Setwell电话机听筒下壳模具的设计与制造-毕业设计

1、本科生毕业设计说明书 2007目录1 前言11.1 课题内容11.2 课题背景11.3 课题的来源及要求11.4 模具国内外发展概况22 总体方案设计32.1 塑件的测绘32.2 塑件的造型52.3 塑件的材料选择与分析62.4 塑件尺寸精度72.5 模具材料的选择72.6 脱模斜度82.7 型腔数目的确定82.8 注射机的选择83 具体设计说明93.1 分型面的确定93.2浇注系统的设计113.3 主流道的设计113.4 分流道的设计123.5 浇口的设计133.6 冷料穴的设计173.7 冷却装置设计173.8推出机构设计223.9 推杆223.10 复位杆233.11 导向装置233.1

2、2 侧抽芯的设计233.13确定各模板尺寸243.14 型腔成形尺寸计算253.15 注射机技术参数的校核273.16 零件强度计算及校核294 模具的三维造型324.1 凸凹模三维造型324.2模架的三维造型335 型腔工艺分析及加工仿真356 各种工艺卡片417 结论42参 考 文 献43致 谢44附 录451 前言1.1 课题内容设计一套能够高效率的生产高质量Setweell电话机听筒下壳的注射模具。1.2 课题背景由于塑料材料具有许多优点，目前正逐渐成为金属材料的良好代用材料，在很多领域都出现了金属材料塑料化的趋势。作为注塑成型加工的主要工具之一的注塑模具，在质量、精度、制造周期以及注

3、塑成型过程中的生产效率等方面水平的高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。随着塑料新品种的不断出现以及塑料制品在结构、外观上要求的日益提高，使产品的设计和模具设计过程变得越来越复杂。而传统的模具设计是在二维环境下采用手工绘图的方式进行的，已经很难满足这种发展变化的需要。过去模具设计工作主要依靠设计人员的经验，模具的加工制造又在很大程度上依赖于生产者的操作技能，因此存在模具设计水平低、加工质量差、生产周期长、使用寿命短等缺陷。注塑模具CADCAM技术的应用，从根本上改变了传统的塑料产品开发和模具加工方式，大大地提高了产品的质量、缩短了开

4、发周期、降低了生产成本、强有力地推动了模具工业的发展。一些大型的商品化CADCAM 软件，如ProEngineer、Unigraphics II、Cimatron、MoldFlow等，都已开发出专门用于注塑模具设计的功能模块，为模具设计提供了十分方便的工具。有资料统计表明，采用CAD技术可以使模具设计时间缩短50。在欧美一些工业发达的国家，CADCAM已经成为模具行业一种普遍应用的技术。在CAD应用方面，已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段。在模具设计中采用三维CAD软件的企业已经接近90。目前，国内也有不少企业开始应用CAD软件进行模具设计。ProE、MoldFlow等软件在注塑模具设计中

5、的应用，成功地弥补了传统设计方法的不足，制品几何造型、分型面的创建、模具的结构设计，都是基于同一数据库进行的，既方便，又易保证制品的精度。1.3 课题的来源及要求本课题来源于盐城市羽佳塑料制品厂。A模具应能满足加工要求，保证制件精度；B模具应运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整； C模具尽量用通用件以便降低制造成本；1.4 模具国内外发展概况目前，世界模具市场产品供不应求，近几年，世界模具市场总量一直保持在600亿650亿美元，美国、日本、法国、瑞士等国一年出口的模具约占本国模具总产值的1/3，而我国模具的出口量极少，虽已向香港、东南亚地区出口模具标准件，但其数量极为有限，在

6、目前模具已成为不少行业发展瓶颈的情况下，“十五”期间，模具行业每年必须要有15%左右的增长速度，这一增长速度还必须要与产品结构合理化调整同时实现，只有这样，才能满足国民经济发展的需要。预计，我国几个主要模具市场的需求情况大致为：首先，汽车、摩托车行业是最大的模具市场；其次，家电行业对模具的需求量不可小视；第三，电讯行业的发展潜力巨大；建筑行业塑料型材模具增幅将高于模具行业总体发展水平。A国外注塑模具的发展趋势首先，国外注塑成型技术在向多工位、高效率、自动化、连续化、低成本方向发展。因此模具向高精度复杂、多功能的方向发展。例如：组合模、即钣金和注塑一体注塑铰链一体注塑、活动周转箱一体注塑；多色注

7、塑等；向高效率、高自动化和节约能源、降低成本的方向发展。例如：叠模的大量制造和应用，水路设计的复杂化、装夹的自动化、取件全部自动化。B国外模具工厂运行的现状介绍21世纪模具制造行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化。追求的目标是提高产品质量及生产效率，缩短设计周期及制造周期，降低生产成本，最大限度地提高模具制造业的应变能力，满足用户需求。C我国模具的发展现状虽然中国模具工业在过去十年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较底，CADCAECAM技术的普及率不高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等。特别在大型

