毕业设计（论文）-洗衣机进水盒注塑模具设计（全套图纸） .doc

洗衣机进水盒塑料注塑模设计 湖南工学院机械工程系2006届毕业设计说明书全套cad图纸，联系153893706 设计课题：洗衣机进水盒注塑模具设计姓 名：专 业：模具设计与制造班 级：模具0305班学 号：指导老师 ： 职 称：副教授目 录一、前 言二、cad/cam/cae的工作内容三、塑料的工艺分析四、型腔数目的决定及排布五、分型面的选择六、注射机的选与校核七、浇注系统的设计 八、成型和结构零部件的选择与计算九、模架的选择与模具结构设计十、温控系统的设计十一、小结十二、参考文献前 言塑料模具的发展是随着工业的发展而发展起来的，进年来人们对各种时常用品轻量化和设备越来越高，这就为塑料制品提供了广阔的市场。塑料制品要发展就一定离不开模具的发展。汽车、家电、办公用品、工业电器、建筑材料、电子通信等塑料制品主要用户行业近年来都高位运行，发展迅速，塑料模具也得到了迅速发展，据相关报道2005年已发展到480亿元，三年平均年增长率21%高于模具行业总体发展速度近4个百分点。近年内，年增长率将保持15%以上的水平。我国的塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大的发展，但与国民经济发展需求和世界先进水平相比，差距乃很大，一些大型、精密、复杂长寿命的中高档模具每年仍大量进口。在总量供不应求的同时。一些低挡模具已供过与求，市场竞争激烈，一些技术含量不太高的中挡塑料模具也有一些趋向供过于求。加入wto后，我国经济将从真正意义上溶入全球经济一体化，中国的市场不再只属于中国企业。产品，不仅仅是性能与价格的较量，现在制造业驾驭着微电子或新材料，工程师们在实验室敲击着键盘，然而加工中心与模具组成的流水线上精密地复制着工程师们捕捉来的最新的模具，最后达到批量生产销往全球，满足全世界人民的物质文化需求。进入21世纪，先进制造技术将全面担负起快速、精密的生产更多门类的产品，以保障和提高人类现代生活质量的任务。产品要在市场赢得占有率，需要以市场和用户为中心，以具有最优指标的产品快速响应市场的需求。因此，在产品开发的最前沿，把握好市场或用户对产品的需求，迅速、客观、全面和准确地对其进行分析和定义，建立有效的计算机辅助需求获取与分析系统，是提高产品的针对性，决定产品取胜得创新效果的关键。先进制造技术基础的灵魂在于创新，在开发新产品的过程中，着眼于产品开发的最前沿过程，研究并开发能够准确捕捉和正确理解市场需求的需求获取、评估和分析系统，建立起快速响应市场的信息通信，及各种大型数据库的建立，对产品同类产品设计方法和技术，对产品技术的发展都具有重大的影响意义。总而言之，为适应大规模成批生产塑料成型模具和缩短模具制造周期的需要，智能化设计是发展的必能趋势。随着我国改革开放步伐的进一步加快，中国正逐步成为全球制造业的基础，特别是加入wto后，作为制造业基础的模具行业近年来得到了迅速发展。模具是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中，60%-80%的零部件，都依靠模具成型。国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑，都要求模具工业的发展与之相适应。模具石“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍，上百倍。模具生产水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，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。因此，我国要从一个制造业大国发展成为一个制造业强国，必须要振兴和发展我国的模具工业，提高模具工业的整体技术水平。同时，模具工业的发展也日益受到人们的重视和关注。注塑模传统的手工设计与制造已无法适应当前的形势。实践证明，缩短模具设计与制造时间、提高塑料件精度与性能的正确途径之一是采用计算机辅助设计和辅助制造（cad /cam）,以及辅助工程(cae)。现代科学技术的发展，特别是塑料流变学、计算机技术、几何造型和数控加工的突飞猛进为注射模设计与制造采用高技术创造了条件。就此，在这次进水盒注塑模设计过程中我将借助现代先进的注射模cad/cae/cam技术来加强模具设计的高科技水平。