毕业设计（论文）-四旋翼无人机机体底板注塑模具设计

目录摘要 摘要无人驾驶飞机简称“无人机”,英文缩写为“UAV”,是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机,或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。本次毕业设计研究的方向是基于UG的无人机底座的注塑模具设计，通过利用模流分析软件对其成型过程进行模拟分析并得出最佳成型方案，确认模具结构，然后用UG软件完成模具的建模跟2D零件图，完成对无人机底座模具的制造。关键词：无人机；模具结构；UGabstractUnmannedaerialvehicle(UAV)isakindofunmannedaircraftoperatedbyradioremotecontrolequipmentandself-containedprogramcontroldevice,oroperatedcompletelyorintermittentlybyon-boardcomputer.ThedirectionofthisgraduationprojectisthedesignofinjectionmouldforUAVbasebasedonUG.Theprocessofformingissimulatedandanalyzedbyusingthesoftwareofmouldflowanalysis,andthebestformingschemeisobtained.Thestructureofthemouldisconfirmed.Thenthemouldismodeledandthe2DpartdrawingiscompletedbyUGsoftware,andthemanufacturingoftheUAVbasemouldiscompleted.Keywords:UAV;diestructure;UG

1绪论我国的模具雏形可以追溯到几十年以前，那个时候的模具，把成品放在泥土中，锤紧泥土后，再把成品取出来，泥土内部就会形成跟成品一模一样的形状，把金属熔化之后灌注到已经做好的泥土中，就可以成型出跟成品一模一样的产品。最近几十年的发展，模具的种类越来越多，模具的内部结构越来越复杂，生产出来的产品越来越多样化。现代模具不再像以前那样全靠钳工师傅手工打磨，这样耗时、费力，生产出来的模具比较单一，产品结构简单。规则几何面的产品形状已经不能跟上现代人日新月异的生活节奏，随着产品结构的复杂化，异型面等复杂的几何曲面利用人工已经无法加工。现代模具的加工利用电脑控制加工中心，只需要编程人员将提前编好的程序输入控制加工中心的电脑之中，加工中心就可以生产出我们想要的产品形状，智能化程度比起传统模式显著提高。模具的制造水平随着工业水平的提高而提高，现代模具的生产不再使用传统模式，更多的是结合21世纪节能减排、智能化的大环境，成为现代工业的支柱产业。我国的制造业水平虽然经过了改革开放近四十年以来的迅猛发展，在这期间也进入过低潮阶段，但跟欧美国家相比还是很有非常大的差距。欧美国家已经步入了工业4.0时代，这对我国的制造业是一个严峻的挑战。我国的制造业想在国际上立足，还要加快模具工业的发展。1.1塑料模具简介塑料是最近几十年才发展起来的新材料，比起传统材料的笨重、难加工，这种材料密度小、质量轻，加工方便，还可以加入染色剂，让塑料制品变得五颜六色。塑料无处不在，生活中常见的物品大多数都是用塑料生产出来的。塑料的兴起，使模具行业从原来单一的金属模具加入了一个新的成员—塑料模具，让模具行业焕发了新的生命。