机械闹钟后盖毕业设计.doc

前 言

光阴似梭，大学三年的学习一晃而过，为具体的检查这三年来的学习效果，综合检测理论在实际应用中的能力，除了平时的考试、实验测试外，更重要的是理论联系实际，即本次设计的课题为闹钟后盖的注塑模具。
本次毕业设计课题来源于生活，应用广泛，但成型难度大，模具结构较为复杂，对模具工作人员是一个很好的考验。它能加强对塑料模具成型原理的理解，同时锻炼对塑料成型模具的设计和制造能力。
运用模具加工制品零件有以下特点：
1. 模具的适应性强 模具的种类很多，其中每一类、每一种模具都有其特定的用途和使用方法及与其相配套的成形加工机床和设备。在工业生产过程中，可根据不同产品零件的结构、性质、精度和批量，以及零件材料和材料性质、供货形式，采用不同类别和种类的模具与之相适应。
2. 模具的生产效率高，节约原材料 用塑料注射塑件，一般可在1-2min内成形。同时，运用模具加工零件，可达成无废料及少废料加工。因此，与普通机械加工相比，采用模具加工零件制品，不仅生产效率高，并且生产消耗低，可大幅度节约原材料资源，是进行产品生产的一种优质、高效、低耗的生产技术。
3. 模具生产的零件制品互换性好 采用模具生产零件制品，在模具一定使用寿命范围内，其生产的合格制品（冲件、塑件、锻件）由于出于同一模具之中，所以其相似性好，尺寸精度稳定，故可以完全互换。这是运用一般加工方法难以比拟的。
4. 操作工艺简朴 采用模具加工制品零件，一般操作工艺简朴，技术易学容易掌握，不需要操作者有较高的技艺水平。
5. 模具社会效益高 一般来说，模具是高技术含量的社会产品，其价值和价格重要取决于模具材料、加工、外购件的劳动与消花费用及模具设计与试模等费用。尽管模具的一次性投资较大，但使用后，其模具的用户及产品用户受益确无法比拟。
综上所述，在现代化工业生产中，使用模具生产零件制品，是一项优质、高产、低耗、适应性很强的生产技术，同时也是技术含量高、附加值高、使用广泛的新技术产品，是价值较高的社会财富。但运用模具生产制品，只合用于制品批量较大的生产。由于模具自身多为单件生产，型面复杂精度规定高，加工难度大、生产周期长、制造费用较高，不宜用于单件及批量小的制品零件生产。
注塑成型是塑料成型最普遍采用的方法，其是将热塑性或热固性塑料先在注射机加热料筒内均匀塑化，然后由柱塞或移动螺杆推挤注射入闭合的模腔内成型。该方法合用于所有热塑性塑料和部分热固性塑料，制得的塑料制品量之大是其它成型方法望尘莫及的。由于注塑成型加工不仅产量多，并且合用于多种原料，可以成批、连续地生产，并且具有固定的尺寸，可以实现生产自动化、高速化，因此具有极高的经济效益。注塑成型作为一种重要的成型加工方法，在家电行业、汽车工业、机械工业等都有广泛的应用，且生产的制件具有精度高、复杂度高、一致性高、生产率高和消耗低的特点，有很大的市场需求和良好的发展前景。
本课题是对玩具手机上壳制品进行测绘、模具设计、工艺分析及加工仿真并输出程序。课题来源于生产实践。基于生产实践的对玩具手机上壳的模具设计以及仿真加工，其中：
1)制品的尺寸精度规定：长度方向小于0.50，厚度方向小于0.10；2)制品材料：ABS；
3)制品表面粗糙度：不低于实物表面；
4)制品生产批量：5万；
5)制品其他规定：符合设计规范。在设计过程中要解决玩具手机上壳制品测绘、模具设计、在模具设计时对分型面的选择、浇口形式与位置的拟定、型腔位置的安排、定模和动模冷却水道的设立、工艺分析及加工仿真等问题。玩具手机上壳的几何尺寸进行测量后要进行合理的后解决。模具分型面处在同一平面时不需要一定的角度，所以选择玩具手机上壳外表面为分型面。
本模具设计采用侧浇口。为使流道平衡,应使各型腔距主流道距离相等。由于单一型腔的矩形槽循环冷却水道能使每个制品冷却均匀，迅速，冷却效果好,所以采用每个单一型腔都设立矩形槽循环冷却水道的冷却系统。模具方案拟定后进行模具设计及仿真加工。根据此方案可以达成设计的预期效果，并且大大提高了注塑模的质量和效率。
2 国内外发展概况及现状介绍
目前，世界模具市场产品供不应求，近几年，世界模具市场总量一直保持在600亿～650亿美元，美国、日本、法国、瑞士等国一年出口的模具约占本国模具总产值的1/3，而我国模具的出口量很少，虽已向香港、东南亚地区出口模具标准件，但其数量极为有限，在目前模具已成为不少行业发展瓶颈的情况下，“十五”期间，模具行业每年必须要有15%左右的增长速度，这一增长速度还必须要与产品结构合理化调整同时实现，只有这样，才干满足国民经济发展的需要。预计，我国几个重要模具市场的需求情况大体为：汽车、摩托车行业是最大的模具市场；另一方面，家电行业对模具的需要量不可小视；第三，电讯行业的发展潜力巨大；建筑行业塑料型材模具增幅将高于模具行业总体发展水平。
