模具毕业设计43电视机外壳塑料模设计

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题 目

电视机外壳塑料模设计

系 、 部： 机械系 学生姓名： 指导教师： 职称 教授 专 业： 机械制造与自动化 班 级： 完成时间：

摘 要

对塑件的结构，使用要求进行分析，确定成型方法。确定成型方法后，再进行模具结构的设计。最后根据模具的结构选定注射机。其中，包括了成型零件尺寸的计算，脱模力的计算，强度校核，零件加工工艺等。本设计完全采用计算机辅助设计，有大部分数据是用PRO/E精确计算而得的 ，不仅能节约时间，缩短设计周期，节约成本，也能提高设计的质量。

关键词：工艺规程; 定位基准

ABSTRACT

This article has first carried on the connecting rod componentsanalysis, through analysis and research which carries on to thereference, elaborated the technological process, and the manufacturetechnology and so on the related content; In the technical route,elaborates the connecting rod craft processing craft, themachine-finishing remainder, the processing order arrangement and thebasic man-hour of computation. The question possibly appears which in the design process is: Draws upthe technological process is not good, affects the processingprecision and the processing efficiency; The unit clamp clamps theorganization to choose is improper, thus creates clamps the strengthwhich cannot satisfy needs.

Keywords: Technological process; Localization datum

目 录

1 前言 ??????????????????????????????1 2 成品分析 ????????????????????????????2 2.1 结构分析 ???????????????????????????3 2.2 肉厚分析 ???????????????????????????4 2.3 成型分析 ???????????????????????????5 3 工件材料的选择?????????????????????????9 3.1 概述????????????????????????? ????9 3.2 塑料的组成 ??????????????????????????9 4 分型面的确定??????????????????????????11 5 浇注系统的设计?????????????????????????13 5.1 主流道的设计?????????????????????????13 5.1.1主流道尺寸 ?????????????????????????13 5.1.2流道衬套的形式 ???????????????????????13 5.2 主流道衬套的固定 ???????????????????????14 5.3 分流道的设计?????????????????????????14 5.3.1分流道的形状及尺寸 ??????????????????????14 5.3.2分流道的表面粗糙度? ?????????????????????15 5.3.3分流道的布置形式???????????????????????15 5.4 浇口的设计??????????????????????????15 5.4.1浇口的选用 ???????????? ?????????????15 5.4.2 浇口的位置???? ?????????????????????16 5.5 料穴的设计?????????????????????????17 6 模具结构设计及成型零件的设计??????????????????17 6.1 钢材选用???????????????????????????17 6.2 模具的设计??????????????????????????18 6.3 成型零件的设计????????????????????????23 6.3.1成型零件的结构设计??????????????????????24 6.3.2 型芯结构尺寸计算 ??????????????????????24 6.3.3 卡沟间距的计算 ???????????????????????25

6.3.4 孔类尺寸的计算 ???????????????????????25 6.3.5 型腔尺寸的计算 ???????????????????????25 6.3.6 模仁的设计 ?????????????????????????25 6.4 顶出系统的设计???????????????????????26 6.4.1制品推出的基本方式 ?????????????????????27 6.4.2 脱模力的计算 ????????????????????????28 6.5 冷却系统的设计 ???????????????????????28 6.6 排气系统的设计????????????????????????30 7 注射机的选用??????????????????????????31

7.1 塑件的计算??????????????????????????31

7.2 注塑机的选择?????????????????????????32 7.3 注塑机的校核?????????????????????????32 参考文献??????????????????????????????. 致谢????????????????????????????????

正 文

1 前言

随着高分子化学技术的发展，以及高分子合成技术，材料改性技术的进步，塑料工业飞速发展。目前，塑料制品已深入到国民经济的各个领域。在办公用品，照相器材，汽车，仪器，仪表，机械，航空，日用以及家用电器的领域中得到了广泛的应用。且开始逐步取代金属产品。我国自改革开放以来，塑料工业得到了飞速发展，在国民经济中开始发挥愈来愈重的作用。

