1、電熱毯開關組件注塑模具設計摘 要注塑成型是塑件生產最常用的方法之一。本設計通過電熱毯開關的組件產品，利用實體模型測量產品的尺寸，對實體進行建模，并對塑件的材料和塑件結構進行分析，并對塑件的模具進行設計，包括塑件成品的設計、工藝參數的分析與計算、工作部分的設計、模具結構的設計和加工方案的制定，利用了Moldflow Plastics Insight 6.1軟件對塑件進行模流分析，確定塑件的最佳澆注位置，并通過實際情況進行調整，從而得到對實際生產來說最合理的澆注位置。在確定模具型腔數目后，用Moldflow Plastics Insight 6.1軟件進行模流，查看熔接痕氣穴等缺陷，分析在接受范圍

2、內，可確定模具的合理性。導向和脫模機構的設計則通過查閱手冊計算確定。從中學習到了許多的模具設計的知識和對在校所學知識的深化，設計的注塑過程進行了分析，再通過實際情況進行注塑模具的最優設計。關鍵字：模具的設計；Pro/ENGINEER；Moldflow Plastics Insight 6.1；電熱毯開關組件；AbstractPlastic shaping is in common use for plastic products to manufacture.Basing on the actual plastic products in the component of electric b

3、lanket, the designer makes use of the actual model to measure the product, creates a model for the actual product and making a an analysis to the materials and structure of the product. Designs the plastic mould, including the design of plastic finished product, analysis and account of craft paramet

4、er, the design of work piece, mould structure and the processing project. The designer focuses on the design and account work of parting-surface and slide. Using the designer uses Moldflow Plastics Insight 6.1 to make mold flow analysis of the product，deciding the best location. And making a increas

5、e Basing on actuality to gate the best effect . After deciding the number of cavity for mold uses Moldflow Plastics Insight 6.1 to make mold flow analysis of the product.This work makes the designer know more about the skills of mould design and deepen the knowledge he studied in the University. In

6、the whole process, the designer realizes a non-paper work which is beneficial to the efficiency of mould and decreases the cost. It shortens the procreative period dramatically.Keywords： mould design；Pro/ENGINEER；Moldflow Plastics Insight 6.1；plastics product；plastic products in the component of ele

7、ctric blanket；引言第一章 設計任務與流程11畢業設計任務12電熱毯開關組件注塑模具的設計流程第二章 塑件成品、注塑模具設計與構型21概述22模具設計環境和應用軟件221 Pro/ENGINEER222 Moldflow的基本知識223 AutoCAD23零件的三維圖和二維工程圖建模231零件的立體圖建模232零件的二維工程圖繪制24零件的基本數據241塑件塑料品種的確定242零件材質243零件結構分析244零件體積與質量24.5零件圖及其尺寸公差2.4.6分型面的確定及排氣形式的的確定2.4.7 型腔數的確定與型腔的分布第三章 工藝參數分析與計算3.1澆注系統的設計3.1.1 主

8、流道設計3.1.2 分流道設計3.3.3冷料穴設計32 模流分析321澆口的選擇322單腔模流分析3.2.3澆口設計：324一模兩腔模流分析33 成型方案3.3.1成型部分的設計3.3.2 成型零部件結構設計3.3.3 成型零部件工作尺寸計算3.3.4 型腔壁厚和底板厚度的計算34 導向及脫模機構設計3.4.1 合模導向機構3.5 脫模機構設計3.5.1脫模力計算3.5.2 推桿脫模機構設計3.6 冷卻系統的計算3.7 模架型式及規格3.8設備的選擇與校核3.8.1 注塑機的選擇3.8.2 校核3.8.3 其他3.9模具裝配圖與零件圖的繪制總 結參考文獻需要全套圖紙資料聯系，QQ：104771

9、3170引 言模具產品是工業產品制造的基礎，模具技術已成為衡量一個國家產品制造水平的重要標志之一。隨著科學技術的不斷發展和社會的高速發展，產品更新換代越來越快，注塑模具設計也隨著科技發展明顯縮短生產周期，用一系列軟件對注塑模具進行分析設計，大大縮短了生產周期。本設計在注塑模具成型工藝飛速發展的時代條件下，用Pro/ENGINEER軟件進行建模，用Moldflow Plastics Insight 6.1軟件進行注塑成型過程分析，用CAD軟件進行工程圖的繪制，多種軟件交替進行，為注塑模具設計帶來了極大方便，同時使設計更為合理精確，更是大大縮短了注塑模具的設計周期，同時節約了成本。本說明書為機械塑

