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西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第38頁(yè)
前 言
在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的進(jìn)程中，模具的地位及其重要性日益被人們所認(rèn)識(shí)。模具工業(yè)作為進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力之一，正推動(dòng)著整個(gè)工業(yè)技術(shù)向前邁進(jìn)！
隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，以及通用塑料與工程塑料在強(qiáng)度和精度方面的不斷提高，塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷地?cái)U(kuò)大。因此，塑料模具的設(shè)計(jì)與制造也顯得越來(lái)越重要，而注射模則是塑料模具中最常用的一種模具。本文即介紹了家用程控電話機(jī)聽(tīng)筒的注射模具設(shè)計(jì)詳細(xì)過(guò)程。
在塑料原材料轉(zhuǎn)變?yōu)樗芰现萍某尚瓦^(guò)程中，塑料原材料的選用，成型設(shè)備的選擇，成型模具的設(shè)計(jì)與制造和成型工藝的制定等是塑料制件生產(chǎn)的四大環(huán)節(jié)，而主要的環(huán)節(jié)集中在成型工藝的正確制定和塑料模具的設(shè)計(jì)這兩個(gè)方面。本說(shuō)明書(shū)比較詳細(xì)地介紹了家用程控電話機(jī)聽(tīng)筒的注射模具設(shè)計(jì)整個(gè)過(guò)程，內(nèi)容涉及產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、三維造型，原材料的選擇與成型工藝性分析，注射機(jī)的選擇，模具結(jié)構(gòu)及成型零部件的設(shè)計(jì)，模架等標(biāo)準(zhǔn)件的選擇，溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及模具主要零部件的加工工藝過(guò)程等方面。
近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)向縱深發(fā)展并向各個(gè)領(lǐng)域不斷滲透，越來(lái)越多的現(xiàn)代塑料生產(chǎn)企業(yè)都在加大力度應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法改進(jìn)塑料注射成型模具的設(shè)計(jì)、制造，以提高加工質(zhì)量，降低成本，縮短開(kāi)發(fā)周期，增加產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。因此使用CAD/CAE/CAM來(lái)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，對(duì)模具和塑件質(zhì)量都有很大的提高，更好地改善了產(chǎn)品的性能，提高了生產(chǎn)效率。本次設(shè)計(jì)就充分利用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，包括塑件結(jié)構(gòu)和外型的設(shè)計(jì)、塑件分析、凸凹模設(shè)計(jì)、模架等標(biāo)準(zhǔn)件選擇，都是通過(guò)Unigraphics V18.0完成的，大大提高了模具設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。
由于本人水平有限，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，加上時(shí)間倉(cāng)促，設(shè)計(jì)中肯定有錯(cuò)誤和欠妥之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正.
第一章 概 論
1.1 塑料模具的特點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)
1.1.1塑料模具的重要性
模具在現(xiàn)代生產(chǎn)中，是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備，它以其特定的形狀通過(guò)一定的方式使原材料成型。塑料模是指用于成型塑料制品的模具，它是型腔模的一種類型，其地位與重要性正日益被人們所認(rèn)識(shí)。
隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，以及通用塑料與工程塑料在強(qiáng)度和精度方面的不斷提高，塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷地?cái)U(kuò)大，如：家用電器、儀器儀表、建筑器材、汽車工業(yè)、日用五金等眾多領(lǐng)域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。由于在工業(yè)產(chǎn)品中，一個(gè)設(shè)計(jì)合理的塑件往往能代替多個(gè)傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)件，加上利用工程塑料特有的性質(zhì)，可以一次成型非常復(fù)雜的形狀，并且還能設(shè)計(jì)成卡裝結(jié)構(gòu)，成倍地減少整個(gè)產(chǎn)品中的各種緊固件，大大地降低了金屬材料消耗量和加工及裝配工時(shí)，因此，近年來(lái)工業(yè)產(chǎn)品塑料化的趨勢(shì)不斷上升。
注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法。該方法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料，制得的塑料制品數(shù)量之大是其它成型方法望塵莫及的。由于注塑成型加工不僅產(chǎn)量多，而且適用于多種原料，能夠成批、連續(xù)地生產(chǎn)，并且具有固定的尺寸，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化、高速化，因此具有極高的經(jīng)濟(jì)效益。
隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，塑料模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。
1.1.2塑料模具的特點(diǎn)
熱塑性塑料注射模的特點(diǎn)是由塑料原材料的特性所決定的，最主要的有兩點(diǎn)：一是注射時(shí)塑料熔體的充模流動(dòng)特性，二是模腔內(nèi)塑料冷卻固化時(shí)的收縮行為，這兩點(diǎn)決定了注射模的特殊性和設(shè)計(jì)難度。由于塑料熔體屬于粘彈體，熔體流動(dòng)過(guò)程粘度隨剪切應(yīng)力、剪切速率而變化，流動(dòng)過(guò)程中大分子沿流動(dòng)方向產(chǎn)生定向；冷卻固化過(guò)程中塑料的收縮非常復(fù)雜，模腔內(nèi)各部位、各方向收縮率不同，不同種類、牌號(hào)的塑料收縮率有很大差異?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，設(shè)計(jì)注塑模首先要充分了解所加工的塑料原材料的特性，使設(shè)計(jì)的模具合理適用，并可在設(shè)計(jì)中有效利用塑料特性，如點(diǎn)澆口模具用于塑料鉸鏈制品。
塑料注射成型模具主要用于成型熱塑性塑料制件，近年來(lái)在熱固性塑料的成型中也得到了日趨廣泛的應(yīng)用。由于塑料注射成型模具的適用性比較廣，而且用這種方法成型塑料制件的內(nèi)在和外觀質(zhì)量均較好，生產(chǎn)效率特別高，所以塑料注射模具已日益引起人們的重視。
1.1.3塑料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
在現(xiàn)代塑料制件的生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具是必不可少的三項(xiàng)重要因素，尤其是塑料模具對(duì)實(shí)現(xiàn)塑料加工工藝要求、滿足塑料制件的使用要求、降低塑料制件的成本起著重要的作用。從塑料模的設(shè)計(jì)、制造及模具的材料等方面考慮，塑料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)可以簡(jiǎn)單地歸納為以下幾個(gè)方面：
1、 模具的標(biāo)準(zhǔn)化
