第1章緒論1.1研究背景模具制品在我們?nèi)粘Ｉ钪姓紦?jù)不可或缺的地位，因此，模具行業(yè)已經(jīng)崛起為一個至關(guān)重要的產(chǎn)業(yè)，其持續(xù)發(fā)展是勢在必行的。無論是汽車、摩托車、電子產(chǎn)品，還是生活用品、航天航空等各個行業(yè)，都對模具產(chǎn)生了深深的依賴，依賴它進(jìn)行零部件的設(shè)計與制造。模具制造水平的高低直接反映了國家制造業(yè)的實力，它是我國保持國際競爭力的關(guān)鍵所在，也是我國制造業(yè)的基石。我國現(xiàn)有模具產(chǎn)業(yè)超3萬，從業(yè)人員近百萬。2019年模具銷售額增2.07%至2816億元，進(jìn)口下降9.37%，顯示我國模具工業(yè)水平提升，對外依賴減少。雖部分高端模具仍需進(jìn)口，但我國已自主生產(chǎn)約60%。銷售中，塑料模具占比45%，鑄造模具9%，沖壓模具37%，其他模具9%。隨著電腦科技的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)以鉗工為主的模具生產(chǎn)方式已逐漸退出歷史舞臺，小作坊式生產(chǎn)面臨挑戰(zhàn)，轉(zhuǎn)向半自動化、全自動化生產(chǎn)成為趨勢。這種轉(zhuǎn)變推動生產(chǎn)管理模式從鉗工中心向設(shè)計中心過渡，從而穩(wěn)步提升我國模具工業(yè)的整體水平[2]。數(shù)控技術(shù)的迅猛進(jìn)步不僅提升了加工精度和速度，更使得我國模具制造產(chǎn)業(yè)躋身世界先進(jìn)行列。當(dāng)前，模具零件的制造精度已高達(dá)0.8絲，而模具的加工精度更是達(dá)到0.2絲的超高精度水平，尤其在塑料模具領(lǐng)域。這些進(jìn)步不僅延長了模具的使用壽命，減少到三千萬次以上，還降低了生產(chǎn)成本，提升了利潤空間。然而，能生產(chǎn)高端模具的廠商在我國仍占少數(shù)，顯示我國模具工業(yè)仍有巨大的發(fā)展空間。1.2研究現(xiàn)狀隨著科技的不斷進(jìn)步，塑料模具技術(shù)的發(fā)展歷經(jīng)了一個漫長而豐富的歷程。從早期的簡單手工制作，到后來的半機(jī)械化生產(chǎn)，再到今天的全自動化和智能化生產(chǎn)，塑料模具已經(jīng)變得越來越精細(xì)和復(fù)雜[3]。在此過程中，設(shè)計理念的不斷創(chuàng)新，材料科學(xué)的突破，以及制造技術(shù)的進(jìn)步，都使得塑料模具能夠更好地滿足各種復(fù)雜和精細(xì)的產(chǎn)品需求。在現(xiàn)代社會中，塑料模具的應(yīng)用幾乎無處不在。從家用電器和汽車零部件，到醫(yī)療器械和高科技產(chǎn)品，再到各種消費品和日常用品，塑料模具都發(fā)揮著重要的作用。它們不僅使得大規(guī)模生產(chǎn)成為可能，降低了產(chǎn)品成本，而且通過復(fù)制精細(xì)和復(fù)雜的形狀，提高了產(chǎn)品的功能性和美觀性。塑料制品作為上世紀(jì)新興的材料，已在日常生活中逐漸取代金屬、木材、皮質(zhì)品等自然界中可直接獲得的傳統(tǒng)材料[4-6]。如今，塑料產(chǎn)品已成為我們生活中不可或缺的重要組成部分。塑料制品的主要生產(chǎn)流程包括塑料成型加工，即利用注塑機(jī)將塑料原料融化并注入模具型腔，經(jīng)過冷卻后成型為所需產(chǎn)品。在這一過程中，塑料模具起著至關(guān)重要的作用，而精心的模具設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)多件產(chǎn)品的同時生產(chǎn)，進(jìn)而大幅提高生產(chǎn)效率。近年來，塑料模具的發(fā)展勢頭迅猛，涵蓋了無流道凝料注塑成型、熱固性塑料注射成型、排氣注射成型、反應(yīng)注射成型等多種先進(jìn)技術(shù)。目前，塑料成型技術(shù)正向高精密、微型化方向不斷邁進(jìn)。塑件質(zhì)量和加工成本受模具設(shè)計、材料等多個因素影響。為確保塑件質(zhì)量，需精心選擇分型面和澆注系統(tǒng)設(shè)計。