10、料注射模具設計說明書，是根據塑料模具手冊上的設計過程及相關工藝編寫的。本說明書的內容包括：目錄、課程設計指導書、課程設計說明書、參考文獻等。 編寫本說明書時，力求符合設計步驟，詳細說明了塑料注射模具設計方法，以及各種參數的具體計算方法，如塑件的成型工藝、塑料脫模機構的設計。 大學四年的本科學習即將結束，畢業設計是其中最后一個環節，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經濟的迅速發展，采用模具的生產技術得到愈來愈廣泛的應用。在完成大學四年的課程學習和課程、生產實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業基礎課和專業課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統、全

11、面的理解，達到了學習的目的。本說明書在編寫過程中，得到老師和同學的大力支持和熱情幫助，在此謹表謝意。雖然在設計中得到了指導老師的用心指導，但由于本人水平有限，而且缺乏經驗，設計中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。第一章 設計任務與流程11畢業設計任務設計題目：如圖1-1所示，塑件實物為電熱毯開關中的某一組件，該零件要求具有一定的強度和剛度，其中塑件上的方形孔與其他零件有配合要求，側壁有粗糙度要求，同時塑件下表面及上表面也應平整光滑。設計要求：繪制該塑件的工程圖，確定塑件所用塑料品種；為滿足大批量自動化生產的需要，為該塑件設計注塑模具。圖1-1：電熱毯開關組件立體圖12電熱毯開關組件注塑模具的

12、設計流程基本內容：塑件設計、工藝性分析、確定收縮率和分型面、澆道系統設計、冷卻系統、模具結構件設計、注射設備選擇、繪制模具設計圖紙。1.塑件設計，利用軟件Pro-E進行塑件的立體建模，再在軟件AutoCAD中完成塑件尺寸及公差等技術要求的標注，并輸出工程圖。2.工藝性分析，利用軟件Moldflow進行工藝性分析。3.注塑設備選擇，確定塑件的型腔數，并計算塑件的投影面積，通過注射量的校核、注射力的校核、鎖模力的校核、安裝部分的尺寸校核、開模行程的校核、頂出裝置的校核，結合注塑設備的資料確定注塑設備的型號。4.確定收縮率和分型面，首先由塑件性能的要求等，確定塑件的塑料，通過查資料確定塑件的收縮率。

13、根據電熱毯開關組件的工藝及結構特點，確定具體的分型面，大致應為電熱毯開關組件的第一階梯面。5.模架，通過塑件的大小及型腔數、澆注系統、導向部件、推出機構、調溫系統等的初步估算，確定使用模架的型號。6.澆注系統設計，本塑件使用的是冷流道澆注系統，在澆注系統設計中，包括流道的設計、噴嘴的選擇、主流道襯套的選擇等，還必須研究一模兩腔澆注系統的平衡性設計。7.成型零件，確定型腔數和分型面。對模腔和模芯進行結構設計。計算成型部件的工作尺寸。8.頂出機構的設計，根據電熱毯開關組件的結構特點，設計頂出機構。9.冷卻系統的設計。10.零部件加工工藝制定，結合現代加工手段，利用數控CNC，電火花，線切割等方法，

14、制定最符合經濟效益的加工工藝。11.完成整套模具的二維工程圖的繪制。第二章 塑件成品、注塑模具設計與構型21概述注塑件的設計是注塑制品加工工序中必不可少的一個步驟。但不同的模具公司，不同的設計人員，采用不同的CAD軟件進行模具輔助設計，都有自己的一套設計過程。本畢業設計主要是應用Pro/ENGINEER 4.0進行模具的設計的。同時應用Moldflow軟件進行分析完成最終設計。22模具設計環境和應用軟件221 Pro/ENGINEERPro/ENGINEER4.0是一個優秀的CAD/CAE/CAM軟件，在模具的設計與制造領域，Pro/ENGINEER較早地在廣東深圳、東莞、廣州以及華東一帶得到

15、廣泛應用，由于它的應用，可以大大縮短模具設計與制造周期，提高模具質量，降低生產成本。222 Moldflow的基本知識Moldflow軟件適用于優化制件和模具設計的整個過程，它為制件設計、模具設計、注塑生產等整個過程提供了非常有價值的信息和建議。在這個軟件中應用較多的是MPI（Moldflow Plastics Insight）部分,它提供了強大的分析功能、可視化功能和項目管理功具，MPI使用者可以對制件的幾何形狀、材料的選擇、模具設計及加工參數進行優化。具體地說，就是MPI可以模擬熱塑性塑件的注塑成型過程中的充模、保壓、冷卻階段，它可以通過預測塑件熔體在流道、澆口和型腔中的流動過程、計算澆注

