手機配件后蓋注塑模具設計-塑料注射模側抽芯1模2腔含UG三維及10張CAD圖-獨家.zip,手機配件,注塑,模具設計,塑料,注射,模側抽芯,UG,三維,10,CAD,獨家 手機配件后蓋注塑模具設計 摘 要 本論文主要介紹了手機配件后蓋的注射模具設計過程，通過對塑件進行工藝分析，確定了所采用塑料的工藝參數(shù)和所采用的成型設備，在本設計中，采用ABS塑料注射成型,成型方式為一模兩腔,采用臥室注塑機為成型設備。根據注射模具的相關知識，利用UG軟件對塑件進行了實體造型，選擇合適的分型面進行三維分模，合理地設計成型零件。由于塑件有側孔，這里采用斜頂機構來成型。此外，從具體模具結構出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、成型部分的結構、脫模機構設計、冷卻系統(tǒng)、注射機的選擇以及校核，都有詳細的設計說明，如此設計出的結構可確保模具在正常工作運行的前提下，保證了模具的工作壽命。 關鍵詞：手機電池蓋；注射模具；實體造型；澆注系統(tǒng) I Abstract ? ???This paper mainly introduces the mobile phone accessories cover injection mold design process, through of plastic parts for process analysis to determine the the plastics processing parameters and the molding equipment. In this design, the ABS plastic injection molding, molding method for a two cavity mold, the bedroom of injection molding machine molding equipment. According to the relevant knowledge of injection mold, plastic parts for the solid modeling by using UG software, the choice of parting surface suitable for three-dimensional mold, reasonable design of molding parts. The plastic part is provided with a side hole, here is the inclined top mechanism for forming. In addition, from the specific structure of the mold of the mold gating system, forming part of the structure, demoulding mechanism design, cooling systems, injection machine and check, there are detailed design, the structure of such a design can ensure the mold under normal operation, to ensure the working life of the die. Keywords: ; Mobile phone battery cover; injection mould; solid modeling; Gating System 5 目 錄 摘 要 I Abstract II 第一章 緒論 1 1.1模具與模具工業(yè) 1 1.2塑料成型工業(yè)在實際生產中的地位 1 1.3塑料成型技術的發(fā)展趨勢 2 1.4本課題的設計步驟 2 第二章 塑件成型工藝性分析 4 2.1塑件的分析 4 2.1.1塑件材料性能分析 4 2.1.2 ABS的注塑工藝參數(shù) 5 2.2塑件的結構和尺寸精度及表面質量分析 6 2.2.1結構分析 6 2.2.2尺寸精度分析 6 2.2.3表面質量分析 6 2.3計算塑件的體積和質量 6 第三章 注塑模設計 9 3.1 注射模具分型面的選擇 9 3.1.1 分型面的基本形式 9 3.1.2 分型面位置的選擇原則 9 3.1.3 分型面的選擇 9 3.1.4 模具分模設計 10 3.2 澆注系統(tǒng)的設計 10 3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 11 3.2.2 注射模具主流道的設計 11 3.2.3 分流道的設計 12 3.2.4 澆口的設計 13 3.2.5 冷料穴和脫模裝置 13 3.3 型腔的排列 14 4.2 成型零件的尺寸確定 16 4.2.1 成型零部件工作尺寸的計算 16 4.3.型腔尺寸的計算 17 4.4.型腔深度尺寸的計算: 18 4.5 排氣結構設計 18 4.6 脫模機構的設計 19 4．6．1 脫模機構的選用原則 19 4．6．2 脫模機構類型的選擇 19 4．6．3 推桿機構具體設計 19 4.6.4 斜梢設計及注意事項 20 4．7 注射模溫度調節(jié)系統(tǒng) 21 4．7.1 溫度調節(jié)對塑件質量的影響 21 4.8 冷卻系統(tǒng)之設計規(guī)則 22 第五章 模架的確定與校核 23 5.1 模架的確定 23 5.2 模架尺寸的校核 24 5.3 模具材料的選用 25 5.3.1. 成型零件材料選用 25 5.3.2. 