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浴霸面罩模具设计毕业论文 第一章 绪论1.1模具及模具工业的发展与现状模具工业在世界各国经济发展中具有重要的地位。模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。下面对国内外模具发展现状进行简单介绍。 1、市场规模发展从起步到现在，我国模具工业经历了半个多世纪的发展，已有了较大的提高，与国外的差距正在进一步缩小。纵观我国的模具工业，既存在着高速迅猛发展的良好势头，又存在着精度低、结构欠合理、寿命短等一系列不足，无法满足整个工业迅速发展的迫切要求。我国模具行业的生产企业和职工总数在世界上的排名已跃居第一，生产销量排名世界第三。目前，我国模具生产厂点约有3万多家，从业人数80多万人。2005年模具销售额达610亿元，同比增长25；模具出口7.4亿美元，比2004年的4.9亿美元增长约50，均居世界前列。 2、成型工艺现状 除了液态模锻、粉末锻造成形工艺以外，还有多材质塑料成型模、高效多色注塑模、镶件互换结构和各种抽芯脱模机构的创新设计取得了较大进展；在陶瓷模具成形表面施以桂胶工艺，解决了模具的粘粉问题，同时采用磁吸技术，使其具有自动调整间隙的功能，保证陶瓷砖面平整，简化了模具结构。在冲压成形加工中，多功能复合模具逐渐增加。一副多功能复合模具除了冲压成形零件外，还担负着叠压、攻系、铆接和锁紧等组装任务，这种多功能复合生产出来的不再是单个零件，而是成批的组装件，可大大缩短产品的生产及装配周期，显著地提高生产率。 3、注塑模具行业发展模具被称为工业产品之母,所有工业产品莫不依赖模具才得以规模生产、快速扩张,被欧美等发达国家誉为“磁力工业”。由于模具对社会生产和国民经济的巨大推动作用和自身的高附加值,世界模具市场发展较快。塑料模具工业近20年来发展十分迅速，早在几年前塑料的年产量按体积计算已经超过钢铁和有色金属年产量的总和，塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用。塑料制品成形的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料模具市场中塑料成形模具产量中约半数是注塑模具，在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。 4、国外发展现状随着全球经济的发展，新的技术革命不断取得新的进展和突破，技术的飞跃发展已经成为动世界经济增长的重要因素。市场经济的不断发展，促使工业产品越来越向多品种、小批量、高质量、低成本的方向发展，为了保持和加强产品在市场上的竞争力，产品的开发周期、生产周期越来越短，于是对制造各种产品的关键工艺装备模具的要求越来越苛刻 。 一方面企业为追求规模效益，使得模具向着高速、精密、长寿命方向发展；另一方面企业为了满足多品种、小批量、产品更新换代快、赢得市场的需要，要求模具向着制造周期短、成本低的快速经济的方向发展。计算机、激光、电子、新材料、新技术的发展，使得快速经济制模技术如虎添翼，应用范围不断扩大，类型不断增多，创造的经济效益和社会效益越来越显著。塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用。塑料制品成形的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料模具市场中塑料成形模具产量中约半数是注塑模具。1.2塑料成型模具的种类模具的类型通常是按照加工对象和工艺的不同进行分类，从行业角度的区分来看主要有塑料模具、橡胶模具、金属冷冲模具、金属冷挤压模具和热挤压模具、金属拉拔模具、粉末冶金模具、金属压铸模具、金属精密铸造模具、玻璃模具、玻璃钢模具等等。 其中塑料模具又包括：注射模、压缩模、传递模、挤出模、中空吹塑模、真空成型模、压缩空气成型模、旋转成型模、发泡成型模和空气辅助成型模和水辅助成型模等多种模具。1.3注射模具的发展方向1、设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造了良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。2、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。