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毕业设计(论文)开题报告
题目：家用配电箱下盖注塑模具设计
1毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）
1.1题目背景：
近几年来随着信息产业、汽车及其配件、塑料制造品等工业的快速发展，对塑料模具的需求量也越来越大。模具使用在电子、汽车、电机、仪表、家电和通讯等产品中。国民经济的五大支柱产业，即机械、电子、汽车、石化和建筑的发展，都要求模具工业的发展与之相适应。随着塑料制品在机械、电子、交通、国防、建筑、农业等各个行业广泛应用，对塑料模具的需求日益增加，塑料模在国民经济中的重要性也日益突出。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已经是一个国家制造业水平的重要标志之一。所以作为一名模具设计者，应该具备以下基本要求：模具的结构基本合理；能够实现塑件的自动脱模；在此基础上尽可能优化结构，降低成本。
1.2研究意义：
通过本次模具毕业设计可以使我掌握注射模的模具结构机构的设计，对CAD、PRO/E等一系列软件的应用熟练，让我们能更快适应生产工作。培养自己综合运用自己综合运用所学基础和专业基本理论、基本方法分析和解决相关专业工程实际问题的能力，在独立思考、独立工作能力方面获得培养和提高。随着塑料制品在机械、电子、交通、国防、建筑、农业等各个行业广泛应用，对塑料模具的需求日益增加，塑料模在国民经济中的重要性也日益突出。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已经是一个国家制造业水平的重要标志之一。加之通过毕业设计实习调研，完成该课题可对我们大学四年期间所学的知识进行一次较为全面的专业训练，可以培养我们掌握如何运用过去所学的知识去解决生产中实际问题的方法，增强从事本专业实际工作所必需的基本能力和开发研究能力，为我们以后走上工作岗位打下一个良好的基础。
1.3国内外相关研究情况：
模具工业是国民经济的基础工业，受到政府和企业界的高度重视。在欧美等工业发达国家，模具工业被称为“点铁成金”的“磁力工业” [1]，其发展速度超过了新兴的电子工业，以实现了模具专业化、标准化和商业化，因而深受赞誉。在美国，工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；欧盟的其他一些国家则更加直接的宣称“模具就是黄金”：我国模具权威人士认为“模具是印钞机”。可见其受重视的程度，当今“模具就是经济效益”的观念已被越来越多的人所接受。
我国模具行业近年来发展十分迅速，据不完全统计，目前模具生产工厂点共有2万多家，从业人员约50万人，全年模具产值约360亿元，总量供不应求，出口约2亿美元，进口约10亿美元。当前，我国模具行业的发展具有如下特征：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于行业总体发展水平；塑料模和压
铸模成比例增长；专业模具厂家数量及其生产能力增加较快；“三资”企业及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最集中的省份是广东和浙江，其模具产值约占全国总产值的60%以上。我国模具总量虽然已位居世界第三，但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等发达国家；模具商品化和标准化程度也低于国际水平。
2 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施
2.1主要内容：
根据指导老师所给零件实物，测绘的同时进行模具塑件的分析、初步拟定结构方案、注射机得选用、有关工艺参数的校核、方案论证、结构设计、强度计算、绘制模具零件图，按照老师要求应用Pro/ENGINEER软件，创建零件的3D模型并生成二维工程图。开题之前阶段性成果如图2.1和2.2所示
图2.1塑件三维图
图2.2 塑件零件图
2.2塑件的分析：
塑件长为224mm，宽为131mm的薄壁壳体零件，用主视图，俯视图，右视图来表达零件各部分。塑件体积较大，塑件结构简单，但是侧壁有很多侧凹和侧孔，无法直接成型，需借助抽芯机构成型。
2.3材料选择ABS:
ABS树脂是五大合成树脂之一，它具有以下的优点。
①抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良；
②有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点综合性能较好；
③冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工，是一种用途极广的热塑性工程塑料。
2.3方案的选择：
方案一：分型面位置:塑件A位置
型腔数目：一模一腔
浇口形式：侧浇口
顶出机构：顶杆
抽芯机构：斜推杆
方案二：分型面位置:塑件A位置
型腔数目：一模两腔
浇口形式：点浇口
顶出机构：顶杆
抽芯机构：斜导柱+滑块：斜推杆
方案三：分型面位置:塑件B位置
型腔数目：一模两腔
浇口形式：侧浇口
顶出机构：顶杆
抽芯机构：斜推杆
根据分型面时一般应遵循以下几项基本原则：
1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；
2）便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边，尽可能凹模成型塑件外表面
3）保证塑件的精度要求；
4）满足塑件的外观质量要求；
由于塑件实物B平面上有明显的顶杆痕迹，可以很明显判断出实物在实际工厂生产中的放置位置，根据以上原则第一项基本断定分型面选在塑件A表面非常合适。如下图所示，如果选用下表面B位置将会导致无法脱模，所以最终选用塑件下表面A位置为分型面。
分型面位置示意图
