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武漢紡織大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
課題名稱： 液晶顯示器外框模具設(shè)計(jì)
完成期限： 2009年12月1日至2010年5月25日
院系： 機(jī)電工程學(xué)院 指導(dǎo)老師： 朱 里
專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化 職 稱：
學(xué)生： 王 傳 剛
院系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作領(lǐng)導(dǎo)小組組長(zhǎng)簽字
4
一、課題訓(xùn)練內(nèi)容
模具設(shè)計(jì)任務(wù)書
模具材料
模座
S50C
公模仁
SKD61
滑塊
SKD61
母模仁
SKD61
模具類型
□二板模 □三板模 ■其它
模穴
1CAV
脫模斜度
灌嘴膠口套
■有 □ 無(wú)
塑膠材料
PC+10%PMMA
收縮率
1.0037
注塑壓力
280T
定位環(huán)
Φ100x25
喉嘴規(guī)格
1/4 PT
澆道
□圓形
□梯形
■熱澆道
□點(diǎn)進(jìn)澆
進(jìn)澆方式
■母模
□公模
□直接式
□潛伏式
□點(diǎn)澆式
□搭接式
■閥針式
□其他：
冷切
控制
方式
■模仁水道
□模座水道
□冷卻棒
頂出方式
■圓梢■扁梢□套管□空氣頂出
強(qiáng)制回位
■要 □不要
由于制品比較大，四側(cè)面均有很多的突起，形成了倒扣（外側(cè)面），具體的如下圖：
圖1-1 產(chǎn)品詳情
二、設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)和要求（包括說明書、論文、譯文、計(jì)算程序、圖紙、作品等數(shù)量和質(zhì)量等具體要求）
1）課題內(nèi)容：
1．模具設(shè)計(jì)
2．模架設(shè)計(jì)
3．模具型腔設(shè)計(jì)
4．模具制作工藝編制
5．設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
2）課題任務(wù)要求：
完成塑料件零件設(shè)計(jì)，完成注塑模具設(shè)計(jì)，完成注塑模具的型腔設(shè)計(jì)，完成2D制圖和3D拆模，完成設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。
三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要參數(shù)及主要參考資料
1. 張維合《注塑模具設(shè)計(jì)實(shí)用教程》 化學(xué)工業(yè)出版社.2007.9
2. 付宏生《模具制圖與CAD》 化學(xué)工業(yè)出版社.2007.7
3. 屈華昌 《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》 機(jī)械工業(yè)出版社. 2004.6
4. 林清安 《PRO/ENGINEER2001模具設(shè)計(jì)》 清華大學(xué)出版社.2004.1
5. 中國(guó)機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會(huì)組 《塑料模設(shè)計(jì)及制造》 機(jī)械工業(yè)出社.2004.10
6. 黃毅宏 李明輝 《模具制造工藝》 機(jī)械工業(yè)出版社.2005.3
7. 夏巨諶 李志剛 《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典 PDF版》 機(jī)械工業(yè)出版社.2003.5
8．王鵬駒 張杰 《塑料模具設(shè)計(jì)師手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社.2008.8
9.張維和 《注塑模具設(shè)計(jì)實(shí)用教程》 化學(xué)工業(yè)出版社.2007.9
四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度表
武漢紡織大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度表
序
號(hào)
起止日期
計(jì)劃完成內(nèi)容
實(shí)際完成情況
檢查人簽名
檢查日期
1
2009.12.1-2010.1.25
初步了解課題
已掌握原理
2
2010.1.25-2010.2.25
收集注塑模資料
資料基本具備
3
2010.2.25-2010.3.1
熟悉PRO/E軟件
能熟練使用
4
2010.3.1-2010.3.10
繪制模具模型
模型繪制完成
5
2010.3.10-2010.5.1
繪制CAD圖
圖紙完成
6
2010.5.1-2010.5.25
完成論文及說明書
論文說明書完成
注：1.本任務(wù)書一式兩份，一份院（系）留存，一份發(fā)給學(xué)生，任務(wù)完成后附在說明書內(nèi)。
2.“實(shí)際完成情況”和“檢查人簽名”由教師用筆填寫，其余各項(xiàng)均要求打印，打印字體和字號(hào)按照《武漢紡織大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）規(guī)范》執(zhí)行。
武漢紡織大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
課題名稱
液晶顯示器框件模具設(shè)計(jì)
院系名稱
機(jī)電工程學(xué)院
專 業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)
機(jī)設(shè)065
學(xué)生姓名
王傳剛
近年來，我國(guó)塑料模具業(yè)發(fā)展相當(dāng)快，塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中約占30%左右，而在整個(gè)塑料模具市場(chǎng)以注塑模具需求量最大。隨著模具制造行業(yè)的發(fā)展，許多企業(yè)開始追求提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率，縮短設(shè)計(jì)周期及制造周期，降低生產(chǎn)成本，最大限度地 模具制造業(yè)的應(yīng)變能力等目標(biāo)。新興的模具CAD技術(shù)很大程度上實(shí)現(xiàn)了企業(yè)的愿望。近年來，CAD技術(shù)的運(yùn)用越來越普遍和深入，大大縮短了模具的設(shè)計(jì)周期，提高了制模質(zhì)量和復(fù)雜模具的制造能力。
液晶顯示器，或稱LCD(Liquid Crystal Display)，為平面超薄的顯示設(shè)備，便于攜帶、驅(qū)動(dòng)電壓低、可靠性高、顯示信息量大、彩色顯示、無(wú)閃爍、對(duì)人體無(wú)危害，即家用電視的首選，也是倍受電腦用戶的青睞正迎合了當(dāng)下低碳風(fēng)潮。特別是功率小，這正迎合了當(dāng)下節(jié)能環(huán)保，低碳生活的潮流。液晶顯示器作為近幾年才突然新興起的新產(chǎn)品，已經(jīng)全面取代笨重的CRT顯示器成為現(xiàn)在主流的顯示設(shè)備，占領(lǐng)了整個(gè)顯示器市場(chǎng)，液晶顯示器已經(jīng)成為了消費(fèi)者的首選。
作為液晶顯示器重要組成部分之一——液晶顯示器殼體，它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及質(zhì)量是非常的重要，目前采用注射成型的方法得到打印機(jī)殼體。用注射成型的優(yōu)點(diǎn)是:成型周期短，能一次成型結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的產(chǎn)品，對(duì)各種塑料的適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)效率高。液晶顯示器的殼體采用的材料主要有：PC、ABS、PMMA等。由于PC綜合性能好，機(jī)械強(qiáng)度高、成型精度高，尺寸穩(wěn)定好易于機(jī)械加工等優(yōu)點(diǎn)，常采用其作為液晶顯示器的殼體材料。
液晶顯示器殼體注射模CAD主要研究的是注射模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析（CAD），模具結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)（CAE）、輔助制造（CAM）。塑料模具CAD集成技術(shù)，就是把塑料模具制造過程所設(shè)計(jì)的各項(xiàng)單元技術(shù)集成起來，統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)和文件傳輸格式，實(shí)現(xiàn)信息集成和數(shù)據(jù)資源共享，從而大大縮短模具的設(shè)計(jì)制造周期，提高制模質(zhì)量。
模具的CAD設(shè)計(jì)、分析，包括根據(jù)產(chǎn)品模型進(jìn)行模具分型面的設(shè)計(jì)、確定型腔和型芯，模具結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)、塑料充填過程分型等幾個(gè)方面。利用先進(jìn)的特征造型軟件如PROE、UG等很容易的確定分型面，生成上下模腔和型芯，在進(jìn)行流道、澆口以及冷卻水管的布置等。確定了這些設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)以后，早利用模具分析軟件（CAE），如moldflow MPI進(jìn)行塑料的成型過程分析。根據(jù)MPI軟件和它的豐富的材料、工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，通過輸入成型工藝參數(shù)，可動(dòng)態(tài)仿真分析塑料在注塑模腔內(nèi)的注射過程流動(dòng)情況（含多澆口注射時(shí)的塑料流紋分析）、分析溫度壓力變化情況、分析注塑件的殘余壓力，分析注塑件的翹曲等，根據(jù)分析情況來檢查模具結(jié)構(gòu)的合理性、流動(dòng)狀態(tài)的合理性、產(chǎn)品的質(zhì)量問題等。比如在存在澆注系統(tǒng)不合理，出現(xiàn)流道和澆口位置尺寸不當(dāng)，無(wú)法平衡充填型腔；是否存在注塑工藝不對(duì)，出現(xiàn)產(chǎn)品的翹曲變形等。模具通過CAD設(shè)計(jì)和分析，就可以將錯(cuò)誤消除在設(shè)計(jì)階段，提高一次試模成功率。
