毕业设计把手注塑模三维设计及数控仿真加工.doc

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1、 大 专 毕 业 设 计 (论 文) 把手注塑模三维设计及数控仿真加工Three-dimensional Design and NC Machining Simulation of Handle Injection Mold 学 院： 机械工程学院 专业班级： 机电一体化 071231班 学生姓名： 顾 美 芳 学 号： 11 指导教师： 蒋克勤 2012年3月毕业设计（论文）中文摘要把手注塑模三维设计及数控仿真加工摘 要：本设计是把手注塑模具的设计，在正确分析塑件工艺特点和ABS的材料性能后，采用了一模一腔、点浇口的浇注方式。主要对模具型腔数目、注塑机的选择、凸模、凹模的浇注系统、脱模机构、

2、合模导向机构、冷却系统和侧向分型抽芯机构进行设计计算，其中重点对模具的冷却系统、侧向分型抽芯机构进行了计算。运用AutoCAD软件完成模具的装配图，并使用Pro/E软件对模具的零件进行三维实体造型和装配。最后使用Mastercam软件对模具进行数控仿真加工，目的是生成数控加工NC代码，可提高效率和避免人工编程的错误，有效控制模具设计的成本。关键词：三维设计；仿真加工；注塑模毕业设计（论文）外文摘要Handle Three-dimensional Design and NC Machining Simulation of Handle Injection MoldAbstract: The ha

3、ndle design is the design of injection mold, plastic parts in the correct analysis of process characteristics and material properties of ABS, the use of a cavity of a mold, the pouring gate way point. Mainly on the number of mold cavity, the choice of injection molding machine, punch, die casting sy

4、stem, Demoulding agencies Die-oriented institutions, the cooling system and the lateral sub-type core-pulling mechanism design, of which focus on the mold cooling system, the lateral sub-type core-pulling mechanism calculated. The use of AutoCAD software to complete the mold assembly and the use of

5、Pro / E software for the mold parts and assembly of three-dimensional solid modeling. Finally, the use of Mastercam software simulation tool for CNC machining, CNC machining objective is to generate NC code, will increase efficiency and avoid errors in manual programming to effectively control the c

6、ost of die design.Keywords:Three-dimensional design; simulation processing; injection molding目 录1 绪论11.1注塑模具的发展现状11.2 注塑模具的主要发展方向22 塑件工艺性分析及注塑模方案的确定42.1 塑件材料的选择及其工艺性分析42.2 注塑模方案的确定73 注塑模设计计算83.1 注塑设备的选择83.2 校核注塑机有关工艺参数93.3 成型零件的设计104 注塑模结构设计154.1 浇注系统的设计154.2 凹模结构设计154.3 型腔侧壁及底板厚度的计算164.4 合模导向机构的设计1

7、74.5 侧向分型抽芯机构设计184.6 冷却系统的设计计算205 注塑模三维实体设计225.1 零件的三维实体设计225.2 三维实体装配236 凹模的数控仿真加工256.1 凹模的实体模型256.2 选择刀具256.3 加工后的实体276.4 生成NC代码271 绪论1.1注塑模具的发展现状整体来看，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供

8、过于求的趋势。加入WTO，给塑料模具产业带来了巨大的挑战，同时带来更多的机会。由于中国塑料模具以中低档产品为主，产品价格优势明显，有些甚至只有国外产品价格的1/51/3，加入WTO后，国外同类产品对国内冲击不大，而中国中低档模具的出口量则加大；在高精模具方面，加入WTO前本来就主要依靠进口，加入WTO后，不仅为高精尖产品的进口带来了更多的便利，同时还促使更多外资来中国建厂，带来国外先进的模具技术和管理经验，对培养中国的专业模具人才起到了推动作用。虽然近几年模具出口增幅大于进口增幅，但所增加的绝对量仍是进口大于出口，致使模具外贸逆差逐年增大。这一状况在2006年已得到改善，逆差略有减少。模具外贸

