手机后壳注塑模具设计-优秀毕业论文.doc

洛阳理工学院毕业设计（论文）
手机后壳注塑模具设计

摘 要

注射成型是成型热塑性塑料的一个主要方法，可以一次成型形状复杂且要求精密的塑件。本设计主要是手机后盖注塑模具的设计，以此为例，介绍了常用注塑模具的设计方法和流程。首先对手机后壳结构进行了工艺分析，采用ABS塑件作为材料。根据制件所用材料的工艺性能，选择注射机。再根据制件质量要求及外形特点选取标准模架，将已经测得的手机后壳各部位尺寸代入公式进一步确定各零件的尺寸，进一步设计型腔、型芯、浇注系统、脱模系统等。接着对模具的材料进行了选择，以便设计出的结构可确保模具工作运行可靠。本设计主要用Pro/E进行手机后壳三维图形的绘制，最后使用AUTOCAD来完善装配图和各零件图。该设计方法对其他的一些不同结构产品的注塑模具设计有一定的参考价值。

关键词：手机后壳，注塑模具，ABS，模具设计

The injection mold design for the rear cover of mobile phone

ABSTRACT

Injection molding is one of the main thermoplastics forming method, can be a complex shape and require precision for the plastic forming parts. This design is recited about mobile phone rear cover injection 没落的, as an example, this paper introduces the design methods of injection mould and process. First of all, the rear cover structure of mobile phone is executed through technical analysis, and the pristine material is used ABS as the plastic parts. According to the stamping process performance of the materials used, the requirements of the quality and the shape the injection machine and standard mould frame are properly selected. The measured sizes of the mobile phone shell are generated into the formula to further determine the size of each part, and the cavity, core, pouring system, ejection system, etc. are further designed. In order to design the structure of reliable operation to ensure the mold work, the mould material is followed to choose. The 3-dimensional (3D) graphics drawing of rear cover of mobile phone is mainly designed using the software of Pro/E. Finally, the assembly drawing and part drawing is improved by using the software of AUTOCAD. This design method of injection mould supplies a certain reference to other different structure product design.

KEY WORDS: Rear cover of mobile phone，Injection mold，ABS，Mold design

7
目　录

前　言 3
第1章 绪论 5
1.1模具在国民经济中的地位与作用 5
1.2塑料模具的发展现状 5
1.3塑料模具工业的发展趋势及存在的问题 6
第2章 塑件的成型工艺性分析 8
2.1手机后壳材料的选择与性能分析 8
2.1.1材料的选择 8
2.1.2 ABS材料的性能分析 9
2.2手机后壳塑件的测绘 10
2.2.1手机后壳塑件的二维图 10
2.2.2手机后盖塑件的三维图 11
2.3手机后盖塑件的结构分析 12
第3章 模具结构形式的初步拟定 13
3.1确定型腔数量及排列方式 13
3.2模具结构形式的确定 13
第4章 成型设备的选用 15
4.1注塑机的选择 15
4.1.1手机后盖塑件的计算 15
4.1.2注塑机型号的初步确定 15
4.2模架的选择 16
4.3模具参数的校核 16
第5章 型腔排列方式与浇注系统的设计 19
5.1型腔数量及排列方式的确定 19
5.2浇注系统的设计 19
5.2.1主流道的设计 19
5.2.2分流道设计 21
5.2.3浇口的设计 22
第6章 成型零部件设计 23
6.1成型零部件的结构设计 23
6.2成型零部件尺寸的计算 24
6.2.1定模型腔尺寸计算 24
6.2.2动模型芯尺寸计算 26
第7章 合模导向和定位机构设计 30
7.1 合模导向和定位机构设计 30
第8章 脱模机构和复位机构的设计 31
8.1脱模机构的设计 31
8.2推杆设计 32
第9章 模具冷却系统 34
9.1冷却水管管道的设置 34
第10章 支承与连接零件的设计与选择 35
10.1固定板 35
10.2支承板和垫块 35
10.3模座 35
结　论 36
谢 辞 38
参考文献 39
附　录 42
外文资料翻译 43

