手機上蓋的注塑模具設(shè)計

手機上蓋的注塑模具設(shè)計,手機,注塑,模具設(shè)計 機械工程學院本（專）科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 編號： 寧 波 工 程 學 院 機械工程學院畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 題 目： 手機上蓋注塑工藝及模具設(shè)計 姓 名： 王 明 君 專 業(yè)： 模具設(shè)計與制造 年 級： 2002 班 4 指導(dǎo)教師： 張 世 全 報告日期： 2005.04.08 1． 本課題所涉及問題的研究和發(fā)展現(xiàn)狀 我所設(shè)計的是手機上蓋注塑工藝及模具設(shè)計，隨著我國電子行業(yè)的不斷增長，手機作為電子行業(yè)中重要的一份子，其創(chuàng)新的速度改變的很快。人們對它的要求也越來越高，而手機上蓋作為手機中的主要零件之一。它的作用是合理的布置手機的表面，并且對手機的屏幕、鍵盤等起到一定的保護作用。所以對它的要求比較高，不僅要求外觀光滑，而且還具有足夠的強度、硬度、良好的耐化學腐蝕性、加工性和染色性能。 模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。全世界模具的年產(chǎn)值約為650億美元，世界模具工業(yè)的發(fā)展甚至已超過了新興的電子工業(yè)。我國的模具工業(yè)一直以每年13%左右的增長速度快速發(fā)展。據(jù)預(yù)測，我國模具行業(yè)在“十五”期間的增長速度將達到13%～15%。特別是塑料模具發(fā)展很快，塑料密度小、質(zhì)量輕，大多數(shù)塑料密度在1.0—1.4之間，相當于鋼材密度的0.11和鋁材密度的0.5左右，即在同樣的體積下，塑料制件要比金屬制件輕的多。預(yù)計到2005年，僅汽車行業(yè)將需要各種塑料制件36萬噸；到2010年，在建筑與建材行業(yè)方面，塑料門窗的普及率為30%，塑料管的普及率將達到50%。電視機、空調(diào)、洗衣機等家用電器所需的塑料模具基本上可立足于國內(nèi)生產(chǎn)。 縱觀發(fā)達國家對模具工業(yè)的認識與重視，我們感受到制造理念陳舊是我國模具工業(yè)發(fā)展滯后的直接原因。模具技術(shù)水平的高低，決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開發(fā)能力，它已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志?！‖F(xiàn)代模具技術(shù)的發(fā)展，在很大程度上依賴于模具標準化、優(yōu)質(zhì)模具材料的研究、先進的設(shè)計與制造技術(shù)、專用的機床設(shè)備，更重要的是生產(chǎn)技術(shù)的管理等。21世紀模具行業(yè)的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化。追求的目標是提高產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率，縮短設(shè)計及制造周期，降低生產(chǎn)成本，最大限度地提高模具行業(yè)的應(yīng)變能力，滿足用戶需要?？梢?，未來我國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向?qū)⑹牵捍罅ζ占?、廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)，逐步走向集成化?，F(xiàn)代模具設(shè)計制造不僅應(yīng)強調(diào)信息的集成，更應(yīng)該強調(diào)技術(shù)、人和管理的集成。提高大型、精密、復(fù)雜與長壽命模具的設(shè)計與制造技術(shù)，逐步減少模具的進口量，增加模具的出口量。?提高模具標準化水平和模具標準件的使用率。發(fā)展快速制造成型和快速制造模具，即快速成型制造技術(shù)，迅速制造出產(chǎn)品的原型與模具，降低成本推向市場。?積極研究與開發(fā)模具的拋光技術(shù)、設(shè)備與材料，滿足特殊產(chǎn)品的需要。推廣應(yīng)用高速銑削、超精度加工和復(fù)雜加工技術(shù)與工藝，滿足模具制造的需要。?開發(fā)優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù)，提高模具的可靠性。?研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)、逆向工程與并行工程，最大限度地提高模具的開發(fā)效率與成功率。開發(fā)新的成型工藝與模具，以滿足未來的多學科多功能綜合產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計技術(shù)。?? 2．對課題任務(wù)書提出的任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期目標的可行性分析 本塑料制品屬于大批量生產(chǎn)，要求一定的模具壽命，塑料制品保證重要尺寸精度，精度達到5級——3級，無飛邊、無明顯收縮痕跡。 以數(shù)字化方式設(shè)計一套完整的注射模，要求完成零件的三維造型，并完成分模工作以及型芯、型腔和其他結(jié)構(gòu)設(shè)計。 要求模具安全可靠、動作平穩(wěn)；模具結(jié)構(gòu)合理，滿足數(shù)字化要求； 可行性分析： （1）尺寸及精度：影響塑件尺寸精度的因素很多，首先是模具的制造精度和磨損程度。