緒論1.1研究背景和意義在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，安全開關(guān)作為一種關(guān)鍵的安全保護(hù)裝置，廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備、自動(dòng)化生產(chǎn)線、電氣控制系統(tǒng)等領(lǐng)域。安全開關(guān)的功能是，在緊急情況下，它能夠切斷電源或者發(fā)出警告，目的是為了保障操作人員和設(shè)備的安全。因此，安全開關(guān)的可靠性和穩(wěn)定性是設(shè)計(jì)與制造過程中的首要考慮因素。安全開關(guān)殼體的設(shè)計(jì)不僅要滿足其功能性需求，如防護(hù)等級(jí)、耐壓耐沖擊等，還需考慮到美觀性和人體工程學(xué)。由于安全開關(guān)殼體往往采用塑料材質(zhì)通過注射成型工藝制造，因此注射模具的設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響到殼體的質(zhì)量、性能和生產(chǎn)效率。提高產(chǎn)品質(zhì)量：優(yōu)質(zhì)的模具設(shè)計(jì)能確保安全開關(guān)殼體的尺寸精度、表面光潔度和結(jié)構(gòu)完整性，從而提升產(chǎn)品的品質(zhì)。（1）增進(jìn)制造效率：通過合理的模具設(shè)計(jì)，能減少注射成型周期，加快生產(chǎn)進(jìn)程，降低單位產(chǎn)品的制造成本。（2）增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力：高效的模具設(shè)計(jì)和制造能力是企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要組成部分，有助于企業(yè)快速響應(yīng)市場(chǎng)變化，滿足客戶需求。（3）促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新：安全開關(guān)殼體注射模具設(shè)計(jì)的研究和實(shí)踐，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，如材料技術(shù)、精密加工技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)等。綜上所述，安全開關(guān)殼體注射模具設(shè)計(jì)的研究具有重要的工程價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用意義，它不僅關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，還影響到企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和技術(shù)創(chuàng)新能力。因此，深入研究安全開關(guān)殼體注射模具設(shè)計(jì)，對(duì)于推動(dòng)塑料制品工程領(lǐng)域的發(fā)展和提升整個(gè)制造業(yè)的水平具有重要的戰(zhàn)略意義。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀安全開關(guān)注射模具設(shè)計(jì)是一個(gè)跨學(xué)科領(lǐng)域，涉及材料科學(xué)、機(jī)械工程、精密制造和自動(dòng)化控制等多個(gè)學(xué)科。不論在國(guó)內(nèi)還是國(guó)際層面，該研究領(lǐng)域均實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)突破，盡管如此，依然面臨諸多挑戰(zhàn)并擁有廣闊的成長(zhǎng)潛力。在國(guó)外，安全開關(guān)注射模具設(shè)計(jì)的研究起步較早，已經(jīng)形成了較為成熟的理論體系和技術(shù)體系。例如，德國(guó)、日本和美國(guó)等國(guó)家在注射模具設(shè)計(jì)方面有著深厚的研究基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)。這些國(guó)家的企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)在模具材料、精密制造技術(shù)、自動(dòng)化控制等方面進(jìn)行了大量的研究和實(shí)踐，取得了一系列的成果。特別是在精密模具設(shè)計(jì)、高速切削技術(shù)、3D打印和自動(dòng)化技術(shù)等方面，國(guó)外的研究處于領(lǐng)先地位。國(guó)內(nèi)在安全開關(guān)注射模具設(shè)計(jì)方面的研究也取得了顯著的進(jìn)展。近些年，伴隨著我國(guó)制造業(yè)的迅猛擴(kuò)張，對(duì)于安全開關(guān)注塑模具的需求日益上升，促進(jìn)了相關(guān)領(lǐng)域研究工作的進(jìn)一步加深。國(guó)內(nèi)的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)在模具材料、精密制造技術(shù)、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了大量的研究和實(shí)踐，取得了一系列的成果。