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1、 模具設(shè)計(jì)與制造 手機(jī)后蓋的模具設(shè)計(jì) 姓名： ***** 學(xué)號(hào)： ***** 班級(jí)： **** 指導(dǎo)老師：**** ***** 大 學(xué) 摘要： 注射成型是熱塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形狀復(fù)雜的精密塑件。本設(shè)計(jì)是手機(jī)后蓋塑料模具的設(shè)計(jì)，對(duì)零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了工藝分析，采用ABS作為塑件的材料。采用單分型面，根據(jù)模具的型腔數(shù)目以及最大注塑量、注射壓力、鎖模力、模具的安裝尺寸等因素選擇了注射機(jī)，選擇成型零部件的尺寸；采用扇形澆口；利用直導(dǎo)柱導(dǎo)向，斜滑頂桿頂料,斜滑頂桿側(cè)抽，同時(shí)完成側(cè)抽和頂出完成

2、脫模，并對(duì)模具的材料進(jìn)行了選擇，如此設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)行可靠。對(duì)模具結(jié)構(gòu)與注射機(jī)的匹配進(jìn)行了校核。用ProE繪制出模具三維圖形，最后利用PROE對(duì)型芯和型腔進(jìn)行了加工仿真，制定了符合要求的數(shù)控加工工藝過程。 關(guān)鍵詞：手機(jī)后蓋； ABS；注塑模具；PROE； 目 錄 1緒論 1.1模具發(fā)展的現(xiàn)狀 1.2存在問題和主要差距 1.3發(fā)展展望 2材料與塑件分析 2.1塑件分析 2.2塑件材料分析 2.3確定塑件設(shè)計(jì)批量 2.4計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 3選擇塑件的分型面 4標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 5 注塑機(jī)的選擇 6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7 冷

3、卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8頂出和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8.1頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8.2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8.3復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 9成型零件的設(shè)計(jì) 10模具設(shè)計(jì)總圖  1 緒論 1.1模具發(fā)展的現(xiàn)狀 從第一個(gè)塑料產(chǎn)品賽璐珞誕生算起，塑料工業(yè)迄今已有120年的歷史。天然高分子加工階段,這個(gè)時(shí)期以天然高分子，主要是纖維素的改性和加工為特征。合成樹脂階段，這個(gè)時(shí)期是以合成樹脂為基礎(chǔ)原料生產(chǎn)塑料為特征。大發(fā)展階段，在這一時(shí)期通用塑料的產(chǎn)量迅速增大，聚烯烴塑料在70年代又有聚1－丁烯和聚 4-甲基-1-戊烯投入生產(chǎn)。形成了世界上產(chǎn)量最大的聚烯烴塑料系列。同時(shí)出現(xiàn)了多品種高性能的工程塑料。 2

4、1世紀(jì),塑料工業(yè)以前所謂有的速度高速發(fā)展。塑料,在各個(gè)領(lǐng)域、各個(gè)行業(yè)乃至國民經(jīng)濟(jì)中已擁有舉足輕重的不可替代的地位。 目前，我國塑料工業(yè)的高速發(fā)展對(duì)模具工業(yè)提出了越來越高的要求。在2004年，塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中所占比例已上升到30％左右，未來幾年中，塑料模具還將保持較高速度發(fā)展。模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的重要裝備，采用模具生產(chǎn)制品及零件，具有生產(chǎn)效率高，節(jié)約原材料，成本低廉，保證質(zhì)量的一系列優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的重要手段和主要發(fā)展方向。 1.2存在問題和主要差距 雖然我國模具總量目前已達(dá)到相當(dāng)規(guī)模，模具水平也有很大提高，但設(shè)計(jì)制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達(dá)國家

5、許多。當(dāng)前存在的問題和差距主要表現(xiàn)在以下幾方面：一是總量供不應(yīng)求，國內(nèi)模具自配率只有70%左右。其中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率只有50%左右；二是企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)均不合理，我國模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的模具車間（分廠），自產(chǎn)自配比例高達(dá)60%左右，而國外模具超過70%屬商品模具。專業(yè)模具廠大多是“大而全”、“小而全”的組織形式，而國外大多是“小而?！?、“小而精”。國內(nèi)大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的模具占總量比例不足30%，而國外在50%以上。 1.3發(fā)展展望 目前，我國經(jīng)濟(jì)仍處于高速發(fā)展階段，國際上經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢(shì)日趨明顯，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了

6、良好的條件和機(jī)遇。一方面，國內(nèi)模具市場(chǎng)將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國轉(zhuǎn)移以及跨國集團(tuán)到我國進(jìn)行模具采購趨向也十分明顯。因此，放眼未來，國際、國內(nèi)的模具市場(chǎng)總體發(fā)展趨勢(shì)前景看好，預(yù)計(jì)中國模具將在良好的市場(chǎng)環(huán)境下得到高速發(fā)展，我國不但會(huì)成為模具大國，而且一定逐步向模具制造強(qiáng)國的行列邁進(jìn)。隨著國民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高。雖然模具種類繁多，但其發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)該是既能滿足大量需要，又有較高技術(shù)含量，特別是目前國內(nèi)尚不能自給，需大量進(jìn)口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具。模具標(biāo)準(zhǔn)件的種類、數(shù)量、水平、生產(chǎn)集中度等對(duì)

