 分型面及型腔排列 2.3 确定型腔数量和排列方式 2.3.1 型腔数量的确定 该塑件精度要求不高，又是大批量生产， 故设计的模具要有较高的注塑效率，浇注系统要能自动脱模，可采用点浇口自动脱模结构。由于该塑件不大， 考虑到模具制造费用、设备运转费用低一些， 所以模具采用一模两腔结构，浇口形式采用点浇口，由于塑件为圆形件， 所以采用中心点进料，以利于充满型腔，如图 2-3所示。 2.3.2 型腔排列形式的确定 该塑件外形呈圆形状，考虑模具尺寸与设备配套的问题，降低模具结构的复杂性，使得模具结构比较的紧凑，塑料的流动性能较好，因此本设计采用一模两腔单列直排式布局。 nts 5 图 2-3 浇注系统凝料 2.4 模具结构形式的确定 从上面分析中可知，本模具拟采用一模两腔，单列直排，推杆推出，流道采用直线平衡式，浇口采用点浇口，一般采用三板模，浇注系统单独脱出。因此基本上可确定模具结构形式为 P4 型双分型面注射模。 2.5 注塑机的确定 2.5.1 计算制品的体积和重量 使用 Pro/E 软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形的体积 , 通过计算塑件的体积塑V=5.37( 3cm ) 塑件的重量塑M=塑V=1.065.37=5.69(g) 式中： 塑料密度。 流道凝料的质量 2M 可 按塑件质量的 0.6 倍来估算。从上述分析中确定为一模两腔，所以注射量为 塑 69.526.16.1 nMM18.208(g) 2.5.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需的锁模力的计算 nts 光盘 托架塑料模具设计 及其型腔仿真加工 6 流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积 2A ，根据多型腔模的统计分析， 2A 是每个塑件在分型面上的投影面积 1A 的 0.2倍 0.5倍，因此可用来进行估算，所以 11121 35.135.0 nAnAnAAnAA 8954.89 ( 2mm ) 式中 221 0 . 7 8 5 6 5 3 3 1 6 . 6 2 54Ad ( 2mm ) KNNAPFm 65.2687.2686463089.8954 型式中型腔压力型p取 30MPa（因是薄壁塑件，浇口是点浇口，压力损失大，取大一些）。 2 5 3 选择注射机 根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值，可选用 SZ-500/200 卧式注射机。 注射机主要技术参数如表 2-1. 表 2-1 注射机主要技术参数 理论注射容量 3/cm 500 锁模力 /KN 2000 螺杆直径 /mm 55 拉杆内间距 /mm 570 570 注射压力 /MPa 165 移模行程 /mm 500 注射速率 /(g/s) 120 最大模厚 /mm 500 塑化能力 /(kg/h) 110 最小模厚 /mm 280 螺杆转速 /(r/min) 0 180 定位孔直径 /mm 160 喷嘴球半径 /mm 3 喷嘴孔直径 /mm 20 锁模方 式 双曲轴 2.5.4 注射机有关参数的校核 1由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数 n。 268.12769.5 69.526.03 6 0 0/30101108.0 312 m mkMn t 型腔数校核合格。 式中 k-注射机最大注射量的利用系数，一般取 0.8； M-注射机的额定塑化量（ 110kg/h） T-成型周期，取 30s。 2.注射压力的校核。 0 1 . 2 5 1 3 0 1 6 2 . 5ep k p M P a ,而 165ep MPa， 注射机压力校核合格。 式中 k 注射压力安全系数，一般取 1.25-1.4； nts 7 0p 取 130Mpa（属难流动的薄壁窄浇口类）。 3.锁模力校核。 0 1 . 2 5 3 7 6 4 4 . 4F K A p K N 型，而 2000F KN ，锁模力校核合格。 式中 0k为锁模力安全系数，一般取 1.1-1.2。 