特別是在模具材料的國(guó)產(chǎn)化、精密制造技術(shù)的創(chuàng)新、自動(dòng)化生產(chǎn)線的建設(shè)等方面，國(guó)內(nèi)的研究取得了重要突破。然而，盡管國(guó)內(nèi)外在安全開關(guān)注射模具設(shè)計(jì)方面都取得了顯著的進(jìn)展，但仍存在一些挑戰(zhàn)和發(fā)展空間。例如，在模具材料的選擇和優(yōu)化、精密制造技術(shù)的進(jìn)一步提高、自動(dòng)化控制系統(tǒng)的智能化等方面仍有很大的研究空間。同時(shí)，隨著新材料、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，如何將這些新技術(shù)應(yīng)用到安全開關(guān)注射模具設(shè)計(jì)中也是一個(gè)值得研究的問題?？傊?，安全開關(guān)注射模具設(shè)計(jì)是一個(gè)充滿挑戰(zhàn)和機(jī)遇的領(lǐng)域。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)需求的不斷變化，這一領(lǐng)域?qū)⒗^續(xù)保持活躍的研究狀態(tài)，并不斷推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展。1.3研究?jī)?nèi)容（1）材料選擇：根據(jù)安全開關(guān)殼體的應(yīng)用環(huán)境和性能要求，選擇合適的塑料材料，考慮到材料的流動(dòng)性、收縮率、強(qiáng)度等因素。塑件的工藝參數(shù):（2）模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：確定模具的類型（單腔或多腔模具）、模具結(jié)構(gòu)（固定側(cè)和動(dòng)側(cè)的構(gòu)造）、分型面的位置、頂出機(jī)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)的布置等。（3）澆口系統(tǒng)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)合理的澆口系統(tǒng)，包括主澆口、分流道和澆口位置，以保證塑料熔料能夠均勻充填模具腔體，同時(shí)便于后續(xù)的產(chǎn)品取出和修整。（4）冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)有效的冷卻通道，以確保模具在注射成型過程中能夠迅速均勻地冷卻，從而縮短成型周期，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。（5）脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)合適的脫模機(jī)構(gòu)，包括頂針、滑塊等，確保成型后的殼體可以順利從模具中取出，同時(shí)避免對(duì)產(chǎn)品造成損傷。（6）模具加工和裝配：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行模具的加工和裝配，確保各部件的精度符合設(shè)計(jì)要求。（7）試模與優(yōu)化：在模具制造完成后進(jìn)行試模，通過試模結(jié)果對(duì)模具進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以達(dá)到最佳的成型效果。（8）確保產(chǎn)品質(zhì)量：通過精確的模具設(shè)計(jì)，生產(chǎn)出尺寸準(zhǔn)確、表面光滑、結(jié)構(gòu)完整的安全開關(guān)殼體。（9）提高生產(chǎn)效率：優(yōu)化模具設(shè)計(jì)，縮短注射成型周期，提高生產(chǎn)速度，降低制造成本。（10）延長(zhǎng)模具壽命：合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)，減少模具磨損和故障，延長(zhǎng)模具使用壽命。（11）適應(yīng)市場(chǎng)需求：靈活設(shè)計(jì)模具，能夠滿足不同客戶的需求，適應(yīng)多樣化的市場(chǎng)變化。（12）促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新：不斷探索新的設(shè)計(jì)理念和技術(shù)方法，推動(dòng)安全開關(guān)殼體注射模具設(shè)計(jì)的技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新發(fā)展。2安全開關(guān)殼體注射模具設(shè)計(jì)的需求分析2.1安全開關(guān)殼體注射模具設(shè)計(jì)的總體需求2.1.1總體需求包括以下幾個(gè)方面（1）功能性需求：模具必須能夠生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)合理、尺寸精準(zhǔn)、滿足功能要求的安全開關(guān)殼體。這包括殼體的防護(hù)等級(jí)、耐壓耐沖擊性能以及與其他安全開關(guān)組件的配合等。（2）經(jīng)濟(jì)性需求：設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到成本控制，包括模具的制造成本、使用成本以及后期的維護(hù)成本。