7、整個(gè)模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響。因此，一些重要的模具標(biāo)準(zhǔn)件也必須重點(diǎn)發(fā)展，而且其發(fā)展速度應(yīng)快于模具的發(fā)展速度，這樣才能不斷提高我國模具標(biāo)準(zhǔn)化水平，從而提高模具質(zhì)量，縮短模具生產(chǎn)周期，降低成本。由于我國的模具產(chǎn)品在國際市場(chǎng)上占有較大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，因此對(duì)于出口前景好的模具產(chǎn)品也應(yīng)作為重點(diǎn)來發(fā)展。 2 材料與塑件分析 2.1 塑件分析 如圖1為手機(jī)后蓋件的三維立體圖，該產(chǎn)品形狀如中空薄壁型零件，精度及表面粗糙度要求高，不允許有明顯的熔接痕、飛邊等工藝痕跡，需要一定的配合精度要求。制品整體有充分的脫模斜度，各處脫模力比較合理。從整體結(jié)構(gòu)分析：制品表面積較大、高度不大但是壁薄、零件的曲面復(fù)雜，型腔

8、、型芯加工困難。從整體工藝性分析：根據(jù)制品外觀要求與結(jié)構(gòu)特定要求選擇澆口位置在零件內(nèi)部，制品薄而大要求冷卻必須均勻而充分，脫模力合理要求頂出機(jī)構(gòu)頂出均勻。 圖1 塑件三維立體圖 2.2 塑件材料分析 塑料成型原料的選取應(yīng)從加工性能、力學(xué)性能、熱性能、物理性能等多方面因素考慮來選取合適的塑料進(jìn)行生產(chǎn)，本次設(shè)計(jì)材料的選擇是根據(jù)材料特性進(jìn)行選擇的。 根據(jù)塑料受熱后表現(xiàn)的性能和加入各種輔助料成分的不同可分為熱固性材料和熱塑性材料，通過比較分析可以看出熱固性塑料主要用于壓塑、擠塑成型，而熱塑性塑料還適合注塑成型，本次設(shè)計(jì)為注塑設(shè)計(jì)，所以采用熱塑性塑料。 熱塑性塑料還分為很多種，如聚乙稀、聚

9、丙稀、聚氯乙烯、聚苯乙烯和ABS等等，為了選到合適的塑件材料，通過對(duì)塑件的分析和查閱有關(guān)資料可選擇以下材料見表1。 表1 注塑塑料對(duì)比 塑料名稱 ABS 聚乙烯 材料特性 較大的機(jī)械強(qiáng)度和良好的綜合性能。 結(jié)晶部分多時(shí)，塑料硬度高、韌性大、抗拉強(qiáng)度高，但整體尺寸變小，耐沖擊強(qiáng)度及斷裂強(qiáng)度底。 成型 工藝 特點(diǎn) ABS的吸濕性和對(duì)水分子的敏感性較大，在加工前必須進(jìn)行充分的干燥和預(yù)熱。原料控制水分在0.3%以下。 聚乙烯制件最顯著的特點(diǎn)是收縮率大，這與材料的可結(jié)晶性和模具溫度有關(guān)。定型后塑件在強(qiáng)的收縮牽引作用下，可令制件變形和翹曲。 注射溫度 ABS塑料的溫度

10、與熔融粘度的關(guān)系比較獨(dú)特，在達(dá)到塑化溫度后在繼續(xù)盲目升溫，必將ABS的熱降解。 聚乙烯的注射溫度一般在120～310℃之間，溫度超過300℃時(shí)，收縮率會(huì)明顯增大。 注射速度及壓力 ABS采用中等注射速度效果較好，注射時(shí)需要采用較高的注射壓力，其溢邊料為0.04mm左右。并需要調(diào)配好保壓壓力和保壓時(shí)間。 聚乙烯的注射壓力一般選擇在68.6～137.2Mpa之間。注射速度不易過快，以保證結(jié)晶程度高。 模具溫度 ABS的模具溫度相對(duì)較高，一般調(diào)節(jié)在75～85℃。 由于模具溫度對(duì)收縮率影響很大，因此要經(jīng)常保持模具相對(duì)恒定的溫度，一般在40～80℃之間。 經(jīng)以上兩種備選材料的性能對(duì)比，

11、并考慮到制件的使用環(huán)境，本設(shè)計(jì)采用ABS材料。由于材料的吸濕性強(qiáng)，含水量應(yīng)小于0.3% ，所以原料應(yīng)充分干燥。ABS的技術(shù)指標(biāo)、注射工藝參數(shù)具體看表2和表3。 表2 ABS技術(shù)指標(biāo) ABS技術(shù)指標(biāo) 密度 1.02~1.05 比容 0.86~0.98 吸水率 0.2~0.4% 收縮率 0.4~0.7% 熔點(diǎn) 130~160℃ 硬度 9.7 HB 拉伸彈性模量 1.8Mpa 彎曲強(qiáng)度 80Mpa 拉伸屈服強(qiáng)度 50Mpa 溫度傳導(dǎo)系數(shù) 1.310m/s 表3 ABS的注射工藝參數(shù) 注射機(jī)類型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速 30 ~ 60r/m

12、in 噴嘴形式 直通式噴嘴 噴嘴溫度 180~190℃ 模具溫度 50 ~ 70℃ 注射壓力 60 ~100Mpa 保壓壓力 5 ~ 10 Mpa 冷卻時(shí)間 5 ~ 15s 周期 15 ~ 30s 后處理方法 紅外線烘箱溫度70℃時(shí)間0.3 ~ 1h 備注 原材料應(yīng)預(yù)干燥0.5h以上 2.3 確定塑件設(shè)計(jì)批量 該產(chǎn)品為小批量生產(chǎn)，故設(shè)計(jì)的模具要有一定的注塑效率，由于塑件長(zhǎng)寬度小，所以采用一模兩腔結(jié)構(gòu)，澆口形式采用扇形澆口，采用兩點(diǎn)進(jìn)料，以利于均勻充滿型腔。 2.4 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 該產(chǎn)品材料為ABS,查手冊(cè)或產(chǎn)品說明得知其密度為1.03

