插座底壳塑料模具设计

毕业设计说明书（论文）中文摘要

本文分析了开关底壳塑料制件的成型工艺特点和模具设计工程。在设计工作前进行大量的资料搜集汇总，然后开始着手于模具设计。其中包括利用Pro/e软件绘制零件的三维图并由此进行3D开模、工件的工艺分析、注塑机的选用和校核、模具设计和确定了型腔的排布的难点，浇注系统的设计和模具总体结构。详细介绍了型芯、型腔、推件装置等零部件的设计和制造。最后完成了模具总装图的设计及主要零件图的绘制，确保模具结构功能的合理，实用。 关键词 开关底壳 塑料模 设计 制造 第I页

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毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title The switch shell bottom plastics piece inject a mold design Abstract This paper analyzes the lighter plastic component of the switch shell bottom molding process characteristics and die design engineering. Before designing work headway to go a great deal of data collection to gather, then enter upon to design in the molding tool. Pro/e including the use of the software 3D rendering parts of the map and thus open for 3D model, the process workpiece, Injection Molding Machine Selection and Verification, mold design and difficult to determine the cavity of the arrangement, Gating system design and mold overall structure. Details on the core, cavity and pushing pieces of equipment, and other parts of the design and manufacturing .In the end I completed designed the assemble diagram and the major parts’diagram and made sure the credibility,rationality,and the function of the molding tool structure. Keywords switch shell bottom plastic mould design manufacturing 第Ⅱ页

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目录

前言 ............................................................. 1 第一章 绪论 ..................................................... 3

1.1 塑料模具设计的发展现状和趋势.............................. 3 1.2 塑料制件的设计原则 ........................................ 6 第二章 开关底壳外壳成型的工艺设计 ............................... 7

2.1 塑件的原材料分析 .......................................... 7 2.2 工艺参数 .................................................. 8 2.3塑件结构分析 .............................................. 9 2.4 塑件的尺寸精度分析 ........................................ 9 2.5 塑件的壁厚分析 ............................................ 9 2.6 塑件的表面质量分析 ....................................... 10 第三章 开关底壳外壳的模具设计 .................................. 11

3.1模具总体结构设计 ......................................... 11 3.1.1模具结构形式的确定 ..................................... 11 3.1.2模板尺寸的确定 ......................................... 11 3.2注射机的型号选取 ......................................... 12 3．3 模具参数的校核 .......................................... 12 3.3.1注射量的校核 ........................................... 12 3.3.2注射压力的校核 ......................................... 13 3.3.3.锁模力的校核 ........................................... 13 3.3.4模具厚度的校核 ......................................... 14 3.3.5模具开模行程的校核 ..................................... 14 3.4 拟定模具结构形式 ......................................... 15 3.5 分型面位置的确定 ......................................... 16 3.6 浇注系统形式和浇口的设计................................. 17 3.6.1 主流道的设计 ........................................... 17 3.6.2.浇口套的设计 ........................................... 17 3.6.3浇口套的固定 ........................................... 18 3.6.4 分流道的设计 ........................................... 18

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3.6.5 浇口的设计 ............................................. 20 3.6.6 浇注系统的平衡 ......................................... 22 3.6.7冷料穴的设计 ........................................... 23 3.7 排气系统的设计 ........................... 错误！未定义书签。 3.8 冷却系统的设计 ........................... 错误！未定义书签。 3.8.1 冷却水道的开设原则 ..................... 错误！未定义书签。 3.8.2 冷却水道及连通方式 ..................... 错误！未定义书签。 3.8.3 型腔的冷却 ............................. 错误！未定义书签。 3.9 成型零件的设计 ........................... 错误！未定义书签。 3.9.1 型腔的结构设计 ......................... 错误！未定义书签。 3.9.2 型芯的结构设计 ......................... 错误！未定义书签。 3.9.3 斜顶杆的结构设计 ....................................... 23 3.9.4 成型零件的加工工艺 ..................................... 30 3.10 复位机构的设计 .......................................... 31 3.11 推出机构的设计 .......................................... 31 3.11.1推出脱模机构的选用原则： .............................. 31 3.11.2推出结构的定位 ........................................ 32 3.11.3确定推出机构的形式 .................................... 25 3.12 结构零部件设计 .......................................... 26 3.12.1 支承零部件设计 ........................................ 26 3.12.2 合模导向结构设计 ...................................... 26 3.13 模具的工作原理 .......................................... 28 第四章 Pro/E 3D开模 .......................................... 29

4.1 模具设计流程 ............................................. 29 4.2分模图 ................................................... 30 第五章 开关底壳外壳的模拟分析 ................................ 31

5.1 CAE技术在注射模具中的应用 ............................... 31 5.2基于 Moldflow 的注塑工艺模拟 ............................. 31 5.2.1Moldflow在注塑模设计中的作用： ......................... 31 5.2.2 Moldflow的 MPI／Flow模块分析过程 ..................... 32

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5.3 应用 Moldflow进行手机外壳注射阶段流动分析的方法 ......... 32 5.3.1 几何建模 ............................................. 32 5.3.2 网格划分 ............................................... 32 5.3.3 浇口位置及数量的确定 ................................... 40 5.3.4 材料及工艺参数设置 ..................................... 40 5.4最佳方案的确定 ........................................... 41 5.4.1浇口位置 ............................................... 41 5.4.2充模时间 ............................................... 41 5.4.3 压力分布 ............................................... 36 5.4.4熔料温度分布 ........................................... 37 5.4.5 熔接痕分布 ............................................. 38 5.4.6气泡分布 ............................................... 40 5.4.7最大剪切应力分布 ....................................... 41 5.4.8锁模力 ................................................. 49 5.5 总结 ..................................................... 51 第六章 结论 .................................................. 52 致谢 ............................................................ 53 参考文献 ........................................................

