杯托注射成型工艺及模具设计-注塑模具【含10张CAD图纸+PDF图】
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河南工学院毕业设计说明书 摘 要本设计是以“杯托注塑模设计”为主题。其设计思路由参考多个生产事例而得出，设计内容是从零件的工艺分析开始的，根据工艺要求来确定设计的大体思路。在设计当中，很多东西都是自己原来所没有接触过的，尤其是前段时间所学的理论课知识与现在的自己动手操作设计，设计顺序开始是从零件的材料选择，接下是成型参数、密度、收缩率的确定，模具种类与模具设计的关系、塑件的尺寸精度与结构、注射机的选择、模具设计有关尺寸的计算（包括模具型腔型芯的计算及其公差的确定）、注塑机参数的校核、模具结构设计、模具冷却、加热系统计算、注射模标准件的选用及总装技术要求等内容。其次是模具的结构，在模具结构的设计当中，首先设计的是模具的型腔结构，接下来是型芯结构、斜导柱、滑块、导向机构、复位杆、拉料杆、推件杆和推出机构，这样做的目的是为了规范化，更重要的是为了以后与制造人员的配合。既让自己有了良好的设计习惯，又能锻炼自己的配合意识。为以后工作做一次演练，这样更能体现理论与实践相结合的目的。关键词:模具的设计, CAD, PRO/E, 塑件目 录摘 要I1绪论11.1模具在加工工业中的地位11.2 模具的发展趋势11.3 设计在学习模具制造中的作用22零件的工艺性分析32.1材料的选择32.2主要用途32.3成型特点42.4 PC注射参数42.5产品的工艺性和结构分析43模具结构设计63.1型腔数量63.2初选注射机63.3分型面的设计73.4浇注系统和排气系统的设计83.5成型零件的设计133.6合模导向机构的设计173.7推出机构的设计183.8侧向分型与侧抽芯机构的设计193.9温度调节系统设计203.10注射机的校核214绘制装配图和零件图234.1 模具的装配234.2 模具的装配顺序234.3 开模过程的分析245注射件成型缺陷分析25结 论28致 谢29参考文献30401绪论1.1 模具在加工工业中的地位模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展1.2 模具的发展趋势近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面：（1） 加深理论研究在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。（2） 高效率、自动化大量采用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。（3） 大型、超小型及高精度由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。（4） 革新模具制造工艺在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具加工工艺上作了很大的改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。（5） 标准化开展标准化工作，不仅大大提高了生产模具的效率，而且改善了质量，降低了成本。1.3 设计在学习模具制造中的作用 通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求，各种模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，金属材料的选择和热处理，了解模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。 毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用，综合检验大学期间所学的知识。2零件的工艺性分析2.1材料的选择本产品是杯托，首先从它的使用性能上分析必须具备有美观、耐用、舒服等特性，能满足以上性能的塑料材料有多种，但从材料的来源以及材料的成本考虑，PC更适合些。PC是一种无定型的热塑性塑料，它具有透明、高的热变形温度以及良好的抗冲击强度的特性，到目前为止还没有其它的工程塑料能够同时拥有这么多优点。另外，PC材料的着色性能特别好，若在其中添加颜料更能使其更加美观。图2-1 杯托零件图2.2主要用途PC是美国食品及药品管理局批准的能够应用在食品工业领域的材料。因为PC材料的透明性和耐高温性，使它在食品行业中可用于制造杯子、餐具、水壶、婴儿奶瓶和冷水瓶乃至微波炉容器等；聚碳酸酯在建筑行业上的应用仅次于PVC而处在第二位；此外，聚碳酸酯还用在其它一些产品如：医疗器械、眼镜、储物柜、玩具、便携式工具、照相器材和运动装备，特别是在低温条件下，要求抗冲击强度比较高的场合更是聚碳酸酯大显身手的领域。