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且其常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。3、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。4、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显得十分必要。5、研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。 第二章 塑料成型工艺2.1 一般塑料的性能及塑件材料的选择一般塑料的性能：1、PS（聚苯乙烯） PS具有非常好的热稳定性、透光性(透光率88%92%)，电绝缘特性是目前最理想的高频绝缘材料)以及很微小的吸湿倾向。能够抵抗水、稀释的无机酸，但能够被强氧化酸如浓硫酸所腐蚀，并且能够在一些有机溶剂中膨胀变形。PS的流动性极好。PS的最大缺点：质地硬而脆，塑件由于内应力而易开裂。不能在高的温度下使用，易老化。适用于制作绝缘透明件、装饰件及化学器、光学仪器等零件。2、PE（酚醛） PE的特点是软性，无毒，价廉，加工方便，识水性小，可不用干燥，流动性好，耐腐蚀性、电绝缘性优良。可以氯化辐照该性，可用玻璃纤维增强。高密度聚乙烯熔点、刚性、硬度和强度较高。低密度聚乙烯柔软性、伸长率、冲击强度和透明性较好。适用于制作耐腐蚀零件、绝缘零件和薄膜等。 3、PP（聚丙烯） PP密度小，强度、刚度、耐热性均由于HDPE，硬度比HDPE高，可在100左右使用。具有优良的耐腐蚀性，良好的高频绝缘性，不受湿度影响，但低温变脆、不耐磨、易老化。适用于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。4、ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物） ABS综合性能较好，冲击韧度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电性能良好；易于成型和机械加工，与372有机玻璃的熔接性良好，可作双色成型塑件，且表面可镀铬。适用于一般机械零件、减摩耐磨零件、传动零件和电信结构零件。结合浴霸面罩的特点，本课题选综合性能好，冲击韧度、力学强度高的材料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）。 2.2确定成型方法浴霸面罩所用材料为ABS树脂，而该树脂一般采用注射成型比较适宜。且浴霸面罩属于薄壁零件，用其他的成型方法很难加工出它所需要的模具，综上所述，还是注塑成型法比较合适。2.3注塑成型工艺过程2.3.1 成型前的准备为了使注射成形生产顺利进行和保证制品质量，生产前需要进行1、原料预处理，对塑料原料进行外观检验，必要时应对塑料的工艺性能进行测试；对容易吸湿的塑料，成形前应进行充分的干燥；2、对注射机的料筒进行清洗或拆换；3、预热嵌件，以减小塑料熔体与金属嵌件之间的温度差；4、选择脱模剂，对模具进行预热等一系列准备工作。2.3.2 注塑成型过程塑料在注射机料筒内加热，塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具的型腔，其注射过程可分为充型，压实，保压，倒流和冷却五个阶段。熔体经由流道充模 vi - 螺杆速度 pi - 注射压力 注射过程及压力变化A - 计量室流道 B - 喷嘴流道 C - 主流道 D - 分流道 E - 浇口 F - 型腔2.3.3 塑件的后处理为改善和提高塑件的性能和尺寸稳定性，塑件经脱模或机械加工后应进行适当的后处理。后处理主要是指退火和调湿处理。 2.4塑件的结构工艺性要想获得合格的塑料制件，除合理选用塑件的原材料外，还必须考虑塑件的结构工艺性。塑件的结构工艺性与模具设计有直接关系，只有塑件结构设计满足成型艺要求，才能设计出合理的模具结构，以防止成型时产生气泡、缩孔、凹陷及开裂等缺陷，达到提高生产率和降低成本的目的。塑件结构工艺性设计的主要内容包括：壁厚、制品精度、表面粗糙度等。1、壁厚 塑料制品的壁厚对制品质量有至关重要的影响。壁厚过后，不但用料多，成本高还容易产生气泡、缩化、凹陷等缺陷，而且冷却时间长生产效率低（对热塑性塑料制品而言）。壁厚过薄，成型困难，流动阻力大，尤其是大型制品和形状复杂制品。 制品最小壁厚的确定原则：（1）脱模时受顶出零件的推力不变形；（2）能承受装配时紧固力。 