基于proe转向灯盖注塑模具设计说明书.doc

学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 2015 年 5 月 20 日 学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密 ，在_2_年解密后适用本授权书。2、不保密 。（请在以上相应方框内打“”）作者签名： 2015 年 5 月 20 日 导师签名： 2015 年 5 月 20 日 目录摘 要：1前言21 塑件结构及其工艺性分析31.1塑件结构分析31.2PMMA工程塑料的性能分析31.3 PMMA注塑成型过程及其工艺参数31.3.1注射成型的过程控制31.3.2注塑工艺参数的确定42 初选注射机并拟定模具的结构形式42.1分型面位置的确定方案42.2型腔数量和位置排放方式的确定42.3 注射机型号的选择52.3.1计算注射量52.3.2初步估算浇注系统的凝料体积。62.3.3注塑机的选择。62.3.4对注射机的相关参数进行校验。73.对浇注系统进行设计83.1对主流道进行设计83.1.1主流道的尺寸设计93.1.3确定主流道的当量半径。93.1.4确定主流道的浇口套的形式。93.2对分流道进行设计103.2.1确定分流道的布置形式。103.2.3计算分流道的当量直径。113.2.4确定分流道的截面形状及尺寸计算。113.2.5计算凝料的体积。123.2.6校验剪切速率133.2.6确定分流道表面粗糙度和脱模斜度。133.3对浇口进行设计133.3.1设计侧浇口的外形尺寸143.3.2校验测浇口的剪切速率143.4校验主流道的剪切速率153.5冷料穴的设计及其计算。154对成型零件进行结构设计以及相关计算164.1对成型零件的结构进行设计164.2成型零件钢材的选择174.3对成型零件的工作尺寸进行计算。174.3.1对成型零件的凹模尺寸进行计算。174.3.2对成型零件的凸模尺寸进行计算。184.4对成型零件的尺寸及动模垫板厚度进行计算。205对脱模推出机构进行设计以及相关计算2251对脱模力进行计算。2252选择推出方式。236模架的选择2361确定各个模板的尺寸。2462对模架的各个尺寸进行校验257设计排气槽。258设计冷却系统268.1冷却介质的选择268.2对冷却系统进行计算268.2.1计算单位时间内注入模具的塑料熔体总质量268.2.2计算冷却水的流量。268.2.3确定冷却水路直径并校核流速278.2.4计算冷却管与水的膜转换系数278.2.5计算需要的冷却管导热总面积278.2.6计算需要的冷却管的总长度以及需要的冷却水路数目279设计定位与导向结构27致 谢28参 考 文 献29 基于Pro/E转向灯灯盖注塑模具设计学 生： 指导老师： 三峡大学机械与动力学院摘 要：Pro/E以其先进的参数化设计、基于特征的实体造型以及有好的软件用户界面而受到制造业的设计者们的青睐。本设计是基于Pro/E的转向灯灯盖注塑模具设计。先对塑件进行工艺性分析，然后选择材料以及注射机并对成型零件、浇注系统、冷却系统、脱模机构进行设计以及确定模架。根据以上得到初步数据进行建模以及设计各个系统。 关键词：注塑模具；模架；分型面；浇注系统；冷却系统 Absttract： Pro/E is favored by the designers of the manufacturing industry for the Parametric design, advanced feature based solid modeling and software user interface. This design of injection-mold of Lamp cover for steering lamp is based on Pro/E .First,conduct technology analysis for the plastic parts. Then select the materials and the injection machine and design molding parts, gating system, cooling system, demoulding mechanism and determining mold base. According to the above preliminary data,we can mode on Pre/E and design each system.Keywords： injection-moulding ； mold base； parting surface；gating system；cooling systems前言塑料模具是塑料加工工业中和塑料成型机配套，赋予塑料制品以完整构型和精确尺寸的工具。