塑料成型模具設計論文

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1、目錄 1 緒論 1 1.1 塑料成型模具在加工工業(yè)中的地位 1 1.2 塑料成型模具發(fā)展趨勢 1 1.2.1 加深理論研究 2 1.2.2 高效率、自動化 2 1.2.3 大型、超小型及高精度 2 1.2.4 革命模具制造工藝 2 1.2.5 標準化 2 1.2.6 開發(fā)計算機輔助設計與輔助制造（CAD/CAM） 2 1.3 軟件簡介 3 1.3.1 總裝配圖的建立 3 1.3.2 零件模型設計與加工 4 2 制件分析 5 2.1手機外殼分析 5 2.2 零件材料選擇及性能 6

2、3 模具制造 10 3.1　　模具加工精度的確定 10 3.2　　模具結構分析 10 3.2.1 標準模架的選擇 10 3.2.2 模具閉合高度校核 11 3.2.3 開模行程的校核 11 3.2.4 模板尺寸的校核 11 3.2.5 噴嘴尺寸校核 12 3.3 澆注系統(tǒng)設計 12 3.3.1 澆注系統(tǒng)的設計原則： 12 3.3.2 主流道的設計： 13 3.3.3 分流道的設計 14 3.3.4 澆口形式 14 3.4 成型零部件設計 16 3.4.1 型腔分型面設計 16 3.4.2

3、 排氣槽的設計 17 3.4.3 成型零件設計計算 17 3.5 脫模機構設計和脫模力的計算 20 3.6 側壁厚度、底板厚度的計算 20 3.6.1 側壁厚度的計算 21 3.6.2 　底板厚度的計算 21 3.6.3 　制模特點 22 3.7 復位機構與導向機構設計: 22 3.7.1 復位機構設計: 22 3.7.2 導向機構設計: 22 3.8 塑模溫控系統(tǒng)設計: 23 3.8.1 塑模溫控制系統(tǒng)設計： 23 3.8.2 冷卻裝置系統(tǒng)的設計要點： 23 3.8.3 冷卻系統(tǒng)的計算： 24 4　　

4、注射機的選擇 26 4.1　　注射量確定 26 4.1.1 鎖模力確定 27 4.2.2 成型壓力 27 結論 29 參考文獻 30 致謝 31 1 緒論 1.1 塑料成型模具在加工工業(yè)中的地位 模具是利用其特定形狀成型具有一定形狀和尺寸的制造工具。成型塑料制品的模具叫做塑料模具。 全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等方面均能滿足使用要求的優(yōu)質制品。從模具使用角度，要求高效率、自動化、操作簡便；從模具制造角度，要求結構合理、制造容易、成本低廉。 塑料模具影響著塑料制品的質量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進澆

5、口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸和形狀精度以及制件的物理性能、機械性能、電性能、內應力大小、各向同性、外觀質量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在塑料加工過程中，模具結構對操作難易程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時，應盡量減少分模。合模和取制件過程中的手工勞動，為此常采用自動開合模和自動頂出機構。在全自動生產(chǎn)時還要保證制品能自動從模具上脫落。另外，模具對塑料制品的成本也有相當?shù)挠绊憽３喴啄＞咄?，一般來說制模費是十分昂貴的，一副優(yōu)良的注射模具可生產(chǎn)制品百萬件以上，壓制模約能生產(chǎn)二十五萬件。當批量不大的時候，模具費用在制件成本中所占比例將會很大，這時應盡可

6、能地采用結構合理而簡單的模具，以降低成本。 現(xiàn)代塑料制品中合理的加工工藝、高效的設備、先進的模具是必不可少的三項重要因素，尤其是塑料模具對實現(xiàn)塑料加工工藝要求，塑料制件使用要求和造型設計起著重要作用。高效的全自動的設備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具才能發(fā)揮基效能，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提。由于工業(yè)塑件和日用塑料制品的品種和產(chǎn)量需求量很大，對塑料模具生產(chǎn)不斷向前發(fā)展。 1.2 塑料成型模具發(fā)展趨勢 隨著塑料成型加工機械和成型模具的迅速增長，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個模具產(chǎn)量中所占比例越來越大。從模具設計和制造技術角度來看，模具的發(fā)展趨勢可歸

7、納為以下幾個方面： 1.2.1 加深理論研究 在模具設計中，對工藝原理的研究越來越深入，模具設計已經(jīng)由經(jīng)驗設計階段逐漸向理論計算方面以發(fā)展。 1.2.2 高效率、自動化 大量采用各種高效率、自動化的模具結構，如高效冷卻以縮短成型周期；各種能可靠地自動脫出產(chǎn)品和流道凝料的脫模機構；熱流道澆注系統(tǒng)注射出模具等。高速自動化的塑料成型機械配合以先進的模具，對提高生產(chǎn)效率，降低成本起了很大作用。 1.2.3 大型、超小型及高精度 由于模料應用的擴大，塑料制件已應用到建筑、機械、電子、儀器、儀表等各個工業(yè)領域，于是出現(xiàn)了各種大型、精密和高壽命的成型模具，為了滿足這

