748 手機上蓋塑料模具設計【全套9張CAD圖+文獻翻譯+說明書】

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Thus,the significant elements of an injection molding machine become :1)the way in which the melt is plasticized (softened) and forced into the mold (called the injection unit); 2)the system for opening the mold and closing it under pressure (called the clamping unit);3)the type of mold used;4)the machine controls. The part of an injection-molding machine,which converts a plastic material from a sold phase to homogeneous seni-liguid phase by raising its temperature .This unit maintains the material at a present temperature and force it through the injection unit nozzle into a mold .The plunger is a combination of the injection and plasticizing device in which a heating chamber is mounted between the plunger and mold. This chamber heats the plastic material by conduction .The plunger,on each storke; pushes unmelted plastic material into the chamber ,which in turn forces plastic melt at the front of the chamber out through the nozzle The part of an injection molding machine in which the mold is mounted,and which provides the motion and force to open and close the mold and to hold the mold close with force during injection .This unit can also provide other features necessary for the effective functioning of the molding operation .Moving plate is the member of the clamping unit,which is moved toward a stationary member.the moving section of the mold is bolted to this moving plate .This member usually includes the ejector holes and moldmounting pattern of blot holes or “T” slots .Stationary plate is the fixed member of the clamping unit on which the stationary section of the mold is bolted .This member usually includes a mold-mounting pattern of boles or “T” slots.Tie rods are member of the clamping force actuating mechanism that serve as the tension member of the clamp when it is holding the mold closed.They also serve as a gutde member for the movable plate .Ejector is a provision in the clamping unit that actuates a mechanism within the mold to eject the molded part(s) from the mold .The ejection actuating force may be applied hydraulically or pneumatically by a cylinder(s) attached to the moving plate ,or mechanically by the opening storke of the moving plate. Methods of melting and injecting the plastic differ from one machine to another and are constantly being improred .couventional machines use a cylinder and piston to do both jobs .This method simplifies machine construction but makes control of injection temperatures and pressures an inherently difficult problem .Other machines use a plastcating extruder to melt the plastic and piston to inject it while some hare been designed to use a screw for both jobs :Nowadays,sixty percent of the machines use a