而注塑成型是将料筒中已经加热熔融的塑料注射到闭合模具的型腔中的一种成型方法，具有生产效率高、质量好、成本低等优点，是生产各种工业产品的重要工艺装备。随着塑料工业的迅速发展，以及塑料制品在航空、航天、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求也越来越高，传统的模具设计方法已无法适应当今的要求。与传统的模具设计相比，计算机辅助工程（CAE）技术无论是在提高生产率、保证产品质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度方面，都具有极大的优越性。模具产业是国家高新技术产业的重要组成部分，是重要的、宝贵的技术资源。优化模具系统结构设计和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趋于智能化，提高型件成形加工工艺和模具标准化水平，提高模具制造精度与质量，降低型件表面研磨、抛光作业量和制造周期；研究、应用针对各种类模具型件所采用的高性能、易切削的专用材料，以提高模具使用性能；为适应市场多样化和新产品试制，应用快速原型制造技术和快速制模技术，以快速制造成型冲模、塑料注射模或压铸模等，应当是未来520年的模具生产技术的发展趋势。本次毕业设计主要针对转向灯灯盖，在本设计中由于塑件的外形尺寸较小，结合模具制造成本和生产效率选择一腔四模的结构。在设计过程中首先根据塑件大小初选注射机，设计分型面。设计浇注系统，然后根据模具成型零件的设计要求设计成型零件的尺寸。最后设计推出机构以及冷却系统。本设计是基于Pro/E的模具设计，因此以上的设计都是设计之初的初步设计。有些零件在Pro/E中有标准件，具体零件结构最后以Pro/E最终得到的实体为准。本设计将传统设计与Proe/E模具设计模块相结合，提高了生产效率，特别是模架的选择以及标准件的自动匹配功能能够大大地减少我们设计过程中的简单重复性工作内容，让我们能够更加地将精力放在模具整体方案设计上。这种设计方式不仅能够缩短设计周期，更能够让设计人员设计出更加合适的产品，这是以后机械设计的发展趋势。1 塑件结构及其工艺性分析1.1塑件结构分析（1）外形尺寸如图。要求塑件的壁厚为13mm，塑件要求的材料为热塑性材料，流动性能比较好，而且塑件的外形尺寸不大，所以该塑件适合注塑成型。（2）精度等级的取值。塑件的各个尺寸的公差都不一样，图中已给出部分的尺寸公差，还没标注公差的尺寸取公差为MT5。(3)脱模的斜度取值。PMMA的成型性能良好，成型时收缩率比较小，根据参考文献1表2-10统一选择塑件的脱模斜度为1。1.2PMMA工程塑料的性能分析 聚甲基丙烯酸甲酯是以脂类聚合物以及丙烯酸合成所得到的聚合物，缩写代号为PMAA,俗称作有机玻璃，是目前合成透明材料中性能最优异而价格最便宜的材料。由于PMAA溶于有机溶剂，可以喷涂有机溶剂形成良好的薄膜。 聚甲基丙烯酸甲酯简称PMMA，又称作压克力或有机玻璃，在香港一般称作阿加力胶，它的铸板聚合物的平均分子量一般为2.2104，相对密度一般为1.191.20，折射率一般为1.4821.521，吸湿度一般在0.5%以下，玻璃化温度为105。具有很高的透明度，价格很低，易于机械加工等优点，是平常经常使用的玻璃替代材料。石英能使紫外线完全透过，但是价格很贵，普通玻璃能使0.6%的紫外线透过，而PMMA却能使紫外线的透过率达到73%。1.3 PMMA注塑成型过程及其工艺参数1.3.1注射成型的过程控制（1）成型之前的准备工作。对PMMA的色泽、粒度和均匀度进行检测。由于PMMA有吸湿性，在成型过程中水分受热蒸发，容易起泡、出现银丝、糊斑、透明度变差等，所以在注射成型之前对原料进行干燥是非常必要的。干燥处理温度为7090，干燥时间为24小时。（2）注射过程的控制。塑料先在注射机料筒内加热，达到一定的流动性之后，经过模具的浇注系统进入型腔，其成型过程可以分为五个阶段，分别是充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。（3）塑件后续的处理工作。与其他塑料一样，PMMA在注塑过程中不可避免地会留下一定的应力，而这些应力的存在会影响产品的性能，可能会在使用过程中出现开裂。为了消除或者减少这些应力，后处理工作是十分必要的。处理温度为75，在热风循环干燥箱内进行即可，处理时间为1620分钟，然后让其自然缓慢冷却至室温。