顯示器支架扣件塑料注射模具設(shè)計(jì)【14張CAD圖紙+PDF圖】

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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論 1.1模具在加工工業(yè)中的地位 模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。 對(duì)模具的全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動(dòng)化操作簡便；從模具制造的角度，要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉。 模具影響著制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進(jìn)澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對(duì)制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機(jī)械性能、電性能、內(nèi)應(yīng)力大小、各向同性性、外觀質(zhì)量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在加工過程中，模具結(jié)構(gòu)對(duì)操作難以程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時(shí)，應(yīng)盡量減少開模、合模的過程和取制件過程中的手工勞動(dòng)，為此，常采用自動(dòng)開合模自動(dòng)頂出機(jī)構(gòu)，在全自動(dòng)生產(chǎn)時(shí)還要保證制品能自動(dòng)從模具中脫落。另外模具對(duì)制品的成本也有影響。當(dāng)批量不大時(shí)，模具的費(fèi)用在制件上的成本所占的比例將會(huì)很大，這時(shí)應(yīng)盡可能的采用結(jié)構(gòu)合理而簡單的模具，以降低成本。 現(xiàn)代生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具是必不可少是三項(xiàng)重要因素，尤其是模具對(duì)實(shí)現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設(shè)計(jì)起著重要的作用。高效的全自動(dòng)設(shè)備也只有裝上能自動(dòng)化生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其作用，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產(chǎn)量需求很大，對(duì)模具也提出了越來越高的要求。因此促進(jìn)模具的不斷向前發(fā)展。 1.2模具的發(fā)展趨勢 近年來，模具增長十分迅速，高效率、自動(dòng)化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個(gè)模具產(chǎn)量中所占的比重越來越大。從模具設(shè)計(jì)和制造角度來看，模具的發(fā)展趨勢可分為以下幾個(gè)方面： (1) 提高大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的設(shè)計(jì)水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復(fù)雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。 (2) 在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進(jìn)一步普及創(chuàng)造良好的條件；基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實(shí)際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設(shè)計(jì)與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。 (3) 推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價(jià)廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計(jì)和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動(dòng)分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。 (4) 開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。以適應(yīng)多品種少批量的生產(chǎn)方式。 (5) 提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。我國模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高商品化程度、提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格品種。 ?(6) 應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對(duì)于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。 ?? (7) 研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測量儀或三坐標(biāo)掃描儀實(shí)現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應(yīng)用多樣、調(diào)整、廉價(jià)的檢測設(shè)備是實(shí)現(xiàn)逆向工程的必要前提。 1.3本次設(shè)計(jì)的意義 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展需要，模具已成為現(xiàn)代化不可缺少的工藝裝備，模具設(shè)計(jì)是機(jī)械專業(yè)一個(gè)最重要的教學(xué)環(huán)節(jié),是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，是我們對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，通過對(duì)專業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用，使學(xué)生對(duì)模具從設(shè)計(jì)到制造的過程有個(gè)基本上的了解，為以后的工作及進(jìn)一步學(xué)習(xí)深造打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計(jì)作為我們在校期間一次較為系統(tǒng)的工程訓(xùn)練，可以得到以下幾方面的能力培養(yǎng)： 1) 調(diào)查研究中外文獻(xiàn)檢索和閱讀能力； 2) 綜合運(yùn)用專業(yè)理論和知識(shí)分析、解決實(shí)際問題的能力； 3) 設(shè)計(jì)、計(jì)算與繪圖的能力，包括使用計(jì)算機(jī)的能力； 4) 掌握模具設(shè)計(jì)方法和步驟,了解模具的加工工藝過程； 5) 邏輯思維與形象思維相結(jié)合的文字及口頭表達(dá)能力； 6) 撰寫設(shè)計(jì)說明書（論文）的能力； 7) 養(yǎng)成嚴(yán)肅、認(rèn)真、細(xì)致地從事技術(shù)工作的優(yōu)良作風(fēng)。 