w619手機外殼注塑模具設計-滑塊抽芯注射模含開題及20張CAD圖
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設計（論文)中期報告
題目：w619手機外殼注塑模具設計
系 別
專 業(yè)
班 級
姓 名
學 號
導 師
20XX年3月28日
撰寫內容要求（可加頁）：
圖1—模具主視圖
圖2—模具俯視圖
圖3—模具左視圖
1. 設計（論文）進展狀況
1） 完成一篇于本設計課題相關的外文翻譯。
2） 通過對塑件的整體結構、外部形狀、用途等分析，選擇工件的材料為熱塑性塑料，丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物（ABS）。
3） 由于該模具比較簡單，抽芯力不大，故采用斜導柱外側抽芯機構。
4） 塑件小而輕，批量生產，選擇一腔四型，選用中小型模架，組合形式選用A2，（由動模和定模組成，有支撐板）。
5） 塑件有小側孔，所以采用斜導柱—滑塊抽芯和分型機構。斜導柱的固定部分與模板的配合為H7/n6，與滑塊的配合方式為間隙配合，一般為H11/b11，通過計算脫模距為6mm。
6） 對模具的主要結構進行分析計算，完成了模具的總體結構設計。
7） 用CAD繪制出了模具2D裝配草圖。
8） 用CAD完成了部分零件的零件圖繪制。
2. 存在問題及解決措施
1） 塑件較小，注射機的注射壓力不大，采用一模四腔，選用A2模架。需要考慮四腔的排布形式。
2） 與塑件側抽芯孔相對的側方小孔不易成型，確定了孔的成型方法是把下型芯做成塑件內部形狀的結構，由于型腔與型芯之間沒有材料，避免了熔接痕，抽芯時孔就成型。
3） 主視圖中澆道與塑件的連接方式不能確定，初步確定采用局部剖；頂桿的具體形狀不能清楚表達。
4） 選擇模架的，由于采用一模四腔，動模板的強度不夠高，采用A2模架，動模支撐板，滿足動模板的強度要求。
5） 在設計過程中由于資料不足，一些緊固件的位置不能確定，考慮到實用、美觀，自己定的緊固件的位置。
3. 后期工作安排
1） 10周：裝配圖零件圖設計,零件強度的校核。
2） 11周：運用CAD完成模具整體結構的裝配圖。
3） 12周：完成模具零件工藝規(guī)程的編制和零件圖的繪制。
4） 13周：對所有圖紙進行校核、整理工藝卡片，初步編寫說明書。
5） 14周：完成說明書的編寫，所有資料請指導教師檢查。
6） 15周：準備畢業(yè)答辯。
指導教師簽字：
年 月 日
注：1. 正文：宋體小四號字，行距20磅；標題：加粗 宋體四號字
2. 中期報告由各系集中歸檔保存，不裝訂入冊。
快速原型模具中相變材料的研究
王松浩 約瑟
摘 要
本文提出了一個新的進程產生蠟模式使用快速原型制造模具和相變材料（相變材料）。數(shù)值模擬的系統(tǒng)進行充分了解的熔點和熱吸收性能和注入蠟。首先，比熱和蠟是修改帳戶的增加量的能量形式的熔化潛熱超過其熔點的溫度范圍。然后，一個精心準備的實驗成功地證實了有效的工作。比較傳統(tǒng)的蠟模式的過程，這種方法打開一個新窗口獲取蠟模式用更少的時間和更多的幾何復雜性，同時提供了良好的精度。此外，優(yōu)化練習不同的導熱金屬粉系統(tǒng)混合物揭示了可能性，進一步用蠟凝固時間，使這一進程的競爭與傳統(tǒng)工藝。
關鍵詞：剪切轉移 熔模鑄造 模具 脈沖編碼調制 快速原型 蠟模式
第1章 簡介
熔模鑄造是一種傳統(tǒng)的制造金屬零件的過程。它可以產生復雜的形狀，將難以或不可能進行技術壓鑄等，但它需要較少的表面處理，只有輕微的加工[1]。加工蠟模式模具通常必要的過程。
隨著技術的發(fā)展，快速原型（反相）和快速制造技術迅速得到普及，由于其靈活性和市場上的競爭能力，其應用在精密鑄造給設計者自由地修改和重新設計一個產品沒有比以前明顯的增加開發(fā)的時間和成本。進行了研究比較得出粉末的三維打印成形技術可以快速鑄造輕合金[2]。金屬零件也作了熔模鑄造的反相冰模式[3]。此外，快速鑄造自由曲面零件是實現(xiàn)通過更換蠟模式的立體模式單一、小批量生產的過程[4]。雖然一些研究使用塑料反相模式直接投資鑄造消耗性材料具有良好的結果，但是一個塑料模式只能產生一個相應的金屬部分[5]。因此，替代過程是需要產生一個以上的部分有一個塑料快速成型模具。
在熱儲能改變世界能源的今天是指一項技術：將能量存儲在一個熱儲以后使用。存儲容量和使用的可能性潛熱儲能系統(tǒng)是因為一些材料，如相變材料，相變材料有一個大的熱融合，可以用來儲存熱能。模式的傳熱過程中遇到的熔煉和凝固相變主要傳導，對流，并密切聯(lián)系梅爾廷。熱儲能開始在下面這段文章中，對流模式可以被忽略而緊密接觸熔化扮演著重要的角色[6,7]。
本文提出的一種新的方法，實現(xiàn)了快速成形技術結合中成藥生產蠟模式。數(shù)值模擬已進行研究的瞬態(tài)傳熱過程發(fā)生在注射石蠟在丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（絕對值）塑料模。本目的是利用大量潛熱存儲容量脈沖編碼調制提取中所含的熱量液體石蠟為獲得固體蠟模式。一個成功的實驗，提供了令人滿意的結果。
這一新提議的過程，一個快速制造模具復雜的幾何可以很容易地建立和用于各種模具中。此外，使用后，脈沖編碼調制材料可提取的舊模具和直接應用到新的模具，很環(huán)保。此外，其他一些數(shù)值模擬顯示的可能性降低蠟凝固時間的混合金屬粉末材料或進一步希望的結果。
第2章 參數(shù)的數(shù)值模擬
2.1工作原理和幾何
物理模型用于這項研究是在圖1，其中的主要組成部分可以看到。在左側，模具裝配是一個探索的看法。右邊的那幅圖的橫截面顯示功能的一腔和一個蠟。
這一程序的蠟鑄造是如下：
1. 首先，1是擠滿了腔和模具冷卻到22攝氏度（凝固點這個相變）。
2. 然后，液體蠟注入腔2通過噴嘴。
3. 當液體蠟接觸墻壁的塑料，其熱轉移到相變材料通過墻壁。
4. 在開始融化，蠟開始鞏固。
5. 固化后的蠟，打開模具和鞏固蠟模式是。（結果這種模具是蠟賽揚\林德在中心）。
6. 幾個模式可以產生直到相變材料吸收足夠的熱量和冷卻時再進一步生產。
圖1 實際設計中的幾何分布
圖2 二維模型的數(shù)值模擬[8,10]
為了節(jié)省計算時間，二維瞬態(tài)傳熱進行了仿真和本文件中的設置如圖2所示。
2.2材料性能
使用的材料在兩個模擬和實驗說明在表1，在兩個蠟及非線性行為與相變，所以特別治療應考慮仿真，詳細的介紹了2.5.1和2.5.2工具。
2.3控制方程
對四個物理過程進行模擬，以研究整個能源儲存過程中發(fā)生流體流，相變，熱傳導，對流。本節(jié)提出了一個簡要的方程需要考慮到所有四個過程。
表1物理性能[11]
石蠟：
導熱系數(shù)：
0.21 W/m·K
熱容量：
2.5 kJ/kg·K
密度：
990kg /m
熔化焓：
210kJ/kg
熔點范圍：
44° C~46°C
脈碼調制rubitherm sp22A4紙進出口：
熔點：
24°C
凝固點：
22°C
熱容量：
165 kJ/kg
密度：
1.38 kg/dm
比熱容量：
2.5 kJ/kg·K
導熱系數(shù)：
0.6 W/m·K
塑料：
ABS
熔點范圍：
110 ~ 125°C
熱導電密度：
0.2 W/m·K
特殊能力：
1.54 kJ/kg·K
2.3.1傳熱：對流
描述對流換熱過程的能量方程如下：
(2.1) 其中Cp為材料的比熱，k是熱電導率，T為溫度?！?】式模擬 DT/ DT在材料中的對流換熱過程的作用效果。
2.3.2傳熱：傳導
我們可以假設，對流在融化的PCM的影響是微不足道的[7]。因此，熱量在赫斯的其余部分的轉移下傳導。在這種情況下，熱傳導方程得出結論：
(2.2) 2.3.3在相變材料的傳熱
為了考慮到PCM和蠟熔化過程中的相變過程中，應在熔化界面中計算下列公式：
(2.3)下標是的固體和液體的標志，L是融合的潛熱（焓），X是熔化接口的位置。公式3不是直接利用COMSOL解決。一個不同的方程被用來解釋熔化過程;一個不同的程序是用來解決這個方程數(shù)值計算如[12,13]所示。
2.4邊界條件小號
室外溫度最大為298.15度(25°)（圖2）。由于對稱的幾何形狀，絕熱邊界條件適用于水平中心線。
2.5數(shù)值解
為了解決這些COMSO這種物理分析軟件系統(tǒng)，考慮到熔煉界面和融化PCM或石蠟所需的能量，用每畝比熱T取代非線性比熱Cp [12]。
2.5.1蠟
使用石蠟的融合焓為210千焦耳/公斤，并在2攝氏度溫度范圍內波動（從44攝氏度至46攝氏度），比熱也做如下修改，修改為比熱在44攝氏度至46攝氏度之間的相位變化的數(shù)值[13]。
所需的理論能量的相變：
(2.4)等效CP獲得相同的結果：
然后可以繪制如下圖在COMSOL軟件的功能。
