方形盒盖注塑模具设计（含全套CAD图纸）

方形盒盖注塑模具设计（含全套CAD图纸）,方形,盒盖,注塑,模具设计,全套,cad,图纸 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 共 2 页 产品名称 型腔 零件名称 型腔 第 1 页 材料牌号 C CrWMn 毛坯 种类 毛坯 毛坯 尺寸 毛坯件数 1 每台 件数 1 备注 工序号 工序 名称 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 1 备料 锻造毛坯成平行六面体，保证各面留有足够的加工余量。 锯床 游标卡尺 2 铣削加工 铣六面，各面留0.6的磨削余量 机加工 铣床 铣床夹具，立铣刀，游标卡尺 3 钳工划线 划出型腔的外轮廓，并留有2mm的数控铣余量。 机加工 钳工台 游标卡尺 4 铣削加工 粗铣型腔，尽量使各型面所留余量均匀。 机加工 立式铣床 铣床夹具，面铣刀，游标卡尺 5 数控铣加工 编制数控带（或计算机编程）并进行必要的检验； 工件的定位和装夹； 确定程序原点； 机床的调整（检查机床主轴和导轨润滑是否正常、设定刀具半径补偿值、F1进给速度）； 试运转； 切削加工（分粗、半精和精加工），精加工后留0.02～0.04mm的抛光余量； 机加工 数控铣床 铣床夹具，铣刀，游标卡尺 6 钳工划线 划型腔内镶件固定孔的轮廓线，并留有1mm左右的电火花加工余量，力求余量均匀。 机加工 钳工台 钻床夹具，铣刀，游标卡尺 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 共 2 页 产品名称 型腔 零件名称 型腔 第 2 页 材料牌号 C CrWMn 毛坯 种类 毛坯 毛坯 尺寸 毛坯件数 1 每台 件数 1 备注 工序号 工序 名称 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 7 铣削加工 按所划轮廓线粗铣镶件固定孔（电火花的预孔加工） 机加工 立式铣床 钻床夹具，铣刀，游标卡尺 8 热处理 淬火并回火HRC58～62。 机加工 9 钳工加工 磨光型腔底面和定位所需的基准面，除锈并去磁。 机加工 钳工台 游标卡尺 10 电火花加工 电极（粗、精电极）的制造； 工件的定位，电极的找正、定位； 电规准（粗、中、精规准）的选择及转换。 机加工 电火花机床 游标卡尺 11 磨削加工 磨削各平面达图纸要求。 机加工 平面磨床 磨刀，游标卡尺 12 钳工加工 抛光并倒边角。 机加工 钳工台 13 检验 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 共 1 页 产品名称 型芯 零件名称 型芯 第 1 页 材料牌号 C CrWMn 毛坯 种类 毛坯 毛坯 尺寸 毛坯件数 1 每台 件数 1 备注 工序号 工序 名称 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 1 钳工划线 划型芯固定凹槽轮廓线，各边留1mm数控铣余量； 划抽芯机构导滑槽轮廓线。 钳工台 游标卡尺 2 铣削加工 粗铣型芯固定凹槽； 铣抽芯机构导滑部分，留0.6磨削余量； 用T型槽铣刀铣T型槽达图纸要求。 机加工 立式铣床 铣床夹具，立铣刀，游标卡尺 3 数控铣加工 粗铣、精铣型芯固定凹槽（所选铣刀要能铣出凹槽四周的圆角部分） 机加工 数控铣床。 游标卡尺 4 铣削加工 粗铣型腔，尽量使各型面所留余量均匀。 机加工 立式铣床 铣床夹具，铣刀，游标卡尺 4 电火花加工 加工分流道和潜伏式浇口 机加工 电火花机床 游标卡尺 5 磨削平面 磨抽芯机构导滑槽部分，并留0.2的精磨余量。 机加工 万能工具磨床 磨刀，游标卡尺 6 钳工划线 划导滑槽各边上的螺钉孔中心线，限位孔中心线。 机加工 钳工台 游标卡尺 7 钻孔 钻螺钉孔并攻丝，钻斜导柱孔及限位销孔达图纸要求。 机加工 立式铣床 麻花钻，游标卡尺 8 磨削加工 磨削抽芯机构导滑槽部分达图纸要求。 机加工 万能工具磨床 磨刀，游标卡尺 9 检验 机加工 零件名称 定模固定板 零件编号 10 材料名称 45 毛坯尺寸 330mm×265mm×35mm 件数 1 工序 工种 施工简要说明 设备 工时 1 下料 锯割320mm×260mm×31mm 锯床 2 热处理 调质HRC28-32 3 刨 刨上下面至尺寸29mm 刨床 4 铣 铣工件四周到315mm×250mm 铣床 5 磨 磨上下面至尺寸并保证上下平面四面平行度0.02mm/100mm 平面磨床 7 钳 1) 划出导套安装孔线，以及与上型芯配合的孔位置线,拉杆孔,斜导柱孔，锁紧块固定孔中心线 2) 钻出导套安装孔φ28，及拉杆孔φ23，并为镗削加工留2mm的余量，锁紧块固定孔，用专用加夹具将板料固定钻削斜导柱孔与动模固定板合钻，并留0.2mm的铰削余量 钻床 8 铣 铣削型芯配合的孔到φ66mm,反面铣削到φ77mm,锁紧块槽16mm,为镗削留2mm余量 用垫高20°专用加夹具将板料固定，并与动模固定板的斜导柱孔合铰并达到φ20H7,Ra0.8µm要求 铣床 9 镗 镗出导套安装孔达到φ30H7，型芯配合的孔φ68H7, Ra0.8µm要求 坐标镗床 10 钳 抛光图纸中各孔 11 检验 总检，入库 定模固定板工艺过程卡片 零件名称 定模板 零件编号 材料名称 45 毛坯尺寸 255×185×30 件数 1 工序 工种 施工简要说明 设备 工时 1 备料 尺寸255×185×30 锯床 2 锻造 尺寸255×185×30 3 热处理 退火 4 初铣 铣六面到250.6×180.6×25.6以及型腔深1.5 铣床 5 磨平面 磨六面互为直角250.2×180.2×25.2及型腔和方形孔上的台阶，及4-￠4的台阶和斜导柱台阶，6.2×2×4的槽，留0.05余量 磨床 7 钳工加工 钳工划线分别用￠,15.8￠4.8￠12.8￠1.8￠23.8， ￠7.8, ￠13.8, ￠9.8钻头钻4-￠16，斜导柱￠9.5，4-￠5，￠13，4-￠2，4-￠24, 4-￠8，4-￠14，4-M10用￠2的钻头钻两方形孔和水道孔以及70×18的矩形孔，斜导柱￠9.5穿丝孔 钻床 8 热处理 淬火.