8、些要求，研制了高強度、高硬度、高耐磨性能且易加工，熱處理變小、導熱性能優(yōu)異的制模材料。 1.2.4 革命模具制造工藝 為了更新產(chǎn)品花式和適應小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)要求，除大力發(fā)展高強度、高耐磨性的材料外，同時又重視簡易制模工藝研究。 1.2.5 標準化 開展模具標準化工作，使模板，導柱等通用零件標準化、商品化，以適應大規(guī)模地成批生產(chǎn)塑料成型模具。 1.2.6 開發(fā)計算機輔助設計與輔助制造（CAD/CAM） 隨著計算機技術的發(fā)展，計算機已廣泛應用于模具工業(yè)，在注射成型系統(tǒng)中，針對每一個環(huán)節(jié)都可將計算機作為輔助工具而加入。構成該環(huán)節(jié)的CAD或CAM或CAE

9、。 1、塑件設計 塑件的設計包括塑件結構、尺寸、精度、表面、性能等方面的設計。塑件設計方面的計算機輔助技術有：塑件CAD、塑料、輔料、輔件選擇的專家系統(tǒng)。 2、注射機的使用 常見注射機的使用方面的計算機輔助技術有：注射機選擇專家系統(tǒng)：注射機故障診斷系統(tǒng)。 （1） 注射模使用狀況的好壞直接影響到注射質量，在對于高技術注射模來說，都要對注射模在使用過程中進行監(jiān)控或對注射模的服役模擬仿真，由此知注射模的工作狀況。 （2） 注射工藝 注射工藝方面的計算機輔助技術有：注射工藝制定的專家系統(tǒng)；塑件質量故障診斷。 （3） 注射模設計 注射模設計主要完成注射模的結構尺寸、精度、表面性

10、能等方面的設計，并選擇模具的材料等。計算機在注射模設計方面的工作有：注射劃CAD：注射模材料、輔料、輔件選擇專家系統(tǒng)；工裝選擇專家系統(tǒng)；注射模CAPP； 1.3 軟件簡介 本設計中主要為模具的設計與計算，為后面完成裝配圖作好資料準備。裝配圖用AutoCAD來完成其三個視圖的顯示。零件為本人設計的觸屏手機的上殼和下殼的上蓋，整體由曲面構成。零件圖的繪制在AutoCAD中也較難畫出。在此，采用UG繪圖軟件來形成三維圖，最后將得到的三維圖轉換成二維文件，在AutoCAD中生成其三視圖，再作修改。 1.3.1 總裝配圖的建立 計算機輔助設計（Computer Aided Desig

11、n，簡寫為CAD），是指利用計算機的計算功能和高效的圖形處理能力，對產(chǎn)品進行輔助設計分析、修改和優(yōu)化。它終合計算機知識和工程設計知識的成果，并隨計算機軟硬件的不斷提高而逐漸完善。AutoCAD的最大特點是讓設計者更為輕松，設計者或繪圖者幾乎可不必離開屏幕就能連續(xù)地完成工作。AutoCAD適合于工程制造、建筑設計、裝潢設計等各行業(yè)技術人員作為設計依據(jù)，完成圖紙上的工作。 AutoCAD是美國Autodesk公司開發(fā)的一種通用CAD軟件。1982年首次推出了AutoCAD R1.0版本，經(jīng)過十余次的版本更新，AutoCAD已從一個簡單的繪圖軟件發(fā)展成為包括三維建模在內的功能十分強大的CAD系統(tǒng)，

12、是世界上最流行的CAD軟件，現(xiàn)已廣泛應用于機械、電子、建筑、化工、汽車、造船、輕工及航空航天等領域。 1.3.2 零件模型設計與加工 UGngineer是美國PTC參數(shù)技術公司推出，是國際上最先進也是最成熟使用參數(shù)化特征造型技術的大型CAD/CAM/CAEA集成軟件。這是我們零件模型設計與加工過程中的主要工具。下面是一些簡單的介紹： UGngineer包括三維實體造型，裝配模擬，加工仿真NC自動編程，板金設計，電路布線，裝配管路設計等專有模塊，ID反求工程，CE并行工程等先進的設計方法和模式。其主要特點是參數(shù)化的牲造型；統(tǒng)一的能使各模塊集成起來的數(shù)據(jù)庫；設計修改的關聯(lián)性，即一處修

13、改，別的模塊中的相應圖形和數(shù)據(jù)也會自動更新。它的性能優(yōu)良，功能強大，是一套可以應用于工業(yè)設計，機械設計，功能仿真，制造和管理等眾多領域的工程自動化軟件包。UGngineer自動化自1988年問世以來，10多年來已成為全世界最普及的3DCAD/CAM系統(tǒng)的標準軟件，UGngineer在今日儼然已成為3DCAD/CAM系統(tǒng)的標準軟件，廣泛應用于電子，機械，模具，工業(yè)設計，汽車，自行車，航天，家電，玩具等各行各業(yè)。UGngineer是一套由設計至生產(chǎn)的機械自動化軟件，是新一代產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個參數(shù)化，基于特征的實體造型系統(tǒng)，并且具有單一的數(shù)據(jù)庫功能。 2 制件分析

