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遥控器面板注塑模具设计【注塑模】【14张CAD图纸】

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关键词：: 遥控器面板注塑模具设计 cad图纸

资源描述：

遥控器面板注塑模具设计

63页 19000字数+说明书+中期报告+开题报告+14张CAD图纸【详情如下】

中期报告.doc

凸模.dwg

凹模.dwg

动模底板.dwg

垫板.dwg

复位杆.dwg

定模底板.dwg

导柱.dwg

拉料杆.dwg

新导套.dwg

浇口套压板.dwg

装配图.dwg

遥控器面板注塑模具设计开题报告.doc

遥控器面板注塑模具设计论文.doc

限位钉.dwg

顶出底板.dwg

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QQ截图20150307204053.gif

凹模.gif

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浇口套压板.gif

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摘要

模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。塑料工业的飞速发展，对注塑模具的设计与生产提出了质量好、制造精度高、研发周期短等越来越高的要求，能否适应这种需求已成为模具生产企业发展的关键因素。模具技术是融合机械工程、计算机应用、自动控制、数控技术等学科为一体的综合性学科。

随着家电市场竞争的白热化，家电外壳设计成为了衡量家电外壳色彩、手感、精度的重要一环，进而对设计提出了新的需求。本毕业设计正是从实际使用出发，进行遥控器面盖注塑成型模具的设计。

本设计是对遥控器面盖进行的注塑模型设计，利用Pro/E软件对塑件进行了实体造型，并对塑件结构进行了工艺剖析。首先对遥控器的结构工艺性进行分析，清楚了解塑件；由生产批量初步选定注射机型号；然后对本次模具设计的各个方案进行论证分析，从选定方案中对浇注系统、成型工作零件的计算及校核，从中确定模架，推出与抽芯机构的计算及校核，冷却系统的计算及其水道布置设计，在最后对排气和导向与定位结构的设计。

其次利用注塑模具设计原理对各个具体系统零件进行详细的计算和校核，使设计出的结构可确保模具可靠运行，在此基础上完成了本毕业论文的写作。最后绘制整套模具的装配图和零件图。

通过对本课题遥控器模型设计，我重温了注塑成型与模具设计知识，使书本知识和理论与实际生产相结合，加强了对注塑模具设计知识的理解，使自己能运用书本知识设计出基本符合生产要求的模具。在论文中我充分地运用了大学期间所学到的知识。进行了研究，巩固和深化，达到了预期的设计意图。

关键字：注射模具浇注系统脱模机构冷却系统

前言1

1 绪论2

1.1 课题研究的目的及意义2

1.2 国内外研究状况3

1.3 课题研究基本设计思路和研究手段5

1.4 论文结论和成果形式6

2 方案分析7

2.1 设计任务7

2.2 产品分析7

2.3 塑件所用塑料名称、性能及工艺参数8

2.4 塑件结构要素11

2.4.1 塑件脱模斜度：11

2.4.2 塑件精度等级的选用11

2.4.3 圆角设计11

2.5 注射机的选择11

2.5.1 注射机相关参数计算与校核11

2.5.2 注射压力：13

2.5.3 锁模力的校核：13

2.5.4 开模行程校核：14

2.5.5 螺杆转速：14

3 成型部分及其零部件设计16

3.1 分型面的设计16

3.1.1 考虑塑件质量16

3.1.2 确保塑件表面质量16

3.1.3 考虑模具结构16

3.2 型腔数的确定17

3.2.1 根据所用注射机的最大注塑量确定型腔数目17

3.2.2 根据注射机最大锁模力确定型腔数18

3.2.3 根据塑件的精度确定型腔数目18

3.2.4 根据经济性确定型腔数目18

3.3 凹模结构设计19

3.3.1 凹模型腔的大小尺寸计算20

3.3.2 型腔的深度尺寸计算21

3.4 凸模结构尺寸21

3.4.1 凸模/型芯的外形尺寸计算22

3.4.2 凸模/型芯的高度尺寸计算23

3.5 型腔壁厚的计算24

3.5.1 型腔的强度及刚度要求24

3.5.2 型腔壁厚计算25

4 浇注系统的设计28

4.1 浇注系统的组成及设计原则28

4.1.1 浇注系统的组成28

4.1.2 浇注系统的设计原则：28

4.2 主流道的设计29

4.2.1 主流道分析29

4.2.2 主流道的结构设计29

4.2.3 主流道浇口套设计31

4.3分流道的设计32

4.3.1 分流道的形状和尺寸32

4.3.2 分流道的分布设计34

4.4 浇口的设计34

4.4.1 浇口位置的选取原则34

4.4.2 浇口形式的设计35

4.5 冷料穴的设计35

4.5.1 冷料穴的结构35

4.5.2 拉料方式36

5 排溢系统设计37

6 脱模机构设计38

6.1 脱模机构的构成与功能38

6.2 取出机构的方式38

6.3 脱出机构设计原则38

6.3.1 脱出机构设计基本考虑38

6.3.2 脱出机构的结构39

6.3.3 所需顶出行程、开模行程计算39

6.3.4 顶出力、抽拔力，开模力计算40

6.4 塑件的脱出机构设计42

6.4.1 顶杆的长度计算42

6.4.2 顶杆直径d的设计43

6.4.3 顶杆应力校核43

6.4.4 顶杆在塑件上的布局44

6.4.5 顶杆固定及配合45

6.4.6 顶出机构中附属零部件45

7 冷却系统的设计46

7.1 冷却装置设计分析46

7.2 传热面积计算47

7.2.1 注射周期的确定47

7.2.2 冷却水计算48

7.2.3 计算单位时间内所释放的热量49

7.2.4 冷却水的导热总面积49

7.2.5 确定冷却水路的直径d50

7.2.6 冷却水孔的总长度50

7.2.7 冷却水管数量的确定51

7.2.8 系统的其它零件51

8 模体与支撑连接零件52

参考文献56

（1）了解设计任务

（2）塑件的结构工艺性分析

（3）分型面及浇注系统的设计

（4）模具设计方案论证

（5）主要零部件的设计计算

（6）成型设备的校核计算

（7）绘制模具装配图

（8）绘制零件图

（9）编写设计计算说明书

现代模具生产以数据处理为龙头，随著模具设计和工艺分析计算机专家系统的不断成熟和普及，新技术和新工艺的推广应用非常迅速，使得模具生产的质量、效率和可靠性可以主要由数据处理的环节把握。

我国模具行业要进一步发展多功能复合模具，一套多功能模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，通过这种多功能的模具生产出来的不再是成批零件，而是成批的组件，如触头与支座的组件、各种微小电机、电器及仪表的铁芯组件等。多色和多材质塑料成形模具也将有较快发展。这种模具缩短了产品的生产周期，今后在不同领域将得到发展和应用。

1.3 课题研究基本设计思路和研究手段

1.基本设计思路

塑件注塑成型工艺分析：做出零件的三维造型，对塑件进行结构工艺性分析，分析塑件塑料的成型工艺性及确定注塑成型工艺参数。

注射机型号的选择：初选注射机并确定注射成型的工艺参数，注射机相关计算的校核和成型设备。

模具结构设计方案论证：分型面的选择、浇注系统的设计方案选择、成型部分及其零件设计、排溢系统设计、脱模机构的设计、冷却系统的设计，模体与支撑连接零件的结构。

遥控器面盖模具相关结构设计的计算，主要包括浇注系统的计算、成型零件的结构设计和计算、脱模方面的计算以及冷却系统的相关设计计算，模架的确定和标准件的选用和成型设备的校核计算。

2.拟采用的途径（研究手段）

主要采用模具CAD/CAM/CAE等软件来进行模具的设计，在模具设计过程中要综合考虑到模具制造工艺以及注塑成型工艺，主要包括：

（1）根据遥控面盖技术要求进行相关的计算、分型面的设计、确定型腔和型芯、模具结构的详细设计、塑料充填过程分析等几个方面。

（2）利用PRO/E或者UG确定分型面，生成上下模腔和模芯，进行侧抽芯机构的设计，再进行流道、浇口以及冷却水管的布置。

（3）利用PRO/E的EMX4.1来自动生成模板、标准模架及模具标准零件，并将PRO/E生成总装图转换.dwg扩展名的图，再用Autocad编辑出正确清晰的2D总装图。

1.4 论文结论和成果形式

1、打印文档：设计说明书一份；

2、给定文献的外文翻译；

3、设计图纸：模具装配图一张，零件图图纸五张；

4、电子文档：

1）总装图和零件图的二维CAD图；

2）设计说明书和指定外文翻译的电子文档。2 方案分析

2.1 设计任务

设计题目：遥控器面板注塑模具设计

2.2 产品分析

本设计为面板类壳体模具，壳体的尺寸为170mm×67mm×17mm，壁厚为2.5mm，且有11半径为4mm圆孔，6个10mm×4mm的长方形孔，在底部有一个电池盒，壁厚为1.5mm其效果如图2-1、2-2所示：2.3 塑件所用塑料名称、性能及工艺参数

