模具設(shè)計論文手機(jī)后蓋

1、模具設(shè)計與制造手機(jī)后蓋的模具設(shè)計姓名：*學(xué)號：*班級：*指導(dǎo)老師：*大學(xué)摘要：注射成型是熱塑性塑料成型的主要方法之一， 可以一次成型形狀 復(fù)雜的精密塑件。 本設(shè)計是手機(jī)后蓋塑料模具的設(shè)計， 對零件結(jié)構(gòu)進(jìn) 行了工藝分析，采用 ABS 作為塑件的材料。采用單分型面，根據(jù)模 具的型腔數(shù)目以及最大注塑量、注射壓力、鎖模力、模具的安裝尺寸 等因素選擇了注射機(jī)，選擇成型零部件的尺寸；采用扇形澆口；利用 直導(dǎo)柱導(dǎo)向，斜滑頂桿頂料 ,斜滑頂桿側(cè)抽，同時完成側(cè)抽和頂出完 成脫模，并對模具的材料進(jìn)行了選擇， 如此設(shè)計出的結(jié)構(gòu)可確保模具 工作運(yùn)行可靠。對模具結(jié)構(gòu)與注射機(jī)的匹配進(jìn)行了校核。用 ProE 繪 制出模具三

2、維圖形，最后利用 PROE 對型芯和型腔進(jìn)行了加工仿真， 制定了符合要求的數(shù)控加工工藝過程。關(guān)鍵詞 ：手機(jī)后蓋； ABS ；注塑模具； PROE；目錄1 緒論1.1 模具發(fā)展的現(xiàn)狀1.2 存在問題和主要差距1.3 發(fā)展展望2 材料與塑件分析2.1 塑件分析2.2 塑件材料分析2.3 確定塑件設(shè)計批量2.4 計算塑件的體積和質(zhì)量3 選擇塑件的分型面4 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇5 注塑機(jī)的選擇6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計7 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計8 頂出和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計8.1 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計8.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計8.3 復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計9 成型零件的設(shè)計10 模具設(shè)計總圖1 緒論1.1 模具發(fā)展的現(xiàn)狀從第一個塑料產(chǎn)品賽璐珞誕生算

3、起， 塑料工業(yè)迄今已有 120 年的 歷史。天然高分子加工階段 ,這個時期以天然高分子，主要是纖維素 的改性和加工為特征。 合成樹脂階段， 這個時期是以合成樹脂為基礎(chǔ) 原料生產(chǎn)塑料為特征。 大發(fā)展階段， 在這一時期通用塑料的產(chǎn)量迅速 增大，聚烯烴塑料在 70 年代又有聚 1丁烯和聚 4-甲基-1-戊烯投入 生產(chǎn)。形成了世界上產(chǎn)量最大的聚烯烴塑料系列。 同時出現(xiàn)了多品種 高性能的工程塑料。21 世紀(jì),塑料工業(yè)以前所謂有的速度高速發(fā)展。 塑料,在各個領(lǐng)域、 各個行業(yè)乃至國民經(jīng)濟(jì)中已擁有舉足輕重的不可替代的地位。目前，我國塑料工業(yè)的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要 求。在 2004 年，塑料模具

4、在整個模具行業(yè)中所占比例已上升到 30 左右，未來幾年中，塑料模具還將保持較高速度發(fā)展。模具是工業(yè)生 產(chǎn)中使用極為廣泛的重要裝備， 采用模具生產(chǎn)制品及零件， 具有生產(chǎn) 效率高，節(jié)約原材料，成本低廉，保證質(zhì)量的一系列優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代工 業(yè)生產(chǎn)中的重要手段和主要發(fā)展方向。1.2 存在問題和主要差距雖然我國模具總量目前已達(dá)到相當(dāng)規(guī)模，模具水平也有很大提 高，但設(shè)計制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達(dá)國 家許多。 當(dāng)前存在的問題和差距主要表現(xiàn)在以下幾方面： 一是總量供 不應(yīng)求， 國內(nèi)模具自配率只有 70%左右。其中低檔模具供過于求， 中 高檔模具自配率只有 50%左右；二是企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、 產(chǎn)品

5、結(jié)構(gòu)、 技術(shù) 結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)均不合理， 我國模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的模 具車間（分廠） ，自產(chǎn)自配比例高達(dá) 60%左右， 而國外模具超過 70% 屬商品模具。專業(yè)模具廠大多是 “大而全 ”、“小而全”的組織形式，而 國外大多是 “小而?！薄ⅰ靶《?”。國內(nèi)大型、精密、復(fù)雜、長壽命的 模具占總量比例不足 30%，而國外在 50%以上。1.3 發(fā)展展望目前，我國經(jīng)濟(jì)仍處于高速發(fā)展階段， 國際上經(jīng)濟(jì)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(jī)遇。 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

