座椅脚垫注塑模具设计本科毕业设计(论文)说明书

编号：毕业设计(论文)说明书题目：座椅脚垫注塑模具设计学院：专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：学号：指导教师：职称：年xx月xx日电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸页共38页电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸产各种塑料零件不可缺少的集各种高端制造技术与一身的工艺装备。特别是在塑料制品生产中，模具及其塑料的广泛应用，使得模具在现代制造技术中越来越重要。本论文要求设计座椅脚垫的注塑模具，由于模具的成本较高且具有特定性、专一性和刚性制造的特点，在设计时应主要考虑到企业现有的设备参数、塑料件的数量及模具的使用寿命。该座椅脚垫为大批量生产，由于该塑料制件外形复杂，模具成型部件型芯、型腔的形状较复杂，同时模具加工制造的成本也会提高，根据需要注塑的塑件数量，要保证在大批量注塑的过程中，模具维修次数少，使用可靠，寿命长，久必须对模具成型部件的材质要求和热处理要求较高。座椅脚垫是一个功能件，外形尺寸及外观均要求不高，由于其使用环境和工作中受到较大的冲击力，所以对塑料的材料性能要求较高，同时对安装时的配合度要求不能有较大间隙，因此在设计时在能顺利成型出塑料制品的情况下，要保证模具凹凸模的形状尺寸精度。在模具设计的过程中，要综合考虑完成模具制造的现有条件和可利用资源。在完成毕业设计的同时提高了自己的学习、查阅文献、独立思考、解决问题的能力。因为本题目对我来说是一个新的知识领域，所以我选择了座椅脚垫注塑模具设计作为大学几年的知识和能力的一次全面的考核，主要意义有：通过利用自己在大学期间掌握的理论知识，将所学理论知识与在企业实习实践相互结合。熟悉模具种类及复杂的内部结构，通过查阅文献资料，进一步学习在学校没有了解到的模具知识并掌握设计的关键部分。方便以后能快速融入模具企业的职场环境。在模具设计的工程中锻炼自己对三维软件的运用能力和在设计过程中对遇到的困难的独立分析和处理能力。提高自己在撰写专业学术论文的能力，以便以后在各学术网站上发表自己的科研成果和技术经验。1.2国内外模具发展现状中国的模具行业越来越受到人们的关注。早在上世纪八十年代末，中国政府就对模具制造业高度重视并在颁布的《关于现行产业政策点的决定》，并将模具制造技术作为机械工业技术转型顺序第一的地位。模具制造业的发展虽然有多方面的局限性，但是模具几乎涉及到我们生活的方方面面，是不可代替的产业。它不仅是技术产业化的重要领域，而且它在人们的日常生活中上演着越来越重要的角色。模具越来越多地被用作非标机械制造、电子通讯行业、轻工业、汽车制造业、纺织业、航空航天技术等行业中应用最广泛的工艺设备之一。其部分生产加工的零件和产品占据制造业的60％至90％。目前据有关信息统计，2016年中国模具进出口总额为679,293.89万美元，同比上年下降10.3%。其中进口总额为200,281.12万美元，同比上年下降19.4%；出口总额为479.012.78万美元，同比上年下降5.8%[1]。年全球模具市场相比2016年，模具的进出口量虽然有些下降，这正表明，我国的模具设计制造技术越来越成熟，同时国外的模具设计技术也在不断提高。中国模具制造业生产的模具通常体积较小而且精度等级低，对于大型模具的制造技术，中国仍然不是很成熟。但中国模具制造业数量大，生产加工水平可观，人工成本相比国外低。我国一些成熟的模具制造企业在制造模具过程的中，先进的加工设备对模具制造特别是复杂模具的制造起着决定性的作用。在市场作用下，各企业相互竞争，不断完善其自身的管理制度和技术研发。为了保证产品适应市场竞争和产品的质量，企业需要提高模具性能和精度；为了保证产品的上市时间，就得提高模具和产品的制造效率，长此以往模具制造技术将持续提高。模具设计制造技术越成熟，产品性价比越高，这将会提高人们的消费积极性和生活质量，对促进国民经济发展具有特别的意义。模具制造加工精度与产品的精度要求直接相关，由于塑件使用的环境和条件不同，一些塑件对表面质量、刚度、强度和寿命等要求高，，所以模具的设计和制造需要严谨对待。随着中国逐渐步入世界工业4.0和中国智造2025，模具的高效全自动化加工设计将随之而来[2]，也就是说有能自动化生产能力的模具生产链，这种柔性制造系统将便于产业化管理和大幅降低模具的生产成本。通常产品的制造是从没有到有、由想法到制作的创新设计方式，这种方式已经很难在如今迅速发展的的市场竞争中站立脚跟，所以该座椅脚垫注塑模具的设计是建立在RE逆向工程的基础上。由于塑料产品的外形是由模具的凹凸和工艺决定，所以当产品需要更新到决定生产时，首先要对该塑件的成型模具进行设计制造。1.3模具CAECAD/CAE/CAM即计算机辅助设计(ComputerAidedDesign)、计算机辅助工程(ComputerAidedEnnee)和计算机辅助制造(ComputerAidedManufacturing)的简称，它指的是以人为本，以计算机辅助手段来进行产品的设计、分析和制造。CAD/CAE/CAM技术具有高智力、高效益、知识密集、更新速度快、综合性强等特点，它是科技领域中的重要课题之一，也是当今先进技术——计算机集成制造系统CIMS(ComputerIntegratedManufacturingSystem)的核心技术基础[3]。CAE技术通过仿真分析获得重要的设计参数，如应力分布、环境温度、剪切速率、剪切应力、加速度等，设计师可由CAE获取诸如流道形式、熔合纹与气穴的设置位置、注射机应有的注射压力和锁模力大小、流向与纤维取向关系、冷却时间估算与冷却水道布局、零件最终成型情况等信息。作为设计工具，CAE可以帮助模具设计人员优化模具设计方案，其主要包括流道系统和模具结构设计，帮助产品设计人员从过程的角度提高产品形状，根据经验及三维分析软件引导设计师设定合理的工艺方案。一般在设计师在设计和优化自己的设计方案时，会利用各种三维分析软件对其进行模拟分析。