目 錄1 緒論 .11.1 課題研究的意義和目的 .11.2 國內外研究的現(xiàn)狀 .21.3 課題研究基本內容和方法 .21.3.1.基本設計思路 .21.4 論文結論和成果形式 .32 塑件的結構工藝性分析 .42.1 塑件的幾何形狀分析 .42.2 塑件的結構工藝性分析 .42.3 塑件原材料的成型特性分析 .42.3.1 ABS 的注射成型工藝 .42.3.2 ABS 性能分析 .52.3.3 ABS 成型塑件的主要缺陷及消除措施 .63 注射機型號的初步確定 .73.1 塑件的生產(chǎn)批量 .73.2 初選注射機 .73.2.1 計算塑件體積和重量 73.2.2 根據(jù)塑件本身的幾何形狀及生產(chǎn)批量確定型腔數(shù)目 .83.2.3 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 .83.2.4 選擇注射機 .94 分型面的設計 104.1 分型面的選擇原則 .104.2 分型面方案的選擇 .10第 2 頁 共 41 頁5 澆注系統(tǒng)的設計 125.1 主流道的設計與計算校核 .125.2 澆口的設計 .135.2.1 澆口的作用 135.2.2 澆口位置的選擇 145.3 分流道設計 .145.4 分流道的計算 .156 成型零件的結構設計 176.1 結構設計 176.1.1 型腔的結構設計 176.1.2 型芯的結構設計 186.1.3 成型零件的選材 186.2 成型零件工作尺寸的計算 .186.2.1 型腔徑向尺寸計算 196.2.2 型腔的深度尺寸的計算 196.2.3 型芯徑向尺寸的計算 206.2.4 型芯高度尺寸的計算 206.3 模具型腔壁厚的確定 .206.3.1 型腔側壁厚度 S 的計算 206.3.2 型腔底板厚度 T 的計算 217 脫模機構的設計 237.1 脫模力的計算 .237.2 推桿尺寸的校核 .248 模架的確定 268.1 模架的選取 .269 抽芯機構的設計 289.1 側向抽芯機構設計 .289.1.1 導柱設計 28第 3 頁 共 41 頁9.2 哈弗塊的尺寸確定 .309.2.1 斜導柱的傾斜角度 309.3 導滑槽的設計 3110 排氣系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設計 3210.1 排氣系統(tǒng)的設計 .3210.2 冷卻系統(tǒng)的計算與設計 .3210.2.1 單位時間內注入模具中的塑料熔體的總質量 W3310.2.2 確定單位質量的塑件在凝固時所放出的熱量 Q3310.3 冷卻系統(tǒng)裝置的布置 .3411 合模導向機構的設計 3512 總裝配圖的繪制 3613 模具工作原理 38總結 39參考文獻 40致謝 41第 1 頁 共 41 頁1 緒論1.1 課題研究的意義和目的本課題為手機蓋注塑模具設計，手機蓋主要作用是保護手機。在進行手機外殼注塑模具設計之前，首先對制品圖及形狀結構分析，其內容主要包括以下幾個方面：1. 手機后蓋（見制件圖） 。制品的幾何形狀：本次設計的制品為小米手機后蓋，平均壁厚為 0.5mm，屬輕質薄壁制品。2. 制品的尺寸精度和表面粗糙度：塑料的尺寸精度主要決定于塑料收縮率的波動和模具制造誤差。本次塑料制品的尺寸按 4 級精度取值。塑件的表面粗糙度主要取決于模具粗糙度，一般情況下，塑件的表面粗糙度比模具成型部分的粗糙度高1～2 級。3. 制品的脫模斜度：脫模斜度的取向根據(jù)塑件的內外形尺寸而定，以塑件內孔型芯小端為準，尺寸符合圖紙要求，斜度由擴大方向取得；塑件外形，以型腔大端為準，尺寸符合圖紙要求，斜度由縮小方向取得。一般情況，脫模斜度不包括塑件的公差范圍內。4. 根據(jù)產(chǎn)品的形狀和結構特點，本次設計中，流道形式采用非平衡式，上殼采用側澆口進膠，下殼采用針點式澆口進膠。按照現(xiàn)今注塑模具設計的總體趨勢，注塑模具的設計已很少使用手工繪圖或完全由二維軟件來進行設計，且模具標準件已在注塑模具設計中大量采用。因此本課題采取使用模具二維、三維軟件和模具分析軟件綜合使用來進行模具的結構設計并且進行模具結構的優(yōu)化，且在模具設計的過程中要綜合考慮模具制造工藝及注塑成型工藝。1.2 國內外研究的現(xiàn)狀手機外殼是手機必不可少的零件，關乎這手機的外觀和銷量，因此所有的公司都注重外殼的研發(fā)和量產(chǎn)，更加注重美觀性和使用性，可謂說更新?lián)Q代很快的。第 2 頁 共 41 頁1.3 課題研究基本內容和方法隨著計算機技術的發(fā)展，計算機已廣泛應用于模具工業(yè)，在注射成型系統(tǒng)中，針對每一個環(huán)節(jié)都可將計算機作為輔助工具而加入。構成該環(huán)節(jié)的 CAD 或 CAM 或 CAE。1、塑件設計 塑件的設計包括塑件結構、尺寸、精度、表面、性能等方面的設計。