壁厚因制品大小和塑料品种的不同而异。热塑性塑料制品的最小壁厚可达到0.25mm，但一般在（0.60.9）mm之间。常用壁厚为（24）mm。本课题浴霸面罩壁厚为3mm。 2、制品的精度 影响制品精度的因素较多。首先是模具的制造精度和模具的磨损量，其次是成型工艺条件的变化所引起的塑料收缩率的波动。另外，成型后的实效率变化和模具结构形式对尺寸精度也有一定的影响。因此，对塑料制品的精度要求不能过高，应在保证使用性能的情况下，尽可能选用低精度等级。 本课题采用一般精度MT3，对应公差为0.55mm。3、制品的表面粗糙度 塑料制品的表面粗糙度主要取决于成型模具型腔表面的粗糙度。另外，塑料品种，成型工艺以及成型模具型腔表面的磨损和腐蚀对制品的表面粗糙度也有一定的影响。一般情况下，模具型腔表面的粗糙度也有一定的影响。一般情况下，模具型腔表面的粗糙度要比所成型制品的表面粗糙度低1-2级。 本课题可选用Ra（1.60.2）m。2.5 注塑成型工艺的影响因素注塑成型工艺的正确是为了保证熔体能良好的塑化并顺利地冲模、压实、保压、冷却与定型。在注射成型工艺中最重要的工艺参数是温度、压力和相对应的各个作用时间等。2.5.1 温度的影响1、在注射成形中模具温度是由冷却介质（一般为水）控制的，它决定了塑料熔体的冷却速度。2、模温低，冷却速度快，但不利于成形；模温高，制品质量好，但生产率下降。3、对于结晶型塑料，升高模具温度能提高制品的密度或结晶度。2.5.2 压力的影响1、 塑化压力又称背压，是指注射机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力。2、注射压力是指注射时在螺杆头部产生的熔体压强。3、型腔压力是指注射压力经过注射机喷嘴、模具流道和浇口的压力损失后在模具型腔内产生的熔体压强。4、在注射过程中压力与温度是相互制约的。料温高则所需压力低，料温低则所需压力高。因此，只有在适当的压力和温度的组合下才会获得满意的结果。2.5.3 注射冷却速度和冷却时间的影响1、完成一次注射成形所需的时间称为注射成形周期。2、它包括加料、预塑、充模、保压、冷却时间以及开模、脱模，闭模及辅助作业等时间。3、在整个注射成形周期中，注射速度和冷却时间对制品的性能有着决定性的影响。第三章 浴霸面罩注塑模具设计3.1注塑成型设备3.1.1注塑机结构组成根据塑料注射成形过程，一般可将注射机分为注射装置、开合模装置、推出机构、液压传动和电气控制几个部分。3.1.2 注塑机的分类1、按注塑机成型能力分类类型 合模力/KN理论注射量/ 超小型 160 16000 16000 按注射机成型能力可以将注射机分为五种类型2、按塑化方法分类根据塑化方法的不同，通常的有柱塞式和螺杆式两大类。3、 按外形结构特征分类 注射机的外形结构对于工艺操作、生产效率和模具设计均有影响，按其特征分类，通常有立式注射机、卧式注射机和角式注射机三种类型。3.1.3 注塑机的型号规格注塑机型号规格是用来表示注塑机加工能力的，而反映注塑机加工能力的主要参数是公称注射量和锁模力。因此常用公称注射容积数量和锁模力大小来表示注塑机型号规格。公称注射量是指注塑机在注射螺杆（或柱塞）作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的对空注射量。锁模力是由合模机构所能产生的最大模具闭紧力决定的，它反映了注塑机成型制品面积的大小。一般用注塑机的公称注射量和锁模力同时来表示注塑机的加工能力，并以此作为注塑机的系列规格。国产注塑机的型号表示为：XS-ZY-125/90，型号中：X表示（成）形（机），S表示塑料，Z表示注射，Y表示预塑式，125表示公称注射量为125 cm，90表示最大锁模力为9010 kN。3.2注射模具分类及典型结构3.2.1注射模分类注射模具的分类方法很多：1、按其所用注射机的类型分，可分为卧室注射机用的模具、立式注射机用的模具、角式注射机用的模具。2、按所成型的塑料制品材料分，可分为热塑性塑料注射模和热固性塑料注射模。3、按注射模的整体结构分，可分为单分型面注射模、双分型面注射模、垂直分型面注射模、有侧面分型和抽芯结构的注射模、定模有定距推板结构的注射模、直角注射成型机上用的专用注射模、有活动向镶件的注射模等。4、按浇注系统的结构分，可分为浇注系统为热流道结构的注射模、浇注系统为绝热流道结构的注射模、浇注系统为温流道结构的注射模。3.2.2注射模典型结构在注射模的分类方法中，最常用的是按注射模具总体结构分类。