型腔数目的确定：型腔数目是由塑性制件的生产批量、质量控制要求、塑件的形状尺寸、及所选用的注射机的技术规范等条件综合考虑。大多数小型件常用多型腔注射模，此处生产批量为中批量生产，综合考虑生产批量，塑件四周有多处侧孔和侧凹，四周都要设置多处侧抽芯机构，而且塑件体积很大，准备采用一模一腔比较合适。
浇口形式：浇口按形式和大小分，直接浇口,侧浇口,点浇口,护耳式浇口。塑件模具设计型腔结构采用的一模一腔，塑件外表面质量要求也不高，在实物中间位置处，可以很明显的发现侧浇口留下的痕迹，所以决定沿用成熟的方案，本次设计也采用侧浇口。
在塑件分析的时候已经提到，塑件有多处侧凹和侧孔结构，需借助侧抽芯成型该结构，决定采用斜推杆成型侧凹和侧孔。
家用配电箱下盖内部质量要求不高，内部空间大很适合布置顶杆，所以采用顶杆顶出方式。
综合以上分析，选择方案1最为合适。
2.4研究要求：
① 测绘塑件图，进行塑件分析（分析塑料件的材料、形状、结构对注塑成型的影响）；
② 初步拟定模具结构方案；
③ 选择设备、校核有关工艺参数；
④ 方案论证，结构设计，强度等计算；
⑤ 绘制模具装配图及零件图；
⑥ 应用PRO/E做出模具三维结构图并进行分析。
2.5本课题研究的重点及难点，前期已开展工作
(1)本课题研究的重点：抽芯机构的设计，及推出机构的设计；
(2)本课题研究的难点：分析所采用模具结构方案。
(3)前期开展工作：
①对塑件的结构和形状做了分析，并用PRO/E画出零件的三维图。
②用AUTO CAD软件将塑件二维图测绘完成。
③查阅了有关注塑模设计的中外文资料，并完成了毕业设计开题报告的编写。
④按老师的要求阅读了《模具设计与制造》这本书的第二篇第七章至第八章。这两章分别讲的是注射成型模具结构、注射成型模具设计、塑料制品设计。通过这两章的阅读使我对塑料模具的结构和设计有了大概的认识和了解，让我对以后的学习有了更加深入的理解。
2.8设计的基本要求及进度安排：
(1)1-2周，查阅相关资料，市场调查，了解我国注塑模具的发展现状，了解本课题研究的产品特点和工作原理；
(2)3-4周，完成基础知识的积累并撰写开题报告；
(3)5-6周，方案论证，深化方案的可行性并给出具体的实施步骤；
(4)7-8周，运用ProE三维设计软件进行电脑三维模型的设计，论证其可行性；
(5)9-10周，根据三维模型的图形绘制出二维CAD工程图纸；
(6)11-13周，进行资料的整理并开始撰写毕业论文；
(7)14-15周，进行论文和图纸的修改并准备毕业答辩。
指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）
指导教师： 年 月 日
所在系审查意见：
系主管领导： 年 月 日
参考文献
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本科毕业设计(论文)
题目：配电箱仪表罩注塑模具设计
学 院
专 业 机械设计制造及其自动化
班 级
姓 名
学 号
导 师
2022年 5月1日
摘 要
近些年来，伴随着改革开放以及经济的发展，中国已经跃居成为世界第二大经济体，其中在塑料模具领域也得到了长足的发展，本次毕业设计任务就是配电箱仪表罩在理论层面设计一套注塑模具。
在本次设计开始之前，在相关网站上查找到了配电箱仪表罩的尺寸数据，绘制了配电箱仪表罩，在对配电箱仪表罩的结构进行简单分析之后，选择了本次模具设计分型面最佳位置，并且确定了模具型腔腔数，紧接着完成了注塑模具浇注系统、侧向抽芯机构、脱模机构的设计，选择了合适的注塑机型号，并对注塑机相关参数进行了校核，确保整个模具设计过程的标准性与合理性。本次设计运用了UG和CAD计算机软件进行分辅助设计，高效的完成了本次设计任务。
关键词：配电箱仪表罩；分型面；型腔腔数；侧向抽芯机构
Abstract
In recent years, with the reform and opening up and economic development, China has become the world's second largest economy, which has also made considerable progress in the field of plastic molds. Design a set of injection molds at the theoretical level.
Before the start of the design, the size data of the water receiving tray was found on the relevant website, and the water receiving tray was drawn. After a simple analysis of the structure of the water receiving tray, the best position of the mold design parting surface was selected. And the number of cavity of the mold cavity was determined, and then the design of the injection mold pouring system, the side core pulling mechanism and the demoulding mechanism were completed, the aABSropriate injection molding machine model was selected, and the relevant parameters of the injection molding machine were checked. Ensure the standardization and rationality of the entire mold design process. This design uses UG and CAD computer software for sub-assisted design, and completed the design task efficiently.
