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南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文）
1 緒? 論 6
1.1 模具在制造加工工業(yè)中的地位 6
1.2 模具的發(fā)展趨勢 6
1.3 國內(nèi)模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 7
1.4 畢業(yè)設計的目的 8
2 游戲機手柄上殼塑料產(chǎn)品設計 9
2.1 市場調(diào)研 9
2.2 游戲機手柄產(chǎn)品設計概述 9
2.3 塑料制品設計的基本原則 10
2.3.1 壁厚設計的原則 10
2.3.2 圓角的設計 11
2.3.3 加強筋設計的原則 11
2.3.4 拔模角的設計原則 11
2.4 產(chǎn)品材料的選擇 12
2.5 塑件模擬分析 12
2.5.1 澆口設計 12
2.5.2 分析選擇最佳澆口位置 13
2.5.3 填充分析 13
2.5.4 熔接痕分析 15
2.5.5 氣穴分析 16
2.5.6 填充時間分析 17
3 游戲機手柄上殼的模具設計 19
3.1 塑料的工藝性設計 19
3.1.1 塑料制品成型工藝分析 19
3.1.2 制品成型工藝參數(shù) 20
3.1.3 塑件的尺寸與公差 20
3.2 注射成型機的選擇 21
3.2.1 注塑機基本參數(shù) 21
3.2.2 模具與注射機有關(guān)參數(shù)的校核 23
3.3 型腔布局與分型面設計 25
3.3.1 型腔數(shù)目的確定與布局 25
3.3.2 分型面的設計 26
3.4 澆注系統(tǒng)設計 27
3.4.1 主流道設計 27
3.4.2 主流道襯套的固定 28
3.4.3 分流道的設計 28
3.4.4 澆口的設計 29
3.5 成型零件的設計 30
3.5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設計 31
3.5.2 成型零件工作尺寸計算 32
3.6 冷卻系統(tǒng)的設計 35
3.7 模架的選擇 37
3.8 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設計 38
3.8.1 抽芯距的計算 39
3.8.2 抽芯力的計算 39
3.9 合模導向機構(gòu)的設計 39
3.9.1 導柱的結(jié)構(gòu) 40
3.9.2 導套的結(jié)構(gòu) 40
3.10 脫模機構(gòu)的設計 41
3.10.1 脫模機構(gòu)設計的總體原則 41
3.10.2 推桿設計 41
3.11 排氣結(jié)構(gòu)設計 42
3.12 模具制造技術(shù) 43
3.12.1 加工要求 43
3.12.2 裝配要求 44
3.12.3 綜合要求 45
3.13 模具裝配圖 46
3.13.1 模具圖 46
3.13.2 模具二維裝配圖 47
結(jié)論 48
參考文獻 49
致謝 50
南 京 工 程 學 院
畢業(yè)設計說明書(論文)
作 者： 喬 僑 學 號：
學 院： 南京工程學院
專 業(yè)： 數(shù)控加工與模具設計
題 目： 游戲機上蓋注塑模設計
指導者： 稽 正 波
評閱者：
2012 年 12 月 淮 安
設計總說明
本課題就是將游戲機手柄作為設計模型，將注射模具的相關(guān)知識作為依據(jù)，闡述塑料注射模具的設計過程。本設計對游戲機手柄進行的注塑模設計，利用UG軟件對塑件進行了實體造型，對塑件結(jié)構(gòu)進行了工藝分析。明確了設計思路，確定了注射成型工藝過程并對各個具體部分進行了詳細的計算和校核。本著簡約而不簡單的設計原則，采用斜滑塊的瓣合模的結(jié)構(gòu)成型。如此設計出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運用可靠，保證了與其他部件的配合。最后用Moldflow仿真模擬注射過程。本課題通過對游戲機手柄的注射模具設計，鞏固和深化了所學知識，取得了比較滿意的效果，達到了預期的設計意圖
關(guān)鍵詞：塑料模具，注射成型，模具設計，游戲機手柄
Introduction
