牵引机壳盖板注塑模具设计（全套含CAD图纸和三维UG模型）

牵引机壳盖板注塑模具设计（全套含CAD图纸和三维UG模型）,牵引,机壳,盖板,注塑,模具设计,全套,CAD,图纸,三维,UG,模型 课程设计（说明书）注塑模具课程设计说明书课题名称牵引机壳盖板注塑模具课程设计说明书学 院机电工程学院专业班级XX学 号XX姓 名XX指导教师XXX起讫日期XX 2019年 06月01 日牵引机壳盖板注塑模具课程设计说明书【摘要】塑料成型是塑料加工中最普遍的方法，作为塑料成型加工的工具之一的塑料注射模具，在质量、精度、制造周期，以及注射过程中的生产效率等方面影响着产品的质量、产量、成本。本文对塑件材料的性能进行分析，通过对锁模力和注塑机的选择与校核的计算确定了注塑机的选择，并进一步确定模架。对导向结构和脱模机构进行总体设计。本模具采用一模四腔，侧浇口进料，注射机采用HTF120J/TJX型号，通过对冷却系统的设计与计算来设置冷却系统，最后排气结构的设计，最后通过开模行程和模具厚度的计算，确定了模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核。通过CAD和UG绘制二维总装图和零件图，选择模具合理的加工方法。塑料模设计制造的第一步是塑料产品设计,先在电脑上直接建立产品的三维模型，再根据产品的三维模型进行模具结构设计及优化设计，从而作出合理的模具设计。【关键词】：机械设计，模具设计，CAD绘制二维图Design of Injection Molding Mold for Creative Rice SpoonAbstract:Plastic moulding is the most common method in plastic processing. As one of the tools of plastic moulding, plastic injection mould affects the quality, output and cost of products in terms of quality, precision, manufacturing cycle and production efficiency in injection process. In this paper, the properties of plastic parts are analyzed. The selection of injection moulding machine is determined by the selection and checking of clamping force and injection moulding machine, and the mould frame is further determined. The overall design of the guiding structure and demoulding mechanism is carried out. This mold adopts a mold two cavity, the side gate feed, the injection machine adopts the HTF120J/TJX model. Through the design and calculation of the cooling system, the cooling system and the design of the final exhaust structure are set up. Finally, through the calculation of the mold opening stroke and the thickness of the die, the relevant dimensions of the mold and the injection molding machine installation die part are determined. The two-dimensional assembly drawing and part drawing are drawn by CAD and UG, and the reasonable processing method of the die is selected. The first step in the design and manufacture of plastic mould is the design of plastic product. First, the three-dimensional model of the product is established directly on the computer. Then, according to the three-dimensional model of the product, the design and optimization of the mould structure are carried out, so as to make a reasonable design of the mould.Key words: Mechanical DesignMold，Design,CAD Drawing，Two-Dimensional Drawing.