游戲手柄外殼注塑模具設(shè)計(jì)【1模2腔含5張CAD圖帶外文翻譯】
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附錄 1：外文翻譯降低注塑成型模具報(bào)廢率的新設(shè)計(jì)特征Mehdi Moayyediana,* Kazem Abharya，Romeo Marian aa 南澳大學(xué)工程學(xué)院，莫森湖校區(qū)第二屆國(guó)際材料，工業(yè)和制造工程會(huì)議， MIMEC2015， 2015 年 2 月 4 - 6 日，巴厘島印度尼西亞摘 要本文提出了注塑成型流道系統(tǒng)的新的橫截面形狀。新的幾何形狀的目的是減少廢料和循環(huán)時(shí)間，也使模具工具更容易排出澆道系統(tǒng)。SolidWorks Plastic分析了注塑成型過程中塑料零件的短缺缺陷，以驗(yàn)證新建議的幾何結(jié)構(gòu)。針對(duì)兩個(gè)厚度為 1mm的圓形平板，提出了不同比例的橢圓截面流道系統(tǒng)。SolidWorks Plastic采用有限元法（FEM）對(duì)注塑件進(jìn)行模擬。選擇填充時(shí)間，熔體溫度，模具溫度，保壓時(shí)間和純冷卻時(shí)間作為注塑機(jī)的輸入。這項(xiàng)研究的貢獻(xiàn)是設(shè)計(jì)新的冷流道系統(tǒng)的幾何形狀，以減少廢料和循環(huán)時(shí)間，也使注射成型時(shí)澆注系統(tǒng)更容易。這項(xiàng)研究結(jié)果顯示新幾何沒有短缺缺陷。另外，顯示了陡度和冷卻時(shí)間的顯著減少。與圓形橫截面相比，廢鋼和冷卻時(shí)間分別減少了25％和 2.5％。流道系統(tǒng)與模具壁的接觸面的減少改善了流道系統(tǒng)更容易從模腔排出。關(guān)鍵詞：注塑工藝，模具設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)輪幾何形狀，短缺缺陷1.引言過去的一個(gè)世紀(jì)里，塑料的迅速增長(zhǎng)及其擴(kuò)散到所有市場(chǎng)。根據(jù)世界原料重量的消耗，由于其性質(zhì)和較低的生產(chǎn)成本，塑料是其他老材料，如鋁，鋼，橡膠，銅和鋅相比最高 [1,2]。注射成型是制造塑料制品最重要的工藝之一，大約三分之一的塑料通過注塑工藝轉(zhuǎn)化為零件 [3]。 注塑成型工藝在包裝，航空航天，建筑工程，汽車零部件，家居用品等諸多行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛 [1，3，4] 。 注射成型注塑件的最終質(zhì)量取決于材料特性，模具設(shè)計(jì)和工藝條件 [4-6]。 注塑有三個(gè)基本操作。首先，塑料顆粒將被轉(zhuǎn)化成熔體。然后，將熔融的塑料通過澆口，流道和澆口系統(tǒng)注入模腔或模腔內(nèi)，最后打開模具將模腔從模腔中排出[1，7，8] 。Runner系統(tǒng)是評(píng)估注射部件質(zhì)量的參數(shù)之一。流道系統(tǒng)是澆口和澆口之間的連接線。 轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的主要目的是將熔融塑料從澆口轉(zhuǎn)移到澆口。在冷流道系統(tǒng)中，廢料的主要來源是經(jīng)過澆道和澆口系統(tǒng)的廢料。因此，對(duì)于轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)設(shè)計(jì)將評(píng)估不同的規(guī)則，以證明轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)在注塑中的重要性，例如（a）較小的轉(zhuǎn)輪尺寸以最小化廢品；（b）容易從模具中取出并從模制部件上取下；（c）用最小的凹痕和焊縫快速填充腔體 [9-12]。 流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的三個(gè)主要參數(shù)是流道橫截面形狀，直徑和型腔布局 [9]。對(duì)于不同的應(yīng)用，澆道系統(tǒng)有 7種類型的橫截面形狀 [9,10,13]。最后，根據(jù)要求，可以推薦不同類型的轉(zhuǎn)輪橫截面 [14]。在考慮現(xiàn)有不同橫截面形狀之后，本文的貢獻(xiàn)是將流道系統(tǒng)的橢圓幾何形狀定義為有效的橫截面形狀。 我們?cè)O(shè)計(jì)和使用本文定義的橢圓截面形狀的基本目標(biāo)基本上是使轉(zhuǎn)輪尺寸更小，以使廢料最小化，減少注塑的總周期時(shí)間，并容易地從模具中取出零件。 除了我們的預(yù)期之外，還發(fā)現(xiàn)了一些與流道參數(shù)和流道系統(tǒng)的新幾何相關(guān)的顯著現(xiàn)象，這些將在另一篇論文中討論。本文將介紹轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的橢圓形或橫截面形狀的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的圓形和半橢圓形進(jìn)行比較。對(duì)作者而言，在注塑過程參數(shù)和材料特性方面已經(jīng)做了很多嘗試，但對(duì)于包括澆道，澆口和澆道的注射系統(tǒng)，還有一些出版物，但沒有提及分析和模擬轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的橢圓形橫截面形狀。本文簡(jiǎn)單介紹了轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并對(duì)橢圓轉(zhuǎn)輪的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了評(píng)估。 然后，通過 SolidWorks設(shè)計(jì)帶澆道和澆口系統(tǒng)的注塑零件。為了精確的模擬結(jié)果，通過 SolidWorks Plastic考慮 FEM。2.轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的橫截面形狀轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的主要目的是通過澆口將熔融的塑料從澆口轉(zhuǎn)移到所有腔體。 流道系統(tǒng)有不同的橫截面形狀，每個(gè)都有不同的應(yīng)用 [13]。 設(shè)計(jì)師應(yīng)該評(píng)估不同的因素，為特定產(chǎn)品選擇合適的流道系統(tǒng)形狀。 對(duì)于兩板模具，效率最高的流道系統(tǒng)最流行的形狀是圓形。 對(duì)于三板工具，如果轉(zhuǎn)輪只在一半的模板上制造，則梯形和改進(jìn)的梯形是最好的選擇，但是仍然是不可接受的，因?yàn)殚T不能與中心流動(dòng)流 [10]。 從矩形，正方形和多邊形形狀的空腔中彈出流道系統(tǒng)是具有挑戰(zhàn)性的。 它是由不同截面的現(xiàn)有角落產(chǎn)生的。 如果設(shè)計(jì)者沒有確定澆道系統(tǒng)的適當(dāng)?shù)臋M截面形狀及其尺寸，就會(huì)發(fā)生導(dǎo)致模腔不完全填充的壓力下降和模具壁熱傳遞的高水平 [9,13,15]。 因此，可以考慮用不同的流道系統(tǒng)橫截面來調(diào)節(jié)熔融塑料的流量。 最后，通道的形狀和長(zhǎng)度對(duì)于具有最佳流動(dòng)是重要的，因此具有較少缺陷的最佳產(chǎn)品 [16]。3.流道系統(tǒng)具有橢圓形橫截面形狀在注射成型中，流道系統(tǒng)的最常見的橫截面形狀是圓形的。在選擇特定零件設(shè)計(jì)的圓形時(shí)，應(yīng)該評(píng)估的三個(gè)主要元素是：（a）較小的尺寸盡量減少廢品；（b）更容易從模具中彈出；（c）以最小的凹痕，焊縫和短射線快速填充模腔[9-11]。因此，考慮到澆道系統(tǒng)的新的幾何形狀以使廢料最小化，與澆口的中央流動(dòng)流線對(duì)齊，適當(dāng)?shù)靥畛湟粋€(gè)或多個(gè)腔體，并且容易地從模具中排出零件是本文的目標(biāo)。最后，賽跑者系統(tǒng)考慮橢圓橫截面形狀。為了獲得塑性缺陷最小的注射成型部件，必須精確比較流道系統(tǒng)的圓形和橢圓形截面形狀。為了證明轉(zhuǎn)輪的橢圓橫截面形狀的重要性及其被選作模具設(shè)計(jì)中重要問題的原因，需要對(duì)轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的其他幾何形狀進(jìn)行評(píng)估。比較圓和橢圓的截面的最佳幾何形狀是矩形和正方形。 矩形是一種不同寬度的正方形。 根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，選擇不同寬度比的矩形流道系統(tǒng)。與方形相比矩形的優(yōu)點(diǎn)之一就是盡量減少轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的廢料，并且易于從模具中排出，但壓降是減小方形寬度的缺點(diǎn)之一 [13]。圓與橢圓之間的比較與正方形和矩形具有相同的結(jié)構(gòu)。D 是圓的直徑，a 是長(zhǎng)軸長(zhǎng)度，b 是橢圓的短軸長(zhǎng)度。長(zhǎng)軸長(zhǎng)度固定，短軸長(zhǎng)度根據(jù)工業(yè)應(yīng)用的不同而不同。盡管為了減少廢料，更容易將零件從模腔中排出，并縮短周期時(shí)間，最好減小短軸的長(zhǎng)度，這取決于零件的設(shè)計(jì)。 因此，b 的不同比例取決于零件設(shè)計(jì)的諸多因素，如尺寸和厚度。 