显示器后盖产品开发设计及模具设计.doc

广东科学技术职业学院 显示器后盖产品开发设计及模具设计摘 要：毕业设计是在修完所选课程之后，我们走向社会之前的一次综 合性设计。应用所学的专业知识独立完成课题。注射成型加工质量的 优劣是塑料加工业技术发展水平的标志之一，同时反映了模具设计和制造的水平。本文根据显示器后盖的设计要求，分析了注塑模具设计与制造的特点，介绍了注塑模具的设计方法和流程。首先对塑件进行工艺性分析并拟定模具结构形式；然后选择注射机并对型腔数量及注射机有关工艺参数进行校核；接着确定成型方案：浇注系统设计、成型零件的结构设计、模架的确定、脱模结构的设计、侧向分型与抽芯结构的设计、导向结构和复位结构的设计以及温度调节系统的设计等。最后分析模具的整个工作过程及其可靠性。关键词：显示器后盖；注塑模；模具三维设计；模具结构；CAE；UGAbstract:Graduation project is a comprehensive design.in completing the selected course, we go before the community To apply our professional knowledge to complete tasks independently. Advantages and disadvantages of processing quality of injection molding is one sign of the level of plastic processing industry technological development, while reflecting the level of mold design and manufacturing.This paper, according to the design requirements of display back top，analyzes the design and manufacturing features of injection mould，and introduces the method of injection mould design as well. First of all, analyze the craft characteristic ofplastic and study out the form of mold structure. Secondly，select right injection machineand check on the number of cavities and the process parameters of the injection machine.Then, determine the shape scheme, which contains the design of feed system, thestructural design of forming parts, the confirmation of mould base, the design of ejectionstructure, lateral-parting with core-pulling structure, oriented structure as well astemperature-regulating system. Finally, analyze the whole working process of the mouldand its reliability throughout the process.Keywords: display back; injection mould; mold tridimensiona design;the form of mold structure;CAE;UG21 引 言111 国际、国内塑料模具成型发展概况112 塑料模具设计方法主要发展方向313 塑料模具的分类514 毕业设计思想简述52 塑料制件的工艺性分析及工艺结构设计921 塑件的工艺性分析9212塑件结构及成型工艺性分析：1022 拟定模具结构形式11221成型方案的确定11222分型面位置的确定11223确定型腔数量及排列方式11224模具结构形式的确定113 选择注射机及注射机相关参数校核1231 注塑机的技术规范1232 注塑机型号的确定1233 注射机型号的确定1334 注射机的有关校核13331塑件锁模力13332注射压力校核14333模具安装尺寸校核144 模具设计1541 成型零件的结构设计15411凹模机构设计15412型芯结构设计16413成型零件工作尺寸的计算174.2 浇注系统设计17421浇注系统设计原则17422主流道的设计18425冷料穴的设计194.3 模架的确定和标准间的选用204.4 脱模机构的设计2145导向机构和复位机构的设计2246 排气系统的设计2347温度调节系统的设计2348 模具工作过程255 结论25谢词26参考文献26321 引 言11 国际、国内塑料模具成型发展概况 模具在我国古代历史上就有了记载，历史悠久，80年代以来，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，我国模具工业发展迅速，1999年我国模具工业产值为 245亿，至2002年我国模具总产值约为360亿元，其中塑料模约30%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。