Keywords: Air-conditioning external unit water receiving tray; parting surface; number of cavity; lateral core pulling mechanism
目录
1 绪论 8
1.1 背景 8
1.2 国内外塑料模具相关研究 8
1.3 主要内容 9
2 配电箱仪表罩工艺及材料分析 10
2.1 配电箱仪表罩的工艺分析 10
2.2精度等级分析和表面质量 10
2.3材料分析 11
2.3.1 ABS塑料参数 11
2.3.2 ABS材料注射成型工艺参数: 11
3 型腔数目与分型面的设计 13
3.1型腔数目确定及排布 13
3.2分型面的选取 13
4 注射机的选择 15
4.1配电箱仪表罩体积与质量 15
4.2注射成型机的选择 16
4.3 锁模力的计算 16
4.4 模架设计选择 17
5. 模具结构设计 19
5.1 浇注系统的设计 19
5.1.1主流道的设计 19
5.1.2分流道 20
5.1.3浇口设计 21
5.1.4拉料杆设计 22
5.2 抽芯机构设计 23
5.2.1抽芯机构的选择 23
5.2.2抽芯距的设计计算 24
5.2.3斜推杆设计 24
5.3 脱模机构设计 25
5.3.1机构选择 25
5.3.2脱模力设计计算 25
5.3.3推杆直径及强度校核 26
5.4 模具冷却系统设计 27
5.4.1冷却系统 27
5.4.2 冷却系统设计计算 27
5.4.3 冷却水道的布置 28
5.4.4 排气系统的设计 29
6 成型零部件的设计 30
6.1成型零件结构的设计 30
6.2模具成型零件尺寸设计计算 31
6.2.1 型腔的尺寸设计计算 31
6.2.2型芯的尺寸设计计算 32
7 注塑机的相关参数校核 33
7.1注射量的校核 33
7.2锁模力的校核 33
7.3模具闭合高度的校核 33
7.4模具开模行程校核 33
8模具三维图 34
12总结 36
参考文献 37
致 谢 38
1 绪论
1.1 背景
在步入21世纪以来，塑胶产品在日常生活和工业生产也是到处可见，所以我国模具行业技术一直在进步，但是，我国好多情况下依然需要进口模具，因为我国的模具使用寿命没有国外的好，没有高端的数控机床，高精度的模具国内还是难以加工，但是对于日常生活用品的塑件，国内小型企业较多，竞争性较大，所以还需要不断的创新，如：产品的实用性，产品的美观，产品质量等等。又因为人们生活水平的不断提高，塑件要求轻量化，薄壁件的成型也成我国科研人员着手的问题[2]。人们生活水平日益提高，对塑料产品的多样化要求变得越来越高，所以对塑料模具模具进行深入研究，变得尤为重要。
1.2 国内外塑料模具相关研究
近些年来，相关塑料制品在人们生活中随处可见，各个行业，各个领域都在大量使用塑料产品，进口模具在我国占领着不小的市场，消费的总额往往都是十亿美元往上，我国在全世界范围内是当之无愧的进口大国。因此，国家的制造业水平可以由注塑模具和相关模具产业的发展水平来加以衡量。在我国模具的相关进程中，起步晚，发展迟，尤其是我国人口众多，相关消费水平也较低，但是我们在这方面也取得了一些发展进步。根据国内生产需要和模具行业设计制造的实际情况，并且根据个别产品的特别需求，在相关模具设计制造上进一步的改进。在原材料的基础上，我们创新制造出性能更好的材料，如一些新型的合金材料等。同时在制造工艺上我们也取得了一定的进展，可以使模具在正常的使用情况下，寿命得以增加。随着开放发展的潮流和现代化、数字化的逐渐完善。
专家指出，拿国外的技术与我们国家相对较，人家在一定程度上还是存在优
势的，制造出来的物件在精度，质量等方面要比我们的好一些。我国塑料模具相关企业不仅要注重促进产业集群化，发挥规模效应，还要关注模具产业链的技术创新、人才培养以及产业链后端的售后服务，争取在最短的时间内突破瓶颈，缩短与模具强国的差距。
由于欧美等发达国家在工业制造领域起步比较早，现阶段，其模具业也已经发展得比较成熟，逐步向着智能化和自动化的方向过渡[10]。在这些国家，从事模具生产的企业一般都会将模具制造与数控技术相结合，使得其生产过程更加的精密和高效[11-12]。随着信息化时代的到来，我们有理由相信在模具制造领域的新技术还会不断涌现，从而为社会发展创造更多的效益[13-16]。
发达国家在模具制造业的发展如此迅速，与他们的思想是分不开的，这些国家一般都把模具视为工业领域的重要基础[17-19]，甚至可以说，一个国家的模具制造水平能够很大程度上反映出本国工业实力的高低[20]。
