工具箱盖注塑模设计

齐齐哈尔大学毕业设计（论文）第1章 绪 论1.1 选题的依据和意义我们利用开学的四周时间在哈尔滨齐塑汽车饰件有限公司进行毕业实习。通过观察和工人师傅、老师指导下对模具和注塑模的发展都有一定了解。模具生产制件具有生产效益高、质量好、切削少、节约能源和原材料、成本低等一系列优点，模具成型已成为当代工业生产的重要手段,尤其是在汽车行业应用更为广泛，汽车的各零部件都应用模具来生产制造。正因为模具有这一系列优点，模具发展的前景广阔。因此，我选择赛马工具箱盖双型腔作为毕业设计题目。 模具成型已成为当代工业生产的重要手段，成为多种成型工艺中最有潜力的发展方向，而注塑模又是塑料生产采用的最普遍的方法。世界塑料成型模具中，约60%为注塑模。在国民经济中，模具工业已成为五大支柱产业机械、电子、汽车、石油化工和建筑的基础。随着社会的发展，它将发挥更加重要的作用。1.2 本课题在国内外的研究现状1.2.1 模具在国内外的研究现状我国塑料模具的设计与制造目前主要依赖设计人员的经验和工艺人员的技巧，设计的合理性只有通过试模才知道，制造的缺陷主要靠反复修模来纠正。这不仅难以保证模具的质量，而且使模具的设计与制造周期长，成本高，特别对大型、精密、复杂的中高档模具，问题更为突出。我国的模具应用技术有较大的提高，而且模具市场也逐年扩大。在原有的大型国有企业基础上，一些民营、合资企业等纷纷占据市场，最近在我国生产制造的新型汽车中，零部件的生产大部分都有模具结构成型。就模具的发展水平来看，汽车工业模具已进入专业化、一体化和标准化阶段。国外的汽车模具起步早、发展快、规模大，汽车模具大部分由专业制造商提供，还有大量生产模具的专业技术人才提供了标准的样件。快速提高我国汽车模具的专业化、一体化和标准化是我国模具工业发展的目标。进入21世纪，我国的模具工业发展将面临新的机遇和挑战，日益受到人们的重视和关注。目前，欧、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业，我国对模具工业的重视程度也提上日程。1992 年，在我们国家通过并颁发了关于当前工业技术改造政策重要的决定，其中，模具被列为机械工业技术改造序列的第一位，生产和基本建设序列的第二位。而国家计委和科技部发布的当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录、当前国家优先鼓励发展的高技术产品产业化重点指南（目录）及当前国家鼓励外商投资产业目录中，模具也列入其中。这些都说明了我国的模具发展在国民经济中占有很重要的地位。中国虽然在很早以前就制造和使用模具，但一直未形成产业。由于长期以来模具制造一直作为保证企业产品生产的手段被视为生产后方，因此一直发展缓慢。1984年成立了这个模具工业协会，1987年模具首次被列入机电产品目录，当时全国共有生产模具的厂点6000家，总产值约为30亿元。随着中国改革开放的日益深入，市场经济进程的加快，模具及其标准件、配套件作为产品，制造生产的企业大量出现，模具工业得到快速发展。在市场竞争中，企业的模具生产技术提高很快，规模不断发展，提高很快。1988年至1992年，国家委托中国模协和机械院在全国范围内组织了上百个模具企业和有关科研，共同对模具关键技术进行攻关，取得了丰硕成果。这些成果主要有：冲压模具的设计制造技术，料模具的设计制造技术，铸压模具的设计制造技术，铸造模具的设计制造技术，模具表面处理技术模具材料，模具加工关键设备，模具寿命研究等方面，由于这些成果的取得及推广应用，使中国模具技术前进了一大步。20世纪90年代以来，中国在汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD/CAM技术，国家科委863计划将东风汽车公司作为CIMS应用示范点，由华中理工大学作为技术依托单位，开发了汽车车身与覆盖件模具CAD/CAM软件系统，在模具和设计制造中得到了实际应用，取得了效益。现在，吉林大学和湖南大学也成功地开发出了汽车覆盖件模具的CAD/CAM系统，并达到了较高水平，在生产中得到应用，收到良好效果。 由于CAD/CAE/CAM的应用，特别是20世纪80年代开始中国许多模具制造厂从国外引进了许多软件，包括冲压模、级进模、塑料模、压铸模、橡胶模、玻璃模、挤压模等相应软件，使中国模具设计制造水平有很大提高，也产生了较大的经济技术和社会效益。但由于人才缺乏和基础工作较差，引进的软件未能很好应用及发挥其应有的效益现象普遍存在，这是今后应十分重视和有待解决的问题。中国模具产业除要继续发展生产能力外，更重要的是今后要重在行业内部结构的调整及技术的发展方向上下更大的功夫。