2.3成型特点PC材料的成型性好：1无定形料，热稳定性好，成型温度范围宽，流动性差。吸湿小，但对水敏感，须经干燥处理，成型收缩率小，易发生熔融开裂和应力集中，故应严格控制成型条件，塑件须经退火处理。2熔融温度高，粘度高。3冷却速度快，模具浇注系统以粗、短为原则，易设冷料井，浇口宜取大，模具宜加热。4料温过低会造成缺料，塑件无光泽，料温过高易溢边，塑件起泡。模温低时收缩率、伸长率、抗冲击强度高，抗弯、抗压、抗张强度低。模温超过120时塑件冷却慢，易变形粘膜。2.4 PC注射参数注射类型：螺杆式螺杆转速：2030r/min喷嘴类型：形式直通式；温度220240料筒温度：前段230250；中段240260；后段210230模具温度：6080注射压力：80130 MPa保压力：4060 MPa注射时间：05 S保压时间：2040 S冷却时间：2040 S成型时间：5090 S2.5产品的工艺性和结构分析尺寸的精度影响尺寸精度的因素很多。首先是模具的制造精度和模具的磨损程度其次是塑料收缩率的波动及成型时工艺条件的变化、塑件成型后时效变化和模具结构形状等。因塑件的尺寸精度往往不高，应在保证使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。塑件的公差数值根据SJ137278塑料制件公差数值标准确定。精度等级选用根据SJ137278选择，本零件配合要求不高，精度等级选择一般精度，为4级精度，无公差值者按8级精度取值，如表2.1所示。表2.1 塑件尺寸公差（）基本尺寸精度等级基本尺寸精度等级484830.120.4865800.381.6360.140.56801000.441.86100.160.611001200.502.010140.180.721201400.562.214180.200.801401600.622.418240.220.881601800.682.7 塑件冷却时收缩会使它紧紧包紧型芯或型腔中的凸起部分，因此，为了便于从塑件中抽出型芯或从型腔中脱出塑件，防止脱模时拉伤塑件，在设计时必须塑件内外表面沿脱模方向留有足够的斜度。脱模斜度取决于塑件的形状、壁厚及塑料的收缩率。在不影响塑件的使用前提下，脱模斜度可以取大一些。 在开模后塑件留在型腔内，查表可知PC的脱模斜度为502在本次的设计中，设PC的脱模斜度为1。一般情况下，脱模斜度不包括在塑件的公差范围内。3模具结构设计注射模具的典型结构有单分型注射模、双分型注射模、斜导柱侧向分型与抽芯注射模、斜滑块侧向抽芯注射模、带有活动镶件的注射模等等。根据塑件的结构特征和使用要求，本模采用单分型面结构。3.1型腔数量 本塑料制件为一次性杯子的杯托，生产的批量较大，为了提高生产效率，但又要保证产品的一致性，故不宜采用一模多腔的形式：每增加一个型腔，由于型腔的制造误差和成型工艺误差的影响，塑件的尺寸精度要降低约4%8%，因此多型腔模具（n4）一般不能生产高精度的塑件。因此，本模具可采用一模一腔的形式。3.2 初选注射机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，还应对所选用的注射机的有关技术参数有全面的了解，以保证设计的模具与使用的注射机相适应。注射机是生产热塑性塑料制件的主要设备，按其外形注射机可分为立式、卧室和角式三种，应用较多的是卧室注射机。制件的体积由材料的性能特点，可以知道PC的密度为1.20 g/cm3，由Pro/ENGINEER 3.0可以算出零件的体积和质量，如图3-1：则可计算零件的体积为： V塑= 7.1mm3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浇道凝料和塑件的体积。下图为杯托实体图在PRO/E软件中计算出的体积和质量等参数。 图3-1 制件在PRO/E中的体积分析理论注射量 由于本设计采用的是一模一腔形式，故注射机的理论注射量如下：V1=V0.85=7.10.85=8.5cm3由以上两个原因所以要选用XSZY500型注射机，其规格如下：表3.1 XSZY500型注射机主要技术参数项目规格结构形式卧式注射方式螺杆式最大注射量/cm3或g500注射压力/Mpa104锁模力/kN3500最大注射面积/cm31000喷嘴球半径/mm18模具最大厚度/mm450模具最小厚度/mm300模板尺寸/mmmm7508503.3 分型面的设计分型面是决定模具结构形式的重要应素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切的关系，并且直接影响到塑料熔体的流动充填特性及塑件的脱模，因此，分型面的选择是注塑模具设计中的一个关键。 选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则：1. 分型面应选在塑件外形最大轮廓处；2. 