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Because the mold production product has high accuracy, high complexity, good consistency and high efficiency low consumption etc. So modern industry will play a greater role, get more applications. Precision plastic development up to now, I have been able to produce as much as 2 micron precision, multi-station progressive die, has reached the maximum number of stations in 160, life 1 ~ 200 million times. Mould the basis for the development of modern industry, many industry's development cannot leave the mould industry support. With mold manufacturing of high precision, high complexity, high consistency, high productivity and low consumption, is can't be matched by other methods of processing and manufacturing. In the mold industry plastic mould accounted for about 33% of the total output. Different methods of plastic molding makes mold principle and structure. According to the forming method of impassability, plastic mold is divided into: injection mold, compression mold, blow molding mould, etc. In the injection mold is mainly used for thermoplastic plastics molding occupies a large proportion. In modern manufacturing, consumer goods shell color, feel, and precision, thickness, etc. Put forward new requirements. Plastic shell design become important one annulus. Reasonable design of injection mould will be applied more and more. Modern design method of injection mould at present in order to cope with the current diversified requirements, shorten the product by the wicked the best competitive advantage, only in the cycle of mould design reference the CAD/CAE technology of computer integrated manufacturing, in order to improve the product quality, reduce cost, increase the competitiveness, in general, a complete ideal industrial products, the concept of the manufacturing process for existing original type original design, with computer aided engineering analysis techniques, according to the results of analysis, modifying test again, and then on the basis of design through computer aided manufacturing, automated production in the mold design production, more than the whole process are conducted on the computer. In the mold design and production process, the application of Pro/ENGINEER software to design the mould structure - the mold - core of two-dimensional design process to prepare - mold cavity, core design three dimensional modeling, etc. Along with the computer technology and network technology has achieved breakthrough and mold design are increasingly using CAD/CAM technology. Before production, the use of these new technologies for the design of the mould and improvement, is an inevitable trend in the modern design in real life, mobile phones have become a people living necessities, modern mobile phone is no longer just a tool for decoration at the same