包晓东毕业设计说明书

摘要毕业设计课题为消毒柜侧盖注射模拟及其注射模设计。分析了塑件的结构特点，运用Moldflow软件对塑件进行了模拟分析,优化了浇口位置,并针对成型过程中出现的缺陷进行了工艺参数优化,在模拟结果的基础上完成了该塑件注塑模的结构设计和材料选定,并介绍了模具的结构和工作过程。该模具采用潜伏式浇口和侧向抽芯机构，一模两腔。CAE优化与模具设计的有效结合,缩短了模具研发周期,降低了产品开发成本,提高了产品质量。该模具结构合理,操作方便,生产效率高。关键词：注射模具一模两腔模具设计模拟分析ABSTRACTThestructurecharacteristicsoftheplasticpartwereanalyzed.TheMoldflowsoftwarewasusedforthesimulationanalysisandoptimizationofthegatepositionfortheplasticpart.Byoptimizingtheprocessparameters,thedefectsoftheinjectionmoldingweresuccessfullyavoided.Basedonthesimulationresult,thestructuredesigningandthematerialselectionofitsinjectionmoldhadbeenfinished.Theinjectionmoldwithtwocavitiesadoptedthehiddengatesystemandsidecore-pullingmechanism.CombiningCAEoptimizingwithmolddesigncouldshortenthemolddevelopingcycle,reducetheproductdevelopmentcostandenhancetheproductquality.Themoldwasconvenienttooperate,withproperstructureandhighefficiency.Keywords:twomolddesignsimulationanalysis目录1.前言 11.1概述 11.2发展情况 11.3国外的发展情况 11.4国内的发展情况 21.5课题设计的内容 2本课题的设计要求 2本课题的设计目的和意义 22.塑料件的结构工艺性分析及模架的选择 32．1塑料的原材料分析 32.2塑料件的结构和尺寸精度及表面质量分析 3塑料件的结构分析 3塑料尺寸精度的分析 4表面质量的分析 42．3塑料的注射工艺参数的确定及模架的选择 43.Moldflow模拟分析 73．1网格划分和修改结果 73.2最佳浇口的位置的分析及选择 7两种浇口位置方案的比较 84.型腔数的确定及浇注系统的设计 124.1分型面的选择 124.2型腔数的确定 124.3确定型腔的排列方式 134.4浇注系统的设计 134.4．1主流道的设计 13冷料井与拉料杆的设计 14分流道的设计 14浇口的设计 155.排气、冷却系统的设计与计算 165.1排气系统的设计 165.2冷却系统的设计与计算 176.成型零件的设计 196.1注射模钢材的选用 196.2成型零部件的设计与计算 19凹模和型芯的尺寸计算 196.3型腔壁厚和底板厚度的计算 21型腔侧壁厚度的计算： 216.3.2底板厚度计算 227.侧向抽芯机构和斜销顶出机构的设计 257.1侧向抽芯机构： 257.2抽芯距与抽芯力的计算 257.3斜导柱圆形截面直径的计算 267.4斜导柱长度的计算 268.导向与定位机构的设计 278.1导柱设计 278.2导套设计 278.3导柱和导套的配合使用 288.4导柱位置的布置 298.5定位圈的设计 299．脱模机构的设 309.1脱模力计算 309.2推出零件尺寸的确定 3010.注射机与模具各参数的校核 3210.1工艺参数的校核 32注塑量的校核（按体积）最大注塑容积为 3210.1．2锁模力的校核 32最大注塑压力校核 3310.2安装参数的校核 33喷嘴尺寸 33定位圈尺寸 3310.2.3最大与最小模厚 33螺孔尺寸 3310.3开模行程和推出机构的校核 33开模行程校核 33推出机构校核 3411．塑料模具钢的选用及其热处理 3511.1塑料模具钢的必要条件 3511.2模具设计的考虑因素 35塑件的生产批量 35塑料件的尺寸精度 35制件的复杂程度 35制件的体积大小 35制件的光观要求 3611.3模具钢的选定 36结论 37致谢 38参考文献 381.