目录牵引机壳盖板注塑模具课程设计说明书1DESIGN OF INJECTION MOLDING MOLD FOR CREATIVE RICE SPOON21 绪论51.1 课题背景51.2 课题分析72 塑件分析82.1 产品分析及其技术条件82.2 塑件材料的确定92.3 塑件材料的性能分析92.3.1基本特性92.3.2成型性能103 成型布局及注塑机选择113.1 进胶方式选择113.2 型腔的布局及成型尺寸113.3 估算塑件体积质量133.4 注塑机的选择和校核133.4.1注射胶量的计算133.4.2锁模力的计算133.4.3 注塑机选择确定144 模具结构设计164.1 模架的选用164.1.1模架基本类型164.1.2模架的选择164.1.3导向与定位机构设计174.2 浇注系统的设计184.2.1主流道设计184.2.2分流道的设计194.2.3浇口的设计204.2.4冷料穴的设计204.3 分型面的设计214.4 成型零部件的设计224.4.1成型零部件结构224.4.2成型零部件工作尺寸的计算244.5模具强度与刚度校核264.6 脱模及推出机构264.6.1脱模力264.6.2推出机构274.7 冷却系统的设计与计算284.7.1冷却水道设计的要点294.7.2冷却水道在定模和动模中的位置294.7.3冷却水道的计算304.8 排气结构设计314.9 模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核324.10 斜顶侧向抽芯机构设计33图6.2 模具侧抽滑块图结论33致谢35参考文献36 31 绪论1.1 课题背景模具是工业生产中使用极为广泛的基础工艺装备。在汽车、电机、仪表、电器、电子、通信、家电和轻工业等行业中，60%80%的零件都依靠模具成形，并且随着近年来这些行业的迅速发展，对模具的要求越来越高，结构也越来越复杂。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产效率和低耗率，是其它加工制造方法所不能比拟的。随着塑料工业的飞速发展和通用塑料与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断地扩大，越来越普遍地采用塑料成型1。该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，制得的塑料制品数量之大是其它成型方法望尘莫及的。作为注塑成型加工的主要工具之一注塑模具，在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效率等方面水平高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中的反映能力和速度。注射模的种类很多，其结构与塑料品种、塑件的复杂程度和注射机的种类等很多因素有关，其基本结构都是由动模和定模两大部分组成的。定模部分安装在注射机的固定板上，动模部分安装在注射机的移动模板上，在注射成型过程中它随注射机上的合模系统运动2。注射成型时动模部分与定模部分由导柱导向而闭合。一般注射模由成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却系统、排气系统及支承零部件组成。由于模具的使用特点，决定了模具设计也区别与其他行业。模具设计要考虑的要点如下:a塑件的物理力学性能，如强度、刚度、韧性、弹性、吸水性以及对应力的敏感性，不同塑料品种其性能各有所长，在设计塑件时应充分发挥其性能上的优点，避免或补偿其缺点。b塑料的成型工艺性，如流动性、成型收缩率的各向差异等。塑件形状应有利于成型时充模、排气、补缩，同时能使热塑性塑料制品达到高效、均匀冷却或使热固性塑料制品均匀地固化3。c塑件结构能使模具总体结构尽可能简化，特别是避免侧向分型抽芯机构和简化脱模结构。使模具零件符合制造工艺的要求。对于特殊用途的制品，还要考虑其光学性能、热学性能、电性能、耐腐蚀性能等。目前，我国的模具制造技术已从过去只能制造简单模具发展到可以制造大型、精密、复杂、长寿命的模具。在塑料模具方面，能设计制造汽车保险杠及整体仪表盘大型注射模。一些塑料模主要生产企业利用计算机辅助分析(CAE)技术对塑料注塑过程进行流动分析、冷却分析、应力分析等4，合理选择浇口位置、尺寸、注塑工艺参数及冷却系统的布置等，使模具设计方案进一步优化，也缩短了模具设计和制造周期采用模具先进加工技术及设备，使模具制造能力大为提高。采用CAE技术，可以完全代替试模，CAE技术提供了从制品设计到生产的完整解决方案，在模具制造加工之前，在计算机上对整个注射成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况5，以便设计者能尽早发现问题，及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等，都有着重大的技术经济意义。某些国外电加工机床具有内容丰富、实用可靠的工艺数据和专家系统，使模具的深槽窄缝加工、微细加工、镜面加工等效率和质量大大提高。新的模糊控制系统具有加工反力的监测和控制，提高了大面积加工的深度控制精度6。电火花混粉加工技术的应用有效地提高了模具表面质量。模具逆向工程技术、快速经济模具制造技术、三维扫描测量技术及数控模具雕刻机的发展与应用，对模具制造能力的提高也起到了很大作用。我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展；另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显7。 随着计算机技术的发展应用，模具设计与制造技术正朝着数字化方向发展。