8、精密、复杂和长寿命模具技术上存在明显差距。这些类型模具的生产能力也不能满足国内需求因而需要大量从国外进口。但最根本的差距是观念即质量观念!第一是质量、第二还是质量。质量是企业生存的基石。特别要注意的是：低成本不意味着低质量,低成本、低质量永远换不来大市场，质量就是最大的效益、就是最大的效率。2 总体方案设计首先是对塑件进行测绘。由于该塑件大都为曲面实际测量有一定困难所以采用多次取断面进行测量的方法。测绘好后用ProE软件进行三维造型。主要采用拉伸、旋转、扫描、混合及薄壁等步骤造型。造型结束后进行模具设计。考虑到生产批量和经济效益，还有塑件的精度等级本模具采用一模两腔。下面选择注塑机，主要从注射

9、量、锁模力等方面进行考虑。要确保塑件及浇注系统所需的注射量不超过注射机最大容量的80。接着对各个系统进行设计，首先是浇注系统。浇注系统分为主流道、分流道、浇口、冷料穴等。主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线应在同一条直线上。另外由于主流道与高温高压的熔融塑料接触所以外面要加个浇口套。浇口套要进行淬火处理，这样可以延长模具的使用寿命。分流道的半径与塑料种类和所需熔融塑料的体积有关，一般直径为610mm。本模具设计取6mm。主流道与分流道采用圆角过渡，这样可以减小料流转向过渡时的阻力。分流道的布置要均匀处理，确保熔融塑料由主流道到各分流道的距离相等。分流道表面不必很光，可以使熔融塑料的冷却皮层固定，

10、有利于保温。分流道与浇口采用圆弧过渡，有利于熔料的流动及填充。浇口主要有两个作用，一是起控制作用，二是压力撤销后封锁型腔，不产生倒流。冷料穴主要是避免冷料进入型腔影响塑件的质量和堵塞浇口。拉料杆主要是保证浇注系统的凝料从定模浇口套中拉出，留在动模一侧，便于取出。接着是排气系统的设计。本模具采用间隙排气。利用分型面的配合间隙自然排气。下面是推出机构的设计。推动的动力来源有手动推出、机动推出和液压与气动推出机构。本模具设计采用注射机的开模动作驱动模具上的推出机构，实现塑件的自动脱模。接着是推出机构的设计。本模具设计采用塑件留在动模，要保证塑件不应推出变形或损坏，还要保证塑件的良好外观和结构可靠。2

11、.1 塑件的测绘塑件为电话机听筒下盖，材料为ABS，用游标卡尺对零件进行测绘。我们最终所需要加工得到的是制造此零件的模具型腔，而我们所取的塑件是模具生产出来的千千万万个塑件中的一个，由于制造的原因，塑件在出模后不可避免的会产生一定的变形，因此对该零件的测量数值需要进行分析处理。如对塑件较大尺寸误差的进行修正，对相同形状处所测不同尺寸的取均值进行圆整，然后绘出零件的草图。由于条件限制所以采用多次取断面进行测量的办法。量具：游标卡尺（0300、0.02），曲线测量仪等注意做到以下几点：a测绘过程中必须把被测物体放在工作平面上；b采用多次测量求平均值；c正确地读取数据。测量的主要尺寸如下图：（a）

12、主视图（b） 俯视图 （c） 左视图图2-1 塑件的测绘2.2 塑件的造型零件测绘草图出来以后，应该根据零件的测绘图，对零件的进行三维造型。三维造型可以选用ProE软件，三维造型的所有参数与测绘的数据一致。首先打开三维软件ProE，进入零件设计界面，点击拉伸命令，向两边进行拉伸，接着用旋转，扫描， 混合，造型等命令绘制三维图形，由于塑件是电话听筒上下盖所以还要进行薄壁处理。由于该塑件大都是曲面所以三维造型有一定的困难。要正确的绘制出该塑件的造型图必须熟练掌握ProE的绘图命令。由ProE软件的计算功能得塑件尺寸为：该塑件外形尺寸为195mm×48.5mm×32mm，制品投影

13、面积约为99cm2,体积约为3.18×104mm3 根据上述的方法绘制的制品的零件图如下：塑件的三维造型如图2-2所示：（a）（b）图2-2 塑件的三维造型2.3 塑件的材料选择与分析A塑件的材料选择a. ABS：高流动性，便宜，适用于对强度要求不太高的部件（不直接受到冲击，不承受可靠性测试中结构耐久性测试的部件），如听筒内部的支撑架(Keypad frame，LCD frame)等。PC+ABS：流动性好，强度不错，价格适中。PC：高强度，贵，流动性不好。适用于对强度要求较高的外壳。b. 在材料的应用上需要注意以下两点：避免一味减少强度风险，什么部件都用PC料而导致成型困难和成本增

14、加；在对强度没有完全把握的情况下，模具评审时应该明确告诉模具供应商，可能会先用PC+ABS生产T1的产品，但不排除当强度不够时后续会改用PC料的可能性。这样模具供应商会在模具的设计上考虑好收缩率及特殊部位的拔模角。通常外壳都是由上、下壳组成，理论上上下壳的外形可以重合，但实际上由于模具的制造精度、注塑参数等因素的影响，造成上、下外形尺寸大小不一致，即面刮（面壳大于底壳）或底刮（底壳大于面壳）。可接受的面刮<0.15mm,可接受底刮<0.1mm。在无法保证零段差时，尽量使产品的面壳大于底壳。因此，该塑件选择ABS材料。B塑件的材料分析ABS：acrylonitrile-butadie