13、g—1.07g/cm。收縮率為0.4%—0.6%。計(jì)算其平均密度為1.05g/cm,平均收縮率為0.5%。 使用PROE軟件畫出三維實(shí)體圖，軟件能自動(dòng)計(jì)算出所畫圖形的體積。當(dāng)然也可根據(jù)形狀手動(dòng)幾何計(jì)算得到該零件的體積。 圖2 塑件體積 通過計(jì)算塑件的體積V塑=4.185cm，可得塑件的質(zhì)量為M塑=ρV塑=1.055.24=4.394g，因?yàn)橐荒汕凰訫=4.3942=8.788g 式子中ρ塑料密度g/cm。 由澆注系統(tǒng)體積V澆=5.535cm可計(jì)算出澆注系統(tǒng)質(zhì)量為 M澆=ρV澆=5.535g1.05=5.812g 因?yàn)橐荒汕?故V總=2V塑＋V澆= 13.905cm M總=

14、M塑＋M澆=14.6 cm 3選擇塑件的分型面 選擇分型面時(shí)，應(yīng)考慮到使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分型容易，并且應(yīng)不影響塑件的外觀及使用。 根據(jù)手機(jī)后蓋件的特點(diǎn)，選取分型面。 4 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 模具的標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)于生產(chǎn)中提高效率，改善生產(chǎn)環(huán)節(jié)有著很重要的作用。近年來在模具行業(yè)，特別是塑料模具行業(yè)，標(biāo)準(zhǔn)件的大量運(yùn)用使生產(chǎn)更趨于標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化，對(duì)于生產(chǎn)安全和高效起到很重要的作用，還有利于模具的國際交流和組織模具出口，打入國際市場(chǎng)。 4．1標(biāo)準(zhǔn)模架的選取 模架是設(shè)計(jì)制造塑料注射模的基礎(chǔ)部件，其他部件的設(shè)計(jì)與制造均依賴于它，選擇模架要根據(jù)制品的尺寸及大小，同時(shí)考慮注射機(jī)的參數(shù)，本次設(shè)計(jì)因參照生產(chǎn)實(shí)例采

15、用如圖3所示模架。 圖3模架的選擇 4．2標(biāo)準(zhǔn)緊固件的選用 標(biāo)準(zhǔn)緊固件主要是螺釘。螺釘是日常生活中最常用的標(biāo)準(zhǔn)件，將螺桿直接旋入被連接件之一的螺孔內(nèi)，螺釘頭部即可將兩被連接件緊固，其規(guī)格和尺寸均有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，本設(shè)計(jì)的塑件模架中主要采用內(nèi)六角螺釘,包括M5,M6,M8和M10,M14不等，長(zhǎng)度根據(jù)不同需要選取。 5 注塑機(jī)的選擇 5.1注塑機(jī)的概述 注塑機(jī)的全稱應(yīng)為塑料成型機(jī)。注射機(jī)主要由注射裝置、合模裝置、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)及機(jī)架等組成。如圖4.1所示，工作時(shí)模具的動(dòng)、定模分別安裝于注射機(jī)的移動(dòng)模板和定模固定板上，由合模機(jī)構(gòu)合模并鎖緊，由注射裝置加熱、塑化、注射、待融料

16、在模具內(nèi)冷卻定型后由合模機(jī)構(gòu)開模，最后由推出機(jī)構(gòu)將塑件推出。 圖4注塑機(jī)結(jié)構(gòu) 注射機(jī)的工作原理：注塑機(jī)的工作原理與打針用的注射器相似，它是借助螺桿（或柱塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài)（即粘流態(tài)）的塑料注射入閉合好的模腔內(nèi)，經(jīng)固化定型后取得制品的工藝過程。注射成型是一個(gè)循環(huán)的過程，每一周期主要包括：定量加料—熔融塑化—施壓注射—充模冷卻—啟模取件。取出塑件后又再閉模，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。 注塑機(jī)根據(jù)塑化方式分為柱塞式注塑機(jī)和螺桿式注塑機(jī)；按機(jī)器的傳動(dòng)方式又可分為液壓式、機(jī)械式和液壓—機(jī)械（連桿）式；按操作方式分為自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)注塑機(jī)。其特點(diǎn)如表4： 表4 形式 立式 臥式

17、直角式 容量一般為30～60g 熱塑性塑料注射機(jī) 固性塑料注射機(jī) 容量一般為20～45g 柱塞式30～60g 螺桿式60cm3以上 100～500g 結(jié)構(gòu)特性 注射裝置一般為柱塞式、液壓機(jī)械式鎖模機(jī)構(gòu)、頂出系統(tǒng)為機(jī)械頂出 注射裝置以螺桿為主，液壓機(jī)械式鎖模，頂出系統(tǒng)采用機(jī)械、液壓或兩者兼?zhèn)? 除塑化加熱系統(tǒng)外，其他與熱塑性塑料用螺桿式注射機(jī)相似 注射裝置與合模裝置的軸線互相成垂直排列，優(yōu)點(diǎn)介于立臥兩種注射機(jī)之間 優(yōu)點(diǎn) 1.拆裝方便 2.安裝嵌件、活動(dòng)型芯方便 1.開模后，塑件自動(dòng)落下便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作 2.塑化能力大、均勻，注射壓力大，注射壓力損失小，塑件內(nèi)應(yīng)力