同時(shí)，模具應(yīng)具有較高的生產(chǎn)效率，以降低單位產(chǎn)品的制造成本。（3）可靠性需求：模具在長(zhǎng)期使用過程中應(yīng)保持穩(wěn)定可靠的性能，不易出現(xiàn)故障，且易于維護(hù)和修理。（4）安全性需求：模具設(shè)計(jì)應(yīng)遵守相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，確保操作人員的安全以及生產(chǎn)過程的安全性。（5）環(huán)保性需求：在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)考慮到材料的環(huán)保性能和可回收性，減少生產(chǎn)過程中的廢棄物和污染。（6）兼容性需求：模具設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到與現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備和工藝流程的兼容性，確保模具能夠順利集成到生產(chǎn)線上。（7）創(chuàng)新性需求：鼓勵(lì)采用新技術(shù)、新材料和新工藝，提高模具的設(shè)計(jì)水平和生產(chǎn)效率，以適應(yīng)市場(chǎng)的變化和客戶的特殊需求。2.2安全開關(guān)殼體注射模具塑件工藝分析2.2.1分析塑件使用材料的種類及工藝特征開關(guān)殼體所選材料為ABS，這是一種由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚而成的熱塑性塑料。ABS以其良好的化學(xué)穩(wěn)定性、較高的表面硬度，以及出色的加工與和著色性能而受到青睞。此材料無害，不帶特殊氣味，呈淺黃色，并使成型產(chǎn)品表面具有良好的亮澤，其密度范圍是1.03至1.08克/立方厘米。ABS具備良好的機(jī)械性質(zhì)，涵蓋了較高的機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)異的沖擊抗力，以及一定程度的耐磨損、耐低溫、耐水性能，同時(shí)表現(xiàn)出穩(wěn)定的化學(xué)穩(wěn)定性。它對(duì)常見的水、無機(jī)鹽類和酸堿等物質(zhì)具有很高的耐受性，這些物質(zhì)基本上不會(huì)對(duì)ABS造成損害。雖然大多數(shù)醇和烴類溶劑對(duì)ABS無溶解作用，長(zhǎng)時(shí)間接觸這些化合物仍可能導(dǎo)致ABS材料軟化。此外，ABS具有良好的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于加工成型，并能通過調(diào)色實(shí)現(xiàn)各種顏色。然而，ABS的耐熱性較弱，其連續(xù)使用的最高溫度約為70°C，熱變形溫度約為93°C，且不耐長(zhǎng)時(shí)間的日曬，容易變脆。在加熱過程中，ABS的粘度會(huì)增加，這意味著成型時(shí)需要較高的壓力，并且應(yīng)選擇較大的脫模斜度；鑒于其具有吸水性，成型前需進(jìn)行干燥處理；還應(yīng)注意設(shè)計(jì)模具以減少澆注系統(tǒng)引起的料流阻力和避免熔接痕的產(chǎn)生。在標(biāo)準(zhǔn)成型條件下，產(chǎn)品壁厚和熔料溫度對(duì)收縮率的影響非常有限。2.2.2分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性該塑件的尺寸屬于中等，整體結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，大部分特征都是曲面。除了配合尺寸要求精度較高外，其他尺寸精度要求相對(duì)較低，但表面粗糙度要求較高，再結(jié)合其材料性能，故選一般精度等級(jí)：IT5級(jí)。2.2.3塑件工藝參數(shù)為了滿足制造的產(chǎn)品表面光滑的要求與提高成型效率采用潛伏式澆口。此模具設(shè)計(jì)的特別之處在于，分流道的澆口位置處于模體的分隔線上，而實(shí)際的澆口以一定角度隱藏在模體內(nèi)部的隱蔽區(qū)域。塑料在熔化狀態(tài)時(shí)，是通過型腔邊緣或推桿末端填充進(jìn)型腔的。這樣的設(shè)計(jì)使得成品的外表面免于受損，確保了成品的表面品質(zhì)和外觀美感不會(huì)因澆口的痕跡而受到影響。表2.1塑件的工藝參數(shù)工藝參數(shù)參數(shù)數(shù)據(jù)單位模具溫度50+70℃壓力70+90MPa保壓力50+70MPa保壓時(shí)間5+30s注射時(shí)間35s保壓時(shí)間5+30s冷卻時(shí)間5+30s成型周期40+70s