同時，根據(jù)注塑機(jī)型號優(yōu)化型腔布局，并運用模流分析確定澆注和冷卻位置。隨著技術(shù)進(jìn)步，塑料模具正朝著高精密和微型化方向發(fā)展，以滿足日益嚴(yán)格的生產(chǎn)需求。隨著數(shù)字化和軟件化的推進(jìn)，CAD/CAE/CAM技術(shù)在模具設(shè)計與制造中占據(jù)核心地位[7]。3D建模逐漸取代傳統(tǒng)方式，簡化了模具設(shè)計流程。市場上眾多三維軟件均致力于提升設(shè)計效率。網(wǎng)絡(luò)化的CAD/CAE/CAM一體化結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了設(shè)計信息的共享，有效解決了模具設(shè)計中的眾多難題。此外，為縮短研發(fā)周期，針對復(fù)雜塑料模具產(chǎn)品，逆向工程被廣泛應(yīng)用于塑件加工和實體分析，確保模具設(shè)計的有效性。隨著技術(shù)進(jìn)步，模具的快速測量技術(shù)和逆向工程在研究中愈發(fā)關(guān)鍵。設(shè)計師不再僅限于使用CAD繪制復(fù)雜模型，而是更多地借助逆向工程將實物轉(zhuǎn)化為三維模型進(jìn)行深入分析。經(jīng)過CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)預(yù)處理，設(shè)計師能夠更高效地進(jìn)行型芯型腔設(shè)計，并通過CAM系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)控編程，最終完成模具的加工。模具材料的研發(fā)與熱處理技術(shù)的革新對于提高模具品質(zhì)至關(guān)重要。為了實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與高品質(zhì)模具的平衡，我國已成功研發(fā)五種專用模具鋼，包括基本型、預(yù)硬型、時效硬化型、熱處理硬化型，以及馬氏體時效鋼和粉末冶金時效鋼。這些新材料為模具的設(shè)計、加工、壽命及成本控制提供了更多可能性。提升模具零件的標(biāo)準(zhǔn)化程度：當(dāng)下，在各國模具水平均已相當(dāng)高的狀況下，模具零件的標(biāo)準(zhǔn)化水平能夠衡量一個國家模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水準(zhǔn)。采用標(biāo)準(zhǔn)模架和標(biāo)準(zhǔn)件能夠極大地縮減模具的研發(fā)時間及成本。目前，我國的模具標(biāo)準(zhǔn)化已極為普及，我國還依據(jù)模具的標(biāo)準(zhǔn)制定了一些標(biāo)準(zhǔn)，如注塑模具模架按照GB/T12555-2006來進(jìn)行模架生產(chǎn)。注塑模具零件根據(jù)GB/T4169.1~4169.23-2006進(jìn)行模具零件生產(chǎn)[8]。本研究旨在設(shè)計并分析一個冰箱門擱架的塑料模具。首先，我們將對冰箱門擱架的功能和使用場景進(jìn)行分析，然后選擇合適的材料并設(shè)計塑件結(jié)構(gòu)。此外，我們還將深入探討側(cè)向抽芯技術(shù)的應(yīng)用，以形成塑件側(cè)邊的側(cè)孔。在模具設(shè)計中，我們將采用整體式型芯型腔和側(cè)澆口，以保證塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。最后，我們將采用LKM-CI標(biāo)準(zhǔn)模架，并設(shè)計循環(huán)式冷卻水道，以實現(xiàn)高效和穩(wěn)定的生產(chǎn)。本研究的目標(biāo)是設(shè)計一個能夠生產(chǎn)高質(zhì)量冰箱門擱架的塑料模具，同時探討塑料模具設(shè)計中的一些關(guān)鍵技術(shù)和方法，希望能為塑料模具的設(shè)計和生產(chǎn)提供有價值的參考。1.3本文主要研究內(nèi)容冰箱門擱架的注塑模具設(shè)計。