智能插座后蓋的注塑模具設計-滑塊抽芯塑料注射模含NX三維及11張CAD圖,智能,插座,注塑,模具設計,滑塊抽芯,塑料,注射,nx,三維,11,十一,cad 摘要 20世紀塑料材料的制品如雨后春筍一樣涌現，當然這樣的興起是因為它本身的特點，包括有價格低廉、易塑型、強度大等等。就現在來說，塑料制品已經在很多的方面得到了應用，諸如日常的生活、醫(yī)療所使用的設備、電子電器制品方面、汽車內部設備等。 塑料制品有很多種成型的方法，本設計使用的是最常使用的注塑方式——注射成型，進行智能插座后蓋注塑模具設計。 本設計的模具設計對象為智能插座后蓋，前期對于設計對象進行了相關的測量，數據的記錄等；中期主要是使用UG三維設計軟件根據前期測量的數據建立立體模型，并在塑件模型的基礎上利用UG制造內的模具型腔模塊對智能插座后蓋作出相應的注塑模模具設計，包括有塑件元件、主分型面、澆口等，并且加入相應的模架、澆口、流道等；后期則是以之前作出的成果為基礎使用CAD軟件繪制出相應的二維圖，也就是工程圖，更加清晰的顯示出塑件的結構以及注塑模具的機構。 關鍵詞：注塑模具；智能插座后蓋；模架；澆口；流道 IV Abstract In the 20th century, plastic products sprang up like bamboo shoots after a spring rain. Of course, the rise is due to its own characteristics, including low price, easy to shape, high strength and so on. Now, plastic products have been applied in many aspects, such as daily life, medical equipment, electronic and electrical products, automotive internal equipment and so on. There are many kinds of plastic products forming methods, this design uses the most commonly used injection mode - injection molding, intelligent socket back cover injection mold design. The design object of the mould is the back cover of intelligent socket. In the early stage, relevant measurements and data recording were carried out for the design object. In the middle stage, the three-dimensional model was established by UG three-dimensional design software based on the data measured in the earlier stage, and on the basis of the plastic part model, the corresponding injection mould design for the back cover of intelligent socket was made by using the mould cavity module in UG manufacturing, including the design of injection mould for the back cover of intelligent socket. There are plastic parts, main parting surface, gate and so on, and add the corresponding mold frame, gate, runner, etc. Later, based on the previous results, the corresponding two-dimensional drawings, i.e. engineering drawings, are drawn by using CAD software, showing the structure of the plastic parts and the mechanism of the injection mould more clearly. Key words: injection mould; intelligent socket back cover; mould frame; gate; runner 目錄 摘要 I Abstract II 1 前言 1 1.1注塑成形的概述 1 1.1.1我國注塑成形的發(fā)展情況 1 1.1.2國外注塑成形的發(fā)展情況 2 1.1.3我國注塑成形中存在的問題以及未來發(fā)展分析 3 1.2本課題研究內容 4 2 塑件的工藝分析 6 2.1 塑件成型方法與分析 6 2.2塑件的體積和質量 7 2.3 塑件的位置公差 8 2.4 塑件表面質量要求及分析 8 2.5 脫模斜度分析 9 2.6 壁厚的分析 9 2.7 圓角的分析 10 2.8孔的分析 10 3 成型注塑機選用 12 3.1 注射機的概述 12 3.2 注射機基本參數 12 3.3 注塑機選擇 14 4 