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河南机电高等专科学校学生毕业设计中期检查表学生姓名林志方学 号111304149指导教师韩艳艳选题情况课题名称洗发水瓶盖注塑成型工艺及模具设计难易程度偏难适中偏易工作量较大合理较小符合规范化的要求任务书有无开题报告有无外文翻译质量优良中差学习态度、出勤情况好一般差工作进度快按计划进行慢中期工作汇报及解答问题情况优良中差中期成绩评定：所在专业意见： 负责人： 年 月 日机 械 加 工 工 序 卡 工序名称粗铣工序号02零件名称动模板零件号01-07零件重量同时加工零件数1材 料毛 坯牌 号硬 度型 号重 量45设 备夹 具名 称辅 助工 具名 称型 号铣床虎钳游标卡尺安 装工 步安装及工步说明刀 具量 具走 刀长 度走 刀次 数切 削 深 度进给量主 轴转 速切 削速 度基 本工 时一次1铣上平面75面铣刀游标卡尺0.521200/ min800r/min一次1铣下平面75面铣刀游标卡尺0.521200/ min800r/min一次2铣两端面20立铣刀游标卡尺0.51160/ min300r/min一次2铣两端面20立铣刀游标卡尺0.51160/ min300r/min设 计 者林志方指 导 教 师韩艳艳共 1 页第1页 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 零件号零 件 名 称00-07动模板工序号工 序 名 称设 备夹 具刀 具量 具工 时名 称型 号名 称规 格名 称规 格名 称规 格01下料：405402120锯床直尺02粗铣：铣六面,互为直角,留单边余量0.5铣床虎钳标准面铣刀游标卡尺03磨削：磨六面,互为垂直,留单边余量0.3磨床磁力夹具、虎钳砂轮游标卡尺04钳工：划线,按位置加工孔,并攻螺纹钻床虎钳钻刀、铰刀、攻丝刀高度尺、游标卡尺05热处理：按热处理工艺,淬火回火达到4348HRC电热炉火钳06磨削：精磨上下平面磨床磁力夹具、虎钳砂轮游标卡尺07线切割：按图纸要求进行线切割线切割机床复式支撑夹具铜丝游标卡尺08钳工：钳工精修、抛光研磨工具游标卡尺 编制 林志方 校对 审核 批准 机 械 加 工 工 序 卡 工序名称粗铣工序号02零件名称定模板零件号01-08零件重量同时加工零件数1材 料毛 坯牌 号硬 度型 号重 量45设 备夹 具名 称辅 助工 具名 称型 号铣床虎钳游标卡尺安 装工 步安装及工步说明刀 具量 具走 刀长 度走 刀次 数切 削 深 度进给量主 轴转 速切 削速 度基 本工 时一次1铣上平面75面铣刀游标卡尺0.521200/ min800r/min一次1铣下平面75面铣刀游标卡尺0.521200/ min800r/min一次2铣两端面20立铣刀游标卡尺0.51160/ min300r/min一次2铣两端面20立铣刀游标卡尺0.51160/ min300r/min设 计 者林志方指 导 教 师韩艳艳共 1 页第1页 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 零件号零 件 名 称00-08定模板工序号工 序 名 称设 备夹 具刀 具量 具工 时名 称型 号名 称规 格名 称规 格名 称规 格01下料：40540585锯床直尺02粗铣：铣六面,互为直角,留单边余量0.5铣床虎钳标准面铣刀游标卡尺03磨削：磨六面,互为垂直,留单边余量0.3磨床磁力夹具、虎钳砂轮游标卡尺04钳工：划线,按位置加工孔,并攻螺纹钻床虎钳钻刀、铰刀、攻丝刀高度尺、游标卡尺05热处理：按热处理工艺,淬火回火达到4348HRC电热炉火钳06磨削：精磨上下平面磨床磁力夹具、虎钳砂轮游标卡尺07线切割：按图纸要求进行线切割线切割机床复式支撑夹具铜丝游标卡尺08钳工：钳工精修、抛光研磨工具游标卡尺 编制 林志方 校对 审核 批准 河南机电高等专科学校毕业设计说明书毕业设计题目：洗发水瓶盖注塑成型工艺及模具设计系 部 材 料 工 程 系 专 业 模具设计与制造 班 级 模具 111 学生姓名 林志方 学 号 111304149 指导教师 韩 艳 艳 2014年 4 月20日洗发水瓶盖注塑成型工艺及模具设计摘 要:本次模具设计的内容是“洗发液瓶盖注塑模的设计”。这个制品的结构近似一个壳体，主盖与其上面的小盖以铰链相连，打开后，小盖固定在一特定位置，合上后与主盖成一整体。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。其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（包括模具行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。其中模具结构设计是这次设计的主要内容，其内容包含了模具的分型面选择、主流道及分流道的设计与布局，推出机构导向机构,铰链的设计等一系列模具的重要零部件的设计加工方法和加工注意要点。塑料瓶盖的材料选用聚丙烯。首先用UG进行洗发水瓶盖的三维造型，利用CAD/CAE作出辅助分析，通过查阅各种资料，完成包括形状及尺寸方面的数据运算，然后根据洗发水瓶盖的结构特点设计了模具的型芯、型腔、脱模及整体结构。