手機(jī)后蓋模具設(shè)計(jì)論文

1、廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 論 文    論文題目作者姓名張三 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(jì)是外蓋塑料模具的設(shè)計(jì)，對(duì)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；采用側(cè)澆口；利用直導(dǎo)柱導(dǎo)向，并對(duì)模具的材料進(jìn)行了選擇，如此設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)行可靠。對(duì)模具結(jié)構(gòu)與注射機(jī)的匹配進(jìn)行了校核。用ProE繪制出塑件的三維模型，對(duì)塑件體積進(jìn)行估算。關(guān)鍵詞：外蓋； ABS；注塑模具

2、；PROE；目錄第一章 諸論311 塑料模具4111 塑料模具設(shè)計(jì)的發(fā)展4112 塑料模具的分類6113 注射模的結(jié)構(gòu)組成與類型912 設(shè)計(jì)課題11第二章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1321 塑件分析13211 原材料分析13212 塑件建模1522 分型面設(shè)計(jì)和排氣槽設(shè)計(jì)15221分型面的形式152.2.2選擇分型面的基本原則162.2.3排氣槽的設(shè)計(jì)1723 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17231 凹模的結(jié)構(gòu)形式17232 凹模的技術(shù)要求2024 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20241 型芯的主要結(jié)構(gòu)形式20242 型芯技術(shù)要求2025 型腔壁厚和底板厚度設(shè)計(jì)212.6模具結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)22第三章 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用2531 中

3、小型標(biāo)準(zhǔn)模架的結(jié)構(gòu)型式25311 基本型模架25312 派生型模架2532 模架系列與規(guī)格2533 選定模架25第四章 注射機(jī)的校核2741 注射機(jī)的有關(guān)工藝參數(shù)2742 注射量的校核2743 注射壓力的校核2844 鎖模力的校核2845 模具厚度校核2846 開模行程校核29第五章 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)3051 主流道設(shè)計(jì)30511 主流道澆口套3152 分流道設(shè)計(jì)31521 分流道的截面形狀31522分流道設(shè)計(jì)及制造要點(diǎn)3153 冷料穴設(shè)計(jì)32531 Z形頭拉料桿的冷料穴3254 澆口設(shè)計(jì)34第六章 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3461 脫模機(jī)構(gòu)的分類及設(shè)計(jì)原則34611 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則34612 脫模機(jī)構(gòu)的

4、分類3462 推桿脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)34621 推桿脫模機(jī)構(gòu)的組成34622 推桿設(shè)計(jì)34623 復(fù)位桿設(shè)計(jì)34第七章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)367.1冷卻時(shí)間計(jì)算367.2冷卻裝置的設(shè)計(jì)36結(jié) 束 語39致 謝40參考文獻(xiàn)41 第一章 緒論1.1塑料模具111 塑料模具設(shè)計(jì)的發(fā)展塑料模具設(shè)計(jì)是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備，隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展以及塑料制品在航空、航天、電子、機(jī)械、船舶和汽車等工業(yè)部門的推廣應(yīng)用，產(chǎn)品對(duì)模具的要求越來越高，傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)方法已無法適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和提高質(zhì)量的要求。計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)已成為塑料產(chǎn)品開發(fā)、模具設(shè)計(jì)及產(chǎn)品加工中這些薄弱環(huán)節(jié)的最有效的途經(jīng)。同傳統(tǒng)的模具

5、設(shè)計(jì)相比，CAE技術(shù)無論在提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量，還是在降低成本、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度等方面，都具有很大優(yōu)越性。 美國上市公司Moldflow公司是專業(yè)從事注塑成型CAE軟件和咨詢公司，自1976年發(fā)行了世界上第一套流動(dòng)分析軟件以來，一直主導(dǎo)塑料成型CAE軟件市場(chǎng)。近幾年，在汽車、家電、電子通訊、化工和日用品等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 利用CAE技術(shù)可以在模具加工前，在計(jì)算機(jī)上對(duì)整個(gè)注塑成型過程進(jìn)行模擬分析，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應(yīng)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，以便設(shè)計(jì)者能盡早發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)修改制件和模具設(shè)計(jì)，而不是等到試模以后再返修模具。這不僅是對(duì)傳