回火到250-290HBS 9 线切割 割方孔，钻两方形孔，以及70×18的矩形孔，斜导柱￠9.5，到尺寸留0.01研磨量 磨床 10 铣斜面 铣六面及4-￠5，6.2，4-￠24，28，4-￠4，的台阶留0.01研磨量 铣床 11 电火花 电火花加工圆弧曲面及R22圆弧台阶面和数字留0.01研磨量 12 攻丝 钳工用M10，M14的螺纹丝刀攻丝 13 磨平面 磨六面及4-￠5，6.2，4-￠24，28，4-￠4，的台阶，保证上下面平行度0.025 磨床 定模板工艺过程卡片 武汉职业技术学院 毕业设计说明书 课题名称：方形盒盖注塑模具设计 专 业：模具设计与制造专业 班 级： 设 计 者： 合 作 者： 指导教师： 2015 年 月 日 摘 要 本设计是方形盒盖零件的注塑模具设计，在结合了传统的机械设计后把CAD/CAM技术应用在注塑模具的设计上，在CAD系统实行了模型和注塑模具的设计。本文介绍了我国当前模具技术的发展状况以及CAD/CAM在模具上的应用，其中包括AUTOCAD。主要的机械部分设计，其内容包括塑料注塑模具的工作原理及应用，设计准则。塑料注塑模的设计计算，包括模具结构设计，注塑机的选用，浇注系统的设计，动、定模，浇注系统，脱模机构，顶出机构，冷却系统等设计等方面。如此设计出的结构可确保模具工作运行可靠。 关键词：CAD；CAM；注塑模；工艺 ABSTRACT This design is the design of injection mold parts of the square box, in combination with the traditional mechanical design after the application of the CAD/CAM technology in the design of injection mould, apply the CAD system in model and plastic injection mould design. This paper introduces the application of the current development of China's mould technology and the CAD/CAM in the mold, including AUTOCAD. Design of mechanical part, which includes the work principle and application of plastic injection mould, the design criteria. Design calculation of the plastic mold, mold structure design, selection of injection molding machine, the design of gating system, dynamic and static mold, pouring system, demoulding mechanism, ejection mechanism, cooling system design etc.. So the structure is designed to ensure reliable operation of die. Keywords: CAD; CAM; injection molding process; 目 录 摘 要 2 ABSTRACT 3 目 录 4 1 绪 论 6 1.1模具的作用与地位 6 1.2 本次设计研究目的及意义 6 1.3 CAD发展概况 7 1.4 注塑模CAD内容 8 2 塑件的工艺分析 9 2.1塑件的工艺性分析 9 2.1.1 塑件的原材料分析 9 2.1.2 PC的注塑工艺参数 9 2.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析 11 2.2.1 结构分析 11 2.2.2 尺寸精度分析 11 2.2.3表面质量分析 11 2.3计算塑件的体积和质量 12 3 注塑模设计 13 3.1 注射模具分型面的选择 13 3.1.1 分型面的基本形式 13 3.1.2 分型面选择的基本原则 13 3.1.3 分型面的选择 13 3.2 浇注系统的设计 13 3.2.1 浇注系统的组成 13 3.2.2 注射模具主流道的设计 14 4 成型零件和模体的设计 18 4.1 模具型腔的结构设计 18 4.2 型芯的结构设计 19 4.3 成型零件的尺寸确定 19 5 顶出机构的设计 21 6 注塑机有关参数的校核 25 7 排气系统 27 8. 模具价格估算 28 总 结 29 参考文献 30 致 谢 31 1 绪 论 1.1模具的作用与地位 模具是指工业生产上通过注塑、压铸或锻压等方式生产产品所用的各种模型和工具，是工业生产中极其重要而又不可或缺的特殊基础工艺装备，被称为“工业之母”。其生产过程集精密制造、计算机技术和智能控制为一体，既是高新技术载体，又是高新技术产品。