毕业设计（论文）-SOHO型路由器外壳注塑模具设计.doc

广西科技大学毕业设计（论文）说明书 课题名称 SOHO型路由器外壳注塑模具设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械工程及自动化 班 级 学 号 姓 名 指导教师 2013年 12 月 27 日摘要根据SOHO宽带路由器外壳的实物模型，通过手工测绘然后运用UG重新构造三维模型。针对路由器外壳所用的材料的特性以及该材料的结构特点，制定出相应的模具设计思路。然后运用UG软件的三维造型模块和注塑模向导和手工分型相结合，完成初步的分模，并通过moldflow软件进行有限元分析，从而初步确定浇注系统和冷却水道的设计。通过运用UG和moldflow等相关软件可以将繁琐的设计工作简单化，尤其是在分模、模拟填充等方面具有很大的优点，这在保证塑件质量和模具开发成本、缩短模具开发周期方面具有重要意义。另外在本文中通过路由器外壳的模具设计详细介绍了内侧抽芯、外侧抽芯和点浇口的设计要点。关键词：实体建模、内外侧抽芯、点浇口abstract According to the mock of SOHO broadband router shell, use UG to reconstruct a three-dimensional model by manual mapping. According to the characteristics and structural features of the router shell materials, develop appropriate mold design ideas.Using ug three-dimensional modeling module and the moldwizard and manual typing, complete parting and finite element analysis by moldflow software and determine the design of gating system and cooling water channel. Through the use of UG and moldflow and other related software can simplify the cumbersome design work, especially with a great advantage in parting, simulated filling, etc.It is very important to improving the quality of product, shorten the design cyc, lower the developing cost. In addition, in this paper through the mould design and the router housing introduces in detail the design points of inner side core pulling, outer side core pulling and point gate.Keywords: solid modeling, inner and outer side core pulling, pin- point gate目录第一章 绪论1第二章 结构设计3第一节 塑件的结构与工艺性分析3一、产品的基本要求3二、塑件的结构和形状的设计3三、塑件材料的选择4四、塑件的体积和重量的计算5第二节 选取注射机7一、初选SZ-200/120卧室注射机7二、注塑机料筒塑化速率校核模具的型腔数n7三、按注射机的最大注射量校核型腔数量8四、按注射机的额定锁模力校核型腔数量8五、注射机工艺参数的校核8六、最大注射压力的校核8第三节 分型面位置的确定8第四节 浇注系统的设计9一、浇口位置的确定9二、主流道的设计10三、分流道的设计11四、浇口形式的设计11五、浇注系统凝料体积的计算12六、浇注系统的截面流过的熔体的体积计算13第五节 模具成型零件的设计13一、凹模13二、凸模和型芯13三、成型零件工作尺寸的计算14四、型腔壁厚的计算16第六节 模架的选择18合模导向机构的设计18第七节 推出机构的设计18一、脱模力的计算19二、推出机构主要零部件的设计19三、浇注系统凝料的推出20第八节 侧向分型与抽芯机构的设计20一、抽芯距的确定20二、抽芯力的确定21三、斜导柱倾角的选择21四、斜导柱长度的计算21五、侧滑块的设计23六、导滑槽的设计23七、楔紧块的设计23八、侧滑块定位装置的设计24九、推杆复位机构的设计24第九节 