放音机外壳模具设计 注射模设计毕业论文.doc

南昌航空大学学士学位论文目 录绪论11.塑件结构分析41.1塑件零件图41.1.1塑件三维零件图51.1.2 塑件技术要求71.2 塑件的工艺性分析71.2.1 塑件的材料性能71.2.2 塑件的尺寸精度81.2.3 塑件的表面质量81.2.4 塑件的结构工艺性81.2.5 塑件体积及质量估算81.2.6 综述82模具结构设计821 创建塑件三维模型1022 注塑模具结构的确定102.2.1 型腔数目的确定102.3 初步确定注射机的型号102.3.1 塑料零件的参数102.3.2 注塑机的选择及锁模力计算112.3.3 注射机有关参数校核123. 分型面的设计和浇注系统设计133.1 分型面的设计133.1.1 分型面的选择133.1.2 分型面的设计制作143.2 浇注系统设计163.2.1 浇注系统设计原则163.2.2浇注系统设计164. 排气系统设计和侧滑块设计184.1 排气系统设计184.2 侧滑块的设计185. 成型零部件设计及计算205.1 成型零部件的结构设计205.2 成型零部件的工作尺寸计算235.2.1 型腔、型芯和中心距计算公式245.3成型零部件的刚度与强度计算255.3.1 成型零部件强度、刚度计算时需要考虑的问题255.3.2 整体式矩形型腔侧壁和底板厚度的计算266. 推出机构的设计和冷却系统设计276.1 推出机构的设计276.1.1 推杆的形状27图6.1 直通式推杆286.1.2 推杆位置的选择原则如下4：286.2 冷却系统的设计296.2.1注射模具温度调节系统的重要性296.2.2 冷却水回路的布置297. 模架加载设计308 模具工作原理349 结论35参考文献36致谢375绪论 塑料是继钢铁、木材、水泥之后，当代新兴的第四大类工业材料。塑料是以树脂为主要成分的高分子有机化合物，简称高聚物。塑料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一种类型。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。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。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。在塑料原材料转变为塑料制件的成型过程中，塑料原材料的选用、成型设备的选择、成型模具的设计与制造和成型工艺的制定等是塑料制件生产的四大环节，而主要的环节集中在成型工艺的正确制订和塑料模具的设计这两个方面。随着我国加入wto，我国模具工业的发展将面临新要机遇和挑战。利用模具成型零件的方法，是一种少切削、无切削、工序重合的生产方法。随着现代工业迅速发展，产品更新换代速度越来越快，而批量越来越小。各种产品在不断提高性能的同时，其产品的外形也变得越来越复杂。设计部门要最快的速度设计出产品和制造部门以最快的速度加工制造出该产品，只有运用先进的设计手段计算机辅助设计（简称cad）和先进的制造手段计算机辅助制造（简称cad，或者cad/cam）集成制造技术，譬如ug的注塑模设计。综观目前国内、外的模具工业的发展，计算机辅助模具设计技术是现代模具设计技术中的重要组成部分，模具设计生产的重大技术革命1。在塑料模具方面，随着塑料模具cad技术的发展，其重要性已逐渐被模具界所认识2。其中塑料注塑模（以下简称注塑摸）cad技术的应用和发展尤为突出，在模具工业中形成了一枝独放的局面4 。 模具是现代工业生产中的重要工艺装备之一，模具工业是国民经济中重要的基础工业，模具设计与制造水平的高低是衡量一个国家综合制造能力的重要标志。工业发达国家对模具工业都极为重视，早在50年代开始就已使模具摆脱了产品更新换代的重要工艺装备，模具对工业的发展具有重要意义，从工业产值对比来看，经济发达国家的模具总产值早已超过了机床的总产值。如日本，1987年模具总产值为124亿美元，而其机床总产值为102亿美元；1991年前者为131亿美元，后者为120亿美元。在塑料模具中，由于注塑模具能够一次成型形状复杂、尺寸精确的制品，适用于高效率、大批量的自动化生产方式，使其在塑料模中的占用量超过了5%。 我国塑料模工业从起步到现在，经历半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注塑模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具：精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。 