根据制品的复杂程度以及浇注系统的不同类型，主要有单分型面注射模、双分型面注射模、带有活动镶件的注塑模和带侧向分型抽芯的注射模等几种基本结构。3.3浴霸面罩模具的结构设计结合浴霸面罩塑件三维图（图3-1），三维图尺寸为长382mm，宽382mm，高84mm。进行浴霸面罩模具结构方案设计，需要考虑以下几个方面，包括分型面位置的确定、型腔数量的确定、浇注系统设计、成型零件设计、合模导向机构设计、推出机构设计、模具温度调节系统、标准模架的选用及模架的尺寸计算。 图3-1 浴霸面罩三维图 3.3.1分型面位置的确定常见的分型面形状有平面、斜面、阶梯面、曲面等。 分型面的选择好坏对塑件质量、操作难易、模具结构及制作都有很大的影响。通常遵循以下原则：1、有利于脱模； 2、有利于保证塑件的外观质量和精度要求； 3、有利于成型零件的加工制造； 4、有利于侧向抽芯； 5、有利于排气。 根据设计原则设计一个分型面如图3-2所示。 图3-2 分型面3.3.2型腔数量的确定选择螺杆式注射机 ，型号为XSZY10001、按注射机的最大最大注射量确定型腔数 = = 0.81000/657.799 1.21式中： K最大注射量的利用系数，一般取0.8： 注射机的最大注射量， ： 单个塑件的体积或质量，。2、按注射机的锁模力大小确定型腔数 （/P ）/A = (45010/351860）/110677 1.14式中 ：注射机的额定锁模力； P 塑件熔体对型腔的平均成型压力，P =35MPa ； A单个塑件在模具分型面上的投影面积， ； 浇注系统在模具分型面上的投影面积，。结论：通过以上两个参数的计算得出型腔的数量在根据塑件综合考虑得出此零件为一模一件。 3.3.3 浇注系统设计浇注系统设计是注射模具设计中最重要的问题之一。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，对制品质量影响很大。它的设计合理与否直接影响着模具的整体结构及其工艺操作的难易。1、浇注系统的设计原则 ：（1）结合型腔布置考虑，尽可能采用平衡式分流到布置。（2）尽量缩短熔体的流程，以便降低压力损失、缩短冲模时间。（3）浇口尺寸、位置和数量的选择十分关键，应有利于熔体的流动、避免产生湍流、涡流、喷射和蛇形流动，并有利于排气和补缩。（4）浇注系统凝料脱出应方便可靠，凝料应易于制品分离或易于切除和修整。（5）熔接痕部位与浇口尺寸、数量机位置有直接关系，设计浇注系统时要预先考虑到熔接痕的部位、形态，以及对制品的影响。(6)浇注系统的模具工作表面应达到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中浇口应有IT8以上的精度要求。(7) 应尽可能使主流道中心和模板中心重合，若无法重合也可以是两者的偏离距离尽可能缩短。 2、流道及浇口设计（1）主流道设计主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度。 主流道的设计要点如下： 1 为了便于从主流道中拉出浇注系统的凝料，以及考虑塑料熔体的膨胀，主流道设计成圆锥形。其锥角为2040，对流动性差的塑料，也可取3060，过大会造成流速减慢，容易形成涡流。内壁表面粗糙度Ra为0.63m。2 主流道大端呈圆角，其办经常取r=13mm，以减小料流转向过度时的阻力。在保证塑件成型良好的情况下，主流道的长度尽量短，否则将会使主流道的凝料增多，且增加压力损失，使塑料熔体降温过多而影响注塑成型。 3 为了使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注塑机的喷嘴紧密对接。主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径R2=R1+（12）mm,其小端直径D=d+(0.51)mm，凹坑深度常取34mm。 4 由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道浇口套，以便选用优质钢材单独加工和热处理。如其大端兼作定位环，则圆盘凸出定模端面的长度为510mm，也常有将模具定位环与主流道浇口套分开设计的。5 为了使凝料顺利拔出，主流道的小端直径D应稍大与注射机喷嘴直径d，通常为 D = d+(0.51) mm =7.5 +0.5 = 8 mm主流道入口的凹坑球面半径也应 大于注射机喷嘴球头半径，通常为 图3-3 浇口套=+（12) mm = 18 + 2 = 20 mm （2）分流道设计1 分流道的截面形状 常用的分流道截面形状有圆形，梯形，U字形和六角形等。