手機電池面板塑料模具設計
50頁 15000字數(shù)+論文說明書+任務書+13張CAD圖紙【詳情如下】
任務書 .doc
冷卻水管A4.dwg
動模板A4.dwg
動模鑲塊A3.dwg
壓塊A4.dwg
型芯2A4.dwg
型芯A4.dwg
外文翻譯--模流仿真在電子封裝中的應用 原版.pdf
外文翻譯--模流仿真在電子封裝中的應用.doc
定模鑲塊A3.dwg
手機電池面板塑料模具總裝配圖A0.dwg
手機電池面板塑料模具設計開題報告.doc
手機電池面板塑料模具設計論文.doc
擋塊A4.dwg
擺鉤A4.dwg
澆口A4.dwg
滑塊2A2.dwg
滑塊A2.dwg
手機電池面板塑料模具設計
目 錄
第一章 塑件的成形工藝性分析 2
1.1、塑件材料的選擇及其結構分析 2
1.2、ABS的注射成型工藝 3
1.3、ABS性能分析 4
1.4、ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施： 6
第二章 模具結構形式的擬定 7
2.1、確定型腔數(shù)量及排列方式 7
2.2、模具結構形式的確定 8
第三章 注塑機型號的確定 9
3.1、有關塑件的計算 9
3.2、注射機型號的確定 9
3.3、注射機及型腔數(shù)量的校核 10
3.4、注射機及參數(shù)量的校核 10
第四章 分型面位置的確定 14
4.1分型面的形式 14
4.2分型面的確定 15
第五章 澆注系統(tǒng)的形式和澆口的設計 17
5.1、澆注系統(tǒng)的尺寸 17
5.2、主流道的設計 18
5.3、冷料井的設計 22
5.4、分流道的設計 23
5.5、澆口的設計 26
5.6、澆注系統(tǒng)的平衡 28
5.7、澆注系統(tǒng)斷面尺寸計算 29
第六章 模架的確定和標準件的選用 32
第八章 合模導向機構的設計 36
第九章 成型零件的設計 43
設計總結 49
參考文獻 50
第一章 塑件的成形工藝性分析
1.1、塑件材料的選擇及其結構分析
1、塑件（手機電池面板）模型圖：
圖1-1 塑件圖
2、塑件材料的選擇：選用ABS（即丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物）。
3、色調：黑色。
4、生產批量：大批量。
5、塑件的結構與工藝性分析：
（1）結構分析
塑件為手機電池面板的上半部分，應有一定的結構強度，由于中間有手機的按鍵及手機顯示屏，后面有與后蓋聯(lián)接的塑料倒扣，所以應保證它有一定的裝配精度；由于該塑件為手機電池面板，因此對表面粗糙度要求不高。
（2）工藝性分析
精度等級：采用5級低精度
脫模斜度：塑件外表面 40′－1°20′ 塑件內表面 30′－1°（脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內，塑件外形以型腔大端為準，塑件內形以型芯小端為準。）
1.2、ABS的注射成型工藝
1、注射成型工藝過程
（1）預烘干--→裝入料斗--→預塑化--→注射裝置準備注射--→注射--→保壓--→冷卻--→脫模--→塑件送下工序
（2）清理模具、涂脫模劑--→合模--→注射
2、ABS的注射成型工藝參數(shù)
（1）注射機：螺桿式
（2）螺桿轉速（r/min）：30——60（選30）
（3）預熱和干燥：溫度（°C） 80——85
時間 (h) 2——3
（4）密度（g/ cm3）:1.02——1.05
（5）材料收縮率（℅）：0.3——0.8
（6）料筒溫度（°C）：后段 150——157
中段 165——180
前段 180——200
（7）噴嘴溫度（°C）：170——180
（8）模具溫度（°C）：50——80
（9）注射壓力（MPa）：70——100
（10）成形時間（S）：注射時間 20——90
高壓時間 0——5
冷卻時間 20——120
總周期 50——220
設計總結
通過三個多月對手機電池面板塑料模具設計，我注塑模具的設計方法與流程有了一個比較全面的了解。在這個不斷設計、學習、再設計的反復操作過程中，我們潛移默化地學習到了一種科學的設計思路和方法，這對我們以后的工作態(tài)度和方法將產生積極的影響。特別是在利用現(xiàn)代化的設計上，我有了很多的自己的設計思想。
在設計的過程中，遇到了很多的問題，尤其是在流道的設計、抽芯機構的設計以及成型零件的計算等方面，費了很多周折，也走了很多彎路。而在裝配圖的繪制中，又遇到了前面設計上的很多結構錯誤，對細節(jié)的反復修改較多。經過很長時間的思考和查閱資料，才成功地完成了本套模具的設計過程。
當然，本模具的設計也存在了很多的問題，在實際中也許并沒有辦法正常運作。畢竟是在學校做畢業(yè)設計，難免會存在各種各樣的問題
在模具的設計過程中，很多時候都是依靠同學們的幫助和老師的指導，才能順利地繼續(xù)往下設計，在這里要感謝同學的幫助，也向各位指導老師表示衷心的感謝！
參考文獻
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12. 林清安.PRO/ENGINEER 2000i2零件設計實務.北京大學出版社.2001.4
13. 鐘建琳. PRO/ENGINEER 2000i零件造型實用教程.機械工業(yè)出版社.2001.10
14. 林程，吳志成，張紅. PRO/ENGINEER 2000i2范例教程.2000.12
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16. 林清安.PRO/ENGINEER 2000i零件組合.北京大學出版社2001.3
畢業(yè)設計（論文）任務書 系 ： 機械工程 系 專 業(yè) ： 機械工程及自動化 學 生 姓 名： 學 號： 設計 (論文 )題目 ： 手機電池面板塑料模具設計 起 迄 日 期 : 2010年 2月 24 日 ~2010年 6月 10 日 設計 (論文 )地點 : 指 導 教 師 : 專業(yè)負責人 : 發(fā)任務書日期 : 2010 年 2 月 24 日 任務書填寫要求 1．畢業(yè)設計（論文）任務書由指導教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經 學生所在專業(yè) 的負責人 審查、系領導簽字后生效。此任務書應在畢 業(yè)設計（論文）開始前一周內填好并發(fā)給學生； 2． 任務書內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網(wǎng)頁上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼； 3． 任務書內填寫的內容，必須和學生畢業(yè)設計（論文）完成的情況相一致，若有變更，應當經過所在專業(yè)及系主管領導審批后方可重新填寫； 4． 任務書內有關“系”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學生的“學號”要寫全號； 5． 任務書內“主要參考文獻”的填寫，應按照國標 714— 2005《文后參考文獻 著錄規(guī)則》的要求書寫，不能有隨意性； 6． 有關年月日等日期的填寫，應當按照國標 7408— 2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“ 2008 年 3 月 15 日”或“ 2008 畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書 1．本畢業(yè)設計（論文）課題應達到的目的： 1． 培養(yǎng)獨立運用機械工程及自動化的理論知識進行模具中機械機構設計的能力； 2． 較熟練使用 件進行計算機輔助模具設計的能力； 3． 初步掌握使用 行塑料流動仿真的能力。 2．本畢業(yè)設計（論文）課題任務的內容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）： 1． 課題任務 本課題 針對手機電池面板設計一套塑料模具， 利用 術在計算機上對整個注塑成型過程進行模擬分析，準確預測熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況， 從而為模具設計提供最佳方案 。 2． 課題要求 本課題根據(jù)已提供的手機電池面板三維 型，設計一套較高質量的注塑模具。 首先使用 件進行模具注塑仿真，從而選擇最 近的澆口位置。然后分別設計澆注系統(tǒng)、頂出機構、側向抽芯機構、導向系統(tǒng)及固定和安裝裝置。 本課題要求學生具備較好機械設計專業(yè)理論知識與實際應用能力。并且能運用 三維件 進行機械輔助設計，從而培養(yǎng)學生較好的 力。同時應具備繪制和閱讀機械圖樣能力。 要求學生積極、廣泛地收集相關資料，查閱參考文獻。翻譯相關英文資料。 在做論文期間，要求學生抓緊有限時間，用于畢業(yè)設計。根據(jù)課題工作進度計劃，按期完成相關工作。應有端正、嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，定期匯報工作成績。 畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書 3．對本畢業(yè)設 計（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設計論文、圖表、實物樣品等〕： 1. 完成模具總體方案設計 和 手機電池面板模流仿真分析報告 ； 2. 用 件 建立各零件實體和結構的裝配體模型，并運用 制模具的裝配圖和主要零件的工程圖； 3. 完成畢業(yè)論文的撰寫。 4．主要參考文獻： [1] 蔣桂芝，王麗 J]. 