液晶顯示器外殼前面板的注塑模具設計含10張CAD圖,液晶顯示器,外殼,面板,注塑,模具設計,10,cad 液晶顯示器前面板外殼設計 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雜的精密塑件。塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的。近年來，人們對各種設備和用品輕量化要求越來越高，這就為塑料制品提供了更為廣闊的市場。 本設計對“液晶顯示器外殼前面板”進行研究和討論，分析了其工藝特點，介紹其注射模具的工作過程，系統(tǒng)的闡述了液晶顯示器前面板的注射模設計過程，并對模具的選材，模具的生產工藝也做了詳細的介紹。本設計采用Pro/E的數(shù)值模擬技術和經驗設計計算相結合的方法優(yōu)化設計，仿真了塑料熔體在型腔內的充模流動以及冷卻分析過程，合理的澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)，優(yōu)化了工藝方案及工藝參數(shù)，降低了缺陷出現(xiàn)的可能性。利用參數(shù)化實體造型的方法，為更加高速、快捷的造型、生產提供了一種切實可行的辦法。{0>首先對電視機后罩塑料制件結構和成型工藝進行充分的分析，了解其整個成型過程，為模具設計提供參考數(shù)據(jù)，保證模具結構設計的合理性。設計中對注射模結構尺寸進行相關的計算，確定模具的最佳方案，并對主要零件結構設計進行相關的參數(shù)校核。 本設計方案結構緊湊，滿足制品大批量生產、高精度、外形復雜的要求，設計參考了以往注射模具的設計經驗，并結合制件性能，簡化設計機構，并且運用AutoCAD、Pro/E等軟件進行二維和三維繪圖，縮短了生產周期，獲得良好的經濟性能。 關鍵詞：液晶顯示器前面板；塑料；塑料注射模；Pro/E的數(shù)值模擬 Abstract The injection molding is one of thermoplastic formation main methods, may a formation shape complex model precisely. The plastic mold's development is develops along with the plastics industry development. In recent years, the people were getting higher and higher request to lightweight of each kind of equipment and the thing, this has provided a broader market for the plastic products. This design is right “the LCD front panel” to conduct the research and the discussion, has analyzed its craft characteristic, introduced that its injection mold's work process, systematized elaborated the design process of injection mold of LCD front panel, and introduced the mold material, mold production process have also done a detailed account. Using uses method optimization design which Pro/E the numerical simulation technology and the empirical design computation unifies, simulation plastic melt in die space sufficient mold flowing as well as cooling parsing process, the reasonable gating system and the platoon overflow the system, optimized the craft plan and the technological parameter, reduced the possibility which the flaw appears. The use of parameterized solid modeling method provides a practical way for more rapid, efficient modeling and producing. In the design, the structure related size of the injection mould is calculated to determine the preferred plan, and the parameters of main parts are checked. This design is compactness for fulfilling volume-produce, demand with complicated high accuracy and appearance, at the same time references anciently experience of injection mould and combines characteristic of produce to project organization simplify the project organization. In order to shorten production cycle and obtain favorable efficiency, the two-dimension and three-dimension drawings were finished by AutoCAD and Pro/E. Key words：LCD front panel; Plastic; Hot runner; Injection mould design; Pro/E numerical simulation 目 錄 引言………………………………………………………………………1 1 概論…………………………………………………..