塑料模具设计毕业设计论文

北华航天工业学院毕业论文第1章 绪 论1.1 塑料模具简介现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成型技术的“三大支柱”。尤其是加工工艺对塑件使用要求、塑件外观要求，起着无可替代的作用。塑料成型模具是保证塑件形状尺寸和表面精度的主要工具，是模塑工艺三大要素之一。按制品所采用的原料和成形方法的不同，一般将塑料模具分为压缩、压注、注射模具和挤出机头等。我们在日常生活中所用的塑料制品在成型中多数是通过塑料模具来制成品。因此设计、制造塑料模具就成了塑料制造业的首要任务。在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模具设计对制品质量与产量，就起着决定性的影响。首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，对塑料制品的尺寸精度、形状精度、塑件的物理性能、内应力大小、表面质量、力学性能等，起着十分重要的影响。其次，在塑件加工过程中，模具结构是否合理，对操作的难易程度具有重要的影响。再次，塑料模具对塑件成本也有相当大的影响，除简易模外，一般来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模具更是如此。第2章 塑件工艺性分析2.1 材料性能聚苯乙烯(Polystyrene，简称PS)是一种无色透明的热塑性塑料。通式是(CH2CHC6H5)n。具有高于100摄氏度的玻璃转化温度，因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器，以及一次性泡沫饭盒等。 玻璃化温度8090，非晶态密度1.041.06克/厘米3，晶体密度1.111.12克/厘米3，熔融温度240，电阻率为10201022欧厘米。导热系数30时0.116瓦/(米开)。通常的聚苯乙烯为非晶态无规聚合物，具有优良的绝热、绝缘和透明性，长期使用温度070，但脆，低温易开裂。此外还有全同和间同立构聚苯乙烯。全同聚合物有高度结晶性。 典型的收缩率在0.40.7%之间。 2.2 成型性能及条件（1）流动性中等，溢边值0.03mm。（2）注塑模工艺条件 干燥处理：除非储存不当，通常不需要干燥处理。如果需要干燥，建议干燥条件为80、23小时。 熔化温度：180280。对于阻燃型材料其上限为250。 模具温度：4050。 注射压力：200600bar。 注射速度：建议使用快速的注射速度。 流道和浇口: 可以使用所有常规类型的浇口。2.3 结构工艺性分析（1）塑料制件的结构工艺性是指塑件结构对成型工艺方法的适应性.在塑料生产过程中,一方面成型会对塑件的结构、形状、尺寸精度等诸方面提出要求,以便降低模具结构的复杂程度和制造难度,保证生产出价廉物美的产品;另一方面,模具设计者通过对给定塑件的结构工艺性进行分析,弄清塑件生产的难点,为模具设计和制造提供依据。该塑件壁厚基本均匀，注射成型时不会发生填充不足现象（可借助Pro/E和Moldflow等注塑流动模拟软件分析），塑件上有一方孔，需要设计侧抽芯机构。（2）结构上的优化 由于塑件成型时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:制件外表面 制件内表面351.30 3040脱模斜度的设计不仅对脱模有好处，而且可以更好的锁紧。2.4 尺寸分析（1）尺寸精度的选择；塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准，然而，在满足塑件使用要求的前提下，设计时总是尽量将其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工难度和制造成本。对塑件的精度要求，要具体分析，根据装配情况来确定尺寸公差，该塑件是一般民用品，所以精度要求为一般精度即可，选用4级精度。（2）尺寸精度的组成及影响因素；制件尺寸误差构成为： =z+c+s+j+a 式中 （1）模具成型部件的制造误差z（2）模具成型零件的表面磨损c（3）由塑料收缩率波动所引起的塑件制品的尺寸误差s（4）模具活动成型部件的配合间隙所引起的误差j（5）模具成型部件的安装误差a影响塑料制品尺寸精度的因素比较复杂，归纳有以下四个方面:模具模具各部分的制造精度是影响制件尺寸精度重要的因素。塑料材料主要是收缩率的影响，收缩率大的尺寸精度误差就大。成型工艺成型工艺条件的变化直接造成材料的收缩，从而影响尺寸精度。成型后时效周围温湿度的不同、塑性变形、残余应力引起的变化。2.5 成型质量分析表面质量是一个相当大的概念，包括微观的几何形状和表面层的物理-力学性质两方面技术指标，而不是单纯的表面粗糙度问题。塑件的表观缺陷是其特有的质量指标，包括缺料，溢料与飞边，凹陷与缩瘪，气孔，翘曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的决定性因素，通常要比塑件高出一个等级。2.6 塑件填充性模拟应用Moldflow软件进行填充分析，结果表明：各项指标均合乎要求，充型过程也能够充满整个型腔。2.7 塑件体积及质量估算（用Pro/E等软件的模型分析功能）（1）单个塑件 体积 V= 20768mm3= 20.77cm3密度 =1.05 g/cm3质量 =20. 