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編號(hào)：
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
題 目： 計(jì)算器上蓋注塑模具設(shè)計(jì)
學(xué) 院：
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學(xué) 號(hào)：
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題目類型：¨理論研究 ¨實(shí)驗(yàn)研究 t工程設(shè)計(jì) ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開發(fā)
年5月3日
摘 要
現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，模具生產(chǎn)已經(jīng)觸及電器、儀器儀表、建筑器材、汽車工業(yè)、日用五金等眾多領(lǐng)域，是一項(xiàng)高效率、高質(zhì)量、低成本、低能耗、低污染的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，也是目前國家相當(dāng)重視一門技術(shù)。本設(shè)計(jì)選擇目前了比較熱門暢銷的電子產(chǎn)品—計(jì)算器，設(shè)計(jì)的模具將塑件確定為計(jì)算器上蓋。
本論文對(duì)計(jì)算器上蓋注塑模具設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和說明，通過對(duì)計(jì)算器上蓋進(jìn)行工藝分析，最終將完整的模具設(shè)計(jì)完成。模具采用一模一腔，澆口采用點(diǎn)澆口形式，并設(shè)置有冷卻系統(tǒng)，最大化提高生產(chǎn)效率和塑件質(zhì)量；說明書對(duì)注塑機(jī)的選擇、模具成型結(jié)構(gòu)、分型面選擇等各項(xiàng)參數(shù)、數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算和校核，說明書中還詳細(xì)介紹了模具的具體工作過程。
本次計(jì)算器上蓋注塑模具設(shè)計(jì)中，大多數(shù)零件使用標(biāo)準(zhǔn)件，成型零件使用了鑲嵌塊，降低了模具制造成本和生產(chǎn)周期，提高了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；設(shè)計(jì)過程中參考各類資料，使用CAXA、cad進(jìn)行繪圖，設(shè)計(jì)合理可靠。
關(guān)鍵詞：計(jì)算器上蓋；模具設(shè)計(jì)；成本；效率
Abstract
Modern industrial production, mold has become an important part of the national economy , mold production has touched many areas of electrical, instrumentation , construction equipment , automotive, hardware , etc., is a high- efficiency, high-quality, low-cost, low-energy consumption, low pollution and high-tech industry , is currently the country attaches great importance to a technology. This design choice is currently the more popular selling electronic products - calculators, designed to mold plastic parts for the calculator to determine the shell .
This paper is about the pulling side of the calculator shell injection mold design for a detailed description and explanation, through the calculator shell process analysis will eventually complete mold design is completed. A mold using a mold cavity, gate using point gate form, and provided with a cooling system, maximize productivity and improve the quality of plastic parts; paper also choose the injection molding machine, molding structure, the parting line selection parameters, data for detailed calculation and verification.
The Pulling side of the computer case injection mold design, most parts using standard parts, molded parts using mosaic blocks, reducing mold manufacturing costs and production cycle, improve the market competitiveness; reference design process all kinds of data, use CAXAcad for drawing, reasonable and reliable design.
Keywords: calculator shell; mold design; costs; efficiency
目 錄
引言 1
1 緒論 2
1.1 注塑模具設(shè)計(jì)發(fā)展的概況 2
1.2塑料模具的特點(diǎn) 3
1.3 注塑模具設(shè)計(jì)的要求及程序 4
2 計(jì)算器上蓋的設(shè)計(jì)及工藝分析 5
2.1 計(jì)算器上蓋的設(shè)計(jì) 5
2.2 材料的選擇 6
2.3 計(jì)算器上蓋的工藝性分析 6
2.3.1 結(jié)構(gòu)工藝性 6
2.3.2 塑件的批量生產(chǎn) 6
3 注塑機(jī)的選擇及校核 7
3.1 初選注塑機(jī) 7
3.1.1 確定最大注塑量 7
3.1.2 確定模具溫度及冷卻方式 7
3.1.3 確定注塑成型的工藝參數(shù) 7
3.2 注射機(jī)的選擇及校核 8
3.2.1型腔數(shù)校核 8
3.2.2 注塑壓力校核 8
4 模具結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì) 10
4.1 結(jié)構(gòu)分析 10
4.1.1型腔數(shù)目及排列 10
4.1.2分型面的選擇 10
4.1.3 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10
4.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11
4.2.1 主流道的設(shè)計(jì) 11
4.2.2 分流道的設(shè)計(jì) 11
4.2.3澆口的選擇和設(shè)計(jì) 12
4.2.4 分流道的截面尺寸 12
4.3 成型零件的設(shè)計(jì) 13
4.3.1 凹模、凸模形式的確定 13
4.3.2成型零件的工作尺寸計(jì)算 13
4.4冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15
4.4.1冷卻通道的位置及數(shù)量 15
4.4.2冷卻系統(tǒng)冷卻通道孔徑的計(jì)算 16
4.5 脫模方式的設(shè)計(jì) 16
4.5.1脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 16
4.5.2脫模力的計(jì)算及推桿的設(shè)計(jì) 17
4.5.3 復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 17
4.6 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
4.6.1 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的選擇 18
4.6.2 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 19
4.6.3 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 19
4.7成型設(shè)備的校核 19
4.7.1鎖模力的校核 19
4.7.2安裝尺寸的校核 20
4.7.3開模行程的校核 20
5 模具零部件的設(shè)計(jì)尺寸校核 21
5.1 型腔側(cè)壁厚度強(qiáng)度校核 21
5.2 型腔底部厚度強(qiáng)度校核 21
5.3 導(dǎo)柱尺寸的強(qiáng)度校核 21
5.4推桿尺寸校核 22
6 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 23
6.1抽芯距的計(jì)算 23
6.2斜導(dǎo)柱尺寸計(jì)算 23
6.3 滑塊與導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì) 24
7 計(jì)算器上蓋注塑模工作過程簡(jiǎn)介 25