為了適應(yīng)大規(guī)模成批生產(chǎn)塑料成型模具和縮短模具制造周期的需要，模具的標(biāo)準(zhǔn)化工作十分重要，目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度只達(dá)到了20%。注射模方面關(guān)于模具零件、模具技術(shù)條件和標(biāo)準(zhǔn)模架等已經(jīng)制定了一些國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)。當(dāng)前的任務(wù)是重點(diǎn)研究開(kāi)發(fā)熱流道標(biāo)準(zhǔn)元件和模具溫控標(biāo)準(zhǔn)裝置；精密標(biāo)準(zhǔn)模架，精密導(dǎo)向件系列；標(biāo)準(zhǔn)模板及模具標(biāo)準(zhǔn)件的先進(jìn)技術(shù)和等向性標(biāo)準(zhǔn)化模塊等。
2、 加強(qiáng)理論研究
隨著塑料制件的大型化和復(fù)雜化，模具的重量達(dá)到數(shù)噸甚至十多噸，這樣大的模具，若只憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，往往會(huì)因設(shè)計(jì)不當(dāng)而造成模具報(bào)廢，大量的資金被浪費(fèi)，所以大型模具還是要向理論設(shè)計(jì)方面發(fā)展，如模板剛度、強(qiáng)度的計(jì)算和充型流動(dòng)理論的建立。
3、 塑料制件的精密化、微型化和超大型化
為了滿足各種工業(yè)產(chǎn)品的使用要求，塑料成型技術(shù)正朝著精密化、微型化和超大型化等方面發(fā)展。精密注射成型是能將塑料制件尺寸公差保持在0.01～0.001㎜之內(nèi)的成型工藝方法，其制件主要用于電子、儀表工業(yè)。微型化的塑料制件要求在微型的設(shè)備上生產(chǎn)。目前，德國(guó)已經(jīng)研究出注射量只有0.1g的微型注射機(jī)，而法國(guó)有注射量為17萬(wàn)g的超大型注射機(jī)，合模力為150MN；美國(guó)和日本也有較先進(jìn)的注射機(jī)。目前，國(guó)產(chǎn)注射機(jī)的注射量也已達(dá)3.5萬(wàn)g，合模力為80MN。
4、 新材料、新技術(shù)、新工藝的研制、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用
隨著塑料成型技術(shù)的不斷發(fā)展，模具新材料、模具加工新技術(shù)和模具新工藝方面的開(kāi)發(fā)已成為當(dāng)前模具工業(yè)生產(chǎn)和科研的主要任務(wù)之一。十多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在塑料成型行業(yè)和改進(jìn)模具設(shè)計(jì)與制造方面投入了大量的資金和研究力量，取的了許多成果。例如：材料方面有預(yù)硬鋼、馬氏體時(shí)效鋼、耐腐蝕鋼等，模具加工技術(shù)方面有廣泛應(yīng)用仿形加工、電加工、數(shù)控加工及微機(jī)控制加工等；另外，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)也進(jìn)入了實(shí)用階段。
1.2注射模設(shè)計(jì)要求與程序
1.2.1基本要求與注意事項(xiàng)
1． 合理地選擇模具結(jié)構(gòu)
2． 正確地確定模具成型零件的尺寸
3． 設(shè)計(jì)的模具應(yīng)當(dāng)制造方便
4． 充分考慮塑件設(shè)計(jì)特色，盡量減少后加工
5． 設(shè)計(jì)的模具應(yīng)當(dāng)效率高、安全可靠
6． 模具零件應(yīng)耐磨耐用
7． 模具結(jié)構(gòu)要適應(yīng)塑料的成型特性
1.2.2設(shè)計(jì)程序
1. 調(diào)研、消化原始資料
收集整理有關(guān)制件圖設(shè)計(jì)、成型工藝、成型設(shè)備、機(jī)械加工、特種工藝等有關(guān)資料以備設(shè)計(jì)模具時(shí)使用。
消化塑料制件圖，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求，如：塑件的原材料表面形狀、顏色與透明度、使用性能與要求；塑件的幾何結(jié)構(gòu)、斜度、鑲件等情況；熔接痕、縮孔等成型缺陷出現(xiàn)的可能與允許程度；澆口、頂桿等可以設(shè)置的部位；有無(wú)涂裝、電鍍、膠接、鉆孔等后加工等，此類情況對(duì)塑件設(shè)計(jì)均有相應(yīng)要求。選擇塑件精度最高的尺寸進(jìn)行分析，查看估計(jì)成型公差是否低于塑件的允許公差，能否成型出符合要求的制件。若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，可對(duì)塑件圖紙?zhí)岢鲂薷囊庖?jiàn)。
分析工藝資料，了解所用塑料的物化性能、成型特性以及工藝參數(shù)，如材料與制件必須的強(qiáng)度、剛度、彈性；所用塑件的結(jié)晶性、流動(dòng)性、熱穩(wěn)定性；材料的密度、粘度特性、比熱容、收縮率、熱變形溫度以及成型溫度、成型壓力、成型周期等。并注意收集如彈性模量E、摩擦因素f、泊松比μ等與模具設(shè)計(jì)計(jì)算有關(guān)的資料與參數(shù)。
2. 選擇成型設(shè)備
模具與設(shè)備必須配套使用，因?yàn)槎鄶?shù)情況下都是根據(jù)成型設(shè)備的種類來(lái)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，為此，在設(shè)計(jì)模具之前，首先要選擇好成型設(shè)備，這就需要了解各種成型設(shè)備的規(guī)格、性能與特點(diǎn)。以注塑機(jī)來(lái)說(shuō)，如注射容量、鎖模壓力、注射壓力、模具安裝尺寸、頂出方式與距離、噴嘴直徑與噴嘴球面半徑、定位孔尺寸、模具最小與最大厚度、模板行程等，都將影響到模具的結(jié)構(gòu)尺寸與成型能力。同時(shí)還應(yīng)初估模具外型尺寸，判斷模具能否在所選的注射機(jī)上安裝與使用。
3. 擬定模具結(jié)構(gòu)方案
理想的模具結(jié)構(gòu)應(yīng)能充分發(fā)揮成型設(shè)備的能力（如合理的行腔數(shù)目和自動(dòng)化水平等），在絕對(duì)可靠的條件下使模具本身的工作最大限度地滿足塑件的工藝技術(shù)要求（如塑件的幾何形狀、尺寸精度、表面光潔度等）和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)要求（成本低、效率高、使用壽命長(zhǎng)、節(jié)省勞動(dòng)力等），由于影響因素很多，可先從以下方面做起：
（1） 塑件成型 按塑件形狀結(jié)構(gòu)合理確定其成型位置，因成型位置在很大程度上影響模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性；
（2） 型腔布局 根據(jù)塑件的形狀大小、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸精度、批量大小以及模具制造的難易、成本的高低等確定行腔的數(shù)量與排列方式；
（3） 選擇分型面 分型面的位置要有利于模具加工、排氣、脫氣、脫模、塑件的表面質(zhì)量及工藝操作等；
（4） 確定澆注系統(tǒng) 包括主流道、分流道、冷料穴、澆口的形狀、大小和位置，排氣方法、排氣槽的位置與尺寸大小等；
（5） 選擇脫模的方式 考慮開(kāi)模、分型的方法與循序，拉料桿、推桿、推管、推板等脫摸零件的組合方式，合模導(dǎo)向與復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)置以及側(cè)向分行與抽芯機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì)；
（6） 模溫調(diào)節(jié) 模溫的測(cè)量方法，冷卻水道的形狀、尺寸與位置，特別是與模腔壁間的距離及位置關(guān)系；
（7） 確定主要零件的結(jié)構(gòu)與尺寸 考慮成型與安裝的需要及制造與裝配的可能，根據(jù)所選材料，通過(guò)理論計(jì)算或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定型腔、型芯、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、推桿、滑塊等主要零件的結(jié)構(gòu)與尺寸以及安裝、固定、定位、導(dǎo)向等方法；
（8） 支承與聯(lián)接 如何將模具的各個(gè)組成部分通過(guò)支承塊、模板、銷釘、螺釘?shù)戎С信c連接零件，按照使用與設(shè)計(jì)要求組合成一體，獲得模具的總體結(jié)構(gòu)。
結(jié)構(gòu)方案的擬定，是設(shè)計(jì)工作的基本環(huán)節(jié)。它既是設(shè)計(jì)者的構(gòu)思過(guò)程，也是設(shè)計(jì)對(duì)象的胚胎，設(shè)計(jì)者應(yīng)將其結(jié)果用簡(jiǎn)圖和文字加以描繪與記錄，作為方案設(shè)計(jì)的依據(jù)與基礎(chǔ)。
４．方案的討論與論證
