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1、 模具設(shè)計與制造 手機后蓋的模具設(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)計是手機后蓋塑料模具的設(shè)計，對零件結(jié)構(gòu)進行了工藝分析，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，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

2、脫模，并對模具的材料進行了選擇，如此設(shè)計出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運行可靠。對模具結(jié)構(gòu)與注射機的匹配進行了校核。用ProE繪制出模具三維圖形，最后利用PROE對型芯和型腔進行了加工仿真，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標準件的選擇 5 注塑機的選擇 6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 7 冷

3、卻系統(tǒng)的設(shè)計 8頂出和導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 8.1頂出機構(gòu)的設(shè)計 8.2導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 8.3復(fù)位機構(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。 2

4、1世紀,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，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)達國家

5、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)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進出口結(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)濟仍處于高速發(fā)展階段，國際上經(jīng)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

6、良好的條件和機遇。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)移以及跨國集團到我國進行模具采購趨向也十分明顯。因此，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國的行列邁進。隨著國民經(jīng)濟總量和工業(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。模具標準件的種類、數(shù)量、水平、生產(chǎn)集中度等對

7、整個模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響。因此，一些重要的模具標準件也必須重點發(fā)展，而且其發(fā)展速度應(yīng)快于模具的發(fā)展速度，這樣才能不斷提高我國模具標準化水平，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)作為重點來發(fā)展。 2 材料與塑件分析 2.1 塑件分析 如圖1為手機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

8、、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行生產(chǎn)，本次設(shè)計材料的選擇是根據(jù)材料特性進行選擇的。 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

9、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 較大的機械強度和良好的綜合性能。 結(jié)晶部分多時，塑料硬度高、韌性大、抗拉強度高，但整體尺寸變小，耐沖擊強度及斷裂強度底。 成型 工藝 特點 ABS的吸濕性和對水分子的敏感性較大，在加工前必須進行充分的干燥和預(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

10、與熔融粘度的關(guān)系比較獨特，在達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℃之間，溫度超過300℃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68.6～137.2Mpa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75～85℃。 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40～80℃之間。 經(jīng)以上兩種備選材料的性能對比，

11、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，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、注射工藝參數(shù)具體看表2和表3。 表2 ABS技術(shù)指標 ABS技術(shù)指標 密度 1.02~1.05 比容 0.86~0.98 吸水率 0.2~0.4% 收縮率 0.4~0.7% 熔點 130~160℃ 硬度 9.7 HB 拉伸彈性模量 1.8Mpa 彎曲強度 80Mpa 拉伸屈服強度 50Mpa 溫度傳導(dǎo)系數(shù) 1.310m/s 表3 ABS的注射工藝參數(shù) 注射機類型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速 30 ~ 60r/m

12、in 噴嘴形式 直通式噴嘴 噴嘴溫度 180~190℃ 模具溫度 50 ~ 70℃ 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℃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，采用兩點進料，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1.03

13、g—1.07g/cm。收縮率為0.4%—0.6%。計算其平均密度為1.05g/cm,平均收縮率為0.5%。 使用PROE軟件畫出三維實體圖，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=4.185cm，可得塑件的質(zhì)量為M塑=ρV塑=1.055.24=4.394g，因為一模兩腔所以M=4.3942=8.788g 式子中ρ塑料密度g/cm。 由澆注系統(tǒng)體積V澆=5.535cm可計算出澆注系統(tǒng)質(zhì)量為 M澆=ρV澆=5.535g1.05=5.812g 因為一模兩腔 故V總=2V塑＋V澆= 13.905cm M總=

14、M塑＋M澆=14.6 cm 3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)手機后蓋件的特點，選取分型面。 4 標準件的選擇 模具的標準化對于生產(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)，標準件的大量運用使生產(chǎn)更趨于標準化、簡單化，對于生產(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。 4．1標準模架的選取 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，同時考慮注射機的參數(shù)，本次設(shè)計因參照生產(chǎn)實例采

15、用如圖3所示模架。 圖3模架的選擇 4．2標準緊固件的選用 標準緊固件主要是螺釘。螺釘是日常生活中最常用的標準件，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)的標準，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 注塑機的選擇 5.1注塑機的概述 注塑機的全稱應(yīng)為塑料成型機。注射機主要由注射裝置、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的移動模板和定模固定板上，由合模機構(gòu)合模并鎖緊，由注射裝置加熱、塑化、注射、待融料

16、在模具內(nèi)冷卻定型后由合模機構(gòu)開模，最后由推出機構(gòu)將塑件推出。 圖4注塑機結(jié)構(gòu) 注射機的工作原理：注塑機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—施壓注射—充模冷卻—啟模取件。取出塑件后又再閉模，進行下一個循環(huán)。 注塑機根據(jù)塑化方式分為柱塞式注塑機和螺桿式注塑機；按機器的傳動方式又可分為液壓式、機械式和液壓—機械（連桿）式；按操作方式分為自動、半自動、手動注塑機。其特點如表4： 表4 形式 立式 臥式