8 模具的修模 28
8.1凝料粘著主流道 28
8.2塑件粘著型腔 28
8.3 塑件粘著型芯 29
9 結(jié)論 30
謝 辭 31
參考文獻(xiàn)： 32
引言
模具是汽車、電子、電器、航空、儀表、輕工、塑料、日用品等工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，國民生活水平要想得到提高，國家就必須要有優(yōu)秀的模具工藝水平，沒有優(yōu)秀的模具，就沒有高質(zhì)量的產(chǎn)品。使用注塑模具加工的塑料產(chǎn)品，具有生產(chǎn)率高、質(zhì)量好、節(jié)約材料、成本低等等特點(diǎn)，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。因此，模具技術(shù)，特別是制造精密、復(fù)雜、大型模具的技術(shù)，已成為衡量一個(gè)國家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志之一。
近年來，塑料模具越來越趨于高效率、自動(dòng)化、大型、長壽命、高精密性的發(fā)展，其產(chǎn)量和設(shè)計(jì)水平也發(fā)展的十分迅速。本設(shè)計(jì)是計(jì)算器上蓋注塑成型模具設(shè)計(jì)，注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機(jī)的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔化后，在注塑機(jī)的螺桿或活塞的推動(dòng)下，經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔內(nèi)，塑料在其中固化成型。
因?yàn)樗芰吓c現(xiàn)代人的生活息息相關(guān)，我們的衣食住行都離不開塑料，而注塑成型模具是一種非常高效而成本低廉生產(chǎn)塑料制品的方式，具有工作連續(xù)性強(qiáng)，制成產(chǎn)品質(zhì)量好，模具使用壽命長，工藝效益好等等優(yōu)點(diǎn)。
在注塑產(chǎn)品當(dāng)中，電子產(chǎn)品上蓋塑件在其中占到很大比例，電子產(chǎn)品上蓋要求外觀精美，尺寸精度要求極高，且電子產(chǎn)品更新?lián)Q代時(shí)間很短，根據(jù)市場(chǎng)上電子產(chǎn)品半年一變的更新速度，對(duì)模具設(shè)計(jì)者提出了更高的要求，模具的設(shè)計(jì)要成本低、制造方便、設(shè)計(jì)周期短等等。本設(shè)計(jì)的塑件制品是計(jì)算器上蓋，注塑塑料選擇了ABS塑料，ABS塑料具有良好的配混性、成型加工性、涂裝性、染色性、易加工性及尺寸穩(wěn)定性等等優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)市場(chǎng)需要制成各種顏色、噴繪各種圖案的產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)中計(jì)算器外形創(chuàng)新，輕便簡(jiǎn)約，尺寸設(shè)計(jì)精美，功能完整，整體厚度僅為12mm，符合現(xiàn)在人們喜歡的“超薄”電子產(chǎn)品，同時(shí)在計(jì)算器屏幕處設(shè)計(jì)了10°的傾斜度，外表面棱角處都設(shè)制有圓角，使用手感良好。以時(shí)尚潮流、使用方便、人性化以富有創(chuàng)新的思路進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)在計(jì)算器側(cè)壁設(shè)置了一個(gè)側(cè)孔，用于安裝計(jì)算器開關(guān)，因此需要在模具中加入機(jī)構(gòu)，增加了設(shè)計(jì)難度，設(shè)計(jì)工作量。本設(shè)計(jì)通過定距螺釘、彈簧、限位桿等開模限制機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了流道、澆口凝料的自動(dòng)脫落，并使用脫模機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)塑件的自動(dòng)脫模。因此本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)效率，操作簡(jiǎn)單。
在設(shè)計(jì)過程中，使用了CAXAcad制圖軟件以及proe三維軟件，實(shí)現(xiàn)了無紙化設(shè)計(jì)，大大提高制圖標(biāo)準(zhǔn)和制圖水平。說明書在編寫過程中，查閱大量資料、手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、期刊等，對(duì)模具中重要零部件都進(jìn)行了設(shè)計(jì)尺寸的校核，提升了設(shè)計(jì)的質(zhì)量及合理性，對(duì)塑料的選擇、注塑機(jī)的選擇、成型零部件尺寸計(jì)算及強(qiáng)度校核、澆注系統(tǒng)、合模導(dǎo)向部分、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算校核、模具冷卻系統(tǒng)、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、模具工作過程、修模分析等進(jìn)行了詳細(xì)的敘述。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，強(qiáng)化鞏固了所學(xué)的知識(shí)，提高了應(yīng)用所學(xué)知識(shí)和技能解決實(shí)際問題的能力，提高了動(dòng)手設(shè)計(jì)、理論結(jié)合實(shí)際的能，為獨(dú)立完成模具設(shè)計(jì)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。
1 緒論
1.1 注塑模具設(shè)計(jì)發(fā)展的概況
世貿(mào)組織（WTO）于2001年批準(zhǔn)了我國加入，距今已經(jīng)有13年的時(shí)間，這10多年來，我過獲得了一個(gè)更加穩(wěn)定的國際經(jīng)貿(mào)環(huán)境，對(duì)我國與各國、各地區(qū)的經(jīng)濟(jì)貿(mào)易合作起到了積極作用，世界經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展，我國的利用外資領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步擴(kuò)大，國內(nèi)和國外模具企業(yè)都可以從中得到更多的機(jī)會(huì)和收益。
我國注射模成型工藝發(fā)展了近50年，但是由于塑料制品的多樣性、復(fù)雜性，模具制造精度要求極高，改革開放以前，模具方向科技得不到國家重視，國內(nèi)科技人才不足，資金困難，加上人員工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)有限，長期以來，工程技術(shù)人員很難精確地設(shè)置制品最合理的加工參數(shù)，設(shè)計(jì)制造模具時(shí)舉步維艱，制造效率低、塑件質(zhì)量差。時(shí)至今日，國內(nèi)在模具的制造水平依然還在中低檔次，無論是模具質(zhì)量還是模具的設(shè)計(jì)周期、制造成本、塑件產(chǎn)品的質(zhì)量效率都與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家有著也能打差距。這對(duì)我國模具產(chǎn)業(yè)將產(chǎn)生一定的沖擊，但同時(shí)必須認(rèn)識(shí)到競(jìng)爭(zhēng)才會(huì)帶來更快的發(fā)展。在國外，塑料模的生產(chǎn)制造比例占模具行業(yè)的50%以上，而我國僅有30%左右，且起步難、起步慢、起步晚，研究經(jīng)費(fèi)不足，缺乏研究經(jīng)驗(yàn)，但也因此獲得了很大的發(fā)展空間。目前我國相關(guān)部門已經(jīng)意識(shí)到發(fā)展模具行業(yè)的重要性，出臺(tái)了相關(guān)政策，解決了經(jīng)費(fèi)方面的一些問題，同時(shí)優(yōu)化資源配置、調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、提高社會(huì)勞動(dòng)效率，促使企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展，提高管理水平，高效利用資源，聘請(qǐng)國外高新技術(shù)人才學(xué)習(xí)指導(dǎo)等。我國的模具要想在國際上占有一席地位，必需先逐步占領(lǐng)國內(nèi)市場(chǎng)，才能走向世界。