优化设计方案的软件非常多，每款CAE分析软件都有自身的优点，比如3DMAX适合渲染和视觉优化；UniGraphics适合曲面建模和数控编程；SolidWorks适合对模型的参数管理多用于机械设计；CATIA适合大型工程的三维建模和航空航天领域；Moldflow适合对流体进行分析等等；所以设计师要根据企业条件和现有资源，选择最实用，最适合自己的分析软件。在模具设计中，CAE软件分析可以从多种成型方式对注塑结果的问题进行评估和对比，可以得到最优设计方案。于此同时，CAE软件也是一种学习工具，通过对注塑成型工艺的各个阶段的仿真及参数分析，可学到更多知识。CAE软件可以帮助设计人员熟悉熔体的流动预测，掌握熔体流动的参数分析、压力分析、结晶分析，帮助和教导设计新手克服了设计的难关和经验的不足，为经验丰富的工程师确定设计方案的可行度和注意设计过程中那些容易被忽视的细节。设计者应使模具在被制造和生产产品的过程中追求产品质量及生产效率[4]，模具的设计应：（1）尽可能缩短成型周期。（2）尽可能缩短设计周期。（3）尽量降低模具的制造成本。（4）最大程度的使模具具有应变能力。（5）最大程度满足客户的要求。1.4模具设计流程及流程图1.4.1模具设计流程（1）产品设计和三维模型重建模具工程师根据客户提供的产品资料及要求后，利用三维软件重新建模，此模型也可能是客户要求改进后的模型,然后选材料、计算公差、收缩率、制作精确的塑件图纸，为模具设计做好基础。（2）模具设计过程①设定塑料制品的浇口位置和模具分型面；②确定型腔数目和排列方式；③浇注系统设计；④型芯、型腔结构设计；⑤侧抽芯机构设计和推出机构设计；⑥加热系统设计和冷却系统设计；⑦出模具零件图和装配图。（3）模具制造根据企业或单位现有的设备参数规格进行工艺设计，并用图纸表达。在初步模具设计完成后，利用三维软件建模画出模具的成型零部件，在装配没有干涉后，出工程图用于加工。工程图包括：模具总装图和零件图。图纸完成后，经过一系列的加工、制造、热处理、修改和装配等工艺，完成模具的制造。（4）模具调试一般在模具设计并出图完成后，需要拿到机加工部门去加工和热处理零部件，然后对模具进行复杂的装配，最后把装配好的模具加上各种润滑剂和喷漆并安装到选定的已经完成注塑参数调整的注塑机上进行注塑试模。若试模没有问题出现，就要对试模过程中生产的塑件进行测量，判读测量的各个数据是否符合相应的尺寸公差[5]。检查其是否符合设计意图的公差范围内。若在试模中发现模具本身存在干涉、配合误差和形状误差等问题，这时需要判读是哪个零件出现的问题，并把该零件返回加工车间给钳工维修，维修好后继续装配试模，能成型出符合设计要求的塑料零件为止。因此，修模、试模是一个考验耐心的过程。其繁琐、复杂程度是整个模具制造中最大的。在每次修模前设计师必须考虑修模去材料后的后果。在每次试模失败的的时候，设计师必须找出失败的原因，并总结经验避免下次试模失败。反复修模将导致模具的性能就越低，甚至会报废。从上面的分析可以看出，模具的设计制造应该把重心放在模具的设计上，如果设计上存漏缺，特别是在设计非常复杂，成本又非常高的模具时，这些漏缺将会导致严重的后果，并会在试模中暴露。所以这时，CAE软件对模具的分析就显得十分重要。在如今，计算机以成为不可或缺的工具，在现在的模具设计中大部分设计师已经能够利用计算机完成整个模具的设计方案流程的全部管理，其中有通过计算机对模具的成型零件的编程管理，对大型复杂模具的结构管理，通过仿真对模具成型的过程管理，对工艺图纸管理等。1.4.2模具设计流程图流程图的绘制是严格按照模具设计流程并经过严密的逻辑顺序整理后绘出，由上述流程可以得到如下图所示的流程图。该流程图清晰直观地表达了模具设计的整个顺序流程，使长篇的文字表达经过图像更清晰[6]。如图1-1.图1.1模具设计流程图2塑件分析2.1塑件图形图2.1塑件图形本制件是应用SolidWorks2015来建立的。建立本零件的三维模型并不是很复杂，只需要利用：拉伸/切除凸台、倒圆角、扫描并标注尺寸即可得到该零件的三维模型，多注意尺寸，由于SolidWorks是一个面对对象的三维软件，在与其它三维软件如UG、PROE、CATIA、CAD相比在对模型的参数管理是十分强大并占有优势的，这也是我选用SolidWorks的原因之一[8]，其二是SolidWorks对工程图的制作与管理非常优异，与别的软件相比十分能很大程度提高制图效率。上面是座椅脚垫的二维及三维图形。2.2塑件材料的选择一般来说，每种材料都有其使用的环境和各种条件，即每种材料都是有用的，一些塑料不能用来注塑，貌似没用，其实它可以作为添加剂或者搭配材料，搭配后的塑料性能会得到很大的改善。所以只有搭配错误的材料，没有无用的材料。选择和搭配原材料种类和各材料的成分比是注塑模具设计过程中十分重要的一个步骤，因为各种塑料的性能、成型条件、成本等各种不同因素决定了注射成形参数的设置及模具设计中型芯型腔的拔模角度等，所以要保证塑件的性能和满足设计的要求，需要考虑塑料的诸多因素。首先考虑到该塑件是功能性零件，而且需要配合在座椅上，要实现这些功能及配合，满足其性能，就必须慎重选材。材料性能主要包括三个方面：特性及使用范围、力学性能、热性能，然后在众多的常用材料中粗步选出几种材料进行对比，除了考虑塑件的功能和性能，我们还要考虑该塑件需要生产的数量、完成该数量所需要的时间、原料成本、成型难易程度、经济效益等因素，最终选择ABS作为座椅脚垫塑件的材料。ABS英文名称:AcrylonitrileButadieneStyrene；中文名称：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯。为丙烯氰成分比：20%~42%、丁二烯成分比：10%~30%和苯乙烯成分比：29%~60%，三种成分共聚而成的聚合物，简称ABS[7]。ABS是较为环保的塑料，其无毒无味，常温下为一种浅黄色的固体。成型的塑件光泽度高，具有良好表面物理性能和稳定的化学性能。熔融的ABS塑料在注射过程中，尺寸稳定，成型后易后期加工，常作为工程塑料。ABS性能参数见表2-1。