3安全開關(guān)殼體注射模具設(shè)計(jì)的方案設(shè)計(jì)3.1安全開關(guān)殼體注射模具設(shè)計(jì)的總體方案（1）設(shè)計(jì)需求與目標(biāo)安全開關(guān)殼體注射模具的設(shè)計(jì)需求在于制造出滿足特定精度要求、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、操作安全的開關(guān)殼體。設(shè)計(jì)目標(biāo)為實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)、降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，并確保模具使用的安全性和穩(wěn)定性。（2）模具類型及選材根據(jù)殼體形狀、尺寸和復(fù)雜度，選擇適合的注射模具類型。材料方面，應(yīng)選用耐磨、耐高溫、抗腐蝕的高品質(zhì)鋼材，以確保模具的使用壽命和穩(wěn)定性。（3）注射機(jī)型號(hào)選擇注射器型號(hào)的選擇應(yīng)基于殼體的重量、材料特性和生產(chǎn)效率要求。合理的注射器型號(hào)可以提高注射速度和壓力，確保產(chǎn)品成型質(zhì)量。（4）模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)時(shí)必須確保它能夠符合產(chǎn)品的形狀、大小和精確度標(biāo)準(zhǔn)，并且要考慮到模具的裝配、調(diào)試及維護(hù)的便捷性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化目標(biāo)是增強(qiáng)模具的強(qiáng)度、剛度以及耐磨損能力，從而保障模具可以長(zhǎng)期且穩(wěn)定地運(yùn)行。（5）注射工藝流程設(shè)置與控制注塑過程包括幾個(gè)關(guān)鍵步驟，如塑料的預(yù)熱、注射填充、保持壓力、冷卻定型以及塑件的脫模。需要設(shè)定適當(dāng)?shù)臏囟取毫蜁r(shí)間等工藝參數(shù)來確保產(chǎn)品的質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率。此外，還需要制定嚴(yán)格的工藝流程控制體系，以保障生產(chǎn)過程的穩(wěn)定和可控。（6）殼體材質(zhì)和精度要求選擇用于殼體的材料必須遵守相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，并且能夠滿足產(chǎn)品性能上的需求。產(chǎn)品的精度要求應(yīng)基于其使用環(huán)境和功能上的特定需求來確定，以確保在實(shí)際應(yīng)用過程中產(chǎn)品具有優(yōu)良穩(wěn)定性和可靠性。（7）安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)考慮與排布在設(shè)計(jì)模具時(shí)，必須遵守安全生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)，確保在使用模具的過程中能夠保證安全。設(shè)計(jì)中應(yīng)納入安全防護(hù)、緊急停止等安全設(shè)施的規(guī)劃和設(shè)置，以確保操作人員的安全得到保障。（8）調(diào)試和檢測(cè)方法模具調(diào)試過程對(duì)于保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高的生產(chǎn)效率至關(guān)重要。需要建立一套完整的調(diào)試程序和技術(shù)，以確保模具運(yùn)行的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。此外，還需要制定出相應(yīng)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和手段，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量實(shí)施嚴(yán)格的監(jiān)控。3.2安全開關(guān)殼體注射模具設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)方案（1）設(shè)計(jì)原則與方法在設(shè)計(jì)安全開關(guān)殼體注射模具時(shí)，我們遵循以下原則：材料性能：優(yōu)先選擇耐磨、耐腐蝕、高強(qiáng)度的材料，確保模具的持久耐用。尺寸精度：通過精密的加工工藝和嚴(yán)格的質(zhì)量控制，確保模具的尺寸精度達(dá)到要求。生產(chǎn)效率：通過合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)和優(yōu)化工藝流程，提高生產(chǎn)效率?？删S護(hù)性：考慮模具的后期維護(hù)和保養(yǎng)，方便拆卸和維修。（2）模具結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵零部件模具主要由上模、下模、型芯、澆口套、導(dǎo)柱導(dǎo)套等關(guān)鍵零部件組成。其中，型芯和型腔是決定產(chǎn)品形狀和尺寸的關(guān)鍵部件，我們采用耐磨合金鋼制造，并通過精密研磨工藝確保其表面光潔度。澆口套的設(shè)計(jì)考慮到了塑料的流動(dòng)性和填充效果，以確保產(chǎn)品成型均勻，無缺陷。如下圖所示：圖3.1模具結(jié)構(gòu)三維圖圖3.2塑件零件尺寸圖（3）注射成型工藝流程原料準(zhǔn)備：選擇符合要求的塑料顆粒，進(jìn)行預(yù)熱干燥處理。模具安裝與調(diào)試：將模具安裝到注射機(jī)上，進(jìn)行合模調(diào)試，確保模具安裝位置準(zhǔn)確，鎖模力適當(dāng)。注射參數(shù)設(shè)定：根據(jù)塑料性質(zhì)和產(chǎn)品要求，設(shè)定注射速度、注射壓力、注射時(shí)間等參數(shù)。