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1、-栅栏型纸篓的塑料模具设计毕业论文-第 24 页毕业设计题 目： 栅栏型纸篓的塑料模具设计哈尔滨理工大学荣成学院专科生毕业设计（论文）评语学 院：荣成学院 专业：模具09-2任务起止时间： 2012 年5月 7 日 至 2012 年 6月 22 日毕业设计（论文）题目：栅栏型纸篓的塑料模具设计指导教师对毕业设计（论文）的评语：指导教师签名： 指导教师职称： 评阅教师对毕业设计（论文）的评语：评阅教师签名： 评阅教师职称： 答辩委员会对毕业设计的评语：答辩委员会评定，该生毕业设计（论文）成绩为： 答辩委员会主席签名： 职称： 年 月 日哈尔滨理工大学荣成学院专科生毕业设计（论文）任务书学生姓名：
2、封 平 学号：0930140223学 院：荣成学院 专业：模具09-2任务起止时间： 2012 年5月 7 日 至 2012 年 6月 22 日毕业设计（论文）题目：栅栏型纸篓的塑料模具设计毕业设计工作内容：通过对塑件的工艺以及材料的成型特点和性能进行分析，最终设计出一副符合要求的注塑模。1. 了解毕业设计内容，查阅资料（5月7日5月13日）2. 画三维图并计算各成型零件的结构尺寸（5月14日6月3日）3. 撰写论文，准备毕业答辩（6月4日6月22日）资料：1. 李俊松，于保敏，林红旗，等塑料模具设计2. 宋玉恒塑料注射模机构与结构设计3. 甘永立几何量公差与检测4. 鲁昌国，何冰强，刘宏丽，
3、等机械制造技术指导教师意见： 签名：年 月 日系主任意见： 签名：年 月 日栅栏型纸篓的塑料模具设计摘要栅栏型纸篓是在普通纸篓的基础上演变而来的。随着生活水平的不断提高，人们对于生活用品的要求不再只局限于产品的质量，现如今产品的外观也是决定消费者是否购买此产品的关键因素，因此，本课题在不改变其使用性能的基础上，对外形进行了改动，使其更加美观，从而增加该产品在市场中的竞争力。本课题主要是针对栅栏型纸篓进行的模具设计，该塑件的材料为PP。通过对该产品的数量以及塑料的工艺性能进行分析，从而确定了塑件采用注射成形法生产。该课题从产品结构的工艺性和模具的结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶
4、出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核等，都有详细的说明。并简要介绍了模具的装配及模具的工作原理。关键词模具；注塑成型；栅栏型纸篓；PP不要删除行尾的分节符，此行不会被打印目录摘要I第1章 绪论11.1 引言11.1.1 模具工业在国民经济中的地位11.1.2 模具的发展趋势21.2 本论文主要研究内容3第2章 零件的结构及工艺性分析42.1 塑件材料的性能分析52.2 塑件结构工艺分析52.2.1 塑件的结构工艺性52.2.2 注射机的选取72.3 本章小结7第3章 模具各部零件的方案选择与设定83.1 分型面的确定83.2 浇注系统与排溢系统的设计93.2.1 主流道和定位圈的设计
5、93.2.2 排溢系统设计103.2.3 型腔数目的确定113.3 模具成型零件的设计与计算113.3.1 模具材料的选择113.3.2 型腔结构的确定123.3.3 凹、凸模尺寸的计算123.3.4 模具型腔侧壁和底板厚度的计算153.3.5 推出机构的设计153.3.6 模架的选择163.3.7 导向机构设计原则163.3.8 模具加热系统的设计183.3.9 冷却系统的设计183.3.10模具相关参数校核183.4 本章小结20第4章 模具的装配214.1 模具零件的配合关系214.2 模具的装配顺序224.3 模具的工作原理234.4 本章小结23结论24致谢25参考文献26千万不要删
6、除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行第1章 绪论1.1 引言模具是制造业中的一种基本的工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体，是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸制品的工具。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。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。1.1.1 模具工业在国民经济中的地位模具工业是国民经济的基础工业，是国