通過對(duì)模具專業(yè)的學(xué)習(xí)，掌握了常用材料在各種成型過程中對(duì)模具的工藝要求，各種模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算的方法，以達(dá)到能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機(jī)械加工的知識(shí)，金屬材料的選擇和熱處理，了解模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。 46 46 2 產(chǎn)品分析 2.1塑件分析 2.1.1結(jié)構(gòu)分析 本次設(shè)計(jì)任務(wù)所提供的資料為塑件實(shí)體，下圖為測繪出的塑件二維和三維圖： 圖2.1塑件二維圖 圖2.2塑件三維圖 圖2.3塑件三維圖 由上圖可看出，顯示器支架扣件總體來看是一面板類塑件，其長度為103mm，寬度為70.2mm，最大厚度為4.1mm，最小厚度為3.1mm，扣件內(nèi)側(cè)分布有筋和通孔，從圖2.2.3可看出塑件延伸部位有兩個(gè)向內(nèi)的側(cè)挖。但是其所有結(jié)構(gòu)均對(duì)稱分布，故模具設(shè)計(jì)時(shí)不需要設(shè)置較復(fù)雜抽芯機(jī)構(gòu)，該零件屬于中等復(fù)雜程度。 2.1.2尺寸精度分析 技術(shù)要求中提出該塑件的尺寸公差I(lǐng)T3（SJ1372-78）。 由于塑件為扣件類產(chǎn)品，因此零件的尺寸精度中等偏上，對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。 2.1.3表面質(zhì)量分析 該零件的表面要求沒有缺陷、毛刺、無飛邊及要有一定的光澤，沒有特別高的表面質(zhì)量要求，所以比較容易實(shí)現(xiàn)。 綜上分析可以看出，注射時(shí)在工藝參數(shù)控制得好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。 2.2材料分析 2.2.1功能要求 功能設(shè)計(jì)是要求塑件應(yīng)具有滿足使用目的功能，并達(dá)到一定的技術(shù)指標(biāo)。該塑件是扣件類產(chǎn)品，長時(shí)間承受外力的作用，如拉力，壓力以及摩擦等，因此需要有較好的抗拉能力和抗疲勞能力。而它作為一種日常用品，應(yīng)該是大批量生產(chǎn)，這樣，就必須考慮生產(chǎn)成本和模具壽命，在材料的選擇時(shí)要綜合各種因素。此外，塑料都會(huì)老化，作為一種長時(shí)間靠近光源的產(chǎn)品，還要考慮到材料的光氧化等問題。 2.2.2材料選擇 通常，選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求，以及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù)。對(duì)于常溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)件來說，要考慮的主要是材料的力學(xué)性能，如屈服應(yīng)力，彈性模量，彎曲強(qiáng)度，表面硬度等。該塑件對(duì)材料的要求，首先必須是具有良好的力學(xué)性能，其次才是成型難易以及經(jīng)濟(jì)性問題。 本次設(shè)計(jì)中的“顯示器支架扣件”，由于其所使用的環(huán)境，需要長時(shí)間的承受壓力、拉伸力和摩擦力，同時(shí)距離光源比較近，故要考慮其光氧化性和抗疲勞性。查過設(shè)計(jì)手冊，ABS材料不僅能夠滿足塑件使用功能和加工工藝性，而且ABS也具有一定的經(jīng)濟(jì)性，故此塑件選擇ABS作為塑件材料。 2.2.3 ABS成型性能 a. 一般性能 ABS外觀為不透明呈象牙色粒料，其制品可著成五顏六色，并具有高光澤度。ABS相對(duì)密度為1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的結(jié)合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理。ABS的氧指數(shù)為18～20，屬易燃聚合物，火焰呈黃色，有黑煙，并發(fā)出特殊的臭味。 b. 力學(xué)性能 ABS有優(yōu)良的力學(xué)性能，其沖擊強(qiáng)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。 ABS的耐蠕變性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度屬塑料中較差的。ABS的力學(xué)性能受溫度的影響較大。 c. 熱學(xué)性能 ABS的熱變形溫度為93~118℃，制品經(jīng)退火處理后還可提高10℃左右。ABS在-40℃時(shí)仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40~100℃的溫度范圍內(nèi)使用。 d. 電學(xué)性能 ABS的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟取穸群皖l率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。 e. 環(huán)境性能 ABS不受水、無機(jī)鹽、堿及多種酸的影響，但可溶于酮類、醛類及氯代烴中，受冰乙酸、植物油等侵蝕會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力開裂。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易產(chǎn)生降解；于戶外半年后，沖擊強(qiáng)度下降一半。 f. ABS塑料的加工性能 ABS同PS一樣是一種加工性能優(yōu)良的熱塑性塑料，可用通用的加工方法加工。 ABS的熔體流動(dòng)性比ABS和PC好，但比PE、PA及PS差，與POM和HIPS類似；ABS的流動(dòng)特性屬非牛頓流體；其熔體粘度與加工溫度和剪切速率都有關(guān)系，但對(duì)剪切速率更為敏感。 ABS的熱穩(wěn)定性好，不易出現(xiàn)降解現(xiàn)象。ABS的吸水率較高，加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理。一般制品 的干燥條件為溫度80～85℃，時(shí)間2~4h；對(duì)特殊要求的制品(如電鍍)的干燥條件為溫度70～80℃，時(shí)間18～18h。ABS制品在加工中易產(chǎn)生內(nèi) 應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力的大小可通過浸入冰乙酸中檢驗(yàn)；如應(yīng)力太大和制品對(duì)應(yīng)力開裂絕對(duì)禁止，應(yīng)進(jìn)行退火處理，具體條件為放于70～80℃的熱風(fēng)循環(huán)干燥箱內(nèi)2～4h，再冷卻至室溫即可。 2.2.4塑件材料成型條件 確定注射工藝條件時(shí)，需要根據(jù)塑料品種選擇適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)，知道了塑料的工藝參數(shù)還能選擇合適的注射機(jī)，使機(jī)型的規(guī)格大小及性能參數(shù)的范圍盡量與注射工藝參數(shù)接近，只有這樣才能在保證制品質(zhì)量的前提下，獲得最高的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。本次設(shè)計(jì)選擇ABS為注塑材料，表2.1和表2.2為ABS的注射工藝的相關(guān)參數(shù)。 表2.1ABS的注射工藝參數(shù) 注射機(jī)類型 預(yù)熱溫度/℃ 噴嘴溫度/℃ 料筒溫度/℃ 模具溫度/℃ 柱塞式 60～75 160～170 前段 17～190 后端 14～160 2～60 表2.2ABS的熱處理?xiàng)l件 塑料 熱處理介質(zhì) 處理溫度∕℃ 制件厚度∕mm 處理時(shí)間∕min ABS 空氣 水 60～70 70～77 ≤6 ≥7 30～60 120～360 2.2.5塑件的體積和重量的計(jì)算 計(jì)算塑件重量是為了選用注射機(jī)及確定模具型腔數(shù)。根據(jù)設(shè)計(jì)手冊可查得ABS的密度為ρ=1.2g/cm3成型收縮率成:0.3～0.8%? 成型溫度：180～200℃。利用PROE軟件測算出塑件的體積和質(zhì)量，如圖2.4。 