1、摘 要随着社会的发展，科学技术的不断进步，生产力水平的不断提高，物质产品的极大丰富，市场供大于求，市场竞争日趋激烈，使得产品生产者在满足消费者的物质功能需求的同时，还必须关注产品对消费者的精神需求，因此造型设计已经成为了一种必然的竞争手段。市场的竞争是多样化的，生产者在考虑产品造型设计的同时，也需要考虑产品的制造成本。以塑代钢在目前的生产中越来越重视，因此注塑模具制造业也在飞速发展。本次造型是针对一种游戏机塑料接口，从实用、经济、美观和消费者心理等方面考虑进行了设计，并对塑件进行了分析确定了注塑材料，确定了注塑模具的设计方案。在产品造型和模具事业发展同时，三维设计软件也在飞速发展。本次设计采用
2、了pro/engineer 软件进行了模具的仿真设计，对塑件进行了塑料顾问，及时的发现在注塑过程中可能发现的问题，达到边设计边改进的效果。关键词 造型设计，注塑模具，pro/engineer 仿真IIABSTRACTWith the development of society, science and technology progresses and the improvement of the level of productivity, the products have been greatly enriched . For market over supplies, the mar
3、ket competition is becoming increasingly fierce.At the same time, it makes producers in the meet of consumers demand for the material functions. Producers must also be concerned about the spirit of consumers demand. So product design has become a necessary means of competition.Competition in the mar
4、ket is diversified .The producers consider product design, and at the same time.They need to consider the cost of manufacturing products.Plastic generation to the present steel production has taken more attention,So injection mold manufacturing industry is also expanding rapidly. The sculpting aims
5、at the shape of a game boy . The practical, economic, Beauty and consumer psychology are considered to the design . After the analysis of the plastic parts confirm the injection material and the project of the injection mold design.At the same time of the development of the schlpting and molding, th
6、e three-dimensional design software is also expanding rapidly. This design used pro/engineer software to imitate the mold design, make the consultants on the plastic pieces.With the help of the software I can discover the possible problem in the process of injection in time .For that I can make impr
