毕业设计（论文）储油杯环塑料模具设计

-模具设计课程设计说明书模具设计课程设计设计题目 储油杯环塑料模具设计专业班级 07级材料成型及控制工程一班姓 名 黄腾飞 学 号 20071017指导老师 王荣吉 日 期 2010年8月1042目录概述1第一章 塑料制件工艺性分析21.1 塑件分析21.2 PP的性能分析21.3 PP的注射成型过程及工艺参数3第二章 拟定模具的结构形式52.1 分型面位置的确定52.2 型腔数量和排列方式的确定62.3 注射机型号的确定7第三章 浇注系统的设计113.1 主流道的设计113.2 分流道的设计133.3 浇口的设计183.4 校核主流道的剪切速率203.5 冷料穴的设计及计算20第四章 成型零件的结构设计及计算214.1 成型零件的结构设计214.2 成型零件的钢材选择 22 4.3 成型零件的工作尺寸计算224.4 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算24第五章 模架设计265.1 模架的选则步骤265.2 各模板的尺寸的确定265.3 模架各尺寸的校核28第六章 排气槽的设计29第七章 脱模机构的设计307.1 分析模具脱模方式307.2 脱模力计算307.3 校核脱去机构作用在塑件上的单位应力31第八章 注射模温度调节系统338.1 冷却水的设计原则及注意事项338.2 凹模的冷却系统的设计338.3 冷却系统的简单计算34第九章 注射模的导向机构37 9.1 导柱的设计37 9.2 导套的选择38参考文献39-模具设计课程设计说明书概述本题目要设计的是一个储油杯环。由图形可知道，塑件结构比较简单。塑件的质量要求是颜色均匀一致，无黑点、杂质等缺陷，外表无明显的进料痕迹和其他划伤痕，表面平整美观；模具寿命50万次以上，参考表4-43选择该塑件材料为PP，模具尽可能采用全自动操作；脱模斜度为1；生产批量为大批量，未注尺寸公差按图标相关规定确定。第一章 塑料制件的工艺性分析1.1 塑件分析（1）外形尺寸 该塑件壁厚3mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太大，适合于注射成型。（2）精度等级 每个尺寸的公差等级不一样，有的属于一般精度，未注尺寸公差按国标相关规定确定。（3）脱模斜度 PP属于一种半结晶性材料，它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。成型收缩率较小，参考表2-10选择该塑件的型芯和凹模的统一脱模斜度为1。1.2 PP的性能分析1.2.1使用性能 无毒、无味，密度小,强度、刚度、硬度、耐热性均优于低压聚乙烯,可在100左右使用。具有良好的电性能和高频绝缘性，不受湿度影响。但低温时变脆、不耐磨、易老化.适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件 。常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。 1.2.2 成型性能 1）结晶料，湿性小，易发生融体破裂，长期与热金属接触易分解。 2）流动性好，但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔、凹痕和变形。3）冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成型温度，料温低温高压时容易取向，模具温度低于50度时，塑件不光滑，易产生熔接不良，流痕，90度以上易发生翘曲变形。 4）塑料壁厚须均匀，避免缺胶，尖角，以防应力集中。5）PP的主要性能指标 其性能见表1-1。表1-1 PP的性能指标密度/gcm-30.900.91 屈服强度/Mpa37比体积/cm3g-10.860.98拉伸强度/Mpa9.3936.7吸水率（%）小于0.01拉伸弹性模量/Mpa11001600熔点/。160175拉弯强度/Mpa67计算收缩率（%）1.02.0抗压强度/Mpa56比热容/J（kgK）2800弯曲弹性模量/Gpa1.451.3 PP的注射成型过程及工艺参数1.3.1注射成型过程1）成型前的准备。对PP的色泽、粒度的均匀性等进行检查，由于PP不受湿度影响，如果储存适当则不需要干燥处理。2）注射过程。注件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。3）塑件的后处理。处理的介质为空气和水，处理的温度为6075，处理的时间为1620s。1.3.2注射工艺参数1）注射机：螺杆式。2）料筒温度（）：后段150170； 中段165180 前段1802003）喷嘴温度（）：1701804）模具温度（）：50905）注射压力（Mpa）：1501806）成型时间（s）：34.4s注射时间取1.0s，冷却时间25.4s，辅助时间8s）。第二章 拟定模具的结构形式2.1 分型面位置的确定2.1.1分型面的选择原则 分型面除排位的影响外，还收时间的形状、外观、精度、浇口位置、滑块、推出机构、加工等多种因素的影响。