前言1.1概述近年来，中国塑料模具制造水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到50t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已达到2μm，制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩展，高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多，模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高。另外，三资企业的蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高，有些企业已实现信息化管理和全数字化无图制造1.2发展情况塑料工业是一门新兴的工业，随着石油工业的发展应运而生的。塑料工业的发展大致分为以下几个阶段。（1）初级阶段：30年代以前，科学家研究成了酚醛塑脂，硝酸纤维素及醋酸纤维素的塑料，它们的工业特征仅是间歇法，小批量生产。发展阶段：30年代，低密度聚乙烯，聚苯乙烯，和聚酰胺的热塑性塑料相继工业化，奠定了塑料工业的发展基础，为其进一步发展开辟了道路。飞跃发展段：50年代中期到60年代末，石油工业的高速发展为塑料工业提供了丰富而廉价的原料。这一阶段，塑料的产量和品种不断增加，成型加工技术更趋完善。稳定增长阶段：这一阶段塑料产量下降，塑料工业的特点是通过共聚，交聚，共混，复合，增强，填充和发泡等方法来改进塑料的性能。提高产品质量。塑料工业向着生产工艺自动化，连续化，产品系列化，以及塑料发展的新领域。1.3国外的发展情况注塑模具设计，国外先进国家（日本、德国、美国等）从20世纪80年代中期已广泛使用计算机对塑料模进行辅助设计（CAD），辅助制造（CAM），并对模具设计的各个环节进行定量计算机和数值分析（CAE），已由经验数据逐步过渡到计算机设计，对模具浇注系统和型腔的熔料流动行为以及温度调节系统的热量分布都采用了微机辅助设计[1]。注塑制品已呈现自动化生产，对注塑成型机可以进行远距离操作或无人操作，成型机可以根据生产监测信号实时调整成型工艺条件，从而能从根本上保证塑料制品的成型质量不发生问题。1.4国内的发展情况我国注塑模具设计，仍然采用经验数据设计为主，用微机辅助设计仅是帮助分析问题。为了缩短注塑模具设计与制造周期，再我国已逐渐应较为彻底地实施标准化。在模具制造上采用自动化无人操作，从1996年开始每台机床每年可达8000h无人操作运转开始起步，这一成果已广为利用和大力推广。目前，国内模具企业中已有相当多厂家引进了较高档的CAD/CAE/CAM系统，UG,Pro/Engineer等著名软件在模具工业中应用，同时，我国在开发自动注塑成型机方面已取得显著成果，对于高自动化模具的研制还需要进一步努力，以尽快实现注塑成型制品生产的高自动化。1.5课题设计的内容本课题是常州隆翔汽车零部件有限公司的设计产品，与生产实际结合紧密。该产品是消毒柜上重要塑料件，精度要求较高，设计模具时有较复杂的测向分型机构，年产量约3万件。材料为ABS，要求成型后制件尺寸稳定，无翘曲变形，表面光洁美观、无瑕疵。根据塑件的结构特点进行模具方案论证，并进行模具总体装配图的设计，主要成型零件的设计与计算，并完成装配图和零件图的绘制。本课题的设计要求(1)模具寿命为50万次(2)进行课题调研，收集相关工程设计资料，按要求撰写开题报告。(3)完成与本课题或专业相关的英文翻译15000字符。(4)能正确进行塑料制件结构工艺性分析、及精密注射成型工艺分析。(5)能够应用工程软件进行三维造型及CAE分析。(6)用电脑绘制一张模具装配图，及绘制五张主要零件图(7)设计说明书叙述详尽、内容完整，表达准确，设计计算正确，图表、字体、文献资料引用符合相应规范。本课题的设计目的和意义进一步加深注塑模具设计知识的认识，掌握塑料模具设计的方法和步骤具备塑料模具设计的基本技能和运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。了解塑料注射模具行业在国内外发展状况。在学习了课本知识的基础上达到理论与实际相结合的升华，提高自己的独立动手能力。2.塑料件的结构工艺性分析及模架的选择2．1塑料的原材料分析塑料的材料选用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS），属热塑性塑料，该塑料具有如下的成型特性：无定形料，其品种牌号很多，各品种的机电性能及成形特性也各有差异，应按品种确定成形方法及成形条件。吸湿性强，含水量应小于0.3％，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。