多年以來，我國制造業(yè)一直是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要原動(dòng)力，近年來產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變革加快，使得我國已經(jīng)成為全球制造業(yè)的中心，根據(jù)國家發(fā)展戰(zhàn)略要求，我國現(xiàn)在的制造業(yè)正在實(shí)現(xiàn)“以信息化帶動(dòng)工業(yè)化”，使用高新信息技術(shù)隊(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造，而模具技術(shù)將成為踐行這樣發(fā)展戰(zhàn)略要求的領(lǐng)頭羊，提高模具工業(yè)的技術(shù)水平，就是提高工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量水平。模具生產(chǎn)的低耗能、低污染、低成本，高效率、高質(zhì)量也應(yīng)和了國家提出的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，進(jìn)而將一些老舊的生產(chǎn)方式淘汰，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。由此可見，模具在國家戰(zhàn)略發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)中扮演的重要角色。長久以來，我國就早已十分重視對(duì)模具的發(fā)展，于1989年3月頒布的《關(guān)于當(dāng)前國家產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》，就已經(jīng)把機(jī)械行業(yè)的首要任務(wù)確定為模具工業(yè)的發(fā)展。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，塑料制品所占的比例正迅猛增加，塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷地?cái)U(kuò)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。由于在工業(yè)產(chǎn)品中，一個(gè)設(shè)計(jì)合理的塑件往往能代替多個(gè)傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)件，加上利用工程塑料特有的性質(zhì)，可以一次成型非常復(fù)雜的形狀，并且還能設(shè)計(jì)成卡裝結(jié)構(gòu)，成倍地減少整個(gè)產(chǎn)品中的各種緊固件，大大地降低了金屬材料消耗量和加工及裝配工時(shí)，因此，近年來工業(yè)產(chǎn)品塑料化的趨勢(shì)不斷上升。
多年以前，我國的模具行業(yè)已經(jīng)開始應(yīng)用CAD/CAM ，但就整個(gè)行業(yè)而言，至今具有較完備集成環(huán)境的企業(yè)較少。目前在該行業(yè)具有代表性的是在設(shè)計(jì)、制造及管理等部門部分或單獨(dú)采用了CAD、CAM 等技術(shù)。雖然這些技術(shù)在應(yīng)用初期對(duì)提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平、增加企業(yè)活力起到了積極的促進(jìn)作用，但隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代速度不斷加快、同行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇及市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，客戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、成本、制造周期要求不斷提高，原來分散獨(dú)立使用已不適應(yīng)發(fā)展需要。
這些年，CAD/CAE/CAM技術(shù)也越來越成熟，并且隨著軟件市場(chǎng)的迅速發(fā)展，全球科技通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)集合達(dá)到了同步進(jìn)步發(fā)展，部分資源已經(jīng)實(shí)現(xiàn)共享，但一些高新科技仍然需要花費(fèi)大量資金引進(jìn)。近年來我國不斷從國外引進(jìn)CAD/CAM系統(tǒng)，其中比較著名的如美國EDS公司的UG II、paramet-ric technology 公司的Pro/Emgineer、CV公司的CADS5；英國Deltacam公司的DOCT5等等軟件，為國內(nèi)模具設(shè)計(jì)者廣為所知、應(yīng)用廣泛，同時(shí)，國內(nèi)的軟件制作公司也不斷提升自己的能力，自主研發(fā)這方面的技術(shù)，自主開發(fā)符合國人習(xí)慣的先進(jìn)制圖軟件，目前我國的一些軟件已經(jīng)打入國際市場(chǎng)，獲得國內(nèi)外使用者的一致好評(píng)。這些年來，我國模具行業(yè)已經(jīng)逐漸將CAD/CAM實(shí)現(xiàn)集成，大大提高了模具制造水平，獲得極高的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益，大力的推動(dòng)了我國模具發(fā)展，為中國的產(chǎn)業(yè)效益做出了極大的貢獻(xiàn)。
現(xiàn)今市場(chǎng)中，產(chǎn)品更新?lián)Q代時(shí)間更短，市場(chǎng)波動(dòng)更大，模具的設(shè)計(jì)生產(chǎn)和制造周期都需要不斷縮短，以便適應(yīng)變化莫測(cè)的市場(chǎng)風(fēng)向標(biāo)?？s短設(shè)計(jì)生產(chǎn)和制造的周期其中一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是更多的采用標(biāo)準(zhǔn)件，實(shí)現(xiàn)模具零部件的標(biāo)準(zhǔn)化。但是我跟模具的標(biāo)準(zhǔn)化還相當(dāng)?shù)?，相比其他工業(yè)先進(jìn)國家78%～80%的模具標(biāo)準(zhǔn)化程度，我國模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度僅有25%左右，在與其他國家的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中沒有優(yōu)勢(shì)，差距很大。目前我過的生產(chǎn)能力僅僅占世界生產(chǎn)總量的10%，而發(fā)的國家日本、美國的生產(chǎn)總量占到了世界的80%左右，同時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量、工藝水平水平還相對(duì)很低，模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期比他國要長很多，因此，發(fā)展模具技術(shù)水平迫在眉睫，我國要想在模具市場(chǎng)中能占有一席地位，還需我們努力學(xué)習(xí)科技技術(shù)，向國外先進(jìn)水平看齊。
雖然我國勞動(dòng)力多、勞動(dòng)力相對(duì)廉價(jià)，但高科技人才相對(duì)較少，特別是模具方向，我國當(dāng)前的模具發(fā)展是重點(diǎn)是向高科技、高標(biāo)準(zhǔn)、高精密性發(fā)展，研究方向主要有開發(fā)熱流道標(biāo)準(zhǔn)元件和模具溫控標(biāo)準(zhǔn)裝置；精密標(biāo)準(zhǔn)模架，精密導(dǎo)向件系列、標(biāo)準(zhǔn)模板及模具標(biāo)準(zhǔn)件的先進(jìn)技術(shù)和等向性標(biāo)準(zhǔn)化模塊等。
1.2塑料模具的特點(diǎn)
塑料模具注射模的特點(diǎn)主要由塑料特點(diǎn)及塑件制品的特點(diǎn)決定，注塑機(jī)現(xiàn)將熔融預(yù)塑，在打到注塑條件后，通過注射機(jī)對(duì)熔融塑料施加壓力，將熔融塑料充入模具型腔內(nèi)。其工藝特點(diǎn)主要由選擇塑料的特性決定，根據(jù)塑料品種，每種塑料都具有不同的收縮率，經(jīng)過不同的注塑壓力、保壓壓力、保壓時(shí)間后，型腔塑料凝固制成塑件。同時(shí)注塑時(shí)還必須根據(jù)塑件的特征進(jìn)行選擇注射擊的工藝參數(shù)，還需考慮塑件的樣式，型腔表面粗糙度，流道截面形式、塑件形狀、排氣系統(tǒng)等等因素?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，設(shè)計(jì)注塑模首先要充分了解所加工的塑料原材料的特性，使設(shè)計(jì)的模具合理適用，高效的效利用塑料特性，如點(diǎn)澆口模具適用于塑料的流動(dòng)性要較、好塑件表面精度要求很高的塑件。注塑模具在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，制出制品工藝性良好，質(zhì)地均勻，尺寸精度高，生產(chǎn)效率高，在國家工業(yè)發(fā)展中得到了高度重視。
1.3 注塑模具設(shè)計(jì)的要求及程序
經(jīng)過模具設(shè)計(jì)的多年發(fā)展及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，模具的設(shè)計(jì)制造已經(jīng)有了完善的系統(tǒng)思路，模具的基本要求主要有：
（1）合理地選擇模具結(jié)構(gòu)；
（2）正確地確定模具成型零件的尺寸，盡量減少后加工；
（3）模具機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)合理簡(jiǎn)約，加工方便，零部件盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件；
（4）模具應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)效率高、塑件尺寸及各項(xiàng)要求符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、模具工作安全可靠；
（5）模具零件經(jīng)過準(zhǔn)確校核，確保其可以正常，具有合格的使用壽命；
（6）模具設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)要符合塑料的成型特性；
模具設(shè)計(jì)的基本程序?yàn)椋?
