1.绪论模具作为工业产品的重要基础工艺装备，在工业生产中是不可或缺的技术与工具，它不仅直接影响工业产品的水平，也是一个国家工业化程度和机械制造工业技术水平的综合体现。

本设计是应用计算机软件来完成注塑模具的设计。

本题目涉及注塑模具设计、计算机绘图软件应用等方面知识。

1.1塑料模具发展现状我国塑料模具工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。

由于模具生产产品具有精度高、复杂性高、一致性好、生产效率高、消耗低等优良特性，所以在现代工业中将会起到更大的作用，得到更多的应用。

我国的塑料模具发展至今，已能生产精度达2微米的精密多工位级进模，工位数最多已达160个，寿命1～2亿次。

1.2研究注塑模具的意义模具是现代工业发展的基础，许多产业的发展都离不开模具行业的支持。

用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。

在模具工业的总产值中，塑料模具约占33%左右。

不同的塑料成型方法使得塑料模具的原理和结构不同。

按照成型方法的不同，塑料模具分为：注塑模具、压塑模具、挤出模具、吹塑模具等。

注塑模具主要用于热塑型塑料制品的成型，近年来也越来越多的用于热固性塑料制品的成型，注塑成型在塑料制品成型中占有很大比重，世界上塑料成型模具的产量半数以上是注塑模具。

现代工业中，消费品外壳的色彩、手感、精度、壁厚等都提出了新要求，塑料外壳设计成为重要的一环。

精密、设计合理（主要针对薄壁制品）的注塑模具将得到越来越多的应用。

1.3现代注塑模具设计方法目前为了应付当前市场多样化的要求，缩短产品制造周期以取得最佳的竞争优势，模具设计中都引入了CAD/CAM/CAE[8]（计算机辅助设计/辅助制造/辅助工程）计算机一体化制造技术[3]，以提高产品质量，降低成本，增加竞争力。

一般而言，一件完整理想的工业产品，其制造流程为先有原创型的概念设计出原件，配合计算机辅助工程分析技术，再依据分析结果修改、测试，最后再依此设计图经由计算机辅助制造，进行产品自动化生产，上述整个过程均在计算机上进行[10]。

在模具设计生产过程中，应用Pro/ENGINEER软件，将原来模具结构设计→模具型腔、型芯二维设计→工艺准备→模具型腔、型芯设计三维造型→数控加工指令编程→数控加工的串行工艺路线改为由不同的工程师同时进行设计、工艺准备的并行路线，不但提高了模具的制造精度，而且能缩短设计、数控编程时间达40%以上[11]，所以得到很好的应用。

1.4本次设计的主要内容本设计是剃须刀壳体注塑模具的设计，剃须刀的材料为ABS，通过对塑料件的分析选择注塑机，然后计算模具的工作尺寸，设计模具的结构，选择模架，最后对整体进行校核，得出完整的模具结构。

其中利用计算机软件辅助设计，分析塑件，绘制了图纸。

2.塑料件的分析2.1明确塑件设计要求本论文所要介绍的是剃须刀壳体注塑模具的设计。

剃须刀壳体的零件图如图2-1所示，其材料为ABS树脂，该产品的外侧表面有一定的粗糙度的要求，内侧表面对粗糙度要求不高，但由于要和壳体其它部分进行连接，因而有一定的配合要求。

图2-1 剃须刀壳体零件图2.2明确塑件批量该产品生产批量为每月10万件。

成型周期为34秒其中：合模2秒、浇注2秒、保压8秒、冷却18秒、开模2秒、顶出2秒。

若每天工作24小时，每月计28天，设备利用率为80%，则每月浇注次数为：28×24×60×60×80%/34=5.69万次所以模具的型腔数为：10万/5.69万次=1.8因此，本设计模具采用一模二腔结构。