排气系统的设计25第十节 模温调节系统25一、冷却回路的尺寸确定25二、冷却水体积流量的计算26三、冷却回路总长度的计算26四、管道的孔数的计算26五、冷却系统的设计26六、冷却系统的结构27第十一节 运用moldflow进行充填+保压分析27一、充填分析过程信息27二、保压阶段结束的结果摘要 :28三、制品的保压阶段结果摘要 :28四、制品的保压阶段结束的结果摘要 :29五、分析计算29第十二节 注塑机安装尺寸的校核31一、最大于最小模具厚度的校核31二、开模行程的校核32三、顶出装置的校核32第三章 模具总装图33结束语35致谢36参考文献38第一章 绪论一、模具和模具工业的发展现状模具工业已经成为工业发展的基础，就仅仅塑料模而言已经占到模具总量的35%到40%，塑料模具在各类模具中有很广泛的应用。对于模具行业内人士有这样的评价：“模具是工业之母”，从这句话中足可以看出模具在国民经济和制造业中占着很重要的位置。在我国甚至是全球来说许多新产品的开发和研制在很大程度上都要依赖模具的开发生产。这在汽车、摩托车。轻工业、电子灯领域显得特别明显。我国的模具行业一直保持者良好的发展势头，模具的自主创新能力和模具开发能力也在逐年的提高。我国也在这方面大力支持模具行业的发展。目前，世界模具市场仍供不应求，模具工业在各国的国民经济中占有很重的位置。可以说模具在我们的生活中随处可见，从我们日常家用的小电器、到我们常用的交通工具，它们都是由一系列的大小模具制作出来的。二、塑料成型工业在生产中的重要性众所周知，塑料成型工业是新兴不久的工业，它是由于石油业的发展而发展起来的。目前塑料制品已经在各个领域中得到很好的应用。随着工业塑料件和和日常塑料件的需求越来越大，这些产品更新换代的周期也会越来越短，这也必将导致对塑料的品种、和产量、质量提出越来越高的要求。因此，这就对塑料模具的开发、制造、和设计提更高的要求1。现代塑料成型生产中，塑件的质量和注塑模具、塑料的成型设备。塑料成型工艺这三者关系最为密切。而在这三者中，模具对塑件的质量最为关键，模具的功能是有两方面的作用的，一方面它给予塑料熔体以期望的形状、性能和质量；另一方面冷却并推出成型的制件。塑件最终的性能、规格和形状以及精度都是由模具决定的。由此可以看见，要获得符合要求的塑料件，塑料成型模具的优劣是成败的关键，它能最直接的反应出整个塑料成型生产过程中的技术含量以及经济效益。随着我国经济的发展以及塑料件应用的快速上升，模具设计与制造和塑料成型的各类企业的逐渐增多，塑料成型工业在基础工业中的地位和对国民经济的影响会越来越大1 屈华昌. 塑料成型工艺与模具设计.北京：高等教育出版社，2007.8。三、塑料成型技术的发展趋势从国内外模具行业的现状和我国国民经济以及现代工业品的生产规模看，塑料成型技术大致有以下几个方面的发展趋势。（1）CAD/CAE/CAM技术在模具设计与制造中的应用目前，我国的模具设计的软件化和模具制造的数控化以及成为现实。采用CAD技术的模具生产的一次技术革命，是模具技术发展的一个显著特点。结合模具CAD系统模具设计借助电脑完成传统设计中各个环节的设计工作，今后有可能图纸不再是设计和制造环节的分界线，也可能不再是制造、生产过程中的唯一依据，最终有可能图纸将逐渐被简化，甚至最终消失。在今后的一段时间内，国内的模具企业要提高CAD/CAE/CAM技术在塑料模设计与制造中的应用层次1。（2）大力发展快速原型制造技术;（3）研究和应用模具的快速测量技术与逆向工程;（4）发展优质模具材料和采用先进的热处理和表面处理技术;（5）提高模具标准化和模具标准的使用率;（6）模具向复杂化、精密化与大型化方面发展;（7）模具成型心技术与新高一的不断涌现和推广1。四、塑料成型模具的分类按照塑料制件的成型方法不同，通常塑料模可以分为以下几种：（1） 注塑模，注射模通常适用于热塑性塑料的成型，可以说，塑料注塑成型是塑料成型生产中自动化程度最高、采用最广泛的成型方法；（2） 压缩模，塑料压缩成型是塑料成型方法中一种古老的方法，其成型周期较长，因而生产效率也相应的较低；（3） 压铸模，这种注塑成型的方法和压缩成型比较类似，不同的是各自的模具结构；（4） 挤出模，这种模具是安装在挤出机料筒端部生产的；（5） 气动成型模，和其他模具相比，这种模具的结构最为简单，不过只有热塑性塑料才能用这种方法成型1。 模具的设计是一门实践性很强的课程，所以在进行模具设计的时候有必要理论联系实际。第二章 结构设计第一节 塑件的结构与工艺性分析一、产品的基本要求最大几何尺寸:16010730mm电气性能:电绝缘性好精度要求:一般外观要求：外观要求为黑色并且光泽性要好，并且应该没有明显的成型缺陷。