注射模用鋼種 25 第七章 頂出機構的設計 26 第八章 冷卻系統(tǒng)的設計 28 第九章 排氣系統(tǒng) 29 總 結 30 參考文獻 31 致謝 32 V 第一章 緒論 1.1模具與模具工業(yè) 模具是工業(yè)產品生產用的重要工藝裝備，在現(xiàn)代工業(yè)生產中，60%~90%的工業(yè)產品都需要使用模具，特別是機械設計、汽車配件、生物醫(yī)學、軌道交通、電子產品、航空等行業(yè)領域十分突出，因此，模具工業(yè)是工業(yè)發(fā)展的基礎，許多新產品的研發(fā)都需要模具的生產。模具作為一種高附加值和技術密集型的產品，其技術水平的高低可以作為衡量一個國家的制造水平的重要標志之一[1]。自中國加入WTO以來，模具工業(yè)已經成為國民經濟的重要基礎工業(yè)，模具工業(yè)的發(fā)展關鍵是模具技術的進步，在經濟全球化的競爭下，我國的技術人員不斷改革和創(chuàng)新，國內的模具制造設備及機床也已經逐步走向規(guī)?；I(yè)化、國際化的發(fā)展道路，可以預言，隨著工業(yè)生產的不斷發(fā)展，模具工業(yè)在國民經濟中的地位將日益提高，并在國民經濟發(fā)展過程中發(fā)揮越來越重要的作用。 1.2塑料成型工業(yè)在實際生產中的地位 塑料成型所用的模具稱為塑料成型模，是用于成型塑料制件的模具，它是型腔模中一種類型。注射成型是根據金屬壓鑄成型原理發(fā)展而來的，其基本原理是利用塑料的可擠壓性和可模塑性[2]。首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注射機的料斗送入高溫的機筒內加熱熔融塑化，使之成為粘流態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過料筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經過一段保壓冷卻定型時間后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制品。目前，塑料制件幾乎已經進入了一切工業(yè)部門以及人民日常生活的各個領域，塑料工業(yè)又是一個飛速發(fā)展的工業(yè)領域，世界塑料工業(yè)從20世紀30年代前后開始研制到現(xiàn)在塑料產品系列化、生產工藝自動化、連續(xù)化以及不斷開拓功能塑料新領域，它經歷了30年代以前的初創(chuàng)階段、30年代的發(fā)展階段、50-60年代的飛躍發(fā)展階段和70年代至今的穩(wěn)定增長階段。 1 1.3塑料成型技術的發(fā)展趨勢 在塑料成型生產中，先進的模具設計、高質量的模具制造、優(yōu)質的模具材料、合理的加工工藝和現(xiàn)代化的成型設備等是成型優(yōu)質塑件的重要條件。一副優(yōu)良的注射模具可以成型上百萬次，一副優(yōu)良的壓縮模具可以成型25萬次以上，以上的因素對這些大型大量生產起著關鍵的作用。 考察國內外模具工業(yè)的現(xiàn)狀以及我國國民經濟和現(xiàn)代工業(yè)品生產中模具的地位，從塑形成型模具的設計理論、設計實踐和制造技術出發(fā)，塑料成型技術大致有以下幾個方面的發(fā)展趨勢。 （1）CAD/CAE/CAM技術在模具設計與制造中的應用 采用CAD技術是模具生產的一次革命，是模具技術發(fā)展的一個顯著特點。引用模具CAD系統(tǒng)后，模具設計借助計算機完成傳統(tǒng)設計中各個環(huán)節(jié)的設計工作，大部分設計與制造信息由系統(tǒng)直接傳送，圖紙不再是設計與制造環(huán)節(jié)的分界線，也不再是制造、生產過程中的唯一依據，圖紙將被簡化，甚至最終消失。近年來，CAD/CAE/CAM技術發(fā)展具有以下主要特點： 模具CAD技術及其應用日趨成熟 基于網絡化的CAD/CAE/CAM技一體化系統(tǒng)結構效果良好 CAD/CAM軟件的智能化程度正在逐漸提高 CAE技術正在逐步推廣 （2）大力發(fā)展快速原理制造技術 塑料模是型腔模具中的一種類型，其模具型腔有凹模和凸模組成。對于形狀復雜的曲面塑料制件，為了縮短研制周期，在現(xiàn)代制造模具技術中，可以不急于加工出難以測量和加工的模具凹模和凸模，而是采用快速原理制造技術?？焖僭碇圃觳捎梅謱釉隽系男赂拍钊〈藗鹘y(tǒng)去除材料的加工成型方法，是當代最具有代表性的先進制造技術之一。目前，我國某些大學正在生產和進一步地研發(fā)這種先進的快速原型制造設備[3]。 1.4本課題的設計步驟 本設計要求使用CAD，UG等軟件對機構進行零件圖紙繪制，設計成型注射模具。 采用推桿推出機構對于注塑模的設計比較簡單，使用常規(guī)的設計方法就能夠設計出合理簡單有效的模具。 機構的材料：ABS 根據選擇模具要一腔兩模，對于模具的基本方案是： （1）對于注塑機的選擇，由于機構的結構和產量以及所給的各項要求，進行綜合的考慮，采用臥式注塑機； （2）模具結構設計 （a）澆注系統(tǒng)設計 該塑件要求不允許有裂紋和變形缺陷，表面質量要求較高的外觀零件，采用一模兩腔注射，便于調整充模時的剪切速率和封閉時間，因此采用側澆口，截面為扇形截面，形狀簡單，易于加工，便于試模后修正，且開設在分型面上，從型腔邊緣開始進料。 （b）成型零件結構設計 從節(jié)約材料以及加工方便因素出發(fā)，凸模采用組合式，本設計中，有三個圓形小型芯，單獨加工后再嵌入凸模中，公差配合取H7/h6,此外，由于制件有側孔，需要設計滑塊側抽芯機構；另外，確保塑件順利脫模，對于ABS塑料，給定型腔型芯的脫模斜度為1°。 （c）合模導向和定位機構設計 使用導向柱四根，同時與導套配合，既能夠導向，又能夠定位； （d）脫模機構設計 經過對原產品的觀察，決定使用圓推桿對塑件進行推出，圓推桿推出時運動阻力小，推出動作靈活可靠，瞬壞后也便于更換，并且圓推桿與推桿孔也易于加工。在本設計中在產品的底部均勻設置了10根推桿及斜頂頂出可順利完成推出動作。 （3）零件圖的繪制 在對模具的結構進行了基本的設計后，首先使用三維軟件UG進行三維圖以及使用CAD繪制零件圖，以為后一部的加工提供必要的尺寸及一些數(shù)據參數(shù)。 （4）對模具進行模具的CAD設計 在對模具進行基本設計之后，就要進行相關的設計計算，在得到正確的數(shù)據后，利用CAD進行相關的設計，通過進行人機交互，即可得到簡單又優(yōu)良的設計。在對模具進行設計完成之后，我們得到了模具的三維圖,并生成模具的裝配圖，根據使用要求，進行相關的尺寸公差、表面粗糙度、硬度要求計算處理，生成我們所需要的所有零件的圖紙。 進行以上的工作之后，還要進行注射模具的制造工藝設計,在完成所有的設計之后完成設計說明書的撰寫。 第二章 塑件成型工藝性分析 2.1塑件的分析 在模具設計之前需要對塑件的工藝性如形狀結構、尺寸大小、精度等級和表面質量要進行仔細研究和分析，只有這樣才能恰當確定塑件制品所需的模具結構和模具精度。 該塑件是手機配件后蓋產品，使用UG軟件對其進行三維建模，其零件如圖2.1所示。本塑件的材料采用ABS，生產類型為大批量生產。 圖2.1手機配件后蓋零件圖 外形尺寸 該塑件壁厚為0.67mm,塑件外形尺寸不算很大，適合注射成型， 精度要求 每個尺寸公差都不一樣，有的屬于一般精度，有的屬于高精度，就按照實際公差進行計算。 塑料材料 選用ABS材質，即丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，ABS材料具有優(yōu)越的綜合性能：ABS制品強度高、剛性好，硬度、耐沖擊性、制品表面光澤性好，耐磨性好；ABS耐熱可達到90℃（甚至可在110~115℃使用），比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龍等都高。耐低溫，可在-40℃下使用，同時耐酸、堿、鹽，耐油，耐水。具有一定的化學穩(wěn)定性和良好的介電性能。不易燃。此外，ABS有優(yōu)良的成型加工性，尺寸穩(wěn)定性好，著色性能、電鍍性能都好。 脫模斜度 為了確保塑件順利脫模，對于ABS塑料，給定型腔型芯的脫模斜度1°（參考資料《注塑模具設計實用教程》 張維合 編著 化學工業(yè)出版社 表3-5常用塑料的脫模斜度） 2.1.1塑件材料性能分析 使用性能: ABS塑膠材料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強度、尺寸穩(wěn)定性耐磨性好、抗化學藥品性、染色性，成型加工和機械加工較好。 常用于機械工業(yè)上的點擊外殼、水表殼、加熱器、電器零部件及家具制造等，因此也適用于手機電池后蓋的制造。　　 成型特點: 非結晶性塑料，吸濕性大，要充分干燥； 流動性中等，溢邊值約為0.04mm左右； 宜用高料溫，高模溫，模具溫度一般控制在50~70度，高注射壓力； 模具澆注系統(tǒng)對料流阻力要小，應注意選擇澆口的位置和形式，脫模斜度取1°或者以上 ABS的主要性能指標 具體見如下表（表2-1） 表2-1 ABS主要性能指標 密度/g.cm-3 1.05 屈服強度/Mpa 50 比體積/cm3.g-1 0.86~0.98 拉伸強度/Mpa 38 吸水性（%） 0.2~0.4 拉伸彈性模量/Mpa 1400 熔點/℃ 130~160 抗彎強度/Mpa 80 計算收縮率（%） 0.4~0.7 抗壓強度/Mpa 53 比熱容/J.(Kg.℃)-1 1470 彎曲彈性模量/Mpa 1400 2.1.2 ABS的注塑工藝參數(shù) 表2-2 ABS的注塑工藝參數(shù) 1、注塑機類型： 螺桿式 7、保壓壓力/ MP 50~70 2、噴嘴溫度/C 180~190 8、注射時間/s 3~5 3、螺桿轉速（r/min） 30~60 9、保壓時間/s 15~30 4、模具溫度 50~70 10、密度(g/cm3) 1.05 5、料筒溫度/C 料筒： 前200~210 中210~230 后180~200 11、冷卻時間/s 15~30 6、注射壓力/ MP 70~90 12、成型周期/s 40~70 2.2塑件的結構和尺寸精度及表面質量分析 2.2.1結構分析 從零件圖上分析，該零件總體形狀為圓形。在上表面，有階梯孔，有凹槽，在側壁上帶有側孔，需要側抽芯機構,因此,該零件屬于中等復雜程度。 2.2.2尺寸精度分析 從塑件的壁厚上來看,壁厚最大處為0.76mm,壁厚均勻,在制件的轉角處設計圓角，防止在此處出現(xiàn)缺陷，由于制件的尺寸中等。 2.2.3表面質量分析 該零件的表面除要求沒有缺陷﹑毛刺，內部不得有雜質外，沒有什么特別的表面質量要求，故比較容易實現(xiàn)。 綜上分析可以看出,注塑時在工藝控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證. 2.3計算塑件的體積和質量 計算塑件的質量是為確定注塑機型號以及模具型腔數(shù)。 （1）注射量的計算 通過三維軟件建模設計分析塑件的體積和質量 塑件的體積：=6.7 計算塑件的質量：根據設計手冊可查得ABS的密度為=1.05 塑件質量： [5] （2-1） 一次注入模具型腔的塑料的總體積為： =6.7x1.2x2=16.08 =16.08/0.8=20.1 采用一模兩件的模具結構，考慮其外形尺寸，注塑時所需壓力和工廠現(xiàn)有設備等情況，初步選用注塑機海天SA1200/410U型。 表2-3 SA1200/410U (臥式)型注塑機主要參數(shù) 參數(shù)部分 SA1200/410U A B C 1 mm 36 40 45 2 螺桿長徑比 L/D 23．3 21 18．7 3 注射容量 cm3 173 214 270 4 注射重量 g 157 195 246 7 注射壓力 Mpa 237 192 152 8 螺桿轉速 rpm 0-285 9 鎖模力 KN 1200 10 移模行程 mm 360 11 拉桿內距 mm 410×410 12 最大模厚 mm 450 13 最小模厚 mm 150 14 頂出行程 mm 120 15 頂出力 KN 33 16 頂出桿根數(shù) PC 5 17 最大油泵壓力 Mpa 16 18 油泵馬達功率 Kw 18．