模具及模具工业的发展与现状

目录摘要 IIIAbstract IV第1章 绪论 11.1模具及模具工业的发展与现状 11.2塑料成型模具及其分类 11.3注塑模具的发展趋势 2第2章 塑料制品及材料分析 32.1塑件分析 32.1.1塑件制品分析 32.1.2材料选取 42.1.3生产纲领 42.2塑件的结构及成型工艺分析 42.2.1结构分析 42.2.2成型工艺分析 42.3PP的注射成型过程及工艺参数 52.3.1PP成型过程 52.3.2材料PP的注射成型参数 52.3.3材料PP性能 62.3.4PP对环境的影响 7第3章 模具结构设计与模拟 83.1型腔数量与配置 83.1.1型腔数目的影响因素 83.1.2型腔数目的确定 83.2分型面位置确定 93.2.1电器盒上盖分型面的确定 93.2.2电器盒下盖分型面的确定 103.3注射机的选用 113.4流道设计 123.4.1主流道设计 123.4.2分流道设计 133.4.3冷料穴设计 143.5浇口平衡设计与优化 143.5.1浇口初算 143.5.2浇口的模拟与优化 153.5.3浇口平衡 183.5.3浇口平衡的模拟与优化 193.6成型零件计算 223.5.1型腔壁厚计算 223.5.2成型尺寸计算 243.5.3动模支承板厚度计算 263.6温度调节系统设计 263.7推出机构设计 263.7.1推件力计算 263.7.2推杆直径计算 283.7.3推管设计 283.8成型零件的设计 293.9注塑机的校核 293.10模架的选择 303.10其他零件的选择 31总结 32参考文献 33致谢 34摘要本文的主要内容为电器盒上下盖注塑模的设计与模拟。采用三维建模软件SolidWorks对制件以及模具进行建模分析。在设计过程中使用MoldflowPlasticAdvisers2018对工艺方案进行模流分析，通过分析模拟结果，对方案进行优化与改进，使设计达到生产与质量要求。在析比较确定分型面，确定工艺方案的同时充分的考虑经济、环境、法律、安全、健康、伦理等制约因素，通过方案比较，最终确定了成型方案，采用一模四腔，浇口为侧浇口，通过改变浇口尺寸实现浇注平衡，选择SZ-160/100塑料注射机，最后对方案进行校核。通过所有检验后，用AutoCAD完成注塑模装配图以及非标准零件的绘制。通过充分利用现代模具制造技术对传统机械零件进行结构改进、优化设计、优化工艺方法能大幅度提高生产效率，这种方法对类似产品具有一定的借鉴作用。关键词：注塑模；一模多腔；电器盒AbstractThemaincontentofthispaperisthedesignandsimulationoftheinjectionmoldfortheupperandlowercoversoftheelectricalbox.SolidWorkswasusedtomodelandanalyzepartsanddies.MoldflowPlasticAdvisers2018wasusedtoanalyzetheprocessplanduringthedesignprocess.Throughanalyzingthesimulationresults,theplanwasoptimizedandimprovedtomeettherequirementsofproductionandquality.Thepartingsurfaceisdeterminedthroughanalysisandcomparison,whilethetechnologicalschemeisdetermined,theeconomic,environmental,legal,safety,health,ethicalandotherrestrictivefactorsarefullyconsidered.Throughschemecomparison,themoldingschemeisfinallydetermined.Onemoldwithfourcavitiesisadopted,andthegateisasidegate.Thepouringbalanceisrealizedbychangingthegatesize.SZ-160/100plasticinjectionmachineisselected,andtheschemeisfinallychecked.Afterpassingallinspections,AutoCADisusedtocompletethedrawingofinjectionmoldassemblydrawingsandnon-standardparts.Bymakingfulluseofmodernmoldmanufacturingtechnologytoimprovethestructureoftraditionalmechanicalparts,optimizethedesign,optimizetheprocessmethodcangreatlyimprovetheproductionefficiency,thismethodhasacertainreferenceforsimilarproducts.Keywords:injectionmold;Onemoldwithmultiplecavities;Electricbox绪论1.1模具及模具工业的发展与现状对于模具工业在我国的工业总产值中，塑料模具占模具工业比例的大约为33%，压铸模具占我国模具工业比例大约为6%，冲压模具占我国模具行业大约为50%，另外大约还有11%为其它模具所占有。在我国乃至世界范围内模具生产制造方面，已经可以生产精度高达20μm的多T位的精密级进模、能够生产轿车上面的部分覆盖件所需的模具、已经也能够生产大约尺寸为122cm的大屏幕彩电外壳的注塑模具、重量高达7kg的超大容量全自动洗衣机的全部塑料外壳和家庭轿车前面的塑料保险杠与小型及大型汽车的各种仪器表的塑料外壳。此外不仅能够制造以上所述的各种尺寸较大的塑料制件，还能够制造一些尺寸精度要求非常严格的照相机上的精密部件以及模数比较小的齿轮。在上述各种制件的加工制备中，不仅能够满足高的尺寸方面的精度要求，而且在合理的选用原材料以及正确的制备工艺后，还能满足其力学物理等方面的需求，具有高强度高塑性等良好性能。虽然每年我国的模具制造总量已经在世界上占有相当高的比例、达到了相当大规模，并且我国模具制造水平显著提高，但总体来说设计制造模具的水平仍落后西方一些模具强国如美国、德国、法国、意大利等，也落后于我们的近邻日本。虽然每年制造的模具总数较多，但能够达到高寿命、高精度、复杂以及特大型的模具占比相对于西方一些国家却较小。但总体来说，我国模具加工制造业在总量以及各方面要求来说在不断进步。1.2塑料成型模具及其分类通常我们可以用注塑模、吹塑模、挤出模以及注吹模等来制造塑料模具，其中注塑模具占所有塑料成型模具的比例高达70%以上，所以可以毫不夸张的形容市面上我们所购买的模具大部分都是注塑模制造出来的产品。但利用吹塑模来制造塑料瓶子、家庭所用水箱等中间为空心的塑料模具较为方便，利用挤出模来制造生产常用的门窗、各种管材以及塑料瓦等其截面形状为线型连续性的产品也比较方便。而注吹模的制造生产过程则相对比较特殊，由于它所制造之间不能够一次就成型，需要先将注塑成瓶坯的形状后再加热然后将其吹成我们所需要的瓶子。拿我们生活中常见的碳酸饮料的瓶子来说，其底部都有一个点。1.3注塑模具的发展趋势现在注塑模具的发展的方向主要包括以下几类：（1）着重来生产一些尺寸为大中型而且拥有复杂结构以及技术方面要求较高的用于汽车上的大型覆盖件模具。（2）着重生产制造一些家电外壳以及为轿车而配套的精密的大型的塑件模具，以及为机械产业与电子产业的配套包装的拥有多个内腔、多个层次、以及多种颜色的高精度注塑模具等。（3）着重生产制造一些其他方面一些要求高技术含量的注塑模具，包括一些薄壁较大型的压铸件。虽然目前我国的用铝合金所压铸模具才刚起步，但其拥有良好的发展前景、具有相当高的代表性。另外一些与快速成型技术结合的一些模具技术也保持着高速发展，拥有非常良好的发展前景。模具行业的制造设计发展的趋势：（1）智能化：不断的在将传统的注塑模具制造与计算机软件相结合，例如我们在设计模具过程中用Solidworks来生成三维模型从而计算其体积与表面积、利用CAD来绘制装配图与所有非标零件图，不仅省时间而且拥有较之以往的高精密性。