基于UG的手機外殼注塑模設計

1、 畢業(yè)設計(論文)正文 基于基于 ug 的手機外殼注塑模設計的手機外殼注塑模設計 2008 年 6 月 10 日 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 i 基于基于 ug 的手機外殼注塑模設計的手機外殼注塑模設計 摘摘 要要：本文以手機外殼注塑模具設計為例，介紹了基于 ug 注塑模具的設計方法與流 程，包括注塑工程分析、模具設計：確定型腔數目并選擇注塑機, 分型面設計，及成形 方案澆注系統設計。采用熱流道系統, 提高了塑件表面質量及成型效率，達到充分利用 資源，節(jié)約能源的目的。另外介紹滑塊抽芯、模架加載、脫模機構設計和冷卻系統的設 計，并敘述了模具的工作過程。敘述 ug 對模具進行結構設計的優(yōu)勢

2、，采用 ug 軟件進 行手機外殼注塑模設計，可大大縮短設計時間，降低設計成本，提高設計精度和效率， 對同類產品的設計具有一定的參考價值。 關鍵詞關鍵詞：ug；熱流道；滑塊抽芯 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 ii design of injection mold for mobile phone front cover based on ug abstract：chosen the mobile phone front cover , paper introduced the method of the injection mould design based on ug，and it i

3、nclude molded plastic engineering analysis，mould design：fixing the number of cavity，selecting the right injection machine and creating parting surfaces, make the shape scheme，this is contained total structure design,by hot runner system, improve the surface quality and moldings efficiency, make full

4、 use of resource save energy .besides, slider lifter, dividing a design for face ,sprinkling to note the system design, state-listed, take off design and cool system design ,further，mold working process introduce. the process of auto-optimization design of mould structure, the process of design base

5、d on ug soft ware can greatly shorten the time and lower the cost, improve the precision and efficiency. it can be certain reference to the design of similar products. keywords: ug；hot runner；slider lifter 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 iii 目目 錄錄 第第 1 章章 概述概述.1 1.1 設計項目概述 .1 1.2 模具工業(yè)在國民經濟中的地位 .1 1.3 我國模具技術的現狀及發(fā)展

6、趨勢 .2 第第 2 章章 塑件成型工藝分析塑件成型工藝分析.4 2.1 手機外殼結構分析.4 2.1.1 塑件幾何形狀的設計.4 2.2 abs 的性能及其注射工藝分析 .5 2.2.1 注射成型過程.5 2.2.2 abs 的注射工藝參數.5 2.2.3 abs 成型塑件的主要缺陷及消除措施.6 第第 3 章章 模具結構形式和注射機的確定模具結構形式和注射機的確定 .7 3.1 分型面及型腔數目的確定 .7 3.2 注射機的選取和校核 .8 3.2.1 選擇注射機所需參數計算 .8 3.2.2 選擇注射機 .9 3.2.3 校核注射機有關工藝參數 .9 第第 4 章章 模具結構設計模具結構

7、設計.11 4.1 成型零件的結構設計.11 4.2 成型零件工作尺寸及其校核.12 4.2.1 成形零件的工作尺寸設計 .12 4.2.2 模具型腔側壁和底板強度、剛度的校核 .12 4.3 成型零件材料的選用.14 4.3.1 模具選材原則.14 4.3.2 塑料模具材料的確定.15 4.4 模架的確定 .15 4.4.1 模架的選擇.15 4.4.2 模架尺寸的確定及校核.15 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 iv 4.5 澆注系統.16 4.5.1 添加定位圈.16 4.5.2 流道的設計.17 4.5.3 澆口的設計.18 4.6 脫模機構的設計.19 4.6.1 添加推桿.19

8、 4.6.2 脫模機構的導向與復位.20 4.6.3 添加側抽型機構.21 4.7 排氣系統的設計.23 4.8 溫度調節(jié)系統的設計.23 4.8.1 加熱系統.23 4.8.2 冷卻系統.23 4.9 模具裝配及其工作過程.26 4.9.1 模具裝配結構圖.26 4.9.2 模具工作過程.26 總結總結.28 致致 謝謝 .29 參考文獻參考文獻.30 附錄附錄.31 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 1 第第 1 章章 概述概述 1.1 設計項目概述設計項目概述 塑料人類目前使用的第一大類材料，其使用范圍已遠遠超過其他原始材料的使 用。塑料工業(yè)發(fā)展，塑料制品的廣泛應用，塑料成型模具起了不

9、可缺少的作用，它是塑 料工業(yè)中不可缺少的環(huán)節(jié)，是成型塑料制品的工具。而現在發(fā)展越來越迅猛的手機行業(yè)， 對注塑模具提出了更高的要求，也給注塑模具的發(fā)展注入了新鮮血液。 早期的手機都是體積龐大，重量沉，而被人們稱為“大磚頭” ，隨著時間的發(fā)展， 人民生活水平的提高，人們觀念的轉變，手機的形態(tài)、體積由原來的磚頭變得越來越小、 越來越輕巧；造型也越來越豐富，由早期的磚塊變成當今的流線型，顏色也是多種多樣。 隨著技術的日趨完善給手機設計注入了新鮮的活力并帶來了打破傳統的前衛(wèi)概念，手機 體積、重量都朝著輕、薄、小巧的方向發(fā)展，手機的顯示屏幕越來越大，鍵盤造作方便， 功能也越來越豐富。 本設計以一款質量輕、