注射模cad/cae/cam的重点在于塑料制品的造型、模具结构设计、图形绘制和数控加工数据的生成。注射模cae的功能就更为广泛。cae将模具设计、分析、测试与制造贯穿于注射制件研制过程的各个环节之中。采用模具cad/cam/cae集成技术后，制件不需要进行原型实验，采用几何造型技术，制件的形状能精确、逼真地显示在计算机屏幕上，有限元分析程序可以对其力学性能进行预测。在模具投产之前，cae软件可以预测模具结构有关参数的正确性。例如，可以采用流动模拟软件来考察熔体在模腔内的流动过程，以此来改进浇注系统的设计，提高试模的一次成功率。可以用保压和冷却分析软件来考察熔体的凝固和模具温度的变化，以此来改进冷却系统，调整成型工艺参数，提高之间治疗和生产效率，还可以采用应力分析软件来预测塑件出模后的变形和翘曲，模腔的几何数据能互相地转换为曲面的机床加工轨迹，这样可以提高模腔和型芯表面的加工精度和效率。模具cad/cam/cae技术是以科学、合理的方法，给用户提供一种行之有效的辅助工具，使用户在模具制造之前能借助于计算机对制件、模具结构、加工、成本等进行反复修改和优化，直至获得最佳效果，cad/cam/cae技术能显著地缩短模具设计与制造时间，降低模具成本并提高制件的质量。 宁波德业科技集团二零零六年四月一日 二、进水盒注射模cad/cam/cae的工作内容 图1. ug软件界面与塑件图 塑料制件的几何造型 根据已有的二维图纸及样品（或者实体模型）采用pro/e、ug进行线框造型、表面造型和实体造型，在计算机中生成塑料制件的几何模型。由于塑料制件大多部分结构不是很复杂，因此多采用实体拉伸、裁剪及曲面操作来产生制件的几何模型。在造型过程中还必须考虑到塑料制件的工艺性，如拔模斜度、圆角过渡等都是要考虑到的。 塑料产品的分模及模具方案的布置 在已有产品三维模型的前提下，进行分模，采用的软件是pro/e2001、ug、cimatron。pro/e和ug对不是很复杂的实体产品可以轻松的解决，但是遇到比较复杂和结构烦琐或是片体零件的产品是用cimatron会更加的好用，在国外一般使用这两个软件结合来分模。分模得到是型腔和型芯表面形状以及一些滑块和抽芯结构。在这之前要对塑料制件进行收缩率的设置，具体数值要查表，本次用于成型的塑料原料为pp（聚丙烯），由塑料模具设计手册可以查得该材料的收缩率为（1.02.5）%，成型工艺性能良好。根据实际生产的需要，塑件的收缩率设置为1.2%.在此过程中用软件来引导模具布置型腔的数目和位置，如需要并构思出浇注系统、冷却系统及推出机构，为选择标准模架和设计上模、下模总装图做准备。 模架的选择 根据制件的大小和型腔数目的布置选择本公司建立好的标准模架库。为了能让设计的模具合理，模架的选择也要求合理性。 部装图及总装图的生成 根据所选的标准模架和已完成的型腔布置，借助设计软件生成模具部装图和总装图。更加方便的是可以用ug装配出模架，能很直观的进行修改。 模具零件图的生成 利用ug和autocad强大功能绘制出模具结构零件图总装图，并进行完整的尺寸标注、公差、表面粗糙度的表达。 注射工艺条件及塑料材料的优选 基以分析软件提供的有关型腔填充时间、熔体成型温度、注射压力以及最佳塑料材料的推荐值。根据其优点和缺点对最初选择的工艺参数和材料进行更改，以让最后的产品能具有最好的性能。 注射流动、冷却过程的分析 一般采用有限元方法来模拟熔体的充模和保压过程以及冷却过程根据其提供的不同时刻熔体及制件在型腔各处的温度、压力、剪切速率、切应力以及所需要的最大锁模力等其预测结果对改进浇注系统和调整注射工艺参数有非常重要的意义。使用的软件为moldfolw、plastic advisor。 数控加工 利用cimatron强大的编程功能，对曲面的三轴、五轴数控铣削刀具轨迹生成及相应的后置处理程序。并可以实现仿真，能更加直接的看到整个加工过程。 产品数据（实体模型、二维图纸）几何造型模具结构设计模拟分析力学设计工艺数据库物性数据库标准件库 标准模架库 数控加工图2 .注射模cad/cae/cam集成系统图框图3. cimatron界面本次的毕业设计过程借助了强大的cad/cae辅助功能，让模具设计变的更加的轻松和完美，不管是ug、pro/e、cimatron、moldflow等都让你在模具设计过程中考虑的更加的全面，让设计结果更加的趋于现实。但是从实际经验中总结的一些东西在软件里面得不到太多得体现，这就要从书本和有经验的模具师傅那里请教。模具设计是一个复杂，内容广泛的的职业，所以需要在不断的工作当中总结、积累。