调速旋钮注塑模具设计

1、摘 要本文阐述了风扇调速旋钮注塑模具的设计过程，并对设计原理及方案的选择进行了相应的论述。风扇调速旋钮的注射模具设计必须首先分析风扇调速旋钮结构，测量尺寸，确定分型面，运用pro/e软件造型，分析它的尺寸、质量等要素。然后进行整体设计，包括选择注射机，设计浇注系统，型芯、型腔，完成型芯、型腔的尺寸计算，设计冷却回路等。之后进行相应校核，如注射机的校核，模具最大厚度的校核等，并分析、确定方案的可行性。最后对模具工艺进行相应描述，并制作模具工艺卡，绘制各零、部件图纸等。同时，就目前的模具市场，尤其是中国模具市场，来制定模具加工工艺。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

2、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。关键词：风扇调速旋钮；注塑模具；浇注系统；型芯；型腔。AbstractThis article elaborated the design process of ventilator velocity modulation knob injection mold's, and has carried on the corresponding

3、 elaboration to the principle of design and the plan of choice.In here, I have completed the design assignment about injection mold for ventilator velocity modulation knob. In the first place, I must analyze the structure of ventilator velocity modulation knob, survey the size of it, decide the part

4、ing line, utilize the pro/e software modelling, analyzes essential factors and so on. And then, the primary design assignment will be put up. The task mostly include choicing injection machine, designing the feed system (include sprue, runner and gate), the core and the cavity. Except that, I must f

5、inish the calculation about the core and the cavity. Cooling channel and vent of injection mold must be take into account .In the next place, Carry on the corresponding examination, like the injection machine examination, the mold greatest thickness's examination and so on. Afterward, I must ana

6、lyzes and make sure the determination plan feasibility. Finally, the corresponding technics of mold must be described and the card of mold technics be done. Of course, the blueprint of all accessory would be finished.At the same time, make use of condition the market of mold in present, especially i

7、n the Chinese market of mold, to formulate the mold processing craft particularly. At present the world mold market falls short of demand, mold's leading exporter is the US, Japan, France, countries and so on Switzerland. Chinese mold export quantity are extremely few, but the Chinese mold fitte

8、r technical level is high, the cost of labor is low, so long as provides some advanced numerical control pattern making equipment, improves the mold processing quality, will reduce the production cycle, the communication foreign trade channel, the mold export will have the very big development. The

9、research and the development mold technology, raises the mold technical level, regarding promotes the national economy development to have the specially vital significance. Key words: Ventilator velocity modulation knob; Injection mold; Feed system; Core; Cavity.目 录引言11. 塑件分析42. 材料的成型特性与工艺参数43. 注射机的

10、选取54. 模具的结构设计64.1 型腔数目的确定64.2 分型面64.3 浇注系统74.3.1主流道的设计74.3.2分流道设计84.3.3浇口的设计104.3.3校核流动比114.3.4浇注系统的平衡114.3.5冷料穴和拉料杆的设计114.3.6分析浇口和塑件成型情况124.4 成型零部件设计与计算144.4.1成型零部件的结构设计144.4.2成型零部件工作尺寸的计算144.4.3成型零部件的强度与刚度计算174.5 结构零部件的设计194.5.1模架的选取194.5.2定模座板、动模座板的设计204.5.3合模导向机构的设计214.6 推出机构设计214.6.1推出力的计算224.6

11、.2推出机构224.7 排气系统244.7.1排气系统的设计244.7.2推管、推杆、镶件排气功能的证明254.8 模具温度调节系统设计254.8.1冷却系统的设计254.8.2冷却计算265. 注射机的校核316. 安装参数校核326.1 模具厚度校核326.2 开模行程校核327. 模具制造工艺327.1 塑料模制造技术要求327.2 制造工艺337.2.1型腔的制造工艺347.2.2型芯的制造工艺347.2.3小型芯的制造工艺348. 试模与修模34总结37谢 辞38参考文献39附录40第 49 页 共 42 页引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

12、流动，使之形成所需要的形体。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。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它

13、承担了这些工业领域中6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车

14、型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。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。80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和

15、引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为245亿，至2000年我国模具总产值预计为260-270亿元，其中塑料模约占30%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。       我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，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射模具、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。如天津津荣天和机电有

16、限公司和烟台北极星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.020.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距，具体数据见表一。      成型