需要對工件進(jìn)行工藝性分析，然后確定工件的材料，以及確定型腔數(shù)目和分型面選擇注塑機(jī)，并設(shè)計澆注系統(tǒng)、成型元件、抽芯機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)最后校核注塑機(jī)并繪制模具結(jié)構(gòu)圖以及重要元件圖。第2章塑件的工藝分析2.1分析塑件圖冰箱門擱架作為一個需要具備美觀性和功能性的產(chǎn)品，注塑過程中要求其無飛邊、熔接痕等缺陷非常重要。這對于模具設(shè)計、塑料選擇以及注塑工藝參數(shù)的控制都提出了高要求。塑件的尺寸精度受塑料的流動性收縮率等特性影響非常大，所以在確定精度等級時需要根據(jù)塑件材料對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行確定，塑件材料為ABS塑料收縮系數(shù)為0.5%，根據(jù)要求塑件公差等級選擇MT3級。該塑件尺寸為330×114×118，表面質(zhì)量要求高，粗糙度值為Ra=0.2μm。模具成型零件的粗糙度值應(yīng)比塑件低1-2個等級，因此選擇型腔表面粗糙度值為Ra=0.4μm，型芯為Ra=0.8μm，以確保塑件表面質(zhì)量。根據(jù)要求，塑件的最大脫模斜度為0.5°。這一要求與模具的斜度設(shè)計和注塑過程中的壓力、冷卻控制等因素有關(guān)。合理的脫模斜度可以保證模具的充填和冷卻均勻，有助于提高產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和降低內(nèi)應(yīng)力。同時，適度的脫模斜度也能保證模具的正常脫模，避免造成產(chǎn)品的形變和損壞。綜上所述，保證冰箱門擱架無飛邊、熔接痕等缺陷并滿足脫模斜度要求，需要從模具設(shè)計、材料選擇、注塑工藝參數(shù)等多方面進(jìn)行綜合考慮和優(yōu)化。塑件結(jié)構(gòu)如圖1.1所示（a）三維圖（b）二維圖圖1.1結(jié)構(gòu)圖2.2塑件材料特性冰箱門擱架在冰箱中作為儲物功能使用，其強(qiáng)度硬度要求較高，還需要一定的耐磨型，低溫性能也需要穩(wěn)定，因此，本文中的冰箱門擱架選用的材料為ABS。ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）是一種常用的熱塑性工程塑料，具有以下幾種特性：（1）良好的綜合性能：ABS材料具有優(yōu)秀的機(jī)械性能，包括硬度、韌性、剛性、耐磨性、抗沖擊性等。（2）加工性能優(yōu)異：ABS的流動性好，可以進(jìn)行注塑、擠出、吹塑、熱成型等多種加工方式。同時，其可以進(jìn)行二次加工如噴漆、電鍍、焊接、粘接等。（3）穩(wěn)定的尺寸和低吸水性：ABS具有較低的吸水性和良好的尺寸穩(wěn)定性，是制造精密零件的理想選擇。（4）耐化學(xué)性能：ABS對一些酸、堿、鹽等化學(xué)物質(zhì)有一定的抗腐蝕性。（5）表面光澤好，容易染色、涂覆：ABS塑料的產(chǎn)品表面光潔，不僅可以自行著色，也非常適合進(jìn)行表面裝飾處理，如電鍍、噴漆等。這些特性使ABS成為了眾多產(chǎn)品的首選材料，例如家電殼體、玩具、辦公設(shè)備、汽車零件等，包括本研究中的冰箱門擱架[9]。2.3塑件材料成型性能（1）流動性：ABS塑料的流動性非常好，適用于各種復(fù)雜的模具和微小部分的成型。這使得ABS塑料能夠在模具中均勻分布，從而達(dá)到模具的所有角落。（2）熔融溫度：ABS的熔融溫度通常在200℃-250℃之間，這使其在常見的注塑機(jī)上都可以進(jìn)行加工[10-11]。此外，ABS的熱穩(wěn)定性也相對較好，能夠在一定的溫度范圍內(nèi)維持穩(wěn)定的性能。（3）縮水率：ABS塑料的收縮率一般在0.4%-0.7%之間，這意味著塑件在冷卻過程中的尺寸變化較小，這對于需要精確尺寸的冰箱門擱架來說非常重要。（4）后期加工：ABS塑料注塑后可以進(jìn)行磨削、打孔、噴漆、電鍍等后期加工，這為冰箱門擱架的美觀性和個性化提供了可能。（5）適應(yīng)性：ABS塑料對注射速度和壓力的適應(yīng)性較好，這使得其可以在不同的注塑機(jī)和模具上進(jìn)行加工。