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河南机电高等专科学校毕业设计说明书1 绪 论塑料工业是一门新兴产业，由于塑料来源丰富，制作方便及成本低廉，金属零件塑料化的发展很快。在现代社会中，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已得到了广泛的应用。有关数据表明，目前仅汽车行业就需要各种塑料制品36万吨。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。在现代塑料制品的生产中，合理的加工工艺、高效率的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成形技术的“三大支柱”。尤其是塑料模对实现塑件加工工艺要求、塑件使用要求和塑件外观造型要求，起着无可替代的作用。在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模设计对制品质量与产量具有决定性的影响。塑料模设计包括设计模腔形状、流确定道尺寸和表面粗糙度、选择分型面和进浇与排气位置、设计脱模方式等，这些将直接影响制品尺寸精度和形状精度以及塑件的物理力学性能、内应力大小、表观质量与内在质量等。1.1国内塑料模具行业的现状和主要问题1.1.1国内塑料模具行业的现状近年来，我国塑料模具制造水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到50t以上的注射模，已经能生产48英寸电视的塑壳模具、6.5Kg大容量洗衣机全套塑料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具，精密塑料模具的精度已达到2m，制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模。塑料模是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。当塑料制品及其成形设备被确定之后，塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占80，大型塑料模的设计技术与制造水平，常可标志一个国家工业化的发展程度。中国塑料模具无论是在数量上还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步,但与国民经济发展的需求和世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时,一些低档塑料模具却供过于求,市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。 1.1.2国内塑料模具行业的主要问题我国塑料模具行业和国外先进水平相比，主要存在以下几个方面的问题：（1）发展不平衡，产品总体水平较低。包括生产方式和企业管理在内的总体水平与国外工业发达国家相比尚有10年以上的差距。（2）工艺装备落后，组织协调能力差。虽然部分企业经过近几年的技术改造，工艺装备水平已经比较先进，有些三资企业的装备水平也并不比发达国家差，但总体而言，工艺装备仍比较落后。更主要的是企业组织协调能力差，难以整合或调动社会资源为我所用，从而就难以承接比较大的项目。（3）大多数企业开发能力弱，创新能力明显不足。（4）供需矛盾一时还难以解决。国产塑料模具的国内市场满足率一直不足，其中大型、精密、长寿命模具满足率更低。（5）体制和人才问题的解决尚待时日。在社会主义市场经济中，竞争性行业，特别是像模具这样依赖于特殊用户，需单件生产地行业，国有和集体企业原来的体制和经营机制已显得越来越不适应，人才的数量和素质也跟不上行业的快速发展。（6）原材料、能源、人工等成本持续上升，而模具价格却持续下降，模具企业总体利润率不断下滑。