5 19 電熱功率 Kw 9．75 20 外型尺寸 M 4．83×1.26×1.96 21 機器重量 T 4.6 22 料斗容積 Kg 25 23 油箱容積 L 280 注射機的相關系數(shù)的校核 注射壓力校核 查表可知，ABS所需的注射壓力為80~110，這里取=100 ， 該注射機的公稱注射壓力 =237,注射壓力安全系數(shù)=1.25~1.5.取=1.4,則有：=1.4X100=140<145,所以校核注射機注射壓力合格。 鎖模力校核 [5] （2-2） --注射機的鎖模力（N） --塑料制件在分型面上的垂直投影面積 --澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積 ---型腔數(shù)目 --塑料熔體在模具型腔內的平均壓力 通過軟件測量得：=70x140=9100 =0.2As=0.2X9100=1820 1200000>30(2x9100+1820)=20020 所以，注射機鎖模力合格。 對于其他安裝尺寸的校核要等到模架選定，結構尺寸確定后方可進行。 11 第三章 注塑模設計 3.1 注射模具分型面的選擇 3.1.1 分型面的基本形式 模具分型面可能垂直于合模方向，也可傾斜于合模方向或平行于合模方向分型面的基本形式有水平分型面、斜分型面、階梯分型面、曲面分型面、組合分型面。 3.1.2 分型面位置的選擇原則 （1）分型面應選擇在塑件外形最大輪廓處；（2）有利于塑件的脫模，確保在開模時使塑件留到動模一側；（3）分型面的位置要有利于模具的排氣；（4）應保證塑件的同軸度；（5）便于模具的加工，特別是型芯的加工；（6）不影響塑件外觀，尤其對外觀有明確要求的塑件，更應注意分型面對外觀的影響；（7）避免長抽芯，長抽芯要放在動模開模的方向；（8）要考慮飛邊在塑件上的位置（9）分型面的選擇要滿足塑件的使用要求。 3.1.3 分型面的選擇 根據對工件模型的觀察和分型面選擇的基本原則?，F(xiàn)選擇A-A為分型面。如圖3.1.3。 圖3.1.3 分型面 9 3.1.4 模具分模設計 使用UG軟件進行初步的三維分模設計，主要考慮到內向扣位，需要斜頂，表達如下圖3.14所示 圖3.1.4 三維分模 3.2 澆注系統(tǒng)的設計 根據塑件的結構、材料及質量，確定其成型工藝過程為： 第一步：為使注射過程順利和保證產品質量，應對所用的設備和塑料作好以下準備工作。 （1）、成型前對原材料的預處理 根據注射成型對物料的要求，檢驗物料的含水量，外觀色澤，顆粒情況并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標，對原材料進行適當?shù)念A熱干燥，ABS材料吸水率極低，成型前一般不必進行干燥處理。如有需要，可在70 ～ 80 ℃下干燥2～4 h。 （2）、料筒的清洗 在初用某種塑料或某一注射機之前，或者在生產中需要改變產品、更換原料、調 換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時，都需要對注射機（主要是料筒）進行清洗或拆換。 柱塞式注射機料筒的清洗常比螺桿式注射機困難，因為柱塞式料筒內的存料量較大而不易對其轉動，清洗時必須拆卸清洗或者采用專用料筒。對螺桿式通常是直接換料清洗，也可采用對空注射法清洗。 （3）、脫模劑的選用 脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而敷在模具表面上的一種助劑。一般注射制件的脫模，主要依賴于合理的工藝條件與正確的模具設計。在和產上為了順利脫模，常用的脫模劑有：硬脂酸鋅，液體石蠟（白油），硅油，對ABS材料，可選用硬脂酸鋅，因為此脫模劑除聚酰胺塑料外，一般塑料都可使用。 第二步: 注射成型過程 完整的注射過程表面上共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個步驟，但實際上是塑化成型與冷卻兩個過程。 第三步：制件的后處理 注射制件經脫?；驒C械加工后，常需要進行適當?shù)暮筇幚?，目的是為了消除存在的內應力，以改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性。制件的后處理主要有退火和調濕處理。該塑料制件材料為ABS，就采用退火處理1～3小時。 3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 一般澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料穴四個部分組成 （1）主流道。是塑料熔體進入模具型腔最先經過的部位，它將注塑機噴嘴射出的塑料熔體導入分流道或者型腔。 （2）分流道。是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體流動的通道，在多型腔模中必不可少，而在單型腔模具中，有時可以省去。 （3）澆口。也稱為進料口，是連接分流道與型腔的通道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分。 （4）冷料穴。將主流道或者分流道延長所形成的井穴。 3.2.2 注射模具主流道的設計 主流道的大小和塑料充模速度、時間長短有著緊密的關系，若主流道太大，其主流道塑料體積增大，回收凝料多、冷卻時間長，易使包藏的空氣增多，如果排氣不良，易在塑料制品內造成氣泡或組織松散等缺陷，影響塑料制品的質量，同時也易造成冷卻不足，主流道脫模困難。 11 （1）主流道的設計 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道。主流道的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小[7]。 （2）主流道尺寸 為了讓主流道凝料能從澆口套中順利拔出，主流道設計成圓錐形，其錐角為2o～4o。小端直徑d比注射機噴嘴直徑大0.5mm～1 mm。由于小端的前面是球面，其深度為3mm～5 mm，注射機噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1mm～2mm。流道的表面粗糙度值為0.08 。 （3）主流道澆口套 主流道澆口套采用優(yōu)質鋼T8A材料制造，熱處理淬火硬度53HRC—57HRC。如圖3.2。 圖3.2 澆口套 3.2.3 分流道的設計 分流道是主流道與澆口的連接部分，其基本作用是在壓力損失最小的條件下，將來自主流道的熔融塑料，以較快的速度送到澆口進行充模。同時，在保證充滿型腔的前提條件下，要求分流道中殘留的熔融塑料最小，以減少冷料的回收。 分流道設計基本要點： 在保證注射成型工藝的條件下，分流道的截面積應盡量小，長度應盡量短。 較長的分流道的末端應開設冷料穴，以防止注射時冷料和空氣進入模腔。 當分流道開設在定模的側邊，并從澆口處延伸很長時，要加設拉料桿，便于開模時冷料易脫出 分流道較多時，應加設分流錐，避免熔融的塑料直接進入模腔而沖出型腔。 設計分流道時，應先選較小的尺寸，以便于試模后根據實際情況進行修補 分流道表面粗糙度要求達到1.6μm 3.2.4 澆口的設計 （1）澆口的概念 澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的設計與位置的選擇恰當與否，直接關系到塑件能否被完好、高質量地注射成形[8]。 （2）澆口的作用 澆口可分成限制性澆口和非限制性澆口兩類。非限制性澆口是整個澆注系統(tǒng)中截面尺寸最大的部位，它主要是對中大型筒類、殼類塑件型腔起引料和進料后的施壓作用。限制性澆口是整個澆注系統(tǒng)中截面尺寸最小的部位，其作用如下： 澆口通過截面積突然變化，使塑料熔體通過撓口的流速有突變性增加，提高塑料熔體的剪切速率，降低黏度，使其成為理想的流動狀態(tài)，從而迅速均衡地充滿型腔。對于多型腔模具，調節(jié)澆口的尺寸，還可以使非平衡布置的型腔達到同時進料的目的。澆口還起著較早固化、防止型腔中熔體倒流的作用。澆口通常是澆注系統(tǒng)最小截面部分，這有利于在塑件的后加丁中塑件與澆口凝料的分離。 （3）澆口的選擇 本模具為一模兩腔，選擇側澆口。側澆口為半圓形狀，可以大大的縮短冷卻時間，縮短成型周期。易于去除澆注系統(tǒng)的凝料而不影響塑件的外觀。澆口設置在塑件表面，澆口截面形狀簡單，容易加工，且注射效率高。 3.2.5 冷料穴和脫模裝置 冷料穴設置在主流道的末端，即主流道正對面的動模板上。它的作用是用來儲存注射間歇期間，噴嘴前端由散熱造成溫度降低而產生的冷料。在注射時，如果它們進入流道，將堵塞流道并減緩料流速度。進入型腔，將在塑件上出現(xiàn)冷疤或冷斑。球形拉料裝置由冷料穴、拉料桿組成。 3.3 型腔的排列 型腔的布置采用對稱分布，以防模具承受偏載而產生溢料。平衡性好，加工容易，使用比較廣泛。如圖3.3所示 圖3.3 型腔布置 13 第四章 成型零件和模體的設計 4.1 模具型腔型芯的結構設計 型腔是成型塑件外表面的零件，它一般安裝在定模板上，型腔的結構隨著塑件形狀，成型需要、模具加工裝配等工藝要求而變化，其結構形式有整體式和組合式兩種形式。 （1）整體式型腔。整體式型腔由整塊材料加工而成，其優(yōu)點是模具結構簡單、牢固、強度高、成型塑件無拼縫線；缺點是對于形狀復雜的凹模其加工困難需用電火花和數(shù)控加工，模具熱處理變形大，它適用于中、小型且形狀簡單的模具。 （2）組合式型腔。 是指多塊材料加工而成，優(yōu)點是簡化了復雜型腔的加工工藝、減少了熱處理變形、有利于排氣、節(jié)約了貴重的模具鋼；缺點是型腔的精度、裝配的牢固性會受影響、在塑件上留下了鑲拼的痕跡，它適用于形狀復雜的模具，根據其組合形式不同又分為整體式嵌入式凹模；局部鑲拼式凹模，大面積鑲拼式凹模等。 根據對塑件的機構分析，本設計采用整體式型腔。如下圖4.1所示。 圖4.1 型腔結構圖 29 型芯的結構設計：型芯時成型塑件內表面的成型零件，通常分為整體式和組合式兩種類型。通過對塑件的結構分心，根據對塑件的機構分析，型芯設計采用整體式型腔。如下圖4.11所示。 圖4.11型芯結構圖 4.2 成型零件的尺寸確定 4.2.1 成型零部件工作尺寸的計算 成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，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，以及中心距尺寸等。 在模具設計時要根據塑件的尺寸及精度等級確定成型零部件的工作尺寸及精度等級。影響塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收縮率，模具成型零部件的制造誤差，模具成型零部件的磨損及模具安裝配合方面的誤差。這些影響因素也是作為確定成型零部件工作尺寸的依據。 由于按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量計算型芯型腔的尺寸有一定的誤差（因為模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨損量大多憑經驗決定），這里就只考慮塑料的收縮率計算模具盛開零部件的工作尺寸。 塑件經成型后所獲得的制品從熱模具中取出后，因冷卻及其它原因會引起尺寸減小或體積縮小，收縮性是每種塑料都具有的固有特性之一，選定ABS材料的平均收縮率為0.5%，剛計算模具成型零部件工作尺寸的公式為： 式中 A — 模具成型零部件在常溫下的尺寸 B — 塑件在常溫下實際尺寸 成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的1/3～1/4，或取IT7～8級作為模具制造公差。在此取IT8級，型芯工作尺寸公差取IT7級。