结构调整方向，主要是指企业结构的调整应向专业化方向发展，产品结构中高档模具发展，进出口结构向增加出口减少进口的方向发展。技术发展主要是精密塑料模、成型工业与模具结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成型分析及结构改进；多功能附和模具、符合加工、激光技术、高速切削、超精度加工及抛光技术、快速成型及快速经济模具在模具设计制造上的应用。总体来看，中国模具工业将向数字化、信息化方向发展。中国模具工业协会现在是亚洲协会联合会（FADMA）和国际模办（IS。在大型塑料模具方面，中国已能生产34英寸大屏幕彩电和65英寸背投影式电视的塑壳模具，10kg大容量洗衣机全套塑料件模具，整体仪表板等塑料模具。在精密塑料模具方面，中国已能生产照相机塑料件模具多行腔小模数齿轮模具及精度达5m的2560腔塑封模具等。在大型精密复杂铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模和汽车后桥齿轮箱压铸模及汽车发动机壳体的铸造模具。在汽车覆盖件模具方面，国内已能生产中高档新型轿车的部分覆盖件模具。子午线轮胎活络模具，铝合金和塑料门窗异材挤出成型模，精铸或树脂快速成型拉延模等，也已达到相当高水平，可与进口模具媲美。近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快了主要表现为：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。从地区分布来说，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方快于北方。目前，发展最快、模具生产最为集中的省份上广大和浙江，江苏、上海、安徽、山东等地区进年来发展也很快。目前，我国的模具工业与发达国家相比，总体水平仍然较低，中国模具的产值不断提高，仅次于美国和日本。1.2.2 模具存在问题和主要差距虽然中国模具总量目前已达到一定规模，模具水平也有很大提高，但设计制造水平总体上落后于美、日、意等工业发达国家许多。当前存在的问题和差距主要表现在以下几方面：（1）模具产品水平要比国际水平低很多，而许多模具的生产周期却比国际水平长。（2）企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构不合理。国内模具生产厂中自产自己率达60%，而国外70%以上为商品模具；属大型、精密、复杂、长寿模具的比例不足30%，而国外大50%以上。进出口之比2004年为3.71，实进口达13.2亿美元，为净进口量最大的国家。（3）人才严重不足，科研开发及技术攻关投入太少 目前掌握并且熟练运用新技术的人才异常短缺，高级模具钳工及企业管理人才也非常紧张。科研单位和大专院校的眼睛盯着创收，导致模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少，致使模具技术发展步伐不大，进展不快。（4）开发能力较差，经济效益欠佳 我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元，国外模具工业发达国家大多是1520万美元，有的高达2530万美元。（5）工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低 由于体制和资金等方面的原因，引进设备不配套，设备与附件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较妥善的解决。1.3 本课题的发展期望现今，中国经济处于高速发展期，国际上经济全球化的发展趋势日趋明显，这就为我国模具工业的高速发展提供了良好的国际条件和机遇。一方面，是国内模具市场将继续高速发展；另一方面，是国际上将模具制造逐渐向我国转移的趋势和跨国集团到我国进行模具的国际采购趋向也十分明显。因此，展望未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景美好，预计中国模具工业将在良好的市场环境下继续得到高速发展，我国不但成为模具制造大国，而且一定会逐步向模具制造强国迈进。1.4 选题的目的和意义在毕业实习的过程中，认识到模具制造的先进性，且从上面的描述中，了解到国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，而模具在汽车业的需求量会日益增加，所以本次设计的课题是汽车工具箱盖的注塑模设计，以了解设计模具的基本方法和生产工艺。1.5 毕业设计内容概述毕业设计课题为赛马车工具箱盖双型腔注塑模设计。