771.05=21.81g（2）两个塑件和浇注系统凝料 总体积=20.77*2+1.38= 42.92cm3总质量=42.921.05=45.06g 第3章 初选注射成型机的型号和规格3.1 注塑成型准备注塑成型是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从注塑机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流状态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段时间的保压冷却以后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件。一般分为三个阶段的工作。（1）物料准备；成型前应对物料的外观色泽、颗粒情况，有无杂质等进行检验，并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标。对于吸湿性强的塑料，应根据注射成型工艺允许的含水量进行适当的预热干燥，若有嵌件，还要知道嵌件的热膨胀系数，对模具进行适当的预热，以避免收缩应力和裂纹，有的塑料制品还需要选用脱模剂，以利于脱模。（2）注塑过程；塑料在料筒内经过加热达到流动状态后，进入模腔内的流动可分为注射、保压、倒流和冷却四个阶段。 （3）制件后处理；由于成型过程中塑料熔体在温度和压力下的变形流动非常复杂，再加上流动前塑化不均匀以及充模后冷却速度不同，制件内经常出现不均匀的结晶、取向和收缩，导致制件内产生相应的结晶、取向和收缩应力，脱模后除引起时效变形外，还会使制件的力学性能，光学性能及表观质量变坏，严重时会开裂。故有的塑件需要进行后处理，常用的后处理方法有退火和调湿两种。退火是为了消除或降低制件成型后的残余应力，此外，退火还可以对制件进行解除取向，并降低制件硬度和提高韧性，温度一般在塑件使用温度以上的1020度至热变形温度以下1020度之间；调湿处理是一种调整制件含水量的后处理工序，主要用于吸湿性很强、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件.调湿处理所用的加热介质一般为沸水或醋酸钾溶液（沸点为121，加热温度为100121，保温时间与制件厚度有关，通常取29小时）。3.2 注塑成型工艺条件（1）温度；注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。喷嘴温度通常略微低于料筒的最高温度，以防止熔料在直通式喷嘴口发生“流涎现象”；模具温度一般通过冷却系统来控制；为了保证制件有较高的形状和尺寸精度，应避免制件脱模后发生较大的翘曲变形，模具温度必须低于塑料的热变形温度。PS塑料与温度的经验数据如下表所示。 表3-1 温度的经验数据料筒温度 /喷嘴温度/模具温度/热变形温度 /后段中段前段1.82Mpa0.45Mpa18020016518015017017018050806596（2）压力；注射成型过程中的压力包括注射压力，保压力和背压力。注射压力用以克服熔体从料筒向型腔流动的阻力，提供充模速度及对熔料进行压实等。保压力的大小取决于模具对熔体的静水压力，与制件的形状，壁厚及材料有关。对于像PS流动性好的料，保压力应该小些，以避免产生飞边，保压力可取略低于注射压力。背压力是指注塑机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力，背压力除了可驱除物料中的空气，提高熔体密实程度之外，还可以使熔体内压力增大，螺杆后退速度减小，塑化时的剪切作用增强，摩擦热量增大，塑化效果提高，根据生产经验，背压的使用范围约为3.427.5Mpa。（3）时间；完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间，保压时间，冷却时间，其他时间（开模，脱模，涂脱磨剂，安放嵌件和闭模等），在保证塑件质量的前提下尽量减小成型周期的各段时间，以提高生产率，其中，最重要的是注射时间和冷却时间，在实际生产中注射时间一般为35秒，保压时间一般为20120秒，冷却时间一般为30120秒（这三个时间都是根据塑件的质量来决定的，质量越大则相应的时间越长）。确定成型周期的经验数值如下表所示。表3-2 成型周期与壁厚关系制件壁厚 /mm成型周期 / s制件壁厚 / mm成型周期 / s0.5102.5351.0153.0451.5223.5652.0284.085初步确定成型工艺参数：因为各个推荐值有差别，而且有的与实际注塑成型时的参数设置也不一致，结合两者的合理因素，初定制品成型工艺参数如下表所示。表3-3 成型工艺参数特性内容特性内容注塑机类型喷嘴形式喷嘴温度()中段温度()注射压力MPa注射时间s冷却时间s成型周期s干燥温度()螺杆式直通式17016518060312286080螺杆转速（r/min）模具温度后段温度()前段温度()保压力MPa保压时间 s其他时间s成型收缩(%)干燥时间()305018020015018080101.50.5133.3 注塑机的选择3.3.1 注塑机简介1956年制造出世界上第一台往复螺杆式注塑机,这是注塑成型工艺技术的一大突破,目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的30%;注塑机的产量占整个塑料机械产量的50%。成为塑料成型设备制造业中增长最快,产量最多的机种之一。