103-手機外殼注塑模具的設(shè)計
103-手機外殼注塑模具的設(shè)計,103,手機外殼,注塑,模具,設(shè)計
畢業(yè)設(shè)計（論文）中期報告
題目：手機外殼注塑模具設(shè)計
1.設(shè)計（論文）進展狀況
本設(shè)計已經(jīng)完成以下內(nèi)容：
（1） 對于在開題報告中，老師對我總設(shè)計草圖，開題報告中提出的相關(guān)問題，我修改了平面圖、剖面圖，通過指導老師的檢查；完善了開題報告的內(nèi)容和格式。
（2） 根據(jù)相關(guān)規(guī)定、規(guī)范和原則，完成了塑件的材料選擇及其工藝性的了解，成型方案的擬定和模架的選擇，外文文獻的翻譯，塑件總裝配圖初步的繪制。
具體完成情況如下：
1.1 塑件原材料的分析
圖1 塑件圖
（1）該制品所用材料為ABS塑料，其是由三種單體聚合而成，故而它有三種單體的綜合性能。ABS塑料具有較高的沖擊強度和表面硬度以及耐磨性，適合旋手柄的使用需求。另外，它具有化學穩(wěn)定性和良好的節(jié)電性能，制品的尺寸穩(wěn)定性好，表面光澤，可拋光和電鍍。
（2）ABS塑料有較好的成型性能，它的流動性較好，成型收縮率較小，比熱容較低，塑化和凝固效率高，利于制品的成型，但是ABS塑料的吸水性大，成型前必須干燥，干燥時采用負壓沸騰干燥。
1.2 分型面的選擇
分型面為定模和動模的分界面，每個塑件的分型面可能有一種，也可能有幾種選擇。合理的選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。
選擇分型面應考慮以下幾個原則：
（1）分型面應選在制品最大截面處；（首要原則）
（2）分型面的痕跡不影響制品的外觀；
（3）澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理安排；
（4）有利于排氣；
（5）使推桿的痕跡不露在塑件的外觀表面上；
（6）使塑件開模后留在動模上，便于推出機構(gòu)的設(shè)置；
（7）盡可能滿足使用要求且容易脫模；
（8）盡量減小制品在合模方向上的投影面積，以減小所需的鎖模力；
（9）有利于簡化模具結(jié)構(gòu)，保證制品的尺寸精度；
（10）長型芯置于開模方向上；
圖2 分型面的選擇
1.3 型腔的排列方式的確定
（1） 塑件尺寸精度
（2） 模具制造成本
（3） 注塑成形的生產(chǎn)效益
（4） 制造難度
本設(shè)計根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)的特點，考慮型腔布局方式，采用一模兩腔的模具結(jié)構(gòu)，這樣比一模一腔模具的生產(chǎn)效率高，同時結(jié)構(gòu)更為合理。
圖3 型腔圖
2.存在問題及解決措施
存在的問題：在本設(shè)計里涉及到了許多非標準件的選用，雖然之前接觸過，但在綜合考慮結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟等方面還有所欠缺。我會認真的參考資料積極地和同學討論，向老師請教。還有就是軟件畫圖存在問題不能完全按照計算結(jié)果畫出相一致的圖。
解決措施：繼續(xù)完善計，從圖中改進，優(yōu)化設(shè)計，以求更加準確。
3.后期工作安排
（1）對所確定的實施方案進行全面的、系統(tǒng)的設(shè)計與分析。
（2）修改完善裝配圖。
（3）撰寫說明書，完成畢業(yè)設(shè)計的其余部分。
（4）完成論文的錄入排版，準備答辯。
（5）畢業(yè)答辯，裝訂論文。
指導教師簽字：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
題目：手機外殼注塑模具的設(shè)計
1畢業(yè)設(shè)計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況）
1.1題目背景和意義：
我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。模具市場的總體趨勢是平穩(wěn)向上的，在未來的模具市場中，塑料模具發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。本設(shè)計題目涉及目標均為工程實際零件，通過對塑件的實體測繪，完成基本參數(shù)的采集，然后運用《塑料模具設(shè)計》《塑料成型工藝》等知識，指導學生利用Pro/E、CAD等軟件完成模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計，并進行相關(guān)的核計算，完成包括選材、熱處理、制造工藝規(guī)程、可行性分析等工作。本設(shè)計旨在鍛煉學生在專技術(shù)應用能力上達到培養(yǎng)目標的基本要求，在塑料成型工藝與塑料模具設(shè)計技術(shù)方面得到全面提高，并受到模具設(shè)計工程師的基本訓練。
1.2國內(nèi)外相關(guān)研究情況
1.2.1國外塑料模板研究現(xiàn)狀
塑料模板是節(jié)能型綠色環(huán)保產(chǎn)品,具有廣闊的發(fā)展前景。近幾年,國外工業(yè)發(fā)達國家的塑料模板發(fā)展很快,開發(fā)了各種品種規(guī)格的塑料模板。
1.2.2德國塑料模板的應用情況
德國NOE模板公司,是德國較大的跨國模板公司之一多年前,該公司研制開發(fā)了一種NOE PLAST可塑模 板內(nèi)襯可以把精美的木紋、浮雕大理石、花崗石等外飾面真實地表現(xiàn)到混凝土上,創(chuàng)造出更具建筑美感的混凝土表面。已設(shè)計出130多種不同花紋,可以滿足外裝飾為木制、磚瓦石料石膏等外觀效果(如圖1所示)。這種模板內(nèi)襯用于預 制混凝土和現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu),能得到同樣的效果,如果使用得當 ,可以周轉(zhuǎn)100次以上,廣泛應用于橋梁、立交橋、建筑外墻、隔聲墻、天花板,以及車站辦公樓、飯店等公共建筑的地坪。由于在混凝土內(nèi)可以加入不同顏色的調(diào)料,使?jié)沧⒌幕炷溜椕娓普?這種模板將混凝土澆注與外裝飾結(jié)合 施工,可以省去大量裝飾用的材料和人工費用,綜合經(jīng)濟效果較好的。
（a） (b)
圖 1 NOEPLAST 可塑模板內(nèi)襯
1.2.3美國塑料模板應用情況
美國SYMONS模板公司是全球較大的模板公司之一。該公司模板產(chǎn)品在美國的市場占有率最大,SYMONS鋼框膠合板模板系統(tǒng)在世界很多國家的建筑工程中已得到大量應用。近年來,該公司大力研制開發(fā)了各種塑料裝飾襯模,這種模板共分7大類,193種,705個規(guī)格其中線條型襯模有40種,13個規(guī)格,木紋型襯模有34種, 126個規(guī)格；磚塊型襯模有8種,38個規(guī)格；石塊型襯模有12種,56個規(guī)格；石料型襯模有34種,98個規(guī)格；平滑凹槽型襯模有44種,170個規(guī)格；其他類型襯模有 21種,79個規(guī)格。在澆注的混凝土內(nèi)可以摻入不同顏料,因此可以成型各種顏色和各種花紋的外裝飾及地坪,效果較好的,如圖2所示。
圖2 SYMONS模板公司塑料模板
1.2.4國內(nèi)塑料模板研究現(xiàn)狀
我國目前建筑塑料模板的產(chǎn)量很低,還沒有得到普遍推廣應用,各種塑料模板正 處于不斷開發(fā)和發(fā)展的階段。以下介紹我國一些的塑料模板應用情況。
1.2.5玻璃纖維增強塑料模板
1982年寶鋼工程指揮部和上海躍華玻璃廠聯(lián)合研制成定型組合式增強塑料模板,于1983年通過鑒定這種模板選用聚丙烯為基材,玻璃纖維增強復合材料,采用注塑模壓成型,模板結(jié)構(gòu)和規(guī)格尺寸與組合鋼模板基本相同，通過上海寶鋼10多項建筑工程應用,取得較好的效果,受到施工人員的好評。
1.2.6 竹材增強木塑模板
2004年,湖北石首鑫隆塑業(yè)有限公司研制成功了竹材增強木塑模板,以聚丙烯樹脂為基材,添加木屑和阻燃劑,以竹筋為增強的結(jié)構(gòu)性板材,采用層壓機熱壓成形。這種模板的特點是采用竹筋增強,材料的強度和剛度較好的,能達到有關(guān)標準的要求；樹脂內(nèi)添加了木屑,減少了樹脂用量,減輕了重量,降低了成本。周轉(zhuǎn)可達 30~50次,用于鋼框塑料模板可以使用100次左右,這種模板在橋梁工程中得到大量應用,效果較好的。
2本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1 本課題研究主要內(nèi)容：
