電風扇旋鈕注塑模具設計【全套含有CAD圖紙三維建?！?全套含有CAD圖紙三維建模,電風扇,旋鈕,注塑,模具設計,全套,含有,cad,圖紙,三維,建模
任務書
一、課題來源、目標及意義
電風扇旋鈕是日常生活中不可缺少的零件，該零件結構簡單，很適合作為模具畢業(yè)生的畢業(yè)設計。
研究該項目是為了讓我們對注塑模具有更深刻的了解，并且熟悉怎么樣運用一些軟件，比如用UG畫三維圖、CAD繪二維圖，如何寫說明書等。通過此次畢業(yè)設計，我們將對注塑模有更進一步的了解。
對于本次設計，學生將綜合運用所學知識，完成材料的選用、材料的工藝分析、模具結構設計、型芯型腔尺寸的確定、繪制主要零件的零件圖、模具裝配圖的繪制、說明書的編寫等。在以后的設計模具時，學生就知道怎樣能不能更好的節(jié)省材料等問題，在以后工作中設計模具時，學生就知道該怎樣去合理設計合理模具，讓學生能更加深入的了解注塑模具。
二、畢業(yè)設計（論文）內容及要求
本次設計將通過對注塑件材料的分析與計算，合理設計型芯型腔，并對各個參數(shù)進行校核，設計出一副合理適用的電風扇旋鈕注塑模具。
本次設計對于學生的能力有很大的提高，意義很大，讓學生了解到塑件的成型原理、原料選用和注射技術。通過根據(jù)形狀、尺寸、精度及表面質量要求的分析結果，確定所需的模塑成型方案，制品的后加工、分型面的選擇、型腔的數(shù)目和排列、成型零件的結構、澆注系統(tǒng)等。
三、畢業(yè)設計（論文）進程安排
序號
設計（論文）各階段名稱
計劃時間
1
畢業(yè)設計輔導，學生進行相關準備工作，選題并審批。
年11 月15日 前
2
教師下發(fā)任務書，學生完成開題報告，教師審核。
年11 月28日 前
3
學生上交開題報告，開始設計。教師指導
年11 月29日至 年12 月12日
4
學生完成畢業(yè)設計，并上報周記5次，教師指導
年12 月12日至 年3月1日
5
學生提交畢業(yè)設計材料（電子稿與紙質稿）。
年3 月3日前
6
畢業(yè)設計答辯。
年 月 日
四、參考書及參考文獻
[1]《塑料成型工藝與模具設計》．錢泉森主編．北京：人民郵電出版社，2006年
[2]《塑料模具設計與制造實訓教程》．張景黎主編．北京：化學工業(yè)出版社，2009.9
[3]《塑料模具設計手冊》．譚雪松主編.?北京：人民郵電出版社，2007.11
[4]《模具設計與制造簡明手冊（第二版）》．馮炳堯、韓泰榮、蔣文森編．上?？茖W技術出版社，2008.8
[5]《完全精通Pro/ENGINEER野火5.0中文版模具設計高級應用》. 林清安主編. 北京: 電子工業(yè)出版社， 2011.12
[6]《塑料注射模設計技巧與實例》．田寶善等主編．北京：化學工業(yè)出版社，2009.8
[7]《實用注塑模設計實用手冊》．張維合主編．北京：化學工業(yè)出版社，2011.9
[8]《注塑模具設計》．宋滿倉等主編．北京：電子工業(yè)出版社，2010.3
指導教師（簽字）: 院（系）主任（簽字）:
開題報告
一、課題來源、選題依據(jù)、課題研究目的、應用價值
電風扇旋鈕是日常生活中不可缺少的零件，該零件結構簡單，很適合作為模具畢業(yè)生的畢業(yè)設計。
研究該項目是為了讓我們對注塑模具有更深刻的了解，并且熟悉怎么樣運用一些軟件，比如用UG畫三維圖、CAD繪二維圖，如何寫說明書等。通過此次畢業(yè)設計，我們將對注塑模有更進一步的了解。
對于本次設計，我們將綜合運用所學知識，完成材料的選用、材料的工藝分析、模具結構設計、型芯型腔尺寸的確定、繪制主要零件的零件圖、模具裝配圖的繪制等。在以后的設計模具時，我們可以根據(jù)此次設計的經驗，我們就知道該怎樣去合理設計模具，讓我們對注塑模具的設計有了更深刻的了解。
二、課題研究的基本思路、研究的關鍵問題和研究手段（途徑）
對于電風扇旋鈕的設計而言，我們首先要考慮我們所設計的注塑件是否符合制造要求，然后運用模具注塑成型工藝及模具設計的基礎知識，分析注塑件的性能要求，選擇出符合該制件的材料。之后型芯型腔尺寸的確定、繪制主要零件的零件圖、模具裝配圖的繪制等。
本次主要設計是對電風扇旋鈕注射模的設計，重點對塑件的成型原理、原料選用和注射技術進行分析。通過根據(jù)形狀、尺寸、精度及表面質量要求的分析結果，確定所需的模塑成型方案，制品的后加工、分型面的選擇、型腔的數(shù)目和排列、成型零件的結構、澆注系統(tǒng)等。
通過老師的對注塑模相關知識的講解和翻閱很多有關注塑模具設計的書籍、文獻，我們會對上述的關鍵問題逐一解決。
三、論文的主體框架和主要內容概述
想要設計出一套完美的設計，必須掌握本設計注塑成型工藝及模具設計的基礎知識，設計一套完整的注塑模設計一般按以下的步驟來完成：
1、塑料制品分析：1）結構分析2）材料分析
2、注射機及成型方案的確定
3、型腔數(shù)的確定及分型面的選擇
4、成型零部件的設計與計算
5、澆注系統(tǒng)的設計
6、排氣與冷卻系統(tǒng)的設計
7、頂出機構的設計
8、注射機與模具各參數(shù)的校核
9、模具裝配圖，草圖的繪制
以上9點基本上包括了設計一套模具所需的步驟和要求。同時，在之后的設計過程中，我們將通過查閱大量資料、手冊、標準等，結合教材上的知識也對注塑模具的組成結構有了系統(tǒng)的認識。
四、論文工作進度與安排
起訖日期
工作內容
達到要求
畢業(yè)設計輔導，學生進行相關準備工作，選題并審批。
選題審批完成
教師下發(fā)任務書，學生完成開題報告，教師審核。
完成開題報告
學生提交開題報告并開始設計，教師指導。
開題報告審核完成，并已開始設計
老師指導，學生更改并定稿。
畢業(yè)設計最終稿完成
提交畢業(yè)設計材料（電子稿與紙質稿）。
材料上交完成
畢業(yè)設計答辯。
五、指導教師意見
指導教師：
年 月 日
六、所在專業(yè)負責人審查意見
專業(yè)負責人：
年 月 日
七、參考文獻閱讀清單（要求8篇以上）
序號
題 目（及作者）
出處
（書籍及出版社、期刊名及期刊卷期號等）
1
錢泉森. 塑料成型工藝與模具設計.