此模具的结构较为复杂，动模和定模都采用了镶拼结构。由于生产批量较大，采用一模两腔、对排的布置方式。由于聚丙烯对热较敏感，且此塑件的壁厚较薄，经过计算此设计可以不必加设冷却水道。此外，为了缩短模具的生产周期，提高生产率，本设计在很多地方采用标准件，例如模架，导柱导套。关键词：洗发液瓶盖，注塑模，铰链，PC Shampoo Bottle Cap Injection Molding Process and Mold Design ABSTRACT:The mold design and the contents of the shampoo bottle injection mold design. The structure of the products approximate a shell, the main cover their above cover is connected to the hinge, open, small cover at a particular location, close the main cover as a whole. Design from parts of the process began to determine the design according to process requirements of the general idea. Start is selected from the parts of the materials, took over the molding parameters, density, shrinkage to determine the types of mold and die design, the choice of dimensional accuracy and structural plastic parts, injection machine, mold design and calculation of the size (including computing and its tolerance of the cavity mold line core), the checking of the parameters of injection molding machines and mold structure design, mold cooling, heating system calculation, injection mold standard parts selection andassembly of technical requirements and content. Which mold structure design is the main content of the design contains the mold parting surface of choice, sprue and shunt design and layout, the introduction of agency-oriented institutions, the important parts of the hinge design and a series of molds design and processing methods and processing points to note. Shampoo bottle is made of polypropylene. First Pro/E is used to form three-dimensional shape of the cap of shampoo bottle, CAD/CAE makes an assisted analysis. After reading a variety of available information, the data computation of the shape and size could be completed. And then the cap of shampoo bottle in accordance with the structural characteristics of the design of the mold the core, cavity, and the overall structure of molding. The structure of this mold is rather complex, the dynamic and determined mold are both adopted composite structure. Due to the larger quantities of production, A two-mode cavity is used, the arrangement of row. As the polypropylene is more sensitive