1.2我国注塑模具的发展前景经过近几年的发展，塑料模具的开发、创新和企业管理等方面已显示出一些新的发展趋向：（1）在模具的质量、交货周期、价格、服务四要素中，已有越来越多的用户将交货周期放在首位，要求模具公司尽快交货,这已成为一种趋势。（2）注塑模具标准化水平向高水平逐步提高。国外发达国家模具标准化程度为70%80%，而我国只有30%左右。如能广泛应用模具标准件，将会缩短模具设计制造周期的25%40%，并可减少由于使用者自制模具标准件而造成的工时浪费。应用模具CAD/CAM技术设计模具已较为普遍，推广使用模具标准件，能够实现部分资源共享，这会大大减少模具设计的工作量和工作时间，对于发展CAD/CAM技术、提高模具的精密度有重要意义。以往的模具即使只损坏了一个部件，也将无法使用。由于不是标准件，市场上很难有相应产品，要到生产厂家去更换部件，费时费力。而如果采用标准件，则可以很方便的维修、更换，这将大大提高模具的使用寿命。现在，国内企业已认识到模具标准化的重要性，目前有一定生产规模的模具标准件生产企业有100余家。主要产品有塑料模架、侧冲装置。推杆推管等，其中塑料模架已可生产较大型产品，为发展大型精密模具打下了基础。（3）CAD/CAM/CAE技术得到普及。现代模具设计制造不仅应强调信息的集成,更应该强调技术、人和管理的集成，这就要求信息技术的普及，广泛应用CAD/CAM/CAE技术，逐步走向集成化。CAD/CAM/CAE技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，今年来模具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，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软件的智能化程度也将逐步提高。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。与此同时，还要加强研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程的研究。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具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。（4）注塑模具生产向信息化发展。模具企业及模具生产正在向信息化迅速发展。在信息社会中，作为一个高水平的现代模具企业，单单只是CAD/CAM的应用已远远不够。目前许多企业已经采用了CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技术及其它先进制造技术和虚拟网络技术等，这些都是信息化的表现。向信息化方向发展这一趋势已成为行业共识。（5）“绿色模具”的概念将日益被重视。今后的模具，从结构设计、原材料的选用、制造工艺、模具修复、报废以及模具的回收利用等方面，都将越来越考虑其节约资源、重复使用、利于环保以及可持续发展这一趋势。2 防尘罩塑料制件的注塑工艺分析2.1防尘罩塑料制件的成型工艺分析产品见图1和图2。图1防尘罩（二维图）图2 防尘罩（三维效果图）塑料制件的成型工艺性分析包括塑料制件的原材料分析、塑料制件的尺寸精度分析、塑料制件表面质量和塑料制件的结构工艺性分析。塑料制件的原材料分析聚甲基丙烯酸甲酯的工艺特性：（1）聚甲基丙烯酸甲酯含有极性侧甲基，具有较明显的吸湿性，吸水率一般在0.3%0.4%，成型前必须干燥，干燥条件是8085下干燥45h。（2）聚甲基丙烯酸甲酯在成型加工的温度范围内具有较明显的非牛顿流体特性，熔融粘度随剪切速率增大会明显下降，熔融粘度对温度的变化也很敏感。因此，对于聚甲基丙烯酸甲酯的成型加工，提高成型压力和温度都可明显降低熔体粘度，取得较好的流动性。（3）聚甲基丙烯酸甲酯开始流动的温度约160，开始分解的温度高于270，具有较宽的加工温度区间。