流动性中等，溢边料0.04mm左右(流动性比聚苯乙烯，AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好)。比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温(对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高)，料温对物性影响较大、料温过高易分解(分解温度为250℃左右，比聚苯乙烯易分解)，对要求精度较高塑件模温宜取50～60℃，要求光泽及耐热型料宜取60～80℃，注射压力应比加5工聚苯乙烯的高，一般用柱塞式注射机时料温为180～230℃，注射压力为100～140Mpa，螺杆式注射机则取160～220℃，70～100Mpa。模具设计时要注意浇注系统对料流阻力小，浇口处外观不良，易发生熔接痕，应注意选择浇口位置、形式，顶出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色”痕迹(但在热水中加热可消失)，脱模斜度宜取2°以上。2.2塑料件的结构和尺寸精度及表面质量分析塑料件的结构分析图1制件的零件简图如图1所示该零件的总体形状为薄壁半圆环形。零件一侧沿脱模方向设计有脱模斜度约为2°利于制件的推出。制件平均壁厚约为1.5mm,总体壁厚均匀一致。制件外形转角处尽可能地设计成圆弧过渡，减少应力集中，改善塑料的充模特性，增加模具的坚固性。塑料尺寸精度的分析该零件的重要尺寸，如65±0.43mm的尺寸精度为3级，次重要尺寸22±0.25mm的尺寸精度为4级，其他尺寸均无公差要求，一般可采用5级精度。由以上的分析可见，该零件的尺寸精度属中上等偏上，对应模具相关零件尺寸的加工可以保证。从塑料的壁厚上来看，壁厚最大处3mm,最小处为1mm,壁厚差为2mm,较为均匀。表面质量的分析该零件的表面要求无凹坑等缺陷外，表面无其他特别的要求，故比较容易实现。综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。2．3塑料的注射工艺参数的确定及模架的选择计算塑料件的重量是为了选用注射机及确定模具型腔数。计算得塑件的体积：计算塑件的质量：公式为根据设计手册查得ABS的密度为～，现取故塑件的重量为：=10.6×1.08g=11.448g根据注射所需的压力和塑件的重量以及其它情况，可初步选用的注射机为：国产XS—ZY—125其技术参数如表5-1所示：表5-1表5-1XZ-ZY-125卧式注塑机技术参数结构形式：卧额定注射量（cm3）：125螺杆直径（mm）：42注射压力（MPa）：120注射行程（mm）：115注射时间（s）：1.6注射方式：螺杆式锁模力(kN)：900最大成型面积（cm2）：320最大开合模行程（mm）：300模具最大厚度（mm）：300模具最小厚度（mm）：200喷嘴圆弧半径（mm）：12喷嘴孔直径（mm）：4顶出形式：两侧设有顶出，机械顶出动定模固定板尺寸(mm)：428×458拉杆空间(mm)：260×290合模方式：液压机械液压泵流量（L/min）100，12压力（MPa）6.5电动机功率（kw）11螺杆驱动功率（kw）4加热功率（kw）5机器外形尺寸（mm）：3340×750×1550根据情况，苯乙烯-丁二烯-丙烯腈聚物（ABS）的成型工艺参数可作如下选择，在试模时可根据实际情况作适当的调整。注射温度：包括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度：后段温度选用170中段温度选用180前段温度选用200喷嘴温度：选用180模具温度：选用80注射压力：选用90Mpa注射时间：选用20s保压时间：选用2s保压力：60Mpa冷却时间：选用28s总周期：50s根据塑件选定模架为：GB12556-90：315*315,其中模板A,B的尺寸分别选32mm和40mm，垫块高度选100mm的如下所示A2型：图3-1塑件的模架3.Moldflow模拟分析3．1网格划分和修改结果如图3-1图3-1制图网格优化分析结果有网格状态统计表格可以看出联通域为1，自由边为0，为定向单元为0，交叉单元为0，网格匹配率大于85%，显然网格划分及修改符合要求。3.2最佳浇口的位置的分析及选择最佳浇口的位置的分析结果如图3-2图3-2最佳浇口位置的分析结果两种浇口位置方案的比较方案一：一个浇口设计在工件的外圆边缘。方案二：一个浇口放在工件内侧两个圆之间。(1)浇注时间注射时间是成型周期的重要组成部分，是决定注射成型效率和塑件质量的一项重要因素。注射时间是指注射开始到塑料熔体充满模具型腔的时间。