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1、 畢 業(yè) 設 計（論文） 題 目 學 院 專業(yè)班級 學生姓名 指導教師 成 績 年 月 日 摘 要 當今社會，工業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)品種類多，更新快，模具技術在生產(chǎn)中的作用越來越大，對高質(zhì)量模具的需求不斷增

2、加。本文設計了一副Nokia5230手機后蓋的注塑模具。首先用UG6.0畫出塑件，對塑件進行結構分析，選擇合適的注塑機，選用PC/ABS塑料進行注塑。然后對模具的澆注系統(tǒng)，分型面的選用，脫模機構，冷卻系統(tǒng)等的設計，成型零件以及模架和標準件的選用。用AutoCAD畫出模具的裝配圖和零件圖。 關鍵詞：注射模具 ；CAD；Nokia5230手機后蓋 Abstract Nowadays, the development of industry is rapid; there are many kind o

3、f industrial production, Shape continues to accelerate,so mould technology is more and more important in the role of manufacture,the need of high quality mould is increasing.A set of injection mould of the Nokia5230’s backcover has been designed in this article.First of all,describe the plastic part

4、 with UG6.0,choose the appropriate injection moud machine with the analysis of the back cover,then choose the PC/ABS to inject.describe the assembly drawing and part drawing by Auto CAD.. The design process of inject system of the mould are specified in detail in this article. Keyword: injection

5、mould ；CAD ；Nokia5230 backcover of the cellphone II 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒 論 1 第2章 塑件的結構與工藝性分析 4 2.1 塑件的概述 4 2.2 塑件的結構與工藝性分析 5 2.2.1 結構分析 5 2.2.2 工藝性分析 5 2.3 確定成型設備選擇與模塑工藝規(guī)程編制 7 2.3.1 塑件的幾何特征 7 2.3.2 確定型腔數(shù)量及布局形式 7 2.3.3初選注射機 8

6、 第3章 分型面的機構設計 9 3.1 注射模分型面基本總體結構方案 9 3.2 分型面的選擇 9 3.2.1 分型面的形式 9 3.2.2 分型面的選擇原則 9 第4章 澆注系統(tǒng)的設計 11 4.1 澆注系統(tǒng)的組成及作用 11 4.2 澆注系統(tǒng)的設計原則 12 4.3 流道及澆口的設計 12 4.3.1 主流道的設計 12 4.3.2 分流道的設計 15 4.3.3 澆口的設計 17 4.3.4澆注系統(tǒng)斷面尺寸計算 18 4.4 冷料穴和拉料桿的設計 20 4.5排氣系統(tǒng)的設計 21 4.6 澆注系統(tǒng)的平衡 21 4.6.1分流道的平衡

7、 21 4.6.2澆口的平衡 22 第5章 成型零件的設計 23 5.1成型零件的選材 23 5.2凹模部分的結構設計 23 5.3凸模部分的結構設計 25 第6章 脫模與導向機構的設計 27 6.1 設計原則及分類 27 6.1.1 脫模機構的組成 27 6.1.2 脫模機構的設計原則 27 6.1.3 脫模機構分類 27 6.2 脫模力計算 28 6.3 簡單脫模機構 29 6.3.1 推桿脫模機構 29 6.4 導向機構設計 30 6.4.1 導向機構的功用 30 6.4.2 導向機構設計 31 第7章 冷卻系統(tǒng)設計 3

8、2 7.1模具溫度調(diào)節(jié)的必要性 32 7.1.1 模具溫度調(diào)節(jié)對制品質(zhì)量的影響 32 7.1.2 模具溫度調(diào)節(jié)對生產(chǎn)效率的影響 32 7.2冷卻系統(tǒng)的計算 32 7.2.1 冷卻時間的分析 32 7.2.2 冷卻系統(tǒng)的簡略計算 33 7.3 冷卻系統(tǒng)的設計原則 34 7.4 冷卻回路的布置 35 7.4.1 凹模冷卻回路 35 7.4.2 型芯冷卻回路 35 第8章 模架及標準件的選用 36 8.1模架的選取 36 8.2標準件的選用 36 第9章 注射機有關參數(shù)的校核 38 9.1注射量的校核 38 9.2型腔數(shù)量的確定

9、和校核 38 9.3塑件在分型面上的投影面積與鎖模力校核 39 9.4最大注射壓力校核 40 9.5開模行程校核 40 結 論 41 參 考 文 獻 42 致 謝 43 第1章 緒 論 塑料作為現(xiàn)代工業(yè)中較為常見的材料之一，在性能上具有質(zhì)量輕、強度好、耐腐蝕、絕緣性好、易著色等特點，其制品可加工成任意形狀，且具有生產(chǎn)效率高、價格低廉等優(yōu)點，所以應用日益廣泛，在汽車、儀表、化工等工業(yè)中，塑料已經(jīng)成為金屬零件的良好代用材料。與相同重量的金屬零件比，塑料件能耗小，且成型加工方法簡單，易組織規(guī)模生產(chǎn)，只需一臺自動化注射機，配上合適模具，就能進行

10、大批量生產(chǎn)【1】。 模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。 模具工業(yè)既是高新技術產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，又是高新技術產(chǎn)業(yè)化的重要領域。模具在機械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔了這些工業(yè)領域中60％~90％的產(chǎn)品的零件，組 件和部件的生產(chǎn)加工。 塑料模具是利用其形狀去成型具有一定形狀和尺寸的塑料制品的工具，它對塑料零件的制造質(zhì)量和成本起著決定性影響。在生產(chǎn)過程中，對塑料模具的要求是能生產(chǎn)出在尺

