塑料注射模的设计说明书.doc

I/86塑料注射模的设计摘要随着塑料工业的发展，塑料注射模已经成为制造塑料制品的主要手段之一。本文主要介绍了塑料注射模设计的方法与过程。首先，介绍了塑料注射模设计与制造在社会发展过程中所处的地位和作用，并对塑料制品（注射器套筒注塑模设计）的结构进行了分析和适当的修改，然后介绍了塑料注射模具的具体设计过程。具体设计容包括：进行塑件分析，进行塑件三维建模；完成模具总体方案的设计；完成模具具体分型面等参数的选择；完成模具具体尺寸的计算；绘制模具的工作图；完成设计说明书一份；此外，还对塑料注射模其他零部件进行了简单的设计。最后阐述了完成此次设计之后的心得，并对以后的模具设计思路提出了自己的见解和看法。关键词：注射模设计 模具 塑料、II/86AbstractWith the development of the plasticindustry,the plasticinjecting mold has already become one of the mainly ways of makingthe plastic ware.This paper mainly introduces the method and theprocess of the injecting mold designing.First,It hasintroducedthe position and function in the developing society ofthe plastic injecting molds making and designing,and analysiedthe structure of the plastic product,and also modified some partsof the structure.Next,this paper introduce the concrete processof the plastic molds designing.according to the actualdesigningplastic,carried on the analysis and modifications of theplasticproducts structure craft,the next chapter introducedthe concrete design process of the plastic injecting mold.Theinjecting machine was chosen according to the productsweight,the face was chosen according to the structure of theplastics and model the For plastics analysis,plastic parts of3 d modeling;The overall design of complete the die;Completethe die specific parting surface of the parameters such as choice;The size of the complete the die specific computation;Completethe a design specification In addition,return to design ofplastics injected other zero parts of mold to carry on the simpledesign,the insight was elaborating in the end of the paper,andthe laterdesigning way of the injecting mold was put forward myviews and viewpoints.KeyKey wordswords:injecting mold designmoldplasticIII/86目录摘要摘要 I IABSTRACTABSTRACTIIII第第 1 1 章绪论章绪论 1 11.1 塑料与塑料工业的发展情况 11.2 选题的依据和背景 11.3 塑料模国的发展状况 11.4 塑料模国外的发展状况 11.5 未来的发展趋势 21.6 