由于使用模具批量生产制件具有的高生产效率、高一致性、低耗能耗材，以及有较高的精度和复杂程度，因此已越来越被国民经济各工业生产部门所重视，被广泛应用于机械、电子、汽车、信息、航空、航天、轻工、军工、交通、建材、医疗器械、五金工具、生物、能源、日用品等制造领域，据资料统计，利用模具制造的零件数量，在飞机、汽车、摩托车、拖拉机、电机、电器、仪器仪表等机电产品中占80%以上；在电脑、电视机、摄像机、照相机、录像机、传真机、电话及手机等电子产品中占85%以上；在电冰箱、空调、洗衣机、微波炉、吸尘器、电风扇、自行车等轻工业产品中占90%以上；在枪支等兵器军工产品中占95%以上。为我国经济发展、国防现代化和高端技术服务做了重要贡献。模具工业是重要的基础工业。工业要发展，模具须先行。没有高水平的模具就没有高水平的工业产品。现在，模具工业水平已经成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，在国民经济中占有重要的地位，模具技术也已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。 1.2 本次设计研究目的及意义 (1).调查研究中外文献检索和阅读能力； (2).综合运用专业理论和知识分析、解决实际问题的能力； (3).设计、计算与绘图的能力，包括使用计算机的能力； (4).掌握模具设计方法和步骤，了解模具的加工工艺过程； (5).逻辑思维与形象思维相结合的文字及口头表达能力； (6).撰写设计说明书（论文）的能力； (7).养成严肃、认真、细致地从事技术工作的优良作风。 1.3 CAD发展概况 计算机辅助设计(CAD-ComputerAidedDesign)指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。CAD的应用，使得设计人员在设计过程中，能充分发挥计算机的强大算术逻辑运算功能、大容量信息存储与快速信息查找的能力，完成信息管理、数值计算、分析模拟、优化设计和绘图等项任务，并通过设计人员进行创造性的设计以实现最优方案。 CAD(ComputerAidedDesign）诞生于20世纪60年代，是美国麻省理工大学提出了交互式图形学的研究计划，由于当时硬件设施的昂贵，只有美国通用汽车公司和美国波音航空公司使用自行开发的交互式绘图系统。70年代，小型计算机费用下降，美国工业界才开始广泛使用交互式绘图系统。80年代，由于PP机的应用，CAD得以迅速发展，出现了专门从事CAD系统开发的公司。CAD最早的应用是在汽车制造、航空航天以及电子工业的大公司中。随着计算机变得更便宜，应用范围也逐渐变广。通用的CAD件是AutoCAD，但AutoCAD是一种通用的绘图软件，对机械行业针对性差，不过幸运的是，AutoCAD是个开放性软件，可以对它进行二次开发，如采用ADS，ARX语言等。由于二次开发的深入，加强了参数化设计、智能化设计等，这样充分发挥了计算机的强大的搜索功能和运算功能。 CAD技术的发展与应用对于彻底改变塑料模具设计与制造的传统方法与落后面貌，提高模具的设计质量与设计效率，缩短模具的设计制造周期，具有重要作用。世界上第一套塑料模具CAD软件是澳大利亚MOLDFLOW公司于1976年推出并以公司名字命名的MOLDFLOW。目前MOLDFLOW已经发展得比较完善，能够为设计人员、模具制作人员、工程师提供指导，通过仿真设置和结果阐明来展示壁厚、浇口位置、材料、几何形状变化如何影响可制造性。实现了对注塑过程的模拟、设计原理的应用和精确计算，并逐步优化模拟过程，使设计工程师在产品设计阶段可以在计算机上“制造”塑料产品。据美国Protetype&PlasticMold公司统计，该公司使用CAD系统后一年内生产效率提高了一倍，节省了35%的准备时间，制造周期平均缩短了30%，材料节省了10%，模具成本降低了10%～30%。模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。塑料模具CAD的应用带来了巨大的社会效益和经济效益。 1.4 注塑模CAD内容 在模具设计中，模架及某些零件，如导柱、导套、推杆、支撑块、浇口套、定位圈等分别已形成厂标、行标或国标。对于这些标准的或本单位采用的模架及零件可在通用的二维工程图CAD系统中建立模架、零件库，以被设计时调用。对于浇注系统、温控系统、模架结构强度计算等内容，已有一些较成熟的计算方法或经验计算方法，可设置这些计算公式的模块，以便设计人员进行快速计算。注塑模CAD的内容有以下几点： 1.注塑制品的几何造型 2.模腔面形状的生成 3.模具结构方面的设计 4.标准模架选择 5.部装图及总装图的生成 6.模具零件图的生成 7.常规计算和校核。 2 塑件的工艺分析 该塑件是方形盒盖产品，其零件图如图所示。本塑件的材料采用PC，生产类型为大批量生产。 图2 方形盒盖图 2.1塑件的工艺性分析 2.1.1 塑件的原材料分析 该材料为PC PC塑料，学名是聚碳酸酯，是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型。其中由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的机械性能较低，从而限制了其在工程塑料方面的应用。目前仅有芳香族聚碳酸酯获得了工业化生产。由于聚碳酸酯结构上的特殊性，现已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料。 2.1.2 PC的注塑工艺参数 比重:1.18-1.20克/立方厘米 成型收缩率:0.5-0.8% 成型温度：230-320℃ 干燥条件：110-120℃ 8小时 可在 -60~120℃下长期使用。 