本次毕业设计根据在工厂里实习时所见到的各种塑料模具外形及工作原理并通过查阅学习各种注塑模设计工具书来进行设计。设计主要内容包括：注塑机的选用、凸凹模结构设计、浇注系统设计、排溢引气系统设计、冷却系统设计、脱模机构设计、复位系统设计、模具总体结构设计、模体设计和其它零部件设计。第2章 方案分析2.1 设计任务设计题目：赛马车工具箱盖双型腔注塑模设计2.2 塑件分析2.2.1 塑件外形分析该塑件为赛马车双型腔工具箱盖，形状简单，外表为弧形，且塑件中间有向内凸起的形状结构。并且产品中抽芯机构困难，不易抽芯。壁厚为4mm，具体如图2-1。图2-1 工具箱盖2.2.2 塑件的尺寸公差及设计基准（1）塑件尺寸见图塑件要求为一般精度4级，则尺寸公差取1.0mm。（2）塑件设计以左侧端面为基准，进行设计。2.2.3 塑件所用塑料名称性能及工艺参数选用材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚的产物，简称ABS，材料具有耐水性、耐磨性、耐油性，且具有良好的机械强度。由参考文献查实用塑料注射模设计与制造表具体参数如下： 注射压力：60100MPa密 度（g/cm3）：1.031.07 收 缩 率（%）：0.30.8 （取0.5） 模具温度（C）：5080 （取50） 料筒温度（C）：150200 喷嘴温度（C）：170180 塑料温度（C）：200260 (取200)2.2.4 塑件结构要素 (1) 塑件脱模斜度：对ABS塑料而言， 型芯：351 （取40） 型腔：40120（取1）(2) 圆角为防止塑件转角处的应力集中，改善充模特性，转角处采用圆角过度R=（0.20.5，取0.3）。2.3 设备的选择2.3.1 注射机类型的选择由参考文献可知注射机类型可分为卧式,立式和直角式三种。 1.立式注射机注射方向向下，分模方向向上，注射与分模都在同一竖直线上。立式注射机优点 占地面积小，安装和拆卸方便，嵌件及活动型芯易于安放，料斗中的塑件能均匀地进入料筒。立式注射机缺点 由于柱塞式送料塑料的塑化不均匀，引起成型压力高注射速度不均，其塑件内应力大，这类注射机多是小型的。一般注射机容量为60 cm3以下。卧式注射机的优点 （1）开模后塑件按自重落下,便于实现自动化操作。（2） 螺杆和塑化装置的塑化能力强,且均匀,注射压力可达68657845N/cm2 压力损失小,塑件内应力及定向性小,可减少变形和开裂倾向。（3）螺杆式注射机可采用不同的螺杆,使用调节螺杆转数及背压等适应能力, 可加工各种塑料及不同要求的塑件。卧式注射机的缺点装模麻烦,安放嵌件及活动型芯不便,易倾斜落下。螺杆式注射机加工低粘度塑料,薄壁及形状复杂塑件时,易发生副料回流,螺杆不易清洗,贮料清洗不净,易发生分解。综上所述,由于卧式注射机主要以螺杆式为主,且卧式螺杆式注射机满足赛马车工具箱盖工艺成型要求,因此,可选用该类型的注射机。2.3.2 注射机选择的依据（1）工具箱盖注射量：由公式 Vm/p （2-1）式中 V塑件的体积（cm3）m塑件的质量（cm） m=200 cm p塑件的密度（g/cm3）取1.05 g/cm3 由公式（2-1）得V=200/1.05=190.476 cm3所以所需最大注射量为V190.476/80%238.095(cm3)（2）工具箱盖锁模力的计算：由参考文献有公式： （2-2）式中 锁模力(kN) 注射压力到达型腔的压力损失系数，一般取0.340.67，取0.6 型腔压力(MPa)，由参考文献查得为30MPa 塑件及流道系统在分型面上的投影面积m2 由公式（2-2）得=970.29(kN)=1600(kN)由上式（2-2）可知锁模力满足要求。（3）工具箱盖注射压力：因为塑件形状简单，壁薄、尺寸不大，对于材料ABS,所需的注射压力在60100MPa即可，取100MPa。2.3.3 注射机型号的确定综上考虑，选取SZ-300/1600型卧式注射机，其主要参数为：最大注射体积/ cm3：300螺杆直径/mm：48注射压力/MPa：150注射速率(g/s)：145锁模力/kN：1600最大模具厚度/mm：450最小模具厚度/mm：250移模行程/mm：380模具定位孔直径/mm：160喷嘴球半径/mm：20喷嘴口孔径/mm：42.4 拟定模具结构方案 理想的模具结构应充分发挥成型设备的厚力，在绝对可靠的条件下使模具本身的工作最大限度地满足塑件的工艺要求（如塑件的形状，尺寸精度，表面光洁度等）和生产经济要求（成本低，效率高。使用寿命，节省劳动力等），由于影响因素很多，可先从以下几方面做起：（1）塑件成型。按塑件形状结构合理确定，其成型位置，同成型位置在程度上影响模具的复杂性。鉴于塑件外形及模具空间的充分利用，要用中间成型。