方程需要考慮到改變軟件的具體熱圖。圖3如下：
圖3 CP和溫度(K)之間的關系 [7]
2.5.2 PCM
對于PCM有超過2165千焦耳/公斤的融合焓允許在2攝氏度溫度范圍內（從22攝氏度至24攝氏度），具體修改如【8】：PCM的潛熱在22攝氏度至24攝氏度的相位變化（見表1）。
增加2攝氏度時相變所需的理論能量
(2.5)與等效CP獲得相同的結果：
通過該命令，可以得出如下圖在COMSOL軟件方程需要考慮到改變軟件的具體熱圖。圖4如下：
圖4 Cp和溫度（K）之間的關系[7]
第3章 實驗
ABS塑料模具的準備，首先使用熔融沉積RP工藝。下一步，液體PCM材料是要的密封腔體的注入。然后被存放在寒冷的環(huán)境中，約30分鐘冷卻和鞏固PCM材料，在進行模具裝配。這些步驟完成實驗的設置.蠟加熱到大約70°C和注射電爐和使用醫(yī)療針注射工具融化。
圖5 實驗1 注蠟（左上）開模（右上）和完成模式（下）
圖6 模具和蠟型(65×35×10mm)
在實驗過程中，模具從寒冷的環(huán)境中，蠟液注入到腔（蠟）。在室溫下進行實驗(約25°C)[12]。凝固后，模具被打開，獲得凝固的蠟紋。
在實驗過程中使用一個計時器，熱電偶和攝像機，記錄在監(jiān)測的目的模具內的特定位置的溫度變化，以驗證數(shù)值模擬。在構造的基礎上獲得圖上的數(shù)據(jù)（圖9）。
實驗的過程和結果如圖5。圓柱蠟片的尺寸為20×40毫米?？吹秸掌?，液體蠟注入通過噴嘴（左上）。這一步之后，由冷卻過程中，模具被打開后（右上）。在這個實驗中，因為出來順利，故采用小閃光燈觀察。
然后從第一個實驗模擬和驗證，更復雜的蠟紋2（圖6）實驗，證明這種方法的靈活性。使此模式所需的模具CAD程序設計和相同的注射程序，提到這個實驗的目的是為了進一步證明獨創(chuàng)性和確認的新方法的可行性。這是絕對必要的過程，以確保尺寸精度，有模具收縮的因素，甚至必須考慮到石蠟，在傳統(tǒng)工藝一樣要考慮到鑄造合金的影響[14]。
第4章 數(shù)值結果驗證
圖7給出了在20分鐘的數(shù)值分析在冷卻過程中蠟的溫度分布。確切的凝固點是r =2.5毫米中心注入蠟[12]。顯然，在這一刻，已經超越這一蠟凝固點。
這個實驗和數(shù)值模擬冷卻的目標是鞏固蠟3/4。他的情況，然后蠟紋可以從模具不變形，然后放入冷水中作進一步的冷卻和硬化。圖8顯示了點2.5毫米遠離蠟紋中心的冷卻過程中的溫度。黑色的水平線指定蠟凝固溫度在45°C。因此，在21分鐘，蠟封閉的已經凝固的蠟紋可以去除。因此，無論是實驗和數(shù)值計算結果是一致的。
圖7 經過20分鐘的冷卻2D模擬
圖8 溫度隨時間變化。從實驗蠟r =2.5毫米
在實驗，攝錄一體機，熱電偶和一個計時器用于記錄點的溫度，從中心的蠟紋r=8.5毫米。下面的測試結果與理論預測比較（圖9）。
顯然，從實驗和數(shù)值曲線，蠟開始凝固約3 - 4分鐘，超出這個點8.5毫米的曲線的趨勢是非常一致的。
第5章 優(yōu)化PCM的熱導ITY
要加強在PCM材料傳熱，一個方法是增加他的PCM材料的導熱系數(shù)。在另一項研究中，金屬粉末填充蠟模[9]。在這項研究中，金屬粉末混合成的液體PCM，使整體系統(tǒng)的熱導率將上升。下面一節(jié)是專門找到的金屬導熱系數(shù)的最佳值，使蠟凝固時間可以盡可能地減少。
為了實現(xiàn)這一目標，將最初的系統(tǒng)（圖1）作為我們幾模擬模型，而不同的整體導熱PCM金屬粉末混合物的常數(shù)K。如上所述，
冷卻的目標仍設置為3/4的蠟變成固體。因此，認為在這些模擬的凝固點仍然在R= 2.5毫米（圖2）。仿真結果圖繪制。
這是非常有趣的發(fā)現(xiàn)，從上述情節(jié)的非線性行為。它似乎是金屬導熱的理想價值 - 粉 - PCM混合物將是K = W / M·K-相當于在短短10分鐘內凝固的蠟，甚至比傳統(tǒng)方法更短的時間（15分鐘）[10]。
這一結果將是一個合理的解釋注入蠟PCM金屬粉末混合物的傳熱機制。用于蠟紋，在傳統(tǒng)的金屬模具，熱蠟是通過金屬模具運到環(huán)境中消散。然而，在這個過程中，從蠟的熱量被輸送到PCM - 金屬粉末混合物，固液相變過程中吸收。較高的導熱系數(shù)，均勻地分布在它的體積周圍，這是可以被利用的。
圖9 R=8.5mm實驗的數(shù)值結果
圖10凝固陽離子時間與熱絕緣圖電導率
第6章 結論和展望
一個新的進程和RP技術的快速蠟成型PCM材料的幫助下提出的。
數(shù)值模擬和實驗工作條件（材料和尺寸進行檢查）認為，約21分鐘，需要鞏固蠟紋（外層）的75％，可用于少量采樣和預測試。的比較之間的數(shù)值預測和實驗數(shù)據(jù)，結果是令人滿意的。
快速功能和RP技術的通用性，提出了模具制造和更經濟的蠟模，特別適合小的數(shù)量和復雜幾何形狀的采樣時間較短。PCM是100％可回收和可重復使用的，它使過程更加環(huán)保。此外，基于數(shù)值模擬，進一步縮短。因此，凝固時間將通過金屬粉末的混合物達到增加導熱更快的熱提取到PCM材料。
致謝
本研究部分支持由工業(yè)局，臺灣，通過補助98-N-265-MEA的 - L-010。作者感謝贊助商的支持目前的工作。還要特別感謝先生帕維爾Pitotech公司模擬設置的咨詢臺。
XX設計(XX)開題報告
題目：w619手機外殼注塑模具設計
系 別
專 業(yè)
班 級
姓 名
學 號
導 師
20XX年3月25日
1. 畢業(yè)設計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內外相關研究情況）
1）題目背景：
模具工業(yè)是國民經濟的基礎產業(yè)，據(jù)統(tǒng)計，金屬零件粗加工的75%、精加工的50%和塑料零件的90%是用模具加工完成的。被譽為“工業(yè)之母”、“皇冠工業(yè)”的模具制造業(yè)是高技術密集型產業(yè)，模具工業(yè)已成為先進制造技術的重要組成部分[1]。用模具生產制作所表現(xiàn)出來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。目前，全世界模具年產值約為600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達國家的模具工業(yè)產值已超過機床工業(yè)從[2]。模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，因為模具在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力[3]。
塑料制品成形的方法雖然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料成形模具產量中約半數(shù)以上是注塑模具[4]。隨著塑料制品復雜程度和精度要求的提高以及生產周期的縮短，主要依靠經驗的傳統(tǒng)模具設計方法已不能適應市場的要求，在大型復雜和小型精密注射模具方面我國還需要從國外進口模具[5]。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè),日益受到人們的重視和關注。
2）研究意義：
本課題的設計涉及二維軟件AUTOCAD的應用, 還涉及到模具注塑模的相關知識. 這對我來說是一個新領域，但正是這樣，才更有鍛煉的價值。所以通過這次畢業(yè)設計對我自學能力的培養(yǎng)是一個很好的機會，能夠讓我對一副模具的設計過程有了更深一個層次的了解，檢查我對知識的掌握能力和動手能力。因此通過本次學習將對我進一步鞏固所學知識及靈活應用所學知識來解決實際問題有著深遠的意義。
在注塑模設計中,充分利用注塑模標準模架圖形庫及常用零部件庫設計和制造模具，不僅可以提高模具制造精度，降低模具成本，而且可以大大地縮短模具設計和制造周期[6]。設計者只需輸入模架標準規(guī)格尺寸，就能顯示出所需模架圖形，然后只需進行型腔和型芯以及相關的結構設計，即可完成模具總體結構設計，大大減輕設計者的勞動強度，提高了設計效率[7]。國外一些著名的CAD軟件如工一EAS,DUCT5, PRO/ENGINEER, EUCLID-IS等都包括了一個模架數(shù)據(jù)庫(Mould baseDatabase)的模塊。模架庫是一個規(guī)格化的模具零件設計數(shù)據(jù)庫，能夠快速地建立實體模架組合結構。這樣就把設計人員從繁雜的繪圖工作中解放出來，使他們有更多的時間和精力從事創(chuàng)造性的設計工作。所以，注塑模標準模架庫及常用零部件庫的建立是模具CAD技術中一項重要的基礎性工作，在己開發(fā)的模具CAD軟件中，國內外的學者做了很多研究和實踐[8]。