塑件設計方面的計算機輔助技術有：塑件 CAD、塑料、輔料、輔件選擇的專家系統(tǒng)。2、注射機的使用 常見注射機的使用方面的計算機輔助技術有：注射機選擇專家系統(tǒng)：注射機故障診斷系統(tǒng)。（1） 注射模使用狀況的好壞直接影響到注射質量，在對于高技術注射模來說，都要對注射模在使用過程中進行監(jiān)控或對注射模的服役模擬仿真，由此知注射模的工作狀況。（2） 注射工藝 注射工藝方面的計算機輔助技術有：注射工藝制定的專家系統(tǒng)；塑件質量故障診斷。（3） 注射模設計 注射模設計主要完成注射模的結構尺寸、精度、表面性能等方面的設計，并選擇模具的材料等。計算機在注射模設計方面的工作有：注射劃 CAD：注射模材料、輔料、輔件選擇專家系統(tǒng)；工裝選擇專家系統(tǒng)；注射模CAABS；1.4 論文結論和成果形式1、打印文檔：設計說明書 1 份：字數(shù)不少于 10000；給定文獻的外文翻譯：中文字數(shù)不少于 2000。2、設計圖紙：總裝圖 1 張，非標準零件圖 5～10 張。3、電子文檔：二維 CAD：總裝圖和零件圖；三維（PRO/E)造型：總裝圖和零件圖；Word 文檔：設計說明書；給定文件的外文翻譯。第 3 頁 共 41 頁2 塑件的結構工藝性分析2.1 塑件的幾何形狀分析熟讀塑件的圖樣，在頭腦中建立清晰的塑件三維形狀，并通過計算機三維軟件建模幫助理解其幾何形狀，該塑件的三維如圖 2.1,2.2 所示。圖 2.1第 4 頁 共 41 頁圖 2.22.2 塑件的結構工藝性分析該塑件為一款手機蓋，生產(chǎn)批量為中批量，材料選用 ABS，精度等級采用 MT4，產(chǎn)品成型后對產(chǎn)品尺寸和外觀屬性質量要求較高。從產(chǎn)品的結構上分析，塑件整體結構相對復雜，塑件周圍有三處需要側抽芯，背部和頂部都需要鑲件成型。由于模具需要高精度配合，為保證塑件的質量，決定采用側澆口和斜頂。2.3 塑件原材料的成型特性分析2.3.1 ABS的注射成型工藝2.3.1.1注射成型工藝過程（1）預烘干--→裝入料斗--→預塑化--→注射裝置準備注射--→注射--→保壓--→冷卻--→脫模--→塑件送下工序（2）清理模具、涂脫模劑--→合模--→注射2.3.1.2 ABS 的注射成型工藝參數(shù)（1）注射機：螺桿式（2）螺桿轉速（r/min）：30——60（3）預熱和干燥：溫度（°C） 80——85時間 (h) 2——3（4）密度（g/ cm3）:0.90——0.91（5）材料收縮率（℅）：1.6——2.0（6）料筒溫度（°C）：后段 160——180第 5 頁 共 41 頁中段 180——200前段 200——220（7）噴嘴溫度（°C）：170——200（8）模具溫度（°C）：70——120（9）注射壓力（MPa）：70——100（10）成形時間（S）：注射時間 20——90高壓時間 0——5冷卻時間 20——120總周期 50——220（11）適應注射機類型：螺桿、柱塞均可（12）后處理方法： 紅外線燈、烘箱溫度（°C） 70時間（h） 2——42.3.2 ABS性能分析ABS 是由丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)和苯乙烯(Styrene)三種化學單體合成。其中 A 代表丙烯腈，B 代表丁二烯，S 代表苯乙烯。其化學分子結構方式如下：每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強度、熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性；丁二烯具有堅韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強度。從形態(tài)上看，ABS 是非結晶性材料。三中單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個是苯乙烯-丙烯腈的連續(xù)相， 另一個是聚丁二烯橡膠分散相。ABS 不透明，外觀除薄膜外都呈淺象牙色、無毒、無味、兼有韌、硬、剛特性，燃燒緩慢，離火后仍繼續(xù)燃燒，火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無熔融滴落。ABS 的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結構。這就可以賦予用第 6 頁 共 41 頁戶在產(chǎn)品設計上有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場上數(shù)百種不同品質的 ABS 材料。ABS 具有優(yōu)良的綜合性能，由于組分、牌號和生產(chǎn)廠家生產(chǎn)方法的不同，使之在性能上存在較大差異，因此以下的試驗數(shù)據(jù)僅供參考。