表2-1ABS性能查阅表ABS塑料丙烯腈-丁二烯-苯乙烯物理特性密度1.02-1.16g.cm-3比体积0.86-0.98cm.g-1吸水性0.2-0.4%收缩率0.4-0.7%熔点130-160°c热变形温度90-108°c抗拉屈服强度830-1030Pa拉伸弹性模强5000Pa弯曲强度180Pa硬度9.7HBS断裂伸长率15-50泊松比u=0.35物料性能1、综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好.2、与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理.3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。4、流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件.ABS注射成形工艺参数注射机类型：螺杆式螺杆转速：30-60r/min料筒温度：后段150-157°c中段165-180°c前段180-200°c喷嘴温度：170-180°c预热温度：80-85°c模具温度：50-80°c注射压力：70-100Pa注射时间：20-90s高压时间：0-5s冷却时间：20-120s成型性能1.无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥（80-90摄氏度）,3小时以上。2.宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为大于270摄氏度)。对精度较高的塑件,模温控制在50-60摄氏度,对表面要求高的塑件模具温控制在60-85摄氏度。3、如需解决夹水纹和熔接痕，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变冷却水道的设置位置。4、ABS有一定的强度和尺寸稳定性，经过调色处理，可配成任何颜色。2.3ABS塑料优点及缺陷ABS可根据原材料的不同总成分比和添加剂，使ABS塑料在使用时，不仅表面光滑减摩，而且由于材质物理性能好，能在使用过程中耐磨和抗冲击强，化学稳定性好，常作工程材料。（1）与别的塑料相比，ABS塑件的表面可镀性高；（2）在大多数常用塑件相比,贴漆性高；（3）高耐热、阻燃，使用较安全；（4）柔韧性好；（5）在注塑时由于ABS一般注塑温度为200℃，此时的ABS熔接性好，所以在旋转式双色模具中ABS是最常用塑料原料，用于注塑多种颜色的塑件[10]。（6）根据使用要求，按不同的成分比例和添加剂在高温下融合后可以使其具有透明效果。其主要缺陷：在注塑成型的过程中，ABS容易产生溢料飞边、气泡、对模具冲蚀大、熔接痕明显、烧焦、黑纹和光泽不高；消除缺陷的措施：①增大注射机工作压力。②提高成型温度。③加排气槽。④注意充分预干燥。2.4塑件结构分析2.4.1塑件的表面质量分析该塑件要求外观质地均匀不翘曲，不允许有气孔、成型凸点、云纹、冷疤和熔接痕等，转角处不能有飞边，且中间φ7.5孔须和滚轮轴隙配合。对座椅脚进行抽样测量，选取新座椅测量其脚垫中间孔径的尺寸，其φ7.5尺寸在7.41~7.58mm之间，座椅脚部尺寸9.91~10.07mm可知都满足公差等级IT11。脚垫上方φ10孔需和座椅脚步过盈配合，要使其满足过盈配合，孔必须小于9.91，又要保证脚垫不能太小而破坏，脚垫的最大尺寸10.07mm，且过盈连接长度为脚垫上方大孔高度。2.4.2塑件的结构工艺性分析从塑件的外形轮廓可以看出，虽然该座椅脚垫的尺寸相对比较小，但是该塑件的结构较为复杂，从塑件图形可知壁厚的大小上差距较大。最小壁厚为2.5mm，而最厚的壁厚达18mm，所以对注塑参数要求高。由于壁厚大，冷却时间较长导致成型周期长。该塑件的最小壁厚为2.5mm大于ABS的最小壁厚值0.6mm，塑件满足ABS的最小壁厚值。从塑件图可以看出：该脚垫有形状两个不同的通孔，如φ7.5的圆孔和φ10的配合孔；塑件壁厚不均匀；各面采用圆弧过渡。一次性注射量大；不宜有缺口、尖角和飞边；综上所述，该座椅脚垫可采用注射模具成型加工的方法；2.4.3塑件脱模斜度及精度等级：(1)对ABS塑料而言：型芯：40′～1°（取50′）型腔：50′～1°30′（取70′）(2)塑件精度等级：经查塑件公差等级表GB/T14486本塑件外形选用一般等级，精度等级为MT6。2.4.5圆角设计该塑件置于座椅脚部，为了避免磨损和增加产品強度，该塑件棱角均采用圆角设计。圆角设计的优点[8]:表面处理容易，如电镀，喷漆等；减少毛边：减少成型时的尖角及毛边，避免人员受伤；提高生产效率：圆角能减少脱模剂或于锐角累积，使脱模更为容易；（3）改善流动：增进流动效率，减少熔融碎料对模具尖角处的冲蚀和减少应力在模具尖角处集中，避免模具开裂，提高模具寿命；（4）减少气孔：改善高温熔融塑料流动进而减少卷气导致的气孔，增进产品表面光度和性能；（6）消除应力集中，改善塑件的力学性能增进強度避免裂纹，改善塑件的使用寿命；3模具设计3.1确定模具分型面位置在设计师看见要成型塑件的第一眼，就应该能确定其脱模方向和分型面开设的位置，也是模具设计的开始。模具的设计是否能使塑件达到要求的效果，并使用模具设计效率降低，看见塑件的同时就能确定分型面的位置和模具的基本结构，这也是对一个模具设计师的基本要求。分型面开设得否合理，对模具整个设计流程起着至关重要的作用。塑料产品的质量，脱模是否易于操作，冷却水道的开设是否合理等都受到分型面开设位置的很大的影响[9]。如果模具的分型面开设得不合理，会给模具的设计带来极大的不便，不仅如此，还会使模具的制造成本显著增加或者使成型的零件不能顺利脱出。模具设计的整个过程，都是围绕分型面的设计展开。3.1.1分型面的选择原则：有利于型腔排气；分型面要保证塑件顺利脱模；尽量保证塑件的性能及使用要求；（4）分型面应开设在塑件的最大截面处；（5）分型面要有利于保证塑件的表面质量；（6）尽量保证塑件的使用寿命和尺寸精度；（7）尽可能使塑件留在动模一侧方便模具设计；（8）有利于流体的流动阻止压力损失和内应力产生；（9）尽可能减少侧抽、斜顶等，有利于简化模具结构；（10）非平面分型面的选择，应有利于动定模板和型芯的加工；（11）塑件在分型面上的投影面积应尽量小，利于脱模和注塑机的选型该座椅脚垫模具的设计在进行塑件建模和塑件分析时已充分考虑了以上分型面的选择原则，同时从座椅脚垫塑件的二维三维图样可以看出该塑件体积小，但注塑量适中，上方与座椅脚配合的φ10孔需要侧向抽芯机构。