机械毕业设计（论文）-遥控器后盖板注塑模设计【全套图纸】.doc

中南林业科技大学本科毕业设计 遥控器后盖板造型及其注塑模具设计引言在现代工业生产中，模具是重要的工艺装备之一，它源于传统金属铸造并以其特定的形状通过一定的方式使原材料成形。模具成形由于具有优质、高产、省料和低成本等特点，现已在国民经济各部门，特别是汽车、拖拉机、航空航天、仪器仪表、机械制造、家用电器、石油化工、轻功日用品等工业部门得到了广泛的应用。全套图纸，加153893706据统计，利用模具制造的零件，在飞机、汽车、拖拉机、电机电器、仪器仪表等机电产品中占60%70%；在电视机、空气调节器、计算机等电子产品中占80%以上；在自行车、手表、洗衣机、电冰箱、电风扇等轻工产品中占85%以上。例如汽车工业，一个车型的轿车共需4000多套模具，价值2亿3亿元人民币。在各种类型的汽车中，平均一个车型需要冲压模具2000套，其中需要大中型覆盖件模具300套。采用模具生产零部件具有生产效率高、质量稳定、一致性好、节约原材料和能源、生产成本低等优点，模具的应用已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向之一。模具工业已成为工业发展的基础，许多新产品的开发和生产在很大程度上都依赖于模具生产。而作为制造业基础的机械行业，据国际生产技术协会预测，21世纪机械制造工业的零件，其粗加工的75%和精加工的50%都将依赖于模具来完成。在产品生产的各个阶段，无论是在大量生产、批量生产，还是产拼品试制阶段，也都越来越多地依赖模具。因此模具工业已是国民经济的基础工业。模具工业发展的关键是依赖模具技术的进步，模具技术又涉及多学科的交叉。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一。1 中国模具产业现状1.1 塑料模具行业发展现状及问题我国模具工业起步晚，底子薄，与工业发达国家相比有很大的差距。但改革开放以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，尤其是国民经济的高速发展，大大地提高了模具的商品化程度，推动了模具技术和模具工业的迅速发展。其中，我国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。 加入WTO以来，给塑料模具产业带来了巨大的挑战，同时带来更多的机会。由于中国塑料模具以中低档产品为主，产品价格优势明显，有些甚至只有国外产品价格的1/51/3，所以国外同类产品对国内冲击不大，而中国中低档模具的出口量则加大；在高精模具方面，加入WTO前本来就主要依靠进口，加入WTO后，不仅为高精尖产品的进口带来了更多的便利，同时还促使更多外资来中国建厂，带来国外先进的模具技术和管理经验，对培养中国的专业模具人才起到了推动作用。除此之外，在CAD/CAM技术得到普及的同时， CAE技术应用越来越广，以 CAD/CAM/CAE一体化得到发展，模具新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现，特别是汽车、家电等工业快速发展，使得注塑模的发展迅猛。目前，我国模具生产厂点约有3万多家，从业人数80多万人。2005年模具出口7.4亿美元，比2004年的4.9亿美元增长约50，均居世界前列。2006年，我国塑料模具总产值约300多亿元人民币，其中出口额约58亿元人民币。除自产自用外，市场销售方面，2006年中国塑料模具总需求约为313亿元人民币，国产模具总供给约为230亿元人民币，市场满足率为73.5%。在我国，广东、上海、浙江、江苏、安徽是主要生产中心。广东占我国模具总产量的四成，注塑模具比例进一步上升，热流道模具和气辅模具水平进一步提高。我国最大的注塑模具单套重量己超过50吨，最精密的注塑模具精度己达到2微米。制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。从总体上看，虽然我国模具工业已得到了较大的发展，但仍然不能满足国内经济高速发展的需要，所以还需花费大量资金向国外进口一些模具，特别是精密、大型、复杂、长寿命的模具，仍主要是依赖进口。目前，就整个模具市场来看，进口模具约占市场总量的20%左右，其中，中高档模具进口比例达40%以上。我国模具工业不能满足国内经济需要的原因主要由以下几个方面：1、 专业化和标准化程度低，国家的体制有待于健全。2、 模具品种少，效率低下，经济效益差。3、 模具寿命短，新材料使用量不到材料使用总量的10%。4、 制造周期长，模具精度不高，制造技术落后。5、 力量分散，家族式企业居多，管理落后。6、 模具人才，特别是高技能、高水平人才全行业缺乏，这已制约了模具行业的进一步发展。由于总数量的供不应求，高层次人才的正常流动现在已变得有一些不正常了，用人单位的用人成本也显着增加。同时，人才素质也亟待提高。