1.塑件的尺寸精度分析

该塑件尺寸未标注公差按MT5查取，查《塑料成型工艺及模具设计》书表2-4。

2.塑件的表面质量分析

该塑件要求外观光滑平整，不允许有成型斑点，云纹，冷疤和熔接痕，而内表面无特殊要求。

3.塑件的结构工艺性分析

（1）从图看，该塑件的尺寸相对比较小，塑件的结构也相对比较简单，壁厚均匀，符合最小壁厚要求。

（2）该塑件有形状不同的通孔，如8的圆孔和102的长方形孔。

综上所述，该塑件可采用注射成型加工。

本设计采用聚苯乙烯（PS）材料,PS是非结晶性热塑性塑料。化学稳定性较好，透明性好，电性能好，抗拉，抗弯强度高；但耐磨性差，抗冲击强度差。适用于装饰制品，仪表壳，灯罩，绝缘零件，日用品等。

1.PS成型性能如下：

（1）无定形料，吸湿性小，不易分解，但质脆易裂，热膨胀系数大，易产生内应力。

（2）流动性较好（溢边值为0.03mm左右），可用螺杆式或柱塞式注射机成型。喷嘴用直通式或自锁式，但应防止飞边。

（3）宜采用高料温、高模温、低注射压力，延长注射时间有利于降低内应力，防止缩孔、变形（尤其对厚壁塑件）。料温过高易出现“银丝”，料温过低或脱模剂过多，则透明性差。

（4）可采用各种形式的浇口，浇口与塑件应圆弧连接，防止去除浇口时损坏塑件。

（5）塑件壁厚均匀，最好不带嵌件（如有嵌件应预热）。各面应圆弧连接，不宜有缺口、尖角。

2.PS的主要性能指标其性能指标如表1总结

毕业设计工作在指导老师的认真指导下，通过查阅及学习各种有关的课题资料工具书，现已基本完成。通过此次毕业设计，使我将大学四年所学的知识得到了综合应用，同时，也使我对机械专业的理论知识得到了很大程度的提高。

本文主要工作是完成了对成型零部件的设计、浇注系统设计、排气系统设计、脱模机构设计、合模导向机构设计、冷却系统设计。合理布局了浇注系统中主、分流道，以及正确选取浇口类型和位置。

脱模机构中采用了顶杆顶出塑件，以便于塑件脱模。为使塑件可靠冷却定型并可以迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率，采用了冷却水道。我设计的电视遥控器注射模具如果进一步绘制零件图，可以用于电视遥控器面板的实际生产中。

总之，通过这次的毕业设计，使我明白了许多也懂得了设计的全过程，使自己在设计方面有了很大的进步，弥补了以往的不足。它也开发了自己的大脑和思维，对自己也是一种很好的挑战。为自己的以后的学习和工作奠定了坚实的基础。