成型周期控制：嚴(yán)格控制成型周期，確保產(chǎn)品冷卻充分，脫模順利。（4）設(shè)備選型與布局策略根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品需求，推薦選用高精度、高穩(wěn)定性的注射成型機(jī)。在設(shè)備布局上，我們采用流水線式布局，將注射機(jī)、冷卻設(shè)備、脫模裝置等按工藝流程順序排列，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、連續(xù)化生產(chǎn)。（5）質(zhì)量控制和檢測(cè)方法我們建立了一套嚴(yán)格的質(zhì)量控制體系，包括原材料入庫(kù)檢驗(yàn)、生產(chǎn)過程巡檢、成品出廠檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)。對(duì)于關(guān)鍵尺寸和性能指標(biāo)，我們采用先進(jìn)的測(cè)量設(shè)備和方法進(jìn)行檢測(cè)，確保產(chǎn)品符合安全和使用性能要求。（6）后期維護(hù)保養(yǎng)與成本控制策略制定了一套細(xì)致的模具維護(hù)和保養(yǎng)計(jì)劃，涵蓋了定期進(jìn)行的清潔、潤(rùn)滑、檢驗(yàn)和修理工作。為了控制成本，我們致力于通過優(yōu)化生產(chǎn)流程、減少原材料的使用以及提升設(shè)備的使用效率等方法來減少制造的開銷，并提高經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，我們也在積極尋求應(yīng)用新材料和新工藝，目的是為了進(jìn)一步增強(qiáng)模具的性能并延長(zhǎng)其使用壽命。（7）維護(hù)保養(yǎng)措施維護(hù)和保養(yǎng)模具是對(duì)于保障其使用的穩(wěn)定性和延長(zhǎng)使用壽命至關(guān)重要。有必要制定一個(gè)定期保養(yǎng)機(jī)制，包括對(duì)模具進(jìn)行必要的清潔、潤(rùn)滑、緊固作業(yè)。還需要定期對(duì)模具進(jìn)行檢查和維護(hù)，以便能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決任何問題，確保模具能夠正常運(yùn)行。3.3注射機(jī)的選擇3.3.1塑件體積計(jì)算根據(jù)塑件的三維模型，利用SolidWorks得到塑件的體積V=17827.92mm3，澆注系統(tǒng)的體積:V2=8942mm3，塑件與澆注系統(tǒng)的總體積為V=26.77*2=53.54cm34.2（1）計(jì)算塑件的質(zhì)量:查手冊(cè)取密度:ρ=1.05g/cm3塑件體積:V=17827.92mm3塑件質(zhì)量:根據(jù)有關(guān)手冊(cè)查得:ρ=1.05g/cm3所以，塑件的重量為M=V*ρ（3-1）=17.83*2*1.05=37.443g（2）按注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目根據(jù)n≤(kmρ-m1/k)（3-2）得n≥(nm+m1/k)k-注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8;mρ-注射機(jī)最大注射量，cm3或gm1-澆注系統(tǒng)凝料量，cm3或g;m一單個(gè)塑件體積或質(zhì)量，cm3或g;（3）估算澆注系統(tǒng)的體積，其初定方案如下V2=π*(3+4.83/2)*50+π52*41*2+π32*12*4+π22*16*2*4≈10.1cm3mρ≥(nm+m1/k)（3-3）=(2*26+10.1/0.8)=77.6cm3根據(jù)數(shù)據(jù)查表可選用XS-ZY-125/90型號(hào)注射機(jī)3.3.2注射機(jī)主要參數(shù)表3.3注射機(jī)參數(shù)表項(xiàng)目XZ-ZY-125/90注射螺桿直徑/mm42注射容量/cm3125注射機(jī)注射重量/g114注射壓力/mpa116注射方式螺桿式拉桿間距/mm260*290鎖模力/kn900移模行程/mm300最小模厚/mm200最大模厚/mm300合模方式肘桿噴嘴球半徑/mm10噴嘴移出量/mm20頂出行程/mm180頂出力/kn15定位孔徑/mm1003.4分型面的選擇和澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.4.1分型面的選擇（1）應(yīng)選在塑料部件外形的最大輪廓區(qū)域；（2）應(yīng)確保滿足塑料部件外觀的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；（3）應(yīng)保證塑件的精度要求；（4）應(yīng)滿足塑件的外觀質(zhì)量要求；（5）便于模具的加工制造；（6）應(yīng)有利于排氣；（7）需考慮模具型腔在分模面上的投影大小。圖3.4分型面示意圖3.4.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)一般主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。（1）主流道的設(shè)計(jì)主流道代表的是澆注系統(tǒng)中，從注射機(jī)噴嘴與模具接口一直延伸到分流道的塑料熔體流動(dòng)路徑。