在经历了“十五”期间和“十一五”头两年高速发展(这七年间年均增长速度达18)之后，由于受到国际金融危机影响，2008年下半年开始，中国模具工业发展速度己明显放缓，致使2008年全年模具总销售额与上年同比增长率跌进了个位数，只达到92左右，总量约为950亿元左右。我国塑料模工业历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。但我国的模具技术相对国外尤其是发达国家还有较大差距，尤其是大型、高精度模具方面更需快速发展。面临着重大发展机遇的同时，无疑也面临着更大的挑战。 随着塑料制品在机械、电子、交通、国防、建筑、农业等各行业 广泛应用，在我们生活中塑料制品无处不在，比如碟子、脸盆、椅子、梳子、电脑显示器外壳等，对塑料模具的需求日益增加，塑料模在国民经济中的重要性也日益突出。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经成为一个国家制造业水平的重要标志之。采用模具来进行产品的生产制造可以极大地提高产品的生产效率，降低生产成本，尤其对于具有复杂型腔且需要大量生产的产品，更具有其他加工方法无法比拟的优势。，随着我国经济的腾飞和产品制造也得发展，模具制造业也相应的进入高速发展的时期。可以预见，我国经济的高速发展将对模具产业提出更为大量、更为迫切的需求，特别需要发展大型、精密、复杂、长寿命的模具，同时要求模具设计、制造和生产周期达到全新的水品。塑料模具在高技术驱动和支柱产业应用需求的推动下，形成了一个巨大的产业链条，从上游的材料工业和加工、检测设备到下游的机械、汽车、摩托车、家电、电子通信、建筑建材等几大应用产业，塑料模具发展方兴未艾。 汽车、摩托车工业是国民经济五大支柱产业之一。2009年,凭借着1300余万辆的产销业绩,中国一举成为世界汽车产销第一大国，业界人士甚至用“井喷”来形容。从产业经济发展规律看，中国的人均GDP水平正处于3000美元-5000美元阶段，经济学家称之为“经济起飞期”，这种内在强劲的经济内需使汽车模具潜在市场巨大。据估计，汽车、摩托车行业每年需要100多亿元的模具。而中国大型精密模具的制造能力不足，目前中高档轿车的覆盖件模具几乎全部为进口产品。大中型内外饰件塑料模具也是需求的重点。发展科技含量高的大型精密汽车覆盖件模具和大中型内外饰件塑料模具是今后的重要工作。 随着中国汽车时代的到来以及中国摩托车出口的快速增长，以塑料替代木材和金属，会使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量大增，尤其是新材料及新成型技术的出现，使得塑料制品在汽车工业中的消费量日益增加。在一定意义上说，汽车塑料制品的用量能反映一个国家汽车工业的发展水平。德国每辆汽车平均使用塑料制品已经达到了近300公斤，占汽车总消费材料的22%左右，是世界上采用汽车塑料零部件最多的国家。日本每辆汽车平均使用塑料100公斤，约占汽车材料消费总量的7.5%。如日本一家公司开发销售的新型汽车，除座椅外，车顶、装潢材料、仪表盘等内饰件全部采用塑料制造。当前，汽车塑料制品的应用趋势已由普通装饰件发展到结构件、功能件，塑料原料的使用也由普通塑料（多用于汽车内饰件）扩展到强度更高、耐冲击性更好的复合材料或塑料合金。可以说，随着塑料材质及其成型技术与工艺的提高，塑料搭上飞驰的汽车，必然引来汽车塑料模具的大发展。 建筑业是国民经济的支柱产业，近年来我国建筑业的快速发展，给我国市场带来新的消费热点和经济增长点，并带动化学建材业的发展。由于国家已禁止使用铸铁管道，代之以塑料管材，预计2015年全国新建住宅室内排水管的85%及城市供水管的70%将采用塑料管。同时国家正在大力发展塑料门窗，预计2010年塑料门窗的普及率将达到30%-50%。 20世纪80年代以来，中国塑料门窗及给排水管件，在引进设备和技术的基础上，经过技术消化与开发迅速发展起来。“十一五”期间，塑料管道、塑料门窗、新型防水材料更成为化学建材产业的发展重点。 塑料建材不仅能大量替代钢、木和传统建材，而且具有节能、节材、保护生态、改善居住环境、提高建筑功能与质量、降低建筑自重、施工便捷等优点，将在今后得到越来越多的应用。