………………2 1.1液晶顯示器前面板設計總體方案…..…………………………………………………. 2 1.2 研究背景……………………………….…………………………….………………2 1.3 設計基本過程……………………………….…………………………….………………3 2 塑料工藝規(guī)程的分析…………...…………………………………………..4 2.1 注塑材料………………..…………………………………………………………………4 2.2 塑件制件設計的工藝分析………………..………………………………………………6 2.2.1 設計尺寸和精度的要求…………….………………………….………….……………6 2.2.2加強筋等防止變形的結構設計………….……...………………..……….………..…6 2.3塑件的體積和重量的計算……………………………………………………….6 3 模具設計…………………………...…………………………………..7 3.1 注射機的計算與選擇………………………..……………………………………………7 3.1.1型腔數(shù)量的確定和校核……………………………………………………………….7 3.1.2注射量校核……………..…………………...……………………….….……………….8 3.1.3注射壓力的校核………………………………………………………..………………8 3.1.4對于塑件按鍵投影面積校核……………………………………………………………9 3.1.5塑件在分型面上鎖模力校核…………….…………………………………………….9 3.2 分型面的設計…………………………………………………………………….……...10 3.3 澆注系統(tǒng)設計……………………………………………………………………12 3.3.1主流道設計……………………………………………………………………………..12 3.3.2澆口設計………………………………………………………………………………..13 3.4 排溢系統(tǒng)的設計……………………………………………………………….…...18 3.5 成型零件工作尺寸的計算…………………………………………………..……...18 3.5.1型腔和型芯的計算………………………………………………………………20 3.6 合模導向機構設計……………………………………………………………...22 3.6.1導向機構的作用………………………………………………………………22 3.6.2導柱導向機構設計………………………………………………………………22 3.7 推出機構設計與計算…………………………………………………………………...23 3.8 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計…………………………………………………………………..24 3.8.1模具溫度調節(jié)的重要性………………………………………………………………24 3.8.2冷卻系統(tǒng)的設計原則………………………………………………………………25 3.9注塑機各項行程校核…………………………………………………………………….25 3.9.1注塑機開模行程的校核…………………………………..……………………………25 3.9.2注塑機固定板及厚度的校核…………………………………………………………25 4 模架設計………………………………………………………….…………26 5 結論………………………………………………………………….………27 謝 辭………………………………………………………...………………..28 參考文獻……………………………………………………………...………..32 附 錄……………………………………………………...…………………..30 引言 近年來，人們對各種設備和用品輕量化要求越來越高，這就為塑料制品提供了更為廣闊的市場。塑料制品要發(fā)展，必然要求塑料模具隨之發(fā)展。塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的，汽車、家電、辦公用品、工業(yè)電器、建筑材料、電子通信等塑料制品主要用戶行業(yè)近年來都高位運行，發(fā)展迅速，塑料模具也快速發(fā)展。 通過對設計課題“液晶顯示器外殼前面板的注塑模具設計”的研究和討論，分析其工藝特點，介紹其注射模結構及模具的工作過程。分析和闡述模具零件的選材、熱處理工藝，塑件的尺寸公差和精度的選擇，塑件的體積和質量的計算方法。模具結構的設計是對我們所學知識的一項綜合性的訓練，在設計的過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題解決問題，從而提高自身的設計能力以及模具開發(fā)能力。 本次設計中，主要用到所學的注射模設計，以及機械設計等方面的知識。著重說明了注射模的一般設計過程，即注射成型的分析、注射機的選擇及相關參數(shù)的校核、模具的結構設計、注射模具設計的有關計算、模具總體尺寸的確定與結構草圖的繪制、模具結構總裝圖和零件工作圖的繪制等。