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數(shù)碼相機(jī)面殼模具設(shè)計(jì)
專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 生： 張艾剛
指 導(dǎo) 教 師： 高 征 兵
完 成 日 期： 2014-05-20
揚(yáng)州大學(xué)廣陵學(xué)院
47
摘 要
本文主要講述對數(shù)碼相機(jī)面殼進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的過程，通過對塑件的工藝分析，設(shè)計(jì)出塑料模具，并通過對模具設(shè)計(jì)與分類信息及產(chǎn)品材料的性能分析，初步選擇注塑機(jī)。
這次設(shè)計(jì)是對數(shù)碼相機(jī)面殼的注射模進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究。該塑件成品的表面要求一般沙面，但要求耐老化耐磨損，使用壽命較長。故在設(shè)計(jì)中選ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物），潛澆口以保證其外觀要求。由于塑件有較復(fù)雜外形輪廓及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品倒鉤距離較長需做油缸斜抽芯,對模具結(jié)構(gòu)型腔排布的限制和生產(chǎn)數(shù)量等生產(chǎn)成本綜合考慮,確定在該設(shè)計(jì)中，型芯型腔為便于加工盡量使用鑲嵌件，以減少生產(chǎn)成本，保證塑件制品的加工成型精度。同時(shí)，本設(shè)計(jì)在模具結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和其他動(dòng)作原理方面作了較為詳細(xì)的解釋說明。最后結(jié)合模具的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)零件的選用完成了整套模具的裝配，對有關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行了全面校核，確保所設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)合理并能安全可靠的用于批量生產(chǎn)。本設(shè)計(jì)闡述了結(jié)合使用 Pro/E，AutoCAD 完成裝配圖，零件圖。
關(guān)鍵詞：數(shù)碼相機(jī)面殼，Pro/E,塑料模具，設(shè)計(jì)
Abstract
This paper focuses on the process of mold design of digital camera shell, through process analysis of plastic parts, design of plastic mold, and the performance of the die design and classification of information and material analysis, the preliminary selection of injection molding machine.
The injection mold is designed for digital camera shell was designed. The surface of the plastic product general requirements of sand, but aging resistance abrasion resistance, long service life. B. ABS in the design, to ensure the appearance of latent gate. Because the plastic parts with complex shape and internal structure, product barb longer need cylinder angle core pulling, limit the production quantity and production cost of mould structure cavity layout consideration, determined in the design, core and cavity to facilitate processing as far as possible the use of mosaic pieces, reduces the production cost, to ensure the machining precision of plastic products. At the same time, the design of the die structure details and other operation principle in detail explanation. Finally, the structure and mold standard parts to complete the assembly die package, on the relevant technical specifications and conducted a comprehensive check, to ensure that the design is reasonable and can be safely used for mass production. Described the design of the combined use of Pro/E, AutoCAD to complete the assembly diagram, parts diagram.
Keywords: digital camera shell, Pro/E, plastic mould, design
目 錄
摘要
Abstract
第一章 緒論 II
1.1模具及模具工業(yè)的發(fā)展與現(xiàn)狀 1
1.2塑料成型模具的種類 2
1.3注射模具的發(fā)展方向 2
第二章 塑料成型工藝 4
2.1 塑件材料的選擇 4
2.2確定成型方法 4
2.3注塑成型工藝過程 4
2.3.1 成型前的準(zhǔn)備 5
2.3.2 注塑成型過程 5
2.3.3、塑件的后處理 6
2.4塑件的結(jié)構(gòu)工藝性 7
2.5 塑件成型工藝參數(shù) 7
2.5.1 溫度 8
2.5.2 壓力 8
2.5.3 成型周期 9
第三章 數(shù)碼相機(jī)面殼模具設(shè)計(jì) 10
3.1注塑模具分類及典型結(jié)構(gòu) 10
3.1.1注塑機(jī)機(jī)構(gòu)組成 10
3.1.2 注塑機(jī)分類 11
3.1.3 注塑機(jī)的型號規(guī)格 11
3.2注塑模具分類及典型結(jié)構(gòu) 12
3.2.1注射模分類 12
3.2.2注射模典型結(jié)構(gòu) 13
3.3數(shù)碼相機(jī)面殼模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
3.3.1確定分型面位置 15
3.3.2確定型腔數(shù)量 15
3.3.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16
3.3.4 成型零件設(shè)計(jì) 17
3.3.5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
3.3.6 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 20
3.3.7 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23
3.3.8 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 23
3.3.9 模架的尺寸計(jì)算 24
3.4 注射模具與注射機(jī)的關(guān)系 26
3.4.1 選擇注塑機(jī) 26
3.4.2最大注射量的校核 27
3.4.3 注射壓力的校核 28
3.4.4 鎖模力的校核 29
3.4.5 安裝部分尺寸校核 29
3.4.6 開模行程的校核 29
3.4.8 推出裝置的校核 29
