手機外殼模具設計【電池后蓋注塑?！俊?4張CAD圖紙+PDF圖】

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2 前 言 我國塑料模具工業(yè)現(xiàn)狀 我國塑料模具工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個多世紀，有了很大的發(fā)展。模具水平有了較大提高。在大型模具方面，已經(jīng)生產(chǎn)大屏幕彩電塑殼注塑模具等。精密塑料模具方面，已經(jīng)生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。用這些模具生產(chǎn)的一些塑料制品制件達到了國外同類產(chǎn)品的水平，但總體和國外相比仍有較大差距。 在成型工藝方面，多材質塑料成型模、高效多色注塑模、抽芯脫模機構的創(chuàng)新方面也取得較大進展。氣輔注射成型技術的使用更加成熟。熱流道模具開始推廣，有些企業(yè)的采用率達20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位還采用了具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達不道10%，與國外的50%-60%相比，差距較大。 在模具方面，我國模具總量雖已位居世界第三，但設計制造水平總體上比德、美、日、法、意等發(fā)達國家落后許多，模具商品化和標準化程度比國際水平低許多。在模具價格方面，我國比發(fā)達國家低許多，約為發(fā)達國家的1/3～1/5，工業(yè)發(fā)達國家將模具向我國轉移的趨勢進一步明朗化。 我國塑料模的發(fā)展迅速。塑料模的設計、制造技術、CAD技術、CAPP技術，已有相當規(guī)模的確開發(fā)和應用。在設計技術和制造技術上與發(fā)達國家和地區(qū)差距較大，在模具材料方面，專用塑料模具鋼品種少、規(guī)格不全質量尚不穩(wěn)定。模具標準化程度不高，系列化]商品化尚待規(guī)?；?；CAD、CAE、Flow Cool軟件等應用比例不高；獨立的模具工廠少；專業(yè)與柔性化相結合尚無規(guī)劃；企業(yè)大而全居多，多屬勞動密集型企業(yè)。因此努力提高模具設計與制造水平，提高國際競爭能力，是刻不容緩的。 塑料模發(fā)展趨勢 (1) 出于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度的要求，而適應高生產(chǎn)率而發(fā)展的一模多腔的原因，今后應該重點提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計水平及比例。 (2) 在模具設計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術。 (3) 推廣應用熱流道技術，氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。 (4) 開發(fā)新的成型工藝和快捷經(jīng)濟模具，以適應多品種、少批量的生產(chǎn)方式。 (5) 提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。 (6) 應用優(yōu)質材料和先進的表面處理技術來提高模具壽命和質量 此次的畢業(yè)設計（手機外殼模具設計）采用在Pro/ENGINEER Wildfire環(huán)境下完成設計，其中涉及到零件模塊、裝配模塊、工程圖模塊、Pro/Moldesign模塊。 在本次設計過程中，曾遇到了不少的困難，但在指導老師的細心指導下和同學的大力幫助下，都加以解決了。但本人知識水平有限，設計中肯定會有不完善的地方，懇請老師指正。 畢業(yè)設計（論文）開題報告 姓名 專業(yè)班 系別 自動化 指導教師 同組姓名 、 論文題目 手機外殼模具設計 課題研究背景：我國塑料模具工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)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)大屏幕彩電塑殼注射模具和打印機外殼注射模具；精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具等。但與國外相比還需進一步提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計水平及比例；在塑料模設計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術；開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟模具；提高塑料模標準化水平和標準件的使用率；應用優(yōu)質材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質量；研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程。未來的發(fā)展趨勢是：大型化、 高精密度化 、多功能復合型 、熱流道模具 、氣輔模具、 高壓注射成型。 本次畢業(yè)設計研究內(nèi)容：主要有以下幾點： 一：手機外殼的成型工藝參數(shù)及成型條件。包括成型的工藝參數(shù)有成型溫度、成型壓力、成型保持時間和成型的條件的選擇。 二：手機外殼模具設計的工藝性要求。主要四個方面：1、手機外殼幾何形狀的要素。如：壁厚、加強筋與增強結構、支撐面與凸臺、圓角與孔、文字、符號、花紋、合葉設計及其它幾何形狀要求2、手機外殼的尺度精度。有影響尺度精度的因素和手機外殼的尺度公差。 三：本模具型腔的設計與計算。主要包括型腔數(shù)的確定、分型面的確定、成型零部件結構形式、凹模與凸模工作尺寸計算。 四：本模具零件強度設計及校核。確定模具型腔時，應考慮使其在高壓熔體的作用下具有足夠的強度與剛度，又不使模具過于笨重。 五：注射機的選擇。應考慮九個方面：1、注射量的校核。2、合模力的校核。3、注射壓力的校核。4、模具高度與注射機閉合高度的關系校核。5、開模行程。6、推出裝置的校核。7、模具外型與注射機拉桿間距的關系。8、定位孔的直徑。9、噴嘴前端孔徑和球面半徑。 六：本模具設計采用的標準。包括零件標準、中小型模架標準和大型模架標準。 七：本模具構件設計及標準。需要四個方面的設計：1、模具構件設計與標準。構件包括支承件、導向副及定位零件，其設計與標準需查表。2、模具附加機構設計與標準。包括抽芯機構設計與標準、抽芯機構零件的設計與標準和脫模機構設計與標準。3、澆注系統(tǒng)設計。包括澆注系統(tǒng)組成及設計要求、澆注系統(tǒng)設計（主澆道、分澆道、澆口、澆口位置的選擇、冷料穴與拉料桿、排氣槽）和熱澆道設計。4、加熱與冷卻系統(tǒng)的設計。主要考慮冷卻水路形式、冷卻計算、加熱元件和加熱量計算等。 重點與難點：模具的設計過程包括產(chǎn)品建模、工藝分析；制定模具方案、選擇模架；模具工件部件、輔助裝置和零件詳細的設計、模具總裝圖設計等部分；最終能夠生成總裝圖、部裝圖及模具零件圖。 本次設計的重點與難點主要有十個方面：模具是否有良好的充填形式，制品能否全部注滿,是否達到實際最小壁厚；澆口位置與澆口數(shù)量是否最佳；流道系統(tǒng)的優(yōu)化設計；冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設計；工藝方案分析與論證；模具典型零件的加工與裝配；如何減小返修成本；如何減小塑件應力和翹曲；型腔加工仿真。 畢業(yè)設計成果：設計論文、零件圖、裝配圖 參考書籍 1、《塑料模設計及制造》 中國機械工業(yè)教育協(xié)會 組編 機械工業(yè)出版社 2、《實用模具設計與制造手冊》 許發(fā)樾 主編 機械工業(yè)出版社 3、《塑料制品與模具設計》 徐佩弘 主編 中國輕工業(yè)出版社. 4、《型腔模具設計與制造》 章飛 陳國平主編 化學工業(yè)出版社. 5、http://old.icad.com.cn/html/2005-3-14/200531485540.asp 6、http://www.21ct.cn/info/infoview.asp?id=75468 教師 （簽字） 同組設計 者（簽字） 教研主任 （簽字） 二Ｏ 年 月 日 1 手機外殼注塑模設計 機械設計制造及自動化 王駿超 指導老師：陳立鋒 肖思文 摘 要: 本次設計的制品為ABS手機外殼注射模設計，利用Pro/E來完成制品模三唯模型，利用CAD來完成其裝配圖和零件圖。