电视机外壳结构和模具设计毕业论文.doc

电视机外壳结构和模具设计毕业论文1 绪论1.1 我国塑料模具工业的发展现状及特点 我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5Kg 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星.K模具有限公司制造多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.02mm0.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距1。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50%80%相比，差距较大2。 在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG、美国Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展3。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、华中科技大学开发的注塑模 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4。近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大影响，但总体使用量仍较少。塑料模具标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度的商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%80%相比，仍有差距。据有关方面预测，模具市场的总体趋势是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展，使各种异型材挤出模具、PVC塑料管材接头模具成为模具市场新的经济增长点，高速公路的迅速发展，对汽车轮胎也提出了更高要求，因此子午线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展也将高于总平均水平；以塑代木，以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大；家用电器行业在“十五”期间将有较大发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大；而电子及通讯产品方面，除了彩电等音像产品外，笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展，这些都是塑料模具市场的增长点5。1.2 我国塑料模具工业和今后的主要发展方向(1)提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。 (2)在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具 CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。 (3)推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要。(4)开发新的成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式6。(5)提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件的规格品种。 (6)应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。 (7)研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提7。1.3 论文的主要研究目标及内容（1） 设计目标 完成电视机外壳的结构设计。 完成电视机外壳的模具设计。 完成电视机外壳零件图和模具装配图的绘制。（2）设计的主要内容本论文，主要是对电视机外壳结构和模具设计做了研究和探讨，所做的工作主要有以下几个方面： 了解电视机外壳在当前社会上发展的结构形式状况，以这些情况为主要思路，设计出电视机外壳的结构形式。 