綜上，ABS塑料具有良好的注塑性能，適合用于復(fù)雜和精細(xì)的冰箱門擱架的制造。同時，其良好的后期加工性能也為產(chǎn)品的個性化和美觀性提供了更多的可能性。表1—1ABS材料性能、工藝參數(shù)表密度1.05拉伸強(qiáng)度20～51收縮率0.003～0.008拉伸彈性模量1.6熔點130～160彎曲強(qiáng)度55熱變形溫度（45N/cm2）90℃以上彎曲彈性模量1.6壓縮強(qiáng)度18～39模具溫度25～80℃缺口沖擊強(qiáng)度11～20噴嘴溫度180～190℃硬度R62～86中段溫度210～230℃外觀微黃或者白色后段溫度200～220℃吸水率0.01～0.3干燥溫度70～80℃特點易著色、絕緣性能好、耐腐蝕第3章模具結(jié)構(gòu)方案的確定3.1確定型腔數(shù)目本次型腔的數(shù)目選擇一模兩腔，主要是為了提高生產(chǎn)效率。通過一次注塑過程可以制造出兩個塑件，這可以大大提高生產(chǎn)速度，降低單位產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，這對于大批量生產(chǎn)冰箱門擱架來說是非常有利的。3.2型腔的排列方式型腔的排列方式，通常有平衡式和非平衡式兩種。平衡式排列指的是在模具中，各個型腔的位置、大小和形狀完全一致，這樣可以保證各個塑件在注塑過程中受到的壓力、溫度等條件完全一致，有利于保證所有塑件的質(zhì)量穩(wěn)定。非平衡式排列則是指在模具中，各個型腔的位置、大小和形狀并不完全一致，這樣可能會導(dǎo)致各個塑件在注塑過程中受到的壓力、溫度等條件不一致，從而影響塑件的質(zhì)量穩(wěn)定性。本次設(shè)計中，我們選擇了平衡式排列。這是因為冰箱門擱架對塑件的外觀和尺寸要求很高，我們需要確保每個塑件的質(zhì)量都是穩(wěn)定的。通過平衡式排列，我們可以確保每個型腔在注塑過程中受到的條件完全一致，有利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量和一致性。排列方式如圖3.1圖3.1型腔排列方式3.3確定分型面在進(jìn)行注塑模具設(shè)計的過程中，分型面的選擇是非常關(guān)鍵的一步。分型面的設(shè)計會直接影響到塑件的質(zhì)量、模具的加工制造以及塑件的脫模過程等。以下是對于一些主要原則的進(jìn)一步解釋：1.最大輪廓線原理：為保證塑件在成形后能平穩(wěn)的從模具中取出，分離面一般都選擇在其最大截面上。這能最大限度地降低模具在脫模過程中摩擦所引起的損傷和變形。2.塑料模具脫模方便原理：模具開模過程中，模具表面的分離面能夠平滑的停留在可動模具的一側(cè)，從而使模具的工作更加方便，減少了對模具的損傷與變形。3.確保精度的原理：在模具設(shè)計時，應(yīng)同時考慮模具的精度。如果分型面設(shè)計得太過復(fù)雜，不僅會對產(chǎn)品的精度、穩(wěn)定性產(chǎn)生很大的影響，而且還會對產(chǎn)品的外形和尺寸產(chǎn)生很大的影響。4.外觀品質(zhì)準(zhǔn)則：分模面的選取要符合產(chǎn)品外形質(zhì)量的需要，不能在外表明顯的部分產(chǎn)生分型線，這會影響產(chǎn)品的外觀品質(zhì)。5.模具的加工容易性原理：分面的設(shè)計也要將模具的加工和生產(chǎn)工藝結(jié)合起來。如果分型面太過復(fù)雜，則會給模具制造帶來困難，降低生產(chǎn)成本[12]。6.成型面積影響原則：分型面的位置和形狀會影響到成型面積的大小，從而影響到塑料的填充流動和冷卻過程，進(jìn)而影響到塑件的成型質(zhì)量。7.排氣利于原則：適當(dāng)?shù)姆中兔嬖O(shè)計可以利于模具的排氣，幫助排除型腔內(nèi)的空氣和氣體，防止產(chǎn)生燒傷、空泡等缺陷。8.側(cè)向抽芯影響原則：對于需要側(cè)向抽芯的塑件，分型面的設(shè)計也會影響到抽芯的過程，需要合理設(shè)計以保證順利抽芯。