近年来，随着科学技术的进步以及对塑件质量要求的提高，塑料模具成型技术，正像高效率，自动化，大型，微型，精密，高寿命的方向发展。具体表现在以下几方面： 1：塑料成型理论研究的飞速发展。现已经对充模过程中的流变行为，及流变理论，有了更深的研究。对于挤出成型，现已初步建立起数学模型。

2：新的成型方法的涌现。如热流道浇注系统的应用，气辅成型，双射成型技术的应用。 3：塑件更趋向精密化，微型化，大型化。现德国已研制出0.1g的注射机，用来生产0.05g的塑件。法国已拥有注射量为170kg的注射机。

我国也研制出0.5g的微型注射机和注射量达35000cm的特大注射机. 4: 新型模具材料的应用。

5：模具表面强化热处理的新技术的应用。 6：计算机辅助设计的应用。 7：标准化的实施。

此次设计为电视机外壳的注塑成型模具设计，设计中，得到张教授的精心指导，及时解决所遇到的问题，也得到了同学与朋友的大力帮助。如今设计即将结束，在设计中出现一些问题是无法避免的，毕竟实践经验有限，及本人所学模具专业知识有限，如发现问题希望及时提出，以便更正，共同进步。设计说明书中详细分析了设计中的一些必要计算，并附图分析，所有数据经过核算，该查表的数据在《机械设计手册》、《塑料模设计手册》等丛书中查得。

32 成品分析

电视机外壳，它是电视机的前盖部分。首先它是电视机的主要轮廓，所以外面部分表面质量有要求，不能有毛边，顶出痕迹和拉伤。里面部分表面质量想对来说，要求不是很高。同时，由于它也是整个电视机的支架部分，所以强度有一定的要求。要注意熔接线的位置，第一要保证的就是外围边缘部分，应尽量将熔接线转移到左边体积大块处。在材料方面，也要注意材料的强度，刚度，等力学方面的性能，同时也要考虑成型工艺

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方面的各种性能，如流动性，收缩性等。此处的塑料，根据塑件的结构可知流动性中等即可。收缩性,原则上，越小越好，但实际中，考虑到成本因素，此处塑料的收缩性不能太小，也不能太大，中等即可满足要求。由于塑件的尺寸比较大，主要配合的面比较少，尺寸精度可相对降低，除了那些需要配合的面尺寸精度取MT3之外的，其他的尺寸按MT5的精度即可。

2.1 结构分析

成品图如下所示： 大小：405*264*31

图2-1 成品图

2.2 肉厚分析

图2-6 成品图

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经过pro/e的分析，由图可知，此塑件的肉厚较均匀。取平均肉厚为2mm。

图2-7 成品图

上图中红色区域肉厚较厚，成型时会导致缩水，应该减薄，保持肉厚均匀变化。

2.3 成型分析

电视机外壳，对表面质量要求较高，尺寸精度也有相对较高的要求，所以采用注塑成型不仅满足塑件要求，也能满足大批生产需求。

由于塑件尺寸较大，模具的尺寸相应的也会较大，为生产方便，采用一模一穴的形式。所以型腔排布的问题也就变的简单了。

由于塑件外部分相对来说比较重要，要求也较高，所以把外面部分放在母模侧，里面部分放在公模侧。同时也有利于脱模和顶出。分型面如所示，棕色为在母模侧的面，绿色为在公模侧的面。其中的沉头孔，大端在母模侧成型，小端在公模侧成型。如图2-10 所示。边缘处的卡沟，如图2-11所示。另：所有与分型面垂直的面都必须设置拔模角，以分型面为界，在母模 侧的向母模侧减胶拔模0.5-1度，在公模侧的向公模 减胶拔0.5-1度保持减胶量在20丝左右，为是母模侧更易脱模，母模侧的拔模角应稍大于公模侧。

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3 工件材料的选择

3.1 概述

塑料：它是一种混合物，以高分子聚合物为主要成分，加入一定量的添加剂而组成的。在常温下常表现为柔韧的固体，但加热，加压时会有一段软化的过程，这一性质被称为可塑性。由于塑料的分子质量相对较大，所以分子间彼此具有很大的作用力，分子之间的长链就会蜷曲在一起，即可相互排斥，也可相互吸引，使的塑料具有弹性。