擬定初步方案時(shí)，應(yīng)廣開(kāi)思路，多想一些辦法，隨后廣泛征求意見(jiàn)，進(jìn)行分析論證與權(quán)衡，選出最合理的方案。
５．繪制模具裝配草圖
總裝配圖的設(shè)計(jì)過(guò)程比較復(fù)雜，應(yīng)先從畫(huà)草圖著手，經(jīng)過(guò)認(rèn)真的思考、討論與修改，使其逐步完善，方能最后完成。草圖設(shè)計(jì)過(guò)程是“邊設(shè)計(jì)、邊繪圖、邊修改”的過(guò)程，不能指望所有的結(jié)構(gòu)尺寸與數(shù)據(jù)一下就能定的合適，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中往往需反復(fù)多次修改。其基本做法就是將初步擬定的結(jié)構(gòu)方案在圖紙上具體化，最好是用坐標(biāo)紙，盡量采用1:1的比例，先從行腔開(kāi)始，由里向外，主視圖與俯視圖同時(shí)進(jìn)行：
① 型腔與型芯的結(jié)構(gòu)；
② 澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式；
③ 分型面及分型脫模機(jī)構(gòu)；
④ 合模導(dǎo)向與復(fù)位機(jī)構(gòu)；
⑤ 冷卻或加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式與部位；
⑥ 安裝、支承、連接、定位等零件的結(jié)構(gòu)、數(shù)量及安裝位置；
⑦ 確定裝配圖的圖紙幅面、繪圖比例、視圖數(shù)量布置及方式。
６. 繪制模具裝配圖
繪制模具裝配圖時(shí)應(yīng)注意做到以下幾點(diǎn)：
① 認(rèn)真、細(xì)致、干凈、整潔地將修改已就的機(jī)構(gòu)草圖，按標(biāo)準(zhǔn)畫(huà)在正式圖紙上。將原草圖中不細(xì)不全的部分在正式圖上補(bǔ)細(xì)補(bǔ)全；
② 標(biāo)注技術(shù)要求和使用說(shuō)明，包括某些系統(tǒng)的性能要求（如頂出機(jī)構(gòu)、側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)等），裝配工藝要求（如裝配后分型面的貼合間隙的大小、上下面的平行度、需由裝配確定的尺寸要求等），使用與裝拆注意事項(xiàng)以及檢驗(yàn)、試模、維修、保管等，達(dá)到要求；
③ 全面檢查，糾正設(shè)計(jì)或繪圖過(guò)程中可能出現(xiàn)的差錯(cuò)與遺漏。
７. 繪制零件圖
繪制零件圖時(shí)應(yīng)注意做到以下幾點(diǎn)：
① 凡需自制的零件都應(yīng)畫(huà)出單獨(dú)的零件圖；
② 圖形盡可能按１∶１的比例畫(huà)出，但允許放大或縮小。要做到視圖選擇合理，投影正確，布置得當(dāng)；
③ 統(tǒng)一考慮尺寸、公差形位公差、表面粗糙度的標(biāo)準(zhǔn)方法與位置，避免擁擠與干涉，做到正確、完整、有序，可將用得最多的一種粗糙度以“其余”的形式標(biāo)于圖紙的右上角；
④ 零件圖的編號(hào)應(yīng)與裝配圖中的序號(hào)一致，便于查對(duì)；
⑤ 標(biāo)注技術(shù)要求，填寫(xiě)標(biāo)題欄；
⑥ 自行校對(duì)，以防差錯(cuò)。
８. 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
第二章 聽(tīng)筒注射模具設(shè)計(jì)過(guò)程
2.1塑件分析
本次設(shè)計(jì)中的產(chǎn)品零件是家用程控電話機(jī)聽(tīng)筒。隨著生活水平的提高和制造技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)產(chǎn)品的要求也越來(lái)越高，不僅僅滿足于功能，還越來(lái)越注重其外型的新穎和美觀。本人設(shè)計(jì)的電話聽(tīng)筒即是采用UG造型開(kāi)發(fā)的流線型新款產(chǎn)品，聽(tīng)筒三維造型圖如圖1所示。
圖1. 聽(tīng)筒三維模型
此聽(tīng)筒的設(shè)計(jì)綜合考慮了其功能性和外形美觀性，其功能實(shí)用，外型美觀，手感舒適，符合市場(chǎng)潮流。
聽(tīng)筒分為上殼（圖2）和下殼（圖3），相比較而言，上殼的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，壁厚為1.5㎜。在上殼的內(nèi)壁兩端設(shè)有用于裝配的側(cè)凹，設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)考慮其開(kāi)模時(shí)的抽芯問(wèn)題。下殼壁厚為2.5㎜，內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外型曲面都比較復(fù)雜。下殼內(nèi)兩端外側(cè)設(shè)有用于上、下殼配合的卡鉤，內(nèi)部有用于安裝標(biāo)準(zhǔn)件接線頭和楊聲器的結(jié)構(gòu)，其尺寸都有一定的精度要求。聽(tīng)筒屬于小型塑件，其外表面粗糙度有較高的要求，達(dá)Ra0.4以上，內(nèi)表面無(wú)特別要求。塑件注射成型后，要對(duì)其表面進(jìn)行噴涂處理，以達(dá)到一定的光度和
圖2. 聽(tīng)筒上殼模型
圖3. 聽(tīng)筒下殼模型
亮度，從而滿足美觀設(shè)計(jì)的需要。根據(jù)聽(tīng)筒的功用，要求塑件有一定的耐麿性和耐熱、耐寒性，并且尺寸相對(duì)穩(wěn)定。
綜合以上分析，取聽(tīng)筒的尺寸精度為4級(jí)（SJ1372-78），外表面粗糙度為Ｒ0.4，內(nèi)表面Ra1.6。
本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品三維造型及其模具的設(shè)計(jì)是利用Unigraphics V18.0軟件完成的。通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)品三維模型的分析，可得到產(chǎn)品的如下相關(guān)信息：上殼的體積為15.53㎝3，質(zhì)量為16.16ｇ，開(kāi)模方向投影面積為9.55㎝2；下殼的體積為38.18㎝3，質(zhì)量為39.70ｇ，開(kāi)模方向投影面積為95.5㎝2。
電話機(jī)的生產(chǎn)屬于較大批量的生產(chǎn)，但其造型設(shè)計(jì)及其模具設(shè)計(jì)與制造成本仍占產(chǎn)品價(jià)格的較大比例。因此，聽(tīng)筒的設(shè)計(jì)應(yīng)在考慮其使用要求和外觀質(zhì)量等要求的前提下，盡量降低設(shè)計(jì)與制造成本。
2.2塑件材料的成型特性與工藝參數(shù)
綜合分析后，選用聽(tīng)筒材料為乳白色的ABS。
2.2.1ABS基本特性
ABS，即苯乙烯－丁二烯－丙烯腈共聚物，它是由三種單體聚合而成的非結(jié)晶型高聚物，具有三種組合物的綜合性能，且無(wú)毒、無(wú)味，塑件成型后有較好的光澤。ABS的密度為1.02～1.05ｇ/㎝3。
ABS有極好的抗沖擊強(qiáng)度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無(wú)機(jī)鹽、堿、酸類對(duì)ABS幾乎無(wú)影響，在酮、醛、酯、氯代烴中會(huì)溶解或形成乳濁液，不溶于大部分分醇類及烴類溶劑，但與烴長(zhǎng)期接觸會(huì)軟化膨脹。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化學(xué)藥品的侵蝕會(huì)引起應(yīng)力開(kāi)裂。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經(jīng)過(guò)調(diào)色可配成任何顏色。其缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70℃左右，熱變形溫度為93℃左右。耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。
根據(jù)ABS中組分之間的比例不同，其性能也有差異，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。
2.2.2 ABS主要用途
ABS在機(jī)械工業(yè)上用來(lái)制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機(jī)外殼、儀表殼、儀表盤、水箱外殼、蓄電池槽、冷藏庫(kù)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還可以用來(lái)制作水表殼、紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具、電子琴及收音機(jī)殼體、食品包裝容器、農(nóng)藥噴霧器及家具等。
2.2.3 ABS成型特點(diǎn)
ABS在升溫時(shí)粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時(shí)，模具溫度可控制在50～60度，要求塑件光澤和耐熱時(shí)，應(yīng)控制在60～80度。