根據(jù)分型面的選擇原則，本次設(shè)計的塑件分型面位于綠色塑件的邊緣位置，主要的目的便是為了塑件易于成型，分型面位置如圖所示：圖3.2塑件分型面示意圖3.4塑件體積的計算本次塑件的造型通過UG進(jìn)行繪制，所以其體積通過UG進(jìn)行測量即可獲得：V件=340.5cm3本次型腔數(shù)目為一模兩腔，并且澆注系統(tǒng)凝料的質(zhì)量為塑件總質(zhì)量的20%，通過計算可知總體積為：V件=340.5×2×1.2=817.2cm3（3.1）圖3.3塑件體積3.5塑件的質(zhì)量計算本塑件的材料為ABS其密度為ρ=1.02～1.05g/cm3，本次設(shè)計的密度取1.05g/cm3，通過塑件的總體積為817.2cm3。V=817.2×1.05=858.06g（3.2）通過計算的塑件質(zhì)量為858.06g。3.6注塑機(jī)的選擇通過上述分析，本次設(shè)計的注塑機(jī)選擇XS-ZC-1000查參考文獻(xiàn)上表3.1常用國產(chǎn)注射機(jī)。表3.1注射機(jī)的參數(shù)型號XS-ZC-1000額定注射量1000柱塞直徑/mm85注射壓力/Mpa121注射行程/mm260注射方式螺桿式鎖模力/KN4500最大成型面積/cm31800續(xù)表3.1注射機(jī)的參數(shù)型號XS-ZC-1000模板最大行程/mm700模具最大厚度/mm700模具最小厚度/mm300噴嘴圓弧半徑/mm18噴嘴孔直徑/mm7.5頂出形式中心液壓頂出動定模固定板尺寸mm×mm900×1000拉桿空間/mm650×550合模方式兩次動作液壓式液壓泵流量L/lim200、18、1.8液壓泵壓力Mpa14電動機(jī)功率/KW40加熱功率/KW16.5機(jī)器外形尺寸7670×1740×2380第4章澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)是塑料注射模具中的重要組成部分，主要負(fù)責(zé)將塑化后的塑料從注射機(jī)噴嘴傳送到模具腔內(nèi)。一套標(biāo)準(zhǔn)澆注系統(tǒng)一般由注射成型噴嘴，主澆道，分流澆道，澆口等幾個部件構(gòu)成。在設(shè)計澆注系統(tǒng)時，需要考慮以下一些原則：（1）最小化流動阻力：澆注系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)盡可能減小塑料在流動過程中的阻力，以確保塑料能夠均勻、快速地充填模腔。（2）均勻流動：設(shè)計應(yīng)確保所有部分的塑料幾乎同時充填和冷卻，防止因填充速度不同導(dǎo)致的變形或翹曲。（3）減少殘留應(yīng)力和變形：盡可能避免在澆注過程中引入過多的應(yīng)力，以防止成品中的應(yīng)力殘留和變形。（4）易于制造和維護(hù)：澆注系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)易于制造和維護(hù)。比如，它應(yīng)該設(shè)計成易于清理，以防止塑料積累和阻塞[13]。（5）考慮材料屬性：需要根據(jù)使用的塑料材料的特性（如粘度、收縮率、熔點等）來設(shè)計澆注系統(tǒng)。（6）從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，在滿足工藝需求的同時，應(yīng)盡可能地降低生產(chǎn)及操作費用，例如，盡可能地減少材料浪費，減少能源消耗等。4.1主流道的設(shè)計主流道是注塑成形時與熔體首先接觸的部位，從注射機(jī)噴管到分流器的通道被稱作主流道。通常主通道設(shè)置在澆口罩內(nèi)。主流道的設(shè)計是保證塑件順利脫離主流道的關(guān)鍵，其錐度一般在5~7°之間，這樣可以降低流體阻力，同時表面粗糙度也需要控制在≤0.8μm以減少流體摩擦。主流道的材料選擇也很重要，常用的如T8A、T10A等材料進(jìn)行熱處理，以提高其耐磨性和耐高溫性。主流道形式如圖4.1所示：圖（a）三維圖圖（b）二維圖圖4.1主流道襯套4.2澆口的設(shè)計澆口的種類主要有直接澆口、側(cè)澆口、點澆口和潛伏式澆口等。本次設(shè)計選擇側(cè)澆口，選擇側(cè)澆口的主要原因如下所示：（1）塑件形狀：對于某些復(fù)雜或長形的塑件，側(cè)澆口可以提供更均勻的壓力分布和更好的充填效果。