鼠标上盖的注塑模具设计

鼠标上盖的注塑模具设计鼠标上盖的注塑模具设计摘要本课题采用Solidworks软件对鼠标上盖制品及模具进行了三维造型，采用了Solidworks三维制图软件中的Imold注塑模设计模块，通过对塑件的分析计算，完成对鼠标上盖注塑模的设计，并生成模具总装图和爆炸图。采用Solidworks的数值模拟技术和经验设计计算相结合的方法优化设计,同时仿真了塑料熔体在型腔内的充模流动以及冷却分析过程，预测了缺陷产生的临界条件，优化了工艺方案及工艺参数，降低了缺陷出现的可能性。利用参数化实体造型的方法，为更加高速、快捷的造型、生产提供了一种切实可行的办法。关键词：鼠标,上盖，塑料，注塑模，Solidworks，AutodeskMoldflowInjectionmouldformouseuppercoverAbstractThispaperusestheSolidworkssoftwareformousecoverproductsandmoldsfor3Dmodeling,usingImoldmolddesignmoduleSolidworksthree-dimensionalmappingsoftware,calculatedbytheanalysisofplasticparts,thedesignofthemousecoverinjectionmold,andmoldassemblydiagramandgenerateexplodeddiagram.MethodsbyusingSolidworksnumericalsimulationtechnologyandexperienceincombiningtheoptimizationdesigncalculation,andthesimulationoftheplasticmeltinthecavitydiefillingandcoolingprocessanalysis,forecastingthecriticalconditionfordefects,processplanandprocessparameterswereoptimized,thepossibilityofreducingthedefectsinthe.Byusingthemethodofparametricsolidmodeling,providesafeasiblesolutionformorerapid,efficientdesign,production.Keywords:themouse,theuppercover,plastic,injectionmold,Solidworks,AutodeskMoldflow目录TOC\o"1-4"\h\u绪论 11.鼠标上盖结构及成型工艺分析与建立模型 11.1我国塑料模具工业的现状 11.2注塑模具计算机辅助设计、辅助工程与辅助制造 11.2.1CAD/CAM/CAE对模具设计的作用及意义 11.2.2Solidworks简介 21.2.3SurfaceWorks简介 21.2.4Imold模具设计软件简介 31.3课题研究的目的 32.模具结构设计 32.1塑件结构分析 32.2塑件成型工艺分析 42.2.2ABS的性能分析 42.2.3ABS的注射成型过程及工艺参数 42.2.4MagicMouse上盖外壳建立模型 52.3分型面的选择 62.4型腔数量的确定 72.5成型零件的设计 82.6注塑机的选择和校核 92.6.1注射量的计算 92.6.2浇注系统凝料体积的初步估算 92.6.3选择注塑机 102.6.4注塑机相关参数的校核 103.MOLDFLOW分析最佳注塑点 114.浇注系统的设计和计算 124.1主流道的设计 124.2分流道的设计 124.3浇口的设计 134.4校核主流道的剪切速率 144.5冷料穴的设计 155.冷却系统的设计 155.1冷却介质 155.2冷却系统的简单计算 155.3冷却水路的设计 176.模架的选择与导向结构设计 186.1各模板尺寸的确定 186.2模架各尺寸的校核 186.3导向结构设计 197.脱模推出机构及排气槽的设计 197.1脱模机构设计原则 197.2推出机构的设计 197.2.1推出方式的确定 197.2.2推杆的布置 197.3脱模力的计算 207.4推杆的直径计算及强度校核 217.5推出机构的复位 217.6排气槽的设计 218.