3417 手機外殼注塑模具設計及成型

3417 手機外殼注塑模具設計及成型,手機外殼,注塑,模具設計,成型 I手機外殼注塑模設計摘 要本次的畢業(yè)設計是手機外殼的注塑模的設計，該模具有重量輕、耐腐蝕老化、使用壽命長，制作方便、價格低廉等特點本課題采用 Pro/E 軟件和 CAD 對手機外殼及模具進行了三維造型和模架選取，采用 Pro/E 的數(shù)值模擬技術和經(jīng)驗設計計算相結合的方法優(yōu)化設計。該設計通過對多種相似塑件的模具結構參考，設計的是 ABS 塑件，采用的是一模雙腔注射。該產(chǎn)品采用側澆口注射和組合是式型腔設置。依據(jù)產(chǎn)品的數(shù)量和塑料的工藝性能確定了以單分型面注塑模的方式進行設計。 。由于塑件的工藝性能要求注塑模中有冷卻系統(tǒng)，因此在模具設計中也進行了設計。本次的設計中參考了大量的文獻，還在互聯(lián)網(wǎng)上查找資料，設計過程比較完整。關鍵詞：注塑模具；手機外殼；CAD 軟件；ABS、IIAbstractThe design is the cell phone case graduated from the injection mold design, the mold is light weight, corrosion-resistant aging, insulation, production convenience, low prices, and other characteristics.The product and mold of the cell phone case was 3D designed and mold-base by Pro/E software and CAD. An optimized design was made by numerical simulation techniques of Pro/E and experience. According to the product quantity and the plastic handicraft function have ascertained that to be allotted a type only producing plastic articles by injection moulding face to face, the model way carries out design，we use the ABS as the raw material. As the pieces of plastic injection mold of performance requirements in the cooling system, in the mold design have also carried out in the design. The reference in the design of a large number of documents, also on the Internet to find information, more comprehensive design process.Keywords Injection mold ；cell phone case ；CAD software ；ABSIII目 錄摘 要 ..............................................................IABSTRACT...........................................................II目 錄 ............................................................III1 緒論 ..............................................................11.1 注塑模具基本概念 ...............................................11.1.1 塑料制件 ...................................................11.1.2 本文研究的外殼模型 .........................................31.2 注塑模結構的組成及分類 .........................................42 塑件的成型工藝分析 ................................................62.1 ABS 的注塑工藝條件 .............................................72.1 零件結構分析 ..................................................103 注射設備的選擇 ...................................................113.1 有關塑件的計算 ................................................113.2 注塑機型號的確定 ..............................................113.3 注塑機及型腔數(shù)量的校核 ........................................123.4 注塑機及參數(shù)量的校核 ..........................................123.4.1 注射量的校核 ..............................................123.4.2 注塑模結構的組成及分類 ....................................133.5 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力校核 ..........................133.6 最大注射壓力校核 ..............................................143.6.1 模具與注射機安裝部分的校核 ................................143.6.2 開模行程校核 ..............................................154 分型面的選擇 .....................................................164.1 分型面的形式 ..................................................164.2 分型面的設計原則 ..............................................165 澆注系統(tǒng)的形式和澆口的設計 .......................................195.1 主流道的設計 ..................................................195.1.1 主流道的尺寸 ..............................................205.1.2 主流道襯套的形式 ..........................................215.2 主流道冷料井的設計 ...........................................225.3 分流道冷料井設計 ..............................................235.4 分流道的設計 ..................................................235.4.1 分流道的截面形狀 ..........................................235.4.2 分流道的截面尺寸 ..........................................245.4.3 分流道的長度 ..............................................245.4.4 分流道的表面粗糙度 ........................................255.4.5 分流道的布置形式 ..........................................25IV5.4.6 分流道向澆口過渡部分的結構 ................................265.5 澆口的設計 ....................................................265.5.1 澆口尺寸的確定 ............................................265.5.2 澆口位置的選擇 ............................................275.6 澆注系統(tǒng)斷面尺寸計算 ..........................................275.6.1 確定適當?shù)募羟兴俾?γ ......................................285.6.2 確定體積流率 Q.............................................286 標準件的選用和模架的確定 .........................................307 合模導向機構的設計 ...............................................337.1 導向結構的總體設計 ............................................337.1.1 導柱的設計 ................................................337.1.2 導套的設計 ................................................347.2 脫模推出機構的設計 ............................................358 成型零件的設計 ...................................................378.1 成型零件的選材 ................................................378.2 凹模部分的結構設計 ............................................378.2.1 凹模的結構形式 ............................................378.2.2 凹模尺寸的計算 ............................................388.2.3 凹模的結構圖 ..............................................398.2.4 凸模尺寸的計算 ............................................408.2.5 凸模形狀的確定 ............................................419 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) .....................................................439.1 模具溫度及其調(diào)節(jié)的重要性 ......................................439.2 模具溫度與塑料成型溫度的關系 ..................................439.3 冷卻系統(tǒng)的結構 ................................................449.3.1 常見冷卻系統(tǒng)的結構形式 ....................................449.3.2 冷卻水路的布置 ............................................4410 模具的裝配 ......................................................4810.1 模具的裝配順序 ...............................................4810.2 開模過程分析 .................................................49結論 ...............................................................51致謝 ...............................................................52參考文獻 ...........................................................53附錄 ...............................................................54附錄 1............................................................54附錄 2............................................................5411 緒論1.1 注塑模具基本概念1.1.1 塑料制件是現(xiàn)代新興產(chǎn)品之一，猶如空氣，塑料時刻圍繞在人們的身旁。如今我們可謂是生存在塑料世界里。由于塑料具有密度小，化學穩(wěn)定性好，電絕緣性能高，比強度大等優(yōu)異性能，再加上原料豐富，制作方便及成本低廉等優(yōu)點，所以在國民經(jīng)濟各領域等方面應用甚廣。無論是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，交通運輸，郵電通信，軍事國防，儀器儀表，文體醫(yī)衛(wèi)及建筑五金，還是能源開發(fā)，海洋利用等，各行各業(yè)都有這種新穎，性能特異的塑料產(chǎn)品。 塑料是從石油生產(chǎn)出來的合成樹脂加入增塑劑，穩(wěn)定劑，填充劑及著色劑等物質(zhì)而組成的，原料為小顆粒或粉狀。將這些小顆粒塑料加熱溶化成粘流狀，注塑到一個具有所需產(chǎn)品形狀的型腔中，待塑料冷卻后取出來，就得到了與型腔形狀一樣的塑件，這個具有型腔的東西稱為模具，因為它專門用于制作塑料件，所以通常稱為注塑模具。 塑料工業(yè)是當今極具活力的一門產(chǎn)業(yè)。塑料是現(xiàn)代主要的工業(yè)結構材料之一，廣泛應用于汽車，宇航，電子通信，儀器儀表，文本用品，化工，紡織，醫(yī)生衛(wèi)生，建筑五金，家用電器等各個領域。至 2004 年，我國塑料制件的年產(chǎn)量已突破 2500 萬 T。展望 21 世紀，高分子合成材料將進入質(zhì)的飛躍發(fā)展時期?？v觀世界經(jīng)濟的發(fā)展，經(jīng)濟發(fā)展較快時，產(chǎn)品暢銷，自然要求模具的制造技術能跟上。目前。世界模具市場仍供不應求，可見研究和發(fā)展模具技術，提高模具技術水平，對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展具有特別重要的意義。在日本被譽為“進入富裕社會的原動力”，在德國則冠之為“金屬加工業(yè)中的帝王”，在羅馬尼亞視為“模具就是黃金”?？梢詳嘌?，隨著現(xiàn)代化技術的迅速發(fā)展，人們生存在“塑料世界”中，注塑模在國民經(jīng)濟發(fā)展過程中將處于十分重要的地位。 2我國塑料模具工業(yè)起步晚，底子薄，與工業(yè)發(fā)達國家相比存在很大的差別。但在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和改革及開發(fā)方針引導下，我國注塑模得到迅速發(fā)展，高效率，自動化，大型，微型，精密，無流道，氣體輔助，高壽命模具在整個塑料模具產(chǎn)量中所占的比重越來越大。從模具設計和制造技術方面來看，注塑成型模具的發(fā)展趨勢可歸納以下幾方面。1） 加深理論研究 在模具設計中，對工藝原理的研究越來越深入，模具設計已由經(jīng)驗設計已由經(jīng)驗設計階段逐漸向理論計算設計方面發(fā)展，尤其是注塑時熔體流動引起的取向，這使塑件的質(zhì)量會得到很大的提高。 2） 高效率，自動化 大量采用各種高效率，自動化的模具結構，高速自動化的注塑成型機械配以先進的模具，對改善制件質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品成本起了很大的作用。 3） 大型，超小型及高精度 由于塑料具有異常的特性，應用范圍十分廣闊。為了滿足這些要求，研制了各種高強度，高硬度，高耐磨性能且易加工，熱處理變形小，導熱性優(yōu)異的模具材料。 4） 標準化 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，且還能提高模具的質(zhì)量及降低模具的制造成本。 5） 擴大研究各種特殊結構的注塑模具 為了滿足塑料制件的功能要求，應進一步探索具有特殊性能的模具結構。 6） 全面推廣 CAD/CAE/CAM 技術 CAD/CAE/CAM 技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑，實踐證明，CAD/CAE/CAM 技術是模具制造的發(fā)展方向?，F(xiàn)在，全國普及 CAD/CAE/CAM 技術的條件已基本成熟。隨著計算機軟件的發(fā)展和進步，技術培訓工作也日趨簡化。 7） 進一步加強快速原型制造技術 快速成型原理制造技術是美國首先推出的。RPM 技術是精密機械制造，計算機，NC 技術，激光成型技術和材料科學最新發(fā)展的高科技技術，被公認為是繼 NC 技術之后的一次技術革命。這種方法制造模具具有技術先進，成本較低，設計制造周期短，精度適中等特點，從模具的概念設計到制造完成，僅為傳統(tǒng)加工方法所需時間的 1/3 和成本的 1/4 左右。RPM 技術還可以解決石墨電極壓力振動（研磨）成型法中母模制造的困難問題。38） 超精加工和復合加工 航空航天等部門已應用納米技術，必須要有超高精度的模具制造超精度的零件。隨著具向精密化和大型化方向發(fā)展，加工精度超過 1 微米的超精度加工技術和集電，化學，超聲波，激光等技術綜合在一起的復合加工技術在今后的模具制造中將有廣泛的前景。 注塑成型業(yè)稱注射成型，它是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一，可用來生產(chǎn)空間幾何形狀非常復雜的塑料制件。