模具的計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)技術(shù)主要應(yīng)用在數(shù)控銑削加工、線切割加工、電火花加工等方面。CAM技術(shù)尤其是在復(fù)雜模具的型腔。型芯及電極的銑削加工中起著更加重要的作用。利用模具CAM技術(shù)在電腦上仿真模擬機(jī)床的加工過程，能直觀反映加工的結(jié)果，能直接評(píng)估加工后零件的質(zhì)量，能檢查出加工的錯(cuò)誤。在檢查加工后零件的質(zhì)量時(shí)，可在電腦上對(duì)加工后的實(shí)體模型進(jìn)行任意剖切，直接測(cè)量其尺寸和精度。因此，它能把錯(cuò)誤消除在加工工藝編程設(shè)計(jì)階段，減少加工后的修補(bǔ)和返工，大大提高模具的制造效率和質(zhì)量。
綜上所述，模具CAD集成技術(shù)就是應(yīng)用于模具制造的個(gè)個(gè)環(huán)節(jié)的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)和實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)信息集成的技術(shù)。研究液晶顯示器框件注射模CAD是順應(yīng)當(dāng)前模具制造行業(yè)的發(fā)展需要的，具有重大的意義。
本課題有待解決的主要關(guān)鍵問題。
（1） 液晶顯示器框件相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算，完成該塑件的注射模具。
（2） 液晶顯示器框件注射?？傃b配圖。
（3） 研究液晶顯示器框件的注射模CAM/CAE的設(shè)計(jì)方法。
對(duì)課題要求及預(yù)期目標(biāo)可行性分析（包括解決關(guān)鍵問題技術(shù)和所需條件三方面）
（1）通過PORE軟件設(shè)計(jì)出液晶顯示器框件的注射模，在利用ＡＵＴＯ ＣＡＤ進(jìn)行２排位，結(jié)合設(shè)計(jì)、計(jì)算的注射模的主要尺寸，調(diào)用模架，完成液晶顯示器框件整套模具的設(shè)計(jì)。
（2）研究注射模CAM實(shí)現(xiàn)方法，主要借助UG軟件對(duì)關(guān)鍵零件進(jìn)行仿真加工。通過這種方法在電腦上模擬機(jī)床的加工過程，能直觀的反應(yīng)加工結(jié)果，直觀評(píng)估加工后零件的質(zhì)量，檢查出加工的錯(cuò)誤。在檢查加工后零件的質(zhì)量是，可在電腦上對(duì)加工后的實(shí)體模型進(jìn)行任意的剖切，直接測(cè)量其尺寸和精度。因此，它能把錯(cuò)誤消除在加工工藝編程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)階段，減少加工后的修補(bǔ)和返工，大大提高模具的制造效率和質(zhì)量。
（3）研究注射模CAE實(shí)現(xiàn)方法應(yīng)用到的MPI，MPI是注塑成型CAE軟件。通過它在計(jì)算機(jī)上模擬實(shí)際成型過程，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的缺陷，如產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是否合理、怎樣選擇合適的注塑材料、確定合適的澆口位置，預(yù)測(cè)“氣泡及熔接痕”位置、壓力和溫度分布、制品的填充質(zhì)量、翹曲量的分析等，實(shí)現(xiàn)對(duì)模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
研究方法及手段：
1、使用PRO/E軟件將分型設(shè)計(jì)完成的塑料制品導(dǎo)出為DWG，在AUTO CAD中進(jìn)行2D調(diào)模架及其相關(guān)零部件的設(shè)計(jì)。
2、所用軟件和工具：PRO/E 、AUTOCAD,、手工繪圖工具、測(cè)量工具。
參考文獻(xiàn)
1. 張維合《注塑模具設(shè)計(jì)實(shí)用教程》 化學(xué)工業(yè)出版社.2007.9
2. 付宏生《模具制圖與CAD》 化學(xué)工業(yè)出版社.2007.7
3. 屈華昌 《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》 機(jī)械工業(yè)出版社. 2004.6
4. 林清安 《PRO/ENGINEER2001模具設(shè)計(jì)》 清華大學(xué)出版社.2004.1
5. 中國(guó)機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會(huì)組 《塑料模設(shè)計(jì)及制造》 機(jī)械工業(yè)出社.2004.10
6. 黃毅宏 李明輝 《模具制造工藝》 機(jī)械工業(yè)出版社.2005.3
7. 夏巨諶 李志剛 《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典 PDF版》 機(jī)械工業(yè)出版社.2003.5
8. 王鵬駒 張杰 《塑料模具設(shè)計(jì)師手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社 2008.8
9．張維和 《化學(xué)工業(yè)出版社》化學(xué)工業(yè)出版社 2007.9
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
摘 要
液晶顯示器，或稱LCD(Liquid Crystal Display)，為平面超薄的顯示設(shè)備，液晶顯示具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：驅(qū)動(dòng)電壓低、功耗微小、可靠性高、顯示信息量大、彩色顯示、無(wú)閃爍、對(duì)人體無(wú)危害、成本低廉、可以制成各種規(guī)格和類型的液晶顯示器，便于攜帶等，特別是功耗小，正迎合了當(dāng)下低碳風(fēng)潮。由于以上特點(diǎn)，液晶顯示器可以大幅度減小體積，降低功耗等。液晶顯示技術(shù)對(duì)顯示顯像產(chǎn)品結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了深刻影響，促進(jìn)了微電子技術(shù)和光電信息技術(shù)的發(fā)展。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是液晶顯示器外框模具設(shè)計(jì)。包括型腔設(shè)計(jì)、頂出機(jī)構(gòu)，脫模機(jī)構(gòu)以及主要零件部件的設(shè)計(jì)過程；另外原制品為液晶外框件，由于過度追求輕薄，制品的壁厚較薄，所以在脫模的時(shí)候采取了延時(shí)頂出的功能；為了實(shí)現(xiàn)塑件自動(dòng)脫模，在對(duì)開模力和脫模力的大小進(jìn)行計(jì)算后，設(shè)計(jì)了斜導(dǎo)柱和斜滑塊側(cè)向抽芯，型芯獨(dú)立抽芯機(jī)構(gòu)等結(jié)構(gòu)，由于此制品需要大批量生產(chǎn)，所以澆注系統(tǒng)采用了熱澆道。通過此次設(shè)計(jì)，可以對(duì)注塑模具有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，注意到設(shè)計(jì)中的某些細(xì)節(jié)問題，了解模具結(jié)構(gòu)及工作原理。本設(shè)計(jì)充分利用CAD/CAE/CAM設(shè)計(jì)分析軟件，從而有效的提高工作效率。
關(guān)鍵詞：注塑模具；液晶框件；延時(shí)頂出；CAD CAE CAM
Abstract
LCD monitor, LCD Liquid Crystal (or Display), for the Display equipment, planar ultrathin Liquid Crystal Display (LCD) has obvious advantages: driving voltage, power consumption, high reliability, showed slight informative, color Display, filcker, no harm to human body, low cost, can be made into various specifications and types of LCD, easy to carry, especially when consumption, low carbon agitation is just. Due to the above characteristics, LCD monitors can decrease greatly reduce power consumption, etc. LCD display imaging technology to produce profound influence on the product structure, promote the microelectronics technology and photoelectric information technology development.
The graduation design is the main content of liquid crystal display outside box mould design. Including the cavity design, the institution, the main parts and components demoulding mechanism of design process, Other products for the liquid outer frame, due to excessive pursue frivolous, products, so thin wall thickness in stripping when taken delay function, In order to realize the automatic plastic mould in folio, stripping force and stripping force is calculated, the size of the slanting guiding design and oblique slippery pieces of lateral core-pulling, cores independent core-pulling mechanism, etc, due to the structure of products to mass production, so using the hot runner gating system. Through the design of injection mould, can have further understanding of design, noticed some details about the mould structure and work principle. This design using CAD/CAE/CAM design analysis software, effectively improve work efficiency.