（4）聚甲基丙烯酸甲酯熔体粘度较高，冷却速率又较快，制品容易产生内应力，因此成型时对工艺条件控制要求严格，制品成型后也需要进行后处理。（5）聚甲基丙烯酸甲酯是无定形聚合物，收缩率及其变化范围都较小，一般约在0.5%0.8%,有利于成型出尺寸精度较高的塑件。聚甲基丙烯酸甲酯的加工工艺聚甲基丙烯酸甲酯可以采用浇铸、注塑、挤出、热成型等工艺，因此采用注射成型工艺是可以的。塑料制件的尺寸精度分析 该塑料制件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均按MT5制造，查取公差，其主要尺寸公差标注如下（单位均为mm）。塑料制件的外形尺寸:、，深度尺寸、。塑料制件的内形尺寸：、，深度尺寸、。小圆柱的定位尺寸：80.14、410.32。 塑料制件的表面质量分析由图纸可知该塑料制件的表面粗糙度值均为Ra0.8m。塑料制件的结构工艺性分析从图纸上分析，该塑料制件的外形大致为回转体，壁厚均匀，且符合最小壁厚要求。综上所述，该塑料制件可采用注射成型加工。2.2成型设备的选择与注射成型工艺规程的编制2.2.1计算塑料制件的体积和质量利用三维软件UG的质量分析功能，得到该制件的体积为：V=2.33cm3。计算塑料制件的质量是为了选择注射机及确定模具的型腔数。知PPMMA的密度为1.18g/cm3，所以，塑料制件的质量为：m=V=1.182.33=2.75（g）由塑料制件的体积和质量初步选择型号为SZ-250/1250的注射机。2.2.2确定注塑成型工艺参数注塑成型采用悬浮聚合所制得的颗粒料，成型在螺杆式注塑机上进行。表一是聚甲基丙烯酸甲酯注塑成型的典型工艺条件，试模时,可根据实际情况适当调整。表一 聚甲基丙烯酸甲酯的注射成型工艺参数工艺参数规格工艺参数规格预热和干燥温度：8085成型周期/s注射时间05时间：45h保压时间2040料筒温度/后段170180冷却时间2040中段210230总周期5090前段200210螺杆转速n/rmin-12030喷嘴温度/180190后处理方法热风循环干燥形式直通式模具温度/4080温度/7080注射压力/Mpa50120时间/h4h保压压力/Mpa401202.2.3编写注射成型工艺卡根据聚甲基丙烯酸甲酯的注射成型工艺参数编写工艺卡（见表二）。表二 防尘罩注射工艺卡厂名塑料注射成型工艺卡资料编号01车间注塑车间共1页第1页零件名称防尘罩材料牌号PMMA设备型号SZ-250/1250装配图号材料定额每模件数4件零件图号单件质量2.75g工装号材料干燥设备鼓风烘箱温度8085时间45h料筒温度后段170180中段210230前段200210喷嘴180190模具温度4080时间注射05s保压2040s冷却2040s压力注射压力50120MPa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa后处理温度7080背压40120MPa时间4h检验编制校对审核车间主任检验组长主管工程师徐超杰3 注射模的结构设计注射模结构设计主要包括：分型面的选择，模具型腔数目的确定及型腔的排列，浇注系统的设计，型芯、型腔结构的确定，推件方式的选择，模具结构零件设计等内容。3.1分型面的选择该塑料制件为防尘罩，为透明塑料件，外观要求无斑点，气穴和熔接痕，表面质量要求较高。分型面的选择有三种方案（见图3）。根据分型面的选择原则和防尘罩塑料制件的成型要求，可以确定方案为最差的选择方案，该方案不仅使制件表面产生熔接痕，而且大大增加模具的复杂程度，需要采用侧抽芯，所以该方案可以排除。方案虽然会使模具结构简单一些，但是使塑料制件在分型面处分割成两部分，这样合模时会因为合模不准确造成较大的形状和尺寸偏差，达不到预定的成型要求，而且在分型面处形成的飞边影响塑件外观，所以该分型面的选择方案也并不理想。方案使塑料制件大部分位于型腔侧，能够保证塑料制件的成型要求，而且在分型面处形成的飞边易于清除且不影响塑件外观；除此之外，该方案所确定的模具结构也并不复杂，也能使塑件留在动模一侧，有利于推出机构推出塑件；并且塑料熔体冲模流动的末端在分型面处，有利于排气。