1.2 塑料模具行业发展的趋势根据我国模具技术的发展现状及存在的问题，可总结出今后我国的塑料模具行业朝着如下几个方面发展：1、开发并发展精密、复杂、大型、长寿命模具，以满足国内市场的需要。国家已规定在山东、广东、北京、上海、广州等地的有关单位重点扶植发展热锻模、热铸模、塑料模、冷冲模、顶杆等，以便集中力量发展这些有影响的高水平模具及标准件。2、加速模具标准化和商品化，以提高模具质量，缩短模具制作周期。3、大力开发和推广应用模具CAD/CAM技术，提高模具制造过程的自动化程度。4、积极开发模具新品种、新工艺、新技术和新材料。5、发展模具加工成套设备，以满足高速发展的模具行业的需要。2 塑料制件的设计2.1 塑料制品的工艺性塑件制品的设计不仅要满足使用要求，而且要符合塑料的成型工艺特点，同时还要尽量使模具结构简单化。在进行制品结构工艺性能的前提下，尽量选用价廉且成型性能又好的塑料。同时，还应该力求制品结构简单、壁厚均匀且成型方便。另外，同时考虑模具的总体结构合理，使模具型腔易于制造，模具的抽芯和推出机构简单。塑料制品形状应该有利于模具的分型、排气、补缩和冷却。塑料制件的结构工艺性是指塑件结构对成型工艺方法的适应性.在塑料生产过程中，一方面成型会对塑件的结构、形状、尺寸精度等诸方面提出要求，以便降低模具结构的复杂程度和制造难度，保证生产出价廉物美的产品；另一方面，模具设计者通过对给定塑件的结构工艺性进行分析，弄清塑件生产的难点，为模具设计和制造提供依据。塑料制品的设计主要内容包括：塑件的选材、尺寸和精度、表面粗糙度、塑料制品的形状、壁厚、脱模斜度、圆角、加强肋、支承面、孔、螺纹、齿轮、嵌件、飞边、文字与符号及制品表面彩饰等。就电视机遥控器后盖而言主要考虑其简单而合理的结构，使其易于注塑成型、抽芯、开模、顶出。除此外，还要使其外形美观，成本较低。该产品形状为薄壁型零件，精度及表面粗糙度要求不高，不允许有明显的熔接痕、飞边等工艺痕迹，遇上该结合处需要一定的配合精度要求。制品整体有充分的脱模斜度，各处脱模力较合理。从整体结构分析：制品表面积较大、高度不高但是壁薄、零件的曲面复杂，型腔、型芯加工困难。从整体工艺性分析：根据制品外观要求与结构特定要求选择浇口位置在零件内部，制品薄而大要求冷却必须均匀而充分，脱模力合理要求顶出机构顶出均匀。塑件形状如图2.1。图2.1 塑件图2.2 塑件的选材1、塑件的选材主要注意以下这些方面。 （1）塑料的力学性能 如强度、刚性、韧性、弹性、弯曲性能冲击性能以及对应力的敏感性。 （2）塑料的物理性能 如对使用环境温度变化的适应性光学特性、绝热或电气绝缘的程度、精加工和外观的完美程度等。 （3）塑料的化学性能 如对接触物的耐蚀性卫生程度以及使用上的安全性等。 （4）必要的精度 如收缩率的大小及各向收缩率的差异。 （5）成型工艺性 如塑料的流动性、结晶性、热敏性等。通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求,以及原材料厂家提供的材料性能数据.对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等.该塑件对材料的要求首先必须是塑料的流动性，其次是成型难易和经济性问题。同时，机械加工也要考虑加工工艺问题，模具成型也要考虑到材料的注塑特性，在各特点都相差无几的情况下，好的成型特性是选择材料的主要标准。以下是几种材料的力学性能及物理性能的对比，如表2.1和表2.2。表2.1材料的特性 性能ABS PC PMMA拉伸强度/MPa62 6672弯曲强度/MPa12695113断裂伸长率/%280100落球冲击强度J/m16422洛氏硬度（M）12082101氧指数（OI）18.124.917.3热变形温度/ 103134100维卡软化点/105153120马丁耐热温度/112体积电阻率/cm10102.1101010吸水率% 0.050.131.19透光度/%209393雾度% 30.90.9折射率 1.5921.5861.492价格（元/吨）1150123033000410001950020700表2.2材料的性能和成型特性比较塑料品种性 能 特 点成 型 特 点模具设计注意事项使用温度主要用途ABS（非结晶型）透明性好，电性能好，抗拉强度高，耐磨性好，质脆，抗冲击强度差，化学稳定性教好 成型性能好，成型前需干燥，注射时应防止溢料，制品易产生内应力，易开裂 因流动性好，适宜用点浇口或侧浇口，但因热膨胀大，塑件中 不宜有嵌件小于70应用广泛，如电器外壳、汽车仪表盘、日用品等有机玻璃（非结晶型）透光率最好，质轻坚韧，电气绝缘性好/但表面硬度不高，质脆易开裂，化学稳定性较好，但不耐无机酸，易溶于有机溶剂流动性差，易产生流痕，缩孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射时速度不能太高合理设计浇注系统，便于充型，脱模斜度尽可能大，严格控制料温与模温，以防分解收缩率取0.3580透明制品，如窗玻璃，光学镜片，灯罩等聚碳酸酯（非结晶型）透光率较高，介电性能好，吸水性小，力学性能好，抗冲击，抗蠕变性能突出，但耐磨性差，不耐碱，酮，酯耐寒性好，熔融温度高，黏性大，成型前需干燥，易产生残余应力，甚至裂纹，质硬，易损模具，使用性能好尽可能使用直接浇口，减小流动阻力，塑料要干燥，不宜采用金属嵌件，脱模斜度2 130脆化温度为100在机械上做齿轮，凸轮，蜗轮，滑轮等，电机电子产品零件，光学零件等由以上对比知，对于电视遥控器后盖板的选材宜选用ABS塑料，ABS材料是线型结构，非结晶型。