166-充电式电筒外壳塑料模具设计【模具三维】
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毕业设计（论文）中期报告
题目：充电式电筒外壳塑料模具设计
一、设计（论文）进展状况
1、已经了解了模具的结构及国内外相关研究情况；
2、已经了解了计算机辅助设计方面的基本知识；
3、已经查阅了模具设计方面的相关资料；
4、已经掌握了Pro/ENGINEER Wildfire软件的基本建模知识；
5、已经完成了充电式电筒外壳的模具总体结构方案的设计；
6、已经完成了充电式电筒外壳模具部分零件的设计计算及校核；
7、已经完成了充电式电筒外壳模具的一些零件的三维建模；
8、已完成了充电式电筒外壳模具的部分零部件的模型装配；
9、设计的充电式电筒外壳零件图见；
10、设计的充电式电筒外壳模型见；
11、方案确定
（1）课题名称：充电式电筒外壳塑料模设计
（2）材料选择：热塑性材料——ABS
（3）生产批量：中
（4）精度要求：中
（5）塑料等级：5级
（6）方案确定：根据充电式电筒外壳的造型特点选用侧浇口，二板式模具结构。选用充电式电筒外壳的上表面为分型面，模具型腔排列形式为一模两腔。此方案生产效率高，操作简便，动作可靠，方便脱出流道凝料，经济性价比高，故选此次模具设计选用方案。模具设计图见：图3
图3
12、模具装配图
1）此次充电式电筒外壳的注射模具尺寸设计为270*300*275，故选用型号为XS-ZY-125的卧式注塑机，充电式电筒外壳的注射模具的装配图见：图4
图4
2）工作过程：
合模时，在导柱和导套的导向作用下，注射机的合模系统带动动模部分向前移动，使模具闭合，并提供足够的锁模力锁紧模具。在注射液压缸的作用下，塑料熔体通过注射机喷嘴经模具浇注系统进入型腔，带熔体充满型腔并经保压、补缩和冷却定型后开模如图所示；开模时，注射机合模系统带动动模向后移动，模具从动模和定模分型面分开，塑件塑件包在型芯上，随动模一起后移，同时拉料杆将浇注系统主流道凝料冲浇口套中拉出开模行程结束；液压顶杆推动，推出机构开始工作，推板和拉料杆分别将塑件及浇注系统凝料从型芯和冷料穴推出，至此完成一次注射过程。合模时，复位杆使推出机构复位，模具准备下一次注射。
二、存在问题及解决措施
1、存在的问题：由于本人是第一次设计模具，在开始的时候不知道模具设计的整个流程，无从下手
2、解决措施：在老师的指导和同学的帮助下，我慢慢的体会到了整个模具设计的环节， 首先分析该产品怎样成型，如何确立分型面，浇注系统结构，顶出方式，导向机构，成型零件结构，温度调节机构；可使用之前学习的3D软件把产品图分模分成动模和定模，再根据产品所需的穴数在模仁上排布位置，以确定模仁尺寸；随后把分型好的3D导入到模架系统，以便确认模架的型号大小；在模具上增加成型系统，顶出系统，冷却系统，润滑系统等一整套模具结构3D图，再由3D导入到2D；2D上图纸需须有模具的组立图尺寸全部标全，方便工人加工时查数
三、后期工作安排
第11周 对模具剩余的零件进行结构设计计算、力学校核；
第12周 对模具的其它零部件建模；
第13周 对模具的零件进行模型装配，模具零件的工艺规程的编制；
第14周 完成模具零部件的二维工程图及二维装配工程图；
第15～18周 对所有图纸进行校核，编写设计说明书，所有资料提请指导教师检查，准备毕业答辩。
指导教师签字：
年 月 日
毕业设计(论文)开题报告
题目：充电式电筒外壳塑料模具设计
一．课题的意义和目的
模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。随着我国加入WTO，我国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。
我国的模具工业的发展,日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。在电子、汽车、电器、仪器仪表、家电和通讯等产品中，60%－80%的零部件都要依靠模具成形这些行业是模具行业的主要服务领域。用模具生产的制件具有高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗等特点，是其他加工方法所不及的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量和新产品的开发能力。本次设计通过对充电式电筒外壳这一具体塑件进行模具设计，使学生掌握塑料模具设计的基本原则、方法，并能较为熟练的使用AUTOCAD和Pro/E软件，为今后从事设计工作打下坚实的基础。
二．国内塑料模具设计的现状和主要发展方向
国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求, 也为其发展提供了大的动力。这些年来, 中国模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展, 年模具生产总量仅次于日、美之后位居世界第三位。但目前我国模具生产厂点多数是自产自用的工模具车间( 分厂) , 商品化模具仅占1/3左右 。从模具市场来看, 国内模具生产仍供不应求, 约20% 左右靠进口, 特别是精密、大型、复杂和长寿命的高档模具进口比例高达40% 。由此可见, 虽然我国模具总量目前已达到相当规模,模具水平也有很大提高, 但在模具产品水平和生产工艺水平总体上要比德、美、日、法、意等发达国家至少落后十年,主要表现在模具精度、寿命、复杂程度、设计、加工、工艺装备等方面与发达国家有较大的差距。国内模具的使用寿命只有国外发达国家的1/2至1/10，甚至更短, 模具生产周期却比国际先进水平长许多。此外, 模具的标准化、专业化、商品化程度低, 模具材料及模具相关技术比较落后, 也是造成与国外先进水平差距大的重要原因。因此，放眼未来，模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。这对我们新时代的年轻人来说是一个巨大的机会也是一次强大的挑战。
三．国外塑料模具设计的现状和主要发展方向