前　言

随着我国科技文化技术以及国民经济的迅速发展，一些新兴产业也取得了长足的进步。模具是工业生产的基础工艺装备，在电子、机械、汽车、通信以及航空等领域有着广泛的应用。随着人民生活水平的不断提高，日常生活中使用的物品很多都能用到模具。目前，模具生产水平的高低已经是衡量一个国家制造水平高低的重要标志。
20世纪80年代以来，国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，同时为模具的发展提供了巨大的动力。这些年来，中国模具发展十分迅速，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展。振兴和发展中国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。尽管我国模具工业近年来发展迅猛，但是发展过程中仍然存在许多问题有待我们解决，包括：
（1） 许多模具企业规模很小、技术很低、产业涉及的领域比较狭窄，对相关行业影响力不足。
（2） 部分模具企业不能准确把握市场，以致盲目投资，引起恶性竞争，损害了模具行业的集体利益。国内模具制造的综合技术仍然比较落后，参差不齐，缺乏自主创新能力。
（3） 由于全球原材料提价，高技能人才紧缺或流动过大，导致模具制造成本提高，模具利润降低，制约了模具行业的发展。
（3） 模具工业产品结构不合理。模具生产大部分以中小型企业为主。模具行业管理体制分散，除了依据中国模具工业协会统筹规划以外，没有统一管理的部门。
在国外，一些工业发达国家在模具设计上已经大量使用计算机辅助设计（CAD）软件进行模具的结构设计。在注塑模具设计中，已经开始普及应用计算机辅助工程分析（CAE）软件，对塑料的流动、填充、冷却情况及模具的浇口配置、流道大小、冷却加热系统和模具的刚度、强度等进行科学的分析和计算，从而保证注塑品的质量与合理的生产节拍。另外，国外的注册模具中，多型腔、多层、大型精密模具已占50%，不仅提高了生产效率，而且节省了大量塑料原料。
在我们的日常生活中，手机已经成为人们的一个生活必须品，从最古老的“防身砖头”到现在厚度不足5.9 mm的超薄，从简单的通话功能，到能上网能看电视、手机电影，甚至可以手机视频聊天。手机的功能在不断增多，而手机价格则在不断下降，它已经从一个奢侈品成为一件生活必需品。
本论文以手机后盖注塑模具设计为主线，依据模具的基本组成部分，理论与实践相结合，基础和设计技巧相结合，对手机后盖模具结构设计中的关键之处以及可能出现的问题和处理方式进行分析。在技术上，使用了计算机辅助设计来绘制三维图与二维图相结合达到优化设计的目的。
在毕业设计的过程中，肯定会遇到很多困难和许多疑惑，但是在指导教师老师的悉心指导和自己的努力下，克服了所有的困难，完满的完成本次毕业设计。由于我的水平有限，缺乏实际的模具设计经验，设计中肯定会存在不妥之处，敬请各位老师批评指正。

第1章 绪论

1.1 模具在国民经济中的地位与作用
模具作为制造业的重要基础工艺装备，是国民经济的一个基础工业。工业产品大批量生产和新产品开发都离不开模具，模具技术能促进工业产品的发展和质量的提高，并获得极大的经济效益。在美国，把模具称为“美国工业的基石”，把模具工业视为“不可估量其力量的工业”。日本则把模具说成是“促进社会繁荣的动力”，把模具工业视为“整个工业发展的秘密”。
在我国，模具工业几经成为国民经济发展的重要基础工业之一。国民经济的五大支柱产业——机械、电子、汽车、石油化工和建筑都要与模具工业的发展相适应，都需要大量模具，特别是汽车、电动机、电器、家电和通信类等产品中60%-80%的零部件都依靠模具成型。