This topic is to game controller as a design model, the injection mold-related knowledge as a basis to explain the process of plastic injection mold design. The design of the game controller for the injection mold design, plastic parts using UG software was solid modeling, the structure of the plastic parts of the process analysis. Clear design ideas, determine the injection molding process and the various specific parts of a detailed calculation and verification. In the simple but not simple design principles, the use of inclined slider valve structure of the mold shape. The structure of such a design die is used to ensure reliability, ensure coordination with other components. Finally, simulation Moldflow injection process. The topic of the game controller by injection mold design, to consolidate and deepen the knowledge, and achieved satisfactory results, to achieve the desired design intent
Keywords: Plastic mold， Injection molding，Mold design，game controller
目 錄
1 緒? 論 1
1.1 模具在制造加工工業(yè)中的地位 1
1.2 模具的發(fā)展趨勢 1
1.3 國內(nèi)模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 2
1.4 畢業(yè)設計的目的 3
2 游戲機手柄上殼塑料產(chǎn)品設計 4
2.1 市場調(diào)研 4
2.2 游戲機手柄產(chǎn)品設計概述 4
2.3 塑料制品設計的基本原則 5
2.3.1 壁厚設計的原則 5
2.3.2 圓角的設計 6
2.3.3 加強筋設計的原則 6
2.3.4 拔模角的設計原則 6
2.4 產(chǎn)品材料的選擇 7
2.5 塑件模擬分析……………………………………………………………………… 7
2.5.1 澆口設計 7
2.5.2 分析選擇最佳澆口位置 8
2.5.3 填充分析 8
2.5.4 熔接痕分析 9
2.5.5 氣穴分析 10
2.5.6 填充時間分析 11
3 游戲機手柄上殼的模具設計 13
3.1 塑料的工藝性設計 13
3.1.1 塑料制品成型工藝分析 13
3.1.2 制品成型工藝參數(shù) 14
3.1.3 塑件的尺寸與公差 14
3.2 注射成型機的選擇 15
3.2.1 注塑機基本參數(shù) 15
3.2.2 模具與注射機有關(guān)參數(shù)的校核 17
3.3 型腔布局與分型面設計 19
3.3.1 型腔數(shù)目的確定與布局 19
3.3.2 分型面的設計 20
3.4 澆注系統(tǒng)設計 21
3.4.1 主流道設計 21
3.4.2 主流道襯套的固定 22
3.4.3 分流道的設計 22
3.4.4 澆口的設計 23
3.5 成型零件的設計 24
3.5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設計 25
3.5.2 成型零件工作尺寸計算 26
3.6 冷卻系統(tǒng)的設計 29
3.6.1 冷卻系統(tǒng)的設計 29
3.6.2 冷卻系統(tǒng)的設計 30
3.6.3 冷卻系統(tǒng)的設計 30
3.7 模架的選擇 31
3.8 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設計 32
3.8.1 抽芯距的計算 33
3.8.2 抽芯力的計算 33
3.9 合模導向機構(gòu)的設計 33
3.9.1 導柱的結(jié)構(gòu) 34
3.9.2 導套的結(jié)構(gòu) 34
3.10 脫模機構(gòu)的設計 35
3.10.1 脫模機構(gòu)設計的總體原則 35
3.10.2 推桿設計 35
3.11 排氣結(jié)構(gòu)設計 36
3.12 模具制造技術(shù) 37
3.12.1 加工要求 37
3.12.2 裝配要求 38
3.12.3 綜合要求 39