（1）對塑件進行實體測繪，并完成基本參數(shù)的計算及注射機的選用；（2）確定模具類型及結(jié)構(gòu)，完成模具的結(jié)構(gòu)草圖的繪制；（3）運用Pro/E、CAD等工具軟件輔助設(shè)計完成模具整體結(jié)構(gòu)；（4）對模具工作部分尺寸及公差進行設(shè)計計算；（5）對模具典型零件需進行選材及熱處理工藝路線分析；（6）對設(shè)計方案和設(shè)計結(jié)果進行經(jīng)濟分析和環(huán)保分析 （7）繪制模具模具零件圖及裝配圖；（8）對模具結(jié)構(gòu)進行三維剖析，輸出模具開合結(jié)構(gòu)圖；（9）選2個典型零件編制加工工藝規(guī)程；（10）編寫設(shè)計說明書。內(nèi)容如下：
①塑件成型工藝性（原材料、結(jié)構(gòu)和尺寸）分析；
②計算塑件的體積和重量（包含初選注射機型號）；
③塑件注射工藝參數(shù)的確定；
④注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計（選擇分型面、確定型腔數(shù)量和排列方式、澆注系統(tǒng)設(shè)計、成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計等）；
⑤模具設(shè)計的有關(guān)計算（包含注射機有關(guān)參數(shù)的校核）等；
⑥Nc加工軌跡及G代碼；
2.2研究方案
首先進行模具設(shè)計，可以按模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計—注塑機的選擇—澆注系統(tǒng)的設(shè)計
—分型面選擇—導向和定位機構(gòu)的設(shè)計—側(cè)向分型及抽芯機構(gòu)的設(shè)計—溫度調(diào)節(jié)系
統(tǒng)的設(shè)計—模具總裝圖。
表1單型腔與多型腔的對比
類 型
優(yōu) 點
缺 點
使用范圍
單型腔模具
塑件的精度高；工藝參數(shù)易于控制；模具結(jié)構(gòu)簡單；制造成本低，周期短
塑料成型的生產(chǎn)率低，塑件的成本高
塑件較大，精度要求較高或者小批量試產(chǎn)
多型腔模具
塑料成型的生產(chǎn)率高，成本低
塑件的精度低；工藝參數(shù)難以控制；磨具結(jié)構(gòu)復雜；成本高，周期長
大批量、長期生產(chǎn)的小型塑件
另外該塑件形狀為殼類零件，整體結(jié)構(gòu)較規(guī)則，尺寸較小，且是大批量生產(chǎn)，為了提高生產(chǎn)率，降低成本，故采用注塑模具成批生產(chǎn)。該塑件壁薄，不宜用推桿，所以采用推件板推出脫模。該模具采用一模四腔,對比如表1，必須設(shè)置分流道，用點澆口形式從零件底部中心進料，利用間隙即可排氣。
2.3研究方法或措施
（1）、利用相關(guān)教材及參考資料，以及查閱圖書館的相關(guān)手冊。并利用網(wǎng)絡(luò)資源了解塑料模具的相關(guān)理論知識。
（2）、使用Pro/E軟件將設(shè)計完成的塑料制品調(diào)入到模具設(shè)計模組當中，進行裝配和型腔排布，再進行注射塑料模具、型腔、型芯滑塊等成型零件的設(shè)計，最后完成二維工程和三維視圖。
（3)、運用所學輔助軟件CAD進行繪制典型的零件圖、模具裝配圖等。
(4)、編寫設(shè)計說明書。
3本課題研究的重點及難點，前期已開展工作
本課題的重點是：利用PROE進行模具的繪制，結(jié)構(gòu)圖、零件圖，注塑設(shè)備選擇，確定收縮率和分型面，模架、澆注系統(tǒng)設(shè)計。
難點是：注塑機的選型，導向與定位機構(gòu)的設(shè)計。
前期已開展的工作：查閱了手機外殼注塑模具設(shè)計的相關(guān)資料，了解了注塑模具的的大概方案；繪制proe三維圖，以及二維圖；整理資料。
4完成本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫）
1) 1周：前期準備，查閱資料，了解課題。
2) 2-3周：研究塑件的結(jié)構(gòu)和材料等，繪制塑件的三維圖和CAD圖。
3) 4周：完成開題報告，進行開題檢查。
4) 5-6周：對零件進行測量，確定零件的幾何尺寸。
5) 7周：完成中期報告，進行中期檢查。
6) 8周：在對零件進行分析，繪制零件圖。
7) 9-10周：完成結(jié)構(gòu)設(shè)計和裝配圖的繪制。
8) 11-12周：完成三位建模，并進行模型裝配。
9) 13-14周：完善裝配模型，撰寫畢業(yè)論文。
10) 15周：整理資料，進行畢業(yè)答辯。
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
所在系審查意見：
系主管領(lǐng)導： 年 月 日
參考文獻
[1]劉彤,李季,公偉廣,陳前林.淺述塑料模板的優(yōu)越性與國內(nèi)外研究現(xiàn)狀[J]. 廣州化工 2010年38卷第5期：32-33
[2]王強.手機外殼注射模具設(shè)計與制造[J].材料加工工程.2007， 碩士
[3]陳愛霞， 金海霞.小型斜滑塊內(nèi)側(cè)抽芯塑料注塑模具設(shè)計[J]廣西輕工業(yè). 2010-04-15
[4]張維合.手機面蓋精密注塑模具設(shè)計[J].工程塑料應用2012年09期
[5]趙世友. 塑料按鍵注塑模具設(shè)計[J]. 塑料科技. 2011年02
[6]丁智平.陳吉平. 一種側(cè)抽芯注塑模設(shè)計[J].工程塑料應用. 2002年06
[7]范軍. 電視機零部件注塑模具設(shè)計[J].工程塑料應用. 1988年04.[8]楊占堯,趙衛(wèi)兵 塑料注射模排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].工程塑料應用. 2005年07.[9]何延輝 ，匡余華.手機保護套注塑模具設(shè)計[J]
[10]范有發(fā)，肖雪清，范新鳳.薄壁殼形塑料件精密注射模設(shè)計[J].工程塑料應用.2011 年07期
[11]黨根茂,駱志斌,李集仁[M].編著模具設(shè)計與制造.西安電子科技大學出版社2001 年
[12]王勻主編.Pro/e 模具設(shè)計[M].機械工業(yè)出版社.2005
[13]屈華昌主編.塑料成型工藝與模具設(shè)計[M].機械工業(yè)出版社.2005
[14]王樹 主編.注塑模局設(shè)計與制造實用技術(shù)[M].華南理工大學出版社
[15]《現(xiàn)代模具技術(shù)》編委會.注塑模具成型原理與注塑模具設(shè)計[M].國防工業(yè)出版社. 1996年1月
[16]Jongsoo Lee. Micro Genetic Algorithm Based Optimal Gate Positioning[J].Journal of Mechanical Science and Technology,2007(21)；789-798
[17]Koric, Seid. Journal of Materials Processing Technology[M]. 2008
[18]Dr M. S. Gadala,J. Wang. A practical procedure for mesh motion in arbitrary Lagrang ian-Eulerianmethod[J].EngineeringwithComputers[M]. 1998
本科畢業(yè)設(shè)計（論文）
題目：手機外殼注塑模具設(shè)計
手機外殼注塑模具設(shè)計
摘?? 要
在現(xiàn)實生活里，手機已經(jīng)成為人們的一個生活必須品。本次設(shè)計的制品為手機外殼注射模設(shè)計，利用Pro/E軟件CAD軟件對手機外殼及模具進行三維造型，模架選取，裝配圖和零件圖。從塑料產(chǎn)品成型特征、分型面的選擇、澆注系統(tǒng)設(shè)計、型芯和型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計，推出機構(gòu)設(shè)計、冷卻系統(tǒng)設(shè)計、導向機構(gòu)設(shè)計等多方面詳細闡述了手機外殼注塑模具的設(shè)計過程。同時合理地選擇了注塑機，并對注塑壓力，?鎖模力，頂出力等注射工藝參數(shù)進行校核，進一步保證了設(shè)計的合理性。如此設(shè)計出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運用可靠。最后對模具結(jié)構(gòu)與注射機的匹配進行了校核，并用Pro/e繪制了一套模具裝配圖和零件圖。
關(guān)鍵詞：?手機；注塑模具；裝配圖
?????