3）國內外相關研究情況：
近年來,隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用與工程塑料在強度和精度等方面的不斷提高,塑料制品的應用范圍也在不段擴大。隨著工業(yè)產量應用范圍的不斷擴大,工業(yè)產品和日用產品塑料化的趨勢不斷上升,對塑料制品在數(shù)量、質量、精度等方面也提出越來越高的要求,并促進塑料成型技術不斷向前發(fā)展[9]。
由于塑料模具有很多優(yōu)良的性能和特點，作為塑料制造業(yè)的支柱產業(yè)——塑料模具的設計與制造也得到了空前的發(fā)展，特別是作為塑料必備成型工具的塑料注塑模具，由于它成型效率高，易成型形狀復雜的制品，并科實現(xiàn)自動化生產，得到迅速的法子，在我國其發(fā)展速度之快、需求量之大是前所未有的[10]。但然我國模具總量目前已達到相當規(guī)模，模具水平也有很大提高，但設計制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達國家許多[11]。當前存在的問題和差距主要表現(xiàn)在以下幾方面：① 總量供不應求，國內模具自配率只有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。
② 企業(yè)組織結構、產品結構、技術結構和進出口結構均不合理。
我國模具生產廠中多數(shù)是自產自配的工模具車間（分廠），自產自配比例高達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?！?、“小而精”。國內大型、精密、復雜、長壽命的模具占總量比例不足30%，而國外在50%以上。2004年，模具進出口之比為3.7：1，進出口相抵后的凈進口額達13.2億美元，為世界模具凈進口量最大的國家[12]。
③ 模具產品水平大大低于國際水平，生產周期卻高于國際水平，產品水平低主要表現(xiàn)在模具的精度、型腔表面粗糙度、壽命及結構等方面[13]。
④ 開發(fā)能力較差，經濟效益欠佳。
我國模具企業(yè)技術人員比例低，水平較低，且不重視產品開發(fā)，在市場中經常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是15～20萬美元，有的高達25～30萬美元，與之相對的是我國相當一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少[14]。
未來國內外塑性模具的制造技術和成型技術有如下發(fā)展趨勢：1)在模具設計制造中廣泛應用CAD/CAE/CAM技術；2)高速銑削加工將得到更廣泛地應用；3)在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型和高壓注射成型技術；4)提高模具標準化水平和模具標準件的使用率；5)研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程；6)虛擬技術將得到發(fā)展；7)模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展[15]。
2. 本課題研究的主要內容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
主要內容:
(1) 繪出塑件零件圖
(2) 完成注塑模具裝配圖設計
(3) 繪出所有成型零件圖
(4) 至少有一張3號圖紙應用AUTOCAD軟件繪出
(5) 設計方案的擬定。包括
（a） 確定成型方法
（b） 確定模具類型及型腔數(shù)
（c） 型腔的布置
（d） 選擇注射機規(guī)格。包括對注射機幾個參數(shù)的校核
（e） 確定分型面
（f） 確定澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)
（g） 選出頂出方式及抽芯機構
（h） 確定拉料桿的形式
（i） 確定加熱與冷卻系統(tǒng)
（6）3000字文獻綜述
（7）經濟和環(huán)保分析
（8）典型零件材料及熱處理路線分析
（9）典型零件制造工藝規(guī)程卡片 圖一
研究方案：
該零件為w619手機外殼,基本尺寸為120*65*9mm，孔和外形尺寸較小,主要用在批量生產中，主要作用保護手機、美化手機。其三維圖如上圖一。
收集有關手機外殼的資料，剖析塑件，確定塑料性能；在擬定結構方案，初選注塑機，進行模具設計的計算，使模具結構緊湊安全可靠。具體的設計方案遵循任務書的擬定的設計方案。
研究方法和措施：
借助AUTOCAD軟件繪制出零件圖，對模具進行分析和設計，由于手機外殼是大批量生產，在設計過程中盡量節(jié)省設計的時間和步驟，所設計的模具看能不能大批量投入到實際生產中，滿足用戶的要求。
由于側面和底面各有一個長方形小孔，尺寸較??；制品表面還有一個長方形小孔和一個圓孔，脫模時容易破壞型芯，不易推出模具。所以應用提高型芯的表面精度和剛度的措施來克服破壞型芯，采用推桿推出模具克服不易推出的問題。同時在注塑時，采用以底面為分型面，單向側澆口，節(jié)省設計的時間，便于操作。
3. 本課題研究的重點及難點，前期已開展工作
智能手機外殼注塑模具設計的重點是結構方案的設計。主要包括分型面、模具型腔數(shù)的確定、抽拔力的計算、澆注系統(tǒng)、抽芯機構、加熱和冷卻裝置和推出機構的設計；重要零件的校核和注射機的選擇等問題。難點是抽芯機構、頂出機構、推出機構、注射機最大注射量的校核、注射壓力的校核和抽拔力的計算問題[16]。
前期工作主要是學習注塑模設計的理論知識，掌握模具設計的基本思路，熟悉設計內容，繪制手機外殼的零件圖，搞清楚零件的主要用途和制造該零件所要設計的模具。了解模具上各個部分的作用和功能，以及成型的方法。對如下項進行了初步設計：
1分型面的選擇
選擇分型面時應考慮減小由于脫模斜度所造成的塑件大小端的尺寸差異。若將分型面設在塑件中部，并選用較小的脫模斜度，將有利于脫模，但這種方式僅適用于塑件對外觀無嚴格要求的情況下。對于手機外殼這種對表面有一定精度要求的塑件，一般將型腔設在模具的一側，這樣可保證塑件外觀精美，使飛邊盡量留在殼內。綜上所述，可選擇機殼與機體的配合面為分型面。
2脫模斜度
為使制品在成型過程中能夠順利地從型腔中脫出，以及能夠順利地從型心中被頂出，制品必須設有脫模斜度。脫模斜度的大小由制品表面粗糙度、制品形狀及尺寸而定，通常情況下不低于0.5度。
由于手機后蓋表面有一定的光亮度要求，在脫模過程中制品外表面不能被劃傷，其脫模斜度最小不應低于2度。又由于在制品中有凹臺、槽等結構，塑料對制品透孔的芯子有較大的抱緊力，因此可設定脫模斜度為2度。
4模腔設計
注塑模設計中可采用一模四腔結構。
5頂出機構的設計
采用在動模墊塊與頂出板之間安裝彈簧的方法，在頂出機構完成了頂出工作后，頂桿受到彈簧的壓力，迫使其回到初始位置。
4.完成本課題的工作方案及進度計劃
第一階段：（1-2周）查閱資料，熟悉設計內容
第二階段：（3-4周）撰寫開題報告，畢業(yè)設計開題
第三階段：（5-6周）結構方案設計與選擇
第四階段：（7-10周）裝配圖零件圖設計
第五階段：（11-12周）零件強度的校核
第六階段：（13-14周）撰寫畢業(yè)論文
第七階段：（15周） 論文答辯
參考文獻
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5 指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導教師： 年 月 日
6 所在系審查意見：
系主管領導： 年 月 日
XX設計(XX)
題目：w619手機外殼模具設計
系 別:
專 業(yè):
班 級：
姓 名：
學 號：
指導導師：
20XX年3月
摘要
本設計主要介紹的是智能手機外殼注塑模具的設計方法，手機外殼在市面上不斷出現(xiàn)著各種款式，本設計選用一款w619，天語手機外殼(ABS)進行模具設計。手機外殼是一類體積小，形狀、結構復雜的塑料零件，對模具設計制造要求較高。
根據(jù)手機外殼的結構，通過對塑件的結構分析，確定模具的結構方案，本設計選用兩板式模具結構，采用斜滑塊側抽芯機構，采用潛澆口形式，實現(xiàn)手機外殼的生成。其內容包括塑料注塑模具的工作原理及應用，設計準則，塑料注塑模的設計計算，包括模具結構設計；注塑機的選用；澆注系統(tǒng)的設計；動、定模；澆注系統(tǒng)；脫模機構；頂出機構；冷卻系統(tǒng)等設計等方面。如此設計出的結構可確保模具工作運行可靠。最終，此外還利用CAD繪制了模具裝配圖以及各種成型零件圖。這是第一次利用繪圖軟件對整套模具進行設計，對所學知識進行了全面鞏固，意義重大!
