对讲机后盖注塑模具设计

对讲机后盖注塑模具设计

针对对讲机后盖进行了注塑模具设计。通过对塑件进行工艺的分析与比

较，最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，

对注塑机的选择及有关参数的校核、模具的分型面、浇注系统、模具成型部

分的结构、推出系统、冷却系统进行了设计。同时运用三维pro/E制图软件绘

制该模具，与平面图相比更具立体感。

关键词：注塑模具；浇注系统；冷却系统；校核

Abstract

Thistopicismainlyforradioshellmolddesign,plasticpartsthroughthe

processofanalysisandcomparisontothefinaldesignaninjectionmold.Process

fromtheproductstructureonthesubjectof,specificmoldstructuretothe

sub-surfaceofthemold,pouringsystem,themoldformingpartofthestructure,

launchsystems,coolingsystems,injectionmoldingmachineofchoiceandthe

parametersofthecalibration,aredetaileddesign.Atthesametimedrawingzhe

moldsusetothree-dimensionalmappingprogramofpro/E,thiscomputer

graphicssystemhastheimpastocomparedtotheplainviewdrawing.

Keywords：injectionmold；systemofgating；systemofcooling；checking.

目录

摘要..............................................

Abstract..................................................................................................................II

第1章绪论.........................................................1

1.1模具工业的应用概况..........................................1

1.2我国塑料模具工业的进展概况.................................2

第2章方案选择....................................................4

2.1注射模的构成与分类.........................................4

2.1.1注射模的构成...........................................4

2.1.2注射模的分类.........................................5

2.2塑件成型工艺分析............................................5

2.2.1注射模的设计方法与研究现状............................5

2.2.2塑件分析...............................................6

2.2.3制品材料的成形特性与工艺分析..........................8

2.3注射成型机的选择...........................................10

2.3.1注射量的计算..........................................10

2.3.2浇注系统凝料体积的初步估算............................10

2.3.3注射机的选择..........................................10

2.4分型面设计..................................................11

2.4.1分型面作用、形式与设计原则..........................11

2.4.2分型面的确定..........................................12

2.5型腔设计....................................................14

2.5.1型腔数目的确定......................................14

2.5.2型腔排列形式的确定..................................15

2.5.3型腔壁厚尺寸的确定..................................15

2.6模具结构形式的设计.......................................15

2.7模具材料的选用.............................................18

第3章部件的设计计算.............................................19

3.1浇注系统设计..............................................19

3.1.1浇注系统的设计原则..................................19

3.1.2主流道的设计........................................19

3.1.3分流道的设计..........................................21

3.1.4浇口设计..............................................23

3.1.5冷料穴与拉料杆设计....................................24

3.2成型零件工作尺寸的计算.....................................25

3.2.1定模板及其支撑板......................................25

3.2.2动模板及其支撑板......................................26

3.2.3垫块..................................................27

3.2.4导向机构..............................................28

3.2.5侧向抽芯机构：......................................28

3.3推出机构的设计.............................................29

3.3.1推出机构的设计原则..................................29

3.3.2推出机构的分类......................................30

3.3.3推出力的计算........................................30

3.3.4推出零件尺寸的确定....................................31

3.3.5推杆位置的确定........................................32

3.4冷却回路设计...............................................33

3.4.1冷却系统的设计原则..................................33

3.4.2冷却水路的形式........................................33

3.4.3冷却计算（水道的直径（与总长度1）....................................34

第4章校核........................................................37

4.1注射量的校核..............................................37

4.2锁模力校核.................................................37

4.3最大注射压力的校核.......................................38

4.4最小模厚的校核：...........................................38

4.5推出零件的强度与刚度校核.................................38

4.6冷却水流淌状态——Rc的校核................................39

结论..............................................................40

致谢..............................................................41

参考文献............................................................42

CONTENTS

Abstract...........................................................................................................II

Chapter1Introduction..............................................................................................1

1.1Plasticmould....................................................................................................1

1.2Injectionmoulddevelopmentsituationathomeandabroad.......................2

Chapter2Selectionofscheme..................................................................................4