在模具制造和加工工艺方面，一些国外的发达国家的研究和我们国家相比较来说，还是更加先进和成熟些。我国的模具产业仍然以中低档为主体，或者仅供应模具原材料，中高档模具的配置率还是偏低，尤其是高级精密、较复杂模具等，国外还是会占有很大优势。在几十年前，国外制造业发达国家已经掌握了模具设计制造的相关核心技术，该方面的专家已经将工业进步带来的一体化技术应用于模具生产设计领域，如此一来，这种技术大大提高了模具的制造工艺流程，同时还提高了生产率，加工出来的产品不但满足厂家要求，而且质量大有保证。
在上世纪90年代，伴随着计算机技术的发展，计算机制图已经被广大设计者所采用，在逐渐的发展中，这些软件的功能也在一步步的加强并且应用于现实生产中去，使模具设计制造的过程更加简单方便。模具加工也从手工演变成了自动化，设备可以达到的精度要求也在日益改善，高精度的设备也逐渐取代传统加工。和传统的模具加工制造相比，利用数控机床生产的模具制品的精度得到了很大的保证，生产的制品质量优良，大大缩小了误差。计算机技术的普及与发展，使得各行业装备水平得以提高，数控加工技术、计算机辅助CAD、CAM、CAM技术普遍应用、CAE技术等都逐渐被模具行业所采用。例如我们经常用到的UG，Pro/E，SolidWorks等都可以用来辅助设计制造模具。
1.3 主要内容
此课题将完成配电箱仪表罩的注塑模具的设计，并在现有模具设计研究的基础上，参考国内外文献来制设计模具方案，计算出适合现有生产力的工艺参数。课题的核心为注塑方案的确立。
首先，塑件材料选择，根据配电箱仪表罩具体使用要求来选择合适的材料。
其次，确立配电箱仪表罩的注塑方案，该方案合理与否，是否具有有效性直接决定了配电箱仪表罩的生产效率与产品质量。
第三，确定注塑模具的总体结构，包括确定模腔的数量，确定分型面，设计浇注系统，设计成型零件和结构零件以及设计脱模机构。
第四，温度调控系统的设计。增加了温度调控系统的主要目的，是因为温度是影响成品率的重要因素，对塑料零件质量的影响很大，在配电箱仪表罩注塑模具中管道设计为左右对称型，这样结构简单，也易于生产。
2 配电箱仪表罩工艺及材料分析
2.1 配电箱仪表罩的工艺分析
在注塑模具设计中结构设计的合理与否离不开塑件工艺性分析。其中在工艺分析中最重要的就是塑料产品结构的分析。对配电箱仪表罩结构进行了大致的分析，该塑件为长方形壳类零件，产品内外部结构较简单，塑件长为224mm，宽为131mm的薄壁壳体零件，塑件体积较大，塑件结构简单，但是产品四面的侧壁有很多侧凹和侧孔，无法直接成型，需借助抽芯机构成型。塑件三维图如图所示
配电箱仪表罩三维图
2.2精度等级分析和表面质量
塑件的表面质量主要包括两个方面的内容：第一个是其表面粗糙度，这里主要和模具型腔有关，一旦其磨损加剧，就会使得塑件的表面粗糙度增大，因此使用时必须要利用抛光技术，保证其不会严重影响到塑件的质量；影响塑件表面质量的第二个因素是其表观质量，由于其影响较小，故在此处不多赘述。
在日常的应用中， 配电箱仪表罩生产出来要通过螺钉装在配电箱上的来使用，取一般的精度就足以。从塑料件实际使用场景出发，其外表面质量要求一般，没有较大缺陷，毛刺即可，以免在使用过程中会对使用者造成伤害。
2.3材料分析
塑料成型原料的选取的时候应从材料加工性能、力学性能、热性能、物理性能等多方面因素考虑用来选取合适的塑料进行生产，这样生产出来的产品才能满足使用要求.所以在选取材料之前我们要分析产品的使用环境。该塑料产品是 配电箱仪表罩,由于属于外壳类东西，承受外力的概率高,如冲击载荷,振动,摩擦等情况比较多；由于由于安装在家庭配电箱上的用来控制家庭总电路的，所以绝缘性也要好，防止使用人员发生触电事故，综合以上原因，本次 配电箱仪表罩选用的材质为ABS。
塑料制品的材料具有一定的物理和化学特性，材料的每一种特性都对制品的成型有一定影响。如下：
(1)ABS材料通常情况下都不容易分解，是因为这种材料吸水比较小[4]
(2) 这种材料的流动性通常都比较好，这样就可以防止出现飞边[5]；
(3) ABS材料通常情况都比较脆，导致这种情况出现是由于材料本身就存在内应力。因此在设计制造零件的时候，不应该有过多的薄厚不平或者尖锐棱角出现，否则会有应力集中现象，制品就容易断碎[6]
2.3.1 ABS塑料参数
受热时变形温度 ℃ 64～97
ABS硬 度 HR 63~87
密度范围 (Kg.dm-3) 1.02～1.16
收缩率大小 % 0.40～0.70
弹性模量（拉伸） GPa 1.80×10³
弹性模量（弯曲） Gpa 1.40
拉伸时强度 MPa 50
压缩时强度 Mpa 19~40
弯曲强度大小 Mpa 80
熔点的大小 ℃ 135～165
介电常数 3.70
2.3.2 ABS材料注射成型工艺参数:
螺杆式注射机
