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溫控盒注塑模設(shè)計
摘要：我所學(xué)習(xí)的專業(yè)是模具設(shè)計與制造專業(yè)，這次的畢業(yè)設(shè)計是溫控盒造型與塑料模具設(shè)計。該設(shè)計結(jié)合大學(xué)三年來所學(xué)習(xí)的專業(yè)知識和CAD軟件所設(shè)計出的一套塑料模。
本文首先簡要的概述了塑料模在社會領(lǐng)域中的作用及其以后的發(fā)展方向，點明模具設(shè)計的重要意義。然后依據(jù)工件圖進(jìn)行工藝性分析，進(jìn)而確定了設(shè)計方案，計算出模具工作部分的尺寸，設(shè)計出工作零部件；然后依據(jù)設(shè)計要求選擇出各個標(biāo)準(zhǔn)零部件，然后設(shè)計出模具的總裝配圖。在設(shè)計中，最重要的就是設(shè)計方案的確定、坯料的計算和選取以及工作零部件的設(shè)計，這是設(shè)計的關(guān)鍵，這些設(shè)計的正確與否直接關(guān)系到成本的高低和設(shè)計模具能否正常工作；在設(shè)計的最后，總結(jié)了自己的心得和體會，并對我的指導(dǎo)老師表示感謝。
通過本次畢業(yè)設(shè)計使我不僅掌握了塑料模具設(shè)計的一般流程，更學(xué)習(xí)到了好多課本上沒有學(xué)習(xí)到的知識，使我受益匪淺。
關(guān)鍵詞：模具設(shè)計與制造 CAD軟件 工藝性分析
Temperature control box injection mold designed
Abstract:The speciality of study of our institute is the mold design and speciality of making, the graduation project this time is head modelling of the drain pipe and plastic mold design. It's time to design and combine the professional knowledge of study and a set of plastic moulds that CAD software designed over the past three years of university.
This text the brief plastic role in social field of mould of summary and developing direction afterwards at first, point out in the important meaning of mold design. Then carry on the craft to analyse according to the work piece picture , and then has confirmed the design plan , calculate out mould work some size , design the job spare part; Then choose each standard spare part according to the designing requirement , then design the total installation diagram of the mould . In the design, the important one is sureness of the design plan , calculation and choosing and working the design of the spare part of the blank the most, this is the key to designing, whether these ones that are designed involve directly or not correctly whether the level of the cost and design mould could work normally; At the end that is designed , have summarized one's own gains and experience , and express thanks for my counselor.
Make me not merely grasp the general procedure of plastic mold design through graduation project once, study to the knowledge not learning to get on many textbooks even more, benefit me a great deal.
Key word: Mold design and making CAD software craft analysis
目 錄
1緒論 1
1.1 本課題的意義、目的及應(yīng)達(dá)到的要求 1
1.2 本課題的國內(nèi)外現(xiàn)狀 1
1.2.1我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.2.2我國塑料模具工業(yè)今后的主要發(fā)展趨勢 2
1.2.3我國塑料模具工業(yè)和今后的主要發(fā)展方向 3
1.3.國外塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀設(shè)計思路 4
2 溫控盒注塑模工藝規(guī)程的編制 5
2.1 模塑工藝編程的編制 5
2.2 塑件的工藝性分析 5
2.3 計算塑件的體積和質(zhì)量 7
2.4 成型設(shè)備的選擇 7
2.5 塑件注塑工藝參數(shù)的確定 8
3 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 9
3.1分型面的選擇 9
3.2模具型腔數(shù)目的確定 10
3.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計 10
3.3.1主流道的設(shè)計 10
3.3.2主流道襯套的設(shè)計 12
3.3.3定位環(huán)的設(shè)計 12
3.3.4分流道設(shè)計 13
3.3.5澆口設(shè)計 13
3.4排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計 13
4模具工作零件的設(shè)計 14
4.1型腔板的設(shè)計計 14
4.2型芯結(jié)構(gòu)的確定 15
5脫模頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計 18
6合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計 19
7 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 20
7.1計算熱流量 20
7.2冷卻水的體積流量V 20
8 模具閉合高度的確定 21
9 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 22
10 結(jié)束語 23
致 謝 24
參考文獻(xiàn) 25
1緒 論
1.1 本課題的意義、目的及應(yīng)達(dá)到的要求
本設(shè)計主要意義是在我們學(xué)習(xí)完模具設(shè)計與制造的所有專業(yè)課之后，總結(jié)條理以前我們所學(xué)的知識，使之成為一個系統(tǒng)的理論體系，以便于我們在以后的工作中使用。同時也讓我們對模具的設(shè)計與制造有了初步的了解，掌握了查閱資料和使用工具書以及手冊的能力。
本設(shè)計的目的是在學(xué)生畢業(yè)前夕，將通過畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計的實踐性環(huán)節(jié)，對醫(yī)學(xué)知識進(jìn)行全面的總結(jié)和應(yīng)用，提高綜合能力的培訓(xùn)以及擴(kuò)大模具領(lǐng)域的新知識。具體的要求是：
1.系統(tǒng)總結(jié)、鞏固過去所學(xué)的基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識。
2.運用所學(xué)的知識解決模具技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的實際工程問題，以此進(jìn)行綜合知識的訓(xùn)練。
3.通過某項具體工程設(shè)計和實驗研究，達(dá)到多種綜合能力的培養(yǎng)，掌握設(shè)計和科研的基本過程和基本方法。