6、統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法的一次突破，而且對(duì)減少甚至避免模具返修報(bào)廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等，都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。 現(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備和先進(jìn)的模具，被譽(yù)為塑料制品成型技術(shù)的“三大支柱”。尤其是加工工藝要求、塑件使用要求、塑件外觀要求，起著無可替代的作用。高效全自動(dòng)化設(shè)備，也只有裝上能自動(dòng)化生產(chǎn)的模具，才能發(fā)揮其應(yīng)有的交通。此外，塑件生產(chǎn)與更新均以模具制造和更新為前提。 塑料模是塑料制品生產(chǎn)的基礎(chǔ)之深刻含意，正日益為人們理解和掌握。當(dāng)塑料制品及其成形設(shè)備被確定后，塑件質(zhì)量的優(yōu)劣及生產(chǎn)效率的高低，模具因素約占80%。由此可知，推動(dòng)模具技術(shù)的進(jìn)步應(yīng)是刻不容緩的策略。尤其大型塑

7、料模的設(shè)計(jì)與制造水平，常常標(biāo)志一個(gè)國家工業(yè)化的發(fā)展程度。112 塑料模具的分類塑料最常見的成型方法一般分為熔體成型和固相成型兩大類：熔體成型是把塑料加熱至熔點(diǎn)以上，使之處于熔融態(tài)進(jìn)行成型加工的方式，屬于此種成型方法的模塑工藝主要有注射成型、壓塑（縮）成型、擠出成型等；固相成型是指塑料在熔融溫度以下保持固態(tài)下的一類成型方法，如一些塑料包裝容器生產(chǎn)的真空成型、壓縮空氣成型和吹塑成型等。此外還有液態(tài)成型方式，如鑄塑成型、搪塑和蘸浸成型法等。按照上述成型方法的不同，可以劃分出對(duì)應(yīng)不同工藝要求的塑料加工模具類型，主要有注射成型模具、擠出成型模具、壓塑成型模具、吹塑成型模具、吸塑成型模具、高發(fā)泡聚苯乙烯成

8、型模具等。113 注射模的結(jié)構(gòu)組成與類型.1 注射模的結(jié)構(gòu)組成注射模的結(jié)構(gòu)是根據(jù)所選用的注射機(jī)種類、塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及一次注射成型塑件的數(shù)量所決定的。注射模的結(jié)構(gòu)形式很多，但每副注射模都是由動(dòng)模和定模兩大部分組成，動(dòng)模安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上，定模安裝在注射機(jī)的固定模板上。注射時(shí)動(dòng)模與定模閉合構(gòu)成型腔和澆注系統(tǒng)，開模時(shí)動(dòng)模與定模分離以便取出塑件。根據(jù)模具中各零部件所起的作用，一般注射模又可細(xì)分為 以下幾個(gè)基本組成部分：1.型腔它通常由凸?；蛐托?、凹模以及螺紋型的芯、螺紋型環(huán)、鑲件等組成。2.澆注系統(tǒng)它是將熔融塑料由注射機(jī)噴嘴引向型腔的通道。通常，澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料穴4個(gè)部分組

9、成，起到輸送管道的作用。3.導(dǎo)向機(jī)構(gòu)它通常由主導(dǎo)和導(dǎo)套組成。此外，對(duì)多型腔或較大型腔注射模，其推出機(jī)構(gòu)也設(shè)置有導(dǎo)向零件。4.推出機(jī)構(gòu)在開模過程中將塑料件以及澆注系統(tǒng)凝料推出或拉出的裝置。5.分型抽芯機(jī)構(gòu)當(dāng) 塑件上有側(cè)孔或側(cè)凹時(shí)，開模推出塑件以前，必須先進(jìn)行側(cè)向分型，將側(cè)型芯從塑件中抽出，方能順利的脫模，這個(gè)動(dòng)作過程是由分型抽芯機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。6.冷卻和加熱裝置為滿足注射成型工藝對(duì)模具溫度的要求，模具上需設(shè)有冷卻或加熱裝置。冷卻時(shí)，一般在模具型腔或型芯周圍開設(shè)冷卻通道；而加熱時(shí)，則在模具內(nèi)部或周圍安裝加熱元件。7.排氣系統(tǒng)在注射過程中，為將型腔內(nèi)的空氣以及塑料在受熱和冷凝的過程中產(chǎn)生的氣體排出去而開

10、設(shè)的氣流通道。排氣系統(tǒng)通常是在分型面處開設(shè)排氣槽，有時(shí)也可利用活動(dòng)零件的配合間隙排氣。8.支承與擊鼓零件其主要起裝配、定位和連接的作用。包括定模座板、型芯或動(dòng)模固定板、墊塊、木承板、定位環(huán)、銷釘和螺釘?shù)取?yīng)該說明，不是所有的注射模都具備上述八個(gè)部分，根據(jù)塑件的形狀不同，模具的結(jié)構(gòu)組成各異。.2 注射模的類型注射模的類型很多。按所用的注射機(jī)的種類分為臥式或立式注射機(jī)用注射模和直角式注射模；按其在注射機(jī)上的安裝方式可分為移動(dòng)式注射模和固定式注射模；按照模具的型腔數(shù)目可分為單型腔注塑模和多型腔注射模；按模具的分型面 的特征可分為水平型面注射模和帶有垂直分型的注射模。2 材料與塑件分析2.1 塑件分析