15、ne-styrene copolymer 丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物，属于热塑性材料。使用性能：综合性能较好，冲击韧性、机械强度一般，尺寸稳定，耐化学性、电性能良好，易于成形和机械加工。成型性能：a无定性材料，流动性中等，比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好，溢边值为0.04毫米左右。b吸湿性强，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件须经长时间的预热干燥。c成型时易取高料温、高模温，但料温过高易分解（分解温度为250）。对于精度较高的塑件，模温宜取5060，对光泽、耐热塑件，模温宜取6080。注塑压力高于聚苯乙烯。用柱塞式注射机成型时，料温为180230，注射压力为10001400kgf/cm

16、3。用螺杆式注射机成型时，料温为160220，注射压力为7001000 kgf/cm 3。2.4 塑件尺寸精度塑件的尺寸精度一般是根据使用要求确定的，但还必须充分考虑塑料的性能及成型工艺的特点。由于该塑件是作为电话设备，要求其外表面光滑，既不会在使用过程中对人造成伤害，还要必须考虑其外形的美观。因此该塑件取精度等级为3级。2.5 模具材料的选择塑料模具结构比较复杂，组成一套模具的零件数目较多，而且由于各零件在工作中所处的地位、作用不同，对材料的性能要求也不同。总的说来，用于制作塑料模具的材料，在质量上首先要求具有一定的硬度和耐磨性，其次是有一定的强度和韧性，再次是易于加工。因此，应根据模具的结

17、构、性能要求和使用条件、模具的制造方法，合理地选用模具材料。根据文献5中的P546，模具中各个零件的材料选择如下：a导向零件的材料选择 包括导套和导柱，由于在开、合模时有相对运动，成型过程中要承受一定的压力，或偏载负荷，因此要求表面耐磨性好，心部具有一定的韧性，本设计中的导向零件选用T8A，经过渗碳淬火后表面硬度应达到50-55HRC；b浇注系统零件的材料选择 包括浇口套，拉料杆等，要求具有良好的耐磨表面、耐蚀性和热硬性，本设计中的浇注系统零件选用T8A，经过渗碳淬火后表面硬度应达到50-55HRC；c顶出机构零件的材料选择 包括推杆和复位杆，要求表面耐磨性好，并具有足够的机械强度，本设计中推

18、杆选用45钢,淬火处理后表面硬度达到40-45HRC；复位杆选用T8A，淬火处理后表面硬度达到50-55HRC；d模体零件的材料选择 包括各种模板、推板、固定板、垫块等，这些零件要求具有足够的机械强度，在本设计中选用45钢，经淬火处理后表面硬度达到40-45HRC，可满足上述要求；e定位零件的材料选择 包括定位圈和螺钉，要求其具有足够的机械强度，耐磨性好，考虑上述要求，定位圈选用T8A，并表面淬火使硬度达到50-55HRC；螺钉选用45钢。2.6 脱模斜度脱模斜度主要是为了便于脱模。塑件沿脱模方向常用的斜度值对热塑性塑件为0.5°3°，热固性酚醛压制件取0.5°1

19、°。脱模斜度的大小与塑件的形状，脱模方向的长度，塑件表面质量有密切关系。热塑性塑料在脱模时有较大的弹性，即使是较小的脱模斜度，也可以顺利脱模。但为了减小脱模阻力，一般在产品没有特殊要求的条件下，选用尽可能大的脱模斜度。较深的孔，其两端尺寸公差又较小时，可以用推板、推管等进行强制脱模。但型芯的表面必须做成镜面，而且要有不低于52HRC的硬度。塑料的性质不同（指硬度、表面摩擦系数、弹性等），所必须的脱模斜度也不同，一般规律为：a硬质塑料需比软质的脱模斜度大；b塑件的壁厚大时，成形收缩大，脱模斜度要大；c形状复杂的部分要比形状简单的部分有较大的脱模斜度；d型腔的深沟槽部分如加强筋、突脐，需

20、要较大脱模斜度。一般选取3°5°。由于塑件冷却后产生收缩，会使塑件紧紧地包住模具型芯、型腔中突出的部分，为了使塑件易于从模具内脱出，在设计时必须保证塑件的内外壁具有足够的脱模斜度。由于目前还没有比较精确的脱模斜度计算公式，在选择脱模斜度时，主要还是参照经验数据，根据ABS材料的性质在设计中选用2.5°的拔模斜度。2.7 型腔数目的确定型腔数越多时，精度也相对地降低。这不仅由于型腔加工精度的参差，也由于熔体在模具内的流动不匀所致。所以精密塑件尽量不用多腔模形式。按照SJ/T 1062895标准中规定的1、2级超精密级塑件，宜一模一腔，当尺寸数目少时可以一模二腔。3、

21、4级的精密级塑件，宜一模四腔以内。从塑件尺寸精度考虑，由于该塑件精度等级为3级所以型腔数目应控制在四腔以内。由于本电话听筒下盖结构比较复杂，所以采用一模二腔。2.8 注射机的选择由于型腔数目与所使用的注射机的参数有关，而工厂里的注射机的规格又是确定的，根据文献5中的P574，下表为XS-ZY-125型注射机的参数：螺杆直径 42mm最大注射容量 125g注射压力 110MP锁模力 900kN最大注射面积 320cm最大模具厚度 300mm最小模具厚度 200mm模板最大距离 600mm模板行程 300mm喷嘴圆弧半径 12mm喷嘴孔径 mm喷嘴移动距离 210mm定位孔直径 mm顶出：两侧孔径

