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模具三维 074 控制箱 注塑 模具设计 模具 三维

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074-控制箱注塑模具设计【模具三维】,模具三维,074,控制箱,注塑,模具设计,模具,三维

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本科毕业设计(论文) 题目:控制箱注塑模具设计控制箱模具设计摘要塑料工业飞速发展，塑料制品在日常生活中占据着非常重要的地位。而塑料模具已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量，公司的效益。所以主要依靠经验的传统注塑模具设计方法已经无法满足市场的要求。模具CAD/CAM/CAE技术已经成为一种解决设计和制造中各种难题的手段，必将代替传统的模具设计方法。本论文主要是控制箱注塑模具，注射材料是ABS，首先对塑件的结构形状进行了分析和测量，并绘制出二维和三维图。然后进行模具设计，包括对塑件的材料和工艺参数分析和计算，模具工作部分设计和模具结构设计，其中重点介绍了分型面的选择，点浇口浇注系统，斜顶机构，顶杆顶出机构和冷却系统。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。并对计算数据进行分析，在分析数据的基础上再对模具设计进行优化和改进。关键词: Pro/E；模具设计；控制箱II控制箱英文 Injection MoldAbstractWith the rapid development of the plastics industry, plastic products in daily life occupy a very important position. The plastic mold has become an important indicator of the level of the countrys manufacturing industry and largely determines the quality of the product, the companys benefit. Therefore, the traditional injection mold design mainly rely on the experience does not meet the market demands. Die CAD/CAM/CAE technology has become a solution to various problems in the means of design and manufacture, will replace the traditional mold design. This paper mainly 控制箱英文 injection mold, injection material is ABS, first on the shape of plastic parts was measured and analyzed, and draw 2D and 3D graphs. Then carries on the mold design of plastic parts, including the parameters of materials and technics of analysis and calculation of working parts of die and mold design, structure design, which focuses on the complex shell plastic parts the selection of the parting line, gate runner system, inclined guide pillar inclined slide block core pulling mechanism, inclined top side core-pulling mechanism, the top rod