18、，定向性小，可減小變形，開裂傾向 3.螺桿式可采用不同的螺桿，調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)數(shù)、背壓等用來加工不同的塑料及不同要求的塑件 1.開模后，塑件自動(dòng)落下 2.使用雙模，可以減小循環(huán)周期，提高生產(chǎn)力 缺點(diǎn) 1.人工取件 2.注射壓力損失大，加工高粘度塑料薄壁塑件時(shí)要求成型壓力高，塑件內(nèi)應(yīng)力大，注射速度均勻，塑化不均勻 1.裝模麻煩，安放嵌件及活動(dòng)型芯不便，易發(fā)生分解 2.螺桿式加工低粘度塑料，薄壁，形狀復(fù)雜塑件時(shí)易發(fā)生回流，螺桿不易清洗，貯料清洗不凈，易發(fā)生分解 3.柱塞式結(jié)構(gòu)也有立式結(jié)構(gòu)所具有的特性 1.嵌件、活動(dòng)型芯安放不便，易傾斜落下 2.有柱塞式結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn) 適用范圍 1.

19、易于加工小，中型及分兩次進(jìn)行雙色注射加工的塑件 2.柱塞式不宜加工流動(dòng)性差，熱敏性、對(duì)應(yīng)力敏感的塑料及大面積，薄壁塑件，宜加工流動(dòng)性好的中小性塑件 1.螺桿式適應(yīng)加工各種塑料，小型設(shè)備易加工薄壁、精密塑件 2.螺桿式適應(yīng)于摻和料、有填料，干著色料的直接加工 3.柱塞式也具有立式注射機(jī)中柱塞式結(jié)構(gòu)具有的加工特點(diǎn) 1.適用加工小型塑件，并裝有側(cè)澆口模具 2.適用加工塑件中心部位不允許有澆口痕跡的平面塑件 5.2 注射機(jī)的選擇 本次設(shè)計(jì)已計(jì)算出塑件的總體積為13.509cm，總質(zhì)量為14.6 g。根據(jù)塑料制品的體積或質(zhì)量查有關(guān)手冊(cè)選定XS-ZY-125臥式注射機(jī)。 表5 XS

20、-ZY-125臥式注射機(jī)性能參數(shù) 注射量（cm） 125 模具最大厚度（mm） 300 螺桿直徑（mm） 42 模具最小厚度（mm） 200 注射壓力（MPa） 120 拉桿空間（mm） 290 注射行程（mm） 115 模具定位孔徑（mm） Ф150 鎖模力（KN） 900 噴嘴孔直徑（mm） Ф4 最大成型面積（cm） 320 噴嘴球孔徑（mm） 12 模板最大行程（mm） 300 5.3 注塑機(jī)的參數(shù)校核 為使注塑成形過程順利進(jìn)行，須對(duì)以下工藝參數(shù)進(jìn)行校核。 5.3.1 最大注塑量校核 我們通過學(xué)習(xí)知道注塑機(jī)的最大注塑量

21、應(yīng)大于制件的質(zhì)量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機(jī)的實(shí)際注塑量最好為注塑機(jī)的最大注塑量的80%，所以，本次設(shè)計(jì)選用注塑機(jī)最大注塑量應(yīng) 0.8V機(jī)≥V塑件+V澆 式中：V機(jī)—注塑機(jī)的最大注塑量cm V塑—塑件的體積，cm該產(chǎn)品V塑件=8.37cm V澆—澆注系統(tǒng)體積，cm該產(chǎn)品V澆=5.535cm 故V機(jī)≥（V塑件+V澆）/0.8=（8.37+5.535）/0.8=17.3812cm 在此選頂?shù)淖⑺軝C(jī)注塑量為125cm，所以滿足本次設(shè)計(jì)的要求。 5.3.2 注射壓力校核. 所選用的注射機(jī)的注射壓力必須大于成型塑件所需的注射壓力。成形所需注射壓力與塑料品

22、種、塑件的形狀及尺寸、注射機(jī)類型、噴嘴及模具流道的阻力等因素有關(guān)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在對(duì)塑件的流動(dòng)性和黏度做比較，可知道成形所需注射壓力大致如下： 1．塑料熔體流動(dòng)性好，塑件形狀簡(jiǎn)單，壁厚者所需注射壓力一般小于70MPa。 2．塑料熔體粘度較低，塑件形狀一般，精度要求一般者，所需注射壓力通常選為70至100 MPa。 3．塑料熔體具有中等粘度（PS、PE等），塑件形狀一般，有一定精度要求者，所需注射壓力選為100至140 MPa。 4．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，所需注射壓力約在140至180 MPa。

23、 本次的產(chǎn)品設(shè)計(jì)為手機(jī)后蓋的塑件，整體結(jié)構(gòu)為小型零件，對(duì)粘度的要求不高，所以本次注射機(jī)的注射壓力為120MPa，應(yīng)能滿足此項(xiàng)要求。 5.3.3鎖（合）模力校核 高壓塑料熔體充滿模腔時(shí)，會(huì)產(chǎn)生使模具沿分型面分開的脹模力，此脹力等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積與型腔壓力的乘積。脹模力必須小于注射機(jī)額定鎖模力，常用塑料品種及塑件復(fù)雜程度不同，或精度不同，可選用的型腔壓力也不同。型腔壓力可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值，常取型腔壓力為20～40Mpa，常用塑料品種及塑件復(fù)雜程度不同，或精度不同，我們對(duì)鎖模力校核，對(duì)一些樹脂平均壓力作簡(jiǎn)單的比較。 表6 型腔內(nèi)樹脂平均壓力/Mpa 樹脂名稱 一般成型 重