17、工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶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，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。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

18、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EDS的UG、美国Parametric        Technology公司的Pro/Emgineer、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

19、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的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模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。      

20、;  近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如:P20、3Cr2Mo、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%-80%相比，仍有很大差距。据有关方面预测，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。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、

21、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展，使各种异型材挤出模具、PVC塑料管材管接头模具成为模具市场新的经济增长点，高速公路的迅速发展，对汽车轮胎也提出了更高要求，因此子午线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展速度也将高于总平均水平；以塑代木，以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大；家用电器行业在“十五”期间将有较大发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大；而电子及通讯产品方面，除了彩电等音像产

22、品外，笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展，这些都是塑料模具市场的增长点。1. 塑件分析风扇调速旋钮结构简单，在其孔处与风扇存在一定的配合，有一定的精度要求，但是其他的地方并无精度要求，因而按照塑件制品尺寸公差的国家标准GB/T14486-1993, 对于有一定配合要求的ABS塑件取精度等级MT3，表面粗糙度为0.6。另外由于塑件在冷却过程中产生收缩，因此在脱模前会紧紧的包住凸模或型腔中的其他凸起部分，为了便于脱模，防止塑件在脱模时划伤，擦毛等，必须设置一定的脱模斜度，根据塑料成型工艺与模具设计表3.12常用塑件的脱模斜度，知ABS塑料型腔的脱模斜度为35，型芯脱模斜度为3040，对于风扇调速旋钮

23、取型腔脱模斜度为，型芯脱模斜度为30。另外在零件成型后，为了达到一定的光度和亮度，满足设计美观的需求，在其表面进行喷涂。根据风扇调速旋钮的功用，要求塑件有一定的耐磨性和耐热性，尺寸需要相对的稳定。2. 材料的成型特性与工艺参数设计要求塑件采用ABS塑料，收缩率为0.93%。ABS即苯乙烯丁二烯丙烯腈共聚物，这三种组成各自的特性，使ABS具有良好的综合力学性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化学腐蚀及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。它无毒，无味，呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽。密度为1.05g/，成型温度200-240，干燥条件为80-90。ABS有极好的抗冲击强度

24、，且在低温下也不迅速下降。ABS有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电化学性。水、无机盐、碱和酸类对ABS几乎无影响，但在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，经过调色可配成任何颜色。ABS的缺点是耐热性不高，连续工作温度70左右，热变形温度为左右，且耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。根据ABS中三种组分之间的比例不同，其性能也略有差异，从而适应各种不同的应用要求。根据应用要求的不同，ABS可分为超高冲击型、高冲击型、中冲击型、低冲击型和耐热性等。3. 注射机的选取根据塑件的体积初步选定注射机。用pro/e造型

25、后，运用其分析功能可得下列有关数据：体积 = 5.3033213e+03 毫米3曲面面积 = 4.3779472e+03 毫米2密度 = 1.0500000e+00 公吨 / 毫米3质量 = 5.5684874e+03 公吨为了保证注射成型质量和充分发挥设备的功能，根据注射模一次成型的塑料质量（塑件与浇道凝料之和）应在注射机理论注射量的10%80%之间，最好在50%80%之间。g又因为任务书要求塑件使用ABS塑料，根据塑料成型工艺与模具设计表3.1常用塑料的注射成型参数，知道ABS塑料应选用螺杆式注射机类型。参阅塑料模具设计与制作教程，初选注射机型号为：SZ60/450。其主要的技术规格如下表

26、1：表1. SZ60/450注射机主要技术规格额定注射量/78螺杆直径/mm30注射压力/MPa170移模行程/mm220锁模力/kN450塑化能力g/s5.6最大合模行程/mm300模具最大厚度/mm300模具最小厚度/mm100喷嘴圆弧半径/mm20喷嘴孔直径/mm4螺杆转速r/min142004. 模具的结构设计4.1 型腔数目的确定按照注射机的最大注射量确定型腔的数目n，根据公式： =<11式中 K注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8； 注射机最大注射量，g； 浇注系统凝料量，g； M单个塑件的质量，g。注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主

