油窗端盖注塑模具设计本科学位论文

摘要PAGEIVPAGE20油窗端盖注塑模具设计摘要塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。注射模技术的不断发展需要越来越多的工艺流程。注射成型过程中最重要的问题是模具的正确设计。从根本上说，注射模具包括浇口和浇注系统，另一部分是放置顶出系统。模具零件是在分型面被定位的。注射模具型腔选择等设计计算要求掌握加工材料、注射机和模具等方面的准确知识。模具的制造成本随着型腔数目的增加而增加，而相关的加工费用减少了。一个给定的模具零件的生产周期取决于壁厚、注射速度、收缩率、模内材料的冷却时间、冷却的效能及必要的辅助时间，如压力持续时间、排气时间及延迟时间等。本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是单分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则；详细介绍了冷流道注射模具浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程，通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理。关键词：塑料模具，参数化，分型面，浇注系统，模具型腔。THEPLASTICINJECTMODLEDESIGNABSTRACTplasticindustryisintheworldgrowsnowoneofquickestindustryclasses,butcaststhemouldisdevelopmentquicktype,therefore,theresearchcaststhemoldtounderstandtheplasticproducttheproductionprocessandimprovestheproductqualitytohavetheverybigsignificance.Thecontinuingdevelopmentofinjectionmoldtechnologydemandsmoreandmoreoftheprocesses.Themostimportantproblemintheprocessofinjectionmoldingisundoubtedlythecorrectdesignofinjectionmold.Basicallytheinjectionmoldconsistsoftwohalves.Onemoldhalfcontainsthespruebushingandrunnersystem,theotherhalfhousestheejectionsystem.Themoldedpartislocatedatthepartingline.Tosetupacalculationconceivingthechoiceofcavitiesinaninjectionmoldrequiresaccurateknowledgeofthematrrialtobeprocessed,oftheinjection-moldingmachineandofthemolds.Themoldcostsincreasewiththerisingnumberofcavitiesandtherelativemachinecostsdecrease.Theproductiontimerequiredforagivenmoldedpartdependsonthewallthicknes,theinjectionspeed,therecoveryrate,thetimerequiredtocollthemoldedmaterial,thecoolingcapacityofthemoldandthenecessaryincidentaltimesuchasdurationofpressureholdingtime,ejectiontime,delaytime,ect.Thisdesignintroducedtheinjectiontakesshapethebasicprinciple,speciallysingleisdividedtheprofiletoinjectthemoldthestructureandtheprincipleofeork,tocasttheproducttoproposethebasicprincipleofdesign;Introductedindetailthecoldflodchannelinjectionevilspiritmoldpoursthesystem,thetemperaturecontralsystemandgoesagainstthesystemthedesignprocess,andhasgiventheexplanationtothemoldintensityrequest;Throughthisdesign,maytocastthemoldtohaveapreliminaryunderstanding,notesinthedesigncertaindetailquestion,understandsthemoldstructureandtheprincipleofwork;ThroughtothePROGRAMstudy,mayestablishthesimplecomponentsthecomponentsstorehouse,thuseffectiveenhancementeorkingefficiency.KEYWORDS:Theplasticmold,theparameterization,inlays,dividestheprofile前言目录前言 1第一章：制件的结构与工艺性分析 21.1 制件相关信息 21.2材料的相关性质 31.2.1基本特性 31.2.2主要用途 31.2.3成型特点 31.3塑件的脱模斜度 41.4塑件的尺寸精度及表面质量要求 4第二章：初选注射机 62.1计算塑件体积和最大投影面积 62.2 选择压力机 62.3 确定型腔数目 7第三章模具设计 93.1型腔的分布设置 93.2分型面的确定 93.3浇口的确定原则 103.4浇注系统的确定 113.4.1主流道的设计 113.4.2分流道的设计 123.4.3冷料穴的设计 133.4.4浇口的相关参数选择 143.5成型零部件的结构设计 143.5.1型腔的结构设计 143.5.2型芯的结构设计 153.6模具成型零部件尺寸计算 153.5.1计算成型零部件尺寸要考虑的因素 163.5.2制件尺寸的公差转换 163.5.3成型零部件尺寸计算 173.7模架的选用 203.7.1模架型号的确定 203.7.2模架具体尺寸的确定 213.8结构零部件的设计 223.8.1支承板的设计 223.8.2垫块的设计 223.8.3定模座板和动模座板的设计 223.8.4导柱的设计 233.8.5导套的设计 243.8.6设计导柱导套需要注意的事项 243.9推出机构的设计 243.9.1推杆的设计 25第四章冷却系统的设计 284.1冷却水孔直径的确定 284.2冷却水回路的布置原则 28第五章注射机的相关校核 295.1注射机额定注射量的校核 295.2注射压力的校核 295.3锁模力的校核 295.4模具安装尺寸的校核 305.41喷嘴尺寸校核 305.4.2模具厚度校核 305.5开模行程的校核 31结论 32谢辞 33参考文献 34外文资料翻译 41前言塑料工业是新兴的工业，是随着石油工业的发展因应运而生的，目前塑料制件几乎已经进入一切工业部门以及人民日常生活的各个领域。