10、流線型、屏幕大等適應時代潮流的手機的外殼為例，介紹了 基于 ug 的注塑模具設計流程，該流程包括工藝分析，選擇注塑機，確定成型方案，并 對該注塑機進行必要的工藝參數分析，成型零件的設計與分析以及模架及其各個部件的 選取。而設計工具 ug 的選取，使設計更加方便、快捷。因為它不但包含了建模功能， mold wizard 為設計模具的型芯、型腔、鑲塊、電極等提供了相應的建模工具，模架和標 準件功能為設計提供了各種行業(yè)標準，這些都為設計節(jié)省了大量的時間。 該設計在澆注系統環(huán)節(jié)采用了熱流道澆注系統，對流道內部進行加熱，使流道中的 塑料始終處于熔融狀態(tài)，這樣在脫模時就不需要將流道內的塑料進行脫模，流道內

11、的原 材料便可直接進行下次注射使用。熱流道的采用大大節(jié)省了原材料，節(jié)約能源，這一技 術的采用對與環(huán)境日益惡化，能源短缺的當今有著重大意義。 1.2 模具工業(yè)在國民經濟中的地位模具工業(yè)在國民經濟中的地位 模具技術集合了機械、電子、化學、光學、材料、計算機、精密監(jiān)測和信息網絡等 諸多學科，是一個綜合性多學科的系統工程，是工業(yè)生產的基礎工藝裝備。振興和發(fā)展 我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關注。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀 表、家電和通訊等產品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產制件所表現 出來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比 畢

12、業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 2 擬的。模具又是“效益放大器” ，用模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的 幾十倍、上百倍。 模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，在 很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。從以下四個方面，可以看出 模具工業(yè)在國民經濟中的重要地位與作用。第一，模具工業(yè)是高新技術產業(yè)的一個組成 部分。例如：屬于高新技術領域的集成電路的設計與制造，不能沒有做引線框架的精密 級進沖模和精密的集成電路塑封模；計算機的機殼、接插件和許多元器件的制造，也必 須有精密塑料模具和精密沖壓模具；數字化電子產品(包括通訊產品)的發(fā)展，沒有精

13、密 模具也不行。不僅電子產品如此，在航天航空領域也離不開精密模具。因此可以說，許 多高精度模具本身就是高新技術產業(yè)的一部分。有些生產高精度模具的企業(yè)，已經被命 名為“高新技術企業(yè)” 。第二，模具工業(yè)又是高新技術產業(yè)化的重要領域。用信息技術帶 動和提升模具工業(yè)的制造技術水平，是推動模具工業(yè)技術進步的關鍵環(huán)節(jié)。 cadcaecam 技術在模具工業(yè)中的應用，快速原型制造技術的應用，使模具的設計制 造技術發(fā)生了重大變革。模具的開發(fā)和制造水平的提高，還有賴于采用數控精密高效加 工設備。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虛擬技術等先進制造技術在模具工業(yè)中的應 用，也要與電子信息等高新技術嫁接，實現高新技術產業(yè)

14、化。第三，模具工業(yè)是裝備工 業(yè)的一個組成部分。模具作為基礎工藝裝備，在裝備工業(yè)中自然有其重要地位。因為國 民經濟各產業(yè)部門需要的裝備，其零部件有很大一部分是用模具做出來的。第四，模具 工業(yè)地位之重要，還在于國民經濟的五大支柱產業(yè)機械、電子、汽車、石化、建筑， 都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應。機械、電子、汽車工業(yè)需要大量的模具，特別是轎 車大型覆蓋件模具、電子產品的精密塑料模具和沖壓模具，目前在質與量上都遠不能滿 足這些支柱產業(yè)發(fā)展的需要。 1.3 我國模具技術的現狀及發(fā)展趨勢我國模具技術的現狀及發(fā)展趨勢 (1) 我國模具技術現狀:雖然我國模具總量目前已達到相當規(guī)模，模具工業(yè)水平在 量和質的方面

15、也有很大提高，而且行業(yè)結構、產品水平、開發(fā)創(chuàng)新能力、企業(yè)的體制與 機制以及技術進步的方面也會取得較大發(fā)展，但是我國模具產品水平大大低于國際水平， 生產周期卻高于國際水平。產品水平低主要表現在模具的精度、型腔表面粗糙度、壽命 及結構等方面、開發(fā)能力較差，經濟效益欠佳。不過中國目前模具業(yè)呈現出良好發(fā)展勢頭， 要加以鞏固并繼續(xù)發(fā)揚創(chuàng)新！ 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 3 (2) 我國模具發(fā)展趨勢:我國經濟仍處于高速發(fā)展階段，國際上經濟全球化發(fā)展趨 勢日趨明顯，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機遇。一方面，國內模具 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移以及跨國集團到我

16、國進行 模具采購趨向也十分明顯。因此，放眼未來，國際、國內的模具市場總體發(fā)展趨勢前景 看好，預計中國模具將在良好的市場環(huán)境下得到高速發(fā)展，我國不但會成為模具大國， 而且一定逐步向模具制造強國的行列邁進。模具技術的發(fā)展趨勢主要是模具產品向著更 大型、更精密、更復雜及更經濟的方向發(fā)展，模具產品的技術含量不斷提高，模具制造 周期不斷縮短，模具生產朝著信息化、無圖化、精細化、自動化的方向發(fā)展，模具企業(yè) 向著技術集成化、設備精良化、產品品牌化、管理信息化、經營國際化的方向發(fā)展。 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 4 第第 2 章章 塑件成型工藝分析塑件成型工藝分析 2.1 塑件（手機外殼）分析塑件（手