圖2.4塑件質(zhì)量 經(jīng)換算得：塑件的體積：V=24.9cm3 密度：=1.2 g/cm3 塑件質(zhì)量：M=Vρ＝24.9cm3×1.2g/cm3=29.88 澆注系統(tǒng)的質(zhì)量：M=7g 故，設(shè)計(jì)所需澆注量為：M==46.25g 2.2.5初選注射機(jī) 根據(jù)2.2.4所初步計(jì)算的澆注所需的澆注量，考慮到塑件結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜，需求量中等，其外形尺寸、注射時(shí)所需壓力等情況，初步選用注射機(jī)為XS-Z-60。 表2.3XS-Z-60注射機(jī)相關(guān)參數(shù) 型號(hào) XS-Z-60 額定注射量(cm3) 螺桿直徑(mm) 注射壓力(MPa) 注射行程（mm） 注射時(shí)間（s） 注射方式 合模力（kN） 最大注射面積（cm2） 最大開（合）模行程（mm） 模具最大厚度（mm） 模具最小厚度（mm） 動(dòng)、定模固定板尺寸（mm） 噴嘴圓?。╩m） 噴嘴孔徑（mm） 60 38 122 170 0.7 柱塞式 500 130 180 200 70 300×440 12 4 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 分型面及型腔的確定 3.1分型面的選擇 模具設(shè)計(jì)中，分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。分型面與模具的整體結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件的脫模和模具的制造工藝等有關(guān)，因此分型面的選擇是注射模設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵步驟。 分型面的選擇應(yīng)根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。該塑件表面質(zhì)量無特殊要求，結(jié)構(gòu)也比較間單，固選平直分型面。而如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則： 1) 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。 2) 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時(shí)留在動(dòng)模一邊。 3) 保證塑件的精度要求。 4) 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。 5) 便于模具加工制造。 6) 對(duì)排氣效果的影響。 根據(jù)本次設(shè)計(jì)中的塑件，可有一下幾種分型面選擇方案： 圖3.1方案一 若采用方案一為分型面，由塑件圖可看出，其面內(nèi)分布有大量對(duì)稱的筋和通孔，可以滿足塑件的精度要求，但是由于筋和孔的原因，在脫模時(shí)會(huì)產(chǎn)生比較大的摩擦力，不利于脫模。同時(shí)，如圖中所示，其有一個(gè)型芯，若將型芯設(shè)計(jì)在定模扳上，對(duì)于模具的制造和模具的順利脫模會(huì)產(chǎn)生比較大的影響。 圖3.2方案二 從塑件圖中可看出，方案二所選平面其表面相對(duì)平整，沒有比較大的結(jié)構(gòu)，在保證塑件質(zhì)量的前提下，模具設(shè)計(jì)中可以比較容易的確定澆注系統(tǒng)和澆口位置，且對(duì)于脫模，是一個(gè)比較理想的分型面選擇。 圖3.3方案三 若選擇方案三所示分型面，其分型面表面相對(duì)平整，但是其在圖中所示位置會(huì)出現(xiàn)內(nèi)側(cè)挖切，這對(duì)于模具的制造和模具脫模會(huì)產(chǎn)生比較大的影響。 綜上幾種方案，根據(jù)分型面選擇的幾種基本原則，為了便于模具制造，保證塑件精度，本次設(shè)計(jì)采用方案二維分型面。 3.2型腔數(shù)目的確定 型腔，鑄型中組成鑄件輪廓的空腔部分。它是指模具中成形塑件的空腔，而該空腔是塑件的負(fù)形，除去具體尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不過凸凹相反而己。型腔分為單腔模具和多腔模，單型腔模具結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，設(shè)計(jì)自由度較大，成型塑件的形狀和尺寸的一致性好，塑件精度較高；多型腔模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)效率高，分配到單個(gè)塑件上的成本低。單型腔模具宜用于大型或精度要求較高的塑件的注塑成型，多型腔模具特別使用于精度要求不是很高、結(jié)構(gòu)較易沖型的中小型塑件的大批生產(chǎn)。在生產(chǎn)過程中，型腔數(shù)目的確定對(duì)于提高生產(chǎn)的效率，降低成本具有重要的意義。為了使模具與注塑機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，并保證塑件精度，設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)確定型腔數(shù)目。確定型腔數(shù)目應(yīng)遵守以下四種原則：. 　　1) 根據(jù)經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù)目 　　2) 根據(jù)注塑機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目 　 3) 根據(jù)塑件精度確定型腔數(shù)目 4) 根據(jù)注塑機(jī)的最大注塑量確定型腔數(shù)目 本次設(shè)計(jì)中，雖然對(duì)于塑件精度要求一般，需求量中等，原則上可多腔模更為合適，可以提高生產(chǎn)效率，降低塑件的整體成本。但是該塑件的使用環(huán)境要求，塑件需要有比較強(qiáng)的抗壓，抗拉和耐摩擦等力學(xué)性能，對(duì)塑件的質(zhì)量要求較高，生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，每增加一個(gè)型腔，塑件的尺寸精度將降低4%，而在不同程度上對(duì)于塑件的整體質(zhì)量會(huì)有較大的影響，因此需要慎重的考慮，使得在保證塑件質(zhì)量的前提下，提高生產(chǎn)效率，降低成本。 按照注塑機(jī)的鎖模力大小確定腔數(shù) n==4.16 式中，F(xiàn)—注塑機(jī)的額定鎖模力 P—塑料熔體對(duì)型腔的平均壓力，查設(shè)計(jì)手冊，P取值為35MPa A—單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積，mm A—澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積，mm 分析結(jié)論：大型薄壁塑件、深腔類塑件、需三向或者四向長距離抽芯塑件等，為保證塑件成型，通常采用一模一腔。而本次設(shè)計(jì)中，塑件在模具分型面上的投影面積相對(duì)較大，且塑件整體比較薄，最厚處僅為4mm，且塑件有比較多的筋，若選擇一模多腔，不僅設(shè)計(jì)復(fù)雜，而且在生產(chǎn)實(shí)踐中很可能影響到塑件的質(zhì)量。故本次設(shè)計(jì)采用一模一腔。 3.3型腔的分布 由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)密切相關(guān)的，所以在模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合加以考慮。型腔的排布應(yīng)使每個(gè)型腔都能通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等地分得所需的足夠壓力，以保證塑料熔體能同時(shí)均勻地充填每個(gè)型腔，從而使各個(gè)型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。