分型面的选择是否合理是塑件能否完好成型的先决条件，一般应该考虑一下问题：1） 符合塑件脱模的基本要求，就是是塑料容易从模具内取出，分型面应该设在塑件脱模方向最大的投影边缘部位。2） 分型面不影响产品外观质量，即分型面应尽量不破坏塑件光滑的外表面。3） 确保塑件留在分型面一侧，利于推出且推杆痕迹不显露于外观。4） 确保塑件质量，例如，将有同轴度要求的塑件放到分型面的同一侧。5） 满足模具的锁紧要求，将塑件投影面积大的方向放在定，动模方向上，而将投影面小的放在侧分型面上，另外，分型面是曲面的应该加斜面锁紧。6） 应尽量避免成侧孔，侧凹，若需要滑块成型，力求滑块结构简单，尽量避免定模滑块。7） 合理安排浇注系统，特别是浇口道。8） 有利于模具加工。通过对塑件结构形式的分析和以上几点的考虑，分型面应该面应该在截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，其位置如下图1：图1 分型面图2.2 型腔数目和排列方式的确定2.2.1型腔数目的确定 为了是模具与注塑机的生产能力相匹配，提高生产效率和积极性，并保证模具的精度，模具设计时应该要确定模具型腔的数目，常用的方法有两大类：一是按技术参数确定型腔数目，二是按经济性来确定型腔数目。可根据注射机的最大注射量确定型腔数n式中 K注射机的最大注射量的使用系数，一般取0.8； mN注射机允许的最大注射量； m 2浇注系统所需塑料的质量或体积（g或cm）； m 1单个塑件的质量或体积（g或cm）。一模多腔的结构形式。同时，考虑到塑件尺寸的大小关系，以及制该塑件采用的精度一般在23级之间，且为大批量生产，可采用一模多腔的结构形式。同时，考虑到塑件尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本费等因素，初步确定制造此塑件采用一模四腔。2.2.2型腔排列形式的确定 多型腔模具尽可能采用平衡式排列布置，且要力求紧凑，并与浇口开设的部位对称。由于该设计选择的是一模四腔，故采用直线对称排列，如下图2所示图2 型腔数目的排列布置图2.2.3模具结构形式的确定 从上面的分析可知，模具设计为一模四腔，对称直线排列，根据塑件结构形状和外表无明显的进料痕迹和其他划伤痕，表面平整美观，推出机构采用脱模板推出的推出形式。浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用侧浇口，且开设在分型面上面，因此，定模部分不需要单独开设分型面取出凝料，动模部分需要添加型芯固定板、支撑板、脱模板。由上综述分析可确定选用带脱模板的单分型面注射模。2.3 注射机型号的确定2.3.1注射量的计算 注射体积： 通过计算得 V塑=6.204cm2注射质量： m塑= V塑=0.906.204g=5.58g式中，的值参考表1-1可取0.90g/cm32.3.2浇注系统凝料体积的初步估算 浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，但是可以经验按照塑件体积的0.21倍来估算，由于本设计采用的流道设计简单并且较短，因此浇注系统的凝料按照0.2倍来计算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统的凝料和两个塑件体积之和）为V总= V塑（1+0.2）4=6.2041.24=29.78cm32.3.3选择注射机 根据第二步计算得出的一次模具型腔的塑料总质量V总=29.78cm3，并结合公式（4-18）则有：V总/0.8=29.78/0.8=37.224cm3。根据以上的计算，初步选定公称注射量为60cm3，注射机SZ-60/40立式注射机，主要技术参数及规格见材料成型设备169页。下面是它的一些主要参数，如下表2-1：表 2-1 注塑机的主要参数理论注射容积(cm）60螺杆柱塞直径(mm)30注射压力(MPa)150移模行程(mm)180锁模力(kN)400拉杆内间距 (mm)295185最小模具厚度(mm)160最大模具厚度(mm)280喷嘴口直径(mm)3.5喷嘴球直径(mm)152.3.4 注射机的相关参数的校核1）注射压力校核 查表4-1可知，PP所需的注射压力为70120Mpa，这里取P0=100 Mpa，该注射压力机的公称注射压力P公=150 Mpa注射压力安全系数K1=1.251.4，这里去K1=1.3，则：K1 P0=1.3100=130 Mpa150Mpa,所以，注射机的注射压力合格。2)锁模力的校核注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢漏现象，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力，即：塑料件在分型面上的投影面积A塑=4050-2/44.42=1969.60mm2浇注系统在分型面上的投影面积A浇，即流道凝料的（包括浇口）在分型面上的投影面积A浇的值，可以按照多型腔模的统计分析来确定。A浇是每个塑件在分型面上的投影面积A塑的0.20.5倍。