其次是塑件材料的收縮率和成型時工藝條件的變化、塑件成型后的時效變化和模具的結(jié)構(gòu)特征等等。我所設(shè)計的塑件精度達到四級即可。 （2）表面粗糙度：主要取決于模具形腔的表面粗糙度，一般模具的粗糙度要比塑件的粗糙度低1—2級。塑料制件的表面粗糙度一般為Ra0.8-Ra0.2微米之間。我所設(shè)計的塑件粗糙度Ra0.34微米。 （3）形狀：由于塑件內(nèi)部不能強制脫摸，采用內(nèi)側(cè)抽芯機構(gòu)。 （4）壁厚：塑料之間的壁厚對塑件質(zhì)量有很大影響，壁厚過小成型時流動阻力大，大型復(fù)雜塑件就難以充滿型腔。該塑件材料為ABS，固塑件的最小壁厚為0.75mm. 3．本課題需要重點研究、設(shè)計的關(guān)鍵問題及解決的思路 合理分析塑件結(jié)構(gòu)確定分型面、澆注系統(tǒng)和抽芯機構(gòu)和推出機構(gòu)的合理放置。 解決方案：采用分開式單分型面分型，保證塑件表面粗糙度要求，無飛邊、無毛刺：并采用內(nèi)側(cè)抽芯機構(gòu)，該零件側(cè)凹較淺，脫模合理：采用推桿推出機構(gòu)，推桿分布均勻，推出平穩(wěn)，不變形。 4．完成本課題所必須的工作條件(如工具書、實驗設(shè)備或?qū)嶒灜h(huán)境條件、是否需要進行市場調(diào)研、計算機輔助設(shè)計條件等等)及解決的辦法 計算機輔助設(shè)計軟件：pro/e、CAD office 工具書：《塑料成型工藝與模具設(shè)計》 機械工業(yè)出版社 屈華昌 《模具設(shè)計與制造簡明手冊》 上?？茖W技術(shù)出版社 馮炳堯、韓泰榮、蔣文森、殷振海編， 《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》 湖南大學出版社 溫松明主編 《塑料制品成型及模具設(shè)計》 湖南科學技術(shù)出版社 葉久新 王群/主編 5．完成本課題的工作方案及進度計劃 第一周：開題報告 第二、三周：零件圖、工藝分析（分析設(shè)計資料、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、確定澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、確定推出方式、確定導(dǎo)向機構(gòu)、確定成型零件結(jié)構(gòu)、確定溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、確定模具支撐零件、繪制模具總體結(jié)構(gòu)草圖） 第四周：工藝分析（初選設(shè)備、即使?jié)沧⑾到y(tǒng)、設(shè)計側(cè)向抽芯機構(gòu)、設(shè)計推出機構(gòu)、動、定模導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計、成型零件設(shè)計、注射機校核） 第五周：修正總體結(jié)構(gòu)草圖、繪制各零件圖 第六周：編寫設(shè)計計算說明書 第七周：準備畢業(yè)答辯 6．指導(dǎo)教師審閱意見 指導(dǎo)教師(簽字)：　　　　　　 年 月 日 說明： 1. 本報告必須由承擔畢業(yè)論文(設(shè)計)課題任務(wù)的學生在接到“畢業(yè)論文(設(shè)計)任務(wù)書”、正式開始做畢業(yè)論文(設(shè)計)的第2周或第3周末之前獨立撰寫完成，并交指導(dǎo)教師審閱。 2. 每個畢業(yè)論文(設(shè)計)課題撰寫本報告一份，作為指導(dǎo)教師、畢業(yè)論文(設(shè)計)指導(dǎo)小組審查學生能否承擔該畢業(yè)設(shè)計(論文)課題任務(wù)的依據(jù)，并接受學校的抽查。 3 設(shè)計說明書 目 錄 1.前言………………………………………………………………………………2 2.分析設(shè)計資料……………………………………………………………………3 2.1分析材料性能…………………………………………………………………………3 2.2零件用途及設(shè)計要求…………………………………………………………………3 2.3分析設(shè)計結(jié)構(gòu)工藝性…………………………………………………………………3 3.模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計………………………………………………………………4 3.1確定型腔數(shù)目…………………………………………………………………………4 4.注塑機型號的確定………………………………………………………………4 4.1初步確定注射容量及注射壓力………………………………………………………4 4.2初選注射機和紀錄主要參數(shù)…………………………………………………………4 5.確定分型面………………………………………………………………………5 6.澆注系統(tǒng)形式及澆口的設(shè)計……………………………………………………6 6.1主流道設(shè)計……………………………………………………………………………6 6.2分流道設(shè)計……………………………………………………………………………7 6.3澆口的設(shè)計……………………………………………………………………………9 6.4校核流動比……………………………………………………………………………12 6.5冷料穴設(shè)計……………………………………………………………………………12 7.