根据电视机外壳的结构形式，选出模具的基本模架，然后根据外壳的工艺要求设计出外壳的成型零件和模具所有构件。 对模具进行结构调整。以得到符合实际生产要求的模具。（3）设计的关键技术问题在设计模具的过程中，要解决的最主要问题是，各个构件之间相互配合的问题。各个构件之间选用合适的配合的方式，使各个构件之间不发生碰撞，灵活自如，整个模具平稳运作。2 电视机外壳材料的成型工艺参数及工艺分析目前，塑件材料主要分为热固性塑料和热塑性材料两大类。成型的方式有：注射、压缩、压注等多种。本次毕业设计采用热塑性材料即ABS工程塑料，注射成型。2.1 成型工艺参数塑件的成型工艺参数主要是温度、压力和时间三大要素。温度 注射成型过程中需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度等。（1） 料筒温度 料筒温度的选择应保证塑料塑化良好，能顺利实现注射，而不会引起塑料分解。（2） 喷嘴温度 料筒和喷嘴温度的选择应与其它工艺条件相配合。料筒和喷嘴温度对成型条件及塑件的物理力学性能影响十分显著。 （3） 模具温度 模具温度对塑件的内在性能和表现质量有很大影响。模具温度根据塑件是否结晶、塑件的尺寸和结构要求等。压力 注射成型过程中的压力包括塑化压力和注射压力两种，它们都直接影响塑料的塑化和塑件的质量。（1） 塑化压力 注射过程中塑化压力的大小是随塑杆的设计、塑件质量的要求以及塑件的种类等的不同而异。（2） 注射压力 注射压力的大小取决于注射成型机的类型、模具结构、塑件壁厚、塑件种类和注射成型工艺等。时间 一次注射成型周期包括注射时间（充模时间和保压时间）、闭模冷却时间和其它时间（开模、脱模、涂脱模剂、安放嵌件、闭模等时间）。（1） 生产中充模时间为35s。注射时间中的保压时间所占比例较大，一般约为20120s。在浇口处熔料凝结之前，保压时间的长短对塑件尺寸精度有直接影响，而浇口处凝结之后则无影响。保压时间以塑件的收缩波动范围最小的时间为准。（2） 冷却时间取决于塑件厚度，塑件的热性能和结晶性能，以及模具温度。冷却时间约为30120s范围内。冷却时间过长会对复杂塑件造成脱模困难。注塑成型工艺控制因素：温度、压力和时间，都需要根据塑料品种、塑件壁厚和形状以及模具结构来恰当的选定。2.2 工艺分析2.2.1 结构分析电视机外壳结构如图2-1所示，材料为创维公司生产的（ 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）共聚物（ABS）。收缩率为0.40.7,本设计中选用收缩率为0.5。制品的平均厚度为2.4mm，轮廓尺寸为394.5mm272.8mm11.8mm。它正面有电源按钮，背面有很多自攻螺丝的立柱及筋条，且外形尺寸较大，表面质量要求高。其设计难点在与如何设计浇注系统，使整个制品流动性平衡、注塑压力和锁模力尽量低，以及如何防止螺柱筋条及局部壁厚不均产生的缩痕。 图2-1 电视机外壳 2.2.2 材料成型工艺分析 （1）化学和物理性能：ABS 是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯3 元单体共聚物，每种单体都有不同性能：丙烯腈具有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；在本设计中选用的收缩率为0.5。苯乙烯具有易加工、高光洁度、高强度的特性，因而ABS 是具有“坚韧”、“质硬”、“刚性”的材料。从形态上看，ABS 是非结晶型材料。三种单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS 的特性主要取决于三种单体的组成比例及两相中的分子结构，因此市场上产生了不同品质的ABS 材料。如ABS 与#372 有机玻璃熔接性良好，可作双色成型塑件。不同品质的材料提供不同的特性，如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲性能等。 （2）成型特点：流动性中等，有超强的易加工性、外观特性、低蠕变性和优异的尺寸稳定性及很高的冲击强度。 （3）注塑工艺及模具条件：干燥处理：ABS 具有吸湿性，注塑成型之前要进行干燥。建议干燥条件：80-90下最少干燥2小时，且材料温度波动应保证小于0.1%。熔化温度：210-280；建议温度：245。