化学建材挤出模具是用于生产新型化学建材的关键工艺装备，主要包括塑料异型材挤出模具、塑料管件模具、低发泡成型挤出模具等。其技术性能的高低直接影响着新型化学建材的质量与产量。塑料异型材挤出模具主要用于生产塑料门窗型材。据资料介绍，塑料门窗在德国门窗市场的份额高达80%，其它西欧国家市场份额也达到30%40%，中国目前正在大力推广塑料门窗。管件模具是加工难度较大的注塑模，用于生产城市建筑中塑料给排水管件。 预期塑料建材模具需求量将有较快增长，各种异型材挤出模具、塑料管材管件模具将成为模具市场新的经济增长点。 家电行业所需模具量年增长率约为10。一台电冰箱约需模具350副，价值约4000万元；一台全自动洗衣机约需模具200副，价值3000万元；一台空调器仅塑料模具就有20副，价值150万元；单台彩电大约共需模具约140副，价值约700万元，仅彩电模具每年就有约28亿元的市场。随着家电的普及以及家电市场竞争的白热化，外壳设计成为重要的一环，对家电外壳的色彩、手感、精度、壁厚等都提出新要求。业内人士普遍认为，大型、精密、设计合理（主要针对薄壁制品）的注塑模具将得到市场的欢迎。汽车工业近年来增长速度惊人，因此汽车模具潜在市场巨大。每一种型号的汽车都需要几千副模具，价值上亿元，而我国大型精密模具的制造能力不足。据介绍，目前我国高档轿车的覆盖件模具几乎全部为进口产品。有专家预测，在未来的模具市场中，塑料模具在模具总量中的比例将步提高，其发展速度将高于其他模具。 12 塑料模具设计方法主要发展方向CAD/CAM开发平台及其发展趋势CAD/CAM技术从诞生至今已有三十多年的历史，历经从二维绘图、线框模型、自由曲面模型、实体造型、特征造型等重要发展阶段，其间还伴随着参数化、变量化、尺寸驱动等技术的融入。 近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模 HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。通过这些年的努力，CAD/CAM技术在基础理论方面日趋成熟，同时推出了许多商品化系统，诸如Pro/Engineer，UGII,CATIA，Solid Works等。CAD/CAM系统的开发主要可分为三种方式：（1）完全自主版权的开发，一切需从底层做起；（2）基于某个通用CAD 系统的二次开发，如基于AutoCAD软件的二次开发；（3）基于CAD/CAM软件平台的开发，此类开发界于前两种方式之间，较二次开发可以更深入核心层，具有开发周期短、见效快、系统稳定性好和功能强等特点，当然平台的价格也很昂贵.当今比较流行的CAD/CAM平台很多，主要有ACIS，PARASOLID，CAS.CADE，Pelorus，DESIGNBASE等。可以得知CAD/CAM开发平台向着更深、更高层次发展，同时不断融入计算机软件新技术，并呈现出开放化、多元化发展趋势。CAD/CAM平台发展趋势概括如下：(1) 支持多种主流的计算平台，包括Windows &NT，Apple Power Macintosh、最流行的UNIX工作站（如Sun，SGI，DEC Alpha，HP 9000，IBM RS/6000等）。(2) 采用面向对象技术.对象具有封装性、多态性、继承性，使对象模块化、即插化，从而提高应用开发和软件维护效率，增强了代码的可重用性和互操作能力，最终达到改善应用整体质量的目标。(3) 采用软件组件技术与开放式结构。基于组件的功能可为设计者提供很大程度的柔性，通过组件技术提供的功能模块，开发者可方便地把它嵌入到应用中，并能够快速适应前沿技术和扩展核心功能。(4) 支持混合维造型线框、曲面、实体，在数据结构层采用统一的精确边界表示，支持流形与非流形拓扑，并在造型功能上做的越来越深入、广泛.如PARASOLID的复杂过渡处理、ACIS的可变形曲面、CAS.CADE的参数化和特征等功能。(5) 提供更用户化的功能。传统的CAD/CAM平台只提供最基本的几何造型功能，如基本图形的绘制、基本体素的生成.当今的平台则提供更上层的功能，如特征造型、约束造型.而且在提供造型功能的同时，提供诸如显示、交互、产品数据管理等功能，即提供了一个集造型、可视化、交互、数据管理为一体的集成化开发环境。这种集成开发环境可大大提高开发者的开发效率，更便于以CAD/CAM为核心的集成化、一体化产品的开发。除了模具CAD/CAE技术之外，模具工艺设计也非常重要。计算机辅助工艺设计（CAPP）技术已开始在中国模具企业中应用。由於大部分模具都是单件生产，其工艺规程有别於批量生产的产品，因此应用CAPP技术难度较大，也难以有适合各类模具和不同模具企业的CAPP软件。为了较好地应用CAPP技术，模具企业必须做好开发和研究。虽然CAPP技术应用和推广的难度比CAD和CAE为高，但也必须重视这一发展方向。 我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。