模具是工业的基础工艺装备，在电讯、汽车、摩托车、电机、电器、仪器、家电、建材等产品中，80%以上都要依靠模具成形，用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂限度、高一致性、高生产力和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。模具又是“放大器”，用模具生产的最终产品的价值往往是模具自身价值的几十倍或上百倍，目前全世界的模具年产值约有600亿美元，日、美两国的模具工业产值早已超过机床工业产值。模具生产技术水平的高低不仅是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，并且在很大限度上决定着这个国家的产品质量、效益及新产品开发能力。但是我国目前的模具开发制造水平比国际先进水平至少相差2023，特别是大型、精密、复杂、长寿命模具的产需矛盾十分突出，已成为严重制约我国制造业发展的瓶颈。
据业内人士预测，未来的模具将会向以下几个方面发展：
1)模具日趋大型化。这重要是由于用模具成型的零件日渐大型化和高生产率规定而发展的一模多腔所致；
2)模具的精度将越来越高，多功能复合模具将进一步发展。随着零件微型及精度规定的提高，目前有些模具的加工精度公差规定在1微米以下；
3)随着热流道技术的日渐推广应用，热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高。由于塑料成型工艺的不断改善与发展，气辅模具及适应高压射成型等工艺的模具将随之发展。塑料件的精度分为尺寸精度、几何形状精度和外观精度（即光泽、色调等）。为了保证这些精度，热流道模具和气辅模具已在我国出现，并取得了良好效果，此后必将以较快速度发展；
4)模具标准件的应用将日渐广泛。模具化及模具标准件的应用能极大地影响模具制造周期，使用模具标准件不仅能缩短模具制造周期，并且能提高模具质量和减少模具制导致本。
5)快速经济模具的前景十分广阔。21世纪，多品种、少批量的生产方式占工业生产的比例将达75%以上。一方面是制品使用周期短，另一方面把戏变化频繁，规定模具的生产周期越短越好。开发快速经济模具将越来越引起人们的重视；
6)随着以塑代钢、以塑代木的进一步发展，塑料模的比例将不断提高。同时，由于机械零件的复杂限度的精度的不断提高，对塑料模的规定也将越来越高；
7)模具技术含量将不断提高，中、高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所带来的市场走势。
3 总体方案论证
本课题的设计目的是：绘制制品的二维图、对零件进行三维造型、模具设计并绘制整套模具的二维图、数控编程以及仿真加工。要进行零件的三维造型，必须先对零件进行测绘，画出零件二维工程图，然后根据工程图进行零件的三维造型，再将零件的三维造型转化为模具型腔的三维造型，然后进行仿真加工。
一方面是对塑件进行测绘。由于该塑件具有曲面，实际测量有一定困难，所以采用多次取断面进行测量的方法。测绘好后进行三维造型。重要采用拉伸、阵列、薄壁等方法造型。造型结束后进行模具设计。由于工厂现有的注塑机是固定的，所以考虑到工厂设备、生产批量、经济效益、以及塑件的精度等级采用一模四腔。选择好型腔数后要对注射机的基本技术参数进行校核，以保证能完毕指定的工作规定。接下来对各个系统进行设计，一方面是浇注系统，浇注系统分为主流道、分流道、浇口、冷料穴、冷却水道等。主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线在同一条直线上。由于主流道与高温高压的熔融塑料接触所以外面要加个浇口套。浇口套要进行淬火解决，这样可以延长模具的使用寿命。分流道的半径与塑料种类和所需熔融塑料的体积有关，一般直径为6～10mm。本模具设计取6mm。主流道与分流道采用圆角过渡，这样可以减小料流转向过渡时的阻力。分流道的截面宜采用梯形及圆形，表面粗糙度小于1.6um，并要平衡式排列，保证熔融塑料几乎能同时到达每个型腔的进料口。并且，其分流道的截面积应为各进料口截面积之和,各分流道的表面不必很光，可以使熔融塑料的冷却皮层固定，有助于保温。分流道与浇口采用圆弧过渡，有助于熔料的流动及填充。浇口的作用是增长和控制塑料进入型腔的流速并封闭装填在型腔内的塑料，以保证充填实，保证制品质量，选用的侧浇口可随意选择进料位置，浇口的宽度和深度在试模后可加深、加宽便于修正，合用于多型腔中小型各种塑件。冷料穴的作用是储存因两次注射间隔而产生的冷料头及熔体流动的前锋冷料，以防止冷料进入型腔而影响制件质量。冷料穴常设计在主流道的末端，即主流道正对面的动模上（卧式或立式注射模），直径稍大于主流道大端直径，以利于冷料的流入。拉料杆重要是保证浇注系统的凝料从定模浇口套中拉出，留在动模一侧，便于取出。接着是排气系统的设计。本模具采用间隙排气，运用分型面的配合间隙自然排气。下面是推出机构的设计，推出的动力来源有手动推出、机动推出和液压与气动推出机构。本模具设计采用注射机的开模动作驱动模具上的推出机构，实现塑件的自动脱模。本模具设计塑件留在动模，要保证塑件推出不变形或损坏，还要保证塑件的良好外观和结构可靠。模具设计好后进行型腔仿真加工。先进行图样分析，然后拟定加工路线，进行加工并进行后置解决输出程序。
本次设计以注射闹钟后盖模具为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。能很好的学习致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、环节，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来，所谓学以致用。在设计中除使用传统方法外，同时引用了CAD、Pro/E等技术，使用Office软件，力求达成减小劳动强度，提高工作效率的目的。