廢料的減少，部分脫模的部分更容易，周期時(shí)間減少，以及與澆道系統(tǒng)的澆口的中心流動(dòng)流動(dòng)是與圓形相比具有橢圓橫截面形狀的優(yōu)點(diǎn)。4.模擬在為此應(yīng)用程序設(shè)計(jì)兩個(gè)圓形零件作為兩個(gè)樣品之后，下一步是使用SolidWorks Plastic來模擬零件。 對(duì)于模擬部分，定義注射系統(tǒng)是必要的。因此，如圖 1a所示，考慮設(shè)計(jì)澆道，b = 0.7a 澆道和澆口系統(tǒng)。 為了確保分析結(jié)果準(zhǔn)確，有限元分析（FEM）將在仿真中發(fā)揮重要作用，如圖 1b所示。 根據(jù)樣本的幾何形狀，選擇有限元分析的表面網(wǎng)格的三角形形狀。 所選材料為聚丙烯（PP）。 對(duì)表面網(wǎng)格進(jìn)行了不同尺寸的評(píng)估，最終選擇了 1mm的表面網(wǎng)格尺寸作為注入部分，而對(duì)于包括澆口，流道和澆口在內(nèi)的注入系統(tǒng)，考慮到尺寸較小，由于注入系統(tǒng)的靈敏度這個(gè)模擬。 因此，在 SolidWorks Plastic中選擇澆道和澆道的表面網(wǎng)格尺寸為 0.3mm，澆口的網(wǎng)格尺寸為 0.2mm。 對(duì)于直徑為 100mm的兩個(gè)圓形部件，澆道和澆口長(zhǎng)度總共為 28mm。 另外，澆道的長(zhǎng)度為 60mm，拔模角度為 1.5°。 圖 1（a）澆口，流道和澆口系統(tǒng)的最終零件 圖 1（b）最終部分的有限元分析下一步是定義過程參數(shù)。 在選定的材料和注塑機(jī)的基礎(chǔ)上，填充時(shí)間為0.59秒，熔體溫度為 230°℃，模具溫度為 50°℃，保壓時(shí)間為 2.04秒，純冷卻時(shí)間為 3.9秒。 注射系統(tǒng)的幾何形狀和尺寸被評(píng)估為影響操作周期時(shí)間，冷卻時(shí)間，凹痕和短射等不同缺陷的重要標(biāo)準(zhǔn)。 檢查新的流道系統(tǒng)在新的幾何形狀和尺寸方面是否可以接受的主要因素是容易填充，填充時(shí)間分析，凹痕分析以及注射結(jié)束時(shí)的注射壓力。 如圖 2a所示，橢圓截面的填充容易度在最可接受水平的綠色區(qū)域。 與澆口和澆道尺寸和幾何形狀有關(guān)的另一個(gè)常見缺陷是凹痕。 凹痕是凹陷的表面在冷卻過程中發(fā)生注塑成型的塑料 [17]。 如圖 2b所示，除了不在關(guān)鍵區(qū)域的澆道外，注入部分沒有凹痕，并且澆道和澆道的表面質(zhì)量也不顯著，因?yàn)樗鼈冊(cè)谧⑸浣Y(jié)束時(shí)被認(rèn)為是廢料。 因此，圓形和橢圓形橫截面的注射部件的表面質(zhì)量是相同的。圖 2（a）容易填充橢圓交叉的注入部分 圖 2（b）水槽標(biāo)志著轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的橢圓形橫截面形狀的模擬注射成型的一個(gè)常見缺陷是短暫的。 如果流動(dòng)距離很長(zhǎng)，或者在薄壁上，短射擊將發(fā)生在遠(yuǎn)離門的地方 [17]。 根據(jù)仿真結(jié)果，該部分能夠成功地填充，甚至橢圓形橫截面形狀的填充時(shí)間也低于圓形橫截面形狀的填充時(shí)間，如圖 3所示。 圖 3（a）橢圓截面 （b）圓形截面的填充時(shí)間確保注入部分沒有短射的另一個(gè)參數(shù)是評(píng)估表示注入部分的每個(gè)區(qū)域處的流動(dòng)前沿溫度的流動(dòng)前沿中心溫度。SolidWorks Plastic 最近添加了適用于短暫分析的模塊。 如圖 4所示，在 SolidWorks塑料模擬的基礎(chǔ)上，注射部位各個(gè)區(qū)域的流動(dòng)前端中心溫度均為 230.15°C，流道橫截面形狀為圓形，橫截面形狀為橢圓形。這意味著對(duì)于兩種幾何形狀來說，腔內(nèi)短射的可能性都很低。圖 4（a）橢圓截面 （b）圓截面的流動(dòng)前沿中心溫度評(píng)估轉(zhuǎn)輪和閘門系統(tǒng)的合適尺寸所需的最重要的參數(shù)之一是最大入口壓力。這部分可以成功填充注射壓力 42.1MPa。 注射壓力小于最大注射壓力極限的66％，這是令人滿意的，如圖 5所示。圓形橫截面的注射壓力為 39.655MPa，接近于橢圓形橫截面部分。圖 5 澆道系統(tǒng)的圓形和橢圓形橫截面形狀的注射壓力5.結(jié)論注塑冷流道系統(tǒng)廢料的主要原因是由澆口，流道和澆口系統(tǒng)組成的供料系統(tǒng)。有不同的應(yīng)用程序截面不同。在這項(xiàng)研究中，成功地開發(fā)了橢圓形橫截面與圓形橫截面相比的新的幾何形狀，用于注入兩個(gè)厚度為 1mm的圓形板。填充時(shí)間、熔融溫度、模具溫度、壓力保持時(shí)間和純冷卻時(shí)間被評(píng)估為工藝參數(shù)。橢圓形橫截面與當(dāng)前截面幾何形狀中具有最高效率的圓形橫截面相比，對(duì)于注射部件，廢料減少 25％，冷卻時(shí)間減少 2.5％。模擬結(jié)果表明，轉(zhuǎn)輪的橢圓形橫截面形狀是一個(gè)有效的幾何形狀，以減少廢料和總循環(huán)時(shí)間，也容易將模制件從模腔中排出。它演示了轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)新幾何的穩(wěn)健性。除了我們的預(yù)期之外，還發(fā)現(xiàn)了與流道參數(shù)和流道系統(tǒng)的新幾何相關(guān)的顯著現(xiàn)象，這將在另一篇論文中討論。將進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)置以證明模擬結(jié)果的正確性。附錄 2：外文原文I游戲手柄外殼注塑模具設(shè)計(jì)摘 要塑料模具是塑料成型工業(yè)中的重要組成部分，在模具發(fā)展歷程中我國(guó)有了很好的進(jìn)步，雖然一些注塑模具技術(shù)已和國(guó)際先進(jìn)水平想持平，但是在質(zhì)量和數(shù)量方面仍然滿足不了現(xiàn)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求。其實(shí)模具的設(shè)計(jì)和制造影響著注塑件的質(zhì)量的好壞，而且注塑件多種多樣，其結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，設(shè)計(jì)困難，所以設(shè)計(jì)注塑模具是一個(gè)非常復(fù)雜和知識(shí)需求非常高的產(chǎn)業(yè)。同時(shí)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)帶來越來越快的產(chǎn)品更新?lián)Q代，對(duì)注塑模的設(shè)計(jì)和制造提出了更高的要求。因此在本次設(shè)計(jì)中充分考慮了模具設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。本設(shè)計(jì)以材料為尼龍 1010 的游戲機(jī)手柄外殼注塑模具設(shè)計(jì)為課題。該題目涉及了注塑模具模架的設(shè)計(jì)及校核、型腔數(shù)量的選擇、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、冷卻管道的設(shè)計(jì)和優(yōu)化、UG 三維繪圖軟件學(xué)習(xí)和應(yīng)用等方面知識(shí)。其中模架的選擇尤為關(guān)鍵，它的選擇關(guān)系到塑件成型質(zhì)量的好壞和效率的高與低，可以說是整套模具的骨架。其次，冷卻管道在整個(gè)模具中也中起著至關(guān)重要的作用，它能控制設(shè)計(jì)的模具整體溫度，可以將熔料冷卻過程中的大部分熱量全都帶走，起到快速成型的作用。在本設(shè)計(jì)過程中充分利用了 UG 計(jì)算機(jī)軟件輔助設(shè)計(jì)，繪制出完整的二維設(shè)計(jì)圖紙和三維實(shí)體造型，使得整個(gè)模具設(shè)計(jì)的時(shí)間大大縮減，效率得到提高，從而簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)的整個(gè)過程。關(guān)鍵詞：游戲機(jī)手柄；注塑模具；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)IIABSTRACTPlastic mold is an important part of the plastic molding industry, in the mold development course in our country has made very good progress, while some injection mold technology has the international advanced level to flat, but now in terms of quality and quantity still can't satisfy the demand in the domestic market. Actually the mold design and manufacture of affecting the quality of injection molded parts, and plastic are diverse, its structure is very complex and design difficulty, so the design of injection mold is a very complex and the industry of knowledge demand is very high. Therefore, the design