近二十多年间，国外注塑模技术发展相当迅速。70年代许多研究者对一维流动进行了大量研究，由最初的CAD技术和CAM技术以图纸为媒介传递信息向CAD/CAM一体化方向发展。80年代初开展三维流动与冷却分析并把研究扩展到保压分子取向以及翘曲预测等领域。80年代中期注塑模进入实用阶段，出现了许多商品化注塑模CAD/CAE软件，比较著名的就是美国PTC公司的Pro/Engineer 软件。这些先进软件的熟练掌握极大地促进了国外模具行业的发展。因此，未来的一段时间内，他们将朝着大型、精密、复杂与长寿命模具的方向发展。
四．研究的主要内容和拟采用的研究方案
主要内容包括：
1.对给定的塑件进行测绘（零件精度为塑4级，表面粗糙度Ra0.4，材料ABS），并绘出塑件零件图；
2.分别设计成型零件、浇注系统、模架及其他模具零件；
3.绘制图纸，其中包括 ：1)塑件零件图; 2)注射模具装配图; 3)成型零件图;4)其它结构零件图。
4.编写设计说明书一份；
5.对模具结构进行三维剖析，作出模具开合结构图；
6.对设计中典型模具零件编制零件制造工艺规程卡片
研究方案：
1.塑件成型工艺性（原材料、结构和尺寸，收缩率）分析；
2.计算塑件的体积和重量以及塑件收缩率（包含初选注射机型号）；
3.塑件注射工艺参数的确定；
4.注射模的结构设计（选择分型面、确定型腔数量和排列方式、浇注系统设计、成型零件结构设计、侧向分型结构设计等）；
5.模具设计的有关计算（包含注射机有关参数的校核）。
三维图
零件图
五．设计的基本要求和进度安排
要求：1.有部分计算机绘图，图纸布局合理，结构正确，图面质量好；
2.按时完成开题报告及中期报告；3.论文要有英文摘要
进度安排：
1-3周，下达任务书，收集资料，撰写开题报告；
4-5周，对给定的塑件进行测绘，绘出塑件零件图；
6-9周，完成方案设计、装配图设计，完成外文翻译、撰写中期报告，准备中期答辩；
10-13周，完成全部零件设计，并对模具结构进行三维剖析，作出模具开合结构图；
13-14周，撰写毕业设计论文；
15周，整理资料，准备答辩。
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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西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）
本科毕业设计(论文)
题目：充电式电筒外壳塑料模具设计
2
充电式电筒外壳塑料模具设计
摘 要
塑料模具在整个模具行业中所占比例已上升到30%左右，据有关专家预测，在未来几年中，中国塑料模具工业还将持续保持年均增长速度达到10%以上的较高速度的发展。国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具。同时还因为塑料制品及模具的3D设计与成型过程中3D分析正在塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。
塑料注射模具是成型塑料制件的一种重要工艺装备，在塑料制品的生产中起着关键的作用。本次设计通过对充电式电筒外壳这一具体塑件进行模具设计，使学生掌握塑料模具设计的基本原则、方法，并能较为熟练的使用AUTOCAD和Pro/E软件，为今后从事设计工作打下坚实的基础。 这是本人第一次利用Pro/E软件对一整套模具进行设计，使大学四年所学的知识得到运用，并加以指导老师的指导，受益匪浅！
关键词 ：注塑模具；传真机面板 ；侧抽芯机构；成型零件；
Charging Type Flashlight Shell Plastic Mold Design
Abstract
Mold plastic mold industry throughout the proportion had risen to about 30%, According to the experts predicted, In the next few years, China plastic mold industry will continue to maintain an average annual growth rate of more than 10% of the development of higher speed. In the domestic market, plastic mold injection mold greatest demand, which focuses on the development of plastic molds. But also because 3D design plastic products and molds and molding process 3D analysis of the plastic mold industry is playing an increasingly important role.
Plastic injection molded plastic parts mold is an important technology and equipment, plays a key role in the production of plastic products. The design of the rechargeable flashlight casing through the specific plastic parts for mold design, so that students master the basic principles of plastic mold design, methods, and can be more adept at using AUTOCAD and Pro / E software, and lay a solid future in the design work foundation. This is my first time using Pro / E software to design a set of mold, so they have learned to get the use of a four-year university, and to guide the teacher's guidance, benefit!