（2）充填質(zhì)量：側(cè)澆口可以提供更均勻的壓力分布，有助于提高產(chǎn)品的成型質(zhì)量。（3）減少痕跡：與直接澆口相比，側(cè)澆口可以更好地隱藏在塑件的側(cè)面或底部，從而減少外部痕跡。（4）易于脫模：側(cè)澆口通常設(shè)置在模具的側(cè)面，這使得塑件更容易脫模，有利于提高生產(chǎn)效率[14]。分流器具有圓形、錐形、半圓型、矩形等多種斷面形式，其斷面形狀對熔體流動及傳熱特性的影響也不盡相同，一般應(yīng)結(jié)合特定的注塑工藝及塑膠材質(zhì)而選用。本次分流道選擇圓形分流道，其直徑為5mm。本次設(shè)計澆口位置首先通過moldflow軟件進(jìn)行分析其最佳位置，并根據(jù)塑件的排列形式以及澆注系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行綜合考慮其位置，最佳澆口位置如下圖所示：圖4.2最佳澆口位置通過綜合分析本次設(shè)計的澆口位置如下圖所示：圖4.3澆口位置設(shè)置4.3拉料桿和冷料穴的設(shè)計冷料穴主要用于存儲塑件注塑時第一批進(jìn)入模具的熔融塑料。本次的冷料穴形式是和拉料桿組合的形式，其結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖4.4拉料桿和冷料穴設(shè)計圖

第5章成型零件的設(shè)計5.1型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計型腔的作用主要是與型芯配合，形成注塑模具的空腔，決定了塑件的形狀和尺寸。型腔的設(shè)計需要考慮塑件的結(jié)構(gòu)、尺寸、精度要求以及塑料的物理性能等因素。型腔的種類主要有整體式和組合式兩種。整體式型腔是將型腔作為一個整體進(jìn)行設(shè)計和加工，適用于結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、精度要求不高的塑件。組合式型腔是將型腔分為幾個部分進(jìn)行設(shè)計和加工，然后再組裝成一個整體，適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大、精度要求高的塑件。本次設(shè)計選擇的是組合式型腔，這種設(shè)計方式可以簡化型腔的加工難度，提高加工精度，同時也便于模具的維修和更換[15]。但是，組合式型腔的設(shè)計需要考慮各部分的配合精度和穩(wěn)定性，以確保塑件的成型質(zhì)量。型腔結(jié)構(gòu)如圖5.1所示:圖（a）二維圖圖（b）三維圖圖5.1型腔圖5.2型芯結(jié)構(gòu)此次設(shè)計的型芯也是組合式結(jié)構(gòu)，推桿的孔需要開在型芯上。如圖5.2所示圖(a)型芯二維圖圖（b）型芯三維圖圖5.2型芯結(jié)構(gòu)圖5.3成型尺寸的計算模具加工出來的產(chǎn)品的精度直接影響到產(chǎn)品的大小，如果模具的精度不高，那么注射出來的塑料產(chǎn)品的精度就會降低。通常情況下，直徑的公差范圍是0.5-0.75，這次的設(shè)計是0.75。高度尺寸允許值通常取1/2至2/3，本設(shè)計選用2/3。因為注射模在注射時，先把塑料粒子加熱成熔融體，然后再經(jīng)過保壓和冷卻，最后制成了一件制品，當(dāng)熔化的液體流入模腔時，它就會沖刷著模具的每一個成形部件，隨著時間的推移，它會使被成形的零件受到磨損，模腔的大小也會變大，芯的尺寸也會變得更小，因此，在計算時必須要把它的損耗值考慮進(jìn)去型腔徑向尺寸公式：（5.1）型腔高度尺寸公式：（5.2）型芯徑向尺寸公式：（5.3）型芯高度尺寸公式：（5.4）：塑件平均收縮率、：型腔徑向基本尺寸、：塑件外表面基本公差：型腔高度基本尺寸、：計算結(jié)果如表5.1所示：表5.1塑件成型零件尺寸計算類別塑件尺寸計算公式工作尺寸型腔尺寸的計算型芯尺寸的計算228`229.3955.4成型鑲件的設(shè)計由于本次設(shè)計的塑件與冰箱配合的位置為小尺寸較深的凹陷，此位置如果直接通過型芯進(jìn)行成型時型芯的加工難度較大，所以在成型此位置時設(shè)計一個單獨的鑲件對該部位進(jìn)行成型，這樣能夠極大程度的縮短型芯的加工，并可以增加塑件的成型精度。