路由器外殼注塑模具設(shè)計(jì)
路由器外殼注塑模具設(shè)計(jì),路由器,外殼,注塑,模具設(shè)計(jì)
路由器外殼注塑模具設(shè)計(jì)
路由器外殼注塑模設(shè)計(jì)說(shuō)明書
目錄
摘要 1
Abstract 1
第1章 緒論 2
1.1我國(guó)模具行業(yè)的發(fā)展方向和前景 2
1.2 注塑模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 3
1.3 UG模具設(shè)計(jì)的基本流程 4
1.4課題意義 5
第2章 注塑件的設(shè)計(jì) 6
2.1 功能設(shè)計(jì) 6
2.2 材料選擇 6
2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
2.4 塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量 8
第3章 塑件3D建模及注射成型工藝分析 9
3.1塑件的3D模型 9
3.2塑件的注射成型工藝性分析 9
3.3注塑機(jī) 15
第4章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
4.1型腔數(shù)目的確定 16
4.2分型面的確定 17
4.3澆口的確定 17
4.4模具材料的確定 17
4.5澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18
4.6成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20
4.7 抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21
4.8模架的選用 22
4.9導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 23
4.10頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24
4.11排氣設(shè)計(jì) 24
4.12溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25
第5章 注射機(jī)的校核 26
5.1最大注塑量的校核 26
5.2鎖模力的校核 26
5.3模具外形尺寸校核 26
5.4模具厚度校核 27
5.5模具安裝尺寸校核 27
5.6開模行程校核 27
第6章 模具總裝設(shè)計(jì) 28
6.1模具裝配及加工要求 28
6.2模具工作原理 30
總 結(jié) 33
致 謝 35
參考文獻(xiàn) 36
摘 要
塑料成型制品是以塑料為主要結(jié)構(gòu)材料經(jīng)成型加工獲得的制品，又叫做塑料制件，簡(jiǎn)稱塑件。塑料成型制品應(yīng)用廣泛，特別是在電子儀表、電器設(shè)備、通信工具等方面獲得大量應(yīng)用。如各種受力不大的殼體、支架、結(jié)構(gòu)件、裝飾件等；作為塑料制品的主要生產(chǎn)基礎(chǔ)工藝裝備的塑料模具，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)占有重要的地位，模具技術(shù)也已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志。注射成型是塑料成型的一種重要方法，它主要適用于熱塑性的成型可以一次成型形狀復(fù)雜的精密塑件，本次設(shè)計(jì)就是將路由器外殼作為設(shè)計(jì)模型，將注塑模具的相關(guān)知識(shí)作為依據(jù)，闡述塑料注塑模具的整體設(shè)計(jì)過(guò)程。
本文設(shè)計(jì)的內(nèi)容就是路由器外殼注塑模具，材料為ABS，根據(jù)其結(jié)構(gòu)形狀特點(diǎn)以及通過(guò)對(duì)路由器外殼成型工藝的正確分析，確定型腔的總體布局，選擇分型面，確定脫模方式，設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)等；同時(shí)本文對(duì)注塑模具進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，對(duì)注塑模具中的主要零件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，在設(shè)計(jì)過(guò)程中著重考慮其生產(chǎn)實(shí)際中的經(jīng)濟(jì)性和合理性。
關(guān)鍵詞：塑料模具、注射成型、分型面
Abstract
Plastic molding products are plastic as the main structural material. The processing of products.Referred to as the plastic parts.plastic molding products are widely used.Especially in the electronic instrument electrical equipment ,communication tools ,etc to obtain a large number of applications . such as all kinds of stress are shell stents structure decoration.Based process equipment as the main production of plastic products of plastic mold .occupies an important position in national economy mould technology has also become to measure a national product manufacture level of important symbol.Injection molding plastic molding is an important method .it is mainly suitable for thermoplastic molding .and can be a complicated shape of precision plastic forming parts is the adsl surface shell as a design model .This paper will be injection mold related knowledge as the basis.the overall design process of plastic injection mould are expounded.
Design the content of this article is shell of plastic injection mould ,materials for ABS .According to the shape of the structure characteristics and through the analysis of the right across the shell molding process,determine the overall distribution of cavity choose the parting surface determine the demoulding way .The design of gating system,etc.
Keywords：Plastic mold；injection molding；the parting surface
第1章 緒論
1.1我國(guó)模具行業(yè)的發(fā)展方向和前景
經(jīng)過(guò)1990年代的高速發(fā)展，中國(guó)的模具產(chǎn)業(yè)已經(jīng)達(dá)到一定的水平，生產(chǎn)能力也有了相當(dāng)大的提高，模具市場(chǎng)的規(guī)模也正在逐步擴(kuò)大。過(guò)去十年，中國(guó)模具工業(yè)（主要集中在汽車、電子信息以及電器）以每年15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。
到2005年，全國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)已達(dá)3萬(wàn)多家，從業(yè)人員50多萬(wàn)人；模具銷售總額高達(dá)610億元，比上年增長(zhǎng)25%；模具生產(chǎn)企業(yè)總體上任務(wù)飽滿、訂單充足。2006年，業(yè)界預(yù)測(cè)中國(guó)汽車的年度銷售數(shù)量將會(huì)比前一年增長(zhǎng)15%，年度銷售數(shù)量將會(huì)達(dá)到640萬(wàn)臺(tái)。而汽車零部件市場(chǎng)比汽車整車的市場(chǎng)更大，可以預(yù)測(cè)汽車相關(guān)模具產(chǎn)業(yè)將會(huì)有高速發(fā)展。