成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注塑模、锻件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50-80%相比，差距较大。 在制造技术方面，cad/cam/cae技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的cad/cam系统，如美国parametric technology公司的pro/engineer、美国cv公司的cads5、英国deltacam公司的doct5、日本hzs公司的crade、以色列公司的cimatron、美国ac-tech公司的c-mold及澳大利亚moldflow公司的mpa塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了cad/cam系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的caxa系统、华中理工大学开发的注塑模hsc5.0系统及cae软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具cad/cam技术创造了良好条件。发展趋势：(1)模具产品将向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方向发展；模具生产将朝着信息化、无图化、精细化、自动化方向发展；模具企业将向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。(2)模具cadcaecampdm正向集成化、三维化、智能化、网络化和信息化方向发展。快捷高速的信息化时代将带领模具行业进入新时代。(3)模具的质量、周期、价格、服务四要素中，已有越来越多的用户将周期放在首位，要求模具尽快交货，因此模具生产周期将继续不断缩短。(4)大力提高开发能力，将开发工作尽量往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无明确的用户对象之前进行开发(这需要在有较大把握和敢冒一定风险的情况下进行)，变被动为主动。以及“你给我一个概念，我还你一个产品”的一站式服务模式都已成为发展趋势。(5)随着模具企业设计和加工水平的提高，过去以钳工为核心，大量依靠技艺的现象已有了很大变化。在某种意义上说：“模具是一种工艺品”的概念正在被“模具是一种高新技术工业产品”所替代，模具“上下模单配成套”的概念正在被“只装不配的概念所替代。模具正从长期以来主要依靠技艺而变为今后主要依靠技术。这不但是一种生产手段的改变，也是一种生产方式的改变，更是一种观念的改变。这一趋向使得模具标准化程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促使整个模具工业水平不断提高。(6)高速加工、复合加工、精益生产、敏捷制造及新材料、新工艺、新技术将不断得到发展设计方案本论文是对放音机外壳进行模具设计说明。通过对其二维cad图纸进行结构分析然后通过ug来实现三维实体造型，再通过ug（mold wizard)的注射模向导进行模具设计。放音机外壳模具设计的步骤：（1） 根据放音机外壳的cad图，以注塑模具的制造和工艺性为原则，运用ug三维建模。（2） 分析放音机外壳零件的结构工艺性及注塑工艺,并编写工艺，成型，脱模流程，回程等细则。（3） 放音机外壳开发过程中进行无纸化设计设计制造：a. 建模过程中运用ug软件为基础进行数字化三维设计，完成放音机外壳的建模；b. 模型设计完成后利用ug注塑模向导进行塑料放音机外壳模具的型芯，型腔分模面设计，选择材料和注塑机，进行模架、定位环、推杆等模具标准件的加载和浇注系统、冷却系统的设计。c. 放音机外壳的模具设计完成后利用ug软件进行预装配。1、 模具设计中加载和设计的模型生成工程图数据，完成模具的总装配图，进行工程图的输出,修改和打印。2、 设计完成过程中，进行毕业论文的编写。模具设计实验所用到的软件和工具： ug、autocad 2007 各类办公软件等和测量工具。1. 塑件结构分析1.1塑件零件图塑件名称：放音机外壳，其二维结构如图1.1(a)和（b）所示。 （a）放音机外壳正面 （b）放音机外壳反面图1.1 放音机外壳二维结构图1.1.1塑件三维零件图利用ug软件进行塑件的三维实体造型（如图1.2(a)和（b）所示），对塑件有了更直观的掌握，并进行塑料模设。南昌航空大学学士学位论文（a）放音机外壳三维实体正面（b）放音机外壳三维实体反面图1.2 放音机外壳三维实体1.1.2 塑件技术要求放音机外壳尺寸要求不是很高，主要是要保持基本尺寸稳定，未注公差等级按照mt4查取公差，塑件要求外观表面光泽、无杂色，无收缩痕迹，中批量生产。