2.1Injectsmouldcompositionandtheclassification.....................................4

2.1.1TheformofInjectionmould................................................................4

2.1.2ThesortofInjectionmould..................................................................5

2.2Theanalysisofplasticmoldingprocess.........................................................5

2.2.1Injectsmoulddesignmethodandthesituation...................................5

2.2.2Theanalysisofplastic..........................................................................6

2.2.3Productmaterialformedcharacteristicandprocess...........................8

2.3Injectionmaxhine...........................................................................................10

2.3.1Calculationofinjectionquantity......................................................10

2.3.2Thevolumeestimateofmaterialgatingsystem................................10

2.3.3Theinjection........................................................................................10

2.4Theselectionpartingsurface........................................................................11

2.4.1Thedesignprinciplesofselectionparting.........................................11

2.4.2Theselectionpartingsurface.............................................................12

2.5Designofthecavity.......................................................................................14

2.5.1Thenumberofcavity..........................................................................14

2.5.2Ihearrangementofcavity.................................................................15

2.5.3Thearrangementofcavity.................................................................15

2.6Theformofmouldstructure.........................................................................15

2.7Mouldmaterialschosen................................................................................18

Chapter3Partsofthedesignandcalculation......................................................19

3.1Designgatingsystem.....................................................................................19

3.1.1Thedesignprinciplesofdesigngatingsystem.................................19

3.1.2Designofthemainstream..................................................................19

3.1.3Designoftheshunting......................................................................21

3.1.4Designoftherunner............................................................................23

3.1.5Designofcoldmaterialpoint.............................................................24

3.2Calculationofmoldingpartssize................................................................25

3.2.1Calculationofthecavity....................................................................25

3.2.2Calculationofthecores......................................................................26

3.2.3Block...................................................................................................27

3.2.4Designoforientationandposition.....................................................28

3.2.5Tothesidecoreagencies：................................................................28

3.3Designoflaunchinstitutions........................................................................29

3.3.1Thedesignprinciplesoflaunchinstitutions......................................29

3.3.2thesortoflaunchinstitutions.............................................................3()

3.3.3Calculationofstrippingforce.............................................................30

3.3.4Promotesthecomponentssizethedetermination.......................31

3.3.5Apositiontodetermine......................................................................32

3.4Selectionofformwork..................................................................................33

3.4.1Thedesignprinciplesofcoolingsystem...........................................33

3.4.2Theformofcoolingsystem...............................................................33

3.4.3Designoforientationandposition.....................................................34

Chapter4Checking.................................................................................................37

4.1Checkingoffullshot....................................................................................37

4.2Checkingoftheclampingforce....................................................................37

4.3Checkingofpressure....................................................................................38

4.4Checkingofthickness..................................................................................38

4.5Checkingofputtingstrength........................................................................38

4.6CheckingofRe.............................................................................................39

Conclusion.....................................................................................................................40

Thanks...........................................................................................................................41

References.....................................................................................................................42