2004年，模具进出口之比为3.7：1，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家。就注塑模技术而言，利用CAD可以在人的参与下，由计算机自动完成塑料制品的工艺分析、成型过程中塑料熔体的流动性分析和热分析以及有关注塑模的各种计算、设计和绘图工作。利用CAM，计算机可以控制数控机床自动完成模具零件的加工任务。如果CAD/CAE一体化，则整个注塑模的设计和加工制造工作都可以在人为参与下，与计算机自动完成。注塑模CAD/CAE技术在工业发达国家应用较普遍，市场上有商品化的系统软件出售，国内在这方面进行了不少研制工作，取的了一些成果，但在该技术的应用和推广方面与国外相比还有一定的差距，有待于进一步的改进完善。 上海市模具工业协会秘书长刘德普认为，未来我国的模具将呈现九大发展趋势：1. 模具日趋大型化。2. 模具的精度越来越高。 3. 多功能复合模具将进一步发展。4. 热流道模具在塑料模具中的比重逐渐提高。 5. 随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将快速发展。6. 标准件的应用将日渐广泛。7. 快速经济模具的前景十分广阔 8. 以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料模具的比例将不断增大。9. 模具技术含量将不断提高，中、高档模具比例将不断增大。13 塑料模具的分类塑料模具的分类的方法很多，按照塑料制件的成型方法不同可以分为以下几类：1. 注射模（又称注塑模）；2. 压缩模；3. 压注模；4. 挤出模；5. 气动成型模。以上是常见的成型方法，还有泡沫塑料成型模、搪塑模、浇铸模、回转成型模、聚四氟乙稀压锭模等。14 毕业设计思想简述本课题说明了一副注射模的一般设计流程，即注射成型的分析、模具的结构设计、注射模具设计的有关计算、模具总体尺寸的确定、结构草图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制等。其中模具结构的设计既是重点也是难点，主要包括成型位置和分型面的选择，模具型腔数的确定及型腔的排列，流道的布局和浇口位置的选择，模具工作零件的结构设计，侧面分型及抽芯机构的设计，推出机构的设计，拉料杆的形式选择，排气方式的设计等。通过这次毕业设计，应达到学校对毕业设计的要求，同时对于本具体的塑料注射模具的设计，应达到如下目的：1. 更深入了解聚合物的物理性能、流动性、成型过程中的物理、化学变化以及塑料的组成、分类及其性能。2. 更深入了解塑料成型的基本原理和工艺特点，正确分析成型工艺对模具的要求。3. 掌握各种成型设备对各类模具的要求。4. 掌握各类成型模具的结构特点及设计计算方法，能设计中等复杂模具。5. 具有分析、解决成型现场技术技术问题的能力，包括具有分析成型缺陷产生的原因和提出克服办法的能力。6. 在设计中熟练使用Pro Engineer和UG等3D造型软件和Auto CAD等2D绘图软件。7. 结合以前学过的专业课程，综合运用专业知识来完善这次毕业设计。8. 在设计过程中，还应该注意了解塑料模具的新工艺、新技术和新材料的发展动态，阅读外文资料，学习掌握新知识，更好地为本设计和振兴我国的塑料成型加工技术服务2 塑料制件的工艺性分析及工艺结构设计21 塑件的工艺性分析 图2-1塑件图211塑件使用材料及其工艺性特性如图2.1所示，该塑件使用材料为PC+ABS塑料：PC/ABS 聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和混合物 。PC/ABS合金具有ABS的加工性和PC的抗冲击性、耐热性，有优异的流动性，热变形温度可达80137，通常用于耐高温的电中。PC/ABS具有PC和ABS两者的综合特性。例如ABS的易加工特性和PC的优良机械特性和热稳定性。二者的比率将影响PC/ABS材料的热稳定性。PC/ABS这种混合材料还显示了优异的流动特性。收缩率在0.5%左右。物化性能该合金的吸湿性强，因此，在加工前将湿含量降至0.04以下。干燥温度随两种树脂含量不同而不同，一般在77121，干燥时间为34h。熔化温度：230300C。模具温度：50100C。注射压力：取决于塑件。注射速度：尽可能地高。 该物料的熔体粘度高，浇口凝固较早，因此，厚壁制品中往往有较大的缩孔。这是注塑重点要解决的问题。解次此问题的关键是模具的浇注系统要配有加热等温控装置。 物料的温度控制也是难点之一。如果温度太高，则ABS组分中橡胶分子链中双键则交联固化，使制品的韧性变差；如果温度太低，则PC组分未塑化好，制品的缺陷较多。要解决此问题，首先要清楚该合金中各组分的质量份数。然后才可能确定合适的加工温度范围。注塑工艺注塑模工艺条件:干燥处理：加工前的干燥处理是必须的。