机械设计制造及其自动化毕业设计mp3上壳叠层式塑料注射模具设计

1、摘要本文主要针对目前普通塑料注射模具生产效率较低的现状，以MP3上壳为研究对象，分析并设计MP3上壳叠层式塑料注射模具，模具结构设计可行，操作方便，塑件能达到规定的技术要求，锁模力只增加15左右，而生产效率却能增加几倍。设计思路如下：设计出制件MP3上壳并且对其工艺特点进行分析，确定浇口位置、分型面、型腔数目和布置方案，进行模架、导向机构、脱模机构、排气系统、温度调节系统、侧向联动开模机构、成型零件的结构设计及尺寸计算，并对注射机和模具的工艺参数进行了校核。设计总结如下：MP3上壳制件材料选用ABS；注射机选用XS-ZY-500型；采用双层叠层式模具，每层模具结构分别按照单分型面结构设计,每层

2、四个型腔;两个型芯分别安装在定模固定板和动模固定板上，型腔分别位于型腔板的上、下面上；主流道采用逐级式，选用U形分流道，分流道设在型腔板两端面上；采用截面形式简单的矩形侧浇口和易于加工修正带Z形头拉料杆的冷料穴；选用导柱导向机构；下层的塑件通过推杆推动推件板从型芯上脱出，上层的塑件通过特制的推杆拉动推件板使其从型芯上脱出，通过侧向联动开模机构实现两次脱模。关键词 MP3 上壳；叠层式注射模；推件板；型腔板 AbstractIn allusion to the problem that the current production efficiency of plastic injection

3、mold is low, the multi-layer plastic injection mold for the above shell of MP3 is studied and designed. Production efficiency shows that the mould structures design is feasible, the mould can be operated easily and plastic parts meet the technical requirement. The production efficiency is several ti

4、mes than before, whereas the mould locking force is just increased by 15%. Design ideas are as follows: the form of the above shell of MP3 was studied enough, and its technological features were analyzed, including determining the gate location, separation surfaces, the number of cavities and the pr

5、ogram of layout, and designing the structure and calculating the size of mold frame, guide and stripping mechanism, exhaust system, temperature adjustment system, lateral joint institutions for opening mode. Besides, process parameters of the injection machine and the mold were verified. Design is s

6、ummarized as follows: ABS is made of the above shell of MP3, the injection machine of XS-ZY-500 type is selected; double-layer mold is designed. There are four cavities in each layer, which is designed in according to the single separation surface; two cores are respectively installed in the fixed m

7、old plate and the mobile mold plate, and the mold cavities are located on both the upper and lower of the cavity plate. The feed sprue is level-type and the U-shaped runner is chosen, which located at both ends of the cavity surface; use rectangular gate of a simple section form and Z-shaped coldslu

8、g well which is easy to be machined and amend. Guide pins are adopted to design the guide system. Plastic parts undersurface are pushed off by the plate which is drived by the ejector plate, while the upper plastic parts are pulled up from the core ,twice opening mode is achieved by the lateral link

9、age.Keywords the above shell of MP3, multi-layer mold, ejector plate, cavity plate目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc231524213 1.前 言 PAGEREF _Toc231524213 h 1 HYPERLINK l _Toc231524214 、我国模具工业的现状 PAGEREF _Toc231524214 h 1 HYPERLINK l _Toc231524215 、我国模具技术的现状及发展趋势 PAGEREF _Toc231524215 h 21.3 我国叠层式注

10、射模具的发展状况3 HYPERLINK l _Toc231524217 2.注塑件的设计 PAGEREF _Toc231524217 h 4 HYPERLINK l _Toc231524218 2.1 MP3上壳制件设计 PAGEREF _Toc231524218 h 4 HYPERLINK l _Toc231524219 2.2 MP3上壳的成型工艺性分析 PAGEREF _Toc231524219 h 4 HYPERLINK l _Toc231524220 3.注射机的选择 PAGEREF _Toc231524220 h 6 HYPERLINK l _Toc231524221 注射机类型的

11、选择 PAGEREF _Toc231524221 h 6 HYPERLINK l _Toc231524222 3.2 注射机的基本参数 PAGEREF _Toc231524222 h 6 HYPERLINK l _Toc231524223 注塑机的选择 PAGEREF _Toc231524223 h 6 HYPERLINK l _Toc231524224 4.模具设计 PAGEREF _Toc231524224 h 8 HYPERLINK l _Toc231524225 确定模具基本结构 PAGEREF _Toc231524225 h 8 HYPERLINK l _Toc231524226 4