1.2 塑件的工艺性分析塑件的工艺性包括塑件的材料性能、塑件的尺寸精度、塑件的表面质量、塑件的结构工艺性和零件体积及质量估算，其具体分析如下：1.2.1 塑件的材料性能（1）使用性能：1）abs外观为粒状或粉状，呈浅象牙色，不透明但成型的塑料件有较好的光泽。abs相对密度为1.021.05g/cm3左右，吸水率低。2）综合性能良好，冲击韧度170、力学强度较高，且在低温下也不迅速下降。耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化学性和电气性能良好。3）水、无机盐、碱、酸对abs几乎无影响。4）尺寸稳定，易于成型和机械加工，与372有机玻璃的熔接性良好，经过调色可配成任何颜色，可做成双色成型塑件，表面可镀铬4。（2）成型特性及条件8：1）无定型塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件。2）吸湿性强，含水量应小于0.3，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。3）流动性中等，溢边料0.04mm左右(流动性比聚苯乙烯、as差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好)。4）比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温(对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高）。料温对物性影响较大、料温过高易分解(分解温度为250左右比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高的塑件，模温宜取5060，要求光泽及耐热型料宜取6080。注射压力应比加工聚苯乙烯稍高,一般用柱塞式注射机时料温为180230，注射压力为100140mpa，螺杆式注射机则取160220，70100mpa为宜。5）易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对斜流的阻力，模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推出力过大或机械加工时塑件表面呈“白色”痕迹（但在热水中加热可消失）。6）abs在升温时粘度增高，塑料上的脱模斜度宜稍大，宜取1以上。7）在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。（3） abs主要技术指标：见表1.1表1.318表1.1 热物理性能密度(g/cm)1.021.05比热容(jkg-1k-1)12551674导热系数(wm-1k-110-2)13.831.2线膨胀系数(10-5k-1)5.88.6滞流温度()130表1.2 力学性能屈服强度（mpa）50抗拉强度(mpa)38断裂伸长率()35拉伸弹性模量(gpa)1.8抗弯强度(mpa)80弯曲弹性模量(gpa)1.4抗压强度(mpa)53抗剪强度(mpa)24冲击韧度(简支梁式)无缺口261缺 口11表1.3 电气性能表面电阻率（）1.21013体积电阻率（m）6.91014击穿电压（kv/mm）介电常数（106hz）3.04介电损耗角正切（106hz）0.007耐电弧性(s)5085（4）abs的注射工艺参数：见表1.4表1.4 abs的注射工艺参数注射机类型螺杆式预热干燥温度：8085时间：23h料筒温度后段：180200中段：210230前段：200210喷嘴温度直通式，180190模具温度5070注射压力7090mpa成形时间注射时间：35秒保压时间：1530秒冷却时间：1530秒成型周期：4070秒螺杆转速3060r/min1.2.2 塑件的尺寸精度该塑件的尺寸精度无特殊要求，除塑件零件图上标注的公差外未注公差按mt4查取。塑件尺寸公差如图1.1所示。1.2.3 塑件的表面质量一般模具的表面粗糙度要比塑件的低12级，塑料塑件的表面粗糙度ra一般为1.60.2，这里取1.6。1.2.4 塑件的结构工艺性从图纸上分析，该塑件外形基本为矩形，壁厚呈均匀变化，最薄为2mm，最厚为3.5mm。符合最小壁厚要求，注射成型时不会发生填充不足现象。左右端均有凹槽。因此，塑件不易取出，需要考虑侧向抽芯机构。塑件后侧右倒钩，故也采用侧抽芯机构，即塑件采用三处侧抽芯机构。1.2.5 塑件体积及质量估算由于塑件中含嵌件，塑件体积不包括嵌件体积。