依據(jù)所選擇的XS-ZY-125型號(hào)注射機(jī)的相關(guān)尺寸得噴嘴前端孔徑：d?=4mm噴嘴前端球面半徑：R?=12mm根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系：R=R?+(1+2)mmd=d?+(0.5+1)mm取主流道球面半徑：R=13mm;取主流道小端直徑：d=5mm;為了便于將凝料從主流道中取出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，起斜度為2+6°,取其值為3°,經(jīng)換算得主流道大端直徑為Φ7.6（2）分流道設(shè)計(jì)分流道選用圓形截面：直徑D=10mm流道表面粗糙度Ra=1.6μm（3）澆口的設(shè)計(jì)依據(jù)澆口位置的選定標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)努力減少流動(dòng)路徑的長(zhǎng)度，以防止熔體破裂現(xiàn)象導(dǎo)致塑件出現(xiàn)瑕疵，同時(shí)，澆口的設(shè)計(jì)應(yīng)位于塑件壁較厚的區(qū)域等相關(guān)規(guī)定。圖3.5澆口示意圖（4）冷料井的設(shè)計(jì)冷料井是澆注系統(tǒng)中不可或缺的一部分，主要作用是捕獲流道中先進(jìn)入的冷卻塑料，避免它們流入模具的型腔。這些冷卻材料不僅會(huì)減慢塑料熔體的填充速度，還有可能對(duì)成型產(chǎn)品的質(zhì)量造成不良影響。設(shè)計(jì)合理的冷料井有助于放置拉料銷。在注射過程結(jié)束后，模具分離時(shí)，利用拉料銷可以將主澆道中的固化物料從模具的噴嘴中拉出。然后，頂出系統(tǒng)開始工作，將塑件以及澆注系統(tǒng)中的凝料一同推出模具。3.5冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.5.1冷卻水回路布置的基本原則（1）增設(shè)較多的冷卻通道；（2）盡可能選擇較大的通道截面；（3）保證冷卻通道與模具型腔表面間有合理的距離；（4）合理安排冷卻水的進(jìn)出口；（5）保持冷卻通道的暢通，避免堵塞；（6）規(guī)避塑件容易出現(xiàn)熔接痕跡的區(qū)域進(jìn)行冷卻通道布置；3.5.2冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析計(jì)算根據(jù)基本原則，可以確定冷卻水道的布局和冷卻水道的截面積。該塑料部件在注射成型過程中不需要很高的模具溫度，因此模具上可以不安裝加熱系統(tǒng)。是否需要設(shè)置冷卻系統(tǒng)可以通過以下設(shè)計(jì)計(jì)算來確定。確定模具標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)溫度60℃，并采用室溫20℃的水作為冷卻模具介質(zhì)，其出水溫度設(shè)定為30℃。（1）求塑件在硬化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量Q1查閱資料得ABS的單位流量為35*10?J/kg得Q?=WQ2（3-4）=0.26*35*10?J/kg=9.1*10?J/kg（2）求冷卻水的體積流量VV=Q1/Cρ(t1-t2)（3-5）=(9.1*104/60)/1.047*103*103(30-20)=0.14*10-3(m3/min)查閱資料可得可知所需的冷卻水管直徑較小。由上述可知，設(shè)計(jì)冷卻水道直徑為8符合要求。3.6主要零部件設(shè)計(jì)3.6.1型腔、型芯工作尺寸計(jì)算型腔和型芯是與塑件成型質(zhì)量緊密相關(guān)的零部件，他們?cè)诔尚瓦^程中直接與熔體接觸。型腔和型芯由于在需要加工上有些不同，所以在設(shè)計(jì)上也要有所調(diào)整。型腔需要加工的地方一般有澆口套空、流道、螺絲孔，冷卻管道孔等結(jié)構(gòu)。圖3.6澆口示意圖型芯需要加工的地方一般有推桿空、鑲嵌式、組合式。本次所設(shè)計(jì)的模具是鑲嵌式，整體鑲嵌式的型腔（型芯）可以使用較好質(zhì)量的模具鋼材，而且體積較小、重量較輕方便加工，并且可以使用較少的成本獲得較高質(zhì)量的成型材。圖3.7澆口示意圖ABS塑料收縮率是0.3%--0.8%之間，所以塑料的平均收縮率s=0.45%。型腔徑向尺寸計(jì)算：(Lm)+δz0=[(1+s)*Ls-x?]+δz0（3-6）式中Lm-模具型腔徑向基本尺寸；Ls-塑件外表面的徑向基本尺寸；δz-模具成型零件的制造誤差，取?/3：系數(shù)x在塑件精度較低時(shí)取0.5，當(dāng)塑件尺寸較小、精度較高時(shí)一般取0.75。對(duì)于該塑件設(shè)計(jì)時(shí)要求x為0.5。型芯徑向尺寸計(jì)算：（Lm）0-δz=[(1+s)*ls+x?]0-δz（3-7）式中l(wèi)m-模具型芯徑向基本尺寸：ls-塑件內(nèi)表面的徑向基本尺寸：δz-模具成型零件的制造誤差，取?/3;型腔深度和型芯高度尺寸計(jì)算：（Hm）δz0=[(1+s)*Hs-x?]δz0（3-8）式中Hm-模具型腔深度基本尺寸；Hs-塑件凸起部分高度基本尺寸；δz-模具成型零件的制造誤差，取?/3；（hm）0-δz=[(1+s)*hs+x?]0-δz（3-9）式中hm-模具型芯高度基本尺寸;hs-塑件孔或凹槽深度尺寸；δz-模具成型零件的制造誤差，取?