参考文献

[1] 武良臣,吕宝占《互换性与技术测量》北京邮电出版社 2009

[2] 莫亚林，侯守明《工程图学》中国电力出版社2007

[3]彭建生，《模具设计与加工速查手册》机械工业出版社2005

[4] 《塑料模设计手册》编写组．塑料模设计手册．第二版．北京：机械工业出版社，1994

[5] 彭建生，秦晓刚《模具技术问答》机械工业出版社2000

[6] 鄂大辛，《成型工艺与模具设计》北京理工大学出版社2007

[7] 马金骏，塑料模具设计．北京：中国科学出版社，1985

内容简介：: 河南理工大学万方科技学院本科毕业设计（论文）中期检查表指导教师：李章东职称：副教授所在院（系）：机械与动力工程系教研室（研究室）：机制教研室题目遥控器面板注塑模具设计学生姓名丁东东专业班级万方07机制2班学号0720150089一、选题质量：1.遥控器面板注塑模具设计符合本专业的培养目标，能够体现综合训练要求。2.题目难易程度中等偏上。3.设计说明书的设计与计算部分难度中等但工作量较大。4.此题目直接与现实中的生产相关，设计此模具设计可以直接与工厂生产相连，产生效益；此题目为创新型题目，可培养学生的研究精神。二、开题报告完成情况：按时完成三、阶段性成果：1.完成开题报告2.设计说明书计算部分草稿完成3.完成AutoCAD的部分图纸草绘4.完成国外文献的翻译四、存在主要问题：1.图纸设计需要查资料，因此进展缓慢2.设计计算工作量稍大，特别是需要校核部分五、指导教师对学生在毕业实习中，劳动、学习纪律及毕业设计（论文）进展等方面的评语指导教师：（签名）年月日2河南理工大学万方科技学院本科毕业设计（论文）开题报告题目名称遥控器面板注塑模具设计学生姓名专业班级万方07机制二班学号一、选题的目的和意义：模具是工业生产中使用极为广泛的基础工艺装备。在汽车、电机、仪表、电子、通信、家电和轻工业等行业中，60%80%的零件都要依据模具成形，并且随着近年来这些行业的迅速发展，对模具的要求越来越迫切，精度要求越来越高结构要求也越来越复杂。模具已广泛应用于电机电器产品、电子和计算机产品、仪表、家用电器、汽车、军械、通用机械等产品的生产中。本课题要求设计遥控器面盖的注塑模具，注塑成型是现代塑料工业中的一种重要的加工方法注塑模具由于其专用性和独一性，在设计时主要考虑到工厂现有的设备情况、产品的生产批量及模具的寿命。这遥控器面盖为批量生产，但由于该塑料制件尺寸比较小，模具的结构相对比较简单，模具制造成本比较底，在生产时主要考虑到模具寿命尽量要高，所以对模具材料提出了较高的要求。遥控面盖是一个外形件，尺寸精度要求不高，但对外层的表面粗糙度要求比较高，因此在设计时在能顺利成型出塑料制品的情况下，对模具型腔的表面抛光工艺要求比较高。从总体结构上来看，该制件是一个尺寸较小，壁厚较薄，整体结构比较简单的塑料件。由于壁厚较薄，脱模时如果受力不均则易会产生变形从而出现制品缺陷，因此对脱模机构及冷却系统的设计要求较高。按照现今注塑模具设计的总体趋势，注塑模具的设计已很少使用手工绘图或完全由二维软件来进行设计，且模具标准件已在注塑模具设计中大量采用。因此本课题将采取使用模具二维软件CAD和三维软件Pro/E综合使用来进行模具的结构设计，且在模具设计的过程中综合考虑模具制造工艺及注塑成型工艺。二、国内外研究综述：塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度加快，对模具的要求越来越高，尽管改革开放以来，模具工业有了较大发展，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，目前满足率只能达到70%左右。造成产需矛盾突出的原因，一是专业化、标准化程度低，除少量标准件外购外，大部分工作量均需模具厂去完成。加工企业管理的体制上的约束，造成模具制造周期长，不能适应市场要求。二是设计和工艺技术落后，如模具CAD/CAM技术采用不普遍，加工设备数控化率低等，亦造成模具生产效率不高、周期长。总之，是拖了机电、轻工等行业发展的后腿。模具按国家标准分为十大类，其中冲压模、塑料模占模具用量的主要部分。按产值统计，我国目前冲压占50%-60%，塑料模占25-30。国外先进国家对发展塑料模很重视，塑料模比例一般占30%-40%。国内模具中，大型、精密、复杂、长寿命模具比较低，约占20%左右，国外为50%以上。我国模具生产企业结构不合理，主要生产模具能力集中在各主机厂的模具分厂(或车间)内，模具商品化率低，模具自产自用比例高达70%以上。国外，70%以上是商品化的。注塑成型是现代塑料工业中的一种重要的加工方法 ,模具是现代化工业生产的重要工艺装备，被称为“工业之母”。而塑料模具又是在整个模具工业中的一枝独秀，发展极为迅速。世界上注塑模的产量约占塑料成型模具总产量的 50 %以上 ,尤其是家电盒型注塑产品需求量不断增加，注塑成型能一次成型形状复杂、尺寸精确的制品 ,适合高效率、大批量的生产方式 ,以发展成为热塑性塑料和部分热固性塑料最主要的成型加工方法，注塑模具的设计与制造主要依赖于设计者的经验和技师的制造技艺 ,一般需要经过反复调试和修模才能正式投入生产 ,这种传统的生产方式不仅使产品的生产周期延长 ,生产成本增加 ,而且难以保证产品的质量，要解决这些问题 ,必须以科学分析的方法 ,研究各个成型过程的关键技术，塑料注塑成型是一个复杂的加工与物理过程 ,为实现注塑产品的更新换代 ,提高企业的竞争能力 ,必须进行注塑模具设计与制造及成型过程分析的 CAD/ CAM/ CAE集成技术的研究国外注塑模 CAD/ CAM/ CAE 技术研究的成果有关统计数据表明:采用注塑模 CAD/ CAE/CAM 技术能使设计时间缩短 50 %,制造时间缩短 30 %,成本下降 10 %,塑料节省 7 % 注塑模计算机模拟技术正朝着与 CAD/ CAE无缝整体集成化方向发展 ,注塑 CAD 所构造的几何模型为实现注塑模 CAE技术提供了基本的几何拓扑信息和特征信息 ,注塑模 CAE的目标是通过对塑料材料性能的研究和注射成型工艺过程的模拟和分析 ,为塑料制品的设计、材料选择、模具设计、注射成型工艺的制定及注射成型工艺过程的控制提供科学依据。现时国际上占主流地位的注射模CAD软件有Pro/E、I-DEAS、UG、SolidWorks等；结构分析软件有MSC、Analysis等；注射过程数值分析软件有MoldFlow等；数控加工软件有MasterCAM、Cimatron等.现代模具生产中采用集特种加工设备为一体的数控加工中心加工型腔零件，减少工序间的衔接环节，减少多次装夹定位造成的误差，减少经手人员的数量，质量和周期由计算机数据处理人员控制，尽可能避免人为失误，使得生产周期和成本估算的精确性大大提高，生产质量也得到保证。目前注塑模设计方法比较多，但是最常用的设计步骤如下：（1）了解设计任务（2）塑件的结构工艺性分析（3）分型面及浇注系统的设计（4）模具设计方案论证（5）主要零部件的设计计算（6）成型设备的校核计算（7）绘制模具装配图（8）绘制零件图（9）编写设计计算说明书三、毕业设计（论文）所用的主要技术与方法：1.基本设计思路塑件注塑成型工艺分析：做出零件的三维造型，对塑件进行结构工艺性分析，分析塑件塑料的成型工艺性及确定注塑成型工艺参数。注射机型号的选择：初选注射机并确定注射成型的工艺参数，注射机相关计算的校核和成型设备。模具结构设计方案论证：分型面的选择、浇注系统的设计方案选择、成型部分及其零件设计、排溢系统设计、脱模机构的设计、冷却系统的设计，模体与支撑连接零件的结构。遥控器面盖模具相关结构设计的计算，主要包括浇注系统的计算、成型零件的结构设计和计算、脱模方面的计算以及冷却系统的相关设计计算，模架的确定和标准件的选用和成型设备的校核计算。2.拟采用的途径（研究手段）主要采用模具CAD/CAM/CAE等软件来进行模具的设计，在模具设计过程中要综合考虑到模具制造工艺以及注塑成型工艺，主要包括：（1）根据遥控面盖技术要求进行相关的计算、分型面的设计、确定型腔和型芯、模具结构的详细设计、塑料充填过程分析等几个方面。（2）利用PRO/E或者UG确定分型面，生成上下模腔和模芯，进行侧抽芯机构的设计，再进行流道、浇口以及冷却水管的布置。（3）利用PRO/E的EMX4.1来自动生成模板、标准模架及模具标准零件，并将PRO/E生成总装图转换.dwg扩展名的图，再用Autocad编辑出正确清晰的2D总装图。四、主要参考文献与资料获得情况：1 武良臣,吕宝占互换性与技术测量北京邮电出版社 20092 莫亚林，侯守明工程图学中国电力出版社20073彭建生，模具设计与加工速查手册机械工业出版社20054 塑料模设计手册编写组塑料模设计手册第二版北京：机械工业出版社，19945 彭建生，秦晓刚模具技术问答机械工业出版社20006 鄂大辛，成型工艺与模具设计北京理工大学出版社20077 马金骏，塑料模具设计北京：中国科学出版社，1985五、毕业设计（论文）进度安排（按周说明）第一周，收集资料第二周，进行部分数据计算并撰写论文大纲第三周，撰写毕业设计论文第四周，运用AutoCAD设计部分零件图与装配图六、指导教师审批意见：指导教师：（签名）年月日 5 本科毕业设计（论文）题目遥控器面板注塑模具设计院（系部）机械与动力工程系专业名称机械设计制造及其自动化年级班级学生姓名指导教师年月日河南理工大学万方科技学院本科毕业论文摘要模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。塑料工业的飞速发展，对注塑模具的设计与生产提出了质量好、制造精度高、研发周期短等越来越高的要求，能否适应这种需求已成为模具生产企业发展的关键因素。模具技术是融合机械工程、计算机应用、自动控制、数控技术等学科为一体的综合性学科。随着家电市场竞争的白热化，家电外壳设计成为了衡量家电外壳色彩、手感、精度的重要一环，进而对设计提出了新的需求。本毕业设计正是从实际使用出发，进行遥控器面盖注塑成型模具的设计。