4.提高和運用與工程技術(shù)有關(guān)的人文科學(xué)，價值工程和技術(shù)經(jīng)濟(jì)的綜合知識。
1.2 本課題的國內(nèi)外現(xiàn)狀
1.2.1我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5Kg大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。注塑模型腔制造精度可達(dá)0.02mm～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達(dá)10～30萬次，淬火鋼模達(dá)50～1000萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距，
（1）成型工藝方面：多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，電視機(jī)外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。但總體上熱流道的采用率達(dá)不到10%，與國外的50%～80%相比，差距較大。
（2）在制造技術(shù)方面：CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個新臺階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，美國EDS的UGⅡ、美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美國CV公司的CADS5、以及一些塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn)，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對成型過程，如對充模和冷卻等進(jìn)行計算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動了我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學(xué)開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應(yīng)國內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價格低等特點，為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。
（3）模具材料方面：近年來，國內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，對模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重 大影響，但總體使用量仍較少。塑料模具標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來越廣泛得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度的商品化程度一般在30%以下，和國外先進(jìn)工業(yè)國家已達(dá)到70%～80%相比，仍有差距。
1.2.2 我國塑料模具工業(yè)今后的主要發(fā)展趨勢
據(jù)有關(guān)方面預(yù)測，模具市場的總體趨勢是平穩(wěn)向上的，在未來的模具市場中，塑料模具發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對塑料模具提出越來越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復(fù)雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時，由于近年來進(jìn)口模具中，精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進(jìn)口、提高國產(chǎn)化率角度出發(fā)，這類高檔模具在市場上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展，使各種異型材擠出模具、PVC塑料管材接頭模具成為模具市場新的經(jīng)濟(jì)增長點，高速公路的迅速發(fā)展，對汽車輪胎也提出了更高要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡(luò)模的發(fā)展也將高于總平均水平；以塑代木，以塑代金屬使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大；家用電器行業(yè)在“十一五”期間將有較大發(fā)展，特別是電冰箱、空調(diào)器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大；而電子及通訊產(chǎn)品方面，除了彩電等音像產(chǎn)品外，筆記本電腦和網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒將有較大發(fā)展，這些都是塑料模具市場的增長點。
1.2.3我國塑料模具工業(yè)和今后的主要發(fā)展方向
（1）提高大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的設(shè)計水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復(fù)雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。
（2）在塑料模設(shè)計制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進(jìn)一步普及創(chuàng)造良好的條件；基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設(shè)計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。
（3）推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應(yīng)用這項技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。
（4）開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。
（5）提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。我國模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高商品化程度、提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格品種。
（6）應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。
（7）研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測量儀或三坐標(biāo)掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應(yīng)用多樣、調(diào)整、廉價的檢測設(shè)備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。
1.3 國外塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀
（1）模具生產(chǎn)效率高，工期短，人均產(chǎn)值高。各企業(yè)共同之處是廠房設(shè)備密集，顯得十分擁擠，即使在這樣的條件下，車間管理還是有條不紊，生產(chǎn)效率高。一般模具企業(yè)，人均年產(chǎn)值為5～14萬美元。
（2）專業(yè)分工細(xì)，技術(shù)精益求精，客戶相對穩(wěn)定。模具企業(yè)專業(yè)分工較細(xì)，生產(chǎn)協(xié)作緊密。每家企業(yè)只生產(chǎn)某一類模具，各家都有自己的拳頭產(chǎn)品，這利于在技術(shù)上精益求精，以利在激烈的競爭中生存發(fā)展。模具廠所需的模具標(biāo)準(zhǔn)件都是外購的，有些零件加工業(yè)是由其他廠協(xié)作。
（3）模具企業(yè)帶件生產(chǎn)比較普遍，有利于企業(yè)發(fā)展。模具作為單件或極小批量產(chǎn)品，技術(shù)密集和精密加工設(shè)備密集，與模具成型制品的大批量生產(chǎn)相比，投入大，產(chǎn)出低，因而制約了模具企業(yè)大發(fā)展。他們注重模具與制品一體化，模具與制品相輔相成，互相促進(jìn)，有利于模具企業(yè)的發(fā)展?！ ?