7、际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中6090的产品的零件、组件以及部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经
8、济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。目前，世界上的模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等
9、国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平较高，而且劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具的加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具的出口将会有很大的发展。所以，研究和发展模具技术，在当今社会具有必然的意义，不断改进模具的加工手段也同样重要，尤其是对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。1.1.2 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
10、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。3开发新的成型工艺和快速、经济的模具提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。4在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降
11、低到中小企业普遍可以接受的程度，为其能进一步普及创造良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用1。5推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅
12、助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要。6提高塑料模标准化水平和标准件的使用率我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模
13、生产，提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件的规格品种。7研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。1.2 本论文主要研究内容本课题主要是针对栅栏型纸篓进行的模具设计， 该塑件的材料为PP，是塑料产品加工中最普遍的材料之一。通过对塑件的工艺以及材料的成型特点和性能进行分析，最终设计出一副注塑模。该课题主要从产品的结构工艺性，具体模具的结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、
14、都有详细的设计。并简要的介绍了模具的装配及模具的工作原理。第2章 零件的结构及工艺性分析本产品为纸篓，属于日常生活用品，故其对于机械强度要求不高，又由于是家庭使用，所以对耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电器性能等均无要求。只需要考虑它的外光等性能，如光泽度、着色度、透明度以及材料的价格和成型难易度进行考量。综合以上因素，PP更适合些。这个塑料制品是日常生活所需，对外观要求较为严格。主要尺寸如图2-1所示。其材料选用聚丙烯（PP）。 ( a ) 主视图( b ) 俯视图图2-1 栅栏型纸篓的尺寸2.1 塑件材料的性能分析1基本特性聚丙烯无色、无味、无毒，外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透明、更轻，