本例流道设计简单，分流道相对较短，一次流道凝料的投影面积相对取较小值，这里取A浇=0.2A塑塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积：A总=n（1+0.2）A塑=41.21969.602=9454mm2模具型腔的胀型力F胀：F胀= A总P模=945430N=283620N=283.62KN式中，P模是型腔的平均胀型力。P模是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%40%，大致范围为25Mpa40mpa，对于粘度大的塑料取值大些，PP属于低粘度的塑料及有精度要求的塑料，故取P模=30Mpa。查表2-1可知该注射机的公称锁模力F锁=400KN，锁模力的安全系数k2=1.11.2这里取k2=1.2，则k2F胀=1.2 283.62KN=340KNF锁 ,所以，符合要求。第三章 浇注系统的设计3.1 主流道的设计浇注系统是指凝料熔体从注射机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经的通道。浇注系统分为普通流道的浇注系统和热流道的浇注系统两大类。浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要的环节，它对获得优良性能和理想外观的塑料制件以及最佳的成型效率有直接的影响。该模具采用普通流道浇注系统，普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。3.1.1 浇注系统的设计原则 浇注系统的尺寸是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响效大，而且还在与塑件所用塑料的利用率、成型效率等相关。对浇注系统进行整体设计时，一般应遵循如下基本原则：1） 了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动性。2） 采用尺量短的流程，以减少热量与压力损失。3） 浇注系统的设计应有利于良好的排气。4） 防止型芯变形和嵌件位移。5） 便于修整浇口以保证塑件外观质量。6） 浇注系统应结合型腔布局同时考虑。7） 流动距离比和流动面积比的校核。3.1.2 主流道的设计（1） 主流道长度主流道长度L，应尽量小于60mm，由附录D可知，取L = 31.5mm进行设计（2） 主流道小端直径 主流道小端直径 d = 注射机喷嘴直径 + （0.5 1）mm d =（3.5+0.5）mm =4 mm（3） 主流道锥度主流道锥角一般应在26，取 = 3，所以流道锥度为/2=1.5（4） 主流道大端直径主流道大端直径d = d+2 L主tg（/2）,式中（=3）d =4+231.5 tg（3/2）mm6 mm（5） 主流道的球面半径主流道的球半径 SR = 注射机喷嘴球头半径+（1 2）mm =（7.5 +1.5）mm = 9mm。（6） 球面配合高度球面配合高度为 3 5 取h= 3mm3.1.3主流道的凝料体积 V主=/3 L主(R2主+ r2主+ R主r主) V主=(3.14/3)31.5(42+22+42) mm 3=879.2 mm3=0.879cm33.1.4主流道当量半径 Rn=（2+3）/2 mm =3mm3.1.5 主流道浇口套的形式 主流道衬套的形式有两种：一是主流道衬套与定位圈设计成整体式，一般用于小型模具；二是主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合在固定在模板上。主流道为标准件可以选择。主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交换地反复接触，属易损件，对材料要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的衬套式（俗称浇口套），对材料的要求很严格，小型模具可以将主浇口套和定位圈设计成一个整体。浇口套一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等，热处理要求淬火53 57 HRC，保证足够的硬度，但是其硬度应低于与注射机喷嘴的硬度，以防止喷嘴被破坏，附录D列出了常用的浇口套结构形式和推荐尺寸。见下图3-1：图3-1主流道浇口套图3.2 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，起分流和转向的作用，多型腔模具必须设置分流道，单型腔大型腔塑件在使用多个点浇注时也要设置分流道，分流道是塑料熔体进入型腔前的通道，可通过优化设置分流道横截面的形状，尺寸大小和方向，使塑料熔体平稳充型，从而保证最佳的成型效果。3.2.1 影响分型面设计的因素 ： 1） 制品的几何形状，壁厚，尺寸大小及尺寸的稳定性，内在质量和外在质量要求。2） 塑料的种类，亦即塑料的流动性，熔融温度和熔融温度区间，固化温度以及收缩率。3） 注射机的压力，加热温度及注射速度。4） 主流道及分流道的脱落方式5） 型腔的布置，浇口位置及浇口形式的选择。