确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模；3. 保证塑件的精度要求；4. 满足塑件外观质量的要求；5. 便于模具的加工与制造；6. 对成型面积的影响；7. 排气的效果的考虑；8. 对侧向抽芯的影响。 根据分型面选择的原则，通过综合分析比较，确定本设计的分型面为下图：图3-2 杯托的分型面在Pro/ENGINEER 3.0中3.4 浇注系统和排气系统的设计浇注系统的设计时注射模具设计的一个重要环节，它对获得优良性能和理想性能的塑料制件以及最佳的成型效率有直接影响，是模具设计者重视的技术问题。对浇注系统进行总体设计时，一般应遵循如下基本原则： 1采用尽量短的流程，以减少热量与压力损失； 2浇注系统设计应有利于良好的排气； 3便于修整浇口以保证塑件外观质量；4浇注系统应结合型腔布局同时考虑。从给出的制件看，既要保证塑件的外观要求，又要考虑浇注系统的设计原则。主流道的设计主流道是从注射机喷嘴与模具接触的部位开始到分流道为止的一段通道，在卧式或立式注射机上，主流道垂直于分型面。为了能使凝料顺利地从主流道中拔出，所以主流道设计成圆锥形。表3.2 主流道的部分尺寸符号名称尺寸d主流道小直径注射喷嘴直径+（0.51）SR主流道球面半径喷嘴球面半径+（12）h球面配合高度35a主流道锥角26L主流道长度尽量60D主流道大端直径d+2Ltga/2主流道的尺寸主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道，主流道小端尺寸为3.54mm。主流道衬套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式（俗称浇口套），以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，常用浇口套分为有托浇口套和无托浇口套两种，下图为有托浇口套，有托浇口套用于配装定位圈，浇口套的规格有12，16，20等几种。图3-3 浇口套主流道衬套的固定因为采用的有托唧咀，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是标准件，外径为120mm，内径35mm。具体固定形式如下图所示：图3-4 主流道衬套的固定分流道的设计 分流道是主流道与浇口之间的通道，分流道的设计应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑件熔体尽快的流经分流道填充型腔，并且流动过程中压力损失尽可能小，能使塑料熔体均衡的分配到各个型腔。 在设计时考虑到以上的原则有两种设计形式：圆形截面分流道和梯形截面分流道。下面是这两种形式的比较：圆形截面分流道：在相同截面积的情况下，其比面积最小，它的流动性和传热性都好。梯形截面分流道：在相同截面积的情况下，其比面积大，塑料熔体热量散失及流动阻力均不大。比较以上的两种形式，再考虑加工的经济性，采用圆形截面分流道更符合设计的要求，故本模具的分流道设计形式采用了圆形截面分流道的形式。分流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6m左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。实际加工时，用铣床铣出流道后，少为省一下模，省掉加工纹理就行了。（省模：制造模具的一道很重要的工序，一般配备了专业的省模女工，即用打磨机，沙纸，油石等打磨工具将模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。） 分流道的布置形式分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。本模具的流道布置形式采用下图形式：图3-5 分流道的布置浇口的设计 浇口是连接流道与型腔的一段细短信道，它浇注系统中截面积最小的部分，但却是浇注系统的关键部分。浇口的作用如下：熔体充模后，首先在浇口处凝固，当注射机的螺杆退回时，可防止熔体向流道回流。熔体在流经狭窄的浇口时产生摩擦热，使熔体升温，有助于充模。易于切除浇口凝料，二次加工方便对于多型腔模具，浇口能用来平衡进料，对于多浇口单型腔模具，浇口即能用来平衡进料，又能控制溶合纹在塑件中的位置。浇口的选用 浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。我们将采用限制性浇口。限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。 从图3-5中可看出，我们采用的是侧浇口。侧浇口又称边缘浇口，国外称之为标准浇口。侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体于型腔的侧面充模，其截面形状多为矩形狭缝，调整其截面的厚度和宽度可以调节熔体充模时的剪切速率及浇口封闭时间。这灯浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强；但有浇口痕迹存在，会形成熔接痕、缩孔、气孔等塑件缺陷，且注射压力损失大，对深型腔塑件排气不便。浇口位置的选择模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则： 1尽量缩短流动距离。 2浇口应开设在塑件壁厚最大处。 3必须尽量减少熔接痕。 4应有利于型腔中气体排出。 5考虑分子定向影响。 6避免产生喷射和蠕动。 7浇口处避免弯曲和受冲击载荷。 8注意对外观质量的影响。根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则， 考虑到本设计杯托的外形美观和外表光滑。，浇口可放置在杯托的底部中心处。冷料穴的设计冷料穴又称冷料井，它是储存因两次注射间隔而产生的冷料头及熔体流动的前锋冷料，以防止熔体冷料进入型腔，以影响塑件的质量。甚至堵住浇口，造成成型不良。冷料穴常常设计在主流道的末端，当分流道较长时，在分流道的末端有时也开设冷料穴，卧式或立式主设计使用的模具的冷料穴设置在主流道正对面的动模上，直径稍大于主流道的大端直径，以利于冷料流入。长度一般取主流道直径的1.52倍。冷料井与拉料杆头部结构紧密相连。在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约1025mm的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处），其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的1.52倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积，冷料穴有六种形式，常用的是端部为Z字形和拉料杆的形式，具体要根据塑料性能合理选用。本模具中的冷料穴的具体位置和形状如图3-5中所示。实际上只要将分流道顺向延长一段距离就行了。排气系统的设计当塑料熔体充填型腔时，必须顺序的排出型腔以及浇注系统内空气及塑料受热而产生的气体。如果气体不能被顺利地排出，塑件会由于填充不足而出现气泡、接缝或表面轮廓不清等缺点；甚至因气体受压而产生高温，使塑料焦化，同时积存气体还会产生反向压力而降低充模速度。因此设计时必须考虑排气问题。注射模成型时排气通常以如下四种方式进行： 1利用配合间隙排气，适用于中小型简单型腔模具。 2在分型面上开设排气槽排气，适用于大型模具，型腔最后充填的部位的分型面上。 3利用排气塞排气，用于无法用上述两种方法排气的模具。 4强制性排气，适用于大型、复杂或加热易放出热量的塑料。根据塑件的结构特点和型芯型腔以及模具的结构，本副模具因为型芯是采用镶拼结构，固采用间隙配合排气。3.5 成型零件的设计成型零件决定塑件的几何行状和尺寸。成型零件工作时，直接与塑料接触，承受塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑料间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高强度、刚度及较好的耐磨性能。模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件即成型零件设计，包括凹模、型芯、镶块、凸模和成型杆等。设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键零件进行强度和刚度校核。模具材料的选择根据模具的生产条件和模具的工作条件需要，结合模具材料的基本性能和相关的因素，来选择适合模具需要的，经济上合理、技术上先进的模具材料。对于一种模具，如果单纯从材料的基本性能考虑，可能几种模具材料都能符合要求，然而必需综合考虑模具的使用寿命、模具制造工艺过程的难易程度、模具制造费用以及分摊到制造的每一个工件上的模具费用等多种因素，进行综合分析评价，才能得出符合模具材料的冶金质量及其它考虑因素，冶金质量也对模具材料的性能有很大的影响，只有优秀的冶金质量，才能充分发挥模具材料的各种性能。常考虑的冶金质量指针有：冶炼质量，锻造轧制工艺，热处理和精加工，导热性，精料和制品化等。其它还要考虑选用的模具材料的价格和通用性。总之，选用高质量、高性能、高精度的模具材料的精料和制品，高效率、高速度低成本地生产高质量的模具，已经成为当前工业发达国家模具制造的主要发展趋势，我国也正在向这一方向发展。以下成型零件材料就根据以上原则选择。凹模的设计凹模也称为型腔，是形成塑件的外表面的主要模具零件，凹模的结构共分成六类，整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式、大面积镶嵌式、凹壁拼合式、瓣合式凹模。