模具的安装 23总结 24参考文献 25致谢 26绪论鼠标上盖结构及成型工艺分析与建立模型1.1我国塑料模具工业的现状模具工业的发展，己成为制造业中科技含量增长最快的行业之一。尽管受到全球金融危机的影响，2012年中国模具销售额仍达到980亿元人民币，模具出口额连续两年在19亿美元左右，有些产品已接近或达到国际水平，中国模具工业仍保持增长态势；中国模具进口在连续4年20亿美元后2012仍保持19.64亿美元,国内需求旺盛。中国的模具制造技术水平继续在精密加工、敏捷制造等方面发展，智能管理技术在未来也将被企业重视。随着中国内需的拉动，以及中国模具在国际模具采购中具有性价比的优势，可以预计中国模具工业仍会有较大增长。这些因素都将使中国对先进加工制造设备、先进制造软件、先进制造刀具等的需求愈加旺盛。随着模具企业产业链的延伸，采购精密塑料机械、数控锻压设备也逐年增加。塑料模具工业是随塑料工业的发展而发展的。随着塑料的种类不断增多、性能不断改善，塑料制品已在工业、农业、国防、交通运输、通信以及日常生活等方面得到广泛应用。中国塑料工业加工协会会长廖正品在接受消费日报采访时说[3]：“塑料是我国国民经济的支柱产业之一，改革开放30年来，我国塑料行业发展非常迅速，1999年至2004年均增长率为14%，是同期GDP增速的1.7倍，预计近十几年增速仍将高于GDP增长。2004年累计完成工业总产值2936.2亿元，占轻工行业总产值的10.5%，产值总额在轻工19个主要行业中位居第三；实现产品销售率97.8%，高于轻工行业平均水平。目前，行业深入发展契机已经显现，受到国家有关部门的重视。在2006年，一向不被人们关注的塑料管材管件也被列入到中国名牌产品评价目录中。”注塑成型是生产塑料制件最常用的制造方法之一，由于能够一次成型形状复杂、尺寸准确的产品,且适用于高效率、大批量的生产方式，因此有很大的市场需求和良好的发展前景。我国塑料模具工业经过了半个多世纪的迅速发展，无论是模具的设计水平、加工制造技术还是CAD技术，都已有了相当规模的开发和应用，但与发达国家相比，仍有不小的差距，例如专用塑料模具钢品种少，模具标准化程度不高，独立的模具工厂少，专业与柔性化相结合尚无规划等等。因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。1.2注塑模具计算机辅助设计、辅助工程与辅助制造1.2.1CAD/CAM/CAE对模具设计的作用及意义目前，塑料产品种类多、更新快、市场竞争加剧，因此要在激烈的竞争中求生存，就必须走高效率、高质量、高精度的道路。因此如何缩短设计周期、提高产品质量、降低生产成本是我国塑料加工企业共同面对的问题。我国塑料模具目前的设计与分析主要依靠设计人员的经验和工艺人员的技巧，设计合理与否、制品有无缺陷只有通过试模才知道，使得模具的制造周期长、成本高。而注塑模具CAE技术可在模具制造之前，在计算机上对模具设计方案进行分析和模拟来代替实际的试模，预测设计中潜在的缺陷，突破了在传统的注塑机上的反复试模、修模的束缚。同传统的模具设计相比，CAE技术在提高生产率、保证模具质量及其性能，降低生产成本、减轻劳动强度等方面，起到了不可估量的作用。对近几年国内外文献所公布的有关数据的统计表明，国外采用CAD/CAM/CAE技术所取得的平均经济效率大致为：设计时间缩短了50%、制造时间缩短了30%、成本下降了10%、塑料原料节省了7%[4]。注射模CAD/CAM/CAE技术作为一种划时代的工具和手段，从根本上改变了传统的模具设计与制造方法[2]。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。1.2.2Solidworks简介Solidworks软件功能强大，组件繁多。Solidworks功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks的三大特点，使得SolidWorks成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。对于熟悉微软的Windows系统的用户，基本上就可以用SolidWorks来搞设计了。SolidWorks独有的拖拽功能使用户在比较短的时间内完成大型装配设计。