特别是模具成型零件方面的软件等，这些技术采用计算机辅助设计，进而将数据交换到加工制造设备，实现计算机辅助制造，或将设计与制造连成一体实现设计制造一体化。1.2 课题分析1.塑件分析2.注塑机的成型布局3.注塑机的选择4.模架的选用5.设计浇注系统6.模具结构的设计7.模具主要成型零件设计8.模具其他尺寸设计9.成本预算及环境管理10.模具设计小结综合材料性能和特性等可选出较为合适的塑件材料，依据相关文献和计算结果可得出基本的模具方案进行简明的示意图，从而作出合理的模具设计。运用CAD绘制二维总装图和零件图，运用简要的文字，选择合理的加工方法。根据此方案可达到设计的预期效果，并且能提高注塑模的质量。2 塑件分析2.1 产品分析及其技术条件在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析，只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。课题目标产品是一个生活中常见的牵引机壳盖板，其零件外形如图所示。具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构简单，生产量大，要求较低的模具成本，成型容易，精度要求不高。 图2-1 产品3D视图塑件的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制造精度，为降低模具的加工难度和模具的制造成本，在满足塑件要求的前提下尽量把塑件的尺寸精度设计得低一些。由于塑料与金属的差异很大，所以不能按照金属零件的公差等级确定精度等级。本次产品尺寸均采用MT5级精度，未注采用MT5级精度。塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点来保证外，主要是取决于模具型腔表面粗糙度8。塑料制品的表面粗糙度一般为Ra0.021.25之间，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的1/2，即Ra 0.010.63。模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断增加，所以应随时给以抛光复原。该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高，为Ra0.8，内部为Ra1.2。2.2 塑件材料的确定 塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力下具有流动性。可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状而不发生变化。塑料有很多优异性能，广泛应用于现代工业和日常生活，它具有密度小，质量轻，比强度高，绝缘性能好，介电损耗低，化学稳定性高，减摩耐磨性能好，减振隔音性能好等诸多优点9。另外，许多塑料还具有防水、防潮、防透气、防辐射及耐瞬时烧蚀等特殊性能。此产品壁厚均匀，PBT性能优良，成本低廉，符合需求生产量大的要求，容易成型，对于本课题零件相当适用，所以在这选择其为产品的材料。2.3 塑件材料的性能分析2.3.1基本特性聚对苯二甲酸丁二醇酯（Polybutylene terephthalate），又名聚对苯二甲酸四次甲基酯。简称PBT。它是对苯二甲酸与1,4-丁二醇的缩聚物。PBT和PET一起被称为热塑性聚酯。PBT注塑之前一定要在110120的温度下干燥3小时左右，成型加工温度为250270，模温控制在5075为宜。因该料从熔融状态一经冷却，则会立即凝固结晶，故其冷却时间较短；若喷嘴温度控制不当（偏低），流道（水口）易冷却固化，会出现堵嘴现象。若料筒温度超过275或熔料在料筒中停留时间超过30分钟，易引起材料分解变脆。PBT注塑时需用较大水口进胶，不宜使用热流道系统，模具排气要良好，宜用“高速、中压、中温”的条件成型加工，防火料或加玻纤的PBT水口料不宜再回收利用，停机时需用PE或PP料及时清洗料管，以免碳化。PBT是在其主链上具有酯键的直链型热塑性饱和聚酯，其化学名为Polybutylene Terephthalte，简称PBT，是与PET树脂同类别的高聚物。由于它具有高的熔点和结晶度，吸水率和热膨胀系数也都很低，因此具有优良的尺寸稳定性。此外，还具有优良的电绝缘性，由吸湿性引起的电性能的变化很小，绝缘电压很高。在PBT的聚集态结构中有结晶区和非晶区，因此，可以通过添加其它物质容易地对进行改性，赋予其各种功能。现有难燃型品级、高速成型型品级、高抗冲击型品级等赋予了各种功能的各种各样的品级。连接器、小型开关、电容器壳等电子部件，OA机械的键盘及VTR、电话机等的功能机械部件，车用电子部件，车门外部把手等汽车部件。还有，医疗机械，建筑材料，精密机械等广泛地应用在我们的日常中的很多用品用具上。2.3.2成型性能表2-1 塑件材料的成型性能注射机类型螺杆式螺杆转速30 60r/min喷嘴形式直通式喷嘴喷嘴温度180190模具温度50 70注射压力60 100Mpa模具温度50 70注射压力60 100Mpa保压压力5 10Mpa冷却时间5 15s周期15 30s后处理方法红外线烘箱温度70后处理方法红外线烘箱时间0.3 1h备注原材料应预干燥0.5h以上3 成型布局及注塑机选择3.1 进胶方式选择注射模的浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道。其作用是将塑料熔体充满型腔并使注射压力传递到各个部分。