第四章 數(shù)碼相機(jī)面殼模具三維設(shè)計(jì) 30
4.1數(shù)碼相機(jī)面殼三維造型及模具設(shè)計(jì) 30
4.2 模架設(shè)計(jì) 31
4.2.1 定義模具模架 32
4.2.2 添加設(shè)備 33
4.2.3 設(shè)計(jì)頂出機(jī)構(gòu) 34
4.2.4 設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng) 34
4.2.5 動(dòng)畫模擬開模 36
第五章 數(shù)碼相機(jī)面殼模具注射仿真分析 37
5.1 Pro/e塑料顧問的簡介 37
5.2 塑料顧問模塊的進(jìn)入 37
5.3 分析功能應(yīng)用 38
5.4 分析結(jié)果 39
5.5分析結(jié)果的輸出 41
5.6 注射仿真分析的優(yōu)缺點(diǎn) 42
第六章 小結(jié)與展望 43
6.1小結(jié) 43
6.2展望 43
致 謝 44
參考文獻(xiàn) 45
附 錄 46
張艾剛 數(shù)碼相機(jī)面殼模具設(shè)計(jì)
第一章 緒論
1.模具及模具工業(yè)的發(fā)展與現(xiàn)狀
1.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
我國在注塑模CAD技術(shù)開發(fā)研究與應(yīng)用方面起步較晚。從20世紀(jì)80年代中期開始，國內(nèi)部分大中型企業(yè)先后引進(jìn)了一些國外知名度較高的注塑模CAD系統(tǒng)。同時(shí)，某些高等學(xué)校和科研院所也開始了注塑模CAD系統(tǒng)的研制與開發(fā)工作，我國注塑模CAD/CAE/CAM研究始于07年代末，發(fā)展較為迅速多年來,我國對注塑模設(shè)計(jì)制造技術(shù)及其CAD的開發(fā)應(yīng)用十分重視，在“八五”期間,由北京航空航天大學(xué)、華中理工大學(xué)、四川聯(lián)合大學(xué)等單位聯(lián)合進(jìn)行了國家重點(diǎn)科技攻關(guān)課題“注塑模CAD/CAE/CAM集成系統(tǒng)”，并于1996年通過鑒定，部分成果己投入實(shí)際應(yīng)用，使我國的注塑模CAD/CAE/CAM研究和應(yīng)用水平有了較大提高.目前擁有自主版權(quán)的軟件有，華中理工大學(xué)開發(fā)的塑料注塑模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)HscZ0，鄭州工業(yè)大學(xué)研制的2一MOLD分析軟件等.這些軟件正在一些模具企業(yè)中推廣和使用，有待在試用中逐步完善。這些項(xiàng)目的成果對促進(jìn)我國注塑模CAD技術(shù)的迅速發(fā)展起了重要作用，使我國注塑模CAD技術(shù)及應(yīng)用水平很快提高。目前，我國經(jīng)濟(jì)仍處于高速發(fā)展階段。一方面，國內(nèi)模具市場將繼續(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，模具技術(shù)的發(fā)展趨勢主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展，模具產(chǎn)品的技術(shù)含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產(chǎn)朝著信息化、無圖化、精細(xì)化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)批品牌化、管理信息化、經(jīng)營國際化的方向發(fā)展。
1.2國外的研究狀況及發(fā)展趨勢
國內(nèi)外模具的發(fā)展現(xiàn)狀，在電子，汽車，點(diǎn)擊，電器，儀器，儀表，家電和通訊等產(chǎn)品中，60%—70%的零部件都要依靠模具成型，目前全世界模具年產(chǎn)值為600億美元，日本，美國等發(fā)達(dá)國家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)。近年來，我國模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長速度發(fā)展，2003年，我國模具總產(chǎn)值超過400億人民幣，所以說，沒有模具就沒有高質(zhì)量的產(chǎn)品。用模具加工的零件，就有生產(chǎn)率高，質(zhì)量好，節(jié)約材料，成本底等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向，因此，模具技術(shù)特別市制造精密，復(fù)雜，大型模具的技術(shù)，已成為衡量一個(gè)國家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志之一，雖然我國的模具制造歷史不長，但我國僅僅用了30年的時(shí)間走完未來外國90年歷程。相對來說我國的潛力更大，模具制造的發(fā)展空間更大，從模具制造地的分布來看，我國的沿海地方如廣東的深圳，東莞，浙江的黃巖一帶模具制造業(yè)發(fā)展的很快，成為了中國大陸模具制造業(yè)的領(lǐng)頭羊。
相對于過去落后的模具手工業(yè)制造，現(xiàn)在的模具制造趨向機(jī)械化，批量化，標(biāo)準(zhǔn)化，這樣對模具加工設(shè)備性能的要求更高，設(shè)備的操作人員專業(yè)化，模具設(shè)計(jì)師的能力要求更高
2.塑料成型模具的種類
模具的類型通常是按照加工對象和工藝的不同進(jìn)行分類，從行業(yè)角度的區(qū)分來看主要有塑料模具、橡膠模具、金屬冷沖模具、金屬冷擠壓模具和熱擠壓模具、金屬拉拔模具、粉末冶金模具、金屬壓鑄模具、金屬精密鑄造模具、玻璃模具等等。
其中塑料模具又包括：注射模、壓縮模、傳遞模、擠出模、中空吹塑模、真空成型模、壓縮空氣成型模、旋轉(zhuǎn)成型模、發(fā)泡成型模和空氣輔助成型模和水輔助成型模等多種模具。
3.注塑模具的發(fā)展方向
(1)采用數(shù)控（NC）和計(jì)算機(jī)控制（CNC）等高效自動(dòng)化設(shè)備，在加工模具的車，銑，鏜，磨等各類機(jī)床上都附件了一套讀數(shù)顯示裝置，包括一個(gè)傳感器和一個(gè)數(shù)字顯示器，別有公英制轉(zhuǎn)換開關(guān)。一般模具廠主要設(shè)備中NC，CNC設(shè)備已經(jīng)占到20%—30%，生產(chǎn)效率可以提高30%—50%。
(2)氣體輔助注射成型，氣體輔助注射成型正在歐美，日本甚至韓國等地廣泛推廣，這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)入我國只有幾年時(shí)間，但從理論研究和部分實(shí)際應(yīng)用證明，氣體輔助成型技術(shù)與傳統(tǒng)注射技術(shù)相比，具有很大的優(yōu)越性。
(3)發(fā)展電加工技術(shù)，用于加工復(fù)雜形狀和硬質(zhì)材料木，國外一般采用多電極加工，常用4—5電極加工一個(gè)型腔，以保證尺寸精度和表面粗糙度，線切割加工應(yīng)用慢走絲，鋼絲切割，不重復(fù)使用等新技術(shù)，使加工精度達(dá)到微米級別。
(4)推廣熱流道技術(shù)，由于采用熱流道技術(shù)的模具可以提高鍛件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省制件的原材料和節(jié)約能源，所以這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在塑料模具行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用，國外熱流道技術(shù)發(fā)展很快，許多塑料模具生產(chǎn)廠生產(chǎn)的模具已有一半以上使用熱流道技術(shù)，有的甚至超過了80%，效果十分明顯，果味近幾年累已開始推廣應(yīng)用，但總體還打不到10%，個(gè)別企業(yè)已達(dá)到30%左右，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。