喷嘴处的温度大小 185----195度
通用式的喷嘴
注塑压强大小 60——100MPa
模具的温度大小 50——70度
制品的注塑时长 2——5秒
料筒内三区 205——215
料筒内二区 185——195
料筒内一区 155——175
保压的时长 5——10秒
冷却的时长 5——15秒
周期时长 15——30秒
制品的后处理方法 红外线烘箱进行处理
温度大小 70摄氏度
时长 0.3——1min
3 型腔数目与分型面的设计
3.1型腔数目确定及排布
从所绘制配电箱仪表罩的三维图以及实物可以看出，配电箱仪表罩制品的外形体积很大，属于大型塑料产品，塑件四周有多处侧孔和侧凹，后期四周都要设置多处侧抽芯机构，为了给抽芯机构留有足够空间，而且塑件体积偏大，也要考虑到模具所锁模力的因素，如果型腔数目过多，会造成锁模力过大，会对模具的安全性带来影响。所以再确定型腔数目的时候，决定将本次模具设计型腔数目定为一模一腔，产品的中轴线在模具的中轴线下方，型腔排布如图所示。
型腔排列
3.2分型面的选取
模具中的分型面是指注塑模具中动模和定模分开的位置，分型面位置选择的恰当与否直接决定着本次模具设计生产出来产品质量的好坏。所以分型面的选择至关重要。在设计选择分型面时通常有如下原则：
1)分型面位置应该选择在塑料制品的外形最大轮廓处;
2)塑料制品的外形表面应尽可能的在凹模一侧成型，而内部结构应尽可能的在凸模一侧成型；
3)模具中气体的外排要方便；
4)塑件的精度要求要得到一定的保证，应尽量保证塑料产品外观的美观；
5)分型面数目选择应该尽可能少，否则将会给加工造成负担。
由于塑件实物B平面上有明显的顶杆痕迹，可以很明显判断出实物在实际工厂生产中的放置位置，根据以上原则第一项基本断定分型面选在塑件A表面非常合适。如下图所示，如果选用下表面B位置将会导致无法脱模，所以最终选用塑件下表面A位置为分型面。
分型面
4 注射机的选择
当塑料原材料在注塑机中变为熔料的时候，也就是注塑成型的开始，此时熔体在模具中流动的时候并不是畅通无阻的，它会受到管壁一定的阻力，所以塑料体在模具内部流动时需要克服这部分阻力，那么就需要注射机的辅助，注射机所施加的力就是注射压力。在选择注塑机时，还要考虑其注射的容量大小，注塑机的最大注射量也是选择的重要依据，对于专业制造人员来说，不仅通过计算选择注塑机，还要根据设计经验加以分析。
4.1配电箱仪表罩体积与质量
通过大学期间所掌握三维软件，运用其分析功能可以得出塑件体积
图3.2 体积及质量计算
塑件体积：V=59.2cm；
查有关资料可知ABS的密度为1.05g/mm 则单件塑件重量m≈62.16g。
4.2注射成型机的选择
由于塑件体积较大，拟定型腔数目是一模一腔，
粗略计算浇注系统体积为 0.2×59.2=11.84cm3
总体积： V总=V+0.2×V=71cm3
满足注射量 V机≥V总/0.8
式中 V机—额定注射量（cm3）
V总—塑件与浇注系统凝料体积和（cm3）
4.3 锁模力的计算
锁模力计算公式：
需要知道模腔内的平均压力，则可以根据生产经验得知P为30.0 Mpa。
产品的投影面积即塑件在分形面上的投影面积也可以通过UG软件获得，如图2-2
单个配电箱仪表罩的投影面积可以计算为19427mm2，
由此可以设计计算出本方案的锁模力：F =pA=30×19427mm2=582810N。
图2-2投影面积
根据塑件质量和体积，翻阅注射机资料表，初步选用注射机理论注射容量为250m3，注塑机型号为XS-ZY-250。其主要技术参数如下[1]：
注射机主要技术参数
理论注射量
250
拉杆内向距
螺杆柱塞直径
50
移模行程
500
注射压力
130
最大模具厚度
350
注射速率
89
最小模具厚度
200
塑化能力
18.9
锁模形式
液压-机械
喷嘴口直径
4
模具定位孔直径
125
锁模力/kN
1800
喷嘴球半径
12
4.4 模架设计选择
模架的基本结构有很多相同之处，因此模具已基本实现标准化。模具的尺寸结构设计需要向国家标准模具靠拢，以使模具拥有更加全面技术信息，提高加工效率，缩短加工时间与成本。但是，适当的创新设计的产生也能促进模具行业的前进和发展，平衡好这两者之间联系，以此设计出满足塑料产品质量和使用的性能的注塑模具。此次配电箱仪表罩注塑模具选用单侧的分型面大水口龙记CI型两板模：
模具中的排气缝隙尺寸大小为1mm
定模板（A板）的厚度大小为: A=60 mm
动模板（B板）的厚度大小为： B=80mm
模架的垫块（C板）厚尺寸为: C=110 mm
模具的整体厚度尺寸为：H模=321mm
由上述数据列表可得知，较为合适的模架可以选择龙记的CI型号CI-3345A60B90C110.
