PSP游戲機上蓋注塑模具設(shè)計-斜頂抽芯塑料注射模含NX三維及11張CAD圖,psp,游戲機,注塑,模具設(shè)計,斜頂抽芯,塑料,注射,nx,三維,11,十一,cad PSP游戲機上蓋塑料模具設(shè)計 摘 要 塑料注射模具是成型塑料的一種重要工藝裝備，通過對PSP游戲機上蓋塑料模具設(shè)計,能夠全面的了解塑料模具設(shè)計的基本原則、方法.并能較為熟練的使用UG、AUTOCAD軟件進行塑料模具設(shè)計,提高自己的繪圖能力。為今后從事設(shè)計工作打下了堅實的基礎(chǔ)。 隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，塑料制品在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、日常生活和軍事等各個領(lǐng)域的應用范圍越來越廣，質(zhì)量要求也越來越高，中國已經(jīng)成為全球最大的塑料市場之一，塑料制品產(chǎn)量全球第二。 本次主要設(shè)計是對PSP游戲機上蓋注射模的設(shè)計, 重點對塑件的成型原理、原料選用和注射技術(shù)進行分析。通過根據(jù)形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量要求的分析結(jié)果，確定所需的模塑成型方案，制品的后加工、分型面的選擇、型腔的數(shù)目和排列、成型零件的結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)等。 關(guān)鍵詞：工藝方案；模具結(jié)構(gòu)；注塑機；模具設(shè)計 Abstract Plastic injection mold is an important technological equipment of plastic forming, through the flashlight front cover plastic mould design, can fully understand the basic principles, methods of plastic mould design. And can be more skilled use of UG, AUTOCAD software for plastic mold design, improve their ability to draw. Engaged in the design for the future work laid a solid foundation. With the needs of the development of modern industry, plastic products in industry, agriculture, military and other fields of daily life and the application scope is more and more wide, the quality requirements also more and more high, China has become one of the world's largest plastics market, plastic products production in the world's second. The main design is on the cover of a flashlight injection mould design, focus on the forming principle of plastic parts, raw materials selection and injection technology were analyzed. By according to the shape, size, precision and surface quality requirement analysis, to determine the required moulding solutions, products after processing, the choice of the parting surface, cavity number and arrangement, the structure of molding parts, pouring system, etc. Key words: Process; The mould structure; Injection molding machine; Mold design 目 錄 摘 要 II Abstract III 1 緒論 1 1.1前言 1 1.2模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向 1 1.2.1國內(nèi)外注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.2.2國內(nèi)外注塑模具的發(fā)展趨向 2 2 塑料制品分析 4 2.1 明確制品設(shè)計要求 4 2.2 明確制品批量 4 2.3 材料選擇及性能 4 2.3.1 材料選擇 4 2.3.2 材料品種 4 2.4 成型設(shè)備 5 2.5 拔模斜度 5 2.6 計算制品的體積和質(zhì)量 5 2.6.1表面質(zhì)量的分析 5 2.6.2塑件的體積重量 5 3 注射機及成型方案的確定 7 3.1 注射機的確定 7 3.2 成型方案的確定 7 3.2.1 成型設(shè)備的選擇 7 3.2.2 成型的特點 8 3.2.3 成型的原理 8 3.2.4 成型過程 8 4 型腔數(shù)的確定及分型面的選擇 9 4.1 型腔數(shù)的確定 9 4.2 分型面的選擇 9 4.2.1 分型面的主要選擇原則 9 4.3 確定型腔的排列方式 11 4.4 標準模架的選用 12 4.3 模架裝配圖 12 5 成型零部件的設(shè)計與計算 13 5.1 凸模設(shè)計 13 5.2 凹模的設(shè)計 13 5.3 成型零件工作尺寸的計算 14 6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 17 6.1 主流道設(shè)計 17 6.2 澆口的設(shè)計 17 7 排氣與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 19 7.