p型为型腔的平均压力，取 30Mpa 其它安装尺寸的校核要待模架选定，结构尺寸确定以后才可进行。 nts 光盘 托架塑料模具设计 及其型腔仿真加工 8 3 浇注系统的设计 3.1 主流道设计 3.1.1 主流道尺寸 模具浇口套主流道球面半径 R 与注射机喷嘴球面半径0R的关系为 R=0R+(1-2) =10+2=12mm; 模具浇口套主流道小端直径 d 与喷嘴出口直径0d的关系为： d=0d+1=3+1=4mm. 3.1.2 主流道衬套形式 本设计是小型模具，为了便于加工和缩短主流道长度，衬套和定位圈可设计成三板模常用的二合一整体式。但是本设计中，由于浇口最长为 60，如果设计成整体式，会给加工各安装带来不便，所以用组合式，较为理想。主流道长度取胜 62mm,约等于定模板和刮料 板的厚度（见图 3-1）。衬套如图 3-1 所示，材料采用 45 钢，热处理淬火后表面硬度为 40HRC 以上。 图 3-1 主流道衬套模架的确定和装配图 3.1.3 主流道凝料体积 2 2 2 24 7 . 1( ) 6 2 1 4 9 9 . 1 6 1 54 4 2nq d L m m c m 主3.1.4 主流道剪切速率校核 由经验公式 1 3 1333 . 3 3 . 3 3 9 . 5 8 6 1 9 3 6 . 3 8 5 1 03 . 1 4 0 . 2 7 8nq ssR & 主式中 321 3.2837.5247 3.215 cmqqqqv 塑件分主 ( 4 7 . 1 ) / 22 . 7 7 5 0 . 2 7 82nR m m c m 主流道剪切速率偏小主要是注射量小，喷嘴尺寸偏大，使主流道尺寸偏大所致。 nts 9 3.2 分流道设计 3.2.1 分流道的要求 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，因此，采用平衡式分流道，如图 3-2 所示。 图 3-2 分流道布置 3.2.2 分流道长度 第一级分流道 mmL 5.521 第二级分流道 2 42.5L mm3.2.3 分流道的形状、截面尺寸以及凝料体积 1形状及截面尺寸。 分流道的形状及尺寸，应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率、分流道长度等因素来确定。本塑件的形状不算太复杂，熔料填充型腔比较容易。根据型腔的排列方式可知分流道的长度较短，为了便于机械加工及凝料的脱模，本设计的分流道设置在分型面上定模侧，截面形状采用加工工艺性比较好的梯形截面。梯形截面对塑料熔体及流动阻力均不大，一般采用下面经验公式来确定截面尺寸，即 )(70.15.5269.52654.02654.0 44 cmLmB 根据参考文献 部 分塑料常用分流道断面尺寸推荐范围 ABS 取 B=6mm 22 6433H B m m ，取 H=4mm 分流道的截面形状如图 3-3 所示。 nts 光盘 托架塑料模具设计 及其型腔仿真加工 10 图 3-3 分流道截面形状 2L分流道为圆形，现参照美的设计标准，如下图 3-4 设计。 图 3-4 二级分流道的设计 此为典型细水口入水。内模与模胚连接处的流道应做 0.3 mm 台阶，以免装模时发生偏差导致水口拔不出。浇口处胶位 应做凹位，以缓冲注塑压力，同时不在浇口处产生应力集中而影响成品品质。 2凝料体积。 分流道长度 L=52+42.5=95mm 分流道截面积 26 4 . 5 94 2 1 . 1 82A m m 凝料体积 )(01.2)(1.201218.2195 33 cmmmq 3分流道剪切速率校核 采用经验公式 1333 . 3 3 . 3 5 . 3 7 5 8 4 . 3 63 . 1 4 0 . 2 4 8nq sR & 分在 25 10 35 10 之间，剪切速率校核合格。 式中 35 . 3 7 5 . 3 7 /1vq c m st 22332 2 2 1 . 1 8 2 . 4 8 0 . 2 4 83 . 1 4 1 8 . 7 1n AR m m c mc 式中 t 注射时间，取 1s； A 梯形面积 ( 21.18 2mm ) c 梯形周长 6 4 . 5 9 4 . 0 6 2 1 8 . 