经过几代人智慧的积累，塑料产品从原来简单几何形状，逐渐衍变成了复杂的异形几何形状，塑料模具的结构也变得越来越复杂，能够设计出更多的塑料产品，让我们的生活变得更加方便。随着塑料模具的构造越来越变化多端，对塑料模具的设计师的技术要求也随着变化，相信在不久的将来，塑料产品有可能会完全取代金属产品。塑料模具又被叫做注射模具。把两块完整的方铁以一个面分开，这样模具才能打开，并把生产好的产品从模具里面取出来，这个面可以是规则的几何平面，也可以是一个复杂的异形面，这个面被叫做分型面；同时用分型面把塑料产品分成两个部分，一个部分叫做前模，工厂里面也叫母模，另一个部分叫做后模，工厂里面也叫公模。制作分型面是设计塑料模具的非常关键的一步，好的分型面，加工起来方便，对产品的品质也不会发生影响。分型面做好以后，在已经被分割开的两块铁里面分别加工成产品的表面形状。当两块铁合起来的时候，中间的中空部分的形状就是产品的形状。在前模加工出几条通道，被叫做浇注系统，用来注射塑料，这就是浇注系统。在生产的时候，把已经融化的塑料利用注射机从前模的通道注射到模具里面。注射完成后，利用水等介质加速产品的冷却，这样就完成了一次生产。因为生产的时候是把高温状态下的塑料熔体注射到模具里面，这个时间非常的短，模具内部的空气会因为压缩产生很大的压力，所以在注射之前要把方铁内部的空气排出去，这就是模具的排气系统。塑料的兴起，让塑料的的结构变得多样化，但是塑料模具的整体结构都是大同小异的，在这种条件下，塑料模具的规范应运而生。塑料模具标准的推广，让设计师少了很多重复的设计工作，提高了设计的效率。我们在设计塑料模具的时候，就可以只需要设计跟塑料产品形状有关的部分，通常就是模仁，还有抽芯机构。除了模仁以外的板，我们叫做模架，在设计的时候，我们可以查阅相关的标准，找到最合适的模架。1.2塑料模具的发展由于塑料产品的千变万化，模仁的形状随着产品变化。以前，工厂里面都是用纯手工绘制模具的零件图，效率低，生产周期长。随着电脑的发展，模具的设计变得更加简单。加工中心的兴起，让模具的加工变得更加方便，可以加工更加复杂的模仁，不再需要像以前那样全靠钳工师傅一点一点慢慢的加工。在工业4.0的大环境下，模具的生产成本进一步降低。经过几十年以来的发展，塑料成型技术已经朝着巨型化和精细化两个极端发展，不再像以前那样常规、普通。现在，法国已经生产出了超大型注射机，像汽车仪表盘这种汽车内饰件完全可以生产，带动了汽车行业的发展。德国已经生产出了超微型的注射机，像电子产品内部这种微小型的电子元件完全可以用塑料产品代替。1.3塑料模具的现状我国在注塑模具的开发钻研与使用方面起步较晚。经过三十多年的发展后，虽然取得十分巨大的进步，但是跟国外的水平差距还是有点大。很多技术含量比较高的模具需要依托进口，这让国内的塑料模具发展受到限制。国内尤其是在沿海一带模具企业非常的多，其中30%都是生产塑胶模具。从国内模具的现状来看，普通的模具已经可以国产。最近几年以来，我国的塑料工业开展迅猛，塑料模具的发展速率高于模具行业的开展速率，不难预见，塑料模具还会以惊人的速度保持高效发展。

第2章塑件的工艺性分析2.1材料的选择本次设计的塑件为四旋翼无人机的机体底板，需要与其他机体部件配合使用。故从塑件的使用性能上进行分析，该塑件综合机械性能必须要较为可靠，包括抗弯曲强度、弹性强度、以及耐水性耐油性等，还需具有优良的电气性能。符合条件的塑件材料比较多，但考虑到大批量生产的经济成本和进货来源的广泛性，这里选用ABS材料更为妥当，ABS材料在当今的塑件生产制造中具有来源广泛，生产成本低廉等优点，且满足塑件的性能要求，故选择ABS材料。