毕业设计容概述 21.7 本章小结 2第第 2 2 章整体方案论证章整体方案论证 3 32.1 产品分析 32.1.1 产品名称与图样 32.1.2 产品结构分析 42.1.3 产品材料的性能 42.2 模具设计方案的选择 52.2.1 注射模基本模架的选择 52.2.2 凹模结构方案选择 62.2.3 凸模的结构方案的选择 72.2.4 拉料杆的结构方案选择 72.3 注射机的选择 82.3.1 注射机类型的选择 82.3.2 注射机型号的确定 92.4 模具总体结构设计 102.4.1 分型面的选择 102.4.2 型腔数的确定 112.4.3 型腔的设计 12IV/862.4.4 型芯的设计 122.4.5 抽芯机构的设计 132.5 本章小结 13第第 3 3 章注射模的结构设计章注射模的结构设计 14143.1 成型部分的设计 143.1.1 凹模的结构设计 143.1.2 凸模的结构设计错误！未定义书签。错误！未定义书签。3.2 浇注系统的设计 453.2.1 主流道的设计 463.2.2 分流道的设计 483.2.3 浇口的设计 503.2.4 冷料穴的设计 543.3 排溢引气系统设计 543.3.1 排溢系统设计 543.3.2 引气系统的设计 553.4 冷却系统的设计 563.4.1 冷却装置的理论计算 563.4.2 冷却装置基本形式的选择 593.4.3 冷却系统的其他零部件 593.4.4 冷却系统的其他零部件 603.5 脱模机构的设计 603.5.1 顶杆脱模机构的设计 613.5.2 成型活动镶块顶出脱模机构的设计 643.5.3 抽芯机构的设计 663.5.4 拉料杆的设计 743.6 复位系统的设计 763.6.1 各部分尺寸确定 763.6.2 材料的选择与配合公差的确定 763.7 其它零部件设计 773.7.1 导向元件的设计 77V/863.7.2 顶杆的导柱设计 783.7.3 限位钉 793.7.4 垫块的设计 803.7.5 动模座板与定模座板的设计 813.8 本章小结 81总结总结 8181致致 8181参考文献参考文献 81811/86第 1 章绪论1.1 塑料与塑料工业的发展情况中国塑料模具发展速度相当快。目前我国塑料模具在整个模具行业中所占比重约为 30%。随着中国汽车、家电、电子通讯、各种迅速发展，预计在未来模具市场中，塑料模具占模具总量的比例仍将逐步提高，且发展速度将快于其他模具,塑料的应用将面对汽车工业航空航天工业、电子电气工业、包装工业、建材工业、农业等诸多领域。1.2 选题的依据和背景我之所以选择关于注塑成型的课题是因为近年来，中国塑料模具发展速度相当快。目前我国塑料模具在整个模具行业中所占比重约为 30%。随着中国汽车、家电、电子通讯、各种迅速发展，预计在未来模具市场中，塑料模具占模具总量的比例仍将逐步提高，且发展速度将快于其他模具。模具工业作为进入小康社会的原动力之一,正推动着整个工业技术的发展和进步。当今社会，模具就是现代化，模具就是高效益的观念，已被越来越多的人所接受。塑件质量的优劣与生产效率的高低，模具因素占 80%，由此可知，推动模具技术的发展的进步是刻不容缓的策略，尤其是大型注射模的设计技术与制造水平，常可标志一个国家工业化的发展程度。1.3 塑料模国的发展状况我国塑料模具的设计与制造目前主要依赖设计人员的经验和工艺人员的技巧，设计的合理性只有通过试模才知道，制造的缺陷主要靠反复修模来纠正。这不仅难以保证模具的质量，而且使模具的设计与制造周2/86期长，成本高，特别对大型、精密、复杂的中高档模具，问题更为突出。我国的模具应用技术有较大的提高，而且模具市场也逐年扩大。在原有的大型国有企业基础上，一些民营、合资企业等纷纷占据市场，最近在我国生产制造的注射器套筒注射模都有模具结构成型。就模具的发展水平来看，模具已进入专业化、一体化和标准化阶段。1.4 塑料模国外的发展状况国外的模具起步早、发展快、规模大，模具大部分由专业造商提供，还有大量生产模具的专业技术人才提供了标准的样件。快速提高我国模具的专业化、一体和标准化是我国模具工业发展的目标。国外注塑模具制造行业的最基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化。追求的目标是提高产品质量和生产效率。国外发达国家模具标准化程度达到70%-80%，实现部分资源共享，大大缩短设计周期与制造周期，降低生产成本。