SolidWorks资源管理器是同Windows资源管理器一样的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks，用户能在比较短的时间内完成更多的工作，能够更快地将高质量的产品投放市场。在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中，SolidWorks是设计过程比较简便而方便的软件之一。美国著名咨询公司Daratech所评论：“在基于Windows平台的三维CADview/37.htm"软件中，SolidWorks是最著名的品牌，是市场快速增长的领导者。”在强大的设计功能和易学易用的操作（包括Windows风格的拖/放、点/击、剪切/粘贴）协同下，使用SolidWorks，整个产品设计是可百分之百可编辑的，零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关的。1.2.3SurfaceWorks简介SurfaceWorks曲面辅助工具主要是对SolidWorks曲面建模功能的补充。在SolidWorks中建立模型时，利用现有模型的边、面或点可以直接在SurfaceWorks中进行曲面处理，生成特定要求的曲面。在SurfaceWorks软件中保存零件返回到SolidWorks后，在SurfaceWorks中生成的曲面就自动输入到当前模型中。再利用输入的曲面对当前模型进行实体化处理，就可以建立具有复杂曲面的模型。1.2.4Imold模具设计软件简介IMOLDforSolidWorks是SolidWorks环境下最强大的模具设计产品，模具设计者可快速进行产品设计，并可随时预览。利用其自动工具或交互工具，如自动分离线生成工具、内部/空穴表面分割工具及边核开发工具等，IMOLD提供的功能不能与别的模具设计系统同日而语。1.3课题研究的目的随着塑料制品应用的日益广泛，对塑料模具设计和制造的要求也越来越高。本课题以鼠标上盖为研究对象，然后借助MoldFlow软件强大的分析和动态仿真功能，对其浇口位置、冷却系统、填充系统、翘曲变形进行优化分析，从而得到了最佳浇口位置和模具的相关结构。整个设计从二维发展为三维，实现了可视化设计，不但可以立体、直观地再现尚未加工出的模具体，而且真正实现了CAD/CAM/CAE一体化，可以有效地提高模具质量、缩短模具开发周期、减小模具生产成本，提高产品的市场竞争力。模具结构设计2.1塑件结构分析一款好的鼠标的外形应符合人体工程学原理，令人手感舒适，因此结构设计非常重要。该塑件属于流线型结构，由许多曲面构成，如图2-1所示。鼠标上盖最重要的就是外观表面，所以要求其表面光滑美观，成型后无磨损、脱模痕迹、熔接痕、气泡等影响外观的缺陷。其最大轮廓尺寸为82mm×40mm×27mm。如图2.1所示图2.1苹果Magicmouse2.2塑件成型工艺分析1）外形尺寸该模具壁厚1.5mm，塑件的尺寸不大，塑料的熔体流程不太长，适合于注射成型。（2）精度分析该塑件精度要求不高，采用一般精度MT3。（3）脱模斜度ABS属于无定型塑料，成型收缩率较小，参考表2-10[2]选择该塑件上型芯和凹模斜度为1°~3°。2.2.2ABS的性能分析（1）使用性能综合性能好，冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电气性能良好；易于成型和机械加工，其表面可镀铬，适合制作一般的机械零件、减摩零件、传动零件和结构零件。（2）成型性能1）无定型塑料。其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种来确定成型方法及成型条件。2）吸湿性强。含水量小于0.3%（质量），必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。3）流动性中等。溢边料0.04mm左右。4）模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推出力过大或机械加工时塑件表面呈现白色痕迹。（3）ABS的主要性能指标其性能指标见下表2-1。