與2004年相比，2005年中國(guó)的模具生產(chǎn)值增加了125%，以610億人民幣居世界第三位。其中，出口比前一年增加了150%，達(dá)到了7.4億美元。目前，國(guó)內(nèi)模具行業(yè)正隨著我國(guó)制造業(yè)特別是汽車和電子產(chǎn)業(yè)的持續(xù)高速發(fā)展而逐漸步入“黃金期”。
近年來(lái)，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐加快，主要表現(xiàn)為大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具和模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于行業(yè)的總體發(fā)展速度；塑料模和壓鑄模比例增大；面向市場(chǎng)的專業(yè)模具廠家數(shù)量及能力增加較快。隨著經(jīng)濟(jì)體制改革的不斷深入，“三資”及民營(yíng)企業(yè)的發(fā)展較快。
在注塑模具方面，2006年，注塑模具比例進(jìn)一步上升，熱流道模具和氣輔模具水平進(jìn)一步提高，注塑模具在量和質(zhì)方面都有較快的發(fā)展，我國(guó)最大的注塑模具單套重量已超過(guò)50噸，最精密的注塑模具精度已達(dá)到2微米。在 CAD/CAM技術(shù)得到普及的同時(shí)，CAE技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣，CAD/CAM/CAE一體化得到發(fā)展，模具新結(jié)構(gòu)、新品種、新工藝、新材料的創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)，專利數(shù)量增多。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，未來(lái)我國(guó)模具發(fā)展趨勢(shì)包括10個(gè)方面：
(1)模具日趨大型化。
(2)模具的精度將越來(lái)越高。10年前精密模具的精度一般為5微米，現(xiàn)已達(dá)到2-3微米，1微米精度的模具也將上市。
(3)多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展。新型多功能復(fù)合模具除了沖壓成型零件外，還擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)，對(duì)鋼材的性能要求越來(lái)越高。
(4)熱流道模具在塑料模具中的比重也將逐漸提高。
(5)隨著塑料成型工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注塑成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。
(6)標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日益廣泛。模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本。
(7)快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊。
(8)隨著車輛和電機(jī)等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高。同時(shí)對(duì)壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來(lái)越高的要求。
(9)以塑代鋼、以塑代木的進(jìn)程進(jìn)一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。由于機(jī)械零件的復(fù)雜程度和精度的不斷提高，對(duì)塑料模具的要求也越來(lái)越高。
(10)模具技術(shù)含量將不斷提高。
從應(yīng)用趨勢(shì)方面分析，受用戶要求模具的生產(chǎn)周期縮短影響；快速經(jīng)濟(jì)模具的開發(fā)將被重視，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛，且采用計(jì)算機(jī)控制和機(jī)械手操作的快速換模裝置、快速試模裝置技術(shù)也會(huì)得到發(fā)展和提高。
1.2 注塑模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)
質(zhì)量、成本（價(jià)格）、時(shí)間（工期）已成為現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)和產(chǎn)品開發(fā)的核心因素，現(xiàn)代企業(yè)大都以高質(zhì)量、低價(jià)格、短周期為宗旨來(lái)參與競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)。先進(jìn)制造技術(shù)的出現(xiàn)正急劇改變著制造業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過(guò)程，對(duì)模具行業(yè)也是如此。模具行業(yè)必須在設(shè)計(jì)技術(shù)、制造工藝、生產(chǎn)模式等諸方面加以調(diào)整以適應(yīng)這種要求。
1.2.1注塑模具的可視化設(shè)計(jì)
現(xiàn)在我們對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求是快速、準(zhǔn)確。隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，三維設(shè)計(jì)（3D）的誕生使模具實(shí)現(xiàn)了可視化、面向裝配的設(shè)計(jì)。模具由二維設(shè)計(jì)（2D）到三維（3D實(shí)現(xiàn)了模具設(shè)計(jì)技術(shù)的重大突破。
模具三維設(shè)計(jì)直觀再現(xiàn)了未來(lái)加工出的模具本體，設(shè)計(jì)資料可以直接用于加工，真正實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM一體化和少、無(wú)圖樣加工；
模具三維設(shè)計(jì)解決了二維設(shè)計(jì)難以解決的一系列問(wèn)題，如干涉檢查、模擬裝配、CAE分析等；
模具三維設(shè)計(jì)能對(duì)模具的可制造性加以評(píng)價(jià)，大大減少了設(shè)計(jì)失誤。
1.2.2 注塑模具的快速制造
⑴基于并行工程的模具快速制造
近些年來(lái)，為了滿足工期的要求，模具企業(yè)大都在自覺(jué)與不自覺(jué)中應(yīng)用“并行”的概念來(lái)組織生產(chǎn)、銷售工作。并行工程應(yīng)用的明確提出是對(duì)現(xiàn)有模具制造生產(chǎn)模式的總結(jié)與提高。并行工程、分散化網(wǎng)絡(luò)制造系統(tǒng)為模具快速制造提供了有效的實(shí)施平臺(tái)。
并行工程的基礎(chǔ)是模具的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)是由三方面要素組成：統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)和文件傳輸格式是基礎(chǔ)；實(shí)現(xiàn)信息集成和數(shù)據(jù)資源共享是關(guān)鍵；高速加工等先進(jìn)制造工藝是必備條件。
（2）應(yīng)用快速原型技術(shù)制造快速模具（RP+RT）
在快速原型（Rapid Prototyping,RP）技術(shù)領(lǐng)域中，目前發(fā)展最迅速、產(chǎn)值增長(zhǎng)最明顯的就是快速模具(Rapid Tooling,RT)技術(shù)。應(yīng)用快速原型技術(shù)制造快速模具（RP+RT），在最終生產(chǎn)模具之前進(jìn)行新產(chǎn)品試制與小批量生產(chǎn)，可以大大提高產(chǎn)品開發(fā)的一次成功率，有效地縮短開發(fā)時(shí)間、降低成本。這就是RP+RT技術(shù)產(chǎn)生根本原因。
（3）高速切削技術(shù)的應(yīng)用
高速切削（High Speed Machining,HSM）在模具領(lǐng)域的應(yīng)用主要是在加工復(fù)雜曲面方面。其中高速銑削（也稱為硬銑削Hard Milling,HM）可以把復(fù)雜形面加工得非常光滑，幾乎或者根本不再需要精加工，從而節(jié)約了點(diǎn)火花（EDM）加工和拋光時(shí)間及有關(guān)材料的消耗，及大地提高了生產(chǎn)效率，并且形面的精度不會(huì)遭到破壞。
1.2.3 制造模式的改變——信息流驅(qū)動(dòng)的模具制造