湿度应小于0.04%，建议干燥条件为90110，24小时。熔化温度： 230300。模具温度：50100。注射压力：取决于塑件。注射速度：尽可能地高。 应用范围典型应用范围:计算机和商业机器壳体、电器设备、草坪园艺机器、汽车零件仪表板、内部装修以及车轮盖。常见问题溢料飞边、气泡、缩痕、熔接痕、烧焦及黑纹、银丝及斑纹、表面划痕、表面雾状及花纹、烧焦变色及杂质、烧黑、光泽不良、龟裂泛白、颜色不均、脆弱、分层剥离、翘曲变形、脱模不良、模具严重腐蚀PC+ABS的注射参数：注射类型：螺杆式螺杆转速：2830r/min喷嘴类型：形式 直通式；温度：230240料筒温度：前段 230275；中段 230270；后段 200230模具温度：80100注射压力：70100Mpa保压力：5070Mpa注射时间：2090s 本次取60s高压时间：05s 本次取5s冷却时间：20110s 本次取65s总周期（成型时间）：为130s后处理方法：红外线灯、烘箱；温度 90100；时间 710小时212塑件结构及成型工艺性分析（1）结构分析产品结构如图2-1所示，此塑件具有复杂曲面型腔，结构较复杂，型腔内部有很多加强筋。产品强度要求高，耐冲击，有很好的耐磨性，截面面积较大，内凸孔，由于外形的特殊性，给模具设计增加了一定难度，在注塑成型时，必要时用到抽芯才能实现零件的成型与出模，又由于塑件脱离型芯时，塑件上的大孔影响到脱模，但抽芯机构会增加设计成本，影响注射成型效率，同时塑件较薄，可以强制脱模。综合考虑，选择顶杆强制脱模，避免采用抽芯机构的带来的负面影响。（2）成型工艺性分析1）由于显示器后盖要与显示器用螺栓相连接，同时要与显示器吻合，所以对塑件的孔的尺寸精度要求较高，需保证能够准确相连，对显示器后盖与显示器相接触的四个面也要保证高的尺寸精度，故采用标准公差尺寸的MT3，塑件中其余采用标准中的MT52）塑料制品的表面粗糙度由塑料材料的使用要求和塑料原料的特性来选取，由成型元件的表面粗糙度所决定。本制品对表面粗糙度要求为粗糙度值6.3根据要求取确定成型零件的表面粗糙度也为6.3，内外表面的粗糙度需相同。 3）塑件材料为PC+ABS，脱模斜度为40130，由于该显示器后盖本身就具有一定的斜度，而且此材料流动性好，摩擦力小，塑件易脱模，脱模斜度选择1。22 拟定模具结构形式221成型方案的确定考虑到塑件的结构特点，以显示器后盖的下表面作为分型面，由于塑件尺寸较大，故采取一模一腔。模具工作过程为：型芯固定在动模板上。注射完毕，型腔首先脱离塑件，塑件包裹在型芯上，然后推出机构开始运动，使塑件强制脱模，塑件需要后处理，得到符合要求的塑件制件，此种设计避免了滑块抽芯机构的设计，结构简单，加工容易，运动机构简单可靠，生产成本低，效率高。222分型面位置的确定模具上用以取出制品和浇注系统凝料的的分离的接触面称之为分型面。（1）分型面的选择原则： 分型面应选择在制品的最大截面处；尽可能使制品留在动模一侧；有利于保证 制品的尺寸精度；有利于保证制品的外观质量；尽可能满足制品的使用要求；尽量减小制品在合模方向的投影面积，以减小所需的锁模力；长型芯置于开模方向，当制品在两个相互垂直的方向都需设置型芯时，应将较短的型芯置于侧抽芯方向，以利于减小轴拔距；有利于排气；有利于简化模具结构。（2）根据以上原则，结合塑件结构形式选择如图所示分型面，可以较好的满足注射工艺要求。223确定型腔数量及排列方式一般来说，大中型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构。该塑件是配合精度要求较高，其余部分精度要求不是很高，同时塑件尺寸较大，虽采用多腔模具可提供独特的优越条件，使生产率大为提高，但对注塑机及空间要求较大，综合考虑，拟采用一模一腔。224模具结构形式的确定 根据塑件形式，保证制品的质量和低成本，模具结构选择UG模架库里标准模架。用四根导柱导套组成导向部件来确保动模与定模合模时能准确对中；浇口采用直浇口，结构简单，效率高；塑件通过顶杆强制顶出；推出结构的复位由两根复位杆完成；成型部件由凹模和型芯组成,合模后便组成了模具的型腔,凹模由凹模固定板用螺钉从背部固定,型芯通过T 型槽安装在支撑板上。3 选择注射机及注射机相关参数校核31 注塑机的技术规范注射成型能够加工出外形复杂、尺寸精确和带有嵌件的塑料制品；生产效率高，易实现自动化。注射机是注射成型的主要成型设备，是保证产品质量和生产效率的关键。注射机的基本技术参数包括：注射量、螺杆直径、螺杆长径比、理论容量、注射压力、螺杆转速、合模力、移模行程、拉杆内距、最大模厚、最小膜厚、顶出行程、顶出力、顶出杆根数、功率等。32 注塑机型号的确定（1）在UG中对塑件的体积、质量进行测量得：图3-1 塑件的体积属性由图3-1得单个塑件体积为：V1=941.105cm 密度为1.15g/cm 质量m=1.15941.105=1.082kg（2）浇注系统凝料体积的初步估算：根据经验，制品所需浇注系统的体积一般为制品体积的1.21倍，当物料粘度高、制品体积小、型腔数量多，又需做平衡浇注系统时，浇注系统的体积甚至还要大。