（2）选择分型面。分型面位置的选取要有利于模具加工、排气、脱气、脱模、塑件的表面质量及工艺操作等。此方案中，依据塑件小孔的垂直方向为竖直方向作为最大分型面。（3）确定浇注系统 包括主流道、分流道、冷料井、浇口的形状、大小和位置。主浇道的设计符合模具设计标准。（4）排溢、引气系统设计 应保证排气顺畅有序，往往主要靠实践经验，通过试模后才能准确确定，排气槽开设在型腔最后被充满的地方。（5）选择脱模方式 考虑开模、分型的方法与顺序，推杆的组合方式、合模导向与复位机构的设置以及侧向抽芯机构的选择与设计和模具空间的成分利用，采用两板式一次开模机构。对于塑件结构中的侧凸部分，可以采用斜导柱进行脱模，但在设计时要考虑其机构不要和其它的运动机构发生干涉。（6）模温调节 冷却水道的形状、尺寸与位置，特别是与模腔壁间的距离及位置关系。都影响塑件产品的质量和成型周期。而考虑冷却效果初步设想采用圆孔水道。（7）确定主要零件的结构与尺寸 考虑成型与安装的需要及制造与装配的可能，根据能选材料，通过理论计算或经验数据，确定型腔、型芯、导柱、导套、推杆等重要零件的结构与尺寸以及安装固定、定位、导向等方法。（8）支承与连接 合理的将模具的各个组成部分通过支承块、模板、销钉、螺钉等支承与连接零件，按使用与设计要求组合成一体，获得模具的总体结构。第3章 模具总体机构设计3.1 浇注系统3.1.1 浇注系统总体结构 浇注系统设计是工具箱盖注射模设计中最重要的问题之一，浇注系统是从引到塑料熔体从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道，具有传质、传压和传热的功能，对制品质量影响很大，它的设计合理与否，直接影响这塑件的整体结构及其工艺操作的难易。浇注系统组成：由主流道、分流道、浇口、冷料口等部分3.1.2 主流道设计主流道通常位于模具中心，塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状以圆锥形。3.1.2.1 主流道的结构设计 （1） 选卧式注射机熔融塑料首先经过主流道，所以它的大小直接影响塑料的流速及填充时间。（2） 为了便于凝料从主流道中拔出，主流道设计成圆锥形，其半锥角=，取=，过大会使流速减慢，表面粗糙度为=0.4m。（3） 主流道大端面处应呈圆角，其半径常取13mm，取2mm，以减少料流转向过渡时的阻力，其小端直径，常取48mm，取=4mm,则=4+1=5mm。（4） 为确保塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，主流道对接处设计成半球形凹坑。如图3-1所示。具体关系为： R2 R116mm (3-1)Dd15mm (3-2)式中 R2主流道对接处半径(mm) ，R215mm；R1注塑机喷嘴球半径(mm)；喷嘴球半径接触富裕量(mm)，取1mm；D 主浇道起始直径(mm)；d注塑机喷嘴孔直径(mm)；1喷嘴孔直径接触富裕量(mm)，取1mm；L1凹坑深度(mm).一般35mm,取4mm。图3-1 主流道(5) 在保证塑件成型良好的前提下，主流道的长度尽量短，否则将会使主流道凝料增多。通常L可小于或等于60mm。(6) 主流道衬套一般选用T8或T10制造，热处理硬度为5256HRC。3.1.2.2 浇口套设计由于主浇道要于高温塑料及喷嘴接触和碰撞，所以要模具的主流道部分通常设计成可以拆卸更换的主流道衬套。为了选用优质钢材和单独加工和热处理。为方便定位，设计圆盘凸出定模端面的高度H为：H(510) mm。3.1.3 分流道设计分流道是指主流道与浇口之间的这一段，它是熔融塑料由主流道流入型腔的过度段，也是浇注系统中通过断面积变化和塑料转向的过渡段，能使塑料得到平稳的转换。分流道的截面形状以及分布情况要根据塑件材料和塑件的具体尺寸而定，有的塑件在注塑成型的时候也可以不需要分流道。本次设计中对工具箱单型腔注塑模设计就可以不需要分流道，直接主流道与浇口连接，具体结构见浇口设计中。3.1.4 浇口设计3.1.4.1 浇口形式设计潜伏式浇口脱模时，有较强的冲击力，易堵塞浇口，侧浇口适用于两板流下明显的浇口痕。同时，ABS塑料性能为低粘度，故采用电浇口。本工具箱盖设计中采用的是两板式结构，浇口由浇注套与冷料穴组成，起结构见图3-2所示。3.1.4.2 浇口位置的选取原则(1) 浇口位置的选择应避免产生喷射和蠕动。(2) 浇口应开设在塑件断面最厚处。(3) 浇口位置的选择应使塑料的流程最短，料流变向最少，以减少动能损失，良好填充。(4) 浇口位置的选择应有利于型腔内气体的排出。(5) 浇口位置的选择应减少或避免塑件的熔接痕，增加熔接牢度。