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本科畢業(yè)設計(論文)
題目：配電箱儀表罩注塑模具設計
學 院
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
班 級
姓 名
學 號
導 師
2022年 5月1日
摘 要
近些年來，伴隨著改革開放以及經濟的發(fā)展，中國已經躍居成為世界第二大經濟體，其中在塑料模具領域也得到了長足的發(fā)展，本次畢業(yè)設計任務就是配電箱儀表罩在理論層面設計一套注塑模具。
在本次設計開始之前，在相關網站上查找到了配電箱儀表罩的尺寸數據，繪制了配電箱儀表罩，在對配電箱儀表罩的結構進行簡單分析之后，選擇了本次模具設計分型面最佳位置，并且確定了模具型腔腔數，緊接著完成了注塑模具澆注系統(tǒng)、側向抽芯機構、脫模機構的設計，選擇了合適的注塑機型號，并對注塑機相關參數進行了校核，確保整個模具設計過程的標準性與合理性。本次設計運用了UG和CAD計算機軟件進行分輔助設計，高效的完成了本次設計任務。
關鍵詞：配電箱儀表罩；分型面；型腔腔數；側向抽芯機構
Abstract
In recent years, with the reform and opening up and economic development, China has become the world's second largest economy, which has also made considerable progress in the field of plastic molds. Design a set of injection molds at the theoretical level.
Before the start of the design, the size data of the water receiving tray was found on the relevant website, and the water receiving tray was drawn. After a simple analysis of the structure of the water receiving tray, the best position of the mold design parting surface was selected. And the number of cavity of the mold cavity was determined, and then the design of the injection mold pouring system, the side core pulling mechanism and the demoulding mechanism were completed, the aABSropriate injection molding machine model was selected, and the relevant parameters of the injection molding machine were checked. Ensure the standardization and rationality of the entire mold design process. This design uses UG and CAD computer software for sub-assisted design, and completed the design task efficiently.
Keywords: Air-conditioning external unit water receiving tray; parting surface; number of cavity; lateral core pulling mechanism
目錄
1 緒論 8
1.1 背景 8
1.2 國內外塑料模具相關研究 8
1.3 主要內容 9
2 配電箱儀表罩工藝及材料分析 10
2.1 配電箱儀表罩的工藝分析 10
2.2精度等級分析和表面質量 10
2.3材料分析 11
2.3.1 ABS塑料參數 11
2.3.2 ABS材料注射成型工藝參數: 11
3 型腔數目與分型面的設計 13
3.1型腔數目確定及排布 13
3.2分型面的選取 13
4 注射機的選擇 15
4.1配電箱儀表罩體積與質量 15
4.2注射成型機的選擇 16
4.3 鎖模力的計算 16
4.4 模架設計選擇 17