北京：人民郵電出版社.2006.
2
張景黎. 塑料模具設計與制造實訓教程.
北京：化學工業(yè)出版社.2009.
3
譚雪松. 塑料模具設計手冊.
北京：人民郵電出版社.2007.
4
馮炳堯、韓泰榮、蔣文森. 模具設計與制造簡明手冊（第二版）.
上海：科學技術出版社.2008.
5
林清安. 完全精通Pro/ENGINEER野火5.0中文版模具設計高級應用.
北京：電子工業(yè)出版社.2011
6
田寶善. 塑料注射模設計技巧與實例.
北京：化學工業(yè)出版社.2009.
7
張維合.實用注塑模設計實用手冊.
北京：化學工業(yè)出版社.2011.
8
宋滿倉.注塑模具設計.
北京: 電子工業(yè)出版社.2010.
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摘 要
塑料注射模具是成型塑料的一種重要工藝裝備，通過對電風扇旋鈕塑料模具設計，能夠全面的了解塑料模具設計的基本原則、方法，并能較為熟練的使用UG、AUTOCAD軟件進行塑料模具設計，提高自己的繪圖能力。為今后從事設計工作打下了堅實的基礎。
隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，塑料制品在工業(yè)、農業(yè)、日常生活和軍事等各個領域的應用范圍越來越廣，質量要求也越來越高，中國已經成為全球最大的塑料市場之一，塑料制品產量全球第二。
本次主要設計是對電風扇旋鈕注射模的設計，重點對塑件的成型原理、原料選用和注射技術進行分析。通過根據(jù)形狀、尺寸、精度及表面質量要求的分析結果，確定所需的模塑成型方案，制品的后加工、分型面的選擇、型腔的數(shù)目和排列、成型零件的結構、澆注系統(tǒng)等。
關鍵詞：工藝方案；模具結構；注塑機；模具設計
I
目 錄
摘 要 I
前 言 1
1 塑料制品分析 1
1.1 明確制品設計要求 1
1.2 明確制品批量 2
1.3 材料選擇及性能 2
1.3.1 材料選擇 2
1.3.2 材料品種 2
1.4 成型設備 3
1.5 拔模斜度 3
1.6 計算制品的體積和質量 3
1.6.1表面質量的分析 3
1.6.2塑件的體積重量 3
2 注射機及成型方案的確定 4
2.1 注射機的確定 4
2.2 成型工藝的確定 5
3 型腔數(shù)的確定及分型面的選擇 6
3.1 型腔數(shù)的確定 6
3.2 分型面的選擇 6
3.3 確定型腔的排列方式 7
3.4 標準模架的選用 8
4 成型零部件的設計與計算 9
4.1 凸模設計 9
4.2 凹模的設計 9
4.3 成型零件工作尺寸的計算 10
5 澆注系統(tǒng)的設計 12
5.1 主流道設計 12
5.2分主流道的設計 12
5.3 澆口的設計 13
5.4 平衡進料 13
6 排氣與冷卻系統(tǒng)的設計 14
6.1 冷卻系統(tǒng)設計的原則 14
6.2 冷卻水路的計算 14
6.3 排氣系統(tǒng)的設計 15
7 頂出機構的設計 17
7.1 推桿復位裝置 17
7.2 推件機構的設計 17
8 注射機與模具各參數(shù)的校核 19
8.1 工藝參數(shù)的校核 19
8.2 模具安裝尺寸的校核 20
8.2.1 噴嘴的校核 20
8.2.2 定位圈尺寸的校核 20
8.2.3 模具外形尺寸的校核 20
8.2.4 模具厚度的校核 20
8.2.5 安裝參數(shù)的校核 20
8.3 開模行程的校核 21
總結 22
致謝 23
參考文獻 24
IX
前言
注射成型也稱為注射或注塑，是熱塑性塑料的一種重要成型方法。到現(xiàn)在為止，有超過1/3的塑料原材料，是通過注射成型工業(yè)加工的，除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以采用此成型方法。它的特點是生產周期短、生產效率高的、易自動化，因此廣泛應用于塑料制品的生產。現(xiàn)在塑料成型生產中，塑料制件的質量與塑料成型模具、塑料成型設備和塑料成型工藝密切相關。在這三要素中，塑料成型模具的質量最為關鍵，他的功能是雙重的：賦予塑料熔體以期望的形狀、性能、質量；冷卻并推出成型的塑件。模具是決定最終產品的性能、規(guī)格、形狀以及尺寸精度的載體，塑料成型模具是使塑料成型生產過程順利進行、保證塑料成型質量不可缺少的工藝裝備，是體現(xiàn)塑料成型設備高效率、高性能和合理先進塑料成型工藝的具體實施者，也是新產品開發(fā)的決定環(huán)節(jié)。由此可見，周而復始地獲得符合技術經濟要求及質量穩(wěn)定的塑料制件，塑料成型模具的優(yōu)劣是關鍵，它最能反映出整個塑料成型生產過程的技術含量以及經濟效益。因此，注射成型的模具設計制造成為當今社會模具發(fā)展的熱點,己發(fā)展成為熱塑性塑料最主要的成型加工方法。
23
1 塑料制品分析
1.1 明確制品設計要求
塑件為日常生活中的電風扇旋鈕，圖1.1為產品的三維圖，圖1.2為產品的二維圖。整個塑件呈現(xiàn)圓形，該構件的表面的形狀和整體的結構較其他塑件較為簡單，外表的質量要求高，材料為ABS。
圖1.1 產品的三維圖
圖1.2 產品的二維圖
1.2 明確制品批量
零件是電風扇旋鈕，日常用品需求量大，故設計的模具要求有較高的注塑效率，又考零件的外表質量等要求精度，綜合各種考慮模具采用一模兩腔結構。
1.3 材料選擇及性能
1.3.1 材料選擇
