毕业设计-光盘盒底盒注塑模具设计与制造

毕业设计说明书光盘盒底盒注塑模具设计与制造院（系）名称工学院机械系专业名称材料成型及控制工程2012年05月15日光盘盒底盒注塑模具设计与制造摘要模具是现代化工业生产的重要工艺装备，被称为“工业之母”。而注塑模具又在整个模具工业中一枝独秀，发展极为迅速，在工业（汽车、通信电子）、农业、国防（航空航天）和日常生活（家用电器）的领域有着极为广泛的应用。现代塑料制件的生产中，合理的注塑成型工艺、先进的注塑成型模具及高精度、高效率的注塑设备是当代塑料成型加工中必不可少的三个重要因素。通过本次光盘底盒注塑模的设计了解了模具设计的过程。模具主要零部件结构设计是模具设计的主要内容，其内容包含了凹模结构设计、凸模结构设计、脱模机构设计、导柱与导套、模架的选取等重要零部件的设计加工方法和加工注意要点。随着我国制造业的国际地位的不断提高，模具工业获得了飞速的发展，模具的需求量也成倍增加,其生产周期愈来愈短。其特点为品种多样化；生产过程多样化；生产能力复杂化。为解决这一问题，首先要普及CAD技术，利用现代的CAD/CAM/CAE技术，才是经济、快捷的模具开发设计制造手段,也是其今后的发展方向。本设计采用软件为PRO/E和AUTOCAD，利用这些软件各自强大的功能实现了模具设计的快速化、自动化。关键词注塑模，PRO/E，AUTOCAD，模具设计INJECTIONMOLDDESIGNANDMANUFACTUREOFTHEENDOFTHEDISCBOXABSTRACTTHEMOLDOFMODERNINDUSTRIALPRODUCTIONTECHNOLOGYANDEQUIPMENT,KNOWNASTHE“MOTHEROFTHEINDUSTRY“THEINJECTIONMOLDISGROWINGVERYRAPIDLYANDTHRIVINGINTHEMOLDINDUSTRYININDUSTRYAUTOMOTIVE,COMMUNICATIONS,ELECTRONICS,AGRICULTURE,NATIONALDEFENSEAEROSPACE,ANDDAILYLIFEHOMEAPPLIANCES,THEFIELDHASAVERYWIDERANGEOFAPPLICATIONSTHEPRODUCTIONOFMODERNPLASTICPARTS,INJECTIONMOLDINGPROCESS,INJECTIONMOLDINGMOLDANDINJECTIONMOLDINGOFHIGHPRECISIONANDHIGHEFFICIENCYEQUIPMENTISESSENTIALINTHECONTEMPORARYPLASTICMOLDINGOFTHREEIMPORTANTFACTORSUNDERSTANDINGTHEMOLDDESIGNPROCESSTHROUGHTHEBOXENDOFTHEDISCINJECTIONMOLDDESIGNTHEMOLDDESIGNISTHEMAINCOMPONENTSOFTHEMOLDSTRUCTURALDESIGNITSCONTENTINCLUDESTHESTRUCTURALDESIGNOFTHEDIECONVEXMOLDSTRUCTUREDESIGN,MOLDRELEASEAGENCIES,GUIDEPOSTSANDGUIDEBUSH,MOLDSELECTIONOFIMPORTANTPARTSOFTHEDESIGNANDPROCESSINGMETHODSANDPROCESSINGPOINTSTONOTEWITHTHECONTINUOUSIMPROVEMENTOFTHEINTERNATIONALSTATUSOFCHINASMANUFACTURINGINDUSTRY,THEMOLDINDUSTRYHASDEVELOPEDRAPIDLY,THEDEMANDFORMOLDDOUBLEDITSPRODUCTIONCYCLEBECOMESSHORTERGENETICDIVERSITYDIVERSIFICATIONOFTHEPRODUCTIONPROCESSCOMPLEXPRODUCTIONCAPACITYARETHECHARACTERISTICSTOSOLVETHISPROBLEM,WEMUSTFIRSTUNIVERSALCADTECHNOLOGY,THEUSEOFMODERNCAD/CAM/CAETECHNOLOGYISECONOMICALANDFASTDEVELOPMENTOFMOLDDESIGNANDMANUFACTUREOFMEANS,BUTALSOTHEDIRECTIONOFITSFUTUREDEVELOPMENTTHISDESIGNUSESTHESOFTWAREFORPRO/EANDAUTOCAD,THEUSEOFTHEPOWERFULFEATURESOFTHESOFTWARETOACHIEVEARAPIDMOLDDESIGNANDAUTOMATIONKEYWORDSINJECTIONMOLDING,PRO/E,AUTOCAD,MOLDDESIGN目录1前言12塑件的工艺分析321塑件材料特性322塑件材料成型性能323塑件成型工艺参数的确定324塑件的结构工艺性4241塑件的表面质量分析4242塑件的尺寸精度4243塑件的脱模斜度63注塑机的选择及校核831计算塑件的体积和质量832注塑机的选用833注射机的校核8331注射量的校核8332锁模力的校核9333模具闭合高度的确定9334模具闭合高度的校核9335模具合模行程的校核94注塑模具的设计1141型腔的设计11411型腔数目的确定11412型腔的布置1142分型面的选择1143浇注系统的设计12431浇注系统的组成12432主流道的设计13433分流道的设计14434浇口的设计15435冷料穴和拉料杆的设计1644排气系统的设计1645模架的选择1746塑料模具材料的选择及热处理17461模具材料的选择17462模具材料的热处理1747成型零件的设计18471成型零件的计算18472型腔壁厚和底部厚度的计算2048成型零件的加工工艺2349脱模机构的设计24491脱模方式的确定24492推杆的设计25410冷却系统的设计274101冷却系统水管直径的计算274102冷却系统的结构设计28411模具的装配294111动模的装配304112定模部分的装配305参数化实体设计3251成型零件实体设计32511型芯的实体设计32512型腔的实体设计3852模具的虚拟装配39总结41致谢43参考文献441前言毕业设计是在修完所有大学课程之后的最后一个环节。本次设计的课题是光盘底盒塑料模具设计，它是对以前所学课程的一个总结。20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48“（约122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具，65KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。1、注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。2、加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。3、推广CAD/CAM/CAE技术；模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。4、重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。对于一个模具专业的毕业生来说，对塑料模的设计已经有了一个大概的了解。此次毕业设计，培养了我综合运用多学科理论、知识和技能，以解决较复杂的工程实际问题的能力，主要包括设计、实验研究方案的分析论证，原理综述，方案方法的拟定及依据材料的确定等。它培养了我树立正确的设计思想，勇于实践、勇于探索和开拓创新的精神，掌握现代设计方法，适应社会对人才培养的需要。毕业设计这一教学环节使我独立承担实际任务的全面训练，通过独立完成毕业设计任务的全过程，培养了我的实践工作能力。另外，本次毕业设计还必须具备一定的计算机应用的能力，在毕业设计过程中都应结合毕业设计课题利用计算机编制相应的工程计算、分析和优化的程序，如利用PRO/E软件进行塑件的3D造型、塑件的分模等，同时还具备必要的计算机绘图能力，如利用AUTOCAD软件进行二维图的绘制。本次毕业设计的基本目的是1、综合运用塑料成型材料的基本知识,以塑料成型的基本原理和工艺特点,分析成型工艺对模具的要求；2、掌握成型设备对模具的要求；3、掌握成型模具的设计方法,通过毕业设计,使我们具备设计中等复杂程度的模具的能力；4、培养我们正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，学会运用标准、规范、手册、图表和查阅有关技术资料，培养我们从事模具设计的基本技能。