16、系統和型腔的壓力場、溫度場、剪切應變速率場的分布，從而優化澆口位置、澆口數目和注塑成型工藝參數，預測所需的注塑壓力和鎖模力，并發現可能出現的燒焦，欠注、氣穴和不合理的熔接痕等缺陷。在MPI分析前處理過程中，主要包括以下一些工作和內容：1.項目的創建及模型的導入。2.被分析對象的網格劃分及修改。3.設置分析類型及分析順序。4.選擇注塑產品的材料。5.創建澆注系統并對其進行網格劃分，設計澆注位置。6.對于存在冷卻系統的情況，創建冷卻流道并劃分網格。7.設置澆筑過程工藝參數。223 AutoCAD AutoCAD是著名的工程圖畫圖軟件，用以繪制二維工程圖。23零件的三維圖和二維工程圖建模231零件的

17、立體圖建模利用Pro/ENGINEER分析所給零件的外形和尺寸，利用Pro/ENGINEER的建模方法，根據電熱毯開關組件的形狀和使用特點進行建模（如圖2-1所示）。圖2-1：電熱毯開關組件立體圖在Pro/ENGINEER 中建模232零件的二維工程圖繪制工程圖是在設計的最后用作指導生產的三視圖圖樣。工程圖圖樣的制作可以說是正式將零件或裝配模型的設計歸檔的過程，其正確與否，直接影響到生產部門的生產制作。用AutoCAD進行進行修改和標注（如圖2-2所示）。圖2-2：電熱毯開關組件工程圖在AutoCAD中修改和標注24零件的基本數據241塑件塑料品種的確定本設計中塑件實物為黑色不透明制件，根據塑

18、件的使用要求，初步確定所用塑料應是工程塑料，如聚甲醛，聚碳酸酯，ABS等。從成型工藝行與成本方面考慮，聚甲醛的熱穩定性差，加工工藝要求較高，聚碳酸酯的分子鏈叫剛硬，成型時的粘度大，要求較高的注塑壓力，制品中容易產生內應力等，且兩者的原料價格也較高，最終確定為ABS塑料。242零件材質俗稱 ：ABS塑料 ；中文學名：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯；英文學名：Acrylonitrile Butadiene Styrene ；英文簡稱：ABS；2421 ABS的性能ABS是一種綜合性能良好的工程塑料，它強度高，韌性好，剛度大，耐油，耐蝕，耐磨，尺寸穩定，加工性能優良。適用于制作一般的機械零件，減摩擦耐磨零件

19、，傳動零件和電信結構件等。ABS的性能性質和材料性能：ABS是淡黃色、不透明、非結晶塑料，密度約為1.02-1.16g/m3.ABS塑料的成型特性：ABS是無定型聚合物，無明顯熔點，熔融流動溫度不太高，隨所含三種單體比例不同，在160-190范圍內既具有充分的流動性，且熱穩定性較好，在約285時才出現分解現象，因此加工溫度范圍較寬。ABS的吸水率在0.2%-0.45%之間，由于熔體粘度不太高，故對要求不太高的制件，可以不經干燥，若干燥可使制件具有更好的表面光澤并可改善內在質量；在80-90下干燥2-3h，可以滿足各種成型要求。ABS具有較小的成型收縮率，收縮率最大變化范圍約為0.3%-0.8%

20、。2422 ABS的特性1.工作壓力高常溫狀態下工作壓力可達1.0Mpa。2.抗沖擊性好ABS塑料具有良好的機械強度和較高的沖擊韌性。無缺口沖擊強度30Mpa：缺口沖擊強度3MPa。3.流體阻力小內壁光滑，轉彎處呈圓弧形，流動摩擦力小，減小液流阻力。4.化學性能穩定ABS具有耐酸、堿性能。由于化學性能穩定無毒無味，可廣泛應用于食品、飲料、啤 酒等行業。5.耐溫范圍廣使用溫度為-30+70。6.質輕ABS程塑料比重為鋼材的1/7，因此減輕結構重量，降低原料消耗。同時，減輕安裝工人勞動強度。7.安裝簡便，密封性好安裝多采用承插式連接，使用溶劑型粘合劑粘接密封。施工簡便、效果好、固化速度快。8.使用

21、壽命長本產品在室內使用一般可達三十年以上。9.價格低僅為不銹鋼的五分之一左右。2423 ABS的注塑工藝條件1.干燥處理：ABS材料具有吸濕性，要求在加工之前進行干燥處理。建議干燥條件為 8090C下最少干燥2小時。材料溫度應保證小于0.1%。 2.熔化溫度：210280C；建議溫度：245C。 3.模具溫度：2570C（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導致光潔度較低）。 4.注射壓力：5001000bar。 5.注射速度：中高速度。注塑是ABS塑料最重要的成型方法，可以采用柱塞式注塑機，更常采用的時螺桿式注塑機，后者更適用于形狀復雜制件、大型制品成型。螺桿式注塑機的工藝參數見下表。注塑機