其他要求:产品具有一定的机械强度还要具备良好的散热性能，产品底部和两侧面均设置有透气孔。从上面可以知道上述产品要求的塑料部件得到应有良好的耐热性和良好的电绝缘性，也要有一定的机械强度和良好的流动性能，以满足成形要求。二、塑件的结构和形状的设计 根据塑件的实物图，用ug7.5软件进行路由器外壳的三维建模。三维实体模型可以对产品建模更直观的表现，可以从各个角度观察产品，也可以提供一个为未来的模具设计模型，使用ug软件可以测量并且可以根据三维模型数据使用注塑模向导模块进行分析，还可以运用moldflow软件对熔体的充模分析。此外也可以使用UG对模具结构的验证，起草的检测。图1所示的塑料材料和三维模型。图1实物与三维模型图2-零件图三、塑件材料的选择 此塑件用作路由器的外壳，首先要有一定的介电性能，以预工作过程中会产生防导电的现象，也要有一定的力学性能。因此，通过各方面的考虑应该选择性能很好的常用塑料材料，从各方面的性能比较，最终选择作为成型此路由器外壳的塑料。ABS性能的分析ABS树脂是一种共混物,是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的聚合物2 洪慎章. 注塑加工速查手册.北京：机械工业出版社，2009.9。如果改变这三者的混合比例和聚合方法还有颗粒的尺寸就可以产出一系列的品种，这些品种具有一定的特性如具有不同冲击强度、流动特性。举一个例子：如增加丁二烯的组份，就可以得到高的冲击强度，但是这也会在一定程度上降低硬度和流动性，此外，强度和耐热性也会一定程度上变得更差1。ABS具有十分好的综合性能。它无毒、无味，易燃烧、无自熄性，密度通常为1.081.2g/cm3。除了这些特点ABS还具有很高的抗冲击强度，此外即使在很低的温度下迅速下降；有良好的机械强度主要表现在具有一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性和化学稳定性、电气性能。ABS在硬度和尺寸稳定性上表现得很好，也方便着色且易于成型加工。ABS受酸、碱、盐及水和无机化合物的影响较小。此外，ABS的热稳定性比较差，它的热变形温度为93C,脆化温度为-27C，使用的温度范围通常在-40C 到100C之间。不仅如此，ABS的耐候性也较差，在紫外线的作用下会发生氧化降解，进而会导致制件变得硬且脆1。查注塑加工速查手册2、塑料成型工艺与模具设计1得ABS塑料的有关注塑成型参数如表2所示：表1注塑成型参数工艺参数通用密 度 ：1.081.2g/mm成型缩率 ：0.0050.009预热温度 ：8090，预热时间23h料筒温度前段190200,中段200220，后段170190喷嘴温度 ：170190模具温度 ：070注射压力 ：60100Mpa保压压力：60100Mpa注射时间 ：注射时间35s，保压时间1530s，冷却时间1030s.成型周期 ：3070S四、塑件的体积和重量的计算（一）利用UG进行体积的计算根据塑料件的实物模型，将路由器外壳通过手工测绘按1:1的尺寸比例在ug里完成三维建模。利用ug分析指令对路由器外壳进行体积的计算如图3所示：图3信息由图可以知道体积= 39619.282987953 mm3、面积= 48308.403185742 mm2（二）、路由器外壳重量的计算根据分析ABS材料=1.081.2 g/cm3这里取=1.10 g/cm3m1=V=1.1039619.282987953 10-3 =43.581211g（三）模具所需塑料熔体注射量由于流道凝料的质量m2还是个未知数，可按塑件质量的0.2倍来估算2。所以m=1.2m2=1.243.581211=52.2145gV=m/=52.21451.1=47.4678 cm3（四）塑件和流道在分型面上的投影面积和所需的锁模力的计算nA1+nA21.3A1FM=（A1+A2）P型 式中FM 模具所需要的锁模力（N）； N 初步选定的型腔数量； A1 单个塑件在分型面上的投影面积（mm2）； A2 流道凝料在分型面上的投影面积（mm2）； P型 塑料熔体对型腔的平均压力(MPa)其中，A2 按分型面上投影面积A1 的0.20.5倍3 吴生绪. 塑料成形模具设计手册.北京：机械工业出版社，2008.1。取中间值0.3， A1 投影面积为：BL16010717120 FM=（A1+A2）P型 1.31712035778960N778.96KN式中型腔压力属于中等年度塑件及有精度要求的塑件故型取35MPa2。第二节 选取注射机一、 初选SZ-200/120卧室注射机查注塑加工速查手册2表6-4和表6-13，其主要技术参数如表2 所示。