摘要
本文是关于外壳塑料件设计，主要机械设计设计计算机械设计机械设计内容包括料注塑模机械设计塑件的成制造工艺机械设计机械设计机械设计形工艺分析，模具结机械设计机械设计构形式的确定，分型机械设计机械设计机械设计面位置的确定,浇注机械设计机械设计系统的形机械设计机械设计机械设计机械设计式和浇口的设计,成机械设计塑料模具机械设计形零件的结构设计和计算,模机械设计机械设计机械设计架的确定机械设计机械设计和标准件的选用,合机械设计机械设计模导向机机械设计机械设计构的设计,机械设计脱模推出机构的设计等。
在正确分析塑件工艺特点和材料的性能后，涉及加工工艺模具结构、强度、寿命计算及熔融塑料在模具中流动预测等复杂的工程运算问题；运用CAD、三维软机械设计件等不同机械设计的软件分机械设计机械设计别对模具的设计、制机械设计机械设计造和产品机械设计质量进行分析。塑料机械设计机械设计件注塑模设计，采用机械设计一般精度，利用CAD、三维机械设计软件来设机械设计计或分析注射模的机械设计成型零部件，浇注系统，导向部机械设计件和脱模机械设计机构等等。综合运用机械设计了专业基础、专业课机械设计知识设计，机械设计其核心知机械设计识是塑料成型模具、机械设计机械设计材料成型机械设计技术基础、制造工艺机械设计、塑料成型工艺、计算机辅助设计、模具CAD等。
关键词：模架,标准件,脱模推出机构.
Abstract
This paper is about the design of plastic injection mold, cone-shaped include plastic parts forming process analysis, determination of die structure form, parting surface positioning, gating system forms and runner design, forming parts structure design and calculation, the determination of the formwork and standard parts choose, shut the mould design of steering mechanism, stripping out institution design, etc. In the correct analysis plastics technology characteristics and PP material performance, involving the mould structure, strength, lifetime calculation and molten plastic mould flow prediction in complex engineering computation problem; Using CAD, such different software UG respectively to mold of design, manufacturing and product quality analysis. Tapered plastic injection mold design, use general accuracy, use CAD, UG to design or analysis of injection mold, gating system, discusses guide components and moulding mechanism, etc. Comprehensive use of the professional basis, professional class design, and its core knowledge is plastic molding, material molding technology base, mechanical design, plastic injection molding process, computer aided design, mould CAD, etc.
Keywords: formwork, standard parts, stripping out institution design
目录
摘要 ............................................. 1
ABSTRACT ........................................... 2
目录 ............................................... 3
第1章 引言 ........................................ 1
第2章 塑件分析 .................................... 7
2.1塑件结构分析 ..................................... 7
2.2.1尺寸精度分析 ............................................ 7
2.2.2表面质量分析 ............................................ 7
2.2.3计算塑件的体积和重量 ................................... 7
2.2.4塑件注射工艺参数的确定 ................................. 8
2.2塑件材料的选择 ................................... 8
2.2.1 材料ABS的注制造工艺塑成型参数 ......................... 9
2.2.2 材料ABS性能 ............................................ 9
第3章 注射模的制造工艺结构设计.................. 11
3.1 型腔数目的确定 ................................. 11
3.2 型腔的分布 ...................................... 11
3.3 分制造工艺型面的设计计 .......................... 12
3.4 浇注系统设设计 ................................. 13
3.4.1 主流道 ................................................. 13