Keywords: Injection mold;LCD frames;Ejection delay;CAD/CAE/CAM
武漢紡織大學(xué)2010屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
目 錄
1 緒論 1
1.1 目的 1
1.2 要求 1
1.3 設(shè)計(jì)思想和方法概述 1
1.4 設(shè)計(jì)軟件選用 2
2 液晶外框件分型面選擇 3
2.1 液晶框件分析 3
2.2 液晶框件材料綜合性能 5
2.3 液晶外框件分型面設(shè)計(jì) 8
2.4注塑機(jī)的選用及其校核 10
3 液晶框件成型零部件設(shè)計(jì) 12
3.1框件成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12
3.2 液晶框件成型零部件工作尺寸計(jì)算 12
3.3側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
3.4 抽芯機(jī)構(gòu)主要參數(shù)確定 17
4 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
4.1導(dǎo)柱 20
4.2 導(dǎo)向孔 21
4.3 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 21
4.4 推出零件尺寸確定 22
5 液晶框件冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24
5.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 24
5.2 模具溫度對(duì)制品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的影響 25
5.3 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25
5.4 冷卻管道接頭設(shè)計(jì) 29
6 注塑機(jī)的最終校核 29
6.1 注塑量的校核 29
6.2 注塑壓力的校核 29
7 設(shè)計(jì)總結(jié) 30
參考文獻(xiàn) 31
外文資料 32
致 謝 47
武漢紡織大學(xué)2010屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
1 緒論
1.1 目的
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題源自于我在達(dá)運(yùn)公司的實(shí)習(xí)當(dāng)中。在達(dá)運(yùn)精密實(shí)習(xí)了三個(gè)多月，我日常工作是模具設(shè)計(jì)，主要包括3D拆模、拆電極，CNC編程，2D排位以及出圖，由于我的工作涵蓋了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)所需的必備技能，所以要利用這次畢業(yè)設(shè)計(jì)來訓(xùn)練我的專業(yè)技能。
通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我鞏固了塑料、塑料制品、塑料成型工藝和塑料成型模具的基礎(chǔ)知識(shí)、基礎(chǔ)理論和基本的設(shè)計(jì)方法，能夠熟練的使用CAD技術(shù)正確設(shè)計(jì)較為復(fù)雜的塑料模具，為將來的進(jìn)一步發(fā)展和創(chuàng)業(yè)打下較為牢固的基礎(chǔ)。
1.2 要求
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中要理論聯(lián)系實(shí)際。在學(xué)習(xí)好相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和基本設(shè)計(jì)方法的同時(shí)，還必須具備現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐能力、實(shí)際動(dòng)手的能力，即實(shí)際生產(chǎn)加工操作，上機(jī)操作，要求熟練使用CAD、PRO/E和Moldflow等軟件。
1.3 設(shè)計(jì)思想和方法概述
現(xiàn)代的注塑模設(shè)計(jì)制造主要依靠CAD/CAE/CAM系統(tǒng)，CAD/CAE/CAM系統(tǒng)已經(jīng)成為了一個(gè)有機(jī)整體。整套系統(tǒng)與企業(yè)的人才、技術(shù)相結(jié)合，最終將決定企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，其中的技術(shù)因素主要是企業(yè)在模具方面多年的積累的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和技巧。
1.產(chǎn)品設(shè)計(jì)和重建模型
模具設(shè)計(jì)人員根據(jù)用戶提供的資料（一般包括3種類型的資料。第一種是產(chǎn)品樣件、第二種是圖紙、第三種既有樣品又有圖紙，但需要修改樣件模型），重新構(gòu)筑新產(chǎn)品模型，設(shè)計(jì)詳細(xì)的產(chǎn)品圖紙，計(jì)算制品材料的收縮率，為模具設(shè)計(jì)做好前期準(zhǔn)備工作。
2.模具設(shè)計(jì)
根據(jù)上面做好的產(chǎn)品設(shè)計(jì)準(zhǔn)備確定注塑機(jī)型號(hào)，型腔數(shù)量和型腔排列、分型面、抽芯機(jī)構(gòu)等，同時(shí)需要設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)等。最終還要確定模架等標(biāo)準(zhǔn)件，選用模具材料，繪制模具裝配圖和主要零部件圖紙。
3.模具制造
在模具裝配圖及零部件圖紙?jiān)O(shè)計(jì)完成之后，經(jīng)過一系列加工、制造和裝配過程，完成模具的制造。
4.試模、修模
在模具制造裝配完成之后，就要在事先選定的注塑機(jī)上進(jìn)行試模，如果試模順利，就對(duì)產(chǎn)品尺寸形狀進(jìn)行效驗(yàn)，檢查實(shí)際生產(chǎn)出來的產(chǎn)品是否符合用戶的公差要求。如果在試模中發(fā)現(xiàn)，模具本身存在問題，那么模具就要送回模具車間進(jìn)行修模處理，直到試模成功，打出合格的產(chǎn)品。因此，修模、試模是一個(gè)十分繁瑣、復(fù)雜的過程，及設(shè)計(jì)了模具方面的問題，有涉及了成型方面的問題；在許多情況下，還要涉及到設(shè)計(jì)方案的修改，從而對(duì)模具進(jìn)行較大程度的改變，造成反復(fù)的修模、試模。
1.4 設(shè)計(jì)軟件選用
為了達(dá)到上述的設(shè)計(jì)思想，就需要多種設(shè)計(jì)軟件將產(chǎn)品用戶、產(chǎn)品設(shè)計(jì)者、模具設(shè)計(jì)者、模具工程分析者、模架和標(biāo)準(zhǔn)件提供商等聯(lián)系起來。
因此，選用一種或多種合適的設(shè)計(jì)軟件，對(duì)完成一個(gè)設(shè)計(jì)起到至關(guān)重要的作用，此設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，精度要求較高，為了設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)便，本設(shè)計(jì)選用Auto CAD、PRO-Engineer、和MOLDFLOW分析軟件，用PRO-Engineer分模，用Auto CAD進(jìn)行2D排位和加工出圖，用MOLDFIOW進(jìn)行模流分析， 以上軟件功能足以滿足此設(shè)計(jì)的要求。
2 液晶外框件分型面選擇
2.1 液晶框件分析
本次設(shè)計(jì)作品為顯示器框件，具體要求見下表：
表2-1
模具設(shè)計(jì)任務(wù)書
模具材料
模座
S50C
公模仁
SKD61
滑塊
SKD61
母模仁
SKD61
模具類型
□二板模 □三板模 ■其它
模穴數(shù)
1
脫模斜度
灌嘴膠口套
■有 □ 無(wú)
塑膠材料
PC+10%PMMA
收縮率
1.0037
注塑壓力
280T
定位環(huán)
Φ100x25
喉嘴規(guī)格
1/4 PT
澆道
□圓形
□梯形
■熱澆道
□點(diǎn)進(jìn)澆
進(jìn)澆方式
■母模
□公模
□直接式
□潛伏式
□點(diǎn)澆式
□搭接式
■閥針式
□其他：
冷切
控制
方式
■模仁水道
□模座水道
□冷卻棒
頂出方式
■圓梢 ■扁梢 □套管 □空氣頂出