物料性能 冲击强度高，尺寸稳定性好，无色透明，着色性好，电绝缘性、耐腐蚀性、耐磨性好，但自润滑性差，有应力开裂倾向，高温易水解，与其它树脂相溶性差。 适于制作仪表小零件、绝缘透明件和耐冲击零件 材料特性1.无定形料,热稳定性好，成型温度范围宽，流动性差。吸湿小，但对水敏感，须经干燥处理。成型收缩率小，易发生熔融开裂和应力集中，故应严格控制成型条件，塑件须经退火处理。 2.熔融温度高，粘度高，大于200g的塑件，宜用加热式的延伸喷嘴。  3.塑胶流动性差，模具浇注系统以粗、短为原则，宜设冷料井，浇口宜取大，模具宜加热。 4.料温过低会造成缺料，塑件无光泽，料温过高易溢边，塑件起泡。模温低时收缩率小、伸长率小、抗冲击强度低，抗弯、抗压、抗张强度低。模温超过120度时塑件冷却慢，易变形粘模  5.塑件壁不宜太厚，应均匀，避免有尖角和缺口 PC的注塑工艺参数 料筒温度 喂料区 30~50℃(50℃)   区1 160~250℃(200℃)   区2 200~300℃(220℃)   区3 220~300℃(240℃)   区4 220~300℃(240℃)   区5 220~300℃(240℃)   喷嘴 220~300℃(240℃) 括号内的温度建议作为基本设定值，行程利用率为35%和65%，模件流长与壁厚之比为50：1到100：1 熔料温度 220～280℃ 料筒恒温 220℃ 模具温度 20～70℃ 注射压力 具有很好的流动性能，避免采用过高的注射压力80～140MPa(800～1400bar)； 一些薄壁包装容器除外可达到180MPa (1800bar) 保压压力 避免制品产生缩壁，需要很长时间对制品进行保压(约为循环时间的30%)；约为注射压力的30%～60% 背压 5～20MPa(50～200bar) 注射速度 对薄壁包装容器需要高的注射速度(带蓄能器)；中等注射速度往往比较适用于其它类的塑料制品 螺杆转速 高螺杆转速(线速度为1.3m/s)是允许的，只要满足冷却时间结束前完成塑化过程就可以 计量行程 0.5～4D(最小值～最大值)；4D的计量行程为熔料提供足够长的驻留时间是很重要的 残料量 2～8mm，取决于计量行程和螺杆转速 预烘干 不需要；如果贮藏条件不好，在80℃的温度下烘干1h就可以 回收率 可达到100%回收 收缩率 1.2～2.5%；收缩程度高；24h后不会再收缩(成型后收缩) 浇口系统 点式浇口或多点浇口；加热式热流道，保温式热流道，内浇套；浇口位置在制品最厚点，否则易发生大的缩水 机器停工时段 无需用其它材料进行专门的清洗工作；PP耐温升 料筒设备 标准螺杆，标准使用的三段式螺杆；对包装容器类制品，混合段和切变段几何外形特殊(L：D＝25：1)，直通喷嘴，止逆阀 塑件精度要求,塑件工作要求不高，故选普通精度：４级 2.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析 2.2.1 结构分析 从零件图上分析,因此,模具设计,该零件属于中等复杂程度. 2.2.2 尺寸精度分析 从塑件的壁厚上来看,壁厚最大处为1mm,壁厚均匀,，在制件的转角处设计圆角，防止在此处出现缺陷，由于制件的尺尺寸中等。 2.2.3表面质量分析 该零件的表面除要求没有缺陷﹑毛刺，内部不得有杂质外，没有什么特别的表面质量要求，故比较容易实现。 综上分析可以看出,注塑时在工艺控制得较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证. 2.3计算塑件的体积和质量 计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。 计算塑件的体积：V=46.87cm 计算塑件的质量：根据设计手册可查得POM的密度为ρ=1.06kg/dm 塑件质量：M=Vρ＝50g(通过3D软件测量得到) 采用一模4件的模具结构，考虑其外形尺寸，注塑时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注塑机XS—ZY—125型。 3 注塑模设计 3.1 注射模具分型面的选择 3.1.1 分型面的基本形式 分型面的形式由塑料的具体情况而定，但大体上有平面式分型面、阶梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、综合式分型面。 3.1.2 分型面选择的基本原则 选择分型面的基本原则：（1）保持塑料外观整洁；（2）分型面应有利于排气；（3）应考虑开模是塑料留在动模一侧；（4）应容易保证塑件的精度要求；（5）分型面应力求简单适用并易于加工；（6）考虑侧向分型面与主分型面的协调；（7）分型面应与注射机的参数相适应；（8）考虑脱模斜度的影响[11]。 3.1.3 分型面的选择 根据对工件模型的观察和分型面选择的基本原则。现选择A-A′为分型面。如图3.1。 图3.1 分型面 3.2 浇注系统的设计 3.2.1 浇注系统的组成 浇注系统是将熔融的塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所经的通道，它包括主流道、分流道、浇口及冷料。在设计注射模具的浇注系统应注意以下几项原则[12]。 （1）根据所确定的塑件型腔数设计合理的浇注系统布局。 （2）根据塑件的形状和大小以及壁厚等诸多因素，并结合选择分型面的形式选择浇注系统的形式及位置。 （3）应尽量的缩短物料的流程和便于清除料把，以节省原料，提升注射效率。 （4）应根据所选用塑件的成型性能，特别是它的流动性能，选择浇注系统的截面积和长度，并使其圆滑过渡以利于物流的流动。 3.2.2 注射模具主流道的设计 主流道是熔融塑料由注射机喷嘴先经过的部位，它与注射机喷嘴在同一轴心线上。