11、寸精度、外觀、物理性能等各方面均能滿足使用要求的優(yōu)質(zhì)制品。從模具使用的角度要求高效率、自動化、操作簡單；而從模具制造角度要求結構合理，制造容易，成本低廉。 現(xiàn)代塑料制品的生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設備、先進的模具是必不可少的三個重要因素，尤其是塑料模具對實現(xiàn)塑料加工工藝要求、塑料制品使用要求和造型設計起著重要的作用。高效的自動化設備只有配上相適應的模具才能發(fā)揮作用，隨著塑料制品的品種和產(chǎn)品需求量的增大，對塑料模具也提出越來越高的要求，促使塑料模具不斷向前發(fā)展。目前，模具的設計已由經(jīng)驗設計向理論設計的方向發(fā)展，采用高效率、自動化的模具結構以適應大量生產(chǎn)的需要，采用高精度模具的加工技術以減少

12、鉗工等手工操作工作量。為減少加工后的修整，以“一次試模成功”為標準，模具測量向高精度、自動化方向發(fā)展【2】。同時，在模具行業(yè)開展CAD/CAM的研究和應用，采用CAD/CAM技術能夠減少試模、調(diào)整及修整工時、提高可靠性、簡化設計與制圖、縮短設計制造時間，從而使估價及成本合理化。顯然，今后的模具制造將以計算機信息處理和數(shù)控機床加工為中心。 注塑成型是塑料工業(yè)中最普遍采用的方法。該方法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料，注塑成型加工產(chǎn)量高，適用于多種原料，能夠成批、連續(xù)到生產(chǎn)，并且具有固定的尺寸，可以實現(xiàn)自動化、高速化，因此具有極高的經(jīng)濟效益【3】。 注塑模具作為注塑成型加工的主要工具之一，

13、在質(zhì)量、精度、制造周期以及注塑成型過程中的生產(chǎn)效率等方面水平的高低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代，同時也決定著企業(yè)在市場競爭中的根本利益。模具制造業(yè)存在成本高、技術性強等特點，隨著計算機輔助設計和計算機輔助加工技術的發(fā)展，從根本上改變了模具生產(chǎn)的面貌，可靠地保證了模具所需要的精度和質(zhì)量。另外，模具標準件和以標準件為基體的特殊定制零件的普及，明顯的縮短了模具制造周期，使塑料模具的設計水平進入了新階段。 盡管模具工業(yè)本身的特殊性是模具制造顯得很復雜，但與其他行業(yè)一樣，它也有一定的規(guī)律。注塑模具設計之前首先應對塑料制品進行工藝分析，研究塑料制件的工藝性是否符合注塑加工原理，然后應

14、設計模具結構，確定模具材料和選定標準件，最后進行零件加工、模具組裝和試模。 表面縮坑是注塑過程中經(jīng)常遇到的問題，如果制品的壁厚過大或明顯的薄厚不均，再成型時會因固化速度不同而產(chǎn)生內(nèi)應力，這是由于制品壁較厚的部位在表層的塑料已經(jīng)冷凝時，其芯部的塑料仍然處于熔融狀態(tài)，當芯部的塑料也固化后，會因其收縮而對表面的塑料施以拉力，導致制品表面出現(xiàn)縮坑【5】。 然而，在實際中要使制品的壁厚設計成完全一致是不大可能的。例如，許多制品由于要與其他零件裝配或為加強本身的強度，往往沒有筋、槽或柱等，這時制品的壁厚則出現(xiàn)明顯不均。因此，為滿足制品的要求，而又能使外觀缺陷得到改善，除了在成型過程中采用增加保壓壓力和

15、延長冷卻時間等措施控制之外，在設計制品結構時，必須對這些筋、槽及柱有明確的限制。 對于壁厚明顯不均的制品，單單靠調(diào)整成型工藝來解決表面縮坑問題幾乎是不可能的，因此在設計制品結構時，應充分重視這一問題。在本次設計中，由于手機后蓋上有許多孔、槽結構，在模具中必須采用芯子，這一結構改變會給模具和成型在其他方面帶來麻煩。 按照一般的設計步驟，應先對選取的塑件實體進行測繪，確定其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，并對其進行工藝分析，確定模具各零件的結構、尺寸和精度要求，然后設計注塑模具，繪制出其裝配圖及零件圖，對各零件進行三維造型，并進行裝配，同時對模具中的主要零件進行工藝分析，編寫工藝卡，完

16、成型腔的仿真加工。 通過以上工作的完成，我對一套模具從設計到加工的全過程有了清醒而直觀的認識，了解了注塑模的工作原理，對模具中型腔、型芯等主要零件的設計及精度的確定具備了一定的經(jīng)驗知識，能夠?qū)δ＞咴O計中常出現(xiàn)的問題提出合理的解決方法，能夠正確地選取注射機、確定模架的結構及尺寸、確定型腔數(shù)。在模具設計中，精度要求的確定是至關重要的一步，要綜合考慮尺寸精度及配合要求，特別是各模板及型腔、型芯等配合精度要求高的部件，其精度確定的合理與否將影響到塑件的質(zhì)量，從而對產(chǎn)品的使用性能及企業(yè)的經(jīng)濟效益產(chǎn)生很大的影響。

17、 第2章 塑件的結構與工藝性分析 2.1 塑件的概述 1、塑件產(chǎn)品的名稱：nokia5230手機后蓋 2、生產(chǎn)批量要求：大批量 3、色調(diào)要求：藍色 4、塑件規(guī)格：105454mm 5、塑件圖示（2-1）如下： 圖2-1 2.2 塑件的結構與工藝性分析 2.2.1 結構分析 該塑件外表面沒有斑點及熔接痕，粗糙度可取Ra0.4um，塑件內(nèi)部沒有較高的表面粗糙度要求。外形左右對稱，壁厚均勻，且符合最小壁厚要求，內(nèi)部有數(shù)個卡勾。因此，塑件不易取出，需要考慮側抽芯裝置。塑件為諾基亞手機5230后蓋，應該有一定的結構強度和裝配精度。 2.2.2 工藝性