電風扇旋鈕該塑件作為日常生活用品，要具備安全無毒，化學穩(wěn)定性高，不易分解等特點和價格低廉的要求。
1.3.2 材料品種
根據(jù)1.3.1中對塑件的分析要求，同時考慮原材料價格要低廉，現(xiàn)決定選用應用廣泛的ABS工程塑料。ABS塑料是以丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種原料為單體經過共聚而成的一種熱塑性塑料（可以反復加熱軟化冷卻成型的塑料），因此兼有三種元素的共同性能，使其具有“堅韌、質硬、剛性”的性質。ABS塑料無毒、無味。ABS技術指標如表1所示。
表1 ABS塑料的部分技術指標
技術指標
值
密度(g / cm^-3)
1.02～1.16
收縮率(%)
0.4～0.7
透明度
不透明
比熱容/(J·kg^-1·k^-1)
1470
吸水性（24小時）（%）
0.2～0.4
屈服強度/MPa
50
拉伸彈性模量/GPa
1.8
抗壓強度/MPa
53
彎曲彈性模量/GPa
1.4
熔點℃
130～160
1.4 成型設備
經比較，成型設備采用臥式注射機較好，其優(yōu)點是機體較低，容易操作和加料，塑件脫模后可以自動落下可實現(xiàn)自動化操作，注塑機的重心較低安裝穩(wěn)定，適合大中型注射機的設計制造。
1.5 拔模斜度
由于零件深度很小，所以拔模角度為一度。
1.6 計算制品的體積和質量
1.6.1表面質量的分析
該零件的表面質量要求很高各個成型面都得進行拋光處理
1.6.2塑件的體積重量
計算塑件的重量是為了選用注射機及確定模具型腔數(shù)。根據(jù)三維軟件可以材料零件的體積：
圖1.3
計算得塑件的體積：V＝4.4cm3
計算塑件的質量：公式為W＝Vρ
根據(jù)設計手冊查得ABS的密度為1.05 g/cm3，故塑件的重量為：
W＝Vρ=4.4*1.05=4.62g
2 注射機及成型方案的確定
2.1 注射機的確定
根據(jù)注射所需的壓力和塑件的重量以及其它情況（主要考慮到模具的高度問題），可初步選用的注射機為XS-Z-60注射機，參數(shù)如下：
表2-1 XS-Z-60型注射機相關數(shù)據(jù)
注塑機型號
XS-Z-60
額定注射量
60cm3
螺桿（柱塞）直徑
38mm
注射壓力
122Mpa
注射行程
170mm
注射方式
柱塞式
鎖模力
500KN
最大成型面積
130
最大開合模行程
180mm
模具最大厚度
350mm
模具最小厚度
200mm
噴嘴圓弧半徑
R12mm
噴嘴孔直徑
Φ3mm
頂出形式
兩側設有頂桿，機械頂出
動、定模固定板尺寸
330X440mm
拉桿空間
190X300mm
合模方式
液壓-機械
液壓泵
流量
70、12L/min
壓力
6.5Mpa
電動機功率
11KW
加熱功率
2.7 KW
機器外形尺寸
3160X850X1550mm
2.2 成型工藝的確定
模具溫度：30~600C o
噴嘴溫度：150~1700C o
料筒溫度：前段溫度：170~1900C o
中段溫度：165~1800C
后段溫度：150~1600C o
注射壓力：80~130MPa
保壓壓力：40~60MPa
塑化形式：螺桿式
噴嘴形式：通用式
注射時間：2~5S
保壓時間：15~40S
冷卻時間：15~40S
成形周期：40~90S
3 型腔數(shù)的確定及分型面的選擇
3.1 型腔數(shù)的確定
以機床的注射能力為基礎，每次注射量不超過注射機最大注射量的80%計算：
=8.1
式中： N----型腔數(shù)
S----注射機的注射量（g）
W澆----澆注系統(tǒng)的重量（g）
W件----塑件重量（g）
因為，N=8.1>2
所以，此模具型腔為一模兩腔結構合理。
3.2 分型面的選擇
3.2.1 分型面的主要選擇原則
分型面的形式參見《模具設計與制造簡明手冊》圖2-40，其選擇示例見《模具設計與制造簡明手冊》表2-47。
如何確定分型面，需要考慮的因素比較復雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件的結構工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時一般應遵循以下幾項原則：
（1）分型面不僅應選擇在對制品外觀沒有影響的位置，而且還必須考慮如何能比較方便地清除分型面產生地溢料飛邊。同時，還應避免分型而產生飛邊；
（2）分型面的選擇應有利于脫模，否則，模具結構便會變得比較復雜。通常，分型面的選擇應盡可能使制品在開模后滯留在動模一側；
（3）分型面不影響制品的形狀和尺寸精度;
（4）分型面應盡量與最后填充的型腔表面重合，以利于排氣；
（5）選擇分型面是，應盡量減少脫模斜度給制品大小端尺寸帶來的差異；
（6）分型面應便于模具加工;
（7）選擇分型面時，應盡量減少制品在分型面上的投影面積，以防止面積過大，造成鎖模困難，產生嚴重的溢料。
為了便于模具加工制造，應盡是選擇平直分型面工易于加工的分型面。
考慮到零件的形狀，分型面設計在最大輪廓面，具體由圖3.1所示：
圖3.1 分型面選擇圖
3.3 確定型腔的排列方式
一般來說，精度要求高的小型塑件和中大型塑件優(yōu)先采用一模二腔的結構；對于精度要求不高的小型塑件（沒有配合精度要求），形狀簡單，又是大批量生產時，若采用多型腔模具可提供獨特的優(yōu)越條件，使生產效率大為提高。型腔的數(shù)目可根據(jù)模型的大小情況而定。