而本次設(shè)計(jì)中采用一模一腔，型腔布置在模具中間，這樣有利于澆注系統(tǒng)的排列和模具的平衡。如圖3.4 圖3.4型腔分布 4 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機(jī)噴嘴到型腔之間的進(jìn)料通道。普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四個(gè)部分組成。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)合理與否對(duì)塑件的性能、尺寸、內(nèi)外部質(zhì)量及模具結(jié)構(gòu)、塑料的利用率等有較大的影響。 對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)遵循如下基本原則。 1) 了解塑件的成型性能 2) 盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕 3) 有利于型腔中氣體的排出 4) 防止型芯的變形和嵌件的位移 5) 盡量采用較短的流程充滿型腔 6) 流動(dòng)距離比和流動(dòng)面積比的校核 4.1澆口形式及位置的選擇 澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的設(shè)計(jì)與位置的選擇恰當(dāng)與否，直接關(guān)系到塑件能否完好、高質(zhì)量地注射成型。澆口可分成限制性澆口和非限制性澆口兩大類。 本次設(shè)計(jì)，由于塑件為面板類產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)對(duì)稱無復(fù)雜結(jié)構(gòu)，且采用一模一腔，同時(shí)零件對(duì)于外表面的要求較高，無明顯的缺陷、毛沒有刺、無飛邊及要有一定的光澤，故為了設(shè)計(jì)方便，降低成本，選擇點(diǎn)澆口。與此同時(shí)為了便于脫模，模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口的位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，初步試模后還需進(jìn)一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設(shè)位置對(duì)塑件成型及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表，一定要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項(xiàng)原則： 1) 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處。 2) 必須盡量減少熔接痕。 3) 應(yīng)有利于型腔中氣體排出。 4) 考慮分子定向影響。 5) 避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)。 6) 澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。 7) 盡量縮短流動(dòng)距離。 綜合以上分析，澆口的選擇和位置見圖4.1。 圖4.1澆口位置 4.2主流道杯的設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)中顯示器支架扣件，由于其使用環(huán)境的要求，其塑件必須要有良好的力學(xué)性能和較高的表面質(zhì)量，而扣件屬于面板類的產(chǎn)品，其表面積比較大，在注塑成型過程中，隨著面積的增加，其注射壓力隨之降低，若使用普通噴嘴，則很難穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)塑件的質(zhì)量，提高生產(chǎn)率。然而若要實(shí)現(xiàn)塑件質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，就必須解決注射壓力下降的問題。由于井噴式噴嘴的熔體芯流的直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于熔體芯流直徑，因而其注射過程中注射壓力降很小，同時(shí)其在停機(jī)后無需清理流道凝料，對(duì)于節(jié)省材料，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化降低加工成本有顯著的作用，因此本次設(shè)計(jì)中采用井噴式噴嘴。下圖4.2為主流道杯示意圖： 圖4.2主流道杯示意圖 4.3主流道設(shè)計(jì) 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對(duì)塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間有較大的影響，因此必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。 噴嘴前端孔徑：d=φ4mm； 噴嘴前端球面半徑：R=12mm； 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系 R= R+(1～2)mm d= d+(0.5～1)mm 取主流道球面半徑R=13mm； 取主流道的小端直徑d=4.5mm. 為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐度為1o～3o，經(jīng)換算得大端直徑D=φ8.5mm。為了使熔料順利進(jìn)入分流道，可在主流道出料端設(shè)計(jì)半徑r=3mm的圓弧過渡。如圖4.3 圖4.3主澆道 4.4分流道設(shè)計(jì) 分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動(dòng)通道。分流道的作用是改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個(gè)型腔。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少流動(dòng)過程中的熱量損失與壓力損失。 分流道的形狀及尺寸，應(yīng)根據(jù)塑件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度、注射速率、分流道長度等因素來確定。本次設(shè)計(jì)中的塑件，由于選擇一模一腔且點(diǎn)膠口直接澆注，故無分流道。 5 成型零件的設(shè)計(jì) 成型零件直接與高溫高壓的塑料接觸，它的質(zhì)量直接影響塑件的質(zhì)量。該塑件的材料為ABS材料，對(duì)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(qiáng)度、剛度、硬度和耐磨性，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)模具鋼制作，還應(yīng)進(jìn)行熱處理一般使其具備50～55HRC的硬度。 5.1定模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 定模，即模具的型腔部分，它的設(shè)計(jì)要根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)形式，考慮加工的難易程度，節(jié)省優(yōu)質(zhì)模具鋼材料、方便熱處理、方便日后的更換維修等方面考慮。而本次設(shè)計(jì)中的塑件相對(duì)簡單，故其定模的結(jié)構(gòu)也比較簡單，加工沒有特別的困難，所以定模芯采取整體式結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖5.1。 圖5.1 定模結(jié)構(gòu) 5.2動(dòng)模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 成型塑件內(nèi)表面的零件稱凸?；蛐托荆饕兄餍托?、小型芯、螺紋型芯和 螺紋型環(huán)等。對(duì)于結(jié)構(gòu)簡單的容器、殼、罩、蓋之類的塑件，成型其主體部分內(nèi)表面的零件稱主型芯或凸模，而將成型其他小孔的型芯稱為小型芯或成型桿。 