27、要考以下几个有关因素：（1）塑件的尺寸精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成型的生产效益；（4）模具制造难度。由于风扇调速旋钮要求的精度并不高，但有一定的配合要求，为了同时兼顾生产效率和成本，确定型腔数目为一模六腔。初步型腔数目后再校核注射机是否符合要求，按容量校核： 0.8 所以有： 式中 注射机最大注射容量（厘米）； 成形塑件及浇注系统所需塑料的容量（厘米）； 0.8为系数，一般要求成形塑件的容量不得超过注射机容量的80%。所以注射机符合要求。4.2 分型面根据分型面的选择原则： （1）便于塑件脱模； （2）在开模时尽量使塑件留在动模；（3）外观不遭到损坏；（4）有利于排气和模具的加工方便

28、。结合该产品的结构,分型面确定在塑件的最大投影面积上。按照分型面的选取要求，选择最大投影面作为分型面。但此时型芯的不易加工，考虑采用嵌件；而中心处的嵌件又处于腔槽中，如果简单的用嵌件将会难以装配，所以改用小型芯。既然中间部分以采用小型芯，所以塑件上的三个孔都设计为，用小型芯的形式获得，这样一方面便于主型芯的制造，另一方面也便于统一装配，降低了装配的时间，也避免了，由于过盈配合对模具型芯造成的损害。4.3 浇注系统浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口、和冷料穴等四部分组成。浇注系统的设计是模具设计中的一个重要环节，设计合理与否对塑件的性能、尺

29、寸、内外部质量及模具的结构、塑料的利用率等有较大的影响。对浇注系统进行设计时，一般应遵循如下基本原则：（1）了解塑料的成型性能 注射成型时注射机料筒中的塑料已成熔融状态（粘流态），因此设计的浇注系统一定要适应于所有塑料的成型特性，以保证成型塑件的质量。（2）尽量避免或减少产生溶解痕 在选择浇口位置时，应注意避免熔接痕的产生，熔体流动时应尽量减少分流的次数，有分流必定有汇合，熔体汇合之处必然会产生熔接痕，尤其是在流程长、温度低时，这对塑件溶接强度的影响较大。（3）有利于型腔中的气体排出 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

30、紊流或涡流，也避免因气体存在而引起凹陷、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 浇注系统设计应尽量避免塑料熔体直接冲击细小型芯和嵌件，以防止熔体的冲击力使小型芯变形或嵌件位移。（5）尽量采用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程度，以保持较理想的流动状态和有效地传递最终压力，保证塑件良好的成型质量。（6）流动距离比和流动面积比的校核 对于大型或薄壁塑料制件，塑料熔体有可能因其流动距离过长或流动阻力太大而无法充满整个型腔。为此，在模具设计过程中除了考虑采用较短的流程外，还应对其注射成型时的流动距离比或流动面积比进行校核，这样就可以避免型腔充填不足现象

31、的产生。4.3.1主流道的设计主流道是指浇注系统从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具部分，他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和压力损失最小。主流道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拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角为，在这里为了避免产生湍流或漩涡，且使凝料容易脱模，对ABS塑料来说，取锥角；小端直径d比注射机喷嘴直径大0.51mm，所以d=;由于小端的前面是球面，其深度为35mm，在此取3mm；注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大12mm，该

32、处取R=20+1=21mm;流道的表面粗超度Ra0.8；大端口圆角r取2mm。为了减少压力损失和回收料量，主流道长度尽可能短些，常取60mm。主流道出口端面应与定模分型面齐平，以免出现溢料。主流道要与高温塑料及喷嘴反复接触，容易损坏，为便于更换，常设计成可拆卸的主流道衬套结构。主流道衬套的进口端在注射时承受很大的喷嘴压力，同时，其出口端与分流道、浇口也承受型腔的反压力，因此，主流道衬套应带凸缘，使之固定在定模上。考虑到模架厚度要求，L的值不能小于定模板到定模型腔之和，因而取L=60；此时。采用SBA类型的标准件，选择型号为16其具体结构见下图1： 图14.3.2分流道设计在设计多型腔或者多浇口

33、的单型腔的浇注系统时，应设置分流道。分流道是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道。分流道的作用是改变熔体流向，使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔。设计时应尽量减少流动过程中的热量损失与压力损失。所以在多型腔模中均设置分流道，且常由一级分流道和二级分流道共同完成。要求满足熔融流料压力损失小，散热最少，容积量最小。（1） 分流道的截面和水力半径为减少分流道内的压力损失，希望分流道截面面积要大，为了减少散热，则希望分流道表面积要小。常用的分流道截面形式有圆形、体形、U形、半圆形及矩形等，为评价分流道截面形状的优劣，可用水力半径来表示。所谓水力半径R是分流道截面积A和其周长X之比：R=A/