表2-1ABS材料的主要技术参数密度比溶吸水率收缩率热变形温度1.02～1.160.8～0.980.2％～0.4％130～1600.3％～0.8％83～1.3抗拉强度拉伸弹性模量弯曲强度冲击强度比体积50Mpa1.880Mpa11HB9.7HB0.86～0.962.2材料性能ABS塑料也是最近几十年才发展起来的通用型塑料，被广泛的应用在各种场合，应用最多的还是轿车产业。汽车行业这些年的不停开展也推动了塑胶的发展。汽车内饰件多采用ABS塑料。根据用途的不同，ABS塑料也被分为很多种类型。ABS塑料不易降解，降解温度在250℃左右，容易因为吸水受潮，在加工成型之前必须要进行必要的除湿处理，否则有可能会影响产品的质量。不同用途的ABS塑料在注射成型时的工艺参数设置也不一样。ABS塑料比一般的塑料加工过程复杂一些，应该取比较高的原料温度、模具温度，原料温度对物理性能的影响十分的大，原料温度太高的话容易降解，比聚苯乙烯更容易降解，对于公差要求比较高的塑料制品模具温度应该取50~60℃，对于要求表面光泽度的塑料制品应该取60~80℃。在不同要求下注塑压力的值大小不一样，注塑机的类型不同压力也会有差别，需要不同情况不同处理，遇到特殊情况可以加大注塑压力，一切以生产为前提，必要的时候可以进行后处理。但同时还要注意，ABS在温度升高的时候比较容易发生熔接痕缺陷[3]。表2-2ABS材料注射工艺参数注射机类型螺杆转数喷嘴形式喷嘴温度螺杆式50～70直通式180～190料筒温度模具温度注射压力保压力190-200200-220170-19050～7060～90Mpa30～60Mpa注射时间保压时间冷却时间成型周期3～5S15～30S10～30S30～70S预热温度预热时间计算收缩率80～852～3h0.3％～0.8％表2-3ABS材料的成型收缩率塑料名称编写代号密度/(g/cm3)收缩率/％成型温度/︒C模具温度料筒温度丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物美240ABS1.070.4～0.640～80100～250美4401.060.4～0.640～80190～250美7401.040.4～0.640～80190～250HR8501.060.4～0.640～80190～250HS-101.050.4～0.640～80190～250HS-401.070.4～0.640～80190～2502.2塑件尺寸塑件的三维零件图如图2-1所示：图2-1塑件三维零件图根据塑件二维零件图，利用UG软件分析功能得出以下数据：产品最大轮廓尺寸：117mm×181mm×1.528mm，产品外形适中，属于中型产品。单个塑件体积V塑=19.64cm3，质量由M塑=ρV塑公式，ρ取平均值1.01g/cm3，塑件单个质量为19.84g。2.3塑件结构分析四旋翼无人机机体底板结构简单，近似为十字状薄板件，板厚约为1.5mm，表面粗糙度要求以及其他尺寸精度适中，符合成型工艺的要求。从图2-1可以看出，塑件具无倒扣结构，槽位很多包紧力大，为了防止粘前模所以槽位分型面做在后模。进浇口位置做在长边。2.4塑件生产批量产品为四旋翼无人机底座，产量大生产效率要高，在日常生活中的使用十分普遍。因此，可以采用半自动化生产模式，应尽量避免产品成型之后的后处理，可以采用侧进胶方式，运用模具的开模举措将整个浇注系统顶出，后续的产品取出则由人工切断浇口来完成。2.5本章小结这一章对无人机底板的材料性能进行了综合分析，最终选择了ABS材料。材料密度取平均值为1.01g/cm3，对塑件的尺寸参数进行分析，得出塑件的体积V塑=19.64cm3，质量为M塑=19.84g。还对塑件的结构和生产批量进行适当分析，初步确定生产方案。