表2.1ABS的性能指标密度/g·cm-31.02~1.08屈服强度/Mpa50比体积/cm3·g-10.86~0.98拉伸强度/Mpa38吸水性/%0.2~0.4拉伸弹性模量/Mpa1.4×103熔点/℃130~160抗弯强度/Mpa80计算收缩率(%)0.4~0.7抗压强度/Mpa53比热容/kg·℃1470弯曲弹性模量/Mpa1.4×1032.2.3ABS的注射成型过程及工艺参数1）注射成型过程成型前的准备。对ABS的色泽、粒度和均匀度等进行检测，由于ABS吸水性较大，成型前应进行充分的干燥。注射过程。塑件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。塑件的后处理。处理的介质为空气和水，处理温度为60~70℃，处理时间为16~20s。（2）注塑工艺参数注塑机：柱塞式料筒温度（℃）：后段150~170；中段165~180；前段180~200。喷嘴温度（℃）：170~180。模具温度（℃）：60~80。注射压力（MPa）：70~90。成型时间（S）：14.4（注射时间取0.7，冷却时间5.7，辅助时间2.2.4MagicMouse上盖外壳建立模型选择【文件】→【新建】命令，在【新建】对话框中选择【零件】类型，建立Magicmouse的文件。利用solidworks工具中的图片草图功能和SurfaceWorks曲面辅助工具进行Magicmouse上盖外壳曲面造型。图2.2前视图图2.3上视图图2.4左视图图2.5下试图图2.6等轴测1图2.7等轴测22.3分型面的选择分型面是指分开模具取出塑料件和浇注系统凝料的可分离的接触表面，它的选择是塑件能否完好成型的先决条件[2]。（1）分型面设计的原则符合塑件脱模的基本要求，分型面位置应设在塑件脱模方向最大的投影边缘部位。分型面应尽量不破坏塑件光滑的外表面。确保塑件留在动模一侧，利于推出且推杆痕迹不显露于外观面。确保塑件质量。尽量避免形成侧孔、侧凹，力求模具结构简单。满足模具的锁紧要求；分型面是曲面时，应加斜面锁紧。合理安排浇注系统，特别是浇口位置。有利于模具加工。分型面位置的确定通过对塑件的结构形式的分析，分型面应选在塑件截面积最大且利于开模取出塑件的曲面上，即其最大轮廓处，位置如图2.8红线框所示。2.8分型线的确定2.9分型面的确定2.4型腔数量的确定该塑件采用的精度为MT3，且为大批量生产，因此采用一模多腔的结构形式。同时，考虑到塑件尺寸和模具结构尺寸的大小关系，又考虑到型腔的平衡布置和浇口开设部位的对称，所以采用一模两腔布置,如图2.10所示图2.10一模两腔的创建2.5成型零件的设计直接与塑料接触构成塑件形状的零件称为成型零件，其中构成塑件外形的成型零件成为凹模，构成塑件内部形状的成型零件成为凸模（型芯）。由于凹、凸模件直接与高温、高压的塑料接触，并且脱模时反复与塑件摩擦，因此，要求凹、凸模件具有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及足够低的表面粗糙度。凹模结构：由于上盖形状不太复杂，故选用整体凹模；凸模：选用整体凸模。其结图2.11创建型芯型腔图2.12分模图2.13凹模图2.14凸模2.6注塑机的选择和校核2.6.1注射量的计算通过solidworks分析计算得注塑体积：V塑=7.601035cm3≈7.60cm3塑件质量：m塑=7.752g≈7.75g，密度取=1.02g/cm3。2.6.2浇注系统凝料体积的初步估算浇注系统的凝料在设计之前不能确定准确的数值，但是可以根据经验按塑件体积的0.2~1倍来估算。由于采用的流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.2倍来计算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为V总=V塑（1+0.2）×2=15.5cm32.6.3选择注塑机根据第二步计算出来的一次注入模具型腔的塑料总质量V总=15.5cm3，并结合教材公式V公=V总/0.8得V公=19.375cm3。根据以上的计算，初步选定公称注射量为30cm3，注射机型号为XS-Z-30卧式注射机，其主要技术参数见下表2-1。