time, so the mobile body or following needs to be beautiful and easy, so the processing technology is very important. So when opponents casing mold design should not only consider the forming, also need to consider after molding. Therefore, in the mold design process to two or morethings. Key words：Cell phones, mold design, injection mould, inclined guide pillar, side core-pulling 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 目錄 引言 1 第一章 塑件分析 2 1.1 材料的分析 2 1.2 塑件相關(guān)參數(shù)的設(shè)計(jì) 2 1.2.1 注射溫度的影響 2 1.3 塑件原料的分析 3 1.3.1 PC塑料的干燥 3 1.3.2注射溫度 3 1.3.3注射壓力 3 1.3.4注射速度 3 1.3.5模具溫度 4 1.4 體積及質(zhì)量計(jì)算 4 1.4.1 體積的計(jì)算 4 1.4.2 質(zhì)量及面積的計(jì)算 4 第二章 型腔數(shù)目的確定 6 第三章 成型零部件的設(shè)計(jì) 7 3.1 型腔尺寸的計(jì)算 7 3.2 型芯尺寸的計(jì)算 7 第四章 注射機(jī)的選擇 9 第五章 注射機(jī)的校核 10 5.1注射機(jī)注射容量校核 10 5.2注射機(jī)鎖模力校核 10 5.3注射機(jī)注射壓力校核 10 5.4注射機(jī)模具厚度校核 11 5.5注射機(jī)最大開模行程校核 11 第六章 分型面的選擇 13 6.1 分形面的形式 13 6.2 分型面的選擇 13 第七章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15 7.1 分流道的設(shè)計(jì)原則 15 7.2 分流道的設(shè)計(jì) 16 7.3 分流道的尺寸的設(shè)計(jì) 17 第八章 澆口的設(shè)計(jì) 18 8.1澆口位置選擇的仿真 19 8.2 直接澆口的直徑設(shè)計(jì) 19 8.3 點(diǎn)澆口直徑設(shè)計(jì) 20 第九章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 21 9.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 21 9.2 冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 21 9.3 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 21 9.4冷卻時(shí)間計(jì)算 22 9.5 用水量M的計(jì)算 23 9.6 成型周期計(jì)算 23 第十章 模具材料選擇 25 第十一章 模具主要參數(shù)的計(jì)算 26 11.1 脫模力的計(jì)算 26 11.2 初始脫模力 26 11.3 推桿直徑計(jì)算 27 11.4 推桿的應(yīng)力校核 27 11.5 推板的厚度計(jì)算 28 第十二章 推出脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 29 12.1 推出機(jī)構(gòu)的選用原則 29 12.2 推桿的形式 29 12.3 推桿材料 30 12.4 推桿的復(fù)位 30 12.5 推出力的計(jì)算 30 12.6 型腔壁厚和底板厚度計(jì)算 31 12.6.1側(cè)壁厚度計(jì)算 32 12.6.2矩形型腔底板厚度計(jì)算 32 第十三章 結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計(jì) 33 13.1 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 33 13.1.1設(shè)計(jì)導(dǎo)柱需要注意的事項(xiàng) 33 13.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 33 13.3 定位圈的設(shè)計(jì) 34 13.4 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 34 13.5 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 36 13.6 滑塊的設(shè)計(jì) 37 13.7 楔緊塊的設(shè)計(jì) 37 第十四章 模架的選擇 38 14.1模架厚度H和注射機(jī)的閉合距離L 38 14.2所需行程之間的尺寸關(guān)系 38 第十五章 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 40 第十六章 成型零件加工工藝規(guī)程 41 謝辭 42 參考文獻(xiàn) 43 附錄 44 第 43 頁 共 44 頁 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 引言 隨著我國制造業(yè)的迅速發(fā)展，一些新興產(chǎn)業(yè)業(yè)取得了長足的進(jìn)步。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，在機(jī)械、電子、汽車、航空以及通信等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。隨著人民生活水平的不斷提高，日常生活中使用的物品越來越多地用到了模具。目前，模具生產(chǎn)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家制造水平高低的重要標(biāo)志。 