（1）物理力學性能 ABS 具有優(yōu)良的物理力學性能，如不透水，但略透水蒸氣，沖擊強度較高，尺寸穩(wěn)定性好等。ABS 有極好的沖擊強度，即使在低溫也不迅速下降。但是它的沖擊性能與樹脂中所含橡膠的多少、粒子大小、接枝率和分散狀誠有關，同時也與使用環(huán)境有關、如溫度越高則沖擊強度越大。當聚合物中丁二烯橡膠含量超過 30%時，不論沖擊、拉伸、剪切還是其它力學性能都迅速下降（見表 5-5 和 5-6） 。（2）熱性能。ABS 制品的負荷變形溫度約為 93℃，若能對制品進行退火處理，則還可增加 10℃左右。（3）電性能。ABS 聚合物的電絕緣性受溫度和濕度的影響很小，且在很大頻率變化范圍內保持恒定。（4）耐環(huán)境性 ABS 聚合物幾乎不受水、無機鹽、堿、酸類的影響，但在酮、醛、氯代烴中會溶解或形成乳濁液，它不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但長期與烴接觸會發(fā)生軟化溶脹。ABS 聚合物表面受冰醋酸、植物油等化學藥品的鋟蝕會引起應力開裂。（5）耐候性 ABS 聚合物的最大不足之處是耐候性較差，這是由于分子中丁二烯所產(chǎn)生的雙鍵在紫外線作用下易受氧化降解的緣故。經(jīng)受 350nm 以下波長的紫外線照射，氧化作用更甚。氧化速度與光的強度及波長的對數(shù)成正比。ABS 是一種成型加工性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，可用一般加工方法成型加工。（6）ABS 的流變性 ABS 聚合物在熔融狀態(tài)下流動特性屬于假塑型液體。雖然 ABS 的熔體流動性與加工溫度和剪切速率都有關系，但對剪切速率更為敏感。因此在成型過程中可以采用提高剪切速率來降低熔體粘度，改善熔體流動性。ABS 屬一無定形聚合物，無明顯熔點，成型后無結晶，成型收縮率為第 7 頁 共 41 頁0.4%~0.5%。在成型過程中， ABS 的熱穩(wěn)定性較好，不易出現(xiàn)降解或分解，但溫度過高時，聚合物中橡膠相有破壞的傾向。（7）ABS 的吸水性 ABS 具有一定的吸水性，含水量在 0.3%~0.8%范圍。成型時如果聚合物中含有水分，制品上就會出現(xiàn)斑痕、云紋、氣泡等缺陷，因此在民型前，需將聚合物進行干燥處理，使其含水量降到 0.2%左右。（8）ABS 制品的后處理 一般情況下很少出現(xiàn)應力開裂，所以除了使用要求較為苛刻的制品，通常不作制品的后處理。注射速度對 ABS 的熔體流動性有一定影響，注射速度快，制品表面光潔度不佳；注射速度慢，制品表面易出現(xiàn)波紋、熔接痕等現(xiàn)象，因而除了充模有困難的情況下，一般以中、低速為宜。在制品要求表面光澤較高時，模具溫度可控制在 60—80℃對一般制品可控制在 50-60℃。2.3.2.1 ABS使用性能（1）綜合性能良好，具有極好的抗沖擊強度、在低溫下也不會迅速降解。（2）耐熱性、耐磨性、耐水性、耐化學和電氣性能良好。（3）品質輕,有良好的耐應力開裂性,有很高的彎曲疲勞壽命。表 2.2 ABS 的主要性能指標屈服強度/Mpa 50 玻璃化溫度/C拉伸強度/Mpa 38 熔點（粘流溫度）/C 130—16090—108斷裂伸長率/% 35熱變形溫度/C45 N/cm3180 N/cm3 83—103拉伸彈性模量/Gpa 1.8 線膨脹系數(shù)/（10-5/C） 7.0彎曲強度/Mpa 80 比熱容/ 1470彎曲弱性模理/Gpa 1.4 熱導率/ 0.263261 燃燒性/（cm/min） 慢件質量沖擊強度/kJ/m2無缺口缺口 11 體積電阻/Ω*cm 6.9*1016力學性能布氏硬度/HBS 9.7R121熱性能及電性能擊穿電壓/（kV/mm）物理 密度/（g/cm3） 1.02—1.16 吸水性/%（24h） 0. 2—0.4第 8 頁 共 41 頁性能 比體積/（cm2/g） 1.02—1.06 透明度或透光率 不透明2.3.2.2 ABS成型性能（1）結晶料，吸濕性小，易發(fā)生融體破裂，長期與熱金屬接觸易分解。（2）流動性好，但收縮范圍及收縮值大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形。（3）冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應緩慢散熱，并注意控制成型溫度，料溫低溫高壓時容易取向，模具溫度低于 50 度時，塑件不光滑，易產(chǎn)生熔接不良、流痕，90 度以上的易發(fā)生翹曲變形。（4）塑料壁厚須均勻，避免缺膠、尖角，以防應力集中。