ejection mechanism and cooling system. Through the entire design process that the mold can achieve the required pieces of plastic processing technology. And the calculated data were analysed, on the foundation of the analysis data of die design for optimization and improvement.Keywords : Pro/E ; mold design ;控制箱英文 II主要符号表M机max 注射机最大注射量（g/h或cm/h）K 塑料注射成型机最大注射量的利用系数mi 一个塑件的质量(g)m浇 模具浇注系统中凝料的质量(g)F0 注射机的公称锁模力(N)P 单位投影面积所需的锁模力(MPa)A浇 浇注系统及飞边在分型面上的投影面积(cm2)Ai 一个塑件在分型面上的投影面积（cm2）Q 抽拔力（N） 塑料对钢的摩擦系数p0 单位面积的包紧力（kg/cm2）h 支承板厚度（mm）p 成型压力（Mpa）E 弹性系数（Mpa）V 冷却介质的体积流量（m/min）W 单位时间内注入模具中的塑料重量（kg/min）Q 塑件在凝固时所放出的热量（J/kg） 冷却介质的密度（/mm）c 冷却介质的比热容J/（C）t 冷却介质的出口温度（）II1 绪论1.1前言模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。使用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业”。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；德国则认为是所有工业中的“关键工业”；日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力”，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力”。日本模具产业年产值远远超过日本机床总产值。如今，世界模具工业的发展甚至已超过了新兴的电子工业。1.2 国外塑料模具发展概况注塑成型是最大量生产塑料制品的一种成型方法，二十多年来，国外的注塑模CAD技术发展相当迅速。70年代已开始应用计算机对熔融塑料在圆形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。80年代初，人们成功采用有限元法分析三维型腔的流动过程，使设计人员可以依据理论分析并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以减少试模时间，提高模具质量。近十多年来，注塑模CAD技术在不断进行理论和试验研究的同时，十分注意向实用化阶段发展，一些商品软件逐步推出，并在推广和实际应用中不断改进、提高和改善。1.3 我国塑料模具发展概况我国塑料模具发展迅速。目前，塑料模具在整个模具行业中所占比重约为30%，在模具进出口中的比重高达5070%。随着中国机械、汽车、家电、电子信息和建筑建材等国民经济支柱产业的快速发展，这一比例还将持续提高。据介绍，在生产汽车时，各种功能性零部件都要靠模具成型，仅制造一款普通轿车约需200多件内饰件模具，而制造保险杠、仪表盘、油箱、方向盘等所需的大中型塑料模具，从模具行业生产能力看，目前满足率仅约50%。塑料建材大量替代传统材料也是大势所趋，目前全国塑料门窗和塑管普及率将达到3130%50%，塑料排水管市场占有率将超过50%，大大增加对模具的需求。据专家预测，模具市场的总体趋热是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具的发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。近年来，我国塑料模具在高技术驱动和支柱产业应用需求的推动下，形成了一个巨大的产业链条，从上游的原辅材料工业和加工、检测设备到下游的机械、汽车、摩托车、家电、电子通信、建筑建材等几大应用产业，塑料模具发展一片生机。