2.3计算塑件的体积和质量2.3.1材料的特性该产品材料为ABS树脂。

ABS成型工艺特性[1]：（1）吸湿性强，原料要干燥；（2）流动行中等，宜用高料温、高模温、高注塑压力成型；溢边值0.04mm；（3）尺寸稳定性好；（4）塑件尽可能有大的脱模斜度。

其密度为1.02-1.07g/cm3，计算出其平均密度为1.05 g/cm3[9]。

2.3.2计算塑件体积利用Pro/E软件进行塑料件的三维实体造型[4][11]，如图2-2，然后进行塑件分析，得出塑料件的体积为15.7 cm3。

M塑=ρV塑=1.05 g/cm3×15.7 cm3=16.49g由浇注系统体积V浇=8.28cm3可计算出浇注系统质量为：M浇＝V浇ρ＝8.28 cm3×1.05 g/ cm3=8.7gV总＝2V塑＋V浇＝15.7 cm3×2＋8.28 cm3＝39.68 cm3M总＝2M塑＋M浇＝16.49g×2＋8.7g＝41.68g图2-2塑料件Pro/E实体造型3.注塑机的确定根据以下参数选择合适的注塑机，本设计的参数有：3.1注塑量3.1.1理论注塑量理论注塑量是指注塑机在对空注塑的条件下，注塑螺旋杆作一次最大注塑行程时，注塑装置能达到的最大注出量。

3.1.2实际注塑量根据实际情况，注塑机的实际注塑量是理论注塑量的80%左右。

即M S=αM1 （3-1）V S=αV1 （3-2）其中：M1——理论注塑质量，g；V1——理论注塑容量，cm3；M S——实际注塑质量，g；V S——实际注塑容量，cm3；α——注塑系数，一般取值为0.8。

本设计中V总=39.68 cm3，根据塑件总体积应大于实际注塑量，即V1 =V S/0.8〉V总/0.8=39.68 cm3/0.8=49.6cm3因此，注塑机的理论注塑量V1应大于50 cm3。

3.2注射压力注塑加工时所需的注射压力与塑料品种、塑件的形状及尺寸、注塑机类型、喷嘴及模具流道的阻力等因素有关。

选择的注塑机的注射压力必须大于成品所需的注射压力。

根据经验，成型所需注射压力范围如下：（1）塑件形状简单，熔体的流动性好，厚壁者，所需注射压力一般小于80MPa；（2）塑件形状一般，精度要求一般，溶体流动性能好者，所需注射压力通常80～100MPa；（3）塑件形状一般，有一定的精度要求，溶体粘度中等（如改性PE、PS），所需注射压力选100～160MPa；（4）塑件壁薄、尺寸大，壁厚不均，精度要求高，熔体粘度高者，注射压力选为150～200MPa；根据本设计，形状一般，有一定的精度要求，溶体粘度中等，所需注射压力选100～160Mpa。

3.3锁（合）模力锁（合）模力为注射机锁模装置用于夹紧模具的力。

所选注塑机的锁（合）模力必须大于由于高压溶体注入模腔而产生的膨胀力，此胀模力等于塑件和流道系统在分型面上的投影面积与型腔压力的乘积。

即：F锁〉p腔×A/1000 （3-3）式中F锁——锁（合）模力（kN）p腔——型腔压力（MPa）A——塑件及流道系统在分型面上的投影面积（mm2）型腔压力因塑料品种、塑件复杂程度及精度不同而不同，可由表3-1查得模腔压力。

[19]表3-1不同条件型腔压力本设计选取塑件的型腔压力为：35MPa。

A为塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和，经计算为5000mm2。

因此F锁〉p腔* A/1000=35*5000/1000 kn175 kn根据以上条件查手册选取注塑机型号为：SZ-500/200，该注塑机参数如下表3-2：表3-2 SZ-500/200注塑机参数4.模具成型零件的工作尺寸有关计算成型零件的工作尺寸是指凹模、凸模直接构成塑件的尺寸。