模具温度：25-70。（模具温度将影响塑件光洁度，模具温度较低则会导致成型制品的光洁度较低）注射压力：50-100MPa。注射速度：中等高速。 （4）典型应用范围：电器外壳、汽车仪表盘、蓄电池槽、热空气调节管、凸轮及手柄等。2.2.3 脱模斜度的确定 由于制品冷却后产生收缩时会紧紧包在凸模上，或由于黏附作用而紧贴在型腔内。为了便于脱模，防止制品表面在脱模时划伤、擦毛等，在制品设计时应考虑其表面在合理的脱模斜度。脱模斜度的大小，尚没有精确的计算公式，主要凭经验或查表，所以本设计中ABS 的脱模斜度取2通过软件PRO/E分析依次点击模具分析拔模检测零件拖拉方向角度选项显示计算如图2-2所示 图2-2 拔模分析从图中可以看出，零件的内表面显示为紫红色，表明在该拔模方向上和设定的拔模角度值内无拔模干涉现象。2.2.4. 加强筋与增强结构为了确保外壳的强度和刚度在外壳的内表面设置加强筋结构，同时可以改善成型是塑料熔体的流动状况。设计主要的考虑有五个方面： （1）尽量减少塑料的局部集中，以免产生缩孔和气泡。 （2）加强筋的尺寸不宜过大，尽量矮一些、多一些。 （3）加强筋之间中心距大于两倍壁厚，这样既可以避免缩孔产生，又可以提高塑件的强度和刚度。 （4）加强筋布置的方向与熔体流动的方向一致，有利于熔体充满型腔，避免熔体流动受到搅乱。（5）加强筋的端面与塑件支承面平行，有一定距离。如图2-2，2-3，2-4所示，电视机中有很多加强筋。圆柱孔加强筋 图2-3 加强筋 图2-4 加强筋的长宽 图2-5 加强筋的厚度2.2.5. 圆角与孔 （1） 圆角 本外壳上的转角处采用圆弧过渡，这样不仅避免了应力集中，提高了强度，而且还使塑件变得美观，有利于塑料冲模时的流动。内壁圆角半径是壁厚的一半，外壁圆角半径为壁厚的1.5倍，圆角半径不应小于0.5 mm。本外壳转角的设计尺寸为：R=1.5H=3.6 mm，r=0.5H=1.2 mm。外壳的转角处设计如图2-5。 图2-6 转角 （2） 孔 本外壳上的孔有电源按纽孔，直径分别3.2mm，6.2mm。如图电源孔图2-7 电源孔3.注射机型号的确定3.1 注射量的计算根据PRO/E 建模，密度由表可查得=1.041.07g/cm（在本设计中取1.05g/）依次点击分析模型质量属性得到塑件的质量为m=105.13g，所以塑件的体积为：V=m/p=105.13/1.05100.12而流道凝料的质量1 m 未知，在此按m 的0.6 倍来计算。由于是一模一腔，则总的注射量是： M = n*m+ m = n*m+ 0.6n*m =1.6*100.12= 160.192g3.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需要的锁模力计算根据PRO/E 建模，对塑件投影面积分析得A 为36591.1m。流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积a ，在模具设计前是个未知数，根据型腔模的统计分析，大致是塑件在分型面上的投影面积的0.20.5 倍, 结合本设计的实际情况取0.4，则总的投影面积计算为：A = nA + a = A + sA所以：A = 236591.1 + 0.436591.1 =87818.64m从而得到F f = AP式中， F 注射机的额定锁模力（N）； f 模具型腔内塑料熔体平均压力（MPa），一般为注射压力的0.3 0.65 倍，通常为2040MPa，在此设计中取35MPa ；Ff =87818.6435 = 3073052.4N ，则F650KN 。3.3 注射机型号的确定 注射机规格主要是根据塑件的大小及型腔的数目和排列方式来确定，在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下进行注射机相关参数的计算。在本设计中，根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值，初步选用常熟市塑料机械总厂SZ-250/1250 卧式注射机，主要技术参数：理论注射量/ =270螺杆（柱塞）直径/= 45注射压力/MPa=160注射速率/(g/s)=110塑化能力/(g/s) =18.9螺杆转速/(r/min) =10200锁模力/kN =1250拉杆内间距/ =415415移模行程/=360最大模具厚度/=550最小模具厚度/=150锁模型式为双曲肘喷嘴口直径/=3定位孔直径/=160喷嘴球半径/=SR204 模架（模体的确定）4.1标准模架组合形式 新标准中模架以直浇口与点浇口为基本形式,其分类如图5-1所示。