3.4.2 分流道设计 ............................................. 14
3.4.3 浇制造工艺口形式及位置的选择 .......................... 14
3.4.4 剪切速率的校核......................................... 16
3.4.5 主流道剪切速率校核 .................................... 16
3.4.6 浇口剪切速率的校核 ................................... 16
3.5 成型零件结构设计 ............................... 17
3.5.1 定模的结构设计 ........................................ 17
3.5.2 动模的加工工艺结构设计 ................................ 17
3.5.4 型腔和型芯工作尺寸计算 ................................ 18
3.6 推杆机构设计 .................................... 19
3.6.1 脱模机构的选用原则 .................................... 19
3.6.2 脱模力的计算 .......................................... 20
3.6.3 推杆的设计 ............................................ 21
3.7冷却系统的设计 .................................. 21
3.7.1 设计原则 ............................................... 21
3.7.2 冷却时间的确定 ........................................ 22
3.7.3 模具加热和冷却系统的计算 ............................. 22
第4章 注塑机校核 ................................. 25
4.4.1模具制造工艺闭合高度的确定 ............................. 25
4.4.2 由锁模力选定注射机 .................................... 26
4.4.3 最大注塑量的校核 ...................................... 26
4.4.4 锁模力的校核 .......................................... 26
4.4.5 塑化能力的校核 ........................................ 27
第6章 模具工作原理 .............................. 27
参考文献 .......................................... 28
第1章 引言
随着中国国民经济的高速发展，各相关行业对于塑料模具需求越来越多，要求也日益提高。预计到2005年底，仅汽车行业就将需要各种塑料制品36万吨；电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过1000万台。到2010年，在建筑与建材行业方面，塑料门窗的普及率为30%，塑料管的普及率将达到50%，这些都会大大增加对模具的需求量。虽然目前中国塑料模具工业的技术水平已取得了很大的进步，但总体上与发达工业国家相比仍制造工艺有较大的差距。
专家认为，制造理念陈旧是其发展滞后的直接原因。加快技术进步，调 整产品结构，增加高档模具的比重，减少对进口模具的依赖，是塑料模具工业业发展的方向。且在未来的模具市场中，塑料模具在模具总量中的比例将逐步提高，且发展速度将高于其他模具。
未来塑料模具模具设计行业的主要发展方向
近年来,全球制造业正以垂直整合的模式向中国及亚太地区转移，中国正成为世界制造业的重要基地。制造业模式的变化，必将产生对新技术的需求，也必将导致CAD/CAM技术的发展。从我国国情出发，认真面对模具工业发展的现状，加快模具CAD/CAM技术的推广，建立起一套软件开发、使用评价维护体系，形成区域规模优势，相互交流与协作，组成行业集团，尽快与国际接轨，参与国际竞争。我们有理由相信，随着中国经济的不断发展，模具行业将逐渐与国际CAD/CAM行业接轨，适应国CAD/CAM的要求，创造出具有中国特色的模具设计制造模式。
目前我国塑料模具存在的问题
我国塑料模具存在六大问题：
塑料模具行业与其发展需要和国外先进水平相比，主要存在六个方面的问题。
（1）发展不平衡，产品总体水平较低。（2）工艺装备落后，组织协调能力差。
（3）多数企业开发能力弱。一方面是技术人员比例低、水平不够高，另一方面是科研开发投入少，更重要的是观念落后，对开发不够重视。（4）管理落后。（5）加工工艺供需矛盾加工工艺一时还难以解决。（6）体加工工艺制和人才加工工艺问题的解模具设计加工工艺决尚待时日。
塑料模加工工艺具分类及加工工艺常见类型
塑料模具分类
塑料加工工艺最常见的设计设计成型方法加工工艺一般分为熔体成型和固相成型两大类。
熔体成型的模具主要设计手册有注射成型、压塑成型、挤出成型等。
固相成型的模具主要有真空成型、压缩空气成型和吹塑成型等。
按照上述成型方设计手册法的不同，设计手册可以划分设计手册出对应不设计手册同工艺要制造工艺设计手册求的塑料设计手册加工模具类型,主要有注射机械设计成型模具、挤出成型模具、压塑成型模具、吹塑设计设计成型模具、吸塑成型模具、高发泡聚苯乙烯成型模具等。
塑料注射模具：它主要是热塑性塑料件产品生产中应用最为普遍的一种机械设计机械设计设计成型模具塑料注射设计设计成型模具对应的加工设备是塑料注射成型机，塑料首先在注射机底加热料筒内受热熔融，然后在注射机的螺杆或柱塞推动下经注射机喷嘴和塑料模具模具的浇制造工艺塑料模具注系统进塑料模具入模具型腔塑料冷却硬化成型脱模得到制品。它是塑料制品生产中应用最广的一种加工方法。
塑料挤出模具：是用来设计设计成型生产连续形状的塑料产品的一类模具。 塑料压缩模具：压缩加工工艺成型方法塑料模具是根据塑料特性将模具加热至成型温度后将计量好的压塑粉放入模具型腔和加料室闭合模具塑料在高热、高压作用下呈软粘流经一定时间后固化定型，成为所需制品形状。