18、分析 1、尺寸精度分析：該塑件尺寸精度無特殊要求，所有尺寸均為自由尺寸，可通過查表GB-T14486—2008選用公差MT5。 2、塑件的原材料的分析：根據(jù)塑料的成型特點及常用性，決定本次設計的零件材料選用PC/ABS。 PC/ABS，聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和混合物，它是由聚碳酸酯（Polycarbonate）和聚丙烯腈（ABS）合金而成的熱可塑性塑膠，結合了兩種材料的優(yōu)異特性，ABS材料的成型性和PC的機械性、沖擊強度和耐高溫性、抗紫外線（UV）等性質(zhì)，可廣泛使用在汽車內(nèi)部零件、事務機器、通信器材、家電用品及照明設備上【6】。 PC/ABS 應用范圍：

19、1）汽車內(nèi)外飾：儀表板，飾柱，儀表前蓋，格柵，內(nèi)外飾件； 2）商務設備機殼內(nèi)置部件：筆記本/臺式電腦，復印機，打印機儀； 3）電信，移動電話外殼，附件以及智能卡（SIM卡）； 4）電器產(chǎn)品，電子產(chǎn)品外殼，電表罩，家用開關，插頭和插座； 5）家用電器，如洗衣機，吹風機，微波爐內(nèi)外部件。 性能特點： 綜合性能較好,沖擊強度較高,化學穩(wěn)定性,電性能良好；與372有機玻璃的熔接性良好,制成雙色塑件,且可表面鍍鉻,噴漆處理；有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強、透明等級別。流動性比HIPS差一點，比PMMA、PC等好，柔韌性好；機械性能的卓越平衡；低溫時也具備高沖擊強度；室內(nèi)紫外線穩(wěn)定性；較高的熱變

20、形溫度（80～125℃）；耐燃性（UL945VB）；色彩范圍廣泛；易于注塑和擠塑，吹塑加工；良好的電鍍性【7】。 注塑模工藝條件： 干燥處理：加工前的干燥處理是必須的。濕度應小于0.04%，建議干燥條件為90~110C，2~4小時。 熔化溫度： 230~300C； 模具溫度：50~100C； 注射壓力：取決于塑件； 注射速度：盡可能地高。 化學和物理特性: PC/ABS具有PC和ABS兩者的綜合特性。例如ABS的易加工特性和PC的優(yōu)良機械特性和熱穩(wěn)定性。二者的比率將影響PC/ABS材料的熱穩(wěn)定性。PC/ABS這種混合材料還顯示了優(yōu)異的流動特性。收縮率在0.5%左右。 表2-1

21、 PC/ABS典型性能 特性 測定標準 單位 測定條件 中耐熱高流動 拉伸強度 GB/T1040 MPa 23℃ 50 斷裂伸長率 GB/T1040 % 23℃ 80 彎曲強度 GB 9341 MPa 23℃ 72 彎曲模量 GB 9341 MPa 23℃ 2300 簡支梁沖擊 強度 GB/T1043 KJ/m2 23℃ NB 簡支梁缺口 沖擊強度 GB/T1043 KJ/m2 23℃ 70 熱變形溫度 GB 1634 ℃ 0.455 MPa 119 熱變形溫度 GB 16

22、34 ℃ 1.86 MPa 102 維卡軟化點 GB 1633 ℃ 5.0Kgf 118 收縮率 GB/T 15585 % 0.5-0.7 熔融指數(shù) GB/T 3682 g/10min 220℃,10Kgf 15 密度 GB 1033 g/cm3 23℃ 1.1 燃燒性 GB 2408-1996 HB 從表查得PC/ABS塑件的脫模斜度, 型腔為30′～130′, 型芯35′～1。脫模斜度取決于塑件的形狀、壁厚、及塑料的收縮率。成型型芯越長或型腔越深,則斜度應取偏小值；反之可選用偏大值 。(塑件內(nèi)孔以型芯小端為準，塑件外

23、形以型腔大端為準)一般情況下，脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內(nèi)。當要求開模后塑件留在型腔內(nèi)時，塑件內(nèi)表面的脫模斜度應不大于塑件外表面的脫模斜度【8】。 3、PC/ABS成型塑料的主要缺陷及消除措施： 主要缺陷：流痕，填充不足，飛邊，熔接痕，翹曲變形等 原因分析：造成塑件制品這些缺陷的原因主要集中在塑料選擇的問題，成型工 藝的問題，模具問題。模具問題往往是主要問題，而且是最難解決的問題。 消除措施： 1） 充分干燥，加上加熱保溫裝置； 2） 適當調(diào)高模具和原料溫度； 3） 改善排氣性； 4）提高物料溫度改善流動性； 5）增加注射壓力，提高注射速度和注射量； 6）合

24、理選擇澆口位置； 7）提高被壓，徹底清除模腔內(nèi)異物異質(zhì)，以干燥設備預熱干燥； 8）提高保壓壓力，增加保壓時間； 9）嚴格控制回用料的使用比例等。 2.3 確定成型設備選擇與模塑工藝規(guī)程編制 2.3.1 塑件的幾何特征 規(guī)格 105454mm 密度 1.10 (g/cm) 質(zhì)量 6.59 g 2.3.2 確定型腔數(shù)量及布局形式 一般來說，精度要求不高的小型塑件和中大型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結構：對于精度要求不高的小型塑件（沒有配合精度要求），形狀簡單，有事大批量生產(chǎn)時，若采用多型腔模具可提供獨特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。型腔的數(shù)目可根