用三维软件ug（分析/测量/体积），得v塑=31.6876091cm3，如图1.3所示。查得abs的密度为1.021.05g/cm3, m塑=v =1.0531.687609133.27g。1.2.6 综述放音机外壳结构尺寸,该塑件外轮廓长为88.5 mm，整体高为28.5 mm，宽为114.5 mm。这种塑料件的材料为abs，它的密度为1.021.16cm3，综合性能比较好，它的成型性能有这两方面：、无定性料，流动性中等，吸湿大，必须充分干燥，表面要求光泽的塑料件须长时间预热干燥；、宜取高料温、高模温，但料温过高易分解（分解温度为250），对精度较高的塑件，模温宜取5060，对光泽、耐热塑件，模温宜取60803,而常用的abs材料常取30mpa。2模具结构设计 基于ug的注塑模具设计的主要流程是：在ug modeling环境下创建塑件的三维模型；在ug moldwizard设计环境加载此塑件；对塑件进行模具分型和结构设计。设计要点如下：21 创建塑件三维模型 对塑件进行造型后，在应用模块中加入注塑模向导，点击初始化项目。开始注塑模设计。22 注塑模具结构的确定2.2.1 型腔数目的确定确定模具型腔数目时，应从以下几个方面考虑：（1）塑件大小与设备的关系； （2）充分利用设备的能力； （3）使塑件精度比较容易得到满足； （4）不使模具结构复杂化； （5）考虑塑件生产批量的大小； （6）降低模具制造成本提高经济性。 总之，影响型腔数目因素较多且错综复杂，应统筹兼顾，避免片面性的错误。塑件的总体尺寸为小型，尺寸精度不高为了提高生产效率，简化模具结构，降低模具生产成本，放音机外壳采用单模两腔，采用平衡排列的方式，也是中心排列，如图2.1。 2.3 初步确定注射机的型号注射机是注射成型的设备，注射模是安装在注射机上进行生产的。注射机选用得是否合理，直接影响模具结构的设计。注射机由注射装置、合模装置、电器和液压控制系统、润滑系统、水路系统、机身等组成。2.3.1 塑料零件的参数放音机外壳的体积v=31.6876091cm3；密度为=1.05，则质量m2=v=1.0531.687609133.27g，因为是两腔要考虑两个质量。 图 2.1 放音机外壳的型腔布局2.3.2 注塑机的选择及锁模力计算(1) 注塑机的选择。下面分别从注射容量、注射压力和锁模力三个方面的要求来初选注射机。 通过ug软件建立塑件三维模型，计算出塑件体积约为31687.6mm3(图1.3所示)，浇注系统凝料约为7830mm3。塑件成型所需的注射总量应小于或等于所选注射机的注射容量，注射容量以容积(cm3)表示时,塑件体积(包括浇注系统)应小于或等于注射机的注射容量,其关系是:v件0.8v注 （2-1）式中：v件塑件与浇注系统的体积总和(cm3)；v注注射机的注射容量(cm3)，参见注射机技术规格；0.8最大注射容量利用系数。按照上式计算：因为模具结构为一模二腔所以 v件31.682+7.8371.19(cm3)。v注v件0.8=71.190.888.99(cm3)结论：注射机的注射容量应该大于88.99cm3。 塑件成型所需要的注射压力应小于或等于注射机的额定注射压力，其关 系是： p塑p注 （2-2） 式中 p塑塑件成型时所需要的注射压力(mpa)；p注所选注射机的额定注射压力(mpa),参见注射机技术规格。由表1.4知塑件原材料abs所需的注射压力为7090mpa,由于模具分流道比 较长，壁厚较薄，塑件较小，选择比较大的注射压力p塑90mpa。按照上式计算： p注p塑=90mpa结论：注射机的注射压力应该大于90mpa。 模具所需的最大锁模力应该小于或等于注射机的额定锁模力，其关系是： 按注射机的额定锁模力确定型腔的数量n p(na+ a2)fn （2-3） 式中：a是每个塑件在分型面上的投影面积； a2是流道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积； p塑料熔体对型腔的成型压力，其大小一般是注射压力的80%， fn是额定锁模力； n为型腔数。 放音机外壳n=2，a=8093mm2 , a2=1721mm2 p(na+ a2)=0.8109(28093+1721)=1561.49kn结论：注射机的锁模力应该大于1561.49kn。因此，初选注射机的规格只要都满足以上三点就是合适的。考虑到塑件的结构。参考模具设计手册初定注射机型号为g54-s200型注射机。故都选择g54-s200型注塑机，主要参数：螺杆直径55 mm，注塑量200 cm3，注塑压力109 mpa，注塑行程160mm，锁模力2540 kn，最大开合模行程260 mm，模具最大厚度406mm,喷嘴口直径4mm，拉杆空间290368 mm。