(5)計(jì)算機(jī)集成制造及管理系統(tǒng)（CIMC），機(jī)床的加工指令可由計(jì)算機(jī)的后置處理軟件自動(dòng)編程后，由計(jì)算機(jī)中心通過接口直接輸入機(jī)床進(jìn)行加工（DNC技術(shù)）。進(jìn)一步發(fā)展柔性加工系統(tǒng)（FMS），從而形成，制品設(shè)計(jì)——模具設(shè)計(jì)——模具制造——檢測——制品生產(chǎn)——檢測——包裝 的完整過程的CIMS系統(tǒng)。
(6)在模具設(shè)計(jì)制造過程中將全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)
(7)設(shè)計(jì)人員普遍使用三維軟件設(shè)計(jì)，如Pro/E，UG等設(shè)計(jì)產(chǎn)品和模具，利用計(jì)算機(jī)來模擬開合模，更好地節(jié)約時(shí)間和成本。
第二章 塑料成型工藝
塑料成型是將塑料原材料轉(zhuǎn)變?yōu)樗栊螤詈托阅艿乃芗囊婚T工程技術(shù)。在設(shè)計(jì)模具時(shí)不僅要了解塑料制作的技術(shù)要求和注射成型的工藝過程，還必須了解注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范，以保證設(shè)計(jì)的模具與使用的注射機(jī)相適應(yīng)。
2.1塑件材料的選擇
1、使用性能
綜合性能好，沖擊強(qiáng)度、力學(xué)強(qiáng)度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)穩(wěn)定性，電氣性能良好；易于成型和機(jī)械加工，適合制作一般機(jī)械零件、減磨零件、傳動(dòng)零件等。
2、成型性能
（1）無定型塑料。其品種很多，各品種的機(jī)電性能及成型特征也各有差異，應(yīng)按品種來確定成型方法及成型條件。
（2）吸濕性強(qiáng)。水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.3%，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長時(shí)間預(yù)熱干燥。
（3）流動(dòng)性中等。溢邊料0.004mm左右。
（4）模具設(shè)計(jì)時(shí)注意澆注系統(tǒng)，選擇好進(jìn)料口的位置、進(jìn)料形式。
結(jié)合相機(jī)面殼壁薄的特點(diǎn)，本課題選流動(dòng)性較好的材料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）。
2.2確定成型方法
注射成型是熱塑性塑料成型的一種重要方法,它具有成型周期短、能一次成型形狀復(fù)雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件。注射成型的生產(chǎn)率高，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。因此，注射成型廣泛應(yīng)用于各種塑料制件的生產(chǎn)。根據(jù)塑件材料為ABS和塑件的外形特征和使用要求，選擇最佳的成型方法就是注射成型。
2.3注塑成型工藝過程
2.3.1成型前的準(zhǔn)備
為使注塑成型過程順利進(jìn)行和保證塑件質(zhì)量，成型前應(yīng)該對所用塑料原料和設(shè)備作好一些準(zhǔn)備工作。
1、了解塑料原料的顆粒大小、均勻性等；測定塑料的工藝性能；如果來料是粉料，則有時(shí)還需要對其進(jìn)行染色和造粒；設(shè)定干燥條件時(shí)，對易吸濕的塑料進(jìn)行充分的干燥和預(yù)熱。
2、對料筒進(jìn)行清洗或拆換。
3、塑件帶有金屬嵌件時(shí)，應(yīng)對嵌件進(jìn)行預(yù)熱，防止嵌件周圍產(chǎn)生過大內(nèi)應(yīng)力。
4、脫模困難的塑件，要選擇合適的脫模劑。脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而覆在模具表面的一種助劑。常用的脫模劑有硬脂酸鋅、液體石蠟、硅油等。
5、設(shè)定料筒溫度時(shí)，考慮塑料的玻璃化溫度、熔點(diǎn)、分解溫度。
6、設(shè)定模具溫度時(shí)，考慮塑料的成型收縮率及成型時(shí)模具溫度范圍。
7、塑料制品后加工時(shí)，考慮塑料的吸濕性、結(jié)晶性、耐化學(xué)性、熱變形溫度等。
2.3.2注塑成型過程
注塑是將顆粒狀態(tài)或粉狀塑料，從注塑機(jī)的料斗送進(jìn)加熱的料筒中，經(jīng)過加熱熔融，塑化成為黏流態(tài)熔體，在注塑機(jī)柱塞或螺桿的高壓推動(dòng)下，以很大的流速經(jīng)過噴嘴，注入模具型腔，經(jīng)一定時(shí)間的保壓冷卻定型后，開模分型獲得塑料制品。
注塑過程可簡寫為：加料—塑化—注射—保壓—冷卻—脫模。具體如下。
1、加熱、預(yù)塑化：塑料芯塊（或粉末）被裝入進(jìn)料斗，穿過一條在注射料筒中通過旋轉(zhuǎn)螺桿的作用下塑料芯塊（或粉末）被向前推進(jìn)的通道。螺桿的旋轉(zhuǎn)迫使這些芯塊在高壓下對抗使它們受熱融化的料筒加熱壁。加熱溫度在265至500華氏度之間。
2、塑化、注射：隨著壓力增強(qiáng)，旋轉(zhuǎn)螺桿被推向后壓直到積累了足夠的塑料能夠發(fā)射。注射活塞迫使熔融塑料從料筒，通過噴嘴、澆口和流道系統(tǒng)，最后進(jìn)入模具型腔。在注塑過程中，模具型腔被完全充滿。當(dāng)塑料接觸冰冷的模具表面，便迅速固化形成表層。由于型芯還處于熔融狀態(tài)，塑料流經(jīng)型芯來完成模具的填充。典型地，在注塑過程中模具型腔被填充至95%~98%。
3、保壓、冷卻：然后模具成型過程將進(jìn)行至壓緊階段。當(dāng)模具型腔充滿的時(shí)候，熔融的塑料便開始冷卻。由于塑料冷卻過程中會收縮，這增加了收縮痕、氣空、尺寸不穩(wěn)定性等瑕疵。為了彌補(bǔ)收縮，額外的塑料就要被壓入型腔。型腔一旦被填充，作用于使物料熔化的壓力就會阻止模具型腔中的熔融塑料由模具型腔澆口處回流。壓力一直作用到模具型腔澆口固化。這個(gè)過程可以分為兩步（壓緊和定型），或者一步完成（定型或者第二階段）。在壓緊過程中，熔化物通過補(bǔ)償收縮的保壓壓力來進(jìn)入型腔。固化成型過程中，壓力僅僅是為了阻止聚合物熔化物逆流。固化成型階段完成之后，冷卻階段便開始了。在這個(gè)階段中，部件在模具中停留某一規(guī)定時(shí)間。冷卻階段的時(shí)間長短主要取決于材料特性和部件的厚度。典型地，部件的溫度必須冷卻到物料的噴出溫度以下。
4、脫模：模具型腔內(nèi)的塑料制品冷卻定型后，鎖模機(jī)構(gòu)開模，推出塑件。
2.3.3塑件的后處理
塑料熔體在成型過程中有時(shí)會存在不均勻結(jié)晶、取向和收縮應(yīng)力，導(dǎo)致塑料制品在脫模后變形，力學(xué)性能、化學(xué)性能及表觀質(zhì)量變壞，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鹚芰现破烽_裂。為了解決這些問題，常常對塑件進(jìn)行后處理，后處理的方法主要有退火處理和調(diào)濕處理。
1、退火處理
（1）退火目的 ①消除或降低塑料制品成型后的殘余應(yīng)力 ②降低塑料制品的硬度，提高塑料制品的韌度。
（2）退火工具 烘箱或液體介質(zhì)（如熱水、熱油等）。
（3）退火溫度 塑件使用溫度加10～20℃，或塑件變形溫度減10～20℃。
（4）退火時(shí)間 退火時(shí)間與塑件壁厚有關(guān)，通?？砂疵亢撩缀穸燃s需半小時(shí)估算。
2、調(diào)濕處理
（1）調(diào)濕目的 調(diào)濕處理主要針對吸濕性很強(qiáng)，且易氧化的尼龍類制品，用于消除內(nèi)應(yīng)力，達(dá)到吸濕平衡，以穩(wěn)定尺寸。
（2）調(diào)濕介質(zhì) 一般為沸水或醋酸鉀溶液（沸點(diǎn)為121℃）。
（3）調(diào)濕溫度 100～120℃。
（4）調(diào)濕時(shí)間 保濕時(shí)間與壁厚有關(guān)，通常為2～9h。
2.4塑件的結(jié)構(gòu)工藝性
要想獲得合格的塑件，除合理選用塑件的原材料外，還必須考慮塑件的結(jié)構(gòu)工藝性。只有塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足成型工藝要求，才能設(shè)計(jì)出合理的模具結(jié)構(gòu)，以防止成型時(shí)產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷及開裂等缺陷，達(dá)到提高生產(chǎn)率和降低成本的目的。塑件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：尺寸和精度、表面粗糙度、塑件形狀、壁厚、斜度、加強(qiáng)筋、支承面、圓角、孔、螺紋、齒輪、嵌件、文字、符號及標(biāo)記等。