（2）人性化：我们现在所制备的模具不仅在朝着更高的尺寸精度、更大型的尺寸以及更精密更复杂的结构进步，而且更加看重生产加工中的绿色性方向发展，真正做到可持续发展。塑料制品及材料分析2.1塑件分析2.1.1塑件制品分析1、电器盒上盖结构如REF_Ref39607988\h图2.1所示：图STYLEREF1\s2.SEQ图\*ARABIC\s11电器盒上盖该制件尺寸大小中等，最大长度为97mm，最大高度为7.4mm，最大宽度为45mm，制件平均壁厚为2mm。使用SolidWorks对其建立三维模型并进行属性分析，得到该制件体积为7.69cm3，表面积为8605.60mm3。2、电器盒下盖结构如REF_Ref39608490\h图2.2所示：图STYLEREF1\s2.SEQ图\*ARABIC\s12电器盒下盖该制件尺寸大小中等，最大长度为97mm，最大高度为31mm，最大宽度为45mm，制件平均壁厚为2mm。使用SolidWorks对其建立三维模型并进行属性分析，得到该制件体积为22.79cm3，表面积为24805.58mm3。2.1.2材料选取本设计的制件为电器盒上下盖，如REF_Ref39612923\h图2.3所示，电器盒下盖制件内部存在较为细小的部分，对材料的成型性能有一定的要求，且需要防火阻燃，在考虑经济、环境、法律、安全、健康、伦理等制约因素前提下，选择材料为防火PP。图STYLEREF1\s2.SEQ图\*ARABIC\s13电器盒下盖细节2.1.3生产纲领大批量，自动化生产。2.2塑件的结构及成型工艺分析2.2.1结构分析如上文所述，电器盒上下盖存在较多的突出结构，但突出结构内外表面均垂直于制件上下表面，可正常脱模，无需采用侧型芯及侧抽芯机构，所有内部结构均可采用型芯成型。由于电器盒上下盖需要配合使用，配合部分符合图纸所要求的公差，以达到配合精度。此外，该塑件用于机器内部，表面质量要求并非十分严格。2.2.2成型工艺分析1、精度等级：MT32、脱模斜度：为了方便塑件顺利脱模和保证质量，在设计时应使其表面沿脱模方向具有合理的脱模斜度，并应该注意一下原则：1、在不妨碍塑件使用的前提下，脱模斜度应取大些。2、当塑件强度、收缩率或壁厚较大时也应取较大的脱模斜度。3、塑件高度较高时，为减小脱模斜度对其精度的影响，应采取较小的脱模斜度，当塑件高度小于2~3mm时，由于脱模力较小，可不设脱模斜度。综合以上原则，并参考《塑料成型工艺与模具设计》【1】表5-9，制件脱模斜度取0.5°。2.3PP的注射成型过程及工艺参数2.3.1PP成型过程1.成型前的准备聚丙烯吸湿性很小，所以成型前一般不需要干燥处理。如果湿度超过允许值，应进行干燥处理。聚丙烯分子结构中含有叔碳，因此其抗氧化能力很低。在塑化过程中应该加入抗氧化剂。2.注射过程当温度超过280℃时，聚丙烯会发生热降解，从而降低其性能。熔体和金属壁之间的接触会加速热降解。因此，应防止熔体在成型过程中长时间停留在料筒中。塑料在注塑机料筒中加热塑化达到流动状态后，通过模具的浇注系统进入模腔成型，过程可分为充模、压实、保压、回流和冷却四个阶段。3.塑料零件的后处理聚丙烯塑料件脱模时收缩较大，24小时后不会再收缩。为了防止后结晶引起的收缩变形，产品一般需要浸泡在热水中。对于尺寸精度高的塑料零件，可以及时进行热处理2.3.2材料PP的注射成型参数注射机：螺杆式；螺杆转数（r/min）：30~60；料筒温度（℃）：前段180～200；中段200～220；后段160～170；喷嘴温度（℃）：170～190；模具温度（℃）：40～80；注射压力（MPa）：70～120；保压压力（MPa）：50~60成型时间（s）：注射0～5，保压20～60，冷却15～50，总周期40～120。2.3.3材料PP性能1.物理特性无毒、无味、低密度、强度、刚性、硬度和耐热性均优于低压聚乙烯，可在100度左右使用。它具有良好的电气性能和高频绝缘，不受湿度影响，但在低温下变脆，不耐磨，易于老化。