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1、 前 言模具工业是国民经济的基础工业，被称为“工业之母”而塑料模具又是整个模具行业中的一枝独秀，发展极为迅速。目前我国塑料模具市场中，国外模具约占30%，其中大型、精密、复杂、长寿命模具约占45%左右。被国外称为金钥匙、进入富有社会的原动力的模具，由于经济发展较快时期产品畅销，自然要求模具能跟上，而经济发展滞缓时期，产品不畅销，企业必然想方设法开发新产品，这同样会给模具带来强劲的需求，因此模具工业被称为不衰亡工业，模具市场发展走势总体将是平稳向上同时塑料制品的应用日渐广泛，为塑料模具提供了一个广阔的市场，同时对模具也提出了更高的要求。大型化、高精密度、多功能复合型的模具将会受到欢迎。在各种塑料
2、模具中，注塑模具的需求量最大。专家预测，在未来的模具市场中，塑料模具在模具总量中的比例将逐步提高，且发展速度将高于其他模具。本设计就是塑料模具中的注射模具，全书分为四章。第一章主要讲述我国塑料模具的现状和发展形式以及塑料模具设计的一般步骤；第二章对塑料制品进行可行性分析；第三章对模具进行结构及方案进行设计并计算出各零件；第四章是在前面基础上对模具相应的设计选定具体模架并设计出各个系统。毕业设计在马克新老师的指导下完成，我从模糊的状态到顺利完成设计，马老师给了我许多的帮助，同时也离不开同学们对我的建议和帮助，在此表示我衷心的感谢。本次设计让我对塑料模具有了更多的认识，特别对一些标注和国家标准有了
3、更深层次的认识和理解，并且通过此次设计，使我的AutoCAD、Pro/e等软件能更好的掌握，这对我以学习和工作都是有极大的帮助，很高兴在大学即将毕业的时候能有一个这样好的学习机会。本设计由于本人水平限制，设计中难免存在不完善的地方，请老师指正。全套CAD图纸，联系153893706 牙签盖的注射模设计机械设计制造及其自动化 作者： 指导老师：摘要 塑料模具是当今塑料工业生产中利用特定形状，通过一定的方式来成型塑料制品的一种工艺装备。模具设计与制造技术，特别是设计与制造大型、精密、长寿命模具的技术，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志。本次设计的是牙签盖的注塑模具。属于日常生活用品，所用材料
4、是当前应用较为广泛的热塑性塑料ABS。它的生产批量为大批量生产，该产品有如下特点：（1）内部结构比较简单，但需要侧抽芯；（2）表面比较光滑，表面粗糙度小，对模具型腔与型芯的精度要求较高。本次设计使用了当前比较流行的制图软件AutoCAD及模具设计软件Pro/E。此次设计的过程中查阅了大量的模具设计资料，通过牙签盖模具的设计与应用，同原有的设计方法相比，模具的应用提升了产品的质量，模具整体设计的思路和要求符合现代设计潮流和未来的发展方向。关键词 塑料；模具；塑料盖；AutoCAD；Pro/E。 Design ofInjection Mold for the Cover of the Toothp
5、ick BoxMachine Design & Manufacturing and AutomatesAuthor: Peng Bi-sheng Instructor: Ma ke-xinAbstract The plastical mold is a kind of craft equipment in the plastic industrial production which uses the specific shape and through certain way to shape plastic products. The mold technology, specially,
6、 the one of designing and manufacturing the large-scale, precise and long-life mold has become an important symbol of the level of a national mechanical design and manufacture.This design is a plastic mold. This product is a kind of daily-life thing and its material is thermoplastic ABS. ABS is a ki
7、nd of material which is current used quite widespread. This production has the following characteristics: (1) the internal structure are complex;but the workpiece need a core to pump a side. (2) the surface of the product is smooth, so the surface roughness is small; This design has used current qui
8、te popular charting software AutoCADand mold design software Pro/E.I have consulted massive materials of the plastic mold design and manufacture in this design process .Through the design and application of the cover ,the processing technology ，compared with previous technology ,which increase the q