(6) 浇口位置的选择应防止料流将将型腔、型芯等挤压变形。综合考虑以上各因素，浇口位置选择在工具箱盖的底部中心，这样熔融塑料向四周流动均匀，成型塑件质量好。在结构上 ，浇口与主流道的连接结构见图3-2所示。图3-2 所示3.1.5 双型腔工具箱盖排溢、引气设计3.1.5.1 排溢系统设计排溢是指排出充模熔料中的前锋冷料和模具内的气体等。排溢主要指成型部分的排溢。当塑料熔体注入型腔时，如果型腔内原有气体，不能顺利的排出，将在制品上形成气孔，接缝，表面轮廓不清，不能完全充满型腔，同时还会因气体被压缩而产生的高温灼伤制件，使之产生焦痕，而且型腔内的气体被压缩产生的反压力会降低充模速度，影响注射周期和产品质量。排气槽在塑料模上的开设位置，一般需要在试模后才能确定下来，但对大型塑模常常需要在试模前开好排气槽，经试模后再行修改，通常选择排气槽的开设位置时应遵循以下一些原则：a排气槽应尽量朝向机器操作侧开设，防止因溢料而发生工伤事故；b. 排气槽应尽量开设在塑料熔体最后才能填充的模腔部位，如流道或冷料穴的终端；c. 排气槽最好开设在分型面上，使溢出的塑料毛边随塑件一起脱模；d. 为了便于塑模加工以及清模方便，排气槽应尽量开设在凹模的一侧。1分流道 2浇口 3排气槽 4导向沟 5分型面图3-3 排气槽设计3.1.5.2 引气系统设计注射成型后，整个型腔的塑料填满，型腔内的气体排出，此时塑件的包容面与型芯的被包容面基本上构成真空，当塑料制件脱模时，由于受到大气压力的作用，造成脱模困难，如采用强行脱模，势必使塑件发生变形或损坏，影响塑件的质量，因此必须加设引气装置。通常对于大型深腔壳体塑件，必须开设专门的引气装置。对于工具箱注塑模的引气装置可直接利用塑件上的侧孔进行引气，而不用专门设计引气装置。3.2 双型腔工具箱盖成型部分及零部件3.2.1 分型面的设计分型面是打开模具取出塑件浇注系统凝料的面，选择分型面时要综合考虑塑件尺寸精度、塑件表面要求以及模具结构。1.确保塑件尺寸精度对有同轴度要求的塑件要使其全部在动模或定模中成型，防止由于模具合模不准确而造成塑件尺寸的误差。对于外观无严格要求的塑件，可将分型面选在塑件中部，这样可以用教小的脱模斜度有利于脱模。2.确保塑件表面质量分型面尽可能选择在不影响外观的部位以及分型面处产生的飞边容易加工修整部位。3.考虑模具结构（1）尽量简化脱模部件。为便于塑件脱模，应使塑件在开模是尽可能留于动模部分。（2）尽量方便浇注系统布置。（3）便于排溢。为了有利于气体的排出，分型面尽可能与料流的末端重合。（4）模具总体结构简化，尽量减少分型面的数目，尽量采用平直分型面。根据赛马车工具箱盖形状，选择双分型面，以塑件的轮廓外形和主流道末端与浇口的接合处分别作为分型面。3.2.2 工具箱盖型腔数的确定合适的型腔数目，应受注射机锁模力、注射量、料筒塑化能力及成型件产量、精度、形状和进料口位置，以及注射模设计要求与经济性等条件的综合限制。型腔数的确定通常有下面四种方法：1. 根据最大注塑量确定型腔数目：设注塑机的最大注塑量为m(g)，单个塑件的质量为m1(g),浇注系统的质量为m2(g)由参考文献有公式：n （3-3）式中 n 型腔数；注射机的最大注射量(g), =300 1.05=315g；成型件的重量(g)，由前可知为200g；浇注系统的重量(g), 为30g。故由式（3-3）n=1.7，所以型腔数为2同时，根据本课题设计任务书的要求，采用双型腔模具成型。2根据塑件的精度确定型腔数目根据经验，每增加一个型腔，塑件尺寸精度要降低4%，设塑件的基本尺寸为L(mm)，塑件尺寸公差为%（ABS为0.5%），则n(） （3-4）3根据注射机最大锁模力确定型腔数根据公式 （3-5）式中 注射机的额定锁模力（N）； 模具上浇注系统及飞边在分型面上的投影面积（m2）； 塑件在分型面上的投影面积（m2）； f 单位投影面积所需的锁模力（N/m2）。4根据所用注射机的最大注射量确定型腔数目根据公式 n （3-6）式中 n 型腔数 注射机公称注射量的利用系数； 注射机的质量公称注射量（g）； 浇注系统及飞边等的塑料质量（g）； 单个型腔中塑件质量（g）。3.2.3 一般凸凹模的设计1. 凹模结构设计凹模是是装在动模里的镶入成型塑件外形的主要部件，其结构随塑件的形状和模具的加工方法而变化。整体方式强度、刚性好、结构简单。考虑塑件形状采用完全整体式凹模块：它是由整块金属材料直接加工而成的，这种形式的凹模结构简单，牢固可靠，不易变形，成塑的塑件质量较好。但机械加工较困难，故适用于形状简单的塑件。2. 凸模的结构设计凸模是装在动模里的部分凸起，用以成型塑件内形的成型零件。根据塑件的特殊形状的成型要求，在动模的凸起处成型一个凹槽，形成斜导柱侧抽芯机构，采用完全整体式凸模。