浇注系统设计的好坏对塑件性能、外观及成型难易程度影响很大。它由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成，其中浇口的选择与设计恰当与否直接关系到制品能否完好的成型10。常用的浇口形式有直接浇口，侧浇口，点式浇口，扇形浇口，圆盘式浇口，环形浇口等。浇口的位置选择原则：浇口的位置与塑件的质量有直接影响。在确定浇口位置时，应考虑以下几点：1. 熔体在型腔内流动时，其动能损失最小。要做到这一点必须使：1)流程(包括分支流程)为最短；2)每一股分流都能大致同时到达其最远端；3)应先从壁厚较厚的部位进料；4)考虑各股分流的转向越小越好。2. 有效地排出型腔内的气体由于本设计中塑件外表面质量要求较高，所以选用侧浇口。侧浇口在产品端面处，成形后切除浇口, 零件组装时浇口被遮挡起来。3.2 型腔的布局及成型尺寸因为本设计中采用侧浇口，且塑件的尺寸较小，为提高塑件成功概率，并从经济型的角度出发，节省生产成本和提高生产效率，采用一模四腔，进行加工生产。型腔的布局与浇注系统的布置密切相关，型腔的排布应使每个型腔都通过浇注系统从总压力中均等的分得所需的压力，以保证塑料熔体均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能短，同时采用平衡流道。成型型腔尺寸依据塑件布局计算确定，需考量成形封闭结合面大小，太大造成模具尺寸过大，成本浪费，太小易导致成型时溢料飞边，甚至型腔变形。因模具是一模四腔，型腔布局如图。图3-1 型腔布局3.3 估算塑件体积质量本次设计中，塑件的质量和体积采用3D测量，在CAD软件中，使用塑模部件验证功能，可以测得塑件的体积为5.99，PBT的密度为1.3，即可以得出该塑件制品的质量约为7.79g。3.4 注塑机的选择和校核3.4.1注射胶量的计算模具设计时，必须使得在一个注射成型的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的80%以内。校核公式为：（3-1）式中：-型腔数量 -单个塑件的重量（g） -浇注系统所需塑料的重量（g）本设计中：n=4 m（4x7.79+3.83）/0.8 即m45.12g因而预选注塑机额定注塑量最少为45.12g以上3.4.2锁模力的计算选用注射机的锁模力必须大于型腔压力产生的开模力，不然模具分型面要分开而产生溢料。塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素。成型投影面积11:=（3-2）式中 n -型腔数目 -单个塑件在模具分型面上的投影面积 -浇注系统在模具分型面上的投影面积 n=4 =3332 =832 本设计中 =4x7622.26+405.1=14160锁模力和成型面积的关系根据依照以下计算公式确定：(3-3)式中 锁模力，kN； 型腔压力，MPa ；A 成型投影面积，mm2；一般熔料经喷嘴时其注射压力达6080MPa，经浇注系统入型腔时型腔压力通常为20-40MPa，这里取30MPa。计算：A/1000=3014160/1000=424.8kN 得出预选注塑机额定注塑压力为1200kN以上。3.4.3 注塑机选择确定综合考虑以上因素，选定注射机为HTF120J/TJX。其相关性能符合成型方案要求，以下相关参数：表3-1 HTF120J/TJX注塑机参数注射装置INJECTION UNITABC螺杆直径Screw Diametermm364045螺杆长径比Screw L/D RatioL/D23.32018.7理论容量Shot Size(Theoretical)cm3173214270注射重量 Injection Weight(PS)g157195246注射压力Injection PressureMpa197160126螺杆转速Screw Speedrpm0195合模装置CLAMPING UNIT合模力Clamp TonnageKN1200移模行程Toggle Strokemm350拉杆内距Space Between Tie Barsmm410x410最大模厚Max.Mold Heightmm430最小模厚Min.Mold Heightmm150顶出行程Ejector Strokemm120顶出力Ejector TonnageKN33顶出杆根数Ejector NumberPiece5其它OTHERS最大油泵压力Max.Pump PressureMPa16油泵马达Pump Motor Powerkw11电热功率Heater Powerkw9.75外形尺寸Machine Dimension(LxWxH)m4.92x1.33x1.95重量Machine Weightt4.56料斗容积Hopper Capacitykg25油箱容积Oil Tank CapacityL2404 模具结构设计4.1 模架的选用4.1.1模架基本类型注射模具的分类方式很多，此处是介绍的按注射模具的整体结构分类所分的典型结构如下：单分型面注射模、双分型面注射模、带有活动成型零件的模、侧向分型抽芯注射模、定模带有推出机构的注射模、自动卸螺纹的注射模、热流道注射模12。4.1.2模架的选择根据对塑件的综合分析，确定该模具是单分型面的模具。由GB/T12556.1-12556.2-1990塑料注射模中小型模架可选择CI型的模架，其基本结构如图所示：图4-1 模架结构图CI型模具定模采用两块模板，动模采用一块模板，又叫两板模，大水口模架，适合侧浇口的注射成形模具。由分型面的选择而选择模具的导柱导套的安装方式，经过考虑分析，导柱导套选择选正装。