9、uality of the product. The overall design mentality and request conform to the modern design tidal and development direction of the future.Key words Plastics; mold; The plastical cover AutoCAD；Pro/E.1概述1.1 塑料模具简介模具行业是制造业重要的组成部分，也是国民经济的基础工业受到政府和企业界的高度重视，具有广阔的前景。塑料模具是当今工业生产中利用特定的形状，通过一定的方式来成型塑料制品的工艺装备
10、或工具，它属于型腔模的范畴。按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。因人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，所以模具制造业已成为一个大行业。在高分子材料加工领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称塑料模.塑料模优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。通常情况下，塑料制品质量的优劣及生产效率的高低，其模具的因素约占80%。然而模具的质量好坏又直接与模具的设计与制造有很大关系。随着国民经济领域的各个部门对塑件的品种和产量需求越来越大、产品更新愈来愈短、用户对塑件的要求愈来愈
11、高，因而对模具设计与制造的周期和质量提出了更高的要求，这就促使塑料模具设计一与制造技术不断向前发展，从而推动了塑料工业以及机械加工工业的高速发展。模具的设计是模具制造过程中的关键部分，通过合理的设计制造出来的模具不仅能顺利地成型高质量的塑件，还能简化模具加工过程和实施塑件的高效率生产，从而达到降低生产成本和提高附加价值的目的。1.2 我国塑料模具工业发展现状80年代以来，在国家产业政策与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为245亿，至2000年我国模具总产值预计为260-270亿元，其中塑料模在模具总量中的比例还将逐步
12、提高。我国塑料模具工业起步到现在，历经半个多世纪，有了很大的发展，模具水平有了较大的提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5Kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星模具I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度为0.08mm的一模两腔的航空杯模
13、具和难度较袄的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.02-0.05mm，表面粗糙度Ra0.2,模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达10-30万次，淬火钢模大50-100万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有差距，具体数据见表。成型工艺方面,多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟,如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术,一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件,取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型
14、设备及技术。热流道模具开始推广,有的厂采用率达20%以上,一般采用内热式或外热式热流道装置,少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置,少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%,与国外的5080%相比,差距较大。在制造技术方面,CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶,以生产家用电器的企业为代表,陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统,如美国EDS的UG、美国ParametricTechnology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列
15、公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进,虽花费了大量资金,但在我国模具行业中,实现了CAD/CAM的集成,并能支持CAE技术对成型过程,如充模和冷却等进行计算机模拟,取得了一定的技术经济效益,促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来,我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展,主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等,这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点,为进一步普及模具CAD/CAM技