表2-1注射机主要技术参数理论注射容量/cm330拉杆空间/mm235螺杆柱塞直径/mm28最大模具厚度/mm180注射压力/MPa119最小模具厚度/mm60注射行程/mm130合模方式液压-机械注射方式柱塞式定位圈直径/mm63.5合模力/N2.5×105喷嘴球半径/mm12模板最大行程/mm160喷嘴口孔径/mm42.6.4注塑机相关参数的校核（1）注射压力校核查表4-1可知[2]，ABS所需要的注射压力为80~110MPa，这里取P0=90MPa，该注塑机的公称注射压力P公=119MPa，注射压力安全系数k1=1.1~1.3，这里取1.2，则：k1P0=1.290=108＜P公式（2.2）所以，注塑机注射压力合格。（2）锁模力校核① 塑件在分型面上的投影面积A塑，通过solidworks软件测量得A塑=2432.15mm2② 浇注系统在分型面上的投影面积A浇，即流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A浇数值，可以按照单型腔模的统计分析来确定。A浇是塑件在分型面上的投影面积A浇的0.1~0.3倍。这里取A浇=0.2A塑。③ 塑件和浇注系统在分型面上的总的投影面积A总，则A总=n(A塑+A浇)=n(A塑+2A塑)=21.2A塑=5837.16mm2式（2.3）模具型腔内的膨胀力F胀，则F胀=A总P模=204300.6N=204.3kN式（2.4）P模为型腔的平均计算压力值。P模是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%~40%，大致范围为25~40MPa。对于粘度较大的精度较高的塑料制品应取较大值。ABS属于中等粘度塑料及有精度要求的塑件，故P模取35MPa。查表3-1可得该注塑机的公称锁模力F锁=250kN，锁模力的安全系数为k2=1.1~1.2这里取1.2，则k2F胀=1.2F胀=1.2204.3=245.16＜F锁式（2.5）所以，该注射机锁模力合格。对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。MOLDFLOW分析最佳注塑点MoldFlowPlasticAdvisers塑件顾问系列用于帮助制件设计者和模具设计者检测其设计的工艺性。MoldFlow的技术和服务提高了注塑产品的质量、缩短了开发周期、降低了生产成本。所有MoldFlow产品都是围绕着MoldFlow的战略“进行广泛的注塑分析”。通过“进行广泛的注塑分析”将MoldFlow积累的丰富注塑经验带进制件和模具设计，并将注塑分析与实际注塑机控制相联系，自动监控和调整注塑机参数。“进行广泛的注塑分析”使制件具有更好的工艺性、并优化模具设计、优化注塑机参数设置、提高制件生产质量的稳定性。本人所设计的鼠标上盖在AutodeskMoldflow环境下进行流道分析，首先找出其最佳浇口位置，分析结果如下所示：图3.1分析反面结果图3.2分析正面结果图3.3分析侧面结果图3.4侧面正视分析结果鼠标的上盖单个体在AutodeskMoldflow中浇口位置分析可知，在中心位置浇注出来的产品质量比较好，绿色的范围比较大，但是苹果MagicMouse对正反面表面质量有严格的光整度要就，所以最佳浇注位置选在侧面，一模二腔，潜伏式浇口的浇注方式。浇注系统的设计和计算浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。其作用是使塑料熔体平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件[2]。4.1主流道的设计（1）主流道尺寸主流道的长度：小型模具L主应尽量小于60mm，本次设计中初取48mm进行设计。主流道小端直径：d=注射机喷嘴尺寸+mm=mm=4.5mm式（4.1）主流道大端直径：d′=d+2L主tan≈7.85mm，式中°。式（4.2）主流道球面半径：SR0=注射机喷嘴球头半径+mm=mm=14mm式（4.3）球面的配合高度：h=3mm。（2）主流道的凝料体积式（4.4）（3）主流道当量半径式（4.5）（4）主流道浇口套的形式浇口套为标准件可选购。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料要求严格，因而尽管小型注射模可以将主流道浇口套与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素通常仍然将其分开来设计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理[2]。