表2 技术参数项目参数项目参数理论注射容积/理论注射容积/cm3200模具最大厚度/mm400螺杆直径/mm42定位孔直径/mm125注射速率/（g/s）120定位孔深度/mm15螺杆转速/(r/min)0220喷嘴伸出量/mm20注射压力/MPa150喷嘴球半径/mm15塑化能力/(Kg/h)70顶出行程/mm90锁模力/KN1200顶出力/KN22拉杆间距（水平垂直）/mm355385液压泵电动机功率/KW15模板行程/mm305加热功率/KW8.25模具最小厚度/mm230外形尺寸（长宽高）/m4.01.41.9喷嘴孔直径4mm二、注塑机料筒塑化速率校核模具的型腔数nn= =9.769.761，故型腔数校核合格。式中 K为注射机最大注射量的利用系数，无定型塑料一般取0.8；M为注射机的额定塑化量；t为成型周期，取52秒；m1为单个塑件的质量或者体积；m2为浇注系统所需的塑料质量或者体积2。三、按注射机的最大注射量校核型腔数量n=2.872.871，故型腔数校核合格。式中mN为注射机允许的最大注射量为200cm3四、按注射机的额定锁模力校核型腔数量 n=(1106-35106513610-6 )/51061712010-6=9.589.581,故该注射机符合设计要求。式中F为注射机的额定锁模力（N）； A1为单个塑件在模具分型面上的投影面积；A2为浇注系统在模具分型面上的投影面积，A2=0.35A1；P型为塑料熔体对型腔的成型压力2。五、注射机工艺参数的校核注射量的校核Vmax=aV=0.8200=160cm3式中 为模具型腔和流道在注射压力下所能注射的最大体积，为指定型号和规格的注射机的注射容量；为注射系数，一般取0.750.85，在这里取0.8；最小的注射容积Vmin=0.25V=0.25160=40 cm3；49cm340 cm3,符合要求2。六、最大注射压力的校核注射机的额定注射压力就是该注射机的最高注射压力Pmax=150Mpa,应该大于注射成型时所需的注射压力P0，即Pmaxkp0=1.3(60100)=78130Mpa符合设计要求式中 ，为安全系数，一般取1.251.4，在这里取1.3；为该塑件成型时所需的注射压力2。第三节 分型面位置的确定在塑件的设计阶段，就应该对塑件成型时分型面的位置以及形状进行考虑，否则模具将很难成型1。此外，在设计模具的时候，应该先确定分型面和浇口的位置，之后选择合适的模具结构。该路由器在进行结构设计的时候就已经考虑了模具的分型面。在选择分型面时应该遵循下面几个原则；1 分型面尽量选在塑件外形最大轮廓处；2分型面的选择应该有利于塑件顺利脱模且，尽可能使塑件在脱模后留在动模一侧；3在选择分型面时能保证塑件的尺寸精度和表面质量不受很大影响；4 分型面应使模具分割成便于加工的部件，以减少机械加工的困难；5有利于排气1。综合考虑各方面的情况可将本塑件的分型面设计在塑件边缘外缘处，在路由器外壳的最大外缘处设置分型面，以方便出模，如图4所示图4分型面第四节 浇注系统的设计浇注系统是指模具中有注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。它的作用是将塑料熔体顺利充满型腔的各个部位。普通的浇注系统一般有主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。浇注系统具有传质、传压和传热的作用，所以正确设计浇注系统对获得优质的 塑件极为重要1。在设计浇注系统时，首先是选择浇口的位置，浇口亦称为进料口，浇口可分为限制性浇口和非限制性浇口两大类。浇口的形式的选择决定了流道系统，而这由决定了模具的结构形式。浇口的形式通常分为以下几种形式：直接浇口、恻浇口、唤醒浇口、点浇口、潜伏浇口、爪形浇口等等。本设计若采用侧浇口、直接浇口等形式，就可以采用单分型面来成型，模具也会因此比较简单。但对塑件外观有一定的影响，此外塑料熔体的流程也比较长，并且会产生熔接痕等缺陷，对塑件的质量会有一定影响。如果改成点浇口的形式，这类浇口由于前后两端存在较大的压力差，能较大的增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热。点浇口被拉断之后痕迹很小且又在隐蔽的地方，采用点浇口的形式对塑件的外观和内在的质量都比较有利。相比之下在本模具中采用点浇口的形式。点浇口的普通浇注系统主要包括主流道、分流道、冷料穴、点浇口1。一、浇口位置的确定将模型数据导入moldflow软件中建立仿真分析模块，分析结果如图5(a)、（b）所示: 图5（a）浇口匹配性图5(b)流动阻力指示器图5(a)为moldflow软件分析的浇口匹配性的示意图，蓝色表示浇口最佳选择区域，红色表示最不好的选择区域。