2.3.3 注射机有关参数校核 由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数n，利用公式： n, （2-4）-注塑机最大注射量的利用系数，一般为0.8；n-注塑机最大注射量；j-浇注系统凝料量；-单个塑件的体积或质量。放音机外壳：(0.8200-0.35233.27)/33.27=4.12；所以型腔数校核合格。 注射压力的校核： 放音机外壳：注射压力的校核是核定注射压力是否大于成型时所需的注射压力，而abs塑料注射成型压力为7090mpa，故注射压力大于此压力。所以注射压力的校核合格。 锁模力校核： p(na+ a2)fn (2-5)式中：a是每个塑件在分型面上的投影面积；a2是流道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积； p塑料熔体对型腔的成型压力，其大小一般是注射压力的80%；fn是额定锁模力；n为型腔数。 fn p(na+ a2)=0.8109(28093+1721)= 1561.49kn2540 kn所以，锁模力校核合格。因此，初选注射机的规格满足以上三点要求，即所选注射机是合适的。3. 分型面的设计和浇注系统设计3.1 分型面的设计3.1.1 分型面的选择注射模的分型面的形式有平直分型面、倾斜分型面、阶梯分型面、曲面分型面、垂直分型面。根据塑件的结构，本塑件采用平直分型面。由于分型面受塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、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，应遵循以下几项基本原则4： （1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处 这是一个首要原则，因为我们设置分型面的目的，就是为了能够顺利从型腔中脱出制件。根据这个原则，分型面应首选在塑料制品最大的轮廓线上，最好在一个平面上，而且此平面与开模方向垂直。分型的整个轮廓形状应呈缩小趋势，不应有影响脱模的凹凸形状，以免影响脱模。 （2）分型面的选择应使型腔深度最浅 模具型腔深度的大小对模具结构与制造有如下三方面的影响：目前模具型腔的加工多采用电火花成型加工，型腔越深加工时间越长，影响模具生产周期，同时增加生产成本；模具型腔深度影响着模具的厚度。型腔越深，动、定模越厚。一方面加工比较困难，另一方面各种注射机对模具的最大厚度都有一定的限制，故型腔深度不宜过大；型腔深度越深，在相同起模斜度时，同一尺寸上下两端实际尺寸差值越大，若要控制规定的尺寸公差，就要减小脱模斜度，而导致塑件脱模困难。因此在选择分型面时应尽可能使型腔深度最浅。（3）分型面的选择应有利于模具的加工 分型面精度是整个模具精度的重要部分，力求平面度和动、定模配合面的平行度在公差范围内。因此，分型面应是平面且与脱模方向垂直，从而使加工精度得到保证。如选择分型面是斜面或曲面，加工的难度增大，并且精度得不到保证，易造成溢料、飞边现象。（4）分型面的选择应有利于排气 对中、小型塑件因型腔较小，空气量不多，可借助分型面的缝隙排气。因此，选择分型面时应有利于排气。按此原则，分型面应设在注射时熔融塑料最后到达的位置，而且不把型腔封闭。因此，影响选择注射模分型面的因素很多，总的要求是顺利脱模，保证塑件技术要求，模具结构简单制造容易。在实际的设计中，不可能全部满足上述原则，应抓住主要矛盾，从而较合理地确定分型面。分析塑件的结构，根据分型面应选在塑件外形最大轮廓处。3.1.2 分型面的设计制作在模具没计中，分型面是分开模具，取出塑件和浇注系统的表面，一般是动模和定模的接触面分型面的没计在注塑模的没计中占有相当重要的位置，它的合理与否直接影响剑塑件的质量，模具的整体结构。工艺操作的难易程度及模具的制造成本设计一般按以下步骤进行：修补塑件；提取塑件的分型线；生成分型面；分模得到动模型芯、定模型腔和滑块型芯。本设计计将分型面选择在最大截面处，如图3.1（a）和(b)所示。 (a) 放音机外壳型腔侧的分型面 （b） 放音机外壳型芯侧的分型面图 3.1 放音机外壳的分型面3.2 浇注系统设计3.2.1 浇注系统设计原则浇注系统的设计是模具设计的一个重要环节，设计合理与否对塑件的性能、尺寸、内在质量、外在质量及模具的结构、塑料的利用率等有较大影响。对浇注系统进行设计时，一般应遵循以下基本原则：（1）了解塑料的成型性能 了解被成型的塑料的流动性能、温度、剪切速度对粘度的影响等十分重要，设计的浇注系统一定要适应于所用塑料原材料的成型性能，保证成型塑件的质量。（2）尽量避免或减少产生熔接痕 在选择浇口位置时，应注意避免熔接痕的产生。