其中模具結構的設計既是重點又是難點，主要包括成型位置的及分型面的選擇，模具型腔數(shù)的確定及型腔的排列和流道布局和澆口位置的選擇，模具工作零件的結構設計，推出機構的設計，拉料桿的形式選擇，排氣方式設計等。 通過本次畢業(yè)設計，我更加了解模具設計的意義，懂得如何快速、有效的查閱相關資料以及怎樣解決在實際工作中遇到的實際問題，這為我們以后從事模具職業(yè)打下了良好的基礎。 1 概論 1.1 液晶顯示器外殼前面板注塑模設計總體方案 在實際生產中，由于塑料制品的結構的復雜程度、尺寸大小、精度高低、生產批量以及技術要求等各有不同，所以模具的設計是不可能一成不變的，應該根據(jù)具體情況，結合實際生產條件，綜合運用模具設計基本原理和基本方法，設計出合理、經濟性能好的成型模具。塑料制品設計時候應該要保證制品質量要求，盡量減少后加工，模具應具有最大的生產能力，而且經久耐用，制造方便，價格合理。 在設計中要明確設計者的對塑件制品的要求，明確任務。并根據(jù)任務書提出的要求設計模具的設計方案，并進行實地調研考察，下面就以任務書的要求和自己的實際情況編制模具設計的基本過程。 (1).課題調研、獲取相關的資料，包括：ABS工藝分析、成型零件的計算方式、注射機參數(shù)的選擇和注射機的選用。并根據(jù)查閱質料，了解模具的設計依據(jù)和工作過程，來作為設計的依據(jù)。 (2).確定成型工藝規(guī)程，并根據(jù)工藝規(guī)程進行注射模的結構設計，對模具設計展開有關計算，確定模具設計的方案、總體設計和及其主要零件設計，注射機有關參數(shù)的校核，在設計中要明確模具在實際運用中的使用情況，熟悉成型工藝的流程，認真仔細每一個細節(jié)的設計。 (3).繪制模具總裝圖和非標準零件工作圖。 1.2 研究背景 1.液晶顯示器的發(fā)展狀況 近年來隨著液晶顯示器的價格不斷下降，液晶顯示器的普及速度大大超越了專家的預測與想象。造型越來越美觀，充分體現(xiàn)了技術與藝術結合。在液晶時代，寬屏顯示器的優(yōu)勢非常明顯：首先，寬屏廣泛的視野更利于多媒體的表現(xiàn)。16:9或16:10的畫面比例，正接近人眼睛視野的黃金比例，用這樣的屏幕看電影，畫面看起來感覺更加開闊、舒適，所以寬屏液晶顯示器已經占領了大部分市場 2.液晶顯示器的優(yōu)點： 一、機身薄，節(jié)省空間：與比較笨重的CRT顯示器相比，液晶顯示器只要前者三分之一的空間。 　　二、省電，不產生高溫：它屬于低耗電產品，可以做到完全不發(fā)熱(主要耗電和發(fā)熱部分存在于背光燈管或LED)，而CRT顯示器，因顯像技術不可避免產生高溫。 　　三、無輻射，益健康：液晶顯示器完全無輻射，這對于整天在電腦前工作的人來說是一個福音。 　　四、畫面柔和不傷眼：不同于CRT技術，液晶顯示器畫面不會閃爍，可以減少顯示器對眼睛的傷害，眼睛不容易疲勞。 　　液晶顯示器綠色環(huán)保，它的能源消耗相對于傳統(tǒng)的CRT來說，簡直是太小了（17''功率大概在30W以內）；液晶顯示器還有一個好處就是發(fā)熱量比較低，長時間使用不會有烤熱的感覺，這一點也是以前的顯示器無可比擬的。雖然我們不能說液晶顯示器就完全沒有輻射，但是器那一點點輻射簡直相對于輻射大戶CRT來說，液晶顯示可以忽略不計。 1.3設計基本過程 塑件的選擇：寬屏液晶顯示器前面板 19寸 245mmX392mm 圖1.2.1：外殼前面板零件圖 液晶顯示器外殼的表面粗糙度不需要太高一般在2.5～～3.6之間；而精度要求也不需要很高一般在IT5～～IT6之間；一般液晶顯示器外殼的厚度在2mm~~4mm之間，本設計選取3mm。 (1).畢業(yè)設計的要求 ①零件生產為大批量生產，制品表面不得有毛刺，內部不得有導電雜質，材料為ABS塑料，各項具體的技術要求均按所給出的零件圖進行； ②該零件屬于中等復雜程度，在深入分析零件的結構和工藝的基礎上，給出不同的工藝方案，經方案比較后擇優(yōu)； ③設計相應的模具及其主要部件，模具設計時必須設置一定得拔模斜度。 ④繪制模具總裝圖和主要零件圖，圖紙要求符合有關的國家標準； (2).設計總體方案 根據(jù)設計要求，為了提高生產效率，保證塑件的成型質量，理想的模具設計結構要滿足塑件成型工藝技術要求和生產經濟性能要求，技術要求是要保證塑料制品的幾何形狀、尺寸公差及表面粗糙度；生產經濟性能要求是要使生產的成本低，生產效率高，模具壽命長，操作簡單、安全、方便等等。 設計采用雙型腔設計，塑件表面有精度要求，厚度較小，在脫模是容易產生變形，所以設置推桿推出機構時，采用的推桿盡可能的大，并且要求推桿的布置在塑件的對稱位置，使塑件在推出的過程中受力均勻，推出迅速，保證塑件在推出過程中不發(fā)生變形。為使設計結構簡單，裝配方便，設計中零件盡量采用標準件，以便減少加工工序和加工成本。為了更好的設計出塑料注射模，本論文將進一步對設計進行分析說明，以下是設計的具體步驟： ①成型工藝分析：為注射所用的材料提供選擇依據(jù)，分析塑件成型工藝以便合理的選擇成型設備 ②注射模結構分析：分型面選擇、模具型腔數(shù)目的確定及其型腔的排列方式和冷卻水道的布局以及澆口位置設置、模具工作零件的結構設計、推出機構的設計等內容。 ③模具設計的有關計算：工作零件的尺寸設計，為模具裝配提供依據(jù)。 ④模具系統(tǒng)相關參數(shù)校核： 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的計算、模具閉合高度的確定、注射機有關參數(shù)的確定。 2 塑料工藝規(guī)程的分析 2.1 注塑材料 為使注射過程能順利進行并保證塑料制件的質量，在成型前應進行一些必要的準備工作。