CPU风扇后盖的注塑模具设计.doc

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1、毕业设计(论文)CPU风扇后盖注塑模设计THE DESIGN OF CPU FAN COVER INJECTION MOLD学生姓名学院名称专业名称指导教师20*年5月27日 摘要本设计是CPU风扇后盖的注塑模具设计，在结合了传统的机械设计后把CAD/CAM技术应用在注塑模具的设计上，在CAD系统实行了模型和注塑模具的设计。本文介绍了我国当前模具技术的发展状况以及CAD/CAM在模具上的应用，其中包括AUTOCAD，PRO-E。而主要的机械部分设计，其内容包括塑料注塑模具的工作原理及应用，设计准则。塑料注塑模的设计计算，包括模具结构设计，注塑机的选用，浇注系统的设计，动、定模，浇注系统，脱模机

2、构，顶出机构，冷却系统等设计等方面。如此设计出的结构可确保模具工作运行可靠。关键词 CAD；模具；注塑模具；AbstractIt is to design the CPU electric fan back cover injection mould, references to the traditional mechanical design, focus on the CAD/CAM application in the plastic mould design, that is to say to apply the CAD system in model and plastic in

3、jection mould design. This artic introduces the mould technology and the CAD/CAM application of mould in china nowadays. Including AUTOCAD，PRO-E. While main mechanical designs content the principle and application of the plastic mould, design standards. The calculation of the plastic mould design co

4、ncerns about the mould construction design, choosing Injection Molding Machine, injection system ,the move mould, immobility mould, the irrigating system, the doffing mould organ, the goring organ, the cooling systems design and so on. The structure designed in such way can ensure the reliable runni

5、ng of the mould.keywords CAD model plastic injection mould 目 录摘要IAbstractII1 绪论111.2 我国塑料模具工业发展现状11.3 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向21.3.1 提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例21.3.2 推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术21.4 塑料模设计的一般步骤21.4.1 拟定制品成型工艺21.4.2 拟定模具机构方案32拟定模具结构型式55662.2.2 塑件的壁厚82.2.3 塑件的表面质量82.2.4 塑件的精度等级92.2.5 塑件的脱模斜

6、度92.3 ABS塑件的注射工艺102.4 确定成型方法112.5 拟定制品成型工艺参数113 拟定模具结构方案123.1 初步确定注射机123.1.1 计算塑件的体积和质量123.1.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面上的投影面积及所需锁模力的计算123.1.3 根据注射量和锁模力的值，选用SZ200/120卧式注射机123.1.4 注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数n133.2 选择制品的分型面133.3 型腔数目的确定143.4 型腔排列形式的确定154 成型零件的设计164.1 凹模的结构设计164.1.1 整体式凹模164.1.2 组合式凹模164.2 凸模的结构设计164.3 成

7、型零件钢材的选用164.4 成型零件工作尺寸的计算164.5 成型零件强度及支承板厚度计算185 浇注系统的设计205.1 主流道的设计205.2 主流道衬套形式20215.3.1 分流道布置形式235.3.2 分流道尺寸235.3.3 分流道凝料体积245.3.4 分流道剪切速率校核245.3.5 分流道的表面粗糙度24245.4.1 浇口形状、尺寸的确定245.4.2 冷料穴的设计256 导向机构的设计266.1 导向机构的形式266.1.1 导柱导向机构266.1.2 精定位装置267 脱模机构的设计287.1 脱模机构的组成287.2 脱模机构的分类2829308 模架的确定319注射

8、模温度调节系统32323233333310排气系统的设计3511 模具材料的选用3611.1 模具材料选用原则3611.2 注塑模具常用材料3611.3 各种零件的选材37结论39致谢40参 考 文 献41大纲级别1级，小二号黑体，居中，125倍行段前0.5行，段后01 绪论模具行业是制造业重要的组成部分，也是国民经济的基础工业，受到政府和企业界的高度重视，具有广阔的前景。塑料模具是当今工业生产中利用特定的形状，通过一定的方式来成型塑料制品的工艺装备或工具，它属于型腔模的范畴。按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具、金属冲压模具、金属压铸模具、橡胶模具和玻璃模具等。因人们