34、X(m)由此计算可知圆截面水力半径最大，矩形截面水力半径最小。水力半径大意味着流体的道壁的接触少，阻力小，通流能力大，压力损失小，散热少；反之着通流能力小，压力损失大，散热多。但是圆形截面不易加工，而梯形截面和U形截面较易加工，水力半径又不太小，所以为常用形式。这里采用U形截面。U形截面分流道的宽度b可在510mm内选取，由于=8.14mm,所以取b=9mm，则半径R=0.5b=4.5mm，深度h=1.25R=5.625mm，取h=5.6如图2： 图2.分流道截面（2） 分流道的长度分流道的长度要尽可能短，且弯折少，以便减少压力损失和热量损失，节约塑料的原材料和降低能耗。为了使塑件成型均匀，采

35、用圆形分布的流道。由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部的熔体流动状态比较理想，因此分流道表面粗糙度要求不能太低，一般取1.6。其流道结构和长度尺寸，见图3。图3.分流道结构4.3.3浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。浇口可分为限制性浇口和非限制性浇口两大类。根据塑件的特点选用侧浇口，因为它能根据塑件的形状特征选择位置，加工和修整方便，改变浇口的宽度和厚度可以调节熔体的剪切速率及浇口的冻结时间，且由于浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口容易，不留明显痕迹。但对深型腔塑件排气不利，因而必须开设排气口。侧浇口开设在分型面上，其截面形状为矩形，采用分

36、流道、浇口与塑件分型面同一侧的形式。其具体尺寸由如下经验公式确定： ； t=(0.60.9)式中 b侧浇口的宽度，mm; A塑件的外侧表面，; t侧浇口的厚度，mm; 浇口处塑件的壁厚，mm。由塑件分析计算可知A=4051.92，所以带入计算有，b=1.485，取b=1.5mm;对于中小型塑件t=0.52mm,取t=1mm,浇口的长度l=0.72.0mm,取l=1.5mm，粗糙度。详细分布见图4。 图4.浇口4.3.3校核流动比制品成型的首要条件是能否填充型腔，而填充型腔又与流动性有密切关系，流动性又与流道长度和厚度有关。所谓流动比是指流动长度与厚度之比，即： 式中 K 计算流动比； K允许流

37、动比，查模具设计与制造表8-15； 各段流道长度（mm）； 各段流道厚度（mm）；将上述参数带入公式粗略计算后得k=50.39<k,所以流动比符合要求。4.3.4浇注系统的平衡在一模多腔的机构形式中，浇注系统的设计应使所有的型腔能同时得到塑料熔体均匀的填充，也就是说，应尽量采用从主流道到各个型腔分流道的形状及截面尺寸相同的设计，即型腔平衡式布置的形式。浇口平衡计算的思路是通过计算多型腔模具各个浇口的BGV值来判断或计算。浇口平衡时，相同塑件的多型腔各浇口计算粗的BGV值必须相等。不同塑件的多型腔，各浇口计算出的BGV值必须与其塑件型腔的充填量成正比。该处为相同塑件的多型腔结构，根据相同塑

38、件多型腔的BGV值计算公式： 式中 浇口的截面积； 从主流道中心至浇口流动通道的长度； 浇口的长度。由于此处采用的流道是对称分布的，所以其、值均相等，即BGV值相等，因而浇注系统平衡。4.3.5冷料穴和拉料杆的设计冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入型腔。这些冷料既影响熔体充型的速度，又影响成型塑件的质量。拉料杆的作用是在注射结束模具分型时，主流凝料从定模浇口套中被拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统凝料一起推出模外。冷料穴的直径稍大于主流道大端直径，长度一般取主流道的1.52倍，所以此时长度取l=1.5×9.03=13.545mm,取l=13.6

39、mm。并选用倒锥形拉料杆冷料穴，这种结构有足够大的冷料穴，在成型韧性好的塑件制品时，应用较为广泛。在取出主流道凝料时无需做侧向移动，易于实现自动化操作。由于采用强制顶出，只适用与韧性较好的塑料。具体结构及尺寸见下图5： 图5.冷料穴和拉料杆4.3.6分析浇口和塑件成型情况运用proe软件中的“塑料顾问”，分析浇口和塑件的成型情况 （1）浇口位置分析：得出所选浇口位置为次合适位置，所以浇口位置无大问题。图.浇口位置分析（2）分析塑料填充：填充可行性为全绿色，说明填充可行性较好。（3）缩痕缝隙：缩痕分析用来分析缩痕（或空隙）出现的位置，典型缩痕一般发生在造型厚实的部分，如加强筋、内部圆角中。图.缩

