空调遥控器外壳注塑模设计【CAD+说明书+PPT】.rar

本科生毕业论文（设计）(2024 届)题题 目：目：空调遥控器外壳注塑模具设计 学学 院：院：机电工程学院 专专 业：业：机械设计制造及自动化 班班 级：级：22 自动化专升本（2）班 学生姓名：学生姓名：庞善方 学号：学号：2022014020010 指导教师：指导教师：孔繁清 职称：职称：老师 完成时间：完成时间：2024 年年 4 4 月月 1010 日日 本科生本科生毕业论文（设计）诚信毕业论文（设计）诚信声明声明 本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计）是本人在导师的指导下取得的成果，论文（设计）写作严格遵循学术规范。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人对所写的内容负责，如有违规行为发生，自愿承担一切责任。毕业论文（设计）作者签名：日期：年 月 日 本科生本科生毕业论文（设计）毕业论文（设计）使用授权声明使用授权声明 本人完全了解学校有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，同意海南科技职业大学保留并向有关部门或机构送交毕业论文（设计）的书面版和电子版，允许毕业论文（设计）被查阅和借阅。本人授权海南科技职业大学将本设计（论文）的全部或部分内容网上公开或编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或扫描等方式保存和汇编本设计（论文）。对于保密毕业论文（设计），按保密的有关规定和程序处理。毕业论文（设计）作者签名：指导教师签名：日期：年 月 日 日期：年 月 日 摘 要 空调遥控器外壳是空调制造必要零件，其消耗量每年很大，本次针对空调遥控器外壳产品，采用注塑模的形式完成其成型，对于本次课题的撰写，主要采取空调遥控器外壳注塑模作为研究对象，通过空调遥控器外壳的工艺性以及尺寸精度分析，完成注塑模具设计和零件的计算以及材料的选择，并通过三维软件和二维软件完成草图绘制。1）首先通过知网、网络以及图书馆资源完成和空调遥控器外壳注塑模具相关的调研工作，主要是对空调遥控器外壳注塑模具工作原理，结构构造进行了解，并重点了解目前的空调遥控器外壳注塑模具的国内外技术发展动态，并完成空调遥控器外壳注塑模具的技术参数以及其他资料整理；2）其次，根据空调遥控器外壳的特征提出了本课题的研究方案，根据任务参数完成空调遥控器外壳注塑模具的计算，空调遥控器外壳注塑模具附属零件的结构设计和校核，完成注塑机型号的选择，并且采用一模二腔的形式完成本次空调遥控器外壳的成型；3）在课题的最后章节，根据设计任务书计算出的空调遥控器外壳注塑模具及附属零件的数据，使用三维绘图软件以及 CAD 软件完成图纸的绘制，主要步骤是首先通过三维软件完成零件的建模，然后使用三维软件完成二维工程图的出图并另存为 DWG 格式，使用 CAD 打开完成基本尺寸以及公差、粗糙度等技术参数的标注；关键词：关键词：模具设计；结构；注射机；空调遥控器外壳 I Abstract The shell of the air conditioner remote control is an essential component in the manufacturing of air conditioners,and its consumption is high every year.In this study,injection molding was used to complete the molding of the air conditioner remote control shell product.For the writing of this project,the injection molding of the air conditioner remote control shell was mainly adopted as the research object.Through the analysis of the process and dimensional accuracy of the air conditioner remote control shell,the injection mold design,part