模具采用了側抽芯，使側向的筋和肋能更好的脫模。模具結構緊湊、工作可靠、操作方便、運轉平穩(wěn)、冷卻效果好、勞動強度低、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)的塑件精度高、生產(chǎn)成本低。本文從型腔數(shù)量和布局的確定、注射機選擇、流道的設計、模板及其標準件的選用、冷卻系統(tǒng)、成型部件的設計等給出了詳細的設計過程。 關鍵字: 塑料 注射模 Pro/E CAD Mechanical design and manufacturing automation: Wang Jun Chao Instructor : Chen Li Feng Xiao Si Wen, To pick : The current design of products for mobile phone casings ABS injection mould design, the use of products Pro/E to complete three-state model, the use of CAD to complete its assembly, and parts maps. Adjacent pumping core components used to scan the tendons and getting better drawing of patterns. Advanced cohesive, working, reliable, easy to operate, smooth operation, good cooling effect, low labour intensity, production efficiency, the integrated production of high accuracy, low cost of production. The number and layout from Xingqiang identification, injection machine selection, flow Road design, the choice of standards and templates, cooling systems, shaped components of the design gives detailed design process. Internet : plastic injection mould Pro/E CAD 2 目 錄 前 言 1塑件成型工藝性分析 1 1.1 軟件簡介 1 1.2 塑件（某手機外殼）分析 1 1.3 零件結構特征、塑料的性能、技術要求及結構工藝性的分析 2 1.3.1尺寸及精度 2 1.3.2壁厚 2 1.3.4 脫模斜度 3 1.3.5 圓角 3 1.3.6 粗糙度 3 1.3.7 塑料性能的分析 3 2 模具的設計 5 2.1 擬定模具結構形式 5 2.2 確定型腔數(shù)量及排列形式 5 2.3 分型面的確定： 6 2.4 注射機型號的確定 6 2.4.1 注射機的選擇 6 2.4.2注射成型工藝的參數(shù) 6 2.4.3注塑機的校核 7 2.5澆注系統(tǒng)設計 8 2.5.1 澆注系統(tǒng)的設計原則 8 2.5.2 澆注系統(tǒng)的組成 9 2.5.3 澆注系統(tǒng)的作用 9 2.5.4 澆注系統(tǒng)各部件設計 9 2.5.5澆口的設計 11 2.5.6澆注系統(tǒng)的平衡 12 2.5.7 澆注系統(tǒng)凝料體積計算 12 2.5.8 注塑時間的計算 13 2.5.8 排氣系統(tǒng)設計 13 2.6成型零件的結構設計和計算 14 2.6.1成型零件鋼材的選用 14 2.6.2成型零件工作尺寸計算 15 2.6.3 成型零件強度、剛度的校核 17 2.7模架的確定和標準件的選用 18 2.8 合模導向機構的設計 19 2.8.1 合模導向零件機構的作用 19 2.8.2 導向機構的設計 19 2.9脫模推出機構的設計 20 2.9.1 推出機構的組成 20 2.9.2 推出機構的分類 20 2.9.3 推出機構的設計原則 20 2.9.4 脫模力的計算 21 2.9.5合模導向機構的設計 22 2.10 側向分型與抽芯機構的設計 23 2.10.1 側向抽芯機構的分類及特點 23 2.10.2 本模具的側抽芯設計 23 2.10.3 斜滑塊側抽芯機構 24 2.11注射模溫度調節(jié)系統(tǒng)設計 25 2.11.1 冷卻系統(tǒng)設計原則 25 2.11.2 冷卻系統(tǒng)的簡單計算 26 3 模具的試模與修模 28 3.1制品的粘著 28 3.2成型缺陷 28 3.3注射填充不足 28 3.4注射工藝不足 28 4 次品分析 28 5模流分析 28 參考文獻 28 1 1 塑件成型工藝性分析 1.1 軟件簡介 本設計中主要為模具的設計與計算，為后面完成裝配圖作好資料準備。裝配圖用AutoCAD來完 成其三個視圖的顯示。零件為某手機可換機殼的后蓋，整體由不規(guī)則曲面構成，殼內(nèi)有多處定位和 固定結構，發(fā)現(xiàn)小型復雜零件，不能用一般的拉伸剪切就能達到要求。而零件圖的繪制在AutoCAD 中也較難畫出。 計算機輔助設計（Computer Aided Design，簡寫為CAD） ，是指利用計算機的計算功能和高效的 圖形處理能力，對產(chǎn)品進行輔助設計分析、修改和優(yōu)化。它終合計算機知識和工程設計知識的成果， 并隨計算機軟硬件的不斷提高而逐漸完善。AutoCAD的最大特點是讓設計者更為輕松，設計者或繪 圖者幾乎可不必離開屏幕就能連續(xù)地完成工作。AutoCAD適合于工程制造、建筑設計、裝潢設計等 各行業(yè)技術人員作為設計依據(jù)，完成圖紙上的工作。 AutoCAD是美國Autodesk公司開發(fā)的一種通用CAD軟件。 1982年首次推出了AutoCAD R1.0版本， 經(jīng)過十余次的版本更新，AutoCAD已從一個簡單的繪圖軟件發(fā)展成為包括三維建模在內(nèi)的功能十分 強大的CAD系統(tǒng)，是世界上最流行的CAD 軟件，現(xiàn)已廣泛應用于機械、電子、建筑、化工、汽車、 造船、輕工及航空航天等領域 Pre/Engineer是美國PTC參數(shù)技術公司推出，是國際上最先進也是最成熟使用參數(shù)化特征造型技 術的大型CAD/CAM/CAEA集成軟件。這是我們零件模型設計與加工過程中的主要工具。下面是一些 簡單的介紹： Pre/Engineer包括三維實體造型，裝配模擬，加工仿真NC自動編程，板金設計，電路布線，裝 配管路設計等專有模塊，ID反求工程， CE并行工程等先進的設計方法和模式。其主要特點是參數(shù)化 的牲造型；統(tǒng)一的能使各模塊集成起來的數(shù)據(jù)庫；設計修改的關聯(lián)性，即一處修改，別的模塊中的 相應圖形和數(shù)據(jù)也會自動更新。它的性能優(yōu)良，功能強大，是一套可以應用于工業(yè)設計，機械設計， 功能仿真，制造和管理等眾多領域的工程自動化軟件包。Pre/Engineer自動化自1988年問世以來，10 多年來已成為全世界最普及的3DCAD/CAM系統(tǒng)的標準軟件，Pre/Engineer在今日儼然已成為 3DCAD/CAM系統(tǒng)的標準軟件，廣泛應用于電子，機械，模具，工業(yè)設計，汽車，自行車，航天， 家電，玩具等各行各業(yè)。Pre/Engineer是一套由設計至生產(chǎn)的機械自動化軟件，是新一代產(chǎn)品造型系 統(tǒng)，是一個參數(shù)化，基于特征的實體造型系統(tǒng)，并且具有單一的數(shù)據(jù)庫功能。 