由于主流道与熔融注射机喷嘴反复接触、碰撞，一般浇口不直接开设在定模上，为了制造方便，都制成可拆卸的浇口套，用螺钉或迫合形式在定模板上[13]。 （1）主流道的设计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道。主流道的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。 （2）主流道尺寸 在卧式或立式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面。为了让主流道凝料能从浇口套中顺利拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角 为2º～6º。小端直径d比注射机喷嘴直径大0.5mm～1 mm。由于小端的前面是球面，其深度为3mm～5 mm，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大1mm～2mm。流道的表面粗糙度值Ra为0.08 。 （3）主流道浇口套 主流道浇口套一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等材料制造，热处理淬火硬度53HRC—57HRC。 浇口套的材料应选用优质钢T8A，并应进行淬火处理，为了防止注射机喷嘴不被碰撞而损坏，浇口套的硬度应低于注射机喷嘴的硬度。为了便于浇注凝料从主流道中取出，主流道采用α为3º～6º左右的圆锥孔。浇口套于注射机的喷嘴头的接触球面必须吻合，由于注射机喷嘴是球面，半径是固定的，所以为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使浇口套端面的凹球面与注射机喷嘴端的凸面接触良好，圆锥孔的小端直径则大于喷嘴的内孔直径，球面与主流道孔应以清角连接，不应有倒拔痕迹。为了便于浇注凝料从主流道中取出，主流道采用α为3º～6º度左右的圆锥孔，对流动性较差的塑料也可取得稍大一些，但过于大则容易引起注射速度缓慢，并容易形成涡流。 浇口套与塑料注射区直接接触时，其出料端端面直径应尽量选得小些。浇口套于注射机的喷嘴头的接触球面必须吻合，由于注射机喷嘴是球面，所以为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使浇口套端面的凹球面与注射机喷嘴端的凸面接触良好，圆锥孔的小端直径则大于喷嘴的内孔直径，球面与主流道孔应以清角连接，不应有倒拔痕迹，以保证主流道凝料顺利脱模[14]。 定位环是模体与注射机的定位装置，它保证浇口套与注射机的喷嘴对中定位，定位环的外径应与注射机的定位孔间隙配合。浇口套端面应与定模相配合部分的平面高度一致。 注射机XS-Z-30的喷嘴球半径为12 mm，喷嘴孔径为2 mm。所以要使浇口套端面的凹球面与注射机喷嘴的端凸球面接触良好，凹球面半径取13 mm，圆锥孔的小端直径则应大于喷嘴口内径，取3 mm，如图3.2。 图3.2 浇口套 2.3.1 主流道设计 根据XS-ZY-125型注塑机喷嘴的有关尺寸 喷嘴前端孔径： d0=Ф4mm 喷嘴前端球面半径： R0=12mm 根据模具主流道与喷嘴的关系： R=R0+（1～2）mm D=d0+(0.5～1)mm 取主流道的球面半径： R=13mm 取主流道的小端直径d=Ф4.5mm 为了方便将凝料从主流道中拔出，将主流道设计为圆锥形式其斜度取1～3度经换算得主流道大端直径D=Ф8.5mm，为了使料能顺利的进入分流道，可在主流道的出料端设计半径r=5mm的圆弧过渡。 2.3.2分流道设计 分流道的形式和尺寸应根据塑件的体积，壁厚和形状的复杂程度来确定分流道的长度的。由于塑件的形状比较简单，尼龙1010的流动性好，冲型能力比较好，因此可采取梯形分流道，便于加工。根据主流道大端直径D=Ф8.5mm，则梯形可选用上底为b=5.5mm,高为h=8mm的截面。 截面形状为U型，在流道设计中要减小压力损失，则希望流道的面积大。要减少传热损失，又希望流道的面积小。因此可用流道的面积与周长的比值来表示流道的效率。U型实质上是一种双梯形流道截面。 分流道表面粗糙度： 分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度常取1.25—2.5Rμm，这可增加对外层塑料熔体流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层。有利于保温。但表面不得凸凹不平，以免对分型不利。 2.3.3浇口设计 根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为理想。设计时考虑选择从塑件的表面进料，而且在模具结构上采取镶拼型腔﹑型心，有利于填充﹑排气。故采用截面为矩形的侧浇口，查表初选尺寸为（b×l×h）1mm ×0.8mm×0.6mm,试模时修正. 2.3.4排气结构的设计 在注塑模具的设计过程中，必须考虑排气结构的设计，否则，熔融的塑料流体进入模具型腔内，气体如不能及时排出会使制件的内部有气泡，甚至会产生很高的温度使塑料烧焦，从而出现废品。 排气方式有两种：开排气槽排气和利用合模间隙排气。 由于方形盒盖注塑模是小型镶拼式模具，可直接利用分型面和镶拼间隙进行排气，而不需在模具上开设排气槽。（尼龙1010塑料的最小不溢料间隙为0.03mm，间隙较小，再加上尼龙1010的流动性较好，也不宜开排气槽. 2.3.5主流道衬套的选取 为了提高模具的寿命在模具与注塑机频繁接触的地方设计为可更换的主流道衬套形式，选取材料为T8A，热处理以后的硬度为53～57HRC，主流道衬套和定模的配合形式为H7/m6的过渡配合。 