成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件的尺寸，凹、凸模工作尺寸的精度直接影响塑件的精度。 3.2.3.1 影响工作尺寸的因素 1塑料收缩率的影响 其中包含最大收缩率Smax=0.7%、最小收缩率Smin=0.5%及平均收缩率Scp=1/2（Smax+Smin）=1/2（0.7%+0.5%）=0.6%。由于塑料热胀冷缩的原因，成型冷却后的塑件尺寸小于模具型腔的尺寸。2凸模工作尺寸的制造公差值 它直接影响塑件的尺寸公差，通常凹、凸模的制造公差取塑件公差的，当成型小型塑件或采用组合式型芯与凹模时，取偏上限，此工具箱盖属中小型塑件，取，表面粗糙度取Ra值为0.80.4m。3. 成型零件制造公差z 其值取。当成型大型塑件时，取偏下限；当成型小型塑件或采用组合式型芯与凹模时，取偏上限。4. 凸模使用过程中的磨损量c及其他因素的影响 一般取。生产过程中的磨损以及修复会使得凸模尺寸变小，凹模的尺寸变大。成型中小型塑件时，制造公差与磨损量对塑件的尺寸影响较大，常用塑件的收缩率通常在百分之几到千分之几之间衡量。3.2.3.2 双型腔工具箱盖凹、凸模的工作尺寸计算 1. 凹模径向工作尺寸计算凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸属包容尺寸，在使用过程中凹模的磨损会使包容尺寸逐渐的增大。所以，为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要，在设计模具时，包容尺寸尽量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。赛马车工具箱盖外表面为弧面，设计凹模型腔最外围长度方向尺寸为385mm；凹模最外围宽度方向尺寸为139.5mm；凹模凹槽最底部长为40mm；凹模凹槽最底部宽度为20mm；凹模最底端方形底为2727mm；凹模凹槽边缘长为50mm；凹模边缘宽为8mm；凹槽加强筋宽1mm；塑件最外围边缘处的侧宽为12mm。根据参考文献计算公式 (3-7)及参考文献校核公式 (3-8)式中 型腔径向尺寸（mm）；塑件径向实际尺寸（mm）；塑料的最大收缩率，=0.7%；塑料的最小收缩率，=0.5%；成型零件制造公差（mm），其值可取；凹、凸模使用过程中的磨损量（mm），一般取；塑件的公差（mm）。分别进行凹模深度尺寸计算与校核凹模最外围长度方向尺寸计算公式：已知由此塑件精度等级选用4级精度，凹模最外围长度方向mm，则查塑件公差数值表（SJ1372-1978）得：=0.89mm，取z=/4=0.325mm，c=/6=0.306mm由凹模计算公式（3-7）得 =mm凹模校核公式（3-8）得384.645385mm 满足要求，故凹模最外围长度方向制造尺寸为mma. 凹模最外围宽度方向：已知Ls=139.5mm，塑件为4级精度，查塑件公差数值表 （SJ1372-1978）得：=0.44mm，取z=/4=0.11mm，c=/6=0.037mm由凹模计算公式（3-7）得 =mm凹模校核公式（3-8）得139.368139.5mm 满足要求，故凹模最外围宽度方向制造尺寸为mm。b. 凹槽最底部长为Ls=40mm，塑件为4级精度，查塑件公差数值表 （SJ1372-1978）得：=0.26mm，取z=/4=0.06mm，c=/6=0.045mm 由计算公式（3-7）得= 40.42 0+0.06 mm 校核公式（3-8）得39.86140 mm满足要求，故凹模凹槽最底部长度方向制造尺寸为40.42 0+0.06mm。c. 凹模凹槽最底部宽为Ls=20mm，塑件为4级精度，查塑件公差数值表 （SJ1372-1978）得：=0.22mm，取z=/4=0.055mm，c=/6=0.037mm 由计算公式（3-7）得= 19.748 0+0.05 mm 校核公式（3-8）得19.64520 mm满足要求，故凹模凹槽最底部长度方向制造尺寸为19.748 0+0.05 mm。e. 最底端方形底为Ls = 2727mm，塑件为4级精度，查塑件公差数值表（SJ1372-1978）得： = 0.24mm，取z = /4 = 0.06mm，c = /6 = 0.05mm 由计算公式（3-7）得 = 26.953 0+0.06 mm 校核公式（3-8）得26.98927 mm满足要求，故凹模最底端方形底制造尺寸为26.95 0+0.06 mm。f 凹模凹槽边缘长为Ls=50mm，塑件为4级精度，查塑件公差数值表（SJ1372-1978）得： = 0.32mm，取z = /4 = 0.08mm，c = /6 = 0.053mm 则计算公式（3-7）得 = 50.035 0+0.08 mm 校核公式（3-8）得49.96450 mm满足要求，故凹模凹槽边缘长制造尺寸为50.035 0+0.08 mm。