of injection mold is a very complex industry with very high knowledge demand. Meanwhile, the fierce market competition brings about faster and faster product upgrading, and higher requirements for the design and manufacture of injection mold are put forward. Therefore, the standardization of mold design is fully considered in this design.This design is designed to be a project with a molded plastic mold designed to be made of nylon 1010. The subject involves the design of injection mold die set and check, the choice of cavity number, injection mold structural design, the optimization design of cooling pipe, UG 3D drawing software knowledge learning and application, etc. The choice of the model is particularly critical, and its selection has to do with the quality of the plastic and the quality of the shape and the efficiency of the high and low, which is basically the skeleton of the entire mold. Secondly, the cooling pipe also plays a crucial role in the whole mold. It can control the overall temperature of the mold design, and can remove most of the heat from the molten material cooling process.In this design process, UG computer software aided design is fully utilized to draw a complete 2D design drawing and 3D solid modeling. The design time of the whole mold is greatly reduced, and the efficiency is improved, and the whole process of design is simplified.Key Words：Gamepad; Injection mold; Structural designI目 錄摘 要 .........................................................IABSTRACT........................................................II1 緒論 ..........................................................11.1 塑料模具目前發(fā)展現(xiàn)狀 .........................................................................11.2 研究注塑模具的意義 .............................................................................11.3 現(xiàn)代注塑模具設(shè)計(jì)方法 .........................................................................21.4 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 .............................................................................22 注塑件的分析 ..................................................32.1 明確塑件設(shè)計(jì)要求 .................................................................................32.2 塑件的原材料分析 .................................................................................32.3 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 .........................................................................43 總體方案設(shè)計(jì) ..................................................53.1 模架的方案設(shè)計(jì) .....................................................................................53.2 型腔的方案設(shè)計(jì) .....................................................................................64注塑機(jī)的選擇 ...................................................74.1 實(shí)際注塑量 .............................................................................................74.2 注射壓力 .................................................................................................74.3 鎖模力 .....................................................................................................74.4 塑件注塑工藝參數(shù)的確定 .....................................................................84.5 注塑機(jī)的選取及校核 .............................................................................95 注塑模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...........................................11II5.1 分型面的選擇 .......................................................................................115.2 確定型腔的數(shù)目及排列方式 ...............................................................125.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ...................................................................................125.4 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ...................................................................................155.5 成型零件的設(shè)計(jì) ...................................................................................165.6 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ...................................................................................185.7 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ...................................................................................205.8 溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ...................................................................................226 