3.2 塑料的组成

主要成分：合成树脂；合成树脂的性能基本上决定了塑料的基本性能，如热性能，化学性能，物理性能，力学性能，在塑料中的含量一般在40%-100%。目前主要的合成树脂有聚乙烯，聚氯乙烯，酚醛树脂等。

添加剂：常用的有：填充剂，增塑剂，稳定剂，润滑剂，着色剂等。此电视机外壳，根据其应用场合，可适当添加一些添加剂。为了增加其绝缘性及强刚度，可适当加如一些添加剂，如云母，石英等。同时也可以降低成本。为了增加其可塑性，流动性，改善塑件成型条件，提高塑件质量可加入适量的的增塑剂。由于电视机会有相当量的辐射，塑件必须加入一定量的光稳定剂。提高塑件的使用寿命，保护环境和使用者的健康。添加润滑剂和着色剂， 可是塑件的表面光洁，更美观，同时也有利于脱模。

3.3 塑料的分类

3.3.1 按塑料中树脂分子结构和受热后呈现的基本行为分

可分为热塑性和热固性塑料。

塑料中的树脂分子结构是线性或支链型结构，它在加热是软化并熔融，不产生化学交链反应，成为溶体，在次状态下可制成一定形状的塑件，冷却后保持已成型的形状，如再加热，可再次成型。可回收利用。这种塑料称为热塑性塑料，

塑料在受热之初分子呈线性，具有可塑性和可溶性，但继续受热后这些链状的分子逐渐结合成网状结构，当温度达到一定后会进一步发生交链反应，最终变为体型结构，树脂即不溶解也不熔化，塑件形状固定下来后就不再改变，如再加热也不会再软化，更不具有可塑性，不可回收利用，这样的塑料称为热固性塑料。

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3.3.2 按性能及用途分

通用塑料：产量大，用途广且价格便宜的塑料。占世界总量的80%左右。

工程塑料：在工程技术中常用来作为结构材料来使用，力学性能，耐摩擦，耐腐蚀

性能较好。尺寸的稳定性好。

特殊功能塑料：具有特殊功能的塑料。如医学方面，光学，电学方面等。

3.4 塑料的选择

易知，电视机外壳，首先作为整个电视机的主体支架来说，应该选用常用来作为结构材料的工程塑料比较合理，因为它力学性能好，能耐摩擦和腐蚀，尺寸也较稳定。选通用塑料的话，虽然成本较低，也比较容易获的，但考虑到电视机外壳对外观，及强刚度的要求，还有成型，力学等方面的要求，通用塑料就较工程塑料而言，不是很合理。选特殊塑料，尽管可以满足上述的个种要求，但成本太高，不符合商家的基本原则，所以淘汰。

其次，考虑到今社会环保及节约能源的趋势，应该选用可循环利用的热塑性塑料，才能跟上社会的发展趋势。能否适应社会潮流，也是商家考虑的重要因素之一。

再次，就成型方面而言，因为塑件较大，壁后厚也较为均匀，所以流动性不用太好，否则会产生飞边‘溢料’，影响产品质量。当然流动性太差又会发生充不满的现象，所以选流动性适中的塑料即可。电视机外壳一般都是不透明的。通常结晶度越大，塑料的密度也就越大，强刚硬度也会随之越大，耐摩，耐腐蚀，电性能也会越优良。所以选结晶度大的塑料较适合。

最后，塑料在成型加工过程中都会存在不同程度的定向排列，即定向。定向会直接导致塑料力学性能的各向异性，此处塑件较大中间有比较长的薄壁，所以要控制这种各向异性在一定的范围内。对其他各种特性的要求不是很严格，所以只要不是太极端，选一般水平的就能满足塑件要求。但要力求成本低，易取的等要求。

综上分析，我门不难看出，ABS比较能符合要求，下面大家一起来探讨ABS的各种性能。

ABS：丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物。ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚物三种化学单位合成，每种单体都有不同特性；丙烯腈有高强度，热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性，抗冲击特性；苯乙烯具有易加工，高光洁及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。三种单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯—丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯胶分散相。这就决定了ABS材料的耐高温性、抗冲击性及易加工性等多种特性。缩水率为0.4-0.7%。ABS的原型可以达到注塑ABS成型强度的80%，而它的属性，例如耐热性与抗化学性，也是近似或是相当于注塑成型的工件，其耐热度为93.3℃，这让ABS成为功能性测试应的广泛使用材料。 ABS，它的密度是1.02-1.16kg*dm.