I
Mobile?Phone?Casing?Plastic?Mold?Design
Abstract
?In?real?life,?the?mobile?phone?has?become?one?of?the?necessities?of?life.?The?design?of?products?for?the?mobile?shell?injection?mould?design,?use?Pro/E?software?CAD?software?of?cell?phone?shell?and?die?for?3?d?modeling,?formwork?selection,?and?the?assembly?drawing.?From?plastic?moldingcharacteristics,?classification,?the?selection?of?gating?system?design,?cores?and?cavity?structure?design,?roll?out?mechanism?design,?cooling?system?design,?steering?mechanism?design?and?so?on?various?details?a?cell?phone?casing?injection?mold?design?process.?At?the?same?time?for?reasonable?selection?of?the?plastic?injection?machine,?and?the?injection?pressure,?clamping?force,?top,?the?output?and?injection?process?parameters,?check?the?further?ensure?that?the?rationality?of?the?design.?So?the?structure?of?the?design?to?ensure?reliable?mould?work.?Finally?in?mould?structure?and?the?matching?of?the?injection?machine,?check?the?Pro/e?and?draw?a?mold?assembly?drawing?and?drawing.?
Key?Words:Mobile?Phone；Injection?Mould；Assembly?Drawings?
II
主要符號表
K 安全系數(shù)
E 材料彈性模量
Smax 塑料的最大收縮率
Smin 塑料的最小收縮率
Δs 塑件公差
Φ 安全系數(shù)
Qcp 塑料平均收縮率
S頂 頂出行程
Ds 塑件內(nèi)形基本尺寸
α 傾斜角
Hs 塑件內(nèi)形深度基本尺寸
Q 抽拔阻力
P1 動模受的總壓力
P 斜導柱所受的彎曲力
F 塑件的投影面積
ε 塑件收縮率
P 型腔壓力
f 摩擦系數(shù)
K 修正系數(shù)
μ 塑料泊桑比
III
I
目 錄
1 緒論 2
2 工藝分析 4
2.1塑件的材料分析 4
2.1.1材料使用性能分析 4
2.1.2材料成型性能分析 4
2.2塑件的尺寸精度和表面質(zhì)量分析 4
3 設(shè)備的確定 6
3.1型腔數(shù)目以及布局確定 6
3.1.1型腔數(shù)目確定 6
3.1.2布局確定 6
3.1.3注射成型過程 7
3.2注射機初選 7
3.2.1塑件體積和質(zhì)量計算 7
3.2.2選定的注射機型號和工藝參數(shù) 8
4 分型面的確定 9
5 成型零件的設(shè)計 11
5.1型腔板側(cè)壁的厚度確定 11
5.2型腔板尺寸確定 11
5.3成型尺寸計算 11
5.3.1型腔尺寸計算 12
5.3.2型芯尺寸計算 13
6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 14
6.1主流道設(shè)計 14
6.1.1主流道尺寸 15
6.2分流道的設(shè)計 15
6.2.1分流道的截面形狀 16
6.2.2分流道的截面尺寸 16
6.3澆口設(shè)計 16
6.3.1澆口類型確定 17
6.3.2澆口尺寸確定 17
7 結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計 18
7.1導柱導套的設(shè)計 18
7.2定位圈的設(shè)計 18
7.3墊塊的設(shè)計 18
8 推出機構(gòu)的設(shè)計 19
8.1脫模力計算 19
8.2推出機構(gòu)的類型確定 19
8.3機動分型抽芯機構(gòu) 19
8.4側(cè)抽機構(gòu)的分類 19
8.5復位桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計 20
8.5.1復位桿的作用 20
8.5.2復位桿的結(jié)構(gòu) 20
9 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 21
9.1冷卻介質(zhì) 21
9.2澆口的設(shè)計 23
10 標準模架選擇 24
11 注射機工藝參數(shù)及安裝尺寸校核 25
11.1鎖模力校核 25
11.2最大注射容量校核 25
11.3安裝尺寸以及有關(guān)尺寸的校核 25
11.3.1模具閉合高度校核 25
11.3.2最大開模行程校核 26
12 典型零件加工工藝過程 27
13 結(jié)論 28
參考文獻 29
致 謝 30
畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 31
畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明 32
V
緒論
16
1 緒論
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斷擴大，如：家用電器、儀器儀表，建筑器材，汽車工業(yè)、日用五金等眾多領(lǐng)域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。一個設(shè)計合理的塑料件往往能代替多個傳統(tǒng)金屬件。工業(yè)產(chǎn)品和日用產(chǎn)品塑料化的趨勢不斷上升。塑料作為現(xiàn)代社會經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)材料之一，已廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，并且直接影響著塑料制品的質(zhì)量、性能與生產(chǎn)周期。先進的制造技術(shù)（如CAD/CAM/CAE等）制造生產(chǎn)注塑模具，不僅省時省力，更是實現(xiàn)了無圖紙化加工，增加了制品的準確性，縮短模具的設(shè)計及生產(chǎn)周期。注塑模成型與信息技術(shù)緊密相連。未來注塑模具制造將是以計算機輔助技術(shù)為主導技術(shù)，以信息流暢作為所要備件的有極強應變能力于競爭力的技術(shù)。
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。
自改革開放以來，到目前為此制造業(yè)在中國國民經(jīng)濟中占的比重已占到45%，制造業(yè)部門成為GDP增長的主要支撐力量。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(jīng)濟五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件，經(jīng)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(chǎn)業(yè)政策中得到了明確。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(shù)水平高，勞動成本低，只要配備一些先進的數(shù)控制模設(shè)備，提高模具加工質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿(mào)渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術(shù)，提高模具技術(shù)水平，對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展有著特別重要的意義?，F(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)，資金密集性的行業(yè)，模具行業(yè)的發(fā)展，可以帶動制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，對國民經(jīng)濟的發(fā)展有著輻射性的影響。