3.13 模具裝配圖 40
3.13.1 模具圖 38
3.13.2 模具二維裝配圖 39
結(jié)論 42
參考文獻 43
致謝 44
附錄A 45
附錄B 46
5
1 緒? 論
1.1 模具在制造加工工業(yè)中的地位
模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。Proe網(wǎng) ugpr對模具的全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動化操作簡便；從模具制造的角度，要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉。
模具是制造業(yè)的重要基礎工藝裝備，工業(yè)產(chǎn)品大批量生產(chǎn)和新產(chǎn)品開發(fā)都離不開模具，用模具生產(chǎn)制件所達到的(四高二低)高精度，高復雜程度，高一致性，高生產(chǎn)率和低耗能、低耗材，使模具工業(yè)在制造業(yè)中的地位越來越重要。模具品種繁多，共有10大類，包括沖壓、塑料、橡膠、鑄造、鍛壓等，用于制造業(yè)中幾乎所有產(chǎn)品的生產(chǎn)，可見模具的服務范圍已包括國民經(jīng)濟的許多方面，現(xiàn)在模具技術(shù)已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標志之一，沒有高水平的模具就沒有高水平的產(chǎn)品已成為共識。
隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代越來越快，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。新技術(shù)日新月異，模具的使用范圍已越來越廣，對模具的要求也越來越高了。模具網(wǎng) ugproe.c
1.2 模具的發(fā)展趨勢
近年來，模具增長十分迅速，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個模具產(chǎn)量中所占的比重越來越大。從模具設計和制造角度來看，模具的發(fā)展趨勢可分為以下幾個方面：
（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(jīng)有經(jīng)驗設計階段逐漸向理論技術(shù)設計各方面發(fā)展，使得產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量都得到很大的提高。
（2）高效率、自動化
大量采用各種高效率、自動化的模具結(jié)構(gòu)。高速自動化的成型機械配合以先進的模具，對提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低成本起了很大的作用。
（3）大型、超小型及高精度
由于產(chǎn)品應用的擴大，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
7
這些要求，研制了各種高強度、高硬度、高耐磨性能且易加工、熱處理變形小、導熱性優(yōu)異的制模材料。
（4）革新模具制造工藝 中國模具視頻網(wǎng)
在模具制造工藝上，為縮短模具的制造周期，減少鉗工的工作量，在模具加工工藝上作了很大的改進，特別是異形型腔的加工，采用了各種先進的機床，這不僅大大提高了機械加工的比重，而且提高了加工精度。
（5）標準化
開展標準化工作，不僅大大提高了生產(chǎn)模具的效率，而且改善了質(zhì)量，降低了成本。
1.3 國內(nèi)模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
20世紀80年代開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以15％的增長速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)進步的投入力度，將技術(shù)進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多科研機構(gòu)和大專院校也開展了模具技術(shù)的研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國成為世界超級制造大國的重要原因。今后，我國要發(fā)展成為世界制造強國，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強國。