塑料吹塑模具：是用来成型塑料容器类中空制品的一种模具。
塑料吸塑模具：是以塑料板、片材为原料成型某些较简单塑料制品的一种模具。
高发泡聚苯乙烯机械加工机械设计成型模具：是应用可发性聚苯乙烯原料来成型各种所需形状的泡沫塑料包装材料设计设计的一种模具。
塑料模的常用类型
注塑模具种类很多，常见的有：注射模、压塑模、挤出模等。但以注射模最为常用。
注射模是安装在注射机上，完成注射成形工艺所使用的模具。
各种计算机辅助设设计软件简介
(1) Pro/ENGINEER软件
Pro/ENGINEER由美国参数技术公司推出的CAD/CAM系统，该软件是通过一
种独特的、参数化的基于特征的实体模型设计而发展起来的机械设计设计自动化(MDA)软件。Pro/ENGINEER具有强大和独特的功能，主要表现在如下2个方面。一方面,Pro/ENGINEER所拥有的参数方法和基于特征的功能给工程师提供了前所未有的方便和灵活。另一方面，Pro/ENGINEER所具有的独特的数据结构提供了从产品的设计到制造过程的全相关性，任何一处的修改会引起其他有关地方的自动修改。Pro/ENGINEER的主要功能有：部件设计；装配设计；工程制图；NC加工和切削模拟；注射流动模拟。Pro/ENGINEER MOLDESIGN模模具设计块的出现使PTC彻底完成了塑料模设计自动化，大大提高了制造工艺模具设计计的效率。
(2) PROEⅡ软件
PROEⅡ( UnigraphicsⅡ)软件起源于美国麦道飞机公司自行开发的 PROE/CAD/CAM系统，它以CAD/CAM一体化而著称，具有三维实体建模、装配建模，生成直观可视的数字虚拟产品，并对其进行运动分析、干涉检查、仿真运动及载荷分析。PROEⅡ主要功能有：参数化或传统的实体造型及丰富的曲面造型；工程制图，可由实体模型自动产生；装配件的设计，采用自上而下或自下而上的方式 ；CAE分析功能；NC自动编程覆盖从钻孔到5轴铣削加工的所有范围、干涉检查等 PROEⅡ具有良好的 2次开发环境和数据交换能力。
(3)CAE软件简介
CAE软件是由一家专门从事塑料计算机辅助工程分析的软件和咨询公司开发的。
CAE软件可以模拟整个注射过程以及这一过程对注射成型产品的影响。它主要包括流动模拟模块、冷却模拟模块、保压分析模块、翘曲分析模块模腔尺寸确定、结构应力分析、注塑机参数优化、气体辅助注射分析、塑件纤维取向分析等模块，通过模拟与分析可以判断模具结构的合理性和设计设计成型工艺参数的适宜性。最新版本的 MP I 3.0新增了实验设计技术功能，它可以自动建立和运行一系列的分析，分析结束后，分制造工艺析结构将制造工艺自动生成。
(4)CAD/CAE制造工艺技术设计制造工艺模具的一般步骤
塑料模的型腔和型芯模具设计制造工艺是根据塑制造工艺件的几何制造工艺形状设计的，因此，设制造工艺计时第一制造工艺步是对塑件的形状进行描述，将塑件的三维模型在计算机考文献中准确地建立起来，使它成为模具设
计整个过程的基础和依据。然后进行模具方案的初步设计，设计计计制造工艺模具的浇注系统和冷却系统，利用软件作模流分析，从而优化模具结构设计，设计设计根据分析结果对浇注、冷却系统制造工艺进行修正。将塑件三维模型加入收缩比即可得到模具成型零件三维模型。将其与模具配合零件(如镶块、抽芯等)的料模具设计计三维模型料模具设计计装配进行干涉检查。对模具设计装配模型模具设计进行投影、模具设计剖切等操作即可得模具设计到模具总装图，对模具成型零模具设计件进行相同的操模具设计作模具设计即可得到模具设计相应的二维工程图。模模具设计具成型零件的三维模型可用于CAM以产生NC加工程序。
目前，塑料模具设计设计、制造一般采用通用机CAD/CAM 软件与专用塑料模 CAE软件相结合。开发与推广专用模具CAD设计设计设计手册设计设计软件是面临的一个课题。CAE分析只能在设定条件下对塑料成型过程进行模拟，还不能对分析结果进行优化，更不能对设计过程作专家指导。集成专用的塑料模具 CAD/CAE软件，提高其智能化程度，是塑料模CAD/CAE技术发展的趋势。
Pro/ENGINEER模具设计设计设计设计软件为什么会被广泛应用
模具是机械加工中的重要工艺装备，事实上，在仪器仪表、家用电器、交通通讯和轻工业等各行业的产品零件中，有70%以上的是采用模具加工而成的。传统的模具多用金属材料制成，重量大成本高使用不方便，且易腐蚀。而料密度小，质量轻，强度高，绝缘性能好，有良好的抗腐蚀能力，在国民经济塑料模具模具设计设计制件已成模具设计为各行各模具设计业不可缺模具设计少的重要模具设计材料之一。由于塑料成型工艺的发展，到模具设计目前为止，模具设计塑料模已模具设计处于同冲模具设计压模并驾模具设计齐驱的地位。随着塑料件应用的日益广泛，大型塑料件的不断开发，快速更新换代与提高质量的要求，越来越多的国家采用CAD/CAM/CAE技术来设计制造模具，其中用得较多的就是 Pro/ENGINEER，现已发展成为3D CAD/CAM 系统的标准软件。
Pro/ENGINEER是一个全方位的3D产品开发软件，集成了零件设计、产品装配、模具开发、数控加工、钣金设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动测量、机构仿真、应力分析、产品数据库管理、注射流动模拟等功能于一体。
此外Pro/ENGINEER MOLDESIGN模块的出现使PTC彻底完成了模具设计塑料模设计自动化，大大提高了模具设计计的效率。
随着模具设计工业的发展，工业产品的品种和数量不断增加。换型不断加快。使模具的需要补断增加。而对模具的质量要求越来越高。模具技术在国民经济中的作用越来越显得更为重要。
根据业内专家预测，今年中国塑料模具市场总体规模将增加13%左右，到2005年的塑料模具产值将达到460亿元，模具及模具标准件出口将从现在的9000多万美元增长到2005年的2亿美元左右，产值在增长，也就意味着市场在日渐扩大。
相当多的发达国家塑料模具企业移师中国，是国内塑料模具工业迅速发展的重要原因之一。中国技术人才水平的提制造工艺高和平均制造工艺劳动力成制造工艺本低都是制造工艺吸引外资的优势，所制造工艺以中国塑加工工艺制造工艺模市场的制造工艺前景一片辉煌，这是塑料模具制造工艺市场迅速制造工艺成长的重要因素所在。
按照我国国家标准，模具共分为10大类46个小类，塑料模具是10大类中的l个大类，共有7个小类：热塑性塑料注塑模、热固性塑塑料模具料注塑模、塑料模具塑料模具热固性塑塑料模具料压塑模、挤塑模、吹塑模、真空塑料模具吸塑模和塑料模具其他类塑料模。塑料设计手册塑料模具模的发展塑料模具是随着塑料工业的塑料模具发展而发展的，在我国起步较晚，但发展却很快，特别是最近几年，无论在质量、技术和制造能力上，都有很大发展。但就总体来看，与国民经济发展和世界先进水平相比，差距仍较大，一些大型、精密、复杂、高效、长寿命的塑料模具加工工艺每年仍大量进口。