7、ovement in the design at the same time. Keywords product design , injection mold , simulation in pro/engineerIII目 录摘 要 .IABSTRACT II第 1 章 绪论 11.1 工业造型设计发展新动向 11.1.1 工业造型设计正在成为当代艺术的主要趋势 .11.1.2 人与机器之间的沟通设计是工业造型设计的新课题 11.1.3 个性化、人性化的设计 .11.1.4 虚拟环境设计成为工业造型设计的主要手段 .21.2 模具制造的优越性和前景 21.2.1 模具制造的优越性 21.2
8、.2 模具发展的前景和方向 21.3 本课题的主要研究内容 3第 2 章 产品造型设计 42.1 产品造型设计的作用 42.2 产品造型设计的三大要素及相互关系 42.3 产品造型设计的原则 42.3.1 实用原则 42.3.2 经济原则 42.3.3 美观性原则 52.4 造型设计 52.4.1 造型对象及方案 52.4.2 造型的比较和选择 72.5 本章小结 8第 3 章 注塑模设计 93.1 塑料注塑模的特点与设计要求 93.1.1 注塑模的特点 93.1.2 设计要求 93.2 注塑模具的设计 93.2.1 塑件分析及材料的选择： 93.2.2 模具的具体设计过程： .103.3 小
9、结 .20IV第 4 章 塑件塑料仿真分析 .214.1 总体概要（SUMMARY） .214.2 各项参数的分析 .224.3 分析的结果和问题的解决措施 .284.3.1 分析的结果 .284.3.2 解决的措施如下： .284.4 小结 .28结 论 .29致 谢 .30参 考 文 献 .31附 录 .32附录 1 汉语译文 .32附录 2 英文翻译 34附录 常用的注塑参数 .371第 1 章 绪 论1.1 工业造型设计发展新动向当前，制造技术正在向动态、柔性、并行、精良和自动化方向发展着。这一发展，一方面体现着人对于人工智能、经营、技术的再认识和不断的追求；另一方面也体现着人对于未来
10、产品和市场发展的认识，体现着人对于生存空间、生活方式的追求。它为工业产品实用性、经济性、艺术性的有机结合提供了有力的技术支持，为工业产品造型设计提供了更为广阔的天地，同时也必然导致工业产品造型趋势的演变，从而给设计师提出了更高、更新的要求1.1.1 工业造型设计正在成为当代艺术的主要趋势以人为目的的工业造型设计努力用现代化的生产方式去创造一种使多数人生活质量普遍提高的新的生活方式。在这一过程中，人们通过设计更好地认识自然和自我，人们通过设计得到审美的愉悦，人们通过设计规范自己的道德行为准则，所有这一切都是传统的艺术形式所无法比拟的。现代工业设计采用大工业生产的手段为人服务，已在很大程度上将艺术
11、从作为少数人的奢侈品转化成了大多数人的必需品，昔日仅存于画纸和画布之间的艺术已扩展到了一个杯子、一把椅子、一张桌子、一辆车子、一幢房子等等一切和人民群众生活密切相关的物品和环境中。不仅如此，作为当代艺术的工业设计更是一个综合有要同整体，是一种大科学的方式和系统，它也随着技术的进步渗透到了人类生活的每一个方面，人们时时处处在自己的生活、工作和学习过程中都能得到艺术的享受。1.1.2 人与机器之间的沟通设计是工业造型设计的新课题 当今技术的发展，特别是微电子领域，使产品的物理结构产生了使人不曾料想的变化。作为以研究与协调人与产品关系为主要内容的工业造型设计，必将重新考虑在高科技时代、微电子时代及未
12、来的智能时代的人-机关系问题。未来产品造型设计不仅仅是为使用者提供方便舒适的功能，更要设法使产品成为使用者所希望的有意义的事物。人机界面自我明示产品的功能，使用者能在尝试中学会操作，并能以自己喜爱的方式进行人机交流，甚至自行决定物品的长相，增加额外的使用内容。有的学者从系统论的观点提出了工业造型设计的“界面说”，即认为工业造型设计就是产生人 -机（人）界面的创造性活动，一语道出了信息时代工业造型设计的内涵。1.1.3 个性化、人性化的设计 现代工业造型设计以更加开放的态度面对消费市场。明天的产品不仅要提供合乎科学的使用功能，还应是充满文化内涵的、符合社会规范的，又是符合人情和人道的。随着产品一