對于此制品，可以使用的以下材料為ABS、PPS、PES中的任意一種，所以對這三種材料分別進行分析，然后選取一種作為液晶顯示器外殼的材料 3種塑料的工藝參數(shù)如下表所示： 表2.1.1:三種塑料的特性比較 ABS PPS PES 注射機類型 螺桿式 螺桿式 螺桿式 噴嘴 形式 直通式 直通式 直通式 溫度（℃） 180～190 280～300 240～270 料筒溫度（℃） 前段 200～210 300～310 260～290 中段 210～230 320～340 280～310 后段 180～200 260～280 260～290 模具溫度（℃） 50～70 120～150 90～120 注射壓力（MPa） 70～90 80～130 100～140 保壓力（Mpa） 50～70 40～50 50～70 注射時間（s） 3～5 0～5 0～5 保壓時間（s） 15～30 10～30 15～40 冷卻周期（s） 15～30 20～50 15～30 成型周期（s） 40～70 40～90 40～80 根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析：ABS材料的模具溫度范圍和注射壓力是最小的，這在滿足要求的情況下可以節(jié)省能源，比熱容較低，模塑周期短，冷卻時間和保壓時間成型周期較短，這有利于提高生產率。ABS經過調色可配成任何顏色。這些特點滿足液晶顯示器外殼的光澤和顏色的多樣性。以上表明應該選ABS材料較為合適。 物理性能：ABS樹脂無毒、無嗅、堅韌、質硬、呈剛性，有較好的耐低溫性和耐蠕變性。ABS樹脂不透水，常溫下吸水率＜1％，表面可拋光。 機械性能：沖擊強度 ABS樹脂有極好的沖擊強度，而且在低溫下強度下降不多。沖擊強度的大小主要與橡膠含量、接枝率和橡膠形態(tài)等因素有關。 拉伸強度：ABS樹脂的拉伸強度一般為35～50MPa，相氏橫量為1.4～2.8GPa，屈服伸率2～4％。 壓縮強度：ABS的壓縮強度比拉伸強度大。標準ABS樹脂在14.1MPa壓縮負荷下，50℃經24小時，尺寸變化不超過0.2～1.7％。 彎曲強度：ABS樹脂的彎曲強度可達28～70MPa。 耐磨性：ABS樹脂耐磨性能很好，雖不能作自潤滑材料，但由于有良好的尺寸穩(wěn)定性，故可做中等負荷的軸承。 抗蠕變性：ABS樹脂的抗蠕變性視品種不同而異，超高沖ABS制品可承受7MPa負荷，而尺寸不變化。 熱電性能：一般ABS的熱變形溫度為93℃，耐熱級可達115℃，脆化溫度可達-75℃，通常在-40℃時仍有相當強度。ABS制品的使用溫度為-40～100℃。 電性能：ABS有良好的電絕緣性，且很少受溫度、濕度影響，能在很大頻率范圍的保持恒定。 化學性能：ABS樹脂對水、無機鹽、堿及酸類幾乎完全呈惰性，能溶于酮、醛、酯和氯化烴，而不溶于大部分醇類和烴類溶劑，但與烴類長期接觸后軟化和溶脹。ABS表面受冰醋酸、植物油等化學品的侵蝕能引起應力開裂。 模具溫度：50—70°C；??????????????? 注射速度：建議使用快速的注射速度； 流道和澆口：可以采用所有常規(guī)類型的澆口；???????? 收縮率：0.4％～0.7％。 2.2 塑件制件設計的工藝分析 2.2.1尺寸和精度要求 尺寸： 這里的尺寸是指塑料制件的總體尺寸大小。由于受塑料流動性的影響，對流動性差的塑料或薄壁制件，在注射或壓注成型時塑件的尺寸不能太大，以免塑料容體充不滿模具型腔或使產生的熔接痕強度過差，從而使塑件不能正常成型或對塑件的外觀和強度產生影響。此外，塑件尺寸還受現(xiàn)有的成型設備規(guī)格，參數(shù)等的影響。 尺寸精度：塑料制件尺寸公差：塑件圖上無公差要求的默認為8級精度，本人所選塑件材料為ABS，故定塑件的等級為：5級精度。 形狀：塑件的幾何形狀除應滿足使用要求外，還應盡可能使其所對應的模具結構簡單，便于加工。而本塑件的形狀具備了以上的優(yōu)點，故為模具設計帶來了方便。 壁厚：塑件的壁厚應根據(jù)塑件的使用要求，如強度，剛度，尺寸大小，電氣性能及裝配要求等確定，塑件壁厚一般在1－4mm范圍內。調節(jié)產品壁厚將決定材料的流動性能和制件模量。最小壁厚應滿足：具有足夠的強度和剛度；脫模時能經受脫模機構的沖擊和振動；裝配時能承受緊固力。壁厚過大：浪費材料，增加了壓塑時間或冷卻時間；也影響產品質量。同一個塑料零件的壁厚應盡可能一致。否則因冷卻速度或固化速度不一致產生附加內應力?！　? 綜合考慮以上各種因素，及聯(lián)系本人設計的塑件的性能和功能要求，初步確定塑件的壁厚為：3mm。 2.2.2加強筋等防止變形的結構設計 加強筋：為提高塑件的強度和剛度，不能僅僅采用增大壁厚的方法，而常采用改變塑件的結構，增設加強筋的方法來滿足其強度，剛度的要求。采用增設加強筋的方法，有時還能降低物料的充模阻力。改善流動性。起到輔助澆道的作用，改善熔體的充模狀態(tài)加強筋的作用：增加制品強度；確定本塑件肋尺寸的一般標準：制件壁厚：ｈ=3mm，每邊的斜角（θ）：0.4°～1.5°。 2.3 計算塑件的體積和重量 計算塑件的重量是為了選用注射機及確定模具型腔數(shù)。各數(shù)據(jù)由pro/e軟件計算而得。這樣計算更加精確又更加方便。 液晶顯示器外殼前面板體積和重量： (1).計算塑件的體積：=128380.11 (2).計算塑件的重量：ABS的密度ρ = 1.02 ㎏/ 所以塑件的重量為：ρ = 128380.11×1.02 ㎏/× = 130.94772 g (3).計算澆注系統(tǒng)體積：=3815.83 (3).計算澆注系統(tǒng)重量：ρ =3815.83×1.02 ㎏/× = 3.9 g 3 模具設計 要用于成型熱塑性塑料制件。由于塑料注射成型模具對塑料的適應性比較廣，而且用這種方法成型塑料制件的內在和外觀質量均較好，生產效率特別高（與塑料的其他成型方法相比），所以注射成型模具日益引起人們的重視。作為成型塑料制件的重要工藝裝備之一，其結構的合理性，將直接影響塑件的成型質量、生產效率、勞動強度、模具壽命及成本等。 3.1 注射機的選擇 注射機的選用，包括兩方面的內容：一是要確定注射機的型號，使塑料塑件、注射模。二是調整注射機的技術參數(shù)至所需的參數(shù)點。