综合考虑采用方案，即分型面位置选择在处为最佳。 图3 分型面位置的选择方案3.2确定型腔数目及型腔布置方式根据实际生产经验可知每增加一个型腔，制品尺寸的精度便降低4%，因此型腔数目不宜过多。考虑到为提高生产效率，大批量生产多采用多型腔模具，再结合该塑料制件的尺寸形状，初步选定型腔数目为4腔。型腔布局时应注意尽可能采用平衡式排列，以便构成平衡式浇注系统，保证制品的均一和稳定；应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料现象；尽可能使型腔排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸。根据该塑料制件的形状尺寸，其型腔布局有两种方案，方案一见图4和方案二图5。方案二比方案一的尺寸大，因而方案二所需的模具外型尺寸打，布局不够紧凑，因此方案一的型腔布局较好。方案一的型腔布局效果图见图6。图4 型腔布局方案一图5 型腔布局方案二图6 选定的型腔布局效果图3.3设计浇注系统3.3.1主流道的设计查得SZ-250/1250型注射机喷嘴的有关尺寸，喷嘴球半径SR0=17mm，喷嘴孔直径d0=3.5mm。根据模具主流道与喷嘴的关系：SR=SR0+（12）mm，d=d0+0.5mm，取主流道球面半径SR=19mm，取主流道的小端直径d=4.5mm，标准化后取d=4.2mm。为了便于凝料从主流道中取出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为3。经过换算的主流道大端直径D=8mm。同时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计r=3mm的圆弧过度。主流道设计见图7。图7 主流道设计参数3.3.2分流道的设计单腔注射模通常不用分流道，但多腔注射模必须开设分流道。对分流道的要求是：熔体通过时的温度下降和压力损失都尽可能地小，能平稳地将熔体分配到各个模腔，不过分增加塑料消耗量等。由初步的设计思路可知该模具为多腔模具，对于多腔模具设计的基本要求要求是各个型腔能够同时充满且各个型腔的压力相同，这样才能保证各个型腔所成型出的塑件尺寸、性能一致。为达到这一目的，设计该模具时采用流动支路平衡原则进行设计。所谓流动支路平衡是指相对于主流道按一定布局分布的各个型腔，从主流道到各个型腔的分流道、浇口，其长度、截面形状和尺寸都完全相同，即到达个型腔的流动支路是完全相同的。只要各个流动支路加工的误差很小，就能保证浇注系统平衡，各个型腔同时充模。根据流动支路平衡原则，并结合型腔布局，设计分流道，见图8。经过分析将该注射模的分流道开在型腔侧，并且设计成梯形截面，其截面有关尺寸见图9。该类型的分流道容易加工，且熔体的热量散发和流动阻力都不大。因为分流道的长度为75mm左右，所以在分流道的末端应设冷料穴。图8 分流道设计图9 分流道截面参数3.3.3浇口位置的确定利用Moldflow软件的MPI模块，进行塑料制件的浇口位置分析，得最佳浇口位置分析结果图，见图10。图10 塑料制件的最佳浇口位置由软件的分析结果可以确定浇口最好设在塑料制件的顶端圆孔附近。3.3.4设计浇口鉴于最佳浇口位置的分析结果，适合该塑料制件的浇口形式有潜伏式浇口、轮辐浇口、盘形浇口、点浇口，并对各种浇口形式的优缺点进行分析。潜伏式浇口从分流道处直接以隧道式浇口进入型腔。浇口位置在塑料制件的内表面，不影响其外观质量。但采用这种浇口形式，会增加模具结构的复杂程度。轮辐浇口是中心浇口的一种变异形式。采用几股料进入型腔，缩短流程，去除浇口时较方便，但有浇口痕迹。模具结构较潜伏式浇口的模具结构简单。盘形浇口具有料流同时前进、进料均匀、不易产生熔接痕、排气条件好等优点，但是浇口凝料去除较困难，需要切削加工或用冲切法去除。此外，模具结构设计也不易实现。点浇口，又称针浇口或菱形浇口。采用这种浇口，可获得外观清晰、表面光洁的塑料制件。在模具开模时，浇口凝料会自动拉断，有利于自动化操作。