游戲手柄外殼注塑模具設(shè)計【1模2腔含5張CAD圖帶外文翻譯】
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I游戲手柄外殼注塑模具設(shè)計摘 要塑料模具是塑料成型工業(yè)中的重要組成部分，在模具發(fā)展歷程中我國有了很好的進步，雖然一些注塑模具技術(shù)已和國際先進水平想持平，但是在質(zhì)量和數(shù)量方面仍然滿足不了現(xiàn)在國內(nèi)市場的需求。其實模具的設(shè)計和制造影響著注塑件的質(zhì)量的好壞，而且注塑件多種多樣，其結(jié)構(gòu)非常復雜，設(shè)計困難，所以設(shè)計注塑模具是一個非常復雜和知識需求非常高的產(chǎn)業(yè)。同時激烈的市場競爭帶來越來越快的產(chǎn)品更新?lián)Q代，對注塑模的設(shè)計和制造提出了更高的要求。因此在本次設(shè)計中充分考慮了模具設(shè)計標準化。本設(shè)計以材料為尼龍 1010 的游戲機手柄外殼注塑模具設(shè)計為課題。該題目涉及了注塑模具模架的設(shè)計及校核、型腔數(shù)量的選擇、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、冷卻管道的設(shè)計和優(yōu)化、UG 三維繪圖軟件學習和應用等方面知識。其中模架的選擇尤為關(guān)鍵，它的選擇關(guān)系到塑件成型質(zhì)量的好壞和效率的高與低，可以說是整套模具的骨架。其次，冷卻管道在整個模具中也中起著至關(guān)重要的作用，它能控制設(shè)計的模具整體溫度，可以將熔料冷卻過程中的大部分熱量全都帶走，起到快速成型的作用。在本設(shè)計過程中充分利用了 UG 計算機軟件輔助設(shè)計，繪制出完整的二維設(shè)計圖紙和三維實體造型，使得整個模具設(shè)計的時間大大縮減，效率得到提高，從而簡化了設(shè)計的整個過程。關(guān)鍵詞：游戲機手柄；注塑模具；結(jié)構(gòu)設(shè)計IIABSTRACTPlastic mold is an important part of the plastic molding industry, in the mold development course in our country has made very good progress, while some injection mold technology has the international advanced level to flat, but now in terms of quality and quantity still can't satisfy the demand in the domestic market. Actually the mold design and manufacture of affecting the quality of injection molded parts, and plastic are diverse, its structure is very complex and design difficulty, so the design of injection mold is a very complex and the industry of knowledge demand is very high. Therefore, the design of injection mold is a very complex industry with very high knowledge demand. Meanwhile, the fierce market competition brings about faster and faster product upgrading, and higher requirements for the design and manufacture of injection mold are put forward. Therefore, the standardization of mold design is fully considered in this design.This design is designed to be a project with a molded plastic mold designed to be made of nylon 1010. The subject involves the design of injection mold die set and check, the choice of cavity number, injection mold structural design, the optimization design of cooling pipe, UG 3D drawing software knowledge learning and application, etc. The choice of the model is particularly critical, and its selection has to do with the quality of the plastic and the quality of the shape and the efficiency of the high and low, which is basically the skeleton of the entire mold. Secondly, the cooling pipe also plays a crucial role in the whole mold. It can control the overall temperature of the mold design, and can remove most of the heat from the molten material cooling process.In this design process, UG computer software aided design is fully utilized to draw a complete 2D design drawing and 3D solid modeling. The design time of the whole mold is greatly reduced, and the efficiency is improved, and the whole process of design is simplified.Key Words：Gamepad; Injection mold; Structural designI目 錄摘 要 .........................................................IABSTRACT........................................................II1 