由于它具有應用面廣，成型周期短，花色品種多，制件尺寸穩(wěn)定，產(chǎn)品易更新?lián)Q代，生產(chǎn)效率高，模具服役條件好，塑件尺寸精度高，生產(chǎn)操作容易實現(xiàn)機械化和自動化等諸方面的優(yōu)點，因此，在整個 塑料制件生產(chǎn)行業(yè)中，注塑成型占有非常重要的地位。目前，除了少數(shù)幾種塑料品種外，幾乎所有的塑料（即全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料）都可采用注塑成型。據(jù)統(tǒng)計，注塑制件約占所有塑料制件總產(chǎn)量的 30%，全世界每年生產(chǎn)的注塑數(shù)量約占所有塑料成型模具數(shù)量的 50%。 注塑成型原理：將塑料顆粒定量加入到注塑機的料筒內(nèi)，通過料筒的傳熱，以及螺桿轉動時產(chǎn)生的剪切摩擦作用使塑料逐步熔化呈粘流狀態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推擠下，以很大的流速通過機筒前端的噴嘴注入到溫度低的閉合模具的型腔中。由于模具的冷卻作用，使模腔內(nèi)的熔融塑料逐漸凝固并定型，最后開啟模具便可從模腔中推出具有一定形狀和尺寸的注塑件。上述過程大致可以歸納為： 加料—塑料熔融—冷卻定型—塑件脫模。1.1.2 本文研究的外殼模型當今世界，隨著通信行業(yè)的發(fā)展，手機已經(jīng)是日常生活中的必需品，由于手機的大量需求，手機塑料外殼也需要批量生產(chǎn)，而且現(xiàn)在很多消費者都注重手機的美觀性，外殼作為手機的一部分，它的美觀性也是很重要的。本設計正是基于 cad 的手機外殼的注塑模具設計，利用 CAD/CAM/CAE 技術在較短模具開發(fā)周期，較低模具生產(chǎn)成本，使整個產(chǎn)品更具市場競爭力。手機模型 k680 如圖所示4圖 1-1 k680 手機模型圖1.2 注塑模結構的組成及分類注塑成型生產(chǎn)中使用的模具簡稱注塑模，它具有實現(xiàn)注塑成型生產(chǎn)的工藝裝備。注塑模，塑料原材料和注塑機通過成型工藝聯(lián)系在一起，形成注塑成型生產(chǎn)單元。注塑模具主要用來成型熱塑性塑料制件，但近年來越來越廣泛地用于成型熱固性塑料制件。 1）從模具的使用和注塑機上的安裝來看 每一付注塑模都可分成兩大部分，即定模部分和動模部分。成型時動模與定模閉合構成型腔和澆注系統(tǒng)，開模時動模與定模分離取出塑件。 2）從模具上各個部件所起的作用來看 根據(jù)模具上各個部件的不同作用，可細分為以下幾個部分： （1）成型零部件 （2）澆注系統(tǒng) （3）導向部件 （4）脫模機構 （5）側向分型抽芯機構 （6）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) （7）排氣系統(tǒng) （8）其他零部件 5注塑模的分類方法很多，按照不同的劃分依據(jù)，通常有以下幾類： 1）按塑料成型材料類別分為熱塑性注塑模，熱固性塑料注塑模。 2）按模具型腔數(shù)目分為單型腔注塑模，多型腔注塑模。 3）按模具安裝方式分為移動式注塑模，固定式注塑模。 4）按注塑機類型分為臥式注塑模，立式注塑模和直角式注塑模。 5）按塑件尺寸精度分為一般注塑模，精度注塑模。 6）按注塑模的總體結構特征，可分為以下幾種：（1）單分型面注塑模（二板式注塑模）（2）雙分型面注塑模（三板式注塑模）（3）帶活動成型零部件的注塑模（4）帶側向分型抽芯的注塑模（5）自動卸螺紋注塑模（6）定模設推出裝置的注塑模（7）無流道注塑模62 塑件的成型工藝分析聚酰胺(PA)通稱尼龍，由二元胺和二元酸通過縮聚反應制取或氨基酸自聚而成。它有以下成型特性：1）成型時流動性好 2）易吸濕，成型后尺寸變化大 3）成型時制品的收縮率范圍大收縮率大，制品易翹曲變形 4）熔融溫度范圍窄。尼龍有良好的力學性能，其抗沖擊強度比一般塑料有顯著提高，本身無毒，無味，不霉爛其吸水性強，收縮率大，常常因吸水而引起尺寸變化。尼龍具有良好的消音效果和自潤滑性能，耐化學性能良好，對酸、堿、鹽性能穩(wěn)定，耐溶劑性能和耐油性也好，但電性能不是良好，穩(wěn)定性差。成型加工時，尼龍具有較低的熔融粘度和良好的流動性，生產(chǎn)的制件容易產(chǎn)生飛變。因其吸水性強，成型加工前必須進行干燥處理。熔融狀態(tài)的尼龍熱穩(wěn)定性較差。由于尼龍的較好力學性能，被廣泛地使用在工業(yè)上制作各種機械，化學和電氣零件。對模具和成型條件的要求：1）對模具結構要求。模具剛度大，排氣孔要淺，冷卻系統(tǒng)良好。2）成型工藝條件。1）溫度。熔料溫度：230oC～280oC。模具溫度80oC～90oC，當壁厚大于 3mm 時，建議使用 20oC～40oC 的低溫模具。料筒溫度：PA6 一般為 230oC，PA66 為 250oC～270oC。2）注射壓力：75MPa～125MPa。3）注射速度：高速。3）成型前應充分干燥。ABS（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物） 。ABS 有良好的耐化學腐蝕及表面硬度 ，有良好的加工性和染色性能。 ABS 無毒、無味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。密度為 1.02~1.05g/cm3。ABS 有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機鹽、堿和酸類對 ABS 幾乎無影響。ABS 不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。ABS 有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易與成型加工，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。ABS 的缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為 70oC 左右，熱變形溫度為 93oC 左右，且耐氣候性差，在紫外線作用下易發(fā)脆。ABS 在升溫時粘度增高，所以成型壓力高，故塑件上的脫模斜度宜稍大；ABS 易吸水，成型加工前應進行干燥處理；ABS 易產(chǎn)生熔接痕，模具設計時應注意盡量少澆7注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。