1.3.2注塑工艺参数的确定 （1）注射机的选择：螺杆式，螺杆转速选择20-30r/min （2）料筒温度的选择t/C：前段180210；中段：190230；后段：190220。 （3）模具温度的确定：4080 （4）注射压力的选择：80MPa130MPa。 （5）成型时间（s）：30（注射时间初步取1.6，冷却时间取24，辅助时间取4.4）2 初选注射机并拟定模具的结构形式2.1分型面位置的确定方案 通过对塑件结构进行分析，分型面应该取在塑件的截面积最大，并且利于开模时取出成型塑件的底平面上，分型面位置如图所示2.2型腔数量和位置排放方式的确定(1)型腔的数量设计。由于该塑件的尺寸比较小，且需要大批量生产，选择用一模多腔的模具结构形式。与此同时考虑到塑件的尺寸和模具结构尺寸等的关系，以及制造经费等其他成本费用的因素，初步选择模具结构为一模四腔的结构形式。（2）型腔的排列形式的设计。因为选择的是一腔四模的形式，其型腔中心距的确定如图所示，所以流道采用的是H型对称的排列形式，这样可以使型腔进料平衡，如图所示（3）模具的结构形式初步设计。由上面的分析可知，此模具被设计为一腔四模，采用对称H型直线排列，通过分析塑件的结构形状，我们选择推出机构为推杆推出或者推件板推出的退出方式。在设计浇注系统时，采用对称的平衡式的流道设计，浇口选择侧浇口，浇口位置选择在分型面上。所以，不需要为了取出凝料而在定模部分另外单独开设分型面，动模部分需要加推件板、支撑板、或者型芯固定板。由以上综合分析可以确定采用带推件板或大水口的单分型面的注射模。2.3 注射机型号的选择 2.3.1计算注射量通过Pro/E建模得到模型，并通过分析得到塑件的质量属性如图塑件的体积：V塑=11.12cm3塑件的质量：m塑=V塑=11.121.19=23.4g。上式中，可根据参考文献【2】表9-6取1.19g/cm3。2.3.2初步估算浇注系统的凝料体积。 一般的浇注系统的凝料体积的准确数值不能再设计之前确定，但是我们可以根据经验公式V总=nV塑，按照塑件体积的倍来估算（一般取值1.22）。因为该设计采用塑件模具的流道比较简单，并且比较短，所以我们取浇注系统凝料体积为塑件体积的1.3倍来计算（=1.3，n为型腔数目）。因而每次注入注入模具型腔的塑料熔体总体积（也就是浇注系统中的凝料体积与4个塑件体积之和）。计算如下： V总=1.3nV塑=1.3419.732=102.61cm32.3.3注塑机的选择。 由以上公式计算得出，在一次注射的过程中注入浇注系统和模具型腔的塑料熔体的总体积为V总=102.61cm3，根据参考文献【1】中式（4-18） V公 = V总/0.8=102.61/0.8=128.26cm3根据文献【3】V注V公可以初步选择注射机的公称注射量为200cm3，选择注射机的型号为 SZ-200/120 的卧式注射机，它的主要参数列于下表中表1-1 注射机的主要参数理论注射量 /cm3200螺杆柱塞直径 /mm42拉杆内向距离 /mm385355注射压力 /Mpa 150移模行程 /mm350最大模具的厚度 /mm400最小模具的厚度/mm230注射速率 /gs-1120锁模的形式双曲肘螺杆转速 /rmin-10200塑化能力/kgh70模具孔定位的直径/mm125锁模力 /KN1200喷嘴孔的直径 /mm4喷嘴球半径 /mm152.3.4对注射机的相关参数进行校验。（1）对注射压力进行校验。 查阅参考文献【1】 表4-1可以知道，PMMA需要的的注射压力为90120MPa，并且PMMA与PS所需的压力相差不大。在这里，我们取0=110MPa，而该注射机的公称压力公=150MPa。注射压力安全系数的取值k1的取值在1.251.4之间，在这里我们取k1=1.3，则有k10=1.3110=143Mpa150MPa,因而注塑机的注塑压力满足要求。（2）锁模力的校验。 计算塑件在分型面上的投影面积： A塑=（802222）/4=5020mm2浇注系统投影到分型面上的面积A浇，也就是凝料道和浇口在分型面上面的投影面积的值，此数值可以通过统计分析多型腔模具来确定。A浇 可以认为是每个塑件投影到分型面上的面积A塑的0.2倍0.5倍。因为本设计的流道相对比较简单，分流道也相对比较短，所以流道凝料的投影面积可以相应地适当取小一点。在这里，我们取A浇=0.2A塑。计算浇注系统和塑件在分型面上面的总投影面积A总。A总=n(A浇+A塑)= n(0.2A塑+A塑)=41.2A塑=24097mm2模具型腔内的胀型力的计算，设胀型力为F胀 ，则 F胀=A总p模=2409735=843.4kN上面的式子当中，p模为型腔中的平均胀型压力值。