目前，我国模具工业地域特点明显，主要表现为：东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。模具生产最集中的地区在珠江三角和长江三角地区，约占全国模具产值的2/3以上。塑料模具与模具整个行业的地域分布相似，浙江、江苏、广东塑料模具位于全国前列，其产值在全国模具总产值中的比例达到70%。1.4 本文研究内容当今世界，随着智能化科技的发展，很多技术都实现自动化控制，而控制箱作为自动化控制装置的“房子”，它的美观性也是很重要的。本设计正是基于控制箱的注塑模具设计，利用CAD/CAM/CAE技术在较短模具开发周期，较低模具生产成本，使整个产品更具市场竞争力。2 塑件结构及成型工艺分析2.1 塑件结构分析该产品为规则盒盖类物体，其最大轮廓尺寸为482mm235mm120mm。对于控制箱的设计要求首先是强度的要求，在箱体的一侧有一散热口，需要借助侧抽芯机构成型，控制箱的外观要要求其表面光滑美观，无磨损、无脱模痕迹、无熔接痕、无气泡等影响外观的缺陷。 图2.1 塑件三维图2.2 产品成型工艺性分析2.2.1 塑件的分析该塑件平均壁厚6mm，外形尺寸比较大，所以塑料熔体流程比较大，所需的注射压力会比较大。该塑件的精度等级比较低，属于一般精度等级。2.2.2 材料性能分析 a. 材料名称：塑件的材料为ABS，化学名称 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料，英文名称Acrylonitrile Butadiene Styrene plastic1。 b. ABS使用性能：综合性能好，冲击强度和力学性能强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电气性良好，易于成型和机械加工，其表面可镀铬，是合适制作一般机械零件、减摩零件、传动零件和结构件。 c. 成型性能：(1)无定型塑料，其品种较多，各品种的机电性能及成型特性各有差异，应该品种来确定成型方法和成型条件。 (2) 吸湿性强，含水量应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑应长时间干燥。 (3) 流动性中等，溢边值为0.03%左右。 (4) 模具设计要注意浇注系统，选择好进料口的位置和形式。 d. 主要用途：ABS树脂的最大应用领域是汽车、电子电器和建材。汽车领域的使用包括汽车仪表板、车身外板、内装饰板、方向盘、隔音板、门锁、保险杠、通风管等很多部件。在电器方面则广泛应用于电冰箱、电视机、洗衣机、空调器、计算机、复印机等电子电器中。建材方面，ABS管材、ABS卫生洁具、ABS装饰板广泛应用于建材工业。此外ABS还广泛的应用于包装、家具、体育和娱乐用品、机械和仪表工业中。 e. 材料收缩率：ABS成型收缩率为0.3%0.8%，在设计过程中取0.5%。2.2.3 ABS的注射成型过程1) 成型前的准备。对ABS的色泽、粒度和均匀度等进行检测，由于ABS吸水性较大，成型前需进行充分的干燥；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，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段；3) 塑件的后处理。处理的介质为空气和水，处理温度为6075，处理时间为1620s。3 分型面选择及型腔数目确定3.1 型腔数目的确定最佳浇口位置位于塑件上表面的中间，但是把浇口设在此位置显然会破坏塑件的美观性，观察发现塑件的尾部虽然不是最好的浇口位置，但是在最佳浇口区域范围之内，所以这是可以接受的。由于塑件本身体积很大，考虑到塑件尺寸和模具结构尺寸的大小关系，又考虑到型腔的平衡布置和浇口开设部位的对称，所以采用一模一腔布置。3.2 分型面位置的确定模具取出塑料件或浇注系统凝料的面为分型面，分型面有平直分型面、倾斜分型面、阶梯分型面、曲面分型面、瓣合分型面和立体分型面等几种形式。分型面对制品表面质量，尺寸精度和行位精度、脱模，型腔型芯结构和排气以及进料浇口和模具制造都有直接影响。因此在选择和确定分型面时，应全面分析、比较和考虑，选定较为有利的方案。分型面确定的要素为，尽量使塑件留在动模，应选在塑件尺寸较大处，不能影响塑件外观，利于进料成型易于排气，利于型腔加工保证精度，避免或便于侧抽芯。