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計的原則 19 7.2 冷卻水路的計算 19 7.3 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 20 8 頂出機構(gòu)的設(shè)計 22 8.1 推桿復位裝置 22 8.2 推件機構(gòu)的設(shè)計 22 8.2 推桿長度的計算 23 8.3 斜推桿的設(shè)計 24 8.4 斜推桿的設(shè)計要點 24 8.5 斜推桿傾斜角的確定 25 9 導向機構(gòu)的設(shè)計 27 9.1 導向、定位機構(gòu)的主要功能 27 9.2導向機構(gòu)的設(shè)計 27 9.2.1 導柱的設(shè)計 27 9.2.2 導套的設(shè)計 27 10 模具材料的選用 29 10．1 成型零件材料選用 29 10．2 注射模用鋼種 29 總結(jié) 30 致謝 31 參考文獻 32 V 1 緒論 1.1前言 模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。 在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。 對模具的全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動化操作簡便；從模具制造的角度，要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉。 模具影響著制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機械性能、電性能、內(nèi)應力大小、各同向性、外觀質(zhì)量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在加工過程中，模具結(jié)構(gòu)對操作難易程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時，應盡量減少開模、合模的過程和取制件過程中的手工勞動，為此常采用自動開合模自動頂出機構(gòu)，在全自動生產(chǎn)時還要保證制品能自動從模具中脫落。另外模具對制品的成本也有影響。當批量不大時，模具的費用在制件上的成本所占的比例將會很大，這時應盡可能的采用結(jié)構(gòu)合理而簡單的模具，以降低成本。 現(xiàn)代生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進的模具是必不可少的三項重要因素，尤其是模具對實現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設(shè)計起著重要的作用。高效的全自動設(shè)備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其作用，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產(chǎn)量需求很大，對模具也提出了越來越高的要求。因此促進模具的不斷向前發(fā)展。 1.2模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向 1.2.1國內(nèi)外注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀 近年來我國的模具技術(shù)有了很大的發(fā)展，在大型模具方面，已能生產(chǎn)大屏彩電注塑模具、大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具。機密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。 在成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成行模、高效多色注塑模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機構(gòu)的創(chuàng)新業(yè)取得了較大進展。氣體輔助注射成形技術(shù)的使用更趨成熟。熱流道模具開始推廣，有些單位還采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。 當前國內(nèi)外用于注塑模具方面的先進技術(shù)主要有以下幾種： a. 熱流道技術(shù) 它是通過加熱的辦法來保證流道和澆口的塑料保持熔融狀態(tài)。由于在流道附近或中心設(shè)有加熱棒和加熱圈，從注塑機噴出口到澆口的整個流道都處于高溫狀態(tài)，使流道中的塑料成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復雜的大型制品，模具設(shè)計和保持熔融，停機后一般不需要打開流道取出凝料，再開機時只需加熱流道到所需溫度即可。這一技術(shù)在大批量生產(chǎn)塑件、原材料較貴和產(chǎn)品質(zhì)量要求較高的情況下尤為適用。熱流道注塑成型技術(shù)應用范圍很廣，基本上，適用于冷流道模具加工的塑料材料都可以使用熱流道模具加工，許多產(chǎn)品如手機殼、按鍵、面板、尺寸要求精密的機芯部件等都是采用熱流道技術(shù)成型。一個典型的熱流道系統(tǒng)一般由如下幾大部分組成：（1）熱流道板（MANIFOLD）；（2）噴嘴（NOZZLE）;（3）溫度控制器；（4）輔助零件。 b. 