凹、凸模工作尺寸的精度直接影响塑件的精度。

4.1影响工作尺寸的因素4.1.1塑件收缩率的影响由于塑料热胀冷缩的原因，成型冷却后的塑件尺寸小于模具型腔的尺寸。

4.1.2凹、凸模工作尺寸的制造公差它直接影响塑件的尺寸公差。

通常凹、凸模的制造公差取塑件公差的1/3至1/6，表面粗糙度取Ra值为0.8μm至0.4μm。

4.1.3凹、凸模使用过程中的磨损量及其他因素的影响生产过程中的磨损以及修复会使得凸模尺寸变小，凹模的尺寸变大。

因此，成型大型塑料件事，收缩率对塑件的尺寸影响较大；而成型小型塑件时，制造公差与磨损量对尺寸影响较大。

常用塑件的收缩率通常在百分之几到千分之几之间。

本设计中塑件材料ABS的收缩率为0.4-0.7%，计算平均收缩率为0.55%。

4.2凹、凸模的工作尺寸计算通常，凹、凸模的工作尺寸根据塑料的收缩率，凹、凸模零件的制造公差以及磨损量三个因素确定[2]。

4.2.1凹模的工作尺寸凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸属于包容尺寸，在使用过程中凹模的磨损会使包容尺寸逐渐的增大。

所以，为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要，在设计模具时，包容尺寸尽量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。

具体计算公式如下：（1）凹模的径向尺寸计算公式：L=[L塑(1+k)-(3/4)Δ]+δ（4-1）式中：L塑——塑件外形公称尺寸；k——塑料的平均收缩率；Δ——塑件的尺寸公差；δ——模具制造公差，去塑件相应尺寸公差的1/3至1/6。

（2）凹模的深度尺寸计算公式：H=[H塑(1+k）-（2/3）Δ]+δ（4-2）式中：H塑——塑件高度方向的公称尺寸。

4.2.2凸模的工作尺寸凸模是成型塑件外形的，其工作尺寸属于被包容尺寸，在使用过程中凸模的磨损会使包容尺寸逐渐的减小。

所以，为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要，在设计模具时，被包容尺寸尽量取上线尺寸，尺寸公差取下偏差。

具体计算公式如下：（1）凸模的径向尺寸计算公式：l=[l塑(1+k)-(3/4)Δ]-δ（4-3）式中：l塑——塑件内形公称尺寸；（2）凸模的深度尺寸计算公式：h=[h塑（1+k）-（2/3）Δ]-δ（4-4）式中：h塑——塑件深度方向的公秤尺寸。

4.2.3模具中的位置尺寸计算（如孔的中心距尺寸）计算公式为：C = C塑（1+k）±δ（4-5）式中：C塑——塑件位置尺寸。

4.2.4本模具设计的有关计算（1）凹模的工作尺寸计算L塑1=115+0.1mmL=[L塑(1+k)-(3/4)Δ]+δ=[115×(1+0.005)-(3/4)×0.1 ] +0.02= 115.5+0.02mmL塑2=44mmL=[L塑(1+k)-(3/4)Δ]+δ=44×(1+0.005) = 44.22mmH塑1=17.6mmH=[H塑（1+k）-（2/3）Δ]+δ=17.6×(1+0.005) =17.69mm（2）凸模的工作尺寸计算l塑1=37.4mml=[l塑(1+k)-(3/4)Δ]-δ=37.4×(1+0.005)=37.59mmh塑=16mmh=[h塑（1+k）-（2/3）Δ]-δ=16×(1+0.005) =16.08（3）模具中的位置尺寸计算（如孔的中心距尺寸）C塑1=42.2mmC = C塑（1+k）±δ=42.2×(1+0.005)=42.11mm图4-1凹模图4-2凸模5.模具结构设计5.1 浇注系统的设计注塑机将熔融的塑料注入模具型腔形成塑料产品，通常把模具与注塑机喷嘴接触处到模具型腔之间的塑料熔体的流动通道或在此通道内凝结的固体塑料称为浇注系统。