17、機外殼）分析 該塑件為手機外殼,其表面要求一定的光澤度及質感，并且其材質要求具有一定的強 度、剛度、耐熱和耐磨損等性能,同時還必須滿足絕緣性，在一定溫度范圍內要求具有良 好的抗沖擊強度。據此，塑料可選擇為 abs。 塑件最大尺寸為長 121，寬 48mm，最高 14mm。密度為 1.05g/mm 。影響塑 3 件公差的主要因素是: 模具制造誤差及磨損誤差，尤其是成型零件的制造和裝配誤差以 及使用中的磨損、塑料收縮的波動、注射工藝條件的變化、塑件的形狀和飛邊厚度的波 動、脫模斜度及成型后塑件的尺寸變化。該塑件收縮率設置為 0.6%。 2.1.1 塑件幾何形狀的設計塑件幾何形狀的設計 創(chuàng)建塑件三維

18、造型：根據現實中手機外殼的樣品，并對一些部位給予修改以達到以 下效果：增大手機屏幕，機身兩側呈流線形式，鍵盤的布局方便方便機主操作。在 ug modeling 的模塊下靈活運用各建模命令創(chuàng)建如圖 2-1 所示的塑件三維圖形 。 圖 2-1 塑件結構圖 （1） 脫模斜度 。設計脫模斜度的目的是便于塑件的脫模，避免在脫模過程中拉 傷塑件表面， 其大小取決于塑料的收縮率。脫模斜度的取向要根據塑件的內外型尺寸而 定。塑件外形以型腔大端為準，尺寸要符合要求，斜度沿形狀減小方向。要求開模后塑件留 在型芯上， 塑件內表面的脫模斜度應小于外表面的脫模斜度。根據 abs 的性能， 型芯的 脫模斜度取 1.5 畢

19、業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 5 （2） 加強筋。為了使塑件與后蓋便于裝配, 并有一定的強度和剛度， 同時又能避 免因壁過厚而產生成型缺陷, 在塑件內表面外側增設了部分加強筋， 小端厚度 0.6mm，并做 1斜度。 （3） 塑件的壁厚 。選擇 ug 軟件中工具條中的分析欄，單擊距離一項，可測得 該塑件的平均厚度為 1.5 mm。 2.2 abs 的性能及其注射工藝分析的性能及其注射工藝分析 丙烯晴丁二烯苯乙烯共聚物（abs）是一種堅韌而有剛性的熱塑性塑料。在一 定溫度范圍內具有良好的抗沖擊強度和表面硬度，有較好的尺寸穩(wěn)定性、一定的耐化學 藥品性和良好的電絕緣性。電鍍級的外表可進行電鍍、真空

20、鍍膜等裝飾。通用級 abs 不 透水，可用注射、擠塑和真空等成型方法進行加工。abs 以其具有很好的韌性( 抗震性)、 密封性, 很高的機械強度, 耐化學腐蝕, 制品拿在手上很有質感的特點而受到人們的青睞。 2.2.1 注射成型過程注射成型過程 （1）成型前的準備。對的色澤、細度和均勻度進行檢查，由于 abs 易吸水，成形 加工前應進行干燥處理。 （2）注射過程。塑料在注射機料筒內經過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，有模具的澆 注系統進入模具型腔成型，其過程可以分為充模、壓實、保壓、倒流和冷卻 5 個階段。 （3）塑件的后處理。采用調濕處理，其熱處理條件參照參考文獻2中的表 13-3 有處理方法紅外

21、線燈、烘箱，處理溫度為 70。 2.2.2 abs 的注射工藝參數的注射工藝參數 （1）注射機類型：螺桿式。 （2）螺桿轉速（r/min）：30。 （3）料筒溫度（）：后段 150170； 中段 165180； 前段 180200。 （4）噴嘴溫度（）：170180。 （5）模具溫度（）：5080。 （6）注射壓力（mp ）：60100。 a 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 6 （7）成型時間（s）：注射 2090；高壓 05；冷卻 20120；總周期 50220。 2.2.3 abs 成型塑件的主要缺陷及消除措施成型塑件的主要缺陷及消除措施 abs 在升溫時黏度增高，所以成形壓力交高，塑

22、件上的脫模斜度宜稍大；abs 易吸 水，成形加工前應進行干燥處理；易產生熔接痕，設計模具時應該注意盡量減少小澆注 系統對料流的阻力；在正常的成形條件下，壁厚、熔件溫度及收縮率影響極小。要求塑 件精度高時，模具溫度可控制在 50-70，要求塑件光澤和耐熱時，應該控制在 6080。 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 7 第第 3 章章 模具結構形式和注射機的確定模具結構形式和注射機的確定 3.1 分型面及型腔數目的確定分型面及型腔數目的確定 分模是注射模具設計的最重要的一環(huán)，它是用分型面將包含模具型腔的體積塊分開 成動模型芯和定模型腔，而分型面就是動模型芯和定模型腔的接觸面。分模一般按以下 步驟

23、進行：修補塑件提取塑件的分型線，生成分模面，分模得到動模型芯、定模型腔和 滑塊型芯。對于具有孔或者槽的塑件在分模前需要修補好這些結構。塑件修補好后開始 提取塑件的分型線。分型線是產品的最大輪廓線是產生分模面的基礎。該塑件分型線可 以通過搜索修補好的塑件的邊線獲取。分型面是以產生的分型線為基礎采用拉伸面、邊 界面或者其他創(chuàng)建面方法獲得。 圖 3-1 提取分型線 在塑件設計時, 必須考慮成型時分型面的形狀和位置， 否則無法用模具成型。因側 向合模鎖緊力較小，故應將投影面積大的分型面放在動、定模的合模主平面上，而將投 影面積較小的分型面作為側向分型面。本模具的分型面選擇在塑件的大平面處。模具上 用以