本设计中采用T10A，热处理淬火表面硬度为50~55HRC，并且主流道球面需进行硬化处理。4.2分流道的设计（1）分流道的布置形式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，采用的是平衡式分流道。（2）分流道的长度由于流道设计简单，根据两个型腔的结构设计，分流道较短，所以分流道长度L分取35mm。（3）分流道截面形状及表面粗糙度常用的截面形状有圆形、梯形、U形、矩形和六角形等。在分流道的设计为了减少流道内的压力损失和传热损失，通常要求流道的横截面积大而表面积小。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。查表4-5得圆形横截面效率最高[2]。虽然以前因受模具加工设备的限制，加工成本较高，但是随着模具加工技术的不断发展，如今已逐渐克服困难,从而使圆形截面分流道的应用越来越广泛。经过分析，本设计采用圆形截面分流道，其表面粗糙度Ra的值取1.6μm。（4）分流道截面尺寸根据表4-7[2]，取分流道圆形横截面的直径D=5mm，则截面积为式（4.6）（4.6）（5）凝料体积V分=L分A分=35×19.63=687.05mm3≈0.69cm3式（4.7）（6）校核剪切速率确定注射时间：查相关资料得t=0.7s。分流道体积流量式（4.8）剪切速率式（4.9）该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率5×102~5×103S-1之间。所以，分流道的剪切速率合格。4.3浇口的设计浇口亦称进料口，是连接流道与型腔的一段细短通道，是浇注系统的关键部分，其作用是加快塑料熔体的流动速度，并能防止型腔内的熔体倒流。浇口的形状、尺寸和进料位置对塑件的质量有很大的影响，塑件成型时出现的许多缺陷，如凹陷、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。因此对浇口的设计应特别重视。注射模的浇口结构形式很多，主要分为直接浇口、扇形浇口、点浇口、侧浇口、潜伏式浇口等。本设计采用潜伏式浇口，如图4-1所示，不仅不影响塑件的外观表面，保证了塑件的美观度，还能在开模时实现自动切断浇口凝料，提高注射效率。图4.1潜伏式浇注口1）浇口尺寸的确定浇口进入型腔端直径d为0.8~1.2mm，长1.0~1.2mm，与分流道相接的大端直径一般为0.8D，D为分流道直径。初步选定浇口尺寸为：小端直径d=1mm，大端直径为4mm。（2）校核剪切速率确定注射时间：查相关资料得t=0.7s。分流道体积流量：式（4.10）剪切速率根据点浇口经验公式：式（4.11）该浇口的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率104~105S-1之间。所以，浇口的剪切速率合格。4.4校核主流道的剪切速率确定注射时间：查相关资料得t=0.7s。主流道体积流量：式（4.12）剪切速率：式（4.13）主流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率5×102~5×103S-1之间。所以，主流道的剪切速率合格。4.5冷料穴的设计冷料穴也称冷料井，位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。常见的主流道冷料穴结构有带钩形（Z形）拉料杆的冷料穴、带球形的冷料穴、带圆锥拉料杆的冷料穴及起拉料作用的冷料穴。本设计仅有主流道冷料穴，采用较为常见的带Z形拉料杆的冷料穴，结构如图6-3所示。开模时，利用拉料杆的钩形头部将凝料从主流道中拉出。拉料杆材料为T8A。图4.2带Z型拉料杆的冷料穴冷却系统的设计一般注射到模具内塑料温度为200℃左右，而熔体固化后从模具型腔中取出时其温度在60℃左右的塑件都应设置冷却系统，从而提高塑件质量和生产效率。冷却系统的计算很复杂，在此只进行简单的计算。5.1冷却介质ABS属于中等黏度材料，其成型温度及模具温度分别为200℃和60~80℃。因此，模具温度初步选为60℃，用常温水对模具进行冷却。