緒論 ..........................................................11.1 塑料模具目前發(fā)展現(xiàn)狀 .........................................................................11.2 研究注塑模具的意義 .............................................................................11.3 現(xiàn)代注塑模具設(shè)計方法 .........................................................................21.4 本次設(shè)計的主要內(nèi)容 .............................................................................22 注塑件的分析 ..................................................32.1 明確塑件設(shè)計要求 .................................................................................32.2 塑件的原材料分析 .................................................................................32.3 計算塑件的體積和質(zhì)量 .........................................................................43 總體方案設(shè)計 ..................................................53.1 模架的方案設(shè)計 .....................................................................................53.2 型腔的方案設(shè)計 .....................................................................................64注塑機的選擇 ...................................................74.1 實際注塑量 .............................................................................................74.2 注射壓力 .................................................................................................74.3 鎖模力 .....................................................................................................74.4 塑件注塑工藝參數(shù)的確定 .....................................................................84.5 注塑機的選取及校核 .............................................................................95 注塑模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ...........................................11II5.1 分型面的選擇 .......................................................................................115.2 確定型腔的數(shù)目及排列方式 ...............................................................125.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 ...................................................................................125.4 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 ...................................................................................155.5 成型零件的設(shè)計 ...................................................................................165.6 抽芯機構(gòu)的設(shè)計 ...................................................................................185.7 推出機構(gòu)的設(shè)計 ...................................................................................205.8 溫控系統(tǒng)的設(shè)計 ...................................................................................226 注塑機有關(guān)參數(shù)的校核 .........................................236.1 開模行程校核 .......................................................................................236.2 最大注塑量校核 ...................................................................................236.3 模具與注塑機安裝尺寸校核 ...............................................................236.4 模具閉和高度校核 ...............................................................................237 繪制模具總裝圖及工作原理 .....................................247.1 二維模具總裝圖 ...................................................................................247.2 三維模具總裝圖 ...................................................................................267.3 本模具的工作原理 ...............................................................................288 結(jié) 論 .......................................................29參 考 文 獻 .....................................................30附錄 1：外文翻譯 ................................................29附錄 2：外文原文 ................................................35致 謝 ........................................................39游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 1 -1 緒論塑料模具是塑料成型工業(yè)中的重要組成部分，近年來隨著工業(yè)的快速發(fā)展，我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分注塑模具已達到國際先進水平，從而導致對模具的需求不斷增加，而對模具的質(zhì)量也要求越來越高。但無論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要。由于注塑件的質(zhì)量很大程度上取決于模具的設(shè)計和制造，而注塑件千變?nèi)f化，注塑模具結(jié)構(gòu)復雜多變，所以注塑模具設(shè)計是一項非常復雜和知識密集型產(chǎn)業(yè)，同時激烈的市場競爭帶來越來越快的產(chǎn)品更新?lián)Q代，對注塑模的設(shè)計和制造提出了更高的要求。本設(shè)計是應用 UG 三維軟件來完成注塑模具的設(shè)計。該題目涉及注塑模具設(shè)計、UG 繪圖軟件應用等方面知識。1.1 塑料模具目前發(fā)展現(xiàn)狀模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備，被稱為“工業(yè)之母”。而塑料模具又是在整個模具工業(yè)中的一枝獨秀，發(fā)展極為迅速 [1]。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備， 75%的粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件、5%的精加工零件由模具成型，絕大部分塑料制品也由模具成型。作為國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)，模具涉及機械、汽車、輕工、電子、化工、冶金、建材等各個行業(yè)，應用范圍十分廣泛。模具技術(shù)水平的高低，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。我國模具行業(yè)近年來發(fā)展十分迅速，據(jù)不完全統(tǒng)計，2016 年模具生產(chǎn)工廠店共有 2 萬多家，從業(yè)人員約 50 萬人，全年模具產(chǎn)值約360 億元，總量供應不求，出口約 2 億美元，進口約 10 億美元。因此模具工業(yè)的發(fā)展水平標志著一個國家工業(yè)水平及產(chǎn)品開發(fā)能力。1.2 研究注塑模具的意義注塑模具是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，許多產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都離不開模具行業(yè)的支持。其注塑成型是將熔化的塑料由高壓射入模具，經(jīng)冷卻凝固，得到塑料制品的一種加工形式。它具有成型率高、質(zhì)量穩(wěn)定、自動化程度高、成本低等優(yōu)點，在塑料生產(chǎn)中占十分重要的地位。注塑模具是注塑成型的一種重要工藝裝備，其在注塑成型中處于核心地位。據(jù)統(tǒng)計，注塑模具在整個塑料模具的總量中占 50%以上。游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 2 -同時注塑模具也是塑料在注塑成型中的關(guān)鍵工藝裝備，在推動注塑成型技術(shù)向前發(fā)展的同時，自身也在不斷地發(fā)展完善，己成為現(xiàn)代制造業(yè)一個重要的組成部分。由于經(jīng)濟發(fā)展較快時期產(chǎn)品暢銷，自然對模具需求旺盛; 而經(jīng)濟發(fā)展滯緩時期，產(chǎn)品銷售不暢，企業(yè)必然想辦法開發(fā)新產(chǎn)品，這同樣會給模具強勁的需求。因此模具工業(yè)被稱為“不衰亡的工業(yè)”，被稱為“金鑰匙”、“進入富有社會的原動力”，隨著制造業(yè)的發(fā)展不斷前行模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件及其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)，是國際上公認的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān)注。所以研究和發(fā)展模具技術(shù)，提高模具技術(shù)水平，對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展有著特別重要的意義。1.3 現(xiàn)代注塑模具設(shè)計方法隨著制造業(yè)的迅猛發(fā)展，塑料產(chǎn)品在汽車、電子通信、計算機、家用電器等眾多領(lǐng)域的應用越來越廣泛，使得對注塑模具的設(shè)計制造的要求也隨之提高。以往注塑模具設(shè)計主要依靠經(jīng)驗以及反復試模，來不斷的修改工藝參數(shù)，這樣使得模具設(shè)計制造的周期很長、生產(chǎn)成本也隨之提高。