關鍵詞： 注射模具 手機外殼 塑件 斜滑塊
主要符號表
公稱壓力 注射壓力
最大注射量 收縮率
體積流量 鎖緊塊的斜角
斜導柱傾斜角 開模行程
最大收縮率 模具制造公差
模具制造公差 模具磨損量
傳熱膜系數(shù) 斜導柱直徑
抽芯距 材料的許用應力
模具最大閉合高度 模具最小閉合高度
導滑槽施加的壓力 模具型腔的總熱量
流道中各段流程的厚度 塑件包緊型芯的側面積
L斜導柱的有效工作長度 流道中各段流程的長度
塑料脫模溫度
抽拔阻力
目 錄
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
1.3本課題的內容和具體要求 2
1.3.1本課題的設計內容 2
1.3.2具體要求 3
2 模具方案的論證和選擇 4
2.1 ABS注射成型的原理及工藝過程 4
2.1.1注射成型的原理 4
2.1.2注塑成型工藝過程 4
2.2注塑模具的基本組成 5
2.2.1基本組成 5
2.3研究方案 5
3 注射機的選擇和型腔數(shù)目的確定及分布 7
3.1塑件材料的選擇 7
3.2塑件壁厚的確定 7
3.3 ABS注射工藝性 7
3.4型腔數(shù)目的確定及分布 8
3.5注射機的選擇 8
3.5.1注射量的校核 8
3.5.2鎖模力的校核 9
3.5.3注射壓力校核 9
3.5.4開模行程的校核 9
3.5.5噴嘴尺寸 9
3.6分型面的選擇原則 10
3.6.1分型面的選擇原則 10
3.6.2分型面的分類 11
3.6.3分型面的確定 11
4 排氣系統(tǒng)的設計 12
5 澆注系統(tǒng)的設計 13
5.1澆注系統(tǒng)的作用 13
5.2澆注系統(tǒng)的組成 13
5.3主澆道設計 13
5.4冷料穴設計 15
5.5分流道設計 15
5.6澆口設計 16
5.6.1澆口位置的選擇原則 16
5.7澆口套的選擇 17
6 拉料桿的設計 18
7 成型零件設計 19
7.1凹模結構設計 19
7.2整體結構的優(yōu)缺點 19
7.3成形零件工作尺寸計算 19
7.3.1工作尺寸分類和確定 19
7.4成型零件工作尺寸的計算 20
7.4.1型腔徑向尺寸計算 20
7.4.2型芯徑向尺寸 21
7.4.3凹模深度 21
7.4.4型芯高度 21
7.4.5中心距 21
7.5動模墊板厚度計算 22
8 頂出機構的設計 23
8.1頂出機構的基本要求 23
8.2頂出機構的設計原則 23
8.3頂出機構的確定 23
8.4脫模力的計算 23
8.5頂出機構的確定 23
8.5.1頂桿直徑的確定 24
8.5.2頂桿直徑的校核 24
8.5.3頂桿的形式 25
8.5.4頂桿的固定形式 25
8.6 復位桿的設計 25
8.6.1復位桿的組合形式 26
8.6.2復位桿的尺寸 26
9 導向機構的設計 27
9.1導向機構的作用和設計原則 28
9.1.1導向機構的作用 28
9.1.2導柱和導套的設計原則 28
9.2導柱導套的設計 28
9.2.1導柱的設計 28
9.3導套的設計 29
9.4導向孔的布局 29
10 抽芯機構的設計 30
10.1抽芯機構概述 30
10.2抽芯機構的確定 30
10.3斜導柱抽芯機構的結構設計 30
10.3.1斜導柱分型與抽芯機構 30
10.3.2芯機構應具備的基本功能 30
10.4斜導柱抽芯機構的有關參數(shù)計算 31
10.4.1抽芯距S 31
10.4.2斜導柱傾斜角的確定 31
10.4.3抽芯力的計算 31
10.4.4斜導柱直徑的計算 31
10.4.5斜導柱長度的計算 32
10.5斜導柱的結構 32
10.6滑塊的設計 32
10.7楔緊塊的設計 33
10.8導滑槽的設計 33
10.8.1設計要點 33
10.8.2導滑槽的結構 34
11 溫度調節(jié)系統(tǒng) 35
11.1溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求 35
11.2模具溫度對制品質量的影響 35
11.3模具冷卻裝置的設計 35
11.3.1冷卻裝置的設計要點 35
11.3.2水嘴的結構形式 35
11.3.3冷卻水道的結構分布 36
11.4模具冷卻裝置的計算 36
11.4.冷卻計算 36
12 其它結構零部件設計 38
13 模具的材料 39
13.1塑料模具常用材料 39
13.2塑料模具表面粗糙度 39
13.3模具材料性能分析 39
14 模具的可行性分析 40
14.1模具的特點 40
14.2經濟效率和市場前景分析 40
14.3環(huán)保性分析 40
總結 41
參考文獻 42
致謝 43
第一章 緒論
1.1前言
塑料模具作為工業(yè)生產的基礎工藝設備。在汽車、能源、機械、信息、航空航天、國防工業(yè)和日常生活用品電等產品中被廣泛應用。據(jù)統(tǒng)記，75%的粗加工零部件、50%的精加工零件都由模具成形。家電行業(yè)的80%零件、機電行業(yè)50%以上零件也都要依靠模具成形。因此，模具又被稱為“百業(yè)之母”。模具生產的供應水平及科技含量的高低，成為了一個國家科技與產品制造水平的重要標志，在很大程度上決定著產品的質量、效益、新產品的開發(fā)能力，決定著一個國家制造業(yè)的國際競爭力[1]。
1.2模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向
a. 塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及方向
塑料工業(yè)從1872年開始萌芽，已有一百多年的歷史，塑料的增長率在四大材料(即混凝土、金屬、木材和塑料)中占第一位。在美國，塑料按體積計算，在四大材料中占第二位。我國塑料的年平均增長率大于30%。塑料工業(yè)高速發(fā)展的原因：廣闊的應用領域，主要用于農業(yè)、電器工業(yè)、化工、航空航天、家具、日常用品。
目前，我國17000多個模具生產廠點，從業(yè)人數(shù)五十多萬。除了國有的專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)，合資企業(yè)，獨資企業(yè)和私營企業(yè)等，都得到了快速發(fā)展。其中，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速，中外合資和外商獨資的模具企業(yè)則也多集中于沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。
工業(yè)產品生產設備與技術的不斷改進。由于紡織，電子，電氣，電機和機械業(yè)等產品外銷表現(xiàn)暢旺，連帶使得模具制造，維修業(yè)者和周邊廠商（如熱處理產業(yè)等）逐年增加。在此階段的模具包括：一般民生用品模具，鑄造用模具，鍛造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡膠模具等。1981年——1991年是臺灣模具產業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長的時期。有鑒于模具產業(yè)對工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯，自1982年起，臺灣地區(qū)就將模具產業(yè)納入“策略性工業(yè)適用范圍”，大力推動模具工業(yè)的發(fā)展，以配合相關工業(yè)產品的外銷策略，全力發(fā)展整體經濟。隨著民生工業(yè)，機械五金業(yè)，汽機車及家電業(yè)發(fā)展，沖壓模具與塑料模具，逐漸形成臺灣模具工業(yè)兩大主流。從1985年起，模具產業(yè)已在推行計算機輔助模具設計和制造等CAD/CAM技術，所以臺灣模具業(yè)接觸CAD/CAM/CAE/CAT技術的時間相當早。
在國際化，自由化和國際分工的潮流下，1994年，1998年，由臺灣地區(qū)政府委托金屬中心執(zhí)行“工業(yè)用模具技術研究與發(fā)展五年計劃”與“工業(yè)用模具技術應用與發(fā)展計劃”，以協(xié)助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸，并支持產業(yè)升級，朝向開發(fā)高附加值與進口依賴高的模具。1997年11月間臺灣憑借模具產業(yè)的實力，獲得世界模具協(xié)會(ISTIM)認同獲準入會，正式成為世界模具協(xié)會會員。整體而言，臺灣模具產業(yè)在這一階段的發(fā)展，隨著機械性能，加工技術，檢測能力的提升，以及計算機輔助設計，臺灣模具廠商供應對象已由傳統(tǒng)的民用家電，五金業(yè)和汽機車運輸工具業(yè)，提升到計算機與電子，通信與光電等精密模具，并發(fā)展出汽機車用大型鈑金沖壓，大型塑料射出及精密鍛造等模具[2]。