1.2 塑料模具的发展现状
塑料模具技术是一门涉及面广、技术综合性强的精密基础工艺装备技术，包括：各类模具设计、制造、保管、修理、调试、标准化、专业化生产。涉及到冶金、理化、材料、计量、机械、摩擦与润滑、电子、计算机等多门学科以及铸、锻、热处理、检测、有削及无削加工等有关工种，是一个要由上述众多学科和工种共同打造地庞大的系统工程。
中国塑料模具工业从起步发展到现在，已经有半个多世纪的时间了，模具水平有了较大提高。在大型模具方面，已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、以及汽车保险杠以及6.5 kg大容量洗衣机全套塑料模具等塑料模具；精密塑料模具方面，已经能生产出相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具、塑封模具、厚度仅为0.08 mm的航空杯模具和难度很高的塑料门窗挤出模等等。在成型工艺方面，高效多色注射模、多材质塑料成型模、抽芯脱模机构和镶件互换结构的创新设计方面也取得很大成绩，气体辅助注射成型技术的使用趋向成熟，热流道模具已经开始推广，但总体上热流道的采用率与国外相比，差距较大。在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用得到推广，以生产家用电器的企业为代表，陆陆续续引进了相当数量的CAD/CAM系统。这些系统和软件的引进，虽然花费了大量资金，但依就取得了一定的技术经济效益，推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。
在最近的几年里，国内正在广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20、3Cr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，对模具的使用寿命和质量有着重大的影响，但是总体使用量仍然较少。塑料模具标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛应用，并且出现了一些国产的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和国外先进工业国家相比，仍有很大差距。

1.3塑料模具工业的发展趋势及存在的问题
从市场情况来看，模具行业的总体趋热是平稳向上的，在未来的市场中，塑料模具的发展速度将高于在模具工业的整体发展速度。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的。
1. 通过近几年的发展，在塑料模具行业出现了一些新的发展趋势：
（1） 在模具的质量、价格、交货周期、服务四要素中，已经有更多的用户将交货周期放在第一位。要求模具公司尽快交货，这已成为一种趋势。企业要提高自己的适应能力、技术水准、管理水平、装备水平及效率等都是缩短模具生产周期的有效手段。
（2） 要大力开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。
（3） 在塑料模具工业中，模具企业及其模具生产正在向信息化迅速发展。不在是单单利用CAD/CAM技术，许多企业还采用了CAE、PDM、CAPP、CIMS、KBE、KBS、CAT、RE、ERP等技术及其它先进制造技术和虚拟网络技术等，这些都是信息化的表现。
（4） 应该提高塑料模具标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍然比较低，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为了提高模具的质量和降低模具的制造成本，要大力推广模具标准件的使用率。
（5） 发达工业国家的模具正快速向中国转移，其表现方式为：一是投资，二是迁厂，三是采购。中国的模具企业应及时抓住机遇，多借用并学习国外的先进技术，加快自己的发展步伐。
（6） 加大高速铣削在模具业务的应用。还要进一步研究开发模具的抛光技术和设备。
2. 塑料模具发展中仍存在的问题：
（1） 发展不平衡，产品总体水平较低。虽然有个别企业的产品已达到或接近国际先进水平，但总的来说，模具的精度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相比有很大差距。包括生产方式和企业管理在内的总体水平与国外一些工业发达国家相比还有至少10年的差距。
（2） 大多数企业开发能力不够，创新能力不足。一方面是技术人员比较少、水平不够高，另一方面是对科研开发投入较少；更重要的是观念不够先进，不看重创新和开发。
（3） 工艺装备落后，组织协调能力差。虽然有部分企业经过近几年的技术改造，工艺装备水平已经比较先进，但大部分企业的工艺装备还是比较落后。更为主要的是，企业的组织协调能力差，难以调动社会资源为我所用，从而就很难承接比较大的项目。
（4） 在短时间内难以缓解供需矛盾。在近几年，中国自己生产的塑料模具在国内市场的满足率一直不足74%，其中精密、大型、长寿命的模具满足率更低。于此同时，工业发达国家的模具正在快速的向中国转移，国际市场前景大好。在国内，市场需求旺盛，生产发展暂时还难以跟上，供不应求的局面还会持续一段时间。
（5） 体制和人才问题的解决还需要一段时间。在社会主义市场经济中，竞争性行业，特别是像模具这样依赖于特殊用户、需单件生产的行业，原来的体制和经营机制显得越来越不适应。人才的素质和数量都跟不上行业的快速发展。