1.2 塑件（某手機外殼）分析 塑件的相關技術參數(shù)見零件圖紙 塑件所采用的塑料名稱ABS 塑件的生產(chǎn)批量中等批量 塑件的體積和重量見表 1-1 表 1-1 塑件主要參數(shù) 材料密度（ density） 體積（ volume） 質量（mass） 1.05 g/cm305.1 mm3310. g50.3 2 1.3 零件結構特征、塑料的性能、技術要求及結構工藝性的分析 塑料制品形狀如圖 1-1 圖 1-1 1.3.1 尺寸及精度 塑件尺寸的大小取決于塑料的流動性。在注射成型過程中，流動性差的塑料及薄壁塑件等的尺 寸不能設計的過大。大而薄的塑件在塑料尚未充滿型腔時已經(jīng)固化，或勉強能充滿但料的前鋒已不 能很好的熔合而形成冷接縫影響塑件的外觀和結構強度。 塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸的符合程度，即所獲塑件尺寸的準確度。 影響塑件的精度的因素很多，首先是模具的制造精度和模具的磨損程度，其次是塑料收縮率的波動 以及成型是工藝條件的變化、塑件成型后的時效變化和模具的結構等。因此，塑件的尺寸精度一般 不高，應在保證使用要求的前提下盡可能選用低級精度。根據(jù)我國目前塑件的成型水平，塑件的尺 寸公差可依據(jù)SJ1372-78塑料制件公差數(shù)值標準確定。該標準將塑件分成8個等級，每種塑料可選其 中三個等級，即高精度、一般精度、低級精度。1、2級精度要求較高，一般 不采用。此外，對塑件 圖上無公差要求的自由尺寸，建議采用標準中的8級精度。對孔類尺寸數(shù)值冠以（+） ；對于軸類尺寸 數(shù)值冠以（-） ；對于中心距尺寸幾其他位置尺寸可取表中數(shù)值之半冠以（）號。 在本設計中根據(jù)中國模具設計大典可查得： 手機后蓋選用的精度等級為一般精度選用4級。 1.3.2 壁厚 塑料制件規(guī)定它的最小壁厚值，它隨塑件大小不同而異。塑件過厚不但造成原料浪費，而且對 熱塑性塑料增加了冷卻時間，降低了生產(chǎn)率，另外也影響了產(chǎn)品的質量，如產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷 等缺陷。 3 熱塑性塑料易于成型薄壁塑件，最小壁厚達到 0.25mm，但一般不宜小于 0.60.9mm ，常取 24mm。在本設計中，壁厚取 1mm 左右。同時同一塑件的壁厚應盡可能一致，否則因冷卻或固化 的速度不同產(chǎn)生附加內(nèi)應力，使塑件產(chǎn)生翹曲、縮孔、裂紋甚至開裂等的缺陷。 1.3.4 脫模斜度 為了便于脫模，防止脫模是拉傷塑件在設計時必須使塑件塑料封頭內(nèi)外表面沿脫模方向留有足 夠的脫模斜度。脫模斜度取決于塑件的形狀、壁厚及塑料收縮率。一般取 30130, 取斜度的 方向一般內(nèi)孔以小端為準，符合圖樣要求斜度由擴大方向取得；外形以大端為準，符合圖樣要求， 斜度由縮小方向取得，而且脫模斜度不包括在塑料制品公差范圍內(nèi)，脫模斜度見表： 表 1-2 常用塑料的脫模斜度 脫模斜度塑料名稱 型腔 型芯 聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯、氯化聚醚 2545 2045 硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜 3540 3040 聚苯乙烯、有機玻璃、ABS、聚甲醛 351 30 3040 熱固性塑料 2540 2040 1.3.5 圓角 在塑料制品設計中，制品的轉角處應盡可能采用圓弧過渡。因為帶有尖角的塑件，往往會在尖 角處產(chǎn)生應力集中，在受力或受沖擊振動時會發(fā)生破裂，甚至在脫模過程由于成型內(nèi)應力而開裂， 特別是塑件的內(nèi)角處，理想的內(nèi)圓角半徑應為壁厚的 1/3 以上。這樣避免應力集中，提高塑料制品 的強度，改善制品成型時的塑料流動情況及脫模。此外，有了圓角，模具在淬火或使用時不致因應 力集中而開裂。但是，采用圓角會使凹模型腔加工復雜化，使鉗工勞動量增大。通常內(nèi)壁圓角半徑 應是壁厚的一半，而外壁圓角半徑可為壁厚的 1.5 倍，一般圓角半徑不應小于 0.5mm。 1.3.6 粗糙度 塑件的外觀要求越高，表面粗糙度應越低。這除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤云紋等疵 點來保證外，主要取決于模具型腔表面粗糙度。一般模具粗糙度要比塑件的要求低12級。塑料制件 表面粗糙度一般為0.80.2m之間。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷加大，所以 應隨時給以拋光復原。透明塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同，而不透明塑件則根據(jù)使用情況 決定他們的表面粗糙度。 1.3.7 塑料性能的分析 塑料的選用及相應特征的說明： 選擇的塑料的要求價格合適，具有較好的加工性能、機械性能。 ，該塑料制品選用的是ABS塑料， ABS是丙烯晴、丁二烯和苯乙烯三種單體的三元共聚物，ABS具有較高的強度、硬度、耐熱性及耐 化學腐蝕性；具有彈性和較高的沖擊強度；它具有優(yōu)良的介電性能及成型加工性能等綜合的優(yōu)良性 能，且價格便宜，原料易得。ABS的主要技術指針見表2-3 4 表1-3 ABS各項性能參數(shù)表 密度（g/ 3cm） 105 抗拉屈服強度（mpa ） 50 比容（ /g） 092 拉伸彈性模量（mpa ） 310.8 吸水率24h（%） 03 無缺口 261 收縮率（%） 130-160 2m缺口 11 熔點（ C） 130160 彎曲強度（mpa ） 80 0.45mpa 90108 強度（hb） 9.7 1.80mpa 83103 體積電阻率（ 2m） 3109.6 5 2 模具的設計 2.1 擬定模具結構形式 36H7/n2f 圖 2-1 2.2 確定型腔數(shù)量及排列形式 根據(jù)任務書的設計要求，該模具采用一模兩腔。 多型腔模具排列形式設計的要點： 1） 盡可能采用平衡式排列，確保制品質量的均一和穩(wěn)定； 2） 型腔布置與澆口開設部位應力求對稱，以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象； 3） 盡量使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸 排列形式如圖 2-2 圖 2-2 定模座 板 推桿固 定板 推 板動模座 板 墊 塊 動模板 6 2.3 分型面的確定： 分型面的選取不僅關系到塑件的正常和脫模，而且涉及模具結構與制造成本。一般來說，分型 面的設計原則： 1）分型面位置應設在塑件截面尺寸最大的部位，便于脫模和加工型腔； 2）有利于保證塑件尺寸精度； 3）有利于保證塑件的外觀質量，塑料熔體容易在分型面上產(chǎn)生飛邊，從而影響塑件的外觀質量， 因此在光滑平整表面或圓弧曲面上應盡量避免選擇分型面。 4）考慮滿足塑件的使用要求，注塑件在成型過程中，有一些難免的工藝缺陷，如脫模斜度、推 桿及澆口痕跡等，選擇分型面時，；應從使用角度避免這些工藝缺陷影響塑件功能。 5）考慮注塑機的技術規(guī)格，使模板間距大小合適； 6）考慮鎖模力，盡量減小塑件在分型面的投影面積； 7）盡可能將塑件留在動模一側，易于設置和制造簡便易行的脫模機構； 8）考慮側向抽拔距 9）盡量方便澆注系統(tǒng)的布置； 10）有利于排氣； 11）便于模具零件加工。 2.4 注射機型號的確定 2.4.1 注射機的選擇 完整的注射成型工藝過程，按其先后順序應包括：成型前的準備、注射過程、塑件的后處理等。 1、成型前的準備 為使注射成型過程能順利進行，并保證塑料制件的質量，在成型前應做一些 必要的準備工作，包括：a.原料的檢驗和預處理，在成型前應對原料進行外觀（如色澤、顆粒大小、 均勻度）及工藝性能（如流動性、熱穩(wěn)定性、收縮性、水分含量等）的檢驗;b.料筒的清洗；c.嵌件的 預熱；d.脫模劑的選用。 2、注射過程 完整的注射過程包括加料、塑化、注射、保壓、冷卻和脫模幾個步驟。其流動的 情況又可分為充型、保壓、倒流和澆口凍結后的冷卻四個階段。 3、塑件的后處理 塑件在成型過程中，由于塑化不均勻或由于塑料在型腔中的結晶、定向以 及冷卻不均勻而造成塑件各部分收縮不一致，或因其他原因使塑件內(nèi)部不可避免地存在一些內(nèi)應力 而導致在使用過程中變形或開裂。