15、密度仅为0.90 0.91g/cm3。它不吸水、光泽好、易着色。聚丙烯的屈服强度、抗拉强度、抗压强度和硬度及弹性都比聚乙烯好。定向拉伸后的聚丙烯可制作铰链，其具有特别高的抗弯曲疲劳强度。聚丙烯的熔点为164170，其耐热性好，能在100以上的温度下进行消毒灭菌。聚丙烯耐低温，使用温度可达-15，在低于-35时会脆裂。聚丙烯的高频绝缘性能好，而且由于其不吸水，其绝缘性能不受温度的影响。聚丙烯在氧、热、光的作用下极易解聚、老化。密度小，强度、刚性、硬度、耐热行均优于HDPE，可在100左右使用。具有优良的耐腐蚀性，良好的高频绝缘性，不受湿度影响，但低温变脆，不耐磨，易老化。适于制作一般机械零件、耐
16、腐蚀零件和绝缘零件2。2成型特点聚丙烯成型收缩范围大，易发生缩孔、凹痕及变形；聚丙烯热容量大，注射成型模具必须设计能充分进行冷却的冷却回路；聚丙烯成型的适宜模温为80左右，不可低于50，否则会造成成型塑件表面光泽差或产生熔接痕等缺陷，且温度过高会产生翘曲现象。2.2 塑件结构工艺分析塑件的工艺性就是塑件对成型加工的适应性。塑件工艺性的好坏不但关系到塑件能否顺利成型，也关系到塑件的质量以及塑料模具结构是否经济合理。塑件工艺性的好坏主要取决于塑件设计，在设计塑件时不仅要满足使用要求，而且要符合成型工艺特点，并尽可能简化模具结构。这样，不仅能保证成型工艺顺利实施，提高产品质量，又能提高生产效率，降低
17、成本。2.2.1 塑件的结构工艺性1塑件的尺寸精度分析该塑件需标注公差的尺寸有mm，mm，mm，mm，属于一般精度要求，其他尺寸均为未标注公差的为自由尺寸，可按MT5查取有关尺寸公差3。2塑件的表面质量分析该塑件要求外观光洁、色彩艳丽，由于外形结构较复杂，所以应尽量避免有成形斑点和熔接痕的产生，塑件表面粗糙度要求一般，无特殊要求。3塑件的结构工艺性分析（1）从图纸上看，该塑件的外形为四方壳，壁厚均匀，且符合最小壁厚要求。（2）由于该塑件无侧孔和内凸，所以不用考虑侧向分型抽芯装置。（3）为使塑件顺利脱模，可在塑件内部处增设12拔模斜度。综上所述，该塑件可采用注射成型加工。4塑件的生产批量该塑件的
18、生产类型是大批量生产，因此在模具设计中要提高塑件的生产率、模具的寿命、自动脱模装置等，以便降低生产成本。5塑件厚度塑件厚度制品应有一定的厚度，这不仅是因为制品在使用中有足够的强度和刚度，而且也为了塑料在成型时有良好的流动性。有时制品在使用中需要的强度虽然很小，但是为了使制品便于从模具中顶出以及部件的装配，仍需要有适当的厚度。一般说来，塑件的厚度越厚就越能满足产品的强度和刚度的性能要求，但是从塑件的成型过程看来，塑件的壁厚越厚，冷却的时间就越长，整个塑件的成型周期就要延长，提高了生产的成本，降低了生产的效率，同时，塑件的壁厚越厚，收缩率就增大，这样使的得产品的尺寸不稳定性增加，降低了产品的质量。
19、因此产品的厚度必须得适中，根据材料的的特性，一般热塑性塑件的壁厚取1mm，该塑件在使用时对强度和刚度要求稍高，故壁厚取2mm。6脱模斜度拔模斜度是为了便于脱模，防止塑件表面在脱模时划伤，擦毛，在设计塑件表面沿脱模方向应具有合理的脱模斜度。塑件脱模斜度大小跟塑件性质、收缩率、摩擦因素、塑件的壁厚和几何形状有关。为了使制品易于从模具内脱出，设计时必须保证制品的内外壁厚具有足够斜度，以保证塑件脱模。由于脱模斜度没有比较精确的计算公式。一般情况下脱模斜度取0.5，最小取1520。本设计选择拔模斜度为1。7塑件圆角塑料制品除了在使用上要求采用尖角之外，其余所有转角处均应尽可能采用圆角过度，因为带尖角的塑
20、件，往往会在尖角处产生应力集中。在受力或受冲击振动时会发生破裂，甚至在脱模过程中由于成型应力而开裂，特别是塑件的内角处4。塑件上转角处采用圆弧过度，有利于物料充模，同时也有利于融料在模具型腔内的流动和塑件的脱模。不仅避免了应力集中，而且还使塑件变的美观，有利于塑料充型的流动。从塑件的产品图可以看出，塑件的形状大体为方筒形，壁厚为2mm，内外壁转折处采用了过度圆角，内、外壁的表面粗糙度要求稍高一些，底部要求较低，较高的表面粗糙度可以通过提高模具的制造精度和严格控制材料的注射成型工艺参数来实现，其他表面粗糙度要求适中的部分均符合成型工艺要求。2.2.2 注射机的选取注射机的选取是至关重要的，因为注