据悉目前全世界年产出模具约650亿美元，其中题塑料模具约为260亿美元。我国1999年模具总产值245亿元．其中塑料模具约为82亿元，2000年近100亿元。七类塑料模具中，注塑模具所占比例很大，约占全部设计手册塑料模具的80%左右。
塑料模具的主要用户是家用电器行业、汽车、摩托车行业、电子音像设备行业、办公设备行业、建筑材料行业、信息产业及各种塑料制品行业等。目前国内年需塑料模具模具设计约130-140亿元，真中有30多亿元仍靠进口，进口量最多的加工工艺塑料模具有汽车摩托车饰件模具、大屏幕彩电壳模具、冰箱洗衣机模具、通讯及办公设备塑壳模具、塑料异型材模具等。大学三年的学习即将结束，毕业设计是其中最后一个实践环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能
的机械设计综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。
该塑件是常用防尘盖，防尘盖是用来保护不受磨损的一个保护盖。
它结构比较简单易设计且符合毕业设计的要求，所以我决定设计一个有关防尘盖设计手册的一套模具，（见防尘盖的零件图见图1）。
在实习的过程模具设计中也成遇模具设计到过类似模具设计是案子所模具设计模具设计以对这个模具设计零件也算模具设计比较熟悉，模具设计对于一些模具设计特性也都模具设计比较清楚，模具设计所以这是模具设计我做毕业设计的一个很不错的选择。
第2章 塑件分析
2.1塑件结构分析
见零件图，该零件总体形状方形。尺寸如图；周边都是平面，零件没有侧凸台。就此看来,产品不复杂，模具设计设计设计时不须设置复杂的抽芯机构,，该零件属于中等复杂程度。
图2-1 零件图
2.2.1图尺寸精度分析
技术要求中提出该塑件的尺寸公差MT3（SJ1372-78）。
由以上分析可见，该零件的尺寸精度中等偏上，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。
2.2.2表面质量分析
该零件的表面要求没有缺陷、毛刺、无飞边及要有一定的光泽，没有特别高的表面质量要求，所以比较容易实现。
综上分析可加工工艺以看出，注射时在工艺参数控制得好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。
2.2.3计算塑件的体积和重量
计算塑件重量是为了选用注射机及确定模具模具型腔数。
根据设计手册可查得ABS的密度为ρ=1.05g/cm³成型收缩率成:0.05%成型温度：180～200℃。
计算塑件的体积：V≈9.01cm³（通过软件s计算）
计算塑件重量：W=Vρ＝9.01cm³×1.05g/cm³=9.46g
考虑到塑件结构不太复杂，需求量中等固采用一模4件的模具结构，考虑其外形尺寸、注射时所需压力和工厂现有的设备等情况，初步选用注射机为SZ-400/60。
2.2.4塑件注射工艺参数的确定
查找《塑料模设计手册》和参考工厂的实际应用的情况，ABS的模具设计成型工艺参数设计手册可作如下选择。试模时，可根塑料成型据实际的塑料成型情况作适塑料成型当的调整。
塑料成型注塑机类塑料成型型螺杆式
塑料成型螺杆转速/(r/min)400
塑料成型喷嘴形式/温度 直通式170～180
料筒温度/℃78°
前段 180～200
中段 165～180
后段 150～170
模具温度/℃ 50～80
注射压力/mpa 60～100
保压力/mpa30～50
注射时间/s 20～90
高压时间/s 0～5
冷却时间/s 20～120
成型周期/s 50～200
2.2塑件材模具设计料的制造工艺选择
1.成型前的准备
对ABS的色泽、细度和均匀度进行检验。由于ABS的吸水率大约为0.2%～0.8%，容易吸湿，成型前应进行充分的干燥，干燥至水分含量
2.注射过程
塑料设计手册设计手册在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可以分为充模、压实、保压、倒流、和冷却4个阶段。
3.计计计计塑件的后处理
采用调湿处理，其热处理条件查参考文献【1】中的表4-7由处理温度为70℃；保湿时间为2～4小时。
2.2.1 材料ABS的注制造工艺模具设计塑成型参数
注射机：螺杆式；
螺杆转数（r/min）：48；
料筒温度（℃）：前段 200～220；
中段 180～200；
后段 160～180；
喷嘴温度（℃）：170～180；
模具温度（℃）：50～80；
注射压力（MPa）：70～100；
设计设计成型时间（s）：注射20～60，保压0～3，冷却20～90，总周期50～160。
2.2.2 材料ABS性能
1.物理性能
ABS树脂是一种共混物，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名Acrylonitrile-butadine-styrene(简称ABS)，这三者的比例为20：30：50(熔点为175℃)。只要改变其三者的比例、化合方法、颗粒的尺寸，便可以生产出一系列具有不同冲击强制造工艺度、流动特性的品种，如把丁二烯的成份增加，则其冲击强度会得到提高，但是硬度和
流动性就会降低，强度和耐热性变会减少。
ABS为浅黄色粒状或珠状不透明树脂，无毒、无味、吸水率低，具有良好的综合物理机械机械性能，如优良的电性能、耐磨性，尺寸稳定性、耐化学性和表面光泽等，且易于加工成型。缺点是耐候性，耐热性差，且易燃。
2.成型性能
ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同
特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上上百种不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。
ABS具制造工艺模具设计塑料模具有良好的成型加工性，制品表面光洁度高，且具有良好制造工艺塑料模具的涂装性和染色性，可电镀成多种色泽。
ABS是吸水的塑料，于室温下，24小时可吸收0.2%~0.35%水分，虽然这种水分不至于对机械性能构成重大影响，但注塑时若湿度超过0.2%，塑料表面会受大的影响，所以对ABS进行成型加工时，一定要事先干燥，而且干燥后的水分含量应小于0.2%。
3.ABS的主要性能指标
密度ρ=1.05 g/cm；
收缩率0.4～0.7%，取值0.5%.