最大限度地提高模具制造业的应变能力满足客户要求。1.5 未来的发展趋势随着人类社会的进步和高新技术的不断发展，世界各国不惜投入重金开发塑料模具设计与制造技术。塑料模技术包括设计技术、材料选择、加工技术、管理与维修技术等多种领域，属于系统工程技术。随着塑料模具应用领域的不断扩大，地位的不断提高，国家已非常重视并制定出明确的奋斗目标。伴随着 21 世纪高新技术发展的巨大推动作用，塑料模将面向注塑模 CAD 实用化、塑料模专用钢材系列化、塑料模 CAD/CAE/CAM集成化、塑料模标准化等多个方面发展。1.6 毕业设计容概述毕业设计课题确定为基于 UG 的 10ml 注射器套筒注塑模设计。毕业设计将根据在工厂里实习所见到的各种塑料模具的形状与工作原理和通过查阅学习各种塑料模设计工具书来进行设计。设计容主要包括：进3/86行塑件分析，进行塑件三维建模；完成模具总体方案的设计；完成模具具体分型面等参数的选择；完成模具具体尺寸的计算；绘制模具的工作图；完成设计说明书一份；1.7 本章小结本章主要介绍了选题的依据与课题背景、塑料与塑料工业的发展状况、塑料模国外的发展状况与塑料模未来的发展趋势。最后介绍了毕业设计所采用的主要方法与所要设计的主要容。第 2 章整体方案论证2.1 产品分析2.1.1产品名称与图样产品名称：完成基于 UG 的 10ml 注射器套筒注塑模设计。其结构图如下：4/862.1.2产品结构分析1、形状汽车烟灰缸盖的结构较为复杂，考虑到实际使用情况，其上下两侧均有侧孔。该产品三边有侧棱，而且在两侧棱的部分存在向凸起的形状结构。2、脱模斜度产品的一边侧棱因要紧紧包住模具的型芯，为了方便抽芯和脱模，产品的侧棱有一定的脱模斜度。斜度约为1。3、壁厚汽车烟灰缸盖在使用过程中不会受到过大的压力，该产品的侧棱的最薄处的厚度为 1mm，凸出的部位厚度为 2mm，其余部位的壁厚均为 3mm。由于产品厚度分布较为均匀，因此有利于塑件的成型，不易产生应力。4、加强筋产品两边侧棱跨度较大，中间存在许多加强筋，用以增加塑件的刚性，同时还能降低塑件的充模阻力，提高产品的质量。5、圆角带有尖角的塑件往往会在尖角处产生应力集中，该产品各边相交出为了避免产生应力集中，都设计成了圆角。2.1.3产品材料的性能1、ABS 塑料特性ABS 塑料中文称为丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物。其特性为：无定形料、吸湿性强、流动性中等等。2、ABS 塑料物理性能、热性能密度：1.021.16g/cm3比体积：0.860.98cm3/g吸水率：(0.20.4)%熔点：130160c计算收缩率：（0.30.5）%比热容：1470J（kg.k）5/86热导率：0.263W(m.k)注射压力：60100MPa3、ABS 塑料的力学、电气性能屈服强度：50MPa抗拉强度：38MPa断裂伸长率：35%拉伸弹性模量：1.8GPa抗弯强度：80MPa抗拉强度：53MPa弯曲弹性模量：1.4GPa抗剪强度：24MPa布氏硬度：9.7/R121表面电阻率：1.21013介电常数：3.044、化学性能耐酸性与对盐溶液的稳定性：对酸、水、无机盐、几乎完全没有影响、在冰醋酸中会引起应力开裂。耐碱性：耐碱类性优良。耐油性：对某些植物油会引起应力开裂。耐有机溶剂性：字酮、醛、酯以与有些氯化烃中要溶解，长期接触烃类会软化和溶胀。2.2 模具设计方案的选择塑料模具是现代塑料工业生产中的重要工艺装备，也是成型塑料制品的主要工具，它的结构对塑件的质量和生产效率等有直接的关系。其各部分结构方案的选择不仅关系塑件的成型，同时还影响模具整体布局的合理性，故模具结构设计方案选择极其重要。2.2.1注射模基本模架的选择方案一：单分型面注射模单分型面注射模的特点是：模具只有一个分型面，是注射模中最简单最常用的一类。综合考虑各方面因素，汽车烟灰缸盖注射模可以使用单分型面注射模，采用单分型面注射模不仅模具结构简单，易于加工和装配，同时利于分型和提高工作效率。6/86方案二：多分型面注射模多分型面注射模的特点是：模具有两个或两个以上的分型面，适用于点浇口进料的模具。综合考虑注射模的结构形式，若采用多分型面注射模，会增加模具设计的难度，同时使模具加工带来困难，而且使生产汽车烟灰缸盖的成本增加。故该方案不满足要求。方案三：带有活动镶件的注射模带有活动镶件的注射模的特点是：塑件带有侧孔或侧凹，成型这些部位的模具零件做成活动的，随塑件一起取出模外分离。