24、取出塑件和冷凝料的可分離的接觸表面稱為分型面。分型面的設計合理與否直接影 響到塑件的質量；模具的整體結構；工藝操作的難易程度及模具的制造成本。 分型面的選擇原則如下： （1）分型面應選擇在塑件外型的最大輪廓處。 （2）分型面的選擇應考慮有利于塑件的脫模。 （3）分型面的選擇要保證塑件的精度要求。 （4）分型面的選擇還應考慮模具的側向抽拔距。 （5）分型面作為主要的排氣渠道，應將分型面設計在熔融塑料的流動末端，以利于模 具型腔內氣體的排出。 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 8 （6）選擇分型面時應使模具零件易于加工。 根據以上原則，本模具的分型面選擇在塑件的大平面處。該手機外殼通過 ug 軟

25、件中 的 mold wizard 模塊處理得到分型面如圖 3-2 所示。 圖 3-2 分型面 當塑件分型面確定之后，就需要考慮是型腔數目采用。 由于該塑件為手機外殼，其對于表面質量及精度要求都比較高，且形狀較為復雜， 決定初步擬定采用一模一腔的模具形式。 3.2 注射機的選取和校核注射機的選取和校核 3.2.1 選擇注射機所需參數計算選擇注射機所需參數計算 （1） 注射量的計算 從 ug 軟件中的分析功能中可以得出該手機塑件的體積 v =10308.255mm ，其質量 0 3 m 為 10.82g，流道凝料的體積還是一個未知數，可按塑件體積的 0.6 倍來估算，因為從 1 上述分析中確定為一

26、模一腔，所以塑件成型所需注射量為 v =1.6v =16493.208 mm 。 10 3 結合生產實際，注射機的最大注射量是其額定注射量的 80%，所以注射機的額定注射量 為 v v /0.8=13194.5664 mm 13.195 cm 1 33 （2）鎖模力（f）的計算 模具設計時應使注射機的額定鎖模力大于脹模力，即 fp a ， f 為注射機額定鎖模 0 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 9 力（n） ；p 為塑料熔體在型腔內的平均壓力(mp )；a 為制品和澆注系統在分型面上的 0a 垂直投影面積（mm ） 。因為是一模一腔，所以澆注系統在分型面上的垂直投影面積和制 2 品的部分

27、投影面積重合，制品的投影面積估算為2 a=a +a =1.2a =1.2*2904=3486.800mm 1 2 1 2 a 塑件的在分型面上的投影面積； 1 a 為流道內的原料在分型面上的投影。2 塑件成型時所需的注射壓力 p 通常為 80110mp 。因為所采用材料為 abs，其 0a 為中等粘度，精度高，考慮壓力損失，根據查表應選擇 p =100 mp 。 0a 所以鎖模力 fp a=100mp 3486.800mm =348.68kn 0a 2 3.2.2 選擇注射機選擇注射機 注射機規(guī)格的確定主要是根據塑件制品的大小及生產批量，在選擇注塑機時，主要考慮 其塑化率、注射量、鎖模力、安裝

28、模具的有效面積（注射機拉桿的內距離） 、容模量、頂出 形式及頂出長度。倘若客戶已提供注塑機的型號或規(guī)格，必須對其參數進行校核，若滿足不 了要求，則必須與客戶商量更換。 根據以上初步的注射量和鎖模力的計算，查閱213.1 可選用 sz-100/60 立式注射機， 其主要技術參數見表 3-1。 表表 3-1 sz -100/60型注射機主要技術參數型注射機主要技術參數 理論注射容量/ cm 3 100 鎖模力/kn 600 螺桿直徑/mm 35 拉桿內間距/mm 440*340 注射壓力/ mpa150 移模行程/mm 260 注射速度/（g/s） 60 最大模厚/mm 340 塑化能力/（g/s

29、） 5.6 最小模厚/mm 100 螺桿轉速/（r/min）14200定位孔直徑/mm 36 噴嘴球半徑/mm 12 噴嘴孔直徑/mm 4 3.2.3 校核注射機有關工藝參數校核注射機有關工藝參數2 （1）由注射機料筒塑化速率校核模具的型腔數 n。 校核型腔數目： n (kmt/3600-m )/m2 1 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 10 =(0.85.6360060/3600-0.611)/11 =12.45 1 （式3-1） 型腔數校核合格。 式中 m = v =1.0510308.25511g 10 m =0.6m =0.6117g；2 1 k注射機最大注射量的利用系數,一般取0

30、.8； m注射機的額定塑化量(5.6g/s)； t成型周期，取 60 秒。 （2）注射壓力pe的校核。 pekp0 =1.3100 =143mpa （式3-2） 而所選注射機pe=150mpa,注射壓力校核合格。 式中 k 注射壓力安全系數，取1.3； p 取110mpa.(塑件成型時所需要的注射力)。 0 （3）鎖模力f校核。 fk ap=1.2348.68 0 型 =418.42kn （式3-3） 而該注射機的鎖模力f=600kn, 鎖模力校核合格 其他安裝尺寸的校核要待模架選定,結構尺寸確定以后才可進行。 式中 p塑料熔體對型腔的平均壓力；型 a 塑件和流道在分型面上的投影面積； k 鎖

31、模力安全系數，一般取1.11.2。 0 由以上的校核，可以確定該注射機的選擇合格。 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 11 第第 4 章章 模具結構設計模具結構設計 4.1 成型零件的結構設計成型零件的結構設計 直接與塑料接觸構成塑件形狀的零件稱為成型零件，其中構成塑件外形的成型零件 成為凹模，構成塑件內部形狀的成型零件成為凸模。在通過 ug 生成分型面之后，可通 過分型工具，創(chuàng)建型芯和型腔，ug 會根據產品及分型面的相關尺寸自動處理完成，生成 型腔和型芯。 圖 4-1 合模示意圖 (1) 凹模的結構設計 圖 4-2 型腔示意圖 圖 4-3 型腔三維效果圖 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線