21、射机的众多参数需要和模具的相互匹配，否则无法正常使用，这也是我们选择注射机的重要依据。需要计算的参数很多，有注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大和最小模具厚度、推出形式等。下面通过对一些参数的计算来选取注射机的型号。1塑件体积和质量的计算该塑件材料为PP，查产品说明书得知其密度为0.90 0.91g/cm3，计算其平均密度为0.905g/cm3。由于该塑件为不规则体，所以利用SolidWorks软件计算其体积，得出塑件体积V塑=248.3cm3，塑件的质量M塑=0.91248.3=225g。2注射机的选用（1）由于塑件较大，故确定型腔数目为一模一腔。（2）根据塑件结构要求，该塑件采用主流道
22、直接浇口系统，粗略计算浇注系统的体积V浇=4cm3，质量M浇=0.9054=3.6g。（3）计算一次注射所需的总体积V=V塑+V浇=248.3+4=252.3 cm3，计算一次注射所需的总质量M=M塑+M浇=225+3.6=228.6g。（4）根据计算出的一次注射所需总体积和总质量，初步选择注射机的型号为SZY1000。查阅模具设计课程书，得到注射机参数如表2-15所示。表2-1 注射机参数型号SZY1000模板最大行程/mm700注射方式螺杆式喷嘴圆弧半径/mm18锁模力/kN4500最小模具厚度/mm300注射压力/MPa121最大模具厚度/mm700喷嘴孔直径/mm7.5理论注射容积/c
23、m31000合模方式两次动作液压式拉杆空间mmmm650550注射行程/mm260动、定模固定尺寸/mmmm90010002.3 本章小结本章确定了塑料制品的材料为PP，注射机的型号为SZY1000，并确定了制品壁厚应为2 mm，为了便于脱模采用1的拔模斜度，为了减少转折及尖角处的应力集中，所以在转折及尖角处均采用圆弧过渡。第3章 模具各部零件的方案选择与设定3.1 分型面的确定塑料制品在成型模具中的位置，是由模具的分型面决定的。在注射模具的设计中，必须根据塑件的结构、形状，首先确定成型时塑件在模具中的位置，也即是确定分型面；再根据成形特点、塑件的生产批量，来确定一模成型件数(即一模几腔)、浇
24、口形式、排气系统及脱模方式等。分型面是模具上用于取出塑件和浇注系统冷凝料的可分离的接触表面。分型面决定着塑料制品在成型模具中的位置。按形状分类分型面可分为：平面分型面，曲面分型面，阶梯分型面，斜面分型面。按其位置与注射机开模运动方向的关系可分为：分型面垂直于注射机开模运动方向，平行于开模运动方向，与开模运动方向倾斜。分型面的选择设计，主要是根据塑件的结构、精度要求、浇注系统形式、排气方式、脱模形式及模具的制造工艺等各种因素，进行全面考虑，做出合理选择。分型面选择设计的基本原则是，选择在塑件断面轮廓最大的位置，以便顺利脱模。同时还要考虑以下因素：1分型面的选择应便于脱模并简化模具结构。因此尽可能
25、使塑件在动模分离后留在动模一侧。如塑件有侧孔或侧凹，选择分型面应尽可能将侧型心置于动模，以避免定模抽心，并使抽拔距离尽量短。2分型面的选择应考虑技术要求。当塑件的表面有同轴度、平行度等要求时，应尽可能将其置于同于半模内，否则，将会由于合模误差影响塑件精度。3分型面应尽量选择不在影响塑件外观的位置，并使其产生的飞边易于清理和修整。由于分型面处不可避免地要在塑件上留有飞边和拼合缝的痕迹，因此分型面最好不要设在塑件光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处，以免影响塑件外观。4分型面的选择应有利于排气。为此应尽量使分型面与充模时型腔料流末端重合，以利于排气。5分型面的选择应便于模具零件加工。6分型面的选择应考
26、虑注射机的技术参数，注射成型时所需的锁模力与塑件在合模方向的投影面积成正比，所以选择分型面时，应尽量选择塑件在垂直合模方向上投影面积较小的表面，以减少锁模力。综合以上因素纸篓的分型面选择阶梯型，取该处作为分型面，可使模具结构简单，也可以脱模顺利。此制品的分型面选择如图3-1所示，粗实线所在的面为分型面。图3-1 分型面示意图3.2 浇注系统与排溢系统的设计浇注系统的设计是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