由于零件比較簡單，塑件可以分布在模具中心的四周，這樣也保證了澆注系統(tǒng)的平衡，下圖為型腔的分布圖：
3.2 模具型腔排列方式
3.4 標準模架的選用
模具的大小主要取決于塑件的大小和結構，對于模具而言，在保證足夠強度的前提下，結構越緊湊越好。模架尺寸參照裝配圖3.3
本模具采用的是《塑料模具設計指導》P104頁中的P4型標準模架，所以其它板的尺寸如下圖3.3所示：
3.3 模架裝配圖
4 成型零部件的設計與計算
4.1 凸模設計
凸模用于成型塑料的內表面，又稱型芯、陽?；虺尚蜅U。結構分整體式和組合式兩種。零件較為簡單，運用整體式的型芯結構，其中公模仁的結構如下圖4.1
圖4.1凸模的結構
4.2 凹模的設計
凹模用于成型塑件的外表面，又稱陰模、型腔。按照結構的不同可以分為整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式、大面積鑲嵌式和四壁鑲嵌式五種。該設計采用整體嵌入式結構，由整塊金屬材料直接加工成母模仁，其結構如下圖4.2
圖4.2 凹模的結構
4.3 成型零件工作尺寸的計算
本設計中零件工作尺寸的計算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進行計算，已給出這 ABS的成型收縮率為0.005，模具的制造公差取z=Δ/3。
4.3.1 模腔工作尺寸的計算
1. 凹模的內形尺寸：
式中：L凹為型腔內形尺寸(mm)；
L塑為塑件外徑基本尺寸(mm),即塑件的實際外形尺寸；
K為塑料平均收縮率(%)，此處取0.5%
Δs為塑件公差，查表知ABS塑件精度等級取5級；塑件基本尺寸在3~6mm范圍內取0.24mm;18~24mm范圍內取0.24mm;80~100mm范圍內取1.00mm;在100~120mm公差取1.14mm；在140~160mm公差取1.44mm;在200~225mm公差取1.92mm;在280~350mm公差取2.5mm;在315~355mm公差取2.8mm
所以型腔尺寸如下：
L=[29.39×(1+0.005)-(3/4)×0.50]=29.16
型腔深度的尺寸計算：
h=[h(1+k)-(2/3)Δ]
式中： h模/型腔高度尺寸(mm)；
h為塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的實際內形深度尺寸；
Δs 、K 含義如（1）式中。
H=[5×(1+0.005)-(2/3)×0.24]=4.87
2）凸模的外形尺寸計算：
L凸=[L(1+k)+(3/4) Δ]
式中： L凸模/型芯外形尺寸(mm)；
L為塑件內形基本尺寸(mm),即塑件的實際內形尺寸；
Δs 、k含義如（1）式中。
所以型芯的尺寸如下：
L=[30×（1+0.005）+（3/4）×0.50]=30.53
型芯的深度尺寸計算：
H凸=[h(1+k)+ (2/3)Δ]
式中： h凸為凸模/型芯高度尺寸(mm)；
h為塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的實際內形深度尺寸；
Δs 、k含義如（1）式中。型芯的高度為：
H=[5×(1+0.005)+(2/3)×0.24]=5.19
5 澆注系統(tǒng)的設計
澆注系統(tǒng)設計時，應注意與注射機的注射口相符合，主流道、澆口套、定位圈等的各項參數(shù)與注射機的規(guī)格密切相關，由于主流道要與高溫塑料及噴嘴接觸，所以模具的主流道部分通常設計成可拆卸更換的主流道襯套，即澆口套。
對澆注系統(tǒng)進行總體設計時，一般應遵循如下原則：
A、了解塑料的成型性能
B、盡量避免或減少產生熔接痕
C、有利于型腔中氣體的排出
D、防止型心的變形和嵌件的位移
E、盡量采用較短的流程充滿型腔
5.1 主流道設計
設計手根據(jù)冊查得XS-Z-60型注射機噴嘴有關尺寸如下：
噴嘴前端孔徑：d0=φ3mm
噴嘴前端球面半徑：R0＝12mm
為了使凝料能順利拔出，主流道的小端直徑D應稍大于注射
噴嘴直徑d?！＝d+(0.5－1)mm=φ3+0.5＝φ3.5mm
主流道的半錐角α通常為1°－2°過大的錐角會產生湍流或渦流，卷入空氣，過小的錐角使凝料脫模困難，還會使充模時熔體的流動阻力過大，此處的錐角選用1°。為使熔料順利進入分流道，可在主流道出料端設計半徑ｒ＝1mm的圓弧過渡。
5.2分主流道的設計
實際設計中所采用的分流道斷面形狀有圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等。由于圓形分流道表面積最小，阻力亦小，澆口可開在流道中心線上，因而延長了澆口凍結時間，對側向進料的小澆口有利，雖制造比較困難、費用高，但對于表面有質量要求的制件，采用圓形分流道的熱量損失較小，可更好地滿足表面質量的要求，故采用U形分流道。
5.3 澆口的設計
澆口是物料流進入模腔之前，最狹窄的部分，而且最短的澆注系統(tǒng)，和它的大小是小而短的，目的是為了使料流進入模腔之前，加速度，易于充滿型腔，而且由于他們幫助密閉的腔口，防止熔體的回流。另外，為了容易模制的塑料件，用冷的材料分離。
根據(jù)分析、ABS的成型工藝性、產品對外觀的要求、產品的形狀結構特點和模具的優(yōu)化，模具確定采用點澆口，位置在塑件的零件的中心線位置。設計流道時，充分考慮了流動的平衡。在脫料板上設計有拉料機構，開模時，流道凝料會從澆口套和定模板中被拉出，待開模后自動落下。