22、 mm 孔距230mm顶出形式 两侧顶杆，机械顶出3 具体设计说明3.1 分型面的确定A分型面的确定要遵守以下原则：a分型面塑件应尽可能留在动模或下模，以便从动模或下模顶出，简化模具结构。b分型面塑件留于动模时，应考虑最简顶出形式，简化模具结构。c塑件有侧抽芯时，应尽可能放在动模或下模部分，避免定模或下模侧抽芯。d塑件有多组抽芯时，应尽量避免长端侧抽芯。e头部有圆弧的塑件，采用圆弧部分分型会损伤塑件外观。一般应选择在头部下端分型。f一般塑件分型面的选择，应考虑到塑件的外观，尽量避免塑件表面留有分型痕迹。g有同心度要求的塑件，应尽可能将型腔设在同一分型面上。h一般分型面应尽可能设在塑料流动方向的

23、末端，以利于排气。本模具设计分型面选择塑件的下平面，如下图所示：图3-1 分型面位置B初步确定了分型面后，用ProE软件建立分型面。主要有以下几个步骤：a首先打开ProE，调入模具参考模型，在菜单栏中选取【新建】【制造】【模具型腔】【装配】，装配已画的零件图。b设置收缩率，在菜单管理器中选取【收缩】【按尺寸】【设置/复位】【所有尺寸】输入ABS的平均收缩率0.005，单击完成。c设计毛坯工件，在菜单管理器中选取【模具模型】【创建】【工件】【手动】单击确定。选择【创建特征】，在菜单管理器中选取【实体】【加材料】【拉伸】【实体】【完成】进入草绘部分进行绘制。d设计分型面，利用菜单管理器中【分型面】

24、的子选项进行分型面的创建和修改。C分型弹簧的设计由于本设计采用的双分型面结构，所以在模具分型时必须要注意几个点，一是第一次分型的位置，二是第二次分型的位置，以及定模板位置的固定。在这里首先应确定第一次分型面的位置。所以采用了弹簧来促使第一次分型在定模板与定模垫板之间。其结构如下图：图3-2 弹簧结构图弹簧的参数如下： 簧丝的直径d = 4m 弹簧的外径 D = 38mm 簧的内径 D = 30mm 簧的有效圈数 n = 5 簧的节距 t = 10mm圈数 n = 2.5得弹簧的计算参数为：自由高度H = nt + (n-0.5)d=510+(2.5-0.5)4=58mm3.2浇注系统的设计浇注

25、系统是塑料熔体自注射机的喷嘴射出后，到进入模具型腔以前所流经的一段路程的总称。浇注系统是由主流道、分流道、进料口、冷料穴等组成。根据文献5中的P559，在设计浇注系统时应考虑以下设计原则：a浇口要设在不影响塑件外观质量的地方及部位；b浇注系统应适应塑料的成型特性，以保证成型周期及塑件质量；c浇注系统根据型腔数的多少和布局确定；d浇注系统根据成型塑件的形状及尺寸确定；e浇注系统尽量采用短流程，以减少热量和压力的损耗及节约原材料；f浇注系统应有利于良好的排气，并防止型芯的变形及嵌件的位移；g浇注系统的确定应考虑注射机的安装尺寸，防止单边安装。3.3 主流道的设计主流道为从注射机喷嘴开始到分流为止的

26、熔融塑料的流动通道。它与注射机喷嘴在同一直线上。本模具设计采用浇口套的形式镶入模板中。如下图所示。为防止浇口套被注射机喷嘴撞伤，应采取淬火处理使其具有一定的硬度。主流道的基本尺寸通常取决于两个方面：第一个方面是所使用的塑料种类，所成型的制品质量和壁厚大小。关于主流道的基本尺寸的选定参考下表：表3-1主流道直径参考表制品质量/gD/mmR/mm020 30.5204041401505115030062300500825001500102图3-3 主流道几何关系第二个方面，注射机喷嘴的几何参数与主流道尺寸的关系，如图所示。a） 与喷嘴接触的始端直径与喷嘴直径的关系为D = d + (0.5 1)=

27、4+1=5； b） 球面凹坑半径R2 = R1 + (1 3)=12+2=14半锥角= 2° 4°取2°；c） 尽可能缩短主流道的长度 L图3-4 浇口套与注塑机喷嘴关系为防止注射机喷嘴与浇口套两部分相接触处由于有间隙而产生的溢料，浇口套的球半径应比喷嘴的球半径大2mm5mm，主流道的小端尺寸应比喷嘴孔尺寸稍大，这样可以使喷嘴与浇口套对位容易。本模具设计采用的注射机是XSZY125，其喷嘴球径为12mm，取浇口套的球半径为14mm。另外，为使浇口套中的塑料容易脱离主流道，应设有脱模斜度，这个斜度一般最小不小于1°，最大不超过4°。主流道的脱模斜