塑料工业又是一个飞速发展的工业领域。塑料作为一种新的工程材料，其不断被开发与应用，加之成型工艺的不断成熟，完善和发展，极大的促进了塑料成型方法的研究与运用和塑料模具的开发与制造。随着工业塑料制件和日用塑料之间的品种和需求量日益增加，这些产品的更新换代的周期越来越短。因此对塑料的品种、产量和质量都提出了越来越高的要求。对塑料制件提出高要求的同时意味着对塑料模具提出了很高的要求。因为模具是塑料工业生产中重要的工艺设备，因此模具设计显得越来越重要。塑料模具的设计是模具制造中的关键工作。通过合理设计制造出来的模具不仅能顺利的成型高质量的塑件，还能简化模具的加工过程和实施塑件的高效率生产，从而达到降低生产成本和提高附加价值的目的。近几年来塑料成型工艺迅速发展，塑料模具种类不断增加。结构也更为复杂，在该套模具的设计中采用的是一模四腔的模具结构。该套模具的浇口采用的是侧浇口。侧浇口又称标准浇口，这种浇口一般开设在分型面上，塑料熔体内侧或外侧注入型腔，其截面形状多为矩形，改变浇口的宽度与厚度可以调节熔体的剪切速率及浇口的冻结时间。这类浇口可以根据塑件的形状特征选择其位置，加工和修正方便，普遍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。其浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口容易，且不留明显痕迹。因此塑件的表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。该套模具的工作原理是当注射结束时，模具在开模力的作用下从D-D分型面分型，当动模向后移动一定距离后推出机构开始工作，推杆推动推件板把塑件从型芯上推下,完成整个开模过程。附录PAGE16第一章：制件的结构与工艺性分析制件相关信息名称：端盖材料：PS；精度：一般，零件直观图如图1-1所示：图1-1制件立体图生产批量：中批生产；粗超度要求：Ra=0.6um；用途：利用PS透明度高的特点，制造仪器端盖，一方面防尘，阻挡异物进入仪器；另一方面可从顶部区域，观察仪器内部油面，以便随时掌握油量，及时添加。侧壁上长条形孔洞，用于扣紧端盖，保证端盖与仪器牢固结合。表面质量要求：要求顶面必须光滑平整，无浇口痕迹及顶出痕迹；四壁光滑，无明显痕迹。1.2材料的相关性质1.2.1基本特性PS（聚苯乙烯）是无色透明并有金属光泽的非结晶型线性结构的高聚物，落地式发出类似金属的声音，密度为1.054g/cm3。聚苯乙烯的透明度好，透光率高，在塑料中期光学性能仅次于有机玻璃。聚苯乙烯有优良的电性能，尤其是高频绝缘性能，并具有一定的化学稳定性。聚苯乙烯能耐除硝酸以外的酸及碱、醇、油、水等，但对与氧化剂、苯、四氯化碳、酮类、酯类等的抵抗力较差。聚苯乙烯的着色性能优良，能染成各种鲜艳的颜色。但其耐热性低，热变形温度一般在70-90℃，所以1.2.2主要用途聚苯乙烯是仅次于聚乙烯和聚氯乙烯的第三大塑料品种。在工业上可用作制作仪表外壳、灯罩、化学仪器零件、透明模型等。在电器方面用于制作良好的绝缘材料，如电视机的结构零件、接线盒和电池盒等。在日用品方面则广泛用于制作包装材料、各种容器和玩具等。1.2.3成型特点聚苯乙烯成型性能优良，吸水性小，可不进行干燥处理。由于热膨胀系数较高，故而塑件中不宜含有嵌件，否则会因两者的热膨胀系数相差太大而导致开裂。宜采用高料温，高模具温度，低注射压力成型并延长注射时间，以防止缩孔和变形，降低内应力。由于聚苯乙烯流动性很好，故而在模具设计中大多采用点浇口进料。聚苯乙烯可采用注射，挤出，真空等多种方法成型。1.3塑件的脱模斜度由于塑件成型冷却过程中产生收缩，使其紧箍在凸模或型芯上，为了便于脱模，防止因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损，与脱模方向平行的塑件内、外表面都应具有合理的斜度。以下是PS的脱模斜度推荐值：型腔：35′-1°30′型芯：30′-40′对于本制件而言，型腔取1°脱模斜度，型芯取30′脱模斜度。1.4塑件的尺寸精度及表面质量要求该制件为简单的壳类零件，侧面有一成型孔。表面粗糙度为0.6.属于一般的粗糙度要求。由于上表面要求不能出现任何形式的不光整现象，侧面也要求尽量平整，故而最初大致确定，制件注塑成型时，从底部耳边处进料，即浇口开在耳边，同时刚好开在最大分型面处。制件的详细尺寸见零件图，如下图1-2所示：图1-2制品零件图制件各个尺寸的相关要求如下：制件内轮廓径向尺寸44和侧壁成型孔尺寸18、4为MT3，其余尺寸，为一般精度MT5。第二章：初选注射机2.1计算塑件体积和最大投影面积考虑到制件形状简单，体积较小，批量不大，故而初定模具生产为一模两腔。一次开模，耗费塑料的总体积，可以分两部分：制件部分的体积V1和料把的体积V2。V1<55×5×3×4+50×50×40-44×44×40+44×44×3=31668mm3在依据经验设料把体积为制件体积的百分之二十，故而可以得到，V2=V1×20%=31668×20%=6333.6。因此，一模内塑料总体积大概为：V=2V1+V2=69669.6mm3再换算为立方厘米，即为70cm3最大投影面积，即为开模方向上的制件最大外向轮廓出的面积，依据制件的形状，很易计算得出，最大投影面积即为：S=2×60×60=72选择压力机由《塑料成型工艺与模具设计》表3.1常用塑料的注射工艺参数中可以看到材料为PS的塑料适用的各项工作参数如下：注射机类型：螺杆式柱塞式皆可，鉴于螺杆式应用较为广泛，故在此选用螺杆式注塑机；螺杆转速/（r.min-1）：29-103范围内皆可；喷嘴形式：球头式;喷嘴温度/°C：170～190;模具温度/°C：40～80；注射压力/MPa：70～120；保压压力/MPa：50～60；注射时间/s：0～5；保压时间/s：20～60；冷却时间/s：15～50；成型周期/s：40～120；由以上条件初步选XS-Z-125的注射压力机，由表4.2常用国产注射机的规格和性能可知该压力机的各项参数如下：额定注射量/cm3：125cm3螺杆（柱塞）直径/mm：42注射压力/MPa：120注射行程/mm：115注射方式：螺杆式注射时间：1.5S锁模力/KN：900最大成型面积/cm2：320最大开合模行程/mm：260模具最大厚度/mm：300模具最小厚度/mm：200喷嘴圆弧半径/mm：SR12顶出形式：两侧顶出动定模固定板尺寸/mm：428×458拉杆空间/mm：290×260合模方式：液压-机械液压泵：流量/（L/min）170、12压力/MPa：6.5电动机功率/KN：18.5螺杆驱动/KN：5.5加热功率/KN：10机器外形尺寸/mm：3310×750×1550确定型腔数目按注射机的额定锁模力确定型腔数目：型腔数目n可根据下式确定：n≤（Fp-pA1）/pA（公式2-1）式中Fp——注射机的额定锁模力，NP——塑料熔体在型腔中的成型压力，MPaA1——浇注系统在分型面上的投影于型腔不重叠部分的面积，mm2A——单个塑件在分型面上的投影面积，mm2A1=41×8=328mmA=3.14×（75/2）2－4×3.15×（5/2）2－3.14×（20/2）2=4415.625－78.5－314=4023.125mmFp=900KNP=120×80%=96MPan=(900000-96×328)/96×4023.125=2.25由以上可知所选注射机比较合适，因为工件的生产批量大且精度要求一般，据此及经济条件考虑设计时采用一模二腔的模具结构，这样制件精度也会得到保证。