我國模具工業(yè)起步晚，底子薄，與工業(yè)發(fā)達國家相比有很大的差距，但在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導下，我國模具工業(yè)發(fā)迅速。據(jù)統(tǒng)計，我國（未包括香港、臺灣、澳門）現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠近2萬家，從業(yè)人員約50萬人，2000年總產(chǎn)值為270億元，占世界總量的5%，但從總體上看，自產(chǎn)自用占主導地位，商品化模具僅為1/3左右，國內(nèi)模具生產(chǎn)仍供不應求，特別是精密、大型、復雜、長壽命模具，仍主要依賴進口。目前，就整個模具市場來看，進口模具約占市場總量的20%左右，其中，中高檔模具進口比例達40%。因此，近年來我國模具發(fā)展的重點放在精密、大型、復雜、長壽命模具上，并取得了可喜的成績，模具進口量下降，模具技術(shù)和水平也有長足的進步。
隨著塑料成型工藝的不斷發(fā)展與改進，氣輔模具及適應高壓注塑成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展，標準件的應用將日益廣泛。模具標準化及模具標準件的應用將極大地影響模具制造周期，還能提高模具的質(zhì)量和就降低模具制造成本。模具的精度將越來越高，10年前精密模具的精度一般為5微米，現(xiàn)已達到2~3微米，1微米精度的模具也將上市。隨著車輛和電機等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高，快速經(jīng)濟模具的前景也是十分廣闊。以塑代鋼、以塑代木的進程一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。由于機械零件的復雜程度和精度的不斷提高，對塑料模具的要求也越來越高。多功能復合模具和熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高，同時對壓鑄模的壽命和復雜程度也提出了越來越高的要求，模具技術(shù)含量不斷提高。
2 工藝分析
2.1塑件的材料分析
2.1.1材料使用性能分析
該制品所用材料為ABS塑料，其是由三種單體聚合而成，故而它有三種單體的綜合性能。ABS塑料具有較高的沖擊強度和表面硬度以及耐磨性，適合手機外殼的使用需求。另外，它具有化學穩(wěn)定性和良好的節(jié)電性能，制品的尺寸穩(wěn)定性好，表面光澤，可拋光和電鍍。
2.1.2材料成型性能分析
a. ABS性能特點：沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學藥品性及電氣性能優(yōu)良，還具有易加工、制品尺寸穩(wěn)定、表面光澤性好等特點，容易涂裝、著色，還可以進行表面噴鍍金屬、電鍍、焊接、熱壓和粘接等二次加工。
b. ABS塑料性質(zhì)：無毒、無味，外觀呈牙色半透明或透明顆粒或粉狀。密度為1.05~1.18g/cm3，收縮率為0.3%~0.8%，彈性模量值為0.2GPa，泊松比值為0.394，吸濕性<1%，熔融溫度217~237℃，熱分解溫度>250℃。
c. ABS力學性能：有優(yōu)良的力學性能，其沖擊強度極好，可以在極低的溫度下使用；ABS的耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承。
d. ABS耐熱性能：熱變形溫度為93~118℃，制品經(jīng)退火處理后還可提高10℃左右。ABS在-40℃時仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40~100℃的溫度范圍內(nèi)使用。
e. ABS用途特點：廣泛應用于機械、汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建筑等工業(yè)領(lǐng)域，是一種用途極廣的熱塑性工程塑料。
f. ABS電學性能：電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。
g. ABS注塑工藝：吸水性比較高，加工前需進行干燥處理，干燥溫度為70~85℃，干燥時間為2~6h，注塑成型溫度160~220℃之間，注射壓力在70~130MPa之間，模具溫度為55~75℃。
2.2塑件的尺寸精度和表面質(zhì)量分析
塑料制品外形尺寸的大小主要取決于塑料品種的流動性和注射機規(guī)格，在一
定的設(shè)備和工藝條件下流動性好的塑料可以成型較大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比較小。從節(jié)約材料和能源的角度出發(fā)，只要能滿足制品的使用要求，一般都應將制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計的盡量緊湊，以便使制品的外形尺寸玲瓏小巧些。該塑件的材料為ABS，流動性較好，適用于不同尺寸的制品。
塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設(shè)計得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公關(guān)等級確定精度等級。根據(jù)我國目前的成型水平，塑件尺寸公差可以參照塑件的尺寸與公關(guān)（SJ1372-1978）的塑料制件公差數(shù)值標準來確定。
該制品的尺寸精度為4級，即MT4。任務書中未標注表面質(zhì)量，取Ra3.2，即可滿足要求。
綜上所述，該制品有較好的工藝性能，適合注射模塑成型。
3 設(shè)備的確定
利用Pro∕E計算得:
V=53.15 cm；V=2.66 cm； (3.1)
A=303.69 cm；查表3.1知ABS塑料的成型條件為：
表3.1 ABS材料形成條件
注射成型機的類型
螺桿式
注射壓力
60～100
螺桿轉(zhuǎn)速（r∕min）
30
密度(g∕cm)
1.03～1.07
收縮率
0.3～0.8
模具溫度
50～80
預熱
溫度℃
80～85
分解溫度
＞250℃
噴嘴溫度
170～180
時間h
2～3
成型時間
（s）
注射時間
20～90
后處理
方法
紅外線燈、烘箱
料筒溫度
（℃）
后段
150～170
高壓時間
0～5
中段
165～180
冷卻時間
20～120
溫度℃
70
前段
180～200
總周期
50～120
時間（h）
2～4
3.1型腔數(shù)目以及布局確定
3.1.1型腔數(shù)目確定
在確定模腔數(shù)量時，必須兼顧經(jīng)濟及技術(shù)各方面諸多因素，在確定模腔數(shù)量時因考慮以下因素。
塑料制品精度：由于分流道和澆口的制造誤差，即使分流道采用平衡布置方式，也很難將各腔的注射工藝參數(shù)同時調(diào)整到最佳值，從而無法保證各型腔塑料制品的收縮率均勻一致。每增加一個型腔尺寸精度就下降到5%。
經(jīng)濟性：型腔數(shù)越多，模具外形尺寸就越大，與之匹配的注射劑也
必須增大，從而制造費用增加。