标准模架直浇口点浇口直浇口A型直浇口B型直浇口C型直浇口D型点浇口DA型点浇口DB型点浇口DC型点浇口DD型 图4-1 新标准模架的分类根据本次设计的外壳结构选用直浇口C型模架。在AutoCAD中运用外挂软件“燕秀工具箱”，选择如图4-2所示： 图4-2模架的调用 标准模架2D图如4-3所示 图4-3 标准模架2D图5 模具型腔设计5.1 型腔数的确定型腔数的确定，主要跟注射机的最大注射量、额定锁模力、塑化速度、制品的精度要求、生产的经济性等因素有关。考虑到本次设计的设计要求，本次设计采用一模一腔结构，配套生产。5.2 分型面的确定分型面的选择受到塑件的形状、壁厚、尺寸精度、及其形状、塑件在模具内的成型位置、脱模方法、浇口的形式及位置、模具类型、模具排气、模具制造及其成型设备结构因素的影响。本次设计，分型面的选择考虑七个方面：（1） 便于塑件的脱模。 （2） 考虑塑件的外观。 （3） 保证塑件的尺寸精度。 （4） 有利于防止溢料，考虑飞边在塑件上的位置。 （5） 有利于排气。 （6） 考虑脱模斜度对塑件尺寸的影响。 （7） 使成型零件便于加工。首先分析图形以零件低端最大轮廓处我外侧分型面。如图所示5-1 图5-1 分型面最大边沿处内侧有个斜坡所以让斜坡以上的部分从上模脱出。如图所示5-2电源孔部分留在下模如图5-2所示电源孔 图5-2 电源孔和电视机内侧的分型面外壳的形状、尺寸精度要求，分型面的选择可在最大面积处见2D图：图5-3上下箭头分开处为分型面。 图5-3 分型面5.3 成型零件的结构设计成型零件是构成模具型腔的零件，通常包括凹模、凸模、型芯、螺纹型芯、螺纹型环等。由于型腔直接与高温高压的塑料相接触，它的质量直接关系到塑件的质量，因此要求它有足够的强度、刚度、硬度和耐磨性，以承受塑料的积压力和料流的摩擦力，达到足够的精度和表面粗糙度。根据PRO/E 建模模具制造创建型腔分型面分割体积块铸模制作出凹凸模仁。5.3.1成型零件工作尺寸的计算（1）成型零件的尺寸成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件的尺寸，它通常包括凹模和凸模的径向尺寸（包括矩形的长和宽）、凹模和凸模的高度尺寸以及位置尺寸等。一般情况下，影响成型零件及塑料公差的塑件的一个深度尺寸Hs=20 ，查表得=0.22 ，按照平均收缩率计算凹模深度尺寸公式式中， Hm凹模的深度尺寸， S塑料的平均收缩率，% Hs塑件高度公称尺寸， 塑件公差值， z凹模深度制造公差，mm按照平均收缩率计算型芯径向尺寸公式为式中LM组合型芯的径向尺寸， S 塑料的平均收缩率，% Ls塑件径向公称尺寸， 塑件公差值，z组合型芯制造公差，（2）型腔壁厚计算 在注射成型过程中，型腔承受塑料熔体的高压作用，因此模具型腔应有足够的强度和刚度。强度不足将导致塑性变形，甚至开裂。刚度不足将产生过大弹性变形，导致型腔向外膨胀，产生溢料间隙。在本次设计中按整体式矩型型腔计算。如图5-4所示。图5-4 型腔厚度图按刚度计算侧壁的厚度S： 矩型型腔受塑料熔体压力时，四壁变形，两长边大于两短边，当长、短边侧壁厚度相同时，长边能满足要求，短边更无问题，因此，侧壁厚度计算归结为长边厚度的计算。 式中 S型腔侧壁厚度（）； h型腔侧壁受压高度（）； L型腔长边长度（）； E模具材料的弹性模量（碳刚为2.1105MPaMPa）； p型腔压力（取35MPa）； 任一自由边中点的允许变形量，由塑料宽度公差，由经验式计算决定； C常数，由近似公式计算； 在本设计中S（长边侧壁）取值为50 ，短边侧壁取值为40 ，通过计算符合要求。按刚度计算底板的厚度（ s h ）： 由两端平行支架的整体式矩形型腔的底版，可视为受均布载荷四周固定的矩形板，底版的长边和短边分别为L 和b，其最大翘曲变形发生在板的中心。 式中 h整体式矩形底版厚度（）； P型腔压力（取35MPa）； b矩形板受力短边长度（）； L矩形板受力长边长度（）； E模具材料的弹性模量（碳刚为2.1 105MPa）； 允许变形量，塑件高度公差决定； C由L b之值决定的常数，查表可得C =0.026在本设计中，通过计算实际设计中取值为26 ，模仁的总体尺寸为：349mm499mm100mm，符合要求。