2.3.2.2 ABS主要技術指標 ABS的成型工藝參數(shù)料筒一區(qū)/℃ 150-170二區(qū)/℃ 180-190三區(qū)/℃ 200-210噴嘴/℃ 180-190溫度模具/℃ 50-70注射/Mpa 60-100壓力保壓/Mpa 40-60注射/s 2-5保壓/s 5-10冷卻/s 5-15時間周期/s 15-30方法 紅外線烘箱溫度/℃ 70后處理時間/h 0.3-1第 9 頁 共 41 頁3 注射機型號的初步確定3.1 塑件的生產(chǎn)批量塑件的生產(chǎn)類型對注射模具結構、注射模具材料使用均有重要影響。在大批量生產(chǎn)中，由于注射模具價格在整個生產(chǎn)費用中所占比例較小，提高生產(chǎn)率和注射模具壽命問題比較突出，所以可以考慮使用自動化程度較高、結構復雜、精度壽命高的模具。如果是小批量生產(chǎn)，則應盡量采用結構簡單、制造容易的注射模具，以降低注射模具的成本。該塑件產(chǎn)量大，生產(chǎn)類型屬于大批量生產(chǎn)，但塑件結構復雜，且精度要求較高，因此采用一模兩腔以及成型周期不宜太長的模具，同時模具造價要適當控制。3.2 初選注射機3.2.1 計算塑件體積和重量由于塑件結構相對復雜，因此我利用 UG 三維軟件對整個塑件質量進行分析，得出塑件的重要信息如下：圖 3.1通過三維軟件建模設計分析可得塑件體積為 V=5.11cm^3第 10 頁 共 41 頁塑件的質量 gVm14.6.521???塑塑 ?式中 ABS 的密度可取 3/cm3.2.2根據(jù)塑件本身的幾何形狀及生產(chǎn)批量確定型腔數(shù)目由于該塑件尺寸相對適中但結構復雜，因此采用一模兩腔，以方便實現(xiàn)側向抽芯、澆口位置及脫模系統(tǒng)設計。3.2.3澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算(1)模具所需塑料熔體注射量：21mn??3.g14.65.064??(其中 = ， 為澆注系統(tǒng)的質量，約為 0.15 )1塑 2 1m(2)塑件和流道凝料在分型面上的投影面積：21nA??2m0694.454182.63535.083???（其中單個塑件分型面投影面積 =26335.4182 ，流道凝料在分型面上的投影12面積 ）12.n(3)模具所需的鎖模壓力約為= （ ）mF21A?型P=26335.4182×35=9.22× N50(其中 查閱 P7 表 2—2)型（4）由于澆注系統(tǒng)的凝料在設計之前不能確定準確的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗按照塑件體積的 0.2—1 倍來估算。由于本次設計才用的流道簡單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的 0.35 倍來估算。第 11 頁 共 41 頁(1)澆注系統(tǒng)凝料體積：V = 0.35×5.11=1.7885(cm3)(2)該模具總共需填充塑件的體積約為V = （1.7885+5.11）×2 =13.79(cm3)3.2.4選擇注射機根據(jù)上步計算得出一次注入模具型腔的塑料總體積 ，并結合《塑料379.1cmV?總成型工藝及模具設計》式 4-18，則有 32.7180/9.3/ cmV??總公因為所選注塑機滿足額定注射量 G=402 53.18.02??而額定鎖模力 F=25× =9.22× N5mF5（其中 為注射系數(shù)，無定型塑料取 0.85）?開模行程： 7860121 ?????HS根據(jù)以上的計算，初步選定公稱注射量為 17.23 ，注射機型號為 HTF160J/TJ3cm臥式螺桿注射機，從工廠資料中查到的注射機床參數(shù)如下：表 3-1 HTF160J/TJ 注射機主要技術參數(shù)注射方式 螺桿式 模板最小厚度/mm 180標稱注射量/ 3cm320 合模力/N 5106?注射壓力/ MPa159 拉桿空間/mm 455x455合模方式 液壓-機械螺桿轉速/（r/min）0-175 噴嘴孔直徑/mm 10模板尺寸/mm 675?螺桿直徑/mm 45模板最大行程/mm 420 定位圈尺寸/mm 125機重/Ton 5.2 油壓頂針行程/mm 140電熱量/KW 9.75 油泵馬達/KW 15油箱容量/ L 320 油壓系統(tǒng)壓力/ MPa17.5第 12 頁 共 41 頁4 分型面的設計在塑件設計階段，就應考慮成型的分型面的形狀和位置。無論塑件的結構如何以及采用何種設計方案，都必須首先確定分型面，因為模具結構很大程度上取決于分型面的選擇。分型面設計是否合理，對塑件質量、工藝操作難易程度和模具的設計制造都有很大影響。為了保證能順利分型，主分型面應首先考慮選擇在塑件外形的最大輪廊處。4.1 分型面的選擇原則(1)分型面應選擇在塑件的最大輪廓處。(2)有利于保證塑件的外觀質量、尺寸精度、排氣和簡化模具結構。(3)盡可能使塑件留在動模一側和滿足塑件的使用要求。(4)盡量減少塑件在合模方向上的投影面積和長型芯應置于開模方向。