毕业设计论文-灯罩注塑模设计.doc

毕业设计（论文）

二○一○ 年 五 月 二十四 日

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浙江大学城市学院毕业论文 Abstract
灯罩注塑模设计
【摘要】 通过灯罩注塑模设计，了解注塑模具架构的过程和原理，根据灯罩的结构对制件进行了工艺分析，提出合理的注射成型条件和成型工艺；对塑件的表面精度和表面质量进行了讨论；通过对灯罩注塑模的设计，对模架进行了确定，并设计了导向和定位机构；阐述模具浇注系统和脱模机构的设计方法；详细介绍了凹、凸模，型腔、型芯的结构设计；同时也对排气设计进行了讨论，并且对温度调节系统进行了检验和计算，还介绍了模具的功能结构等等；所设计的模具结构使制件可以可靠稳定的顶出，降低模具的复杂程度和制造成本。
【关键词】 注塑模，顶出机构，结构设计，温度调节，脱模机构

Injection Mould Design for Lampshade
【Abstract】 Through the design of chimney injection mold，Understanding processing and principle of injection mould. According to the the parts of The chimney for Process analysis, Proposed the reasonable of injection molding conditions and forming process, The surface of plastic parts the precision and surface quality were discussed ，Through the design of injection mould for chimney, make the determination of formwork, And the orientation and locating mechanism design,This mould casting system and demoulding mechanism design method, Detailed introduces the concave and convex mold cavity, cores, the structure design,Also on the exhaust design was discussed, And the working process of the die. Design of the mould structure parts make out reliable and stable. Reduce the complexity of the mould and the manufacturing cost
【Key Words】 Injection mold, The agency, Structure design, Temperature adjustment，Demoulding mechanism
浙江大学城市学院毕业论文 目录
目录
第1章 绪论 8
1.1 模具工业在国民经济中的地位 8
1.1.1 我国模具工业的现状 8
1.1.2 我国模具技术的现状及发展趋势 9
1.2 世界五大塑料生产国的产能状况 9
第2章 注塑件的设计 10
2.1 功能设计 10
2.2 材料选择 10
2.3 结构设计 11
2.3.1 对塑件的修改说明 12
2.3.2 壁厚 13
2.3.3 脱模斜度 13
2.3.4 加强肋 14
2.3.5 圆角 14
2.4 塑件的尺寸精度及表面质量 14
2.4.1 尺寸精度 14
2.4.2 塑件的表面质量 15
第3章 注塑成型的准备 16
3.1 注塑成型工艺简介 16
3.2 注塑成型工艺条件 16
第4章 模具设计 18
4.1 塑料配方说明 18
4.2 分型面的确定 18
4.3 型腔数目的确定 18
4.4 浇口确定 19
4.5 模具材料的选择 19
4.6 浇注系统设计 19
4.6.1 主流道 19
4.6.2 分流道 20
4.6.3 冷料穴 20
4.6.4 浇口 21
4.6.5 剪切速率的校核 21
4.7 模架的确定 22
4.7.1 型腔壁厚和底版厚度计算 22
4.7.2 模架的选用 23
4.8 导向与定位机构 24
4.9 顶出系统设计 25
4.9.1 脱模力的计算 25
4.9.2 推杆脱模机构 26
4.9.3 推管脱模机构 28
4.9.4 推板厚度的计算 28
4.10 成型零件工作尺寸的计算 29
4.10.1 凹、凸模工作尺寸的计算 29
4.10.2 中心距尺寸的计算 31
4.10.3 型腔、型芯尺寸的计算 32
4.11 排气设计 32
4.11.1 排气设计原则 32
4.12 温度调节系统设计 33
4.12.1 对温度调节系统的要求 33
4.12.2 冷却系统设计： 34
结论 39
参考文献 40
附录 41
致谢 42

浙江大学城市学院毕业论文 图目录
图目录
图2.1 原始零件图 12
图2.2 原始零件图 12
图2.3 修改后的产品零件图 13
图4.1 分型面的位置 18
图4.2 型腔的排布形式 19
图4.3 冷料穴的尺寸 20
图4.4 模具结构形式 22
图4.5 推出距离关系 24
图4.6 受力建模 25
图4.7 受力分析图 25
图4.8 推杆的安装图 27
图4.9 推管的安装图 28
图4.10 塑件基本尺寸 29
图4.11a 型腔 30
图4.11b 塑件 30
图4.11c 型芯 31
图4.12 排气槽位置 33