calculation,and material selection were completed,And complete sketch drawing through 3D and 2D software.1)Firstly,research related to the injection mold for the outer shell of the air conditioner remote control was conducted through CNKI,the internet,and library resources.The main focus was on understanding the working principle and structural structure of the injection mold for the outer shell of the air conditioner remote control,and focusing on understanding the current domestic and foreign technological development trends of the injection mold for the outer shell of the air conditioner remote control.The technical parameters and other information of the injection mold for the outer shell of the air conditioner remote control were also compiled;2)Secondly,according to the characteristics of the air conditioner remote control shell,the research program of this topic is proposed.According to the task parameters,the calculation of the injection mold for the air conditioner remote control shell is completed,the structural design and verification of the auxiliary parts of the air conditioner remote control shell injection mold are completed,the selection of the injection molding machine model is completed,and the molding of the air conditioner remote control shell is completed in the form of the first mock examination and two cavities;3)In the final chapter of the project,based on the data calculated from the design task book for the injection mold and accessory parts of the air conditioner remote control shell,the drawings are drawn using 3D drawing software and CAD software.The main steps are to first complete the modeling of the parts using 3D software,then use 3D software to complete the drawing of the 2D engineering drawing and save it in DWG format.Use CAD to open and complete the basic dimensions and tolerances Marking of technical parameters such as roughness;Key