16、术创造了良好条件。近年来,国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢,如:P20、3Cr2Mo、PMS、SM、SM等,对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响,但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用,并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下,和国外先进工业国家已达到70%-80%相比,仍有很大差距。表：国内外塑料模具技术比较表项目国外国内注塑模型腔精度0.0050.01mm0.020.05mm型腔表面粗糙度Ra0.010.05mRa0.20m非淬火钢模具寿命1060万次1030万次淬火钢模具寿命160300万
17、次50100万次热流道模具使用率80%以上总体不足10%标准化程度7080%小于30%中型塑料模生产周期一个月左右24个月在模具行业中的占有量3040%2530%1.3 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向1.3.1 提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例这是由于塑料模成型的制品日渐 大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多控所2、在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术,近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度,为其进一步普及创造了良好的条件;基于网络
18、的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪,其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题;CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高;塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。1.3.2 推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量,并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源,所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准,积极生产价廉高质量的元器件,是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下,大幅度降低成本。目前在汽车和
19、家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制,而且其常用于较复杂的大型制品,模具设计和控制的难度较大,因此,开发气体辅助成型流动分析软件,显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度,继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。1.3.3 开发新的塑料成型工艺和快速经济模具,以适应多品种、少批量的生产方式1.3.4 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低,与国外差距甚大,在一定程度上制约着我国模具工业的发展,为提高模具质量和降低模具制造成本,模具标准件的应用要大力推广。为此,首先要制订
20、统一的国家标准,并严格按标准生产;其次要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本;再次是要进一步增加标准件规格品种。1.4 计算机技术在注射模中的应用塑料制品的设计基于特征的三维造型软件为设计者提供了方便的设计平台，而且制品的质量、体积等各种物理参数为后续的模具设计和分析打下了良好的基础。结构分析利用有限元分析软件可以对制品的强度、应力等进行分析，改善制品的结构设计。模具的结构设计根据塑料制品的形状、精度、大小、工艺要求和生产批量，模具设计软件会提供相应的设计步骤、参数选择、计算公式以及标准模架等，最后给出全套的结构设计图。模具开合模运动仿真运用CAD技术可对模具开模、合模以
21、及制品被推出的全过程进行仿真，从而检查出模具结构设计的不合理处，并及时更正，一减少修模时间。注射过程数据分析采用CAE方法可以模拟塑料熔体在模腔中的流动与保压过程，其结果对改进模具浇注系统以调整注塑工艺参数有着重要的指导意义，同时还可以检验模具的刚度和强度、制品的翘曲性、模壁的冷却过程等。数控加工利用数控编程软件可模拟刀具在三维曲面上的实时加工过程并显示有关的曲面的形状数据，同时还可自动生成数控线切割指令、曲面的三轴，五轴数控铣削刀具轨迹等。目前，国际上占主流地位的注射模CAD软件有Pro/E、I-DEAS、 UG、 SolidWorks等；结构分析软件有MSC、Analysis等；注射数据数
22、值分析软件有MoldFlow等；数控加工软件MasterCAM Cimatron等。1.5 塑料模设计的一般步骤为了设计出合理且精度较高的模具，应严格按照设计程序来进行，塑料模具设计的一般步骤如下：1.5.1 拟定制品成型工艺(1) 塑料制品分析消化制品图：通过了解其用途以及对制品的工艺性，尺寸精度等技术要求；对于形状比较复杂和精度要求较高的制品，还必须了解该制品的外观及装配要求；根据制品的结构，预计会有哪些缺陷（如熔接痕、缩孔、裂纹等）产生，是否要对制品图纸提出修改意见。制品材料的选择：根据制品图的形状、大小及使用要求。计算制品的质量、体积及制品的正面投影面积。 确定制品的成型方法（对热塑性