28、度不能过大，否则在注塑时会产生涡流和流速过慢等现象。主流道应保持光滑的表面，避免留有影响塑料流动和脱模的尖角毛刺等。3.4 分流道的设计分流道是指主流道与浇口(进料口)之间的一段通道。分流道的表面不必要求很光，因为分流道表面不很光滑，能使熔融塑料的冷却皮层固定，有利于保温。分流道的截面宜采用梯形及圆形截面，其作用是通过流道截面及方向变化，使熔料能平稳地转换流向注入型腔。设计时，分流道应平衡布置，特别是对于多型腔模具，应尽量使其布置均衡，使熔料几乎能同时到达每个型腔的进料口。并且，分流道截面积应为各进料口截面积之和，各分流道的截面积和长度应与塑件相适应，即大塑件取大截面短流道，小塑件取小截面长流

29、道，以保证成型不同形状和重量的塑件时所有型腔能同时充满。本模具设计中所有型腔体积相同，所以分流道设计采用等截面和等距离。如果各型腔体积形状不相等，则分流道设计必须在流速相等的条件下，采用不等截面来达到流量不等，这样也可以达到同时填充的目的。同时，还要用改变流道长度的办法来调节阻力大小，以保证各个型腔同时填充。本设计中，分流道的排列方式是H形排列，以保证所有型腔同时充满。根据文献5的P561，分流道直径计算如下： 分流道直径 （3-6） 式中 D主流道的大端直径常用分流道尺寸，根据文献5中的P561,可从下表中查出，所以选择表3-2 常用分流道系列尺寸d（mm）46810123.5 浇口的设计浇

30、口是连接分流道与型腔的一段细短通道。它的作用是增加和控制塑料进入型腔的流速并封闭装填在型腔内的塑料，以保证充填实，确保制品质量。浇口类型的选择取决于制品外观的要求、尺寸和形状的制约以及所使用的塑料种类等因素。浇口的截面积一般为分流道截面积的3% -9%，截面形状多为矩形或圆形，浇口的长度约为1-1.5mm。在设计浇口时，应取较小值，以便在试模时加以逐步修正。3.5.1 浇口主要有以下三种结构：a 直浇口 熔料直接从主流道流入型腔顶部，其优点是流程短，排气顺畅、流量大，缺点是去除浇口较困难，且在浇口处易产生气泡、缩孔等，仅适用于单型腔注射模，不宜用于平薄及易变形塑件；b 侧浇口 浇口可随意选择进

31、料位置，浇口的宽度及深度在试模后可加深、加宽便于修正，适用于多型腔中小型各种塑件，能大大提高生产效率，去除浇口方便，但流程长，易产生气泡，影响塑件质量；c 点浇口 制造方便，去除浇口时易损伤塑件，浇口也易磨损，流动阻力大，仅适用于小批量生产的塑件和流动性好的塑料。根据上述的各种浇口的优缺点，结合本设计所采用的型腔数，选用侧浇口最适合。本模具设计采用潜伏式浇口。潜伏式浇口的优点在于：第一，制品分型面处不会留有进料口的疤痕；第二，当制品经冷却固化后从模具中被推顶出来时，浇口会被自动切断，无须后处理。第三，由于潜伏式浇口可开设在制品表面见不到的筋、柱上，所以在成型时，不会在制品表面留有由于喷射带来的

32、喷痕和气纹等问题。3.5.2 在选择浇口位置时应遵循如下原则：a避免制件上产生喷射等缺陷 浇口的尺寸比较小，如果正对着一个宽度和厚度都比较大的充填空间，则高速的塑料熔体通过浇口注入型腔时，将受到很高的剪切应力，会产生喷射和蠕动（蛇形流）等现象，形成塑料制品内部和表面的缺陷。同时喷射还会使型腔内空气难以排除，造成塑件内有空气泡，甚至在某角落出现焦痕。避免喷射有两种方法，一是加大浇口截面尺寸，降低熔体流速；二是采用冲击型浇口，改善塑料熔体流动状况。b浇口应开设在塑件截面最厚处 当塑件壁厚相差较大时，在避免喷射的前提下，浇口开设在塑件截面的最厚处，以利于熔体流动、排气和补料，避免产生缩孔或表面凹陷。

33、c有利于型腔排气 在浇口位置确定以后，应在型腔最后充填处或远离浇口的部位，开设排气槽；或利用分型面、推杆间隙等模内的活动部分排气。d考虑塑件使用时的载荷状况（受力状况） 通常浇口位置不能设置在塑件承受弯曲载荷或受冲击力的部位，原因在于塑件浇口附近残余应力大，强度差，一般能承受拉应力，不能承受弯曲应力和冲击力。e减少或避免塑件的熔接痕，增加熔接牢度 塑料熔体流动前沿的汇合处常会形成熔接痕，导致该处强度降低。f考虑浇口位置和数目对塑件成型尺寸的影响 平板形塑件翘曲变形的原因在于垂直和平行于流动方向上的收缩率不同而致。如改用多点浇口或平缝式浇口，则可有效地克服这种翘曲变形。g防止将型芯或嵌件挤歪变形