该塑件的最大截面处和分型面设置重合，所以型腔对称，为了模具的维修和塑件的质量，型腔采用镶块的形式，若采用型腔和动定模一体式，不利于模具的维护，其结构刚性大，模板不能重复利用，若采用镶嵌式，模具的柔性化程度提高，现在企业中模具普遍采用该形式，但是模具相应的成本增加，根据塑件工艺要求和实际生产条件，结合经济因素综合考虑选用模具的型腔形式。3.1.2分型面的选择综上多种因素的考虑，分型面选择如图3-1所示。3-1分型面选择3.2确定型腔数量及排列方式在分型面确定以后，需要对模具型腔数量和排列方式进行考虑。对于一模一腔的模具一般使用在大型塑件制造和精度要求高的中小型塑件制造中。该模具为座椅脚垫的中批量成形模具，要求精度为一般等级MIT6，其φ10利用一个斜滑块成形，利用斜导柱和其合适的倾斜角度控制斜滑块的开合。座椅脚垫外观质量要求低，而对使用要求较高。从其外部特征可以看出塑件外形的连接面室友圆弧过渡，在承受人的重力与移动的同时需保证其刚度和强度。因为上方φ10座椅脚部配合的孔与开模方向垂直，所以此孔成型需设制侧抽机构[10]。侧抽机构可采用多种方式，通常采用斜导柱和直弯驱动。直弯驱动指：在注射保压完成后，利用电机迅速旋转拔出侧面型芯，电机一般固定在动模一侧，所以此过程可以在注塑机打开模具的同时一起完成，但是一定要注意与推出机构不产生干涉。由于电机直弯销驱动与其他方式的侧抽机构相比成本较大，在该座椅脚垫注塑模具中不宜采用。本模具的侧抽机构采用最为简单方便的斜导柱抽芯机构。由于该脚垫截面小，但型腔容积相对较大。注塑压力要求偏大，以便快速填充满每个型腔，然后冷却凝固成型，是塑料内部收缩结晶方向尽量一致，可以提高塑件的力学性能。座椅脚垫在使用过程中主要要求材质耐磨、疲劳强度搞、能受较高的冲击力，最好为一模一腔，又由于该塑件为中批量生产，综合考虑该模具型腔数量决定为2个。如图3-2所示。图3-2型腔分布示意图3.3注射机型号的确定注射机型号的确定方法有两种，其一是在观察塑料零件的大小后，有经验的设计师可直接根据经验选择注塑的型号。其二是，或者注塑模具的成型零部件设计校核完成后，确定注射机的型号。注塑机的规格参数是硬性条件，不管是模具设计还其他设计都应该以硬性条件为基础进行设计，设计的产品要符合硬性条件的使用范畴，因此注塑模具的设计应详细了解注塑机的参数规格，方便设计时能够避免注塑机选择不当，或模具设计不当的局面。座椅脚垫注射模是安装在选定好的注射机上，完成注塑，生产零件的工艺装备，设计模具要从多方面考虑如何节约成本，并达到塑件的设计要求，要遵从此设计原则。一款型号的注塑机最好能制造一致的塑件，并便于下次重做定单时参数化设计。注塑机的选型通常依据：模具各型腔和浇注系统中塑料的总重量，即注射重量；模具闭合后，为了使高压的熔融塑料不溢出，注塑机需要对模具施加压力，即锁模力；塑件在开模方向上的投影面积；模具的开模行程和模具的大小等作为选机的标准。注射重量与塑件的大小，型腔的数目，浇注系统与拉料穴残留的塑料有关；不能选用注射重量超过塑件乘型腔数目的值得1.5倍以上的的注塑机。塑件及流道塑料的重量之和应该是注塑机注射重量的35%到85%之间。下限是由于下以三种考虑：模板的弯曲，塑料在料筒的驻留时间及每公斤注塑件耗电量。小的注塑件使用小的模具会使模板有过分的弯曲，使他挠起（影响产品品质），甚至使模板破裂。使用小型模具注塑小型塑料产品时，容易导致模板过度弯曲，影响产品质量，严重时甚至导致模板破裂熔融塑料外泄给注塑人员安全造成威胁。用过大的注塑机注塑小的塑件，熔融塑料驻留时间太长会引致塑料分解，容易产生有毒气体，给注塑人员的身体健康及周边环境构成威胁。所以使用一模多腔或加大模具尺寸可解决用大机注塑小塑件带来的成本、环境和安全的的一些问题。降低料筒温度可以避免因驻留时间长而引起分解。在经过一系列的考虑后，初步确定注射机的型号，然后校核完成注塑机的选型，选型必须满足上述条件中的每一个条件，若其中有一个或多个条件不符合，就必须选用规格更大的注塑机。3.3.1所需注射量的计算（1）计算塑件体积和重量利用SolidWorks2015的质量测量功能，设计分析可得塑件体积为V塑=30.809cm3图.3-3塑件分析质量为：M=V塑件×（3-1）M=30.809×1.06=32.6575g式中：M——塑件的质量（g）——塑件的密度（）（2）浇注系统凝料体积的初步估算虽然座椅脚垫在分型面上的投影面积较小，但是其体积相对较大，而且该模具有两个型腔。所以模具的流道截面不能设计得过小。由上可知该座椅脚垫体积为30.809cm3，型腔容积为61.618cm3（不包括浇注系统）。通常根据设计经验浇注系统的体积取塑件体积的0.6倍。V22×V塑×0.6（3-2）带入公式V2=2×30.809×0.6=36.971cm3（3）该模具一次成型注射周期内所需要的熔融ABS塑料体积。V0=2×V塑件+V2=98.589cm3；M0=ρ·V0=98.589×1.06=104.5g。（4）最大成型面积最大成型面积是指塑件型腔和浇注系统在模具分型面上注塑机所允许的最大投影面积。注塑机上标定的注塑压力是指注塑机在额定功率下对熔融塑料产生的最大压力，但一般熔料经喷嘴、浇口套、流道和型芯注入模具型腔时的最大注塑压力P因压力在流经这些阻碍时，产生的压力损失和流道等截面的增大会有所变化，只有注塑机最大注塑压力的0.25至0.5倍[15]，由于在注塑机高压注塑下，熔融塑料受压充满型腔时，会对模具型腔表面产生一个很大的流体压力，这个力在分型面上的法向分力应小于注塑机的公称锁模力，否则将不能合模并产生溢料现象，即：FpAp为注塑时熔融塑料对型腔内，分型面的法向力。它与塑料品种和塑件整体尺寸有很大关系，一般的模具在成型时型腔的压力约为35~50，取平均值p=45Mpa，分型面上的法向力必须小于注塑机上的公称锁模力，否则会因锁模力不够而产生溢料、飞边、强制开模的现象和人员危险的事故，即：即：式中：R为注射压力损耗系数，一般取0.26~0.5；由Solidworks2015得出座椅脚垫在分型面上的最大投影面积如图3-4所示17.74，则：F=pA=45×10×16.58×2×10=149.22kN。