ABS的主要性能指標(biāo)見(jiàn)表1
表1. ABS主要技術(shù)指標(biāo)和工藝參數(shù)
密度ｇ／㎝3
1.02～1.16
注射機(jī)類型
螺桿式
比容㎝3／ｇ
0.86～0.98
預(yù)熱
和干燥
溫度℃
80～95
吸水率％
0.2～0.4
時(shí)間ｈ
4～5
收縮率％
0.4～0.7
料簡(jiǎn)
溫度
℃
后段
150～170
熔點(diǎn)℃
130～160
中段
165～180
熱變形
溫度℃
0.45MPa
90～108
前段
180～200
1.8MPa
83～103
噴嘴溫度℃
170～180
抗拉屈服強(qiáng)度MPa
50
模具溫度℃
50～80
拉伸彈性模量MPa
1.8×103
注射壓力MPa
60～100
彎曲強(qiáng)度MPa
80
成
型
時(shí)
間S
高壓時(shí)間
0～5
硬度HB
9.7
保壓時(shí)間
15～30
后
處
理
方法
紅外線、烘箱
冷卻時(shí)間
15～30
溫度℃
70
成型周期
40～70
時(shí)間ｈ
2～4
螺桿轉(zhuǎn)速r/min
0.4～0.7
2.3成型設(shè)備的選擇
在設(shè)計(jì)模具時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)備選擇合適的注射機(jī)。初選注射機(jī)的主要依據(jù)是成型所需的注射容量，因此，必須計(jì)算出塑件的體積或質(zhì)量，初步確定型腔數(shù)目以及澆注系統(tǒng)的體積。
2.3.1型腔數(shù)量及排列方式
模具中的型腔數(shù)目的確定是一項(xiàng)綜合項(xiàng)目，首先要考慮的是制品的精度要求，模具制造費(fèi)用等因素。
電話聽(tīng)筒分為上殼和下殼兩部分，最主要的要求是外型美觀，表面光潔，色澤均勻。綜合考慮各因素，這一類塑件的成型多半采用一模兩件，在一次注射中完成上殼和下殼的同時(shí)成型，即一次注射動(dòng)作可得到一個(gè)完整的聽(tīng)筒產(chǎn)品。這樣設(shè)計(jì)的主要目的是保證上殼和下殼的成型工藝條件相同，從而保證上、下殼在色澤上均勻一致，在產(chǎn)量上也可以相匹配。
綜上所述，初步確定型腔數(shù)為2。
為了避免塑件尺寸的差異、應(yīng)力形成及脫模等問(wèn)題，型腔布局采用平衡式，其特點(diǎn)是從主流道到各型腔澆口的分流道的長(zhǎng)度、截面形狀及尺寸均對(duì)應(yīng)相同，可實(shí)現(xiàn)均衡進(jìn)料和同時(shí)充滿型腔的目地。
2.3.2注射容量的的估計(jì)計(jì)算
由前面分析知，上下殼的總體積為Ｖ總＝Ｖ1＋Ｖ2＝15.53＋38.18＝53.71（㎝3）,總質(zhì)量Ｍ總＝Ｍ1＋Ｍ2＝16.16＋39.70＝55.86ｇ。另外，估計(jì)澆注系統(tǒng)凝料體積約為10㎝3 ，即初步估計(jì)成型所需注射總量約為64㎝3 。
2.3.3注射機(jī)的選定及其技術(shù)參數(shù)
為了保證注射質(zhì)量和充分發(fā)揮設(shè)備的功能，根據(jù)注射模一次成型的塑料體積（塑件與流道凝料之和）應(yīng)在注射機(jī)理論注射量的10％～80％之間，并結(jié)合塑件尺寸大小、型腔數(shù)量及其布局，查《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2－40，可初選注射機(jī)型號(hào)為：XS－ZY－250。其主要的技術(shù)規(guī)格見(jiàn)表2.
表2.XS－ZY－250型注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
螺桿直徑mm
Φ50
模板行程mm
350
注射容量cm3
250
噴嘴
球半徑mm
18
注射壓力MPa
130
孔直徑mm
Φ4
鎖模力KN
1800
定位孔直徑mm
Ф1250+0.06
最大注射面積cm3
500
頂出
中心孔徑mm
模具厚度
mm
最大
350
兩
側(cè)
孔徑mm
Ф40
最小
250
孔距mm
280
2.4分型面和排氣槽的設(shè)計(jì)
在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，必須合理地選擇分型面，并恰當(dāng)?shù)匕磁排艢獠邸?
2.4.1分型面的設(shè)計(jì)
將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€(gè)或幾個(gè)可以分離的主要部分，這些可以分離部分的接觸表面分開(kāi)時(shí)能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng)成型時(shí)又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為模具的分型面。分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)和模具的制造工藝有密切的關(guān)系，并且直接影響著塑料熔體的充填特性及塑件的脫模，因此，分型面的選擇是注射模設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵。
如何選擇分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜，比如說(shuō)要考慮塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件的位置、形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等，因此，在選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)基本原則：
①.分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處
②.確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模
③.保證塑件的精度要求
④.滿足塑件的外觀質(zhì)量要求
⑤.便于模具的加工制造
⑥.盡量減小塑件在合模平面上的投影面積
⑦.應(yīng)有利于排氣
⑧.保證側(cè)向型芯的放置容易及抽芯機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順利
以上闡述的是選擇分型面時(shí)的一般原則，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，不可能全部滿足上面所述的原則，一般應(yīng)抓住主要矛盾，在次前提下確定合理的分型面。
對(duì)聽(tīng)筒的模具設(shè)計(jì)來(lái)講，因?yàn)槁?tīng)筒上、下殼結(jié)構(gòu)及曲面的特殊性，決定了其分型面的選擇只能是在殼體邊緣的最大截面處，分型面為圓弧形的曲面分型面，且上殼的模具分型面與下殼的模具分型面彎曲方向相反。分型面的形狀見(jiàn)凸模和凹模圖。
2.4.2排氣槽設(shè)計(jì)
從某種角度而言，注塑模也是一種置換裝置。即塑料熔體注入模腔同時(shí)，必須置換出型腔內(nèi)空氣和從物料中逸出的揮發(fā)性氣體。排氣系統(tǒng)是注塑模具設(shè)計(jì)的重要組成部分。
由于塑件的體積不大，且屬于薄壁件，型腔不深，分型面較長(zhǎng)，頂桿和小型芯有較多，故不需另外增設(shè)排氣槽，利用分型面、頂桿以及小型芯等的配合間隙排氣即可，其間隙約為0.03mm，試模后若排氣不順則可另外增設(shè)排氣槽。
2.5澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注射機(jī)噴嘴射出后到達(dá)型腔之前在模具內(nèi)流經(jīng)的通道。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注射模具設(shè)計(jì)中最重要的問(wèn)題之一，它對(duì)于獲得優(yōu)良性能和理想外觀的塑料制件以及最佳的成型效率有直接影響，是模具設(shè)計(jì)工作者十分重視的技術(shù)問(wèn)題。
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。
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理不僅對(duì)塑件性能、結(jié)構(gòu)、尺寸、內(nèi)外在質(zhì)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(guān)，因此，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)能使沖模過(guò)程快而有序，壓力損失小，熱量散失少，排氣條件好，且凝料易于與制品分離或切除。
2.5.1主流道的設(shè)計(jì)