9、逆差增大主要有两方面原因：一是国民经济持续高速发展，特别是汽车产业的高速发展带来了对模具旺盛需求，有些高档模具国内的确生产不了，只好进口；但也确实有一些模具国内可以生产，也在进口。这与中国现行的关税政策及项目审批制度有关。二是对模具出口鼓励不够。现在模具与其它机电产品一样，出口退税率只有13%，而未达17%。从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些技术含量高的大型、精密、复杂、长寿命模具，并大力开发国际市场，发展出口模具。随着中国塑料工业，特别是工程塑料的高速发展，可以预见，中国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度，未来几年年增长率仍将保持20%左右的水平。中国塑料模具制

10、造水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到50t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已达到2m，制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩展，高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多，模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高。另外

11、，三资企业的蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高，有些企业已实现信息化管理和全数字化无图制造。要改善中国塑料模具的进出口状况，必须加速国产塑料模具的发展。为此，要尽快突破制约模具产业发展的两大瓶颈。一是模具标准化率不足，这必然导致交货期延长，同时造成用户更换零部件的困难。模具标准化程度低也直接制约着模具的专业化分工协作和商品化流通，也限制了模具的出口，2006年中国模具标准化程度和商品化程度在45%左右，与发达国家商品化程度70%-80%相比，还有较大的差距。制约模具发展的另一个主要原因是国内制造高精模具的能力较低。随着塑料工业的不断发展，精密、大型、复杂、长寿命塑料模

12、具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类国产高档模具在巿场上的份额也将逐步增大。1.2 注塑模具的主要发展方向经过近几年的发展，塑料模具的开发和创新等方面已显示出一些新的发展方向：（1） 在模具的质量、交货周期、价格、服务四要素中，已有越来越多的用户将交货周期放在首位。要求模具公司尽快交货，这已成为一种趋势。企业千方百计提高自己的适应能力、提高技术水准、提高装备水平、提高管理水平及提高效率等都是缩短模具生产周期的有效手段。（2）大力提高开发能力，将开发工作尽量往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去

13、，甚至在尚无明确用户对象之前进行开发，变被动为主动。目前，电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已采用这种方法，手机和电话机模具开发也已开始尝试。这种做法打破了长期以来模具厂只能等有了合同，才能根据用户要求进行模具设计的被动局面。（3）随着模具企业设计和加工水平的提高，模具的制造正在从过去主要依靠钳工的技艺转变为主要依靠技术。这不仅是生产手段的转变，也是生产方式的转变和观念的上升。这一趋势使得模具的标准化程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促进了模具工业整体水平不断提高。中国模具行业目前已有10多个国家级高新技术企业，约200个省市级高新技术企业。与此

14、趋势相适应，生产模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐转变为技术型人才是必然要求。当然，目前及相当长一段时间内，技艺型人才仍十分重要，因为模具毕竟难以完全摆脱对技艺的依靠。（4）模具企业及其模具生产正在向信息化迅速发展。在信息社会中，作为一个高水平的现代模具企业，单单只是CAD/CAM的应用已远远不够。目前许多企业已经采用了CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技术及其它先进制造技术和虚拟网络技术等，这些都是信息化的表现。向信息化方向发展这一趋向已成为行业共识。（5）随着人类社会的不断进步，模具必然会向更广泛的领域和更高水平发展。现在，能把握机遇、开拓市场，不断

15、发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含量模具企业的业务很是红火，利润水平和职工收入都很好。因此，模具企业应把握这个趋向，不断提高综合素质和国际竞争力。随着市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展，因此对模具的要求也越来越高。为了满足市场需要，未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工都必将有较快发展，而且这种发展必须跟上时代步伐。展望未来，下列几方面发展方向会得到较快应用和推广：（1） 超大型、超精密、长寿命、高效模具将得到发展。（2）多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。（3）为各种快速经济模具，特别是与快速成型技术相结合的RP/RT技术将得到