先進(jìn)制造生產(chǎn)模式對(duì)模具工業(yè)的影響主要體現(xiàn)在信息的流動(dòng)。與制造活動(dòng)有關(guān)的信息包括產(chǎn)品信息和制造信息，現(xiàn)代制造過(guò)程可以看作是原材料或毛坯所含信息量的增值過(guò)程，信息流驅(qū)動(dòng)將成為制造業(yè)的主流。目前，面向模具開發(fā)的CAD/CAABS/CAM/CAE、DNC、PDM、網(wǎng)絡(luò)集成等均是圍繞如何實(shí)現(xiàn)信息的提取、傳輸與物化，即使信息流得以暢通為宗旨。
1.3 UG模具設(shè)計(jì)的基本流程
目前，國(guó)際上占主流地位的注射模CAD軟件有UG、I-DEAS、UG、SolidWorks等；結(jié)構(gòu)分析軟件有MSC、Analysis等；注射過(guò)程數(shù)值分析軟件有MoldFlow等；數(shù)控加工軟件有MasterCAM、Cimatron等。本次是運(yùn)用UG進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的,下面簡(jiǎn)單介紹以下UG模具設(shè)計(jì)流程。
UG模具設(shè)計(jì)的基本流程如圖1.1
零件成品
(Design Model）
零件設(shè)計(jì)
（Part Design）
零件裝配（Assembly Design）
模具裝配
（Mold Assembly）
參照零件
（Reference Part）
工件（Workpiece）
模型檢驗(yàn)
（Model Check）
厚度檢驗(yàn)
（Thickness Check）
拔模檢驗(yàn)（Draft Check）
設(shè)置收縮率
（AABSly Shrinkage）
模流分析（Analysis of Mold Flows）
建立模具體積塊
(Mold Volume)
建立或分割
（Create or Split）
模具開啟
（Mold Opening）
干涉檢驗(yàn)
（Interference Check）
專家模具系（Expert Moldbase Extension）
2-D工程圖
(Drawing)
CNC加工
建立分模面
（Parting Surface）
圖1.1 UG模具設(shè)計(jì)的基本流程
1.4課題意義
在傳統(tǒng)塑料模具設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，一般要二到三個(gè)月的時(shí)間；設(shè)計(jì)成本高，需要往返數(shù)次制模，修模；產(chǎn)品質(zhì)量不能保證，對(duì)流體在模腔內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)，冷卻狀況缺乏了解。
本文以鼠標(biāo)底座的注塑模具設(shè)計(jì)為例，運(yùn)用UG軟件智能分模，不但保證了模具的精確性，而且分模簡(jiǎn)單，是設(shè)計(jì)者可以節(jié)約時(shí)間，集中精力拆模做型腔；運(yùn)用CAE分析功能，對(duì)塑料注塑過(guò)程進(jìn)行模擬分析，包括充模流動(dòng)模擬、保壓過(guò)程模擬、冷卻過(guò)程模擬及翹曲模擬分析。通過(guò)模擬分析可以預(yù)測(cè)制品填充不足、熔接線、氣泡和翹曲變形等缺陷，還可以測(cè)定最佳澆口數(shù)量和位置，測(cè)定注塑時(shí)注射壓力以及注射時(shí)間，溶體流動(dòng)前鋒的溫度變化等系列參數(shù)；運(yùn)用專家模架系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)直接選取標(biāo)準(zhǔn)模架，構(gòu)造模具三維實(shí)體。這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的模具具有更高的質(zhì)量，更大的準(zhǔn)確性。
現(xiàn)代的模具設(shè)計(jì)在計(jì)算機(jī)的平臺(tái)上，運(yùn)用CAD/CAE/CAM等軟件，使現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)具有了高質(zhì)量，高效率，低成本等特點(diǎn)。
第2章 注塑件的設(shè)計(jì)
2.1 功能設(shè)計(jì)
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).該塑件是鼠標(biāo)底座,承受外力的幾率不大,如沖擊載荷,振動(dòng),摩擦等情況比較少;塑件的工作溫度是室溫,這使得在材料選擇時(shí)對(duì)熱變形溫度,脆化溫度,分解溫度的要求降低;作為一種日用品,生產(chǎn)批量應(yīng)該是中批中量或大批大量生產(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。
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(lái)說(shuō),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.該塑件屬于日常生活用品，沒(méi)有什么特別的要求，因此主要從容易成型方面選擇材料。
ABS 樹脂是五大合成樹脂之一，其抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學(xué)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(diǎn)，容易涂裝、著色，還可以進(jìn)行表面噴鍍金屬、電 鍍、焊接、熱壓和粘接等二次加工，廣泛應(yīng)用于機(jī)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。ABS 樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將 PS， SAN，BS 的各種性能有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。 ABS 工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化 學(xué)藥品性、染色性，成型加工和機(jī)械加工較好。ABS 樹脂耐水、無(wú)機(jī)鹽、堿和酸類，不溶于大部分醇 類和烴類溶劑，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴中。 具體有點(diǎn)有以下 6 點(diǎn)：
1.綜合性能比較好：機(jī)械強(qiáng)度高；抗沖擊能力強(qiáng)，低溫時(shí)也不會(huì)迅速下降；缺口敏感性較好；抗蠕 變性好，溫度升高時(shí)也不會(huì)迅速下降；有一定的表面硬度，抗抓傷；耐磨性好，摩擦系數(shù)低；
2.電氣性能好，受溫度、濕度、頻率變化影響??；
3.耐低溫達(dá)-40℃；
4.耐酸、堿、鹽、油、水；
5.可以用涂漆、印刷、電鍍等方法對(duì)制品進(jìn)行表面裝飾；
6.較小的收縮率，較寬的成型工藝范圍。
ABS 工程塑料的主要缺點(diǎn)是熱變形溫度較低，可燃，耐候性較差。 選擇注射成型制品的材料，不僅應(yīng)能在一定的期限內(nèi)保證其使用功能和性能，還要考慮到加工成型、成本和供應(yīng)方面的問(wèn)題。通過(guò)綜合考慮，本注塑件選用材料為 ABS。
2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性是指塑件結(jié)構(gòu)對(duì)成型工藝方法的適應(yīng)性。在塑料生產(chǎn)過(guò)程中,一方面成型會(huì)對(duì)塑件的結(jié)構(gòu),形狀,尺寸精度等諸方面提出要求,以便降低模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和制造難度,保證生產(chǎn)出價(jià)廉物美的產(chǎn)品;另一方面,模具設(shè)計(jì)者通過(guò)對(duì)給定塑件的結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行分析,弄清塑件生產(chǎn)的難點(diǎn),為模具設(shè)計(jì)和制造提供依據(jù)。
2.3.1 壁厚
塑料制品的壁厚對(duì)制品的質(zhì)量有至關(guān)重要的影響。壁厚過(guò)厚，不但用料多，容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷，而且冷卻時(shí)間長(zhǎng)生產(chǎn)效率低；壁厚過(guò)薄，成型困難，流動(dòng)阻力大。在此主要是分析壁厚對(duì)成型的影響，所以只驗(yàn)證產(chǎn)品在脫模頂出時(shí)保證不變形。該產(chǎn)品的壁厚1.5mm，在此材料的推薦壁厚0.6~2.3mm的范圍內(nèi)。所以本次產(chǎn)品的壁厚值能滿足工藝要求。