模具結構設計 16 4.1確定模具的基本類型 16 4.2型腔數目的確定及型腔的排列 16 4.3模架選用 17 5 成型零部件結構設計 19 5.1分型面的選擇 19 5.2型芯型腔結構的確定 20 5.2.1型腔設計 20 5.2.2型芯設計 22 5.3型芯型腔的尺寸要素 23 5.4型芯型腔的尺寸計算 23 5.5成形零部件剛度和強度校核 24 5.5.1 剛度和強度校核要素 24 5.5.2 型腔側壁和底板厚度的計算 25 6 澆注系統(tǒng)設計 27 6.1 澆口的設計 27 6.1.1 澆口的形狀、位置的確定 27 6.1.2 澆口位置的選擇原則 27 6.1.3 澆口的尺寸確定 28 6.2 流道的設計 28 6.2.1 主流道相關 29 6.2.2 分流道的設計 31 6.2.3 分流道的形狀與尺寸 31 6.2.4 分流道的表面粗糙度 32 6.3 冷料井的設計 32 7 模具其它結構設計 34 7.1脫模裝置設計 34 7.1.1 推出力的計算 34 7.1.2 推出機構設計 35 7.2 導向與定位機構設計 37 7.3 排氣及引氣系統(tǒng)的設計 38 7.4 模溫調節(jié)系統(tǒng)的設計 39 8 注塑機相關參數的校核 41 8.1 模具閉合高度的校核 41 8.2 開模行程的校核 41 8.3 最大注塑量校核 42 8.4 鎖模力的校核 42 8.5 頂出裝置的校核 43 9. 注塑模具工作原理 44 參考文獻 46 致謝 48 1 前言 1.1注塑成形的概述 注塑成形是指，在一定的溫度下，利用螺桿對高溫液化后的塑料進行攪拌或者柱塞的作用，再使用高壓將熔融的塑料壓入模具型腔中，經過一定時間的保壓、冷卻使得液態(tài)塑料凝固硬化定型，從而最終獲得所需要塑件制品的方法。 可以大致將注射過程分為6個階段來看： (1)加料：將塑料原料加入到料斗中，這里的原材料最好預先進過加熱。 (2)塑化：通過對溫度的控制使得加入的原材料融化，即塑料成為液態(tài)，可流動。 (3)充模：這個過程需要具有一定的壓力才能使液態(tài)原料填入磨具型腔中。 (4)保壓：在充模即將結束的時候，注射機的噴嘴不斷的向型腔補料的過程，一般情況下，保壓的壓力為最大的填充壓力的85%左右，保壓過程時間的長短不同也會對塑件造成各種不同的影響，所以要控制好保壓的時間長度。 (5)冷卻：從澆口到型腔內的液態(tài)塑料原料都冷卻凝固，方便后續(xù)將塑件取出的過程。 (6)脫模：最后是將硬化之后的塑件從型腔中脫離取出的過程[1]。 根據相關數據表明，在日本沖壓模和塑料膜的生產企業(yè)各自占有百分之四十的比例；而韓國塑料膜就有43.9%的比重，沖壓模是44.8%；新加坡塑料膜占有的比例都已經到了百分之六十。 注射成型技術作為最常用的塑料成型工藝方法，但是自身也存在一定的缺陷，隨著高新技術的快速發(fā)展，現在也存在一些新型的技術，比如微型注塑、泡沫型注塑、水輔形式的注塑、仿真技術等等[2]。 1.1.1我國注塑成形的發(fā)展情況 目前，塑料模工業(yè)在我國已經大概經歷了半個多世紀的發(fā)展，從起步到現在，模具的水平也已經相應有了非常大的提高。 塑料工業(yè)的不斷發(fā)展致使對塑料模具的要求也越來越高標準[3]。 與此同時，由于今年進口模具中，對于高精密、大型、形狀復雜、使用壽命長的模具的需求量占大多數，所以，從減少進口數量和提高國產化率等角度出發(fā)，這一類高檔模具在市場上的份額將會進一步增加[4]。 塑料工業(yè)也隨著國民經濟的增長有了更進一步的增長，企業(yè)技術裝備、市場開發(fā)能力、市場競爭力等方面也隨著經濟增長也都有了相應的提高，同時也因為經濟的增長，對于注塑產品的配套服務需求量也有了一定幅度的增大，這給注塑行業(yè)帶來了一定的機遇和發(fā)展。 現今，我國在注塑行業(yè)的加工能力已經上達到350萬噸了，而單機注塑加工容量的范圍也擴大到了4g——5wg,預計超過6wg（目前我國內蒙古生產最大容量的注塑機的容量已超過10萬克，像是擠出加工儲料缸、機械方式的傳動、銷釘和鎖模，但仍然不能注塑成型高精密型的產品）。在第三世界國家之中，可以說是名列前茅，已經能夠基本滿足我國注塑行業(yè)的生產需求，但是總的技術水平在國際上只能算得上是三、四檔次。計算機輔助設計的應用包括本文筆者用到的CAD以及UG都在注塑模具設計與制造過程中起到了很大的作用，不僅提高了生產的效率，也改變了原先的僅僅只能依靠傳統(tǒng)經驗進行設計的弊端，也能減少實際制模過程中制模造成成本提高的問題的下降，雖然如此，我國注塑模具方面相對來說還是比較薄弱。 1.1.2國外注塑成形的發(fā)展情況 1872年，海雅特同他的兄弟艾塞亞注冊了第一部柱塞式注射機的專利權。 20世紀40年代，由于第二次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)，造成了市場上對于價格便宜以及大量生產的產品的巨大需求。 1946年，第一臺注塑機由美國一名名叫詹姆斯德利的發(fā)明家制造出來，這使得能夠更精確地控制注射速度以及質量產生的物品。 1951年，第一臺螺桿式注射機在美國被研制出來，雖然他沒有進行相關的專利申請，但是這種裝置的使用一直持續(xù)到現在。 在上世紀年代，亨德利緊接著就開發(fā)了首個氣體輔助型的注射成型技術，并且能夠允許生產。 形狀復雜的或者中間有孔（并不是完全實體）的產品，并且能夠迅速冷卻。不僅提高了設計方面的靈活性，更是減少了生產時間和成本上的浪費。 近年來，由于家電汽車、日常生活用品、機械精密加工等工業(yè)的迅速發(fā)展給注射成型技術的發(fā)展帶來了強大的推動力。 