主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具相接觸的部位開(kāi)始，到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。其截面成圓錐形，錐角為ａ＝2°～4°，為避免產(chǎn)生湍流或渦流，且使凝料容易脫模，對(duì)ＡＢＳ塑料來(lái)說(shuō)，取ａ＝3°是合適的。流道表面粗糙度為Ｒa＜0.8μｍ；主流道入口直徑ｄ大于噴嘴直徑ｄ1大約1㎜左右，根據(jù)所選的注射
圖4.主流道（澆口套）
機(jī)噴嘴直徑為4㎜，則ｄ＝4＋1＝5㎜。為了使注射時(shí)噴嘴與流道口貼合良好不產(chǎn)生熔體反噴，取入口凹球面半徑Ｒ比噴嘴球面半徑Ｒ1大約2㎜，即R＝18＋2＝20㎜。主流道大端直徑為D＝d＋2Ltgａ/2＝5＋2×30×tg3/2＝6.5㎜，大端口圓角ｒ取2㎜。主流道形狀和尺寸如上圖4所示。
2.5.2分流道的設(shè)計(jì)
分流道是熔料從主流道進(jìn)入型腔前的過(guò)渡部分，其設(shè)計(jì)要求是塑料熔體在流動(dòng)中壓力和熱量損失盡量最小，同時(shí)使流道中的塑料盡量少。
分流道的設(shè)計(jì)，從壓力傳遞角度考慮，要求有較大的流道截面積，從散熱少考慮應(yīng)有小的比表面S。由理論分析可知，圓形截面分流道最理想，但其加工工藝性不佳，成本高，在生產(chǎn)實(shí)際中不常使用。梯形截面分流道容易加工，且塑料熔體的熱量散失及流動(dòng)阻力均不大，綜合考慮，選用梯形截面的分流道，截面尺寸可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。
B＝0.2654
式中 B——梯形的大底邊長(zhǎng)度（㎜）
ｍ——塑件的質(zhì)量（ｇ）
ｌ——分流道的長(zhǎng)度（㎜）
H——梯形的高度（㎜）
圖5.分流道截面形狀
所以B＝0.2654××＝4.576㎜，H＝2B／3＝3.05㎜， 根據(jù)ABS塑料的流動(dòng)性、澆口形式及成型工藝要求，將估算結(jié)果圓整后，取H＝4㎜，B＝6㎜，R＝2㎜，ａ＝10°，Rａ＝1.6μm。分流道截面形狀和尺寸見(jiàn)圖5。
2.5.3澆口的設(shè)計(jì)
澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道。它的位置、形狀及尺寸對(duì)塑件的性能和質(zhì)量有著決定性的影響。澆口尺寸經(jīng)常要通過(guò)試模，按成型情況酌情修正。
（1）.澆口的形式與尺寸
電話聽(tīng)筒要求外型美觀，表面處處光潔，不能留有澆口痕跡。因此，根據(jù)聽(tīng)筒的外形特征及結(jié)構(gòu)形式，并結(jié)合其所用塑料的成型工藝特性，選用潛伏式澆口較為合適。它是點(diǎn)澆口在特殊場(chǎng)合下的一種應(yīng)用形式，具備點(diǎn)澆口的一切優(yōu)點(diǎn)。潛伏式澆口潛入分型面的一側(cè)，沿斜向進(jìn)入型腔。這樣在開(kāi)模時(shí)，不僅能自動(dòng)剪斷澆口，而且其位置可設(shè)在背面隱蔽處，使制品外表面無(wú)澆口痕跡。采用潛伏式澆口的模具結(jié)構(gòu)，還可將三板式簡(jiǎn)化為兩板式模具。
澆口形狀及尺寸見(jiàn)圖6。
（2）.澆口位置的選擇
模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口的位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，初步試模之后有時(shí)還需修改澆口尺寸。澆口的位置對(duì)塑件的成型性能及成型質(zhì)量影響較大。其位置的確定，需要根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)工藝及特征、成型質(zhì)量和技術(shù)要求，并綜合分析塑料熔體在模內(nèi)的流動(dòng)特性、成型條件等因素。
此設(shè)計(jì)中的聽(tīng)筒上下殼均為薄壁殼體塑件，由于采用的是一模兩件成型，綜合分析后，可將澆口設(shè)在上下殼的對(duì)稱中心線上。由于上殼的體積遠(yuǎn)小于下殼的，故為了達(dá)到澆口位置的平衡，加工澆口時(shí)可將下殼的澆口做的比上殼的澆口略大0.2㎜，經(jīng)多次試模后再修正
圖6.潛伏澆口
圖7.冷料穴
2.5.4冷料穴的設(shè)計(jì)
冷料穴的作用是容納冷料，并在開(kāi)模時(shí)將主流道和分流道的冷凝料勾住，使其保留在動(dòng)模一側(cè)，便于脫模。根據(jù)設(shè)計(jì)塑件時(shí)所選用的材料ＡＢＳ性能，設(shè)計(jì)帶凝料推桿的倒錐形冷料穴，這樣，在凝料被推出后不需人工取出而能自動(dòng)脫落，其結(jié)構(gòu)形式及尺寸如圖7所示。
2.6成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算
所謂成型零件，指的是模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件，它包括凹模、凸模、型芯、鑲塊以及各種成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時(shí)，直接與塑料接觸，承受塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時(shí)與塑件間還發(fā)生磨擦，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(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。
設(shè)計(jì)成型零件時(shí)，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)，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對(duì)關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。
2.6.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1). 凹模的設(shè)計(jì)
凹模是成型塑件外表面的成型零件。分析聽(tīng)筒的上下殼，其外部結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，只是有較多的曲面，考慮各方面因素，采用整體嵌入式凹模，它能節(jié)約優(yōu)質(zhì)模具鋼，嵌入模板后有足夠的強(qiáng)度與剛度，使用可靠且置換方便。
(2). 凸模和型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凸模和型芯都是用來(lái)成型塑料制品的內(nèi)表面的成型零件。對(duì)于聽(tīng)筒的上下殼來(lái)講，它們的結(jié)構(gòu)有所不同，因此其凸模和型芯結(jié)構(gòu)也不同。在此，分別對(duì)上下殼進(jìn)行分析。
對(duì)于聽(tīng)筒的上殼來(lái)說(shuō)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。它有兩個(gè)帶盲孔的圓柱形凸臺(tái)，其成型需要用型芯跟推管一起共同完成。
對(duì)于聽(tīng)筒的下殼來(lái)說(shuō)，其內(nèi)部也有三個(gè)帶盲孔圓臺(tái)，其成型零件與上殼的基本相同。因此，設(shè)計(jì)方法也相同。
不論是聽(tīng)筒的上殼還是下殼，其凸模的總體結(jié)構(gòu)均采用組合式。
對(duì)于聽(tīng)筒內(nèi)部的多處凸起，則可通過(guò)數(shù)控銑或或電火花在凸模上加工出相應(yīng)的孔或槽來(lái)成型。
(3). 成型零件鋼材的選用
選用鋼種時(shí)，應(yīng)按塑件制品生產(chǎn)批量、塑料品種及塑件精度與表面質(zhì)量要求來(lái)確定。對(duì)本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，凹模和凸模均采用40Cr， 型芯與鑲件采用T10A，零件熱處理到HRC42-54。
2.6.2成型零件的工作尺寸計(jì)算
成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接用來(lái)構(gòu)成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸(包括矩形和異形零件的長(zhǎng)和寬)，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸等。影響塑料制品的形狀和尺寸精度的因素有：塑件收縮率，成型零件的制造誤差，成型零件的磨損以及模具安裝配合的誤差等。
對(duì)于小型塑件來(lái)說(shuō)，成型模具的制造誤差是主要影響因素，而對(duì)于大塑件，成型收縮率則是主要影響因素。經(jīng)分析知，電話機(jī)的聽(tīng)筒與電話機(jī)的面板之間無(wú)嚴(yán)格的配合要求，只是它的上下殼之間有一定的配合要求，其里面的局部結(jié)構(gòu)之間的位置有一定的要求，因此取塑件精度為4級(jí)(SJ1372-78)，查手冊(cè)知對(duì)應(yīng)的模具精度應(yīng)為IT8(GB1800-79)。