實際生產(chǎn)中，型腔的數(shù)目是通過工廠現(xiàn)有注射機的鎖模力和最大注射容量確定的。本次設(shè)計中，假定有各種各樣的注射機，故可根據(jù)制品精度和經(jīng)濟性確定。塑件精度為4級，屬于小型塑件，注射用的塑料為成型性能良好的ABS，考慮到模具的制造和設(shè)備的運轉(zhuǎn)費用等，初步擬定采用一模兩腔。
3.1.2布局確定
一模多腔時，型腔在模板上通常采用圓形、H形、直線以及復合排布。在設(shè)計時應注意以下幾點：
盡可能采用平衡式排布，以便構(gòu)成平衡式澆注系統(tǒng)，保證制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定；
型腔布置和澆口開設(shè)部位應力求對稱；
盡可能使型腔排列緊湊，以便減少模具外形；
本設(shè)計的型腔布置如圖3.2：
圖3.2 型腔布置
3.1.3注射成型過程
(1) 成型前準備對ABS的色澤、粒度和均勻度進行檢驗，ABS塑料的吸水性大，成型前必須干燥，干燥時采用負壓沸騰干燥。
(2) 注射過程中塑料在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具的型腔成型，其過程大致可以分為充模、壓實、倒流和冷卻五個階段。
(3) 塑件的后處理（退火）處理辦法為紅外線燈、烘箱，處理溫度為70℃，處理時間為2h～4h。
3.2注射機初選
3.2.1塑件體積和質(zhì)量計算
（1） 制品總體積（包括流道）：
(3.2)
（2） 制品總質(zhì)量（包括流道）：
(3.3)
3.2.2選定的注射機型號和工藝參數(shù)
根據(jù)塑件的質(zhì)量和體積，查注射機的有關(guān)資料，初步選定的注射機為SZ-1250/ZT，其各項工藝參數(shù)如下3.1：
型號SZ-1250
參 數(shù)
注射量（cm3）
200
注射壓力（Mpa）
166
螺桿直徑（mm）
45
注射行程（mm）
350
合模力（KN）
1250
最大成型面積（cm2）
1000
模板尺寸（mm）
375×410
模具厚度（mm）
最大
425
定位直徑（mm）
最小
175
噴嘴球直徑（mm）
SR15
噴嘴口直徑（mm）
模板最大開距（mm）
775
推出方式
中心推出和兩側(cè)推出（530）
表3.1 工藝參數(shù)
4 分型面的確定
分型面為定模和動模的分界面，每個塑件的分型面可能有一種，也可能有幾種選擇。合理的選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。
選擇分型面應考慮以下幾個原則：
(1) 分型面應選在制品最大截面處；（首要原則）
(2) 分型面的痕跡不影響制品的外觀；
(3) 澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理安排；
(4) 有利于排氣；
(5) 使推桿的痕跡不露在塑件的外觀表面上；
(6) 使塑件開模后留在動模上，便于推出機構(gòu)的設(shè)置；
(7) 盡可能滿足使用要求且容易脫模；
(8) 盡量減小制品在合模方向上的投影面積，以減小所需的鎖模力；
(9) 有利于簡化模具結(jié)構(gòu)，保證制品的尺寸精度；
分型面方案如下：
方案一：在手機外殼表面選取為分形面如圖：
圖4.1 分型面1
方案二：將分形面設(shè)置在塑件底邊中間如圖：
圖4.2 分型面2
兩種方案都保證了制品的脫模、質(zhì)量以及嵌件的安放，但是方案一與方案二比較，方案二影響了制品的外觀，而且形成飛邊不易處理，不利于排氣，型芯的制造上浪費材料，加大了成本。
5 成型零件的設(shè)計
成型零件的大部分表面直接與塑料接觸，其形狀復雜，精度與表面租糙度要求也高，因此在設(shè)計時除考慮保證塑件成型外，還要求便于加工制造與維修。
5.1型腔板側(cè)壁的厚度確定
由理論和生產(chǎn)實踐，在塑料熔體的高壓作用下，小尺寸模具主要是強度問題，首先要防止模具的塑性變形和斷裂破壞，故用強度條件計算公式進行型腔側(cè)壁厚度和墊塊的尺寸計算，再用剛度條件計算公式進行校核；對于大尺寸的模具主要是剛度問題，要防止模具產(chǎn)生過大的彈性變形，故需先確定不同情況下的許用變形量，用剛度條件計算公式進行型腔側(cè)壁厚度和墊板的厚度的尺寸計算，再用強度條件計算公式進行校核。本次設(shè)計的模具為小尺寸模具，故用強度條件計算，用剛度條件校核。
本副模具的型腔為整體式長方形，屬于小尺寸模具，故選用強度計算公式。
根據(jù)公式4-27知型腔板側(cè)壁的厚度為：
(5.1)
根據(jù)公式4-29知型腔底板的厚度為：
(5.2)
5.2型腔板尺寸確定
型腔的尺寸是模架選用的一個依據(jù)，該模具為一模兩腔，對稱分布，故型腔板為正方形型腔板，型腔與型腔之間的距離一般為15mm～50mm。由于塑件的最大尺寸為106mm，故取45mm。根據(jù)上述計算以及塑件的尺寸和型腔與型腔的距離，可初步確定型腔板大小為200mm355mm左右。
5.3成型尺寸計算
整體式型腔是直接在一整塊材料上加工而成的凹模即為整體式凹模，其特點是牢固，不易變形，有較高的強度和剛度，成型的塑件表面不會有模具接縫痕跡。當塑件結(jié)構(gòu)簡單時，制作整體式凹模比較容易，塑件形狀復雜時，整體式凹模的加工工藝性較差，需要采用電火花、電鑄等特殊加工手段，制作周期較長且費用
較高，零件尺寸較大時加工和熱處理都較困難，消耗貴重模具鋼多。整體式結(jié)構(gòu)適用于形狀簡單的中小型塑件。
整體嵌入式型腔是將凹模做為整體式，再嵌入模具的模板內(nèi)，它在單腔和多腔模具中均可應用。這種凹模結(jié)構(gòu)的好處是:
1) 加工單個型腔的凹模方便，同時零件的熱處理變形比在一塊材料上制作多個型腔的小。
2) 節(jié)省貴重鋼材，根據(jù)工作性質(zhì)，凹模和固定板可分別采用不同的材料制作。
3) 易于維修更換，采取鑲嵌式安裝形式便于更換失效了的凹模，兒不影響生產(chǎn)進。
4) 各型腔凹模單獨加工利于縮短制模周期。
成型零件中與塑件熔體接觸并決定制品幾何形狀的尺寸稱為成型尺寸。如何準確計算成型零件的成型尺寸是注射模設(shè)計的一項十分重要的工作。對制品和成型零件尺寸有如下規(guī)定：
(1) 制品外形尺寸采用單向負偏差，基本尺寸為最大值；與制品外形尺寸對應的型腔尺寸采用單向正偏差基本尺寸為最小值。
(2) 制品的內(nèi)形尺寸采用單向正偏差，基本尺寸為最小值；與制品內(nèi)形尺寸相應的型芯尺寸采用單向負偏差，基本尺寸為最大值；
(3) 制品和模具上的中心距離均采用雙向等值正負偏差；
(4) 對于精度高的制品尺寸，成型零件相應尺寸取小數(shù)點后第二位，第三位四舍五入；精度要求低的制品成型零件相應尺寸取小數(shù)點后第一位，第二位四舍五入；
采用公式（4-6、4-7、4-10、4-11、4-16～4-19），按平均尺寸法計算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照任務書中給定的精度等級計算。（模具制造公差，查表1-4知ABS塑料的收縮率為0.3～0.8，取0.4%）
5.3.1型腔尺寸計算
表5.1 型腔尺寸計算表
類型
塑件尺寸/mm
公式
型腔尺寸/mm
徑向尺寸
高度尺寸
5.3.2型芯尺寸計算
表5.2 型芯尺寸計算
類型
塑件尺寸/mm
公式
型芯尺寸/mm
徑向尺寸
高度尺寸
6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計
注射模的澆注系統(tǒng)是指熔體從注射機的噴嘴開始到型腔為止的流動通道。澆注系統(tǒng)的設(shè)計正確與否是注射成型能否順利進行，能否得到高質(zhì)量塑料制品的關(guān)鍵，其可分為普通澆注系統(tǒng)和無流道凝料澆注系統(tǒng)兩類?？紤]多方面原因，本設(shè)計選用普通澆注系統(tǒng)。
澆注系統(tǒng)是塑料熔體由注塑機噴嘴通向模具型腔的流動通道，因此它應能夠順利的引導熔體迅速有序地充滿型腔各處，獲得外觀清晰，內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑件[4]。對澆注系統(tǒng)設(shè)計的具體要求是：
a. 對模腔的填充迅速有序；
b. 可同時充滿各個型腔；
c. 對熱量和壓力損失較?。?