當(dāng)前，計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)取得了突破性的成就，CAD/CAM技術(shù)、數(shù)控加工技術(shù)以及快速成型技術(shù)為模具技術(shù)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。同時(shí)，以高分子塑料為主的模具材料不斷被開放出來，這些材料種類繁多，性能優(yōu)良，價(jià)格低廉，這更為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有力的幫助。 本設(shè)計(jì)主要是為讓讀者們能夠清楚地了解到塑料注射模的設(shè)計(jì)過程，能夠?qū)δ＞咴O(shè)計(jì)過程中所使用的各種基本工具，例如Pro/ENGINEER，Moldflow Plastics Insight等等，具有一個(gè)基本的了解。從零件的尺寸確定，模具設(shè)計(jì)，模架設(shè)計(jì)，到最后的注塑仿真，向讀者們展示手機(jī)塑料模具的整個(gè)設(shè)計(jì)過程。 隨著Pro/ENGINEER的不斷完善，借助于Pro/ENGINEER設(shè)計(jì)軟件，我們可以比較輕松地完成一些復(fù)雜的設(shè)計(jì)工作，同時(shí)也可以全面地提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。 使用EMX注塑模具設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)可以輕松完成模具模架及配件的設(shè)計(jì)工作，并能模擬開模過程。EMX具有完整的滑塊結(jié)構(gòu)和完整的開模機(jī)構(gòu)，為設(shè)計(jì)者帶來極大的方便。設(shè)計(jì)完成后可以直接輸出3D化模型。 Moldflow Plastics Insight是一款應(yīng)用廣泛的模擬仿真軟件，使用該軟件可以全面模擬注塑成型過程，并以圖形的方式直觀地顯示分析結(jié)果，為設(shè)計(jì)參數(shù)的確定和優(yōu)化提供理論依據(jù)，可以幫助設(shè)計(jì)者進(jìn)一步修改模具設(shè)計(jì)方案。 第一章 塑件分析 1.1 材料的分析 通常，選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求，以及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù)。對于常溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)件來說，要考慮的主要是材料的力學(xué)性能，如屈服應(yīng)力，彈性模量，彎曲強(qiáng)度，表面硬度等。綜合各項(xiàng)因素最后選擇PC塑料作為本次設(shè)計(jì)所使用的材料最為適合。 PC塑料的工藝特點(diǎn)如下： (1）屬無定型塑料，Tg為149～150℃；Tf為215～225℃；成型溫度為250～310℃；相對平均分子質(zhì)量為2～4萬。 (2）熱穩(wěn)定性較好，并隨相對分子質(zhì)量的增大而提高。 (3）流變特性接近牛頓液體，表觀粘度受溫度的影響較大，受剪切速率的影響較小，隨相對平均分子質(zhì)量的增大而增大。無明顯的熔點(diǎn)，熔體粘度較高。PC分子鏈中有苯環(huán)，所以，分子鏈的剛性大。 (4）PC的抗蠕變性好，尺寸穩(wěn)定性好；但內(nèi)應(yīng)力不易消除。 (5）PC高溫下遇水易降解，成型時(shí)要求水分含量在0.02％以下。 (6）制品易開裂。在成型前，PC樹脂必須進(jìn)行充分干燥。干燥方法可采用沸騰床干燥(溫度120～130℃，時(shí)間1～2h)、真空干燥(溫度110℃，真空度96kPa以上、時(shí)間10～25h)、熱風(fēng)循環(huán)干燥(溫度120～130℃，時(shí)間6h以上)。為防止干燥后的樹脂重新吸濕，應(yīng)將其置于90℃的保溫箱內(nèi)，隨用隨取，不宜久存。成型時(shí)料斗必須是密閉的，料斗中應(yīng)設(shè)有加熱裝置，溫度不低于100℃、對無保溫裝置的料斗，一次加料量最好少于半小時(shí)的用量，并要加蓋蓋嚴(yán)。 1.2 塑件相關(guān)參數(shù)的設(shè)計(jì) 1.2.1 注射溫度的影響 PC塑料的大分子多呈無定形狀態(tài)，大約215℃開始軟化，225℃以上開始流動(dòng)。和其它熱塑性塑料相比，PC塑料不僅熔融溫度高，而且熔融后的熔體粘度也較高，熔體粘度對溫度的敏感性比剪切速率大。一般對于低于260℃的料溫，由于其熔體粘度過高，制品易出現(xiàn)不足，波紋等缺陷，故在成型中較少采用，而大都選用270～320℃之間，在此范圍內(nèi)的熔體粘度適中，適合于大部份制品的成型。 PC塑料在正常加工溫度范圍內(nèi)有很好 的熱穩(wěn)定性，在300℃溫度下長時(shí)間停留于料筒內(nèi)基本不分解 ，熔體粘度變化也很小，由于這一特性使其在成型過程中可以多次反復(fù)使用。 注射溫度對PC塑料產(chǎn)品的性能有著重要的影響，在280℃～300℃之間，PC塑料成型前后的分子量變化較小，實(shí)驗(yàn)證明，除了伸長率有所下降外，沖擊強(qiáng)度，拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度等項(xiàng)性能指標(biāo)均有較高的值，同時(shí)產(chǎn)品有良好的外觀和光亮的表面。過高的料溫，如超過340℃時(shí)，PC塑料將會出現(xiàn)分解，產(chǎn)品顏色變深，表面出現(xiàn)銀絲、暗條、黑點(diǎn)、氣泡等缺陷，同時(shí)物理機(jī)械性能也顯著下降。另外，含氮化合物的存在也會使分解加速，需予以注意。 1.3 塑件原料的分析 1.3.1 PC塑料的干燥　 該種材質(zhì)對微量的水分極為敏感, 極易吸咐水分，使成型塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷。為了使注塑制品達(dá)到最佳效果，減少降解的可能性，PC/ABS在成型加工前必須進(jìn)行干燥，使材料含水量降至0.04%以下，最好在0.02%以下，以提高加工穩(wěn)定性和機(jī)械性能。一般地用電熱鼓風(fēng)烘箱在90~110 ℃,預(yù)干燥4～6小時(shí)，可以達(dá)到所需要的含水率。但最長累積干燥時(shí)間不能超過48小時(shí)，否則材料有降解變色的可能。 