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手机盖的工艺及模具设计毕业论文第1章 绪论1.1 注塑模具概述塑料的注射成型过程，是借助螺杆或柱塞的推动，将已塑化的塑料熔体以一定的压力和速率注入闭合的模具型腔内，经冷却固化定性后的开模而获得制品。1.1.1注塑模具设计的特点塑料注射模能一次性地成型，形状复杂，尺寸精确，或带嵌件的塑料制件。注塑件的生产中，通常以最终的塑料制品的质量来评价模具的设计和制造质量。注塑件质量，包括表观质量和内在质量。从塑件的形状和尺寸精度来衡量表观质量，包括注塑件的表面粗糙度和表观缺陷状况。常见的表观缺陷有：凹陷、气孔、无光泽、发白、银纹、剥层、暗斑纹、烧焦、翘曲、溢料飞边及可见融合度缝等。内在质量也就是性质质量，包括熔合缝强度、残余应力、取向、密度、收缩等。作为先进的模具，须在使用寿命期限内保证制品质量，并要有良好的技术经济指标。这就要求模具动作可靠，自动化程度高，热交换效率好，成型周期短。其次，合理选用模具材料，恰当确定模具制造精度，简化模具加工工艺，降低模具的制造成本亦十分重要。此外，注塑模具设计中，必须充分考虑到以下三个特点：塑料熔体大多数属于假塑性液体，能“剪切变稀”。它的流动性依赖于物料品种、剪切速率、温度和压力。因此须按其流变来设计浇注系统，并校验型腔压力及锁模力。视注射模为承受很高型腔压力的耐压容器。应在正确估算模具型腔压力的基础上，进行模具的结构设计。为保证模具的闭合、成型、开模、脱模和侧抽芯的可靠进行，模具零件和塑件的刚度与强度等力学问题必须充分考虑。在整个成型周期中，塑件-模具-环境组成了一个动态的热平衡系统。将塑件和金属模的传热学应用于模具的温度调节系统的设计，以确保制品质量和最佳技术经济指标的实现。 尽管注射模具的设计和制造的技术难度较高。但由于注射成型方法有其它塑料成型方法无法取代和比拟的有点，已引起人们普遍关注。注射模具设计理论及方法，以经历了从经验设计到理论设计的过程。我国正在加紧开发研制注塑模设计的CAE/CAD/CAM使用软件。1.1.2 注塑模具的组成下列以注射塑料模具为例，介绍塑料模具的典型结构。 注塑模具的组成包括以下几个部分：模具型腔模具型腔是成型注塑件形状的主要零件，它是由凸模和凹模组成的，一般分为三种。整体式：采用自制模架或非标准模架，将凸模直接做在A版上，而将凹模直接坐在B版上。但是这种A版和B版所选用的钢材必须满足成型的要求，而且一般凸模加工困难，钢材消耗多。整体嵌入式：这种模具一般采用标准模架，所以此形式应用广泛。它是将凸凹模做成镶块，安装在标准模架的A，B板上。拼镶式型腔：对于复杂的模具型腔，为简化加工，凸凹模都采用拼装的形式。分型面分开模具取出制品（注塑件）或分开模具取出浇注系统、既可以接触又可以分开的面叫做分型面。分型面通常是平面，也有斜面或阶梯面。 一般的注塑模至少有一个分型面。分型面的选择对塑件的质量有直接的影响，因此要认真考虑分型面的位置。浇注系统浇注系统包括主流道、分流道、浇口、冷料穴，是指模具浇口套和注塑机喷嘴处到型腔位置的流道。冷却系统在工作中为了使制品冷却，一般采用冷却水道模具。排气系统 排气系统在注塑成型中排除型腔中的气体。排气系统是模具设计中的一个重要部分，但一般情况下可以利用模具零件的配合间隙排气，而无须特意设计排气系统。脱模机构脱模是在开模时使制品和浇注系统和模具相脱离。一般有3种方式：顶出机构、浇注系统脱出机构和侧抽芯机构。1.1.3 注塑模具的分类 注射机的结构形式根据所使用的注射机的不同可分为立式注射模、直角式注射模和卧式注射模。（1）立式注射模：竖直安装在立式注射机上，浇口自上而下注射。其优点是注射方向与开模方向一致，放置活动型芯和嵌件较方便。缺点是塑件顶出后必须手工取出，不易实现自动化。立式注射模多用于小型塑件的成型。（2） 直角式注射模：平卧安装在直角式注射机上，浇口自上而下，但垂直与开模方向， （3） 卧式注射模：安装在卧式注射机上，是注射成型中最常用的1.2本次选题的意义手机是人们经常用来下载存储有关文件和资料的一种高科技类产品，手机的外壳造型很多，我们用这一款外形美观的手机外壳进行模具设计。由于市场的特殊性，有备手机外壳产品外形的过时，模具设计使用期限为10万次，批量生产。手机的外壳分很多种，在此只详细介绍塑料外壳的模具设计，手机外壳是采用注塑模具设计方法来实现的。不仅仅是手机外壳，U盘外壳，鼠标壳等等都是采用此种办法，此次选题的意义不仅仅在于如何设计出一套的手机外壳后盖的模具，更在于通过一个实例来学习注塑模具设计的方法，熟悉注塑模具设计的过程，了解三维设计软件Pro/E，模具设计专家EMX5.0,塑性分析软件MOLDFOLW等先进CAD/CAE技术，并最终使三者融合来深化自己对注塑模具设计的认识。我们都知道在注塑产品的开发过程中，模具的设计和制造决定了塑料件的最终质量和成本。所以我国模具设计及制造发展方向上提到，积极的开发和推广应用模具CAD/CAM/CAE技术，提高模具设计的效率和模具制造过程的自动化程度。