注塑机的分类方式很多,目前尚未形成完全统一标准的分类方法.常用的说法有:按设备外形特征分类:卧式,立式,直角式,多工位注塑机；按加工能力分类:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑机。此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类,但日常生活中用的较少。3.3.2注塑机基本参数注塑机的主要参数有公称注射量,注射压力,注射速度,塑化能力,锁模力,合模装置的基本尺寸,开合模速度,空循环时间等.这些参数是设计、制造、购买和使用注塑机的主要依据.（1）公称注塑量： 指在空注射的情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注射装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力。（2）注射压力： 为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力。（3）注射速率： 为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。常用的注射速率如下表所示。表3-4 注射量与注射时间的关系注射量/cm36012525050010020004000600010000100注射速率/cm/s70125200333570890133016002000320注射时间/s0.2511.251.51.752.253 3.7554（4）塑化能力： 单位时间内所能塑化的物料量。塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期。（5）锁模力： 注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开。（6）合模装置的基本尺寸： 包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等.这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围。（7）开合模速度： 为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停。（8）空循环时间： 在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下,完成一次循环所需的时间。3.3.3 选择注塑机（1）由公称注射量选定注射机总体积V=42.92 cm3流道凝料V=0.8V(流道凝料的体积(质量)是个未知数,根据手册取0.8V来估算,塑件越大则比例可以取的越小)；实际注射量为:V=V=42.92cm；根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则, 即： 0.8V V V= V/0.8=42.920.8=53.65cm（2）由锁模力选定注射机FF=AP =(97502+13102+212)P=99643010=298.92（KN）式中 F注射机的锁模力（N）； A塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和；P型腔压力，取P=25Mpa； 结合上面两项的计算，初步确定注塑机为表5所示，查国产注射机主要技术参数表取SZ1000/300,主要技术参数如下。表3-5 国产注射机SZ-1000/300技术参数表特性内容特性内容结构类型卧拉杆内间距(mm)760700理论注射容积（cm）1000移模行程(mm)500螺杆(柱塞)直径(mm)70最大模具厚度(mm)500注射压(Mpa)150最小模具厚度(mm)200注射速率(g/s)325锁模形式(mm)液压塑化能力(g/s)180模具定位孔直径(mm)250螺杆转速(r/min)0150喷嘴球半径(mm)20锁模力(KN)300喷嘴口直径5第4章 确定模具基本结构经分析，可能适合的模具结构有两种，即单分型面注射模和双分型面注射模。方案一 单分型面注射模 型腔（凹模）在定模上；主流道设在定模一侧，分流道设在分型面上，开模后塑件连同流道内的凝料一起留在动模一侧；动模上设有顶出机构，用以顶出塑件和流道内的凝料。可能的浇口形式有：直接浇口、侧浇口、扇形浇口、重叠式浇口和潜伏式浇口等。方案二 双分型面注射模 它从不同的分型面分别取出流道内的凝料和塑件，又称三板式注射模模具。与单分型面注射模相比，三板式注射模具增加了一个可移动的中间板（又名浇口板）。中间板使用于采用点浇口进料的单型腔和多型腔模具。在开模时由于定距拉板的限制，中间板与定模板作定距离的分开，以便取出着两块板之间流道内的凝料，而利用推板或推杆将型芯上的塑件脱出。适合的浇口形式有：直接浇口、侧浇口、扇形浇口、重叠式浇口和潜伏式浇口等。 综上，由于塑件外观质量要求不高，尺寸精度要求一般，但装配精度要求高。选择单分型面注射模,侧浇口进料，推杆一次推出。第5章 模具结构设计5.1 分型面的确定 如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：（1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处。（2）便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。