主型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 按結(jié)構(gòu)主型芯可分為整體式和組合式兩種 組合式結(jié)構(gòu)：為了便于加工，形狀復(fù)雜型芯往往采用鑲嵌組合式結(jié)構(gòu)。這種構(gòu)是將型芯單獨(dú)加工后，再鑲?cè)肽０逯?，這種結(jié)構(gòu)可節(jié)省貴重模具鋼，減少加工工作量。所以我們采取動(dòng)模型芯采取組合式結(jié)構(gòu)，將型芯割開以便加工。其結(jié)構(gòu)如圖5.2 圖5.2動(dòng)模結(jié)構(gòu) 5.3成型零件的相關(guān)計(jì)算 本成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)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(jìn)行計(jì)算。查表得ABS收縮率為Q=0.3～0.8%，故平均收縮率為Qcp=（0.3+0.8）%/2=0.55%，考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取z=△/3。 查模具設(shè)計(jì)手冊得知，ABS的收縮率為0.4～0.8％。 收縮率的平均值為： S==0.6％ (5.1) 查常用塑料模塑公差等級(jí)表，對(duì)于ABS塑件標(biāo)注公差尺寸取 MT3，未注公差尺寸取MT5級(jí)，以滿足模具制造和成型工藝控制，滿足制品要求。 5.3.1型腔尺寸的計(jì)算 已知在規(guī)定條件下的平均收縮率S，塑件的基本尺寸 Ls是最大的尺寸，其公差△為負(fù)偏差，因此塑件平均尺寸為Ls-△，模具型腔的基本尺寸Lm是最小尺寸，公差為正偏差，如以Lm +Z表示型腔尺寸,型腔的平均尺寸為Lm+δz/2,型的平均磨損量為δc/2時(shí)的平均尺寸為Lm+δz/2+δc/2，而 L+δz/2+δc/2=( L—△/2)+( L—△/2) S (5.2) 對(duì)于一般塑件，精度要求一般時(shí)δz和δc可忽略不計(jì)，并將（△/2）S略去，則有 L=L+ LS—△/2，標(biāo)注制造公差后，則為 L=[(1+S) L—(0.51～0.75)△] 取模具制造公差δz=△/4 L =(L＋L S—△) L=(105+105×0.006-0.75×1.6) =104.43mm L=(L+ LS－△) =(72＋72×0.006－0.75×1.6) =71.232 L=(Hm+Hm S－△) =(1.82+1.82×0.006—×0.44) =1.54 L=(L＋L S—△) =(85.58＋85.58×0.006－0.75×1.6) =84.9 L=(L＋L S—△) =（29.74＋29.74×0.006－0.75×0.1） =29.84 L=（L＋L S－△） =（8＋8×0.006—0.75×0.1） =7.97 L=（L＋L S－△） =（8.2＋8.2×0.006—0.75×0.1） =8.17 L=（L＋L S－△） =（8.3＋8.3×0.006—0.75×0.1） =8.27 L=(L+L S－△) =(0.8＋0.8×0.006—×0.06) =0.76 L=（L＋L S－△） =(57.5＋57.5×0.006－0.75×0.006) =57.8 L=（L＋L S－△） =(1.3＋1.3×0.006－×0.06) =1.27 L=（L＋L S－△） =(1.6＋1.6×0.006－×0.06) =1.57 L=（L＋L S－△） =(6＋6×0.006－0.75×0.1) =5.96 5.3.2型芯尺寸的計(jì)算 由上可知，型芯和型腔尺寸公式類似，可得 L=[(1+ S)Ls+(～)△] （5.3） 同樣，取模具制造公差δz=△/4 D=（D+ DS＋0.75△） =（8.26+8.26×0.006+0.75×0.28） =8.52 L=( L＋L×S＋0.75△) =(8.86＋8.86×0.006＋0.75×0.28) =9.12 L=( L＋L×S＋0.75△) =(6.16＋6.16×0.006＋0.75×0.28) =6.41 L=( L＋L×S＋0.75△) =(4.16＋4.16×0.006＋0.75×0.28) =4.4 L=( L＋L×S＋0.75△) =(42.86＋42.86×0.006＋0.75×0.56) =43.54 L=（L＋L S＋△） =(6.3+6.3×0.006＋0.75×0.06) =6.63 L=（L＋L S＋△） =(8.1＋8.1×0.006＋0.75×0.06) =8.2 5.3.3型腔深度尺寸計(jì)算 查《模具設(shè)計(jì)手冊》，可得型腔深度計(jì)算公式，如下： H=[H＋H S－(～)△],δz=△/4 (5.4) H=(H+HS－△) =(4.32＋4.32×0.006—×0.44) =4.05 H=(H+HS－△) =（2.15＋2.15×0.006－×0.12） =2.1 H=(H+HS－△) =(6.3＋6.3×0.006－×0.12) =6.25 H=(H+HS－△) =(1.02＋1.02×0.006－×0.12) =0.95 H=(H+HS－△) =(3.1＋3.1×0.006－×0.12) =3.04 5.3.4型芯高度尺寸 H=(H+HS－△) =(13.28＋13.28×0.006－×0.16) =13.3 H=(H+HS－△) =(40＋40×0.06－×0.16) =40 H=(H+HS－△) =(9.1＋9.1×0.006－×0.16) =9.05 5.3.5型孔之間的中心距計(jì)算 查表已知，當(dāng)孔間距80時(shí)，其制造公差為0.1，故600.1，查《設(shè)計(jì)手冊》，中心距的尺寸公差計(jì)算公式為：C=(C＋C×S) 通過計(jì)算，上式C=（60＋60×0.006） =60.360.03 C=(C＋C×S) =（58＋58×0.006） =58.30.03 5.4型腔側(cè)壁和底板厚度計(jì)算 在塑料模塑過程中，型腔所受的力是十分復(fù)雜的，其中最主要的是塑料熔體的壓力，在塑料熔體的壓力的作用下，型腔將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力及變形。如果型腔壁厚和底板厚度不夠，當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過了型腔材料的許用應(yīng)力時(shí)，型腔即發(fā)生破壞。故本次設(shè)計(jì)對(duì)模具型腔厚度和底板厚度進(jìn)行計(jì)算。 5.4.1型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 本次設(shè)計(jì)中凹模為組合式型腔，按照強(qiáng)度條件計(jì)算公式: t===8.4mm 式中，t—按照強(qiáng)度計(jì)算的腔側(cè)壁厚度(mm) h—型腔深度（mm） l—型腔長度（mm） H—型腔側(cè)壁總厚度（mm） —許用應(yīng)力，查得=160 P－型腔內(nèi)熔融塑料的壓力（Pa），取P=30pa 結(jié)論：查資料可知，凹模側(cè)壁厚度一般約為塑件厚度的1.5倍，而設(shè)計(jì)中的厚度為14mm理論強(qiáng)度計(jì)算值，故設(shè)計(jì)符合符合要求。 按剛度計(jì)算公式 t===11mm t—按照剛度計(jì)算的腔側(cè)壁厚度(mm) h—型腔深度（mm） l—型腔長度（mm） E—彈性模量（Pa），查資料取E=2×10Mpa H—型腔側(cè)壁總厚度（mm） e—許用變形量（mm），根據(jù)本次設(shè)計(jì)中的公差，取e=0.03mm 參考數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)表，為了安全起見，本次設(shè)計(jì)剛度計(jì)算的腔側(cè)壁厚度t=15mm。 5.4.2底板厚度計(jì)算 按照強(qiáng)度計(jì)算公式，底板厚度計(jì)算如下： t===53mm 式中，l—型腔長度（mm） H—型腔側(cè)壁總厚度（mm） —許用應(yīng)力，查得=160 B—底板總厚度（mm） b—底板受壓寬度（mm） 一般在加工時(shí)為了加工方便，同時(shí)為了安全起見，我們會(huì)使實(shí)際數(shù)據(jù)大于理論計(jì)算數(shù)據(jù)，所以凹模型腔側(cè)壁厚度取60mm。 