reciprocating screw,35% a plunger (concentrated in the smaller machine size),and 5%a screw pot. Many of the problems connected with in jection molding arises because the densities of polymers change so markedly with temperature and pressure.Athigh temperatures,the density of a polymer is considerably cower than at room temperature,provided the pressure is the same.Therefore,if modls were filled at atmospheric pressure, “shrinkage”would make the molding deviate form the shape of the mold. To compensate for this poor effect, molds are filled at high pressure.The pressure compresses the polymer and allows more materials to flow into the mold,shrinkage is reduced and better quality moldings are produced.Cludes a mold-mounting pattern of bolt holes or “T” slots.Tie rods are members of the clamping force actuating machanism that serve as the tension members of clamp when it is holding the mold closed.Ejector is a provision in the claming unit that actuates a mechanism within the mold to eject themolded part(s) form the mold.The ejection actuating force may be applied hydraulically or pneumatically by a cylinder(s) attached to the moving plate,or mechanically by the opening stroke of the moving plate. The function of a mold is twofold :imparting the desired shape to the plasticized polymer and cooling the injection molded part.It is basically made up of two sets of components :the cavities and cores and the base in which the cavities and cores are mounted. The mold ,which contains one or more cavities,consists of two basic parts :(1) a stationary molds half one the side where the plastic is injected,(2)Amoving half on the closing or ejector side of the machine. The separation between the two mold halves is called the parting line.In some cases the cavity is partly in the stationary and partly in the moving section.The size and weight of the molded parts limit the number of cavities in the mold and also determine the machinery capacity required.The mold components and their functions are as following :(1) Mold Base-Hold cavity(cavities) in fixed ,correct position relative to machine nozzle .(2) Guide Pins-Maintain Proper alignment of entry into mold intrior .(3) Sprue Bushing(sprue)-Provide means of entry into mold interior .(4) Runners-Conrey molten plastic from sprue to cavities .(5) Gates-Control flow into cavities.(6) Cavity(female) and Force(male)-Contorl the size,shape and surface of mold article.(7) Water Channels-Control the temperature of mold surfaces to chill plastic to rigid state.(8) Side (actuated by came,gears or hydraulic cylinders)-Form side holes,slots,undercuts and threaded sections. 注射成型注射成型的基本概念是使熱塑性材料在受熱時熔融，冷卻時硬化，在大部分加工中，粒狀材料（即塑料樹脂）從料筒的一端（通常通過一個叫做“料斗”的進料裝置）送進，受熱并熔融（即塑化或增塑），然后當材料還是溶體時，通過一個噴嘴從料筒的另一端擠到一個相對較冷的壓和封閉的模子里。溶里在模腔里冷卻，硬化，直至完全固化。