5. 模具结构设计
5.1 浇注系统的设计
浇注系统它一般是用来将注塑机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输送到模具内部型腔的结构，可以将熔融状态的塑料填充并且凝固成型，得到想要的制品。浇注系统如何设计选择，以及系统的性能特征，这对塑件的最终成型效率和质量有着至关重要的影响。因此说浇注系统是一整套模具之中重要的部分之一。
在设计浇注系统时通常需要遵从如下几条原则:
① 在浇注系统设计选择之前首先需要对塑料选材的性能有一定的认知；
② 温度与压力的损失在浇注系统内部时尽可能的小；
③ 浇注系统的内部流道设计太长的话是不合适的，所以应该尽量避免各种打折出现，满足阻力最小要求；
④ 设计的浇注系统不应该对模具的自动化工作有任何影响或干扰。
本次设计比较特殊，型腔数目采用一模一腔结构，一模一腔结构经常用到的浇口有点浇口和直浇口以及环形浇口（侧浇口演变），结合塑件结构特点，塑件有一处中空结构，恰好可以布置侧浇口。
5.1.1主流道的设计
从注射机的喷嘴口开始，一直到分流道的始端的这一段流道通路。熔融态塑料的流速以及塑料充满整个模具的时间与主流道直径的大小有着密不可分的联系，这边是主流道的作用。主流道的形状并不是上下大小相同的，而是圆锥形状的，通常这样设计的目的在于将浇注系统内部注塑所剩下的料顺利拉出来。由于ABS材料的物理流动性不是很大，因此将主流道的锥度设计为4度左右，主流道里面的粗糙度设计为0.8um左右即可。
通常主流道与注射机的喷嘴衔接处设计为半球形式的凹坑，半球尺寸计算为R = R0 + (1～2))mm,比较小的端口处的直径设计公式为d = d0 + (0.5～1)mm。注射机由前述已经选择好型号为XS-ZY-250的卧式注塑机，此注射机的具体参数之前已经列出来，注射机的喷嘴处尺寸大小为12毫米，直径尺寸大小为4毫米，
R = R0 + (1～2)mm
d = d0 + (0.5～1)mm
这里我们将主流道的球形半径大小设置为：R=14毫米
将系统的主流道比较小的端口处直径尺寸大小设置为：d=5毫米
主流道并不是直接按照整体式来装配在模具座板之上，而是由于其与注射机的喷嘴处要对接，这样便会有接触和摩擦，因此要将其设计为可以随时拆卸的形式， 与定位环互相配合然后安装于在定模的座板上面，那么我们应该将固定盘高出定模上端面高度尺寸范围控制在5到10毫米之间。定位环采用45号钢制造，起到固定浇口套的作用，两者通过螺钉固定在定模座板上，如图所示
浇口套图
5.1.2分流道
分流道可以使熔融态的塑料分别流向不同的型腔以及转变方向的作用，可以在主流道与浇口之间搭建起连接作用，这部分装置通常被称为分流道，在设计分流道的过程中，需要考虑型腔数目，塑料制品的外形，熔融态塑料的流动性以及塑件在外观内在质量上的要求等因素。
通常在设计时，由于各种塑料的不同和模具的结构功能不同，从而截面形状在选择上也会有所不同。一般情况下有圆形和梯形等多种互不相同的形式。因此我们设计人员在选择的时候，必须要将压力的损失加以注意，使其在最小的情况下，能够使充模的速度尽可能的快。从设计及其实际经验可知，分流道一般在周长越短的时候，熔融塑料阻力与散热越小，它能达到的效率也就自然会变高。圆形在截面积相等的前提下周长是最短的，因此流道效率也是最高的。下面图中展示的为分流道的各种形式的图示：
图5.5 分浇道示意图
综上所述，通过比较设计经验分析后，我们决定选择分流道的形状为圆形，这种形状也是比较常用的。圆形的分流道有利于熔融塑料在模具内部顺利流动，会使得压力损失变小。通过查阅《塑料模设计手册》[12]与相关材料后和塑料制品的外形结构， 配电箱仪表罩注塑模具分流道形状采用圆形，其截面的尺寸大小设计为D=8毫米。
5.1.3浇口设计
浇口直接与塑件相连接，把塑料熔体引入型腔，是浇注系统的最末端，它的特点是细和短。浇口通常可以在短时间内冷却并且进行封闭，可以阻止型腔内还没有完全冷却的塑料发生倒流现象。
通常有如下几种浇口：
① 点浇口
② 直接式的浇口
③ 侧浇口
④ 耳形浇口
⑤ 潜伏式的浇口
在实际生产实践中，可以使用侧浇口的情况下一般是不使用点浇口的。因此通过分析对比最后决定采用常用的侧浇口形式，其优点在于塑料制品和浇口很容易就可以分开。加工制造侧浇口比较容易，并且后期的修正也很方便。位置如下图。
侧浇口
5.1.4拉料杆设计
在模具的实际设计中，通常选用Z字形的拉料杆，这样的形式在工作时就可以体现出其稳定性，它可以把浇注时产生的多余材料勾住，固定于杆上。在模具开模的时候，它就能够将前面产生的废料拉出去，以便下一次成型工作，还可以保证制品的完整性。如下图所示为其三维结构图。
5.2 抽芯机构设计
当塑件上具有侧孔或内、外侧凹时，塑件要是想从模具中顺利地脱出来，是比较难的。那么设计人员就应该将侧面方向的凹槽的零件做成可以一定空间内活动而不干扰成型，这样的零件通常叫做侧型芯。开模时候现将侧型芯抽出然后再推出塑件，达到成型效果。这类机构叫做抽芯机构。
5.2.1抽芯机构的选择
在注塑模具设计中经常涉及到的抽芯机构有斜导柱抽芯机构、弯梢抽芯机构、液压缸抽芯机构、斜顶杆抽芯机构等等，结合配电箱仪表罩塑件上四周侧壁上众多侧凹结构特点，既可以采用斜导柱抽芯机构成型，也可以采用斜顶杆抽芯机构成型，肉眼可以观察到实物上斜顶杆成型所留下的痕迹，所以本次设计决定采用斜顶杆抽芯机构较为合适。从外部成型侧凹，简单方便。塑件侧凹和侧孔结构如图所示。由于塑件整体呈对称结构，虽然侧孔和侧凹结构多大8处，但是6处侧凹结构都一样，需要设计一种抽芯机构成型侧凹即可。在设计一处结构成型侧孔。所以本次设计 需要设计两种抽芯机构，即可满足四周所有侧凹和侧孔的成型。现将成型侧凹标记为斜顶杆1，成型侧孔的标记为斜顶杆2.