5.2冷却系统的简单计算（1）单位时间内注入模具中的塑料熔体总质量W1）塑料制品的体积V=V主+V分+nV塑=1.47+0.69+2×5.82=13.8cm3式（5.1）2）塑料制品的质量=13.81.02=14.076g≈0.0141kg式（5.2）由于塑件壁厚为1.5mm，可查表4-34[2]，取综合冷却时间t冷=5.7s，取注塑时间t注=0.7s，脱模时间t脱=8s，则注塑周期：t=t冷+t注+t脱=5.7+0.7+8=14.4s式（5.3）由此得每小时注射次数：N=（3600/14.4）次=250次式（5.4）单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量：=2500.0141=3.525kg/h式（5.5）（2）确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量查表4-35[2]直接可知聚乙烯的单位热流量的值的范围在（310~400）kJ/kg之间。故可取=370kJ/kg。（3）计算冷却水的体积流量qv设冷却水道入口的水温为℃,出水口的水温为℃，取水的密度，水的比热容为C=4.187kJ/（kg·℃）,则根据公式可得：===0.00173m3/min式（5.6）（4）确定冷却水路的直径d当=0.00173m3/min时，根据表4-30[2]知，为了使冷却水处于湍流状态，取模具冷却水管的直径d=6mm。（5）冷却水在管内的流速===1.02m/s式（5.7）（6）求冷却管壁与水交界面的膜传热系数h因为平均水温为23.5℃，查表4-31[2]可得，则有：===1.992KJ/m℃式（5.8）（7）计算冷却水通道的导热总面积AA==m2式（5.9）式中——模具平均温度（60℃）与冷却水平均温度（23.5℃）之间的差值。（8）计算模具所需冷却水管的总长度LL==式（5.10）（9）冷却水路的根数X设每条水路的长度为=69mm，则冷却水路的根数为X==2.17根式（5.11）由以上计算可以看出，两条冷却水路对于模具来说显然是不合适的，因此应视具体情况调整水路。5.3冷却水路的设计1）冷却系统设计原则冷却水道的孔壁至型腔表面的距离应尽可能相等，一般取15~25mm。冷却水道数量尽可能多，而且要便于加工。一般水道直径选用6.0，8.0，10.0，两平行水道间距取40~60mm。所有成型零部件均要求通冷却水道，除非无位置。热量聚集的部位强化冷却，如电池兜、喇叭位、厚胶位、浇口处等。A板、B板、水口板、浇口部分则视情况定。降低入水口与出水口的温差。入水、出水温差会影响模具冷却的均匀性，故设计时应标明入水，出水方向，模具制作时要求在模坯上标明。运水流程不应过长，防止造成出入水温差过大。尽量减少冷却水道中“死水”（不参与流动的介质）的存在。冷却水道应避免设在可预见的胶件熔接痕处。保证冷却水道的最小边距（即水孔周边的最小钢位厚度），要求当水道长度小于150mm时，边间距大于3mm；当水道长度大于150mm时，边间距大于5mm。冷却水道连接时要由“O”型胶密封，密封应可靠无漏水。对冷却水道布置有困难的部位应采取其它冷却方式，如铍铜、热管等。合理确定冷却水接头位置，避免影响模具安装、固定。冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构发生干涉现象，设计时要通盘考虑。（2）凹模冷却水路的布置根据上述冷却系统的设计原则，凹模的冷却水路采用蛇形串联布置，水路之间的间距为40mm，布置一个入水口和一个出水口，水路直径取6mm，水路距型腔表面的距离为10mm。模架的选择与导向结构设计6.1各模板尺寸的确定根据计算得到的凹模外形尺寸：长×宽×高=120mm×69mm×35mm，凸模的外形尺寸尺寸：长×宽×高=120mm×69mm×36.6mm，则可确定以下各板尺寸：1)A板尺寸。A板是定模板，凹模深度18.3mm，又考虑在模板上还要开设冷却水道，还需要留出足够的距离，故A板厚度取40mm。2)B板尺寸。B板是动模板，按模架标准板厚度取32mm。3)C板（垫块）尺寸。垫块=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（5~10）mm=（21+16+12.5+5~10）mm=54.5~59.5mm，选定C为63mm。根据上述尺寸的计算，又考虑凹模最小壁厚，导柱，导套的布局等，再同时参考小型标准模架的选型经验公式和表4-38[2]，可确定模架序号为3号，板面为160mm×315mm。