本次设计中得到了孟文霞老师的指点。同时也非常感谢南山学院各位老师的精心教导。
由于实际经验和理论技术有限，设计的错误和局限性之处在所难免，希望各位老师批评指正。

绪 论

一 模具在加工工业中的地位
模具是运用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸导致型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。
对模具的全面规定是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用规定的公有制制品。以模具使用的角度，规定高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，规定结构合理、制造容易、成本低廉。
模具影响着制品的质量。一方面，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。另一方面，在加工过程中，模具结构对操作难以限度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。此外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽也许的采用结构合理而简朴的模具，以减少成本。
现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，特别是模具对实现材料加工工艺规定、塑料制件的使用规定和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有也许发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的规定，因此促进模具的不断向前发展。
二 模具的发展趋势
近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。模具工业2023年以来以每年20％的速度在增长，“十一五”期间，产销两旺，产量、质量和水平进一步提高，特别是汽车制造业和it制造业的发展，拉动了模具档次的提高，精良的模具制造装备为模具技术水平的提高提供了保障。中国模具工业协会常务副理事长兼秘书长曹延安称，中国模具业正经历“黄金发展阶段”，此后一段时期仍将保持连续快速增长。
近年模具行业产品结构调整加快，以大型、精密、复杂、长寿命模具为代表的技术含量较高模具的发展速度高于行业总体发展速度，占模具总量的35％左右。2023年模具出口增幅达35.73％，逆差进一步下降，进出口模具结构趋于合理，国产模具替代进口模具已成气候。
我国模具行业将向大型、精密、复杂、高效、长寿命和多功能方向发展。目前，电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电、通讯和军工等产品中，60％－80％的零部件，都要依靠模具成型。
用模具成型的制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所无法比拟。模具在很大限度上决定着产品的质量、效益和开发能力。
专家认为，我国模具行业日趋大型化，并且精度将越来越高。2023前，精密模具的精度一般为5μｍ，现在已达2－3μｍ。不久，1μｍ精度的模具将上市。随着零件微型化及精度规定的提高，有些模具的加工精度公差就规定在1μｍ以下，这就规定发展超精加工。专家认为，我国模具行业要进一步发展多功能复合模具，一套多功能模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务。通过这种多功能的模具生产出来的不再是成批零件，而是成批的组件，如触头与支座的组件、各种微小电机、电器及仪表的铁芯组件等。多色和多材质塑料成形模具也将有较快发展。这种模具缩短了产品的生产周期，此后在不同领域将得到发展和应用。
中国塑料模具网随着热流道技术的日渐推广应用，热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制件的原材料，这项技术的应用在国外发展不久，已十分普遍。国内热流道模具也已经生产，有些公司已达30％左右，但总的来看，比例太低，亟待发展。随着塑料成型工艺的不断改善与发展，气辅模具及适应高压注射成型工艺的模具将随之发展。有关专家认为，模具标准件的应用将日渐广泛，模具标准化及模具标准件的应用能极大地影响模具制造周期。使用模具标准件不仅能缩短模具制造周期，并且能提高模具质量和减少模具制导致本。同时，快速经济模具的前景十分广阔。
由于人们规定模具的生产周期越短越好，因此开发快速经济模具越来越引起人们的重视。例如研制各种超塑性材料来制作模具；用环氧、聚酯或在其中填充金属、玻璃等增强物制作简易模具。这类模具制造工艺简朴，精度易控制，收缩率较小，价格便宜，寿命较高。还可用水泥塑料制作汽车覆盖件模具。中、低熔点合金模具，喷涂成型模具，电铸模，精铸模，层叠模，陶瓷吸塑模及光造型和使用热硬化橡胶快速制造低成本模具等快速经济模具将进一步发展。快换模架、快换冲头等也将日益发展。