第三章模具设计3.1型腔的分布设置该套模具采用的时一模两腔的型腔平衡平衡分布的模具结构，采用平衡结构有以下特点：从主流道到各个型腔浇口的分流道的长度、截面形状与尺寸均对应相同，可实现各型腔均匀进料和达到同时充满型腔的目的，从而能更好的保证制件的精度要求。其布局示意图如图3-1所示：图3-1型腔布局3.2分型面的确定根据分型面的设计原则：（1）：分型面应选在塑件外形最大轮廓处；（2）：分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模；（3）：分型面的选择应保证塑件的精度要求；（4）：分形的选择应满足塑件的外观质量要求；（5）：分型面的选择要便于模具的加工制造；（6）：分型面的选择应有利于排气；除了这些基本原则以外，分型面的选择还要考虑到型腔在分型面上投影面积的大小，以避免接近或超过所选用注射机的最大注射面积而可能产生溢流现象，由于此塑件的形状比较简单，由以上原则设计时选择了塑件外形最大轮廓处。其示意图如图3-2所示：图3-2分型面示意图3.3浇口的确定原则PS料流动性很好，模具设计时应注意选择浇口位置、形式。浇口的位置与塑件的质量有直接影响。在确定浇口时应考虑尽可能使熔体在模具内部内流动时，动能损失最小。要做到这一点必须使1）流程（包括分支流程）为最短；2）每一股分流都能大致同时到达起远端；3）应从壁厚较厚的部位进料；4）考虑各股分流的转向越小越好；（5）有效地排除型腔内的气体。（6）型腔内如有成型孔的型芯时，浇口应避免冲击小型芯，并且应考虑到熔体的压力损失。（7）型腔如有金属嵌件时，浇口应远离嵌件，以避免冲击嵌件。由以上原则，加上PS推荐的浇口方式，以及模具结构方面考虑确定使用侧浇口。该浇口的特点是它一般开设在分型面上，塑料熔体从内侧或外侧充填模具型腔，其截面形状多为矩形（扁槽），改变浇口的宽度与厚度可以调节熔体的剪切速率及浇口的冻结时间。这类浇口可以根据塑件的形状特征选择其位置，加工修整方便，它是一种应用比较广泛的浇口形式，普遍用于中小型塑件的多形腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强。由于浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量，且不留明显痕迹。但其也有缺点，这种浇口成型的塑件往往有熔接痕存在，且注射压力损失较大，对深型腔塑料件排气不利。3.4浇注系统的确定注塑模的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，它有主流道，分流道，冷料穴和浇口组成。它向型腔中的传质，传热，传压情况决定着塑件的内在和外表质量，它的布置和安排影响着成型的难易程度和模具设计及加工的复杂程度，所以浇注系统是模具设计中的主要内容之一。3.4.1主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状和尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此必须使熔体的温度将和压力损失最小。由于主流道的尺寸，完全依赖于所选择的浇口套的尺寸，而浇口套的选择，主要取决于与注射机喷嘴球头半径相适应的主流道球面半径，所以主流道的设计，实质上便是浇口套的合理选择。浇口套的选择原则为：主流道的球面半径SR比喷嘴球面半径大1-2mm,以使注射时，喷嘴头面能与模具紧密贴合。由选定的压力机的相关参数可知，XS-Z-125型号注射机的喷嘴球头半径为SR=12mm,因此所选择的浇口套的球面半径应该大于12mm.查阅相关资料书，依据标准浇口套的尺寸，选择SR=16，基本尺寸D=16的浇口套。再根据浇口套的小端直径应比喷嘴直径大0.5-1mm的一般原则，选择浇口套小端直径d=3.5mm，再选取锥角a=2°,如此浇口套便基本定下尺寸了，只需到后来模架选取后，根据模架的相关部分厚度和其他相关要求，合理的选择出浇口套的总长度即可。由于浇口套按其结构形式，又分为两种：一种为浇口套与定位圈设计成一体式，另一种为二者分别设计选择后再搭配使用。鉴于后者更为常用，因此在此处，选择浇口套与定位圈设计成两个零件的形式。查阅相关书籍，选择定位圈的基本尺寸为外径为D=120mm的型号。定位圈、浇口套的配合示意图如下所示：图3-3浇口套与定位圈配合示意图主要参数：锥角α=2°；内表面粗糙度Ra=0.4μm;小端直径D=3.5mm；半径R=16mm；材料：T8A；3.4.2分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽量短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U形和六角形。要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小以减少传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的凝料脱模较困难，所以一般制成梯形流道。该模具采用的是圆形流道，而且各处的截面面积不相等，这种流道有利于脱模。在这里，选取应用较广且易于加工的半圆形流道，单独开在定模一侧。查相应手册，可得材料PS对应的半圆形的分流道的合理取值范围是：3.2-9.5，在这里，取分流道直径为D=8，完全开在定模一侧。架的空间能够装下螺钉还有一些冷却系统，选用模架的大小为180X250,即1825型模架，再结合本制件的成型特点，选取AI型号的模架，即模架由定模座板，定模板，动模板，动模座板，动模支撑板，垫块，动模座板，推板，推板固定板组成。3.7.2模架具体尺寸的确定具体尺寸的确定，主要是A、B板尺寸和垫块高度的确定。考虑到本制件完全在定模一侧成型，且该制件的上边还需用型芯成型1mm的圆形不透孔，故结合经验，选取A板的厚度为70mm，B板的尺寸为35mm，垫块的高度选择为60mm。借助于计算机相关工具，在这三个数据确定之后，直接调出AI型龙记标准模架，其具体尺寸如下所示：模板公称尺寸：宽度B0=180㎜，长度L=250㎜，各个模板厚度：A=70mm、B=35㎜、定模座板20mm、动模座板20mm、动模支撑板30mm、垫块高度60mm、推板厚度15mm、推杆固定板13mm座板尺寸：宽度为230㎜,长度250mm垫板：宽度B3=56㎜，厚度C=60㎜；至此，模架的选取工作便已完成。