（1）.型腔和型芯工作尺寸的計(jì)算
①.型腔徑向尺寸和橫向尺寸
聽(tīng)筒的上殼壁厚為1.5㎜，下殼壁厚為2.5㎜，并且上下殼的頭尾尺寸不一樣。聽(tīng)筒上殼大小端的徑向尺寸為46㎜(44.5㎜)，40㎜(38.5㎜)，而下殼大小端的徑向尺寸為46㎜(44㎜)，40㎜(38㎜)。跟據(jù)塑件的精度等級(jí)查得其上下殼公差值都為：△大＝0.28㎜，△?。?.26㎜。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式(ＬＭ) ＋δ0＝［(1+Ｓ平)Ｌｓ－Ｘ△］＋0δ，因?yàn)槁?tīng)筒是用ABS材料注射成型的，因此取塑件的平均收縮率Ｓ平＝[（0.4＋0.7）／2]﹪＝0.55﹪。另外，聽(tīng)筒的尺寸較小，所以取δ＝△／3，Ｘ跟據(jù)具體的尺寸查相關(guān)的手冊(cè)。下面進(jìn)行計(jì)算。
大端：(ＬＭ) ＋δ0＝［(1+0.55﹪)×46－0.70×0.28］＋00.093
＝46.057＋00.093㎜
小端：(ＬＭ) ＋δ0＝［(1+0.55﹪)×40－0.70×0.26］＋00.087
＝40.038＋00.087㎜
現(xiàn)在分析聽(tīng)筒上下殼的橫向尺寸，它們分別為200（198.5）㎜，200（198）㎜，查手冊(cè)得公差值為△＝0.74㎜。其它定義同上。所以(ＬＭ) ＋δ0＝［(1+0.55﹪)×200－0.56×0.74］＋00.247
＝200.686＋00.247㎜
②. 型芯徑向尺寸和橫向尺寸
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式(ｌＭ) －δ0＝［(1+Ｓ平)ｌｓ－Ｘ△］－δ0，一些相關(guān)參數(shù)的選擇定義如上。由于聽(tīng)筒上下殼的出殼尺寸大小不一樣，因此，有多個(gè)尺寸計(jì)算。首先計(jì)算徑向尺寸。
大端（分為上下殼）：
(ｌＭ) －δ0＝［(1+0.55﹪)×44.5－0.70×0.28］－00.093
＝44.548－00.093㎜
(ｌＭ) －δ0＝［(1+0.55﹪)×44－0.70×0.28］－00.093
＝44.046－00.093㎜
小端（分為上下殼）：
(ｌＭ) －δ0＝［(1+0.55﹪)×38.5－0.70×0.26］－00.087
＝38.529－00.087㎜
(ｌＭ) －δ0＝［(1+0.55﹪)×38－0.70×0.26］－00.087
＝38.027－00.087㎜
橫向尺寸（分為上下殼）：
(ｌＭ) －δ0＝［(1+0.55﹪)×198.5－0.56×0.74］－00.247
＝199.177－00.247㎜
(ｌＭ) －δ0＝［(1+0.55﹪)×198－0.56×0.74］－00.247
＝198.675－00.247㎜
（2）.型腔深度尺寸和型芯高度尺寸
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式(ＨＭ)＋δ0＝［(1+Ｓ平)ｈｓ＋X△］＋0δ
(ｈＭ)－δ0＝［(1+Ｓ平)Ｈｓ＋X△］－δ0
上殼：
(ＨＭ)＋δ0＝［(1+0.55﹪)×8＋0.63×0.16］＋00.053
＝8.145＋00.053㎜
(ｈＭ)－δ0＝［(1+0.55﹪)×6.5＋0.63×0.16］－00.053
＝6.637－00.053㎜
下殼（包括大端和中間部分）：
(ＨＭ)＋δ0＝［(1+0.55﹪)×27＋0.60×0.24］＋00.08
＝27.293＋00.08㎜,
(ｈＭ)－δ0＝［(1+0.55﹪)×25＋0.60×0.24］－00.080
＝25.282－00.080㎜
(ＨＭ)＋δ0＝［(1+0.55﹪)×34.5＋0.60×0.26］＋00.087
＝34.846＋00.087㎜
(ｈＭ)－δ0＝［(1+0.55﹪)×32.5＋0.60×0.26］－00.087
＝32.835－00.087㎜
(ＨＭ)＋δ0＝［(1+0.55﹪)×8＋0.63×0.16］＋00.053
＝8.145＋00.053㎜,
(ｈＭ)－δ0＝［(1+0.55﹪)×6＋0.63×0.14］－00.047
＝6.121－00.047㎜
(ＨＭ) ＋δ0＝［(1+0.55﹪)×24.5＋0.60×0.24］＋00.080
＝24.779＋00.087㎜,
(ｈＭ)－δ0＝［(1+0.55﹪)×22.5＋0.60×0.22］－00.073
＝22.756－00.073㎜
(ＨＭ)＋δ0＝［(1+0.55﹪)×18＋0.63×0.20］＋00.067
＝18.225＋00.067㎜,
(ｈＭ)－δ0＝［(1+0.55﹪)×16＋0.63×0.20］－00.067
＝16.214－00.067㎜
（3）.中心距尺寸（包括上下殼）
可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：(CＭ) ±δ／2＝(1+Ｓ平)Cｓ±δ／2，
其中δ＝△／3。
上殼：CＭ1 ＝(1+0.55﹪)×64±0.107／2
＝64.352±0.054㎜
CＭ2?。?1+0.55﹪)×186±0.25／2
＝187.023±0.123㎜
下殼：CＭ1 ＝(1+0.55﹪)×50±0.093／2
＝50.275±0.047㎜
CＭ2?。?1+0.55﹪)×185±0.25／2
＝186.018±0.123㎜
（4）.下殼型芯內(nèi)凸臺(tái)或中心線到側(cè)壁的距離
可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算：ｌＭ＝［(1+Ｓ平)ｌ－δｃ/4］±△／2，
其中δｃ＝△／6。
ｌＭ＝［(1+0.55﹪) ×100－0.073／4］±0.44／2
＝100.532±0.22㎜
根據(jù)以上的大概計(jì)算，再對(duì)模具尺寸的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行規(guī)范化，其對(duì)應(yīng)的具體值如下：
上殼成型零件工作尺寸
計(jì)算結(jié)果
規(guī)范化
計(jì)算結(jié)果
規(guī)范化
46.057＋00.093
46.1
199.177－00.247
199.1
40.038＋00.087
40.1
8.145＋00.053
8.1
200.686＋00.247
200.9
6.637－00.053
6.6
44.548－00.093
44.5
64.352±0.054
64.35±0.054
38.529－00.087
38.5
187.02±0.123
187.02±0.123
下殼成型零件工作尺寸
計(jì)算結(jié)果
規(guī)范化
計(jì)算結(jié)果
規(guī)范化
46.057＋00.093
46.1
32.835－00.087
32.8
40.038＋00.087
40.1
8.145＋00.053
8.1
200.686＋00.247
200.9
6.121－00.047
6.1
44.046－00.093
44.0
24.779＋00.087
24.8
38.027－00.087
38.0
22.756－00.073
22.7
198.675－00.247
198.6
18.225＋00.067
18.2
27.293＋00.08
27.3
16.214－00.067
16.2
25.282－00.080
25.2
50.27±0.047
50.28±0.047
34.846＋00.087
34.9
186.0±0.123
186.02±0.123
100.53±0.22
100.53±0.22
其主要尺寸的標(biāo)注情況見(jiàn)零件圖。
2.6.3模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算
塑料模具型腔在成型過(guò)程中受到熔體的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，如果型腔側(cè)壁和底板厚度過(guò)小，可能因強(qiáng)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(dǎo)致溢料和出現(xiàn)飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。因此，應(yīng)通過(guò)強(qiáng)度和剛度計(jì)算來(lái)確定型腔壁厚。
模具型腔壁厚的計(jì)算，應(yīng)以熔體充滿型腔的瞬間產(chǎn)生的最大壓力為準(zhǔn)。理論分析和生產(chǎn)實(shí)踐表明，大尺寸的模具型腔，剛度不足是主要矛盾，型腔壁厚應(yīng)以滿足剛度條件為準(zhǔn)；而對(duì)于小尺寸的模具型腔，在發(fā)生大的彈性變形前，其內(nèi)應(yīng)力往往超過(guò)了模具材料的許用應(yīng)力，因此強(qiáng)度不夠是主要矛盾，設(shè)計(jì)型腔壁厚應(yīng)以強(qiáng)度條件為準(zhǔn)。經(jīng)分析，聽(tīng)筒的上下殼的型腔屬于小尺寸模具型腔，因此，該項(xiàng)計(jì)算以強(qiáng)度條件為準(zhǔn)。由于話筒的型腔為不規(guī)則型腔，因此，在計(jì)算中，把它簡(jiǎn)化為規(guī)則的矩形型腔進(jìn)行大概的計(jì)算。
（1）.按強(qiáng)度條件計(jì)算
