注塑模具论文

淮 工 学 院

毕业设计说明书（论文）

作 者: 学 院: 专 业: 题 目:

学 号： 机械工程学院 材料成型及控制工程 某型多媒体音箱箱体

成型模具设计

讲师 指导者：

评阅者：

(姓 名) (专业技术职务) (姓 名) (专业技术职务)

2015 年 6 月

毕业设计说明书（论文）中文摘要

毕业设计说明书（论文）外文摘要

目 录

1 引言 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1 2 产品结构性能及工艺分析 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2 2.1 产品结构性能简介 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2 2.2 产品材料工艺分析 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2 3 拟定设计方案及设计步骤 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3 3.1 设计目标 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3 3.2 成型工艺方案 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3 3.3 注射成型机的选择 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4 3.4 采用方法的选择 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5 4 模具工艺方案 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5 4.1 型腔数目的确定及分型面的选择 „„„„„„„„„„„„„„„„„ 5 4.2 确定浇注系统 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6 4.3 成型零件的设计 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 8 4.4 合模导向机构 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 12 4.5 脱模顶出机构装置 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 12 4.6 温度调节系统 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 13 4.7 排气系统 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 15 5 标准模架的选择和注射机的校核 „„„„„„„„„„„„„„„„„„ 15 5.1 选择标准模架 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 15 5.2 注射机的校核 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 16 6 模具材料的选择 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ „„„16 6.1 模具材料的选择 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 17 7 模具的三维造型 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 18 结 论 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 19 致 谢 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 20 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 21

1 引言

这次课题研究的是某型多媒体音箱箱体成型模具设计，采用的注射成型方法。注射成型是塑料制品成型加工中最常用的成型方法，其技术成熟、设备齐全、生产效率极高，几乎适用于所有的热塑性塑料，也可用于成型某些热固性塑料和橡胶，此外还扩展到了陶瓷加工和粉末冶金等领域，产品形式多样，用途十分广泛。近年来，随着汽车、电子、IT、家电等行业的快速发展，人们对注射成型制品的精度、形状、功能、成本等提出了更高的要求。由于模具具有优质，高产，省料和成本低的特点，现已在国民经济各个部门，特别是汽车、航天航空、仪表仪器、机械制造、家用电器、石油化工、等工业部门得到极其广泛的运用。据统计，利用模具制造的零件，在飞机、汽车、拖拉机、电机电器、仪器仪表等机电产品中占60%-70%；在电视机、录音机、计算机等电子产品中占80%以上；在自行车、手表、洗衣机、电冰箱、电风扇等轻工业产品中占85%以上。2013年我国模具工业总产值已达到400亿人名币。

表 1 2005-2010年全球模具行业市场规模及增长率表

单位：亿美元

由表1可知，2005年至今，全球模具行业处于稳步上升阶段，到2010年，市场规模达到860亿美元。即使在2008年，世界经济受到金融海啸的影响而陷入低谷，当年模具行业产值仍然增长3.68%。

2010年中国模具行业产值达1120亿元，同比增长14%，进出口总额达42.58亿美元，其中进口20.62亿美元，出口21.96亿美元，出口首超进口实现贸易顺差。目前，全国已有20多个模具生产集聚区，而且一些新的生产集聚区也已开始逐渐形成规模，据不完全统计，已进入到各地模具生产集聚区（模具城、模具园区等）的企业有2000多家，年总产出规模已达300亿元以上，其中模具约占2/3。

表 2 2005-2010年我国模具产值及增长率表

单位：亿元

由表2可以看到，近年来我国模具行业产值增长迅速，已经从2005年的610亿元

增长到2010

年的1120亿元，增长率远高于世界模具行业整体速度。

《中国模具工业“十二五”规划》（以下简称“《规划》”）出台，为中国模具工业未来五年的发展制定了明确的发展目标和战略定位。《规划》指出，2015年中国模具工业总销售额1740亿元，其中出口模具达到40亿美元。

我选择的题目是某型多媒体音箱箱体成型模具设计，市场需求量较大。由于音箱箱体大多用在恒温的地方，因此对塑件材料的质量要求一般，材质较硬。

2 产品结构性能及工艺分析

2．1 产品结构性能简介

本次毕业设计课题为“某型多媒体音箱箱体成型模具设计”，其三维造型（如图2-1）。

图2-1 产品三维造型

如图2-1该塑件为某型多媒体音箱箱体，整个塑件质量为500g。塑件最大宽度为139mm,长227mm,壁厚最大处为3mm，最大圆弧半径为76mm，整体高度为146mm。上表面凹处深度为19mm，长50mm宽72mm，具有一定的斜度。塑件整体呈长方体状，上表面凹坑和深孔可以用型芯来成型，因为该塑件型腔深拔模脱模难度较大，而且冷却很重要，要设置较多的拉料杆推件杆和冷却水道，由于不需要侧型芯来造型，可以采用单分型面，但是由于型腔很深不能一次加工出来要做成组合形的型腔。同时上表面的凹坑和4个深空都需要做成组合式型芯。

2．2 产品材料工艺分析

根据对该塑件的性能分析，决定选用ABS/750A塑料，其具有较好的冲击韧性，高

光泽性，高刚性，易于成型加工，流动性好，决定选用上海冉炎贸易公司的ABS/750A，应用于电视机外壳，电话机外壳，通讯器材，家电等。具体参数如表3。

表3 ABS/750A性能参数

3 设计方案及设计步骤

3．1 设计目标

该塑料制件在音箱上应用，是随着音箱的产量来制订年产量，为中批制造，产品质量为500g，考虑畅销音箱的年产量为30万，模具预计寿命为80万件，塑件精度为MT3。

3．2 成型工艺方案

根据ABS塑料的抗冲击韧性和易于塑性成型性，采用注塑成型，注塑机拟选JN268E型，本设计预备采用注射成型方法,它具备以下特点：成型周期短、能一次成型复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑料制件；对成型各种塑料的适应性强。注塑成型是热塑性塑料成型的一种方法，几乎所有热塑性塑料都可以用这种方法成型，某些热固性塑料也可以用注塑模成型。所以根据制件的材料选择该产品的加工方法为注塑成型，对此要选择合适的注射机来实现该产品的制造。

3．3 注射成型机的选择

注塑机是塑料注塑成型所用的主要设备。注塑成型有两个方面需要去进行校核：一是校核模具的所需要的锁模力是否在注塑机的允许范围之内；二是模具的开模行程和模具的最大闭合高度，以下为校核数据。