27、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。从给出的塑料制件看，既要保证塑件的外观要求，又要考虑浇注系统设计的几项原则。综上所述，选择主流道直接浇口形式。3.2.1 主流道和定位圈的设计主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔，其形状为圆锥形，便于熔体顺利的向前流动，开模时主流道凝料又能顺利拉出来，主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间，由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模上，而是将它单独设计成主流道套镶入定模板内。浇口套通常用高碳工具钢制造并热处理淬硬。
28、为了方便于拉出流道中的凝料，将主流道设计成锥形，锥角取4。主流道与注射机的高温喷嘴反复接触碰撞，故应设计成独立可拆卸更换的浇口套，采用优质钢材制作，并经热处理提高硬度，定位圈与浇口套分开设计，如图3-2所示。 图3-2 定位圈与浇口套结构简图查资料1得到SZY1000型注射机与喷嘴的有关尺寸：喷嘴前端的球面半径为R0=18mm，喷嘴前端的孔径d0=7.5mm，定位圈的直径为mm。为保证模具主流道与喷嘴的紧密接触，避免溢料，主流道与喷嘴的关系应为：R=R0+(12)，d=d0+0.5。因此，这里取主流道球面半径R=20mm（取标准值），主流道的前端孔径d=8mm。为了便于将凝料从主流道中拔出，应
29、将主流道设计成圆锥形，其斜度为25度的倾角，此模具选择4度的倾斜角，浇口套外圆盘轴肩转角半径R宜大一些，取R=3 mm，以免淬火开裂和应力集中。定位圈是安装模具时做定位用的，查资料得SZY1000型式注射机的定位圈直径为mm，一般定位圈高出定模座板表面510 mm。由于浇口套与定位圈均属于注射模具的通用件，所以设计者应尽量采用推荐尺寸的浇口套和定位圈。3.2.2 排溢系统设计当塑料熔体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。如果型腔内因各种原因产生的气体不能被排除干净，一方面将会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充模不满等缺陷，另一方面气体受压，
30、体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦，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；2在分型面上开设排气槽排气；3利用排气塞排气；4强制排气。因该模具为小型模具，且分型面适宜，可利用分型面排气，所以无需设计排气槽。3.2.3 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。一般确定型腔数目有以下几种方法：1按注射机的最大注射量确定型腔个数；2按注射机额定锁模力确定型腔个数；3按制品的精度要求确定型腔个数；4按经济性确定型腔个数。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
31、；2模具制造成本；3注塑成型的生产效益；该塑件属于大批量生产，精度要求一般，塑件尺寸较大。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48，因此多型腔模具一般不能生产高精度的塑件。故考虑以上因素选择一模一腔较合理。 3.3 模具成型零件的设计与计算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
32、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。3.3.1 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
33、模具费用等多种因素，进行综合分析评价，才能得出符合要求的结论。根据以上原则各成型零件材料的选择6情况如表3-1所示。3.3.2 型腔结构的确定型芯、型腔可采用整体式或整体嵌入式结构。整体式型腔是直接在一整块材料上加工而成的凹模即为整体式凹模，其特点是牢固，不易变形，有较高的强度和刚度，成型的塑件表面不会有模具接缝痕迹。当塑件结构简单时，制作整体式凹模比较容易，塑件形状复杂时，整体式凹模的加工工艺性较差，需要采用电火花、电铸等特殊加工手段，制作周期较长且费用较高，零件尺寸较大时加工和热处理都较困难，消耗贵重模具钢多。整体式结构适用于形状简单的中小型塑件。整体嵌入式型腔是将凹模做为整体式，再嵌入模