1.3.2注射溫度 PC成型溫度低較, 加工成型性好,熱變形溫度在115 ℃左右, 采用合適的加工溫度, 可以減少或消除表面凹痕, 同時(shí)也可以減少縮孔。成型溫度設(shè)定以確保阻燃PC充分塑化為基準(zhǔn)，應(yīng)盡量使用低溫區(qū)域，以防止材料降解。成型溫度增加會明顯地降低阻燃PC/ABS的粘度，增加樹脂的流動(dòng)性，因而，使流動(dòng)距離變長。原則上，當(dāng)使用建議的成型溫度上限時(shí)，應(yīng)使熔膠滯留時(shí)間盡可能短，避免降解的產(chǎn)生。因此PC成型溫度一般為230~270℃。 1.3.3注射壓力 PC在注射時(shí)采用中等的注射壓力，一般為80~150MPa。 對小型、構(gòu)造簡單、厚度大的制件可以用較低的注射壓力。PC樹脂的表現(xiàn)黏度強(qiáng)烈地依賴于剪切速率，因此模具設(shè)計(jì)中大都采用點(diǎn)澆口形式。 1.3.4注射速度 較快的注塑速度，一般會使流程加長，適合充填薄壁制品，并形成較好的表面光潔度，但過快的注塑速度會產(chǎn)生強(qiáng)剪切導(dǎo)致材料降解。而慢速注塑速度可以幫助避免澆口白暈、噴射痕和流痕等缺陷。此手機(jī)保護(hù)殼為薄壁制品，宜采用中等注射速度，將摩擦熱降至最小；采用多級注射，以確保充填順暢和制品外觀?！? 1.3.5模具溫度　 模具溫度模具溫度控制對決定最終制件的充填程度、外觀、殘余應(yīng)力是非常重要的。PC的成型溫度相對較高, 模具溫度也相對較高。一般調(diào)節(jié)模溫為模具溫度：50~100℃。較高的模具溫度，往往會產(chǎn)生良好的流動(dòng)、較高的熔接線強(qiáng)度、較小的產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力，但成型周期會延長。若模具溫度比建議的低，就會導(dǎo)致高內(nèi)應(yīng)力并損壞制件的最佳性能。就制件表面和循環(huán)周期而言，模具溫度為建議溫度范圍的中間值時(shí)，可望得到較好的結(jié)果。 1.4 體積及質(zhì)量計(jì)算 1.4.1 體積的計(jì)算 對筆套面積進(jìn)行計(jì)算，如圖1.1所示： 圖1.1 手機(jī)后蓋圖紙 已知：=125.5mm =123.5mm =7mm =6mm =62.5mm =60.5mm =8.5/2mm =4/2mm =3.75/2mm =0.71mm =5.32mm =1.42mm 體積為： (1-1) 從而總體體積為：V=9344.07 查表《塑料模設(shè)計(jì)手冊之二》表1.4可知abs塑料的密度為ρ=1.20g/cm3 1.4.2 質(zhì)量及面積的計(jì)算 （1） 單個(gè)塑件質(zhì)量： M=ρV=1.209344.07g=11.213g (1-2) （2）在分型面上面的投影面積為S投影=7881.1mm2 （3）曲面的整體表面積：S總=8986.324 （4）平均厚度為： (1-3) 圖1.2手機(jī)后蓋三維圖 第二章 型腔數(shù)目的確定 一次注射只能生產(chǎn)一件塑件的模具稱為單型腔模具；一次注射能生產(chǎn)兩件或兩件以上塑件的模具稱為多型腔模具。與多型腔模具相比較，單型腔模具具有塑件的形狀和尺寸一致性好、成型的工藝條件容易控制、模具結(jié)構(gòu)簡單緊湊、模具制造成本低、制造周期短等特點(diǎn)。但是，在大批量生產(chǎn)的情況下，多型腔模具應(yīng)是更為合適的形式，它可以提高生產(chǎn)效率，降低塑件的整體成本。 在多型腔模具的實(shí)際設(shè)計(jì)中，確定型腔數(shù)目的方法一般有兩種。一種方法是首先確定注射機(jī)的型號，再根據(jù)注射機(jī)的技術(shù)參數(shù)和塑件的技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求，計(jì)算出要求選取型腔的數(shù)目；另一種方法是先根據(jù)生產(chǎn)效率的要求和塑件的精度要求確定型腔的數(shù)目，然后再選取擇注射機(jī)或?qū)ΜF(xiàn)有的注射機(jī)進(jìn)行校核。現(xiàn)在，計(jì)算塑件的總體積和總質(zhì)量： 塑件總體積： 塑件總體質(zhì)量： 圖2.1 凹模型腔排布 第三章 成型零部件的設(shè)計(jì) 3.1 型腔尺寸的計(jì)算 表3.1 公式表 型腔徑向尺寸 型芯徑向尺寸 型腔深度公式 型芯高度公式 其中 修正系數(shù)x=1/2～2/3，即當(dāng)塑件尺寸較大、精度要求低時(shí)取小值，反之取大值。 ——型腔的徑向工作尺寸 ——塑件的徑向圖樣尺寸 ——收縮率的平均值，查表得PC成型收縮率:0.5～0.7%。 △——塑件尺寸公差 δZ——型腔制造公差，當(dāng)制件尺寸為中小、級別精度要求較高時(shí)，可取 在這里公差等級選MT3級，修正系數(shù)x取0.75。 （1）型腔徑向尺寸計(jì)算 利用公式 (3-1) （2）型腔深度計(jì)算 利用公式 (3-2) 3.2 型芯尺寸的計(jì)算 塑件壁厚為2mm，通過分析塑件可知，模具包含大型芯2個(gè)，圓柱形小型芯4個(gè)，螺紋型芯3個(gè)，圓柱形凸臺小型芯2個(gè)。 （1） 大型芯徑向尺寸計(jì)算 利用公式 (3-3) （2）側(cè)抽小型芯徑向尺寸計(jì)算 （3） 型芯高度的計(jì)算 利用公式 (3-4) 第四章 注射機(jī)的選擇 注塑模的型腔數(shù)目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔數(shù)目的確定時(shí)主要考以下幾個(gè)有關(guān)因素： （1）塑件的尺寸精度； （2）模具制造成本； （3）注塑成型的生產(chǎn)效益； （4）模具制造難度。 由于手機(jī)保護(hù)殼要求的精度并不高，但有一定的配合要求，為了同時(shí)兼顧生產(chǎn)效率和成本，根據(jù)塑件圖樣及產(chǎn)量等要求確定型腔數(shù)目為一模兩腔。 查《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》，可初選注射機(jī)型號為：SZ-68-40。其主要的技術(shù)規(guī)格如下表。 