強(qiáng)制回位
■要 □不要
由于制品比較大，四側(cè)面均有很多的突起，形成了倒扣（均是外側(cè)面），具體如圖1-1：
圖1-1 產(chǎn)品詳情
4
由PRO-Engineer軟件分析得制品的體積為V=28CM2。由《塑膠模具設(shè)計(jì)工程師手冊(cè)》可查得PC+10%PMMA的密度為1.35—1.50g/cm2，取其密度1.4g/ cm2，故其質(zhì)量為：
2.2 液晶框件材料綜合性能
主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1.機(jī)械強(qiáng)度高。其沖擊強(qiáng)度是熱塑性塑料中最高的一種，比鋁、鋅還高，號(hào)稱“塑料金屬”；彈性模量高，受溫度影響極?。豢谷渥冃阅芡怀?，即使在較高溫度、較長(zhǎng)時(shí)間下蠕變量也十分小，優(yōu)于POM；其他如韌性、抗彎強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度等亦優(yōu)于PA及其他一般塑料。PC的低溫機(jī)械強(qiáng)度是十分可貴的。所以在較寬的溫度范圍內(nèi)，低溫抗沖擊能力較強(qiáng)，耐寒性好，脆化溫度低達(dá)-100℃；
2. 熱性耐氣候性優(yōu)良。PC的耐熱性比一般塑料都高，熱變形溫度為135—143℃，長(zhǎng)期工作溫度達(dá)120 —130℃，是一種耐熱環(huán)境的常選塑料。其耐候性也很好，有人做過實(shí)驗(yàn)，將PC制件置于氣溫變化大的室外，任由日曬雨淋，三年后僅僅是色澤稍黃，性能仍保持不變；
3.成型精度高，尺寸穩(wěn)定好。成型收縮率基本固定在0.5% —0.7%，流動(dòng)方向與垂直方向的收縮基本一致。在很寬的使用溫度范圍內(nèi)尺寸可靠性高。
2.2.1 PC的成型性能
1） 無(wú)定形塑料，熱穩(wěn)定性好，成型溫度范圍寬，超過330 ℃才呈現(xiàn)嚴(yán)重分解，分解時(shí)產(chǎn)生無(wú)毒、無(wú)腐蝕性氣體。
2） 吸濕性小，但水敏性強(qiáng)，含水量不得超過0.2%，加工前必須干燥處理，否則會(huì)出現(xiàn)銀絲、氣泡以及強(qiáng)度顯著下降現(xiàn)象。
3) 流動(dòng)性差，溢邊值為0.06mm，流動(dòng)性對(duì)溫度變化敏感，冷卻速度快。
4） 成型縮率小，如成型條件適當(dāng)，塑件的尺寸可控制在一定公差范圍內(nèi)，塑件精度高。
5) 可能發(fā)生應(yīng)力開裂，易產(chǎn)生壓力集中（即內(nèi)應(yīng)力），應(yīng)嚴(yán)格控制成型條件，塑件宜退火處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。
6）熔融溫度高，粘度高，對(duì)大于200g的塑件應(yīng)用螺桿式注塑機(jī)成型，并噴嘴應(yīng)加熱，噴嘴宜用敞開式延伸噴嘴。
7） 粘度高，但對(duì)剪切作用敏感。澆注系統(tǒng)宜設(shè)冷料穴。進(jìn)料口附近有殘留應(yīng)力，必要時(shí)可以采取調(diào)節(jié)式進(jìn)料口，模具宜加熱，模溫一般取70-120℃為宜，應(yīng)注意頂出均勻，模具應(yīng)用耐磨鋼，并淬火。
8） 塑料壁不宜取厚，應(yīng)均勻，避免有尖角，缺口以及金屬鑲件造成的應(yīng)力集中脫模斜度宜取2o，如有金屬鑲件應(yīng)預(yù)熱，預(yù)熱溫度一般為110—130℃
9） 料筒溫度對(duì)控制塑件質(zhì)量是一個(gè)重要的因素，料溫低時(shí)會(huì)造成缺料，表面無(wú)光澤；溫度高時(shí)宜溢邊，出現(xiàn)銀絲、暗條，塑件變色有泡。注塑壓力宜高不宜低。
10） 模溫對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大。薄壁塑件宜取80-100oC，厚壁塑件宜取80-120oC，模溫低則收縮率、伸長(zhǎng)率、抗沖擊強(qiáng)度大，抗彎、抗壓、抗張強(qiáng)度低，模溫超過120℃塑件冷卻慢，易變性黏模，脫模困難，成型周期長(zhǎng)
2.2.2 PC的主要缺點(diǎn)
1.是自身流動(dòng)性差，即使在較高的成型溫度下，流動(dòng)亦相對(duì)緩慢；
2.是在成型溫度下對(duì)水分極其敏感，微量的水分即會(huì)引起水解，使制件變色、起泡、破裂。
3. 抗疲勞性、耐磨性較差、缺口效應(yīng)敏感。
PC優(yōu)良的綜合性能使其在機(jī)械、儀器儀表、汽車、電器、紡織、化工、食品等領(lǐng)域都占據(jù)著重要地位。制成品有：食品包裝、餐飲器具、安全帽、泵葉、外科手術(shù)器械、醫(yī)療器械、高級(jí)絕緣材料、齒輪、車燈燈罩、高溫透鏡、窺視孔鏡、電器連接件和鐳射唱片、鐳射影碟等。
2.2.3 PC模具設(shè)計(jì)
PC制品與模具設(shè)計(jì)除了遵循一般塑料制品與模具的設(shè)計(jì)原則外,還需注意以下幾點(diǎn)：
1、由于PC的流動(dòng)性較差，所以，流道系統(tǒng)和澆口的尺寸都應(yīng)較大，優(yōu)先采用側(cè)澆口、扇形澆口、護(hù)耳式澆口；
2、由于熔體粘度較大，要求型腔的材料比較耐磨；
3、熔體的凝固速度較快，流動(dòng)的不平衡對(duì)充填過程影響明顯。為了防止滯流，型腔應(yīng)該獲得較好的充填秩序；
4. PC對(duì)缺口較為敏感，要求制品壁厚均勻一致，盡可能避免銳角、缺口的存在，轉(zhuǎn)角處要用圓弧過渡，圓弧半徑不小于1.5mm。
5. 為防止在成型過程中出現(xiàn)排氣不良現(xiàn)象，需開設(shè)深度小于0.04mm的排氣孔槽。
2.3 液晶外框件分型面設(shè)計(jì)
分型面：模具上用于取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。
一副模具可以有一個(gè)或一個(gè)以上的分型面，常見單分型面模具只有一個(gè)與開模運(yùn)動(dòng)方向垂直的分型面。由于本模具采用熱澆道，所以只需設(shè)一個(gè)分型面。
分型面選擇是否合理對(duì)于塑件質(zhì)量，模具制造難易程度、加工成本與使用性能均有很大影響，它決定了模具的結(jié)構(gòu)形式，是模具設(shè)計(jì)工作中的重要環(huán)節(jié)。模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)形狀，尺寸精度，澆注系統(tǒng)形式，推出形式，排氣方式及制造工藝等各種因素，全面考慮，合理選擇。一般應(yīng)考慮以下幾個(gè)原則：
分型面選擇應(yīng)便于塑件脫模和簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，盡可能使塑件開模時(shí)留在動(dòng)模;盡可能不影響外觀的部位，并使其產(chǎn)生的毛邊易于消除和修整;應(yīng)保證塑件尺寸精度;分型面選擇應(yīng)有利于排氣，便于模具零件的加工。
參照以上原則，分型面的選擇示意如下：
圖2-1 制品壁厚分析
圖2-2 制品拔模
圖2-3進(jìn)膠位置
圖2-4 側(cè)面PL線
圖2-5 主PL線
2.4注塑機(jī)的選用及其校核
注塑機(jī)的選用要根據(jù)制品的材料，制品和澆注系統(tǒng)的總質(zhì)量以及模具大致結(jié)構(gòu)來選擇合適的注塑機(jī)。
制品材料為PC，宜用螺桿式注塑機(jī)。其主要結(jié)構(gòu)如下圖所示：
圖2-6 臥式注塑機(jī)示意圖
1－鎖模液壓缸 2－鎖模機(jī)構(gòu) 3－移動(dòng)模板 4－頂桿 5－固定板
6－控制臺(tái)7－料筒 8－料斗 9－定量供料裝置 10－注塑液壓缸
圖2-6 螺桿式注塑機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，主要包括了射出系統(tǒng)、模具系統(tǒng)、油壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、和鎖模系統(tǒng)等五個(gè)單元。制品的質(zhì)量為39.2g，由于此次設(shè)計(jì)采用熱流道設(shè)計(jì)，故沒有流道凝料。根據(jù)每次注塑量不超過注塑機(jī)最大注塑量的80%。因此，初選型號(hào)為海天HTF/TJ-C,根據(jù)塑料膜設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)手冊(cè)P1-122提供的主要技術(shù)規(guī)格如下：[21]
表2-2 HTF/TJ-C 規(guī)格
注塑裝置
合模裝置
螺桿直徑
mm
70
合模力
kN
3000
螺桿長(zhǎng)徑比
L/D
18.6
移模行程
mm
600
理論容量