根据计算，选用JN268E型卧式注射机，主要技术参数如表4。

表4 JN268E注塑机参数表

下面从注射量、注射压力和锁模力三个方面对该注塑机进行校核，以检验其是否能满足制品成型的要求。

1. 注射量的校核：注射量是注射机每次注射塑料的最大体积或质量。一般选择注射机，塑料及凝料的总重量应在注塑机注射量的20%~80%，注塑机才能最有效的被使用。

本塑件的质量为500g，浇注系统凝料质量约为30g，拟采用一模一腔，所以m = 500+ 30=530g，在178.6g~714.4g之间，注塑机的注射量满足要求，所以该注塑机能满足制

品成型的要求。

2. 注射压力与锁模力的校核：当高压的熔料进入并充满型腔时，将产生一个很大的压力，迫使模具分开，所以必须在模具上加一个锁模力。

型腔内熔料的压力：

p = 80%p注

式中 p注——塑料的注射压力，可从资料中查得。

从资料中查得p注＝60～100MPa，所以p = 80%×100 =80 MPa ≤ 135MPa。 锁模力 F锁 ：

F锁≥ F = pA

中 F——总作用力；

A——塑件、浇注系统在分型面上的投影面积。

本塑件在分型面上的最大投影面积为29528.6mm2，所以F80=2632.3KN≤2680KN。

所以该注射机能满足制品成型的要求，适用于本次注塑模具设计。

锁

=29528.6 x

3．4 采用设计方法的选择

由于现代工业产品的不断开发和塑料制件的应用和发展,对塑料成型模具设计和制造提出的要求也越来越高。传统的模具设计已经不能满足和适应这些变化,所以,CAD/CAM/CAE技术的出现,立即在工程应用中举得了骄人的成绩。利用CAD/CAE技术显著提高了模具设计的效率,减少了模具设计中的失误,提高了模具和塑料制件的质量,缩短了生产周期，降低了模具和塑料制件的成本。

因此，采用了CAD/CAE/CAM技术进行模具设计，涉及到的软件主要有AutoCAD和PRO/E。其中，AutoCAD主要用于二维图的绘制，而PRO/E则用途广泛，主要用于对产品进行三维造型﹑利用其中的模具模块进行模具型腔的开模设计，和模架的装配。此外，使用PRO/E软件还可以将三维图形转化为二维图形，为二维图的绘制提供了很大的方便。

4 模具工艺方案

4．1 型腔数目的确定及分型面选择

4.1.1 型腔数目的确定

型腔数目的确定的规准，实际是应根据制件的几何形状及尺寸、质量要求、所选注射机能力、模具制造成本等因素综合考虑。型腔数目的确定是从锁模力的计算达标及经济性方面作为主要考虑对象的，由于塑件的质量较大，而且型腔深，充型困难，冷却很重要，故采用一模一腔。 4.1.2 分型面的选择

分型面的形式主要有：水平分型面、倾斜分型面、阶梯分型面、曲线分型面及瓣合分型面等几种。分型面设计总体原则:开设在有利于脱模的制件最大轮廓处；应尽可能使制件留在动模一侧；有利于确保制件的形状及尺寸精度；满足制件外观质量要求；有利于模具的锁紧和保证壁厚均匀；应有利于模具的排气；应有利于模具的加工制造。

根据塑件结构特征和外观要求，决定采用大浇口，本课题分型面（图4-1）选择在零件的最大截面处，这样便于开模。浇口在塑件最上面。

选择的分型面 图4-1

4．2 确定浇注系统

由于本塑件的质量大，面积较大，所以表面采用大浇口，优点是浇口由主流道直接进料，故熔体的压力损失小，充型更容易。在设计过程中应注意本塑件的塑料熔体流程较长，可能出现熔接痕、填充不足有气孔等缺陷。 4.2.1 主流道的设计

主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部分开始，到分流道为止的塑料

要点如下：

熔体的流动通道。在卧式或立式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，其设计

1. 为使凝料能顺利拔出，主流道通常设计成圆锥形，其锥角=2°～4°，对于流动性较差的塑料可取=3°～6°。内壁表面粗糙度一般为Ra=0.8μm。在本设计中，考虑到所采用的材料ABS的流动性一般，所以取=4°。

2. 为防止主流道与喷嘴处溢料主流道对接处应紧密对接，所以主流道对接处应加工出半圆形凹坑，其半径R2R1+（1～2）mm，其小端直径d1d2+（0.5～1）mm，凹坑深取h=3～5mm，在本次设计中,d1 =3mm,凹坑深取h=3mm。

3. 在保证塑料良好成型的前提下，主流道L应尽量短，否则将增多流道凝料，且增加压力损失，使塑料降温过多而影响注射成型。通常主流道长度由模板厚度确定，一，本设计采用的是68mm。

4. 由于主流道与塑料熔体及喷嘴反复接触和碰撞，因此常将主流道加工成可拆卸的主流道衬套（浇口套），便于用优质钢材进行加工和热处理。本设计中采用的衬套材料为T8A钢，淬火50-55HRC，其结构如图4-2所示。

图4-2 主流道衬套结构

4.2.2 冷料穴的设计

冷料穴的作用是贮存因两次注射间隔而产生的冷料以及熔体流动的前锋冷料，以防止熔体冷料进入型腔。冷料穴一般开在主流道的末端，当分流道较长时，在分流道的末端也设冷料穴。常见的冷料穴结构主要有带Z形头拉料杆的冷料穴、带球形头拉料杆的冷料穴、带尖锥头拉料杆及无拉料杆的冷料穴等。本次设计中选用的是ABS材料，

时靠倒锥起拉料作用，然后由推杆强制推出。

由于本设计采用的是大浇口形式，因此本次设计选用带Z形头拉料杆的冷料穴，开模

4．3 成型零部件的设计

成型零部件结构设计主要应在保证塑件质量和尺寸精度的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。 4.3.1 凹模

凹模是成型塑件外表面的零部件，按其结构可分为整体式和组合式两大类。由于本次设计的塑件外形比较复杂，采用整体式凹模加工工艺性差加工成本高，若采用组合式凹模则可以改善加工工艺性，减少热处理变形，节省优质钢材。所以，在本次设计中决定采用组合式凹模，即将型腔部分分开加工。型腔板和定模扳之间用螺钉固定组合在一起。本次设计中型腔板和定模版如图4-3所示。

图4-3 凹模结构示意图

4.3.2 凸模

凸模是用于成型塑件内表面的零部件，有时又称为型芯或成型杆。与凹模类似，凸模也可分为整体式和组合式两类。在本次设计中采用组合式，这是由于采用组合式时， 塑件的外形更容易加工,节省加工材料。如图4-4所示。 4.3.3 成型零部件的工作尺寸计算