注射时间缩短，取向下降，剪切速率增加，绝大多数的塑料的表观粘度均下降，对剪切速率敏感的塑料尤其这样。图3-3是两种浇口方案的注射时间图。（a）(b)图3-3两种方案的注射时间两种方案浇注时间：方案（一）的浇注时间为0.7910S；方案（二）的浇注时间为0.6769S。由浇注时间比较方案选择浇口放在工件内侧两个圆之间的浇注时间比较短。(2)流动前沿温度温度对熔体的充模流动能力、宿建德冷却速度和成型后的塑件性能有直接影响。图3-4是两种方案的流动前沿温度图(b)图3-4为两种方案的流动前沿温度两种方案的流动前沿温度：方案（一）的温度范围225.3～230.0（）；方案（二）的温度范围226.3～230.0（）。两种方案的温度范围相差不大。(3)压力压力包括塑化压力、注射压力和保压压力。塑化压力对熔体的实际温度、塑化效率及成型周期均有影响。注射压力和保压压力塑件的完整性、密实状况、质量、壁厚、凝料的尺寸等均会产生影响。图3-5是两种浇口方案的压力图（a）(b)图3-3两种浇口压力两种浇口压力的分析比较：方案（一）的压力为19.07（MPa）；方案（二）的压力为16.94（MPa）(4)气穴气穴应当位于分形面或者筋骨末端，这样才容易从模腔间隙中排出，否则就要通过修改浇口位置、改变制件区域壁厚或者修改制件设计等方法改变困气的位置，以防止制件出现气泡、焦痕等相关缺陷。图3-6显示的是三种浇口方案的气穴分布状况。(b)两种浇口的方案的气穴分布情况：方案（一）的气穴较多；方案（二）的气穴与方案（一）的比较，相对较少。(5)熔接痕较多部位出现熔接痕，容易使产品强度降低，特别是在产品可能受力的部位产生的熔接痕会造成产品结构上的缺陷。同时熔接痕还会造成产品表面质量不过关。在使用中可能由于熔接痕处首先裂开，影响制件的质量。图3-7是两种方案的熔接痕分布图。（a）(b)图3-7熔接痕分布综上所述选择第二种。4.型腔数的确定及浇注系统的设计4.1分型面的选择分型面的选择通常有以下原则：（1）分型面的选择有利于脱模：分型面应取在塑件尺寸的最大处。而且应使塑件流在动模部分，由于推出机构通常设置在动模的一侧，将型芯设置在动模部分，塑件冷却收缩后包紧型芯，使塑件留在动模，这样有利脱模。如果塑件的壁厚较大，内孔较小或者有嵌件时，为了使塑件留在动模，一般应将凹模也设在动模一侧。拔模斜度小或塑件较高时，为了便于脱模，可将分型面选在塑件中间的部位，但此塑件外形有分型的痕迹。（2）分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量和精度要求。（3）分型面的选择应有利于成型零件的加工制造。（4）分型面应有利于侧向抽芯。此模具分型面设在塑料断面尺寸最大的部位。如图4-1所示：图4-1该塑件为消毒柜侧盖，表面质量无特殊要求，结合塑件在模具中的成型位置，塑件的推出位推杆推出等综合因素根据分型面的设计原则可确定此零件采用图2所示的分型面比较合适。4.2型腔数的确定型腔数的确定有多种方法，此处采用注射机的最大注射量来确定它的形腔数目。形腔数目n根据公式如下：（4-1）式中：k为注射机最大注射量得利用系数，一般取值为0.8；Mn注射机的最大注射量，或g；Mj浇注系统的凝料量，或g；M单个塑件的体积或者质量，或g生产k为注射机最大注射量得利用系数。现取k值为0.8;Mn=60;Mj=23.2;M=4由以上的计算可知，可采用一模两腔的模具结构。4.3确定型腔的排列方式本塑件在注射时采用一模两件，即模具需要两个型腔。综合考虑浇注系统、模具结构的复杂程度等因素，拟采用图3所示的型腔排列方式。如图4-2示图4-24.4浇注系统的设计4.4．1主流道的设计根据设计手册查得XS—Z—60型注射成型机喷嘴有关尺寸如下：喷嘴前段孔径：喷嘴前段球面半径：为了使凝料能顺利拔出，主浇道的小端直径应稍大于注射喷嘴直径。主流道入口的凹球坑球面半径也应大于注射机喷嘴球头半径，通常为：主流道要垂直于分型面流道的表面粗糙度Ra。浇道的半锥角通常为～。过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气，过小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大，此处的锥角选用。经换算得主流道大端直径，为使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径r=1/8×5mm=0.625mm的圆弧过渡。主流道的长度L一般控制在60mm之内，可取L=55mm。图4-3冷料井与拉料杆的设计卧式注塑机用模具的冷料井常设在与主流道末端相对的动模上，冷料井的底部或四周常作成曲折的钩型或侧向凹槽，使冷料井在分模时能将主流道凝料从主流道中拉出留在动模上。