此外采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模装置技术也会得到发展和提高。中国塑料模具网专家认为，模具行业中压铸模的比例将不断提高。随着车辆和电机等产品向轻量化方向发展，对压铸模的数量、寿命和复杂限度将提出越来越高的规定。随着以塑料代钢、以塑代木的发展和产品零件的精度和复杂限度的不断提高，塑料模的比例将不断提高，其精度和复杂限度也将随着相应提高。
从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面：
（1） 加深理论研究
在模具设计中，对工艺原理的研究越来越进一步，模具设计已有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。
（2） 高效率、自动化
大量采用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，减少成本起了很大的作用。
（3） 大型、超小型及高精度
由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些规定，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热解决变形小、导热性优异的制模材料。
（4） 革新模具制造工艺
在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具加工工艺上作了很大的改善，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，并且提高了加工精度。
（5） 标准化
开展标准化工作，不仅大大提高了生产模具的效率，并且改善了质量，减少了成本。
三 设计在学习模具制造中的作用
通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺规定，各种模具的结构特点及设计计算的方法，以达成可以独立设计一般模具的规定。在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，金属材料的选择和热解决，了解模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。
毕业设计可以对以上各方面的规定加以灵活运用，综合检查大学期间所学的知识。

1 塑件的工艺分析

1.1 塑件成型工艺分析
如图1.1所示：

图1.1 闹钟后盖
闹钟后盖的形状较复杂，带有很多不同形状的孔，在保证孔间距和孔的形状是给模具的加工带了很大的难度。闹钟后盖的注塑材料一方面选用ABS，闹钟的后盖绝大部分的决定了闹钟的重心的位置的所在。所以我们必须很好多解决后盖壁厚的均匀，譬如在注塑成型过程中由于壁厚的不均匀导致了收缩率的不一致，这样就只能通过有效的控制模具温度来调节收缩率。由于闹钟后盖的主体作用是起固定作用，它的内部结构就相应的给注塑带来了一定的难度。重要是它螺钉孔的壁厚相对壁厚有一定的差距，势必会在注塑的时候到来很大的牛顿减力，导致塑件填充不满的缺陷，可以考虑采用双浇口，但应用了Pro/E的塑料顾问对其进行模仿CAE的注塑之后，发现会给闹钟后盖的表面带来更多的熔接痕和气孔。也可以运用模具的可靠的精度来定位，但是这样的话成本太高，并且易导致模具损坏。由于考虑到凹凸模形状的复杂，用整体形式是不利于损坏后的维修，适当的使用嵌件就可以解决这些问题，但不能运用过多的嵌件，不然的话就会导致型腔的强度与刚度不够。
1.2 闹钟后盖原料（ABS）的成型特性与工艺参数
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS树脂微黄色或白色不透明，是丙丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。因此ABS树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。同时具有吸湿性强，但原料要干燥，它的塑件尺寸稳定性好，塑件尽也许偏大的脱模斜度。
1.2.1 ABS塑料重要的性能指标
密度 1.13——1.14(Kg.dm-3)
收缩率 0.3~0.8%
熔点 130~160℃
热变形温度 65~98kN/cm
弯曲强度 80 Mpa
拉伸强度 35~49 MPa
拉伸弹性模量 1.8 GPa
弯曲弹性模量 1.4 Gpa
压缩强度 18~39 Mpa
缺口冲击强度 11~20 kJ/㎡
硬度 R62~86 HR
体积电阻系数 1013Ωcm
击穿电压 15 Kv.mm-1
介电常数 60Hz3.7
1.2.1 ABS塑料简介
ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性重要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上上百种不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中档到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。