23、塑料指定采用注射成型） 拟定制品成型工艺参数根据制品结构特点及选定的原材料种类，选定如下成型工艺参数：料筒温度、喷嘴温度、模具温度、注射压力、注射时间、保压时间、冷却时间以及总的生产周期。1.5.2 拟定模具机构方案选择分型面分型面的形式和位置有利于模具加工、排气、脱模、塑件的表面质量及工艺操作。 型腔布置根据塑件的形状大小、结构特点、尺寸精度、批量大小以及模具的制造的难易、成本高低等确定型腔数目与排列方式。 确定浇注系统：包括主流道、分流道、冷料穴、浇口的形状、大小和位置，同时应注意浇注系统的平衡问题， 溢料、排气系统的设计：根据制品的形状与浇注系统的特点，决定是否增设溢流槽和排气槽及其位置
24、。 选择脱模方式：考虑开模、分、型的方法与顺序，确定推出机构（包括拉料杆、推杆、推管、推板）的形式以及合模导向与复位机构的设置，同时计算出脱模行程、脱模力以及各推出机构的尺寸大小等。 侧抽芯机构的设计当塑件存在侧向凸、凹及侧孔时，需要考虑增设侧向抽芯机构。此时必须选择机构类型，计算抽芯力和抽芯距离，同时还要确定各抽芯机构的数量和尺寸大小。 模具主要零件的结构设计考虑成型与安装的需要以及制造与装配的可能，根据所选的材料，通过理论计算确定定模座板、定模板、动模座板、动模板、支承板、垫块、推板和推杆固定板等的外形尺寸，并在此基础上选标准模架；同时还确定导柱、导套、滑块等的结构尺寸；用相应的公式计算型
25、腔与型芯的尺寸并确定其公差；此时还要确定各类零件的安装、固定、定位的方法及相应尺寸。 模具调温系统的设置主要通过计算方法确定模具冷却系统管道的形状、位置、数量及尺寸。1.5.3 选择成型设备的类型、型号及主要技术参数具体要从以下四个方面进行： 根据每次所需的实际注射量初选某一公称注射量的机型； 计算型腔的胀型力，必须小于该机的额定锁模力； 该制品所选择的注射压力必须小于该机的公称注射压力，通常所选的注射压力为； 所设计的模具总厚度必须大雨该机的最小模具厚度； 制品脱模所需的开模行程要求小于该机动模移动板的行程。以上几项校核条件都符合时，即为初选合理机型，或者必须重新选择机型，或者调整成型参数。
26、1.5.4 绘制模具装配草图方案确定后机可着手绘制模具整体结构草图。最好采用的比例，先从型腔开始由里向外，俯视图、主视图、侧视图同时进行。要求反映出： 型腔与型芯的结构； 浇注系统及排、溢系统的结构形式； 分型面及脱模机构； 合模导向及复位机构； 冷却系统的结构形式与部位； 安装、支承、连接、定位等零件的结构、数量及安装位置； 确定装配图的图纸幅面、比例、视图数量布置。1.5.5 用计算机CAD绘制模具装配图 认真、细致地检查结构草图，对不细不全的地方要补细补全； 在装配图中，无论采用何种表达方式，但总的要求是，该模具中不同的连接及定位零件都要在图中表达出来；按顺序标出零件序号，并写入标题栏内
27、； 标注技术要求说明（如使用与装拆注意事项以及检验、试模、维修、保管等）。1.5.6 绘制零件图（用CAD绘制） 凡需自制的零件都绘出单独的零件图； 图形尽可能按的比例，但允许局部放大或缩小，要求视图选择合理，投影正确，布置恰当； 统一考虑尺寸、公差、形位公差、表面粗糙度的标注方法和位置，将用得最多的一种粗糙度以“其余”的形式标于图纸的右上角； 零件图的编号应与装配图上的序号一致，以便于查对； 标注技术要求（材料及热处理条件查“塑料模设计手册”），填写标题栏。1.5.7 编写设计说明书编写说明书有以下内容： 目录； 设计题目或设计说明书 塑件分析（含制品图） 所选塑料材料的成型特性与工艺参数；
28、 浇注系统的设计、分型面的选择、型腔的布置、浇注系统及排气系统的形式、部位与尺寸及流动比的校核； 成型零件的设计与计算型腔、型芯的结构设计、尺寸计算、强度校核等。 脱模机构的设计脱模力的计算、拉料机构、推出机构、复位机构等的结构形式、安装、尺寸配合等。 侧抽芯机构的设计抽拔距离和抽拔力的计算，抽芯机构的形式、结构、尺寸以及必要的验算。 合模导向机构的设计组成元件、结构尺寸、安装方式等。 温度调节系统的设计与计算； 其他技术说明 设计小结有何体会与建议等。 参考资料资料编号、名称、作者、出版年月。2 注塑模的可行性分析2.1 制品分析 下图所示塑件为一牙签筒筒盖 图2-1 零件三维立体图该制品有
29、以下特点：（1）所处工作环境好，室温，不处于酸、碱、盐等恶劣条件中，但需要较好的抗冲击强度；（2）属于日常生活用品，产量较大，要求所用材料 的价格较为低廉，且对人无毒害；（3）该电子表前盖外表光滑且美观。2.2 材料选择 根据以上制品的特点及经济方面的考虑，选用使用比较广泛的ABS塑料作为该制品的材料ABS塑料：化学名称：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物英文名称：Acrylonitrile Butadiene Styrene比重：1.02克/立方厘米 成型收缩率：0.4-0.7%成型温度：200-240 干燥条件：80-90 2小时熔点：130-160 热变形温度：90-108 (0.46MPa)
30、 83-103 (0.185MPa)抗拉屈服强度：50MPa拉伸弹性模量： 1.8MPa抗弯强度：80MPa冲击强度：261 （无缺口） 11（缺口）硬度：9.7HB体积电阻系数：击穿强度：15.7-19.7特点：1.综合性能好，冲击强度高，化学稳定性和电 性能良好； 2.有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别； 3.流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。成型特性：1.定形料，流动性中等，吸湿大，必须干燥，表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度，3小时；2.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