根据模流软件分析的结果，为达到好的浇口位置的选择效果，浇口应该设置在绿色区域并在塑件的底部。图5(b)为充模时的流动阻力的示意图，通过软件分析可以知道流动阻力的分布情况。红色表示阻力最高在这些区域不宜设置浇口，蓝色区域为最佳浇口位置。二、主流道的设计主流道是指连接注射机与分流道的塑料熔体通道，是熔体最先流经模具的部分，主流道的尺寸、形状、大小会直接影响熔体的流动速度和充模时间，因此，使熔体的温度将和压力损失最小。在卧室注塑机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，为了使主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，一般把主流道设计成圆锥形，锥角一般为26。此外流道的内壁表面粗糙度Ra0.63。在选择浇口套材料的时候一般采用碳素根据钢如T8A、T10A等。材料的热处理淬火硬度一般在5357HRC（低于注射机喷嘴的硬度）5 唐志玉. 塑料模具设计师指南.北京：国防工业出版社，1999.6。主流道部分结构尺寸如表3所示：表3主流道部分结构尺寸符号名称尺寸d主流道小端尺寸d=注射机喷嘴直径d0+(0.51)=3+(0.51)=3.54mm，取d=4mmSR主流道球面直径SR=注射机喷嘴球半径SR0+（12）=15+(12)=1617mm,取SR=17mmh球面配合高度h=35mm,取h=5mm 0主流道的长度一般小于60mm根据模具结构确定取0=47mmD主流道大端直径6.2mm 取24这里取3L浇口套总长度L=L0+h=50mm 三、分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，分流道的作用是改变熔体流向，使其以平稳的流态均衡的分配到各个型腔。分流道一般开设在分型面上，设计时应尽可能短，注意减少流动过程中的热量损失和压力损失1。在多型腔模中，一般都设置分流道，但由于本设计中是单型腔模，可不设置分流道。四、浇口形式的设计 浇口也称为进料口，是连接流道和型腔之间的一段细短通道。选择恰当的浇口和选择合理的位置对塑件的质量有很大影响。在本设计中采用点浇口的形式，浇口的具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在逐步的修正2。 点浇口的直径可由下面的经验公式计算：查注塑加工速查手册2表5-19得：d=nK=0.70.291=2.83mm式中 d点浇口直径，mm; 系数，根据塑料种类确定，这里取nk根据塑件的厚度不同，k=0.206=0.291; A型腔一侧的表面积，根据ug建模计算而得A=37383.100mm2根据经验公式计算结果和塑料成型模具设计手册表4-15点浇口推荐尺寸对于ABS壁厚在1.53mm时0.91.8mm,在这里取浇口尺寸为1.5mm, 浇口的各种尺寸如图6所示： 图6浇口的各种尺寸五、浇注系统凝料体积的计算 根据ug三维建模得出浇注系统的凝料体积如图7所示可知浇注系统凝料的体积为975.4196mm3 图7 浇注系统凝料体积 该值小于前面对于浇注系统凝料的估算（约为7923mm）),由此可知前面对浇注系统的各项计算和校核符合要求，这里不再重新校核。六、浇注系统的截面流过的熔体的体积计算（一）流过浇口的体积VG=V塑=39619.282987953 mm3=39.619 cm3（二）流过主流道的体积V主=V塑+V浇=39619.282987953 mm3+975.4196mm3=40594.7025mm3=40.594 cm3第五节 模具成型零件的设计 在模具结构中，决定塑料几何形状和尺寸的零件叫做成型零件。塑料模的成型零件包括凹模、型芯、镶块、成型螺杆、成型螺环1。一、凹模凹模的形式主要有一下几种：整体式凹模、组合式凹模。其中组合式凹模可分为整体嵌入式、局部相拼式、底部镶拼式、侧壁镶拼式和四周拼合式6 伍先明，等.塑料模具设计指导.北京：国防工业出版社，2011.2。在本设计中由于塑件侧壁带有凹凸结构，为了便于脱模取件，将凹模设计制作成多瓣组合式的结构。在塑件成型时瓣合，而在塑件脱模时瓣开。凹模设计的技术要求：1.凹模的材料 凹模常用的材料有、钢；但是对于一些形状复杂的凹模则采用、等钢。2.凹模的热处理 对于一般的结构、形状比较简单的凹模，对其的热处理硬度一般为4550HRC；3.凹模型腔的表面粗糙度4.表面处理凹模的结构如图8所示：图8凹模二、凸模和型芯凸模和型芯都是成型塑件内表面的零件。凸模指的是对成型塑件中较大的主要的零件，有时候也叫主型芯。