2.3.2脫模斜度
由于塑件成型時(shí)冷卻過(guò)程中產(chǎn)生收縮,使其緊箍在凸?；蛐托旧?為了便于脫模,防止因脫模力過(guò)大而拉壞塑件或使其表面受損,與脫模方向平行的塑件內(nèi),外表面都應(yīng)具有合理的斜度。在塑件的高度比較小時(shí)也可以不需要脫模斜度。 ABS的脫模斜度為，由此確定塑件的脫模斜度。
2.3.3 加強(qiáng)肋
塑件上適當(dāng)設(shè)置的加強(qiáng)肋可以防止塑件的翹曲變形；沿著物料流動(dòng)方向的加強(qiáng)肋還能降低充模阻力，提高熔體流動(dòng)性，避免氣泡，縮孔和凹陷等現(xiàn)象的產(chǎn)生。
2.3.4 圓角
塑件上各處的輪廓過(guò)度和壁厚連接處，一般采用圓角連接，有特殊要求時(shí)才采用尖角結(jié)構(gòu)。尖角容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在受力或受沖擊載荷時(shí)會(huì)發(fā)生破裂。圓角不僅有利于物料充模，同時(shí)也有利于融料在模具型腔內(nèi)的流動(dòng)和塑件的脫模。
2.4 塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量
2.4.1尺寸精度
影響制品精度的因素較多。首先是模具的制造精度和模具的磨損量，其次是成型工藝條件的變化所引起的塑料收縮率的波動(dòng)。另外，成型后的時(shí)效率變化和模具結(jié)構(gòu)形狀對(duì)尺寸精度也有一定的影響。因此，對(duì)塑料制品的精度要求不能太高，應(yīng)在保證使用功能的條件下，盡可能選擇低精度等級(jí)。
該產(chǎn)品零件圖所有尺寸為未注公差尺寸，根據(jù)國(guó)家推薦標(biāo)準(zhǔn)（GB/T14486-93）規(guī)定的MT5級(jí)精度選取作為塑料制品的尺寸公差等級(jí)。已注尺寸公差等級(jí)也在ABS/PC的一般精度等級(jí)MT3范圍內(nèi)。所以該產(chǎn)品注射成型能夠達(dá)到此精度要求。表2-3-3是國(guó)家推薦標(biāo)準(zhǔn)的工程塑料模塑塑件尺寸公差，該表只取了在產(chǎn)品尺寸范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)。
表2-1
2.4.2塑件的表面質(zhì)量
塑件的表面粗糙度，除了在成型時(shí)從工藝上盡可能避免冷疤，波紋等疵點(diǎn)外，主要的由模具的表面的粗糙度決定。塑件的表觀缺陷是其特有的質(zhì)量指標(biāo)，包括缺料，溢料與飛邊，凹陷與縮癟，氣孔，翹曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素，通常要比塑件高出一個(gè)等級(jí)。由于該制品為一般日常生活用品，對(duì)表面粗糙度要求不高，取塑件表面粗糙度為0.8m。
第3章 塑件3D建模及注射成型工藝分析
3.1塑件的3D模型
運(yùn)用UG繪圖軟件繪制塑件的3D圖，如圖3.1所示下：
圖3.1 路由器外殼
3.2塑件的注射成型工藝性分析
3.2.1初步分析
⑴通過(guò)UG對(duì)3D模型質(zhì)量屬性分析
分析結(jié)果：?jiǎn)渭w積= 19875㎜3 單件投影面積=28553㎜2
密度=1.05g/cm3 單件質(zhì)量=15.6g
3.2.2塑件注射成型工藝性CAE分析
利用Moldflow對(duì)塑件進(jìn)行最佳澆口分析，塑料流動(dòng)性分析，冷卻質(zhì)量分析，縮痕分析等。
初始條件：ABS 在Moldflow中搜索到此材料，可以查看材料的一些具體信息。以這些信息作為分析的初始條件。其中模具溫度為，熔化溫度為，材料融化溫度范圍：，模具溫度范圍：，塑料固體密度為1.05㎜3，融化密度為1.03㎜3，最大剪切應(yīng)力為0.26MPa。
第一步：導(dǎo)入模型；
第二步：劃分網(wǎng)格，如圖3.4所示；
圖3.4劃分網(wǎng)格
第三步：網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)，如圖3.5所示；
圖3.5網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)
第四步：網(wǎng)格修復(fù)；
第五步：最佳澆口分析，如圖3.6所示；
分析結(jié)果：圖3.6中，藍(lán)色為澆口的最佳區(qū)域，紅色為最差區(qū)域。從圖中可以看出，澆口最佳位置點(diǎn)在塑件的中部區(qū)域的第二個(gè)圓柱面上。圖中出現(xiàn)紅色區(qū)域，說(shuō)明該處澆口最差點(diǎn)。顯然在塑件中部設(shè)置澆口會(huì)使模具結(jié)構(gòu)邊得很復(fù)雜。
圖3.6 最佳澆口分析
第七步：充填時(shí)間分析，如圖3.8所示；
圖3.8充填時(shí)間分析
第八步：溫度分析，如圖3.9所示；
圖3.9溫度分析
第九步：熔接痕分析，如圖3.10所示；
圖3.10熔接痕分析
第十步：氣穴分析，如圖3.11所示；
圖3.11氣穴分析
第十一步：鎖模力分析，如圖3.12所示；
圖3.12鎖模力分析
3.3注塑機(jī)
3.3.1注塑成型工藝參數(shù)
查模具設(shè)計(jì)手冊(cè)可知ABS料注射成型的主要工藝參數(shù)如下表3-1
表3-1ABS料注射成型的主要工藝參數(shù)
工藝參數(shù)
規(guī)格
?
工藝參數(shù)
規(guī)格
預(yù)熱和干燥
溫度t/℃: 80～95
?成型時(shí)間/s
注射時(shí)間
0～5
時(shí)間/h: 4～5
保壓時(shí)間
15～30
料筒溫度t/℃
后段
150～170
冷卻時(shí)間
15～30
中段
165～180
總周期
40～70
前段
180～200
螺桿轉(zhuǎn)速n/()
30～60
噴嘴溫度t/℃
170～180
后處理
方法
紅外線燈烘箱
模具溫度t/℃
50～80
溫度t/℃
70
注射壓力p/Mpa
60～100
時(shí)間/h
2～4
3.3.2注塑機(jī)的選擇
由公稱注射量選定注射機(jī)
由3.2.1分析已得出單個(gè)塑件體積V=15144㎜3 ，流道凝料V’=4545㎜3實(shí)際注射量為:V=15144×2+4545=34.833cm；
根據(jù)實(shí)際注射量應(yīng)小于0.8倍公稱注射量原則, 即：
0.8V≧ V
V= V/0.8
=34.833÷0.8
=43.541cm；
由上計(jì)算初步確定注塑機(jī)為SZ-60/60，查模具設(shè)計(jì)手冊(cè)注塑機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如下表3-2。
表3-2 國(guó)產(chǎn)注射機(jī)SZ-60/60技術(shù)參數(shù)表
特性
內(nèi)容
特性
內(nèi)容
結(jié)構(gòu)類型
臥
拉桿內(nèi)間距(mm)
320×520
理論注射容積（cm）
60
移模行程(mm)
300
螺桿直徑(mm)
40
最大模具厚度(mm)
350
注射壓(MP)
145
最小模具厚度(mm)
170
注射速率(g/s)
鎖模形式(mm)
液壓
塑化能力(g/s)
11.7
模具定位孔直徑(mm)
125
螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)
20~200
噴嘴球半徑(mm)
35
鎖模力(KN)
600
噴嘴口直徑（mm）
4
第4章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1型腔數(shù)目的確定
注塑模的型腔數(shù)目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔數(shù)目的確定時(shí)主要考慮以下幾個(gè)有關(guān)因素：
（1）塑件的尺寸精度；
（2）模具制造成本；
（3）注塑成型的生產(chǎn)效益；
（4）模具制造難度。
考慮到該塑件是一般日用品，根據(jù)生產(chǎn)批量和經(jīng)濟(jì)因素，初步確定該模具為一模兩腔。
4.2分型面的確定
由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件結(jié)構(gòu)工藝性及尺寸精度、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(shí)應(yīng)綜合分析，應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)的設(shè)計(jì)原則：
1）分型面應(yīng)選擇在塑件外形最大輪廓處
2）分型面的選擇應(yīng)有利于塑件的順利脫模
3）分型面的選擇應(yīng)保證塑件的精度要求
4）分型面的選擇應(yīng)滿足塑件的外觀質(zhì)量要求
5）分型面的選擇要便于模具的加工制造
6）分型面的選擇應(yīng)有利于排氣