表4.1 注射機(jī)主要技術(shù)規(guī)格 螺桿（柱塞）直徑mm Φ26 模板行程mm 40 注射容量cm3 53 噴嘴 球半徑mm 18 注射壓力Mpa 160 孔直徑mm Φ4 鎖模力KN 400 定位孔直徑mm 最大注射面積cm3 500 頂 出 中心孔徑mm 模具厚度mm 最大 240 兩 側(cè) 孔徑mm Ф40 最小 130 孔距mm 280 第五章 注射機(jī)的校核 5.1注射機(jī)注射容量校核 塑件成形所需的注射總量應(yīng)小于所選注射機(jī)的注射容量。注射容量以容積（cm3）表示時(shí)，塑件體積（包括澆注系統(tǒng)）應(yīng)小于注射機(jī)的注射容量，其關(guān)系按下式校核 V件≤0.8V注 （5-1） 式中： V件　—塑件與澆注系統(tǒng)的體積（cm3）; V注 —注射機(jī)注射容量（cm3）; 0.8 —最大注射容量利用系數(shù)。 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，注塑機(jī)注塑PBT-G30塑料時(shí)，其每次注射量僅達(dá)標(biāo)準(zhǔn)注射量的75％。為了提高制件質(zhì)量及尺寸穩(wěn)定，表面光澤、色調(diào)的均勻，選定注射量為標(biāo)定注射量的60％。此時(shí)流道凝料的體積未知，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可按塑件質(zhì)量的0.6倍進(jìn)行估算，則注射量為: V注=58cm3 35.8816<0.8×58=46.4 所以注射機(jī)注射容量完全滿足要求。 5.2注射機(jī)鎖模力校核 模具所需的最大鎖模力應(yīng)小于或等于注射機(jī)的額定鎖模力， p腔F≤P鎖 （5-2） 式中 p腔 — 模具型腔壓力，一般取40～50Mpa； F — 塑件與澆注系統(tǒng)分型面上的投影面積（mm2）; P鎖 — 注射機(jī)額定鎖模力（N）。 在這個(gè)設(shè)計(jì)中 p腔 = 40 Mpa F =7881.1mm2 （一模二腔估算取最大值） P鎖 = 400 kN p腔F = 40×106×7881.1×10-6 = 315.244(kN)<400(kN) 所以注射機(jī)的鎖模力也滿足要求。 5.3注射機(jī)注射壓力校核 塑件所需的注射壓力應(yīng)小于或等于注射機(jī)的額定注射壓力， p成 ≤ P注 （5-3） p成 — 塑件成型所需的注射壓力（Mpa）， P注 — 所選注射機(jī)的額定注射壓力(Mpa)。 在這個(gè)設(shè)計(jì)中，所需的注射壓力通常選用80~100MPa，由于塑件精度為一般精度，PC的流動(dòng)性比較好,.故在設(shè)計(jì)中我們選用p成 =90MPa. p成 = 90 MPa P注 = 160MPa 顯然，80<130，因此注射壓力也滿要求。 5.4注射機(jī)模具厚度校核 模具閉合時(shí)的厚度應(yīng)在注射機(jī)動(dòng)、定模板的最大閉合高度和最小閉合高度之間，其關(guān)系按下式校核 H最小＜H模＜H最大 （5-4） 式中 H最小 — 注射機(jī)所允許的最小模具厚度（mm）； H模 — 模具閉合厚度（mm）； H最大 — 注射機(jī)所允許的最大模具厚度（mm）。 在這個(gè)設(shè)計(jì)中 H最小 = 130mm H模 = 232 mm H最大 = 240 mm 顯然，130<232<240 所以注射機(jī)模具厚度也滿足要求。 5.5注射機(jī)最大開模行程校核 塑件所需的開模距應(yīng)小于注射機(jī)的最大開模行程。對在液壓機(jī)械聯(lián)合鎖模的立式、臥式注射機(jī)上使用的一般澆口模具，注塑機(jī)的開模行程是有限制的，取出制件所需要的開模距離必須小于注塑機(jī)的最大開模距離。依據(jù)所設(shè)計(jì)的模具是三板式雙分型面?zhèn)瘸樾咀⑺苣＞撸◣c(diǎn)澆口的注塑模具）開模距離必須滿足： H1+H2 +a+5～10mm ≤ s （5-5） 式中 H1 —脫模距離（mm）； H2 — 塑件高度（包括澆注系統(tǒng)）（mm）； a — 定模板與中間板之間的分開距離（mm)； S — 注射機(jī)最大開模行程（mm）。 在這個(gè)設(shè)計(jì)中 H1 =50mm H2 =25mm a =120mm S =460mm H1+H2 +a+10=58+60+120+10=248mm 顯然，248<460 因此，注射機(jī)模板行程也滿足要求。 至此注射機(jī)型號確定，選擇SZ-68-40; 第六章 分型面的選擇 6.1 分形面的形式 分型面的形式與塑件幾何形狀、脫模方法、模具類型及排氣條件、澆口形式等有關(guān)，我們常見的形式有如下五種：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階梯分型面、曲線分型面。 6.2 分型面的選擇 分型面的設(shè)計(jì)在注射模的設(shè)計(jì)中占有相當(dāng)重要的位置，分型面的設(shè)計(jì)可以對塑件的質(zhì)量、模具的整體結(jié)構(gòu)、工藝操作的難易程度及模具的制造等都有很大的影響。 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)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(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)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、操作工藝等多種要素的影響。因此選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較，所以要根據(jù)以下幾條原則選擇分型面： （1） 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。當(dāng)已經(jīng)初步確定塑件的分型方向后分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處，即通過該方向上塑件的截面積最大，否則塑件無法從型腔中脫出； （2） 確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模。