然后將模子打開，推出工件，并重復以上工序。 因此，注塑成型機的重要組成部分是：1）將溶體塑化并擠進進模腔（稱做“注塑單元”）；2）開模和加壓合模統(tǒng)稱為“合模系統(tǒng)”）；3）使用上下模具；4）機器控制。注射裝置通過家熱將固態(tài)塑料轉化成均勻的半液態(tài)塑體。它保持塑料當前溫度并加壓使之通過噴嘴進入模具。柱塞集塑化和注射為一體。在柱塞與模具之間沒有加熱室，幾熱室通過熱傳導加熱塑料。每次行程，柱塞將待熔化塑料推入加熱室，依次將熔化的塑料擠到加熱室前端并通過噴嘴注射出去（注射到模具中去） 合模裝置是注射成型機的一個部分，該裝置上安裝有模具。合模裝置提供運動和動力以開模幾合模，并且在注射過程中提供壓力保持模具緊閉同時，該裝置還提供成型工藝有效運動所必需的其它特性。動模板是合模裝置的一部分，在合模時向定模板移動。型腔的運動部分用螺栓固定在動模板上，動模板通常動模板通常含頂出桿，螺栓空或T型槽的安裝模具的型板。拉桿是合模力驅動機構中的一個構件，當夾具保持動模閉合時，拉桿起夾具的拉力構件的作用。頂出器是合模裝置的一個部件，它驅動模具中的執(zhí)行機構從模具中頂出成型制品。頂出力可由液壓或氣動裝置通過裝在動模板上的油（氣）缸來施加，或者通過動模板開模行程來施加。塑料熔融與塑料注射的方式隨機器的不同而不同,并不斷得以改善。常規(guī)的機器采用一個料筒和一個活塞來進行熔融和注射。雖然這種方式簡化了機器的結構，但卻使注射的溫度和壓力控制成了一個固有的難題。有的機器用一個塑化擠壓器來熔化塑料，用一個活塞進行注射。另外，還有一些已設計出來的機器采用一個螺桿來完成熔融和注射。目前，百分之六十的機器采用往復式螺桿，百分之三十五的機器采用柱塞；百分之六十的機器采用螺罐。聚合物的密度在不同的溫度和壓力下變化很大，并由此產生了注射成型的許多問題。在壓力不變的情況下，在高溫下的聚合物的密度比在低溫下的要低得多，因此，如果在大氣壓下向模子充模，成型件回因“收縮”而與模子的形狀形成偏差。為了補償這一偏差，模子充料在高壓下進行。高壓壓縮了聚合物并能使更多的材料流入模腔。這樣，“收縮”就減少了，生產的成型件的質量就得以提高。模具的功能有兩方面：一是使可塑聚合物按希望的形狀成型，而是使其冷卻定型。注射模具基本由兩套部件組成：型腔和型芯，安裝型腔和型芯的模板。具有一個型腔或多個型腔的模具由兩個基本部分組成：（1）注射塑料一側的定模（2）閉合及頂出機器一側的動模。兩哈夫對開的定模、動模分界線叫做分型面。有時，型腔一部分在定模中，一部分在動模中。塑料成型制品的尺寸和重量限制了一副模具中型腔的數(shù)目，并且取得了所需的注射機床生產能力。模具的零部件及其功能如下：（1） 模板保持型腔相對注射機床的噴嘴具有固定、正確的位置。（2） 導柱保持定模、動模哈夫在合模時具有正確的相對位置。（3） 主流道襯套提供熔融塑料流入模具內部的通道。（4） 流道將容忍塑料從澆注口傳送到各型腔。（5） 澆口控制熔融塑料流入型腔。（6） 凹模（陰模）和凸模（陽模）控制成型塑料制品的尺寸、形狀及表面紋理。（7） 冷卻水道控制模具表面溫度，使塑料制品冷固成型。（8） 側板（由凸輪、齒輪或液壓油缸驅動）形成制品的側孔、側槽、側凹螺紋部分。6手機上蓋塑料模具設計 摘 要注射成型的基本概念是使熱塑性材料在受熱時熔融，冷卻時硬化，在大部分加工中，粒狀材料（即塑料樹脂）從料筒的一端（通常通過一個叫做“料斗”的進料裝置）送進，受熱并熔融（即塑化或增塑），然后當材料還是溶體時，通過一個噴嘴從料筒的另一端擠到一個相對較冷的壓和封閉的模子里。溶體在模腔里冷卻，硬化，直至完全固化。然后將模子打開，推出工件，并重復以上工序。關鍵詞 ：注射成型；熔融；冷卻；硬化；固化ABSTRACT The basic concept of injection molding revolves around the ability of a thermoplastic material to be softened by heat and to harden when cooled .In most operations ,granular material (the plastic resin) is fed into one end of the cylinder (usually through a feeding device known as a hopper ),heated, and softened(plasticized or plasticated),forced out the other end of the cylinder,while it is still in the form of a melt,through a nozzle into a relatively cool mold held closed under pressure.Here,the melt cools and hardens until fully set-up.The mold is then opened,the piece ejected,and the sequence repeated.Key words ：injection molding；softened； cooled；harden；set-up目 錄1 前言11.1 塑料成型模具在加工工業(yè)中的地位11.2 塑料成型模具發(fā)展趨勢11.2.1 加深理論研究11.2.2 高效率、自動化21.2.3 大型、超小型及高精度21.2.4 革命模具制造工藝21.2.5 標準化21.2.6 開發(fā)計算機輔助設計與輔助制造（CAD/CAM）2（1）、塑件設計2（2）、注射機的使用22 塑件材料及工藝性分析32.1塑件材料分析32.1.1塑件材料的選擇32.1.2材料的基本特性3（1）物理力學性能3（2）熱性能3（3）電性能3（4）耐環(huán)境性3（5）耐候性3（6）ABS的流變性4（7）ABS的吸水性4（8）ABS制品的后處理42.1.3ABS的注射成型工藝及主要參數(shù)4（1）注射成型工藝過程4（2）ABS注射成型工藝參數(shù)4（3）ABS的主要性能指標52.2塑件工藝性分析52.2.1塑件的幾何形狀52.2.2尺寸和精度分析62.2.3脫模斜度63 型腔數(shù)目的決定及排布74 分型面的選擇85 澆注系統(tǒng)的初步估計95.1澆注系統(tǒng)的設計原則：95.2澆注系統(tǒng)的組成：95.2.1主流道的設計95.2.2分流道的設計105.2.3澆口形式106 