2塑件的工艺分析21塑件材料特性该塑件的材料是ABS，ABS塑料（丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物）是在聚苯乙烯分子中加入了丙烯腈、丁二烯等异种单体而成的改性共聚物，也以称为改性聚苯乙烯，具有比聚苯乙烯更好的使用性能和工艺性能。ABS塑料是一种常用的具有良好的综合力学性能的工程材料。它具有良好的机械强度，特别是抗冲击强度；具有一定的耐磨性、耐寒性、耐水性和耐油性、化学稳定性。不透明，无毒，无味，成型塑件的表面有较好的光泽。其缺点是耐热性不高，耐气候性较差。在紫外线的作用下易变硬、发脆1。22塑件材料成型性能使用ABS注射成型塑件时，由于熔体粘度高，所需要的注射压力较高，因此塑件对型芯的包紧力较大，故塑件应采用较大的脱模斜度；另外熔体粘度高，使ABS塑件易产生熔接痕，所以模具设计时应注意尽量减少浇注系统的阻力。ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理2。在正常成型条件下，ABS塑件的尺寸稳定性较好。23塑件成型工艺参数的确定由文献8可知ABS塑件的成型工艺参数如下注射机类型螺杆式；螺杆转速3060R/MIN；密度102116G/；3收缩率0308；预热温度8085；预热时间23H；料筒温度前端200210；中段210230；后段180200；喷嘴形式直通式；喷嘴温度180190；模具温度5070；注射压力7090；保压压力5070；成型时间注射时间35S；保压时间1530S；冷却时间1530S。24塑件的结构工艺性241塑件的表面质量分析该塑件的表面没有提出特殊的要求，一般情况下表面要求光洁，表面粗糙度可以取RA08M，塑件内部的表面粗糙度可以取RA32M。242塑件的尺寸精度图21光盘底盒二维图塑件外形为圆形零件,二维零件图如图21所示。因该塑件的尺寸精度没有特殊的要求，所有的尺寸均为自由尺寸，因此由文献8，12可知塑件的推荐选用的精度等级可得该塑件的尺寸等级可按MT5选用。其主要尺寸公差要求如表21所示。表21塑件主要尺寸按MT5级精度的公差要求MM塑件标注尺寸塑件尺寸公差140140012812412401281181180114484800643636005614140032110014444006422002550024外形尺寸330021361361280122122128011611611404646064034340560内形尺寸1212032033020110102202043430640243塑件的脱模斜度经过对该塑件的结构分析，如图22所示。该塑件具有深型腔，为了便于脱模，因此采用一定的脱模斜度。由文献4可知塑件的脱模斜度型芯351；型腔40120。因此该设计型芯和型腔的脱模斜度取45。图22塑件的三维图3注塑机的选择及校核31计算塑件的体积和质量根据制件的三维模型，由文献11可知，利用三维软件直接求得制件的体积V365456，质量M402G。332注塑机的选用由于该模具拟定采用一模两腔，根据制件的体积，为了充分发挥设备的能力又能保证产品的质量，由文献8可知初定注塑机为XSZY125，主要技术参数如表31所示。表31XSZY125型注塑机的主要技术参数特性内容特性内容结构类型卧最大成型面积2320理论注射容积（）3125最大合模行程MM300螺杆柱塞直径MM42最大模具厚度MM300注射压力120最小模具厚度MM200注射方式螺杆式锁模形式MM液压注射行程MM115模具定位孔直径MM120喷嘴圆弧半径MM12喷嘴孔直径MM4锁模力KN90033注射机的校核331注射量的校核为确保塑件的质量及注塑机的充分利用，注塑模一次成型的塑件体积应在公称注塑体积的5080范围内。因此12505625；12508100；2VV1CM3V2CM323654567309。2V；满足要求。CM3V1V2332锁模力的校核在确定了型腔压力和分型面面积之后，可以按下式校核注塑机的额定锁模力（31）FKAP式中F注塑机额定锁模力900KN；K安全系数，通常取1112，取K11；A浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和（）；2P塑料成型时型腔压力，P取30。将数据代入公式得F900KN82316KN，满足要求。333模具闭合高度的确定组成模具闭合高度的的模板及其他零件的尺寸有定模座板20MM；定模板H4A60MM；型芯固定板B30MM；支撑板35MM；垫块C70MM；动模座板H225MM。则该模具的闭合高度为H1HABC206030357025240MM（32）H4H2H1334模具闭合高度的校核由于该注塑机所允许的模具最小厚度200MM；模具最大厚度300MM。