16、快速发展。 （4）模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化方向发展等将向智慧化、集成化和网络化方向发展。（5）更高速、更高精度、更加智慧化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用。（6）更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之将产生一些特殊的和更为先进的加工方法。（7）各种模具型腔表面处理技术，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。（8）逆向工程、并行工程、复合加工乃至虚拟技术将进一步得到发展。（9）热流道技术将会迅速发展，气辅和其它注射成型工艺及模具也将会有所发展。（10）模具标准化程度将不断提高。2 塑件工艺性分析及注塑模方案的确定2.1 塑件材料的选择及其工

17、艺性分析2.1.1 塑件材料的选择2.1.1.1 物料性能ABS是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三元聚物，属于无定形聚合物，密度为1.05g/cm,具有较好的综合性能。耐热性、刚性和耐化学腐蚀性好，冲击强度、拉伸强度高，耐寒性良好，化学稳定性、电性能良好，加工性、染色性好。但耐大气老化性差。在制造过程中，若改变三种单体的比例以及组合方式，或采用不同的聚合方法，可以得到性能变化大的各种产品，因此ABS塑料和品种及规格繁多，性能与用途不一，成型条件各异。主要有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。2.1.1.2 应用范围适于制作一般机械零件、减摩耐磨零件、传动零件和电讯零件。2.1.1.3 成型设备（1

18、） 注塑机 ABS加强性能良好，通用的柱塞式和螺杆式注塑机都可用，制品的质量在60g以上时，最好采用螺杆式注塑机，这样不仅能加工温度较柱塞式注塑机低10-20度，而且能更好地塑化物料，制得尺寸稳定、表面光泽、性能良好的制品。螺杆通常为渐变形螺杆，长径比为18-20，压缩比为1.6-2.5。实验证明，采用长径比比较大的螺杆能使物料更均匀地混炼和塑化，从而提高生产效率和产品质量。采用螺杆式注塑机成型ABS时，每次注塑量通常取注塑机最大注塑量的75%。但为了提高制品质量、尺寸稳定性和表面光泽度，消除残余应力，生产中常把注塑量控制在最大注塑量的50%左右。（2） 喷嘴 ABS熔料的黏度中等，建议采用敞

19、开式通用喷嘴或延伸式喷嘴，避免采用自锁式喷嘴。在喷嘴上还应有加热控温装置，用以调节喷嘴温度，防止熔体凝固，造成堵塞。2.1.1.4 成型工艺（1）原料的准备 ABS的吸湿性和对水分的敏感性较大，在加工前进行充分的干燥和预热，不单能消除水气造成的制品表面烟花状气泡带、银丝，而且还有助于塑料的塑化，减少制品表面色斑和云纹。ABS原料要控制水分在0.3%以下。干冬季节，干燥温度为75-80度，料层厚度20-30mm，干燥时间2-3h，夏季雨水天要在80-90度下干燥4-8h。表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥，达8-16h。此外还要按照原料产地、贮存运输状况对干燥条件做适当调整。ABS具有良好的染色

20、性，一般采用浮染法。原料中要加入紫外线吸收剂和抗氧剂，以提高耐老化能力。（2）成型温度 ABS是无定型料，分解温度为270度，耐热性不太好，因含有橡胶成分，过高的成型温度并不会使流动性增加，相反会引起橡胶分解，流动性降低。同时长时间的高温作用会造成降解、交联和碳化。所以成型时应严格控制温度在允许范围内。对柱塞式料筒温度控制在180-230度。对螺杆式控制在160-220度。喷嘴温度在170-180度范围内。宜取高料温、高模温，但料温过高易分解（分解温度为270度）。对精度较高的塑件，模温宜取50-60度，对高光泽、耐热塑件，模温宜取60-80度。较高的模具温度，制品外表光泽，可以避免合模线盒陷

21、坑等不良现象，减少制品变形，但收缩率较大。为了缩短成型周期，一般制品的模具温度应低些，有时甚至可取50度。在注塑大的、结构复杂的、薄壁的制品时，应考虑专门对模具加热。（3） 注射压力 注射压力的大小主要取决于制品的结构和壁厚，一般控制在60-120Mpa。壁薄、流道较长，流动阻力大时，注射压力可高至130-150Mpa。壁厚、浇口截面较大，流动阻力小时，注射压力可略低点。但提高注射压力可增加ABS制品的表面光泽度。注塑过程，保压压力大小往往决定了制品的表观质量及银丝状缺陷的程度。压力过小，塑料收缩大，与型腔表面脱离接触的机会大，在热的气氛下使制品表面雾化。压力过大，塑料型腔表面摩擦作用强烈，容