在一般计算过程中，我们取p模为注射压力的20%40%，而且对于精度较高黏度较大的塑料材料通常取较大值。由于PMMA属于黏度较大的材料，并且塑件精度要求较高，故取p模为35MPa。由表1-1可知我们所选用的注射机的公称锁模力为F锁=1200kN，锁模力的安全系数k2取值为1.11.2，在这里我们取k2=1.2。则有：k2F胀=1.2F胀=1.2843.4kN=101.2kNF锁=120 kN因而所选注射机的锁模力满足设计要求。对于其他安装尺寸的校验需要等到模架选定，确定了结构尺寸之后才能进行。3.对浇注系统进行设计3.1对主流道进行设计主流道的位置通常在模具的中心、塑料熔体的入口处。其作用是将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或者型腔当中。主流道形状为圆锥形，圆锥形结构便于开模时主流道多余凝料的顺利拔出，并且利于塑料熔体的流动。主流道的结构对成型产品的结构和生产效率有重要影响，因为其尺寸直接影响到充模时间和熔体的流动速度。另外，由于高温塑料熔体和注射机喷嘴都与主流道有反复接触导致该部件容易损坏，因此在设计当中常将其设计为可拆卸更换的浇口套。3.1.1主流道的尺寸设计（1）主流道的长度设计。一般主流道长度由模具结构确定，对于结构较小的模具L应该尽量小宇60mm，本设计模具结构较小，初取50mm进行计算。（2）确定主流道小端直径。一般取d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）mm=4.5mm。（3）确定主流道大端的直径。一般D=d+L主tan=8mm，锥角一般取值1040，在这里，我们取=40计算。（4）确定主流道球面半径。一般地，球面半径SR=注射机喷嘴球头半径+（12）mm，由注射机参数表可知注射机喷嘴半径为15mm。则可取SR=15+2=17mm。（5）球面配合高度的确定。在这里取h=3mm。3.1.2主流道凝料体积的计算。主流道凝料体积根据公式 V主=L主（R主2+r主2+R主r主）/3;式中V主为主流道凝料体积、L主为主流道长度、R主为主流道大端半径、r主为主流道小端半径。由此可以得到： V主=50（42+2.25242.25）3.14/3=1573.4mm33.1.3确定主流道的当量半径。由公式Rn=R主r主2可有： Rn=42.252=3.125mm3.1.4确定主流道的浇口套的形式。 一般地，主流道衬套有标准件，可以选购。因为主流道的小端入口经常与注射机喷嘴反复接触而容易磨损，所以它对材料的要求比较高。尽管在设计小型注塑模具的时候我们可以主流道衬套和定位圈作为一个整体来进行设计，但是考虑到其材料价格比较高且容易磨损需要更换，还是将其分开来单独设计。这样利于拆卸更换，也利于选用更为优质的钢材进行单独加工和热处理。本设计中浇口套的材质选择碳素工具钢,型号为T10A，经过热处理淬火后的表面硬度在50HRC55HRC之间。如下图所示 定位圈的结构形式和数据由总装图来决定 。 3.2对分流道进行设计3.2.1确定分流道的布置形式。在设计分流道时，为了减少熔体在流道内的压力损失以及减小在流道内的温度降低幅度，同时还要进一步考虑分流道的压力平衡和容积限制，选择了平衡式分流道如图所示 3.2.2计算分流道的长度。由以上型腔的排列的结构设计，分流道的长度适中，其结构如所示3.2.3计算分流道的当量直径。计算流过一级分流道塑料的质量:m=V塑=19.7321.192=46.96g200g由于该塑件的质量小于200g，并且其壁厚在1mm3mm之间。由参考文献【1】可知，对于壁厚在3mm以下，且塑件小于200g的塑件，其对应模具的分流道的直径可以根据以下经验公式计算： D=0.2654m4L其中D为分流道当量直径（mm）、m为塑件质量（g）、L为分流道长度(mm)由上式可以得到D=0.265446.964555mm3.2.4确定分流道的截面形状及尺寸计算。由于梯形流道的加工工艺性较好，并且在这种结构的流道中，塑料熔体的流动阻力和热散失量都比较小，为了便于选择刀具，设梯形的上底宽度B=6mm,底面圆角半径R取值1mm，通常梯形高度H在2B/34B/3之间，在这里取H=2B/3=4mm，设下底宽度为b,则根据梯形面积公式有如下关系：bB2=4D2 ;经计算的b3.813mm，又考虑到脱模斜度以及梯形底面圆弧对截面积减小的因素，在这里取b=4.5mm，底面圆角半径R取值为1mm，再通过验算得到梯形斜度为10.60，而通常梯形侧面斜度取值为50100，由此基本满足要求。得到截面积形状如图，基本数据为D=6mm、H=4mm、R=1mm、=10.60、b=4.5mm。