注射機規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑料制品的大小及生產批量。在選擇注射機時，主要考慮其塑化率、注射量、鎖模力、安裝模具的有效面積（注射機拉桿內間距）、容模量、頂出形式及頂出長度。 根據(jù)制品的體積和重量查《塑料模具設計》（表5—3）選定注塑機型號為：JPH150A。 注塑機的參數(shù)如下： 注塑機最大注塑量：186g 鎖模力：1500KN 注塑壓力：194MPa 最小模厚：180mm 最大開距：800mm 頂出行程：80mm 注塑機定位孔直徑： 125mm 注塑機拉桿的間距：410×410(mm×mm) 噴嘴球半徑：10mm 噴嘴前端孔徑：3mm 3.1.1 型腔數(shù)量的確定和校核 在此設計實踐中，已經確定注射機的型號，再根據(jù)所選用的注射機的技術規(guī)范及塑件的技術經濟要求，計算能夠選取的型腔的數(shù)目。分以下幾點考慮： ①塑料制件的批量和交貨周期。因為塑件要求大批量生產，因此使用多型腔模具生產，這樣可提供獨特的優(yōu)越條件，提高生產效率。 ②質量控制要求。塑料制件的質量控制要求是指其尺寸、精度、性能及表面粗糙度要求等。每增加一個型腔，由于型腔的制造誤差和成型工藝誤差的影響，塑件的尺才精度要降低約4％～8％。 ③成型的塑料品種與塑件的形狀及尺寸。塑件的材料、形狀尺寸與澆口的位置和形式有關，同時也對分型面和脫模的位置有影響，因此確定型腔數(shù)目時應考慮這方面的因素。 型腔數(shù)量與注射機的塑化速率、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素影響。 采用注射機的最大注射量確定型腔數(shù)量： 式中 ——注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8； ——注射機允許的最大注射量； ——單個塑件的質量或體積； ——澆注系統(tǒng)所需塑料質量或體積。 模型腔數(shù)量校核： 在PRO/ENGINEER下，經過估算求出單個塑件的質量為130.9 g；且估算出澆注系統(tǒng)所需塑料質量為3.9g，查表得注射機允許的最大注射量為186g，分別代入上式得： 雖然由上式得出型腔數(shù)的取值范圍，但是還必須考慮注射機安裝模板尺寸的大?。苎b多大的模具）、對稱性、成型塑件的尺寸精度及模具的生產成本等?！阏f來，型腔數(shù)量越多，塑件的精度越低（經驗認為，每增加一個型腔，塑件的尺寸精度便降低4%～8%），模具的制造成本越高。且模具的體積比較大，加工起來不方便，難度系數(shù)大，綜合考慮以上因素，最終確定型腔數(shù)量為1。 3.1.2 注射量校核 由于型腔數(shù)量由注射量計算而得，而且實際型腔數(shù)量少于最大型腔數(shù)量，故知注塑機的注射量必滿足要求。 3.1.3 注射壓力的校核 注射壓力的校核是核定注射機的最大注射壓力能否滿足該塑件成型的需要，塑件成型所需要的壓力是由注射機類型、噴嘴形式、塑料流動性、澆注系統(tǒng)和型腔的流動阻力等因素決定的。 式中 ——注射機的最大注射壓力； ——塑件成型所需的實際注射壓力； 經過對塑件材料查表得，所需注射壓力最大為，而所選用的注射機的額定注射壓力為194Mpa，即： 100Mpa≤194Mpa 因此，選注射壓力為194MPa時注射機的注射壓力符合要求。 3.1.4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，則成型過程中將會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象。因此，設計注射模時必須滿足下面關系： 式中 ——注射機允許使用的最大成型面積； ——單個塑件在模具分型面上的投影面積； ——澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積； 其他符號意義同前。 經過對零件圖的分析，以及在PRO/ENGINEER下求出其面積，經過估算求出單個塑件在模具分型面上的投影面積，澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積，注射機允許使用的最大p成型面積，把數(shù)據(jù)代入上式得： 因此，塑件在分型面上的投影面積符合要求。 3.1.5塑件在分型面上鎖模力校核 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)溢料現(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： 式中 ——塑料熔體對型腔的成型壓力其大小一般是注射壓力的80％； ——注射機的額定鎖模力； 其他符號意義同前。 (1)對于鼠標按鍵，經過對塑件材料查表得，所需注射壓力最大為，注射機的額定鎖模力F=1500KN，分別將數(shù)據(jù)代入上式得： 因此，塑件的鎖模力符合要求。 3.2 分型面的設計 將模具適當?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，這些可以分離部分的接觸表面分開時能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當成型時又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為模具的分型面。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制造工藝有密切關系，并且直接影響著塑料熔體的流動充填特性及塑件的脫模，因此，分型面的選擇是注射模設計中的一個關鍵。 為了保證塑件的外觀質量和精度要求，使其易于脫模，液晶顯示器外殼前面板注塑模具主分型面如下圖所示。 