由于汽车烟灰缸盖的结构中存在侧凹部分,故应使用带有活动镶块的注射模。使用该种注射模,不仅使镶块充当成型部件,而且能使镶块充当顶出机构,不仅使模具的结构更加紧凑,同时还使模具设计简化。因此,汽车烟灰缸盖的模具可使用带有活动镶件的注射模。方案四:带有侧向分型抽芯机构的注射模带有侧向分型抽芯机构的注射模的特点:塑件带有侧孔或侧凹,成型这些部位的模具零件,做成可在模滑动,由斜销等机构驱动,由于汽车烟灰缸盖带有两个侧孔,综合考虑其结构形状和带有侧向分型抽芯机构的注射模特点,可以使用该注射模模架。因为只有采用侧抽芯注射机才能满足汽车烟灰缸盖的结构工艺要求,虽然采用该结构会使模具的设计,制造和装配带来困难。但是这是工艺设计要求所必须的。其他方案:a 自动卸螺纹的注射模,由于塑件不存在螺纹,故不使用该注射模;b 定模一侧有脱模机构的注射模,由于汽车烟灰缸盖可以使其留在动模上,故不采用定模脱模机构。根据以上各注射模方案的论证,结合汽车烟灰缸盖的结构和形状特点,最终采用的整体结构方案为:单分型面带有活动镶块与侧向分型抽芯机构的注射模。2.2.2凹模结构方案选择方案一:整体式凹模整体式凹模特点是:凹模由整块材料加工制成,常用于形状简单的中7/86小型模具,由于汽车烟灰缸盖的结构比较复杂,故不能采用整体式凹模。方案二:整体嵌入式凹模整体嵌入式凹模的特点是:在多型腔模具中,凹模常加工成带台阶的镶块,从凹模固定板下部嵌入,用支承钉,螺钉将其固定。对于汽车烟灰缸盖,其结构复杂,但是各部分尺寸较小,采用整体嵌入式凹模不仅使机械加工方便简单,同时也节约了模具的材料。故应选择此方案。2.2.3凸模的结构方案的选择方案一:整体式凸模整体式凸模也就是将型芯和模板作成整体,该结构主要应用于小型,结构简单的模具中,其不满足汽车烟灰缸盖的适用围,故不应采用该结构方案。方案二:整体嵌入式凸模整体嵌入式凸模是将各个凸模或型芯单独加工,然后再整体嵌入到固定板上,用支承钉和螺钉固定。考虑到汽车烟灰缸盖的结构形状复杂,使用该结构的凸模,不仅能使机械加工方便,同时节约模具制造材料,使模具设计简单化。故选择此结构方案。2.2.4拉料杆的结构方案选择方案一:钩形(Z 形)拉料杆拉料杆头部做成 Z 形,可将主流道凝料钩住,开模时即可将该凝料从主流道拉出。拉料杆的尾部是固定在顶杆固定板上的,故在塑件顶出时凝料也一起被顶出,取出塑件时朝着拉料钩的侧向稍许移动,即可将塑料连同浇注系统凝料一起取下。这种拉料杆除了起到拉住和顶出主流道凝料的作用外,还兼有冷料穴的作用。但是主流道凝料拉出后不能自动脱落,需人工摘掉,不宜用于全自动机构中。考虑到汽车烟灰缸盖模具在实际生产工作中,主要采用的是半自动化操作,因此可以选择该种形式的拉料杆。8/86方案二:球形拉料杆运用该种的拉料杆,当塑料进入冷料穴后,紧紧包在拉料杆的球形头上,开模时即可将主流道凝料从主流道中拉出。拉料杆的尾部固定在动模边的型芯固定板上,并不随顶出机构移动。这种拉料杆的流道料能自动脱落,但球形部分加工比较困难。该种形式拉料杆的适用于推板顶出机构。综合考虑该种形式拉料杆的适用围以与汽车烟灰缸盖模具所采用的顶出机构,该种形式的拉料杆不宜选用。方案三:圆锥形拉料杆圆锥形拉料杆头部制成圆锥形的,依靠塑料收缩的包紧力而将主流道凝料钩住。这种拉料杆与推板顶出机构同时使用。这种形式的拉料杆既起到了拉料的作用,又起到了分流锥的作用,广泛用于单腔注射模成型,带有中心孔的塑件。这种拉料杆的缺点是小型塑件不便开设冷料穴。综合考虑所设计模具与该种形式的拉料杆适用围,不宜采用该种形式的拉料杆。2.3 注射机的选择注射机是塑料注射成型的主要设备。2.3.1注射机类型的选择注射机类型可分为卧式,立式和直角式三种。1、卧式注射机的优点（1）开模后塑件按自重落下,便于实现自动化操作。（2）螺杆和塑化装置的塑化能力强,且均匀,注射压力可达 68657845N/cm2压力损失小,塑件应力与定向性小,可减少变形和开裂倾向。（3）螺杆式注射机可采用不同的螺杆,使用调节螺杆转数与背压等适应能力,可加工各种塑料与不同要求的塑件。2、卧式注射机的缺点装模麻烦,安放嵌件与活动型芯不便,易倾斜落下。螺杆式注射机加9/86工低粘度塑料,薄壁与形状复杂塑件时,易发生副料回流,螺杆不易清洗,贮料清洗不净,易发生分解。综上所述,由于卧式注射机主要以螺杆式为主,且卧式螺杆式注射机满足所设计产品的工艺成型要求,因此,可选用该类型的注射机。