ABS是由丙烯腈 -丁二烯-苯乙烯组成。ABS是三元共聚物，因此兼有三种元素的共同性能，使其具有“坚韧、质硬、刚性”的材料ABS树脂具有较高冲击韧性和力学强度，尺寸稳定，耐化学性及电性能良好，易于成形和机械加工等特点，流动性中等，熔融温度高，粘度高，对剪切作用不敏感。此外，表面还可镀铬，成为塑料涂金属的一种常用材料。其主要技术指标如下表2.3：表2.3 ABS的技术指标性能参数性能参数密度（g/）105抗拉屈服强度（mpa）50比容（/g）092拉伸弹性模量（mpa）弯曲强度（mpa）熔点（） 80130160收缩率（%） 0.4-0.62、ABS的注射成型过程及工艺参数 注射成型过程包括成型前材料的准备、注射过程和塑件的后处理。其中注射过程中要注意温度压力的保持，后处理主要介质是空气和水。（1）注射成型过程1）成型前的准备。对ABS的色泽、粒度和均匀度等进行检验，由于ABS吸水性较大，成型前应进行充分的干燥。2）注射过程。塑件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。3）塑件的后处理。处理的介质为空气和水，其处理温度为6075.时间为1620s。（2）注射工艺参数1）注射机：螺杆式，螺杆转数30r/min。2）料筒温度（）：后段150170； 中段165180； 前段180200。3）喷嘴温度（）：170180。4）模具温度（）：5080。5）注射压力（Mpa）：60100。6）成型时间（s）：17.3s（注射时间取1.6s，冷却时间取5.7s，辅助时间取10s）。 2.3 塑件的尺寸和精度尺寸精度的选择；塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准，然而，在满足塑件使用要求的前提下，设计时总是尽量将其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工难度和制造成本。对塑件的精度要求，要具体分析，根据装配情况来确定尺寸公差，以及需要保证上下盖板的配合，所以在配合处定位处应该对精度要求高些，对其要有公差配合要求，对电视遥控器后盖板应选择一般精度。根据精度等级选用表，ABS的高精度为MT3。2.4 塑件的表面质量塑件的表面质量包括表面粗糙度和外观质量等，具体指微观的几何形状和表面层的物理-力学性质两方面技术指标，而不是单纯的表面粗糙度和外观问题。塑件的表观缺陷是其特有的质量指标，包括缺料，溢料与飞边，凹陷与缩瘪，气孔，翘曲等。塑件的表面粗糙度的高低主要与模具型腔内各成型表面的粗糙度有关，而且模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的决定性因素。一般模具型腔表面粗糙度值要比塑件的要求低12级。2.5 塑件的几何形状及结构设计塑件的几何形状和结构设计主要包括壁厚、脱模斜度、圆角、孔的设计、塑件的表面形状等的设计。1、壁厚塑件的壁厚对其质量有很大的影响，壁厚过小难以满足使用强度和刚度的要求，对于大型复杂件难以充满型腔；壁厚太大，不但浪费原材料，而且在塑件内部易产生气泡，外部易产生凹陷等缺陷，同时还会增加冷却时间。同时，同一塑件的壁厚应尽可能的均匀一致，以避免造成收缩不一致而导致的变形或开裂。本设计选用的材料是ABS，它是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。ABS材料的壁厚推荐值：1.5mm3mm本课题设计的电视机遥控器后盖板厚度选定为1.5mm。该塑件属于小型件，塑件整体壁厚均匀。2、脱模斜度由于塑件冷却后产生收缩时会紧紧包在凸模上，或由于粘附作用而紧贴在型腔内。为了便于脱模防止塑件表面在脱模时出现顶白、顶伤、划伤等缺陷，在塑件设计时应考虑合理的脱模斜度。查表知ABS的脱模斜度推荐值是 制件外表面 制件内表面 351030 30403、圆角塑件上各处的轮廓过度和壁厚连接处，一般采用圆角连接，有特殊要求时才采用尖角结构。尖角容易产生应力集中，在受力或受冲击载荷时会发生破裂。圆角不仅有利于物料充模，同时也有利于融料在模具型腔内的流动和塑件的脱模，而且还能提高塑件的强度和坚固性。故此塑件的圆角为R1,R2,R5。4、孔的设计孔的极限尺寸原则上讲，这些孔均能用一定的型芯成型，在注射成型时，型芯受到高速流动的塑料熔体的冲击，如果型芯的直径太小或太长，则会因为高压冲击而弯曲，所以对孔的最小直径和孔的最大深度加以限制。