图4-4 凸模结构示意图

所谓成型成型零部件的工作尺寸是指成型零部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与高度尺寸，以及中心距尺寸等。成型零部件的工作尺寸计算方法有平均值法和公差带法两种。本设计中采用平均值法。平均值法是按照塑料收缩率、成型零件制造公差和磨损量均为平均值时，制品获得的平均尺寸来计算的。

1.型腔、型芯的尺寸 (1) 型腔：

设塑料平均收缩率为Scp；塑件外形基本尺寸Ls；其公差为，则塑件的平均尺寸为Ls-/2。模具型腔的基本尺寸Lm，其制造公差为z，则型腔的平均尺寸为Lm+z/2。考虑平均收缩率及型腔的平均磨损量为c/2，则有：

(Lm

Z

2

)

C

2

(Ls



)Scp(Ls) 22

略去比其它各项小得多的/2*Scp后则型腔径向尺寸为

1

Lm(1Scp)Ls(zc)

2

标注制造公差后得

1

Lm(1Scp)Ls(zc)

2

z

Scp为塑件的平均收缩率，塑件材料为ABS，算得Scp=0.6%

Dm1.006180.750.220

0.027

0.027

17.940

Lm1.0061300.750.660R11.006660.750.460

0.063

0.063130.290

0.046

0.04666.050

R21.006590.750.40

3

0.046

0.04659.050

R1.006170.750.22L11.00630.750.070

0.02700.027

16.940

0.014

0.0142.970

L21.0061060.750.580L1.006480.750.36

3

0.054

0.054

106.20

0.039

00.039

48.020

L41.006110.750.20

0.027

0.027

10.920

L51.0062140.750.920L1.0061330.750.66

6

0.072

0.072

214.590

0.063

00.063

133.30

L71.0061120.750.580L81.006940.750.520

0.054

0.054112.240

0.054

0.05494.170

L91.006240.750.280L101.00610.750.120

0.033

0.03323.930

0.014

0.0140.920

L1.006560.750.4

11

0.046

00.046

56.040

L121.0061730.750.780L131.006460.750.360L

1.006140.750.220

14

0.063

0.063

173.450

0.039

0.03946.010

0.027

0.02713.920

L151.006730.750.460

0.046

0.04673.090

(2) 型芯：

L161.006120.750.20

0.022

0.092

11.920

L171.006790.750.460

0.046

0.04679.130

设塑件内形尺寸为ls,其公差为,则塑件的平均尺寸为ls+/2。模具型芯的基本尺寸lm，其制造公差为z，则型腔的平均尺寸为lm-z/2。同上面推导型腔径向尺寸类似,

1

可得 Lm(1Scp)L() szc2zLs为零件尺寸

Scp为塑件的平均收缩率，塑件材料为ABS，算得Scp=0.6% 的尺寸：

1.0061480.750.72149.430.0630.063 L18

L191.0061360.750.660.063137.310.063

1.0062170.750.92218.990.0720.07 2L20

L

01.006100.750.210.210.0270.027 21

00

L221.00640.750.140.0184.130.018

1.00670.750.187.180.0220.02 2L23

R1.006680.750.46

4

0.04668.7500.046

R51.006620.750.40.04662.670.045 0

1.006560.750.456.640.0460.046 R6

R1.006660.750.46

7

0.04666.7400.046

1.006190.750.2619.310.0330.03 3R8

01.006170.750.2217.270.0270.02 7R9

R101.006130.750.20.02713.230.027

4．4 合模导向机构

为确保动定模在合模时能准确闭合，在模具中必须设置导向机构。导向机构主要用于保证动模和定模两大部分或模具内其他零部件之间的准确对合，起定位和导向的作用。绝大多数导向机构由导柱和导套组成，称之为导柱导向机构。在本次设计中，采用一组导柱导套为导向机构。

由于导柱导套长期配合使用，所以其使用要求很高，要求表面耐磨、抗弯能力强，所以决定采用T8A钢，导柱、导套热处理为表面淬火分别达到50～55HRC，增加其耐磨性。

4．5 脱模顶出机构

注射成型后，使塑件从成型零件上脱出的机构为脱模机构（如图4-5）。脱模机构是由一系列推出零件及其辅助零件组成。本模具的脱模机构是由10根Z型拉料杆和6根推件杆组成。

图 4-5 脱模顶出机构

参考制件样品，确定了本模具采用6根推杆推出塑件，其中 每根推件杆直径10mm，待定长度为340mm，精确长度尺寸要配作，推杆应具有一定的强度和耐磨性，所以采用T8A，硬度50～55HRC。另外，推杆孔与推杆之间的间隙应小于所用材料的许用溢料间隙。顶出机构采用多个推杆顶出，它的优点是制造简单成本低，推杆与型腔的配合

精度较高，不容易出溢料，塑件成型效果好。经查表可知，ABS的许用溢料间隙为0.04～0.06mm，推杆与型腔的配合采用微间隙配合为F7/h6，经检验配合的最大间隙小于ABS的许用溢料间隙，满足使用要求。

由于型腔深，塑件包裹型芯力交大，脱模难，所以采用10根Z型拉料杆分布在四周，其中每根拉料杆直径10mm，长度148mm，拉料杆也采用T8A，硬度50～55HRC。 拉料杆和拉料杆孔之间的间隙应小于所用材料的许用溢料间隙。经查拉料杆和型腔的配合采用F7/h6满足使用要求。

制件投影为矩形时所需脱模力（N）为：

2abESLftan

F0.1A

(1K1)K2 = 57895N

推杆直径的校核：

L2FdK

nE

1/4

式中 d——推杆的最小直径，mm； K——安全系数，可取K = 1.1； L——推杆的长度，mm； F——脱模力，N； n——推杆数目；

E——钢材的弹性模量，MPa。

在本设计中d1=1.1×[552×3151/(8×210000)]1/4≈6.48mm，满足设计要求。 推杆强度校核：



4F

 =220 MPa nd2

式中 [σ]——推杆材料的许用应力，MPa； σ——推杆所受的应力，MPa。 经校核满足设计要求。

4．6 温度调节系统

塑件的成形凝固需要在一个比较合适的温度范围内，不然则会引起如变形尺寸精度力学性能和表面质量等问题。为了使模温能控制在一个合理的范围内，必须设计模具温度的调节系统。

本塑件的材料为ABS塑料，它要求较低的模温，所以仅需要设置冷却系统即可。因为通过调节水的流量就可以调节模具的温度。而常用的冷却方法是在模具内开设冷却水通道，本塑件面积较大，动定模均需开设冷却水通道，便于冷却。