第1章绪论

1.1模具工业的应用概况

模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身

又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称之“点铁成金”的

“磁力工业”；美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；德国则认为

是所有工业中的“关键工业”；日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富

裕的动力”，同时也是“整个工业进展的秘密"是“进入富裕社会的原动力”。

日本模具产业年产值达到13000亿日元，远远超过日本机床总产值9000亿日元o

如今，世界模具工业的进展甚至超过了新兴的电子工业。在模具工业的总产值

中，冲压模具约占50%,塑料模具约占33%,压铸模具约占6%,其它各类模具

约占11%臼。

塑料模具工业是随塑料工业的进展而进展的。塑料工业是一门新兴工业。

自塑料问世后的几十年以来，由于其原料丰富、制作方便与成本低廉，塑料工

业进展很快，它在某些方面己取代了多种有色金属、黑色金属、水泥、橡胶、

皮革、陶瓷、木材与玻璃等，成为各个工业部门里不可缺少的材料。

目前在国民经济的各个部门中都广泛地使用着各式各样的塑料制品。特别

是在办公设备、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、交通、电信、轻工、建

筑业产品、日用品与家用电器行业中的电视机、收录机、洗衣机、电冰箱与手

表的壳体等零件，都已经向塑料化方向进展。近几年来由于工程塑料制件的强

度与精度等得到很大的提高，因而各类工程塑料零件的使用范围正在不断扩大,

估计今后随着微型电子计算机的普及与汽车的微型化，塑料制件的使用范围将

会越来越大，塑料工业的生产量也将迅速增长，塑料的应用将覆盖国民经济所

有部门，特别在国防与尖端科学技术领域中占有越来越重要的地位。目前，世

界的塑料产量已超过有色金属产量的总与。

塑料模具就是利用特定形状去成型具有一定形状与尺寸的塑料制品的工艺

基础装备。用塑料模具生产的要紧优点是制造简便、材料利用高、生产率高、

产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的

经济效果。塑料模具的现代化设计与制造与现代化塑料工一业的进展有极密切的

关系。随着塑料工业的飞速进展，塑料模具工业也随之迅速进展回川。

在我国，随着国民经济的高速进展，模具工业的进展也十分迅速。1999年

中国大陆制造工业对模具的总市场需求量约为330亿元，今后几年仍将以每年

10%以上的速度增长。关于大型、精密、复杂、长寿命模具需求的增长将远超

过每年10%的增幅。汽车、摩托车行业的模具需求将占国内模具市场的一半左

右。1999年，国内汽车年产量为183万辆，保有量为1500万辆，估计到2005年汽

车年产量将达600万辆，仅汽车行业就将需要各类塑料件36万吨，而目前的生产

能力仅为20多万吨，因此进展空间十分广阔。家用电器，如彩电、冰箱、洗衣

机、空调等，在国内的市场很大。目前，我国的彩电的年产量己超过3200万台,

电冰箱、洗衣机与空调的年产量均超过了100万台。家用电器行业的飞速进展使

之对模具的需求量极大。到2010年，在建筑与建材行业方面，塑料门窗的普及

率为30%,塑料管的普及率将达到50%,这些都会大大增加对模具的需求量。

其它进展较快的行业，如电子、通讯与建筑材料等行业对模具的需求，都将对

中国模具工业与技术的进展产生巨大的推动作用。

1.2我国塑料模具工业的进展概况

在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要地位，认识到模具

技术水准的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很

大程度上决定着产品质量、效益与新产品的开发能力。我国塑料模具工业从

起步到现在，历经半个多世纪，有了很大进展，模具水平有了较大提高。在

大型模具方面已能生产18英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣

机全套塑料模具与汽车保险杠与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

津荣天与机电有限公司与烟台北极星LK模具有限公司制造的多腔VCD与

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，而且还使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与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0.02〜0.05mm,表面粗糙度Ra0.2pm,模具质量、寿命

明显提高了，非淬火钢模寿命可达10〜30万次，淬火钢模达50〜10()万次，

交货期较往常缩短.，但与国外相比仍有较大差距口2-⑻。

成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构与

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、天津通信广播公司等商家成功地在

29〜34英寸电视机外壳与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，有的厂使用率达

20%以上，通常使用内热式或者外热式热流道装置，少数单位使用具有世界

先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的使用率不到10%,

与国外的50〜80%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UG11>美国ParametricTechnology公司的pro/Engineer^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

公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统与软件的引进，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，如充模与冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益,

促进与推动了我国模具CAD/CAM技术的进展。近年来，我国自主开发的塑

料模CAD/CAM系统有了很大进展，要紧有北航华正软件工程研究所开发的

CAXA系统、华中科技大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等，这些

软件具有习惯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技术制造了良好条件⑻2句。

近年来，国内己较广泛地使用一些新的塑料模具钢，如：P20,3Cr2Mo,

PMS,SMI,SMII等，对模具的质量与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、标准推杆与弹簧等越来越广泛地得