3.2.5计算凝料的体积。（1）计算分流道的长度： L分=（55+7.5+42.5）2=210mm.(2)计算分流道的截面积： A分=B+b2H=6+4.524=21mm2(3)计算凝料体积： V分= A分 L分=21021=4410mm3=4.41cm3考虑圆弧的带来的计算误差，取V分=4.2cm3。3.2.6校验剪切速率（1）确定注射时间，查阅参考文献【1】表2-3可取t=2s.（2）计算分流道单边体积的流量： q分=V分2+2V塑t2.1+19.73222220.782cm3s-1;(3)由参考文献【1】中式2-22，剪切速率公式 ：r3.3 q分R分3，其中r为剪切速率、R分为分流道当量半径；则由此计算得到r分3.320.783.142.5310-31.747103s-1;由于该分流道在浇口主流道与分流道处的最佳剪切速率处于5102s-15103s-1之间，因而所设计的分流道内的剪切速率满足要求。3.2.6确定分流道表面粗糙度和脱模斜度。在一般情况下，模具对分流道的表面粗糙度要求不是很低，取值在Ra在1.25m2.5m之间即可，在此处，我们取Ra1.6m。另外，一般脱模斜度在50100之间即可，在次处设计的斜度为10.60满足要求。3.3对浇口进行设计浇口也叫做进料口，它是连接分流道与型腔的通道。除了直接交口以外，它是浇注系统中截面积最小的，但也是关键的。浇口的外形尺寸及位置对塑件的质量及系能影响重大。由于本课题中的塑件要求变形缺陷和裂纹，要求表面质量较高，采用的是一腔四模的布局。在这里采用侧浇口以便于调整充模时的封闭时间和剪切速率，并且侧浇口的截面形状也比较简单，容易加工，试模后的修正也很方便。浇口的位置开在分型面上，并且从型腔的边缘部分进料。3.3.1设计侧浇口的外形尺寸（1）侧浇口深度的计算。根据参考文献【1】的表2-6，可以得到侧浇口深度的计算公式： h=nt=0.82=1.6mm 上式当中：t表示塑件厚度，这里去t=2mm；你、n表示塑料成型系数，对于PMMA，塑料成型系数n取值为0.8。为了试模后发现问题时便于修模，且根据参考文献【1】表2-7推荐的浇口深度h取值0.51.5mm。所以在这里取浇口深度 h=1.0mm(2)侧浇口宽度的计算。根据参考文献【1】表2-6可以得到侧浇口宽度B的计算公式为： BnA300.840192305.35;又由于表中推荐浇口宽度B取值范围为1.5mm5mm;则在这里取B=5mm。上式中，n表示塑料的成型系数，对于PMMA取值0.8；A表示凹模的内表面积，约等于塑件外表面积。（1） 测浇口长度的计算。根据参考文献【1】中表2-6中测浇口长度L浇的推荐范围0.50.75，在这里取L浇=0.75。3.3.2校验测浇口的剪切速率（1）注射时间的确定：根据参考文献【1】查表2-3，根据公称注射量取得注射时间t=2s; (2)浇口体积流量的计算：q浇V塑t19.73229.87cm3s-1; (3)浇口剪切速率的计算：查阅参考文献【1】依据公式2-22、2-23有浇口剪切速率的计算公式：r3.3 q浇Rn3，在式中Rn表示矩形浇口的当量半径， Rn32A2LA表示浇口面积，L表示浇口实际周长；则A=5、L12则Rn3252121.1mm0.11cm。则r3.3 q浇Rn33.3 9.870.1137.8103s-1，查阅参考文献【1】表2-8得到PMMA允许的最大剪切速率为4104s-1；而Rn7.8103s-17.8103s-1则浇口尺寸设计满足要求。3.4校验主流道的剪切速率在上面的计算过程中，我们分别求出了塑件的体积、主流道的当量半径、主流道的体积和分流道的体积。浇口的体积很小，在计算过程中的影响不大，可以忽略不计，通过以上的数据，我们就可以求出主流道熔体的剪切速率，然后进行校验。(1)主流道熔体体积流量的计算： q主V主V分nV塑t1.5734.2419.732242.35cm3s-1(2)主流道剪切速率的计算： r主3.3 q主R主33.3 42.353.125310-31.457103s-1由于主流道最佳剪切速率处于5102s-15103s-1之间，因而所设计的分流道内的剪切速率满足要求。3.5冷料穴的设计及其计算。为了防止冷料进入模具型腔而导致冷却不均影响塑件的表面质量，需要在主流道正对面的动模板上设置冷料穴以储存塑料熔体前锋的冷料。在该设计中，有主流道和分流道，并且对塑件的表面要求比较高，所以在主流道和分流道上面都分别设置了冷料穴，采用脱模板推出塑件，因而采用与球头型拉料杆匹配的冷料穴。开模的时候可以利用凝料对球头的包紧力使凝料从主流道衬套中脱出。