加快研究和自主开发三维CAD/CAM/CAE软件，同时搞好引进软件的二次开发，提高软件智能化、集成化程度。我们在学习模具成型工艺知识的同时，也必须充分利用计算机辅助技术，由此看出本次设计是非常有意义的。综述模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在40%以下），标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。塑料是以树脂为主要成分的高分子有机化合物。塑料密度小，质量轻。因此，塑料已成为各行各业不可缺少的一种重要材料。我国的塑料模具工业起步比较晚，近年来，我国各行各业对模具工业的发展十分重视，在重点支持技术改造的产业，产品中，把模具制造列为机械工业技术改造序列的第一位，它确定了模具工业在国民经济中的重要地位。随着塑料成型技术的发展，先进的模具设计，高质量的模具制造，优质的模具材料，合理的工艺和现代化的成型设备，使塑料模具加工统一化，一体化，更使整个社会的制造企业合理化。目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视.冲模是实现冲压生产的基本条件.在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发。塑料模具是工业生产中的重要工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的重要基础之一。模具设计水平的高低，加工设备好坏，影响着产品质量和经济效益的提高。模具设计由于塑料模具成型工艺的飞速发展，模具的机构也日益趋于多功能化和复杂化，这对模具的设计工作提出了更高的要求。通过这次毕业设计要达到各类塑料模具成型的基本原理，工艺过程和工艺参数，正确分析成型工艺对模具的要求，掌握各类成型设备于模具之间的安装关系及其各类模具的要求。掌握各类成型模具的机构特点及设计计算方法，在查阅设计资料的基础上能设计一般复杂程度的模具。我国的塑料模具工业起步比较晚，近年来，我国各行各业对模具工业的发展十分重视，在重点支持技术改造的产业，产品中，把模具制造列为机械工业技术改造序列的第一位，它确定了模具工业在国民经济中的重要地位。第2章（ABS）手机壳的工艺分析2.1 塑件材料的选用由于手机塑料外壳较小，生产中常用ABS塑料生产。ABS塑料，化学名称 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，ABS树脂是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PS，SAN，BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。在此我们选用ABS材料的原因正式在于它具有较好的冲击力，硬度较高，耐磨，流动力好，不易变形等特点。2.2塑件材料的性能 1、一般性能ABS外观为不透明呈象牙色粒料，其制品可着成五颜六色，并具有高光泽度。ABS相对密度为1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为1820，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，并发出特殊的肉桂味。 2、力学性能 ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS的耐蠕变性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。 3、热学性能 ABS的热变形温度为93118，制品经退火处理后还可提高10左右。ABS在-40时仍能表现出一定的韧性，可在-40100的温度范围内使用。 4、电学性能 ABS的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。 5、环境性能 ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃中，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易产生降解；于户外半年后，冲击强度下降一半。 6、ABS塑料的加工性能ABS同PS一样是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方法加工。 ABS的熔体流动性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，与POM和HIPS类似；ABS的流动特性属非牛顿流体；其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。 ABS的热稳定性好，不易出现降解现象。ABS的吸水率较高，加工前应进行干燥处理。