本设计是对遥控器面盖进行的注塑模型设计，利用Pro/E软件对塑件进行了实体造型，并对塑件结构进行了工艺剖析。首先对遥控器的结构工艺性进行分析，清楚了解塑件；由生产批量初步选定注射机型号；然后对本次模具设计的各个方案进行论证分析，从选定方案中对浇注系统、成型工作零件的计算及校核，从中确定模架，推出与抽芯机构的计算及校核，冷却系统的计算及其水道布置设计，在最后对排气和导向与定位结构的设计。其次利用注塑模具设计原理对各个具体系统零件进行详细的计算和校核，使设计出的结构可确保模具可靠运行，在此基础上完成了本毕业论文的写作。最后绘制整套模具的装配图和零件图。通过对本课题遥控器模型设计，我重温了注塑成型与模具设计知识，使书本知识和理论与实际生产相结合，加强了对注塑模具设计知识的理解，使自己能运用书本知识设计出基本符合生产要求的模具。在论文中我充分地运用了大学期间所学到的知识。进行了研究，巩固和深化，达到了预期的设计意图。关键字：注射模具浇注系统脱模机构冷却系统AbstractThe technique level of molding tool which has became an important marking to measure the level of a national product. Some higher demands such as high quality, high precision, short time of R&D and so on were put forward since the rapid development of plasticin dustry, whether they can adapt to these requirements has becoming an important factor for the development of molding producer. The mold technology is a comprehensive discipline that combines mechanical engineering, computer application, automatic control, numerical control technology and so on.As the competition in the appliance market growing, the appliance shell color, feeling and accuracy became an important part of the design and made new demands. This paper focus on the actual conduct and try to design remote control cover injection mold. This design is the injection model of the remote control cover, use Pro / E software for the solid modeling plastic parts and analysis the structure of the process . Firstly, the structure of the remote control was analyzed to get a clear understanding of plastic parts.Then select the injection machine model by the initial production batch. Thirdly, analyze the various options, select the program. The calculation and checking of the gating system and forming working parts determine the mold , put forward the core mechanism calculation and checking and confirm the calculation and channel layout of the cooling system .Finally, design the orientation and structure of the exhaust system . Furthermore,we use the principle of the injection mold design to calculate and verify the various parts in details, so that the designed structure can operate reliablly .At last,draw the assembly and part picture for the whole set of the mold.Base on it, I write this paper. Thanks to the designing of this remote control mold , I review the knowledge of the injection molding and mold design and put the theory into practice.It also make me understand the knowledge of the injection mold design more,which can help me to use the book knowledge to design a mold matched the basic production requirement. In the paper, I make full use of the knowledge acquired during university to researching ,and achieve the desired intent.Key words: Injection mold Drawing of patterns organization Feed system Cooling systemII目录前言11 绪论21.1 课题研究的目的及意义21.2 国内外研究状况31.3 课题研究基本设计思路和研究手段51.4 论文结论和成果形式62 方案分析72.1 设计任务72.2 产品分析72.3 塑件所用塑料名称、性能及工艺参数82.4 塑件结构要素112.4.1 塑件脱模斜度：112.4.2 塑件精度等级的选用112.4.3 圆角设计112.5 注射机的选择112.5.1 注射机相关参数计算与校核112.5.2 注射压力：132.5.3 锁模力的校核：132.5.4 开模行程校核：142.5.5 螺杆转速：143 成型部分及其零部件设计163.1 分型面的设计163.1.1 考虑塑件质量163.1.2 确保塑件表面质量163.1.3 考虑模具结构163.2 型腔数的确定173.2.1 根据所用注射机的最大注塑量确定型腔数目173.2.2 根据注射机最大锁模力确定型腔数183.2.3 根据塑件的精度确定型腔数目183.2.4 根据经济性确定型腔数目183.3 凹模结构设计193.3.1 凹模型腔的大小尺寸计算203.3.2 型腔的深度尺寸计算213.4 凸模结构尺寸213.4.1 凸模/型芯的外形尺寸计算223.4.2 凸模/型芯的高度尺寸计算233.5 型腔壁厚的计算243.5.1 型腔的强度及刚度要求243.5.2 型腔壁厚计算254 浇注系统的设计284.1 浇注系统的组成及设计原则284.1.1 浇注系统的组成284.1.2 浇注系统的设计原则：284.2 主流道的设计294.2.1 主流道分析294.2.2 主流道的结构设计294.2.3 主流道浇口套设计314.3分流道的设计324.3.1 分流道的形状和尺寸324.3.2 分流道的分布设计344.4 浇口的设计344.4.1 浇口位置的选取原则344.4.2 浇口形式的设计354.5 冷料穴的设计354.5.1 冷料穴的结构354.5.2 拉料方式365 排溢系统设计376 脱模机构设计386.1 脱模机构的构成与功能386.2 取出机构的方式386.3 脱出机构设计原则386.3.1 脱出机构设计基本考虑386.3.2 脱出机构的结构396.3.3 所需顶出行程、开模行程计算396.3.4 顶出力、抽拔力，开模力计算406.4 塑件的脱出机构设计426.4.1 顶杆的长度计算426.4.2 顶杆直径d的设计436.4.3 顶杆应力校核436.4.4 顶杆在塑件上的布局446.4.5 顶杆固定及配合456.4.6 顶出机构中附属零部件457 冷却系统的设计467.1 冷却装置设计分析467.2 传热面积计算477.2.1 注射周期的确定477.2.2 冷却水计算487.2.3 计算单位时间内所释放的热量497.2.4 冷却水的导热总面积497.2.5 确定冷却水路的直径d507.2.6 冷却水孔的总长度507.2.7 冷却水管数量的确定517.2.8 系统的其它零件518 模体与支撑连接零件52参考文献56附录：57外文资料与中文翻译57前言模具技术，既是先进制造技术的重要组成部分，又是先进制造技术的重要应用领域。模具对于一般产品来说属于工具范畴，精度高，结构复杂，并有较高的材质要求，是典型的高附加值，高风险产品。随着社会经济的发展，对于工业产品品种，数量，质量及其款式等提出了越来越多的要求，因此，也促进了模具工业的快速发展。模具成为工业生产中使用极为广泛的主要工艺装备，是发展工业生产的基础。采用模具生产零件，具有高效，节材，成本低，保证质量等一系列优点，是当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。