4 成型零件和模体的设计 4.1 模具型腔的结构设计 型腔大体有以下几种结构形式：整体式、整体组合式、局部组合式和完全组合式。 型腔由整块材料制成，用台肩或螺栓固定在模板上。它的主要优点是便于加工，特别是在多型腔模具中，型腔单个加工后，在分别装入模板，这样容易保证各型腔的同心度以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件进行处理等。 型腔由整块材料制成，但局部镶有成型嵌件的局部组合式型腔。局部组合式型腔多于型腔较深或形状较为复杂，整体加工比较困难或局部需要淬硬的模具。 完全组合式是由多个螺栓拼块组合而成的型腔。它的特点是，便于机加工，便于抛光研磨和局部热处理。节约优质钢材。这种形式多用于不容易加工的型腔或成型大面积塑件的大型型腔上。这里选择整体式型腔。 在塑料注射模具的注射过程中，型腔从合模到注射保证过程中受到高压的冲击力，因此模具型腔应该有足够的硬度和刚度，总的来说，型腔所承受的力大体有合模时的压应力、注射过程中塑料流动的注射压力、浇口封闭前一瞬间的压力保证和开模时的压应力，但型腔所承受的力主要是注射压力和保证压力，并在注射过程中总是在变化。在这些压力作用下，当型腔的刚度不足时，往往会产生弹性变形，导致型腔向外膨胀，它将直接影响塑件的质量和尺寸精度。所以在模具设计时要首先考虑使型腔的壁厚和底板厚度都有足够的强度和刚度，以保证型腔在注射过程中产生超过规定限度的弹性变形。因此型腔壁厚和底板的计算和选择是十分重要的。 （1）型腔侧壁厚度的计算 按强度计算 其壁厚S按下列公式计算 式中 [σ]— 型腔材料的许用应力，[σ]=156.8MPa p—型腔内单位平均压力，P=38.4MPa r—型腔内半径，r=10mm 代入公式得：S=4mm （2）底板厚度的计算 按强度计算 其壁厚H按下面公式计算 式中 [σ]— 型腔材料的许用应力，[σ]=156.8MPa p—型腔内单位平均压力，P=38.4MPa r—型腔内半径，r=10mm 代入公式得：H=5.5mm 4.2 型芯的结构设计 型芯的结构形式大体有：整体式、整体复合式、局部组合式、完全组合式。 4.3 成型零件的尺寸确定 （1）型腔尺寸计算 型腔的各部分尺寸一般都是趋于增大尺寸，因此应选择塑件公差△的1/2，取负偏差，再加上-1/4△的磨损量，而型芯深度则再加上-1/6的磨损量，这样的型芯的计算尺寸的表述如下。 （a）型腔的径向尺寸的计算式： 式中 D0—型芯的最小基本尺寸； —塑件的最大基本尺寸； S—塑件的平均收缩率，S=0.02； △—塑件的公差，取八级精度； δ—模具制造公差，按1/4△选取； 根据公式计算得型腔的径向尺寸： （b）型腔的深度根据尺寸的计算公式 式中 —型腔深度的最小尺寸； —塑件的最大基本小尺寸； S—塑件的平均收缩率； △—塑件的公差，取八级精度； δ—模具制造公差，按1/4△选取； 根据公式计算得型腔的深度尺寸： （2）型芯尺寸的计算 型芯的各部尺寸除特殊情况外都是趋于缩小尺寸,因此应选择塑件公差的1/2,取正偏差,再加上+1/4的磨损量,而型芯高度则加上+1/6的磨损量.型芯的计算尺寸表达如下。 （a）型芯的径向尺寸的计算式： 式中 —型芯的最大基本尺寸； —塑件的最小基本尺寸； S—塑件的平均收缩率； △—塑件的公差，取八级精度； δ—模具制造公差，按1/4△选取； 根据公式计算得型芯的径向尺寸： （b）型芯的高度尺寸的计算： 式中 —型芯高度的最大尺寸； —塑件内形深度的最小尺寸； S—塑件的平均收缩率； △—塑件的公差，取八级精度； δ—模具制造公差，按1/4△选取； 根据公式计算得型芯的高度尺寸： 5 顶出机构的设计 顶出机构的分类：按驱动方式分类可分为：手动顶出、机动顶出、启动顶出。 按模具结构分类可分为：一次顶出、二次顶出、螺纹顶出、特殊顶出。 （1）推出机构的结构组成 在注射成形的每个周期中，将塑料制品及浇注系统凝料从模具巾脱出的机构称为推出机构，也叫顶出机构或脱模机构。推出机构的动作通常是由安装在注射机上的机械顶杆或液压缸的活塞杆来完成的。 结构组成：由推出、复位和导向零件组成。 （2）结构分类 手动推出、机动推出、液压或气动推出。 （3）结构设计要求 塑件留在动模,塑件在推出过程中不变形、不损坏,不损坏塑件的外观质量,合模时应使推出机构正确复位,动作可靠。 （4）结构设计 （a）推杆推出机构 推杆推出机构是整个推出机构中最简单、最常见的一种形式。由于设置推杆的自由度较大，而且推杆截面大部分为圆形，容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合精度．推杆推出时运动阻力小，推出动作灵活可靠，因此在生产中广泛应用。 但是因为推杆的推出面积一般比较小，易引起较大局部应力而顶穿塑件或使塑件变形，所以很少用于脱模斜度小和脱模阻力大的管类或箱类塑件。 （b）推管推出机构 推管推出机构是用来推出圆筒形、环形塑件或带有孔的塑件的一种特殊结构形式，其脱模运动方式和推杆相同。由于推管是一种空心推杆，故整个周边接触塑件，推出塑件的力量均匀，塑件不易变形，也不会留下明显的推出痕迹。 （c）推件板的推出机构 凡是薄壁容器、壳形塑件以及表面不允许有推出痕迹的塑料制品，可采用推件板推出．推件板推出机构义称顶板顶出机构，它由一块与型芯按一定配合精度相配合的模板和推杆组成。 特点：推件板推出的特点是顶出力均匀，运动平稳，且推出力大。但是对于截面为非圆形的塑件，其配合部分加工比较困难。 （d）活动嵌件及凹模推出机构 有一些塑件由于结构形状和所用材料的关系，不能采用推杆、推管、推件板等简单推出机构脱模时，可用成形嵌件或型腔带出塑件。 （5）顶出机构的设计原则： 塑件在成型顶出后，一般都留有顶出痕迹，但应尽量使顶出的残留痕迹不影响塑件的外观，这是在选择顶出形式和顶出位置时必须考虑到的问题。一般顶出机构应设在塑件的内表面以及不显眼的位置。 注射设备的顶出装置都设计在动模一侧，因此，在一般情况下开模时，尽量设计使塑件留在动模一侧，以便于顶出塑件。这在分型面的选择时就应充分考虑。 在实践中如果出现塑件并没有留在动模侧的情况时，可设法增加动默一侧的阻力，一是将型芯的脱模斜度变小，或增加型芯的表面粗糙度，或者在不影响塑件使用的前提下，在型芯侧面人为的开设横凹槽、凹窝等脱模障碍，以增大动模的阻力。在特殊情况下必须使塑件留在定模时可采用定模顶出机构。 塑件在成型顶出后，一般都留有顶出痕迹，但应尽量使顶出的残留痕迹不影响塑件的外观，这是在选择顶出形式和顶出位置时必须考虑到的问题。一般顶出机构应设在塑件的内表面以及不显眼的位置。 顶出零件应有足够的机械强度和耐磨性能，使其在相当长的运作周期内平稳顺畅，无卡滞现象，并力求制造方便，容易维修。 顶出装置力求均匀分布，顶出力作用点应在塑件承受顶出力最大的部件，尽量避免顶出力作用于最薄的部位，防止塑件在顶出过程中的变形和损伤。 顶出零件应有足够的机械强度和耐磨性能，使其在相当长的运作周期内平稳顺畅，无卡滞现象，并力求制造方便，容易维修。 第四章：模具加热和冷却系统的设计 塑料在生产过程中由于需要对熔融的塑料流体进行冷却，塑料制件不能有太高的温度（防止出模后制件发生翘曲，变形）冷却系统设计可按下式进行计算： 设该模具平均工作温度为60°，用20°的常温水作为模具的冷却介质，其出口温度为30°，产量为（1分钟2模）1000g/h。 ① 求塑件在硬化时每小时释放的热量为Q3，查有关文献得尼龙1010的单位热流量为Q2=314.3～398.1J/g ,取Q2=350J/g： Q3=WQ2=1008g/h×350J/h=352800J ② 求冷却水的体积流量V V=WQ1/Pc1(T1－T2) =352800/60×1/1000×4.2－（30－20） =140cm3 温度调节对塑件的质量影响主要表现在以下几个方面： 变形 尺寸精度 力学性能 表面质量 在选择模具温度时，应根据使用情况着重满足制件的质量要求。 在注射模具中溶体从200 C,左右降低到60C左右，所释放的能量5％以辐射，对流的方式散发到大气中，其余95％由冷却介质带走，因此注射模的冷却时间只要取决与冷却系统的冷却效果。模具的冷却时间约占整个循环周期的2/3。缩短循环周期的冷却时间是提高是提高生产效率的关键。 在冷却水冷却过程中，在湍流下的热传递是层流的10—20倍。在次我选择湍流。 冷却水道直径 d/（mm） 最低流量v /（m/s） 流量 qv/（m/min） 12 1.10 7.4×10 第五章：模具闭合高度确定 在支撑板与固定零件的设计中根据经验确定 5.1计算模具的闭合高度： H=H1＋H2＋H3＋H4＋H5 =360mm 5.2．校核注塑机的开，合模空间 5.2.1：模具合模时校核： 110mm<360mm<400mm （模具符合注塑机的要求） 5.2.2：模具开模时校核： 110mm<360mm＋31mm<400mm （模具符合注塑机的要求） 6 注塑机有关参数的校核 本模具的外形尺寸为200mm×200mm×183mm, XS-ZY-125型注塑机模板最大安装尺寸是370mm×350mm。 由于上述计算的模具闭合高度为220mm，XS-ZY-125型注塑机的最小模具厚度为200mm，最大模具厚度为300mm 6.1：模具合模时校核： 200mm<220mm<300mm 6.2：模具开模时校核： 200mm<220mm＋15mm<300mm 其中：15mm为模具的抽拔距 经校核XS-ZY-125型注塑机能满足使用要求故可以采用。 第七章绘制模具总装图和非标零件工作图 7.1本模具总装图和非标零件工作图见附图 7.2本模具的工作原理： 模具安装在注塑机上，定模部分固定在注塑机的定模板上，动模固定在注塑机的动模板上。合模后，注塑机通过喷嘴将熔料经流道注入型腔，经保压，冷却后塑件成型，注塑完成。开模时动模部分随动模板一起渐渐将分型面打开，与此同时在斜导柱的作用下侧抽芯滑块从型腔中退出，完成侧抽芯动作 当分型面打开到31mm时，动模运动停止，在注塑机顶出作用下，推动顶杆运动将塑件顶出。合模时同时复位杆也对顶杆进行复位。 7 排气系统 在注塑模具的设计过程中，必须考虑排气结构的设计，否则，熔融的塑料流体进入模具型腔内，在填充模具的型腔过程中同时要排出型强及流道原有的空气，气体如不能及时排出会使制件的内部有气泡， 除此以外，塑料熔体会产生微量的分解气体。这些气体必须及时排出。否则，被压缩的空气产生高温，会引起塑件局部碳化烧焦，或塑件产生气泡，或使塑件熔接不良引起强度下降，甚至充模不满甚至会产生很高的温度使塑料烧焦，从而出现废品。 排气方式有两种：开排气槽排气和利用合模间隙排气。 由于方形盒盖注塑模是小型镶拼式模具，可直接利用分型面和镶拼间隙进行排气，而不需在模具上开设排气槽。 8. 