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吸水率为0.2-0.4。 收缩率为0.4-0.7s。 熔点为130-160°.

热变形温度：90-108（0.46Mpa） 抗拉屈服强度为50 Mpa。 拉伸弹性模量为1.8e03 Mpa 抗弯强度80 Mpa。

冲击韧度261（无缺口时）kj.m 硬度（HB）9.7

体积电阻系数：6.9e16欧.厘米

经过上面的分析，我们不难得出结论，选择ABS 不仅能满足产品的各种要求，同时也能适应社会的发展需要。需要注意的是由于它的吸湿性较大，加工前通常要进行干燥处理。

表1 ABS的成型条件

?2 成型条件 注射机类型 螺杆式 湿度 小于0.04% 计算收缩率 0.3－0.8％ 预热温度 80－85℃ 预热时间h 2－3 喷嘴温度℃ 前段180－200 170－180 螺杆转速r/min 30 模具温度℃ 50－80 料筒温度℃ 后段150－170 注射压力 注射时60－100MPa 间 20－90s 0－5s 中段165－180 成型时间 高压时间 冷却时间 20－120s 总周期 后期处理 方法 温度℃ 70 时间h 2－4 50－220s 红外线灯、鼓风烘箱

4 分型面的确定

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面。一般一幅模具可以有一个或几个分型面。它的方向可以是任意的，垂直，平行都可以，甚至可以有一定的角度。

分型面的形式塑件的集合形状，脱模方法，模具类型，及排气条件，及浇口形式等有关，常见的有水平分型，垂直分型面，斜分型面，阶梯分型面，曲线分型面等。可以是单一的形式，也可以是复合的形式，在实际生产中常采用复合形式的分型面。如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注

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系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。但不管如何，选择分型面都要求符合下面的原则：

1，便于脱模，应尽量是塑件留在公模侧，以便顶出。同时也要利于侧面分型和抽芯。 2，保证塑件的外观面不遭损坏 3，保证塑件的尺寸的精度 4，有利于排气 5，使模具加工方便

图4-1 分型面图

如图所示：

沉头孔大端在母模侧成型，小端在公模侧成型，通孔一般都放在公模侧成型，要尽量将塑件留在公模侧，方便后面的顶出工序进行。在所有的孔成型时因该注意，在哪一侧成型，就在哪有一侧减胶拔模。拔模量视垂直面高度而定，总之保持在50丝左右即可。还要值的注意的是，为了防止粘母模，母模侧的拔摸量要稍大于公模侧。

边缘区的卡沟，如上图所示，分型面沿卡沟的轮廓线分布，以卡沟最边缘的线做为分界线，上面的在母模侧成型，下面的在公模侧成型。这样脱模是就方便许多了。

5 浇注系统的设计

所谓的浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道，起主要作用是使

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塑料熔体平稳而有序的地填充到型腔中，以获得组织致密，外形轮廓清晰的塑件，因此浇注系统十分重要。

浇注系统一般由下面四部分组成，主流道，分流道，浇口，冷料穴。

5.1 主流道的设计

5.1.1 主流道尺寸

主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸d应与所选注射机喷嘴尺寸相适应，要查阅所选注射机的使用说明书，即d= d1（注射机喷嘴直径）+(0.5~1)，一些具体参数参看塑模设计教材及设计手册，在现场设计中应选用标准件。

5.1.2 主流道衬套的形式

主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式（俗称浇口套），以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等，热处理硬度为53-57HRC。主流道衬套和定位圈设计成整体式用于小型模具，中大型模具设计成分体式。常用浇口套分为有托浇口套和无托浇口套两种下图为前者，有托浇口套用于配装定位圈。浇口套的规格有Φ12，Φ16，Φ20等几种。由于注射机的喷嘴球半径为18，所以浇口套的半径SR=20，要稍大于喷嘴半径。