（3）有利于型腔中气体的排出 浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔的各个部分，使浇注系统及型腔中原有的气体能有序地排出，避免因气阻产生凹陷等缺陷。（4）防止型芯的变形和嵌件的位移 浇注系统设计时应尽量避免塑料熔体直冲细小型芯和嵌件，以防止熔体的冲击力使细小型芯变形或嵌件位移。（5）尽量采用较短的流程充满型腔 在选择浇口位置的时候，对于较大的模具型腔，要求较短的流程充满型腔，使塑料熔体的压力损失和热量损失减小到最低限，以保持较理想的流动状态和有效的传递最终压力，保证塑件良好的成型质量。主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具浇口套接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流进模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和冲模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度和压力损失最小。3.2.2浇注系统设计主流道通常设计在模具的浇口套中，为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拨出，主流道设计成圆锥形，锥角为，主流道与喷嘴的接口处应做成半球形的凹坑。二者应严密接触以避免高压塑料的溢出,凹坑球半径比喷嘴球头半径大12mm；主流道小端直径应比喷嘴孔直径约大0.51mm，常取48mm，流道的表面粗糙度ra。浇口套一般采用碳素工具钢(如t8a、t10a等)材料制造，热处理淬火硬度为5357hrc。我们采用t8a材料制造浇口套。根据前面初选注射机知，喷嘴球头半径为r12mm，孔半径为r2mm。所以浇口套的结构形式及尺寸如图3.2（a）、（b）所示。浇口套与模板之间采用h7/m6的过渡配合。浇口套与定位圈采用h9/f9的配合。定位圈在模具安装调试时插入注射机固定模板的定位孔内，用于模具与注射机的安装定位。定位圈外径比注射机定模上的定位孔小0.2mm以下。 （a） 放音机外壳的定位环和主浇口套参数 (b) 放音机外壳的定位环和主浇口套 图3.2 定位环和主浇口套的参数和实体4. 排气系统设计和侧滑块设计4.1 排气系统设计注射模的排气是模具设计中不可忽视的一个问题，特别是快速注射成型工艺对注射模排气的要求更加严格排气槽(或孔)位置和大小的选定，主要依靠经验。通常将排气槽(或孔)开设在比较明显的部位，经过试模后再修改或增加。根据排气系统没计的要求，本没计采用推杆间隙排气和分型面排气形式。4.2 侧滑块的设计放音机外壳在左右端均有凹槽。因此，塑件不易取出，需要考虑侧向抽芯机构。塑件后侧右倒钩，考虑到设计与加工以及成型质量的问题，故也采用侧抽芯机构，即塑件采用三处侧抽芯机构。需要三个侧抽芯机构（如图4.1(a),(b),(c)所示）。 (a) 放音机外壳的左侧抽芯机构(b) 放音机外壳的右侧抽芯机构 (c) 放音机外壳的后侧抽芯机构图4-1 放音机外壳的侧抽芯机构5. 成型零部件设计及计算5.1 成型零部件的结构设计成型零部件是决定塑件几何形状和尺寸的零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件之间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。在设计成型零件时，一般应考虑如下问题：（1）应尽量保证注射塑件的外观完整性，使其外表面美观，避免尖角、毛边、飞刺等损伤人体的情况出现。（2）应使成型零件的加工工艺简单合理，最省时省力，并能达到必要的装配精度。（3）成型零件应有必要的制造和装配的基准面，力求装配时定位可靠、方便、快捷。（4）相互配合的部分应尽量减少配合面，以便于制造和装配。（5）局部嵌件应便于修复和更换。 （6）应使塑件在使用时方便、简捷。 （7）成型零件应具有足够的强度和刚度。本设计根据零件尺寸，可在ug中自动生成工件外形尺寸，如图5.1所示。放音机外壳的型芯如图5.2所示，其型腔如图5.3所示 图 5.1 键盘支架的工件 图 5.2 放音机外壳的型芯图5.3 放音机外壳的型腔5.2 成型零部件的工作尺寸计算成型零件的工作尺寸是指凹模和型芯直接构成塑件的尺寸。例如型腔和型芯的径向尺寸、深度和高度尺寸、孔或凸台至某成型表面的尺寸、螺纹成型零件的径向尺寸和螺距尺寸等。设计模具时，必须根据塑件的尺寸和公差要求，计算确定成型零件工作尺寸和公差，这是塑料模具设计的关键问题之一。