2.3.2注射机型号的确定根 据 产 品 的 质 量 m=110g,取 材 料(ABS)1.05g/cm3故 其 体 积 为V=m/p=110/1.05g/cm3=104.7619cm3=105cm3由于模具方案确定为双型腔，故实际应注射的体积为 V 实=2V=2105cm3=210cm3。由注射机的选用原则可知，实际注射量应不超过注射机的规定克数，应在其额定注射量的 80%以，故 Q公=2V/0.8=2105/0.8=262.5cm3,查表可得国产塑料注射机XS-ZY-350 其最大体积为 350cm3,满足选用要求。因此，注射机选用XS-ZY-350 型注射机。1、选用注射机的主要技术参数型号：XS-ZY-350结构形式：卧式最大注射量：350cm3最大注射压力：106.8MP锁模力：2450KN移模板行程：260mm最小模具厚度：165mm模具定位孔直径：160mm喷嘴球半径：18mm最大成型面积：645cm22、注射机部分参数得校核（1）注射量得校核由公式 K利G公G件+G废，公式中，G公为注射机公称注射量，故 G公=3501.05=367.5g；K 利为注射机最大注射量得利用系数，一般取0.750.85，取 K利=0.8；G 件为塑料得质量，故 G件=220g；G废为浇注系统等废料得质量，根据工厂的实际情况，估算取得 G废=30g。由以上数据可得 K利G公=0.8367.5=294gG件+G废=220+30=250g故满足 K 利 G 公G 件+G 废，符合注射量得选用要求。（2）注射压力的校核10/86在选用螺杆式注射机时，ABS 塑料成型时的注射压力围为 60100MPa。由公式 P公P注，式中 P公为注射机的最大注射压力，故 P公=106.8MPa；P注为塑料成型所需的实际注射压力，故 P注=60100MPa。由此可得，满足 P公P注，故注射压力满足要求。(3)锁模力的校核由公式 F锁K损P注A分，式中，F锁为注射机的额定锁模力，故 F锁=2450KN，K损为注射机压力到达型腔的压力损失系数，一般取 0.340.67，取 K损=0.6，P注为塑件成型所需的实际注射压力，取 P注=100106Pa；A分为塑料与浇注系统在分型面上的投影面积，由于塑件在分型面上的投影近似为长方形，长为 17.5cm,宽为 8cm，所以 A分=17.58=140cm2=0。014m2。由以上数据可知，F锁=245000N;K损P注A分=0.61001060.014=84000N;故 F锁K损P注A分，满足锁模力的要求。2.4 模具总体结构设计2.4.1分型面的选择分型面是为了将塑件浇注系统凝料等从密闭的模具取出，以与为了安放嵌件，将模具适当地分成两个或若干个主要部分，这些可以分离部分的接触表面。分型面的选用原则：（1）分型面不仅应选择在对塑件外观没由影响的位置，而且必须考虑易于清除或修整分型面处所产生的溢料飞边，要力求分型面处产生飞边。（2）应利于塑件的脱模，否则，注射模结构会变得比较复杂。一般而言，应尽可能保证塑件在开模后滞留在动模一侧，以利于把顶出脱模机构设置在动模上，从而使他们在注射机合模系统作用下工作。（3）分型面不应影响塑件得尺寸精度。（4）应尽量减小模腔在分型面上的投影面积，以避免此面积与注射机许用的最大注射面积接近时可能产生的溢料现象。（5）分型面应尽量与最后才能充满熔体的模11/86腔表壁重合，有利于注射成型过程中的排气。（6）应尽量减小脱模斜度带来的塑件大小端尺寸差异。（7）分型面应能使注射模分割成便于加工的零件，以减小注射模加工难度。（8）分型面的位置有时还与注射机的技术参数规格有关，故应综合加以考虑。通过以上对分型面选用原则的介绍，经过仔细分析汽车烟灰缸盖的几何形状与拟采取的模具方案，确定分型面示意图如下：图 2-2分型面选择分析：选择如上图所示的模具分型面，首先能满足产品成型的工艺要求，同时也满足产品表面粗糙度的要求，即将表面要求较高的部分放于定模中，而将表面要求低的放于动模中。再次，采用上图所示的分型面能减小脱模斜度，以防止由此引起塑件的大小端尺寸差异过大。由于该模具由侧向分型抽芯机构，上图所示的分型面能便于抽芯。该分型面与料流的末端重合，因此由利于气体的排出。汽车烟灰缸盖的模具利用了镶块成型，采用上图分型面，有利于成型镶块的安放，同时也使模具整体结构简化。2.4.2型腔数的确定合适的型腔数目，应受注射机锁模力、注射量、料筒塑化能力与成型件产量、精度、形状和进料口位置，以与注射模设计要求与经济性等12/86条件的综合限制。