浙江大学城市学院毕业论文 表目录
表目录
表2.1 材料的特性 10
表2.2 材料的性能和成型特性比较 11
表2.3 PS的壁厚推荐值 13
表2.4 PS的脱模斜度推荐值 13
表2.5 肋的圆角半径值关系表 14
表3.1 温度的经验数据 16
表3.2 成型周期与壁厚关系 17
表3.3 制品成型工艺参数初步确定 17
附表1 T8钢的组织对性能的影响 41

浙江大学城市学院毕业论文 致谢
第1章 绪论
1.1 模具工业在国民经济中的地位
模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。
模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它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。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。
目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。
1.1.1 我国模具工业的现状
自20世纪80年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。
目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。
在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。其中，冲压模具约占50℅（中国台湾：40℅），塑料模具约占33℅（中国台湾：48℅），压铸模具约占6℅（中国台湾：5℅），其他各类模具约占11（中国台湾：7℅）。
1.1.2 我国模具技术的现状及发展趋势
20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。近年来，每年都以15％的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。
但是与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。
（1）注重开发大型，精密，复杂模具，提高对成型零件的大型化和精密化要求，使模具日趋大型化和精密化。
（2）加强模具标准件的应用。
（3）推广CAD/CAM/CAE技术，实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。
（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期。
1.2 世界五大塑料生产国的产能状况
美国塑料(原料)的产量多年来一直雄居各国之首。德国是世界最大的塑料(原料)生产国之一，中国塑料工业多年持续高速增长，日本在很长的时期内都是仅次于美国的世界第2大塑料生产国。韩国塑料产量增长十分迅速。塑料产量位居世界前10名的国家和地区还有法国660万吨、比利时600万吨、中国台湾598万吨、加拿大432万吨和意大利385万吨(均为2001年产量)。
第2章 注塑件的设计
2.1 功能设计
功能设计是要求塑件应具有满足使用目的功能,并达到一定的技术指标。该塑件承受外力的几率不大；塑件的工作温度是室温,这使得在材料选择时对热变形温度，脆化温度，分解温度的要求降低；塑件是大批大量生产，这样，就必须考虑生产成本和模具寿命；此外，塑料都会老化，还要考虑到材料的光氧化等问题。
2.2 材料选择
通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求，以及原材料厂家提供的材料性能数据。对于本设计结构件来说，要考虑的主要是材料的力学性能，该塑件对材料的要求首先必须是透光性好，其次才是成型难易和经济性问题，以下是对几种透光性能较好材料的性能对比，如表2.1所示：
表2.1 材料的特性
塑料名称
聚苯乙烯
聚碳酸酯
有机玻璃
拉伸强度/MPa
51.9
66~72
——
弯曲强度/MPa
110
95~113
——
断裂伸长率/%
2
80~100
——
落球冲击强度J/m
16
422
——
洛氏硬度（M）
115
82
101
氧指数（OI）
18.1
24.9
17.3
热变形温度/℃
85
134
100
维卡软化点/℃
105
153
120
马丁耐热温度/℃
——
112
——
体积电阻率/·cm
10~10
2.1×10
10~10
吸水率%
0.05
0.13
1.19
透光度/%
88~92
93
93
雾度%
3
0.9
0.9
折射率
1.592
1.586
1.492
价格（元/吨）
1150~1230
33000~41000
19500~20700
模具成型也要考虑到材料的注塑特性，在各特点都相差无几的情况下，好的成型特性是选择材料的主要标准，以下是三种材料的特性比较，如表2.2所示。
表2.2 材料的性能和成型特性比较
塑料
品种
性 能 特 点
成 型 特 点
模具设计
注意事项
使用温度
主要用途
聚苯乙烯
透明性好，电性能好，抗拉强度高，耐磨性好，质脆，抗冲击强度差，化学稳定性教好
成型性能好，成型前可不干燥，但注射时应防止溢料，制品易产生内应力，易开裂
因流动性好，适宜用点浇口，但因热膨胀大，塑件中 不宜有嵌件
—30℃~80℃
装饰制品，容器，泡沫塑料，日用品等
有机玻璃
透光率最好，质轻坚韧，电气绝缘性好/但表面硬度不高，质脆易开裂，化学稳定性较好，但不耐无机酸，易溶于有机溶剂
流动性差，易产生流痕，缩孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射时速度不能太高
合理设计浇注系统，便于充型，脱模斜度尽可能大，严格控制料温与模温，以防分解
收缩率取0.35℅
〈80℃
透明制品，如窗玻璃，光学镜片，灯罩等
聚碳酸酯
透光率较高，介电性能好，吸水性小，力学性能好，抗冲击，抗蠕变性能突出，但耐磨性差，不耐碱，酮，酯
耐寒性好，熔融温度高，黏性大，成型前需干燥，易产生残余应力，甚至裂纹，质硬，易损模具，使用性能好
尽可能使用直接浇口，减小流动阻力，塑料要干燥，不宜采用金属嵌件，脱模斜度〉2•
〈130℃脆化温度为—100℃
在机械上做齿轮，凸轮，蜗轮，滑轮等，电机电子产品零件，光学零件等