1.1.3我國注塑成形中存在的問題以及未來發(fā)展分析 我國的注塑行業(yè)在設計制造等方面和德國、美國、法國等工業(yè)發(fā)達的國家相比還是落后許多，主要體現在一下幾點： （1）國內的自配率不足，中低型模具處于供過于求，中高檔模具則是處于供小于求的情況，在模具的精度高低、壽命長短、成本高低、制造周期長短等方面與大部分發(fā)達國家還存在差距。注塑成型設備，目前我國模具的容量范圍2g--92000g、微克量范圍從最少的6.5mg到最大160mg、超精密范圍也能到0.1um--0.6um、國內容量范圍最小4g，最大50000g、微克量2.5g、精密：0.01mm至0.03mm，存在著相當大的差距，不僅僅是模具精密加工制造技術，和發(fā)達國家相比之下連大型模具的設計和產品創(chuàng)新設計也存在著一定的差距，精密模具高檔模具絕大部分現在仍然是依靠進口提供[5]。 （2）模具設計技術方面的人才不足，模具方面的科研開發(fā)以及技術攻關投入較少。缺乏產品自主開發(fā)生產的能力，其中很大一部分都是以仿制為主，能做到的只有相對的“國產化”，而不是完全，具有國際競爭能力的知名產品幾乎沒有[5]。 （3）工藝裝配水品還遠遠不夠，使需要修復的情況增多，造成鉗工比例過高。與國外相比而言，我國的制品深加工技術，具體表現在產品的表面加工、噴涂、多點超波焊接、熱焊接等等。 （4）標準化生產和設計的水平相較之下低，商品化的程度也是一樣。 （5）材料的質量和性能差，技術不夠，對生產成本和周期等方面有很大影響。國外成型技術發(fā)展動向“多層三明注塑成型技術”、“超聲波輔助成型技術”、“細微孔成型技術”和“注塑減壓成型技術”等等，我國市場和技術上尚屬空白[5]。 另外，模具產業(yè)的大能耗、低生產率、高污染是當務之急。 我國注塑模具的發(fā)展方向：根據現在存在的問題也可以知道現在應該往大型、微型和精密化的方向發(fā)展，這樣才能彌補現在注塑模具存在的問題與不足；其次，致力于發(fā)展熱流道技術，提高塑件的生產率和質量，節(jié)約原材料；發(fā)展氣輔模具，降低成本，當然這樣的前提是必須要保證產品的質量[6]；以及發(fā)展高壓直射成型技術，減小局部應力應變從而提高塑件的質量；注重節(jié)能環(huán)保，保護環(huán)境；注重快速經濟模具的發(fā)展，縮短產品的生產周期；重視在材料的選擇上盡量優(yōu)質和相應先進的表面處理技術的運用[7]。 1.2本課題研究內容 研究對象是智能插座后蓋。 注塑模具的設計步驟：塑件工藝性分析；主要從材料、幾何形狀、尺寸精度和表面粗糙度五個方面進行；分型面的確定。分型面指的是，模具上用來取出塑件和凝料的可以將其分離出來的接觸表面[2]；型腔的布局。型腔的數量一般是由注塑機的最大注射量和最大鎖模力確定的；澆注系統(tǒng)的確定，包括有流道（主、分），澆口（本設計使用的是潛伏式澆口）以及冷料穴；排氣系統(tǒng)的設計；型腔和型芯的結構設計；脫模機構的設計；模架尺寸和類型的確定；注塑機的選擇和參數校核；模具溫度調節(jié)系統(tǒng)的設置[1]。 本設計的主要內容： （1）測繪塑件的尺寸； （2）熟練運用UG結合測繪的尺寸建立三維模型； （3）熟悉模具設計的具體過程和相關原則； （4）利用CAD軟件對最后設計出的模具進行裝配圖以及零件圖等的繪制； （5）在UG三維軟件中建立塑件的實體模型； （6）在CAD中畫出模具設計之后的裝配圖以及零件圖； （7）編寫畢業(yè)設計論文和相關報告。 這次我的畢業(yè)設計是通過對智能插座后蓋的塑料的模具設計及其其他各成型零件的工藝設計，鍛煉了我對塑料得制品設計及注射塑料工藝的選擇能力、各種工藝的改進和解決、塑模結構改進能力，深刻的學習了各種三維和CAD二維軟件。 通過了這一次智能插座后蓋課題，我運用已學各種知識，獨立進行塑模的研究，學會分析和解決智能插座后蓋塑模具出現的問題。這既是對我四年以來所學各方面知識的一次全面總結，也是一次提高自己綜合能力和解決實際問題能力的機會，為以后在塑模等這類工作奠定了很好的基石。 2 塑件的工藝分析 2.1 塑件成型方法與分析 說明書里面所寫的智能插座后蓋在下面的圖里面有所展示，但是智能插座后蓋具體的結構還有有關的數據還要看別的圖紙，這個塑料加工產品的結構沒有多復雜，并且進行加工的時候數量是很多的，加工的費用沒有多高，在進行加工的時候，成型相對來說也沒有多復雜，產品的材料我們選用ABS。模具結構可選用一模兩腔，澆口進料的地點選擇在模具的側面，使用的注射機的類型是。 塑件圖二維 塑件三維圖 2.2塑件的體積和質量 在說明書里面，測量加工出來的產品質量還有產品大小的時候用的是3D來進行的，測量塑料加工產品是通過UG的質量分析來進行的，測量出來產品的體積大小是20.24，已經知道ABS的密度為1.05，這樣就可以將這個塑料加工產品的質量算出來，應該是21.25。 實測體 2.3 塑件的位置公差 加工成為需要的形狀的零部件，它的工作大小的公差值一般是塑料的25%到30%，模具在加工時候的公差等級是IT7～8，按照論文的實際需要，確定的等級是IT8級，型芯工作尺寸公差等級是IT7級。在模具的型腔里面，小一點的大小就是基礎的參考大小，那么這樣的話出現的誤差時沒有小數點的：假如說選擇的基本大小是模具的型腔里面最大的，這樣的話出現的誤差是小于零的，中心距出現的誤差在分布的時候是雙向對稱來進行的，加工出來的產品在工作時候的齒距的參數在圖紙里面標注出來了。 2.4 塑件表面質量要求及分析 選用的材料是是ABS,這種材料的流動性能是比較好的，可以用來加工任何大小的產品的。 