5.3.2凹摸的结构设计（1）凹模的结构形式凹模又称阴模，它是成型塑件外表面的零件。凹模的结构形式要根据塑件成型的需要和加工与装配的工艺要求而定。本次设计外壳都采用整体式凹模，因为塑件外壳的结构比较简单而且整体式凹模结构简单牢固、强度高、成型零件的质量比较好。上模仁的尺寸定为349mm499mm50mm如图5-5，5-6所示。 图5-5 上模仁3D图 图5-6 上模仁2D图（2）凹模的技术要求 凹模的材料 对一般结构形状较简单的凹模常采用T8、T10、T10A钢。本凹模结构形状比较简单，因此采用T8钢。 凹模的热处理 因为本凹模结构形状比较见简单，因此凹模热处理硬度要求达4550HRC。 凹模的表面粗糙度 表面粗糙度采用一般要求，为Ra0.2Ra0.1um。 凹模的表面处理 成型表面镀铬，镀铬层深度为0.0150.02mm，镀铬应抛光，达到表面粗糙度的要求。 凹模的加工 凹模套锥度和模块锥度要配合严密的部位，采用配制加工方法，以保证配合精度。5.3.2 型芯的结构设计 型芯是成型塑件内表面的成型零件。根据型芯所成型零件内表面大小不同，通常又有型芯和成型杆之分。型芯一般是指成型塑件中较大的主要内型的成型零件，又称主型芯，成型杆一般是指成型塑件上较小的成型零件，又称小型芯。 （1）型芯的结构形式由于外壳的结构形状比较简单，因而，型芯的结构形式采用整体式其特点是牢固,不易变形,不会使制件产生拼接痕迹。如图所示5-7，5-8 图5-7 下模仁3D图 图5-8 下模仁2D图（2）型芯的技术要求 型芯材料 选为T8。 表Ra1.6 um。 热面粗糙度 成型部分为Ra0.10Ra0.025um；配合部分为Ra0.8 um；其余部分为Ra6.3处理硬度 4550HRC。 表面处理 成型部分镀铬，镀铬层深度为0.0150.020mm，镀铬后抛光处理。 配合加工 因为壳体上有孔，为了达到同心度的要求，采用配合加工。6 浇注系统的设计浇注系统是指模具中从接触注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道，其作用是使塑料熔体平稳且有顺序地填充到型腔中，并在填充和凝固过程中把注射压力充分传递到各个部位，以获得组织紧密、外形清晰的塑件。浇注系统可分为普通浇注系统和无流道凝料浇注系统两类。本次设计采用普通浇注系统。6.1 浇注系统的组成本浇注系统有主流道、分流道、浇口和冷料穴四个部分组成。（1）主流道 是从注射机喷嘴与模具的接触部分起到分流道为止的一段流道。（2）分流道 是介于主流道和浇口之间的一段通道，它是熔融塑料由主流道流入型腔的过渡通道，能使塑料的流向得到平稳的转换。（3）浇口 它是分流道与型腔之间的狭窄部分。这一狭窄短小的浇口能使分流道输送来的熔融塑料产生加速，形成理想的流动状态而充满型腔。（4）冷料穴 是直接对着主流道的孔。其作用是储藏注射间隔期间产生的冷料头，以防止冷料进入型腔而影响塑件质量。6.2 浇注系统设计的基本原则（1）适应塑料的成型工艺性 注射成型时，熔融塑料在浇注系统和型腔中的温度、压力和剪切速率是随时变化的，相应的表观粘度也不断发生变化。因此在设计浇注系统时，综合考虑这些因素，以便在冲模这一阶段能使熔融塑料以尽可能低的表现粘度和较快的速度充满整个型腔，而在保压这一阶段又能通过浇注系统，使压力充分的传递到型腔的各个部位，以获得外形清晰、尺寸稳定、质量较好的塑件。（2）利用型腔内气体的排出 浇注系统顺利而平稳的引导熔融塑料充满型腔的各个角落，在冲填过程中不产生紊乱或涡流，使型腔内的气体顺利排出。（3）减少塑料熔体的热量及压力损失 浇注系统能使熔融塑料通过时其热量和压力损失减小，以防止因过快的降温降压而影响塑件的成型质量。（4）便于修整和不影响塑件的外观质量 设计浇注系统时要结合塑件的大小形状及技术要求综合考虑，做到去除、修整浇口凝料方便，并且不影响塑件的美观和使用。（5）防止外壳翘曲变形 考虑由于浇口收缩等问题，而采取措施予以防止。（6）便于减少塑料消耗和减少模具尺寸 在满足以上各项原则的前提下，浇注系统容积尽量小，以减小模具尺寸，节约模具材料。6.3 浇注系统的设计顶盖模具和底盖模具采用同一类型的浇注系统，以顶盖模具浇注系统的设计为例进行阐述。 6.3.1主流道的设计主流道是熔融塑料进入模具型腔时的最先经过部位，其截面尺寸直接影响塑料的流动速度和填充时间，如果主流道截面尺寸太小，则塑料在流动时的冷却时间面积相对增加，造成造型困难。