22、易造成黏模。所以要调配好保压压力和保压时间。保压压力为注射压力的30%-60%。背压控制越低越好，背压最高时可采用1.5Mpa，螺杆前进速度采用慢速，一般不超过0.55-0.65m/s。（4） 注射速度 ABS采用中等注射速度效果较好。当注射速度过快时，塑料容易分解甚至烧焦，从而在制品上出现熔接缝、光泽差及浇口附近的物料发红等缺陷。但在生产薄壁制品或复杂制品时，还是要保证有足够高的注射速度，否则难以充满。（5） 模塑周期总模塑周期通常在80s以下，较其它塑料约短10%-20%。（6） 制品的热处理 ABS的成型收缩率较小，一般为0.4%-0.7%，但内应力较高，所以制品应进行热处理，在70度左

23、右的热风循环中处理2-4h，缓慢冷却到室温。2.1.2塑件的工艺性2.1.2.1 材料性能ABS为热塑性材料，熔点为170度左右，分解温度为260度，密度为1.03-1.07g/cm，抗拉强度30-50Mpa，抗弯强度为41-76Mpa，拉伸弹性模量为1587-2277Mpa，弯曲弹性模量为1380-2690Mpa，收缩率为0.3%-0.8%，常取0.5%。该材料综合性能好，即冲击强度高，尺寸稳定，易于成型，耐热和耐腐蚀性能也较好，并有良好的耐寒性。2.1.2.2 成型特性及条件（1） 其吸湿性强，塑料在成型前必须充分预热干燥，其含水量应小于0.3%。对于要求表面光泽的零件，塑料在成型前更应该

24、进行长时间预热干燥。（2） 流动性中等，溢边值0.04mm。（3） 塑料的加热温度对塑件的质量影响较大，温度过高易于分解（分解温度为250度）。成型时宜采用较高的加热温度（模温50-80度）和较高的注射压力。2.1.2.3 结构工艺性 图 2.2 单分型面注塑模 图2.1 零件如图2.1所示，零件壁厚基本均匀，所有壁厚均大于塑件的最小壁厚，因此，在注射成型时不会发生填充不足现象。改塑料制件在内部有一个近似长方体的凹坑，注射模应具有侧抽芯机构。2.1.2.4 零件体积估算单个塑件的体积约为V=65.8mm。2.2 注塑模方案的确定经分析，该零件成型时必须采用侧向抽芯机构，可能适合的模具结构有两种

25、，即单分型面注塑模和双分型面注塑模。（1） 方案一 单分型面注塑模 如图2.2所示，型腔（凹模）在动模上；浇口设置在塑件上部的中心处，以使熔体流动均匀，填充迅速，降低塑件变形几率，脱模时浇口凝料自动拉断，可提高生产效率。可能的浇口形式有：直接浇口、侧浇口、扇形浇口、重叠式浇口和潜伏式浇口等。开模时，定模板上的斜导柱带动滑块脱开塑件，同时齿条带动齿轮逆时针旋转，通过轴及平键带动另一齿轮转动并与型芯相连接的齿条相啮合，使齿条及型芯沿抽出方向移动，完成斜孔抽芯。 图2.3 双分型面注塑模（2） 方案二 双分型面注射模 如图2.3所示，它从不同的分型面分别取出流道内的凝料和塑件，又称为三板式注射模具。