中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48"（約122CM）大屏幕彩電塑殼注射模具，6.5KG大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)，模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)，快速成型與快速制模技術(shù)，新型模具材料等方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設計制造周期等方面作出了貢獻。
盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平，但無論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，每年仍需進口10多億美元的各類大型，精密，復雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國際先進水平的距離：
（1）注重開發(fā)大型，精密，復雜模具；隨著我國轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。
（2）加強模具標準件的應用；使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。因此，模具標準件的應用必將日漸廣泛。
（3）推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)；模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設計制造水平。
（4）重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期；隨著先進制造技術(shù)的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術(shù)，高速銑削加工技術(shù)，以及自動研磨拋光技術(shù)將在模具制造中獲得更為廣泛的應用。
1.4 畢業(yè)設計的目的
畢業(yè)設計的目的是培養(yǎng)學生綜合運用所學的基礎理論，專業(yè)知識和基本技能進行分析與解決實際問題的能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。
通過這次畢業(yè)設計，讓學生綜合運用大學了所學的知識，掌握常用材料在各種成型過程中對模具的工藝要求，各種模具的結(jié)構(gòu)特點及設計計算的方法，以達到能夠獨立設計一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機械加工的知識，金屬材料的選擇和熱處理方法，了解模具結(jié)構(gòu)的特點，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。畢業(yè)設計更是對學生大學期間所學的知識的綜合檢驗。
2 游戲機手柄上殼塑料產(chǎn)品設計
2.1 市場調(diào)研
電腦游戲的飛速發(fā)展，各種各樣的游戲機手柄層出不窮。然而全球紙張消費量每年以成倍的速度在增長，游戲機手柄的銷量以平均接近8%的速度在增加。這一切都預示著游戲機手柄會發(fā)展越來越來快，應用的領(lǐng)域越來越寬廣。從全球第一款游戲機手柄的出現(xiàn)，到后來各種各樣的霸王機手柄、高智能手柄和無線游戲機手柄，它們在不同的年代各領(lǐng)風騷，今天讓我們尋覓歷史的足跡，從技術(shù)、品牌與產(chǎn)品、應用市場及目標消費者三個方面，回顧噴墨游戲機手柄的光輝歷史，同時對其未來的發(fā)展趨勢作簡單分析。
作為游戲機手柄，其在休閑娛樂中的重要作用是顯而易見的，電腦游戲少不了它，而且最近幾年來游戲機在家庭游戲中的地位越來越重要了，所以游戲機手柄也是越發(fā)重要。所以怎么樣提高產(chǎn)品的新穎性和實用性以及良好的性價比來吸引更多的消費者來買自己的產(chǎn)品是至關(guān)重要的。本設計的產(chǎn)品游戲機手柄架綜合考慮了使用環(huán)境，功能，外觀，性能強大等要求，以達到經(jīng)濟實惠的效果。
2.2 游戲機手柄產(chǎn)品設計概述