3.2.2 分流道的设计原则1） 塑料经分流道时的压力损失及温度损失要小。2） 分流道的固化时间应稍后于制品的固化时间，以利于压力的传递及保压。3） 保证塑件迅速而均匀的进入各个型腔。4） 分流道的长度应该尽量短，其容积要小。5） 型腔的布置，浇口位置及浇口形式的选择。3.2.3 浇口道横截面的形状选择常用分流道的截面面形状有圆形、梯形、U字形和六角形等。要减少流道内的压力损失，则希望流道的截面积大，流道的表面积小，以减少传热损失，因此可用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率。圆形截面效率最高（即比表面最小），由于正方形流道凝料脱模困难，实际使用侧面具有斜度为 5 10的梯形流道。浅矩形及半圆形截面流道，由于其效率低（比表面大），通常不采用，当分型面为平面时，可采用梯形或U字型截面的分流道。从上述分析，该模具分流道截面采用梯形截面，其加工性能好，而且塑料熔体的热量散失，流动阻力均不大。3.2.4 分流道的布置形式 在设计时应尽量减少在流道内的压力损失和尽量避免熔体温度降低，同时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道。3.2.5 （1）一级分流道的长度 由于流道设计简单，根据四个型腔的结构设计，分流道较短，故设计时尽量选小一点的，单边分流长度L分=50mm。（2）分流道尺寸具体计算1） 分流道的当量直径 分流道的横截面尺寸应根据塑件的大小，壁厚，形状与所用塑件的工艺性，注射速率及分流道的长度等因素来确定，对于常见的壁厚（23）mm的塑件，采用圆柱形截面分流道的直径一般在3.57.0mm之间。根据公式（4-16）计算出来的直径太小，考虑模具加工因素，故舍去。分流道的直径D=（0.80.9）D计算，此时取D=0.8D=0.86=5mm2） 由于分流道的横截面为梯形，设梯形的下底面宽度为X，根据表4-6设置梯形的高h=3.5mm，则梯形的面积为A分=（X+X+23.5tan8。）h/2=（X+3.5tan8。）3.5再根据该面积的与当量直径为5mm的圆面积相等，可得（X+3.5tan8。）3.5=/4D分2=3.14/452mm计算得X=5，则上底约为6mm，如下图3-2所示图3-2一级分流道截面图（3） 凝料体积1）分流道的长度L分=502=100mm2）分流道的面积 A分=（5+6）/23.5 mm2=19.25mm23）凝料体积 V分=10019.25 mm3=1925mm3=1.925 cm3（4） 校核分流道剪切速率1）确定注射时间：查表4-8，可知t=1.0s2）计算分流道体积流量：q分=（V分+V塑）/t=（1.925+6.204）/1 cm3/s=8.129cm3/s3)由公式（4-20）可得剪切速率：分=3.3 q分/（R分3）=3.38.129103/3.14(5/2)3s-1=5.47102 s-1该分流道的最佳剪切速率处于主流道和浇口道的最佳剪切速率51025103s-1之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。3.2.6 二级分流道的设计如果在模具上还设有二级甚至三级分流道，则下级分流道的当量半径可取相邻的上级分流道当量半径的80%90%。（1）二级分流道的长度 选取分流道的单边长度为L分=20mm。（2）二级分流道尺寸具体计算 1） 分流道的当量直径 分流道的直径D分=（0.80.9）D分计算，此时取D分=0.8D分=0.85=4mm2） 由于分流道的横截面为梯形，设梯形的下底面宽度为X，根据表4-6设置梯形的高h=3.5mm，同理可计算出下底面宽度为3 mm，下底面宽度为4 mm，如下图3-3所示：图3-3二级分流道截面图（3） 凝料体积1）分流道的长度L分=204=80mm2）分流道的面积 A分=（3+4）/23.5 mm2=12.25mm23）凝料体积 V分=8012.25 mm3=980mm3=0.980cm3（4） 校核分流道剪切速率1）确定注射时间：查表4-8，可知t=1.0s2）计算分流道体积流量：q分=（V分+V塑）/t=（0.980+6.204）/1 cm3/s=7.184cm3/s3)由公式（4-20）可得剪切速率：分=3.3 q分/（R分3）=3.37.184103/3.14(4/2)3s-1=9.44102 s-1该分流道的最佳剪切速率处于主流道和浇口道的最佳剪切速率51025103s-1之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。3.2.7 分流道表面粗糙度和脱模斜度 分流道表面不必很光滑，表面粗糙度可以设计在Ra1.252.5um之间，这是因为相对较粗糙的表面能增加外层塑料流动的阻力，使与其表面相接触的塑料熔体凝固并形成一层绝热层，从而利于内部的塑料熔体的保温。有以上可得，此处取Ra=1.6um，另外脱模斜度一般在510o之间，这里取脱模斜度8o。3.2.8 冷料穴的设计冷料穴也称冷料井。冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。本设计仅有主流道冷料穴。