25、據(jù)模型的大小情況而定。 該塑件對精度有一定的要求，大批量生產(chǎn)，再依據(jù)塑件的大小，采用一模一腔的模具結構。 2.3.3初選注射機 根據(jù)塑件的體積初步選定用XS-Z-60（臥式）型注射機。 XS-Z-60(臥式)型注射機的主要技術規(guī)格如下表【10】： 表2-2注射機的主要參數(shù) 理論注射容積(cm） 60 柱塞直徑(mm) 38 注射壓力(MPa) 122 噴嘴口孔徑(mm) 4 最大注射面積(cm2） 13 模板尺寸(mm) 330440 鎖模力(kN) 500 拉桿有較距離(mm) 220300 模板行程(mm) 180 模具最大高度(mm

26、) 200 模具最小高度(mm) 70 鎖模形式 肘桿 模具定位孔直徑(mm) 55 噴嘴球半徑(mm) SR12 第3章 分型面的機構設計 3.1 注射模分型面基本總體結構方案 注射模按總體結構特征進行分類，可分為以下幾種典型結構：單分型面注射模、雙分型面注射模、帶側向分型與抽芯機構的注射模、自動卸螺紋注射模、無流道注射模等。根據(jù)需要，單分型面注射模既可設計成

27、單型腔注射模，也可設計成多型腔注射模，應用十分廣泛。雙分型面注射模與單分型面注射模相比多了一個可移動的澆口板，它用于針點澆口進料的單（雙）型腔模具。開模時，澆口板與定模座板作定距離分型，以便取出凝料。當塑件有側孔或側凹時，模具應設有側向分型抽芯機構。螺紋塑件要求自動脫模時，可在模具上設可轉(zhuǎn)動的螺紋型芯或型環(huán)，利用機床的旋轉(zhuǎn)運動或往復運動帶動螺紋型芯或型環(huán)轉(zhuǎn)動，使塑件脫出。無流道模具是指采用對流道進行絕熱或加熱的方法，在連續(xù)成型過程中，使流道內(nèi)的塑料始終保持熔融流動狀態(tài)，使開模取出塑件時無須取出澆注系統(tǒng)凝料【11】。 在具體選用模具結構時，應綜合考慮塑件結構，盡量做到經(jīng)濟、實用。設計中由于塑件

28、實體是手機后蓋，內(nèi)側有卡鉤，所以可選帶側向分型與抽芯機構的注射模結構，有事為了模具的制造方便還可在凹槽內(nèi)設置滑塊型芯以簡化模具設計。 3.2 分型面的選擇 3.2.1 分型面的形式 塑料注射模具時選擇分型面是一個重要環(huán)節(jié)。分型面選擇合理，模具的工藝性強，容易加工，塑件質(zhì)量也容易保證，否則會給造模帶來很大的麻煩。 當模體閉合時，凹模和凸模相合的表面叫做分型面。分型面大體有平面式、階梯式、斜面式、曲面式及綜合式幾種。 3.2.2 分型面的選擇原則 選擇模具分型面時要遵循如下原則： 1）保持塑件外觀整潔； 2）分型面應有利于排氣； 3）應考慮開模時塑件留在動模一側； 4）應

29、容易保證塑件的精度要求； 5）分型面應力求簡單適用并易于加工； 6）考慮側向分型面與主分型面的協(xié)調(diào)。 圖3-1 分型面示意圖 第4章 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)設計是注射模具設計中的最重要的問題之一。澆注系統(tǒng)是引導塑料熔體從注射機噴嘴到模具型腔的進料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對制品質(zhì)量影響很大。它的設計合理與否直接影響著模具的整體結構及其工藝操作的難易。 4.1 澆注系統(tǒng)的組成及作用 無論用于何種類型注射機的模具，其澆注系統(tǒng)一般都由主流道，分流道，澆口，冷料穴和排氣槽或溢流槽幾部分組成。 1-冷料穴；2-主流道；

30、3-分流道；4-澆口；5-塑件；6-排氣槽或溢流槽 圖4-1 普通澆注系統(tǒng) 1）主流道 主流道指使注射機噴嘴與型腔（單型腔模）或與分流道連接的一段進料通道。主流道是塑料熔體首先經(jīng)過的通道，與注射機噴嘴同一軸線，熔體在主流道中不改變流動方向。主流道的斷面一般為圓形。 2）分流道 分流道指連接主流道和澆口的進料通道。在多型腔注射模中分流道通常由一級分流道和二級分流道，甚至于多級分流道。分流道通常開設在模具的分型面上，其斷面形狀有多種性狀，由動模和定模的溝槽組合而成。分流道有時也可以單獨開設在動?；蚨Ｒ粋取? 3）澆口 澆口指連接分流道和型腔的一段細短的進料通道。它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分

31、，主要起著調(diào)節(jié)熔體流速、控制壓實和保壓的作用。常用的斷面形狀為圓形或矩形。 4）冷料穴 冷料穴主要指直接對著主流道的孔或槽，主要用以儲存熔體前鋒的冷料。 5）排氣槽或溢流槽 排氣槽或溢流槽主要用于注射模的排氣系統(tǒng)。 4.2 澆注系統(tǒng)的設計原則 澆注系統(tǒng)設計的正確與否，對注射模成形過程和制品質(zhì)量均有著直接的影響，在澆注系統(tǒng)設計時應遵循以下原則： 1） 結合型腔布置考慮，盡可能采用平衡、式分流道布置； 2） 盡量縮短熔體的流程，以便降低壓力損失、縮短充模時間。為此，澆注系統(tǒng)的長度應盡量短，斷面尺寸合理、減少流道的彎折； 3） 澆口尺寸、位置和數(shù)量的選擇應有利于熔體流動、避免產(chǎn)