13、起诞生的生活文化、生活空间是否与使用者所期求的一致，与设计者或理性化或人文化的设计理念密切相关。今后，产品的文化意义与心理机能势必与其使用功能一样重要，纯粹理性的设计再也无法满足消费者心理层面的需求，而设计的感性因素或许会变为决定2产品在市场上成功与否的关键。现代设计师从大自然所具有的丰富造型与色彩中取得灵感，以具有丰富情感蕴涵的色彩与线条取代那些强调合理、高科技的直线和几何造型，使产品的色彩与形态体现人意具有个性，更加符合消费者对产品的需求。1.1.4 虚拟环境设计成为工业造型设计的主要手段 用计算机进行虚拟设计取代传统的绘图的样机制作，已成为 90 年代工业造型设计的主流。计算机辅助设计的
14、应用是对设计师技能的一大挑战，计算机辅助绘画能帮助设计师开拓以往无法达到的视觉领域，具有复杂曲线或曲面的有机形态设计的效率大大提高；而电脑虚拟设计技术的发展，使设计师无需实物模型或制作样机，就可进行产品构思、工艺性设计、功能模拟，并在客户面前作产品外形特征展示、工作性能测试、安全性分析，最后正式投产。计算机技术的应用，使设计在形式的创造上和科学分析方面都进入了一个新的起点。1.2 模具制造的优越性和前景1.2.1 模具制造的优越性随着社会生产水平的不断提高，产品的生产效率和质量也在不断的提高。在这样的情况下，生产企业想在市场竞争中站稳脚步就必须要寻找效率高，精度高的生产途径。模具制造正是重要途
15、径之一。在大批量生产的情况下，模具制造其优越性更显突出。由于模的不变，所以生产出来的产品无论在尺寸和精度上都非常相近，达到产品的一致性。又因为模具具有的一模多穴，使一个生产动作就能产生多个工件，这样就能大大缩短了生产时间，达到了高效率。因此，模具是现代加工制造业规模生产不可缺少的工艺设备，材料成形工艺与模具在产品生产的各行业中发挥着极其重要的作用。1.2.2 模具发展的前景和方向现代模具技术的发展，在很大程度上依赖于模具标准化、优质模具材料的研究、先进的设计与制造技术、专用的机床设备，更重要的是生产技术的管理等。世纪模具行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化。追求的目标是提高产品的
16、质量及生产效率，缩短设计及制造周期，降低生产成本，最大限度地提高模具行业的应变能力，满足用户需要。可见，未来我国模具工业和技术的主要发展方向将是：（1）大力普及、广泛应用技术，逐步走向集成化。现代模具设计制造不仅应强调信息的集成，更应该强调技术、人和管理的集成。（2）在塑料注射成型模具中，积极应用热流道，推广气辅或水辅注射成型，以及高压注射成型技术，满足产品的成型需要。（3）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准件是模具基础，其大量应用可缩短模具设计制造周期，同时也显著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具质量。（4）发展快速制造成型和快速制造模具，即快速成型制造技术，迅速制造
17、出产品的原型与模具，降低成本推向市场。3（5）积极研究与开发模具的抛光技术、设备与材料，满足特殊产品的需要。（6）推广应用高速铣削、超精度加工和复杂加工技术与工艺，满足模具制造的需要。（7）开发优质模具材料和先进的表面处理技术，提高模具的可靠性。（8）研究和应用模具的高速测量技术、逆向工程与并行工程，最大限度地提高模具的开发效率与成功率。（9）开发新的成型工艺与模具，以满足未来的多学科多功能综合产品开发设计技术。1.3 本课题的主要研究内容本课题的研究主要很为三大模块：产品造型、模具的设计、塑料顾问。从生产的要求出发，设计出符合要求的的外观造型，再对造型的分析以及生产规模和要求设计出相应的模具
18、。利用三维软件 pro/e 对塑料件进行仿真注塑分析，及时地发现在零件注塑过程的难题，并根据问题，在模具设计中加以改进。第 2 章 产品造型设计42.1 产品造型设计的作用产品造型设计的作用，总的来说，就是对批量生产的工业产品，赋予材料、结构、形态、色彩、表面加工及装饰以新的品质和资格。产品造型设计主张产品技术的先进性和科学性，主张在应用先进的科学技术和生产方式的前提下，发展视觉审美情趣，主张依靠技术发展和市场的需求变化作为产品形态发展的推动力。产品造型设计不是简单的机器或用具的美化，而是在充分考虑产品的性能、技术性能、制造工艺、环境等因数的基础上，将功能、工艺结构、操作特性、人-机关系、尺度