ABS是一种综合性能十分良好的树脂，无毒，微黄色，在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度，热变形温度比PA、PVC高，尺寸稳定性好，收缩率在0.4%-0.8%范围内，若经玻纤增强后可以减少到0.2%-0.4%，并且绝少出现塑后收缩。
ABS具有良好的成型加工性，制品表面光洁度高，且具有良好的涂装性和染色性，可电镀成多种色泽。
ABS尚具有良好的配混性，可与多种树脂配混成合金(共混物)，如PC/ABS、ABS/PC、ABS/PVC、PA/ABS、PBT/ABS等，使之具有新的性能和新的应用领域，ABS若与MMA掺混可制成透明ABS，透光率可达80%。
ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性重要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上上百种不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中档到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。
ABS是一种综合性能十分良好的树脂，无毒，微黄色，在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度，热变形温度比PA、PVC高，尺寸稳定性好，收缩率在0.4%-0.8%范围内，若经玻纤增强后可以减少到0.2%-0.4%，并且绝少出现塑后收缩。
ABS具有良好的成型加工性，制品表面光洁度高，且具有良好的涂装性和染色性，可电镀成多种色泽。
ABS尚具有良好的配混性，可与多种树脂配混成合金(共混物)，如PC/ABS、ABS/PC、ABS/PVC、PA/ABS、PBT/ABS等，使之具有新的性能和新的应用领域，ABS若与MMA掺混可制成透明ABS，透光率可达80%。
1.2.2 ABS的注射成型工艺参数
注塑机类型 螺杆式
喷嘴形式 通用式
料筒一区 150——170
料筒二区 180——190
料筒三区 200——210
喷嘴温度 180——190
模具温度 50——70
注塑压 60——100
保压 40——60
注塑时间 2——5
保压时间 5——10
冷却时间 5——15
周期 15——30
后解决 红外线烘箱
温度 70
时间 0.3——1
由为重要的是由于目前原油价格的下降，导致ABS的市场价格大幅度的下跌。
2 注塑设备的选择

2.1估算塑件体积
该产品材料为ABS，查书本得知其密度为1.13-1.14g/cm3，收缩率为，计算其平均密度为1.135 g/cm3，平均收缩率为0.55﹪。
使用PRO/E软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形浇道凝料和塑件的体积。
另预置浇道凝料为2cm3因此估算塑件体积为9cm3。
2.2 选择注射机
根据塑料制品的体积或质量，查书可选定注塑机型号为SZ-40/25。
注塑机的参数如下：
注塑机最大注塑量 40cm3
注塑压力 200/Mpa
注塑速率 50(g/s)
塑化能力 20(Kg/h)
锁模力 2500KN
注塑机拉行间距 250×250mm
顶出行程 55mm
最小模厚 130mm
最大模厚 220mm
模板行程 230mm
注塑机定位孔直径 55 mm
喷嘴球半径 SR10
2.3模架的选定
根据塑件选定模架为：S2030—B—I—35—35—70,见图2.1。

图2.1 塑件的模架
2.4 最大注射压力的校核
闹钟后盖的原料为ABS，所需注射为60-100MPa，而所选注射机压力为200 MPa，所以注射压力符合规定。
2.4.1最大注塑量的校核
注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（涉及流道及浇口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最佳是注塑机的最大注塑量的80%。所以选用的注塑机最大注塑量应满足：
0.8 V机 ≥ V塑＋V浇
式中 V机 ————注塑机的最大注塑量，40cm3
V塑————塑件的体积，该产品V塑＝18cm3
V浇————浇注系统体积，该产品V浇＝2cm3
故 V机≥（18+4）cm3
2.4.2锁模力校核
F锁﹥pA
式中 p————熔融型料在型腔内的压力，该产品
A————塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和，经计算A=4641 mm3
F锁———注塑机的额定锁模力。
故 F锁＞pA=200Mpa×4641 mm3
选定的注塑机的压力为2500KN，满足规定。
2.4.2模具与注塑机安装部分相关尺寸校核