在加工模具的時候，精確度是幾級是受到很多因素的影響的，比方說產品的尺寸，還有產品自身的精確度都是有關系的。塑料這種材質的特性跟金屬是完全不一樣的，那么確定塑料的等級的時候不能跟金屬一樣，我們國家通過塑料來加工產品的技術是沒有多高的，可以借鑒有關資料來對它的等級進行確定。根據論文的實際需要，加工產品的精確度等級應該是MT5級。 在加工產品的時候，模具一直在用，那么模具里面的腔室，表面的光滑度就降低了，所以在使用模具的時候一定要經常多看看模具的腔室，一旦發(fā)現粗糙了，要及時對模具進行拋光。 2.5 脫模斜度分析 將產品從模具里面拿出來以后，要進行冷卻，冷卻了之后產品就會變小，那么在從模具里面拿出來的時候，產品肯定會牢牢的包裹住模具的芯，如果模具里面有凸出來的地方，產品也會牢牢的包裹住它，那么在脫模的時候就沒有那么難了。防止在對產品進行脫模的時候，用的力氣過猛，破壞產品的表面，那么在進行脫模的時候要有一定的傾斜度，傾斜度的數值是多少，主要根據產品的外形，產品的厚，還有產品的收縮率來確定。傾斜的過小，就會導致產品的外形出現問題，有的甚至會破壞產品的表面，傾斜的角度太大的話，盡管方便我們進行脫模了，但是產品的精確度又小了，有可能不合格。所以在確定傾斜度的時候，這個數值是在0.5到1.5之間的，型腔在進行脫模的時候傾斜度應該是在0.35到130之間的，型芯在進行脫模的時候傾斜度是在30到1之間的。 2.6 壁厚的分析 在設計塑料加工產品的時候，一定要將產品的厚想在前面。因為厚是多少對于后期產品成型有很大的影響的，在對模具進行注射的時候，注射完成對產品進行定型的時候，冷卻產品的時候速度的值是多少，冷卻需要耗費多久，塑料產品成型以后是不是合格，塑件的原材料是什么還有生產的效率有多高，還有生產成本是多少都有很緊密的關系。如果說前面所說的都達到了，那么如果壁厚小了，那么使用的材料就會少一點，花費的金錢就沒有多少，還有一點就是產品在進行冷卻的時候就會快一點，那么自然的成型的時間就沒有那么長了。另外還不會產生氣泡，縮孔，凹陷等等這些。不過，壁厚過小的情況下，生產出來的產品剛度是沒有那么強的，并且在產品脫模的時候，產品裝配的時候，很容易就有變形的情況出現，那么生產的產品就達不到需要。所以，壁厚應該是等稱的，這樣可以避免收縮率不均勻，產生不合格的產品。通常，壁厚的數值是在1～4mm，在實際的生產中，壁厚的數值一般是在2～3mm。 2.7 圓角的分析 要想防止塑料產品在有彎度的地方應力太高，在進行加工的時候一定要改變充模的特點，要在這個產品拐彎的時候，還有有連接的地方過渡的時候要用遠遠。如果沒有別的要求，塑料產品有接頭的地方應該是圓角，它的大小應該是0.5到1mm之間。一般來講，在這個壁的外面有一個圓弧，應該要比這個壁大出來一些。 2.8孔的分析 生產出來的塑料產品上面有一些孔，這些孔有通孔，也有盲孔，通常來講，要想加工這些孔都是通過型芯來實現的。假如說這些孔的結構沒有那么簡單的話，那么需要加工的熔體在進行流通的時候就沒有那么順暢，這個時候在模具進行加工的時候就會比較困難，導致花費的經費就比較多，那么我們在對孔進行設計的時候，一定要確保它的結構是比較簡單的。因為針對熔體來說，型芯是可以用來分流的，那么在這些孔的周圍必定會有熔接的印記留下來，這樣一來孔的強度就沒有那么高了，那么在對孔進行設計的時候，每個孔之間的檔距，還有孔跟這個產品之間的檔距都要大于孔的直徑的，壁的厚度在這些孔的旁邊的時候要盡可能厚一點，這么一來，塑料加工產品的強度也好，剛度也好，都變大很多。 3 成型注塑機選用 3.1 注射機的概述 注塑機，它還有別的名字注射成型機，還有注射機。這種設備是通過加工塑料熔體，讓它成為我們需要的產品的形狀。這種設備的形式有三種，立式的，臥式的，還有全電式的。注射機可以通過高壓，對塑料熔體進行加工，將熔體注射在模具里面，充滿模具以后就成為我們需要的產品的形狀了。 在進行塑料加工的行業(yè)里面，用的最大的設備就是注射機了，這種機器不僅生產出來的產品很多，而且可以用注射機直接進行生產。 因為注射的壓力是很高的，所以在模具的腔里面也會有很高的壓力，所以這個時候的合模力一定要很大。這樣我們就可以知道，注射的部分跟合模的部分是整個機關鍵的裝置。 3.2 注射機基本參數 一、公稱注射量 公稱注射量意思就是對空的實際上注射出去的量。 理論注射量 Q理= πD2S/4，其中 D－螺桿或柱塞的直徑 S－螺桿或柱塞的最大行程 公稱注射量 實際在進行注射的時候是有回流還有補料的需求的，實際上在注射的時候我們稱出來的注射的量是多少。 Q= ﹝０.75～0.85﹞Q理。 二、注射壓力 為了能夠不讓熔料流到噴嘴，澆道還有模具的腔室里面增加阻力，那么這個螺桿就需要對于絨料多給一些壓力。 即注射壓力 P=（D/d）2P0 P0－油壓； D－注射油缸內徑； d—螺桿（柱塞）外徑 三、注射速率 為了能夠讓熔料在整個型腔里面都充滿了，我們必須在注射的時候壓力要能夠達到，另外熔料在流動的時候速度也要能夠達到。 q注=Q公/t注V注=S/t注 其中 q注－注射速率（厘米3/秒） Q公－公稱注射量（厘米3） t注－注射時間（秒） S－注射行程（毫米） 兩、鎖摸力 注塑機的基本參數 合模這個裝置在針對模具加夾緊力的時候是最大的。 T=KPA K－壓力損失系數0.4-0.7 P－平均模內壓力 五、合模部位參數 ； 六、空循環(huán)時間 意思就是在對加工的塑料產品在沒有被進行塑化，注射，保壓還有冷卻，取件這些流程的時候，將一次循環(huán)完成所消耗的時間。它所代表的是注塑機工作的性能還有生產的能力的一個綜合的指標。 七、塑化能力 意思就是說在單位時間里面我們經過塑化會后生產的產品的量。 