9、日常生活所用的制品和各种机械零件在成型中多数是通过模具来制成品，所以模具制造业已成为一个大行业。在高分子材料加工领域中，用于塑料制品成形的模具称之为塑料成形模具，简称塑料模。塑料模优化设计，是当代高分子材料加工领域中的重大课题。通常情况下，塑料制品质量的优劣及生产效率的高低，其模具的因素约占80%。然而模具的质量好坏又直接与模具的设计与制造有很大关系。随着国民经济领域的各部门对塑件的品种和产量需求越来越大、产品更新愈来愈快、用户对塑件的要求愈来愈高，因而对模具设计与制造的周期和质量提出了更高的要求，这就促使塑料模具设计与制造技术不断向前发展，从而推动了塑料工业以及机械加工工业的高速发展。模具的

10、设计是模具制造过程中的关键部分，通过合理的设计制造出来的模具不仅能顺利地成型高质量的塑件，还能简化模具加工过程和实施塑件的高效率生产，从而达到降低生产成本和提高附加价值的目的。1.2 我国塑料模具工业发展现状模具制造是国家经济建设中的一项重要产业，振兴和发展模具工业，日益受到世界各国的重视和关注。80年代以来，在国家产业政策与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为245亿，至2000年我国模具总产值预计为260-270亿元，其中塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。模具工业是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的

11、重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业”。我国塑料模具工业起步到现在，历经半个多世纪，有了很大的发展，模具水平有了较大的提高。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、6.5Kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的1/31/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明

12、朗化。注塑模型腔制造精度可达0.02-0.05mm，表面粗糙度Ra0.2，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达10-30万次，淬火钢模达50-100万次，交货期较以前缩短。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟。1.3 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向1.3.1 提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例这是由于塑料模成型制品的日益大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所决定。在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM

13、技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造了良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。1.3.2 推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一

14、大变革。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且其常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。1.3.3 提高塑料模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较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展

15、，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种。1.4 塑料模设计的一般步骤为了设计出合理且精度较高的模具，应严格按照设计程序来进行，塑料模具设计的一般步骤如下：1.4.1 拟定制品成型工艺(1) 塑料制品分析消化制品图：通过了解其用途以及对制品的工艺性，尺寸精度等技术要求；对于形状比较复杂和精度要求较高的制品，还必须了解该制品的外观及装配要求；根据制品的结构，预计会有哪些缺陷（如熔接痕、缩孔、裂纹等）产生，是否要对制品图纸提出修

16、改意见。制品材料的选择：根据制品图的形状、大小及使用要求。计算制品的质量、体积及制品的正面投影面积。 确定制品的成型方法（对热塑性塑料指定采用注射成型） 拟定制品成型工艺参数根据制品结构特点及选定的原材料种类，选定如下成型工艺参数：料筒温度、喷嘴温度、模具温度、注射压力、注射时间、保压时间、冷却时间以及总的生产周期。1.4.2 拟定模具机构方案选择分型面分型面的形式和位置应有利于模具加工、排气、脱模、塑件的表面质量及工艺操作。 型腔布置根据塑件的形状大小、结构特点、尺寸精度、批量大小以及模具的制造的难易、成本高低等确定型腔数目与排列方式。 确定浇注系统：包括主流道、分流道、冷料穴、浇口的形状、

17、大小和位置，同时应注意浇注系统的平衡问题， 溢料、排气系统的设计：根据制品的形状与浇注系统的特点，决定是否增设溢流槽和排气槽及其位置。 选择脱模方式：考虑开模、分、型的方法与顺序，确定推出机构（包括拉料杆、推杆、推管、推板）的形式以及合模导向与复位机构的设置，同时计算出脱模行程、脱模力以及各推出机构的尺寸大小等。 侧抽芯机构的设计当塑件存在侧向凸、凹及侧孔时，需要考虑增设侧向抽芯机构。此时必须选择机构类型，计算抽芯力和抽芯距离，同时还要确定各抽芯机构的数量和尺寸大小。 模具主要零件的结构设计考虑成型与安装的需要以及制造与装配的可能，根据所选的材料，通过理论计算确定定模座板、定模板、动模座板、动