Key Words: Injection mold; Facsimile panel; Side pulling mechanism; Molded parts
III
目 录
1 绪论 1
2 塑件成型工艺分析 3
2.1塑件的分析 3
2.2ABS的性能分析 3
3 拟定模具的结构形式 6
3.1分型面位置的确定 6
3.1.1分型面的选择原则 6
3.2型腔数量和排列方式的确定 7
3.3注射机型号的确定 7
3.4注射机的相关参数的校核 8
4 浇注系统的设计 10
4.1浇注系统的作用 10
4.2浇注系统的组成 10
4.3主流道设计 10
4.4分流道设计 10
4.5 浇口设计 11
4.6冷料穴设计 12
5 成型零件的结构设计及计算 13
5.1成型零件的结构设计 13
5.2成型零件钢材的选用 14
5.3成型零件工作尺寸的计算 14
6 排气系统的设计 16
7 导向与脱膜机构的设计 17
7.1导柱、导套的设计 17
7.2导向孔的总体布局 18
7.3脱膜推出机构的确定 18
7.3.1推杆横截面直径的确定 18
7.3.2推杆的形式 18
7.4抽芯机构的选择 19
7.5抽芯距的计算 19
7.6斜导柱抽芯的设计 19
7.7滑块的设计 20
8 冷却装置的设计 21
8.1冷却系统的设计原则 21
8.2冷却时间的计算 21
8.3冷却水道的结构 22
9 注射模具结构类型及模架的选用 23
9.1确定模架组合形式 23
9.2模具安装校核 23
10 结论 25
参考文献 26
致 谢 27
毕业设计（论文）知识产权声明 28
毕业设计（论文）独创性声明 29
I
1 绪论
模具是工业生产的基础技术和设备,开发和振兴中国模具产业,正在成为越来越多的关注和重视。模具行业属于高新技术产业,是一个重要的组件的机械行业。在每个国家的模具被称为“工业之母”、“重点行业”、“无限的电力工业”、“工业发展“整个秘密的“效益放大器”和一系列的声誉。模具工业是非常重要的,并且在国家经济工业机械、石化、汽车、电子、建筑五根柱子,需要相应的模具行业。在节约资源在现代,强大还呼吁开发注塑模具塑料行业,其次是如此相关的研究也逐渐深入,实现实践。注塑模具的研究包含产品材料、模具设计、模具制造、国内外研究学者努力大量的文献,开发注塑模具与连续性。
模具是用来成型物品的工具,这种工具有所有部件。不同的模具是通过物理状态的改变来实现材料成型,模具是由不同的部件。它主要是通过物理状态变化的材料形成的商品处理。主要在挤压成形、锻造、冲压、冷锻、冲压、铸造、粉末冶金零件,以及工程陶瓷、橡胶、塑料制品,如注射或压缩成型加工,在外力作用下使空白成一个特定的形状和尺寸的冲压工具。
注塑模具,塑料注射成型模具中使用,它是重要的技术来实现注射成型工艺和设备。指的是所谓的成型(注塑),加热到融化的材料由高压进入空腔,冷却固化后,得到成形品。该方法适用于形状复杂部件的批量生产,是重要的加工方法之一。
注塑模具设计、成形原理的塑料从注塑机料斗进行加热,加热后的缸融化流动状态的推动下,柱塞和螺丝,熔融塑料是压缩和向前流动,再通过喷嘴安装在前面的气缸在快速注意降低温度封闭空腔,在空腔充液压力的条件下,冷却和凝固后保存模具型腔的形状,然后打开模具切割成型塑料零件。因此,为了完成一个周期的经营生产过程。正常情况下,一个成型周期长度范围从秒到几分钟,这取决于塑料零件的形状、尺寸和厚度,模具结构,注射机的类型和品种的塑料和成型工艺条件和其他因素。
注塑模具的分类方法很多,根据其类型可分为卧式注塑机的注塑机器适用于注塑、立式注塑机注塑模具,注塑成型角与注射模具及双色注塑机和注塑模具等;根据模具腔数可分为单腔和多型腔注射模;根据数量的分型面可分为单和双分型面或控制型面注塑模具分型面;根据浇注系统的形式可分为普通浇注系统和注塑模具热流道浇注系统;除了气体辅助注射成型、蒸汽压铸模,一般可分为普通注塑模具和特殊注塑模具、特殊注塑模具可以分为:滑动芯式注塑模具,注塑模具,注塑盘珠宝模具的螺纹,滑动核心结合盘或块注塑模具。
近年来,由于高速、稳定的增长,促进国民经济的迅速发展,模具工业在我们的国家,因此,模具设计与制造专业或相关材料成形与控制已成为我们国内有优势的热门专业。我们的许多产品在我们的日常生活中是由模具来生产,所以,越来越多的人从事模具行业的设计,因此,我国的模具设计水平有了进一步的改善和发展空间。与国民经济的高速发展,市场日益增长的需求,模具设计、模具产业的迅速发展,将不可避免地使企业所有制结构在模具行业发生了巨大变化,除了国有专业模具厂、集体、合资、独资和私营也得到了快速的发展。不断加快步骤符合国际标准和日益激烈的市场竞争,已经越来越多的人意识到产品质量、成本的重要性,并对新产品开发能力。和模具制造是一种最基本的元素在链、模具制造技术正在逐渐成为一个重要的象征一个国家制造水平和发展程度的标志之一。
23