機電產品開發(fā)與創(chuàng)新，2008， 21（ 4）： 197[2] 周其炎． M]．北京：電子工業(yè)出版社， 2007. 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D. o., 123, 3, d., 27, he AE in C to MC C is a to In to is to to to of it is , of of of be to of By AE be be to is a a No or a to a An is a it of to of it is to an to A is to a A () is to to a ~ ~~ ~~ ~ & we of be be to or or is as is of to . he by we or to an A of be by it of us to 11. In to of of of be AE be as a to in 2000 l 30 00/$ 2000 F 2, 2009 5:07 he is on a to a to is by a s a an is an is to is a an or 4n is be by by or to to of 6]. A is . . A 4L is to of of to to by of up to . to of as To of be to up of . 4L . 4L of of no is to be as of of be as 13 ir 8 . to be 3 is no ). 8 , at of to us be as as to 2000 l 3 1 F 2, 2009 5:07 . of 3 b . 8 to of no is 6 is to be of ). it to . 16 is to of he of to A 08L is to of 08L 0 PH to a . 08L ue to of on PH is so to so it is 0 PH of of 1). 0. of a 6 PH 08L 1. 0 PH 08L is to 2 of of 000 l 32 F 2, 2009 5:07 to 2. as he of is a 3 & 4 of 56L of -1 o, ............................................ ...... 4 1 K 3. of 56L . ... i 4. of 56L he is to of of ( ( is 5 to 56L an is as 5. HS 56L n 56L to a is no of 6). 2000 l 33 F 2, 2009 5:07 s 1995. 6. no 56L is as a to is of as he to o., r. (. 2. 3. 4. 5. L. T. “C 1993. u, u “1 54L 1998. u . K. “of a 1 s 1999. s 1995. “C in , 1997. 2000 l 34 F 2, 2009 5:07 畢業(yè)設計 (論文 )外文資料翻譯 專 業(yè)： 機械工程及自動化 姓 名： 學 號： 外文出處： 2000 l 附 件： 指導教師評語： 文獻翻譯符合科技論文語法習慣 ，語句較通順，用詞較簡練。但還需注意專業(yè)詞匯的合理翻譯。整篇文章翻譯較好。 簽名： 2011 年 3 月 15 日 注： 請將該封面與附件裝訂成冊。 附件 1：外文資料翻譯譯文 模流仿真在電子封裝中的應用 中華民國臺灣臺中縣 427 潭子鄉(xiāng)，大芳路， 3 區(qū)， 123 號 凱文蔡，維基劉， 矽品精密工業(yè)股份有限公司 摘要 在 裝中的模具流動 術的應用已經發(fā)展了很多年。然而，由于它的內在局限性，精確 預測在 裝過程中傳遞模塑的 動行為仍然是一個巨大的挑戰(zhàn) 。 在本文中，分析在半導體封裝中的模流的建模技術已經開發(fā)出來了。引導框架將整個成型腔從頂部到底部分成許多個腔。腔厚度是影響 模內流動 行為的最重要的因素。頂部和底部腔的大的厚度差異引起不平衡的流動，很容易造成氣泡及下墊板傾斜。有些封裝包，有較大的厚度差異，例如 1 至 3 厚度比的 列封裝包，在成型時有嚴重不平衡的熔膠流動波前。根據(jù)觀察大量的短 射樣本的流動現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)型腔厚度，粘結線密度， L / F 開口的尺寸，和表面粗糙度都將影響到 流動行為。在建仿真模型時考慮到上述因素后 ,得到的數(shù)值結果與 裝的實際實驗結果極其一致。熔膠流動波前的數(shù)值模擬和實驗結果將進行比較和顯示。進一步調查，提高這種封裝的 塑模性能 的更深入的研究也在進行中 。通過使用 件，模塑缺陷可以很容易地發(fā)現(xiàn)，這些 塑模性能的 問題能夠有效地加以改進，以減少制造成本和設計周期。 導言 很長一段時間以來， 模鑄法 是一個眾所周知的來澆鑄產品的技術。無論是熱塑性還是熱固性 材料， 模鑄法 為消費性產品 提供一種統(tǒng)一的形式，快速，大量生產，容易復制，甚至是一種低成本的解決方案。對于 模鑄法 穩(wěn)定的流態(tài)是一個簡單而重要的因素，它減少翹曲變形、 金線偏移 砂眼氣孔和殘留壓力 的可能性。但由于封裝設計和工藝參數(shù)的限制，在實際的生產條件中引入最優(yōu)化的解決方案是非常困難 的。 件然后便成為提供一個更好的解決辦案的提案。 應成型軟件（見圖 1 ）是用來預測模流結果，試圖提供更好的封裝設計與在這一點上的成型參數(shù)的。 擬的基本輸入項包括三個部分。首先，我們創(chuàng)建塑封材料被引 入的型腔的幾何模型。腔可劃分為兩個或三個作為引導框架或附加設計的散熱片的建模分腔。其次，塑封材料的類型和它的物理及流動特性被選擇來做流量特性模擬。生產過程情況，如熔體溫度和轉移時間，作為最后的輸入項，是設置來模擬真實的成型結果。 圖 1 應成型軟件的控制面板 流態(tài)，成型壓力，可能的空缺位，和線掃描百分比將在仿真結果中顯示出來。然后我們可以修改工藝參數(shù)和 /或封裝設計，以找到最優(yōu)的解決方案。不同的封裝設計也可以通過模擬比較出來，同時這也縮短了真正成型過程的時間和材料成本。通過模流仿真的輸出數(shù)據(jù)，優(yōu)化 的工藝參數(shù)也將提供給我們來注塑出具有良好的加工性和高性能的產品 [1] 。 在本文中，實際的短射樣本的過程將和仿真的結果相比較以了解模流軟件的準確性。也將比較不同的凹模厚度，散熱片設計，引導框架墊開口和不同封裝的引線架深高度的仿真結果的流態(tài)和空洞發(fā)生的位置及可能性。 件然后將被認可為一個快速，低成本和有效的工具來預測成型問題，并能夠預先提供優(yōu)化的解決方案[2。 數(shù)值方法 基本理論 件的數(shù)值解是基于一種有限元 /有限差分混合的來解決壓力和溫度場以及跟蹤移動的熔膠流動波前的控制 體積法的方法。充型模擬是按照沒有加固區(qū)域的廣義的 赫爾－肖流 ，以及有增強纖維墊區(qū)域的達西定律。分析假設不可壓縮的粘性聚合樹脂填補非等溫條件和對稱熱邊界條件下的腔。定向流動行為也包括各向異性纖維墊（也稱為執(zhí)行區(qū)）被放置的區(qū)域。纖維墊和樹脂之間相互作用的熱效應被考慮到通過集中的物理特性方法。熔體可能經受一個誘導期和 /或在充型和后充填時期固化 [4。 建模方法 為模流仿真創(chuàng)建一個定義好厚度模型的二維表面。幾何形狀可以塑造成被引導 框架分成頂部和底部的腔。有時散熱片甚至會分開成頂部或底部空腔兩部分。虛擬連接器用于 連接各個腔，并確保在相同條件下的開始和結束點 [6] 。典型的模流幾何模型見圖 2 。 圖 2 模流仿真的典型的幾何模型 個案研究 引導框架設計方向 圖 3 所示的 4L 封裝是研究來描述不合格的引導框架開口設計的氣阱問題。塑封材料從圖示的底部區(qū)域流入腔中，并流經到頂部區(qū)域。由于引導框架分開的兩個分腔之間厚度分布不均，底部腔的熔膠流動波前的流行速度比頂部的快并且通過開口 1 和開口 2 向上流到頂部腔。熔體然后回流，和頂部腔的前部接觸，形式氣阱。圖 4 表明，實驗樣本和仿真結果顯示出同樣的氣阱位置。為了解決這個問 題，頂部區(qū)域的兩個開口應密封起來，以避免熔體的上流?？諝馊缓髮呐艢獾琅懦觥? 圖 3 4L 封裝的引導框架設計 圖 4 實驗樣本和仿真結果顯示出 4L 封裝的同樣的氣阱位置 凹模厚度的確定 圖 5 顯示了 裝的不同的凹模厚度設計，沒有空洞產生的最大凹模厚度的問題試圖被找到作為晶圓研磨的建議。由于大的厚度差異，這種復合熔體在凹模附著區(qū)域周圍會流動得比在上?？?。氣阱便可能在熔體回流的時候形成。 圖 5 裝幾何圖形的橫截面 經過模流仿真，氣阱發(fā)生的可能性和發(fā)生的地點就很容易被預測 了。對于 13 密爾凹模厚度的設計，即使熔體流動有一些不平衡也沒有氣阱發(fā)生（如圖 6 所示 ） 。但如圖 7 所示的 18 密爾凹模厚度的設計，由于熔膠流動波前的不平穩(wěn)，上模區(qū)域的最后填充部分發(fā)生了氣阱。這項研究告訴我們凹模厚度應盡可能小，以引入平穩(wěn)的流態(tài)，減少空洞的產生。 圖 6 13 密爾凹模厚度的 裝的熔膠流動波前進程 圖 7 仿真結果顯示 18 密爾凹模厚度的 裝的氣阱 進一步的研究來預測不發(fā)生空洞的凹模厚度限制的問題也應用于 裝，并且 16 密爾凹模厚度被發(fā)現(xiàn)是晶圓研磨的最大 值（參閱圖 8 ） 。凹模厚度越厚，形成氣阱的風險越高。 圖 8 16 密爾是避免氣阱的凹模厚度限制的最大值 散熱片厚度的解決方案 散熱片的厚度也影響到流態(tài)，而且由于不平穩(wěn)的模流將引起氣阱。 