主型芯的结构按照结构可以分为两种分别是:整体式和组合式。型芯一般是指成型塑料件上较小 孔或者操的零件也叫做主型芯。在实际中为了加工方便往往把形状复杂的型芯做成镶拼组合式的结构3。主型芯的结构如图9所示：图9主型芯小型芯的结构如图10所示：图10小型芯的结构三、成型零件工作尺寸的计算所谓的工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部位的尺寸。塑件尺寸的觉得影响着工作尺寸的计算。为了方便计算，规定以孔类的最小尺寸作为孔类的公称尺寸，以轴类的最大尺寸作为轴类的公称尺寸。此路由器外壳的精度一般，这是和另一个外壳相配合的，对塑件只有外形和两个螺钉孔的尺寸有要求，这就要考虑模具磨损量和制造公差等7 夏巨谌，等.模具设计大典数据库.北京：机械工业出版社，2003.5。而其他散热通风的孔没有特别的要求。因此，只需计算几个主要的尺寸就可以了。塑件的精度根据塑料成型工艺及模具设计1表3.2查的ABS一般精度按MT3标注尺寸公差。未标注公差按MT5标注8 廖念钊，等. 互换性与技术测量.北京：中国质检出版社，2012.6。塑件的公差数值按GB/T 14486-1993标注。（一） 型腔的径向尺寸LM=（1+Scp）Ls-x式中Scp为塑件平均收缩率s=0.0055;x为修正系数6；Ls为塑件外形的公称尺寸； 为塑件公差值；z为制造公差，其值可以查塑料模具设计指导6中的表2-11。LM1=（1+Scp）Ls1-x=(1+0.0055)160-0.560.78=160.44LM2=（1+Scp）Ls2x=(1+0.0055)107-0.580.58=107.25LM3=（1+Scp）Ls3x=(1+0.0055)152.5-0.580.70=152.93LM4=（1+Scp）Ls4x=(1+0.0055)77-0.56046=77.17LM5=（1+Scp）Ls5x=(1+0.0055)28-0.280.7=27.96LM6=（1+Scp）Ls6x=(1+0.0055)145-0.580.70=145.39LM7=（1+Scp）Ls7x=(1+0.0055)140-0.580.64=140.40LM8=（1+Scp）Ls8x=(1+0.0055)10-0.750.16=9.94(二） 型芯径向尺寸的计算lM=（1+Scp）ls+x式中Scp为塑件平均收缩率s=0.0055;x为修正系数；ls为塑件外形的公称尺寸； 为塑件公差值；z为制造公差，其值可以查塑料模具设计指导6中的表2-11。lM1（1+Scp）ls1x=(1+0.0055)156+0.560.7=157.25lM2（1+Scp）ls2x=(1+0.0055)101+0.580.58=101.89lM3（1+Scp）ls3x=(1+0.0055)136+0.580.64=137.12lM4（1+Scp）ls4x=(1+0.0055)145+0.580.7=146.20lM5（1+Scp）ls5x=(1+0.0055)77+0.60.46=77.70lM6（1+Scp）ls6x=(1+0.0055)28+0.280.7=28.35lM7（1+Scp）ls7x=(1+0.0055)10+0.750.16=10.18（三） 型腔深度尺寸和型芯高度尺寸的计算型腔深度尺寸的计算公式：HM=（1+Scp）Hs-x型芯高度尺寸的计算公式：hM=（1+Scp）hs+x式中Scp为塑件平均收缩率s=0.0055;x为修正系数，其值可以查塑料模具设计指导中的表2-10；Hs、hS为塑件外形的公称尺寸； 为塑件公差值；z为制造公差，其值可以查塑料模具设计指导中的表2-11。HM=（1+Scp）Hs-x=(1+0.0055)12-0.630.16=12.17hM1=（1+Scp）hs1+x=(1+0.0055)19+0.60.24=19.25hM2=（1+Scp）hs2+x =(1+0.0055)9+0.750.16=9.17hM3=（1+Scp）hs3+x =(1+0.0055)11+0.750.18=11.19（四）中心距尺寸的计算计算的公式如下：CM=(1+Scp)Cs/2式中Cm为模具中心距尺寸；Cs为塑件中心距基本尺寸。z为制造公差，其值可以查塑料模具设计指导中的表2-11。Scp为塑件平均收缩率s=0.0055;CM1=(1+Scp)Cs1/2=（1+1.0055）1260.063/2=126.690.031CM2=(1+Scp)Cs2/2=（1+1.0055）1360.063/2=136.750.031四、型腔壁厚的计算ABS的收缩率未增强的0.4-0.6%，增强的0.3-0.5%这里取收缩率为0.5%9 冯炳尧，等.模具设计与制造简明手册.