6、 此，放眼未來，國際、國內(nèi)的模具市場總體發(fā)展趨勢前景看好，預(yù)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(qiáng)國的行列邁進(jìn)。 隨著國民經(jīng)濟(jì)總量 和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展， 各行各業(yè)對模具的需求量越來越大， 技 術(shù)要求也越來越高。 雖然模具種類繁多， 但其發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)該是既能滿 足大量需要，又有較高技術(shù)含量，特別是目前國內(nèi)尚不能自給，需大 量進(jìn)口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具。 模具標(biāo)準(zhǔn)件的種類、數(shù)量、 水平、生產(chǎn)集中度等對整個模具行業(yè)的發(fā) 展有重大影響。因此，一些重要的模具標(biāo)準(zhǔn)件也必須重點(diǎn)發(fā)展，而且 其發(fā)展速度應(yīng)快于模具的發(fā)展

7、速度， 這樣才能不斷提高我國模具標(biāo)準(zhǔn)化水平，從而提高模具質(zhì)量，縮短模具生產(chǎn)周期，降低成本。由于我 國的模具產(chǎn)品在國際市場上占有較大的價格優(yōu)勢， 因此對于出口前景 好的模具產(chǎn)品也應(yīng)作為重點(diǎn)來發(fā)展。2 材料與塑件分析2.1 塑件分析如圖 1 為手機(jī)后蓋件的三維立體圖， 該產(chǎn)品形狀如中空薄壁型零 件，精度及表面粗糙度要求高，不允許有明顯的熔接痕、飛邊等工藝 痕跡，需要一定的配合精度要求。制品整體有充分的脫模斜度，各處 脫模力比較合理。從整體結(jié)構(gòu)分析：制品表面積較大、高度不大但是 壁薄、零件的曲面復(fù)雜，型腔、型芯加工困難。從整體工藝性分析： 根據(jù)制品外觀要求與結(jié)構(gòu)特定要求選擇澆口位置在零件內(nèi)部， 制品

8、薄 而大要求冷卻必須均勻而充分，脫模力合理要求頂出機(jī)構(gòu)頂出均勻。圖 1 塑件三維立體圖2.2 塑件材料分析塑料成型原料的選取應(yīng)從加工性能、力學(xué)性能、熱性能、物理性 能等多方面因素考慮來選取合適的塑料進(jìn)行生產(chǎn)， 本次設(shè)計材料的選 擇是根據(jù)材料特性進(jìn)行選擇的。根據(jù)塑料受熱后表現(xiàn)的性能和加入各種輔助料成分的不同可分 為熱固性材料和熱塑性材料， 通過比較分析可以看出熱固性塑料主要 用于壓塑、擠塑成型，而熱塑性塑料還適合注塑成型，本次設(shè)計為注 塑設(shè)計，所以采用熱塑性塑料。熱塑性塑料還分為很多種，如聚乙稀、聚丙稀、聚氯乙烯、聚苯 乙烯和ABS等等，為了選到合適的塑件材料，通過對塑件的分析和 查閱有關(guān)資料可

9、選擇以下材料見表 1。表1注塑塑料對比塑料名稱ABS聚乙烯材料特性較大的機(jī)械強(qiáng)度和良好的綜 合性能。結(jié)晶部分多時，塑料硬度高、韌 性大、抗拉強(qiáng)度高，但整體尺寸變小， 耐沖擊強(qiáng)度及斷裂強(qiáng)度底。成型工藝特點(diǎn)ABS的吸濕性和對水分子的 敏感性較大，在加工前必須進(jìn)行 充分的干燥和預(yù)熱。原料控制水 分在0.3%以下。聚乙烯制件最顯著的特點(diǎn)是收縮 率大，這與材料的可結(jié)晶性和模具溫 度有關(guān)。定型后塑件在強(qiáng)的收縮牽引 作用下，可令制件變形和翹曲。注射溫度ABS塑料的溫度與熔融粘度 的關(guān)系比較獨(dú)特，在達(dá)到塑化溫 度后在繼續(xù)盲目升溫，必將ABS的熱降解。聚乙烯的注射溫度一般在 120 310 C之間，溫度超過 3

10、00 C時，收縮 率會明顯增大。注射速度及 壓力ABS采用中等注射速度效果 較好，注射時需要采用較高的注 射壓力，其溢邊料為0.04mm左右。并需要調(diào)配好保壓壓力和保 壓時間。聚乙烯的注射壓力一般選擇在68.6137.2Mpa之間。注射速度不易 過快，以保證結(jié)晶程度高。模具溫度ABS的模具溫度相對較高， 一般調(diào)節(jié)在 7585 C。由于模具溫度對收縮率影響很 大，因此要經(jīng)常保持模具相對恒定的 溫度，一般在4080C之間。經(jīng)以上兩種備選材料的性能對比， 并考慮到制件的使用環(huán)境，本設(shè)計采用ABS材料。由于材料的吸濕性強(qiáng)，含水量應(yīng)小于0.3%，所以原料應(yīng)充分干燥。ABS的技術(shù)指標(biāo)、注射工藝參數(shù)具體看表