由于本次用料为PC+ABS流动性好，粘度低，制件体积较大。因此浇注系统的凝料可按制品的0.6倍计算，由于该模具采用一模量腔，得浇注系统凝料的体积为：V2=V0.6=564cm（3）该模具一次注射所需要的注射量为V=V1+V2=1505.cm m=15051.15=1.730kg33 注射机型号的确定根据以上的计算初步选定型号为海天国际的HTF/TJB卧式注塑机其主要参数见表3.1表3.1 HTF/TJB卧式注塑机的主要技术参数浇注系统螺杆型号B型锁 模 系 统合模方式液压-机械式标称注射量/cm3456锁模力/KN7800螺杆直径/mm100拉杆内间距mm980980注射重量/g3145最大行程/mm980注射压力/MPa184最小模厚/mm400螺杆转速（r/min）0110最大模厚/mm980塑化能力（kg/h）60顶出行程/mm260螺杆转速（r/min）0110顶出力/KN186料斗容量/kg200外形尺寸/m10.52.63.8注射方式螺杆式电动机功率/kw6034 注射机的有关校核331塑件锁模力F= （3-1）式中 F为塑件所需的最小锁模力;P为塑件熔体对型腔的平均压力，取30Mpa;A为单个塑件在分型面上的投影面积，该塑件为87335.2A为浇注系统在分型面上的投影面积，该模具中浇注系统的浇口为点浇口，投影面积很小，忽略这部分的压力。把数据代入公式中的F=2620KN由于：2620KN7800KN所以符合要求。332注射压力校核注射机的额定注射压力即为该机器的最大压力, 应该大于注射成型所需调用的注射压力P,即 ： P （3-2）式中 为安全系数，通常取1.251.4。本次模具设计取1.4=184Mpa； P=1.4（70100）Mpa184Mpa 满足 P, 符合设计要求。333模具安装尺寸校核1）喷嘴尺寸（1）主流道的小端直径D 大于注射机喷嘴d，通常为 （3-3） 对于该模具d=4mm,取D=4.5mm,符合要求。主流道入口的凹球面半径 应大于注射机喷嘴球半径SR，通常为 （3-4）对于该模具SR=15.5mm，取SR=16.5mm，符合要求。2）定位圈尺寸注射机定位孔尺寸为 ，定位圈尺寸取,两者之间呈较松动的间隙配合，符合要求。3）最大与最小模具厚度模具厚度H 应满足 （3-5）式中 =400mm, 980mm；而该套模具厚度H=727，符合要求。 3.3.4开模行程和推出机构校核 1)开模行程校核 （3-6）式中 H注射机动模板的开模行程，取980mm；塑件推出行程，该设计中大约取25mm包括流道凝料在内的塑件高度，其值为195+125=320mm所以，=25+320+（510）696mm,所以符合要求。4 模具设计41 成型零件的结构设计注射模具的成形零件是指构成型腔的模具零件，包括凹模、型芯、成形杆等，凹模用以成型制品的外表面，型芯用以成型制品的内表面，成形杆用以成型制品的局部细节。成形零件作为高压容器，其内部尺寸、强度、刚度、材料和热处理以及加工工艺性，是影响模具质量和寿命的重要因素。411凹模机构设计凹模是成形制品外表面的成形零件，按凹模结构的不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种形式。本次设计凹模采用整体式，即凹模完全是在定模板上加工，从而使得结构简单、牢固，不易变形，并且塑件无拼缝痕迹。凹模在本次设计中主要用定成型显器后盖的的外表面。凹模的结构形式及主要尺寸如图4-1所示，由于塑件有直径很小的孔，为防止型芯突起的部分受料流冲击，及防止合模时引起合模不严，在凹模一侧，设置了工艺孔，以加强模具的强度和延长使用寿命。 a 凹模三维实体图 b 凹模二维平面图图4-1 凹模型腔412型芯结构设计型芯用来成形制品的内表面。当型芯用来成形制品的整个内部形状时，又称之为主型芯或凸模。型芯分为整体式和组合式两类。形状大而简单的型芯可与模板作为整体，考虑到方便加工和节省贵重钢材，以及便于更换维修型芯等，通常采用单独制造型芯，然后嵌入模板的形式。本次设计中型芯单独制造，主要用来成型显示器后盖的内表面。将其嵌入到支撑板的导滑槽中，便于滑动。型芯的结构及主要尺寸如图4-2，由于塑件批量不大，为节约成本，塑件上面的工艺孔在型芯上直接加工避免抽芯机构，若在工作过程中，磨损较严重，可进行适当的修补。a凸模三维实体图 b凸模二维平面图4-2 凸模型腔413成型零件工作尺寸的计算模具内构成塑件成型体的尺寸称作工作尺寸又叫成型尺寸，成型尺寸分到各个成型零件上，主要有凹模、型芯、拼块等的径向尺寸，凹模深度或型芯高度、中心距尺寸等。设计模具时，应根据塑件的尺寸和公差要求确定相应成型零件的工作尺寸及公差。对塑件上精度要求高的尺寸成型零件的尺寸精度需作相应提高，并做细致计算。