19、比例、制造成本、使用者心理相协调的一门技术，将生产与消费的各个环节的因数统一表现在产品上，是将技术、消费者心理与视觉艺术有机结合的一门边缘性科学。产品设计不只是在工程设计的基础上做些表面文章，而是贯穿产品设计的整个过程。例如索尼公司“随身听”就是由设计部门与技术部门密切合作产生的独创性的商品。从满足用户的需要出发，从解决实际问题着手，产生新的产品概念和视觉形象。产品造型设计在不同种类的产品中的作用不尽相同，但在市场上有时它的作用却是决定性的，影响消费者的购买选择，从而决定了产品在市场上的竞争力。2.2 产品造型设计的三大要素及相互关系工业产品作为一个客观存在，都包含着物质功能、产品造型艺术和物
20、质技术条件三个基本要素。物质功能是产品的用途和使用价值，是产品赖以生存的根本所在。物质技术条件包括材料和制造技术手段，并受科学技术和工艺水平制约。工业产品造型是为了提升产品的品牌形象和市场竞争力，满足人们对产品的视觉愉悦要求。三大要素始终贯穿着设计、技术和功能，这三大要素同时存在一件产品上，相互制约，相互依存，因此在设计过程中必须均衡三者关系，否则，倚重倚轻都会影响产品的整体效能的发挥。2.3 产品造型设计的原则产品造型设计的原则为“实用” 、 “经济” 、 “美观” 。2.3.1 实用原则“实用” ，即产品必须具备使用功能，这是产品造型设计的目的。一般来说，不同功能的产品，其结构造型设计也不
21、可能一样。产品用途决定产品的功能，产品物质决定产品的形态。因此产品形态设计必须服从产品的物质功能。2.3.2 经济原则经济原则要求产品造型的生产成本低、价格便宜、有利于批量生产、有利于降低材料消耗和能源的节约，有利于产品的包装、运输等方面。在生产批量确定的情况下，产品外观生产的工艺选择、材料选择对于成本有着极大的影响，从而影响产品的造型经济性。一般来说，批量小的产品外观造型，宜采用平面造型；而批量大的产品，由于可以用模具进行加工，外观能够设计曲面造型，外观所选的材料也5可以较广泛。经济与实用是有机联系在一起的。实用不经济，不具有市场竞争力；经济不实用，同样也不能很好地发挥产品的物质功能，也就不
22、能充分发挥产品的整体效能。2.3.3 美观性原则产品造型设计的美观性原则是指产品的造型没，是产品造型的精神功能所在。美观是经济实用的补充。只有经济实用，而不美观，就不是完美的造型。产品的造型美是产品整体的综合美，主要包括产品的形式没、结构美、工艺美、材质美，以及产品体现出来的强烈的时代感和浓郁的民族风格等。造型美与形式美不同。形式美指的是形式，而造型美不仅包括形式美，而且把形式美的感觉因素、心理因素建立在功能、构造、材料及其加工、生产技术等物质基础上。因此，造型美法则是包括形式美学法则在内，综合各种美感因素的美学原则。也是适应现代工业和科学技术的美学原则。人们常常把工业产品造型设计片面地理解为
23、装潢设计，是混淆了这两个概念的理解。美是一个综合、流动、相对的概念，因此产品的造型美也就是没有统一、绝对的标准。（1） 形式美 是造型美的重要组成部分，是产品视觉形态美的外在属性，也是人们平时所说的外观美。（2） 材质美 材质不同，会产生不同的心理感觉。（3） 时代性 审美情趣随着时代的发展在不断地变化，造型设计者需要不断从本质上和形式上感受时代的变迁，运用形态、色彩、材质表现人们的内心期盼。（4） 不同性别、年龄、职业、文化、地域、民族等方面的人们的审美观念是不尽相同的。因此，必须区分各种人群的需要和爱好。（5） 民族风格 独特的地理气候环境造就了各民族独特的政治、经济、文化、宗教以及人们的
24、思维方式，并通过艺术形式表现出来。总之， “实用” 、 “经济” 、 “美观”三者密切相关的，但又有主次之分。实用是首位，美观处于从属地位，经济是两者的约束条件。在提高产品的使用功能时，不能忘记产品经济效果。只有将两者有机结合起来，使三者得到高度的协调，才能反映出产品的整体美。2.4 造型设计2.4.1 造型对象及方案本次造型的对象是对一种小孩游戏机接口的外壳进行外观造型设计。要求设计出来的外壳外观可爱能深受小孩子欢迎，但也不能过于复杂给加工带来困难和成本高。根据要求，设计出以下三种方案：6图 2-1 造型一图 2-2 造型二7图 2-3 造型三2.4.2 造型的比较和选择表 2-1 方案的比