（3）保证塑件的精度要求。（4）满足塑件的外观质量要求。（5）便于模具加工制造。（6）对成型面积的影响。（7）对排气效果的影响。（8）对侧向抽芯的影响。 根据该塑件的结构特征，选定水平分型面。5.2 型腔数目的确定注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素：（1）塑件的尺寸精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成型的生产效益；（4）模具制造难度。综上：初定为一模二腔。5.3 模具材料的选择现有的模具模架已经标准化,所以在模具材料的选择时主要是根据制品的特性和使用要求选择合理的型腔和型芯材料.如何合理的选择模具钢,是关系到模具质量的前提条件,如果选材不当 ，则所有的精密加工所投入的工时,设备费用将浪费。在选择模具钢时,首先必须考虑材料的使用性能和工艺性能,从使用性能考虑:硬度是主要指标之一,模具在高应力作用下欲保持尺寸不变,必须有足够的硬度,当承受冲击载荷时还要考虑折断,崩刃问题,所以韧性也是一重要指标,耐磨性是决定模具寿命的重要因素,从PS特性看,这三项指标是必须要满足的,此外还有红硬性,抗压屈服强度和抗弯强度和热疲劳能力的指标。从工艺性能考虑:要热加工工艺好,加工温度范围宽,冷加工性能如切削,铣削,抛光等加工性能好,此外还要考虑淬透性和淬硬性,热处理变形和氧化脱碳等性能.另外从经济性考虑,要求材料来源广,价格低。查手册选择模仁的材料是4Cr13，属马氏体类型不锈钢,该钢机械加工性能较好,经热处理(淬火及回火)后,具有优良的耐腐蚀性能、抛光性能、较高的强度和耐磨性,适于制造承受高负荷、高耐磨及在腐蚀介质作用下的塑料模具、透明塑料制品模具等。有关参数如下:物理性能。临界温度（）AC1：820； AC3：1100；线膨胀系数：10.5(在20100)；热导率：27.6W.(M.K)-1 (在20左右)；弹性模量（Mpa）210000223500 (20左右)。5.4 浇注系统设计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，它由主流道、分流道、浇口、冷料井四部分组成。其作用是使来自注射机喷嘴的塑料熔体，稳定而顺利地流入并充满全部型腔，同时，再充模过程中将注射压力传递到型腔的各个部位，以保证塑件的完整成型。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。5.4.1 主流道设计主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，有一定的锥度，目的是便于冷料的脱模，同时也改善料流的速度，因为要和注塑机相配，所以其尺寸与注塑机有关。 主要参数：锥角=3；内表面粗糙度Ra=0.63m；材料T8A小端直径D=d+(0.51)mm；半径R=R+(12)mm；由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道浇口套，以便选用优质的钢材单独加工和热处理。5.4.2 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，这边称唧咀），以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。唧咀都是标准件，只需去买就行了。常用唧咀分为有托唧咀和无托唧咀两种下图为前者，有托唧咀用于配装定位圈。唧咀的规格有16，20，25等几种。由于注射机的喷嘴半径为20，所以要选的唧咀的半径为25. 5.4.3 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125mm，内径55mm。5.4.4 浇口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，浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要作用有两个，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。浇口的类型有很多，有点浇口，侧浇口，直接浇口，潜伏式浇口等，各浇口的应用和尺寸按塑件的形状和尺寸而定。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。考虑该零件的使用场合及外观要求，采用侧浇口，交口宽度b=2mm,长度h=1mm。5.4.5 浇注系统的平衡对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。显然，我们设计的模具是平衡式的，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同。5.4.6 冷料穴的设计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11.5 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，具体要根据塑料性能合理选用。