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前言

本次毕业设计的题目是开关底壳塑料模设计，它来自于工程设计。希望

通过本次设计锻炼在塑料模具设计这方面的能力，并对相关知识熟练掌握。同时也对四年所学的知识做一次规律性的总结。

模具是工业产品生产用的工艺装备，在现代工业生产中，60%～90%的工业产品需要使用模具，模具工业已成为工业发展的基础，许多新产品的开发和研制在很大程度上都依赖于模具生产，特别是汽车摩托车轻工电子航空等行业尤为突出。模具工业发展的关键是模具技术的进步。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造水平的重要标准之一，世界上许多国家，特别是一些工业发达国家都十分重视模具技术的开发，大利发展模具工业，积极采用先进技术和设备提高模具制造水平，并且已经取得了显著的经济效益。不论经济繁荣时期还是经济萧条时期模具工业都不可缺。经济发展快时产品畅销，企业必然千方百计开发新产品，同样会对模具带来强劲需求。

通过对“开关底壳塑料模设计”这个课题的调查与资料收集。塑料的材料采用聚碳酸酯（PC），聚碳酸酯是一种性能优良的热塑性工程塑料，本色微黄，而加点淡蓝色后可得到无色透明的塑件，密度为1.2 g/cm3。它具有良好的韧性和刚性，抗冲击性极好；成型收缩率一般为0.5%-0.8%，因此成型零件可达到很好的尺寸精度，并在很宽的温度变化范围内保持其尺寸的稳定性；具有良好的抗蠕变、耐磨、耐热、耐寒性和良好的耐气候性，而且电性能优良。在加工成型时PC的吸水率小，但当温度达到一定高度时，它对水分比较敏感，因此加工前物料必须经干燥处理，否则会出现银丝、气泡及强度下降现象；PC熔融温度高，熔融粘度大，流动性差，所以成型时要求有较高的温度和压力；温度对PC的熔融粘度影响很大，所以可以用提高温度的办法来增加融熔塑料的流动性。

PC的用途很广，在机械上主要用做各种节流阀、润滑油输、芯轴、螺母、垫圈、灯罩、各种外壳、盖板等，在电器方面用做电机零件、电话交换器零件、信号用继电器、电扇部件等，还可制造照明灯、高温透镜、视孔

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镜、防护玻璃等光学零件。

本次设计得到了庄卫国老师的大力指导，同时也得到了系里其他老师和同学的帮助。在此，感谢他们。

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第一章 绪论

1.1 塑料模具设计的发展现状和趋势

整体来看，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。

虽然近几年模具出口增幅大于进口增幅，但所增加的绝对量仍是进口大于出口，致使模具外贸逆差逐年增大。这模具外贸逆差增大主要有两方面原因：一是国民经济持续高速发展，特别是汽车产业的高速发展带来了对模具旺盛需求，有些高档模具国内的确生产不了，只好进口；但也确实有一些模具国内可以生产，也在进口。这与中国现行的关税及项目审批制度有关。二是对模具出口鼓励不够。现在模具与其它机电产品一样，出口退税率只有13%，而未达17%。

从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些技术含量高的大型、精密、复杂、长寿命模具，并大力开发国际市场，发展出口模具。随着中国塑料工业，特别是工程塑料的高速发展，可以预见，中国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度，未来几年年增长率仍将保持20%左右的水平。 近年来，港资、台资、外资企业在中国发展迅速，这些企业中大量自产自用塑料模具无确切的统计资料，因此未能计入上述数字之中。

近年来，中国塑料模具制造水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到50t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已达到2μm，制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为

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扩展，高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多，模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高。另外，三资企业的蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高，有些企业已实现信息化管理和全数字化无图制造。

经过近几年的发展，塑料模具的开发、创新和企业管理等方面已显示出一些新的发展趋势：

（1）在模具的质量、交货周期、价格、服务四要素中，已有越来越多的用户将交货周期放在首位。要求模具公司尽快交货，这已成为一种趋势。企业千方百计提高自己的适应能力、提高技术水准、提高装备水平、提高管理水平及提高效率等都是缩短模具生产周期的有效手段。

（2）大力提高开发能力，将开发工作尽量往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无明确用户对象之前进行开发，变被动为主动。目前，电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已采用这种方法，手机和电话机模具开发也已开始尝试。这种做法打破了长期以来模具厂只能等有了合同，才能根据用户要求进行模具设计的被动局面。

（3）随着模具企业设计和加工水平的提高，模具的制造正在从过去主要依靠钳工的技艺转变为主要依靠技术。这不仅是生产手段的转变，也是生产方式的转变和观念的上升。这一趋势使得模具的标准化程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促进了模具工业整体水平不断提高。中国模具行业目前已有10多个国家级高新技术企业，约200个省市级高新技术企业。与此趋势相适应，生产模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐转变为技术型人才是必然要求。当然，目前及相当长一段时间内，技艺型人才仍十分重要，因为模具毕竟难以完全摆脱对技艺的依靠。

（4）模具企业及其模具生产正在向信息化迅速发展。在信息社会中，作为一个高水平的现代模具企业，单单只是CAD/CAM的应用已远远不够。目前许多企业已经采用了CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、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。向信息化方向发展这一趋向已成为行业共识。

（5）随着人类社会的不断进步，模具必然会向更广泛的领域和更高水平发展。现在，能把握机遇、开拓市场，不断发现新的增长点的模具企业和能

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生产高技术含量模具企业的业务很是红火，利润水平和职工收入都很好。因此，模具企业应把握这个趋向，不断提高综合素质和国际竞争力。

（6）发达工业国家的模具正加速向中国转移，其表现方式为：一是迁厂，二是投资，三是采购。中国的模具企业应抓住机遇，借用并学习国外先进技术，加快自己的发展步伐。

在信息化带动工业化发展的今天，我们既要看到成绩，又要重视落后，要抓住机遇，采取措施，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，尽快提高塑料模具的水平，融入到国际市场中去，以促进中国模具行业的快速发展，有两方面应予以重视： 一是相关对促进模具工业的发展起着非常重要的作用。从国际上看，各国模具工业在发展初期都得到了的大力扶持。就中国实际情况看，应降低国内不能生产的进口精密模具生产设备的关税、执行好国家对部分专业模具厂的优惠等，通过引导作用可加快行业的发展和进步。

二是随着市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展，因此对模具的要求也越来越高。为了满足市场需要，未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工都必将有较快发展，而且这种发展必须跟上时代步伐。展望未来，下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广。

（1）超大型、超精密、长寿命、高效模具将得到发展。

（2）多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。

（3）为各种快速经济模具，特别是与快速成型技术相结合的RP/RT技术将得到快速发展。

（4）模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化方向发展CAD/CAE/CAM/CAPP及PDM/PLM/ERP等将向智慧化、集成化和网络化方向发展。

（5）更高速、更高精度、更加智慧化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用。

（6）更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之将产生一些特殊的和更为先进的加工方法。

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（7）各种模具型腔表面处理技术，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。

（8）逆向工程、并行工程、复合加工乃至虚拟技术将进一步得到发展。 （9）热流道技术将会迅速发展，气辅和其它注射成型工艺及模具也将会有所发展。

（10）模具标准化程度将不断提高。

（11）在可持续发展和绿色产品被日益重视的今天，“绿色模具”的概念已逐渐被提到议事日程上来。即，今后的模具，从结构设计、原材料选用、制造工艺及模具修复和报废，以及模具的回收利用等方面，都将越来越考虑其节约资源、重复使用、利于环保，以及可持续发展这一趋向。