除了以上這些基本原則以外，分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上的投影面積的大小。為了保證側(cè)向型芯的位置的放置及抽芯機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順利，應(yīng)以淺的側(cè)向凹孔或短的側(cè)向凸臺(tái)作為抽芯方向，而將較深的凹孔或較高的凸臺(tái)放置在開合模方向。
4.3澆口的確定
ABS料的流動(dòng)性好,可適用于各種澆口,為了不影響外觀,確定使用潛伏澆口。澆口位置已經(jīng)在3.2.2分析中確定。
4.4模具材料的確定
現(xiàn)有模具模架已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,所以在模具材料的選擇時(shí)主要是根據(jù)制品的特性和使用要求選擇合理的型腔和型芯材料.如何合理的選擇模具鋼,是關(guān)系到模具質(zhì)量的前提條件,如果選材不當(dāng)，則所有的精密加工所投入的工時(shí),設(shè)備費(fèi)用將浪費(fèi)。
在選擇模具鋼時(shí),首先必須考慮材料的使用性能和工藝性能,從使用性能考慮:硬度是主要指標(biāo)之一,模具在高應(yīng)力作用下欲保持尺寸不變,必須有足夠的硬度,當(dāng)承受沖擊載荷時(shí)還要考慮折斷,崩刃問(wèn)題,所以韌性也是一重要指標(biāo),耐磨性是決定模具壽命的重要因素。從工藝性能考慮:要熱加工工藝好,加工溫度范圍寬,冷加工性能如切削,銑削,拋光等加工性能好,此外還要考慮淬透性和淬硬性,熱處理變形和氧化脫碳等性能.另外從經(jīng)濟(jì)考慮,要求材料來(lái)源廣,價(jià)格低。
模仁的材料為P20鋼。P20鋼屬優(yōu)質(zhì)碳素塑料模具鋼，與普通優(yōu)質(zhì)45碳素鋼相比，其鋼中硫，磷含量低，鋼材純度好。制造小型塑料模具，用調(diào)質(zhì)處理可獲得較高的硬度和較好的強(qiáng)韌性。P20鋼的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，切削加工性好，淬火后具有較高的硬度，調(diào)質(zhì)處理后具有良好的強(qiáng)韌性和一定的耐磨性，被廣泛用于制造中、低擋的塑料模具。
材料預(yù)備熱處理：
斷后退火；⑵高溫回火；⑶正火
推薦回火規(guī)范：回火溫度為500~560，空冷，硬度為25~33HRC。
4.5澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質(zhì)，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內(nèi)、外表質(zhì)量，它的布置和安排影響著成型的難易程度和模具設(shè)計(jì)及加工的復(fù)雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)內(nèi)容之一。
4.5.1主流道設(shè)計(jì)
主流道是一端與注塑機(jī)噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有有錐度的流動(dòng)通道。根據(jù)注塑機(jī)型號(hào)設(shè)計(jì)主流道尺寸，具體尺寸詳見(jiàn)圖紙。
由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨(dú)加工和熱處理。澆口套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4.1所示采用兩顆M5×20L螺釘固定。由注塑機(jī)確定定位圈的尺寸，定位圈采用兩顆M6×20L螺釘固定，如圖4.2所示。
圖4.1澆口套 圖4-2定位圈
4.5.2分流道設(shè)計(jì)
分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作用，分流道的長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形，U形和六角形。澆道的截面積越大，壓力的損失就越大；澆道的表面積越小，熱量的損失就越少。用澆道的截面積和表面積的比值來(lái)表示澆道的效率，效率越高，澆道的設(shè)計(jì)越合理。考慮熱量損失和澆道加工性能等因素，查[6]P151表4-3，選擇圓形截面的分澆道。具體詳見(jiàn)圖4.3所示。
4.5.3冷料井
冷料井一般位于主流道對(duì)面的動(dòng)模板上，或處于分流道末端，其作用是存放料流前端的冷料，防止冷料進(jìn)入型腔而形成冷接縫，此外，開模時(shí)又能將主流道凝料從定模板中拉出，冷料井的尺寸，宜稍大于主流道大端的直徑，長(zhǎng)度約為主流道大端直徑。該模具的冷料井設(shè)計(jì)錐形的冷料井。冷料井如圖4.3所示：
4.5.4 澆口
澆口是連接分流道與型腔的一段細(xì)短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的形狀，數(shù)量，尺寸和位置對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大，澆口的主要作用有兩個(gè)，一是塑料熔體流經(jīng)的通道，二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。澆口的類型有很多，有點(diǎn)澆口，側(cè)澆口，直接澆口，潛伏式澆口等，各澆口的應(yīng)用和尺寸按塑件的形狀和尺寸而定。該模具采用潛伏式澆口，已在4.3中得到確定。其有以下特性:
①形狀簡(jiǎn)單，去除澆口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保證；
②試模時(shí)如發(fā)現(xiàn)不當(dāng)，容易及時(shí)修改；
③能相對(duì)獨(dú)立地控制填充速度及封閉時(shí)間；
④對(duì)于殼體形塑件，流動(dòng)充填效果較佳。
澆口的截面形狀和分流道的一樣都采用圓形截面，與分流道的連接方式見(jiàn)圖4.3所示。
圖4.3 主流道、分流道、澆口的連接情況
4.6成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
所謂成型零件是模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件，它包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時(shí)，直接與塑料接觸，承受塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時(shí)與塑件間還發(fā)生磨擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。
設(shè)計(jì)成型零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對(duì)關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。以下是成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
根據(jù)產(chǎn)品特征，為了便于加工制造，型腔采用整體鑲嵌式，型腔靠用8顆M8×40L螺釘固定于型腔板，如圖4.4所示；型芯也采用整體鑲嵌式，型芯用8顆M8×30L螺釘固定，如圖4.5所示；
圖4.4型腔
圖4.5型芯
4.7 抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
內(nèi)側(cè)分型與抽芯機(jī)構(gòu)用來(lái)成型具有內(nèi)側(cè)凹槽和孔的塑件；成型殼體制品的局部凸起、凹槽和肓孔。因?yàn)槌樾緳C(jī)構(gòu)的注射模，其可動(dòng)零件多，動(dòng)作復(fù)雜。因此，側(cè)抽機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量可靠、靈活和高效。本產(chǎn)品圖需要抽芯位置如圖4.6所示平面所示：
圖4.6
本設(shè)計(jì)采用斜頂結(jié)構(gòu)來(lái)成型內(nèi)側(cè)抽芯
a.斜頂及其組件的性能要求
斜頂有相對(duì)于其他零件的運(yùn)動(dòng)而且行位還是產(chǎn)品成型結(jié)構(gòu)部分，因此行位及與其想配合的零件不僅滿足一定的耐磨性要求還必須具有一定成型零件的性能。
斜頂及其組件的具體性能必須滿足以下幾點(diǎn)：
（1）高表面硬度：表面淬火或者滲碳或滲氮處理到HRC50。
（2）各相配合的零件不可為相同材料以防粘著磨損。
（3）配合要求：與固定在B板上的耐磨片采用H7/f7間隙配合；與B板避空即可；與下模鑲件采用H7/f7配合。詳細(xì)的配合情況見(jiàn)模具總裝的配合要求。
b. 斜頂?shù)某叽缬?jì)算
（1）斜頂?shù)某樾揪嚯x
斜頂?shù)某樾揪嚯x為0.72，所以S≥1.5mm
（2）斜頂?shù)捻敵鲂谐?