18、模板、支承板、垫块、推板和推杆固定板等的外形尺寸，并在此基础上选标准模架；同时还确定导柱、导套、滑块等的结构尺寸；用相应的公式计算型腔与型芯的尺寸并确定其公差；此时还要确定各类零件的安装、固定、定位的方法及相应尺寸。 模具调温系统的设置主要通过计算方法确定模具冷却系统管道的形状、位置、数量及尺寸。2拟定模具结构型式该塑件是一CPU风扇底座，如图1所示。根据制品的特点及经济方面的考虑，材料选择为ABS：图11 零件三维立体图化学名称：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物英文名称：Acrylonitrile Butadiene Styrene成型收缩率：0.4-0.7%成型温度：200-240 干燥条件：

19、80-90 2小时熔点：130-160 热变形温度：90-108 (0.46MPa) 83-103 (0.185MPa)抗拉屈服强度：50MPaMap抗弯强度：80MPa冲击强度：261 （无缺口） 11（缺口）体积电阻系数：特点：1.综合性能好，冲击强度高，化学稳定性和电性能良好； 2.有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别； 3.流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。成型特性：1.定形料，流动性中等，吸湿大，必须干燥，表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度，3小时；2.宜取高料温，高模温，但料温过高易分解（分解温度为270度）对精度较高的塑件，模具温度宜取50-

20、60度，对高光泽、耐热塑件，模具温度宜取60-80度；3.要解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变水位等方法；4.如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。塑件材料的选择塑件的材料要在保证产品的使用性能、物理性能、力学性能、耐腐蚀性能和耐热性能的前提下，尽量选用价廉且成型性能又好的塑料。该产品用于承载物品，要求有较好的力学性能，有较大的强度和刚性，屈服强度高，弯曲疲劳寿命要高；有稳定的化学性能，对接触物（水、洗化用品）有很好的耐腐蚀性，卫生程度较高，日常使用时无毒安全，成型工艺性较

21、好，所选的塑料流动性好，易于成型，有较高的表面光泽；市场价格尽量低，产品有较大的利润空间和市场竞争力，几种常用塑料相关资料见表 2-1。ABS 常用作电器外壳，机械强度较高，但是耐热性差，洗浴时的较高温度会使该材料产生较大变形。PA 化学稳定性较差，注射成型时熔融温度范围窄，热稳定性差，温度控制较复杂。PC 价格昂贵 ，成本太高，化学稳定性差，不耐碱、酮、脂等，成型工艺较复杂，常用来制造光学零件。PP价格低廉，化学稳定性好，机械强度较高，成型工艺性较好，主要用来制造日用品。通过以上分析可以看出，PP 是制造塑料置物架的最佳材料。 ABS 塑料的相关参数见表 2-2。 表2-1 几种常用塑料相关

22、资料塑件品种结构特点使用温度化学稳定性性能特点成型特点主要用途ABS线型结构非结晶型小于 70较好机械强度较好，有一定的耐磨性。但耐热性较差，吸水性较差成型性能好,成型前原料要干燥应用广泛，如电器外壳、汽车仪表盘、日用品等聚酰胺(尼龙)线型结构结晶型小于 70(尼龙6)较好,不耐强酸和氧化剂,能溶于甲酚,苯酚,浓硫酸等抗拉强度,印度,耐磨性,自润滑性突出,吸水性强熔点高,熔融温度范围较窄,成型前原料要干燥.熔体黏度低,要防止溢料,制品易产生变形等特点耐磨零件及传动件,如齿轮,凸轮等,电气零件中的骨架外壳,阀类零件,单丝,薄膜,日用品等聚碳酸酯(pc)线型结构非结晶型小于130耐寒性好,脆化温度