（4）緊跟主產(chǎn)品需求開發(fā)模具，重視開拓海外市場。模具工業(yè)發(fā)展較快，緊跟主產(chǎn)品需求開發(fā)制造模具是一個重要因素。近幾年3C電子產(chǎn)品和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，帶動了模具工業(yè)的發(fā)展。目前模具產(chǎn)值的76%源自3C產(chǎn)品和汽車、摩托車提供的產(chǎn)品。模具行業(yè)以很強(qiáng)的市場敏感性，以最短的生產(chǎn)周期滿足了這些行業(yè)的需求。大陸的許多3C產(chǎn)品和汽車模具就來自美國，日本和西歐，以及臺灣?！ ?
（5）CAD/CAE/CAM和高速切削加工技術(shù)應(yīng)用廣泛。他們的模具生產(chǎn)效率較高，市場快速反應(yīng)能力強(qiáng)，CAD/CAE/CAM技術(shù)和高速切削技術(shù)的普及應(yīng)用，無疑是一個重要因素。
2 溫控盒注塑模工藝規(guī)程的編制
2.1 模塑工藝編程的編制
該塑件是溫控盒,其零件圖如圖1-1所示.本塑件的材料采用ABS,生產(chǎn)批量是大批生產(chǎn).
2.2 塑件的工藝性分析
圖1-1 塑件圖
2.2.1塑件的原材料分析
（1）吸濕性強(qiáng)。成型前須充分干燥要求其含水量小于1％，對于表面光澤要求較高的制品，需長時間干燥。
（2）流動性較好（溢邊值為0.04mm左右）易于充模，粘度對剪切速率較敏感，同時還與注射溫度和注射壓力有關(guān)，其中注射壓力影響較為顯著，因此提高流動性要從提高注射壓力入手。
（3）成型難度大，須采用較高的料溫和模溫。對于耐熱抗沖擊性和中抗沖擊性制件，應(yīng)在允許的范圍內(nèi)料溫取較大值。
（4）精度對之制件影響較大，有破壞ABS橡膠相的傾向，通常ABS在250℃左右變色，270℃開始分解。
（5）若制件精度要求較高模溫宜采取50～60℃，若制件表面要求具有光澤模溫宜取60～80℃。
（5）注射壓力應(yīng)比聚苯乙烯較大，采用螺桿式注塑機(jī)料溫可取160～220℃，注
射壓力可取70～90MPa。
（6）模具設(shè)計過程中注意事項，澆注系統(tǒng)流動阻力應(yīng)盡可能小，澆口位置及形式應(yīng)合理并能防止熔接痕的產(chǎn)生，同時要考慮模具制造的經(jīng)濟(jì)性和加工的合理性。
從使用性能上看，該塑料ABS綜合性能較好，沖擊韌性，機(jī)械強(qiáng)度較高，尺寸穩(wěn)定。耐化學(xué)性，電性能良好，易于成型和機(jī)械加工。與372有機(jī)玻璃的熔接性良好?？勺麟p色成型塑件，且表面可鍍鉻。適于制作一般機(jī)械零件，減摩，耐磨零件，傳動零件和電訊結(jié)構(gòu)零件；從成型性能看：無定性料，流動性中等，吸濕大，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件須長時間預(yù)熱干燥。干燥的作用是除去塑料中的超量水分,防止成型制品出現(xiàn)銀絲,斑紋,氣泡等疵點,避免塑件在成型時產(chǎn)生降解現(xiàn)象.