以至在以后的模具设计过程中减少一些不必要的错误。由于本人水平有限，本论文中必然存在不少纰漏及错误之处，敬请评阅老师批评指正。三、 塑件工艺性分析图4. 塑件三维图塑件为洗衣机进水盒，塑件材料为pp（聚丙烯），由塑料模具设计手册可以查得该材料的收缩率为（1.0-2.5）%，成型工艺性能良好。根据实际生产的需要，塑件的收缩率设置为1.2%，由塑件样品可知该塑件总体尺寸为：长114毫米，宽85毫米 ，高111毫米。技术要求：塑件不得有影响外观的缺陷飞边、毛刺，缩影等熔接痕，表面粗糙度ra均在0.02m，拔模斜度为1。合理的模具设计，主要体现在所成型的塑料制品质量（外观质量及尺寸稳定性），这就要求有合理的模具结构和适当的材料以及合理的加工方法，也需要一定的后处理过程。为了保证在生产中制造出合格的塑料制品，除了合理选择塑料材料外，还必须考虑塑件的成形工艺性。塑件的成形工艺性与模具设计有直接的关系，只有塑件的设计能适应成形工艺要求，才能设计出合理的模具结构。这样既能保证塑件顺利成形，防止塑件产生缺陷，又能达到提高生产率和降低成本的目的。 塑件整体结构的分析该塑件的材料为pp,它的性质如下：1：基本特性 无色、无味、无毒，外观似聚乙烯，但比它更透明、更轻，密度仅为0.90.91g/cm3，它不吸水，光泽好，易着色，屈服强度、抗拉强度、抗压强度和硬度及弹性比聚乙烯好，有特别高的抗弯曲疲劳强度。熔点为164170c，耐热性好。能在100 c以下进行消毒，其低温使用温度达-13 c，低于-33 c时会脆裂，高频绝缘性好，绝缘性能不受温度的影响，在热、光的作用下极易分解老化，所以必须加入老化剂。2：成型特点 成型收缩范围大，易发生缩孔凹痕及变形热容量大。注射成型模具必须充分进行冷却，冷却回路适宜模温为80 c左右，不可低于50 c，否则，会造成成型塑件表面光泽差或产生熔接痕等缺陷，温度过高会产生翘曲现象。3：成型工艺聚丙烯材料的吸水性为0.01%0.03%，收缩性为1.03.0 ，体积为1.101.110cm/kg，聚丙烯的成型是选用螺杆式注射机，物料要经过12小时的预热干燥。干燥的温度为801000c，注射机料筒的加热温度分别为：后段1601800c。中段为1802000c。前段2002200c。模具温度为80900c。注射机的注射压力为70100mpa。成型时分以下几段：注射时间为2060s，保压时间为03s， 冷却时间为2090s，总周期为50160s，螺杆转速为48r/min。 塑件工艺性的分析塑件的几何形状与成形方法、模具分型面的选择对塑件出模有直接关系。脱模斜度的选择。塑件的脱模斜度与塑料性能、收缩率的大小、塑件的几何形状有关。据此进水盒塑料件的脱模斜度选择为1。（这正符合公司有多年开模经验的模具师傅的总结，公司的塑料件大多为空调外壳、家电塑料件、汽车件等，对这种塑料件其脱模斜度一般取11.5。）为了避免应力集中，提高塑件强度，改善塑件的流动情况以便脱模，在塑件的各面或内部连接处，采用圆弧过渡。这对塑料的填充和模具制造（提高了模具强度）都是很有利的。塑件的圆角选为0.5、1、3不等。具体大小可以参照塑件图。塑件上孔的特征是根据塑料件本身使用要求来设计的，孔特征的存在不应影响塑件的强度。本塑件上孔特征较少，所成形的孔较简单。塑件尺寸公差。根据sj1372-78标准pp材料注射产品的精度等级选it6具体不同尺寸的公差数值可以查表塑料模具设计手册表2-19 公差数值表，在查出的公差数值一般采用双向分布。塑件图上未注公差尺寸的允许偏差，采用it7级精度。公差的标注应符合gb4458.4-84的规定。四、型腔数目的确定 型腔数目的确定模具型腔数量的确定主要是根据制品的投影面积、几何形状（有无侧抽芯）、制品精度批量及经济效益来确定。型腔数量主要由以下因素进行确定：（1）制品重量与注射机的注射量；（2）制品的投影面积与注射机的锁模力；（3）模具外型尺寸与注射机安装模具的有效面积（或注射机拉杆内间距）；（4）制品精度；（5）制品颜色；（6）制品有无侧抽芯及其处理方法；（7）制品的生产批量；（8）经济效益（每一模的生产值）。这些因素有时是相互制约的，在设计方案时，应该进协调，以保证满足其主要条件。从上述对塑件的结构分析来看，塑件为投影面积不大；但是具有较复杂的三侧边抽芯机构，故采用单型腔（一出一）结构。五、分型面的选择分型面为定模与动模的分界面。每个塑件的分型面可能只有一种选择，也可能有几种选择。合理地选择分型面是使塑件成形的先决条件。