32、生湍流、渦流、噴射和蛇形流動，且有利于排氣和補縮； 4） 避免高壓熔體對模具型芯和嵌件產(chǎn)生沖擊，防止變形和位移的產(chǎn)生； 5） 澆注系統(tǒng)凝料脫出應方便可靠，凝料應易于和制品分離或者易于切除修整； 6） 盡量減少因開設澆注系統(tǒng)而造成的塑料凝料用量； 7） 澆注系統(tǒng)的模具工作表面應達到所需的精度要求； 8） 應盡可能使主流道中心與模板中心重合，若無法重合也應使偏離距離縮短。 4.3 流道及澆口的設計 4.3.1 主流道的設計 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴注射出的熔體導入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。

33、1、主流道的設計要點： 1）為便于取出凝料，主流道應采用3o~6o左右的圓錐孔，對于流動性較差的塑料可取得稍大； 2）澆口套與塑件注射區(qū)直接接觸時出料端端面直徑D應選得小些。若D過大，澆口套容易從模體中彈出； 3）澆口套材料選T8A，進行淬硬處理，硬度低于注射機噴嘴硬度，錐孔內(nèi)壁粗糙度為0.63，圓錐孔大端應有1o~2o的過渡圓角，以減小料流在轉(zhuǎn)向時的流動阻力； 4）澆口套與注射機噴嘴頭的接觸球面應吻合。球面與主流道孔應以清角連接，不應有倒拔痕跡，以保證主流道凝料順利脫模； 5）澆口套端面應與定模相配合部分的平面高度一致； 6）在可能的情況下澆口套長度應盡量的短，越大壓力損失越大，

34、使物料降溫過大，影響注射成型。 由于本設計是小型模具，采用如下形式的澆口套。 d=噴嘴孔徑+1mm；R=噴嘴球面半徑+1~2mm；α=3o~6o；r=D/8；H=0.4R；Ra=0.63 圖4-2澆口套 此結構是將與注射機定位孔的配合處與澆口套為一體，將澆口套壓入定模板內(nèi)，沒有端面緊固裝置。 2、主流道的尺寸 根據(jù)手冊查得XS-Z-60型注射機噴嘴的有關尺寸： 噴嘴球面半徑12mm 噴嘴孔直徑：mm 因此主流道的尺寸計算如下 1） 主流道小端直徑d 主流道小端直徑 = 注射機噴嘴直徑

35、 = 4+1~2，取d=5（mm） 2） 主流道的球半徑R 主流道的球半徑 R = 12 + 1 ～ 2 取 R = 14（mm）。 3） 球面配合高度H 球面配合高度 H= 0.4R 取 5（mm）。 4） 主流道長度 主流道長度L，應盡量小于60mm，，根據(jù)標準模架及該模具結構，取 L = 32（mm） 5） 主流道錐度α 主流道錐角一般應在3o~6o，取α = 4，所以流道錐度為α/2=2。 6） 主流道大端直徑 主流道大端直徑 D = d+2Ltg（α/2 ）（α=4）

36、 ≈ 6.3（mm） 7） 主流道大端倒圓角 D/8 ≈ 0.8（mm） 根據(jù)以上數(shù)據(jù)和注射機的有關參數(shù)，設計出主流道如下圖： 圖4-3 主流道示意圖 4.3.2 分流道的設計 分流道是主流道與澆口之間的進料通道。在多型腔模具中分流道必不可少，而在單型腔模具中，有時可省去分流道。在分流道的設計時應考慮盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度的降低，同時還要考慮減少流道的容積。通常分流道設置在分型面的成型區(qū)域內(nèi)。 1、分流道的設計要點： 1）在滿足注射成型工藝的前提下，分流

37、道的截面積應該盡量地??； 2）分流道和型腔的分布原則是排列緊湊，間距合理，應采用軸對稱或中心對稱，使其平衡，盡量縮小成型區(qū)域的總面積； 3）分流道的形狀要考慮分流道的截面積與其周邊長度的比最大為好，這樣可以減少熔料的散熱面積和摩擦阻力，減少壓力損失； 4）在可能情況下，分流道長度應盡量短，以減少壓力損失，避免模體過大影響成本。若分流道較長，應在末端設置冷料穴，防止冷料或空氣進入模腔； 5）在分流道上的轉(zhuǎn)向次數(shù)應盡量少，在轉(zhuǎn)向處圓滑過渡，不能有尖角； 6)分流道的內(nèi)表面不必要求很光，一般表面粗糙度取1.6um； 7)當分流道設在定模一側或分流道延伸較長時，應在澆口附近或分流道的交叉處

38、設置鉤料桿； 8)在總體分布中，應綜合考慮冷卻系統(tǒng)的方式和布局，并留出冷卻水路的空間。 2、分流道的截面形狀 常用分流道的截面面形狀有圓形、半圓形、梯形、U字形和六角形等。要減少流道內(nèi)的壓力損失，則希望流道的截面積大，流道的表面積小，以減少傳熱損失，因此可用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率。圓形截面效率最高（即比表面最?。?，由于正方形流道凝料脫模困難，實際使用側面具有斜度為 5～ 10的梯形流道。淺矩形及半圓形截面流道，由于其效率低（比表面大），通常不采用，當分型面為平面時，一般采用圓形截面【12】。 從上述分析，為了減少流道的熱量損失考慮到流道的效率，以及加工難易程度及配合精