它的确定是否合理将直接影响模具设计的成功与否。分型面选择的原则重要有以下几点2：1) 分型面的选择应便于塑件脱模并简化模具结构，因此，应尽可能使塑件留在动模一侧；2) 分型面的选择应考虑塑件的技术要求，当塑件表面有同轴度、平行度等要求时，应尽可能将其置于同一半模内，否则，将会由于合模误差影响塑件精度；3) 分型面应尽量选择在不影响塑件外观的位置，并使其产生的飞边易于清理和修整；4) 分型面的选择应有利于排气，为此应尽量使分型面与充模时型腔料流末端重合，以利于排气；5) 分型面的选择应便于模具零件的加工；6) 分型面的选择应考虑注射机的技术参数，注塑成型时所需要的锁模力与塑件在合模方向的投影面积成正比，所以选择分型面时，应尽量选择塑件在垂直合模方向上投影面积较小的表面，以减少锁模力。根据以上原则，此塑件的分型面不是很难确定，取塑件最大投影面积平面为分型面如图所示。 图3.1 分型面位置 4 注射机的选择和校核4.1 注射机的主要参数注射模是安装在注射机上的，因此在设计注射模具时应该对注射机的有关参数进行必要的了解，以便设计出符合要求的模具，同时选定合适的注射机型号。从模具设计角度考虑，需要了解注射机的主要参数有：公称注射量、公称注射压力、注射速率、塑化能力、锁模力、合模装置的基本尺寸、开合模速度、空循环时间等2。以下简介几个参数：1) 公称注塑量 指注射机对空注射的情况下，螺杆一次最大行程所注射的塑料体积，它在一定程度上反映注塑机的注射能力，标志着注射机能成型最大体积的塑料制品。2) 注射压力 为了克服熔料流经喷嘴，流道和型腔时的流动阻力，螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力，我们将这种压力称为注射压力。3) 注射速率 为了使熔料及时充满型腔，除了必须有足够的注射压力外，熔料还必须有一定的流动速率，描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。4.2 塑件体积和浇注系统凝料体积的初步估算通过Pro/E建模设计分析计算得塑件体积：浇注系统凝料体积在没有设计浇注系统的情况下是无法确定的，所以需借住经验公式来估算，在这里浇注系统的凝料按塑件体积的0.2倍来计算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积： 式(4.1) 4.3 选择注塑机注射机的最大注射量应大于制品的重量或体积(包括流道及浇口凝料飞边)，通常注射机的实际注射量最好是注射机的最大注射量的80，所以选用的注射机最大注射量应为，所以。根据以上的计算结果，查找国产注射成型机，初选注射机型号为XS-ZY-3000卧式注射机，其主要技术参数见下表4.1表4.1 注射机主要技术参数理论注射容量/ cm33000拉杆空间/mm9008000螺杆柱塞直径/mm120最大模具厚度/mm960V注射压力/Mpa130最小模具厚度/mm400注射行程/mm280合模方式两次液压动作注射方式螺杆式定位圈直径/mm160合模力/N63105喷嘴球半径/mm12模板最大行程/mm1120喷嘴口孔径/mm44.4 注塑机的相关参数的校核4.4.1 注射压力校核查表4.13可知，对于材料是ABS的厚壁制件所需要的注射压力为80110Mpa，这里取，该注塑机的公称注射压力，注射压力安全系数k1=1.11.3，这里取1.2，则： 式(4.2) 所以，注塑机注射压力合格。4.4.2 锁模力校核锁模力是注射机锁模装置施加于模具的最大夹紧力。锁模力的作用在于平衡和克服模腔压力产生的使模具沿分型面张开的力，保持模具紧密锁合，防止溢料。1) 塑件在分型面上的投影面积A塑。通过Pro/E软件测量得。2) 浇注系统在分型面上的投影面积A浇。因为浇注系统还未设计，所以采用经验公式进行估算，在这里取。3) 塑件和浇注系统在分型面上的总的投影面积A总。则：式(4.3)4) 模具型腔内的膨胀力F胀。则： 式(4.4)式中P模-型腔的平均计算压力值。P模是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%40%，大致范围为2540Mpa。对于粘度较大的精度较高的塑料制品应取较大值。ABS属于中等粘度塑料及有精度要求的塑件，故P模取35Mpa。