11、2禾口表3。表2 ABS技術(shù)指標(biāo)ABS技術(shù)指標(biāo)密度1.021.05比容0.860.98吸水率0.20.4%收縮率0.40.7%熔點(diǎn)130160C硬度9.7 HB拉伸彈性模量1.8X103 Mpa彎曲強(qiáng)度80Mpa拉伸屈服 強(qiáng)度50Mpa溫度傳導(dǎo) 系數(shù)1.3 X7210 m /s表3 ABS的注射工藝參數(shù)注射機(jī)類型螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速30 60r/min噴嘴形式直通式噴嘴噴嘴溫度180190C模具溫度50 70C注射壓力60 100Mpa保壓壓力5 10 Mpa冷卻時間5 15s周期15 30s后處理方法紅外線烘箱溫度70 C時間0.3 1h備注原材料應(yīng)預(yù)干燥0.5h以上2.3確定塑件設(shè)計批量該產(chǎn)品為

12、小批量生產(chǎn)，故設(shè)計的模具要有一定的注塑效率， 由于 塑件長寬度小，所以采用一模兩腔結(jié)構(gòu)，澆口形式采用扇形澆口，采 用兩點(diǎn)進(jìn)料，以利于均勻充滿型腔。2.4計算塑件的體積和質(zhì)量該產(chǎn)品材料為 ABS,查手冊或產(chǎn)品說明得知其密度為1.03g1.07g/cm3。收縮率為 0.4% 0.6%。計算其平均密度為 1.05g/cm3,平均收縮率為0.5%。使用PROE軟件畫出三維實(shí)體圖，軟件能自動計算出所畫圖形的體 積。當(dāng)然也可根據(jù)形狀手動幾何計算得到該零件的體積。圖2塑件體積通過計算塑件的體積 V塑=4.185cm3，可得塑件的質(zhì)量為 M塑=PV 塑=1.05X 5.24=4.394g,因?yàn)橐荒汕凰?M

13、=4.394 X2=8.788g 式子中p塑料密度g/cm3。由澆注系統(tǒng)體積V澆=5.535cm3可計算出澆注系統(tǒng)質(zhì)量為M 澆二 P 澆=5.535gx 1.05=5.812g因?yàn)橐荒汕?故V總=2V塑+ V澆二13.905cm3M 總二M 塑+ M 澆= 14.6 cm33 選擇塑件的分型面選擇分型面時， 應(yīng)考慮到使模具結(jié)構(gòu)簡單，分型容易，并且應(yīng)不 影響塑件的外觀及使用。 根據(jù)手機(jī)后蓋件的特點(diǎn)，選取分型面。4 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇模具的標(biāo)準(zhǔn)化對于生產(chǎn)中提高效率， 改善生產(chǎn)環(huán)節(jié)有著很重要的 作用。近年來在模具行業(yè)， 特別是塑料模具行業(yè)，標(biāo)準(zhǔn)件的大量運(yùn)用 使生產(chǎn)更趨于標(biāo)準(zhǔn)化、 簡單化， 對于生產(chǎn)安全和

14、高效起到很重要的作 用，還有利于模具的國際交流和組織模具出口，打入國際市場。 41 標(biāo)準(zhǔn)模架的選取模架是設(shè)計制造塑料注射模的基礎(chǔ)部件， 其他部件的設(shè)計與制造 均依賴于它， 選擇模架要根據(jù)制品的尺寸及大小， 同時考慮注射機(jī)的 參數(shù)，本次設(shè)計因參照生產(chǎn)實(shí)例采用如圖 3 所示模架。圖 3 模架的選擇42 標(biāo)準(zhǔn)緊固件的選用標(biāo)準(zhǔn)緊固件主要是螺釘。 螺釘是日常生活中最常用的標(biāo)準(zhǔn)件， 將螺桿直接旋入被連接件之一的螺孔內(nèi)， 螺釘頭部即可將兩被連接件緊 固，其規(guī)格和尺寸均有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)， 本設(shè)計的塑件模架中主要采用內(nèi) 六角螺釘，包括M5,M6,M8和M10,M14不等，長度根據(jù)不同需要選取。5 注塑機(jī)的選擇5.1