因此，ABS 一般用來制作水表殼，紡織器材，家用電器外殼，文育用品教體，玩具，電子琴及家具等。經(jīng)過兩種材料各方面地對比，該塑件使用 ABS 材料。2.1 ABS 的注塑工藝條件1）溫度在注射成型過程中需要控制的溫度又料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度等三種溫度。其中料筒溫度、噴嘴溫度主要影響塑料的塑化和流動，模具溫度則影響塑料的流動和冷卻定型。（1）干燥處理：ABS 材料具有吸濕性，要求在加工之前進行干燥處理。建議干燥條件為 80～90°C 下最少干燥 2 小時。材料溫度應保證小于 0.1%。 （2）料筒溫度：料筒溫度的選擇與塑料的品種、特性有關。不同的塑料具有特定的粘流態(tài)溫度或熔點，為了保證塑料熔體的正常流動，不使物料發(fā)生過熱分解，料筒最適合的溫度范圍應在粘流溫度或熔點溫度和熱分解溫度之間。但應注意，料筒溫度太高時塑料易產(chǎn)生低分子化合物和分解成氣體，使使塑料表面變色，產(chǎn)生氣泡、銀絲及斑紋，導致性能下降。料筒溫度太高還會使得模腔中塑料內(nèi)外冷卻不一致，塑件易產(chǎn)生應力和凹痕。同時，熔料的溫度高，流動性好，易產(chǎn)生溢料、溢邊等缺陷。料筒溫度太低時。熔體流動性差。易產(chǎn)生熔接痕、充填不足、波紋等缺陷。同時，由于料筒溫度太低，塑料冷卻時易產(chǎn)生應力，塑件容易產(chǎn)生變形或開裂等現(xiàn)象。料筒的溫度分布一般采用前高后低的原則，即料筒的加料口（后段）處溫度最低，噴嘴處的溫度最高。料筒后段溫度應比中段、前段溫度低 5~10°C。在注射同一種塑料時，螺桿式注射機料筒溫度可比柱塞式注射機料筒溫度低 10~20°C.為了避免熔料在料筒中過熱降解，必須控制熔料在料筒中內(nèi)的滯留時間。通常，提高料筒溫度以后，都要適當縮短熔體在料筒內(nèi)的滯留時間。一般料筒溫度：后段 150~170°C，中段165~180°C，前段 180~200°C。（3）噴嘴溫度：噴嘴溫度一般略低于料筒的最高溫度。噴嘴溫度太高，熔料在噴嘴處產(chǎn)生流延象，塑料容易產(chǎn)生熱分解現(xiàn)象。但噴嘴溫度也不能太低，8否則易產(chǎn)生冷塊或僵塊，使熔體產(chǎn)生早凝，其結果是凝料堵塞噴嘴，或是將冷料注入模具型腔，導致成品缺陷。一般噴嘴溫度 170~180°C。（4）模具溫度：模具溫度對熔體的充模流動能力、塑件的冷卻速度和成型后的塑件性能等有直接影響。模具溫度選擇取決于塑料的分子結構特點、塑件的結構及性能要求和其他成型工藝條件（熔體溫度、注射溫度、注射壓力和模塑周期等） 。對塑料熔體來說，注射過程都是冷卻過程。為了使塑料成型和順利脫模，模具的溫度應低于塑料的玻璃化溫度和工業(yè)上常用的熱變形溫度。在滿足注射過程要求的溫度下，采用盡可能低的模具溫度，以加快冷卻速度，縮短冷卻時間，還可以把模具溫度保持在比熱變形溫度稍低的狀態(tài)下，使塑件在比較高的溫度下脫模，然后自然冷卻，可以縮短塑件在模內(nèi)的冷卻時間。一般模具溫度：25～70°C（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導致光潔度較低。）2）壓力注射成型過程中的壓力包括塑化壓力、注射壓力和保壓壓力三種，它們直接影響塑料的塑化和塑件質(zhì)量。（1）塑化壓力：塑化壓力又稱螺桿背壓，它是指采用螺桿式注射機注射時，螺桿頭部熔料在螺桿轉動時所受到的壓力。這種壓力的大小可以通過液壓系統(tǒng)中的溢流閥調(diào)整。注射中，塑化壓力的大小是隨螺桿的設計、塑件質(zhì)量的要求以及塑料的種類等的不同而確定的。一般操作中，在保證塑件質(zhì)量的前提下，塑化壓力越低越好，其具體數(shù)值隨塑料的品種而定，一般為 6~20MPa。（2）注射壓力：就是指柱塞或螺桿軸向移動時其頭部對塑料熔體所施加的壓力。在注射機上常用壓力表指示出注射壓力的大小，一般在 40~130MPa 之間，壓力的大小可通過注射機的控制系統(tǒng)來調(diào)整。注射壓力的大小取決于注射機的類型、塑料的品種以及模具澆注系統(tǒng)的結構、尺寸與表面粗糙度、模具溫度、塑件的壁厚及流程的大小等，關系十分復雜，目前難以作出具有定量關系的結論。（3）保壓壓力：型腔充滿后，繼續(xù)對模內(nèi)熔料施加的壓力稱為保壓壓力。保壓壓力的作用是使熔料在壓力下固化，并在收縮時進行補縮，從而獲得健全的塑件。保壓大小也會對成型過程產(chǎn)生影響，保壓壓力太高，易產(chǎn)生溢料、溢9邊，增加塑件的應力；保壓壓力太低，會造成成型不足。保壓壓力等于或小于注射時所用的注射壓力。3）時間（成型周期）完成一次注射成型過程所需的時間稱成型周期。它包括合模時間、注射時間、保壓時間、模內(nèi)冷卻時間和其他時間等。（1）合模時間：合模時間是指注射之前模具閉合的時間。合模時間太長，則模具溫度過低，熔料在料筒中停留時間過長；合模時間太短，模具溫度相對較高。（2）注射時間：注射時間是指注射開始到充滿模具型腔的時間。在生產(chǎn)中。小型塑件注射時間一般為 3~5s，大型塑件注射時間可達幾十秒。注射時間中的充模時間與充模速度成反比；注射時間縮短、充模速度提高，取向下降、剪切速率增加，絕大多數(shù)塑料的表現(xiàn)粘度均下降，對剪切速率敏感的塑料尤其這樣。（3）保壓時間：保壓時間是指型腔充滿后繼續(xù)施加壓力的時間，一般為20~25s，特厚塑件可高達 5~10min。保壓時間過短，塑件不緊密，易產(chǎn)生凹痕，塑件尺寸不穩(wěn)定等；保壓時間過長，加大塑件的應力，產(chǎn)生變形、開裂、脫模困難。（4）模內(nèi)冷卻時間：模內(nèi)冷卻時間是指塑件保壓結束至開模以前所需的時間。冷卻時間主要決定于塑件的厚度、塑料的熱性能、結晶性能以及模具溫度等。冷卻時間的長短應以脫模時塑件不引起變形為原則，冷卻時間一般在30~120s 之間。冷卻時間過長，不僅延長生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)效率，對復雜塑件還將造成脫模困難、易變形、結晶度高等；冷卻時間過短，塑件易產(chǎn)生變形等缺陷。（5）其他時間：其他時間是指開模、脫模、噴涂脫模劑、安放嵌件等時間。模具的成型周期直接影響到生產(chǎn)率和注射機使用率，因此，生產(chǎn)中在保證質(zhì)量的前提下應盡量縮短成型周期中各個階段的有關時間。整個成型周期中，以注射時間和冷卻時間最重要，他們對塑件的質(zhì)量均有決定性影響。