b. 我國塑料模具的發(fā)展方向
隨著我國國民經濟的快速發(fā)展，帶給模具制造行業(yè)前所未有的機遇，也讓我們的行業(yè)面臨新的挑戰(zhàn)，如產生了模具制造業(yè)自主知識產權的缺乏，高新技術的應用，材料能源消耗高，人才奇缺，等一系列亟待解決的問題。
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，產品質量好，材料消耗低，生產成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。
模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)，是國際上公認的關鍵工業(yè)。模具生產技術水平的高低是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產品的質量，效益和新產品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關注。早在1989年3月中國政府頒布的《關于當前產業(yè)政策要點的決定》中，將模具列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位。
模具工業(yè)既是高新技術產業(yè)的一個組成部分，又是高新技術產業(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％的產品的零件，組件
和部件的生產加工。
模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場的需求上，僅以汽車，摩托車行業(yè)的模具市場為例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場，在工業(yè)發(fā)達的國家，這一市場占整個模具市場一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經濟五大支柱產業(yè)之一，汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件，經濟型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點，已在汽車工業(yè)產業(yè)政策中得到了明確。汽車基本車型不斷增加，2005年將達到170種。一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元。為了適應市場的需求，汽車將不斷換型，汽車換型時約有80％的模具需要更換，其他行業(yè)，如電子及通訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場。
目前世界模具市場供不應求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術水平高，勞動成本低，只 要配備一些先進的數(shù)控制模設備，提高模具加工質量，縮短生產周期，溝通外貿渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術，提高模具技術水平，對于促進國民經濟的發(fā)展有著特別重要的意義[3]。
1.3本課題的內容和具體要求
1.3.1本課題的設計內容
根據(jù)給出的智能手機外殼塑件，設計其注塑模具。對手機外殼做結構分析，零件圖過程由pro/E圖導出，再做結構尺寸的分析和修改，手機外殼的零件結構圖如圖1.1，三維圖如圖1.2。
圖1.1
圖1.2手機外殼三維圖
1.3.2具體要求
一般塑件的精度在7~8級；若將模具型腔、芯型尺寸的制造公差提高，有選用收縮率小，且變化范圍小的塑料，則成型塑件尺寸精度可達6級，在特殊情況下，塑件上各項單獨尺寸精度可達4級,而手機外殼的塑件精度一般3~5級[4]。
通過該塑料零件的注塑模具設計，能夠熟悉和掌握塑料零件注塑模具的設計全過程，能夠根據(jù)不同塑料的性能，塑料結構的特點，選擇適當?shù)哪＞呓Y構。本設計要求手機外殼應具有滿足使用目的功能,并達到一定的技術指標，作為一種廣泛的民用品，生產批量應該是大批大量生產，這樣就必須考慮生產成本和模具壽命，在材料的選擇時要綜合各種因素，塑料都會老化，還要考慮其氧化性。
通過本次設計，檢查外語翻譯及理解能力，能熟練運用CAD進行設計和繪圖。
通過本次設計，能夠完全獨立完成中等難度以上塑料注射模具設計，并能在選材結構設計等方面進行環(huán)保，經濟技術分析。
45
第二章 模具方案的論證和選擇
2.1 ABS注射成型的原理及工藝過程
2.1.1注射成型的原理
利用塑料的可擠壓性和可模塑性，將顆粒狀態(tài)或粉狀塑料從注射機的料斗送進加熱高溫的機筒中，經過加熱熔融塑化為粘流態(tài)熔體，在注射機柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過噴嘴注入模具型腔，經一定時間的保壓冷卻定型后，可保持模具型腔所賦予的形狀，然后開模分型獲得成形塑件[5]。
2.1.2注塑成型工藝過程
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，保證塑件質量，一般在注射之前要進行如下準備工作：
(1)原料的檢驗和預處理。
(2)充分的預熱和干燥。
(3)料筒的清洗。
(4)對模具進行預熱。
b. 注射過程
完整的注射過程包括加料、塑化、注塑、沖模、保壓、倒流、澆口凍結后的冷卻、脫模。所謂塑化是成型塑料在注塑機料筒內經過加熱、壓實以及混料等作用后由松散的船狀物顆?；蛄畹墓虘B(tài)狀變成連續(xù)的均化熔體的過程。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、倒流和澆口凍結后的冷卻四個階段[6]。
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部不可避免地存在一些內應力而導致在使用過程中變形或開裂。因此，應該設法消除掉。消除的方法有退火處理和調濕處理。
退火溫度一般在塑件使用溫度以上10~20至熱變形溫度以下10~20之間進行選擇和控制。
調濕處理是一種調整塑件含水量的后處理工序，主要用于吸濕性很強且又容易氧化的聚酰胺等塑件制造。一般用的介質為沸水或醋酸甲溶液（沸點為121）。
2.2注塑模具的基本組成
2.2.1基本組成
a. 澆注系統(tǒng)；
b. 成型零件（包括凹模、凸模和型芯）；
c. 脫模系統(tǒng)（包括推出和抽芯機構）；
d. 導向系統(tǒng)；
e. 冷卻系統(tǒng)；
f. 固定和安裝部分等。
2.3研究方案
該零件為一個不規(guī)則的長方體殼，基本尺寸為120*64*9mm，表面的孔、側孔和外形尺寸較小，用在批量生產中，主要作用保護手機零件和美化手機，在實際應用中十分普遍，故選用多型腔模具（一模四腔）。塑料成型模具選用固定式模具。零件制品上有一個長方形側孔、一組表面圓孔和長方形孔，表面圓孔和長方形孔采用對開式凸模成型，模塑后分離凹模取出制品。側孔的成型采用單側滑塊抽芯。
方案一：該零件以側面為分型面，使用單向側抽芯，采用頂桿推出，側澆口。優(yōu)點是流程短，進料快，阻力小等；缺點去除澆口不便，在塑件上容易留下澆口痕跡，不利于塑件脫模。澆口形狀選用圓形。
方案二：該零件以上表面為分型面，側孔使用單向側抽芯，采用頂桿推出，使用潛伏式澆口，不會在制品表面留有澆口痕跡，截面尺寸選用圓形。
方案二中選用上表面為分型面，符合模具制造分型面的選擇要求，對于本設計要求手機外殼的精度要求，還需要進行機加工，增加了工時，不利于大批量生產。方案二中選用上表面面為分型面，使用單向側抽芯，使用潛伏式澆口成型，不需要考慮精度要求，大大縮短了工時，提高了工作效率。
圖2.1 模具總體結構
綜上所述：從經濟性和生產效率等方面考慮方案二優(yōu)于方案一，故采用方案二。
第三章 注射機的選擇和型腔數(shù)目的確定及分布
3.1塑件材料的選擇
塑件的體積較小，通過測量知塑件的質量為10g。手機外殼用途很廣，主要用途是保護手機和美化手機的零部件，要求配合精度等級高，耐熱耐壓能力強，不易磨損，熱變形小等特點，綜合各方面因素考慮選取塑件材料為ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）聚合物。