15、 注塑機(jī)的概述注塑機(jī)的全稱應(yīng)為塑料成型機(jī)。 注射機(jī)主要由注射裝置、 合模裝 置、液壓傳動系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)及機(jī)架等組成。如圖 4.1 所示，工 作時模具的動、定模分別安裝于注射機(jī)的移動模板和定模固定板上， 由合模機(jī)構(gòu)合模并鎖緊，由注射裝置加熱、塑化、注射、待融料在模 具內(nèi)冷卻定型后由合模機(jī)構(gòu)開模，最后由推出機(jī)構(gòu)將塑件推出。圖 4 注塑機(jī)結(jié)構(gòu) 注射機(jī)的工作原理：注塑機(jī)的工作原理與打針用的注射器相似， 它是借助螺桿 （或柱塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài) （即粘流態(tài)） 的塑料注射入閉合好的模腔內(nèi)，經(jīng)固化定型后取得制品的工藝過程。 注射成型是一個循環(huán)的過程， 每一周期主要包括： 定量加料熔融塑 化施

16、壓注射充模冷卻啟模取件。 取出塑件后又再閉模， 進(jìn)行下 一個循環(huán)。注塑機(jī)根據(jù)塑化方式分為柱塞式注塑機(jī)和螺桿式注塑機(jī)； 按機(jī)器 的傳動方式又可分為液壓式、機(jī)械式和液壓機(jī)械（連桿）式；按操 作方式分為自動、半自動、手動注塑機(jī)。其特點(diǎn)如表 4：形式立式臥式直角式容量一般為3060g熱塑性塑料注射機(jī)固性塑料注 射機(jī)容量般為20 45g柱塞式30 60g螺桿式60cm3以上100500g結(jié)構(gòu) 特性注射裝置一般為 柱塞式、液壓機(jī)械 式鎖模機(jī)構(gòu)、頂出 系統(tǒng)為機(jī)械頂出注射裝置以螺桿為主，液 壓機(jī)械式鎖模，頂出系統(tǒng) 采用機(jī)械、液壓或兩者兼 備除塑化加熱 系統(tǒng)外，其他 與熱塑性塑 料用螺桿式 注射機(jī)相似注射裝置與

17、合 模裝置的軸線 互相成垂直排 列，優(yōu)點(diǎn)介于立 臥兩種注射機(jī) 之間優(yōu)點(diǎn)1拆裝方便2.安裝嵌件、活動 型芯方便1. 開模后，塑件自動落下便于實(shí)現(xiàn)自動化 操作2. 塑化能力大、均勻，注射壓力大，注射 壓力損失小，塑件內(nèi)應(yīng)力，定向性小，可 減小變形，開裂傾向3. 螺桿式可采用不同的螺桿，調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn) 數(shù)、背壓等用來加工不冋的塑料及不冋要 求的塑件1. 開模后，塑件 自動落下2. 使用雙模，可 以減小循環(huán)周 期，提高生產(chǎn)力缺點(diǎn)1人工取件2.注射壓力損失 大，加工咼粘度塑 料薄壁塑件時要 求成型壓力高，塑 件內(nèi)應(yīng)力大，注射 速度均勻，塑化不 均勻1. 裝模麻煩，安放嵌件及活動型芯不便，易發(fā)生分解2. 螺桿

18、式加工低粘度塑料，薄壁，形狀復(fù) 雜塑件時易發(fā)生回流，螺桿不易清洗，貯 料清洗不凈，易發(fā)生分解3. 柱塞式結(jié)構(gòu)也有立式結(jié)構(gòu)所具有的特性1. 嵌件、活動型 芯安放不便，易 傾斜落下2. 有柱塞式結(jié) 構(gòu)的缺點(diǎn)適用 范圍1易于加工小，中 型及分兩次進(jìn)行 雙色注射加工的 塑件2.柱塞式不宜加工 流動性差，熱敏 性、對應(yīng)力敏感的 塑料及大面積，薄 壁塑件，宜加工流 動性好的中小性 塑件1. 螺桿式適應(yīng)加工各種塑料，小型設(shè)備易 加工薄壁、精密塑件2. 螺桿式適應(yīng)于摻和料、有填料，干著色 料的直接加工3. 柱塞式也具有立式注射機(jī)中柱塞式結(jié)構(gòu) 具有的加工特點(diǎn)1. 適用加工小 型塑件，并裝有 側(cè)澆口模具2. 適用