/3；鑒于塑件的精確度達(dá)到五級(jí)精度標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)塑料制件的公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)表(SJ1327-78)，塑件的基本尺寸對(duì)應(yīng)的尺寸公差表如下所示。表3.8基本尺寸對(duì)應(yīng)的偏差基本尺寸mm公差mm基本尺寸mm公差mm<30.163~60.186~100.2010~140.2214~180.2418~240.2824~300.3230~400.3640~500.4050~650.4665~800.5280~1000.60型腔：寬度方向Ls=82.3;s=0.0045(Lm)+δz0=[(1+0.0045)*82.3-0.5*0.60]+0.20=82.3703+0.20長(zhǎng)度方向Ls=91.23;(Lm)+δz0=[(1+0.0045)*91.23-0.5*0.60]+0.20=91.34+0.20型芯：寬度方向lm=82.3;(lm)0-δz=[(1+0.0045)*82.3+0.5*0.60]0-0.2=82.97030-0.2長(zhǎng)度方向lm=91.23;(lm)0-δz=[(1+0.0045)*91.23+0.5*0.60]0-0.2=91.940-0.2型腔深度：Hs=12;(Hm)δz0=[(1+0.0045)*12-0.5*0.22]+0.070=11.9440+0.070型芯高度：hs=7.52;(hm)0-δz=[(1+0.0045)*7.52+0.5*0.20]0-0.007=8.550-0.007型芯的表面粗糙度要求不是很高，一般取1.2，型腔的表面粗糙度將決定產(chǎn)品的外觀，因此要求較高，一般取0.6。3.6.2強(qiáng)度和剛度的計(jì)算塑料模具需要在特定的溫度和壓力環(huán)境下運(yùn)作。其型腔面對(duì)塑料熔體的壓力，必須具有充足的硬度和強(qiáng)度。計(jì)算壁厚強(qiáng)度的前提是，無論處于何種受力狀況，型腔所承受的最高壓力都不應(yīng)超出模具材質(zhì)所允許的應(yīng)力閾值，即σmax≤[σ].所以計(jì)算公式如下：（3-2）型腔底板的厚度：式中p-型腔內(nèi)熔體的壓力，Mpa，一般取25~45Mpa；L-型腔側(cè)壁邊長(zhǎng)；b-型腔寬度；B-凹模寬度；[σ]材料的許用應(yīng)力，一般取100Mpa；計(jì)算出S=16~21.5，當(dāng)塑件較小且型腔較淺時(shí)，一般取25左右。型腔壁厚尺寸表3.9型腔壁厚尺寸型腔內(nèi)壁短邊型腔壁厚4025>40~5025~30>50~6030~35>60~7035~42>70~8042~48>80~9048~554安全開關(guān)殼體注射模具設(shè)計(jì)4.1安全開關(guān)殼體注射模具設(shè)計(jì)的選擇（1）分析制品需求：明確制品的尺寸、形狀、材料等要求，為后續(xù)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。（2）初步設(shè)計(jì)規(guī)劃：基于產(chǎn)品的需求，先行確定模具的結(jié)構(gòu)樣式、大小規(guī)格以及加工流程等事項(xiàng)，并繪制初步的設(shè)計(jì)草圖。（3）詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：在初步方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，涉及澆口、型腔、頂出系統(tǒng)等關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)，包括3D模型構(gòu)建、模具零件圖繪制、公差分析、熱流分析等，如下圖所示。圖4.1模架結(jié)構(gòu)圖（4）優(yōu)化設(shè)計(jì)：通過數(shù)字化仿真等技術(shù)手段，對(duì)模具的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，提高模具的成型效率和使用壽命。（5）模具材料選擇：根據(jù)設(shè)計(jì)需求和成本預(yù)算選擇合適的模具鋼材和標(biāo)準(zhǔn)件（6）模具加工：利用數(shù)控機(jī)床（CNC）、電火花加工（EDM）、采用線切割等加工技術(shù)來生產(chǎn)模具的各個(gè)部件。（7）生產(chǎn)與組裝：根據(jù)經(jīng)過優(yōu)化的設(shè)計(jì)計(jì)劃，進(jìn)行模具的生產(chǎn)和組裝工作，確保模具品質(zhì)和精度達(dá)到所需標(biāo)準(zhǔn)。（8）試模與調(diào)試：對(duì)已完成制造的模具執(zhí)行試模和調(diào)整過程，檢查制品的成型效果和質(zhì)量穩(wěn)定性，根據(jù)試模結(jié)果對(duì)模具進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整和優(yōu)化。（9）質(zhì)量檢驗(yàn)：對(duì)模具進(jìn)行全面的質(zhì)量檢驗(yàn)，包括尺寸檢測(cè)、壓力測(cè)試和耐久性試驗(yàn)。4.2安全開關(guān)殼體注射模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)（1）模具材料選擇：模具材料的選擇對(duì)模具的使用壽命和產(chǎn)品質(zhì)量具有直接影響。