反之，如果主流道截面尺寸太大，则使流道的容积增大，且外壳冷却定型的时间延长，降低了生产效率。基于上述考虑，本外壳属于大型塑件，主流道设计的大一些。主流道的设计如下：（1）主流道的截面采用比表面积最小的圆形截面。因主流道垂直于分型面，为了便于流道凝料的脱出，主流道设计成圆锥形，其锥角为2锥孔内壁光滑，表面粗糙度为0.4um。如图6-1所示。 图6-1 主流道（2）主流道的小端直径比注塑机喷嘴直径大0.51mm，规格定为3.5mm。为了与注射机喷嘴相吻合，主流道的始端设计为球面凹坑状，球面半径根据注射机喷嘴球面半径确定为20 mm。球面深度取为3 mm。主流道长度根据定模板厚度与模仁的厚度确定为72.73 mm。如图6-1所示。（3）主流道与分流道相接处有过度圆角，是为了减小流料转向是的阻力，半径设为2mm。如图6-1所示（4）浇口套与定位环 由于主流道要于高温的塑料和喷嘴反复接触和碰撞，所以模具的主流道设计成可拆卸更换的衬套（称为浇口套）。浇口套应该注意的：浇口套前端应有锥度。浇口套前端有倒勾有利于将料头拉出。浇口套内的料头长度应尽量减小。浇口套固定台阶尺寸不能太大，根据定位环的尺寸确定为5mm。为减小浇口套同模具之间的温差固定圆柱直径也尽可能小，取为20mm。结构尺寸见图6-2。浇口套与定模板座的配合按H7/m6过渡配合。浇口套与模板配合孔紧密无缝隙。定位环：引导定位作用，使注塑机喷嘴准确接合主流道。浇口套与定位环的装配图见图6-2。定位环图6-2 浇口套与定位环6.3.2分流道的设计塑件尺寸较大采用浇口进料的单型腔模具和所有多型腔模具都需设置分流道。分流道的设计应能使塑料熔体的流向得到平稳的转换并尽快的充满型腔，流动中温度降低尽可能低，同时应能将塑料熔体均匀地分配到各个型腔。常用的分流道截面有圆形梯形U形半圆形及矩形等几种形式，圆形矩形半圆形梯形交道截面说明圆形 冷却速率最慢，低热量损耗及摩擦损失，但是加工困难。正方形 流动阻力大，较少采用。半圆形 离模性佳，适用于分模面较复杂，流动阻力大的，较少采用。矩形 优缺点近于半圆形浇道。梯形 容积高于圆形浇道，较易加工，脱模适用于多板模，废料较多。实际选择分流道的截面形状时，从减少压力损失和热量散失考虑，本次设计采用圆形截面分流道。除了考虑以上因素，还要考虑以下因素：（1）分流道的截面尺寸视塑件的大小和壁厚、塑件品种、注射速率和分流长度等因素而定。根据外壳的大小，分流道的直径经查表5-9塑料模具设计及制造，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口的位置，从输送熔体时的减少压力损失和热量损失及减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。对于壁厚小于3 （此塑模壁后约为2.4mm），质量在200g 以下的塑件可用公式R=0.459D=2.86，取值为3mm： H=0.918 D=5.72，取值为8mm （2）由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较理想，因此分流道内表面粗糙度并不要求很低，一般为Ra0.63mRa1.6m，这样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力，避免熔流表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率。此处Ra0.8m。（3）分流道与浇口处的连接光滑过渡，以利于熔体的流动及填充。（4）设计型腔与分流道布置时，使塑件和流道在分型面上总投影面积的几何中心与锁模力的中心相重合。这对于锁模的可靠性和锁模机构受力的均匀性都是有利的，而且还可以防止溢料现象 分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响。分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔，分流道的布置形式有平衡式和非平衡式两种，此设计中采用的是平衡式布置，以使各型腔同时均衡的进料，从而保证各型腔成型出来的塑件在强度、性能、重量上的一致性。（5）由于分流道较长，在其末端设置冷料穴，以防止冷料头堵塞浇口或进入型腔而影响塑件的质量。