第2章 塑件的成型工艺性分析

2.1 手机后壳材料的选择与性能分析

2.1.1 材料的选择
成型原材料的选取应从力学性能、加工性能、物理性能等多方面因素考虑来选择适合的材料进行生产，本次手机后壳原材料是根据材料特性进行选择的。
根据塑料加热后表现出的性能和加入不同的辅助料成分可分为热塑性材料和热固性材料，由于热固性塑料主要用于挤塑、压塑成型，而热塑性塑料适合注塑成型，由于本次毕业设计为注塑模具设计，所以应该采用热塑性塑料。
热塑性塑料还包括很多种类，例如聚丙稀、聚乙稀、聚苯乙烯、聚氯乙烯和ABS等等，为了能选到适合的手机后壳原材料，对手机后壳进行了分析，还查阅了有关资料，得出可选择ABS和聚乙烯。以下是两者的对比：

表2-1 注塑塑料对比
塑料名称
ABS
聚乙烯
材料特性
较大的机械强度和良好的综合性能。
结晶部分多时，塑料硬度高、韧性大、抗拉强度高，但整体尺寸变小，耐冲击强度及断裂强度底。
成型
工艺
特点
ABS的吸湿性和对水分子的敏感性较大，在加工前必须进行充分的干燥和预热。原料控制水分在0.3%以下。
聚乙烯制件最显著的特点是收缩率大，这与材料的可结晶性和模具温度有关。定型后塑件在强的收缩牵引作用下，可令制件变形和翘曲。
注射温度
ABS的温度与熔融粘度的关系比较独特，达到塑化温度后继续盲目升温，ABS会热降解。
聚乙烯的注射温度一般在120～310℃之间，温度超过300℃时，收缩率会明显增大。
注射速度及压力
ABS采用中等注射速度效果较好，注射时需要采用较高的注射压力，其溢边料为0.04mm左右。并需要调配好保压压力和保压时间。
聚乙烯的注射压力一般选择在68.6～137.2Mpa之间。注射速度不易过快，以保证结晶程度高。
模具温度
ABS的模具温度相对较高，一般调节在75～85℃。
由于模具温度对收缩率影响很大，因此要经常保持模具相对恒定的温度，一般在40～80℃之间。

经过以上两种备选材料的性能对比，考虑到手机后壳的使用环境，本设计采用ABS作为最终手机后壳原材料。

2.1.2 ABS材料的性能分析
1. ABS的使用性能：
（1） ABS的综合性能良好，冲击韧度和力学强度都较高，并且在低温下也不会迅速下降。
（2） 无机盐、水、酸、碱对ABS的使用性能几乎都没有影响。
（3） ABS的耐磨性、耐水性、耐寒性、耐电气和耐化学腐蚀性能良好。
（4） ABS的尺寸稳定，便于成型和机械加工，与372有机玻璃的能良好地熔接，并且通过调色可配成各种颜色，也可作出双色成型塑件，而且表面可镀上铬。
2. ABS的成型性能：
（1） ABS是无定型塑料，它的品种繁多，各种品种的成型性能及机电特性也各有不同，应按品种不同确定其成型方法及成型条件。
（2） ABS的流动性中等，溢边料大约0.04mm（流动性比AS和聚苯乙烯差，但比聚氯乙烯和聚碳酸酯好）。
（3） ABS的吸湿性很强，必须充分干燥，对表面光泽有要求的塑件需要长时间预热干燥。
（4） ABS在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率方面的影响极小。
（5） ABS易产生熔接痕，在进行模具设计时应尽量减小浇注系统对斜流的阻力，还要注意浇注系统的设计，选择好进料口的位置和形式。如果机械加工或推出力过大时塑件表面就会出现“白色”痕迹（在热水中加热可消失）。
3. ABS的技术指标及注射工艺参数

表2-2 ABS技术指标
ABS技术指标
密度
1.02~1.05
比容
0.86~0.98
吸水率
0.2~0.4%
收缩率
0.4~0.7%
熔点
130~160℃
硬度
9.7 HB
拉伸弹性模量
1.8×Mpa
弯曲强度
80Mpa
拉伸屈服强度
50Mpa
温度传导系数
1.3×10m/s

表2-3 ABS的注射工艺参数
注射机类型
螺杆式
螺杆转速
30 ~ 60r/min
喷嘴形式
直通式喷嘴
喷嘴温度
180~190℃
模具温度
50 ~ 70℃
注射压力
60 ~100Mpa
保压压力
5 ~ 10 Mpa
冷却时间
5 ~ 15s
周期
15 ~ 30s