（1）查閱相關(guān)學(xué)習(xí)資料、期刊等讀物進(jìn)行鞏固學(xué)習(xí)；
（2）選擇塑件材料、注塑機(jī)型號(hào)；
（3）擬訂模具結(jié)構(gòu)方案；
（4）方案的合理性分析與尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算并校核；
（5）繪制模具裝配草圖；
（6）根據(jù)草圖及經(jīng)過校核的設(shè)計(jì)尺寸繪制模具的裝配圖、零件圖；
（7）編寫設(shè)計(jì)說明書；
本文的主要研究工作根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，及模具設(shè)計(jì)中的一些經(jīng)驗(yàn)、資料的研究，依照模具設(shè)計(jì)的基本要求和基本成型，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)論文主要內(nèi)容包括設(shè)計(jì)說明書一份，塑料計(jì)算器上蓋注塑模具設(shè)計(jì)2D圖紙一套。說明書內(nèi)容具體可分為：
（1）計(jì)算器上蓋尺寸設(shè)計(jì)；
（2）塑料及注塑機(jī)的選擇；
（3）分型面的選擇；
（4）模具成型零件的工作尺寸計(jì)算；
（5）型腔的數(shù)目排列方式；
（6）冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算；
（7）脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，推桿形式及尺寸的計(jì)算校核；
（8）機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算；
（9）模具的工作過程分析；
（10）模具的修模。
2 計(jì)算器上蓋的設(shè)計(jì)及工藝分析
2.1 計(jì)算器上蓋的設(shè)計(jì)
計(jì)算器上蓋的外形圖如圖2.1、圖2.2所示，外觀要求表面光滑美觀，壁厚為2mm，尺寸精度要求高，由于制作計(jì)算器時(shí)內(nèi)表面包裹在內(nèi)安裝零件，所以只做一般要求。
圖 2.1 計(jì)算器上蓋CAD圖
圖2.2 計(jì)算器3D圖
2.2 材料的選擇
由于計(jì)算器在使用時(shí)，強(qiáng)度、抗沖擊要求不高，但要求外觀精美，表面光滑，趨于市場(chǎng)變化需要、消費(fèi)者要求，計(jì)算器上蓋應(yīng)當(dāng)能有各種顏色，甚至是透明的上蓋，因此制作計(jì)算器上蓋的塑料應(yīng)當(dāng)要便于染色，流動(dòng)性良好。
通過查閱相關(guān)資料，本設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)采用ABS塑料。ABS塑料是由丙烯腈（arcylentrile）、丁二烯(butadience)和苯乙烯(styrene)三種化學(xué)單體合成,其代號(hào)為ABS。ABS可以改變其三種單體成分的比例來改變其性能特性，且ABS具有良好的配混性、成型加工性，ABS與MMA混合可制成透明ABS，透光性達(dá)80%，也可以電鍍各種顏色，因此也滿足了制作計(jì)算器上蓋應(yīng)當(dāng)具有的涂裝性、染色性。ABS還具有很高的易加工性及尺寸穩(wěn)定性，因此，選用ABS塑料是最好的注塑塑料。
ABS塑料顆粒及可以制作出的產(chǎn)品如圖2.3、圖2.4所示。
圖2.3 ABS塑料顆粒 圖2.4 ABS塑料產(chǎn)品
2.3 計(jì)算器上蓋的工藝性分析
2.3.1 結(jié)構(gòu)工藝性
制造計(jì)算器上蓋的材料為ABS塑料，尺寸精度要求高，按MT5級(jí)精度查取公差值。計(jì)算器上蓋的尺寸為160mmx135mm，顯示屏部分有10°的傾斜度，表面無凹痕、光滑平整，整體厚度為2mm，邊緣部分倒為半徑為1mm的圓角。要求表面精度高，平整光滑無凹痕，可以采用點(diǎn)澆口來保證其表面精度要求。為便于塑件脫模，計(jì)算器上蓋內(nèi)表面可以設(shè)35’～1°、外表面40’～1°20’的傾斜度，又由于ABS塑料流動(dòng)性良好，尺寸穩(wěn)定性高，圓角部分可以保持良好弧度，可順勢(shì)脫模，符合生產(chǎn)及技術(shù)要求。
2.3.2 塑件的批量生產(chǎn)
由于現(xiàn)今市場(chǎng)上電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代時(shí)間更短，市場(chǎng)對(duì)電子產(chǎn)品的要求越來越高，創(chuàng)新產(chǎn)品層出不窮，因此計(jì)算器上蓋的模具生產(chǎn)要求成本低，設(shè)計(jì)周期短，成本低，效率高。計(jì)算器上蓋要求大量生產(chǎn)，模具要求自動(dòng)化程度高，結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)，壽命高，快速冷卻，快速脫模。型芯型腔采用鑲嵌塊，易于維修替換。
3 注塑機(jī)的選擇及校核
3.1 初選注塑機(jī)
注塑機(jī)的選擇對(duì)注塑成型模具相當(dāng)重要，注塑機(jī)的選擇要符合塑料的特點(diǎn)、塑件的外形結(jié)構(gòu)、塑件的注射重量、澆口的選擇形式等等，因此本設(shè)計(jì)從注塑機(jī)的各項(xiàng)工藝參數(shù)入手，根據(jù)塑件計(jì)算器上蓋的外形特點(diǎn)及成型方式，成型零件結(jié)構(gòu)，進(jìn)行校核并選擇注塑機(jī)。
3.1.1 確定最大注塑量
由于計(jì)算器上蓋的尺寸要求較高，型腔數(shù)目不應(yīng)太多，因此采用一模一腔的形式，型腔應(yīng)平衡布置，方便排列澆口。
計(jì)算器上蓋質(zhì)量計(jì)算：m=≈28.54g，根據(jù)上述一摸一腔，按照塑件質(zhì)量的160%來計(jì)算，所以注塑量為m=1.6x28.54=45.66g
3.1.2 確定模具溫度及冷卻方式
由于ABS為非結(jié)晶型塑料，流動(dòng)性良好，計(jì)算器上蓋壁厚為2mm，因此在保證順利脫模的前提下，應(yīng)盡可能降低模具溫度。所以模具應(yīng)考慮采用適當(dāng)?shù)难h(huán)水冷卻，并將成型模具溫度控制在60-80°C。
3.1.3 確定注塑成型的工藝參數(shù)
根據(jù)計(jì)算器上蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和ABS塑料的成型性能，通過查閱資料初步確定計(jì)算器上蓋的注塑成型工藝參數(shù)，詳見表3.1。
表3.1 注塑成型工藝參數(shù)表
工藝參數(shù)
內(nèi) 容
工藝參數(shù)
內(nèi) 容
預(yù)熱和干燥
溫度80～90℃
成型時(shí)間/s
注射時(shí)間
20～90
時(shí)間 2 h
保壓時(shí)間
0～5
料筒溫度/℃
后段
150～170
冷卻時(shí)間
20～120
中段
165～180
總周期
50～220
前段
180～200
螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min)
30 r/min
噴嘴溫度/℃
170～180
后處理
方法
紅外線燈烘箱
模具溫度/℃
60～80
溫度/℃
70
注射壓力/MPa
600～1000
時(shí)間/h
2～4
根據(jù)以上分析，結(jié)合ABS塑料特性、計(jì)算器上蓋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、生產(chǎn)批量及注塑成型工藝參數(shù)等等因素，參考《塑料模具設(shè)計(jì)與制造》P69表2.8，初選型柱塞式注射機(jī)。XS-ZY-125注射機(jī)主要參數(shù)詳見表3.2。
表3.2 XS-ZY-125注射機(jī)主要參數(shù)
序號(hào)
主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目
參數(shù)數(shù)值
1
額定注射量/cm
125
2
注射壓力/MPa
120
3
鎖模力/KN
900
4
動(dòng)、定模模板最大安裝尺寸/mm2
428×458
5
最大模具厚度/mm
300
6
最小模具厚度/mm
200
7
最大開合模行程/mm
300
8
噴嘴前端球面半徑/mm
12
9
噴嘴孔直徑/mm
4
10
定位圈直徑/mm
100
3.2 注射機(jī)的選擇及校核
根據(jù)2.1初選的注射機(jī)，本節(jié)對(duì)XS-ZY-125注射機(jī)的選擇進(jìn)行校核。校核方向主要為型腔數(shù)目校核和注塑壓力校核。
3.2.1型腔數(shù)校核
型腔數(shù)目的校核可由公式3-1確定：
N≤（kMt/3600-m）/m=5≥1 （3-1）
式中：K—注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8；
M—注射機(jī)的額定塑化量（11.4g/s）；
T—單個(gè)計(jì)算器上蓋生產(chǎn)成型周期，本設(shè)計(jì)取30（s）；
本設(shè)計(jì)中，選擇型腔數(shù)目為1，由（3-2-1）計(jì)算可知型腔數(shù)目校核合格。
3.2.2 注塑壓力校核
注塑壓力的校核可以參考教科書《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》中公式3-2：
n≤F-PA1/PA2 (3-2)
式中：F—注塑機(jī)的額定鎖模力（N）；
A1—單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積（mm2）；
A2—澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（mm2）；
P—塑料容體對(duì)型腔的成型壓力(MPa)
為了模具能制造出合格的塑件，需要對(duì)注塑機(jī)的鎖模力及塑件的脫模進(jìn)行校核，算上安全系數(shù)，可推出校核公式：F≥KFt總
式中：F—注射機(jī)額定鎖模力；
Ft總—脫模力；
K—安全系數(shù),本設(shè)計(jì)取K=1.2；
脫模力Ft=AP(μcosα-sinα)，經(jīng)計(jì)算后脫模力很小，F(xiàn)＞KFt總。注塑壓力校核合格。
綜上，完成了本設(shè)計(jì)中對(duì)注射機(jī)的選擇以及相關(guān)校核，校核表明，選擇的XS-ZY-125注射機(jī)符合設(shè)計(jì)要求，可以使用該型注射機(jī)進(jìn)行注塑。
4 模具結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì)
4.1 結(jié)構(gòu)分析
4.1.1型腔數(shù)目及排列
本設(shè)計(jì)中，計(jì)算器表面精度尺寸精度要求高，所以型腔數(shù)目不應(yīng)太多，因此采用一模一腔的形式，型腔應(yīng)平衡布置，方便排列澆口。型腔的排列方式主要有圓形排列、n行排列、直線排列等形式，基于計(jì)算器上蓋注塑模具一模一腔的形式，同時(shí)滿足澆口開設(shè)盡量對(duì)稱的原則，本模具采用1行排列。這種形式可防止模具承受偏載進(jìn)而發(fā)生溢料的現(xiàn)象，同時(shí)也減輕了模具的總體重量。
4.1.2分型面的選擇
分型面的定義為：模具上用以取出塑件和凝料的可分離的接觸面稱為分型面。分型面的選擇影響著模具的整體結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、塑件的脫模等，由于計(jì)算器上蓋的尺寸要求較高，外觀要求平整光滑精致，因此分型面的選擇至關(guān)重要。
分型面的選擇應(yīng)當(dāng)考慮到塑件在模具中的成型位置、塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、塑件的推出方法等，同時(shí)，在保證塑件能夠正常脫模、保持計(jì)算器上蓋外觀符合產(chǎn)品要求的前提下，分型面的選擇應(yīng)使塑件留在動(dòng)模部分，塑件冷卻收縮后應(yīng)抱緊型芯留在動(dòng)模上，方便推出機(jī)構(gòu)推出塑件；分型面的選擇應(yīng)利于抽芯，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的計(jì)算器上蓋模具中含有機(jī)構(gòu)，分型面的選擇應(yīng)當(dāng)使側(cè)向抽芯盡量短；同時(shí)還應(yīng)考慮利于排氣、利于塑件取出等等因素
綜上所述，結(jié)合計(jì)算器上蓋的外形特點(diǎn)，最終選擇的分型面如圖4.1所示。
圖4.1 計(jì)算器上蓋分型面選擇示意圖
4.1.3 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
由于模具在注塑過程中，ABS塑料熔體注入型腔時(shí)，型腔內(nèi)的空氣以及塑料熔體的揮發(fā)其他需要排出，否則將導(dǎo)致塑件不完全、塑件內(nèi)產(chǎn)生氣泡等導(dǎo)致塑件不符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的缺陷，因此必須為模具設(shè)置排氣系統(tǒng)。
由于本設(shè)計(jì)中，計(jì)算器上蓋體積較大，壁厚僅2mm，型腔深度不超過12mm，且分型面長度累計(jì)長約600mm，退出部分設(shè)置有9根頂桿，及2個(gè)，在沒有額外設(shè)置排氣系統(tǒng)的情況下，利用各個(gè)零部件之間的配合間隙即可進(jìn)行良好的排氣，因此不必額外開設(shè)排氣槽。若試模后排氣發(fā)生問題，再額外開設(shè)排氣槽。
4.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