到应用，同时出现了一些国产的商品化的热流道系统组件。但目前我国模具

标准化程度与商品化程度通常在30%下列，与国外先进工业国家相比，仍有

很大差距。

第2章方案选择

2.1注射模的构成与分类

2.1.1注射模的构成

任何注射模都能够分为定模与动模两大部分。

定模部分通过定位圈定位，安装固定在注射机的固定模板(定模固定板)

上，在注射成型过程中始终保持静止不动；动模部分则安装固定在注射机的

移动模板(动模固定板)上，在注射成型过程中可随注塑机上的合模系统运

动[26-28]o

注射模的构成结构包含：

(I)成型零件：结构复杂、精度高，表面粗糙度要求高，通常月工具钢

制造，需经热处理。

(2)合模导向机构：要紧用来保证动摸与定模两大部分或者模具中其它

零件(如凸模与凹模)之间的准确对合，以保证制品形状与尺寸精确度，并

避免模具中各类零部件发生碰撞与干涉。

(3)浇注系统：该系统是将注射机注射出的塑料熔体引向闭合模腔的通

道，对熔体充模时的流淌特性与注射成型质量等具有重要影响。

(4)顶(推)出脱模机构：将塑料制品推出模腔的装置。

(5)侧向分型与侧向抽芯机构：塑件上的侧向如有凹凸形状及孔或者凸

台，这就需要有侧向的凸模或者成型块来成型。在塑件被推出之前，务必先

拔出侧向凸模(侧向型芯)或者侧向成型块，然后方能顺利脱模。带动侧向

凸模或者侧向成型块移动的机构称之侧向分型与抽芯机构。

(6)排气机构：在塑料熔体冲模过程中排除模腔中的空气与塑料本身挥

发出的各类气体，以避免它们造成成型缺陷。

(7)温度调节系统

(8)支撑零部件

2.1.2注射模的分类

(1)按照它们在注射机上的安装方式分：移动式注射模(注射成型完毕

后，可将模具移出注射机工作空间脱取制品，仅适用于立式注射机)与固定

式注射模(动、定模两部分分别固定在注射机上)。

(2)按照注射成型工艺特点分：单模腔注射模、多模腔注射模、绝热流

道注射模、热流道注射模、热固性塑料注射模、低发泡注射模与精密注射模

等。

(3)按照注射成型所用的注射机种类分：立式注射模、卧式注射模与直

角式注射模三种类型。

(4)按总体结构分：单分型面注射模、双分型面注射模、带有侧向分型

与抽芯机构的注射模、带有活动成形零部件的注射模、带有自动卸螺纹机构

的注射模［2931。

2.2塑件成型工艺分析

2.2.1注射模的设计方法与研究现状

模具的设计应先从绘制装配图入手，根据塑件的具体情况，通过认真考

虑、比较、初步确定出各部分的结构情况，最大限度地满足塑件的技术要求

与模具的合理工艺性。

1.确定分型面与浇口位置及结构形式

确定模具的分型面与浇口的位置是模具设计中的重要环节。选择分型面

应根据塑料的几何形状，尺寸精度要求，兼顾其浇口形式、脱模方式、嵌件

位置与排气条件、易清除飞边、便于加工等诸因素，通盘考虑。

浇口位置则是在保证塑件表面不受损伤的前提下，确定浇口主流道与分

流道冷料穴的位置形状、大小及排气方法等，使注射时物料流畅，易于成型。

且易于清除浇注塑料。

2.确定成型零件的结构形式及安装方法

成型结构简是注射成型的核心部位，它直接影响塑件质量、加上的难易

程度。选择合理的成型位置、结构现状形式，就是能使成型结构简在现有设

备状况下，基本满足技术上的需要，易于加工、易于修改维修与更换。

3.选择成型设备

模具与注射机务必配套使用，根据塑件的具体情况，选选择注射机并进

行模具设计。成型设备有两个重要参数。一是理论注射容量，另一人是在于

注射方向相垂直的最大投影面积。根据这两个参数及可选用合适的成型设备。

在选用时.，成型设备的两个参数应略大于这个模具所用塑料的体积与他的投

影面积，只有这样才能顺利成型。