模架的大略图如图3-7所示：图3-7模架示意图3.8结构零部件的设计3.8.1支承板的设计支承板又称动模垫板，是垫在动模型腔下面的一块平板，其作用是承受成型时塑料熔体对动模型腔或型芯的作用力，以防止型腔底部产生过大的挠曲变形或防止主型芯脱处型芯固定板。对支承板的设计要求是，具有较高的平行度和必要的硬度和强度，应结合动模成型部分受力状况进行厚度计算。支承板所选材料为45钢。因为型腔长度l小于支承板跨度L，所以支承板的厚度计算公式为：h≤（公式3-12）式中p=96MPa,L=203㎜,b=52㎜,E=2.1×105MPa,[δ]=0.05㎜,B=315㎜h==73.71㎜所以所选支承板符合要求。3.8.2垫块的设计用于支承动模成型部分并形成推出机构运动空间的零件称为垫块。在该设计中垫块设计成了一个单独的零件，这样比较经济。垫块的材料采用Q235钢。3.8.3定模座板和动模座板的设计定模座板：使定模固定在注射机的固定工作台面上的模板。动模座板：使动模固定在注射机的移动工作台面上的模板设计模板在注射机上安装时需注意：模板外形尺寸不受注射机拉杆间距的影响；小型模具一般只在定模座板上设置定位孔，大型模具则在定、动模板上均需设置定位孔，设备的定位孔径与模具的定位圈尺寸需配合良好；定、动模安装孔的位置和孔径与注射机固定板及移动模板的一系列螺纹孔相匹配，以便安装、压紧模具。动、定模板的厚度：动、定模板是分别与注射机的移动工作台面和固定工作台面接触的模板，对钢度与强度要求不高，一般可采用Q235和45钢，该设计中采用Q235钢调质处理硬度为230～270HBS。3.8.4导柱的设计注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于动定模之间的精密对中定位。该塑件的精度要求一般所以用导柱导套导向即可。导柱既可以设置在动模一侧，也可以设置在定模一侧，应根据模具结构来确定，在本套模具设计中导柱设置在动模一侧。国家标准规定了导柱的两种结构形式，分为带头导柱和有肩导柱，大型而长的导柱应开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩擦。若导柱需要支撑模板的重量大，特别对于大型，精密模具，导柱的直径需要进行强度校核。由于该模具是中小型的模具所以导柱的直径可以根据模架进行选择，不用进行强度校核。而且模具中选用的是带头导柱。（1）形状导柱的前端应做成锥台形或半球形，以使导柱能顺利的进入导向孔，由于半球形加工比较困难，所以导柱的前端做成了锥台形。（2）材料导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，因此多采用20钢（经表面渗碳淬火处理）或者T8、T10钢（经淬火处理），该模具的材料选用的是T8钢，进行表面渗碳和淬火处理，其硬度为56～60HRC。导柱固定部分的表面粗糙度为Ra=0.8um，导向部分的粗糙度为Ra=0.8～0.4um（3）数量及布置导柱应合理均布在模具分型面的四周，导柱中心之模具边缘应有足够的距离，以保证模具强度。为保证合模时只能按一个方向合模，导柱的布置可采用等直径导柱不对称布置或不能直径导柱对称布置的方式。在该模具设计中采用的是等直径导柱对称布置。（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，导柱的导向部分常采用H7/f7或H8/f7的间隙配合。3.8.5导套的设计导套分为直导套和带头导套，在该模具设计中采用的是带头导套。（1）形状为使导柱顺利进入导套，导套的前端应倒圆角。导向孔最好做成通孔，以利于排出孔内的空气。如果模板较厚，导空必须做成盲孔时，可在盲孔的侧面打一个小孔排气或在导柱的侧壁磨出排气孔。在该模具中吧导向孔做成通孔用来排气。（2）材料可用与导柱相同的材料或铜合金等磨损材料制造导套，但其硬度应略低于导柱硬度，这样可以减轻磨损，以防止导柱或导套拉毛，在该模具中采用T8A钢，进行淬火处理使其硬度为50～55HRC。3.8.6设计导柱导套需要注意的事项（1）导柱的工作长度应比型芯端面高出6～8mm，以确保其导向和引导作用。（2）导柱工作部分的配合精度采用H7/f7,低精度时可采取更低的配合要求；导柱固定部分配合精度采用H7/k6；导套外径的配合精度采取H7/k6。配合长度通常取配合直径的1.5～2倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，降低加工难度。（3）导柱固定在动模一边可以保护型芯不受损坏。3.9推出机构的设计注射成型每一循环中，塑件必须准确无误的从模具凹模或型芯上推出，完成推出塑件的装置称为推出机构。推出机构一般由推杆、复位和导向三大部件组成。推出机构的设计要求为：（1）：设计推出机构时应尽量使塑件留于动模一侧（2）：塑件在推出过程中不发生变形和损（3）：不损坏塑件的外观质量（4）：合模时应使推出机构正确复位（5）：推出机构应动作可靠本设计适用的是推件板推出机构，因为该塑件的主分型面简单，结构也不复杂，采用简单的推出机构可以简化模具结构，给制造和维护带来方便。在对推出机构进行说明之前，需要对脱模力进行计算。脱模力：Ft=AP(µcosα-sinα)（公式3-13）式中A——塑件包络型芯的面积；P——塑件对型芯单位面积上的包紧力。一般情况下，模外冷却的塑件，P取2.4×107～3.9×107Pa;模内冷却的塑件，P取0.8×107～1.2×107Pa。A=2pr×h（公式3-14）=2×3.14×21×20＋3.14×（212－102）＋2×3.14×10×4=2637.6＋1070.74＋251.2=3959.54mm2该塑件是模内冷却取P=0.8×107Paµ——塑件对钢的摩擦力，为0.1～0.3。α——脱模斜度，为30′=0.5°。所以Ft=3959.54×8×（0.2×cos0.5-sin0.5）=3959.54×8×0.19=6018.5N3.9.1推杆的设计(1)推杆脱模机构是最简单最常用的一种形式，具有制造简单、更换方便、推出效果好等特点。推杆的截面形状：推杆的截面形状可分为圆形，方形或椭圆形等其它形状，根据塑件的推出部位而定，最常用的截面形状为圆形；推杆又分为普通推杆和成型推杆两种，前者只起到将塑件推出的作用，后者不仅如此还能参与局部成型，所以推杆的使用是非常灵活的。该设计采用的是圆形推杆推动推件板将塑件推出。推杆尺寸的计算：该设计采用的是推杆和推件板推出，在求出脱模力的前提下可以对推杆的直径预算并进行强度校核。本设计采用的是圆形推杆，圆形推杆的直径由欧拉公式简化为：d=k×（公式3-15）式中：d——推杆直径；n——推杆的数量，根据模具结构取8；L——推杆长度（参考模架尺寸，故取L=132）；E——推杆材料的弹性模量，该模具中的推杆材料为T8A钢，热处理要求硬度为50～54HRC。该材料的弹性模量为E=2.1×105MPa。K——安全系数，取K=1.5；F脱——总的脱模力；F脱=2×6018.5Nd=1.5×=3.57㎜实际推杆直径为4㎜，可见是符合要求的推杆的结构和尺寸如图3-8所示：图3-8推杆（2）：推杆的固定形式推杆的固定形式有多种，但最常用的是推杆在固定板中的形式，此外还有螺钉紧固等形式。在该设计中采用的是推杆固定在推件板中的形式。（3）：推杆位置的选择推杆的位置应尽量选择在脱模阻力最大的地方，还要考虑制件的相关要求。