适用于制造一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。普通的酸和碱是有机的。溶剂对它们影响很小，可以用于餐具。通过聚合丙烯制备的热塑性树脂。全同立构、无规和间同立构有三种构型，工业产品主要由全同立构组成。聚丙烯还包括丙烯和少量乙烯的共聚物。通常半透明无色固体，无味无毒。由于其规则的结构和高结晶度，它的熔点高达167℃，并且耐热。产品的蒸汽消毒是其突出的优势。密度为0.90克/立方厘米，是最轻的普通塑料。耐腐蚀性、30兆帕抗拉强度、强度、刚性和透明度均优于聚乙烯。缺点是耐低温冲击性差，容易老化，但可以分别通过改性和添加抗氧化剂来克服。2.可成形性聚丙烯是一种结晶聚合物，其颗粒在一定温度下不会熔化，相较聚乙烯或聚氯乙烯，在加热过程中不会随着温度的升高而软化。一旦达到一定温度，聚丙烯颗粒迅速熔化，并能在几度内完全转化为熔融状态。聚丙烯具有较低的熔体粘度，因此其成型流动性好，特别是熔体流动速率高时，熔体粘度较低，适用于大型薄壁产品的注射成型，如洗衣机内桶。聚丙烯离开模具后，如果在空气中缓慢冷却，会形成较大的晶粒，产品透明度低。如果聚丙烯在水中被快速冷却(薄膜通过如下吹水冷却方法制成)，聚丙烯的分子运动被快速冻结，并且不会产生晶体。此时，胶片是完全透明的。聚丙烯的成型收缩率相对较大，达到2%以上，远远大于ABS塑料(0.5%)。聚丙烯的成型收缩率会随着添加的其他材料的类型和数量而变化，在制造具有匹配尺寸的注射成型产品时应仔细考虑这一点。3.成型过程的安全性注塑机在高强度、高速、高温、高压条件下快速工作，其注射机构为高压、高速、局部高温机。注塑机的主要危险是:进料区，由于螺杆旋转，不允许放置铁棒或其他异物；材料保护罩区域是一个具有极高温度和电击危险的材料加热区域。原料在高压下喷射的喷嘴区域有飞溅的危险。模具区，这个区域是模具高速和高压开关动作区，这是相当危险的。此外，原材料也可能从模具的模具封闭表面排出，需要特别小心；模具支撑区域有很强的机械作用，需要特别注意。锁定机构：速度快，机械作用强，应特别小心。由于注塑机强、高速、高温、高压的特点，设计中采用的安全保证通常很高，事故大多是由于误操作或违反操作规程造成的。在成型过程中，应严格按照安全规定进行。4、聚丙烯成型塑料的主要缺陷及消除措施主要缺陷:树脂从接头溢出，塑料表面收缩成凹凸状，内部产生气泡和焊缝。消除措施:采用合适的注射压力，延长冷却时间，提高模具温度，充分预干燥2.3.4PP对环境的影响聚乙烯可以回收。用聚丙烯废料制成的模板是一种很好的替代材料。制作的模板表面平整光滑，能够满足清水混凝土模板的要求。而且脱模快速容易，板面平整度误差可控制在0.3毫米以内，厚度均匀性好，厚度公差可控制在±0.3毫米以内。聚丙烯是一种化学原料，其产品在使用过程中容易老化，从而成为聚丙烯废料。聚丙烯在加工过程中，其分子结构会发生很大变化。这种变化破坏了它的分子结构。其分子量可能增加或减少，极大地影响分子量分布结构，从而改变聚丙烯材料的流变和力学性能。聚丙烯废料的机械性能因应用场合而异。因此，为了调节再生材料的稳定性，可以通过添加稳定剂来大大提高或改善再生材料的稳定性。物理处理是回收聚丙烯废料的主要方法，在使用过程中性能变化很小。废聚丙烯的利用还包括直接利用、改性利用、化学回收利用等。模具结构设计与模拟3.1型腔数量与配置3.1.1型腔数目的影响因素注塑模设计过程中首先要确定型腔数量，型腔数量受注塑设备能力、制件精度要求、制件生产的经济性等多种因素影响【1】，其主要包括以下五个方面：（1）注射机最大注射量（2）注射机机筒塑化率（3）注射机最大成型面积与额定锁模力（4）制件的尺寸精度要求（5）制件生产的经济性3.1.2型腔数目的确定由于本设计要求中未具体指定注塑机型号，故在型腔数的确定过程中主要以尺寸精度与生产的经济性作为主要依据，其他三个方面在后续设计的注塑机校核的过程中进行体现。参考《塑料成型工艺与模具设计》【1】，可得到按尺寸精度确定型腔数的简化后公式：N≤式中N——型腔数量L——制品公称尺寸（mm）δ——塑件公差（mm）Δd——单型腔注射时塑件可能产生的尺寸误差，PP取±0.05%选取制件中精度要求最高的尺寸带入上式，得：N≤故按照精度校核，该设计最大可采用一模五腔的成型方案。