本次设计利用UG/MoldW izard软件，成型零件的工作尺寸已经在分模时，由系统自动生成，曲面尺寸由三维数字模型确定，由型面和型腔数控加工程序编制时直接读取三维模型信息即可，模具具体尺寸由图4-1、4-2,可知。对塑件进行工艺分析时，已经确定显示器后盖与显示器相接触的四个面也要保证较高的尺寸精度，采用标准公差尺寸的MT3，对性的模具部分，采用IT10的模具机械制造公差，塑件中其余采用标准中的MT5，对应的模具本分采用模具机械制造公差IT11。根据塑件对表面粗糙度的要求，加工型芯和型腔的表面粗糙度值设为6.3421浇注系统设计原则浇注系统是指注射模中从主流道的始端到型腔之间的熔体进料通道，浇注系统的结构及其尺寸关系到塑料的填充过程，并在很大程度上影响塑件的成型质量。分为普通浇注系统和热流道浇注系统两大类。普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴等几部分组成的。浇注系统的设计原则：（1）应深入分析塑料的工艺性能，设计适合塑料工艺性能的浇注系统。（2）应能顺利地引导熔体充满型腔，在填充过程中不产生紊流或涡流，使型腔里的气体能顺利的排出。（3）尽量减小浇注系统的体积，降低塑料损耗。（4）流程要短，避免流道有过多的弯折，这样既节约充模时间，又减少塑料熔体的热量和压力损耗；使注射压力得到有效地传递，降低注射机的能耗。（5）应防止型芯或嵌件受料流冲击而发生变形或移位。（6）去除和修整浇口残痕方便，无损塑件使用性能和外观。422主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。卧式注射模的主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。角式注射模的主流道是沿着合模分型面开设的，一般设计成圆柱形,本次采用圆锥形主流道。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。结构形式如图4-3 a 浇口套三维实体图 b浇口套二维平面图图4-3 主流道（1）主流道尺寸1)主流道小端直径为了使凝料顺利拔出，主流道的小端直径D应少大于注塑机喷嘴直径d即： D=d+（0.51）=4+（0.51） （4-1）取4.5 2）主流道入口的凹坑球面半径也应该大于注射机喷嘴球头半径，即mm= 14.5+（12） （4-2） 取15.5 3）主流道长度 主流道的长度L 按模板厚度来确定。本次设计应恰好保证与塑件相连，取280mm 4）主流道大端直径主流道的半锥角 通常为1 2，过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气；过小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大。在本设计中 取1.5， （4-3）取=20mm（1） 主流道浇口套的形式 由于主流道要与高温塑料熔体及注射喷嘴反复接触，所以在注射模中主流道部分设计成可拆卸更换的浇口套，如图4-4所示a 定位环三维实体图 b定位环二维平面图图4-4 交口套425冷料穴的设计冷料穴的作用是贮存因两次注射间隔而产生的冷料以及熔体流动的前锋冷料，以防止熔体冷料进入型腔。冷料穴穴口直径率大于流道末端直径，其容积大小应根据塑件成型的实际情况而定。本次模具设计由于是直叫道直接与塑件相连，并未设计分流道，故无需设计冷料穴，较容易实现自动化操作。43 模架的确定和标准件的选用 由前面型腔的布局以及相对的位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合标准模架，在model 选用HASCO-E公司的Typel（F2M2）类型的模架，选择“546696”规格的模架。模具上所有螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量不要有突出部分；模具外表面应光洁，加涂防锈油。两模板之间应有分模间隙，即在装配、调试、维修过程中，可以方便地分开两块模板。结构形式如图4-5所示 a 模架三维实体图 b 模架二维平面图图4-5 模架三维实体图1.定模座板（646mm696mm、厚46mm）定模座板是模具与注射机连接固定的板，材料为45 钢。通过6 个M12 的内六角圆柱螺钉与定模板连接；定位圈通过4 个M12 的内六角圆柱螺钉与其连接。2. 定模板（ 546mm 696mm、厚300mm）用于固定导套、浇口衬套、楔紧块等。定模板材料为45 钢，有一定的厚度，通过上面计算可知其有足够的强度。其上的导套孔与导套采用H7/m6 配合；定模板与浇口衬套采用H7/m6 配合；上面还开有4 个斜孔用于安装斜导柱，从而实现滑块的侧抽芯,斜导柱与斜孔采用H7/n6 配合。 另外，定模板上还开设了冷却管道，用于冷却型腔。3.动模板（546mm696mm、厚96mm）用于固定导套、成型塑件底座、安装滑块等，材料为45 钢。