由于该塑件要求外表无明显的进料痕迹和其他划伤痕，表面平整美观，采用脱模板推出塑件，故采用与球头形拉料杆匹配的冷料穴。开模时，利用凝料对球头的包紧力是凝料从主流道衬套中脱出。球头形拉料杆如下图3-4所示：图3-4球头形拉料杆图3.3 浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细流道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量影响很大。3.3.1 浇口的主要作用是：1）型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流；2)易于切除浇口凝料；3)对于多型腔的模具，用以平衡进料；该塑件要求颜色均匀一致，无黑点、杂质等缺陷，表面质量要求较高，采用一模四腔注射，为便于调整充模时的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口。其截面形状简单，易于加工，便于试模后修正。2.3.2 侧浇口尺寸的确定1)计算侧浇口的深度。 根据表4-10，可得侧浇口的深度h计算公式为 h=nt=0.73=2.1mm式中t是塑件的厚度，n是塑料成型系数，对于PP材料，其成型系数n=0.7。在工厂进行设计时，浇口深度常常先取小值，以便今后在试模的时候可以调整，并根据表4-9中推荐的PP侧浇口的厚度为0.60.9mm，故此处的深度取h=0.8mm。3.3.3 计算侧浇口的宽度。 根据表4-10可得侧浇口的宽度计算公式 B=nA1/2/30=0.74639.31/2/30mm2mm其公式中A=4639.3mm2为凹模的内表面积。3.3.4 侧浇口的长度计算。 根据表4-10可得侧浇口的长度L浇一般选用0.50.75mm，这里取L浇=0.7mm。3.3.5 侧浇口的剪切速率的校核1）计算浇口的当量半径 由面积相等可知R浇2=Bh，由此可知浇口的当量半径为R浇=(Bh/)1/22） 校核浇口的剪切速率确定注射时间：查表4-8，可知t=1.0s计算浇口的体积流量：q浇=V塑/t=6.204/1.0 mm3/s-1=6.204mm3/s-1计算浇口的剪切速率：浇=3.3 q浇/R浇3浇=3.36.204103/3.14(20.8/3.14)3/2s-1=8.65103 s-1 该侧浇口的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率51035104s-1之间,所以主流道的剪切速率校核合格。3.4 校核主流道的剪切速率 上面分别求出了塑件的体积，主流道的体积，分流道的体积以及主流道的当量半径，这样就可以校核主流道熔体剪切速率。3.4.1 计算主流道的体积流量 q主=（V主+V分+V分+nV塑）/tq主=（0.879+1.925+46.204）/1.0 cm3/s-1=28.6 cm3/s-13.4.2 计算主流道的的剪切速率 主=3.3 q主/(R主3)=3.328.6103/3.1433s-1=1.11103 s-1主流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳速率51025103s-1之间，所以，主流道的剪切速率校核合格。3.5 冷料穴的设计及计算冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。该塑件采用脱模板推出，故采用与球头形拉料杆匹配的冷料穴。开模时，利用凝料对球头的包紧力使凝料从主流道衬套中脱出。第四章 成型零件的结构设计及计算4.1 成型零件的结构设计 型腔结构由定模板、定模镶件二大部分组成，定模板构成塑件侧壁，型芯成形塑件两个圆柱形通孔，根据塑件的形状和四个型腔，型芯有八个。型芯与推件板采用间隙配合，以保证配合紧密，防止塑件产生飞边。另外，配合还可以减少推板在推件块运动时与型芯之间的磨损，型腔开有冷却流道。凹模镶嵌块和型芯见下图4-1和4-2所示：图4-1凹模镶嵌块图图4-2凸模型芯图4.2 成型零件的钢材选择根据对成型塑件的综合考虑，该塑件的成型零件要有足够的刚度，强度，耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时考虑机械加工性能。又应为该塑件为大批量生产，所以构成凹模刚才选用P20（美国排号）。对于成型小型芯而言，型芯较小，但塑件包住型芯，型芯散发出来的热量较多，磨损也叫严重，因此采用Cr12MoV。4.3 成型零件的工作尺寸计算4.3.1 型腔的长、宽尺寸计算查表1-3得塑件的平均收缩率为：1.02.0，取0.015,模具制造公差取的制品公差。采用表4-15中的平均尺寸法计算成型零件尺寸，查表2-3和表2-4得出塑件零件尺寸公差。4.3.2 凹模径向尺寸的计算 塑件外部尺寸的转换ls1=500.32mm=50.320-0.64mm，相应的塑件制作误差1=0.64mm；ls2=400.28mm=40.28-0.560mm，相应的制造误差2=0.56mm。