注射機的型號和規(guī)格126.1注射機的確定126.2注射機的主要參數(shù)127 成型零部件的工作尺寸計算137.1成型零件工作尺寸137.1.1塑料的成型收縮137.1.2成型零部件的制造偏差137.1.3成型零部件的磨損137.2凸凹模尺寸計算147.3成型零件的強度、剛度計算157.3.1側壁：157.3.2底部：157.3.3凸模、型芯計算公式：158 導柱導向機構的設計178.1導柱導向機構的作用178.2導柱導套的選擇179 推出機構的設計189.1推出機構的組成189.2設計原則189.3脫模力的計算189.4復位零件199.5抽心機構設計1910 溫控系統(tǒng)設計2110.1注射模冷卻系統(tǒng)設計2110.2注射模冷卻裝置系統(tǒng)設計要點2110.3冷卻系統(tǒng)的計算2110.4與冷卻介質溫度有關的物理系數(shù)2111 模具結構分析2312 結束語2413 參考文獻2514 致謝26IV1 前言1.1 塑料成型模具在加工工業(yè)中的地位模具是利用其特定形狀成型具有一定形狀和尺寸的制造工具。成型塑料制品的模具叫做塑料模具。全面要求是：能生產出在尺寸精度、外觀、物理性能等方面均能滿足使用要求的優(yōu)質制品。從模具使用角度，要求高效率、自動化、操作簡便；從模具制造角度，要求結構合理、制造容易、成本低廉。塑料模具影響著塑料制品的質量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸和形狀精度以及制件的物理性能、機械性能、電性能、內應力大小、各向同性、外觀質量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在塑料加工過程中，模具結構對操作難易程度影響很大。在大批量生產塑料制品時，應盡量減少分模。合模和取制件過程中的手工勞動，為此常采用自動開合模和自動頂出機構。在全自動生產時還要保證制品能自動從模具上脫落。另外，模具對塑料制品的成本也有相當?shù)挠绊?。除簡易模具外，一般來說制模費是十分昂貴的，一副優(yōu)良的注射模具可生產制品百萬件以上，壓制模約能生產二十五萬件。當批量不大的時候，模具費用在制件成本中所占比例將會很大，這時應盡可能地采用結構合理而簡單的模具，以降低成本。現(xiàn)代塑料制品中合理的加工工藝、高效的設備、先進的模具是必不可少的三項重要因素，尤其是塑料模具對實現(xiàn)塑料加工工藝要求，塑料制件使用要求和造型設計起著重要作用。高效的全自動的設備也只有裝上能自動化生產的模具才能發(fā)揮基效能，產品的生產和更新都是以模具的制造和更新為前提。由于工業(yè)塑件和日用塑料制品的品種和產量需求量很大，對塑料模具生產不斷向前發(fā)展。1.2 塑料成型模具發(fā)展趨勢隨著塑料成型加工機械和成型模具的迅速增長，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個模具產量中所占比例越來越大。從模具設計和制造技術角度來看，模具的發(fā)展趨勢可歸納為以下幾個方面：1.2.1 加深理論研究 在模具設計中，對工藝原理的研究越來越深入，模具設計已經由經驗設計階段逐漸向理論計算方面以發(fā)展。1.2.2 高效率、自動化 大量采用各種高效率、自動化的模具結構，如高效冷卻以縮短成型周期；各種能可靠地自動脫出產品和流道凝料的脫模機構；熱流道澆注系統(tǒng)注射出模具等。高速自動化的塑料成型機械配合以先進的模具，對提高生產效率，降低成本起了很大作用。1.2.3 大型、超小型及高精度 由于模料應用的擴大，塑料制件已應用到建筑、機械、電子、儀器、儀表等各個工業(yè)領域，于是出現(xiàn)了各種大型、精密和高壽命的成型模具，為了滿足這些要求，研制了高強度、高硬度、高耐磨性能且易加工，熱處理變小、導熱性能優(yōu)異的制模材料。1.2.4 革命模具制造工藝 為了更新產品花式和適應小批量產品的生產要求，除大力發(fā)展高強度、高耐磨性的材料外，同時又重視簡易制模工藝研究。1.2.5 標準化 開展模具標準化工作，使模板，導柱等通用零件標準化、商品化，以適應大規(guī)模地成批生產塑料成型模具。1.2.6 開發(fā)計算機輔助設計與輔助制造（CAD/CAM） 隨著計算機技術的發(fā)展，計算機已廣泛應用于模具工業(yè)，在注射成型系統(tǒng)中，針對每一個環(huán)節(jié)都可將計算機作為輔助工具而加入。構成該環(huán)節(jié)的CAD或CAM或CAE。（1）、塑件設計 塑件的設計包括塑件結構、尺寸、精度、表面、性能等方面的設計。塑件設計方面的計算機輔助技術有：塑件CAD、塑料、輔料、輔件選擇的專家系統(tǒng)。（2）、注射機的使用 常見注射機的使用方面的計算機輔助技術有：注射機選擇專家系統(tǒng)：注射機故障診斷系統(tǒng)。、注射模使用狀況的好壞直接影響到注射質量，在對于高技術注射模來說，都要對注射模在使用過程中進行監(jiān)控或對注射模的服役模擬仿真，由此知注射模的工作狀況。、注射工藝 注射工藝方面的計算機輔助技術有：注射工藝制定的專家系統(tǒng)；塑件質量故障診斷。、注射模設計 注射模設計主要完成注射模的結構尺寸、精度、表面性能等方面的設計，并選擇模具的材料等。2 塑件材料及工藝性分析2.1塑件材料分析2.1.1塑件材料的選擇 該塑件選用塑料為ABS. 中文名為：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物英文名：Acrylinitrile-Butadiene-Styrene。2.1.2材料的基本特性 ABS是由丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)和苯乙烯(Styrene)三種化學單體合成。ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結構，而它的優(yōu)良性能在于以下幾方面：（1）物理力學性能ABS具有優(yōu)良的物理力學性能，如不透水，但略透水蒸氣，沖擊強度較高，尺寸穩(wěn)定性好等。ABS有極好的沖擊強度，即使在低溫也不迅速下降。但是它的沖擊性能與樹脂中所含橡膠的多少、粒子大小、接枝率和分散狀誠有關，同時也與使用環(huán)境有關、如溫度越高則沖擊強度越大。當聚合物中丁二烯橡膠含量超過30%時，不論沖擊、拉伸、剪切還是其它力學性能都迅速下降。