在這種情況下，CAD/CAE/CAM 一體化的技術(shù)為現(xiàn)代注塑模具的設(shè)計制造提供了新的解決方法。論文以塑料機殼為實例，基于CAD/CAE/CAM 一體化技術(shù)進行模具設(shè)計與制造的研究，具體內(nèi)容是：(1)運用 UG 軟件對塑料機殼進行注塑模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計，具體包括: 分型面的選擇、成型零件的設(shè)計、澆注系統(tǒng)的設(shè)計、推出機構(gòu)的設(shè)計、側(cè)向抽芯機構(gòu)的設(shè)計、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計及模架的選擇等。(2)運用 Moldflow 軟件對塑料機殼進行了優(yōu)化分析，優(yōu)化內(nèi)容包含有最佳澆口、填充、流動、冷卻和翹曲等相關(guān)的分析，根據(jù)分析的結(jié)果對成型工藝的參數(shù)、模具的冷卻系統(tǒng)和模具的澆注系統(tǒng)進行相應的修正，反復多次在軟件內(nèi)進行模擬，最終獲得了最優(yōu)設(shè)計方案，確保獲得最優(yōu)成型質(zhì)量的塑料制品。游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 3 -(3)運用 UG 軟件數(shù)控加工模塊對注塑模具的主要零件進行了數(shù)控仿真加工，依次完成了型芯板和型腔板的數(shù)控加工模擬仿真，明確了模板的加工方案，并最終生成 NC程序 [2]。1.4 本次設(shè)計的主要內(nèi)容本設(shè)計是游戲手柄外殼注塑模具，外殼的材料為尼龍 1010，通過對塑料件的分析選擇注塑機，然后計算模具的工作尺寸，設(shè)計模具的結(jié)構(gòu)，選擇模架，最后對整體進行校核，得出完整的模具結(jié)構(gòu)。其中利用計算機軟件輔助設(shè)計，分析塑件，繪制出圖紙。游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 4 -2 注塑件的分析2.1 明確塑件設(shè)計要求本論文所要介紹的是游戲手柄外殼注塑模具的設(shè)計。游戲手柄外殼的零件圖如下圖所示，其材料為尼龍 1010，根據(jù)設(shè)計要求該注塑件的外表面有一定的粗糙度的要求，而內(nèi)表面對粗糙度要求不高，因為該產(chǎn)品要和游戲機其他部件相配合，因此設(shè)計時有一定的配合要求。圖 2.1 游戲手柄外殼零件圖2.2 塑件的原材料分析尼龍 1010 熱塑性塑料，它具有吸水少、抗磨、抗寒、抗油和抗霉菌等優(yōu)良的使用性能。在考慮塑件成型的方面，我們應在塑件的壁厚和深度選擇上取大值，而塑件的壁厚還會影響成型時間的長短，如果壁厚厚我們最好取較長的成型時間，反之則取較游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 5 -短的成型時間。在注塑的過程中，熔料溫度不能讓它太高，因為溫度高的話則會增大熔料的收縮性，而且在塑件邊緣很容易產(chǎn)生飛邊現(xiàn)象，但是成型溫度低時，熔料凝固的速度快，很容易在塑件內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)應力，所以，依據(jù)經(jīng)驗判斷注塑件受熱時，最好不要超出 30 分鐘。有的時候，注塑件還會產(chǎn)生凹痕和波紋，這與注射壓力和模溫有關(guān)，一般成型條件我們最好取注射壓力高和模具溫度低 。為了能讓塑件更好更快脫離模具，我們?nèi)∮冒子妥雒撃?。尼?1010 技術(shù)指標：密度為 ﹑比體積為 ﹑吸水率為1.04 g????3 0.96 ????3g﹑收縮率為 ﹑熔點為 ﹑熱變形溫度 下是 ， 下0.2~0.4 1.04% 205°?? 0.45MPa148°?? 1.82MPa是 。55°??在澆注時一定要把握好模具內(nèi)的溫度，而且要求注塑機平穩(wěn)緩慢澆注，冷卻系統(tǒng)要適當控制散熱速度，不能太快，這樣加工成型的塑件就不會出現(xiàn)縮孔、變形和凹痕等等的缺點。2.3 計算塑件的體積和質(zhì)量利用 UG 軟件進行塑料件的三維實體造型，如圖 2.2，然后進行塑件分析，得出塑料件的體積為 14.76cm3。根據(jù)塑料模具設(shè)計參考資料可查到尼龍 1010 的密度 [3]??=1.04 ??/????3塑料件的質(zhì)量:（2.1）M塑 =??V塑 =1.04 ??/????3×14.76????3=15.4g澆注系統(tǒng)質(zhì)量：根據(jù) UG 設(shè)計的模具總裝圖中得 V 澆 =7.78cm3 （2.2）M澆 ＝ V澆 ??＝7.78 ????3×1.04 ??/ ????3=8.1g（2.3）V總 ＝2 V塑 ＋ V澆 ＝14.76 ????3×2＋7.78 ????3＝37.3 ????3 （2.4）M總 ＝2 M塑 ＋ M澆 ＝15.4g×2＋8.1g＝38.9g 游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 6 -圖 2.2 塑料件 UG 實體造型游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 7 -3 總體方案設(shè)計3.1 模架的方案設(shè)計本游戲手柄外殼模具設(shè)計中，選用美國 DME 公司模架類型，其模架包括二板式A 型和二板式 B 型，三板式也分 A 型、B 型、C 型、D 型，一共六種類型。在 UG 三維軟件中，模架選擇 DME 類型，下圖是二板式 A 型模架簡圖，從圖中可以看出下半部分有一塊動模板，上半部分有兩塊定模板。如圖 2.1 所示：圖 3.1 二板式 A 型模架上圖中 TCP 為定模座板，起固定和連接作用，使模具的定模部分固定在注射機的定模板上；AP 為定模固定板，即可以鑲嵌凹?；虬哑淠０寮庸こ沙尚颓?；BP 為動模固定板，即為了鑲嵌凸?；蛘咧苯蛹庸こ赏鼓５陌?；CP 為墊板，作用是使推板能完成推頂動作而形成空間；BCP 為動模座板，即固定、連接動模部分和安裝在注塑機上的板。DME 模架的三板式 A 型比二板式 A 型多了一個動模板和一個浮動板，如圖 2.2 所示：游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 8 -圖 3.2 三板式 A 型模架圖 3.2 所示的 DME 的三板式模具中 INP1 為模具的浮動板，SPP 為動模板。從圖中可以看出該三板式模具可以分成定模板、中間板和動模板這三種框架。綜合考慮了兩個板式結(jié)構(gòu)，二板式結(jié)構(gòu)主要應用于比較簡單的模具中，注塑件可以實現(xiàn)一次頂出，且模具的制造成本低、結(jié)構(gòu)簡單；而在結(jié)構(gòu)復雜的注塑件生產(chǎn)中我們經(jīng)常采用三板式，三板式在較為常用的點澆口型式和型腔板上有斜滑塊的側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)應用較多。