在模具中，塑料熔體從注射機(jī)噴嘴開始到型腔為止，這部分流動(dòng)通道成為澆注系統(tǒng)。主要可分為兩大類：普通澆注系統(tǒng)，無流道凝料澆注系統(tǒng)。因?yàn)闊o流道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，不適應(yīng)更新?lián)Q代迅速，生產(chǎn)批量不大的計(jì)算器上蓋注塑，因此本設(shè)計(jì)采用普通澆注系統(tǒng)，該系統(tǒng)適應(yīng)廣泛，配合模具結(jié)構(gòu)中的拉料機(jī)構(gòu)，可以有較好的生產(chǎn)效率。
4.2.1 主流道的設(shè)計(jì)
根據(jù)XS-ZY-125注射機(jī)的主要參數(shù)，查閱相關(guān)資料可知：噴嘴前端球面半徑SR0=12mm，噴嘴孔直徑d0=4mm，定位圈直徑為100mm，為提高模具壽命，在定模墊板上設(shè)置可拆卸替換的澆口套，在本次設(shè)計(jì)中，澆口套直接壓入流道推板，與流道推板成H7/m6配合。為了主流道中的凝料能順利脫出，將澆口套內(nèi)部設(shè)計(jì)成圓錐形，α=2°～4°，表面粗糙度Ｒａ≤0.4μm，小端直徑較噴嘴孔徑大1mm，即5mm。安裝定位圈時(shí)，在定位圈上安裝4個(gè)螺釘緊固在定模墊板上，并高出定模墊板表面10mm。材料選擇T10A，熱處理50～55HRC。
4.2.2 分流道的設(shè)計(jì)
由于本次設(shè)計(jì)的計(jì)算器上蓋表面積較大，為135mmx160mm，因此需要在介于主流道與澆口之間開設(shè)分流道，將ABS塑料熔體分流至3個(gè)位置的澆口，一邊計(jì)算器上蓋能得到更好的注塑，保證塑件質(zhì)量。
分流道尺寸的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)盡量短一些，從而減小壓力損失和熱量損失，減少冷卻時(shí)間。分流道的截面形狀選擇也影響著注塑質(zhì)量和生產(chǎn)效率，分流道的截面形狀一般分為圓形、U行、梯形、半圓形等等，如圖4.2所示，綜合考慮加工難易程度、加工成本、壓力損失和熱量損失，本次設(shè)計(jì)采用分流道截面形狀為梯形。
圖4.2 分流道截面形狀
由于ABS塑料的流動(dòng)性良好，流道表面粗糙度設(shè)置為Ra1.6μm即可，梯形截面的分流道加工簡(jiǎn)便，壓力損失小，適合本設(shè)計(jì)。為了方便取出分流道中的凝料，分流道應(yīng)開設(shè)在分型面上，與澆口的連接處設(shè)置圓弧過渡，減少熔體流動(dòng)的阻力，同時(shí)，在分流道的末端開設(shè)冷料穴，防止冷卻后的熔體堵塞了澆口，避免影響了塑件的質(zhì)量。
4.2.3澆口的選擇和設(shè)計(jì)
由于本設(shè)計(jì)是制造計(jì)算器上蓋，外形要求高，表面光滑平整，因此澆口類型的選擇尤為重要，澆口的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)避免熔體破裂，產(chǎn)生熔接痕、波紋痕等，同時(shí)澆口的位置選擇應(yīng)當(dāng)與分型面有適當(dāng)?shù)木嚯x，防止注塑時(shí)過早的封閉排氣系統(tǒng)，出現(xiàn)排氣問題，造成塑件有氣泡、充模不充分等缺陷。
綜合上述考慮因素，并綜合計(jì)算器上蓋外觀要求、產(chǎn)品生產(chǎn)效率高質(zhì)量好、根據(jù)熔體的流動(dòng)情況、填充順序及冷卻條件等等，本設(shè)計(jì)采用點(diǎn)澆口進(jìn)膠。
點(diǎn)澆口設(shè)置在型腔底部，在計(jì)算器上蓋上分別設(shè)置3個(gè)，為了提高生產(chǎn)效率，本模具設(shè)計(jì)了自動(dòng)切斷脫落澆注系統(tǒng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)，澆口痕跡很小，保證了計(jì)算器上蓋的外觀要求美觀，同時(shí)距離分型面有一定的距離，確保了塑件不產(chǎn)生氣泡，避免了充模不完整的問題。澆注系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)如圖4.3所示。
圖4.3 澆注系統(tǒng)及分流道
4.2.4 分流道的截面尺寸
分流道的尺寸可由公式4-1計(jì)算：
(4-1)
式中：D—分流道直徑；
m1—塑件質(zhì)量；
L1—分流道長度;
經(jīng)計(jì)算，分流道直徑D=5.68，取D=6mm，由于圓形分流道加工成本高，故采用分流道截面形狀為梯形的結(jié)構(gòu)，取上底a=7，下底b=5。
4.3 成型零件的設(shè)計(jì)
為了提高生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，在設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)當(dāng)盡可能的減小誤差。由于塑件尺寸誤差為累積誤差，要從多方面入手降低誤差，因此型腔內(nèi)表面的設(shè)計(jì)制造要尤為精致，在設(shè)計(jì)時(shí)零件應(yīng)當(dāng)具有良好的拋光性能和耐腐蝕性能。在成型零件的材料選擇上，要注意材料的加工性能要好，易于加工細(xì)小的凹槽，并且材料應(yīng)當(dāng)具有足夠的剛度強(qiáng)度，確保在多次使用后能保持符合要求的尺寸精度，進(jìn)行熱處理時(shí)變形小，壽命長。
4.3.1 凹模、凸模形式的確定
凹模和凸模在和模時(shí)，分別形成型腔及型芯，凹模和凸模都采用整體式結(jié)構(gòu)，分別通過4個(gè)螺釘將它們固定在定模和動(dòng)模上，整體式結(jié)構(gòu)的凹模和凸模設(shè)計(jì)制造簡(jiǎn)單，易于裝配和拆卸，便于維修替換，同時(shí)，在設(shè)計(jì)其他同類產(chǎn)品時(shí)，只許更換凹模和凸模，無需重新設(shè)計(jì)整個(gè)模具即可生產(chǎn)出其他類似的產(chǎn)品，大大縮短生產(chǎn)設(shè)計(jì)周期，方便產(chǎn)品更新?lián)Q代，符合市場(chǎng)需要，前景良好。凹模的設(shè)計(jì)圖如圖4.4所示。
圖4.4 凹模
4.3.2成型零件的工作尺寸計(jì)算
由于成型零件直接接觸注塑塑件，因此成型零件的工作尺寸要精準(zhǔn)到位，精度要求很高。影響塑件尺寸的因素主要有行收縮率以及模具成型零件的制造誤差。為保證計(jì)算器上蓋的尺寸精度符合設(shè)計(jì)要求，模具成型零件的制造誤差應(yīng)當(dāng)在IT7-IT8之間，在進(jìn)行長時(shí)間多次使用后，零件會(huì)發(fā)生磨損，但其因磨損產(chǎn)生的誤差應(yīng)當(dāng)保持在塑件公差值的1/6以下。因此在材料的選擇上應(yīng)當(dāng)使用質(zhì)量較好的T10A進(jìn)行制造。
查表可知ABS塑料的收縮率為0.3%～0.8%，在計(jì)算時(shí)可以按平均值法進(jìn)行計(jì)算。平均收縮率：Scp=(0.3+0.8)%/2=0.0055
計(jì)算器上蓋成形后的實(shí)際尺寸與名義尺寸之間的誤差稱為制品的尺寸偏差。造成這種誤差的原因有很多，在這里就不一一列舉出來了，綜合模具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，參考各類資料教材，制品的尺寸偏差主要是由以下五方面因素綜合作用的結(jié)果,如公式（4-2）：