本设计时小型的简单模具设计，为了提高零件的加工效率，装拆方便，所以采用的是整体式凹模。在凹模和定模之间的配合用H7/m6。成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接用来构成塑件的尺寸，主要有凹模、型芯、成型杆及成型环的径向尺寸，凹模的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸等，在模具的设计中，应根据塑件的尺寸、精度等级及影响塑件的尺寸和精度的因素来确定模具的成型零件的工作尺寸及精度。影响塑件的尺寸和精度的因素1) 成型收缩率。塑件成型后的收缩率与塑料的品种、塑件的结构、模具的结构以及成型的工艺条件等因素有关，因此，在生产中，成型收缩率的波动很大，从而引起的塑件尺寸误差也较大，塑件的尺寸变化值为： s = ( Smax - Smin ) Ls (3-1) 式中 s塑料收缩率波动所引起的塑件尺寸误差(mm)； Smax塑料的最大收缩率； Smin塑料的最小收缩率； Ls 塑件的基本尺寸(mm)。由成型收缩率波动而引起的塑件尺寸误差一般要求控制在塑件尺寸公差的1/3以内。 2) 模具成型零件的制造误差。模具成型零件的制造误差时影响塑件的尺寸精度的重要因素之一。显然模具成型零件的制造误差越小，塑件的尺寸精度越高，但模具的制造成本和周期也会加大。实践表明如果模具成型零件的制造误差在IT7IT8级之间，则成型零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3，即：z = (3-2) 式中 z模具成型零件的制造公差(mm)； 塑件的尺寸公差(mm)。3) 模具成型零件的磨损。模具在使用过程中，由于塑料熔体流动的冲刷、脱模时与塑件的摩擦、成型过程中可能产生的腐蚀性气体的锈蚀、以及由于以上原因造成的模具成型零件表面粗糙度数值则被攻打而要求重新抛光等，均造成模具成型零件尺寸的变化，凹模的尺寸会变大，型芯的尺寸会减小。成型零件的最大磨损量用c来表示，一般取c=/64) 模具安装配合的误差。模具的成型零件由于配合间隙的变化，会引起塑件的尺寸变化，例如型芯按其间隙配合安装在模具内的话，则塑件孔的位置误差要受到配合间隙值的影响；如若采用过盈配合，则不存在此误差。综上所述，收缩率的波动引起塑件尺寸误差随塑件的尺寸增大而增大。在计算成型零件时，所用到的收缩率均用平均收缩率来表示= 100%式中 塑件的平均收缩率； 塑料的最大收缩率； 塑料的最小收缩率。计算公式： (LM) z =(1+ )LSx z (3-3)式中 表示塑料的平均收缩率；(=0.55%)LS表示塑件的基本尺寸(mm)；表示塑件尺寸的公差(mm)；Z取/3。当制件的尺寸较大、精度级别较低时式中x取0.75，当尺寸小、精度级别较高时式中x取0.5。本塑件为杯托，其精度要求较高，故在本设计中取0.75。型芯尺寸的设计型芯是成型塑件的内表面，大的型芯也称为凸模，是成型塑件中较大的、主要内形的零件。型芯的结构有:1. 整体式型芯 这种结构适用于塑件的内形比较简单的型芯；2. 组合式型芯 这种结构适用于塑件的内形复杂，机加工困难的型芯。本设计属于内形简单，所以选用整体式型芯。型心尺寸的计算公式参考实用模具手册： (LM)z =(1+ )LS+xz (3-4)式中 表示塑料的平均收缩率；(=0.55%) LS表示塑件的基本尺寸(mm)； 表示塑件尺寸的公差(mm)；Z取/3当制件的尺寸较大、精度级别较低时式中x取0.75，当尺寸小、精度级别较高时式中x取0.5。本塑件为杯托，其精度要求较高，故在本设计中取0.75。型芯高度尺寸的计算运用平均收缩率法： ( hm )z =（1+Scp）LS+1/3z (3-5)式中 H型芯高度尺寸（mm）z型芯高度制造公差（mm） ( hm )=(1+0.55%)73+0.16/3 =73.097mm模具型腔侧壁和底板厚度的计算凹模在成型过程中受到塑料熔体的高压作用，应具有足够的强度和高度。理论分析和生产实践表明，大尺寸凹模，刚度不足是主要矛盾，凹模应以满足刚度条件为准；而对于小尺寸的凹模，强度不足是主要矛盾，凹模应以满足强度要求为准。强度不足，会使模具发生塑性变形，甚至破碎，因此强度计算的条件是满足受力状态下的许用应力；而刚度不足，导致凹模尺寸扩大，其结果会使注射时产生溢料现象、会使塑件的精度降低或脱模困难。矩形型腔的结构尺寸计算在本模具设计中采用了整体矩形型腔。整体式矩形型腔，这种结构与组合式型腔相比刚度较大。由于底板与侧壁为一体，所以在型腔底面不会出现溢料间隙，因此在计算型腔壁厚时变形量的控制主要是为保证塑件尺寸精度和顺利脱模。矩形板的最大变形量发生在自由边的中点上。壁厚的计算公式 (3-6)式中 C常数，其值由型腔的高度与型腔的长度之比确定。