words:Mold design;Structure;Injection machine;Flight recorder recorder II 目录 摘 要.I Abstract.I 目录.II 1 引言.2 1.1 本课题研究的目的和意义.2 1.2 国内模具发展动态及趋势.2 1.3 本课题研究的内容.4 2 空调遥控器外壳设计及其成型工艺的分析.5 2.1 塑件分析.5 2.2 空调遥控器外壳的结构设计.5 2.2.1 脱模斜度.5 2.2.2 塑件的壁厚.5 2.2.3 塑件的圆角.6 2.3 塑件尺寸及精度.6 2.4 塑件表面粗糙度.6 2.5 计算制品的体积和质量.6 2.5.1 表面质量的分析.6 2.5.2 塑件的体积重量.6 3 空调遥控器外壳模具设计方案.8 3.1 分型面方案的优化确定.8 3.1.1 分型面的选择原则.8 3.2 型腔数量以及排列方式确定.8 3.2.1 型腔数量.8 3.2.2 确定型腔的排列方式.8 3.3 标准模架的选用.9 3.4 浇注系统的类型和位置的选择.9 3.4.1 浇注系统组成.10 3.4.2 确定浇注系统的原则.10 III 3.5 成型零件结构设计.11 3.5.1 型腔设计.11 3.5.2 型芯设计.12 3.6 脱模机构的设计.12 3.6.1 脱模机构的选择.12 3.6.2 推板推出机构设计.12 3.6.1 脱模力的计算.12 3.7 导向与定位机构设计.14 3.8 排气及引气系统的设计.14 3.8.1 冷却系统设计的原则.14 3.8.2 冷却水路的计算.15 3.8.3 排气系统的设计.16 3.9 模温调节系统的设计.16 3.10 模架选用.17 4 模具成型零件计算.19 4.1 模具成型零件尺寸计算.19 4.2 模具强度与刚度校核.21 4.3 脱模力的计算.21 4.4 浇注系统的设计.22 4.4.1 主流道的设计.22 4.4.2 分主流道的设计.23 4.4.3 浇口的设计.24 4.5 模具冷却系统的设计.24 4.6 注射机的选用及相关参数的校核.24 4.7 模具装配图.26 5 结语.27 参考文献.28 致 谢.30 附 录.31 2 1 引言 1.1 本课题研究的目的和意义 众所周知模具作为工业之母1-2，按照加工产品的材料可以将模具分为冲压模和注塑模，冲压模又可以分为级进模、复合模和单工序模具，模具的发展是垫定国家经济发展的基础，尤其在当今这个对金属、塑料产品精度要求日益严格的前提下，使用模具加工产品能够确保产品的精度，能够为后续装配精度提供保障，传统依赖人工的打磨、钻孔加工的产品已经不能满足市场要求，我国模具比较发达城市主要集中在江苏、浙江等城市，模具的发展确保了高精度零件的供应，例如目前我国汽车行业快速的发展，对汽车的需求量非常高，而汽车上面成千上万个零件都是由模具或者其他工艺加工而成，因此可知模具在我国机械行业的重要性3-4，因此本次对于空调遥控器外壳注塑模具进行设计分析，基本完成了空调遥控器外壳的模具设计和分析，对于自己的理论知识的巩固和解决机械加工的实际问题有着重要的意义5。本次课题研究目的有：1、能够通过课题的研究增强自己对于模具的认知以及大学内容知识的巩固；2、能够大幅度提高自己使用理论去解决实际问题的能力，充分运用理论知识解决课题中的实际问题；3、能够提高专业绘图软件的使用能力、办公软件的编辑能力和查阅资料的能力；本次课题研究意义有：1、通过资料的阅读了解我国的模具发展动态以及目前存在的问题；2、通过空调遥控器外壳的注塑模具向读者提供模具设计的一般流程；3、为我国的模具发展行业作出自己的绵薄之力；1.2 国内模具发展动态及趋势 模具一词最先出现在国外，是加工零件的设备总成，在国外发达国家模具的精度、效率都非常高，相比较国外而言我国的模具发展速度较为缓慢，但随着中国 2025 制造的提出，近些年的模具发展不但速度有所提升，在质量方面也实现质的跨越，目前模具的主要包括的类型有很多，如常见的注塑模、复合模、级进模等。模具的发展主要经历了三个阶段6-8：第一阶段：在第一阶段，主要是以纯机械加工为主，这一阶段的模具只能完成零 3 件的简单加工，且操作方式为人工操作，完成零件的钻孔、切边等简单的操作；第二阶段：在这一阶段引入自动化设备，其加工精度也有所提高，能够完成零件的复杂加工，且需要工人相对而言也较少，这阶段的模具设备已经实现半自动化，能够完成零不同零件件的多种形势的加工；第三阶段：随着单片机、PLC 控制技术的快速发展，将其引入到模具加工中，能够实现模具的高精度、自动化完成零件的机械加工，只需要将编写好的程序输入到设备中，模具就能够按照一定姿态和顺序完成零件的加工，这阶段彻底实现了工人劳动力的解放。