常用的模具鋼材有P20、718、H13等，需要根據(jù)模具的使用條件和預(yù)期壽命來選擇合適的材料。（2）精密的模具加工：高精度的加工技術(shù)是模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床和加工技術(shù)，保證模具零件的尺寸精度和表面光潔度。（3）高效的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)：冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到產(chǎn)品的成型周期和質(zhì)量。有效的冷卻通道布局可以提升產(chǎn)品的冷卻速度，降低翹曲變形，提高生產(chǎn)效率。（4）澆口系統(tǒng)的優(yōu)化：澆口系統(tǒng)包括主流道、分流道和澆口。設(shè)計(jì)時(shí)需考慮塑料熔體的流動(dòng)路徑，以實(shí)現(xiàn)均勻充模和減少殘余應(yīng)力。（5）脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要確保產(chǎn)品在成型后能夠順利脫離模具，同時(shí)防止對(duì)產(chǎn)品造成損壞。常見的脫模機(jī)構(gòu)包括頂針、斜頂和氣頂?shù)?。?）模具結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化：簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)可以減少模具的零件數(shù)量，降低制造成本，并提高模具的穩(wěn)定性和耐用性。（7）模擬仿真分析：通過CAE軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)前的模擬仿真分析，如模流分析、冷卻分析和應(yīng)力分析，可以預(yù)測(cè)和解決可能出現(xiàn)的問題，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。（8）模具的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化設(shè)計(jì)：通過采用標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的設(shè)計(jì)方法，可以加快模具的設(shè)計(jì)和制造過程，同時(shí)提高模具的通用性和互換性。

總結(jié)（1）設(shè)計(jì)符合性：模具設(shè)計(jì)滿足了安全開關(guān)殼體的尺寸規(guī)格、形狀和功能要求，產(chǎn)品能夠順利地進(jìn)行裝配和使用。（2）產(chǎn)品質(zhì)量：通過嚴(yán)格的質(zhì)量控制，產(chǎn)品的尺寸精度、表面質(zhì)量和機(jī)械性能均達(dá)到了預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)。（3）生產(chǎn)效率：模具設(shè)計(jì)支持高效率的生產(chǎn)流程，短的循環(huán)時(shí)間和較低的廢品率，提高了生產(chǎn)效率。（4）冷卻系統(tǒng)性能：冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)有效，確保了產(chǎn)品的快速冷卻和穩(wěn)定的脫模，減少了因冷卻不足導(dǎo)致的內(nèi)部應(yīng)力和變形。（5）模具耐用性：模具在多次生產(chǎn)周期后仍能保持優(yōu)秀的工作狀態(tài)，展現(xiàn)出較高的耐用性和穩(wěn)定性。（6）環(huán)境與安全：在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中考慮了環(huán)保和安全因素，使用了可回收材料，并采取了相應(yīng)的安全措施。（7）設(shè)計(jì)優(yōu)化：通過反復(fù)的試模和調(diào)整，優(yōu)化了模具的各個(gè)部分，包括澆口系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、分型面和頂針布局等，以達(dá)到最佳的成型效果。（8）參數(shù)調(diào)整：注射參數(shù)經(jīng)過精細(xì)調(diào)整，確保了產(chǎn)品質(zhì)量能保持一致。（9）持續(xù)改進(jìn)：即使在模具投入生產(chǎn)后，也需要對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控和分析，以便持續(xù)改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。參考文獻(xiàn)王東輝,孫巍,王向杰等.航空用2024合金型材拉彎有限元分析研究[J].有色金屬加工,2023,52(06):13-17.李艷霞.基于UG的數(shù)控銑削編程與仿真的應(yīng)用研究[J].煤礦機(jī)械，2010，31（05）：113-116康健軍.基于有限元分析的圓形深基坑開挖變形數(shù)值分析[J].哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),