34、 对于有细长型芯的圆筒形塑件，或有嵌件的塑件，应避免偏心进料，以防止型芯或嵌件被挤压移位或变形，导致塑件壁厚薄不均，或塑件脱模损坏。3.5.3 采用MoldFlow软件对本模具进行分析对于任何注塑成型来说，最重要的是控制塑料在模具中的流动方式。制品的许多缺陷，如气穴、熔接痕、短射乃至制品的变形、冷却时间等，都与树脂在模具中的流动方式有关。MPI/Flow通过对熔体在模具中的流动行为进行模拟，可以预测和显示熔体流动前沿的推进方式、填充过程中的压力和温度变化、气穴和熔接痕的位置等，帮助工艺人员在试模前对可能出现的缺陷进行预测，找出缺陷产生的原因并加以改进，提高一次试模的成功率。通过分析流动过程中的

35、取向来判断其对制品强度的影响，并据此判断浇口位置设置的正确与否。采用MPI/Flow可使注塑成型从制品设计、模具设计到注塑工艺的确定完全在并行工程的环境下进行，不仅克服了传统的串行设计存在的产品开发周期长的缺点，而且提高了开模的成功率，优化了注塑成型的工艺条件，降低了产品开发和制造成本。图3-5 MoldFlow分析最佳浇口位置结果由上图可知，最佳浇口位置在塑件的中部。本模具的浇口位置取距离塑件中部中心19mm处。具体的浇口位置与其对应的填充时间和填充压力见下图。图3-6 MoldFlow分析浇口位置 图3-7 MoldFlow分析填充压力 图3-8 MoldFlow分析填充时间3.6 冷料穴

36、的设计冷料穴的作用是储存因两次注射间隔而产生的冷料头及熔体流动的前锋冷料，以防止冷料进入型腔而影响制件质量。这种带Z形头拉料杆的冷料穴设计在主流道末端的动模一侧，既起冷料储存作用又兼有分型时从主流道衬套中拉出凝料的作用。开模后，凝料及塑件一起被带Z形的拉料杆脱出。它适用于各种塑料的注塑成型，是常用的结构形式。图3-9 冷料穴3.7 冷却装置设计热塑性塑料和部分热固性塑料注塑成型的过程中，是将温度较高的熔融塑料，通过高压注射进入温度较低的模具中，经过冷却固化，从而得到所需要的制品。首先，从提高生产效率的角度来看，成型过程中的成型周期是一个非常重要的环节。由于在整个成型周期中5060的时间用于对制

37、品的冷却，因此在成型过程中冷却时间长短的重要性是不言而喻的。影响注塑模冷却的因素很多，如制品的形状，冷却介质的种类、温度、流速，冷却管道的几何参数及空间布置，模具材料，熔体温度，工件要求的顶出温度和模具温度、制品和模具间的热循环交互作用等。这些参数之间互相联系、互相影响，唯有这些参数的合理组合才能获得理想的效果。但靠传统的经验和简化公式是很难确定的，只有通过CAE分析才能得到理想的结果。 本次模具设计采用MoldFlow软件进行分析，MPI/Cool采用边界元法（Boundary Element Method）对模具的温度场进行三维模拟，对于制品在其厚度方向上采用解析来计算

38、温度分布，并通过制品的热流量将二者完全耦合进行迭代求解。同时将模具的温度场与冷却管道中冷却介质的能量方程联立起来求解，因此可以可靠地计算制品、模具及冷却介质间的界面温度。在计算过程中，考虑了型芯和型腔在制品厚度方向的不对称性对制品温度分布的影响。 MPI/Cool能够模拟冷却管道、模具材料、冷流道、分型面及模具边界对模具和制品温度的影响，从而为优化冷却系统提高可靠的依据。 MPI/Cool不仅能对中性面模型和Fusion（熔融）模型进行冷却分析，而且能够对3D模型进行冷却分析。 此外，MPI/Cool和MPI/Flow相结合，可以得到十分完美的动态的注塑过程分析。MPI/Cool通过对模具、制

39、品、冷却系统的传热分析，为用户提供了丰富的模拟结果。 其作用如下:a冷却时间  为保证制品在脱模时要有足够的强度，以防止脱模后发生变形，要确定合适的冷却时间。MPI/Cool能够计算制品完全固化或用户设定的固化百分比所需要的冷却时间。b腔表面的温度分布  型腔表面温度对制品质量具有重要影响。MPI/Cool能够模拟注射周期的型腔表面温度分布，帮助工艺人员确定模具温度的均匀程度及是否达到材料所要求的模具温度。对于中性面模型，MPI/Cool还可以计算制品两个侧面的温度差别。c制品厚度方向的温度分布  制品在顶出时刻的温度是确定冷却时间是

40、否合理的重要因素，如果温度过高，则需加强冷却或适当延长冷却时间，而温度过低，说明冷却时间太长。MPI/Cool能够预测制品在顶出时刻沿厚度方向不同位置的温度分布，最高温度在厚度方向的位置，沿厚度方向的平均温度以及某一单元温度沿厚度方向的变化。 d制品的固化时间  依据模具表面的温度预测制品完全固化所需要的时间。e冷却介质的温度分布及冷却管道表面的温度分布  冷却介质的温度变化、冷却管道表面与冷却介质间的温度差是决定冷却是否有效的重要依据。f冷却管道中的压力降低、流动速度及其雷诺数  雷诺数决定了流动状态，应保证冷却介质处于紊流状态。