平均计算法的公式LM=(1+) Ls-X 0+z 根据以上公式计算得： LM150.690+0.107mmLM2=40.550+0.093mm式中：型腔的L方向公称尺寸收缩率制品的设计公差模具制造公差X是系数，查表4-15可知X在0.50.8之间，此处取0.6。4.3.3 凹模深度尺寸的计算凹模高度方向尺寸的转换HS1=30.20mm=3.20-0.4 mm,相应的塑件制造公差S1=0.4mm，凸模高度的方向HS2=30.20mm=2.10-0.4 mm,相应的塑件制造公差S2=0.4mm。平均计算法的公式=(1+) Ls-X0+z 根据公式计算得：3.00+0.067mm2.990+0.067mmX范围在0.50.7之间，X1取0.63，X2取0.654.3.4 型芯尺寸计算（1）两型芯中心距的尺寸计算LS=300.025mm=30.250-0.5 mm，制造公差=0.5mm由公式LM=（1+）LS 计算得 LM=（1+0.015）30.25 0.083/2mm=30.700.040mm（2）动模型芯内孔尺寸的计算LS2=8.50.14 mm由公式LM2=(1+) Ls2-X 0+ z 得LM2=(1+0.015) 8.5-0.70.28 0+0.046mm=8.430+0.046mm相应的塑件制造公差=0.28mm，X取0.7。（3）定模型芯尺寸的计算LS3=4.40.12mm=4.28 0+0.24 相应的塑件制造公差=0.24mm, X取0.5。由公式LM2=(1+) Ls2+X 0-z 得LM3=(1+0.015) 4.28+0.50.24 0-0.04mm=4.46 0-0.04mm（4）型芯高度尺寸的计算两圆柱形型芯的高度 hS1=60.22mm=5.780+0.44mm。相应的塑件制造公差=0.44mm, X取0.6。型芯高度的计算公式 =(1+) hs1+X0-z。 根据以上公式计算得 =(1+0.015) 5.78+0.60.440-0.073mm=6.130-0.073mm4.4 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算4.4.1 凹模侧壁厚度的计算对凹模的侧壁和底板的厚度作精确的力学计算是相当困难，一般在工程设计上常采用经验公式来近似计算凹模的侧壁。凹模类型是矩形凹模整体式，当h/l0.41时，由表4-19查得公式S=(3ph2/p)1/2(3 4062/160)1/2mm=5.20mm式中p是型腔压力（Mpa）,在3050之间；E是材料弹性模量；h=W，W是影响变形的最大尺寸，而h=6mm；p是模具强度计算许用应力（Mpa）。根据注射品种。p=25i=25（0.3561/5+0.0016）m=12.67m=0.013mmi=0.35W1/5+0.001W凹模采用的是镶件，为结构紧凑，这里凹模镶嵌件单边厚度选10mm，由于型腔采用直线，对称布置，故四个型腔之间的壁厚满足结构设计就可以了，型腔与周边的距离布置由模板的外形来确定。试取模板平面尺寸为200mm250mm，它比型腔布置大的多，所以完全满足强度和刚度要求。4.4.2 动模垫板厚度的计算 垫板是盖在固定板上面或垫在固定板下面的平板，它的作用是防止型腔、型芯、导柱或顶杆等脱出固定板，并承受型腔、型芯或顶杆等的压力，因此它要具有较高的平行度和硬度。一般采用45钢，经热处理235HB或50钢、40Cr、40MnB等调质235HB，或结构钢Q235Q275。还起到了支承板的作用，其要承受成型压力导致的模板弯曲应力。垫块之间的跨度大约为200mm-20mm-20mm=160mm。那么，根据型腔的布置和型芯对动模垫板的压力就可以计算得到动模垫板的厚度，即T=0.54L(pA/EL1p)1/3 T =0.54160(40121.5808)/(2.11052500.013)1/3mm=16.62mm式中，p=0.013mm,L是两个垫块之间的距离，约为160mm；L1是动模垫板的长度，取250mm；A是两个型芯投影到动模垫板上的面积。一个塑件型芯所受压力的面积为 A1=2/4d2=23.14/44.42mm2=30.395 mm2四个型芯的面积 A=4A1=430.395 mm2=121.5808 mm2故动模垫板可按照标准厚度取32mm。第五章 模架设计 模架也称模体，是注射模的骨架和集体，模具的每一部分都寄生在上面，通过它使模具的各个部分有机的联系在一起。5.1 模架的选则步骤 1） 确定模架的组合形式，根据型腔的尺寸，型腔布置及浇注系统的等确定模具的总体结构; 2 ）确定型腔壁厚，前面的章节也计算； 3） 计算型腔模板周界，型腔模板周界尺寸和厚度，这是选择模架的标准； 4） 确定模板厚度，根据型腔深度确定； 5） 选择模架尺寸，根据确定下来的模板周界尺寸，配合板厚查表； 6） 检验所选模架。 根据模具型腔的布局的中心距和凹模镶嵌件的尺寸可以算出凹模镶嵌件所占的面积140mm200mm，又考虑凹模最小壁厚，导柱，导套的布置等，同时在考虑4.12.4节中小型模架的选型经验公式和表4-38，可确定选用5号（WL=200mm250mm），模架结构选择A4型。5.2 各模板的尺寸的确定1）A板尺寸。A板是定模型腔板，塑件高度是6mm，考虑到模板上要开冷水道，还需保留足够的距离，所以A板厚度选择20mm。