下图为我国模具的 2010 年到 2016 年的销售情况，从图中可以看出模具的需求呈现增长的趋势，并且在未来的发展中，模具的需求一定会越来越大。图 1.1 模具的销售总额以及增长率曲线9 虽然我国的模具发展迅速，但依然还存在着很多问题，例如价格昂贵、加工精度还存在一定缺陷以及自动化程度还有待提高，因此对于我国模具的发展趋势如下10-11：1、在目前很多模具长生产零件，可以看到零件的上下料依然还是采取人工的方式，模具作业是一项非常危险的工作，因此在模具未来发展中，引入机器人的上下料以及其他自动化设备是发展的必然趋势，能够大幅度降低人员劳动强度以及劳作安全隐患；2、在我国目前的模具生产产品中，一般模具的寿命最多在 20 年左右，一副模具制造成本非常昂贵，因此需要提高使用寿命来降低成本；3、在我国目前的模具的销售中，一副大的模具可能售价在几百万，小的模具也 4 要 10 几万，其价格过于昂贵以至于很多小型工厂无法负担，随着模具技术的积累和通用化零件的研发，模具价格也将会呈现降低的趋势；1.3 本课题研究的内容 对于本次课题的撰写，主要采取空调遥控器外壳注塑模作为研究对象，通过空调遥控器外壳的工艺性以及尺寸精度分析，完成注塑模具设计和零件的计算以及材料的选择，并通过三维软件和二维软件完成草图绘制。1）首先通过知网、网络以及图书馆资源完成和空调遥控器外壳注塑模具相关的调研工作，主要是对空调遥控器外壳注塑模具工作原理，结构构造进行了解，并重点了解目前的空调遥控器外壳注塑模具的国内外技术发展动态，并完成空调遥控器外壳注塑模具的技术参数以及其他资料整理；2）其次，根据空调遥控器外壳的特征提出了本课题的研究方案，根据任务参数完成空调遥控器外壳注塑模具的计算，空调遥控器外壳注塑模具附属零件的结构设计和校核，并完成注塑机型号的选择，并且采用一模二腔的形式完成本次空调遥控器外壳的成型；3）在课题的最后章节，根据设计任务书计算出的空调遥控器外壳注塑模具及附属零件的数据，使用三维绘图软件以及 CAD 软件完成图纸的绘制，主要步骤是首先通过三维软件完成零件的建模，然后使用三维软件完成二维工程图的出图并另存为DWG 格式，使用 CAD 打开完成基本尺寸以及公差、粗糙度等技术参数的标注；5 2 空调遥控器外壳设计及其成型工艺的分析 2.1 塑件分析 图 2.1 为空调遥控器外壳的零件的参考图。图 2.1 空调遥控器外壳 2.2 空调遥控器外壳的结构设计 2.2.1 脱模斜度 塑料件在成型后会有个冷却收缩过程，这样就会导致塑料件紧紧的包裹住模具型腔中凸出的位置，这样若强行的使零件脱模，会导致零件表面拉伤，因此需要需要设计脱模斜度，而对于脱模斜度设置也并不是任意取值，若取的过大会导致脱模产品的精度下降，若设置过小，则还会导致塑料件脱模产生拉伤的现象。对于一般塑件的脱模斜度我们在设计时会在 0.51.5 这个角度范围内选取12。2.2.2 塑件的壁厚 设计注塑模具时，同样也需要考虑塑料件的壁厚，由于壁厚对零件住宿成型的生产过程影响较大，而且壁厚厚度和熔化后塑料的填充、冷却速度，以及时间长度存在密切的联系。一般当塑料件的壁厚越大，则代表着该塑料件填充速度越慢且冷却速度和时间越大。对于一般塑料件的壁厚大小一般取值为 14mm这个范围内13。6 2.2.3 塑件的圆角 本文中设计的空调遥控器外壳的表面圆角半径和空调遥控器外壳的内部转弯处的圆角半径我们都取为 2mm14。2.3 塑件尺寸及精度 考虑到本次使用的空调遥控器外壳的使用的场所和用途，主要是辅助人们的正常饮食所用以及盛装一些物品，也没有和其他物体进行匹配，因此对空调遥控器外壳的精度要求并不是很高，在本次的空调遥控器外壳和人手直接接触的地方以及碗口边缘位置采用 MT3 级精度，空调遥控器外壳的其余地方则采用 MT5 级精度15。2.4 塑件表面粗糙度 空调遥控器外壳的表面粗糙度可以简单理解为产品表面的光滑度，对于零件表面粗糙度要求高的产品，不仅需要在前期的工艺结构设计时需要注意外，而且还需要对模具型腔表面的粗糙度进行严格控制，本次的空调遥控器外壳表面粗糙度要求为在Ra 0.021.25m之间，一般对于注塑模具的型腔表面粗糙度控制要求其大小为产品的表面粗糙度 0.5 倍，因此可得知要使空调遥控器外壳表面粗糙度大小为 Ra 0.021.25m，必须将模具型腔的表面粗糙度控制在 Ra 0.010.63m这个数值范围内16。