2.2.2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析
(1) 結(jié)構(gòu)分析 要想獲得合格的塑料制件除選用塑料的原材料外，還必須考慮塑件的結(jié)構(gòu)工藝性，塑件的結(jié)構(gòu)工藝性與模具設(shè)計有直接關(guān)系，只有塑件設(shè)計滿足成型工藝要求，才能設(shè)計出合理的模具結(jié)構(gòu)以防止成型時產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷、及開裂等缺陷，達(dá)到提高生產(chǎn)率和降低成本的目的。
從零件圖上分析，由于該零件屬于簡單的制品。
(2) 尺寸精度分析 塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸相符合程度，即所獲得塑件尺寸的準(zhǔn)確度。塑件的尺寸精度與模具的制造精度，模具的磨損程度，塑件收縮率的波動及成型時工藝條件的變化，塑件成型后的時效變化和模具的結(jié)構(gòu)形式等有關(guān)，因此，塑件的尺寸精度往往不高，應(yīng)在保證使用要求的前提下盡可能選用低精度等級。
由于該塑件上尺寸公差均為未注尺寸公差。查表可知ABS材料的制件為MT5級。以上分析可見，該零件的尺寸精度不高沒有太多的的精度要求，對應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。
從零件的壁厚上來看，壁厚為2mm，比較均勻，有利于成型。
(3) 表面質(zhì)量分析 該零件的表面除要求沒有缺陷、毛刺、內(nèi)部不得有導(dǎo)電介質(zhì)外。除此外沒有特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實現(xiàn)。
綜上分析可以看出，注塑時在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。
2．3 計算塑件的體積和質(zhì)量
計算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)。
計算塑件的體積：V＝21．66cm3
計算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計手冊查得ABS的密度為P=1.02～1.16克/立方厘米
故零件的質(zhì)量為：M = VP
＝21．66×1．09
＝23．6g
2.4成型設(shè)備的選擇
注射模具是安裝在注射機(jī)上的，模具與注射機(jī)應(yīng)當(dāng)相適應(yīng)，這將關(guān)系到制件的質(zhì)量，均勻性及成型周期。選擇注塑機(jī)時，必須保證制品的注射量小于注射機(jī)允許的最大注射量。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，制品注射量一般不超過注射機(jī)最大注射量的80%，采用一模兩件的模具結(jié)構(gòu)。又由于ABS的注射壓力為49～196Mpa，初步選用注塑機(jī)為G54-S-200.
2.5 塑件注塑工藝參數(shù)的確定
查閱相關(guān)文獻(xiàn)和參考工廠實際應(yīng)用的情況，ABS的成型工藝參數(shù)可作如下選擇：（試模時，可根據(jù)實際情況作適當(dāng)調(diào)整）
注塑溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度
料筒溫度：后段溫度選用160℃ (150～170℃)
中段溫度選用170℃ (165～180℃)
前段溫度選用185℃ (180～200℃)
噴嘴溫度：選用170℃
注塑壓力: 選用100Mpa
注塑時間：選用30s
保壓：選用70MPa
保壓時間：選用20s
冷卻時間：選用30s
3 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括：分型面的選擇、模具型腔數(shù)目的確定、冷卻水道的布局、澆口位置的設(shè)置、模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、側(cè)向分型和抽芯機(jī)構(gòu)的推出機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計等內(nèi)容
3.1分型面的選擇
模具設(shè)計的過程中分型面的選擇很關(guān)鍵，分型面的選擇受塑件形狀、壁厚、成型方法、后處理工序、模具類型，型腔數(shù)目，模具排氣方式澆口位置與形式及成型及的結(jié)構(gòu)等影響，它決定了模具的結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)分型面選擇的原則來確定模具的分型面，分型面的設(shè)計原則:
（1）塑件脫出方便：盡量使塑件滯留在動模一側(cè)，模具的脫模機(jī)構(gòu)在動模一側(cè)，一般將主型芯裝在動模一側(cè)，使塑件的包緊在主型芯上，型腔可以設(shè)在定模一側(cè)?！?】
（2）模具結(jié)構(gòu)簡單，使模具容易切削加工，從簡化模具加工來考慮，對要求抽芯的塑件，應(yīng)盡量避免在定模部分抽芯。
其他必須型腔排氣順利，確保塑件質(zhì)量，無損塑件外觀，設(shè)備利用合理以及塑件的成型要求來選擇分型面。
根據(jù)塑件的特點和分型面的選擇原則則選擇分型面如下圖：
圖3-1 A-A面為分型面
3.2 模具型腔數(shù)目的確定
根據(jù)零件圖結(jié)構(gòu)形狀及塑件的質(zhì)量，選擇一模二腔注塑成型方式。比較單型腔模具和多型腔模具的優(yōu)、點和該塑件的生產(chǎn)批量質(zhì)量等級等因素，用單型腔模具塑件的成型精度高，工藝參數(shù)容易控制，模具結(jié)構(gòu)簡單，模具制造成本低，能夠適應(yīng)生產(chǎn)的需求,塑件流程短、質(zhì)量好,成型周期短。
3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計
澆注系統(tǒng)在整個模具結(jié)構(gòu)的作用是使塑料熔體平穩(wěn)且有順序地填充到型腔中，并在填充和凝固的過程中把壓力充分傳遞到各個部分，以獲得組織緊密，外形清晰的塑件澆注系統(tǒng)一般有主流道、分流道、澆口、冷料穴四部分組成，在設(shè)計澆注系統(tǒng)的時候應(yīng)遵循澆注系統(tǒng)的原則：排氣良好、流程短、防止型心嵌件變形，整修方便、合理設(shè)計冷料穴或溢料槽。去滿足以上各點外澆注系統(tǒng)的斷面積和長度應(yīng)盡量取最小值，以減少澆注系統(tǒng)占用的塑料量，從而減少回收節(jié)約原材料，降低成本
澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)的噴嘴起到型腔入口為止的塑料融體的流動通道。它的作用是將塑料融體順利的充滿型腔的各個部位，并在填充及保壓過程中，將注塑壓力傳遞到型腔的各個部位，以獲得外形清晰、內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑件。
3.3.1 主流道的設(shè)計
圖3-2 主流道
根據(jù)設(shè)計手冊查得G54-S-200注塑機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸：
噴嘴口孔徑：d=φ4mm，
噴嘴前端球面半徑：R=18 mm
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系：
R=R0 +（1～2）mm
D=d0 +(0.5～1) mm
取主流道球面半徑 R=19 mm
取主流道的小端直徑 D=Ф4.5mm
為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計成圓錐形，其斜度為1～3℃，經(jīng)換算得主流道大端直徑D=Ф8.5mm，為了使料能順利的進(jìn)入分流道，可在主流道的出料端設(shè)計半徑r=5mm的圓弧過渡。
為了提高模具的壽命在模具與注塑機(jī)頻繁接觸的地方設(shè)計為可更換的主流道襯套形式，選取材料為T8A，熱處理以后的硬度為53～57HRC，主流道襯套和定模的配合形式為H7/m6的過渡配合。
3.3.2 主流道襯套的設(shè)計
由于注塑成型時主流道要與高溫塑料熔體和注塑機(jī)噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以一般都不將主流道直接開在定模上，而是將它單獨開設(shè)在一個嵌套中，然后將此套再嵌入定模內(nèi)，該嵌套稱為主流道襯套(也有文獻(xiàn)稱為澆口套)。采用主流道襯套以后，不僅對主流道的加工和熱處理以及襯套本身的選材等工作帶來很大方便，而且在主流道損壞后也便于修磨或更換。
圖3-3 主流道襯套：
(1) 對于小型注塑模，可將主流道襯套與定位環(huán)設(shè)計成一個整體，但在多數(shù)情況下均分開設(shè)計。
(2) 主流道襯套應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)鋼材（如T8A等），熱處理后硬度為53～57HRC。
(3) 襯套的長度應(yīng)與定模配合部分的厚度一致，主流道出口處的端面不得突出在分型面上，否則不僅會造成溢料，而且還會壓壞模具。