4.ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施
主要缺陷：溢料飞边、气泡、熔接痕、烧焦及黑纹、光泽不良；
消除措施：增大注射压力、提高模具温度、加排气槽、充分预干燥。
3
第3章 机械设计机械设计注射模的结构设计
注射模结构设计主要包括：分型面选择、模具型制造工艺腔数目的确定及型腔的排列方式和冷却水道布局以及浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、侧向分型与抽芯机机械设计构的设计、推出机构的设计设计等内容。
3.1 型模具设计腔数目的确定
该塑件精度要求不高，但需求量中等，固应选多腔模更为合适。它可以提高生产效率，降低塑件的整体成本。生产经验表明，每增加一个型腔，塑件的尺寸精度将降低4%。
按注射机的最大注射量设计设计设计手册计算型腔数目 型腔数目n
n≤(Kmp-m1)/m
式中K:注射机最大注射量的利用系数，取0.8
mp：注射机最大注射量，g
m1：浇注系统凝料量，g
m：单个塑件的质量，g
经过计算和产量的要求，n取4，采用一模4件的形式。
3.2 型腔的分布
由于型腔的排布与模具设计浇注系统密切相关的，所以在模具设计时应综合加以考虑。型腔的排布应使每个型腔都能通过浇注系统从总压力中均等地分得所需的足够压力，以保证塑料熔体能同时均匀地充填每个型腔，从而使各个型腔的塑件内在质量均一稳定。
图3-1 型腔分布
3.3 分模具设计模具设计型面的设计计计
模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。分型面与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺等有关，因此分型面的选择是注射模设计中的一个关键步骤。
应根据分型面选择原则和塑件的成加工工艺型要求来选择分型面。该塑件表面质量无特殊要求，结构也比较间单，固选平直分型面。如图3如何机械设计机械设计确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设设设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：
（1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处。
（2）便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。
（3）保证塑件的精度要求。
（4）满足设计手册塑件的外观质量要求。
（5）便于模设计手册具加工制造。
（6）对排气设计手册效果的影响。
图3-2 分型面
3.4 浇注系统设设计
浇设计手册注系统是设计手册指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四个制造工艺部分组成。浇注系统制造工艺的设计是模具设计模具设计设计设计的一个重要环节，设制造工艺计合理与制造工艺否对塑件的性能、尺寸、内外部质量及模具结构、塑料的利用率等有较设计手册大的影响。
对浇注系统进行设计时，一般应遵循如下基本原则。
(1).了解机械设计机械设计计计计计塑件的成型性能
(2).尽量避免或减少产生熔接痕
(3).有利于型腔中气体的排出
(4).防止型芯的变形和嵌件的位移
(5).尽量采用较短的流程充满型腔
(6).流动距离比和流动面积比的校核
3.4.1 主流道
主流道是指设计手册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，是熔体最先流经模具的部分，它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。
根据设计手册查得XZ-Z-400型注射机喷嘴的有关尺寸：
喷嘴前端孔径：d0=φ4mm；
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
取主流道球面半径R=13mm；
取主流道的小端直径d=4.5mm.