19、加工塑 件中心部位不 允許有澆口痕 跡的平面塑件5.2注射機(jī)的選擇本次設(shè)計已計算出塑件的總體積為 13.509cm3,總質(zhì)量為14.6 g根據(jù)塑料制品的體積或質(zhì)量查有關(guān)手冊選定XS-Z Y-125臥式注射機(jī)。表5 XS-ZY-125臥式注射機(jī)性能參數(shù)注射量（cm3）125模具最大厚度（mm）300螺桿直徑（mm）42模具最小厚度（mm）200注射壓力（MPa）120拉桿空間（mm）290注射行程（mm）115模具定位孔徑（mm）150鎖模力（KN）900噴嘴孔直徑（mm）4最大成型面積（cm2）320噴嘴球孔徑（mm）12模板最大仃程（mm）3005.3注塑機(jī)的參數(shù)校核為使注塑成形過程順利進(jìn)行

20、，須對以下工藝參數(shù)進(jìn)行校核。最大注塑量校核我們通過學(xué)習(xí)知道注塑機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于制件的質(zhì)量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機(jī)的實(shí)際注塑量最好為 注塑機(jī)的最大注塑量的80%,所以，本次設(shè)計選用注塑機(jī)最大注塑量 應(yīng)0.8V機(jī)V塑件+V澆式中：V機(jī)一注塑機(jī)的最大注塑量cm3V塑一塑件的體積，cm3該產(chǎn)品V塑件=8.37cm3V澆一澆注系統(tǒng)體積，cm3該產(chǎn)品V澆=5.535cm3故 V 機(jī)（V 塑件 +V 澆）/0.8= （8.37+5.535） /0.8=17.3812cm3 在此選頂?shù)淖⑺軝C(jī)注塑量為125cm3，所以滿足本次設(shè)計的要求。注射壓力校核.所選用的注射機(jī)的注射壓力必須大于成

21、型塑件所需的注射壓力。成形所需注射壓力與塑料品種、塑件的形狀及尺寸、注射機(jī)類型、噴 嘴及模具流道的阻力等因素有關(guān)。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)， 現(xiàn)在對塑件的流動性和 黏度做比較，可知道成形所需注射壓力大致如下：1塑料熔體流動性好，塑件形狀簡單，壁厚者所需注射壓力一 般小于 70MPa。2塑料熔體粘度較低，塑件形狀一般，精度要求一般者，所需 注射壓力通常選為 70至 100 MPa。3塑料熔體具有中等粘度（ PS、 PE 等），塑件形狀一般，有一 定精度要求者，所需注射壓力選為 100至 140 MPa。4塑料熔體具有較高粘度（ PMMA 、PPO、PC、PSF 等），塑件 壁薄、尺寸大，或壁厚不均勻，尺寸精度

22、要求嚴(yán)格的塑件，所需注射 壓力約在 140至 180 MPa。本次的產(chǎn)品設(shè)計為手機(jī)后蓋的塑件，整體結(jié)構(gòu)為小型零件，對粘 度的要求不高，所以本次注射機(jī)的注射壓力為 120MPa,應(yīng)能滿足此 項(xiàng)要求。5.3.3 鎖（合）模力校核高壓塑料熔體充滿模腔時，會產(chǎn)生使模具沿分型面分開的脹模 力，此脹力等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積與型腔壓力的 乘積。脹模力必須小于注射機(jī)額定鎖模力， 常用塑料品種及塑件復(fù)雜 程度不同，或精度不同，可選用的型腔壓力也不同。型腔壓力可根據(jù) 經(jīng)驗(yàn)取值，常取型腔壓力為2040Mpa,常用塑料品種及塑件復(fù)雜程 度不同，或精度不同，我們對鎖模力校核，對一些樹脂平均壓力作簡 單的

23、比較。表6型腔內(nèi)樹脂平均壓力/Mpa樹脂名稱一般成型重視表面質(zhì)量的成型硬質(zhì)PVC3040軟質(zhì)PVC2535ABS3040PC4055PP3040根據(jù)上表，本塑件的材料為 ABS，可選擇型腔壓力Pc=40Mpa, 型腔平均壓力Pc=40MPa決定后，可以按下式校核射機(jī)的額定鎖模 力：T KPcA式中 T注射機(jī)額定鎖模力；A塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的總投影面積 （mm2）；K 安全系數(shù)，通常取1.1 1.2本次設(shè)計所選注射機(jī)T=900KN ；兩個塑件在分型面上的投影面積為6049.092mm2;流道系統(tǒng)在分型面上的總投影面積為 552.4157mm2;A=6049.092+552.4157=649

24、7.114mrfiK=1.2;kpca=1.2x 40 x 106x 6497.114X 10-6=311861.472N=311.86KNT=900KN >311.86KN;故所選注射機(jī)滿足此項(xiàng)要求。5.3.4 模具安裝尺寸的校核模具厚度（閉合高度）必須滿足下式：式中： Hmin 注射機(jī)允許的最小模具厚度（ mm）；Hm 所設(shè)計的模具厚度（ mm）；H max 注射機(jī)允許的最大模具厚度（ mm ）；Hmin= 200mm， Hm= 290mm， H max = 300mm 200<290<300 所選本次選用的注射機(jī)滿足此項(xiàng)要求。5.3.5 開模行程的校核注射機(jī)的最大開模行