(4) 襯套與定模之間的配合采用H7/m6。
考慮到上述注意的問題，主流道襯套的材料選用T8A，熱處理后硬度53-57HRC，為了便于維修，主流道襯套與定位環(huán)分開設(shè)計。
3.3.3 定位環(huán)的設(shè)計
定位環(huán)與注塑機(jī)定模固定板中心的定位孔相配合，其作用是為了使主流道與噴嘴和機(jī)筒對中，除了將定位環(huán)與主流道襯套設(shè)計成整體結(jié)構(gòu)之外，單個的定位環(huán)形式可參考課本圖6-10和圖6-11設(shè)計。下圖是最常用的形式
圖3-4 定位環(huán)
3.3.4 分流道設(shè)計
分流道的形狀及尺寸,應(yīng)根據(jù)塑件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度、注塑速率、分流道長度等因素來確定。本塑件的形狀簡單,熔料填充型腔比較容易。根據(jù)型腔的排列的方式可知分流道的長度較短,為了便于加工起見,選用截面形狀為梯形的分流道,查表得則梯行的上底b=9mm,高為h=6mm的截面。
3.3.5 澆口設(shè)計
根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排列方式,選用側(cè)澆口較為理想。故采用截面為矩形的側(cè)澆口,查表初選尺寸為(b×l×h) 1.5mm×0.6mm×0.8mm
3.4 排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計
在注塑模具的設(shè)計過程中，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計，否則，熔融的塑料流體進(jìn)入模具型腔內(nèi)，氣體如不能及時排出會使制件的內(nèi)部有氣泡，甚至?xí)a(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。
排氣方式有兩種：開排氣槽排氣，利用合模間隙排氣。
由于排水管頭注塑模具是小型鑲拼式模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進(jìn)行排氣，而不需在模具上開設(shè)排氣槽。（ABS塑料的最小不溢料間隙為0.04mm，間隙較小，再加上ABS的流動性較好，也不宜開排氣槽。）
4 模具工作零件的設(shè)計
4.1 型腔板的設(shè)計
本副模具上型腔板采用整體式結(jié)構(gòu)，由于制件結(jié)構(gòu)簡單，模具牢固，不易變形，制件沒拼界逢，適用用于本制件的模具。如圖所示：（示意圖）
圖4-1 型腔板
型腔板尺寸：根據(jù)矩形型腔板最小壁厚經(jīng)驗曲線知，此塑件的成型。
壓力小于30MPA，那么尺寸見下圖（示意圖）
圖4-2 型腔板
4.2 型芯結(jié)構(gòu)的確定
可根據(jù)模具的各部分結(jié)構(gòu)確定型芯的尺寸和結(jié)構(gòu)。如下圖所示：
圖4-3型芯：
材料選用T8A, 硬度在50HRC以上.
型芯與固定板連接方式如圖所示：（示意圖）
圖4-4 凸模與固定板連接方式
成型零部件的制造誤差：
成型零部件的制造誤差包括成型零部件的加工誤差和安裝誤差，配合誤差等幾個方面。設(shè)計時一般應(yīng)將成型零部件的制造公差控制在塑件的1/3左右，通常取IT6—9級，綜合考慮取IT8級。
該成型零件尺寸計算時均采用平均尺寸,平均收縮率,平均制造公差和平均磨損量來進(jìn)行計算。
查表得ABS的收縮率為s=0.3%～0.8%,故平均收縮率為 考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件,模具制造公差ā。
1、型腔和型芯工作尺寸計算
型腔,型芯工作尺寸計算如下:
型腔的內(nèi)表面：Dm=Dmax+ Dmax×Smax﹪ -Tz
Dm=90+90×0.8﹪-1.0=89.720+0.087
Dm=70+70×0.8﹪-0.86=69.700+0.074
Dm=10+10×0.8﹪-0.28=9.800+0.036
型腔高度：與飛邊厚度有關(guān)的型腔高度：
Hm=Hmax+Hmax×Smid﹪ -C-0.5(Tz+Tm)
Hm=30+30×0.3﹪-0.3-0.5(0.7+0.52)=29.180+0.052
HM=2+2×0.3﹪-0.3-0.5(0.2+0.25)=1.780+0.025
中心距: Lm=Lmax+Lmax×Smid﹪
LM=50+50×0.55﹪=50.27±0.16
LM=70+70×0.55﹪=70.38±0.14
型腔底壁厚
查表及表
時 這里取了15mm。
凹模壁厚
單型腔側(cè)壁厚的經(jīng)驗公式為:
多型腔模具的型腔與型腔之間的壁厚,至少取14.5mm。