一般制品的干燥条件为温度8085，时间24h；对特殊要求的制品(如电镀)的干燥条件为温度7080，时间1818h。ABS制品在加工中易产生内应力，内应力的大小可通过浸入冰乙酸中检验；如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止，应进行退火处理，具体条件为放于7080的热风循环干燥箱内24h，再冷却至室温即可。（ABS）手机壳是我们日常生活中常见的用品，是保护手机内部芯片的良好用具。其产品主要通过注塑模成型制造，塑件产品图和详细尺寸见图1-1和图1-2。图2-1 塑件详细尺寸 图2-2 塑件产品图2.3 收缩率前人已经为我们总结了常用的塑料常用收缩率，对于生产性的塑件，实际已经证明，这些数据已经能够应付实际的生产要求了。即使对于精密塑件也给予了其它方面的补偿。故而，对于实际的生产只要按照经验数据就可以满足生产要求了。表2-3给出常见塑料的收缩率，以备查询：表 2-1 常用塑料的收缩率塑料名称聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯聚苯乙烯聚碳酸脂尼龙ABS聚甲醛缩写PEPPPVCPSPSN6ABSPOM计算收缩率1.5-3.61.0-2.50.6-1.50.6-0.80.5-0.80.8-2.50.3-0.81.2-3.0对于手机壳产品，材料为ABS，理论收缩率为30/100，而实际与理论是有区别的。按照前人经验此项设计收缩率取50/100。2.4 塑件壁厚 塑料制品应该有一定的厚度，这不仅是为了塑料制品本身在使用中有足够的强度和刚度，而且也是为了塑料在成型时有良好的流动状态。塑件壁厚受使用要求、塑料材料性能、塑件几何尺寸以及成型工艺等众多因素的制约。根据成型工艺的要求，应尽量使制件各部分壁厚均匀，避免有的部位太厚或者太薄，否则成型后会因收缩不均匀而使制品变形或产生缩坑，凹陷烧伤或者填充不足等缺陷。热塑性塑料的壁厚应该控制在1mm4mm之间。太厚以产生气泡和缺陷，同时也不易冷却。该产品图反映出，此塑料件壁厚均匀，其壁厚为2mm，易于成型。2.5塑件尺寸精度和表面粗糙度表2-2 精度等级选用推荐值：类别塑料品种建议采用的等级高精度 一般精度 低精度1PS34 5ABS聚甲苯丙烯酸甲脂PCPSU 聚砜PF氨基塑料30玻璃纤维增强塑料2聚酰胺6.66 610 9.10 1045 6氯化聚乙醚PVC硬3POM 5 6 7PPPE低密度4PVC 6 7 8PE高密度塑件的尺寸精度是指成型后所获得的塑件产品尺寸和图纸中尺寸的符合程度。一般而言，塑件尺寸精度是取决于塑料因材质和工艺条件引起的塑料收缩率范围大小，模具制造精度、型腔型芯的磨损程度以及工艺控制因素。而模具的某些结构特点又在相当大程度上影响塑件的尺寸精度。故而，塑件的精度应尽量选择的低些。对于本产品，图纸未注明尺寸精度，查表1-2，我们取IT7级精度。表面质量一般要求较高，在Ra0.4 以上。2.6 脱模斜度 由于制品在冷却后产生收缩，会紧紧包住型芯或型腔突出的部分，为了使制件能够顺利从模具中取出或者脱模，必须对塑件的设计提出脱模斜度的要求，要求在塑件设计时或者在模具设计时给予充分的考虑，设计出脱模斜度。目前并没有精确的计算公式，只能靠前人总结的经验数据。塑件的脱模斜度与塑料的品种，制品形状以及模具结构均有关，一般情况下取0.5度，最小为15分到20分。下表为常用的脱模斜度如表2-3： 表2-3 几种塑料的常用脱模斜度制品斜度聚酰胺通用聚酰胺增强聚乙稀聚甲基丙稀酸甲脂聚苯乙烯聚碳酸脂ABS塑料脱模斜度型腔20-4020-5020-4520-4035-13035-140-120型芯25-4020-4020-4530-130-130-5035-1因为塑料制品形状结构较简单，且材料为ABS，能够顺利脱模，故无需另行设计。第3章注塑工艺过程分析3.1 参数化设计概述参数化设计是Revit Building的一个重要思想，它分为两个部分：参数化图元和参数化修改引擎。Revit Building中的图元都是以构件的形式出现，这些构件之间的不同，是通过参数的调整反映出来的，参数保存了图元作为数字化建筑构件的所有信息。参数化修改引擎提供的参数更改技术使用户对建筑设计或文档部分作的任何改动都可以自动的在其它相关联的部分反映出来，采用智能建筑构件、视图和注释符号，使每一个构件都通过一个变更传播引擎互相关联。构件的移动、删除和尺寸的改动所引起的参数变化会引起相关构件的参数产生关联的变化，任一视图下所发生的变更都能参数化的、双向的传播到所有视图，以保证所有图纸的一致性，毋须逐一对所有视图进行修改。从而提高了工作效率和工作质量。用CAD方法开发产品时，零件设计模型的建立速度是决定整个产品开发效率的关键。产品开发初期，零件形状和尺寸有一定模糊性，要在装配验证、性能分析和数控编程之后才能确定。这就希望零件模型具有易于修改的柔性。参数化设计方法就是将模型中的定量信息变量化，使之成为任意调整的参数。对于变量化参数赋予不同数值，就可得到不同大小和形状的零件模型。在CAD中要实现参数化设计，参数化模型的建立是关键。