在选择分型面时主要从以下几个方面考虑：1 使塑件在开模后留在动模上；2 分型面的痕迹不影响塑件的外观；3 浇注系统，得别是浇口能合理的安排；4 使推杆痕迹不露在塑件外观表面上5 使塑件易脱模。6 保证塑件的尺寸精度。7 分型面选择要有利于排气。8 尽量使模具加工方便。图5.分型面的选择分型面是确定型芯和型腔分割处的最重要的一步，考虑到分型面选择的合理性一定要根据上面的七点做具体的判断和考虑。由于是利用软件通过直观的三维模型来分模的，事先确定模具工件的尺寸就是分模后型芯和型腔的尺寸，所以在实体造型过程中就要按1：1的比例做好，这会给随后的加工和模具制造带来方便。由于模具的分型面相对比较的复杂，再加又有三个侧抽芯结构，所以分模是最难做一步。对于一副模具如果分模做好了剩下的加工和钳工就比较的简单了。这次模具设计就是借助ug和cimatron强大的实体造型和分模功能采让模具设计变的更加的简单。六、 注塑机型号的选定注塑机规格的确定主要是根据塑料制品的大小及生产批量。在选择注塑机时，主要考虑其塑化率、注射量锁模力、安装模具的有效面积（注塑机拉杆内间距）、容模量、顶出形式及顶出长度。当客户以提供注塑机的型号或规格，设计人员必须对其参数进行校核，诺满足不了要求，则必须与客户商量更换。由于本次设计制品比较小，分析制件的模型可以得到： 体积v=5.92057e+08 mm3投影面积a=10628 mm注塑机的选择主要以下列参数为参考： 最大注射量。 能保证制品的质量，又可充分发挥设备的能力，则注塑模一次成型的塑料体积（塑件与流道凝料之和）应在注塑机理论的50%80%之间。塑件体积为5.92057e+08 mm3,加上浇道里的塑料，约为1.55e+03cm3 注射压力。 形状一般，精度要求较高，熔体流动性好，壁厚比较均匀，所需的注射压力一般在7090mpa. 锁模力。 锁模力为注塑机锁模装置用于夹紧模具的力，所选注塑机的锁模力必须大于由于高压熔体注入模腔而产生的胀模力。f锁p腔a/1000。式中 f锁锁模力（kn）p腔型腔压力（mpa）其压力是注射压力的80%a塑件及流道系统在分型面上的投影面积 f (3010628 mm)/1000 =625.7kn 注射速度。 每分钟注射出熔体塑料的射程（m/min）。 塑件在分型面上投影面积，并且取最大成型面积以一定型腔压力计算。 开模力取锁模力的1/101/20。 模具厚度与开模距，模具厚度一定要在注射机规定的模具最大与最小厚度范围内，以获得额定的锁模力。注射机的最大开模行程等于注射机移动模板与模板之间的最大开距减去模具闭合厚度。即： sk hm + s单分型面下模具开模距离为： s=h1+h2+（510）mm=65+177+(510)=247252 mm 顶出装置采用中心顶杆机械顶出方式。根据上述标准及公司的设备条件，可以选用htf150x系列注塑机，其主要参数为:注射压力 7090mpa螺杆直径 120 mm锁模力 625.7kn螺杆转速 0-110rpm.因而选用htf150x注塑机，是非常合理的。 七、浇注系统设计浇注系统的设计 浇注系统的设计,包括主流道的选择，分流道截面形状及尺寸的确定，浇口位置的选择，及浇口形状及浇口截面尺寸的确定。当采用点浇注时，为了点浇注口的脱落，还应注意脱浇口装置的设计（1）影响浇口设计的因素浇口设计包括浇口截面形状尺寸的确定，浇口位置的选择。影响浇口浇口截面形状及其尺寸确定的因素，就制品而言，包括制品的形状、大小、壁厚、尺寸精度、外观质量及力学性能等，制品所用塑料特性对浇口设计的影响因素是塑胶的成型温度、黏度（流动性）、收缩性及有无填充物等。此外，在进行浇口设计时还应考虑浇口的加工、脱模及清除浇口的难易程度。1）塑料的成形特性 设计浇注系统应适应所用塑料的成形特性的要求，以保证塑件的质量。2）塑件的大小及形状 根据塑件大小，形状壁厚，技术要求等因素，结合选择分型面同时考虑设置浇注系统的形式，进料口数量及位置，保证正常成形。 3)模具成形塑件的型腔数 根据一模一腔或一模多腔确定浇注系统。 4）塑件外观 设置浇注系统时应考虑去除，休整进料口方便，同时不影响塑件的外表美观。 5）成形效率 在大量生产时设置浇注系统还应考虑到在保证成形质量的前提下尽量缩短流程，减少短面积以缩短填充及冷却时间。6）冷料 在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件质量，故设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。