因此常需要進行適當?shù)暮筇幚硪韵嬖诘膬?nèi)應力，改善塑件的 性能和提高尺寸穩(wěn)定性。其主要方法是退火和調濕處理。 2.4.2 注射成型工藝的參數(shù) 注射成型工藝的核心問題，就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把他注射到型腔 中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達到所要求的質量。在塑料成型過程中，工藝條件的選在和 控制是保證成型順利進行和塑件質量的關鍵因素。主要工藝條件是影響塑化流動和冷卻的溫度、壓 力、和相應的各個作用時間。 溫度：注射成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度等。前兩種溫度主要 影響塑料的塑化和流動；而后一種溫度主要是影響塑料的流動和冷卻。 壓力：注射模注射過程中需要控制的壓力包括塑化壓力、注射壓力和型腔壓力三種，它們直接 7 影響塑料的塑化和塑件質量。 1、塑化壓力 塑化壓力又稱為背壓，是指采用螺桿式注射成型時，螺桿頭部熔體在螺桿轉動后 退時所受到的阻力。 2、注射壓力 注射機的注射壓力是指在注射成型時，柱塞或螺桿頭部單位面積對塑料熔體所施 加的壓力。在注射機上常用表壓指示注射壓力的大小，其大小取決于塑料品種、注射機類型、模具 的澆注系統(tǒng)狀況、模具溫度、塑料復雜程度和壁厚以及流程的大小等諸因素，很難具體確定，一般 要經(jīng)試模后才能確定。其常用的注射壓力范圍一般在 70150MPa 之間。其作用是克服塑料熔體一 定的充型速率以及對熔體進行壓實等。 時間：完成一次注射成型過程所需的時間稱為成型(或生產(chǎn)) 周期，它包括以下各部分：注射時間、 保壓時間、冷卻時間 、其他時間(含開模、脫模、噴涂脫模劑、放嵌件等) 即：T=t 注 +t 保壓 +t 冷卻 +t 其他 ，本設計成型周期取 20s, 成型周期直接影響到勞動生產(chǎn)率和注射機使用率，因此生產(chǎn)中，在保證質量的前提下，應盡量 縮短成型周期中各階段的有關時間。在整個成型周期中，以注射時間和冷卻時間最重要，對塑件的 質量均有決定性影響。注射時間中的保壓時間就是對型腔內(nèi)塑料的壓實時間，在整個注射時間內(nèi)所 占比例較大，一般為 20-25s。冷卻時間主要決定于塑件的厚度、塑料的熱性能和結晶性能以及模具 溫度等。冷卻時間的長短應以脫模時塑件不引起變形為原則。冷卻時間一般在 30-120s 之間。冷卻時 間過長，不僅延長生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)效率，對復雜塑件還將造成脫模困難。成型周期中的其他時 間則與生產(chǎn)過程是否連續(xù)化和自動化以及兩化的程度等有關。具體的參數(shù)見表 2-1，最終確定注射機 型號為 XS-ZY-60,具體參數(shù)如表：2-1 表 2-1 住注射機主要參數(shù) 2.4.3 注塑機的校核 2.4.3.1 注射量校核 注射機的表稱注射量：V 機 =60cm3 塑件體積：V s =23.33=6.66 cm3 ,而澆注系統(tǒng)流道凝料的體積：V 凝 =2.33cm3 則實際需要的注射量：V 實 = Vs + V 凝 =6.66+2.33=8.99 cm3 所以，注射量符合 2.4.3.2 注射壓力校核 因為 HDPE 的注射壓力是 70150MPa，而 XS-ZY-60 注塑機的壓力為 180Mpa，顯然注塑機的 注射壓力滿足要求。 2.4.3.3 鎖模力校核 塑料對模板的壓力為： 理論注射容積 注射壓力 注射時間 注射速率 螺桿轉速 60 3 180 MPa 2s 70g/s 0200r/min 鎖模力 拉桿內(nèi)間距 開模行程 最大模具厚度 最小模具厚度 400KN 200300mm 500mm 250mm 150mm 噴嘴孔直徑 定位孔直徑 噴嘴球半徑 4mm 125mm SR18mm 8 P=0.3P1=0.3100=30MPa F 脹 =(nA 塑件 +A 澆 )P=（22989+2092）30=242 KN F 額 =400KN 242KN=F 脹 鎖模力足夠 2.4.3.4 開模行程與推出機構的校核（具有側向抽芯）： S 側 =87.75+5.25=93 mm91.86 mm =82.5+4.06+5.25=H 1+H2+（510）mm 所以只要校核側向抽芯需要的開模距離 S 側 與注射機的最大開模行程 Smax 相對比即可，本設 計注塑機的最大開模行程 Smax=500mmm93mm=S 側 2.4.3.5 安裝部分相關尺寸的校核： 噴嘴尺寸： 主流道始端的球面半徑 SR 主流道 =13mm注射機噴嘴球面半徑 SR0=10mm, 主流道小端直徑 d= 4注射機噴嘴直徑 d0= 3 定位圈與注射機固定板的關系： 注射機所要求的定位圈尺寸為 80mm 模具總厚度與注射機模板閉合厚度的關系： 模具總厚度 Hm=230mm,注射機允許的最大模具厚度 Hmax=250mm,最小厚度 Hmin=150mm 即 HminH mH max 滿足要求。 2.5 澆注系統(tǒng)設計 2.5.1 澆注系統(tǒng)的設計原則 澆注系統(tǒng)設計是否合理不僅對塑件性能、結構、尺寸、內(nèi)外在質量等影響很大，而且還與塑件 所用塑料的利用率、成型生產(chǎn)效率等相關，因此澆注系統(tǒng)設計是模具設計的重要環(huán)節(jié)。對澆注系統(tǒng) 進行總體設計時一般遵循以下原則： 1）重點考慮型腔布局，包括以下三點： 盡可能采用平衡布置，以便設置平衡式分流道 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(chǎn)生溢料現(xiàn)象 盡量使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸 2）熱量及壓力損失要小，為此澆注系統(tǒng)流程應盡量短，截面尺寸應盡可能大，彎折盡量少，表 面粗糙度要低； 3）均衡進料，盡可能使塑料熔體在同一時間內(nèi)進入各個型腔的深處及角落，即分流道盡可能采 用平衡式布置； 4）塑料耗量要少，在滿足各型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少塑料的耗量； 5）消除冷料，澆注系統(tǒng)應能收集溫度較低的“冷料”，防止其進入型腔，影響塑件質量； 6）排氣良好，澆注系統(tǒng)應能順利地引導塑料熔體充滿型腔各個角落，使型腔的氣體能順利排出； 7）防止塑件出現(xiàn)缺陷，避免熔體出現(xiàn)充填不足或塑件出現(xiàn)氣孔、縮孔、殘余應力、翹曲變形或 9 尺寸偏差過大以及塑料流將嵌件沖壓位移或變形等各種成型不良現(xiàn)象； 8）塑件外觀質量，根據(jù)塑件大小、形狀及技術要求，做到去除修整澆口方便，澆口痕跡無損塑 件的美觀和使用； 9）生產(chǎn)效率，盡可能使塑件不進行或少進行后加工，成型周期短，效率高； 本設計的塑件屬于日常用品，生產(chǎn)批量中等采用普通澆注系統(tǒng)更符合經(jīng)濟要求。 2.5.2 澆注系統(tǒng)的組成 普通流道澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。 2.5.3 澆注系統(tǒng)的作用 將來自注射機噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)的輸送到型腔，同時使型腔內(nèi)的氣體能及時順利排出。 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(nèi) 外質量優(yōu)良的塑料制件。 2.5.4 澆注系統(tǒng)各部件設計 （1）主流道設計 主流道通常位于模具的入口處，其作用是將注塑機噴嘴注出的塑料熔體導入分流道或型腔。其 形狀為圓錐形，便于塑料熔體的流動及流道凝料的拔出。熱塑性塑料注塑成型用的主流道，由于要 與高溫塑料及噴嘴反復接觸，所以主流道常設計成可拆卸的主流道襯套，以便有效的選用優(yōu)質鋼材 單獨進行加工和熱處理。 