根据该塑件的结构特点，设计成依靠顶杆顶出的脱模方式，在冷料井底部设计成带Z型头拉料钩的推杆，即拉料杆。由于拉料杆头部的侧凹将主流道凝料钩住，分模即可将凝料从主流道中拉出。拉料杆的根部固定在推件版上，在推出制件时，冷料也一同被推出，取产品时向拉料钩的侧向稍许移动，即可脱钩将制件连同浇注系统凝料一道取下。分流道的设计分流道在设计时应尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度的降低，同时还要考虑减少流道的容积。圆形和正方形的流道的效率最高，当分型面为平面时一般采用圆形的截面流道，但考虑到加工的方便性，可采用半圆形的流道。一般分流道直径在3～10mm范围内，分流道的截面尺寸可根据制品所用的塑料品种、重量和壁厚，以及分流道的长度由《中国模具设计大典》第2卷中图9.2-12所示的经验曲线来选定，经查取D’=3.6mm较为合适，分流道长度取L=100mm，对于壁厚小于3mm、重量在200g以下的塑料制品利用下面的经验公式来计算分流道的直径（4-2）式中：D分流道直径（mm）;G制件质量（g）;取G=22.896g,L=100mm代入公式所得的分流道直径扩大25%得D=5mm。由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部的熔体流动比较理想，因此表面粗糙度取Ra。可以增加外层塑料的冷却皮层固定，形成绝热层。浇口的设计根据浇口的成型要求及型腔的排列方式，选用潜伏式浇口。潜伏式浇口的分流道位于模具的分型面上，而浇口却斜向开设在模具的隐藏处，塑料熔体通过形腔的侧面或者推杆的端部注入形腔，因而塑件外表面不受损伤，不至于因浇口的痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。因为该制件无表面质量的特殊要求，又是中小型制品的一模两腔结构，根据情况可以采用潜伏式浇口开设在推杆的上部而进料口开设在推杆上端的形式。潜伏式浇口一般是圆形截面，潜伏式浇口的锥度取～，倾斜a=～。推杆上进料口的宽度b=0.8～2mm。确定浇口直径经验公式如下：（4-3）式中：塑件在浇口处的厚度，mm;d点浇口的直径，mm;A形腔的表面积，。型腔的表面积，即制品外表面面积。计算得6892将以上各数据代入公式得d=1.8mm。5.排气、冷却系统的设计与计算5.1排气系统的设计塑料熔体充模过程很短，可认为模内气体物理性质符合绝热条件。所需排气槽的截面面积可用如下公式计算：（5-1）式中：排气槽截面面积；模具内气体质量；模内气体的初始压力，=；模内被压缩气体的最终温度；充模时间。模具内气体质量，按常压常温的氮气密度计算，有（5-2）式中：模具型腔体积。应用气体状态方程，可求得上式中被压缩气体的最终温度：（5-3）式中：模具内气体的初始温度由充模时间1s被压缩气体最终排气压力为20Mpa有式（5-3）得：模内的气体质量由（5-2）式得：将数据代入（5-1）式得：所需排气槽的截面面积为：查取塑件材料为ABS的分型面上排气槽深度度h=0.03mm，因此排气槽的总宽度为：5.2冷却系统的设计与计算冷却系统设计的有关公式：（5-4）式中冷却水的体积流量单位时间内注入模具中的塑料重量单位质量的塑料制品在凝固时所放出的热量冷却水的密度冷却水的比热容冷却水的出口温度冷却水的入口温度可表示为：（5-5）式中塑料的比热容塑料熔体的初始温度塑件在推出时的温度结晶型塑料的熔化质量焓查表得ABS单位质量放出的热量将以上各数据代入(5-4)式得：上述计算的假设条件是：模具的平均工作温度为 ，常用的水作为模具的冷却介质，其出口温度为，产量为。由体积流量查表可知所需的冷却水管的直径非常小，体积流量也很小，故不可设冷却系统，依靠空冷的方式即可。但为满足模具在不同温度条件下的使用。可在适当的位置布置直径d为8mm的管道来调节温度。6.成型零件的设计6.1注射模钢材的选用考虑到产品的年产量为3万件左右，选用塑料模具钢中的国产P20(3Cr2Mo)钢种来制造注射模成型零件。6.2成型零部件的设计与计算凹模和型芯的尺寸计算凹模的结构采用整体嵌入式，这样有利于节省贵重金属材料。型芯采用组合式结构，有利于加工和排气。本设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算。工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，成型零件的加工精度和质量决定了塑件的精度和质量，工作尺寸的计算受塑件尺寸精度的制约，影响塑件尺寸精度的因素甚多，如：塑料原材料，塑件结构和成型工艺，模具结构，模具制造与装配，模具使用中的磨损等因素。