图3-4塑件在分型面的投影面积3.4注射机型号的选定注塑机作为机械设备，在过去在对注塑要求高的模具通常使用进口注塑机。而近十年来，我国的机械产业发生了质的飞越。从而，注塑机的生产也十分成熟，现在我国模具制造业对注塑机的需求几乎不用再依赖国外进口。由于注塑机的多样性和功能全面性的转变使模具设计的选择空间变大，模具设计也变得更加灵活与开放。设计师必须对各型号注塑机的参数规格非常熟悉，以便设计能顺利完成。根据以上的计算，初步选定注塑机型号为XS-ZY-125/90。型号中：X表示（成）型（机），S表示塑料，Z表示注射，Y表示预塑式，125表示公称注射量为125cm3，90表示最大锁模力为90x10kN[6]。注射机为XS-ZY-125/90型，其主要参数如下：表3-1注塑机参数注塑机的参数较核：（1）注射容量和质量校核由于以容量计算时V注=V总/（3-3）式中,V注—注射机额定最大注射容量cm3（模具型腔和流道的最大容积）；V总—在模具内的塑料体积总和cm3（通常指浇注系统和型腔体积之和）；—注塑机最大注射容量的利用系数。（通常在0.7～0.85之间根据注塑机的性能和注塑方式不同选取，这里取0.8）。∴V注≥V总/=98.589/0.8=123.15cm3所以注塑机符合该座椅脚垫注塑模具的注射容量和质量要求。（2）公称合模力及型腔熔融塑料总面积和型腔数的校核合模力的大小必须满足下式：Fs≥Fz=P（nAx+Aj）=PA（3-4）式中A—型腔与浇注系统在分型面上的投影面积。Ax—塑件所有型腔在模具分型面上的投影面积。Aj—浇注系统在分型面上的投影面积。Fz—胀模力。Fs—合模力。P—模腔压力取75MPa。通过使用SolidWorks2015软件测量功能测量面可得出A=1658.1mm2×2=3316.2mm2由于Fs=900KN≥75×33.16.2mm2=248.7KN所以在注塑过程中，XS-ZY-125/90注塑机的公称合模力能够满足该座椅脚垫注塑模具的适用要求。（3）模具与注塑机相关行程与闭合尺寸校核在模具制作完成后，需要把模具放置到选定好的注塑机上注塑试模。要使设计制作完成的模具能顺利安装到注塑机上，就要对模具整体尺寸与注塑机开合模行程进行校核。通常模具整体尺寸的校核，是经过计算，判断模具是否能安装在模具上，模具的整体尺寸即模具的长宽高，其长宽高要满足注塑机的最大最小装模厚度。模具注塑时的闭合厚度要小于选定的注塑机的最大装模厚度并且要大于选定注塑机的最小装模厚度[12]。在开模行程校核中，要使在塑件顺利脱模的条件下，使用最短的开模距离，以便缩短成型周期，提高注塑效率。如果以上条件不满足，需对注塑机原先选定的型号重新选择并校核。①模具整体尺寸校核：（3-5）—模具厚度，；—流道板厚度，=30；—定模板厚度，=55；—推板厚度，=0；—动模板厚度，=55；—垫块厚度，=115；—动模座板厚度，=30；可得：H=30+55+0+55+115+30=285mm该座椅脚垫模具的模厚H模=285mm；注塑机最小闭合厚度为200mm；即H模=285>200=H最小；所以该座椅脚垫注塑模具的长宽高各为：265×250×285。上诉数据与注塑机参数对比，可知皆符合XS-ZY-125/90注塑机的参数规格。②开模行程校核在完成模具的整体尺寸核厚厚，还需要对模具和选定的注塑机进行的开模行程校核。该座椅脚垫注塑模具采用推杆脱模，故没有推板，在模具行程校核时，考虑选定的注塑机XS-ZY-125/90的参数规格中，开模距离按下式计算：S>H1＋H2+（5～10）mm；（3-6）S=S机-(H模-H最小)＝300-（285-200）=215mmH1＋H2＋（5～10）＝55+35+10=100mm即S=290>210=H1＋H2+（5～10）mm故满足要求。式中:H1——推出距离，单位mm；H2——浇注系统和塑件在开模方向上的长度，单位mm；S机——注塑机最大开模行程。3.5浇注系统设计3.5.1浇注系统的组成一般浇注系统分四部分组成包括：主流道、分流道、浇口和冷料穴等[8]。浇注系统的设计对塑件的成型质量及使用性能十分重要，同时也是模具设计的一个重要环节，设计是否合理对塑件的使用寿命、尺寸精度、是否易产生气泡、耗电成本、模具的结构、资源利用率等有较大的影响。3.5.2浇注系统设计原则了解塑料的成型性能。注射成型机注射成型产品时，塑料在塑料桶中已成为熔融状态，因此在设计浇筑系统前，了解塑料熔体的黏度、泊松比、温度、剪切力都是非常重要的，要保证浇注系统设计无误，只有在充分了解了塑料的成型性能时，以确保塑料件的质量。尽量避免或减少熔接痕。设置浇口位置和浇口数量过程中，要对塑料零件进行充分分析，浇口数量多，虽然可以均匀排气使排气顺利，也可以避免型腔填充不满等情况，但是浇口数量多也易导致塑件表面出现熔接痕。浇注系统设计时应尽量减少分流的次数，应为熔接痕是由不同浇口塑料汇合熔接产生，尤其是在零件长度大导致每一个浇口的塑料流程长，在长流程型腔尾部，不仅压力小，而且温度低，这时熔融塑料亲和力差导致熔接痕产生，熔接痕对塑件的性能，使用寿命有极大的影响。有利于型腔中气体的排出。熔融塑料在喷嘴处被注往模具，熔融塑料在到达型腔前会先填充浇注系统，这时浇注系统内的空气被挤压，通过动定模板间隙和零件间配合间隙排气。，所以浇注系统要尽量避免死角。塑料在充填过程中产生紊流或涡流，这时巧妙的浇注系统设计能避免出现该情况，同时也避免因气体存积而引起的塑件缺陷。通常塑件烧焦、气泡、凹陷等缺陷是由气体不能充分排除导致。熔融塑料在充满型腔时流程应尽量短。流程是指熔融塑料从喷嘴到型腔所经过的距离。通常浇注系统的设计要使熔融塑料快速充满型腔，短的流程是解决该问题的最有效途径，在缩短成型周期上有显著效果，熔融塑料在浇注系统中的压力损失和热损失降低，提高了电能的利用率，并且熔融塑料可以在较为理想的状态下流动，提高产品的合格率。流动距离比和流动面积比检验。大型薄壁塑件模具设计中，流动距离比和面积比是设计者必须面临的困难。塑料熔体在注塑机额定注射压力下，有可能在流经浇注系统和型腔时，由于流动距离过长，流动阻力太大或者型芯等的阻碍，导致压力损失而使塑料无法充满整个型腔，造成塑料零部件不能使用或达不到设计要求。