產(chǎn)品設計是一個創(chuàng)造性的綜合信息處理過程，通過線條、符號、數(shù)字、色彩等把產(chǎn)品顯現(xiàn)人們面前。它將人的某種目的或需要轉(zhuǎn)換為一個具體的物理形式或工具的過程，把一種計劃、規(guī)劃設想、問題解決的方法，通過具體的載體，以美好的形式表達出來。產(chǎn)品設計反映著一個時代的經(jīng)濟、技術(shù)和文化。 產(chǎn)品設計的重要性 由于產(chǎn)品設計階段要全面確定整個產(chǎn)品策略、外觀、結(jié)構(gòu)、功能，從而確定整個生產(chǎn)系統(tǒng)的布局，因而，產(chǎn)品設計的意義重大，具有“牽一發(fā)而動全局”的重要意義。如果一個產(chǎn)品的設計缺乏生產(chǎn)觀點，那么生產(chǎn)時就將耗費大量費用來調(diào)整和更換設備、物料和勞動力。相反，好的產(chǎn)品設計，不僅表現(xiàn)在功能上的優(yōu)越性，而且便于制造，生產(chǎn)成本低，從而使產(chǎn)品的綜合競爭力得以增強。許多在市場競爭中占優(yōu)勢的企業(yè)都十分注意產(chǎn)品設計的細節(jié)，以便設計出造價低而又具有獨特功能的產(chǎn)品。許多發(fā)達國家的公司都把設計看作熱門的戰(zhàn)略工具，認為好的設計是贏得顧客的關(guān)鍵。本設計主要針對電腦游戲玩家所進行設計的，所以這在功能外觀性能方面有著一定的要求，外型設計不要求夸張，主要是結(jié)構(gòu)要合理實用，性能好，強度要高一點，手感舒適。初始設計圖如下：
圖2.1 產(chǎn)品外觀1
圖2.2 產(chǎn)品外觀2
2.3 塑料制品設計的基本原則
2.3.1 壁厚設計的原則
（1）壁厚的大小取決於產(chǎn)品需要承受的外力、是否作為其他零件的支撐、承接柱位的數(shù)量、伸出部份的多少以及選用的塑膠材料而定。一般的熱塑性塑料壁厚設計應以4mm為限。從經(jīng)濟角度來看，過厚的產(chǎn)品不但增加物料成本，延長生產(chǎn)周期冷卻時間，增加生產(chǎn)成本。從產(chǎn)品設計角度來看，過厚的產(chǎn)品增加引致產(chǎn)生空穴、氣孔的可能性，大大削弱產(chǎn)品的剛性及強度。
（2）最理想的壁厚分布無疑是切面在任何一個地方都是均一的厚度，但為滿足功能上的需求以致壁厚有所改變總是無可避免的。在此情形，由厚膠料的地方過渡到薄膠料的地方應盡可能順滑。太突然的壁厚過渡轉(zhuǎn)變會導致因冷卻速度不同和產(chǎn)生亂流而造成尺寸不穩(wěn)定和表面問題。壁厚是產(chǎn)品設計最先被考慮，一般用于注塑成型的會在1.5 mm (0.06 in) 至4.5 mm (0.18 in)。 壁厚比這范圍小的用于塑料流程短和細小部件。典型的壁厚約在2.5mm (0.1 in)左右。一般來說，部件愈大壁厚愈厚，這可增強部件強度和塑料充填。壁厚在3.8mm (0.15 in) 至6.4mm (0.25 in)范圍是可使用結(jié)構(gòu)性發(fā)泡。
本設計采用的壁厚平均為2mm，壁厚變化不超過1mm。
2.3.2 圓角的設計
建議的最小圓角半徑是膠料厚度的25%，最適當?shù)陌霃侥z料厚比例在60%。輕微的增加半徑就能明顯的減低應力。
2.3.3 加強筋設計的原則
加強筋在塑膠部件上是不可或缺的功能部份。加強筋有效地增加產(chǎn)品的剛性和強度而無需大幅增加產(chǎn)品切面面積，但沒有出現(xiàn)倒扣難於成型的形狀問題，對一些經(jīng)常受到壓力、扭力、彎曲的塑膠產(chǎn)品尤其適用。此外，加強筋更可充當內(nèi)部流道，有助模腔充填，對幫助塑料流入部件的支節(jié)部份很大的作用。
加強筋的兩邊必須加上拔模角以減低脫模頂出時的摩擦力，底部相接產(chǎn)品的位置必須加上圓角以消除應力過分集中的現(xiàn)象，圓角的設計亦給與流道漸變的形狀使模腔充填更為流暢。
加強筋的形狀一般是細而長，加強筋一般的設計圖說明設計加強筋的基本原則。留意過厚的加強筋設計容易產(chǎn)生縮水紋、空穴、變形撓曲及夾水紋等問題，亦會加長生產(chǎn)周期，增加生產(chǎn)成本。
2.3.4 拔模角的設計原則
塑膠產(chǎn)品在設計上通常會為了能夠輕易的使產(chǎn)品由模具脫離出來而需要在邊緣的內(nèi)側(cè)和外側(cè)各設有一個傾斜角即拔模角。如果產(chǎn)品有垂直外壁并且與開模方向相同的話，則模具在塑料成型需要很大的開模力才能打開，而且，在模具開啟，產(chǎn)品脫離模具的過程相信也會十分困難。
因此，拔模角的考慮在產(chǎn)品設計的過程是不可或缺的。因為注塑件冷卻收縮多附于凸模上，為了使產(chǎn)品壁厚平均及防止產(chǎn)品在開模附于較熱的凹模上，拔模角對應於凹模及凸模是應該相等的。不過，在特殊情況下若然要求產(chǎn)品開模附在凹模的話，可將相接凹模部份的拔模角盡量減少，或刻意在凹模加上適量的倒扣位。
2.4 產(chǎn)品材料的選擇
迄今為止，已見報道的樹脂種類達到上萬種，實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的也不下千余種。塑料材料的選用就是在眾多的樹脂品種中選擇一個合適的品種。針對墨粉盒軸端產(chǎn)品的材料的選用，主要考慮一下幾個方面：