14、 2.1手機外殼分析 在進行手機外殼注塑模具設計之前，首先對制品圖及形狀結構分析，其內容主要包括以下幾個方面： 1. 手機上殼（見制件圖）。制品的幾何形狀：本次設計的制品為形狀象諾基亞8250款式，平均壁厚為1.0mm，屬輕質薄壁制品。 2. 制品的尺寸精度和表面粗糙度：塑料的尺寸精度主要決定于塑料收縮率的波動和模具制造誤差。本次塑料制品的尺寸按4級精度取值。塑件的表面粗糙度主要取決于模具粗糙度，一般情況下，塑件的表面粗糙度比模具成型部分的粗糙度高1～2級。 3. 制品的脫模斜度：脫模斜度的取向根據(jù)塑件的內外形尺寸而定，以塑件內孔型芯小端為準，尺寸符合圖紙要求，斜度由擴大方向取得；

15、塑件外形，以型腔大端為準，尺寸符合圖紙要求，斜度由縮小方向取得。一般情況，脫模斜度不包括塑件的公差范圍內。本設計采用1脫模斜度。 4. 根據(jù)產(chǎn)品的形狀和結構特點，本次設計中，流道形式采用非平衡式，上殼采用側澆口進膠，下殼采用針點式澆口進膠。 2.2 零件材料選擇及性能 ABS是由丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)和苯乙烯(Styrene)三種化學單體合成。其中A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。其化學分子結構方式如下： 每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強度、熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性；丁二烯具有堅韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及

16、高強度。 從形態(tài)上看，ABS是非結晶性材料。三中單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個是苯乙烯-丙烯腈的連續(xù)相， 另一個是聚丁二烯橡膠分散相。 ABS不透明，外觀除薄膜外都呈淺象牙色、無毒、無味、兼有韌、硬、剛特性，燃燒緩慢，離火后仍繼續(xù)燃燒，火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無熔融滴落。 ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結構。這就可以賦予用戶在產(chǎn)品設計上有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場上數(shù)百種不同品質的ABS材料。 ABS具有優(yōu)良的綜合性能，由于組分、牌號和生產(chǎn)廠家生產(chǎn)方法的不同，使之在性能上存在較大差異，因此以下的試驗數(shù)據(jù)僅供

17、參考。 （1）物理力學性能 ABS具有優(yōu)良的物理力學性能，如不透水，但略透水蒸氣，沖擊強度較高，尺寸穩(wěn)定性好等。ABS有極好的沖擊強度，即使在低溫也不迅速下降。但是它的沖擊性能與樹脂中所含橡膠的多少、粒子大小、接枝率和分散狀誠有關，同時也與使用環(huán)境有關、如溫度越高則沖擊強度越大。當聚合物中丁二烯橡膠含量超過30%時，不論沖擊、拉伸、剪切還是其它力學性能都迅速下降（見表5-5和5-6）。 （2）熱性能。 ABS制品的負荷變形溫度約為93℃，若能對制品進行退火處理，則還可增加10℃左右。 （3）電性能。 ABS聚合物的電絕緣性受溫度和濕度的影響很小，且在很大頻率變化范圍內保持恒定。

18、 （4）耐環(huán)境性 ABS聚合物幾乎不受水、無機鹽、堿、酸類的影響，但在酮、醛、氯代烴中會溶解或形成乳濁液，它不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但長期與烴接觸會發(fā)生軟化溶脹。ABS聚合物表面受冰醋酸、植物油等化學藥品的鋟蝕會引起應力開裂。 （5）耐候性 ABS聚合物的最大不足之處是耐候性較差，這是由于分子中丁二烯所產(chǎn)生的雙鍵在紫外線作用下易受氧化降解的緣故。經(jīng)受350nm以下波長的紫外線照射，氧化作用更甚。氧化速度與光的強度及波長的對數(shù)成正比。 ABS是一種成型加工性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，可用一般加工方法成型加工。 （6）ABS的流變性 ABS聚合物在熔融狀態(tài)下流動特性屬于假

19、塑型液體。雖然ABS的熔體流動性與加工溫度和剪切速率都有關系，但對剪切速率更為敏感。因此在成型過程中可以采用提高剪切速率來降低熔體粘度，改善熔體流動性。 ABS屬一無定形聚合物，無明顯熔點，成型后無結晶，成型收縮率為0.4%~0.5%。在成型過程中，ABS的熱穩(wěn)定性較好，不易出現(xiàn)降解或分解，但溫度過高時，聚合物中橡膠相有破壞的傾向。 （7）ABS的吸水性 ABS具有一定的吸水性，含水量在0.3%~0.8%范圍。成型時如果聚合物中含有水分，制品上就會出現(xiàn)斑痕、云紋、氣泡等缺陷，因此在民型前，需將聚合物進行干燥處理，使其含水量降到0.2%左右。 （8）ABS制品的后處理 一般情況

20、下很少出現(xiàn)應力開裂，所以除了使用要求較為苛刻的制品，通常不作制品的后處理。注射速度對ABS的熔體流動性有一定影響，注射速度快，制品表面光潔度不佳；注射速度慢，制品表面易出現(xiàn)波紋、熔接痕等現(xiàn)象，因而除了充模有困難的情況下，一般以中、低速為宜。在制品要求表面光澤較高時，模具溫度可控制在60—80℃對一般制品可控制在50-60℃。 表2.2　 ABS的主要性能指標 力 學 性 能 屈服強度/Mpa 50 熱性能及電性能 玻璃化溫度/C 拉伸強度/Mpa 38 熔點（粘流溫度）/C 130—160 斷裂伸長率/% 35 熱變形溫