41、g镶块的温度分布、镶块/模具界面的温度差分布  镶块/模具间的温度差别反映了热量通过界面的阻力大小。h分型面和模具外表面的温度分布。下面介绍MoldFlow软件分析过程，本模具设计对三个方案进行比较分析，选取最佳的冷却系统。方案一：采用动、定模板各有两根冷却水管，水管直径为10mm水管间距为118.5mm。(a) (b)(c) (d) 图3-10 (a)塑件表面温度分析 (b) 塑件冷却时间分析 (c) 塑件平均温度分析 (d) 塑件翘曲变形分析方案二：采用动、定模板各有四根冷却水管，水管直径为10mm，水管间距为60mm。(a) (b) (c) (d) 图3-11 (a)

42、塑件表面温度分析 (b) 塑件冷却时间分析 (c) 塑件平均温度分析 (d) 塑件翘曲变形分析方案三：采用动、定模板各有6根冷却水管，方向为纵向。水管直径为10mm，水管间距为60mm。(a)(b)(c) (d)图3-12 (a)塑件表面温度分析 (b) 塑件冷却时间分析 (c) 塑件平均温度分析 (d) 塑件翘曲变形分析方案一中塑件的表面温度和平均温度比较均匀，而冷却时间不同步，所需时间为27.95s所用时间比较多，翘曲变形最大量为1.754mm；方案二中塑件的表面温度和平均温度比较均匀，温度较低，冷却时间为26.99s，翘曲变形最大量为1.752mm；方案三中塑件的表面温度和平均温度是三个

43、方案中最低的，也是最均匀的。而冷却时间不同步，所需时间为28.55s，翘曲变形最大量为1.753mm。综合上述三个方案，方案二的翘曲变形量是最小的，而表面温度、平均温度和冷却时间属第三方案最好。考虑到冷却水道与模具组件之间的干涉情况，本次模具的水道采用定模板一侧采用方案一的直水道，动模板一侧采用方案三的循环水道，具体尺寸根据实际情况做相应的调整。3.8推出机构设计推出机构的作用是塑件成型后，顺利地把塑件及浇道凝料推出模外。推出机构一般由推杆、推管、推板、推杆固定板等零件组成。在设置推出机构时，首先需要确定当模具开启后，制品的留模形式（留动模部分或留定模部分），推出机构必须是建立在制品所滞留的模

44、具部分中。通常，由于注塑机的推出机构设置在动模板一侧，因此大多数模具的推出机构是安装在动模中的。根据文献5中的P590-P593。A推出机构的设计原则：a. 模具的推出机构必须有足够的强度及刚度，使塑件出模后不致于变形；b. 推力要均匀。推力面尽可能要大，其推力应设计在塑件承受力较大的地方如筋部、凸缘及壳体壁部等部位；c. 推件不应设计在零件外表面，以免影响塑件外观质量；d. 推出系统要动作灵敏可靠、动作平稳并便于更换与维修。B推出机构的类型：a. 推杆推出机构的结构特点：塑件成型后，能一次被推出。设计要点：推杆的直径不要过细，应有足够的强度承受推力；推杆的端面应距离型腔或镶件的平面0.08-

45、0.1mm；推杆应作淬硬处理。b. 推管推出机构 适用于环形、桶形塑件或塑件上中心带孔部分的顶出，过薄的塑件尽量不要用这种机构，因为过薄的推管加工困难，且易损坏。c. 推板推出机构 其主要特点是在制件表面不留下顶出痕迹，同时塑件受力均匀，顶出平稳，适用于各种容器、桶形制品及中心带孔塑件。d. 气压推出机构 它是推出薄壁深腔壳型塑件最简单有效的方法，特别是成型车间设有压缩空气管路，采用此法更加经济合理。e. 推块推出机构 中间有孔的平块状带凸缘塑件，易采用这种机构，它的结构形式及与推出板的固定方法与推杆相似。根据以上原则及推出机构的类型，以及制品的结构特征，选用推杆推出机构。3.9 推杆推杆多为

46、圆形结构，细长杆可将后部加粗成台阶形，配合间隙要求小的推杆，其推杆端部应设计成锥形。推杆应尽量短，推出时，一般将塑件推到高于型腔（或型芯）10mm左右即可。推杆的端面应高出所在型腔的底面或型芯顶面0.05-0.1mm。推杆与其配合孔采用H6/f6配合，保持一定同轴度。推杆数量在保证推出前提下，越少越好。在推杆推出机构中一定要设计复位机构。推杆需要进行淬火处理，使其具有足够的强度和耐磨性。本设计采用6mm和4mm的圆形推杆。3.10 复位杆顶杆在将制品顶出后，其顶端位置会高于型芯（型腔）表面很多，在下一次合模（模具合紧之前）时，必须使其退回到顶出前的初始位置，以免碰坏型腔（或型芯），因此在顶出机