12、.2 分型面的选择 PAGEREF _Toc231524226 h 8 HYPERLINK l _Toc231524227 4.3 模具型腔布置方案的确定 PAGEREF _Toc231524227 h 9 HYPERLINK l _Toc231524228 浇注系统的设计 PAGEREF _Toc231524228 h 10 HYPERLINK l _Toc231524229 主流道的设计 PAGEREF _Toc231524229 h 10 HYPERLINK l _Toc231524230 4.4.2 分流道的设计 PAGEREF _Toc231524230 h 11 HYPERLINK

13、 l _Toc231524231 4.4.3 浇口的设计 PAGEREF _Toc231524231 h 11 HYPERLINK l _Toc231524232 冷却穴的设计 PAGEREF _Toc231524232 h 12 HYPERLINK l _Toc231524233 模架的确定 PAGEREF _Toc231524233 h 13 HYPERLINK l _Toc231524234 成型零件的型腔壁厚和底板厚度的计算 PAGEREF _Toc231524234 h 13 HYPERLINK l _Toc231524235 型腔的结构设计 PAGEREF _Toc23152423

14、5 h 14 HYPERLINK l _Toc231524236 4.5.3 型芯的结构设计 PAGEREF _Toc231524236 h 14 HYPERLINK l _Toc231524237 4.5.4 成型零件尺寸的计算 PAGEREF _Toc231524237 h 14 HYPERLINK l _Toc231524238 导向机构的设计 PAGEREF _Toc231524238 h 16 HYPERLINK l _Toc231524239 脱模机构的设计 PAGEREF _Toc231524239 h 17 HYPERLINK l _Toc231524240 脱模力计算 PAG

15、EREF _Toc231524240 h 17 HYPERLINK l _Toc231524241 4.7.2 推出零件的计算 PAGEREF _Toc231524241 h 18 HYPERLINK l _Toc231524242 4.8 排气系统的设计 PAGEREF _Toc231524242 h 19 HYPERLINK l _Toc231524243 4.9 温度调节系统的设计 PAGEREF _Toc231524243 h 19 HYPERLINK l _Toc231524244 4.9.1 被ABS熔体带入型腔内的总热量的计算 PAGEREF _Toc231524244 h 20

16、 HYPERLINK l _Toc231524245 通自然冷却散发的热量的计算 PAGEREF _Toc231524245 h 20 HYPERLINK l _Toc231524246 冷却系统的设计 PAGEREF _Toc231524246 h 21 HYPERLINK l _Toc231524247 4.9.4 温度调节系统方案的确定 PAGEREF _Toc231524247 h 22 HYPERLINK l _Toc231524249 4.10 侧向联动开模机构的设计 PAGEREF _Toc231524249 h 23 HYPERLINK l _Toc231524250 4.11

17、 模具模板及螺钉等部件规格的选用 PAGEREF _Toc231524250 h 23 HYPERLINK l _Toc231524251 5.注射机参数的校核 PAGEREF _Toc231524251 h 24 HYPERLINK l _Toc231524252 5.1 最大注射量的校核 PAGEREF _Toc231524252 h 24 HYPERLINK l _Toc231524253 5.2 注射压力的校核 PAGEREF _Toc231524253 h 24 HYPERLINK l _Toc231524254 5.3 锁模力的校核 PAGEREF _Toc231524254 h

18、24 HYPERLINK l _Toc231524255 5.4 安装部分尺寸的校核 PAGEREF _Toc231524255 h 25 HYPERLINK l _Toc231524256 5.4.1 注射机喷嘴尺寸与模具主流道衬套关系的校核 PAGEREF _Toc231524256 h 25 HYPERLINK l _Toc231524257 5.4.2 模具厚度的校核 PAGEREF _Toc231524257 h 25 HYPERLINK l _Toc231524258 5.4.3 模具的长度和宽度的校核 PAGEREF _Toc231524258 h 26 HYPERLINK l

19、_Toc231524259 5.4.4 开模行程的校核 PAGEREF _Toc231524259 h 26 HYPERLINK l _Toc231524260 6. 模具的工作原理 PAGEREF _Toc231524260 h 27 HYPERLINK l _Toc231524262 7.结语 PAGEREF _Toc231524262 h 29 HYPERLINK l _Toc231524263 致谢 PAGEREF _Toc231524263 h 30 HYPERLINK l _Toc231524264 参考文献 PAGEREF _Toc231524264 h 31 HYPERLINK