侧孔和侧凹结构
5.2.2抽芯距的设计计算
抽芯距计算公式为： S=S凹+(2～3) mm =6mm
公式里面： S凹 两处深度均为3mm
S就是所谓的抽芯距，也就是侧面抽芯的时候抽芯机构需要滑动的长度，
一般我们取2-3mm的距离作为抽芯时候的安全距离，是为了防止触碰干扰。
8.2.3斜推杆设计
a. 斜推杆结构
斜推杆的形状直接决定了侧抽芯能否成功抽出，斜推杆的末端应该制作成凹槽，这样可以与斜推杆固定板相互连接配合，其次斜推杆的头部应该制作为倒扣的形状，这样才能很好地发挥其抽芯辅助作用。在工作时，要求斜推杆有一点的强度和耐性，因此其材料选择为T8A。
b. 倾角a的设计
斜推杆由于具有初心作用，因此其设置应该是有一定斜度的，斜推杆的斜度不是随意设定，如果将倾斜角过大，在抽芯的时候，可能会干扰模具的正常运作，甚至会使得斜推杆卡死或者磨损而报废，增大了设计成本。所以综合考虑后将其角度设为6°较为合适。本次设计的所有斜顶杆抽芯机构如图所示
斜顶杆抽芯机构
5.3 脱模机构设计
脱模机构是指熔融塑料被注塑机注射到模具空腔后，经过冷却成型，在模具开模，动定模分开一定距离后，将冷却成型的产品顶出的机构。
5.3.1机构选择
一般情况下，顶出机构会有几种选择，比如推板，圆推杆，或者推块等等，每一种推出机构都有其特点。在模具的设计制造中，根据经验显示，一般盒盖类产品通常情况下都喜欢采用圆形推杆作为脱模机构，是因为这种推出结构比较简单，而且制造成本不高，制作方法规范，不容易出错，更换也比较方便，所以本次设计选择圆形推杆作为脱模机构。脱模机构如图所示
脱模机构
5.3.2脱模力设计计算
脱模力计算公式要考虑制品的外形，当外形是盒状的时候通常使用如下的设计公式来进行设计计算：
其中 --制品在型腔中被包裹住的深度尺寸大小（mm）;
--型芯被塑件内部包裹住的截面周长长度尺寸（mm）;
--一般摩擦系数范围在0.1到0.2之间选取；
--塑件成型冷却后会收缩，当其收缩后会有一部分压力产生，一般在的范围之内。
--脱模斜度的大小；
由以上分析，则将数据代入可得：
Q=18×710×10×（0.1cos0°-sin0°）=12780N
5.3.3推杆直径及强度校核
(1)推杆的直径：
d=(64∙φ2∙l2n∙π3∙E)14d=(64∙φ2∙l2n∙π3∙E)14
式中：
d——推杆的直径；㎝
l——推杆的长度；152.5mm
n——推杆数量；
φ——推杆长度系数，0.7
E——推杆材料的弹性模量；2.1×107N/cm×107N/cm
算得:d=7.5mm，在设计中，d取8mm，满足要求。
(2)推杆的强度校核
σmax=4×Qn×π×d2<[σ]σmax=4×Qn×π×d2<[σ](7-2)
式中：
n——推杆数量；
σmax——推杆所承受的最大正应力；
Q ——总脱模力；N
d——推杆的直径；
推杆的正应力小于许用应力，所以满足要求。
5.4 模具冷却系统设计
5.4.1冷却系统
该配电箱仪表罩模具配备有温度控制系统，并设置为调节温度以提高塑料零件的质量和生产率。不仅注射成型机的注射力和螺杆的注射速度会影响塑料零件内外表面的质量，而且主要因素之一还包括影响塑料零件质量的模具温度。塑料熔体的热量通过注塑机注入模腔，热量必定传递于凹模和凸模，模具温度代表注塑模具的型腔和型芯表面的温度。为了获得质量更好的塑料零件，必须控制模具的温度，例如加热或冷却注塑模具，这就是设置注塑模具的温度控制系统的目的。
温度控制系统通过在型腔或型芯中设置不同的管道，并且管道设置不会影响模具结构和塑料零件的脱模。本文将配电箱仪表罩注塑模具的温度控制系统设置在固定模具的腔体内和活动模具的芯部内部，管路左右对称分布，管路易于加工，对模具的正常运行也不影响。根据塑料材料的要求，不需要加热系统，但是为了缩短生产周期并提高生产率，必须设计冷却系统。
5.4.2 冷却系统设计计算
（1）冷却液体的流量大小计算qv
首先得知冷却管道水流出入口的温度分别为25.0度，22.0度。水的密度和比热容可知，所以代入公式中可以算得：
Q===3.8х10-5
（2）冷却液体的水路尺寸大小设计d
在已经算得冷却液体流量体积大小的前提下，可以取冷却水管径尺寸大小为 d=mm。
（3）水管内部液体的流速大小计算
V===1.50m/s
（4）膜传热系数 h 有如下公式可以得出：
===28500KJ/m
（5）由上述计算可以得知管道导热的总面积为 A
A===0.054
（6）因此，配电箱仪表罩注整套注塑模具的冷却水管道的长度为 L，L的计算为：
L===2.86m
5.4.3 冷却水道的布置