A模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相合适：
模具长×模具宽<拉杆面积
B模具闭合高度校核：
Hmin——— 注塑机允许最小模厚=130mm
Hmax————注塑机允许最大模厚=220mm
H—————模具闭合高度=180mm
故满足Hmax＞H＞Hmin。
（1） 开模行程校核
注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机），故注塑机的开模行程应满足下式：
S机————注塑机最大开模行程，230mm;
H1———顶出距离，16mm；
H2————涉及浇注系统在内的塑件高度，52mm;
S机－(H模－Hmin)＞H1＋H2＋(5～10)
由于本模具的浇注系统和塑件的特殊关系，浇注系统和塑件的高度就已经涉及了顶出距离。故：
230－(180－130)＞62＋(5～10)
满足条件。

3 塑料件的工艺尺寸的计算

所谓工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸，重要有型腔和型芯的径向尺寸。（涉及矩形和异形型芯的长和宽），型腔深度和型芯高度和尺寸。由于闹钟后盖须与前盖配合，所以只有闹钟后盖的边沿的榫才起着配合决定性的作用，尚有闹钟后盖与电池盖的配合，故需要计算相对于榫和铰链的凹，凸模的尺寸，凹，凸模型腔尺寸则直接按产品尺寸拟定。因 ABS的成型收缩率为0.4～0.7%,所以平均收缩率取S=0.5%。
3． 1型腔的径向尺寸
（LM）0+δ=[（1+S）Ls-(0.5～0.75)△] 0+δ=[1.008×Ls-0.75△] 0+δ
其中： LM----型腔的基本尺寸公差值为正偏差；
Ls----塑件的基本尺寸；
△----塑件公差，为负偏差；
S----塑料的平均收缩率；
δz----模具成型零件的制造公差，取（1/4～1/6）△，或模具型腔按六级精度制造。
根据型腔的尺寸，代入数据得：
(一) Ls=81mm . 经计算得：LM=79.440+0.32mm;
(二) Ls=1mm . 经计算得：LM=0.79550+0.07mm;
(三) Ls=5.5mm . 经计算得：LM=5.3250+0.085mm;
(四) Ls=1.8mm . 经计算得：LM=1.5990+0.07mm;
(五) Ls=10mm . 经计算得：LM=9.780+0.1mm;
(六) Ls=7mm . 经计算得：LM=6.750+0.1mm;
(七) Ls=2mm . 经计算得：LM=1.8060+0.07mm;
(八) Ls=3mm . 经计算得：LM=2.8140+0.07mm;
(九) Ls=4mm . 经计算得：LM=3.7770+0.085mm;
(十) Ls=6mm . 经计算得：LM=5.7930+0.085mm;
(十一) Ls=8mm . 经计算得：LM=7.7640+0.0.1mm;
(十二) Ls=16mm . 经计算得：LM=15.7230+0.14mm;
(十三) Ls=12mm . 经计算得：LM=11.7960+0.01mm。
3.2 型芯的计算
3.2.1 型芯径向尺寸的计算
LM=[（1+S）Ls+3/4△]-Ó0
其各字母的含义与前相同，型芯按六级精度制造，根据型芯的基本尺寸，代入数据得：
(一) Ls=81mm经计算得：LM=82.4050-0.32mm;
(二) Ls=1mm经计算得：LM=1.2150-0.07mm;
(三) Ls=5.5mm经计算得：LM=5.7450-0.085mm;
(四) Ls=1.8mm经计算得：LM=2.0190-0.07mm;
(五) Ls=10mm . 经计算得：LM=10.480-0.1mm
(六) Ls=7mm . 经计算得：LM=7.4080-0.1mm;
(七) Ls=2mm . 经计算得：LM=2.2260-0.07mm;
(八) Ls=3mm . 经计算得：LM=3.2340-0.07mm;
(九) Ls=4mm . 经计算得：LM=4.2770-0.085mm;
(十) Ls=6mm . 经计算得：LM=6.3030-0.1mm;
(十一) Ls=8mm . 经计算得：LM=8.3640-0.1mm;
(十二) Ls=16mm . 经计算得：LM=16.5330-0.14mm;
(十三) Ls=12mm . 经计算得：LM=12.3960-0.1mm。
3.2.2 型芯高度尺寸的计算
HM=[（1+S）Hs+3/4△] -Ó0,按六级精度制造， Hs=15mm ，经计算得： HM=15.4870-0.13mm。
3.3 模具型腔壁厚的计算
假如是运用计算公式的话比较烦琐，且不能保证在生产中的精确性，我们可以根据书中的经验值来取的。成型零件材料选择。
为实现高性能的目的；选用模具材料应具有高耐磨性，高耐蚀睡，良好的稳定性和良好的导热性。必须具有一定的强度，表面需要耐磨，淬火变型要小，但不需要耐腐蚀性，由于ABS没有腐蚀性。可以采用Cr12，通过调质，淬火加低温回火，正火。HRC≥55。可以去型腔壁厚为：0.20L+17=33。
4 浇注系统的设计