后处理方法
红外线烘箱温度70℃时间0.3 ~ 1h
备注
原材料应预干燥0.5h以上

4. 用ABS成型的塑件的主要缺陷及消除措施：
主要缺陷：气孔、缺料、飞边、出现熔接痕、塑件耐热性和耐气候性差（在紫外线作用下容易变硬变脆）。
消除措施：提高模具预热温度，加大主流道、分流道、浇口和喷嘴，增大注射压力。

2.2 手机后壳塑件的测绘

2.2.1 手机后壳塑件的二维图
所有的零件从传统意义上来说，必须含有二维平面图纸，这样它的尺寸就能看得很清楚。本次的手机后盖塑件经测绘后的平面图见图2-1：

图2-1 手机后盖制件二维图

2.2.2 手机后盖塑件的三维图
本次设计的手机后壳为注射机一次成型，采用一模两腔的边缘浇口进料机构。手机后壳的三维效果图见图2-2：

图2-2 塑件三维效果图

2.3 手机后盖塑件的结构分析
（1） 结构分析
该塑件是手机外壳的下半部分，应该具有一定的结构强度，由于后壳内部有与手机联接的塑料扣，所以应有一定的装配精度；由于该塑件为手机外壳，因此对表面粗糙度的要求不会太高。
（2） 工艺性分析
精度等级：采用4级低精度
（3） 成型分析
该手机后盖结构对称，内部结构相对简单，可以直接成型。由于在手机后壳内部有六个空心圆柱，为避免拉伤，要在六个空心圆柱附近设置六个推杆，塑件就可以由推杆直接顶出了。

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洛阳理工学院毕业设计（论文）
第3章 模具结构形式的初步拟定

3.1 确定型腔数量及排列方式
一般来说，一些精度要求高的小型塑件和中大型塑件优先采用一模一腔的结构；对于那些精度要求不高的小型塑件，且形状简单，又是大批量生产时，应该采用多型腔模具，这样可以使生产效率大大提高。型腔的数目是根据模型的大小情况确定的。
该塑件对精度的要求不太高，是低精度塑件，再根据塑件的大小，采用一模两腔的模具结构。型腔的排列方式见下图：

图3-1 型腔排列方式

3.2模具结构形式的确定
多型腔单分型面模具结构适用于那些塑件外观质量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑件。而多型腔多分型面模具结构适用于那些塑件外观质量要求高，尺寸精度要求一般的小型塑件。
由于该设计塑件的外观质量要求不高，也是尺寸精度要求较低的小型塑件，因此可采用多型腔单分型面模具结构的设计。分型面位置在截面积最大处。

图3-2 分型面位置图
本次设计采用边缘浇口，该浇口相对分流道来说断面尺寸较小，属于小浇口的一种。边缘浇口一般开在分型面上，从制件边缘进料。边缘浇口具有矩形或接近矩形的断面形状，其优点是浇口便于机械加工，易保证加工精度，而且试模时浇口的尺寸容易修整，适于各种塑料品种，其最大的特点是可以分别调整冲模时的剪切速率和封闭时间。

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第4章 成型设备的选用

4.1 注塑机的选择
对于一整套的模具设计，选取合适的注塑机型号是第一位，然后就能确定额定注射量、最大注射压力、最大锁模力及开模行程等技术规范，才能将下面真正的模具设计进行下去。

4.1.1 手机后盖塑件的计算
通过计算塑件在分型面上的投影面积：A=6218.5mm2，塑件的体积：V塑=4.365 cm³，可得塑件的质量为M塑=ρV塑=1.05×4.365=4.157 g，因为一模两腔所以M=4.394×2=8.314 g
式子中ρ塑料密度g/cm³。
由浇注系统体积V浇=5.535 cm³可计算出浇注系统质量为
M浇=ρV浇=5.535 g×1.05=5.812 g
因为一模两腔 故V总=2V塑＋V浇= 14.265 cm³
M总=M＋M浇=14.126 g。