5.4 平衡進料
作為點澆口的模具，其澆注系統(tǒng)的平衡進料很重要，一模多腔澆注系統(tǒng)的平衡。如下圖5.1所示：
圖5.1 平衡式澆注系統(tǒng)
6 排氣與冷卻系統(tǒng)的設計
塑料在成型過程中，模具溫度會直接影響塑料的充模、定型、成型周期和塑件質量。所以，我們在模具上需要設置溫度調節(jié)系統(tǒng)以到達理想的溫度要求。
一般注射模內的塑料熔體溫度為200℃左右，而塑件從模具型腔中取出時其溫度在60℃以下。所以熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進行有效地冷卻，以便使塑件可靠冷卻定型并迅速脫模，提高塑件定型質量和生產效率。對于熔融黏度低、流動性比較好的塑料，如聚丙烯、有機玻璃等等，當塑件是小型薄壁時，如我們的塑件，則模具課簡單地進行冷卻或利用自然冷卻不設定冷卻系統(tǒng)：當塑件是大型的制品時，則需要對模具進行人工冷卻。
通過比較最終確定本次設計的冷卻系統(tǒng)采用循環(huán)水冷卻方法。
6.1 冷卻系統(tǒng)設計的原則
1、冷卻水孔數(shù)量盡可能多，尺寸盡可能的大。
2、冷卻水孔與型腔表面各處最好有相同間距，一般水孔邊離型腔的距離大于10mm，常用12～15mm。
3、降低入水與出水的溫度差，防止制品變形。
4、水道的開設便于加工和清理，一般孔徑為6～10mm。
5、采用并流流向，加強澆口處的冷卻。
6.2 冷卻水路的計算
在注射過程中，塑件的冷卻時間是指塑料熔體從充滿模具型腔起到可以開模取出塑件時為止的這段時間。這一時間標準常以制品已充分固化定型而且具有一定的強度和剛度為準，確定生產周期：
式中t為生產周期（s）,t注為注射時間，t冷為冷卻時間，t澆為脫模時間,由《塑料制品成型及模具設計》 第237頁附錄D可查得t注15-60s,t冷15-60s，總周期t為40-140s;
ABS的單位熱流量： ABS的單位熱流量Qs為590-690 kJ/kg
每小時需要注射的次數(shù)N=3600/t;
取t=120s，可求得N=30次.
每小時的注射量：
從型腔內發(fā)出的總熱量 Qs取650kJ/kg,代入式中得
根據(jù)塑件產品在模具中的位置和模板的布置，確定水路圖如圖6.1所示
圖6.1 水路圖
6.3 排氣系統(tǒng)的設計
如果型腔內因各種原因產生的氣體不能被排除干凈，塑件上就會形成氣泡、產生熔接不牢、表面輪廓不清及充填不滿等成型缺陷，另外氣體的存在還會產生反壓力而降低充模速度，因此設計模具時必須考慮型腔的排氣問題。
注射模通常以如下三種方式排氣
1）利用配合間隙排氣
2）在分型面上開設排氣槽
3）利用排氣塞排氣
對于簡單型腔的小型模具，可以利用推桿、活動型芯、活動鑲件以及雙支點鼓固定的型芯端部與模板的配合間隙進行排氣。其配合間隙不能超過0.5 mm ,一般為 0.03-0.05 mm。本設計采用利用配合間隙排氣的方式排氣。
7 頂出機構的設計
在注射成型的每一循環(huán)中，都必須便塑件從模具型腔中型芯上脫出,模具中這種脫出機構稱為脫模機構（或推出機構、頂出機構）。脫模機構的作用包括脫出、取出兩個動作，即首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動分離，稱為脫出，然后把其脫出物從模具內取出。
(1)推出機構應盡量設在動模一側以便借助于開模力驅動脫模裝置，完成脫模動作；
(2)保證塑件不因推出而變形損壞,外形良好；
(3)結構簡單可靠:機械的運動準確、可靠、靈活，并有足夠的剛度和強度；
用推件板推出機構中，為了減少推件板與型芯的摩擦，在推件板與型芯間留0.20~0.25mm的間隙，并用錐面配合，防止推件因偏心而溢料。
7.1 推桿復位裝置
推出機構用可用多種方式復位，如彈簧復位，強制回位和回針復位，一般模具設計追求安全可靠，同時采用這三種方法。復位桿應對稱布置，長取2~4根，長度與推桿相同。
彈簧復位是一種簡單復位方法，它具有先行復位功能，數(shù)跟彈簧裝在動模板與推板之間，推出塑件時彈簧被壓縮，當注射機的頂桿后退，彈簧即將推板推回。
7.2 推件機構的設計
根據(jù)制品本身的結構特點，本次設計主要采用簡單的脫模結構，確定在制品的每個型芯底部采用4個普通的圓形推桿。推桿只起推出制件的作用，本身僅端面參與成型。推出機構為機動推出，形式簡單。如下圖7.2。
圖7.2推桿
推桿長度的計算 ，頂桿總長度為：
h桿=[h凸+б1]+h動墊+[S頂+б2]+h頂固
式中： h桿 為推桿的總長度；
h凸 為凸模的總高度；
h動墊 為動模墊板的厚度；
S頂 為頂出行程；
h頂固 為頂桿固定板的厚度；
б1為富裕量，一般為（0.05～0.1）mm，表示頂桿端面應比腔型的平面高出；
б2為頂出行程富裕量，一般為3～6mm。
根據(jù)以上公式計可得，推桿的總長度為100.5mm。
8 注射機與模具各參數(shù)的校核
8.1 工藝參數(shù)的校核
1）注射量的校核（按體積）
注射機的最大注塑量應大于制品的質量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機的實際注塑量最好是注塑機的最大注塑量的80%。所以，選用的注塑機的最大注塑量應滿足：0.8V機≥V塑+V澆
式中V機——注塑機的最大注塑量，60cm3
V塑——塑件的體積，該產品V塑=4.4cm3
V澆——澆注系統(tǒng)體積，該產品V澆=10 cm3