2 塑件成型工艺分析
2.1塑件的分析
图2.1 三维图
名称：充电式电筒外壳
材料：ABS
产品数量：大批量生产
外形尺寸：该塑件壁厚为1.5mm,塑件外形尺寸不大，塑件熔体流程不太长，适合于注射成型。
结构设计：零件是方体的壳体，零件的凹凸比较多。
脱模斜度：ABS属于无定型塑料，成型收缩率较小，参考表2.1选择该塑件上型芯凹模的统一脱模斜度为1度。
2.2ABS的性能分析
ABS树脂是丙烯腈（A）、丁二烯（B）和苯乙烯（S）三种单体的共聚物，ABS树脂保持了苯乙烯的优良电性能和易加工成型性，又增加了弹性、强度（丁二烯的特性）、耐热和耐腐蚀性（丙烯腈的优良性能），且表面硬度高、耐化学性好，同时通过改变上述三种组分的比例，可改变ABS的各种性能，故ABS工程塑料具有广泛用途，主要用于机械、电气、纺织、汽车和造船等工业。
允许使用温度范围 -40到80。
ABS塑料机械强度与耐热性在通用塑胶原料中极为优秀;表面光泽度、表面喷涂及电镀性佳，具有吸湿性，底色为黄色，一般的成型塑料制品需要染色。
适于制作一般机械零件，减磨耐磨零件，传动零件和电讯零件。
ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，ABS工程塑料一般是不透明的，外观呈浅象牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性，燃烧缓慢，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落现象。
ABS塑料具有优良的综合性能，极好的冲击强度，尺寸稳定性好，耐磨性，电性能，耐化学性，染色成型和机械加工较好。 ABS树脂水、碱和酸、无机盐，醇类和烃类，不溶于大多数溶剂，而容易溶于酮，醛，酯和某些氯代烃。
ABS工程塑料的缺点：耐热性较差，可燃，热变形温度较低。
综合上述，塑件可以注射成型。
(1) 使用特点：
1) 综合性能较好,电性能良好,化学稳定性,冲击强度较高。
2) 与372有机玻璃的且可表面镀铬，制成双色塑件，熔接性良好、喷漆处理。
3) 有透明、增强、阻燃、高耐热、高抗冲等级别。
4) 流动性比HIPS差一点，比PC、PMMA等好，柔韧性好[3]。
(2) 成型特性：
1) 无定形料流动性中等，吸湿大，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件须预热干燥长时间80-90度，3小时。
2) 应采取高料温，高模温，熔体温度太高，但易分解（分解温度> 270度）。对于高精密塑料零件，模具温度应该是50-60度，热量高光塑料模具温度应采取60-80度。
3) 要解决夹水纹，需提高材料的流动性，模具温度高，耐高温材料，或改变成水和其他方法。
4) 后残存的塑料模具表面分解形成耐热或阻燃材料，生产3至7天，导致模具表面的光泽，需要及时清理模具，模具表面在同一时间需增加排气位置。
(3) ABS的主要性能指标
本塑件形状复杂，壁厚较为均匀，尺寸精度要求较高，表面质量和尺寸稳定性的要求一般，因此对模具和设备的要求也较高。而注射成型方法有如下几个优点：
1) 形状：几乎没有复杂性限制，容许模具内有不同塑料的成型型腔；
2) 质量：塑件可小到不足1 克，大到几十千克，没有限制；
3) 材料：在一定温度范围内具有适宜流动性的热塑性塑料；
4) 精度：可注射高精度的塑件，有较好表面质量和尺寸稳定性；
5) 生产率：中等，循环时间主要由塑件壁厚决定，最短可在十几秒内，可增加每模的型腔数来提高生产率。
表2.1 ABS性能指标
名称
单位
数值
密度
(g/cm3)
1.04~1.06
熔 点
℃
130~160
热变形温度
45N/cm
65~98
弯曲强度
Mpa
80
拉伸强度
MPa
35~49
拉伸弹性模量
GPa
1.8
硬度
HR
R62~86
收缩率
%
0.4~0.8
缺口冲击强度
kJ/m2
11~20
弯曲弹性模量
Gpa
1.4
压缩强度
HR
R62~86
体积电阻系数
Ωcm
1013
击穿电压
Kv.mm-1
15
介电常数
60Hz
3.7
3 拟定模具的结构形式
3.1分型面位置的确定
3.1.1分型面的选择原则
分型面在整个注塑成型过程中起到非常重要的作用，分型面的选择一般都会依据以下几点原则：
(1) 尽可能将铸件的全部或大部分置于同一砂型内，以避免错箱和产生较大的缝隙。
(2) 分型面的数目应少且为平面。
(3) 尽量减少型芯和活块的数目。
(4) 分型面的选择应有利于下芯、合箱，使型芯安放稳固，便于检查型腔尺寸。
(5) 分型面一般不取在装饰外表面或带圆弧的转角处。
(6) 使塑件留在动模一边，利于脱模。
(7) 将同心度要求高的同心部分放于分型面的同一侧，以保征同心度。
(8) 轴芯机构要考虑轴芯距离。
分型面作为主要排气面时，分型面设于料流的末端。