按照剛度計(jì)算公式： t===56mm 式中，h—型腔深度（mm） l—型腔長度（mm） P－型腔內(nèi)熔融塑料的壓力（Pa），取P=30pa E—彈性模量（Pa），查資料取E=2×10Mpa e—許用變形量（mm），根據(jù)本次設(shè)計(jì)中的公差，取e=0.03mm b—底板受壓寬度（mm） 結(jié)論：因?yàn)樵O(shè)計(jì)中實(shí)際選取的厚度為60mm，其厚度大于理論設(shè)計(jì)的剛度值，所以符合要求。 6導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.1.1導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 導(dǎo)向合模機(jī)構(gòu)對(duì)于塑料模具是必不可少的部分，因?yàn)槟＞咴陂]合時(shí)要求有一定的方向和位置，所以必須設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，導(dǎo)柱安裝在動(dòng)模一邊或定模一邊均可，通常導(dǎo)柱設(shè)在主型腔周圍。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要作用有：定位、導(dǎo)向和承受一定側(cè)壓力。 定位作用：為避免裝配時(shí)方位搞錯(cuò)而損壞模具，并且在模具閉合后使型腔保持正確形狀，不至因?yàn)槲恢玫钠贫鹚芗诤癫痪Ｋ芗谧⑷胄颓贿^程中會(huì)產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或由于注射機(jī)的精度限制，使導(dǎo)柱工作中承受一不定的導(dǎo)向作用。 動(dòng)定模合模時(shí)，首先導(dǎo)向機(jī)構(gòu)接觸，引導(dǎo)動(dòng)定模正確閉合，避免凸模或型芯先進(jìn)入型腔，產(chǎn)生干涉而壞零件。由于注塑壓力的各向性就會(huì)對(duì)導(dǎo)柱進(jìn)行徑向的剪力，導(dǎo)致導(dǎo)柱容易折斷。對(duì)型芯和型腔改進(jìn)后，其的配合可以進(jìn)行定位。由于塑件基本對(duì)稱且無單向側(cè)壓力，所以采用直導(dǎo)柱導(dǎo)向便可滿足合模導(dǎo)向及閉模后的定位。導(dǎo)柱要比主型芯高出6～8 mm，且硬度設(shè)計(jì)為59～60Hrc。下圖為導(dǎo)柱示意圖6.1 圖6.1導(dǎo)柱 D=31 B=44 F=3 6.1.2導(dǎo)套設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)：導(dǎo)套的選擇應(yīng)根據(jù)模板的厚度來確定，本設(shè)計(jì)在脫澆道板、中間板和動(dòng)模板上各設(shè)置一導(dǎo)套，典型的導(dǎo)套可分為直導(dǎo)套合帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，用于簡單模具或?qū)缀竺鏇]有墊板的場合，帶頭導(dǎo)套結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用于精度較高的場合，本設(shè)計(jì)除分流道推板上的導(dǎo)套采用直導(dǎo)套外，其它均采用帶頭導(dǎo)套形式。而一般導(dǎo)套與導(dǎo)柱配合使用，保證模具不移位，偏移導(dǎo)致模具順壞，一般配合間隙很小，在0.05mm以內(nèi)；其具體結(jié)構(gòu)如圖6.2所示： 圖6.2導(dǎo)套 6.2推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.2.1脫模力的計(jì)算 注射成型后，塑件在模具內(nèi)冷卻定型，由于體積的收縮，對(duì)型芯產(chǎn)生包緊力，塑件要從模腔中脫出，就必須克服因?yàn)榘o力兒產(chǎn)生的摩擦阻力。一般而論，塑料制件剛開始脫模時(shí)，所需克服的阻力最大，即所需的脫模力最大，圖6.3為塑件脫模時(shí)的型芯的受力分析。脫模力可按公式來估算。根據(jù)力平衡原理，列出平衡公式: F＋Fsina=Fcosa 又因?yàn)?，F(xiàn)= F，F(xiàn)=Ap F= F（cosa－sina） 圖6.3鎖模力受力分析圖 = Ap（cosa－sina） （6.1） 式中，—塑料對(duì)鋼材的摩擦因數(shù)，為0.1～0.3 A—塑件包容型芯的面積 P—塑料對(duì)型芯的單位面積上的包緊力，本次設(shè)計(jì)為模內(nèi)冷卻的塑件，故P?。?.8～1.2）×10Pa. 經(jīng)過上式計(jì)算F=5557mm×10MPa×0.187=10.4KN 6.2.2推出機(jī)構(gòu)的選擇 根據(jù)矩形外殼的形狀特點(diǎn)，其推出機(jī)構(gòu)可采用推桿推出。其中推件板推出結(jié)構(gòu)可靠、頂出力均勻，不影響塑件的外觀質(zhì)量，但制造困難，成本高；推桿推出結(jié)構(gòu)簡單，推出平穩(wěn)可靠，雖然推出時(shí)會(huì)在塑件內(nèi)部型腔留下頂出痕跡，但不影響塑件外觀，所以采用推桿推出機(jī)構(gòu)，下圖6.5為本次設(shè)計(jì)中頂桿的分布情況（圖中扇形黑色圓為頂桿） D=4mm d=3mm S=2 L=130 圖6.4頂桿 圖6.5頂桿分布圖 6.3拉桿設(shè)計(jì) 由于本設(shè)計(jì)為多分型面開模，在定模一側(cè)設(shè)置了脫澆道板，即分流道推板，故必須設(shè)置拉桿，以便在澆注系統(tǒng)順利脫模后，開始進(jìn)行塑件的開模及頂出，拉桿的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖6.6所示： 圖6.6拉桿 拉桿和長度由各模板厚度及開模行程決定，拉桿長度： L=223mm 拉桿直徑： D=16mm 6.4鎖模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 生產(chǎn)實(shí)踐過程中，為了提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，往往采用三板式開模方式，實(shí)現(xiàn)主澆道的自動(dòng)脫落。在主澆道自動(dòng)脫落的過程中，就涉及到模具的開模順序，通常情況下為“213”開模順序。為了保證模具開模的順序，使?jié)驳理樌詣?dòng)脫落，則利用鎖模裝置，使得流道板和面板及定模板先于定模板和動(dòng)模板之前打開。在本次設(shè)計(jì)中，為了實(shí)現(xiàn)主澆道的自動(dòng)脫落，我們同樣選擇鎖模機(jī)構(gòu)，選擇結(jié)構(gòu)較為簡單，且生產(chǎn)實(shí)踐中易于操作的“尼龍開閉器”。尼龍開閉器它通過增加定，動(dòng)模板之間的開模阻力，實(shí)現(xiàn)順序分模。如圖6.7 H=3.5mm L=13mm D=16mm d1=10mm B=5mm 圖6.7尼龍開閉器 7 冷卻及排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7.1冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化分析在一定程度上決定了塑件的質(zhì)量和成本，模具溫度直接影響到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件質(zhì)量，而模具溫度的高低取決于塑料結(jié)晶性，塑件尺寸與結(jié)構(gòu)、性能要求以及其它工藝條件如熔料溫度、注射速度、注射壓力、模塑周期等。影響注射模冷卻的因素很多，如塑件的形狀和分型面的設(shè)計(jì)，冷卻介質(zhì)的種類、溫度、流速、冷卻管道的幾何參數(shù)及空間布置，模具材料、熔體溫度、塑件要求的頂出溫度和模具溫度，塑件和模具間的熱循環(huán)交互作用等。 1) 低的模具溫度可降低塑件的收縮率。 2) 模具溫度均勻、冷卻時(shí)間短、注射速度快，可降低塑件的翹曲變形。 3) 對(duì)結(jié)晶性聚合物，提高模具溫度可使塑件尺寸穩(wěn)定，避免后結(jié)晶現(xiàn)象，但是將導(dǎo)致成型周期延長和塑件發(fā)脆的缺陷。 