7 1c m m 4分流道的表面粗糙度 分 流道的表面粗糙度 Ra 并不要求很低，一般取 0.8 m 1.6 m 即可，在此取 1.6 m ，如图 3-3 所示。 3.3 浇口设计 根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，塑件是圆盘形塑件，为了便于充形，浇口采用点浇口。从塑件的上端中心孔处进料，如图 3-4 所示。 对于薄壁塑件，由于在点浇口附近的剪切速率过高，会造成塑料分子的高度方向，增加局部应力，甚至发生开裂现象。这时在不影响塑件使用的条件下，可将浇口对面的塑件nts 11 壁厚增加并呈圆弧形过 渡，如图 3-5 所示，同时该圆弧槽还可起储存冷料的作用。 图 3-5 薄壁塑件用点浇口 3.3.1 点浇口尺寸的确定 由经验公式得 4 40 . 6 0 . 2 0 6 1 0 3 3 2 1 . 2 5 1 . 2d n k A m m m m 式中 210332A m m (塑件的表面积由 pro/E 算出 ) n 塑料材料系数取 0.6； k 塑件壁厚的函数值 0 . 2 0 6 0 . 2 0 6kt，壁厚 t=1mm 浇口截面形状如图 6-6 所示，浇口先取 1.2 ，在试模时根据填充情况再进行调整。 3.3.2 浇口剪切速率的校核 由点浇口的经验公式得 1 4 1334 4 5 . 3 7 1 6 2 1 5 . 1 4 5 1 . 6 1 03 . 1 4 0 . 0 7 5q ssR & & 为 4110s 5110s ，剪切速率校核合格。 3.4 冷料穴的设计 3.4.1 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 。 由于浇注系统从定模脱出，主流道不设拉料杆。 3.4.2 分流道冷料穴的设计 分流道比较长，可将分流道端部没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与流道的截面相同。在分流道端部加长 5mm(约 1.5d)作分 流道冷料穴。如图 3-6 所示，采用锥形头拉料杆，该拉料杆固定在定模座上，开模时，利 用凝料对球头的包紧力使浇注系统从流道衬套中脱出。 图 3-6 拉料杆 nts 光盘 托架塑料模具设计 及其型腔仿真加工 12 4 成型零件的设计 4.1 成型零件的结构设计 4.1.1 凸模 图 4-1 为整体式型芯，其中图 a)表示型芯与模板为一整体，其结构牢固，成型的塑件 质量较好，但消耗贵重模具钢多，不便加工。主要用于形状简单的型芯。图 b)、 c)、 d)表示为了节约贵重模具钢和便于加工而把模板和型芯采用不同材料制成，然后连接起来。其中图 b), c)用螺钉、销钉连接，结构较简单，图 c)采用局部嵌入固定，其牢固性比图 (b)的好，图 (d)采用台阶连接，连接牢固可靠，是一种常用的连接方法。对于型芯周围有推杆或冷却水孔时，采用图 (d)连接方法较适宜，但结构较复杂， 为防止固定部分为圆形而成型部分为非圆形的型芯在固定板内旋转，必须有销钉或键以防转。 4-1 型芯的结构形式 若凸模制成整体式，则凸模凸起部分用机械加工方法很困难（没有进刀位置），若制造一个电极来加工这个部分，成本比较高，整体模板都要用价格比较贵的重的模具钢，维修也不方便。因此，光盘托盘圆周部分若采用局部嵌入式凸模，上述存在的问题能够很方便地得到解决，嵌件外径尺寸按经验，取 87mm（壁厚 20mm） 4.1.2 凹模 凹模形状较复杂，可采用整体嵌入式凹模，如图 4-2 所示。 对于小型的塑件采用多型腔塑料模具成型时，各单个凹模通常采用冷挤压、电加工、电铸或超塑性成型等方法制成，然后整体嵌入模板中，这种凹模可称为整体嵌入式组合凹模，如图 4-2 所示。 这种结构的凹模形状、尺寸一致性好，更换方便。凹模的外形通常是采用带台阶的圆柱形，从模板的下部嵌入，如图 4-1a)、 b)所示。若塑件不是旋转体，而凹模外表面为旋转体时，则应考虑止转定位。，如图 4-1b)所示用销钉定位，销钉孔可钻在连接缝上 (骑缝销 )，也可钻在台肩上。当凹模的硬度与凹模固定板硬度不同时，以后者为宜。图 4-1c)、 d)所示为凹 模从上面嵌入固定板中，这种结构可省去垫板，但 c)的形式因其表面由间隙，不宜设分流道。 