1.2 塑料制件的设计原则

塑料制件主要是根据使用要求进行设计。要想获得优质的塑件，除考虑充分发挥所有塑料的性能特点外，还应考虑塑件的结构工艺性，在满足使用条件的前提下，塑件的结构、形状应尽可能做到简化模具结构，且符合成型结构特点，从而降低成本，提高生产效率。在塑件结构工艺性设计时，应考虑以下几个方面的因素：①塑料的各项性能特点，如物理机械性能（如力学性能、电性能、耐化学腐蚀和耐热性能等）、成型工艺性能（流动性和收缩率等）等；②在保证各项使用性能的前提下，塑件的结构形状力求简单，且有利于充模流动、排气、补缩和高效冷却硬化（热塑性塑料制件）或快速受热固化（热固性塑料制件）；③模具的总体结构应使模具零件易于制造，特别是抽芯和脱模机构。

合理的塑件结构工艺性是保证塑件符合使用要求和满足成型条件的一个关键问题。塑料制件结构工艺性设计的主要内容包括塑件的尺寸和精度、表面粗糙度、形状、壁厚、斜度、加强肋、支撑面、圆角、孔、螺纹、齿轮、嵌件、绞链、标记、符号及文字等。

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第二章 开关底壳外壳成型的工艺设计

本产品材料为聚碳酸酯（PC），成型收缩率为0.5～0.8 %,产品图2.1如下所示：

图 2.1 开关底壳零件图

2.1 塑件的原材料分析

塑件选用PC塑料成型，聚碳酸酯，英文名称：Polycarbonate

（1）物理性能：本色微黄，而加点淡蓝色后可得到无色透明的塑件，密度为1.2 g/cm3；成型收缩率一般为0.5%-0.8%，因此成型零件可达到很好的尺寸精度，并在很宽的温度变化范围内保持其尺寸的稳定性。

（2）力学性能：PC它具有良好的韧性和刚性，抗冲击性极好

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（3）热性能：PC具有良好的耐热性，脆化温度小于-100℃；热变形温度为135-143℃，用玻璃纤维增强后还可提高15℃左右，平常工作温度可达120℃

（4）化学稳定性：PC有良好的的抗蠕变性。PC具有一定的化学稳定性，吸水率较低，在室温条件下耐水、耐稀酸、耐氧化剂和还原剂以及盐、油、脂肪烃，但不耐碱、胺、酮、脂、芳香烃

（5）电性能：PC具有良好的电性能，可用作电气绝缘材料

（6）耐候性：PC具有良好的耐候性，能够用于制作防弹窗、机器防护罩、照明设备以及用在其他一些需要防护的场合

成型性能：在加工成型时PC的吸水率小，但当温度达到一定高度时，它对水分比较敏感，因此加工前物料必须经干燥处理，否则会出现银丝、气泡及强度下降现象；PC熔融温度高，熔融粘度大，流动性差，所以成型时要求有较高的温度和压力；温度对PC的熔融粘度影响很大，所以可以用提高温度的办法来增加融熔塑料的流动性；未增强的PC的缺点是塑件易开裂，耐疲劳强度较差，用玻璃纤维增强的PC可具有更好的力学性能和尺寸稳定性，成型收缩率还会降低，耐热性和耐药性却有所增加。

2.2 工艺参数

表 1. 工艺参数 塑料名称 注射机 前处理 方法 温度/℃ 时间/h 温度 料筒温度 后/℃ 中/℃ 前/℃ 喷嘴温度/℃ 模具温度/℃ 压力

PC 螺杆式 预干燥 120 ＞4 240～270 260～290 240～280 230～250 90～110 80～130 注射压力/MPa 第 8页

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保压压力/MPa 时间 注射时间/S 保压时间/S 冷却时间/S 总周期/S 螺杆转速（R/MIN） 收缩率（%） 后处理 方法 温度/℃ 时间/h 备注

40～50 0～5 20～80 20～50 50～130 30 0.5～0.8 退火处理 125～135 2 通用级 2.3塑件结构分析

该零件结构比较简单，成型的重点是两个倒钩和两个侧孔，它们的抽芯距不大，从模具结构简尽量单化的角度，可以采用斜顶杆机构来成型侧凹部分。利用模具推出机构的推出力驱动斜推杆作斜向运动，在塑件被推出脱模的同时，由斜顶杆完成侧向分型与抽芯的动作。

2.4 塑件的尺寸精度分析

塑件尺寸的大小受塑料流动性的影响，在注射成型和压注成型中，流动性差的塑料和壁薄的制件尺寸不能设计的过大，否则容易造成填充不足或冷接缝，从而影响制件的外观和强度。很多资料认为，在引起塑件尺寸的误差中，模具制造公差和成型收缩率波动引起的误差各占1/3。实际上，对于小尺寸塑件，模具的制造公差对塑件尺寸精度影响相对要大一些，而对于大尺寸塑件，收缩率波动则是影响塑件尺寸精度的只要因素。图中未给出塑件的精确精度等级，所以本塑件取MT5级。

2.5 塑件的壁厚分析

从塑件的壁厚来看，该塑件的壁厚比较薄,壁厚为2mm,壁厚均匀，有利于零件的成型。

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2.6 塑件的表面质量分析

该塑件为开关底壳，要求表面光滑，粗糙度低，并且有较高的表面质量。

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第三章 开关底壳外壳的模具设计

3.1模具总体结构设计

影响塑件质量及生产效率的所有因素中，模具设计因素大约占80％左右,所以塑件模具的设计非常重要。

3.1.1模具结构形式的确定

因为该零件为开关底壳，在设计模具中采用典型的两板式模具结构。

3.1.2模板尺寸的确定

模架是注射模的的骨架和基体，通过它将模具的各个部分有机的联系为一个整体，标准模架一般由定模座板，定模板，动模板，动模支承板，垫块，动模座板，推杆固定板，推板，导柱，导套，及复位杆等组成。另外还有特殊结构的模架，如点浇口模架，带推件板推出的模架等，模架中其他部分可根据需要进行补充，如精确确定定位装置，支承柱等。它分为基本型组合和派生型组合，在这次设计中采用基本型组合，推杆推出结构，模板尺寸为180×315×209mm。