25、较方案 优点 缺点造型一 由直线和圆弧构成，给人一种结实的，刚中带柔的感觉，肌理表现为立体群的构造。总体结构简单、轻巧，利于加工和制造。缺乏灵动感，不符合小孩子的心理期盼，难以引起注意和喜欢造型二 外形是一个卡通人物，生动、可爱，符合小孩子心理，能引起注意。形状过于复杂，给加工和制造带来困难，导致制造成本高造型三 由圆弧和椭圆曲线构成，给人一种流线型的动态的灵活的饱满的感觉。外型类似时尚的电子产品深受小孩子追求和广大年轻一族的喜欢，因此产品具有较大市场吸引力。而且总体曲面流畅，结构紧固，易于加工表面有一定文字和符号雕刻，在注塑模具上需要一定的镶块或刻字综合以上比较，造型三综合了造型一、二的优点
26、，弥补了它们的缺点。虽然仍然存在8一定的不足，但作为造型设计的产品是没有最好的，只有较好。因此从造型设计的三大基本原则考虑，决定选择造型三为设计产品。2.5 本章小结本章主要介绍了造型在现代生产中的重要作用，分析了造型三大要素的之间的关系，并列出了造型“实用” 、 “经济” 、 “美观”的三大原则。接着根据以上要素和原则结合毕业题目的要求，设计出了游戏机接口外壳的三套造型，并分析三套造型各自的优缺点，选出最佳一个作为模具的参考零件。第 3 章 注塑模设计93.1 塑料注塑模的特点与设计要求3.1.1 注塑模的特点热塑性塑料注射模的特点是由塑料原材料的特性所决定的，最主要的有两点:一是注射时塑料
27、熔体的充模流动特性，二是模腔内塑料冷却固化时的收缩行为，这两点决定了注塑模的特殊性和设计难度。由于塑料熔体属于粘弹体，熔体流动过程粘度随剪切应力、剪切速度而变化，流动过程中大分子沿流动方向产生定向；模腔充满后熔体被部分压缩；冷却固化过程中塑料的收缩非常复杂，模腔内各部分、各方向塑料收缩率不同，不同种类、牌号的塑料收缩率有很大差异，同一牌号的树脂或塑料在加工时配方不同其充模流动特性及收缩率也不同。3.1.2 设计要求在注塑模的设计过程中要正确确认模具成型零件的尺寸，成型零件是确定制件形状、尺寸和表面质量的直接因素。计算成型零件一般采用平均收缩率计算。对于精度要求较高的制件，可按公差带法进行计算，
28、对于大型精密制件，最好能用类比法，实测塑件几何形状在不用方向的收缩率，以弥补理论上的差异。成型零件的尺寸精度和表面要求一般都要比制件的要求高一到两级，否则难以保证制件的质量。充分考虑塑件的设计特色，尽量减少后加工；尽量用模具成型出符合塑件设计特点的制件，包含孔、槽、凸、凹等部分，减少浇口、溢边的尺寸，避免不必要的后加工。但模具设计与制造的可行性与经济应该综合，防止片面性。3.2 注塑模具的设计3.2.1 塑件分析及材料的选择：3.2.1.1 塑件工艺性分析：1零件壁厚基本均匀，底部有一定的形状要求，总的形状不复杂，有利于填充，所有壁厚均大于塑件的最小壁厚 0.8mm，注射成型时不会发生填充不足
29、现象，拔模斜度 1 度，表面粗糙度要求一般，可取 Ra=1.6um。其中本塑件外壳上下的连接不采用螺钉连接，厂方要求实用超声波带连接。2零件体积及质量估算（用 PRO/E 的模型分析功能）：单个塑件（上壳） 体积 ，质量3.92Vcm 3.3928.71/.4gcmg由于上下盖形状体积相似，因此下壳也近似取 3.34g3.2.1.2 塑件材料的选择：1注塑的零件是一个类似 MP3 外壳，其尺寸要求为自由尺寸，精度要求不高，取 4级精度。材料选择 ABS 塑料，ABS 塑料在塑料成型制品中应用广泛，常用来生产汽车附件、家电用品等，来源较广。2ABS 为热塑性材料，密度为 1.01.16g/ ，收
30、缩率 0.4%0.7%，常取 0.5%。该3cm材料综合性能好，即冲击强度高，尺寸稳定，易于成型，耐热和耐腐蚀性能也较好，有10良好的耐寒性。还可以进行喷涂金属、电镀、焊接和粘接等二次加工性能。3成型特性及条件1）其吸湿性强，塑料在成型前必须充分预热干燥，其含水量应小于 0.3%。2）流动性中等，溢边值 0.04mm。3）塑料的加热温度对塑件的质量影响较大，温度过高易于分解（分解温度为 250 ） 。oC成型温度为 180250 。oC图 3-13.2.2 模具的具体设计过程：经分析，该零件的结构较简单，可采用单分型面注射模。采用单分型面注射模，模具结构简单，容易分型，加工容易，制造成本低，但