主流道凝料穴深度取为大端直径的1倍，直径与大端直径相同；分流道凝料穴深度取为7.5mm，直径取为7mm.4对成型零件进行结构设计以及相关计算4.1对成型零件的结构进行设计（1）对凹模的结构进行设计。凹模的作用是成型塑件外表面，对塑件的表面质量有直接影响，它直接决定着塑件的外形。按结构的不同，可以将凹模分为镶拼式、整体嵌入式、整体式和组合式。对于本次设计，由于塑件体积比较小综合考虑后采用整体嵌入式凹模，凹模嵌件结构如下图所示。（2） 对凸模（型芯）的结构进行设计。凸模的作用是成型塑件的内表面，一般地，凸模按照结构分为组合式和整体式两种。又因为该本设计中塑件的包紧力比较大，所以这里凸模的位置设在动模部分。其结构如下图所示。4.2成型零件钢材的选择对塑件进行分析，因为该塑件需要大批生产，成型零件需要有足够的强度、刚度、抗疲劳性以及良好的耐磨性，与此同时还要考虑其机械加工的工艺性能和抛光性能。在这里对嵌入式凹模选择钢材P20。对于凸模，由于包紧力比较大，脱模时凸模与塑件的摩擦比较大，凸模会磨损严重，因而在这里选择凸模的钢材为经过渗氮处理的P20钢材。4.3对成型零件的工作尺寸进行计算。 在模具当中，成型零件确定塑件的几何形状和尺寸精度。一般地，成型零件主要有凹模、型芯、成型环成型以及成型杆。根据参考文献【1】的的计算公式（2-26）式（2-30）中的平均尺寸法进行计算，塑件的尺寸及其公差在零件图中已经给定，根据图中数据计算即可。4.3.1对成型零件的凹模尺寸进行计算。（1）计算凹模的径向尺寸。根据塑件的外部径向尺寸计算凹模的径向尺寸。由图中 ls170-0.260mm，相应地塑件制造公差为10.26mm则型腔尺寸LM1(1+Scp)ls1-x110+z;式子当中Scp为对应塑料的平均收缩率，查阅参考文献【1】表6-1可以得到PMMA的收缩率为0.1%0.8%，所以其对应的平均收缩率Scp0.001+0.00820.0045，x1为修正系数（下同），查阅参考文献【1】表2-10有x10.7，z为塑件相应尺寸的制造公差，对于中小型塑件，取z/6，在这里取z=0.043；则有凹模径向尺寸：LM1(1+0.0045)70-0.70.260+0.04370.1780+0.04370.1+0.078+0.121（2）计算凹模的深度尺寸。根据塑件的外部深度尺寸计算凹模的深度尺寸，根据最大实体原则，Hs1=20-0.220, s10.22, Scp0.0045, z10.037, xH10.60则凹模型腔圆柱高度尺寸：HM1(1+Scp)Hs1-xH1s10+z1(1+0.0045)20-0.600.220+0.03719.9580+0.03719.9+0.058+0.095 (3)计算凹模的弧面半径尺寸。 RS1=85-0.300，R10.3，Scp0.0045, R10.05，xR10.70; 则凹模型腔圆弧面圆弧半径尺寸： RM1(1+Scp)Rs1-xR1R10+R1(1+0.0045)85-0.300.700+0.05 85.1730+0.0585.1+0.073+0.1234.3.2对成型零件的凸模尺寸进行计算。（1）计算凸模的径向尺寸。ls2680+0.38, s20.38, Scp0.0045, s20.063，xs20.65;则凸模径向尺寸:LM2(1+0.0045)680.650.38-0.063068.589-0.063068.5+0.026+0.089(2)计算凸模上弧面圆弧的尺寸。RS2=830+0.30，R20.3，Scp0.0045, R20.05，xR10.70;则凸模的圆弧面圆弧半径尺寸：RM2(1+Scp)Rs2xR2R2-R20(1+0.0045)830.300.70-0.050 85.835-0.05085.8-0.015+0.035(3)计算凸模圆柱面高度。还是有最大实体原则，由已知条件Hs2=20-0.220, s20.22, Scp0.0045, z20.037, xH20.60则凸模圆柱面高度尺寸：HM2(1+Scp)Hs2xH2s1-z20(1+0.0045)200.600.22-0.037020.222-0.037020.2-0.015+0.022塑件的凹模及凸模的成型尺寸如下图所示定模模仁型芯4.4对成型零件的尺寸及动模垫板厚度进行计算。塑料模具的成型过程会受到进入型腔的塑料熔体的高压作用，如果磨具型腔的强度和刚度不够，有可能导致模具型腔的塑性变形甚至破坏，所以在这里我们要通过强度和刚度要求来设计模具的壁厚和支撑板的厚度。（1）计算凹模侧壁的厚度。