综合以上要素，考虑产品的流动距离，保持一致，所以流道设置为图中形状，如图6-3所示分流道 图6-3 流道的3D图6.3.3 冷料穴和拉料杆的设计注射成型时，喷嘴前端的熔料温度较低，为防止其进入型腔，通常在流道末端设置用于集存这部分冷料的冷料穴。冷料穴有两种，一种是纯为储存冷料之用；另一类是还兼有拉或推出凝料的作用。冷料穴设置在熔料流动方向的转折处，以便将冷料入穴中存留起来。根据注射机的类型，以及外壳的成型，把冷料穴设置在主流道正对面的动模上，冷料穴直径稍大于主流道大端的直径，底部作成曲折的钩形或下陷的凹槽，使冷料穴兼有开模时将主流道凝料从主流道是拉出而附在动模一边的作用。拉料杆的作用为分模时将主流道凝料从主流道衬套中拉出并滞留在动模一侧。冷料穴通常与拉料杆配合在一起使用，常用的有端部为Z字形的拉料杆、带倒锥形的拉料杆、带环形槽的拉料杆。这些都是适用于推杆脱模的拉料杆形式。本次设计采用的是第二种，如图6-4所示 图6-4 拉料杆6.3.4 浇口的设计浇口是连接分流道和型腔的桥梁，它是整个浇注系统的最薄弱点和关键环节，其形式、尺寸开设在型腔的什么部位对塑件质量影响很大。在大多数情况下，浇口是整个浇注系统中截面最小部分。当熔融塑料通过狭小的浇口时，流速增高，并因摩擦使料温也升高，有利于填充型腔。同时，狭小的浇口适当保压补缩后首先凝固封闭型腔，使型腔内的熔料即可在无压力状态下自由收缩凝固成型，因而塑件内残余力小，可减小塑件的变形和破裂。（1）浇口的类型选择注射模的浇口结构形式较多，不同类型的浇口其尺寸稍有不同，特点和适用情况也有所不同。类型特点直接浇口熔体通过主流道直接进入型腔，流程短，进料快，流动阻力小，传递压力好，保压补缩作用强，有利于排气和消除熔接痕。中心浇口 它与直接浇口相同的优点，具有进料均匀、不易产生熔接痕、排气条件好。侧浇口 它能方便地调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间，易加工，成型品尺寸精确。点浇口 它的优点是去除浇口后，制件上留下的痕迹不明显，开模后可自动拉断，有利于自动化操作潜伏式浇口它由点浇口演变而来的，其流道设置在分型面上，浇口常设在制件侧面不影响制件外观的较隐蔽部位，并与流道成一定的角度，潜入分型面下面，斜向进入型腔。扇形浇口 使塑料进入模穴后在横向之分配较平均而能均匀填满模穴，减少塑件之熔接线及其他表面缺陷，成型品外观良好。边缘式浇口提供较大的流动面积，充填时间快且充填均匀，翘曲现象小，特别适用于翘曲变形量大之塑料，成品品质佳，尺寸精确无熔接线。（2）浇口位置的选择浇口的开设位置对塑件质量的影响很大，因此在确定浇口位置时，根据塑件的几何形状和技术要求，进行全面考虑。主要有以下考虑： 避免引起熔体破裂现象 加大浇口尺寸，以降低流速，平稳地充填型腔，使熔体破裂现象消失。 有利于熔体流动和补缩 浇口位置开设在塑件截面最厚处，以利于熔体填充和补料。 有利于型腔内气体排出 浇口位置设置在塑件表面积最大处的中央。 防止料流将型芯积压变形 控制流速，对称进料，以防止型芯弯曲。 保证流动比在允许范围内 流动比过会因料温下降造成熔体不能充满整个型腔。本外壳属于大型塑件，流动比范围确定为280300L/t（3）浇口设计浇口设计成圆形横截面、轻微的锥度，并在最大横截面处与塑件连接。熔融塑料通过主流道直接进入型腔，流程短，进料快，流动阻力小，传递压力好，保压补缩作用强，有利于排气和消除熔接痕，且模具结构简单，制造方便。本设计选用的是潜伏式浇口，它的优点：关键就是开模时自动断料，残余痕迹小。缺点：加工困难，压力损失较大。浇口直径取2.2mm，斜角为45。如图6-5图6-5 潜伏式浇口 7 模具构件设计与标准7.1支承件的设计模具中的各种固定板（模板）、支承板（垫板）、支承柱（垫块）以及模座（动、定模座板）等均称为支承零件，各种支承零件均应具有足够的强度与刚度。7.1.1 动模座板和定模座板设计 动模座板和定模座板均是固定塑料模具与成型设备连接的模板，因此，座板的轮廓尺寸和固定孔必须与成型设备上模具的安装板相适应。根据外壳模架的选用，动，定模座板的尺寸为650mm550mm35mm。如图7-1所示。 图7-1 动、定模座板标准：GB/T 12555.3-1990材料：45钢形位公差：t1为5级，t2、为7级，t3为9级7.1.2 固定板设计固定板是用以固定型芯、凹模、导柱、导套、推杆等作用。为了其他零件固定稳固，固定板也应有足够的厚度。电视机外壳的定模板，俗称A板尺寸为550mm550mm100mm如图7-2所示。