HH因计算得模具的闭合高度H240MM，所以模具的闭合高度满足H。HH335模具合模行程的校核该注塑机的最大合模行程300MM。为使塑件成型后顺利脱模，并结合该模具的双峰型面的特点，确定该模具的合模行程应满足下式的要求A（510）MM5550369150MM（33）H1H2式中塑件所用的脱模距离（MM）；H1塑件的高度（MM）；H2A取出浇注系统凝料必须的长度（MM）。因300MM150MM，故满足要求。4注塑模具的设计41型腔的设计411型腔数目的确定由于该塑件的形状简单，且为规则的圆形，质量较小，生产批量较大并且不需要侧分型，若是采用单型腔注射模具，则生产效率较低。因此综合考虑采用一模两腔。412型腔的布置该模具采用一模两腔的结构，且模具的结构尺寸较小，为了便于制造加工，提高生产效率，降低塑件的成本且便于浇注系统的排列和模具的平衡，综合考虑，决定采用平衡式的型腔布置，如图41所示。图41型腔的排列方式42分型面的选择分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求，因此分型面应遵循（1）应选在塑件外形最大轮廓处；（2）有利于顺利脱模；（3）保证塑件的尺寸精度和表面质量；（4）有利于模具的加工和模具结构的简单化；（5）有利于排气；（6）减少分型面数量，避免侧向分型和侧向抽芯3。考虑以上原则该塑件有两种分型方案,如图。如果按图42A所示的分型面进行分型，则塑件分别有两个模板成型，由于合模误差的存在，会使塑件产生一定的同轴误差，且飞边不易清除，易产生粘模；而按照图42B所示的分型面分型，则塑件整体有一个模板成型，消除了由于合模误差是塑件产生同轴误差的可能。因此决定采用图42B所示的分型面。图42分型面的选择另外，为了提高自动化程度和生产效率，保证塑件的表面质量，决定采用点浇口，而模具采用双分型面。一个分型面用于成型塑件，另一个分型面用于取出浇注系统的凝料。43浇注系统的设计浇注系统是指模具中从注塑机的喷嘴起到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道。它的作用是将熔体顺利地充满型腔的各个部位，并在填充及保压过程中，将注射压力传递到型腔的各个部位以获得外形清晰、内在质量优良的塑件。它向型腔中的传质、传热、传压情况决定着塑件内在和外在质量，它的布置和安排影响着塑件成型的难易程度和模具的复杂程度。431浇注系统的组成由于该模具采用一模两腔，因此该浇注系统则由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。如图43所示。图43点浇口浇注系统432主流道的设计主流道是连接注射机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机在同一轴上，断面为圆形，且有一定的锥度。据所选用的注射机，差得喷嘴前段孔径4MM；喷0嘴前段球面半径12MM。为了使熔料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使主流0道与注射机的喷嘴紧密对接。由文献1可知模具主流道与喷嘴的关系R（12）（MM）（41）0D（051）（MM）（42）0因此取主流道球面的半径R13MM；取主流道的小端直径D45MM。为了使塑料熔体按顺序的向前流动，开模时塑料凝料能从主流道中顺利的拔出，需将主流道设计呈锥形，具有24的锥角，因此取锥角为4。且表面的粗糙度RA08M；抛光应沿轴向进行，若沿圆周进行抛光，产生侧向凸凹面，使主流道凝料难以拔出。同时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计R1MM的圆弧过渡。由于主流道要与高温哦塑料熔料和喷嘴反复的接触和碰撞，所以主流道部分设计成可拆卸的主流道衬套。由于该制件比较小，相对注射机的选用该模具属于小型注射模，因而将主流道衬套与定位环设计成一个整体。如图44所示。在设计时为防止因浇口套与注塑机喷嘴接触平凡而擦伤，应采用淬火处理使其有较高的硬度，达到5357HRC。一般采用T8A的优质碳素工具钢。浇口套与模板配合采用H7M6的过渡配合4。图44浇口套的三维图433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。由于该制件的体积比较小，形状结构比较简单，且该熔料的流动性不差，可以采用单点进料方式。