4.1.2 注塑机型号的初步确定
查阅相关资料，根据上述塑件的质量选注塑机设备为XS-ZY-125。其主要技术规格见表4-1。

表4-1 XS-ZY-125设备主要技术规格
注射量（cm³）
125
模具最大厚度（mm）
300
螺杆直径（mm）
42
模具最小厚度（mm）
200
注射压力（MPa）
120
拉杆空间（mm）
290
注射行程（mm）
115
模具定位孔径（mm）
Ф150
锁模力（KN）
900
喷嘴孔直径（mm）
Ф4
最大成型面积（cm²）
320
喷嘴球孔径（mm）
12
模板最大行程（mm）
300
锁模形式
肘杆
4.2 模架的选择
在塑料注射模中小型模架中，基本型分为A1、A2、A3、A4四个品种。它们的组成和用途如下：
1. 基本型A1 定模为两块模板，动模为一块模板，采用推杆推出机构。适合于单分型面注射膜。
2. 基本型A2 定模和动模均为两块模板，采用推杆推出机构。适用于直流道斜导柱抽芯的注射膜。
3. 基本型A3 定模为两块模板，动模为一块模板，采用推板推出机构。适合于脱模力大的塑件、薄壳型塑件及塑件表面不允许有顶出痕迹塑件的注射模。
4. 基本型A4 定模和动模均为两块模板，采用推板推出机构。适合范围类似A1。
通过对塑件的分析以及注塑机的技术规格要求，选用A2型模架。

图4-1 四种基本型模架示意图

4.3 模具参数的校核
1. 注射量的校核
注射量不得超过注射机的最大注射量，在注塑成型中，注塑机在一个成型周期内，向模腔注入的熔料体积或质量称为塑件的注射量，其中也包含浇注系统内所存留的熔料体积。选择注塑机时，必须保证塑件的注射量小于注塑机的额定注射量的（80～85）%，最小注射量不小于注塑机注射量的20%，根据公式
kMmaxM，M=Mi+m （4.1）
式中
Mmax-----注塑机额定注射量/ cm3；
Mi-----浇注系统凝料的质量或体积/ cm3；
m-----单个制件质量或体积/ cm3；
n-----型腔数目/个；
k-----注射机额定注射量利用系数，一般取0.8。
0.8×1252×4.365+5.535=14.265 cm3。
所以注射机注射量满足要求。
2. 注射压力的校核
塑料成型时所需要的注射压力是由塑料品种、塑件形状、喷嘴形式、注射机类型以及浇注系统的压力损失等因素决定的。注射压力的校核就是为了检验注射机的最大注射压力能否能满足制品的成型要求。
由于所选择的塑料原料为ABS，制件的结构合理，流体流动性能好，其注射压力在（100～140）Mpa之间，这个值在所选的注塑机成型范围之内，故满足要求。
3. 模具厚度校核
由于注塑机的动模和定模固定板之间的距离都有一定的可调节量H，所以对安装使用的模具厚度有限制，在一般情况下，模具的实际厚度H必须在注射机允许安装的最大模具厚度Hmax和最小模具厚度Hmin之间。
由表格4-1知型号为XS-ZY-125的注射机的模具最大厚度Hmax为300mm，最小模具厚度Hmin为200mm。所设计的模具总厚度H为295mm，满足关系：Hmin<H<Hmax。
所以设计的模具厚度满足注射机对模具的合模要求。
4. 锁模力的校核
锁模力是注塑机移动模板压紧模具的力。该压力等于塑件和浇注系统在分型面上不重合的投影面积之和乘以型腔的压力（本塑件所选材料为ABS，根据相关资料，可选择型腔压力p为40MPa），它应小于注射机的最大锁模力，才能保证注塑时不发生溢料和涨模现象。
为了保证注塑成型过程中的型腔能够可靠锁紧，必须满足：
（nA+Aj）pFn （4.2）
式中 A为塑件在分型面上的投影面积6218.5 mm2，Aj为流道系统在分型面上的总投影面积约552.4 mm2
（26218.5+552.4）40=519.576kN<900kN
所以注射机锁模力满足要求。
5. 模具开模行程的校核
注塑机的开模行程是由限制的，取出制件所需要的开模距离必须小于注塑机的最大开模距离。所选型号的注塑机的合模形式为液压-机械式，它采用丝杆完成合模，其最大开模行程不受模具厚度的影响。对于这种注塑机的模具开模行程校核公式为：
SH1+H2+(5～10)mm （4.3）
式中 S-----注塑机最大开模行程/mm；
H1-----推出距离（脱模距离）/mm；
H2-----包括浇注系统在内的塑件高度/mm。
即，开模行程要求： S16+77+(5～10)mm=98～103mm
而注射机最大开合模行程为300mm，所以模具所需要的开模距离与注射机的最大开合模行程相适应。
根据以上的数据分析，此次要设计的模具与所选的注射机完全符合，模具的最大注射量、最大注射压力、模具厚度、最大锁模力及模具开模行程都在所选的注射机技术规格之内。所以所选的XS-ZY-125型注塑机完全符合本次模具设计要求。
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第5章 型腔排列方式与浇注系统的设计