（2）熱性能ABS制品的負荷變形溫度約為93，若能對制品進行退火處理，則還可增加10左右。（3）電性能ABS聚合物的電絕緣性受溫度和濕度的影響很小，且在很大頻率變化范圍內保持恒定。（4）耐環(huán)境性 ABS聚合物幾乎不受水、無機鹽、堿、酸類的影響，但在酮、醛、氯代烴中會溶解或形成乳濁液，它不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但長期與烴接觸會發(fā)生軟化溶脹。ABS聚合物表面受冰醋酸、植物油等化學藥品的鋟蝕會引起應力開裂。（5）耐候性 ABS聚合物的最大不足之處是耐候性較差，這是由于分子中丁二烯所產生的雙鍵在紫外線作用下易受氧化降解的緣故。經受350nm以下波長的紫外線照射，氧化作用更甚。氧化速度與光的強度及波長的對數(shù)成正比。ABS是一種成型加工性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，可用一般加工方法成型加工。（6）ABS的流變性 ABS聚合物在熔融狀態(tài)下流動特性屬于假塑型液體。雖然ABS的熔體流動性與加工溫度和剪切速率都有關系，但對剪切速率更為敏感。因此在成型過程中可以采用提高剪切速率來降低熔體粘度，改善熔體流動性。ABS屬一無定形聚合物，無明顯熔點，成型后無結晶，成型收縮率為0.4%0.5%。在成型過程中，ABS的熱穩(wěn)定性較好，不易出現(xiàn)降解或分解，但溫度過高時，聚合物中橡膠相有破壞的傾向。（7）ABS的吸水性 ABS具有一定的吸水性，含水量在0.3%0.8%范圍。成型時如果聚合物中含有水分，制品上就會出現(xiàn)斑痕、云紋、氣泡等缺陷，因此在民型前，需將聚合物進行干燥處理，使其含水量降到0.2%左右。（8）ABS制品的后處理 一般情況下很少出現(xiàn)應力開裂，所以除了使用要求較為苛刻的制品，通常不作制品的后處理。注射速度對ABS的熔體流動性有一定影響，注射速度快，制品表面光潔度不佳；注射速度慢，制品表面易出現(xiàn)波紋、熔接痕等現(xiàn)象，因而除了充模有困難的情況下，一般以中、低速為宜。在制品要求表面光澤較高時，模具溫度可控制在6080對一般制品可控制在50-60。2.1.3ABS的注射成型工藝及主要參數(shù) （1）注射成型工藝過程預烘干裝入料斗預塑化注射裝置準備注射注射保壓冷卻脫模塑件送下工序清理模具、涂脫模劑合模注射（2）ABS注射成型工藝參數(shù)表2.1ABS注射成型工藝參數(shù)類型 名稱 數(shù)據(jù) 注射機類型 螺桿式 30-60r/min溫度 料筒一區(qū)/ 150-170溫度 料筒二區(qū)/ 180-190溫度 料筒三區(qū)/ 200-210溫度 噴嘴/ 180-190溫度 模具/ 50-70壓力 注射/Mpa 60-100壓力 保壓 /Mpa 40-60時間 注射/s 2-5時間 保壓/s 5-10時間 冷卻/s 5-15時間 周期/s 15-30后處理 方法 紅外線烘箱后處理 溫度/ 70后處理 時間/h 0.3-1（3）ABS的主要性能指標表2.2ABS的主要性能指標類型 名稱 數(shù)據(jù) 力學性能 屈服強度/Mpa 50力學性能 拉伸強度/Mpa 38力學性能 斷裂伸長率/% 35力學性能 拉伸彈性模量/Gpa 1.8力學性能 彎曲強度/Mpa 80力學性能 彎曲弱性模理/Gpa 1.4力學性能 塑件質量沖擊強度/kJ/m2 （無缺口） 261力學性能 塑件質量沖擊強度/kJ/m2 （含缺口） 11力學性能 布氏硬度/HBS 9.7R121熱性能 熔點（粘流溫度）/ 130160熱性能 熱變形溫度（45 N/cm3）/ 130160熱性能 熱變形溫度（180 N/cm3）/ 83103熱性能 線膨脹系數(shù) /（10-5/） 7.0電性能 比熱容/ 1470電性能 熱導率/ 0.263電性能 燃燒性/（cm/min） 慢電性能 體積電阻/*cm 6.9*1016物理性能 密度/（g/cm3） 1.021.16物理性能 吸水性/%（24h） 0. 20.4物理性能 比體積/（cm2/g） 1.021.06物理性能 透明度或透光率 不透明2.2塑件工藝性分析2.2.1塑件的幾何形狀塑件圖如下所示：圖1 塑件圖2.2.2尺寸和精度分析塑料的尺寸精度主要決定于塑料收縮率的波動和模具制造誤差。本次塑料制品的尺寸按4級精度取值。塑件的表面粗糙度主要取決于模具粗糙度，一般情況下，塑件的表面粗糙度比模具成型部分的粗糙度高12級。2.2.3脫模斜度脫模斜度的取向根據(jù)塑件的內外形尺寸而定，以塑件內孔型芯小端為準，尺寸符合圖紙要求，斜度由擴大方向取得；塑件外形，以型腔大端為準，尺寸符合圖紙要求，斜度由縮小方向取得。一般情況，脫模斜度不包括塑件的公差范圍內。本設計采用1脫模斜度。3 型腔數(shù)目的決定及排布因為此產品屬大批量生產的塑件，屬于儀表外殼，精度要求比較高、且單件加工生產綜合考慮生產率和生產成本等各種因素，以及注射機的型號選擇，確定采用一模一腔排布。由塑件的外形尺寸和機械加工的因素，確定采用大水口單型腔生產。 圖2 型腔圖4 分型面的選擇合理選擇分型面，有利于制品的質量提高，工藝操作和模具的制造。因此，在模具設計過程中是一個不容忽視的問題，選擇分型面一般根據(jù)以下的原則：1. 分型面應該選擇在制品最大截面處，這是首要原則。2. 盡可能使制品留在動模的一側。3. 盡可能滿足制品的使用要求。4. 盡可能減小制品在合模方向上的投影面積，以減小所需的鎖模力。5. 不應影響制品尺寸的精度和外觀。6. 盡量簡單,避免采用復雜形狀,使模具制造容易。7. 不妨礙制品脫模和抽芯。8. 有利于澆注系統(tǒng)的合理設置。9. 盡可能與料流的末端重合,有利于排氣塑件冷卻時會因為收縮作用而包覆在凸模上，故從塑件脫模的角度考慮，應有利于塑件滯留在動模一側，以便于脫模。而且不影響塑件的質量和外觀形狀，以及尺寸精度。分型面如下圖所示:圖3 分型面5 澆注系統(tǒng)的初步估計澆注系統(tǒng)是指塑料溶體從注射機噴嘴射出后到達型腔之前在模具的通。澆注系統(tǒng)分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類 。澆注系統(tǒng)的設計是注射模具設計的一個很重要的環(huán)節(jié)，它對獲得優(yōu)良性能和理想外觀的塑料制件以及最佳的成型效率有直接影響，是模具設計工作者十分重視的技術問題。