1、壁厚 塑件壁厚不能過小，否則熔融塑料在模具型腔中的流動(dòng)阻力加大；塑件壁厚不能過大，否則會造成用料過多而增加成本，也易產(chǎn)生氣泡、縮孔等缺陷而影響產(chǎn)品質(zhì)量。查相關(guān)手冊可知ABS的最小壁厚為0.75，小型塑件的推薦壁厚為1.5，本課題數(shù)碼相機(jī)面殼的壁厚為1.05，屬于薄壁殼體類塑件。
2、塑件尺寸精度 對塑料制品的精度要求不能過高，應(yīng)在保證使用性能的情況下，盡可能選用低精度等級。本課題采用一般精度MT3。
3、塑件表面粗糙度 塑件的表面粗糙度主要取決于成型模具型腔表面的粗糙度。一般模具型腔表面的粗糙度要比成型制品的表面粗糙度低1-2級。本課題采用Ra（1.6~0.2）μm。
4、圓角 塑料制品的轉(zhuǎn)角處應(yīng)盡可能用圓弧過渡。其優(yōu)點(diǎn)有：避免應(yīng)力集中，可提高制品強(qiáng)度；改善流動(dòng)狀況；利于成型，利于脫模。
2.5塑件成型工藝參數(shù)
2.5.1溫度
在注射成型時(shí)應(yīng)控制的溫度有料溫和模具溫度，料溫是指料筒溫度和噴嘴溫度，料筒溫度又包括前段溫度、中段溫度和后段溫度。料溫影響塑件的塑化和填充，模具溫度則影響熔體的填充和冷卻固化。溫度要求具體如下：
1、料筒溫度 料筒溫度應(yīng)控制在塑料的粘流溫度Tf（對結(jié)晶型塑料為熔點(diǎn)Tm）和熱分解溫度Td之間。料筒溫度直接影響到塑料熔體充模過程和塑件的質(zhì)量。料筒溫度高，有利于注射壓力向模具型腔內(nèi)傳遞，另外，使熔體粘度降低，提高流動(dòng)性，從而改善成型性能，提高生產(chǎn)率，降低制品表面粗糙度。但料筒溫度過高，時(shí)間過長時(shí)，塑料的熱降解量增大，塑件的質(zhì)量會受到很大影響。選擇料筒溫度時(shí)，應(yīng)考慮以下幾方面的影響因素：
（1）塑料的特性 熱塑性塑料中流動(dòng)性差的塑料要適當(dāng)提高料筒溫度。
（2）注塑機(jī)類型 螺桿式注塑機(jī)由于螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的剪切作用能獲得較大的摩擦熱，促進(jìn)塑料的塑化，因而料筒溫度選擇比柱塞式注塑機(jī)低10～20℃。
（3）塑件及模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 薄壁塑件的型腔比較狹窄，塑料熔體注入時(shí)的阻力大，冷卻快。料筒溫度應(yīng)選擇高一些，反之則低一些。
料筒溫度并不是一個(gè)恒溫，而是從料斗一側(cè)開始到噴嘴為止是逐步升高的，這樣可使塑料溫度平穩(wěn)上升達(dá)到均勻塑化的目的。
2、噴嘴溫度 選擇噴嘴溫度時(shí)，考慮到塑料熔體與噴孔之間的摩擦熱能使熔體經(jīng)過噴嘴后出現(xiàn)很高的溫升，為防止熔體在直通式噴嘴可能發(fā)生的“流涎現(xiàn)象”，通常噴嘴溫度略低于料筒的最高溫度。但對于熱固性塑料一般都將噴嘴溫度的取值高于料筒溫度，這樣一方面使其自身具有良好的流動(dòng)性，另一方面又能接近硬化溫度的臨界值，即保證了注射成型，又有利于硬化定型。
3、模具溫度 模具溫度的高低決定于塑料的結(jié)晶性、塑件的尺寸與結(jié)構(gòu)、性能要求以及其他工藝條件（熔料溫度、注射壓力及注射速度、成型周期等）。模具溫度根據(jù)不同塑料的成型條件，通過模具的冷卻（或加熱）系統(tǒng)控制。對于要求模具溫度較低的塑料，如ABS塑料等應(yīng)在模具上設(shè)冷卻裝置；對模具溫度要求較高的塑料，如聚碳酸脂、聚砜、聚甲醛、聚苯醚等應(yīng)在模具上設(shè)加熱系統(tǒng)。
2.5.2壓力
注射成型過程中的壓力包括注射壓力、塑化壓力（即背壓）和保壓壓力。
1、注射壓力 注射壓力是指柱塞或螺桿軸向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其頭部對塑料熔體所施加的壓力。它的作用：一是克服塑料熔體從料筒流向型腔時(shí)的阻力，保證一定的充模速率；二是對塑料熔體進(jìn)行壓實(shí)。注射壓力的大小，取決于塑料品種、注射機(jī)類型、模具澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、尺寸與表面粗糙度、模具溫度、塑件的壁厚及流程大小等多種因素。注射壓力過低，則熔體難以充滿型腔，造成熔接痕、填充不滿等缺陷；注射壓力過高，可能造成飛邊、粘模、頂白等缺陷。當(dāng)注射壓力過大而澆口較小時(shí)，熔體在型腔內(nèi)將會產(chǎn)生噴射現(xiàn)象，造成氣泡和銀絲等缺陷。 近年來，采用注塑流動(dòng)模擬的計(jì)算機(jī)分析軟件，可對注射壓力進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。確定注射壓力的原則是：
（1）對于熱塑性塑料，注射壓力一般在40～130 MPa之間。
（2）對于熱固性塑料，由于熔料中填料較多，粘度較大，且在注射過程中對熔體有溫升要求，注射壓力一般要選擇大一些，常用范圍約為100～170 MPa。
（3）在其他條件相同的情況下，柱塞式注塑機(jī)作用的注塑壓力應(yīng)比螺桿式的大，因?yàn)樗芰显谥阶⑺軝C(jī)料筒內(nèi)的壓力損失比螺桿式的大。
2、 塑化壓力 塑化壓力又稱背壓，是注塑機(jī)螺桿頂部熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)受到的壓力。增加塑化壓力能提高熔體溫度，并使溫度分布均勻，但增加塑化壓力會降低塑化速率、延長成型周期，甚至可能導(dǎo)致塑料的降解。一般操作中，塑化壓力應(yīng)在保證塑件質(zhì)量的前提下越低越好，具體數(shù)值隨所選用的塑料品種而變化，通常很少超過6 MPa。如聚酰胺塑化壓力必須較低，否則塑化速率將很快降低。注射熱固性塑料時(shí)一般塑化壓力都比熱塑性塑料取的小，約為3.4～5.2 MPa，并在螺桿啟動(dòng)時(shí)可以接近于零。但要注意的是，背壓力如果過小，物料易充入空氣，使計(jì)量不準(zhǔn)確，塑化不均勻。
3、 保壓壓力 保壓壓力和保壓時(shí)間有關(guān)，它是在熔體充滿型腔后，熔體在冷卻收縮階段，注塑機(jī)持續(xù)作用在于熔體的力。它主要影響模腔的壓力及塑料制品最終的成型質(zhì)量。塑料制品越大或壁厚越厚，要求保壓壓力越大和保壓時(shí)間越長。保壓壓力和保壓時(shí)間不夠時(shí)，易造成制品表面產(chǎn)生收縮凹陷、內(nèi)部組織不良、力學(xué)性能變差等缺陷。
2.5.3成型周期
成型周期決定模具的勞動(dòng)生產(chǎn)率，因此越短越好。
成型周期是指完成一次注塑工藝全過程所用的時(shí)間，包括合模時(shí)間、注射時(shí)間、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間、開模時(shí)間、頂出時(shí)間及其他時(shí)間（如放嵌件、噴脫模劑等）。其中保壓時(shí)間和冷卻時(shí)間占的比例最大，有時(shí)可達(dá)80%。而保壓時(shí)間和冷卻時(shí)間在很大的程度上取決于塑件的壁厚，因此可以根據(jù)塑件的壁厚來大致估算模具的成型周期（見表2-3）。
表2-3 成型周期的經(jīng)驗(yàn)估算法
塑件壁厚/mm
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
成型周期/s
10
15
22
28
35
第三章 數(shù)碼相機(jī)面殼模具設(shè)計(jì)
3.1注射模具分類及典型結(jié)構(gòu)
3.1.1注塑機(jī)結(jié)構(gòu)組成
注射成型機(jī)通常由注射裝置、合模裝置、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)等組成，如圖3-1所示。注射裝置使塑料均勻地塑化成熔融狀態(tài)，并以足夠的速度和壓力將一定量的熔料注射進(jìn)模具型腔。合模裝置也稱鎖模裝置，保證注射模具可靠地閉合，實(shí)現(xiàn)模具開、合動(dòng)作以及頂出制件。液壓和電器控制系統(tǒng)保證注射機(jī)按預(yù)定工藝過程的要求（如壓力、溫度、速度和時(shí)間）和動(dòng)作程序準(zhǔn)確有效工作。