通常分型面的選擇應(yīng)盡可能使塑件在開模后留在動(dòng)模一側(cè)，這樣有助于動(dòng)模內(nèi)設(shè)置的推出機(jī)構(gòu)動(dòng)作，否則在定模內(nèi)設(shè)置推出機(jī)構(gòu)往往會增加模具整體的復(fù)雜性； （3） 保證塑件的精度要求。與分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求較高，或同軸度要求較高的外形或內(nèi)孔，為保證其精度，應(yīng)盡可能設(shè)置在同一半模具型腔內(nèi)。如果塑件上精度要求較高的成型表而被分型面分割，就有可能由于合模精度的影響引起形狀和尺寸上不允許的偏差，塑件因達(dá)不到所需的精度要求而造成廢品； （4） 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。選擇分型面時(shí)應(yīng)避免對塑件的外觀質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響，同時(shí)需考慮分型面處所產(chǎn)生的飛邊是否容易修整清除，當(dāng)然，在可能的情況下，應(yīng)避免分型面處產(chǎn)生飛邊； （5）便于模具加工制造。為了便于模具加工制造，應(yīng)盡量選擇平直分型面或易于加工的分型面； （6）對成型面積的影響。注射機(jī)一般都規(guī)定其相應(yīng)模具所允許使用的最大成型面積及額定鎖模力，注射成型過程中，當(dāng)塑件(包括澆注系統(tǒng))在合模分型面上的投影面積超過允許的最大成型面積時(shí)，將會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，這時(shí)注射成型所需的合模力也會超過額定鎖模力，因此為了可靠地鎖模以避免漲模溢料現(xiàn)象的發(fā)生，選擇分型面時(shí)應(yīng)盡量減少塑件(型腔)在合模分型面上的投影面積； （7）對排氣效果。分型面應(yīng)盡量與型腔充填時(shí)塑料熔體的料流末端所在的型腔內(nèi)壁表面重合； （8）對側(cè)向抽芯的影響。當(dāng)塑件需側(cè)向抽芯時(shí)，為保證側(cè)向型芯的放置容易及抽芯機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順利，選定分型面時(shí)，應(yīng)以淺的側(cè)向凹孔或短的側(cè)向凸臺作為抽芯方向，將較深的凹孔或較高的凸臺放置在開合模方向，并盡量把側(cè)向拍芯機(jī)構(gòu)設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)。 根據(jù)該塑料制品的形狀特點(diǎn)及以上原則，采用二次分型，雙分型面。該塑件總高為7mm ,主分型面為保護(hù)罩底部輪廓處，選用的是平直分型面。 第七章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7.1 分流道的設(shè)計(jì)原則 澆注系統(tǒng)通常由主流道、分流道、澆口、冷料穴四個(gè)部分組成。其作用是使使熔體均勻充滿型腔，并使注射壓力有效地傳送到型腔的各個(gè)部位，以獲得形狀完整、質(zhì)量優(yōu)良的塑件。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否適當(dāng)，直接影響成形品的外觀、物性、尺寸精度和成形周期。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本原則： (1)分析塑料的成型性能，分析澆注系統(tǒng)對塑料熔體流動(dòng)的影響以及在充模、保壓補(bǔ)縮和倒流的各階段中，型腔內(nèi)塑料的溫度、壓力的變化情況，使設(shè)計(jì)出的澆注系統(tǒng)適應(yīng)所用塑料的成型性能，保證塑件制品的質(zhì)量； (2)有利于型腔中氣體的排出； (3)避免塑料熔體直接沖擊型芯或嵌件，以防其變形或移位； (4)盡量縮短流程和減少拐彎，減少熔體壓力和熱量的損失，保證充填壓力和速度，減少塑料用量，提高熔接強(qiáng)度； (5)防止塑料制品的變形，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意由于冷卻收縮的不均勻或多澆口進(jìn)料、澆口收縮等原因引起制品的變形； (6)澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積應(yīng)盡量小； (7)澆注系統(tǒng)的位置應(yīng)盡量與模具的中心線對稱； (8)澆口的去除、休整應(yīng)方便，保證制品外觀質(zhì)量。 注射模的澆注系統(tǒng)是指塑料溶體從注射機(jī)噴嘴進(jìn)入模具開始到型腔為止，所流經(jīng)的通道。它的作用是將溶體平穩(wěn)地引入模具型腔，并在填充和固化定型過程中，將型腔內(nèi)氣體順利排出，且將壓力傳遞到型腔的各個(gè)部位，以獲得組織致密，外形清晰，表面光潔和尺寸穩(wěn)定的塑件。 主流道是塑料熔融體進(jìn)入模具型腔時(shí)最先經(jīng)過的部位，是指從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開始，到有分流道支線為止的一段料流通道，它將注塑機(jī)噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入分流道或型腔。其形狀為圓錐形，便于熔體順利地向前流動(dòng)，開模時(shí)主流道凝料又能順利地拉出來，錐角通常取2°～4°，在此取3°。由于主流道要與高溫塑料和注塑機(jī)噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，通常不直接開在定模板上，而是將它單獨(dú)設(shè)計(jì)成主流道襯套(即是澆口套)鑲?cè)攵０鍍?nèi)。 澆口套的計(jì)算: 進(jìn)料口直徑： D=d+(0.5～1)mm=4＋0.5＝4.5mm （6-1） 式中 d—注塑機(jī)噴嘴口直徑。 球面凹坑半徑： R=r+(1～2)mm=16+2＝18mm （6-2） 式中 r—注塑機(jī)噴嘴球頭半徑。 主流道長度L根據(jù)定模座板厚度確定，在能夠?qū)崿F(xiàn)成型的條件下盡量短，以減少壓力損失和塑料耗量。通常L不能超過60mm ,本設(shè)計(jì)取L=49mm 。 主流道大端與分流道相接處又過度圓角，以減小料流轉(zhuǎn)向時(shí)的阻力，其圓角半徑取r=3mm 。 