本设计为单分型面，且采用推杆脱模机构，所以选择模架结构形式为A1型的标准模架。其形外尺寸：宽×长×高=160mm×315mm×175mm。图6.1A1标准模架6.2模架各尺寸的校核根据所选注射机来校核模具设计的尺寸。模具平面尺寸160mm×315mm＜235mm×235mm（拉杆空间），校核合格。模具高度尺寸175mm，60mm＜175mm＜180mm（模具的最大和最小厚度），校核合格。模具的开模行程本设计选用的是锁模机构为液压-机械式的注射机，开模行程与模具的厚度无关，则S=H1+H2+（5~10）mm=21+66+（5~10）mm=92~97mm＜160mm（开模行程）式（7.1）校核合格。式中S——注塑机移动板最大行程；H1——塑件脱模所需要的推出距离；H2——包括浇注系统在内的塑件高度。6.3导向结构设计注射模的导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。按作用分为模外定位和模内定位。模外定位是通过定位圈使模具的浇口套能与注射机喷嘴精度定位;而模内定位机构则通过导柱导套进行合模定位。锥面定位则用于动、定模之间的精度定位。本模具所形成型的塑件比较简单，模具定位精度要求不是很高，因此可采用模具本身多带的定位机构。脱模推出机构及排气槽的设计7.1脱模机构设计原则（1）塑件应尽量留于动模一侧，以便脱模装置在注射机推杆的驱动下完成脱模动作。（2）为保证塑件不变形损坏，推杆布置尽量均匀，并尽量靠近胶料收缩包紧的型芯，或者难于脱模的部位。（3）推力点应作用在塑件刚性和强度最大的部位，避免作用在薄胶位，作用面也应尽可能大一些。（4）顶出位置应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位，从而保证良好的塑件外观。7.2推出机构的设计7.2.1推出方式的确定该模具采用一次推出机构，用推杆进行脱模。需要注意的是，该塑件由曲面组成，所以用推杆脱模必须把推杆顶部加工至与塑件表面相贴合的曲面。并且由于推杆顶部不是平面，所以要防转。推杆材料为T8A。7.2.2推杆的布置推杆布置的一般原则：推杆必须布置在需要排气的区域，这些区域不依靠分型面排气。推杆应布置在制品最低点处。推杆可按需要置于或靠近制品拐角处。推杆应尽可能的对称，均匀地分布在制品上。推杆应布置在肋与肋或壁与肋的相交点上。推杆置于肋与肋，或壁与肋的相交点上，可增大推杆尺寸。该模具的推杆布置如图7.1、7.2所式图7.1推杆示意图1图7.2推杆示意图7.3脱模力的计算因为矩形塑件内壁长宽尺寸与壁厚之比式（8.1）所以此塑件为薄壁矩形塑件。式（8.2）式中E——塑料的弹性模量（1800MPa）；L——凸模被包紧部分的长度（68.7mm）；——脱模斜度（）；S——塑料成型的平均收缩率（0.55%）；F——摩擦系数，一般取0.45；T——塑件的壁厚（1.5mm）；——由与f决定的无因次数，；——塑料的泊松比（0.3）；A——塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积（2432.15mm2）。7.4推杆的直径计算及强度校核7.4式（8.3）式（8.4）当前，推杆已制成标准件，设计时应根据计算结果尽量在相应的标准尺寸中选取，所以取、；式中——推杆长度（72.1mm）；——推杆长度（66.3mm）；——单个塑件的推杆数量，取1，取4；——推杆材料的弹性模量（2.1×105MPa）；——安全系数，取=1.5。7.4.1强度校核推杆直径确定后，还应进行强度校核：式（8.5）式（8.6）所以合格。式中——推杆材料的许用压应力（200Mpa）。7.5推出机构的复位脱模机构完成塑件的顶出后，为进行下一个循环必须回复到初始位置，目前常用的复位形式主要有复位杆复位和弹簧复位。本设计采用复位杆复位。7.6排气槽的设计排气槽是为使模具型腔中的气体排出而在模具上开设的通气槽或通气孔。排气是注射模具设计中一个重要的问题。在注射成型过程中，熔体注入型腔时，必须将型腔中的空气和从熔体中溢出的挥发性气体顺利排出型腔。注射模常用的排气方式有以下几种：① 用分型面排气；② 用型腔和模板的配合间隙排气；③ 用侧型芯运动间隙排气；④ 利用推杆运动间隙排气；⑤ 开设排气槽。本模具为中小型模具，且分型面适宜，可以利用①、②的方式来排气，不必再设计其他排气装置。