要减少流道内的压力损失，则希望流道的截面积大，流道的表面积小，以减少热损失。因此可用流道的截面积与周长比值来表示流道的效率。本设计采用半圆形分流道。1 分流道的截面尺寸 分流道的尺寸应根据塑件的成形体积，塑件壁厚，塑件形状，所用塑料的工艺性能，注塑速率以及分流道的长度等因素来确定。 2 分流道的布置 采用平衡式布置。平衡式布置要求从主流道到各个型腔的分流道，其长度，形状，断面尺寸等都必须对应相等，达到各个型腔的热平衡和塑料流动平衡。图 3-4 分流道所以分流道的设计如右图3-4所示。 （3）浇口设计据对该塑件结构的分析及已确定的分型面的位置，可选择的浇口形式有潜伏式浇口、轮辐式浇口和点浇口几种方案。综合对塑料成型性能、浇口和模具结构的分析比较，确定成型该塑件的模具采用点浇口形式。点浇口按使用位置关系可以分为两种。一种与主流道直接相通，如图（a）。另一种是经分流道的多点进料的点浇口，如图（b）所示。图3-5 点浇口点浇口的圆柱孔长L=0.50.75mm。直径d通常为0.51.8mm，也可以由如下公式计算： =式中 d-点浇口直径（mm) A-型腔的表面积（mm） C-制品壁厚的函数值 n-塑料材料系数3.3.4 成型零件设计1、成形零件结构设计由于成型零件直接与高温高压的塑料相接触，它的质量直接影响道塑件质量，因此要求它有足够的强度、刚度和耐磨性以承受塑料的挤压力和料流的摩擦力；材料的抛光性能要好 表面应光洁美观，以保证塑件表面光亮美观、容易脱模。若成型光学用的塑件模具，型腔表面应达到镜面。通常成型零件都应进行热处理，使气硬度达到HRC40以上。如成型产生腐蚀气体的塑料，如PVC、POM、PF等，还应选择耐腐蚀的合金钢或进行镀铬处理。为保证成型质量，成型部位须有足够的尺寸精度，通常孔类零件精度为H8H10,轴类零件精度为h7h10。（1）凹模结构的设计凹模是成型制品外表面的成型零件，是制品外表面形状、结构的复制。对于本课题，选用整体镶入结构的凹模结构。整体镶入结构的凹模，结构简单易于制造，也便于维修和更换，一致性较好。凹模的结构如图3-6所示。 （2）凸模结构的设计凸模即成型塑料制品内表面的型芯。 对于本课题，选用整体镶入结构的凸模。整体镶入结构的凸模，结构简单易于制造，也便于更换。凸模的结构如图3-7所示。 图 3-6 凹模 图3-7 凸模2、成形零件工作尺寸计算(1) 该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算。查书得 ABS的收缩率为 S=0.3%0.8%，故平均收缩率为： =(+)/2100%=(0.003+0.008)/2100%=0.55% 根据塑件尺寸公差要求，模具的制造公差取= (1/6)(2)凹模尺寸的计算1 凹模径向尺寸计算 =+（0.50.8） =382 + 3820.55%(0.50.8)0.55=383.7mm 式中 、 塑件上相应尺寸的公差（下同）； 、 d塑件上相应尺寸制造公差，对于中小型塑件取 =0.092mm（下同）； 由前面算得=0.55mm， =0.55mm。2 凹模深度尺寸计算 H=H+=84+840.55%0.55=84.09mm(3) 凸模尺寸计算1 凸模径向尺寸计算 =+（0.50.8） =376+3760.55%(0.50.8)0.55=377.63mm2 凸模深度尺寸计算H=H+ =81+810.55%0.55=81.07mm(4) 型腔壁厚及底板厚度计算1 凹模侧壁厚度h = = = 4.05.6mm 2 根据刚度公式可得底板厚度图3-8 矩形整体式型腔 H = = 6.69.2mm上、两式中，L是型腔长度L=382mm；a是型腔深度a=84mm；b是型腔宽度b=382mm；c是L/a决定的常数；c是L/b决定的常数；E是弹性模量，钢材取 2.110MPa ；是允许变形量；P是型腔内熔体压力，一般取2545MPa。 最终选用型腔厚度为49mm，底板厚度为16mm.模具组件（凹凸模）尺寸，凹模尺寸为，480长mm，宽480mm，高100mm，型腔深84mm；凸模长480mm，宽480mm，高171mm，型芯高81mm。3.3.5 合模导向机构设计合模导向机构是保证动、定模或在上、下模合模时，正确的定位和导向的零件。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式，通常采用导柱导向定位，导向机构有定位、导向和承受一定的侧向压力三点作用。 