26、与单分型面相比，三板式注射模具增加了一个可移动的中间板，从而取代了单分型面注射模的滑块。中间板适用于采用点浇口进料的单型腔和多型腔模具。在开模时要先拉开中间板脱开塑件，然后齿条带动齿轮逆时针旋转，通过轴及平键带动另一齿轮转动并与型芯相连接的齿条想啮合，使齿条及型芯沿抽出方向移动，完成斜孔抽芯。适合的浇口形式有：点浇口、直接浇口、侧浇口、扇形浇口、重叠式浇口等。该零件为洗衣机把手，要求外表面光滑、无痕迹，可选用的浇口形式有点浇口和潜伏式浇口。其中潜伏式浇口取出浇口留下的痕迹可选在制品内侧，对制品的外观无任何影响，但浇口的制造较为复杂；点浇口留在塑件表面的浇口痕迹很小，在模具外可手工去除，确保塑件

27、的表面质量。该零件为中等产量，每一件产品分摊的模具成本也较多，要求模具结构简单，费用低廉。综上所述，选择单分型面注射模，一模一腔，点浇口式进料，采用斜导柱在定模、滑块在动模的斜导柱抽芯机构，另有齿轮齿条侧向抽芯机构对塑件进行抽芯。3 注塑模设计计算3.1 注塑设备的选择把手件的塑料材料为ABS，该材料综合性能好，适合于注射成型，注射成型模具适用于自动化生产，也可满足小批量生产制件。通过对制件的分析，可采用一模一腔的注射成型模具，要确定制件成型设备，首先得估算出制件的体积和质量。3.1.1 根据制件的外型尺寸，估算其体积和质量因为把手的形状是规则的，所以使用一般的数学计算方法便能计算出把手的体积

28、和质量，对此，用数学的计算方法对制件进行体积和质量的估算。 把手的体积为 把手的总质量为 式中 =1.031.07 估算浇注系统的体积为 则浇注系统的质量为： 3.1.2 初步确定注塑机的型号成型设备的规格和型号必须根据制件的体积和质量来确定，而且必须满足一次注射模塑周期内所需塑料的总量小于所选注塑机的最大注射量。若注塑机的最大注塑量小于制件的质量，就会造成注塑量不足或注塑制件的形状不完整，导致内部组织疏松和强度下降；如果注塑机的最大注塑量远远大于制件的质量时，就会造成材料的浪费。因此，为了合理的使用注塑机，必须使一个成型周期内所需注射的塑料熔体的量（容积或质量）在注射机额定注射量的20%至8

29、0%以内，其关系按照下式进行计算： 或 式中 模具型腔数目； 单个塑件的容积或质量（或g）； 浇注系统和飞边所需塑料的容积或质量（或g）； 注塑机额定注射量（或g）。 把手制件和浇注系统的总质量为： 带入上式为 得 根据计算得出的结果，查阅注塑机技术参数表，可初步确定选用XS-ZY-125型注塑机，并从中可查阅出与模具设计相关的技术参数，并可对其进行各参数的校核。3.2 校核注塑机有关工艺参数3.2.1 最大注塑量的校核为了保证注塑成型的正常进行，塑料制品连同浇道凝料及飞边在内的质量一般不应超过注塑机最大注塑量的80%。3.2.2 注射压力的校核注塑机的压力校核是校验注塑机的最大注塑压力能不能

30、满足该制件成型时的需要。制品成型所需要的压力是由注塑机类型、喷嘴形式、塑料流动性、浇注系统和型腔的流动阻力等因素决定的。列如螺杆式注塑机，其注塑压力传递比柱塞式注塑机好的多，因此注塑压力可取小一些，流动性差的塑料或细薄的长流程塑件压力应该取大一些。可参考各种塑料的注塑成型工艺来确定塑件的注塑压力，再与注塑机额定压力相比较。3.2.3 锁（合）模力根据锁模力的大小可以计算模具的型腔数，反之当型腔数确定后也可校核锁模力是否足够。当高压的塑料熔体充满模具型腔时，会在型腔内产生一个很大的力，力图使模具沿分型面涨开，其值等于塑件和浇道系统在分型面上总投影面积乘以型腔内塑料压力。对于三板式模具或热流道模具