nts 13 4-2 整体嵌入式凹模及其固定 综上所述，在定模板上装固定板，本设计选用 b)图， 台阶固定。 4.2 成型零件钢材的选用 光盘托架是大批量生产，成型零件所选用钢材耐磨性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。因此构成型腔的嵌入式凹模钢材选用 Cr12MoV。 4.3 成型零件工作尺寸的计算 塑件尺寸公差按 SJ1372-78标准中的 5级精度选取。 4.3.1 型腔径向尺寸 0 . 9 4 0 . 3 130 0 03 ( 1 ) 6 5 ( 1 0 . 0 0 5 5 ) 0 . 7 5 0 . 9 4 6 3 . 9 4 7 54 zMD D S 4.3.2 塑件的尺寸精度分析 此塑件上有三个尺寸有精度要求，分别是 0.4065、 0.2408、 15.5均为 MT2级塑料件精度，属于中等偏高级的精度等级，在模具设计和制造过程中要严格保证这三个尺寸精度的要求。 其余尺寸均无特殊要求，为自由尺寸，可按 MT5 级塑料件精度查取公差值 将其中的尺寸分为两类 : 1 一类是标注有公差的尺寸，也就是塑件上精度相对比较高、有配合要求的尺寸 ，在进行这一类尺寸计算时，即要考虑它的收缩量，又要考虑到模具的磨损，按照平均值计算方法计算出这一类成型零件的工作尺寸，这样可以有效地保证在整个模具寿命周期内产品的尺寸精度。这一类尺寸的计算如表 4-1 所示 : nts 光盘 托架塑料模具设计 及其型腔仿真加工 14 表 4-1 塑件上有公差要求的成型零件工作尺寸计算 类型 塑件土的尺寸 计算公式 制造公差 z 收缩率 S% 计算结果 型腔径 向尺寸 65 00 . 4 0303 (1 ) 4 6 5 (1 0 . 0 0 5 5 ) 0 . 7 5 0 . 4 0 zMD D S z:IT7级精度S%=0.55% 0.13065.06 8 00 . 2 4303 (1 ) 4 8 (1 0 . 0 0 5 5 ) 0 . 7 5 0 . 2 4 zMD D S 0.0807.8615 5 00 . 1 8302 (1 ) 321 5 . 5 (1 0 . 0 0 5 5 ) 0 . 1 8 3zMH H S 0.06015.47型芯径 向尺寸 6 000 . 2 233 (1 ) 4 6 (1 0 . 0 0 5 5 ) 0 . 7 5 0 . 2 2 zMd d S z :IT6级精 度S%=0.55% 00.0735.87 注 : a 为塑件的公差，塑件上未变注公差可按 MT5 级精度取得。 b模具制造公差z一般取 (1/3 1/4) ,考虑到模具的经济加工精度，在此，z取 IT6 或 IT7级精度公差值 . c当z取经济加工精度、其公差值反而大于 (1/3 1/4) 时，z取 (1/3 1/4) 2另一类尺寸是没有标注公差的，它是塑件上次要的、要求比较低的尺寸，在实际生产过程中，为了简化计算，这一类尺寸在计算时往往只加上它的收缩量，公差则按模具的经济制造精度取得 .这一类尺寸的计算如表 4-2 所示 : nts 15 表 4-2 塑件上无公差要求的成塑零件工作尺寸计算 类型 塑件上的尺 寸 计算公式 制造公差 z 收缩率 S% 计算结果 型 芯 尺 寸 R2.5 (1 ) 2zMd d S z :IT7级精度S%=0.55% 2.51 0.10 型 腔 尺 寸 27 0 (1 ) zMD D S z :IT7级精度S%=0.55% 0.33027.15 10 0.19010.063 0.1303.025 0 (1 ) zMH H S z :IT7级精度S%=0.55% 0.1605.03 4 0.1604.024.4 成型零件强度及支承板进取度计算 4.4.1 上凹模型腔侧壁厚度计算 图 4-3 组合式圆形凹模和底板 1 图 4-3 为组合式圆形型腔的结构。当型腔受到熔体的高压作用时，其内径将增大，使侧壁与底板之间产生纵向间隙，间隙值超过塑料产生溢料的允许间隙时，就会产生溢料，形成飞边。 上凹模型腔为组合式圆形型腔，根据组合式圆形型腔侧壁厚计算公式 5511220 . 7 5 0 . 7 5 8 7 3 0 0 . 0 4 2 . 1 1 0 ( ) 1 8 7 ( ) 1 2 0 . 