（4-2）
式中：—塑件的成型誤差；
—模具成型零件制造誤差；
—模具成型零件在多次注塑后產(chǎn)生的磨損引起的誤差；
—ABS塑料收縮率引起的誤差；
—當(dāng)模具成型零件配合時(shí)產(chǎn)生的間隙變化造成的誤差；
—注塑模具在裝配時(shí)產(chǎn)生的誤差；
由上式我們可以發(fā)現(xiàn)，塑件尺寸誤差為累積誤差，由于影響因素很多，如果在設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算精度不夠，將會(huì)導(dǎo)致塑件的尺寸精度嚴(yán)重偏低。因此設(shè)計(jì)計(jì)算器上蓋時(shí)，其尺寸精度的選擇不僅要考慮塑件的使用和裝配要求，同時(shí)還要考慮塑件在成型過程中可能產(chǎn)生的誤差，使塑件規(guī)定的公差值大于或等于上述因素引起的累積誤差。
（1）型腔的尺寸
通過教材上的內(nèi)容可知，塑件的基本尺寸Lm是最大尺寸，其公差為負(fù)偏差，如果塑件上原有的公差的標(biāo)準(zhǔn)與此不符，應(yīng)該按此規(guī)定轉(zhuǎn)換為單向負(fù)偏差，計(jì)算時(shí)塑件尺寸公差按GB-T14486-1993標(biāo)準(zhǔn)中的MT5級(jí)精度選取，型腔尺寸的計(jì)算公式為式4-3：
Lm （4-3）
式中：s—塑件的平均收縮率，查表可知ABS塑料平均收縮率為0.55%；
—塑件徑向尺寸；
x—修正系數(shù)，本設(shè)計(jì)中取0.58；
△—塑件公差值，取0.64；
—制造公差，取△/3；
將計(jì)算器上蓋的相關(guān)數(shù)據(jù)帶入式（4-3）中，計(jì)算出：
型腔寬度L1=134.98
型腔長度L2=159.96
（2）型芯高度尺
型芯高度尺寸可由公式（4-4）確定：
（4-4）
式中：—型芯高度尺寸；
△—塑件高度公差值，取0.5；
將計(jì)算器上蓋的設(shè)計(jì)尺寸帶入式中，得出計(jì)算器按鍵部分型芯高度h1=10.08。
4.4冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.4.1冷卻通道的位置及數(shù)量
由于計(jì)算器上蓋表面要求、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量都要求較高，所以在本次設(shè)計(jì)中需加入冷卻系統(tǒng)。冷卻通道的開設(shè)應(yīng)當(dāng)避開定模、動(dòng)模、凹模、凸模及機(jī)構(gòu)上的各類螺紋孔，以及脫模機(jī)構(gòu)中推桿、復(fù)位機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)柱以及各類開設(shè)的凹槽等等，同時(shí)，距離塑件表面應(yīng)盡量等距，冷卻通道應(yīng)盡量多，盡量大，冷卻通道連接處應(yīng)當(dāng)加入密封圈，防止漏水，交界處應(yīng)通暢、便于加工和清理；冷卻水應(yīng)從溫度較高的澆口附近流入，冷卻通道的布置應(yīng)當(dāng)避開可能產(chǎn)生熔接痕的部分。
由于計(jì)算器上蓋設(shè)計(jì)為表面積大，縱向深度較淺，壁厚均勻，厚度為2mm，在定模、動(dòng)模、凹模、凸模共計(jì)開設(shè)8條冷卻通道，定模及凹模4條，動(dòng)模及凹模4條，冷卻通道在模具側(cè)面應(yīng)加工小孔用于安裝水嘴及橡膠密封圈符合對(duì)稱的要求，力求塑件沖分、均勻的冷卻，提高生產(chǎn)效率，提高塑件質(zhì)量。冷卻通道在動(dòng)模及凸模的開設(shè)如圖4.5所示。
圖4.5 冷卻通道布局
1— 水嘴 2—冷卻水道
4.4.2冷卻系統(tǒng)冷卻通道孔徑的計(jì)算
模具在使用水進(jìn)行冷卻的過程中，實(shí)際上是熔融塑料與金屬與水的熱交換過程，通過冷水吸收熱量達(dá)到塑件的降溫效果，因此可以使用熱平衡公式4-5計(jì)算：
qv＝WQ1/rc（q1-q2） （4-5）
式中：qv——冷卻水的體積流量（m3/Min）；
W——單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料重量（Kg/Min）；
Q1——單位的重量的塑料制品在凝固時(shí)所放出的熱量（KJ/kg）；
r——水的密度(Kg/m3)；
c——水的比熱容；
q1——水的出口溫度(°C)；
q2——水的入口溫度(°C)；
計(jì)算時(shí)，先求出注塑的計(jì)算器上蓋在固化時(shí)每小時(shí)放出的熱量Q。
設(shè)注射時(shí)間為5s，保壓時(shí)間15s，冷卻時(shí)間15s，開模取件時(shí)間5s，得出注塑成型單個(gè)計(jì)算器上蓋所需時(shí)間為40s。
設(shè)用20℃的水作為冷卻介質(zhì)，其出口溫度為28℃，水呈湍流狀態(tài)，一個(gè)小時(shí)成型次數(shù)n＝3600/40＝90。
W＝Mxn＝45.66×904109.4g/h=4.2kg/h
查手冊(cè)可知，ABS塑料單位重量釋放的熱量Q1=3.5×102kj/h，故
Q總=WQ1=4.2×3.5×102kj/h=1.47×103kj/h
將計(jì)算出的總熱量Q總帶入式qv＝WQ1/rc（q1-q2），可以計(jì)算出水的體積流量：
qv＝WQ1/rc（q1-q2）=2.1×10-4m3/min
最后，根據(jù)水的體積流量查表，得出冷卻系統(tǒng)冷卻通道直徑d=6mm。
4.5 脫模方式的設(shè)計(jì)
4.5.1脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
為了使注塑的計(jì)算器上蓋從型腔中推出，必須設(shè)置脫模機(jī)構(gòu)，脫模機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)保證塑件不會(huì)因此損壞變形、外觀符合設(shè)計(jì)要求、結(jié)構(gòu)靈活可靠、加工更換維修方便快捷。由于本設(shè)計(jì)中，計(jì)算器上蓋的內(nèi)表面包裹在型芯上，脫模機(jī)構(gòu)中的推桿將計(jì)算器上蓋頂出，只影響計(jì)算器上蓋的內(nèi)表面，因此不影響計(jì)算器上蓋的外觀。
根據(jù)計(jì)算器上蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在型芯上開設(shè)9個(gè)通孔安裝推桿，同時(shí)避開了冷卻水通道，脫模機(jī)構(gòu)如圖4.6所示。由于推桿直接接觸到塑件表面，并且在模具制作過程中不斷往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在材料選擇上應(yīng)當(dāng)使用質(zhì)量良好的鋼材，并進(jìn)行熱處理。在本設(shè)計(jì)中推桿采用T10A鋼，工作段進(jìn)行熱處理54～58HRC，固定段40～45HRC。
圖4.6