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 .........................................236.1 開模行程校核 .......................................................................................236.2 最大注塑量校核 ...................................................................................236.3 模具與注塑機(jī)安裝尺寸校核 ...............................................................236.4 模具閉和高度校核 ...............................................................................237 繪制模具總裝圖及工作原理 .....................................247.1 二維模具總裝圖 ...................................................................................247.2 三維模具總裝圖 ...................................................................................267.3 本模具的工作原理 ...............................................................................288 結(jié) 論 .......................................................29參 考 文 獻(xiàn) .....................................................30附錄 1：外文翻譯 ................................................29附錄 2：外文原文 ................................................35致 謝 ........................................................39游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 1 -1 緒論塑料模具是塑料成型工業(yè)中的重要組成部分，近年來隨著工業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)模具工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，部分注塑模具已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，從而導(dǎo)致對(duì)模具的需求不斷增加，而對(duì)模具的質(zhì)量也要求越來越高。但無論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要。由于注塑件的質(zhì)量很大程度上取決于模具的設(shè)計(jì)和制造，而注塑件千變?nèi)f化，注塑模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變，所以注塑模具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常復(fù)雜和知識(shí)密集型產(chǎn)業(yè)，同時(shí)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)帶來越來越快的產(chǎn)品更新?lián)Q代，對(duì)注塑模的設(shè)計(jì)和制造提出了更高的要求。本設(shè)計(jì)是應(yīng)用 UG 三維軟件來完成注塑模具的設(shè)計(jì)。該題目涉及注塑模具設(shè)計(jì)、UG 繪圖軟件應(yīng)用等方面知識(shí)。1.1 塑料模具目前發(fā)展現(xiàn)狀模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備，被稱為“工業(yè)之母”。而塑料模具又是在整個(gè)模具工業(yè)中的一枝獨(dú)秀，發(fā)展極為迅速 [1]。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備， 75%的粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件、5%的精加工零件由模具成型，絕大部分塑料制品也由模具成型。作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，模具涉及機(jī)械、汽車、輕工、電子、化工、冶金、建材等各個(gè)行業(yè)，應(yīng)用范圍十分廣泛。模具技術(shù)水平的高低，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。我國(guó)模具行業(yè)近年來發(fā)展十分迅速，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2016 年模具生產(chǎn)工廠店共有 2 萬多家，從業(yè)人員約 50 萬人，全年模具產(chǎn)值約360 億元，總量供應(yīng)不求，出口約 2 億美元，進(jìn)口約 10 億美元。因此模具工業(yè)的發(fā)展水平標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平及產(chǎn)品開發(fā)能力。1.2 研究注塑模具的意義注塑模具是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，許多產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都離不開模具行業(yè)的支持。其注塑成型是將熔化的塑料由高壓射入模具，經(jīng)冷卻凝固，得到塑料制品的一種加工形式。它具有成型率高、質(zhì)量穩(wěn)定、自動(dòng)化程度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在塑料生產(chǎn)中占十分重要的地位。注塑模具是注塑成型的一種重要工藝裝備，其在注塑成型中處于核心地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，注塑模具在整個(gè)塑料模具的總量中占 50%以上。游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 2 -同時(shí)注塑模具也是塑料在注塑成型中的關(guān)鍵工藝裝備，在推動(dòng)注塑成型技術(shù)向前發(fā)展的同時(shí)，自身也在不斷地發(fā)展完善，己成為現(xiàn)代制造業(yè)一個(gè)重要的組成部分。由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快時(shí)期產(chǎn)品暢銷，自然對(duì)模具需求旺盛; 而經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯緩時(shí)期，產(chǎn)品銷售不暢，企業(yè)必然想辦法開發(fā)新產(chǎn)品，這同樣會(huì)給模具強(qiáng)勁的需求。因此模具工業(yè)被稱為“不衰亡的工業(yè)”，被稱為“金鑰匙”、“進(jìn)入富有社會(huì)的原動(dòng)力”，隨著制造業(yè)的發(fā)展不斷前行模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料的流動(dòng)，使之形成所需要的形體。用模具制造零件及其效率高，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。模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是國(guó)際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān)注。所以研究和發(fā)展模具技術(shù)，提高模具技術(shù)水平，對(duì)于促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著特別重要的意義。1.3 現(xiàn)代注塑模具設(shè)計(jì)方法隨著制造業(yè)的迅猛發(fā)展，塑料產(chǎn)品在汽車、電子通信、計(jì)算機(jī)、家用電器等眾多領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，使得對(duì)注塑模具的設(shè)計(jì)制造的要求也隨之提高。以往注塑模具設(shè)計(jì)主要依靠經(jīng)驗(yàn)以及反復(fù)試模，來不斷的修改工藝參數(shù)，這樣使得模具設(shè)計(jì)制造的周期很長(zhǎng)、生產(chǎn)成本也隨之提高。在這種情況下，CAD/CAE/CAM 一體化的技術(shù)為現(xiàn)代注塑模具的設(shè)計(jì)制造提供了新的解決方法。