ABS材料孔的最小直径为0.35mm，孔的最大深度为4d。所以此电视机遥控器后盖板上只需设置一个阶梯型螺钉孔，直径为1.6mm。5、塑件的表面形状塑件的内外表面形状应在满足使用要求的前提下尽可能易于成型。因此，再设计塑件时应尽可能避免侧向凹凸而减少或消除不必要的侧向抽芯，以简化模具结构。3 拟定模具的结构形式分型面的位置和型腔的数目及型腔的布置决定着模具的结构形式，分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副模具根据需要可能有一个或两个以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向也可以与合模方向平行或倾斜。而型腔的合理布置能够提高生产效率和经济性，并保证塑件精度。3.1 分型面位置的确定分型面除排位的影响外，还收时间的形状、外观、精度、浇口位置、滑块、推出机构、加工等多种因素的影响。分型面的选择是否合理是塑件能否完好成型的先决条件，一般应该考虑以几条原则：1）符合塑件脱模的基本要求，就是是塑料容易从模具内取出，分型面应该设在塑件脱模方向最大的投影边缘部位。2）分型面不影响产品外观质量，即分型面应尽量不破坏塑件光滑的外表面。3）确保塑件留在分型面一侧，利于推出且推杆痕迹不显露于外观。4）确保塑件质量，例如，将有同轴度要求的塑件放到分型面的同一侧。5）满足模具的锁紧要求，将塑件投影面积大的方向放在定，动模方向上，而将投影面小的放在侧分型面上，另外，分型面是曲面的应该加斜面锁紧。6）应尽量避免成侧孔，侧凹，若需要滑块成型，力求滑块结构简单，尽量避免定模滑块。7）有利于模具加工。结合塑件的实际结构形式和以上几点原则，分型面的选择如图3.1。图3.1 分型面的位置3.2 确定型腔数量及排列方式注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素：1、塑件的尺寸精度；2、 模具制造成本；3、 注塑成型的生产效益；4、 模具制造难度。该产品为大批量生产，故设计的模具要有一定的注塑效率，由于该塑件对精度一般，塑件长宽度较大，所以采用一模两腔结构，浇口形式采用点浇口，并且采用一点进料。4 注射机型号的确定除了模具的结构、类型和一些基本参数和尺寸外，模具的型腔数、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面积、成型时需要的合模力、注射压力、模具的厚度、安装固定尺寸以及开模行程等都与注射机的有关性能参数密节相关，如果两者不相匹配，则模具无法使用，为此，必须对两者之间有关数据进行较核，并通过较核来设计模具与选择注射机型号。4.1 注射量的计算 该塑件的形状不很规则，很难直接计算出来，现在可先在Pro/E制造工程师中画出其三维零件图，再查询其体积大小。由Pro/E统计知单个塑件的模型体积为17.0549cm3 ，又ABS的密度为1.05g/cm3，所以每个塑件的质量为：。4.2 浇注系统凝料体积初步估计浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.21倍来估算。本次设计采用流道简单，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.4来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为：。4.3 注射机型号的确定注射成型的原理是将颗粒状或粉末状塑料从注射剂的料斗送进加热的料筒中，经过加热的熔融塑化成为粘流态熔体，在注射机螺杆或柱塞的高压推动下，以很大的流速通过喷嘴注入模具型腔，经一定时间的保压冷却定型后可保持模具型腔所赋予的形状，然后开模分型获得成型塑件，所以注射机的型号决定着塑件能否顺利的成型和脱模，同时也决定着塑件质量的好坏。根据以上的计算得出模具型腔的塑料总体积为47.75 cm3，并结合实际则有：。所以初步选择公称注射量为200cm3，注射机型号为SZ-250/1250的卧式注射机，其主要技术参数见表4.1。表4.1 注塑机的基本参数性能 参数性能 参数 理论注射容积(cm）270螺杆直径(mm)45注射压力(MPa)160注射速率(g/s)110塑化能力(g/s)18.9拉杆内间距 (mm)415415锁模力(kN)1250模具最大厚度(mm)550移模行程(mm)360锁模形式 双曲肘模具最小厚度(mm)150螺杆转速r/min10200模具定位孔直径(mm) 160喷嘴球半径(mm)SR154.4 注射量的校核ABS所需的注射压力为80110Mpa,这里取P0=100Mpa，该注射压力机的公称注射压力P公=126Mpa注射压力安全系数K1=1.251.4，这里去K1=1.3，则：所以，压力机的压力合格。4.5 锁模力的校核在注射成型时，由于模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，所以为可靠地锁模，不使成型过程中出现溢漏现象，则应该使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力。