模具型腔的小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；模具型芯的最大尺寸為基本尺寸，偏差為負值，中心距偏差為雙向對稱分布。各成型零部件工作尺寸的具體數(shù)值見圖紙。 ①型芯的徑向尺寸的計算： 按平均收縮率計算型芯的徑向尺寸： 經查《塑料模具設計手冊》可知ABS的平均收縮率為1.005 ，根據塑件精度等級(IT8)，其徑向基本尺寸為125.62mm,那么它的浮動尺寸為那么它的浮動尺寸為125.62+0.48 0 根據公式 LM = [LS +SCP ·LS + 3 4Δ]-δ LM = [125.62+125.62×1.005+3 4 ×0.48]-δ=Δ/3 LM = 131.679 -0.16 式中 LM —零件制造徑向尺寸； LS —徑向的基本尺寸； δ —對于小型零件等于Δ/3（Δ為制件允許的公差值）； ②型芯尺寸的高度計算 同樣也是按收縮率來計算值：這時規(guī)定制件孔深的名義尺寸HS 為最小尺寸，偏差Δ為正偏差，型芯高度的名義尺寸為HM為最大尺寸，偏差為負偏差,而其基本尺寸為10.55mm，浮動尺寸為10.55+0.92 0，同上可以得到型芯高度名義尺寸： HM = [HS + SCP·HS + 2 3 Δ]-δ HM = 10.55-0.3 4.3.型腔尺寸的計算 因為以面的型芯尺寸的計算時都是以型腔為準的，因此有一部分的尺寸（26mm的尺寸）只考慮了型腔各尺寸的制造加工尺寸。 ① 型腔徑向尺寸的計算為： 同樣也是按平均收縮率來計算其尺寸，已知在給定條件下的平均收縮率SCP =1.005，制件型腔的名義尺寸為LM （最小尺寸），公差值為δ（正偏差），則型腔的平均尺寸為：LM +δ 2 。考慮到收縮量和磨損值，其計算公式為： LM = [LS + LS·SCP - 3 4 Δ]+δ a.基本尺寸為10.55mm時，可得如下值； LM = [10.55+10.55×1.005- 3 4×0.56]+Δ/3 LM = 10.55+0.18 0 那么 LM = 10.55+0.18 0 b.基本尺寸為24 mm時，可得如下值； LM = [24+24×1.8% - 3 4×0.92]+Δ/3 LM = 23.74 +0.26 0 那么 LM = 23.94+0.26 0 c.基本尺寸為30 mm時，可得如下值； LM = [30+30×1.8% - 3 4×0.92]+Δ/3 LM = 29.85 +0.26 0 那么 LM = 30.05+0.26 0 4.4.型腔深度尺寸的計算: 也是按平均收縮率計算型腔的深度尺寸，在型腔深度尺寸的計算中，規(guī)定制件高度的名義尺寸為HS 為最大尺寸 ，公差以負偏差表示。型腔深度名義尺寸HM為最小尺寸，公差以正偏差表示。型腔的底部或型芯的端面與分型面平行，在脫模過程中磨損很小磨損量就不考慮， 據公式 HM = [HS + HS·SCP - 2 3Δ]+δ 可得 a.深度尺寸為2mm 時： HM = [2+ 2×1.8% - 2 3×0.32]+0.32/3 HM = 1.82+0.1 0 b.深度尺寸為22mm時： HM = [22+ 22×1.8% - 2 3×0.92]+0.92/3 HM = 21.78+0.3 0 4.5 排氣結構設計 排氣是注射模設計中不可忽視的一個問題。在注射成型中，若模具排氣不良，型腔內的氣體受壓縮將產生很大的背壓，阻止塑料熔體正?？焖俪淠?，同時氣體壓縮所產生的熱使塑料燒焦，在充模速度大、溫度高、物料黏度低、注射壓力大和塑件過厚的情況下，氣體在一定的壓縮程度下會滲入塑料制件內部，造成氣孔、組織疏松等缺陷。特別是快速注射成型工藝的發(fā)展，對注射模的排氣系統(tǒng)要求就更為嚴格。 在塑料熔體充模過程中，模腔內除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸氣、塑料局部過熱分解產生的低分子揮發(fā)性氣體，塑料中某些添加劑揮發(fā)或化學反應所生成的氣體。常用的排氣方式有利用配合間隙排氣，在分型面上開設排氣槽排氣，利用推桿運動間隙排氣等。 由于本次設計中模具尺寸不大，本設計中采用間隙排氣的方式，而不另設排氣槽，利用間隙排氣，以不產生溢料為宜，其值與塑料熔體的粘度有關。 4.6 脫模機構的設計 塑件從模具上取下以前還有一個從模具的成型零部件上脫出的過程，使塑件從成型零部件上脫出的機構稱為脫模機構。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出機構的導向和復位部件等組成。 4．6．1 脫模機構的選用原則 使塑件脫模時不發(fā)生變形（略有彈性變形在一般情況下是允許的，但不能形成永久變形）； 推力分布依脫模阻力的的大小要合理安排； 推桿的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部產生隙裂； 推桿的強度及剛性應足夠，在推出動作時不產生彈性變形； 推桿位置痕跡須不影響塑件外觀； 4．6．2 脫模機構類型的選擇 推出機構按其推出動作的動力來源分為手動推出機構，機動推出機構，液壓和氣動推出機構。根據推出零件的類別還可分為推桿推出機構、套管推出機構、推板推出機構、推塊推出機構、利用成型零部件推出和多元件綜合推出機構等。 本設計中采用推板加推桿推出機構使塑料制件順利脫模。 4．6．3 推桿機構具體設計 （1）、推桿布置 該塑件采用了司筒針頂出BOSS柱位置，倒扣位置采用10跟斜頂頂出，另外增加兩個直頂，其分布情況如圖（10）所示，這些推桿與直頂均勻的分布在產品邊緣處，使制品所受的推出力均衡。 4.6.4 斜梢設計及注意事項 模具斜頂又名斜梢，斜頂是以港資模具廠為主的珠三角地區(qū)模具行業(yè)的慣用說法，是模具設計中用來成形 ? 　　產品內部倒鉤的機構，適用于比較簡單的倒鉤情況。： 　　1.斜梢設計時在退模方向應jin盡量取較短方向。 　　2.斜梢在計算其開模角度時僅量取大, 角度以不超過10°為原則. 