参数化模型表示了零件图形的几何约束和工程约束。几何约束包括结构约束和尺寸约束。结构约束是指几何元素之间的拓扑约束关系，如平行、垂直、相切、对称等；尺寸约束则是通过尺寸标注表示的约束，如距离尺寸、角度尺寸、半径尺寸等。工程约束是指尺寸之间的约束关系，通过定义尺寸变量及它们之间在数值上和逻辑上的关系来表示。在参数化设计系统中，设计人员根据工程关系和几何关系来指定设计要求。要满足这些设计要求，不仅需要考虑尺寸或工程参数的初值，而且要在每次改变这些设计参数时来维护这些基本关系，即将参数分为两类：其一为各种尺寸值，称为可变参数；其二为几何元素间的各种连续几何信息，称为不变参数。参数化设计的本质是在可变参数的作用下，系统能够自动维护所有的不变参数。因此，参数化模型中建立的各种约束关系，正是体现了设计人员的设计意图。3.2 注塑工艺过程概述整个模具的注塑过程包括：模具合拢、模具锁紧、模腔填充、塑件保压、模具冷却、模具分开、产品脱模和注塑延时。1、模具合拢：注塑机的锁模系统将模具合上。锁模系统一般系用直接油压式或油压机械锁链式两种。2、模具锁紧：当模具合拢后注塑机的锁模系统将所需的锁模力作用在模具上，使模腔在填充过程中，高压的塑料不会将模具涨开。3、模腔填充：注塑机螺杆推进把融熔塑料压到模腔，螺杆推进通常是不旋转的，在此过程压力损失相对很少，并且螺杆的推进速度也可以随设置的不同而多次改变，这要视产品的实际注塑工艺需要而定。4、塑件保压：当塑料基本上填满模腔后（通常是在模腔填充到95%-98%的时候）螺杆保持一定的设置压力（保压压力），作用在融熔的塑料中，使得模腔内产品更饱和，尺寸更稳定，但是，过大的保压压力会增加产品成形后的内应力。5、模具冷却：冷却水在模具内部的冷却系统中循环，带走融熔塑料的热量，也使得产品在模具内冷却定形。在此过程的同时，螺杆通过转动并后退，使新的原料进入射台熔胶筒内并加热，为下个注塑周期作好准备。6、模具分开：当冷却达到设定的时间后，锁模系统将模具分开。7、产品脱模：产品在脱模系统的作用下与模腔分离，常用的有自动脱模系统，直接顶出脱模系统，压力齿轮转动脱模系统和气压脱模系统等。8、注塑延时：模具仍然保持分开状态，产品自动脱落或被认为机械装置等取走。此过程有两种形式，一种是人为控制时间长短，即手动注塑或半自动注塑，当人为给出一定信号后，注塑机才开始下一周期工作。另一种是全自动注塑，即注塑延时的长短已设置好，注塑机在达到预设的时间后会自动进行下一个周期工作。在以上的几个注塑过程中，模腔填充，保压和冷却阶段对注塑产品的质量影响最为直接和重要。融熔的塑料以一定速度进入模腔，并在一定直至脱模。因此，这些阶段的各项参数设定也极为重要。第4章 注塑机的选用注塑机的选用包括两方面的内容：一是确定注塑机的型号，是塑件、塑料、注塑模及注射工艺等所需要求的注塑机的规格参数在所选注塑机的规格参数范围之内；二是调整注塑机的技术参数至所需要的参数。 根据塑料的品种、塑件的结构、成型方法、生产批量、现有设备及注射工艺等进行选择。4.1塑件成型模具设计4.1.1.型腔的数量和布置 但根据产品结构、形状来看，采用一模4腔。根据需要和后续加工的要求我们确定为平行于塑件的最大尺寸方向，对称分布。4.2计算塑件体积和质量 （1）塑件体积的计算 单个塑件的体积为： （4.1）（2）塑件的质量计算查得ABS的密度为 所以单塑件的质量为： （4.2）流道废料按塑件质量的20%倍进行估算，所以注射总量为： （4.3）（3）锁模力计算流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积，在此时还是个未知数，根据经验公式： （A为每个塑件在分型面上的投影面积），用0.35n 进行估算 式中： 查塑件所需的注射压力 Mpa，而型腔的平均压力是注射压力的30%65%，因塑件为薄壁塑件且浇口为点浇口，其压力损失比较大，所以取大些，则 锁模力： （4.4）根据计算的注射量，可选用国产XS-ZY-125型注射机，其有关参数如下表41所示： 表4-1 XS-ZY-125参数注射量125螺杆直径38锁模力/KN250喷嘴口孔径/4拉杆内间距/220300 模板行程/300最小模具厚度/200最大模具厚度/300顶出行程/70螺杆转速/（r/min）0200移模行程/300喷嘴球半径/ 124.3 喷嘴尺寸注塑机喷嘴头一般为球面，其球面半径R应与模具的主流道始端的球面半径吻合，以免高压熔体从隙缝处溢出，一般模具的主流道始端的球面半径应比喷嘴球半径大25mm，否则主流道内的塑料凝料无法脱出，。4.4 定位环尺寸注塑机定模固定板上有一规定尺寸的定位孔，注塑模定模板上相应设计有定位环。为了使模具的主流道的中心线与注塑机喷嘴的中心线相重合，模具定模固定板上的定位环或主流道衬套与定位环的整体式结构的外径尺寸d应与注塑机固定模板上的定位孔呈间隙配合，便于模具安装。3 成型零部件的设计计算成型零部件的设计计算主要指成型部分，与塑件接触部分的尺寸计算。