（2）浇口截面的大小按照常规来说，浇口的截面尺寸宜小不宜大，可先确定的小一些，然后在试模时，根据对型腔的充填情况再进行修正。特别是一模多腔的模具主浇道设计 主浇道为直接与注射机的连接部分。由于熔体在料筒内已被压缩，此时流入模的空腔内，其体积必然要胀大，流速也略微减少。浇注系统的设计考虑的因素很多也很复杂。在cae软件飞速发展的今天省去了很多由于浇注系统设计而带来对塑件的不合理充型。主浇道截面为圆形，整体为圆锥体。主浇道为一圆锥孔，其小头正对注射机的喷嘴。因喷嘴外形为球面，所以主浇道小头孔端的外形应为一凹球面。为配合紧密，防止溢料，凹球面的半径应比喷嘴的球面半径略大23mm。锥度为24. 内壁表面粗糙度取ra=0.63m。防止主流道与喷嘴处益料，主流道对接处紧密连接，且成半球形凹坑，r2=r1+（12）mm，d2=d1+(0.51)mm.凹坑深度取2mm。浇口套需用t10a钢材，表面淬火处理hrc5860，其内表面有一定的公差尺寸要求。主流道直径的决定，主要取决于主浇道内熔体的剪切速率。其经验公式为：d=(4v/k)1/2(mm)d主浇道大头直径。v流经主浇道的熔体体积（包括各个型腔，各级分浇道，主浇道，以及冷料穴，的容积（cm3）;k因熔体材料而异的常数。（这里k取3）带入以上数据可得d=5mm其结构如下所示： 图6.胶口套 浇口设计 浇口是熔体直接进入型腔的通道，它的位置，尺寸，形状，直接影响塑件的内在质量与外观质量。如果设计不当，容易造致填充不足，融合痕，气泡，翘曲变形，密度不均匀，内压力过大甚至填料不足。浇口分类：（1） 直接浇口，其形式是塑料通过浇口直接折射在塑件上，与限制进料口比较有很多不利之处，但是因为它具有压力损失少，节约塑料，模具结构简单等优点，因此仍广泛使用。（2） 限制浇口 是指与型腔间采用一段距离很短，截面很小的浇口相连接。其优点是：1） 残余应力小，可防止塑件破裂，翘曲，变形。2） 型腔内实际压力小，同使用非限制浇口比较可成形较大投影面积的塑件。3） 由于浇口有摩擦的作用，可提高料温减少流痕。另外料流流速高，有利于填充型腔。4） 缩短成形周期其缺点是：1) 料流阻力大 ，注射压力损失大2) 流道增长，料温易下将，消耗塑料多。3) 保压补缩作用小，易出现缩孔， 浇口的主要形式有：直接浇口，侧浇口，点浇口，潜伏浇口，薄膜浇口，爪式浇口，侧隙浇口，阻尼浇口，护耳浇口。根据各浇口特性及塑件特点，决定选择薄膜浇口，注射成型的基本要求是在合适的温度和压力下使足量的塑料熔体尽快充满型腔。影响顺利充模的关键之一是浇注系统的设计，而在浇注系统中浇口的设计最为重要。在这里借助熔体流变学和普通浇口设计的原则对浇口做最佳的设计。根据塑件的外形结构及其生产效益，分析此塑件易采用直接浇口截面采用圆形截面。直接浇口，其形式是塑料通过浇口直接折射在塑件上，与限制进料口比较有很多不利之处，但是因为它具有压力损失少，节约塑料，模具结构简单等优点，因此仍广泛使用。八、成型和结构零件的设计型芯和型腔的生成模具零件按其作用可分为成形零件与结构零件，成形零件如凸模，凹模，镶件。结构零件如导柱，导套等。成形零件的大部分表面直接与塑料接触，其形状往往较为复杂，精度与表面粗糙度要求也较高，因此设计时除要考虑保证塑件成形外，还要求便于制造和维修。凸凹模结构形式。简单的可以采用整体式的凸模或凹模。通常采用拼镶方法组合成凸模或凹模，本次设计也采用拼镶法设计。型腔的制造尺寸是包括了塑料成形收缩在内的，因此，在计算尺寸前，首先要确定使用塑料的成形收缩率。塑料的收缩是受多方面影响的，如塑料品种，塑件尺寸大小，几何形状，熔体温度，注射压力，充模时间，保压时间等，其中影响最显著的是塑件的壁厚和几何形状的复杂程度。理论的成形收缩率是型腔在20温度下的容积与塑件在20温度下的体积之比。设计型腔时，要按线性收缩来计算即按长度收缩计算查表5-33常有塑料收缩率 (塑料模设计设计手册。第二版 2002 北京 机械工业出版社)。查的pp的收缩率为1.2。型腔尺寸计算的原则:1）凹模尺寸 凹模为成形塑件外形或外轮廓，凸出部。从塑件上看，这类尺寸的公差一般为负偏值，而制造凹模时习惯按正偏差，正好相反，凹模在使用时有磨损，磨损后尺寸增大，也等于正偏差。2）凸模尺寸。凸模为成形塑件的内轮廓，孔沟槽的，从塑件上看这类尺寸公差一般为正偏差，而制造凸模时习惯为负偏差，也正好相反，凸模在使用时有磨损，磨损后的尺寸变小，也等于负偏差。在确定了分型面之后利用ug分模。