第3章模具设计方案的确定3.1型腔数量及排布形式确定型腔的安排须要考虑两个方面的问题，型腔的数目和排布。在布置型腔的时候，要考率生产效率和经济效益，同时还必须保证能够满足塑料制品的精度要求。确定型腔的数目有四种方法：①按照注塑机的射胶量②按照注射机的最大锁模力③按照塑料制件的精度要求④按照经济性。根据以上要求，决定采纳一模四腔的排布方式。这样的措施能够增加生产效率，同时节约生产成本。图3-1型腔排布图3.2分型面的设计把模具的动模和定模以一个面分开，这样模具才能打开，并把生产好的产品从模具里面取出来，这个面可以是规则的几何平面，也可以是一个复杂的异形面，这个面被叫做分型面；同时用分型面把塑料产品分成两个部分，一个部分叫做前模，工厂里面也叫母模，另一个部分叫做后模，工厂里面也叫公模。制作分型面是设计塑料模具的非常关键的一步，好的分型面，加工起来方便，对产品的品质也不会发生影响。分型面做好以后，在已经被分割开的两部分模腔里面分别加工成产品的表面形状。分型面的主要准则有以下几点：①分型面的位置一定要设置在塑料制件断面轮廓最大的部位。②分型面的设置位置必须考虑塑制件的精度要求，尽量将塑料制件中有精度要求的部分设置在同一半模内，不能因由于模具的合模误差影响到塑件的公差。③分型面的设置位置不能影响塑料制件的外观，并且分型面位置处产生的飞边补习易于清除和修整。④分型面的设置位置应该有利于模具的排气。⑤分型面的制作地方必需思考模具的加工要素，应该减少加工时的成本，这一点在实际生产中往往会被设计者忽略。产品外轮廓为圆形，没有曲面等异形面，所以可以采取常规的分型面设计方法，即采用平面分型面。因为产品内部构造与开模方位一致，所以无需采用抽芯机构，降低了模具的复杂水平以及模具的生产制作本钱。3.3浇注系统的设计塑料熔体从注射机进入到模具内部的通道就叫做浇注系统。浇注系统的设计是否合理直接关系塑料熔体的填充过程，而且在非常大的程度上影响到塑料制件的成型质量。在设计浇注系统的过程中必需思考以下几个问题：①考虑成型塑料的工艺特性。②浇口部位和数量的设计必需有利于塑料熔体的活动，避免发生短射、湍流、喷射的景象。③尽可能的缩短塑料熔体到模具型腔的流程，缩小压力的损失。④浇口的设置位置要便利去除浇注系统冷凝料，不能影响塑料制件的外观。浇口是进入模具的通道，是浇注系统的关键部分。浇口尺寸、形状、进料部位对塑料制品的品质影响很大。选择浇口部位的时候必须注意以下几个问题：①避免引起塑料熔体的破裂，可以采用加大浇口位置降低流速和采用冲击型浇口的方式避免熔体破裂。②浇口位置应该设置在塑料制品的最大壁厚处③有利于排气④有利于减少熔接痕的数目和提高熔接痕的强度⑤防止型芯发生变形⑥必须考虑塑料制品的收缩变形和分子取向⑦考虑塑料制品的外观因此模具型腔运用一次生产两件的排列方式，根据产品结构特点，决定采用侧浇口一点进胶的方式。侧浇口对产品的外观影响不大。因为浇口的直径十分小，塑料熔体进入通过浇口进入模具内部时的速率提升明显，压力损失很小，有利于充模，关于ABS这种对充模速率敏感的塑料熔体特别有效。圆形的分流道制作起来比较方便，并且压力损失和阻碍力不大。3.4主流道与分流道设计主流道常位于整个模具的中心位置，为圆锥形，主要负责将熔融状态下的塑料导入分流道或者是型腔之中，另外在开模的时候还可以顺利拉出主流道的凝料，如图3-1所示。其结构在设计的时候需要注意以下几点：进料口直径d=d1+(0.5～1)mm；球面的凹坑半径SR=SR1+(1～2)mm；锥角α=6︒～12︒；主流道长度应小于60mm；浇口套和定模板之间采用H7/h6配合，与定位圈采用H9/f9配合，如图3-2所示。浇口套选用T8、T10工具钢，热处理至54～58HRC。图3-1主流道结构图1-定模座板；2-浇口套；3-喷嘴图3-2浇口套的固定方式定模座板；2-浇口套；3-定位圈；4-定模板综合考虑塑件的尺寸因素以及ABS材料的性能、产品的成型等多种因素，最终采用圆形截面。