动模板，俗称B板尺寸为550mm550mm120mm如图7-3所示。标准：GB/T 12555.4-1990材料：45钢形位公差：t1为5级，t2、t3为6级。 图7-2 定模板2D图 图7-3 动模板2D图7.1.3 垫块的设计垫块的作用是形成推出机构所需的推出空间或调节模具闭合高度，以适应成型设备的压板间距。垫块的高度在形成推出机构的推出空间时，应根据推出机构的推出行程确定。垫块又称方铁，尺寸如图7-4所示.。 图7-4 垫块尺寸图标准：CB4169.6-1984材料：Q235A钢粗糙度要求：0.8um。模具两边垫块的高度应一致，以保证组装后的模具上、下表面平行。7.2 导向零件的设计导向零件是保证动模和定模合模时正确定位和导向，并避免模内各个零部件发生碰撞和干涉，以保证塑件的形状和精度的重要零件。主要零件包括导柱和导套。对本次导向零件的设计原则是： （1）导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部分，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套时发生变形。（2）根据模具的形状和大小，一副模具一般需要24个导柱。（3）为了便于塑料制件脱模，导柱通常安装于定模或动模中。（4）为保证分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处应制有承屑槽。（5）当上模板和下模板采用合模法加工时，导柱装配处直径应与导套外径相等。（6）各导柱、导套的轴线应保证平行，否则将影响合模的准确性，甚至损坏导向零件。7.2.1 导柱、导套的结构及其固定形式（1）导柱的结构导柱的结构形式随模具的结构、大小及塑件生产批量要求的不同而异。导柱的作用：使固定侧与可动侧精确定位。支撑模具重量。保护模仁。导柱材质：SUJ2；HRC602(高频淬火)塑料注塑模常用的标准导柱有带头导柱（GB 4169.4-1984）和（GB 4169.5-1984）两大类，本次设计采用的是带头导柱，如图7-5所示 图7-5 导柱 （2）导套的结构导套的主要结构形式有直导套和带头导套。带头导套结构较复杂，主要用于精度较高的大型模具。根据本次设计的需要，采用带头导套。如图7-6所示 图7-6 导套 （3）导柱和导套的配合对于大型注射模具，为防止导套拔出，导柱与导套的配合采用间隙配合H7/m7。安装方法如图7-7所示 图7-7 导柱和导套配合7.3定位零件的设计定位零件包括定位圈、定距螺钉，限位钉及圆锥定位件等。本外壳模具的定位零件只采用定位圈和限位钉。7.3.1限位钉的设计限位钉也称挡销，又称垃圾钉其作用：（1）使推板与动模座板之间形成间隙，以保证平面和清除废料及杂物（多用于压缩压注模机构中）；（2）通过调节支撑钉的厚度来调整推杆的位置及推出的距离。当动模座板的长度大于400mm时，垃圾钉的数量为8个，直径为16mm，高度为5mm。7.3.2定位块的设计该定位装置通过将定位块凸块插入装有定位块凹块的凹陷部中来实现定模板和动模板的合模过程。由于束块相应处镶嵌有石墨层，可减少定位块凸块与定位块凹块之间的磨擦，增加模具的使用寿命。如图7-8所示. 图7-8 定位块7.4推出零件的设计 在注射成型的每一循环中，都必须使塑件由模具型腔中脱出，模具中这种脱出塑件的机构称为推出机构，或称脱模机构。本模具的推出过程采用推杆推出。推出过程包括开模、推出、取件、闭模、推出机构复位等过程。推出零件有推杆、复位杆、推杆固定板和推板等。推杆将塑件从型芯中推出；复位杆在闭模过程中使推杆复位；推杆固定板和推板连接和固定所有推杆和复位杆，传递推出力并使整个推出机构能协调运动。7.4.1推出机构的选择 推出机构按驱动方式可分为：手动推出机构、机动推出机构、液压推出机构、气动推出机构。手动推出机构手动推出机构是指当模具分开后，用人工操作脱模机构使制件脱出，它可分开为模手工推出和模外手工推出两种。这类结构多用于形状复杂而不能设置推出机构的模具，或之间结构简单、产量小的情况。机动推出机构 依靠注塑机的开模动作驱动模具上的推出机构，实现制件自动脱模。这类模具结构复杂，多用于生产批量大的情况。液压和气动推出机构一般是指在注塑机或模具上设有专用液压或气动装置，将制件通过模具上的推出机构推出模外或将制件吹模外。机动推出机构是利用注射机的开模动作推出塑件。开模时塑件先随动模一起移动，达到一定位置时，推出机构被注射机上固定不动的顶