39、度，選用半圓形截面形狀。 3、分流道的長度 分流道的長度應盡量短，且少彎折。 4、分流道的截面尺寸 分流道的截面尺寸應根據(jù)塑件的成形體積、塑件壁厚、塑件形狀、所用塑料的工藝性能、注射速率以及分流道的長度等因素來確定。 1） 對于壁厚小于3mm,質(zhì)量在200g以下的塑件，可以用下述公式確定分流道的直徑： (4-1) 式中 D —— 流道直徑（mm） W —— 塑件的質(zhì)量（g）

40、 L —— 分流道的長度（mm） 此式計算的分流道直徑限于3.2 ～ 9.5 mm。 根據(jù)前面的計算數(shù)據(jù)，有 ≈ 1.82（mm） 故不在適應范圍。 2)根據(jù)模具實用技術設計綜合手冊，表3-6-5常用澆道系列尺寸，再結合PC/ABS塑料的性能，選擇分流道直徑為6mm【12】。 因此，分流道截面形狀如下圖所示： 圖4-4 分流道截面圖 5、分流道的表面粗糙度 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流動狀態(tài)較為理想，因此分流道內(nèi)表面粗糙度R

41、a并不要求很低，一般取0.63～1.6μm，這樣表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層流動阻力。避免熔流表面滑移，使中心層具有較高的剪切速率。 4.3.3 澆口的設計 1、澆口是連接流道與型腔之間的一段短細通道。它是澆注系統(tǒng)的關鍵部位。澆口的形狀、位置和尺寸對制品的質(zhì)量影響很大。 澆口的作用有以下幾點： 1） 熔體充模后，首先在澆口處凝固，當注射機螺桿抽回時可防止熔體回流； 2） 熔體在流經(jīng)狹窄的澆口時會產(chǎn)生摩擦熱，使熔體回溫，有助于充模； 3） 易于切除澆口尾料； 4） 對于多型腔模具，澆口能用來平衡進料。對于多澆口的單型腔模具，澆口還能用以控制熔接痕在制品中的位置。 2、

42、澆口的常見形式有點澆口、潛澆口、直接澆口、凸耳式澆口等。 點澆口是截面形狀小如針點的澆口，應用十分廣泛，它有以下優(yōu)點： 1） 可顯著提高熔體的剪切速率，使熔體粘度大為降低，有利于充模； 2） 熔體經(jīng)過點澆口時因高速摩擦生熱，熔體溫度升高，年度再次下降，使熔體的流動性更好； 3） 有利于澆口與制品的自動分離，便于實現(xiàn)制品生產(chǎn)過程的自動化； 4） 澆口痕跡小，容易修整； 5） 在多型腔模具中，易于實現(xiàn)各型腔的平衡進料； 6） 對于投影面積大的制品或者易于變形的制品，采用多個點澆口能夠提高制品的成形質(zhì)量； 7） 能較自由的選擇澆口的位置。 點澆口的缺點： 1） 不適合黏度高和對剪

43、切速率不敏感的塑料熔體； 2） 不適合厚壁或者壁厚不均勻的制品； 3） 要求采用較高的注射壓力。 本設計中手機后殼為平板形殼形零件，材料為PC/ABS，并且對塑件的外觀要求比較高，因此采用潛伏式點澆口進行注射成形，潛伏澆口是點澆口在特殊場合下的一種應用形式。 4、澆口位置的設計 澆口位置的選擇對塑件制品質(zhì)量的影響極大。選擇澆口位置時應遵循如下原則： 1）避免引起熔體破裂； 2）澆口應開設在制品截面最厚處； 3）有利于塑料熔體的流動； 4）有利于型腔的排氣； 5）充分考慮到制品的受力情況； 6）減少熔接痕的影響； 7）流動定向方位對制品性能的影響； 8）減小制品的翹曲變

44、形； 9）校核流動比； 10）防止型芯的變形。 此外，在選擇澆口位置和形式時，還應考慮到澆口容易切除，痕跡不明顯，不影響塑件制品外觀質(zhì)量，流動凝料少等因素【14】。 4.3.4澆注系統(tǒng)斷面尺寸計算 實踐證明，主流道和分流道的剪切速率γ=510～510s-1，澆口剪切速率γ=104~105 s-1，平衡系統(tǒng)的充模過程近似于等溫流動。 γ=f（Q，Rn）的關系式可用如下的經(jīng)驗公式表達： （4-2） 式中 γ —— 熔體在流道

45、中的剪切速率（s-1） Q —— 熔體在流道中的體積流率（cm3/s） Rn —— 澆注系統(tǒng)斷面當量半徑（cm） a、確定適當?shù)募羟兴俾师? 澆注系統(tǒng)各段的γ值如下： 1）主流道： γs=510s-1 2）分流道： γr=510 s-1 3）點澆口： γQ=105 s-1 4）其它澆口：γQ=510～5104 s-1 b、確定體積流率Q 澆注系統(tǒng)中各段的Q值是不同的。 1） 主流道的Qs 根據(jù)模具成型塑件的體積和所用注射機的技術規(guī)格，由下式計算： (cm3/s)

46、 （4-3） 式中 Qs——主流道的體積流率 (cm3/s) ——注射時間 （s） QP——模具成型塑件的體積，通常取 QP = （0.5～0.8）Qn Qn——注射機的公稱注射量 所以 =15.523/1≈15.523 ( cm3s) 2） 分流道的QR和澆口處的QG 對于多點進料的單腔模，或各型腔相同的多腔模，若分流道采用平衡式布置，則各分流道及澆口中的體積流率為： QR = QG = Qs /m (cm3/s)