4) 隨著結(jié)晶型聚合物的結(jié)晶度的提高，塑件的耐應(yīng)力開裂性降低，因此降低模具溫度是有利的，但對(duì)于高粘度的無定型聚合物，由于其耐應(yīng)力開裂性與塑料的內(nèi)應(yīng)力直接相關(guān)，因此提高模具溫度和充模，減少補(bǔ)料時(shí)間是有利的。 5) 提高模具溫度可以改善塑件的表面質(zhì)量。 在注射成形過程中，模具的溫度直接影響塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率，因此冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該謹(jǐn)慎。 本塑件在注射成型時(shí)不要求有太高的模溫因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng),是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設(shè)計(jì)計(jì)算。 設(shè)定模具平均工作溫度為60oC，用常溫20oC的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為25oC，產(chǎn)量為（初算每1min1套）1.2kg/h。 注射時(shí)間 查表得，當(dāng)塑件的壁厚為4mm時(shí)，得ts 射注射時(shí)間：t=5s，則脫模時(shí)間t=10s 則注射周期T= t＋ t＋t=45s （7.1） 故得，每小時(shí)注射次數(shù)為：n=3600÷45=80次 單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的質(zhì)量： W=（M＋m）×n=（30＋7）×80=2960g=2.96kg 式中M—塑件的質(zhì)量 m—澆注系統(tǒng)的塑膠質(zhì)量 n—每小時(shí)注射次數(shù) 根據(jù)入口時(shí)水溫為20oC，出水口溫度為25oC帶入下式。根據(jù)體積流量的公式得： q=WQ/60cρ（θ1-θ2） （7.2） ==2.96×2.5×10÷[(60×1000×4.187)×（25-20）] =5.9×10m/min q：冷卻水體積流量，m3/min G：單位時(shí)間注射入模具內(nèi)的樹脂質(zhì)量，kg/h Q：單位時(shí)間內(nèi)樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量，J/kg C：冷卻水的比熱容，J/(kg.k) ρ：冷卻水的密度，kg/m3 θ1：冷卻水出口處溫度，°C θ2：冷卻水入口處溫度，°C 由體積流量qv查設(shè)計(jì)手冊可知所需的冷卻水管直徑為6mm。 水流速v===0.35m/s 式中d—水管直徑，mm q—冷卻水體積流量 冷卻水表面熱傳系數(shù) h=×4.178 = =2.88×10KJ/(㎡.h.℃) 式中ρ—在該溫度下冷卻水的密度 V—冷卻水的流速 f—與冷卻水有關(guān)的物理系數(shù)，查表得f=9.6 冷卻道總面積熱 A== =0.685㎡ A—冷卻回路總面積，㎡ W—單位時(shí)間內(nèi)注入模具中樹脂的質(zhì)量，kg/h h—冷卻水表面的熱傳系數(shù) △θ=60-（25+20）/2=37.5 冷卻回路總長度 L== =0.36m 式中，L—冷卻回路總長度，m A—冷卻水道總面積，㎡ D—冷卻水管直徑，m 本次設(shè)計(jì)中冷卻水道長度為400mm>L,故設(shè)計(jì)滿足要求。 圖7.1冷卻水道分布 7.2排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 當(dāng)塑料熔體注入型腔時(shí)，如果型腔內(nèi)原有的氣體，蒸汽不能順利地排出，將在制品上形成氣孔、接縫、表面輪廓不能完全充分滿型腔，同時(shí)還會(huì)因氣體被壓縮而產(chǎn)生焦痕，而且型腔內(nèi)汽體被壓縮產(chǎn)生的反氣壓會(huì)降低充模速度，影響注塑周期和產(chǎn)品質(zhì)量。 排氣機(jī)構(gòu)的設(shè)置，一般有如下幾種方法： a. 利用分型面排氣 在型腔周圍設(shè)置排氣槽，采用這種方法排氣時(shí)，易在模具上的排氣處殘留樹脂分解的物質(zhì)，特別在澆口對(duì)側(cè)的部位，必須及時(shí)將其清除，否則久而久之腐蝕模具的型腔表面。 b. 利用推桿排氣 在推桿上設(shè)置排氣槽，由于推桿是運(yùn)動(dòng)零件可達(dá)到自清效果，清理效果較好。 c. 利用鑲件排氣 對(duì)于制品的筋、槽部位經(jīng)常采用此法。 d. 利用燒結(jié)合金排氣 采用燒結(jié)合排氣時(shí)，由于燒結(jié)合金的熱傳導(dǎo)率低，不能使其過熱，否則易產(chǎn)生分解物而堵塞氣孔。 由以上幾種方法做以比較，本次設(shè)計(jì)中塑件為面板類，面積比較大，無深的型腔，故排氣可通脫分型面和頂桿排出。排氣示意如下圖7.2 圖7.2排氣示意圖 8 注塑機(jī)的校核 8.1模具閉合高度的確定 8.1裝配圖 由裝配圖可得模具的閉合高度： H=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7 ＝341mm 因?yàn)槌踹x的注塑機(jī)XS-Z-60所允許的高度范圍為70～200mm，而本次設(shè)計(jì)模具的閉合高度為341mm，其遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于初選注塑機(jī)所允許范圍，故初選XS-Z-60注塑機(jī)不能滿足要求，綜合模具設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)，最終選擇注塑機(jī)為SZ-300/60。 表8.1注射機(jī)相關(guān)技術(shù)參數(shù) 型號(hào) SZ-300/60 螺桿直徑（mm） 注射容量（cm3或g） 注射壓力（N/cm3） 鎖模力 （KN） 最大注射面積（cm2） 模具厚度（mm） 模板行程（mm） 噴嘴球半徑（mm） 噴嘴孔直徑（mm） 噴嘴伸出量（mm） 頂出行程（mm） 外形尺寸（m * m * m） Φ35 300` 200 800 145 150～450 300 20 4 20 80 3.9 ×1.3 ×1.8 8.2開模行程（S）的校核 模具開模后為了便于取出制件，要求有足夠的開模距離，所謂開模行程是指模具開合過程中動(dòng)模固定板的移動(dòng)距離。 注塑機(jī)的開模行程是有限的，設(shè)計(jì)模具必須校核所選注射機(jī)的開模行程，以便與模具的開模距離相適應(yīng)。對(duì)于液壓-機(jī)械式合模機(jī)構(gòu)的注射機(jī)，其開模行程與模具厚度無關(guān)，對(duì)于單分型面注射模應(yīng)有： 經(jīng)過測算，則上式S=40.3＋92.3＋5～10 =137.6～142.6mm 則，S=300S 式中S—注射機(jī)的最大開模行程，mm —推出距離 —包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度 經(jīng)計(jì)算，符合要要求。 8.3最大注塑量的校核 為確保塑件質(zhì)量，注塑模一次成型的塑件質(zhì)量（包括流道凝料質(zhì)量）應(yīng)在公稱注塑量的35%~75%范圍內(nèi)，最大可達(dá)80%，最小不小于10%。為了保證塑件質(zhì)量，充分發(fā)揮設(shè)備的能力，選擇范圍通常在50%~80%。根據(jù)最大注射量校核注塑機(jī)，則有下式： nm＋mKm 1×30＋70.8×300 式中，n—型腔數(shù)目，由上文可知n=1 m—注塑機(jī)允許的最大注射量g m—單個(gè)塑件的質(zhì)量和體積 K—注塑機(jī)的最大注射量利用系數(shù)，一般去k=0.8 故根據(jù)最大注射量校核，注塑機(jī)滿足。 