5. 模具結構設計 19
5.1 澆注系統(tǒng)的設計 19
5.1.1主流道的設計 19
5.1.2分流道 20
5.1.3澆口設計 21
5.1.4拉料桿設計 22
5.2 抽芯機構設計 23
5.2.1抽芯機構的選擇 23
5.2.2抽芯距的設計計算 24
5.2.3斜推桿設計 24
5.3 脫模機構設計 25
5.3.1機構選擇 25
5.3.2脫模力設計計算 25
5.3.3推桿直徑及強度校核 26
5.4 模具冷卻系統(tǒng)設計 27
5.4.1冷卻系統(tǒng) 27
5.4.2 冷卻系統(tǒng)設計計算 27
5.4.3 冷卻水道的布置 28
5.4.4 排氣系統(tǒng)的設計 29
6 成型零部件的設計 30
6.1成型零件結構的設計 30
6.2模具成型零件尺寸設計計算 31
6.2.1 型腔的尺寸設計計算 31
6.2.2型芯的尺寸設計計算 32
7 注塑機的相關參數校核 33
7.1注射量的校核 33
7.2鎖模力的校核 33
7.3模具閉合高度的校核 33
7.4模具開模行程校核 33
8模具三維圖 34
12總結 36
參考文獻 37
致 謝 38
1 緒論
1.1 背景
在步入21世紀以來，塑膠產品在日常生活和工業(yè)生產也是到處可見，所以我國模具行業(yè)技術一直在進步，但是，我國好多情況下依然需要進口模具，因為我國的模具使用壽命沒有國外的好，沒有高端的數控機床，高精度的模具國內還是難以加工，但是對于日常生活用品的塑件，國內小型企業(yè)較多，競爭性較大，所以還需要不斷的創(chuàng)新，如：產品的實用性，產品的美觀，產品質量等等。又因為人們生活水平的不斷提高，塑件要求輕量化，薄壁件的成型也成我國科研人員著手的問題[2]。人們生活水平日益提高，對塑料產品的多樣化要求變得越來越高，所以對塑料模具模具進行深入研究，變得尤為重要。
1.2 國內外塑料模具相關研究
近些年來，相關塑料制品在人們生活中隨處可見，各個行業(yè)，各個領域都在大量使用塑料產品，進口模具在我國占領著不小的市場，消費的總額往往都是十億美元往上，我國在全世界范圍內是當之無愧的進口大國。因此，國家的制造業(yè)水平可以由注塑模具和相關模具產業(yè)的發(fā)展水平來加以衡量。在我國模具的相關進程中，起步晚，發(fā)展遲，尤其是我國人口眾多，相關消費水平也較低，但是我們在這方面也取得了一些發(fā)展進步。根據國內生產需要和模具行業(yè)設計制造的實際情況，并且根據個別產品的特別需求，在相關模具設計制造上進一步的改進。在原材料的基礎上，我們創(chuàng)新制造出性能更好的材料，如一些新型的合金材料等。同時在制造工藝上我們也取得了一定的進展，可以使模具在正常的使用情況下，壽命得以增加。隨著開放發(fā)展的潮流和現(xiàn)代化、數字化的逐漸完善。
專家指出，拿國外的技術與我們國家相對較，人家在一定程度上還是存在優(yōu)
勢的，制造出來的物件在精度，質量等方面要比我們的好一些。我國塑料模具相關企業(yè)不僅要注重促進產業(yè)集群化，發(fā)揮規(guī)模效應，還要關注模具產業(yè)鏈的技術創(chuàng)新、人才培養(yǎng)以及產業(yè)鏈后端的售后服務，爭取在最短的時間內突破瓶頸，縮短與模具強國的差距。
由于歐美等發(fā)達國家在工業(yè)制造領域起步比較早，現(xiàn)階段，其模具業(yè)也已經發(fā)展得比較成熟，逐步向著智能化和自動化的方向過渡[10]。在這些國家，從事模具生產的企業(yè)一般都會將模具制造與數控技術相結合，使得其生產過程更加的精密和高效[11-12]。隨著信息化時代的到來，我們有理由相信在模具制造領域的新技術還會不斷涌現(xiàn)，從而為社會發(fā)展創(chuàng)造更多的效益[13-16]。
發(fā)達國家在模具制造業(yè)的發(fā)展如此迅速，與他們的思想是分不開的，這些國家一般都把模具視為工業(yè)領域的重要基礎[17-19]，甚至可以說，一個國家的模具制造水平能夠很大程度上反映出本國工業(yè)實力的高低[20]。
在模具制造和加工工藝方面，一些國外的發(fā)達國家的研究和我們國家相比較來說，還是更加先進和成熟些。我國的模具產業(yè)仍然以中低檔為主體，或者僅供應模具原材料，中高檔模具的配置率還是偏低，尤其是高級精密、較復雜模具等，國外還是會占有很大優(yōu)勢。在幾十年前，國外制造業(yè)發(fā)達國家已經掌握了模具設計制造的相關核心技術，該方面的專家已經將工業(yè)進步帶來的一體化技術應用于模具生產設計領域，如此一來，這種技術大大提高了模具的制造工藝流程，同時還提高了生產率，加工出來的產品不但滿足廠家要求，而且質量大有保證。