d. 盡可能消耗較少的塑料；
e. 能夠使型腔順利排氣；
f. 澆注道凝料容易與塑料分離或切除；
g. 不會使冷料進入型腔；
h. 澆口痕跡對塑料外觀影響很小。
設(shè)計注射模，澆注系統(tǒng)應該遵守以下原則：
1) 結(jié)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；
3) 澆口位置、尺寸和數(shù)量，應有利于熔體的流動，避免產(chǎn)生湍流、渦流、噴射和蛇形流動，并有利于排氣和補縮；
4) 避免高壓熔體對模具產(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易于切除和修整；
6) 要預先考慮到熔接痕的部位、形態(tài)以及對制品質(zhì)量的影響；
7) 盡可能使主流道中心與模板中心重合,若無法重合也使兩者的偏離盡可能小；
8) 盡量減少因開設(shè)澆注系統(tǒng)而造成的塑料凝料用量；
9) 澆注系統(tǒng)的模具工作表面應達到所需硬度、精度和表面粗糙度，其澆口應有IT8以上的精度要求；
10) 應考慮儲存冷料的措施；
6.1主流道設(shè)計
主流道的形狀為圓錐形，便于熔體的流動與開模時主流道凝料的順利拔出。主流道的錐度常取2°～4°，若錐度過大會產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣；若過小會使凝料脫模困難，還會使充模時熔體的流動阻力過大,本設(shè)計中取2°,由于主流道與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復接觸，故在注射模中主流道部分設(shè)計成拆卸更換的澆口套。主流道的內(nèi)壁的表面粗糙度應在Ra0.8以下，拋光時沿軸進行。
6.1.1主流道尺寸
為避免高壓塑料熔體溢出，凹坑球半徑應比噴嘴球半徑大1～2mm；主流道小端直徑比噴嘴孔直徑大0.5～1mm；端口處圓角r=d/8,
故：SR=15.5mm；d=3.5mm；r=0.5mm
圖6.1 噴嘴與主流道襯套連接關(guān)系
6.1.2、主流道襯套形式
主流道襯套有兩種標準形式，本設(shè)計中采用GB/T4169.19-2006中的標準尺寸。
6.2分流道的設(shè)計
在分流道設(shè)計時，應考慮盡量減小在流道內(nèi)的壓力損失，避免熔體溫度的降低，同時還要考慮減小流道的容積。分流道是主流道與澆口之間的通道。多型腔膜局一定要設(shè)置分流道，大型塑件由于使用多澆口進料也許設(shè)置分流道。
分流道斷面形狀的選擇 分流道的斷面形狀有圓形、六邊形、半圓形、梯形、矩形、U形等。斷面的比表面積直接關(guān)系到熔體的熱量損失和流動阻力，在其它條件相同時，比表面積越大則熱量損失和流動阻力也越大；反之亦然。
為減少流道內(nèi)的壓力損失，希望流道的截面積大；從熱傳導角度考慮，為減少熱損失，要求流道的比表面及（截面積與外周之比）最小。因此，用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率。各種截面的效率為：圓形0.25D，正方形0.25D，六角形0.217D，U字型0.153D，梯形0.195D，D為截面大端寬度。當分型面為平面時，可采用圓形或六角形截面的分流道；當截面不是平面時，常采用梯形或半圓形截面的流道[5]。塑料熔體在流道中流動時，表層冷凝凍結(jié)，其絕緣作用，熔體僅在流道中心部分流動，一次分流道的理想狀態(tài)是其中心與澆口中心一致，圓形截面流道可實現(xiàn)這一點，而梯形截面流道就難以實現(xiàn)
6.2.1分流道的截面形狀
一般當分型面為平面時通常采用圓形截面的流道。當分型面不為平面時，考慮加工的困難，常采用梯形或半圓形截面的流道。查表5-42可知圓形的流道截面熱量損失小，流動阻力小，加工性能較困難，是最佳的流道形狀。本設(shè)計的分型面為平面，故選用半圓形的截面。
6.2.2分流道的截面尺寸
一般分流道的直徑在3～10mm范圍內(nèi)，高黏度物料的分流道直徑可達13～16mm，分流道的截面尺寸可根據(jù)制品所用的塑料品種、重量、壁厚來選定。本設(shè)計中，所用塑料為ABS塑料，中等粘度，查表5-39和5-40知：ABS塑料允許的最小分流道尺寸為7.6mm，推薦尺寸為4.8～9.5mm，故取6mm。
6.3澆口設(shè)計
澆口是連接流道與型腔之間的一段細短通道。它的形狀、位置和尺寸對制品的影響很大，澆口的主要作用為：
(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向流道回流；
(2) 易于切除澆口尾料；
(3) 能用來平衡進料，還能用以控制熔接痕在制品中的位置；
澆口位置的選擇應遵循以下原則：
(1) 澆口位置距型腔各個部位的距離應盡量一致，并使起流程最短。
(2) 澆口的位置應保證塑料流入型腔時對著型腔中寬暢、厚壁部位以便塑料順利地流入。
(3) 避免塑料在流入型腔時直沖型腔壁、型心使塑料能盡快流入到型腔各部位并避免型心變形。
(4) 盡量避免使制品產(chǎn)生熔接痕,或使其熔接痕產(chǎn)生在制品不需要的部位。
(5) 澆口位置及其流入方向應使塑料在流入型腔時，能沿著型腔平行方向均勻地流入，并有利于型腔內(nèi)氣體排出。
(6) 澆口位置應在制品最易清除的部位，同時盡可能不影響制品的外觀。
(7) 模具設(shè)計時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴格初步試模后還需進一步修改
6.3.1澆口類型確定
本設(shè)計為一模兩腔，根據(jù)以上原則和不同澆口的適用范圍，選用側(cè)澆口。
6.3.2澆口尺寸確定
查表[1]5-6知適合本設(shè)計的澆口尺寸為：h=1.2～1.5mm，取h=1.5mm；b=(3～10)a，取b=5mm；
故本設(shè)計的澆口尺寸為：h=1.5mm；b=5mm；
7 結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計
7.1導柱導套的設(shè)計
導柱導套除了有導向的作用外，還有定位和承受側(cè)壓力的作用。其設(shè)計應符合以下原則：
1) 導向零件應均勻合理地分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心線至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變形。
2) 導柱安裝在動模板上，導套安裝在定模板上。
3) 合模時應保證導向零件首先接觸，避免型芯先進入型腔，導致模具損壞，因此導柱應高出型芯端面6～8mm。
4) 為確保分型面很好的接觸，導柱和導套在分型面處應制有承料槽，如在導套的孔口倒角。
5) 導柱的直徑應根據(jù)模具尺寸來確定，應保證模具具有足夠的抗彎強度，根據(jù)標準模架選用的導柱和的導套。
6) 導柱導套的安裝形式：導柱滑動部分，其與導套的配合為H7/f6，導柱的固定部分與模板孔采用H7/m6的配合，導套與模板孔采用H7/m6配合，另一端采用H7/e7配合鑲?cè)肽０濉?