22、類型噴嘴形式噴嘴溫度/料筒溫度/螺桿式普通170-180前段中段后端180-200165-180150-170模具溫度/注射壓力/MPa保壓力/ MPa注射時間/s50-8060-10030-403-5保壓時間/s冷卻時間/s成型周期/s成型溫度/15-3015-3040-70160-190243零件結構分析244零件體積與質量取ABS的密度為1.0751g/cm3，由Pro/ENGINEER可以算出零件的體積和質量，如圖2-4。則可計算零件的體積為：=1.0443969cm3零件質量為：=1.1228311g圖2-4：Pro/ENGINEER 計算24.5零件圖及其尺寸公差標注尺寸在繪制圖紙

23、中是非常重要的一步。傳統的模具設計需要計算成型零件的加工尺寸，模具型芯和型腔的加工尺寸可以通過公式計算基本尺寸，S指塑件的平均收縮率。而在使用Pro/E進行模具設計的過程中，塑件已經定義了其收縮率（取0.5%），則不需要通過繁瑣的計算而直接可以標注出成型零部件的基本尺寸。但尺寸標注還有一個公差的問題，這是無法從軟件自動導出的，需要設計者設定。由于塑料收縮率范圍和穩定性各有差異，首先必須合理化確定不同塑料成形塑件的尺寸公差。即由收縮率范圍較大或收縮率穩定性較差塑料成形塑件的尺寸公差應取得大一些。否則就會出現大量尺寸超差的廢品，為此，各國對塑料件的尺寸公差制訂了國家標準和行業標準。中國也曾制訂了部

24、級專業標準，但大都無相應的模具型腔的尺寸公差。德國國家標準中專門制訂了塑件尺寸公差的DIN16901標準及相應的模具型腔尺寸公差的DIN16749標準。此標準在世界上具有較大的影響，因而可供塑料模具行業參考。由于本人沒能收集到這個標準，則就按照慣例考慮到工廠模具制造的現有條件，模具制造公差取，指塑件的尺寸公差。 本套模具的裝配圖和非標準件零件圖如附錄所示。塑件大致的尺寸（長寬高）為32167.2（mm）。大多數尺寸的公差為或更大。對于小于的尺寸的地方就要注意，由于精度比較高，建模時就應該沿減料方向適當加大基本尺寸或者增加脫模斜度以便試模后可以修改達到合乎要求的尺寸精度。圖2-8：零件二維圖2.

25、4.6分型面的確定及排氣形式的的確定A.模具上用以取出塑件和凝料的可分離的接觸表面成為分型面，是動模和定模的分界面。注塑模具有一個分型面也有多個分型面，分型面應盡可能簡單，以便于塑件的脫模和模具的制造，同時分型面的位置應位于塑件的斷面輪廓最大處。分型面還應考慮型腔排氣順利、確保塑件質量、無損塑件外觀等因素。分型面設計應遵循以下原則：1.分型面的方向盡量采用與注塑機開模方向垂直的方向；2.分型面一般開設在產品的最大截面處；3.盡量使塑件留在動模一側；4.有利于保證塑件的尺寸精度和外觀質量等；5.有利于成型零件的加工與制造。由于本設計塑件采用單分型面，而單分型面無外乎以下三種結構情況：1.型腔完全

26、在動模一側。2.型腔完全在定模一側。3.型腔各有一部分在動定模。根據塑件的結構特點，依照設計原則，本設計的注塑模具分型面在局部采用階梯配合，即選用第三種結構，分型面位置如圖所示。B.排氣方式的確定由于塑件較小，排氣量小，因此采用分型面及推桿和推桿孔間的間隙排氣。2.4.7 型腔數的確定與型腔的分布1. 型腔數的確定注塑模具型腔數的確定與現有注塑機的規格、所要求的塑件質量、塑件的幾何形狀、塑件成本及交貨期等因素有關。針對本設計的塑件，由于尺寸精度和重復精度要求不高，且為大批量生產，因為擬采用一模多腔，為使結構簡單，采用一模兩腔。2. 型腔的布置型腔的排列涉及模具尺寸，澆注系統平衡、模溫調節系統的

27、設計及模具在開合模時的受力平衡等問題。因此在設計中應根據各方面的情況進行綜合考慮。在本設計中由于采用一模兩腔，著重考慮模具在開合模時的受力平衡和澆注系統的平衡，因而型腔對稱方式布置，如下圖所示。第三章 工藝參數分析與計算3.1澆注系統的設計澆注系統是塑料熔體從注塑機噴嘴流向型腔的通道，澆注系統設計是注塑模具設計中的重要問題之一，在設計澆注系統時應考慮塑料成型特性、塑件形狀及大小、塑件外觀、模具成型塑件的型腔數、冷料、成型效率、注射機安裝模板大小等因素。對澆注系統的設計要求有：1.對模腔的填充迅速有序。2.盡可能同時充滿各個型腔。3.對熱力和壓力損失較小。4.極可能消耗較少的塑料。5.能夠使型腔