氣體輔助注射成形技術(shù) 它是向模腔中注入準確計量的塑料熔體，在通過特殊的噴嘴向熔體中注入壓縮氣體，氣體在熔體內(nèi)沿阻力最小的方向前進，推動熔體充滿型腔并對熔體進行保壓，當氣體的壓力、注射時間合適的時候，則塑料會被壓力氣體壓在型腔壁上，形成一個中空、完整的塑件，待塑料熔體冷卻凝固后排去熔體內(nèi)的氣體，開模退出制品。氣體輔助注射成形技術(shù)的關(guān)鍵就是怎么合理的把握注入熔融塑料的時間與充入氣體時間的配合。氣體輔助注射可以應用在除特別柔軟的塑料以外的任何熱塑性塑料和部分熱固性塑料。應用氣體輔助注塑成型技術(shù)，可以提高產(chǎn)品強度、剛度、精度，消除縮影，提高制品表面質(zhì)量；降低注射成型壓力以減小產(chǎn)品成型應力和翹曲，解決大尺寸和壁厚差別較大產(chǎn)品的變形問題；簡化澆注系統(tǒng)和模具設(shè)計，減少模具的重量，減少塑件產(chǎn)品的重量，減少成型時間以降低成本和提高成型效率等。氣體輔助成形周期可分為如下六個階段：塑料熔體填充階段、切換延遲時間、氣體注射階段、保壓階段、氣體釋放階段、推出階段。 c. 共注射成形技術(shù) 它是使用兩個或者兩個以上注射系統(tǒng)的注塑機，將不同品種或者不同色澤的塑料同時或者先后注射進入同一模具內(nèi)的成形方法。國內(nèi)使用的多為雙色注塑機。采用共注射成形方法生產(chǎn)塑料制品時，最重要的工藝參數(shù)是注射量、注射速度和模具溫度[1]。 在制造方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應用上了一個新臺階，一些企業(yè)引進CAD/CAM系統(tǒng)，并能支持CAE技術(shù)對成形過程進行分析。近年來我國自主開發(fā)的塑料膜CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，如北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等。 1.2.2國內(nèi)外注塑模具的發(fā)展趨向 優(yōu)化模具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趨于智能化，提高型件成形加工工藝和模具標準化水平，提高模具制造精度與質(zhì)量，降低型件表面研磨、拋光作業(yè)量和縮短制造周期；研究、應用針對各類模具型件所采用的高性能、易切削的專用材料，以提高模具使用性能；為適應市場多樣化和個性化，應用快速原型制造技術(shù)和快速制模技術(shù)，以快速制造成塑料注塑模，縮短新產(chǎn)品試制周期[21]。這些是未來5～20年注塑模具生產(chǎn)技術(shù)的總體發(fā)展趨勢，具體表現(xiàn)在以下幾個方面： a. 提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設(shè)計水平及比例。 b. 在塑料模設(shè)計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術(shù)。 c. 推廣應用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。 d. 開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟模具。 e. 提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。 f. 應用優(yōu)質(zhì)材料和先進的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。 3 2 塑料制品分析 2.1 明確制品設(shè)計要求 圖2.1、為塑料制品的三維圖。整個塑件呈現(xiàn)方形，該構(gòu)件的表面的形狀和整體的結(jié)構(gòu)較其他塑件較為簡單，在零件的內(nèi)部有倒扣，由于是在零件的內(nèi)部，需要斜頂出抽芯，表面粗糙度要求不太高，而且較為實用性零件對其尺寸公差沒有太嚴格的要求。 圖2.1 塑料制品的三維圖 2.2 明確制品批量 該產(chǎn)品生產(chǎn)量大，故設(shè)計的模具要求有較高的注塑效率，又考慮到模具的結(jié)構(gòu)，模具采用一模二腔結(jié)構(gòu)，澆口形式采用側(cè)澆口。 2.3 材料選擇及性能 2.3.1 材料選擇 PSP游戲機上蓋該塑件作為工業(yè)用品，要具備安全無毒，化學穩(wěn)定性高，不易分解等特點和價格低廉的要求；同時，作為承重物件在一定的高度掉下或過載時，不會出現(xiàn)裂紋甚至斷裂，這就意味著塑件所使用的材料要有一定的機械強度。 2.3.2 材料品種 根據(jù)2.1中對塑件的分析要求，同時考慮原材料價格要低廉，現(xiàn)決定選用應用廣泛的ABS工程塑料。ABS塑料是以丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種原料為單體經(jīng)過共聚而成的一種熱塑性塑料（可以反復加熱軟化冷卻成型的塑料），因此兼有三種元素的共同性能，使其具有“堅韌、質(zhì)硬、剛性”的性質(zhì)。ABS塑料無毒、無味。 表1 ABS塑料的部分技術(shù)指標 技術(shù)指標 值 密度(g / cm^-3) 1.02～1.16 收縮率(%) 0.4～0.7 透明度 不透明 比熱容/(J·kg^-1·k^-1) 1470 吸水性（24小時）（%） 0.2～0.4 屈服強度/MPa 50 拉伸彈性模量/GPa 1.8 抗壓強度/MPa 53 彎曲彈性模量/GPa 1.4 熔點℃ 130～160 2.4 成型設(shè)備 經(jīng)比較，成型設(shè)備采用臥式注射機較好，其優(yōu)點是機體較低,容易操作和加料，塑件脫模后可以自動落下可實現(xiàn)自動化操作，注塑機的重心較低安裝穩(wěn)定，適合大中型注射機的設(shè)計制造。 2.5 拔模斜度 由于零件深度很小，所以拔模角度為一度。 