对于一副模具而言，若长久使用必然会导致型腔表面的磨损，这样就会导致型腔表面的粗糙度不能够控制在要求的范围内，因此后期需要定时的给型腔表面进行修复抛光处理。2.5 计算制品的体积和质量 2.5.1 表面质量的分析 该零件的表面质量要求很高各个成型面都得进行抛光处理 2.5.2 塑件的体积重量 对于产品注塑模具的设计需要完成注射剂型号已经模具型腔数量的确定，都和产品的质量和体积有关，因此当完成产品的三维建模，通过三维软件的分析命令得出产品的体积：7 图 2.2 产品体积 通过上图可以 UG 软件分析得出本次的空调遥控器外壳产品的体积约为：=9.1423 因此该产品的质量为：=公式中：V：空调遥控器外壳的产品体积，大小为9.142cm3；：为产品的密度，本次选择 ABS 材料作为空调遥控器外壳的制造材料，其大小为 1.05 g/cm3 将体积和密度代入到上式得：外壳=9.142 1.05=9.6 8 3 空调遥控器外壳模具设计方案 3.1 分型面方案的优化确定 分型面是注塑模非常关键参数之一，分型面的选择需要综合产品特性以及是否便于取放以及模具复杂程度等共同原因所决定。简单的理解，分型面即是注塑模动模和静模直接接触的平面。3.1.1 分型面的选择原则 空调遥控器外壳的塑料件并非只是单一个曲面，那么它的分型面不可能全部在同一个平面。因此，为了可以顺利实现脱模，需要选择具有如图 3-1 所示结构的分型面，这种结构既可以保证加工的经济性要求，也可以保证制造的精度要求。图 3.1 分型面选择图 3.2 型腔数量以及排列方式确定 3.2.1 型腔数量 从第 2 章节可看出本次的空调遥控器外壳其本身结构较大，且结构较为简单，并且年生产量较大，为了提高生产率，降低生产成本，在本次课题中采用 1 模 2 腔的形式进行生产。3.2.2 确定型腔的排列方式 型腔的数目，即是在模腔中能够一次注塑后，能够成型几个产品，根据本次的塑料碗的特点，在本次课题中型腔的数目选择为 2。9 3.2 模具型腔排列方式 3.3 标准模架的选用 对于模架的大小，其基本尺寸越小越利于降低制造成本，但实际中需要满足塑件的大小，即在满足了塑件注塑成型的前提下，应选择模架的尺寸尽可能的小。对于本次的空调遥控器外壳的模架，根据书本有关模架推荐选择如下图 3.3 所示的 P4 型标准模架。3.3 模架装配图 3.4 浇注系统的类型和位置的选择 熔化状态的塑料需通过特定装置流入模具型腔内，该装置便成为注射机喷嘴，同 10 时中间还存在特定流通道作为浇筑通道，该通道可以传送熔体塑料，兼具传压、传热功能。3.4.1 浇注系统组成 普通流道浇注系统一般由以下七个部分组成：1主浇道、2第一分浇道、3第二分浇道、4第三分浇道、5浇口、6型腔 7冷料穴 图 3.4 浇注系统 3.4.2 确定浇注系统的原则 浇注系统是注塑模具中较为重要的系统之一，在设计浇注系统时，需要按照以下几个原则进行：a)、塑料成型特性：不同塑料成型特性存在不小的差异，所选择的浇注系统必须满足对应产品材料的成型特性；b)、注塑模型腔数量：浇注系统应满足型腔数量的布局，能够按照型腔的布局完成熔化后的塑料的浇注；c)、产品结构和大小：通过上节可知分型面的选择和产品的结构、大小密切相关，同时产品的结构和大小也决定着浇注系统的设计，另外在浇注系统中，需要采取相应的措施去弥补因细弱型芯受力不均匀而造成的损坏。d)、塑件外观：浇注系统的设计，需要将出模后的零件外观是否美观纳入到设计原则之一。e)、冷料：为了防止喷嘴端部的冷料会注入型腔从而影响塑件质量，喷嘴端部的 11 冷料在注射间隔时必须去除，设计浇注系统时也应考虑冷料存储的措施6。3.5 成型零件结构设计 成型零件是注塑模具中直接和产品接触的部分零件，主要是有型腔、型芯、镶块以及型环等组成，由于其长期和熔化后的塑料以及冷却后的产品接触，受到高温、冲击、摩擦等不同的载荷，将会导致成型部件变形、磨损以及破裂现象发生，且成型部件表面质量的好坏和力学性能的好坏将直接影响产品的精度以及表面质量，因此在设计成型零件时，需要严格按照要求对其结构、刚度、强度以及表面质量进行设计和要求，另外对于成型零件结构设计时，还需要考虑到后期是否便于维修、装配以及使用等。