28、順利排氣。6. 不會使冷料進入型腔。7.澆注痕跡對塑件外觀影響很小。8.澆注系統凝料容易與塑件分離火切除。澆注系統一般由主流道、分流道、澆口、冷料井四部分組成。3.1.1 主流道設計由于該塑件擬用臥式注塑機，因此主流道為錐形流道。由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復地接觸和碰撞，容易損壞，所以模具的主流道通常宜設計成可拆卸與更換的襯套結構。這樣更可以使主流道穿過模具結構中的兩塊模板結合處溢料造成主流道凝料脫出的困難。澆口套尺寸設計如下圖所示。經過設計參數如下：主流道小端直徑d是與注塑機噴嘴相配合的，其徑向尺寸應大于噴嘴孔徑0.5-1mm，即d=注塑機噴嘴直徑+（0.5-1）mm，以便當主流道

29、與噴嘴同軸度有偏差時主流道凝料易從定模側脫出。由最后設計可知注塑機噴嘴直徑取4.0，故d=4.5.=2-4，本設計取錐度為3。球面半徑應比噴嘴球面半徑大1-2mm，以保證注射過程中噴嘴與模具緊密接觸，防止熔體流入因兩球面配合誤差形成的間隙中，妨礙主流道凝料的脫出。主流道長度L可根據定模板座的厚度來確定，一般60mm，取L=57，定位環設計：為了節省材料，定位環與主流道襯套分開設計，如下圖所示。其外徑D與注塑機的定位孔之間采用較松配合。3.1.2 分流道設計（1）分流道設計的原則。1.盡量保證各型腔同時充滿，并均衡補料。2.各型腔之間距離恰當，并有足夠截面積承受注塑壓力。3.盡量縮短流道長度。分

30、流道的形狀和尺寸：為了便于機械加工及凝料脫模，分流道大多設置在分型面上，常用的分流道截面形狀有：圓形、梯形、U形，半圓形，矩形等。通過理論分析可知，在等截面的條件下，圓形的周長最短。在截面、分流道長度等均相同的前提下，圓形截面分流道的流道表面積最小。流道表面積與其體積之比值稱為比表面積，故圓形截面分流道的比表面積最小。因此，從流動的壓力損失和熱量損失要盡量小這一要求考慮，圓形截面的分流道是最理想的選擇。ABS塑料的推薦分流道直徑值D=4.7-9.5mm，本設計取D=5mm，長度根據型腔總布局而定。3.3.3冷料穴設計冷料穴一般設在主流道正對面的動模板上，當分流道較長且到澆注口有拐角時，也開設分

31、流道冷料穴。冷料穴的作用是捕集料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進入型腔而影響塑件質量，開模時又能將主流道的凝料拉出。冷料穴的直徑與主流道大端直徑相同或略大一點，長度約為直徑的1-1.5倍。冷料穴的拉料桿有分為Z形、倒錐形、環形槽式、球頭拉料桿等多種形式。本設計采用Z形拉料桿，如下圖所示：32 模流分析321澆口的選擇利用軟件Moldflow Plastics Insight 6.1（以下簡稱Moldflow）分析澆口位置如圖3-1和圖3-2，最佳位置應為圖3-1和圖3-2所示的藍色顯示部分，但是根據零件的具體使用要求，在最佳澆口位置處有裝配要求，還根據零件的結構特點，應使用側澆口，再加上對市場

32、上同類產品的調查，考慮上述因素后，澆口位置如圖3-3中黃色圓錐體表示的位置。圖3-1：最佳澆口位置分析結果 圖3-2：最佳澆口位置分析結果圖3-3：澆口位置322單腔模流分析確定了澆口位置后，進行單腔模流分析，分析結果如圖3-4圖3-7所示。 圖3-4：充填結束時壓力 圖3-5：前沿溫度圖3-6：填充時間 從上圖可知，澆口位置選擇對填充性能、填充時間和填充質量都是在允許的范圍內，可以達到設計要求。3.2.3澆口設計：由分析可知該設計采用側澆口形式，側澆口又稱邊緣澆口。它的截面形狀多為矩形狹縫，便與加工和修整。其尺寸范圍為：長度l=0.7-2.0mm，寬度b=1.5-5.0mm，t=0.5-2m