2.6 計算制品的體積和質(zhì)量 2.6.1表面質(zhì)量的分析 該零件的 表面質(zhì)量要求很高各個成型面都得進行拋光處理 2.6.2塑件的體積重量 　　計算塑件的重量是為了選用注射機及確定模具型腔數(shù)。 　　計算得塑件的體積：V＝21.304cm3　　　　 計算塑件的質(zhì)量：公式為W＝Vρ 　　根據(jù)設(shè)計手冊查得ABS的密度為1.05 g/cm3，故塑件的重量為： W＝Vρ=21.3*1.05=23.36g 計算得澆注系統(tǒng)的體積：V＝1.87cm3　　　　 計算塑件的質(zhì)量：公式為W＝Vρ 　　根據(jù)設(shè)計手冊查得ABS的密度為1.05 g/cm3，故澆注系統(tǒng)的重量為： W＝Vρ=1.87*1.05=1.96g 3 注射機及成型方案的確定 3.1 注射機的確定 根據(jù)注射所需的壓力和塑件的重量以及其它情況（主要考慮到模具的高度問題），可初步選用的注射機為 D（塑料成型工藝與模具設(shè)計）初步選用注射機海天110X1B。 注射機海天110X1B參數(shù)： 額定注射量：147mm 最大成型面積：320cm 柱塞直徑：36mm 注射壓力：183Mpa 模板尺寸：550×550（mm×mm） 柱桿空間：450X450(mm×mm) 鎖模力：1100KN 噴嘴圓弧半徑：10mm 噴嘴孔徑：2.5mm 最大開模行程：750mm（可調(diào)整型） 模具最大厚度：410mm 模具最少厚度：160mm 3.2 成型方案的確定 3.2.1 成型設(shè)備的選擇 柱塞式成型機中，塑料熔化成黏流態(tài)的熱量主要由筒外部的加熱器提供。在柱塞的平穩(wěn)推動下，料流是一種平緩的滯流態(tài)勢。料筒內(nèi)同一橫截面上不同徑距的質(zhì)點有著梯度變化的流速，結(jié)果靠料筒軸心的流速快，靠近料筒壁的流速慢。料筒同一截面上的溫度分布也有差異，靠近筒壁的料，因流速慢，又直接接受外壁的電熱圈加熱，所以溫度高；而靠近軸心的料，因流動快，且又與料筒加熱圈隔了一層熱阻很大的塑料層，所以溫度低?？梢娫谥搅贤矁?nèi)，塑料的塑化程度很不均勻。 該PSP游戲機上蓋選用螺桿式注塑機，型號為海天110X1B。 3.2.2 成型的特點 注射成型又稱注射模塑,成型周期短,能一次成型外形復雜,尺寸精密,帶有嵌件的塑料制件。制品無需修整或僅需少量修正,可得到較窄的公差,廢料損耗最小,且生產(chǎn)效率高,易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn),適于多件批量較大的塑件生產(chǎn)等優(yōu)點。但是,產(chǎn)品質(zhì)量有時難短期穩(wěn)定,模具的結(jié)構(gòu)有時不宜高效成型等缺點。 3.2.3 成型的原理 注射成型工藝是塑料成型的一種最常用的方法。它將粒狀或粉狀的塑料原料加入到注射機的料筒中，經(jīng)過加熱到流動狀態(tài)，在注射機的柱塞或螺桿的推動下，以一定的流速，通過噴嘴和閉合模具的澆注系統(tǒng)而充滿型腔，經(jīng)過一定的時間的冷卻定型，打開模具，從模內(nèi)取出成型的塑件。 3.2.4 成型過程 注射成型工藝過程包括成型前的準備、注射過程和制品的后處理。 a.成型前的準備 為了使注射成型順利進行，保證塑件質(zhì)量，一般在注射之前要進行如下準備工作[1]： (1)原料的檢驗和預處理； (2)料筒的清洗； (3)嵌件的預熱； (4)脫模劑的選用； b.注射過程 完整的注射過程包括加料、塑化、注射、保壓、冷卻和脫模等幾個步驟。但實質(zhì)上只有在料筒中的塑化與在注射過程中的流動兩個過程。所謂塑化即塑料熔融，是指塑料在料筒中經(jīng)加熱達到黏流狀態(tài)并具有良好可塑性的全過程。所謂流動是指塑料熔體在注射進入模具型腔后的流動。該流動情況有可分為充型、保壓、倒流和澆口凍結(jié)后的冷卻四個階段。 c.塑件后處理 塑件在成型過程中，由于塑化不均勻或由于塑料在型腔中的結(jié)晶、定向、以及冷卻不均勻而造成塑件各部分收縮不一致，或因其他原因使塑件內(nèi)部不可避免地存在一些內(nèi)應力而導致在使用過程中變形或開裂。因此，應該設(shè)法消除掉。消除的方法有退火處理和調(diào)濕處理[1]。 4 型腔數(shù)的確定及分型面的選擇 4.1 型腔數(shù)的確定 　以機床的注射能力為基礎(chǔ)，每次注射量不超過注射機最大注射量的80%計算： =8.1 式中： N----型腔數(shù) S----注射機的注射量（g） W澆----澆注系統(tǒng)的重量（g） W件----塑件重量（g） 因為，N=8.1>2 所以，此模具型腔為一模2 腔結(jié)構(gòu)合理。 4.2 分型面的選擇 4.2.1 分型面的主要選擇原則 分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的一個重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)的設(shè)計、塑件的脫模和模具的制造工藝的有關(guān)，一副模具根據(jù)需要可能有一個或兩個以上的分型面,分型面可以是垂直于合模方向,也可以與合模方向平行或傾斜。因此，分型面的選擇是注射模設(shè)計中的一個關(guān)鍵。 根據(jù)分型面的選擇原則： （1）分型面應選在塑件外形最大輪廓處； （2）在開模時盡量使塑件留在動模； （3）分型面的選擇應保證塑件的尺寸精度和表面質(zhì)量； （4）有利于排氣和模具的加工方便； （5）有助于避免側(cè)抽芯或便于側(cè)抽芯。 該塑件對美觀不太要求，無斑點和熔接痕，表面質(zhì)量要求一般。在選擇分型面時，根據(jù)分型面的選擇原則，考慮不影響塑件的外觀質(zhì)量以及成型后能順利取出塑件，屬于薄壁殼小型塑件，塑件冷卻時會因為收縮作用而包覆在凸模上，所以，應有利于塑件滯留在動模一側(cè)，以便于脫模，并不影響塑件的質(zhì)量和尺寸精度，以及外觀形狀。 綜上所述，合理的分型面應選擇在下部。如圖所示： 圖4.1 分型面選擇圖 4.3 確定型腔的排列方式 模板上的排列形式通常有圓形、H形、直線型及復合型等。 