23、-100有一定的化学稳定性,不耐碱,酮,酯等透光率较高,介电性能好,吸水性小,力学性能好,抗冲击,抗蠕变性能突出,但耐磨性较差熔融温度高,熔体粘度大,成型前原料需干燥,粘度对温度敏感,制品要进行后处理在机械上用作齿轮,凸轮,蜗轮,滑轮等,电机电子产品零件,光学零件等聚丙烯(pp)线型结构结晶型10-120较好耐寒性差,光养作用下易降解老化,力学性能比聚乙烯好成型时收缩率大,成型性能较好,易产生变形等缺陷板,片,透明薄膜,绳,绝缘零件,汽车零件,阀门配件,日用品等表2-2 ABS塑料相关参数性能项目试验条件测试标准测试数据数据单位基本性能熔体流动速率23ASTM D-123830g/10min密

24、度-ASTM D-1505g/cm3机械性能拉伸屈服强度50mm/minASTM D-638270Kg/ cm2弯曲模量-ASTM D-7906000Mpa洛氏硬度-ASTM D-785100R标尺弯曲强度-GB 934150Mpa热性能维卡软化点1kgfASTM D-1525152热变形温度2ASTM D-6481052.2.2 塑件的壁厚塑件的壁厚对其质量有很大的影响，壁厚过小不能满足使用强度和刚度的要求，而本产品对强度和刚度的要求较高。壁厚太大则浪费原材料，在大批量生产时造成生产成本提高，利润空间降低；注射成型时则易造成塑件内部产生气穴，外部产生凹陷；冷却时需要更长的冷却时间，增加了冷却

25、系统设计和加工的难度。从以上诸方面考虑，应在满足使用的前提下对塑件进行最大限度的薄壁化。同一塑件的壁厚应当尽可能一致，塑件壁厚不同将导致收缩不同，最终导致变形或开裂。 PP 塑料最小壁厚及推荐壁厚见表 2-5。表 2-5 PP 塑料最小壁厚及推荐壁厚塑件材料最小壁厚小型零件推荐壁厚中型零件推荐壁厚大型零件推荐壁厚PP本产品属于中型塑件，推荐壁厚为，但是考虑到塑件的力学要求，应使用较大壁厚，这里取壁厚为 2mm。2.2.3 塑件的表面质量塑件的表面粗糙度和外观质量决定了塑件的表面质量。使用注射成型时几种常用材料所能达到的塑件表面粗糙度见表 2-3。一般来说，原材料的质量、成型工艺和模具表面粗糙度

26、都会影响到塑件的表面粗糙度，尤其是以型腔壁的表面粗糙度影响最大。因此，模具的型腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的决定性因素。产品的外观面应有很好的光泽度且非常光滑，对表面粗糙度要求较高，应不大于，产品的内表面与使用无关且不影响外观，对表面粗糙度无太高要求，为了降低模具制造成本 ，凸模成型表面的粗糙度设计为。PP 材料通过注射成型所能达到的表面粗糙度范围是，满足CPU风扇后盖的表面粗糙度要求。2.2.4 塑件的精度等级影响塑件精度的因素很多，如模具制造精度及其使用后的磨损程度，塑料收缩率的波动，成型工艺条件的变化等。在一般生产过程中，为了降低模具的加工难度和模具的生产成本，在满足塑料使用要求的前提

27、下将尽可能地把塑件尺寸精度设计得低一些。目前我国颁布了工程塑料模塑塑料件尺寸公差的国家标准 GB/T14486-1993。该标准将塑件分成 7 个精度等级， MT1 的精度要求最高，一般不采用。PP 材料模塑件公差等级见表2-4表 2-4。根据此表和塑件的设计使用要求，塑件的精度选用 MT3。材料代号模具塑料公差等级标注公差尺寸未注公差尺寸高精度一般精度PP聚丙烯MT3MT4MT6MT2MT3MT6MT2MT3MT52.2.5 塑件的脱模斜度塑件冷却后产生收缩时会紧紧包在凸模上，或由于粘附作用紧贴在型腔内。为了便于脱模，防止塑件表面在脱模时出现顶白、顶伤、划伤等，在塑件设计时应使其表面有合理的