11、如圖1為塑件外蓋的平面圖，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(jì)材料的選擇是根據(jù)材料特性進(jìn)行選擇的。根據(jù)塑

12、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(jì)為注塑設(shè)計(jì)，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(duì)塑件的分析和查閱有關(guān)資料可選擇以下材料見表1。表1 注塑塑料對(duì)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(shí)，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(duì)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

13、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120310之間，溫度超過300時(shí)，收縮率會(huì)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(shí)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(shí)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(duì)較高，一般調(diào)節(jié)在

14、7585。由于模具溫度對(duì)收縮率影響很大，因此要經(jīng)常保持模具相對(duì)恒定的溫度，一般在4080之間。經(jīng)以上兩種備選材料的性能對(duì)比，并考慮到制件的使用環(huán)境，本設(shè)計(jì)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2和表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)130160硬度9.7 HB拉伸彈性模量1.8×Mpa彎曲強(qiáng)度80Mpa拉伸屈服強(qiáng)度50Mpa溫度傳導(dǎo)系數(shù)1.3×10m/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

15、 60r/min噴嘴形式直通式噴嘴噴嘴溫度180190模具溫度50 70注射壓力60 100Mpa保壓壓力5 10 Mpa冷卻時(shí)間5 15s周期15 30s后處理方法紅外線烘箱溫度70時(shí)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(jì)批量該產(chǎn)品為小批量生產(chǎn)，故設(shè)計(jì)的模具要有一定的注塑效率，由于塑件長寬度小，所以采用一模四腔結(jié)構(gòu)，澆口形式采用側(cè)澆口，采用四點(diǎn)進(jìn)料，以利于均勻充滿型腔。2.4 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量該產(chǎn)品材料為ABS,查手冊(cè)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(jì)算其平均密度為1.05g/cm³,平均收縮率為

16、0.5%。使用PROE軟件畫出三維實(shí)體圖，軟件能自動(dòng)計(jì)算出所畫圖形的體積。當(dāng)然也可根據(jù)形狀手動(dòng)幾何計(jì)算得到該零件的體積。圖2 塑件體積通過計(jì)算塑件的體積V塑=4.185cm³，可得塑件的質(zhì)量為M塑=V塑=1.05×5.24=4.394g，因?yàn)橐荒汕凰訫=4.394×2=8.788g式子中塑料密度g/cm³。由澆注系統(tǒng)體積V澆=5.535cm³可計(jì)算出澆注系統(tǒng)質(zhì)量為M澆=V澆=5.535g×1.05=5.812g因?yàn)橐荒汕?故V總=2V塑V澆= 13.905cm³M總=M塑M澆=14.6 cm³3選擇塑件的分型

17、面選擇分型面時(shí)，應(yīng)考慮到使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(duì)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(jiǎn)單化，對(duì)于生產(chǎn)安全和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(chǎng)。41標(biāo)準(zhǔn)模架的選取模架是設(shè)計(jì)制造塑料注射模的基礎(chǔ)部件，其他部件的設(shè)計(jì)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(shí)考慮注射機(jī)的參數(shù)，本次設(shè)計(jì)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

18、。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(jì)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(dòng)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(shí)模具的動(dòng)、定模分別安裝于注射機(jī)的移動(dòng)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

19、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(gè)循環(huán)的過程，每一周期主要包括：定量加料熔融塑化施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(gè)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(dòng)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(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)注塑機(jī)。其特點(diǎn)如表4：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)容量一般為2045g柱塞式3060g螺桿式60cm3以上100500g結(jié)構(gòu)特性注射裝置一般為

20、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?zhèn)涑芑訜嵯到y(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(dòng)型芯方便1.開模后，塑件自動(dòng)落下便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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)、背壓等用來加工不同的塑料及不同要求的塑件1.開模后，塑件自動(dòng)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，加工高粘

21、度塑料薄壁塑件時(shí)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(dòng)型芯不便，易發(fā)生分解2.螺桿式加工低粘度塑料，薄壁，形狀復(fù)雜塑件時(shí)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(dòng)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(dòng)性差，熱敏性、對(duì)應(yīng)力敏感的塑料及大面積，薄壁塑件，宜加工流動(dòng)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)