因型腔的 查实用模具技术手册可知，矩形型腔壁厚推荐尺寸，取45 mm。所以本模具型腔的壁厚值为45 mm。底板厚度计算.由于熔体压力，板的中心将产生最大变形量。按刚度条件，型腔厚度为： h=式中 C，常数，其值由型腔的高度与型腔的长度之比确定。因型腔的高度与型腔的长度之比=14/119.52=0.117135，查手册得C=1.4；P型腔压力，一般取2545MPa，在此取40 MPa；a型腔的深度。其值为10；E弹性模量。钢的取2.1105；允许变形量，查教材PC为0.05，在此取0.01。 h= (3-7) = =32.17 mm查实用模具技术手册的推荐值在此取37 mm。动模垫板厚度的确定查实用模具技术手册动模垫板厚度的推荐值，塑件在分型面上的投影面积为（119.5264）2=15298.56合152.98，在100200的范围内，则垫板的厚度为3040，在此取40mm。3.6 合模导向机构的设计 为了保证注射模的准确开模和合模，注射模必须设置导向机构。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式。导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式。本模具采用导柱导向定位。导向机构的作用1)定位作用 模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确；导向机构在模具装配过程中也起了定位作用，便于装配和调整。 2)导向作用 合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。 3)承受一定的侧压力 塑料熔体在充型过程中可能产生单向侧压力，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱承受了一定的侧压力，以保证模具的正常工作。若侧压力很大时，不能单靠导柱来承担，需增设锥面定位机构。导柱导向机构的主要零件是导柱和导套，导柱和导套均采用标准件。导柱设置在动模一侧，导柱固定端与模板之间采用H7/m6的过渡配合：导柱的导向部分采用H7/f7的间隙配合，而导套用H7/r6的配合镶入模板。导柱和导套(1) 导柱1、导柱的结构形式 导柱采用实用模具技术手册上的标准形式，这种形式结构简单，加工方便，用于简单模具。2、导柱结构和技术要求 1) 长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出812mm，以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔。2) 形状 导柱前端应做成锥台形或半球形，以使导柱顺利进入导向孔。3) 材料 导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯，因此多采用Y8、T10钢经淬火处理，硬度为HRC5055。导柱固定部分表面粗糙度Ra为0.8m,导向部分表面粗糙度Ra为0.80.4m。4) 配合精度 导柱固定端与模板之间一般采用H7/m6或H7/k6的过渡配合；导柱的导向部分通常采用H7/F7或H8/f7的间隙配合。(2) 导套1、导套的结构形式 本模具的结构形式采用实用模具技术手册上的标准形式，这种形式结构较简单，便于加工。2、导套的结构和技术要求1) 形状 为了使导柱顺利地进入导套，在导套的前端应倒圆角，导柱孔最好作成通孔，以利于排出孔内空气及残渣废料。如模板较厚，导柱孔必须作成盲孔时，可在盲孔的侧面打一小孔排气。2) 材料 导套与导柱用相同的材料或同合金等耐磨材料制造，其硬度应低于导柱硬度，以减轻磨损，防止导柱或导套拉毛。导套固定部分和导滑部分的表面粗糙度一般为Ra0.8m。3) 固定形式及配合精度 导套用环形槽代替缺口，固定在定模板上。用H7/f7或H7/k6配合镶入模板。3.7 推出机构的设计注射过程在经过加料、塑化、注射及冷却几个步骤以后，塑件及浇注系统的凝料被从模具的型腔推出，推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆或液压缸来完成。推出机构主要是由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部件等组成。推出机构的设计主要考虑以下几项的原则：1. 推出机构应尽量设计在动模的一侧；2. 保证塑件不因推出而变形损坏；3. 机构简单动作可靠；4. 保证良好的塑件外观；5. 合模时的真确复位。在本模具的设计过程中采用推杆的形式对塑件进行脱模，其具体的布置情况考虑平衡受力的原则。脱模力的计算注射成型以后，塑件在模具中冷却定型，由于体积收缩，对型腔产生包紧力，塑件必须克服磨擦阻力才能从模腔中脱出。