(5)便于模具制造加工在實際設計中，不可能全部滿足上述原則，一般應抓住主要矛盾，在此前提下確定合理的分型面。4.2 分型面方案的選擇通過對分形面選擇原則的分析，由于微壓下蓋側方有配合扣為，需要設計側抽芯機構，因此，在分模時需要哈弗塊分出。分型時以塑件對稱中心為分型面，微壓下蓋平面為最大輪廓處，因此設計時分型時以塑件對稱中心為分型面，斜面被包圍在哈夫塊內成型，也保證該塑件脫模容易，以及便于加工，如圖 4-1 所示： 圖 4.1 分型面的剖面第 13 頁 共 41 頁5 澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道。澆注系統(tǒng)設計好壞對制品性能、外觀和成型難易程度影響頗大澆注系統(tǒng)設計的原則是：1. 結合型腔的布置考慮，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. 澆口尺寸位置和數(shù)量的選擇十分關鍵，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。4. 避免高壓熔體對模具型芯和嵌件產(chǎn)生沖擊，防止變形和位移的產(chǎn)生。5. 澆注系統(tǒng)凝料脫出應方便可靠，凝料應易于和制品分離或易于切除和修整。6. 熔接痕部位與澆口尺寸、數(shù)量及位置有直接關系，設計澆注系統(tǒng)時要預先考慮到熔接痕的部位、形態(tài)以及以制品質量的影響。7. 盡量減小因開設澆注系統(tǒng)而造成的塑料用量。8. 澆注系統(tǒng)的模具工作表面應達到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中澆注口應有 IT8 以上的精度要求。9. 設計澆注系統(tǒng)時應考慮儲存冷料的措施。10. 應盡可能使主流道中心與模板中心重合。若無法重合也應使兩者的距離盡量縮小。5.1 主流道的設計與計算校核主流道是熔體由注塑機噴嘴射出時最先經(jīng)過的部位，它與注塑機噴嘴必須在同一軸心線上，以利于熔體的流動；由于主流道與注塑機噴嘴須經(jīng)常反復接觸和碰撞，對其要求要求較高，所以主流道一般不直接開設在模架面板或 A 板上，為了加工方便，一般都做成拆卸式澆口套，俗稱“唧嘴” 。為了便于唧嘴與注塑機噴嘴的順利配合，還第 14 頁 共 41 頁需要定位環(huán)（也稱定位圈和法蘭）來方便定位。5.1.1 主流道的結構設計熔融塑料首先經(jīng)過主流道，所以它的大小與塑料充模速度、時間長短有著密切關系。主流道的斷面形狀通常為圓形。若主流道太大，其主流道塑料體積增大，塑料耗量增多，冷卻時間長易使包藏的空氣增多，如果排氣不良，容易在塑件內造成氣泡、組織松散等缺陷，影響塑件的質量，同時也易造成冷卻不足，主流道脫模困難。若主流道太小，則塑料在流動過程中冷卻面積相應增加，熱量損失增大，黏度增大，流動性下降，成型壓力損失大，易造成塑件成型困難。為了便于冷凝料從主流道中拔出，主流道設計成圓錐形，其錐角常為 2 ～6 ，現(xiàn)?取 2 。內壁必須光滑，表面粗造度應為 。澆口套的進料直徑( )應比注射? umRa4.0d1機噴嘴直徑大 0.5～1mm，現(xiàn)取 0.5 mm；澆口套的球面凹坑半徑（SR）要比注射機噴嘴半徑大 1～2mm；澆口套與定模板的配合可采用 （過度配合） 。67H主流道結構形式如圖 5.1 所示。圖 5.1 主流道結構形式5.1.2 主流道尺寸計算為了使凝料順利拔出，主流道的小端直徑 D 應大于注射機的噴嘴直徑 d，通常為：D=d+(0.3—1)mmD=7.5+0.5=8mm主流道入口的凹坑球面半徑 R2 也應該大于注射機噴嘴球面頭半徑 R1，通常為：R2=R1+（1—2）mm第 15 頁 共 41 頁R2=18+2=20mm主流道半錐角通常為錐度 ~ ，過大會產(chǎn)生湍流或渦流產(chǎn)生空氣，過小使凝料脫?26模困難，還會使充模時熔體的流動阻力過大。主流道內壁表面粗糙度應在 Ra0.8um 以下，拋光時沿軸而進行。主流道的長度 L一般按模板厚度確定。為了減少熔體充模時的壓力損失，應盡可能縮短主流道的長度，L 一般控制在 60mm 以內。5.2 澆口的設計澆口是澆注系統(tǒng)的末端，使從分流道流過來的塑料熔體以較快的速度進入并充滿型腔，型腔充滿后，澆口部位的熔體能迅速地凝固而封閉澆口，防止型腔內的熔體倒流，便于制品脫模，控制澆口凍結時間以及熔體充模時的流動性能。澆口的截面積小，其設計的位置、形狀、尺寸直接影響塑件的質量和注射效率。一般塑件的缺料、縮孔、熔接痕、翹曲變形等大多數(shù)是由澆口設計不當引起的。正確的澆口設計具有減少熔接痕、降低內應力、避免蛇形紋、改善外觀等優(yōu)點，因此選擇合理的澆口位置及數(shù)量在塑料模具設計中是十分重要的。選擇澆口形式應該遵循以下原則：1. 