根据所选择的模架的基本型可以选出对应的模板的厚度以及模具的外轮廓尺寸，以此分析计算：模架的长L=型腔长度（180）+复位杆的直径+螺钉的直径+模板壁厚300mm模架的宽W=型腔宽度（170）+导向杆的直径+模板壁厚+滑块厚度270mm根据成型型腔的尺寸，在计算完模架的长宽以后，还需要考虑其他螺丝导柱等零件对模架尺寸的影响，在设计中避免干涉。参考成型型腔厚度，考虑模板强度要求，定模板厚度取60mm，动模板厚度取60mm。考虑顶出行程要求，支撑板取80mm以满足。综上所述所选择的模架的型号为：CI-2730-A60-B60-C80。4.1.3导向与定位机构设计导向机构的作用：保证模具在进行开合模时，保证公母模之间一定的方向和位置13。导向零件承受一定的侧向力，起了导向和定位的作用,导向机构零件包括导柱和导套等。 1. 导向结构的总体设计（1） 导向零件应合理的均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后发生变形。（2） 根据模具的形状和大小，一副模具一般需要2-4个导柱。如果，模具的凸模与凹模合模有方位要求时，则用两个直径不同的导柱，或用两个直径相同，但错开位置的导柱。（3） 由于塑件通常留于公模，所以为了便于脱模导柱通常安装在母模。（4） 导柱和导套在分型面处应有承屑槽（5） 导柱导套及导向孔的轴线应保证平行（6） 合模时，应保证导向零件首先接触，避免公模先进入模腔，损坏成型零件。2. 导柱的设计（1） 有单节与台阶式之分（2） 导柱的长度必须高出公模端面6-8mm（3） 导柱头部应有圆锥或球形的引导部分（4） 固定方式有铆接固定和螺钉固定（5） 其表面应热处理，以保证耐磨。 3. 导套和导向孔（1） 无导套的导向孔，直接开在模板上，模板较厚时，导向孔必须做成盲孔，侧壁增加排气孔。（2） 导套有套筒式“台阶式”凸台式（3） 为了导柱顺利进入导套孔，在导套前端应倒有圆角r。一般情况下，导柱与导套共同使用，用于保证动模与定模两大部分内零件的准确对合和塑料部品的形状，尺寸精度,并避免模内零件互相碰撞与干涉，起到合模导向的作用。4.2 浇注系统的设计浇注系统是指注射模中从主流道始端到型腔之间的熔体进料通道，浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两类14，本设计中采用普通侧浇口浇注系统。正确设计浇注系统对获得优质的塑料制品极为重要。浇注系统组成：普通流道浇注系统的组成一般包括以下几个部分。1主浇道 2第一分浇道 3第二分浇道 4第三分浇道5浇口 6型腔 7冷料穴4.2.1主流道设计所选用HTF120J/TJX型注射剂喷嘴有关尺寸如下：喷嘴前段孔径d0=3mm喷嘴圆弧半径R0=12mm为了使凝料能够顺利拔出，主流道的小段直径d应稍大于喷嘴直径。d=d0+（0.51）=3.5mm主流道设计成圆锥形，其锥角通常为24，过大的锥角会才产生湍流或涡流，卷入空气，过小的锥角使凝料脱模困难，还会使冲模时熔体的流动阻力过大，此处的锥角选用1，主流道球面半径比喷嘴球面半径大12mm。这里取主流道球面半径R16mm，经测量主流道长度L取100mm。4.2.2分流道的设计分流道是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道。分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态。其作用是改变熔体流向，使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔，分流道的长度应该尽可能短，折弯少，尽量减少流动过程中的热量损失与压力损失，节约塑料的原材料和降低能耗。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状态比较理想15，因此分流道表面粗糙度值不要太低，一般取Ra为1.6m，本设计选择圆形截面的分流道，d=3mm，采用流道布局如图所示：图4-2 流道布局4.2.3浇口的设计侧浇口普遍用于中小型塑件的多型腔模具，一般开设在分型面上，一般塑料熔体从外侧充填模具型腔，其截面形状多为矩形。4.2.4冷料穴的设计主流道的末端需要设置冷料穴以往上制品中出现固化的冷料。因为最先流入的塑料因接触温度低的模具而使料温下降，如果让这部分温度下降的塑料流入型腔会影响制品的质量，为防止这一问题必须在没塑料流动方向在主流道末端设置冷料穴以便将这部分冷料存留起来。冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上，其标称直径与主流道直径相同或略大一些，最终要保证冷料体积小于冷料穴体积。冷料穴的倒扣形式有多种，这里采用Z倒锥形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它与推杆配用，开模时倒锥形的冷料穴通过内部的冷料先将主流道凝料拉出定模，最后在推杆的作用下将冷料和和主流道凝料随制品一起被顶出动模。如图：图4-3 拉料针4.3 分型面的设计将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，它们的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为分型面，它是决定模具结构的重要因素，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能完好的成型的先决条件。