圖3-1 注塑機(jī)的基本組成
1-合模裝置 2-注射裝置 3-液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 4-電器控制系統(tǒng)
3.1.2注塑機(jī)的分類
注塑機(jī)的分類方法有三種：按外形分，按塑化方式分、按用途分和按傳動(dòng)方式分。
1、 按外形分 可分為立式、臥式和角式三種，應(yīng)用較多的是臥式注塑機(jī)。
（1） 臥式注塑機(jī) 合模系統(tǒng)與注射系統(tǒng)的軸線重合，并與機(jī)器底面平行，具有機(jī)器重心低、穩(wěn)定，操作維修方便，自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是占地面積大。它是最普遍、最主要的注塑機(jī)形式。
（2）立式注塑機(jī) 合模系統(tǒng)與注射系統(tǒng)的軸線重合，并與機(jī)器底面垂直，具有占地面積小、模具拆裝方便安裝嵌件和活動(dòng)型芯簡便可靠等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是重心高、不穩(wěn)定，加料較困難，不易自動(dòng)化生產(chǎn)等。
（3）直角式注塑機(jī) 合模系統(tǒng)和注射系統(tǒng)的軸線互相垂直，具有結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是機(jī)械傳動(dòng)無法準(zhǔn)確可靠的注射和保持壓力及鎖模力，模具受沖擊和振動(dòng)較大。適合生產(chǎn)形狀不對稱及使用側(cè)澆口的模具。
2、 按塑化方式分 可分為柱塞式注塑機(jī)和螺桿式注塑機(jī)。立式注射機(jī)與直角式注射機(jī)結(jié)構(gòu)為柱塞式，不宜加工流動(dòng)性差、熱敏性強(qiáng)的塑料制品；臥式注塑機(jī)結(jié)構(gòu)多為螺桿式，螺桿可作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，亦可作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
3、按用途分 可分為通用型和專用型。
4、按傳動(dòng)方式分 可分為機(jī)械式、液壓式和機(jī)械液壓聯(lián)合式。
3.1.3注塑機(jī)的型號規(guī)格
注塑機(jī)的規(guī)格是指決定注射機(jī)加工能力和適用范圍的一些主要技術(shù)參數(shù)，這些參數(shù)包括注射、合模和綜合性能，如額定注射量、額定注射壓力、額定鎖模力、模具安裝尺寸及開模行程等。
注塑機(jī)型號規(guī)格目前世界上尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，它是用來表示注塑機(jī)加工能力的，而反映注塑機(jī)加工能力的主要參數(shù)是公稱注射量和鎖模力。因此常用額定注射容積數(shù)量和鎖模力大小來表示注塑機(jī)型號規(guī)格。額定注射量是指注塑機(jī)在注射螺桿（或柱塞）作一次最大注射行程時(shí)，注射裝置所能達(dá)到的對空注射量。鎖模力是由合模機(jī)構(gòu)所能產(chǎn)生的最大模具閉緊力決定的，它反映了注塑機(jī)成型制品面積的大小。
一般用注塑機(jī)的額定注射量和鎖模力同時(shí)來表示注塑機(jī)的加工能力，并以此作為注塑機(jī)的系列規(guī)格。國產(chǎn)注塑機(jī)的型號表示為：XS-ZY-125/90，型號中：X表示成型，S表示塑料，Z表示注射，Y表示螺桿式注射機(jī)，125表示額定注射量為125 cm3，90表示最大鎖模力為90×10 kN。
3.2注塑模具分類及典型結(jié)構(gòu)
3.2.1注塑模分類
注射模具的分類方法很多。按其所用注射機(jī)的類型可分為臥室注射機(jī)用的模具、立式注射機(jī)用的模具、角式注射機(jī)用的模具；按所成型的塑料制品材料品種分，可分為熱塑性塑料注射模和熱固性塑料注射模。按注射模的整體結(jié)構(gòu)分，可分為單分型面注射模、雙分型面注射模、垂直分型面注射模、有側(cè)面分型和抽芯結(jié)構(gòu)的注射模、定模有定距推板結(jié)構(gòu)的注射模、直角注射成型機(jī)上用的專用注射模、有活動(dòng)向鑲件的注射模等。按澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分，可分為澆注系統(tǒng)為熱流道結(jié)構(gòu)的注射模、澆注系統(tǒng)為絕熱流道結(jié)構(gòu)的注射模、澆注系統(tǒng)為溫流道結(jié)構(gòu)的注射模。
3.2.2注塑模典型結(jié)構(gòu)
按照注塑模具總體特征所分類型的典型結(jié)構(gòu)如下。
1、單分型面注射模
圖3-2 單分型面注射模
1—?jiǎng)幽０?2—定模板 3—冷卻水道 4—定模座板 5—定位圈 6—澆口套 7—型芯 8—導(dǎo)柱 9—導(dǎo)套 10—?jiǎng)幽Ｗ?11—支承板 12—支承釘 13—頂板 14—頂板固定板 15—主流道拉料桿 16—頂板導(dǎo)柱 17—頂板導(dǎo)套 18—頂桿 19—復(fù)位桿 20—墊板
單分型面注射模也稱二板式注射模，如圖3-2所示。它是注射模中最簡單的一種結(jié)構(gòu)形式。這種模具只有一個(gè)分型面。單分型面注射模具可以根據(jù)需要，既可以設(shè)計(jì)成單型腔注射模，也可以設(shè)計(jì)成多型腔注射模，應(yīng)用十分廣泛。
圖3-3 雙分型面注射模
1—支架 2—支承板 3—型芯固定板 4—推件板導(dǎo)柱 5—導(dǎo)柱 6—限位銷 7—彈簧 8—定距拉板 9—推板 10—推桿固定板11—推桿 12—導(dǎo)柱 13—中間板 14—定模座板 15—導(dǎo)套 16—澆口套 17—型芯
其工作原理為：合模時(shí)，在導(dǎo)柱的導(dǎo)向定位下，動(dòng)模和定模閉合。型腔由定模板上是凹模與固定在動(dòng)模板上的凸模組成，并由注射機(jī)合模系統(tǒng)提供的鎖模力鎖緊。然后注射機(jī)開始注射，塑料熔體經(jīng)定模板上的澆注系統(tǒng)進(jìn)入型腔，待熔體充滿型腔并經(jīng)過保壓、補(bǔ)縮和冷卻定型后開模。開模時(shí)，注射機(jī)合模系統(tǒng)帶動(dòng)動(dòng)模后退，模具從分型面分開，塑料件包在凸模上隨動(dòng)模一起后退，同時(shí)拉料桿將澆注系統(tǒng)的主流道凝料從澆口套中拉出。當(dāng)動(dòng)模移動(dòng)一定距離后，注射機(jī)的頂桿接觸推板，推出機(jī)構(gòu)開始動(dòng)作，使推桿和拉料桿分別將塑件及澆注系統(tǒng)凝料從凸模推出，塑件與澆注系統(tǒng)凝料一起從模具中落下，至此完成一次注射過程。推出機(jī)構(gòu)靠復(fù)位桿復(fù)位并準(zhǔn)備下一次注射。
2、雙分型面注射模
雙分型面注射模具有兩個(gè)分型面，如圖3-3所示。第一個(gè)分型面A-A是定模板與中間板的分型后澆注系統(tǒng)凝料由此脫出，第二個(gè)分型面B-B是中間板與推件板之間的分型，分型后塑件由此脫出。與單分型面注射模具比較，雙分型面注射模具在定模部分增加了一塊可以局部移動(dòng)的中間板，所以也叫三板模（動(dòng)模板、中間板、定模板）注射模具。雙分型面注射模開模時(shí)，中間板在定模的導(dǎo)柱上與定模板作定距離分離，以便在這兩模板之間取出澆注系統(tǒng)凝料。
其工作原理為：開模時(shí)，注射機(jī)開合模系統(tǒng)帶動(dòng)動(dòng)模部分后移。由于彈簧的作用，模具首先在A分型面分型，中間板隨動(dòng)模一起后移，主流道凝料隨之拉出。當(dāng)動(dòng)模部分移動(dòng)一定距離后，固定在中間板上的限位銷與定距拉板左端接觸，使中間板停止移動(dòng)。動(dòng)模繼續(xù)后移，B分型面分型。因塑件包緊在型芯上，這時(shí)澆注系統(tǒng)凝料在澆口處自行拉斷，然后在A分型面之間自行脫落或由人工取出。動(dòng)模部分繼續(xù)后移，當(dāng)注射機(jī)的推桿接觸推板時(shí)，推出機(jī)構(gòu)開始工作，推件板在推桿的推動(dòng)下將塑件從型芯上推出，塑件在B分型面之間自行落下。