47、 （4-4） 式中 QR，QG——分流道或澆口中的體積流率 (cm3/s) m——分流道的數(shù)目。 所以 QR = QG =15.523/1=15.23(cm3/s) 由上述經(jīng)驗公式可算出 1） 主流道 2） 分流道 3） 澆口 4.4 冷料穴和拉料桿的設計 冷料穴一般設置在主流道的末端，即主流道正對面的動模板上或出于分流道的末端。它的作用是用來存儲注射間歇期間，噴嘴前端由散熱造成溫度

48、降低而產(chǎn)生的冷料。在注射時，如果它們進入流道，將阻塞流道并減緩料流速度；進入型腔，將在塑件上出現(xiàn)冷疤或冷斑。影響塑件質(zhì)量。同時在開模時，冷料井又起到將主流道凝料從澆口套中拉出的作用。冷料穴的直徑應大于主流道大端直徑，其長度約為主流道的大端直徑，這樣有利于物料的流動。 冷料穴可分為以下幾類： 1）帶鉤形拉料桿的冷料穴 2）帶球頭拉料桿的冷料穴 3）無拉料桿冷料穴 本設計采用第一種形式的拉料桿，即頂桿式鉤料裝置，由冷料穴和頂桿組成，在冷料穴底部設有一頂桿，頂桿固定在頂桿固定板上，并與定出系統(tǒng)聯(lián)動。 4.5排氣系統(tǒng)的設計 排氣系統(tǒng)的作用是在注射過程中，將型腔中的

49、氣體有序而順利地排出，一面塑件產(chǎn)生氣泡、疏松等缺陷。 在多數(shù)情況下，在模具結構里，總能自然而然地具有排氣的功能。比如從分型面，頂桿，鑲拼件等結構件的縫隙中自然排氣。本設計采用自然排氣。 4.6 澆注系統(tǒng)的平衡 當采用一模多腔的模具成形時，如果每個型腔不是同時被充滿，那么在最先充滿的型腔內(nèi)熔體就會停止流動，該型腔澆口處的熔體就會開始冷凝，此時模內(nèi)壓力并不高。在一模多腔模具成形時，只有當所有的型腔全部都充滿熔體后，注射壓力才會急劇升高。若此時最先充滿熔體的型腔澆口已封閉，該型腔內(nèi)的熔體就無法進行壓實和保壓，因而也就得不到尺寸精確和物理性能良好的制品，所以澆注系統(tǒng)的平衡進料十分重要。所謂平衡

50、進料是指在相同的溫度和壓力下使所有的型腔在同一時刻熔體充滿。 平衡式澆注系統(tǒng)的特點是，從分流道到澆口及型腔，其形狀、長度尺寸、圓角、模壁的特征都完全相同，因此熔體能以相同的壓力和溫度同時充滿型腔，從而得到性能優(yōu)良的塑件制品。 4.6.1分流道的平衡 在多腔模具中，熔體在主流道與各分流道，或各分流道之間的體積流量是不會相同的，但可以認為他們的流速是相等的，以此達到各型腔同時充滿的目的。為此各流道之間應以不同的長度或截面尺寸來達到流量不等，經(jīng)分析可推導，可用下式進行平衡計算：

51、 （4-5） 式中 Q1，Q2 —— 熔融樹脂分別在流道1和流道2中的流量（cm3/s） d1,d2 —— 分流道1和分流道2的直徑（cm） L1，L2 —— 分流道1和分流道2的長度（cm） 上式?jīng)]有考慮分流道轉(zhuǎn)彎局部阻力的影響，以及模具溫度不均的影響。實際上尚須對這些因素作校正，才能達到充模時間相等的目的。 當分流道作平衡布置，且各型腔所需之填充量又相等時，則各流道的長度變化、長度尺寸等均應相同。 4.6.2澆口的平衡 在多型腔非平衡分流道布置時，由于主流道到各型腔的分流道長度或各型腔

52、所需填充流量不同，也可采用調(diào)整各澆口截面尺寸的方法，使熔融體同時充滿各型腔。澆口平衡簡稱為BGV（balanced gate value）,只要做到各型腔BGV值相同，基本上能達到平衡填充。 對于多型腔相同制品的模具，其澆口平衡計算公式如下： BGV= （4-6） 式中 Sg —— 澆口的截面積( ) Lg —— 澆口的長度（mm） Lr —— 分流道的長度（mm） 澆注系統(tǒng)設計時一般澆口的截面積與分流道的截面積之比SG/SZ取0.07~

53、0.09。 該模具采用一模一腔模具，澆注系統(tǒng)顯然是平衡式的。

54、

55、

56、

57、

58、 第5章 成型零件的設計 注射模具的成型零件指構成型腔的模具零件，包括凹模、型芯、成形桿等。凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的內(nèi)表面，成形桿用以形成制品的局部細節(jié)。成型零件作為高壓容器，其內(nèi)部尺寸、強度、材料和熱處理以及加工工藝性，是影響模具質(zhì)量和壽命的重要因素【16】。 5.1成型零件的選材 對于模具鋼的選用，必需要符合以下幾點要求： 1)機械加工性能良好。要選用易于切削，且在加工以后能得到高精度零件的鋼種； 2)拋光性能優(yōu)良。注射模成型零件工作表面，多需要拋光達到鏡面