型腔斜角 按表選取
按表選定型腔有關(guān)尺寸的公差后
DM=89.720+0.087,69.700+0.074,9.800+0.036, 1.780+0.025,29.180+0.052
70.38±0.14,50.27±0.16
型芯外表面(直徑)
dm=dmin+ dmin×Smin﹪ +Tz
dm=5+5×0.3﹪+0.24 =5.250-0.030
dm=8+8×0.3﹪+0.28=8.300-0.036
dm=20+20×0.3﹪+0.44=20.500-0.052
型芯斜角。
按表選取
按表選定型芯直徑的公差后
dm=5.250-0.030mm,20.500-0.052mm,8.300-0.036mm
5 脫模頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計
本塑件脫模斜度大，頂出阻力小，采用頂桿脫模機(jī)構(gòu)。
(1) 頂桿的形式 采用等圓截面頂桿，其尾部采用軸肩形式，頂桿材料為T8A，頭部要淬火，硬度應(yīng)達(dá)到40HRC以上，滑動配合部分表面粗糙度達(dá)到Ra0.63～1.25,頂桿的位置高在阻力大的地方。
圖5-1 頂桿
(2) 頂桿的固定及配合 頂桿與頂桿孔部為滑動配合，一般選H8/f8，其配合間隙兼有排氣作用，但不應(yīng)大于所用塑料的排氣間隙，以防漏料。配合長度一般與頂桿直徑的2～3倍，頂桿端面構(gòu)成型腔的一部分，應(yīng)精細(xì)拋光。
(3) 導(dǎo)向裝置 在頂出塑件時為了防止墊板和推桿固定板扭曲傾斜而折斷桿，特別是對于長推桿，常設(shè)置導(dǎo)向零件。本模具不大，采用兩個導(dǎo)柱定位，導(dǎo)柱與導(dǎo)向孔成導(dǎo)套的配合長度應(yīng)小于10mm，導(dǎo)柱導(dǎo)套常用T8材料做成，淬火硬度為55～60HRC。
(4) 復(fù)位裝置 脫模機(jī)構(gòu)完成塑件頂出后，為進(jìn)行下一個循環(huán)，必須回復(fù)到初始位置，才能合模進(jìn)行下一次注塑成型。本模具采用復(fù)位桿復(fù)位，復(fù)位桿裝在與固定頂桿同一的固定板上，且各個復(fù)位桿的長度必須一致，復(fù)位桿端面常低于模板平面0.02～0.05mm,復(fù)位桿設(shè)2根,位置在模具型腔和澆注系統(tǒng)之外。
6 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計
注射模中合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要用來確保動模核定模兩大部分和模具內(nèi)部其他零件制件的準(zhǔn)確對合，以確保塑料制件的形狀和尺寸精度。并避免模內(nèi)各種零部件之間發(fā)生碰撞和干涉。
對于中小型模具，可選用以導(dǎo)柱為基本零件構(gòu)成的合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，該導(dǎo)向機(jī)構(gòu)通常由導(dǎo)柱和導(dǎo)套組成，查表2-111《簡明手冊》
材料T8A 熱處理HRC50—55
如下圖所示：1.未注倒角不大于0.5×45O ，形位公差取值6級。
2.滑動部分可按需要設(shè)計油槽。
圖6-1 導(dǎo)柱
7 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計
注塑模溫度調(diào)節(jié)是采用加熱或冷卻方式來實現(xiàn)的，確保模具溫度在成型范圍之內(nèi)。模具加熱方法有蒸汽、熱油、熱水加熱及電加熱等方法，最常用的方法是電阻加熱；冷卻方法則采用常溫水冷卻、冷卻水強(qiáng)力冷卻或空氣冷卻等方法。而大部分采用常溫水冷卻法。
模具溫調(diào)系統(tǒng)的功用：改善成型條件、穩(wěn)定制品形狀尺寸精度、改善制件物理性能、提高制品表面質(zhì)量。
塑料在生產(chǎn)過程中由于需要對熔融的塑料流體進(jìn)行冷卻，塑料制件不能有太高的溫度（防止出模后制件發(fā)生翹曲，變形）冷卻系統(tǒng)設(shè)計可按下式進(jìn)行計算：
設(shè)該模具平均工作溫度為60°，用20°的常溫水作為模具的冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30°，產(chǎn)量為（初算每2分鐘1套）1.461kg/h。
7.1 計算熱流量
求塑件在硬化時每小時釋放的熱量為Q，查有關(guān)文獻(xiàn)得塑料ABS的單位熱流量為Q=314.3～398.1J/g ,取Q=35×104J/kg：
Q=W Q=1.461kg/h×35×104J/kg = 51.14×104 J/kg.