型腔尺寸100×240×32mm； 型芯尺寸100×240×32mm； A板尺寸180×315×32mm； B板尺寸180×315×32mm。

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图3.1 模架

3.2注射机的型号选取

注射机是注射成型的设备，注射模是安装在注射机上生产的。注射机选用是否合理，直接影响模具结构的设计，因此，在进行模具设计时，必须对所选用活动注射机的相关技术参数有全面的了解。

本套模具选用型号为XS-ZY-250的注射机，该型号的注射机的技术规格如下：

最大注射量：250 cm3 螺杆直径：50 mm 最大注射压力：130MP 最大锁模力：1800KN 最大开模行程：500mm 模具最大厚度：350mm 模具最小厚度：200mm 拉杆空间：448×379mm 定位孔直径：￠100 mm 喷嘴球半径：18mm 喷嘴孔径：￠4mm

3．3 模具参数的校核 3.3.1注射量的校核

最大注射量是指注射机在对空注射的条件下，注射螺杆或柱塞作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注射量。设计模具时，应满足注射成型塑件所需的总注射量小于所选注射机的最大注射量。即：

nmmjkmn

式中： n----------型腔数量；

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m---------单个塑件的体积或质量； mj---------浇注系统凝量； mn---------注射机最大注射量；

k-----------注射机最大注射量利用系数，一般取0.8。 （对于螺杆式注射机，单位取cm）

其中，该模具采用一模两腔，因此，n取2； 单个塑件的体积：

m(8681.6)



(5.81.72)4.81121.22.2281.681.629218.53221.851228.4324.61.5128.51.6122255103543.6833.62.253  1.424.53.42.61.712224225.840.520.52240.520.52

22222115.84.7215.81.721214.7211.7240.50.52mm3 13829.12浇注系统凝量：

mj0.5m13829.120.56914.56mm3

由此可以得出，Mvmmj2.5m2.513829.1234572.8mm334.57cm3 远远小于注射机的最大注射量的80％，即：

m34.57cm32500.8200cm3

3.3.2注射压力的校核

注射压力的校核是校验注塑机的最大注射压力能否满足制品成型的需要，注塑压力的大小与制品复杂程度、模具结构、塑料品种、注射速度、流动比，喷嘴及模具流道系统等因数有关。

由于所选的塑料PC的流动性差，不易流动，其注射压力在80～130MP之间，其值在所选的注塑机的最大注射压力之内。

3.3.3.锁模力的校核

注射时塑料熔体进入型腔内仍然存在较大的压力，它会使模具从分型面涨开。为了平衡塑料熔体的压力，锁紧模具保证塑件的质量，注塑机必须提

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供足够的锁模力。它同注射量一样，也反映了注射机的加工能力，是一个重要的参数。涨模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，它应小于注射机的额定锁模力Fn，才能使注射时不发生溢料和涨模现象，即：

nAAPFn

j式中： A----------单个塑件在模具分型面上的投影面积； Aj---------浇注系统在模具分型面上的投影面积；

P-----------塑料熔体对型腔的成型压力，其大小一般是注射压力的80%;

Fn---------注射机的额定锁模力。 其中，n取2；

A8686224421.85128.4334.5224.58.53

6114.79mm261.15cm2

Aj0.5A0.561.1530.75cm2

注射压力在80～130MPa，所以P可以选105MPa；

计算得出，nAAjP1607.25kN0.8F0.818001440KN

所以模具在所选注射机的作用下，在成型过程中是完全锁紧的，不会因模具锁模力过大而出现涨模溢料现象。

3.3.4模具厚度的校核

由于注射机的动模和定模固定板之间的距离都有一定的调节量△H，因此，对安装使用的模具厚度有一定的，一般情况下，模具的实际厚度Hm必须在注射机允许安装的最大模具厚度Hmax及最小模具厚度Hmin之间。 所选注射机的模具最大厚度Hmax为350㎜，最小模具厚度Hmin为200㎜。本套模具的实际模具厚度Hm为209㎜，此值符合该注射机的选择范围。因此，设计的模具厚度满足注射机对模具的合模要求

3.3.5模具开模行程的校核

当模具厚度确定后，开模行程S的大小直接影响模具所能成型的制品高度，因此，设计模具时必须校核它所需用的开模距离是否与注射机的开模行程相适应。

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由于所选的注射机是带有液压－机械联合作用的锁模机构，开模行程由连杆机构的冲程所确定，其最大值与冲程的调节量有关，而与模具厚度无关，其值不受模具厚度的影响。设计的模具的分型面为单分型面，因此，模具的开模行程可以按下式来校核：

SH1H2510

式中： H1----------塑件的脱出距离(mm)；

H2----------包括流道溢料在内的塑件高度(mm)。

塑件的脱模距离H1的算法如下：

开模行程即脱模距离为H15.8mm；

通过计算，模具的开模行程为：H212.35365.3mm

因所选注射机的最大开模行程S＝500㎜，而模具的实际开模行程为80.1㎜，远小于注射机允许的最大开模行程，所以模具所需用的开模距离与所选注射机的的开模行程相适应。

综合上述可以得出，本套模具与所选注射机相互适应，模具的最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、模具安装尺寸及开模行程等都在所选注射机的技术规格之内。因此，所选注射机XS-ZY-250能够满足本套模具设计的使用要求。

3.4 拟定模具结构形式

型腔的数量n可以按注射机的最大注射量的确定:

n0.8mnmj/m

式中： Mn---------注射机最大注射量;

Mj--------浇注系统凝量;

M---------单个塑件的体积或质量; 所以可以得出n0.82506.9/13.813

多型腔在模板上通常采用圆形排列、H行排列、直线行排列以及复合排列等。尽可能采用平衡式排列，以便构成平衡式浇注系统，确保制品质量的稳定。

根据经验，在模具中每增加一个型腔，制品尺寸精度就要降低4%。根据产品的尺寸和节省成本，在本设计中采用一模两腔的布置，从而使生产大量

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化。

图3.2 一模两腔的布置

3.5 分型面位置的确定

分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，它与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺等有关，因此，分形面的选择是注射模设计中的一个关键。选择分型面时一般应遵循以下几个原则：

①分型面应选在塑件外形最大轮廓处； ②分型面的选择应有利于塑件顺利脱模；

③分型面的选择应保证塑件的尺寸精度和表面质量； ④分型面的选择应有利于模具的加工； ⑤分型面的选择应有利于排气。

为了便于模具加工制造，应尽量选择平直且易于加工的分型面。 本塑料模具的分型面的选择如图3.3表示。本模具采用斜顶杆来成型两个倒钩和两个侧孔，首先在分型面上分模，然后推杆同时向里运动，同时斜顶杆向侧边运动，直到倒钩脱离斜顶杆，从而实现分模。