20、 l _Toc231524265 附录 PAGEREF _Toc231524265 h 32 HYPERLINK l _Toc231524266 外文翻译 PAGEREF _Toc231524266 h 321 前 言模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。使用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它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。振兴和发展我国的模具工业

21、，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005年已达到170种, 2008年达到车型1380余种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型

22、时约有80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民

23、经济的发展有着特别重要的意义1。1.1 我国模具工业的现状自20世纪80年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。20世纪90年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在1990年仅60亿元人民币，1994年增长到130亿元人民币，1999年已达到245亿元人民币，2000年增至260270亿元人民币。今后预计每年仍会以1015的速度快速增长。目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为

24、迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。其中，冲压模具约占50%（中国台湾：40%），塑料模具约占33%（中国台湾：48%），压铸模具约占6%（中国台湾：5%），其他各类模具约占11%（中国台

25、湾：7%）2。1.2 我国模具技术的现状及发展趋势20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很

26、大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48（约122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具，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，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献3。尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型、精密、复杂模具。与发达国家的模具工

27、业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。 注重开发大型、精密、复杂的模具。随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。 加强模具标准件的应用。使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量，因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。 推广CAD/CAM/CAE技术。模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。 重视快速模具制

28、造技术，缩短模具制造周期。随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术。 高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。1.3 我国叠层式注射模具的发展状况 1990年北京塑料十三厂的李书赞撰文对双层型腔塑料注射模具的结构设计进行了论述，提出用冲切工作原理来分断2层型腔之间料道的设计方法。这种结构塑件前后布置，采用侧浇口进料。但在成型较深型腔或需较大脱模力的塑件时不可靠。 1992年常州轻工业学校的卜建新介绍了侧浇口和点浇口并用的双层型腔注射模结构，一层采用侧浇口，另一层采用点浇口进料，利用限位拉板、拉钩等顺序分型，可成型不相同

29、的塑件。 1995年江苏省的乙清设计了双层CD盒的普通流道模具，通过链条传动，带动定模顶出板顶出塑件。该模具需要将注塑机喷嘴延伸至模具的定模板上注入主流道衬套，且浇注系统粗大。 自1995年起，郑州轻工业学院的王振保和冯孝中等人致力于研究普通浇注系统的双层注射模，属河南省科技攻关计划项目，并申请了专利（95202083），采用正、反锥形主流道、卸料板、气压脱模和齿轮齿条分型等机构，结构较简单，但是在第一层塑件上有流道凝料疤痕，不适于生产外观要求高的制品。2000年，他们改用潜伏式浇口设计了白酒杯盖的双层注射模具，由摆钩与挂块的作用顺序分型，可使各层塑件与流道凝料实现模内分离，但要求塑件留模可靠

30、性高和主流道衬套为深陷式。2002年他们对轻而薄的塑件设计普通浇注系统的4层注射模，采用侧浇口进料，各级主流道依次串连，分型时自动拉断，由4级定距拉板限位。 1998年，天津轻工业学院的李树以生产汽车密封条的双层热流道注射模为例，将热流道系统引入到双层注射模结构中。 2003年，四川大学的刘廷华和陈剑玲等人与上海克朗宁技术设备合作，借鉴国外开发经验，采用热流道技术，设置中心注道杆，该注道杆采用可自解压缩设计以释放注射完毕后的熔体压力；使用阀式喷嘴避免流涎；采用限位拉杆实现顺序开模，成功研制出了将CD牒包装盒单层普通流道模具转变为22的双层叠层式热流道注射模具4。可以看出虽然我国叠层式模具起步较

31、晚，但最近几年发展迅速，关于叠层模具的各方面研究也雨后春笋般见于各大学术期刊。随着相关技术的不断改进，叠层式模具在塑料制品加工中的应用将会不断扩大。考虑到这一技术突出的经济性，如何更好地应用叠层式模具技术将成为各注塑制品生产企业提高效率、降低成本和增加产品市场竞争力的重要途径之一，也是模具设计者所应该紧密关注的方向。本次毕业设计的目的及意义在于通过MP3上壳的结构设计及叠层注射模具设计，掌握一般塑料的产品设计和模具设计的基本理论和方法，进一步提升对Pro/E、AutoCAD等绘图软件的操作能力，提高塑料模具的设计效率，增加自己的模具设计方面的知识的储备量，进一步开阔自己模具设计方面的思路。2