08墊板散熱片）封裝被研究來模擬熔膠流動波前的進程。圖 9 顯示了 086 和 10 密爾 度設計的分析結果進行了比較，以找到更好的解決辦案。 圖 9 08L 裝的橫截面 由于頂部和底部腔的厚度差異，熔體流動在上邊更快并且通過墊開口到達底部腔。對于 6 密爾的 計，不穩(wěn)定的流動沒有嚴重到可以形成氣阱（見圖 10 ） ，因此它是可以接受的。但在 10 密爾 情況下，因為熔膠流動波前回流的影響，在散熱片下便會形成氣阱（圖 11 ） 。 圖 10 6 密爾 計的 08L 封裝的 熔膠流動波前進程 圖 11 10 密爾 計的 08L 封裝形成氣阱 短射樣品也驗證了仿真結果。圖 12 顯示了實驗樣品的氣阱位置和模流預測的結果幾乎是相同的。在真正的大規(guī)模生產前發(fā)現(xiàn)可能存在的問題，在這個方面，模流分析的精確性再一次被認可了。 圖 12 實驗樣 本與模流仿真顯示了相同的氣阱位置 散熱片的設計建議 不同的散熱片設計的仿真在這里進行比較以找到一個更好的模流建議。圖 13和圖 14 顯示了這項研究中的 裝的引導框架外形和橫截面圖。 圖 13 56L 裝的引導框架的外形及橫截面圖 圖 14 56L 裝的引導框架的外形及橫截面圖 封裝作模流仿真將分為三個區(qū)域。第一個區(qū)域（引導框架上面的分模腔）的熔膠流動波前的運行速度比區(qū)域二（引導框架和散熱片之間的分模腔）的和區(qū)域三 （散熱片下方的分模腔）的快 。因 此，頂部和底部型腔之間的模流是不穩(wěn)定的。圖 15表明， 56L 裝的塑封材料從頂部區(qū)域通過大開口向下流動到區(qū)域三模具復合流往區(qū)域 3。然后如標記所示一個氣阱在散熱片的下方形成了。 56L 封裝的 計也同樣有不穩(wěn)定的流態(tài)。但是由于更優(yōu)的散熱片設計，這種封裝并沒有產生氣阱（如圖 16 所示 ） 。 結論 模流軟件被證明是預測熔體流態(tài)，空洞和氣阱位置，甚至是 金線偏移 和擋板轉移性能（這個本文不研究）的 一個很好的仿真工具。短射樣本也顯示了預測熔膠流動波前的準確性。 通過使用模流仿真軟 件，人們可以降低制造成本，縮短開發(fā)周期時間，并在大規(guī)模生產前找到潛在的問題。最優(yōu)的成型工藝參數(shù)，如成型壓力，側面沖擊速度，模內固化時間也在數(shù)值分析后得到。 致謝 作者要感謝 矽品精密工業(yè)股份有限公司 的 工藝工程師，因為他們提供了短射樣本。還要感謝 綺城科技股份有限公司 （ 模流 公司亞太區(qū)辦事處）的黃大衛(wèi)先生，因為他提供的 應成型軟件的數(shù)據(jù)資料。 附件 2：外文原文 （復印件） Y. P. . D. o., 123, 3, d., 27, he AE in C to MC C is a to In to is to to to of it is , of of of be to of By AE be be to is a a No or a to a An is a it of to of it is to an to A is to a A ) is to to a we of be be to or or as is of to . he by we or to an A of be by it of us to 1]. In to of of of be AE be as a to in 2 he is on a to a to is by a s a an is an is to is a an or 4 is be by by or to to of 6]. is . . A 4L is to of of to to by of up to . to of as To of be to up of . 4L . 4L of of no is to be as of of be as . to be 3 is no ). 8 , at of to us be as as to . of 3 . 8 to of no is 6 is to be of ). it to . 16 is to of he of to A 08L is to of 08L 0 to a . 08L ue to of on PH is so to so it is 0 PH of of 1). 0. of a 6 PH 08L 0 PH 08L is to 2 of of is to 2. as he of is a 3 & 4 of 56L of 3. of 56L 4. of F 256L he is to of of ( ( is 5 to 56L an is as 5. HS 56L n 56L to a is no of 6). 6. no 56L is as a to is of as he to o., r. (. L. T. “C 1993. 2. u, u “I 54L 1998. 3. u “of a I s 1999. 4. s 1995. 5. “C in , 1997. 6. s 1995. 畢業(yè)設計 (論文 )開題報告 學 生 姓 名： 學 號： 專 業(yè) ： 機械工程及自動化 設計 (論文 )題目 ： 基于模流分析的 手機主面板塑料模具設計 指 導 教 師 : 2011 年 03 月 11 日 開題報告填寫要求 1．開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內完成，經指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效； 2．開題報告內容必 須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見； 3．“文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接書寫（或打印）在本開題報告第一欄目內，學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于 15篇（不包括辭典、手冊）； 4． 有關年月日等日期的填寫，應當按照國標 7408— 2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“ 2007 年 3 月 15 日”或“ 2007 畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 1．結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫 2000 字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 注塑成型是塑料成型加工的主要方法 ,其制品具有高精度、高復雜程度和高一致性等優(yōu)點 ,同時該成型方法效率高而且消耗低 ,對各種塑料的加工適用性強 ,因此有很大的市場需求和良好的發(fā)展前景 . 而近年來 ,筆記本電腦、移動電話和個人數(shù)字助理 ( 等 3C( 產品更新?lián)Q代的速度非?？?,這類產品的設計理 念正朝著“輕、薄、短、小”方向發(fā)展 ,同時人們對這些產品的需求也在快速增長 ,于是在常規(guī)注塑成型技術的基礎上 ,薄壁注塑成型 在市場經濟條件下，產品的質量與成本已成為企業(yè)生存發(fā)展的生命線。實踐證明，隨著計算機技術及 術的迅速發(fā)展 ,特別是 件的推出與應用 ,可以在模具加工前 ,通過計算機對整個注塑成形過程進行模擬分析 ,準確預測熔體的填充、保壓、冷卻等情況 ,幫助工藝人員在試模前對可能出現(xiàn)的缺陷進行預測 ,找出缺陷產生的原因并加以改進 ,減少試模次數(shù)，加快產品研發(fā)，提高企業(yè) 效率。 運用 件分析薄壁塑件的成形工藝 ,并結合正交試驗法 ,對不同工藝條件下的薄壁注塑過程進行模擬 . 首先以模具溫度、熔體溫度、注射壓力及注射速率為工藝參數(shù)水平 ,獲得注塑時間 ,再以注射時間、保壓壓力、保壓時間及冷卻時間為工藝參數(shù) ,獲得塑件成型后的體積收縮率、翹曲量兩個數(shù)值 ,對所得到的數(shù)值運用信噪比和方差分析方法來進行處理 ,確定最佳成形工藝參數(shù)組合 . 預測最優(yōu)參數(shù)組合成型所得的體積收縮率和最大翹曲值 ,最后通過軟件模擬驗證其正確性。 對于塑料注射成型來說 , 最重要的是 控制塑料在模具中的流動方式。制品的許多缺陷 , 如氣穴、熔接痕、短射乃至制品的變形、冷卻時間等 , 都與樹脂在模具中的流動方式有關。 可以預測和顯示熔體流動前沿的推進方式、填充過程中的壓力和溫度變化、氣穴和 熔接痕的位置等 , 幫助工藝人員在試模前對可能出現(xiàn)的缺陷進行預測 , 找出缺陷產生的原因并加以改進 ,提高一次試模的成功率。 設計分析解決方案是全球塑料注射成型行業(yè)中使用最廣泛、技術最先進的軟件產品。傳統(tǒng)的注射模設計基本憑借設計人員個人的 知識和經驗，模具設計、加工完畢后，需要花費大量的時間進行調試、修改，甚至可能由于無法挽回的一點失誤使得整個設計報廢，模具設計、加工的成本高，效率低。 20 世紀 70 年代以來，隨著計算機技術的迅猛發(fā)展和普及，注射模 術也隨之推廣。注射模 術的發(fā)展和應用使模具設計、加工的成本大大降低，效率則成倍提高，該技術的社會地位已得到充分的認可和重視。其中以 件的應用最具代表性，它不僅能夠模擬分析熱塑性塑料熔體進入模具的流動過程，而且可以對塑料的澆口位置、壓力分布、冷卻過程以 及注射工藝條件等進行模擬分析。 