而对于塑件尺寸精度的影响因素主要有以下方面：成型零部件的磨损：其主要是塑料熔体在成型行腔中的流动以及脱模时塑件与型腔或型心的摩擦，而一后者为主。为简化设计计算，一般只考虑与塑件脱模方向平行的磨损量，对于垂直方向的不于考虑，而忽略不计。中小形塑件我们取c=1/6。成型零部件的制造误差：成型零部件的制造包括成型零部件的加工误差和安装、配合误差两个方面，设计时一般将成型零部件的制造误差控制在塑件相应公差的1/3左右 ，z=1/3 ,通常取IT7级精度。4.5 注塑机主要注塑参数设定调整生产制造塑件前注塑机的参数设定原则和调整方法包括以下几个方面的内容：（1）塑料预热温度大部分塑料在进入射料缸前，常常有预热处理过程。目的有两方面：一是为了塑料的加热烘干；二是为使熔料更均匀地进入射料缸。塑料在注射时，一般需求吸水率不超过0.1%，要求严格时，往往不超过0.04%，这就要求塑料在注塑前有预热烘干过程。塑料的吸水率不仅影响塑件的表面质量，也影响其内部结构的各种性能，如强度、密度、表面粗糙度等。对于大部分的工程塑料，都具有吸水性，即使是烘干的塑料，暴露在空气中也会再次吸湿，因此需要预热烘干过程。但是，如果温度过高，烘干的塑料会分解降质或软化结块而无法生产。所以，各种塑料的烘干其特定的参数范围。另外，塑料在进入射料缸前的预热温度对熔料的均匀及其后的成品重量和尺寸稳定性也很重要，当改变塑料预热温度时，可以发现以下两种现象：注塑周期内螺杆复位的时间也随之变化，复位时间随着温度的增大而变得稳定。塑件填充饱和后，螺杆前剩余的塑料（垫料）的体积也变得稳定。（2）熔胶温度塑料进入射料缸内，通过加热，达到融熔注射温度后才能进行注塑。一般来说，温度越高，塑料的流动性越好，但也越容易过热分解，所以在注塑行业中，通常应用“高温注塑薄壁，低温注塑厚壁”这种方法。熔胶温度越高，在射料缸内停留时间越长，塑料越容易分解，例如：某些ABS塑料的注塑件，在刚注塑成形时无质量问题，但储存时间长后，会出现黄色或棕色的斑纹，这就是塑料在射缸内时间过长而高温分解所导致的。在熔胶温度调换时，应由最低设置值开始逐渐上升温度。如果注塑周期较长或在高温下操作，可将首段（靠近塑料入口）的温度调至较低数值，这样可防止塑料过早熔化或分解。（3）模具温度在注塑过程中，模具的温度对塑件的质量影响也很大。一般来说，刚开始注塑时，模具温度太低，不利于产品的成形。实践证明，当模具温度提高时，塑件的无收缩量会增加，但若能配合好注塑的压力或射速，仍可生产出尺寸稳定的制品，因为模温的提高有利于融熔塑胶的填充，但相应会增加注塑周期时间。模温的控制主要通过模具冷却系统中冷却液的温度和冷却液的流量来实现，还可采用冷却机或模温机加以控制。（4）压力油的温度导致模具填充变化的因素之一是注塑机的性能参数，所以注塑机的操作油温一般都是在40-50，主要通过注塑机的冷却系统控制，有些注塑机没有油温控制装置，可以在生产前预先把油浸升到合适的温度，如果在注塑过程中，油温过高，则压力明显降低，严重影响产品的质量。（5）锁模力模具在设计时，有了锁模力的设计值。在注塑前，必须在注塑机上调置好锁模力。对于不同的模具，锁模力的大小是不同的。在调置锁模力时，并非锁模力越大越好，而是要结合模具和注塑机的大小，以及模具和产品的设计形式来考虑，从经济和技术上分析，锁模力的数值应是愈小愈好，但必须满足产品注塑的需要。例如在锁模力较低的条件下，可以减少注塑机和模具的磨损程度，减少能源消耗和维修费用。并用，较小的锁模力可用以下方法：先将注塑机调至模具所能承受的最大锁模力并生产出产品，然后以5t的差额逐渐降低锁模力再生产，测量出每种锁模力下的成品重量，画出曲线图，找出最佳的锁模力参数。（6）模具填充速度和压力 模具填充速度(又称称速度)是熔料被注进模腔的线性速度,在注塑的填充阶段必须控制好熔料的射速以达到产品的最佳性能。注射速度的设定应在产品设计时完成，在产品壁厚设计和塑料特性容许的情况下应设计较快的射速，通常来说，薄壁注塑件需要快的注射速度以确保填充饱满，而厚壁注件则需要慢的射速以防止空穴的形成。但是过快的射速容易使原料过热当塑件浇口或排气不好时，熔料以调速注射经过浇口，熔料内产生很大的剪切应力，使熔料结合模腔内难排出的空氯，甚至产生燃烧而碳化变黑，而射速过慢产品会出现填充不满等缺陷。 在实际生产中，无论使用什么数值的注射速度，都应尽可能在一个较大的范围内，以便于生产。根据不同经验的技术员，同一产品的注射速度了悄同。但是，可采用分段注塑，在填充阶段以不同的速度将熔料注入模腔，这样往往可以避免塑件的某些外现缺陷，如蛇纹、飞边、毛刺、燃烧等现象，并用控制熔料的分段射速还可以影响产品的分子排列和内应力的大小，甚至提高生产速度和效率。为了确保注塑机的注射速度达到及保持所要求的数值，要求注射压力足够。若注射压力太低，熔料进入模具时所产生的阻力使注射速度不能达到设置的数值，因此，在设定注射压力时，其数值应比熔料所产生的阻力高1.5Mpa，熔料进入模具时所产生的阻力使注射速度不能达到设置的数值，可从注塑机缸的压力表中得知。过低的注射压力使注射周期时间产生变化。