5.5 成型零件的设计与加工工艺模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，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，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。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，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。5.5.1 型芯尺寸的确定因为采用的是整体式凹模和鑲拼组合式凸模，所以型芯大小可以任意制定，型芯所承受的力最终是传递到凸、凹模上，从节约材料和见效模具尺寸出发，型芯越小越好，但实际中要根据实际情况考虑冷却等其他因素。该设计取型芯的大小为9750mm。5.5.2 凸、凹模尺寸的确定凸、凹模受力的作用，其尺寸需要进行强度或刚度校核来确定。根据的计算结果，只要凹模长边的宽度满足97mm就可以达到刚度要求，理论上只要取大于97mm的值就满足设计要求，但考虑到导柱和导套、螺钉、冷却水孔等对模架强度、刚度的削弱作用，实际生产中都取比理论值大得多的值，在本设计中，在长度方向，取模仁到模具边的单边宽度为10 mm，在宽度方向，取型芯到模具边的单边宽度为15 mm。凸、凹模尺寸定为137mm107mm。5.5.3 固定方式 型芯通过套板用台阶方式固定，型腔为整体式。5.5.4 模具高度尺寸的确定各块板的厚度已经标准化，所需要的只是选择，如何选择合理的厚度，这里有两个尺寸需要注意：（1）凸模底板厚度和凹模底板厚度：在注射成型时型腔中有很大的成型压力，当塑件和凝料在分型面上的投影面积很大时，若凸模底板厚度不够，则极有可能使模架发生变形或者破坏，所以凸模底板厚度尺寸需要校核才能确定，由上边数据知，厚度可满足要求，为了安全，取底板厚度为35mm。凹模的底板因为是与注塑机的工作台接触的，所受的力传递到工作台上，所以凹模底板的厚度同样只要留有走冷却系统的空间就可以，取凹模底板厚度为35mm。 （2）推杆推出距离：在分模时塑件一般是黏结在型芯上的，需要推杆推出一定的距离才能脱离型芯，该塑件的高度为25mm左右，黏结在型芯上的尺寸约25mm左右，所以当推出距离为25 mm时就能使塑件和型芯分离。如果模脚的高度太小，则推出的距离不够而使塑件不能脱离型芯。需要满足关系：Hh1h2h3h0 HC板高度；h1挡销高度；h2推板厚度；h3推杆固定板厚度； h推出距离； 完成了以上的工作，确定模具尺寸为250250mm，模座尺寸确定为300250 mm5.6 确定导向与定位机构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。导柱：国家标准规定了两种结构形式，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，特别对于大型、精密的模具，导柱的直径需要进行强度校核。导套：导套分为直导套和带头导套，直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构，带头导柱轴向固定容易。设计导柱和导套需要注意的事项有：（1）合理布置导柱的位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度；导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的1/3处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置，或不等直径对称布置。（2）导柱工作部分长度应比型芯端面高出68mm，以确保其导向与引导作用。（3）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1.52倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，降低加工难度。（4）导柱可以设置在动模或定模，设在动模一边可以保护型芯不受损坏，设在定模一边有利于塑件脱模。5.7 确定顶出机构类型 注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也称顶出机构。脱模机构的设计一般遵循以下原则：（1）塑件滞留于动模边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。（2）由于塑件收缩时包紧型芯，因此推出力作用点尽量靠近型芯，同时推出力应施于塑件刚性和强度最大的部位。（3）结构合理可靠，便于制造和维护。本设计采用推板脱模机构，因为该塑件分型面简单，结构简单，壁厚基本均匀，采用推板脱模机构可以简化模具结构，给制造和维护带来方便。5.7.1 脱模力的计算对塑件进行理想模型建模， 脱模力的计算公式为： F=2（a+b）ESl（f-tan）/(1+)+0.1A 上述公式中 22/(cos2+2cos)；r/；rd/2；1；s为收缩率；E为塑料的弹性模量；l为塑件的包容长度；f为塑件与型芯之间的静摩擦系数去0.10.2；为脱模斜度；为塑料的泊松比；a、b为矩形断面尺寸；A盲孔塑件料的投影面积。 F= 2（a+b）ESLcos（f-tan）/(1+)+0.1A 2(97+50)18000.005230.99（0.2-0.034）/（1+0.32+570）+0.19750503（N）；5.7.2 脱模机构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。