通过以上的对比，再考虑到经济型，最终选定聚苯乙烯为塑件材料.
2.3 结构设计
塑料制件的结构工艺性是指塑件结构对成型工艺方法的适应性.在塑料生产过程中,一方面成型会对塑件的结构,形状,尺寸精度等诸方面提出要求；另一方面,模具设计者通过对给定塑件的结构工艺性进行分析,弄清塑件生产的难点,为模具设计和制造提供依据.
2.3.1 对塑件的修改说明
塑件要求能够放置一对7号电池，安放小灯泡，外接系带，所以要考虑到电池和灯泡的固定，开关的安放问题，关于零件的造型图如图2.3所示。
（1）外型轮廓；原零件2D图的心型曲线不规则,如图2.1和2.2所示。整个塑件不规则,给后续工作带来不便.所以在保证基本外型的前提下对尺寸做了修改。
（2）结构；原图形有两个小而薄的吊耳,且置于塑件外端,考虑到所有PS料硬而脆,这会使得两个吊耳极易损坏,所以,改两个吊耳为一个,设计吊耳,开关,灯泡在塑件中心位置,如图2.2所示,这样起到吊挂作用又不易损坏.设计凹槽使两半灯罩配合,设置了三个锁位加强.

图2.1 原始零件图

图2.2 原始零件图

图2.3 修改后的产品零件图
2.3.2 壁厚
各种塑件,根据使用要求具有一定的厚度,以保证其力学强度。在满足力学性能的前提下厚度不宜过厚,不仅可以节约原材料,而且使塑件在模具内冷却或固化时间缩短,提高生产率;其次可避免因过厚产生的质量上的缺陷.以下是PS的壁厚推荐值:
表2.3 PS的壁厚推荐值
最小壁厚mm
小型件壁厚mm
中型件壁厚mm
大型件壁厚mm
0.75
1.25
1.6
3.2~5.4
该塑件属于中小型件，从图上看,塑件边缘的壁很厚，壳体取中型件壁厚1.6,这样使得整个塑件的壁厚是不均匀的，但若减小边缘壁厚，则对塑件的推出不利,而且有可能使电池不能安装。边缘壁厚可用来放置推杆或推板。
2.3.3 脱模斜度
由于塑件成型时冷却过程中产生收缩,使其紧箍在凸模或型芯上,为了便于脱模,防止因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损,与脱模方向平行的塑件内,外表面都应具有合理的斜度.以下是PS的脱模斜度推荐值:
表2.4 PS的脱模斜度推荐值
制件外表面
制件内表面
35′~1.35°
30′~1°