所選澆口套的立體圖如圖7.1所示： 圖 7.1 澆口套 7.2 分流道的設(shè)計(jì) 分流道是使?jié)沧⑾到y(tǒng)的截面變化和熔體流動(dòng)轉(zhuǎn)向的過渡通道，其作用是是熔體改變流向，以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個(gè)型腔，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減少熔體的熱量損失與壓力損失。 小型塑料制品的單腔模具一般不設(shè)置分流道，只有需要多澆口進(jìn)料的大型制品或者多型腔模具才需要設(shè)置分流道。該塑件雖然是單腔模具成型，但是主流道設(shè)置在塑件頂部中間位置，而塑件形狀尺寸較大，為了使塑料能同時(shí)均勻地充填到型腔的各個(gè)部位而利于塑件成型，采用采用“非”字狀布置。 分流道是主流道的連接部分，介于主流道和澆口之間，起分流和轉(zhuǎn)向作用。分流道必須在壓力損失最小的情況下，將熔融塑膠以較快速度送到澆口處充模，因在截面積相等的條件下，正方形之周長最長，圓形最短。面積如太小，會降低塑料流速，延長充模時(shí)間，易造成產(chǎn)品缺料、燒焦、銀線、縮水；如太大易積存過多氣體，增加冷料，延長生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)效率。在多型腔的模具中分流道必不可少，而在單型腔的模具中，有時(shí)則可省去分流道。在分流道的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮盡量減小在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免體溫度的降低，同時(shí)還要考慮減小流道的容積。 常用的流道截面形狀有圓形、梯形、U形和六角形等。在流道設(shè)計(jì)中要減少在流道內(nèi)壓力損失，則希望流道的截面積大；要減少傳熱損失，又希望流道的表面積小，因此可用流截面積與周長的比值來表示流道的效率； 表7.1 澆道截面的比較 截面形狀 熱量損失 加工性能 流動(dòng)阻力 最終效果 矩形 大 易 大 差 圓形 小 較難 小 好 梯形 較小 易 較小 一般 U形 較小 易 小 比較好 通過上表可知，圓形截面的效果最好，且熱量損失小，考慮到對塑件要求較高，所以采用圓形的截面； 7.3 分流道的尺寸的設(shè)計(jì) 分流道的直徑計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式如下： (7-1) 式中 D------各級分流道的直徑（mm） W------流經(jīng)該分流道的熔體重量（g） L------流過熔體的分流道長度（mm） W=22.426 L=120mm 推出D=4.24mm，考慮到分澆道的最小直徑，所以取D=4.8mm； 第八章 澆口的設(shè)計(jì) 澆口的基本作用是加速從分流道來的熔體，以便快速充滿型腔。當(dāng)熔體通過狹小的澆口時(shí)，剪切速率增高，摩擦生熱使熔體的溫度升高，結(jié)果是熔體的黏度降低，流動(dòng)性變好，有利于填充型腔，獲得外形清晰的制品。由于澆口小，所以總是首先凝固，能防止熔料倒流，便于流道凝料與制件分離。 一般情況下，澆口采用長度很短而截面很窄的小澆口。當(dāng)熔融塑料通過狹小的澆口時(shí)，流速增高，并因摩擦使料溫也增高，有利于填充型腔。同時(shí)，狹小的澆口適當(dāng)保壓補(bǔ)縮后首先凝固封閉型腔，使型腔內(nèi)的熔料即可在無壓力狀態(tài)下自由收縮凝固成型，因而塑件內(nèi)殘余應(yīng)力小，可減小塑件的變形和破裂。狹小的澆口便于澆道凝料與塑件的分離，便于修整塑件，成型周期較短。但是，澆口截面尺寸不能過小。過小的澆口，壓力損失大，冷凝快、補(bǔ)給困難，會造成塑件缺料、縮孔等缺陷，甚至還會產(chǎn)生熔體破裂形成噴射現(xiàn)象，使塑件表面出現(xiàn)凹凸不平。 澆口的類型：直接澆口、中心澆口、側(cè)澆口、環(huán)形澆口、輪輻式澆口、爪形澆口、點(diǎn)澆口、潛伏式澆口。 澆口設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則： (1)盡量縮短熔體流動(dòng)路程； (2)澆口位置應(yīng)能減少熔接痕并提高熔接強(qiáng)度； (3)澆口位置應(yīng)能避免熔體噴射和熔體破裂現(xiàn)象而引起的制品缺陷； (4)澆口位置應(yīng)考慮高分子取向?qū)χ破返挠绊懀? (5)澆口位置應(yīng)有利于排氣； (6)澆口開設(shè)在制件壁厚處有利于熔體流動(dòng)和補(bǔ)縮； (7)防止料流將型芯或嵌件被擠壓變形。 因?yàn)樵撃＞邽槿迥?，一模二腔，澆口采用點(diǎn)澆口的形式。這種澆口由于前后兩端存在較大的壓力差，可較大程度地增加塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而導(dǎo)致熔體的表現(xiàn)粘度下降，流動(dòng)性增加，有利于型腔的填充。該類澆口的優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)各種類型的零件，澆口的位置選擇比較自由，且澆口痕跡不顯著，這符合保護(hù)罩表面質(zhì)量要求比較高的情況。 8.1澆口位置選擇的仿真 圖8.1 澆口位置仿真 圖8.2 澆注分子流向仿真 8.2 直接澆口的直徑設(shè)計(jì) (8-1) (8-2) 式中 QG——澆口流率（/s）； DG——直接澆口直徑（mm）； V——注射機(jī)的注射速率（g/s）； ——ABS塑料的密度（g/）； 由于我們所選注塑機(jī)為SZ-68-40，其注塑的速率V=61（g/s），PC塑料的密度為ρ=1.20g/cm3； 可以算出 QG=50.8（/s）、DG=2.2mm; 8.3 點(diǎn)澆口直徑設(shè)計(jì) (8-3) 式中 DpG——點(diǎn)澆口直徑（mm）。 