本文将收纳箱注塑模具的温度控制系统设置在固定模具的腔体内和活动模具的芯部内部，型腔设计环形管路左右对称分布，管路易于加工，对模具的正常运行也不影响。型芯设置冷却水井冷却，两者组合效果好，冷却水道布置如下图所示。
冷却水道
5.4.4 排气系统的设计
对应于模具浇口的位置通常也是气体容易被困住的位置。熔融塑料中的水在蒸发过程中会产生一些气泡，这些气泡大多以不规则的形状分布在模具壁厚度处。需通过观察产品的外观或在设计过程中预先进行预测来确定要排出的气泡的来源。排气方法有[6]：
1）排气
2）通过芯和推杆之间的剩余间隙以及分型面上的剩余间隙自动排气；
3）排气采用烧结合金塞；
4）负压和真空抽气。
观察模具发现，大多数气泡是在由型芯与型腔之间接触而产生的平面上产生的，即分型面上，因此一般可以通过打开型芯与型腔之间的接触表面来实现排气。此外还可以通过增加推杆的运动间隙来解决。
6 成型零部件的设计
模具之内的用于制品成型的零部件直接决定了塑料制品成型后的结构，外形尺寸，质量等，其设计与制造尤为重要。由于熔融状态的塑料原料进到模具的型腔里面时，会释放大量的热，而且还有一定的冲击，因此模具内部成型零部件自身强度与刚度也应该有保证，选择合理的材料和制造工艺，这样设计出来的模具才具有可用性，才能够保证正常加工[21]。
6.1成型零件结构的设计
模具里面重要的用于成型的零部件有型芯、型腔和镶件。型芯、型腔分别用于成型配电箱仪表罩的内表面和外表面，分别也称凸模和凹模。结构分整体式和组合式两种。整体式在制造过程中将型芯和模板加工到一块，结构简单而却牢固，同时刚度强度也较大，在加工制造塑料件的时候一般不会产生不必要的缝隙痕迹以免对塑件外观质量造成影响，有一点就是不方便制造加工；组合式通常主要适用于某些小型芯或者复杂的型芯，在维修以及节省材料等方面有着一定的优势。本次设计中的塑件由于配电箱仪表罩外部和内部结构特点，内外部结构均较为简单，决定采用整体式型腔和整体式型芯结构，型芯型腔结构，如图所示。
型芯图
型腔图
6.2模具成型零件尺寸设计计算
塑料件的成型尺寸、结构以及精度等方面，要想加工出的成品质量高，那么必须将模具中成型零部件的精度，尺寸，质量都设计好，与塑料制品 配电箱仪表罩要求相匹配。那么自然就会有各种各样的因素对其造成影响，这里主要介绍如下因素：
制品的收缩率：收缩率的变化会引起塑料制品的尺寸发生一定变化，这个变化范围通常为：
δs = (Smax - Smin) Ls
其中：δs——制品的尺寸误差，mm；
Smin、Smax——制品的最小与最大的收缩率，%；
Ls—— 配电箱仪表罩的尺寸大小，mm。
制品的尺寸大小除了受收缩率，制造公差，安装配合误差等因素影响外，还和成型零部件的工作尺寸大小密不可分，其中包括有：成型零件（型腔和型芯）的径向和高度（深度）尺寸。查阅相关资料文献后可得ABS塑料的收缩率通常为：1.0%~2.5%。收缩率为1.75%，公差为MT4
6.2.1 型腔的尺寸设计计算
类型
塑件尺寸/mm
设计计算公式
型腔尺寸/mm
径向的尺寸大小
224
131
高度方向尺寸大小
18
6.2.2型芯的尺寸设计计算
类型
塑件尺寸/mm
设计计算公式
型芯尺寸/mm
径向的尺寸大小
211
118
高度方向尺寸大小
16
7 注塑机的相关参数校核
7.1注射量的校核
根据《模具设计与制造简明手册》可知：塑件的体积应小于注射机的注射容量，由于注射机选型之前是在满足注射量的基础上进行注射机选型的，所以此处不再做校核。
7.2锁模力的校核
由
查《模具设计指导》表6-5ABS塑料成型时的注射压力=30MPa
式中 p——塑料成型时型腔压力，ABS塑料的型腔压力p=30MPa
F——浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和（）
可以通过软件中的分析功能获得单个产品在分型面上的投影面积。
pF=30194270/1000=582.8KN
因为=1800KN> pF=582.8KN 由此可判断 XS-ZY-250型注塑机锁模力这一参数合格
7.3模具闭合高度的校核
安装模具的高度应满足： Hmin＜H＜Hmax
设计模具高度为H总=321mm
XS-ZY-250型，模架高度尺寸范围为200毫米至350毫米之间。H总在这个尺寸范围以内，所以 XS-ZY-250型注塑机参数合格
7.4模具开模行程校核
模具开模行程应满足：其中： Sm＜Sz
Sz为最大开模行程，查注射机XS-ZY-250型Sz=500mm，
Sm为模具的开模行程；
Sm=塑件的高度+浇注系统的高度+（5-10）mm
=114+18+10=142mm
可见Sm
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