塑料材料的適應性
（1）各種材料的性能比較；（2）不宜選用塑料的條件；（3）選用塑料的適宜條件
塑料制品的使用性能
（1）塑料制品的使用條件，包括塑料制品的受力情況，塑料制品的電性能，尺寸精度要求，滲透性要求，透明性要求，外觀要求等。
（2）塑料制品的使用環(huán)境，包括環(huán)境溫度，環(huán)境濕度，接觸介質(zhì)，環(huán)境的光，氧及輻射。
塑料的加工性能
（1）塑料的可加工行；（2）塑料的加工成本；（3）塑料加工的廢料處理。
塑料制品的成本
（1）原料價格；（2）塑料制品的使用壽命；（3）塑料制品的維護費用。
綜合以上情況對材料進行篩選分析，決定選用ABS作為游戲機手柄的材料。
2.5 塑件模擬分析
2.5.1 澆口設計
澆口指連接分流道與型腔之間的一段短小的進料通道。作用:調(diào)節(jié)熔體流速、控制保壓時間，防止熔體倒流。考慮到生產(chǎn)需要，此模具按一模兩腔，對稱分布。如下圖所示
圖2.3 產(chǎn)品分布
2.5.2 分析選擇最佳澆口位置
在UG中建立游戲機手柄角接件的三維模型，再將它轉(zhuǎn)換為igs格式，導入Mold-Flow軟件中。本產(chǎn)品一模四件。通常進行的MF分析都是FLOW(流動)或者COOL(冷卻)。本次對模型進行的分析也離不開，首先利用澆口位置進行澆口最佳位置的分析，然后利用澆口位置的分析結(jié)果進行后面的分析。
進行FILL，F(xiàn)LOW，COOL等分析時，必須設置澆口，否則無法進行分析。在這個分析中我們選擇澆口位置分析后，根據(jù)分析結(jié)果得到最佳澆口位置。澆口位置分析為我們提供了很好的分析前準備，避免了由于澆口位置設置不當而引起的不合理成型。進行澆口位置分析時不需要設置澆口位置。復制項目生成一個新的分析案例，設置分析類型為澆口設置，并默認成型條件，分析完成后，得到最佳澆口位置。
分析結(jié)果圖示中給出了澆口位置分布的合理程度系數(shù)。其中BEST GATE LOCATION合理程度系數(shù)為1，由圖三看出MF分析出的最佳澆口位置位于模型的邊緣，從理論上講，這個分析是合理的。但是這還不能作為最終分析結(jié)果，下面我們需要在此基礎上做進一步分析。
2.5.3 填充分析
澆注系統(tǒng)的性能直接影響到制件的填充行為，因此進行填充分析的最終目的是為了獲得最佳澆注系統(tǒng)設計。通過對不同澆注系統(tǒng)流動行為的分析比較，選擇最佳澆口位置，澆口數(shù)目，最佳澆注系統(tǒng)布局。
圖2.4 充填結(jié)束時的凍結(jié)層因子 圖2.5 充填結(jié)束時的體積溫度
圖2.6 充填結(jié)束時的壓力 圖2.7 充填區(qū)域
2.5.4 熔接痕分析
當2個或多個流動前沿融合時，會形成熔接線。在熔接線位置上的分子趨向變化強烈，因此該位置機械強度明顯減弱，熔接線在視覺上不太明顯。在這種情況下可以通過增加模具溫度和熔體溫度，使2個相遇的熔體前沿融合得更好，增加螺桿速率也行，或改進澆注系統(tǒng)的設計，在保持熔體流動速率的前提下減少流道尺寸，以減少產(chǎn)生的摩擦熱。如果不能消除熔接線，那么應使其位于制件上較不敏感的區(qū)域，以防止影響制件的機械性能和外觀質(zhì)量。通過改變澆口位置或者改變制件壁厚可以改變?nèi)劢泳€的位置。
圖2.8 熔接痕分析
2.5.5 氣穴分析
氣穴是成型時模具型腔內(nèi)的氣體來不及排除，被熔融塑料包裹在內(nèi)。成因主要有：塑料干燥不好，注塑速度過快，排氣系統(tǒng)不良，產(chǎn)品壁厚不均，澆口位置不當?shù)取Υ怂芗姆治鋈缦聢D：
圖2.9 氣穴分析
2.5.6 填充時間分析
填充時間是FILL和FLOW 分析的一個重要結(jié)果。在本次填充時間的結(jié)果圖中，將澆口設置在制件的邊緣，這樣做是考慮到噴嘴外殼的美觀性，避免去除澆口造成粗糙痕跡。填充時間之差較短，位置安排相對較合適。分析如下圖所示：
圖2.10 填充時間分析
3 游戲機手柄上殼的模具設計
3.1 塑料的工藝性設計
3.1.1 塑料制品成型工藝分析
1、制品材料ABS的性能：
（1） ABS為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，它是無定型聚合物，密度為1.05g/cm3左右，具有較高的機械強度和良好“豎、韌、鋼”的綜合性能。ABS是一種應用廣泛的工程塑料，其品種多樣，用途廣泛，也稱“通用工程塑料”，（MBS稱為透明ABS），易于成型加工，耐化學腐蝕性差，制品易電鍍。
（2）材料的性能參數(shù)：