注射机喷嘴浇口套

图5-1（流道衬套示意图）

5.2主流道衬套的固定

因为采用的有托浇口套，所以用定位圈配合固定在模具的定模座板上。定位圈也是标准件，外径为Φ100mm，内径Φ35mm。具体固定形式如图5－2

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图5－2（主流道衬套固定形式图）

5.3 分流道的设计

分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中

熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。

5.3.1 分流道的形状及尺寸

为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形梯形U形半圆形及矩形等，工程设计中常采用梯形截面加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大，一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸：

D?0.2654W4L （1）

式中 D―梯形大底边的宽度（mm）

W―塑件的重量（g） L―分流道的长度（mm） 在应用公式（1）时应注意它的适用范围，即塑件厚度在3.2mm以下，重量小于200g，且计算结果在3.2－9.5mm范围内才合理。

本设计的塑料仪表外壳体积为154 mm3，质量157.9g，分流道的长度预计设计成120mm长

D?0.2654W4L=8.1354mm 取D=8mm 5.3.2 分流道的表面粗糙度

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由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.60μm左右就可以，这样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速度和剪切热。

5.3.3 分流道的布置形式

分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。本模具的流道布置形式如（图5－3）：

图5－3 （流道布置）

5.4 浇口的设计

浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。

5.4.1 浇口的选用

在本设计中，我采用的是侧浇口，侧浇口是截面形状为矩形的浇口。一般开在分型面上，可按需要合理选择浇口的位置，尤其适用与一模多腔。

如图5-4所示，一般取B=1.5mm-5.0mm，厚h=0.5mm-2mm,（也可取塑件的1/3-2/3），长L=0.7mm-2mm。浇口的形式和尺寸如下：

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图5－4 浇口结构图

5.4.2 浇口的位置

模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：1.尽量缩短流动距离。

2.浇口应开设在塑件壁厚最大处。 3.必须尽量减少熔接痕。 4.应有利于型腔中气体排出。 5.考虑分子定向影响。 6.避免产生喷射和蠕动。

7.浇口处避免弯曲和受冲击载荷。 8.注意对外观质量的影响。

综合这八点原则，同时结合所测绘塑件的实物所留下的浇口印，可以确定浇口的位置如（图5－5）所示：

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图5－5 浇口位置图

5.5 冷料穴的设计

在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约10－25mm的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。

冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处），其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的1－1.5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积。本模具中的冷料穴的具体位置和形状如（图5－6）中所示。

图5－6 冷料井结构图

6 模具结构及成型零件的设计

6.1 钢材选用

对于模具钢的选用，必需要符合以下几点要求：

1． 机械加工性能良好。要选用易于切削，且在加工以后能得到高精度零件的钢种。 2． 抛光性能优良。注射模成型零件工作表面，多需要抛光达到镜面，Ra≤0.05μm。要求钢材硬度在HRC35～40为宜。过硬表面会使抛光困难。钢材的显微组织应均匀致密，极少杂质，无疵斑和针点。

3．耐磨性和抗疲劳性能好。注射模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷，而且还受冷热温度交变应力作用。一般的高碳合金钢可经热处理获得高硬度，但韧性差易形成表面裂纹，不以采用。所选钢种应使注塑模能减少抛光修模次数，能长期保持型腔的尺寸精度，达到所计划批量生产的使用寿命期限。

4．具有耐腐蚀性。对有些塑料品种，如聚氯乙稀和阻燃性的塑料，必须考虑选用

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有耐腐蚀性能的钢种。

根据塑件表面质量比较高决定模具表面质量更高这一事实，再依照上述标准，故在设计成型零件中模仁选用NAK80,日本大同钢，出厂硬度HB370-400(HRC37-43)化学成分（%）：C(0.15),Si(0.3),Mn（适量），Ni（3.0），Cu(1.0),Mo(0.3)Al(1.0)等。高硬度，镜面效果特性好，放电加工良好，焊接性能极佳，电蚀及抛光性能好。斜销采用FDAC，做氮化处理，顶针用SKD61。其他结构可采用45钢。

表2 钢材成分 名称 SKD61 FDAC 45

C 0.39 0.39 Cr 5.15 5.15 Ni 1.0 1.0 0.3 Mo 1.4 1.3 V 0.8 0.9 Mn 0.4 0.45 0.5-0.8 硬185 185 度（HB） 0.42-0.5 0.25 6.2 模具的设计