24、視表面質(zhì)量的成型 硬質(zhì)PVC 30 40 軟質(zhì)PVC 25 35 ABS 30 40 PC 40 55 PP 30 40 根據(jù)上表，本塑件的材料為ABS，可選擇型腔壓力Pc=40Mpa，型腔平均壓力Pc=40MPa決定后，可以按下式校核射機(jī)的額定鎖模力： 式中 ——注射機(jī)額定鎖模力； ——塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的總投影面積（mm2）； ——安全系數(shù)，通常取1.1—1.2 本次設(shè)計(jì)所選注射機(jī)T=900KN； 兩個(gè)塑件在分型面上的投影面積為6049.092mm2； 流道系統(tǒng)在分型面上的總投影面積為552.4157

25、mm2； =6049.092+552.4157=6497.114mm2 =1.2； =1.2401066497.11410-6 =311861.472N=311.86KN T=900KN >311.86KN; 故所選注射機(jī)滿足此項(xiàng)要求。 5.3.4模具安裝尺寸的校核 模具厚度（閉合高度）必須滿足下式： 式中：——注射機(jī)允許的最小模具厚度（mm）； ——所設(shè)計(jì)的模具厚度（mm）； ——注射機(jī)允許的最大模具厚度（mm）； = 200mm， = 290mm，= 300mm 200<290<300 所選本

26、次選用的注射機(jī)滿足此項(xiàng)要求。 5.3.5開模行程的校核 注射機(jī)的最大開模行程必須大于開模取出塑件所需的開模距離。本設(shè)計(jì)所選用的注塑機(jī)的最大行程與模具厚度有關(guān)，故注塑機(jī)的開模行程滿足下式: Smax≥H1+H2+(5～10)mm單分型面 式中：Smax——注射機(jī)最大開模行程，mm H1——塑件脫模所需頂出距離，mm H2——塑件脫模所需頂出的距離，mm 本設(shè)計(jì)的塑件高度H1=5mm，H2=80mm, 所以 H1+H2+(5～10)=5+80+10=95mm, Smax=300mm≥95mm 所選注射機(jī)滿足此項(xiàng)要求。 通過對(duì)以上工藝參數(shù)的校核，本次設(shè)

27、計(jì)所選用的注射機(jī)滿足要求。 6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6.1 概述 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開始到型腔為止的塑料流動(dòng)通道，由主流道、分流道、進(jìn)料澆口和冷料穴組成。 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)應(yīng)注意：1,澆注系統(tǒng)力求距型腔距離近、一致，并首先進(jìn)入制品的厚壁部位，不宜直沖型芯鑲嵌件。2，其位置力求在分型面上，便于加工并易于快速、均勻、平穩(wěn)地充滿型腔；主流道入口應(yīng)在模具中心位置。3，有利于制品的外觀，并易于清除。4，排氣良好。 本次設(shè)計(jì)中的材料ABS屬于非牛頓流體，在流動(dòng)過程中，其表觀粘度隨剪切速率的變化而發(fā)生顯著的變化，對(duì)假塑性流體而言，剪切速率增大時(shí)，表觀粘度會(huì)降低，溫度對(duì)ABS的表觀粘度也有很大影

28、響，跟普通液體相比，ABS又具有很大的可壓縮性，當(dāng)壓力增高時(shí)，其表觀粘度增加，由于塑料在注射模澆注系統(tǒng)中和型腔內(nèi)的溫度、壓力和剪切速率是隨時(shí)變化的，在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，綜合加以考慮，以期在充模以盡可能低的表觀粘度和較快的速度充滿型腔，在保壓階段，又能通過澆注系統(tǒng)使壓力充分傳遞到型腔各部分，此外，制件的外形、尺寸和對(duì)外觀的要求也影響整個(gè)澆注系統(tǒng)的形狀和尺寸，本制件上表面要求光滑，所以，不宜在表面開設(shè)澆道，而應(yīng)采用內(nèi)澆口。 6.2 流道設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)主要由主流道、分流道、進(jìn)料澆口和冷料穴組成。 6.2.1 主流道設(shè)計(jì) 主流道是指熔融塑料由注射機(jī)噴嘴噴出后最先經(jīng)過的部位，與注射機(jī)噴嘴同軸，因?yàn)?/p>

29、與熔融塑料、注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸、碰撞，一般不直接開設(shè)在定模板上，為了制造方便，都制成可拆卸的澆口套，用螺釘或配合形式固定在定模板上。 熔料注入模具最先經(jīng)過的一段流道，直接影響到填充時(shí)間及流動(dòng)速度。其澆口選擇不能太大和太小。澆口太小，熔料流動(dòng)過程中冷卻面相對(duì)增大，熱量消耗大，注射壓力損失也大，但澆口太大，會(huì)造成材料的浪費(fèi)。因此，合理的主澆道參數(shù)，一般情況下取值如下： 1）d=d1+(0.5～1) 式中 d1—注射機(jī)噴嘴孔直徑（mm） d—主流道口直徑（mm） 所以本設(shè)計(jì)采用d1為4mm，得出d取為5mm。 2）α=2～4