在設(shè)計時有以下原則： （1）盡量采用對稱式排布，確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定。 （2）塑件結(jié)構(gòu)簡單，應盡量使型腔緊湊排列，而減小模具的外形尺寸。 （3）分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設(shè)計應盡可能短。 （4）為了避免模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，澆口開口部位與型腔布置應對稱。 因為該塑件屬大批量生產(chǎn)的小型塑件，但對產(chǎn)品的精度、表面粗糙度還是有較高的要求，通過前面算出的單個產(chǎn)品的體積V和質(zhì)量W, 綜合考慮生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本及產(chǎn)品質(zhì)量等各種因素，以及注射機的類型選擇確定采用一模1腔排布。 本塑件在注射時采用一模2件。綜合考慮澆注系統(tǒng)，模具結(jié)構(gòu)的復雜程度等因素采用如下圖4.2的型腔排列方式。 4.2 模具型腔排列方式 4.4 標準模架的選用 模具的大小主要取決于塑件的大小和結(jié)構(gòu)，對于模具而言，在保證足夠強度的前提下，結(jié)構(gòu)越緊湊越好。模架尺寸參照裝配圖4.3 本模具采用的是《塑料模具設(shè)計指導》中的CI型標準模架，如圖所示： 4.3 模架裝配圖 5 成型零部件的設(shè)計與計算 5.1 凸模設(shè)計 凸模用于成型塑料的內(nèi)表面，又稱型芯、陽模或成型桿。結(jié)構(gòu)分整體式和組合式兩種。整體嵌入式結(jié)構(gòu)，由整塊金屬材料直接加工成模仁，其中公模仁的結(jié)構(gòu)如下圖5.1 圖5.1凸模的結(jié)構(gòu) 5.2 凹模的設(shè)計 凹模用于成型塑件的外表面，又稱陰模、型腔。按照結(jié)構(gòu)的不同可以分為整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式、大面積鑲嵌式和四壁鑲嵌式五種。為了便于加工和有利于排氣，運用組合式的型腔結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如下圖5.2 圖5.2 凹模的結(jié)構(gòu) 5.3 成型零件工作尺寸的計算 本設(shè)計中零件工作尺寸的計算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進行計算，已給出這 ABS的成型收縮率為0.005，模具的制造公差取z=Δ/3。 模腔工作尺寸的計算如下： 1. 凹模的內(nèi)形尺寸： 式中：L凹為型腔內(nèi)形尺寸(mm)； L塑為塑件外徑基本尺寸(mm),即塑件的實際外形尺寸； K為塑料平均收縮率(%)，此處取0.5% Δs為塑件公差，查表知ABS塑件精度等級取5級；塑件基本尺寸在3~6mm范圍內(nèi)取0.24mm;18~24mm范圍內(nèi)取0.24mm;80~100mm范圍內(nèi)取1.00mm;在100~120mm公差取1.14mm；在140~160mm公差取1.44mm;在200~225mm公差取1.92mm;在280~350mm公差取2.5mm;在315~355mm公差取2.8mm 所以型腔 型腔長度尺寸如下： L1=[191.67×(1+0.005)-(3/4)×0.50]=192.63 型腔寬度尺寸如下： W1=[81×(1+0.005)-(3/4)×0.50]=85.05 型腔深度的尺寸計算： H1=[h(1+k)-(2/3)Δ] （5.7） 式中： h凸模/型芯高度尺寸(mm)； h為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實際內(nèi)形深度尺寸； Δs 、K 含義如（1）式中。 H1=[13×(1+0.005)-(2/3)×0.20]=13.06 2）凸模的外形尺寸計算： L=[L(1+k)+(3/4) Δ] （5.8） 式中： L凸模/型芯外形尺寸(mm)； L為塑件內(nèi)形基本尺寸(mm),即塑件的實際內(nèi)形尺寸； Δs 、k含義如（1）式中。 所以型芯長度的尺寸如下： L2=[187.67×（1+0.005）+（3/4）×0.74]=188.61 所以型芯寬度的尺寸如下： W2=[75×（1+0.005）+（3/4）×0.50]=75.38 型芯的深度尺寸計算： h=[h(1+k)+ (2/3)Δ] （5.9） 式中： h為凸模/型芯高度尺寸(mm)； h為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實際內(nèi)形深度尺寸； Δs 、k含義如（1）式中。型芯的高度分別為： H1=[13×（1+0.005）+（2/3）×0.44]=13.06 6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)設(shè)計時，應注意與注射機的注射口相符合，主流道、澆口套、定位圈等的各項參數(shù)與注射機的規(guī)格密切相關(guān)，由于主流道要與高溫塑料及噴嘴接觸，所以模具的主流道部分通常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套，即澆口套。 對澆注系統(tǒng)進行總體設(shè)計時，一般應遵循如下原則： A、了解塑料的成型性能 B、盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕 C、有利于型腔中氣體的排出 D、防止型心的變形和嵌件的位移 E、盡量采用較短的流程充滿型腔 6.1 主流道設(shè)計 設(shè)計手根據(jù)冊查得海天110X1B 型注射機噴嘴有關(guān)尺寸如下： 　　　　　噴嘴前端孔徑：d0=φ2.5mm 噴嘴前端球面半徑：R0＝10mm 為了使凝料能順利拔出，主流道的小端直徑D應稍大于注射 噴嘴直徑d?！