为了便于加工，选用截面形状为半圆形的分流道。由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部的熔体流动状态比较理想，因此分流道表面的粗糙度不要太低，一般取RA16M。这可增加对外层塑料的流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定形成绝热层。分流道与浇口的连接应加工成斜面，并用圆弧过渡，有利于塑料熔体的流动和填充。根据对型腔侧壁厚度的计算，取分流道的长度为100MM。由文献5可知（43）026544式中D分流道直径（MM）；L分流道长度（MM）；G制件重量（G）。将数据代入公式得02654402410053由于该制件的面积较大，为保证其熔料填充的充分性，取D7MM。如图45所示。图45分流道的截面形状及尺寸434浇口的设计浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分。其作用有两个一是塑料熔体流经的通道；二是浇口的适时凝固可控制保压时间。由于该塑件外观质量要求较高，浇口位置和浇口的大小应以不影响塑件的外观质量为前提，同时也应该尽量使模具的结构简单。根据对该塑件结构的分析，前结合以确定的分型面位置，选择点浇口的进料方式。根据塑件的外观质量要求以及型腔的安放方式，进料位置设计在塑件的顶部。由文献4可知点浇口的相关尺寸，如图46所示。图46点浇口的截面形状及尺寸图中L取075MM；D取10MM；取20；R取03MM。435冷料穴和拉料杆的设计为避免流动熔体前锋冷料进入型腔从而影响塑件的质量，因此在主流道末端以及分分流道末端设置冷料穴。为了便于脱料其主流道末端采用带球头形拉料杆的冷料穴。如图47所示。图47冷料穴和拉料杆根据需要一般分流道末端的冷料穴长度为分流道直径的152倍。取其长度为10MM。如图38所示。图48冷料穴截面形状及尺寸定模座板的分流道末端的冷料穴钻小斜孔，一次分型时斜孔内的凝料使点浇口与塑件分离，同时球头形拉料杆将主流道的凝料拔出，二次分型时凝料被定模板强制推下来实现浇注系统与塑件的自动分离与脱出。44排气系统的设计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塑料在成型过程中产生的分子挥发，气体顺利地排出模外。由于该塑件的尺寸较小，利用分型面间隙和推杆的配合间隙排气即可。不必设置排气槽。由文献8可知推杆的工作部分与型芯上推杆孔的配合采用H8F7H8F8的间隙配合。由于推杆的直径较小，取H8F7的间隙配合即可。45模架的选择根据本案设计的各项数据参考GB/T125552006塑料注射模中小型模架选择标准模架的的型号模架DAT2340603070GB/T125552006确定模具尺寸为280400MM，A板厚度60MM，B板厚度30MM，C板厚度70MM。46塑料模具材料的选择及热处理成型零部件的材质直接关系到模具的质量、寿命，决定着所成型塑料制品的外观及内在质量，必须十分慎重，一般要在合同规定及客户要求的基础上，根据制品和模具的要求及特点选用。如果说材料的选择是模具的灵魂，那么热处理是材料的灵魂。热处理是模具制造中的关键工艺之一，它直接关系到模具的制造精度、力学性能、使用寿命以及制造成本。实际生产实用表明，在模具的全部失效形式中，由于热处理不当所引起的失效居于首位。在模具设计制造过程中，若能正确的选用材料，合理的选择热处理工艺，对充分发挥材料的潜在性能、减少能耗、降低成本、提高模具的质量和使用寿命其重大作用610。461模具材料的选择由于该制件对外观质量无特殊要求，成型材料对钢材亦无特殊要求，并且该制件的形状结构简单，产量不高，考虑其经济性。因此模具的型腔和型芯均可选用国产塑料模具钢或优质碳素钢。即选择国产SM45钢。非成型零部件材料选用参照模架标准即可。462模具材料的热处理为保证制件的质量和模具使用寿命，参考文献5，7，9可知常用模具钢热处理规范可知SM45钢的热处理规范见表41所示。表41SM45钢的热处理规范材料项目普通退火正火高温回火淬火回火加热温度820840830880680720820860500560SM45冷却方式炉冷空冷空冷油或水冷空冷47成型零件的设计成型零件的设计主要指成型部分与塑件接触部分的尺寸计算。471成型零件的计算成型零件的计算方法有平均值方法和公差带法两种。由于该制件的精度不高，因此采用常用的平均值法。前面已查得ABS塑料的收缩率是0308。