31、热塑件，模温宜取60-80度；3.要解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变水位等方法；4.如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。2.3 质量计算与分析为了更精确的计算出塑件的质量和体积，我们可运用时下比较常用的三维制图软件Pro/e对制品进行质量分析根据Pro/e的质量分析结果：体积 = 6.892 e+03 毫米3曲面面积 = 1.004e+04 毫米2密度 = 1.100000e-06 公斤 / 毫米3质量 = 7.0303e-03 公斤 根据_LINGJIAN坐标边框确定
32、重心:X Y Z 1.4890159e-02 -5.2605403e-01 -1.5884630e+00 毫米相对于_LINGJIAN坐标系边框之惯性. (公斤 * 毫米2)惯性张量Ixx Ixy Ixz 8.2298823e-01 -5.5079362e-03 -9.1377459e-04Iyx Iyy Iyz -5.5079362e-03 1.4154181e+00 1.1430403e-03Izx Izy Izz -9.1377459e-04 1.1430403e-03 2.1848038e+00重心的惯性(相对_LINGJIAN 坐标系边框) (公斤 * 毫米2)惯性张量Ixx Ixy
33、 Ixz 8.1173829e-01 -5.5394086e-03 -1.0088081e-03Iyx Iyy Iyz -5.5394086e-03 1.4052791e+00 4.5004759e-03Izx Izy Izz -1.0088081e-03 4.5004759e-03 2.1836910e+00主惯性力矩 (公斤 * 毫米2)I1 I2 I3 8.1168591e-01 1.4053047e+00 2.1837179e+00从_LINGJIAN 定位至主轴的旋转矩阵:0.99996 -0.00932 -0.000760.00933 0.99994 0.005790.00070
34、-0.00579 0.99998从_LINGJIAN 定位至主轴的旋转角(度):相对 x y z 的夹角 -0.332 0.000 0.534 相对主轴的回旋半径：R1 R2 R3 1.4213266e+01 1.8701874e+01 2.3312999e+01 毫米得出：塑件壁厚1.5毫米2.4 确定成型方法ABS属于热塑性塑料，对热塑性塑料指定采用注射成型。塑料注射成型工艺的最大特点是复制，能够复制出所需的任意数量的直接使用或稍作处理即可使用的制品，是一种适宜大批量生产的工艺。2.5 拟定制品成型工艺参数 注射机类型：螺杆式预热与干燥： 温度8085时间23h料筒温度：后段 150170
35、 中段 165180 前段 180200喷嘴温度：170180模具温度：5080注射压力：60100MPa成型时间：注射时间 2090s高压时间 05s冷却时间 20120s总周期 50220s螺杆转速：30后处理：方法 红外线灯、烘箱温度 70时间 24h3 拟定模具结构方案理想的模具结构应能发挥成型设备的能力，最大限度的满足塑件的工艺技术要求（如几何形状、尺寸精度、表面粗糙度等）和生产经济要求（成本低、效率高、使用寿命长、节省劳动力等）。3.1 选择制品的分型面 分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副模具根据需要可能有一个或两个以上的分型面，分型面可以是垂直与合模
36、方向，也可以与合模方向平行或倾斜。以分型面为界，模具被分为两大部分，即动模和定模部分，而其他的面则被称作分离面或分模面，注射模只有一个分型面。分型面的选择是一个比较复杂的问题，因为分型面的选择与塑件几何尺寸精度、脱模方法、后处理工序、模具类型、排气条件、嵌件位置、浇口形式等有关。分型面选择的一般原则：（1）便于塑件脱模；（2）分型面的选择应利于侧面分型和抽芯；（3）分型面的选择应保证塑料制品的质量；（4）分型面的选择应有利于避免溢料的产生；（5）分型面的选择应有利于成型时排气；（6）分型面的选择应尽量便于模具加工。根据以上的原则及结合本制品的结构特点，分型面选择在如下图所示： 分型面A-A图3
37、1 分型面选择示意图3.2 型腔数目的确定型腔的布置，根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量的大小、模具制造的难易度、模具成本等确定型腔数量及排列方式。确定型腔数目一般有以下四中方法：1）根据经济性确定型腔数目根据总成型加工费用最小的原则，并忽略准备时间和试生产原料费用，仅考虑模具的加工费用和塑件成型加工费用 模具费用为 注塑成型费用 总成型加工费用 为使总的成型加工费用最小，即令，则有， 所以 2)根据注射机的额定锁模力确定型腔数目 当成型大型平板制件时,常用这种方法.设注射机的额定锁模力为F(N),型腔内塑料熔体的平均压力为(MPa),单个制品在分型面上的投影面积为,浇注系统在分型面上