ABS為熱塑性塑料，流動性較好，易于成型，無毒、無味，呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。密度為1.02~1.16 g/。有較好的抗沖擊強度，且在低溫也不迅速下降。ABS為三元聚合物，具有較高的沖擊韌性和力學強度，尺寸穩(wěn)定，耐化學性及點性能良好，易于成型和機械加工等，此外，表面還可鍍鉻，是制造塑料塑件最常用的材料。
3.2塑件壁厚的確定
塑件的壁厚是最重要的結構因素，是設計塑件時必須注意的問。壁厚均勻為塑料制品設計的第一原則，塑件壁厚不均勻，導致塑件各部分固化收縮不均勻，易在塑件上產生氣孔、裂紋、引起內應力及變形等缺陷。塑件壁厚與流程有關。ABS最小壁厚為0.75。
(3.1)式中：S—壁厚(mm)；
L—流程(mm)熔融物料由進料口流向型腔各處的距離，約120mm。
通過計算得S=1.02mm。
3.3ABS注射工藝性
ABS應用很廣泛（俗稱超不碎膠），制品強度高、剛性好、硬度、耐沖擊性、表面光澤性好。耐熱可達90（甚至可以在110~115使用），有優(yōu)良的成形加工性，尺寸穩(wěn)定性好，著色性能、電鍍性能都好，缺點是耐有機溶劑，耐氣候性差，在紫外線下易老化。
ABS注塑的工藝條件：
a. 在80~90下最少干燥兩小時要求塑件光澤和耐熱時，材料溫度應保證小于0.1%。
b. 料筒溫度：210~280；建議溫度：245。
c. 模具溫度40~90（模具溫度將影響塑件的光澤度，溫度較低則導致光潔度較低。
d. 注射壓力：50~100MPa。
e. 注射速度；中高速度[7]。
表3.1 ABS注射工藝參數(shù)
參數(shù) 數(shù)值范圍
參數(shù) 數(shù)值范圍
注射機類型 螺桿式
模具溫度() 40~90
密度(g/) 1.01~1.16
螺桿轉速() 30~60
收縮率(%) 0.4~0.9
注射壓力() 50~100
噴嘴形式 直通式
噴嘴溫度() 170~180
料筒前端溫度() 180~200
注射時間(s) 3~5
料桶中端溫度() 165~180
保壓時間(s) 15~30
料筒末端溫度() 150~170
冷卻時間(s) 15~30
3.4型腔數(shù)目的確定及分布
本設計確定一模四腔，在確定模具型腔數(shù)量時，必須兼顧經濟及技術各方面諸多因素，由于塑件尺寸小，結構一般，有一個側抽芯機構，成批量生產，生產效率要求高。所以設計時確定型腔數(shù)為四腔。分布如下圖3.1：
圖3.1 型腔分布圖
3.5注射機的選擇
注射機的大小必須與模具大小相匹配。注射機太小，難以生產出合格的制品；注射機太大，運轉費用貴，且動作緩慢，增加了模具的生產成本。在選用注射機時，一般要校核其額定注射量、鎖模力、注射壓力、模具在注射機安裝部分的相關尺寸。根據(jù)手機外殼塑件的基本尺寸：120*64*9mm，質量為10g，選擇注射機型號為XS-ZY-500，為螺桿式注射機。注射機參數(shù)如下表：
表3.2 注射機技術規(guī)范參數(shù)
項目 參數(shù)
項目 參數(shù)
額定注射量() 500
模板最大行程(mm) 500
螺桿直徑(mm) 65
模具最大厚度(mm) 450
注射壓力(Mpa) 104
模具最小厚度(mm) 300
注射行程(mm) 200
噴嘴球半徑(mm ) 18
螺桿轉速(r/min) 50
最大成型面() 1000
注射方式 螺桿式
注射時間(s) 2.7
合模力(KN) 3500
頂桿中心距(mm) 230
3.5.1注射量的校核
在設計模具時，為確保塑件質量，應保證注射模內所需注射量在注射機實際的最大注射量的范圍內。根據(jù)生產經驗，注射機的最大注射量是其額定注射量得80%，也就是說，一個注射周期內所需注射的塑料熔體的總量必須在注射機額定注射量的80%以內[8]。
+
+ (3.2)
式中： V(m)——個成形周期內所需注射的塑料容積或質量，(或g)；
N——型腔數(shù)目；
()——單個塑件的容量或質量，(或g)；
()——澆注系統(tǒng)凝料和飛邊所需的塑料容量或質量，約為20(或g)；
該設計采用一模四腔，單個塑件的體積和質量分別為9.524和10g。
V=49.524=38.095，58.095遠遠小于其額定注射量的80%，質量等同。
滿足要求。
3.5.2鎖模力的校核
鎖模力又稱合模力，指注射機的合模機構對模具所能施加的最大夾緊力，注射機的鎖模力必須大于型腔內熔體壓力與塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積，即：
≥= (3.3)式中：——注射機的公稱鎖模力(N)；
——模內的平均壓力（型腔內的熔體平均壓力）；
——塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和()；
F——注射壓力在型腔內所產生的作用力(N)。
查表得：=20~40，經過計算的=312.32。
所以， 3500KN≥312.340KN=N=1249.2KN，滿足要求。
3.5.3注射壓力校核
注射壓力過低會導致型腔壓力不足，熔體不能順利充滿型腔；反之，注射壓力過大，不僅會造成制品溢料，甚至系統(tǒng)過載。螺桿式注射機ABS注射壓力一般是60~100MPa，取80Mpa。注射機注射壓力為104MPa，滿足要求。
模具厚度的校核：
本注射機所允許的最小厚度和最大厚度分別為300和450mm，所選模架的閉合高度為450mm，滿足要求。
3.5.4開模行程的校核
所選注射機的最大開模行程為500mm，模具結構為斜導柱側抽芯的單分型面注射模，其開模距為：
(3.4)
式中 H 1 --脫模距離(mm)，為11㎜；
H 2 --包括澆注系統(tǒng)在內的塑件高度(mm)，為140mm；
所以，開模行程大概為151mm<300mm，滿足要求。
3.5.5噴嘴尺寸
塑料注射成型模具主流道襯套小端的孔徑D和球面半徑R要與塑料注射成形機噴嘴前端孔徑d和球面半徑r滿足下面關系：
R=r+（1~2）=18mm； (3.5)
D=d+（0.5~1）=3mm。 (3.6)
3.6分型面的選擇原則
合理的選擇分型面是注塑模具設計的一個重要環(huán)節(jié)，不僅有利于澆注系統(tǒng)的布置，而且可以簡化模具結構提高尺寸精度和表面質量。分型面簡單的說就是動模和定模的接觸面，模具由此分開可取出塑件和澆注系統(tǒng)[9]。
3.6.1分型面的選擇原則
a. 分型面應選擇在塑件外形的最大輪廓處，只有這樣才能使塑件從模具中順利地脫模。
b. 有利于塑件的脫模，一般模具的脫模機構通常設置在動模一側，模具開模后塑件應該停留在動模一邊，以便塑件順利脫模。
c. 確保證塑件的尺寸精度精度要求，塑件光滑的表面不應設計成分型面，以避免影響外觀質量。
d. 分型面的選擇還應考慮模具的側向抽拔距，由于模具側向分型是由機械式分型機構來完成的，所以抽拔距都比較小，選擇分型面時應將抽芯或分型距離長的方向置于開合模的方向，將小抽拔距作為側向分型或抽芯。
e. 便于排氣，應將分型面設計在熔融塑料的流動末端，以利于模具型腔內氣體的排出。
f. 便于加工，使分型面容易加工，要使模具加工工藝最簡單[10]。
3.6.2分型面的分類
實際的模具結構基本上有三種情況：
a. 型腔完全在動模一側；
b. 型腔完全在定模一側；
c. 型腔各有一部分在動定、模中。
3.6.3分型面的確定
根據(jù)以上的要求，在該模具中分型面設在塑件上表面，是該塑件分型面的一個好的選擇，本例為潛伏式澆口。本例應該用如下圖示分型面：
圖3.2 分型面的結構
4 排氣系統(tǒng)的設計
第四章 排氣系統(tǒng)的設計
注塑模屬于型腔模，腔中有大量空氣，熔體快速進入型腔時，需要將這些空氣順序地排出型腔和澆注系統(tǒng)內的空氣及塑料受熱而產生的氣體。本設計中塑件的分型面與塑件結合的地方較多，因此，可以利用分型面的間隙配合進行排氣。同時，在本結構中有32根推桿。也利用推桿與凸模之間的間隙進行排氣，同時，側抽芯機構也可以排氣，所以可以不必單獨設計排氣槽。
第五章 澆注系統(tǒng)
5.1澆注系統(tǒng)的作用
澆注系統(tǒng)的作用是讓高溫熔體在高壓下高速進入模具型腔，實現(xiàn)型腔填充。因此它應該保證熔體迅速順利有序地充滿型腔各處，獲得外觀清晰、內在質量優(yōu)良的塑料件。
a. 模腔的填充迅速有序，并可同時充滿各個型腔；
b. 熱量和壓力損失較小，盡可能消耗較少的塑料；
c. 能夠使型腔順利排氣；
d. 澆主流道凝料容易與塑料制品分離或切除，澆口痕跡對塑料件外觀影響較?。?