模具价格估算 模具价格技术参数法计算表 客户 客户名 机种名 部品名 注塑材料 密度/(d/mm3) 产品 长(L)/mm 宽(W)/mm 高(H)/mm 产品体积/mm3 产品重量/t 　 　 　 PA66 1.19 50 50 6.8 102.3 0.121 模具 长(L)/mm 宽(W)/mm 高(H)/mm 重量/kg 注塑机吨位/t 型腔 型芯 每模取件数 取件方式 产品表面 热流道 450 400 340 460.481 　 　 　 　 　 　 　 　 模架材料/部品明细 其它零件/部品明细 模具零件名 长(L)/mm 宽(W)/mm 高(H)/mm 数量 重量/kg 材质 单价/(元/kg) 金额/元 零件名 数量 材质 单价/(元/kg) 金额/元 基本模架 450 400 340 1 460.5 55C=B49 7.5 3454 斜推块kg 　 718 55.6 0 定模座板 450 400 60 1 132.4 55C=B49 7.5 993 斜导柱 　 　 　 0 自动脱料板 　 　 　 　 　 45C 5.6 0 顶杆 4 T10A 10 40 型腔板 260 260 35 1 40 718 55.6 2224 顶管 　 　 　 0 型芯板 260 260 25 1 33.85 718 55.6 1882 弹簧 　 　 　 0 顶出推板 　 　 　 　 　 45C 5.6 0 合计 　 　 　 40 模脚支架 　 　 　 　 　 45C 5.6 0 选购件明细 推杆固定板 　 　 　 　 　 45C 5.6 0 零件名 数量 规格 单价 金额 推板 245 14 14 4 784 T10A 10 31360 热流道 　 　 　 0 动模座板 450 400 60 1 132.4 55C=B49 7.5 993 截流腔 　 　 　 0 其它 　 　 　 　 0.023 718 55.6 0 隔热板 　 　 　 0 模架合计 　 　 　 　 　 　 　 40906 备件 　 　 　 0 定模镶件 1 　 　 　 　 0 718 55.6 0 面处理/mm2 0 亚光 2.3932 0 2 　 　 　 　 0 718 55.6 0 热处理 　 　 　 1000 3 　 　 　 　 0 718 55.6 0 雕刻 　 　 　 0 动模镶件 1 　 　 　 　 0 718 55.6 0 外部试模 　 　 　 0 2 　 　 　 　 0 718 55.6 0 试模材料 0 0.1 26.9 0 3 　 　 　 　 0 718 55.6 0 运输费 　 　 　 0 滑块 1 　 　 　 　 0 718 55.6 0 　 　 　 　 0 2 　 　 　 　 0 718 55.6 0 　 　 　 　 0 3 　 　 　 　 0 718 55.6 0 　 　 　 　 0 合计 　 　 　 　 　 　 　 0 合计 　 　 　 1000 　 工艺性材料明细 整套购入部件或客户专定外购服务 电极 1 300 200 100 2 2.4 精石墨 102.6 1477 热流道系统 　 　 　 0 2 　 　 　 　 2.4 精石墨 102.6 0 液压缸 　 　 　 0 3 　 　 　 　 8.9 紫铜 47 0 电动机 　 　 　 0 4 　 　 　 　 8.9 紫铜 47 0 面处理/mm2 0 三层皮纹 6.8376 0 夹具 1 　 　 　 　 0 718 55.6 0 出口包装 　 　 　 0 2 　 　 　 　 0 718 55.6 0 出口经费 　 　 　 0 3 　 　 　 　 0 718 55.6 0 　 　 　 　 0 其它 　 　 　 　 0 718 55.6 0 　 　 　 　 0 合计 　 　 　 　 　 　 　 1477 合计 　 　 　 0 　 基点工时/h K1 K2 K3 K4 K0 基点工价/(元/h) 工费/元 管理费率 管理费/元 利润率 利润/元 税率 税额/元 计算价/元 101 2.5 1 1 0 3 80 24240 0.20 13532.6 0.10 8120 17% 15184 104499.08 综合上表可得模具报价：120000元 总 结 通过此毕业设计，掌握了模具设计的方法和步骤，并结合具体的零件进行了具体的设计工作，包括确定型腔的数目、选择分型面、确定浇注系统、脱模方式、温度调节系统的设计、注射模成型零件尺寸的计算等。 毕业设计从测绘塑件，进行=绘制；完成塑件注射模具方案设计和相关设计计算；最后完成模具加工，掌握了完整的工程设计过程，工程设计应用能力得到了锻炼和提高。 完成了注射模具的制造工艺设计，但由于缺乏实际工作经验，在这些设计过程中也遇到了很多困难，但在老师的指导下，问题都迎刃而解。 参考文献 [1] 肖景容．模具计算机辅助设计和制造[M]．北京：国防工业出版社，1990. [2] 李志刚等.模具计算机辅助设计[M]．武汉：华中理工大学出版社，1990. [3] 张中原．塑料注射模设计[M]．北京：航空工业出版社，1999. [4] 材料成型设备王卫卫机械工业出版社，2004.8 [5] 模具CAD/CAM（第二版）伊启中机械工业出版社 [6] 塑料模具技术手册编写组．塑料模具设计手册[M]．机械工业出版社，2005 [7] 注塑CAE软件应用张金标机械工业出版社，2011.5 [8] 王华山：塑料注塑技术与实例，化学工业出版社，2005.10 [9] 朱光力、万金保等：塑料模具设计，清华大学出版社，2003 [10]刘昌祺：塑料模具设计，机械工业出版社，1998.10 11M.M.Fisher, F.E.Mark and T.Kingsbury:Energy recovery in the sustainable recycling of plastics from end-of-life electrical and electronic products,2005 IEEE International Symposium on Electronics and the Environment, May 2005. 致 谢 论文从开题、具体设计、论文的撰写，均得到了老师、同学和朋友的大力支持。 在此感谢指导老师，以及身边的同学悉心的教导和帮助。感谢老师给我方向性的建议，在设计过程中给予的帮助和支持！感谢谢几位同学在模具设计上给予的建议和细节上的帮助,使我加深了对模具方面的认识，培养了我独立思考题、解决问题的能力。