3.5.1 型腔设计 型腔时指直接和产品接触的轮廓部分，型腔的结构和大小是和产品的形状、大小以及使用要求以及生产方式密切相关，目前常见的注塑模型腔有瓣合式、嵌入式、组合式以及整体式，这 4 种形式的型腔各有优缺点，在本次的空调遥控器外壳的注塑型腔选择整体式，如下图 3.5 所示。选择整体式型腔其优点有：结构简单、牢固不易变形且不会由于拼接而在产品表面产生溢料的痕迹，并且整体式型腔能够有效减小模具整体尺寸大小，从而达到降低模具制造成本，其缺点有：整体式型腔加工非常难，需要涉及到的加工设备较多，主要有数控电火花机床、常规机床等。图 3.5 型腔 12 3.5.2 型芯设计 如下图采用嵌入式作文本次型芯设计，主要是因为本次产品结构较为简单，并且高度较低，采用嵌入式型芯方便后期的更换和维修，并且动模板和型芯采用 H7/P6 的配合方式。图 3.6 型芯 3.6 脱模机构的设计 熔化后的塑料在型腔中冷却一段后，即成为需要的产品后，需要通过脱模机构将产品从模具内取出，这一机构称为脱模机构，在目前的注塑模的脱模机构一般由推出零件、推板、固定板、推出机构以及导向机构、复位机构组成。3.6.1 脱模机构的选择 3.6.2 推板推出机构设计 本设计采用台肩式圆形截面推杆机构，在设计时，锁定推杆与回针，回针运动则会带动推杆运动。需要注意回针端平面不应有轴向窜动。定模板与推杆孔配合一般为H8/f8 或 H9/f9，为避免产生飞边，定模板和推杆孔的配合间隙不应大于所用的溢料间隙，ABS 塑料的溢料间隙为 0.04-0.06mm。3.6.1 脱模力的计算 脱模力指的是将产品从从动模上脱下所施加的力，脱模力的大小应该能够克服塑件对型芯的包紧力，吸附力以及运动阻力等，为了使脱模力计算简答，在本次关于脱 13 模力的计算主要是计算克服型芯包紧力。产品成型后，阻力最大是在刚开始脱模时，推杆的刚度和强度应按照此时（脱模斜度为 0）进行校核，由于该制品是薄壁矩形件，则：Q=8t E S l f/(1 m)(1+f)（KN）式中：Q脱模最大阻力（kN）t塑件的平均壁厚（cm）E塑料的弹性模量（N/）S塑料毛坯成型收缩率（mm/mm）l包容凸模长度（cm）f塑料与钢之间的摩擦系数 m泊松比，一般取 0.380.49 查表得，S=0.005，E=1.810 N/cm 已知：t0.12cm，l=4.5cm，f=0.28 Q=8 0.12 1.8 105 0.005 4.0 0.28(1 0.43)(1+0.28)=1.32KN F阻=f F正=f P A=0.5 10 106 1240.837 106=7445.02N F阻摩擦阻力（N）f摩擦系数，一般取 0.151.0，本设计取 0.5 F正因塑件收缩对型芯产生的正压力（N）P塑件对型芯产生的单位正压力，一般取 812MPa，本设计取 10MPa A塑件包紧型芯的侧面积（2）图 3.7 推杆、推出机构 2cm52 14 3.7 导向与定位机构设计 导向机构的作用：保证模具在进行开合模时，保证公母模之间一定的方向和位置。导向零件承受一定的侧向力，起了导向和定位的作用，导向机构零件包括导柱和导套等。（1）导向结构的总体设计 导向机构的设计应最大程度保护模具以及模具附属机构在工作时不受到损坏，目前对于注塑模具导向结构一般由 2 到 4 个导柱组成，在注塑模具进行工作时，应要求首先是导向机构进行接触，其次是动模和静模接触。这样将会避免由于动模和静模首先接触而产生的模具损坏。（2）导柱的设计 通过以上本次的导向机构使用导柱作为关键零件，在导柱尺寸上还要求其要比公模端面高 6-8mm，并且在导柱的头部应作出圆锥或者球形，这样有利于导向。采用螺钉和铆接 2 种连接方式进行固定，并且考虑到导柱长期处于摩擦状态，因此需要对表面进行热处理以增强其耐磨性。（3）导套和导向孔 无导套的导向孔可以直接开在模板上，当模板比较厚时，导向孔须做成盲孔，在侧壁另增加排气孔。导套有套筒式、台阶式、凸台式三种，为了导柱可以顺利进入导套孔，可以在导套前端设有圆角 r。通常情况下，导柱与导套共同使用，以保证动模与定模两部分内的零件准确的对合、塑料品的形状、尺寸精度，同时可以避免模内零件碰撞干涉，从而起到合模导向作用。3.8 排气及引气系统的设计 塑料的成型质量以及成型时间和模具中的温度有密切关系，所以需要在模具中设置冷却系统以调节问题控制产品成型质量和周期，在本次课题中采用循环水冷却方式作为本次的冷却系统。3.8.1 冷却系统设计的原则 当熔化的 ABS 塑料注射到模具的型腔内后，塑料的温度在 180 度到 190 度之间，塑料固化后，为保证塑料制品定型和可以顺利从模具型腔内取出，此时便需要对 15 模具进行一定地冷却，然后模具的温度再传递到塑料制品上。