該游戲手柄外殼結(jié)構(gòu)簡單，一次頂出就可以實現(xiàn)制品的頂出，且三板式側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)較為復雜，成本較高，所以本設(shè)計選取二板式結(jié)構(gòu)。3.2 型腔的方案設(shè)計該注塑件的生產(chǎn)類型屬于中等批量，考慮到生產(chǎn)效率和成本，該模具應該采用多型腔，而且在注塑機最大注射量和鎖模力的選擇和校核中也影響著型腔數(shù)目的確定，同時按企業(yè)的生產(chǎn)效益來講，其注塑件的市場性、經(jīng)濟性還有制造精度也能影響型腔個數(shù)的選擇。綜合考慮這么多因素的影響，我設(shè)計的注塑模具采用一模兩腔，其優(yōu)點有生產(chǎn)率高、經(jīng)濟性好還有成本低，最重要的是可以長時間批量生產(chǎn)。游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 9 -4注塑機的選擇4.1 實際注塑量根據(jù)一些設(shè)計手冊得知注塑機的 是 的 80%。即??s ??1（4.1）MS=??M1（4.2）??S=??V1式中： ——理論注塑質(zhì)量，g；M1——理論注塑容量，cm 3；V1——實際注塑質(zhì)量，g；MS——實際注塑容量，cm 3；??S——注塑系數(shù)，一般取值為 0.8。??本設(shè)計中 V 總 =37.3 cm3，根據(jù)塑件總體積應大于實際注塑量，即：(4.3) V1 =VS0.8 >V總 0.8=37.3 ????3/0.8=46.63???? 3 因此，注塑機的理論注塑量 V1 應大于 47 cm3。4.2 注射壓力注塑壓力就是注塑機在注塑成型過程中對流道內(nèi)的塑料熔體施加的壓力，這種壓力主要來自注塑機螺桿在旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的推壓 [4]。查手冊得聚酰胺 1010 的注射壓力為：（4.4）??成 =70~100MPa在上式注射壓力情況下，注塑機可以加工制造較低粘度的塑料，而且形狀簡單和精度一般的注塑件都可以滿足加工。游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 10 -4.3 鎖模力其鎖模力滿足以下公式。即：（4.5）??鎖 > ??腔 ×??/1000式中： ??鎖 --鎖 （ 合 ） 模力 （ ????） ；??腔 --型腔壓力 （ ??????） ；??--注塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積 （ ????2） 。塑料的種類、注塑件結(jié)構(gòu)的復雜程度以及產(chǎn)品的精度都會使型腔壓力不同，可由下圖查型腔壓力得。表 4.1 不同條件型腔壓力條 件 易成型的塑料 普通塑料高粘度塑料高精度塑料特高粘度塑料高精度塑件壓力(MPa) 25 30 35 40舉 例PE、PS 等厚壁均勻的日用品 薄壁容器ABS 等機器零件、高精度塑件高精度機器零件本設(shè)計選取塑件的型腔壓力為：35MPa。（4.6）A=A1+A2=A1+0.5A1=6588.24 ×(1+0.5)=9882.36mm2（4.7）??鎖 = ??腔 ×??/1000=35×9882.36/1000 KN=345.88kN游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 11 -公式中 A 為注塑件在分型面上的投影面積，其中流道系統(tǒng)面積也計算在內(nèi)； A 2為流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積；由模具技術(shù)手冊得知， 取 的 倍，因此選A2 ??1 0.2~0.5用 。A2=0.5A14.4 塑件注塑工藝參數(shù)的確定尼龍 1010 的成型工藝參數(shù) [6]：注塑溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。料筒溫度：后段溫度 ：選用 ；??1 190~210°??中段溫度 ：選用 ； ??2 200~220°??前段溫度 ：選用 ； ??3 210~230°??噴嘴溫度 ：選用 ；??4 200~210°??注塑壓力： 選用 ；40~100Mpa注塑時間： 選用 ；20~90s保壓壓力： 選用 ；65Mpa高壓時間： 選用 ；0~5s冷卻時間： 選用 ；20~120s總周期： 選用 ；45~220s后處理方法：采用油﹑水﹑鹽水；后處理溫度： ；90~100t°??后處理時間：4h。4.5 注塑機的選取及校核4.5.1 注塑機的選取綜上所計算的數(shù)值，查模具技術(shù)選取的注塑機的型號為：XS-Z-60 臥式注射機。游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 12 -表 4.2 XS-Z-60 注塑機主要技術(shù)參數(shù)注射容量/cm 360 鎖模力/kN 500螺桿（柱塞）直徑/mm 38 最大注射面積/mm 2 130注射壓力/MPa 122 最小模具厚度/mm 70模板行程/mm 180 最大模具厚度/mm 200噴嘴口孔直徑/mm 4 噴嘴球半徑/mm 12模具定位孔直徑/mm ?55 頂出中心孔徑/mm ?504.5.2 注塑機的相關(guān)參數(shù)的校核（1）注射量的校核塑件成型所需的注射總量應小于或等于所選注射機的注塑容量。則：（4.8）??件 ≤0.8??注式中：V 件 ----塑料與澆注系統(tǒng)的體積（cm 3）；V 注 ----注射機注射容量（cm 3）；0.8----最大注射容量利用系數(shù)。由式 2.3 和表 4.2 得： ，由計算得注射量合格。37.3????3≤0.8×60????3=48????3（2）注射壓力的校核注射壓力小于或等于額定注射壓力，公式如下：（4.9）??成 ≤??注式中： ；??成 ??塑件成型注射壓力（MPa）游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 13 -。??注 ??注塑機額定注射壓力（MPa）當 取最大值時，由式 4.4 和表 4.2 得 ，滿足不等??成 ??成 =100MPa≤??注 =122MPa式，所以，注射壓力合格。（3）鎖模力的校核鎖模力滿足的條件如公式所示：（4.10）??腔 ??≤??鎖式中： ；??腔 ??模具型腔壓力（MPa）；A--注塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積（ mm2）。??鎖 ??注塑機額定鎖模力（N）由式 4.7 和表 4.2 得： ，所以，注塑機鎖模力合??