根据注射机的注射能力，以每次注射量不超过注射机最大注射量的80%来求型腔数 N 时，公式为N=(0.8G-w)/W式中 N型腔数G注射机的最大注射量W成型件的重量W浇注系统的重量由于选择的注射机为 XS-ZY-350，故 G 为 367.5g，w 为 110g；W 为30g。故 N=(0.8367.5-30)/110=2。4故取型腔数为 2。2.4.3型腔的设计型腔的强度和刚度是注射模设计中经常需要考虑的问题。因注射模的型腔在成型压力作用下容易产生变形，其变形量必须在允许围以，如变形量过大，则将会导致型腔的扩大而易出毛边并使塑件尺寸增大，甚至造成型腔的破裂。另外，当塑件成型后，压力消失时，型腔又会因弹性恢复而收缩，若收缩尺寸大于塑料的收缩率时，则会使型腔紧紧地包住塑件而造成开模困难，或因此引起塑件残留在定模上而使脱模困难，甚至损坏塑件。型腔的壁厚尺寸计算在第三章有详细的介绍。2.4.4型芯的设计型芯是成型塑件上孔的成型零件。由于汽车烟灰缸盖产品存在外凸的部分，故应运用型芯来成型。由于是非圆型芯，为了便于制造，可将其连接部分制成圆形的。并用螺母与弹簧垫圈拉紧。13/862.4.5抽芯机构的设计当塑件上具有与开模方向不同的外侧孔或侧凹等阻碍塑件直接脱模时，必须将成型侧孔或侧凹的零件做成活动的，成为活动型芯。在塑件脱模前先将活动型芯抽出，然后再从模中顶出塑件，完成活动型芯抽出和复位的机构叫做抽芯机构。由于汽车烟灰缸盖产品存在两个侧孔，故应采用两个侧抽芯机构来完成孔的成型和完成活动滑块的分模。具体设计见第三章的脱模机构设计。2.5 本章小结本章主要介绍了注射机的选用，对产品进行了分析，并对产品原材料的性能进行了阐述，对模具部分设计方案进行了简要的论证，并对模具总体结构进行了设计。14/86第 3 章注射模的结构设计注射模的结构设计是注射模设计的主要部分。其结构设计的合理性与否,直接关系到其价值成本与工作性能的好坏。注射模的结构设计包括成型部分的设计、浇注系统的设计、排溢引气系统的设计、温度调节系统的设计、脱模机构的设计、复位系统的设计与其他零部件的设计。3.1成型部分的设计成型部分是作为塑件的几何边界、包容塑件、完成塑件的结构和尺寸等成型部分。其主要包括凸模和凹模两部分。3.1.1凹模的结构设计1、凹模的结构形式凹模是成型塑件外形的主要部件，凹模按其结构不同可分为整体式，整体嵌入式，局部镶嵌式，大面积镶嵌组合式和四壁拼合的组合式五种。整体式凹模强度大，塑件上不会产生拼模缝痕迹，但采用整体式不便于机械加工，切削量太大，会造成钢材的浪费，热处理不便，成本较高，故不能采用整体式凹模。考虑到汽车烟灰缸盖产品的结构形状，采用局部镶嵌式，大面积镶嵌组合式与四壁拼合组合式都不可能使模具设计结构达到最佳。汽车烟灰缸盖双型腔模具属中型模具，而且存在两个一样产品的型腔，采用整体嵌入式凹模能模具制造、安装方便，同时也能使模具结构达到最佳。15/86凹模结构示意图如下所示：图 3-1将整体式凹模加工完成后，整体嵌入到定模固定板中，用平键将两个整体式凹模固定在一起。所以加工、装配、更换都很方便。整体式凹模与定模固定板之间采用 H7/m6 配合，以满足成型要求。2、凹模型腔侧壁与底部壁厚计算塑料模具型腔的侧壁和底部厚度计算是模具设计的一个重要问题。我们必须采用合理的计算方法使壁厚各尺寸尽可能合理，以免造成模具的报废或材料的浪费。在注射模成型过程中，型腔所受的力有塑料熔体的压力，合模时的压力，开模时的拉力等。其中最主要的是塑料熔体的压力。在塑料熔体压力作用下，型腔将产生应力与变形。如果型腔的侧壁和底部厚度不够，当型腔中产生的应力超过型腔材料的许用应力时，型腔即发生强度破坏。与此同时，刚度不足则发生过大的弹性变形，从而产生溢料和影响塑件尺寸与成型精度，也可能导致脱模困难等。可见模具对强度和刚度都有要求。为了使汽车烟灰缸盖的模具满足正常的使用要求。此次设计将采用强度和刚度要求分别计算凹模型腔侧壁与底部壁厚，然后取强度和刚度计算后壁厚的较大者为最终的壁厚设计尺寸。此次设计的汽车烟灰缸盖模具型腔的类型属于矩形凹模整体式型腔。按强度要求和刚度要求计算结果如下：侧壁：按强度计算16/86pmcpht式中ct凹模型腔侧壁厚度H凹模型腔的深度（mm），h=14mm系数，查表可得=2.105mp模腔压力（MPa）,mp=62MPap为材料的许用应力（MPa）,由于凹模采用的是 45 钢，故p=156.8MPa。