一般来说，型腔数量越多，生产效率越高，但与此同时模具的结构也随之越复杂，制造成本也相应提高，因此要综合考虑生产批量的大小和模具的制造成本。由于该设计为电器盒上下盖两个不同制件，故有一模两腔与一模四腔两种成型方案，加之生产批量较大，因此在充分考虑精度与经济性因素后，决定采取一模四腔，一次注射同时成型两个上盖两个下盖的工艺方案。3.2分型面位置确定产品在设计的过程中已经考虑的其成型的工艺性，但在模具设计阶段，仍然应该对产品分型面的选择做出充分的考量，以确定出最为合理的分型面。分型面的选择主要要遵循有利于制件脱模、不影响制件外观、保证制件质量、有利于加工等原则。3.2.1电器盒上盖分型面的确定为保证产品顺利脱模，分型面应选择在塑件脱模方向最大的投影边缘部位，在考虑了分型面对外观的影响，电器盒上盖中可选的分型面如REF_Ref40355268\h图3.1、REF_Ref40515541\h图3.3所示：图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s11分型面方案一图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s12分型面方案一示意图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s13分型面方案二图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s14分型面方案二示意在脱模的角度考虑，两种方案均可脱模，但第一种方案，如若将制件全部在定模一侧成型，由于包紧力的作用，开模时制件可能留在定模一侧而无法正常脱模；若将制件在动模一侧成型，模具结构相较复杂。对比方案一，方案二的分型方式可以保证脱模时在包紧力的作用下制件留在动模一侧，同时也可以简化模具的加工。综上，电器盒上盖分型面按照方案二选取。3.2.2电器盒下盖分型面的确定电器盒下盖的分型面设计原则与上盖一致，为简化模具加工与流道的对称，上下盖的浇口应在同一平面，因此电器盒下盖分型面的选择如REF_Ref41211986\h图3.5所示：图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s15下盖分型面图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s16下盖分型面示意图3.3注射机的选用由于卧式注塑机的浇注系统与合模机构的轴线重合并与地面平行，具有机身较低，加料、操作及维修较方便，且制品脱模后可自动坠落，易于实现机械自动化等优点，故首选卧式注塑机。参考《塑料成型工艺与模具设计》【1】，可得到注射机一次所要注射熔融塑料的体积计算公式为：V=式中V——注射机一次所需要的注射体积n——型腔数量V件V凝第二章塑件分析中已经得出电器盒上下盖的体积分别为7.69cm3、22.79cm3。取V凝V=2×1.6×(7.69+22.79)=97.54cm3注射机理论注射量V理=V/0.8=121.93cm3，参考《塑料成型工艺与模具设计》【1】附表F，可选SZ-160/100注射机，其主要参数见REF_Ref40520920\h表STYLEREF1\s3.SEQ表\*ARABIC\s11SZ-160/100注射机主要参数项目参数项目参数理论注射量160r/min拉杆间距345×345mm螺杆直径40mm开模行程325mm注射压力150MPa最大模具厚度300mm注射速度105g/s最小模具厚度200mm塑化能力45kg/h模具定位孔直径100mm锁模力100kN喷嘴球半径15mm顶出力15kN喷嘴口直径4mm3.4流道设计3.4.1主流道设计为防止溢料与对凝料脱出的阻碍，主流道入口端直径d1应比注射机喷嘴出口端直径d0大0.5~1mm，故可取或4.5mm。