模具设计的一般步骤是，先根据塑件的大小来确定模仁的大小，再根据模仁的尺寸，来确定模板的尺寸。公母模板确定后，上下固定板，顶出板，模脚等尺寸也就相应的确定了。在实际生产中，模具的结构已基本标准化和系列化，只要根据塑件确定模仁的大小即可，其他结构可根据模仁大小来选择。这给现代化生产带了许多方便。这也是未来发展趋势。在毕业设计当中，本人尽可能的接近实际，有许多数据都是来自工厂，是经过模具行业几代人实践而总结出来的宝贵经验。这与课本可能有点不同。我们设计的目的是为了让我们更好的走向社会，服务于实际生产，所以本人的一些数据是采用工厂的一些经验数据，而不是书本上的。

塑件的尺寸是：405*264*33 据经验，公模仁可取值：485*344*45 母模仁可取值：485*344*55

因为塑件在母模侧部分多于公模侧部分，所以母模仁取55高，大于公模的45。具体布置如下图所示：

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图6-1 公母模厚图

模仁确定后，我们可根据一些实际生产积累的一些经验，取： 公模板尺寸为：680*584*115。 母模板尺寸为：680*584*130。 上下固定板均取为：788*584*50 上下顶出板均取为：584*482*50

6.3 成型零件的设计

注射模具的成型零件是指构成模具型腔的零件，通常包括了凹模、型芯、成型杆等。凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的内表面，成型杆用以形成制品的局部细节。成形零件作为高压容器，其内部尺寸、强度、刚度，材料和热处理以及加工工艺性，是影响模具质量和寿命的重要因素。

设计时应首先根据塑料的性能、制件的使用要求确定型腔的总体结构、进浇点、分型面、排气部位、脱模方式等，然后根据制件尺寸，计算成型零件的工作尺寸，从机加工工艺角度决定型腔各零件的结构和其他细节尺寸，以及机加工工艺要求等。此外由于塑件融体有很高的压力，因此还应该对关键成型零件进行强度和刚度的校核。 在工作状态中，成型零件承受高温高压塑件熔体的冲击和摩擦。在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸和表面。在开模和脱模时需要克服于塑件的粘着力。在上万次、甚至上几十万次的注射周期，成型零件的形状和尺寸精度、表面质量及其稳定性，决定了塑件制品的相对质量。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，作为高压容器，它的强度和刚度必须在容许范围内。成型零件的结构，材料和热处理的选择及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素。

6.3.1 成型零件的结构设计

模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括母模仁、公模仁、型芯、镶块、成型杆等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲

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刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。

设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。

从塑件的实物和零件图可知塑件的表面有比较多的自由曲面,凹模的配作提出了比较高的要求。用传统的设计方法设计凹模，有以下几个缺点：1、自由曲面的设计比较困难；2、凹模上曲面的尺寸不容易表达清楚；3计算量大，设计效率偏低。

在本次设计中采用了proewildfire3.0对成型零件进行设计，并且采用软件中的先进的分析检测功能对所设计的模具进行检测，确保了它的合理性。从而克服以上的缺点。

根据塑件的要求，我们不难看出，需要计算的成型零件尺寸有如下几类：型芯（屏幕处的两个台阶），中心距，型腔尺寸，其他不是有要求的尺寸可按一般加工精度加工

6.3.2 型芯结构尺寸计算 1，上台阶的尺寸计算

0273?1.0mm. 塑件径向尺寸为273，公差查表可取为1.0，取上偏差为0。即为

3?0?lM??(1?S)ls???4???z?所以型芯尺寸为： （2）

s??L1?273.99?0.33

?0其中模具制造公差取1/3?，

塑件收缩率S=（Smax+Smin）/2=0.5%

02 高度为2，公差查表可取为0.12，取上偏差为0。即为?0.12mm.