34、具的模板内，它在单腔和多腔模具中均可应用。这种凹模结构的好处是：1加工单个型腔的凹模方便，同时零件的热处理变形比在一块材料上制作多个型腔的小。2节省贵重钢材。根据工作性质，凹模和固定板可分别采用不同的材料制作。 3易于维修更换。采取镶嵌式安装形式便于更换失效了的凹模，而不影响生产进度。4各型腔凹模单独加工利于缩短制模周期。根据该塑件的外形分析，由于塑件的大部分拐角都有圆弧过度，所以为便于模具的加工和减少熔接痕，并考虑凹模侧壁的强度，凹模设计成整体式，在不影响使用性能又节省贵重材料的考量下，将凸模设计成镶嵌式。凹、凸模结构分别见凹模图和凸模图。3.3.3 凹、凸模尺寸的计算1塑件的收缩率1收缩率
35、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，所用的收缩率均用平均收缩率来表示。 （3-1）式中， 塑件的平均收缩率；Smax 塑料的最大收缩率；Smin 塑料的最小收缩率。该塑件为PP，查产品说明书得知其收缩率为1.02.5，代入上式中得其平均收缩率为1.75。 2模具成型零件的制造误差参考塑料成型工艺与模具设计7所列出的经验值，成型零件的制造公差约占塑件总公差的。模具成型零件制造公差用z表示。计算公式如下：凹模径向尺寸计算公式： （3-2）凹模深度尺寸计算公式： （3-3）凸模径向尺寸计算公式： （3-4）凸模高度尺寸计算公式： （3-5）式中， 表示塑料的平均收缩率；
36、LS 表示塑件的基本尺寸； 表示塑件尺寸的公差；Z 取/3/6。（1） 套入公式（3-2）中，即mm（2） 套入公式（3-3）中，即mm（3） 套入公式（3-4）中，即mm（4） 套入公式（3-5）中，即mm（5） 套入公式（3-4）中，即mm（6） 套入公式（3-5）中，即mm（7） 套入公式（3-5）中，即mm3.3.4 模具型腔侧壁和底板厚度的计算塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底版厚度过小，可能因硬度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足产生翘曲变形导致溢料和出现飞边，降低塑件尺寸精度和顺利脱模。因此，应通过强度和刚度计算或按经验
37、值来确定型腔壁厚。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，故可不与考虑。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。查教材1表5-17矩形型腔底板壁厚推荐尺寸，取30 mm。所以本模具型腔底板的壁厚值为30 mm。3.3.5 推出机构的设计从模具中推出塑件及浇注系统凝料的机构为推出机构，在设计推出脱模机构时应遵循下列原则8。1推出机构应尽量设置在动模一侧由于推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆来驱动的，所以一般情况下，推出机构设在动模一侧。所以在分型面设计时应尽量
38、注意，开模后使塑件能留在动模一侧。2保证塑件不因推出而变形损坏为了保证塑件在推出过程中不变形、不损坏，设计时应仔细分析塑件对模具的包紧力和粘附力的大小，合理的选择推出方式及推出位置。推力点应作用在制品刚性好的部位，如筋部、凸缘、壳体形制品的壁缘处，尽量避免推力点作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如壳体形制件及筒形制件多采用推板推出.从而使塑件受力均匀、不变形、不损坏。3机构简单动作可靠推出机构应使推出动作可靠、灵活，制造方便，机构本身要有足够的强度、刚度和硬度，以承受推出过程中的各种力的作用，确保塑件顺利脱模。4良好的塑件外观推出塑件的位置应尽量设在塑件内部，或隐蔽面和非装饰面，对于透
39、明塑件尤其要注意顶出位置和顶出形式的选择，以免推出痕迹影响塑件的外观质量。5合模时的正确复位设计推出机构时，还必须考虑合模时机构的正确复位，并保证不与其他模具零件相干涉。由于推杆推出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，前者只是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。综合可知选择推杆推出机构。3.3.6 模架的选择模架也称模体，模具的每