由表4-1可得该注塑机的公称合模力F锁=63105N，合模力的安全系数为k2=1.11.2这里取1.2。则： 式(4.5)所以该注射机合模力合格。对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。5 成型零件设计及模架选取5.1 成型零件钢材的选用成型零件材料选用的要求如下2：1) 材料高度纯洁；2) 良好的冷、热加工性能；3) 抛光性能优良；4) 淬透性高；5) 耐磨性和抗疲劳性能好；6) 具有耐腐蚀性和一定的耐热性。在这里采用广泛用于制造塑料和压铸模型腔的45钢，45钢调质处理后有较好的综合力学性能。5.2 成型零件的结构设计5.2.1 凹模的结构设计凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模结构的不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种。根据对塑件的结构分析，本设计采用整体式凹模。如图5.1所示。 凹模5.2.2 凸模的结构设计凸模是成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。通过对塑件的结构分析，选用整体式凸模。如图5.2所示。 5.3 成型零件工作尺寸的计算成型零件工作尺寸计算方法一般有两种：一种是平均值法，即按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量进行计算；另一种是按极限收缩率、极限制造公差和极限磨损量进行计算。前一种计算方法简便，但不适用于精密塑件的模具设计；后一种计算方法能保证所成型的塑件在规定的公差范围内，但计算比较复杂。因为本设计的塑件精度要求只需一般精度等级就能满足要求，所以采用平均值法计算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照塑件零件图中给定的公差计算。5.3.1 凹模径向尺寸的计算塑件尺寸的转换：，相应的塑件制造公差；，相应的塑件制造公差；，相应的塑件制造公差；，相应的塑件制造公差；，相应的塑件制造公差。式(5.1) 式(5.2) 式(5.3) 式(5.4) 式(5.5)式中-塑件的平均收缩率，查表1-22可得ABS的收缩率为0.3%0.8%，所以平均收缩率（下同）；-系数，查表4-152可知一般在0.50.8之间，此处取、；-塑件上相应尺寸的公差（下同）；-塑件上相应尺寸制造公差，对于中小型零件取（下同）。5.3.2 凹模深度尺寸的计算塑件尺寸的转换：，相应的塑件制造公差。 式(5.6)式中-系数，查表4-151可知一般在0.50.7之间，此处取。5.3.3 凹模上芯子径向尺寸的计算塑件尺寸的转换：，相应的塑件制造公差；，相应的塑件制造公差。 式(5.7) 式(5.8)式中-系数，查表4-152可知一般在0.50.8之间，此处取、。5.3.4 凹模上芯子高度尺寸的计算塑件尺寸的转换：，相应的塑件制造公差。 式(5.9)式中，-系数，查表4-152可知一般在0.50.8之间，此处取。5.3.5 凸模径向尺寸的计算塑件尺寸的转换：，相应的塑件制造公差；，相应的塑件制造公差；，相应的塑件制造公差。 式(5.10)式(5.11) 式(5.12)式中-系数，查表4-152可知一般在0.50.8之间，此处取。5.3.6 凸模高度尺寸的计算塑件尺寸的转换：，相应的塑件制造公差。 式(5.13)式中-系数，查表4-152可知一般在0.50.8之间，此处取。5.4 成型零件尺寸的计算塑料模型腔在注射成型过程中，在型腔全部充满的瞬间，熔体压力可达到一较高值。型腔必须具有足够的壁厚以承受熔体充模时产生的高压，否则可能因强度不足，产生塑性变形甚至破裂；或因刚度不足，产生大的弹性变形，引起成型零部件在其接触或配合表面出现较大的间隙，形成溢料或飞边，降低塑料制品的精度和影响塑料制品脱模。所以计算成型零件的壁厚是很有必要的。型腔的强度与刚度是型腔应具备的力学性能的两个方面，根据分析，塑料模具型腔对强度与刚度并非在各种情况下都提出较高要求，而是有侧重的。对于大尺寸型腔，刚度不足是主要矛盾，应首先对模具刚度进行校核；对于中小尺寸型腔，在其发生大的弹性变形之前，内应力往往已经超过许用应力，因而强度是主要矛盾，设计型腔侧壁和底板厚度应按强度计算。