推杆直接与塑件接触，开模后将塑件推出。推杆的种类；可分为圆形推杆，矩形推杆，阶梯型推杆，盘型推杆，根据塑件的推出部位而定，最常用的截面形状为圆形；所以，推杆的使用是非常灵活的。（1）反推杆尺寸计算： 本设计采用圆形反推杆推出，在求出脱模力的前提下可以对反推杆做出初步的直径预算并进行强度校核。反推杆的直径由欧拉公式简化为：d=k()=1.5（145145503/6/2.1/100000） = 2.2 mm d反推杆直径； n反推杆的数量， L反推杆长度； E反推杆材料的弹性模量，取E=2.110Mpk安全系数，取k=1.5； F总的脱模力，F=600（N）；实际反推杆尺寸直径为10mm，可见是符合要求的。但为了安全起见，再对其进行强度校核，强度校核公式 d （4503/6/3.14/150）1/30.9mm 满足强度要求。 反推杆材料的许用压应力, =150Mpa。（2）反推杆的固定形式： 反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。5.8 排气机构在塑料熔体填充注射模腔过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而形成的水蒸汽，塑料局部分解产生的低分子挥发气体，塑料助剂挥发（或化学反应）所产生的气体以及热固性塑料交联硬化释放的气体等；这些气体如果不能被熔融塑料顺利地排出模腔，将在制件上形成气孔，接缝，表面轮廓不清，不能完全充满型腔，同时，还会因为气体被压缩而产生的高温灼伤制件，使之产生焦痕，色泽不佳等缺陷。模具的排气可以利用排气槽排气，分型面排气，利用型芯，推板，镶件等的间隙排气。PS料推荐的排气槽深度为0.02mm。排气设计原则：通常，选择排气槽的开设位置时，应遵循以下原则：（1）排气口不能正对操作者，以防熔料喷出而发生工伤事故；（2）最好开设在分型面上，如果产生飞边易随塑件脱出；（3）最好设在凹模上，以便于模具加工和清模方便；（4）开设在塑料熔体最后才能填充的模腔部位，如流道或冷料穴的终端；（5）开设在靠近嵌件和制件壁最薄处，因为这样的部位最容易形成熔接痕；（6）若型腔最后充满部位不在分型面上，其附近又无可供排气的推杆或活动的型心时，可在型腔相应部位镶嵌烧结的多孔金属块，以供排气；（7）高速注射薄壁型制件时，排气槽设在浇口附近，可使气体连续排出； 因为该零件为中型零件，一模两腔，所以利用分模面及推杆的缝隙排气即可，不必单独考虑排气方式。5.9 温度控制方式在注塑成型过程中，模具的温度直接影响到塑件成型的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具的温度要求也不同。流动性差的塑料如PC，POM等，要求模具温度高，温度过低会影响塑料的流动，增大流动剪切力，使塑件内应力增大，出现冷流痕，银丝，注不满等缺陷。普通的模具通入常温的水进行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具的温度，为了缩短成型周期，还可以把常温的水降低温度后再通入模内，可以提高成型效率。对于高熔点，流动性差的塑料，流动距离长的制件，为了防止填充不足，有时也在水管中通入温水把模具加热。PS推荐的注塑成型条件：料筒温度180250，注塑压力69128MPa，模具温度5080.5.9.1 温度调节对塑件质量的影响（1）采用较低的模温可以减小塑料制件的成型收缩率；（2）模温均匀，冷却时间短，注射速度快可以减少塑件的变形（3）对塑件表面粗糙度影响最大的除型腔表面加工质量外就是模具温度，提高模温能大大改善塑件的表面状态；温度对塑件质量的影响有相互矛盾的地方，设计时要根据材料特性和使用要求偏重于主要要求。5.9.2 对温度调节系统的要求（1）根据塑料的品种确定是对模具采用加热方式还是冷却方式；（2）希望模温均一，塑件各部同时冷却，以提高生产率和提高塑件质量；（3）采用低的模温，快速，大流量通水冷却效果一般比较好；（4）温度调节系统应尽可能做到结构简单，加工容易，成本低廉；从成型温度和使用要求看，需要对该模具进行冷却，以提高生产率。布置冷却水管。5.9.3 冷却系统设计：5.9.3.1 设计原则（1）尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡；（2）冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越好；（3）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，与制件的壁厚距离相等，经验表明，冷却水管中心距B大约为2.53.5D，冷却水管壁距模具边界和制件壁的距离为0.81.5B。最小不要小于10。（4）浇口处加强冷却，冷却水从浇口处进入最佳；（5）应降低进水和出水的温差，进出水温差一般不超过5（6）冷却水的开设方向以不影响操作为好，对于矩形模具，通常沿宽度方向开设水孔。（7）合理确定冷却水道的形式，确定冷却水管接头位置，避免与模具的其他机构发生干涉。5.9.3.2 冷却时间的确定 在对冷却系统做计算之前，需要对某些数据取值，以便对以后的计算作出估算；根据前面的资料，取闭模时间3S，开模时间0.5S，顶出时间1S，冷却时间20.5S，保压时间20S，总周期为45S。