斜滑塊設(shè)計………………………………………………………………………13 8.設(shè)計推出機構(gòu)……………………………………………………………………14 8.1推桿推出機構(gòu)…………………………………………………………………………14 8.1.1確定推桿位置、推桿形狀尺寸及推桿數(shù)量等……………………………………15 8.1.2確定推桿安裝、固定及配合………………………………………………………15 8.1.3推出機構(gòu)復(fù)位方式確定及設(shè)計……………………………………………………15 8.1.4澆注系統(tǒng)拉料桿安裝、設(shè)計………………………………………………………16 8.2動、定模導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計………………………………………………………………16 8.3成型零件設(shè)計…………………………………………………………………………18 8.3.1由制品尺寸及精度計算成型零件工作尺寸………………………………………18 8.4溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計……………………………………………………………………20 9.注射機校核………………………………………………………………………21 9.1注射機校核……………………………………………………………………………21 9.2容量校核………………………………………………………………………………21 9.3注射壓力校核…………………………………………………………………………21 9.4最大成型面積校核……………………………………………………………………21 9.5模高校核………………………………………………………………………………21 9.6推出行程校核…………………………………………………………………………21 10.結(jié)束語…………………………………………………………………………22 致謝 參考文獻 前 言 大學三年的大專學習生活即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計是其中最后一個環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用的模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。 在完成大學三年的課程學習和課程、生產(chǎn)實習，我熟練的掌握了機械制圖、機械設(shè)計、機械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的了解，達到了學習的目的。對于模具設(shè)計這個實踐性非常強的設(shè)計課題，在將近兩個月的設(shè)計過程中，我對模具特別是塑料模具的設(shè)計步驟有了一個全新的認識，豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動作方面的知識，而對于模具制造工藝更是實現(xiàn)了新的突破。在指導(dǎo)老師的協(xié)助下同時在圖書館查閱了許多資料和一些典型實例，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。在設(shè)計中，與同學進行充分討論，盡最大努力做好本次畢業(yè)設(shè)計。 在設(shè)計過程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會完美的完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。由于學生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設(shè)計中不妥之處在所難免，懇請各位老師指正。 設(shè)計者：王明君 2005-5-21 2 分析設(shè)計資料 2.1分析材料性能 我所使用的材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS） ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種組分的各自特性，使ABS具有良好的綜合力學性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化學腐蝕性及表面硬度，丁二烯使ABS堅韌，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。 ABS無毒、無味，呈微黃色，成型的塑料件有較好的光澤。密度為1.02——1.05g/cm3。ABS有極好的抗沖擊強度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機鹽、堿、酸類對ABS幾乎無影響，在酮、酯、氯代烴中會溶解或形成乳濁液，不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化學藥品的侵蝕會引起英里開裂。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。 據(jù)ABS中三種組分之間的比例不同，其性能也略有差異，從而適應(yīng)各種不同的應(yīng)用。根據(jù)應(yīng)用不同可分為超高沖擊型、高沖擊型、中沖擊型、低沖擊型和耐熱型等。 ABS在機械工業(yè)上用來制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機外殼、儀表殼、儀表盤、水箱外殼、蓄電池槽、冷藏庫和冰箱襯里等。