32、塑件的设计2.1 MP3上壳制件设计塑料制件的设计原则是保证塑件在满足使用性能、物理性能、力学性能、电器性能等前提下，尽量选用价格低廉和成型性能好的塑料。同时还应力求结构简单、壁厚均匀、成型方便。在设计塑件时，还应该考虑其模具总体结构，使模具型腔易于制造，模具抽芯和推出机构简单。塑件形状有利于模具分型、排气、补缩和冷却。此外，在塑件成型以后尽量不再进行机加工。本次设计的零件三维图见图21和22所示。 图21 制件图 图22 制件图 2.2 MP3上壳的成型工艺性分析（1）MP3上壳的原材料分析MP3上壳的原材料采用的是丙烯腈丁二烯苯乙烯的共聚物，即ABS，该材料属通用性热塑性材料。从使用性能上

33、看，该塑料综合性能良好，冲击韧性、机械强度较高，尺寸稳定，耐化学性能强，绝缘性能良好。）；比热容小，在料筒中塑化效率高；在模具中凝固较快，成型周期短。该材料对温度较敏感，宜采用高料温、高模温、较高注射压力注射；模具浇注系统对料流阻力较小，应注意选择浇口的位置和形式。从用途上看，该塑料适用于制作一般机械零件，减摩耐磨零件、传动零件和电讯结构零件。（2）MP3上壳的结构分析该塑件属于浅壳薄壁塑料制品，整体为矩形，四个侧边和顶面的边缘都进行了圆角处理。制件有一个较大的圆形通孔为按键圆盘安装孔；一个形状不规则的通孔为显示屏安装孔，16个直径为mm的圆形通孔为喇叭的声音释放孔，较短侧面上的那个小孔为耳机

34、插孔。制件的底面边缘有一截面形状不规则的扫描实体，截面的斜边与制件的高度方向上的夹角是3，大的通孔处壁厚为2mm，高度3mm，制件其余处壁厚为mm。制件的总高度mm，长度90mm，宽度69mm。（3）MP3上壳的尺寸精度分析由于MP3上壳不是很精密的塑件，故采用中等的精度即可，查阅资料可知，对于塑料品种采用ABS的塑件中级精度的公差等级为4级5。（4）MP3上壳的产品质量的分析MP3上壳的表面要求没有缺陷、毛刺，内部不得有导电的杂质。3 注射机的选择该零件是适合注射成型的。在成型此类注射总量要求小而外观呈扁平状的塑件时，往往由于塑件的投影面积大，所需的锁模力和模具尺寸大，而不得不使用大型注射机

35、，结果造成注射能力和能耗方面的浪费。为了充分利用注射机的注射量，提高生产能力，可使用叠层式模具，这种模具有两层甚至多层型腔，可以有效的解决注射量浪费的问题且充分利用模具空间和成倍的提高生产率，有效利用了注射机的注射能力。本设计中采用叠层注射模，有两层型腔，每层4个型腔，共八个型腔。因为制件是中批量生产，原料采用热塑性材料ABS，采用冷流道浇注系统，凝料可以回收利用以降低成本。3.1注射机类型的选择 ABS塑料适合采用现在比较常见的螺杆式注射机进行注射成型。3.2 注射机的基本参数 注塑机的主要参数有公称注射量、注射压力、注射速度、塑化能力、锁模力、合模装置的基本尺寸、开合模速度、空循环时间等。

36、这些参数是设计，制造，购买和使用注塑机的主要依据：(1)公称注塑量 指在对空注射的情况下，注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注射量，反映了注塑机的加工能力。(2)注射压力 为了克服熔料流经喷嘴，浇道和型腔时的流动阻力，螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力。(3)注射速率 为了使熔料及时充满型腔，除了必须有足够的注射压力外，熔料还必须有一定的流动速率，描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。这里从实际注射量在额定注射量的20%80%之间考虑，初选额定注射量在2500以上的卧式注射机SZ-2500/500注射机。3.3注塑机的选择由公称注

37、射量选择注射机借助于Pro/E分析计算，该塑件的体积为V10.7 查实用模具设计简明手册一书表123可知ABS塑料的密度为1.031.07 g/取/ 则由此可计算得MP3上壳的质量为m=1.07流道凝料是未知数，根据经验暂时按来计算。成型单个塑件的体积，成型八个塑件加浇注系统凝料的总体积。其次，根据ABS塑料的注射工艺参数，如用普通注射模，选用XS-ZY-250型注射机就够用了，但本设计采用的是叠层模具，叠层模具的厚度比普通模具的厚度要增加很多，所以本设计选用XS-ZY-500型注射机。该注射机的技术参数如下：结构形式：卧式注射方式：螺杆式螺杆直径：65mm最大注射量：500g注射压力：104