22、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(jì)已計(jì)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(cè)選定XS-ZY-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）3

23、20噴嘴球孔徑（mm）12模板最大行程（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，須對(duì)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(jì)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)注塑機(jī)的最大注塑量cm³ V塑塑件的體積，cm³該產(chǎn)品V塑件=8.37cm³V澆澆注系統(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=1

24、7.3812cm³在此選頂?shù)淖⑺軝C(jī)注塑量為125cm³，所以滿足本次設(shè)計(jì)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(duì)塑件的流動(dòng)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(dòng)性好，塑件形狀簡(jiǎn)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14

25、0 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(jì)為手機(jī)后蓋的塑件，整體結(jié)構(gòu)為小型零件，對(duì)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。鎖（合）模力校核高壓塑料熔體充滿模腔時(shí)，會(huì)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

26、及塑件復(fù)雜程度不同，或精度不同，我們對(duì)鎖模力校核，對(duì)一些樹脂平均壓力作簡(jiǎn)單的比較。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： 式中 注射機(jī)額定鎖模力； 塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的總投影面積（mm2）； 安全系數(shù)，通常取1.11.2 本次設(shè)計(jì)所選注射機(jī)T=900KN；兩個(gè)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552.4157m

27、m2；=6049.092+552.4157=6497.114mm2 =1.2；=1.2×40×106×6497.114×10-6=311861.472N=311.86KNT=900KN >311.86KN; 故所選注射機(jī)滿足此項(xiàng)要求。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：注射機(jī)允許的最小模具厚度（mm）； 所設(shè)計(jì)的模具厚度（mm）； 注射機(jī)允許的最大模具厚度（mm）； = 200mm， = 290mm，= 300mm 200<290<300所選本次選用的注射機(jī)滿足此項(xiàng)要求。開模行程的校核注射機(jī)的最大開模行程必須大于

28、開模取出塑件所需的開模距離。本設(shè)計(jì)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:SmaxH1+H2+(510)mm單分型面式中：Smax注射機(jī)最大開模行程，mm H1塑件脫模所需頂出距離，mm H2塑件脫模所需頂出的距離，mm本設(shè)計(jì)的塑件高度H1=5mm，H2=80mm,所以 H1+H2+(510)=5+80+10=95mm,Smax=300mm95mm所選注射機(jī)滿足此項(xiàng)要求。通過對(duì)以上工藝參數(shù)的校核，本次設(shè)計(jì)所選用的注射機(jī)滿足要求。6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(dòng)通道，由主流道、分流道、進(jìn)料澆口和冷料穴組成。設(shè)計(jì)澆注系

29、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(jì)中的材料ABS屬于非牛頓流體，在流動(dòng)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(duì)假塑性流體而言，剪切速率增大時(shí)，表觀粘度會(huì)降低，溫度對(duì)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(shí)，其表觀粘度增加，由于塑料在注射模澆注系統(tǒng)中和型腔內(nèi)的溫度、壓力和剪切速率是隨時(shí)變化的，在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，綜合加以考慮，以期在

30、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(duì)外觀的要求也影響整個(gè)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(jì)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(jì)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(shí)間及流動(dòng)速度。其澆口選擇不能太大

31、和太小。澆口太小，熔料流動(dòng)過程中冷卻面相對(duì)增大，熱量消耗大，注射壓力損失也大，但澆口太大，會(huì)造成材料的浪費(fèi)。因此，合理的主澆道參數(shù)，一般情況下取值如下：1）d=d1+(0.51) 式中 d1注射機(jī)噴嘴孔直徑（mm）d主流道口直徑（mm）所以本設(shè)計(jì)采用d1為4mm，得出d取為5mm。2）=2º4對(duì)流動(dòng)性較差的塑料可取36。本設(shè)計(jì)采用=3°。 主流道錐角3）H按具體情況選擇，一般取38mm，H取為5mm。 H球面配合高度4）R=R1+（13）式中R1注射機(jī)噴嘴球面半徑（mm），R1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

32、m，現(xiàn)在選擇其為1.5mm。6）L應(yīng)盡量縮短，本設(shè)計(jì)取75mm。分流道設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)間稍慢于制品的固化時(shí)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(jì)時(shí)，在保證模具結(jié)構(gòu)強(qiáng)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

33、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(dòng)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(dòng)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1.6m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(dòng)時(shí)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(gè)型腔的分流道，其長度、形狀、斷面尺寸等都必須對(duì)應(yīng)相等，達(dá)到各個(gè)型