盡可能采用平衡式設置；2. 型腔排列進料均衡；3. 型腔布置和澆口開設部位力求對稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象；4. 確保耗料量??；5. 不影響塑件外觀。5.2.1 澆口的作用（1）澆口處截面積小，摩擦阻力大，溫度高，熔料黏度低，流動速度加快，使熔料快速充滿型腔。（2）澆口處截面積小，冷卻速度快，能迅速冷卻封閉，防止熔料回流。（3）澆口處截面積小，強度低，成型后制品容易與澆注系統(tǒng)分離。常用的澆口形式有點澆口、潛伏式澆口、側澆口、重疊式澆口、扇形澆口、平縫式（薄片）澆口、盤形澆口、圓環(huán)形澆口、輪輻式澆口與爪形澆口、護耳澆口等。第 16 頁 共 41 頁5.2.2 澆口位置的選擇在選擇澆口位置和形式時，考慮到控制盒前蓋結構較為復雜，并非完全是對稱結構，且零件表面不允許有過于明顯的澆口痕跡及底殼內側中空。 所以，經(jīng)過考慮，選擇點澆口。澆口直徑可以根據(jù)經(jīng)驗公式計算： 4ACkd??式中：A—型腔的表面積， 2mC—壁厚系數(shù)，從塑料成型模具課本 P65 頁表 3-3-2 中選取，由于塑件壁厚，則 C=0.230m2??上式適用于壁厚為 0.7~2.5mm 的制品。 =0.85×0.230×18.23≈6mm4Akd?5.3 分流道設計分流道是使塑料熔體從主流道通過分支流平穩(wěn)地進入澆口的通道，它起著分流導向作用?？赏ㄟ^優(yōu)化設置分流道的橫截面形狀尺寸大小和方向使塑料熔體平穩(wěn)充型，從而保證最佳的成型效果。分流道常見斷面形狀有圓形、正六邊形、梯形、U 形、半圓形、矩形等數(shù)種，應選取易于加工，且流道長度和流道體積相同的情況下流動阻力和熱量損失都最小的端面形狀。最常用的三種截面形狀為圓形、半圓形、梯形，分流道截面形狀的選擇需考慮其效率和加工性流道效率的計算公式：流道效率（ ）=截面積（S）/截面周長（L）?根據(jù)影響分流道的設計因素和設計原則，則有如下方案：方案 1：使用圓形斷面分流道，這種分流道的比表面積最小，熱量損失小，阻力亦小，澆口可開在流道中心線上，因而延長了澆口凍結時間。但缺點是需要同時在動模和定模上切削加工，而且要相互吻合，制造困難，費用高。方案 2：使用梯形斷面分流道，雖該形的流道與圓形相比有較大的熱量損失，但是第 17 頁 共 41 頁只需切削加工在一個模板上，加工非常容易，節(jié)省機械加工費用，運用也比較廣泛。綜上所述，選擇方案 2 的梯形橫截面分流道較合適。分流道尺寸的確定確定分流道尺寸時應考慮塑料的流動性，塑件形狀的復雜性，塑件尺寸的大小以及模具的結構等。（1）經(jīng)驗計算法： LQD41265.0??式中 —分流道尺寸（mm） ；D?Q—經(jīng)分流道的塑膠量（g） ；L—分流道的長度（mm） 。（2） 的經(jīng)驗參考值，參見《注塑模具設計方法與經(jīng)驗》 （P55 表 6.5）,ABS的 經(jīng)驗參考值為 4～8mm，選擇為 4mm。D分流道高度 H=1～ ≈4mm,下底長度 X= =3mm, 底面圓角的半徑32D?43D?R=1mm。5.4 分流道的計算（1）分流道的當量直徑根據(jù)經(jīng)驗公式 mD6)9.08(1?????式中： ——主流道大端直徑；D——一級分流道當量直徑；1（2）凝料體積①分流道長度 mL54?分②分流道截面積 A1423???分③凝料體積為 36.0cmV?分分分（3）校核剪切速率①確定注射時間：根據(jù) Moldflow 對塑件澆注系統(tǒng)的填充時間分析可知，t=2s。第 18 頁 共 41 頁②計算分流道體積流量： 3cm75.021.56.4t???塑分分 Vq③由《塑料成型工藝及模具設計》式 4-20，可得剪切速率 1133 s90214.750. ???sRr分分分 ?由于該塑件的分流道的剪切速率處于該澆口主流道與分流道的最佳剪切速率之間，所以，分流道內熔體的剪切速率合格。132051??s（4）分流道的表面粗糙度和脫模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取 即可，此處取 1.6，mRaa?5.2.1～脫模斜度為 8°。6 成型零件的結構設計成型零件是注塑模具的核心部分，它直接關系到塑件的形狀、外觀和尺寸，它一般由型腔、型芯、成型滑塊、鑲件等多個零件組成，其形式多種多樣，設計時必須選擇成型性能好為前提，并充分考慮模具制造簡單，易于保證精度，模具成本較低的一種。6.1結構設計第 19 頁 共 41 頁6.1.1 型腔的結構設計型腔又稱凹模，是成型制品的外表面的成型零件，按型腔結構的不同可將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式四種。根據(jù)對塑件的結構分析，本設計中采用整體嵌入式型腔，根據(jù)分型面的方案選擇，將其放在動模板一側，并用螺釘連接固定在動模板上。