其次还应注意下列几点：

(1)测算核实范本所受注射压力应小于注射机的锁模力。

(2)模具的闭合高度应在注射机的最大闭合高度与最小高度之间。

熟悉注射机的定位孔直径、喷嘴孔径及喷嘴球半径尺寸，使模具与之配

套；模具使用的顶出方式应习惯注射机的顶出方式与顶出距离，注射机的范

本行程应满足在开模忖能去除塑件时所需要的距离；

4.塑件侧壁凹凸槽结构的处置方法

根据塑件侧壁凹凸槽选择合适的侧抽机构。

5.顶出机构的确定

定模动模分型后，侧抽芯也完成了抽芯动作。塑件落在动模上，且垂直

面上已完全清除r平行方向上的障碍，然后顶出机构在注射机顶杆的驱动下

将成型塑件从动模中顶出。

6.确定要紧结构件的尺寸

通过以上问题的初步确定，即可勾画出模具的轮廓，这时应确定导向机

构的导柱及顶出系统的复位与必要的先复位等结构形式与安装位置，与各组

合部分的连接形式及所务必的支承板、支承块等。

7.确定温度调节方式

为了取得较好的冷却效果，对冷却回路应由良好的布局，如冷却回路的

位置、尺寸形状等，并预先考虑流出足够的冷却水路的安装空间。

2.2.2塑件分析

本设计的任务之一是设计对讲机后盖注塑模具，图2-1、图2-2分别为塑

件的外表面与内表面形状。

图2-1塑件外表面

图2-2塑件内表面

该塑件的外形尺寸为长=30mm,宽=20mm,高=3mm,壁厚为1mm,如

图2-3所示。在pro/E软件中计算其单个制件体积为％=O.51cm3,质量

M=V^=0.51xl.03=0.52go

图2-3塑件平面图

2.2.3制品材料的成形特性与工艺分析

PC工程塑料学名聚碳酸酯(Polycarbonate),是一种综合性能优良的非晶

型热塑性树脂材料。

1.化学性质

聚碳酸酯耐酸，耐油。

聚碳酸酯不耐紫外光，不耐强碱，耐化学腐蚀

2.物理性质

聚碳酸酯无色透明，绝缘，耐热，尺寸稳固性，高强度，抗冲击，阻燃,

自熄“无毒，可着色等优点。在普通使用温度内都有良好的机械性能。同性

能接近聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯的耐冲击性能好，折射率高，加工性能

好，不需要添加剂就具有UL94V-0级阻燃性能。但是聚甲基丙烯酸甲酯相对

聚碳酸酯价格较低，并可通过本体聚合的方法生产大型的器件。随着聚碳酸

酯生产规模的日益扩大，聚碳酸酯同聚甲基丙烯酸甲酯之间的价格差异在日

益缩小。

聚碳酸酯的耐磨性差。一些用于易磨损用途的聚碳酸酯器件需要对表面

进行特殊处理。由参考文献5得，表1-5得PC的性能参数如表2-1与表2-2

所示。

表2-1PC的性能参数

密度(g/cm3)1.18-1.20

收缩率(％)0.3~0.8

熔点(°C)130-160

热变形温度(45N/cm2)65〜98

塑化形式螺杆式柱塞式

拉伸强度33〜49

拉伸弹性模量(E/103MPa)1.91-1.98

弯曲强度80

弯曲弹性模量1.4

压缩强度18-39

缺口冲击强度11-20

表2・1续表

硬度HRC62〜86

导热系数/10W-m-1-K-113.8〜31.2

比热容/J・kg-1・K-11255〜1674

线胀系数/10-5K-15.8〜8.6

滞留温度130

体积电阻率1016

介电常数60Hz2.4~5.0

外观无色透明

一些用于易磨损用途的聚碳酸酯器件需要对表面进

特“占、、、

行特殊处理。

表2-2PC注射成型工艺参数

工艺参数通用型ABS

注射机类型螺杆式

料桶后部温度/℃210〜240

料桶中部温度/℃230-280

料桶前部温度/℃240〜285

喷嘴温度/℃24()〜25()