38、MPa锁模力：3500KN模具最大厚度：450mm模具最小厚度：300mm最大开模行程：500mm喷嘴球半径：18mm喷嘴孔径：5mm4 模具设计4.1确定模具基本结构该零件成型时必须采用侧向外抽芯机构，可能适合的模具结构有两种：（1）单分型面注射模 型腔在定模上；主流道设在定模一侧，分流道也设在定模板上，开模后塑件连同流道内的凝料一起留在动模一侧，动模上设有顶出机构，用于顶出塑件和流道内的凝料。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。该类模具采用的侧向抽芯机构，一般是斜导柱机构（斜导柱在定模、滑块在动模）、斜滑块抽芯机构等。（2）双分型面注射模 它从不同的分型

39、面分别取出流道内的凝料和塑件，又称三板式注射模具。与单分型面注射模相比，三板式注射模具增加了一个可移动的中间板（又名浇口板）。中间板适用于采用点浇口进料的单型腔和多型腔模具。在开模时由于定距拉杆的限制，中间板作定距离的分开，以便取出这两块板之间流道内的凝料，而利用推板或推杆将型芯上的塑件脱出。由于本设计中采用了叠层式的模具结构，若采用双分型面的设计，将会大大增加模具的复杂程度，提高成本。综上，每层模具结构分别按照单分型面结构设计。4.2 分型面的选择分型面选择的原则重要有以下几点6：（1）分型面的选择应便于塑件脱模并简化模具结构，因此，应尽可能使塑件留在动模一侧；（2）分型面的选择应考虑塑件的

40、技术要求当塑件表面有同轴度、平行度等要求时，应尽可能将其置于同一半模内，否则，将会由于合模误差影响塑件精度；（3）分型面应尽量选择在不影响塑件外观的位置，并使其产生的飞边易于清理和修整；（4）分型面的选择应有利于排气，为此应尽量使分型面与充模时型腔料流末端重合，以利于排气；（5）分型面的选择应便于模具零件的加工；（6）分型面的选择应考虑注射机的技术参数注塑成型时所需要的锁模力是与塑件在合模方向的投影面积成正比，所以选择分型面时，应尽量选择塑件在垂直合模方向上投影面积较小的表面，以减少锁模力。根据以上原则，MP3上壳的分型面的形状及位置如图41所示。图41 分型面的形状及位置4.3 模具型腔布置

41、方案的确定确定模具型腔布置方案之前应先确定浇口的位置用Pro/E中的Plastic Advisor工具模拟计算浇口的位置可得图42。图42 浇口位置分析图从图片我们可以看出浇口开在制件长边的侧面的中间处比较恰当。所以，型腔和浇口的布置方案如图43所示。图43 型腔布置图4.4浇注系统的设计4.4.1主流道的设计（1）上主流的设计因为注射时主流道要与高温塑料熔体注射机头反复接触，所以只有在小批量的生产中，注射模的主流道在定模板上加工，因为本制件是中批量生产，所以注射模的主流道部分设计成可拆卸、可更换的主流道衬套，以方便在损坏的时候可以直接替换，降低成本。由于模具结构的特殊性，主流道衬套采用非标准

42、件。其具体结构和相关尺寸如图44所示。图44 主流道衬套（2）下主流道及沉孔的设计下主流道和沉孔的设计如图45所示，沉孔在垂直于纸面的方向上的尺寸是10mm。沉孔的有两个作用，一是方便主流道脱模，二是缩短分流道长度。由图可见，主流道的上端直径是3mm，下端直径8mm。 图45下主流道和沉孔4.4.2 分流道的设计由于是多型腔模具，所以必须设计分流道。分流道是主流道与浇口之间的通道。在设计分流道时主要考虑的是尽量减少熔体流动时的压力损失和温度降低，同时尽量减少分流道的容积。常用的截面形状有圆形、梯形、U形、半圆形和矩形等。在分流道的设计中既要有大的截面积以减少熔体流动的压力损失；同时又要求流道的

43、表面积小，以减少熔体的传热损失。因此，常用流道的截面积与周长之比来表示流道的效率。该比值越大，表示流道的效率越高。查得圆形和正方形流道的效率最高。但正方形截面的流道不利于冷凝料的推出，圆形的需开设在分型面两侧，且对应两部分必须相吻合，加工较困难。最常用的是梯形和U形截面，因加工方便，且热量的损失和流动阻力不大，在实际生产中的到了广泛的应用7。m，其具体的截面形状尺寸如图46所示。图46 分流道4.4.3 浇口的设计浇口是连接流道型腔的一段细短通道，是浇注系统的关键部分，起着调节控制料流速度、补偿时间及防止倒流等作用，对于多型腔模具，浇口还能用来平衡进料。浇口的形状、尺寸和进料位置对塑件的质量影