主流道設計要點： 1）主流道圓錐角 =26，對流動性差的塑料可取 3 6，內(nèi)壁粗糙度為 Ra =0.63 ；m 2）主流道大端成圓角，半徑 r=13mm,以減小料流轉向過度時的阻力； 3）在模具結構允許，主流道應盡可能短，一般小于 60mm,過長則會影響熔體的順利充型； 4）主流道襯套與定模座板采用 H7/m6 過渡配合，與定位圈的配合采用 H9/f9 間隙配合； 5）主流道襯套一般選用 T8、T10 制造，熱處理強度為 5256HRC。 主流道的具體尺寸見表 2-2 表 2-2 主流道具體尺寸 符號 名稱 尺寸 取值 d 主流道小端 注射機噴嘴直徑（0.51） 5 SR 主流道球面半徑 噴嘴球面半徑（12） 13 h 球面配合高度 3 主流道錐角 26 2 L 主流道長度 盡量小于或等于 60 60 D 主流道大端直徑 D +2Ltg(/2) 6.1 r 主流道大端倒圓角 D/8 1 本設計的主流道襯套的結構形式如圖 2-3 10 圖 2-3 （2）冷料穴的設計 主流道一般為于主流道對面的動模板上。其作用就是存放料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進入 型腔而形成冷接縫；此外，在開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主 流道大端直徑，長度約為主流道大端直徑。 冷料穴的形式有： 1）與推桿匹配的冷料穴 2）與拉料桿匹配的冷料穴 3）無拉料桿的冷料穴 本設計的塑件為 ABS，該塑料具有良好的韌性，采用“與推 桿匹配的冷料穴” 中的倒錐形將主流道凝料拉出，當其被推出時， 塑件和流道凝料能自動墜落，具體見圖 2-4 （3）分流道設計 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上， 起分流和轉向的作用。多型腔模具一般需設置分流道，單型腔大型 圖 2-4 塑件在使用多個點澆口時也要設置分流道。 分流道設計要點 1）分流道要求熔體的流動阻力盡可能的小。在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體順利充滿型腔的 前提下，分流道的截面積與長度盡量取小值，尤其對于小型 更為重要； 2）分流道轉折處應以圓弧過渡，與澆口的連接處應加工成斜面，并用圓弧過渡，利于塑料熔體 的流動及填充； 3）各型腔要保持均衡進料； 4）表面粗糙度要求以 Ra0.8 為佳； 5）分流道較長時，在分流道的末端應開設冷料井； 分流道的截面形狀設計 分流道的截面形狀選取，從減少流道內(nèi)的壓力損失考慮，要求流道的截面積大；從熱傳導角度 考慮，為減少熱損失，要求流道的比表面積（截面積與外周長之比）最??；在生產(chǎn)實踐中還應考慮 分流道的加工難度。 分流道形狀及效率見表 2-3 11 表 2-3 常用的分流道截面的形狀及其效率 D/4 0.166D D/4 0.100D效率 0.25D 0.25D 0.217D 0.153D 0.195D d= D/6 0.071D 各種分流道當中，圓形、正方形的效率最高（即比表面積最?。?，所以本設計采用圓形截面的 分流道。 分流道的分布： 由于分流道的長度與分布跟型腔的數(shù)量及其排布有密切關系，并且分流道的直徑要稍大于主流 道大端直徑，其分布如圖：2-5 圖 2-5 分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想， 因面分流道的內(nèi)表面粗糙度 Ra 并不要求很低，一般取 1.60m 左右就可以，這樣表面稍不光滑，有 助于增大塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔 體流動時具有適宜的剪切速度和剪切熱。 2.5.5 澆口的設計 澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部 分，但卻是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質量的影響很大。 澆口截面積通常為分流道截面積的 7%9% ，澆口截面積形狀為矩形和圓形兩種，澆口長度為 0.5mm2.0mm。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定，取下限值，然后在試模時逐步修正。 澆口的設計，通常要求考慮下面的原則： 1.盡量縮短流動距離。 2.澆口應開設在塑件壁厚最大處。 3.必須盡量減少熔接痕。 4.應有利于型腔中氣體排出。 5.考慮分子定向影響。 6.避免產(chǎn)生噴射和蠕動。 7.澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。 12 8.注意對外觀質量的影響。 綜合八點原則，同時結合所測繪塑件的實物所留下的澆口印，本設計采用側澆口。 側澆口又稱邊緣澆口，一般開在分型面上，從塑件的外側進料。側澆口是典型的矩形截面澆口， 能方便地調整充模時的剪切速率和封閉時間，故也稱標準澆口。它截面形狀簡單，加工方便；澆口 位置選擇靈活，去除澆口方便，痕跡小。但塑件容易形成熔接紋、縮孔、凹陷等缺陷，注射壓力損 失較大，對殼體件排氣不良。 澆口結構尺寸見表 2-4。 表 2-4 澆口結構尺寸 側澆口尺寸/mm 塑件壁厚/mm 深度 h 寬度 w 澆口長度/mm 0.8 00.5 01.0 0.82.4 0.51.5 0.82.4 2.43.2 1.52.2 2.43.3 3.26.4 2.22.4 3.36.4 1.0 注：源自參考文獻 注塑成型及模具實用技術 李海梅，申長雨主編 北京：化學工業(yè)出版社，2002 綜上得本設計的側澆口尺寸為：深度 h=1mm，寬度 w=2.5mm，長度 l=1mm。 2.5.6 澆注系統(tǒng)的平衡 對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設計應盡量保證所有的型腔同時得到 均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結構允許的情況下，應將從主流道到各個型腔的分流道 設計成長度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡式）的形式，否則就需要通過調節(jié)澆口尺 寸使各澆口的流量及成型工藝條件達到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡。 本設計采用平衡式流道布置，從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸對應 相同，各個澆口也相同，顯然澆注系統(tǒng)是平衡的。 2.5.7 澆注系統(tǒng)凝料體積計算 1） 主流道凝料體積 22313.486.516.37.23V m主 2）分流道凝料體積 31.5.740.分 3） 澆口凝料體積 由于澆口部分體積很小，可取為 0 4） 冷料穴體積 223114.5.3.754.896.3V m冷 5） 澆注系統(tǒng)凝料體積 1333137.240.679.430.829.VVmc總 分 主 冷 澆 口 澆注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計算（按分流道取其中一個方向計算） 1） 流過澆口的體積 332.5cm塑 2） 流過分流道的體積 34.V塑 3） 流過主流道的體積 312.5c塑 2.5.8 注塑時間的計算 1）確定適當?shù)募羟兴俾?主流道 2110s31s 分流道 5 側澆口 31341 2）確定體積流率 q(澆注系統(tǒng)各段的 q 值是不相同的) 主流道的體積流率 1q33310.251.265/SRcms 澆口體積流率 3 243. /66Wh 3）注射時間的計算 模具充模時間 st1.549.3752Vsq總 式中 -主流道體積流率 1q3/cms -注射時間 st -模具成型時所需塑料熔體的體積 SV3c 單個型腔充模時間 3t12.50.986SVsq 注射時間 根據(jù)經(jīng)驗公式求得注射時間 t 324.7520.983.24st s 根據(jù)注塑機的有關參數(shù)，可知 注射機最短注射時間 2s，所選時間合理。