28、脱模斜度。脱模斜度的选择要遵循以下原则：（1）塑件精度要求高时，应采用较小的脱模斜度。（2）较高较大的塑件尺寸，应选用较小的脱模斜度。（3）形状复杂的、不易脱模的，应选用较大的脱模斜度。（4）塑件的收缩率大的应选用较大的脱模斜度值。（5）塑件壁较厚时，会使成型收缩增大，脱模斜度应采用较大数值。常用塑料的脱模斜度见表 2-6。由于 PP 塑料的收缩率很大，所以应选择较大的脱模斜度，选择脱模斜度为3。表 2-6 常用塑件的脱模斜度塑料名称脱模斜度型腔型芯PE PP PA25452045HPVC35403050PS ABS POM351/303040热固性塑件254020502.3 ABS塑件的注射

29、工艺ABS塑件的注塑工艺参数如下表2-7表2-7 ABS塑件的注塑工艺参数预烘干不需要,如贮藏条件不好,在80下烘干1小时温度喂料区温度/3050料筒/后段160180中段18002000前段200230喷嘴/220300熔料/220280模具/4080压力注射/Mpa70120保压/Mpa5060背压/Mpa520时间注射/s15保压/s2050冷却/s2050成型周期/s40120螺杆转速/30602.4 确定成型方法ABS属于热塑性塑料，对热塑性塑料指定采用注射成型。塑料注射成型工艺的最大特点是复制，能够复制出所需的任意数量的直接使用或稍作处理即可使用的制品，是一种适宜大批量生产的工艺。

30、2.5 拟定制品成型工艺参数注射机类型：螺杆式预热与干燥：温度8085时间23h料筒温度：后段 150170 中段 165180 前段 180200喷嘴温度：170180模具温度：5080注射压力：60100MPa成型时间：注射时间 2090s高压时间 05s冷却时间 20120s总周期 50220s螺杆转速：30后处理：方法 红外线灯、烘箱温度 70时间 24h3 拟定模具结构方案 理想的模具结构应能发挥成型设备的能力，最大限度的满足塑件的工艺技术要求（如几何形状、尺寸精度、表面粗糙度等）和生产经济要求（成本低、效率高、使用寿命长、节省劳动力等）。3.1 初步确定注射机3.1.1 计算塑件的

31、体积和质量通过PRO/E建模分析，塑件质量m1为15.53g；根据设计手册查得ABS的密度为1.10g/cm3，故单个塑件体积为：=/。流道凝料质量还是未知数，可按塑件质量的0.6倍来计算。因为是一模四腔，故注射质量：4注射体积：=m/3.1.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面上的投影面积及所需锁模力的计算根据多型腔模统计分析，大致是每个塑件在分型面上的投影面积来估算。A= n+= n+0.4 n4其中：锁模力：式中 型腔压力P取35MPa.3 根据注射量和锁模力的值，选用SZ200/120卧式注射机其主要技术参数为：理论注射体积： 200 cm3螺杆直径： 40 mm注射压力： 150 M

32、Pa注射速率： 120 g/s塑化能力： 19.44 g/s螺杆转速： 0220 r/min锁模力： 1200 kN拉杆内间距： 355385 mm移模行程： 350 mm最大模具厚度： 400 mm最小模具厚度： 230 mm模具定位孔直径： 125 mm喷嘴球半径： 15 mm喷嘴口直径： 5 mm 3.1.4 注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数nn4 合格式中：k M注射机的额定塑化量，19.44 g/s t成型周期，取30s其他安装尺寸的校核要待模架选定，结构尺寸确定后才可进行。3.2 选择制品的分型面 分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副模具根据需要可能有

33、一个或两个以上的分型面，分型面可以是垂直与合模方向，也可以与合模方向平行或倾斜。以分型面为界，模具被分为两大部分，即动模和定模部分，而其他的面则被称作分离面或分模面，注射模只有一个分型面。分型面的选择是一个比较复杂的问题，因为分型面的选择与塑件几何尺寸精度、脱模方法、后处理工序、模具类型、排气条件、嵌件位置、浇口形式等有关。分型面选择的一般原则：（1）便于塑件脱模；（2）分型面的选择应利于侧面分型和抽芯；（3）分型面的选择应保证塑料制品的质量；（4）分型面的选择应有利于避免溢料的产生；（5）分型面的选择应有利于成型时排气；（6）分型面的选择应尽量便于模具加工。CPU风扇后盖塑件是薄壁底座零件，