腔 ??=345.88????≤??鎖 =500????格。游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 14 -5 注塑模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計5.1 分型面的選擇分型面的選擇直接關(guān)系到整副模具的結(jié)構(gòu)布局，是正確模具設(shè)計的關(guān)鍵，通常選在塑件輪廓的最大截面處。首先利用 UG Moldwizard 模塊模具工具修補孔，同時編輯搜索分型線，創(chuàng)建分型面 [7]。根據(jù)設(shè)計要求，優(yōu)選分型面，該塑件表面無特殊的要求，其分型面選擇如下圖所示：圖 5.1 第一種分型方式如圖所示分型面的選取方式，其特點是抽芯在動摸，而且簡單方便，重要的是不影響塑件外型質(zhì)量。圖 5.2 第二種分型方式游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 15 -如圖所示選取 A-A 為分型面，相對于上圖分型面的選取方式其抽芯在定模，且抽芯較復雜，最好不要設(shè)計定模抽芯。綜合考慮，選擇動摸抽芯的方法，也就是方案一，其優(yōu)點有利于抽芯及模具成型。5.2 確定型腔的數(shù)目及排列方式5.2.1 型腔數(shù)量的確定該注塑件的生產(chǎn)類型屬于中等批量，考慮到生產(chǎn)效率和成本，該模具應該采用多型腔，而且注塑機的注射量和鎖模力的選擇和校核也影響著型腔數(shù)目的確定；同時按企業(yè)的生產(chǎn)效益來講，其型腔的個數(shù)也被注塑件的市場性和經(jīng)濟性所制約著。根據(jù)鎖模力確定型腔數(shù)目 n：（5.1）??=(??鎖??腔 ???2)/??1式中： ----注塑機鎖模力（kN）；??鎖----型腔內(nèi)熔體的平均壓力（MPa）；??腔----澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（mm 2）；??2----塑件在分型面上的投影面積（mm 2）。??1由公式 4.6 和 4.7 得：n 2（個）≈由計算得知，注塑模具采用一模兩腔的設(shè)計，其優(yōu)點有生產(chǎn)率高、經(jīng)濟性好還有成本低，最重要的是可以長時間批量生產(chǎn)。5.2.2 型腔的排列方式游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 16 -如下圖所示，型腔的排列方式如下：圖 5.3 型腔的排列方式5.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)是從熔料被注塑機從噴嘴注入處算起，到熔料最終的目的地型腔內(nèi)，熔料所經(jīng)過的地方。在注塑模具中澆注系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用，澆注成功與否直接影響注塑件成型的質(zhì)量。5.3.1 主流道設(shè)計由注塑機噴嘴射出的熔料，先經(jīng)過主流道的運輸才能到達型腔，所以，主流道的大小可以直接影響熔料的流速，還有注塑件的成型時間。主流道如下圖所示：游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 17 -圖 5.4 澆注系統(tǒng)的組成(2)主流道尺寸由表 4.2 XS-Z-60 型注塑機噴嘴的有關(guān)尺寸得知：噴嘴前端孔直徑： ??0=?4????噴嘴前端球面半徑： ??0=12????根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系:尺寸較小的模具中主流道長度 應小于 ，依據(jù) UG 總裝圖的設(shè)計，取主流道L主 60????長度為 。53mm主流道前端小孔直徑：（5.2）??=??0+(0.5~1)????=4+1mm=5????主流道后端大孔直徑：（5.3）??=??+2??主 tan??=5+2×53×tan3°≈10.56????上式中 ，取中間值得： 。??=2°~4° ??=3°主流道前端球面半徑：（5.4） ??=??0+(1~2)????=12+2????=14????游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 18 -5.3.2 分流道設(shè)計分流道是引導熔料流入型腔的裝置，在其中起著橋梁的作用。熔料根據(jù)分流道的設(shè)計，隨通道方向平穩(wěn)的注入型腔內(nèi)。（1）分流道直徑(5.5) ??分 =0.2654??塑 4??分上式中： ----分流道直徑；D分----注塑件質(zhì)量；m塑----分流道的長度。L分因為分流道長度是根據(jù)兩注塑件在型腔內(nèi)之間的距離確定，所以根據(jù)注塑模具設(shè)計取 。L分 =48mm??分 =0.2654??塑 4??分 =0.2654×15.4×2×448????≈4????（2）分流道截面形狀分流通道的橫截面形狀應盡可能小，這樣可以使比表面積變小，熱損失量也會減小，同時摩擦阻力也會根據(jù)截面尺寸減少而變小，所以圓形橫截面是理想的，因此分流通道采用圓形截面通道。如下圖所示：圖 5.5 截面形狀游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 19 -（3）凝料體積分流道截面積： ，??分 =????分2=3.14×22=12.56????2凝料體積： 。 ??分 =??分 ??分 =48×12.56mm3=602.88mm3≈0.6????35.3.3 澆口設(shè)計澆口是熔料進入型腔的最后一個裝置，它連接著分流通道和型腔的通道。其中澆口有兩個功能:第一，對將要進入型腔的熔料起著控制方向的作用；第二，當注射壓力消失時，澆口內(nèi)的熔料可以密封腔體，防止腔體中未冷卻的熔料從腔體中倒流出。在諸多模具設(shè)計中，截面形狀大多為矩形。澆口長度的選取應從最小值開始，因為在試模過程中可以根據(jù)需求修改澆口尺寸。本設(shè)計選擇側(cè)澆口類型，它適用于中小型塑件，而且多型腔模具也適用。圖中； ； 。如下圖所示：l=0.7~2.0mmb=1.5~5.0mmt=0.5~2.0mm圖 5.6 側(cè)澆口游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 20 -5.4 排氣系統(tǒng)的設(shè)計當熔料注入型腔時，型腔內(nèi)的空氣和高溫的塑料而產(chǎn)生的氣體必須依次排出。氣體排出不成功，型腔內(nèi)的注塑件會因為有氣體存在導致塑件填充不足，更嚴重的會產(chǎn)生有氣泡、裂縫或塑件表面不平整的廢注塑件；甚至會因為局部有氣體的塑件，因壓強增大，氣體溫度會隨之增大，使塑料產(chǎn)生焦化現(xiàn)象。