其中，保压时间的确定有经验公式可遵循： T=0.3（S+2S） （S塑件平均壁厚，S取2.5mm） =0.3（2+22）=3（S）若根据前面的资料，PS的保压时间在1540S之间，计算的结果显然是不符合的，取保压时间为20S的原因。冷却时间，依塑料种类，塑件壁厚而异，一般用下式计算：t= = = 16（S） 式中 S塑件平均壁厚，S取2mm； 塑料热扩散系数(mm/s) =0.08； T成型温度 200250 T取210； T脱模温度 60100 T取60； T模具温度 5080 T取50。 由计算结果得冷却时间需要23.88 S，但计算并不能精确的确定实际冷却时间的多少，参照经验推荐值，制件平均壁厚取2.5 mm，对应经验冷却时间t=20 S，取t=20 S。为什么最终的成型周期取20.5而不是29.25，那是因为在实际注塑过程中，T，T，T等因素不可能像我们所设计的那么理想，所以，从实际出发，取经验值会更好些。（1）塑料熔体释放的热量Q =nG C(tt)=2459.891.34（18060）=389626 KJ/h 式中 n每小时注射次数，n=245（次）G每次的注射量(KG)G=9.89；C塑料的比热容(KJ/KG)，C=1.34；t熔融塑料进入型腔的温度，t=180； t塑件脱模温度，t=60。（2）高温喷嘴向模具的接触传热Q=3.6A(tt)=3.6306010140（18060）=185.07 KJ/h 式中A注塑机的喷嘴头与模具的接触面积（m），A=306010m金属传热系数 =140(W/ m)；t模具平均温度 t=60； t熔融塑料进入型腔的温度 t=180；A=4R =43.1415 =306010m；R注塑机喷嘴球半径，R=15mm。第6章 模具设计的有关计算6.1 模具设计有关尺寸计算6.1.1成型零件的尺寸计算常用型腔成型尺寸的计算方法主要有两种：平均收缩率法和公差带法，两种计算方法的区别在于平均收缩率法计算公式是建立在塑件的成型收缩率和成型零件工作尺寸的制造偏差及其磨损量分别等于它们各自平均值基础上，当塑件的尺寸精度要求较高或塑件尺寸比较大时，这种误差有可能会显著增加，这时一些模具设计单位就采用公差带法来进行尺寸计算，平均收缩率法计算简单无需验算而公差带法计算复杂需要经过多次初算验算，且考虑因素较多。考虑到模具较简单制造成本低，设计时间短故按平均收缩率法计算成型尺寸比较简单易行。采用Z 取固定值的平均收缩率法：Am、Bm-型腔的径向工作尺寸；As、Bm-塑件的径向图样尺寸；S-收缩率的平均值，查表得ABS收缩率范围是0.40.7%；-塑件尺寸公差；Z-型腔制造公差, 取为塑件尺寸公差的三分之一；本零件工作尺寸计算均采用平均法计算。查表得PS的收缩率为（0.40.7）%，故收缩率： 考虑到模具制造的成本，模具制造精度取 ，模具磨损系数X=2/3；型腔型芯的尺寸计算如表6-1所示： 表6-1 型芯和型腔工作尺寸类别塑件尺寸计算公式工作尺寸型腔的计算型芯的计算中心距第7章 注射机有关参数的校核7.1 最大注塑量的校核计算得塑件重量为21.81g，浇注系统为1.46g，则每次注射所需塑料为：按一模二腔计算： 21.81*2+1.46=45.06g，注射机最大注射量1000g，所以注塑机符合要求。7.2 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：FK AP 1.1（97502+13102-4*3.14*1.5-2*3.14*3.25+212）2510=2719.5 KN，满足要求。 式中 F注塑机额定锁模力：3000KN； K安全系数，通常取1.11.5，取K=1.5； 7.3 塑化能力的校核 初定的成型周期为5秒计算，实际要求的塑化能力为即：45.06/1.334.67（g/s），小于注塑机的塑化能力180（g/s），说明注射机能完全满足塑化要求。7.4 喷嘴尺寸校核在实际生产过程中，模具的主流道衬套始端的球面半径R2取比注射机喷嘴球面半径R1大12 mm，主流道小端直径D取比注射机喷嘴直径d大0.51 mm，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模，所以，注射机喷嘴尺寸是标准，模具的制造以它为准则。 7.5 定位圈尺寸校核 注塑机固定模板台面的中心有一规定尺寸的孔，称之为定位孔。注塑模端面凸台径向尺寸须与定位孔成间隙配合，便于模具安装，并使主流道的中心线与喷嘴的中心线相重合。模具端面凸台高度应小于定位孔深度。7.6 模具外形尺寸校核注塑模外形尺寸应小于注塑机工作台面的有效尺寸。模具长宽方向的尺寸要与注塑机拉杆间距相适应，模具至少有一个方向的尺寸能穿过拉杆间的空间装在注塑机的工作台面上。7.7 模具厚度校核模具厚度必须满足下式：H H H 200 245500 满足要求。式中 H所设计的模具厚度 245mm； H注塑机所允许的最小模具厚度200mm；H注塑机所允许的最大模具厚度500mm；7.8 模具安装尺寸校核注塑机的动模板，定模板台面上有许多不同间距的螺钉孔或“T”形槽，用于安装固定模具。模具固定安装方法有两种：螺钉固定，压板固定。采用螺钉直接固定时（大型模具常用这种方法），模具动，定模板上的螺孔及其间距，必须与注塑机模板台面上对应的螺孔一致；采用压板固定时（中，小模具多用这种方法），只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有较大的灵活性。该模具外形尺寸为300250mm属小型模具，采用压板固定法。