推杆位置选择时还应注意，当塑件各处的脱模阻力相同时均需要布置，以保证塑件推出时受力均匀，塑件推出均匀。本套模具适用推件板推出塑件的，所以也就是说推件板受力均匀。根据以上原则，结合制件形状结构和对表面质量的相关要求，将推杆均匀设置在制件的四个耳边上。另外，为防止承受推出力时，耳边可能出现的变形甚至折断，故在布置具体作用位置的时候，避免单独让耳边全部承受推出力，其示意图如下图所示：图3-9推杆位置示意图（4）：推杆与模体的配合推杆与模体的配合性质一般为H8/f7或H7/f7，配合间隙以熔料不溢料为标准。配合长度一般为直径的1.5～2倍，至少大于15㎜，推杆与推杆固定板的孔之间留有足够的间隙，推杆相对于固定板是浮动的。第四章冷却系统的设计冷却回路的设计应做到回路系统内流动的介质能充分吸收成型塑件所传导的热量，使模具成型表面的温度稳定地保持在所需的温度范围之内，并且要做到使冷却介质在回路系统内流动畅通，无滞留部位。4.1冷却水孔直径的确定确定冷却水孔的直径时应注意，无论多大模具，水孔的直径不能大于14㎜,否则冷却水难以成为湍流状态，以至降低热交换效率。一般水孔的直径可根据塑件的平均壁厚来确定。平均壁厚为2㎜时，水孔直径可取8～10㎜；平均壁厚为2～4㎜时，水孔直径可取10～12㎜；平均壁厚为4～6㎜时，水孔直径可取10～14㎜。在该设计中水孔直径取10㎜。注意：冷却水孔距型腔位置L≥10㎜，两孔之间的中心距L2=（3～5）d。d——为两水孔之间的中心距。4.2冷却水回路的布置原则（1）冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大；（2）冷却水道离模具型腔表面的距离；（3）水道出入口的布置；（4）冷却水道应沿着塑料收缩方向设置；（5）冷却水道的布置应避开塑件易产生溶解痕的部位；（6）水孔排列与型腔形状吻合；（7）动、定模需分别冷却，保证冷却平衡；（8）浇口附近与壁厚处加强冷却；（9）冷却通道应密封且不应通过镶块接缝以免漏水；（10）进、出口的水温不易过大小于5°。第五章注射机的相关校核5.1注射机额定注射量的校核（1）主流道的体积约为：V=3.14××9＝12cm³（2）分流道与浇口的体积约为：V=3.14××2.5＝2cm³（3）该模具总共需填充塑件的体积约为：V=2×32+12+2=78cm³又因注射机额定注射量为125cm³，故而能满足要求。5.2注射压力的校核所选用的注塑机的注射压力必须大于成型塑件所需的注射压力。成型所需的注射压力与塑料品种，塑件形状及尺寸，注塑机类型，喷嘴及模具流道的阻力等因素有关。根据经验，塑料熔体是具有中等粘度的塑料，本设计材料为ABS塑料，中等粘度，塑件形状复杂度一般，精度要求一般，注射压力选为100至140MPa，本设计选用的注塑机注射压力为150Mpa，符合要求。5.3锁模力的校核高压塑料熔体充满模腔时，会产生使模具沿分型面分开的胀模力，此胀模力的大小等于塑件和流道系统在分型面上的投影面积与型腔内压力的乘积。胀模力必须小于注塑机的额定锁模力。型腔压力Pc可按下式粗略计算Pc=kp（公式5-1）式中Pc——型腔压力（Mpa）；P——注塑压力；k——压力损耗系数，随塑料品种,浇注系统结构，尺寸，塑件形状，成型工艺条件以及塑件复杂程度不同而异，通常在0.25至0.5之间选取。根据经验，型腔压力Pc常取20～40MPa.通常根据塑料品种及塑件复杂程度，或精度的不同，选用的型腔压力可从相关的工程手册中查的。在本设计中PVC塑料制件，其型腔的压力通常取35MPa。决定后，按下式校核注塑机的额定锁模力：式中F——注塑机额定锁模力（KN）；A——制件和流道系统在分型面上的总投影（）；K——安全系数，通常取1.1～1.2.本设计选用1.15.代入数据得:F>KPCA=248.1kN（公式5-2）故注塑机的额定锁模力符合要求。5.4模具安装尺寸的校核5.41喷嘴尺寸校核注塑模浇口套始端凹坑的球面半R2应大于注塑机喷嘴球头半径R1,以利用同心和紧密接触，本设计按半径R2=R1+（0.5～2）计算，故符合要求；主流道的始端直径d1应大于注塑机喷嘴孔直径d2，本设计按d1=d2+（0.5～1）mm关系计算，亦符合要求。5.4.2模具厚度校核模具厚度（闭合高度）必须满足下式：式中——所设计的模具高度（mm）；——注塑机所允许的最小模具厚度（mm）；——注塑机所允许的最大模具厚度（mm）。结合注塑机的参数,模具总高度为235mm,XS-Z125型号注射机的装模高度介于200mm与300mm之间,因此本设计符合要求。5.5开模行程的校核注塑机模座间距是指注塑机动模座和定模座之间的间距，对于所选用的注塑机，模具的闭模高度必须满足开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。本设计选用注塑机为液压-机械式锁模机构，液压-机械式锁模机构的最大开模行程由屈肘机构的最大行程决定，与模具厚度决定无关。本设计为单分型面注塑模具，其开模行程按下式校核式中S——注塑机最大开模行程（移动模板台面行程）（mm）；——塑件的脱模距离（mm）；——包括流道凝料在内的塑件高度（mm）。本设计中为24mm，为88mm，选用的注塑机的开程行程S为325mm，代入式中，易知符合上式。所以本设计的开模行程符合要求。结论本次设计前后经历了10周，由于之前所学的课程《塑料成型工艺与模具设计》和在模具拆装实验室对于模具的内部结构及其工作原理都有了一定的了解，因此也为本设计打下了基础。本次设计中我查阅了大量的文献、资料，搜集了很多有关模具设计的信息和例子，从中不但将以前学过的有关模具的知识加以回顾和进一步理解，而且还将模具设计的有关知识系统化。对于我所作课题塑料盖注塑模模具设计，在选用设计方案时，我比较了多种方案。在本次设计中，我也遇到了很多困难，特别是在制图过程中出现了很多错误，最后在老师和同学们的帮助下都得到了解决。总之，经过本次设计我学到了很多知识，懂得了在面对实际问题如何解决问题，并对以前的学过的知识有了比较系统的复习，尤其是《机械制图》、《公差与检测》和《塑料成型工艺与模具设计》这几门课。谢辞时间过得真快，转眼间大学生活已经渐进尾声，在这次毕业设计里我学到了很多东西，可谓受益匪浅。首先，毕业设计巩固了我三年来所学的知识。由于时间的缘故，造成了我对以前所学知识的遗忘和生疏，而这次的毕业设计，让我进一步复习了课本，是对所学知识的一次温习，也是一次重新的学习，从而达到了巩固学习的目的。其次，这次毕业设计提高了我发现问题、分析问题和解决问题的能力。由于此次设计的规模超过了以往的任何一次课程设计，所以这次毕业设计是对我们综合能力的一次考验。这次设计大大提高了我们动手操作能力，逻辑思维能力等等，这次设计加深了我对模具知识的了解，对模具的四大系统及开合模过程都有了更深的认识。由于时间的缘故和自己模具知识的不足，在我的毕业设计中会有很多不恰当的地方，请各位老师多多指教，多提宝贵意见！首先感谢学校及学院各位领导的悉心关怀和耐心指导，特别要感谢沈俊芳老师给我的指导，在设计和说明书的写作过程中，我得到沈老师的细心教导和认真指点，使我的理论知识和动手操作能力都有了很大的提高与进步，对模具设计与制造的整个工艺流程也有了一个基本的掌握。在他身上，时刻体现着作为科研工作者所特有的严谨求实的教学风范，勇于探索的工作态度和求同思变、不断创新的治学理念。