(9) 一般在分型面凹模一侧开设一条深宽的排气槽。
通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在端盖截面积最大且有利于开模取出塑件的底平面上，其位置如图3.1所示；
图3.1 分型面
3.2型腔数量和排列方式的确定
型腔数量的确定 该塑件采用的精度一般在2到3级之间，且为大批量生产，可采用一模多腔的结构形式。同时，考虑到塑件尺寸，模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本费等因素，初步定为一模二腔结构形式。
型腔排列形式的确定 多型腔模具尽可能采用平衡式排列布置。且要力求紧凑，并与浇口开设的部位对称。
图3.2 型腔结构图
3.3注射机型号的确定
用PROE建模分析知塑件体积为体积：V=13.1cm³，单侧投影面积为：A= 3683.7 mm²，模具浇注系统初步估计浇体积为10cm³ ，由于采用的是一模二腔。所以，
V总=V塑 +V浇 =2×13.1 + 10 = 36.2cm³ 。
因为ABS的平均密度为P=1.05g/cm³：根据
(3.1)
所以：M=13.1×1.05=13.76
选择注射机 根据第二部计算得出一次注入模具型腔的塑料总质量V总，则有：V总/0.8=100。
根据以上的计算，由此考虑塑件大批量生产，以及以上的从温度、压力、时间、模具高度等方面考虑，(主要考虑到模具高度)查表附录
根据注射所需的压力和塑件的重量以及其它情况，可初步选用的注射机为
D（塑料成型工艺与模具设计）初步选用注射机XS-ZY-125。
注射机XS-ZY-125参数：
额定注射量：125mm
最大成型面积：320cm
柱塞直径：42mm
注射压力：120Mpa
模板尺寸：428×450（mm×mm）
柱杆空间：260×290(mm×mm)
锁模力：900KN
喷嘴圆弧半径：12mm
喷嘴孔径：4mm
最大开模行程：450mm（可调整型）
模具最大厚度：300mm
模具最少厚度：200mm
3.4注射机的相关参数的校核
最大注塑量效核 材料的利用率为500/840=0.60，符合注塑机利用率在0.3～0.80的要求。
注射压力的效核 所选注塑机的注塑压力需大于成型塑件所需的注射压力，塑件的注塑压力一般要求为60～120MPa，所以该注塑机的注塑压力符合条件。
锁模力效核 高压塑料熔体充满型腔时，会产生使模具沿分形面分开的胀模力，此力的大小等于塑件和流道系统在分形面上的投影等于型腔压力的成积。胀模力必须小于注塑机额定锁模力。
型腔压力Pc可按下式粗略计算：
(3.2)
式中： Pc为型腔压力，MPa；
P为注射压力，MPa；
K为压力损耗系数，通常在0.25～0.5范围内选取
所以 ， Pc=KP=0.37×120=45MPa，型腔压力决定后，可按下式校核注塑机的额定锁模力：
(3.3)
式中： T为注塑机的额定锁模力KN；
A为塑件和流道系统在分形面上的投影面积mm²；
K为安全系数，通常取1.1～1.2；
KpcA=1.2×45×3683.7=198.9KN
所以T=900KN >KPcA成立，即该注塑机的锁模力符合要求。
成型腔数的确定
以机床的注射能力为基础，每次注射量不超过注射机最大注射量的80%计算得W件 =6.87
因为，N=6.87>2,所以，此模具型腔为一模2腔结构合理。
4 浇注系统的设计
4.1浇注系统的作用
注射模浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到模腔之间的进料通道。它的作用是平滑引进熔体进入型腔，在填充的压力传送到各个部位的空腔，以获得尺寸稳定性，外观清晰，流畅和茂密的塑件表面。因此，浇注系统的设计有直接关系的效率和注塑成型的塑料部件的质量。
4.2浇注系统的组成
浇注系统组成是：主流道、分流道、浇口、冷料井。
4.3主流道设计
(1) 为便于凝料从主流道中拔出主流道设计成圆锥形。
(2) 主流道与分流道结合处采用圆角过度(其半径R为1～3mm)。
(3) 在保证塑件成型良好的前提下，主流道的长度L应尽量短（L不超过60mm）。
(4) 设置主流道衬套。
根据以上原则得主流道尺寸,主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。根据设计手册查注射机喷嘴的有关尺寸。喷嘴孔径为d=3mm,喷嘴前端球面半径R=12mm。
根据模具主流道与喷嘴SR=SR1+（1～2）mm和d=d1+(0.5～1)mm，取主流道球面半径SR=13mm；小端直径d=3.5mm。经过计算大端直径为6.5mm。
为了便于拉出芯子的主要通道，设计成锥形的主要通道，与节距1-3度，由转换浇道融为了顺利进入分流可以养活的主流设计告诉半径r =2毫米的圆弧过渡。
4.4分流道设计