塑件内表面在造型时就有弧度,如果要有脱模斜度就是在凹槽和锁位处,这不仅对脱模有好处，而且可以更好的锁紧。
2.3.4 加强肋
塑件上适当设置的加强肋可以防止塑件的翘曲变形；沿着物料流动方向的加强肋还能降低充模阻力，提高融体流动性。在该塑件中的加强肋起到引导物料流动的作用同时又对电池进行定位，高度比分型面低1mm，脱模斜度取2度，顶部倒圆角，低部倒角R，宽度取0.5T。通常加强肋的设计原则为高度低，宽度小，而数量多为好。
2.3.5 圆角
塑件上各处的轮廓过度和壁厚连接处，一般采用圆角连接，有特殊要求时才采用尖角结构。尖角容易产生应力集中，在受力或受冲击载荷时会发生破裂。圆角不仅有利于物料充模，同时也有利于融料在模具型腔内的流动和塑件的脱模。圆角的取值与应力集中的关系遵循R/T函数关系，当R/T=0.6以后应力集中变的缓和，该塑件大部分的圆角取R1，较大值取到R3。加强肋的圆角半径值关系如表2.5所示。
表2.5 肋的圆角半径值关系表
肋的高度/mm
6.5
6.5~13
13~19
＞19
圆角半径 /mm
0.8~1.5
1.5~3.0
2.5~5.0
3~6.5
塑件上其它的特征还有如孔，螺纹，嵌件，铰链，文字和花纹等，各个特征都有其设计原则和特殊功能，因为该塑件没有涉及，所以就不一一介绍。
2.4 塑件的尺寸精度及表面质量
2.4.1 尺寸精度
（1）尺寸精度的选择；塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准，然而，在满足塑件使用要求的前提下，设计时总是尽量将其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工难度和制造成本。该塑件是一般民用品，所以精度要求为一般精度即可，但是由于要保证两半壳体的闭合，所以在凹槽和锁位处应该对精度要求高些，对其要有公差配合要求，应选择高精度。根据精度等级选用表，PS的高精度为2级，一般精度为3级。根据塑件尺寸公差表，在公称尺寸在100~120范围内，取MT2B级的公差数值为0.52 mm，MT3B级的公差数值为0.78 mm。
2.4.2 塑件的表面质量
塑件的表观缺陷是其特有的质量指标。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的决定性因素，通常要比塑件高出一个等级。该塑件要求对型腔抛光，所以对粗糙度的要求比较高，查表得PS抛光后顺纹路方向的表面粗糙度为0.02μm，垂直纹路方向的表面粗糙度为0.26μm。

第3章 注塑成型的准备
3.1 注塑成型工艺简介
注塑成型是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从注塑机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流状态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段时间的保压冷却以后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件。一般分为三个阶段的工作。物料准备、注塑过程、制件后处理
3.2 注塑成型工艺条件
（1）温度；注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。模具温度一般通过冷却系统来控制；为了保证制件有较高的形状和尺寸精度，应避免制件脱模后发生较大的翘曲变形，模具温度必须低于塑料的热变形温度。PS料与温度的经验数据如表3.1所示。
表3.1 温度的经验数据
料筒温度 /℃
喷嘴温度
/℃
模具温/℃
热变形温度 /℃
后段
中段
前段

1.82MPA
0.45MPA
150~210
170~230
190~250
240~250
5~75
65~96
——
（2）压力；注射成型过程中的压力包括注射压力，保压力和背压力。注射压力用以克服熔体从料筒向型腔流动的阻力，提供充模速度及对熔料进行压实等。保压力的大小取决于模具对熔体的静水压力，与制件的形状，壁厚及材料有关。对于像PS流动性好的料，保压力应该小些，以避免产生飞边，保压力可取略低于注射压力。根据生产经验，背压的使用范围约为3.4~27.5MPa。
（3）时间；完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间，保压时间，冷却时间，其他时间（开模，脱模，涂脱磨剂，安放嵌件和闭模等），在保证塑件质量的前提下尽量减小成型周期的各段时间，以提高生产率，确定成型周期的经验数值如表3-2所示。
表3.2 成型周期与壁厚关系
制件壁厚 /mm
成型周期 / s
制件壁厚 / mm
成型周期 / s
0.5
10
2.5
35
1.0
15
3.0
45
1.5
22
3.5
65
2.0
28
4.0
85
经过上面的经验数据和推荐值，可以初步确定成型工艺参数，因为各个推荐值有差别，而且有的与实际注塑成型时的参数设置也不一致，结合两者的合理因素，初定制品成型工艺参数如表3.3所示。
表3.3 制品成型工艺参数初步确定
特性
内容
特性
内容
注塑机类型
螺杆式
螺杆转速（r/min）
48
喷嘴形式
直通式
模具温度
50
喷嘴温度(℃)
230
后段温度(℃)
150~210
中段温度(℃)
170~230
前段温度(℃)
190~250
注射压力MPa
90
保压力MPa
80
注射时间s
1.5
保压时间 s
5
冷却时间s
20
其他时间s
3
成型周期s
30
成型收缩(%)
0.6
干燥温度(℃)
60~80
干燥时间(℃)
1~3
最后，确定的后处理温度为70℃，保温时间2小时。