按力的平衡原理，列出平衡方程式： Ft=AP(cos-sin)在式中塑料对钢的摩擦系数，约为0.10.3； A塑件对型芯的包容面积； P塑件对型芯的单位面积上的包紧力,模内冷却一般取（0.81.2）107，在此取中间值1.0107； Ft脱模力； 型芯的脱模斜度，在本模具中为40。先计算A值：A=（1064.98+119.5210）4=7380 Ft=Ap(cos-sin) (3-8)=7380（0.2cos40-sin40） =7.3106KN3.8 侧向分型与侧抽芯机构的设计 在给定的制件外形分析，成型时可用侧向分型机构来完成，但使模具结构复杂。考虑到要实现制件的外形，观察其外形形状，在內两侧边可以用侧向抽芯实现成型，在型腔与型芯之间用一镶块的型芯来成型，必须用抽芯机构进行成型，这样可以把模具结构简化，降低制造成本。在本模具设计过程中采用的是机动侧向抽芯机构。抽芯距离的确定和抽芯力的计算：为了安全的起见，侧向抽芯距离通常比塑件上的侧孔、侧凹的深度或侧向凸台的高度大23mm。抽芯距用s表示，则s=s1+23mm=2+2=4mm。抽芯力的计算：对于侧向抽芯的抽芯力，往往采用如下的公式进行估算： Fc=chP(cos-sin) 在式中 塑料对钢的摩擦系数，约为0.10.3； c侧型芯成型部分的截面平均周长(m)； h侧型芯成型部分的高度(m)；本模具为9mm； P塑件对型芯的单位面积上的包紧力,模内冷却一般取（0.81.2）107，在此取中间值1.0107； Fc抽芯力(N)； 侧抽芯的脱模斜度或倾斜角。斜导柱的侧向分型与侧抽芯机构:(1) 斜导柱的侧向分型与侧抽芯机构的形式基本设计采用的是斜导柱和滑块同在定模上。(2) 滑块的设计 在侧滑块上安装侧型芯或侧向成型块，因此，为了保证成型工艺的可靠和塑件的尺寸的准确，侧滑块的导滑不但要灵活，而且要准确。滑块可以分为整体式和组合式两种。在滑块上直接制出侧型芯或侧向成型块称为整体式结构，这种结构适合于形状简单的侧向移动零件；而在大多数的设计中，均采用将侧型芯或侧向成型块与滑块分开制造，称为组合式结构，这种结构可以节约模具钢材，且加工容易，因此应用广泛。本设计并没有涉及侧向成型块。3.9 温度调节系统设计注射模的温度对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响。注射模中设置温度调节系统的目的，就是要通过控制模具温度，使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产率。根据PC塑料的成型工艺，本模具只要设置冷却系统即可。冷却系统的计算冷却系统的计算是要计算冷却介质的传热面积，为以后的冷却系统的结构设计提供依据。目前，有关冷却系统设计的计算机软件比较准确、简单，但这类软件都是商业软件，并不是所有的设计单位都有这类的软件，很多情况还需要设计者进行冷却系统的计算。冷却系统的计算包括热传导面积的计算、温控介质通道的尺寸和介质用量的确定以及通道回路的排布等，这些工作是注射模设计中的一个难点。这里略，其参数根据资料推荐值选择。冷却系统设计的原则为了提高冷却效率和争取型腔表面温度的均匀和稳定，在系统的综合设计中应遵守生产中的约定原则。在管道回路布置时，还需要进一步考虑型腔的形状和尺寸，并使加工方便和密封效果好。冷却水道的设计原则如下：1. 冷却水道可设计成单回路和多回路；2. 冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大；3冷却水道至型腔表面距离应相等；4冷却水道入口宜选在浇口附近；5冷却水道出、入口温差应尽量小；6. 冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置。另外，冷却水道应尽量避开塑件的熔接部分，以免产生熔接痕，而影响塑件的强度；冷却水道应易于加工和清理，因此直径一般不小于8mm；冷却水道通过多个模板或模具镶块时，要加密封圈，以防止泄露。根据中间板的厚度和型腔尺寸，参考设计手册推荐值，在中间板中开设5条直通式冷却水道，直径为8，具体布局如下图： 图2-5 冷却水道的布置冷却水道和外界的连接采用标准件水嘴连接。3.10 注射机的校核最大注塑量校核塑件连同浇注系统凝料在内的重量一般不应大于注射机公称注射量的80% ，注射机多以公称容量来表示，可采用以下公式校核：Gmax = cG （3-9） 式中 Gmax为注射机可注射的最大注射量（应在塑件与浇注系统凝料的重量和80%之内）（g）； c料筒温度下塑料的体积率的校正系数，对于结晶型塑料，c0.85；对于非结晶型塑料，c0.93； 所有塑料在常温下的密度（gcm3）； G注射机的公称注射容量（cm3）。