to heat, and the thinner wall thickness of plastic parts, in this design can be calculated do not need additional cooling water. In addition, in order to shorten the production cycle of mold, and improve productivity, the design adopts standard in many places , such as mold, lead guide sets of columns.KEY WORDS: shampoo bottle cap, injection mold, hinge, PCI河南机电高等专科学校毕业设计评语学生姓名： 林志方 班级: 模具111 学号 111304149 题 目： 洗发水瓶盖注塑成型工艺及模具设计 综合成绩： 指导者评语： 指导者(签字)： 年 月 日毕业设计评语评阅者评语： 评阅者(签字)： 年 月 日答辩委员会（小组）评语： 答辩委员会（小组）负责人(签字)： 年 月 日目 录1.绪论11.1 概述11.2 设计目的及意义11.3 我国塑料模具在工业中现状及展方向11.3.1 塑料模具市场情况21.3.2 塑料模具水平及发展趋向21.4 存在的问题41.5 发展展望52.塑件的工艺性分析72.1 塑件设计要求72.2 塑件的原材料分析72.3塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析82.3.1塑件的结构分析82.3.2塑件尺寸精度的分析82.3.3表面质量的分析93.确定成型方案103.1塑件的体积重量103.2塑件的注射工艺参数的确定114.型腔数的确定及浇注系统的设计124.1分型面的选择124.2型腔数的确定124.3确定型腔的排列方式124.4 浇注系统的设计134.4.1 主流道的设计134.4.2 冷料穴与拉料杆的设计144.4.3分流道的设计144.4.4浇口的设计155.排气、冷却系统的设计与计算175.1排气系统的设计175.2冷却系统的设计与计算186.模具工作零件的设计与计算和模架选择206.1型芯设计及计算206.2型腔侧壁厚度和底板厚度的计算216.2.1型腔侧壁厚度的计算216.2.2底板厚度的计算公式如下：216.2.3模架选择227.注射模的导向及脱模推出机构设计237.1导向机构的设计237.2 导柱导向机构237.2.1导柱237.2.2导向孔247.2.3导柱的数量和布置247.3 脱模推出机构设计257.3.1 脱模机构的分类及设计原则257.3.2 脱模机构的设计原则257.3.3脱模力的计算267.4 脱模机构设计267.4.1 顶杆的设计277.4.2 复位杆的设计298.注射机与模具各参数的校核308.1工艺参数的校核308.1.1注射量的校核308.1.2锁模力的校核308.1.3最大注射压和的校核318.2安装参数的校核31设计总结33致 谢34参考文献35I洗发水瓶盖注塑成型工艺及模具设计1.绪论1.1 概述 本题目为洗发液瓶盖模具设计，采用注射模具加工成型，注射成型周期短，加工效率高，利于洗发液瓶盖这类小制件的大批量生产。利用注塑模具生产洗发液瓶盖是此次设计的主要内容，同时通过查阅各种资料，完成包括形状及尺寸方面的数据运算，利用UG三维作图软件作图，CAD/CAE做出辅助分析，完成洗发液瓶盖所需注塑模具的装配图和零件图，以及详细的说明。通过此次设计熟悉注塑模具的发展现状，把大学里所学的知识系统的应用到实际。1.2 设计目的及意义随着人们水平的不断提高，使用洗发液的人也越来越多，洗发液瓶盖也随之推广使用，因此洗发液瓶盖的发展前景越来越广阔。如何经济、技术的设计洗发液瓶盖模具成为一个重要的研究课题。在实际生产中，洗发液瓶盖采用的原料为PP。加工时，一般采用注塑模具加工。塑料件具有比重小、耐水、耐化学腐蚀、外型美观等优异性能。在现代制造业中，塑料已成为成型加工的主要材料，注塑制品广泛用作装饰件、结构件、功能件及其他的用途等工业领域。由于注塑件的质量很大程度上取决于模具的设计与制造，而注塑件千变万化，注塑模结构复杂多变，所以注塑模设计是一项非常复杂的知识密集型产业，同时激烈的市场竞争带来越来越快的更新换代，对注塑模的设计和制造提出了更高的要求。预计今后随着微型计算机的普及和汽车的轻型化，塑料制件的适用范围将会越来越大，塑料工业的生产量也将会迅速增长。塑料的应用将会覆盖国民经济所有部门，尤其在尖端科学技术领域中占有越来越重要的位置。1.3 我国塑料模具在工业中现状及展方向 塑料模具的发展是随着工业的发展而发展的。近年来，人们对各种设备和用品轻量化要求越来越高，这就为塑料制品提供了更为广阔的市场。塑料制品要发展，必然要求塑料模具也随着发展。汽车、家电、办公用品、工业电器、建筑材料、电子通信等塑料制品主要用户行业近年来都高位运行，发展迅速。塑料模具也快速发展。2000年。我国(未包括港澳台统计)塑料模具产值约100亿元。2004年，以发展到220亿元，4年平均增长率为21%，高于模具行业总体发展速度近4个百分点。