25、程必須大于開模取出塑件所需的開模距離。 本設(shè)計所選用的注塑機(jī)的最大行程與模具厚度有關(guān)， 故注塑機(jī)的開模 行程滿足下式 :Smax> H1+H2+（5 10）mm 單分型面式中：Sma注射機(jī)最大開模行程，mmH 1 塑件脫模所需頂出距離， mmH2 塑件脫模所需頂出的距離，mm 本設(shè)計的塑件高度 H1=5mm， H2=80mm, 所以 H1+H2+（510）=5+80+10=95mm,Smax=300mm> 95mm所選注射機(jī)滿足此項(xiàng)要求。 通過對以上工藝參數(shù)的校核，本次設(shè)計所選用的注射機(jī)滿足要 求。6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計6.1 概述澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開始到型腔為止的塑料流動

26、 通道，由主流道、分流道、進(jìn)料澆口和冷料穴組成。設(shè)計澆注系統(tǒng)應(yīng)注意： 1,澆注系統(tǒng)力求距型腔距離近、一致，并 首先進(jìn)入制品的厚壁部位，不宜直沖型芯鑲嵌件。 2，其位置力求在 分型面上，便于加工并易于快速、均勻、平穩(wěn)地充滿型腔；主流道入 口應(yīng)在模具中心位置。 3，有利于制品的外觀，并易于清除。 4，排氣 良好。本次設(shè)計中的材料 ABS 屬于非牛頓流體，在流動過程中，其表 觀粘度隨剪切速率的變化而發(fā)生顯著的變化， 對假塑性流體而言， 剪 切速率增大時，表觀粘度會降低，溫度對 ABS 的表觀粘度也有很大 影響，跟普通液體相比， ABS 又具有很大的可壓縮性，當(dāng)壓力增高 時，其表觀粘度增加，由于塑料在

27、注射模澆注系統(tǒng)中和型腔內(nèi)的溫度、 壓力和剪切速率是隨時變化的，在設(shè)計澆注系統(tǒng)時，綜合加以考慮， 以期在充模以盡可能低的表觀粘度和較快的速度充滿型腔， 在保壓階 段，又能通過澆注系統(tǒng)使壓力充分傳遞到型腔各部分，此外，制件的 外形、尺寸和對外觀的要求也影響整個澆注系統(tǒng)的形狀和尺寸， 本制 件上表面要求光滑，所以，不宜在表面開設(shè)澆道，而應(yīng)采用內(nèi)澆口。6.2流道設(shè)計澆注系統(tǒng)主要由主流道、分流道、進(jìn)料澆口和冷料穴組成主流道設(shè)計主流道是指熔融塑料由注射機(jī)噴嘴噴出后最先經(jīng)過的部位，與注射機(jī)噴嘴同軸，因?yàn)榕c熔融塑料、注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸、碰撞，一般 不直接開設(shè)在定模板上，為了制造方便，都制成可拆卸的澆口套，用

28、螺釘或配合形式固定在定模板上。熔料注入模具最先經(jīng)過的一段流道，直接影響到填充時間及流動 速度。其澆口選擇不能太大和太小。澆口太小，熔料流動過程中冷卻面相對增大，熱量消耗大，注射壓力損失也大，但澆口太大 材料的浪費(fèi)。因此，合理的主澆道參數(shù)，一般情況1）d=d1+（0.51）式中di注射機(jī)噴嘴孔直徑（mm）d主流道口直徑（mm）所以本設(shè)計采用di為4mm,得出d取為5mm。I占*r2）a =2- 4。對流動性較差的塑料可取3。6。 本設(shè)計米用a=。o主流道錐角3） H 按具體情況選擇，一般取 38mm, H取為5mmH球面配合高度4）R=R1+ （1 3）式中R1注射機(jī)噴嘴球面半徑（mm）,R1

29、為 6mm， R 取為 8mm。5） r為主澆道與分澆道過渡處采用的圓角半徑，按具體情況選擇，一般取13m m,現(xiàn)在選擇其為1.5mm。6）L 應(yīng)盡量縮短，本設(shè)計取 75mm。6.2.2 分流道設(shè)計 分流道是主流道與澆口之間的通道。多型腔模具一定設(shè)置分流 道,大型塑件由于使用多澆口進(jìn)料也需設(shè)置分流道。1. 分流道的設(shè)計要點(diǎn)：（1）流經(jīng)分流道的熔體溫度和壓力的損失要少。 為此,分流道一要短,二要使粗糙度降到最低,三是容積要小,四是少彎折。（2）要使分流道的固化時間稍慢于制品的固化時間, 以利保壓、補(bǔ) 縮和壓力傳遞；（ 3 ）要使熔料能迅速而又均勻地進(jìn)入各型腔,故在多型腔設(shè)計時, 在保證模具結(jié)構(gòu)強(qiáng)