59、，Ra≤0.05μm。要求鋼材硬度在HRC35～40為宜。過硬表面會使拋光困難。鋼材的顯微組織應均勻致密，極少雜質(zhì)，無疵斑和針點； 3)耐磨性和抗疲勞性能好。注射模型腔不僅受高壓塑料熔體沖刷，而且還受冷熱溫度交變應力作用。一般的高碳合金鋼可經(jīng)熱處理獲得高硬度，但韌性差易形成表面裂紋，不以采用。所選鋼種應使注塑模能減少拋光修模次數(shù)，能長期保持型腔的尺寸精度，達到所計劃批量生產(chǎn)的使用壽命期限； 4)具有耐腐蝕性。對有些塑料品種，如聚氯乙稀和阻燃性的塑料，必須考慮選用有耐腐蝕性能的鋼種。 根據(jù)塑件表面質(zhì)量比較高決定模具表面質(zhì)量更高這一事實，再依照上述標準，故筆者在設計成型零件(凹模)中選用了鏡

60、面鋼PMS。 PMS（10Ni3CuAlVS）的供貨硬度為HRC30，易于切削加工。而后在真空環(huán)境下經(jīng)過500～550℃，以5～10h時效處理。鋼材彌散析出復合合金化學物，使鋼材硬化，具有HRC40～45，耐磨性好且處理過程變形小。由于材質(zhì)純凈，可作鏡面拋光，還有較好的電加工及抗銹蝕性能。 5.2凹模部分的結構設計 凹模可由整塊材料制成，制成整體式凹模。凹模位于定模板上，因為模具為一模一腔的結構，所以只需要一個型腔。 為計算簡便起見，凡是孔類尺寸均以其最小尺寸作為公稱尺寸，即公差為正；凡是軸類尺寸均以最大尺寸作為公稱尺寸，即公差為負。 1）凹模徑向尺寸計算 凹模徑向尺寸的計算采用平

61、均尺寸法，公式如下： (5-1) 式中 —— 凹模徑向尺寸（mm） —— 塑件的平均收縮率（平均收縮率為0.55%） —— 塑件徑向公稱尺寸（mm） —— 塑件公差值(mm)（3/4項系數(shù)隨塑件精度變化，一般取0.6） —— 凹模制造公差（mm）(當尺寸小于50mm時，δz=1/4Δ；當塑件尺寸大于50mm時，δz=1/5Δ) ——塑料的最小收縮率（％） 凹模長度尺寸計算為：

62、 凹模寬度尺寸計算為： 2）凹模深度尺寸計算 凹模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下： （5-2） 式中 ——凹模深度尺寸（mm） ——塑件高度公稱尺寸（mm） 2/3項，有的資料介紹系數(shù)為0.5 其他符號意義同上。 3）中心距尺寸計算,公式如下 （5-3） 式中 —— 模具中心距尺寸（mm） —— 塑件中

63、心距尺寸（mm） 所以 5.3凸模部分的結構設計 1）凸模徑向尺寸計算 凸模徑向尺寸的計算采用平均尺寸法，公式如下： （5-4） 式中 —— 型芯徑向尺寸（mm） —— 型芯的制造公差（mm） 其他符號意義同上。 凸模長度尺寸計算為： 凸模寬度尺寸計算為： 2）凸模深度尺寸計算 凸模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下： （5-5） 式中 —— 凸模深

64、度尺寸（mm） —— 塑件孔深度尺寸（mm） 其他符號意義同上。 3）中心距尺寸計算,公式如下 （5-6） 式中 —— 模具中心距尺寸（mm） —— 塑件心中距尺寸（mm） 所以 第6章 脫模與導向機構的設計 注射成型每一個循環(huán)中，塑料制品必須準確無誤地從模具的凹模中或型芯上脫出，完成脫出制品的裝置成為脫模機構，也常成

65、為頂出機構。 6.1 設計原則及分類 6.1.1 脫模機構的組成 典型的脫模機構主要由8種零件構成。推桿直接與制品接觸，將制品從型芯上推出。推桿由推出固定板和推板螺栓連接后被夾緊。注射機上的頂柱作用在推板上，經(jīng)推桿傳遞脫模力將制品從型芯上推出。為使推出平穩(wěn)，減少制品在被推出過程中的變形、避免卡滯和磨損，應在推板上設置導柱導向機構。拉料桿在開模瞬間拉住澆注系統(tǒng)凝料，使其隨同制品滯留在動模一側，脫模時再將凝料推出。在合模時復位桿被定模分型面推回，使整個脫模機構復位。 6.1.2 脫模機構的設計原則 脫模機構設計一般應遵循以下原則： 1） 盡可能使制品滯留在動模一側，以便借助于開模

66、力驅(qū)動脫模裝置，完成脫模動作； 2） 防止制品變形或損壞，正確分析制品對型腔的粘附力大小及其所在部位，有針對性地選擇合適的脫模機構，使推出重心與脫模阻力中心相重合； 3） 力求良好的制品外觀，在選擇推出位置時，應盡量選擇制品的內(nèi)部或制品外觀影響不大的部位； 4） 結構合理可靠，運動靈活，制造方便，更換容易，推桿應具有足夠的強度和剛度。 6.1.3 脫模機構分類 1、 按動力來源分類 1） 手動脫模 當模具分型后，用人工脫模。該方式僅用于試生產(chǎn)或者產(chǎn)量很少的小型塑料制品； 2） 機動脫模 依靠注射機的開模動作，用固定的頂柱相配合，驅(qū)動動模一側的脫模機構從模內(nèi)推出制品； 3） 液壓脫模 用注射機上的液壓缸或者專門在模具上設置的液壓缸，由液壓控制系統(tǒng)驅(qū)動脫模機構。液壓脫模動力大，傳動平穩(wěn)，在大型模具上廣泛使用； 4） 氣動脫模 利用壓縮空氣將制品從模內(nèi)脫出。 2、 按結構分類 1） 簡單脫模機構 又稱為一次脫模機構，包括常見的推桿、推管和推件板等脫模裝置； 2） 二次脫模機構 一些形狀特殊的