80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为245亿，至2002年我国模具总产值约为360亿元，其中塑料模约30%左右。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。1.3.1 塑料模具市场情况 我国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方向都有了很大的发展，但与国民经济发展需要和世界先进水平相比，差距仍然很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具，每年仍然大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档的塑料模具已经供过于求，市场竞争激烈，一些技术含量不太高的中档塑料模具业有一些趋向于供过于求。1.3.2 塑料模具水平及发展趋向近年来，我国塑料模具水平已有较大的提高。大型塑料模具已能生产单套重量达50t以上的注塑模，精密注塑模的精度已经可以达到3um,制件精度为0.5um的小模数齿轮模具，已达到高光学要求的车灯模具等已能生产，多腔塑料模已能生产一模7800腔的塑料膜，高速模具方面已能生产4m/min以上挤出速度的告诉塑料异型材挤出模及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤，后共挤、再生料共挤出和低发泡钢共挤等各种模具。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高。CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩大，高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多，模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都已有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大的提高，三资企业蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高。经过几年的发展，在塑料模具的开发，结构和企业管理等方面已显示出了一些新的趋向，先综合如下：1.模具的质量、周期、价格、服务四要素中，已有越来越多的用户将周期放在首位，要求模具尽快交货，这已成为一种趋势，为满足用户的这一需求，各方面的工作必须跟上。2.大力提高开发能力，将开发工作尽量往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无明确的用户对象之前进行开发(这需要在有较大的把握和敢冒一定的风险的情况下进行的)，变被动为主动。目前，电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已经采用这种方法，手机和电话机模具开发也已开始尝试。这种做法打破了长期以来模具厂只能等有了合同，才能根据用户要求进行模具设计的被动局面。事实证明，这种做法不仅是模具厂变被动为主动，而且对开发业务和缩短模具生产周期也十分有利，受到用户的欢迎。青岛海尔模具公司等企业的“你给我一个概念，我还你一个产品”的一站式服务模式及太仓求精模塑公司和浙江陶氏模具集团有限公司等企业主动开发的办法已经被越来越多的企业所接受，这可能也是今后发展的一种趋向。3.随着模具企业设计和加工水平的提高，过去以钳工为核心，大量依靠技艺的现象已有了很大变化。在某种意义上说：“模具是一种工艺品”的概念已逐渐被“模具是一种高新技术工业产品”所替代，模具“上下模单配成套”的概念正在被“只装不配”的概念所替代。模具正从长期以来主要依靠技艺而变为今后主要依靠技术。这不但是一种生产手段的改变，也是一种生产方式的改变，更是一种观念的改变。这一趋向使得模具标准化程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促使整个模具工业水平不断提高，正在被社会所接受。我国模具行业，目前已有4个国家级高新技术企业，近百个省市级高新技术企业。与此趋向相适应，生产模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐变为技术型人才是十分必要的。当然，目前及相当长的一段时间内，技艺型人才仍是十分重要的，因为模具毕竟难以完全摆脱对技艺的依靠。 4.模具企业及模具生产正在向信息化方面迅速发展，这也是一种趋向。21世纪，信息越来越多，信息技术越来越先进发达，信息已与人们的生产和生活休戚相关。在目前的信息社会中，高水平的模具，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的CAE,PDM,CAPP,KBE,KBS,RE,CIMS,ERP等技术及其他许多先进制造技术和虚拟网络技术等都是信息化的表现，向信息化方向发展这一趋向已被行业所公认。5.