八、模板開合速度 是為了確保機器在工作的時候可以平穩(wěn)的進行，工作的效率還又高，模板在進行開合的時候速度是有變化的，這個變化時慢，快，慢。高速12-22m/min，低速0.3—3m/min，超高速 60—90m/min。 九、其它 比方說開模的時候實施的力，頂出來的時候實施的力，注射劑的工作的功率，注射座的推力，油馬達發(fā)出的扭力。 3.3 注塑機選擇 在對產品進行注射的時候，量是21.3x2 ，那么這個總的注塑的量就達47.6g，我們再按照工藝的具體參數，這里指的是注射時候的壓力，在加上別的一些相關的因素，最終確定注射機型號HT160×2A。已經知道在進行注射的時候使用的方法是螺桿類型的，關于這種類型的數據應該是： 型號 160×2A 160×2B 160×2C 參數 螺桿直徑 40 45 48 理論注射容量 253 320 364 注射重量PS 230 291 331 注射壓力 202 159 140 注射行程 201 螺桿轉速 0~230 料筒加熱功率 9.3 鎖模力 1600 拉桿內間距(水平×垂直) 455×455 允許最大模具厚度 500 允許最小模具厚度 180 移模行程 420 移模開距(最大) 920 液壓頂出行程 140 液壓頂出力 33 液壓頂出桿數量 5 油泵電動機功率 18.5 油箱容積 240 機器尺寸(長×寬×高) 5.4×1.45×2.05 機器重量 5 最小模具尺寸(長×寬) 320×320 表<1> HT 160X2A注塑機參數 4 模具結構設計 4.1確定模具的基本類型 種類，一般來說有一個分型面的、模、熱的熔體流通的過道的注射模。 4.2型腔數目的確定及型腔的排列 在我們這個畢業(yè)論文里面使用的是潛伏式澆口，而且現在塑料件的產品是比較大的，為了能夠讓模具加性的方面來進行一個模具兩個腔室，進行生產加工。 在布置型腔跟主流道的時候，這兩個應該盡可能的靠在一起，不要留有孔隙，同時呢采用的通道應該是平衡的，這樣一來，這個型腔的結構就是模具一個，腔室有兩個了，自然而然的就可以掌握關于它的有關數據了，長是200mm，寬是180mm，下面這個圖紙里面展示的就是這個型腔的具體結構。 型腔布局方式 4.3模架選用 1、確定模具的基本類型 注射模具的分類方式很多，此處是介紹的按注射模具的整體結構分類所分的典型結構如下： 單分型面注射模、雙分型面注射模、帶有活動成型零件的模、側向分型抽芯注射模、定模帶有推出機構的注射模、自動卸螺紋的注射模、熱流道注射模。 2、 模架的選擇 根據對塑件的綜合分析，確定該模具是多分型面的模具，采用非標模架 具體尺寸如下 根據所選擇的模架的基本型可以選出對應的模板的厚度以及模具的外輪廓尺寸， 經過計算可以知道該模具是一模一腔的模具，而型腔之間的距離在20-30mm之間 把型腔排列成一模一腔可側得長為200mm，寬為180mm， 模架的長L=200+復位桿的直徑+螺釘的直徑300mm 模架的寬W=180+復位桿的直徑+型腔壁厚300mm 根據內模仁的尺寸，在計算完模架的長寬以后，還需要考慮其他螺絲導柱等零件對模架尺寸的影響，在設計中避免干涉。 所以就取BL=300X300的模架，塑件的高度為24.5mm，塑件的全部膠位都留在定模部分，該模具型腔結構簡單，型芯、型腔的固定是固定總高度的加30-50mm，B板的厚度取80mm，滿足強度要求，A板為70mm，C板為90mm（C的選擇應考慮推出機構的推出距離是否滿足推出的高度） 在本設計中，因為采用龍記的CI-3030-A70-B80-C90標準模架，其標準模腳的高度為90mm，完全滿足頂出要求。 綜上所述所選擇的模架的型號為：LKM CI-3030-A70-B80-C90 5 成型零部件結構設計 5.1分型面的選擇 將模具可以看成是兩個部分組成或者是幾個可以分離的部分組成的，在將模具的接觸表面進行分離的時候，可以將里面的塑料件拿出來，還可以將系統(tǒng)澆注進行凝料，在的，類似這樣的接觸，在選擇塑料件的分型面的時候，我們可以只選擇一個，可以選擇好多個，我們要想將塑料件成型完整的話，在確定分型面的時候是非常要緊的。 我們進行分型面選擇的時候，要從下面幾點來進行考慮： 1）我們在分型面在進行選擇的時候應該在這個塑料件外面最大的地方； 2）讓塑料件在模具打開以后停留在動模的上面； 3）在分型面的時候有印記產生，對于產品的外觀沒有多大影響的； 4）在進行澆注系統(tǒng)的安排的時候，尤其是對于澆口的安排一定要合理； 5）這個推桿在產品上產生的印記不能明顯，不能被看出來； 6）使塑件易于脫模。 加上前面我們所描述的，還有說明書里面模具的形狀特征，所以這個分型面應該是平面的，并且這個分型面所在的地點應該是在這個塑料產品最大的平坦的地方的，將模具打開來以后，產品應該跟動模是在一個方位的。 分型面的選擇 5.2型芯型腔結構的確定 模具在叫做型腔。個有型腔，還有型芯，型環(huán)，鑲塊這些。已經生產出來的產品跟這個塑料是靠在一起的，這樣的話，加工成型的產品一定會受到塑料一定的壓力，這個加工的塑料產品的形狀，精確度，都跟這個有關系，所以我們在對成型的零部件進行設計的時候也是關系到了注射模具。 加工成型的產品，后期再進行注射的時候，不僅要承受很高的溫度，還要承受一定的壓力，還要承受塑料對它的沖刷還有摩擦，在進行長時間的工作以后一定會出現磨損，變形還有劈裂，所以我們要在設計它的結構還有形式的時候一定要合理，計算它的大小還有公差一定要準確，這樣才能夠保證它的強度，剛度都能達到要求，表面質量是比較好的。 對于成型的零部件進行設計的時候要能保證塑料產品的質量，還要加工起來很簡單，裝配起來方便，使用起來方便，維修的時候也沒有那么復雜。 