30、о對(duì)流動(dòng)性較差的塑料可取3о～6о。 本設(shè)計(jì)采用α=3。 α—主流道錐角 3）H—按具體情況選擇，一般取3～8mm，H取為5mm。 H—球面配合高度 4）R=R1+（1～3） 式中R1—注射機(jī)噴嘴球面半徑（mm）， R1為6mm，R取為8mm。 5）r—為主澆道與分澆道過渡處采用的圓角半徑， 按具體情況選擇，一般取1～3mm，現(xiàn)在選擇其為1.5mm。 6）L應(yīng)盡量縮短，本設(shè)計(jì)取75mm。 6.2.2分流道設(shè)計(jì) 分流道是主流道與澆口之間的通道。多型腔模具一定設(shè)置分流道，大型塑件由于使用多澆口進(jìn)料也需設(shè)置分流道。 1. 分流道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)： （1）流經(jīng)分

31、流道的熔體溫度和壓力的損失要少。為此，分流道一要短，二要使粗糙度降到最低，三是容積要小，四是少彎折。 （2）要使分流道的固化時(shí)間稍慢于制品的固化時(shí)間，以利保壓、補(bǔ)縮和壓力傳遞； （3）要使熔料能迅速而又均勻地進(jìn)入各型腔，故在多型腔設(shè)計(jì)時(shí)，在保證模具結(jié)構(gòu)強(qiáng)度前提下，力求采用平衡進(jìn)料，而且在保證模具結(jié)構(gòu)強(qiáng)度前提下，力求緊湊、集中。 （4）便于加工，便于使用標(biāo)準(zhǔn)刀具，免于制造專用刀具。 2．分流道的截面形狀 分流道的截面類型有圓形、梯形、U形、半圓形等，根據(jù)塑件的材料流動(dòng)性較好，長(zhǎng)度較短，可以采用圓形分流道且呈直線布置。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(dòng)

32、狀態(tài)較為理想，因此分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6μm左右即可，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(dòng)時(shí)具有適宜的剪切速率和剪切熱。 3. 分流道的布置 分流道的布置取決于型腔的布局，兩者互相影響。分流道的布置形式分平衡式和非平衡式兩種。平衡式布置要求從主流道至各個(gè)型腔的分流道，其長(zhǎng)度、形狀、斷面尺寸等都必須對(duì)應(yīng)相等，達(dá)到各個(gè)型腔的熱平衡和塑料流動(dòng)平衡。因此各個(gè)型腔的澆口尺寸可以相同，達(dá)到各個(gè)型腔同時(shí)均衡進(jìn)料。非平衡式布置的主要特點(diǎn)是主流道至各個(gè)型腔的分流道長(zhǎng)度各不相同（或加上型腔大小不同）。為了使各個(gè)

33、型腔同時(shí)均衡進(jìn)料，各個(gè)型腔的澆口尺寸必定不相同。因此，本塑件的分流道采用了平衡式布置。 圖5 分流道設(shè)計(jì) 6.3 澆口設(shè)計(jì) 澆口是主流道、分流道和型腔之間的連接部分，是澆注系統(tǒng)的最終端，很短，截面積很小。當(dāng)熔融的料流在高壓下經(jīng)過澆口時(shí)，因截面積小而流速加快，因摩擦作用而溫度升高，黏度降低，流動(dòng)性提高，有利于充滿型腔。故澆口是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，其位置、形狀及尺寸等決定著塑件質(zhì)量、注射效果及注射效率。 澆口的作用：⑴快速充型，保壓補(bǔ)縮；⑵防止熱料回流；⑶使塑件與澆注系統(tǒng)分離。 澆口截面形狀和尺寸的確定要根據(jù)制品的尺寸大小、壁的厚薄、塑料的品種以及制品的結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的澆口形式而定。先取

34、小值，試模后根據(jù)情況在修正?？偟囊笫鞘谷哿弦暂^快的速度進(jìn)入并充滿型腔，同時(shí)在充滿后能適時(shí)的冷卻封閉，因此，澆口的截面要小，長(zhǎng)度要短，這樣可增大料流速度，快速冷卻封閉，且便于塑件與澆口凝料分離，不留明顯的澆口痕跡，保證塑件外觀質(zhì)量。 注射模具的澆口形式較多，其形式和安放位置有直接澆口、盤形澆口（或中心澆口）、澆口、點(diǎn)澆口等，具體采用的形式可以綜合各種影響因素，本設(shè)計(jì)采用扇形澆口。扇形澆口：流動(dòng)速度快，比較容易進(jìn)澆，但增加熔接痕。綜上所述，采用側(cè)澆口。 圖6 側(cè)澆口 7 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7.1冷卻時(shí)間計(jì)算 注射模實(shí)質(zhì)上是一種熱交換器。確定恰當(dāng)?shù)臒峤粨Q（冷卻）時(shí)間，是模具設(shè)計(jì)者的重要

35、任務(wù)。為此，首先分析影響冷卻時(shí)間的因素。本次設(shè)計(jì)選用的模具材料為鋼材。如只考慮材料的冷卻效果時(shí)，若熱率越高，從熔融塑料吸收熱量越迅速，冷卻得越快。本塑件采用冷卻水做冷卻介質(zhì)。我們知道水的比熱大，以冷卻水出、入處口溫差小為好，一般控制在5以內(nèi)。冷卻水在通道中的流速，以盡可能高為好，其流動(dòng)狀態(tài)以湍流為佳，即雷諾系數(shù)Re>104為宜。塑料的熱性能，對(duì)冷卻時(shí)間有重大影響。絕大多數(shù)塑料的熱導(dǎo)率和熱擴(kuò)散率都很低，但可通過加入添加劑、改性劑加以改善。 根據(jù)表7確定冷卻時(shí)間 表7塑件壁厚與冷卻時(shí)間的關(guān)系 制件厚度（mm） 冷卻時(shí)間 （s） ABS PA HDPE LDPE PP PS P