34、成型后紧紧包住型芯，故将型芯设在动模边，型腔设在定模边，开模后塑件留于动模，有利于塑件脱模，故分型面选在CPU风扇后盖的下底面，如图31所示：图31 分型面选择示意图3.3 型腔数目的确定型腔的布置，根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量的大小、模具制造的难易度、模具成本等确定型腔数量及排列方式。确定型腔数目一般有以下四种方法：1）根据经济性确定型腔数目根据总成型加工费用最小的原则，并忽略准备时间和试生产原料费用，仅考虑模具的加工费用和塑件成型加工费用 模具费用为 注塑成型费用 总成型加工费用 为使总的成型加工费用最小，即令，则有 式（3.1）所以 ： 式（3.2）2)根据注射机的额定锁模

35、力确定型腔数目当成型大型平板制件时，常用这种方法.设注射机的额定锁模力为F(N)，型腔内塑料熔体的平均压力为(MPa)，单个制品在分型面上的投影面积为，浇注系统在分型面上的投影面积为，则： 式（3.3） 即： 式（3.4）3)根据注射机的最大注射量确定型腔数目 设注射机的最大注射量为，单个制品的质量为，浇注系统的质量为，则型腔的数目为： 式（3.5） 若将质量用(除以密度)体积表示，上述公式也可用。4）根据制品精度确定型腔数目根据经验，在模具型腔中每增加一个型腔，制品的精度要降低4 。设模具中的型腔数目为，制品的基本尺寸为，塑件的尺寸公差为，单型腔模具注塑生产时可能产生的尺寸误差为 （聚甲醛为

36、0.2，尼龙66为0.3，聚碳酸酯、聚氯乙烯、ABS等非结晶型塑料为0.05），则有塑件尺寸精度的表达式为： 式（3.6）简化后可得型腔数目为： 式（3.7）对于高精度制品，由于多型腔模具难以使各型腔的成型条件一致，故通常推荐型腔数目不超过4个。 鉴于所设计的制件的精度要求，又是大批量的生产，可以采用一模多腔的形式。考虑到模具制造费用低一点，设备运转费用小一点，初定为一模四腔的模具形式。3.4 型腔排列形式的确定确定了型腔数目以后，接下来要考虑型腔的排列形式，多型腔在模板上排列形式通常有圆形、H形、直线形及复合形等，在设计时应注意以下几点：1） 尽可能采用平衡式排列，确保制品质量的均一和稳定。

37、2） 型腔布置与浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料的现象。3） 尽量使型腔排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸。本设计型腔的排列方式为H形，四个塑件与X轴对称。如图32所示：图32 型腔排列形式4 成型零件的设计塑料在成型加工过程中，用来充填塑料熔体以成型制品的空间被称为型腔。而构成这个型腔的零件叫做成型零件，通常包括凹模、凸模和型芯等。成型零件工作时，直接与塑料接触，承受塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还要发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度；此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。4.1 凹模的

38、结构设计凹模是成型塑件外轮廓的零件。凹模按其结构不同分为整体式和组合式两大类。4.1.1 整体式凹模整体式凹模由整块材料加工而成，其特点是牢固，使用中不易发生变形，不会使制品产生拼接线痕迹；但由于加工困难，热处理不方便，因此整体式凹模常用于形状简单的中、小型模具上。4.1.2 组合式凹模指凹模由两个或两个以上零件组合而成。按其组合结构，可分为整体嵌入式、局部镶嵌式、底部镶拼式、侧壁镶拼式和四壁拼合式。采用何种形式总的原则就是要简化凹模的加工工艺，减少热处理变形，便于模具的维修和节约贵重的模具钢材。本次设计的塑件结构较简单，从设计的经济性和结构的合理性等因素综合考虑，将凹模的结构设计成镶嵌式结构