33、m，也可取壁厚的三分之一至三分之二。本設計的最后取值為：l=2.0mm，寬度b=2.0mm，t=0.5mm324一模兩腔模流分析對單型腔進行模流分析后，根據零件的體積、表面積等數據，同時考慮生產成本和生產效率，對零件進行一模兩腔分析，以確定成型方案，一模兩腔分析結果如表表3-1和圖3-8圖3-11所示。 圖3-8：充填結束時壓力圖3-9：前沿溫度 圖3-10：充填結束時溫度圖3-11：充填時間從上面的分析結果可以得出，所設定的澆注系統結合一模兩腔后得到的模流分析結果與設計的基本一致，在各個方面上都有不錯的表現，氣泡和熔接痕都比較少，但在模具設計時也應考慮排氣系統的設置。33 成型方案經過模流分

34、析后，結合生產成本和生產效率問題，可以確定成型的方案，該產品的成型方案采用一模兩腔，兩腔之間的間隔為32mm，澆注形式采用冷流道，澆口為矩形側澆口，分流道為圓形，主流道為圓錐形。3.3.1成型部分的設計模具零部件可概括為成型零部件和結構零部件兩大類。它們設計的好壞會影響模具的制造成本、制造周期、注塑質量、效率及材料的利用率等。因此，要求模具設計著盡可能設計出最佳方案，以達到最佳效益。成型部分的設計步驟和內容包括以下幾點：根據塑件形狀、使用要求、塑件的成型性能等確定型腔的總體結構，即確定分型面的位置、排氣位置、脫模方式等。從制件角度決定型腔是否采用組合式。若采用組合方式，詳細確定各零件的結構。根

35、據塑件的尺寸和成型收縮率大小計算成型零件上的對應尺寸。根據塑件成型時的塑料壓力，對成型零件進行剛度和強度的校核，決定其壁厚等尺寸。3.3.2 成型零部件結構設計成型塑件外表面或上表面的零件稱凹模或型腔。凹模按結構形式可分為整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式、組合式等。成型塑件內表面或下表面的零件稱凸模或型芯。型芯按復雜程度和結構形式大致有整體式型芯和組合式型芯。本設計塑件結構簡單，成型用的型芯型腔結構較簡單，可用數控機床直接加工。為節約成本和保證精度，本設計采用整體嵌入式，其凹凸模結構如下圖所示。3.3.3 成型零部件工作尺寸計算工作尺寸的計算有型腔與型芯的徑向尺寸、型腔與型芯的高度尺寸、中心距尺

36、寸等的計算。在計算時，必須根據塑件的尺寸和精度要求來確定相應的成型零件的尺寸和精度等級。塑件中方形孔與其他零件有一定的配合要求，其精度為MT3，其余尺寸無配合要求，精度要求不高，故取塑件的均為MT5級；由于塑件的所有尺寸要求都沒有達到高精度要求，因此，所有工作尺寸按平均收縮率法計算。 L=32-0.560mm ，L1=20-0.440mm , L2=6.40+0.28mm , L3=4.400+0.24mm, l=100+0.28mm, H=6.2-0.200mm, H1=5.2-0.200mm, H2=5-0.200mm , B=30+0.20mm, C=10-0.14+0.14mm,ABS

37、的平均收縮率SCP=（Smax+Smin）/2=（0.3%+0.8）/2=0.55%，為塑件的尺寸公差，生產實踐證明，成型零件的制造公差z約為塑件總公差的取1/3-1/4，因此在確定成型零件工作尺寸公差值時，可取塑件公差值的1/3-1/4，或取IT7-IT8級作為模具的制造公差。型腔尺寸計算：LM= (L(1+ SCP) -x)0+z= (32*(1+ 0.0055) -0.75*0.56)0+0.56/3=31.760+0.19mm塑件尺寸較小，系數x=0.75，以下同。L1M= (L1(1+ SCP) -x) 0+z= (20*(1+ 0.0055) -0.75*0.44) 0+0.44/

38、3=19.780+0.15mmL2M= (L2(1+ SCP) -x) 0-z= (6.4*(1+ 0.0055) -0.75*0.28) - 0.28/3 0=6.23-0.090mmL3M= (L3(1+ SCP) -x) 0-z= (4.4*(1+ 0.0055) -0.75*0.24) - 0.24/3 0=4.24-0.080mmlM= (l(1+ SCP) -x) 0-z= (10*(1+ 0.0055) -0.75*0.28) - 0.28/3 0=9.85-0.090mmHM= (H(1+ SCP) -x) 0+z= (6.2*(1+ 0.0055) -0.75*0.20) 0

39、+0.20/3=6.080+0.07mmH1M= (H1(1+ SCP) -x) 0-z= (5.2*(1+ 0.0055) -0.75*0.20) - 0.20/3 0=5.08-0.070mmH2M= (H2(1+ SCP) -x) 0+z = (5*(1+ 0.0055) -0.75*0.20) 0+0.20/3=4.880+0.07mmBM= (B(1+ SCP) -x) 0-z= (3*(1+ 0.0055) -0.75*0.20) - 0.20/3 0=2.87-0.070mmCM= (C(1+ SCP) -x) z= (10*(1+ 0.0055) -0.75*0.28) 0.1