因为该塑件体积大，型腔深，所以如果要让塑件在成型过程中快速冷却必须在型芯内部和外围设置很多水道让塑件在成型过程中快速冷去。

如果忽略模具因空气对流、热辐射以及与注塑机接触所散发的热量，则模具冷却时所需冷却介质的体积流量可按下式计算

qv

WQ1

c1(12)

式中 qv——冷却介质的体积流量，m3/min

W——单位时间（每分钟）内注入模具内的塑料质量，kg/min

Q1——单位重量的塑件在凝固时所放出的热量，kJ/kg

——冷却介质的密度，kg/m3

c1——冷却介质的比热容，kJ/（kg·℃）

1——冷却介质出口温度，℃ 2——冷却介质进口温度，℃

其中Q1可表示为

Q1c2(34)

式中 c2——塑料的比热容，kJ/（kg·℃）

3、4——分别为塑料熔体的温度和推出前塑件的温度，℃

——结晶形塑料的化潜热，kJ/kg

经查表可知，ABS的单位热流量为Q1=310～600 kJ/kg。本设计中取Q1=310 kJ/kg，

W=3.96kg/min，1=27℃，2=20℃，则

q

v



wQ6.210006033

3.5210m/min

c1210004.1872720 求出冷却水的体积流量qv后，便可根据冷却水处于湍流状态下的流速与管道直径的关系，再通过查表便可以得出冷却水管道的直径d。本次设计中冷却水管道的直径d=8mm。

v

4qv

3.148/100060

2

1.16m/s

0.8

h

1.67.220.99610001.16

8/1000

0.2

8.55103KJm2h20c

总传热面积A

A

60W1602.381000/60

0.017m2 h8.551000452720/2

孔数n

n=16个

4．7 排气系统

排气是注射模设计中不容忽视的一个问题。在注射成型中，当塑料熔体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。若排气不良，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，而且一方面将会在塑件上产生气泡，接缝表面轮廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦，同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此设计型腔时必须考虑排气问题。

本模具的型腔大但结构不是太复杂，精度要求不高，主分型面又是平面和斜直面，由多个部分组成，所以通过分型面以及推杆与型腔板和小型芯之间的间隙进行排气即可满足排气需要。

5 标准模架的选择和注射机的校核

5．1 选择标准模架

模架的选择是比较重要的，在注射的过程中模具型腔受到高压的作用，因此模具型腔应该具有足够的刚度和强度。强度不够将导致型腔的塑性变形，刚度不足将导致型腔的弹性变形，导致型腔向外膨胀，产生间隙，从而使加工的产品成为废品。综合考虑模具的布局和型腔的大小，选择GB/T12556.1-90模架标准中的周界尺寸为400mm×450mm的A2型标准模架。零部件均采用GB/T12556.1-90中的标准，闭合高度为473mm。

5．2 注射机的校核

虽然选择注射机的时候曾对注射机进行过初步校核，但整体模具设计完成后还应对注射机进行详细校核。以下将从安装尺寸以及开模行程等方面进行校核。 5.2.1 安装尺寸的校核

模具的外形尺寸为L×B×H=400mm×450×473mm。安装尺寸的校核主要校核的是模具的长度与宽度、模具的厚度。模具的长度和宽度必须小于注塑机连接柱内距。JN268E的连接柱内距为450mm×500mm，而模具的外形尺寸为400mm×450mm，所以满足要求。该模具的闭合高度为473mm，在JN268E模具厚度（容模量）195～6-0mm之内，满足要求。因此，该注塑机满足设计要求。 5.2.2 开模行程的校核

JN268E的开模行程为490mm，而本模具为单分型面，它的开模距离为：

S=H1+H2+(5～10) mm

式中 H1——塑料脱模需要的顶出距离，mm H2——塑件厚度（包括浇注系统凝料）, mm 本模具中，S=146+146+10=302mm

本模具的推出行程为50mm,远小于JN268E的最大推出行程为135mm。 所以本模架和JN268E注塑机合适。

6 模具材料的选择

6．1 模具材料的选择

本设计模具所选用的材料如表5所示。

表5 模具各部件材料的选取

至此，有关本次注塑模具的设计已全面结束。

7 模具的三维造型

为了更加直观、清晰地表达整个模具的结构，下面将附上一张在设计过程中使用PRO/E对模具进行的三维造型图，如图7-1所示。

图7-1闭合状态

结 论

本模具结构方案解决了产品成型的质量要求和工艺要求，针对产品的不同方向通槽的特征，运用了单分型面，大型芯采用的组合安装的方法，同时把型腔也采用组合安装的方法，降低了制造难度，这样使结构更加合理，节约成本，降低加工难度。在对产品的设计方面，采用了PRO/E软件对其进行开模，直接生成型芯和型腔，不需要进行太多的空间想象。本模具采用的模架为标准模架，板类均为标准件，既缩短了模具制造周期，同时又降低了生产成本，提高生产了效率及经济效益。对于模具的浇注系统和模温控制上通过计算和合理的分析，相信这些数据是可靠的。由于本人所学知识有限而且缺乏工作经验，难免有错误与不足之处。希望各位老师予以指正。

致 谢

一转眼毕业已经临近，我的毕业设计经过一个多月的的奋战也最终完成。完成之余我首先感到的不是劳累，而是喜悦，学到了很多知识，在以后的工作中肯定能够运用的到。

首先，我要感谢我的指导，感谢他对我悉心的指导，感谢老师带给给我的帮助，在毕业设计期间，康老师对我们严格要求，而且每件事都亲力亲为，给而我们很多宝贵的建议。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获是巨大。在整个设计中我用到以前的许多知识，在此，我要感谢我的各位老师，是你们教会了我知识，我才能完成这次毕业设计。

同时，也要感谢同组的同学，你们在我做毕业设计的过程中给了我很多的帮助，我们互帮互助完成这次设计。

参 考 文 献

1 黄虹. 塑料成型加工与模具. 北京：化学工业出版社，2003 2 王旭. 塑料模结构图册. 北京：机械工业出版社，1994

3 叶伟昌. 刀量模具设计简明手册. 北京：机械工业出版社，1999 4 程培源. 模具寿命与材料. 北京：机械工业出版社，2002

5 钟日铭. Pro/ENGINEER Wildfire工业产品设计. 北京：兵器工业出版社，2005 6 伍先明，王群. 塑料模具设计指导[M]. 北京: 国防工业出版社, 2006. 7 李世国. Pro/ENGINEER Wildfire 中文版范例教程. 北京：机械工业出版社，2004

8 杨占尧. 注塑模具典型结构图例. 北京：化学工业出版社，2005 9 赵蓓蓓. 初探塑料模具材料现状及发展方向[J]. 科技资讯, 2009 10 模具标准选编组. 模具标准汇编. 北京：中国标准出版社，1992