可从相关实验数据中得知，ABS 材料成型的温度范围在 180 度到 190 度之间，模具的温度范围在 50 度到 70度之间，通常采用的冷却方式为水冷却方式。（1）冷却系统中冷却税控直径应尽可能的大小以及数量尽可能多；（2）需要保证冷却水孔和型腔表面的距离相同，一般对于冷却水孔道型腔表面的距离要求其数值为 13mm 左右；（3）温度差越大越容易造成产品的变形，因此需要控制出水口和入水口的温度差；（4）为了方便加工和清理模具，一般需要在冷却系统中开设直径为 6-10mm 的水道。（5）采用并流流向方式，以加强浇口处的冷却。3.8.2 冷却水路的计算 生产周期指的是从熔化后的塑料完全填满型腔到冷却成一定刚度和强度产品，并可以从模具取出的这一段时间，确定生产周期：脱冷注tttt+=式中 t 是生产周期（s），t 注是注射时间，t 冷是冷却时间，t 浇是脱模时间，根据塑料制品成型及模具设计 第 237 页附录 D 可得知 t 注为 15-60s，t 冷为 15-60s，总周期 t 为 40-140s；根据塑件产品在模具中的位置和模板布置内容，确定水路图如图 3.8 所示 图 3.8 水路图 16 3.8.3 排气系统的设计 模具中若有未被排出的气体将会影响产品的质量，会造成产品表面轮廓不清，未能填满以及产品气泡等缺陷，并且未排出的气体会在模具中造成一定的压力阻碍熔化后的塑料充模速度，因此在设计注塑模时应设置排气系统将模具中的气体排出，目前注塑模具常用的 3 种排气方式为：1）利用配合间隙排气 2）在分型面上设排气槽 3）利用排气塞排气 如果是简单型腔的小型模具，可以使用推杆、活动型芯、活动镶件、双支点固定的型芯端和与模板的配合间隙进行排气。并且配合间隙不可超过 0.5 mm，通常为 0.03-0.05 mm。本设计采用配合间隙排气的方式排气。3.9 模温调节系统的设计 塑料熔体的充模流动、固化成型、生产效率、制品形状、制品尺寸、制品精度都受到注射模的温度影响。任何一个塑料制品，如果模具温度波动过大对制品都是不利的。模温过高会使塑件在脱模后变形，如果延长冷却时间又会降低生产率。模温过低又会降低塑料的流动性，使塑料难充模，制品的内应力和明显的熔接痕等缺陷问题频发。图 3.9 模具冷却水路图 冷却计算：单位时间内进入模具应除去的总热量 Q，可以用参考文献中的公式计算5：17 Q=W1 a 式中：W1单位时间内进入模具的塑料的重量 g a克塑料的热容量(J/g)经计算：Q=225111613020109J 则带走上述热量，所需的冷却水量按下式计算：134()WaWK TT=式中：W通过模具冷却水的重量(g/h)T3出水温度 T4入水温度 K热传导系数；经计算 W378997 g/h 由下式可以计算出冷却水道的直径：WdL=式中：冷却液容重 kg/cm3=0001 kg/cm，L 冷却水道长度 cm L=380cm d冷却水道直径 cm 经计算：d7.628 cm，取 8mm 3.10 模架选用 根据对塑件的综合分析，确定该模具是单分型面的模具，由塑料注射模中小型模架可选择 CI 型的模架，其基本结构如下：18 图 3.10 CI 型模架图 综合考虑本设计选用 WL=300 x300 的模架。塑件高度是 29.35mm，塑件大部分的胶位都留在了型腔部分，型芯、型腔的厚度是塑件伸入的高度值再加 20-40mm。结合强度要求后，定义了定模板的厚度为 80mm,动模板的厚度为 80mm。同样也考虑推杆顶出行程的要求，取支撑板为 90mm 以满足顶出要求。综上所述，选择的模架的型号为：CI-3030-A80-B80-C90。19 4 模具成型零件计算 4.1 模具成型零件尺寸计算 成型后，从热模具中取出所获得的制品后，塑件会因冷却和其它原因造成尺寸减小或体积缩小，收缩是每种塑料的固有特性之一，选定的 ABS 材料，其平均收缩率为 2.25%，则计算的模具成型零部件工作尺寸的公式：0.05ABB=+式中：A 模具成型零部件在常温下的尺寸 B 塑件在常温下实际尺寸 成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的 1/31/4，或取 IT78 级作为模具制造公差。此设计取 IT8 级，型芯工作尺寸公差取 IT7 级。模具型腔的小尺寸为基本尺寸，偏差为正值；模具型芯的最大尺寸为基本尺寸，偏差为负值，中心距偏差为双向对称分布。