由于浇口尺寸较小，浇口凝料去除后，在塑料制件表面残留痕迹也很小，基本上不影响塑料制件的外观质量。同时，由于浇口尺寸较小，剪切速率会增大，塑料黏度降低了，提高流动性，有利于冲模，该浇口能保证塑料制件成型要求。不过模具需要设计成双分型面，以便脱出浇注系统的凝料，增加了模具结构的复杂程度。经过综合的比较和分析，为获得好的塑件外观，该塑件采用点浇口为最好。点浇口的直径采用经验公式计算：式中 d为点浇口直径（mm），为塑件在浇口处的壁厚（mm）,A为型腔表面积（mm2）。型腔表面积的计算A=3.14（18.752-52）+3.1437.54.07 =1505.21（mm2）点浇口的直径：取点浇口的直径d=1.2mm。设计点浇口的有关参数见图11。图11 点浇口有关参数3.3.5确定点浇口数量及位置采用点浇口时，设置点浇口的位置可以是一处，也可以是两处。利用Moldflow软件的MPI模块，分析一个点浇口和两个点浇口这两种情况下的充填过程，并对比分析注射成型效果。当设置两个点浇口位置时，利用Moldflow软件分析的结果见图12、图13和图14。图12 设置两个点浇口位置时的充填时间分析结果由图12的充填时间分析结果可知，采用两个点浇口位置充填时间为0.4165s，塑料制件的各对称部分基本上为同时充满。图13 设置两个点浇口位置时的气穴分析结果由图13的气穴分析结果可知气穴产生的部位为塑料制件的周边，且顶部的周边也有气穴产生。同时，这种情况下的气穴数量较多。图14 设置两个点浇口位置时的熔接痕分析结果由图14的熔接痕分析结果可知采用两处点浇口位置时熔接痕在塑料制件的顶端产生了两处，影响塑件外观。当设置一个点浇口位置时，利用Moldflow软件分析的结果见图。图15 设置一个点浇口位置时的充填时间分析结果由图15设置一处点浇口位置的充填时间分析结果可知，这种情况下的充填时间要比两处的时间长，最远端的充填时间为0.5246s。图16 设置一个点浇口位置时的气穴分析结果由图16设置一处点浇口位置时的气穴分析结果可知，这种情况下的气穴产生位置和设置两处点浇口的基本相同，但是数量没有那么多。从分析结果也可以验证前面选择的分型面位置是易于排气的。图17 设置一个点浇口位置时的熔接痕分析结果由图17熔接痕分析结果可知，这种情况下的熔接痕在顶端只有一处，并且其余的都在侧内面，对塑件的外观影响不大。综合以上分析结果，设置一处点浇口位置时最合适的。因为在这种情况下，虽然充填实际长了一点，但是气穴数量不多，又能够在分型面处排除气体，再加上熔接痕少，而且熔接痕的位置对塑件外观影响不大，所以最终确定的方案是设置一处点浇口位置。由以上浇注系统的设计参数绘制浇注系统示意图见图18，分流道和浇口的效果图见图19。 图18 浇注系统二维示意图图19 分流道和浇口的效果图3.4型芯型腔结构设计3.4.1型芯结构设计由于型芯的结构并不复杂，所以将型芯的结构设计成整体式。因为所设计的模具结构为一模四腔，在设计为整体式时，若将型芯和模板设计为一体，虽然结构牢固，成型质量好，但是不便加工，且消耗贵重模具钢多，所以将型芯设计成台阶连接，整体嵌入，同时为防止型芯转动，在适当位置增加止转销。由于型芯和推件板有往复的相对运动，所以型芯与推件板的配合采用小间隙的间隙配合，又为了可靠定位型芯，将型芯和动模板的配合选为过渡紧配合，具体结构见图20。图20 型芯结构图1 动模板 2推件板 3整体嵌入式型芯3.4.2型腔结构设计该塑料制件尺寸不大，又模具结果采用的是一模四腔，所以将型腔设计成整体嵌入式型腔。这种结构的型腔形状、尺寸一致性好，能节约优质模具钢，嵌入模板后有足够强度与刚度，使用可靠且更换方便。各单个型腔通常采用冷挤压、电加工、电铸或超塑性成型等方法加工而成，然后整体嵌入模板中。整体嵌入式型腔在嵌入固定板中，要防止嵌入件松动和旋转，所以在适当位置设置止转销。整体嵌入式型腔采用过渡紧配合，可使嵌入的型腔固定牢靠 ，见图21。