依照参考文献[1]可知，分流道直径经验计算公式为：(4-1)计算得：D≈5.8mm，取6mm。浇注系统具体形状结构如下图所示：图3-3浇注系统图图中，主流道入口直径φ3.5mm，锥度2°，长度120mm，主流道的末端加一个长6mm的冷料井。浇口长3mm，高度1.5mm，宽2mm。3.5本章小结这一章主要对型腔数量和排布形式进行了选定，为保证生产批量满足要求、且尽量节约生产成本，本次设计最终决定采用一模四腔的结构，还对塑件分型面与浇注系统进行确定。

第4章模具结构设计4.1成型零部件工作尺寸的计算模具内部跟产品内外形状有关的尺寸被称为工作尺寸，我们通常叶把他叫做成型尺寸。它包含型腔深度与型芯高度尺寸、型腔和型芯径向尺寸、成型零件中心距。本产品对精度度没有特别的要求，所以一切尺寸都是自由尺寸，按MT5级精度查查问模塑件尺寸公差表[1]。在计算成型零部件工作尺寸的时候要根据塑料的品种、塑料制品的形状和壁厚确定塑料的收缩率，一般的方式有以下几种：①收缩率范围很小的塑料品种，取平均收缩率就可以了②收缩率范围很大的塑料品种，要根据塑料制品的具体形状来选择③嵌件比较多的时候要取较小的收缩率由图2.2.2可知ABS材料的成型收缩率为0.1~0.7%，因此，S=取S=0.5%型芯、型腔的尺寸计算公式：1.型腔径向尺寸（直径、长、宽）（4-2）2.型腔深度尺寸（4-3）3.型芯径向尺寸（直径、长、宽）（4-4）4.型芯高度尺寸（4-5）表4-1模具制造公差的确定式中，Lm模具型腔的径向公称尺寸（mm）；S塑料的平均收缩率（%）；δz模具制造公差（mm），取塑件相应尺寸公差的1/3~1/10,按表4-1选取δz=1/5；LS塑件外形的径向公称尺寸（mm）；△w塑件外形径向尺寸的公差(mm)；HM凹模深度公称尺寸（mm）；Hs塑件凸起部分的高度公称尺寸（mm）；lm凸模径向公称尺寸（mm）；ls塑件内表面径向公称尺寸（mm）；△l塑件内表面径向尺寸公差（mm）；hm凸模高度公称尺寸（mm）;hs塑件孔或凹槽深度公称尺寸（mm）;△s塑件孔或凹槽深度尺寸公差（mm）。4.1.1型腔长边尺寸（A类尺寸）计算依照参考文献[1]可知，型腔径向尺寸计算公式为：(4-6)计算得：LM1=24.1.2型腔深度尺寸（A类尺寸）计算依照参考文献[1]可知，型腔深度尺寸计算公式为：(4-7)计算得：HM1=型芯径向尺寸（B类尺寸）计算依照参考文献[1]可知，型芯径向尺寸计算公式为：(4-8)计算得：lM1=2404.1.4型芯高度尺寸（B类尺寸）计算依照参考文献[1]可知，型芯高度尺寸计算公式为：(4-9)计算得：hM1=69.04.2凹模和凸模的结构设计4.2.1凹模结构设计该凹模采用整体式凹模结构，凹模的型腔近似为矩形，采用圆形结构的凹模镶块，用螺钉固定。表4-2普通塑件模架模具与镶件尺寸选择计算该塑件在分型面的投影面积为S≈28131(mm2),查表4-2可以得到凹模的侧壁壁厚D=36mm，镶块的长D1=2D+299.84=371.84（mm），宽D2=2D+239.91=311.91mm,取整后的镶块的长宽定为D1=372mm，D2=312mm。由于凹模的底板厚度主要从结构方面来考虑，综合考虑ABS材料性能和浇注系统等要素，选定凹模底厚H镶块=80mm。4.2.2凸模结构设计凸模采用与凹模相同尺寸的镶块，型芯与镶块选择 P20材料，选择螺钉紧固。4.2.3定模板的结构设计根据塑件在分型面上的投影面积S，查表4-2可知，定模板的侧壁壁厚为A=65mm;初步选定塑件的定模板长L1=2A+D1=700mm,W1=2A+D2=400mm,定模板的板厚与塑件凹模的尺寸一致，H定模板=H镶块=80mm。