实际设计中所采用的分流道断面形状有圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等。由于圆形分流道表面积最小，阻力亦小，浇口可开在流道中心线上，因而延长了浇口冻结时间，对侧向进料的小浇口有利，虽制造比较困难、费用高，但对于表面有质量要求的制件，采用圆形分流道的热量损失较小，可更好地满
足表面质量的要求，故采用。
足表面质量的要求，故采用。
图4.1 分流道
采用分流道直径采用6mm
4.5 浇口设计
根据浇口的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为合适。
浇口是连接分流道和型腔之间的通道。它的位置、形状和尺寸对产品塑件的成型有较大的影响。它的设计包括了形状、尺寸的确定和位置的选择。
浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。
浇口设计应注意的问题：
(1) 压力损失大，需用较大的注射压力或缩短浇口长度。
(2) 易形成熔接痕、缩孔、气泡等缺陷，设计时需考虑浇口位置的选择和排气措施。
(3) 当型腔被熔料充满后，随着温度的下降，浇口处熔料能迅速冷却固化， 将型腔封闭，可防止型腔内未冷却的熔料回流出来。
(4) 由于浇口截面狭窄，所以浇口处塑料强度很低，很易断裂，便于制品脱模。
(5) 浇口的长度和截面尺寸可以在试模时适当调整，由此来调整浇口处熔料的凝固时间，以及熔料充模时的流动性能。
下图为的浇口结构形式。
图4.2 浇口形式
4.6冷料穴设计
在每个注塑周期中，最前端的物质接触后，与模具的冷却温度，被称为冷的硬质材料，以防止的冷喂料插头栅极或影响质量的零件设置冷料穴，它的作用是存储凌材料。冷料穴一般设在主干道结束时，有时也在年底分流冷料创造。
该冷料穴底部有一根与冷料穴公称直径相同的钩形（Z形）拉料杆，由于拉料头部的侧凹能将主流道凝料钩住，开模时即可将凝料从主流道中拉出。
图4.3 带钩形拉料杆
5 成型零件的结构设计及计算
5.1成型零件的结构设计
(1) 凹模的结构设计
凹模用于成型塑件的外表面，又称为阴模、型腔。按其结构的不同可分为整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式和四壁镶嵌式5种。总体上说，整体是强度、刚度好，但不适于复杂的型腔。镶嵌式采用组合的模具结构，是复杂型腔加工相对容易，可避免采用同一材料，可利用拼接间隙排气，但刚度较差易于在塑件表面留下镶嵌块的拼接痕迹，模具结构复杂。由于该模具结构一般，又属于中小型模具，外表面又要求一般，所以凹模板采用整体式。
图5.1 型腔
(2) 凸模的结构设计
凸模式成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。由于该模具结构一般，又属于中小型模具，外表面又要求一般，所以凸模板采用整体式
图5.2 型芯
5.2成型零件钢材的选用
根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时考虑他的机械加工性能和抛光性能。有因为该塑件为大批量生产，所以构成型腔的凹模钢材选用40CR。对于成型塑件外圆筒的大型芯来说，由于脱模时与塑件的磨损严重，因此钢材选用高合金工具钢。
5.3成型零件工作尺寸的计算
本塑件中成型零件工作尺寸均采用平均法计算。查表得ABS塑料的收缩率为，所以平均收缩率为，考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取。
(1)凹模的內形尺寸：
（5.1）
式中: 为型腔內形尺寸(mm)；
为塑件外径基本尺寸(mm),即塑件的实际外形尺寸；
K为塑料平均收缩率(%)，此处取0.5%；
Δs为塑件公差，查表知ABS塑件精度等级取5级；塑件基本尺寸在10~14mm范围内取0.32mm;18~24mm范围内取0.32mm;30~40mm范围内取0.56mm;在50~65mm公差取0.74mm；塑件基本尺寸在65~80范围内其公差取0.86mm。
所以型腔尺寸如下：
=115.22 =45.75 =39.78
型腔深度的尺寸计算：
（5.2）
式中： 模/型芯高度尺寸(mm)；
为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸；
Δs 、K 含义如（1）式中。
=[15.5×(1+0.005)-(2/3)×0.38] =15.33
(2)凸模的外形尺寸计算：
= （5.3）
式中： 模/型芯外形尺寸(mm)；
为塑件內形基本尺寸(mm),即塑件的实际內形尺寸；
Δs 、k含义如（1）式中。
所以型芯的尺寸如下：
（
型芯的深度尺寸计算：
(5.4)
式中： H凹模/型腔高度尺寸(mm)；
h为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸；