汽車工業(yè)上用ABS制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導(dǎo)管、加熱器等，還有用ABS夾層板制小轎車車身。ABS還可用來制作水表殼、紡織器材、電器零件、文體體育用品、玩具、電子琴及收錄機殼體、食品包裝容器、農(nóng)藥噴霧器及家具等。 2.2零件用途及設(shè)計要求 該塑件用于手機上，合理布置手機表面以及對屏幕和對內(nèi)部零件的保護功能。要求結(jié)構(gòu)合理，精度等級為四級，粗糙度要求比模具等級低1—2級。在設(shè)計塑件時，應(yīng)考慮原料成型工藝性，如流動性、收縮性等，在保證使用耐化學腐蝕性能和耐磨性的前提下力求結(jié)構(gòu)簡單，壁厚均勻，使用方便，在設(shè)計塑件時，應(yīng)同時考慮其模具成型時的總體結(jié)構(gòu)，使模具型腔易于制造、抽芯和推出機構(gòu)簡單。 2.3分析塑件結(jié)構(gòu)工藝性 我所選的材料為ABS，在成型過程中，ABS升溫時粘度增高，所以成型壓力需要高一點，且塑料上的脫摸斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進行干燥處理；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時應(yīng)注意盡量減小澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、溶料溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在50—60攝氏度，要求塑件光澤和耐熱時，應(yīng)控制在60—80攝氏度。 3 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.1 確定型腔數(shù)目 根據(jù)所選用的注射機的技術(shù)規(guī)范及塑件的技術(shù)經(jīng)濟要求，選用多型腔，它可以提高生產(chǎn)效率，降低塑件的生產(chǎn)成本。本模具采用一模兩腔。需要指出的是，在用上述三式《塑料成型工藝與模具設(shè)計》P96確定型腔數(shù)量或進行型腔數(shù)量校核時，還必須考慮注射機安裝模板尺寸的大?。苎b多大的模具）、成型塑件的尺寸精度及模具的生產(chǎn)成本等。一般說來，型腔數(shù)量越多，塑件的精度越低（經(jīng)驗認為，每增加一個型腔，塑件的尺寸精度便降低4%—8%），模具的制造成本越高 4 注射機型號的確定 4.1 初步確定注射容量及注射壓力 通過對塑件的三維造型及收縮率的影響,得: Vs≈5.5 cm3 ABS的密度為1.02-1.05 g/cm3 單件塑件的重量約為5.5g. 粗算澆注系統(tǒng)的重量約為3g. 根據(jù)型腔的數(shù)量和澆注系統(tǒng)的重量,得: M=2×5.5+3=14g 注射壓力：ABS塑料成型時的注射壓力P=70-90MPa. 4.2 初選注射機和紀錄其主要參數(shù) 再根據(jù)板寬和孔距確定注射機的型號為XS-ZY-125. 注射機XS-ZY-125有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下： 額定注射量：125cm3 注射壓力：120MPa 注射行程：115mm 鎖模力：900kN 最大成型面積：320cm3 模板最大行程：300mm 模具最大厚度：300mm 模具最小厚度：200mm 噴嘴圓弧半徑：12mm 噴嘴孔直徑：4mm 動、定模固定板尺寸：428×458mm 拉桿空間：260×290mm 5 分型面的確定 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置、形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面應(yīng)遵循以下幾項基本原則： 1.分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處 2.確定有利的流模方式 3.保證塑件的精度要求 4.滿足塑件的外觀質(zhì)量 5.便于模具加工制造 6.對成型面積的影響 7.對排氣效果 8.對側(cè)向抽芯的影響 其中最重要的是第5）和第2）、第8）。為了便于模具加工制造，應(yīng)盡是選擇平直分型面易于加工的分型面。采用A-A這樣一個分型面 圖1 6 澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計 6.1 主流道設(shè)計 1. 主流道尺寸 主流道是一端與注射機噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。主流道小端尺寸為6mm. 2. 主流道襯套的形式 主流道小端入口處與注射機噴嘴反復(fù)接觸,屬易損件,對材料要求較嚴,因而模具主流道部常 設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式(俗稱澆口套),以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理. 其型式和尺寸見圖（3） 圖3 3 主流道襯套的固定 因為采用有拖澆口套，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是標準件。