许多现代工业的发展和技术水平的提高，在很大程度上取决于模具工业的发展水平。工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度加快，对模具的要求越来越高，尽管改革开放以来，模具工业有了较大发展，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，目前满足率只能达到70%左右。造成产需矛盾突出的原因，一是专业化、标准化程度低，除少量标准件外购外，大部分工作量均需模具厂去完成。加工企业管理的体制上的约束，造成模具制造周期长，不能适应市场要求。二是设计和工艺技术落后，如模具CAD/CAM技术采用不普遍，加工设备数控化率低等，亦造成模具生产效率不高、周期长。总之，是拖了机电、轻工等行业发展的后腿。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。塑料工业的飞速发展，对注塑模具的设计与生产提出了质量好、制造精度高、研发周期短等越来越高的要求，能否适应这种需求已成为模具生产企业发展的关键因素。模具技术是融合机械工程、计算机应用、自动控制、数控技术等学科为一体的综合性学科。1 绪论1.1 课题研究的目的及意义模具是工业生产中使用极为广泛的基础工艺装备。在汽车、电机、仪表、电子、通信、家电和轻工业等行业中，60%80%的零件都要依据模具成形，并且随着近年来这些行业的迅速发展，对模具的要求越来越迫切，精度要求越来越高结构要求也越来越复杂。模具已广泛应用于电机电器产品、电子和计算机产品、仪表、家用电器、汽车、军械、通用机械等产品的生产中。本课题要求设计遥控器面盖的注塑模具，注塑成型是现代塑料工业中的一种重要的加工方法注塑模具由于其专用性和独一性，在设计时主要考虑到工厂现有的设备情况、产品的生产批量及模具的寿命。这遥控器面盖为批量生产，但由于该塑料制件尺寸比较小，模具的结构相对比较简单，模具制造成本比较底，在生产时主要考虑到模具寿命尽量要高，所以对模具材料提出了较高的要求。遥控面盖是一个外形件，尺寸精度要求不高，但对外层的表面粗糙度要求比较高，因此在设计时在能顺利成型出塑料制品的情况下，对模具型腔的表面抛光工艺要求比较高。从总体结构上来看，该制件是一个尺寸较小，壁厚较薄，整体结构比较简单的塑料件。由于壁厚较薄，脱模时如果受力不均则易会产生变形从而出现制品缺陷，因此对脱模机构及冷却系统的设计要求较高。按照现今注塑模具设计的总体趋势，注塑模具的设计已很少使用手工绘图或完全由二维软件来进行设计，且模具标准件已在注塑模具设计中大量采用。因此本课题将采取使用模具二维软件CAD和三维软件Pro/E综合使用来进行模具的结构设计，且在模具设计的过程中综合考虑模具制造工艺及注塑成型工艺。1.2 国内外研究状况塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度加快，对模具的要求越来越高，尽管改革开放以来，模具工业有了较大发展，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，目前满足率只能达到70%左右。造成产需矛盾突出的原因，一是专业化、标准化程度低，除少量标准件外购外，大部分工作量均需模具厂去完成。加工企业管理的体制上的约束，造成模具制造周期长，不能适应市场要求。二是设计和工艺技术落后，如模具CAD/CAM技术采用不普遍，加工设备数控化率低等，亦造成模具生产效率不高、周期长。总之，是拖了机电、轻工等行业发展的后腿。模具按国家标准分为十大类，其中冲压模、塑料模占模具用量的主要部分。按产值统计，我国目前冲压占50%-60%，塑料模占25-30。国外先进国家对发展塑料模很重视，塑料模比例一般占30%-40%。国内模具中，大型、精密、复杂、长寿命模具比较低，约占20%左右，国外为50%以上。我国模具生产企业结构不合理，主要生产模具能力集中在各主机厂的模具分厂(或车间)内，模具商品化率低，模具自产自用比例高达70%以上。国外，70%以上是商品化的。注塑成型是现代塑料工业中的一种重要的加工方法 ,模具是现代化工业生产的重要工艺装备，被称为“工业之母”。而塑料模具又是在整个模具工业中的一枝独秀，发展极为迅速。世界上注塑模的产量约占塑料成型模具总产量的 50 %以上 ,尤其是家电盒型注塑产品需求量不断增加，注塑成型能一次成型形状复杂、尺寸精确的制品 ,适合高效率、大批量的生产方式 ,以发展成为热塑性塑料和部分热固性塑料最主要的成型加工方法，注塑模具的设计与制造主要依赖于设计者的经验和技师的制造技艺 ,一般需要经过反复调试和修模才能正式投入生产 ,这种传统的生产方式不仅使产品的生产周期延长 ,生产成本增加 ,而且难以保证产品的质量，要解决这些问题 ,必须以科学分析的方法 ,研究各个成型过程的关键技术，塑料注塑成型是一个复杂的加工与物理过程 ,为实现注塑产品的更新换代 ,提高企业的竞争能力 ,必须进行注塑模具设计与制造及成型过程分析的 CAD/ CAM/ CAE集成技术的研究国外注塑模 CAD/ CAM/ CAE 技术研究的成果有关统计数据表明:采用注塑模 CAD/ CAE/CAM 技术能使设计时间缩短 50 %,制造时间缩短 30 %,成本下降 10 %,塑料节省 7 % 注塑模计算机模拟技术正朝着与 CAD/ CAE无缝整体集成化方向发展 ,注塑 CAD 所构造的几何模型为实现注塑模 CAE技术提供了基本的几何拓扑信息和特征信息 ,注塑模 CAE的目标是通过对塑料材料性能的研究和注射成型工艺过程的模拟和分析 ,为塑料制品的设计、材料选择、模具设计、注射成型工艺的制定及注射成型工艺过程的控制提供科学依据。现时国际上占主流地位的注射模CAD软件有Pro/E、I-DEAS、UG、SolidWorks等；结构分析软件有MSC、Analysis等；注射过程数值分析软件有MoldFlow等；数控加工软件有MasterCAM、Cimatron等.现代模具生产中采用集特种加工设备为一体的数控加工中心加工型腔零件，减少工序间的衔接环节，减少多次装夹定位造成的误差，减少经手人员的数量，质量和周期由计算机数据处理人员控制，尽可能避免人为失误，使得生产周期和成本估算的精确性大大提高，生产质量也得到保证。目前注塑模设计方法比较多，但是最常用的设计步骤如下：（1）了解设计任务（2）塑件的结构工艺性分析（3）分型面及浇注系统的设计（4）模具设计方案论证（5）主要零部件的设计计算（6）成型设备的校核计算（7）绘制模具装配图（8）绘制零件图（9）编写设计计算说明书现代模具生产以数据处理为龙头，随著模具设计和工艺分析计算机专家系统的不断成熟和普及，新技术和新工艺的推广应用非常迅速，使得模具生产的质量、效率和可靠性可以主要由数据处理的环节把握。我国模具行业要进一步发展多功能复合模具，一套多功能模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，通过这种多功能的模具生产出来的不再是成批零件，而是成批的组件，如触头与支座的组件、各种微小电机、电器及仪表的铁芯组件等。多色和多材质塑料成形模具也将有较快发展。这种模具缩短了产品的生产周期，今后在不同领域将得到发展和应用。1.3 课题研究基本设计思路和研究手段1.基本设计思路塑件注塑成型工艺分析：做出零件的三维造型，对塑件进行结构工艺性分析，分析塑件塑料的成型工艺性及确定注塑成型工艺参数。注射机型号的选择：初选注射机并确定注射成型的工艺参数，注射机相关计算的校核和成型设备。模具结构设计方案论证：分型面的选择、浇注系统的设计方案选择、成型部分及其零件设计、排溢系统设计、脱模机构的设计、冷却系统的设计，模体与支撑连接零件的结构。遥控器面盖模具相关结构设计的计算，主要包括浇注系统的计算、成型零件的结构设计和计算、脱模方面的计算以及冷却系统的相关设计计算，模架的确定和标准件的选用和成型设备的校核计算。2.拟采用的途径（研究手段）主要采用模具CAD/CAM/CAE等软件来进行模具的设计，在模具设计过程中要综合考虑到模具制造工艺以及注塑成型工艺，主要包括：（1）根据遥控面盖技术要求进行相关的计算、分型面的设计、确定型腔和型芯、模具结构的详细设计、塑料充填过程分析等几个方面。（2）利用PRO/E或者UG确定分型面，生成上下模腔和模芯，进行侧抽芯机构的设计，再进行流道、浇口以及冷却水管的布置。（3）利用PRO/E的EMX4.1来自动生成模板、标准模架及模具标准零件，并将PRO/E生成总装图转换.dwg扩展名的图，再用Autocad编辑出正确清晰的2D总装图。1.4 论文结论和成果形式1、打印文档：设计说明书一份；2、给定文献的外文翻译；3、设计图纸：模具装配图一张，零件图图纸五张；4、电子文档：1）总装图和零件图的二维CAD图；2）设计说明书和指定外文翻译的电子文档。2 方案分析2.1 设计任务设计题目：遥控器面板注塑模具设计2.2 产品分析本设计为面板类壳体模具，壳体的尺寸为170mm67mm17mm，壁厚为2.5mm，且有11半径为4mm圆孔，6个10mm4mm的长方形孔，在底部有一个电池盒，壁厚为1.5mm其效果如图2-1、2-2所示：图2-1 遥控器内部示意图图2-2 遥控器面板示意图2.3 塑件所用塑料名称、性能及工艺参数1.塑件的尺寸精度分析该塑件尺寸未标注公差按MT5查取，查塑料成型工艺及模具设计书表2-4。2.塑件的表面质量分析该塑件要求外观光滑平整，不允许有成型斑点，云纹，冷疤和熔接痕，而内表面无特殊要求。3.塑件的结构工艺性分析（1）从图看，该塑件的尺寸相对比较小，塑件的结构也相对比较简单，壁厚均匀，符合最小壁厚要求。（2）该塑件有形状不同的通孔，如8的圆孔和102的长方形孔。综上所述，该塑件可采用注射成型加工。本设计采用聚苯乙烯（PS）材料,PS是非结晶性热塑性塑料。化学稳定性较好，透明性好，电性能好，抗拉，抗弯强度高；但耐磨性差，抗冲击强度差。