4）注射速度：中高速度。10分析塑件的結構工藝性 該塑件尺寸中等，整體結構較簡單。由于上表面為工作表面對其精度要求較高，下表面為非工作面，精度要求相對較低，再結合其材料性能，故選一般精度等級：四級。具體 ABS 的注射工藝參數(shù)見表 2-1。表 2-1 注塑機主要參數(shù)注射機類型 螺桿式螺桿轉速/(r·min -1) 30~60形式 直通式噴 嘴溫度/℃ 180~190前段 200~210中段 210~230料筒溫度/℃后段 180~200模具溫度 /℃ 50~70注射壓力/MPa 70~90保壓壓力/MPa 50~70注射時間 /s 3~5保壓時間 /s 15~30冷卻時間 /s 15~30成型周期 /s 40~702.1 零件結構分析（1）結構分析塑件為手機外殼的上半部分，應有一定的結構強度，由于中間有手機的按鍵及手機顯示屏，后面有與后蓋聯(lián)接的塑料倒扣，所以應保證它有一定的裝配精度；由于該塑件為手機外殼，因此對表面粗糙度要求不高。（2）工藝性分析精度等級：采用 5 級低精度脫模斜度：在塑料制品的成型中，為了便于將制品從模具內(nèi)脫出，制品的內(nèi)外壁必須油足夠的脫模斜度。脫模斜度與塑料品種，制品形狀，模具結構等因素有關，一般情況下在 30'～3°之間選取。塑件外表面 40′－1°20′ 塑件11內(nèi)表面 30′－1°（脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內(nèi)，塑件外形以型腔大端為準，塑件內(nèi)形以型芯小端為準。 ）123 注射設備的選擇除了模具的結構、類型和一些基本參數(shù)和尺寸外，模具的型腔數(shù)、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面積、成型時需要的合模力、注射壓力、模具的厚度、安裝固定尺寸以及開模行程等都與注射機的有關性能參數(shù)密節(jié)相關，如果兩者不相匹配，則模具無法使用，為此，必須對兩者之間有關數(shù)據(jù)進行較核，并通過較核來設計模具與選擇注射機型號。3.1 有關塑件的計算估算塑件體積和質(zhì)量：該產(chǎn)品材料為 ABS，查書本得知其密度為 1.13-1.14g/cm3，收縮率為0.5%，計算其平均密度為 1.135 g/cm3，平均收縮率為 0.5﹪。使用 PRO/E 軟件畫出三維實體圖，軟件能自動計算出所畫圖形澆道凝料和塑件的體積。體積 = 3.9420934 （cm3） 曲面面積 = 8.7216837 （cm 2）密度 = 1.05 (g/ cm3）質(zhì)量 = 4.1391980 (g)3.2 注塑機型號的確定根據(jù)塑件的體積初步選定用 XS-Z-60（臥式）型注塑機。SZ-60/40（臥式）型注塑機的主要技術規(guī)格如表 3-1：表 3-1 注塑機的主要參數(shù)理論注射容積(cm3） 60 螺桿直徑(mm) 30注射壓力(MPa) 180 注射速率(g/s) 70塑化能力(g/s) 35 螺桿轉速(r/min) 0—200鎖模力(kN) 400 拉桿有較距離(mm) 220×30013移模行程(mm) 250 模具最大厚度(mm) 250模具最小厚度(mm) 150 鎖模形式 雙曲肘模具定位孔直徑(mm) ￠80 噴嘴球半徑(mm) SR10噴嘴口孔徑(mm) ￠3 模板尺寸(mm) 200×3153.3 注塑機及型腔數(shù)量的校核1、主流道的體積約為：V(cm3) = 3.14×0.632×2.5 = 3.9882、分流道與澆口的體積約為：V(cm3) = 13×1.1304 = 14.69523、該模具總共需填充塑件的體積約為：V(cm3) = 2 × 3.9420934 + 3.988 + 14.6952 = 26.56723.4 注塑機及參數(shù)量的校核3.4.1 注射量的校核注射機一個注射周期內(nèi)所需注射量的塑料熔體的總量必須在注射機額定注射量的 80%以內(nèi)。在一個注射成形周期內(nèi)，需注射入模具內(nèi)的塑料熔體的容量或質(zhì)量，應為制件和澆注系統(tǒng)兩部份容量或質(zhì)量之和，即V = nVz + Vj或 M = nm z + mj 式（3.1）式中 V（m）——一個成形周期內(nèi)所需射入的塑料容積或質(zhì)量(cm3或 g） ；n ——型腔數(shù)目Vz（m z）——單個塑件的容量或質(zhì)量(cm3或 g） 。Vj（m j）——澆注系統(tǒng)凝料和飛邊所需塑料的容量或質(zhì)量(cm3或 g） 。14故應使nVz + Vj ≤ 0.8V g或 nm z + mj ≤ 0.8m g式中 Vg（m g）——注射機額定注射量(cm3或 g） 。根據(jù)容積計算nVz + Vj = 26.5672 ≤0.8V g可見注射機的注射量符合要求3.4.2 注塑模結構的組成及分類型腔數(shù)量與注射機的塑化率、最大注射量及鎖模力等參數(shù)有關，此外，還受塑件的精度和生產(chǎn)的經(jīng)濟性等因數(shù)影響?？筛鶕?jù)注射機的最大注射量確定型腔數(shù) n式(3.2)12mKNn??式中 K——注射機的最大注射量的得用系數(shù)，一般取 0.8；mN——注射機允許的最大注射量；m 2——澆注系統(tǒng)所需塑料的質(zhì)量或體積（g 或 cm3） ；m 1——單個塑件的質(zhì)量或體積（g 或 cm3） 。所以需要 8942.3683.108. ????nn=2 符合要求3.5 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力校核注射時塑料熔體進入型腔內(nèi)仍然存在較大的壓力，它會使模具從分型面漲開。為了平衡塑料熔體的壓力，鎖緊模具保證塑件的質(zhì)量，注射機必須提供足夠的鎖模力。它同注射量一樣，也反映了注射機的加工能力，是一個重要參數(shù)。15注射成型時，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值越大，需要的鎖模力也就越大。如果這一數(shù)值超過了注射機允許使用的最大成型面積，則成型過程中將會出現(xiàn)溢漏現(xiàn)象。因此，設計注射模時必須滿足下面關系：nA1 + A2 ﹤ A式中 A——注射機允許使用的最大成型面積(mm 2）其他符號意義同前。