17、直角式 容量一般為30～60g 熱塑性塑料注射機 固性塑料注射機 容量一般為20～45g 柱塞式30～60g 螺桿式60cm3以上 100～500g 結(jié)構(gòu)特性 注射裝置一般為柱塞式、液壓機械式鎖模機構(gòu)、頂出系統(tǒng)為機械頂出 注射裝置以螺桿為主，液壓機械式鎖模，頂出系統(tǒng)采用機械、液壓或兩者兼?zhèn)? 除塑化加熱系統(tǒng)外，其他與熱塑性塑料用螺桿式注射機相似 注射裝置與合模裝置的軸線互相成垂直排列，優(yōu)點介于立臥兩種注射機之間 優(yōu)點 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

18、，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，塑件自動落下 2.使用雙模，可以減小循環(huán)周期，提高生產(chǎn)力 缺點 1.人工取件 2.注射壓力損失大，加工高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 適用范圍 1.

19、易于加工小，中型及分兩次進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中柱塞式結(jié)構(gòu)具有的加工特點 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 注射機的選擇 本次設(shè)計已計算出塑件的總體積為13.509cm，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-ZY-125臥式注射機。 表5 XS

20、-ZY-125臥式注射機性能參數(shù) 注射量（cm） 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） Ф150 鎖模力（KN） 900 噴嘴孔直徑（mm） Ф4 最大成型面積（cm） 320 噴嘴球孔徑（mm） 12 模板最大行程（mm） 300 5.3 注塑機的參數(shù)校核 為使注塑成形過程順利進行，須對以下工藝參數(shù)進行校核。 5.3.1 最大注塑量校核 我們通過學(xué)習(xí)知道注塑機的最大注塑量

21、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），通常注塑機的實際注塑量最好為注塑機的最大注塑量的80%，所以，本次設(shè)計選用注塑機最大注塑量應(yīng) 0.8V機≥V塑件+V澆 式中：V機—注塑機的最大注塑量cm V塑—塑件的體積，cm該產(chǎn)品V塑件=8.37cm V澆—澆注系統(tǒng)體積，cm該產(chǎn)品V澆=5.535cm 故V機≥（V塑件+V澆）/0.8=（8.37+5.535）/0.8=17.3812cm 在此選頂?shù)淖⑺軝C注塑量為125cm，所以滿足本次設(shè)計的要求。 5.3.2 注射壓力校核. 所選用的注射機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

22、種、塑件的形狀及尺寸、注射機類型、噴嘴及模具流道的阻力等因素有關(guān)。根據(jù)經(jīng)驗，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，尺寸精度要求嚴格的塑件，所需注射壓力約在140至180 MPa。

23、 本次的產(chǎn)品設(shè)計為手機后蓋的塑件，整體結(jié)構(gòu)為小型零件，對粘度的要求不高，所以本次注射機的注射壓力為120MPa，應(yīng)能滿足此項要求。 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)驗取值，常取型腔壓力為20～40Mpa，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比較。 表6 型腔內(nèi)樹脂平均壓力/Mpa 樹脂名稱 一般成型 重

24、視表面質(zhì)量的成型 硬質(zhì)PVC 30 40 軟質(zhì)PVC 25 35 ABS 30 40 PC 40 55 PP 30 40 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的額定鎖模力： 式中 ——注射機額定鎖模力； ——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1.1—1.2 本次設(shè)計所選注射機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552.4157

25、mm2； =6049.092+552.4157=6497.114mm2 =1.2； =1.2401066497.11410-6 =311861.472N=311.86KN T=900KN >311.86KN; 故所選注射機滿足此項要求。 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：——注射機允許的最小模具厚度（mm）； ——所設(shè)計的模具厚度（mm）； ——注射機允許的最大模具厚度（mm）； = 200mm， = 290mm，= 300mm 200<290<300 所選本

26、次選用的注射機滿足此項要求。 5.3.5開模行程的校核 注射機的最大開模行程必須大于開模取出塑件所需的開模距離。本設(shè)計所選用的注塑機的最大行程與模具厚度有關(guān)，故注塑機的開模行程滿足下式: Smax≥H1+H2+(5～10)mm單分型面 式中：Smax——注射機最大開模行程，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)計的塑件高度H1=5mm，H2=80mm, 所以 H1+H2+(5～10)=5+80+10=95mm, Smax=300mm≥95mm 所選注射機滿足此項要求。 通過對以上工藝參數(shù)的校核，本次設(shè)

27、計所選用的注射機滿足要求。 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噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道，由主流道、分流道、進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