具體 固定形式如下圖4所示： 6.2 分流道設(shè)計 在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時應(yīng)設(shè)置分流道。分流道是知主流道末端與澆口之間這一段塑料溶體的流動通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段，因此要求所設(shè)計的分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地流經(jīng)分流道充滿型腔，并且流動過程中壓力損失及熱量損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。 1.主分流道的形狀及尺寸 為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形梯形U 形半圓形及矩形等，工程設(shè)計中常采用梯形截面加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失流動阻力均不大，一般采用下面的經(jīng)驗公式可確定其截面尺寸： 式中 B―梯形大底邊的寬度（mm） m―塑件的重量（g） L―分流道的長度（mm） H―梯形的高度（mm） 梯形的側(cè)面斜角a 常取50－150，在應(yīng)用式（式1）時應(yīng)注意它的適用范圍，即塑件厚度在3.2mm 以下，重量小于200g，且計算結(jié)果在3.2－9.5mm 范圍內(nèi)才合理。 本塑件的體積為5.5 cm3.質(zhì)量大約為5.5g.分流道的長度預(yù)計設(shè)計成長220mm.且有2個型腔，所以： B=2*0.2654=4.79mm 取B=5mm H=2/3B=3.19mm 取H=4mm 圖5 2.主分流道長度 分流道要盡可能短，且少彎折，便于注射成型過程中最經(jīng)濟地使用原料和注射機的能耗，減少壓力損失和熱量損失。將分流道設(shè)計成直的，總220mm。 3.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，因而分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6um左右既可，這樣表面稍不光滑，有助于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率和剪切熱。 4. 分流道的布置形式 分流道在分型面上的布置與前面所述型腔排列密切相關(guān)，有多種不同的布置形式，但應(yīng)遵循兩方面原則：即一方面排列緊湊、縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡量短、鎖模力力求平衡。 本模具的流道布置形式采用平衡式，如下圖： 圖6 6.3 澆口的設(shè)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)中截面積最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的位置、形狀及尺寸對塑件的性能和質(zhì)量的影響很大。 1.澆口的選用 澆口可分限制性澆口和非限制性澆口兩種。澆口的作用可以概述為，非限制性澆口起著引料、進料的作用；限制性澆口一方面通過截面積的突然變化，使分餾道輸送來的塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度，提高剪切速率，使其成為理想的流動狀態(tài)，迅速而均衡地充滿型腔，另一方面改善塑料熔體進入型腔時的流動特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時充滿，可控制填充時間、冷卻時間及塑料表面質(zhì)量，同時還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分離的作用。 從圖(6)中可看出，我們采用的是潛伏澆口，這類澆口的分流道位于分型面上，而澆口本身設(shè)在模具內(nèi)的隱蔽處，塑料熔體通過型腔側(cè)面斜向注入型腔，因而塑件外表不受損傷，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量及美觀效果。澆口采用圓形或橢圓形截面，可參考點澆口尺寸，錐度取10°-20°。在推出塑件時，由于澆口及分流道成一定斜向角度與型腔相連，形成了能切斷澆口的刃口，能將澆口自動切斷。 圖7 2.澆口位置的選擇 模具設(shè)計時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴格，初步試模之后有時還需修改澆口尺寸。無論采用什么形式的澆口，其開設(shè)的位置對塑件的成型性能及成型質(zhì)量影響均很大，因此合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高塑件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)。總之，如果要使塑件具有良好的性能與外表，要使塑件的成型在技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理，一定要認真考慮澆口位置的選擇。通常需要考慮以下幾點： 1) 盡量縮短流動距離。 2) 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處。 3) 必須盡量減少熔接痕。 4) 應(yīng)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。 