pmcpht=mm1377.128.15662105.214按刚度计算34pmcEhcpt式中ct侧壁厚度C系数，查表得 c=0.93mp模腔压力，mp=62MPaH型腔深度，h=14mmE材料的弹性模量，E=MPa101.25p成型零件的许用变形量，取p=0.05mm。34pmcEhcpt=mm95.505.0101.2146293.0354按强度条件和刚度条件计算的侧壁厚度可知，按强度计算的侧壁厚度较大，故选择凹模侧壁厚度为 13mm。底部：按强度计算17/86pmhpbt式中ht凹模型腔底部厚度B凹模型腔的孔（矩形）短边尺寸，b 为 80mm系数，查表得=0.4974mp模腔压力，为 62 MPap材料的许用应力，p=156.8 MPapmhpbt=36mm48.358.156624974.080按刚度计算34hpmEhpct式中ht凹模型腔底部厚度c系数，查表得c=0.0277mp模腔压力，mp=62 MPah凹模型腔深度，h=14mmE材料的弹性模量，E=MPa101.25;p为成型零部件的许用变形量，p=0.05mm。34hpmEhpct=mm8.150.0102.141620277.0354按强度要求和刚度要求计算的凹模型腔底部厚度可知，按强度要求计算出的壁厚尺寸较大，所以凹模型腔底部厚度36mmth。3、两型腔之间壁厚的计算18/86图 3-2此次设计的是双型腔汽车烟灰缸盖模具，因此各型腔之间的壁厚也予以计算确定。根据经验公式2/ttcc，由于ct=13mm，ct=7mm5.62/31。故 两型腔之间的壁厚为 7mm。4、凹模成型工作尺寸计算所谓成型工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔或型芯的深度尺寸，中心矩尺寸等。任何塑料制品都有一定的尺寸要求，在使用或安装中有配合要求的塑件制品，其尺寸精度常要求较高。在设计模具时，必须根据制品的尺寸精度要求来确定相应的成型零件的尺寸和精度等级。影响塑料制品精度的因素较为复杂，主要有以下几个方面：首先，其与成型零件制造公差有关，显然成型零件的精度愈低，生产的制品尺寸或形状精度也愈低。其次，是在设计模具时，估计的塑件收缩率与实际收缩率的差异和生产制品时收缩率的波动值。此外型腔在使用过程中不断磨损，使得同一模具在新和旧的时候所产生的制品尺寸各不一样。模具可动成型零件配合间隙变化值，模具固定成型零件安装尺寸变化值，这些都将影响塑件的公差，塑件所可能出现的最大公差值为这些误差的总和。由于塑件制品的精度影响甚多，累积误差较大，因此塑料制品的精度往往较低，并总是低于成型零件的制造精度，应慎重选择制品的精度，以免给模具制造和工艺操作带来不必要的困难。结合实际生产汽车烟灰缸盖产品的情况考虑，取汽车烟灰缸盖产品的精度等级为 4 级精度（一19/86般精度）。型腔尺寸与塑件外形尺寸相对应的成型零部件的工作尺寸称为型腔尺寸，而型腔尺寸又可分为深度尺寸和径向尺寸（与实的垂直的平面尺寸）两种。它们都属于包容尺寸，与塑件熔体或塑料制件之间产生摩擦磨损之后，具有增大的趋势。因此，塑件外形尺寸的偏差通常采用单向负偏差，其基本尺寸为最大值，型腔上的外形尺寸则采用单向正偏差，其基本尺寸为最小值。采用公差代法计算成型工作尺寸结果与实际需用的工作尺寸之间的误差相对较小，因此，计算成型工作尺寸采用公差带法予以计算。公差带法的计算程序如下：（a）初算用成型零件工作尺寸的最小（或最大）值进行初算，初算时对型腔类尺寸可先算最小值，而对型芯类尺寸则先算最大值。（b）验算根据预定的职责偏差和磨损量来验算塑件可能出现的最大（或最小）尺寸是否位于塑件规定的公差围类。（1）凹模型腔径向尺寸计算（径向长边长度尺寸）(a)初算 初算型腔的最小径向尺寸，即基本尺寸ML。设型腔径向尺寸取最小值,塑件以最大收缩率进行收缩时可以获得其下限尺寸,(见下图),于是有图 3-320/86maxsMsS)L(LL整理上式可得smaxML)S1(L,查表得,%5.0Smax,Ls 为与型腔相应的塑件上的径向基本尺寸,故 Ls=175mm,由于塑件为 4 级精度,根据基本尺寸,查表得68mm.0195mm.17568.0175%)5.01(LM(b)验算按预订的制造偏差z和磨损量c取值时,验算ML是否能够保证塑件的最大尺寸不会超出塑件的公差围,由图可得,塑件可能取得的最大径向尺寸：minsczMssS)L()L(LL式中的为塑件可能出现最大尺寸与其下限尺寸之间的差值。整理得：mm0.12mm0.23,SL)L(LczminsczMs取，取式中Smin 最小收缩率取 0.3%。