t 2.5.8 排氣系統(tǒng)設計 排氣槽的作用是將型腔和型芯中周圍空間內(nèi)的氣體及熔料所產(chǎn)生的氣體排到模具之外。該注射 模屬于小型模具，在推桿的間隙和分型面上都有排氣效果，無需另外開排氣槽。 14 2.6 成型零件的結構設計和計算 注射模具的成型零件是指構成模具型腔的零件，通常包括了凹模、型芯、成型桿等。凹模用以 形成制品的外表面，型芯用以形成制品的內(nèi)表面，成型桿用以形成制品的局部細節(jié)。成形零件作為 高壓容器，其內(nèi)部尺寸、強度、剛度，材料和熱處理以及加工工藝性，是影響模具質量和壽命的重 要因素。如果型腔和底板厚度過小，可能因強度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足 而產(chǎn)生撓曲變形，導致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。 設計時應首先根據(jù)塑料的性能、制件的使用要求確定型腔的總體結構、澆口、分型面、排氣部 位、脫模方式等，然后根據(jù)制件尺寸，計算成型零件的工作尺寸，從機加工工藝角度決定型腔各零 件的結構和其他細節(jié)尺寸，以及機加工工藝要求等。此外由于塑件熔體有很高的壓力，因此，應通 過強度和剛度計算來確定型腔壁厚，尤其對于重要的精度要求高的型腔，更不能單純憑經(jīng)驗來確定 型腔壁厚和底板厚度。 2.6.1 成型零件鋼材的選用 對于模具鋼的選用，必需要符合以下幾點要求： 1）機械加工性能良好。要選用易于切削，且在加工以后能得到高精度零件的鋼種。 2）拋光性能優(yōu)良。注射模成型零件工作表面，多需要拋光達到鏡面，Ra0.05m。要求鋼材硬 度在 HRC35 40 為宜。過硬表面會使拋光困難。鋼材的顯微組織應均勻致密，極少雜質，無疵斑和 針點。 3）耐磨性和抗疲勞性能好。注射模型腔不僅受高壓塑料熔體沖刷，而且還受冷熱溫度交變應力 作用。一般的高碳合金鋼可經(jīng)熱處理獲得高硬度，但韌性差易形成表面裂紋，不以采用。所選鋼種 應使注塑模能減少拋光修模次數(shù)，能長期保持型腔的尺寸精度，達到所計劃批量生產(chǎn)的使用壽命期 限。 4）具有耐腐蝕性。對有些塑料品種，如聚氯乙稀和阻燃性的塑料，必須考慮選用有耐腐蝕性能 的鋼種。 我國鋼鐵冶金行業(yè)標準 YB/T0941997 推薦的塑料模具鋼的用途見表 2-5 表 2-5 塑料鋼主要性能 鋼號 特性和用途 SM45 價格低廉、機械加工性能好，用于日用雜品、玩具等塑料制品的模具 SM50 硬度比 SM45 高，用于性能要求一般的塑料模具 SM55 淬透性好、強度比 SM50 好，用于較大型的、性能要求一般的塑料模具 SM1CrNi3 塑性好，用于需冷擠壓反印法壓出型腔的塑料模具制作 SM45 鋼屬碳素塑料模具鋼，其化學成分與高強中碳優(yōu)質結構鋼45 鋼相近，但鋼的潔凈度 更高，碳含量的波動范圍更窄，力學性能更穩(wěn)定。SM45 鋼經(jīng)正火或調質處理后，具有一定的硬度、 強度和耐磨性，而且價格便宜，切削加工性能好，適宜制造形狀簡單的小型塑料模具或精度要求不 高、使用壽命不需很長的模具等。綜上所述，再根據(jù)本塑件手機外殼，為日常用品，其生產(chǎn)批 15 量中等，本設計的成型零件的材料取 SM45 鋼。 2.6.2 成型零件工作尺寸計算 制品尺寸能否達到圖紙尺寸的要求，與型腔、型芯的工作尺寸的計算有很大關系。成型零件工 件尺寸的計算內(nèi)容包括：型腔和型芯的徑向尺寸（含矩形的長和寬） 、高度尺寸及中心距尺寸等。成 型零件工作尺寸的計算方法很多，現(xiàn)以塑料的平均收縮率為基準計算。 （1） 型腔內(nèi)徑尺寸計算 z)43-DQ(M （mm） 式中， 型腔內(nèi)徑尺寸（mm） D制品的最大尺寸（mm） Q塑料的平均收縮率（%） ，ABS的平均收縮率為0.5% 制品公差43 系數(shù)，可隨制品精度變化，一般取0.50.8之間z 模具的制造公差，一般取 z= 6 1 4 按矩形計算，手機后蓋長度、寬度上的最大尺寸分別為 1D =102mm 2D=45mm 根據(jù)塑件的要求?。?1=0.44mm 2=0.28mm，則 M1=（82820.005- 0.44） 35.0=82.74 35.0mm4 M2D=(42+420.005- 0.28) 2. =42.42 2. mm3 （2） 型芯徑向尺寸計算 模具型芯徑向尺寸是由制品的內(nèi)徑尺寸所決定的，與型腔徑向尺寸的計算原理一樣，分長、 寬兩部分計算： z)43-DQ(dM (mm) 式中， 型芯外徑尺寸(mm) 1制品內(nèi)徑最小尺寸(mm) 其余符號含義同型腔計算公式。 按矩形計算，手機后蓋長度、寬度的最小尺寸分別為 1D =81mm 2D=40mm 由上可知， 1 =0.44mm 2=0.28mm，則 1MD=（81810.005- 0.44） 0.35-=81.73 0.35-mm4 16 2MD=（40+400.005- 0.28） 0.25-=40.39 0.25-mm43 （3）型腔深度尺寸計算 模具型腔深度尺寸是由制品的高度尺寸所決定，設制品名義高度尺寸為最大尺寸，公差 負偏 差。型腔深度名義尺寸為最小尺寸，其公差為正偏差+ z。由于型腔底部或型芯端面的磨損很小， 可以略去磨損量 c，在計算中取 ，加上制造偏差有：3/t （mm） z)( 32QhhH 11M 式中 型腔的深度尺寸（mm） 制品高度最大尺寸（mm） 由零件圖上可知， 1H =5mm，可得， =0.14mm，因此 M=（5+5 0.005-2/30.14） 0.3=4.93 0.3mm （4）型芯高度尺寸計算 模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸所決定，設制品高度名義尺寸為最大尺寸公差為正偏差+ ，型芯高度設計為最大尺寸，其公差為負偏差- z。根據(jù)有關的經(jīng)驗公式：Mh =（ 1H+ Q+ ） z（mm）32 式中 型芯高度尺寸（mm） 1制品深度最小尺寸（mm） 由零件圖中可得， 1=4mm，查表1-15 得， =0.12mm MH=（440.005+ ） 0.25-=6.14 0.25-mm.3 （5）型腔壁厚與底板厚度計算 注射成型模型腔壁厚的確定應滿足模具剛度好、強度大和結構輕巧、操作簡便等要求。在塑料 注射充型過程中，塑料模具型腔受到熔體的高壓作用，故應有足夠的強度、剛度。否則可能會因為 剛度不足而產(chǎn)生塑料制件變形損壞，也可能會彎曲變形而導致溢料和飛邊，降低塑料制件的尺寸精 度，并影響塑料制口的脫模。從剛度計算上一般要考慮下面幾個因素： （1）使型腔不發(fā)生溢料，ABS不溢料的最大間隙為0.05mm。 （2）保證制品的順利脫模，為此同時要求型腔允許的彈性變形量小于制品冷卻固化收縮量。 （3）保證制品達到精度要求，制品有尺寸要求，某些部位的尺寸常要求較高精度，這就要求模 具型腔有很好的剛度。 按整體式的凹模計算側壁厚度： 31yEcphb （ mm） 17 式中，b凹模側壁理論厚度（mm） h凹模型腔的深度（mm） p凹模型腔內(nèi)熔體壓力（Mpa） 1y凹模長邊側壁的允許彈性變形量（mm） ，一般塑件 1y=0.005mm c=1.08 =0.8 E=2.1105Mpa b= 3150.812.5 =2.89mm 取壁厚大于10mm就能能滿足要求。 底板厚度計算，根據(jù)公式 312Eyplc （mm） 由 =2.3， 1=2.810 -2， =0.005，則l21 318.051245- =5.89mm 取實際底板厚度大于10mm就能滿足要求。 2.6.3 成型零件強度、剛度的校核 本設計屬中小型、鑲拼式塑料模具，所以型腔壁厚按強度條件計算，按剛度條件校核。根據(jù) 模具材料應用手冊得本設計所使用的模具材料為 SM50，其相關參數(shù)如表 2-6 表 2-6 SM50 主要參數(shù) 材料名稱 /MPab/MPas（% ）/Jcm-2ka SM50 630 315 14 35 對側壁的厚度校核 首先按強度條件對塑件的壁厚進行計算 633650124.50.629.7281Phtl mH 強 18 按剛度條件對塑見的壁厚進行校核 4633433 950124.50.6210.828Phlt mEH 剛 各參數(shù)介紹如下：l 塑件的長度，本次計算按塑件為長方體進行計算，取 =50.62l 模腔的壓力，一般取 3050MPa，本次取大值 =30MPaP 塑件的高度，取 =24.65hh 模具材料的許用應力 375208.1.sMPan 材料的彈性模量，取 =200109PaEE 成型零件的許用變形量 2.7 模架的確定和標準件的選用 成型零件確定之后，便根據(jù)所定內(nèi)容設計模架。