在上世紀90年代，伴隨著計算機技術的發(fā)展，計算機制圖已經被廣大設計者所采用，在逐漸的發(fā)展中，這些軟件的功能也在一步步的加強并且應用于現(xiàn)實生產中去，使模具設計制造的過程更加簡單方便。模具加工也從手工演變成了自動化，設備可以達到的精度要求也在日益改善，高精度的設備也逐漸取代傳統(tǒng)加工。和傳統(tǒng)的模具加工制造相比，利用數控機床生產的模具制品的精度得到了很大的保證，生產的制品質量優(yōu)良，大大縮小了誤差。計算機技術的普及與發(fā)展，使得各行業(yè)裝備水平得以提高，數控加工技術、計算機輔助CAD、CAM、CAM技術普遍應用、CAE技術等都逐漸被模具行業(yè)所采用。例如我們經常用到的UG，Pro/E，SolidWorks等都可以用來輔助設計制造模具。
1.3 主要內容
此課題將完成配電箱儀表罩的注塑模具的設計，并在現(xiàn)有模具設計研究的基礎上，參考國內外文獻來制設計模具方案，計算出適合現(xiàn)有生產力的工藝參數。課題的核心為注塑方案的確立。
首先，塑件材料選擇，根據配電箱儀表罩具體使用要求來選擇合適的材料。
其次，確立配電箱儀表罩的注塑方案，該方案合理與否，是否具有有效性直接決定了配電箱儀表罩的生產效率與產品質量。
第三，確定注塑模具的總體結構，包括確定模腔的數量，確定分型面，設計澆注系統(tǒng)，設計成型零件和結構零件以及設計脫模機構。
第四，溫度調控系統(tǒng)的設計。增加了溫度調控系統(tǒng)的主要目的，是因為溫度是影響成品率的重要因素，對塑料零件質量的影響很大，在配電箱儀表罩注塑模具中管道設計為左右對稱型，這樣結構簡單，也易于生產。
2 配電箱儀表罩工藝及材料分析
2.1 配電箱儀表罩的工藝分析
在注塑模具設計中結構設計的合理與否離不開塑件工藝性分析。其中在工藝分析中最重要的就是塑料產品結構的分析。對配電箱儀表罩結構進行了大致的分析，該塑件為長方形殼類零件，產品內外部結構較簡單，塑件長為224mm，寬為131mm的薄壁殼體零件，塑件體積較大，塑件結構簡單，但是產品四面的側壁有很多側凹和側孔，無法直接成型，需借助抽芯機構成型。塑件三維圖如圖所示
配電箱儀表罩三維圖
2.2精度等級分析和表面質量
塑件的表面質量主要包括兩個方面的內容：第一個是其表面粗糙度，這里主要和模具型腔有關，一旦其磨損加劇，就會使得塑件的表面粗糙度增大，因此使用時必須要利用拋光技術，保證其不會嚴重影響到塑件的質量；影響塑件表面質量的第二個因素是其表觀質量，由于其影響較小，故在此處不多贅述。
在日常的應用中， 配電箱儀表罩生產出來要通過螺釘裝在配電箱上的來使用，取一般的精度就足以。從塑料件實際使用場景出發(fā)，其外表面質量要求一般，沒有較大缺陷，毛刺即可，以免在使用過程中會對使用者造成傷害。
2.3材料分析
塑料成型原料的選取的時候應從材料加工性能、力學性能、熱性能、物理性能等多方面因素考慮用來選取合適的塑料進行生產，這樣生產出來的產品才能滿足使用要求.所以在選取材料之前我們要分析產品的使用環(huán)境。該塑料產品是 配電箱儀表罩,由于屬于外殼類東西，承受外力的概率高,如沖擊載荷,振動,摩擦等情況比較多；由于由于安裝在家庭配電箱上的用來控制家庭總電路的，所以絕緣性也要好，防止使用人員發(fā)生觸電事故，綜合以上原因，本次 配電箱儀表罩選用的材質為ABS。
塑料制品的材料具有一定的物理和化學特性，材料的每一種特性都對制品的成型有一定影響。如下：
(1)ABS材料通常情況下都不容易分解，是因為這種材料吸水比較小[4]
(2) 這種材料的流動性通常都比較好，這樣就可以防止出現(xiàn)飛邊[5]；
(3) ABS材料通常情況都比較脆，導致這種情況出現(xiàn)是由于材料本身就存在內應力。因此在設計制造零件的時候，不應該有過多的薄厚不平或者尖銳棱角出現(xiàn)，否則會有應力集中現(xiàn)象，制品就容易斷碎[6]
2.3.1 ABS塑料參數
受熱時變形溫度 ℃ 64～97
ABS硬 度 HR 63~87
密度范圍 (Kg.dm-3) 1.02～1.16
收縮率大小 % 0.40～0.70
彈性模量（拉伸） GPa 1.80×103
彈性模量（彎曲） Gpa 1.40
拉伸時強度 MPa 50
壓縮時強度 Mpa 19~40
彎曲強度大小 Mpa 80
熔點的大小 ℃ 135～165
介電常數 3.70
2.3.2 ABS材料注射成型工藝參數:
螺桿式注射機
噴嘴處的溫度大小 185----195度
通用式的噴嘴
注塑壓強大小 60——100MPa
模具的溫度大小 50——70度
制品的注塑時長 2——5秒
料筒內三區(qū) 205——215