圖3.2.1：分型面正面圖 3.2.2：分型面反面圖 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件的結構工藝性及精度、嵌件位置、形狀以及推出方法、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要綜合分析比較。本塑件的分型面選擇在塑件外形最大輪廓處，并且有利于留模方式的選擇，便于塑件順利脫模，保證了塑件的精度要求，滿足塑件的外觀質量要求，便于模具加工制造，這樣可以減少塑件（型腔）在合模分型面上的投影面積，可靠地鎖模，避免漲模溢料現(xiàn)象的發(fā)生，與型腔充填時塑料熔體的料流末端所在的型腔內壁表面重合。 分型面的選擇是整個模具設計的關鍵部分，本文設計時參考了一些其它塑模的分型面設計，大概需要注意以下幾個問題： a.分型面應取在塑件尺寸最大處。 b.分型面應使塑件留在動模部分。 c.拔模斜度小或塑件較高時，為了便于脫模，可將分型面懸在塑件的中間部位。 d.分型面的選擇應有利于保證塑件的外觀質量。 e.分型面的選擇應有利于成型零件的加工制造。 f.分型面應有利于側向抽芯。 本設計由于塑件的形狀的限制，開模后塑件將留在定模上，則需在定模的一側設置頂出裝置，開模時由拉板或杠桿等帶動頂出裝置頂出塑件。 3.3 澆注系統(tǒng)設計 在設計本塑件的澆注系統(tǒng)時，主要考慮了塑料的成型性能和塑料熔體的流動特性，以保證塑料制件的質量；設計盡量短的流程，同時還應控制好流道的表面粗糙度，以減少熱量與壓力損失，克服塑料熔體因熱量損失和壓力損失過大所引起的成型缺陷，縮短填充時間和成型周期，提高成型質量，減少澆注系統(tǒng)的凝料量；有利于良好的排氣，使塑件獲得良好的成型質量；盡量避免塑料熔體直沖細小型芯和嵌件，以防止熔體沖擊力使細小型芯變形或使嵌件位移；使?jié)沧⑾到y(tǒng)凝料與塑件易于分離，且澆口痕跡易于清除修整；保證在同一時間內塑料熔體充滿各型腔，并且使型腔及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積總重心與注射機鎖模機構的鎖模力作用中心相重合；對其注射成型時的流動距離比或流動面積比進行校核，避免充填不足現(xiàn)象的發(fā)生。 3.3.1主流道設計 ①主流道的截面形式通常采用比表面積（表面積與體積之比）最小的圓形截面。在臥式或立式注射機上使用的模具中，主流道垂直于分型面，為讓凝料能從其中順利拔出，需設計成圓錐形，錐角為2°～6°，過大的錐角會產生湍流或渦流，卷入空氣；錐角過小的話凝料會脫模困難。錐孔內壁必須光滑，其表面粗糙度Rα＜0.8 μm。 ②主流道較小端的直徑d根據(jù)塑件重量，填充要求及所選的注射機規(guī)格而定，通常d = 2～8 mm，為了與注射機噴嘴相吻合，主流道的始端也應設計成球面凹坑狀，球面半徑R 根據(jù)注射機噴嘴球面半徑確定。球面深度一般取3 ～ 5 mm或（1/3～2/5）R。主流道長度L 根據(jù)動模座板厚度確定，在能夠實現(xiàn)成型的條件下應盡量短，以減少壓力損失和塑料耗量。 根據(jù)設計手冊查得JPH150A型注射機噴嘴的有關尺寸： 噴嘴前端孔徑：d0 = 3 mm； 噴嘴前端球面半徑：R0 = 10 mm； 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系 R = R0＋（1～2）mm d = d0＋（0.5～1）mm ， 取主流道球面半徑R = 12mm； 取主流道的小端的直徑d = 4 mm； 為了便于將凝料從主流道中撥出，將主流道設計成圓錐形，其斜度為1°～3°，經過換算得到主流道大端直徑D =6mm。為了使熔融塑料順利進入分流道，可以在主流道出料端口設計半徑r = 3mm的圓弧過渡。 3.3.2澆口設計 澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道。除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面積最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關鍵部分。澆口的位置、形狀及尺寸對塑件的性能和質量的影響很大。 澆口又稱進料口，根據(jù)塑件的成型要求，是連接分流道與型腔之間的一段細短流道，其截面積約為分流道的0.03～0.09，長度約為0.5mm～2mm。澆口形式有直澆口、側澆口、點澆口和潛伏性澆口等。澆口的作用可以概述為，非限制性澆口起著引料、進料的作用，限制性澆口一方面通過截面積的突然變化，使分流道輸送來的理料熔體的流速產生加速度，提高剪切速率，使其成為理想的流動狀態(tài)，迅速而均衡地充滿型腔， 另一方面改善塑料熔體進入型腔時的流動特性，調節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時充滿，可控制填充時間、冷卻時間及塑件表面質量，同時還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分離的作用。 ABS在熔融時顯現(xiàn)比較明顯的非牛頓性，其熔體表面粘度隨剪切速率的升高而降低。如采用尺寸較大的澆口，能夠降低流動阻力，促使流動速率升高，但熔體通過扁平式澆口時比小澆口剪切速率低，導致熔體表觀粘度升高，從而使流動速率降低，因此不能通過增大澆口尺寸來提高非牛頓熔體流動速率。另外，注塑機注射時有一定的注射速率，澆口尺寸過大，澆口前后方的壓力降△P減小，會導致得不到理想的充模速率。剪切速率是影響ABS熔體粘度的最主要因素，而粘度又直接影響熔體在模腔內的流動速率。因此采用小澆口不但會大大提高熔體通過澆口時的剪切速率，而且產生的摩擦熱也會降低熔體粘度，以達到順利充模的目的。 綜合以上分析和考慮到制品和實際模具形狀，澆口采用邊緣澆口，位置在制件內框緣處，選在該位置不但模具簡單，而且去除澆口的后加工操作也非常簡單，提高了工作效率，也便于模具的機械加工，易保證澆口加工精度，試模時澆口尺寸易于修整。 