在學校作設計時，模架部分要自行設計；在生 產(chǎn)現(xiàn)場設計中，盡可能選用標準模架，確定出標準模架的形式，規(guī)格及標準代號。 標準件包括通用標準件及模具專用標準件兩大類。通用標準件如緊固件等。模具專用標準件如 定位圈、澆口套、推桿、推管、導柱、導套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件，順序分型機構及精 密定位用標準組件等。 在設計模具時，應盡可能地選用標準模架和標準件，因為標準件有很大一部分已經(jīng)商品化，隨 時可在市場上買到，這對縮短制造周期，降低制造成本時極其有利的，提高公司在市場中的競爭力。 設計模具時，開始就要選定模架。當然選用模架時要考慮到塑件的成型、流道的分布形式以及 頂出機構的形式，有抽芯的還要考慮滑塊的大小等等因素。而且，模具上所有的螺釘盡量采用內(nèi)六 角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應光潔，加涂防銹油。兩模板之間應有分模 間隙，即在裝配、調試、維修過程中，可以方便地分開兩塊模板。 本設計充分利用 Pro/E 的外掛模塊 EMX4.0 直接調入模架部分，可以很便捷的選用標準模架， 盡量達到生產(chǎn)中的水平，提高生產(chǎn)率，使我們的畢業(yè)設計更接近實際生產(chǎn)中的技術水平。 本設計要求采用一出二的型腔設置，根據(jù)成型零件的尺寸，以及側抽芯的尺寸最終確定本設計 選用的模架為 futbaba_2P 的 SBType 模架，其尺寸為 400400，模架的安裝高度 320mm。 模具的具體形式如圖 2-6 19 圖 2-6 2.8 合模導向機構的設計 2.8.1 合模導向零件機構的作用 1）定位作用 模具閉合后，保證動定模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸正確；導向機構在 模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和調整。 2）導向作用 合模時，首先是導向零件接觸，引導動定?；蛏舷履蚀_閉合，避免型芯先進 入型腔造成成型零件損壞。 3）承受一定的側向壓力 塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側壓力，或者由于成型設備精 度低的影響，使導柱承受了一定的側壓力，以保證模具的正常工作。若側壓力很大，不能單靠導柱 來承擔，需增設錐面定位機構。 4）保持機構運動平穩(wěn) 對于大、中型模具的脫模機構，導向機構有使機構運動靈活平穩(wěn)的作 用。 5）承載作用 當采用脫模板脫?；螂p分型面模具時，導柱有承受脫模板和型腔板的作用。 2.8.2 導向機構的設計 設計導柱、導套時還應注意： 1）導柱應合理地均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣應有足夠的距離，以保證模具 的強度； 2）導柱的長度應比型芯端面的高度高出 68mm,以免型芯進入凹模時與凹模相碰而損壞； 3） 導柱和導套應有足夠的強度和耐磨度，常采用 20#低碳鋼經(jīng)滲碳 0.50.8，淬火 4855HRC，也可采用 T8A 碳素工具鋼，經(jīng)淬火處理； 4）為了使導柱能順利地進入導套，導柱端部應做成錐形或半球形，導套的前端也應倒角； 5）導柱設在動模一側可以保護型芯不受損傷，而設在定模一側則便于順利脫模取出塑件，因此， 20 根據(jù)需要而決定裝配方式； 6）一般導柱滑動部分的配合形式按 H8/f8，導柱和導套固定部分配合按 H7/k6,導套的外徑的配 合按 H7/k6； 綜上所述，本設計采用 Pro/E 的 EMX4.0 中自動導入標準模架，選用的導柱、導套也相應采用 標準值，具體數(shù)據(jù)如下： 導柱的設計見表 2-7 表 2-7 導柱設計 類型 總長度/ 直徑/導柱 SPN 180 35 導套的設計見表 2-8 表 2-8 導套設計 類型 總長度/ 直徑/導套 GBA 42 36 2.9 脫模推出機構的設計 塑件在從模具上取下以前，還有一個從模具的成型零件上脫出的過程，使塑件從成型零件上脫 出的機構稱為推出機構。推出機構的動作是通過裝在注射機合模機構上的頂桿或液壓缸來完成的。 2.9.1 推出機構的組成 推出機構主要由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機構的導向與復位部件等組成。推出 機構中，凡直接與塑件相接觸、并將塑件推出型腔的零件稱為推出零件。常用的推出零件有推桿、 推管、推件板、成型推桿等。 2.9.2 推出機構的分類 推出機構可按其推出動作的動力來源分為手動推出機構、機動推出機構、液壓和氣動推出機構。 手動推出機構是模具開模后，由人工操縱的推出機構塑件，一般多用于塑件滯留在定模一側的情況； 機動推出機構利用注射機開模動作驅動模具上的推出機構，實現(xiàn)塑件的自動脫模；液壓和氣動推出 機構是依靠設置在注射機上的專用液壓和氣動裝置，將塑件推出或從模具中吹出。推出機構還可以 根據(jù)推出零件的類別分類，可分為推桿推出機構、推管推出機構、推件板推出機構、成型推桿（塊） 推出機構、多無綜合推出機構等。另外，也可根據(jù)模具的結構來分類。 2.9.3 推出機構的設計原則 1） 推出機構應晝調協(xié)在動模一側 由于推出機構的動作是通過裝在注射機合模機構上的頂桿來驅動的，所以一般情況下，推出機 構設在動模一側。正因如此，在分型面設計時應盡量注意，開模后使塑件能留在動模一側。 2） 保證塑件不因推出而變形損壞 為了保證塑件在推出過程中不變形、不損壞，設計時應仔細分析塑件對模具的包緊力和粘附力 的大小，合理的選擇推出方式及推出位置，從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。 3） 機構簡單動作可靠 推出機構應使推出動作可靠、靈活，制造方便，機構本身要有足夠的強度、剛度和硬度，以承 受推出過程中的各種力的作用，確保塑件順利地脫模。 21 4） 良好的塑件外觀 推出塑件的位置應盡量設置在塑件內(nèi)部，以免推出痕跡影響塑件的外觀質量。 5） 合模時的正確復位 設計推出機構時，還必須考慮合模時機構的正確復位，并保證不與其他模具零件相干涉。 綜上所述，本套模具的推出機構形式采用推桿推出，推桿的位置參考原塑件留下的推桿位置， 根據(jù)以上原則，本設計的推桿位置如圖 2-7 所示： 推桿的數(shù)量為每個型腔 4 根，總共 8 根。推桿的直徑為 ，其與推桿孔4 之間采用 H8/f8 間隙配合，推桿與推桿固定板采用單邊 0.5的間隙，這樣可 以降低加工要求，又能在多推桿的情況下，不因各板上的推桿孔加工誤差引起 的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象。推桿的材料采用 T8 碳素工具鋼，熱處理要求硬度 54HRC58HRC，工作端配合部分懂得表面粗糙度為 Ra=0.8 。 圖 2-7 m 推桿形式見圖 2-8 圖 2-8 2.9.4 脫模力的計算 脫模力是從動模一側的主型芯上脫出塑件所需施加的外力，需克服塑件對型芯包緊力、真空吸 力、粘附力和脫模機構本身的運動阻力。本設計主要計算由型芯包緊力形成的脫模阻力。 