＝d+(0.5－1)mm=φ3+0.5＝φ3.2mm 主流道的半錐角α通常為1°－2°過大的錐角會產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣，過小的錐角使凝料脫模困難，還會使充模時熔體的流動阻力過大，此處的錐角選用1°。經(jīng)換算得主流道大端直徑D＝φ7.74mm,為使熔料順利進入分流道，可在主流道出料端設(shè)計半徑ｒ＝1mm的圓弧過渡。 6.2 澆口的設(shè)計 澆口又稱進料口，是連接分流道與型腔之間的熔體通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。 其主要作用是： （1）熔體充模后，澆口處首先凝固，可防止其倒流； （2）熔體在流經(jīng)狹窄的澆口時產(chǎn)生摩擦熱，使熔體升溫，有助于充模； （3）易于在澆口切除澆注系統(tǒng)的凝料。澆口截面積的0.03-0.09，澆口的長度約為0.5mm-2mm,澆口的具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定，取其下限值。 當塑料熔體通過澆口時，剪切速率增高，同時熔體的內(nèi)摩擦加劇，使料流的溫度升高，粘度降低，提高了流動性能，有利于充型。 根據(jù)澆口的成型要求及型腔的排列方式，選用側(cè)澆口較為合適。 圖6.1 平衡式澆注系統(tǒng) 7 排氣與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 塑料在成型過程中，模具溫度會直接影響塑料的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。所以，我們在模具上需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以到達理想的溫度要求。 一般注射模內(nèi)的塑料熔體溫度為200℃左右，而塑件從模具型腔中取出時其溫度在60℃以下。所以熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進行有效地冷卻，以便使塑件可靠冷卻定型并迅速脫模，提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。對于熔融黏度低、流動性比較好的塑料，如聚丙烯、有機玻璃等等，當塑件是小型薄壁時，如我們的塑件，則模具課簡單地進行冷卻或利用自然冷卻不設(shè)定冷卻系統(tǒng)：當塑件是大型的制品時，則需要對模具進行人工冷卻。 通過比較最終確定本次設(shè)計的冷卻系統(tǒng)采用循環(huán)水冷卻方法。 7.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計的原則 1、冷卻水孔數(shù)量盡可能多，尺寸盡可能的大。 2、冷卻水孔與型腔表面各處最好有相同間距，一般水孔邊離型腔的距離大于10mm，常用12～15mm。 3、降低入水與出水的溫度差，防止制品變形。 4、水道的開設(shè)便于加工和清理，一般孔徑為6～10mm。 5、采用并流流向，加強澆口處的冷卻。 7.2 冷卻水路的計算 在注射過程中，塑件的冷卻時間是指塑料熔體從充滿模具型腔起到可以開模取出塑件時為止的這段時間。這一時間標準常以制品已充分固化定型而且具有一定的強度和剛度為準，確定生產(chǎn)周期： 式中t為生產(chǎn)周期（s）,t注為注射時間，t冷為冷卻時間，t澆為脫模時間,由《塑料制品成型及模具設(shè)計》 第237頁附錄D可查得t注2-5s,t冷15-60s，總周期t為30-140s; ABS的單位熱流量： ABS的單位熱流量Qs為590-690 kJ/kg 每小時需要注射的次數(shù)N=3600/t; 取t=30s，可求得N=120次. 每小時的注射量： 從型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量 Qs取650kJ/kg,代入式中得 根據(jù)塑件產(chǎn)品在模具中的位置和模板的布置，確定水路圖如圖7.1所示 圖7.1 水路圖 7.3 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 如果型腔內(nèi)因各種原因產(chǎn)生的氣體不能被排除干凈，塑件上就會形成氣泡、產(chǎn)生熔接不牢、表面輪廓不清及充填不滿等成型缺陷，另外氣體的存在還會產(chǎn)生反壓力而降低充模速度，因此設(shè)計模具時必須考慮型腔的排氣問題。 注射模通常以如下三種方式排氣 1）利用配合間隙排氣 2）在分型面上開設(shè)排氣槽 3）利用排氣塞排氣 對于簡單型腔的小型模具，可以利用推桿、活動型芯、活動鑲件以及雙支點鼓固定的型芯端部與模板的配合間隙進行排氣。其配合間隙不能超過0.5 mm ,一般為 0.03-0.05 mm。本設(shè)計采用利用配合間隙排氣的方式排氣。 8 頂出機構(gòu)的設(shè)計 在注射成型的每一循環(huán)中，都必須便塑件從模具型腔中型芯上脫出,模具中這種脫出機構(gòu)稱為脫模機構(gòu)（或推出機構(gòu)、頂出機構(gòu)）。脫模機構(gòu)的作用包括脫出、取出兩個動作，即首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動分離，稱為脫出，然后把其脫出物從模具內(nèi)取出。 (1)推出機構(gòu)應盡量設(shè)在動模一側(cè)以便借助于開模力驅(qū)動脫模裝置，完成脫模動作； (2)保證塑件不因推出而變形損壞,外形良好； (3)結(jié)構(gòu)簡單可靠:機械的運動準確、可靠、靈活，并有足夠的剛度和強度； 用推件板推出機構(gòu)中，為了減少推件板與型芯的摩擦，在推件板與型芯間留0.20~0.25mm的間隙，并用錐面配合，防止推件因偏心而溢料。 8.1 推桿復位裝置 推出機構(gòu)用可用多種方式復位，如彈簧復位，強制回位和回針復位，一般模具設(shè)計追求安全可靠，同時采用這三種方法。復位桿應對稱布置，長取2~4根，長度與推桿相同。 