导柱常见的结构形式有带头导柱和有肩导柱。有时为减小导柱与导柱孔间的摩擦，在导柱的工作部位设置粗油槽来存储润滑剂。导柱的直径可由模板外形尺寸确定。导柱应合理均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度。为了保证动模和定模只能按一个方向合模，导柱的布置方式采用等直径导柱的不对称布置或者不等直径的对称布置。本设计采用等直径的不对称布置，导柱形式为带头导柱，公称直径d=25mm。3.3.6 推出机构设计把注塑成型后的塑件及浇注系统凝料从模具中脱出的机构称为推出机构，推出机构的动作通常是由安装在注塑机上的顶杆或液压缸来完成的。推出机构的设计是注塑模具设计的一个十分重要的环节，直接影响到成型塑件的质量。 1、推出机构总的设计要求为：（1）推出机构应尽可能设置在动模上，以便利用注射机驱动推出机构，当塑件因形状等关系不能保证留在动模端时，则须采用强留措施，或在定模上设置推出机构；（2）推出机构须动作可靠、运动灵活、制造方便、维修与更换容易；（3）根据塑件的尺寸、形状及塑件材料等选用推杆、推杆的位置及数量，以保证塑件不发生变形、破裂、擦伤以及外观、精度等质量要求。因此，推杆应设置在塑件承力较大的位置；（4）对塑件推出阻力较大的部位，须有足够的推出力，以保证塑件各部位均匀推出；（5）推杆孔须与推板运动方向平行，与推杆的配合不能过紧或过松，避免推杆折损或产生毛边，造成不易推出，标准规定采用H7f6配合。 由于浴霸面罩塑料件壁薄，不宜采用推杆，所以浴霸面罩的顶出机构采用如图3-9所示的成型零件作为顶板推出机构。 图3-9 推件板2、脱模阻力的计算 脱模力是指将塑件从抱紧的型芯上脱出时所需克服的阻力。 F=+ 0.1A =64182.81N 式中 是推件板中心所允许的最大变形量,=0.092mm；E是推件板材料的弹性模量（MP），E=2.1Mp；L是塑件对型芯的包容长度，L=382mm；S是塑料的平均成型收缩率，S=0.55%；是模具型芯的脱模斜度，=0.3； f是塑件与型芯之间的静摩擦系数，取f=0.15；是塑料的泊松比，=0.3；K=fsincos1是无因次系数； A是盲孔塑件型芯的脱模方向上的投影面积，通孔塑件A=0；3、推件板厚度的计算因为塑件横截面为矩环形，根据强度计算来确定推件板厚度较为复杂，若根据刚度计算来确定，则推件板厚度公式为 S=0.54 =0.54400=44.4mm 式中 是推件板长度方向上两推杆间的最大距离（mm），=400mm ； B是推件板宽度（mm），B=382mm； d是推件板中心所允许的最大变形量，=0.092mm ； E是推件板材料的弹性模量（MP），E =MP ； F是最大脱模力（N），F= 64182.81N。 这里取推件板厚度为45mm4、 推杆的设计推杆又称顶杆，在注射模中应用很广泛。 （1）推杆的形式 推杆形式很多，有圆推杆，矩形推杆，阶梯推杆，盘形推杆，这里采用圆形推杆，该种推杆结构简单，应用最为广泛，对中小型模具，其直径d一般为2.512mm。（2） 推杆的布置 本设计采用推杆结合推件板推出塑件，为保证塑件成型质量和顺利脱模，推杆数量n=4，推杆位置均匀布置在推件板四周。 （3） 推杆的尺寸 推杆长度由模板厚度、推出距离确定。推杆直径d的确定可根据压杆稳定公式求得：d = =1.5（） =11.85mm式中 y是安全系数，取=1.5 ； L是推杆的长度，L=355mm； n是推杆根数n=4，E是推杆材料的弹性模量（MPa）。因为推杆前端采用螺纹与推件板固定，这里推杆直径取d=28mm，螺纹部位直径取d=20mm。（4）复位机构设计 为了进行下一循环的成型，脱模推出机构在完成塑件的顶出动作后必须回到初始位置。常用的复位机构有弹簧复位和复位杆复位两种，本设计采用复位杆复位设计。复位杆一般为4根，对称布置在推出板得四周，直径根据模具的大小确定。本设计复位杆直径为35mm。3.3.7 模具温度调节系统设计注射成型时向模具注射200左右的塑料熔体，使熔体在模具内冷却定型，所以模具在成型过程中还起着热交换的作用。模具温度调节系统直接影响着塑件质量和生产效率。成型的塑料品种不同，塑件的质量要求不同，对模具的温度要求也不同。对于多数塑件来说，要求的模温不高，则模具仅设置冷却系统即可。 1、冷却系统的设计原则 （1） 冷却系统的布置应先于脱模机构；（2） 合理地确定冷却管道的直径中心距以及与型腔壁的距离；（3）浇口处应加强冷却；（4）应避免将冷却水道开在塑件熔接痕处，并注意干涩及密封等问题； 在本课题中采用通过冷却水道来调节模具的温度。 