3、斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯注射模
圖3-4 斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯注射模
1—?jiǎng)幽Ｗ?2—墊塊 3—支承板 4—?jiǎng)幽０?5—擋塊 6—螺母 7—彈簧 8—滑塊拉桿 9—楔緊塊 10—斜導(dǎo)柱 11—側(cè)型芯滑塊12—型芯 13—澆口套 14—定模座板 15—導(dǎo)柱 16—定模板 17—推桿 18—拉料桿 19—推桿固定板 20—推板
當(dāng)塑件側(cè)壁有通孔、凹穴或凸臺時(shí)，其成型零件必須制成可側(cè)向移動(dòng)的，否則塑件無法脫模。帶動(dòng)型芯滑塊側(cè)向移動(dòng)的整個(gè)機(jī)構(gòu)稱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。如圖3-4所示為斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯的注射模，其中的側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)是由斜導(dǎo)柱和側(cè)型芯滑塊所組成的，此外還有楔緊塊、擋塊、滑塊拉桿、彈簧等一些輔助零件。
其工作原理為：開模時(shí)，動(dòng)模部分向后移動(dòng)，開模力通過斜導(dǎo)柱作用于側(cè)型芯滑塊，迫使其在動(dòng)模板的導(dǎo)滑槽內(nèi)向外滑動(dòng)，直至滑塊與塑件脫開，完成側(cè)向抽芯動(dòng)作。這時(shí)塑件包在型芯上隨動(dòng)模繼續(xù)后移，直到注射機(jī)頂桿與模具推板接觸，推出機(jī)構(gòu)開始工作，推桿將塑件從型芯上推出。合模時(shí)，復(fù)位桿使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位，斜導(dǎo)柱使側(cè)型芯滑塊向內(nèi)移動(dòng)復(fù)位，最后由楔緊塊鎖緊。
斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯結(jié)束后，側(cè)型心滑塊應(yīng)有準(zhǔn)確的位置，以便在合模時(shí)斜導(dǎo)柱能順利插入滑塊的斜導(dǎo)孔中使滑塊復(fù)位。圖3-4的定位裝置是由擋塊、滑塊拉桿、螺母和彈簧組成的。楔緊塊是防止注射時(shí)熔體壓力使側(cè)型芯滑塊產(chǎn)生位移而設(shè)置的，其上面的斜面應(yīng)與側(cè)型芯滑塊上斜面的斜度一致，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)留有一定的修正余量，以便裝配時(shí)修正。
4、帶有活動(dòng)鑲件的注射模
有些塑件上雖然有側(cè)向的通孔及凹凸形狀，但還有更特殊的要求，如模具上需要設(shè)置螺紋型芯或螺紋型環(huán)等。為了簡化模具結(jié)構(gòu)，將不采用斜導(dǎo)柱、斜滑塊等機(jī)構(gòu)，而是在型腔的局部設(shè)置鑲件。開模時(shí)，這些活動(dòng)鑲件不能簡單的沿開模方向與塑件分離，而是必須在塑件脫模時(shí)連同塑件一起移出模外，然后通過手工或?qū)ｉT的工具將它與塑件分離，在下一次合模注射之前，再重新將其放入模內(nèi)。
圖3-5帶有活動(dòng)鑲件的注射模
1—定模板 2—導(dǎo)柱 3—活動(dòng)鑲塊 4—型芯座 5—?jiǎng)幽０? 6—支承塊 8—彈簧 9—推桿 10—推桿固定板 11—推板
采用活動(dòng)鑲件結(jié)構(gòu)形式的模具，其優(yōu)點(diǎn)不僅省去了斜導(dǎo)柱、滑塊等負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制造，大大降低了模具的制造成本，更主要的是在某些無法安排斜滑塊等結(jié)構(gòu)的場合，必須使用活動(dòng)鑲件形式。這種方法的缺點(diǎn)是操作時(shí)安全性差，生產(chǎn)效率較低。如圖3-5所示的是帶有活動(dòng)鑲件的注射模。
開模時(shí)，塑件包在型芯和活動(dòng)鑲件上，隨動(dòng)模部分向左移動(dòng)而脫離動(dòng)模板，分型到一定距離，推出機(jī)構(gòu)開始工作，設(shè)置在活動(dòng)鑲件上的推桿將活動(dòng)鑲件連同塑件一起推出型芯脫模，由人工將活動(dòng)鑲件從塑件上取下。合模時(shí)，推桿在彈簧的作用下復(fù)位，推桿復(fù)位后動(dòng)模板停止移動(dòng)，然后人工將活動(dòng)鑲件重新插入定位孔中，再合模后進(jìn)行下一次的注射動(dòng)作。
3.3數(shù)碼相機(jī)面殼模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
結(jié)合相機(jī)面殼塑件三維圖（圖3-5），三維圖尺寸為長110mm，寬64mm，高20mm。進(jìn)行相機(jī)模具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，需要考慮以下幾個(gè)方面，包括分型面位置的確定、型腔數(shù)量的確定、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、成型零件設(shè)計(jì)、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)模架的選用及模架的尺寸計(jì)算。
圖3-5 相機(jī)面殼三維圖
3.3.1確定分型面位置
分型面是模具上用于取出塑件和（或）澆注系統(tǒng)冷凝料的可分離的接觸表面。
分型面的設(shè)計(jì)原則：分型面應(yīng)選擇在塑件斷面輪廓最大的位置，以便順利脫模。
圖 3-6 分型面
在塑件設(shè)計(jì)階段，就應(yīng)考慮成型時(shí)分型面的形狀和位置，否則無法用模具成型。在模具設(shè)計(jì)階段，應(yīng)首先確定分型面和澆口的位置，然后選擇模具的結(jié)構(gòu)。該塑件由于沒有側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)、塑件制件上的幾個(gè)孔的深度一致且較淺，結(jié)合塑件組成結(jié)構(gòu)分析，設(shè)計(jì)一個(gè)分型面（圖3-6）比較合適且便于順利脫模。
3.3.2確定型腔數(shù)量
型腔的布置形式有很多，在布置型腔時(shí)，要求塑料通過流道那能夠順利到達(dá)型腔。通過對塑件結(jié)構(gòu)分析，進(jìn)行一模一腔（圖3-7）和一模兩腔（圖3-8）對比設(shè)計(jì)，考慮澆口位置的設(shè)計(jì)，由于塑件中等尺寸，產(chǎn)量不大，采用一模一件即可滿足生產(chǎn)需要，采用直澆口（圖3-9），塑件質(zhì)量容易保證，從零件上端中心進(jìn)料，料流比較順暢，不易產(chǎn)生熔接痕與氣泡缺陷。而一模兩件或一模多件的對稱布置，生產(chǎn)效率較高，采用側(cè)澆口（圖3-10），從分型面進(jìn)料，模具結(jié)構(gòu)簡單，但澆口位置不是進(jìn)料的最佳位置，塑件容易產(chǎn)生熔接痕。
圖3-7 一模一腔 圖3-8 一模兩腔
圖3-9 直澆口 圖3-10 側(cè)澆口
3.3.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是指模具中塑料熔體由注射機(jī)噴嘴至型腔之間的進(jìn)料通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并將注射壓力傳遞到型腔的各個(gè)部位，以獲得組織致密、輪廓清晰、表面光潔、尺寸精確地塑件。
1、對澆注系統(tǒng)的簡要分析
澆口位置的選擇原則：（1）盡量縮短流動(dòng)距離；（2）澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處；（3）必須盡量減少熔接痕；（4）應(yīng)有利于型腔中氣體排出；（5）考慮分子定向影響；（6）避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)；（7）澆口處避免彎曲和受沖擊載荷；（8）注意對外觀質(zhì)量的影響。
根據(jù)本塑件的特征，綜合考慮以上幾項(xiàng)原則及3.2.2分析，型腔設(shè)計(jì)成中心澆口，流道開在型腔板上。