ABS為熱塑性材料，密度為1.03-1.07 g/cm3 ，抗拉強度30-50MPa，抗彎強度為41-76 MPa，拉伸彈性模量1587-2277 MPa，彎曲彈性模量為1380-2690 MPa，收縮率為0.3%-0.8%，常取0.5%。該材料綜合性能好，即沖擊強度高，尺寸穩(wěn)定，易于成型，耐熱和耐腐蝕性能也較好，并有良好的耐寒性。
2、ABS的工藝特點:
（1） ABS的吸濕性較大和耐溫性較差,在成型加工前必須進行充分干燥和預熱,將水分含量控制在0.03%以下。
（2） ABS樹脂的熔融粘度對溫度的敏感性較低(與其它無定型樹脂不同)。ABS的注射溫度雖然比PS稍高,但不能像PS那樣有較寬松的升溫范圍,不能
用盲目升溫的辦法來降低其粘度,可用增加螺桿轉(zhuǎn)速或提升注射壓力/速度的辦法來提高其流動性。一般加工溫度在190～235℃為宜。
（3） ABS的熔融粘度屬中等,比PS、HIPS、AS均較高, 流動性較差，需采用較高的注射壓力啤料。
（4） ABS采用中等注射速度啤料效果好 (除非形狀復雜、薄壁制件需用較高的注射速度)，產(chǎn)品水口位易產(chǎn)生氣紋。
（5） ABS成型溫度較高，其模溫一般調(diào)節(jié)在45～80℃。生產(chǎn)較大產(chǎn)品時，定模（前模）溫度一般比動模（后模）略高5℃左右為宜。
（6） ABS在高溫炮筒內(nèi)停留時間不宜過長（應小于30分鐘），否則易分解發(fā)黃。
3.1.2 制品成型工藝參數(shù)
（1）成型工藝方法：注射成型注射成型是將粒狀的塑料從注射機的料斗送人高溫的料筒內(nèi)經(jīng)加熱塑化，使其成為粘流態(tài)熔體，然后在注射機柱塞或螺桿的高壓推動下，以很高的流速通過噴嘴，注入模具型腔，經(jīng)一定時間的保壓冷卻定型后，開模取出具有一定形狀、尺寸的塑料制品的成型工藝方法。注射成型可成型熱塑性塑料，也可成型熱固性塑料。其兩者所用的設備和模具結(jié)構(gòu)均不同。
（2）成形條件
表3.1 ABS的成型工藝參數(shù)
干燥溫度（℃）
70～80
干燥時間約（hr）
1.5
模具溫度（℃）
45～80
殘 料 量（mm）
2～8
熔膠溫度（℃）
190～235
背 壓（MPa）
9～18
注射壓力（MPa）
90～140
鎖模力約（ton/in2）
2～2.5
注 塑 速 度
中 等
回 料 轉(zhuǎn) 速(rpm)
70～100
螺 桿 類 別
標 準 螺 桿（直 通 式 噴 嘴）
停 機 處 理
關(guān)料閘啤清即可
碎料翻用（%）
20～30
表3.2 ABS的模具制作
合適壁厚（mm）
1.8～3
澆 口 設 計
大多數(shù)入水均可采用；可扁側(cè)入水、直接入水、扇形入水、潛水、薄膜入水、點水口可減少蛇紋。
收 縮 率（%）
0.4～0.7
3.1.3 塑件的尺寸與公差
（1）塑件的尺寸
塑件尺寸的大小受制于以下因素：
取決于用戶的使用要求。
受制于塑件的流動性。
受制于塑料熔體在流動充填過程中所受到的結(jié)構(gòu)阻力。
（2）塑件尺寸公差標準
影響塑件尺寸精度的因素主要有：塑料材料的收縮率及其波動。
塑件結(jié)構(gòu)的復雜程度。
模具因素（含模具制造、模具磨損及壽命、模具的裝配、模具的合模及模具設計的不合理所可能帶來的形位誤差等）。
成型工藝因素（模塑成型的溫度T、壓力p、時間t及取向、結(jié)晶、成型后處理等）。
成型設備的控制精度等。
其中，塑件尺寸精度主要取決于塑料收縮率的波動及模具制造誤差。
(3) 塑件的表面質(zhì)量
表面質(zhì)量是一個相當大的概念，包括微觀的幾何形狀和表面層的物理-力學性質(zhì)兩方面技術(shù)指標，而不是單純的表面粗糙度問題。塑件的表觀缺陷是其特有的質(zhì)量指標，包括缺料，溢料與飛邊，凹陷與縮癟，氣孔，翹曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素，通常要比塑件高出一個等級。該塑件要求對型腔拋光，所以對粗糙度的要求比較高，查表得ABS拋光后順紋路方向的表面粗糙度為0.02 m，垂直紋路方向的表面粗糙度為0.26 m。模具型腔的表面粗糙度通常應比塑件對應部位的表面粗糙度在數(shù)值上要高1~2級。此塑件表面粗糙度R=1.6.
3.2 注射成型機的選擇
3.2.1 注塑機基本參數(shù)
注塑機的主要參數(shù)有公稱注射量,注射壓力,注射速度,塑化能力,鎖模力,合模裝置的基本尺寸,開合模速度,空循環(huán)時間等.這些參數(shù)是設計,制造,購買和使用注塑機的主要依據(jù)。
(1)公稱注塑量；指在對空注射的情況下,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時,注射裝置所能達到的最大注射量,反映了注塑機的加工能力.