随着人类社会的不断进步，模具必然会向着更广泛的领域和更高水平发展。现在能把握机遇，开拓市场，不断发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含量模具的企业日子普遍好过，使自己生产的模具向高水平发展，不断提高自己的综合素质和整体实力及进入国际市场的竞争力。 6.世界上工业发达国家的模具工业正加速向我国转移，其表现形式：一是迁厂，二是投资，三是采购，这一趋向虽然并非这几年才有，但近几年更加明显。我们应该抓住机遇，加快发展步伐。1.4 存在的问题我国塑料模具行业与其发展需要和国外先进水平相比，主要存在6个方面的问题。1.发展不平衡，产品总体水平较低，虽然个别企业的产品已达到相当高的水平，个别企业的部分产品已达到或接近国际水平，但总体来看，模具的精度，型腔表面的粗糙度，生产周期，寿命等指标与国外先进水平相比上有较大的差距。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，工艺装备水平已比较先进，有些三资企业的装备水平也并不落后于国外，但大部分企业的工艺装备仍比较落后，更主要的是我们的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，一方面是技术人员比例低，水平不够高，另一方面是科研开发投入少，更重要的是观念落后对开发不够重视。模具企业不但要重视模具开发，而且要重视产品开发。4.管理落后更甚于技术落后。技术落后往往容易看到，管理落后有时却难以意识到。国内外模具企业管理上的差距十分明显，管理的差距所带来的问题往往比技术上的差距更为严重。同一个企业，设备不变，人员不变，管理一变立竿见影，这样的例子并不少见。5.供需矛盾一时还难以解决。2004年，国产塑料模具国内市场满足率不足74%，其中大型，精密，长寿命模具满足率还要低，估计不足60%。同时，工业发达国家的模具正在加速向我国转移，国家采购越来越多，国际市场前景很好。市场需求旺盛，生产发展一时还难以跟上，供不应求的局面还将持续一段时间。6.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，需单件生产的行业，国有和集体所有制原来的体制和经营机制已越来越显得不适应。人才的数量和素质水平也跟不上行业的快速发展。虽然各地都在努力解决这两个问题，但要得到较好解决尚待时日。展望未来，由于国际、国内宏观环境良好，国内塑料模具各主要用户行业仍将以较快速度发展，塑料模具也必将持续高速发展。目前存在的问题通过国内外交流与合作。全行业的共同努力和各方面的支持，不久的将来，定会得到较好的解决。1.5 发展展望在信息化带动工业化发展的今天，我们既要看到成绩，又要重视落后，要抓住机遇，采取措施，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，尽快提高塑料模具的水平，把自己带入到国际市场中去，促进我国整个模具行业的快速发展。随着市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展，因此对模具的要求也一定会越来越高。为了满足市场的需要，未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工技术都比将会有较快的发展，而且这种必须跟上时代发展步伐。展望未来，下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广。当然，这是需要开拓、创新和做出艰苦努力的。1.超大型、超精密，长寿命模具将得到发展。2.多样材质、多种颜色，多层多腔，多种成型方法一体化的模具得到发展。3.各种快速经济模具，特别是与快速成型相结合的RP/RT技术得到较快的发展。4.模具设计、加工机各种管理奖项数字化，信息化方向发展，CAD/CAM/CAE/CAPP及PDM等等向智能化，集成化和网络化方向发展。5.更加高速，更加高精度，更加智能化的各种模具加工设备将进一步得到发展与推广应用。6.更高性能及满足特殊用途的各种模具新材料将会不断发展，随之而来的也会产生一种特殊的和更为先进的加工方法。7.各种模具型腔表面处理技术，涂覆，修补，研磨和抛光的新工艺也会不断得到发展。8.逆向工程，并行工程，复合加工乃至虚拟技术将得到发展。9.热流道技术将会迅速发展，气辅和其他注射成型工艺及模具业将会有所发展。10.模具标准化程度将不断提高。“十一五”期间，在科学发展观的指导下，广大模具企业将进一步深化改革，下功夫搞好科技进步与创新，坚持走新型工业化道路，将速度效益型的增长模式逐步转变到质量和水平效益型的轨道上来，模具工业必将获得更好的发展。2.塑件的工艺性分析2.1 塑件设计要求 图1 制件3D图 如图所示, 材料为PC , 收缩率,材料的柔韧性较好,伸缩率较高。零件分上、下盖两部分,可多次开合，为减少模具数量，缩短生产周期等，因此上、下盖采用整体式结构，用一副模具来生产。将上盖处尺寸与下盖孔尺寸配合设计为过盈配合。由于塑件的材料为PC , 有良好的伸缩性又没有侧抽结构所以可以直接脱模。