8 1 . 2 5 0 . 0 4 2 . 1 1 0 1 . 2 5 3 0r p Es r m mE r p 2 上凹模型腔底板壁厚度计算 51144333 0 8 70 . 9 0 ( ) 0 . 9 0 ( ) 3 5 0 . 0 4 2 . 1 1 0s prh m mE nts 光盘 托架塑料模具设计 及其型腔仿真加工 16 式中 p 型腔压力（取 30MPa） E 材料弹性模量（取 52.1 10 MPa） 根据表中所给数据 =0.04 0.05（取 =0.04） 型腔侧壁是采用嵌件，嵌件单边厚选取 18mm，两型腔之间受力是大小相等、方向相反的，在合 模状态下不会产生变形 ,因此满足结构设计的条件要求就可以。型腔与模板周边的距离由模板外形尺寸来确定，因模板平面尺寸比型腔布置的尺寸要大得多（ 400-170） /2=11520.8），所以完全满足强度和刚度的要求。 4.4.2 下凸模镶块型腔侧壁厚度计算及支承板厚度计算 1)下凸模镶块型腔侧壁厚度计算 由于型芯中的型腔高度 a 很小，因而所需的 h 值也较小，故在此不作计算，而是根据上凹模型腔的外形尺寸来确定。 小型芯侧壁是采用嵌件，若单边厚度较小，小型芯会互相干涉，所以嵌件单边厚选取 15mm，满足结 构设计的条件要求。 4.4.3 支承板厚度计算 支承板厚度和所选模架两垫块之间跨度有关，根据前面的型腔布置，模架应选在 315 400 这大类范围之内，垫块之间的跨度大约为 140mm，根据型腔布置及型芯对支承板的压力，就可计算得到支承板的厚度，即 111233 513 0 2 0 0 2 0 00 . 5 4 ( ) 0 . 5 4 6 3 ( ) 2 4 . 1 2 2 . 1 1 0 4 0 0 0 . 0 4p l lT L m mEL 式中 L 为两垫块之间的距离（约为 63） E 材料弹性模量（取 52.1 10 MPa） 根据表中所给数据 =0.04 0.05（取 =0.04） 1L为支承板的长度 ,取 400mm 12ll型投影到支承板上的面积。 此支承板厚度计算尺寸为 25.12，对于小型模具还可减小一点，可利用两根推板导柱来对支承板进行支撑，这样支撑板厚度 可近似为 443311( ) ( ) 2 4 . 1 2 9 . 5 71 1 1nT T m mn 因此支承板厚度可取得稍薄一点，取标准厚度 50mm nts 17 5 模具结构设计 模具结构采用一模 二 腔三板式结构，点浇口自动脱落浇注系统结构，顶出机构采用顶杆式。 根据书 上 附录 所提供的标准模架图例选 模架型号为： 400 L(1)p4 型模架 模架结构如图 5-1所示 图 5-1 P4 型模架 5.1 模架的确定 根据型腔布局可看出，型腔嵌件分布尺寸为 315 400，又根据型腔侧壁最小厚度为12，再考虑到导柱、导套及连接螺钉布置应占的位置和采用推件板推出等各方面问题，确定选用模架序号为 9 号（ 315 L=315 400），模架结构为 P4 的形式，如图 5-2 所示。 各模板尺寸的确定。 5.1.1 A板尺寸 A 板是定型腔板，塑件高度 15.5，在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 63mm； 5.1.2 B板尺寸 B 板是凸模（型芯）固定板，凸模的面型部分 21 5 . 5 5FFX F F 可得 F 为 10.3mm 取 B=30mm 5.1.3 C垫块尺寸 垫块 =推出行程 +推板厚度 +推杆固定板厚度 +（ 5 10） =15.5+25+20+（ 5 10） =65.570.5mm 根据计算，垫块高度 C 取 80mm。 上述尺寸确定后，就可以确定模架序号为 25 号，板面为 315 400，模架结构形式为 P4，的标准模架。 从选定模架可知，模架外形尺寸：宽长高 =400 400 305 模具的平面尺寸 400 400 570 570（拉杆间距），合格。 