适用于装饰制品，仪表壳，灯罩，绝缘零件，日用品等。1.PS成型性能如下：（1）无定形料，吸湿性小，不易分解，但质脆易裂，热膨胀系数大，易产生内应力。（2）流动性较好（溢边值为0.03mm左右），可用螺杆式或柱塞式注射机成型。喷嘴用直通式或自锁式，但应防止飞边。（3）宜采用高料温、高模温、低注射压力，延长注射时间有利于降低内应力，防止缩孔、变形（尤其对厚壁塑件）。料温过高易出现“银丝”，料温过低或脱模剂过多，则透明性差。（4）可采用各种形式的浇口，浇口与塑件应圆弧连接，防止去除浇口时损坏塑件。（5）塑件壁厚均匀，最好不带嵌件（如有嵌件应预热）。各面应圆弧连接，不宜有缺口、尖角。2.PS的主要性能指标其性能指标如表1密度/屈服强度/63比体积/拉伸强度/60吸水率拉伸弹性模量/熔点/抗弯强度/计算收缩率抗压强度/95比热容/950弯曲弹性模量/3.PS的注射成型过程及工艺参数（1）注射成型过程1）成型前的准备。对PS的色泽、粒度和均匀度等进行检验，由于PS吸水性不大，成型前不必加热干燥。但预备干燥较为安全，在热风循环干燥箱里采用6070的热风干燥为宜。2）注射过程。塑件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，其过程是充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。3）塑件的后处理。为了消除内部应力，加以退火为宜（处理温度为80，处理时间为24h为宜）。（2）PS的注射工艺参数1）注射机螺杆式。2）料筒温度（）后段 140-160 中段 160-170 前段 170-1903）喷嘴温度（）160-1704）模具温度（）40-755）注射压力（Mpa）60-1006）保压压力（Mpa）30-407）成型时间（S）注塑13；保压1540；冷却15308）成型周期（S）40904. PS成型塑件的主要缺陷及消除措施（1）缺陷：注射成型时容易溢料，制品易产生内应力，易开裂，料温过高易出现“银丝”。（2）消除措施：控制好料温，进行退火处理。2.4 塑件结构要素2.4.1 塑件脱模斜度：对PS塑料而言：型芯：301（取45）型腔：35130（取35）2.4.2 塑件精度等级的选用经查表本塑件选用一般等级，精度等级为MT52.4.3 圆角设计为了避免应为集中，提高塑件的强度，便于塑件熔体的流动和塑件脱模，在塑件的内外表面的各连接处均应设计过渡圆弧。2.5 注射机的选择2.5.1 注射机相关参数计算与校核（1）计算塑件体积和重量通过三维软件建模设计分析可得塑件体积为V塑=19.363cm3M =V塑=19.3631.06=20.525g式中 M塑件的质量（g）塑件的密度（）（2）根据塑件本身的几何形状及生产批量确定型腔数目由于该塑件尺寸相对较小且结构也相对较简单，加上塑件尺寸和表面质量均无特殊要求，所以考虑采用一模两腔，型腔布置平衡，以方便侧抽实现、浇口排列和模具结构的平衡。（3）浇注系统凝料体积的初步估算浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，但本塑件是流动性好的普通精度塑件，可以根据按照塑件体积的15%20%来估算。由于本次采用的是平衡式流道较简单，且采用一模两腔，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.2倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为V总=V塑(1+0.2)2=19.3631,22=46.471cm34）选择注射机根据计算得出一次注入模具型腔的塑料总质量V总=46.471cm3，并结合塑料成型工艺及模具设计书式4-18，则有V公 =78.329cm3（1）注射量校核1）注射量校核。注射量以容积表示，最大注射容积为Vmax=V=1200.85=106cm3式中模具型腔和流道的最大容积；选定注射机的注射量容积，该机为；注射系数，取0.750.85，无定型塑料可取为0.85。倘若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不到发挥，塑料在料筒中停留时间就会过长，所以最小注射容积Vmin=0.25125=62.5cm3。故每次注射的实际注射容积应满足，而V1=V公=78.329cm3，符合要求。2）查塑料成型工艺及模具设计书表4-1可知，PS所需注射压力为60-100Mpa，这里取，该注射机的公称注射压力，注射压力安全系数，这里取，则所以，注射机注射压力合格。2.5.2 注射压力：查表知PS的注射压力为60150MPa。2.5.3 锁模力的校核：1）塑件在分型面上的投影面积，则A塑=170674411-6104=10597.079mm22）浇注系统在分型面上的投影面积，即流道凝料在分型面上的投影面积数值，可以按照多型腔模的统计分析来确定。是每个塑件在分型面上的投影面积的0.2-0.5倍。根据本流道设计方案，可以取3）塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积，则A总=n(A塑+A浇)=2119.416 4）模具型腔内的胀型力则F胀=A总P模=635.825 KN式中型腔的平均计算压力值。是模具型腔内的压力，通常取注射压力的为20%40%Mpa，大致范围24.448.8 Mpa 。PS属中等粘度塑料及有精度要求的塑件，取=35 Mpa。查塑料模具设计指导书表13-2，可得该注射机的公称锁模力F锁=800 KN锁模力安全系数为，这里取，则K2 ZF胀=762.99F锁=800所以，注射机锁模力校核合格。2.5.4 开模行程校核：SL1L2 （2-3） S=17+18+8=43mm式中 L1凸模凸出部分高度(mm)L2取出塑件间隙(mm)顶杆顶出富裕量(510mm) (取8mm)2.5.5 螺杆转速：经查表，聚苯乙烯转速为32综上所述，选取XS-SZ125/900卧式注塑机，其主要参数为：螺杆直径/mm： 42注塑压力/MPa： 110104最大注射面积cm2： 320锁模力/kN： 900模具厚度/mm： max 300 min 200移模行程/mm： 300模板最大开距/mm： 600模板行程/mm ： 300喷嘴孔径/mm ： 4注射机喷嘴半径/mm ：173 成型部分及其零部件设计3.1 分型面的设计分型面是为了将塑件浇注系统凝料等从密闭的模具内取出，以及为了安放嵌件，将模具适当地分成两个或若干个主要部分，这些可以分离部分的接触表面，通称为分型面。分型面位于模具动模和定模的结合处，在塑件最大外形处。3.1.1 考虑塑件质量对于有轴度要求的塑件要使其全部动模或定模中成型，防止由于模具合模不准确造成塑件尺寸的误差。对于外观无严格要求的塑件，可将分型面选在塑件中部，这样可以用较小的脱模斜度有利于脱模。3.1.2 确保塑件表面质量分型面尽可能选择在不影响外观的部位以及分型面处产生的飞边容易加工修整部位。3.1.3 考虑模具结构（1）尽量简化脱模部件。为便于塑件脱模，应使塑件在开模时尽可能留于动模部分。（2）尽量方便浇注系统布置。（3）便于排溢。为了有利于气体的排出，分型面尽可能与料流的末端重合。（4）模具总体结构简化，尽量减少分型面的数目，尽量采用平直分型面。综合以上考虑，可选择分型面结构如下图3-1：图3-1 单分型面注射模的分型面3.2 型腔数的确定在确定型腔数时，常用的有四种方法：3.2.1 根据所用注射机的最大注塑量确定型腔数目根据公式 n （3-1）式中 n型腔数注射机公称注射量的利用系数0.70.85，此处取0.8. 注射机的质量公称注射量（g）浇注系统及飞边等的塑料质量（g）单个型腔中塑件质量（g）3.2.2 根据注射机最大锁模力确定型腔数根据公式（3-2）式中注射机的额定锁模力（N）模具上浇注系统及飞边在分型面上的投影面积（m）塑件在分型面上的投影面积（m） f单位投影面积所需的锁模力（N/m）3.2.3 根据塑件的精度确定型腔数目根据经验，每增加一个型腔，塑件尺寸精度要降低4%，设塑件的基本尺寸为L(mm)，塑件尺寸公差为%（ABS为0.5%），则n(2500 （3-3）式中 L 基本尺寸尺寸偏差百分数 X塑件尺寸偏差3.2.4 根据经济性确定型腔数目设型腔数目为n,塑件总件数为N，模具费用（C0NC1）元，C1为每一型腔所用费用，C0为模具费用中与型腔数目无关的部分，单位小时加工费用为Y（元/小时），成型周期为t（min）。若忽略准备时间和试模时间原材料费用，则总的成型加工费用为：x C0n C1 （3-4）式中 x总费用 N总件数 Y单位小时加工费用 t成型周期 n型腔数 C1每一型腔需费用C0模具费用中与型腔数无关的部分根据本设计任务书的要求，采用双型腔模具成型。3.3 凹模结构设计凹模是成型塑件外形的主部件，其结构随塑件的形状和模具的加工方法而变化。整体方式强度好，刚度好，结构简单。本设计采用完全整体式模块，它是由金属直接加工而成的，这种形式的凹模结构简单，牢固可靠，不易变形，成型的塑件质量较好，适用于形状简单的塑件。其结构如图3-2：图3-2 完全整体式凹模3.3.1 凹模型腔的大小尺寸计算（3-5）式中型腔内形尺寸（mm）塑件的外形基本尺寸（mm）塑件公差塑件平均收缩率（%）综合修正系数（考虑塑件的收缩率的偏差和波动、成型零件的磨损等因素）。本设计中取X=。=1/4本设计中零件为（17067）横向0.92 纵向0.52所以有：横向= = 纵向= =3.3.2 型腔的深度尺寸计算（3-6）式中 H腔型腔内形尺寸（mm）塑件的高度基本尺寸（mm）塑件公差。查表=0.24 塑件平均收缩率（%）取1.0综合修正系数（考虑塑件的收缩率的偏差和波动、成型零件的磨损等因素）。本设计中取X=。模具成型尺寸设计公差。取m=1/4=0.06所以，= = 3.4 凸模结构尺寸凸模是成型塑件的成型零件，对于简单的容器，如壳、盖之类的塑件，成型起主要部分内表面的零件称为主型芯，按结构主型芯可分为整体式和组合式两种。