e. 冷料不能進入模具型腔。
5.2澆注系統(tǒng)的組成
澆注系統(tǒng)組成是：主流道、分流道、澆口、冷料穴。
5.3主澆道設計
主澆道通常位于模具的中心，是塑料熔體的入口，其形狀為圓錐形，便于熔融塑料的順利流入，開模時又能使主澆道的凝料順利拔出。主流道垂直于分型面。主流道的設計原則如下：
a. 主流道的長度越短越好，主流道越短，模具排氣負擔越輕，流道料越少，縮短了成型周期，減少了熔體的能量損失。
b. 為了便于脫模，在設計上大多采用圓錐形，兩板模主流道錐度取2~4，三板?？扇?~10。
c. 主流道尺寸要滿足裝配要求，主流道小端直經D要比料筒噴嘴直徑D大0.5mm~1mm，一般情況下，D=3.2mm~4.5mm。
d. 主流道應該設計在澆口套內，應該盡量與模具中心重合，避免澆口套位置偏心或采用傾斜式主流道[8]。
注射機的噴嘴和澆口套的配合及尺寸關系見圖5.1所示：
圖5.1噴嘴與澆口套的尺寸關系
澆口套的尺寸設計要求：
(1) 澆口套與注射機噴嘴接觸處球面的圓弧度必須吻合。設模具澆口套球面半徑為R，注射機球面半徑為r，其關系式如下：
= +(0.5～1);
(2) 澆口套進口的直徑d應比注射機噴嘴孔d0，圖5.1噴嘴與澆口套尺寸關系直徑大1-2 。
(3) 主流道的尺寸（如圖5.2）計算
圖5.2 主流道尺寸
根據(jù)(1)可知=4。
當注射模主流道和分流道的剪切速率~。澆口的剪切速率～時，所成型的塑件質量較好。由此，對一般熱塑性塑料，將以上推薦的剪切速率值作為計算依據(jù)，則可用以下經驗公式表示：
= (5.1)
式中體積流量澆注系統(tǒng)斷面當量半徑
確定主流道的體積流量：
取主流道=1500。由式(5.1)得
====0.55cm
=20.55=1.1cm=11mm。
5.4冷料穴設計
冷料穴是澆注系統(tǒng)中，用以在注塑過程中儲存熔融塑料的前端冷料，直接對著主流道孔或分流道延伸段的槽。作用是防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔。
冷料穴一般開設在主流到對面的動模板上（亦即塑料流動的轉向處），其標稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度約為直徑的1～1.5倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積[11]。
本設計中，設計的是分流道冷料穴。如下圖5.3
5.3 分流道和冷料穴位置關系
5.5分流道設計
分流道是連接主流道和澆口的進料通道，在一模成型多個制件的多腔模中，為了把主流道的物料分配到各個澆口，都必須設置分流道，是多澆口模具澆注系統(tǒng)的重要組成部分。普通澆注系統(tǒng)的分流道一般都開設在分型面上，以便在開模時脫出澆道凝料。
常用的分流道截面形狀有圓形、梯形、U形和六邊形。
本設計中采用的分澆道的截面形狀為U形如圖5.4，U形分流道易于加工，熱量損失和壓力損失都不大，因此是最為常用的形式。
分澆道的截面尺寸計算：
確定分流道體積流量
再根據(jù)式(4-6)得
根據(jù)經驗公式驗證 h=6，
圖5.4 分流道的結構
5.6澆口設計
澆口是連接分澆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，是主流道、分流道與型腔之間的連接部分。常用的斷面形狀為圓形和矩形。澆口的形狀、位置和尺寸對制品的質量影響很大。
澆口的形式很多，包括側澆口、潛伏式澆口、點澆口、直接澆口、扇形澆口等。
5.6.1澆口位置的選擇原則
a. 避免引起熔體破裂。
b. 澆口應開設在制品截面最厚處。
c. 有利于塑料熔體流動，型腔排氣。
d. 減少熔接痕的影響，減少制品的翹曲變形。
在本設計中采用的是潛伏式澆口。潛伏式澆口俗稱隧道澆口，形狀為圓錐形，是點澆口的變異，潛伏式澆口主要有潛凹模、潛凸模、潛小推桿、潛大推桿、潛筋、圓弧式潛伏式澆口幾種[12]。
本設計選用潛大推桿澆口，它的優(yōu)點有進料位置較靈活，且制品分型面處不會留下進料口痕跡；制品經冷卻固化后，從模具中被推桿頂出來時，澆口會被自動切斷，無須后處理；不會在制品表面留有噴射帶來的噴痕和氣紋等問題；有點澆口的優(yōu)點，又有側澆口的簡單；澆口位置自由較大。缺點是壓力損失大，適用于彈性好的塑料。因為本設計塑件是手機外殼，表面精度要求較高，不要留下任何痕跡，所以選用潛大推桿澆口。結構圖如下圖5.5示。
圖5.5澆口結構示圖
5.7澆口套的選擇
澆口套通常分為兩板模澆口套和三板模澆口套兩大類，本設計選用兩板模澆口套。澆口套與定位圈配合使用，其中澆口套是注塑模具的入口，尺寸與注塑機的尺寸有關。一般情況下，澆口套的直徑根據(jù)模架大小選取，有D=12和D=16兩種類型。澆口套壓配于定模板，本設計選用D=16。其尺寸規(guī)格如圖示。
圖5.4 澆口套結構形式
6 拉料桿的設計
第六章 拉料桿的設計
拉料桿的位置在正對主澆道的動模板上，一般處于分澆道的末端，它的作用是將物料前端的“冷料”收集起來，防止“涂料”進入型腔而影響塑件的質量。開模時拉料桿能起到將主澆道的冷凝料拉出的作用，拉料桿的直徑應比主澆道的大端直徑稍大一些。拉料部分的形式應按塑料種類，澆注系統(tǒng)的尺寸及模具結構而定。
拉料桿的形式：Z形拉料桿、倒錐形或圓環(huán)拉料桿、球形拉料桿、尖錐形拉料桿、澆道拉料桿[13]。
本設計采用Z形拉料桿。這是最常用的一種形式，拉料桿前端的Z形凹將主澆道凝料緊緊拉住，開模時隨塑件一起留在動模上，它一般要同頂桿配合使用。尺寸如下圖所示。
圖6.1 拉料桿的結構形式
第七章 成型零件設計
注射模具的成形零件是指成型制品的型腔、型芯、成型滑塊等。凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的內表面，成形桿用以形成制品的局部細節(jié)。成形零件，其內部尺寸、強度、剛度、材料和熱處理以及加工工藝性，是影響模具質量和壽命的重要因素[14]。
7.1凹模結構設計
凹模是成形制品外表面的成形零件。本設計中選用整體式凹模結構，直接在模板上加工而成，一般不進行熱處理。它由整塊材料加工制成，其特點是強度和剛度高，不會使制品產生拼接縫痕跡，加工較困難，需用電火花機床和立式銑床加工，適合于形狀簡單的中小型制品。所以定模板采用整體式凹模結構。
7.2整體結構的優(yōu)缺點
a. 成型零件的剛性好；
b. 模具零件數(shù)量少；
c. 模具裝配及拆卸方便；
d. 制品表面無分型痕跡；
e. 模具外形尺寸可以縮?。?