Δs 、k含义如(5.2)式中。型芯的高度为：
6 排气系统的设计
模具型腔在塑料的填充过程中，除了型腔内原有的空气外，还有因塑料受热或凝固而产生的低分子挥发气体，尤其是在高速注射成型时，考虑排气是很必要的。一般是在塑料填充同时，必须将气体排出模外。否则，被压缩的气体产生的高温会引起塑件局部碳化烧焦，或使塑件产生气泡，或使塑件熔接不良引起强度下降，甚至阻碍塑件填充等。
为了使这些气体能从型腔中及时排出，可采用排气槽等方法。当塑件熔体充填型腔时，必须顺序的排出型腔以及浇注系统内的空气及塑件受热而产生的气体。如果气体不能被顺序的排出，塑件由于填充不足而出现气泡，接缝或表面轮廓不清等缺陷；甚至因气体受压而产生高温，使塑件焦化。
考虑该塑件尺寸，属于中小型简单型腔模具，故可以利用推出机构与模板之间的配合间隙进行排气，间隙值为0.03mm。
7 导向与脱膜机构的设计
7.1导柱、导套的设计
为保证注射模的准确开模和合模，注射模必须设置导向机构。导向机构具有以下作用：
(1) 定位作用 模具合模时，导向机构可以保证动模和定模的位置正确，以便使型腔的运送和尺寸精确；另外导向机构在模具的装配过程中也起定位作用，方便模具的装配和调整。
(2) 导向作用 合模时，模具的导向零件首先接触，引导动、定模准确合模，避免由于某种原因，使得型芯或型腔错误接触面而造成的损坏。
(3) 承受一定的侧向压力 塑料熔体是以一定的注射压力注入型腔的，型腔的各个方向都承受压力，如果塑件是非对称结构或模具设计成非平衡进料形式，就会产生单边的侧向压力，设置导向机构可以承受一定的侧向压力。
设计导向机构时应注意：导柱应合理均匀分布在模具分型面的四角，导柱至模具的边缘应有足够的距离，以保证模具的强度；导柱的年度应比型芯端面的高度高出6-8mm，以免在错误定位时，型芯进入凹模型腔相碰而损坏。
该模具采用导柱导向形式。根据标准模架选择导柱导套，如图所示：
图7.1 导柱导套
7.2导向孔的总体布局
导向零件应合理地均匀分布在模具的四周围或靠近边缘的部位，其中心距模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后发生变形。在模具的四周设计4个导柱。
7.3脱膜推出机构的确定
对制件进行受力分析塑料件对凸模的包紧力主要集中在四个地方：中间型环对型芯的包紧力，中间定位特征对型芯的包紧力，圆柱齿侧工艺槽对型芯的包紧力，以及加强筋对凸模的包紧力。
纵观整个包紧力分布场可知：包紧力分布较为分散，而且包紧面较小，包紧力因此也很小，零件在中心方壳处包紧力过大，在此包紧力集中的地方用推管顶出。
由于塑料件的形状较为简单，另计较大，必须在四周另设推杆作用，以使其平稳脱模。
7.3.1推杆横截面直径的确定
根据该塑件和模具的结构特点，在开模后塑件的收缩不仅不对侧凹成型零件产生包紧，反而会松开，故脱模力较小，可忽略不计，所以只能凭经验初选推杆的直径为 d=3mm。
由于该套模具顶杆的数量较多，顶杆的固定宜采用顶杆轴肩固定在压板的方式。
7.3.2推杆的形式
顶杆可以分为普通顶杆、成形顶杆、锥面顶杆，该模具的顶杆形式选择普通顶杆，如下图所示。
图7.2 推杆
7.4抽芯机构的选择
根据动力来源的不同，侧向分型与抽芯机构一般可分为手动，机动和气动（液压）三大类。
(1) 手动侧向分型与抽芯机构：手动侧向分型与抽芯机构是由人工将侧型芯或镶块连同塑件一起取出，在模外使塑件与型芯分离。
(2) 机动侧向分型与抽芯机构：机动侧向分型与抽芯机构是利用注射机的开模力，通过传动件使模具中的侧向成型零件移动一定距离而完成侧向分型与抽芯动作。这类机构经济性好，效率高，动作可靠，实用性强。其主要形式有斜导柱分型与抽芯机构。
(3) 液压或气动侧向分型与抽芯机构：液压或气动侧向分型与抽芯机构是以液压力或压缩空气作为侧向分型与抽芯的动力。
7.5抽芯距的计算
抽芯距是指将侧型芯抽至不妨碍塑件脱模位置的距离。一般抽芯距等于成型塑件的孔深或凸台高度再加2～3 mm的安全系数。即S＝h+(2～3)mm＝46＋3＝49 mm
7.6斜导柱抽芯的设计
斜导柱分型与抽芯机构是生产中最常见得一种，它是利用斜导柱等零件把开模力传递给侧型芯，使之产生侧向移动来完成抽芯动作的。
结构原理：斜导柱抽芯机构由与模具开模方向成一定角度的斜导柱和滑块组成，并有保证抽芯动作稳妥可行的滑板定位装置，起到固定作用的侧向固定板和提供锁紧力的锁紧装置。
图7.3 抽芯设计
7.7滑块的设计
滑块是斜导柱侧向分型抽芯机构中的一个重要零部件，注射成型时塑件尺寸的准确性和移动的可靠性都需要它来保证。
经验所得，滑块长度（运动方向）应为宽度的1.5倍，滑块在侧向分型抽芯机构和复位过程中，要沿一定的方向平稳往复运动。为了保证滑块运动平稳，抽芯及复位可靠，无上下窜动和卡紧现象，滑块在导滑槽内必须很好地导滑。
图7.4 滑块的设计