1、 塑料件在分型面上的投影面积A塑由Pro/E分析知为7.53cm3。2、 浇注系统在分型面上的投影面积A浇，即流道凝料的（包括浇口）在分型面上的投影面积A浇的值，可以按照多型腔模的统计分析来确定。A浇是每个塑件在分型面上的投影面积A塑的0.20.5倍。这里取A浇=0.3A塑。3、 塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积为A总，则：4、 模具型腔内的胀型力F胀，则式中，P模是型腔的平均计算压力值。P模是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%40%，大致范围为25Mpa40Mpa，对于粘度大的塑料取值大些，ABS属于中等粘度的塑料及有精度要求的塑料，故取P模=35Mpa。查表可知该注射机的公称锁模力F锁=1250KN，锁模力的安全系数k=1.11.2这里取k=1.15，则所以，注射机锁模力合格。对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。5 浇注系统的设计由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道称为浇注系统，通常由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。设计浇注系统时应注意：1、浇注系统力求距型腔距离近，并首先进入制品的厚壁部位，不宜直冲型芯镶嵌件。2、其位置力求在分型面上，便于加工并易于快速、均匀、平稳地充满型腔；主流道入口应在模具中心位置。3、有利于制品的外观，并易于清除。4、排气良好。5、便于修整浇口以保证塑件外观质量；6、浇注系统应结合型腔布局同时考虑；7、流动距离比和流动面积比的校核。5.1 主流道的设计主流道是指熔融塑料由注射机喷嘴喷出后最先经过的部位，与注射机喷嘴同轴，其形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。因为与熔融塑料、注射机喷嘴反复接触、碰撞，一般不直接开设在定模板上，为了制造方便，都制成可拆卸的浇口套，用螺钉或配合形式固定在定模板上。1、主流道的尺寸（1）主流道的长度：查表初步取L = 63mm。（2）主流道小端直径 由于ABS塑料的流动性中等且熔融温度高，粘度高，对剪切作用不敏感等原因，所以注射机喷嘴直径取较大值4。（3）主流道大端直径（4）主流道的球面半径（5）球面配合高度 球面配合高度为 3 5 取h=5mm。2、主流道的凝料体积3、主流道当量半径4、主流道浇口套的形式 主流道衬套的形式有两种：一是主流道衬套与定位圈设计成整体式，一般用于小型模具；二是主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合在固定在模板上。主流道为标准件可以选择。主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交换地反复接触，属易损件，对材料要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的衬套式（俗称浇口套），对材料的要求很严格，小型模具可以将主浇口套和定位圈设计成一个整体。浇口套一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等，热处理要求淬火53 57 HRC，保证足够的硬度，但是其硬度应低于与注射机喷嘴的硬度，以防止喷嘴被破坏，其结构形式见下图5.1：图5.1 浇口套5、校核主流道的剪切速率1）计算分流道体积流量 2）由公式计算剪切速率 该主流道的最佳剪切速率处于分流道和浇口道的最佳剪切速率51025103s-1之间，所以，主流道内熔体的剪切速率合格。5.2 分流道的设计1、分流道的综述分流道是主流道与浇口之间的通道。它通常开设在分型面上，起分流和转向的作用，多型腔模具必须设置分流道，单型腔大型腔塑件在使用多个点浇注时也要设置分流道，分流道是塑料熔体进入型腔前的通道，可通过优化设置分流道横截面的形状，尺寸大小和方向，使塑料熔体平稳充型。其设计原则如下：1）塑料经分流道时的压力损失及温度损失要小。2）分流道的固化时间应稍后于制品的固化时间，以利于压力的传递及保压。3）保证塑件迅速而均匀的进入各个型腔。4）分流道的长度应该尽量短，其容积要小。5）型腔的布置，浇口位置及浇口形式的选择。与其同时影响分流道的设计的因素也很多，如下：1）制品的几何形状，壁厚，尺寸大小及尺寸的稳定性，内在质量和外在质量要求。2）塑料的种类，亦即塑料的流动性，熔融温度和熔融温度区间，固化温度以及收缩率。3）注射机的压力，加热温度及注射速度。4）主流道及分流道的脱落方式5）型腔的布置，浇口位置及浇口形式的选择。