淮 工 学 院

毕业设计说明书（论文）

作 者: 学 院: 专 业: 题 目:

学 号： 机械工程学院 材料成型及控制工程 某型多媒体音箱箱体

成型模具设计

讲师 指导者：

评阅者：

(姓 名) (专业技术职务) (姓 名) (专业技术职务)

2015 年 6 月

毕业设计说明书（论文）中文摘要

毕业设计说明书（论文）外文摘要

目 录

1 引言 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1 2 产品结构性能及工艺分析 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2 2.1 产品结构性能简介 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2 2.2 产品材料工艺分析 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2 3 拟定设计方案及设计步骤 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3 3.1 设计目标 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3 3.2 成型工艺方案 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3 3.3 注射成型机的选择 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4 3.4 采用方法的选择 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5 4 模具工艺方案 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5 4.1 型腔数目的确定及分型面的选择 „„„„„„„„„„„„„„„„„ 5 4.2 确定浇注系统 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6 4.3 成型零件的设计 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 8 4.4 合模导向机构 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 12 4.5 脱模顶出机构装置 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 12 4.6 温度调节系统 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 13 4.7 排气系统 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 15 5 标准模架的选择和注射机的校核 „„„„„„„„„„„„„„„„„„ 15 5.1 选择标准模架 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 15 5.2 注射机的校核 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 16 6 模具材料的选择 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ „„„16 6.1 模具材料的选择 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 17 7 模具的三维造型 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 18 结 论 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 19 致 谢 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 20 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 21

1 引言

这次课题研究的是某型多媒体音箱箱体成型模具设计，采用的注射成型方法。注射成型是塑料制品成型加工中最常用的成型方法，其技术成熟、设备齐全、生产效率极高，几乎适用于所有的热塑性塑料，也可用于成型某些热固性塑料和橡胶，此外还扩展到了陶瓷加工和粉末冶金等领域，产品形式多样，用途十分广泛。近年来，随着汽车、电子、IT、家电等行业的快速发展，人们对注射成型制品的精度、形状、功能、成本等提出了更高的要求。由于模具具有优质，高产，省料和成本低的特点，现已在国民经济各个部门，特别是汽车、航天航空、仪表仪器、机械制造、家用电器、石油化工、等工业部门得到极其广泛的运用。据统计，利用模具制造的零件，在飞机、汽车、拖拉机、电机电器、仪器仪表等机电产品中占60%-70%；在电视机、录音机、计算机等电子产品中占80%以上；在自行车、手表、洗衣机、电冰箱、电风扇等轻工业产品中占85%以上。2013年我国模具工业总产值已达到400亿人名币。

表 1 2005-2010年全球模具行业市场规模及增长率表

单位：亿美元

由表1可知，2005年至今，全球模具行业处于稳步上升阶段，到2010年，市场规模达到860亿美元。即使在2008年，世界经济受到金融海啸的影响而陷入低谷，当年模具行业产值仍然增长3.68%。

2010年中国模具行业产值达1120亿元，同比增长14%，进出口总额达42.58亿美元，其中进口20.62亿美元，出口21.96亿美元，出口首超进口实现贸易顺差。目前，全国已有20多个模具生产集聚区，而且一些新的生产集聚区也已开始逐渐形成规模，据不完全统计，已进入到各地模具生产集聚区（模具城、模具园区等）的企业有2000多家，年总产出规模已达300亿元以上，其中模具约占2/3。

表 2 2005-2010年我国模具产值及增长率表

单位：亿元

由表2可以看到，近年来我国模具行业产值增长迅速，已经从2005年的610亿元

增长到2010

年的1120亿元，增长率远高于世界模具行业整体速度。

《中国模具工业“十二五”规划》（以下简称“《规划》”）出台，为中国模具工业未来五年的发展制定了明确的发展目标和战略定位。《规划》指出，2015年中国模具工业总销售额1740亿元，其中出口模具达到40亿美元。

我选择的题目是某型多媒体音箱箱体成型模具设计，市场需求量较大。由于音箱箱体大多用在恒温的地方，因此对塑件材料的质量要求一般，材质较硬。

2 产品结构性能及工艺分析

2．1 产品结构性能简介

本次毕业设计课题为“某型多媒体音箱箱体成型模具设计”，其三维造型（如图2-1）。

图2-1 产品三维造型

如图2-1该塑件为某型多媒体音箱箱体，整个塑件质量为500g。塑件最大宽度为139mm,长227mm,壁厚最大处为3mm，最大圆弧半径为76mm，整体高度为146mm。上表面凹处深度为19mm，长50mm宽72mm，具有一定的斜度。塑件整体呈长方体状，上表面凹坑和深孔可以用型芯来成型，因为该塑件型腔深拔模脱模难度较大，而且冷却很重要，要设置较多的拉料杆推件杆和冷却水道，由于不需要侧型芯来造型，可以采用单分型面，但是由于型腔很深不能一次加工出来要做成组合形的型腔。同时上表面的凹坑和4个深空都需要做成组合式型芯。

2．2 产品材料工艺分析

根据对该塑件的性能分析，决定选用ABS/750A塑料，其具有较好的冲击韧性，高

光泽性，高刚性，易于成型加工，流动性好，决定选用上海冉炎贸易公司的ABS/750A，应用于电视机外壳，电话机外壳，通讯器材，家电等。具体参数如表3。

表3 ABS/750A性能参数

3 设计方案及设计步骤

3．1 设计目标

该塑料制件在音箱上应用，是随着音箱的产量来制订年产量，为中批制造，产品质量为500g，考虑畅销音箱的年产量为30万，模具预计寿命为80万件，塑件精度为MT3。

3．2 成型工艺方案

根据ABS塑料的抗冲击韧性和易于塑性成型性，采用注塑成型，注塑机拟选JN268E型，本设计预备采用注射成型方法,它具备以下特点：成型周期短、能一次成型复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑料制件；对成型各种塑料的适应性强。注塑成型是热塑性塑料成型的一种方法，几乎所有热塑性塑料都可以用这种方法成型，某些热固性塑料也可以用注塑模成型。所以根据制件的材料选择该产品的加工方法为注塑成型，对此要选择合适的注射机来实现该产品的制造。

3．3 注射成型机的选择

注塑机是塑料注塑成型所用的主要设备。注塑成型有两个方面需要去进行校核：一是校核模具的所需要的锁模力是否在注塑机的允许范围之内；二是模具的开模行程和模具的最大闭合高度，以下为校核数据。