由H≥S/tan
解得：H≥15mm；
式中：----為斜頂?shù)膬A斜角度；為5°。
斜頂?shù)木唧w結(jié)構(gòu)如圖4.7所示，其性能要求以及詳細(xì)尺寸見(jiàn)斜頂零件圖。
圖4.7抽芯結(jié)構(gòu)圖
4.8模架的選用
注射模標(biāo)準(zhǔn)模架共有兩個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：一是使用于模板尺寸B×L≤560mm×900mm的中小型模架（GB/T12556.1—1990）；二是使用于模板尺寸B×L為630mm×630mm~1250mm×2000mm的大型模架（GB/T12555.1—1990）。
塑料模具型腔在成型過(guò)程中承受著塑料熔體的高壓，如果側(cè)壁或底板的強(qiáng)度不足，則可能產(chǎn)生開裂，如果強(qiáng)度不足，則可能產(chǎn)生過(guò)大的變形，造成溢料，使脫模困難，型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算方法有強(qiáng)度計(jì)算和剛度計(jì)算兩種，一般情況下，大尺寸型腔剛度不足是主要問(wèn)題，應(yīng)按剛度條件計(jì)算，小尺寸型腔強(qiáng)度不足是主要問(wèn)題，應(yīng)按強(qiáng)度條件計(jì)算。
根據(jù)制件的尺寸分析，本制件的成型型腔屬于較大尺寸，所以應(yīng)按剛度來(lái)計(jì)算，而型腔采用的是整體嵌入式，根據(jù)型腔的材料和經(jīng)驗(yàn)，型腔的壁厚為17～19mm，模套壁厚45～50mm。
由此按經(jīng)驗(yàn)參考標(biāo)準(zhǔn)模架，選取標(biāo)準(zhǔn)模架為I-150200 GB/T 12556.1-1990
表4-1 模架參數(shù)表
名稱
材料
尺 寸（mm）
定模座板
45鋼
250 ×450× 25
定模板
45鋼
200 ×450×90
動(dòng)模板
45鋼
250 ×450× 50
墊塊
45鋼
38 ×450×70
動(dòng)模座板
45鋼
250 ×450× 50
推板
45鋼
120 ×450×15
推板固定板
45鋼
120 ×450× 20
4.9導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種類型。導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。錐面定位機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的精密對(duì)中定位。
設(shè)計(jì)導(dǎo)柱和導(dǎo)套需要注意的事項(xiàng)有：
⑴合理布置導(dǎo)柱的位置，導(dǎo)柱中心至模具外緣至少應(yīng)有一個(gè)導(dǎo)柱直徑的厚度；導(dǎo)柱不應(yīng)設(shè)在矩形模具四角的危險(xiǎn)斷面上。通常設(shè)在長(zhǎng)邊離中心線的1/3處最為安全。導(dǎo)柱布置方式常采用等徑不對(duì)稱布置，或不等直徑對(duì)稱布置。
⑵導(dǎo)柱工作部分長(zhǎng)度應(yīng)比型芯端面高出6~8 mm，以確保其導(dǎo)向與引導(dǎo)作用。
⑶導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度時(shí)可采取更低的配合要求；導(dǎo)柱固定部分配合精度采用H7/k6；導(dǎo)套外徑的配合精度采取H7/k6。配合長(zhǎng)度通常取配合直徑的1.5~2倍，其余部分可以擴(kuò)孔，以減小摩擦，降低加工難度。
⑷導(dǎo)柱可以設(shè)置在動(dòng)?；蚨?，設(shè)在動(dòng)模一邊可以保護(hù)型芯不受損壞，設(shè)在定模一邊有利于塑件脫模。
⑸除了在動(dòng)模和定模之間設(shè)置導(dǎo)柱，導(dǎo)套以外，還需要在推板與動(dòng)模坐之間設(shè)置導(dǎo)柱、導(dǎo)套，以保證推板的順利推出。
合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
導(dǎo)柱：由模架已經(jīng)確定基本尺寸為φ20mm，總長(zhǎng)L=135mm，詳細(xì)資料看零件圖紙；
導(dǎo)套：由導(dǎo)柱基本尺寸確定，長(zhǎng)度L=90mm，詳細(xì)資料看零件圖紙。
4.10頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準(zhǔn)確無(wú)誤地從模具的凹?；蛐托旧厦摮?，完成脫出塑件的裝置稱為脫模機(jī)構(gòu)，也稱頂出機(jī)構(gòu)。
本設(shè)計(jì)使用簡(jiǎn)單的推桿脫模機(jī)構(gòu)和利用斜頂設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)的類型為一次推出機(jī)構(gòu)。因?yàn)樵撍芗姆中兔婧?jiǎn)單，結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，采用推簡(jiǎn)單的脫模機(jī)構(gòu)可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，給制造和維護(hù)帶來(lái)方便。頂出機(jī)構(gòu)如圖4.8所示。
圖4.8 推出結(jié)構(gòu)
4.11排氣設(shè)計(jì)
在塑料熔體填充注射模腔過(guò)程中，模腔內(nèi)除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而形成的水蒸汽，塑料局部分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，塑料助劑揮發(fā)（或化學(xué)反應(yīng)）所產(chǎn)生的氣體以及熱固性塑料交聯(lián)硬化釋放的氣體等；這些氣體如果不能被熔融塑料順利地排出模腔，將在制件上形成氣孔，接縫，表面輪廓不清，不能完全充滿型腔，同時(shí)，還會(huì)因?yàn)闅怏w被壓縮而產(chǎn)生的高溫灼傷制件，使之產(chǎn)生焦痕，色澤不佳等缺陷。模具的排氣可以利用排氣槽排氣，分型面排氣，利用型芯，推桿，鑲件等的間隙排氣。
4.12溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在注塑成型過(guò)程中，模具的溫度直接影響到塑件成型的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具的溫度要求也不同。流動(dòng)性差的塑料如PC，POM等，要求模具溫度高，溫度過(guò)低會(huì)影響塑料的流動(dòng)，增大流動(dòng)剪切力，使塑件內(nèi)應(yīng)力增大，出現(xiàn)冷流痕，銀絲，注不滿等缺陷。普通的模具通入常溫的水進(jìn)行冷卻，通過(guò)調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度，為了縮短成型周期，還可以把常溫的水降低溫度后再通入模內(nèi)，可以提高成型效率。對(duì)于高熔點(diǎn)，流動(dòng)性差的塑料，流動(dòng)距離長(zhǎng)的制件，為了防止填充不足，有時(shí)也在水管中通入溫水把模具加熱。由前面分析可知道ABS的成型溫度為248℃，模具溫度為47.5℃ 。
4.12.1溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響
⑴采用較低的模溫可以減小塑料制件的成型收縮率；
⑵模溫均勻，冷卻時(shí)間短，注射速度快可以減少塑件的變形
⑶對(duì)塑件表面粗糙度影響最大的除型腔表面加工質(zhì)量外就是模具溫度，提高模溫能大大改善塑件的表面狀態(tài)；
溫度對(duì)塑件質(zhì)量的影響有相互矛盾的地方，設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)材料特性和使用要求偏重于主要要求。
4.12.2對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求