2、 分流道的设计分流道的设计通常包括分流道的截面形状、分流道的布置、分流道的长度等的设计。（1）分流道的截面形状通常分流道的横截面形状有圆形、矩形、梯形、U形和正六边形等。为了减少流道内的压力损失和传热损失，希望流道的横截面积大、表面积小。因此可用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率。圆形截面效率最高（即比表面最小），由于正方形流道凝料脱模困难，实际使用侧面具有斜度为 5 10的梯形流道。浅矩形及半圆形截面流道，由于其效率低（比表面大），通常不采用，当分型面为平面时，可采用梯形或U字型截面的分流道。综上所述，该模具分流道截面采用圆形截面，其加工性能好，而且塑料熔体的热量散失，流动阻力均不大。（2）分流道的布置形式 在设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道。（3）分流道的长度 由于流道设计比较简单，根据两个型腔的结构设计，分流道较短，故设计时可适当选小一些。通过分析整个型腔的分布，取单边分流道长度L分=50mm（4）分流道的直径 塑件的质量m塑=17.9g200g，所以分流道的当量直径又根据材料为ABS塑料采用圆柱形截面分流道的直径一般在4.89.5mm之间，所以取D分=6mm（5）凝料体积1）分流道的长度L分=250mm=100mm。2）分流道截面积A分=（D分/2）2=3.149mm2=28.26mm23）凝料体积V分=A分L分=10028.26mm3=2826mm3=2.826cm3（6）校核剪切速率1）确定注射时间，查表可取t=1.6s。2）计算分流道体积流量：3）由公式计算剪切速率 该分流道的最佳剪切速率处于主流道和浇口道的最佳剪切速率51025103s-1之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。（7）分流道的表面粗糙度和脱模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取Ra1.262.5um之间。此处取Ra=1.6um。此外，其脱模斜度一般在5o10o之间，这里取脱模斜度为8o。6 浇口的设计6.1 浇口的作用及其结构形式的选择 浇口是连接分流道与型腔之间的一段细流道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量影响很大。其作用是：（1）快速充型，保压补缩；（2）防止热料回流；（3）使塑件与浇注系统分离；从塑料材料方面考虑，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙、AS、ABS等流动性好和表观粘度对剪切速度敏感的塑料，最适合采用点浇口，但对成型流动性差和热敏性的塑料则不宜采用点浇口。所以此处选择点浇口。点浇口又称针点浇口。它的截面为圆形，其尺寸很小。它的优点是：（1）注射时点浇口前后存在较大的压差，增大熔体的剪切速率，产生剪切热，从而使熔体的表观粘度下降，流动性增加，有利于填充型腔。（2）浇口疤痕小。（3）易达到浇注系统的平衡。（4）当制件尺寸较大时，可以从几个点同时进料，缩短流程，加快进料速度，降低流动阻力，减少翘曲变形。（5）浇口凝料便于脱落，有利于自动化生产。当然也有缺点：压力损失大；收缩大，塑件易变形；不利于成型流动性差及热敏性塑料，不利于成型平薄易变性及形状复杂的但精度要求又高的算；对于薄壁制件，由于点交口附近的剪切速率过高，会造成分子的高度定向，增加局部应力，甚至开裂；模具需要增加一个分型面，一边浇口凝料脱模。但综合其优缺点，此塑件选择点浇口比较合适。6.2 浇口的尺寸设计点浇口直径d取值范围一般是d=0.52.0mm，这里由于塑件尺寸较大，所以，d取2mm。点浇口截面积与分流道截面积之比存在如下关系： 其他尺寸：点浇口长度l=0.81.5mm ，这里取为1.3mm。上锥角=1230 ，这里取13。下锥角=6090 ，此处取71。浇口总长度L=1.52.5mm，这里取2mm。如图6.1 图6.1 点浇口6.3 浇口的剪切速率的校核1、确定注射时间 查表知t=1.6s。2、计算浇口的体积流量3、计算浇口的剪切速率 该点浇口的剪切速率处于型腔与分流道的最佳剪切速率51035104s-1之间，所以，浇口的剪切速率校核合格。7 冷料穴的设计及计算冷料穴的作用是储存冷料，防止冷料进入型腔而形成各种缺陷，此外，冷料穴兼有在开模时将主流道中的凝料拉出的作用。根据冷料穴所处的位置不同，冷料穴可分为主流道冷料穴和分流道冷料穴。1、主流道冷料穴主流道冷料井设计成带有推杆的冷料井，底部由一根推杆组成，推杆装于推杆固定板上，与推杆脱模机构连用。冷料井的孔设计成倒锥形如图7.1，便于将主流道凝料拉出。当其被推出时，塑件和流料凝道能自动坠落，易于实现自动化操作。图7.1 冷料井2、分流道冷料井的设计当分流道较长时，可将分流道的端部沿料流前进方向延长作为分流道冷料井，以储存前锋冷料，其长度为分流道直径的1.52倍。