2、澆注系統(tǒng)組成
澆注系統(tǒng)由主流道、進(jìn)料澆口和冷料穴組成。
3、主流道設(shè)計(jì)
圖3-11 主流道
（1）主流道是連接注射機(jī)噴嘴與分流道的塑料熔融體通道。主流道如圖3-11所示。
d：主流道小端直徑=（注射機(jī)噴嘴孔徑+0.5~1）mm，在此主流道小端直徑選用4.5mm
L：主流道長度，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)確定
α：主流道錐度，一般為2°~ 4°，本課題選用4°。
（2）澆口套設(shè)計(jì)
圖3-12澆口套
澆口套為標(biāo)準(zhǔn)件可選購，其結(jié)構(gòu)如圖3-12所示。澆口套常用鋼材是T8A、T10熱處理要求：（50-55）HRC。
主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1~2mm，在此選用SR=19。
3.3.4 成型零件設(shè)計(jì)
注射模的成型零件是指構(gòu)成模具型腔的零件，通常包括凹模、型芯，以及各種型桿和成型鑲塊。本設(shè)計(jì)主要涉及對凹模和型芯的設(shè)計(jì)。
1、成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
成型零件在工作時(shí)與塑料直接接觸，成型塑件。進(jìn)行成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，既要考慮保證獲得合格的塑件，又要便于加工制造，還要注意盡量節(jié)約貴重模具材料，以降低模具成本。
（1）凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凹模是成型制品外表面的成型零件，是制品外表面形狀、結(jié)構(gòu)的復(fù)制。
對于本課題，選用整體鑲?cè)虢Y(jié)構(gòu)的凹模結(jié)構(gòu)。整體鑲?cè)虢Y(jié)構(gòu)的凹模，結(jié)構(gòu)簡單易于制造，也便于維修和更換，一致性較好。凹模的結(jié)構(gòu)如圖3-13所示。
（2）凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凸模即成型塑料制品內(nèi)表面的型芯。
對于本課題，選用整體鑲?cè)虢Y(jié)構(gòu)的凸模。整體鑲?cè)虢Y(jié)構(gòu)的凸模，結(jié)構(gòu)簡單易于制造，也便于更換。凸模的結(jié)構(gòu)如圖3-14所示。
2、成型零件工作尺寸的計(jì)算
對于標(biāo)注公差的凹模、凸模尺寸按相應(yīng)公式進(jìn)行尺寸計(jì)算。
（1）平均收縮率
查表 2-3，可知ABS的收縮率=0.3%，=0.8%，則其平均收縮率
=（+）/2
=（0.3%+0.8%）/2
=0.55%
（2）凹模尺寸計(jì)算
①凹模徑向尺寸計(jì)算
=
式中、 ——塑件上相應(yīng)尺寸的公差（下同）；
、——塑件上相應(yīng)尺寸制造公差，對于中小型塑件取 （下同）；
由前面算得 ， 。
②凹模深度尺寸計(jì)算
=
（3）凸模尺寸計(jì)算
①凸模徑向尺寸計(jì)算
=
②凸模高度尺寸計(jì)算
（4）型腔壁厚及底板厚度計(jì)算
此模具采用如圖3-15，矩形整體式型腔。
①根據(jù)剛度公式可得凹模型厚（mm）為
圖3-15 矩形整體式型腔
=
=
②根據(jù)剛度公式可得底板厚度（mm）為
=
=
上①、②兩式中，L是型腔長度L=110mm；a是型腔深度a=20mm；b是型腔寬度b=64mm；c是L/a決定的常數(shù)；是L/b決定的常數(shù)；E是彈性模量，鋼材??；是允許變形量；P是型腔內(nèi)熔體壓力，一般取25~45MPa。
最終選用型腔厚度為15mm，底板厚度為20mm
模具組件（凹凸模）尺寸，凹模尺寸為，長150mm，寬110mm，高45mm，型腔深20.2mm；凸模長150mm，寬110mm，高30mm，型芯高19.2mm。
3.3.5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)、定?；蛟谏稀⑾履：夏r(shí)，正確的定位和導(dǎo)向的零件。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式，通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用有以下三點(diǎn)。
1、定位作用
模具閉合后，保證動(dòng)、定?；蛏舷履Ｎ恢谜_，保證型腔的形狀和尺寸精度。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具裝配過程中也起到定位作用，即便與模具的裝配與調(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?；蛏?、下模準(zhǔn)確閉合，避免型芯先進(jìn)入型腔造成零件的損壞。
3、承受一定的側(cè)向壓力
塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)向壓力或受成型設(shè)備精度低的影響，導(dǎo)柱將承受一定的側(cè)向壓力，以保證模具的正常工作。若側(cè)向壓力很大或精度要求高時(shí)，則不能單靠導(dǎo)柱來承擔(dān)，需增設(shè)錐面定位機(jī)構(gòu)來承擔(dān)側(cè)向壓力。
4、導(dǎo)柱的機(jī)構(gòu)形式
導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式和尺寸一標(biāo)準(zhǔn)化，常見的結(jié)構(gòu)形式有帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱。有時(shí)為減小導(dǎo)柱與導(dǎo)柱孔間的摩擦，在導(dǎo)柱的工作部位設(shè)置粗油槽來存儲潤滑劑。導(dǎo)柱的直徑可由模板外形尺寸確定。導(dǎo)柱應(yīng)合理均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度。為了保證動(dòng)模和定模只能按一個(gè)方向合模，導(dǎo)柱的布置方式采用等直徑導(dǎo)柱的不對稱布置或者不等直徑的對稱布置。
本設(shè)計(jì)采用等直徑的不對稱布置，導(dǎo)柱形式為帶頭導(dǎo)柱，公稱直徑d=25mm。
3.3.6 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
推出機(jī)構(gòu)總的設(shè)計(jì)要求為：1、推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡可能設(shè)置在動(dòng)模上，以便利用注射機(jī)驅(qū)動(dòng)推出機(jī)構(gòu)，當(dāng)塑件因形狀等關(guān)系不能保證留在動(dòng)模端時(shí)，則須采用強(qiáng)留措施，或在定模上設(shè)置推出機(jī)構(gòu)2、推出機(jī)構(gòu)須動(dòng)作可靠、運(yùn)動(dòng)靈活、制造方便、維修與更換容易；3、根據(jù)塑件的尺寸、形狀及塑件材料等選用推桿、推桿的位置及數(shù)量，以保證塑件不發(fā)生變形、破裂、擦傷以及外觀、精度等質(zhì)量要求。因此，推桿應(yīng)設(shè)置在塑件承力較大的位置；4、對塑件推出阻力較大的部位，須有足夠的推出力，以保證塑件各部位均勻推出；5、推桿孔須與推板運(yùn)動(dòng)方向平行，與推桿的配合不能過緊或過松，避免推桿折損或產(chǎn)生毛邊，造成不易推出，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用 H7／f6 配合。
圖3-16推件板
由于相機(jī)殼體塑料件壁薄，不宜采用推桿，所以相機(jī)面殼的頂出機(jī)構(gòu)采用如圖3-16所示的成型零件作為頂板推出機(jī)構(gòu)。
1、脫模力的計(jì)算
脫模力是指將塑件從抱緊的型芯上脫出時(shí)所需克服的阻力。
式中 ——是推件板中心所允許的最大變形量，；
E——是推件板材料的彈性模量（MP），；
——是塑件對型芯的包容長度，；
S——是塑料的平均成型收縮率，S=0.55%；
——是模具型芯的脫模斜度，；
——是塑件與型芯之間的靜摩擦系數(shù)，?。?