第4章 模具设计
4.1 塑料配方说明
塑料配方设计是塑料制品成型加工中在加工设备和工艺参数确定之后所必须进行的重要环节,设计水平的高低直接关系到塑料制品的最终使用性能的优劣, 根据PS的特性及使用性能要求,配方中应含有以下添加剂。填充剂、增韧剂、润滑剂、光稳定剂、着色剂、抗菌剂。
4.2 分型面的确定
根据分型面的选择原则：（1）便于塑件脱模；（2）在开模时尽量使塑件留在动模；（3）外观不遭到损坏；（4）有利于排气和模具的加工方便。结合该产品的结构,分型面确定在塑件的最大投影面积上.如图4.1所示。

图4.1分型面的位置
4.3 型腔数目的确定
注塑模的型腔数目,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素：
（1）塑件的尺寸精度；
（2）模具制造成本；
（3）注塑成型的生产效益；
（4）模具制造难度。
考虑到该塑件是一般日用品,查手册得塑件的经济精度推荐4级,这个产品是两个壳件的组合,所以初定为一模两腔最合理.排列形式如图4.2所示。

图4.2 型腔的排布形式
4.4 浇口确定
PS料的流动性好,可适用于各种浇口,为了不影响外观,简化模局结构,确定使用侧浇口。
4.5 模具材料的选择
从工艺性能考虑:要热加工工艺好,加工温度范围宽,冷加工性能好,此外还要考虑淬透性和淬硬性,热处理变形和氧化脱碳等性能。
查手册选择模仁的材料是4Cr13.属马氏体类型不锈钢,该钢机械加工性能较好,经热处理(淬火及回火)后,具有优良的耐腐蚀性能,抛光性能,较高的强度和耐磨性,适于制造承受高负荷,高耐磨及在腐蚀介质作用下的塑料模具,透明塑料制品模具等。
4.6 浇注系统设计
4.6.1 主流道
主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，有一定的锥度，目的是便于冷料的脱模，同时也改善料流的速度，因为要和注塑机相配，所以其尺寸与注塑机有关：
主要参数： 锥角α=3°；内表面粗糙度Ra=0.63μm；
小端直径D=d+(0.5~1)mm；半径R2=R1+(1~2)mm；材料T8A；
由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道浇口套，以便选用优质的钢材单独加工和热处理。
4.6.2 分流道
分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。在该模具上取圆形断面形状，直径为6mm。
4.6.3 冷料穴
冷料穴一般位于主流道对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是存放料流前端的冷料，防止冷料进入型腔而形成冷接缝，冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端直径，这里取7冷料穴的尺寸如图4.3所示：

图4.3 冷料穴的尺寸
4.6.4 浇口
浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分，浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大。本模采用侧浇口，并且应该形状简单，便于加工，而且尺寸精度容易保证；试模时如发现不当，容易及时修改；能相对独立地控制填充速度及封闭时间；对于壳体形塑件，流动充填效果较佳。
(1) 侧浇口深度尺寸H的确定
H=nt =0.6×1.6=0.96mm
n塑料系数PS料取0.6；t塑件在浇口位置处的壁厚t=1.6 mm。
(2) 侧浇口宽度尺寸W的确定
W= （4-1）
A型腔一侧的表面积: A=V/t ；V浇注体积 ：
V=53.9×10mm； t取平均壁厚=3.3mm 取3mm。
W===2.68 取3mm
浇口尺寸如图4-3所示。宽为1，深为3。
4.6.5 剪切速率的校核
生产实践表明，当注射模主流道和分流道的剪切速率R=5×10~5×10S、浇口的剪切速率R=10~10S时，所成型的塑件质量最好。对一般热塑性塑料，将以上推荐的剪切速率值作为计算依据，可用以下经验公式表示：
R= （4-2）
式中：q——体积流量（CM/S）；
R——浇注系统断面当量半径（CM）。
（1）主流道剪切速率校核：
R主==2.63×10 S
（2）分流道剪切速率的校核
R分1==1.05×10 S
因为当量半径和第一级，相同所以，R= R/2 5×10 S
（3）浇口剪切速率的校核
R浇==1.42×10 S
从以上的计算结果看，流道与浇口剪切速率的值都落在合理的范围内，证明流道与浇口的尺寸取值是合理的。
4.7 模架的确定
4.7.1 型腔壁厚和底版厚度计算
根据大型模具按刚度条件设计，按强度校核；小型模具按强度条件设计，按刚度校核原则：模具结构形式如图4.4所示：