故V機≥2*V塑+V澆/0.8=23.5cm3 而所選定的注塑機為60cm3，以符合要求。
2）鎖模力的校核
公式：F≥KAPm
式中F——注射機的額定鎖模力(kN)
A——制品和流道在分型面上的投影和(cm2)
Pm——型腔的平均計算壓力(MPa) 由表9.9-4 取30
K——安全系數(shù)，通常取K＝1.1－1.2
則：KAPm＝1.2×706.3749×30=25.4N＜500KN，所以符合要求。
3）最大注射壓力的校核
Pmax≥K’P0
式中：Pmax——注射機的額定注射壓力(MPa) 150
P0——成型時所需的注射壓力(MPa) 取45
K’ ——安全系數(shù)，常取K=1.25－1.4 取1.3
則K’P0=1.3×45=58.5MPa＜Pmax150，所以符合要求。
8.2 模具安裝尺寸的校核
8.2.1 噴嘴的校核
注塑模具主流道襯套始端凹坑的球面半徑應大于注射機噴嘴球頭半徑，以利于塑料熔體的流動，防止流涎。
8.2.2 定位圈尺寸的校核
注塑機固定板臺面的中心有一規(guī)定尺寸的孔，稱為定位孔。注塑模端面凸臺的徑向尺寸需與定位孔成間隙配合，便于模具的安裝，并使主流道的中心線與噴嘴的中心線重合，模具端面的凸臺高度應小于定位孔的深度。
8.2.3 模具外形尺寸的校核
注塑模外形尺寸應小于注塑機的工作臺面的有效尺寸。模具長寬反響的尺寸要與注塑機拉桿的間距相適應，模具至少由一個方向的尺寸穿過拉桿件的空間裝在注射機的工作臺面上。
8.2.4 模具厚度的校核
模具的厚度（閉合高度）必須滿足下式：
Hmin
2
所以，此模具型腔為一模兩腔結構合理。
3.2 分型面的選擇
3.2.1 分型面的主要選擇原則
分型面的形式參見《模具設計與制造簡明手冊》圖2-40，其選擇示例見《模具設計與制造簡明手冊》表2-47。
如何確定分型面，需要考慮的因素比較復雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件的結構工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時一般應遵循以下幾項原則：
（1）分型面不僅應選擇在對制品外觀沒有影響的位置，而且還必須考慮如何能比較方便地清除分型面產生地溢料飛邊。同時，還應避免分型而產生飛邊；
（2）分型面的選擇應有利于脫模，否則，模具結構便會變得比較復雜。通常，分型面的選擇應盡可能使制品在開模后滯留在動模一側；
（3）分型面不影響制品的形狀和尺寸精度;
（4）分型面應盡量與最后填充的型腔表面重合，以利于排氣；
（5）選擇分型面是，應盡量減少脫模斜度給制品大小端尺寸帶來的差異；
（6）分型面應便于模具加工;
（7）選擇分型面時，應盡量減少制品在分型面上的投影面積，以防止面積過大，造成鎖模困難，產生嚴重的溢料。
為了便于模具加工制造，應盡是選擇平直分型面工易于加工的分型面。
考慮到零件的形狀，分型面設計在最大輪廓面，具體由圖3.1所示：
圖3.1 分型面選擇圖
3.3 確定型腔的排列方式
一般來說，精度要求高的小型塑件和中大型塑件優(yōu)先采用一模二腔的結構；對于精度要求不高的小型塑件（沒有配合精度要求），形狀簡單，又是大批量生產時，若采用多型腔模具可提供獨特的優(yōu)越條件，使生產效率大為提高。型腔的數(shù)目可根據(jù)模型的大小情況而定。
由于零件比較簡單，塑件可以分布在模具中心的四周，這樣也保證了澆注系統(tǒng)的平衡，下圖為型腔的分布圖：
3.2 模具型腔排列方式
3.4 標準模架的選用
模具的大小主要取決于塑件的大小和結構，對于模具而言，在保證足夠強度的前提下，結構越緊湊越好。模架尺寸參照裝配圖3.3
本模具采用的是《塑料模具設計指導》P104頁中的P4型標準模架，所以其它板的尺寸如下圖3.3所示：
3.3 模架裝配圖
4 成型零部件的設計與計算
4.1 凸模設計
凸模用于成型塑料的內表面，又稱型芯、陽?；虺尚蜅U。結構分整體式和組合式兩種。零件較為簡單，運用整體式的型芯結構，其中公模仁的結構如下圖4.1
圖4.1凸模的結構
4.2 凹模的設計
凹模用于成型塑件的外表面，又稱陰模、型腔。按照結構的不同可以分為整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式、大面積鑲嵌式和四壁鑲嵌式五種。該設計采用整體嵌入式結構，由整塊金屬材料直接加工成母模仁，其結構如下圖4.2
圖4.2 凹模的結構
4.3 成型零件工作尺寸的計算
本設計中零件工作尺寸的計算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進行計算，已給出這 ABS的成型收縮率為0.005，模具的制造公差取z=Δ/3。
4.3.1 模腔工作尺寸的計算
1. 凹模的內形尺寸：
式中：L凹為型腔內形尺寸(mm)；
L塑為塑件外徑基本尺寸(mm),即塑件的實際外形尺寸；
K為塑料平均收縮率(%)，此處取0.5%
Δs為塑件公差，查表知ABS塑件精度等級取5級；塑件基本尺寸在3~6mm范圍內取0.24mm;18~24mm范圍內取0.24mm;80~100mm范圍內取1.00mm;在100~120mm公差取1.14mm；在140~160mm公差取1.44mm;在200~225mm公差取1.92mm;在280~350mm公差取2.5mm;在315~355mm公差取2.8mm
所以型腔尺寸如下：
L=[29.39×(1+0.005)-(3/4)×0.50]=29.16