21、度/C 45 N/cm3 180 N/cm3 90—108 83—103 拉伸彈性模量/Gpa 1.8 線膨脹系數(shù)/（10-5/C） 7.0 彎曲強度/Mpa 80 比熱容/ 1470 彎曲弱性模理/Gpa 1.4 熱導率/ 0.263 件質量沖擊強度/kJ/m2 無缺口 缺口 261 燃燒性/（cm/min） 慢 11 體積電阻/Ω*cm 6.9*1016 布氏硬度/HBS 9.7R121 擊穿電壓/（kV/mm） 物理性能 密度/（g/cm3） 1.02—1.16 吸水性/%（24h）

22、 0. 2—0.4 比體積/（cm2/g） 1.02—1.06 透明度或透光率 不透明 ABS的成型工藝參數(shù) 溫度 料筒一區(qū)/℃ 150-170 二區(qū)/℃ 180-190 三區(qū)/℃ 200-210 噴嘴/℃ 180-190 模具/℃ 50-70 壓力 注射/Mpa 60-100 保壓/Mpa 40-60 時間 注射/s 2-5 保壓/s 5-10 冷卻/s 5-15 周期/s 15-30 后處理 方法 紅外線烘箱 溫度/℃ 70 時間/h

23、0.3-1 3 模具制造 3.1　　模具加工精度的確定 本次設計的手機是日常用品，其外殼要能承受磨損。對于制件的外觀要求合表面精度等級要求比較高?，F(xiàn)初定制品精度等級為4級。 經(jīng)分析，現(xiàn)確認模具的制造加工精度為IT7級，而型芯和型腔的加工精度均為IT6，型腔采用機械粗加工后電火花精加工，其它采用機械加工。 模具的尺寸公差按GB-180079，IT7。 3.2　　模具結構分析 3.2.1 標準模架的選擇 上殼選用的模架尺寸： 表3.2.1.1上殼模架尺寸 　　　　　　　　　　　　

24、 單位: mm 模板寬度 300 模板長度 300 動模板厚度 40 座板寬度 350 座板厚度 25 定模板厚度 40 墊塊寬度 58 墊塊厚度 70 — 推板厚度 20 推板寬度 180 推桿固定板厚度 25 導柱直徑 30 導套直徑 30 復位桿直徑 8 沉頭螺釘 8-M14 － － － － 下殼所選用的模架尺寸： 表3.2.1.2上殼模架尺寸　　　　　　　　　　　 單位: mm 模板寬度 300

25、 模板長度 300 動模板厚度 35 座板寬度 350 座板厚度 25 定模板厚度 35 墊塊寬度 58 墊塊厚度 60 動模墊板 35 推板厚度 30 推板寬度 180 推桿固定板厚度 20 導柱直徑 30 導套直徑 30 復位桿直徑 20 沉頭螺釘 4-M14 拉桿直徑 30 澆口板厚度 20 3.2.2 模具閉合高度校核 根據(jù)注射機的參數(shù)， 而根據(jù)所選標準模架組合尺寸所得，對于手機上殼而言： H=25+70+40+40+25=200mm

26、 H=25+60+35+35+35+20+25=235mm

27、 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道。澆注系統(tǒng)設計好壞對制品性能、外觀和成型難易程度影響頗大 3.3.1 澆注系統(tǒng)的設計原則： 1. 結合型腔的布置考慮，盡可能采用平衡式分流道布置。 2. 盡量縮短熔體的流程，以便降低壓力損失，縮短充模時間。 3. 澆口尺寸位置和數(shù)量的選擇十分關鍵，應有利于熔體的流動、避免產(chǎn)生湍流、渦流、噴射和蛇形流動，并有利于排氣。 4. 避免高壓熔體對模具型芯和嵌件產(chǎn)生沖擊，防止變形和位移的產(chǎn)生。 5. 澆注系統(tǒng)凝料脫出應方便可靠，凝料應易于和制品分離或易于切除和修整。 6. 熔接痕部位與澆口尺寸、數(shù)量及位置有直接關系，設計澆

28、注系統(tǒng)時要預先考慮到熔接痕的部位、形態(tài)以及以制品質量的影響。 7. 盡量減小因開設澆注系統(tǒng)而造成的塑料用量。 8. 澆注系統(tǒng)的模具工作表面應達到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中澆注口應有IT8以上的精度要求。 9. 設計澆注系統(tǒng)時應考慮儲存冷料的措施。 10. 應盡可能使主流道中心與模板中心重合。若無法重合也應使兩者的距離盡量縮小。 主流道襯套選擇標準件： 圖3.3.1(a)　上殼主流道套 圖3.3.1(b) 下殼主流道襯套： 3.3.2 主流道的設計： 為了使凝料順利拔出，主流道的小端直徑D應大于注射機的噴嘴直徑d，通常為：