影响塑件尺寸精度的因素较为复杂，包括塑料原材料、塑件结构和成型工艺、模具结构、模具制造和装配、模具使用中的磨损等因素，主要存在以下几方面：（1）塑件的收缩率波动 塑件成型后的收缩率变化与塑料的品种，塑件的形状、尺寸、壁厚，成型工艺条件，密集的结构等因素有关。按照一般的要求，塑料收缩率波动所引起的误差应小于塑件公差的。塑件收缩率波动误差为 (5-1) 式中 塑料收缩率波动误差； 塑料的最大收缩率； 塑料的最小收缩率； 塑件的基本尺寸。=mm而工件材料为abs为自由公差，故查文献4表3.1得公差值为1.34mm。即 =0.265mm1.34/3=0.446mm（2）模具成型零件的制造误差 模具成型零件的制造精度是影响塑件尺寸的重要的因素之一。一般成型零件工作尺寸制造公差取塑件公差值的或取级作为制造公差。（3）模具成型零件的磨损 为简化计算，凡与脱模方向垂直的表面因磨损小而不考虑，与脱模方向平行的表面应考虑磨损。磨损量应根据塑件的产量、塑料的品种、模具的材料等因素来确定。对于中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的；对于大型塑件应取以上。（4）模具安装配合误差 模具成型零件配合误差以及在成型过程中成型零件配合间隙的变化，都会引起塑件尺寸的变化。综上所述，塑件在成型过程中产生的尺寸误差应该是上述各种误差的总和。成型零部件工作尺寸的计算方法有以下两类：一类基于平均收缩率，另一类基于公差带。前者计算方法具有简单易行的优点，但是预留修模余量有不当之处，对设计高精度塑件的模具不利；后者计算方法是以保证所成型的塑件全部在规定的公差带内为出发点，通过验算能发现所假设条件是否正确，以便及时修正，但是计算比较繁琐。 本次设计由于塑件的精度要求一般，所有计算均按照基于平均收缩率的方法计算。查4附录b可知，abs的收缩率为，故平均收缩率为 5.2.1 型腔、型芯和中心距计算公式分清了各部分尺寸的分类后，即可在趋于增的尺寸上减少一个，而在趋于缩小的尺寸上加上一个，其中为塑件公差。但是由于成型零件在塑件脱模过程中与塑件的移动摩擦而产生磨损，为此，为了弥补成型零件的磨损而给定一个磨损余量，一般取塑件公差的。（1）型腔尺寸的计算型腔的各部分尺寸一般都是趋于增大尺寸，因此应选择塑件公差的，取负偏差，再加上的磨损量，而型腔深度则加上的磨损量，考虑到平均收缩率，经过计算，简化，可得型腔径向尺寸的计算公式： (5-2) 式中 模具型腔径向基本尺寸；塑件外形表面的径向基本尺寸；塑件平均收缩率；模具制造公差； 塑件外表面径向基本尺寸的公差。宽度方向： mm长度方向: mm由于型腔的底面或型芯的端面磨损量很小，所以可以不考虑磨损量，可得型腔深度尺寸的计算公式： (5-3) 式中 模具型腔深度基本尺寸；塑件凸起部分高度基本尺寸。mm（2）型芯尺寸的计算型芯的各部分尺寸除特殊情况外都是趋于缩小尺寸，因此应选择塑件公差的，取正偏差，再加上的磨损量，而型芯深度则加上的磨损量，这样可得型芯径向尺寸的计算公式： (5-4)式中 模具型芯径向基本尺寸；塑件内表面的径向基本尺寸；塑件内表面径向基本尺寸的公差；模具制造公差。 mm型芯高度的计算公式： (5-5)式中 模具型芯高度基本尺寸； 塑件孔或凹槽深度尺寸。 mm（3）中心距尺寸的计算由于中心距的公差都是双向等值公差，同时磨损的结果不会使中心距尺寸发生变化，在计算时不必考虑磨损量。于是可得中心距的计算公式： (5-6) 式中 模具中心距基本尺寸； 塑件中心距基本尺寸。5.3成型零部件的刚度与强度计算5.3.1 成型零部件强度、刚度计算时需要考虑的问题(1)需要总体考虑的问题理论分析和生产实践表明，对于大尺寸模具型腔，刚度不足是主要矛盾，型腔壁厚应以满足刚度条件为准；对于小尺寸模具型腔，在发生大的弹性变形前，其应力往往超过了模具材料的许用应力，因此，强度不足是主要矛盾，计算型腔壁厚应以满足强度条件为准。（2）防止产生溢料塑件成型过程中，当高压熔体进入型腔时，模具型腔配合面的某些过大的间隙会出现溢料,这时应根据塑料的粘度特征，在不产生溢料的前提下，将允许的最大间隙值作为型腔的刚度条件。（3）保证塑件尺寸精度某些塑件个别部位的尺寸精度比较高，这就要求模具型腔应具有很好的刚性，以保证塑料熔体进入型腔时不能产生过大的弹性变形。此时型腔的允许变形量可由塑件尺寸和公差值确定。（4）保证塑件顺利脱模为了保证塑件顺利脱模，型腔的允许弹性变形应小于塑件壁厚的收缩值，即 （5-7） 式中 保证塑件顺利脱模的型腔允许弹性变形量，mm； 塑件壁厚，mm；塑件的收缩率。而此次设计有凹槽部分均采用侧抽芯机构，故弹性变形极小可忽略，保证塑件顺利脱模。5.3.2 整体式矩形型腔侧壁和底板厚度的计算（1）整体式矩形型腔侧壁厚度的计算1）按刚度条件计算 整体式矩形型腔的任何一壁均可视为三边固定、一边自由的矩形板。