4.2.4动模板的结构设计动模板选择与定模板完全相同的形状尺寸，其主要作用是其固定作用，用于对凸模的固定，因此在这里选择H动模板=60mm。4.2.5支撑板结构设计由塑件在分型面上的投影面积S查表4-2可以得出支撑板的厚度尺寸，支撑板后为H支撑板=80mm。4.2.6垫块高度的选定初选推杆固定板的板厚H推固=25mm,推板板厚H推板=30mm。该塑件可以推出的最远长度H1=hm(max)+(5～10)=30mm，由上述参数可以大致确定模具垫块的厚度尺寸：H垫块=H推板+H推固+H1+（5～10）=80mm。式中，hm(max)凸模型芯在脱模方向的最大尺寸（mm）;H1塑件的可推出最远距离（mm）。4.2.7计算与校核1.型腔侧壁厚度计算及校核依照参考文献[1]可知，型腔侧壁厚度按照刚度的计算公式为：(4-16)计算得：。，，所以的取值符合要求。型腔侧壁厚度按照强度的计算公式为：(4-17)计算得：。，，所以的取值符合要求。2.型腔底板厚度计算及校核依照参考文献[1]可知，型腔底板厚度按照强度的计算公式为：(4-18)计算得：。，，所以的取值符合要求。型腔底板厚度依照刚度的计算公式为：(4-19)计算得：。，，所以的取值符合要求。3.凹模壁厚的校核由于该凹模为整体式，根据矩形凹模的侧壁壁厚计算公式可知道:H=C≈1式中C常数（随l1、a决定）；H型腔侧壁厚度(mm);p型腔内压力（MPa）;l1、l2—侧壁内边长、短边长度（mm）;a承受塑料压力部分的侧壁高度（mm）;A侧壁全高（mm）;[δ]侧壁允许最大变形量（mm）;E弹性模量（MPa）,碳钢取E=2.1×105MPa;[σ]模具材料的许用应力。将数据带人公式得H≈44mm，H＜D，满足要求。4.凸模支撑板厚度计算与校核选择按照材料强度条件的计算公式：h=式中，p1支撑板承受的压力（MPa）；L两支撑板内侧的间距(mm);[σ]模具所选材料的许用应力（MPa）。代入数据算出h=76mm,满足使用要求。4.3标准模架的选择注塑模的构造类型虽然有很大的差异，但根本组成结构是一样的。如果每一副注塑模，包括模架都要从头到尾都要进行重新设计的话，需要很长的设计周期。我国模具标准化设计从上世纪七十年代开始，经过四十多年的努力，我国已经建立了许多的生产模具标准件和标准模架的专业厂，而且制订出了与注塑模具相关的国家规范，见下表。表4-3有关塑料模架的国家标准序号标准名称标准号1塑料注射模零件GB/T4169-20062塑料注射模零件技术条件GB/T4170-20063塑料成型模术语GB/T8846-20054塑料注射模技术条件GB/T12554-20065塑料注射模模架GB/T12555-20066塑料注射模模架技术条件GB/T12556-2006本次设计由于产品较特殊，所采用的是瓣合模来成型，为了方便产品顶出，因此采用大水口CI型标准模架，如下图所示：图3-5模架根据初步计算的动模板以及定模板尺寸参数400×700mm,定模板板厚80mm,垫块高度80mm,动模板板厚60mm,查询GB/T12555-2006,综合分析之后，选定的标准模架规格是：模架CI4070A120B150C120GB/T12555-20064.4模具材料的选用最近五十年以来来，伴随着石化工业的高速开展，塑料已成为十分重要的工业材料，各行各业广泛地采纳塑料制品取代金属等传统材料制品。因为塑料的品种十分多，对塑料制品的要求差异也非常的大，对于制作注射模具的材料同时也提出了各种各样的要求，所以很多工业发达国家已经形成了广泛的注射模具用材料系列。选用模具材料时应该同时考虑模具的使用性能和模具的生产成本，基于以上原则，本次模具设计选用的材料如下表4-2所示。表4-4模具材料序号名称材料1内六角螺钉35CrMo2止转销453浇口套T8A4定模板455喉塞黄铜6压条457型芯P208型芯固定板459垫板4510推杆固定板4511推板4512动模座板4513导柱GCr1514直导套GCr1515垫块4516定模座板4517定位环4518楔紧块4519斜导柱4520复位杆4Cr5MoSi121垃圾钉4522动模板4523滑块4524快速管接头黄铜25软管软胶