2、冷却回路的布置 模具冷却回路的形式应根据塑件的形状、型腔内温度分布及浇口位置等情况设计成不同的形状。通常有型腔冷却和型芯冷却两种回路的结构形式。 （1） 型腔冷却回路 在型腔上方定模板上钻孔，钻出两条平行对称水道，外部设置进出水接头。（2）型芯冷却回路 在型芯上定模板四周钻孔，冷却水在定模板水道内循环流动。3.3.8 标准模架的选用模架是指由模板、导柱、导套和复位杆等零件组成。标准模架则是由结构、形式和尺寸都已经标准化并具有一定互换性的零件成套组合而成的一类模架。GB/ T125552006塑料注射模模架于2007年4月1日起实施，用于取代原来GB T12556.11990塑料注射模中小型模架模架国家标准。国标中模架的形式由其品种、系列、规格以及导柱导套的安装形式等项内容决定。模架的品种是指模架的基本构成形式,每一模架型号代表一个品种。模架型号以模具所采用的浇口形式、制件脱模方法和动定模板组成数目,分为基本型4 种和派生型9种两类共13 种。基本型模架如图3-10所示，派生型模架如图3-11所示。图3-10基本型模架结构(A1A4)图3-11 派生型模架结构(P1P9)在本课题中选用如图3-12所示的点浇口模架，定模和动模均为两块模板,采用推板推出机构。1-支撑板 2-动模垫板 3-动模板4-定模垫板 5-导杆 6-销 7-弹簧 8-上模座板 9-推件杆垫板10-推件杆固定板 11-顶杆 12-导杆13-定模 14-链板 15-导套 16-浇口衬套 17-型芯 图3-12 点浇口模架3.3.9 模架的尺寸计算中小型标准模架的选择方法有两种经验法，在这里选择一种计算即可。当型腔带镶件时，根据制品的外形尺寸（平面投影面积与高度）以及制品本身结构，可以确定镶件的外形尺寸，然后再按经验确定模架的大小，具体办法见图3-13。 图3-13(a)C型（无支承板）（b）A型（有支承板）1、通过计算可得，该产品的投影面积S=382382=145924 mm2 选择A型结构，可手册查得：A = 115 mm，D = 56 mm 则模具宽度W=（115+56）2 +382 = 724mm长度L=（115+56）2 +382= 724 mm 2、动模垫板厚度的计算动模垫板厚度和所选模架的两个垫块之间的跨度有关，根据前面的型腔布置，模架应选在初选标准模架：WL = 750 mm750 mm这个范围内，垫块之间的跨度大约为750mm-300mm-250mm=200mm。那么，根据型腔布置及型芯对动模垫板的压力就可以计算得到动模垫板的厚度，即 H = 0.54L =101.52mm式中 d动模垫板刚度计算许用变量= 25=250.001427=0.036 mm=，= =（0.45170+0.001170）um = 0.001427um = L 两个垫块之间的距离，约200mm； L1动模垫板的长度,为800mm。取型芯所受压力的面积A=145000动模垫板可按标准厚度取120mm考虑冷却水道，取模架尺寸为800800，模架的尺寸规格见表3-1 表3-1 模架尺寸模板名称模板尺寸模板名称模板尺寸上模座板85090040支撑块850800200定模板850800100推杆固定板85055040动模板850800100推杆垫板85055040动模垫板805800120下模座板85090040由表3-1计算出模架的高度为600mm。3.4 注射模具与注射机的关系注射模具是安装在注射机上使用的。在设计模具时，除了应掌握注射成型工艺过程外，还应对所选用注射机的有关技术参数有全面的了解，才能生产出合格的塑料制件。下面讨论它们的相互关系。3.4.1 选择注塑机每副模具只能安装在与其相适应的注塑机上生产，才能稳定地生产出合格的制品，那么根据现有的模具来选择机台，或根据现有的机台来设计模具时，应详细地了解注塑机的技术规范，使之相配。1、零件体积及质量计算在Pro/E中绘制制件图通过Pro/E造型分析得到制件体积为=526.239。2、在分型面上的投影面积：应用Pro/E中的“分析”“测量”“区域”命令求得：A=112530。3、为保证正常的注射成型，注射机最大注射量应稍大于制品的重量或体积(包括浇注系统凝料的体积)。通常注射机实际注射量最好在注射机最大注射量的80%以内。 计算制件所需注塑量m及理论注塑容积V 根据已确定的型腔数和每个塑件的容积，以及估算的浇注系统，凝料容积，确定注塑机的公称注塑量(取1.05)： 0.8 + =657.799根据上述条件选择注塑机的机型为XSZY1000。