⑴根據(jù)塑料的品種確定是對(duì)模具采用加熱方式還是冷卻方式；
⑵希望模溫均一，塑件各部同時(shí)冷卻，以提高生產(chǎn)率和提高塑件質(zhì)量；
⑶采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好；
⑷溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)盡可能做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，成本低廉；
4.12.3冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)：
由4.8.3中⑷分析得出，需要給模具設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)，重點(diǎn)在上部球形面和直流道。
⑴設(shè)計(jì)原則
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(duì)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(yàn)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10。
④澆口處加強(qiáng)冷卻，冷卻水從澆口處進(jìn)入最佳；
⑤應(yīng)降低進(jìn)水和出水的溫差，進(jìn)出水溫差一般不超過(guò)5℃
⑥冷卻水的開設(shè)方向以不影響操作為好，對(duì)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(jī)構(gòu)發(fā)生干涉。
該塑件屬于中等深度的塑件，又由于前面分析可以知道，在塑件外面和直流道處需要重點(diǎn)冷卻。因此在型芯型腔都設(shè)置了兩層冷卻水線。根據(jù)冷卻水線設(shè)計(jì)原則，冷卻水道的直徑均為6㎜。
第5章 注射機(jī)的校核
5.1最大注塑量的校核
根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，注射機(jī)的最大注射量是其額定注射量的80%。所以，一個(gè)周期內(nèi)所需的塑料溶體的總量必須在注射機(jī)的額定注射量的80%以內(nèi)。
V =34.833cm
V=60 mm（見(jiàn)注塑機(jī)參數(shù)表）
V×80%=60×0.8=48cm> V，校驗(yàn)合格。
5.2鎖模力的校核
在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機(jī)的額定鎖模力：
F＞F=K A·P
A=5954㎜2； P=30MPa；
K安全系數(shù)，通常取1.1~1.2，取K=1.2。
F=K A·P=1.2×5954×30=214.344KN
可知F=600KN，所以F> F,鎖模力滿足要求。
5.3模具外形尺寸校核
注塑模外形尺寸應(yīng)小于注塑機(jī)工作臺(tái)面的有效尺寸。模具長(zhǎng)寬方向的尺寸要與注塑機(jī)拉桿間距相適應(yīng)，模具至少有一個(gè)方向的尺寸能穿過(guò)拉桿間的空間裝在注塑機(jī)的工作臺(tái)面上。由表3-2可得注塑機(jī)的拉桿間距為320×520mm，而模板Z座的尺寸為250×450mm，故滿足要求。
5.4模具厚度校核
模具厚度必須滿足下式：
H H H
150270350 滿足要求。
式中 H——所設(shè)計(jì)的模具厚度 270 mm；
H——注塑機(jī)所允許的最小模具厚度150 mm；
H——注塑機(jī)所允許的最大模具厚度350mm；
5.5模具安裝尺寸校核
注塑機(jī)的動(dòng)模板，定模板臺(tái)面上有許多不同間距的螺釘孔或“T”形槽，用于安裝固定模具。模具固定安裝方法有兩種：螺釘固定，壓板固定。采用螺釘直接固定時(shí)（大型模具常用這種方法），模具動(dòng)，定模板上的螺孔及其間距，必須與注塑機(jī)模板臺(tái)面上對(duì)應(yīng)的螺孔一致；采用壓板固定時(shí)（中，小模具多用這種方法），只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有較大的靈活性。該模具外形尺寸為200×200屬小型模具，所以采用壓板固定法。
5.6開模行程校核
所選注塑機(jī)為全液壓式鎖模機(jī)構(gòu)，最大開模行程受模具厚度影響。此時(shí)最大開模行程S等于注塑機(jī)移動(dòng)、固定模板臺(tái)面之間的最大距離減去模具厚度。
S≧H+H+（5~10）mm
300≧20+104+10
300≧134 滿足要求。
式中 S——注塑機(jī)移模行程300 mm；
H——推出距離20 mm；
H——流道凝料與塑件高度104 mm。
第6章 模具總裝設(shè)計(jì)
6.1模具裝配及加工要求
模具精度是影響塑料成型件精度的重要因素之一，為了保證模具精度，塑料模具制造時(shí)應(yīng)達(dá)到以下技術(shù)要求：
a、組成塑料模具的所有零件，在材料加工精度和熱處理質(zhì)量等方面均應(yīng)符合相應(yīng)圖樣的要求。
b、組成模架的零件應(yīng)達(dá)到規(guī)定的加工要求，裝配成套的模架應(yīng)活動(dòng)自如，并達(dá)到規(guī)定的平行度和垂直度要求
c、模具的功能必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求
d、為了鑒別塑料成型件的質(zhì)量，裝配好的模具必須在生產(chǎn)條件下試模，并根據(jù)試模存在問(wèn)題進(jìn)行修整，直至試出合格的成型件為止。
6.1.1 加工要求
1）模具分型面及組合件的結(jié)合面應(yīng)很好貼合，局部間隙不大于0.02mm
2）模具成型表面的內(nèi)外銳角、尖邊、圖樣上未注明圓角時(shí)允許不大于0.5mm圓角（分型面及結(jié)合面除外）。當(dāng)不允許有圓角時(shí),應(yīng)在圖樣上注明。
3）圖樣中未注明公差的一般尺寸其極限偏差按GB1804標(biāo)準(zhǔn)即孔按H13，軸按h13，長(zhǎng)度按J14來(lái)加工。
4）模具中各承壓板（模板）的兩承壓面的平行度公差按GB1184附錄一的5級(jí)。
5）導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔對(duì)模板平面的垂直度公差按GB1184附錄一的4級(jí)。導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間的配合按H8/f8。
6）模具中安裝鏍釘（鏍栓）之螺紋孔及其通孔的位置公差不大于2mm，或相應(yīng)各孔配作。
7）導(dǎo)柱(直導(dǎo)柱、臺(tái)肩導(dǎo)柱)其配合部位的大徑與小徑的同軸度公差t按GB1184附錄一的5級(jí)。
8）導(dǎo)套（直導(dǎo)套、帶頭導(dǎo)套）外圓與內(nèi)孔的同軸度公差t按GB1184附錄一的5級(jí)。
9）主流道襯套的中心錐孔應(yīng)研磨拋光，不得有影響脫澆口的各種缺陷。
10）成型零部件：為了保證導(dǎo)向作用，動(dòng)、定模的導(dǎo)柱，導(dǎo)套孔的孔距精度應(yīng)控制在0.01mm以內(nèi)。因此，必須用坐標(biāo)鏜床對(duì)動(dòng)、定模鏜孔。在缺少坐標(biāo)鏜床的情況下，較普遍采用的方法是將動(dòng)、定模合在一起，在車床、銑床或鏜床上進(jìn)行鏜孔。成型零部件采用優(yōu)質(zhì)模具鋼，強(qiáng)度高，耐磨性好，熱處理變形小，要求耐腐蝕，調(diào)質(zhì)淬火低溫回火≥55HRC。
型芯的加工：把成型面的曲面圖通過(guò)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生刀具加工路徑進(jìn)行數(shù)控銑外形加工，再銑小型芯孔和凹臺(tái)，鉆推桿孔，加工澆口。再用電火花加工成型。
型腔的加工：把成型面的曲面圖通過(guò)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生刀具加工路徑，留余量在數(shù)控銑上加工成型，再用電火花加工成型。