8 冷却装置的设计
注塑模具型腔的温度高低及均匀性对成型效率和制品的质量影响很大，一般注入模具的塑料熔体的温度为200-300（℃），而塑件固化后从模具中取出的温度为60-80（℃）以下，视塑料品种不同有很大的差异。为了调节型腔的温度，需在模具内开设冷却水通道，通过模温调节冷却介质的温度。
8.1冷却系统的设计原则
(1) 冷却水孔数量尽可能多，尺寸尽可能的大。
(2) 冷却水孔与型腔表面各处最好有相同间距，一般水孔边离型腔的距离大于10mm，常用12～15mm。
(3) 降低入水与出水的温度差，防止制品变形。
(4) 水道的开设便于加工和清理，一般孔径为8～12mm，该设计取用D=8mm。
(5) 采用并流流向，加强浇口处的冷却。
8.2冷却时间的计算
本塑件在注射成型时不要求有太高的模温，因而在模具上可不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下设计计算。
由于制品为空心，按平板类计算其冷却时间
θ—冷却所需的时间s
t—塑件厚度mm
Tm—塑料熔体注塑温度℃
Tw—模具温度℃
Ts—塑料热变形温度℃
α—塑料的热扩散率mm2/s
9.6×10-4m2/h → 0.267mm2/s
8.3冷却水道的结构
由于该塑件体积比较小，所以水道采用直水道直径为6mm，其分布如下图：
图8.1 冷却水道的结构
9 注射模具结构类型及模架的选用
9.1确定模架组合形式
本模具采用的是《塑料模具设计指导》P104页560×L中的P2型标准模架， 如图所示：
图9.1标准模架
9.2模具安装校核
模具安装固定有两种：螺钉固定、压板固定。采用螺钉直接固定时（大型模具多采用此法），模具动定模板上的螺孔及其间距，必须和注塑机模板台面上对应的螺孔一致；采用压板固定时（中、小型模具多用此法），只要在模具的固定板附近有螺孔就可以，有较大的灵活性；该模具采用压板固定。
开模行程的效核 开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。对于单分形面的注塑模具，其开模行程按下式效核[15]：
S≥H1+H2+（5～10）(mm) （9.1）
式中： S为注塑机的最大行程（此模具中为300）mm；
H1为塑件的脱模距离（此模具中为19），mm；
H2为包括流道在内的塑件高度（此模具中为50），mm；
所以上式成立(300<450)，即该注塑机的开模行程符合要求。由以上对各参数的效核可知该注塑机符合要求。
10 结论
随着经济的发展，塑料工业将继续呈现蓬勃发展之势。塑料制件在我们生活用品中占居重要地位。在设计中我们不仅仅要把模具设计出来也要考虑它经济性，本套模具大部分非标零件采用45刚，经济适用，满足设计要求。
本设计对塑件进行工艺分析之后。对成型塑件的模具结构进行了必要的计算和详细的设计，其中包括分面的选择，浇注系统，推出机构的设计，成型零部件的计算等，最后对所选注塑机进行校核。
顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。但在设计计算中经常用很多的经验公式，公式与公式之间存在差异，计算结果又有很大差距。尤其壁厚计算相当明显。特别是推出系统的设计，故许多知识需在以后的工作中学习积累。
这个设计，我做的还不是很完善，在设计及实现方面还有许多有待改进的地方。今后我将继续学习，争取在模具设计上能够有所成就。
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致 谢
真挚的感谢这学期来我的导师王丽君老师，是她严谨的治学，对工作一丝不苟的态度感染并教导着我。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了坚定的目标，领会了基本的思考方式，对于我经后的学习和工作奠定了一定的基础。在王丽君老师的循序教导下，我学会学习如何翻阅文献和思考实验中途遇到的问题，以及实验操作能力。此外，平时在王丽君老师的讲解中，我还学到了大量的专业知识。
在本次论文设计过程中，从论文选题，构思到最后定稿的各个环节都少不了王丽君老师，她一直给予我们细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计。是王丽君老师在学习中以严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范成为我终生学习的楷模。另外，感谢这四年中众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！
最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢。
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