首先工件的尺寸确定为：300x250x152（mm）,随后根据分型面的位置进行分模。得到的型芯和型腔以及3个侧分型滑块其基本形状为：图7.上模（型腔）实体分模图 图8.下模（型芯）实体分模图考虑到产品结构的问题，型芯做成镶嵌式，型腔做成整体式。型腔尺寸为300x250x126。型芯尺寸为150x127x111。因为型腔和型芯是根据产品按1：1的尺寸生成的，在分模之前对工件的收缩率以及设好即为1.2%，所以型腔和型芯所有尺寸也不需要象设计手册那样烦琐的计算。这也是现在模具行业在设计制过程中先进的地方。强度校核注塑模具的工作状态是长时间的承受交变负荷，同时也伴有冷热的交替。现代注塑模使用寿命至少几十万次，多至几百万次，因此，模具必须有足够的强度和刚度。工作状态下所发生的弹性变形，对塑件的质量有很大的影响，尤其是对于尺寸精度高的塑件。凹模型腔的强度。由于注射压力的作用，凹模有向外扩张的的变形产生，当变形量大于塑件的壁厚方向的成行收缩量时。会造成脱模困难，严重时还不能开模。在注射模的标准件中，凹模的外形为矩形。此次采用矩形模板。正符合本产品的形状要求。下面为软件分模的实体滑块图： 图9.滑块 图10.滑块图11.滑块上图为模具结构的三个滑块，也是利用pro/e的分模功能根据产品侧抽芯特征的形状和结构确定尺寸的，整体尺寸各为：滑块（1）147x103x114；滑块（2）103x96x78；滑块（3）103x96x78；整副模具结构中最主要的五个结构已经设计好。上五个成型零部件的实际尺寸就是进一步做编程加工的实际尺寸。上述五个成型零部件的工作尺寸直接决定塑件形状的相关尺寸，所以成型零部件工作尺寸与精度是保证塑件质量和尺寸精度的前提。而影响塑件尺寸精度的因素很多很复杂，起主要有以下几点：1、成型零部件的制造误差成型零部件的制造误差包括成型零部件的加工误差和安装、配合误差两个方面，设计时一般将成型零部件的制造误差控制在塑件相应误差的1/3左右，通常取it69等级。为了保证尺寸精度在数控铣过程中可以分三次铣削加工，粗铣加工的余量设为0.5mm，半精加工的余量设为0.3mm，精加工的余量设为0.2mm。这样就可以得到比较精度高的成形零件尺寸。大型模具在粗加工后不立即进行半精加工或者精加工而时放到自然空气中进行自然实效处理，目的是让其变形以让在最后的精加工后变形缩短到最小。 2、成形零部件的磨损成形零部件磨损的主要原因时塑料熔体在型腔中的流动以及脱模时塑件与型腔的摩擦，而以后者造成的磨损为主。设计时根据塑料材料、成形零部件材料、热处理及型腔表面状态和模具要求的使用期限来确定最大磨损量，洗衣机进水盒塑件属于小型塑件该值取1/6塑件公差。3、塑料的成形收缩大型塑件的收缩一般需要考虑的比较复杂，但由于此件比较均匀，且对称分布，浇口位置要求不是很高，对pp而言取1.2%就可以了。追溯误差问题是为了让模具在加工过程中能得到更加精密的零部件，这也是保证塑件产品尺寸精确最主要的途径。在传统的模具设计过程中，在确定了成型零件的尺寸之后都要对其尺寸进行强度和刚度校核，以至让成型零件在使用过程中失效。考虑到这点，就本人在这次进风栅格模具设计过程中也借助了前人的经验，成形零件尺寸的确定以及模具材料的选择都做过细致的分析。 材料的选择模具的选材，是模具设计过程中极其重要的一步，也是保证模具质量、提高模具寿命的关键。一副好的模具必须具有高的机械强度、高温硬度、足够的韧性、良好的耐磨性和抗粘着能力，这样才能保证模具的高精度和高寿命。模具材料的一般性能要求包括：力学性能、高温性能、表面性能、工艺性能及经济性等。各种模具的工作条件不同，对材料的性能要求也不同各有差异。这里主要讨论塑料模的材料。我国塑料模具用钢目前还缺乏专用钢种，生产部门采用一般工具钢，如t10a、crwmn、cr12mov钢等。这些钢由于切削加工性一般较差，难以制造复杂的型腔的模具，而且一旦热处理变形超差即难以修复使用。因此，近年来模具制造业常采用退火或正火状态的45钢及预硬作模具用钢，但此钢不能满足模具发展的需要，因此常参考国外塑料模具用钢并结合我国的基本条件进行选用。总之，形状简单的塑料模具可选用45、40cr、t10a钢和低熔点合金锌基合金等，复杂的塑料模可选用9mn2v、gcr15、crw mn、cr12mov、锌基合金、铜铍合金等。对于尺寸精度、表面粗糙度、模具寿命有特殊要求的高精度模具，可选用进口模具钢。根据塑件大小选择的模架强度足于满足模具使用过程的性能要求。