論文以塑料機(jī)殼為實(shí)例，基于CAD/CAE/CAM 一體化技術(shù)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)與制造的研究，具體內(nèi)容是：(1)運(yùn)用 UG 軟件對(duì)塑料機(jī)殼進(jìn)行注塑模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具體包括: 分型面的選擇、成型零件的設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及模架的選擇等。(2)運(yùn)用 Moldflow 軟件對(duì)塑料機(jī)殼進(jìn)行了優(yōu)化分析，優(yōu)化內(nèi)容包含有最佳澆口、填充、流動(dòng)、冷卻和翹曲等相關(guān)的分析，根據(jù)分析的結(jié)果對(duì)成型工藝的參數(shù)、模具的冷卻系統(tǒng)和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的修正，反復(fù)多次在軟件內(nèi)進(jìn)行模擬，最終獲得了最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，確保獲得最優(yōu)成型質(zhì)量的塑料制品。游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 3 -(3)運(yùn)用 UG 軟件數(shù)控加工模塊對(duì)注塑模具的主要零件進(jìn)行了數(shù)控仿真加工，依次完成了型芯板和型腔板的數(shù)控加工模擬仿真，明確了模板的加工方案，并最終生成 NC程序 [2]。1.4 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)是游戲手柄外殼注塑模具，外殼的材料為尼龍 1010，通過對(duì)塑料件的分析選擇注塑機(jī)，然后計(jì)算模具的工作尺寸，設(shè)計(jì)模具的結(jié)構(gòu)，選擇模架，最后對(duì)整體進(jìn)行校核，得出完整的模具結(jié)構(gòu)。其中利用計(jì)算機(jī)軟件輔助設(shè)計(jì)，分析塑件，繪制出圖紙。游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 4 -2 注塑件的分析2.1 明確塑件設(shè)計(jì)要求本論文所要介紹的是游戲手柄外殼注塑模具的設(shè)計(jì)。游戲手柄外殼的零件圖如下圖所示，其材料為尼龍 1010，根據(jù)設(shè)計(jì)要求該注塑件的外表面有一定的粗糙度的要求，而內(nèi)表面對(duì)粗糙度要求不高，因?yàn)樵摦a(chǎn)品要和游戲機(jī)其他部件相配合，因此設(shè)計(jì)時(shí)有一定的配合要求。圖 2.1 游戲手柄外殼零件圖2.2 塑件的原材料分析尼龍 1010 熱塑性塑料，它具有吸水少、抗磨、抗寒、抗油和抗霉菌等優(yōu)良的使用性能。在考慮塑件成型的方面，我們應(yīng)在塑件的壁厚和深度選擇上取大值，而塑件的壁厚還會(huì)影響成型時(shí)間的長(zhǎng)短，如果壁厚厚我們最好取較長(zhǎng)的成型時(shí)間，反之則取較游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 5 -短的成型時(shí)間。在注塑的過程中，熔料溫度不能讓它太高，因?yàn)闇囟雀叩脑拕t會(huì)增大熔料的收縮性，而且在塑件邊緣很容易產(chǎn)生飛邊現(xiàn)象，但是成型溫度低時(shí)，熔料凝固的速度快，很容易在塑件內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，所以，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷注塑件受熱時(shí)，最好不要超出 30 分鐘。有的時(shí)候，注塑件還會(huì)產(chǎn)生凹痕和波紋，這與注射壓力和模溫有關(guān)，一般成型條件我們最好取注射壓力高和模具溫度低 。為了能讓塑件更好更快脫離模具，我們?nèi)∮冒子妥雒撃Ｄ猃?1010 技術(shù)指標(biāo)：密度為 ﹑比體積為 ﹑吸水率為1.04 g????3 0.96 ????3g﹑收縮率為 ﹑熔點(diǎn)為 ﹑熱變形溫度 下是 ， 下0.2~0.4 1.04% 205°?? 0.45MPa148°?? 1.82MPa是 。55°??在澆注時(shí)一定要把握好模具內(nèi)的溫度，而且要求注塑機(jī)平穩(wěn)緩慢澆注，冷卻系統(tǒng)要適當(dāng)控制散熱速度，不能太快，這樣加工成型的塑件就不會(huì)出現(xiàn)縮孔、變形和凹痕等等的缺點(diǎn)。2.3 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量利用 UG 軟件進(jìn)行塑料件的三維實(shí)體造型，如圖 2.2，然后進(jìn)行塑件分析，得出塑料件的體積為 14.76cm3。根據(jù)塑料模具設(shè)計(jì)參考資料可查到尼龍 1010 的密度 [3]??=1.04 ??/????3塑料件的質(zhì)量:（2.1）M塑 =??V塑 =1.04 ??/????3×14.76????3=15.4g澆注系統(tǒng)質(zhì)量：根據(jù) UG 設(shè)計(jì)的模具總裝圖中得 V 澆 =7.78cm3 （2.2）M澆 ＝ V澆 ??＝7.78 ????3×1.04 ??/ ????3=8.1g（2.3）V總 ＝2 V塑 ＋ V澆 ＝14.76 ????3×2＋7.78 ????3＝37.3 ????3 （2.4）M總 ＝2 M塑 ＋ M澆 ＝15.4g×2＋8.1g＝38.9g 游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 6 -圖 2.2 塑料件 UG 實(shí)體造型游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 7 -3 總體方案設(shè)計(jì)3.1 模架的方案設(shè)計(jì)本游戲手柄外殼模具設(shè)計(jì)中，選用美國(guó) DME 公司模架類型，其模架包括二板式A 型和二板式 B 型，三板式也分 A 型、B 型、C 型、D 型，一共六種類型。在 UG 三維軟件中，模架選擇 DME 類型，下圖是二板式 A 型模架簡(jiǎn)圖，從圖中可以看出下半部分有一塊動(dòng)模板，上半部分有兩塊定模板。如圖 2.1 所示：圖 3.1 二板式 A 型模架上圖中 TCP 為定模座板，起固定和連接作用，使模具的定模部分固定在注射機(jī)的定模板上；AP 為定模固定板，即可以鑲嵌凹?；虬哑淠０寮庸こ沙尚颓唬籅P 為動(dòng)模固定板，即為了鑲嵌凸?；蛘咧苯蛹庸こ赏鼓５陌?；CP 為墊板，作用是使推板能完成推頂動(dòng)作而形成空間；BCP 為動(dòng)模座板，即固定、連接動(dòng)模部分和安裝在注塑機(jī)上的板。DME 模架的三板式 A 型比二板式 A 型多了一個(gè)動(dòng)模板和一個(gè)浮動(dòng)板，如圖 2.2 所示：游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 8 -圖 3.2 三板式 A 型模架圖 3.2 所示的 DME 的三板式模具中 INP1 為模具的浮動(dòng)板，SPP 為動(dòng)模板。從圖中可以看出該三板式模具可以分成定模板、中間板和動(dòng)模板這三種框架。綜合考慮了兩個(gè)板式結(jié)構(gòu)，二板式結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于比較簡(jiǎn)單的模具中，注塑件可以實(shí)現(xiàn)一次頂出，且模具的制造成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；而在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的注塑件生產(chǎn)中我們經(jīng)常采用三板式，三板式在較為常用的點(diǎn)澆口型式和型腔板上有斜滑塊的側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)應(yīng)用較多。該游戲手柄外殼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一次頂出就可以實(shí)現(xiàn)制品的頂出，且三板式側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本較高，所以本設(shè)計(jì)選取二板式結(jié)構(gòu)。3.2 型腔的方案設(shè)計(jì)該注塑件的生產(chǎn)類型屬于中等批量，考慮到生產(chǎn)效率和成本，該模具應(yīng)該采用多型腔，而且在注塑機(jī)最大注射量和鎖模力的選擇和校核中也影響著型腔數(shù)目的確定，同時(shí)按企業(yè)的生產(chǎn)效益來講，其注塑件的市場(chǎng)性、經(jīng)濟(jì)性還有制造精度也能影響型腔個(gè)數(shù)的選擇。綜合考慮這么多因素的影響，我設(shè)計(jì)的注塑模具采用一模兩腔，其優(yōu)點(diǎn)有生產(chǎn)率高、經(jīng)濟(jì)性好還有成本低，最重要的是可以長(zhǎng)時(shí)間批量生產(chǎn)。游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 9 -4注塑機(jī)的選擇4.1 實(shí)際注塑量根據(jù)一些設(shè)計(jì)手冊(cè)得知注塑機(jī)的 是 的 80%。即??s ??1（4.1）MS=??M1（4.2）??S=??V1式中： ——理論注塑質(zhì)量，g；M1——理論注塑容量，cm 3；V1——實(shí)際注塑質(zhì)量，g；MS——實(shí)際注塑容量，cm 3；??S——注塑系數(shù)，一般取值為 0.8。??