型腔深度的尺寸計算：
h=[h(1+k)-(2/3)Δ]
式中： h模/型腔高度尺寸(mm)；
h為塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的實際內形深度尺寸；
Δs 、K 含義如（1）式中。
H=[5×(1+0.005)-(2/3)×0.24]=4.87
2）凸模的外形尺寸計算：
L凸=[L(1+k)+(3/4) Δ]
式中： L凸模/型芯外形尺寸(mm)；
L為塑件內形基本尺寸(mm),即塑件的實際內形尺寸；
Δs 、k含義如（1）式中。
所以型芯的尺寸如下：
L=[30×（1+0.005）+（3/4）×0.50]=30.53
型芯的深度尺寸計算：
H凸=[h(1+k)+ (2/3)Δ]
式中： h凸為凸模/型芯高度尺寸(mm)；
h為塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的實際內形深度尺寸；
Δs 、k含義如（1）式中。型芯的高度為：
H=[5×(1+0.005)+(2/3)×0.24]=5.19
5 澆注系統(tǒng)的設計
澆注系統(tǒng)設計時，應注意與注射機的注射口相符合，主流道、澆口套、定位圈等的各項參數(shù)與注射機的規(guī)格密切相關，由于主流道要與高溫塑料及噴嘴接觸，所以模具的主流道部分通常設計成可拆卸更換的主流道襯套，即澆口套。
對澆注系統(tǒng)進行總體設計時，一般應遵循如下原則：
A、了解塑料的成型性能
B、盡量避免或減少產生熔接痕
C、有利于型腔中氣體的排出
D、防止型心的變形和嵌件的位移
E、盡量采用較短的流程充滿型腔
5.1 主流道設計
設計手根據(jù)冊查得XS-Z-60型注射機噴嘴有關尺寸如下：
噴嘴前端孔徑：d0=φ3mm
噴嘴前端球面半徑：R0＝12mm
為了使凝料能順利拔出，主流道的小端直徑D應稍大于注射
噴嘴直徑d。 D＝d+(0.5－1)mm=φ3+0.5＝φ3.5mm
主流道的半錐角α通常為1°－2°過大的錐角會產生湍流或渦流，卷入空氣，過小的錐角使凝料脫模困難，還會使充模時熔體的流動阻力過大，此處的錐角選用1°。為使熔料順利進入分流道，可在主流道出料端設計半徑ｒ＝1mm的圓弧過渡。
5.2分主流道的設計
實際設計中所采用的分流道斷面形狀有圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等。由于圓形分流道表面積最小，阻力亦小，澆口可開在流道中心線上，因而延長了澆口凍結時間，對側向進料的小澆口有利，雖制造比較困難、費用高，但對于表面有質量要求的制件，采用圓形分流道的熱量損失較小，可更好地滿足表面質量的要求，故采用U形分流道。
5.3 澆口的設計
澆口是物料流進入模腔之前，最狹窄的部分，而且最短的澆注系統(tǒng)，和它的大小是小而短的，目的是為了使料流進入模腔之前，加速度，易于充滿型腔，而且由于他們幫助密閉的腔口，防止熔體的回流。另外，為了容易模制的塑料件，用冷的材料分離。
根據(jù)分析、ABS的成型工藝性、產品對外觀的要求、產品的形狀結構特點和模具的優(yōu)化，模具確定采用點澆口，位置在塑件的零件的中心線位置。設計流道時，充分考慮了流動的平衡。在脫料板上設計有拉料機構，開模時，流道凝料會從澆口套和定模板中被拉出，待開模后自動落下。
5.4 平衡進料
作為點澆口的模具，其澆注系統(tǒng)的平衡進料很重要，一模多腔澆注系統(tǒng)的平衡。如下圖5.1所示：
圖5.1 平衡式澆注系統(tǒng)
6 排氣與冷卻系統(tǒng)的設計
塑料在成型過程中，模具溫度會直接影響塑料的充模、定型、成型周期和塑件質量。所以，我們在模具上需要設置溫度調節(jié)系統(tǒng)以到達理想的溫度要求。
一般注射模內的塑料熔體溫度為200℃左右，而塑件從模具型腔中取出時其溫度在60℃以下。所以熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進行有效地冷卻，以便使塑件可靠冷卻定型并迅速脫模，提高塑件定型質量和生產效率。對于熔融黏度低、流動性比較好的塑料，如聚丙烯、有機玻璃等等，當塑件是小型薄壁時，如我們的塑件，則模具課簡單地進行冷卻或利用自然冷卻不設定冷卻系統(tǒng)：當塑件是大型的制品時，則需要對模具進行人工冷卻。
通過比較最終確定本次設計的冷卻系統(tǒng)采用循環(huán)水冷卻方法。
6.1 冷卻系統(tǒng)設計的原則
1、冷卻水孔數(shù)量盡可能多，尺寸盡可能的大。
2、冷卻水孔與型腔表面各處最好有相同間距，一般水孔邊離型腔的距離大于10mm，常用12～15mm。
3、降低入水與出水的溫度差，防止制品變形。
4、水道的開設便于加工和清理，一般孔徑為6～10mm。
5、采用并流流向，加強澆口處的冷卻。
6.2 冷卻水路的計算
在注射過程中，塑件的冷卻時間是指塑料熔體從充滿模具型腔起到可以開模取出塑件時為止的這段時間。這一時間標準常以制品已充分固化定型而且具有一定的強度和剛度為準，確定生產周期：
式中t為生產周期（s）,t注為注射時間，t冷為冷卻時間，t澆為脫模時間,由《塑料制品成型及模具設計》 第237頁附錄D可查得t注15-60s,t冷15-60s，總周期t為40-140s;
ABS的單位熱流量： ABS的單位熱流量Qs為590-690 kJ/kg
每小時需要注射的次數(shù)N=3600/t;
取t=120s，可求得N=30次.