29、 D=d+(0.3—1)mm D=7.5+0.5=8mm 主流道入口的凹坑球面半徑R2也應該大于注射機噴嘴球面頭半徑R1，通常為： R2=R1+（1—2）mm R2=18+2=20mm 主流道半錐角通常為錐度~，過大會產(chǎn)生湍流或渦流產(chǎn)生空氣，過小使凝料脫模困難，還會使充模時熔體的流動阻力過大。 主流道內壁表面粗糙度應在Ra0.8um以下，拋光時沿軸而進行。主流道的長度L一般按模板厚度確定。為了減少熔體充模時的壓力損失，應盡可能縮短主流道的長度，L一般控制在60mm以內。 3.3.3 分流道的設計 分流道是指主流道與澆口之間的通道

30、。其作用是使熔融塑料過渡和轉向。由于圓截面加工困難。本次設計上殼采用半圓形斷面分流道。根據(jù)以上原則和零件的實際情況，決定選用雙點澆口形式，這種澆口適用于成型殼、盒、罩和容器等制品，是應用廣泛的澆口形式。它的優(yōu)點為：由于澆口小，熔體通過點澆口時流速增大，前后壓差大，提高了充模的速度，從而可獲得外表清晰，有光澤的制品；熔體流過點澆口時由于摩擦阻力使部分能量轉變?yōu)闊崃?，使熔體溫度略升高，粘度下降，改善了流動性，這對薄壁制品是有利的；其缺點：澆口尺寸小，充模阻力大，對熔體粘度較高的塑料會產(chǎn)生充填不滿的缺陷；為了取出點澆口式澆注系統(tǒng)凝料，要增加一個分型面，模具具有兩個分型面的三板式結構，結構比較復雜。

31、 3.3.4 澆口形式 選擇澆口形式應該遵循以下原則： 1. 盡可能采用平衡式設置； 2. 型腔排列進料均衡； 3. 型腔布置和澆口開設部位力求對稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象； 4. 確保耗料量小； 5. 不影響塑件外觀。 根據(jù)以上原則和零件的實際情況，為了使從主流道來的熔融塑料能均衡地以最短的流程到達各澆口并同時充滿各型腔，本設計上殼采用非平衡式的分流道布置形式，下殼決定選用針點澆口進膠，這種澆口適用于成型殼、盒、罩和容器等制品，是應用廣泛的手機成型的澆口形式。它的優(yōu)點為：由于澆口小，熔體通過點澆口時流速增大，前后壓差大，提高了充模的速度，從而可獲得外表清晰，有光澤

32、的制品；熔體流過點澆口時由于摩擦阻力使部分能量轉變?yōu)闊崃浚谷垠w溫度略升高，粘度下降，改善了流動性，這對薄壁制品是有利的；其缺點：澆口尺寸小，充模阻力大，對熔體粘度較高的塑料會產(chǎn)生充填不滿的缺陷；為了取出點澆口式澆注系統(tǒng)凝料，要增加一個分型面，模具具有兩個分型面的三板式結構，結構比較復雜。 圖3.3.4.(a)　　上殼主流道，分流道，及澆口的設計 圖3.3.4(b)　　下殼主流道，分流道，及澆口的設計 圖3.3.4(c)　　下殼主流道，分流道，及澆口的設計 3.4 成型零部件設計 成型零件是與塑料接觸的決定制品幾何開關的模具零件。它包括凹模、凸模、型芯、成型

33、鑲塊及壁厚等，是塑料模具的主要組成部分。 3.4.1 型腔分型面設計 合理選擇分型面，有利于制品的質量提高，工藝操作和模具的制造。因此，在模具設計過程中是一個不容忽視的問題，選擇分型面一般根據(jù)以下的原則： 1. 分型面應該選擇在制品最大截面處，這是首要原則。 2. 盡可能使制品留在動模的一側。 3. 盡可能滿足制品的使用要求。 4. 盡可能減小制品在合模方向上的投影面積，以減小所需的鎖模力。 5. 不應影響制品尺寸的精度和外觀。 6. 盡量簡單,避免采用復雜形狀,使模具制造容易。 7. 不妨礙制品脫模和抽芯。 8. 有利于澆注系統(tǒng)的合理設置。 9. 盡可能與料流的末

34、端重合,有利于排氣 由于上殼采用側澆口，因此手機上殼以內表面及其延伸界面為分型面。下殼采用針點式澆口，因此以手機外表面投影面積最大處為分型面。 圖3.4.1（a）上殼分型面設計 圖3.4.1（b）殼分型面設計 3.4.2 排氣槽的設計 排氣槽的作用是將型腔和型芯中周圍空間內的氣體及熔料所產(chǎn)生的氣體排到模具之外。該注射模屬于小型模具，在推桿的間隙和分型面上都有排氣效果，無需另外開排氣槽。 3.4.3 成型零件設計計算 該塑模的成型零件表面的工作尺寸用平均收縮率方法計算。 1.型腔或型芯的徑向尺寸計算 型腔的徑向尺寸：DM = [ DS + DSSCP - 3

35、/4△]+δZ 型芯的徑向尺寸：DM = [ DS + DSSCP + 3/4△]-δZ 其中：DS — 塑件名義尺寸，型芯和型腔各自對應。 SCP — 塑件的平均收縮率 △—塑件允許的公差值 δZ—模具制造公差，本設計是按塑件公差的 1/3— 1/6來取的。 2.型腔和型芯的高度尺寸計算 型腔深度尺寸：HM = [ HS + HSSCP – 2/3△ ] +δZ 型芯高度尺寸：HM = [ HS + HSSCP + 2/3△] –δZ 其中：HS — 塑件高度名義尺寸 SCP、△ 和δZ均與上述意義相同。 3.型芯之間或成型孔之間中心距尺寸計算 LM = [LS