本制件采用的是普通流道澆注系統(tǒng)，從總體來看，其作用可概述如下：1） 將來自注射機噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)地輸送到型腔，同時使型腔內的氣體能及時順利排除。2） 在塑料熔體填充及凝固的過程中，將注射壓力有效地傳遞到型腔的各個部位，以獲得形狀完整、內外在質量優(yōu)良的塑料之間。5.1澆注系統(tǒng)的設計原則：1. 結合型腔的布置考慮，盡可能采用平衡式分流道布置。2. 盡量縮短熔體的流程，以便降低壓力損失，縮短充模時間。3. 澆口尺寸位置和數(shù)量的選擇十分關鍵，應有利于熔體的流動、避免產生湍流、渦流、噴射和蛇形流動，并有利于排氣。4. 避免高壓熔體對模具型芯和嵌件產生沖擊，防止變形和位移的產生。5. 澆注系統(tǒng)凝料脫出應方便可靠，凝料應易于和制品分離或易于切除和修整。6. 熔接痕部位與澆口尺寸、數(shù)量及位置有直接關系，設計澆注系統(tǒng)時要預先考慮到熔接痕的部位、形態(tài)以及以制品質量的影響。7. 盡量減小因開設澆注系統(tǒng)而造成的塑料用量。8. 澆注系統(tǒng)的模具工作表面應達到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中澆注口應有IT8以上的精度要求。9. 設計澆注系統(tǒng)時應考慮儲存冷料的措施。10. 應盡可能使主流道中心與模板中心重合。若無法重合也應使兩者的距離盡量縮小。5.2澆注系統(tǒng)的組成：澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。5.2.1主流道的設計為了使凝料順利拔出，主流道的小端直徑D應大于注射機的噴嘴直徑d，通常為： D=d+(0.31)mm（1）主流道入口的凹坑球面半徑R2也應該大于注射機噴嘴球面頭半徑R1，通常為：R2=R1+(12)mm（2）主流道半錐角通常為錐度，過大會產生湍流或渦流產生空氣，過小使凝料脫模困難，還會使充模時熔體的流動阻力過大。主流道內壁表面粗糙度應在Ra0.8um以下，拋光時沿軸而進行。主流道的長度L一般按模板厚度確定。為了減少熔體充模時的壓力損失，應盡可能縮短主流道的長度，L一般控制在60mm以內。5.2.2分流道的設計分流道是指主流道與澆口之間的通道。其作用是使熔融塑料過渡和轉向。由于圓截面加工困難,本次設計采用半圓形斷面分流道。并且開設在凹模上，以便于脫模，加工也較容易。5.2.3澆口形式選擇澆口形式應該遵循以下原則：1. 盡可能采用平衡式設置；2. 型腔排列進料均衡；3. 型腔布置和澆口開設部位力求對稱，防止模具承受偏載而產生溢料現(xiàn)象；4. 確保耗料量??；5. 不影響塑件外觀。根據(jù)以上原則和零件的實際情況，為了使從主流道來的熔融塑料能均衡地以最短的流程到達各澆口并同時充滿各型腔，本設計選用針點澆口進膠是應用廣泛的手機成型的澆口形式?？傊?，澆注系統(tǒng)的設計應保證塑件熔體的流動平穩(wěn)、流程應盡量短、防止型芯變形、整修應方便、防止制品變形和翹曲、應與塑件材料品種相適用、冷料穴設計盡量減少塑料的消耗。此零件采用推板和推管、斜頂桿推出,需開設冷料穴，拉料桿采用Z形式。分流道采用半圓形截面，并且開設在凹模上，以便于脫模，加工也較容易，在定模固定板上采用澆口套。圖4 澆注系統(tǒng)根據(jù)塑件的外形尺寸和質量等決定影響因素，初步取值如下：d=4mm D=4.5mm R=20mm t=3mmr=2mm l=14mm L=4050mm初步估算澆注系統(tǒng)的體積，V澆=34cm3。其質量約為：M澆=V澆r塑=3.034.12g。6 注射機的型號和規(guī)格6.1注射機的確定通過Proe軟件分析得到體積V塑和質量M塑 ：經計算得塑件的曲面面積為：S塑=321.13cm3得塑件的體積為：V塑=34.59cm3塑件的質量為：M塑 =V塑p塑=35.62(g)。塑件的總質量為：M=(nW塑+ W澆) /0.8=4550g。所以，選擇用注射機型號為：XS-Z-60。6.2注射機的主要參數(shù)表6.1 XS-Z-60注射機參數(shù) 名稱 數(shù)據(jù) 注射方式 柱塞式 注射時間/s 2.9 注射行程/mm 170 螺桿直徑/mm 38 注射容量/cm3 60 注射壓力/MPa 122 鎖模力/kN 500 最大注射面積cm2 130 模具厚度（最大）/mm 200 模具厚度（最?。?mm 70最大開合模行程/mm 180噴嘴球半徑/mm 12噴嘴孔直徑/mm 2合模方式 液壓-機械拉桿空間/mm 190*300電動機功率/kw 117 成型零部件的工作尺寸計算7.1成型零件工作尺寸它是指成型零件上直接用來構成素件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸（包括矩形和異形零件的長和寬），型強的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸等。任何塑料制件都有一定的幾何形狀和尺寸的要求，如在使用中有配合要求的尺寸，則竟的要求較高，在模具設計時，應根據(jù)素件的是尺寸精度等級確定模具成型零件的工作尺寸及精度等級，影響素件尺寸精度的因素相當復雜，這些影響因數(shù)應作為確定成型零件工作尺寸的依據(jù)。影響素件尺寸精度的主要因素及原因如下：7.1.1塑料的成型收縮成型收縮引起制品產生尺寸偏差的原因有：預定收縮率（設計算成型零部件工作尺寸所用的收縮率）與制品實際收縮率之間的誤差；成型過程中，收縮率可能在其最大值和最小值之間發(fā)生的波動。s=(Smax-Smin)制品尺寸s成型收縮率波動引起的制品的尺寸偏差。Smax、Smin 分別是制品的最大收縮率和最小收縮率。按照一般的要求，塑料收縮率波動所引起的誤差應小于塑件公差的1/3。 7.1.2成型零部件的制造偏差模具成型零件的制造精度是影響素件尺寸竟的的重要因素之一。成型零件加工精度愈低，成型零件加工精度愈低，成型塑件的尺寸精度也愈低。時間證明，成型零件的制造總公差的1/31/4，因此在確定成型零件工作尺寸公差值時可取塑件公差的1/3-1/4，或取IT7-8級作為模具制造公差。工作尺寸的制造偏差包括加工偏差和裝配偏差。7.1.3成型零部件的磨損模具在使用過程中，由于塑料熔體流動的沖刷，脫模時與塑件的摩檫，成型過程中可能產生的腐蝕氣體的銹蝕、以及由于上述原因造成的成型零件表面粗糙度提高而重新打磨拋光等，均造成了成型零件尺寸的變化。