在型腔、型芯径向尺寸以及其他各类工作尺寸计算公式导出过程中，所涉及的无论是塑件尺寸和成型模具尺寸的标注都是按规定方法标注的。凡孔都是按基孔制，公差下限为零，公差等于上偏差，即公差为正；凡是轴类都按基轴制，公差上限为零，公差等于下偏差，公差为负；而孔心距尺寸则按公差带对称分布的原则进行计算。查阅课本《塑料成型及模具设计》，所用的公式如下：型腔径向尺寸：（6-1）型芯的径向尺寸：（6-2）型腔的深度尺寸：（6-3）型芯的高度尺寸：（6-4）以上式中，LM──型腔径向尺寸（mm）LS、lS──塑件径向公称尺寸(mm)lM──型芯径向尺寸(mm)HM──型腔深度尺寸(mm)HS──塑件高度公称尺寸(mm)hM──型芯高度尺寸(mm)hS──塑件深度公称尺寸(mm)Scp──塑料的平均收缩率(%)（S=）∆──塑件公差值(mm)（《实用模具设计与制造手册查》查表6-45）取δz=）对于型腔径向尺寸来说，已知：LS1=115.00,Δ=0.56,δZ=0.19LS2=90.00,Δ=0.56,δZ=0.19∴将以上数据代入式（6-1），可得：对于型腔深度尺寸来说，已知HS=22mm,Δ=0.22,δZ=0.07∴将以上数据代入式（5-3），可得：对于型芯径向尺寸来说，已知：=112,Δ=0.56,δZ=0.19=87,Δ=0.56,δZ=0.19∴将以上数据代入式（6-2），可得：对于型芯高度尺寸来说，已知：=18.50mm,Δ=0.24,δZ=0.08∴将以上数据代入式（5-4），可得6.3型腔壁厚和底板厚度的计算凹模和底板均应有足够的厚度，厚度过薄将会导致模具结构的刚度不足或强度不够，一般情况下，对于大、中型模具，刚度不足是主要矛盾，对于小型模具，强度问题更为重要。强度不够会使模具发生塑性变形甚至破裂。而刚度不足将使模具产生过大的弹性变形，导致溢料和出现飞边，降低塑料件尺寸精度并影响顺利脱模。因此，应该通过强度和刚度计算确定型腔的壁厚和底板的厚度。尤其对于尺寸精度要求高的或大型的模具型腔，更不能单纯的凭经验确定它们的尺寸。本设计是整体式半圆型腔，其型腔壁厚和底板厚度计算如下。型腔侧壁厚度的计算：（1）按刚度条件计算：(6-5)（2）按强度条件计算：（6-6）式中，s为侧壁厚度E──模具材料的弹性模量（Mpa），合金钢为2.1×MpaP──型腔压力（Mpa）[δ]──刚度条件，即允许变形量（mm）[σ]──模具材料的许用应力(Mpa)(表4-13查出)h──型腔深度（mm）l一宽度单位已知：[σ]=245MPa,E=2.1×10MPa,p=40MPa,[δ]=0.04,h=18.5按刚度条件计算有按强度条件计算有=6.775mm所以取s的值必须大于9.466mm。6.3.2底板厚度计算按刚度条件计算有按强度条件计算有按刚度条件计算有按强度条件计算有当[σ]=245MPa,E=2.1×10MPa,p=40MPa,[δ]=0.04,h=18.5mm时，强度与高度计算的分界线尺寸为64mm。当r比64mm大时按刚度条件计算底板厚度，反之按强度条件计算底板厚度。由于型腔上还要打冷却水道，会降低板的强度，所以应将s和hs的值扩大。7.侧向抽芯机构和斜销顶出机构的设计7.1侧向抽芯机构：当塑件上具有与开模方向不一致的孔或侧壁有凹凸形状时，除极少数情况下可以强制脱模外，一般都必须将成型侧孔或侧凹的零件做成可活动的结构，在塑件脱模前，先将其抽出，然后才能将整个塑件从模具中脱出。完成侧向活动型芯的抽出和复位的这种机构就叫做侧向抽芯机构。这种模具脱出塑件的运动有两种情况：一是开模时优先完成侧向分型和抽芯，然后推出塑件；二是侧向抽芯与塑件的推出同时进行。侧向分型的抽芯机构按动力来源可分为手动、气动、液压和机动四种类型。手动抽芯机构的结构简单，但劳动强度大，生产效率低，故仅适用于小型制品的小批量生产；液压或气动抽芯侧向分型的活动型芯可以依靠液压或气压传动的机构抽出。由于一般注塑机没有抽芯液压缸或气压缸，因此需要另行设计液压或气压传动机构及抽芯系统；机动抽芯是利用注塑机的开模力通过传动机构改变运动方向，将侧向的活动型芯抽出。机动抽芯机构的结构比较复杂，但抽芯不需人工操作，抽拔力较大，具有灵活、方便、生产效率高、容易实现自动化操作、无需另外添置设备等优点，由于本塑件上有一个矩形孔，需外侧抽芯，有两个矩形孔和一个圆形孔需内测抽芯。综合上述分析，本设计选择机动抽芯机构进行抽芯。由于本制件的精度要求高，需要单个侧抽只有一处，较为简单，此处可斜导柱侧向分型与抽芯机构。