成型鑲件的結(jié)構(gòu)如圖4.7所示：圖（a）鑲件三維圖圖（b）鑲件二維圖圖5.3鑲件示意圖5.5模架模具是注塑成型過程中的核心部分，其中，標(biāo)準(zhǔn)模架是模具中的重要組成部分，主要用于固定模具各部件，保證模具的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。本次選擇的標(biāo)準(zhǔn)模架型號為LKM-CI7070模架。下面是對模架主要組成部分的分析和描述：（1）型腔固定板：該部件的主要功能是固定模腔，并確保其在高壓注塑過程中保持穩(wěn)定。本案例中，型腔固定板的高度定位為180mm。（2）型芯固定板：其功能是固定模芯，并在注塑過程中保持其位置精度和穩(wěn)定性。在這個例子中，型芯固定板的高度定位為150mm。（3）墊板：其主要用途是調(diào)節(jié)模具的高度，以確保模具與注塑機(jī)之間的精確配合。本案例中，墊板的高度定位為150mm。（4）固定螺釘：固定螺釘?shù)淖饔檬枪潭ê瓦B接模具的各部件，確保其在注塑過程中的穩(wěn)定性。（5）澆口套：澆口套是導(dǎo)向和定位塑料熔料流入模腔的部件。（6）定位圈：定位圈的作用是在模具的裝配和使用過程中，保證模具各部分的相對位置精度。（7）導(dǎo)柱導(dǎo)套：這是用來確保模具開合運動的導(dǎo)向精度，避免模腔和模芯的相對位移。本案例中，表面粗糙度為0.4um，尺寸為60mm和80mm。（8）復(fù)位桿：復(fù)位桿的功能是在模具打開后，將移動部件如滑塊等恢復(fù)到原始位置。本例中，復(fù)位桿直徑為30mm。（9）推桿：在注塑過程結(jié)束后，用于將成型的塑件從模腔中推出。（10）拉料桿：在多級注塑過程中，拉料桿被用來拉出連續(xù)的塑料材料，以準(zhǔn)備下一次的注塑過程。這些部件共同構(gòu)成了模具，使得模具能夠在注塑過程中精確、穩(wěn)定地運作，從而保證塑料零件的質(zhì)量和尺寸精度。模架整體結(jié)構(gòu)如圖所示：圖5.4標(biāo)準(zhǔn)模架第6章推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計推出零件的設(shè)計是模具設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其主要目標(biāo)是確保成型后的塑料件能夠順利從模具中推出。6.1推出機(jī)構(gòu)的形式推桿是直接與塑料件接觸，將其推出模具的部件。在設(shè)計推桿時，需要考慮到其尺寸、形狀、材料和表面處理等因素，以保證其有足夠的強(qiáng)度、耐磨性和順暢性。本次設(shè)計選擇圓形推桿，因為它的表面接觸面積小，摩擦力小，推出更順暢。同時，圓形推桿的制造也較為簡單和經(jīng)濟(jì)。如圖6.1所示圖（a）推桿二維圖圖（b）推桿三維圖圖6.1推桿形式6.2推出力的計算注塑成型后，塑料制品在模具中冷卻成形，在擠出過程中，由于體積收縮，對模芯形成了一種夾持作用，在擠出過程中，需要克服與夾緊力有關(guān)的摩擦。推件力：（6.1）A——塑件包絡(luò)形型的面積;P——塑件對型芯單位面積上的包緊力，p取0.8×10～1.2×10Pa;α——脫模斜度；q——大氣壓力0.09Mpa；μ——塑件對鋼的摩擦系數(shù)，約為0.1～0.3；A——制件垂直于脫模方向的投影面積。但由于是一模兩腔，所以總的F為1.776KN。注塑成型后，塑料制品在模具中冷卻成形，在擠出過程中，由于體積收縮，對模芯形成了一種夾持作用，在擠出過程中，需要克服與夾緊力有關(guān)的摩擦。第7章冷卻排氣系統(tǒng)的設(shè)計7.1排氣系統(tǒng)的設(shè)計模具分型面排氣是通過在模具的分型面上設(shè)置一定的間隙，使得空氣和其他氣體可以從這個間隙中排出。這是最常見的排氣方式，適用于大多數(shù)的塑料注射模具。這種排氣方式的優(yōu)點是：設(shè)計簡單、成本低、效果好。