cm3
989
拉桿間距（寬×高）
mm
600×600
螺桿轉(zhuǎn)速
rpm
0-160
最大模厚
mm
660
注塑重量
g
579
最小模厚
mm
250
最大泵壓力
Mpa
60
頂出行程
mm
160
注塑壓力
Mpa
142
頂出力
kN
62
2.4.1 型腔數(shù)量的確定和校核
設(shè)計(jì)模具首先就是要確定模具型腔數(shù)量，型腔的數(shù)量與注塑機(jī)的塑化速率、最大注塑量、鎖模力有關(guān)，因此，必須從這三個(gè)方面對(duì)型腔的數(shù)量來進(jìn)行校核。
（１）按注塑機(jī)的額定塑化量確定型腔數(shù)量[21]
n≤(KMＴ/3600-M1)/M （2－1）
式中 n－型腔數(shù)量，由于設(shè)計(jì)要求為一模一腔，所以此設(shè)計(jì)中，n=1；
K－注塑機(jī)額定塑化量的利用系數(shù)，一般取0.8；
M－注塑機(jī)的額定塑化量（g/h或cm3/h）；
T－成型周期（s）；
M1—澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量或體積（g或cm3）。
M－單個(gè)塑件的質(zhì)量或體積（g或cm3）
（2）按注塑機(jī)的最大注塑量確定型腔數(shù)量
n≤(KMp-M1)/M ?。?－2）
式中 Mp—注塑機(jī)允許的最大注塑量(g/h或cm3/h)；
K—注塑機(jī)最大注塑量的利用系數(shù)，一般取0.8。
（3）按注塑機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)量
n≤(Fp-PA1)/PA （2－3）
式中 Fp—注塑機(jī)的額定鎖模力（N）；
P—塑料熔體對(duì)型腔的壓力（MPa），一般取注塑壓力的80％；
A1—澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（mm2）；
A—塑件在模具分型面上的投影面積（mm2）。
經(jīng)計(jì)算，所選用的注塑機(jī)滿足要求
2.4.2 最大注塑量的校核
塑件和澆注系統(tǒng)凝料的總質(zhì)量一般要小于注塑機(jī)公稱注塑量的80％。最大注塑量的校核應(yīng)注意的是柱塞式注塑機(jī)和螺桿式注塑機(jī)標(biāo)定的公稱注塑量是不同的，國(guó)際上規(guī)定柱塞式注塑機(jī)的公稱注塑量是按常溫下密度為1.05g/cm3的普通聚苯乙烯的注塑為標(biāo)準(zhǔn)；而螺桿式注塑機(jī)標(biāo)定的公稱注塑量是以螺桿在料筒中的最大推出容積表示。由表1可知注塑機(jī)的注塑量為989g，遠(yuǎn)大于產(chǎn)品的質(zhì)量。
3 液晶框件成型零部件設(shè)計(jì)
3.1框件成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要應(yīng)在保證制品質(zhì)量要求的前提下，從便于加工、裝配、使用、維修等角度加以考慮。
3.1.1 凹模
凹模又稱上模仁，是成型制品上表面的零部件，按其結(jié)構(gòu)可分為整體式和組合式兩大類。
1）整體式
凹模由一整塊金屬加工而成。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固、不易變形，制品無(wú)拼縫痕跡，但是一旦內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞，整個(gè)模仁報(bào)廢，損失大。此種形式適用于形狀較簡(jiǎn)單的制品。
2）組合式
當(dāng)制品外形較復(fù)雜時(shí)，采用組合式凹模加工工藝差，若采用組合式凹模可改善加工工藝性，減少熱處理變形，節(jié)省優(yōu)質(zhì)鋼材，從而節(jié)約成本；還有利于分散工序，減少加工時(shí)間，內(nèi)部結(jié)構(gòu)一旦損壞，方便更換。考慮到制品表面雖然有較高要求，但是上模仁沒有什么薄弱部分，而且從強(qiáng)度和剛度方面考慮上模仁采取整體式。
3.1.2 凸模
下模仁又稱下模仁，與上模仁一樣也分為整體式和組合式。考慮到制造加工、維護(hù)的方便和節(jié)省優(yōu)質(zhì)鋼材，凸模采用組合式結(jié)構(gòu)
3.2 液晶框件成型零部件工作尺寸計(jì)算
所謂成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接決定制品形狀的有關(guān)尺寸，主要包括型腔和型芯的徑向尺寸（含長(zhǎng)，寬尺寸）與高度尺寸，以及中心具尺寸等。為了保證制品質(zhì)量，模具設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)塑件的尺寸與精度等級(jí)確定相應(yīng)的成型零部件工作尺寸與精度。
3.2.1 框件尺寸精度的影響因素
塑件尺寸的影響因素很多，也很復(fù)雜，但主要的有以下幾個(gè)因素。
1)成型零部件的制造誤差
成型零部件的制造誤差包括成型零部件的加工誤差和安裝，配合誤差兩個(gè)方面，設(shè)計(jì)時(shí)一般應(yīng)將成型零件的制造公差控制在塑件相應(yīng)公差的1/3左右，通常取IT6～9級(jí)。[21]
2)成型零部件的磨損
造成成型零部件磨損的主要原因是塑料熔體在型腔中的流動(dòng)以及脫模時(shí)塑件與型腔的摩擦，而以后者造成的磨損為主。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)制品材料、成型零部件材料、熱處理及型腔表面狀態(tài)和模具要求的使用期限來確定最磨損量，對(duì)中、小型塑件來說，最大磨損量一般取1/6塑件公差，大型塑件則取小于1/6塑件公差。[21]
3)塑料的成型收縮
生產(chǎn)中由于設(shè)計(jì)時(shí)選取的計(jì)算收縮率與實(shí)際收縮率的差異以及由于塑件成型時(shí)工藝條件的波動(dòng)，材料批號(hào)的變化而造成的塑件收縮率的波動(dòng)。
4)配合間隙誤差引起的誤差
3.2.2顯示器框件成型零部件的尺寸計(jì)算
成型零部件的工作尺寸計(jì)算有平均值法和公差帶法，在這里選用平均值法
在描述計(jì)算方法前，對(duì)塑件尺寸和成型零部件的尺寸偏差統(tǒng)一規(guī)定按“入體”原則標(biāo)注，即對(duì)包容面（型腔和塑件內(nèi)表面）尺寸采用單向正偏差標(biāo)注，基本尺寸為最小。設(shè)Δ為塑件公差，δZ為成型零件制造公差，則塑件內(nèi)徑為,型腔尺寸為。而對(duì)被包容面（型芯和塑件外表面）尺寸采用單向負(fù)偏差標(biāo)注，基本尺寸為最大，如型芯尺寸為，塑件外形尺寸為。而對(duì)于中心距尺寸則采用雙向?qū)ΨQ偏差標(biāo)注?！?1】
(1)型腔與型芯徑向尺寸
型腔設(shè)塑料平均收縮率為；塑件外形基本尺寸為，其公差為Δ，
塑件平均尺寸為；型腔基本尺寸為，其制造公差為，則型腔平均尺寸為?？紤]平均收縮率及型腔磨損為最大值的一半，則有：【21】
（3-1）
整理并忽略二階無(wú)窮小量，可得到型腔的基本尺寸
（3-2）
和是影響塑件尺寸偏差的主要因素，應(yīng)根據(jù)塑件公差來確定，成型零件制造公差一般??；磨損量一般取小于，故上式寫為
標(biāo)注制造公差后得
（3-3）
式中x——修正系數(shù)。
對(duì)于中、小件塑件，，，則得
（3-4）
對(duì)于大尺寸和精度較低的塑件，，，于是上式中Δ前面的系數(shù)x將減小，一般該系數(shù)在之間變化，可視具體情況而定?！?1】
②型芯徑向尺寸 設(shè)塑件內(nèi)形尺寸為，其公差值為Δ，則其平均尺寸為；型芯基本尺寸為，制造公差為，其平均尺寸為。同上面推導(dǎo)型腔徑向尺寸類似【21】
（3-5）
式中系數(shù)
（3-6）
(2) 型芯深度與型芯高度尺寸
按上述公差帶標(biāo)注原則，塑件高度尺寸為，型腔深度為。型腔底面和型芯端面均與塑件脫模方向垂直，磨損很小，因此計(jì)算時(shí)磨損量不予考慮，則有【21】
（3-7）
略去，得
（3-8）
根據(jù)文獻(xiàn)公差標(biāo)注后得
（3-9）
對(duì)于中、小型塑件，，根據(jù)[9](P156)故得
（3-10）
對(duì)于大型塑件可取較小值，公式中，可在范圍選取。
同理可得型芯高度尺寸計(jì)算公式（3-11）
（3-11）
對(duì)于中、小型塑件則為（3-12）
（3-12）
以上各個(gè)數(shù)據(jù)只是根據(jù)理論方法計(jì)算得出，由于本制品包含有曲線和曲面，根據(jù)零件圖紙上的尺寸和偏差制造出的型腔和型芯，并不能作為最終結(jié)果，必須根據(jù)試模的情況予以修正?！?1】
3.3側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