將模型數(shù)據(jù)導入Pro/E的模流分析模塊-Plastic Advisor(塑性顧問)建立仿真分析，分析結果下圖 圖一 注射模擬分析 （顯示綠燈表示分析結果合格） 圖二 塑件進行熔接和氣泡分析 分析結果表明該塑件在注塑的過程中不會產生熔接痕和氣泡 圖三 塑件進行填充時間分析 在顏色長條上，紅色區(qū)域表示填充時間最短，藍色區(qū)域表示填充時間最長 圖四 塑件進行注塑壓力分析 在顏色長條上，紅色區(qū)域表示注塑壓力最大，藍色區(qū)域表示注射壓力最小 圖五 塑件進行注塑溫度分析 在顏色長條上，紅色區(qū)域表示注塑溫度最大，藍色區(qū)域表示注射溫度最小 圖六 塑件進行注塑壓力損失分析 在顏色長條上，紅色區(qū)域表示注塑壓力損失最大，藍色區(qū)域表示注射壓力損失最小 圖七 塑件進行填充質量分析 在顏色長條上，紅色區(qū)域表示塑件質量差，黃色表示質量中，綠色區(qū)域表示填充質量高，從圖中可以看出塑件質量高。 圖八 塑件進行流動取向分析 可觀察熔融塑料填充整個模腔的流動情況 結果說明: 圖七為軟件plastic advisor的模擬充模狀況，左圖中從紅色區(qū)域向藍色區(qū)域過渡表明了模具澆口位置的最佳選擇點。綠色區(qū)域表示完全充滿，黃色區(qū)域表示充模質量差。中間的顏色過渡顯示了塑件的充模質量的變化情況。從分析結果看，澆口選在該位置熔體充模好，澆口位置選擇合適。 3.4 排溢系統(tǒng)的設計 當塑料熔體填充型腔時，必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內的空氣及塑料受熱或凝固產生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內因各種原因而產生的氣體不被排除干凈，一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產生高溫會導致塑件局部碳化或燒焦（褐色斑紋），同時積存的氣體還會產生反向壓力而降低充模速度，因此設計型腔時必須考慮排氣問題。有時在注射成型過程中，為保證型腔充填量的均勻合適及增加塑料熔體匯合處的熔接強度，還需在塑料最后充填到的型腔部位開設溢流槽以容納余料，也可容納一定量的氣體。 在本塑件模具的設計過程中，利用配合間隙排氣。利用推桿、型芯以及模板的配合間隙進行排氣，其間隙為0.05mm。 3.5 成型零件工作尺寸的計算 成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用來構成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸（包括矩形和異形零件的長和寬），型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸等。任何塑料制件都有一定的幾何形狀和尺寸的要求，如在使用中有配合要求的尺寸，則精度要求較高。在設計模具時，根據(jù)塑件的尺寸及精度等級確定模具成型零件的工作尺寸及精度等級。影響塑件尺寸精度的因素相當復雜，這些影響因素是作為確定成型零件工作尺寸的依據(jù)。在設計時，考慮塑件收縮率的影響，但是確定準確的收縮率是很困難的，因為所選取的計算收縮率和實際收縮率有差異，因此只能估計其收縮率；模具成型零件的制造誤差影響，成型零件加工精度愈低，成型塑件的尺寸精度也愈低，因此在確定成型零件工作尺寸公差值時可取塑件公差的1/3～1/4，或取IT7～8級作為模具制造公差；模具成型零件的磨損影響，脫模時塑件對成型零件的摩擦磨損是主要的，為簡化計算起見，凡與脫模方向垂直的成型零件表面，可以不考慮磨損；與脫模方向平行的成型零件表面應考慮磨損；模具安裝配合的誤差影響。 (1).型腔的尺寸的計算 圖3.5：模具成型零件工作尺寸與塑件尺寸的關系 ABS收縮率=0.005，根據(jù)附表1 精度等級的選用。選5級精度。 ①型腔徑向尺寸 塑件的基尺寸是最大尺寸，其公差為負偏差，如果塑件上原有的公差的標注與此不符，應按此規(guī)定轉換為單向負偏差，因此，塑件的平均徑向尺寸為。模具型腔的基本尺寸是最小尺寸，公差值為正偏差，型腔的平均尺寸則為。型腔的平均磨損量為，根據(jù)附表2塑料制件公差數(shù)值表查得公差值。式中前的系數(shù)x在塑件尺寸較大、精度較低時，x=0.5；塑件尺寸較小、精度較高時，x=0.75?？紤]平均收縮率后，則可用如下等式計算： 和是和有關的量； ——模具成型零件制造公差； ——塑料的平均收縮率，這里查表取0.005； ——塑件尺寸公差。 ②型腔深度尺寸 在型腔深度和型芯高度尺寸計算中，由于型腔的底面或型芯的端面磨損很小，所以可不考慮磨損量，由此可以推出： 上兩式中修正系數(shù)，當塑件尺寸大、精度要求低時取小值；反之取大值。計算如表3.5.1。 (2).型芯的徑向尺寸的計算 ① 型芯徑向尺寸 塑件孔的徑向基本尺寸是最小尺寸，其公差為正偏差，型芯的基本尺寸是最大尺寸，制造公差為負偏差，工件尺寸根據(jù)附表2 查得起公差經過與上面型腔徑向尺寸相類似的推導，可得： ②型芯高度計算公式： ③型芯之間或成型孔之間中心距的計算： 計算如表3.5.2 3.5.1型腔和型芯的計算 圖3.5.1：型腔 圖3.5.2：型芯 表3.5.1：型腔的計算 類別 序號 模具零件名稱 塑件尺寸 計算公式 型腔工作尺寸 型 腔 的 計 算 型腔深度尺寸 10 9 型腔徑向尺寸 285 432 392 245 429 282 表3.5.2：型芯的計算 類別 序號 塑件尺寸 計算公式 型芯的工作尺寸 型 芯 的 計 算 型芯高度 3 4 15 徑向尺寸 245 392 279 426 251 398 3.6 合模導向機構設計 導向機構是保證動定?；蛏舷履：夏r，正確定位和導向的零件。