图21 型腔结构图1整体嵌入式型腔 2定模板4 注射机参数的校核由ug的质量分析功能得浇注系统的体积Vj=13.8cm3，塑件的体积Vs=2.33cm3，又PMMA的密度为1.18g/cm3,则浇注系统的质量mj=1.1813.8g=16.28g, 塑件的质量ms=1.182.33g=2.75g,查资料知型号为SZ-250/1250的注射机的有关参数见表三。表三 SZ-250/1250型注射机的参数表型号SZ-250/1250结构形式卧式螺杆直径45mm理论注射量270cm3注射压力160MPa注射速率110gs-1塑化能力18.9 gs-1螺杆转速1020 rmin-1锁模力1250kN拉杆内间距415mm415mm最大模具厚度550mm最小模具厚度150mm移模行程360mm锁模形式双曲肘模具定位孔直径150mm喷嘴球半径SR17mm喷嘴口孔径3.5mm生产厂家上海第一塑料机械厂4.1型腔数目的校核用公式校核型腔数目,式中mp=18.9 g/s=68040g/h。所以该注射机能满足初选的一模四腔。4.2 最大注射量的校核在一个注射成型周期内，注射模内所需的塑料熔体总量mi与模具浇注系统的容积和型腔容积有关，用公式mi=Nms+mj计算，mi=Nms+mjg=42.75+16.28g=19.03g。又注射机允许的最大注射量mI=1.18270g=318.6g，能够保证mi小于注射机允许的最大注射量mI。4.3 锁模力的校核注射成型时，当高压的塑料熔体充满模具型腔时，会产生使模具分型面涨开的力F1，这个力的大小等于塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和乘以型腔的压力p。塑件在分型面上的投影面积As=1255mm2，浇注系统在分型面上的投影面积Aj=2231.2mm2，查表得PMMA的平均型腔压力p=30MPa，那么F1=（As+Aj）p=（1225+2231.2）30N=103686N=103.7kN。根据注射机的参数知额定锁模力F=1250kN,所以涨力F1小于注射机的额定锁模力F。4.4注射压力校核 PMMA塑料制件注射成型时所需的注射压力为5012MPa，小于注射机的额定注射压力160 Mpa。4.5双分型面注射模开模行程的校核用公式smaxH1+H2+a+（510）mm式中H1为塑件所用的脱模距离，H2为塑件高度，a为取出浇注系统凝料必需的长度。对于该塑件H1=10mm，H2=10mm，a=85mm。型号为SZ-250/1250的注射机的移模行程为smax=360mm，所以smaxH1+H2+a+（510）=（110115）mm。经过校核，该注射机的移模行程满足要求。4.6模具在注射机上安装与固定尺寸的校核该模具的外形尺寸为350mm300mm310mm，小于拉杆内间距415mm415mm，模具厚度为310mm，小于注射机的最大模具厚度550mm，又大于注射机的最小模具厚度150mm，所以能够自由安装在该注射机上。一般情况下，注射成型过程中均要求模具中的主流道中心线与机筒和喷嘴的中心线重合。为此，注射机定模固定板中心都开有一个定位孔，要求模具定模板中心都开有一个定位孔，要求模具定模板上凸出的定位圈与注射机固定板上的定位孔呈较松动的间隙配合。该模具中定位圈和定位孔的配合选择为间隙配合。为一般间隙的间隙配合，满足该模具的安装要求。设计模具时，主流道始端的球面必须比注射机喷嘴头部球面半径略大一些，主流道小端直径要比喷嘴直径略大，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模。这些在设计主流道时已经考虑在内了，所以该模具的这些参数都能满足要求。5 推出机构的设计推出机构的作用是推出留在型芯上的制件。推出机构的设计要求为：尽量塑料制件留在动模上。这是因为要利用注塑机顶出装置来推出制件，必须在开模过程中保证制件留在动模上，这样，模具的推出机构较为简单。保证塑料制件不变形不损坏。为此，必须正确分析制件与型腔各部位的附着力大小，以便选择适当的推出方式和推出部位，使脱模力合理分布。保证制件外观良好。