彈簧復位是一種簡單復位方法，它具有先行復位功能，數(shù)跟彈簧裝在動模板與推板之間，推出塑件時彈簧被壓縮，當注射機的頂桿后退，彈簧即將推板推回。其結(jié)構(gòu)如下圖8.2所示 8.2 推件機構(gòu)的設(shè)計 推出機構(gòu)——把塑件及澆注系統(tǒng)從從型腔中或型芯上脫出來的機構(gòu)。 推出機構(gòu)組成：推出部件（推桿、拉料桿、復位桿、推桿固定板、推桿墊板、限位釘）、推出導向部件（推桿導柱、推桿導套）、復位部件（復位桿）。 采用塑料模具約10mm;如果脫模斜度較大的塑料件，可以彈出深度的2/3。本套模具的推出機構(gòu)為機動推出，形式較為簡單，其布置形式見圖3.6。 圖8.2 推桿的分布 8.2 推桿長度的計算 頂桿總長度為： h桿=h凸+h動墊+S頂+h頂固 式中： h桿 為推桿的總長度； h凸 為凸模的總高度； h動墊 為動模墊板的厚度； S頂 為頂出行程； h頂固 為頂桿固定板的厚度； б1為富裕量，一般為（0.05～0.1）mm，表示頂桿端面應比腔型的平面高出； б2為頂出行程富裕量，一般為3～6mm。 根據(jù)以上公式計可得，推桿的總長度為171.06mm。 8.3 斜推桿的設(shè)計 斜推桿是常見的側(cè)向抽芯機構(gòu)之一，它常用于制品內(nèi)側(cè)面存在凹槽或凸起結(jié)構(gòu)，強行推出會損壞制品的場合。它是將側(cè)向凹凸部位的成型鑲件固定在推桿板上，在推出的過程中，此鑲件作斜向運動，斜向運動分解成一個垂直運動和一個側(cè)向運動，其中的側(cè)向運動即實現(xiàn)側(cè)向抽芯。 斜推桿有整體式和二段式，二段式主要用于長而細的斜推桿，此時采用整體式的斜推桿于彎曲變形。 圖3.9 斜推桿抽芯機構(gòu)[1] 8.4 斜推桿的設(shè)計要點 （1） 要保證復位可靠。 （2）在斜推桿近型腔一端，須做6~10mm的直身位，并做一2~3mm的掛臺起定位作用，以避免注塑時斜推桿受壓而移動。設(shè)計掛臺亦方便加工、裝配及保證內(nèi)側(cè)凹凸結(jié)構(gòu)的精度。 （3）斜推桿上端面應比動模鑲件底0.05～0.1mm，以保證推出時不損壞制品。 （4）斜推桿上端面?zhèn)认蛞苿訒r，不能與制品內(nèi)的其他結(jié)構(gòu)（入圓柱、加強筋或型芯等）發(fā)生干涉； （5）沿抽芯方向制品內(nèi)表面有下降弧度時，斜推桿側(cè)移時會損壞制品。解決方案有：a.制品減料做平，但須征得客戶同意；b.斜推桿底部導軌做斜度α，使斜推桿延遲推出。 （6）當斜推桿上端面和鑲件接觸時，推出時不應碰到另一側(cè)制品。 （7）斜推桿在推桿固定板上的固定方式見上圖3.9. （8）當斜推桿較長或較細時，在動模板上加導向塊，幫助頂出及回位時的穩(wěn)定性。加裝導向塊時其動模必須和內(nèi)模鑲件組合一起切割。 （9）斜推桿與內(nèi)模的配合公差取H7/f6，斜推桿與模架接觸處避空。 8.5 斜推桿傾斜角的確定 斜推桿的傾斜角度取決于側(cè)向抽芯距離和推桿板推出的距離H。它們的關(guān)系見圖3.10，計算公式如下： tanα=S/H 其中：S=側(cè)向凹凸深度S1+(2～3)mm 圖3.10 幾何關(guān)系 斜推桿的傾斜角度不能太大，否則，在推出過程中斜推桿會受到很大的扭矩的作用，從而導致斜推桿磨損，甚至卡死或斷裂。 斜推桿的斜角一般為3°～15°,常用5°～10°。在設(shè)計過程中，這一角度能小不大。 本設(shè)計的斜推桿如圖 圖8.5 斜推桿 9 導向機構(gòu)的設(shè)計 9.1 導向、定位機構(gòu)的主要功能 1、定位作用 導向裝置直接保證動模、定模位置的正確性，保證模具型腔的形狀和尺寸的精確性，從而保證塑料制品的精度。同時，在模具裝配的過程中便于裝配和調(diào)整。 2、導向作用 合模時引導動模按序正確閉合，防止損壞型芯，并承受一定的側(cè)壓力。 3、承載作用 塑料熔體在充模過程中，或由于成型設(shè)備精度低的影響，可能產(chǎn)生單向的側(cè)壓力，故需導向裝置能產(chǎn)生一定的單向側(cè)壓力，以保證模具的正常工作。 9.2導向機構(gòu)的設(shè)計 9.2.1 導柱的設(shè)計 （1）導柱應合理地均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣應有足夠的距離，以保證模具的強度。 （2）導柱的長度應比型芯端面的高度高出6-8mm，以免型芯進入凹模時與凹模相碰而損壞。 （3）導柱和導套應有足夠的耐磨度和強度。 （4）為了使導柱能順利的進入導套、導柱端部應做成錐形或半球形，導套的前端也應倒角. （5）導柱設(shè)在動模一側(cè)可以保護型芯不愛損傷，而設(shè)在定模一側(cè)則便于順利脫模取出塑件，因此可根據(jù)需要而決定裝配方式。 (6)般導柱滑動部分的配合形式按H8/f8，導柱和導套固定部分配合按H7/k6，導套外徑的配合按H6/k6; (7)除了動模、定模之間設(shè)導柱、導套外、，一般還在動模座板與推板之間設(shè)置導柱和導套，以保證推出機構(gòu)的正常運動。 (8)導柱的直徑應根據(jù)模具大小而決定，可參考標準框架數(shù)據(jù)選取。 9.2.2 導套的設(shè)計 （1）該模具采用帶頭導柱，且加油槽； （2）導柱的長度必須比凸模端面高度高出6～8mm； （3）為使導柱能順利地進入導向孔，導柱的端部常做成圓錐形或球形的先導部分； （4）導柱的直徑應根據(jù)模具尺寸來確定，應保證具有足夠的抗彎強度（該導柱直徑由標準模架 （5）導柱的安裝形式，導柱固定部分與模板按H7/m6配合。導柱滑動部分按H7/f7或H8/f7的 （6）導柱工作部分的表面粗糙度為Ra0.4μm； （7）導柱滑動部分按H8/h8間隙配合，固定部分按H7/m6過渡配合 10 模具材料的選用 正確選用模具各部分零件的材料，是注射模具設(shè)計過程中的一項重要工作，它直接影響模具的使用壽命，加工成本以及制品的成型質(zhì)量。選擇模具材料時，需要根據(jù)模具工作條件，從使用性能和加工性能兩方面對材料提高要求。 10．