具体如图7-1所示:图7-17.2抽芯距与抽芯力的计算抽芯距是指侧型芯从侧成型位置抽至不妨碍塑料脱模位置时该型芯或固定该型芯的滑块在抽芯方向所移动的距离，抽芯距的长短直接关系到驱动侧抽芯传动元件的设计（7-1）本设计中需要抽芯长度R=4mm,r=2mm抽芯距s=3.4+2.6=6mm完成抽拔距S，滑块在开模方向所需移动的距离，即完成抽拔所需的开模行程H=Sctgα=7.3斜导柱圆形截面直径的计算相配合的斜导柱圆形截面直径（7-2）式中，L1──弯曲力作用点距斜导柱伸出的部分跟部的距离，取l=30mm[σ]──导柱材料的许用弯曲应力，取[σ]=137.2MPaF──侧抽芯时斜导柱所受的弯曲力，即斜导柱对滑块的正压力C──侧抽芯横截面的周长h──活动型芯成型部分的高度P──塑件对型芯单位面积上的包紧力，（取10MPa）u──塑件对钢的摩擦系数，取0.15──脱模斜度，取1°.=106.02N7.4斜导柱长度的计算斜导柱长度根据抽芯距、固定端模板厚度、斜导柱直径以及斜角大小确定。L=式中，L──斜导柱总长（mm）D──斜导柱固定部分台肩直径α──斜导柱斜角S──抽芯距h──斜导柱固定板厚度由所选的模架可知，h=32m,为了保证模具的安全及其寿命，斜导柱圆直径取d=10mm台肩直径为D=14mm那么，L=+(5～10)mm=55.96+(5～10)mm此选择斜导柱长度选择60mm8.导向与定位机构的设计8.1导柱设计导柱结构设计为带有轴向定位台阶，固定端与导向段具有同一公称尺寸、不同公差带的带头导柱，并且参照GB4169.41984.其结构简单，加工方便。用于大批量生产可在模具中加设导套。（如图8-1所示）。①形状图8-1②设计尺寸③公差配合安装段与模板间采用过渡配合H7/k6，导向段与导向孔间采用动配合H7/f7。④粗糙度固定段表面用，导向段表面用。⑤材料导柱应具有硬而耐磨得表面，坚韧而不易折断的芯部，多采用低碳钢（20号钢）渗碳（0.5～0.8mm深）,经淬火处理（HRC56～60）或碳素工具钢（T8A、T10A）经淬火处理或表面淬火处理(HRC50～55)。此外，导柱的端面制成锥形或半球形的先导部分，以使导柱能顺利进入导向孔。导柱的长度必须比凸模的高度高出6～8mm.以免导柱未导准方向而型芯先进入模腔与其可能相互碰撞而顺坏。8.2导套设计导套的结构形式为带有轴向定位台阶的带头导套（如图8-2所示）。①形状图8-2②设计尺寸参照GB4169.3-84：③公差配合与表面粗糙度导套内孔与导柱之间为动配合H7/f7,外表面与模板孔为较紧的过渡配合H8/k7(带轴肩导套)，其前端可设计一长3mm的引导部分，按松动配合H8/e7制造，其粗糙度内外表面均可用或。④材料导套的材料可用耐磨材料，如铜合金制造，当用碳钢时也可采用碳素工具钢淬火处理。淬火处理。硬度HRC50～55,或采用20号钢渗碳淬火，其表面硬度为HRC56～60，但其硬度最好比导柱低相差5度左右。8.3导柱和导套的配合使用带头导柱和带头导套的配合形式。如图8-3所示：图8-38.4导柱位置的布置导柱应该合理的均匀分布在模具的分型面的四周，导柱的中心至模具边缘应有足够的距离，应该保证模具的强度。为防止在装配或合模时因方位搞错而使型腔损坏，导柱在模板上的布置方式常采用等直径不对称布置。此处可设4个导柱。如图8-5所示：图8-58.5定位圈的设计为了便于模具在注射机上安装以及模具浇口套与注射机的喷嘴孔精确定位，应在模具上（通常在定模上）安装定位圈，用于与注射机定位孔匹配。定位圈的外径应根据注射机的模具定位孔直径设计。9．脱模机构的设9.1脱模力计算脱模力有两部分组成，即（9-1）式中制品对型芯包紧的脱模阻力(N);使封闭壳体脱模所需克服的真空吸力（N）,,这里0.1的单位为Mpa,为型芯的横截面面积。对于薄壁矩形制品（9-2）式中塑料的拉伸弹性模量（Mpa）,查表得;塑料的平均收缩率，查表得;型芯脱模方向高度（mm）;h=20mm;脱模斜度修正系数，其计算式为（9-3）型芯的脱模斜度；；制品与钢材表面之间的静摩擦系数，查表得；塑料的泊松比，查表得；制品壁厚，;由（9-3）式得；将以上数据代入公式得型芯的横截面积，最后计算得脱模力9.2推出零件尺寸的确定推出零件在推出制品时要承受脱模阻力，因此其尺寸应当进行校核。推杆推出制品时应有足够的稳定性，其受力状态可简化为一端固定，一端铰支的压杆稳定性模型。根据压杆稳定公式推导，推杆直径计算式为（9-5）推杆直径确定后，还应进行强度校核。（9-6）式中推杆直径（mm）;安全系数，通常取现取1.5；推杆长度（mm）;180脱模力（N）;2534.47推杆材料的弹性模量（Mpa）;推杆根数；6推杆所受的压应力（Mpa）;推杆材料的屈服点（Mpa）;320将以上数据代入式得：=4.3mm圆整取5mm将以上各数据代入式进行校核：所以此推杆符合要求。10.