出口端直径D可采用经验公式计算D=式中V——流经主流道的熔体体积，单位cm3K——与熔体有关的常数，PP取K=4带入数值计算得：D=由于入口端直径较大，已经大于由经验公式计算得出的出口端直径，加之PP流动性能较好，主流道锥角α可取2°，大端直径由入口端直径、锥角、流道长度共同确定，其具体形状如REF_Ref42036309\h图3.7主流道REF_Ref42036314\h图3.7所示：图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s17主流道3.4.2分流道设计分流道的截面形状有多种，为了便于加工及凝料脱模，分流道设置在分型面上，采用梯形截面，这种流道只加工在一个模板上，节省机械加工费用，且热量损失和阻力损失均不大。分流道直径（当量直径）的大小可按照以下的经验公式进行计算D=0.27式中D——圆形分流道直径，或其他分流道当量直径（mm） m——经过分流道的物料质量（g） L——该分流道的长度带入上式计算出主分流道的当量直径：D=0.27侧分流道的当量直径D=0.27由于计算得出的当量流道直径较小，不在PP材料推荐的流道直径的范围内，因此根据实际情况，可取主分流道h=5mm，b=7mm，侧分流道h=3.5，b=5mm。3.4.3冷料穴设计冷料穴位于主流道对面与分流道末端，用于储存熔体前锋的冷料，防止冷料进入型腔造成充型困难以及质量下降等问题。该设计分流道冷料穴将分流道适当延长5mm，形成分流道冷料穴，主流道冷料穴设计为Z字型的勾头冷料穴，同时实现储存前锋冷料与开模时拉料的作用。其尺寸参考如REF_Ref41213021\h图3.8所示：图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s18冷料穴尺寸3.5浇口平衡设计与优化3.5.1浇口初算本设计通过改变浇口的尺寸来实现电器盒上下盖制件的平衡，由于侧浇口形状简单，易于加工，并且通过改变浇口的尺寸能够有效的调节制件浇注的平衡，故本设计采用侧浇口。参考《塑料成型工艺与模具设计》【1】，侧浇口结构如REF_Ref40693355\h图3.9所示：图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s19侧浇口的结构形式一般情况下，浇口厚度可取h=（1/3~2/3）t（塑件壁厚），为减小压力损失，浇口长度尽可能短，可取l=0.7~1mm，侧浇口宽度b可按一下经验公式计算：b=式中：b——侧浇口宽度（mm） A——塑件外侧表面积 n——材料系数，PP取0.7综上选取h=1mm，l=0.8mm，浇口宽度带入数值计算得：b=取b=3.73.5.2浇口的模拟与优化相较于电器盒下盖，电器盒上盖结构简单，充型容易，因此在对浇口进行模拟时优先考虑电器盒下盖，综合上文的计算，总共对电器盒下盖的浇口尺寸进行以下五组模拟：组别浇口厚度h(mm)浇口宽度b(mm)浇口长度l(mm)侧浇口位置1151中点212.41中点313.71中点41.53.71中点513.71非对称各组模拟结果如下，每组数据的四项模拟结果分别为填充时间、质量预测、气穴、熔接痕。图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s110浇口优化1图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s111浇口优化2图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s112浇口优化3图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s113浇口优化4图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s114浇口优化5从以上的模拟结果可以得出结论，五种尺寸的浇口均可顺利填充，主要存在的问题为较多的气穴与熔接痕，浇口宽度从2.4~5mm均在可接受的范围，相比较五组模拟结果，第3组熔接痕气穴较少，故以第三组数据为基础，进行进一步的多型腔设计。3.5.3浇口平衡由于两个型腔的形状不同，可采用改变侧浇口的尺寸来实现型腔内部了流动平衡。