7.9 开模行程校核所选注塑机为全液压式锁模机构，最大开模行程受模具厚度影响。此时最大开模行程S等于注塑机移动、固定模板台面之间的最大距离减去模具厚度。SH+H+（510）mm 50025+88+9 500245 满足要求。 式中 S注塑机移模行程500 mm；H推出距离25mm；H流道凝料与塑件高度88mm。第8章 模具的试模与修模 试模中所获得的样件是对模具整体质量的一个全面反映。以检验样件来修正和验收模具，是塑料模具这种特殊产品的特殊性。首先，在初次试模中我们最常遇到的问题是根本得不到完整的样件。常因塑件被粘附于模腔内，或型芯上，甚至因流道粘着制品被损坏。这是试模首先应当解决的问题。8.1 粘着模腔制品粘着在模腔上，是指塑件在模具开启后，与设计意图相反，离开型芯一侧，滞留于模腔内，致使脱模机构失效，制品无法取出的一种反常现象。其主要原因是：（1） 注射压力过高，或者注射保压压力过高。（2） 注射保压和注射高压时间过长，造成过量充模。（3） 冷却时间过短，物料未能固化。（4） 模芯温度高于模腔温度，造成反向收缩。（5） 型腔内壁残留凹槽，或分型面边缘受过损伤性冲击，增加了脱模阻力。8.2 粘着模芯（1） 注射压力和保压压力过高或时间过长而造成过量充模，尤其成型芯上有加强筋槽的制品，情况更为明显。（2） 冷却时间过长，制件在模芯上收缩量过大。（3） 模腔温度过高，使制件在设定温度内不能充分固化。（4） 机筒与喷嘴温度过高，不利于在设定时间内完成固化。（5） 可能存在不利于脱模方向的凹槽或抛光痕迹需要改进。8.3 粘着主流道（1） 闭模时间太短，使主流道物料来不及充分收缩。（2） 料道径向尺寸相对制品壁厚过大，冷却时间内无法完成料道物料的固化。（3） 主流道衬套区域温度过高，无冷却控制，不允许物料充分收缩。（4） 主流道衬套内孔尺寸不当，未达到比喷嘴孔大0.51。（5） 主流道拉料杆不能正常工作。一旦发生上述情况，首先要设法将制品取出模腔（芯），不惜破坏制件，保护模具成型部位不受损伤。仔细查找不合理粘模发生的原因，一方面要对注射工艺进行合理调整；另一方面要对模具成型部位进行现场修正，直到认为达到要求，方可进行二次注射。8.4 成型缺陷当注射成型得到了近乎完整的制件时，制件本身必然存在各种各样的缺陷，这种缺陷的形成原因是错综复杂的，一般很难一目了然，要综合分析，找出其主要原因来着手修正，逐个排出，逐步改进，方可得到理想的样件。下面就对度模中常见的成型制品主要缺陷及其改进的措施进行分析。8.4.1 注射填充不足所谓填充不足是指在足够大的压力、足够多的料量条件下注射不满型腔而得不到完整的制件。这种现象极为常见。其主要原因有：（1）熔料流动阻力过大这主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形状、尺寸不利于熔料流动。尽量采用整圆形、梯形等相似的形状，避免采用半圆形、球缺形料道。熔料前锋冷凝所致。塑料流动性能不佳。制品壁厚过薄。（2）型腔排气不良这是极易被忽视的现象，但以是一个十分重要的问题。模具加工精度超高，排气显得越为重要。尤其在模腔的转角处、深凹处等，必须合理地安排顶杆、镶块，利用缝隙充分排气，否则不仅充模困难，而且易产生烧焦现象。（3）锁模力不足因注射时动模稍后退，制品产生飞边，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺料。应调大锁模力，保证正常制件料量。8.4.2 溢边（毛刺、飞边、批锋）与第一项相反，物料不仅充满型腔，而且出现毛刺，尤其是在分型面处毛刺更大，甚至在型腔镶块缝隙处也有毛刺存在，其主要原因有：（1）注射过量（2）锁模力不足（3）流动性过好（4）模具局部配合不佳（5）模板翘曲变形8.4.3 制件尺寸不准确初次试模时，经常出现制件尺寸与设计要求尺寸相差较大。这时不要轻易修改型腔，应行从注射工艺上找原因。（1）尺寸变大注射压力过高，保压时间过长，此条件下产生了过量充模，收缩率趋向小值，使制件的实际尺寸偏大；模温较低，事实上使熔料在较低温度的情况下成型，收缩率趋于小值。这时要继续注射，提高模具温度、降低注射压力，缩短保压时间，制件尺寸可得到改善。（2）尺寸变小注射压力偏低、保压时间不足，制在冷却后收缩率偏大，使制件尺寸变小；模温过高，制件从模腔取出时，体积收缩量大，尺寸偏小。此时调整工艺条件即可。通过调整工艺条件，通常只能在极小范围内使尺寸变化，可以改变制件相互配合的松紧程度，但难以改变公称尺寸。结 论近三个月的毕业设计即将结束，敬请各位老师对我的毕业设计作最后验收。在这次毕业设计中，通过参考、查阅各种模具相关的资料，请教各位老师模具方面的问题，特别是模具在实际中可能遇到的问题，我在这短暂的时间里，对模具的认识有了一个质的飞跃。模具在当今社会生活中运用得非常广泛，掌握模具的设计方法对我们今后的工作和发展有着十分重要的意义。从陌生到开始接触，从了解到熟悉，这是每个人学习事物所必经的一般过程，我对模具的认识过程亦是如此。经过几个月的努力，我相信这次毕业设计一定能为四年的求学生涯划上一个圆满的句号，为将来的事业奠定坚实的基础。四年的学习即将结束，毕业设计是其中最后一个环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。在完成四年的学习、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、热处理、计算机