6.1.2裝配要求
1）頂出制品的推桿的端面與所在的相應(yīng)型面保持齊平，允許推桿端面
高出型面不大于0.1mm。
2）注射模的復(fù)位桿，其端面應(yīng)與模具分型面齊平，允許低于分型面大
大于0.03mm。
3）型芯、凸模、鑲件等，其尾部高度尺寸未注明公差時(shí)，其端面應(yīng)在
裝配后與其配合的零件齊平。
制品同一表面的成型腔分布在上、下模或兩模時(shí)，裝配后沿分型面的錯(cuò)邊不大于0.05mm，并其組合尺寸不超過(guò)型腔允許的極限尺寸。
5）凸模與凹模裝配后的配合間隙，應(yīng)保持周圍均勻。
6）需保持同軸的兩個(gè)以上零件，其同軸度必須保證裝配要求，使各配合零件能順利裝卸，活動(dòng)自如。
7）模具導(dǎo)向件的導(dǎo)向部分，裝配后保證滑動(dòng)靈活，無(wú)卡滯現(xiàn)象。
8）模具中供兩次分型用的拉桿、拉板裝配后，各工作面應(yīng)在同一平面內(nèi)，允許 其極限偏差為±0.1mm。
9）模具裝配后兩安裝平面應(yīng)保持平，其平行度公差按按GB1184附錄一的6級(jí)。
6.1.3綜合要求
1）模具、模架及其零件的工件表面，不應(yīng)有碰傷、凹痕、裂紋、毛刺、銹蝕等缺陷。
2）經(jīng)熱處理后的零件，硬度應(yīng)均勻，不允許有脫碳、軟點(diǎn)、氧化斑點(diǎn)及裂紋等缺陷。熱處理后應(yīng)清除氧化皮，臟物油污。
3）配通用模架模具，裝配后兩側(cè)面應(yīng)進(jìn)行同時(shí)磨削加工，以保證模具能順利裝入模架。
4）模具的冷卻水道應(yīng)保證暢通。
6.2模具工作原理
(1)開模過(guò)程：注塑機(jī)開模時(shí)，移動(dòng)板帶動(dòng)動(dòng)模部分向遠(yuǎn)離定模部分的方向移動(dòng)，模具由分型面分型，塑件由于拉料桿和型芯的作用，連同流道內(nèi)的凝料隨動(dòng)模移動(dòng)，當(dāng)注射機(jī)的頂桿接觸到模具的推板的時(shí)候，推板帶動(dòng)推桿將塑件和凝料推出，進(jìn)而完全脫離模具。
(2)合模過(guò)程：注塑機(jī)合模時(shí)，移動(dòng)板帶動(dòng)動(dòng)模部分向靠近定模部分的方向移動(dòng)，在復(fù)位桿的作用下，使推板帶動(dòng)推桿和拉料桿向遠(yuǎn)離定模部分移動(dòng)，當(dāng)模具完全閉合后，脫模機(jī)構(gòu)也已經(jīng)復(fù)位。
(3)模具工作原理：開模時(shí)，動(dòng)模部分向后移，這時(shí)塑件包在型芯上隨動(dòng)模繼續(xù)后移，直至注射機(jī)頂桿與模具推板接觸，推出機(jī)構(gòu)開始工作，同時(shí)斜頂作用于內(nèi)側(cè)抽芯滑塊，完成內(nèi)側(cè)抽芯動(dòng)作，推桿將塑件從型芯上推出。合模時(shí)，復(fù)位桿使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位！
模具三維裝配圖
定模側(cè)示意圖
動(dòng)模側(cè)
總 結(jié)
通過(guò)本次設(shè)計(jì)，對(duì)模具工業(yè)有了很好的了解。特別了解了塑料工業(yè)的重要地位和當(dāng)今注塑模具的現(xiàn)狀。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(dòng)，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(yīng)用于制造業(yè)中。冷流道注塑模具無(wú)外乎包括四大系統(tǒng)：澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和機(jī)構(gòu)系統(tǒng)（其實(shí)也可以歸為頂出系統(tǒng)，該系統(tǒng)如斜導(dǎo)柱、滑塊和開閉器等）。
為了做好這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我找了很多有關(guān)模具設(shè)計(jì)方面的書籍，進(jìn)行了系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。并且還在網(wǎng)上找了不少有關(guān)模具設(shè)計(jì)方面的資料作為參考和學(xué)習(xí)之用。通過(guò)學(xué)習(xí)這些知識(shí)，對(duì)模具設(shè)計(jì)的過(guò)程有了清晰的認(rèn)識(shí)，以及在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該要注意些什么問(wèn)題都有個(gè)大概的了解。學(xué)習(xí)了傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)方法和現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)方法，理解了現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)的高效，高質(zhì)，低成本的優(yōu)越性。
由于是第一次進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，我采用了以傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)流程為主線，利用現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)的優(yōu)越性方面的并行設(shè)計(jì)方法，運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件，以完成模具的三維實(shí)體設(shè)計(jì)為先，以繪制工程圖為后的設(shè)計(jì)流程，從而減少了模具設(shè)計(jì)過(guò)程中錯(cuò)誤的出現(xiàn)和設(shè)計(jì)的返工。
在這次模具設(shè)計(jì)中，一個(gè)關(guān)鍵之處就是運(yùn)用UG軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。運(yùn)用UG可以很好的完成制品3D模型的建立、制品設(shè)計(jì)的合理性、注射成型的工藝性分析、模具型腔的設(shè)計(jì)以及標(biāo)準(zhǔn)模架的選取等模具設(shè)計(jì)過(guò)程中的關(guān)鍵步驟，使得模具設(shè)計(jì)的時(shí)間的減少，并提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量。CAE軟件在模具設(shè)計(jì)行業(yè)的應(yīng)用，提高了模具設(shè)計(jì)的精確性和速度，降低了制造成本。因?yàn)橥ㄟ^(guò)這個(gè)軟件，可以讓設(shè)計(jì)師在推出產(chǎn)品前，有機(jī)會(huì)了解所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的缺點(diǎn)，并事先改善，有效的減少浪費(fèi)和降低成本。
由于是第一次做模具設(shè)計(jì)，自身所具有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)有限，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)于一些問(wèn)題的理解和處理都顯得比較膚淺。這次所做的單分型面注射模是最為簡(jiǎn)單和常見(jiàn)的一種結(jié)構(gòu)形式，約占全部注射模具的70%左右，但目前傳統(tǒng)冷流道模具設(shè)計(jì)還是以經(jīng)驗(yàn)為主，很難對(duì)注射各參量進(jìn)行嚴(yán)密的數(shù)學(xué)建模，因?yàn)楦鲄⒘肯嗷ビ绊?，關(guān)系復(fù)雜。隨著科技的進(jìn)步及注射理論的突破，熱流道模具發(fā)展的越來(lái)越迅速，隨著
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