40、4/3=9.85 0.05mm3.3.4 型腔壁厚和底板厚度的計算1.型腔壁厚計算塑料模具型腔應具有足夠的強度和剛度，因為它們在注塑成型過程中受到塑料成型熔體的高壓作用。如果型腔側壁和支撐厚度過小，可能因強度不夠而產生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產生撓曲變形，導致溢料和出現飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。對于小尺寸型腔，因在發生大的彈性變形之前，其應力往往已經超過了材料的許用應力，所以應以強度計算為主。在不知道分界尺寸時，應分別按照強度條件和剛度條件對型腔尺寸進行計算，其大值為型腔的壁厚尺寸。根據本設計的成型零件的結構，用組合式矩形型腔側壁計算公式，按強度計算： PH1l2/(2

41、HS2)+ PH1b/(2HS)式中，S型腔側壁厚度，P型腔最大壓力，取P=49MPa,H型腔側壁總高，H1型腔深度，H1/H=0.8，l型腔長度l=32mm，b型腔寬度，b=16mm，允許變形量，=0.05mm，代入數值，解得S=12.5mm,按剛度計算：PH1l4/(32FHS3)式中，符號意義同上，其余E彈性模量，E=2.06X105MPa，模具材料的許用應力，=158MPa。代入數值解得，S=5.0mm。取兩個計算結果的最大值為型腔的壁厚尺寸，故S=12.5mm。2.底板厚度的計算按剛度計算：5Pbl4/(32ET3)式中T為型腔底板或凸模支撐板厚度，B=2S+b=41mm，其余同上。

42、代入數值得：T=6.7mm按強度計算：3Pbl3/(4BT2)=代入數值得，T=10mm。取兩個計算結果的最大值為型腔底板或凸模支撐板厚度T=10mm。34 導向及脫模機構設計3.4.1 合模導向機構合模導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種形式，本設計采用導柱導向。導柱導向機構的主要零件是導柱和導套。1.導柱導柱結構和技術要求：長度 導柱導向部分的長度應比凸模部分高出8-12mm，以免出現導柱未導正方向而型芯先進入型腔。形狀 導柱前端應做成錐臺形或半球形，以使導柱順利的進入導向孔。錐形頭高度取與相鄰圓柱直徑的1/3，前端還應倒角。材料 導柱應具有硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的內芯，因此多采用

43、20鋼經滲碳淬火處理，硬度為50-55HRC，導柱固定部分表面粗糙度Ra為0.8m，導向部分表面粗糙度Ra為0.8-0.4m。數量及布置 導柱應合理均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具強度，導柱中心到模具邊緣距離通常為導柱直徑的1-1.5倍。配合精度 導柱固定端與模板之間一般采用H7/m6或H7/k6；導柱的導向部分通常采用H7/f7或H8/f7的間隙配合。所選導柱為帶頭導柱，結構及其尺寸如下如所示。2.導套本設計選用帶頭導套，為了方便導套壓入模板同時便于導柱進入導套，在導套端面內外倒圓角R，模具導向孔為通孔。導套內孔與導柱之間為間隙配合H7/f7，外表面與模板

44、孔為較緊的過渡配合H8/f7，其前端設長為3mm的引導部分，按間隙配合H8/e7制造，其粗糙度內外表面均為Ra1.6m。導套的材料為為20鋼，采用滲碳淬火處理。導套的結構及其尺寸如下圖所示。3.5 脫模機構設計3.5.1脫模力計算脫模力Qe有兩部分組成，即 Qe=Qc+Qb式中Qc為制件對型芯包緊的脫模阻力，N；Qb為使封閉殼體脫模需克服的真空吸力，N，Qb=0.1Ab=0.1*4.4*6.4=2.816N，這里0.1的單位為MPa，Ab為型芯的橫截面積，mm2。比例系數=cp/t=3.44/0.8=4.3在脫模力計算中，將=cp/t10視為厚壁制件，其中t為制件壁厚，cp為型芯的平均半徑，t

45、=0.8mm，對于矩形型芯，cp=(l+b)/=(6.4+4.4)/=3.44mm。脫模阻力Qc=2（l+b）EhKf/（(1+K)cos） 式中， E塑料的拉伸彈性模量，查表，ABS的取值為E=2*103MPa；塑料的平均成型收縮率，查表得，=0.0055；h型芯脫模方向高度，mm，h=5.2mm；l、b矩形型芯的斷面兩邊邊長，mm，l=6.4mm，b=4.4mm；塑料的泊松比，查表得，=0.3；型芯的脫模斜度，取0，Kf脫模斜度修正系數，其計算式為：Kf=（fcos-sin）/（1+ fsincos）=0.4f制品與鋼材之間的靜摩擦因數，查表得，f=0.4，K壁厚之間的計算系數，計算式為K