8) 注意對外觀質(zhì)量的影響 根據(jù)本塑件的特征，綜合考慮以上幾項原則，每個型腔設(shè)計一個進澆點如圖（8）和如圖（9）所示: 圖8 圖9 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(shè)計應(yīng)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(jié)構(gòu)允許的情況下，應(yīng)將從主流道到各個型腔的分流道設(shè)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(diào)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。顯然，我們設(shè)計的模具是平衡式的，即從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸都相同 6.4. 校核流動比 在大型或薄壁塑料制件在注射成型時，塑料熔體有可能因其流動距離過長或流動性較差而無法充滿整個模腔，為此，在模具設(shè)計過程中，先對其注射成型時的流動距離比或流動面積比進行校核，這樣，就可以比滿充填不滿現(xiàn)象的發(fā)生。 流動距離比亦稱流動比，它是知塑料熔體在模具中進行最長距離流動時，其各段料流通道及各段模腔的長度與其對應(yīng)截面厚度之比值的總和，即 ﹠= 式中﹠——流動距離比； Li——模具中各段料流通道以及各段模腔的長度； t—模具中各段料流通道以及各段模腔的截面厚度. ﹠： L1/t1+L2/t2+L3/t3+L4/t4+L5/t5=(40/8+15/3+1.8/1.8+15/1.8+108/1.8)*2=158 ABS塑料的流動比在聚苯乙烯(300-200)與聚氯乙烯(240-160)之間,所得其能充滿整個模腔。 6.5 冷料穴設(shè)計 在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機噴嘴和主流道入口這一小段熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機料筒以內(nèi)約10－25mm 的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域，這時才達到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動性能及成型性能不佳，如果這里溫度相對較低的冷料進入型腔，便會產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個井穴將主流道延長以接收冷料，防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴。 冷料穴一般開設(shè)在主流道對面的動模板上（也即塑料流動的轉(zhuǎn)向處），其標稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度約為直徑的1－1.5 倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積，冷料穴有六種形式，常用的是端部為Z 字形和拉料桿的形式，具體要根據(jù)塑料性能合理選用。本模具中的冷料穴的具體位置和形式如圖10所示： 圖10 7 斜滑塊設(shè)計 本塑件因有倒勾特征，須有要內(nèi)滑塊抽芯。其端面不應(yīng)高于型芯端面，而應(yīng)在零件允許的情況下，低于型芯端面0.05-0.1mm,否則，頂出時由于斜滑塊端面陷入塑件底面，阻礙斜滑塊的徑向移動。 A 內(nèi)滑塊的長度和角度 根據(jù)倒勾的結(jié)構(gòu)形式和模具的整體結(jié)構(gòu)如圖11可算出其長度： 圖11 L=L1+L2+L3+L4=30+25+28+7.5=90.5mm 如圖所示，斜滑塊的角度可按公式tgA=S+（1-3）/20 S=0.5mm 所以tga=2/20=0.1 A≈7° B 內(nèi)滑塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)形式要求設(shè)計具體參考圖 8 設(shè)計推出機構(gòu) 8. 1推桿推出機構(gòu) 制件推出（頂出）是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié)，推出質(zhì)量的好壞將最后決定制品的質(zhì)量，因此，制品的推出是不可忽視的。在設(shè)計推出脫模機構(gòu)時應(yīng)遵循下列原則。 1 推出機構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動模一側(cè) 由于推出機構(gòu)的動作是通過裝在注射機合模機構(gòu)上的頂桿來驅(qū)動的，所以一般情況下，推出機構(gòu)設(shè)在動模一側(cè)。正因如此，在分型面設(shè)計時應(yīng)盡量注意，開模后使塑件能留在動模一側(cè)。 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(shè)計時應(yīng)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。推力點應(yīng)作用在制品剛性好的部位，如筋部、凸緣、殼體形制品的壁緣處，盡量避免推力點作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如殼體形制件及筒形制件多采用推板推出。 