则该塑料的平均收缩率（44）（0308）2055由文献8可知1、型腔的径向尺寸计算公式（45）（）0102、型芯的径向尺寸计算公式（46）（）0103、型腔的轴向尺寸计算公式（47）（）0104、型芯的轴向尺寸计算公式（48）（）010式中塑件的平均收缩率；模具型腔径向基本尺寸（MM）；塑件外表面的径向基本尺寸（MM）；模具型芯径向基本尺寸（MM）；塑件内表面的径向基本尺寸（MM）；模具型腔深度基本尺寸（MM）；塑件凸起部分高度基本尺寸（MM）；模具型芯高度基本尺寸（MM）；塑件孔或凹槽深度基本尺寸（MM）；塑件外表面径向基本尺寸的公差（MM）；模具制造公差（MM）；X零件工作尺寸的修正系数，取值范围在05075，由于塑件的尺寸较小，取X075；则取。13因此成型零件的基本尺寸如表42所示。表42成型零件尺寸的计算MM塑件尺寸计算公式计算结果14001281398104301240128123720430122128012171043036005635780190轴向140032见式（45）（）010138401101001093003044006443760210型腔径向2002见式（47）（）010186007050024485008030022870070136128013771004311801141195000384800644874002111611401175000384606404673002134056034600019轴向120320见式（46）（）01012310011302031700071010108000320202150007型芯径向430640见式（48）（）01043720021472型腔壁厚和底部厚度的计算注射模的型腔应有足够的厚度，厚度过薄会导致模具刚度不足或强度的不足。强度不够使模具发生塑性变形甚至破裂，而刚度不足则会使模具产生过大的弹性变形造成熔料的溢出。因此先确定不同情况的许用变量，用刚度计算公式进行壁厚和底部厚度的设计计算，再用强度条件进行校核。由文献5可知1、按刚度条件计算公式（49）114（）13（410）056（）132、按强度计算条件公式，（411）21212（412）087（）12式中型腔壁厚（MM）；H型腔深度（MM）；模具型腔内最大熔体压力（）；R型腔内半径（MM）；T型腔底部厚度（MM）；E模具钢材的弹性模量（）；模具刚度计算的许用变量（MM）；模具刚度许用压力（）；大型腔的底部厚度（MM）；1小型腔的底部厚度（MM）。2查文献5可知取30；E取；取160；取0028MM。21105将数据代入公式得（1）按刚度条件计算；11450（3050211050028）133615；105670（3070211050028）132781；20567（307211050028）13278（2）按强度条件计算；701601602301211854；108770（30160）122637；20877（30160）12264综合得S取40MM；T取5MM。经校核可知强度和刚度满足要求。为避免在浇口的末端因较大的冲击力而影响塑件的表面质量，甚至产生熔接痕，故在浇口末端的型芯上设置适当的圆弧，从而也改善了塑料的充模流动性。如图49所示。图49型芯的优化设计48成型零件的加工工艺成型零件一般结构比较复杂，精度要求也高。其加工过程主要由成型零件的机械加工、热处理和表面处理加工等环节构成。特种加工、数控加工在模具成型零件加工中应用得非常普遍。下面以型芯为例来介绍一下它的加工工艺。型芯的结构形状如图410所示。图410型芯的二维图1、备料。2、粗车外圆，对，和R64留50MM余量。1377100433460001912310011达图样要求。1493、精车，和R64留05MM的磨量。对1377100433460001912310011进行45斜度的车削。123100114、磨上下端面留50MM余量。5、精铣下端面和其余的端面留005MM的磨量。6、精铣深度为的两沟槽，留001MM磨量。09300307、钳工按图划线，钻13，13个孔的线切割穿丝孔3。5001808、线切割，割13，直径留研磨量001MM。5001809、热处理，渗碳0508MM，淬火回火达5054HRC。10、钳工研磨各孔，保证与推杆外表面滑配。以及两个沟槽达到图样要求。11、研磨各端面及外圆达图样的要求。12、检验。49脱模机构的设计491脱模方式的确定根据塑件的形状的特点，确定模具的型腔在定模部分，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。