本设计的塑件属于大型尺寸，所以强度不足是主要矛盾，应按强度计算型腔侧壁和底板厚度。侧壁厚度： 式(5.14) 式(5.15)底板厚度： 式(5.16)型腔与型腔之间的壁厚：型腔与型腔之间的壁厚没有确切的计算式，所以按经验选取，在这里取。式中 -型腔高度，；-型腔长度，；-型腔宽度，；-模具型腔内最大的熔体压（型腔压力估算公式确定，一般是3050MPa）；-许用应力（一般中碳钢许用应力为160MPa）。5.5 各模板尺寸的选择模具的大小主要取决于塑件的大小和结构。对于模具而言，在保证足够强度和刚度的条件下，结构越紧凑越好，可以以塑件布置在推杆推出范围之内及复位杆与型腔保持一定距离为原则来确定模架大小。根据上述分析计算，模架尺寸已经确定为模架序号为5号，板面为500mm630mm。本设计分型面采用单分型面，采用推杆脱模，所以模架结构形式为A1型的标准模架。模架的外形尺寸：宽长高=800mm850mm660mm。 5.6 模架各尺寸的校核根据所选注射机来校核选用的模架的各个尺寸。模具平面尺寸：800mm850mm800mm900mm（拉杆空间），校核合格。模具高度尺寸：600mm，960mm660mm400mm（模具的最大和最小厚度），校核合格。 6 浇注系统及冷却系统设计6.1 主流道的设计主流道是塑料熔体进人模具型腔时最先经过的部位，它将注射机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。其形状为圆锥形，便于熔体顺利地向前流动，开模时主流道凝料又能顺利地拉出来。另外，由于浇口套与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。主流道设计如下：主流道长度取 L45mm； 取主流道锥角 4；主流道入口直径 d注射机喷嘴直径+14+15mm；主流道出口直径 Dd+2Ltan(/2)= 5+245tan(4/2) 8mm；主流道球面半径 SR注射机喷嘴球头半径+(12)18+220mm；球面配合高度 h3mm。浇口套的结构形式如图4.1。 浇口套6.2 分流道的设计和计算 分流道是主流道与浇口之间的通道。在设计分流道时主要考虑的是尽量减少熔体流动时的压力损失和温度降低，同时尽量减少分流道的容积，采用的是平衡式分流道。6.2.1 分流道截面形状和尺寸常用的截面形状有圆形、梯形、U形、半圆形和矩形等。在分流道的设计中既要有大的截面积以减少熔体流动的压力损失；同时又要求流道的表面积小，以减少熔体的传热损失。因此，常用流道的截面积与周长之比来表示流道的效率。该比值越大，表示流道的效率越高。查得圆形和正方形流道的效率最高。但正方形截面的流道不利于冷凝料的推出，圆形的需开设在分型面两侧，且对应两部分必须相吻合，加工较困难。最常用的是梯形和U形截面，因加工方便，且热量的损失和流动阻力不大，在实际生产中的到了广泛的应用。经过分析，本设计采用U型截面分流道，其表面粗糙度Ra的值取1.6m，其具体的截面形状尺寸如图6.2所示。图6.2 分流道截面尺寸6.3 浇口的设计浇口是连接流道型腔的一段细短通道，是浇注系统的关键部分，起着调节控制料流速度、补偿时间及防止倒流等作用，对于多型腔模具，浇口还能用来平衡进料。浇口的形状、尺寸和进料位置对塑件的质量影响很大，塑件上的一些质量问题，如缺料、缩孔、白斑、熔接痕、翘曲等现象，常常是由于浇口的设计不合理而造成的。因此正确设计浇口，对保证塑件的质量是一个重要的环节。浇口的类型主要有直接浇口、侧浇口、护耳浇口、轮辐浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏浇口等。其中直接浇口适用于体积较大的深腔壳体塑件及高粘度塑料；侧浇口适用于中小型塑件的多型腔模具，其直接优点是截面形状简单、易于加工、便于试模后修正，缺点是在制件的外表面留有浇口痕迹；爪形浇口适用于内孔小且同轴度要求较高的细长管状塑件；点浇口常用于成型各种壳类、盒类零件，其优点是浇口位置能灵活的确定，浇口痕迹较小，易于自动断料， 该塑件表面质量要求较高，采用一模四腔注射，点浇口。位置在塑件的定端中心位置。不影响塑件的外观表面，保证了塑件的美观度。如图6.2所示。