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图3.3 分型面的选择

3.6 浇注系统形式和浇口的设计 3.6.1 主流道的设计

主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具浇口套接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。根据所选的注射机喷嘴的尺寸，为了使熔融的塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接，主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径R=注射机喷嘴半球半径R1+（1-2mm），其小端直径D=注射机喷嘴直径d +（0.5-1mm）。所以，其R=20mm，D=5mm。

3.6.2.浇口套的设计

主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式（俗称浇口套），以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。

常用浇口套分为A型和B型两种。图3.4为后者，B型用于配装定位圈。浇口套的规格有Φ12，Φ16，Φ20等几种。由于注射机的喷嘴半径为18mm，所以浇口套的R为20mm。

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图3.4 浇口套

3.6.3浇口套的固定

因为采用的B型浇口套，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是标准件，外径为Φ100mm，内径Φ35mm。具体固定形式如图3.5所示。

图3.5 浇口套的固定

3.6.4 分流道的设计

在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，

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并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。

1.分流道的形状及尺寸

分流道是图3.6中定模板和动模板之间的一段水平的流道。为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等，为加工方便，用半圆形截面流道。这里取分流道的直径为Φ8mm。

图3.6 主流道

2.分流道长度

分流道要尽可能短，且少弯折，便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失。将分流道设计成直的，总长50mm。

3.分流道的表面粗糙度

由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6μm左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。

实际加工时，用铣床铣出流道后，少为省一下模，省掉加工纹理就行了。（省模：制造模具的一道很重要的工序，即用打磨机，沙纸，油石等打磨工具将模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。）

4.分流道的布置形式

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分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。本模具的流道布置形式如下图3.7所示：

图3.7 分流道

3.6.5 浇口的设计

浇口也称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。浇口的设计与位置的选择恰当与否，直接关系到塑件能否被完好高质量的注射成型。

1.浇口的选用

浇口可分为性和非性浇口两种。与非性浇口比较而言，对料流速度、流量、方向等有一定的浇口称为性浇口。本模具将采用的是浇口，如图3.8所示性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔；另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。

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图3.8 浇口的形式

从图中看，我采用的是侧浇口，它适应于一模两腔的。侧浇口一般开设在分型面上，从塑件的侧面进料。它广泛用于一模多腔的模具中，适用于成型各种形状的塑件。其截面多为矩形，调整其截面的厚度和宽度可以调节熔体充模时的剪切速率及浇口封闭时间。这种浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强；但有浇口痕迹存在，会形成熔接痕、缩孔、气孔等塑件缺陷，且注射压力损失大，对深型腔塑件排气不便。

2.浇口位置的选择

模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型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重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：

①尽量缩短流动距离；

②浇口应开设在塑件壁厚最大处； ③必须尽量减少熔接痕； ④应有利于型腔中气体排出； ⑤考虑分子定向影响； ⑥避免产生喷射和蠕动；

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⑦浇口处避免弯曲和受冲击载荷； ⑧注意对外观质量的影响。

本模具结构Moldflow分析最佳浇口位置如图3.9所示。

图3.9Mold Flow浇口位置

由该图可以看出，浇口的最佳浇口位置在塑件内侧边缘处，但是由于模具制造要求尽量简单容易，所以，将浇口设置在塑件的外侧边缘。浇口的尺寸为2×0.5×2mm。

3.6.6 浇注系统的平衡

为了提高生产效率，降低成本，小型塑件往往采用一模多腔的结构形式。在这种结构形式中，浇注系统的设计应使所有的型腔能同时得到塑料熔体均匀的充填。换句话说，应尽量采用从主流道到各个型腔分流道的形状及截面尺寸相同的设计，即型腔平衡式布置的形式。若根据某种需要设计成型腔非平衡式布置的形式，则需要通过调节浇口尺寸，使各浇口的流量及成型工艺达到一致，这就是浇注系统的平衡，亦称浇口的平衡。显然，我们设计的模具是平衡式的，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺

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寸都相同。

图3.15 型芯的结构

3.9.3 斜顶杆的结构设计

斜顶杆是成型两个倒钩和两个侧孔的，由于工件尺寸比较小，用侧向抽芯结构有干涉现象，在成本上也会大大增加的，所以选用斜顶杆的。斜顶杆的导滑部分往往是在模板上或型芯上直接开出的矩形或圆形的斜孔，制作起来比斜滑块抽芯简单，从而也得到广泛的应用。特别是在内部局部抽芯时经常采用的一种形式。斜顶杆与支撑板上的斜导向孔应制成H11/b11的配合。斜顶杆侧向抽芯机构亦可分为外侧抽芯与内侧抽芯两大类。在这次设计中采用的就是外侧抽芯。斜顶杆的导滑部分往往是在模板上或型芯上直接开出的矩形的斜孔，制作起来比斜滑块抽芯简单，从而也得到广泛的应用。

1.斜顶杆的结构与尺寸

材料选用T8A，斜顶杆的表面必须氮化，以增加其耐磨性。其结构形式如图所示。斜顶杆的侧边即为成型滑块，型芯上开有斜孔，在推出板的作用下，斜顶杆沿斜孔运动，使塑件一面抽芯，一面脱模。并且要保证斜顶杆在脱模的同时，不发生干涉的现象。其中斜顶杆的倾角a=5°，长为102mm，设计时还应该保证：S>S1+(1—3)

式中S----------斜顶杆的抽芯距；

S1----------侧凹的深度； 由图3.16可知， 对于斜顶杆：

斜顶杆1的抽芯距S为6mm，侧凹深度S1=1mm,满足S>S1+(1—3)； 斜顶杆2的抽芯距S为7.2mm，侧凹深度S1’=3mm,满足S>S1+(1—3)

由于斜顶杆由两侧向外运动，所以不会发生斜顶杆间的干涉现象。 斜顶杆的垂直移动距离H1，塑件的脱出高度H2,要确保H1>H2 对于斜顶杆1，H1=1/tan5°=11.43mm,H2=1.6mm

图3.16 斜顶杆

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对于斜顶杆2，H1=3/ tan5°=34.29mm,H2=6.5mm, H1>H2则能保证斜顶杆的正常运动。

2.斜顶杆的固定形式：

斜顶杆用销固定在固定板内，固定板依靠点接触的滑动摩擦和耐磨板有相对运动，在合模时依靠安装在复位杆上的弹簧复位如图3.17所示斜顶杆底部的固定板和耐磨板必须淬火（HRC50-52）,以免磨损。