sSL02.175525.0545.175%3.017512.023.0175.195L）（故cz和取得过大,必须加以修正,修正czmm0.23，取取 0.12mm,故,SSLL,满足要求。(c)标注制造公差初算和验算工作结束，考虑制造公差后，型腔的径向尺寸可以表示为：mm195.175)L(23.000Mz（2）凹模型腔的径向尺寸计算（径向短边长度尺寸计算）（a）初算 初算型腔的最小径向尺寸，即基本尺寸ML。设型腔径向尺寸取最小值,塑件以最大收缩率进行收缩时可以获得其下限尺寸,(见下图),于是有21/86maxsMsS)L(LL整理上式可得smaxML)S1(L,查表得,%5.0Smax,Ls 为与型腔相应的塑件上的径向基本尺寸,故 Ls=170mm,由于塑件为 4 级精度,根据基本尺寸,查表得68mm.0170.17mm68.0170%)5.01(LM(b)验算按预订的制造偏差z和磨损量c取值时,验算 LM 是否能够保证塑件的最大尺寸不会超出塑件的公差围,由图可得,塑件可能取得的最大径向尺寸minsczMssS)L()L(LL,式中的为塑件可能出现最大尺寸与其下限尺寸之间的差值。整理上式可得:mm0.1mm0.2,SL)L(LczminsczMs取，取式中Smin 最小收缩率取 0.3%。sSL169.9651.0170.47%3.01701.02.0170.17L）（故cz和取得过小,必须加以修正,修正，取mm0.24z故,SSLL,满足要求。(c)标注制造公差初算和验算工作结束，考虑制造公差后，型腔的径向尺寸可以表示为：mm170.17)L(24.000Mz（3）凹模型腔径向尺寸计算（径向宽度）(a)初算 初算型腔的最小径向尺寸，即基本尺寸 LM。设型腔径向尺寸取最小值,塑件以最大收缩率进行收缩时可以获得其下限尺寸,(见下图),于是有maxsMsS)L(LL22/86整理上式可得smaxML)S1(L,查表得,%5.0Smax,Ls 为与型腔相应的塑件上的径向基本尺寸,故Ls=80mm,由于塑件为4级精度,根据基本尺寸,查表得38mm.082mm.8038.080%)5.01(LM(b)验算按预订的制造偏差z和磨损量c取值时,验算ML是否能够保证塑件的最大尺寸不会超出塑件的公差围,由图可得,塑件可能取得的最大径向尺寸：minsczMssS)L()L(LL式中的为塑件可能出现最大尺寸与其下限尺寸之间的差值。整理上式可得:mm0.06mm0.13,SL)L(LczminsczMs取，取式中Smin 最小收缩率取 0.3%。sSL97.7924.021.80%3.08006.013.002.80L）（故cz和取得过小,必须加以修正,修正，取mm0.16z故,SSLL,满足要求。(c)标注制造公差初算和验算工作结束，考虑制造公差后，型腔的径向尺寸可以表示为：mm82.80)L(16.000Mz（4）凹模型腔径向尺寸计算（凸出部分长度计算）(a)初算 初算型腔的最小径向尺寸，即基本尺寸ML。设型腔径向尺寸取最小值,塑件以最大收缩率进行收缩时可以获得其下限尺寸,(见下图),于是有maxsMsS)L(LL23/86整理上式可得smaxML)S1(L,查表得,%5.0Smax,Ls 为与型腔相应的塑件上的径向基本尺寸,故Ls=50mm,由于塑件为4级精度,根据基本尺寸,查表得28mm.097mm.4928.050%)5.01(LM(b)验算按预订的制造偏差z和磨损量c取值时,验算 LM 是否能够保证塑件的最大尺寸不会超出塑件的公差围,由图可得,塑件可能取得的最大径向尺寸：minsczMssS)L()L(LL式中的为塑件可能出现最大尺寸与其下限尺寸之间的差值。整理得mm0.05mm0.09,SL)L(LczminsczMs取，取式中Smin 最小收缩率取 0.3%。sSL96.4915.011.50%3.05005.009.097.49L）（故cz和取得过小,必须加以修正,修正，取mm0.11z07mm.0c故,SSLL,满足要求。(c)标注制造公差初算和验算工作结束，考虑制造公差后，型腔的径向尺寸可以表示为：mm97.49)L(11.000Mz（5）凹模型腔深度计算（侧棱的型腔深度）通常设计计算型腔深度时，可以不考虑塑件对基准面的磨损问题，但使用公差带法时，必须考虑试模或修模时的修磨部位对其尺寸性质的影响。假设型腔深度的修磨部位设计在型腔上端面，其修磨余量zc，包含制造偏差z之中，则按公差