为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其锥度为1º～3º，经换算得大端直径D=φ8.5mm。为了使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径r=3mm的圆弧过渡。
图3-3 主流道
3.4.2 分流道设计
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。分流道的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。设计时应注意尽量减少流动过程中的热量损失与压力损失。
分流道的形状及尺寸，应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率、分流道长度等因素来确定。本塑件的形状不算太复杂，熔料填充型腔加工工艺比较容易。设计设计根据型腔的放置方式可知分流道的长度不长，为了便于加工起见，选用形状为圆形分流道，查《塑料模设计手册》得R=3mm。
塑料迅速冷却，只有内布的熔体流动比较理想，因此分流道表面粗糙度一般取Ra1.6mm
3.4.3 浇模具设计模具设计口形式及位置的选择
浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。浇口的设计与制造工艺位置的选择恰当与否，直接关系到塑件能否完好、高质量地注射成型。
浇口可分成限制性浇口和非设计手册限设计手册制性浇口两大类。
按设计手册浇口的结设计手册构形式和特点，常用模具设计设计手册的浇口可设计手册分为以下设计手册几种形式。
(1).直接浇口
(2).中心浇口
(3).侧浇口
(4).环形浇口
(5).轮辐式浇口
(6).爪形浇口
(7).侧浇口
(8).侧浇口
按此零件对外表面的要求:该零件的表面要求没有明显的缺陷、毛刺、无飞边及要有一定的光泽。模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件设计设计设计成型及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口模具设计位置的选择，通常要考虑以下几项原则：
(1)浇口应开设在塑件壁厚最大处。
(2)必须尽量减少熔接痕。
(3)应有利于型腔中气体排出。(4)考虑分子定向影响。
(5)避免产生喷射和蠕动。
(6)浇设计计算口处避免设计计算弯曲和受设计计算冲击载荷。
(7)设计计算尽量缩短设计计算流动距离。
设计计算综合以上分析，浇口设计计算选择侧浇口位置见图4。
图3-4 浇口的位置
3.4.4 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制造工艺剪切速率R=5.8×102~5×103S-1、浇口的模具设计剪切速率R=104~105S-1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：
3式中 qv——体积流量（CM/S）；R3
n——制造工艺浇注系统
断面当量半径
（CM）。
3.4.5 主流道剪切速率校核
Q主v=0.8Q公 /T =338.2÷1.5=225.5 （CM/S）
T注射时间：T=2.5（S）；
3
d1 主流道小端直径 ， d1=0.63 （CM）； d2主流道大端直径，d2=1.2（CM）
5×102＜1.47×103＜5×103 (满足条件)
3.4.6 浇口剪切速率的校核
22其中：浇口面积S=π/4×(D2-D1),当量面积S=πRn当 所以Rn当=7mm。
单从计算上看，交口设计手册设计手册加工工艺剪切速率偏小。但由于模具比较特殊，为一模4腔，无分流道，压力损失少，进料速度快，成型比较容易，，传递压力好，所以浇口的剪切速率是合适的。
从以上的计算结果看，流道与浇口剪切速率加工工艺的值都落加工工艺在合理的范围内，证明流加工工艺道与加工工艺浇口的尺寸取值是合理的。 2
3.5 成型零件结构设计
3.5.1 定模的机械设计机械设计设计手册结构设计
根据模具的结构形式，考虑加工的难易程度和材料的价值利用等因素， 定模的结构很简单，加工没有特别的困难，所以定模芯采取整体式结构，其结构见总装图。
3.5.2 动模的制造工艺结构设计
成型塑件内表面的零件称凸模或型芯，主要有主型芯、小型芯、螺纹型芯和
螺纹型环等。对于结构简单的容器、壳、罩、盖之类的塑件，成型其主体部分内表面的零件称主型芯或凸模，而将成型其他制造工艺小孔的型制造工艺芯称为小制造工艺型芯或成型杆。
主型芯的机械设计机械设计机械设计结构设计
按结制造工艺构主型芯制造工艺可分为整制造工艺体式和组合式两种 组合式结构：为了便于加工，形状复杂型芯往往采用镶嵌组合式结构。这种构是将型芯单独加工后，再镶入模板中。
所以我们采取动模型芯采取组合式结构，将型芯割开以便加工。其凸模型芯凹模的结构形式另见模具总装图。3.5.6 型腔侧壁厚度计算
(1)凹模型腔侧壁厚度计计计算
凹模型腔为组合式型腔，按强度条件计计算公式 S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1进行计计算。 式中各参数分别为：
p=50Mpa(选定值)； [δ]=0.05mm； [σ]=160MPa r=28mm
S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1 =28[(160/160-2×50)1/2]-1 ≈16.8mm
一般在加工时为了加工方便，我们通常会取整数，所以凹模型腔侧壁厚度为17。
(2)凹模底板厚度计算
按强度条件计计算，型腔地板厚为： p=50 Mpa r=28mm [σ]=160MPa h≥{1.22pr2/[σ]}1/2 ≥{1.22×50×282/160}1/2 ≥17.3mm
一般在加工时为了加工方便，我们通常会取整数，所以凹模型腔侧壁厚度为18mm。
3.5.4 型腔和型芯工作尺寸计算
（1）型腔径向尺寸 已知在规定条件下的平均收缩率S，塑件的基本尺寸 Ls是最大的尺寸，其公差△为负偏差，因此塑件平均尺寸为Ls-△，模具型腔的基本尺寸Lm是最小尺寸，公差为正偏差，型腔的平均尺寸为Lm+δz/2。型腔的平均磨损量为δc/2，如以Lm +Z表示型腔尺寸, ABS平均收缩率S=0.5%.