(2)注射壓力；為了克服熔料流經(jīng)噴嘴,澆道和型腔時的流動阻力,螺桿(或柱塞)對熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力.
(3)注射速率；為了使熔料及時充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還必須有一定的流動速率,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度.
常用的注射速率如表3.3所示。
表3.3 注射量與注射時間的關(guān)系
注射量/CM
125
250
500
1000
2000
4000
6000
10000
注射速率/CM/S
125
200
333
570
890
1330
1600
2000
注射時間/S
1
1.25
1.5
1.75
2.25
3
3.75
5
(4)塑化能力；單位時間內(nèi)所能塑化的物料量.塑化能力應與注塑機的整個成型周期配合協(xié)調(diào),若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間長,則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反之則會加長成型周期.
(5)鎖模力；注塑機的合模機構(gòu)對模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下模具不應被熔融的塑料所頂開.
(6)合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開距,動模板的行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數(shù)規(guī)定了機器加工制件所使用的模具尺寸范圍.
(7)開合模速度；為使模具閉合時平穩(wěn),以及開模,推出制件時不使塑料制件損壞,要求模板在整個行程中的速度要合理,即合模時從快到慢,開模時由慢到快在到停.
(8)空循環(huán)時間；在沒有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等動作的情況下,完成一次循環(huán)所需的時間.
利用UG軟件進行三維實體建模，并可直接通過軟件進行分析，查詢到塑件的體積為： V單=35.95cm3，V總=3 V單=2×35.95=71.90cm3
計算塑件的質(zhì)量，根據(jù)中國模具設計大典查得：ρ=1.03-1.07g/cm3，根據(jù)塑件形狀及尺寸，采用一模兩腔，即一模出兩個塑件的模具結(jié)構(gòu),估算澆注系統(tǒng)凝料體積為：
V凝= V單=35.95cm3。
塑件和澆注系統(tǒng)的質(zhì)量:W總=ρ（V總+V凝）=1.05×(71.90+35.95)=113.24g （3.1）
從實際注射量應在額定注射量的20%-80%之間考慮，初選臥式注射機型號：XS-ZY-250
表3.4 XS-ZY-250注射機參數(shù)
螺桿直徑mm
Φ50
模具厚度最大mm
最小mm
350
理論注射容積cm3
250
250
注射壓力MPa
130
噴嘴 球半徑mm
孔直徑mm
18
鎖模力 KN
1800
φ4
模板行程 mm
350
定位孔直徑mm
125
3.2.2 模具與注射機有關(guān)參數(shù)的校核
（1）注射量的校核
為確保塑件質(zhì)量，注塑模一次成型的塑件質(zhì)量（包括流道凝料質(zhì)量）應在公稱注塑量的35%~75%范圍內(nèi)，最大可達80%，最小不小于10%。為了保證塑件質(zhì)量，充分發(fā)揮設備的能力，選擇范圍通常在50%~80%。根據(jù)以下公式：
V=nVz+Vj≤0.8Vg （3.2）
式中 V：一個成型周期內(nèi)所需注射的塑料容積(cm3)
n： 型腔數(shù)目
Vz：單個塑件的容量(cm3)
Vj：澆注系統(tǒng)和飛邊所需的塑料容量(cm3)
其中：n=2 ；Vj=35.95 cm3
V=2×35.95+35.95=107.75m3<0.8Vg=0.8×250＝200cm3
由此可知選用的注射機在注射量可以滿足一模兩件的工作需要；
（2）鎖模力的校核
由F≥Pm(nAz+Aj) （3.3）
式中 F：鎖模力（N）；
n：型腔數(shù)目；
Pm：塑料熔體在型腔內(nèi)的平均壓力（MPa）；
Az：制品在分型面上的垂直投影面積（mm2）；
Aj：澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積（mm2）。
其中取Pm =80MPa
經(jīng)計算得A總＝nAz+Aj＝191.7930 cm2
Pm(nAz+Aj)=80×191.7930=1534.34KN<1800KN＝F
（3）開模行程的校核
模具開模行程應滿足：Sm
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