從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。 3 機構(gòu)簡單動作可靠 推出機構(gòu)應(yīng)使推出動作可靠、靈活，制造方便，機構(gòu)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，確保塑件順利脫模。 4 良好的塑件外觀 推出塑件的位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部，或隱蔽面和非裝飾面，對于透明塑件尤其要注意頂出位置和頂出形式的選擇，以免推出痕跡影響塑件的外觀質(zhì)量。 5 合模時的正確復(fù)位 設(shè)計推出機構(gòu)時，還必須考慮合模時機構(gòu)的正確復(fù)位，并保證不與其他模具零件相干涉。推出機構(gòu)的種類按動力來源可分為手動推出，機動推出，液壓氣動推出機構(gòu)。 8.1.1確定推桿位置、推桿形狀及推桿數(shù)量等 為了保證塑件推出時受力均勻、推出平穩(wěn)、不變形，應(yīng)均勻布置推桿。推桿不宜設(shè)在塑件壁厚出，盡可能設(shè)在塑件壁厚、凸緣、加強肋等處，以免塑件變形損壞。根據(jù)塑件的總體結(jié)構(gòu)和模具結(jié)構(gòu)，推桿分別設(shè)置在塑件的四個角落，具體見總裝圖。由于推桿的頂部與塑件的接觸面為非平整面，所以把推桿設(shè)計成非標準件，具體如下： 圖12 8.1.2確定推桿安裝、固定及配合 頭部通過推桿固定板固定在推板與推桿固定板之間，推桿與動模板之間的配合為φ4H7/K6。 8.1.3推出機構(gòu)復(fù)位方式確定及設(shè)計 為了使推出元件合模后能回到原來的位置，推桿固定板上同時裝有復(fù)位桿，其位置設(shè)在推桿固定板的四周，以便推出機構(gòu)合模時復(fù)位平穩(wěn)，復(fù)位端面與所在動模分型面平齊。推出機構(gòu)推出后，復(fù)位桿便高出分型面。復(fù)位桿復(fù)位作用是利用合模動作來完成的，合模時，復(fù)位桿先于動模分型面與定模分型面接觸，在動模向定模逐漸合攏的過程中，推出機構(gòu)便被復(fù)位桿頂住，從而與動模產(chǎn)生相對位移，直至分型面合攏時，推出機構(gòu)便回復(fù)到原來的位置。本模具所需的復(fù)位桿設(shè)計如下圖： 圖13 8.1.4澆注系統(tǒng)拉料桿安裝、設(shè)計 拉料桿通過推桿固定板固定在推板和推桿固定板之間，具體設(shè)計如下： 圖14 8.2動、定模導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計 導(dǎo)向機構(gòu)是保證動定模或上下合模時，正確定位和導(dǎo)向的零件。合模導(dǎo)向機構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式。通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。 導(dǎo)向機構(gòu)的作用 1. 定位作用 模具閉合后，保證定模或上下模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸精確；導(dǎo)向機構(gòu)在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和調(diào)整。 2. 導(dǎo)向作用 合模時，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動定模或上下模準確閉合，避免型芯進入型腔造成成型零件損壞。 3. 承受一定的側(cè)向壓力 塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力。 本模具中，為了保證動模和定模的正確位置，選用普通的導(dǎo)柱、導(dǎo)套。具體的尺寸、精度如下圖15所示： 導(dǎo)套的具體尺寸、精度如下圖： 圖16 8.3 成型零件設(shè)計 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。 設(shè)計成型零件時，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計，計算成型零件的工作尺寸，對關(guān)鍵的成型零件進行強度和剛度校核。 8.3.1 由制品尺寸及精度計算成型零件工作尺寸 型芯的主要設(shè)計尺寸，按照塑件的收縮率s=0.55% 型芯徑向尺寸：(磨小) =[(1+)Ls+(0.5-0.75)△]0-z 30mm △=0.24 lm=30.34mm 16.5mm △=0.2 lm=16.7mm 5.5mm △=0.14 lm=5.63mm 101.4mm △=0.5 lm=102.8mm （磨大）=[(1+)Ls-(0.5-0.75)△]0+z 2.8mm △=0.12 lm=2.75 1.5mm △=0.12 lm=1.5mm (不變) Cm=(1+)Cs±z/2 15.5mm △=0.2 lm=15.58mm 6.77mm △=0.14 lm=6.81mm 高度尺寸: =[(1+)hs+x△]0-z 3.55mm △=0.14 lm=3.64mm 8.66mm △=0.16 lm=mm 7.95mm △=0.16 lm=mm 6.21mm △=0.16 lm=mm 中心距：Cm=(1+)Cs±z/2 44.13mm △=0.28 lm=44.37±0.046mm 型腔：(磨小) =[(1+)Ls-(0.5-0.75)△]0+z 6．