本設(shè)計(jì)中 V 總 =37.3 cm3，根據(jù)塑件總體積應(yīng)大于實(shí)際注塑量，即：(4.3) V1 =VS0.8 >V總 0.8=37.3 ????3/0.8=46.63???? 3 因此，注塑機(jī)的理論注塑量 V1 應(yīng)大于 47 cm3。4.2 注射壓力注塑壓力就是注塑機(jī)在注塑成型過程中對(duì)流道內(nèi)的塑料熔體施加的壓力，這種壓力主要來自注塑機(jī)螺桿在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的推壓 [4]。查手冊(cè)得聚酰胺 1010 的注射壓力為：（4.4）??成 =70~100MPa在上式注射壓力情況下，注塑機(jī)可以加工制造較低粘度的塑料，而且形狀簡(jiǎn)單和精度一般的注塑件都可以滿足加工。游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 10 -4.3 鎖模力其鎖模力滿足以下公式。即：（4.5）??鎖 > ??腔 ×??/1000式中： ??鎖 --鎖 （ 合 ） 模力 （ ????） ；??腔 --型腔壓力 （ ??????） ；??--注塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積 （ ????2） 。塑料的種類、注塑件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度以及產(chǎn)品的精度都會(huì)使型腔壓力不同，可由下圖查型腔壓力得。表 4.1 不同條件型腔壓力條 件 易成型的塑料 普通塑料高粘度塑料高精度塑料特高粘度塑料高精度塑件壓力(MPa) 25 30 35 40舉 例PE、PS 等厚壁均勻的日用品 薄壁容器ABS 等機(jī)器零件、高精度塑件高精度機(jī)器零件本設(shè)計(jì)選取塑件的型腔壓力為：35MPa。（4.6）A=A1+A2=A1+0.5A1=6588.24 ×(1+0.5)=9882.36mm2（4.7）??鎖 = ??腔 ×??/1000=35×9882.36/1000 KN=345.88kN游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 11 -公式中 A 為注塑件在分型面上的投影面積，其中流道系統(tǒng)面積也計(jì)算在內(nèi)； A 2為流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積；由模具技術(shù)手冊(cè)得知， 取 的 倍，因此選A2 ??1 0.2~0.5用 。A2=0.5A14.4 塑件注塑工藝參數(shù)的確定尼龍 1010 的成型工藝參數(shù) [6]：注塑溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。料筒溫度：后段溫度 ：選用 ；??1 190~210°??中段溫度 ：選用 ； ??2 200~220°??前段溫度 ：選用 ； ??3 210~230°??噴嘴溫度 ：選用 ；??4 200~210°??注塑壓力： 選用 ；40~100Mpa注塑時(shí)間： 選用 ；20~90s保壓壓力： 選用 ；65Mpa高壓時(shí)間： 選用 ；0~5s冷卻時(shí)間： 選用 ；20~120s總周期： 選用 ；45~220s后處理方法：采用油﹑水﹑鹽水；后處理溫度： ；90~100t°??后處理時(shí)間：4h。4.5 注塑機(jī)的選取及校核4.5.1 注塑機(jī)的選取綜上所計(jì)算的數(shù)值，查模具技術(shù)選取的注塑機(jī)的型號(hào)為：XS-Z-60 臥式注射機(jī)。游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 12 -表 4.2 XS-Z-60 注塑機(jī)主要技術(shù)參數(shù)注射容量/cm 360 鎖模力/kN 500螺桿（柱塞）直徑/mm 38 最大注射面積/mm 2 130注射壓力/MPa 122 最小模具厚度/mm 70模板行程/mm 180 最大模具厚度/mm 200噴嘴口孔直徑/mm 4 噴嘴球半徑/mm 12模具定位孔直徑/mm ?55 頂出中心孔徑/mm ?504.5.2 注塑機(jī)的相關(guān)參數(shù)的校核（1）注射量的校核塑件成型所需的注射總量應(yīng)小于或等于所選注射機(jī)的注塑容量。則：（4.8）??件 ≤0.8??注式中：V 件 ----塑料與澆注系統(tǒng)的體積（cm 3）；V 注 ----注射機(jī)注射容量（cm 3）；0.8----最大注射容量利用系數(shù)。由式 2.3 和表 4.2 得： ，由計(jì)算得注射量合格。37.3????3≤0.8×60????3=48????3（2）注射壓力的校核注射壓力小于或等于額定注射壓力，公式如下：（4.9）??成 ≤??注式中： ；??成 ??塑件成型注射壓力（MPa）游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 13 -。??注 ??注塑機(jī)額定注射壓力（MPa）當(dāng) 取最大值時(shí)，由式 4.4 和表 4.2 得 ，滿足不等??成 ??成 =100MPa≤??注 =122MPa式，所以，注射壓力合格。（3）鎖模力的校核鎖模力滿足的條件如公式所示：（4.10）??腔 ??≤??鎖式中： ；??腔 ??模具型腔壓力（MPa）；A--注塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積（ mm2）。??鎖 ??注塑機(jī)額定鎖模力（N）由式 4.7 和表 4.2 得： ，所以，注塑機(jī)鎖模力合??腔 ??=345.88????≤??鎖 =500????格。游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 14 -5 注塑模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 分型面的選擇分型面的選擇直接關(guān)系到整副模具的結(jié)構(gòu)布局，是正確模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，通常選在塑件輪廓的最大截面處。首先利用 UG Moldwizard 模塊模具工具修補(bǔ)孔，同時(shí)編輯搜索分型線，創(chuàng)建分型面 [7]。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，優(yōu)選分型面，該塑件表面無特殊的要求，其分型面選擇如下圖所示：圖 5.1 第一種分型方式如圖所示分型面的選取方式，其特點(diǎn)是抽芯在動(dòng)摸，而且簡(jiǎn)單方便，重要的是不影響塑件外型質(zhì)量。圖 5.2 第二種分型方式游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 15 -如圖所示選取 A-A 為分型面，相對(duì)于上圖分型面的選取方式其抽芯在定模，且抽芯較復(fù)雜，最好不要設(shè)計(jì)定模抽芯。綜合考慮，選擇動(dòng)摸抽芯的方法，也就是方案一，其優(yōu)點(diǎn)有利于抽芯及模具成型。5.2 確定型腔的數(shù)目及排列方式5.2.1 型腔數(shù)量的確定該注塑件的生產(chǎn)類型屬于中等批量，考慮到生產(chǎn)效率和成本，該模具應(yīng)該采用多型腔，而且注塑機(jī)的注射量和鎖模力的選擇和校核也影響著型腔數(shù)目的確定；同時(shí)按企業(yè)的生產(chǎn)效益來講，其型腔的個(gè)數(shù)也被注塑件的市場(chǎng)性和經(jīng)濟(jì)性所制約著。根據(jù)鎖模力確定型腔數(shù)目 n：（5.1）??=(??鎖??腔 ???2)/??1式中： ----注塑機(jī)鎖模力（kN）；??鎖----型腔內(nèi)熔體的平均壓力（MPa）；??腔----澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（mm 2）；??2----塑件在分型面上的投影面積（mm 2）。??1由公式 4.6 和 4.7 得：n 2（個(gè)）≈由計(jì)算得知，注塑模具采用一模兩腔的設(shè)計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)有生產(chǎn)率高、經(jīng)濟(jì)性好還有成本低，最重要的是可以長(zhǎng)時(shí)間批量生產(chǎn)。5.2.2 型腔的排列方式游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 16 -如下圖所示，型腔的排列方式如下：圖 5.3 型腔的排列方式5.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)是從熔料被注塑機(jī)從噴嘴注入處算起，到熔料最終的目的地型腔內(nèi)，熔料所經(jīng)過的地方。在注塑模具中澆注系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用，澆注成功與否直接影響注塑件成型的質(zhì)量。5.3.1 主流道設(shè)計(jì)由注塑機(jī)噴嘴射出的熔料，先經(jīng)過主流道的運(yùn)輸才能到達(dá)型腔，所以，主流道的大小可以直接影響熔料的流速，還有注塑件的成型時(shí)間。主流道如下圖所示：游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 17 -圖 5.4 澆注系統(tǒng)的組成(2)主流道尺寸由表 4.2 XS-Z-60 型注塑機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸得知：噴嘴前端孔直徑： ??0=?4????噴嘴前端球面半徑： ??0=12????