31、，由于流道系统与型腔不在一个分型面上，则不应计入流道面积。作用在这个面积上的总力应小于注塑机的额定锁模力F，否则在注塑时会因锁模不紧而产生溢边跑料的现象。型腔内塑料熔体的压力可按下式进行计算： 式中 型（模）腔压力（Mpa）； 注塑压力（Mpa）； 压力损耗系数，随塑料品种、浇注系统结构、尺寸、塑件形状、成型工艺条件以及塑件复杂程度不同而异，通常在0.25-0.5范围内选取。由于影响型腔压力与压力损耗系数k的因素较复杂，因此在采用通用塑料生产中小型制品时，模腔内的塑料压力常取20-40Mpa。在进行较详细的计算时，应通过充模流动计算机辅助工程来进行分析，得到能充满该制品型腔的最低压力，在校核注

32、塑机所需锁模力。型腔平均压力决定后，可以按下式校核注塑机的额定锁模力 式中 注塑机额定锁（合）模力（kN）； 制件和流道系统在分型面上的总投影面积（）； 安全系数，通常取1.1-1.2。 3.3 成型零件的设计3.3.1 影响尺寸精度的因素模具的成型尺寸是指型腔上的直接用来成型塑件部位的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形或异形型芯的长和宽）、型腔和型芯的深度或高度尺寸、中心距尺寸等。在设计模具时必须根据制品的尺寸和精度要求来确定成型零件的相应尺寸和精度等级，给出正确的公差值。任何塑件都有一定的尺寸精度要求，一般来说工业配件、电子电器产品塑件的尺寸精度要求较高。就同一塑件来说，塑件上各个

33、尺寸的精度要求也有很大的差异，在使用和安装过程中有配合要求的尺寸，其精度要求较高应作详细计算。首先成型零件的制造公差，显然成型零件的精度越低，所生产塑件的尺寸或形状精度也越低，其次，所估计的塑件收缩率与实际收缩率的差异和生产制品时收缩率的波动都会影响塑件的精度。影响制件公差的三个主要因素为：成型零件制造误差的影响，成型收缩率波动的影响和型腔成型零件磨损量的影响。3.3.2 凸、凹模的工作尺寸计算对凸凹模的工作尺寸可根据塑料的收缩率、凸凹模零件的制造公差和磨损量来确定。（1） 凹模的工作尺寸 为了使得模具的磨损留有修模的余地，以及装配的需要，在设计模具时，包容尺寸尽量取下限尺寸，尺寸公差去上偏差

34、。如图3.1所示，具体计算公式如下：凹模的径向尺寸计算公式为： 式中 塑件外形公称尺寸； 塑料的平均收缩率； 塑件的尺寸公差； 模具制造公差，取塑件相应尺寸公差的1/31/6。尺寸32： 尺寸35： 尺寸38： 尺寸26： 尺寸42： 尺寸30： 尺寸100： 尺寸120： 凹模的深度尺寸计算公式为式中 HS塑件高度方向的公称尺寸。尺寸15： 尺寸4： 图 3.1 凹模尺寸图（2） 凸模的工作尺寸 为了使得模具的磨损留有修模的余地，以及装配的需要，在设计模具时，被包容尺寸尽量取上限尺寸，尺寸公差去下偏差。如图3.2所示，具体计算公式如下：凸模的径向尺寸计算公式为： 式中 塑件内形径向公称尺寸。

35、尺寸15： 尺寸88： 凸模的高度尺寸计算公式为： 式中 塑件深度方向的工作尺寸。尺寸34： 图 3.2 凸模尺寸图 （3） 模具中的位置尺寸（如孔的中心距尺寸）计算公式为： 式中 塑件位置尺寸。尺寸12： 尺寸16： 尺寸50： 3.3.3 脱模力的计算塑件在模具中冷却定型时，由于体积收缩，其尺寸逐渐缩小，而将型芯或凸模包紧，在塑件脱模时必须克服这一包紧力。对于不带通孔的壳体类塑件，脱模时还要克服大气压力。此外，尚需克服机构本身运动的摩擦阻力及塑料和刚才制件的粘附力。开始脱模时的瞬间所要克服的阻力最大，称为初始脱模力，以后脱模所需的力称为相继脱模力，后者要比前者小，所以在计算脱模力的时候，总