为此，在模具浇注系统的设计要确保流动距离比和流动面积比能够满足设计要求，避免熔融塑料填充不满型腔的现象[13]。3.5.3常见的浇口对比表3-2常见浇口形式对比表浇口形式图例特点应用中心浇口有直浇口的一系列优点而且克服了直浇口易产生的缩孔、变形等缺陷。适应于筒类或壳类，塑件底部中心或接近中心部位有通孔的情况。潜伏浇口浇口的分流道位于模具的分型面上，浇口在剪切力作用下自动剪断，对较强韧材料不适用。能提高成型效率，塑件外表面不会损伤，不会影响塑件表面质量与美观效果。重叠浇口重叠式浇口又叫搭接浇口，基本上与侧浇口相同，但浇口不是在型腔侧面边是典型的冲击型浇口，可有效的防止塑料熔体的喷射流动。如成形条件不当，会在浇口处产生表面凹坑。点浇口浇口截面尺寸小，型腔易充填，浇口易于拉断，去除容易，对塑件的外形影响小。对于薄壁塑件成型有利，不利于成型平薄易变形及形状非常复杂的制件。3.5.4主流道的设计主流道通常开设在模具顶部的对称中心，其中间为圆锥形孔，轴向截面为梯形。在主流道的设计时，必须保证注塑机的喷头与主流道顶端吻合且在注塑过程中不能泄料，则通常主流道顶端衬套的内球面半径比注塑机喷嘴大6~14mm，。浇口套的塑料进口直径要比出口直径大，轴向剖面图中，流道壁的拔模角度为的放射形形状，除了上述有点，还能便于凝料顺利脱出。主流道尺寸:喷嘴球半径：；喷嘴孔径：。主流道小端直径D=注射机喷嘴孔径+（1～2)(3-7)=6+（1～2），取D=7主流道球面半径Sr=注射机喷嘴球头半径+（0.5～1）(3-8)=12+(0.5～1)，取Sr=13球面配合高度h=3～5mm，取h=3mm主流道长度必须小于定模板和定位环的长度之和。L取L=37mm主流道大端直径D′=D+2Ltanα=7×37×tan4°(3-9)D′=12.09，取D′=12mm 浇口套总长LO=L+h=37mm(3-9)主流道衬套的形式在注塑零件的过程中，每注塑一次注塑机喷嘴就会和模具的浇口套顶端吻合接触并发生碰撞，一般一套模具的成型塑件要求上百万件，在大批量的生产下，要使浇口套能反复承受该冲击不发生变形而溢料，对浇口套的结构设计、材质和热处理要求都较苛刻。由于浇口套的材质和热处理非常高，而注塑模具的其他零部件要求没有其高，所以浇口套必须设计成可拆卸更换的方式，若设计成一体的形式，将浪费优质材料和提高模具的制作难度，包括加工和人处理难度。当浇口位发成变形溢料时要对其整体更换，大大得提高了模具的成本和维修费用。考虑到众多原因，浇口套必须单独设计制作并在损坏时可随时更换。浇口套的材料通常采用碳素工具钢，如T8A、T10A等，热处理硬度为50HRC～55HRC。浇口套的固定利用定位圈[14]。3.5.5主流道冷料穴的设计开模过程中为保证塑件与动模一起移动并拉出浇注系统中的凝料，冷料穴中设置前端呈“Z”型倒扣的拉料杆。拉料杆的长度小于冷料穴，使拉料杆藏于冷料穴之中。冷料穴通常设在浇注系统的中心位置，主流道冷料穴长度需小于动模板。3.6分流道设计（1）分流道布置与对比如图3-5所示，常用分流道有多种形式，以截面分类主要包括：圆形、梯形、U形、半圆形及矩形。圆形截面的表面比积最小，是所有分流道中效果最好的，但是圆形截面流道要分别在动定模板上开设半圆形光滑凹坑，不仅制作繁琐而且，在制造时还要注意两模板贴合时,两个半圆流道需要高度吻合，所以制造难度大成本高，故在该模具中不采用；矩形截面分流道的流动阻大，也不采用；与其相比，半圆形截面分流的表比面积、热量损失、压力损失和流动阻力均不大，且可参照圆形截面分流道的优点，所以最终选择半圆形截面分流道作为该座椅脚垫注塑模具的分流道形式。根据塑件的体积和塑件所用材料的物理特性参数确定分流道直径[18]。该脚垫采用ABS塑料，流动性中等，根据查阅的相关资料和塑件的大小，分流道直径大小可取6~12mm,这里考虑取8mm。图3-5各分流道对比（2）分流道的长度分流道的长度应尽量短，即可避免压力损失和热量损失，又可减少熔融塑料的总流程。分流道设计应减少弯折，提高模具的使用寿命等。该模具的分流道长度在设计过程可以确定，L=10mm。（3）分流道表面粗糙度由于模具与熔融塑料存在较大的温差，当熔融塑料注射进流道时与模具接触的外层熔料迅速冷却粘附与流道内壁，在高压的作用下中心部位于模具非接触的的熔融塑料处于良好的流动状态，因此对流道的表面粗糙度要求适中，取0.2～1.6微米。流道表面不光滑增大摩擦力，有助于与流道直接接触的外层熔融塑料黏附与流道上，避免熔融塑料与流道发生相对位移对流道中心的具有良好流动性的熔融塑料造成影响。此处Ra=0.8。3.7浇口的设计浇口的设计通包括了浇口的大小设计，浇口开设得位置设计和浇口的数量。浇注系统设计的好坏主要取决于浇口的设计，而且浇口的不同开设形式还会影响模具的结构，所以浇口的设计一般采用MoldflowPlasticAdvisers进行优化。浇口类型及位置的确定：座椅脚垫模具为一模两腔，是中小型模具，从座椅脚垫的使用条件和使用环境可知其对外观要低，所以从侧浇口和直浇口中进行选择。其中，直浇口模具结构最为简单，且加工难度相对较小。通过MoldflowPlasticAdvisers对塑件浇口和注塑进行模拟并分析。3.8成型零件设计成型零件是指熔融塑料在流经浇口后，在其内部迅速冷却凝结直接构成塑件几何形状的零件。即型腔由成型零部件构成，由凹凸模和侧抽芯、斜顶等其它零部件组成。其中凹、凸模分别构成塑件外形和内部结构。高温、高压的熔融塑料在每次注塑时都会迅速填充型腔，并与型腔产生冲击和摩擦,而通常注塑模具的注塑寿命要达到上百万次注塑，有的甚至上千万次。因此，成型零部件是模具的核心，也是要求最高的部件，对要求其强度高、刚度高、耐冲击、耐高温、耐磨、耐腐蚀等。为了方便脱模和产品美观，成型零部件的表面粗糙度一般要求高，有的甚至需要镜面加工。通常强度不够是由于计算错误或者经验不足导致，即型腔侧壁和底板厚度没有达到在熔融塑料填充满模具时的变形程度要求，该种情况会导致模具型腔变形甚至破裂，造成事故。刚度指材料抵抗变形的能力，高压的熔融塑料对型腔内壁会形成巨大推力，若模具成型零部件的刚度低，就会使模具型芯型腔产生微小的变形，在撤去力时又会恢复，该微量的变形可能导致溢料飞边，降低产品的表面质量和尺寸精度，在撤去压力过后模具型芯型腔恢复而挤压塑件，使塑件难易脱出[16]。