g凹模边缘宽为Ls=8mm，塑件为4级精度，查塑件公差数值表（SJ1372-1978）得： = 0.16mm，取z = /4 = 0.044mm，c = /6 = 0.03mm则计算公式（3-7）得= 7.896 0+0.44 mm 校核公式（3-8）得 7.9758 mm 满足要求，故凹模边缘宽制造尺寸为7.896 0+0.44 mm。h凹模加强筋宽为Ls=1mm，塑件为4级精度，查塑件公差数值表（SJ1372-1978）得： = 0.11mm，取 z = /4 = 0.031mm，c = /6 = 0.015mm则计算公式（3-7）得 = 0.897 0+0.031 mm 校核公式（3-8）得 0.9761 mm满足要求，故凹模加强筋宽制造尺寸为0.897 0+0.031 mm。2. 凹模深度尺寸计算经分析：赛马车双型腔工具箱盖外表面为弧面，本次设计凹模最大深度为30mm；凹模型腔处深度为25mm；凹模处缺口深度为12mm；凹模边缘处深度为8mm；凹模加强筋深度为1mm。根据参考文献凹模深度尺寸计算公式： (3-9)与参考文献凹模深度校核公式： (3-10)分别进行凹模深度尺寸计算与校核：a凹模最大深度Ls = 30mm， = 0.24mm，z = /4 = 0.06mm则计算公式（3-9）得= 30.512 0+0.06 mm校核公式（3-10）得30mm 满足要求。b凹模型腔处深度.Ls = 25mm， = 0.22mm，z = /4 = 0.055mm则计算公式（3-9）得 = 29.045 0+0.055 mm校核公式（3-10）得 25mm 满足要求。c凹模处缺口深度 Ls = 12mm， = 0.18mm，z = /4 = 0.045mm则计算公式（3-9）得= 12.003 0+0.045 mm 校核公式（3-10）得 12mm 满足要求。e凹模边缘处深度 Ls = 8mm， = 0.16mm，z = /4 = 0.044mm则计算公式（3-9）得 = 7.998 0+0.044 mm校核公式（3-10）得 8mm 满足要求。f凹模加强筋深度Ls = 1mm， = 0.11mm，z = /4=0.031mm则计算公式（3-9）得 = 0.973 0+0.031 mm校核公式（3-10）得1mm 满足要求。3. 凸模径向工作尺寸计算经分析：赛马车工具箱盖外表面为弧面，根据产品要求设计凸模最大径向长度为380mm；凸模凸起部分最大长度为80mm；凸模凸起部分到型芯边长度为55mm；凸模凸起部分到型芯边最小长度为23mm；凸模凸起部分最大宽度为62mm；凸模型芯边缘外凸起宽为2mm。查阅资料，计算并校核凸模各径向尺寸由参考文献有公式 （3-9）由参考文献校核公式 （3-10）a. 已知凸模最大径向长度Ls=380mm，=1.30mm，z=/4=0.325mm，c=/6=0.217mm则计算公式（3-9）得mm校核公式（3-10）得=380mm 满足要求。b. 已知凸模凸起部分最大长度Ls=80mm，=0.38mm，z=/4=0.095mm，c=/6=0.063mm则计算公式（3-9）得mm校核公式（3-10）得80mm 满足要求。c. 已知凸模凸起部分到型芯边长度Ls=55mm，=0.32mm，z=/4=0.08mm，c=/6=0.053mm则计算公式（3-9）得mm校核公式（3-10）得 50mm 满足要求。d. 已知凸模凸起部分到型芯边最小长度Ls=23mm，=0.22mm，z=/4=0.055mm，c=/6=0.037mm则计算公式（3-9）得mm校核公式（3-10）得23mm 满足要求。e. 已知凸模凸起部分最大宽度Ls=62mm，=0.32mm，z=/4=0.08mm，c=/6=0.053mm则计算公式（3-9）得mm校核公式（3-10）得62mm 满足要求。f. 已知凸模型芯边缘外凸起宽Ls=2mm，=0.12mm，z=/4=0.03mm，c=/6=0.02mm则计算公式（3-9）得mm校核公式（3-10）得2mm 满足要求。4.凸模高度工作尺寸计算凸模外型芯高度为25mm；凸模凸起处最大高度为25.5 mm；凸模弧形一侧边缘凸起高度为11mm；凸模边缘有侧孔的凸起高度为8mm；凸模型芯边缘外凸起高为1mm。根据凸模径向尺寸由参考文献计算公式： （3-11）及由参考文献校核公式： （3-12）a凸模外型芯高度=25mm，=0.22mm，z/40.055mm则计算公式（3-11）得 = 25.23 0-0.055 mm 校核公式（3-12）得25mm 满足要求。