这就要求推出制件的位置尽量选择在制件内部或制件外观影响不大的部位，尤其在使用推杆推出时要注意，以免损伤制件的外观。结构可靠。推出机构应工作可靠，运动灵活，具有足够的强度和刚度。因为该塑料件的壁厚为1.25mm，且为透明塑件，表面不允许又推出痕迹，再根据上述推出机构的设计原则，所以就将该模具的脱模机构设计成推板推出机构。推板推出机构一般用于深腔薄壁的容器、罩子、壳体形以及透明制品等不允许有推杆痕迹的塑件。这种脱模机构在分型面处从塑件的周边推出，推出力大切均匀，运动平稳，推出后塑件外观上几乎不留痕迹。推板应有模具的导柱导向结构导向定位，以防止推板孔与型芯间的过度磨损和偏移。推板推出机构不设复位机构，在合模过程中，推板依靠合模力的作用而复位。推板与型芯之间要有高精度的间隙均匀的动配合，要是推板灵活脱模和复位，又不能有塑料熔体溢料。为防止过度磨损和咬合发生，推板孔与型芯应作淬火处理。设计该模具的推板推出机构时，在推板与型芯间留有单边0.2mm间距，避免两者之间接触，并有锥形配合面起辅助定位作用，可防止推板孔偏心而引起溢料，取斜度为10，具体设计见图20。6 冷却系统的计算和校核有资料查的成型周期t=s=70s，每次成型时的塑料制件和浇注系统的质量为m=20g，产量W=1.03kg/h。用20的水作冷却介质，即冷却水的进口温度t2=20，而出口温度t1=25，冷却水的密度=103kg/m3,冷却水的比热容C1=4.187kJ/(kg)。单位重量的塑料制品在凝固时所释放的热量Q1的计算： (kJ/kg)式中聚甲基丙烯酸甲酯的比热容C2=1.465kJ/(kg)，塑料熔体的初始温度t3=205，塑料制件在推出时的温度t4=50。塑料制件在固化时每小时释放的热量Q的计算：Q=WQ1=1.03212.4=218.77（kJ/h）冷却水的体积流量qv的计算：（m3/min）由冷却水的体积流量qv再根据冷却水处于湍流状态下的流速与冷却水道直径的关系可确定冷却管道直径d=15mm。计算冷却水在管道内的流速v（m/s）： (m/s)计算冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数h，首先查表，取物理系数f=6.48（水温为25时）：（kJ/(m2h)）又模具温度与冷却水温之间的平均温差t=50-=27.5，计算冷却管道总传热面积A： (m2)模具上应开设的冷却管道数n：（孔）冷却水流动状态的校验查表得冷却水的运动粘度=0.97510-5m2/s，计算雷诺数：经过计算雷诺数在规定使用的范围内。7 型腔型芯冷却回路的设计型腔冷却回路的设计：由于型腔的尺寸不大，不能开多个水孔，所以采用隔水板进行冷却，冷却结构设计见图22。图22 型腔冷却系统设计1 定模板 2 隔水板 3 型腔 4 O型密封圈 5 水嘴 6中间板7隔板螺塞型芯冷却回路设计：型芯冷却回路设计见图23。图23 型芯冷却系统设计1 O型密封圈2型芯3 螺塞 4推件板5动模板6水嘴7支撑板8镶件8 确定排气方式注射模的排气是模具设计中不可忽视的一个问题，一般模具内积聚的气体有四个来源：1）进料系统和型腔中存有的空气；2）塑料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，塑料分解所产生的气体；4）塑料中某些配合剂挥发或化学反应所生成的气体。在设计排气方式时，可遵循一下原则：排气要保证迅速、完全，排气速度要与充模速度相适应；排气可使型腔和浇注系统中原有空气及塑料受热或凝固而产生的低分子挥发气体顺利地排出模具之外，以保证熔体顺利充满型腔。否则，被压缩的气体所产生的高温将引起制件局部碳化烧焦或产生气泡，还可能因料流熔接不良而引起强度下降。该模具要成型的塑件质量小，形状简单，利用分型面间隙排气即可。9 成型零件工作尺寸的计算PMMA的平均收缩率为0.65%，根据塑料制件尺寸公差要求，模具的制造公差取Z=。