傳統(tǒng)的注塑模設計和制造過程中很大程度上依賴于設計者的經驗和制造工人的技巧，設計的正確性只有通過試模才能知道，制造的缺陷主要靠修模來糾正，有時還可能導致整套模具的報廢，這樣的設計和制造過程不僅使模具的質量難以保證，而且也使得模具設計和制造周期增加，成本提高。 為目前應用廣泛的專業(yè)注塑模，將豐富的注塑經驗帶進制件和模具設計，并將注塑分析與實際注塑機控制相 聯(lián)系，自動監(jiān)控和調整注塑機參數(shù)。 是一個 塑料制件和模具設計分析的軟件包，它提供強大的分析功能、可視化功能和項目管理工具。 可 以對制件的幾何形狀、材料的選擇、模具設計及加工工藝參數(shù)設置進行深入的分析和優(yōu)化以獲得高質量的產品。 手機主面板結構設計合理性、模具設計合理性以及成型工藝等因素常常會導致產品研發(fā)周期延長，成本增加。借助計算機輔助工程模擬流動分析軟件 綜合分析的基礎上對塑料件幾何尺寸和成型工藝進行優(yōu)化， 可以在設計階段有效地解決可能出現(xiàn)的質量問題， 降低研發(fā)成 本。手機殼體注塑分析包括：澆口位置分析優(yōu)化、充填分析和翹曲分 析。 定出對實驗目標的影響最大的實驗參數(shù)。 用以確定實驗參數(shù)的最佳實驗水平組合。首先使用 后使用 別對填充 (流動 (行優(yōu)化。 優(yōu)化目標為確定手機主面板 的最佳壁厚，保證設計的強度和經濟性，提高設計質量。設計變量為注射時間、膨脹／壓縮注射設置、壁厚增量。 針對手機產品的特點，研究了將澆口位置分析、充填分析、翹曲分析和 實驗設計分析 )相結合的優(yōu)化設計方法，在設計前期避免將來成型時產品可能出現(xiàn)的缺陷，利用 術，優(yōu)化了制件的結構和平均壁厚，在保證制件性能和功能的前提下，節(jié)省了材料，從而提高了產品設計的質量和效率。 因此，我們今后要利用現(xiàn)有的模擬分析結果，縮短設計周期降低成本。 參考文獻 [ 1 ] 張國強 . 塑料模具設計與生產應用 [M] . 北京 :化學工業(yè)出版社 ,2005. 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[1 7 ] 黃先 , 董祥忠 , 莫健華 . 汽車儀表板注塑模具的 優(yōu)化分析與設 計 [J ]. 中國機械工程 , 2005 (10) : 1752176 [ 18 ] 周大路 , 何柏林 , 黃薇 注塑模設計中的應用 [J ]. 計算 機應用技術 , 2005, 3 (8) : 26234. [ 19 ] 陳蘭貞 . 基于 技術的注塑件翹曲變形分析 [ J ]. 輕工機械 ,2006, 24 (3) : 27229. [20] 李啟炎，李光耀 . 003 三維設計教程 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2003. [21] 塑料模具設計手冊編寫組編著 . 塑料模具設計手冊 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2004. [22] 李學鋒 . 塑料模具設計及制造 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 2001. 畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 本課題根據(jù)已提供的手機主面板三維 型，設計一套較高質量的注塑模具。 利用 術在計算機上對整個注塑成型過程進行模擬分析，準確預測熔體的填充、保壓、冷卻 和收縮等 情況， 在此基礎上設計塑料模具的澆注系統(tǒng)、抽芯機構、頂出機構等機械裝置，并對模具的開模過程進行仿真，從而為手機主面板的模具自動化設計打下基礎，也為同類模具的優(yōu)化設計提供參考與借鑒。 首先使用 件進行模具注塑仿真，從而選擇最近的 澆口位置。然后分別設計澆注系統(tǒng)、頂出機構、側向抽芯機構、導向系統(tǒng)及固定和安裝裝置。 A 圖 B 圖 C 圖 D 圖 二．本課題擬采用的技術路線 1. 調研、收集資料，并閱讀、消化資料； 2. 構思手機主面板注塑?？傮w設計方案；使用 件進 行模流仿真，確定各個最佳設計參數(shù)； 3. 設計模具中各個機構，并用 軟件構建模具整體結構； 4. 使用 件繪制零、部件工程圖； 5. 進行其他相關設計分析與計算，并按照要求撰寫畢業(yè)設計說明書 畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 指導教師意見 ： 1．對“文獻綜述”的評語： 文獻綜述 能基本總結塑料注射模具設計及其 術發(fā)展史與研究現(xiàn)狀，思路清晰，條理清楚。反映了該生有較好的專業(yè)基礎知識和閱讀科研文獻的能力。 2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論 文）結果的預測： 從開題報告看， 該生能較好的理解本課題所要研究的對象和擬解決的主要問題，并給出了較可行的技術路線。本課題以 手機主面板 的塑料模具作為研究對象，并在模具設計之前進行模流仿真，有較好的深度和廣度。設計要求用 軟件得到塑料模具的三維零件實體和裝配體，并繪制出結構的裝配圖和主要非標準件零件圖，有較合理的設計工作量。預測畢業(yè)論文能按正常進度完成。 指導教師： 2011 年 3 月 14 日 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 2011 年 3 月 26 日 - 1 - 手機電池面板塑料模具設計 目 錄 第一章 塑件的成形工藝性分析 ..................................................................................................................件材料的選擇及其結構分析 .........................................................................................................注射成型工藝 ........................................................................................................................能分析 ....................................................................................................................................型塑件的主要缺陷及消除措施： ........................................................................................二章 模具結構形式的擬定 ......................................................................................................................定型腔數(shù)量及排列方式 .................................................................................................................具結構形式的確定 .........................................................................................................................三章 注塑機型號的確定 ..........................................................................................................................關塑件的計算 .................................................................................................................................射機型號的確定 .............................................................................................................................射機及型腔數(shù)量的校核 ...............................................................................................................射機及參數(shù)量的校核 ...................................................................................................................四章 分型面位置的確定 ........................................................................................................................