6.4 冷料穴的设计由于本次模具设计采用的是点浇口，点浇口需要采用三板模模具，冷料穴位置不同于二板模模具，本次模具位于下图箭头所指的位置，其作用主要是收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。三板模具常见的球形拉料杆，熔融塑料进入冷料穴，紧紧包在拉料杆球形头上硬下来，开模时，利用拉料杆通过钩头拉住穴内冷料，使凝料从衬套中脱出。结构如图6.3所示。图6.3球形拉料杆6.5 冷却系统的设计和计算6.5.1 冷却系统的简单计算冷却系统的计算很复杂，下面只进行简单的计算。需要说明的是，冷却系统的简单计算可能不符合实际的设计要求，所以还需根据实际情况修改水路的尺寸以及调整水路的布置方式。(1)单位时间内注入模具中的塑料熔体总质量W1) 塑料制品的体积： 式(6.7)2) 塑料制品的质量：通过Pro/E的分析工具测得3) 塑件的壁厚为6mm，查表4-341可得冷却时间，取注塑时间，脱模时间，则注塑周期： 式(6.8)由此得每小时注射次数： 式(6.9)4) 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量： 式(6.10)(2)确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量Qs查表4-352可知ABS的单位热流量Qs的值的范围在（310400）KJ/kg 之间。故可取。(3)计算冷却水的体积流量qv设冷却水道入口的水温为，出水口的水温为，取水的密度，水的比热容为。则根据公式可得： 式(6.11)计算至此，查表4-302发现，要使冷却水处于湍急状态，模具的冷却孔的直径要达到25mm，这显然是不符合实际情况的，所以本模具的冷却水路设计将根据冷却系统的设计原则以及工厂实际经验来进行设计。6.5.2 冷却系统的设计冷却系统设计原则：1) 冷却水道的孔壁至型腔表面的距离应尽可能相等，一般取1525mm；2) 冷却水道数量尽可能多，而且要便于加工。一般水道直径选用6.0，8.0，10.0，两平行水道间距取4060mm；3) 所有成型零部件均要求通冷却水道，除非无位置。热量聚集的部位强化冷却，如电池兜、喇叭位、厚胶位、浇口处等。A板，B板，水口板，浇口部分则视情况定；4) 降低入水口与出水口的温差。入水，出水温差会影响模具冷却的均匀性，故设计时应标明入水，出水方向，模具制作时要求在模坯上标明。运水流程不应过长，防止造成出入水温差过大；5) 尽量减少冷却水道中“死水”(不参与流动的介质)的存在；6) 冷却水道应避免设在可预见的胶件熔接痕处；7) 保证冷却水道的最小边距(即水孔周边的最小钢位厚度)，要求当水道长度小于150mm时，边间距大于3mm；当水道长度大于150mm时，边间距大于5mm；8) 冷却水道连接时要由O型胶密封，密封应可靠无漏水；9) 对冷却水道布置有困难的部位应采取其它冷却方式，如铍铜、热管等；10) 合理确定冷却水接头位置，避免影响模具安装、固定。根据上述冷却系统的设计原则，凹模的冷却水路采用蛇形串联布置，水路之间的间距为40mm，布置两个入水口和两个出水口，水路直径取10mm，水路至型腔表面的距离为15mm。如图6-4所示。凸模的冷却水路采用串联布置，考虑到水路有可能会干涉到推杆，所以采用的水路布置如图6-5所示，布置两个入水口和两个出水口，水路直径取10mm，水路至型腔表面的距离为15mm。如图所示冷却水路7 脱模机构及排气系统设计7.1 推出方式确定脱模机构是指注射成型后使塑件从凸模脱出的机构，设计脱模机构时应遵循以下原则：1) 保证塑件不因顶出而变形损坏及影响塑件外观；2) 应尽量使开模时塑件留在动模，以利用注射机的移动部分推出塑件；3) 推出机构运动要准确、灵活、可靠，无卡死与干涉现象；4) 机构本身要有足够的刚度、强度和耐磨性。脱模机构按推出机构的运动特点可分为：一次推出、二次推出、顺序脱模等不同类型。本模具采用一次推出机构，用推杆进行脱模。需要注意的是，该塑件的面积较大，所以采用推杆脱模时候必须考虑推杆的强度问题。如图7.1所示。图7.1 推杆7.2 脱模力的计算塑件内壁长宽尺寸与壁厚之比： 式(7.1)所以此塑件为薄壁矩形塑件。