2.2 塑件的原材料分析塑件的材料采用聚碳酸脂PC，属热塑性塑料，该塑料具有如下的成型特性：无定形料、吸湿性大、不易分解。韧性好，使用温度-100130。质脆、表面硬度低。流动性中等，溢边值0.03mm左右，易发生填充不良、缩孔、凹痕、熔接痕等缺陷。宜取高压注射，在不出现缺陷的条件下宜取高料温、模温，可增加流动性，降低内应力、方向性，改善透明度及强度。模具浇注系统应对料流阻力小，脱模斜度应大，顶出均匀，表面粗糙度应好，注意排气。质透明，要注意防止出现气泡、银丝、熔接痕及滞料分解、混入杂质。2.3塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析 图2制件尺寸图2.3.1塑件的结构分析该零件的总体形状为圆弧形，上盖结构相对简单。要保证上下盖能够多次开合，则铰链处分子具有高度取向，形成新的结晶形态，从而提高其开合次数。2.3.2塑件尺寸精度的分析零件的重要尺寸，如，尺寸精度为3级，重要尺寸尺寸精度为3级，其它尺寸均无公差要求，一般可采用IT5。由以上的分析可见，该零件的尺寸精度要求不高，模具相关零件尺寸的加工可保证。从塑件的壁厚上来看，壁厚最大处为2m，最小处为1m，壁厚差为1m，较为均匀。2.3.3表面质量的分析该零件的表面要求无凹坑等缺陷外，表面质量要求较容易实现。综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。3.确定成型方案3.1塑件的体积重量计算塑件的重量是为了选用注射机及确定模具型腔数。计算得塑件的体积：计算塑件的质量：公式为根据设计手册查得pc的密度为，故塑件的重量为： 根据注射所需的压力和塑件的重量以及其它情况，可初步选用的注射机为：型注塑成型机，该注塑机的各参数如表3-1所示：表3-1注塑机参数表理论注射量/cm3270移模行程360螺杆直径/mm45最大模具厚度550注射压力/Mp160最小模具厚度150锁模力/KN1250喷嘴球半径15拉杆内间距/mm415415喷嘴口孔径3.2塑件的注射工艺参数的确定根据情况，聚甲基丙烯酸甲酯的成型工艺参数可作如下选择，在试模时可根据实际情况作适当的调整。根据情况，聚甲基丙烯酸甲酯的成型工艺参数可作如下选择，在试模时可根据实际情况作适当的调整。注射温度：包括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度：后段温度t1选用180中段温度t2选用200前段温度t3选用220喷嘴温度：选用220注射压力：选用100注射时间：选用20s保压时间：选用2s保压： 80冷却时间：选用28s总周期： 50s4.型腔数的确定及浇注系统的设计4.1分型面的选择 该塑件分型面选用双分型面，如上图所示B为主分型面，A为流道分型面，其结构形式如图3所示 图3分型面的位置图4.2型腔数的确定型腔数的确定有多种方法，本题采用注射机的注射量来确定它的数目。其公式如下： 式中：G注射机的公称注射量 V单个制品的体积C浇道和浇口的总体积生产中每次实际注射量应为公称注射量G的倍，现取0.6G进行计算。每件制品所需浇注系统的体积为制品体积的（0.21）倍，现取C0.8进行计算。 由以上的计算可知，可采用一模四腔的模具结构。4.3确定型腔的排列方式本塑件在注射时采用一模四件，即模具需要四个型腔。综合考虑浇注系统、模具结构的复杂程度等因素，拟采用如图4所示的型腔排列方式。 图4型腔布局图4.4 浇注系统的设计4.4.1 主流道的设计根据M查得喷嘴前端球面半径：型注射机喷嘴有关尺寸如下：喷嘴前端孔径：为了使凝料能顺利拔出，主流道的小端直径D应稍大于注射喷嘴直径d。主流道的半锥角通常为过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气，过小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大，此处的锥角选用。经换算得主流道大端直径,为使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径的圆弧过渡。主流道的长度L一般控制在之内，可取。4.4.2 冷料穴与拉料杆的设计后紧包在拉料杆的球头上，开模时，便可将凝料从主流道中拉出。球头拉料杆固定在定模一侧的定模板上，并不随脱模机构移动，所以当开模具取出制件时将废料与制件自动拉断，也将主流道凝料从球头拉料杆上硬刮下来。其结构如图5所示。 图5拉料杆图4.4.3分流道的设计分流道在设计时应考虑尽量减小在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度的降低，同时还要考虑减小流道的容积。圆形和正方形流道的效率最高，当分型面为平面时一般采用圆形的截面流道，但考虑到加工的方便性，可采用半圆形的流道。一般分流道直径在范围内，分流道的截面尺寸可根据制品所用的塑料品种、重量和壁厚，以及分流道的长度由中国模具设计大典第2卷中图所示的经验曲线来选定，经查取D=7.6mm较为合适，分流道长度取L194mm从图9.214中查得修正系数，则分流道直径经修正后为，取分流道如图6所示：图6分流道图4.4.4浇口的设计根据浇口的成型要求及型腔的排列方式且材料粘度小，故选用点浇口较为合适。