图3.17 斜顶杆的固定

3.9.4 成型零件的加工工艺

成型零件结构设计完后，开始选择零件的加工材料和工艺等。由于此塑件材料的成分是PC，要求有优良的综合性能，抗冲击强度高。此其成型零件的材料的各种性能要求较高，并且必须进行热处理，提高它们的硬度。本套模具的成型零件采用T8A碳素工具钢。

T8A的主要成份和性能如下：

①主要成份：C0.75～0.84% 、Si≤0.35％、Mn≤0.40％； ②钢材特点：成本低，冷热加工工艺好性能好； ③用途：承受冲击，要求较高硬度的尺寸不大的工具。 1.型腔、型芯的加工工艺：

型腔、型芯均选用T8A碳素工具钢；型腔、型芯的加工采用数控加工，推杆以及斜顶杆的孔则采用线切割。其加工是根据PRO/E的3D开模图生成的程序进行加工，方便快捷，适合大批量生产，生产效率很高。

2.斜顶杆的加工工艺：

斜顶杆采用T8A碳素工具钢，采用数控加工。

3.10 复位机构的设计

由于推杆的端部不直接接触到定模的分型面上，所以模具在闭合时并不能驱动它们复位，因此必须靠复位机构使其复位。

在推杆多并且复位力要求大时，弹簧常与复位杆配合使用，以防止复位过程中发生卡滞或推出机构不能准确复位的情况。

模具采用了4根直径为Φ10mm,长为100mm的复位杆，以保证复位过程中

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顶板的平衡移动。复位杆与动模的的配合精度为H7/m6，材料为T10A，头部应淬硬50～60HRC。弹簧由于受疲劳和受热变形等因素的影响，很容易引起弹簧失效，因此，弹簧应尽量选长一些，以增加耐疲劳强度，并且在使用过程中及时更换。

3.11 推出机构的设计

注射模在注射机上合模结束后，都必须将模具打开，然后把成型后的塑料制件及浇注系统的凝料从模具中脱出，完成推出脱模的机构称为脱出机构。推出机构的合理性与可靠性直接影响到塑料制件的质量，因此推出机构的设计是注射模设计的一个非常重要的环节。推出机构一般由推出、复位、导向三大元件组成。

3.11.1推出脱模机构的选用原则：

在设计推出脱模机构时，必须根据制品的形状，复杂程度和注射机推出结构形式，采用适合的推出脱模机构，其选用原则如下：

①开模时应尽量使塑件留在动模一边；

②制品脱模后不致变形，推力分布均匀，推力面尽可能大，并靠近型芯； ③制品在推出时不能造成碎裂，推力应设在制品能够承受较大力的地方； ④尽量不损坏制品的外观；

⑤推出机构应动作可靠，运动灵活，制造方便。

3.11.2推出结构的定位：

选用直径为Φ4mm的直通式推杆。导柱与安装孔之间采用间隙配合H8/f7，采用C型导套，导套与固定孔间采用的是过渡配合H7/m6，从而达到对推出结构的定位。

3.11.3确定推出机构的形式

本套模具推出机构的设置采用推杆和斜顶杆，在运动中推杆和斜顶杆同时运动，如图3.18所示。开模时，斜顶杆移动的同时将制件顶出。利用模具推出机构的推出力驱动斜顶杆作斜向运动，在塑件被推出脱模的同时，由斜顶杆完成侧向分型与抽芯的动作。

图3.18 推出机构

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推杆 南京工程学院毕业设计说明书（论文）

3.12结构零部件设计

注射模具由成型零部件和结构零部件组成。结构零部件部分介绍的内容包括注射模的标准模架，注射模的支承零部件和合模导向结构。支承零部件主要由固定板，支承板，垫板和动，定模座板等组成。

3.12.1 支承零部件设计

1．支承板

支承板在模具中起安装和固定成型零件 合模导向机构以及推出脱模机构等零部件的作用。为了保证被固定零件的稳定性，固定板应具有一定的厚度和足够的刚度和强度，一般采用碳素结构钢制成，当对工作条件要求比较严格或对模具寿命要求较长时，可采用合金结构钢制造。本套模具采用45钢，经调质硬度达43～48HRC，尺寸为180×315×32mm。

2．动定模板

与注射机相联的模具底板称为模板。设计和选用标准动定模板时，必须要保证它们的轮廓形状和尺寸与注射机上的动定固定模板相匹配，另外，在动定模板上开设的安装结构（如螺栓孔、压板台阶等）也必须与注射机动定模板上安装螺孔的大小和位置相适应。模座是整个注射模中支承所有零部件的底板，在注射成型过程中传递合模力并承受成型力，应具有足够的强度和刚度，即应具有足够的厚度，不能低于13㎜。本套模具的模座尺寸为250×315×25㎜，所以模板采用45。

3.12.2 合模导向结构设计

在模具进行装配或成型时，合模导向机构主要用来保证动模和定模两大部分或模内其他零件之间准确对合，以确保塑件的形状和尺寸精度，并避免模内各零件发生碰撞和干涉。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式。导向机构起到定位和导向作用，同时还能承受一定的侧向压力。

1.导向结构的作用

（1）定位作用 模具装配或闭合过程中，避免模具动，定模的错位，模具闭合后保证型腔形状合尺寸的精度。

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（2）导向作用 动，定模合模时，首先导向零件相互接触，引导动定模正确闭合，避免成型零件先接触而可能造成成型零件的损伤。

（3）承受一定的侧向压力 塑料熔体在注入型腔过程中可能产生单向侧向压力，或由于注射机精度的，会使导柱在工作中不可避免受到一定的侧向压力。当侧向压力很大时，不能仅靠导柱来承担，还需要加设锥面定位装置。

2.导柱

（1）导柱的结构及尺寸

导柱多为标准件，但标准的规格类型较多。有带储油槽、无储油槽及固定形式加大或不加大等多种形式，本套模具采用无储油槽的直通式导柱，结构简单，加工方便。导柱标称直径为Φ16㎜，导柱的长度L应保证开模后导柱的长度比端面长出6—8㎜。

（2）导柱的配合与安装

导柱与安装孔之间采用间隙配合H8/f7，采用适当的固定方式，以防止导柱从安装孔中脱出。

（3）导柱的数量与布置

对标准模架，其导柱数量及布置一般都是确定的。本套模具采用的是标准导柱数量为4个，对称布置，导向精度很高。另外，导柱中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具强度。