47、构中必须设有复位杆帮助顶杆回位，如图所示。图3-13 复位杆、顶杆组装方式3.11 导向装置导向装置的作用是：当动模与定模合模时，导向装置先进行导向，型腔与型芯再合模，这样可避免型芯与型腔发生碰撞而损坏。同时，保证了型芯及型腔的相对位置，兼起定位作用及承受一定的侧压力作用。导向装置包括两个部件，即导柱和导套，导柱一般安装在动模上，导套安装在定模上。有时，也可将导柱安装定模上，导套安装在动模上，或在动模上设计导套孔，用导柱直接导向。在本设计中，导套安装在定模上，导柱安装在动模上，在合模时进行导向定位。3.12 侧抽芯的设计侧向抽芯用于有侧孔的塑件，根据侧孔的数量和方位设置一至多个侧抽芯，用侧向抽

48、芯机构抽出侧型芯。侧向分型与抽芯方式一般分为：手动、机动、液压或气动分型抽芯。本模具设计中选用机械侧向分型抽芯机构中的斜滑杆分型抽芯机构，借据机床的开模力，通过斜导柱和划块机构与斜滑杆和滑座来改变运动的方向完成侧向分型抽芯动作，合模时利用合模力使其复位。为顺利地脱出塑件、滑杆式侧型芯从成型位置外移到不妨碍制件平行推出的位置，此移动距离称为抽拔距。在设计模具时还应加上25mm的安全距离作为实际抽拔距。实际抽拔距S=S+（25）mm=2.5+2.5=5mm； S=S+（25）mm=2+2=4mm本模具S1=31tan12=310.21=6.6mm>5mm S2=10tan25=100.42=

49、4.2mm>4mm可以使用。抽芯机构如下图：（a）(b)图3-14 （a）斜滑杆抽芯机构 (b)斜导柱抽芯机构3.13确定各模板尺寸模板各部分结构尺寸如表3-4所示：表3-3 模板各部分主要结构尺寸1定模固定板 长 ×宽×厚 400mm ×400mm ×25mm2定模板 长 ×宽×厚 400mm ×315mm ×50mm3动模板 长 ×宽×厚 400mm ×315mm ×32mm4动模支承板 长 ×宽×厚 400mm ×315mm 

50、5;50mm5垫块 长 ×宽×厚 400mm ×315mm ×80mm6推杆固定板 长 ×宽×厚 400mm ×199mm ×20mm7推板 长 ×宽×厚 400mm ×199mm ×25mm8动模固定板 长 ×宽×厚 400mm ×400mm ×25mm根据上述的设计，最后设计出的模具的总装图如下：（a） 主视图（b） 左视图图3-15 模具总装图3.14 型腔成形尺寸计算3.14.1 凸、凹模结构形式对于极为简单的形状可以采用整体式

51、的凸模或凹模外，往往采用拼镶方法组合成凸模或凹模。本模具采用整体式。3.14.2 型腔和型芯工作尺寸计算在一般情况下，影响塑料制品公差的因素以模具制造误差Z、成型零件的磨损C量和收缩率的波动S为主。因此，在计算尺寸之前，首先要确定使用塑料的成形收缩率。由于本次使用的材料为ABS，收缩率S为0.3%0.8%，取Scp为0.05%。根据文献5中的P578-P580。a型腔尺寸 凹模为成形塑件外观或外轮廓、凸出部分的。从所成形的塑件上看，这一类尺寸的公差一般为正偏差，凹模在使用时有磨损，磨损后尺寸增大。型腔尺寸的计算公式为：径向尺寸（直径、长、宽） Lm=(Ls+LsScp-x0) (3-8)深度

52、Hm=(Hs+LsScp-x1) (3-9)b型芯尺寸 凸模为成形塑件的内轮廓、孔、沟槽的。从所形成的塑件上看，这一类尺寸的公差一般为负偏差。凸模在使用时有磨损，磨损后尺寸减小。型腔尺寸的计算公式为：径向尺寸（直径、长、宽） lm=(ls+lsScp+x0) (3-10)深度 hm=(hs+hsScp+x1) (3-11)c中心距尺寸 这一类尺寸为不受磨损影响的尺寸，它仅与加工精度和收缩率有关。中心距尺寸的计算公式为：中心距 Cm=(Cs+CsScp) (3-12)其中为公差数值，按精度等级3查表所得，制造误差Z=/3；X0为修正系数，一般为1/23/4，对于中小型塑件取3/4；X1为修正系数

53、，一般为1/22/3，当制品尺寸较大，精度比较低则取小值，反之取大值。因此本次尺寸计算X0取3/4，X1取2/3。通过Excel软件计算得到了型腔，型芯的具体尺寸，打开ProE进行三维造型的尺寸修改，完成开模的模拟。a分割体积块，在菜单管理器中选取【模具体积块】【分割】进行型腔，型芯的分离。b抽取模具元件c铸模及开模，进行注射模拟，将模具型腔形成的空间填充材料，以模拟浇注完成的产品模型。利用其开摸功能，模拟模具的开闭情形。结果如下：（a）（b）图3-16 模具开模3.15 注射机技术参数的校核由于每副模具都只有安装在与其相适应的注塑机上进行生产，因此模具设计与所用的注射机关系十分密切。根据文献5中的P575-P576，注射机的基本技术参数校核如下：A注射量的校核 V 0.8V （3-1）式中 V塑件与浇注系统的体积总和（厘米3）；V注射机的注射容量（厘米3）；0.8最大注射容量利用系数。V 5/4 V1.25×2