图4.4 模具结构形式
侧壁厚度计算公式：
S≧() （4-3）
=20.91 mm
式中：C—与型腔深度对型腔侧壁长边边长之比h/L有关的系数，查表C=1；——型腔压力，取30MP；
——型腔深度，=40；
E——模具材料的弹性模量（MP），E取2.1×10；
[]——刚度条件，即允许变形量(mm)，取[]=0.04。
底板厚度计算公式：
hs≧（） （4-4）
=46.02 mm
式中：——由底板短边与长边边长之比L1/L2决定的系数，查表=0.026；
——型腔压力，取30MP；
——底版短边长度(mm)，=180；
E——模具材料的弹性模量（MP），E取2.1×10；
[]——刚度条件，即允许变形量(mm)，取[]=0.04。
4.7.2 模架的选用
该设计采用龙记标准模架。
（1）模仁尺寸的确定
考虑冷却因素，因为经过模仁的冷却系统比经过模仁外部的冷却系统效率高，所以为了给冷却系统留有足够的空间，该设计取模仁的大小为180×302 mm。
（2）凸、凹模尺寸的确定
考虑到导柱和导套、螺钉、冷却水孔等对模架强度、刚度的削弱作用，在本设计中，在长度方向，取模仁到模具边的单边宽度为45 mm，在宽度方向，取模仁到模具边的单边宽度为49 mm，所以凸、凹模尺寸为270×400 mm。
（3）模具高度尺寸的确定
各块板的厚度已经标准化，所需要的只是选择，厚度的选择需要满足关系：
H－h1－h2－h3－h＞0
式中：H——C板高度；
h1——挡销高度；
h2——推板厚度；
h3推杆固定板厚度；
h——推出距离；如图4.5所示：

图4.5 推出距离关系
最终，确定模具尺寸为270×400 mm，A板厚度70 mm，B板厚度80 mm，C板厚度100，为了保证凸、凹模不碰伤，A板和B板之间取1 mm间隙。
4.8 导向与定位机构
设计导柱和导套需要注意的事项有：
（1）合理布置导柱的位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度；导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的1/3处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置，或不等直径对称布置。
（2）导柱工作部分长度应比型芯端面高出6~8 mm，以确保其导向与引导作用。
（3）导柱工作部分的配合精度采用H7/f7，导柱固定部分配合精度采用H7/k6；导套外径的配合精度采取H7/k6。配合长度通常取配合直径的1.5~2倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，降低加工难度。
（4）导柱可以设置在动模或定模，设在动模一边可以保护型芯不受损坏，设在定模一边有利于塑件脱模。
4.9 顶出系统设计
4.9.1 脱模力的计算
对塑件进行理想模型建模，如图4.6所示：

图4.6 受力建模
其中A段是塑件凹槽锁位的长度，长度为5mm，B段是圆弧形壳体的理想建模，长度为10MM，原塑件的两端斜率不一致，如图4.6所示，所以取平均值为脱模斜度。
==25.9 取26°
对建模进行受力分析，如图4.7所示：