注塑机的参数如下表所示 XSZY1000注塑机参数 螺杆（柱塞）直径/mm 85 注射容量/ 1000 注射压力/(Pa) 1210 锁模力/(N) 450 最大注射面积/ 1800模具厚度/mm最大 700最小 300 模板行程/mm 700 喷嘴球半径/mm 18孔直径/mm 7.5 定位孔直径/mm 150顶出中心孔直径/mm 两侧孔径/mm 60孔距/mm 8003.4.2最大注射量的校核为保证正常的注射成型，注射机最大注射量应稍大于制品的重量或体积(包括浇注系统凝料的体积)。通常注射机实际注射量最好在注射机最大注射量的80%以内。 根据已确定的型腔数和每个塑件的容积，以及估算的浇注系统，凝料容积，确定注塑机的公称注塑量： 取1.05 0.8 + =657.7991000所以注射量符合标准要求。3.4.3 注射压力的校核注射机的额定注射压力即为他的最高压力，应大于注射机成形时所需调用的注射压力。 =1.25100=125MPa式中 安全系数，常取K=1.251.4。成形时所需注射压力，在实际生产中大致在70100MPa3.4.4 锁模力的校核锁模力又称合模力，是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力。当注射成型时，熔体不断充满型腔，注射压力在型腔内所产生的作用力将使模具沿着分型面胀开，为保证注射成型的顺利进行，注射机的锁模力必须大于制品和流道在分型面上的投影面积之和乘以型腔的平均计算压力。 F式中 F注射机的额定锁模力（KN） A制品和流道在分型面上的投影面积之和（） 型腔的平均计算压力（MPa），ABS取35MPa K安全系数，通常取K=1.11.2。 A=39939943.143.14+1586266=112530 F=1.1112.5335=4332.4KN4500KN所以锁模力符合标准要求。3.4.5 安装部分尺寸校核1、喷嘴尺寸如图3-17所示，注射机喷嘴头部的球面半径应与模具主流道始端的球面半径R吻合，一避免高压塑料熔体从缝隙出溢出。一般R应比大12mm，否则主流道内的塑料凝料将无法脱出，同理，d应比大0.51mm。由表注射机参数表，知为18，为7.5。在此R选用19，d选用8；符合要求。 图3-14 浇口套和喷嘴2、定位圈尺寸为了使模具主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线相重合，模具定模板上凸出的定位圈应与注射机固定模板上的定位孔呈较松动的间隙配合。3、最大与最小模厚在模具设计时，应使模具架的总厚度位于注射机可安装携具的最大模厚与最小模厚之间。同时应校核模架的外形尺寸，使模架能从注射机的拉杆之间装入，即：HminHmHmaxHmin可装模架最小厚度；Hmax可装模架最大厚度；Hm 模架闭合厚度；由注射机参数表可知Hmax=700mm， Hmin=300mm，表3-1，可知Hm =630mm。因为300630700,模具高度符合要求。4、模具在注射机上的安装方法有两种：一种是用螺钉直接固定，这时模具座板上孔的位置和尺寸应与注射机模板上的安装螺孔完全吻合，否则无法固定，这种固定较少用。一种是压板固定，这种固定形式安装方便灵活，应用最广泛。本课题选用压板固定。 3.4.6 开模行程的校核采用液压机械合模装置 注射机合模装置的工作行程是曲肘机构的冲程，其最大开模行程由曲肘机构的最大行程决定，与模具的厚度无关，查书校核公式如下： S + 510 mm ()+式中： H1塑件推出距离，为86mm； H2 包括浇注系统在内的塑件高度，为100mm； S 注射机的最大开模行程，为700mm； a 定模座板与定模型腔的分开距离，为40mm。 S = 700 86 + 100 + 40 +10所以开模行程符合要求。 3.4.7 注射机定位孔与模具定位圈配合校核为了使模具主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线相重合。模具定模板上凸出的定位圈应与注射机固定板上的定位孔呈较松动的间隙配合。由注塑机参数表知注射机定位孔为150，本课题选用的定位圈尺寸为100，符合要求。3.4.8 推出装置的校核各种型号注射机的推出机构、推出形式和最大推出行程各不相同，模具的脱模机构应与之相适应。脱模行程应小于注射机的推出行程。 图3-15动模座板各种型号的注射机的推出装置和最大推出距离不尽相同，设计时应使模具的推出机构