选择分型面时，应从以下几个方面考虑：1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；2）使塑件在开模后留在动模上；3）分型面的痕迹不影响塑件的外观；4）浇注系统，特别是浇口能合理的安排；5）使推杆痕迹不露在塑件外观表面上；6）使塑件易于脱模。综合考虑各种因素，并根据本模具制件的外观特点，采用平面分型面，并选择在塑件的最大平面处，开模后塑件留在动模一侧，如图所示。图4-4 分型面的选择4.4 成型零部件的设计模具闭合时用来填充塑料成型制品的空间称为型腔。构成模具型腔的零部件称成型零部件。一般包括型腔、型芯、型环和镶块等。成型零部件直接与塑料接触，成型塑件的某些部分，承受着塑料熔体压力，决定着塑件形状与精度，因此成型零部件的设计是注射模具的重要部分。成型零部件在注射成型过程中需要经常承受温度压力及塑料熔体对它们的冲击和摩擦作用，长期工作后晚发生磨损、变形和破裂16，因此必须合理设计其结构形式，准确计算其尺寸和公差并保证它们具有足够的强度、刚度和良好的表面质量。4.4.1成型零部件结构成型零部件结构设计主要应在保证塑件质量要求的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。型腔是用来成型制品外形轮廓的模具零件，其结构与制品的形状、尺寸、使用要求、生产批量及模具的加工方法等有关，常用的结构形式有整体式、嵌入式、镶拼组合式和瓣合式四种类型17。本设计中采用嵌入式型腔及型芯，如图所示。其特点是结构简单，牢固可靠，不容易变形，成型出来的制品表面不会有镶拼接缝的溢料痕迹，还有助于减少注射模中成型零部件的数量，并缩小整个模具的外形结构尺寸。不过模具加工起来比较困难，要用到数控加工或电火花加工。图4-5 型腔3D图图4-6 型芯3D图4.4.2成型零部件工作尺寸的计算在模具中，决定塑件几何形状和尺寸精度的零件称为成型零件。成型零件包含凹模、型芯、成形螺杆等零部件。工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要包括：凹模、凸模的径向尺寸（含长、宽尺寸）与高度尺寸，以及中心距尺寸等。为了保证塑件质量，模具设计时必须根据塑件的尺寸与精度等级确定相应的成型零部件工作尺寸与精度。其中影响模具尺寸和精度的因素很多，主要包括以下几个方面：1. 成形收缩率：在实际工作中，成形收缩率的波动很大，从而引起塑件尺寸的误差很大，塑件尺寸的变化值为：=(Smax-Smin)Ls（4-1） 式中：为塑件收缩波动而引起的塑件尺寸误差（mm）； Smax为塑料的最大收缩率（%）； Smin为塑料的最小收缩率（%）； 为塑件尺寸（mm）。一般情况下，由收缩率波动而引起的塑件尺寸误差要求控制在塑件尺寸公差的1/4以内。2. 模具成形零件的制造误差：实践证明，如果模具的成形零件的制造误差在IT7IT8级之间，成形零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/4。3. 零件的磨损：模具在使用过程中，由于种种原因会对型腔和型芯造成磨损，对于中小型塑件，模具的成形零件最大磨损应取塑件公差的1/6，而大型零件，应在1/6之下。4. 模具的配合间隙的误差：模具的成形零件由于配合间隙的变化，会引起塑件的尺寸变化，模具的配合间隙误差不应该影响成形零件的尺寸精度和位置精度18。综上所述，在模具型腔与型芯的设计中，应综合考虑各种影响成形零件尺寸的因素，在设计时进行有效的补偿。由于影响因素很不稳定，补偿值应在试模后进行逐步修订。通常凹模、凸模组成的模腔工作尺寸简化后的计算方法有平均收缩率法和公差带法两种。其中平均收缩率法以平均概念进行计算，从收缩率的定义出发，按塑件收缩率、成形零件制造公差、磨损量都为平均值的计算，公式如以下：1. 凹模的內形尺寸：（4-2） 式中：为型腔內形尺寸(mm)； 为塑件外径基本尺寸(mm),即塑件的实际外形尺寸； K为塑料平均收缩率(%)，此处取1.6%；s为塑件公差，查表知HDPE塑件精度等级取5级；所以凹模尺寸如下：凹模深度的尺寸计算： （4-3） 式中：凸模/型芯高度尺寸(mm)； 为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸； s 、K 含义如（4-2）式中。H= 2. 凸模的外形尺寸计算： 式中：凸模/型芯外形尺寸(mm)； 为塑件內形基本尺寸(mm),即塑件的实际內形尺寸； s 、k含义如（4-2）式中。所以型芯的尺寸如下： 型芯的深度尺寸计算：（4-4）式中：为凸模/型芯高度尺寸(mm)；为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸；s 、k含义如（4-2）式中。凸模的高度为：。4.5模具强度与刚度校核普通意义上的模具强度包括模具的强度、刚度。模具的各种成型零部件和结构零部件均有强度、刚度的要求，足够的强度才可以保证模具能正常工作。由于模具形式较多，计算也不尽相同且较复杂，实际生产中，采用经验设计和强度校核相结合的方法，通过强度校核来调整设计，保证模具能正常工作。模具强度计算较为复杂，一般采用简化的计算方法,计算时采取保守的做法，原则是：选取最不利的受力结构形式，选用较大的安全系数，然后再优化模具结构，充分提高模具强度19。为保证模具能正常工作，不仅要校核模具的整体性强度，也要校核模具局部结构的强度。整体性强度主要针对型腔侧壁厚度，型腔底板厚度，合模面所能承受的压力等几个方面，实际选用尺寸应大于计算尺寸并取整。校核时应从强度与弯曲两个方面分别计算，选取较大的尺寸。