3．导套

使用导套的目的是导柱孔磨损之后便于更换。有A、B两种常用的导套结构，本套模具使用的是B型导套，导套的固定孔便于与导柱的固定孔同时加工。导套与固定孔间采用的是过渡配合H7/m6。本套模具采用的导套的标称直径为Φ24mm。

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图3.19 导柱

3.13 模具的工作原理

开模时，注射机合模系统带动动模向后移动，模具从动模和定模分型面分开，塑件包在型芯上随动模一起后移，同时拉料杆将浇注系统凝料从浇口套中拉出，开模行程结束后，注射机顶杆推动推板，推出机构开始工作，推杆在推出的同时，斜顶杆向侧边运动并顶出塑件，拉料杆将浇注系统凝料从冷料穴中拉出的。

合模时，在导柱和导套的导向和定位作用下，注射机的合模系统带动动模部分向前移动，使模具闭合，并提供足够的锁模力锁紧模具，在注射液压缸作用下，塑料熔体通过注射机喷嘴经模具浇注系统进入型腔，待熔体充满型腔并经保压，补缩和冷却定型后开模。

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第四章 Pro/E 3D开模

4.1 模具设计流程

1.创建模具模型

读取预先设计好的零件作为参考零件，根据设计确定的型腔数及型腔间距，调整零件的摆放位置。然后创建模胚，从而形成一个模具模型。

2.设置模具模型的收缩率

可按尺寸或比例两种方式设置模具模型的收缩率。

3.创建模型总分型面

根据设计确定的分型面，结合零件在模具模型中的位置，以复制延拓的方法创建模具模型的主分型面。

4.创建斜导杆的体积块分型面 5.根据模型分型面和体积块分割模块 6.抽取模具体积块并产生实体模具元件 7.模拟充填型腔来产生成型浇注件 8.定义开模的步骤

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4.2分模图

图4.1 分型面

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第五章 开关底壳外壳的模拟分析

5.1 CAE技术在注射模具中的应用

当今的注塑成形产品越来越精密、复杂，对产品 的形状和尺寸精度要求也越来越高，这就对我们的产品设计人员、模具设计人员提出了更高的要求。传统的注塑方法是在正式生产前由设计人员凭经验与直觉设计模具，模具装配完毕后，通常需要几次试模，发现问题后不仅需要重新设置工艺参数，甚至还需要修改塑料制品设计和模具设计，这势必增加生产成本，延长产品开发周期。随着计算机技术及CAE技术的迅速发展，特别是 Moldflow软件的推出与应用，可以在模具加工前，通过计算机对整个注塑成形过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，可以完全代替试模。CAE技术提供了从制品设计到生产的完整解决方案，帮助研判潜在的问题，有效地防止问题发生，大大缩短了开发周期，降低了生产成本 。

5.2基于 Moldflow 的注塑工艺模拟 5.2.1Moldflow在注塑模设计中的作用：

(1)优化塑料制品设计

塑件的壁厚、浇口数量与位置及流道系统设计等对于塑料制品的成败和质量关系重大。以往全凭制品设计人员的经验来设计，费力、费时，设计出的制品也不尽合理。利用 Moldflow软件，可以快速地设计出理想的塑料制品。

(2)优化塑料模设计

利用 Moldflow软件，可以对型腔尺寸、浇口位置及尺寸、流道尺寸、冷却系统等进行优化设计，在计算机上进行试模、修模，可大大提高模具质量，减少试模次数。

(3)优化注塑工艺参数

由于经验的局限性，工程技术人员很难精确地设置制品最合理的加工参数，选择合适的塑料材料和确定最优的工艺方案。运用 Moldflow软件可以帮助工程技术人员确定最佳的注射压力、保压压力、锁模力、模具温度、熔

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体温度、注射时间、保压时间和冷却时间，以注塑出最佳的塑料制品。

5.2.2 Moldflow的 MPI／Flow模块分析过程

塑料注塑成形模流分析是应用质量守恒、动量守恒、能量守恒方程式 ，配合高分子材料的流变理论和数值求解法所建立的一套描述塑料注射成形的热力过程与充填／保压行为的模式 ，通过人性化接口的显示 ，以获知塑料在模穴内的流动速度、应力、压力温度等参数的分布，塑件冷却凝固以及翘曲变形的行为，并能进一步探讨成形参数及模具设计参数等关系。Moldflow的 MPI／Flow模块将注塑成形从塑件、模具的设计到工艺参数的确定结合为一体，其分析过程如图5.1所示。

模型导入 网格划分 浇口位置确定 选择材料 确定注塑条件 设定注塑参数 分析计算

分析结果

图5.1 Moldflow的MPI/Flow模块分析过程

5.3 应用 Moldflow进行手机外壳注射阶段流动分析的方法 5.3.1 几何建模

本文分析的制品为开关底壳外壳，首先在PRO/E中创建实体模型，保存为 IGS格式,再导入到MPI(Moldflow Plastics Insight) 中。

5.3.2 网格划分

Moldflow软件能根据几何模型自动地生成网格。只需输入模型划分网格总数，系统就能自动地划分。该产品采用fusion格式进行网格划分 ,得到

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11372个三角单元。网格划分结果如图5.2所示。

图5.2 网格划分

5.3.3 浇口位置及数量的确定

Moldflow软件可以根据模型几何形状以及相关材料参数、工艺参数分析出浇口的最佳位置。用户可以在设置浇口位置之前进行浇口位置分析，根据这个分析结果设置浇口位置，从而避免由于浇口位置设置不当可能引起的制件缺陷。该开关底壳的浇口设置如图5.3所示。

5.3.4 材料及工艺参数设置

在进行分析之前，必须指定材料。此次所设计的产品为开关底壳，材料选择为PC。

表5.1注塑条件

注射压力（Mpa） 105 305 熔体温度（℃） 模具温度（℃） 95

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5.4最佳方案的确定 5.4.1浇口位置

通过两个方案模拟来确定最佳方案，方案一浇口在开关底壳的外侧边缘，如图5.3,方案二在开关底壳的内侧边缘,如图3.9

图5.3 方案一浇口位置

5.4.2充模时间

图5.4和图5.5所示为充模时间的分析结果。充填时间的模拟主要通过不同的颜色显示了熔体流动时的形状 变化以及充模过程 ，查看该结果可以知道型腔是否充满 ，充模过程是否平衡等。方案一充填时间比方案二充填时间稍短，方案一和方案二都能够把八个角充填完整，所以从制品的质量上看，方案一和方案二都合理。