整体式结构型芯其结构牢固，但不便加工，消耗的模具钢多，主要用于工艺试验或小型模具上的简单型芯。为了便于加工，形状复杂型芯往往采用镶拼组合式结构，这种结构是将型芯单独加工后，再镶入模板中。本设计为简单塑件，并且为双型腔，故选用整体式凸模，其结构如图3-3图3-3 整体式凸模3.4.1 凸模/型芯的外形尺寸计算（3-7）式中凸模/型芯外形尺寸（mm）塑件内形基本尺寸（mm）塑件平均收缩率（%）综合修正系数（考虑塑件的收缩率的偏差和波动、成型零件的磨损等因素）。本设计中取X=。=1/4本设计中零件横向0.92 纵向0.52。所以横向=mm纵向 =mm3.4.2 凸模/型芯的高度尺寸计算（3-8）式中凸模/型芯的高度尺寸（mm）塑件内形深度基本尺寸（mm）塑件平均收缩率（%）综合修正系数（考虑塑件的收缩率的偏差和波动、成型零件的磨损等因素）。本设计中取x=。模具成型尺寸设计公差。=塑件公差，查表得 =0.24 所以 =3.5 型腔壁厚的计算3.5.1 型腔的强度及刚度要求塑件模具的型腔侧壁和底壁厚度的计算是模具设计中经常遇到的问题，尤其对大型模具更为突出。目前许多单位都是凭经验决定的，但常因估计不准确而造成模具报废和浪费材料，为此建立科学的计算方法是实属必要的。目前常用的计算方法有按刚度和强度两大类，但是实际的塑料模具却要求既并不允许因刚度不足而影响变形，甚至破坏，也不允许因刚度不足而发生过大变形。因此，要求刚度和强度加以合理考虑。在注塑成型过程中，型腔所受的力有塑件熔体的压力，合模时的压力，开模时的拉力等，其中最主要的是熔体的压力，在塑料熔体压力作用下，型腔将产生有应力及变形。如果型腔侧壁和壁厚不够，当型腔中产生的内应力超过材料的许用应力时，型腔即发生强度破坏。与此同时，刚度不足侧壁发生过大的弹性变形，从而产生溢料和影响塑件尺寸及强度的要求并非同时兼顾。对于大尺寸型腔，刚度不足是主要问题，应按强度计算。强度计算的条件是满足各种受力状态下的许用应力。刚度计算的条件则因模具性，从几个方面考虑：1. 要防止益料模具型腔的某些配合面当高压塑料熔体注入时，会产生足以益料的间隙。对于PS而言，间隙为0.05mm.2. 应保证塑件精度塑件均有尺寸要求，这就要求模具塑腔具有良好的刚性，即塑件注入时不产生过大的弹性变形。最大的弹性变形值可取塑件的允许公差的1/5。常见中小塑件公差为0.13mm0.25mm。因此允许弹性变形量为0.025mm0.05mm，可按塑件大小和精度等级选取。3. 应利于脱模当变形量大于塑件冷却收缩时，塑件的周边将被型腔紧紧的包住而难以脱模，强制顶住易使塑件划伤或损坏，因此型腔允许弹性变形量小于塑件的收缩值。型芯的强度、刚度相当于杆类零件的校核计算。3.5.2 型腔壁厚计算在注射成型过程中，型腔承受塑料熔体的高压作用。因此模具型腔应该有足够的高度。型腔强度不足，将发生塑性变形，甚至破裂，刚度不足将产生过大的弹性形变，导致型腔的向外膨胀，并产生溢流间隙。型腔厚度的计算本塑件中的型腔为矩型壳类形状，其厚度算法可用矩形型腔厚度公式计算。1. 型腔侧壁厚度计算刚度条件（3-9）式中 S型腔侧壁厚度（mm） C系数。查表得C=1.0 h型腔侧壁受压高度（mm）。h=17mm 型腔压力（MPa），查表得，对于塑料PS为100MPa。 E模具材料弹性模量2.1MPa任一自由边中点的允许变形量，查表得，对于材料PS取0.05（mm）所以 =28.2mm强度条件（3-10）式中型腔侧壁受压高度（mm） =17mm 型腔压力（MPa）查表得，对于塑件PS为100MPa 系数，查表得0.13 短边与长边比。= 许用应力（MPa），对于碳钢=160（MPa） =23.9mm所以S取29mm。2. 型腔底壁厚度计算按强度计算：（3-11）式中底壁厚度（mm） b凹模型腔的内孔（矩形）短边尺寸（mm） b=67mm 系数且由l/b=170/67=2.53 查表得=0.5 模腔压力（MPa）且=（25%50%）=2255MP取40 MPa。材料许用应力（MPa） =160则 =23.7mm按刚度计算（3-12）式中系数且由l/b=170/67=2.53 查表得=0.0277 模腔压力（MPa）且=（25%50%）=2255MPa取40 MPa。材料的弹性模量（MPa）=2.1105 MPa成型零部件的许用变形量。且=0.20.24=0.048 =2.1mm 所以取24mm。4 浇注系统的设计4.1 浇注系统的组成及设计原则4.1.1 浇注系统的组成浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道，其由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。4.1.2 浇注系统的设计原则：1.了解塑料的成型工艺特性掌握塑料的流动性以及温度、剪切速度对精度的影响，以设计出合适的浇注系统。2.尽量避免或减少熔接痕熔体流动时应尽量减少分流的次数，有分流必然有汇合，熔体汇合之处必然会产生熔接痕尤其流程长，温度低时，这对塑料强度的影响较大。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，避免充填过程中产生紊流或湍流，也避免固气体体积积存而引起凹陷，气泡、烧焦等塑件的成型缺陷。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件熔体直接冲击细小型芯和嵌件，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这样可有效减少各种质量缺陷。6.流动距离比的校核对于大型或薄壁塑料制作，塑料熔体可有可能因其流动距离过大过流动阻力太大而无法充满整个型腔。4.2 主流道的设计4.2.1 主流道分析主流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冲模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降低和压力损失最小。主流道截面面积过小，塑料在流动过程冷却面积相对增加，热量损失大，粘度增加，流动性降低成型压力损失大。造成成型困难，如主流道截面面积过大，会使流道容积加大，塑料耗量增多，而且会使塑料流动过程中压力减弱，冷却时间延长，容易产生紊流或涡流，使塑件产生气孔，影响塑件质量。一般对于流动性好，塑件较小，主流道要设计得小些，对于流动性差，塑件较大，主流道要设计得大些。本设计所设计的是电视遥控器模具，产品原材料为PS，其流动性中等，综合考虑各因素，应将主流道设计的小些。4.2.2 主流道的结构设计1.对于所选的卧式注塑机。熔融塑料首先经过主流道，故它的大小直接影响塑料的流速及填充时间。主流道的断面设计为圆形，这样在有限的空间内增大了截面积。2.主流道锥角。为了便于从主流到中拉出浇注系统的凝料及熔体膨胀，主流道设计成带锥度的圆柱，其锥角24（取2），过大会使流速减慢。3.主流道大端面呈圆角。主流道大端面呈圆角，其半径常取r13（mm），(取2mm)，以减少料流转向过渡时的阻力。4.半球直径。为确保塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，主流道对接处设计成半球形坑。415（mm）17+1=18（mm）式中主浇道小端口直径（mm）注塑机喷嘴孔直径（mm）喷嘴孔直径接触富裕量（mm）一般为0.51（mm），取=1（mm）注塑机喷嘴球半径（mm），=17（mm）主流道对接处半径（mm）喷嘴球半径接触富裕量（mm）一般为12（mm），取=1（mm）其结构如图4-1：图4-1 卧式或立式注射机用注射模的主流道设计4.2.3 主流道浇口套设计由于流道要与高温塑料及喷嘴接触和碰撞，所以模具的主流道部分通常设计成可拆卸跟换的主流道衬套，简称浇注套或浇口套，以便选用优质钢材（如T8A等）单独加工和热处理（硬度为5357HRC），或用45，50，55等表面淬火（55HRC）。当主流道穿过几块模板时，为防止溢料而使主流道凝料脱模困难，也应采用浇注套，其主要作用是：（1）使模具安装时进入定位孔方便而在注射机上很好的定位，与注射机喷嘴吻合，并能经受塑料的反应力，不致被推出模具。（2）作为浇注系统的主流道，将料筒内的塑料过渡到模具内，保证料流有力畅通地达到型腔，在注射过程中不应有塑料溢出，同时保证主流道凝料脱出方便。（3）当主流道穿过多块模板时，采用浇口套，可以防止因溢料而使主流道凝料脱模困难。本设计中采用整体嵌入式，即把用于注射机定模板上中心定位孔配合定位的台肩及用于构成主流道的部分做成一体，适用于大批量的小型模具，如图4-2图4-2 整体式浇注套1定模座板 2浇注套4.3分流道的设计分流道是指主流道与浇口之间的这一段，它是熔融塑料由主流道流入型腔的过度段，也是浇注系统中通过断面积变化和塑料转向的过渡段，能使塑料得到平稳的转换。分流道设计时应使熔体较快地充满整个型腔，流动阻力小。流动中温降尽可能低，同时应能将塑料熔体均匀地分配到各个型腔。4.3.1 分流道的形状和尺寸分流道开设在动定模分型面的两侧或任意一侧，其截面形状应尽量使其表面积（流表面积与其体积表面积之比）小。常用的分流道截面形式有圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等，梯形及U形截面分流道加工较容易。且热量损失与压力损失均不大，是常用的形式。故在本设计中选用梯形截面的分流道，其截面如图4-3：图4-3 分流道的断面形状梯形截面分流道的尺寸可按下面的经验公式确定：（4-1）式中梯形大底边宽度（mm）塑件的质量（g）分流道的长度（mm）梯形的高度（mm）梯形的侧面斜度常取510，底部以圆角相连，上式的适用范围为塑件壁厚在3.5mm以下，塑件质量小于50g，塑料在流道中流动的距离较大，则流动的阻力越大，因此，应在满足具体条件下，尽量减少分流道长度，根据凸凹模结构尺寸及浇口套的各结构尺寸，确定分流道长度为16mm（两个分流道对称分布）。