2?0?hM??(1?S)hs???3???z?所以其尺寸为： （3） H1??1.93??0.04

?0.台阶面二的计算。

塑件径向尺寸为292，公差查表可取为1.2，取上偏差为0。 结果为，

L2??292.7??0.4

?0 15

高度为26，公差查表可取为0.28，取上偏差为0。结果为，

H1??25.93??0.z09

?0.由于次塑件的台阶面教多此处就选次二处作为样板，以后个台阶的计算方法如上述两种方法。

6.3.3 卡沟间距的计算

塑件尺寸为120，公差查表可取为 ：0.64。

CM??(1?S)Cs??z?12 （4）

C1??120.6??0.32z

?0.32模具与制品上中心距的公差标注均采用双向等值公差。 其他尺寸可依此算出。

6.3.4 孔类尺寸的计算

直径为24，公差查表可取为 ：0.24。

3?s?LM??(1?S)Ls???4??0 （5） ??0.08sL1?23.94?0

?? 高度为3，公差查表可取为 ：0.12。

2?0?hM??(1?S)hs???3???z? （6）

h?2.93?0.040

其他孔的成型零件尺寸的计算可依此方法依次算出，在此就不一一列举。 6.3.5 型腔尺寸的计算

外轮廓尺寸为405*264，现只做一个方向上的尺寸计算，其他的可依此类推。下面以405为例进行分析。

塑件尺寸为405，公差查表可取为 ：1.60。

3?s?LM??(1?S)Ls???4??0 （7） ?

?0.5sL2?406.58?0

??

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其高度尺寸为：31，公差查表可取为 ：0.32

??H????(1?S)H2?zMs?

3????0 （8） H?02?30.94.01?0z

5.3.6模仁的设计

此处以母模仁为例，公模仁可依此算出。

1，型腔侧壁厚度的计算 ，按刚度条件，型腔侧壁厚度计算式为：

cpMh4tc?3E?p （9）

=30.02mm

式中 tc—型腔侧壁厚度（mm）

pM—模腔压力（MPa）此处取30 Mpa c—系数 查表得0.930 E—钢的弹性模量，取2.1*105Mpa

h—凹模型腔的深度（mm），母模仁为55

?p—型腔允许变形量（mm） 此处取为0.045

按强度条件，型腔侧壁厚度计算式为：

S???3h2p(1???)?1/2????=28mm （10）

??s—型腔侧壁厚度（mm）

a—长宽比 此处为264/406=0.65

pM—模腔压力（MPa）取30 MPa

h—凹模型腔的深度（mm）

?p—材料许用应力（MPa），暂时取为300 MPa

?--与h/l有关的系数，取0.108

2. 底板厚度的计算 模具排样为一模一腔，中空，压力主要分布在外围。按刚度条件，型腔底板厚度为：

c'p4tMhh?3E?p （11）

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按刚度条件本设计中的t=30mm 按强度条件，底板厚度为：

th?ha'pM?p （12）

按强度条件本设计中的hs=25mm

在具体设计中考虑到模仁整体尺寸，所以取模仁长宽为205mm×165㎜，即可满足要求。

另一类尺寸是没有标注公差的，它是塑件上次要的、要求比较低的尺寸，在实际生产过程中，为了简化计算，这一类尺寸在计算时往往只另上它的收缩量，公差则按模具的经济制造精度取得。各成型零件的设计尺寸请参考其零件图。

6.4 顶出系统的设计

制件推出（顶出）是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定制品的质量，因此，制品的推出是不可忽视的。在设计推出脱模机构时应遵循下列原则。

1）推出机构应尽量设置在动模一侧 由于推出机构的动作时通过装在注射机合模机构上的顶杆来驱动的，所以一般情况下，推出机构设在动模一侧。正因如此，在分型面设计时应尽量注意，开模后使塑件能留在动模一侧。

2）保证塑件不因推出而变形损坏 为了保证塑件在推出过程中不变形、不损坏，设计时应仔细分析塑件对模具的包紧力和粘附力的大小，合理的选择推出方式及推出位置。推力点应作用在制品刚性好的部位，如筋部、凸缘、壳体形制品的壁缘处，尽量避免推力点作用点作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如壳体制件及筒形制件度采用推板推出。从而使塑件受力均匀、不变形、不损坏。