b凸模凸起处最大高度=25.5mm，=0.22mm，z/40.055mm 则计算公式（3-11）得=25.734 0-0.055 mm 校核公式（3-12）得=25.33625.5mm 满足要求。c凸模弧形一侧边缘凸起高度=11mm，=0.18mm，z/40.045mm 则计算公式（3-11）得 = 11.122 0-0.045 mm 校核公式（3-12）得11mm 满足要求。d凸模边缘有侧孔的凸起高度=8mm，=0.16mm，z/40.044mm 则根据公式（3-11）得= 8.1 0-0.044 mm 校核公式（3-12）得8mm 满足要求。f凸模边缘有侧孔的凸起高度=1mm，=0.11mm，z/40.031mm根据公式（3-11）得 = 1.038 0-0.031 mm 校核公式（3-12）得1mm 满足要求。式中 型腔径向尺寸； 塑件径向实际尺寸（mm）；z成型零件制造公差（mm）； c凹、凸模使用过程中的磨损量（mm）； 塑件的尺寸公差（mm）；塑料的最大收缩率0.7%；塑料的最小收缩率0.4%。3.2.4 工具箱盖型腔壁厚计算3.2.4.1 塑件型腔的强度及刚度要求塑料模具型腔的侧壁和底壁厚度的计算是模具设计中经常遇到的重要问题。目前，常用计算方法有按强度条件和按刚度条件计算两大类，但实际的塑件模具设计要求既不允许因强度不足而发生明显的变形，甚至破坏，也不允许因刚度不足而发生过大变形。因此，要求强度及刚度加以合理考虑。 在注塑成型过程中，型腔所受的力有熔体压力，合模时的压力，开模时的拉力等，其中最主要的是熔体的压力，在塑料熔体压力作用下，型腔将产生有应力及变形。如果型腔侧壁和壁厚不够，当型腔中产生的内应力超过材料的许用应力时，型腔即发生强度破坏。与此同时，刚度不足则发生过大的弹性变形，从而产生溢料和影响塑件尺寸及成型精度，也可能导致脱模困难。但理论分析和实践表明，模具对刚度及强度的要求并非同时兼顾。对于大尺寸型腔，刚度不足是主要问题，应按强度计算。强度计算的条件是满足各种受力状态下的许用应力。刚度计算的条件则因模具特殊性，从几个方面考虑：（1）要防止溢料。模具型腔的某些配合面当高压塑料熔体注塑时，会产生足以溢料的间隙。对ABS而言，间隙为0.05mm。（2）应保证塑件精度。塑件均有尺寸要求，这就要求模具塑腔具有良好的刚性，即塑料注入时不产生过大的弹性变形。最大弹性变形值可取塑件允许公差的1/5。（3）要利于脱模。当变形量大于塑件冷却收缩时，塑件的周边将被型腔紧紧的包住而难以脱模，强制顶住易使塑件划上或损坏，因此型腔允许弹性变形量应小于塑件的收缩值。3.2.4.2 工具箱盖型腔壁厚的计算 此设计模具型腔的类型属于矩形凹模整体式型腔，查表5-27可知，按强度要求和刚度要求计算结果如下：工具箱盖型腔侧壁： 按强度计算，由参考文献公式： (3-13)式中 凹模型腔侧壁厚度；模腔压力（MPa），=40MPa；h凹模型腔的深度（mm），h=30mm；系数，查表可得=0.321；为材料的许用应力（MPa），由于凹模采用的是45钢，故=156.8MPa。由公式(3-13)得 按工具箱盖型腔刚度计算，由参考文献公式： (3-14)式中 侧壁厚度；c系数，查表5-32得 c=0.570；E材料的弹性模量，E=；成型零件的许用变形量，取=0.05mm。由公式(3-14)得按强度条件和刚度条件计算的侧壁厚度可知，按强度计算的侧壁厚度较大，故选择凹模侧壁厚度为29mm。工具箱盖型腔底部：按型腔强度计算, 由参考文献公式： (3-15)式中 凹模型腔底部厚度；b凹模型腔的内孔（矩形）短边尺寸，b为60mm；系数，查表5-67得=0.4974；模腔压力，为62 MPa；材料的许用应力，=156.8 MPa；由公式(3-15)得按工具箱盖型腔刚度计算，由参考文献公式： (3-16) 式中 系数，查表5-47得=0.0209；模腔压力，=62MPa；其它的数据同上。由公式(3-16)得 按强度要求和刚度要求计算的凹模型腔底部厚度可知，按强度要求计算出的壁厚尺寸较大，所以凹模型腔底部厚度。3.3 双型腔工具箱盖脱模机构3.3.1 脱模机构的构成与功能 脱模机构的作用将型件和浇注凝料等与模具松动分离（称为脱出），然后把从模具脱出的塑件和浇注系统凝料等从模内取出，即脱模动作分为脱出和取出两个步骤。本设计中脱出和取出两个动作之间，有明显的界限（前者液压脱出，后者动力来源为人工）。3.3.2 取出机构方式 根据塑件质量要求，采用非掉落取出。即塑件和浇注系统凝料等从模具中被拿出。取出动作依靠人工，在脱出部件使使从模具脱出呈悬挂状时，将其取出而离开模具。3.3.3 脱模机构的选用原则（1）脱模机构应确保塑件在脱模时，不致因