5.1 型腔数量及排列方式的确定
为了使模具与注射机很好的配合以提高生产率和经济性，并能保证生产出塑件的精度，模具设计时应该合理的确定型腔数目。根据第三章所讲内容将该模具设计成一模两件成型，排列方式如图5-1所示。

图5-1 型腔布置

5.2 浇注系统的设计

5.2.1 主流道的设计
主流道是指紧接注塑机喷嘴到分流道为止的那段流道，塑料熔体进入模具时首先经过它。它与注塑机喷嘴在同一轴心线上，物料在主流道中不改变流动方向，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间影响较大。
为了在损坏时方便更换和维修，主流道通常开设在主流道衬套上，为了防止熔体对衬套的反作用力使其退出，就用定位圈紧压它，另外再用销钉固定，防止其转动。其结构如图5-2所示。

图5-2 主流道结构

主流道与分型面垂直，为了让主流道凝料能顺利的从浇口套中拉出，主流道通常设计成圆锥形，锥角2°～4°，为了让塑料熔体从喷嘴完全进入主流道而不出现溢料现象，就要使主流道与注射机的喷嘴紧密对接，所以小端直径只能比注射机喷嘴直径大0.5～1mm。主流道与喷嘴接触处做成半球形的凹坑，其深度常取3～5mm。流道的表面粗糙度Ra0.8um。
根据所选择的注塑机的型号可知：注射机喷嘴圆弧半径=12mm;喷嘴孔直径=4mm。
所以，主流道小端直径d为4mm；深度取3mm；锥角取3°；主流道前端球面半径r为14mm。
5.2.2 分流道设计
在多型腔或单型腔多浇口时应该设置分流道，分流道是将主流道来的塑料沿分型面引入各个型腔的那一段流道。分流道设计应具有良好的压力传递和填充状态，并在熔体流动过程中压力损失尽可能小，并能将塑料熔体均匀地分配到各个型腔。
1. 分流道的截面形状
分流道的形状尺寸主要取决于模具结构、制品的大小以及所加工塑料的种类。常用的分流道截面形式有圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等几种形式，如图5-4所示。圆形截面，表面积/体积比最小，冷却速度最低，热量及摩擦损失小，进料流道中心冷凝慢，有利于保压。抛物线截面与圆形截面相比，热损失大，冷凝料多。梯形截面有时可用来代替抛物线截面，但热损失和冷凝料更多。半圆形截面分流道需要用球头铣刀加工，它的比表面积比梯形、U形截面略大。矩形截面比表面积较大，并且流动阻力也大，在设计中一般不使用。综合考虑各种因素，确定本设计确定采用圆形截面。

图5-3 分流道截面形状

2. 分流道在分型面上的布置形式
分流道的布置形式中最常用的有平衡式和非平衡式两种，排布一般遵循两个原则：一、排列尽量紧凑，缩小模板尺寸；二、尽量缩短流程长度，对称布置。型腔和浇注系统投影面积的重心应尽量接近注塑机锁模力的中心，一般在模板的中心上。
因此，分流道的布置形式如图5-4所示

图5-4 分流道的布置形式

5.2.3 浇口的设计
浇口的位置选择是非常重要的，最好能够保证材料能够同时均匀的充满整个模具型腔，浇口与模具型腔的接触位置最好是平面接触。无论采用哪一种浇口，其开设位置对塑件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关键步骤，同时浇口位置的不同还会影响模具的结构。根据塑件结构的特点，本次设计浇口的形式采用边缘浇口，浇口的位置见图5-5。