5.2.1型腔設計 型腔的作用是用來將確定加工的零部件的外部輪廓的，它的結構跟需要加工的產品的外形，還有整體結構的大小，在用的時候有什么要求，還有生產的數量是多少，在用模具加工的時候方式是什么，這些都有很重要的影響的，通常型腔的結構有兩種，分別是整體的結構，嵌入式的結構，鑲嵌上去的結構，還有瓣合式的結構。 我們這篇論文里面使用的是嵌入式，它的特點就是結構不復雜，型腔的結構式很牢固的，不會有變化出現的，形狀也不會出現變化，生產出來的產品表面沒有什么印記，而且還能讓產品不用通過注射模具來加工，模具的外部形狀會小一些。不過，想加工模具，過程沒有那么簡單，在模具的生產過程里面，不僅要使用到數控，還要使用到電火花。 型腔二維圖 型腔三維圖 5.2.2型芯設計 在說明書里面所涉及的產品的結構是沒有那么復雜的，產品的深度也不深，加工出來的塑料產品進行相關的分析之后，我們將塑料件的型芯使用的是嵌入式的，選擇這樣的型芯是因為在加工的時候很方便，后期維修養(yǎng)護模具的時候也不復雜，使用型芯還有動模板的時候，他們之間是相互配合的，一般是用的。 型芯二維圖 型芯三維圖 5.3型芯型腔的尺寸要素 已經成型的零部件的工作的大小就是說成型的零部件就將塑料件的外觀的大小直接就確定下來了。這個數據包括了型腔的大小還有型芯的大小，這些數據里面不僅有長，還有寬和高，還有中心距的數據。想讓生產出來的工件質量能夠達到要求，之前在設計模具的時候，首先要將塑料產品的外部形狀數據還有精確度都先弄清楚，還有加工出來產品的外部形狀尺寸都弄清楚。 對于加工出來的塑料件的尺寸有影響的原因很多，也是非常的復雜的，涵蓋了下面幾點： （1）成型零部件的制造誤差； （2）成型零部件的磨損； （3）塑料的成型收縮； （4）配合間隙引起的誤差。 5.4型芯型腔的尺寸計算 成型零件中與塑料熔體接觸并決定制品幾個形狀的尺寸稱為工作尺寸。它包括型腔尺寸、型芯尺寸、和中心距尺寸型腔尺寸屬于包容尺寸，該類尺寸具有增大的趨勢。型芯尺寸屬于被包容尺寸，該類尺寸具有縮小的趨勢。中心距尺寸一般指成型零件上某些對稱結構制件的距離，這類尺寸通常不受摩擦磨損的影響，因此可視為不變的尺寸。? 對于上述型腔、型芯和中心距三大類尺寸，可分別采用三種不同的方法進行設計計算。在計算之前，有必要對他們的標注形式及偏差分布做如下規(guī)定。? ?（1）制品的外形尺寸采用單向負偏差，名義尺寸為最大值，與制品外形尺寸相對應的型腔尺寸采用單向正偏差，名義尺寸為最小值。? ?（2）制品的內形尺寸采用單向正偏差，名義尺寸為最小值，與制品內形尺寸相對應的型芯尺寸采用單向負偏差，名義尺寸為最大值。? ?（3）制品和模具上的中心距尺寸均采用雙向等值正、負偏差，它們的基本尺寸均為平均值。? ABS材料的收縮率在0.3%～0.7%之間，其平均收縮率取0.5%，模具制造公差選=Δ/4.尺寸精度為MT5。 型腔型芯工作尺寸的計算 類別 塑件基本尺寸 計算公式 模具尺寸 型腔尺寸計算 Hm Hs =20.5 Hm=(Hs+Hs. -2/3Δ)0+δz Lm Ls =54 Lm=(Ls+Ls. -3/4Δ)0+δz 型芯尺寸 Lm Ls =84 Lm=(Ls+Ls. +3/4Δ)0-δz 5.5成形零部件剛度和強度校核 5.5.1 剛度和強度校核要素 因為模具的外形有很多種，在進行計算的時候都不是一樣的而且計算也是比較復雜的，在實際的生產里面，我們要通過經驗來進行設計，然后要對強度進行校核，這樣才可以對于我們的設計進行調整，完成了這些步驟之后，模具就可以根據事先設定的完成工作任務了。 計算模具的強度的時候是很復雜的，通常我們計算的時候都是使用的簡化的計算方法，在計算的時候使用的做法很保守，過程是：我們選擇的受力結構式最不好的，安全系數選擇比較大一些的，然后再來將模具的結構進行優(yōu)化，這樣的話模具的強度就提高了很多。要想讓模具按照正常的步驟進行生產加工，首先要保證這整個模具的強度滿足需要，之后針對這個強度要校核一下。 5.5.2 型腔側壁和底板厚度的計算 塑料原材料所產生的壓是非常的高的。 計算公式如下： S長代表的是： S長 = S 短 ≥ 1.15[ph/(E[δ])] = 1.15[30x1.5÷(2.1x10x0.03)] = 0.433 按強度條件計算: S長 ≥ r{[[σ]/( [σ]-2p)] -1} = 102x{[2500÷(2500-2x30)] -1} = 1.246 S 短 ≥ r{[[σ]/( [σ]-2p)] -1} = 65x{[2500÷(2500-2x30)] -1} = 0.794 按照厚度的數值還有校核的結構，選擇側面的內壁的厚度是可以的，所以我們論文里面的模具的型腔的側壁的厚，除此之外動模的型芯進行一樣的計算，那么它的厚度的值就是 注： E—模具材料的彈性模量（MPa），碳鋼為2.1x x10； r-型腔半徑尺寸，由于本模具型腔為矩形，半徑取的是約值，或長、短軸分別計算。 6 澆注系統(tǒng)設計 6.1 澆口的設計 整個系統(tǒng)里面有一個系統(tǒng)是澆注的系統(tǒng)，它的意思是從注射模里面的主要的流道頭子上到型可以分為道澆注系統(tǒng)還用的系統(tǒng)是普通潛伏式澆口的澆注系統(tǒng)。選擇的澆注系統(tǒng)合適了，生產出來的塑料產品的質量才好。 6.1.1 澆口的形狀、位置的確定 澆口我們一起的通道。它有兩體可以進行控制；還有一鎖了，讓型腔里面還有沒有被固化口的方式有直接的式的澆口還有環(huán)形的澆口等等。 6.1.2 澆口位置的選擇原則 將澆口安置在哪個地方，對加工出來的產品的質量有很大的影響。要將澆口的位置選擇好，要關注幾點要求： 1. 在型腔里面流動的熔體，在動能上消耗的能量是最低的。