44、响很大，塑件上的一些质量问题，如缺料、缩孔、白斑、熔接痕、翘曲等现象，常常是由于浇口的设计不合理而造成的。因此正确设计浇口，对保证塑件的质量是一个重要的环节。浇口的类型主要有直接浇口、侧浇口、护耳浇口、轮辐浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏浇口等。其中直接浇口适用于体积较大的深腔壳体塑件及高粘度塑料；侧浇口适用于中小型塑件的多型腔模具，其直接优点是截面形状简单、易于加工、便于试模后修正，缺点是在制件的外表面留有浇口痕迹；爪形浇口适用于内孔小且同轴度要求较高的细长管状塑件；点浇口常用于成型各种壳类、盒类零件，其优点是浇口位置能灵活的确定，浇口痕迹较小，易于自动断料，缺点是由于浇口截面积小，流动阻力大，

45、需要提高注射压力，另外，采用点浇口时，为了取出流道凝料，必须使用三板式双分型面模具或二板式热流道模具，费用较高，而本叠层模具如采用点浇口，模具的厚度增加太多。综合以上分析MP3上壳的浇口采用适合中小型塑件多型腔模具使用的矩形侧浇口，其具体形状尺寸及位置如图47所示。图47 浇口形状尺寸及位置4.4.4冷却穴的设计（1）主流道冷料穴及拉料杆的的设计常见的主流道冷料穴结构有带Z形头拉料杆的冷料穴、带球形头的冷料穴、带尖锥头拉料杆的冷料穴及无拉料杆的冷料穴。本模具采用较为常见的带Z形头拉料杆的冷料穴，结构尺寸如图48所示。塑件脱模后，穴内冷料与拉料杆的钩头搭接在一起，拉料杆固定在推杆固定板上。开模时

46、，拉料杆通过钩头拉住穴内冷料，使其主流道凝料脱出型腔板，然后随推出机构运动，将凝料与塑件一起推出型芯。图48 带Z字形拉料杆的冷料穴 图49 分流道冷料穴（2）分流道冷料穴的设计冷料穴的作用是收集熔体前锋的冷料，以防止熔体冷料进入型腔，影响塑件质量。冷料穴常常设计在主流道正对面的动模板上，或者在分流道的末端。冷料穴分两种：一种是专门用于收聚储存冷料的；另一种是既有储存冷料又兼有拉出主流道冷凝料功能的。分流道的冷料穴就属于前一种。冷料穴的长度一般取流道直径的1.52倍8。所以本设计中冷料穴的长度取9mm。其具体尺寸如图49所示。4.5模架的确定4.5.1成型零件的型腔壁厚和底板厚度的计算确定成型

47、零件的型腔壁厚和底板厚度的方法有计算法、经验法和图表法三种。计算法又有传统的力学分析法和有限元或者边界元法等现代数值分析方法。有限元法或边界元法等现代数值分析方法技术先进，分析结果较可靠，特别适用于模具结构复杂、模具精度要求较高的场合，但由于受计算机硬件和软件等经济和技术条件的限制，目前应用尚不普遍。传统的力学分析法则根据模具结构特点和受力情况，建立力学模型，分析计算其应力和变形量，控制其在型腔材料许用应力和型腔许用刚度范围内。考虑到实际条件的限制，MP3上壳的型腔壁厚采用传统的力学分析计算法，按照整体嵌入式矩形型腔的壁厚计算公式为： （式4.1）底板厚度的计算公式为： （式4.2）以上两式中

48、各字母的含义如下：CL/a决定的常数；L型腔长度，mm；a型腔深度，mm；b型腔宽度，mm；L/b决定的常数，E型腔所用材料的弹性模量，MPa；P型腔内熔体压力，MPa；型腔材料的许用变形量，mmMP3上壳的成型零件的材料初步选用40Cr，淬火处理。其参数可取为：许用的应力400MPa10MPa型腔的长度L90mm型腔的深度amm型腔的宽度bmm则L/a10.067，查实用模具设计简明手册一书表1533，得系数c10L/b1.30，查实用模具设计简明手册一书表1534，得系数对以低粘度塑料，取mmmm，因为ABS为低粘度塑料，所以许用变形量可取mm 。为了保险起见，型腔内熔体压力p的计算可以选