32、 12 (2) 凸模和型芯的結構設計 圖 4-4 型芯示意圖 圖 4-5 型芯三維效果圖 4.2 成型零件工作尺寸及其校核成型零件工作尺寸及其校核 4.2.14.2.1 成形零件的工作尺寸設計成形零件的工作尺寸設計 成型零件的工作尺寸涉及到材料的熱脹冷縮，計算復雜，要運用大量公式，在 ug mold wizard 中， ug 軟件根據塑件及分型面的相關尺寸自動處理完成，生成型腔和型芯。 在型腔和型芯生成之后，我們再對其進行校核。 4.2.24.2.2 模具型腔側壁和底板強度、剛度的校核模具型腔側壁和底板強度、剛度的校核23 塑料模具型腔在成型過程中受到塑料熔體的高壓作用，應具有足夠的強度和剛度

33、， 如果型腔側壁和底版厚度過小，可能因強度不夠而產生塑性變形甚至破壞；也有可能因 為剛度不足而產生擾曲變形，導致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。因此， 應通過計算來確定型腔的壁厚，尤其對于精度要求高的型腔，不能單純憑經驗來確定其 尺寸。型腔側壁所受的壓力應以型腔內所受最大壓力為準。此型腔的內外截面接近矩形 形狀，其剛度要求低于矩形型腔，在此皆按照整體式矩形型腔計算公式計算。 （1）型腔側壁厚度 s 計算 s= （式 4-1） 1 4 3 ca p e 1 3 ca p a e 式中 s為型腔側壁厚度（mm） ； 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 13 a為型腔側壁受壓高度（mm）

34、； p為型腔壓力（取 35mp ） ； a e為模具材料的彈性模量（取 2.110 mp ） ； 5 a 任一自由邊中點的允許變形量（mm） ； c為常數，由 l/a 的數值確定，可由以下近似公式計算。 c= = = =1.48105 （式 4-2） 4 4 3( / ) 2( / )96 l a l a 式中 l為型腔長邊長度； a為型腔側壁受壓高度。 經過測量得型腔長邊長度 l=180mm，型腔側壁受壓高度 a=23.0592mm。 = =25i= =251.1689m =29.22m=0.0292mm （式 4-3） 式中 i=0.35w +0.001w=0.35*180 +0.001*

35、180=1.1689m 1 5 1 5 w為型腔最長邊。 所以計算得型腔厚度 s= = = 1 3 ca p a e 1 3 5 1.48105*23.0592*35 23.0592* 2.1*10 *0.0292 =13.8537mm 而由 ug 自動生成的成型零件，可測得型腔側壁厚度 s=18.1180mm13.8537mm,則型腔 側壁厚度滿足要求。 （2）型腔底板厚度計算公式為 t= = （式 4-4） 11 4 33 00 c pbc pb b ee 式中 t為整體式矩形型腔底板厚度（mm） ； p為型腔壓力（取 2.110 mp ） ； 5 a b為矩形板受力短邊長度（mm） ；

36、l為矩形板受力長邊長度（mm） ； e為模具材料的彈性模量（取 2.110 mp ） ； 5 a 為允許變形量； c 由 l/b 決定的常數，可由近似公式計算 。 0 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 14 c = = = 0 1 4 4 （l/ b) 32 (l/ b) 1.7143 1 4 4 32 1. 7143 =0.0280 （式 4-5） 經過測量 ug 中自動生成型腔的相關尺寸為 l=180mm，b=105mm, =25i=250.6846m=17.0986m=0.0170mm （式 4-6） 式中 i=0.35w +0.001w=0.35*23.0592 +0.001*23.

37、0592=0.6846m； 1 5 1 5 w影響模具變形最大尺寸 計算得型腔底板厚度為 t=105=31.1920mm 1 3 5 0.0280 100 105 2.1 100.0170 而由 ug 自動生成的成型零件，可測得型腔底版厚度 t=34.0760 mm 31.1920 mm， 則型腔底版厚度滿足要求。 4.3 成型零件材料的選用成型零件材料的選用 4.3.1 模具選材原則模具選材原則 模具的分類，一般把模具按使用壽命的長短分五級，一級在百萬次以上，二級是 50 萬100 萬次，三級在 30 萬50 萬次，四級在 10 萬30 萬次，五級在 10 萬次以下，一 級與二級模具都要求用

38、可以熱處理硬度在 hrc50 左右的鋼材，否則易于磨損，注塑出的 產品易超差，故所選的鋼材既要有較好的熱處理性能，又要在高硬度的狀態(tài)下有好的切 削性能，當然還有其他方面的考慮。因我很少接觸國產塑膠模鋼材，故只能介紹在珠三 角常用的進口料。通常選用瑞典的 8407，s136,美國的 420,h13,歐洲的 2316，2344，083，或日本的 skd61，dc53（原為五金模材料，特殊情況下使用。 ）一類 的鋼材。除此外，注塑的原料及其所增加的填料對選用鋼材有很大的影響，尤其是玻璃 纖維對模具的磨損大。 有些塑膠料有酸腐蝕性，有些因添加了增強劑或其他改型劑，如玻璃纖維對模具的 損傷大，選材時均要

39、綜合考慮。有強腐蝕性的塑膠一般選 s136，2316，420 一類鋼材， 弱腐蝕性的除選 s136，2316，420 外，還有 skd61，nak80，pak90，718m。強酸性 的塑膠料有：pvc，pom，pbt 弱酸性的塑膠料有：pc，pp，pmma，pa， 產品的外觀要求對模具材料的選擇亦有很大的影響，透明件和表面要求拋鏡面的產品，可選 用的材料有 s136，2316，718s，nak80，pak90，420，透明度特高的模具應選 s136，其 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 15 次是 420。 4.3.2 塑料模具材料的確定塑料模具材料的確定 動模型芯的切削量最大表面質量要求相