注射成型時，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關，為了可靠地鎖模，不使成型過程中出現(xiàn)溢漏現(xiàn)象，應使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模力，即：(nA1 + A2)p ﹤ F式中符號意義同前。所以需要2×40×95+9×80=83200﹤A查得 ABS 的平均成型壓力為 30（cm 2/MPa）（2×4×9.5+0.9×8）×30=83.2×30=2.5﹤F符合要求3.6 最大注射壓力校核注射機的額定注射壓力即為它的最高壓力 pmax,應該大于注射機成型時所調(diào)用的注射壓力，即：pmax﹥Kp 0很明顯，上式成立，符合要求。3.6.1 模具與注射機安裝部分的校核噴嘴尺寸 注射機頭為球面，其球面半徑與相應接觸的模具主流道始端凹下的球面半徑相適應。模具厚度 模具厚度 H（又稱閉合高度）必須滿足：16Hmin﹤H﹤H max式中 H min——注射機允許的最小厚度，即動、定模板之間的最小開距；Hmax——注射機允許的最大模厚。注射機允許厚度150﹤H﹤250符合要求。3.6.2 開模行程校核開模行程 s（合模行程）指模具開合過程中動模固定板的移動距離。注射機的最大開模行程與模具厚度無關，對于單分型面注射模：Smax ≥ s = H 1 + H2 + 5—10mm式中 H 1——摧出距離（脫模距離） （mm） ；H2——包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度（mm） 。開模距離取 H 1 = 20包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度取 H 2 = 40余量取 8 則有：Smax ≥ s = 20+20+28 =68符合要求。174 分型面的選擇塑料在模具型腔凝固形成塑件，為了將塑件取出來，必須將模具型腔打開，也就是必須將模具分成兩部分，即定模和動模兩大部分。定模和動模相接觸的面稱分型面。分型面是決定模具結構形式的一個重要因素，它與模具的整體結構，澆注系統(tǒng)的設計，塑件的脫模和模具的制造工藝等有關，因此，分型面的選擇是注射模設計中的一個關鍵4.1 分型面的形式注射模具的只有一個分型面，有的有多個分型面。在多個分型面的模具中，將脫模時取出塑件的那個分型面稱為主分型面，其他的分型面稱為輔助分型面，輔助分型面時為了達到某種目的而設計的。分型面的形狀有直分型面，傾斜分型面，階梯分型面，曲面分型面，瓣合分型面。4.2 分型面的設計原則由于分型面受塑件在模具中的成型位置，澆注系統(tǒng)設計，塑件結構工藝分析性及尺寸精度，嵌件的位置，塑件的推出，排氣等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較，以選出較為合理的方案。選擇分型面時，應遵循以下幾項基本原則：1）分型面應選在塑件外形最大輪廓處 塑件在動，定模的方位確定后，其分型面應選在塑件外形的最大輪廓處，否則塑件會無法從型腔中脫出，這是最基本的選擇原則。2）分型面的選擇應有利于塑件順利脫模 由于注塑機的頂出裝置在動模一側，所以分型面的選擇應盡可能使塑件在開模后在動模一側，這樣有助于在動模部分設置的推出機構工作，若在定模內(nèi)設置推出機構就會增加模具的復雜程度。3）分型面的選擇應保證塑件的尺寸精度合表面質(zhì)量 同軸度的要求較高的塑件，選擇分型面時最好把有同軸度要求的部分放置在模具的同一側。184）分型面的選擇應有利于模具的加工 通常在模具設計中，選擇平直分型面居多。但為了便于模具的制造，應根據(jù)模具的實際情況選擇合理的分型面。5）分型面的選擇應有利于排氣 分型面的選擇與澆注系統(tǒng)的設計應同時考慮，為了使型腔有良好的排氣條件，分型面應盡量設置在塑料融體流動方向的末端該塑件的模具只有一個分型面，垂直分型。根據(jù)以上原則，確定該模具的分型面圖 4-1, 4-2, 4-3 所示：第一次分型：圖 4-1 第一分型面第二次分型：圖 4-2 第二分型面（1）19圖 4-3 第二分型面料（2）205 澆注系統(tǒng)的形式和澆口的設計澆注系統(tǒng)是指模具中由注塑機噴嘴到型腔之間的進料通道.普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。澆注系統(tǒng)的設計是模具設計的一個重要環(huán)節(jié)，設計合理與否對塑件的性能、尺寸、內(nèi)在質(zhì)量、外在質(zhì)量及模具的結構、塑料的利用等有較大影響。對澆注系統(tǒng)進行設計時，一般應遵循以下基本原則：1) 了解塑料的成型性能 了解被成型的塑料熔體的流動特性、溫度、剪切速率對粘度的影響等十分重要，設計的澆注系統(tǒng)一定要適應所用塑料的成型性能，保證成型塑件的質(zhì)量。2) 盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕 在選擇澆口位置時，應注意避免熔接痕的產(chǎn)生。3) 有利于型腔中氣體的排出 澆注系統(tǒng)應能順利地引導塑料熔體充滿型腔的各個部分，使?jié)沧⑾到y(tǒng)及型腔中原有的氣體有序地排出，避免因氣阻產(chǎn)生凹陷等缺陷。4) 盡量采用較短的流程充滿型腔 在選擇澆口位置的時候，對于較大的模具型腔，要力求以較短的流程充滿型腔，使塑料熔體的壓力損失和熱量損失減小到最低限，以保持較理想的流動狀態(tài)和有效的傳遞最終壓力，保證塑件良好的成型質(zhì)量。5) 流動距離比的校核 對于大型或薄壁塑料制件，塑料熔體有可能因其流動距離過長或流動阻力太大而無法充滿整個型腔。5.1 主流道的設計主流道的形狀和尺寸最先影響著塑料熔體的流動速度及填充時間，必須使熔體的溫度降低和壓力降最小，且不損害其把塑料熔體輸送到最“遠”位置的能力。在臥式注射機上使用的模具中，主流道垂直于分型面，為使凝料能從其中順利拔出，需設計成圓錐形，錐角為 2°—6°。 215.1.1 主流道的尺寸（1） 主流道小端直徑 主流道小端直徑 d=注射機噴嘴直徑+2～3=3+2～3 取 d=5（mm） 。（2） 主流道的球半徑主流道的球半徑 SR=10+1～2 取 SR=12（mm） 。（3） 球面配合高度球面配合高度為 3～5 取 3（mm） 。