整體嵌入式型腔的優(yōu)點：強度和剛度相對較高，不易變形，塑件無模具拼縫痕跡，外觀質量好，可以節(jié)省成型零件材料，方便熱處理及方便日后的更換維修等。其缺點是：加工難度大，模板與鑲件配合要求高。如圖 6-1 所示：圖 6.1 型腔板6.1.2 型芯的結構設計型芯又稱凸模，是成型塑件內表面的成型零件，通?？梢苑譃檎w式、整體組合式、局部鑲接式、完全鑲拼式四種類型。通過對塑件的結構分析及分型面選擇可知，型芯結構設計采用整體組合式，并用螺絲固定在模板上。整體組合式型芯的特點與整體嵌入式型腔特點相同，如圖 6-2 所示。第 20 頁 共 41 頁圖 6.2 型芯板6.1.3 成型零件的選材成型零件直接與高溫高壓的塑料接觸，它的質量直接影響塑件的質量。該塑件的材料為 ABS 工程塑料，對表面粗糙度和精度的要求較高，因此要求成型零件有足夠的強度、剛度、耐磨性及良好的抗疲勞性能，同時考慮它的機械加工性能和拋光性能。因為該塑件為中批量生產(chǎn)，所以型腔應選擇耐磨性、剛度、強度等各方面較好的鋼材，型腔形狀也相對復雜，有較多司筒、頂針，根據(jù)塑件表面質量比較高決定模具表面質量更高這一事實。6.2 成型零件工作尺寸的計算由于塑件的外形尺寸相對復雜，無法將每個尺寸計算出來，因此選取相對重要的工作尺寸進行計算。塑料盒成型工作尺寸在計算是均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進行計算。查常用熱塑性塑料主要性能特點和工藝參數(shù)得 ABS 收縮率 S=0.5% ,查塑料成型模第 21 頁 共 41 頁具課本表 2-1-1 與 2-1-2，得模具制造公差取 4/??m?6.2.1 型腔徑向尺寸計算塑件外部徑向尺寸：，相應的塑件制造公差為 mm；mD8.125? 24.0??，則相應的塑件制造公差 m；6 16，則相應塑件制造公差為 mm；3 8.??mscpmxDS??????01)(式中： ——塑件的平均收縮率，本塑件為 1.8%（下同） ；cpS——隨塑件精度和尺寸變化，徑向尺寸取 3/4（下同） ；1x——塑件上相應尺寸的制造公差（下同） ；?——塑件上相應尺寸制造公差，取 （下同） 。m? ??41m?則有： ??D24.02.01 795875.12)05.(?????.04.02 66??81.83 .8).( ??6.2.2 型腔深度尺寸計算塑件高度方向的尺寸：，則相應的塑件制造公差為 mm；mH81? 6.08????mxHScpm?2)1(???式中： ——隨塑件精度和尺寸變化，深度方向尺寸取 2/3（下同） 。2x??xSHmcp 14.014.008211 58638)5.()( ????????????????6.2.3 型芯徑向尺寸的計算塑件型芯徑向的尺寸：，則相應的塑件制造公差為 mm；md8.01? 84.0??第 22 頁 共 41 頁，則相應的塑件制造公差為 mm；md2?s84.0????01)1(mxdSdcpm??????xdSmcp 021.021.0911 85475.80).()( ??? ??????????4.0.026.2.4 型芯高度尺寸的計算塑件型芯高度的尺寸：，則相應的塑件制造公差為 mm；mh5.271? 56.01????012)(mxhShcpm?????? mxShcp 014.14.00151 72563/.7.)( ?? ??????6.3 模具型腔壁厚的確定塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應有足夠的強度和剛度，本模具的凹模采用的是整體嵌入式，因此可用整體式矩形型腔壁厚計算公式來確定型腔側壁厚度 S 和型腔底板厚度 T。6.3.1 型腔側壁厚度 S的計算（1）按剛度條件計算 mECPhp 7.35026.1.260483543531 ???????剛式中：C—— .9)4.8/.7(9)/(24 ????hll——模具型腔的內壁長邊長；l=177.5mm；P——模具型腔內最大的熔體壓力，一般是 30～50MPa，這里取 35Mpa；h——型腔深度，h=34.2mm；第 23 頁 共 41 頁E——模具鋼的彈性模量，預硬化塑料模具鋼 ；MPaE510.2??——模具剛度計算許用變形量，根據(jù)《塑料成型工藝及模具設計》表 4-20，則p?有如下公式：mip 026.)5.170.5.174.0(25// ?????——當 ，則 。1?6.71lb62??——模具剛度計算許用變形量，由于型腔 L=177.5300,所以按允許變p?形量 =L/6000mm=0.026,計算壁厚。p（2）按強度條件計算則有： mPhSp 7.203532?????強式中：P——模具型腔內最大的熔體壓力，一般是 30～50MPa，這里取 35Mpa；h——型腔深度，h=35mm；——模具強度計算的許用壓力，取 =300Mpa。