每小時的注射量：
從型腔內發(fā)出的總熱量 Qs取650kJ/kg,代入式中得
根據(jù)塑件產品在模具中的位置和模板的布置，確定水路圖如圖6.1所示
圖6.1 水路圖
6.3 排氣系統(tǒng)的設計
如果型腔內因各種原因產生的氣體不能被排除干凈，塑件上就會形成氣泡、產生熔接不牢、表面輪廓不清及充填不滿等成型缺陷，另外氣體的存在還會產生反壓力而降低充模速度，因此設計模具時必須考慮型腔的排氣問題。
注射模通常以如下三種方式排氣
1）利用配合間隙排氣
2）在分型面上開設排氣槽
3）利用排氣塞排氣
對于簡單型腔的小型模具，可以利用推桿、活動型芯、活動鑲件以及雙支點鼓固定的型芯端部與模板的配合間隙進行排氣。其配合間隙不能超過0.5 mm ,一般為 0.03-0.05 mm。本設計采用利用配合間隙排氣的方式排氣。
7 頂出機構的設計
在注射成型的每一循環(huán)中，都必須便塑件從模具型腔中型芯上脫出,模具中這種脫出機構稱為脫模機構（或推出機構、頂出機構）。脫模機構的作用包括脫出、取出兩個動作，即首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動分離，稱為脫出，然后把其脫出物從模具內取出。
(1)推出機構應盡量設在動模一側以便借助于開模力驅動脫模裝置，完成脫模動作；
(2)保證塑件不因推出而變形損壞,外形良好；
(3)結構簡單可靠:機械的運動準確、可靠、靈活，并有足夠的剛度和強度；
用推件板推出機構中，為了減少推件板與型芯的摩擦，在推件板與型芯間留0.20~0.25mm的間隙，并用錐面配合，防止推件因偏心而溢料。
7.1 推桿復位裝置
推出機構用可用多種方式復位，如彈簧復位，強制回位和回針復位，一般模具設計追求安全可靠，同時采用這三種方法。復位桿應對稱布置，長取2~4根，長度與推桿相同。
彈簧復位是一種簡單復位方法，它具有先行復位功能，數(shù)跟彈簧裝在動模板與推板之間，推出塑件時彈簧被壓縮，當注射機的頂桿后退，彈簧即將推板推回。
7.2 推件機構的設計
根據(jù)制品本身的結構特點，本次設計主要采用簡單的脫模結構，確定在制品的每個型芯底部采用4個普通的圓形推桿。推桿只起推出制件的作用，本身僅端面參與成型。推出機構為機動推出，形式簡單。如下圖7.2。
圖7.2推桿
推桿長度的計算 ，頂桿總長度為：
h桿=[h凸+б1]+h動墊+[S頂+б2]+h頂固
式中： h桿 為推桿的總長度；
h凸 為凸模的總高度；
h動墊 為動模墊板的厚度；
S頂 為頂出行程；
h頂固 為頂桿固定板的厚度；
б1為富裕量，一般為（0.05～0.1）mm，表示頂桿端面應比腔型的平面高出；
б2為頂出行程富裕量，一般為3～6mm。
根據(jù)以上公式計可得，推桿的總長度為100.5mm。
8 注射機與模具各參數(shù)的校核
8.1 工藝參數(shù)的校核
1）注射量的校核（按體積）
注射機的最大注塑量應大于制品的質量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機的實際注塑量最好是注塑機的最大注塑量的80%。所以，選用的注塑機的最大注塑量應滿足：0.8V機≥V塑+V澆
式中V機——注塑機的最大注塑量，60cm3
V塑——塑件的體積，該產品V塑=4.4cm3
V澆——澆注系統(tǒng)體積，該產品V澆=10 cm3
故V機≥2*V塑+V澆/0.8=23.5cm3 而所選定的注塑機為60cm3，以符合要求。
2）鎖模力的校核
公式：F≥KAPm
式中F——注射機的額定鎖模力(kN)
A——制品和流道在分型面上的投影和(cm2)
Pm——型腔的平均計算壓力(MPa) 由表9.9-4 取30
K——安全系數(shù)，通常取K＝1.1－1.2
則：KAPm＝1.2×706.3749×30=25.4N＜500KN，所以符合要求。
3）最大注射壓力的校核
Pmax≥K’P0
式中：Pmax——注射機的額定注射壓力(MPa) 150
P0——成型時所需的注射壓力(MPa) 取45
K’ ——安全系數(shù)，常取K=1.25－1.4 取1.3
則K’P0=1.3×45=58.5MPa＜Pmax150，所以符合要求。
8.2 模具安裝尺寸的校核
8.2.1 噴嘴的校核
注塑模具主流道襯套始端凹坑的球面半徑應大于注射機噴嘴球頭半徑，以利于塑料熔體的流動，防止流涎。
8.2.2 定位圈尺寸的校核
注塑機固定板臺面的中心有一規(guī)定尺寸的孔，稱為定位孔。注塑模端面凸臺的徑向尺寸需與定位孔成間隙配合，便于模具的安裝，并使主流道的中心線與噴嘴的中心線重合，模具端面的凸臺高度應小于定位孔的深度。
8.2.3 模具外形尺寸的校核
注塑模外形尺寸應小于注塑機的工作臺面的有效尺寸。模具長寬反響的尺寸要與注塑機拉桿的間距相適應，模具至少由一個方向的尺寸穿過拉桿件的空間裝在注射機的工作臺面上。
8.2.4 模具厚度的校核
模具的厚度（閉合高度）必須滿足下式：
Hmin
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