Lm +δz/2+δc/2=(Ls-△/2)+(Ls-△/2)S
经整理最终公式为：Lm0+δz=[(1+S)Ls-(0.5～0.75)△]0+δz 型腔计算
型腔加工工艺高度计算
型芯计算
型芯高度计算
3.6 推杆机构设计
3.6.1 脱模机构的选用原则
脱模机构的选用原则：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）；推力分布依脱模力的大小要合理安排；推杆的受力不可太大，一面造成塑件的被推部分产生隙裂；推杆的强度及刚性应足够，在推出动作时不产生弹性变形；推杆位置痕迹须不影响塑件外观；脱模机构的运动应保证灵活、可靠、不发生误动作。
推出力计算：脱模力，是指在塑料成形时，由于尺寸上的收缩，对模屦的凸出部位有保紧力。脱模机构的符合就是包紧力对脱模方向上形成的阻力。
根据塑料在成型是有明显的收缩，故手机的模件在注塑后会自动留在凸模上。当脱模斜度不大时（一般是指
模斜度的条件计算。
当脱模斜度>5度时，可以计入脱模斜度的影响。 3.6.2 脱模力的计算
注射模成型过程中的开模力和脱模力，都是由于型腔残余压力使塑料件与型制造工艺腔和型芯之间产生了接触压力。需要足够的开模力和脱模力，才能让塑件脱离模具。
塑料熔体在模腔内冷却到软化点以前，其收缩不会造成制造工艺对型芯的制造工艺抱紧力的作用，模腔制造工艺内抱紧力制造工艺来自注塑制造工艺机的喷最制造工艺传来的静压力，浇口冻结，补料停止后，由于冷却收缩使塑件对型芯的抱紧力越来越大，而且对凹模的抱紧力越来越小，开模时接近于零。制件对型芯的抱紧力达到极值，导致制件滞留在型芯上。
脱模力的计算：
式中：Q——脱模力（N）
K1——随f和Φ而变化的无因次系数，查参考资料9表3-30，取值为1
次系数，查参考资料9表3-31，其值为1 K2——随λ和Φ而变化的无因
r——型芯半径（mm）
E——塑料抗拉弹性模量（MPa）
ε——塑料制品的平均收缩率（%）
L——塑料对型芯的包容长度（mm）
Φ——模具型芯的脱模斜度
f——塑料与型芯的摩擦系数
μ——塑料的泊松比
查参考资料9表3-29得ABS的拉伸弹性模量E=1.4×103MPa，成型收缩率
ε=0.3%～0.8%，塑料与型芯的摩擦系数f=0.4，泊松比μ=0.35。其中模具型芯
的脱模斜度Φ=1.5°，塑料对型芯的制造工艺包容长度L=75mm，，本设计β值为
代入（5-16）得到，
3.6.3 推杆的设设计
在注塑成型的每一个循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出，模具上这种脱出塑件的机构称为脱模机构（或称推出、顶出机构）。
推出机构应尽量设置在动模一侧。 保证塑件不因推出而变形损坏。 机构简单、动作可靠。
推出塑件的位置应尽量设在塑件内部或隐形面和非装饰面上。
合模时能正确复位。
但本设计计算塑件有一个特点——零设计计算件小中间设计计算的位置有内孔，孔端设计计算面是平面设计计算而且有一定距离，分型面为平面。如果在底部设置推杆推出机构的话，此凸起可大大增加了推杆推杆与塑件的接触面积，也增加了推出位置的刚性，保证塑件不被损坏。
3.7冷却系统的设计
3.7.1 设计原则
（1）尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡；
（2）冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越好； （3）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，与制件的壁厚距离相等，经验表明，冷却水管中心距B大约为2.5~3.5D，冷却水管壁距模具边界和制件
壁的距离为0.8~1.5B。最小不要小于10。
（4）浇口处加强冷却，冷却水从浇口处进入最佳； （5）应降低进水和出水的温差，进出水温差一般不超过5℃
（6）冷却水的开设方向以不影响操作为好，对于矩形模具，通常沿宽度方向开设水孔。
（7）合理确定冷却水道的形式，确定冷却水管接头位置，避免与模具的其他机构发生干涉。
3.7.2 冷却时间制造工艺制造工艺的确定
在对制造工艺加工工艺冷却系统制造工艺制造工艺做设计设计设计手册设计计算之前，需要对某些数据取值，以便对以后的计算作出估算；取闭模时间3S，开模时间3S，顶出时间2S，制造工艺冷却时间30S，保压时间20S，总周期为60S。
其中冷却时间依塑料种类、塑件壁厚而异，一般用下式计计算：
=62/(3.142×0.07)㏑[8/3.142×(200-50)/(80-50)] =73（S）
式中：S——塑件平均壁厚，S取6mm；
α——塑料热扩散系数(mm2/s)，α=0.07；
TS——成型温度160-220℃，TS取200℃； TE——平均脱模温度，TE取80℃； TM——模具温度40~80℃，TM取50℃。
由模具设计计算结果得冷却时间需要73 S，这么长的冷却时间模具设计显然是不现实的。本模具型芯模具设计中的冷却管道扩大为腔体（如下图），使冷却水模具设计在型芯的中空腔中流动，冷却效果大为增强。参照经验推荐值，冷却时间取30S即可。 3.7.3 模具加热和冷却系统的计算
本塑件在注射成型时不要求有太高的模温因而在模具上可不设加热系统,是否需要冷却系统可作如下设计计算。
设定模具平均工作温度为60ºC，用常温20ºC的水作为模具模具设计设计模具冷模具设计却介质，其出口温度为25ºC，产量为（初算每1min1套）1.05kg/h。