要做到這一點必須使 1)流程(包括分支流程)為最短； 2)每一個分出來的流體基本上都可以到達最遠的地方； 3)模具的壁厚一點的位置進行進料； 4)盡可能的確保每一道的分流在轉動方向的時候，越小就是越好的。 2. 將型腔里面的空氣很好的排出去。 因為我們論文里面電子器外殼的塑料件外表的質量是要求很高的，我們在這里澆口選擇的是潛伏式澆口。這個潛伏式澆口是在里面的進膠，在外殼組裝起來以后，這個澆口就會被遮住了。 6.1.3 澆口的尺寸確定 L=0.5~1.5 一般取1.0mm h=nt A--型腔表面積 B=0~15° t—塑件壁厚 C=0~30° n為塑膠材料系數 因此，該制件澆口：為潛伏式澆口 6.2 流道的設計 流道澆注這個系統(tǒng)的組成部分在下面進行列舉： 我們在對澆注的系統(tǒng)進行設計的時候要將下面幾點考慮進去： a)、塑料成型特性：這個系統(tǒng)能夠讓所有的系統(tǒng)都可以成型，這樣塑料的質量就可以得到保證了。 b)、我們候，要想模具是用一個統(tǒng)的時候要按照腔室的布局來進行設計。 c)、塑件大小及形狀：因為塑料產品很小，而且它的壁厚沒有那么厚，再加上技術方還要將澆注系統(tǒng)要考慮防止流料病和部位可以維修的機會。 d)、塑件外觀：我們在對澆注系統(tǒng)進行設計的時候應該要先將進料去除，將進料修正，這樣進料的時候很方便，而且還不會影響塑料產品的外觀。 e)、冷料：在進行注射的時候有間歇的時間，殘留在噴嘴頭上面的冷料一定要弄掉，不然的話會留到型腔里面去，這樣塑件的質量就不好了，那么在對澆注這個部分進行設計的時候，要考慮好怎么樣保存這些冷料了。 6.2.1 主流道相關 （1）、主流道的尺寸 設計半徑為22下： 主流道與澆口套 （2）、主流道襯套的形式 選用如下用下退出定模。 （3）、澆口套的固定 澆口套在進行固定的時候是用螺絲來進行的，這個螺絲使用的型號是M6，在這里要用兩個螺絲。 澆口套固定方式 6.2.2 分流道的設計 分流道是什么呢，就是在主流道的最后那個地方距離澆口這個地方有一個通道，就是分流道，這個分流道可以很好的將壓力進行傳遞，還可以讓管道里面的填充量一直都是很好的。 考慮很多不同的東西，再加上之前在設計模具時候遇到的情況，我們論文里面設計的分流道在下面的圖里面表示出來了： 6.2.3 分流道的形狀與尺寸 通常我們經常使用的分流道將截面剖開來以后的形狀是圓的，還有梯形的，還有U型的。 圓形流道 梯形流道 U形流道 分流道的截面的大小我們按照塑料產品的原材料，還有加工出來產品的質量，產品的壁厚還有分流道有多長來進行確定。 1）分流道修正直徑D=D’X fL修正系數(由下圖查得) 2）如果說這個塑料加工產品的壁厚比3mm還要小的話，可以通過下面的公式將這個分流道的直徑大小算出來 D-分流道直徑 G-制品重量 L-分流道長度 3）如果說塑料加工產品的粘度是很高的話，比方說pvc，在通過前面所說的公式來計算分流道的直徑的時候，它的數值要大出來百分之二十到百分之二十五。 結合這么多的情況，我們說明書里面分流道的形狀是圓形的，它的大小應該是7mm。 6.2.4 分流道的表面粗糙度 分流道的的面可以不是很光滑的，對于它的表面的粗糙度我們只要求1.6um就可以了，這么的話，熔體在流道里面流動，外面一層的熔體流動的時候速度還是比較慢的，那么進行冷卻的話就沒有那么的復雜了。這個時候表皮層就固定起來了，這樣我們流道里面的溫度可以很好的保持下去。 6.3 冷料井的設計 主流道的最后的地方要將冷料穴設置在這里，這樣我們加工的產品里面就會出現固化的冷料。因為一開始流進去的塑料因為溫度的差異，這個時候塑料的溫度下降的就很快，假如說讓這些溫度下降很快的塑料進入到型腔里面去的話，那么我們加工的產品的質量就會受到影響，為了避免這種情況的出現，我們要在主流道的尾上安排一個冷料穴，讓這些塑料在這個地方進行保存。 我們對冷料穴進行倒扣，在進行倒扣的時候形式有很多，我們這里主要使用的是這種倒扣的模式需要推桿來進行配合，模具在打開來的時候，椎體里面的冷料穴是倒過來的，一開始要先將定模從主流道里面取出來，之后通過推桿，可以將冷料還有冷凝料都從主流道里面拿出來，當然了，加工的產品也是要取出來了。 7 模具其它結構設計 7.1脫模裝置設計 7.1.1 推出力的計算 推出力也稱脫模力。 脫模力的產生范圍： ①需要生產的產品在這個模具里面先冷卻一下，這樣產品的形狀就出來了，不過經過冷卻以后，產品的外形會變小，這樣一來就有包緊力出現了。 ②殼體的壓力的。 ③機構本身運動的磨擦阻力。 ④塑料產品跟模具之間有一個粘附力。 一開始發(fā)生脫模力的時候，一開始進行脫模的那一瞬間我們需要克服的阻力。 再產生脫模力，在后來我們在產生的脫模力，比一開始我們用的這個力要小很多，以防我們在進行脫模計算力的時候弄錯，一般情況下我們都是算一開始的脫模力。 脫模力的影響因素： A、脫模時候的力跟塑料產品的壁厚，型芯的長度是多少，中跟脫模方向的塑件的投影相垂直的面積，每一個數值越大，那么脫模產生的力就越大。 B、塑料產品的收縮率，彈性的模量E大的話，脫模的力就大。 C、塑料大。 D、將大氣都排除掉，如果型己脫落了。 脫模力也就是我們將加工的產品從包緊的型芯上面脫落下來的時候使用的力量。根據知，這個零件形狀是圓環(huán)形，那么在計算脫模力的時候公式如下： 式子里面 ； E —塑料的彈性模量，查表得ABS得彈性模量為2800MPa； L-代表的是 ＝1°； f-表 —塑料的泊松比，查表得PS的泊松比為0； —無量綱系數，由f＝0.21查表得 A —通孔制件A等于0.211 因此， 7.1.2 推出機構設計 將塑料產品從模具上面拿下來之前還要將加工成型的塑料零件從模具上脫落的這過程，將這個成型塑料產品從模具上面脫出來的裝置就叫脫模裝置。組成部分是件等。 