4.5.温度调节系统的设计注塑模具是将熔融状态下的塑料通过注射机注入模具之中，由于注塑模具多为金属材质，热量流失较为快速，塑料的温度如果过低，不仅会导致熔融的流质塑料黏度增加，堵塞住浇注系统中的主流道或分流道。甚至还会影响塑件的成型结果，让塑件的废品率增加。因此，对注射模具的温度高低进行有效的调节极其的重要。为了减小塑件的内应力，我们通常要求塑件在型腔之中的冷却应力尽量的迅速、均匀，这里可以让最终生产成型的塑件品质质量更好，效率更加的高效。4.5.1加热系统的设计在塑件的生产中，热固性塑料和流动性差的热塑性塑料通常都需要更加高的模具内温度，我们一般选择添加加热装置解决这个问题。而对于那些黏度较小、流动性能更加优质的熔融态塑料，不需要较高的模具内温度，反而需要选择加入温水或者是冷水进行冷却，让模具内的温度调节的更为适宜。表4-5常见塑料的模具温度和成型温度（单位：˚C）当塑件成型过程中模具温度在大于90˚时，注塑模具中必须要加入温度加热装置，以保证塑件顺利成型，加热的形式多种多样，有的通过流质介质间接加热，如热水、热油等。也有的通过可燃气体直接加热，如煤气，天然气等，但是对于工厂中的大批量塑件生产，我们一般会选择电加热这种简洁方便的加热方式。对模具电加热需要注意以下几点：电加热器件的功率要符合实际情况，不应该太大和太小；电加热器件应尽量均匀分布在模具上，使模具四周的受热均匀，减小温度差；模具上安装好电加热装置之后，还需要能对温度进行有效的调节，保证模具内温度在不同的时间段符合具体的要求。对于模具上电加热装置的计算在模具上我们通常对电加热装置选择使用经验公式来计算，公式如下：P=m•q在该式中， P模具上的电加热装置加热时的总的用电功率（W）；m模具的总质量（kg）；q电加热装置加热模具上单位质量的功率（W/kg）,查表5-2可知。表4-6电加热模具单位质量的功率加热装置的选择该塑件我们选用的是ABS材料，该材料具有流动性能好，黏度低等优点，查表5-1可知，ABS材料注射成型时模具内的温度为40～80˚C，温度要求小于90˚C，故不需要在注塑模具上增加电加热装置。4.5.2冷却系统的设计按照要求，模具中组成一个或多个水回路，冷却系统就是这些水回路的总称。注塑成型是把高温的塑料熔体通过模具内部的通道从注射机注射到模具内部，让塑料熔体在模具中形成产品的内外形状。效率的高低。根据塑料品种的不同，塑料制件的品质要求也不一样，对模具温度的要求也不一样。冷却系统的设计必须考虑一下原则：①冷却系统的设计应该在推出系统之前，这样冷却系统和推出系统就不会发生互相干涉。冷却系统的设置与推出机构相互协调才能获得良好的冷却效果。②冷却回路孔到型腔的距离必须考虑到模具的强度和冷却效果。普通冷却回路的孔壁到型腔表面的间隔不能少于6~10mm，而且要在30mm之内。③避免在塑料制件容易产生熔接痕的位置布置冷却回路。④冷却回路的孔要加工简易和清理方便，进出水管的接头应该尽量设置在模具的同侧，而且要在注射机的非操作侧。良好的冷却系统可以得到质量良好的塑料制品，还能够让生产效率提高。根据塑件结构特征，采用直流循环式冷却回路就能够达到良好的冷却效果。如下图所示：图4-1直流循环式冷却回路根据参考文献[1]可知，单位质量的塑料熔体在凝结时所放出的热量计算公式为：(4-2)计算得：依照参考文献[1]得到，冷却水体积流量计算公式为：(4-3)计算得：根据参考文献[1]，查表4-12冷却水的稳固湍流速度与流量，确定冷却水路孔直径为φ6mm。