28、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、進料澆口和冷料穴組成。 6.2.1 主流道設(shè)計 主流道是指熔融塑料由注射機噴嘴噴出后最先經(jīng)過的部位，與注射機噴嘴同軸，因為

29、與熔融塑料、注射機噴嘴反復(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，會造成材料的浪費。因此，合理的主澆道參數(shù)，一般情況下取值如下： 1）d=d1+(0.5～1) 式中 d1—注射機噴嘴孔直徑（mm） d—主流道口直徑（mm） 所以本設(shè)計采用d1為4mm，得出d取為5mm。 2）α=2～4

30、о對流動性較差的塑料可取3о～6о。 本設(shè)計采用α=3。 α—主流道錐角 3）H—按具體情況選擇，一般取3～8mm，H取為5mm。 H—球面配合高度 4）R=R1+（1～3） 式中R1—注射機噴嘴球面半徑（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1～3mm，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料也需設(shè)置分流道。 1. 分流道的設(shè)計要點： （1）流經(jīng)分

31、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、補縮和壓力傳遞； （3）要使熔料能迅速而又均勻地進入各型腔，故在多型腔設(shè)計時，在保證模具結(jié)構(gòu)強度前提下，力求采用平衡進料，而且在保證模具結(jié)構(gòu)強度前提下，力求緊湊、集中。 （4）便于加工，便于使用標準刀具，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

32、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1.6μm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，達到各個型腔同時均衡進料。非平衡式布置的主要特點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

33、型腔同時均衡進料，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：⑴快速充型，保壓補縮；⑵防止熱料回流；⑶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

34、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。 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

35、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 表7塑件壁厚與冷卻時間的關(guān)系 制件厚度（mm） 冷卻時間 （s） ABS PA HDPE LDPE PP PS P

36、VC 0.5 1.8 1.8 1.0 0.8 1.8 2.5 3.0 2.3 3.0 1.8 2.1 1.0 2.9 3.8 4.5 3.5 4.5 2.9 3.3 1.3 4.1 5.3 6.2 4.9 6.2 4.1 4.6 1.5 5.7 7.0 8.0 6.6 8.0 5.7 6.3 1.8 7.4 8.9 10.0 8.4 10.0 7.4 8.1 2.0 9.3 11.2 12.5 10.6 12.5 9.3 10.1 2.3 11.5 13.4 14.7

37、 12.8 14.7 11.5 12.3 2.5 13.7 15.9 17.5 15.2 17.5 13.7 14.7 3.2 20.5 23.4 25.5 22.5 25.5 20.5 21.7 根據(jù)上表，本塑件材料為ABS，壁厚為1.2mm，故冷卻時間為2.9-4.1s。 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：= 來計算； 式中： —冷卻水的體積流量(m3/min) ——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） ——冷卻水的比熱容(J/kgK) ——冷卻水的密度

38、（kg/m3） ——冷卻水的出口溫度（℃） ——冷卻水的進口溫度（℃） 塑件質(zhì)量M塑=8.788g,用PROE作出澆注系統(tǒng)的三維圖，計算出澆注系統(tǒng)的總質(zhì)量為5.812g，每小時注射240次， =（8.788+5.812）240/1000=3.504Kg； 計算得 ==2.133105/60/103/4200/（25-20）= =0.83410-3(m3/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 ==40.83410-3/3.14/(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

39、.4(9960.61)0.8/0.0020.2 =1.04103（W/m2K） (=8.4) 4.傳熱水孔總傳熱面積的計算： 公式 A= 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/m2K） C——冷卻水的比熱容(J/kgK) ——冷卻水的密度（kg/m3） TW——模具溫度（℃） ——冷卻水的平均溫度（℃） 計算得： A = =3.5043105/3600/1.04/103/「40-（25-20）/2」 =0.009（

40、m2） 則傳熱水孔總傳熱面積應(yīng)為0.009m2 5.冷卻水孔總長度計算 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)計算： 公式 n= 計算 n==0.0024/3.14/0.002/0.29=1.32 因為模具采用的設(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

41、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1—2倍（通常為12—15mm），冷卻通道之間的中心距約為水孔直徑的3—5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)在厚壁處強化冷卻。 合理確定冷卻水接頭位置，進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

42、防止漏水。 8 頂出和導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 8.1 頂出機構(gòu)的設(shè)計 8.1.1 頂出機構(gòu)的分類 頂出機構(gòu)按驅(qū)動形式分為：手動頂出、機動頂出、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 頂出機構(gòu)的設(shè)計原則 （1）頂出機構(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）頂出機構(gòu)應(yīng)平穩(wěn)順暢，靈活可靠，足夠的強度、耐磨性，平穩(wěn)順暢無卡滯，并且制造方便，易于維修。 8.1.3 頂出機構(gòu)的基