料筒內二區(qū) 185——195
料筒內一區(qū) 155——175
保壓的時長 5——10秒
冷卻的時長 5——15秒
周期時長 15——30秒
制品的后處理方法 紅外線烘箱進行處理
溫度大小 70攝氏度
時長 0.3——1min
3 型腔數目與分型面的設計
3.1型腔數目確定及排布
從所繪制配電箱儀表罩的三維圖以及實物可以看出，配電箱儀表罩制品的外形體積很大，屬于大型塑料產品，塑件四周有多處側孔和側凹，后期四周都要設置多處側抽芯機構，為了給抽芯機構留有足夠空間，而且塑件體積偏大，也要考慮到模具所鎖模力的因素，如果型腔數目過多，會造成鎖模力過大，會對模具的安全性帶來影響。所以再確定型腔數目的時候，決定將本次模具設計型腔數目定為一模一腔，產品的中軸線在模具的中軸線下方，型腔排布如圖所示。
型腔排列
3.2分型面的選取
模具中的分型面是指注塑模具中動模和定模分開的位置，分型面位置選擇的恰當與否直接決定著本次模具設計生產出來產品質量的好壞。所以分型面的選擇至關重要。在設計選擇分型面時通常有如下原則：
1)分型面位置應該選擇在塑料制品的外形最大輪廓處;
2)塑料制品的外形表面應盡可能的在凹模一側成型，而內部結構應盡可能的在凸模一側成型；
3)模具中氣體的外排要方便；
4)塑件的精度要求要得到一定的保證，應盡量保證塑料產品外觀的美觀；
5)分型面數目選擇應該盡可能少，否則將會給加工造成負擔。
由于塑件實物B平面上有明顯的頂桿痕跡，可以很明顯判斷出實物在實際工廠生產中的放置位置，根據以上原則第一項基本斷定分型面選在塑件A表面非常合適。如下圖所示，如果選用下表面B位置將會導致無法脫模，所以最終選用塑件下表面A位置為分型面。
分型面
4 注射機的選擇
當塑料原材料在注塑機中變?yōu)槿哿系臅r候，也就是注塑成型的開始，此時熔體在模具中流動的時候并不是暢通無阻的，它會受到管壁一定的阻力，所以塑料體在模具內部流動時需要克服這部分阻力，那么就需要注射機的輔助，注射機所施加的力就是注射壓力。在選擇注塑機時，還要考慮其注射的容量大小，注塑機的最大注射量也是選擇的重要依據，對于專業(yè)制造人員來說，不僅通過計算選擇注塑機，還要根據設計經驗加以分析。
4.1配電箱儀表罩體積與質量
通過大學期間所掌握三維軟件，運用其分析功能可以得出塑件體積
圖3.2 體積及質量計算
塑件體積：V=59.2cm；
查有關資料可知ABS的密度為1.05g/mm 則單件塑件重量m≈62.16g。
4.2注射成型機的選擇
由于塑件體積較大，擬定型腔數目是一模一腔，
粗略計算澆注系統(tǒng)體積為 0.2×59.2=11.84cm3
總體積： V總=V+0.2×V=71cm3
滿足注射量 V機≥V總/0.8
式中 V機—額定注射量（cm3）
V總—塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和（cm3）
4.3 鎖模力的計算
鎖模力計算公式：
需要知道模腔內的平均壓力，則可以根據生產經驗得知P為30.0 Mpa。
產品的投影面積即塑件在分形面上的投影面積也可以通過UG軟件獲得，如圖2-2
單個配電箱儀表罩的投影面積可以計算為19427mm2，
由此可以設計計算出本方案的鎖模力：F =pA=30×19427mm2=582810N。
圖2-2投影面積
根據塑件質量和體積，翻閱注射機資料表，初步選用注射機理論注射容量為250m3，注塑機型號為XS-ZY-250。其主要技術參數如下[1]：
注射機主要技術參數
理論注射量
250
拉桿內向距
螺桿柱塞直徑
50
移模行程
500
注射壓力
130
最大模具厚度
350
注射速率
89
最小模具厚度
200
塑化能力
18.9
鎖模形式
液壓-機械
噴嘴口直徑
4
模具定位孔直徑
125
鎖模力/kN
1800
噴嘴球半徑
12
4.4 模架設計選擇
模架的基本結構有很多相同之處，因此模具已基本實現(xiàn)標準化。模具的尺寸結構設計需要向國家標準模具靠攏，以使模具擁有更加全面技術信息，提高加工效率，縮短加工時間與成本。但是，適當的創(chuàng)新設計的產生也能促進模具行業(yè)的前進和發(fā)展，平衡好這兩者之間聯(lián)系，以此設計出滿足塑料產品質量和使用的性能的注塑模具。此次配電箱儀表罩注塑模具選用單側的分型面大水口龍記CI型兩板模：
模具中的排氣縫隙尺寸大小為1mm
定模板（A板）的厚度大小為: A=60 mm
動模板（B板）的厚度大小為： B=80mm
模架的墊塊（C板）厚尺寸為: C=110 mm
模具的整體厚度尺寸為：H模=321mm
由上述數據列表可得知，較為合適的模架可以選擇龍記的CI型號CI-3345A60B90C110.