至于成形零件部位离模架边缘尺寸为100mm或者120mm这都没有明显的规定，最主要的是能最小可能的满足其使用性能，材料选的太大也没有什么实在的意义，做到可以就行。再加上一些复杂的抽芯、斜顶块结构的存在就更加不好确定了。但是对成型零件和结构零件的材料选择有如下的规定：c45 w（45#、中炭钢）：硬度为：hb170 hb220,价格便宜,加工容易,在模具上用作模架,顶柱，及一些不重要的零件上。p20（40 crmn mo 7 预硬塑胶模具钢）：此种钢是预硬钢，一般不适宜热处理，但是可以氮化处理，此钢种的硬度差距也很大，由280hrc 400 视乎那间钢厂的标准，由于已作预硬处理，机械切削也不太困难，所以很合适做一些中下价模具的镶件，有些生产大批量的模具模架也采用此钢材（有些客户指定要用此钢作模架），好处是硬度比中炭钢高，变形也比中炭钢稳定。类别模架、螺栓型芯、型腔滑块、型芯杆浇口套顶杆导柱、导套、斜导柱、回顶杆其他材料45#（中炭钢）p20t10at8agcr1545#表1. 材料的选择排气结构和分析排气是注射模设计中不可忽视的一各问题，如果模具排气不良，型腔内的气体受压缩将产生很大的背压，阻碍了塑料熔体的充型，此外排不出的气体在一定的压缩程度下会渗入塑料制件内部，造成气孔、组织上的缺陷。为了避免因排气不良造成塑件质量不合格因从以下几点做到：在塑料颗粒注射使用之前进行干燥；选择合理的注射工艺控制温度；利用分型面、模板、顶杆、抽芯等结构进行排气。注射模是先闭合后进料，在充模过程中必须把型腔中的空气完全排除，才能使充满完全。如果某一局部排气不良，则该部的空气被压缩而升温，导致熔体热分解变质，色泽变焦黄。如果滞留在型腔内的气体过多，还会形成空洞和充料不足的缺陷。熔体在型腔内的流动路径，往往有多股汇流的现象主要由于型芯的阻挡。汇流时，流体前锋面的温度下将，粘度增大，往往不能很好的融合，造成分离，影响塑件的强度，为了避免这种现象，有时汇流处设置溢流槽（冷料井）。排气槽的位置应按以下几项原则选定：1） 流程的最终点2） 两股料流的汇合处3） 型腔内容易滞留空气处4） 型腔中盲孔的底部等具体做法：1） 利用分型面排气2） 利用推杆排气3） 利用嵌件排气4） 利用溢流槽 根据上述原则，选择分型面排气。侧抽芯机构的设计由于塑件侧凹和侧孔的存在，所以必须要使用侧分型抽芯机构才能保证正常的脱模 图12.斜导柱侧向分型与抽芯结构从上图中侧孔和侧凹槽结构分析要让塑件顺利脱模，必须使用抽孔结构和抽槽结构。从前面生成型芯、型腔、滑块的步骤中已经清楚的知道抽芯结构的原理。两个孔通过一个抽芯机构形成，两边对应的槽通过两个相同的大滑块形成。在其两侧的小孔处考虑结构简单、制造方便、工作可靠的原则采用弹簧抽芯和斜导柱侧向分型抽芯结构。斜顶工作原理如下：斜导柱固定在上模板（型腔）上，滑块可以通过下模板上的导轨运动，滑块通过螺栓和弹簧复位，开模时，开模力通过弯导柱迫使滑块向外移动，完成抽芯。合模时通过螺栓、弹簧定位，以至能安全复位。斜导柱侧向分型与抽芯结构参数的确定：1、抽芯距s 型芯从成型位置抽到不妨碍塑件脱模的位置所移动的距离为抽芯距（s）。一般s等于侧孔或侧凹槽深度s。加上23mm的余量，即滑块1： s1=s。+（23）=15+3=18mm滑块2： s2=s。+（23）=14+3=17mm滑块3： s3=s。+（23）=14+3=17mm2、滑块1的倾角滑块斜导柱倾角取决于斜导柱的高度和抽芯 h = scot h=57mm =17 所以取=17符合斜顶标准斜导柱的工作长度为： l=s/sina=17/sin17=56mm应做成整体故简单可靠，但比较昂贵，最后根据模架的选取，具体尺寸可以参考斜导柱零件图。3、滑块2和3斜导柱的倾角滑块斜导柱倾角取决于斜导柱的高度和抽芯 斜块倾角决定了开模行程和斜导柱长毒，对斜导柱的受力也有重要的影响。抽拔方向垂直于开模具方向，所以s，开模行程h与倾角的关系为： h = scot h=55 a=17 所以取=17符合标准大滑块斜导柱有效工作长度l与倾角的关系为： l = s/sin 取l=58mm。4、为了使模具简单化。滑块采用弹簧抽芯，选用15x50标准弹簧 图13. 斜导柱结构图 斜导柱技术要求：调质（28-32） 磨床加工，表面渗氮处理，硬度：hrc58 -62；需要进行热处理，磨床其余量；表面粗糙度0.8m。斜导柱与上模板采用h7/m6配合并用m8螺栓固定，与滑块斜孔采用h11/d11，或者直接留有0.51mm得间隙，此间隙使滑块运动滞后于开模动作，且使分型面打开一隙缝，使塑件在活动型芯未抽出前获得松动，然后再驱动滑块抽芯。