36、VC 0.5 1.8 1.8 1.0 0.8 1.8 2.5 3.0 2.3 3.0 1.8 2.1 1.0 2.9 3.8 4.5 3.5 4.5 2.9 3.3 1.3 4.1 5.3 6.2 4.9 6.2 4.1 4.6 1.5 5.7 7.0 8.0 6.6 8.0 5.7 6.3 1.8 7.4 8.9 10.0 8.4 10.0 7.4 8.1 2.0 9.3 11.2 12.5 10.6 12.5 9.3 10.1 2.3 11.5 13.4 14.7

37、 12.8 14.7 11.5 12.3 2.5 13.7 15.9 17.5 15.2 17.5 13.7 14.7 3.2 20.5 23.4 25.5 22.5 25.5 20.5 21.7 根據(jù)上表，本塑件材料為ABS，壁厚為1.2mm，故冷卻時(shí)間為2.9-4.1s。 7.2冷卻參數(shù)計(jì)算 1.計(jì)算所需冷卻水體積流量： 應(yīng)用公式：= 來計(jì)算； 式中： —冷卻水的體積流量(m3/min) ——單位時(shí)間內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量（kg/h） ——塑料成型時(shí)在模內(nèi)釋放的熱量（J/kg） ——冷卻水的比熱容(J/kgK) ——冷卻水的密度

38、（kg/m3） ——冷卻水的出口溫度（℃） ——冷卻水的進(jìn)口溫度（℃） 塑件質(zhì)量M塑=8.788g,用PROE作出澆注系統(tǒng)的三維圖，計(jì)算出澆注系統(tǒng)的總質(zhì)量為5.812g，每小時(shí)注射240次， =（8.788+5.812）240/1000=3.504Kg； 計(jì)算得 ==2.133105/60/103/4200/（25-20）= =0.83410-3(m3/min) 參考《塑料模具技術(shù)手冊(cè)》，選定冷卻水道直徑為8mm 。 2.求冷卻水在水孔內(nèi)的傳熱速度 ==40.83410-3/3.14/(6/1000)2/60=0.23(m/s) 3.求冷卻水孔與冷卻水間的傳熱系數(shù) ==8

39、.4(9960.61)0.8/0.0020.2 =1.04103（W/m2K） (=8.4) 4.傳熱水孔總傳熱面積的計(jì)算： 公式 A= 式中：A——冷卻水孔總傳熱面積(m2) G——單位時(shí)間內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量（kg/h） ——冷卻水的傳熱系數(shù)（W/m2K） C——冷卻水的比熱容(J/kgK) ——冷卻水的密度（kg/m3） TW——模具溫度（℃） ——冷卻水的平均溫度（℃） 計(jì)算得： A = =3.5043105/3600/1.04/103/「40-（25-20）/2」 =0.009（

40、m2） 則傳熱水孔總傳熱面積應(yīng)為0.009m2 5.冷卻水孔總長(zhǎng)度計(jì)算 公式 L= 式中 L——冷卻水孔總長(zhǎng)度(m) L==1.51m 則冷卻水孔總長(zhǎng)度應(yīng)為1.51m 6.冷卻水道孔數(shù)計(jì)算： 公式 n= 計(jì)算 n==0.0024/3.14/0.002/0.29=1.32 因?yàn)槟＞卟捎玫脑O(shè)計(jì)是一模兩腔設(shè)計(jì)，選用銅管以防止漏水，會(huì)降低冷卻作用故采用14根水道。 7.3冷卻回路的設(shè)計(jì) 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的塑件形狀及其所需冷卻溫度分布要求以及澆口位置等，設(shè)計(jì)出冷卻回路。冷卻通道之間也可采用內(nèi)部鉆孔法溝通，用堵頭使之形成規(guī)定的冷卻

41、回路。 冷卻回路的水孔數(shù)量盡可能多、孔徑盡可能大，一般的來說，冷卻水孔中心線與型腔的距離應(yīng)為冷卻通道直徑的1—2倍（通常為12—15mm），冷卻通道之間的中心距約為水孔直徑的3—5倍，通道一般在8mm左右以上。 冷卻水孔至型腔表面的距離應(yīng)盡可能相等當(dāng)塑件壁厚均勻時(shí)，冷卻水孔與型腔壁厚不均勻時(shí)，應(yīng)在厚壁處強(qiáng)化冷卻。 合理確定冷卻水接頭位置，進(jìn)出口水管接頭的位置應(yīng)盡可能設(shè)在模具的同一側(cè)面。為了不影響操作，通常應(yīng)設(shè)在注射機(jī)的背面，水管接頭多采用自動(dòng)密封接頭。 綜合以上冷卻水孔的布置要點(diǎn)同時(shí)還要兼顧水道與其它件是否產(chǎn)生干涉，本次設(shè)計(jì)的冷卻水道采用直通式，不會(huì)與其他零件產(chǎn)生干涉，水道中插入銅管