49、用保守公式：PKP。（实际的注射压力也许没有这么高）其中K为压力损耗系数，可取K0.4，P。为注射机的注射压力，P。104MP所以P将上述数据代入型腔壁厚计算公式（4.1）可得：mm将上述数据代入型腔底板厚度计算公式（4.2）可算得：mm4.5.2型腔的结构设计整体式型腔结构简单，牢固可靠，强度高，成型的塑件无接缝痕迹。本模具中型腔较多，但是型腔的深度较浅，只有9mm，容易加工，所以采用整体式型腔，型腔直接在型腔板上加工。4.5.3 型芯的结构设计型芯用于成型塑件内表面的零部件，也可以分为整体式和组合式两大类。整体式型芯与模板为一整体，其特点是结构牢固，成型的塑料制品质量好，但机械加工不方便，

50、钢材消耗量大，主要适用于形状简单的小型型芯。当塑件内表面形状复杂而不便于机械加工时，可采用组合式型芯。本模具的内表面比较复杂，故采用组合式模具，用内六角螺钉将其固定在型芯板上。4.5.4 成型零件尺寸的计算成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要包括型腔和型芯的径向尺寸（含长，宽尺寸）与高度尺寸，以及中心距尺寸等。成型零部件工作尺寸的计算方法有平均值法和公差带法两种。平均值法是按塑件的收缩率，成型零件的制造公差和摩损量均为平均值时，制件获得的平均尺寸来计算的。公差带法是使成型后的塑件尺寸均在规定的公差带范围内，具体求法是按最大塑料收缩率时满足塑件的最小尺寸要求，计算出成

51、型零件的工作尺寸，然后校核塑件可能出现的最大尺寸是否在其规定的公差范围内。或者反之，按最小塑料收缩率时满足塑件最大尺寸要求，计算出成型零件的工作尺寸，然后校核塑件可能出现的最小尺寸是否在其规定的公差范围内。由于平均值法比较容易查得，此计算方法又比较简便，故常被采用。对于精确度较高的塑件将造成较大的误差，此时可采用公差带法。MP3上壳采用的是四级精度，属于中等精度。故MP3上壳的成型零件的工作尺寸可采用最为常见的平均值法。查实用模具设计简明手册一书的表1289，得ABS塑料的收缩率为0.30.8故平均收缩率为S0.55模具制造公差，工作尺寸的制造与使用修正系数x0.7。表41 MP3上壳叠层式注

52、射模具成型零件的工作尺寸类别塑件尺寸（mm）计算公式工作尺寸（mm）型腔工作尺寸的计算型芯工作尺寸的计算续表4-1中心距和定位尺寸101088161636363636R5R51111554.6导向机构的设计注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。导柱：国家标准规定了两种结构形式，分为带头导柱和有肩导柱，大型而长的导柱应开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩擦。若导柱需要支撑模板的重量，特别对于大型、精密的模具，导柱的直径需要进行强度校核。导套：导套分为直导套和带头导套，直导套装

53、入模板后，应有防止被拔出的结构，带头导柱轴向固定容易。设计导柱和导套需要注意的事项有：（1）合理布置导柱的位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度；导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的1/3处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置，或不等直径对称布置。（2）导柱工作部分长度应比型芯端面高出68mm，以确保其导向与引导作用。（3）导柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度时可采取更低的配合要求；导柱固定部分配合精度采用H7/m6；导套外径的配合精度采取H7/m2倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，降低加工难度10。（4）导柱可以设置在动模或定模，设在动模一边

54、可以保护型芯不受损坏，设在定模一边有利于塑件脱模。注射模具的导向机构用于保证型芯和型腔两大部分或模内其它零件之间的准确对合，起定位和定向作用，其主要形式有导柱导向机构、锥面定位机构和合模销定位机构。锥面定位机构多用于大型、深腔和精度要求高的塑件；合模销定位多用在垂直分型面的模具中，以保证锥模套中的对拼凹模相对位置准确。MP3上壳属于小型、浅壳、中等精度的塑件，且采用的是水平分型面，所以以上两种导向机构不适合在此使用，应该采用最为常见的导柱导向机构即可，根据模具结构选用适当的标准件即可。4.7脱模机构的设计脱模机构是指注射成型后使塑件从凸模或凹模上脱出的机构，设计脱模机构时应遵循以下原则：（1）