31、浇口设在塑件的底部，容易形成熔接痕，对成型质量有一定的影响。但该零件为一般要求的塑件，精度和质量要求不是很高，为了缩短模具的制造周期，降低成本，在满足塑件使用要求的前提下，选择单分型面注射模，并使用侧浇口。3.2.2.1 确定型腔数目及配置根据塑件的精度确定型腔数目。（3-1） 2504xnL式中 X塑件尺寸公差L塑件的基本尺寸单型腔时塑件可达到的尺寸公差（ABS 非结晶型塑料为 0.05）所以 0.12250454953xn11即 ABS 材料在要满足塑件尺寸公差要求的前提下可以一次注塑出 95 个塑件，但从经济性出发以及厂家的要求（中小批量生产，模具简单成本低） ，一次出上下壳，n 取，即
32、采用一模两腔。3.2.2.2 注射机与注塑模的关系注塑模具必须安装在与其相适应的注射机上才能生产，因此，在设计模具时必须熟悉选用注射机的技术规范，其包括注射机的最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、模具最大厚度、和最小厚度、开模最大行程、定位孔尺寸、喷嘴球面半径等，以便设计的模具与所选用的注射机相适应。1. 初选注塑机的型号和规格：（1）最大注射量一次成型塑料重量 ，而此重量应该在注塑机理论注射量的 10%80%w=3.426.8g之间，所以理论注塑量应为 8.35 66.83cm3c（2）注射压力由于塑件形状简单，熔件流动性好，壁厚均匀，根据经验，取注塑压力为 70mpa （3）锁模力公式：
33、 （3-2）/10sqFPA式中 锁模力(KN)sF型腔压力(MPa)，ABS 选 30MPaqPA塑件及流道系统在分型面上的投影面积（ ）2cm所以 /1034.52/10.87sqFKN根据以上三要素初选卧式注射成型机 S Z-60/40。该设备的技术规范如下表：表 3.1 技术参数项目 S Z-60/40结构形式 立式理论注射容量/ 3cm60螺杆直径/mm 30注射压力/MPa 150移模行程/mm 180锁模力/kN 400最小模具厚度/mm 160最大模具厚度/mm 280拉杆间距/mm 295x18512喷嘴直径/mm 3.5喷嘴球半径/mm 153.2.2.3 确定型腔壁厚和垫
34、板厚度在注射成型过程中，模具的型腔受到高压的作用,因此模具型腔应该具有足够的强度和刚度.强度不足将导致塑性变形，甚至开裂.刚度不足将导致弹性变形，导致型腔向外膨胀，产生溢料间隙。因此型腔的壁厚要从刚度和强度两方面进行计算。1. 型腔的壁厚按照刚度条件计算：（3-143.5()PhSE3）式中 P型腔压力，ABS 塑料取 30MPah型腔高度E模具材料的弹性模量，选用模具钢 40GrMnMo，E 为 150Mpa允许变形量 查塑料制品成型及模具设计P86 表 4-15 得 =0.04所以11443307.5().5()2.S m按照强度条件计算：（3-12()Srp4）式中 模具材料的许用应力，
35、 =353MPa所以1 12 235()0().90Sr mp综合以上条件以及保证一定的遇度 s 取 15mm2. 确定动模垫板厚度根据塑料制品成型及模具设计P155 表 4-6 得垫板厚度取 40mm。3.2.2.4 确定分型面：注塑模可以有一个分型面和多个分型面。分型面的位置有垂直开模方向、平行开模方向以及倾斜开模方向几种。分型面的形状有平面和曲面等。但分型面应该设在塑件断面尺寸最大的部位。由于本设计的零件较简单，分型较容易。分型面分为主分型面和四个小型芯“哥针”分型面。分型面如下：13图 3-23.2.2.5 浇注系统的设计：浇注系统一般由主流道、分流道、浇口、冷料穴四部分组成。1. 主
36、流道：上端直径 d1=注射机喷嘴直径+1mm= ，凹坑 R=喷嘴球半径+1mm=16mm 凹坑深4.5mmm，下端直径 D= 。7m2. 冷料穴：本模具采用 Z 型冷料穴，d = ，深 h=12mm。73. 分流道：为便于制造，分流道采用 U 形，只设在定模一侧，为减少压力损失，其直径比主流道小一点，取为 d=6mm,斜边为 。064. 浇口：浇口形式采用侧浇口，形状为矩形。浇口尺寸一般凭经验数据选取。浇口断面积与分流道断面积比为 0.030.09，长度在任何情况下都力求短些，一般在 0.5 2mm 之间，这里取 L=1mm。通常矩形浇口厚度为塑件厚度的（1/32/3）这里取厚 1mm，浇口宽