36、+ LSSCP]1/2δZ 其中：LM — 模具中心孔或型芯中心距尺寸 LS — 塑件中心距名義尺寸 此外，凸臺高度、起伏凸邊高度、起伏凸邊位置、非配合圓弧等，一切距離位置尺寸都屬于雙向公差的計算。 ABS的收縮率為0.3％～0.8％，平均收縮率為： 表2.5.3 成型零件表面工作尺寸的計算 類別 模具零件 塑料制品 計算公式 型腔或型芯 公差等級 公差種類 尺寸 工作尺寸 公差等級 型腔的計算 型腔內形尺寸 MT2 A 100 0 -0.42 Lm =

37、 [ LP(1+ εSCP)-（3/4）△]+δm 0 φ100.185+0.087 0 IT7 MT2 58 0 -0.30 φ58.065+0.074 0 3 0 -0.1 φ3.015+0.036 0 型腔深度尺寸 MT2 B 5 0 -0.22 Hm=[HP(1+ εscp )- （2/3）△]+δm 0 4.878+0.030 0 IT7 6 0 -0.24 5.870+0.030 0 型芯的計算 型芯外形尺寸 MT2 A 96+0.38 0 lm =[lP(1+ εscp) + （3/4）△] 0 -δm 96.7

38、65 0 -0.087 IT7 46+0.26 0 46.035 0 -0.062 54+0.30 0 54.495 0 -0.076 φ5+0.12 0 5.115 0 -0.030 φ9+0.14 0 φ9.15+0.036 0 型芯高度尺 寸 MT2 B 0.6+0.2 0 hm =[hP(1+ εscp ) +（2/3）△] 0 -δm 0.7363 0 -0.025 IT7 3+0.2 0 3.148 0 -0.025 3.5 脫模機構設計和脫模力的計算 由于該塑件的脫模阻力不大，而推桿又加工簡單、更換方

39、便、脫模效果好，因此采用圓形推桿脫模機構。推桿的設置位置采取以下原則： 1. 推桿設在脫模阻力大的地方。 2. 推桿位置均勻分布。 3. 推桿設在塑料制品強度剛度較大的地方。 4. 推桿直徑應滿足相應的強度、剛度條件。 脫模力計算 當開始脫模時，模具所受的阻力最大，推桿剛度及強度應按此時計算，亦即無視脫模斜度（a=0） 由于制品是薄壁矩形件 Q=8tESlf/(1-m)(1+f) （kN） 式中Q—脫模最大阻力（kN） t—塑件的平均壁厚（cm） E—塑料的彈性模量（N/） S—塑料毛坯成型收縮率（mm/mm）

40、 l—包容凸模長度（cm） f—塑料與鋼之間的摩擦系數(shù) m—泊松比，一般取0.38~0.49 S=0.005，E=1.810N/cm 已知，t0.1cm，l=10cm， f=0.28 Q=80.11.8100.005100.28/(1-0.43)(1+0.28) =3.31kN 3.6 側壁厚度、底板厚度的計算 注射模的工作狀態(tài)時長時間的承受交變負荷，同時也伴有冷熱的交替?，F(xiàn)代的注射模使用壽命至少幾十萬次，因此模具必須有足夠的強度和剛度。 3.6.1 側壁厚度的計算 注射成型模型腔壁厚的確定應滿足模具剛度好、強度大和結構輕巧、操作簡便等

41、要求。在塑料注射充型過程中，塑料模具型腔受到熔體的高壓作用，故應有足夠的強度、剛度。否則可能會因為剛度不足而產(chǎn)生塑料制件變形損壞，也可能會彎曲變形而導致溢料和飛邊，降低塑料制件的尺寸精度，并影響塑料制口的脫模。從剛度計算上一般要考慮下面幾個因素： 1. 使型腔不發(fā)生溢料，ABS不溢料的最大間隙為0.05mm。 2. 保證制品的順利脫模，為此同時要求型腔允許的彈性變形量小于制品冷卻固化收縮量。 3. 保證制品達到精度要求，制品有尺寸要求，某些部位的尺寸常要求較高精度，這就要求模具型腔有很好的剛度。 根據(jù)公式 （mm） 式中 b—凹模側壁理論厚度（mm）

42、 h—凹模型腔的深度（mm） p—凹模型腔內熔體壓力（Mpa） —凹模長邊側壁的允許彈性變形量（mm），一般塑件=0.005mm c=1.08 =0.8 E—E=2.110Mpa b==2.60mm 取壁厚大于10mm就能能滿足要求。 3.6.2 　底板厚度的計算 根據(jù)公式 （mm） 由=2.3

43、， =2.810，=0.005，則 =6.90mm 取實際底板厚度大于10mm就能滿足要求。 3.6.3 　制模特點 動定位置的保證 用兩塊定位器找正動定模套板上型芯和型腔的位置關系，然后鏜導柱、導套孔。 3.7 復位機構與導向機構設計: 3.7.1 復位機構設計: 在頂桿的脫模機構中，頂出塑件后再次合模時（或閉模前），必須要求頂桿等元件回復或預先回復到原來的位置。通常采用彈簧推動板復位，但當推頂裝置發(fā)生卡滯現(xiàn)象時，僅靠彈簧難以保證，須復位桿與彈簧并用。設計中具有活動型芯的脫模機構時，必須考慮到合模時互相干擾的情況，應在塑模閉合