f. 容易設置冷卻方式。
g. 加工困難，維修麻煩。
7.3成形零件工作尺寸計算
7.3.1工作尺寸分類和確定
塑料制品的幾何尺寸分別稱為凹模尺寸、型芯尺寸和中心距尺寸。其中凹模尺寸分為深度尺寸和徑向尺寸；型芯尺寸分為高度尺寸和徑向尺寸。中心距尺寸一般指成形零件上某些對稱結構之間的距離。
7.3.2影響尺寸誤差的因素
a. 成型零件的制造偏差
成型零件的制造偏差包括加工偏差和裝配偏差。在設計模具成形零件時，一定要根據(jù)制品的尺寸精度要求，選擇合理的成型零件結構及加工制造方法，使由制造偏差所引起的制品尺寸偏差保持在盡可能小的程度。一般要求 不要大于制品尺寸公差的1/3。
塑料制品尺寸公差，（精度等級IT4）
。 (7.1)
b. 成型零件的磨損
模具成型零件的磨損主要來自熔體的沖刷和制品脫模時的刮磨，其中被刮磨的型芯徑向表面的磨損量最大。在實際生產中，要求不大于制品尺寸公差的1/6，生產中實際注射量25萬次，型芯徑向尺寸磨損量約為0.02~0.05mm。
c. 塑料制品的成型收縮
成型收縮率受注射工藝條件的影響，可能在其最大值和最小值之間波動，所產生的誤差()。
(7.2)
式中： —塑料的最大成型收縮率；0.7%
—塑料的最小成型收縮率；0.4%
—制品尺寸(mm)。塑件高9mm。
通過計算得=0.027mm。
d. 模具活動零件配合間隙的影響
模具在使用中導柱和導套之間的間隙會逐漸變大，會引起制品徑向尺寸誤差的增加。模具分型面間隙的波動，也會引起制品深度尺寸誤差的變化。在模具成型零件工作尺寸計算時，必須保證制品總的尺寸誤差不大于制品尺寸允許的公差，即
=0.380mm。
e. 毛邊厚度對塑件制品尺寸精度的影響
毛邊是影響塑料制件尺寸精度的因素之一。模具不同，往往毛邊值不同。本設計根據(jù)成型的材料、接觸面積大小及模具類型在0.02mm~0.2mm范圍內選。
塑件可能產生最大誤差，塑件公差應大于各種誤差累計之和。
7.4成型零件工作尺寸的計算
7.4.1型腔徑向尺寸計算
(7.3)式中：，為0.380mm；
0.120mm；
取0.5%；
—塑件制品的尺寸mm。
按平均值法：
=122.19；
；
。
7.4.2型芯徑向尺寸
(7.4)
按平均值法：
7.4.3凹模深度
(7.5)式中：
H—制品高度名義尺寸，為9mm。
通過計算得：
7.4.4型芯高度
(7.6)
7.4.5中心距
(7.7) 式中：—模具中心距名義尺寸；
L—制品中心距名義尺寸，110mm。
通過計算得：
7.5動模墊板厚度計算
動模板受到成型壓力非常大，由于受到成型壓力而發(fā)生變形，若此變形過大，就會導致塑件的壁厚發(fā)生變化，還會發(fā)生溢料現(xiàn)象，一次必須將其最大變形量限制在0.1~0.2mm以下，因而必須將其最大變形量限制在規(guī)定的范圍內，對動模板的厚度要進行計算來確定，計算公式如下：
(7.8)式中 : A————型芯在分型面上的投影面積A=322.56；
p————模具型腔內最大的溶體壓力，一般是30~50Mpa；
————動模墊板的長度500mm；
L————動模墊板的寬度450mm；
E————彈性模量，碳鋼：E=2.1×()；
————模具剛度計算許用變形量， =0.1mm
經計算的，帶入數(shù)據(jù)得 h =12.1 mm，本設計由于結構特殊，動模板厚度最終采用60mm，完全合乎設計要求。
第八章 頂出機構的設計
在注射成型的每一循環(huán)中，塑件必須由模具型腔中取出。完成取出塑件這個動作的機構就是頂出機構，也稱為脫模機構。脫模機構的作用包括塑件等的脫出、取出兩個動作，即首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料與模具松動分離，稱為脫出，然后把其脫出物從模具中取出[15]。
8.1頂出機構的基本要求
a. 運動靈活順暢，具有足夠的強度、剛度，工作穩(wěn)定可靠，容易制造和裝配；
b. 接觸塑料件的配合間隙無溢料現(xiàn)象；
c. 對塑料頂推力分布均勻合理，對塑料件外觀無損壞，不會引起塑料件變形或使塑料件破裂；
d. 有利于將塑料件和流道凝料帶向動模一側；
e. 復位要可靠。
8.2頂出機構的設計原則
a. 推桿的直徑不宜過細，應有足夠的剛度和強度；
b. 保證塑件不變行損壞；
c. 承受一定的推力；
e. 推桿和推桿孔的配合應靈活可靠不發(fā)生卡住現(xiàn)象；
f. 塑料制品靠近主流道處的內應力大，易碎裂，因此在主流道處盡量不設推桿。
8.3頂出機構的確定
本模具采用的為動模一次頂出機構，它包括常見的頂桿、頂管、推板、頂塊頂出機構。該機構是最常用的頂出方式。即塑件在頂出機構的作用下，通過一次動作即可頂出?；谝陨显瓌t，該模具的脫模零部件設在動模上，選擇推桿頂出形式。
8.4脫模力的計算
脫模力是從動模一側的主型芯上脫出塑件所施加的外力，需克服塑件對型芯包緊力、真空吸力、脫模機構本身的運動阻力等。由于影響脫模力的因素很多，在生產過程中只要考慮主要因素，因此可按簡化公式計算：
(8.1) 式中： Q-脫模力(N)；
A-側型芯被包緊的截面周長(cm)；
h-成型部分的深度(cm)；
q-單位面積壓力，一般取800~1200(N/)；
-摩擦系數(shù)，取0.1~0.2；
-脫膜斜度，一般ABS脫膜斜度為。
8.5頂桿直徑的確定及校核
8.5.1頂桿直徑的確定
推桿包括圓推桿、扁推桿及導型推桿。由于塑件的外觀尺寸，底部空間較大，由于圓推桿是最簡單、最普通的推出裝置，而且圓推桿與推桿孔都易于加工。所以選用圓推桿，本設計選用推桿直徑為6mm，以滿足強度要求，如下圖所示。
圖8.1頂桿分布圖
8.5.2頂桿直徑的校核
頂桿的受力狀態(tài)可簡化為“一端固定、一端鉸支”的壓桿穩(wěn)定性力學模型，由歐拉公式簡化為：
d=Φ(L2Q/nE)1/4 (8.2)式中： d——頂桿直徑，mm；
Φ——安全系數(shù)，范圍在1.4～1.8之間，此處取1.5；
L——頂桿長度；
Q——脫模阻力N；
n——頂桿根數(shù)，n=32；
E——頂桿材料的彈性模量（MPa）該材料為2.9105 。
=4Q/nπd ≤[] (8.3)式中：為頂桿所受的應力，MPa；
[]為頂桿材料的許用應力，MPa。
代入數(shù)值計算的d=2.56mm；27.84Mpa[]=150Mpa。
由上式可知，頂桿所受應力遠遠小于頂桿材料的許用應力，所以推桿滿足強度要求。
8.5.3頂桿的形式
頂桿可以分為普通頂桿、成形頂桿、錐面頂桿，該模具的頂桿形式選擇普通頂桿，如下圖所示。
圖8.1 頂桿的結構
8.5.4頂桿的固定形式
由于本模具需要的頂桿數(shù)目為32根，為了便于加工，用凸模、動模板、動模支撐板、頂桿固定板四塊板組成固定部位。
圖8.2 頂桿的固定結構
8.6復位桿的設計
復位桿的作用是使推出機構恢復原位，當開模時推桿在推板的推動下將塑料制品推出，反推桿也同時凸出模板表面。當再次注射時，在模具閉合過程中，定模表面與反推桿接觸，并使反推桿推動推出機構一起返回原始位置。
8.6.1復位桿的組合形式
圖8.3 復位桿和彈簧的組合形式
8.6.2 復位桿的尺寸
圖8.4 復位桿的結構
第九章 導向機構設計
導向機構的功能是用于動、定模之間的開合模導向和脫模機構的運動導向，保證動、定模能夠對準，使動模和定模上的成型表面在模具閉合后形成形狀和尺寸準確的腔體。從而保證塑料件形狀、壁厚和尺寸。導向機構除了其導向和定位作用外，還可以增加承受側壓力的能力，保證模具運動平穩(wěn)[16]。
9.1導向機構的作用和設計原則
9.1.1導向機構的作用
a. 定位作用 確保動、定模按預定方案合模，確保型腔的正確形狀。
b. 導向作用 引導動、定模準確配合，避免型芯與凹模發(fā)生碰撞。
c. 承受一定的側壓力 充模過程中產生側壓力，需由導向機構承擔。
d. 保持運動平穩(wěn)作用 有保持機構運動靈活平穩(wěn)的作用。
e. 承載作用 導柱有承受推件板和型腔板的重量作用。
9.1.2導柱和導套的設計原則
a. 盡量選用標準模架；
b. 合理的布置導柱的位置；
c. 導柱工作部分的長度應比型芯端面高出6mm以上，以確保其導向與引導作用；
d. 導柱工作部分需要有精度配合，以減小摩擦；
e. 導柱與導套應有足夠的耐磨性；
f. 導柱頭部應制成錐形或球頭形；
g. 導柱可以設置在動模一邊或定模一遍，為了便于塑料制品脫模，導柱最好裝在定模板上。
9.2導柱導套的設計
導柱導向是指導柱與導套采用間隙配合使導柱在導套內滑動，配合間隙一般采用H7/k6級配合，主要零件有導柱和導套。
9.2.1導柱的設計
導柱的結構形式有兩種：一種為單節(jié)式導柱，另一種為臺階式導柱。小型模具采用單節(jié)式導柱，大型模具采用臺階式導柱。本設計采用帶頭導柱，加油槽，導柱的直徑可用下式校驗：
d=(64WL3/3E） (9.1) 式中： W———導柱承受的模板重力(N)；
L——模板中心距導柱根部距離(mm)；
E——材料彈性模量。
根據(jù)模板外形尺寸查表得直徑d=40mm。
根據(jù)標準模架選直徑為40mm長度為155mm的導柱，尺寸如下圖9.1：
圖9.1 導柱的結構
9.3導套的設計
導套與安裝在另一半模上的導柱相配合，用以確定動、定模的相對位置，保證模具運動的圓套形零件。導套的端面應倒圓角，導柱孔最好做成通孔，利于排除孔內剩余空氣。
圖9.2 導套的設計
9.4導向孔的布局
導向零件應合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心距模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具的強度，防止壓入導柱和導套后發(fā)生變形。
圖9.3 導向孔的布局
10 抽芯機構的設計
第十章 抽芯機構的設計
10.1抽芯機構概述
當制品具有與開模方向不同的內側孔、外側內或側凹時，除極少數(shù)情況可以強制脫模外，一般都必須將成型側孔做成可移動的結構，在制品脫膜前，先將其抽出，然后再從型腔中和型芯上脫出制品。完成側向活動型芯抽出和復位的機構就叫側向抽芯機構。
抽芯機構分為手動、機動、液壓或氣動抽芯，通過側向抽芯機
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