37、度为厚度的（410）倍，这里取 6mm。分割模具体积块、抽取模具元件、生成铸模和模具开模如下：图 3-314图 3-4 浇注系统的组成简图3.2.2.6 成型零件的设计：1. 型腔和型芯与相应零件的配合均选择过渡配合（H7/m6） 。小型芯与凸模选用过度配合（H7/m6） 。2. 成型零件工作尺寸的计算： 目前，成形零件的工作尺寸主要有两种计算方法，即平均值法和公差带法。平均值法较简单，但当制品尺寸大或精度要求高时，其计算误差较大；公差带法较复杂，但计算精度高。本零件尺寸中等且精度不高，所以选择平均值法计算（1） 、型腔径向尺寸：（3-5） 01mMsLSLx式中 Ls-制品名义尺寸（最大尺寸
38、） ；-制品公差；-塑料平均成形收缩率；Sx-修正系数取 x=3/4；-型腔径向名义尺寸（最小尺寸） ；mL15-模具制造公差，一般取制品公差的 1/3，计算中心距时可取 1/4。m根据上式，计算型腔的径向尺寸以下：大体的计算： 0.930.930 0.53112846504mMsLSLx m 2.670.670 0. 191msx （2） 、型腔高度：（3-6）023mmsHS式中 -制品名义尺寸（最大尺寸） ；sH-制品公差；-塑料平均成形收缩率；S-型腔径向名义尺寸（最小尺寸） ；m-模具制造公差，一般取制品公差的 1/3，计算中心距时可取 1/4。大体的计算：10.530.530 02
39、.5217167.49303mmsHS m 2.40.40 0.2.5.2.31mms （3） 、型芯径向尺寸：（3-7）mMslSlx式中 -制品径向名义尺寸（最大尺寸） ；sl整体的计算：1600 0.930.93.5311.26.504mMslSlx m 接口处的计算： 0 0.670.67.53118.218.2404l mMsSlx （4） 、型芯高度尺寸：（3-213mMshSh7）式中 -型芯高度名义尺寸（最大尺寸） ；sl整体的计算： 00 0.530.532.52117167.4303mMshSh m 接口处的计算： 0 01 .40.42.52112.9303mMshSh
40、小型芯中心距离 1 .5.71919.5.37202wMslSl m2 .0.637.0.1wmsll0.5.9146847.3.4722L mMslSl m所有尺寸标注于模具成型零件图。173.2.2.7 确定脱模力（使用塑料模具设计手册电子版计算）1. 计算正压力（3-cos(1)ESTPRm8）式中 p正压力（MPa） ；E塑料的弹性模量（N/ ） ；2cS成形收缩率（mm/mm） ；t塑件平均壁厚（cm） ；脱模斜度（） ；R凸模半径（指圆形截面，矩形截面时可求其相等远，即以其周长除以 ）（cm） ；m塑料的帕松比，约为 0.380.39。参数:E=N/ ; S=0.005mm/mm;
41、 t=0.15cm; =1; R=5.2cm; m(帕松比)=0.382c计算结果:p=46.519MPa2. 初始脱模力（3-8）2(1)tESLfQm式中 Q脱模力（N） ；E塑料弹性模量（N/ ） ；2cS塑料平均成形收缩率（mm/mm） ；t塑件壁厚（cm） ；L包容凸模的长度（cm） ；f塑料与钢的摩擦系数；m塑料的柏松比。参数:E=N/ ; S=0.005mm/mm; t=0.15cm; L=16.3cm; f=0.3; m=0.382c计算结果:Q=5717.8418N3. 推杆直径（3-12436()tdQnE9）式中 d圆形推杆直径（cm） ；推杆长度系数0.7；l推杆长度（
42、cm） ；Q总脱模力（N） ；18n推杆数量；E推杆材料的弹性模量（N/ ） ，钢 E=2.12cm710参数:=0.7; l=18cm; n=6; E=N/ ; Q=5717.8418N计算结果:d=0.2972cm，取 d=3mm4. 推杆的应力校核（3-24sQnd10）式中 Q 总脱模力（N）n推杆数量d :圆形推杆直径（cm）推杆应力（N/ ）2cm推杆钢材的屈服极限强度（N/ ）s2c一般中碳钢 s=32000N/参数:Q=2432.129N; n=8; d=0.3cm; s=32000mm/mm计算结果:=13482.2167N/ 2cms5. 推板的厚度（3-11） 130.5