34、腔的熱平衡和塑料流動(dòng)平衡。因此各個(gè)型腔的澆口尺寸可以相同，達(dá)到各個(gè)型腔同時(shí)均衡進(jìn)料。非平衡式布置的主要特點(diǎn)是主流道至各個(gè)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(gè)型腔同時(shí)均衡進(jìn)料，各個(gè)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(jì)6.3 澆口設(shè)計(jì)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)過澆口時(shí)，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(dòng)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

35、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?？偟囊笫鞘谷哿弦暂^快的速度進(jìn)入并充滿型腔，同時(shí)在充滿后能適時(shí)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。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(jì)采用扇形澆口。扇形澆口：流動(dòng)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。

36、圖6 側(cè)澆口7 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)7.1冷卻時(shí)間計(jì)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(shí)間，是模具設(shè)計(jì)者的重要任務(wù)。為此，首先分析影響冷卻時(shí)間的因素。本次設(shè)計(jì)選用的模具材料為鋼材。如只考慮材料的冷卻效果時(shí)，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、入處口溫差小為好，一般控制在5以內(nèi)。冷卻水在通道中的流速，以盡可能高為好，其流動(dòng)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(duì)冷卻時(shí)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(shí)間表7塑件壁

37、厚與冷卻時(shí)間的關(guān)系制件厚度（mm）冷卻時(shí)間 （s）ABSPAHDPELDPEPPPSPVC0.51.81.81.00.81.82.53.02.33.01.82.11.02.93.84.53.54.52.93.31.34.15.36.24.96.24.14.61.55.77.08.06.68.05.76.31.87.48.910.08.410.07.48.12.09.311.212.510.612.59.310.12.311.513.414.712.814.711.512.32.513.715.917.515.217.513.714.73.220.523.425.522.525.520.521.

38、7根據(jù)上表，本塑件材料為ABS，壁厚為1.2mm，故冷卻時(shí)間為2.9-4.1s。7.2冷卻參數(shù)計(jì)算1.計(jì)算所需冷卻水體積流量：應(yīng)用公式：= 來計(jì)算； 式中： 冷卻水的體積流量(m3/min)單位時(shí)間內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量（kg/h）塑料成型時(shí)在模內(nèi)釋放的熱量（J/kg）冷卻水的比熱容(J/kg·K)冷卻水的密度（kg/m3）冷卻水的出口溫度（）冷卻水的進(jìn)口溫度（）塑件質(zhì)量M塑=8.788g,用PROE作出澆注系統(tǒng)的三維圖，計(jì)算出澆注系統(tǒng)的總質(zhì)量為5.812g，每小時(shí)注射240次，=（8.788+5.812）240/1000=3.504Kg；計(jì)算得 =2.13×3×1

39、05/60/103/4200/（25-20）=0.83410-3(m3/min)參考塑料模具技術(shù)手冊(cè)，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=4×0.834×10-3/3.14/(6/1000)2/60=0.23(m/s)3.求冷卻水孔與冷卻水間的傳熱系數(shù)=8.4×(996×0.61)0.8/0.0020.2 =1.04×103（W/m2·K） (=8.4)4.傳熱水孔總傳熱面積的計(jì)算：公式 A= 式中：A冷卻水孔總傳熱面積(m2) G單位時(shí)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·

40、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（）冷卻水的平均溫度（）計(jì)算得： A = =3.504×3×105/3600/1.04/103/40-（25-20）/2=0.009（m2）則傳熱水孔總傳熱面積應(yīng)為0.009m25.冷卻水孔總長度計(jì)算公式 L=式中 L冷卻水孔總長度(m) L=1.51m則冷卻水孔總長度應(yīng)為1.51m 6.冷卻水道孔數(shù)計(jì)算：公式 n=計(jì)算 n=0.0024/3.14/0.002/0.29=1.32因?yàn)槟＞卟捎玫脑O(shè)計(jì)是一模兩腔設(shè)計(jì)，選用銅管以防止漏水，會(huì)降低冷卻作用故采用14根水道。7.3冷卻回路的設(shè)計(jì)根據(jù)

41、本次設(shè)計(jì)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(jì)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倍（通常為1215mm），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(shí)，冷卻水孔與型腔壁厚不均勻時(shí)，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(dòng)密封接頭。 綜合以上冷卻水孔的布置要點(diǎn)同時(shí)還要兼顧水道與其它件是否產(chǎn)生干涉，本次設(shè)計(jì)的冷卻水道采用直通式，不會(huì)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(jì)8.1 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 頂出機(jī)構(gòu)的分類頂出機(jī)構(gòu)按驅(qū)動(dòng)形式分為：手動(dòng)頂出、機(jī)動(dòng)頂出、氣動(dòng)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。 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則（1）頂出