对于一模多腔不同塑件的模具，各浇口平衡系数数值必须与塑件的质量或体积成正比，不同塑件多型腔模具浇口平衡公式如下【2】：k式中k1、k M1、M S1、S2——两个型腔浇口的横截面积（mm l1、l e1、e ℎ1、ℎ b1、b由于该设计为平衡式流道，因此主流道到两个型腔的距离相等，，而浇口的高度决定了浇口的冻结时间，因此尽量保持不变，可以通过改变浇口的宽度来控制浇口的平衡。又由于制件的填充质量与体积成正比，因此上式可进一步简化为：b3.5.3浇口平衡的模拟与优化根据前文计算设计得出的浇注系统尺寸，在MoldflowPlasticAdvisers中建立模型如下：图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s115型腔模型按照3.5.3中计算得出的浇口尺寸进行模流分析，得出模拟结果如下：图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s116按照计算模拟结果显然，尽管按照理论计算进行了浇口的平衡设计，从模拟结果上来看，两制件的填充时间仍有较大差异，还需进一步的改进与优化。在理论计算的基础上，又进行了七组不同浇口尺寸的模拟，最终得出相对合理的浇口尺寸：图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s117优化后的模拟结果浇口高度h取1,mm，电器盒上下盖浇口宽度b分别取1mm、4mm。该数据在前文的浇口优化过程中进行过模拟，均符满足充型要求。在确定了平衡后的浇口尺寸后，下一步将按照该尺寸对制件进行多型腔的整体模流分析，以确保生产出的塑料制品的质量。首先，就填充可靠性而言，该方案可保证制件百分之百填充，且97%以上的制件具有较高的质量（不含浇注系统），仅在内部突出的结构上可能发生质量下降的现象。图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s118填充可靠性图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s119质量预测就气穴与熔接痕而言，气穴主要集中在塑件边缘与型腔内的细小结构，可通过排气系统的设计在一定程度上减少与避免，熔接痕数量较少，在可接受的范围内。图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s120气穴图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s121熔接痕总体上，经过计算与模拟优化，上述设计的浇注系统可以满足电器盒上下盖生产的需要，能够生产出符合质量要求的制品。3.6成型零件计算3.5.1型腔壁厚计算模具材料：40cr参考得公式整体式矩形凹模：1、凹模壁厚的计算：按刚度校核测壁厚：t式中tcc——由H1lp——型腔内熔体压力，PP取15MPaH1——制件高度方向尺寸，取31E——模具材料弹性模量，取2×10w——允许的最大变形量，取0.05mm将数值带入上式，得按刚度计算的侧壁厚度为：t按照强度条件，凹模壁厚的校核公式为：t式中：a为凹模的边长比，取0.6；W可查表得出，取0.13；l为凹模长度方向尺寸，取75mm；σ其为材料强度安全系数，取0.8σs将数值带入上式，得按强度计算的侧壁厚度为：t2、底板厚度的计算公式为：按照刚度条件计算ℎ=式中，c'为与边长比相关的系数，查表取0.026将数值带入，得按强度计算的侧壁厚度为：ℎ=按强度校核模具底板厚度计算公式为：ℎ式中，a'为垫块之间距离和凹模短边长度比所决定的系数，取0.5带入后得到计算结果为：ℎ综上计算，凹模型腔壁厚可取10mm，底板厚度可取6mm。