5. 模具結構設計
5.1 澆注系統(tǒng)的設計
澆注系統(tǒng)它一般是用來將注塑機噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)地輸送到模具內部型腔的結構，可以將熔融狀態(tài)的塑料填充并且凝固成型，得到想要的制品。澆注系統(tǒng)如何設計選擇，以及系統(tǒng)的性能特征，這對塑件的最終成型效率和質量有著至關重要的影響。因此說澆注系統(tǒng)是一整套模具之中重要的部分之一。
在設計澆注系統(tǒng)時通常需要遵從如下幾條原則:
① 在澆注系統(tǒng)設計選擇之前首先需要對塑料選材的性能有一定的認知；
② 溫度與壓力的損失在澆注系統(tǒng)內部時盡可能的??；
③ 澆注系統(tǒng)的內部流道設計太長的話是不合適的，所以應該盡量避免各種打折出現(xiàn)，滿足阻力最小要求；
④ 設計的澆注系統(tǒng)不應該對模具的自動化工作有任何影響或干擾。
本次設計比較特殊，型腔數目采用一模一腔結構，一模一腔結構經常用到的澆口有點澆口和直澆口以及環(huán)形澆口（側澆口演變），結合塑件結構特點，塑件有一處中空結構，恰好可以布置側澆口。
5.1.1主流道的設計
從注射機的噴嘴口開始，一直到分流道的始端的這一段流道通路。熔融態(tài)塑料的流速以及塑料充滿整個模具的時間與主流道直徑的大小有著密不可分的聯(lián)系，這邊是主流道的作用。主流道的形狀并不是上下大小相同的，而是圓錐形狀的，通常這樣設計的目的在于將澆注系統(tǒng)內部注塑所剩下的料順利拉出來。由于ABS材料的物理流動性不是很大，因此將主流道的錐度設計為4度左右，主流道里面的粗糙度設計為0.8um左右即可。
通常主流道與注射機的噴嘴銜接處設計為半球形式的凹坑，半球尺寸計算為R = R0 + (1～2))mm,比較小的端口處的直徑設計公式為d = d0 + (0.5～1)mm。注射機由前述已經選擇好型號為XS-ZY-250的臥式注塑機，此注射機的具體參數之前已經列出來，注射機的噴嘴處尺寸大小為12毫米，直徑尺寸大小為4毫米，
R = R0 + (1～2)mm
d = d0 + (0.5～1)mm
這里我們將主流道的球形半徑大小設置為：R=14毫米
將系統(tǒng)的主流道比較小的端口處直徑尺寸大小設置為：d=5毫米
主流道并不是直接按照整體式來裝配在模具座板之上，而是由于其與注射機的噴嘴處要對接，這樣便會有接觸和摩擦，因此要將其設計為可以隨時拆卸的形式， 與定位環(huán)互相配合然后安裝于在定模的座板上面，那么我們應該將固定盤高出定模上端面高度尺寸范圍控制在5到10毫米之間。定位環(huán)采用45號鋼制造，起到固定澆口套的作用，兩者通過螺釘固定在定模座板上，如圖所示
澆口套圖
5.1.2分流道
分流道可以使熔融態(tài)的塑料分別流向不同的型腔以及轉變方向的作用，可以在主流道與澆口之間搭建起連接作用，這部分裝置通常被稱為分流道，在設計分流道的過程中，需要考慮型腔數目，塑料制品的外形，熔融態(tài)塑料的流動性以及塑件在外觀內在質量上的要求等因素。
通常在設計時，由于各種塑料的不同和模具的結構功能不同，從而截面形狀在選擇上也會有所不同。一般情況下有圓形和梯形等多種互不相同的形式。因此我們設計人員在選擇的時候，必須要將壓力的損失加以注意，使其在最小的情況下，能夠使充模的速度盡可能的快。從設計及其實際經驗可知，分流道一般在周長越短的時候，熔融塑料阻力與散熱越小，它能達到的效率也就自然會變高。圓形在截面積相等的前提下周長是最短的，因此流道效率也是最高的。下面圖中展示的為分流道的各種形式的圖示：
圖5.5 分澆道示意圖
綜上所述，通過比較設計經驗分析后，我們決定選擇分流道的形狀為圓形，這種形狀也是比較常用的。圓形的分流道有利于熔融塑料在模具內部順利流動，會使得壓力損失變小。通過查閱《塑料模設計手冊》[12]與相關材料后和塑料制品的外形結構， 配電箱儀表罩注塑模具分流道形狀采用圓形，其截面的尺寸大小設計為D=8毫米。