整體式矩形型腔側(cè)壁厚度S為
S＝（3Pｈ2／［σ］）1／2＝1.73ｈ（P／［σ］）1／2
型腔底板厚度T為
T＝（Pｂ2／2［σ］）1／2＝0.716ｈ（P／［σ］）1／2
式中：P——模腔內(nèi)最大熔體壓力（N／㎜2）
ｂ——矩形型腔矩邊長(zhǎng)度（㎜）
［σ］——模具強(qiáng)度計(jì)算的許用應(yīng)力（N／㎜2）
ｈ——型腔深度（㎜）
圖8.上殼凸模
在這里，取P＝50N／㎜2，ｂ＝46㎜，［σ］＝160 N／㎜2
則 S＝1.73×30×（50／160）1／2＝29.01㎜
T＝0.716×46×（50／160）1／2＝18.25㎜
經(jīng)圓整后，取S＝30㎜，T＝20㎜。
（2）.按剛度條件來(lái)校核型腔側(cè)壁厚度S和底板厚度T
S＝（ｃPｈ4／Φ1E［δ］）1／3＝ｈ（ｃPｈ／Φ1E［δ］）1／3
T＝（ｃ’Pｂ4／E［δ］）1／3＝ｂ（ｃ’Pｂ4／E［δ］）1／3
式中ｃ＝3（ｌ4／ｈ4）／［2（ｌ4／ｈ4）＋96］，ｈ＝30㎜，
Φ1＝0.6，E＝2.1×105N／㎜2，［δ］＝1.498㎜
代入相關(guān)數(shù)據(jù)得：S＝6.79㎜﹤30㎜， T＝2.77㎜﹤20 ㎜。
所以剛度滿足要求。
設(shè)計(jì)出的凸模和凹模見(jiàn)圖8、圖9和圖10。
圖9.下殼凸模
圖10.下殼凹模
2.6.4模架的選取
模架的選取應(yīng)綜合考慮型腔的大小與布置、澆口形式、凸凹模結(jié)構(gòu)形式、推出機(jī)構(gòu)形式、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等方面，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)模架。在本次設(shè)計(jì)中，模具設(shè)計(jì)成一模兩腔，采用潛伏式澆口，利用斜滑塊內(nèi)外抽芯。另外，采用推桿和推管推出。綜合以上分析，查相關(guān)手冊(cè)GB／T12556，初步確定選用模架型號(hào)為：A2－355400－35－Z1，其中A板為63㎜，B板為40㎜，C板為100㎜。B×L為355×400。
在UG軟件中，通過(guò)Moldwizard進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)選用的模架實(shí)體模型如圖11所示。
圖11.設(shè)計(jì)中選用的標(biāo)準(zhǔn)模架
2.7合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)定?；蛏舷履：夏r(shí)，正確定位和導(dǎo)向的零件。導(dǎo)向具有如下功能：
① 定位作用：模具閉合后，保證動(dòng)定?；蛏舷履Ｎ徽_，保證型腔的形狀和尺寸精確；導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具裝配過(guò)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(shí)，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動(dòng)定模或上下模準(zhǔn)確閉合，避免型芯先進(jìn)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(guò)程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或者由于成型設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)向壓力，以保證模具的正常工作。
在此設(shè)計(jì)中，采用的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為帶頭導(dǎo)柱與帶頭導(dǎo)套的配合導(dǎo)向。導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長(zhǎng)度應(yīng)比凸模端面的高度高出8～12㎜，在此次設(shè)計(jì)中取10㎜，以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔。導(dǎo)柱的前端做成錐臺(tái)形，以使導(dǎo)柱順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔。所選的導(dǎo)柱導(dǎo)套材料為Ｔ8鋼，淬硬后硬度為50～55ＨＲＣ。導(dǎo)柱中心到模具邊緣距離通常為導(dǎo)柱直徑的1～1.5倍，在此次設(shè)計(jì)中取1倍。導(dǎo)柱固定端與模板之間采用H7/m6的過(guò)渡配合；導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分采用H8／f7間隙配合。結(jié)合所選模架，確定導(dǎo)柱、導(dǎo)套結(jié)構(gòu)與尺寸如圖12、圖13所示。
圖12.導(dǎo)柱
圖13.導(dǎo)套
2.8側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)稱為側(cè)抽機(jī)構(gòu)，用來(lái)成型塑件外側(cè)凸起、凹槽和孔以及殼體制品的局部凸起、凹槽和盲孔。因?yàn)橛袀?cè)抽機(jī)構(gòu)的注射模，其可動(dòng)零件多，動(dòng)作復(fù)雜，因此，側(cè)抽機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)以可靠、簡(jiǎn)單、靈活和高效為準(zhǔn)。
2.8.1確定抽芯形式與結(jié)構(gòu)
由前面分析可知，聽(tīng)筒上殼兩端內(nèi)側(cè)有用來(lái)與下殼相扣合用的局部凹槽，下殼的兩端外側(cè)各有與上殼相對(duì)應(yīng)的倒鉤，故需要設(shè)計(jì)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)才能完成塑件的成型。
電話機(jī)的生產(chǎn)屬于大批量的，故設(shè)計(jì)的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)應(yīng)首先考慮可靠耐磨，靈活方便。根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)形式、抽芯部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（抽芯距、抽芯成型面積等），綜合分析比較后，對(duì)于上殼，采用斜滑塊（斜頂桿）內(nèi)抽芯較為合適；對(duì)于下殼的外側(cè)抽芯，采用斜導(dǎo)柱抽芯和斜滑塊抽芯都可以，但在次模具結(jié)構(gòu)中，為使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于
加工制造，采用與上殼相同的斜滑塊抽芯較合適。
2.8.2確定抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸
在確定斜滑塊結(jié)構(gòu)尺寸之前，應(yīng)了解其設(shè)計(jì)要點(diǎn)：
（1） 斜滑塊的導(dǎo)向斜角一般取5～15°，斜滑塊的推出高度必須小于導(dǎo)滑槽總長(zhǎng)的2/3。
（2） 斜滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)的活動(dòng)必須順利。
（3） 內(nèi)抽芯斜滑塊的端面不應(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0.05～0.10㎜。
對(duì)于話筒上殼，其內(nèi)側(cè)抽芯側(cè)凹深度為：大端5.7㎜，小端6.9㎜。考慮安全系數(shù)后，確定抽芯距為：大端5.8㎜，小端7.0㎜，斜滑塊頂出距離與推桿相同，應(yīng)高于凸模端面一定距離，以下殼的設(shè)計(jì)為準(zhǔn)，取35㎜較合適。由此可計(jì)算出凸模導(dǎo)滑斜孔的最大斜角為ａ，即＝tg7.0／35＝11.3°，經(jīng)圓整為12°。為了制造方便，對(duì)于大端抽芯距為5.8㎜的斜滑塊斜角也取12°。話筒下殼兩端倒鉤深度為2.0㎜，故取抽芯距為3㎜，頂出距為35㎜，則＝tg 3／35＝4.9°，經(jīng)圓整后，取5°較為合適。
斜滑塊的三維實(shí)體見(jiàn)圖14。
2.9脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
注射完成后，塑件由于收縮產(chǎn)生包緊力會(huì)留在型芯上，這就需要設(shè)置脫模機(jī)構(gòu)。要可靠地脫模，讓固化的成型塑件完好的從模具中頂出，取決于脫模機(jī)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)。
在設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)時(shí)一般要綜合考慮以下選用原則：