40、痕缝隙分析（4）熔接痕和气泡：熔接痕是在填充期间，流经两个或更多流道的流体会合后，所生成弱处或可见的缺陷。气泡是经流体波前翻转或经冲撞型腔壁后弹回，所困住的空气或气泡，这里现象将导致在零件表面生成伤疤，气泡可以经由改变浇口位置或零件厚度来防止。通过软件的计算，粗略比较浇口在不同位置时，对熔接痕和气泡产生的影响。从软件的粗布分析来看浇口在图、图中的效果差不多，但从填充效果来看，图位置的浇口比较容易获得满意的结果，所以还是维持原来的判断，用图位置的浇口，作为浇口位置。图.浇口位置与成型质量分析位置1图.浇口位置与成型质量分析位置2图.交口位置与成型质量分析位置34.4 成型零部件设计与计算4.4.

41、1成型零部件的结构设计（1）凹模的结构设计凹模亦称型腔，是成型塑件外表面的主要零件，按结构不同可分为整体式和组合式两种结构形式。风扇调速旋钮属于小型塑件，且结构简单，所以采用整体式结构，整体式结构的特点是牢固，不易变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。见图6。（2）型芯的结构设计由于风扇调速旋钮的内孔部分的凸模加工困难，故型芯采用组合式结构，这样便于加工。为了便于装配，则将相应部分做成小型芯，为通孔台肩式。见图7。中部和两侧小型芯的结构分别见图8、图9。（3）成型零件钢材选用选用钢种时，应按塑件制品生产批量、塑料品种及塑件精度与表面质量要求来确定。分析风扇调速旋钮可知，凹模和主型芯采用20C，小型芯

42、采用T10A。4.4.2成型零部件工作尺寸的计算成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接用来构成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸(包括矩形和异形零件的长和宽)，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸等。分析风扇调速旋钮只在上部结合孔处存在一定的配合要求，其余部分没有尺寸精度要求，所以按照塑件制品尺寸公差的国家标准GB/T14486-1993, 对于有一定配合要求的ABS塑件取精度等级MT3。（1） 型腔尺寸的计算图6.型腔示意图型腔径向尺寸的计算根据公式： ； x=0.6；查塑料成型工艺与模具设计表3.9塑件公差数值表（GB/T 14486-1993）,知基本尺寸为40mm

43、的塑件，MT3的公差值为，制造公差,收缩率；所以：；同理因为 =34mm,公差值， 有：；型腔深度的计算根据公式： ； x=1/2;因为=1mm,公差值=0.12mm，有： ；，公差值mm，有： ；，公差值mm，有： ；，公差值mm，有： ；（2） 型芯尺寸的计算 图7.型芯示意图型芯径向尺寸的计算 根据公式： ； x=0.6； 因为，公差值，有： ；，公差值，有： ； ，公差值，有： ； ，公差值，有： ； 又 =13mm,公差值， 有：；型芯高度的计算 根据公式： ； x=1/2； 因为，公差值，有： ； ，公差值，有： ； ，公差值mm，有： ；中心距尺寸的计算根据公式：；所以，有： =

44、（1+0.93%）×25±0.09/2 =25.23±0.05；小型芯与主型芯的配合中部的小型芯，如图8所示，配合取H7/m6，有：孔H7为标准孔，IT7=12,下偏差为0，所以上偏差es=ei+IT7=0+0.012=0.012,因而孔为;轴m6，IT6=8,下偏差ei=+4,所以上偏差es=ei+IT6=0.004+0.008=0.012,因而轴为m6();旁边的两个小型芯，如图9所示，配合取H7/m6,有：孔H7为标准孔，IT7=15,下偏差为0，所以上偏差es=ei+IT7=0+0.015=+0.015,因而孔为;轴m6，IT6=9,下偏差ei=+6,所以