型面的形式 ......................................................................................................................................型面的確定 ......................................................................................................................................五章 澆注系統(tǒng)的形式和澆口的設計 ..........................................................................................................注系統(tǒng)的尺寸 ...............................................................................................................................流道的設計 ...................................................................................................................................料井的設計 ...................................................................................................................................流道的設計 ...................................................................................................................................口的設計 .......................................................................................................................................注系統(tǒng)的平衡 ...............................................................................................................................注系統(tǒng)斷面尺寸計算 ...................................................................................................................六章 模架的確定和標準件的選用 ............................................................................................................八章 合模導向機構的設計 ..........................................................................................................................九章 成型零件的設計 ..................................................................................................................................計總結 ............................................................................................................................................................考文獻 ............................................................................................................................................................ - 2 - 第一章 塑件的成形工藝性分析 件材料的選擇及其結構分析 1、塑件（ 手機電池面板 ）模型圖： 圖 1塑件圖 2、塑件材料的選擇：選用 丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物）。 3、色調：黑色。 4、生產批量：大批量。 5、塑件的結構與工藝性分析： （ 1）結構分析 塑件為 手機電池面板 的上半部分，應有一定的結構強度，由于中間有手機的按鍵及手機顯示屏，后面有與后蓋聯(lián)接的塑料倒扣，所以應保證它有一定的裝配精度；由于該塑件為 手機電池面板 ，因此對表面粗糙度要求不高。 （ 2）工藝性分析 - 3 - 精度等級：采用 5 級低精度 脫模斜度：塑件外表面 40′－ 1° 20′ 塑件內表面 30′－ 1° （脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內，塑件外形以型腔大端為準，塑件內形以型芯小端為準。） 注射成型工藝 1、注射成型工藝過程 （ 1）預烘干 入料斗 塑化 射裝置準備注射 射 壓 卻 模 件送下工序 （ 2）清理模具、涂脫模劑 模 射 2、 （ 1）注射機：螺桿式 （ 2）螺桿轉速（ r/ 30—— 60（選 30） （ 3）預熱和干燥：溫度（° C） 80—— 85 時間 (h) 2—— 3 （ 4）密度（ g/ : 5）材料收縮率（℅）： 6）料筒溫度（° C）：后段 150—— 157 中段 165—— 180 前段 180—— 200 （ 7）噴嘴溫度（° C）： 170—— 180 （ 8）模具溫度（° C）： 50—— 80 （ 9）注射壓力（ ： 70—— 100 （ 10）成形時間（ S）：注射時間 20—— 90 高壓時間 0—— 5 冷卻時間 20—— 120 總周期 50—— 220 - 4 - （ 11）適應注射機類型：螺桿、柱塞均可 （ 12）后處理：方法 紅外線燈、烘箱 溫度（° C） 70 時間（ h） 2—— 4 能分析 1、使用性能： ①綜合性能良好，沖擊韌度、力學強度較高，且要低溫下也不迅速下降。 ②耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化學性和電氣性能良好。 ③水、無機鹽、堿、酸對 ④尺寸穩(wěn)定，易于成型和機械加工，與 372 有機玻璃的熔接性良好，經過調色可配成任何顏色，且可作雙色成型塑件，且表面可鍍 鉻。 2、成型性能： ①無定型塑料，其品種很多，各品種的機電性能及成型特性也各有差異，應按品種確定成型方法及成型條件。 ②吸濕性強，含水量應小于 必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應要求長時間預熱干燥。 ③流動性中等，溢邊料 右（流動性比聚苯乙烯、 ，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。 ④比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫（對耐熱、高抗沖擊和中抗沖擊型樹脂，料溫更宜取高）。料溫對物性影響較大、料溫過高易分解（分解溫度為 250 ° C 左右比聚苯乙烯易分解），對要求精度較高的塑件，模溫宜取 50—— 60 ° C，要求光澤及耐熱型料宜取 60—— 80 ° C。注射壓力應比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注塑機時料溫為 180—— 230 ° C，注射壓力為 100—— 140 桿式注塑機則取 160—— 220 ° C， 70—— 100 ⑤易產生熔接痕，模具設計時應注意盡量減小澆注系統(tǒng)對斜流的阻力，模具設計時要- 5 - 注意澆注系統(tǒng)，選擇好進料口位置、形式。摧出力過大或機械加工時塑件表面呈“白色”痕跡（但在熱水中加熱可消失）。 ⑥ 料上的脫模斜度宜稍大，宜取 1 °以上。 ⑦在正常 的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。 3、 表 1熱物理性能 密度 (g/ 1． 05 比熱容 (J· 1255— 1674 導熱系數(shù) (W· 10膨脹系數(shù) (10流溫度 (° C) 130 表 1力學性能 屈服強度（ 50 抗拉強度 (38 斷裂伸長率 (﹪ ) 35 拉伸彈性模量 (彎強度 (80 彎曲彈性模 量 (壓強度 (53 抗剪強度 (24 沖擊韌度 (簡支梁式 ) 無缺口 261 布氏硬度 口 11 表 1電氣性能 表面電阻率（ Ω ） 1013 體積電阻率（ Ω · m） 1014 - 6 - 擊穿電壓（ KV/ \ 介電常數(shù)（ 106 電損耗角正切（ 106 電弧性 (s) 50— 85 型塑件的主要缺陷及消除措施： 主要缺陷：缺料、氣孔、飛邊、出現(xiàn)熔接痕、塑件耐熱性不高（連 續(xù)工作溫度為 70°3° C）、耐氣候性差（在紫外線作用下易變硬變脆）。 