8 成型零件的结构设计及计算在塑料成型加工中，成型零件是构成模具型腔的零件，通常包括凹模（型腔）、凸模（型芯）等。由于成型零件直接与高温、高压塑料相接触，它的质量直接关系到塑件的质量，因此对成型零件的强度、刚度、硬度、耐磨性、加工精度和表面质量均有要求。在进行成型零件设计时，以满足塑件质量要求为前提，还要求考虑金属零件的工艺学及模具制造成本。成型零件一般用工具钢制造，需经热处理。8.1 凹模的结构设计1、盖板整体凹模设计此凹模用以形成制品的外表面，注塑件的结构比较简单，可采用整体式凹模，直接在定模板上加工。其优点是牢固、接缝少、结构简单，常用于中、小型模具。2、电池盒部分凹模设计此凹模用于成型安装电池的部分的外表面，由于电池盒外表面结构简单，故采用整体式凹模，且此凹模设置在成型盖板整体的凸模上面。 其优点是结构简单、接缝少。8.2 凸模（型芯）的结构设计1、 盖板整体凸模的设计此凸模是用于成型塑件内表面的成型零件，成型的塑件内部的结构不复杂，所以，这里的凸模采用整体式。由于其受到塑件的包紧力较大，故此凸模设置在动模板上。2、 电池盒部分凸模的设计此凸模是用于成型电池盒内表面的成型零件，成型的内表面较为复杂，故采用型芯。该型芯设置在定模上。8.3 成型零件材料的选用根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。又因为该塑件为大批量生产，所以该模具的凸凹模及型芯选材为4Cr13。8.4 盖板整体型腔凸凹模的尺寸计算一般情况影响零件及塑件公差的主要因素是模具的制造公差z ,塑件的收缩率S和模具磨损量c这三项。塑件的尺寸公差取MT3，则制造公差z =1/3 ；磨损量取z = 1/3；塑件ABS的收缩率S=0.5%。1、凹模内腔尺寸（1） 凹模内腔的长度和宽度计算 采用平均尺寸法，公式如下： 式中凹模径向尺寸（mm）；塑件的平均收缩率（ABS收缩率0.4%0.6，平均收缩率为0.5%）；塑件径向公称尺寸（mm）；塑件公差值(mm)（3/4项系数随塑件精度和尺寸变化，长度方向公差为0.46，则3/4=0.345；宽度方向公差为0.36，则3/4=0.27） 凹模制造公差（mm）(塑件宽度方向尺寸小于50mm时，z=1/4=0.09；塑件长度方向尺寸大于50mm时，z=1/5=0.092)；塑料的最小收缩率（）。凹模长度尺寸计算为：凹模宽度尺寸计算为：（2） 凹模深度尺寸 采用平均尺寸法，公式如下： 式中 凹模深度尺寸（mm）； 塑件高度公称尺寸（mm）；塑件公差值(mm)；（3/4项系数随塑件精度和尺寸变化，深度方向公差为0.16，则2/3=0.107）凹模制造公差（mm）(塑件深度方向尺寸小于50mm时，z=1/4=0.04)；其他参数同上；2、凸模外表面尺寸（1）凸模外表面的长度和高度尺寸 采用平均尺寸法，公式如下： 式中凸模径向尺寸（mm）；塑件的平均收缩率（ABS收缩率0.4%0.6，平均收缩率为0.5%）；塑件径向公称尺寸（mm）；塑件公差值(mm)（3/4项系数随塑件精度和尺寸变化，长度方向公差为0.46，则3/4=0.345；宽度方向公差为0.36，则3/4=0.27）凸模制造公差（mm）(塑件宽度方向尺寸小于50mm时，z=1/4=0.09；塑件长度方向尺寸大于50mm时，z=1/5=0.092)；塑料的最小收缩率（）。凸模长度尺寸计算为：凸模宽度尺寸计算为：（2）凸模深度尺寸 采用平均尺寸法，公式如下： 式中 凸模深度尺寸（mm）； 塑件高度公称尺寸（mm）；塑件公差值(mm)（3/4项系数随塑件精度和尺寸变化，深度方向公差为0.16，则2/3=0.107）；凸模制造公差（mm）(塑件深度方向尺寸小于50mm时，z=1/4=0.04)； 其他参数同上；8.5 电池盒部分的型腔凸凹模的尺寸计算1、 凹模内腔的尺寸（1）凹模内腔的长度和宽度的计算采用平均尺寸法，公式如下： 式中凹模径向尺寸（mm）；塑件的平均收缩率（ABS收缩率0.4%0.6，平均收缩率为0.5%）；塑件径向公称尺寸（mm）；塑件公差值(mm)（3/4项系数随塑件精度和尺寸变化，长度方向公差为0.4，则3/4=0.3；宽度方向公差为0.28，则3/4=0.21）；凹模制造公差（mm）(塑件宽度方向尺寸小于50mm时，z=1/4=0.07；塑件长度方向尺寸大于50mm时，z=1/5=0.08)；塑料的最小收缩率（）。凹模长度尺寸计算为：凹模宽度尺寸计算为：（2）凹模深度尺寸 采用平均尺寸法，公式如下： 式中 凹模深度尺寸（mm）； 塑件高度公称尺寸（mm）；塑件公差值(mm)（3/4项系数随塑件精度和尺寸变化，深度方向公差为0.18，则2/3=0.12）；凹模制造公差（mm）(塑件深度方向尺寸小于50mm时，z=1/4=0.045)； 其他参数同上；2、 凸模的外表面尺寸 （1）凸模的外表面的长度和宽度计算 采用平均尺寸法，公式如下： 式中凸模径向尺寸（mm）；塑件的平均收缩率（ABS收缩率0.4%0.6，平均收缩率为0.5%）；塑件径向公称尺寸（mm）；塑件公差值(mm)（3/4项系数随塑件精度和尺寸变化，长度方向公差为0.36，则3/4=0.27；宽度方向公差为0.24，则3/4=0.18）凸模制造公差（mm）(塑件长度与宽度方向尺寸小于50mm，所以，长度方向z=1/4=0.09，宽度方向z=1/4=0.06)塑料的最小收缩率（）。