另需考慮斜梢開模后退行程中可能會帶動成品偏移, 所以L應取成品的4/5H, 部份模具4/5A, A°可能會超過10°以上, 則取10°再將頂針凸出公模面0.5-1mm, 作為定位作用。 　　3.斜梢頂部一般約需比公模略低0.05mm。 　　4.斜梢上若有凸起(靠破洞)時應增加脫模角, 角度以3°以上為佳, 最多可作至6°。 　　5.大斜梢設計時應考慮頂出撓度問題, 所以后蓋最好作在KO孔正上方。 　　6.大型斜斜梢在設計時應防前傾及頂出時左右頂出不均時可能出現(xiàn)的擺動力量. 所以最好設置 T型槽及鴳尾槽. 　　7.有斜梢時, 最好加裝EGP, 防止斜梢移動時側向分力影響頂出順暢. 　　8.當斜梢頭部有靠插破時，回位銷下加裝彈簧以保護斜梢靠插破面。 　　9.斜梢設計時，注意成品公模側定位，防止斜梢運動時帶動成品。 10.半截式斜梢設計時不可以讓斜梢完全頂出。 本模具設計中，斜頂內抽芯距離非常小，所以在設計斜頂角度時，采用較小的斜度，這里去斜頂角度為5°。斜頂?shù)撞抗潭ㄓ陧斸槹迳?，與頂針板同時運動，其作用是，頂出產品，完成抽芯。斜頂分布如圖所示。 圖（10）斜頂頂出系統(tǒng) （2）、推桿的設計[7] 本設計中采用臺肩形式的圓形截面推桿，設計時推桿的直徑根據不同的設置部位選用不同的直徑，。見圖（１0）。推桿端平面不應有軸向竄動。推桿與推桿孔配合一般為，其配合間隙不大于所用溢料間隙，以免產生飛邊，ABS塑料的溢料間隙為。 本設計中，機殼產品含有三個BOSS柱，BOSS采用三根大小相同的司筒針頂出，其規(guī)格大小，與柱子大小相同：φ1.3xφ3x200x150 4．7 注射模溫度調節(jié)系統(tǒng) 在注射模中，模具的溫度直接影響到塑件的質量和生產效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，對模具溫度的要求也不相同。一般注射到模具內的塑料粉體的溫度為左右，熔體固化成為塑件后，從左右的模具中脫模、溫度的降低是依靠在模具內通入冷卻水，將熱量帶走。對于要求較低模溫（一般小于）的塑料，如本設計中的聚苯乙烯ABS，僅需要設置冷系統(tǒng)即可，因為可以通過調節(jié)水的流量就可以調節(jié)模具的溫度。 模具的冷卻主要采用循環(huán)水冷卻方式，模具的加熱有通入熱水、蒸汽，熱油和電阻絲加熱等。 4．7.1 溫度調節(jié)對塑件質量的影響 注射模的溫度對于塑料熔體的充模流動、固化成型、生產效率以及制品的形狀和尺寸精度都有影響，對于任一個塑料制品，模具溫度波動過大都是不利的。過高的模溫會使塑件在脫模后發(fā)生變形，若延長冷卻時間又會使生產率下降。過低的模溫會降低塑料的流動性，使其難于充模，增加制品的內應力和明顯的熔接痕等缺陷。 圖4.7.1 模具冷卻水路圖 4.8 冷卻系統(tǒng)之設計規(guī)則 設計冷卻系統(tǒng)的目的在于維持模具適當而有效率的冷卻。冷卻孔道應使用標準尺寸，以方便加工與組裝。設計冷卻系統(tǒng)時，模具設計者必須根據塑件的壁厚與體積決定下列設計參數(shù)： 冷卻孔道的位置與尺寸、孔道的長度、孔道的種類、孔道的配置與連接、以及冷卻劑的流動速率與熱傳性質。 (1) 冷卻管路的位置與尺寸 　　塑件壁厚應該盡可能維持均勻。冷卻孔道最好設置是在凸模塊與凹模塊內，設在模塊以外的冷卻孔道比較不易精確地冷卻模具。 　　通常，鋼模的冷卻孔道與模具表面、模穴或模心的距離應維持為冷卻孔道直徑的1~2倍，冷卻孔道之間的間距應維持3~5倍直徑。冷卻孔道直徑通常為6~12 mm（7/16~9/16英吋），在此取6mm。 第五章 模架的確定與校核 5.1 模架的確定 由前面的型腔大布置以及相互的位置尺寸，再根據成型零件尺寸結合模架標準架，選用結構 形式為CI型，模架尺寸為350×400的標準模架，可符合要求。如圖5.1所示 圖5.1 CI 350*400模架 模架及標準件的選用如下： 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，確定該模具是單分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990《塑料注射模中小型模架》可選擇CI型的模架。 CI型模具定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，又叫兩板模，大水口模架，適合點澆口，潛伏式澆口，采用側芯及斜頂抽芯等的注射成形模具。 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兩腔的模具： 把型腔排列成一模兩腔可側得長為250mm，寬為200mm， 模架的長L=250+復位桿的直徑+螺釘?shù)闹睆?型腔壁厚400mm 模架的寬W=200+復位桿的直徑+型腔壁厚350mm 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=350x400的模架，塑件的厚度為4mm，塑件的大部份膠位都留在定模部分，該模具型腔結構簡易，型芯、型腔的固定是固定總高度的加30-50mm，B板的厚度取70mm，滿足強度要求，A板為60mm，C板為100mm（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CI3540標準模架，其標準模腳的高度為100mm，完全滿足頂出要求。 綜上所述所選擇的模架的型號為：LKM CI-3540-A60-B70-C100 圖5.1.1 模架初始圖 5.2 模架尺寸的校核 根據所選的注射機來校核所選模架的尺寸 模具動模定模固定平面尺寸 350x400 <410mmx410mm(拉桿間距)，校核合格 模具高度尺寸 模具閉合高度必須滿足以下公式 [5] 式中 --注射機允許的最大模厚 --注射機允許的最小模厚 模具閉合高度290mm 290mm<355mm<450mm (模具的最小厚度，模具的最大厚度) ，校核合格 模具開模行程 對于臥式注射機，其開模行程與模具厚度有關，對于多分型面注射模應有： [7] （6-2） 式中 --推出距離 --包括澆注系統(tǒng)凝料在內的塑件高度 =140~150 <500(開模行程)，校核合格 5.3 模具材料的選用 正確選用模具各部分零件的材料，是注射模具設計過程中的一項重要工作，它直接影響模具的使用壽命，加工成本以及制品的成型質量[15]。