消除措施：加大主流道、分流道、澆口、加大噴嘴、增大注射壓力、提高模具預熱溫度。 - 7 - 第二章 模具結構形式的擬定 定型腔數(shù)量及排列方式 一 般來說，精度要求高的小型塑件和中大型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結構；對于精度要求不高的小型塑件（沒有配合精度要求），形狀簡單，又是大批量生產時，若采用多型腔模具可提供獨特的優(yōu)越條件，使生產效率大為提高。型腔的數(shù)目可根據(jù)模型的大 小情況而定。 該塑件對精度要求不高，為低精度塑件，再依據(jù)塑件的大小，采用一模兩型的模具結構。型腔的排列方式如下圖： 圖 2型腔排列方式 - 8 - 具結構形式的確定 件外觀質量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此結構。 件外觀質量要求高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此結構。 該塑件 外觀質量要求不高，是尺寸精度要求較低的小型塑件，因此可采用多型腔單分型面的設計。 從塑件上容易看出模具的分型面位置、摧出機構的設置以及澆口的位置。分型面 為單分型面垂直分型。 最常用的澆口形式有：第一是側澆口。這種澆口形式注射工藝工人比較熟悉，在制造上加工比較方便，但不得因素是澆道流程長，熱量損耗大，因此容易產生明顯的拼料痕跡。如果要得到改善，則需加大澆道尺寸，但隨之澆道部份的回料增多。其次塑料的進料口部分需去毛刺，這樣既增加了去毛刺的工時，又損壞了周圍的美觀。第二是點澆口。塑料注射時，在點澆口以高速注入型腔，一部份動能轉變?yōu)闊崮?，因此塑料在會合時的熱量損耗比側澆口少，所以會合處熔合較好，熔接痕不太明顯。其缺點是塑件的正面將留下點燒口的痕跡，影響塑件的美觀， 并且為了取出點澆口的澆道剩料，型腔必須移動。由于型腔重量較大，所以不方便移動。第三種是綜合上述兩種澆口形式的優(yōu)缺點，采用剪切澆口。因為塑件側壁距離橫澆道較遠，因直接在側壁進料是很難實現(xiàn)的，因此又增設了工藝輸助澆口，從而使?jié)沧⑾到y(tǒng)進一步完善。這種澆口形式主要有以下優(yōu)點：一是塑件表面無澆口痕跡，并且外表面無明顯的熔接痕，所以外觀質量較好。二是澆口的位置和數(shù)量可視塑件的質量而增加、減少或改變澆口的位置、模具修改也比較方便。三是在塑件頂出的同時，澆口剪斷并脫落，可節(jié)省去毛刺工序，并有得于機床自動化。從塑料流程盡量一 致的原則出發(fā)，采用了兩個剪切澆口處都設有頂桿，用以切斷剪切澆口，其工藝輔助澆口可手工去除。 - 9 - 第三章 注塑機型號的確定 除了模具的結構、類型和一些基本參數(shù)和尺寸外，模具的型腔數(shù)、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面積、成型時需要的合模力、注射壓力、模具的厚度、安裝固定尺寸以及開模行程等都與注射機的有關性能參數(shù)密節(jié)相關，如果兩者不相匹配，則模具無法使用，為此，必須對兩者之間有關數(shù)據(jù)進行較核，并通過較核來設計模具與選擇注射機型號。 關塑件的計算 1、體積 = （ 曲面面積 = （ 密度 = (g/ 質量 = (g) 射機型號的確定 根據(jù)塑件的體積初步選定用 式）型注塑機。 0（臥式）型注塑機的主要技術規(guī)格如下表： 表 3注塑機的主要參數(shù) 理論注射容積 ( 60 螺桿直徑 (30 注射壓力 (180 注射速率 (g/s) 70 塑化能力 (g/s) 35 螺桿轉速 (r/0— 200 鎖模力 (400 拉桿有較距離 (220× 300 - 10 - 移模行程 (250 模具最大厚度 (250 模具最小厚度 (150 鎖模形式 雙曲肘 模具定位孔直徑 (￠ 80 噴嘴球半徑 (嘴口孔徑 (￠ 3 模板尺寸 (200× 315 射機及型腔數(shù)量的校核 1、主流道的體積約為： V( = 、分流道與澆口的體積約為： V( = 13× = 、該模具總共需填充塑件的體積約為： V( = 2 × 射機及參數(shù)量的校核 1、注射量的校核 注射機一個注射周期內所需注射量的塑料熔體的總量必須在注射機額定注射量的 80%以內。 在一個注射成形周期內，需注射入模具內的塑料熔體的容量或質量，應為制件和澆注系統(tǒng)兩部份容量或質量之和，即 V = M = 中 V（ m） —— 一個成形周期內所需射入的塑料容積或質量 ( g）； n —— 型腔數(shù)目 - 11 - —— 單個塑件的容量或質量 ( g）。 —— 澆注系統(tǒng)凝料和飛邊所需塑料的容量或質量 ( g）。 故應使 中 —— 注射機額定注射量 ( g）。 根據(jù)容積計算 見注射機的注射量符合要求 2、型腔數(shù)量的確定和校核 型腔數(shù)量與注射機的塑化率、最大注射量及鎖模力等參數(shù)有關，此外，還受塑件的精度和生產的經濟性等因數(shù)影響。 可根據(jù)注射機的最大注射量確定型腔數(shù) n 12m n ?? 式中 K—— 注射機的最大注射量的得用系數(shù)，一般取 注射機允許的最大注射量； m 2—— 澆注系統(tǒng)所需塑料的質量或體積（ g或 ； m 1—— 單個塑件 的質量或體積（ g或 。 所以需要 ? ??n n=2 符合要求 3、塑件在分型面上的投影面積與鎖模力校核 注射成型時，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值越大，需要的鎖模力也就越大。如果這一數(shù)值超過了注射機允許使用的最大成型面積，則成型過- 12 - 程中將會出現(xiàn)溢漏現(xiàn)象。因此，設計注射模時必須滿足下面關系： A 式中 A—— 注射機允許使用的最大成型面積 ( 其他符號意義同前。 注射成型時，模具所需的鎖模力與塑件 在水平分型面上的投影面積有關，為了可靠地鎖模，不使成型過程中出現(xiàn)溢漏現(xiàn)象，應使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模力，即： ( A2)p ﹤ F 式中符號意義同前。 所以需要 2× 40× 95+9× 80=83200﹤ A 查得 0（ （ 2× 4× 8）× 30=30=F 符合要求 4、最大注射壓力校核 注射機的額定注射壓力即為它的最高壓力 該大于注射機成型時所調用的注射壓力， 即： 明顯，上式成立，符合要求。 5、模具與注射機安裝部份的校核 噴嘴尺寸 注射機頭為球面，其球面半徑與相應接觸的模具主流道始端凹下的球面半徑相適應。 模具厚度 模具厚度 H（又稱閉合高度）必須滿足： H﹤ 中 注射機允許的最小厚度，即動、定模板之間的最小開距； 注射機允許的最大模厚。 - 13 - 注射機允許厚度 150﹤ H﹤ 250 符合要求。 6、開模行程校核 開模行程 s（合模行程）指模具開合過程中動模固定板的移動距離。注 射機的最大開模行程與模具厚度無關，對于單分型面注射模： s = 5— 10中 摧出距離（脫模距離）（ 包括澆注系統(tǒng)凝料在內的塑件高度（ 開模距離取 20 包括澆注系統(tǒng)凝料在內的塑件高度取 40 余量取 8 則有： s = 20+20+28 =68 符合要求。 - 14 - 第四章 分型面位置的確定 分型面是決定模具結構形式的重要因素，它與模具的整體 結構和模具的制造藝有密切關系，并且直接影響著塑料熔體的流動特性及塑料的脫模。 型面的形式 該塑件的模具只有一個分型面，垂直分型。 一、 分型面的設計原則 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設計、塑件的結構工藝性及精度、形狀以及摧出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析。 選擇分型面時一般應遵循以下幾項基本原則： ① 分型面應選在塑件外形最大輪廓處 ② 確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模 ③ 保證塑件的精度 ④ 滿足塑件的外觀質量要求 ⑤ 便于模具制造加工 ⑥ 注意對在型面積 的影響 ⑦ 對排氣效果 ⑧ 對側抽芯的影響 在實際設計中，不可能全部滿足上述原則，一般應抓住主要矛盾，在此前提下確定合理的分型面。 - 15 - 型面的確定 根據(jù)以上原則，可確定該模具的分型面如下圖： 第一次分型： 圖 4第一分型面 第二次分型： - 16 - 圖 4第二分型面（ 1） 分型面圖 4第二分型面料（ 2） - 17 - 第五章 澆注系統(tǒng)的形式和澆口的設計 澆注系統(tǒng)是指凝料熔體從注射機噴嘴射出后到達型腔之前在模具內流經的通道。 澆注系統(tǒng)分為普通流道的澆注系統(tǒng)和熱流道的澆注系統(tǒng)兩大類。澆注系統(tǒng)的設計是注射模具設計的一個很重要的環(huán)節(jié)，它對獲得優(yōu)良性能和理想外觀的塑料制件以及最佳的成型效率有直接的影響。 該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。 注系統(tǒng)的尺寸 是否合理不僅對塑件性能、結構、尺寸、內外在質量等影響效大，而且還在與塑件所用塑料的利用率、成型效率等相關。 對澆注系統(tǒng)進行整體設計時，一般應遵循如下基本原則： ① 了解塑料的成型性能和塑料熔體的流動性。 ② 采用尺量短的流程，以減少 熱量與壓力損失。 ③ 澆注系統(tǒng)的設計應有利于良好的排氣。 ④ 防止型芯變形和嵌件位移。 ⑤ 便于修整澆口以保證塑件外觀質量。 ⑥ 澆注系統(tǒng)應結合型腔布局同時考慮。 ⑦ 流動距離比和流動面積比的校核。 - 18 - 流道的設計 主流道的形狀和尺寸最先影響著塑料熔體的流動速度及填充時間，必須使熔體的溫度降低和壓力降最小，且不損害其把塑料熔體輸送到最“遠”位置的能力。 在臥式注射機上使用的模具中，主流道垂直于分型面，為使凝料能從其中順利拔出，需設計成圓錐形，錐角為 2° —— 6°。 1、主流道的尺寸 （ 1） 主流道小端直徑 主流道 小端直徑 d = 注射機噴嘴直徑 + 2 ～ 3 = 3 + 2 ～ 3 取 d = 5（ 。 （ 2） 主流道的球半徑 主流道的球半徑 10 + 1 ～ 2 取 12（ 。 （ 3） 球面配合高度 球面配合高度為 3 ～ 5 取 3（ 。 （ 4） 主流道長度 主流道長度 L，應盡量小于 60上標準模架及該模具結構，取 L = 32（ （ 5） 主流道錐度 主流道錐角一般應在 2° —— 6°，取 α = 4°，所以流道錐度為 α /2=2°。 （ 6） 主流道大端直徑 主流道大端直徑 D = d+2α /２）（ α =4° ） ≈ （ 7） 主流道大端倒圓角 倒角 D/8 ≈ 根據(jù)以上數(shù)據(jù)和注射機的有關參數(shù)，設計出主流道如下圖： - 19 - 圖 5主流道形式 2、主流道襯套的形式 主流道部分在成型過程中，其小端入口處與注射機噴嘴及一定溫度、壓力的塑料熔要冷熱交換地反復接觸，屬易損件，對材料要求 較高，因而模具的主流道部分常設計成可拆卸更換的襯套式（俗稱澆口套），以便有效地選用優(yōu)質鋼材單獨進行加工和熱處理。一般采用碳素工具鋼如 處理要求淬火 53 ～ 57 流道襯套應設置在模具對稱中心位置上，并盡可能保證與相聯(lián)接的注射機噴嘴同一軸心線。 - 20 - 圖 5主流道的位置 主流道襯套的形式有兩種：一是主流道襯套與定位圈設計成整體式，一般用于小型模具；二是主流道襯套與定位圈設計成兩個零件，然后配合在固定在模板上。 該模具尺寸較小，主流道襯套可以選用整體式。 設計出主流道 襯套的尺寸如下圖： - 21 - 4°圖 5主流道的具體尺寸 主流道襯套的固定形式如下圖： 圖 5襯套的固定形式 - 22 - 料井的設計 在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機噴嘴和主流道入口這一段熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機料筒以內約 10～ 25深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域，這時才達到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內的塑料的流動性能及成型性能不佳，如果這里相對較低的冷料進入型腔，便會產生次品。為 克服這一現(xiàn)象的影響，用一個井穴將主流道延長以接收冷料，防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產生的冷料的井穴稱為冷料井（冷料穴）。 1、 主流道冷料井的設計 主流道冷料井設計成帶有摧桿的冷料井，底部由一根摧桿組成，摧桿裝于摧桿固定板上，與摧桿脫模機構連用。冷料井的孔設計成倒錐形，便于將主流道凝料拉出。當其被摧出時，塑件和流料凝道能自動墜落，易于實現(xiàn)自動化操作。 主流道冷料井的設計如下圖所示： 拉料桿動模板冷料井定模座板圖 5主流道冷料井的設計 2、分流道冷料井的設計 當分流道較長時，可將分流道的端部沿料流前進方向延長作為分流道冷料井，以儲存- 23 - 前鋒冷料，其長度為分流道直徑的 2倍。 流道的設計 該模具為一模兩腔的結構，應設置分流道。分流道的設計應能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地流經分流道充滿型腔，并且流動過程中壓力損失及熱量損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。 1、 分流道的截面面形狀 常用分流道的截面面形狀有圓形、梯形、 U 字形和六角形等。要減少流道內的壓力損失，則希望流道的截面積大，流道的表面積 小，以減少傳熱損失，因此可用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率。圓形截面效率最高（即比表面最?。?，由于正方形流道凝料脫模困難，實際使用側面具有斜度為 5° ～ 10° 的梯形流道。淺矩形及半圓形截面流道，由于其效率低（比表面大），通常不采用，當分型面為平面時，可采用梯形或 U 字型截面的分流道。 從上述分析，為了減少流道的熱量損失考慮到流道的效率，該模具分流道截面采用圓型截面。 2、 分流道的截面尺寸 分流道的截面尺寸應根據(jù)塑件的成形體積、塑件壁厚、塑件形狀、所用塑料的工藝性能、注射速率以及分流道的長度等因素來確定 。 （ 1）對于壁厚小于 3量在 200用下述公式確定分流道的直徑： D = 41 其中 D—— 流道直徑（ W—— 塑件的質量（ g）； L—— 分流道的長度（ 此式計算的分流道直徑限于 9.5 根據(jù)前面的計算數(shù)據(jù)，有 - 24 - D = × 5541 ≈ 故不在適應范圍。 （ 2）根據(jù)分流道截面形狀與流動理論長度的關系和《塑料成形工藝與模具設計》表5考慮到 確定分流道直徑為 6因此，分流道截面形狀如下圖所示： 圖 5分流道截面 3、分流道的長度 分流道的長度應盡量短，且少彎折。 分流道長度為 L = (50 + 15) × 2 = 110 （ 4、分流道的表面粗糙度 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狀態(tài)較為理想，因此分流道的內表面粗糙度 不要求很低，一般取 m，這樣表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層流動阻力。避免熔流表面滑移，使中心層具有較高的剪切速率。 - 25 - 5、分流道的布置形式 分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響，該模具為一模兩腔，采用平衡式布置。 平衡式布置要求從主流道至各個型腔的分流道，其長度、形狀、斷面尺寸等都必須對應相等，達到各個型腔的熱平衡和塑料平衡。因此各個型腔的澆口尺寸也可以相同，達到各個型腔均衡地進料。 該模具分流道為圓形截 面，在定模座板和定模板上都開有分流道。其形式如下圖： 分流道動模板主流道襯套定模板定模座板圖 5分流道的設計 6、 分流道向澆口過渡部分的結構見下圖： 圓形分流道與矩形澆口的連接形式 - 26 - 圖 5澆口形狀 口的設計 澆口是連接分流道與型腔之間的一段細流道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分。澆口的形狀、數(shù)量、尺寸和位置對塑件質量影響很大。 澆口的主要作用是： ① 型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結，防止其倒流； ② 易于切除澆口凝料； ③ 對于多型腔的模具，用以平衡進料； 澆口的面積 通常為分流道面積的 口的截面有矩形和圓形兩種。澆口長度約為 2 右。澆口的尺寸一般根據(jù)經驗公式確定，取其下限值，然后在試模時逐步修正。 1、 澆口的形式及特點 綜合點澆口呼側澆口兩種澆口形式的優(yōu)缺點，采用剪切澆口。因為塑件側壁距離橫澆道較遠，因直接在側壁進料是很難實現(xiàn)的，因此又增設了工藝輸助澆口，從而使?jié)沧⑾到y(tǒng)進一步完善。這種澆口形式主要有以下優(yōu)點：一是塑件表面無澆口痕跡，并且外表面無明顯的熔接痕，所以外觀質量較好。二是澆口的位置和數(shù)量可視塑件的質量而增加、減少或- 27 - 改變澆 口的位置、模具修改也比較方便。三是在塑件頂出的同時，澆口剪斷并脫落，可節(jié)省去毛刺工序，并有得于機床自動化。從塑料流程盡量一致的原則出發(fā)，采用了兩個剪切澆口處都設有頂桿，用以切斷剪切澆口，其工藝輔助澆口可手工去除。 2、 澆口尺寸的確定 澆口結構尺寸可由經驗公式，并由《塑料模具技術手冊》之《輕工模具手冊之一》中圖 3得，澆口深度 h = 2.0 h = n t = h = 1 （ 式中 h—— 澆口深度（ ; n—— 塑料系數(shù)，由塑料性質決定； t—— 塑件壁厚（ . 澆口寬度 b = ?? 取 b = 式中 A—— 塑件型腔表面積。 澆口長度 l = 了去除澆口方便，澆口長度 l 也可取 以可取 l = 注：其尺寸實際應用效果如何，應在試模中檢驗與改進。 3、 澆口位置的選擇 澆口位置的選擇對塑件質量的影響極大。選擇澆口位置時應遵循如下原則： ① 避免塑件上產生缺陷； ② 澆口應開設在塑件截面最厚處； ③ 有利于塑 料熔體的流動； ④ 的利于型腔的排氣； ⑤ 考慮塑件受力情況； ⑥ 增加熔接痕牢度； ⑦ 流動定向方位對塑件性能的影響； - 28 - ⑧ 澆口位置和數(shù)目對塑件變形的影響； ⑨ 校核流動比； ⑩ 防止型芯或嵌件擠壓位移或變形。 此外，在選擇澆口位置和形式時，還應考慮到澆口容易切除，痕跡不明顯，不影響塑件外觀質量，流動凝料少等因素。 注系統(tǒng)的平衡 對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設計應盡量保證所有的型腔同時得到均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結構允許的情況下，應將從主流道到各個型腔的分流道設計成長度相等、形狀及截面尺 寸相同（型腔布局為平衡式）的形式，否則就需要通過調節(jié)澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡。 