他不知疲倦的敬业精神和精益求精的治学要求，端正了我的学习态度，使我受益匪浅。另外，还要感谢和我同组的其他同学，他们在寻找资料、解答疑惑、实验操作、论文修改等方面，都给了我很大帮助和借鉴。最后，感谢所有给予我关心和支持的老师和同学使我能如期完成这次毕业设计。感谢各位老师和同学！感谢学校这三年对我的培养和教导，感谢各位领导各位老师的谆谆教导！参考文献[1]陈于萍，周兆元.互换性与测量技术基础.第二版.北京：机械工业出版社，2005[2]刘小年，陈婷.机械制图.第三版.北京：机械工业出版社，2006[3]许德珠.机械工程材料.第二版.北京：高等教育出版社，2001[4]屈华昌.塑料成型工艺与模具设计.第二版.北京：高等教育出版社，2007[5]黄毅宏，李明辉.模具制造技术.北京：高等教育出版社，2002[6]杨成美.模具专业英语.大连：大连理工大学出版社，2007[7]梁俊有.CAD工程设计.呼和浩特.远方出版社，2005[8]许发樾.实用模具设计与制造手册.北京：机械工业出版社，2000[9]王孝培.塑料成型工艺及模具简明手册.北京：机械工业出版社，2004[10]北京科技大学、东北大学.工程力学.北京：高等教育出版社，1997[11]许洪斌，樊泽兴.塑料注射成型工艺及模具.北京：化学工业出版社，2006[12]阎亚林.塑料模具图册.北京：高等教育出版社，2004[13]刘昌祺.塑料模具设计.北京：机械工业出版社，1998[14]陈世煌，陈可娟.塑料注射成型模具设计.北京：国防工业出版社，2004[15]程燕军，柳舟通.冲压与塑料成型设备.北京：科学出版社，2006[16]杨占尧.注塑模具典型结构图例.北京：化学工业出版社，2000IntelligenceandAutomationCADSoftWaresWithadvancementoftechnologyandhigh一speeddevelopmentofworld，UpgradeandinnovationofProductsarespeededup.NomatterwhatindustrialProductsandappliance，aremostlymoldedbymold.Therefore，PlasticParts’designadvanceshigherdemandsforperiodsandPrecisionofmolddesignandManufacture.Becausemolddesigndependsondesigners’experienceandKnowledgecompletelybytraditionalCADsoftwares，50efficiencyandqualitycan’tcompletelysatisfythedemandsofmolddevelopment.Sointelligenceandautomationareveryimportantinmolddesign.ThisissueHasjoinedtheexpertsystemtomolddesign，anddevelopedanintelligentzedInjectionmolddesignsystem.BasingonthePlasticParts’information，theSystemcanimplementautomaticallyreasoningandanalysisbytheinterrelatedknowledge，andselectanrelevantmodelfromthemodelbase，thenrebuildthemodelbyParameterizedtechnology，finallyfinishthedesignProcessofinjectionmold.TheentiredesignProcessiscompletedbycomputerautomaticallywithoutthecalculationofdesigners，whichdecreasesflawscausedbylackofexperienceofmolddesigners，andhelpstoavoidmistakesandimproveefficiencyandqualityofmolddesign.ThisPapersummarizedthedesignknowledgeofinjectionmold’ssideaction;Thenbuildsknowledgebasesuingthehybridrepresentationofframerepresentationandrulerrepresentation:andintroducesthePrinciples，Processedmethodofcomputeautomaticdesignsystemforsideactionindetail:TakingthebestqualityofPlasticPartsandhighestefficiencyasmainpurpose，thispaperfinallydevelopssideaction:andalsobuildsthegraphlibraryofsideactionusingParameterizedtechnologybasedonSolidworks.Ininformationmanagementsystem，PlasticPartsaredecaledwithinaspectofshrinkageanddraft，whichwillmakemodel、morePrecisionforthenextdesign.AnactualProcessofthemolddesignforatypicalPlasticParthasbeendemonstrated，whichshowsthattheideaofsystemisfeasibleandthissystemcanbeusedexpedientlytosatisfythedemandsofmolddesign.Thispaperalsoinvestigatesmenuandinterfaceofthissoftware，andfinallyDesignsalaconic，intuitiveandmanipulatedfriendlyinterfaceforinjectionmolddesigninordertomakethissoftwaremoreacceptabletousers.MoldCavitiesandCoresThecavityandcoregivethemoldingitsexternalandinternalshapesrespectively,theimpressionimpartingthewholeoftheformtothemolding.Wethenproceededtoindicatealternatewaysbywhichthecavityandcorecouldbeincorporatedintothemoldandwefoundthatthesealternativesfellundertwomainheadings,namelytheintegermethodandtheinsertmethod.Anothermethodbywhichthecavitycanbeincorporatedisbymeansofsplitinsertsorsplits.Whenthecavityorcoreismachinedfromalargeplateorblockofsteel,oriscastinonepiece,andusedwithoutbolsteringasoneofthemodplates,itistermedanintegercavityplateorintegercoreplate.Thisdesignispreferredforsingle-impressionmoldsbecauseofcharacteristicsofthestrength,smallersizeandlowercost.Itisnotusedasmushformulti-impressionmoldsasthereareotherfactorssuchasalignmentwhichmustbetakenintoconsideration.Ofthemanymanufactingprocessesavailableforpreparingmoldsonlytwoarenormallyusedinthiscase.Thereareadirectmachiningoperationonaroughsteelforgingorblankusingtheconventionalmachinetools,ortheprecisioninvstmentcastingtechniqueinwhichamasterpatternismadeofthecavityandcore.Thepatternisthenusedtoprepareacastingofthecavityorcorebyaspecialprocess.A4.25%nickel-chrome-molybdenumsteel(BS970-835M30)isnormallyspecifiedforintegermoldplateswhicharetobemadebythedirectmachiningmethod.Theprecisioninvestmentcastingmethodusuallyutilizesahigh-chromesteel.Formoldscontaintingintricateimpressions,andformulti-impressionmolds,itisnotsatisfactorytoattempttomachinethecavityandcoreplatesfromsingleblocksofsteelaswithintegermolds.Themachiningsequencesandoperationwouldbealtogethertoocomplicatedandcostly.Theinsert-blosterassemblymethodisthereforeusedinstead.Themethodconsistsinmachiningtheimpressionoutofsmallblocksofsteel.Thesesmallblocksofsteelareknown,aftermachininf,asinserts,andtheonewhichformsthemalepartistermedthecoreinsertand,conversely,theonewhichformsthefemalepartthecavityinsert.Thesearetheinsertedandsecurelyfittedintoholesinasubstantialblockorplateofsteelcalledabloster.Theseholesareeithersunkpartwayoraremachinedrightthroughthebolsterplate.Inthelattercasetherewillbeaplatefastenedbehindthebolsterandthissecurestheinsertsinposition.Boththeintegerandtheinsert-bolstermethodshavetheiradvantagesdependinguponthesize,theshapeofthemolding,thecomplexityofthemold,whetherasingleimpressionoramulti-impression;oldisdesired,thecostofmakingthemold,ect.Itcanthereforebesaidthatingeneral,oncethecharacteristicsofthemoldreqiredtodoaparticularjobwhichhavebeenweighedup,thedecisionastowhichdesigntoadoptcanbemade.Someoftheseconsiderationshavealreadybeendiscussedundervariousbroadheadings,suchascost,buttoenablethereadertoweighthemupmoreeasily,whenfacedwithaparticularproblem,thecomparisonoftherelativeadvantagesofeachsystemisdiscussedunderanumberofheadings.Unquestionablyforsingleimpressionmoldstheintegerdesignistibepreferredirrespectiveofwhetherthecomponentformisasimpleoracomplexone.Theresultingmoldwillbestronger,smaller,lesscostly,andgenerallyincorporatealesselaboratecollingsystemthantheinsert-bolsterdesign.Itshouldbeborneinmindthatlocalinsertscanbejudiciouslyusedtosimplifythegeneralmanufactureofthemoldimpression.Formulti-impressionmoldsthechoicesisnotsoclear-cut.Inthemajorityofcasestheinsert-bolstermethodofconstructionisused,thecaseofmanufacture,moldalignment,andresultinglowermoldcostsbeingtheoverridingfactorsaffectingthechoices.Forcompenentsofverysimpleformitisoftenadvantangeoustouseonedesignforoneofthemoldplatesandthealternativedesignfortheother.Forexample,consideramulti-impressionmoldforabox-typecompenent.Thecavityplatecouldbeoftheintegerdesigntogaintheadvantagesofstrength,therebyallowingasmallermoldplate,whilethecoreplatecoulsbeoftheinsert-bolsterdesignwhichwillsimplifymachiningoftheplateandallowforadjustmentsformoldalignment.TheInjectionMoldingInjectionmolding(BritishEngish:Molding)isamanufacturingprocessforproducingpartsformboththermoplasticandthermosettingplasticmaterials.Materialisfedintoaheatedbrarel,mixed,andforcedintoamoldcavitywhereitcoolsandhardenstoconfigurationofthemoldcavity.Afteraproductisdesigned,usuallybyanindustrialdesigneroranengineer,moldsaermadebyamoldmaker(oratoolmaker)frommetal,usuallyeithersteeloraluminium,andprecision-machinedtoformthefeaturesofthedesiredpart.Injectionmoldingiswidelyusedformanufacturingavariteyofparts,fromthesmallestcompenenttoentirebodypanelsofcars.Injectionmoldingmachinesconsistofamaterialhopper,aninjectionramofscrew-typeplunger,andaheatingunit.Theyarealsoknownaspresses.Theyholdthemoldsinwhichthecompenentsareshaped.Pressesareratedbytonnage,whichexpressestheamountofclampingforcethatthemachinecanexert.Thisforcekeepsthemoldclosedduringtheinjectionprocess.Tonnagecanvaryfromlessthan5tonsto6000tons,withthehigherfiguresusedindeterminedbytheprojectedareaofthepartbeingmolded.Thisprojectedareaismultipliedbyachampforceof2to8tonsforeachsquareinchoftheprojectedarea.Asaruleofthumb,4or5t/incanbeusedformostproducts.Iftheplasticmaterialisverystiff,itwillrequiremoreinjectionpressuretofillthemold,thusmoreclamptonnagetoholdthemoldclosed.Therequiredforcecanalsobedeterminedbythematerialusedandthesizeofthepart,largerpartsrequirehigherclampingforce.Moldordiearethecommontermsusedtodescribethetoolingusedtoproduceplasticpartsinmolding.Traditionally,moldshavebeenexpensivetomanufacture.Theywereusuallyonlyusedinmassproductionwherethousandsofpartswerebeingproduced.Moldsaretypicallyconstructedfromhardenedsteel,pre-hardenedsteel,aluminium,and/orberyllium-copperalloy.Thechioceofmaterialtobuildamoldfromisprimarilyoneofeconomics.Steelmoldsgenerallycostmoretoconstruct,buttheirlongernumberofpartsmadebeforewearingout.Pre-hardenedsteelmoldsarelesswearresistantandareusedforlowervolumerequirementsorlargecompenents.Thesteelhardnessistyoically38-45ontheRockwell-Cscale(HRC).Hardenedsteelmoldsareheattreatedaftermachining.Thesearebyfarthesuperiorintermsofwearresistanceandlifespan.Typicalhardnessrangesbetween50to60Rockwellscale.Aluminiummoldscancostsubstantiallyless,andwhendesignedandmachinedwithmordencomputerizedequipment,canbeeconomicalformoldingtensorevenhundredsofthousandsofparts.Berylliumcopperisusedinareasofthemoldwhichrequirefastremovalorareathatseethemostshearheatgenerated.ThemoldscanbemanufacturedbyeitherCNCorbyusingElectricalDischargeMachiningprocesses.Standardtwoplatestooling:coreandcavityareinsertsinamoldbase–“Familymold”of5differentparts.Themoldconsistsoftwoprimarycompenents,theinjectionmold(Aplate)andtheejectormold(Bplate).Plasticresinentersthemoldthroughasprueintheinjectionmold,thespruebushistosealtightlyagainstthenozzleoftheinjecti