①.盡可能讓塑件留在動(dòng)模，使脫模機(jī)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)；
②.不損壞塑件，不因脫模而使塑件質(zhì)量不合格；
③.塑件被頂出位置應(yīng)盡量在塑件內(nèi)側(cè)，以免損傷塑件外觀；
④.脫模零件配合間隙合適，無(wú)溢料現(xiàn)象；
⑤.脫模零件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度；
⑥.脫模零件要工作可靠，運(yùn)動(dòng)靈活，制造容易，配換方便。
另外，為實(shí)現(xiàn)注塑生產(chǎn)的自動(dòng)化，必要時(shí)不但塑件要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)墜落，還要使?jié)沧⑾到y(tǒng)凝料能脫出并自動(dòng)墜落。
塑件在成形時(shí)，由于有尺寸上的收縮，所以對(duì)模具的凸出部位有包緊力。而脫模機(jī)構(gòu)的負(fù)荷就是這種包緊力對(duì)脫模方向上形成的阻力。
2.9.1脫模力的計(jì)算
脫模力是注塑件從動(dòng)模邊的主型芯上分離時(shí)所需施加的外力。通常包括型芯包緊力、真空吸力、粘附力和脫模機(jī)構(gòu)本身的運(yùn)動(dòng)阻力。對(duì)大多數(shù)的塑件來(lái)說(shuō)，對(duì)脫模力的精確計(jì)算和測(cè)量較為復(fù)雜，因此，只能通過(guò)簡(jiǎn)單的估算法對(duì)聽(tīng)筒上下殼的脫模力進(jìn)行分析計(jì)算，采用的經(jīng)驗(yàn)公式為Ｆｔ=ＡＰ(μcosａ-sinａ)，由于此設(shè)計(jì)中，所需的脫模力較小，其計(jì)算略。
2.9.2脫模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式
脫模機(jī)構(gòu)有很多種，簡(jiǎn)單脫模機(jī)構(gòu)有推桿機(jī)構(gòu)、推管機(jī)構(gòu)、推件板機(jī)構(gòu)，及這些機(jī)構(gòu)的組合。困為推桿位置的設(shè)置有較大的自由度，因而用于推頂箱體等異型制品，以及塑件局部需較大脫模力的場(chǎng)合。而對(duì)于中心有孔的圓形套類塑件，通常都會(huì)選用推管機(jī)構(gòu)。因此，根據(jù)脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則，以及考慮聽(tīng)筒上下殼的結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)中采用推桿和推管組合使用的脫模機(jī)構(gòu)。確定了脫模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式后，就要對(duì)推桿的位置以及采用的截面形狀進(jìn)行分析設(shè)置。
推桿的截面形狀有圓形、矩形或半圓的等。由于使用圓形推桿的地方，較容易達(dá)到推桿和模板或型芯上推桿孔的配合精度，另外，圓形推桿還具有減少運(yùn)動(dòng)阻力、防止卡死現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)，損壞后還便于更換，且圓柱己有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，更換也方便。因此，此次設(shè)計(jì)中我使用圓形截面的推桿。下面對(duì)推桿的位置進(jìn)行合理的設(shè)置。
推桿的位置分布得合理，塑件就不至于產(chǎn)生變形和被頂壞。一般把推桿設(shè)在脫模阻力大、塑件強(qiáng)度、剛度較大的地方，且推桿應(yīng)均勻布置。對(duì)于聽(tīng)筒上殼來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，而且兩側(cè)采用了斜滑塊內(nèi)抽芯，因此，只在聽(tīng)筒中間部位設(shè)置兩個(gè)推桿，再在圓柱形凸臺(tái)處設(shè)置兩根推管即可完成脫模。而對(duì)于聽(tīng)筒下殼來(lái)說(shuō)，其結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜一些，因此，根據(jù)下殼的結(jié)構(gòu)形狀，可多設(shè)置一些推桿，共13根，再在圓柱凸臺(tái)處設(shè)置兩根推管。所用推桿的直徑均為Φ6㎜其示意圖見(jiàn)圖15：
圖15.下殼頂桿、推管布置位置
為了使生產(chǎn)過(guò)程中零件的更換方便，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般選取標(biāo)準(zhǔn)零件或通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)零件加工的零件。根據(jù)脫模力的估算，以及選用的推桿推管數(shù)量，選用如下結(jié)構(gòu)尺寸的推桿推管。推桿和推管的材料為T8A（GB1298－77），整體淬火或工作段局部淬火到HRC50～55，表面粗糙度為0.8μm。
2.9.3脫模機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位
為了保證脫模機(jī)構(gòu)的在工作過(guò)程靈活、平穩(wěn)，每次合模后，推出元件能回到原來(lái)的位置，因此，還要設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位裝置。由于聽(tīng)筒的上下殼的模具較大，因此，采用推板導(dǎo)柱固定在支承板上（兩根）。在推桿固定板上設(shè)有復(fù)位桿，一般為四根，均采用圓形截面，根據(jù)所選模架，取Φ20㎜的復(fù)位桿。
2.10溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
注射模的溫度對(duì)塑料熔體的充模流動(dòng)、固化定型、生產(chǎn)效率及塑件的形狀和尺寸精度都有很重要的影響。注射模中設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過(guò)控制模具溫度，使注射成型具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率。因此，在此次設(shè)計(jì)中，對(duì)聽(tīng)筒的上下殼進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是必要的。在設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮以下選用原則：
①.冷卻水道盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大；
②.冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等；
③.澆中處加強(qiáng)冷卻；
④.冷卻水道出入口溫差盡量小；
⑤.冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置；
此外，冷卻水道的設(shè)計(jì)還必須盡量避免接近塑件的熔接部位，以免產(chǎn)生熔接痕，降低塑件強(qiáng)度；冷卻水道要易于加工清理，一般水道直徑為8或10㎜左右；冷卻水道的設(shè)計(jì)要防止冷卻水的泄漏，凡是易漏的部位要加密封圈等。
2.10.1冷卻水道回路的布置
分析此模具，因?yàn)榘寄２捎玫氖钦w嵌入式的，且凹模較窄長(zhǎng)，型腔較淺，而且塑件體積也較小，故對(duì)冷卻系統(tǒng)要求不是很高。綜上所述，冷卻水道設(shè)置成單層的即可，布置如圖16所示。根據(jù)凹模壁厚，設(shè)計(jì)水道孔徑為8㎜。對(duì)于嵌入式凹模，需要注意凹模與模板間的冷卻水道泄漏和管道加工精度。故此設(shè)計(jì)中采用延伸接頭，穿過(guò)模具直接連在嵌入凹模上。
圖16.冷卻水道示意圖
2.10.2冷卻時(shí)間的計(jì)算
在整個(gè)注塑周期中，冷卻時(shí)間占50﹪～80﹪，在保證塑件質(zhì)量的前提下，限制和縮短冷卻時(shí)間是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。因此冷卻時(shí)間的設(shè)計(jì)是重要的。所謂冷卻時(shí)間是指塑料熔體從充滿模具型腔起，到可以開(kāi)模取出塑件為止的時(shí)間。對(duì)塑件壁厚相對(duì)流程較小的薄壁塑件，通常按塑件斷面的平均溫度來(lái)計(jì)算冷卻時(shí)間。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：
θ＝Ｈ2／π2ｋ＊㏑［8（ｔｃ－ｔｍ）／π2（ｔｘ－ｔｍ）］
式中 ｋ——塑料的熱擴(kuò)散系數(shù)（㎜2／s）；
H——塑件的厚度（㎜）；
ｔｃ——注射塑料熔體的初始溫度（℃）；
ｔｍ——模具溫度（℃）；
ｔｘ——塑件的平均脫模溫度（℃）；
查手冊(cè)取各參數(shù)的值如下：
ｋ＝0.10㎜2／s，ｔｃ＝220℃，ｔｍ＝60℃，ｔｘ＝6