40、一部分都寄生其中，也是型腔未加工的组合体。模架的主要零件，除凹模和型芯取决于塑件外，模架的其余部分都及其相似。这就使得模架的标准化成为可能。模具标准化的意义：1模具标准化的实施，能有助于稳定提高和保证模具设计质量和制造中心须达到的质量规范，使工业产品零件的不合格率减少到最低程度。2模具标准化可以提高专业化协作生产水平，缩短模具生产周期，提高模具制造质量和使用性能。实现模具标准化后，模具标准件和标准模架可由专业生产厂家大批量生产和供应。3模具标准化可使模具工作者摆脱大量重复的一般性设计，将主要精力用来改进模具设计，解决模具关键技术问题，进行创造性的劳动。4模具标准化，是采用现代化模具生产技术和装
41、备，实现模具CAD/CAM技术的基础。5模具标准化有利于模具技术的国际交流和组织模具出口外销。因此，模具标准化对于提高模具设计和制造水平，提高模具质量，缩短制模周期，降低成本，节约材料和采用高新技术，都有十分重要的意义。根据模具的周界尺寸、底板的厚度及注射机的各项参数，从设计手册5中选择标准模架500系列中的A2系列，其相关参数如表3-1所示。3.3.7 导向机构设计原则注射模导向与定位，主要用来保证动模和定模两大部分或模内其他零件之间的准确配合和可靠地分开，以避免模内各零件发生碰撞和干涉，并确保塑件的形状和尺寸精度。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
42、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。该塑件简单不需设置专门的定位机构，只需设置导向机构。导向机构由导柱和导套组成，是利用导柱和导套之间的间隙配合来保证模具的配合精度9。1导柱的结构设计导柱的结构和尺寸已标准化，常见的结构形式有带头导柱和有肩导柱。有时为了减少导柱和导柱孔之间的摩擦，在导柱的工作部分设置储油槽来储存润滑剂。由模架的尺寸，查有关数据5可知导柱直径为，台阶圆，台阶高度40mm，储油槽宽度2mm，导柱前端锥形长度为5mm，锥度为45。导柱采用20钢，渗碳并淬硬到5055HRC，配合段粗糙度值为，非配合段粗糙度值为，其长度按模具尺寸决定。具体结
43、构如导柱零件图所示。表3-1 模具主要零部件的相关参数零件名称尺寸规格/mm材料标准备注凹模50050016040Cr5055HRC型芯40Cr5055HRC动模板50050010045GB/T5782-2000定模座板50063040Q235GB/T700-1998动模座板50063040Q235GB/T700-1998支承板5005006345GB/T5782-2000垫块80500200Q235GB/T700-1998推板3365004045GB/T5782-2000推杆固定板33650025Q235GB/T700-1998浇口套T8GB/T5782-20005055HRC定位圈T8AG
44、B/T4169.1-1984235HBS导柱20GB/T4169.4-19845055HRC导套20GB/T4169.4-19845055HRC推板导柱20GB/T4169.4-19845055HRC推板导套20GB/T4169.4-19845055HRC推杆T8AGB/T4169.1-19845055HRC复位杆40Cr5055HRC2导套的结构设计导套的结构和尺寸也已标准化，常见的有带头导套和直导套，这里选择有肩导套。导套采用20钢，渗碳并淬硬到5055HRC，外表面粗糙度值为，内表面粗糙度值为，长度由设计的模具尺寸决定10。具体结构如导套零件图所示。导套内孔与导柱的配合是H7/f7，外圆
45、与模板的配合是H7/m6，台阶与模板没配合，台阶起到固定作用，与模板的间隙是1mm。3.3.8 模具加热系统的设计因在PP要求的熔融温度为164170。而且流动性能为中性，同时在注射时模具温度要求为80左右，所以该模具必须加热。模具加热方法包括：热水，热空气，热油及电加热等。由于电加热清洁、结构简单、可调节范围大，所以在该模具应用电加热。3.3.9 冷却系统的设计冷却系统对温度的控制直接影响塑件的尺寸精度、形状精度、力学性能及表面质量。通常注射到型腔内的塑料熔体的温度为200左右，塑件从型腔中取出的温度在60以下。熔体在成型时释放的热量约有5%以辐射、对流的形式散发到大气中，其余95%需由冷却介质带走。根据模具冷却系统设计原则：冷却水孔数量尽量多，尺寸尽量大的原则可知，冷却水孔数量大于或等于3根都是可行的。根