42、防止漏水。 8 頂出和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8.1 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8.1.1 頂出機(jī)構(gòu)的分類 頂出機(jī)構(gòu)按驅(qū)動(dòng)形式分為：手動(dòng)頂出、機(jī)動(dòng)頂出、氣動(dòng)頂出。按模具結(jié)構(gòu)形式分為：一次頂出、二次頂出、螺紋頂出、特殊頂出。 8.1.2 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 （1）頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)：因塑件一般均留在動(dòng)模一側(cè)以便頂出。 （2）頂出時(shí)與塑件的接觸應(yīng)為塑件內(nèi)表面及其他不明顯的位置，以保證塑件外觀。 （3）頂出裝置均勻分布，頂出力作用在塑件承受力最大的部位。以防變形和損傷。 （4）頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)平穩(wěn)順暢，靈活可靠，足夠的強(qiáng)度、耐磨性，平穩(wěn)順暢無卡滯，并且制造方便，易于維修。 8.1.3 頂出機(jī)構(gòu)的基

43、本形式 1.頂桿頂出機(jī)構(gòu) 基本形式：常用斷面形狀有圓形、矩形、腰形、半圓形、弓形和盤形等。本設(shè)計(jì)選用斜滑頂桿，因?yàn)樗袃煞矫孀饔眉饶茏鲰敆U還能起內(nèi)部側(cè)抽的作用，能保證配合精度及互換性，滑動(dòng)阻力最好，不卡滯，應(yīng)用很廣。頂桿的結(jié)構(gòu)形式如圖7。本次設(shè)計(jì)主要采用下面的頂出形式，頂桿端部的端面要求拋光以符合塑件的粗糙度的要求。 圖7頂桿的形式 8.2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對(duì)于塑料模具是必不可少的部件，它能夠保證注射模具準(zhǔn)確的開合模，并在模具中起定位、導(dǎo)向和承受一定側(cè)壓力的作用，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的形式主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和精定位裝置。 8.2.1導(dǎo)柱和導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 導(dǎo)柱

44、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套，導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合具有導(dǎo)向作用、定位作用、承受一定的側(cè)向壓力。導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式：注射模具常用導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式有兩種：帶頭導(dǎo)柱和帶肩導(dǎo)柱。 由于本設(shè)計(jì)是小型模具設(shè)計(jì)，但是是深型腔注射模具，所以采用帶頭短導(dǎo)柱，并且?guī)в袃?chǔ)油槽。 導(dǎo)套可分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套。帶頭導(dǎo)套軸固定容易，而直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)中導(dǎo)套選為帶頭的導(dǎo)套，并且?guī)в筒邸?dǎo)如圖8所示。 圖8導(dǎo)柱和導(dǎo)套 8.2.2 導(dǎo)柱和導(dǎo)套在模板上的布置 導(dǎo)柱和導(dǎo)套在模板上的布置一般遵循以下幾點(diǎn)： （1） 二導(dǎo)柱（用于小型模具）：合模無方位要求時(shí)：二導(dǎo)柱直徑相同對(duì)稱分布；有方位要求時(shí)

45、：二導(dǎo)柱直徑不同或直徑相同不對(duì)稱分布。 （2）三導(dǎo)柱：用于中小型模具。 （3）四導(dǎo)柱：用于深腔大型模具，在圓模板上，在矩形模板上。 （4）八導(dǎo)柱：四短（增強(qiáng)導(dǎo)向剛性）四長(zhǎng)，用語深腔、薄壁，要求壁厚均勻的模具。 根據(jù)以上要求本設(shè)計(jì)選擇了四導(dǎo)柱。具體布置參看裝配圖。 8.3 復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 復(fù)位機(jī)構(gòu)就是在模具閉合時(shí)頂出系統(tǒng)的各個(gè)頂出元件恢復(fù)到原來設(shè)定的位置。如頂桿、頂管、頂塊等。但因其端部一般并不直接接觸到定模的分型面上，故模具閉合時(shí)并不能驅(qū)動(dòng)它們復(fù)位，必須依靠特設(shè)的復(fù)位機(jī)構(gòu)。 復(fù)位機(jī)構(gòu)分為復(fù)位桿復(fù)位和彈簧復(fù)位。 由于彈簧復(fù)位用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的小型模具，彈簧彈力應(yīng)足以使頂出機(jī)構(gòu)復(fù)位。因此

46、，本設(shè)計(jì)利用彈簧進(jìn)行推桿的復(fù)位。具體布置參看裝配圖。 9 成型零件的設(shè)計(jì) 9．1凹模的設(shè)計(jì) 凹模：結(jié)構(gòu)形式有整體式、整體嵌入式、鑲拼式，由于手機(jī)外殼模具采用一模兩腔，塑件形狀不太復(fù)雜，因此可以采用整體嵌入式凹模，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便。 9．2凸模的設(shè)計(jì) 凸模：分為主型芯和內(nèi)側(cè)抽，由于凸模的加工比較簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)牢固，并且手機(jī)外殼的內(nèi)形簡(jiǎn)單，采用整體嵌入式主型芯；采用八個(gè)斜滑頂桿來對(duì)手機(jī)內(nèi)部進(jìn)行側(cè)抽。 9．3成型零件工作尺寸計(jì)算 （1）塑件的收縮率波動(dòng)：塑件收縮率的波動(dòng)所引起的誤差應(yīng)小于塑件公差的1/3。 （2）型腔、型芯的徑向尺寸以及塑件尺寸標(biāo)注，凡孔都是按基孔制，公差下限為零，公差等于上偏差；凡軸都是按基軸制，公差上限為零，公差等于下偏差；中心距基本尺寸為雙向等值偏差。 在此設(shè)計(jì)當(dāng)中，塑件的其他尺寸沒有精度要求,則模具型腔可直接按制品有關(guān)尺寸加工制作。 10模具設(shè)計(jì)總圖 圖9 模具三維裝配圖 圖10 模具三維裝配爆炸圖