通过4 个M16 的内六角圆柱螺钉与动模固定板连接；开有台阶孔、导向孔、安装孔，便于导套、限位螺钉、顶杆以及复位杆的安装。同时，动模板底部开有T 型槽，便于滑块的滑动。其上的导套孔与导套采用H7/m6 配合；顶杆与安装孔采用H7/k6 配合。4支撑板（546mm696mm、厚度116mm）支撑板应具有较高的平行度和硬度，材料使用45号钢。模具的型芯通过支撑板的T形槽进行安装，并可在上面进行滑动。同时，其上开设有台阶孔，安装孔以及螺钉孔，便于导柱、复位杆、限位螺钉、顶杆的安装以及动模座板和垫块的连接固定。5垫块（546mm696mm、厚度126mm）垫块主要作用是在动模座板与支撑板之间形成推出机构的运动空间，或调解模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度的要求。该模具垫块采用45号钢。6动模座板（646mm696mm、厚度46mm）材料为45号钢，通过4个M8的内六角援助螺钉与4个支承柱连接。其上另开设有台阶孔、通孔，便于限位钉的安装以及与垫块及支撑板的连接固定。7推板（420mm696mm、厚度36mm）材料为45号钢。其上的导向孔与支承柱之间采用H7/f7配合，同时用4个M12的内六角圆柱螺钉与推出固定板固定。8推出固定板（420mm696mm、厚度27mm）材料为45号钢。其上的导向孔与支承柱之间同样采用H7/f7配合，另外开设有台阶的孔，便于顶杆和复位杆的安装和固定。44 脱模机构的设计注射成型每一循环中，塑料制品必须准确无误的从模具的凹模或型芯上脱出，完成脱出制品的装置成为脱模机构。（1） 脱模机构的设计原则 脱模机构的设计应遵循以下原则:尽可能使制件留在动模一侧，以便借助开模力驱动的脱模装置；防止制品变形和损坏；力求良好的制品外观，推出位置尽量选在制品内部或外观影响不大的位置；结构合理可靠，制造方便。（2）塑件的脱模机构的结构设计a 顶杆实体图 b 顶杆二维平面图图4-6本次设计采用的是顶杆脱模机构，其结构如图4-6所示，其主要由推出部件、推出导向部件和复位部件等组成。本模具中，推出部件主要包括顶杆、推板、推出固定板、限位钉、导向部件主要是支承柱；复位杆。脱模顶出过程：该模具中，型腔首先与塑件分离，待型腔离开塑件后，顶杆在注射机顶出液压缸的推力作用下开始运动，顶出塑件。顶杆的结构形式和固定方式本次设计采用的是直圆柱形顶杆，并通过推板和推出固定板将其固定。除配合部分外，其余部分都有0.5mm的单边间隙，一部分是为了排气需要，其余都是为了防止在制造模具时产生的孔距误差，引起组装后推出机构工作不顺畅。给顶杆底部固定部分以较大的自由度，调整位置并定心自如后再用螺栓紧固。另外，顶杆与顶杆孔采用H8/f8间隙配合，既不产生溢料，又使排气效果良好。 45导向机构和复位机构的设计导向机构主要用于保证动模和定模两大部分或模内其他零部件之间的准确定位和开合，起定位和定向的作用。（1） 导向机构的设计导向机构利用导柱和导向孔之间的配合来保证模具的对合精度。该模具导向机构设计包括：导柱和导套设计；支承柱和推板导向孔的设计。 导柱和导套的设计1）该模具采用的是四根带头导柱，采用碳素工具钢T10A经淬火处理，硬度为56HRC60HRC，表面坚硬而耐磨。2）为使导柱能顺利进入导向孔，导柱的端部做成圆锥形的先导部分。3）导柱的直径由模架可知为35，具有足够的抗弯强度。4）导柱的安装形式：该模具中导柱与导向孔采用H7/f7间隙配合，而与安装孔采用的H7/k6间隙配合，配合部分的表面粗糙度为0.8m。5）该模具导套采用的是带头导套，采用T10A。6）为使导柱比较顺利进入导套，在导套前端倒有圆角。7）导套孔的滑动部分按H7/f7间隙配合，导套外径按H7/m6过渡配合。支承柱与推板导向孔的设计该套模具中支承柱通过螺钉固定在固定板上。支承柱除了起导向作用外，还支撑着支撑板，从而改善了支撑板的受力状况，大大提高了支撑板的刚性，该模具设置了四个支承柱，它们与导向孔之间采用H8/f7的配合。（2） 复位机构的设计 复位机构就是在模具闭合时顶出系统的各个元件恢复到原来设定的位置，如顶杆、顶管、顶块等，由于它们的端部一般并不直接接触到定模的分型面，所以模具闭合时并不驱动它们复位，则必须靠复位机构使其复位。复位机构大体分为复位杆复位、弹簧复位、顶杆兼做复位三种。a复位杆三维实体图 b 复位杆二维平面图图4-7复位杆本次设计采用复位杆复位，结构如图4-7所示，其制造简单，动作稳定可靠。它与顶杆同时安装在推出固定板上，其位置的分布避免了它与滑块的运动干涉，合模时定模定模分型面推动复位杆并带动推出系统同时复位。 此外，本次设计中复位杆采用两根均匀分布，以保证复位过程中推板的移动平衡；复位杆对推出固定板还起导向作用，与动模的配合精度为H7/f7；复位杆的材料为T10A，硬度为56HRC60HRC；在合模时，为了避免同定模发生烦扰而合模不严，安装时，复位杆应低于