40、對不高， 選用的材料為瑞典“一勝百”的 8407。這種材料的出廠硬度大概為 185hb，韌性和延展性能佳同時切削性能良好，適 應在數控銑床或加工中心加工。 為了保證塑件外表面的粗糙度，定模型腔的材料選擇 s136，硬度約為 215hb，因 為 cr 含量高可抗腐蝕具有不銹作用可以保證在大批量生產中塑件外表面的質量。 滑塊型芯選擇大同模具鋼 dc53，該種模具鋼具有良好的韌性和耐磨性高溫回火后 硬度可達 62hrc， 可以滿足抽芯時摩擦和碰撞對材料的要求且退火后切削性能都要優(yōu) 于 skd11。 4.4 模架的確定模架的確定 4.4.1 模架的選擇模架的選擇 根據型腔的布局可看出，型腔件分布尺寸為

41、 180*105，又根據型腔側壁最小厚度為 25.612mm,在考慮到導柱、導套、及連接螺釘布置應占的位置、斜滑塊和采用推件板推出 等各方面問題，則確定選用模架為在“模架管理”對話中的“目錄”對話框中選擇 “hasco-e”系列標準模架，在“模架尺寸系列”中選擇“296*346”型，系統將自動 裝載裝配模架，如圖 4-6 所示。 4.4.2 模架尺寸的確定及校核模架尺寸的確定及校核 在改變視圖后可以發(fā)現，模架的動、定模板的厚度與型腔和型芯的尺寸不匹配。在 ug “模架管理”對話框中，用“編輯組件”來編輯該模架。 （plate-h 設置數據來自于 下面的幾個模板尺寸確定） 。 各模板尺寸的確定

42、（1）a板尺寸 a板是定模型腔板，塑件最大高度14mm，在模板上還要開設冷卻水道，冷卻水道離型 腔應有一定的距離，因此a板厚度取36 mm。 （2）b板尺寸 b板型芯是凸模（型心）固定板，凸模的成型部分最大高度為16-1.5=14.5mm，再根據 6.1.2成型零件的設計，因此b板厚度可取27mm. 定模板、動模板的“plate-h”分別設置為36、27，裝配模架將更新這兩塊模板，使之 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 16 與型腔和型芯的厚度相匹配。 圖 4-6 模架的選取 圖 4-7 模板尺寸 模架編輯完成后，對開模機構行程攪核： 從選定模架可知，模架外形尺寸：寬*長*高=346*346

43、*209。 模具平面尺寸346*346440*340（拉桿間距） ，合格；模具高度209，100209340 合格（參考文獻2式2-12） ； 模具開模所需行程h（參考文獻2式2-13） h=h +h +（510）=12.5+14+（510）12 =（31.536.5） 260（注射機開模行程） （式4-7） 合格；其他各參數在前面校核均合格，所以本模具所選注射機完全滿足所用要求。 式中 h 型芯高度；1 h 塑件高度。2 4.5 澆注系統澆注系統 4.5.1 添加定位圈添加定位圈 在 ug 模具向導工具欄中選擇“標準部件” ，再在“標準部件管理”對話框中選擇 hasco-mm，分類則選擇“l(fā)

44、ocating-ring”一項，然后則選取“k100a”這一部件，如 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 17 圖 4-8 所示，其相關數據則按照 ug 自動默然設置，生成如圖 4-9 形式的定位圈。 圖 4-8 選擇定位圈 圖 4-9 定位圈 4.5.2 流道的設計流道的設計 澆注系統是指注射機到型腔之間的進料通道，分為普通澆注系統和熱澆道澆注系統。 普通澆注系統由主澆道、澆口和冷料穴等幾部分組成 。熱流道模具是指對流道內部進行 加熱，使流道中的塑料始終處于熔融狀態(tài)的模具。由于采用熱流道技術的模具可提高制 件的生產率,并能大幅度節(jié)省制件的原材料和節(jié)約能源；縮短成形周期；提高產品質量； 降低成

45、本；易實現自動化生產。所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。國外熱 流道技術的發(fā)展很快,許多塑料模具廠生產的模具已有一半用上了熱流道技術,有的廠甚 至已達 80%以上,效果十分 明顯。國內近幾年來已開始推廣應用,但總體還達不到 10%,個 別企業(yè)已達到 30%左右。制訂熱流道元器件的國家標準,積極生產價廉高質量的元器件, 是發(fā)展熱流道技術的關鍵。 根據注射機的定位孔直徑、噴嘴孔直徑等參數，在“hasco-mm”列表框中選擇“ injection”,選擇相應標準的熱流道。 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 18 1內管 2外管 3加熱裝置 4喘熱介質 5流道 圖 4-10 熱流道示意圖 1

46、澆口套 2絕熱層 3點澆口 圖 4-11 單點熱澆口結構示意圖 4.5.3 澆口的設計澆口的設計 澆口是澆注系統的關鍵部分, 澆口的形狀、數量、尺寸和位置對塑件的質量影響很 大。根據塑件的結構要求, 本設計采用點澆口形式。點澆口的直徑由推薦值取 d=1.0mm 。而且, 為了更有效地充滿型腔, 采用熱唧嘴。圖 4-11 所示為本模具采用 的單點熱澆口結構示意圖。 采用熱唧嘴的主要優(yōu)點是: (1) 無冷凝料, 不需要后續(xù)加工, 使整個成型過程完全自動化, 節(jié)省工作時間, 提高工 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 19 作效率。 (2) 壓力損耗小。熱流道溫度與注塑機射嘴溫度相同, 避免了原料在