3）机构简单动作可靠 推出机构应使推出动作可靠、灵活，制造方便，机构本身要有足够的强度、刚度和硬度，以承受推出过程中的各种力的作用，保证塑件顺利脱模。

3）良好的塑件外观 推出塑件的位置应尽量设在塑件内部，或隐蔽面和非装饰面，对于透明塑件尤其要注意顶出位置和顶出形式的选择，以免推出痕迹影响塑件的外观质量。

4）合模时的正确复位 设计推出机构时，还必须考虑合模时机构的正确复位，并保证不与其他模具零件相干涉。 6.4.1 制品推出的基本方式

（1） 推杆推出。推杆推出时一种基本的也是一种常用的制品推出方式。常用的推杆形

式有圆形、矩形、“D”形。

（2） 推件板推出。对于轮廓封闭且周长较长的制品，采用推件板推出结构。推件板推

出部分的形状根据制品形状而定。

（3） 气压推出。对于大型深型腔制品，经常采用或辅助采用气压推出方式。

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（4） 斜销辅助推出.斜销一般不只是参与成型,它还有推出的作用,此设计中就用到次

方法.

本套模具的推出机构形式较为简单，全部采用顶杆(扁形)和推杆推出。具体位置见图:

图6-10 推出位置结构图

6.4.2 脱模力的计算

根据此塑件的壁厚，可选定塑件脱模力的计算公式为

?(dk?2t)2?dk2 Fc=1.25KfcaE(Tf-Tj)Ac/???(dk?2t)2?dk2?v? （13） ? Fc—脱模系数

a--塑料的线膨胀系数(1/ o C)

E--在脱模温度下，塑料的抗拉弹性模量（MPa） Tf—塑料的软化温度（o C） Tj—脱模时塑件温度（o C） t—塑件的壁厚（mm） Ac—型芯面积 v—塑料的泊松比

ABS塑料可查表取如下值：

Fc=0.35，a=8.5， E=2.4 ，Tf=100 ，Tj=60， v=0.35 Ac=1.4e+05 mm 2 dk=l+b/2=334.5 K—厚壁塑件计算系数。

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K=2λ

2 /cosβ (1+2λ ) β为拔模角度，此处取1，

λ=(l+b/2)/t=167.25 所以：K=143.66

?(dk?2t)2?dk2?Fc=1.25KfcaE(Tf-Tj)Ac/??v? 22(dk?2t)?dk?? =607.16N

6.5 冷却系统的设计

一般模具的温度为200度左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在60度以下，所以

热塑性塑料在注射成型后，必须进行有效的冷却，以便是塑件可靠的冷却并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。

同时，由于塑件体积较大，模仁部分温度会比较高，而外部与空气接触，温度较低，所以容易产生不均匀的温度分布，模具材料的热胀冷缩的特性，使模具会产生不同程度的变形，对于精密模具来说那是不容许的，所以采取排布水管等的冷却方法来均衡温度，保证变形量。

冷却介质有冷却水和压缩空气等。但因为水的的热容量大，热传导系数大，成本低，所以水被广泛采用。本设计也是采用水作为冷却介质。 冷却系统的设计原则

1， 尽量保持塑建收缩均匀，维持模具的热平衡。

2， 冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑建的冷却效果越均匀。 3， 尽可能使冷却水孔到型腔表面的距离相等。 4， 浇口处加强冷却。 5， 降低进水与出水的温差 6， 合理选择冷却水道的形式 7， 合理确定冷却水管接头位置 8， 避免与其他结构的干涉

9， 冷却水管进出口应埋在模板内

此处塑件尺寸较大，且主要分布在外围，中间没有塑件，所以本设计中的水路主要分布在塑件的下部周围，见图所示， 直径为￠12mm

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图 6-11 冷却水管布置图

6.6 排气系统的设计

排气系统对确保塑件的成型质量起着重要的作用，如果成型时产生的气体不能顺利排除的话，则可能因填充时气体的被压缩而产生高温，引起塑件局部烧焦，或使塑件产生气泡，或使塑件熔接不良而引起缺陷。所以开设挨批器系统相当重要。排气方式常有以下几种：

（1） 利用排气槽

（2） 利用型芯，镶件，推杆等的配合间隙

本设计采取了开设排气槽来排气，同时有斜销，推杆来辅助排气。开设排气槽时应

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