09mm △=0.14 lm=6.13mm 3mm △=0.12 lm=2.95mm 2mm △=0.12 lm=1.95mm R225mm △=0.9 lm=R225.56mm (磨大) =[(1+)Ls+(0.5-0.75)△]0-z 105mm △=0.5 lm=105.9mm 41.59mm △=0.28 lm=42.03mm 2.5mm △=0.12 lm=2.57mm R394.94mm △=1.4 lm=398.09mm 41.76mm △=0.28 lm=42.13mm 31.45mm △=0.26 lm=31.76mm (不變) Cm=(1+)Cs±z/2 2.5mm △=0.12 lm=2.51±0.02mm 6.13mm △=0.16 lm=6.17±0.026mm 深度尺寸：Hm=[(1+)Hs-x△]0+z 3.49mm △=0.14 lm=3.44mm 6.87mm △=0.14 lm=6.84mm 6.05mm △=0.16 lm=6.02mm 6.51mm △=0.16 lm=6.48mm 3mm △=0.12 lm=2.96mm 8.52mm △=0.16 lm=8.5mm 8.4 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計 設(shè)置冷卻裝置的目的，主要是防止塑件在脫模時發(fā)生變形，縮短成型周期及提高塑件質(zhì)量，一般在型腔、型芯等部位設(shè)置合理的冷卻水路，通過調(diào)節(jié)冷卻水流量和流速來控制模溫。其開設(shè)原則為： 1）冷卻水孔的數(shù)量應(yīng)盡可能多，直徑盡量大。 2）各冷卻水孔至型腔表面的距離應(yīng)相等，一般保持在15-20毫米范圍內(nèi)，距離太近則冷卻不易均勻，太遠則效率低。水孔直徑一般取6-12毫米?？拙嘧詈脼樗字睆降?倍。 3）水孔通過鑲塊時，防止鑲套管理工作等漏水。 4）冷卻管路一般不宜設(shè)在型腔內(nèi)塑料熔接的地方，以免影響塑件強度。 5）水管接頭應(yīng)設(shè)在不影響操作的一側(cè)。 本模具根據(jù)其的結(jié)構(gòu)特征采用的是直徑為8mm水孔，其形式為循環(huán)式，水嘴形式如圖（21）所示： 圖18 9注射機校核 9.1 容量校核 模具型腔能否充滿與注射機允許的最大注射量密切有關(guān),設(shè)計模具時,應(yīng)保證注射模內(nèi)所需熔體總量在注射機實際的最大注射量的范圍內(nèi)。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，注射機的最大注射量是其允許最大注射量的80％，由此有： nm1+m2≤80％m 式中 m----注射機允許的最大注射量 2×5.5+3=14g≤100g （合理） 9.2注射壓力校核 注射壓力的校核是核定注射機的最大注射壓力能否滿足該塑件成型的需要，塑件成型所需要的壓力是由注射類型、噴嘴形式、塑料流動性、澆注系統(tǒng)和型腔的流動阻力等因素決定的。本模具是螺桿式注射機，ABS塑料，其注射壓力應(yīng)在700-1000公斤力/厘米2。而注射機的壓力為120MPa,相比較有足夠的注射壓力充滿型腔。 9.3 最大成型面積校核 A=80cm＜A A為320cm (合理) 9.4模高校核 根據(jù)公式：H≤H≤H 其中H=200mm H=300mm H=230mm 200≤230≤300 (合理) 9.5模具最大尺寸校核 L×B=428×458 實際模具最大尺寸315×200 （合理） 9.6推出行程校核 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)及模具的整體結(jié)構(gòu)可確定其推出行程在35-40mm之間，與注射機的最大行程（300mm）,有足夠的推出空間。 結(jié)束語 厲經(jīng)近兩個月的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，敬請各位老師對我的設(shè)計過程作最后的檢查。 在這次畢業(yè)設(shè)計中通過參考，查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請教各位老師有關(guān)模具方面的問題，特別是模具在實際過程中可能遇到的問題，使我在這短暫的時間里，對模具的認識有了一個質(zhì)的飛躍。使我對塑料模具設(shè)計的各種成型方法，成型零件的設(shè)計（如pro/e,CAD） 主要工藝參數(shù)的計算，模具的總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計及零部件的設(shè)計等都有了進一步的理解和掌握。模具在當今社會中運用非常廣泛，掌握模具的設(shè)計方法對我們以后的工作和發(fā)展有著十分重要的意義。 從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個人學習事物所必經(jīng)的一個過程，我對模具的認識亦是如此。經(jīng)過兩個月的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計一定能為三年的大學生涯畫上一個圓滿的句號，為將來的事業(yè)奠定一定的基礎(chǔ)。 在這次設(shè)計過程中，得到了張世全、蘆亞萍等老師以及許多同學的幫助，特別是張世全老師的悉心指導(dǎo)，使我受益非淺。在此，對關(guān)心和指導(dǎo)過我的各位老師和幫助過我的同學表示忠心的感謝！ 參考文獻 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