7) 導柱應具有堅硬而耐磨的表面、堅韌而不易折斷的內(nèi)芯。多采用低碳鋼淬火處理或碳素工具鋼T8A或T10A經(jīng)淬火處理，導套采用淬火處理的T8A。
7.2定位圈的設(shè)計
定位圈與注射機定模固定板中心的定位孔相配合，其作用是為了使模具主流道與噴嘴和料筒對中。
7.3墊塊的設(shè)計
墊塊高度=推出行程+推板厚度+推管固定板厚度+嵌件定位桿固定板+（5～10）。
根據(jù)計算墊塊厚度C取80mm。
33
8 推出機構(gòu)的設(shè)計
在注射成型的每一循環(huán)中，都必須使制品從模具型腔和型芯上脫出，這種脫出制品的機構(gòu)稱為推出機構(gòu)。推出機構(gòu)在設(shè)計時的原則有以下幾點：
(1) 盡可能使制品滯留在動模一側(cè)以便借助開模力驅(qū)動脫模裝置，完成脫模動作；
(2) 防止制品變形或損失，正確分析制品對型腔的粘附力大小及其位置，有針對性的選擇，使推出重心與脫模阻力中心相重合；
(3) 盡量選制品內(nèi)部或?qū)χ破吠庥^影響不大的部位；
(4) 結(jié)構(gòu)合理可靠，運動靈活，制造方便，更換容易；
8.1脫模力計算
脫模力的大小是推出機構(gòu)確定的依據(jù)，是選擇合適推出機構(gòu)的保障。根據(jù)公式2.6-13知：
(8.1)
查表2.6-2知：E=2Gpa；f=0.45；T=95；；；t=6mm；h=26mm，故脫模力為：
8.2推出機構(gòu)的類型確定
推出機構(gòu)根據(jù)推出零件可分為推桿推出機構(gòu)、推管推出機構(gòu)、推板推出機構(gòu)、凹?；虺尚屯茐K（桿）推出機構(gòu)、多元綜合推出機構(gòu)等。
推桿推出機構(gòu)是最簡單、最常用的一種形式。因推桿加工簡單，更換方便，推出效果好故在生產(chǎn)中應用廣泛。
推桿的設(shè)置應保證塑件脫模時受力均勻，整件平穩(wěn)脫落。因此推桿設(shè)置在手機殼側(cè)壁、拐角，在較薄片下方設(shè)圓形推桿。
8.3機動分型抽芯機構(gòu)
以設(shè)備的開模力或頂出力為動力，自動完成側(cè)向抽芯動作的機構(gòu)叫做機動抽芯機構(gòu)，簡稱抽芯機構(gòu)。
8.4 側(cè)抽機構(gòu)的分類
彈簧抽芯機構(gòu)、斜導柱分型抽芯機構(gòu)、斜滑塊抽芯機構(gòu)、斜推桿導滑塊分型抽芯機構(gòu)跟齒輪齒條抽芯機構(gòu)。本模具采用了斜滑塊外側(cè)分型抽芯機構(gòu)。
工作原理：將側(cè)型芯鑲塊與斜向安裝的推桿（矩形或圓形斷面均可）相連接，斜桿的根部安裝在推出機構(gòu)上，推出時，斜桿沿著斜孔一面上升一面做側(cè)向移動，完成抽芯動作。此機構(gòu)優(yōu)點是站位小，機構(gòu)簡單缺點是斜桿剛度差，故在抽拔距短的場合下廣泛應用。設(shè)計時，斜桿應采用較小的傾角常取3度到15度。
8.5復位桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計
8.5.1復位桿的作用
反推桿的作用是使推出機構(gòu)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[12]。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(gòu)一起返回原始位置。
8.5.2復位桿的結(jié)構(gòu)
桿復位桿的結(jié)構(gòu)如下圖所示：
圖8.1 復位桿
9 冷卻系統(tǒng)設(shè)計
模具的溫度對塑料制品的質(zhì)量和生產(chǎn)率是至關(guān)重要的，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則如下：
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好；
3) 盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經(jīng)驗表明，冷卻水管中心距B大約為2.5～3.5D，冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為0.8～1.5B。最小不要小于10mm;
4) 澆口處加強冷卻，冷卻水從澆口處進入最佳；
5) 應降低進水和出水的溫差，進出水溫差一般不超過5；
6) 冷卻水的開設(shè)方向以不影響操作為好，對于矩形模具，通常沿寬度方向開設(shè)水孔;
7) 合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機構(gòu)發(fā)生干涉。
冷卻時熱量的途徑有冷卻水傳熱、模具向空氣對流傳熱、模具向空氣輻射傳熱、模具通過上下底板向注塑機傳熱。一般情況下，塑料熔體帶入熱量的90%～95%由冷卻介質(zhì)帶走的，因此在作冷卻水道設(shè)計時可粗略地按照熔體帶入熱量全部由冷卻水道帶走進行計算，這在工程計算中是合理的，所設(shè)計的冷卻系統(tǒng)比較安全。
一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度為200左右，而塑件固化后從模具型腔中取出時其溫度在65以下。熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進行有效冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。
9.1冷卻介質(zhì)
冷卻介質(zhì)有冷卻水和壓縮空氣，但用冷卻水較多，因為水的熱容量大，傳熱系數(shù)大，成本低。故用水冷卻，即在模具凹模內(nèi)開設(shè)冷卻水道。
冷卻水的體積流量計算
(9.1)
式中：
——冷卻水的密度，為1×103kg/ m3；
——冷卻水的比熱容，為4.187 kJ/（kg·）；
——冷卻水出口溫度，取25℃(一般認為普通模具出入水溫差應在5℃范圍之內(nèi)，精密模具在2℃左右，如果出入水溫相差過大，會使模具溫度分
布不均，特別是大型制品型腔和模板尺寸很大時)。
——冷卻水入口溫度，取20℃；
代入數(shù)據(jù)得：
為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取d=10mm
求冷卻水在管道內(nèi)的流速
（9.2）
大于最低流速1.32m/s
求冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù)
（9.3）
式中：
——水流速（m/s）
——水密度（kg/ m3）
d——管內(nèi)徑（m）
——與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理常數(shù)，取
代入數(shù)據(jù)得：
求冷卻管道總傳熱面積
(9.4)
式中：
△θ—模具溫度與冷卻水溫度之間的平均溫差（℃），模具溫度取80℃
代入數(shù)據(jù)得：
求模具上應開設(shè)的冷卻管道的孔數(shù)
（9.5）
式中：為模具長度，在此取330mm
從計算結(jié)果看，單位時間注射量小，所需冷卻水道也比較小，但一條冷卻水道是不可取的，會導致冷卻不均，所以這里在動模板設(shè)計2條冷卻水道。
9.2澆口的設(shè)計
澆口是連接分流道和型腔之間的一段細短流道（除直接澆口外），是塑料熔體進入型腔的入口。它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的形狀、數(shù)量、位置及尺寸對塑件的成型性能及成型質(zhì)量影響很大。合理選擇澆口的位置是提高塑件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，澆口位置不同，也將直接影響模具的結(jié)構(gòu)以及塑件的成型質(zhì)量。
澆口作用：澆口對充模流動和補料時間起著控制性作用。
澆口斷面面積約為分流道斷面面積的3%~9%，澆口越小，即比表面積越大大，熔體流經(jīng)澆口時的熱量損越大，澆口處的流動阻力也越大，但由于澆口尺寸很小，導致熔體流經(jīng)澆口時剪切速率明顯升高，這使得熔體表觀粘度降低，從而又使流體流動變得容易，一定程度上抵消了因澆口尺寸變小而增加的流動阻力，另外因熔體通過澆口時有明顯的粘性發(fā)熱現(xiàn)象，使進入型腔的熔體溫度升高，反而使充模更容易，充模效果優(yōu)于大澆口。常見的澆口形式及各自優(yōu)缺點。[6]
a．側(cè)澆口（又名標準澆口、邊緣澆口）：屬小澆口的一種，斷面接近矩形，便于機械加工且易保證精度；可以分別調(diào)整充模時的剪切速率和澆口封閉時間。
b．扇形澆口和平縫式澆口：能使物料在橫向得到均勻分配，降低了塑件的內(nèi)應力，特別是減少應取向而產(chǎn)生的翹曲，常用于成型寬度較大的薄片狀制品，但成型后去除澆口后加工量大。