4.6 脱模及推出机构4.6.1脱模力脱模力的产生范围：（脱模）塑件在模具中冷却定型时，由于体积收缩，产生包紧力。 不带通孔壳体类塑件，脱模时要克服大气压力 。 机构本身运动的磨擦阻力。塑件与模具之间的粘附力。 初始脱模力，开始脱模进的瞬间防要克服的阻力。相继脱模力，后面防需的脱模力，比初始脱模力小，防止计算脱模力时，一般计算初始脱模力。脱模力的影响因素：a 脱模力与塑件壁厚，型芯长度，垂直于脱模方向塑件的投影面积有关，各项值越大，则脱模力越大。 b 塑件收缩率，弹性模量E越大，脱模力越大。 c 塑件与芯子磨擦力俞大，则脱模阻力俞大。 d 排除大气压力和塑件对型芯的粘附等因素，则型芯斜角大到，塑件则自动脱落。4.6.2推出机构塑件从模具上取下以前有一个从模具的成型零部件上脱出的过程，使塑件从成型零部件上脱出的机构称为脱模机构。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出机构的导向和复位部件等组成。脱模机构按其推出动作的动力来源分为手动推出机构，机动推出机构，液压和气动推出机构。根据推出零件的类别还可分为推杆推出机构、推管推出机构、推板推出机构、推块推出机构、利用成型零部件推出和斜滑杆侧抽芯机构等。脱模机构的选用原则：（1）使塑件脱模时不发生变形（略有弹性变形在一般情况下是允许的，但不能形成永久变形）；（2）推力分布依脱模阻力的的大小要合理安排；（3）推杆的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部产生隙裂；（4）推杆的强度及刚性应足够，在推出动作时不产生弹性变形；（5）推杆位置痕迹须不影响塑件外观；考虑到塑件的特征等要求不高，决定选用简单推出机构中最简单、使用最广泛的推杆推出机构。推杆将塑件从动模的型芯推出脱模，由于设置推杆的自由度较大，而且设计推杆截面为圆形，这样制造、修配方便，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，推杆损坏后也便更换，因此选择推杆机构推出是最合理的。该塑件采用了推块，其分布情况如图所示，这些推杆的作用，使制品受推出力从而脱模。采用台肩形式的圆形截面推杆，设计时推杆的直径根据不同的设置部位选用不同的直径。推杆端平面不应有轴向窜动。推杆与推杆孔配合一般为，其配合间隙不大于所用溢料间隙，以免产生飞边，PBT塑料的溢料间隙为。 图4-7 推杆布局4.7 冷却系统的设计与计算注射模的温度对于塑料熔体的充模流动、固化成型、生产效率以及制品的形状和尺寸精度都有影响，对于任一个塑料制品，模具温度波动过大都是不利的。过高的模温会使塑件在脱模后发生变形，若延长冷却时间又会使生产率下降。过低的模温会降低塑料的流动性，使其难于充模，增加制品的内应力和明显的熔接痕等缺陷。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，对模具温度的要求也不相同。一般注射到模具内的塑料粉体的温度为左右，熔体固化成为塑件后，从左右的模具中脱模、温度的降低是依靠在模具内通入冷却水，将热量带走。对于要求较低模温（一般小于）的塑料，仅需要设置冷系统即可，因为可以通过调节水的流量就可以调节模具的温度。4.7.1冷却水道设计的要点 a冷却水孔的数量越多，对塑件冷却也就越均匀。b冷却水孔与型腔表面各处最好有相同的距离，即将孔的排列与型腔的形状一致。c塑件局部壁厚处，应加设冷却装置。当设计冷却孔直径为D时，它的孔距最好为5D，孔与型腔的距离为3D。d当大型塑件或薄壁零件成型时，料流较长，而料温越流越低，可以适当地改变冷却水道的排列密度。e冷却水道要避免接近塑料的熔接痕部分，以免熔接不牢，降低强度。f冷却水道不应穿过接缝部分，以防漏水。g冷却水道内不应有存水或产生回流的部分。h浇口部分由于经常接触注塑机喷嘴，是模具上最热的部分，应加强冷却，有时应考虑进料嘴单独冷却。i进出水水嘴接头，应设在不影响操作的方向，尽可能设在模具的同一侧，通常在注塑机操作的对面。j如果型芯太长，冷却水道无法开设，则可以选用热导系数较大的材料，在型芯下部采用喷水法进行冷却。4.7.2冷却水道在定模和动模中的位置冷却水道的位置取决于制品的形状和定、动模板的厚度，原则上冷却水道应设置在塑料向模具热传导困难的地方，根据冷却系统的设计原则，冷却水道应围绕模具所成型的制品，且尽量排列均匀一致。不少小型模具的型腔时直接在模板上加工而成的（也可以采用拼镶结构，但是由于模具尺寸较小，所以型腔与型芯的镶件尺寸更小），对于这类模具，可以直接在模板上设置冷却水道。在模板上直接设置冷却水道，同样应遵循冷却系统的设计原则，使冷却水道尽量靠近型腔表面和尽量围绕型腔，使制品在成型过程中冷却均匀。本设计中型芯型腔各一组冷却水回路, 此方式冷却快速, 塑件冷却均匀, 确保尺寸变形一致。冷却水路排布如图所示：图4-8 模具冷却水路图4.7.3冷却水道的计算冷却计算：单位时间内进入模具应除去的总热量Q，可以用参考文献中的公式计算：Q=W1 a（4-5）式中 W1单位时间内进入模具的塑料的重量g a克塑料的热容量(J/g) 经计算：Q=5.4881116130490.49J则带走上述热量，所需的冷却水量按下式计算：（4-6） 式中 W通过模具冷却水的重量(g/h) T3出水温度 T4入水温度 K热传导系数；经计算 W378997 g/h由下式可以计算出冷却水道的直径：（4-7） 式中 冷却液容重kg/cm3 =0.001 kg/cm， L 冷却水道长度cm L=16.4cm d冷却水道直径cm 经计算d5.628 cm，取6mm4.8 排气结构设计排气是注射模设计中不可忽视的一个问题。