模具設(shè)計中排氣的方法有最簡單的方法是間隙配合排氣；復雜點的方法是在分型面上設(shè)計排氣槽排氣，排氣塞也可用于排氣；還有強制排氣，一般企業(yè)生產(chǎn)中很少采用，不推薦使用。查模具技術(shù)手冊得尼龍 1010 與其它塑料相比間隙較小，而且該塑件具有良好的流動性。另外，本設(shè)計注塑件采用鑲塊拼接模具，可以利用拼接間隙和分型面間隙進行排氣，不需要麻煩地在模具上設(shè)計排氣槽，對于流動性好的塑料，最好不要通過排氣槽排氣。5.5 成型零件的設(shè)計注塑模具成型零件間接影響著塑件的形狀和外形尺寸，對注塑件的質(zhì)量起著很重要的作用。成型零件包括凹模和型芯。5.5.1 注塑模具凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計凹模也稱為型腔，決定著注塑件外表面質(zhì)量的好壞。本凹模設(shè)計選用整體式，其材料是由整塊金屬加工而成，材料選用 45 鋼，該材料的優(yōu)點在于強度高、牢固可靠、拼接時無縫隙痕跡，適用于小型的簡單模具。如下圖所示：游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 21 -圖 5.7 整體式凹模簡圖5.5.2 注塑模具型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計影響著注塑件成型快慢和表面質(zhì)量好壞，同時也被用來塑件重要表面的成型，同時也被人稱之為凸模。本模具設(shè)計采用的是整體式型芯。整體式優(yōu)點在于適用于塑件內(nèi)部形狀較為簡單以及結(jié)構(gòu)牢固，使得塑件成型質(zhì)量好。如下圖所示。圖 5.8 整體式型芯簡圖5.5.3 成型零件的工作尺寸計算表 5.1 成型零件的工作尺寸計算游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 22 -尺寸類別 塑件尺 寸 計算方法 結(jié)果04.?? 1.0694??068.14???116.05+0.10凹模的徑向尺寸 (????)????0 04.?(????)????0=[(1+??)????????]????0式中： --塑料的平均收縮率；??--最大外形尺寸（mm）；??????系數(shù)，尺寸大和精度低的塑件 ??=0.5； 尺寸小和精度高的塑件 ??=0.75；--塑件尺寸公差（mm）。? 0.1469?4.02?? 1.023??36.0 9.87徑向尺寸型芯徑向尺寸(????) 0????? 18.4??(????) 0?????=[(1+??)????+???] 0?????式中： 最小內(nèi)形尺寸（mm），其????余各符號的意義同上。 04.2??凹模的深度尺寸(????)????0160?0.16(????)????0=[(1+??)????????]????0式中： 為最大塑件高度尺寸??s（mm）； 。其余各符號??=12~13的意義同上。 16.1+0.030深度及高度尺寸型芯的高度尺寸(???) 0????? 10+0.10(???) 0?????=[(1+??)???+(12~13)?] 0?????式中： 為塑件的內(nèi)形深度最小尺???寸（mm），其余各符號的意義同上。 10.30?0.02中心距尺寸????±????2=(1+??)????±????2游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 23 -????±????2 36.0??式中： 為塑件孔中心距尺寸????（mm） ，其余各符號的意義同上。?36.43+0.3605.6 抽芯機構(gòu)的設(shè)計5.6.1 導柱（1）導柱的類型：下列兩幅圖是導柱的兩種類型，其結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖 5.9 導柱的類型（2）導柱的配合從圖 5.9 中導柱結(jié)構(gòu)分析得出，本設(shè)計中導柱與導向孔的配合選取間隙配合，其配合公差選取為 H8/f8，其次與連接板配合選取過渡配合，配合公差為 H7/k6。 （3）導柱的材料及熱處理導柱在注塑模具的開模和合模過程中，起著非常重要的作用，所以對其要求也較高，其中起到導向作用，要求堅硬而且抗磨損，開模和合模的時候有一定的晃動，所游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 24 -以要具備較好的韌性，從鋼制材料中選取 20 鋼作為導柱材料，其熱處理硬度為HRC56～60。從圖中可以看出，帶頭導柱結(jié)構(gòu)簡單，起著一定的導向作用，它適合批量生產(chǎn)小又簡單的模具，而帶肩導柱結(jié)構(gòu)設(shè)計較好，相比帶頭導柱起著很好的導向作用，而且本設(shè)計中等批量生產(chǎn)完全適合該設(shè)計，最重要的是帶肩導柱使得模具在開模和合模過程中各模板之間不能發(fā)生錯位，保證在同一方向上。所以，本模具選用 b 型帶肩導柱。5.6.2 導套（1）導套的類型:帶頭導套的結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖 5.10 導套的類型（2）導套的結(jié)構(gòu)設(shè)計有以下幾個特點 [10]：a、形狀 為了使導柱能順利的進入導套中，在導套的前端應有圓角 R，導柱孔不論是在模板直接開的，還是鑲?cè)雽椎?，均應作為通孔，以免使導柱插入孔時空氣無法排出。當導柱孔作為盲孔時，需在盲孔的側(cè)面增加一通孔或在導柱表面上以及導套內(nèi)表面開一縱向小槽，以利排氣。游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 25 -b、材料 導套的材料為 T8A 淬硬到 HRC50～55，或采用 20 鋼滲碳 0.5～0.8mm 厚，淬硬到HRC56～60。c、導套的精度 導套與模板的配合通常為 I 型，采用 H7/r6（s6）過盈配合，II 型采用 H7/m6 過渡配合。d、粗糙度 導套內(nèi)孔的粗糙度為 0.01 以上。該模具設(shè)計中的導套和導柱如下圖所示：圖 5.11 導套和導柱5.7 推出機構(gòu)的設(shè)計5.7.1 推出方式的確定游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 26 -圖 5.12 頂桿頂出方式如上圖所示，當熔料冷卻后，想要取出注塑件，需進行開模，然后由頂桿把注塑件頂出，在頂出的過程中，動模包裹太緊的話，不利于脫模，所以適當設(shè)計脫模斜度，而且頂桿數(shù)量較多，不會將注塑件頂變形。從結(jié)構(gòu)這一方面，可以看出此頂出方式結(jié)構(gòu)簡單而且方便。