注射机与模具各参数的校核10.1工艺参数的校核注塑量的校核（按体积）最大注塑容积为（10-1）式中：模具型腔流道的最大容积;指定型号与规格注射机的注射量容量；125注射系数，取0.75～0.85，ABS为无定形塑料取0.85；将以上数据代入式得：倘若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不到发挥，塑料在料筒中停留的时间过长。所以最小注塑量容积。实际注射量即所以符合要求。10.1．2锁模力的校核锁模力是指注塑机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。当高压的塑料熔体充填模腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。为此，注塑机的额定锁模力必须大于该胀型力，即：（10-2）式中：──注塑机的额定锁模力(N)；──模具型腔内塑料熔体平均压力（MPa），一般为注塑压力的0.3～0.65倍，通常为20～40MPa，取P型为35MPa。──塑件和浇注系统在分型面的投影面积之和（mm2）流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A2，在模具设计前是个未知值，根据多型腔模的统计分析，大致是每个塑件在分型面上的投影面积A1的0.2倍～0.5倍，因此，可用0.35nA1来进行估算，所以：A=nA1+A2=nA1+0.35nA1=1.35nA1=1.35*2*3128=8445.6mm2式中，由PRO/E模型分析，得模型的最大投影面积A=3128mm2n─型腔数；故模具胀型力F=A*P=8445.6×35=198050.3N=295.6KN式中，型腔压力P取35MPa则：所以符合要求。最大注塑压力校核P=kP0（10-3）式中：P—型腔压力(MPa)P0—注射压力(MPa)K—压力损耗系数取压力损耗系数k为0.4，注射机使用的注射压力为P0=122MPa，则型腔压力P=48.8MPa。已知注射机最大锁模力为900kN，而胀模力为塑件和流道系统在分型面上的投影面积与型腔压力的乘积，即。F=8445.6mm2×48.8MPa=402.14kN<900kN故满足锁模力的要求。10.2安装参数的校核喷嘴尺寸一般注射机喷嘴头部的球面半径R1应与模具主流道始端的球面半径R2吻合，一般R2应比R1大1～2mm。定位圈尺寸为了使模具主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线相重合，模具定模板上凸出的定位圈应与注射机固定模板上的定位孔呈较松动的间隙配合。10.2.3最大与最小模厚在模具设计设计时应使模具的总厚度位于注射机可安装模具的最大厚度与最小厚度之间。同时应校核模具的外形尺寸，使得模具能从注射机的拉杆之间装入。螺孔尺寸注射模具的动模和定模座板和定模板上的螺孔尺寸应分别与注射机动模板和定模板上的螺孔尺寸相适应。当用螺栓直接固定时，模板座与注射机模板上的螺孔应完全吻合。而用压板固定时，只要在模具座板需安放压板的外侧附近就能紧固。10.3开模行程和推出机构的校核开模行程校核模具各模板的厚度分别为:H1上模座25mmH2型腔板32mmH3型芯板50mmH4垫板50mmH5垫块100mmH6下模板25mm模具的闭合高度H=H1+H2+H3+H4+H5+H6=282mm所允许的最小模具厚度所允许的最大模具厚度即模具满足的安装条件。推出机构校核各种型号注射机的推出机构、推出形式和最大推出行程各不相同，模具的脱模机构应与之相适应。脱模行程应小于注射机的推出行程。经查资料XS-ZY-125型注射机的最大开模行程S=300mm（10-4）式中：注射机动模板的开模行程（mm）;制品推出距离（mm）;55包括流道凝料在内的制品高度（mm）;76=55+76+10=141mm<300mm即开模行程满足要求所以注射机的开模行程足够，由以上的验证可知，XS-ZY-125型注射机能满足使用要求，故可以采用。11．塑料模具钢的选用及其热处理11.1塑料模具钢的必要条件模各种模具用钢并不可能具备所有应具备的条件,依模具的使用情况不同而合理地选择钢材,这是首要的条件.作为塑料模具的使用情况,有种种的不同条件,大致应满足如下的要求﹕（1）、机械加工性能优良（2）、抛旋光性能优良（3）、有良好的表面腐蚀加工性（4）、既要耐磨损,而且又有韧性（5）、淬火性能好,变形小（6）、电火花加工性好（7）、有耐腐蚀性（8）、焊接性好11.2模具设计的考虑因素塑件的生产批量模具是高效率的生产工具.每一副模具的使用寿命,直接关系到制件的成本.而每一种产品的预计产量,又因市场需求而定.在考虑设计模具时,除了每模的型腔数之外,就要考虑其使用寿命.最理想的情况是当模具寿命终了时,该产品正好退出市场.但这