（4） 主流道長度主流道長度 L，應盡量小于 60mm，上標準模架及該模具結構，取L=32（mm）（5） 主流道錐度主流道錐角一般應在 2°—6°，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°）≈6.3（mm）（7） 主流道大端倒圓角倒角 D/8≈0.6（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 5-1：圖 5-1 主流道形式225.1.2 主流道襯套的形式主流道部分在成型過程中，其小端入口處與注射機噴嘴及一定溫度、壓力的塑料熔要冷熱交換地反復接觸，屬易損件，對材料要求較高，因而模具的主流道部分常設計成可拆卸更換的襯套式（俗稱澆口套） ，以便有效地選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理。一般采用碳素工具鋼如 T8A、T10A 等，熱處理要求淬火 53 ～ 57 HRC。主流道襯套應設置在模具對稱中心位置上，并盡可能保證與相聯(lián)接的注射機噴嘴同一軸心線。如圖 5-2圖 5-2 主流道的位置主流道襯套的形式有兩種：一是主流道襯套與定位圈設計成整體式，一般用于小型模具；二是主流道襯套與定位圈設計成兩個零件，然后配合在固定在模板上。該模具尺寸較小，主流道襯套可以選用整體式。設計出主流道襯套的尺寸如圖 4-3 所示：23圖 5-3 主流道的具體尺寸主流道襯套的固定形式如圖 5-4 所示：圖 5-4 襯套的固定形式5.2 主流道冷料井的設計主流道冷料井設計成帶有摧桿的冷料井，底部由一根摧桿組成，摧桿裝于摧桿固定板上，與摧桿脫模機構連用。冷料井的孔設計成倒錐形，便于將主流道凝料拉出。當其被摧出時，塑件和流料凝道能自動墜落，易于實現(xiàn)自動化操作。主流道冷料井的設計如圖 5-5 所示：24圖 5-5 主流道冷料井的設計5.3 分流道冷料井設計當分流道較長時，可將分流道的端部沿料流前進方向延長作為分流道冷料井，以儲存前鋒冷料，其長度為分流道直徑的 1.5～2 倍。5.4 分流道的設計該模具為一模兩腔的結構，應設置分流道。分流道的設計應能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地流經(jīng)分流道充滿型腔，并且流動過程中壓力損失及熱量損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。5.4.1 分流道的截面形狀常用分流道的截面面形狀有圓形、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（即比表面最小） ，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，可采用梯形或 U 字型截面的分流道。從上述分析，為了減少流道的熱量損失考慮到流道的效率，該模具分流道截面采用圓型截面。255.4.2 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，可用下述公式確定分流道的直徑：D = 0.2654W L 式（5.1）其中 D—流道直徑（mm） ；W—塑件的質(zhì)量（g） ；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D = 0.265×4.139 ×55 ≈1.5 （mm）故不在適應范圍。（2）根據(jù)分流道截面形狀與流動理論長度的關系和《塑料成形工藝與模具設計》表 5-3，再考慮到 ABS 的成型工藝性能，可確定分流道直徑為 6mm.因此，分流道截面形狀如圖 5-6 所示：圖 5-6 分流道截面5.4.3 分流道的長度分流道的長度應盡量短，且少彎折。26分流道長度為：L=(50+15)×2=110（mm）5.4.4 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的流動狀態(tài)較為理想，因此分流道的內(nèi)表面粗糙度 Ra 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。5.4.5 分流道的布置形式分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響，該模具為一模兩腔，采用平衡式布置。平衡式布置要求從主流道至各個型腔的分流道，其長度、形狀、斷面尺寸等都必須對應相等，達到各個型腔的熱平衡和塑料平衡。因此各個型腔的澆口尺寸也可以相同，達到各個型腔均衡地進料。該模具分流道為圓形截面，在定模座板和定模板上都開有分流道。其形式如圖 5-7：圖 5-7 分流道的設計275.4.6 分流道向澆口過渡部分的結構圓形分流道與矩形澆口的連接形式狀圖 5-8 澆口形5.5 澆口的設計綜合點澆口呼側澆口兩種澆口形式的優(yōu)缺點，采用剪切澆口。因為塑件側壁距離橫澆道較遠，因直接在側壁進料是很難實現(xiàn)的，因此又增設了工藝輸助澆口，從而使?jié)沧⑾到y(tǒng)進一步完善。這種澆口形式主要有以下優(yōu)點：一是塑件表面無澆口痕跡，并且外表面無明顯的熔接痕，所以外觀質(zhì)量較好。二是澆口的位置和數(shù)量可視塑件的質(zhì)量而增加、減少或改變澆口的位置、模具修改也比較方便。三是在塑件頂出的同時，澆口剪斷并脫落，可節(jié)省去毛刺工序，并有得于機床自動化。從塑料流程盡量一致的原則出發(fā)，采用了兩個剪切澆口處都設有頂桿，用以切斷剪切澆口，其工藝輔助澆口可手工去除。5.5.1 澆口尺寸的確定澆口結構尺寸可由經(jīng)驗公式，并由《塑料模具技術手冊》之《輕工模具手冊之一》中圖 3-31 查得，澆口深度 h=0.5～2.0h=nt=0.8 取 h=1（mm）式中 h—澆口深度（mm）;n—塑料系數(shù)，由塑料性質(zhì)決定；28t—塑件壁厚（mm）.澆口寬度 b=1.5～5.0式（5.2）取 b=1.8（mm）式中 A—塑件型腔表面積。澆口長度 l=0.5～1.75為了去除澆口方便，澆口長度 l 也可取 0.7～2.5。所以可取 l =1.0（mm）5.5.2 澆口位置的選擇澆口位置的選擇對塑件質(zhì)量的影響極大。選擇澆口位置時應遵循如下原則：① 避免塑件上產(chǎn)生缺陷；② 澆口應開設在塑件截面最厚處；③ 有利于塑料熔體的流動；④ 的利于型腔的排氣；⑤ 考慮塑件受力情況；⑥ 增加熔接痕牢度；⑦ 流動定向方位對塑件性能的影響；⑧ 澆口位置和數(shù)目對塑件變形的影響；⑨ 校核流動比；⑩ 防止型芯或嵌件擠壓位移或變形。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，不影響塑件外觀質(zhì)量