46、=22/（sin+2cos）=3.0代入數值，得Qc=125.4N.脫模力Qe =Qc+Qb=125.4+2.8=128.2N3.5.2 推桿脫模機構設計推桿是推出機構中最簡單最常見的一種形式。將推桿設計成直桿式圓柱形推桿，常用直徑為1.5-25mm，本設計取直徑為3mm。高度不大于600mm。推桿與推桿孔之間的配合段用H7/f7。材料選用T8A頭部局部淬火。配合表面粗糙度Ra為0.8m。在推桿裝入模具后推桿的長度應能使推桿的端部高于型腔平面0.05-0.1mm。推桿結構和尺寸如下圖所示。復位桿的設計：在推桿脫模機構中用復位桿復位是最常見的。復位桿對稱布置，取4根，均布于推桿固定板四周，位于型

47、腔和澆注系統之外。復位桿端面低于模板平面0.05mm。與復位桿頭部接觸的定模板應淬火。復位桿的結構及相關尺寸設計如下圖所示。3.6 冷卻系統的計算本塑件在注塑成型時不要求有太高的模溫，因而在模具上可不設加熱系統，是否需要冷卻系統可作如下計算。塑件的產量為0.3 kg/h，查表得單位質量的ABS在成型溫度下的單位熱流量Q為4.0 x102 kJ/kg.塑件固化時每小時釋放的熱量WQ=0.3*4.0 x102=120kJ/h求冷卻水的體積流量qvqv= WQ/(C2(T3-T4)式中，qv冷卻介質的體積流量，m3/min;冷卻介質的密度，kg/min, =1x103kg/minT3冷卻介質的出口溫

48、度，T3=30；T4冷卻介質的入口溫度，T4=25；C2冷卻介質的比熱容，kJ/（kg），C2=4.2 kJ/（kg）代入數值得，qv=1x10-4 m3/min。由上面的計算可知，由于模具每分鐘所需的冷卻水體積流量較小，故不設冷卻系統，依靠空冷的方式冷卻模具即可。3.7 模架型式及規格根據模具的總體結構：定模板兩塊，動模板兩塊，采用推桿脫模機構。而模架的大小是由模芯的大小來確定的，有前面的模流分析后可以知道，模芯的布置如圖3-18所示，模芯的大小是12141mm，選取模架大小為250200mm。圖3-18：模芯布局示意圖定模板，動模板，墊塊厚度的確定：定模板的厚度根據定模鑲塊的厚度及標準模架

49、的規格確定，為25mm。動模板的厚度根據動模鑲塊的厚度及支撐板強度計算的要求和標準模架的規格確定，為32mm，墊塊厚度根據推出距離（10mm）、推板厚度（20mm），推桿固定板厚度（16mm）及標準模架的規格確定，為50mm。其他零件的尺寸按標準模架選用。綜上所述，所選模架標記為模架 A1-200200-Z1 GB/T 12556-1990,結構如下圖（圖1）所示。圖1 AI型工字模3.8設備的選擇與校核3.8.1 注塑機的選擇根據塑件測繪所得的數據計算出塑件的體積約為1.1cm3，根據模具結構圖計算出澆注系統的體積約為2.5 cm3，因此一次所需注塑量約為4.7 cm3。考慮注塑機注塑系數（

50、0.85），注塑機的注塑量應大于5.6 cm3，初步擬定為SZ-30/60,注塑機的主要技術參數見下表。 注塑機主要技術參數注塑機型號XS-Z-30XS-Z-60理論注塑量/ cm33060注射壓力/MPa119122鎖模力/KN250500合模形式液壓-機械液壓-機械移模行程/ mm160180最大成型面積/ mm290130最大模具厚度/ mm180200最小模具厚度/ mm6070定位孔直徑/ mm63.555噴嘴球半徑/ mm1212噴嘴孔半徑/ mm4.04.03.8.2 校核1.注塑壓力的校核注塑壓力P應滿足Pk、P0式中：k、安全系數，常取k、=1.25-1.4；P0塑料成型時所需注塑壓力，對ABS，常取60-100 MPa。由于所用塑料尺寸較小，取注塑壓力為80 MPa，在安全系數取k、=1.4，Pk、P0，代入數值有119112，符合要求。2.鎖模力的校核鎖模力F應滿足要求Fk0Ap式中：k0鎖模力安全系數，一般取k0=1.1-1.2；A塑件與澆注系統在分型面上的投影面積，約為1.2cm3；p型腔的平均壓力，對該模具取30MPa；經計算所需鎖模力為4.3KN，小于注塑機的鎖模力，符合要求。模具與注塑機裝模部位相關尺寸的校核噴嘴尺寸