其他滑块也使采用同样的方法与上模板配合固定。 滑块材料均采用p20，表面渗氮处理，hrc5658 滑块1抽芯的距离为18mm（抽芯距为18mm）所以可以采用弹簧抽芯机构，以简化机构和节约成本。只需在滑块上打个孔，放进一个弹簧即可，用于滑块限位的挡块的间隙应大于18mm以便有足够的往外行程，滑块2和3的抽芯的距离为17mm（抽芯距为17mm）所以可以采用弹簧抽芯机构，以简化机构和节约成本。只需在滑块上打个孔，放进一个弹簧即可，用于滑块限位的挡块的间隙应大于17mm以便有足够的往外行程，抽芯结构作为模具结构当中比较复杂的结构之一，不管使从运动上还是材料本身都需要做到合理，并且滑块结构也要保证一定的表面精度的要求，成型塑件表面粗糙度为镜面，其余6.4。导向机构设计导向机构只要用于保证上模和下模两大部分或者模内其他零部件之间的准确对合，起定位和导向作用。比较常见的是导柱导套结构，在本次的设计当中也主要使用了这种结构。导柱导向结构是利用导柱和导向孔之间的配合来保证模具的对合精度。导柱、导套选用标准结构导柱22182、导套26116（与标准模架对应），导柱有足够的抗弯强度，且表面耐磨，芯部坚韧，导柱材料选为gcr15调质2832，表面渗氮处理，硬度hrc5862。导柱的长度高出凸模最高点2030mm，以保护凸模。 图14. 导柱结构 图15.导套结构导柱与导套采用间隙配合h7/f6，与安装孔采用过渡配合h7/m6，配合部分表面粗糙度0.8。导套的滑动部分按h8/f8配合，导套外径按h7/m6配合，通常导套的硬度应低于导柱的硬度，以改善摩擦。导柱和导套采用配合使用数量一般相同，所选数量为四，具体的布置可以参考零件图。 脱模、复位机构设计注射成形机的动模部分设有脱模推出机构，有的使用液压推动，也有用机械推动，总之，塑件成形后，动模后退一定距离，就开始有注塑机的脱模机构推动模具的推板和推杆固定板，使塑件从动模上推出。脱模机构的设计原则： 1、保证塑件不因顶出而变形损坏及影响外观，根据塑件对模具黏附力的大小正确选择顶出杆的大小和顶出位置，一般选在塑件的内表面。2、结构不应太复杂，设计合理的脱模斜度使塑件在开模时留在上模，以便顺利的顶出。3、顶出机构运动要准确、灵活、可靠，无卡死和干涉现象，顶出杆要有足够的强度、刚度和耐磨性。4、复位杆材料的选择要耐磨。脱模机构的选择，开模后，一次动作把塑件脱出， 其结构形式有以下几种：推杆脱模机构。推管脱模机构推板脱模机构推杆推管联合脱模机构压缩空气脱模机构。推杆为最常见的脱模零件，其截面为圆形的推杆已有商品标准件供应。为了节省成本，本模具采用推杆脱模机构。根据塑件大小顶杆选择gb4169.1-848和下方为12的圆形顶杆，两种类型材料为t8a。复位杆18x165材料为gcr15。 图16、两种推杆结构推杆位置： 推杆应置于有效位置，即：1） 有深槽深孔部位附近2） 加强筋部位3） 局部壁厚部位4） 有金属嵌件部位附近。5） 机构复杂部位。由图纸可以明确看出其具体位置型芯杆设计由于塑件上的一些孔特征的存在，必须要借助型芯杆才可以生成，洗衣机进水盒的外形顶部和里面都有不同大小和深度的盲孔特征，根据次塑件的形状看可将其分别固定在型芯和型腔之上。型芯杆的材料选为p20。保证一定的光洁度。紧定螺栓的选取所有需要固定的零件之间都需要用到螺栓来固定，所以螺栓的选取也是模具设计过程中不可以缺少的。一套模具设计下来大大小小的螺栓不知道有多少个，考虑到这里螺栓的直径大小螺纹长度是不可以随便选择的。直径大小只要可以满足基本的刚度要求就可以，螺纹深度在固定零件下去其直径的1.52倍就可以了。选择螺栓直径大小为10、13、18三种类型。起相关的结构如下示： 图17、螺栓结构 九、 模架的选择与模具结构设计 模架的选择模架一般采用标准模架，特殊情况或客户指定要求时，可以对模架的部分形状、尺寸和材料作出更改。标准件包括通用标准件和模具专用标准件两大类。通用标准件采用了紧固件等。模具专用标准件有定位圈、浇口套顶针、顶管、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加热元件。上模板下模板导柱导套30029030300290252218226116模具外型尺寸300x290x357mm 图18、标准模架结构十、冷却系统设计冷却系统的设计方法很多，其位置主要根据模具的结构确定1、根据型腔的具体几何形状安排冷却水道（1）水道孔径 水道的孔径与流量有直接