脱模时所需的脱模力： 式(7.2)式中-矩形型芯短边长度(mm)；-矩形型芯长边长度(mm)；是塑件壁厚(mm)；-塑料的弹性模量（MPa）；-凸模被包紧部分的长度(mm)；-脱模斜度()；-塑料成型的平均收缩率(%)； -塑料与钢之间的摩擦因素；-由与决定的无因次数， ；-塑料的泊松比；-塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积(mm2)，当塑件底部有通孔时，项视为零,这里。7.3 推杆直径的计算和校核推杆的直径： 式(7.3)式中-推杆直径（mm）；-推杆长度（mm），这里取推杆的平均长度；-推杆数量，这里初步取19根推杆；-推杆材料的弹性模量（MPa）；-安全系数，取。推杆直径的校核： 式(7.4)式中-推杆材料的需用压应力，。符合强度要求。根据上面的分析计算，推杆的数量和直径虽然已经满足设计要求，但是需要考虑到塑件实际的复杂程度和塑件的质量要求，所以还要对推杆的直径、数量、布置进行进一步的调整。如图7.2所示是经过调整后推杆的布局如图所示。 图7.2 推杆位置7.4 排气槽的设计排气槽应开设在型腔最后填充的部位，如塑件、流道、冷料穴的浇注终端。该塑件由于采用侧浇口进料，熔体填充型腔的最后部位位于分型面处，已经足够进行排气，所以本模具不需要另行开设排气槽。 8 抽芯机构的设计8.1侧向分型与抽芯机构的分类当注射成型侧壁带有孔、凸台等的塑料制件时，模具上成型该处的零件就必须制成可侧向移动的零件，以便衣脱模之前先抽掉侧向成型零件，否则就无法脱模。带动侧向成型零件作侧向移动的整个机构称为侧向分型与抽芯机构。对于成型侧向凸台的情况，常常称为侧向分型，对于成型侧孔或侧凹的情况，往往称为侧向抽芯，但是，在一般的设计中，侧向分型与侧向抽芯常常混为一谈，不加分辩，统称为侧向分型抽芯，甚至只称侧向抽芯。根据动力来源不同，侧向分型与抽芯机构一般可分为机动、液压（液动）或手动三大类型。由于塑件侧壁存在一侧凹，如图所示，需要借助侧抽芯结构成型。8.2斜滑块侧向分型与抽芯机构设计要点a. 正确选择主型芯位置 b. 开模时斜滑块的止动 c. 斜滑块的倾角和推出行程 d. 斜滑块的装配要求 斜滑块侧向分型与抽芯的特点是利用推出机构的推力驱使斜滑块斜向运动，在塑件被推出脱模的同时由斜滑块完成侧向分型与抽芯动作。通常，斜滑块侧向分型与抽芯机构要比斜导柱侧向分形与抽芯机构简单的多，一般可分为外侧分型抽芯和内侧抽芯两种。在本次设计中由于塑件侧壁上的孔是在外侧所以采用外侧抽芯最常用的机构，即斜导柱加滑块。如下图所示。 侧抽芯结构图8.3抽拔力的计算斜导柱的倾斜角取18。Ft=2rESLf/(1+m+k)(1+f) (8.1)Ft脱模力（推出力）（N）E塑料弹性模量（N/cm2，ABS塑料为1.82.9105N/cm2之间，取2.0105 N/cm2）S塑料的平均成型收缩率（mm/mm）L包容凸模的长度（cm）f塑料与刚的摩擦系数（ABS塑料取0.2）m塑料的帕松比（取0.3）k=2r2/(t2+2tr) （t为塑料平均壁厚）t=塑料平均壁厚(cm)r圆柱半径(cm)Ft=35262000000.00551.70.3/（1+0.3+5.87）（1+0.2） =13.5（kN）查塑料成型工艺与模具设计表9.1 取Fw=13.5KN d=20mm8.4抽芯距及斜导柱长度的计算 在斜导柱的设计中斜导柱采用了理论上最佳的斜角：18，直径取20m。先计算抽心距：S抽=S+(23) mm (8.2)S抽=6+(23) =9mm 斜导柱计算公式 (8.3)H 固定板厚度；S 抽芯距；斜导柱倾角。斜导柱长度为：L=201mm。其强度校核：F弯=F抽/cos其中：F弯斜导柱所受的弯曲力（N）F抽抽拔力（N） 斜导柱的斜角F弯=F抽/cos=135000/cos18=146007.3NF弯Fw，所以斜导柱强度合格。9 总结本文主要针对控制箱，对其进行塑料模具设计。本文介绍了注射模具国内外的发现状况及发展趋势，介绍了注射成型原理和工艺过程；根据塑件要求选择合适的注塑机，进而选择合适的浇注系统与冷却系统；通过计算，对导向机构、脱模机构和侧向分形与抽芯机构进行设计。该模具的凹模采用整体式型腔，结构简单、合理，改善了模具加工的工艺性，降低了模具的生产成本。型芯采用斜滑块导滑内侧抽芯机构，解决了塑件内壁三向凹口的成型问题，保证了模具运动平稳可靠。采用双分型面设计，分散了脱模力，使塑件能顺利脱模，并有利于提高塑件的成型质量。该模具总体结构设计合理，型芯采用组合式，降低了模具的制造成本。成型的壳体塑件质量合格