为保证塑件较大脱模力处能够顺利脱模并且推出时不产生变形，采用推杆推出机构。根据制品的结构特点确定在制件的一下位置设置推杆。如图411所示红色的为推杆位置。图411推杆的分布492推杆的设计由于该制件较小，且无特殊要求，则普通的圆形推杆均可满足刚度要求。1、脱模力的计算由文献8可知（413）COSSIN1式中脱模力N；A塑件包络型芯的面积（）；2P塑件对型芯单位面积的包紧力，取10；107脱模斜度，取45；Q大气压力，取009；塑件对钢的摩擦系数，取03；塑件垂直于脱模方向的投影面积（）。12将数据代入公式得（12314451363145）1003COS40SIN400094900314124306；2、推杆直径的确定由文献8可知（1）直径确定公式（414）214（2）直径校核公式（415）42式中D推杆直径（MM）；推杆长度，取118MM；脱模力（N）；推杆材料的弹性模量，取；21105N推杆数目；推杆所受压力（）；推杆材料的屈服点，取353；K安全系数，取16；将数据代入公式得65MM；1611821243062110514由于塑件的比较小，且推杆数目比较多，因此由文献3可知取D5MM。推杆的校核；4124306133142548353满足要求。考虑其经济性，推杆采用T8A碳素工具钢即可满足要求。其硬度为5054HRC。配合长度取15MM，且推杆工作部分的粗糙度取08M。推杆固定部分和动模支撑板采用单边05MM的间隙配合，而与型芯采用H8/F7的间隙配合。410冷却系统的设计4101冷却系统水管直径的计算1、求单位时间成型塑料制件的质量W设注射时间为3S，冷却时间为15S，保压时间为15S，开模取件时间为7S，得注射成型周期为40S。设用20的水作为冷却介质，其出水口的温度为28，水呈湍流状态，1H成型次数N36004090次，制件质量M为804G，则单位时间内注入模具中的塑料质量WMN80490012KG/MIN；2、水的体积流量由文献8可知（416）1112式中冷却水的体积流量（/MIN）；3W单位时间内注入模具中的塑料质量（KG/MIN）；单位质量的塑料制品在凝固时所放出的热量（KJ/KG）；1冷却水的密度（KG/）；3冷却水的比热容，取4187J/（KG）；1冷却出水口的温度（）；1冷却入水口的温度（）。2由文献1可知ABS单位质量放出的热量35J/KG。1105将数据代入公式得/MIN；012351021034187282012610333、求冷却水道直径D根据水的体积流量，查文献5可知D取8MM。4102冷却系统的结构设计由文献8可知1、冷却水的表面传热系数（417）（）08022、冷却回路所需总表面积（418）36003、冷却水孔数目（419）式中冷却水的表面传热系数W/（K）；2冷却水在该温度下的密度（KG/）；3V冷却水的流速（M/S）；D冷却水道直径（M）；与冷却水有关的物理系数；A冷却回路总表面积（）；2M单位时间内注入模具中的塑料质量（KG/H）；Q单位质量的塑料制品在模具内放出的热量（J/KG）；模具成型表面的温度（）；冷却水的平均温度（）；N冷却水孔数目；每一根水孔长度（MM）。由文献1可知V取166M/S；取75；Q取35J/KG。105将数据代入公式得；75（103166）080008027422/（2）；72435105360074222820001192；0011931400080232在保证制质量的前提下，为了设置效果良好的冷却回路，缩短制件的成型周期，提高生产效率，因此N取4。为了实现均一高效的冷却回路，降低成本，决定采用结构简单加工方便的直流式冷却回路。如图412所示。图412冷却水道的设计411模具的装配模具装配是模具制造过程的最后阶段，装配质量的好坏将影响模具的精度、寿命及各个部分的功能。要制造出一副合格的模具，除了要保证零件的加工精度外，还必须做好装配工作。模具的总装图如图413所示。图413模具的总装图4111动模的装配1、装配型芯将型芯采用压入法装入型芯固定板，并用砂轮磨平其凸出的端面，然后，将动模板和型芯固定板合拢，在动模板上涂上红粉后，在其上确定导柱孔和稳固螺钉的位置，取下型芯固定板后加工出导柱和螺纹孔；将动模座板、动模板、型芯固定板以侧面为基准，调整好型芯位置后合拢在一起夹紧，找正好螺钉孔位，然后在其上加工螺纹孔，继而在支架和动模坐板上加工加工出螺纹孔。2、配作推杆孔通过型芯上的推杆孔，在动模板上钻锥窝，卸下型芯，按锥窝钻出动模半上的推杆孔，再用平行夹头将推杆和动模板夹紧，通过动模板配钻推杆固定板上的推杆孔。