由于是利用模具自身的分型面進(jìn)行排氣，所以無需設(shè)計額外的排氣孔或者設(shè)備，既簡化了模具的結(jié)構(gòu)，也降低了制造成本。另外，這種排氣方式直接在模具的工作面上進(jìn)行，所以排氣效果通常比較好。這種排氣方式的缺點是：排氣效果受到分型面間隙大小的影響，如果間隙過大，可能會影響產(chǎn)品的尺寸精度；如果間隙過小，可能會影響排氣效果。因此，分型面間隙的設(shè)計是非常關(guān)鍵的，需要根據(jù)產(chǎn)品的具體要求和模具的工作條件來進(jìn)行?？偟膩碚f，分型面排氣是一種非常實用的排氣方式，適合于大多數(shù)的塑料注射模具設(shè)計。7.2冷卻管道的設(shè)計冷卻水道的設(shè)計在塑料模具設(shè)計中占有非常重要的地位，因為它直接影響到塑料件的冷卻效果和成型周期。冷卻水道的設(shè)計需要考慮以下幾個因素：1.冷卻通道的設(shè)置：冷卻通道應(yīng)該盡量分布在鑄型的所有部分，尤其是在有大量塑料部件的地方，冷卻通道的布置要更加緊密，這樣才能確保冷卻效果。本項目所設(shè)計的冷卻水通道采用循環(huán)冷卻型。2.冷卻水道的直徑：冷卻水道的直徑一般應(yīng)在3-8mm之間，具體的直徑取決于模具的大小和塑料件的形狀。對于本次設(shè)計的塑膠壁厚為1mm的產(chǎn)品，冷卻水道的直徑可以選擇5mm。3.冷卻水道的間距：冷卻水道的間距應(yīng)根據(jù)塑料件的形狀和尺寸以及冷卻水的流速和溫度來確定。一般來說，冷卻水道的間距應(yīng)在20-60mm之間。4.冷卻水的流速和溫度：冷卻水的流速和溫度直接影響到冷卻效果。流速過快，會導(dǎo)致冷卻效果不佳；流速過慢，會導(dǎo)致冷卻時間過長。冷卻水的溫度應(yīng)根據(jù)塑料的熔點和模具的工作溫度來確定。冷卻水道的形式如圖7.1所示：圖（a）冷卻管道三維圖圖（b）冷卻管道二維圖圖7.1冷卻水道分布圖7.3冷卻管道的計算1．算一下塑料產(chǎn)品在進(jìn)行固化的時候放出來的熱量Q的大小查閱有關(guān)資料可以知道，PP在固化的時候釋放的熱量焓量為這樣就可以算出來(7.1)式中G：塑料的比熱容；3.342kJ/（kg·℃）2．求冷卻水的體積流量=5.13×10-4（m3/min)(7.2)式中ρ：冷卻水的密度；ρ=1c：為冷卻水比熱容；c=4187X103Jt：冷卻水出口溫度；27℃t1：冷卻水進(jìn)口溫度；20℃3．求冷卻管道直徑d查閱有關(guān)資料，確定。4．求冷卻水在管道內(nèi)的流速V(7.3)式中d：水管直徑/cm2；D=8/1000cm5．算出來冷卻管道的孔壁和冷卻水之間傳熱系數(shù)α的大小查閱有關(guān)資料，確定(水的溫度是三十度)。(7.4)式中ρ：冷卻水在一定溫度下的密度；ρ=996km/m3v：冷卻水在水管中的平均流速；v=0.17m/s6．求冷卻管道總傳熱面積Ａ(7.5)式中Δt：模具溫度與冷卻溫度之間的差值；Δt=40-（20+27）/2℃7．求冷卻水孔總長度L=A/Πd=0.168．算出來在模具上要開幾個冷卻管道的孔n(7.7)式中L：冷卻管道開設(shè)方向上模具長度或?qū)挾?；L=0.25m所以應(yīng)該取1孔。第8章注塑機(jī)的校核8.1最大注射壓力的校核在設(shè)計時注射成型壓力要小于注塑機(jī)的最大注射壓力。QUOTE式中P注為注塑機(jī)最大注射壓力，P成為塑件所需要的壓力。塑件在成型時所需要的注射壓力與塑件材料的種類，注塑機(jī)的型號有著很大的關(guān)系。注射成型壓力選取60Mpa＜75Mpa。8.2最大注射量的校核最大注射量是指注射成型機(jī)一次能達(dá)到的最大數(shù)量。在進(jìn)行注塑成型時，必須確保注塑制品的整體體積不能超過注塑的最大值。式中n為型腔數(shù)量，m為塑件質(zhì)量，K為注射機(jī)最大注射量利用系數(shù)一般取0.8，mp為注射機(jī)最大注射量。通過計算817.2cm2＜1000cm2，所以注塑機(jī)滿足塑件的注塑條件。8.3鎖模力的校核模腔內(nèi)的壓力必須比注塑機(jī)的額定鎖模力小，這樣就不會出現(xiàn)溢膠現(xiàn)象。（8.1）式中P為塑料熔體對型腔的成型壓力一