注塑模中凡與注塑機(jī)開模方向一致的分型和抽芯都比較容易實(shí)現(xiàn)，因此模具結(jié)構(gòu)也較簡(jiǎn)單。但是對(duì)于某些塑料制件，由于使用上的要求，不可避免地存在著與開模方向不一致的分型。對(duì)于具有這種結(jié)構(gòu)的制件除極少數(shù)部分可以進(jìn)行強(qiáng)制脫模外，一般都需要進(jìn)行側(cè)向分型與抽芯，才能取出制件。能將活動(dòng)型芯抽出和復(fù)位的機(jī)構(gòu)稱為抽芯機(jī)構(gòu)，側(cè)向分型和抽芯機(jī)構(gòu)按動(dòng)力源可分為手動(dòng)、氣動(dòng)、液壓和機(jī)動(dòng)四類。
如圖3-1為側(cè)向分型機(jī)構(gòu)，在本制品側(cè)壁倒扣，其分模方向與整個(gè)制品的分模方向不同，所以要安排側(cè)向分型機(jī)構(gòu)。這里采用機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。它是利用注塑機(jī)的開模力，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)改變方向，將側(cè)向的活動(dòng)型芯抽出。機(jī)動(dòng)抽芯的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但抽芯不需人工操作，抽拔力較大，具有靈活、方便、生產(chǎn)效率高、容易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作、無(wú)需另外添置設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)。
圖3.1側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)
這里采用了斜滑塊分型與抽芯機(jī)構(gòu)，當(dāng)然也可以采用斜銷側(cè)向分型等抽芯機(jī)構(gòu)。采用斜滑塊分型與抽芯機(jī)構(gòu)的原因主要是后面再產(chǎn)品頂出時(shí)要采用頂針延時(shí)頂出，用滑塊做頂針延時(shí)頂出結(jié)構(gòu)將會(huì)簡(jiǎn)化。
圖3.2
如上圖所示，脫模時(shí)，動(dòng)模板向下運(yùn)動(dòng)，在前20mm內(nèi)，斜導(dǎo)柱撥動(dòng)滑塊后退。延時(shí)頂針1的上端面距離滑塊的下端面20mm，延遲柱延遲的距離剛好也是20mm，當(dāng)下模往下移動(dòng)的距離小于20mm時(shí)，延時(shí)頂針2相對(duì)下模仁不運(yùn)動(dòng)，延時(shí)頂針1在做頂出運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到20mm時(shí)，滑塊退出，，滑塊后退，延時(shí)頂針1和2同時(shí)頂出產(chǎn)品
3.4 抽芯機(jī)構(gòu)主要參數(shù)確定
3.4.1 抽芯距
型芯從成型位置退到不妨礙塑件脫模的位置所移動(dòng)的距離叫抽芯距，用S表示。根據(jù) [9][P198公式（9-1）]一般抽芯距等于側(cè)臺(tái)肩寬度S0加上的余量，即
（3-13）
有圖面測(cè)量可得S0=3mm所以抽芯距S為
S= 5mm
3.4.2 斜滑桿設(shè)計(jì)
斜滑桿的工作長(zhǎng)度L與傾角a的關(guān)系為
（3-14）
現(xiàn)已知S=5mm、а＝13°，所以斜滑桿的有效工作長(zhǎng)度L為
L=S/sina （3-15）
=5/sin13°
=22mm
開模行程H與傾角a的關(guān)系為
（3-16）
所以開模行程為 HW=Scota （3-17）
=5×cot13°
=22mm
現(xiàn)在設(shè)計(jì)的實(shí)際開模行程有49mm，完全能夠滿足抽芯的要求。
3.4.3 抽芯力的估算
下圖所示為型芯脫模時(shí)的力學(xué)分析圖
圖3.3 側(cè)型芯脫模時(shí)的力學(xué)分析圖
抽芯力的計(jì)算公式為【21】：
（3-18）
因?yàn)橐话惚容^小，所以：
式中：——抽芯力，N；
S——塑料包緊型芯的面積（cm）；
P —— 塑件對(duì)側(cè)型心的收縮力 ，一般取8-20Mpa
3.4.4 斜導(dǎo)柱直徑
斜導(dǎo)柱的計(jì)算公式為：【21】（p2-112）
（3-19）
其中d——斜滑桿直徑，cm；
F——抽芯力，kN；
L——斜滑桿的有效工作長(zhǎng)度，cm；
所以斜滑桿直徑為：d=17.56mm,實(shí)際設(shè)計(jì)中斜滑桿的直徑d=20mm。
4 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要用于保證動(dòng)模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零件之間的準(zhǔn)確對(duì)合，起定位和定向作用。
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式，其設(shè)計(jì)的基本要求是導(dǎo)向精確，定位可靠，并且有足夠的強(qiáng)度，剛度和耐磨度。
導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是利用導(dǎo)柱和導(dǎo)向孔之間的配合來保證模具的對(duì)合精度，導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：
1）導(dǎo)柱和導(dǎo)套的典型結(jié)構(gòu)；
2）導(dǎo)柱與導(dǎo)向孔的配合以及導(dǎo)柱的數(shù)量和布置等。
4.1導(dǎo)柱
導(dǎo)柱設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：
（1）導(dǎo)柱的直徑視模具的大小而定，但必須具有足夠的抗彎強(qiáng)度，且表面要耐磨，芯部要堅(jiān)韌，因此導(dǎo)柱材料一般為低碳鋼滲碳淬火，或碳素工具鋼T8A、T10A淬火處理，硬度為50～55HRC。
（2）導(dǎo)柱長(zhǎng)度應(yīng)高于凸模端面6～8mm，以免在導(dǎo)柱未導(dǎo)正時(shí)凸模先進(jìn)入型腔與其碰撞而損壞。
（3）導(dǎo)柱端部常設(shè)計(jì)成錐形和半球形，便于導(dǎo)柱順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔。
（4）導(dǎo)柱的配合精度。導(dǎo)柱與導(dǎo)向孔通常采用間隙配合H7/f6或H8/f8[21]。
（5）導(dǎo)柱直徑尺寸按模具模板外形尺寸而定，模板尺寸越大，導(dǎo)柱中心距也越大。
圖4.4
（6）斜導(dǎo)柱的固定方式如圖4.4,這樣固定，有兩個(gè)好處：
1． 斜導(dǎo)柱的裝拆方便。
如圖所示，只需要把斜導(dǎo)柱壓塊的緊固螺釘卸掉就可以將斜導(dǎo)柱取下來。如果是將斜導(dǎo)柱穿過A板，用上固定板壓緊，這樣在裝拆的時(shí)候就要先將上固定板和A板先拆開，這樣不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)工，還對(duì)鉗工有安全威脅。
2．斜導(dǎo)柱的壓緊塊有一個(gè)楔面，在固定斜導(dǎo)柱的同時(shí)，還可以起到定位4（即上模仁）的功能。
4.2 導(dǎo)向孔
最簡(jiǎn)單的導(dǎo)向孔是直接在模板上開孔加工簡(jiǎn)單，適用于精度要求不高且小批量生產(chǎn)的模具。然而為了保證導(dǎo)向精度和檢修方便，導(dǎo)
向孔常采用鑲?cè)雽?dǎo)套的形式，導(dǎo)向孔（包括導(dǎo)套）的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：
(1)導(dǎo)向孔最好為通孔，否則導(dǎo)柱進(jìn)入未開通的導(dǎo)向孔（盲孔）時(shí)，孔內(nèi)空氣無(wú)法逸出，產(chǎn)生反壓力，給導(dǎo)柱運(yùn)動(dòng)造成阻力。
(2)為使導(dǎo)柱比較順利地進(jìn)入導(dǎo)套在導(dǎo)套前端應(yīng)倒有圓角通常導(dǎo)套采用淬火鋼或銅等耐磨材料制造，但其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱的硬度，以改善摩擦及防止導(dǎo)柱從導(dǎo)套拉出。
(3)導(dǎo)套孔的滑動(dòng)部分按H8/h8間隙配合，導(dǎo)套外徑按H7/m6過度配合[16]。
(4)導(dǎo)套的安裝固定方式：臺(tái)階式導(dǎo)柱，利用軸肩防止開模時(shí)拔出導(dǎo)套；直導(dǎo)套用螺釘起止動(dòng)作用。