塑料树脂传给模具的热量与自然对流散发到空气中的模具热量、辐射散发到空气中的模具热量及模具传给注射机热量的差值，即为用冷却水扩散的模具热量。假如塑料树脂在模内释放的热量全部由冷却水传导的话，即忽略其他传热因素，那么模具所需的冷却水体积流量则可用下式计算。
根据体积流量的公式得： qv=Mq/60cρ（θ1-θ2）
=（1.25×2.5）×/60×4.45×1×（25°C-20°C） =0.35m3/min
Qv：冷却水体积流量，m3/min
M：单位时间注射入模具内的树脂质量，kg/h Q：单位时间内树脂在模具内释放的热量，J/kg C：冷却水的比热容，J/(kg.k) ρ：冷却水的密度，kg/m3 θ1：冷却水出口处温度，°C θ2：冷却水入口处温度，°C
由体积流量qv查设计设计手册可知所需的冷却水管直径为6mm。 Q1 =nG CS(t1－t0)
= 60×236.2×10-3×1.65×（220－60） = 3365.02KJ/h
式中：n——每小时注射次数， n=60 （次）； G——每次的注射量(KG)， G=217.6×10-3； CS——塑料的比热容(KJ/KG·℃)，
CS=1.9
；
t1——熔融塑料进入型腔的温度℃，t1=220； t0——塑件脱模温度℃，t0=60。 Q2=3.6AZ∙β(t1－t2)
=3.6×4153×10-6×130×（220－50） =325.12 KJ/h
式中：AZ——注塑机的喷嘴头与模具的接触面积（m2），AZ=4069×10-6m2
（AZ=4πR2 =4×3.14×182=4069×10-6m2，R=18mm注塑机喷嘴球半径，）；
β——金属传热系数 β=140(W/ m2∙℃)； t2——模具平均温度℃ t2=50 ；
t1——熔融塑料进入型腔的温度℃ t1=220。
=104
KJ/h
1
式中：h——传热系数（KJ/ m
2
∙ h ∙℃），h
1
=4.15
Am——两个分型面和四个侧面的面积m2，Am=0.203【Am=（Am1）+ (Am2)∙nk = 0.075+0.35×0.78=0.41，Am1=2BL=2×250×230×10-6=0.081m2； Am2=4BH =4×220×250×10-6=0.22m2）；
t2——模具平均温度℃，t2=50； t3——室温℃，t3=20。
=128.7 KJ/h
式中:ε ——辐射率，一般表面ε=0.8~1.05； Am2=0.22；
Q台=h2∙A接( t2－t3)
h2
= 512×0.0274×（50
—30） =453.94 KJ/h
式中:传热系数——h2=502KJ/(m2h℃)；
A接 ——模具与工作台的接触面积m2，A接=0.0484；
从计算的结果看，工作台散发的热量比塑料熔体释放的热量还多，这显然是不正确的，说明了Q台的计算结果错误。这是因为有关Q台的计算参考资料很少，计算中有很多地方不规范。简单的计算以塑料熔体释放出的热量Q1为总热量，这些热量全部由冷却介质带走，这些热量应分别由凹模和型芯的设计手册冷却系统带走，实验表明，约1/3的热量被凹模带走，其余由型芯带走。模具应由冷却系统带走的热量：
Q冷=（Q1+ Q2）－（Q对+ Q辐+ Q台）
由于现在无法得到Q台的正确值，所以计算以简单计算原则，取Q总= Q1。
第4章 注制造工艺塑机校核
制造工艺本成型零件工作尺制造工艺寸计算时制造工艺均采用平均尺寸、平均收缩加工工艺率、制造工艺平均制造公差和平均磨损量来进行计算。查表得ABS收缩率为Q=1.005%考虑到工厂模具制造的现有条件，尺寸公差取MT3,模具制造公差取z=△/3。
4.4.1模具闭合高度的确定
图8总装图
因而模具的闭合高度：
170
4.4.2 由锁模力选定注射机
=286.22 （KN）
式中 F锁:注射机的锁模力（N）； A分:塑件和制造工艺浇注系统在分型面上的投影面积之和；P型:型腔压力，取P型=25MPa ； D取的是塑件的最大直径。 结合上面两项的计算，初步确定注塑机为国产注射机SZ-400/60，其主要技术参数如下表所示。 表2-1 注射机参数
为确保塑件质量，注塑模一次成型的设计手册塑件质量（包括流道凝料质量）应在公称注塑量的35%~75%范围内，最大可达80%，最小不小于10%。为了保证塑件质量，充分发挥设备的能力，选择范围通常在50%~80%。
V实 =9.01cm3； 满足要求。
4.4.4 锁模力的校核
在确定了型腔压力和分型面面积之后，可以按下式校核注塑机的额定锁模力：
F＞K A分·P型
＞1.35×1/4×3.14×1052×36×106
＞288.22KN
因此锁模力满足要求。
式中 :F注塑机额定锁模力： 600KN； K安全系数，取K=1.2；
4.4.5 塑化能力的校核
第6章 模具工作原理
本模具的总装图如图所示，其工作原理：模具安装在注射机上，定模部分固定在注射机的定模板上，动模制造工艺模部分固定在注射制造工艺机的动模板上。合模后，注射机通过喷嘴将熔料经流通注入型腔，经保压，冷却后塑件成型。开模时动模部分随动板一起运动渐渐将分型面打开，当分型面打开完毕后，凝料从上模中脱出，在注塑机推杆的作用下，推杆通过推件板将塑件和凝料系统顶出，与此同时由于采用的是侧浇口，在顶出的瞬间，塑件和凝料分开。此时塑件自动脱落，实现全自动脱模。合模时，随着分型面的闭合复位杆将推杆复位，模具闭合，等待下一次的动作。
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