——是塑料的泊松比，；
是無因次系數(shù)；
A是盲孔塑件型芯的脫模方向上的投影面積，通孔塑件A=0；
2、推件板厚度的確定
因?yàn)樗芗M截面為矩環(huán)形，根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算來確定推件板厚度較為復(fù)雜，若根據(jù)剛度計(jì)算來確定，則推件板厚度公式為
式中 L0 ——是推件板長度方向上兩推桿間的最大距離（mm），L0=120mm；
B——是推件板寬度（mm），B=110mm；
——是推件板中心所允許的最大變形量，；
E——是推件板材料的彈性模量（MP），；
F——是最大脫模力（N），F(xiàn)=18416.16N。
這里取推件板厚度為10mm。
3、推桿的設(shè)計(jì)
推桿又稱頂桿，在注射模中應(yīng)用很廣泛。
（1）推桿的形式
推桿形式很多，有圓推桿，矩形推桿，階梯推桿，盤形推桿，這里采用圓形推桿，該種推桿結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用最為廣泛，對中小型模具，其直徑d一般為。
（2）推桿的布置
本設(shè)計(jì)采用推桿結(jié)合推件板推出塑件，為保證塑件成型質(zhì)量和順利脫模，推桿數(shù)量n-=4，推桿位置均勻布置在推件板四周。
（3）推桿的尺寸
推桿長度由模板厚度、推出距離確定。推桿直徑d的確定可根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式求得
式中 ——是安全系數(shù)，??；
——是推桿的長度，L=125mm；
n是推桿根數(shù)n=4，E是推桿材料的彈性模量（MPa）。
因?yàn)橥茥U前端采用螺紋與推件板固定，這里推桿直徑取d=12mm，螺紋部位直徑取d=10mm。
（4）復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
為了進(jìn)行下一循環(huán)的成型，脫模推出機(jī)構(gòu)在完成塑件的頂出動(dòng)作后必須回到初始位置。常用的復(fù)位機(jī)構(gòu)有彈簧復(fù)位和復(fù)位桿復(fù)位兩種，本設(shè)計(jì)采用復(fù)位桿復(fù)位設(shè)計(jì)。復(fù)位桿一般為4根，對稱布置在推出板得四周，直徑根據(jù)模具的大小確定。本設(shè)計(jì)復(fù)位桿直徑為20mm。
3.3.7 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
注射成型時(shí)向模具注射200℃左右的塑料熔體，使熔體在模具內(nèi)冷卻定型，所以模具在成型過程中還起著熱交換的作用。模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)直接影響著塑件質(zhì)量和生產(chǎn)效率。成型的塑料品種不同，塑件的質(zhì)量要求不同，對模具的溫度要求也不同。對于多數(shù)塑件來說，要求的模溫不高，則模具僅設(shè)置冷卻系統(tǒng)即可。
一般塑件受成型條件影響的質(zhì)量因素有：尺寸精度、形狀精度、表面質(zhì)量和力學(xué)性能。
1、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
（1）冷卻系統(tǒng)的布置應(yīng)先于脫模機(jī)構(gòu)；（2）合理地確定冷卻管道的直徑中心距以及與型腔壁的距離；（3）降低進(jìn)出水的溫度差；（4）澆口處應(yīng)加強(qiáng)冷卻；（5）應(yīng)避免將冷卻水道開在塑件熔接痕處，并注意干澀及密封等問題：（6）冷卻水道應(yīng)便于加工和清理。
在本課題中采用通過冷卻水道來調(diào)節(jié)模具的溫度。
2、冷卻回路的布置
模具冷卻回路的形式應(yīng)根據(jù)塑件的形狀、型腔內(nèi)溫度分布及澆口位置等情況設(shè)計(jì)成不同的形狀。通常有型腔冷卻和型芯冷卻兩種回路的結(jié)構(gòu)形式。
（1）型腔冷卻回路
本設(shè)計(jì)采用在型腔上方定模板上鉆孔，鉆出兩條平行對稱水道，外部設(shè)置進(jìn)出水接頭。
（2）型芯冷卻回路
本設(shè)計(jì)采用單層冷卻回路，在型芯上定模板四周鉆孔，冷卻水在定模板水道內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。
3.3.8 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用
模架是指由模板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套和復(fù)位桿等零件組成。標(biāo)準(zhǔn)模架則是由結(jié)構(gòu)、形式和尺寸都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化并具有一定互換性的零件成套組合而成的一類模架。GB/ T12555 – 2006《塑料注射模模架》于2007年4月1日起實(shí)施，用于取代原來GB T12556.1 – 1990《塑料注射模中小型模架》模架國家標(biāo)準(zhǔn)。國標(biāo)中模架的形式由其品種、系列、規(guī)格以及導(dǎo)柱導(dǎo)套的安裝形式等項(xiàng)內(nèi)容決定。模架的品種是指模架的基本構(gòu)成形式,每一模架型號代表一個(gè)品種。模架型號以模具所采用的澆口形式、制件脫模方法和動(dòng)定模板組成數(shù)目,分為基本型4 種和派生型9種兩類共13 種。基本型模架如圖3-17所示，派生型模架如圖3-18所示。
圖3-17基本型模架結(jié)構(gòu)(A1～A4)
圖3-18 派生型模架結(jié)構(gòu)(P1～P9)
在本課題中選用基本型A2，定模和動(dòng)模均為兩塊模板,采用推板推出機(jī)構(gòu)。它適合于單分型面注射膜。
3.3.9 模架的尺寸計(jì)算
中小型標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇方法有兩種經(jīng)驗(yàn)法，在這里選擇一種計(jì)算即可。當(dāng)型腔帶鑲件時(shí)，根據(jù)制品的外形尺寸（平面投影面積與高度）以及制品本身結(jié)構(gòu)，可以確定鑲件的外形尺寸，然后再按經(jīng)驗(yàn)確定模架的大小，具體辦法見圖3-19。
圖3-19 (a)C型（無支承板）（b）A型（有支承板）
1、通過計(jì)算可得，該產(chǎn)品的投影面積S=110×64=7040mm2
選擇A型結(jié)構(gòu)，可手冊查得：A=55mm，D=32mm
則模具寬度W=（55+32）×+64=238mm
長度L