图4.7 受力分析图
图中：F——制件对型芯的包紧力（N）；
F2、F3——F1的垂直和水平分量（N）；
F3′——F的反作用力（N）；
F4——沿凸模表面的脱模力（N）；
F脱——沿制件出模方向所需的脱模力（N）；
——脱模斜度。
F=F×cos F=F′=F×sin
F=F=F×cos F=( F－F′)cos
所以，脱模力的计算公式为：
F脱= F×cos( cos－sin) （4-5）
又 F=Lh （4-6）
式中：L－凸模成型型部分的截面周长；
h－模被制件包紧部分的高度；
－制件对凸模的单位包紧力，一般可取8~12MPa;
A段： F＝ Lh
＝Dh =15543(N)
式中：D取的是塑件的平均直径，D==110.5，取D=110mm。
B段： F＝ Lh
＝D h=15543(N)
B段两端截面周长不等，取等效截面周长在中间D=D/2。 所以脱模力为：
F＝F+ F cos( cos－sin)
=16662（N）
由于以上所计算得的只是一腔的脱模力，所以总的脱模力为：
F=2 F=2×16662=33324（N）
4.9.2 推杆脱模机构
（1）推杆尺寸计算：本设计采用的是推管和推杆推出，在求出脱模力的前提下可以对推杆或推管做出初步的直径预算并进行强度校核。本设计采用的是圆形推杆，圆形推杆的直径由欧拉公式简化为：
d=k() = 4.91 mm （4-7）
式中：d—推杆直径；
n—推杆的数量，n取31（把推管当作推杆）；
L—推杆长度（参考模架尺寸，估取L=150）；
E—推杆材料的弹性模量，取E=2.1×10MP；
k—安全系数，取k=1.5；
F—总的脱模力，F=33324（N）；
实际推杆尺寸直径为5 mm，推管直径为7 mm，可见是符合要求的。
（2）推杆的固定形式：推杆的固定形式有多种，但最常用的是推杆在固定板中的形式，此外还有螺钉紧固等形式。
（3）推出机构的导向：当推杆较细或推杆数量较多时，为了防止因塑件反阻力不均匀而导致推杆固定板扭曲或倾斜折断推杆或发生运动卡滞现象，需要在推出机构中设置导向零件，一般称为推板导柱。
（4）推出机构的复位：本设计采用弹簧复位机构，弹簧复位机构是一种最简单的复位方式。推出时弹簧被压缩，而合模时弹簧的回力就将推出机构复位。
（5）推杆与模体的配合：推杆和模体的配合性质一般为H8/f7或H7/f7，配合间隙值以熔料不溢料为标准。配合长度一般为直径的1.5~2倍，至少大于15mm，推杆与推杆固定板的孔之间留有足够的间隙，推杆相对于固定板是浮动的，如图4.8所示：

图4.8 推杆的安装图
4.9.3 推管脱模机构
推管适用于圆环形、圆筒形等中心带孔的塑件脱模。推管脱模推顶塑件平稳可靠；推管整个周边推顶塑件，使塑件受力均匀，无变形，无推出痕迹；主型芯和型腔可同时设计在动模一侧，有利于提高塑件的同轴度等优点。
（1）推管的固定形式：主型芯固定于动模座板，此种结构型芯较长，型芯可作为脱模机构运动的导向柱，运动平稳可靠，推管内径与型芯配合，外径与模板配合，一般均采用间隙配合。小直径推管取H8/f8，大直径推管取H8/f7，如图4.9所示。

图4.9 推管的安装图
（2）推管脱模机构设计要点：从推管的强度和加工角度考虑，推管壁厚应大于1.5mm，细小的推管可以作成阶梯形，推管内径和外径在顶出时，不应与型芯或模体摩擦，为此推管内径应大于塑件内径，推管外径应小于塑件外径，如图4.9所示。
4.9.4 推板厚度的计算
H0.54L（） （4-9）
＝10.71 mm
式中：L—推杆对推板的作用间距，参考模架取L取80 mm ；
B—推板宽度，B=160 mm；
[]模板中心允许的最大变形量，[]=0.065 mm，[]取1/8塑件推出方向上的尺寸公差推出方向上的尺寸公差；
=0.52 mm。
模具推板的厚度为20mm，从计算结果看，满足强度要求。
4.10 成型零件工作尺寸的计算
成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影响塑件的精度。该塑件有需要配合的地方，所以对尺寸的要求比较高，但由于该塑件不是规则的圆柱形，其基本线条是由5段圆弧组成，如图4.10所示：

图4.10 塑件基本尺寸
忽略顶尖圆角的影响，现在只考虑剩余的4段圆弧，因为是对称结构，所以只要保证其中一半的精度尺寸就可以保证整个塑件在配合处的尺寸（即近似的把塑件当成两个规则圆柱形的组合体）。
本设计采用平均值法对成型零件工作尺寸进行计算
4.10.1 凹、凸模工作尺寸的计算
凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸属包容尺寸，在使用过程中凹模的磨损会使包容尺寸逐渐变大。因此，为了使得模具的磨损留有修模的余地，以及装配的需要，在设计模具时，包容尺寸尽量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。模具工作尺寸与塑件尺寸的关系如图4.11(a,b,