QG=50.8（/s） 可以算出：DpG=1.73mm; 第九章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 (1)盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡； (2)冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越均勻； (3)盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等； (4)澆口處加強(qiáng)冷卻； (5)應(yīng)降低進(jìn)水與出水的溫差； (6)合理選擇冷卻水道的形式； (7)合理確定冷卻水管接頭位置； (8)冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具上其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉現(xiàn)象； (9)冷卻水管進(jìn)出接頭應(yīng)埋入模板內(nèi)，以免模具在搬運(yùn)過程中造成損壞。 9.2 冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)塑料制品形狀及其所需的冷卻效果，冷卻回路可分為直通式、圓周式、多級式、螺旋線式、噴射式、隔板式等，同時(shí)還可以互相配合，構(gòu)成各種冷卻回路。其基本形式有六種，我們這里選用的是簡單流道式。 簡單流道式即通過在模具上直接打孔，并通過以冷卻水而進(jìn)行冷卻，是生產(chǎn)中最常用的一種形式。其結(jié)構(gòu)如圖9.1所示（圖接下頁）： 圖9.1 冷卻系統(tǒng)布置 9.3 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 由塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)查閱可得，PC的單位質(zhì)量成型時(shí)放出的熱量為300KJ～400KJ/Kg。放出熱量為58×1.20/1000×350KJ=24.36KJ,單位時(shí)間散發(fā)的熱量為24.36KJ/3.8s=6.41W 其中，1/3的熱量被凹模帶走，2/3由型芯帶去。 9.4冷卻時(shí)間計(jì)算 為使模具表面溫度均勻，型腔與冷卻回路的分布狀態(tài)也就是距離和間隔問題值得重視冷卻回路通常按制件形狀及所需溫度分為直通式、圓周式、多級式、螺旋線式、渦旋式、平面U 形彎曲式、垂直U 形彎曲式、噴射式; 擴(kuò)散管式、隔離板式; 擋板式又可按流量和回路數(shù)目分為直列冷卻和并列冷卻。按模具內(nèi)是由《塑料模設(shè)計(jì)手冊》，冷卻時(shí)間依塑件種類、塑件壁厚而異，一般用下式計(jì)算： (9-1) 式中 ——最低冷卻時(shí)間（s）； ——塑件平均壁厚（mm）； ——塑件平均熱擴(kuò)撒率（mm2/s）； ——模具平均溫度（℃）； ——熔體平均溫度（℃）； ——塑件脫模時(shí)平均溫度（℃）。 式中 s=1.00mm 查模具手冊表得 =50℃ =240℃ =35℃ =0.105 熱擴(kuò)散率的計(jì)算公式： (9-2) 式中 a----熱擴(kuò)散率（mm2/s）； ----塑料熱導(dǎo)率 (W/m.K) ----塑料比熱容(J/g.K) -----塑料密度kg/ 其中 =1.93W/mm.k =1.716KJ/Kg.K =1.2kg/cm^3 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得： a=0.094/s =3.8s 由《塑料模設(shè)計(jì)手冊》表1－4，?。?0s。 計(jì)算用水量的多少來確定孔徑是否合適。 9.5 用水量M的計(jì)算 計(jì)算公式為： (9-3) 式中 Q1-----每次注射由冷卻系統(tǒng)傳去的熱流量（W） M-----每一次注射所需的單位時(shí)間用水量（kgs） -----水的必定壓熱容J/kg。K ----水的入口溫度（℃） -----水的出口溫度（℃） =4179 - =10 Q1=24.36W M=0.058kgs 我們水道選擇為直徑8mm的，水流量為M=0.08kgs大于0.058kgs 表9.1 主要取值 溫度℃ 0 20 40 60 80 Cp值 4221 4183 4179 4191 4199 表9.2 冷卻水道在穩(wěn)定紊流下的流速與流量 水管直徑（mm） 最低流速（ms） 流量（min） 8 1.66 0.005 10 1.32 0.0062 12 1.10 0.0074 15 0.87 0.0092 9.6 成型周期計(jì)算 注塑成型周期涉及不止流道大小和直徑，還有澆口的大小、運(yùn)水、注塑機(jī)和注塑工藝等都有一定的關(guān)系，目前來說把因素考慮全的話，還沒有比較科學(xué)的計(jì)算方法。 注射成型周期一般用下式計(jì)算： (9-4) 式中 Ti——沖模時(shí)間，由PROE計(jì)算總注塑質(zhì)量（包括澆注系統(tǒng)）為 33.639g，查《塑料模設(shè)計(jì)手冊》，取Ti=0.5s； Tn——保壓時(shí)間，取24s； Tc——冷卻時(shí)間；Tc=22s Tr——其余時(shí)間，包括脫模區(qū)間及開閉模時(shí)間，取Tr=50s。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得： T=96.5s 第十章 模具材料選擇 10.1 模具滿足工作條件要求 (1）耐磨性 坯料在模具型腔中塑性變性時(shí)，沿型腔表面既流動(dòng)又滑動(dòng)，使型腔表面與坯料間產(chǎn)生劇烈的摩擦，從而導(dǎo)致模具因磨損而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。 硬度是影響耐磨性的主要因素。一般情況下，模具零件的硬度越高，磨損量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性還與材料中碳化物的種類、數(shù)量、形態(tài)、大小及分布有關(guān)。 (2）強(qiáng)韌性 模具的工作條件大多十分惡劣，有些常承受較大的沖擊負(fù)荷，從而導(dǎo)致脆性斷裂。為防止模具零件在工作時(shí)突然脆斷，模具要具有較高的強(qiáng)度和韌性。模具的韌性主要取決于材料的含碳量、晶粒度及組織狀態(tài)。 (3）疲勞斷裂性能 模具工作過程中，在循環(huán)應(yīng)力的長期作用下，往往導(dǎo)致疲勞斷裂。其形式有小能量多次沖擊疲勞斷裂、拉伸疲勞斷裂接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂。模具的疲勞斷裂性能主要取