3、装配推杆将推板与推板固定板叠合，配钻限位螺钉过孔和推杆固定板上的螺纹攻螺纹，推杆装入固定板后盖上推板用螺钉紧固，并将其装入动模，然后检查和修模推杆的端面。4112定模部分的装配1、定模板和导套的装配用压入法将导套装入到定模板，并用砂轮磨平凸出的平面。2、定模和定模座板的装配在定模和定模座板装配前，浇口套和定模座板已装配合格，因此，可直接将定模板和定模座板叠合，使浇口套上的浇道孔和热流道板和定模板沙锅内的浇到对正，用平行夹头夹紧，通过定模座板孔在定模上预钻螺纹底孔并配钻，后将其拆开，在定模上攻螺纹，螺纹加工好后，再将定模板和定模座板叠合后拧紧螺钉。5参数化实体设计本设计基于PRO/E设计平台，运用模具三维造型进行实体造型设计，由于造型大致过程相同，为了便于说明书的书写，在此以成型零件的绘制过程为例，其他的都以之为例。51成型零件实体设计511型芯的实体设计型芯的实体设计过程如下图所示。1、进入PRO/E的绘图界面，如图51所示。图51PRO/E的绘图界面2、使用旋转命令进入草绘界面绘制如图52所示。图52草绘界面3、完成草绘点击确定得到实体如图53所示。图53实体图4、继续使用旋转命令，进入草绘界面绘制如图54所示的截面。图54草绘界面5、完成草绘操作后点击确定得到如图55所示的凹槽。图55实体图6、接着使用旋转命令，进入草绘界面绘制如图56所示的草绘截面。图56草绘界面7、绘制完成后，点击确定得到如图57所示的效果。图57实体图8、使用拉伸命令如图58所示。图58草绘选择界面9、进入草绘界面绘制如图59所示的截面。图59草绘界面10、完成草绘命令后点击确定，得到如图510所示的凸台。图510实体图11、选择阵列命令进入阵列分布的选择，如图511所示。图511阵列的选择12、点击确定后得到如图512所示的分布效果。图512阵列的效果13、选择拉伸命令，进入草绘界面绘制如图513所示的截面。图513草绘的界面14、点击确定，选择拉伸长度后，点击确定得到如图514所示的推杆2的孔。图514推杆2孔的拉伸15、对上述所绘制的推杆孔进行阵列得到如图515的效果。图515推杆2孔的阵列效果16、继续拉伸进入草绘界面后，绘制如图516所示的截面。图516推杆1孔的草绘界面17、完成草绘后点击确定得到如图517所示的推杆1的孔。图517推杆1的孔18、选择倒角的命令，对型芯进行倒角，其效果如图518所示。图518倒角19、通过以上各项命令，完成了对型芯的实体设计，如图519所示。图519型芯的实体设计512型腔的实体设计鉴于上述对型芯的实体设计，通过对以上命令的使用，完成了型腔的实体设计。其效果如图520所示。图520型腔的实体设计52模具的虚拟装配模具的虚拟装配同样也是基于PRO/E设计平台，运用模具三维组件进行实体装配设计，根据模具装配的原则，利用装配的约束条件匹配，重合，对齐，插入，相切等来完成模具的虚拟装配1115。图521模具的虚拟装配图图522模具的分解图由于装配的过程比较复杂、繁琐，在此装配的过程省略。其装配后的结构以及分解视图分别如图521，522所示。利用三维软件的开模仿真运动的分析来模拟模具的开模，以检查模具设计的合理性、正确性以及在开模过程中是否发生干涉。其开模如图523所示。这样大大提高了模具的自动化，智能化和准确性。图523模具的开模图总结通过长时间的努力，毕业设计终于可算是划上一个句号了。本次设计是一个全面性的设计，是对塑料模课程的一个总结一次回顾。本次毕业设计翻阅了大量的参考书，使我对塑料成型工艺与模具设计等参考书及相关知识又进行一次从新的整理、理论联系实际，为我以后搞模具做了一个很好的准备。更重要的是，通过本次设计对我所掌握的塑料模模具知识实际应用能力起到了检验的作用，通过系统设计，知道自己的不足和缺陷。本次的毕业设计，可以让我们从中获得平时未掌握的知识，或重新温新一下所学的知识。进一步地了解，进一步地改善。可以借此机会锻炼自己独立思考能力、动手能力和其它一些综合能力。同时，还可以为今后的工作奠定一个良好的基础。在设计过程中我们始终结合计算机进行设计，提高了我们对PRO/E、AUTOCAD等软件的应用能力。同时，还更懂得如何查阅资料、手册等一系列工具书。通过了本次设计我们已初步掌握了工程技术人员的设计思想，掌握了模具的相关知识，以基本能独立完成一套塑料模模具设计与制造。在设计中，通过查阅资料，向同学和老师请教，进一步地了解注塑模具的实际设计和制造情况。在设计中广泛采用标准件。设计参数的选择不仅来自课本和资料，还根据实际情况来选择和使用。在设计中得到最大的收获是1、提高查阅参考资料的能力。能