因此，若设置好注射压力和速度，注射周期的时间变化不会超过0.85。（7）保压压力及保压时间 保压压力是指模腔刚被注满时所采用的压力。它的作用是使模腔内的熔料能在受压的情况下冷却定形，这样，产品的外观发展尺寸公差才可得到保证，塑件的最后定形，很大程度取决于保压的压力大小和保压时间长短。在一般注塑时，模腔填充到95%-98%时，转为保压阶段。当模腔填充不足90%时就提前进入保压阶段，这时的保压压力，除了要负责把模具填满外还需要把熔料压实以便获得合格的成品，这使得塑件在注塑的后期，其重量和尺寸大小等受保压压力影响很大，不容易稳定。若在模腔填充95%-98%时转入保压阶段，这样大大减少保压的压力降。对一般塑件生产来说，保压压力是注射压力的25%-65%。在实际生产中，某些特殊产品，如薄壁产品，精密度高的齿轮注件，PMMA树脂厚壁产品，保压压力可达注射90%以上，甚至高出注射压力。又如某些容易产生毛刺飞边的产品，保压阶段可用极低射速和超出注射压力的高保压压力同时作用来避免产品的毛刺问题。 保压作用使得塑件在该时间内注满模腔，并使塑件更充实，尺寸更稳定。一般保压时间不应过长，能充分压实塑件便可以了，所以保压时间和注件壁厚，射胶速度，浇口设计，熔料温度以及模具温度有关，注件越厚，熔胶温度以及模具温度越高，相对保压时间越长。保压时间的最终选定可用以下方法：首先把保压时间设为0，以差额为0.5s逐渐增加保压时间，并注塑塑件，记录下每次注塑的塑件的重量，画出曲线图，找出正确的保压时间参数。（8）螺杆转速的设定当一次注射和保压完成后,螺杆开始旋转并向后退。新的塑料原料在此阶段落入到射料缸内加热，并被螺杆均匀搅拌推至前端。塑料在此过程中，除受到加热系统加热外，其软化升温所需的热能，部分来自螺杆的转动，转动愈快，温度愈高，虽然螺杆的旋转速度可以达到一个很高的数值，但实际生产中并不常采用高的螺杆旋转速。而应根据塑料的种类和注射塑的实际需要调节。螺杆的旋转速度显著影响注塑成形过程的稳定程度和作用在塑料上的热量。当螺杆转速较高时，传送到塑料的摩擦（剪切）能量提高了塑化效率，但同时增加了熔料温度的不均匀度，还有可能使熔料产生局部过热现象，相反，螺杆转速越低，熔料的温度越均匀，但是生产周期有可能延长。（9）螺杆后退（倒缩或卸压）螺杆后退动作在螺杆旋转完成后产生，其主要作用是防止射嘴的熔料滴漏现象，避免使用带节流阀的射嘴。另外，对于一些塑料（如聚熔烃、PET等）螺杆后退的应用能改善注射过程的稳定性。一般来说，需要螺杆后退时，数值在4-10mm范围内，但不是所有的塑料生产都需要该动作的。10、背压 当螺杆转动时，受热塑化的塑料在螺杆作用下被向前推，经过止流阀而到达螺杆的前面。由于熔料的向前推进，熔料也产生反作用力，作用在螺杆的前面。由于熔料的向前推进，熔料也产生反作用力，作用在螺杆和止流阀上，使螺杆向后退，以便有更多的熔料向前推进。这时，如设置背压，就使得油缸有一定压力作用在螺杆上，提供了螺杆后退的阻力。背压越大，螺杆复位时间越长，螺杆前端熔料产生的压力必须大于背端才可以使螺杆后退。必须指出，不是所有的注塑生产都必须使用背压的，但若采用背压，能使塑料充分熔化及混合均匀，并有以下优点：有利于熔料内挥发性气体排出。使附加剂（如色粉、滑石粉、阻燃剂、增强剂等）和熔料混合更均匀。使塑料塑化更均匀，以获得精确的成品控制，背压的调节不宜太长，中要熔料有适当的均匀性，能完成塑化并且没有气泡便可以了。在实际操作中，可以上述工艺参数设定方法为基础，并综合考虑各影响因素，确保产品的质量并降低生产成本。第5章 浇注系统设计5.1 分型面设计在注塑模中，用于取出塑件或浇注系统凝料的面，通称为分型面。常见的取出塑件的主分型面，与开模方向垂直。也有采用开模方向一致的侧向主分型面。分型面大都是平面，也有倾斜面，曲面或者台阶面。分型面的选择不仅关系到塑件的正常成型和脱模，而且涉及到模具结构与制造成本。在选择分型面时，应遵循以下原则：分型面应选择在塑件的最大截面处。否则，可能会无法脱模和加工型腔。无论塑件以何方位布置型腔，都应将此作为首要原则。尽可能的将塑件留在动模一侧。因为在动模一侧设置和制造脱模机构简单易行。有利于保证塑件的尺寸精度。有利用保证塑件的外观质量。分型面上的型腔壁面稍有间隙，熔体就会在塑件上产生飞边。飞边影响塑件的外观质量。因此在光滑平整表面或圆弧曲面上，应尽量避免选择分型面。考虑满足塑件的使用要求。注塑机在模塑过程中，有一些很难避免的工艺缺陷，如拔模斜度、分型面上的飞边以及顶杆与浇口痕迹。在分型面设计时，应从使用角度避免这些工艺缺陷影响塑件功能。尽量减少塑件在合模平面上的投影面积。以减小所需锁模力。长型芯应置于开模方向。当塑件在互相垂直方向都需设置型芯时，将较短的型芯置于侧抽芯方向，有利于减小抽拔距。有利于排气。应将分型面置于熔体充模流动的末端。应有利于简化模具结构。5.2 排气槽的设计从某种角度而言，注塑模也是一种置换装置。即塑料熔体注入模腔同时，必须置换出型腔内空气和从物料中逸出的挥发性气体。排气系统是注塑模设计的重要组成部分。