43、4()QHLEBy式中 H推板厚度（cm） ；L推杆间距（cm） ；Q总脱模力（N） ；E钢材的弹性模量（N/ ） 一般中碳钢 E=2.1 ；2cm710B推板宽度（cm） ；y推板允许最大变形量（cm） 。参数:y=0.1cm; B=60cm; L=0.6cm; Q=5717.8418N; E=N/ 2cm计算结果: H=0.0116 cm,即推伴厚度必须大于 0.0116cm3.2.2.8 确定顶出机构：顶出机构应保证塑件在开模的过程中留在设置有顶出机构的动模内，一次顶出机构是最常用的顶出机构，本模具选用推杆一次顶出机构，只设在动模一侧。1. 顶出距离：为确保顶出时塑料件能完全脱离动模，顶
44、出距离不小于 30mm。2. 推杆数量及结构形式：（1） 、根据推杆布置许可空间，每个制品设 4 根推杆，位置设在制品强度较大的部位，19一共 8 根，头部直径为 。3m（2） 、根据配合关系，选择推杆与相应零件的配合为 H7/f6，用这种配合即可以防止塑料从推杆间隙溢出，又有利于排气。3. 复位装置的设计：（1） 、顶出机构在完成塑件的顶出动作后，为了进行下一步循环必须回到其初始位置。常用的复位机构有弹簧复位机构和复位杆复位机构，弹簧复位机构复位不可靠，本模具选择复位杆复位机构。为了使复位可靠，其位置须在模具的分型面上，且在非工作部位，模具闭合后，要求复位杆工作端面与主分型面的动模一侧表面齐
45、平。（2） 、为了使合模时能平稳复位，设置 4 根复位杆，考虑塑料从间隙溢出和模具的排气，选择与推杆一样的配合 H7/f6；复位杆直径取为 。12m4. 拉料杆：如前面浇注系统所示，采用 Z 型拉料杆，公称直径为 ，为防止塑料溢出和利于7排气，间隙要选择适合，与相应零件选择间隙配合为 H8/f7。3.2.2.9 确定导向机构：本模具采用导柱导向机构1. 导柱结构形式 为便于加工导柱导套安装孔，获得较好的技术经济效果，使用有肩导柱。导柱设在动模一侧。2. 导柱导套尺寸 根据导柱直径 d 与模板外形尺寸的关系，选择导柱的公称直径为 ，长度按模35m具的具体尺寸而定；导套长度按模具的具体尺寸确定，其
46、他部分尺寸由内孔而定。3. 导柱导套的配合导柱和型芯固定板选择过盈配合 ，导套和型腔固定板选择过渡配合20(7/6)Hr，导柱导套选择间隙配合 。30(7/6)Hmf3.2.2.10 排气机构注射过程中需要排出的气体主要有两种：一是浇注系统和模腔内的空气，二是塑料熔体分解的少量气体和挥发物。而常见的排气方式有：排气槽排气、分型面排气、推杆间隙排气、粉末烧结合金块排气、强制排气等。因为该零件的尺寸不大，一模两腔，所以利用分模面及推杆、拉料杆之间的缝隙排气即可，不必单独考虑排气方式。3.2.2.11 温度控制方式因为塑料的加热温度对塑件的质量影响较大，温度过高易于分解（分解温度为 ） ，250oC
47、成型时要控制模温在 ，具体措施是布置冷却水管。508oC1、型腔的水管直径取 。m2、冷却线路形式采用四根水管同出同进，提高冷却速度。3、定模板上未开冷却管槽，可根据选用的管道种类，再进行加工。203.2.2.12 模具材料及表面加工要求1、材料选择由于塑件结构和要求不高，模具结构简单，为了成本和加工的方便，型腔和型芯都选择材料模具钢 40GrMnMo。各种模板、垫板、固定板、推板等选材材料为：45 钢，热处理后硬度大于等于200HBS。2、表面要求由于塑件加工要求不高，其工件粗糙度取 1.6um,而模具表面粗糙度应该比工件低 1-2级，所以凸模取 Ra0.4,型腔取 Ra0.8。3.2.2.13 注塑机与注塑模的校核1、安装尺寸的校核：压缩机最小模具厚度为 160mm，最大模具厚度为 280mm,而模具的尺寸为：230mmx200mmx175mm，所以符合要求。2、开模行程的校核：单分型面注射机，其开模行程的校核公式为：（3-12(50)SH12）式中 S移模行程 180mm1H塑件脱模距离（mm）包括凝料在内的塑件总高度（mm）2而 1280(50)91069S所以符合要求。3.3 小结本章主要阐述了有关注塑模的特