模具温度/℃90-110

注射压力/MPa80-130

保压力；MPa30-50

注射时间/s20-90

保压时间/s0-5

冷却时间/s20-90

成型时间/S15-30

备注红外线灯、鼓风烘箱后处理

2.3注射成型机的选择

2.3.1注射量的计算

在pro/E软件中计算其单个制件体积为%=0.51cn?,因此注射量为

0.51cm3>两腔的注射量为%=0.51x2“Men?。

2.3.2浇注系统凝料体积的初步估算

浇注系统的凝料在设计之前是不是能准确的数值，但是能够根据经验按

塑件体积的0.2〜1倍来估算。由于使用的流道简单同时较短，因此浇注系统

的凝料按塑件体积的0.2倍来计算,故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为

%=(1+0.2)%=1.02xl.2=1.224cm3(2-1)

2.3.3注射机的选择

根据成型塑件所需的最大注射容量或者质量(含塑件与浇注系统凝料的

用量)、锁模力、模具的闭合厚度及所需的开模距离等来确定。止匕外，还应考

虑喷嘴孔直径与模具主流道始端直径、定位孔与模具上的定位圈直径、模具

外形尺寸与注射机拉杆空间等关系的校核。

根据第二步计算出来的一次注入模具型腔的塑料总质量嗅=L224cn?,

并结合教材公式V公=丫总/0.8=1.224/0.8=1.5353・。根据以上的计算，由《中

国模具工程大典》同表1-8初步选择注塑机，如表2.3所示。选定注射机型号

为SZ-60/450卧式注射机，如图2-4所示。

表2-3注塑机参数

注射机型号SZ・60/450（卧式）

理论注射量/cm，78注射压力MPa170

螺杆直径/mm30螺杆转速/「•min414-200

注射速率/g-s-160塑化能力/g-s-15.6

锁模形式双曲肘锁模力/kN450

拉杆内间距/mm280x250移模行程/mm220

最大模具厚度/mm300最小模具厚度/mm100

喷嘴球半径/mmSR20模具定位孔直径/mm<D55

1一喷嘴：2一料筒：3一螺杆；4一料斗

图2-4螺杆式注射机示意图

2.4分型面设计

2.4.1分型面作用、形式与设计原则

模具上用以取出制品与浇注系统凝料的，可分离的接触表面称之为分型

面。注射模分型面可分为四种基本类型。第一种类型是制品全部在动模内成

型；第二种类型是制品全部在定模内成型；第三种类型是制品同时在动、定

模内成型；第四种类型是制品在多个瓣合模块中成型。

选择分型面的原贝J:

(1)分型面应选择在制品的最大截面处。

(2)尽可能使制品留在动模一侧。由于注射机的推出液压缸设在动模一

侧，制品留在动模一侧有利于脱模机构的设置。

(3)有利于保证制品的尺寸精度。

(4)有利于保证制品的外观质量。动、定模相配合的分型面上稍有间隙,

熔体就会在制品上产生飞边，影响制品的外观质量。因此在制品光滑平整的

表面或者圆弧曲面上，应尽量避免选择分型面。

(5)尽可能满足制品的使用要求。在注射成型过程中，制品上会产生一

些很难避免的工艺缺陷，如脱模斜度、飞边及推杆与浇口痕迹等。在分型面

设计时，应从使用角度避免这些工艺缺陷影响制品的使用功能。

(6)尽量减小制品在合模方向上的投影面积，以减小所需锁模力。

(7)长型芯应置于开模方向。当制品在相互垂直的两个方向上都需要设

置型芯时，应将较短的型芯置于侧抽芯方向，有利于减小抽拔距。

(8)有利于排气。

(9)有利于简化模具结构。当安排制品在型腔中方位时，应尽可能避免

侧向分型或者抽芯，特别应避免在定模一侧的侧向抽芯。

(10)在选择非平面分型面时，应有利于型腔加工与制品的脱模方便，因

此设计非平面分型面时，应注意分型面上力的平衡。

2.4.2分型面的确定

根据上述原则与结合本塑件的外观及结构特征，确定分型面由三个部分

构成：主分型面、侧抽芯分型面与小型芯分型面。

1.主分型面

塑件的外表面，两个孔的沉孔处与凸凹模的分开处(在pro/E中用复制分

型面，填充分型面，合并分型面等方法获得)。三维图见图2-5所示。

图2-5主分型面三维图

2.左右分型面（侧抽芯分型面）

左右模具块的外表面（在pro/E中用两次拉伸分型面，合并分型面等方法

获得）三维图见图2-6所示。

图2-6左右分型面三维图

3.小型芯分型面

两个孔的内表面（在pro/E中用复制分型面，延伸分型面，拉伸分型面等

方法获得）三维图见2-7所示。

图2-7小型芯分型而三维图

2.5型腔设计

2.5.1型腔数目的确定

型腔数目过多影响制品精度，而型腔数目过少生产效率太低不能达到使

用要求，由《塑料成型与模具设计》⑹式（5-2）,根据所选注射机的锁模力确

定型腔数目：

,玛主一PA浇450xlO3-30x1.81。“

n<-------=-----------------------------=2.55(2-2)