根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系:尺寸較小的模具中主流道長(zhǎng)度 應(yīng)小于 ，依據(jù) UG 總裝圖的設(shè)計(jì)，取主流道L主 60????長(zhǎng)度為 。53mm主流道前端小孔直徑：（5.2）??=??0+(0.5~1)????=4+1mm=5????主流道后端大孔直徑：（5.3）??=??+2??主 tan??=5+2×53×tan3°≈10.56????上式中 ，取中間值得： 。??=2°~4° ??=3°主流道前端球面半徑：（5.4） ??=??0+(1~2)????=12+2????=14????游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 18 -5.3.2 分流道設(shè)計(jì)分流道是引導(dǎo)熔料流入型腔的裝置，在其中起著橋梁的作用。熔料根據(jù)分流道的設(shè)計(jì)，隨通道方向平穩(wěn)的注入型腔內(nèi)。（1）分流道直徑(5.5) ??分 =0.2654??塑 4??分上式中： ----分流道直徑；D分----注塑件質(zhì)量；m塑----分流道的長(zhǎng)度。L分因?yàn)榉至鞯篱L(zhǎng)度是根據(jù)兩注塑件在型腔內(nèi)之間的距離確定，所以根據(jù)注塑模具設(shè)計(jì)取 。L分 =48mm??分 =0.2654??塑 4??分 =0.2654×15.4×2×448????≈4????（2）分流道截面形狀分流通道的橫截面形狀應(yīng)盡可能小，這樣可以使比表面積變小，熱損失量也會(huì)減小，同時(shí)摩擦阻力也會(huì)根據(jù)截面尺寸減少而變小，所以圓形橫截面是理想的，因此分流通道采用圓形截面通道。如下圖所示：圖 5.5 截面形狀游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 19 -（3）凝料體積分流道截面積： ，??分 =????分2=3.14×22=12.56????2凝料體積： 。 ??分 =??分 ??分 =48×12.56mm3=602.88mm3≈0.6????35.3.3 澆口設(shè)計(jì)澆口是熔料進(jìn)入型腔的最后一個(gè)裝置，它連接著分流通道和型腔的通道。其中澆口有兩個(gè)功能:第一，對(duì)將要進(jìn)入型腔的熔料起著控制方向的作用；第二，當(dāng)注射壓力消失時(shí)，澆口內(nèi)的熔料可以密封腔體，防止腔體中未冷卻的熔料從腔體中倒流出。在諸多模具設(shè)計(jì)中，截面形狀大多為矩形。澆口長(zhǎng)度的選取應(yīng)從最小值開始，因?yàn)樵谠嚹＿^程中可以根據(jù)需求修改澆口尺寸。本設(shè)計(jì)選擇側(cè)澆口類型，它適用于中小型塑件，而且多型腔模具也適用。圖中； ； 。如下圖所示：l=0.7~2.0mmb=1.5~5.0mmt=0.5~2.0mm圖 5.6 側(cè)澆口游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 20 -5.4 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)熔料注入型腔時(shí)，型腔內(nèi)的空氣和高溫的塑料而產(chǎn)生的氣體必須依次排出。氣體排出不成功，型腔內(nèi)的注塑件會(huì)因?yàn)橛袣怏w存在導(dǎo)致塑件填充不足，更嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生有氣泡、裂縫或塑件表面不平整的廢注塑件；甚至?xí)驗(yàn)榫植坑袣怏w的塑件，因壓強(qiáng)增大，氣體溫度會(huì)隨之增大，使塑料產(chǎn)生焦化現(xiàn)象。模具設(shè)計(jì)中排氣的方法有最簡(jiǎn)單的方法是間隙配合排氣；復(fù)雜點(diǎn)的方法是在分型面上設(shè)計(jì)排氣槽排氣，排氣塞也可用于排氣；還有強(qiáng)制排氣，一般企業(yè)生產(chǎn)中很少采用，不推薦使用。查模具技術(shù)手冊(cè)得尼龍 1010 與其它塑料相比間隙較小，而且該塑件具有良好的流動(dòng)性。另外，本設(shè)計(jì)注塑件采用鑲塊拼接模具，可以利用拼接間隙和分型面間隙進(jìn)行排氣，不需要麻煩地在模具上設(shè)計(jì)排氣槽，對(duì)于流動(dòng)性好的塑料，最好不要通過排氣槽排氣。5.5 成型零件的設(shè)計(jì)注塑模具成型零件間接影響著塑件的形狀和外形尺寸，對(duì)注塑件的質(zhì)量起著很重要的作用。成型零件包括凹模和型芯。5.5.1 注塑模具凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凹模也稱為型腔，決定著注塑件外表面質(zhì)量的好壞。本凹模設(shè)計(jì)選用整體式，其材料是由整塊金屬加工而成，材料選用 45 鋼，該材料的優(yōu)點(diǎn)在于強(qiáng)度高、牢固可靠、拼接時(shí)無縫隙痕跡，適用于小型的簡(jiǎn)單模具。如下圖所示：游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 21 -圖 5.7 整體式凹模簡(jiǎn)圖5.5.2 注塑模具型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響著注塑件成型快慢和表面質(zhì)量好壞，同時(shí)也被用來塑件重要表面的成型，同時(shí)也被人稱之為凸模。本模具設(shè)計(jì)采用的是整體式型芯。整體式優(yōu)點(diǎn)在于適用于塑件內(nèi)部形狀較為簡(jiǎn)單以及結(jié)構(gòu)牢固，使得塑件成型質(zhì)量好。如下圖所示。圖 5.8 整體式型芯簡(jiǎn)圖5.5.3 成型零件的工作尺寸計(jì)算表 5.1 成型零件的工作尺寸計(jì)算游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 22 -尺寸類別 塑件尺 寸 計(jì)算方法 結(jié)果04.?? 1.0694??068.14???116.05+0.10凹模的徑向尺寸 (????)????0 04.?(????)????0=[(1+??)????????]????0式中： --塑料的平均收縮率；??--最大外形尺寸（mm）；??????系數(shù)，尺寸大和精度低的塑件 ??=0.5； 尺寸小和精度高的塑件 ??=0.75；--塑件尺寸公差（mm）。? 0.1469?4.02?? 1.023??36.0 9.87徑向尺寸型芯徑向尺寸(????) 0????? 18.4??(????) 0?????=[(1+??)????+???] 0?????式中： 最小內(nèi)形尺寸（mm），其????余各符號(hào)的意義同上。 04.2??凹模的深度尺寸(????)????0160?0.16(????)????0=[(1+??)????????]????0式中： 為最大塑件高度尺寸??s（mm）； 。其余各符號(hào)??=12~13的意義同上。 16.1+0.030深度及高度尺寸型芯的高度尺寸(???) 0????? 10+0.10(???) 0?????=[(1+??)???+(12~13)?] 0?????式中： 為塑件的內(nèi)形深度最小尺???寸（mm），其余各符號(hào)的意義同上。 10.30?0.02中心距尺寸????±????2=(1+??)????±????2游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 23 -????±????2 36.0??式中： 為塑件孔中心距尺寸????（mm） ，其余各符號(hào)的意義同上。?36.43+0.3605.6 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)5.6.1 導(dǎo)柱（1）導(dǎo)柱的類型：下列兩幅圖是導(dǎo)柱的兩種類型，其結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖 5.9 導(dǎo)柱的類型（2）導(dǎo)柱的配合從圖 5.9 中導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)分析得出，本設(shè)計(jì)中導(dǎo)柱與導(dǎo)向孔的配合選取間隙配合，其配合公差選取為 H8/f8，其次與連接板配合選取過渡配合，配合公差為 H7/k6。 （3）導(dǎo)柱的材料及熱處理導(dǎo)柱在注塑模具的開模和合模過程中，起著非常重要的作用，所以對(duì)其要求也較高，其中起到導(dǎo)向作用，要求堅(jiān)硬而且抗磨損，開模和合模的時(shí)候有一定的晃動(dòng)，所游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 24 -以要具備較好的韌性，從鋼制材料中選取 20 鋼作為導(dǎo)柱材料，其熱處理硬度為HRC56～60。從圖中可以看出，帶頭導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，起著一定的導(dǎo)向作用，它適合批量生產(chǎn)小又簡(jiǎn)單的模具，而帶肩導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較好，相比帶頭導(dǎo)柱起著很好的導(dǎo)向作用，而且本設(shè)計(jì)中等批量生產(chǎn)完全適合該設(shè)計(jì)，最重要的是帶肩導(dǎo)柱使得模具在開模和合模過程中各模板之間不能發(fā)生錯(cuò)位，保證在同一方向上。所以，本模具選用 b 型帶肩導(dǎo)柱。