则 =0.26544.472 =2.37mm 所以： =1.58mm4.3.2 分流道的分布设计分流道的布局取决于型腔的布局，型腔与分流道的布局原则是排列紧凑，缩小模具尺寸，分流道的长度尽量短，锁模力力求平衡。此次设计的模具为双型腔，而且型腔为对称分布，所以分流道也采取平衡布置。4.4 浇口的设计浇口又称进料口或内流道，它是分流道与塑料之间的狭窄部分，也是浇注系统中最小的部分。它能使分流道输送来的熔融塑料的流速产生加速度，形成理想的流态，顺序、迅速的充满型腔，同时还起着封闭型腔防止熔料倒流的作用，并在成型后便于使浇口与塑件分离。4.4.1 浇口位置的选取原则（1）浇口位置的选择应避免产生喷射和蠕动（蛇形流）。（2）浇口应开设在塑件断面最厚处。（3）浇口位置的选择应使塑料的流程最短，料流变向最少，以减少动能损失，良好填充。（4）浇口位置的选择应有利于型腔内气体的排出。（5）浇口位置的选择应减少或避免塑件的熔接痕，增加熔接牢度。（6）浇口位置的选择应防止料流将将型腔、型芯等挤压变形根据以上原则，本设计中的塑件浇口应选在塑件边缘处。4.4.2 浇口形式的设计本设计采用普通侧浇口。普通侧浇口又称为边缘浇口，一般开设在分型面上，从塑件侧面进料。它能方便地调整冲模时的剪切速率和浇口封闭时间，因而国外称之为标准浇口。它是广泛使用的一种浇口形式。一般取宽1.55mm，厚0.52.0mm，长0.72mm。侧浇口适用于一模多件，能大大提高生产率，减少浇注系统消耗而且去除浇口方便。本设计浇口尺寸为宽3mm，厚2mm，长1.5mm，其结构如图4-4：图4-4 普通侧浇口4.5 冷料穴的设计4.5.1 冷料穴的结构冷料穴是用来储藏注射间隔期间产生的冷料头的，防止冷料进入型腔而影响塑件质量，并使熔料能顺利地充满型腔。冷料穴又叫冷料井。冷料穴处于主流道末端，其尺寸稍大于主流道大端的直径。4.5.2 拉料方式将拉料杆头部做成Z形，这种拉料杆杆除了起到拉住和顶出主流道凝料的作用外，还兼有冷料穴的作用。冷料穴的结构如图4-5：图4-5 拉料杆 5 排溢系统设计排溢是指排出充模熔料中的前锋冷料和模具内的气体等。被压缩的气体产生高温，引起塑件局部碳化烧焦，或使塑件产生气泡，或使塑件熔接不良而引起塑件强度降低，甚至阻碍塑料填充等。为了使这些气体从型腔中及时排出，可以采用开设排气槽等办法。有时排气槽还能溢出少量料流前锋的冷料，有利于提高塑件熔接强度。本设计中将排气槽开在分型面上，这样可以使排气槽产生的飞边很容易随塑件脱出，其结构如图5-1：1分流道 2浇口 3排气槽 4导向沟 5分型面图5-1 排溢系统6 脱模机构设计6.1 脱模机构的构成与功能脱模机构作用是先将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离（称为脱出），然后把从模具脱出的塑料和浇注系统凝料等从模内取脱出和取出两个步骤。6.2 取出机构的方式对塑件进行分析，根据塑件的质量要求，考虑经济原因等。塑件在脱落过程中容易摔坏。故采用非掉落式，又考虑技术、经济等原因，采用人工取出法。6.3 脱出机构设计原则在注塑成型的每一个循环中，塑件必须由模具型腔中或凸模上松动分离（即脱出），脱出塑件的机构，就叫塑件脱出机构。浇注系统凝料等也要从模内脱出，这种机构就叫浇注系统凝料等的脱出机构。6.3.1 脱出机构设计基本考虑为了保证塑件在顶出过程中不变形或损坏，必须正确分析对模腔粘附力的大小及其所在部位，以便选择合理的顶出方式和顶出装置，使顶出力等均匀合理分布。顶出位置应设置在阻力大的地方，就是使塑件不易变形的部位。由于塑件收缩时包紧型芯，因此顶出力作用点应尽量靠近型芯，同时顶出力应施于塑件刚性和强度最大的部分。在选择顶出位置时，尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的地方，尤其是用顶杆顶出时更应注意这个问题。另外，与塑件直接接触的脱出零件的配合间隙保证不益料，以免塑件上留下飞刺痕迹。6.3.2 脱出机构的结构在设计模具结构时，必须考虑在开模过程中保证塑件留在具有顶出装置的那一部分，即留于动模上，这样可以简化顶出机构。但因塑件结构的关系，不便于留于动模上时，要采取一些措施，强制留于动模，或是塑件在开模后由定模上的顶出机构顶出。脱出机构工作可靠，动作节奏点清晰，运动灵活，制造方便，配换容易，且有足够的强度和刚度。6.3.3 所需顶出行程、开模行程计算顶出行程：（6-1）式中：所需顶出行程（mm）型芯成型高度（mm）顶出行程富裕量（mm）取2.71mm所以 =17.29+2.71 =20mm开模行程为：（6-2）式中塑件的开模行程（mm）塑件及浇注系统在开模方向上的总投影高度（mm）动定模型芯突出分型面的高度总合（mm）取件及取出浇注系统凝料的开模行程富裕量（mm）取8mm所以 =14.5+17+18 =39.5mm6.3.4 顶出力、抽拔力，开模力计算顶出力的决定与抽拔力的计算相同，塑料与型腔的黏附力多由塑料收缩引起，因此顶出塑件时所需的顶出力必须克服黏附力所引起的摩擦阻力。但影响黏附力的因素很多，故精确计算比较困难。塑料在冷凝收缩时要产生对型芯的包紧力，抽芯机构所需的抽拔力必须克服因包紧力所产生的抽拔阻力及机械传动的摩擦力，才能抽出活动型芯。本设计是带通孔的壳体塑料，故无需计算起始抽拔力（6-3）式中抽拔力(KN)塑件的收缩应力(N/)，模内冷却的塑件为，模外冷却的塑件，本设计选择模内冷却塑件包紧型芯的侧面积() 摩擦系数，一般0.150.2 (取0.2) 脱模斜度，一般0.52(取0.5) 60（KN）塑件制品的平均壁厚为2.5（mm），断面为矩环形，所需脱模阻力为：（6-4）式中脱模力（N）塑料的拉伸模量（MPa），查表知PS的拉伸模量E=3.0103（MPa）塑料成型平均收缩率（%），查表知PS的成型收缩率=0.65 塑件平均壁厚（mm），t=2.5（mm）塑件包容型芯长度（mm）=17mm 塑料的伯松比，查表知PS的伯松比=0.32 脱模斜度（塑件侧面与脱模方向之夹角），=0.5 塑件与钢材之间摩擦系数查表知0.250.5，取f=0.5。塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积60（cm2）由和决定的无因次数，查表=1.004 =220（kN）6.4 塑件的脱出机构设计塑件的脱出机构是为了完成塑件从模具中安全、可靠地脱出，所以要始终清楚，以使塑件脱出到预定的位置。如果塑件没有特殊的结构，则用一般的顶出机构就可以；如果塑件带有侧凸或侧凹，则用侧向分型抽芯机构即可。本设计因其侧壁无槽类的特征，故选用一般顶出机构塑件在顶出机构的作用下，通过一次动作即可顶出。它是顶出机构中最常见的机构形式，应用相当广泛。根据实际的要求以及对塑件的分析，我们按单型腔计算，使用8根顶出杆，将其分布在塑件各个位置，要保证塑件顶出时能够平衡，不至于被顶偏。6.4.1 顶杆的长度计算顶杆的总长度（6-5）式中顶杆的总长度（mm）凸模的总长度（mm） =32mm 动模垫板的厚度（mm）=50mm 顶出行程（mm） =20mm 顶杆固定板的厚度（mm）=20mm富裕量，一般取（0.050.1）（mm）表示顶杆端面应比型腔的平面高出。=0.07mm富裕量，一般取（36）（mm）以免顶出板直接顶到动模板。=5mm=32+0.07+50+20+5+20 =127.07mm6.4.2 顶杆直径d的设计根据对塑件的分析，以及便于加工方便等因素，本设计采用圆形推杆直径。其结构如图6-1： d=5mm D=10mm H=5mm图6-1 圆截面顶杆6.4.3 顶杆应力校核（6-6）式中顶杆的实际应力（MPa） Q脱模力（N） n顶杆数 d顶杆直径（mm）所以 = =260（MPa）320（MPa）故d=5mm符合要求。6.4.4 顶杆在塑件上的布局顶杆的位置应选在顶出阻力大的地方，也就是使塑件不易变形的部位。另外应尽量设在塑件的非主要表面上。综合考虑知本塑件顶杆布局如图6-2：图6-2 顶杆的布局6.4.5 顶杆固定及配合顶杆与顶杆孔的配合可利用H8/f8或H8/f7，表面粗糙度一般为Ra0.8Ra0.4，使杆直径比固定孔直径小。这里选Ra0.5。6.4.6 顶出机构中附属零部件1.顶出板顶出板由顶板固定板及其垫板组成，用于固定顶出元件用，常用45号钢制成。最好经调质处理，235HB。2.限位钉为了提高顶出板在复位后与模具的动模座板有比较好的接触性能和方便复位距离的调整，可采用限位订装于顶出板与模具的动模板之间。所有限位订的高度必须一致。限位订的数目可为3、4、6等，均布于动模板上。本设计采用4个。通常与动模板过盈配合。限位订通常用T8等做成，热处理55HRC左右；一般模具也可以用45钢做成，并经调质处理，235HB。限位定结构如图：3.顶出导向零件在顶出塑件时为了防止垫片和顶杆固定板扭曲倾斜而折断顶杆，尤其对细长顶杆更应防止产生这种现象，故常设导向零件。导柱一般不应少于两个，大型模具要求有四个。4.复位杆它的作用是将已经完成的顶出塑件的顶杆回复到注射成型时的原始位置。复位杆必须装在固定顶杆的同一固定板上，而且各个复位杆的长度必须一致，且复位杆端面常低于模板平面0.020.05mm。复位杆同时还兼起导柱的作用。 7 冷却系统的设计一般注塑到模具内的塑料温度为200左右，而塑料固化后从模具型腔中取出时其温度在60以下，热塑性塑料PS在注塑成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快地传给模具，以便使塑料可靠冷却定型并可以迅速脱模、提高塑料定型质量和生产效率。对于PS而言，属粘度低，流动性好的塑料，且塑料稍大，为缩短成型周期，需设置冷却系统。7.1 冷却装置设计分析（1）尽量保证塑件收缩均匀,维持模具热平衡（2）冷却水孔的数量越多,孔径越大,则对塑件冷却越均匀（3）水孔与型腔表面处最好有相同的距离,即水孔的排列与型腔形状尽量吻合。

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