2）B板尺寸。B板是型芯固定板，按模具标准选择厚取32mm。3）C板尺寸。垫块=推出行程+推板厚度+推杆固定板的厚度+（510）mm=6+20+16+（510）mm=4752mm,初步选定C为50mm。各参数如表5-1表5-1 注射模中小型标准模架的尺寸组合表 (mm)序号系列WLL模板厚度A,B垫块高CW1W2W3H1H25200L25020， 3250250118402532H3H4H5动模板座板螺钉数目规格；间距（w3LM）推板螺钉数规格间距（w4LM）2020168M12; 160(96,146,210,251)4M8; 100(182,232,297,337)表5-2 内六角圆柱头螺钉表 (mm)螺纹规格ddkmaxkmaxtminS公称eminbL全螺纹最大长度M8138466.8628128035M12181261011.43362012050L系列12，16，20，25，30，35，40，45，50，55，60，65，70，80，90，100，110，120经上面的计算，模架的尺寸已经确定为模架序号为5号，板面为200mm250mm，模架的结构形式为A4型的标准模架，其外型尺寸为200mm250mm204mm。如下图5-1：图5-1模架图5.3 模架尺寸的校核根据注射机来校核模具设计的尺寸。1)模具平面尺寸200mm250mm295mm185mm(拉杆间距)，校核合格。2）模具的高度尺寸204mm，160mm204mm280mm（模具的最大厚度和最小厚度），校核合格。3）模具的开模行程S=H1+H2+（510）mm=6+6+(510)mm=1722mm130mm，校核合格。第六章 排气槽的设计该塑件由于采用侧浇口进料，熔体经塑件充满型腔，有两个型芯，其配合间隙可作为气体排出的方式，不会产生憋气的现象。同时，底面的气体会沿着推杆的配合间隙，分型面和型芯与脱模板之间的间隙向外排出。第七章 脱模机构的设计在注射成型的每一个环节中，都需要塑件从模具凹模或型芯上脱出，这种脱出塑件的机构叫脱模机构。脱模机构的作用包括塑件等的脱出，取出两个动作，即首先将塑件和浇注系统凝料等于动模分离，称为脱出，然后把其脱出物从模具内取出。用顶杆顶出。7.1 脱模机构的设计原则1）塑件滞留于动模 模具开启后应使塑件及浇口凝料滞留在带有脱模机构的动模上，以便塑件在脱模机构的作用下脱出塑件。2）保证塑件不变形损坏 这是脱模机构基本的要求，首先要正确分析塑件对凹模或型芯的附着力的大小以及所在的部位，有针对性的选择合适的脱模方法和脱模位置，使推出重心和脱模阻力中心相重合，型芯由于塑料收缩时对其包紧力最大，因此推出点应该要靠近型芯，推出力应该在塑件刚度和强度最好处，作用面应尽可能要大一些。3）力求良好的塑件外观 推出塑件的位置应该尽量在塑件的内部或者在不影响塑件外观质量的地方，在采用推杆时尤其要注意这个问题。 综上所诉，和题干条件要求，本塑件采用脱模板机构。7.2 脱模力计算当矩形塑件长宽之和与壁厚之比=r/t=0.73 10时，为厚壁壳体形塑件，故所需脱模力的计算公式如下： F1=2rESL(f- tg)/(1+ K1)K2查表4-24得式中 E塑料的拉伸模量（MPa）（可由表查得PP的拉伸模量为 （1100 1600）； S塑料成型平均收缩率(%)(可由表查得PP成型平均收缩率为1.0 3.0)； t塑件的平均壁厚（mm）； L塑件包容型芯的长度（mm）； 塑料的泊松比（可由表查得PP的泊松比为0.32）； 脱模斜度（该模具脱模斜度选定为 1）； f塑料与钢材之间的磨擦系数（可查得PP与钢材的磨擦系数为0.49 0.51），此处取0.5； r型芯平均半径（mm）； K1 决定的无因次数K1 K2由f和决定的无因次数，可由下式计算：计算得K1=0.4332, K2=1.0087。代入计算，得F1 = 512.26NF=2 F1=2512.26N=1024.5N塑件对于型芯的箍紧力不是太大，主要是粘模力，可以计算脱模力乘以一个不大的的系数，这里考虑1.2。 7.3 校核脱去机构作用在塑件上的单位应力1）顶出面积A=4050-2/44.42=1969.6mm22）顶出应力=1.2F/A=1.21024.5/1969.6=0.62Mpa56Mpa所以顶件块合格第八章 注射模温度调节系统8.1 冷却水的设计原则及注意事项1）动、定模要分别设计，保持冷却平衡。2）孔径与位置，一般壁厚越厚，水管孔径越粗。3）冷却水孔的数量越多，模具内温度梯度越小，塑件冷却越均匀。4）冷却通道可以穿过模板和塑件的镶嵌交界面，但是不能穿过镶件与镶件的交界面，以免漏水。5）尽量使冷却水孔至型腔表面相等，当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面的距离应处处相等，当塑件壁厚不相等时，壁厚出、处，应强化处理，水孔应靠近型腔，距离要小。6）浇口处加强冷却，一般在注射成型时，浇口附近温度最高，距浇口越远温度越低，因此要加强交口处的冷却，及冷却水从浇口附近流进，必要时，在浇口附近单独设置冷却通道。7）应降低进水和出水温差。如果水温温差太大，将会使模具的温度分布不均匀，一般情况，进水和出水温度不相差5摄氏度。