5.6.2 導(dǎo)套（1）導(dǎo)套的類型:帶頭導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖 5.10 導(dǎo)套的類型（2）導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有以下幾個(gè)特點(diǎn) [10]：a、形狀 為了使導(dǎo)柱能順利的進(jìn)入導(dǎo)套中，在導(dǎo)套的前端應(yīng)有圓角 R，導(dǎo)柱孔不論是在模板直接開的，還是鑲?cè)雽?dǎo)套的，均應(yīng)作為通孔，以免使導(dǎo)柱插入孔時(shí)空氣無法排出。當(dāng)導(dǎo)柱孔作為盲孔時(shí)，需在盲孔的側(cè)面增加一通孔或在導(dǎo)柱表面上以及導(dǎo)套內(nèi)表面開一縱向小槽，以利排氣。游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 25 -b、材料 導(dǎo)套的材料為 T8A 淬硬到 HRC50～55，或采用 20 鋼滲碳 0.5～0.8mm 厚，淬硬到HRC56～60。c、導(dǎo)套的精度 導(dǎo)套與模板的配合通常為 I 型，采用 H7/r6（s6）過盈配合，II 型采用 H7/m6 過渡配合。d、粗糙度 導(dǎo)套內(nèi)孔的粗糙度為 0.01 以上。該模具設(shè)計(jì)中的導(dǎo)套和導(dǎo)柱如下圖所示：圖 5.11 導(dǎo)套和導(dǎo)柱5.7 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)5.7.1 推出方式的確定游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 26 -圖 5.12 頂桿頂出方式如上圖所示，當(dāng)熔料冷卻后，想要取出注塑件，需進(jìn)行開模，然后由頂桿把注塑件頂出，在頂出的過程中，動(dòng)模包裹太緊的話，不利于脫模，所以適當(dāng)設(shè)計(jì)脫模斜度，而且頂桿數(shù)量較多，不會(huì)將注塑件頂變形。從結(jié)構(gòu)這一方面，可以看出此頂出方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且方便。圖 5.13 頂桿和推管一起頂出方式如上圖所示，能看出在頂桿的基礎(chǔ)上增加了推管，所以頂出的過程比只有頂桿更穩(wěn)定，塑件更不會(huì)發(fā)生變形，但多出的推管與動(dòng)模相配合處，在裝配和制造方面增加了許多難度。綜上所述，以上兩種方式相比較，圖 5.12 頂桿頂出方式比圖 5.13 頂桿和推管聯(lián)合頂出方式更經(jīng)濟(jì)，制造起來簡(jiǎn)單而且方便。5.7.2 脫模力的計(jì)算游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 27 -其計(jì)算公式如下：（5.6）????=????(??cos???sin??)式中： ----脫模力（ N）；????----型芯的脫模斜度；??----摩擦系數(shù)，一般取 0.1~0.3；??A----塑件包容型芯的面積（mm 2）；???單位面積上塑件對(duì)動(dòng)摸的包緊力， ??約取8~12MPa。得： =44 12 10 （0.2 - ）=963.69N???? × × × ×cos1°sin1°5.7.3 圓形推桿的直徑可由歐拉公式得：（5.7）??=??(??2??脫????)14式中： ----脫模力（N）；??脫L----推桿長(zhǎng)度（ mm）；n----推桿數(shù)目；E-模具鋼的彈性模量，一般取 2.1×105MPa。得： ??=1.5×(1252×963.691×2.1×105)14=4.36????5.8 溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.8.1 冷卻系統(tǒng)對(duì)塑件成型的影響冷卻系統(tǒng)就是管道內(nèi)的介質(zhì)將模具內(nèi)的多余熱量帶出模具外，這樣模具不會(huì)因?yàn)楦邷囟档退芗纳a(chǎn)效率，但是當(dāng)介質(zhì)帶走模具中的熱量過多時(shí)，模具溫度過低，將會(huì)影響注塑件的成型質(zhì)量，所以，應(yīng)在注塑過程中保持所需要的溫度。游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 28 -5.8.2 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算在本設(shè)計(jì)中采用常溫水作為冷卻介質(zhì)，其水溫為 ，出口溫度為 。23° 26°（1）總質(zhì)量 W 的計(jì)算① 注塑件的體積：（5.8）??=??主 +??分 +????塑 =(2.63+0.3+2×14.76)????3=32.45????② 注塑件的質(zhì)量：（5.9）??=????=32.45×1.04=33.748??=0.0337????③ 本注塑件壁厚為 3mm,可查表得 ， ，冷卻時(shí)間 ??冷 =23.4s 注射時(shí)間 ??注 =1.6??。則注射時(shí)間為:脫模時(shí)間 ??脫 =8??（5.10）??=??冷 +??注 +??脫 =23.4+1.6+8??=33??由此得每小時(shí)注射次數(shù)為：（5.11）??=360033次 =109次④ 單位時(shí)間內(nèi)注入模具中塑料熔體的總質(zhì)量： （5.12）??=????=109×0.0337?????=3.67?????（2）查表得知尼龍 1010 的單位熱流量 。????=390????/????（3）冷卻介質(zhì)的體積流量 ：vq（5.13）????=??????60????(??1???2)????=3.67×39060×1000×4.187×(26?23)??3??????=1.9×10?3??3??????（4）查手冊(cè)得，為了保證模具內(nèi)所需溫度穩(wěn)定，取冷卻水道的直徑 d=0.008m 。表 5.2 冷卻水的穩(wěn)定湍流速度與流量游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 29 -冷卻水道直徑d/（mm）最低流量v/（m/s）流量qv/（m /min）38 1.66 5.0×10－ ３游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 30 -6 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核6.1 開模行程校核由表 4.2 得知 XS-Z-60 型注塑機(jī)的最大開模行程 S =180mm，校核公式如下：(6.1)??≥??1+??2+(5~10)??≥??1+??2+(5~10)=35+81+(5~10)=126????式中：H 1----注塑件推出距離，一般等于模具型芯高度（mm）；由 UG 設(shè)計(jì)的模具三維圖得： ??1=35????H2----注塑件的高度，包括澆注系統(tǒng)凝料的高度（mm）。由 UG 設(shè)計(jì)的模具三維圖得: ??2=81????6.2 最大注塑量校核選用的注塑機(jī)最大注塑量應(yīng)滿足公式如下：0.8×V機(jī) ≥ V塑 ＋ V澆其中： ；V塑 ＝14.76 cm3 V澆 ＝7.78cm3故： V機(jī) ≥ (V塑 ＋ V澆 )0.8＝ （2 ×14.76 ????3＋7.78cm3） 0.8＝46.63cm3注塑機(jī)最大注塑量為 ，所以滿足要求。60cm3>46.63cm36.3 模具與注塑機(jī)安裝尺寸校核本模具的外形尺寸為 , XS-Z-60 型注塑機(jī)模板最大安裝296mm×296mm×200mm尺寸是 。330mm×440mm得： ，故滿足要求。296mm×296mm < 330mm×440mm6.4 模具閉和高度校核游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 31 -由 UG 三維軟件中設(shè)計(jì)的模架可以確定：定模座板厚度 ，定模固定板厚度H1=26mm為 ，動(dòng)模固定板厚度為 ，墊板厚度為 ，定模座板厚度H2=36mm H3=36???? ??4=66????為 。??5=26????模具閉合高度：（6.2）??=??1+??2+??3+??4+??5=26+36+36+66+26=190????XS-Z-60 型注塑機(jī)的最小模具厚度為 70mm，最大模具厚度為 200mm。即 ，故滿足要求。H模 =190????＞ H最小 =70????游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 32 -7 繪制模具總裝圖及工作原理7.1 二維模具總裝圖圖 7.1 合模總裝圖游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 33 -圖 7.2 開模總裝圖游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 34 -7.2 三維模具總裝圖圖 7.3 三維合?？傃b圖游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 35 -圖 7.4 三維開?？傃b圖游 戲 手 柄 外 殼 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì)- 36 -圖 7.5 注塑件頂出三維圖7.3 本模具的工作原理首先，需要把模架和成型零件組裝起來，準(zhǔn)備好完整的注塑模具。然后，把組裝好的模具安裝在注塑機(jī)上面，動(dòng)摸座板安裝在注塑機(jī)的動(dòng)模板上，還有所必需的定模安裝在模具的定模固定板上，定模座板安裝在注塑機(jī)的定模板上，頂桿的推動(dòng)板也需要固定在注塑機(jī)上，一切準(zhǔn)備安裝完