上海：上海科学技术出版社，2008.610 杨占尧，等.塑料模具典型结构.北京：化学工业出版社，2009.111 展迪优，UG NX7.0模具设计实例精解.北京：机械工业出版社，2011.512 毛昕，等.画法几何机械制图.北京：高等教育出版社，2010.713 黄晓燕.简明塑料成型工艺与模具设计手册.上海：上海科学技术出版社，2006.114 濮良贵，等.机械设计.北京：高等教育出版社，2006.115 张荣清.模具制造工艺.北京：高等教育出版社，2006.116 Jin, S., Lam, Y.C., 2002. 2.5D cavity balancing. Journal of Injection Molding Technology, 6(4):284-296.17 Lam, Y.C., Jin, S., 2001. Optimization of gate location for plastic injection molding. Journal of Injection Molding Technology, 5(3):180-192.。因为所选的凹模为组合式的所以按组合式矩形型腔壁厚计算。整体式侧壁和底板组合的结构如图11所示，从刚度要求，因为塑件侧壁长边l为160mm107mm,所以计算型腔最小壁厚h应该按强度条件计算按如下公式计算：图11整体式侧壁和底板组合的结构h1=44.8式中h为矩形型腔侧壁的厚度，mm; p为型腔内熔体的压力，Mpa;一般在2545Mpa； L为型腔侧壁长边长，mm;a为型腔侧壁受熔体压力部分的高度，mm;这里按最高的来算。 A为型腔版的厚度，mm;这里a/A先按4/5算。为模具材料的许用应力，Mpa7。(模具材料选用Cr12MoV)h144.8mm,这里取h1=50mm。h2=29.97mm考虑到安放斜导柱和导柱的问题取整后h2取41.5mm。此时型腔的边界尺寸为300mm300mm。底板厚度的计算因为塑件的尺寸L大于108mm所以底板厚度根据刚度计算，计算的公式如下：H=62.76mm其中B为底板宽度,mm b为底板上承压部分宽度,mm E为弹性模量取2.1105Mp； 为允许的变形量mm，根据塑料成型模具设计手册表4-35查得取0.05，； p为型腔内熔体的压力，一般取2545Mpa，这里取50Mpa3。H62.76mm，取整65mm。第六节 模架的选择模架是注塑模的骨架和基体，模架将模架的各个部分有机的联系成为一个整体。模架一般由定模座板、定模板、动模板、动模支撑板、垫块、动模座板、推杆固定板、推杆、导柱、导套、以及复位杆等零件组成。当然，还有一些特殊的模架结构，如点浇口模架、带推件板推出的模架等7。模架的精度也对模具的精度和质量有着重要影响，一般来说，模架生产要保证的工艺条件有：模架四周的垂直度、推件的平行度等等。另外还有整套模架的外观,比如说表面粗糙度、倒角等7。 标准模架的实施和采用一方面可以缩短塑料件的生产周期，另一方面还可以降低模架制造的成本，从而提高模具的性能和质量。在本设计中根据塑件的结构，以及采用的浇口方式型芯和型腔的边界尺寸选择LKM-TP中的简化型细水口模架，其规格大小为350300如图12（a）(b) 所示。各板的尺寸如下： TCP-h(定模座板):400mm300mm,厚45mm;AP-h （定模板厚度）:350mm300mm,厚70 mm;BP-h （动模板厚度）: 350mm300mm,厚60mm;S-hd(动模支承板厚度0: 350mm300mm,厚45 mm;CP-h (垫块厚度）):58mm300mm,高度90mm;BCP-h（动模座板）: 350mm300mm,厚25mm。（a） (b)图12模架合模导向机构的设计 注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种方式。其中导柱导向机构主要运用在动、动模之间的开合模导向和脱模结构的运动导向。在本次设计中采用的是导柱导向机构3。第七节 推出机构的设计 在每一次注射成型后，使塑料件从模具型芯上脱出的机构，称之为推出机构。推出机构一般由推出、复位和导向等三大元件组成。推出机构按驱动方式分为手动推出机构、机动推出机构、液压推出机构、气动推出机构。按模具结构分类分为一次推出机构、二级推出机构、顺序推出机构、双推出机构、带螺纹的塑件推出机构、浇注系统的自动切断及推出机构。推出机构的设计要求一般有以下几点：1.推出机构设计时应尽量使塑件留在动模一侧；2.塑件在推出过程中不发生变形和损坏；3.不损坏塑件的外观质量；4.合模时应该使推出机构正确复位；5.推出机构应动作可靠。