44、前使頂桿提前復位，以免活動型芯撞擊頂桿，應設置先復位裝置。復位桿由標準可查得。 本設計中的模具使用彈簧先復位裝置，在頂桿固定板上裝有彈簧，借彈簧力合復位桿作用，在合模時，使頂出桿先復位，這種方法的特點是結構簡單，容易制造，但彈簧容易失效，故要經(jīng)常更換彈簧。 3.7.2 導向機構設計: 導向機構的主要作用是為保證在模具閉合后，動、定模板相對位置準確；在模具裝配過程中也起到了定位的作用，合模時，引導動、定模板準確閉合，能夠承受一定的鍘向壓力，以保證模具的正常工作。 本設計中導向機構采用導柱導向，導柱采用帶頭導柱，其結構簡單，加工方便，在導柱的末端以導向套給以配合，導柱倒裝。結構形式如

45、下圖所示： 一般導柱應有以下幾個重要的技術要求： 1. 導柱的長度應根據(jù)具體的情況而定，一般比凸模端面高出8~12mm 2. 導柱的前端做成半球形狀，以使導柱順利進入導孔 3. 數(shù)量為4，均勻分布在模具周圍 3.8 塑模溫控系統(tǒng)設計: 3.8.1 塑模溫控制系統(tǒng)設計： 在注射過程中,模具的溫度直接影響著制品質量和注射周期,各種塑料的性能不同,成型工藝要求的不同相應的模具對溫度要求也不同, ABS在注射成型時所需的模具對溫度為40—60度之間。對任何塑料制品，模溫波動較大都是不利的。過高的模溫會使制品在脫模后發(fā)生變形，延長冷卻時間，使生產(chǎn)率下降。過低的模溫會

46、使降低塑料的流動性，難于充滿型腔，增加制品的內應力和明顯的溶接痕等缺陷。由于模溫不斷地被注入熔融塑料加熱，模溫升高，單靠模具自身散熱不能使其保持較低的溫度，因此必須加冷卻機構。 3.8.2 冷卻裝置系統(tǒng)的設計要點： 1. 實驗表明表明冷卻水孔的數(shù)量愈多，對制品的冷卻也愈均勻． 2. 水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，即孔的排列與型腔形狀相吻合，水孔邊距型腔的距離常用１２—１５mm． 3. 對熱量聚積大溫度上升高的部位應加強冷卻． 4. 進水管直徑的選擇應使水流速度不超過冷卻水道的水流速度，避免產(chǎn)生過大的壓力降。冷卻水道直徑一般不小于9mm,常用９—１2mm。 5. 凹模、凸

47、模或成型型芯應分別冷卻，并保證其冷卻平衡。 6. 冷卻水道不應穿過沒有鑲塊或其接縫部位，水道連接必須密封以免漏水。 7. 復式冷卻循環(huán)并聯(lián)而不應串聯(lián)。 8. 進、出口冷卻水溫差不應過大，以免造成模具表面冷卻不均。 3.8.3 冷卻系統(tǒng)的計算： 塑料傳給模具的熱量：Q=nmC(-) （kJ/h） 式中Q—單位時間內塑料傳給模具的熱量（kJ/h） n—每小時的注射次數(shù)，取n=50 m—每次注射的塑料量（kg） C—塑料的比熱容（J/kg），C=1047 J/kg —熔融塑料進入模腔的溫度（） —制品脫

48、模溫度（） Q=500.021047（180-60）=1.2710kJ/h 冷卻時所需要的冷卻水量：= Q/（-） （kg） 式中—通過模具的冷卻水質量（kg） —導熱系數(shù) （ -）—進出水溫度差（），不應太大，取3 =1.2710/10553=39.7kg 根據(jù)冷卻水處于湍流狀態(tài)下的流速v與水管道直徑d的關系，確定模具冷卻水道的水道直徑d為： d= （mm） 式中v—管道內冷卻水的流速，一般取0.8~2.5m/s，取1.6m/s —水的密度（kg/）

49、 d==3.2mm 取冷卻水道的直徑d=4mm 冷卻管道總傳熱面積： 式中R—冷卻管道壁與冷卻介質間的傳熱系數(shù)（J/） R= （J/） f—與冷卻介質有關的物理系數(shù)， f=7.22 —模溫與冷卻介質之間的平均溫差，=30 R==8.510 J/ A==0.15 冷卻孔道的孔數(shù)： 式中A—冷卻裝置總的傳熱面積（） d—冷卻水道管道直徑（m） L—冷卻管道長度（m） A==0.165 因此，冷卻水道在動、定模板之中各取一個就可以達到冷卻效果。由于塑件材料為ABS，其注射成型模具并無加熱要求。