5.1.3澆口設計
澆口直接與塑件相連接，把塑料熔體引入型腔，是澆注系統(tǒng)的最末端，它的特點是細和短。澆口通?？梢栽诙虝r間內冷卻并且進行封閉，可以阻止型腔內還沒有完全冷卻的塑料發(fā)生倒流現(xiàn)象。
通常有如下幾種澆口：
① 點澆口
② 直接式的澆口
③ 側澆口
④ 耳形澆口
⑤ 潛伏式的澆口
在實際生產實踐中，可以使用側澆口的情況下一般是不使用點澆口的。因此通過分析對比最后決定采用常用的側澆口形式，其優(yōu)點在于塑料制品和澆口很容易就可以分開。加工制造側澆口比較容易，并且后期的修正也很方便。位置如下圖。
側澆口
5.1.4拉料桿設計
在模具的實際設計中，通常選用Z字形的拉料桿，這樣的形式在工作時就可以體現(xiàn)出其穩(wěn)定性，它可以把澆注時產生的多余材料勾住，固定于桿上。在模具開模的時候，它就能夠將前面產生的廢料拉出去，以便下一次成型工作，還可以保證制品的完整性。如下圖所示為其三維結構圖。
5.2 抽芯機構設計
當塑件上具有側孔或內、外側凹時，塑件要是想從模具中順利地脫出來，是比較難的。那么設計人員就應該將側面方向的凹槽的零件做成可以一定空間內活動而不干擾成型，這樣的零件通常叫做側型芯。開模時候現(xiàn)將側型芯抽出然后再推出塑件，達到成型效果。這類機構叫做抽芯機構。
5.2.1抽芯機構的選擇
在注塑模具設計中經常涉及到的抽芯機構有斜導柱抽芯機構、彎梢抽芯機構、液壓缸抽芯機構、斜頂桿抽芯機構等等，結合配電箱儀表罩塑件上四周側壁上眾多側凹結構特點，既可以采用斜導柱抽芯機構成型，也可以采用斜頂桿抽芯機構成型，肉眼可以觀察到實物上斜頂桿成型所留下的痕跡，所以本次設計決定采用斜頂桿抽芯機構較為合適。從外部成型側凹，簡單方便。塑件側凹和側孔結構如圖所示。由于塑件整體呈對稱結構，雖然側孔和側凹結構多大8處，但是6處側凹結構都一樣，需要設計一種抽芯機構成型側凹即可。在設計一處結構成型側孔。所以本次設計 需要設計兩種抽芯機構，即可滿足四周所有側凹和側孔的成型?，F(xiàn)將成型側凹標記為斜頂桿1，成型側孔的標記為斜頂桿2.
側孔和側凹結構
5.2.2抽芯距的設計計算
抽芯距計算公式為： S=S凹+(2～3) mm =6mm
公式里面： S凹 兩處深度均為3mm
S就是所謂的抽芯距，也就是側面抽芯的時候抽芯機構需要滑動的長度，
一般我們取2-3mm的距離作為抽芯時候的安全距離，是為了防止觸碰干擾。
8.2.3斜推桿設計
a. 斜推桿結構
斜推桿的形狀直接決定了側抽芯能否成功抽出，斜推桿的末端應該制作成凹槽，這樣可以與斜推桿固定板相互連接配合，其次斜推桿的頭部應該制作為倒扣的形狀，這樣才能很好地發(fā)揮其抽芯輔助作用。在工作時，要求斜推桿有一點的強度和耐性，因此其材料選擇為T8A。
b. 傾角a的設計
斜推桿由于具有初心作用，因此其設置應該是有一定斜度的，斜推桿的斜度不是隨意設定，如果將傾斜角過大，在抽芯的時候，可能會干擾模具的正常運作，甚至會使得斜推桿卡死或者磨損而報廢，增大了設計成本。所以綜合考慮后將其角度設為6°較為合適。本次設計的所有斜頂桿抽芯機構如圖所示
斜頂桿抽芯機構
5.3 脫模機構設計
脫模機構是指熔融塑料被注塑機注射到模具空腔后，經過冷卻成型，在模具開模，動定模分開一定距離后，將冷卻成型的產品頂出的機構。
5.3.1機構選擇
一般情況下，頂出機構會有幾種選擇，比如推板，圓推桿，或者推塊等等，每一種推出機構都有其特點。在模具的設計制造中，根據經驗顯示，一般盒蓋類產品通常情況下都喜歡采用圓形推桿作為脫模機構，是因為這種推出結構比較簡單，而且制造成本不高，制作方法規(guī)范，不容易出錯，更換也比較方便，所以本次設計選擇圓形推桿作為脫模機構。脫模機構如圖所示
脫模機構
5.3.2脫模力設計計算
脫模力計算公式要考慮制品的外形，當外形是盒狀的時候通常使用如下的設計公式來進行設計計算：