1 成型零件材料選用 成型零件材料選用的要求如下： （1）、機械加工性能良好 （2）、拋光性能良好 注射成型零件工作表面，多需拋光達到鏡面，，要求鋼材硬度35～40HRC為宜，過硬表面會使拋光困難。 （3）、耐磨性和抗疲勞性能好 （4）、具有耐腐蝕性能 10．2 注射模用鋼種 熱塑性注射模成型零件的毛坯，凹模和主型芯以板材和模具供應，本設(shè)計中，采用718H的預硬模具鋼，這個不做鋼材的分析與選擇，只對718H鋼材進行分析。 型芯和型腔由于采用了該預硬型塑料模具鋼，且手機充電器外殼塑件為廉價大量產(chǎn)品，表面有一定光潔度要求，所以模仁料無需淬火,需要長壽命，選擇718H，預硬型拋光塑料模具鋼，預硬硬度達到48-52HRC 總結(jié) 本次設(shè)計采用是單分型面冷流道模具。整個設(shè)計過程按以下流程依次展開： 1對產(chǎn)品進行成型工藝的可行性分析，對不合理部分進行修復； 2根據(jù)產(chǎn)品尺寸結(jié)構(gòu)確定型腔數(shù)； 3根據(jù)型腔數(shù)初步確定注塑機型號； 4模具設(shè)計階段。模具設(shè)計的總體思路是先整體后局部：首先根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)來確定模具的總體結(jié)構(gòu)，再深入到各個系統(tǒng)（包括：澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、成型零件系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)）的設(shè)計。 5根據(jù)已確選的模架對所選注塑機的相關(guān)參數(shù)進行校核和更選，選擇最合適的注塑機。 本次模具設(shè)計的難點：經(jīng)過塑件結(jié)構(gòu)分析，需增設(shè)斜頂抽芯機構(gòu)，選取原則如下：確保塑件的成型質(zhì)量；盡量使模具結(jié)構(gòu)簡單化以降低制模成本；確保能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)的自動化，以降低工人的勞動強度和生產(chǎn)成本。隨著設(shè)計的逐步進行，會發(fā)現(xiàn)先前確定的很多尺寸（如模仁大小，模架大?。霈F(xiàn)問題，必須對該尺寸做相應調(diào)整或重新設(shè)計，如我們可能需要重新設(shè)計模仁大小，重新選擇模架型號。這因為我們沒有經(jīng)驗，不可能在一開始就把所以的可能出項的問題都預見，這是我們需要通過的更多設(shè)計來加強的。另外，在設(shè)計模具結(jié)構(gòu)的過程中一定要考慮到工藝問題，用軟件設(shè)計的再完美，如果無法加工也是枉然，所以切忌不可脫離實際，應讓設(shè)計出來的模具元件既能滿足性能要求又便于加工。 在這次設(shè)計中我覺得最值得我們?nèi)ニ伎嫉氖敲撃C構(gòu)的可行性方案設(shè)計，因為這是最能夠發(fā)揮我們的想象力和創(chuàng)造了的地方，當然這也是本次設(shè)計中最困難的地方，需要我們加倍努力的地方。 致謝 這次畢業(yè)設(shè)計是在XX老師的精心指導下完成的，在整個學習和做論文的過程中，XX老師對我們悉心指導和嚴格要求，為我們創(chuàng)造了良好的學習氛圍；他嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、高尚的敬業(yè)精神和淵博的學識，給我留下了深刻的印象，對我產(chǎn)生了巨大的影響，使我不僅掌握了更多的理論知識，而且在分析問題、解決問題的能力上有了很大的提高。 在設(shè)計過程中，一方面我深感自己知識的貧乏和平時鍛煉的重要性，深刻領(lǐng)會到實踐與理論的差異性；另一方面，通過這次獨立的設(shè)計，深深體會到理論與實踐的有機結(jié)合是學習和掌握知識的重要途徑，面對工作我們應該有強大的學習努力，大學只是我們一個學習的一個天堂。在整個畢業(yè)設(shè)計過程中，使我提高了獨立思考問題和解決實際問題的能力。我通過各種方式收集、查找相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)了自己很多地方的不足，提高了對模具設(shè)計的興趣，更加堅定了自己的選擇。在此過程中我刻苦努力，虛心請教，不放過任何難點與疑問。設(shè)計中的很多問題都親自前往車間看產(chǎn)品相關(guān)設(shè)備和工人的實踐操作。這使我忘不了指導老師對我的多層次的認真的技術(shù)指導和真誠幫助。在此，我再次向他致以我最真誠的敬意和衷心的感謝。 與此同時，班集體給了我極大的幫助，與人交流與人分享其樂無窮，在這次設(shè)計中，和同學們互相學習共同提高，在此我要向班上的每一位同學致謝，是你們給了我學習的動力和探索的興趣。 最后，我要感謝機械行業(yè)的前輩們，是你們不斷的摸索和高超的智慧總結(jié)出來的經(jīng)驗給我夯實了學習的基礎(chǔ)，在此表示忠心的感謝。 參考文獻 [1]《塑料成型工藝與模具設(shè)計》．錢泉森主編．北京人民郵電出版社，2006年 [2]《塑料模具設(shè)計與制造實訓教程》．張景黎主編．北京：化學工業(yè)出版社，2009.9 [3]《塑料模具設(shè)計手冊》．譚雪松主編.?北京：人民郵電出版社，2007.11 [4]《模具設(shè)計與制造簡明手冊（第二版）》．馮炳堯、韓泰榮、蔣文森編．上?？茖W技術(shù)出版社，2008.8 [5]《完全精通Pro/ENGINEER野火5.0中文版模具設(shè)計高級應用》. 林清安主編. 北京: 電子工業(yè)出版社， 2011.12 [6]《注塑模設(shè)計要點與圖例》．許鶴峰 編著．北京：化學工業(yè)出版社，2003年 [7]《塑料模具設(shè)計制造與應用實例》．模具實用技術(shù)叢書編委會．北京：機械工業(yè)出版社，2004.11 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