普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。在设计浇注系统之前必须拟定塑件成型位置，可以才用一模两腔，浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要的环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观，物理性能，尺寸精度）都有直接的影响，设计时必须按如下原则：
（1） 型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而导致溢料现象。
（2） 型腔和浇口的排列要尽也许地减少模具外形尺寸。
（3） 系统流道应尽也许短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大，太大则塑料花费大）：尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽也许小。
（4） 对多型腔应尽也许使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，及分流道尽也许平衡布置。
（5） 满足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。
（6） 浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小型芯，防止型芯变形浇口的残痕不应影响塑件的外观。
4． 1主流道设计
主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先通过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔，其形状为圆锥形，便于熔体顺利的向前流动，开模时主流道凝料又能顺利拉出来，主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间，由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模上，而是将它单独设计成主流道套镶入定模板内。主流道套通常又高碳工具钢制造并热解决淬硬。塑件外表面不许有浇口痕，又考虑取料顺利，对塑件与浇注系统联接处能自动减断。采用带直流道与分流道的潜伏式点浇口，为了方便于拉出流道中的凝料，将主流道设计成锥形，锥度为3，内表面的粗糙度为Ra0.8微米,孔径为0.5毫米。
主流道的设计要点如下：
（1） 为便于从主流道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀，主流道设计成圆锥形，因ABS的流动性为中性，故其锥度取3度，过大会导致流速减慢，易成涡流，内壁粗糙度为R0.8um。
（2） 主流道大端呈圆角，其半径取r=1～3mm,以减少流速转向过渡的阻力，r=1.5mm.
（3） 在保证塑件成形良好的情况下，主流道的长度应尽量短，否则会使主流道的凝料增多，且增长压力损失，使塑料熔体降温过多影响注射成形。
（4） 为使熔融塑料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，其半径为r2=r1+(1～2),其小端直径D=d+(0.5～1),凹坑深度常取3～4mm。在此模具中取r2=11～12mm。
（5） 由于主流道要与高温高压的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道衬套，以便选用优质钢材单独加工和热解决，其大端兼作定位环，圆盘凸出定模端面的长度H=5～10mm。同时因该闹钟后盖采用ABS，需加热，所以在主流道处采用电加热以提高料温。
4． 2冷料井设计
冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处在分流道末端，其作用是接受料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。冷料井的直径宜大于大端直径，长度约为主流道大端直径。基于本次设计的模具，可采用底部带有拉料杆的冷料井，这类冷料井的底部由一个拉料杆构成。拉料杆装于型芯固定板上，因此它不能随脱模机构运动。运用球头形的拉料杆配合冷料井。
4. 3 分流道设计
分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开在分型面上，起分流和转向的作用。分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等，圆形和正方形截面流道的比面积最小（流道表面积于体积之比值称为比表面积），塑料熔体的温度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困难，并且正方形截面不易脱模，所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及U形。
4.3.1 分流道设计要点
（1）在保证足够的注塑压力使塑料熔体能顺利的充满型腔的前提下，分流道截面积与长度尽量取小值，分流道转折处应以圆弧过度。
（2）分流道较长时，在