根据计算，选用JN268E型卧式注射机，主要技术参数如表4。

表4 JN268E注塑机参数表

下面从注射量、注射压力和锁模力三个方面对该注塑机进行校核，以检验其是否能满足制品成型的要求。

1. 注射量的校核：注射量是注射机每次注射塑料的最大体积或质量。一般选择注射机，塑料及凝料的总重量应在注塑机注射量的20%~80%，注塑机才能最有效的被使用。

本塑件的质量为500g，浇注系统凝料质量约为30g，拟采用一模一腔，所以m = 500+ 30=530g，在178.6g~714.4g之间，注塑机的注射量满足要求，所以该注塑机能满足制

品成型的要求。

2. 注射压力与锁模力的校核：当高压的熔料进入并充满型腔时，将产生一个很大的压力，迫使模具分开，所以必须在模具上加一个锁模力。

型腔内熔料的压力：

p = 80%p注

式中 p注——塑料的注射压力，可从资料中查得。

从资料中查得p注＝60～100MPa，所以p = 80%×100 =80 MPa ≤ 135MPa。 锁模力 F锁 ：

F锁≥ F = pA

中 F——总作用力；

A——塑件、浇注系统在分型面上的投影面积。

本塑件在分型面上的最大投影面积为29528.6mm2，所以F80=2632.3KN≤2680KN。

所以该注射机能满足制品成型的要求，适用于本次注塑模具设计。

锁

=29528.6 x

3．4 采用设计方法的选择

由于现代工业产品的不断开发和塑料制件的应用和发展,对塑料成型模具设计和制造提出的要求也越来越高。传统的模具设计已经不能满足和适应这些变化,所以,CAD/CAM/CAE技术的出现,立即在工程应用中举得了骄人的成绩。利用CAD/CAE技术显著提高了模具设计的效率,减少了模具设计中的失误,提高了模具和塑料制件的质量,缩短了生产周期，降低了模具和塑料制件的成本。

因此，采用了CAD/CAE/CAM技术进行模具设计，涉及到的软件主要有AutoCAD和PRO/E。其中，AutoCAD主要用于二维图的绘制，而PRO/E则用途广泛，主要用于对产品进行三维造型﹑利用其中的模具模块进行模具型腔的开模设计，和模架的装配。此外，使用PRO/E软件还可以将三维图形转化为二维图形，为二维图的绘制提供了很大的方便。

4 模具工艺方案

4．1 型腔数目的确定及分型面选择

4.1.1 型腔数目的确定

型腔数目的确定的规准，实际是应根据制件的几何形状及尺寸、质量要求、所选注射机能力、模具制造成本等因素综合考虑。型腔数目的确定是从锁模力的计算达标及经济性方面作为主要考虑对象的，由于塑件的质量较大，而且型腔深，充型困难，冷却很重要，故采用一模一腔。 4.1.2 分型面的选择

分型面的形式主要有：水平分型面、倾斜分型面、阶梯分型面、曲线分型面及瓣合分型面等几种。分型面设计总体原则:开设在有利于脱模的制件最大轮廓处；应尽可能使制件留在动模一侧；有利于确保制件的形状及尺寸精度；满足制件外观质量要求；有利于模具的锁紧和保证壁厚均匀；应有利于模具的排气；应有利于模具的加工制造。

根据塑件结构特征和外观要求，决定采用大浇口，本课题分型面（图4-1）选择在零件的最大截面处，这样便于开模。浇口在塑件最上面。

选择的分型面 图4-1

4．2 确定浇注系统

由于本塑件的质量大，面积较大，所以表面采用大浇口，优点是浇口由主流道直接进料，故熔体的压力损失小，充型更容易。在设计过程中应注意本塑件的塑料熔体流程较长，可能出现熔接痕、填充不足有气孔等缺陷。 4.2.1 主流道的设计

主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部分开始，到分流道为止的塑料

要点如下：

熔体的流动通道。在卧式或立式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，其设计

1. 为使凝料能顺利拔出，主流道通常设计成圆锥形，其锥角=2°～4°，对于流动性较差的塑料可取=3°～6°。内壁表面粗糙度一般为Ra=0.8μm。在本设计中，考虑到所采用的材料ABS的流动性一般，所以取=4°。

2. 为防止主流道与喷嘴处溢料主流道对接处应紧密对接，所以主流道对接处应加工出半圆形凹坑，其半径R2R1+（1～2）mm，其小端直径d1d2+（0.5～1）mm，凹坑深取h=3～5mm，在本次设计中,d1 =3mm,凹坑深取h=3mm。

3. 在保证塑料良好成型的前提下，主流道L应尽量短，否则将增多流道凝料，且增加压力损失，使塑料降温过多而影响注射成型。通常主流道长度由模板厚度确定，一，本设计采用的是68mm。

4. 由于主流道与塑料熔体及喷嘴反复接触和碰撞，因此常将主流道加工成可拆卸的主流道衬套（浇口套），便于用优质钢材进行加工和热处理。本设计中采用的衬套材料为T8A钢，淬火50-55HRC，其结构如图4-2所示。

图4-2 主流道衬套结构

4.2.2 冷料穴的设计

冷料穴的作用是贮存因两次注射间隔而产生的冷料以及熔体流动的前锋冷料，以防止熔体冷料进入型腔。冷料穴一般开在主流道的末端，当分流道较长时，在分流道的末端也设冷料穴。常见的冷料穴结构主要有带Z形头拉料杆的冷料穴、带球形头拉料杆的冷料穴、带尖锥头拉料杆及无拉料杆的冷料穴等。本次设计中选用的是ABS材料，

时靠倒锥起拉料作用，然后由推杆强制推出。

由于本设计采用的是大浇口形式，因此本次设计选用带Z形头拉料杆的冷料穴，开模

4．3 成型零部件的设计

成型零部件结构设计主要应在保证塑件质量和尺寸精度的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。 4.3.1 凹模

凹模是成型塑件外表面的零部件，按其结构可分为整体式和组合式两大类。由于本次设计的塑件外形比较复杂，采用整体式凹模加工工艺性差加工成本高，若采用组合式凹模则可以改善加工工艺性，减少热处理变形，节省优质钢材。所以，在本次设计中决定采用组合式凹模，即将型腔部分分开加工。型腔板和定模扳之间用螺钉固定组合在一起。本次设计中型腔板和定模版如图4-3所示。

图4-3 凹模结构示意图

4.3.2 凸模

凸模是用于成型塑件内表面的零部件，有时又称为型芯或成型杆。与凹模类似，凸模也可分为整体式和组合式两类。在本次设计中采用组合式，这是由于采用组合式时， 塑件的外形更容易加工,节省加工材料。如图4-4所示。 4.3.3 成型零部件的工作尺寸计算