本模具采用直導(dǎo)套，該零件為標(biāo)準(zhǔn)件。
注塑模的導(dǎo)柱一般取2～4根，其數(shù)量和布置形式根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)形式和尺寸來確定。此設(shè)計(jì)中導(dǎo)柱選用4根，為四角不對(duì)稱布置，有一個(gè)offset，以防止定模板和動(dòng)模板方向裝反，造成模具表面損傷。
4.3 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
脫模機(jī)構(gòu)是指注塑成型后，使塑件從凸?；虬寄Ｉ厦摮龅臋C(jī)構(gòu)，按脫模動(dòng)作的動(dòng)力源對(duì)脫模機(jī)構(gòu)分類，有手動(dòng)脫模、機(jī)動(dòng)脫模、汽動(dòng)和液壓脫模等不同類型；如按推出機(jī)構(gòu)動(dòng)作特點(diǎn)分類，可分為一次推出、二次推出、順序脫模、點(diǎn)澆口自動(dòng)脫模以及帶螺紋塑件脫模等。
4.3.1脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則
脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則：
（1）保證塑件不因頂出而變形損壞及影響外觀，這是對(duì)脫模機(jī)構(gòu)最基本的要求。
（2）為使推出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，開模時(shí)應(yīng)使塑件留于動(dòng)模，以利用注塑機(jī)的移動(dòng)部分的頂桿或液壓缸的活塞推出塑件。
（3）推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)要準(zhǔn)確、靈活、可靠、無(wú)卡死與干涉現(xiàn)象。
4.3.2 脫模力的計(jì)算
將塑件從包緊的型芯上脫出時(shí)所需克服的阻力稱為脫模力。塑成型后由于體積收縮，對(duì)型芯產(chǎn)生包緊力，塑件要從型芯上脫出就必須克服因包緊離而產(chǎn)生的摩擦阻力。
Fmax=Aq(μcosа-sinа) （4-1）
式中 Fmax—最大脫模力或開模力，N;
A—型芯或凸模被塑件包緊部分的面積；
q—由塑件收縮率產(chǎn)生的單位面積上的正壓力，一般取8～12MPa；
μ—摩擦系數(shù)，一般取0.1～0.3；
а—脫模斜度[8]。
塑件包緊型芯部分的面積經(jīng)PROE軟件計(jì)算的=7387.71，拔模斜度為2o，μ取0.15，q取10MPa，計(jì)算各部分的拔模力為：
Fmax1= A1q(μcosа-sinа)=9683.57NN
Fmax總 = Fmax1=9683.57N
由以上計(jì)算得出推板推出一個(gè)塑件的最大脫模力為Fmax推總＝9683.57N，模具為一模一腔，則模具總的推桿推出的最大脫模力為9683.57N。所選注塑機(jī)的最大推出力為60KN，所以注塑機(jī)的額定推出力能夠滿足模具的推出機(jī)構(gòu)的要求。
4.4 推出零件尺寸確定
在推出機(jī)構(gòu)中最重要的零件是推件板和推桿，推件板的厚度和推桿的直徑的確定又是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，下面從剛度和強(qiáng)度計(jì)算兩方面介紹推件板厚度和推桿直徑的計(jì)算公式。
根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式， [9][P81公式（8-10）]可得推桿直徑（mm）的公式
（4-2）
式中 ——推桿的最小直徑，mm；
——安全系數(shù)，可取；
——推桿的長(zhǎng)度，mm；這里L(fēng)=92mm
——脫模力，N；這里F=16.15KN；
——推桿數(shù)目；這里n=4；
——鋼材的彈性模量，Mpa；這里；
所以推桿的最小直徑為d=3.62mm，實(shí)際設(shè)計(jì)中取d=5mm。
推桿直徑確定后，還應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核，根據(jù) [9][P182公式（8-11）]其公式：
（4-3）
式中 ——推桿的許用應(yīng)力，Mpa；
——推桿所受的應(yīng)力，Mpa；
其他符號(hào)同前述。所以：
=4*9.6*/（4*3.14*0.0052）=189MP＜
推桿結(jié)構(gòu)選用扁推桿，如圖所示
圖4-1 扁推桿
5 液晶框件冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在注塑模中冷卻系統(tǒng)是通過冷卻水的循環(huán)將塑料熔體的熱帶出模具的，冷卻通道中的冷卻水是處于層流狀態(tài)還是湍流狀態(tài)，對(duì)于冷卻效果有顯著影響。從下圖可以看出模具冷卻時(shí)間約占整個(gè)注塑循環(huán)周期的2/3，因此縮短注塑循環(huán)周期的冷卻時(shí)間是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。
圖5-1 冷卻時(shí)間示意圖（摘自文獻(xiàn)[19]）
5.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
1）注意凹模和型芯的熱平衡，在冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要把注意力放在型芯冷卻上。
2）精密模具中出入口水溫相差應(yīng)在2oC以內(nèi)，普通模具也不要超過5oC。
3）采用多而細(xì)的冷卻管道比采用獨(dú)根大冷卻管道好，一般管道直徑為8～25mm。
4）普通模具的冷卻水應(yīng)采用常溫下的水，通過調(diào)節(jié)水流量來調(diào)節(jié)模具溫度。
5）一般冷卻管道中心線與型腔壁的距離應(yīng)為冷卻管道直徑的1～2倍，冷卻管道的中心距約為管道直徑的3～5倍。
6）應(yīng)盡可能使所有冷卻管道孔分別到各處型腔表面的距離相等。應(yīng)避免冷卻管道開設(shè)在塑件熔合紋的部位。
5.2 模具溫度對(duì)制品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的影響
（1）變形
模具溫度穩(wěn)定，冷卻速度均衡，可以減小塑件的變形。對(duì)于壁厚不一致塑件，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因翹曲變形的情況。因此，必須采用合適的冷卻系統(tǒng)，以便型腔里的塑料熔體能同時(shí)凝固。
（2）尺寸精度
利用溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持模具溫度的恒定，能減少制件成型時(shí)收縮率的波動(dòng)，提高塑件尺寸精度的穩(wěn)定性。在可能的情況下采用較低的模溫能有助于減小塑件的成型收縮率。例如，對(duì)與結(jié)晶型塑料，因?yàn)槟剌^低，制件的結(jié)晶度低，較低的結(jié)晶度可以降低收縮率。但是，結(jié)晶度不利于制件的穩(wěn)定性，從尺寸的穩(wěn)定性出發(fā)，又需要適當(dāng)?shù)奶岣吣＞邷囟龋顾芗Y(jié)晶均勻。
（3）力學(xué)性能
對(duì)于結(jié)晶形塑料，結(jié)晶度越高，塑件的應(yīng)力開裂傾向越大，故從減小應(yīng)力開裂的角度出發(fā)，降低模溫是有利的。但對(duì)于聚碳酸酯一類的高黏度無(wú)定形塑料，其應(yīng)力開裂傾向與塑件中的內(nèi)應(yīng)力的大小有關(guān)，提高模溫有利于減小制件中的內(nèi)應(yīng)力，也就減小了其應(yīng)力開裂傾向。
（4）表面質(zhì)量
提高模具溫度能改善制件的表面質(zhì)量，過低的模具溫度會(huì)使制件輪廓不清晰并產(chǎn)生明顯的熔接痕，導(dǎo)致制件表面粗糙度提高。
（5）生產(chǎn)效率
保持所需要模溫，并使之穩(wěn)定，可縮短成型時(shí)間，從而縮短了成型周期，提高了制品的生產(chǎn)率。
5.3 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
5.3.1冷卻管道直徑和管道數(shù)
由PROE分析得知，制品的壁厚為S=0.4—3.5mm，故冷卻時(shí)間應(yīng)以厚度為計(jì)算依據(jù)。制品的冷卻時(shí)間t2=S*（1+2S）=27.2[9][表10-6]。由于該制品開模時(shí)無(wú)法自動(dòng)墜落，必須手工取出，設(shè)開模取出制品的時(shí)間t3為15s，再加上注塑時(shí)間t1=5s，故制品的成型周期為：