生产中常用的简单的推出机构主要有：推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、多元推出机构等1。在本设计中考虑到塑件的外观及形状可以运用推杆推出机构。推杆位置的选择要以下几点：1. 推杆应该选在脱模阻力最大的位置2. 推杆位置选择时应该要保证塑件推出时受力均匀3. 要注意塑件的强度和刚度4. 选择推杆位置时还要考虑推杆本身的刚度。一、脱模力的计算根据塑件在脱模时型芯的受力分析，推出力Ft的计算如下：Ft=82EScpLcos (f-tan)/(1-)K2+0.1A式中K2为无量纲系数，随f和而异；K2值可以从塑料成型模具设计手册3表4-48中选取； 为模具型芯的脱模斜度；（查塑料成型工艺及模具设计1表得的脱模斜度为型腔：；型芯：）； 为塑料的泊松比； A 为不通孔塑料件型芯在垂直脱模方向上 的投影面积，通孔塑料件的A为零； f为塑料件与型芯之间的摩擦系数； L为塑料件对型芯的包容长度； E为塑料的弹性模量； Scp为塑料平均成型收缩率； 2为矩形型芯的评价壁厚2。Ft=82EScpLcos (f-tan)/(1-)K2+0.1A=14141N二、推出机构主要零部件的设计（一）推杆形状与尺寸推杆的形状设计，要根据塑料件的几何形状一级模具的结构特点来确定，推杆的截面形状有很多种，目前广泛使用的有缘形截面，而且已经标准化。根据此次模具的结构特点选用圆形截面的推杆。推杆的形状如图13所示：图13推杆的形状（二）推杆直径的计算:圆形推杆的直径可根据压杆稳定公式进行计算：d=K(L2F脱/nE)1/4=1.51/4=4.9mm（取整取5mm）式中 d为推杆的直径L为推杆的长度；F脱为塑件的脱模力；E为弹性模量；2.1105N/mm2；n为推杆的数量，可以根据塑件和型腔结构和尺寸确定；K为安全系数，一般取K=1.52。确定推杆的直径后还应该对其强度进行校核，校核的公式如下:d=2.829mm式中为推杆材料的许用压应力（Mpa）为150Mpa。d=52.829mm，可见推杆的直径符合强度要求。三、浇注系统凝料的推出点浇口进料的浇注系统可以分为单型腔和多型腔这两大类。采用点浇口可以把制品和浇注系统的凝料在模具内就能实现分离。然后，脱模机构可以使两者分别脱模并自动脱落，从而实现注射成型的自动化，这对于提高生产效率有很大帮助。单型腔点浇口浇注系统凝料的推出主要要两种形式：带有活动浇口套的挡板推出、带有凹槽浇口套的挡板推出。根据模具结构的各种考虑决定采用带有凹槽浇口套的挡板推出7。在本模具中采用如图14所示的结构进行浇注系统凝料的推出。图14浇注系统凝料的推出第八节 侧向分型与抽芯机构的设计 由于用来成型的塑件存在侧凹、孔等特征，塑件不能直接由推广等推出机构脱模，此时侧抽机构必须在开模方向塑件脱模之前完成抽拔动作，然后在再把塑件从模内推出。具有侧抽芯机构的注塑模，其可动零件多，动作复杂，侧向分型与抽芯机构按侧向抽芯动力来源不同可分为机动、液压、手动侧向分型与抽芯机构1。根据塑件的特征和模具结构的特征，综合考虑后塑件的侧孔用斜导柱侧向抽芯机构完成侧向抽芯，塑件内的侧凹用斜顶结构完成侧抽芯。一、抽芯距的确定 在设计侧向分型与抽芯机构时，要考虑侧向抽芯的距离。侧向抽芯距一般比塑件上的侧凹、侧孔的深度大23mm，可以用下面的公式表示:s=s+（23）式中s表示抽芯距,mm;s表示塑件上的侧凹、侧孔的深度mm；根据塑件的形状和特征，塑件在四周的侧孔的深度基本一致所以塑件在四周的抽芯距s统一为S=2+（23）=4.5mm二、抽芯力的确定 抽芯力的计算和脱模力的计算相似，对于侧凹较少的塑件，其抽芯力相对来说也比较小，仅仅要克服塑件和型腔的粘附力和侧型腔滑块移动时的摩擦阻力。侧向分型与抽芯的力一定要大于抽芯阻力，对于抽芯力的计算可以按如下公式进行计算：Fc=chp(cosa-sina)式中Fc表示抽芯力；c表示侧型芯成型部分的截面平均周长；h表示侧型芯成型部分的高度；p表示塑件对侧型芯的收缩力，在一般情况下模内冷却的塑料件p=(0.81.2)107Pa;表示塑件在热状态时对钢的摩擦系数，一般情况下取0.150.2；a表示侧型芯的脱模斜度3。具有多个小侧孔的抽芯力:Fc=0.239460.01510000000（0.2cos0.5-sin0.5）=6.8K具有三个小矩形特征的抽芯力:Fc=0.0540.01110000000 （0.2cos0.5-sin0.5）=1.13KN具有一个矩形和一个小圆特征的抽芯力:Fc= 0.0950.002510000000（0.2cos0.5-sin0.5）=0.4KN三、斜导柱倾角的选择在斜导柱侧向分型与抽芯机构中，斜导柱轴向与开模方向之间的夹角称为斜导柱的倾斜角a。倾斜角对斜导柱