3.5.2成型尺寸计算表STYLEREF1\s3.SEQ表\*ARABIC\s12成型尺寸计算公式尺寸类型计算公式制造偏差型芯径向尺寸lδz=Δ/3凹模径向尺寸Lδz=Δ/3型芯高度尺寸ℎδz=Δ/3凹模深度尺寸Hδz=Δ/3中心距Cδz=Δ/3按照尺寸类型，将电器盒上下盖尺寸进行分类编号，如下图所示：图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s122电器盒上盖成型尺寸分类图STYLEREF1\s3.SEQ图\*ARABIC\s123电器盒下盖成型尺寸分类将REF_Ref42063565\h图3.22、REF_Ref42063567\h图3.23中各尺寸的数值带入REF_Ref42063607\h表3.2中的公式进行计算，得出各成型尺寸如下：l172.41l24.165l341.885l474.44l572.41l611.30l741.885l843.72l92.831l108.24L175.78L245.405L343.367L473.005L55.985L610.015L798.065L845.405L94.97L1075.78C186.275C225.375C38.628C420.3C525.375C612.18C723.345C832.48C986.275H13.326H23.833H31.817H439.746H531.118H629.115H711.927H820.007H97.88H1017.977h118.5633.5.3动模支承板厚度计算参考《塑料成型工艺与模具设计》【1】，按塑件在分型面上的投影面积确定动模支承板的厚度，通过在三维建模软件SolidWorks中对制件进行测量得出塑件在分型面上的投影面积为14430.99mm，查表，支承板厚度可取30~40mm，综合考虑标准模架对支承板厚度的要求，最终取35mm。3.6温度调节系统设计3.7推出机构设计3.7.1推件力计算将制件从型芯上脱出时所需要克服的阻力称之为脱模力，计算时应考虑制品与型芯之间的摩擦阻力、大气压造成的阻力、塑件粘附力造成的阻力、推出机构运动时产生的摩擦阻力，对于薄壁矩形制件的脱模力计算公式如下【1】：F=k式中F——所需脱模力（N）t2S——塑料的平均成型收缩率（%）E——塑料的弹性模量（MPa）l——制品对型芯的包容长度（mm）f——制品与型芯之间的摩擦因数φ——模具型芯的脱模斜度（°）u——塑料的泊松比A——不通孔制品型芯在脱模方向上的投影面积（mm2）K2——无因次系数，随f和φ带入数值计算得：kF=+制件推出的顶出力约为4.6kN。参考推件板计算公式对厚度进行计算：ℎ=0.54式中h——推板厚度 E——模具钢的弹性模量，取2.1× y——推板中心允许的最大变形量，取y=0.06mm L0 B——推件板的宽度 b——推件板内孔的宽度 F——退出力（N）带入数值，计算得：ℎ=0.54取20mm3.7.2推杆直径计算根据压杆稳定公式可得推杆最小直径计算公式如下：d=K式中，d——推杆最小直径（mm） K——安全系数，可取K=1.5 L——推杆长度（mm）、 F——推出力（N） E——钢材的弹性模量（可取E=2.1×10 n——推杆数目若电器盒下盖单个型腔按布置9个推杆计算，一个型腔的脱模力为2483N，推杆长度为149mm，带入上式计算后，得出推杆最小直径为3.39mm，可取4mm。电器盒下盖单个型腔按布置6个推杆计算，一个型腔的脱模力为1054N，推杆长度为115mm，带入上式计算后，得出推杆最小直径为2.74mm，可取3mm。3.7.3推管设计由于电器盒下盖中存在圆柱结构，单纯使用推杆推出容易造成制件损坏，因此要布置推管推出机构，根据型芯及制件上的孔径，推管设计如下：此处可加入推杆尺寸3.8成型零件的设计综合上述计算，可对成型零件进行最终的设计，由于电器盒下盖凹模较为复杂，直接进行整体加工较为困难，因此优先考虑采用相拼式凸模结构，型芯上圆孔部分为保证加工精度，该部分可采用电火花加工，其他部分可采用数控铣削加工而成，其各部分零件图如下：电器盒上盖结构较为简单，但边缘突出部位壁厚较小，采用一般机加工方式难以在模具上加工出细小的异形凹槽，因此同样采用相拼式结构成型：3.9注塑机的校核对已经建立的模具三维模型进行测量，模具总高为270mm，符合注塑机200~300mm的装膜高度。3.10模架的选择采用标准模架可大大减小模具的加工周期，并减小模具制造费用，因此本设计采用GB/T12555—2006标准中所规定的标准模架，其结构及尺寸如下：模架尺寸选取如下：项目尺寸项目尺寸W230H620L270