47、澆道內的表面 冷凝現象, 注射壓力損耗小。 (3) 冷凝料重復使用會使塑料性能降低, 而使用熱流道系統沒有冷凝（水口）料, 可減少原材料的損耗, 從而降低產品成本。在型腔中溫度及壓力均勻, 塑件應力小, 密度 均勻, 在較小的注射壓力下, 較短的成型時間內, 注塑出比一般的注塑系統更好的產品。 (4) 熱唧嘴采用標準化、系列化設計, 配有各種可供選擇的噴嘴頭, 互換性好。獨 特設計加工的電加熱圈, 可達到加熱溫度均勻, 使用壽命長。 4.6 脫模機構的設計脫模機構的設計 注射成型的每一個循環(huán)中,塑料制品必須準確的從模具的凹?；蛐托旧厦摮?完成脫出 制品的裝置稱為脫模機構。脫模機構的設計應遵循以

48、下幾點原則:盡可能使制件留在動模 一側,以便借助開。模力驅動脫模裝置;防止制品變壞和損壞; 力求良好的制品外觀,推出 位置盡量選在制品內部或對外觀影響不大的位置，機構合理可靠，制造方便。 脫模結構按結構可分為以下幾類： (1) 簡單脫模機構。包括常見的推桿、推管、推板等脫模機構。 (2) 二次脫模機構。特殊形狀的制品,一次脫模易變形,損壞甚至不能脫出時采用。 (3) 雙脫模機構。動模和定模兩邊均設有簡單的脫模機構。 (4) 順序脫模機構。對形狀復雜制品的模具, 會有多個分型面,此時應順序分型,才能 使制品從模內順利脫出。 (5) 螺紋制品脫模機構。通過模內自動旋轉, 使制品從螺紋型芯或型環(huán)上脫

49、出。 從塑件結構形式分析,宜采用推桿脫模結構,用 9 根頂桿頂在塑件的不同位置,推桿固 定在推桿固定板與推板之間,由注射機頂出油缸推動，使推桿運動實現脫模動作,并用復位 桿復位。 4.6.1 添加推桿添加推桿 選擇“標準模架管理”-“目錄”-“hasco-mm” ，分類-ejector，選擇“ejector pin(straight) ” （直推桿）部件，將“catalog-dia”設置為 2， “catalog- length”設置為 160，其他則按默認設置，如圖 4-12 所示。 在“推桿后處理”對話框中選擇“片體修剪” ，對所有的推桿進行修剪，系統將推桿修 剪至分型面，如圖 4-13

50、所示。 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 20 圖 4-12 圖 4-13 4.6.2 脫模機構的導向與復位脫模機構的導向與復位 為確保塑件在出模過程中不傾斜、不變形, 頂出機構應設導向裝置, 以保證頂出機構 平穩(wěn)，設置模具分合模的導向裝置，導柱如圖 4-14 所示。 由于制品深度不大， 采用單分型面二板式結構,用四根導柱導套組成導向部件來確 保動模與定模合模時能準確對中；制件的外觀有一定的要求可用點澆口來保證;側向分型 采用斜滑塊抽芯結構。成型部件由凹模和凸模組成，合模后便組成了模具的型腔，凹模 和凸模分別由凹模固定板和凸模固定板用螺釘從背部固定，以便于拆裝更換，提高整個 模具的壽命。總體

51、結構如圖 4-15 所示。 圖 4-14 導柱 圖 4-15 4.6.3 添加側抽型機構添加側抽型機構 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 21 （1） 側向分型抽芯機構設計原則 當塑件的側凹較淺，所需的抽芯距不大，可采用斜滑塊，機構進行側向分型與抽芯。 斜滑塊側向分型與抽芯的特點是利用推出機構的推力驅動斜滑塊斜向運動，在塑件被推 出的同由有斜滑塊完成側向分型與抽芯動作。通常斜滑塊側向分型與抽芯機構要比斜導 柱側向分型機構簡單得多，一般可分為外側分型抽芯和內側分型抽芯兩種。可根據塑件 結構進行選用。 （2） 滑塊的選取與設置 選用 ug“模具向導”工具欄中的“滑塊抽芯” ，打開圖 4-16 所

52、示的“slider/lifter design”對話框。移動坐標系至塑件尾部側端的一孔的底邊的中點位置，并旋轉 y 軸使 其正方向垂直于成型零件的邊緣且指向內側。選擇菜單欄中的“分析”-“距離”命令， 測量當前坐標原點到成型工件邊緣-yc 方向的距離為 36.573。將坐標原點移動至成型工 件的側面上，yc 軸的移動距離為-36.573。 應用所選的“slider/lifer design”創(chuàng)建如圖 4-17 所示的滑塊機構，并按照同樣的方 法創(chuàng)建另一側的滑快機構。 圖 4-16 滑塊的選擇 圖 4-17 添加滑塊 由于滑塊與塑件側凹內的修補塊有一定的間距，他們之間需要用鏈接體進行連鏈接。 打

53、開“裝配”工具欄的“wave 幾何連接器” ，選擇“鏈接體” 。 回到建模狀態(tài)，選中“成型特征”工具欄的拉伸，對剛才創(chuàng)建的滑塊體頭部進行拉伸， 選擇其左端面，方向沿-x 方向，拉伸距離設為 20mm；在對修補塊進行拉伸，選擇其右端 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 22 面進行拉伸，其拉伸結束位置設為“直到被延伸” ，完成了滑塊頭的設計，并對其與先前 生成的滑塊進行“并”操作，結果如圖 4-18 所示。 圖 4-18 滑塊“并”后的示意圖 圖 4-19 滑塊結構效果圖 再對滑塊、鏈接體、拉伸后的修補塊進行“并”操作，使之成為一體，這樣就完成 了整個滑塊體的設計，滑塊體與型腔的結構圖如圖 4-