39、。4.2 凸模的结构设计凸模（即型芯）是成型塑件内表面的成型零件，通常可分为整体式和组合式两种类型。整体式凸模是将成型的凸模与动模板做成一体，不仅结构牢固，还可省去动模垫板。但是由于不便于加工，故只适用于形状简单的单型腔模具。本设计选用镶件组合式凸模。4.3 成型零件钢材的选用CPU风扇底座为大批量生产，成型零件选用钢材耐磨性和抗疲劳性能应良好。机械加工性能和抛光性能应良好，故镶嵌式凹模钢材选用SM1。定模板成型时有料流冲刷，但无脱模时塑件的摩擦，可采用55钢调质。型芯是大批量生产，磨损严重，可采用硬度较高的模具钢Gr12M0V，淬火后表面硬度5862HRC。4.4 成型零件工作尺寸的计算成型

40、零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件的尺寸，它通常包括凹模和凸模的径向尺寸（包括矩形和异形零件的长和宽）、凹模的深度尺寸和型芯的高度尺寸、型芯和型芯之间的位置尺寸等。成型零件工作尺寸的计算方法一般有两种：一种是平均值法，即按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量进行计算；另一种是按极限收缩率、极限制造公差和磨损量进行计算。前一种计算方法简便，但不适用于精密塑件的模具设计，后一种计算方法能保证所成型的塑件在规定的公差范围内，但计算比较复杂。本设计采用的是前一种方法。（1）模具型腔尺寸（单位mm）： 式（4.1）式中 s塑件的平均收缩率为： 式（4.2） 塑件外径尺寸（80mm） 塑件公差值（查

41、塑件公差表，取1.48） 制造公差（）（2）型腔高度尺寸（单位mm） 式（4.3）式中 h塑件高度最大尺寸（13mm）塑件公差值（查塑件公差表，取0.46） 制造公差（）(3 ) 型芯径向尺寸（单位mm） 式（4.4）式中 塑件内径尺寸（76mm） 塑件公差值（查塑件公差表，取1.28） 制造公差（）(4) 型芯高度尺寸 式（4.5）4.5 成型零件强度及支承板厚度计算模具型腔侧壁在成型过程中受到塑料熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底板厚度过薄，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生扰曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。因此，应通过

42、强度和刚度计算来确定型腔壁厚和底板厚度。模具型腔壁厚的计算，应以最大压力为准。理论分析和生产实践证明，大尺寸的模具型腔，刚度不足是主要矛盾，设计型腔壁厚应以满足刚度条件为准；而对于小尺寸的模具型腔，强度不足是主要矛盾，设计型腔壁厚应满足强度条件为准。以强度计算所需要的壁厚和以刚度计算所需要的壁厚相等时型腔内尺寸，即为强度计算和刚度计算的分界值。在分界值不知道的情况下，应分别按强度条件和刚度条件计算出壁厚，取其中较大值作为模具型腔的壁厚。由于型腔的形状、结构形式是多种多样的，同时在成型过程中模具受力状态也很复杂，一些参数难以确定，因此传统的计算方法对型腔壁厚作精确的力学计算几乎是不可能的。只能从

43、实用观点出发，对具体情况做具体分析，建立近近似的力学模型，确定较为接近实际的计算参数，采用工程上常用的近似计算方法，以满足设计上的需要。采用现代计算机分析软件可对型腔进行精确分析和计算。对于不规则的行腔，可简化为规则型腔进行近似计算。鉴于本设计的模具属于中小型模具，且所设计的型腔为组合式的，故设计时型腔壁厚应满足强度条件为准： （1）型腔壁厚计算 式（4.6）式中 p型腔压力，取35MPa E105 MPa （2）支承板厚度支承板厚度和所选模架两垫块间跨度有关，根据前面的型腔布局，模架应选在315400这个范围内，垫块间跨度约为199，根据型腔布局及型芯对支承板的压力，可计算的到支承板厚度： 式（4.7）式中：支承板刚度计算许用变形量（取0.04） 支承板长度