這種變化稱為成型零件的磨損，磨損的結果是型腔變大，型芯尺寸變小。磨損大小還與塑件的品種和模具材料及熱處理有關。上述諸因素中脫模時塑件成型零件的摩檫磨損是主要的，為簡化計算起見，凡與脫模方向垂直的成型零件表面，可以不考慮磨損；與脫模方向平行的成型零件表面，應考慮磨損。7.2凸凹模尺寸計算本產品為抗沖制品，屬于大批量生產的小型塑件，預定的收縮率的最大值和最小值分別取.8%和.3。此產品采用級精度，屬于低精度制品。因此，凸凹模徑向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造與作用修正系數(shù)x取值可在0.50.75的范圍之間，凸凹模各處工作尺寸的制造公差，因一般機械加工的型腔和型芯的制造公差可達到ITIT級，綜合參考，相關計算具體如下：凹模的計算：Lm1=(1+(Smax+Smin)/2sl-/2)/3（3） =(1+0.55%)32-1/20.28)/3 =32.0360.09mm凹模深度尺寸計算：m1=(1+(Smin+Smax)/2)x32/30.22/3（4） =(+0.55%)3-2/30.220.07 =2.870.07 圖5 凸凹模工作尺寸計算圖例凸模徑向尺寸計算：lm1=(1+(Smax+Smin)/220+1/2)-/3 （5） =(1+0.55%)20+1/20.22-0.07 =205-0.07凸模高度：hm=(1+(Smax+Smin)/2hs+2/3)-/3（6） =(1+0.55%)50+2/30.22-0.07 =45.58-0.077.3成型零件的強度、剛度計算注射模在其工作過程需要承受多種外力，如注射壓力、保壓力、合模力和脫模力等。如果外力過大，注射模及其成型零部件將會產生塑性變形或斷裂破壞，或產生較大的彈性彎曲變形，引起成型零部件在它們的對接面或貼合面處出現(xiàn)較大的間隙，由此而發(fā)生溢料及飛邊現(xiàn)象，從而導致整個模具失效或無法達到技術質量要求。因此，在模具設計時，成型零部件的強度和剛度計算和較核是必不可少的。一般來說，凹模型腔的側壁厚度和底部的厚度可以利用強度計算決定，但凸模和型芯通常都是由制品內形或制品上的孔型決定，設計時只能對它們進行強度校核。因在設計時采用的是整體式圓形型腔。因此，計算參考公式如下：7.3.1側壁：按強度計算： （7）按剛度計算： （8）)1)1()1(-+-=urPEurPErtmpmpcdd7.3.2底部：按強度計算： （9）按剛度計算：)1)1()1(-+-=urPEurPErtmpmpcdd （10）7.3.3凸模、型芯計算公式：按剛度計算：（11）按強度計算：由公式分別計算出相應的值為：按強度計算得：tc=5.93mm th=5.05mm r=9.58mm按剛度計算得：tc=1.02mm th=2.09mm r=4.12mm參數(shù)符號的意義和單位： Pm 模腔壓力（MPa）E 材料的彈性模量（MPa）查得2.06105； 材料的許用應力（MPa）查得176.5；u 材料的泊松比 查表得0.025； 成型零部件的許用變形量（mm）查得0.05；采用材料為p20，調質及表面淬火，55HRC。8 導柱導向機構的設計導柱導向機構是保證動定?；蛏舷履：夏r，正確定位和導向的零件。8.1導柱導向機構的作用1、定位件用：模具閉合后，2、保證動定模和推板或上下模位置正確，3、保證型腔的形狀和尺寸精確，4、在模具的裝配過程中也起定位作用，5、便于裝配和調整。6、導向作用：合模時，7、首先是導向零件接觸，8、引導動定?；蛏舷履蚀_閉合，9、避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。10、承受一定的側向壓力。8.2導柱導套的選擇導柱導套結約形式及尺寸如下圖：圖6 導柱導套圖其材料采用20鋼經滲碳淬火處理，硬度為5055HRC。導柱、導套固定部分表面粗糙度Ra為08m，導向部分表面粗糙度Ra為0.80.4m。具體尺寸如上圖所示。導柱、導套用H7/r6配合鑲入模板。 9推出機構的設計 9.1推出機構的組成推出機構由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機構的導向與復位部件組成。即推件板、推件板緊固螺釘、推板固定板、頂板導柱、頂板導套以及推板緊固螺釘。9.2設計原則A、推出機構應盡量設在動模一側；B、保證塑件在模具閉合后，動定模相對位置準確C、起定位作用D、合模時，引導動定模準確閉合E、機構簡單動作可靠；F、能承受一定的側向壓力9.3脫模力的計算根據(jù)力平衡原理，列出平衡方程式： Fx=0（12） Ft+Fbsin=Fcos（13）Fb 塑件對型芯的包緊力；F 脫模時型芯所受的摩擦力；Ft 脫模力； 型芯的脫模斜度。又： F=Fb于是 Ft=Fb(cos-sin)而包緊力為包容型芯的面積與單位面積上包緊力之積，即：Fb=Ap由此可得：Ft=Ap(cos-sin) （14）式中： 為塑料對鋼的摩擦系數(shù)，約為0.10.3 A為塑件包容型芯的總面積 p為塑件對型芯的單位面積上的包緊力，在一般情況下，模外冷卻的塑件p取2.43.9107Pa;模內冷卻的塑件p約取0.81.2107Pa。所以:經計算，A=321.13mm2 ,取0.25,p取1107Pa,取=45，。 Ft=475.0410-61107(0.25cos45-sin45)=760.72N.因此，脫模力的大小隨塑件包容型芯的面積增加而增大，隨脫模斜度的增加而減小。由于影響脫模力大小的因素很多，如推出機構本身運動時的摩擦阻力、塑料與鋼材間的粘附力、大氣壓力及成型工藝條件的波動等等，因此要考慮到所有因素的影響較困難，而且也只能是個近似值。用推件板推出機構中，為了減少推件板與型芯的摩擦，在推件板與型芯間留0.200.25mm的間隙，并用錐面配合，以防止推件因偏心而溢料。9.4復位零件由于推桿端面與推件板接觸，可以起到復位桿的作用。因此，可以不必再另外設置復位桿。另外，設計頂板導柱可以對頂板起導向作用，防止頂板因受力不均而偏斜，影響正常的頂出和復位9.5抽心機構設計由于該零件包含兩個內側抽芯，和一個外側抽芯，具體圖形如裝配圖所示，側向型芯或者側向成型模腔從成型位置到不防礙素件的脫模推出位置所移動的距離稱為抽芯，用S表示。為了安全起見，側向抽芯距離通常比塑件上的側孔、側凹的深度或側向凸臺的高度大23mm，但在某些特殊的情況下，當側型芯或側型腔從塑件中雖已脫出，但在還可能防礙塑件脫模時，就不能簡單地使用這種方法確定抽芯距離。