7.2 冷卻水的體積流量V
由體積流量V查表可知所需的冷卻水管直徑非常小。
由上述計算可知，因為模具每分鐘所需的冷卻水體積流量很小，故可不設(shè)冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式冷卻模具即可。
8 模具閉合高度的確定
在支承與固定零件的設(shè)計中，根據(jù)查閱資料確定：定模板厚度H=32mm，上固定板為H=63mm，下固定板厚度為H=40mm，支承板厚度為H=50mm，動模板H=32mm
根據(jù)推出行程和推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸確定墊塊：H=100mm
因而模具的閉合高度:
H= H＋H＋H＋H＋H＋H
=32+63+40+50+100+32
=317mm
9 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
本模具的外形尺寸為400×630×317。G54-S-200型注塑機(jī)模板最大安裝尺寸為532×634,故能滿足模具的安裝要求。
由上述計算模具的閉合H=317mm，G54-S-200型注塑機(jī)所允許模具的最小厚度Hmin=165mm，最大厚度Hmax=406mm，即模具滿足的安裝條件。
Hmin≤H≤Hmax
經(jīng)查資料 G54-S-200型注塑機(jī)的最大開模行程S=260，滿足頂出塑件要求。
S≥H＋H+（5～10）mm
=32+63+10
=105mm
此外，由于無側(cè)分型抽芯機(jī)構(gòu)，不會增加開模距離，注塑機(jī)的開模行程足夠。
經(jīng)驗證，G54-S-200型注塑機(jī)能滿足要求，故可采用。
總 結(jié)
經(jīng)過近段的努力，在老師和同學(xué)們的指導(dǎo)和幫助下，我順利地完成了這次的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。經(jīng)過這次的設(shè)計任務(wù)，使我對模具設(shè)計，特別是模具的設(shè)計過程有了進(jìn)一步地了解；對模具的基本結(jié)構(gòu)、組裝、調(diào)試、加工制造等方面有了深刻理解。在設(shè)計的過程中，通過對制件的分析和對模具的設(shè)計的研究時，能夠較好地將課本上的理論知識應(yīng)用與設(shè)計當(dāng)中，并且能夠從整體，宏觀上去研究、分析、考慮設(shè)計問題。同時，在這次的設(shè)計過程中，還很大地程度上鍛煉了自己的動手能力，如：親自去收集和查找有關(guān)資料，并從中又學(xué)會了一門新的課程《如何查找資料和文獻(xiàn)》；其次，通過搜尋大量的資料，還大大地鍛煉了自己的畫圖、看圖、排版等方面的能力。最重要的是，經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，使我真正地感受到了集體的力量和學(xué)習(xí)方法。在設(shè)計過程中，難免會遇到技術(shù)或其他方面的難題，但是通過老師的指導(dǎo)和與同學(xué)們的交流和虛心地請教都得到了解決，使我最終順利地完成設(shè)計。
由于本人的水平有限，經(jīng)驗不足，在設(shè)計當(dāng)中如有不妥之處，還懇請各位老師指導(dǎo)更正。
致 謝
經(jīng)過一段時間的緊張工作，今日終于順利完成畢業(yè)設(shè)計。在這里，我要忠心地感謝一些在我的設(shè)計工作中給予我很大的幫助。
首先，我要感謝我的指導(dǎo)老師丁鵬老師，特別感謝丁老師的近段設(shè)計期間對我的指導(dǎo)和幫助，特別是在離校期間的關(guān)心。
其次，我要感謝的是我的同學(xué)們，在設(shè)計過程中遇到技術(shù)問題，通過與他們的商討和幫助，查閱資料，一一攻破難關(guān)，助我順利地完成設(shè)計。
最后，我還要深深地感謝在工廠里的師傅們，在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計期間，他們給予我以模具制造與設(shè)計方面上的經(jīng)驗指導(dǎo)。
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