c．點澆口：澆口尺寸很小，開模時容易自動切斷，熔接痕小。點澆口適用于表觀粘度對剪切速率敏感的塑料熔體和粘度較低的塑料熔體。
d．護耳澆口：適用于用小尺寸澆口會產(chǎn)生噴射場合，但成型后加工余量大。
e．直澆口：注塑壓力和熱量損失最小，固化時間長，延長了補料時間，補縮效果好。但澆口附近容易產(chǎn)生殘留內(nèi)應力，澆口處易產(chǎn)生縮孔。
澆口的選擇分析：由于塑件表面質(zhì)量的要求和模具結(jié)構(gòu)的要求，澆口采用點澆口。通常，采用小尺寸澆口填棄薄型腔比采用大尺寸澆口更為有力。
10 標準模架選擇
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，在保證足夠強度和剛度的條件下，結(jié)構(gòu)越緊湊越好。為節(jié)約模具鋼材和便于熱處理，根據(jù)產(chǎn)品的外形尺寸，可以確定鑲件（模仁）的外形尺寸，確定鑲件的尺寸后，就可以大致確定模架的大小。模架如下圖：
圖10.1 標準模架
11 注射機工藝參數(shù)及安裝尺寸校核
11.1鎖模力校核
鎖模力是指注射機的合模機構(gòu)對模具所能施加的最大夾緊力，其必須大于型腔內(nèi)熔體壓力與塑料制品以及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積，故：
（11.1）
式中：
F―注射機的最大鎖模力
P―型腔內(nèi)的熔體平均壓力（ABS取0.3-0.48MP）
A—塑料制品以及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和
查表5-2知：本設(shè)計中P取34Mpa，鎖模力為：
故設(shè)備滿足使用要求。
11.2最大注射容量校核
最大注射量和制品的質(zhì)量或體積有直接關(guān)系，兩者必須相適應，不然會影響制品的產(chǎn)量和質(zhì)量。為保證正常的注射成型，注射機的最大注射量應稍大于制品的質(zhì)量或體積，通常注射劑的實際注射量最好在注射劑最大注射量80%以內(nèi)。
按體積校核：
（11.2）
在初選設(shè)備時，用Pre/E已經(jīng)計算出體積為：；；
故設(shè)備滿足使用要求。
11.3安裝尺寸以及有關(guān)尺寸的校核
11.3.1模具閉合高度校核
模具安裝在設(shè)備上，模具的閉合高度必須在設(shè)備允許的最大和最小模具高度之間，即；本設(shè)計中的模具高度為250mm,所選的設(shè)備允許的模具
高度為175～425mm之間，故設(shè)備符合要求。
11.3.2最大開模行程校核
模具的開模行程為塑件的頂出距離加上澆注系統(tǒng)和塑件的總高度再加5～10mm；本設(shè)計中模具的開模行程為117mm，設(shè)備允許的開模行程為350mm，故設(shè)備符合要求。
12 典型零件加工工藝過程
動模板的加工工藝過程
材料：45 硬度：230-270HRC
表12.1 加工工藝過程
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
1
備料
備305×255×35的矩形板料
2
銑削
銑削基準面
3
鉗工
劃線確定各孔的位置
4
鉆削
①鉆直徑15的孔
②鉆導柱孔
③鉆型腔孔，留0.3-0.5mm磨削余量
5
銑削
①銑削型芯放置長方形型腔
②留余量0.3-0.5進行精加工
6
熱處理
調(diào)質(zhì)硬度達到230-270HRC
7
磨削
①磨內(nèi)型腔孔，達尺寸要求
②磨削上下表面
8
檢驗
13 結(jié)論
通過對手機外殼注塑模具的塑料模具設(shè)計，使我對常用塑料在成型過程中對模具的工藝要求有了更深一層的理解，掌握了塑料注射模具的結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計計算方法，對獨立設(shè)計模具具有了一次新的鍛煉。
本次手機外殼注塑模具的塑料模具設(shè)計，綜合了成型工藝分析，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，能達到較好學以致用的效果。在設(shè)計該模具的同時總結(jié)了以往模具設(shè)計的一般方法、步驟，模具設(shè)計中常用的公式、數(shù)據(jù)、模具結(jié)構(gòu)及零部件。把以前學過的基礎(chǔ)課程融匯到綜合應用本次設(shè)計當中來。在設(shè)計該次設(shè)計中使用到了AutoCAD、Pro/E等機械設(shè)計軟件，使我能更好熟練的使用這些軟件為以后的工作和學習打下堅實的基礎(chǔ)。
本次模具設(shè)計的難點：因塑件含有側(cè)孔，需增設(shè)側(cè)向抽芯機構(gòu)，本次設(shè)計中提出了三種可行的設(shè)計方案，雖然理論上都是可行的，但各有優(yōu)點和缺點，最終選擇方案三。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。
參考文獻
[1] 翁其金《塑料模塑成型技術(shù)》.北京：機械工業(yè)出版社，2010.11
[2] 《塑料模設(shè)計手冊》編寫組編著.《塑料模設(shè)計手冊》第二版. 北京：機械工業(yè)出版社
[3] 李德群，唐志玉，中國模具協(xié)會，中國機械工程學會.《模具工程大典第三卷》.電子工業(yè)出版社
[4] 魏春雷，朱三武，章南.《模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計手冊》.天津：天津大學出版社，2010.1
[5] 徐秀娟.《互換性與測量技術(shù)》.北京：北京理工大學出版社，2009.1
[6] 劉航.《模具制造技術(shù)》.西安：西安電子科技大學出版社，2006.1
[7] 張杰.《塑料模具設(shè)計及案例精選》.北京：電子工業(yè)出版社，2011.1
[8] 宋玉恒.《塑料注塑模具設(shè)計實用手冊》.北京.航空工業(yè)出版社，1994.8
[9] 劉彤,李季,公偉廣,陳前林.淺述塑料模板的優(yōu)越性與國內(nèi)外研究現(xiàn)狀[J].廣州化工2010年38卷第5期：32-33
[10] 張孝民.塑料模具技術(shù).北京:機械工業(yè)出版社,2003.
[11] 王強.手機外殼注射模具設(shè)計與制造[J].材料加工工程.2007， 碩士
[12] 陳愛霞,金海霞.小型斜滑塊內(nèi)側(cè)抽芯塑料注塑模具設(shè)計[J]廣西輕工業(yè).2010.4.5
[13] 張維合.手機面蓋精密注塑模具設(shè)計[J].工程塑料應用2012年09期
[14] 趙世友. 塑料按鍵注塑模具設(shè)計[J]. 塑料科技. 2011年02
[15] 丁智平.陳吉平. 一種側(cè)抽芯注塑模設(shè)計[J].工程塑料應用. 2002年06
[16] Jongsoo Lee. Micro Genetic Algorithm Based Optimal Gate Positioning[J].Journal of Mechanical Science and Technology,2007(21)；789-798
[17] Koric, Seid. Journal of Materials Processing Technology[M]. 2008
[18] Dr M. S. Gadala,J. Wang. A practical procedure for mesh motion in arbitrary Lagrang ian-Eulerianmethod[J].EngineeringwithComputers[M]. 1998
.
致 謝
論文是在導師張新運的細心指導下完成的。導師淵博的專業(yè)知識,嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度,精益求精的工作作風,誨人不倦的高尚師德,嚴以律己!寬以待人的崇高風范,樸實無華!平易近人的人格魅力對我影響深遠，不僅使我樹立了遠大的學術(shù)目標,掌握了基本的研究方法,還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。在此，謹向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭倚牡母兄x!
本論文的順利完成,還離不開同學的關(guān)心和幫助，在此對王鵬飛同學關(guān)心!支持和幫助,在此表示深深的感謝。沒有他們的幫助和支持我是沒有辦法順利完成學士學位論文的,同窗之間的友誼永遠長存。
另外,論文中還存在有不到之處,誠請各位老師提出批評和建議。在此一并表示感謝!
畢業(yè)設(shè)計(論文)獨創(chuàng)性聲明
收藏