合模導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種形式。通常采用導柱導向定位。 3.6.1導向機構的作用 在本塑件的模具中，導向機構的作用是定位作用，導向作用，并且承受一定的側向壓力。模具閉合后，保證動定模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸精確，便于裝配和調整。使動定模準確閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。塑料熔體在充型過程中可能產生單向側壓力，或者由于成型設備精度低的影響，使導柱承受了一定的側向壓力，以保證模具的正常工作。 3.6.2導柱導向機構設計 導柱導向機構的主要零件是導柱和導套。 (1).導柱結構和技術要求 ①長度：導柱導向部分的長度應比凸模端面的高度高出8～12mm，以避免出現(xiàn)導柱未導正方向而型芯先進入型腔。本設計導柱長度為65mm。 ②形狀：導柱前端應做成錐臺形或半球形，以使導柱順利地進入導向孔。本設計導柱選用錐臺形。 ③材料：導柱應具有硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的內芯，因此多采用20鋼經滲碳淬火處理或T8、T10鋼經淬火處理，硬度為50～55HRC。 本設計選用T8鋼經淬火處理，硬度為50～55HRC，導柱固定部分表面祖糙度為，導內部分表面粗糙度為 ④數(shù)量及布置：導柱應合理均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具強度（導柱中心到模具邊緣距離通常為導柱直徑的1～1.5倍)。為確保合模時只能按一個方向合模，導柱的布置可采用等直徑導柱不對稱布置或不等直徑導柱對稱布置。在本模具的設計中，導柱設置在動模一側。 ⑤配合精度：導柱固定端與模板之間采用H7/m6過渡配合；導柱的導向部分通常采用H7/f7的間隙配合。 (2).導套結構和技術要求 ①形狀：為使導柱順利進入導套，在導套的前端應倒圓角。導柱孔最好做成通孔，以利于排出孔內空氣及殘渣廢料。 ②材料：導套用與導柱相同的材料或銅合金等耐磨材料制造，其硬度一般應低于導柱硬度，以減輕磨損，防止導柱或導套拉毛。導套固定部分和導滑部分的表面粗糙度為。 ③固定形式及配合精度：本設計導套用H7/m6配合鑲入模板。 ④設計時都采用EMX的標準導柱、導套。 3.7 推出機構設計 塑件在從模具上取下以前，還有一個從模具的成型零件上脫出的過程，使塑件從成型零件上脫出的機構稱為推出機構。推出機構的動作是通過裝在注射機合模機構上的頂桿或液壓缸來完成的。 本設計選用推桿推出機構。 由于設置推桿位置的自由度較大，因而推桿推出機構是最常用的推出機構，常被用來推出各種塑件。推桿的截面形狀根據(jù)塑件的推出情況而定，可設計成圓形、矩形等等。在這里用圓形推桿，因為使用圓形推桿的地方，較容易達到推桿和模板或型芯上推桿孔的配合精度，另外圓形推桿還具有減少運動阻力、防止卡死現(xiàn)象等優(yōu)點，損壞后還便于更換。 合理地布置推桿的位置是推出機構設計中的重要工作之一，推桿的位置分布得合理，塑件就不致于產生變形或被頂壞。在此模具中，推桿設在脫模阻力大的地方，因為型芯周圍塑件對型芯包緊力很大，所以可在型芯外側塑件的端面上設推桿，也可在型芯內靠近側壁處設推桿。如果只在中心部分推出，塑件容易出現(xiàn)被頂壞的現(xiàn)象；使推桿均勻布置，保證塑件被推出時受力均勻，推出平穩(wěn)、不變形；并且使推桿設置在塑件強度剛度較大處，不應該設在塑件薄壁處，盡可能設在塑件壁厚、凸緣、加強肋等處，以免塑件變形損壞。 推桿在推塑件時，應具有足夠的剛性，以承受推出力，而此塑件的凸緣部分有足夠的空間，為此，在此塑件中使用大直徑推桿，同時，在復位時，端面與分型面齊平。推桿直徑與模板上的推桿孔采用H8/f7的間隙配合。 由于推桿的工作端面在合模注射時是模腔底面的一部分，如果推桿的端面低于型腔底面，則在塑件上就會留下一個凸臺，這樣將影響塑件的使用。因此，通常推桿裝入模具后，其端面應與型腔底面乎齊，或高出型腔底面0.05～0.1mm。 推桿固定端與推桿固定板采用單邊0.5mm的間隙，這樣既可降低加工要求，又能在多推桿的情況下，不因由于各板上的推桿孔加工誤差引起的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象。推桿的材料使用45#鋼，熱處理要求硬度，工作端配合部分的表面粗糙度。 3.8 溫度調節(jié)系統(tǒng) 注射模的溫度對塑料熔體的充模流動、固化定型、生產效率及塑件的形狀和尺寸精度都有重要的影響。注射模中設置溫度調節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過控制模具溫度，使注射成型具有良好的產品質量和較高的生產率。 3.8.1模具溫度調節(jié)的重要性 (1).模具溫度及其調節(jié)系統(tǒng)對塑件質量的影響 無論何種塑料進行注射成型，均有一個比較適宜的模具溫度范圍，在此溫度范圍內，塑料熔體的流動性好，容易充滿型腔，塑件脫模后收縮和翹曲變形小，形狀與尺寸穩(wěn)定，力學性能以及表面質量也比較高。為了使模溫能控制在一個合理的范圍內，必須設計模具溫度的調節(jié)系統(tǒng)。模具溫度的調節(jié)是對模具進行冷卻或加熱，必要時兩者兼有，從而達到控制模溫的目的。對模具進行冷卻還是加熱，與塑料品種、塑件的形狀與尺寸、生產效率及成型工藝對模溫的要求有關。 對于粘度低、流動性好的塑料（例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺等），因為成型工藝要求模溫都不太高，所以常用常溫水對模具進行冷卻，有時為了進一步縮短在模內的冷卻時間，亦可用冷水控制模溫。對于粘度高、流動性差的塑料（例如聚碳酸脂，聚砜、聚甲醛、聚苯醚和