30、度前提下, 力求采用平衡進(jìn)料, 而且在保證 模具結(jié)構(gòu)強(qiáng)度前提下,力求緊湊、集中。（4）便于加工,便于使用標(biāo)準(zhǔn)刀具,免于制造專用刀具。2分流道的截面形狀分流道的截面類型有圓形、梯形、 U 形、半圓形等,根據(jù)塑件的 材料流動性較好,長度較短,可以采用圓形分流道且呈直線布置。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(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6卩m左右即可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度 差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。3. 分流道的布置分流道的布置取

31、決于型腔的布局， 兩者互相影響。 分流道的布置 形式分平衡式和非平衡式兩種。 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(yīng)相等，達(dá)到各個型 腔的熱平衡和塑料流動平衡。 因此各個型腔的澆口尺寸可以相同， 達(dá) 到各個型腔同時均衡進(jìn)料。 非平衡式布置的主要特點(diǎn)是主流道至各個 型腔的分流道長度各不相同（或加上型腔大小不同） 。為了使各個型 腔同時均衡進(jìn)料，各個型腔的澆口尺寸必定不相同。因此，本塑件的 分流道采用了平衡式布置。圖 5 分流道設(shè)計6.3 澆口設(shè)計澆口是主流道、 分流道和型腔之間的連接部分， 是澆注系統(tǒng)的最 終端，很短，截面積很小。當(dāng)熔融的料流在高壓下經(jīng)過澆

32、口時，因截 面積小而流速加快， 因摩擦作用而溫度升高， 黏度降低，流動性提高， 有利于充滿型腔。故澆口是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，其位置、形狀及尺 寸等決定著塑件質(zhì)量、注射效果及注射效率。澆口的作用：快速充型，保壓補(bǔ)縮；防止熱料回流；使塑 件與澆注系統(tǒng)分離。澆口截面形狀和尺寸的確定要根據(jù)制品的尺寸大小、壁的厚薄、 塑料的品種以及制品的結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的澆口形式而定。 先取小值， 試模后根據(jù)情況在修正。總的要求是使熔料以較快的速度進(jìn)入并充滿型 腔，同時在充滿后能適時的冷卻封閉，因此，澆口的截面要小，長度 要短，這樣可增大料流速度，快速冷卻封閉，且便于塑件與澆口凝料 分離，不留明顯的澆口痕跡，保證塑件外觀質(zhì)量

33、。注射模具的澆口形式較多， 其形式和安放位置有直接澆口、 盤形 澆口（或中心澆口）、澆口、點(diǎn)澆口等，具體采用的形式可以綜合各 種影響因素，本設(shè)計采用扇形澆口。扇形澆口：流動速度快，比較容 易進(jìn)澆，但增加熔接痕。綜上所述，采用側(cè)澆口。圖 6 側(cè)澆口7 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計7.1 冷卻時間計算注射模實(shí)質(zhì)上是一種熱交換器。 確定恰當(dāng)?shù)臒峤粨Q （冷卻）時間， 是模具設(shè)計者的重要任務(wù)。為此，首先分析影響冷卻時間的因素。本 次設(shè)計選用的模具材料為鋼材。 如只考慮材料的冷卻效果時， 若熱率 越高，從熔融塑料吸收熱量越迅速，冷卻得越快。本塑件采用冷卻水 做冷卻介質(zhì)。 我們知道水的比熱大， 以冷卻水出、 入處口溫差小

34、為好， 一般控制在 5oC 以內(nèi)。冷卻水在通道中的流速，以盡可能高為好，其 流動狀態(tài)以湍流為佳，即雷諾系數(shù) Re>104 為宜。塑料的熱性能，對 冷卻時間有重大影響。 絕大多數(shù)塑料的熱導(dǎo)率和熱擴(kuò)散率都很低， 但 可通過加入添加劑、改性劑加以改善。根據(jù)表 7 確定冷卻時間制件厚度（mm）冷卻時間' （s）ABSPAHDPELDPEPPPSPVC0.51.81.81.00.81.82.53.02.33.01.82.11.02.93.84.53.54.52.93.31.34.15.36.24.96.24.14.61.55.77.08.06.68.05.76.31.87.48.910.0