在注射成型中，若模具排气不良，型腔内的气体受压缩将产生很大的背压，阻止塑料熔体正常快速充模，同时气体压缩所产生的热使塑料烧焦，在充模速度大、温度高、物料黏度低、注射压力大和塑件过厚的情况下，气体在一定的压缩程度下会渗入塑料制件内部，造成气孔、组织疏松等缺陷。特别是快速注射成型工艺的发展，对注射模的排气系统要求就更为严格。在塑料熔体充模过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而成的水蒸气、塑料局部过热分解产生的低分子挥发性气体，塑料中某些添加剂挥发或化学反应所生成的气体。常用的排气方式有利用配合间隙排气，在分型面上开设排气槽排气，利用推杆运动间隙排气等。由于本次设计中模具尺寸不大，本设计中采用间隙排气的方式，而不另设排气槽，利用间隙排气，以不产生溢料为宜。4.9 模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核1.模具长宽尺寸模具长宽尺度必须小于注塑机拉杆间距,本设计选用机台拉杆间距为455455,模具长宽为450x450，经核算机台选用合适。2.模具厚度（闭合高度）模具闭合高度必须满足以下公式（4-8）式中 -注射机允许的最大模厚 -注射机允许的最小模厚本设计中模具厚度为250mm 150H430， 符合要求3.开模行程（S）模具开模后为了便于取出制件，要求有足够的开模距离，所谓开模行程是指模具开合过程中动模固定板的移动距离。注塑机的开模行程是有限的，设计模具必须校核所选注射机的开模行程，以便与模具的开模距离相适应。对于卧式注射机，其开模行程与模具厚度有关，对于单分型面注射模应有：SmaxS= H2 + H3 + C（4-9）式中 H2-顶出行程H3 -包括浇注系统凝料在内的塑件高度C 安全距离本设计中=350 =5mm H3 =95mm C取30mm总的开模距离需要200mm以上，经计算，符合要求。4.10 斜顶侧向抽芯机构设计 1、滑块具体结构形式针对本套产品的结构特征，适合采用斜顶抽芯机构来实现模具的成型。2、抽心距：S=H+(3-5)其中,，（可以通过3D或2D进行实际测量）3-5MM为产品抽芯后的安全距离本设计中，抽芯距离较小，抽芯卡扣1.2mm即可。考虑安全距离后取3.2MM抽芯距离。图6.2 模具侧抽滑块图结论本次模具设计所有内容是对牵引机壳盖板进行注塑模具设计的探究，经过这次的论文设计计算和分析，得到了以下结论：(1)本次产品尺寸精度采用MT5,表面粗糙度采用Ra0.021.25，模腔表壁的粗糙度采用Ra0.010.63，塑件外部的表面粗糙度采用Ra0.8，内部Ra1.2，目的是为了降低模具的加工难度和成本塑件。塑件材料选用PBT，符合需求生产量大的要求，且容易成型。(2)采用侧浇口和一模两腔的布局，可有效地排出型腔内的气体和提高塑件成功率及节省成本。分型面在设计时应考虑在塑件外形的最大轮廓处，痕迹不能影响塑件美观等要求。通过计算塑件尺寸的变化值、凹模内形深度尺寸、型芯尺寸及深度，确定模具强度与刚度校核，脱模力和推出机构。在设计冷却系统时遵循冷却水道的设计要点，使之尽量靠近型腔表面和尽量围绕型腔，使制品在成型过程中冷却均匀。最终由计算确定模具尺寸及开模行程。(3)通过以上计算可确认采用较为合适的注塑机。确定导向与定位机构、浇注系统、分型面、成型零部件等，可设计出牵引机壳盖板的注塑模具设计。致谢在为期两周的课程设计过程中，我深深地感觉到基础知识的重要，通过这次设计我又重新温故，受益非浅。在设计中对Auto CAD等绘图软件的应用更加熟悉，但是对于某些方面还是运用不够灵活。在模具设计中，参照模具设计手册，设计出了较为合理的模具，但在一些细节问题的处理上仍欠缺考虑，掌握了简单零件的分型，对于比较复杂的平面的模具设计仍需要继续学习。整个课程设计过程中，我学到了很多东西，对待设计的严谨，工作态度的严肃认真。设计中承蒙老师的悉心指导和帮助，在课程设计过程中提供了很多宝贵的资料、设计和方向、设计思路，以及模具结构原理方面的知识，在此向他表示衷心的感谢。因本人工程实践经验与理论水平有限，时间较短，设计过程中难免存在错误，恳请广大老师不吝批评指正。参考文献1 房鑫卿.塑料模具加工工艺探讨J.科技创新与应用,2019(08):100-1012 李庆.基于CAD/CAE集成模型的塑料注射模优化设计系统D.华中科技大学,2012.3 李玉华.塑料成型与模具技术的前沿技术分享J.模具制造,2017,17(07):114 马飞,任平英,郑武强.基于CAD/CAE/CAM的模具数字化设计与制造技术J.内燃机与配件,2018(04):248-249.5 谢日星,李文蕙.CAD/CAE一体化技术在塑料制品制造中的应用J.合成树脂及塑料,2017,34(05):98-101.6 盛永华.塑料成型工艺与模具设计M.武汉：华中科技大学出版社，2006,44-487 孙本龙,刘颖辉.模具国内外发展概括初探J.中国高新区,2018(01):178.8 蒋奔,翟明.塑料模具表面粗糙度变化机理及影响因素分析J.工程塑料应用,2017,45(06):137-140.9 谢娴.浅谈塑料模具材料的选择J.科技风,2015(13):65.10刘波,陈堃.排除法在设计注射模进胶方式与位置中的应用J.模具制造,2016,16(10):46-49.11杨占尧.塑料模具标准件及设计应用手册M.北京：化学工业出版社.2015,56-5912Yao D , Kim B . 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