图5-5 浇口的位置示意图

第6章 成型零部件设计

6.1 成型零部件的结构设计
构成模具型腔的零件统称为成型零件，它主要包括凹模、凸模、型芯、镶块、各种成型杆及各种成型环。由于型腔直接与高温高压的塑料相接触，它直接决定到塑件几何形状和尺寸。
1. 型芯和型腔的结构设计。
本设计模具属于中小型模具，应该采用组合式凹、凸模结构，组合式凹、凸模结构是指由两个或两个以上的零件组合而成的凹模或凸模。组合式凹、凸模结构按其结构不同可分为整体嵌入式、局部镶嵌式、四壁拼合式三种。本设计采用整体嵌入式，每个型腔和型芯都采用单独加工的方法加工制成，然后压入模板中见图6-1和6-2，凹模或凸模从下面嵌入模板，再用螺钉将其与定模模板和支撑板固定。这种结构的加工效率高、装拆都较为方便，容易保证形状和尺寸的精度。

图6-1 定模型腔

图6-2 动模型芯

2. 注射模强度要求
在成型压力作用下，注射模的型腔容易发生变形，其变形量必须在允许范围之内，如果变形量过大，则将会导致型腔的扩大而溢出毛边，塑件尺寸就会增大，甚至可能造成型腔的破裂。另外，当塑件成型以后成型压力就会消失，型腔又会随着弹性恢复而收缩，如果收缩量大于塑料的收缩率时，则又会使型腔紧紧包住塑件而使脱模困难，或因此使塑件残留在定模上而使脱模困难，有时可能损坏塑件或塑件质量下降。
关于注射模的强度要求，对于一些中小型注射模可凭经验估算确定尺寸，大型注射模的型腔等主要零件则采取理论计算进行设计。本设计采用的是小型注塑模，型腔采用组合式，侧壁厚度50 mm，符合经验值，因此完全可以保证型腔的强度。

6.2 成型零部件尺寸的计算
注塑模的型芯及型腔的成型尺寸是根据塑件形状及其尺寸来计算的。因此，注塑模型芯及型腔的成型尺寸主要与塑件形状、尺寸公差、塑料的收缩率及收缩误差、塑模磨损量及模具制造公差等因素有关。
塑料的平均收缩率由公式计算得：

6.2.1 定模型腔尺寸计算
1. 径向尺寸计算（见图6-3）
（6.1）
----模具型腔径向基本尺寸；
-----塑料的平均收缩率；
-----塑件外表面径向基本尺寸；
-----修正系数，，塑件尺寸较大、精度级别较低时，取小值；当尺寸较小、精度级别较高，取大值，这里取0.75。
-----塑件外表面径向基本尺寸的公差；
-----模具的制造公差，一般取塑件公差的1/3。

图6-3 定模型腔尺寸图

2. 高度尺寸计算：
（6.2）
----模具型腔深度基本尺寸；
-----塑料的平均收缩率；
----塑件凸起部分高度基本尺寸；
-----修正系数，，塑件尺寸较大、精度级别较低时，取小值；当尺寸较小、精度级别较高，取大值，这里取0.5。
-----塑件凸起部分高度基本尺寸的公差；
-----模具的制造公差，一般取塑件公差的1/3。

6.2.2动模型芯尺寸计算
1. 径向尺寸计算（见图6-4）：
（1） 型芯类尺寸计算公式:
（6.3）
----模具型芯径向基本尺寸；
-----塑料的平均收缩率；
-----塑件内表面径向基本尺寸；
-----修正系数，，塑件尺寸较大、精度级别较低时，取小值；当尺寸较小、精度级别较高，取大值，这里取0.75。
-----塑件内表面径向基本尺寸的公差；
-----模具的制造公差，一般取塑件公差的1/3。

图6-4 动模型芯尺寸图

（2） 型腔类尺寸计算公式:
（6.4）

2. 型芯高度尺寸计算：
（6.5）
-----模具型芯高度基本尺寸；
-----塑料的平均收缩率；
-----塑件孔或凹槽深度基本尺寸；
-----修正系数，，塑件尺寸较大、精度级别较低时，取小值；当尺寸较小、精度级别较高，取大值，这里取0.5。