图4-4 凸模结构示意图

所谓成型成型零部件的工作尺寸是指成型零部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与高度尺寸，以及中心距尺寸等。成型零部件的工作尺寸计算方法有平均值法和公差带法两种。本设计中采用平均值法。平均值法是按照塑料收缩率、成型零件制造公差和磨损量均为平均值时，制品获得的平均尺寸来计算的。

1.型腔、型芯的尺寸 (1) 型腔：

设塑料平均收缩率为Scp；塑件外形基本尺寸Ls；其公差为，则塑件的平均尺寸为Ls-/2。模具型腔的基本尺寸Lm，其制造公差为z，则型腔的平均尺寸为Lm+z/2。考虑平均收缩率及型腔的平均磨损量为c/2，则有：

(Lm

Z

2

)

C

2

(Ls



)Scp(Ls) 22

略去比其它各项小得多的/2*Scp后则型腔径向尺寸为

1

Lm(1Scp)Ls(zc)

2

标注制造公差后得

1

Lm(1Scp)Ls(zc)

2

z

Scp为塑件的平均收缩率，塑件材料为ABS，算得Scp=0.6%

Dm1.006180.750.220

0.027

0.027

17.940

Lm1.0061300.750.660R11.006660.750.460

0.063

0.063130.290

0.046

0.04666.050

R21.006590.750.40

3

0.046

0.04659.050

R1.006170.750.22L11.00630.750.070

0.02700.027

16.940

0.014

0.0142.970

L21.0061060.750.580L1.006480.750.36

3

0.054

0.054

106.20

0.039

00.039

48.020

L41.006110.750.20

0.027

0.027

10.920

L51.0062140.750.920L1.0061330.750.66

6

0.072

0.072

214.590

0.063

00.063

133.30

L71.0061120.750.580L81.006940.750.520

0.054

0.054112.240

0.054

0.05494.170

L91.006240.750.280L101.00610.750.120

0.033

0.03323.930

0.014

0.0140.920

L1.006560.750.4

11

0.046

00.046

56.040

L121.0061730.750.780L131.006460.750.360L

1.006140.750.220

14

0.063

0.063

173.450

0.039

0.03946.010

0.027

0.02713.920

L151.006730.750.460

0.046

0.04673.090

(2) 型芯：

L161.006120.750.20

0.022

0.092

11.920

L171.006790.750.460

0.046

0.04679.130

设塑件内形尺寸为ls,其公差为,则塑件的平均尺寸为ls+/2。模具型芯的基本尺寸lm，其制造公差为z，则型腔的平均尺寸为lm-z/2。同上面推导型腔径向尺寸类似,

1

可得 Lm(1Scp)L() szc2zLs为零件尺寸

Scp为塑件的平均收缩率，塑件材料为ABS，算得Scp=0.6% 的尺寸：

1.0061480.750.72149.430.0630.063 L18

L191.0061360.750.660.063137.310.063

1.0062170.750.92218.990.0720.07 2L20

L

01.006100.750.210.210.0270.027 21

00

L221.00640.750.140.0184.130.018

1.00670.750.187.180.0220.02 2L23

R1.006680.750.46

4

0.04668.7500.046

R51.006620.750.40.04662.670.045 0

1.006560.750.456.640.0460.046 R6

R1.006660.750.46

7

0.04666.7400.046

1.006190.750.2619.310.0330.03 3R8

01.006170.750.2217.270.0270.02 7R9

R101.006130.750.20.02713.230.027

4．4 合模导向机构

为确保动定模在合模时能准确闭合，在模具中必须设置导向机构。导向机构主要用于保证动模和定模两大部分或模具内其他零部件之间的准确对合，起定位和导向的作用。绝大多数导向机构由导柱和导套组成，称之为导柱导向机构。在本次设计中，采用一组导柱导套为导向机构。

由于导柱导套长期配合使用，所以其使用要求很高，要求表面耐磨、抗弯能力强，所以决定采用T8A钢，导柱、导套热处理为表面淬火分别达到50～55HRC，增加其耐磨性。

4．5 脱模顶出机构

注射成型后，使塑件从成型零件上脱出的机构为脱模机构（如图4-5）。脱模机构是由一系列推出零件及其辅助零件组成。本模具的脱模机构是由10根Z型拉料杆和6根推件杆组成。

图 4-5 脱模顶出机构

参考制件样品，确定了本模具采用6根推杆推出塑件，其中 每根推件杆直径10mm，待定长度为340mm，精确长度尺寸要配作，推杆应具有一定的强度和耐磨性，所以采用T8A，硬度50～55HRC。另外，推杆孔与推杆之间的间隙应小于所用材料的许用溢料间隙。顶出机构采用多个推杆顶出，它的优点是制造简单成本低，推杆与型腔的配合

精度较高，不容易出溢料，塑件成型效果好。经查表可知，ABS的许用溢料间隙为0.04～0.06mm，推杆与型腔的配合采用微间隙配合为F7/h6，经检验配合的最大间隙小于ABS的许用溢料间隙，满足使用要求。

由于型腔深，塑件包裹型芯力交大，脱模难，所以采用10根Z型拉料杆分布在四周，其中每根拉料杆直径10mm，长度148mm，拉料杆也采用T8A，硬度50～55HRC。 拉料杆和拉料杆孔之间的间隙应小于所用材料的许用溢料间隙。经查拉料杆和型腔的配合采用F7/h6满足使用要求。

制件投影为矩形时所需脱模力（N）为：

2abESLftan

F0.1A

(1K1)K2 = 57895N

推杆直径的校核：

L2FdK

nE

1/4

式中 d——推杆的最小直径，mm； K——安全系数，可取K = 1.1； L——推杆的长度，mm； F——脱模力，N； n——推杆数目；

E——钢材的弹性模量，MPa。

在本设计中d1=1.1×[552×3151/(8×210000)]1/4≈6.48mm，满足设计要求。 推杆强度校核：



4F

 =220 MPa nd2

式中 [σ]——推杆材料的许用应力，MPa； σ——推杆所受的应力，MPa。 经校核满足设计要求。

4．6 温度调节系统

塑件的成形凝固需要在一个比较合适的温度范围内，不然则会引起如变形尺寸精度力学性能和表面质量等问题。为了使模温能控制在一个合理的范围内，必须设计模具温度的调节系统。

本塑件的材料为ABS塑料，它要求较低的模温，所以仅需要设置冷却系统即可。因为通过调节水的流量就可以调节模具的温度。而常用的冷却方法是在模具内开设冷却水通道，本塑件面积较大，动定模均需开设冷却水通道，便于冷却。