点浇口有浇口痕迹小等优点。从制品的内盖进料，点浇口的截面形状为直径的圆形，其优点是截面形状简单，易于加工，便于试模后修正。浇口是在制品的内表面留有浇口痕迹，因为该制件内表面质量要求较低，又是中小型制品的一模两腔结构，所以可以采用点浇口。浇口直径一般为，其大小由物料性质和制件重量决定，浇口台阶长度为.最好为，浇口直径可由经验公式确定如下： 式中：A型腔的表面积 K材料系数。对材料PC为0.7；C壁厚系数从1的表3-3-2如下图所示中选取 上式适用于壁厚的制品。表3-3-2注塑件厚度系数表t/mm0.75 1 1.251.51.752 2.25 2.5C0.1780.2060.230.2420.2720.2940.3090.326 计算得型腔的表面积制件壁厚 将其带入公式： 浇口台阶长度取。5.排气、冷却系统的设计与计算5.1排气系统的设计排气槽的截面积可用如下公式进行计算： 式中：F排气槽的截面面积 m1模具内气体的质量 P0模具内气体的初始压力 取 T1模具内被压缩气体的最终温度 t充模时间(s)模内气体质量按常压常温20的氮气密度计算，有m1=0V0 式中：V0模具型腔的体积（）应用气体状态方程可求得上式中被压缩气体的最终温度 式中：T0模具内气体的初始温度由 充模时间 被压缩气体最终排气压力为由式得： 模具内的气体质量由式得： 将数据代入式得：所需排气槽的截面面积为：由于制件体积较小，因此不必另外开设排气槽，气体由卸料杆和凸、凹模等间隙排出即可。5.2冷却系统的设计与计算冷却系统设计的有关公式： 式 中：冷却水的体积流量W单位时间内注入模具中的塑料重量单位重量的塑料制品在凝固时所放出的热量冷却水的密度冷却水的比热容4.187冷却水的出口温度25冷却水的入口温度20可表示为：式中：塑料的比热容 1.465塑料熔体的初始温度 200塑料制品在推出时的温度 60结晶型塑料的熔化质量焓 =将以上各数代入得： 上述计算的设定条件是：模具的平均工作温度为40，用常温20的水作为模具的冷却介质，其出口温度为25，产量为。 由体积流量查表可知所需的冷却水管的直径非常小，体积流量也很小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式即可。但为满足模具在不同温度条件下的使用，可在适当的位置布置直径d为10mm的管道来调节温度。6.模具工作零件的设计与计算和模架选择6.1型芯设计及计算定模的结构采用整体嵌入式，这样有利于节省贵重金属材料。型芯采用镶拼式结构，有利于加工和排气,如图7所示图7型芯结构图本设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算，已给出这PC的成型收缩率为0.05，模具的制造公差取，型腔型芯工作尺寸的计算如表51所示表51型腔型芯工作尺寸表类别塑件尺寸计算公式模具尺寸型腔计算型腔板推件板型芯计算主型芯小型芯6.2型腔侧壁厚度和底板厚度的计算6.2.1型腔侧壁厚度的计算根据圆形组合式型腔的侧壁厚度计算公式： 式中：S侧壁厚度P型腔压力 40r型腔半径 17.625E模具材料的弹性模量 刚度条件，即允许变形量 0.05将以上各数代入式得： 6.2.2底板厚度的计算公式如下：将各参数代入式中得：型腔的厚度S可取取根据计算，型腔侧壁厚度应大于，而型腔的直径为。根据浇注系统的条件及制件的大小，初选标准模架，依据3，根据模板的参数确定导柱、导套、垫块等的有关尺寸。6.2.3模架选择 依据6，模板的参数及分型条件确定选择A2型模架 7.注射模的导向及脱模推出机构设计7.1导向机构的设计脱导向机构主要用于保证动模和定模两大部分和模内其他零件之间的正确对合，起定位和定向作用。例如：使凸模的运行与加压方向平行，保证凸凹模的配合间隙；在推出机构中保证推出机构运行定向，并承受推出时的部分侧压力，在垂直分型时，使垂直分型拼块在闭合时准确定位。绝大多数导向机构都由导柱和导套组成，称之为导柱导向机构。本设计采用标准导柱导向机构。7.2 导柱导向机构导柱导向机构是利用导柱与导向孔之间的配合来保证模具的配合精度。导柱导向机构的设计内容包括：导柱到导套的典型结构；导柱与导向孔的配合以及到住的数量和布置等。7.2.1导柱导柱设计要点如下：(1) 导柱的直径视模具大小而定，但必须具有足够的抗弯强度，且表面要耐磨，芯部要坚韧，因此导柱的材料的多半采用低碳钢，渗碳淬火，或用碳素工具钢淬火处理，硬度为(2) 导柱的长度通常应高出凸模端面，以免在导柱未导正时凸模先进入型腔与其碰撞而损坏。(3) 导柱的端部设计成锥形或半球形，便于导柱顺利的进入导向孔。(4) 导柱的配合精度。导柱与导向孔通常采用间隙配合或,而安装孔则采用过渡配合或,配合部分表面粗糙度为。同时需注意，要采用适当的固定方法防止导柱从安装孔中脱出。(5) 导柱直径尺寸按照模具模板外型尺寸而定。模板尺寸越大，导柱间的中心距应越大，所选导柱直径也越大。7.2.2导向孔最简单的导向孔是直接在模板上开孔，加工简单，适用于精度要求不高且小批量生产的模具。然而为了保证导向精度和检修方便，导向孔采用镶入导套形式(1) 导向孔最好为通孔，否则导柱进入未开通的导向孔(盲孔)时，孔内空气无法逸出，产生反压力，给导柱运动造成阻力。