54、19 所示，這樣既達到了抽芯目的, 又確保了模具的整體結構合理。 （3） 側抽芯的機構的校核 圖 4-20 滑塊尺寸 滑塊體的部分尺寸都是由 ug 中的 slider/lifter design 自動生成如圖 4-20 所示，現 在對其進行校核，看該機構的設計是否能達到側抽芯的目的。 抽芯距 s 的計算 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 23 s 3.5 （式 4-10） 由式 4-8 得知該斜滑塊設計符合側抽芯的要求。 根據式 4-10，得到滑塊在 t 型槽內的行程為 6.2mm，為保證在開模位置到達該尺寸 后，滑塊不再在 t 型槽滑動，以免影響在和合模時，則抽芯機構不能進行復位，進而造

55、成整套模具不能合模，該機構設計時，在 t 型槽內，設置了一擋塊，如圖 4-18 所示。擋 塊與滑塊（未滑動時）之間的間距為 6.2mm。 4.7 排氣系統的設計排氣系統的設計 塑料模具的注射過程是熔融塑料將型腔中的空氣置換出來的過程，當塑料將型腔填 充時，必須順利地排放出型腔幾澆注系統中的空氣及塑料受熱而產生的熱空氣。如果氣 體不能被順利排除，塑件會由于填充不足而產生接縫或表面輪廓不完整等缺陷。 該模具屬于小型模具，可利用配合間隙排氣。模具的分型面，頂桿與模板之間及鑲 塊與模板間都有一定的配合間隙 ，一般間隙在 0.030.05 之間，利用模具零件之間的 這種間隙，可以將型腔中的氣體順利排除出

56、。 4.8 溫度調節(jié)系統的設計溫度調節(jié)系統的設計 4.8.14.8.1 加熱系統加熱系統 查表 12-32（abs 的注射工藝參數）模具溫度為 5080，及該模具為小型模 具，所以無需加熱裝置。 4.8.24.8.2 冷卻系統冷卻系統2 查表12-32知塑料注射到模具時的溫度為180200，塑件的后處理是的溫度為 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 24 70。所以必須對模具進行冷卻，達到塑件固化后的迅速冷卻，方便其后處理。 冷卻系統的設計對于產品的成型至關重要，如果冷卻不好或冷卻不均勻，必然導致 收縮不均勻，為了使冷卻效果好，在模具的定模型腔板開設了水道， 橫向穿過這塊模板， 達到塑件各處的

57、冷卻均勻， 模具的模溫均勻目的。 (1) 塑件固化時每小時釋放的熱量q q=wq =0.0108606.5102=421 kj/h （式 4-11）1 式中 q 單位質量的塑件在凝固時所放出的熱量，abs 為 6.5102kj/ kg；1 w單位時間（每分鐘）內注入模具中的塑料質量（kg/min） ，查參考文獻2及該 設計 3.2.3（1）知，該塑件成型周期 t=60s,即 w= 10308.2551.05=0.0108kg/min （2） 求冷卻水的體積流量 qv qv = wq /p(1 - -2)= 421/10 4.187(25-20)601 3 =0.410 m /min （式 4-

58、12） -33 式中 p冷卻水的密度，為 110 kg/ m ； 33 c1冷卻水的比熱容，4.187kj/(kg.)； 1冷卻水出口溫度（25； 2冷卻水入口溫度（20） 。 （3） 冷卻管道直徑 為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取 d=8mm （4） 冷卻水在管道內的流速 v v=4qv /d2=40.410 /3.14(8/1000)20.32m/s （式 4-13） -3 （5） 冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱模系數 h 取 f=6.48（水溫為 25時） ，因此 h=3.6f= 3.66.48 0.8 0.2 pv d =63.310 mh （式 4-14） 32 （6） 冷卻管道的總傳熱面

59、積 a=60wq1/h=600.01086.5102/6.3310 70-(25+20)/2 3 =3.72 10 m （式 4-15） -32 （7）模具上應開設的冷卻水孔數 0.8 3 0.2 0.32 10 8/1000 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 25 n=a/dl=3720/(3.148296)1 該塑件小，單位時間注射量小，成型周期較一般小型塑件長，釋放熱量了，所需 冷卻水道也比較小，但是在澆注系統的設計上采用了熱流道澆注系統，型腔部分溫度較高， 需要進行冷卻，一條冷卻水道對模具來說是不可取的，會導致冷卻不均勻，故該模具在型腔 設置兩條對稱進出水道，布置方式見圖 4-23。

60、 圖 4-21 水道的設置 圖 4-22 水嘴的設置 在 ug“注塑模向導”工具欄中選擇“水道” ，按照上面的分析來設置水道及水嘴的相關 參數。 畢業(yè)設計（論文）報告紙 裝 訂 線 26 圖4-23 冷卻水道布置圖 4.9 模具裝配及其工作過程模具裝配及其工作過程 4.9.1 模具裝配結構圖模具裝配結構圖 模具裝配圖（見附錄） 圖 4-24 模具三維效果圖 4.9.2 模具工作過程模具工作過程 模具裝配試模完畢之后，模具進入工作狀態(tài)，起工作過程如下： （1） 對塑料 abs 進行烘干，并裝入料斗。 （2） 清理模具型芯、型腔，并噴上脫模劑，進行適當的預熱。 （3） 合模。 （4） 對塑料預熱，