因为该塑件体积大，型腔深，所以如果要让塑件在成型过程中快速冷却必须在型芯内部和外围设置很多水道让塑件在成型过程中快速冷去。

如果忽略模具因空气对流、热辐射以及与注塑机接触所散发的热量，则模具冷却时所需冷却介质的体积流量可按下式计算

qv

WQ1

c1(12)

式中 qv——冷却介质的体积流量，m3/min

W——单位时间（每分钟）内注入模具内的塑料质量，kg/min

Q1——单位重量的塑件在凝固时所放出的热量，kJ/kg

——冷却介质的密度，kg/m3

c1——冷却介质的比热容，kJ/（kg·℃）

1——冷却介质出口温度，℃ 2——冷却介质进口温度，℃

其中Q1可表示为

Q1c2(34)

式中 c2——塑料的比热容，kJ/（kg·℃）

3、4——分别为塑料熔体的温度和推出前塑件的温度，℃

——结晶形塑料的化潜热，kJ/kg

经查表可知，ABS的单位热流量为Q1=310～600 kJ/kg。本设计中取Q1=310 kJ/kg，

W=3.96kg/min，1=27℃，2=20℃，则

q

v



wQ6.210006033

3.5210m/min

c1210004.1872720 求出冷却水的体积流量qv后，便可根据冷却水处于湍流状态下的流速与管道直径的关系，再通过查表便可以得出冷却水管道的直径d。本次设计中冷却水管道的直径d=8mm。

v

4qv

3.148/100060

2

1.16m/s

0.8

h

1.67.220.99610001.16

8/1000

0.2

8.55103KJm2h20c

总传热面积A

A

60W1602.381000/60

0.017m2 h8.551000452720/2

孔数n

n=16个

4．7 排气系统

排气是注射模设计中不容忽视的一个问题。在注射成型中，当塑料熔体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。若排气不良，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，而且一方面将会在塑件上产生气泡，接缝表面轮廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦，同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此设计型腔时必须考虑排气问题。

本模具的型腔大但结构不是太复杂，精度要求不高，主分型面又是平面和斜直面，由多个部分组成，所以通过分型面以及推杆与型腔板和小型芯之间的间隙进行排气即可满足排气需要。

5 标准模架的选择和注射机的校核

5．1 选择标准模架

模架的选择是比较重要的，在注射的过程中模具型腔受到高压的作用，因此模具型腔应该具有足够的刚度和强度。强度不够将导致型腔的塑性变形，刚度不足将导致型腔的弹性变形，导致型腔向外膨胀，产生间隙，从而使加工的产品成为废品。综合考虑模具的布局和型腔的大小，选择GB/T12556.1-90模架标准中的周界尺寸为400mm×450mm的A2型标准模架。零部件均采用GB/T12556.1-90中的标准，闭合高度为473mm。

5．2 注射机的校核

虽然选择注射机的时候曾对注射机进行过初步校核，但整体模具设计完成后还应对注射机进行详细校核。以下将从安装尺寸以及开模行程等方面进行校核。 5.2.1 安装尺寸的校核

模具的外形尺寸为L×B×H=400mm×450×473mm。安装尺寸的校核主要校核的是模具的长度与宽度、模具的厚度。模具的长度和宽度必须小于注塑机连接柱内距。JN268E的连接柱内距为450mm×500mm，而模具的外形尺寸为400mm×450mm，所以满足要求。该模具的闭合高度为473mm，在JN268E模具厚度（容模量）195～6-0mm之内，满足要求。因此，该注塑机满足设计要求。 5.2.2 开模行程的校核

JN268E的开模行程为490mm，而本模具为单分型面，它的开模距离为：

S=H1+H2+(5～10) mm

式中 H1——塑料脱模需要的顶出距离，mm H2——塑件厚度（包括浇注系统凝料）, mm 本模具中，S=146+146+10=302mm

本模具的推出行程为50mm,远小于JN268E的最大推出行程为135mm。 所以本模架和JN268E注塑机合适。

6 模具材料的选择

6．1 模具材料的选择

本设计模具所选用的材料如表5所示。

表5 模具各部件材料的选取

至此，有关本次注塑模具的设计已全面结束。

7 模具的三维造型

为了更加直观、清晰地表达整个模具的结构，下面将附上一张在设计过程中使用PRO/E对模具进行的三维造型图，如图7-1所示。

图7-1闭合状态

结 论

本模具结构方案解决了产品成型的质量要求和工艺要求，针对产品的不同方向通槽的特征，运用了单分型面，大型芯采用的组合安装的方法，同时把型腔也采用组合安装的方法，降低了制造难度，这样使结构更加合理，节约成本，降低加工难度。在对产品的设计方面，采用了PRO/E软件对其进行开模，直接生成型芯和型腔，不需要进行太多的空间想象。本模具采用的模架为标准模架，板类均为标准件，既缩短了模具制造周期，同时又降低了生产成本，提高生产了效率及经济效益。对于模具的浇注系统和模温控制上通过计算和合理的分析，相信这些数据是可靠的。由于本人所学知识有限而且缺乏工作经验，难免有错误与不足之处。希望各位老师予以指正。

致 谢

一转眼毕业已经临近，我的毕业设计经过一个多月的的奋战也最终完成。完成之余我首先感到的不是劳累，而是喜悦，学到了很多知识，在以后的工作中肯定能够运用的到。

首先，我要感谢我的指导，感谢他对我悉心的指导，感谢老师带给给我的帮助，在毕业设计期间，康老师对我们严格要求，而且每件事都亲力亲为，给而我们很多宝贵的建议。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获是巨大。在整个设计中我用到以前的许多知识，在此，我要感谢我的各位老师，是你们教会了我知识，我才能完成这次毕业设计。

同时，也要感谢同组的同学，你们在我做毕业设计的过程中给了我很多的帮助，我们互帮互助完成这次设计。

参 考 文 献

1 黄虹. 塑料成型加工与模具. 北京：化学工业出版社，2003 2 王旭. 塑料模结构图册. 北京：机械工业出版社，1994

3 叶伟昌. 刀量模具设计简明手册. 北京：机械工业出版社，1999 4 程培源. 模具寿命与材料. 北京：机械工业出版社，2002

5 钟日铭. Pro/ENGINEER Wildfire工业产品设计. 北京：兵器工业出版社，2005 6 伍先明，王群. 塑料模具设计指导[M]. 北京: 国防工业出版社, 2006. 7 李世国. Pro/ENGINEER Wildfire 中文版范例教程. 北京：机械工业出版社，2004

8 杨占尧. 注塑模具典型结构图例. 北京：化学工业出版社，2005 9 赵蓓蓓. 初探塑料模具材料现状及发展方向[J]. 科技资讯, 2009 10 模具标准选编组. 模具标准汇编. 北京：中国标准出版社，1992