圖 5.13 頂桿和推管一起頂出方式如上圖所示，能看出在頂桿的基礎(chǔ)上增加了推管，所以頂出的過程比只有頂桿更穩(wěn)定，塑件更不會發(fā)生變形，但多出的推管與動模相配合處，在裝配和制造方面增加了許多難度。綜上所述，以上兩種方式相比較，圖 5.12 頂桿頂出方式比圖 5.13 頂桿和推管聯(lián)合頂出方式更經(jīng)濟，制造起來簡單而且方便。5.7.2 脫模力的計算游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 27 -其計算公式如下：（5.6）????=????(??cos???sin??)式中： ----脫模力（ N）；????----型芯的脫模斜度；??----摩擦系數(shù)，一般取 0.1~0.3；??A----塑件包容型芯的面積（mm 2）；???單位面積上塑件對動摸的包緊力， ??約取8~12MPa。得： =44 12 10 （0.2 - ）=963.69N???? × × × ×cos1°sin1°5.7.3 圓形推桿的直徑可由歐拉公式得：（5.7）??=??(??2??脫????)14式中： ----脫模力（N）；??脫L----推桿長度（ mm）；n----推桿數(shù)目；E-模具鋼的彈性模量，一般取 2.1×105MPa。得： ??=1.5×(1252×963.691×2.1×105)14=4.36????5.8 溫控系統(tǒng)的設(shè)計5.8.1 冷卻系統(tǒng)對塑件成型的影響冷卻系統(tǒng)就是管道內(nèi)的介質(zhì)將模具內(nèi)的多余熱量帶出模具外，這樣模具不會因為高溫而降低塑件的生產(chǎn)效率，但是當介質(zhì)帶走模具中的熱量過多時，模具溫度過低，將會影響注塑件的成型質(zhì)量，所以，應在注塑過程中保持所需要的溫度。游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 28 -5.8.2 冷卻系統(tǒng)的計算在本設(shè)計中采用常溫水作為冷卻介質(zhì)，其水溫為 ，出口溫度為 。23° 26°（1）總質(zhì)量 W 的計算① 注塑件的體積：（5.8）??=??主 +??分 +????塑 =(2.63+0.3+2×14.76)????3=32.45????② 注塑件的質(zhì)量：（5.9）??=????=32.45×1.04=33.748??=0.0337????③ 本注塑件壁厚為 3mm,可查表得 ， ，冷卻時間 ??冷 =23.4s 注射時間 ??注 =1.6??。則注射時間為:脫模時間 ??脫 =8??（5.10）??=??冷 +??注 +??脫 =23.4+1.6+8??=33??由此得每小時注射次數(shù)為：（5.11）??=360033次 =109次④ 單位時間內(nèi)注入模具中塑料熔體的總質(zhì)量： （5.12）??=????=109×0.0337?????=3.67?????（2）查表得知尼龍 1010 的單位熱流量 。????=390????/????（3）冷卻介質(zhì)的體積流量 ：vq（5.13）????=??????60????(??1???2)????=3.67×39060×1000×4.187×(26?23)??3??????=1.9×10?3??3??????（4）查手冊得，為了保證模具內(nèi)所需溫度穩(wěn)定，取冷卻水道的直徑 d=0.008m 。表 5.2 冷卻水的穩(wěn)定湍流速度與流量游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 29 -冷卻水道直徑d/（mm）最低流量v/（m/s）流量qv/（m /min）38 1.66 5.0×10－ ３游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 30 -6 注塑機有關(guān)參數(shù)的校核6.1 開模行程校核由表 4.2 得知 XS-Z-60 型注塑機的最大開模行程 S =180mm，校核公式如下：(6.1)??≥??1+??2+(5~10)??≥??1+??2+(5~10)=35+81+(5~10)=126????式中：H 1----注塑件推出距離，一般等于模具型芯高度（mm）；由 UG 設(shè)計的模具三維圖得： ??1=35????H2----注塑件的高度，包括澆注系統(tǒng)凝料的高度（mm）。由 UG 設(shè)計的模具三維圖得: ??2=81????6.2 最大注塑量校核選用的注塑機最大注塑量應滿足公式如下：0.8×V機 ≥ V塑 ＋ V澆其中： ；V塑 ＝14.76 cm3 V澆 ＝7.78cm3故： V機 ≥ (V塑 ＋ V澆 )0.8＝ （2 ×14.76 ????3＋7.78cm3） 0.8＝46.63cm3注塑機最大注塑量為 ，所以滿足要求。60cm3>46.63cm36.3 模具與注塑機安裝尺寸校核本模具的外形尺寸為 , XS-Z-60 型注塑機模板最大安裝296mm×296mm×200mm尺寸是 。330mm×440mm得： ，故滿足要求。296mm×296mm < 330mm×440mm6.4 模具閉和高度校核游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 31 -由 UG 三維軟件中設(shè)計的模架可以確定：定模座板厚度 ，定模固定板厚度H1=26mm為 ，動模固定板厚度為 ，墊板厚度為 ，定模座板厚度H2=36mm H3=36???? ??4=66????為 。??5=26????模具閉合高度：（6.2）??=??1+??2+??3+??4+??5=26+36+36+66+26=190????XS-Z-60 型注塑機的最小模具厚度為 70mm，最大模具厚度為 200mm。即 ，故滿足要求。H模 =190????＞ H最小 =70????游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 32 -7 繪制模具總裝圖及工作原理7.1 二維模具總裝圖圖 7.1 合模總裝圖游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 33 -圖 7.2 開?？傃b圖游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 34 -7.2 三維模具總裝圖圖 7.3 三維合?？傃b圖游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 35 -圖 7.4 三維開模總裝圖游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計- 36 -圖 7.5 注塑件頂出三維圖7.3 本模具的工作原理首先，需要把模架和成型零件組裝起來，準備好完整的注塑模具。然后，把組裝好的模具安裝在注塑機上面，動摸座板安裝在注塑機的動模板上，還有所必需的定模安裝在模具的定模固定板上，定模座板安裝在注塑機的定模板上，頂桿的推動板也需要固定在注塑機上，一切準備安裝完