1、 分流道的平衡 在多腔模具中，熔體在主流道與各分流道，或各分流道之間的體積流量是不會相同的，但可以認為他們的流速是相等的，以此達到各型腔同時充滿的目的。為此各流道之間應以不同的長度或截面尺寸來達到流量不等，經分析可推導，可用下式進行平衡計算： 212121 ?式中 熔融樹脂分別在流道 1和流道 2中的流量， s； d1, 分流道 1和分流道 2的直徑， 分流道 1和分流道 2的長度， 上式沒有考慮分流道轉彎局部阻力的影響，以及模具溫度不均的影響。實際上尚須對這些因素作校正，才能達到充模時間相等的目的。 當分流道作平衡布置，且各型腔所需之填充量又相等時，則各流道的長度變化、長度尺寸等均應相同。 2、 澆口的平衡 - 29 - 在多型腔非平衡分流道布置時，由于主流道到各型腔的分流道長度或各型腔所需填充流量不同，也可采用調整各澆口截面尺寸的方法，使熔融體同時充滿各型腔。 澆口平衡簡稱為 ,只要 做到各型腔 相同，基本上能達到平衡填充。 對于多型腔相同制品的模具，其澆口平衡計算公式如下： 中 澆口的截面積， 澆口的長度， 分流道的長度， 澆注系統(tǒng)設計時一般澆口的截面積與分流道的截面積之比 該模具，從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸都相同，顯然是平衡式的。 注系統(tǒng)斷面尺寸計算 對工業(yè)上使用較合理的 30 多副注射 模具，根據(jù)所用注射機的技術規(guī)格，作了幾種塑料熔體的充模計算，結果認為主流道和分流道的剪切速率 γ =5? 102～ 5? 103口剪切速率 γ =104~105 衡系統(tǒng)的充模過程近似于等溫流動。 γ =f（ Q， 關系式可用如下的經驗公式表達： ?式中 γ —— 熔體在流道中的剪切速率（ Q—— 熔體在流道中的體積流率（ s） 澆注系統(tǒng)斷面 當量半徑（ 澆注系統(tǒng)各段的 γ 值如下： - 30 - （ 1）主流道： γ s=5? 103 2）分流道： γ r=5? 102 3）點澆口： γ Q=105 4）其它澆口： γ Q=5? 103～ 5? 104 、確定體積流率 Q 澆注系統(tǒng)中各段的 （ 1） 主流道的 據(jù)模具成型塑件的 體積和所用注射機的技術規(guī)格，由下式計算： ?/Q ? (s) 式中 主流道的體積流率 (s)； ? —— 注射時間 （ s）； 模具成型塑件的體積，通常取 = （ 注射機的分稱注射量。 由《塑料模具技術手冊》之《輕工模具手冊之一》中表 3可根據(jù)注射機的公稱注射量查得注射時間 ? = 所以 ?/Q ? =≈ s) （ 2） 分流道的 G 對于多點進料的單腔模，或各型腔相同的多腔模，若分流道采用平衡式布置，則各分流道及澆口中的體積流率為： m (s) 式中 分流道或澆口中的體積流率 (s)； m—— 分流道的數(shù)目。 所以 =s) 由上述經驗公式可算出 - 31 - （ 1） 主流道 2 6 4 ??? ? （ 2） 分流道 5 2 2 ??? ? （ 3） 澆口 7 4 0 ?? ?（ 以上澆注系統(tǒng)斷面的確定也可以根據(jù) γ — Q— 系曲線圖直接查得。 - 32 - 第六章 模架的確定和標準件的選用 在學校作設計時，模架部分要自行設計；在生產現(xiàn)場設計中，盡可能選用標準模架，確定出標準模架的形式，規(guī)格及標準代號。 模架尺寸確定之后，對模具有關零件要進行必要的強度或剛度計算，以校核所選模架是否適當，尤其 時對大型模具，這一點尤為重要。 標準件包括通用標準件及模具專用標準件兩大類。通用標準件如緊固件等。模具專用標準件如定位圈、澆口套、推桿、推管、導柱、導套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件，順序分型機構及精密定位用標準組件等。 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再結合標準模架，可選用標準模架 200× L，其中 15符合要求。 模架上要有統(tǒng)一的基準，所有零件的基準應從這個基準推出，并在模具上打出相應的基準標記。一般定模座板與定模固定板要用銷釘定位；動、定模固定板之間通過導向零件定位；脫出固定板通過導向 零件與動?；蚨９潭ò宥ㄎ?；模具通過澆注套定位圈與注射機的中心定位孔定位；動模墊板與動模固定板不需要銷釘精確定位；墊快不需要與動模固定板用銷釘精確定位；頂出墊板不需與頂出固定板用銷釘精確定位。 模具上所有的螺釘盡量采用內六角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應光潔，加涂防銹油。 兩模板之間應有分模隙，即在裝配、調試、維修過程中，可以方便地分開兩塊模板。分模隙常見形式如下： - 33 - 圖 6分模隙（ 1） 圖 6分模隙（ 2） 一、定模固定板（定模座板）（ 250? 315，厚 25 主流道襯套固定孔與其為 H7/ 通過 6個 ?10的內六角螺釘與定模固定板連接； 定模墊板通常就是模具與注射機連接處的定模板。 二、定模板（ 200? 315，厚 25 上面的型腔為整體式； 有四個型芯固定孔； 其導柱固定孔與導柱為 H7/ - 34 - 三、動模固定板（ 250? 315，厚 25 用于固定型芯（凸模）、導套。為了保證凸?；蚱渌慵潭ǚ€(wěn)固，固定板應有一定 的厚度，并有足夠的強度，一般用 45鋼或 成，最好調質 230～ 270 導套孔與導套為 H7/ H7/ 型芯孔與其為 H7/渡配合。 四、動模板（ 200? 315，厚 32 其注射機頂桿孔為 ?50 其上的推板導柱孔與導柱采用 H7/ 五、動模墊板（又稱支承板）（ 200? 315，厚 32 墊板是蓋在固定板上面或墊在固定板下面的平板，它的作用是防止型腔、型芯、導柱或頂桿等脫出固 定板，并承受型腔、型芯或頂桿等的壓力，因此它要具有較高的平行度和硬度。一般采用 45 鋼，經熱處理 235 50 鋼、 4040調質 235結構鋼起到了支承板的作用，其要承受成型壓力導致的模板彎曲應力。 六、墊塊（ 40? 315，厚 63 1、主要作用：在動模座板與動模墊板之間形成頂出機構的動作空間，或是調節(jié)模具的總厚度，以適應注射機的模具安裝厚度要求。 2、結構型式：可為平行墊塊、拐角墊塊。（該模具采用平行墊塊）。 3、墊塊 一般用中碳鋼制造，也可用 造，或用 墨鑄鐵等。 4、墊塊的高度計算： h 墊塊 =h 推出距離 +h 推板 +h 推桿固定板 +Δ =15+16+20+12 =63（ 式中 Δ — 頂出行程的余量，一般為 5～ 10免頂出板頂?shù)絼幽|板。 5、模具組裝時，應注意左右兩墊塊高度一致，否則由于負荷不均勻會造成動模板損壞。 七、推桿固定板 （ 118? 315，厚 16 固定推桿。 - 35 - 八、推板（ 118? 315，厚 20 - 36 - 第八章 合模導向機構的設計 注射模的導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種類型。導柱導向用于動、定模之間的開合模導向和脫模機構的運動導向。錐面導向機構用于動、定模之間的精密對中定位。 機構的功用 1、 導向機構的功用 ① 定位作用； ② 導向作用； ③ 承載作用； ④ 保持運動平穩(wěn)作用。 2、 定位機構的功用 對于薄壁、精密塑件注射模，大型、深型腔注 射模和生產批量大的注射模，僅用導柱導向機構是不完善的，還必須在動、定模之間增設錐面定位機構，有保持精密定位和同軸度的要求。 當采用標準模架時，因模架本身帶有導向裝置，一般情況下，設計人員只要按模架規(guī)格選用即可。若需采用精密導向定位裝置，則須由設計人員根據(jù)模具結構進行具體設計。 此模具為小型模具，對精度要求也不是很高，所以不需要用定位機構，可直接由導向機構定位。 一、 導向結構的總體設計 1、 導向零件應合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具的強度，防止導柱和導套壓入后 變形； 2、 該模具采用 4根導柱，其布置為等直徑導柱不對稱布置； 3、該模具導柱安裝在動模固定板上，導套安裝在定模固定板上； 4、為了保證分型面很好的接觸，導柱和導套在分型面處應制有承屑板，即可削去一個面或在導套的孔口倒角； - 37 - 5、各導柱、導套及導向孔的軸線應保證平行； 6、在合模時，應保證導向零件首先接觸，避免凸模先進入型腔，導致模具損壞； 7、當動定模板采用合并加工時，可確保同軸度要求。 三、 導柱的設計 1、 該模具采用帶頭導柱，且不加油槽； 2、導柱的長度必須比凸模端面高度高出 6～ 8 3、為使導柱能順 利地進入導向孔，導柱的端部常做成圓錐形或球形的先導部分； 4、導柱的直徑應根據(jù)模具尺寸來確定，應保證具有足夠的抗彎強度（該導柱直徑由標準模架知為 ?20； 5、導柱的安裝形式，導柱固定部分與模板按 H7/合。導柱滑動部分按 H7/H8/ 6、導柱工作部分的表面粗糙度為 m； 7、導柱應具有堅硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的內芯。多采用低碳鋼經滲碳淬火處理或碳素工具鋼 淬火處理，硬度為 55上或 45#鋼經調質、表面淬火、低溫回火，硬度 55上。 四、 導套的設計 1、 結構形式：采用帶頭導套（Ⅰ型），導套的固定孔與導柱的固定孔可以同時鉆，再分別擴孔，以保證其配合精度； 2、導套的端面應倒圓角，導柱孔最好做成通孔，利于排出孔內剩余空氣； 3、導套孔的滑動部分按 H8/ H7/間隙配合，表面粗糙度為 m。導套外徑按 H7/7/合鑲入模板； 4、導套材料可用淬火鋼或銅（青銅合金）等耐磨材料制造，但其硬度應低于導柱的硬度，這樣可以改善摩擦，以防止導柱或導套拉毛。 五、導柱與導套的配合形式 導柱與導套的配用形式要根據(jù)模具的結構及生產要求 而定，該模具采用的配合