其中 --制品在型腔中被包裹住的深度尺寸大?。╩m）;
--型芯被塑件內部包裹住的截面周長長度尺寸（mm）;
--一般摩擦系數范圍在0.1到0.2之間選??；
--塑件成型冷卻后會收縮，當其收縮后會有一部分壓力產生，一般在的范圍之內。
--脫模斜度的大??；
由以上分析，則將數據代入可得：
Q=18×710×10×（0.1cos0°-sin0°）=12780N
5.3.3推桿直徑及強度校核
(1)推桿的直徑：
d=(64?φ2?l2n?π3?E)14d=(64?φ2?l2n?π3?E)14
式中：
d——推桿的直徑；㎝
l——推桿的長度；152.5mm
n——推桿數量；
φ——推桿長度系數，0.7
E——推桿材料的彈性模量；2.1×107N/cm×107N/cm
算得:d=7.5mm，在設計中，d取8mm，滿足要求。
(2)推桿的強度校核
σmax=4×Qn×π×d2<[σ]σmax=4×Qn×π×d2<[σ](7-2)
式中：
n——推桿數量；
σmax——推桿所承受的最大正應力；
Q ——總脫模力；N
d——推桿的直徑；
推桿的正應力小于許用應力，所以滿足要求。
5.4 模具冷卻系統(tǒng)設計
5.4.1冷卻系統(tǒng)
該配電箱儀表罩模具配備有溫度控制系統(tǒng)，并設置為調節(jié)溫度以提高塑料零件的質量和生產率。不僅注射成型機的注射力和螺桿的注射速度會影響塑料零件內外表面的質量，而且主要因素之一還包括影響塑料零件質量的模具溫度。塑料熔體的熱量通過注塑機注入模腔，熱量必定傳遞于凹模和凸模，模具溫度代表注塑模具的型腔和型芯表面的溫度。為了獲得質量更好的塑料零件，必須控制模具的溫度，例如加熱或冷卻注塑模具，這就是設置注塑模具的溫度控制系統(tǒng)的目的。
溫度控制系統(tǒng)通過在型腔或型芯中設置不同的管道，并且管道設置不會影響模具結構和塑料零件的脫模。本文將配電箱儀表罩注塑模具的溫度控制系統(tǒng)設置在固定模具的腔體內和活動模具的芯部內部，管路左右對稱分布，管路易于加工，對模具的正常運行也不影響。根據塑料材料的要求，不需要加熱系統(tǒng)，但是為了縮短生產周期并提高生產率，必須設計冷卻系統(tǒng)。
5.4.2 冷卻系統(tǒng)設計計算
（1）冷卻液體的流量大小計算qv
首先得知冷卻管道水流出入口的溫度分別為25.0度，22.0度。水的密度和比熱容可知，所以代入公式中可以算得：
Q===3.8х10-5
（2）冷卻液體的水路尺寸大小設計d
在已經算得冷卻液體流量體積大小的前提下，可以取冷卻水管徑尺寸大小為 d=mm。
（3）水管內部液體的流速大小計算
V===1.50m/s
（4）膜傳熱系數 h 有如下公式可以得出：
===28500KJ/m
（5）由上述計算可以得知管道導熱的總面積為 A
A===0.054
（6）因此，配電箱儀表罩注整套注塑模具的冷卻水管道的長度為 L，L的計算為：
L===2.86m
5.4.3 冷卻水道的布置
本文將收納箱注塑模具的溫度控制系統(tǒng)設置在固定模具的腔體內和活動模具的芯部內部，型腔設計環(huán)形管路左右對稱分布，管路易于加工，對模具的正常運行也不影響。型芯設置冷卻水井冷卻，兩者組合效果好，冷卻水道布置如下圖所示。
冷卻水道
5.4.4 排氣系統(tǒng)的設計
對應于模具澆口的位置通常也是氣體容易被困住的位置。熔融塑料中的水在蒸發(fā)過程中會產生一些氣泡，這些氣泡大多以不規(guī)則的形狀分布在模具壁厚度處。需通過觀察產品的外觀或在設計過程中預先進行預測來確定要排出的氣泡的來源。排氣方法有[6]：
1）排氣
2）通過芯和推桿之間的剩余間隙以及分型面上的剩余間隙自動排氣；
3）排氣采用燒結合金塞；
4）負壓和真空抽氣。
觀察模具發(fā)現(xiàn)，大多數氣泡是在由型芯與型腔之間接觸而產生的平面上產生的，即分型面上，因此一般可以通過打開型芯與型腔之間的接觸表面來實現(xiàn)排氣。此外還可以通過增加推桿的運動間隙來解決。