55、保证塑件不因顶出而变形损坏及影响塑件外观；（2）应尽量使开模是塑件留在动模，以利用注射机的移动部分推出塑件；（3）推出机构运动要准确、灵活、可靠，无卡死与干涉现象；（4）机构本身要有足够的刚度、强度和耐磨性；脱模机构按推出机构的运动特点可分为：一次推出、二次推出、顺序脱模等不同类型。本模具采用一次推出机构。用推件板推出塑件。本模具中的下层的塑件通过推杆推动推件板从型芯上脱出，上层的塑件通过特制的推杆拉动推件板使其从型芯上脱出。4.7.1脱模力计算该塑件为薄壁的矩形塑件（0.05），脱模时所需的脱模力可按下式计算： （式4.3）其中2=mm；是无因次系数；S平均收缩率，S0.55；E塑料的弹性模

56、量，E1800MPa；l塑件对型芯的包容长度（mm），lmm，塑件与型芯之间的静摩擦系数，常取0.10.2，这里取0.2。模具型芯的脱模斜度，因为制件的高度很小，所以不需要设计脱模斜度，即脱模斜度为零。塑料的泊松比，0.35；A盲孔塑件型芯在脱模方向上的投影面积，这里A0；将数据代入脱模力计算公式（4.3）得 4.7.2 推出零件的计算 推件板的厚度S可用下式来计算： （式4.4）式中各字母的含义如下：L0推件板长度方向上两推杆间的最大距离（mm），L0300mm；B推件板宽度（mm），B315mm；E10MPa；推件板中心所允许的最大变形量（mm），1/90.18mm；F脱模力（N），F18

57、00N；将上述数据代入公式（4.4）可得：这里S取20mm。本模具中用来推动或拉动推件板推杆的最小直径d可按下式来计算： （式4.5）式中安全系数，1.5；L推杆长度（mm），这里取最长的推杆的长度L205mm；F脱模力（N），F1800N；n推杆数目，n4；E10MPa；将上述数据代入公式（4.5）可得：mm这里圆整d取6mm，下面进行强度校核，校核公式为： （式4.6）式中推杆材料的许用应力（MPa），推杆材料为T8A，则200MPa； c 是推杆所受的应力（MPa）； 符合强度要求。4.8 排气系统的设计排气系统是注射模设计中不可忽视的一个问题。当塑料熔体充填型腔时，必须顺利地排出型腔和

58、浇注系统中的塑料因受热而产生的气体。如果模具排气不良，型腔内的气体受压缩将产生很大的背压，阻止塑料熔体正常快速充模，同时气体压缩所产生的热量可能使塑料烧焦；在充模速度大、温度高、物料粘度低、注射压力大和塑件过厚的情况下，气体在一定的压缩程度下会渗入塑件内部，造成气孔、组织疏松等缺陷。注射模常用的排气方式有以下几种：用分型面排气；用型腔和模板的配合间隙排气；用侧型芯运动间隙排气；利用推杆运动间隙排气；开设排气槽。本模具的制件的质量比较小，而分型面的面积又较大，可以利用，的方式来排气，不必再设计其他排气装置。4.9 温度调节系统的设计在塑料模具注射成型中，模具的温度直接会影响到塑件的质量和生产效率

59、。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，对模具温度的要求也不同。对于要求较低模温（一般低于80）的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS等，仅需设置冷却系统就可以了；对于要求较高模温（80120）的塑料，如聚碳酸酯、聚苯醚等，有时仅靠注入高温塑料来加热模具是不够的，还需设置加热装置。MP3上壳采用的材料是ABS塑料，根据热量计算，只需设计冷却系统即可11。4.9.1 ABS熔体带入型腔内的总热量的计算塑件的平均壁厚为mm，查塑料成型加工与模具一书表10612，根据差值法算得制件的冷却时间为t36s，由于该制件开模时无法自动坠落，必须由手工取出，设开模并取出制件的时间：t48s，注射时间为：t

60、1=3s，保压时间: t2=20s 所以制件的成型周期为： （式4.7）被ABS熔体代入型腔内的总热量Q为QNGQ （式4.8）上式中各字母的意义如下N每小时注射次数，；Q单位热流量之差，ABS的Q400KJ/h；G每次塑料的注射量；811.4411.950.10347将上述数据代入式（）可得：QNGQ974.9.2通风自然冷却散发的热量的计算（1） 通过对流散发的热量计算对流散发的热量QC（KJ/h）的计算公式为： （式4.9）上式中的各字母的含义：AM模具表面积（）；2M模具的平均温度，2M60；0室温，020；h1热传导系数，KJ/（h）；其中AM1型腔板的四个侧面积，AM10.0918