抽芯力的計算同脫模力計算相同，對于側向凸起較少的塑件的抽芯力的塑件的抽芯力比較小的，僅僅是克服塑件與側型腔的黏附力和側型腔滑塊移動時的摩擦阻力。對于側型芯的抽芯力，往往采取如下的公式進行估算：F=chp(cosa-sina) （15）式中 Fc-抽芯力（N） c-側型芯成型部分的截面平均周長（m） h-側型芯成型部分的高度（m） p-塑件對側型芯的收縮應力，其值與塑件的集合形狀及塑件的品種成型工藝有關，一般情況下模內冷卻的塑件，p=（0.8-1.2）*107pa-塑料在熱狀態(tài)時對鋼的摩擦系數(shù),一般為 =0.150.20 a-側型芯的脫模斜度或斜角圖7 外側抽芯的距離及角度抽芯的距離及角度于上圖所示,斜導柱傾斜的角度為15度,斜緊塊的角度為17度,正好在開模的時候兩個不會產生干涉,抽芯的距離為3.92mm 導柱離開滑塊時的行程是20.10 并且定位銷剛好設計在20.1的位置,結構符合要求此制件還有個特殊的位置就是內側抽芯部位,如下圖圖8 內側抽芯部位斜頂?shù)膬A斜角度為7度,開模行程為40mm 斜頂走到相交的位置為制件以上90.2mm的地方,所以不會產生干涉,具體位置裝配圖所示.10溫控系統(tǒng)設計 10.1注射模冷卻系統(tǒng)設計在注射過程中,模具的溫度直接影響著制品質量和注射周期,各種塑料的性能不同,成型工藝要求的不同相應的模具對溫度要求也不同, ABS在注射成型時所需的模具對溫度為4060度之間。對任何塑料制品，模溫波動較大都是不利的。過高的模溫會使制品在脫模后發(fā)生變形，延長冷卻時間，使生產率下降。過低的模溫會使降低塑料的流動性，難于充滿型腔，增加制品的內應力和明顯的溶接痕等缺陷。由于模溫不斷地被注入熔融塑料加熱，模溫升高，單靠模具自身散熱不能使其保持較低的溫度，因此必須加冷卻機構。10.2注射模冷卻裝置系統(tǒng)設計要點1. 基本原則：實驗表明表明冷卻水孔的數(shù)量愈多，對制品的冷卻也愈均勻2. 水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，即孔的排列與型腔形狀相吻合，水孔邊距型腔的距離常用mm3. 對熱量聚積大溫度上升高的部位應加強冷卻4. 進水管直徑的選擇應使水流速度不超過冷卻水道的水流速度，避免產生過大的壓力降。冷卻水道直徑一般不小于9mm,常用2mm。5. 凹模、凸?；虺尚托托緫謩e冷卻，并保證其冷卻平衡。6. 冷卻水道不應穿過沒有鑲塊或其接縫部位，水道連接必須密封以免漏水。7. 復式冷卻循環(huán)并聯(lián)而不應串聯(lián)。8. 進、出口冷卻水溫差不應過大，以免造成模具表面冷卻不均。熔體熱量95%由冷卻介質（水）帶走，冷卻時間占成型周期的2/3。10.3冷卻系統(tǒng)的計算Q 冷卻系統(tǒng)從模具中帶走熱量：Q=KATt/3600 (J) （16）A 冷卻介質傳熱面積（m2）:A=dL。（17） 冷卻管道直徑（m）:d=8mm; L 冷卻管長度（m）L=0.16; K 冷卻管壁與介質間的傳熱膜系數(shù)J/（m2hC）K=4187f(v)0.8/d0.2 .10.4與冷卻介質溫度有關的物理系數(shù) v 冷卻介質在管中流速（m/s）; 冷卻介質在該溫度下的密度kg/m3,水在30時取為0.996103kg/m3。d冷卻管直徑；T 模溫與冷卻介質的平均溫差（）;t 冷卻時間；11模具結構分析 1.塑料的加熱,塑化是在高溫料筒內進行,不是在模具內進行,因而模具不設加料腔,而設澆注系統(tǒng),熔體通過澆注系統(tǒng)充滿型腔.2.塑料熔體進入型腔之前,模具已經閉合.在注塑過程中需根據(jù)塑料特性,在模具中設冷卻系統(tǒng).3.該模具采用單分型面注射模,型腔一部分設在定模,一部分設在動模,其主流道設在定模一側,分流道設在分型面上,開模后塑料制品連同流道凝料一起留在動模上,動模一側設有推出機構,用以推出制品及流道凝料.4.注射模具生產適應性強,生產率高,容易實現(xiàn)自動化.5.注射模一般是機動的,結構一般較復雜,因而制造周期較長,成本較高.12結束語70多天的畢業(yè)設計就快要結束了，通過這次設計，使我對模具設計工作有了更深層次的認識，即：模具不是只為設計而設計，要統(tǒng)籌規(guī)劃，全盤考慮。這次設計使我能夠理論聯(lián)系實際，多方面、多角度地去感知、體會書本上比較抽象的理論知識。在指導老師及同學們的關心與幫助下，我的做事效率得到了一定的提高，獨立思考并解決問題的能力得到了加強，培養(yǎng)了實際動手能力。這對我走進社會從事工作有著重要的影響?，F(xiàn)在就本次畢業(yè)設計談談我的體會：1、我學會拿到任務時應當如何去解決。當拿到自己畢業(yè)設計的題目時，心里一片茫然，不知如何入手。后來翻閱很多有關的專業(yè)書籍，如：塑料模具設計手冊、塑料成型工藝及模具簡明手冊、實用塑料注射模設計與制造等等。也在這個的設計過程是學會了如何針對設計任務進行查找資料和獨立思考。2、專業(yè)知識也有了一定的提高。通過做設計這一期間的實際操作及練習，在畫圖和開模的過程中，一定程度上掌握了PRO/E和Autocad這兩個軟件的應用。譬如：虛線、點畫線的畫法及線條的粗細；剖線、剖面線的畫法及線條粗細；標題欄的畫法及明細表的編排、技術要求， 3、了解聚合物的物理性能,流動特性,成型過程中的物理,化學變化以及塑料的組成,分類及其性能。13參考文獻1 陳萬林.實用塑料注射模設計與制造M.北京. 機械工業(yè)出版社.2000：63-67. 2 徐佩弦編著.塑料制品與模具設計M.北京：中國輕工業(yè)出版社.2001：125-127.3 黃銳主編，曾邦祿副主編.塑料成型工藝學（第二版）M.北京. 中國輕工業(yè)出版社.2005:432-433.4 張克惠主編.塑料材料學M.西安.西北工業(yè)大學出版社.2006:29-40.5 洪慎章編著.實用注塑成型及模具設計M.北京.機械工業(yè)出版社.2006： 337. 6 黃虹主編.塑料成型加工與模具M. 北京：化學工業(yè)出版社. 2003：81.7 四川大學、北京化工大學、天津輕工業(yè)學院合編.塑料成型模具M. 北京：中國輕工業(yè)出版社. 2000:146-155.8 廣東工業(yè)大學內部教材.塑料模具設計手冊Z.2005：53-58.9 馮開平,左宗義主編.畫法幾何與機械制圖M.廣州. 華南理工大學出版社.2003:4,167.10 伍先明,王群,龐佑霞,張厚安編.塑料模具設計指導Z.北京. 國防出版社2006:67-71.14致謝26