p?p6.3.2 型腔底板厚度 T的計算（1）按剛度條件計算 mEPbCp 39.206.1.245433' ?????剛式中： ——根據(jù)《塑料成型工藝及模具設計》表 4-19，則有'C；??02.1/324' ???blb——模具型腔的內壁短邊長；b=144mm；E——模具鋼彈性模量，這里取 ；MPaE510.2?——模具鋼計算許用變形量， 。p? 6?p?（2）按強度條件計算第 24 頁 共 41 頁mPbTp 92.3405147.01. ?????式中：P——模具型腔內最大的熔體壓力，一般是 30～50MPa，這里取 35Mpa；b——型腔短邊長度，b=144mm；——模具強度計算的許用壓力，取 =300Mpa。p?p?根據(jù)以上剛度、強度的計算，可以算出型腔的壁厚要求：型腔側壁厚度S≥25.7mm，型腔底板厚度 T≥39.3mm。凹模采用整體嵌入式，為求結構緊湊并且符合強度和剛度的要求，還要預留出冷卻系統(tǒng)的位置。第 25 頁 共 41 頁7 脫模機構的設計由前面的塑件工藝分析中可知，本塑件結構相對復雜，有大量的薄壁、小柱位、側孔等結構，需要二次分模，在脫模推出機構的選擇中需要用頂針、司筒、扁頂、斜頂同時頂出塑件。推出機構的設計原則：（1）應保持產(chǎn)品外觀整潔美觀，為避免頂出痕跡影響產(chǎn)品外觀，頂出裝置應設在產(chǎn)品的隱蔽或非裝飾表面。對于透明產(chǎn)品尤其要注意頂出位置及頂出形狀的選擇；（2）應防止產(chǎn)品頂出變形，為了防止產(chǎn)品頂出變形，頂出受力點應盡量均勻分布，盡量設在難于脫模和剛性較好的位置處，如壁厚、骨位筋部、柱位部等；（3）應保證頂出機構運動平穩(wěn)、順暢、靈活可靠，為保證頂出機構運動平穩(wěn)、順暢、靈活可靠，頂出零件應有足夠的強度和耐磨性，設計時應注意和其他機構的干涉，在非封膠位應盡量設計避空；（4）應考慮頂出機構的成本和加工性，為了便于加工，便于維修，節(jié)約成本，應盡量采用標準件的頂出形式。7.1 脫模力的計算當矩形塑件短邊和長邊之和與壁厚之比 時，則應109.825.1437?????tba??采用如下脫模力計算公式： AKfESLF.0)1(tan221?????式中： ——矩形短邊長度（mm） ；a——矩形長邊長度（mm） ；bE——塑料的彈性模量，根據(jù)《塑料模具設計指導與資料匯編》表 7-27 可得；MPa3104.??第 26 頁 共 41 頁S——塑料成型的平均收縮率，本塑件為 1.8%；L——推出該塑件的高度為 60mm；水口板厚度為 300mm——塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù)，查《塑料成型工藝及模具設計》表 4-24 可f得 =0.45；f——塑料的泊松比，查《塑料成型工藝及模具設計》表 4-24 得?=0.33；—— ；1K 105.7.cos9.8125.0cos2cos1 ????????—— ；2 4in41in2fA——塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積，根據(jù) Mastercam 對塑件平面分析，可得 。2.635mA? NF 27.8614.2351.004.1)7.01( )5tan.(684)5.7(2 ??????????第 27 頁 共 41 頁8 模架的確定模具的大小主要取決于塑件的大小和結構。對于模具而言，在保證足夠的強度和剛度的條件下，結構越緊湊越好，可以以塑件布置在推管推出的范圍內及復位桿與型腔保持一定距離為原則來確定模架的大小。模架的選擇原則：（1）在滿足強度的條件下應盡量選擇較小的規(guī)格。（2）選擇時應考慮所用注塑機的容模量，一般情況下優(yōu)先選擇工字模架，如果大于注塑機容模量時可選擇直身模架。（3）根據(jù)制品進澆方式和模具結構需求選擇合理的模架類型，優(yōu)先選用大水口模架，不能滿足要求時選擇簡化型細水口或細水口模架。（4）模架選擇時盡量用標準型號，對于非標準模架一定要在圖紙中注明。8.1 模架的選取根據(jù)該套模具采用一模一腔是用點澆口形式，并根據(jù)模具型腔布局的模仁所占的平面尺寸為 190mmX250mm，又考慮模仁最小壁厚，導柱、導套的布置等，再同時參考《注塑模具設計方法與經(jīng)驗》大水口模架，對應的標準模架寬度選 W=3300mm，復位桿的直徑 d=25mm。模架為大水口板的工字模架，具體選擇如下：（1）A 板尺寸A 板是定模型腔板，型芯高度為 35mm 嵌入定模板內，還需要留出足夠的距離來固定大型芯，故 A 板厚度取 70mm。（2）B 板尺寸B 板是型腔固定板，凹模高度為 42.5mm，又要考慮在模板上還要開設冷卻水道和要固定液壓缸，還需要留出足夠的距離，故 B 板厚度取 80mm。（3）C 板（墊板）尺寸