各成型零部件工作尺寸的具体数值见图纸。4.1.1 模腔工作尺寸的计算 1.凹模的內形尺寸：()()313/4LLk+=+凹 式中：L 凹是型腔內形尺寸(mm)；20 L 塑是塑件外径的基本尺寸(mm),也就是塑件实际的外形尺寸；K 则是塑料的平均收缩率(%)，此处取 0.5%s 为塑件公差，查表可以得知 ABS 塑件精度等级为 5 级；塑件的基本尺寸在36mm 范围内取 0.24mm;1824mm 范围内取 0.24mm;80100mm 范围内取 1.00mm;在 100120mm 公差取 1.14mm；在 140160mm 公差取 1.44mm;在 200225mm 公差取 1.92mm;在 280350mm 公差取 2.5mm;在 315355mm 公差取 2.8mm 因此型腔尺寸可见下：L1=100(1+0.005)-(3/4)0.50350.0+=100.517.00+型腔深度的尺寸计算：h凹=h塑(1+k)-(2/3)3+式中：h凹凸模/型芯高度尺寸(mm)；h塑为塑件內形深度的基本尺寸(mm),也就是塑件实际的內形深度尺寸；s、K 含义如（1）式中。H1=23(1+0.005)-(2/3)0.20320.0+=23.1207.00+H2=16(1+0.005)-(2/3)0.56356.0+=16.0819.00+2）凸模的外形尺寸计算：21 L凹=L塑(1+k)+(3/4)3 式中：L凹凸模/型芯外形尺寸(mm)；L塑为塑件內形基本尺寸(mm),即塑件的实际內形尺寸；s、k 含义如（1）式中。所以型芯的尺寸如下：L1=111（1+0.005）+（3/4）0.74374.0=111.555025.0 L3=70（1+0.005）+（3/4）0.50350.0=70.53017.0 型芯的深度尺寸计算：h凹=h塑(1+k)+(2/3)3 式中：h凹为凸模/型芯高度尺寸(mm)；h塑为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸；s、k 含义如（1）式中。型芯的高度分别为：H1=20（1+0.005）+（2/3）0.44344.0=20.4015.0 4.2 模具强度与刚度校核 型腔的侧壁厚度、底板厚度、合模面所能承受的压力都与整体性强度息息相关，实际过程中选用的尺寸都应该大于计算尺寸并且应取整数。在校核时可以弯曲和强度两个角度进行计算，再选取较大的尺寸。4.3 脱模力的计算 脱模力产生的原因：模具中，脱模的塑件在冷却定型时会因为体积收缩而产生包紧力。不带有通孔壳体类的塑件，在脱模时需要克服大气压力。机构本身因运动产生的磨擦阻力。塑件与模具之间的粘附力。22 初始脱模力，开始脱模的瞬间需要克服阻力。相继脱模力，后面需要的脱模力，比初始脱模力度小，在计算脱模力时，一般计算初始脱模力。影响脱模力的因素有：a塑件壁厚，型芯长度，垂直于脱模方向的塑件投影面积与脱模力密切相关，上述值越大，则脱模力度越大。b 塑件收缩率和弹性模量越大，脱模力越大。c 塑件与芯子之间的磨擦力，脱模力越大。d 排除大气压力和塑件对型芯的粘附等因素，如果型芯斜角，塑件就会自动脱落。4.4 浇注系统的设计 4.4.1 主流道的设计 浇注系统中，从注射机喷嘴处和模具接触的部分开始，到分流道结束的塑料熔体流动通道被称为流道。1、主流道的尺寸 设计中选用的注射机为 XS-ZY-250，其喷嘴直径为 3.2mm，喷嘴球面半径为 11mm，依此主流道各具体尺寸设计如下：图 4.1 主流道与浇口套 2、主流道衬套的形式 23 选用如下图所示类型的衬套，这种类型可防止衬套在塑料熔体反作用下退出定模。将主流道衬套设计成一个单独零件，定位环也设计成一个单独零件，然后将两个零件配合固定在一个模板上，衬套与定模板的配合采用67/mH。3、定位环的固定 定位环采用 2 个 M6 的螺丝直接锁附固定。图 4.2 浇口衬套固定形式 4.4.2 分主流道的设计 主流道的尾端和浇口之间，这一段塑料熔体的流动通道被称为分流道，分流道需要满足压力传递状态要求和保持理想的填充状态要求。本设计采用的塑件为一模二腔,同时采用侧浇口，流道布局如下图。图 4.3 流道布局 24 4.4.3 浇口的设计 连接分流道与型腔的通道被称为浇口，又可以称作进料口。浇口不仅可以控制塑料熔体流入型腔，还能在注射压力撤销后封锁型腔，保证型腔中还未固化的塑料不会倒流。侧浇口、点式浇口、扇形浇口、圆盘式浇口、环形浇口等都是常见的浇口形式。浇口位置的选择原则：塑件质量与