可得侧壁厚度： （5-8） 式中 由决定的系数； 型腔内熔体的压力，取49mpa； 承受熔体压力的侧高度，mm； 钢的弹性模量，取mpa； 允许变形量，查4表7.3，abs的=0.05mm。=28.5/88.5=0.322, 查4表7.5得，=0.930，故 mm2）按强度条件计算 （5-9）式中 型腔侧壁的最大弯曲应力，取160mpa； 型腔侧壁的最大弯矩； 抗弯截面系数，见4表7.5，查得=0.108。当时=0.322，型腔的侧壁厚度为 (5-10) 式中 矩形型腔的边长比，=88.5/114.5=0.77将数据代入公式（5-10）中，得 mm（2）整体式矩形型腔底板厚度的计算1）按刚度条件计算 型腔底板厚度为 (5-11) 式中 由型腔边长比决定的系数，查4表7.6。由=114.5/88.5=1.293，查4表7.6得=0.0209。将数据代入公式（5-11）中，得 mm 2）按强度条件计算 型腔底板厚度为 (5-12) 式中 由模脚之间距离和型腔短边长度比所决定的系数，查4表7.7。由=114.5/88.5=1.293，查4表7.7得，=0.3078将数据代入公式（5-12）中，得 mm从以上计算结果看，型腔侧壁厚度mm；型腔底板厚度mm。6. 推出机构的设计和冷却系统设计6.1 推出机构的设计根据塑件的结构和型腔的形状，我们采用推杆推出结构。6.1.1 推杆的形状常用推杆的形状有直通式推杆、阶梯式推杆和顶盘式推杆。分析图可知，我们用4个直径为8mm的直通式推杆(如图6.1所示)将塑件从动定模板型腔中推出。图6.1 直通式推杆6.1.2 推杆位置的选择原则如下4：（1）推杆的位置应选择在脱模阻力最大的地方；（2）推杆的位置选择应保证塑件推出时受力均匀；（3）推杆的位置选择时应注意塑件的强度和刚度；（4）推杆的位置选择应考虑推杆本身的刚度。推出机构分类方法很多，按动力米源可分为：手动、机动、气动推出机构；按模具结构可分为：简单推出机构、双推出机构、二级推出机构、带螺纹塑件的推出机构推出机构的设计需满足以下要求： 选择合适的脱模方式和恰当的推出位置，使塑件平稳脱出，保证塑件不变形，不影响塑件外观。 开模时应使塑件留于动模，以利用注射机移动部分的顶杆或液压缸的活塞推出塑件。 推出机构应具有足够的刚度、强度和耐磨性，且运动准确、灵活、可靠。为使推出过程平稳，推出零件不致弯曲和卡死，推出机构中设有导柱和导套，起推出导向作用。图 6.2 放音机外壳的顶杆6.2 冷却系统的设计6.2.1注射模具温度调节系统的重要性模具温度是指模具型腔和型芯的表面温度。不论是热塑性塑料还是热固性塑料的模塑成型，模具温度对塑料制件的质量和生产率都有很大的影响。（1）模具温度对塑料制件的影响模具温度过低，熔体流动性差，制件轮廓不清晰，甚至充不满型腔或形成熔接痕，制件表面不光泽，缺陷多，力学性能低。模具温度过高，成型收缩率大，脱模和脱模后制件变形大，易造成溢料和粘膜。模具温度波动较大时，型芯和型腔温差大，制件收缩不均匀，导致制件翘曲变形，影响制件的形状及尺寸精度。（2）模具温度对模塑成型周期的影响在保证制件质量和成型工艺顺利进行的前提下，降低模具温度有利于缩短冷却时间，提高产生效率。在模具中设置温度调节系统的目的是要通过控制模具温度，使模塑成型具有良好的产品质量和较高的生产率。模具温度的调节是指对模具进行冷却或加热，必要时两者兼有，从而达到控制模温的目的。总之，要做到高效率、优质的生产，模具必须进行温度调节。6.2.2 冷却水回路的布置设置冷却效果良好的冷却水回路的模具是缩短成型周期、提高生产效率最有效的方法。因此，应根据塑件的形状、壁厚及塑料的品种，设计与制造出能实现均一、高效的冷却回路。冷却回路设置的基本原则有以下几点4：（1）冷却水道数量尽量多、冷却通道孔径尽量大（2）冷却水道至型腔表面距离应尽量相等（3）浇口处加强冷却（4）冷却水道出、入口温差应尽量小（5）冷却应沿着塑料收缩的方向设置（6）冷却水道的布置应避开塑件易产生熔接痕的部位根据塑件形状及模具结构，放音机外壳支架冷却水道直径为8 mm，与模外软管连接形成循环冷却，以缩短冷却时间。如图6.3所示。图 6.3 放音机外壳的水道7. 模架加载设计ug的moldwizard模块提供了智能、自动化模架和模具组件设计针对型芯和型腔的大小，选择合适的模架，系统自动载入模架，放音机外壳模架如图7.1(a)和（b）所示。至此，放音机外壳的整套塑料模具结构图如图7.2(a)和(b)所示。 （a） 放音机外壳的模架参数（b） 放音机外壳的模架图7.1 放音机外壳的模架的参数和实体(a) 放音机外壳模具结构主视图1-定模座板 2-导柱 3-垫板 4-拉板 5-弹簧 6-定模板 7-拉板限位钉 8-限位拉杆