45、上偏差es=ei+IT6=0.006+0.009=0.015,因而轴为m6();所以小型芯的具体尺寸结构见下图8、图9： 图8.中部小型芯 图9两侧小型芯4.4.3成型零部件的强度与刚度计算塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度。如果型腔侧壁的底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏，也可能因为刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料和出现飞边，降低塑料件尺寸精度并影响顺利脱模。因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚，尤其是对于精度要求高的或大型的模具型腔，更不能单纯地凭经验来确定型腔侧壁和底板的厚度。理论分析和生产实践表明，大尺寸模具型腔刚度不足是主要矛盾，型

46、腔壁厚应以满足刚度条件为准，而对于小尺寸的模具型腔，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，因此强度不够是主要矛盾，所以，设计型腔壁厚应以满足强度条件为准。（1）型腔的壁厚计算模具型腔壁厚的计算，应以最大压力为准。经分析，风扇调速旋钮的型腔属于小尺寸模具型腔，因此，该项计算以强度条件为准。由于风扇调速旋钮的型腔为不规则型腔，因此，在计算中，把它分别简化为规则的圆形型腔、矩形型腔进行大概的计算。简化为整体式圆形型腔，按强度条件计算，有： 由于圆形型腔壁厚计算比较麻烦，根据塑料成型工艺与模具设计表6.10圆形型腔壁厚给出的圆形型腔壁厚的经验推荐数据，可知圆形型腔内壁直径为40mm

47、时，其整体式型腔壁厚s=20mm。简化为整体式矩形型腔，按强度条件计算，有：当时，所以，对于风扇调速旋钮；又因为20属于塑性材料，=540MPa,取安全系数为n=2.2，有，得：mm；综上，风扇调速旋钮模具型腔的壁厚s。（2）型腔的底板厚度计算简化为整体式圆形型腔，按强度条件计算，有：mm；简化为整体式矩形型腔，按强度条件计算，有： mm；由于风扇调速旋钮型腔上部为圆形，下部为矩形，所以整体底板厚度需求为且，综上，可知风扇调速旋钮型腔底板厚度。所以，依据上述计算，取工件型腔部分厚度为22mm，工件型芯部分厚度为14mm，是符合强度和刚度要求的。结合上述计算分析，运用pro/e软件绘图，如下 1

48、0、图11、图12：图10.型芯图11.主型芯图12.型腔4.5 结构零部件的设计4.5.1模架的选取为保证塑件质量，还必须正确选用标准模架，以节约设计和制造时间保证模具质量。选用标准模架的程序及要点如下：（1）模架厚度H和注射机的闭合距离L 对于不同型号及规格的注射机，不同机构形式的锁模机构具有不同的闭合距离。模架厚度与闭合距离的关系为： 式中 H模架厚度； 注射机最大闭合距离； 注射机最小闭合距离。（2）开模行程与定、动模分开的间距与推出塑件所需行程之间的尺寸关系 设计时须计算确定，在取出塑件时的注射机开模行程应大于取出塑件所需的定、动模分开的距离，而模具推出塑件距离须小于顶出液压缸的额定

49、顶出行程。（3）选用的模架在注射机上的安装 安装时需注意：模架外形尺寸不应受注射机拉杆间距的影响；定位孔径与定位尺寸需配合良好；注射机推出杆孔的位置和顶出行程是否合适；喷嘴孔径和球面半径是否与模具的浇口套孔径和凹球面尺寸相配合；模架安装孔的位置和孔径与注射机的移动模板及固定模板上的相应螺孔相配。（4）选用模架应符合塑件及其成型工艺的技术要求 为保证塑件质量和模具的使用性能及可靠性，需对模架组合零件的力学性能，特别是他们的强度和刚度进行准确地校核计算，以确定动、定模板及支承板的长、宽、厚度尺寸，从而正确地选定模架的规格。根据中小型模架标准（GB/T 12556.1-1990）,分析风扇调速旋钮的

50、模具型腔结构，选用型模架。其定模采用两块模板，动模采用一块模板，无支承板，设置以推杆推出塑件的机构组成模架。适用于立式与卧式注射机，单分型面一般设在和模面上，可设计成多个型腔成型多个塑件的注塑模。一般地，模架单边尺寸要比工件大75mm以上，所以模架尺寸取450mm×400mm，其基本结构如图13: 图13.模架结构4.5.2定模座板、动模座板的设计选用的模板在注射机上的安装需注意：模板外形尺寸不受注射机拉杆间距的影响；小型模具一般只在定模座板上设置定位孔，大型模具则在定、动模板上均须设置定位孔，设备在定位孔径与模具的定位圈尺寸需配合良好。定、动模板安装孔的位置和孔径与注射机固定模板及