當開始脫模時，模具所受的阻力最大，推桿剛度及強度應按此時計算，亦即無視脫模斜度 （a=0 ） 由于制品是薄壁矩形件 Q=8tESlf/(1-m)(1+f) （kN ） 式中，Q脫模最大阻力（kN） t塑件的平均壁厚（ cm） E塑料的彈性模量（N/ 2cm） S塑料毛坯成型收縮率（mm/mm） l包容凸模長度（cm） f塑料與鋼之間的摩擦系數(shù) m泊松比，一般取0.380.49 查表得，S=0.005，E=1.810 5N/cm2 已知，t 0.12cm，l=4.5cm，f=0.28 Q=80.121.81050.0054.00.28/(1-0.43)(1+0.28) =1.32kN 660.1240.837145.02FffPAN正阻 22 -摩擦阻力（N）F阻 -摩擦系數(shù)，一般取0.151.0，本設計取0.5f -因塑件收縮對型芯產(chǎn)生的正壓力（N）正 -塑件對型芯產(chǎn)生的單位正壓力，一般取812MPa,本設計取10MPaP -塑件包緊型芯的側面積（2）A 2.9.5 合模導向機構的設計 為了保證注射模準確合模和開模，在注射模中必須設置導向機構，其作用有： 1、定位作用 模具閉合后，保證動定模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸正確；導向機構在模具裝配過程中 也起了定位作用，便于裝配和調整。 2、導向作用 合模時，首先是導向零件接觸，引導動定?；蛏舷履蚀_閉合，避免型芯先進入型腔造成成型 零件損壞。 3、承受一定的側向壓力 塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側壓力，或者由于成型設備精度低的影響，使導柱承受了 一定的側壓力，以保證模具的正常工作。如果側壓力很大，不能單靠導柱來承擔，則需增設錐面定 位機構。 4、保持機構運動平穩(wěn) 對于大、中型模具的脫模機構，導向機構有使機構運動靈活平穩(wěn)的作用。 5、承載作用 當采用脫模板脫?；螂p分型面模具時，導柱有承受脫模板和型腔板的作用。 導向機構的形式主要有導柱導向和錐面定位兩種。 在設計設計導柱、導套時應注意： 1、導柱應合理地均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣應有足夠的距離，以保證模具 的強度； 2、導柱的長度應比型芯端面的高度高出 68mm,以免型芯進入凹模時與凹模相碰而損壞； 3、導柱和導套應有足夠的強度和耐磨度，常采用 20#低碳鋼經(jīng)滲碳 0.50.8，淬火 4855HRC，也可采用 T8A 碳素工具鋼，經(jīng)淬火處理。 4、為了使導柱能順利地進入導套，導柱端部應做成錐形或半球形，導套的前端也應倒角； 5、導柱設在動模一側可以保護型芯不受損傷，而設在定模一側則便于順利脫模取出塑件，因此 可根據(jù)需要而決定裝配方式； 6、一般導柱滑動部分的配合形式按 H8/f8，導柱和導套固定部分配合按 H7/k6,導套的外徑的配 合按 H7/k6； 7、除了動、定模之間設導柱、導套外，一般還在動模座板與推板之間設置導柱和導套，以保證 推出機構的正常運動 8、導柱的直徑應根據(jù)模具大小而決定。當采用標準模架時，因模架本身帶有導向裝置，一般情 況下，設計人員只要按模架規(guī)格選用即可。 23 2.10 側向分型與抽芯機構的設計 完成側向型芯的抽出和復位的機構叫做側向抽芯機構，當塑件上具有與開模方向不一致的孔或 側壁有凸凹形狀時，除極少數(shù)情況可以強制脫模外，一般都必須將成型側孔或側凹的零件做成可活 動的結構，在塑件脫模前，先將其抽出，然后才能將整個塑件從模具中脫出。這種模具脫出塑件的 運動有兩種情況：一是開模時優(yōu)先完成側向分型和抽芯，然后推出塑件；二是側向抽芯分型與塑件 的推出同步進行。 2.10.1 側向抽芯機構的分類及特點 側向抽芯機構按其動力來源可分為手動、機動、氣動或液壓三大類。 手動側抽芯：該種模具結構簡單、生產(chǎn)效率低、勞動強度大、抽拔力有一定限制，故只在特殊 場合下應用，如試制新產(chǎn)品或小批量生產(chǎn)等。 機動側抽芯：開模時，依靠注射機的開模動力，通過側向抽芯機構改變運動方向，將活動零件 抽出。機動側抽芯操作方便、生產(chǎn)效率高、便于實現(xiàn)生產(chǎn)自動化，但模具結構復雜。 機動側抽芯結構形式主要有：斜導柱側抽芯、斜彎銷側抽芯、斜滑塊側抽芯、齒輪齒條側抽芯 以及彈簧側抽芯等。 液壓或氣動側抽芯：在模具上配置專門的油缸或汽缸，通過活塞的往復運動來進行側向抽芯。 這類機構的特點是抽拔力大、抽芯距離長、動作靈活且不受開模過程限制，常在大型注射模中使用。 2.10.2 本模具的側抽芯設計 根據(jù)塑件的特點、分型面的選擇，本塑料模具屬中小型模具，采用機動側抽芯比較適合，而且 本塑件需要有兩個方向的側抽芯，分別為斜導柱側抽芯、斜滑塊側抽芯，下面將分別介紹： （1）斜導柱側抽芯 斜導柱側抽芯機構是最常用的一種側抽芯機構，它具有結構簡單、制造方便、安全可靠等特點。 其工作過程是：開模時斜導柱作用于滑塊，迫使滑塊（帶側型芯）在動模板的導滑槽內(nèi)向上移動， 完成側抽芯動作，塑件由推桿推出型腔。側導柱如圖：2-9 圖 2-9 斜導柱抽芯機構的幾種常見形式 1）斜導柱在定模，滑塊在動模； 2）斜導柱在動模，滑塊在定模； 24 3）斜導柱和滑塊同在定模； 4）斜導柱和滑塊同在動模 本設計采用“斜導柱在定模，滑塊在動模”的斜導柱側抽芯形式，該側抽芯機構的具體工作過程 為： 開模時，動、定模沿分型面分開，滑塊與型芯一起帶塑件脫離定模，同時滑塊在斜導柱的作用 下，沿導滑板向外運動抽出型芯。 合模時，在機床合模裝置的推動下，滑塊在斜導柱的作用下，完成合模，并靠楔緊塊壓緊。 （2） 斜導柱抽拔力與抽芯距的計算 抽拔力： 660.51354.91074.5FffPAN正阻 式中， -摩擦阻力（ N）阻 -摩擦系數(shù)，一般取 0.15 1.0，本設計取 0.5f -因塑件收縮對型芯產(chǎn)生的正壓力（N）正 -塑件對型芯產(chǎn)生的單位正壓力，一般取 812MPa,本設計取 10MPaP -塑件包緊型芯的側面積（ 2）A 抽芯距： 塑件的側抽芯距離大于 42.89，所以本設計采用 45的抽芯距。 2.10.3 斜滑塊側抽芯機構 （1） 斜滑塊的設計要點 1）斜滑塊的導向斜角 可比斜導柱的大些，但也不大于 ，一般取 ，斜滑塊的推出30125 長度 必須小于導滑總長的 2/3；l 2）斜滑塊與導滑槽應有一定的雙面間隙； 3）為保證斜滑塊的分型面密合，而且在斜滑塊與動模套的配合面磨損后仍能緊密拼合，成型時 不致發(fā)生溢料，斜滑塊底部與模套之間應留有 0.20.5的間隙，同時斜滑塊的頂面應高出模套 0.20.5。 本設計的模具由于已經(jīng)有一個斜導柱側抽芯機構，另一方向的抽芯距離很短，只有 3.48，采 用斜滑塊更能使模架結構緊湊。 （2） 斜滑塊側抽芯機構抽芯距與抽芯力的計算 斜導柱角度a與開模所需的力、斜導柱所受的彎曲力、實際能得到的抽拔力及開模行程有關。a 越大時，所需抽拔力應增大，因而斜導柱所受的彎曲力也應增大，故希望a角度小些為好。但當脫模 距一定時，a角度越小則使斜導柱工作部分及開模行程加大，降低斜導柱的剛性。所以斜角a的確定 需要適當兼顧脫模距及斜導柱所受的彎曲力。根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗證明，斜角a值一般不得大于25 ， 通常采用15 20 。當脫模距較長而適當增大a角即可滿足脫模距時，也可略增大a角，但也需相應增 加斜導柱直徑和固定部分長度，以便能承受較大的彎曲力。另外，為了滿足滑塊鎖緊楔先開模，斜 導柱后抽芯的動作要求，斜滑塊鎖緊角的角度也應比斜導柱的角度大2 3 。本設計中，取a=20 ， 楔緊塊的角度為21 C。 25 F=lhp(fcosa-sina) (N) 式中，l活動側芯被塑料包緊的斷面周長(m); h成型芯部分的深度； p制品對側芯的壓力，一般取下a; f塑料對鋼的摩擦系數(shù)，常用f=0.10.2; 側芯的脫模斜度，常取1 02 0 10 -310 -3 （.cos1-sin1）=10.6N 計算斜導柱角度a跟脫模距的關系，平行分型面方向抽出，按以下式子計算： 4L =S/ sin= ctg H /sin 式中， 4L脫模距為S時斜導柱工作部分長度（mm） S最大脫模距離（mm） 斜導柱斜角（ ） H最大脫模距為S時所需的開模行程（mm） 4L =6/sin20=17.5mm H=S =6ctg20=16.5mmctg （3）活動形式和滑塊的鎖緊; 為了防止側型芯在塑件成型時受力移動，對活動型芯和滑塊應鎖緊楔鎖住，開模時又需要使楔 塊首先脫開（一般不允許用斜導柱起鎖緊側型芯的作用） 。鎖緊鎖緊的角度一般取 =+(23 )。 2.11 注射模溫度調節(jié)系統(tǒng)設計 塑料在成型過程中，模具溫度會直接影響到塑料的充模、定向、成型周期和塑件質量。 模具溫