43、本形式 1.頂桿頂出機構(gòu) 基本形式：常用斷面形狀有圓形、矩形、腰形、半圓形、弓形和盤形等。本設(shè)計選用斜滑頂桿，因為它有兩方面作用既能做頂桿還能起內(nèi)部側(cè)抽的作用，能保證配合精度及互換性，滑動阻力最好，不卡滯，應(yīng)用很廣。頂桿的結(jié)構(gòu)形式如圖7。本次設(shè)計主要采用下面的頂出形式，頂桿端部的端面要求拋光以符合塑件的粗糙度的要求。 圖7頂桿的形式 8.2導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 導(dǎo)向機構(gòu)對于塑料模具是必不可少的部件，它能夠保證注射模具準確的開合模，并在模具中起定位、導(dǎo)向和承受一定側(cè)壓力的作用，導(dǎo)向機構(gòu)的形式主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和精定位裝置。 8.2.1導(dǎo)柱和導(dǎo)套的設(shè)計 導(dǎo)柱

44、導(dǎo)向機構(gòu)主要包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套，導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合具有導(dǎo)向作用、定位作用、承受一定的側(cè)向壓力。導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式：注射模具常用導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式有兩種：帶頭導(dǎo)柱和帶肩導(dǎo)柱。 由于本設(shè)計是小型模具設(shè)計，但是是深型腔注射模具，所以采用帶頭短導(dǎo)柱，并且?guī)в袃τ筒邸? 導(dǎo)套可分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套。帶頭導(dǎo)套軸固定容易，而直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)。本設(shè)計中導(dǎo)套選為帶頭的導(dǎo)套，并且?guī)в筒?。?dǎo)如圖8所示。 圖8導(dǎo)柱和導(dǎo)套 8.2.2 導(dǎo)柱和導(dǎo)套在模板上的布置 導(dǎo)柱和導(dǎo)套在模板上的布置一般遵循以下幾點： （1） 二導(dǎo)柱（用于小型模具）：合模無方位要求時：二導(dǎo)柱直徑相同對稱分布；有方位要求時

45、：二導(dǎo)柱直徑不同或直徑相同不對稱分布。 （2）三導(dǎo)柱：用于中小型模具。 （3）四導(dǎo)柱：用于深腔大型模具，在圓模板上，在矩形模板上。 （4）八導(dǎo)柱：四短（增強導(dǎo)向剛性）四長，用語深腔、薄壁，要求壁厚均勻的模具。 根據(jù)以上要求本設(shè)計選擇了四導(dǎo)柱。具體布置參看裝配圖。 8.3 復(fù)位機構(gòu)的設(shè)計 復(fù)位機構(gòu)就是在模具閉合時頂出系統(tǒng)的各個頂出元件恢復(fù)到原來設(shè)定的位置。如頂桿、頂管、頂塊等。但因其端部一般并不直接接觸到定模的分型面上，故模具閉合時并不能驅(qū)動它們復(fù)位，必須依靠特設(shè)的復(fù)位機構(gòu)。 復(fù)位機構(gòu)分為復(fù)位桿復(fù)位和彈簧復(fù)位。 由于彈簧復(fù)位用于結(jié)構(gòu)簡單的小型模具，彈簧彈力應(yīng)足以使頂出機構(gòu)復(fù)位。因此

46、，本設(shè)計利用彈簧進行推桿的復(fù)位。具體布置參看裝配圖。 9 成型零件的設(shè)計 9．1凹模的設(shè)計 凹模：結(jié)構(gòu)形式有整體式、整體嵌入式、鑲拼式，由于手機外殼模具采用一模兩腔，塑件形狀不太復(fù)雜，因此可以采用整體嵌入式凹模，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。 9．2凸模的設(shè)計 凸模：分為主型芯和內(nèi)側(cè)抽，由于凸模的加工比較簡單，結(jié)構(gòu)牢固，并且手機外殼的內(nèi)形簡單，采用整體嵌入式主型芯；采用八個斜滑頂桿來對手機內(nèi)部進行側(cè)抽。 9．3成型零件工作尺寸計算 （1）塑件的收縮率波動：塑件收縮率的波動所引起的誤差應(yīng)小于塑件公差的1/3。 （2）型腔、型芯的徑向尺寸以及塑件尺寸標注，凡孔都是按基孔制，公差下限為零，公差等于上偏差；凡軸都是按基軸制，公差上限為零，公差等于下偏差；中心距基本尺寸為雙向等值偏差。 在此設(shè)計當(dāng)中，塑件的其他尺寸沒有精度要求,則模具型腔可直接按制品有關(guān)尺寸加工制作。 10模具設(shè)計總圖 圖9 模具三維裝配圖 圖10 模具三維裝配爆炸圖