對于脫模的這個部分來進行分類，根據的是動力的來源不一樣，有手動的，機動的，液壓的還有氣動的。當然還有別的分類的方式，根據不一樣的零件進行分類，推桿推出裝置，套管推出裝置，推板推出裝置還有推塊推出裝置。 脫模機構的選用原則： （1）在塑料產品進行脫模的時候，產品不能出現變形，稍微有一點的變形時可以的，但是這種變形不能使永久的； （2）我們按照脫模的阻力來進行推力的分布的時候，一定要合理的進行布局； （3）推桿受到的力量不能太大，萬一太大容易讓塑料產品發(fā)生破壞； （4）推桿的強度還有剛度應該是剛剛好的，在進行推出這個動作的時候不能讓塑料產品發(fā)生變形； （5）推桿在塑料產品上的痕跡不是很明顯，不能影響產品的外形； 本次的說明書里面在脫模的時候用的推出裝置是推桿。 7.1.2.1 拉料桿的設計 我們在潛伏式澆口的主流道上面要安裝一個拉料桿，在模具打開的時候分流道就會跟加工的產品分開了，這個時候澆口的大小在圖紙里面有所展示，我們按照這個圖還有實際情況，選擇恰當的數值。本次的說明書里面拉料桿的具體數值應該是5mm。 7.1.2.2 推桿的設計 （1）、推桿布置 我們加工的這個塑料產品使用的推桿是6mm的，它具體的分布情況在圖里面有所展示，這些推桿在產品的邊緣的地方均勻的分布，這樣讓我們加工的產品受到的推出力是差不多的。 推桿布置 （2）、推桿的設計 在我們論文里面使用的是臺肩形式的圓形的截面推桿，在進行設計的時候，這個推桿的直徑是要跟著設置位置的不一樣，那么選擇使用的直徑就不一樣。，隙，以ABS。 7.2 導向與定位機構設計 導向機構的作用：確保模具在打開還有關起來的時候，可以讓公模具還有母模具之間的方向還有位置確定下來。零部件是用來導向的話，就會有側向力產生，這個時候這個零部件不僅可以進行導向，還可以進行定位。導向這個部分的零部件的組成主要有導柱，導套這兩個。 1. 導向結構的總體設計 （1） 導向，它的中心點確保下來，這變形。 （2） 我們按照這個模具的體積還有外形來確定要幾個導柱，通常一對模具要有兩個到四個導柱。打個比方，在這個模具里面有兩個部分，凹模，凸模，在這兩個部分之間假如還有要求的話，這個時候導柱的直徑大小就要改變了，如果直徑都是一樣的話，在進行導柱的安置的時候一定要錯開來才可以。 （3） 因為一般來說塑料產品都是在公模上面的，所以我們要方便產品脫離模具的導柱要裝上母模。 （4） 導柱還有導套處在分型面上的時候應該有一個承屑槽。 （5） 主軸線應該都是平行的 （6） 模具在合上的時候，應該能夠保證導向的零部件一開始進行接觸，要讓公模首先到模腔里面去，不能破壞已經成型的塑料產品。 2. 導柱的設計 （1） 有單節(jié)與臺階式之分 （2） （3） 在這個導柱的頭上要有一個圓錐體，球形體也可以，它們的功能是引導。 （4） 在進行固定的時候可以用鉚接進行固定，也可以用螺釘進行固定 （5） 它的表面應該進行熱處理，這樣處理以后可以防止表面承受摩擦力。 3. 導套和導向孔 （1） 導向孔沒有導套，可以再模板上直接開孔，假如這個模板的厚度比較厚的時候，我們的導向孔這個時候就要是盲孔，在側面增加一個排氣孔。 （2） 我們導套有很多種形式， （3） 要想讓導柱安裝到導套孔的時候方便快捷，要在這個導套的前半部分弄一個圓角R。 通常來說，導柱還有導套都是在一起用的，用來確保動模還有定模這兩個裝置里面的零件在對合的時候很準確，再一個就是這個產品的大小數據應該精確到小數點，這樣可以防止產品在模具里面有碰撞的情況出現，這樣的話就能在合模的時候進行導向了。 7.3 排氣及引氣系統(tǒng)的設計 我們在用注射機制造模具的時候，一個很重要的問題就是排氣。在對模具進行注射的時候，產品的形狀就出來了，但是這個時候模具里面的氣體沒有排出去，那么里面的壓力就會非常大了，這樣一來需要加工的原材料就沒有辦法將模具都填充滿，同一時間氣體被壓縮就產生的熱量讓塑料燃燒，甚至燒焦了，在模具里面的速度很大，溫度又特別高，物料的粘稠度又不是很好，注射的壓力又比較大還有塑料的產品特別厚的情況下，氣體受到壓縮就會進入到塑料產品的里面，這樣氣孔還有組織都會產生疏松這些不好的現象。 在將需要加工的原材料都注射到模具里面去的時候，在模具的里面不僅有空氣還有水蒸氣，塑料在某一個部分太熱的時候就會發(fā)生分解，這個時候就會有低分子散發(fā)出來的氣體，在塑料里面加了一些添加劑或者是有化學反應發(fā)出來的味道，通常我們進行排氣的時候是用過間歇來進行排氣，需要設置一些排氣槽來進行排氣，這個排氣槽在分型面上。 因為在我們論文里面涉及的模具都沒有很大，我們這個論文里面使用的排氣是間隙的排氣，不需要在設置一個排氣槽，可以通過間隙進行排氣，在排氣的時候不要出現溢料就可以了，這個值的大小跟這個塑料的原材料的粘度關系是非常的密切的。 7.4 模溫調節(jié)系統(tǒng)的設計 通常來講，這個鋼模冷卻的通道跟這個模具的外邊的表面，還有模具的穴室，模具的心的遠近應該是一個固定的數值，大概是這個冷卻的孔的直徑的一倍到兩倍之間，每一個冷卻的孔之間的檔距大概是這個直徑的三倍到五倍。一般來說，這個冷卻的孔道的直徑的大小應該是在六到十二毫米，我們論文里面冷卻孔道的直徑應該是8mm。  8 注塑機相關參數的校核 8.1 模具閉合高度的校核 （1）、模具長寬尺寸 模具長寬尺度必須小于注塑機拉桿間距,本設計選用機臺拉桿間距為455×455,模具長寬為350x350，經核算機臺選用合適。 （2）、模具厚度（閉合高度） 在將模具關起來的時候，模具的高要滿足下面的關系式 式子里面 本設計中模具厚度為290mm、180

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