1— 推桿 2—冷卻水道
4.5.2脫模力的計(jì)算及推桿的設(shè)計(jì)
在模具注塑完成后，冷卻系統(tǒng)將塑件冷卻，塑件產(chǎn)生力的作用包緊型芯，同時(shí)在推桿推出塑件時(shí)，塑件與型芯間將產(chǎn)生真空吸附力以及ABS塑料對(duì)金屬的粘著力，推桿與模具配合產(chǎn)生的摩擦力等等組成了脫模力，但因素眾多，計(jì)算復(fù)雜，可以使用經(jīng)驗(yàn)公式（4-6）計(jì)算
Ft=AP（μcosα-sinα） （4-6）
由于本設(shè)計(jì)塑件為計(jì)算器上蓋，型腔深度較淺，且大部分為平面結(jié)構(gòu)、斜面結(jié)構(gòu)，塑件本身縱向面有傾斜度，因此脫模力較小，其計(jì)算將在下文中進(jìn)行。
因?yàn)槊撃Ａ^小，對(duì)推桿的選擇也相對(duì)寬裕，在不影響推桿壽命及使用過程應(yīng)力強(qiáng)度的條件下，推桿半徑應(yīng)當(dāng)相對(duì)小一些，避免推桿與塑件接觸面產(chǎn)生不平整的缺陷，影響塑件質(zhì)量，因此，查表后選擇推桿為圓柱形推桿，取直徑6mm。
4.5.3 復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
為了防止開模塑件取出后，再合模推桿復(fù)位不到位，發(fā)生干涉現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)在模具中加入先復(fù)位機(jī)構(gòu)，在動(dòng)模墊板、推板固定板、推板上開設(shè)通孔，在動(dòng)模板上開設(shè)半徑為30mm的沉孔，通過一根復(fù)位桿連接，復(fù)位桿固定在動(dòng)模墊板上，在開模時(shí)，推板上移壓縮彈簧，開模時(shí)又通過彈簧力的作用將推板及推板固定板復(fù)位，打到先復(fù)位的效果，復(fù)位機(jī)構(gòu)由圖4.7所示。
圖4.7 模具復(fù)位機(jī)構(gòu)
4.6 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.6.1 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的選擇
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是模具中重要組成部分，模具能否持續(xù)穩(wěn)定的工作，與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)息息相關(guān)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)一般使用導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合組成，在開模和合模過程中起到精確的導(dǎo)向作用，合理的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)能避免型芯與其他機(jī)構(gòu)發(fā)生碰撞損壞，導(dǎo)向滑塊與斜導(dǎo)柱正確配合，防止導(dǎo)致模具損壞，提高塑件質(zhì)量，延長模具壽命。
導(dǎo)柱與導(dǎo)套配合間隙采用H 7/h6級(jí)配合，如圖4.8所示。
圖4.8 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合
4.6.2 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
導(dǎo)柱的形式采用帶頭直通式導(dǎo)柱，根據(jù)模具整體裝配大小，選擇導(dǎo)柱長度為280mm，在導(dǎo)柱側(cè)壁加工距離為3mm，半徑為2mm的油槽，加入潤滑劑，以便使導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套時(shí)排氣順利，減小移動(dòng)阻力，導(dǎo)柱的制作材料選擇為T10A，熱處理40～45HRC。導(dǎo)柱的樣式如圖4.9所示。
圖4.9 導(dǎo)柱
4.6.3 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
導(dǎo)套用于與導(dǎo)柱配合，共同組合成為模具的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，導(dǎo)套安裝在動(dòng)模板和定模板上，導(dǎo)套的配合精度采用H7/h6級(jí)配合，為了能使導(dǎo)柱以較小的阻力進(jìn)入導(dǎo)套，可以再導(dǎo)套上開設(shè)通氣孔，也可不另開設(shè)通氣孔，僅通過配合間隙進(jìn)行排氣。導(dǎo)套的材料選擇可以選用T12A或銅等材料，材料硬度較導(dǎo)柱的低，可以防止導(dǎo)向系統(tǒng)在大量工作后產(chǎn)生拉毛，影響模具使用級(jí)導(dǎo)向系統(tǒng)的壽命。導(dǎo)套的樣式及設(shè)計(jì)尺寸如圖4.10所示
圖4.10 導(dǎo)套
4.7成型設(shè)備的校核
4.7.1鎖模力的校核
為了防止模具在注塑時(shí)發(fā)生溢料，提高計(jì)算器上蓋的尺寸精度，注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)要對(duì)模具施加夾緊力，夾緊力的最大值就是模具的鎖模力。注射機(jī)鎖模力的校核關(guān)系式為式（4-7）：
F>kpA總 （4-7）
式中 F—注射機(jī)鎖模力；
k—壓力損耗系數(shù)；
p—型腔內(nèi)熔體的壓力；
A總—塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上總投影面積；
查《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》附錄表可知，XS-ZY-125型螺桿式注射機(jī)的鎖模力為900KN；k值根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)一般取1.1～1.2，本塑件中型腔內(nèi)熔體壓力p=30MPa，塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影總面積A總=0.32×10-2m2將以上數(shù)值代入公式得：F0=kpA總=1.2×30x106×0.32×10-2=115.2KN
H總+(5～10) （4-8）
式中：S—注射機(jī)的最大開模行程；
H總—模具開模總共行程；
查《塑件模設(shè)計(jì)手冊(cè)》附錄得XS-ZY-125型螺桿式注射機(jī)的最大開模行程S=300㎜；H總為3次分型的總行程，其中流道推板將澆口凝料推出需要行程10mm，塑件脫模推出距離40mm，塑件高度24mm，流道及澆口凝料拉出行程需約100mm。因此H總約為174mm計(jì)算得：
H總+(5～10)≈180mm
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