（1）该型腔侧壁厚，因其直接为定模板，又因为该塑件外表面接近圆，按整体式圆形型腔，由公式:（3-10）式中：p型腔内压力,为45MPar型腔内半径,为45mmh型腔深度,为35mm[σ]成型零部件材料的许用压力（钢材取180MP）H型腔外壁高度为35mm考虑到导柱导套的长度和模具安装尺寸，30mm的型腔厚度满足上述尺寸，满足强度和刚度条件。（2）型腔底版厚度按强度条件计算文献[5]:（3-11）所以对于型腔取厚度35mm,满足要求。由于座椅脚垫上方有平行于分型面的有侧向轴孔，所以必须开设侧抽机构。成型零部件包括型芯、型腔及滑块。如图3-6、3-7所示。图3-6型腔图3-7滑块3.9排气系统的设计该座椅脚垫注塑模具为中小型注塑模具，虽然塑件在分型面的投影面积小，但是塑件体积相对较大，即型腔填充的塑料体积大，所以排气量较大，仅利用分型面和零件间隙排气将达不到设计要求，对于该座椅脚垫注塑模具还需要单独开设排气槽。3.9.1注塑模中气体来源（1）浇注系统和模具型腔中存在的空气；（2）塑料原料中吸收的水分，在高温下气化成水蒸气；（3）高温下塑料分解产生气体；（4）在高温下添加剂挥发或与原料发生化学反应产生的气体；3.9.2排气不良的危害在注塑过程中，熔融塑料填充型腔并挤出气体。如果气体没有被排出，将会直接造成塑件不能成型；由于注塑机压力大，当熔融塑料填充型腔时对没有及时排出的气体瞬间压缩，产生局部高温烧焦或者分解塑料；（3）当高压熔融塑料迅速填充型腔时，部分气体将会被急剧压缩而渗入塑料内部，造成气孔、空洞等质量缺陷；（4）气体会阻碍熔融塑料填充型腔，使得进入各型腔的熔体各项同性性差，因此易使塑件的力学性能降低，并产生瑕疵缺陷；（5）气体的反作用力阻碍熔融塑料的流动速率，增加填充时间，导致延长成型周期降低生产效率；3.9.3开设排气槽有上述分析可知，该座椅脚垫注塑模具要开设合理的排气槽，其结构示意图如图3-9所示。由于模具合模后在注塑机合模力的作用下，两模板挤压变形，使排气间隙更小。所以为了顺利排气并缩短模具成型周期，提高模具生产效率，特别是对于型腔容积大，塑件壁厚的模具，仅仅利用零件之间的间隙进行排气，往往达不到技术要求，这时需要专门开设排气槽。排气槽通常开设在分型面上，这样既便于加工，又可以起到很好的排气效果。靠近型腔端是和型腔连通的间隙一般取0.02~0.04mm，根据塑料种类及流行性能取值，外端接通导气槽或导气孔通到模外，排气槽通常开设在分型面凹模一侧，对塑件的外观影响小。3-8排气槽示意图.3.10脱模机构的设计在每次注塑模具注塑成型中，塑件都会从包覆在模具的型芯上自动脱下，确保完成该项任务的机构称为脱模机构，也称推出机构。脱模机构是注塑模具的重要功能结构。在一次成型周期中，注塑机完成注塑、保压后向后移动打开模具，此时浇注系统中的凝料被拉料干拉出并包覆于在动模一侧。当注塑机继续往后移动时，推出机构工作推出塑件。通常脱模机构分为四类,包括：顶杆脱模，顶管脱模，脱模板脱模，推杆脱模等。3.10.1脱模机构设计原则脱模机构推出塑件是注射成型周期中的收尾环节。能否顺利推出塑件，推出塑件的质量好坏都于推出机构息息相关，因此，塑件的推出对模具的设计也是至关重要的，在设计脱模机构时，推出机构应遵循下列原则[17]：（1）尽量设置在动模一侧；（2）塑件不因推出而变形损坏；（3）机构简单、动作可靠；（4）良好的塑件外观；（5）合模时的准确复位。3.10.2塑件推出的基本方式选择该座椅脚垫模具对脱模要求低。本次设计采用顶杆脱模装置，它制造简单，滑动阻力小，可在塑件任意位置上配置，更换方便，脱模效果好[18]。该座椅脚垫注塑模具推杆形式选择圆形推杆。3.10.3顶杆尺寸计算（1）脱模力 (3-12) (3-13) (3-14) (3-15)取0.7°，查参考文献【5】中表8-2得=3.984由ABS特性和模具材料得f=0.21取0.7°，查参考文献【5】中表8-3得=1.0031=1.5mm，E=1800Mpa，S=0.5%，=0，L=35cm∴F=8×1.5×1800×0.5%×35×cos0.7(0.21-tan0.7)/(0.7×1.0031)=1865N（2）推杆直径 (3-16)K=1.5，L=140，n=7，E=2100000∴，取d=4mm（3）推杆强度校核圆形推杆直径：(3-17)其中：——前述的脱模力，N

n——推杆数目

K——安全系数带入数据计算得：故推杆设计合理。3.11侧抽机构设计斜导柱对侧抽机构的影响非常大，是侧抽芯机构的最为关键也是最难设计的零件。它决定了侧抽机构在开模时对滑块的侧面抽芯力和抽芯距的大小，其斜导柱的设计主要包括三个方面：斜导柱形状、尺寸及倾角大小。3.11.1斜导柱类型选择：通常斜导柱截面形状有圆形、梯形和矩形。圆形截面的斜导柱是加工最简单斜导柱，同时也是最好装配应用最为广泛的的斜导柱[19]；矩形截与圆形截面相比，在相同面积的情况下，具有较大的断面系数，能承受垂直于斜面的较大压应力和较大的弯矩。虽然矩形斜导柱加工难度大，装配不便，但在实际生产中仍有使用。该座椅脚垫注塑模具设计采用圆柱形截面。3.11.2斜导柱倾斜角度的确定：（1）斜导柱的斜角α是斜导柱与模具开模方向的夹角，是侧抽机构的一个主要参数。弯曲力、开模力、开模行程以及滑块实际抽芯力等的大小与α直接相关，其关系如下：(3-18)(3-19)式中：——斜导柱的斜角；——斜导柱所受弯曲力；——斜导柱所用于滑块的正压力；——抽拔出侧型芯所需要的抽芯力；——抽出侧型芯所需要的开模力；由以上公式可推出：当斜角增大时，由于所需要的侧抽力不变，则斜导柱表面所受的弯曲力变大，开模力也变大，所以要使斜导柱在开模过程中受力小，越小越好。但由3-19可知越小，抽芯距一定时，开模行程越大。在设计中一般采用15°～20°，最大不超过26°。综合考虑，此座椅脚垫注塑模具的侧抽机构的斜导柱取:＝18°（2）利用Solidworks2015对滑块结构进行三维设计如图3-9所示。图3-9滑块结构.