排气不良的危害排气和排气槽设计不合理将会产生下述的弊病。增加熔体充模流动的阻力，使型腔不能充满，会使塑件棱边不清；在制品上呈现明显可见的流动痕和熔合缝，其力学性能降低；只留气体使塑件产生孔、剥层等表面质量缺陷；型腔内的气体受到压缩后产生瞬时局部高温，使塑件熔体分解变色，甚至碳化烧焦；由于排气不良，降低了充模速度，增长了注塑成型周期。排气系统的设计方法利用分型面排气是最简便的方法，排气效果与分型面的接触精度有关。对于大型模具，可利用镶拼的成型零件的缝隙排气。利用顶杆与孔的配合间隙排气，必要时对顶杆作些的结构措施。利用球状合金颗粒烧结块渗导排气。在熔合缝位置开设冷料井，在贮留冷料前也滞留了少量气体。可靠有效的办法，是在分型面上开设专用排气槽。 本次设计过程就是利用分型面排气和利用顶杆与孔配合间隙排气。5.3 浇注系统设计浇注系统设计是注射模具设计中最重要的问题之一。浇注系统是引导塑料熔体从注塑机喷嘴到模具型腔为止的一种完整的输送通道。它具有传质、传压和传热的功能。对塑件质量具有决定性的影响。它的设计合理与否，影响着模具的整体结构及其工艺操作的难以程度。5.3.1浇注系统的功能浇注系统的作用，是将塑料熔体顺利地充满到模腔深处，以获得外形轮廓清晰，内在质量优良的塑料制件。因此要求充模过程快而有序，压力损失小热量散失少，排气条件好，浇注系统凝料易于与制品分离或者切除。浇注系统的组成主流道 指由注射机喷嘴出口起到分流道入口为止的一段流道。它是塑料熔体首先经过的通道，且与注塑机喷嘴在同一轴线。分流道 指主流道末端至浇口的整个通道。分流道的功能是使熔体过渡和转向。多型腔注射模中分流道中为了分配物料，通常由一级分流道和二级分流道，甚至多级分流道组成。浇口 指分流道末端与模腔入口之间狭窄且短小的一段通道。它的功能是使塑料熔体加快流速注入模腔内，并有序地填满型腔，且对补缩具有控制作用。冷料井 通常设置在主流道和分流道拐弯处的末端。其功用是“捕捉”和贮存熔料前的冷料。冷料井也起拉勾凝料的作用。浇注系统的设计原则浇注系统与塑件一起在分型面上，应有压降、流量和温度分布的均衡布置；尽量缩短流程，以降低压力损失，缩短充模时间；浇口位置的选择，应避免产生湍流和涡流，及喷射和蛇形流动，并有利于排气和补缩；避免高压熔体对型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移；浇注系统凝料脱出方便可靠，易与塑件分离或切除整修容易，且外观无损伤；熔合缝位置须合理安排，必要时配置冷料井或溢料槽；尽量减少浇注系统的用料量；浇注系统应达到所需精度和粗糙度，其中浇口必须有IT8以上精度。浇注系统的布置在多腔模中，分流道的布置有平衡式和非平衡式两种，在本次设计过程中选取平衡式布置。设计时应注意如下几点：尽可能采用平衡式排列，以便构成平衡式浇注系统，确保塑件质量的均一和稳定?型腔布置和浇口开设部位应力求对称，以防止模具承受偏载而产生溢料现象，如图尽量使型腔排列紧凑一些，以减小模具的外形尺寸。型腔的圆形排列所占的模板尺寸大，虽有利于浇注系统的平衡，但加工较麻烦，除圆形制品和一些高精度制品外，在一般情况下常用直线和H形排列，从平衡的角度来看应尽量选择H形排列5.4 型腔的数量和布置 最经济型腔数目的确定，实质上是注塑件生产成本的经济核算。但在注射模设计初始方案决定阶段，由于浇注系统等技术参数尚属未知，下述型腔数的确定是一种估算的预测方法，一些参数要凭经验来假定。在模具设计完成后，可根据这个方法再细化，进行生产总成本和每个塑件成本的核算。影响最经济型腔数的因素，有技术参数和经济指标两个方面。技术参数有锁模力、最小和最大注射量、塑化能力、模版尺寸和流变参数。这里只考虑注塑机锁模力和最大注射量两个主要参数。技术经济指标是从制品尺寸精度和经济效果考虑。对一模多腔整体嵌入式的注射模，影响型腔数的重要因素有如下四个：（1）注射剂锁模力（2）注射剂的注射量（3）塑件精度（4）经济效果的限制在此考虑到生产成本，初选型腔为一模思腔但根据产品结构、形状来看，采用一模4腔。根据需要和后续加工的要求我们确定为平行于塑件的最大尺寸方向，对称分布。流道设计包括主流道、浇口的设计。5.5 主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体入口处，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或是型腔。由于主流道要与高温塑料熔体及注塑机喷嘴反复接触，所以在注塑模中主流道部分常设计成可以拆卸更换的主流道衬套。在卧式或立式注塑机上使用的注塑模中，主流道垂直于模具分型面。圆锥形，具有24的锥角，内壁有Ra0.8 以下的表面粗糙度，抛光时应沿轴向进行，其结构如图4-5。若沿圆周进行抛光，产生侧向凹凸面，使主流道凝料难以拔出。同时浇口套与注塑机喷嘴接触平凡，为防止撞伤，应采取淬火处理使其具有较高的硬度（48HRC52HRC）。在直角式注塑机上使用的模具中，因主流道开设在分型面上，故不需要沿轴线方向拔出主流道内的凝料，主流道可以设计成等粗的圆柱形。