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图5.4 方案一充填时间

图5.5 方案二充填时间

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5.4.3 压力分布

图5.6和图5.7显示了整个开关底壳的压力分布。根据图可知，充模所需要的成型压力、压力降是否均匀、哪些位置容易发生溢边等情况。

图5.6 方案一流动分析－压力变化

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方案一和方案二从压力分布图上，方案一的压力比方案二大，PC的流动性差，所以成型时要求较高的压力，所以方案一较合理。

图5.7 方案二流动分析－压力变化

5.4.4熔料温度分布

图5.8和图5.9显示了熔料的温度分布。为了获得高质量的成品塑料，整个制品的温度应该控制在一个较小的范围内；同时查看该结果还可知熔料温度是否超过了材料的成型温度。

图5.8 方案一流动分析－平均温度分布

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图5.9 方案二流动分析－平均温度分布

方案一和方案二都使制品的温度控制在较小的温度下的，相比下方案一和方案二需要的时间以及熔体的最高温度都差不多。整体上方案一和方案二都适合。

5.4.5 熔接痕分布

图5.6显示了熔接痕的数量和位置。熔接痕将对产品的外观和强度产生较严重的影响，所以要尽量避免。如不能避免，应使它靠近不影响外观和强度的地方 。

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图5.10 方案一

熔接痕 图5.11 方案二 熔接痕

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方案一的熔接痕主要分布在浇口的附近和圆形槽的周围。方案二的熔接痕分布在制件的四周，分布的比较广，通过比较熔接痕，方案一为最佳方案。

5.4.6气泡分布

图5.12和图5.13显示了气泡分布的位置和数量。气泡应位于分型面或通气良好的地方,这样才能将气体从模腔中排出 ；否则就需修改浇口位置或修改制件设计等,从而改变排气困难的情况，以防制件出现气泡、焦痕等缺陷。从方案一到方案二，看出，气泡集中在制品的面上，容易影响制品的表面质量的，所以尽量减少气泡的分布，所以方案一和方案二都有待改进的。

图5.12 方案一气泡分布

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图5.13 方案二气泡分布

5.4.7最大剪切应力分布

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图5.14 方案一最大剪切应力分布

图5.14和图5.15所示这一结果显示了在填充阶段最大剪切应力的分布。几乎所有区域的值都是合理的。通常如果该值超过限值(0．3MPa)，材料在填充阶段容易出现降解。方案一的最大剪切应力比方案二要大一点，而剪切应力一般要小点好，所以方案二比较合理的，但是方案一的剪切应力比方案二的只大一点点，所以方案一也是可行的。

图5.15 方案二最大剪切应力分布

5.4.8锁模力

图5.16和图5.17所示锁模力是由注射设备的合模装置施与的。它是模腔压力作用于制品在分型面上的投影区域而产生的.查看该结果可知在该组工艺参数下开关底壳的注塑机所需施加的最大锁模力。通过比较方案一和方案二可知，锁模力一般需要大点更合理的，方案一比方案二要的锁模力更大，则更合理的。

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图5.16 方案一锁模力

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图5.17 方案二锁模力

5.5 总结

本次设计使用 Moldflow／MPI软件，成功地对开关底壳进行了模拟分析，采用这一方法，可以帮助我们在模具制造之前，通过CAE软件进行试模、以便及时改进设计方案和工艺方案，提高一次试模成功率，避免了传统反复试模、修模所引起的成本上升。通过两个方案的比较，一系列参数的比较，从产品的表面质量，性能以及分型面的难易程度上来看方案一比方案二更加合理的，所以选用浇口位置在开关底壳外侧更合理。

利用Moldflow／MPI软件这不仅是对传统模具设计制方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、从而有效提高了模具的设计效率和质量, 降低了试模、修模的费用和生产成本，都有着重大的技术经济意义。

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第六章 结论

在这次的毕业设计里我深入的接触了模具设计这部分的制作，并和同组的成员在设计中一起研究设计，从分析塑料零件产品图，建立零件三维造型图，塑件的结构工艺特点，进行模具设计，计算机绘制模具总装图和零件图，到制作修改论文与最后的修改审查工作，在其间学到了很多了东西。如本塑件因为有两个倒钩和两个侧孔，所需抽芯距不大，所以采用斜顶杆推出的形式，比起侧抽芯，结构简单，易于制造，且能保证所需的精度。并且使模具设计大大的简单化，一开始运用了MoldFlow这一CAE分析模拟软件对该套模具的浇口位置，冷却系统结构合理性（包括流动分析、冷却分析和翘曲分析）进行了模拟分析，对整副模具的结构有了进一步的考证。并且知道应该如何去设计浇口，应该选择甚么样的方案，才能使零件各的部分完整充填。

此次毕业设计在老师的细心指导下从最初的选题，开题到计算、绘图直到完成设计。我学到了很多知识，也增长了不少见识。在这次设计中收获很多，比如学会了查找相关资料相关标准，分析数据，提高了自己的绘图能力，懂得了许多经验公式的获得是前人不懈努力的结果。并且学会了好几种软件的应用。此外，在模具设计方面，我学会了能够充分认识模具的结构，充分考虑模具加工、安装的可能性和设计的优化性。在个人素质方面，我学会了在工作中不仅要多思、多问、多总结，而且要有坚强的意志力，及时发现问题并且解决问题。

但是毕业设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解，等等。这次实践是对自己大学四年所学的一次大检阅，使我明白自己知识还很浅薄，虽然马上要毕业了，但是自己的求学之路还很长，以后更应该在工作中学习，努力使自己成为一个对社会有所贡献的人。

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致 谢

经过半年的忙碌，本次毕业论文设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业论文，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。

在论文写作过程中，得到了庄卫国老师的亲切关怀和耐心的指导。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，庄老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。

在本次毕业设计中，感谢学校领导对本次毕业设计的高度重视，如：学校网站提供各种相关资料，开展中期检查等。并且在这段时间中，老师和同学们也给予了很大的帮助，老师细心的为每个同学解决疑难问题，及时的为我们解除疑惑。

感谢我的同学们，感谢他们在毕业设计中给我的无私的帮助，刚开始的时候我对Pro/e的运用并不是很熟悉，是他们一次又一次耐心的讲解，才使我能够顺利的完成零件的三维造型。我们互相检查，找出了自己不容易发现的细节，使自己的设计更加完善。再次衷心的感谢他们。

感谢和我一起度过四年大学的朋友，是你们在我失意时给我鼓励，在我失落时给我支持，感谢你们和我一路走来，让我在人生这一驿站中倍感温暖！

最后祝愿所有的老师和同学工作顺利，身体健康。谢谢你们！

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参考文献

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