36、是要计算初始脱模力。所需的脱模力可按下式进行估算，即: 于是 式中 制件对凸模的包紧力（N）； 的垂直和水平分量(N)； 凸模表面对产生的反作用力(N); 沿凸模表面的脱模力（N）； 沿制件出模方向所需的脱模力（N）； 脱模斜度或凸模侧壁斜角（）； 塑料在热塑状态下对钢的摩擦系数，约取0.2左右。其中 式中 凸模成型部分的截面周长（mm）； h凸模被制件包紧部分的高度（mm); 制件对凸模的单位包紧力（Mpa）。其数值与制件的几何特点及塑料性质有关，一般可取812Mpa。 将结果带入上面公式为： 4 注塑模结构设计4.1 浇注系统的设计（1）主流道设计 图4.1 喷嘴与主流道接触面尺寸关系为了

37、有效地传递保压压力，浇注系统主流道及其附近的塑料熔体应该最后融化。在卧式或立式注塑机用模具中，主流道垂直于分型面。为便于流道凝料的拔出，设计成具有锥角的圆锥形，内壁有以下的粗糙度，在内壁研磨和抛光时应注意抛光方向，不形成垂直于脱模方向的划痕，否则会发生脱出困难而造成成型中断。主流道与喷嘴接触处多做成半球形的凹坑，二者应严密的配合，避免高压塑料熔体溢出，凹坑球半径应比喷嘴球半径大1-2mm，如图4.1所示。如若相反则主流道凝料将无法脱出；如大得太多则密封作用不好。主流道小端直径应比注塑机的高温喷嘴孔直径大0.5-1mm，常取，视制品大小及补料要求而定。大端直径应比分流道深度大1.5mm以上，其锥

38、角不宜太大，一般取。由于主流道与注塑机的高温喷嘴反复接触和碰撞，所以设计成独立的主流道，选用优质钢材制作并经热处理提高硬度。主流道要求承受交变应力，其圆盘直径不能太大，以避免肩部弯矩过大，配合段的直径D不宜过大，以免注入模内的塑料产生过大的反压力，甚至将连接螺钉拉断。台阶转角半径R宜大一些，以免淬火开裂或应力集中。当其不允许转位时可采用销、螺钉或键定位。（2）浇口设计浇口直接与塑件相连接，把塑料熔体引入型腔。浇口截面形式有圆形、矩形和又宽又薄的狭缝形。浇口尺寸包括浇口截面尺寸和浇口长度尺寸。其截面积约为分流道截面积的3%-9%，浇口长度约为0.5-2.5mm，因此浇口处的流动阻力很大，剪切速率

39、也很高。4.2 凹模结构设计凹模是成型塑件外表面的部件，凹模按其结构不同可分为整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式、大面积镶嵌组合式几种。在本设计中采用了局部镶嵌式凹模。局部镶嵌式凹模加工简化，而且成本降低。4.3 型腔侧壁及底板厚度的计算在注塑成型过程中，型腔承受塑料熔体的高压作用。因此，凹模与凹、凸模的底板必须具有足够的强度和刚度。如果凹模和底板的厚度过小。则刚度、强度会不足。强度不足会导致型腔产生塑性变形，甚至破裂；刚度不足将产生过大的弹性变形，并产生溢料间隙。（1）型腔侧壁的厚度计算模具的型腔为矩形，则刚度计算公式为： 强度计算公式为： 式中 S矩形型腔长边侧壁厚度（mm）； P型腔所受压力（Mpa）； L型腔长边长度（mm）； a型腔侧壁受压高度（mm）； 型腔侧壁全高度（mm）； 允许变形量（mm）； E模具材料的弹性模量（Mpa）； 模具材料的需用应力（Mpa）。刚度计算： 强度计算： （2）型腔底板厚度计算模具的型腔为矩形，则刚度计算公式为： 强度计算公式为： 刚度计算：