成型零件工作尺寸的计算公式：（1）型腔内形尺寸 （mm） （1）（2）型芯外形尺寸 （mm） （2）（3）型腔深度尺寸 （mm） （3）（4）型芯高度尺寸 （mm） （4）（5）中心尺寸 （mm） （5）其中DM为型腔内形尺寸，D为制品外形的基本尺寸或最大极限尺寸，dM为型芯外形尺寸，d为制品内形的基本尺寸或最小极限尺寸，HM为型腔深度尺寸，H为制品高度的基本尺寸或最大极限尺寸，hM为型芯高度尺寸，h为制品型孔深度的基本尺寸或最小极限尺寸，L为两孔中心距，为制品公差或偏差，Z为成型零件的制造公差或偏差，以上单位都为mm，S为塑料的平均收缩率（%）。根据计算公式得型腔和型芯工作尺寸，结果见表四。表四 型芯和型腔的工作尺寸计算表类别尺寸名称塑件尺寸计算公式型腔或型芯工作尺寸型腔径向尺寸深度尺寸中心尺寸型芯径向尺寸高度尺寸10 择模架模架的结构如图24所示。选择3030模架，模具的外形尺寸为为300mm、宽为350mm、高为310mm。图24 模架11 绘制模具总装配图并简述工作原理绘制模具总装配图，见所附装配图图纸。该模具的工作原理为：模具采用点浇口进料，故为三板式。开模时，靠弹簧8的弹力使-分型面分型，浇注系统凝料由该分型面内取出。动模后退，当分型距离略大于主流道的高度后，定模板6被定距拉杆7限位，动模继续后退，-分型面分型，点浇口被拉断。当-分型面分型至一定距离时，推杆3推动推件板5推出塑件。复位时，推出机构和动模先后依靠合模力由导柱32和导套29、30、31导向复位。14 主要零件加工工艺规程的编制整体嵌入式型芯的外形尺寸为80mm57mm，型芯材料为40Cr。设锻件毛坯的外形尺寸为mmmm。锻件体积 （cm3）锻件质量 （kg）当锻件质量在5kg之内时，一般需要加热12次，锻件总损耗系数取5%。锻件毛坯体积 （cm3）锻件毛坯质量 （kg）确定锻件毛坯尺寸理论毛坯直径 （cm）按国家标准加以修正，选用标准值60mm作为毛坯的实际直径，查圆棒料长度质量表可知，当m坯=2.35kg，D坯=60mm时，L坯=124mm。验证锻造比 符合Y=1.252.5的要求，则锻件下料尺寸为mmmm。整体嵌入式型腔的外形尺寸为80mm30mm，型芯材料为40Cr。设锻件毛坯的外形尺寸为85mmmm，用同样的方法确定型腔锻件下料尺寸为50mmmm。编写整体嵌入式型芯和整体嵌入式型腔的加工工艺过程。型芯的加工工艺过程，见表五，型腔的加工工序过程，见表六。表五 型芯的加工工艺过程序号工序名称工序内容1下料锯床下圆棒料， mmmm2锻造锻造成85mm60mm3热处理退火，硬度小于30HRC4车车85mm60mm至82mm58mm5数控铣以下端面为粗基准，先铣上端面，在以下端面为基准铣上端面；然后铣两个竖孔，粗铣外轮廓，铣横孔，最后精铣外轮廓至图纸尺寸6钻与动模板配作钻销钉孔6攻螺纹在钻床上攻M18螺纹7热处理淬火、回火，硬度5458HRC8钳工抛光成型表面，达图样要求表六 型腔的加工工序过程序号工序名称工序内容1下料锯床下圆棒料，50mmmm2锻造锻造成85mm35mm3热处理退火，硬度小于30HRC4车车85mm35mm至82mm32mm5钻与定模板配作钻销钉孔6数控铣以下端面为粗基准，先铣上端面，在以下端面为基准铣上端面；然后铣两个竖孔再铣外轮廓、型腔和分流道至图纸尺寸7钻钻浇口8热处理淬火、回火，5458HRC9钳工抛光成型表面，达图样要求15 毕业设计总结在今年经济危机和市场萎缩的大背景下，制造业也难一枝独秀，而作为工业之母的模具，其加工生产也很不景气，但是对所学的专业我并没失去信心，相反，我认为在这样的背景下，巩固好以往所学知识和建立起自己的有关模具方面的知识框架才是明知之举，因此我认真独立完成了毕业设计。在设计过程中我又从新认识和掌握了以往所学的知识，对三年来所学的知识做了一个系统的总结。我还发现，以前虽然懂得了一些与模具相关的知识，但还不熟悉一套模具从设计到加工，再到装配调试的整个过程，而通过这次的毕业设计，将以前的知识系统化，网络化，从设计到加工，再到调试，对整个流程有了全新的认识。在设计中我应用Moldfolw软件对塑件浇口和充填过程进行了模拟分析，从而优