若受模具结构限制，导向孔必须做成盲孔时，则应在盲孔侧壁增设透气孔或透气槽。(2) 为使导柱顺利的进入导套，在导套前端应倒有圆角。通常导套采用淬火导套拉毛。钢或铜等耐磨材料制造。但其硬度应低于导柱的硬度，以改善摩擦及防止导柱或(3) 导套孔的滑动部分按间隙配合，导套外径按过渡配合。7.2.3导柱的数量和布置注塑模的导柱一般取2-4根，其数量和布置形式根据模具的结构形式和尺寸来确定M。其中图(a)适用于结构简单，精度要求不高的小型模具。图(b)(c)为4根导柱对称布置的形式，其导向精度较高，为了避免安装方位的错误，可将导柱做成四大四小两组导柱来确保模具动作的精确性。其结构形式如图8所示。 (a) (b) (c) (d) 图8导柱布局图本设计采用图8中(b)所示形式。7.3 脱模推出机构设计7.3.1 脱模机构的分类及设计原则注射成型后，使塑件从凸模或凹模上脱出的机构称为脱模机构。它由一系列推出零件和辅助零件组成，可具有不同的脱模动作。由于塑件的形状与尺寸变化万千。因此脱模机构具有多种类型，如按推出动作的动力源对机构分类，有手动脱模，机动脱模，气动和液压脱模等不同类型；如按脱出机构动作特点分类，又可分为一次推出(简单脱模机构)，二次推出，顺序脱模，点浇口自动脱落以及带螺纹塑件脱模等不同类型。由于脱模机构种类繁多，所以脱模机构的设计是一项既复杂又灵活的工作，需要不断地积累实践经验，而是在设计中应敢于改革创新。7.3.2 脱模机构的设计原则一般脱模机构设计应遵循以下原则：（1）脱模机构运动的动力一半来自于注射机的推出机构，故脱模机构一般设置于注射模的定模内。（2）脱模机构应使塑件在顶出过程中不变形损坏。（3）脱模机构能保证塑件在开模过程中留在设有顶出机构的动模内。（4）脱模机构应尽量简单可靠，有合适的推出距离。（5）若塑件需留在定模内，脱模机构应该设置在定模内。主要由推杆、推杆固定板、拉料杆、复位杆，推板等结构组成。一般脱模机构设计应遵循以下原则：(1) 脱模机构运动的动力一般来自于注射机的推出机构，故脱模机构一般设置于注射模的动模内；(2) 脱模机构应使塑件在顶出过程中不会变形损坏；(3) 脱模机构应能保证塑件在开模过程中留在设有顶出机构的动模内；(4) 脱模机构应尽量简单可靠，有合适的推出距离；(5) 若塑件需留在定模内，脱模机构应设置在定模内。当塑件上有侧孔或侧凹时，成型侧孔或侧凹的零件必须是可活动的型芯。脱模前，活动型芯必须先抽出，完成侧面活动型芯抽出的机构称作抽芯机构。实际使用当中，最为常用的就是斜导柱抽芯机构。斜导柱抽芯机构的动作原理是利用开模力和斜导柱的倾斜角度强行驱动滑块作横向移动，从而完成抽芯分型动作。其特点是抽芯动作可靠，抽拨力大，但模具制造要求高，实际应用广泛。7.3.3脱模力的计算此模具采用推件板脱模，因该制件的，属厚壁制品，厚壁制品脱模力受到材料向壁厚中性层冷却收缩的影响，可用弹性力学的有关厚壁圆筒的理论进行分析计算，公式如下： 式中： F 推出力 A 塑件包裹型芯的面积 P 塑件对型芯单位面积上的包裹力；一般情况下，模外冷却的塑件p取模内冷却的的塑件p取 Pa 塑件对钢的摩擦系数，为 0.2 脱模斜度 将以上数据代入公式得考虑动模部分有强制出模机构，取7.4 脱模机构设计动模部分由于制件是薄壁零件顶出有点困难，设计了多根顶杆均匀分布于制件内表面，先顶出盖子，再顶出盖体部分。7.4.1 顶杆的设计（1）顶杆的长度计算公式1： 式中：顶杆的总长度； 顶杆端面到凸模的底部的高度 动模固定板的厚度 顶出行程 推杆固定板厚度则 （2）圆形推杆的直径 式中: d圆形推杆直径； 推杆长度系数，取0.7； l推杆长度； n推杆数量，； E推杆材料的弹性模量，钢取 总脱模力，。则 ，取推杆如图9，图10所示：图9推杆主视图图10推杆布局图7.4.2 复位杆的设计复位杆与顶杆安装在同一固定板上，工作端面与分型面齐平，或低于动模板表面不大于0.005，类型与顶杆相同。8.注射机与模具各参数的校核8.1工艺参数的校核8.1.1注射量的校核 式中：模具型腔流道的最大容积V指定型号与规格注射机的注射量容积塑料的固态密度注射系数取，无定形料可取0.85，结晶形可取0.75。将以上各数代入得： 倘若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不到发挥，塑料在料筒中停留的时间会过长。所以最小注射量容积。实际注射量即所以符合要求。8.1.2锁模力的校核公式：式中注射机的额定锁模力 400制品和流道在分型面上的投影和 型腔的平均计算压力 由 取30安全系数，通常取1.2则： 所以符合要求。8.1.3最大注射压和的校核式中：注射机的额定注射压力160 成型时所需的注射压力100 安全系数，常取 取1.3则所以符合要求。8.2安装参数的校核模具各模板的厚度分别为：上模座 50mm 中间板 35mm 定模板80mm 动模板 115mm 垫块 120mm 下模座30mm模具的闭合高度所允许的最小模具厚度所允许的最大模具厚度即模具满足的安装条件。经查资料型注射机的最大开模行程 满足要求所以注射机的开模行程足够，由以上的验证可知，型注射机能满足使用要求，故可采用。设计总结毕业设计历