根据参考文献[1]可知，冷却水在圆管中的平均流速计算公式为：(4-4)计算得：v=1.3157m/s根据参考文献[1]可知，冷却管道孔壁与冷却水之间的热传导系数计算公式为：(4-5)冷却管道孔壁与冷却水之间的热传导系数计算公式为：(4-6)冷却系统总传热面积的计算公式为：(4-7)模具应开设的冷却管道的数目计算公式为：(4-8)计算得：n≈2。将冷却回路分为：左右滑块各一个环绕式水路。冷却水管直径均采用φ6mm。4.6排气系统的设计排气是注射模具设计中一个严肃的课题。因为生产的时候是把高温状态下的塑料熔体注射到模具里面，这个时间非常的短，模具内部的空气会因为压缩产生很大的压力，所以在注射之前要把模具里面的空气排出去，这就是模具的排气系统。注射模具通常有以下几个途径排气：①运用分型面排气，这也是最简略的排气形式。②利用配合间隙排气。例如顶针、镶件、侧抽芯机构与模具之间的配合间隙。③单独开设排气槽。排气系统的设计应该需要留神以下因素：①排气槽尽量设置在模具的分型面上，同时尽量接近前模侧，便利模具的制造好与清理。②排气槽尽量开设在塑料阵容提最后充满的位置和塑料制品的厚壁处。③排气槽的排气方向不能够对着工人，避免注塑成型的时候溢料伤人。排气槽的截面尺寸要以排气和不溢料为标准。排气槽的深度按照塑料的溢料间隙决定，一般为0.015~0.04mm。从塑件结构考虑，运用分型面、推杆的装配间隙排气即可，不需要再独自开设排气槽。在后期试模过程中，如果发现因为模具的排气不佳而影响了塑料制品质量情况，可以考虑在模具分型面上铣出一些凹槽用作排气，但同时必须注意，不能大于ABS最大溢料间隙值0.04mm。4.7推出机构的设计推出结构又被叫为脱模机构，其作用是当模具打开的时候，把塑料制品及其冷凝料从模具内部推出取，完成一次生产。从产品结构来看，产品侧面有倒扣，分型面为平面，因此采用推板推出的方式较好，并且用推杆带动推扳推出产品。塑料制品冷凝收缩的时候会紧紧的包裹住模具，脱模时，所需的脱模力必须克服包括塑料制品与模具零件之间的摩擦阻力、塑料制品与模具零件之间的粘附力、脱模机构运动时受到的阻力较小，可以忽略不计，脱模就是由以上几种力组成的。4.7.1脱模力的计算依照参考文献[1]可知，塑件脱模力计算公式为：(4-9)计算得：。4.7.2推杆尺寸的计算依照参考文献[1]可知，推杆直径的计算公式为：(4-10)计算得：d=8mm。考虑到塑件的结构特点，决定采用推杆带动推板顶出的方式。4.7.3推杆强度的校核依照参考文献[1]可知，推杆强度的校核公式为：(4-11)经校核，顶针的强度符合要求。4.8导向与定位机构的设计注射模具在开模和合模时要求方向、位置必须精确。模具的导向定位机构主要是用来保障模具的前模和后模的运动精确，防止在合模的时候模具内部的零件相互之间产生干涉，影响塑件的外形和尺寸公差。根据之前确定的模具结构方案，决定采用导柱导向的方式，导柱和导套的具体形式如下图所示：图3-3模具导柱图3-4模具导套4.9定位环及浇口套的选用在注射成型的时候，由于注塑机的喷嘴需要不停的往复运动，为了防止注塑机在运动的过程中产生位置误差，所以有必要在模具与注塑机喷嘴之间加一个起定位作用的零件，这就是定位环。定位环固定在模具上，一部分在模具的顶板内部，可以让注射机的喷嘴在移动的过程中更精确的伸入到模具的内部与浇注系统的主流道前端接触。根据所选注射机的规格，采用定位环定位环的直径为Φ99.8mm。定位环如下图所示：图3-6定位环根据所选定位环的尺寸，对应选用Φ35mm的浇口套。浇口套如下图所示：图3-7浇口套

4模具图纸及工艺编制4.1