8.4鎖模力的校核 查設(shè)計(jì)手冊，得出鎖模力F=PAF 式中 F—高壓塑料熔體產(chǎn)生的脹模力(N) F—注射機(jī)的公稱鎖模力（N） A—塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影（mm2） 利用PROE軟件，測算出塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 A分=55cm2，取P=30MP，則上式為： F脹=×30 MP=1.65×10N=165KN F=165KN＜800KN=F 故，鎖模力校核滿足。 式中 :F注塑機(jī)額定鎖模力：800KN； K安全系數(shù)，取K=1.2； 8.5注射壓力校核 注射壓力校核的目的是校驗(yàn)注射機(jī)的最大注射壓力能否滿足塑件成型的需要，為此注射機(jī)的最大注射壓力應(yīng)大于或等于塑件成型材料的成型所需的注射壓力，即 PP 式中，P—注塑機(jī)的最大注射壓力（MPa） P—塑件成型時(shí)所需的注射壓力，他的大小與注射機(jī)的類型，噴嘴形式，塑料的流動(dòng)性、澆注系統(tǒng)及模具型腔的阻力等因素有關(guān)。一般選擇P=40～200Mpa。 結(jié)論：因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)選用的注塑機(jī)的最大注射壓力為200MPA，且在設(shè)計(jì)中選擇延伸式噴嘴，使得壓力降小，故本次設(shè)計(jì)中所選注射機(jī)的最大注射壓力滿足塑件成型所需的注射壓力。 8.6噴嘴尺寸的校核 本設(shè)計(jì)初選注塑機(jī)型號(hào)為SZ-300/60，查出相關(guān)尺寸如下： 噴嘴前端孔徑d=4mm 噴嘴前端球面半徑R=20mm 根據(jù)模具設(shè)計(jì)中主流道和噴嘴的關(guān)系 主澆道進(jìn)口直徑為d=5mm，主流道杯半徑為R=22mm 滿足，d= d＋（0.5～1） R= R＋（1～2） 9 模具工作原理 9.1模具總裝圖 到此基本完成了模具所有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其總體結(jié)構(gòu)三維張配圖和二維裝配圖如三維圖9.1、圖9.2下和二維圖9.3所示： 圖9.1模具三維裝配圖 圖9.2模具三維裝配圖 9.3裝配主視圖 9.4裝配左視圖 1、動(dòng)模固定板 2、方鐵 3、頂針固定板 4、頂針板 5、動(dòng)模板 6、內(nèi)六角螺栓 7、型芯 8、尼龍膠塞 9、型腔 10、鑲塊 11、定模板 12、流道推板 13、定模固定板 14、拉桿 15、限位螺絲 16、水嘴 17、內(nèi)六角螺釘 18、垃圾釘 19、復(fù)位桿 20頂針 21、定位環(huán) 22、澆口套 23、鑲件 24、導(dǎo)柱 25、導(dǎo)套 26、襯套 9.2開合模動(dòng)作 模具安裝在注射機(jī)上，定模部分固定在注射機(jī)的定模板上，動(dòng)模部分固定在注射機(jī)的動(dòng)模板上。合模后，注射機(jī)通過噴嘴將熔料經(jīng)流通注入型腔，經(jīng)保壓，冷卻后塑件成型。開模時(shí)動(dòng)模部分隨動(dòng)板一起運(yùn)動(dòng)，在彈簧作用下，分型面Ⅰ首先打開，使?jié)驳琅c塑件分開；然后，由于鎖模裝置（膠塞開閉器）的作用下,動(dòng)定模板開模摩擦力增大，動(dòng)定模板即分型面Ⅲ(主分型面)暫不打開,與此同時(shí)由于動(dòng)模部分的移動(dòng),分型面Ⅱ打開,澆道在重力作用下脫落.當(dāng)動(dòng)模隨著注塑機(jī)的打開移動(dòng)一定距離后,在注塑機(jī)拉力的作用下,分型面Ⅲ打開,接著在注塑機(jī)頂桿的作用下，頂桿通過推件板將塑件和凝料系統(tǒng)頂出，與此同時(shí)由于采用的是點(diǎn)澆口，在頂出的瞬間，塑件和凝料分開。此時(shí)塑件自動(dòng)脫落，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)脫模。合模時(shí)，隨著分型面的閉合復(fù)位桿將頂桿復(fù)位，模具閉合，等待下一次的動(dòng)作。 10 可行性分析 10.1實(shí)用性分析 本次設(shè)計(jì)任務(wù)，提供的原始材料為塑件的實(shí)體，通過測量繪制出了產(chǎn)品的二維和三維圖。在模具設(shè)計(jì)中，積極采用PROE等繪圖軟件，在保證模具精度的前提下，利用PROE參數(shù)化軟件對(duì)模具進(jìn)行分析模擬運(yùn)行和成型缺陷的預(yù)測，及時(shí)修改模具設(shè)計(jì)中的各種缺陷，故本次設(shè)計(jì)在理論方面具有一定的可行性，同時(shí)，其所設(shè)計(jì)的一些數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)方案具有參考價(jià)值。 10.2經(jīng)濟(jì)和環(huán)境性分析 本次設(shè)計(jì)，在結(jié)構(gòu)方案方面，為了實(shí)現(xiàn)主澆道的自動(dòng)脫落，選擇三板式，即“213”開模。由于考慮到壓降問題對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，在模具設(shè)計(jì)過程中選擇了“井坑式”噴嘴，它不僅能夠滿足產(chǎn)品成型對(duì)壓力的需求，同時(shí)其噴嘴的熔體芯流的直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于熔體芯流直徑，停機(jī)后無需清理流道凝料，對(duì)于節(jié)省材料，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化降低加工成本有顯著的作用。因此，本次設(shè)計(jì)中模具的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境性具有可行性。 綜上，在本次設(shè)計(jì)中，在保證模具模具質(zhì)量的前提下，充分的考慮到了模具所涉及各方面的使用性和經(jīng)濟(jì)環(huán)境性，因此本次設(shè)計(jì)的模具具有可行性。 11 總結(jié)與展望 通過這次系統(tǒng)的注射模的設(shè)計(jì)，我更進(jìn)一步的了解了注射模的結(jié)構(gòu)及各工作零部件的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，了解了注射模具設(shè)計(jì)的一般程序。 進(jìn)行塑料產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)首先要對(duì)成型制品進(jìn)行分析，再考慮澆注系統(tǒng)、型腔的分布、導(dǎo)向推出機(jī)構(gòu)等后續(xù)工作。通過制品的零件圖就可以了解制品的設(shè)計(jì)要求。對(duì)形態(tài)復(fù)雜和精度要求較高的制品，有必要了解制品的使用目的、外觀及裝配要求，以便從塑料品種的流動(dòng)性、收縮率，透明性和制品的機(jī)械強(qiáng)度、尺寸公差、表面粗糙度、嵌件形式等各方面考慮注射成型工藝的可行性和經(jīng)濟(jì)性。模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求經(jīng)濟(jì)合理，認(rèn)真掌握各種注射模具的設(shè)計(jì)的普遍的規(guī)律，可以縮短模具設(shè)計(jì)周期，提高模具設(shè)計(jì)的水平。在設(shè)計(jì)的過程中，理論指導(dǎo)實(shí)踐，將所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中，通過這次顯示器支架扣件塑料注塑模具的設(shè)計(jì)，熟悉了基本的設(shè)計(jì)流程，掌握了一些簡單的設(shè)計(jì)技能。更重要的是進(jìn)一步鍛練和加強(qiáng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、全盤周到地考慮問題的能力，為今后的工作學(xué)習(xí)都打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。也必將對(duì)今后的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)積極的影響。 答辯結(jié)束，我們就正真的畢業(yè)