選擇模具材料時，需要根據模具工作條件，從使用性能和加工性能兩方面對材料提高要求。 5.3.1. 成型零件材料選用 成型零件材料選用的要求如下： （1）、機械加工性能良好 （2）、拋光性能良好 注射成型零件工作表面，多需拋光達到鏡面，，要求鋼材硬度35～40HRC為宜，過硬表面會使拋光困難。 （3）、耐磨性和抗疲勞性能好 （4）、具有耐腐蝕性能 5.3.2. 注射模用鋼種 熱塑性注射模成型零件的毛坯，凹模和主型芯以板材和模具供應，本設計中，采用718H的預硬模具鋼，這個不做鋼材的分析與選擇，只對718H鋼材進行分析[20]。 型芯和型腔由于采用了該預硬型塑料模具鋼，且鼠標上蓋為廉價大量產品，表面有一定光潔度要求，所以模仁料無需淬火,需要長壽命，選擇718H，預硬型拋光塑料模具鋼，預硬硬度達到48-52HRC 第七章 頂出機構的設計 頂出機構的分類：按驅動方式分類可分為：手動頂出、機動頂出、啟動頂出。 按模具結構分類可分為：一次頂出、二次頂出、螺紋頂出、特殊頂出[20]。 （1）推出機構的結構組成 在注射成形的每個周期中，將塑料制品及澆注系統(tǒng)凝料從模具巾脫出的機構稱為推出機構，也叫頂出機構或脫模機構。推出機構的動作通常是由安裝在注射機上的機械頂桿或液壓缸的活塞桿來完成的。 結構組成：由推出、復位和導向零件組成。 （2）結構分類 手動推出、機動推出、液壓或氣動推出。 （3）結構設計要求 塑件留在動模,塑件在推出過程中不變形、不損壞,不損壞塑件的外觀質量,合模時應使推出機構正確復位,動作可靠。 （4）結構設計 （a）推桿推出機構 推桿推出機構是整個推出機構中最簡單、最常見的一種形式。由于設置推桿的自由度較大，而且推桿截面大部分為圓形，容易達到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度．推桿推出時運動阻力小，推出動作靈活可靠，因此在生產中廣泛應用。 但是因為推桿的推出面積一般比較小，易引起較大局部應力而頂穿塑件或使塑件變形，所以很少用于脫模斜度小和脫模阻力大的管類或箱類塑件。 （b）推管推出機構 推管推出機構是用來推出圓筒形、環(huán)形塑件或帶有孔的塑件的一種特殊結構形式，其脫模運動方式和推桿相同。由于推管是一種空心推桿，故整個周邊接觸塑件，推出塑件的力量均勻，塑件不易變形，也不會留下明顯的推出痕跡。 （c）推件板的推出機構 凡是薄壁容器、殼形塑件以及表面不允許有推出痕跡的塑料制品，可采用推件板推出．推件板推出機構義稱頂板頂出機構，它由一塊與型芯按一定配合精度相配合的模板和推桿組成。 特點：推件板推出的特點是頂出力均勻，運動平穩(wěn)，且推出力大。但是對于截面為非圓形的塑件，其配合部分加工比較困難。 （d）活動嵌件及凹模推出機構 有一些塑件由于結構形狀和所用材料的關系，不能采用推桿、推管、推件板等簡單推出機構脫模時，可用成形嵌件或型腔帶出塑件。 （5）頂出機構的設計原則： 塑件在成型頂出后，一般都留有頂出痕跡，但應盡量使頂出的殘留痕跡不影響塑件的外觀，這是在選擇頂出形式和頂出位置時必須考慮到的問題。一般頂出機構應設在塑件的內表面以及不顯眼的位置。 注射設備的頂出裝置都設計在動模一側，因此，在一般情況下開模時，盡量設計使塑件留在動模一側，以便于頂出塑件。這在分型面的選擇時就應充分考慮。 在實踐中如果出現(xiàn)塑件并沒有留在動模側的情況時，可設法增加動默一側的阻力，一是將型芯的脫模斜度變小，或增加型芯的表面粗糙度，或者在不影響塑件使用的前提下，在型芯側面人為的開設橫凹槽、凹窩等脫模障礙，以增大動模的阻力。在特殊情況下必須使塑件留在定模時可采用定模頂出機構。 塑件在成型頂出后，一般都留有頂出痕跡，但應盡量使頂出的殘留痕跡不影響塑件的外觀，這是在選擇頂出形式和頂出位置時必須考慮到的問題。一般頂出機構應設在塑件的內表面以及不顯眼的位置[21]。 頂出零件應有足夠的機械強度和耐磨性能，使其在相當長的運作周期內平穩(wěn)順暢，無卡滯現(xiàn)象，并力求制造方便，容易維修。 頂出裝置力求均勻分布，頂出力作用點應在塑件承受頂出力最大的部件，盡量避免頂出力作用于最薄的部位，防止塑件在頂出過程中的變形和損傷。 頂出零件應有足夠的機械強度和耐磨性能，使其在相當長的運作周期內平穩(wěn)順暢，無卡滯現(xiàn)象，并力求制造方便，容易維修。 圖7 推桿的安裝 第八章 冷卻系統(tǒng)的設計 塑料注射成型是將熔融狀態(tài)的塑料向模腔高壓注射，其后這些熔料在摸腔中冷卻到塑料變形溫度以下固化成型。在塑料固化成型過程中，由熔融狀態(tài)冷卻到固化狀態(tài)是由熔料溫度和模具的溫差來實現(xiàn)的，而且一般說來，模具溫度應在塑料熱變形溫度以下才能達到迅速固化成型的目的。但是模具的溫度既不能過高也不能過低。模具溫度過高會造成溢料，脫模困難，并使塑件固化時間延長，延長注射成型周期，降低生產效率；模溫過低則會影響注射熔料的流動性，使塑料應力增大，并可能出現(xiàn)熔接痕及缺料等制品缺陷，影響塑件質量。模具溫度不均勻會使塑件變形，以及收縮率偏差等諸多問題影響塑件的質量。為此，控制模具溫度是塑件注射成型中的重要環(huán)節(jié)[22]。 在注射模中，模具的溫度直接影響到塑件的質量和生產效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，對模具溫度的要求也不相同。一般注射到模具內的塑料粉體的溫度為左右，熔體固化成為塑件后，從左右的模具中脫模、溫度的降低是依靠在模具內通入冷卻水，將