50、 4　　注射機的選擇 4.1　　注射量確定 手機上殼塑體總體計算 1、運用PRO/E中的分析命令，可得出整個手機上殼的體積為。 V＝3.09X103mm3 2、手機外殼在分型描上投影面積 運用PRO/E中的分析命令，可以分析出整個手機上殼在分型面上的投影面積。 S=1110.35mm2 。 該塑件的注射容積較小，在此對上殼采用一模一腔，即 80% 圖4.1（a）上殼 手機下殼殼塑體總體計算 圖4.1（b）下殼 3、運用PRO/E中的分析命令，可得出整個手機下殼的體積為。 V＝6.90X103mm3 4、手機外殼在分型描上投影面積 運用PRO/E

51、中的分析命令，可以分析出整個手機上殼在分型面上的投影面積。 S=1110.35mm2 。 該塑件的注射容積較小，在此對下殼采用一模一腔，即 80% 4.1.1 鎖模力確定 塑件的投影面積A1110 由式 式中 F-注射機的額定鎖模力 n-型腔數(shù)，n=1； k-安全系數(shù)，取k=1.2； -融料在型腔中平均壓力，ABS為30mpa； A-塑件投影面積； F=39.96kN 4.2.2 成型壓力 ABS的成型壓力為=30mpa，取70-150，>

52、根據(jù)節(jié)根據(jù)V、S及塑件的尺寸選擇臥式注射機，其型號為XS-Z-500，主要參數(shù)如下： 表4.2.2 XS-Z-500注射機參數(shù) 螺桿直徑/mm φ65 注射容量/cm3 500 注射壓力/MPa 104 鎖模力/kN 3500 最大注射面積cm2 1000 模具厚度/mm 最大 450 最小 200 模板行程/mm 700 噴嘴 球半徑/mm 18 孔直徑/mm φ7.5 定位孔直徑/mm 頂出 孔徑/mm φ24.5 孔距/mm 530 結論 70多天的畢業(yè)設計

53、就快要結束了，在這段時間里，我覺得我的專業(yè)知識、查找資料和獨立思考的能力有了一定的提高，也從中學會了遇到困難時應當如何去解決，這對我走進社會從事工作有著重要的影響。現(xiàn)在就本次畢業(yè)設計談談我的體會： 首次，我學會拿到任務時應當如何去解決。當拿到自己畢業(yè)設計的題目時，心里一片茫然，不知如何入手。后來翻閱很多有關的專業(yè)書籍，如：《塑料模具設計手冊》、《塑料成型工藝及模具簡明手冊》、《實用塑料注射模設計與制造》等等。也在這個的設計過程是學會了如何針對設計任務進行查找資料和獨立思考。專業(yè)知識也有了一定的提高。在畫圖的和開模的過程中，一定程度上掌握了PRO/E和Autocad這兩個軟件的應用。 在設計

54、過程中，也存在一些客觀的不足，沒有實踐的條件，不能根據(jù)實際的情況來進行設計，只能對其結構進行想像，這樣做出來的，難免存在缺點和不足，希望老師加以指點和批評。 參考文獻 [1] 陳萬林.實用塑料注射模設計與制造[M].北京. 機械工業(yè)出版社.2000：63-67. [2] 徐佩弦編著.塑料制品與模具設計[M].北京：中國輕工業(yè)出版社.2001：125-127. [3] 黃銳主編，曾邦祿副主編.塑料成型工藝學（第二版）[M].北京. 中國輕工業(yè)出 版社.2005:432-433. [4] 張克惠主編.塑料材料學[M].西安.

55、西北工業(yè)大學出版社.2006:29-40. [5] 洪慎章編著.實用注塑成型及模具設計[M].北京.機械工業(yè)出版社.2006：337. [6] 黃虹主編.塑料成型加工與模具[M]. 北京：化學工業(yè)出版社. 2003：81. [7] 四川大學、北京化工大學、天津輕工業(yè)學院合編.塑料成型模具[M]. 北京： 中國輕工業(yè)出版社. 2000:146-155. [8] 廣東工業(yè)大學內部教材.塑料模具設計手冊[Z].2005：53-58. [9] 馮開平,左宗義主編.畫法幾何與機械制圖[M].廣州. 華南理工大學出版社. 2003:4,167. [10] 伍先明,王群,龐佑霞,張厚安編.塑

56、料模具設計指導[Z].北京. 國防出版社 2006:67-71. [11] P. Lv, Z. Wang, K. Hu and W. Fan, Polym Degrad Stab 90 , pp.2005: 523–534. [12] B. Schartel, U. Braun, V. Schwarz and S. Reinemann, Polymer 44, pp[M]. 2003: 6241–6250. 致謝 本設計是在我的指導教師賴旭東老師的悉心指導下完成的。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從題目的選擇到最終完成，賴老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。 由于對實踐不足，缺乏經(jīng)驗，在做模具設計中遇到了不少困難，同時也存在許多客觀上的難題。但賴老師認真負責，耐心地幫我解決困難，并引導我不斷探索，最終順利完成本次設計。在此對賴老師表示由衷的感謝！ 同時，我要感謝我們學院給我授課的各位老師，正是由于他們的傳道、授業(yè)、解惑，讓我學到了專業(yè)知識，并從他們身上學到了如何求知治學、如何為人處事。我也要感謝我的母校廣東工業(yè)大學，是她提供了良好的學習環(huán)境和生活環(huán)境，讓我的大學生活豐富多姿，為我的人生留下精彩的一筆。  35