8）标记冷却通道的水流方向。9）合理确定冷却水接头的位置。水管接头应设置在不影响操作的地方，接头应根据用户的要求选用。10）冷却系统的水道尽量避免与模具其他机构发生干涉现象，设计时要通盘考虑。8.2 凹模的冷却系统的设计由于以上凹模设计成镶嵌式，初步设计凹模冷却水道的布置成串连的回路。8.3 冷却系统的简单计算8.3.1冷却介质PP属于低黏度材料，其成型温度和模具温度分别为160220和5090，模具温度初步选定为50，用常温水对模具进行冷却。8.3.2冷却系统的简单计算1）塑件制品的体积V=V主+V分+ V分+nV塑=0.879+1.925+0.980+46.204 cm3=28.6cm32）塑件制品的质量m=V=28.60.90 g =25.74g=0.02574kg3）塑件壁厚3mm，可以查表4-34得t冷=25.4s，取注射时间t注1.0s，脱模时间为t脱=8s，t=t冷+t注+t脱=(25.4+1.0+8) s =34.4s，由此每小时注射次数为N=3600/34.4=104次4)单位内注射入模具中的塑料熔体的总质量：W=Nm=1040.02574 kg/h =2.677kg/h。5）确定单位质量的塑件在凝固时放出的热量Qs 查表4-35直接可知PP的单位热流量Qs的值在范围590KJ/Kg。计算冷却水的体积流量qv，设冷却水道入口的水温Q1=22，冷却道出水口水温Q2=25，取水的密度=1000Kg/m3，水的比热容为c=4.187KJ/（kg .C）.根据计算公式可得：qv=WQs/（60c（Q2-Q1）=2.677590/（6010002）= 0.00210m3/min。6）冷却水路的直径d 当qv=0.00210m3/min时，查表4-30可知们为了使冷却水处于湍流状态，取模具冷却水的直径d=0.008m。7）冷却水在管内的流速vv=4qv/（60d2）=40.00210/(603.140.0082) =0.697m/s8)求冷却管壁与水交界面的膜传热系数h 因为平均水温为23.5，查表4-31可得f=6.7，则有：h=4.187f（v）0.8/d0.2=4.1876.7（10000.697）0.8/0.0080.2=1.4103 KJ /（m2h） 9）计算冷却水冷却通道的导热总面积 A=WQs/（h（Q2-Q1）=2.677590/1.4103(50-23.5) m2=0.00426m210)计算模具所需冷却水的总长度L L=A/(d)= 0.00426/3.140.008 m=0.170 m=170mm11）冷却水路的根数x 设每条长度p=200，则冷却水路的x=L/p=200/170=1根由上所述计算可以看出，一条冷却水道对模具来说是不合适的，因此根据凹模镶嵌块，设计成两根水道。型芯冷却水道的设计，由于此型芯很小，直径只有4.4mm，所以型芯就不需要另外的冷却水道。冷却水道设计如下图8-1和8-2所示：图8-1凹模镶块冷却系统图图8-2总的冷却通水道第九章 注射模的导向机构每套塑料模具都有导向机构，在模具工作时，导向机构可以维持动摸和定模的正确合模，合模后保持此型腔的正确形状。同时导向机构可以引导动摸按顺序的合模，防止型芯在合模过程中损坏，并能承受一定的侧向力，对于采用三板式结构的模具导柱可以承受卸料板和定模型腔板的重载荷作用。9.1 导柱的设计由于导柱的直径是标准模架已经有标准确定，导柱d=20mm，长度可以根据定板的厚度和推板和定模板计算得，根据标准模架的选择确定导柱满足导向要求。所有的导柱必须要有足够的抗弯强度，并表面要耐磨，心部要坚韧，因此导柱的材料多选用低碳钢（20钢）渗碳淬火处理，或者使用碳素工具钢（T8、T10）最火处理，硬度为5055HRC，另外导柱的端部设计成锥形或半球形，以便于导柱顺利进入导套。如下图9-1。图9-1导柱结构图9.2 导套的选择根据导柱的选择尺寸，设计导套，导套设计的一些基本原则：为了使导柱可以顺利的进入导套，在导套的前端倒一圆角R，导向孔最好打通，否则，导柱进入未打通的导柱孔时，孔内空气无法逸出，而产生反压力，给导柱的进入带来阻力，当结构需要不开口时，就要在不通孔的侧面增加通气孔或在导柱的侧壁磨出排气槽。导套可以用淬火钢或铜等耐磨材料制造，但其硬度应低于导柱硬度，这样可以改善摩擦，以防止导柱和导套被拉毛，导套图如下9-2。图9-2导套图参考文献1 叶久新，王群.塑料成型工艺及模具设计 M. 湖南：机械工业出版社，2007.2 齐卫东.简明塑料模具设计手册 M. 北京：北京理工大学出版社，2008.3 王鹏驹，张杰.塑料模具设计师手册 M. 北京：机械工业出版社，2008.4 王卫卫.材料成型设备 M. 北京：机械工业出版社，2004.5 刘鸿文.材料力学 M. 北京：高等教育出版社，2004.6 徐学林.互换性与测量技术基础 M. 长沙：湖南大学出版社，2007.7 翁其金，徐新成.冲压工艺及冲模设计 M. 北京：机械工业出版社，2004.8 康克强.计算机绘图上机实验指导 M. 长沙：湖南大学出版社，2006.9 朱辉，曹桄，唐保宁，陈大复.画法几何及工程制图 M. 上海：上海科学技术出版社，2007.