型腔内的压强大小和凹模的深度直接影响凹模厚度的设计，查阅参考文献【2】表4-19，厚度的计算依据刚度计算公式：S(3ph42Ep)13 式子当中：E为所选模具材料的弹性模量（MPa）、p是模具刚度计算时允许的变形量大小、p是型腔压力值（MPa）、hW,W是影响变形的最大尺寸，在这里h30mm。根据塑料制类型查阅参考文献【2】表4-20有：p25i2250.981m22.95m0.023mm；式中i20.453013;由以上数据可计算凹模侧壁单边厚度： S(3ph42Ep)13(33530422.11050.023)13mm25.36mm，凹模嵌件初定单边厚度为15mm。但此厚度不能满足25.36mm的要求，所以在此处应将凹模嵌件用预应力压入到模板当中，这样可以使模板和型腔共同分担型腔压力。在这里的型腔分布我们采用的是H形直线对成型的布局结构，两型腔之间的壁厚S1120（中心距）-80（型腔直径）=40mm，在本设计中，由于不是深大型腔，40mm的间隔可以满足刚度要求。分析型腔的布局，初步估算模板的平面尺寸为400mm400mm，其尺寸比型腔的布局尺寸大得多，所以完全满足要求。 （2）计算动模垫板的厚度。动模垫板的厚度与模架的两个垫块之间的跨度直接相关，又依据之前的型腔布局，模架应该选择在400mm400mm的尺寸范围之内，根据查阅参考文献【2】表7-4得到垫块之间的跨度计算公式： LW-2W2,则W（400-258）mm184mm,由此依据凸模对动模垫板的压力，以及型芯布局可以计算出动模垫板的厚度。则有： T0.54L(pAEL1p)130.541284(3518136.42.11053000.0365)1364.7mm。上面的式子当中：p为模具的刚度计算过程当中允许的变形量。根据注射塑料品种禅悦参考文献【2】中的表4-20得到p=25i225（0.45184150.01184）0.0365mm；L表示两垫块之间的距离，L184mm；L1表示动模板垫板长度，这里取L1=300mm；A表示四个型芯在动模板上面的投影面积。 单个型芯的投影面积 A14D2=0.7857624534.16mm2 四个型芯的面积 A=4 A118136.64mm2 在这里，如果直接按照标准厚度取动模板厚度为45mm 64.7mm，显然不符合要求，所以我们采用两根直径为50mm的支撑住，并将其布置在支撑板的正中间，由此根据力学模型，认为n=1，则垫板的厚度计算为 T板=(1n+1)43T=(12)4364.7=38.47mm50mm。则50mm满足要求。5对脱模推出机构进行设计以及相关计算脱模力指将塑件从型芯上脱离所需克服的阻力，可选择使用推件板、推杆或者推件板加推杆的组合方式推出，具体采用哪种方式需要经过计来决定。51对脱模力进行计算。（1）74主型芯的脱模力的计算。因为rt37218.510,因此此处是为薄壁圆筒塑件，查阅参考文献【1】式子2-36，脱模力计算公式： FC10KfcE(Tf-Tj)th查阅参考文献【1】表2-12得到PMMA脱模力计算参量如下：E=3.16103MPa、 fc=0.440.55，在这里取fc=0.5、Tf=80109，这里取Tf=100、Tj=5070，这里取Tj=60、=810-5/,K1即 E=3.16103MPa、fc=0.5、Tf=100、Tj=60、=810-5/、t=2mm、h=30mm有 FC1100.583.16（100-60）23010-2=3033.6NE-塑料拉伸弹性模量（MPa） fc-脱模系数：在脱模温度下塑件与型芯表面之间的静摩擦因数，它的大小受到塑料熔体在高温下在模具表面固化黏附的影响-塑料的膨胀系数（1/）Tf-塑料的软化温度Tj-脱模时塑件温度t-塑件壁厚（mm）h-塑件型芯方向高度（mm）(2)2-2小型芯脱模力的计算。通过计算脱模力FC2=100N则总的脱模力FFC1FC23133.6N52选择推出方式。对于本塑件，要求透光率高，表面质量要求比较高，所以不选择推杆推出，以提高塑件表面质量。在这里选择推件板推出。计算推件板推出应力FA,而F=3133.6N,A4（D2d2）4(802762) 490.09mm2则 3133.6490.096.39MPa25MPa(PMMA许用应力)为了减少推件板与型芯的摩擦，本设计在推件板与型芯之间留出0.2mm的间隙，并且采用锥面配合的方式。又因为推件板与型芯之间可能会因为加工误差或者偏心导致锥面配合不好而产生塑料熔体溢出，在这里应该对推件板和凸模之间进行预载。在本设计当中，在分型面处采用侧浇口而易于在充模时会形成气囊，所以在型芯上设置两根6推杆以利于排气，也利于平稳脱模。6模架的选择由型腔的布局的中心距以及凹模尺寸可以算出凹模嵌件占据的平均尺寸：220210mm，型腔平面尺寸190180mm,则依据参考文献【1】计算公式7-1经计算WW、1019010200mm.