注射压力的校核注射机的公称注射压力要大于塑件成型的压力，即：P公P注式中 P公注射机的最大注射压力（MPa）； P注塑件成型所需的实际注射压力（MPa）；锁模力的校核 由于高压塑料熔体充满型腔时，会产生一个很大的推力，这个力应小于注射机的公称锁模力，否则，将会产生溢料现象，即： F锁pA分 （3-10）式中F锁注射机公称锁模力（N）；P注射时型腔内注射的压力，它与塑料品种和压力有关（MPa）；A分塑件和浇注系统在分型面上的垂直投影面积（2）。模具与注塑机安装部分相关尺寸校核A 模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相合适模具长模具宽拉杆面积 B模具闭合高度校核Hmin注塑机允许最小模厚=300mmHmax注塑机允许最大模厚=450mmH模具闭合高度=400mm故满足HmaxHHmin。开模行程校核注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机），故注塑机的模行程应满足下式：S机(H模Hmin)H1H2(510) (3-11) 式中 S机注塑机最大开模行程，500mm； H1顶出距离，16mm； H2包括浇注系统在内的塑件高度，92mm；因为本模具的浇注系统和塑件的特殊关系,浇注系统和塑件的高度就已经包括了顶出距离。故：500(400300)108(510) 满足条件。 综上所述，所有参数均在校核范围内，所以本设计就选用XSZY500型注射机。4绘制装配图和零件图4.1 模具的装配装配模具是模具制造过程中的最后阶段，装配精度直接影响到模具的质量、寿命和各部分的功能。模具装配过程是按照模具技术要求和相互间的关系，将合格的零件连接固定为组件、部件直至装配为合格的模具。在模具装配过程中，对模具的装配精度应控制在合理的范围内，模具的装配精度包括相关零件的位置精度，相关的运动精度，配合精度及接触只有当各精度要求得到保证，才能使模具的整体要求得到保证。塑料模的装配基准分为两种情况，一是以塑料模中和主要零件台定模，动模的型腔，型芯为装配基准。这种情况，定模各动模的导柱和导套孔先不加工，先将型腔和型芯镶块加工好，然后装入定模和动模内，将型腔和型芯之间垫片法或工艺定位器法保证壁厚，动模和定模合模后用平行夹板夹紧，镗投影导柱和导套孔，最后安装动模和定模上的其它零件，另一种是已有导柱导套塑料模架的。浇口套与定模部分装配后，必须与分模面有一定的间隙，其间隙为0.050.15毫米，因为该处受喷嘴压力的影响，在注射时会发生变形，有时在试模中经常发现在分模面上浇口套周围出现塑料飞边，就是由于没有间隙的原因。为了有效的防止飞边，可以接近塑件的有相对位移的面上锉一个三角形的槽，由于空气的压力的缘故可以更好的防止飞边。4.2 模具的装配顺序 （1）确定装配基准； （2）装配前要对零件进行测量，合格件必须去磁并将零件擦拭干净； （3）调整各零件组合后的累积尺寸误差，如各模板的平行度要校验修磨，以保证模板组装密合，分型面吻合面积不得小于80%，间隙不得小于溢料最小值，防止产生飞边。（4）在装配过程中尽量保持原加工尺寸的基准面，以便总装合模调整时检查；（5）组装导向系统并保证开模合模动作灵活，无松动和卡滞现象；（6）组装冷却和加热系统，保证管路畅通，不漏水，不漏电，门动作灵活紧固所连接螺钉，装配定位销。装配液压系统时允许使用密封填料或密封胶，但应防止进入系统中；（7）试模：试模合格后打上模具标记，包括模具编号、合模标记及组装基面。 模具预热模具预热的方法，采用外部加热法，将铸铝加热板安装在模具外部，从外部向内进行加热，这种方法加热快，但损耗量大。 筒和喷嘴的加热根据工艺手册中推荐的工艺参数将料筒和喷嘴加热，与模具同时进行。 工艺参数的选择和调整根据工艺手册中推荐的工艺参数初选温度，压力，时间参数，调整工艺参数时按压力，时间，温度这样的先后顺序变动。 注塑在料筒中的塑料和模具达到预热温度时，就可以进行试注塑，观察注塑塑件的质量缺陷，分析导致缺陷的原因，调整工艺参数和其他技术参数，直至达到最佳状态。（8）模具的维护模具在使。那么优化设计的镶件和嵌件在这里就起到了很大的作用，只须更换个别已损坏的零件，不会导致用过程中，会出现正常的磨损或不正常的磨损。不正常的损坏绝大多数是由于操作不当所致模具的彻底报废。最后检查各种配件、附件待零件，保证模具装备齐全，另外在装配过程中应严防零件在装配过程中磕、碰、划伤和锈蚀。装配滚动轴承允许采用机油进行热装，油的温度不得超过100。4.3 开模过程的分析注塑机推动推杆垫板兼顶管垫板使动定模分开，在导柱导向的情况下，动定模顺利分型，同时拉料杆拉断浇口，使塑件在推板和顶管的作用下顺利脱出。闭合时，同样在导柱和导套的导向作用下通过顶柱使顶杆先于型腔复位。以免顶杆碰到型腔，损坏模具。5注射件成型缺陷分析模具设计制造完后，要进行试模。由于设计存在的缺陷，可能会出现这样那样的问题，因此要根据具体的情况及时解决，不要在正式生产中产生类似的问题和缺陷。以下表5.1
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