抽芯距离计算=1.8+(2~3) ，取S=14mm (3-20)斜销倾角校核开模行程，取15~20°=30~45mm (3-21)H实际＞45mm∴可以任意在15～20°之间取值，取=18°③斜销有效工作长度L=12/Sin18=38.83mm (3-22)④斜销直径侧抽芯力： (3-20)最大变曲力=1.3KN侧型芯中心线于斜销固定地面的距离：mm (3-23)得斜销直径d=10mm⑤斜销长度 (3-24)取L=76mm3.12模架的确定在注塑模具的设计设计过程中，一般除了零件成型的型芯和型腔这种成形塑件产品形状的零件需要单独设计外，模具的其他零部件都可以用市场上的标准件，除了更换方便而且价格低，不需要单独加工。所以，为了减少模具制造成本和模具的制作周期。设计人员在进行模具设计时应尽可能多使用通用件和标准件。由于模具设计过程中的凹凸模需要根据产品形状单独设计，所以在选用的模架时应根据动模板和定模板的尺寸选用，该座椅脚垫注塑模具选用：SC1530A-squre.如图3-10所示.图3-10标准模架示意图.4温度调节系统设计4.1温度调节模具型腔直接与熔融塑料接触并凝固成型，所以模具和熔融塑料的的温度控制对塑件的成型及模具的注射周期直接相关。由第二章ABS材料特性表可以知道ABS的注塑成型温度为50～80℃。模具和熔融塑料的温度直接影响到塑件的各项质性能和外观，包括：收缩率、翘曲变形、高温分解、开裂等。而且生产周期绝大部分受到冷却效果的限制，对生产效率起到至关重要的的作用，特别是在当今对快速注塑成型模具的人才非常缺乏。通常在整个注射周期中，冷却时间占了约80%，然而，由于温度对各种塑料的影响不同，每种塑料的注射成型工艺也不同，所以模具的温度控制也随之不同。在对模具的冷却系统的设计、优化和制造上对经济的压力非常大，这时需要对模具的成型效率和成本上综合考虑[20]。模具的温度对塑件定型、塑件质量和塑件结晶的各项同性性影响大。熔融塑料的温度、保压时间、注射压力等都与模具的温度有关。由于模具的温度受到冷却介质、冷却方式、冷却系统的布置、冷却介质的交换时间和冷却系统的大小等的影响。4.2模具冷却系统的设计模具温度过高，熔融塑料在模具中的凝料时间长，大幅降低生产效率，甚至不能顺利凝料成型。由于塑件的导热能力差，模具温度过低时，将产生熔融塑件与模具型腔内壁接触的外层熔料快速凝料而内层塑料处于高温的熔融状态的情况，当内部熔料凝结收缩时，导致塑件表面应力较大，极易产生翘曲现象，由于塑件表面应力大，使塑件力学性能和使用寿命降低，塑件质量变差。该座椅脚垫注塑模具的温度控制在50~80℃之间。使模具的温度能保持在较为理想的温度之间。通常，冷却介质为常用水。由于座椅脚垫材料为ABS，该材料的注塑模具温度相对较高，但同时又要保证生产效率，则在注塑冷却时需要对模具水道通入速度快、流量大的冷却介质水管具体分布线如图4-1所示。所以在模具温度控制和优化的过程中因考虑到这些原则[21]：进出的冷却介质温差尽量小。尽量保证塑件材质的各向同性。浇口处需加强冷却。模具温度均匀，不能出现局部高温，以防烧焦塑件。冷却水孔至型腔表面的距离应尽量均匀。冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处。冷却水孔道不能通向型腔、零件的配合间隙和直接外通。提高模具温度可以改善塑件的表面质量，但会增加成型周期。冷却水孔数量尽可能的多，且孔径尽可能大；(10)冷却介质的进出口尽可能设置在模具背面一侧。图4-1水线示意图4.3模具加热系统的设计对于注塑ABS塑件的模具，在注塑过程中要求熔融的ABS塑料的温度在200℃左，并且该注塑模具的温度要保持在50~80℃。当ABS塑料在200℃时，熔融的ABS相比其他塑料流动性较差。所以当模具温度保持在较低温度时，ABS塑料流动性会大幅度降低，容易导致塑料填充不满模具，或者在注塑机的高压注射下，熔融塑料与模具接触的外层优先凝固的塑料与流道发生滑移，使型腔的塑料质量与性能大幅度下降，甚至会不能全部填充型腔，所以该ABS注塑模具必须在注射前加热。若对模具进行热水或者油加热，加热速度相比较快，但是对于大中型模具加热时间较长，同时模具遇水的接触容易导致模具锈蚀，降低模具的使用寿命[22]。电加热的加热方式是模具加热最快的方式，同时电加热又方便、快捷、环保、加热均匀等优点，所以该座椅脚垫注塑模具设计采用电加热方式。5结论本论文阐述了座椅脚垫注塑模具的设计过程，结合国内外注塑模具发展现状，根据模具工作原理利用计算机及专业模具设计软件，主要针对模具结构各种校核和熔体有限元分析，完成该注塑模具设计。在书写论文前期，利用SolidWorks对脚垫进行三维建模和塑件在使用过程的有限元分析，根据得到结果优化塑件结构。通过学习模具设计技术，掌握模具基本工作原理和结合实际生产案例，了解各种模具结构下分别易产生的各种缺陷，避免设计时应疏忽而犯错。同时吸取错误和教训，设计出更科学高效的模具。通过Moldflow的流体仿真分析，对不同分析数据比较，根据结果可进一步优化模具的设计结构、生产效率和塑件质量。该模具设计中的各种计算、校核和仿真都是建立在初步理论和假设的理想环境下完成。由于没有考虑现实的周围环境对模具的影响，也没有考虑生产和装配的误差影响，所以该模具设计还存在许多不足之处有待改进。致谢感谢赵老师和李鹏老师对我的帮助，经过一次又一次的修改让我不断完善毕业设计。回想三年专科两年本科，一转眼在桂电的五年匆匆过去，从一个刚进入大学对大学充满期望与激情的小学弟转变成一个即将踏入社会的学长。在这即将毕业之际，回想大学五年的点点滴滴，心中充满欣慰与不舍。在这里，我要再次感谢在大学期间授予我知识的老师们。在读大专时，赵老师是作为我们模具专业的负责人和我们的任课老师，到后面作为我大专毕业设计的指导老师，到现在又一次作为我本科毕业设计的指导老师，赵老师是对我教育和帮助最多的老师之一。在做毕设期间，赵老师对我的指导和督促，让我从一个较懒散，做事拖沓的人变为一个做事认真，效率高的人，通过合理利用实习的下班时间制作毕业设计，在查阅资料中使我学到很多知识，也加深了对知识的理解,同时也避免了在设计过程中少走弯路。在此，对在完成毕业设计的过程中对我提出意见和给予我重要学习资料的老师和同学表示衷心的感谢。

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