PA30x5.17

式中n——型腔个数；

F注——注射机的额定锁模力,N；

P——型腔内塑料熔体的平均压力，MPa；

A浇——浇注系统在分型面上的投影面积，估计为1.81cn?；

A一一单个塑件在分型面上的投影面积，mn?。

由计算结果可知设计的模具为一模两腔。

2.5.2型腔排列形式的确定

模具使用对称布置，为使塑料熔体以等速度充满两型腔，分流道在模具

上使用对称等距离分布，在注射时使用对称分布能够使型腔与浇注系统投影

面积重心更接近锁模力的中心，避免局部涨模力过大影响锁模。

2.5.3型腔壁厚尺寸的确定

型腔壁厚尺寸可按照强度与刚度的条件确定，也可按照型腔壁厚的有关

资料查表确定。本设计采取后一种办法：使用整体舍型腔布局，根据《塑料

成型与模具设计》⑹表（7-8）,矩形型腔内壁短边b为18mm,取得型腔壁厚

20mmo

2.6模具结构形式的设计

凹模亦称型腔，是成型塑件外表面的要紧零件，如图2-8所示。凸模亦

称型芯，是成型塑件内表面的零件，如图2-9所示。凹凸模按结构不一致要

紧可分为整体式与组合式两种结构形式。组合式凹凸模结构按组合方式不一

致可分为整体嵌入式、局部镶嵌式与四壁拼合式等形式。由于对讲机模具尺

寸较小，故本模具设计选择整体式。

图2-8凹模三维图

图2-9凸模三维图

设计的过程中，在对讲机的后盖上设计了两个通孔，为达到目的，使用

单独制造成的小型芯（如图2-10）,嵌入凸模来实现。

图2-110小型芯三维图

在模具开模过程中（如图为保证对讲机后盖完整的脱模，设计使

用了滑块（图2.12所示）与斜导柱（图2.13所示）的配合形式，嵌入凹模与

凸模中。

IIII

图2-11模具开模效果图

图2・12左右滑块三维图

图2-13斜导柱三维图

模具合模后，在动模板与定模板之间的某些零部件构成一个能充填塑料

熔体的模具型腔，模具型腔的形状与尺寸就决定了制件的形状与尺寸。构成

模具型腔的所有零部件成为成型零部件。

从以上的分析可知，木模具设计为一模两腔，使用对称布置，根据塑件

结构形状，推出机构拟使用推杆推出形式。推杆脱模机构是最简单、最常用

的一种形式，具有制造简单、更换方便、推出效果好等特点。推杆直接与塑

件接触，开模后将塑件推出。推杆端面应与塑件成型表面在同一平面或者比

塑件成型表面高出0.05〜0.10mm。脱模机构完成塑件的顶出后，为进行下一

个循环务必回复到初始位置，目前常用的复位形式要紧有复位杆复位与弹簧

复位。本设计使用复位杆复位。冷却系统使用循环水冷却方法，利用模具分

型面与配合间隙自然排气。使用Z行拉料杆，凹模与凸模都使用整体嵌入式。

2.7模具材料的选用

考虑到对讲机后盖是表面质量要求高的外观件，所选材料应易于切削，

加工后能得到高精度；注射模成形零件的工作表面需要抛光达到粗糙度

0.4〜0.8,这时钢材硬度范围在35〜40HRC之间为宜。注射模型腔不仅受高压

塑料熔体冲刷，而且还受冷热交变的应力作用，所选材料应能减少抛光修模

次数，以便长期保持工作部位的尺寸精度;所选塑料PC分解时不具有腐蚀性,

因此所选材料的耐腐但性不在重点考虑范围内。

综合以上因素，本设计选用模具材料为预硬钢P20(30Cr2Mo)钢材，将模

板预硬化后以硬度36〜38HRC供应,其抗拉强度为133MPa易于切削加工，耐

磨性好且变形小。

第3章部件的设计计算

3.1浇注系统设计

浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传

质、传压与传热的功能，对制品质量影响很大。

浇注系统由主流道、分流道、浇口与冷料穴构成。

3.1.1浇注系统的设计原则

(1)结合型腔布置考虑，尽可能使用平衡式分流道布置。

(2)尽量缩短熔体的流程，以便降低压力缺失、缩短充模时间。

(3)浇口尺寸、位置与数量的选择十分关键，应有利于熔体流淌、避免

产生湍流、泯流、喷射与蛇形流淌，并有利于排气与补缩。

(4)避免高压熔体对模具型芯与嵌件产生冲击，防止变形与位移的产生。

(5)浇注系统凝料脱出应方便可靠，凝料应易于与制品分离或者者易于

切除与修整。

(6)熔接痕部位与浇口尺寸、数量、及位置有直接关系，设计浇注系统

时要预先考虑到熔接痕的部件、形态，与对制品质量的影响。

(7)尽量减少因开设浇注系统而造成的塑料熔料用料。

(8)浇注系统的模具工作表面应达到所需的硬度、精度与表面粗糙度，

其中浇口应有IT8以上的精度要求。

(9)设计浇注系统时应考虑贮存冷料的措施。

(10)应尽可能使主流道中心与范本中心重合，若无法重合也应使两者的

偏离距离尽可能缩短。

3.1.2主流道的设计

主流道形状为圆锥形，以便于熔体的流淌与开模时主流道凝料的顺利拔

由于主流道要与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此在注射模主

流道部分设计成可拆卸更换的浇口套,如图3-1所示。

图3-1浇口套设计

由参考文献［13］得,式(3-7)、(3-8)、(3-9)得浇口套的尺寸。

1.主流道尺寸

(1)主流道的长度

小型模具A应尽量小于60mm,本次设计中初取40mm进行设计。

(2)主流道小端直径

为了使凝料顺利拔出，主流道的小端直径D应稍大于注射机喷嘴直

径d,通常为

D=d注塑+(0.5〜1)mm=2+0.5=2.3mm

(3)主流道大端直径

主流道的半锥角。通常为3°〜5。，取好3。。

d=d注阴+2L主tan(a/2)=2.5+2x40tan(3/2)才4mm

(4)主流道球面半径

主流道入口的凹坑球面半径也应大于注射机喷嘴球头半径，通常为

Rj=R注塑+(1〜2)mm=20+2=22mm

(5)主流道出口端圆角

4如珀=(1/8)D=0.4mm

2.主流道的凝料体积

J=%£](破+rj+RJJ=3.1%X40X(22+1.25?+2x1.25)

=338mm3=0.338cm3(3-1)

3.主流道当量半径

4=O.5(R主+1•主)=2mm(3-2)

4.主流道浇口套的形式

主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料要求严格，

因而尽管小型注射模能够将主流道浇口套与定位圈设计成一个整体