主流道的尺寸：主流道的小段直径：d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）=5mm 主流道的球面半径为：SR=喷嘴的两面半径+（12）=10+2=12mm由于主流道入口处与注射机喷嘴反复接触，极易损坏，对材料的的要求比较高，因而主流道设计为浇口套，采用T10A，热处理HRC5357。5.6 浇口的设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，作用主要有以下几点：1.熔体充模后，首先在浇口处凝固，当注塑机螺杆抽回时可防止熔体向流道回流。2.熔体在流经狭窄的浇口时产生的摩擦热，使熔体升温，有助于充模。3.易于切除浇口尾料，二次加工方便。4.对于多型腔模具，用以平衡进料；对于多浇口单型腔模具，用于控制熔接痕的位置。在注塑模具中常用的浇口形式有如下几种：直接浇口、点浇口、潜伏式浇口、侧浇口、重叠式浇口、扇形浇口、平缝式浇口、盘形浇口、圆环形浇口、轮辐式浇口与爪形浇口、护耳浇口。浇口开设的位置对制品的质量影响很大，在确定浇口的位置时应注意以下几点：1.浇口应设在能使型腔各个角落都可以同时填满的位置。2.浇口应设置在制品壁厚较厚的部位，使熔体从厚断面流向薄断面，以利于补料。3.浇口的部位应选在易于排除型腔内空气的位置。4.浇口的位置应选在能避免制品表面产生熔合纹的部位。5.浇口的设置应避免引起熔体断裂的现象。6.不要在制品中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位设置浇口，一般制品浇口附近的强度较差。本模具采用点浇口。5.7 冷却系统的设计一，冷却系统的设计原则为了提高冷却系统的效率和使型腔表面温度分布均匀，在冷却系统的设计中应遵守如下原则1：（1）在设计时冷却系统应先于推出机构，也就是说，不要在推出机构设计完毕后才考虑冷却回路的布置，而应尽早将冷却方式和冷却回路的位置确定下来，以便能得到较好的部分地效果。将该点作为首要设计原则提出来的依据是，在传统设计中，往往推出机构的设计先于冷却系统，冷却系统的重要性未能引起足够的认识。（2）注意凹模和型芯的热平衡。有些塑件的形状能使塑料散发的热量等量地被凹模和型芯所吸收。但是极大多数塑件的模具都有一定高度的型芯以及包围型芯的凹模，对于这类模具，凹模和型芯所吸收的热量是不同的。这是因为塑件在固化时因收缩包紧在型芯上，塑件与凹模之间会形成空隙，这时绝大部分的热量将依靠型芯的冷却回路传递，加上型芯布置冷却回路的空间小，还有推出系统的干扰，使型芯的传热变得更加困难。因此，在冷却系统的设计中，要把主要注意力放在型芯的冷却上。（3）对于简单模具，可先设定冷却水出入口的温差，然后计算冷却水的流量、冷却管道直径、保证湍流的流速以及维持这一流速所需的压力降便已足够。但对于复杂而又精密的模具，则应按上节所介绍的方法做详细计算。（4）生产指大的普通模具和精密模具在冷却方式上应有差异，对于大批量生产的普通塑件，可采用快冷以获得较短的循环注射周期。所谓快冷就是使冷却管道靠近型腔布置，采用较低的模具温度。精密塑件需要有精确的尺寸公差和良好的力学性能，因此须采用缓冷，即模具温度较高，冷却管道的尺寸和位置也应适应缓冷的要求。（5）模具中冷却温度升高会使热传递减小，精密模具中出入口水温相关应在2以内，普通模具也不要超过5。从压力损失观点出发，冷却回路的长度应在1.2-1.5m以下，回路的弯头数目不希望超过5个。（6）由于凹模与型芯的冷却情况不同，一般应采用两条冷却回路分别冷却凹模与型芯。（7)当模具仅设一个入水接口和一个出水接口时，应将冷却管道进行串联连接，若采用并联连接，由于各回路的流动阻力不同，很难形成相同的冷却条件。当需要并联连接时，则需在每个回路中设置水量调节泵及流量计。（8）采用多而细的冷却管道，比采用独根大冷却管道好。因为多而细的冷却管道扩大了模温调节的范围，但管道不可太细，以免堵塞，一般管道的直径为8-25mm。（9）在收缩率大的塑料制件的模具中，应沿其收缩方向设置冷却回路。（10)普通模具的冷却水应采用常温下的水，通过调节水流量来调节模具温度。对于小型塑件上，由于其注射时间和保压时间都较短 ，成型周期主要由冷却时间决定，为了提高成型效率，可以采用经过冷却的水进行冷却，目前常用经冷冻机冷却过的5-10水。用冷水进行冷却时，大气中的水分会凝聚在型腔表面易引起塑件的缺陷，对此要加以注意。对于流动距离长、成型面积大的塑件，为了防止填充不足或者变形，有时还得通热水。总之，模温最好通过冷却系统或者专门的装置能任意调节。（11)合理地确定冷却管道的中心距以及冷却管道与型腔壁的距离。保证型腔表面温度均匀分布，型腔表面冷却管道与型腔壁的距离太大会使冷却效率下降，而距离太小又会造成冷却不均匀。根据经验，一般冷却管道中心线与型腔壁的距离应为冷却管道直径的1-2倍，冷却管道的中心距离约为管道直径的3-5倍。（12）尽可能使所有冷却管道孔分别到各自型腔表面的距离相等。当制件壁厚均匀时，应尽可能