t總= t1+t2+t3=27.2+15+5=47.2s
所以制品的產(chǎn)量為2.99kg/h。
現(xiàn)已知產(chǎn)量為2.99kg/h，用20oC的水作為冷卻介質(zhì)，其出口溫度為22oC，水呈湍流狀態(tài)，模具平均溫度為60 oC，模具寬度為600mm。
塑料制品在固化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量Q
查表10-4得PC的單位熱流量
故冷卻水的體積流量
Q=840×2.99=25116KJ/h
根據(jù)
（5-1）
式中 ——冷卻介質(zhì)的體積流量，；
——單位時(shí)間（每分鐘）內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量，；
——單位重量的制品在凝固時(shí)所放出的熱量，；
——冷卻介質(zhì)的密度，；
——冷卻介質(zhì)的比熱容，；
——冷卻介質(zhì)出口溫度，；
——冷卻介質(zhì)進(jìn)口溫度，。
得
q=WQ/[ρ1.c1(-)]=0.05m3/min
冷卻水的管道直徑d，為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取d=6mm
冷卻水在管道內(nèi)的流速v
根據(jù) [9][P221公式（10-16）]
（5-2）
式中——冷卻介質(zhì)的流速，；
——冷卻介質(zhì)的體積流量，；
——冷卻管道的直徑，。
得
冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱膜系數(shù)h，?。ㄋ疁貫?2oC時(shí)），再根據(jù) [9][P217公式（10-2）]
（5-3）
式中 ——與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理系數(shù)；
——冷卻介質(zhì)在一定溫度下的密度，；
——冷卻介質(zhì)在原管中的流速，；
——冷卻管道的直徑，。
得
冷卻管道總面積A
根據(jù)
（5-4）
式中 ——冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)的傳熱膜系數(shù)，；
——模溫與冷卻介質(zhì)溫度之間的平均溫差。
得
模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻管道的孔數(shù)n，根據(jù)
（5-5）
式中 ——冷卻管道開設(shè)方向上模具長(zhǎng)度或?qū)挾龋?
5.3.2實(shí)際冷卻系統(tǒng)布置
以上只是理論計(jì)算的結(jié)果。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中卻安排有兩個(gè)冷卻回路，如下圖：
圖5-2 公母模仁水路圖
因?yàn)閷?duì)于冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的最終目的是為了使模具溫度穩(wěn)定、冷卻速度均勻，從而保證尺寸精度，防止出現(xiàn)因收縮不均勻而產(chǎn)生的翹曲變形。所以安排多個(gè)冷卻回路，多根冷卻管道，更加能夠使模具溫度穩(wěn)定、冷卻速度均勻，對(duì)保證尺寸精度防止翹曲的效果肯定要比只安排一根冷卻管道所產(chǎn)生的好。另外，制品零件圖上的技術(shù)要求也明確提出了較高的表面要求：零件必須光滑、平整，不得有縮孔、酥松等缺陷，不得有翹取及變形。所以最初安排了多個(gè)冷卻回路，并且以此為基礎(chǔ)，對(duì)注塑過程中產(chǎn)生的翹曲做模流分析。
在最終的實(shí)際設(shè)計(jì)中，因?yàn)橹破芬蟾撸谒拿婊瑝K以及動(dòng)定模都安排水路。
5.4 冷卻管道接頭設(shè)計(jì)
由于模具結(jié)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，所采用的水管接頭為加長(zhǎng)型，加長(zhǎng)到96mm，根據(jù)JISB0203 選擇水管接頭的規(guī)格為PT1/8-B,選擇悶頭螺釘?shù)囊?guī)格為PT1/4。
6 注塑機(jī)的最終校核
注塑模具安裝在注塑機(jī)上使用的，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，除了應(yīng)掌握注塑成型工藝過程外，還應(yīng)對(duì)所選注塑機(jī)的有關(guān)技術(shù)參數(shù)有全面的了解，才能生產(chǎn)出合格的塑料制件。在模具設(shè)計(jì)的最后對(duì)注塑量、注塑壓力、鎖模力和安裝尺寸做一次校核，保證所設(shè)計(jì)的模具和所選的注塑機(jī)符合要求。
6.1 注塑量的校核
前面我們選擇注塑機(jī)時(shí)的一個(gè)重要依據(jù)就是注塑量，因此，這里注塑量一定是小于注塑機(jī)公稱注塑量的80％。
6.2 注塑壓力的校核
所選用的注塑機(jī)的注塑壓力必須大于成型塑件所需的注塑壓力。成型所需的注塑壓力與塑料品種、塑件的形狀幾尺寸、注塑機(jī)類型、噴嘴及模具流道的阻力等因素有關(guān)。塑料熔體流動(dòng)性，塑件形狀簡(jiǎn)單，壁厚小所需注塑壓力一般小于70MPa。塑料熔體粘度較低，塑件形狀一般，精度要求一般，所需注塑壓力通常選為70～100MPa。塑料熔體具有中等粘度（改性PS、PE等），塑件形狀一般，有一定精度要求者，所需注塑壓力選為100～140MPa。塑料熔體具有較高粘度（PMMA、PPO、PC、PSF等），塑件壁薄、尺寸大，或壁厚不均勻，尺寸精度要求嚴(yán)格的塑件，所需注塑壓力在140～180MPa范圍。
此塑件材料為PC，屬于中等粘度。塑件精度要求高，壁厚均勻，塑件形狀相對(duì)復(fù)雜，所選定的注塑機(jī)的注塑壓力為122MPa，能滿足塑件的注塑要求。
7 設(shè)計(jì)總結(jié)
通過這一個(gè)多月對(duì)顯示器模具的設(shè)計(jì)，使我對(duì)注塑模設(shè)計(jì)方法與流程有了更深一步的了解。在這個(gè)不斷設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)、再設(shè)計(jì)的反復(fù)操作過程中，潛移默化地學(xué)習(xí)到了一種科學(xué)的設(shè)計(jì)思路和方法，這對(duì)我以后的工作態(tài)度和方法將產(chǎn)生積極的影響。特別是在利用現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)上，有了很多的自己的設(shè)計(jì)思想。
在設(shè)計(jì)的過程中，遇到了很多的問題，尤其是在抽芯機(jī)構(gòu)和脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及成型零件的計(jì)算等方面，費(fèi)了很多周折，也走了很多彎路。而在裝配圖的繪制中，又遇到了前面設(shè)計(jì)上的很多結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤，對(duì)細(xì)節(jié)的反復(fù)修改較多。經(jīng)過很長(zhǎng)時(shí)間的思考和查閱資料，以及各位老師的指導(dǎo)，才成功地完成了本套模具的設(shè)計(jì)過程。
當(dāng)然，本模具的設(shè)計(jì)也存在著問題，在實(shí)際中也許并沒有辦法正常運(yùn)作。畢竟是在學(xué)校做畢業(yè)設(shè)計(jì)，難免會(huì)存在各種各樣的問題。
在模具的設(shè)計(jì)過程中，很多時(shí)候都是依靠同學(xué)們的幫助和老師的指導(dǎo)，才能順利地繼續(xù)往下設(shè)計(jì)，才能夠如期答辯，在這里特別感謝朱里老師對(duì)我指導(dǎo)，同時(shí)感謝模具設(shè)計(jì)高級(jí)工程師朱煥輝老師，沒有以上的二位老師的指導(dǎo)和幫助，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)也不會(huì)如期的完成，也向各位指導(dǎo)老師表示衷心的感謝！
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武漢紡織大學(xué)2010屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
外文資料
The molding tool CAD technique
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preface
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