查表7-4有W3350mm，因而在这里需要用350350mm大小的模架。由于考虑到本设计采用的是推杆推件板综合式的推出方式，根据参考文献【1】表7-1可以选择带推件板的直浇口B型模架，并且查表7-4有BL400400和各板的厚度。61确定各个模板的尺寸。（1）确定A板的尺寸。A板为定模型腔板，由于塑件的高度为30mm，另外要给冷却水道留出尺寸，这里选取A板厚度为50mm.(2)确定B板的尺寸。B板的作用是固定型芯，按照模架标准版取厚度为40mm。（3）确定C 板尺寸。由于L垫L行L推板L推杆固定板510mm (302520510)mm8085mm在这里初步选定C板厚度为80mm。经计算，模架的基本尺寸已经确定，模架代号为：C3030-454080GB/T 12555-2006 其尺寸按标准标注，如下图所示62对模架的各个尺寸进行校验在这里可以根据已经选择的注射机来校验所设计的模具尺寸是否合格。（1）依据模具的平面尺寸350300mm355385mm(注射机许用拉杆间距)，校验合格。（2）依据模具高度尺寸，230mm295mm400mm(注射机模具厚度许用范围)，校验合格。（3）模具的移模形成SH1H2(510)mm3066051095100mm350mm,则合格。7设计排气槽。 在本次设计当中，每个型芯上面有两个推杆，推杆配合间隙可以当做排气通道使用，所以在塑件顶部不会出现憋气。而底面的砌体则会沿分型面、推件板间的间隙逸出，因而此处不另外设计排气槽。8设计冷却系统 因为模具成型过程中的模具温度会影响塑料熔体的充模、定型、成型周期以及最后的塑件质量，因而对注塑模具设计冷却系统是十分必要的。在这里按照单位时间内塑料熔体凝固时释放的热量等于冷却水带走的热量来计算。8.1冷却介质的选择 PMMA材料流动性一般，模具温度为3570，成型温度为210，热变形温度为6869，所以模具温度初步选择为50度，用常温水对模具进行冷却。8.2对冷却系统进行计算8.2.1计算单位时间内注入模具的塑料熔体总质量（1）计算单次注入模具的塑料熔体总体积 V V主V分nV塑(1.5734.2419.732)cm384.701cm3(2)计算单次充模塑料熔体质量： m V84.7011.19g100.8g0.1kg (3)计算单位时间注入模具塑料熔体的质量。 注射周期t30s，每小时注射120次，则单位时间注射塑料熔体总质量 W120m11200.112kg/h8.2.2计算冷却水的流量。 查阅参考文献【1】可知PMMA单位热流量Qs取值范围（690810）kj/kg,在这里取Qs700kj/kg，设冷却水进入冷却水口温度为20，出水口处冷却水温度为25，水的密度，1000kg/m3,水的比热容c4.2kj/(kg),由此根据公式： 流量qvWQs60c(12) 有qv127006010004.2（2520）6.6710-3m3/min8.2.3确定冷却水路直径并校核流速当qv6.6710-3m3/min时，为了使冷却水处于湍流状态，查阅参考文献【2】，表4-30得到冷却水孔直径d8mm。 则冷却水在管内流速为：v4qv60d246.6710-3603.140.00822.21m/s1.66 m/s流速合理，冷水孔直径满足要求。8.2.4计算冷却管与水的膜转换系数 由于平均水温是22.5，查阅参考文献【2】表4-31，可以得到f0.672则 h4.178f()0.8d24.1780.672(10002.21)0.80.008234932.8kJ/(m2h)8.2.5计算需要的冷却管导热总面积AWQsh1270034932.8(5022.5)0.00874m28.2.6计算需要的冷却管的总长度以及需要的冷却水路数目 总长度： LAd0.008743.140.0080.371m337mm设每一冷却水路长度为300mm，需要的冷却水路数目为x 需要冷却水路数目： xLx1.12则由以上计算得到需要直径为8mm，长度为300mm的冷却水路数目为1.12，取x1时不符合要求，在这里取，冷却水路条数为2。则在这里考虑在凹模嵌件和凸模上各开设一条冷却水道，以此来均匀对模具进行降温。凸模上冷却水道开设如下图所示：9设计定位与导向结构本设计塑件精度要求较高，但是塑件结构简单，采用模架本身所带的导向机构即满足要求，因而在此不另外设计导向机构。致 谢 大学生活一晃而过，回首走过的岁月，心中倍感充实，当我写完这篇毕业论文的时候，有一种如释重负的感觉，感慨良多。 首先诚挚的感谢我的论文指导老师曾老师。他在忙碌的教学工作中挤出时间来审查、修改我的论文。还有教过我的所有老师们，