38、的投影面积为,则: 即: 3)根据注射机的最大注射量确定型腔数目 设注射机的最大注射量为,单个制品的质量为,浇注系统的质量为,则型腔的数目为: 若将质量用(除以密度)体积表示,上述公式也可用。4）根据制品精度确定型腔数目根据经验，在模具型腔中每增加一个型腔，制品的精度要降低4 。设模具中的型腔数目为,制品的基本尺寸为，塑件的尺寸公差为，单型腔模具注塑生产时可能产生的尺寸误差为 （聚甲醛为0.2，尼龙66为0.3，聚碳酸酯、聚氯乙烯、ABS等非结晶型塑料为0.05），则有塑件尺寸精度的表达式为：简化后可得型腔数目为： 鉴于所设计的制件的精度要求，又是大批量的生产，可以采用一模多腔的形式。考虑到模
39、具制造费用低一点，设备运转费用小一点，初定为一模四腔的模具形式。3.3 型腔的布置确定了型腔数目以后，接下来要考虑型腔的排列形式，多型腔在模板上排列形式通常有圆形、H形、直线形及复合形等，在设计时应注意以下几点：1） 尽可能采用平衡式排列，确保制品质量的均一和稳定。2） 型腔布置与浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料的现象。3） 尽量使型腔排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸。本设计型腔的排列方式为H形，如下图： 图3-2 型腔的布置3.4 注射机的选取 1）注射量的计算通过上面的Pro/E建模分析，塑件质量为7.0303g，塑件体积为6.892，流道凝料体积为未知数，可按塑件
40、体积的0.6倍计算，而在上面分析中确定为一模四腔，所以注射机注射量为：g V=40.9035 2）塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力计算 图33 塑件在分型面上的投影面积由图四可看出塑件在分型面上的投影面积主要由四部分组成，由塑件从下到上分别设它们为、，各面积运算如下：所以投影面积 =370+12.5+256+214.17-418+30 =712.0838流道凝料在分型面上的投影面积，在模具设计前是个未知数，根据多型腔的统计分析，大致每个塑件在分型面上的投影面积的0.20.5倍，因此可以用0.35n来估算，所以： F=AP=3845.25335=134583.9=134.58KN式
41、中P为材料ABS的型腔压力4） 选择注射机注射量V=40.9035 锁模力F=134.58KN根据以上计算值，可选用SZ40/32立式注射机，此注射机性能如表31所列： 表3-1 注射机主要技术性能理论注射容积cm 40螺杆（柱塞）直径mm 24注射压 mPa 150锁模力 KN 320拉杆内向距 mm 205移模行程 mm 160最大模具厚度 mm 160最小移模厚度 mm 130喷嘴球半径 mm R10喷嘴口直径 mm 3.5 浇注系统的设计普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。3.5.1 主流道的设计主流道是连接注射机喷嘴和分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线
42、上，熔料在主流道中并不改变方向，其形状、大小直接影响塑料的流动速度和填充时间。设计要点：1）为便于凝料从主流道中拉出，主流道设计成锥角，其圆锥角=24，对流动性差的塑料可取36，过大会造成流速减慢，易成涡流，内壁粗糙度为Ra=0.63，尽量不采用分段组合形式。2）主流道大端呈圆角，半径=13,以减小料流转向过渡时的阻力。3）在保证塑件成型良好和模具结构允许的前提下，主流道应尽可能短，一般小于60，否则将会使主流道凝料增多，塑料耗量大，且增加压力损失，使塑料降温过多而影响注射成型。4）为了使熔料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使主流道和注射机的喷嘴紧密对接，主流道对接处设计成半球凹坑，其半径：，
43、其小端直径：，凹坑深度取。为注射机喷嘴半径，为喷嘴口直径本设计的主流道设计如有图：喷嘴口的直径为3mm，这样： 凹坑的深度取 图3-4 主流道3.5.2 冷料穴的设计冷料穴一般在主流道对面的动模板上。其作用就是存放料流前峰的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而形成冷接缝；此外，在开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出，冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道的直径。冷料穴主要有三种形式：（1）与推杆匹配的冷料穴：这种冷料穴的底部有一根推杆，而推杆安装在推板上，与其它推杆或推管连用。（2）与拉料杆匹配的冷料穴：这类冷料穴的底部有一根拉料杆，拉料杆安装于型心固定板上，不随推出机构一起运动。（
44、3）无拉料杆的冷料穴：是在主流道对面的动模板上开一锥行凹坑，再在凹坑的锥行壁上钻一深度不大的小孔。脱模时靠小孔作用将主流道凝料拉出，当塑件被推出时，冷料穴头部先沿着小孔轴线移动，然后被全部拔出。本设计采用与拉杆匹配的冷料穴，如下图所示： 图3-5 冷料穴图为形头冷料穴，很容易将主流道拉离定模。3.5.3 分流道的设计分流到是主流道与浇口之间的部分，是指塑料熔体从主流道进入多腔模的各个型腔或单腔模多处进料的通道，起分流和转向的作用，分流道的要求是塑料熔体在流动中热量和压力损失最小，同时使流道中的塑料量最小。（1）分流道的断面形状和尺寸 根据理论分析可知，在等断面面积的条件下，正方形的周边最长，圆形的最短。因此从传热面积考虑，热固性塑料的注射模的分流道最好是采用正方形；但从散热面积考虑，热塑性塑料注射模分流道的断面形状则采用圆形；从压力损失考虑，由于在同断面面积时圆形的周边比正方形的短，因此，料流阻力小，压力损失小。但从加工方便出发，常用形、梯形和正六边形断面。分流道的断面形状及尺寸大小，应根据塑件的成型体积、塑件的壁厚、塑件的形状、所用塑料的工艺特性、注射速率、分流道的长度等因素来确定。断面过小，会使流道压力损失