nts 光盘 托架塑料模具设计 及其型腔仿真加工 18 5.2 模具厚度与注射机模板闭合 厚度校核 各种规格的注射机，允许安装的模具厚度是不一样的，模具闭合厚度应在注射机的最大模具厚度值 (maxH)和最小模具厚度值 (minH)之间，如图 5-2 所示即应满足下列关系 : m in m a xH H Hm a x m inH H L因本设计 500305280 合格 式中 H 模具闭合厚度 (mm); maxH注射机最大模具厚度 (mm); minH注射机最小模具厚度 (mm); L 注射机在模厚方向长度的调节量 (mm). 图 5-2 模具闭合厚度与注射机允许模具厚度的关系 5.3 注射机最大开模行程的校核 其最大开模行程等于注射机的移动模板与固定模板之间的最大开距 S。减去模具闭合厚度 H 对于双分型面注射模，为了取出浇注系统凝料，开模距离需要加定模座板与流道板 分离的距离。如图 5-13 所示，此时开模行程应按下式校核 : 12S H H a （ 5 10） =1 5 . 5 1 5 . 5 6 3 6 2 4 2 . 5 =203.5 208.5(mm) 式中 a 取出浇注系统凝料所需的定模座板与流道板分离的距离 (mm). nts 19 图 5-3 双分型面模具开模行程的校核 1-定模 2-流道板 3-动模 开模行程校核合格；合格其他各参数在前面校核均合格，所以本模具所选注射机完全满足使用要求，标注模架数据如 表 5-1。 表 5-1 标准模架数据 L tl Tl Ml ml 400 325 345 245 380 编 号 模板 垫块 A4 A B C H 25 63 32 80 115+A+B+C 26 40 nts 光盘 托架塑料模具设计 及其型腔仿真加工 20 6 注射模的排气 注射 模的排气是模具设计中不可忽视的问提，特别是快速成型工艺的发展对注射模的排气要求越来越高。如图 6-1,6-2 所示。 图 6-1 分型面排气 图 6-2 推杆排气 排气方式有开设排气槽排气和利用模具分型面或模具零件的配合间隙处自然排气等。因利用模具分型面或配合间隙自然排气不需开设专门的排气槽，设计和加工都较方便，故大多数情况下都有采用这种排气方式。排气的间隙值根据塑料的流动性而定，通常为0.03-0.05mm，以不产生溢料为限。 注射模积集的气体有以下四个来源： 1. 进料系统和型腔存有的空气。 2. 塑料中含有的水 分在注射温度下蒸发而成的水蒸气。 3. 由于注射温度过高，塑料分解产生的气体。 4. 塑料某些配合剂挥发或化学反应产生的气体。 在排气不良的模具中，这些气体受到很大的压缩作用而产生反压力，这种反压作 用力就会阻止熔体塑料的正常快速充模，而且气体压缩产生的热也能使塑料烧焦 nts 21 7 温度调节系统的设计 冷却通道的布局，根据塑件形状及其所需冷却温度的要求，冷却通道采用圆周式通道。如图 7-1 所示。 图 7-1 圆周式冷却通道 1-通道 2-O 型密封圈 3-凹模 冷却系统的计算，在此只进行简单计算，在单位时间内塑料 熔体凝固时所放出的热量应等于冷却水所带走的热量，模具温度为 40。 7.1 冷却水的体积流量 m in/107.3)255.26(187.410 104.60 3 6 4.0)( 333 22111 mc WQq v 式中： W 单位时间（每分钟）内注入模具中的塑料质量（ Kg/min），按每分钟注射2 次，即 18.208(g) 2 次 / min=g/ min=0.0364Kg /min； 1Q 单位质量的塑件在凝固时放出的热量， PE 为 6.4 210 KJ/kg； 冷却水的密度（ 1000KJ/（ kg c ）； 1 冷却水的出口温度（ 26.5 c ）； 2 冷却水的入口温度（ 25 c ） 7.2 冷却管道直径 为了冷却水处于湍流状态，查资料取 d=8mm。 7.3 冷却水在管道内的流速 smsmdqV v /66.1/68.160)1 0 0 0/8(14.3 107.344 232 大于最低流速 1.66m/s，达到湍流状态，所选管道合理。 nts 光盘 托架塑料模具设计 及其型腔仿真加工 22 7.4 冷却管道孔壁与冷却水之间的传膜系数 查塑料模具手册取 f=7.22（水温为 30 c ），因此 hcmKJd vfh 22.0 8.032.0 8.0 /3.2 6 4 6 3)1 0 0 0/10( )68.110(22.76.3)(6.3 7.5 冷却管道的总传热面积 A= 222160 6 0 0 . 0 7 2 8 6 .