6 成型零部件的設計
模具之內的用于制品成型的零部件直接決定了塑料制品成型后的結構，外形尺寸，質量等，其設計與制造尤為重要。由于熔融狀態(tài)的塑料原料進到模具的型腔里面時，會釋放大量的熱，而且還有一定的沖擊，因此模具內部成型零部件自身強度與剛度也應該有保證，選擇合理的材料和制造工藝，這樣設計出來的模具才具有可用性，才能夠保證正常加工[21]。
6.1成型零件結構的設計
模具里面重要的用于成型的零部件有型芯、型腔和鑲件。型芯、型腔分別用于成型配電箱儀表罩的內表面和外表面，分別也稱凸模和凹模。結構分整體式和組合式兩種。整體式在制造過程中將型芯和模板加工到一塊，結構簡單而卻牢固，同時剛度強度也較大，在加工制造塑料件的時候一般不會產生不必要的縫隙痕跡以免對塑件外觀質量造成影響，有一點就是不方便制造加工；組合式通常主要適用于某些小型芯或者復雜的型芯，在維修以及節(jié)省材料等方面有著一定的優(yōu)勢。本次設計中的塑件由于配電箱儀表罩外部和內部結構特點，內外部結構均較為簡單，決定采用整體式型腔和整體式型芯結構，型芯型腔結構，如圖所示。
型芯圖
型腔圖
6.2模具成型零件尺寸設計計算
塑料件的成型尺寸、結構以及精度等方面，要想加工出的成品質量高，那么必須將模具中成型零部件的精度，尺寸，質量都設計好，與塑料制品 配電箱儀表罩要求相匹配。那么自然就會有各種各樣的因素對其造成影響，這里主要介紹如下因素：
制品的收縮率：收縮率的變化會引起塑料制品的尺寸發(fā)生一定變化，這個變化范圍通常為：
δs = (Smax - Smin) Ls
其中：δs——制品的尺寸誤差，mm；
Smin、Smax——制品的最小與最大的收縮率，%；
Ls—— 配電箱儀表罩的尺寸大小，mm。
制品的尺寸大小除了受收縮率，制造公差，安裝配合誤差等因素影響外，還和成型零部件的工作尺寸大小密不可分，其中包括有：成型零件（型腔和型芯）的徑向和高度（深度）尺寸。查閱相關資料文獻后可得ABS塑料的收縮率通常為：1.0%~2.5%。收縮率為1.75%，公差為MT4
6.2.1 型腔的尺寸設計計算
類型
塑件尺寸/mm
設計計算公式
型腔尺寸/mm
徑向的尺寸大小
224
131
高度方向尺寸大小
18
6.2.2型芯的尺寸設計計算
類型
塑件尺寸/mm
設計計算公式
型芯尺寸/mm
徑向的尺寸大小
211
118
高度方向尺寸大小
16
7 注塑機的相關參數校核
7.1注射量的校核
根據《模具設計與制造簡明手冊》可知：塑件的體積應小于注射機的注射容量，由于注射機選型之前是在滿足注射量的基礎上進行注射機選型的，所以此處不再做校核。
7.2鎖模力的校核
由
查《模具設計指導》表6-5ABS塑料成型時的注射壓力=30MPa
式中 p——塑料成型時型腔壓力，ABS塑料的型腔壓力p=30MPa
F——澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和（）
可以通過軟件中的分析功能獲得單個產品在分型面上的投影面積。
pF=30194270/1000=582.8KN
因為=1800KN> pF=582.8KN 由此可判斷 XS-ZY-250型注塑機鎖模力這一參數合格
7.3模具閉合高度的校核
安裝模具的高度應滿足： Hmin＜H＜Hmax
設計模具高度為H總=321mm
XS-ZY-250型，模架高度尺寸范圍為200毫米至350毫米之間。H總在這個尺寸范圍以內，所以 XS-ZY-250型注塑機參數合格
7.4模具開模行程校核
模具開模行程應滿足：其中： Sm＜Sz
Sz為最大開模行程，查注射機XS-ZY-250型Sz=500mm，
Sm為模具的開模行程；
Sm=塑件的高度+澆注系統(tǒng)的高度+（5-10）mm
=114+18+10=142mm
可見Sm
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