35、8.410.07.48.12.09.311.212.510.612.59.310.12.311.513.414.712.814.711.512.32.513.715.917.515.217.513.714.73.220.523.425.522.525.520.521.7根據(jù)上表，本塑件材料為ABS，壁厚為1.2mm,故冷卻時間為2.9-4.1&7.2冷卻參數(shù)計算1計算所需冷卻水體積流量:應(yīng)用公式:60C (t1來計算;t2）式中： V 冷卻水的體積流量（m3/min）G單位時間內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量（kg/h）塑料成型時在模內(nèi)釋放的熱量（J/kg ）C 冷卻水的比熱容（J/kg K）冷卻

36、水的密度（kg/m3）t1 冷卻水的出口溫度（C）t2 冷卻水的進(jìn)口溫度（C）塑件質(zhì)量M塑=8.788g,用PROE乍出澆注系統(tǒng)的三維圖，計算出澆注系統(tǒng)的總質(zhì)量為5.812g，每小時注射240次，計算得 v 二G=2.13 X 3X 105/60/10 3/4200/ (25-20)=60C (t1 t2)33=0.834 10- (m/min)參考塑料模具技術(shù)手冊，選定冷卻水道直徑為8mm。2. 求冷卻水在水孔內(nèi)的傳熱速度v4 /32v 二手=4X 0.834 X10- /3.14/(6/1000)/60=0.23(m3. 求冷卻水孔與冷卻水間的傳熱系數(shù)0.8(V)d°2=8.4

37、X (996 X 0.61)0.8八/0.0020.2= 1.04X 103 (W/m K)(=8.4)4. 傳熱水孔總傳熱面積的計算:公式A=3600 (Tw T )式中：A冷卻水孔總傳熱面積(m2)G單位時間內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量(kg/h)冷卻水的傳熱系數(shù)(W/m2 - K)C冷卻水的比熱容(J/kg - K)冷卻水的密度(kg/m3)Tw 模具溫度C)T 冷卻水的平均溫度C)53=3.504 X 3X 10/3600/1.04/10/40- (25-20 ) /2=0.009 (ml)則傳熱水孔總傳熱面積應(yīng)為0.009m25. 冷卻水孔總長度計算公式L=G j0 83600( vd) .

38、 (Tw T )式中 L 冷卻水孔總長度（m）GL=1.51m3600( vd)0.8(Tw T )則冷卻水孔總長度應(yīng)為1.51m6. 冷卻水道孔數(shù)計算:公式n=Adl計算 n=A=0.0024/3.14/0.002/0.29=1.32 dl因?yàn)槟＞卟捎玫脑O(shè)計是一模兩腔設(shè)計， 選用銅管以防止漏水，會降低冷卻作用故采用14根水道。7.3冷卻回路的設(shè)計根據(jù)本次設(shè)計的塑件形狀及其所需冷卻溫度分布要求以及澆口位置等，設(shè)計出冷卻回路。冷卻通道之間也可采用內(nèi)部鉆孔法溝通,用堵頭使之形成規(guī)定的冷卻回路。冷卻回路的水孔數(shù)量盡可能多、孔徑盡可能大，一般的來說，冷 卻水孔中心線與型腔的距離應(yīng)為冷卻通道直徑的 12

39、 倍（通常為 12 15mm）,冷卻通道之間的中心距約為水孔直徑的 35倍，通道一 般在 8mm 左右以上。冷卻水孔至型腔表面的距離應(yīng)盡可能相等當(dāng)塑件壁厚均勻時， 冷 卻水孔與型腔壁厚不均勻時，應(yīng)在厚壁處強(qiáng)化冷卻。合理確定冷卻水接頭位置， 進(jìn)出口水管接頭的位置應(yīng)盡可能設(shè)在 模具的同一側(cè)面。為了不影響操作，通常應(yīng)設(shè)在注射機(jī)的背面，水管 接頭多采用自動密封接頭。綜合以上冷卻水孔的布置要點(diǎn)同時還要兼顧水道與其它件是否 產(chǎn)生干涉， 本次設(shè)計的冷卻水道采用直通式， 不會與其他零件產(chǎn)生干 涉，水道中插入銅管防止漏水。8 頂出和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計8.1 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計8.1.1 頂出機(jī)構(gòu)的分類頂出機(jī)構(gòu)按驅(qū)動形式分為：手動頂出、機(jī)動頂出、氣動頂出。按 模具結(jié)構(gòu)形式分為：一次頂出、二次頂出、螺紋頂出、特殊頂出。8.1.2 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則（ 1 ）頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)置在動模一側(cè)：因塑件一般均留在動模一側(cè)以便頂出2）頂出時與塑件的接觸應(yīng)為塑件內(nèi)表面及其他不明顯的位置，以保證塑件外觀。（ 3）頂出裝置均勻分布， 頂出力作用在塑件承受力最大的部位。 以防變形和損傷。（4）頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)平穩(wěn)順暢，靈活可靠，足夠的強(qiáng)度、耐磨性，