凸模长度尺寸计算为：凸模宽度尺寸计算为：（2）凸模深度尺寸 采用平均尺寸法，公式如下： 式中 凸模深度尺寸（mm）； 塑件高度公称尺寸（mm）；塑件公差值(mm)（3/4项系数随塑件精度和尺寸变化，深度方向公差为0.16，则2/3=0.107）；凸模制造公差（mm）(塑件深度方向尺寸小于50mm时，z=1/4=0.04)； 其他参数同上；8.6 其余各型芯部分尺寸计算其余型芯包括成型电池盖板的合扣按钮的型芯和安装夹持电池的弹簧片的部分的型芯，这些型芯没有严格的尺寸公差要求，故其模具尺寸皆以塑件设计尺寸为标准设计。9 模架的选用1、各模板尺寸的确定模架也称模体，是注射模的骨架和基体，模具的每一部分都寄生其中，通过它将模具的各个部分有机地联系在一起。我国的注射模架标准有两种，即GB/T125561990塑料注射模中小型模架及其技术条件和GB/T125551990塑料注射模大型模架。这里由于塑件较小，故选用GB/T125561990塑料注射模中小型模架及其技术条件标准中的模架。由前面型腔的布局以及其位置尺寸，再结合标准模架，选用标准模架A4型，其尺寸为315L，其中L取315mm，符合要求。其主要参数见表9.1表9.1 模架的基本参数名称参数 名称参数名称参数名称参数系列WL315L垫块高C80H125H520L315W1400H232推板螺钉4M10；179295导柱间距32；240260W2199H332复位杆间距（w2lt）20；140280模板A、B尺寸32；25W356H425座板螺钉8M16；2593452、模架各尺寸的校核 根据所选用的注塑机来校核模具设计的尺寸：（1） 模具平面尺寸315315415415，校核合格。（2） 模具高度尺寸为251mm，150mm251mm32+9+12+(510)=5863,故校核合格。10 脱模推出机构的设计在注射成型的每一循环中，都必须使塑件从模具凹模中或型芯中脱出，模具中这种脱出塑件的机构称为脱模机构（或称推出机构、顶出机构）。脱模机构的作用包括塑件等的脱出、取出两个动作。1、 脱模推出机构的设计原则（1）塑件滞留于动模；（2）保证塑件不变形损坏；（3）力求良好的塑件外观；（4）脱模零件配合间隙合适，无溢料现象；（5）脱模机构的零件有足够的强度和刚度；（6）脱模机构运动灵活，工作可靠，制造容易，配换方便。 2、脱模推出机构的确定 这里由于采用点浇口浇注，且有凝料产生，所以塑件依靠固定推杆顶出，其位置分布如图10.1图10.1 顶杆的分布而凝料利用侧凹拉断点浇口凝料。如图10.2图10.2侧凹拉断点浇口11 导向和定位结构的设计 注塑模的导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。按作用分为模外定位和模内定位。模外定位是通过定位圈使模具的浇口套能与注射机喷嘴精确定位；而模内定位机构则是通过导柱导套进行合模定位。本设计中导向机构采用导柱导向，导柱采用带头导柱，其结构简单，加工方便，在导柱的末端以导向套给以配合，导柱倒装。其尺寸可参照模架自带导柱导套尺寸。结构形式如下图11.1图11.2所示：图11.1 导柱图11.2 导套一般导柱应有以下几个重要的技术要求：（1）导柱的长度应根据具体的情况而定，一般比凸模端面高出68mm（2）导柱的前端做成半球形状，以使导柱顺利进入导孔（3）数量为4，均匀分布在模具周围12 排气槽的设计当熔体填充型腔时，必须排出型腔、浇注系统的空气和塑料本身挥发出的气体，否则会在塑件上产生气泡、凹坑、接缝、表面轮廓不清、褐色斑纹等缺陷，同时还会降低充模速度，因此，在设计浇注系统时必须考虑排气问题。通常排气有以下几种方式：（1） 充分利用模具零件间隙排气；（2） 在分型面上开设排气槽。排气槽宽度可取1.56.0mm，在离开型腔58mm后设计成开放的燕尾式排气槽，它的深度为0.010.02mm；（3） 防止排气槽正对着操作者，避免熔体从排气槽喷出伤人；（4） 利用排气塞（或称为烧结金属块）排气；（5） 在气体滞留区利用设置在塑件内侧的排气杆或真空泵实行强制性排气。该塑件采用点浇口进料，熔体经点浇口流入型腔充型，在成型凸模上设置有10个4的推杆将塑件推出，这些推杆的配合间隙可作为气体排出的方式，不会在顶部产生憋气的现象。同时，这些气体会沿着推杆的配合间隙、型芯固定板的配合间隙向外排出。13 冷却系统的设计在注射成型中，模具的温度直接影响到塑件的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，对模具温度的要求也不同。所以，为保证