51、移动模板的一系列螺孔相匹配，以便安装、压紧模具。动、定模板是分别与注射机的移动工作台面和固定工作台面接触的模板，对刚度和强度要求不高，一般可采用Q235或45钢材料，也不需要对其进行热处理。为了把模具固定在固定在注射机上，动、定模座板的两侧均需比动、定模板的外形尺寸加宽2530mm。所以动、定模座板取450mm×450mm×35mm。4.5.3合模导向机构的设计合模导向机构是保证动、定模或在上、下模合模时，正确地定位和导向的零件、合模导向机构主要有导柱导向和锥面导向两种形式，这里采用导柱导向定位。其主要结构是导柱和导套。导柱设置在动模部分。导柱导向部分的长度应比凸模端面的高

52、度高出812mm，以免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔的情况，所以导柱的长度L=40+7+10=57mm。此处采用带头导柱。其结构及相关尺寸见图14。导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，因此此处采用20钢（经表面渗碳淬火处理），硬度为5055HRC。导柱固定部分的表面粗糙度为=0.8,导向部分的表面粗糙度为。导柱应合理均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具强度（导柱中心到模具边缘距离通常为导柱直径的11.5倍）。导柱固定端与模板之间采用H7/m6的过渡配合，导柱的导向部分采用H7/f7的间隙配合。 图14.导柱为使导柱顺利进入导套，导套的前端应倒圆角

53、。导向孔最好作成通孔，以利于排除空内的空气。如果模板较厚，导孔必须作成盲孔时，可在盲孔的侧面打一个小孔排气或在导柱的侧壁磨出排气孔。采用于导柱相同的材料，但其硬度应略低于导柱硬度，这样可以减轻磨损，以防止导柱或导套拉毛。基于模具的结构，选用带头导柱与带头导套的配合。带头导套用H7/m6过渡配合镶入模板，导套固定部分的粗糙度为，导向部分粗糙度为。4.6 推出机构设计推出机构一般由推出、复位和导向三大部件组成。设计推出机构时应尽量使塑件留于动模一侧，塑件在推出过程中不发生变形和破坏，不损坏塑件的外观质量，和模时应使推出机构正确复位，推出机构应动作可靠。因此为了保证塑件留于动模一侧，这就要求动模部分

54、所设置的型芯被塑件包络的侧面积之和要比定模部分的多。通过对风扇调速旋钮的分析计算可以分别得出其动模部分的型芯被塑件包络的侧面积A、和定模部分侧面积： A= 所以有A>,符合动模部分的型芯被塑件包络的侧面积大于定模部分侧面积的要求，即能满足使塑件留在动模一侧。4.6.1推出力的计算塑件注射成型后，塑件在模内冷却定形，由于体积收缩，对型芯产生包紧力，当其从模具中推出时，就必须先克服因包紧力而产生的摩擦力。对底部无孔的筒、壳类塑料制件，脱模推出时还要克服大气压力。型芯的成型端部，一般均要设计脱模斜度。由于推出力的作用，使塑件对型芯的总压力（塑件收缩引起）降低了，因此推出时的摩擦力为： 式中 脱

55、模力（推出力）；塑件对型芯的包紧力；脱模斜度；塑件对钢的摩擦系数，为0.10.3;A 塑件包络型芯的面积；P塑件对型芯单位面积上的包紧力。一般情况下，模外冷却的塑件取；模内冷却的塑件取。根据对风扇调速旋钮的分析，知塑件包络型芯的面积A=2033.16，而风扇调速旋钮属于模内冷却的塑件，取p=1,所以根据公式有： N实际上，影响脱模力的因素很多，型芯的表面粗糙度、成型的工艺条件、大气压力及推出机构本身在推出运动时的摩擦力等都会影响脱模力的大小。另外，同一模腔中的几个凸起或几个凹下之间由于相对位置引起塑料收缩应力造成的脱模力以及塑件与模具型腔之间的粘附力在脱模力计算过程中有时也不能忽略。4.6.2推出机构一次推出机构又称简单推出机构，它是指开模后在动模一侧用一次推出动作完成塑件的推出。