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100 手机 塑料 模具设计

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毕业设计（论文）中期报告题目：手机上盖塑料模具设计1.设计（论文）进展状况本设计已经完成以下内容： （1）对于在开题答辩中，各位导师对我的塑件的二维图和三维图 ，以及开题报告中提出的相关问题，我修改了三维图和二维图，并通过了指导老师的检查；完善了开题报告的内容及格式。 （2）根据任务书要求，确定了使用ABS材料。通过参阅相关注塑模具设计的资料，进行了各部分的计算 ，完成了总装配图。 （3）模具类型及结构的确定，及有关零件的必要计算和校核。 a型腔数目的确定：使用一模两腔结构。 b分型面的确定：选在塑件截面最大的部位。 c浇口的确定：潜伏式浇口。 d模架的选用：选用350450模架。 e浇注系统的设计：包括浇口，流道等。 f脱模机构设计：采用推杆脱模机构。 g温度调节系统设计：确定冷却方式以及冷却水道的位置和数目。2. 存在问题及解决措施 存在的问题：因为是第一次接触模具设计，所以在关于模具设计方面欠缺相关知识，并且关于一些零件在选型过程中以及在计算过程中遇到一系列问题不能解决。还有就是软件画图不能完全按照计算结果画出相一致的图。解决措施：积极与同学探讨模具知识，主动找老师问问题，并大量参阅书籍，借鉴前辈们关于模具设计做好的整套图及数据，优化自己的设计。还有就是努力学习绘图软件。3.后期工作安排 对总装配图进行优化改进，改进中期设计中存在的缺点。 第9-11周：完成全部零件设计，并对零件结构进行三维剖析，做出模具开合结构图。 第11-14周：撰写毕业设计论文。第15周：整理资料，准备答辩。 指导教师签字： 年 月 日 指导教师签字： 年 月 日注：1）正文：宋体小四号字，行距20磅，单面打印；其他格式要求与毕业论文相同。2）中期报告由各系集中归档保存，不装订入册。x毕业设计(论文)开题报告题目：手机上盖塑料模具设计 1.毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）1.1题目背景、研究意义随着科学的发展 ，各种产品的更新换代速度越来越快，而产品的更新是以新产品的造型设计和模具的设计、制造与更新为前提的。模具的设计是模具更新的基础，模具设计工作与产品的更新信息相关。传统的手工设计模式已经不能很好地适应时代的需要，计算机辅助设计与制造已成为许多大型CAD/CAM/CAE软件追求的目标。而在众多辅助设计制造软件中,Pro/E 软件是当今世界较先进、面向制造业的综合软件。在手机行业中,生产厂家以手机外壳的色泽艳丽、造型美观、手感舒适、成本低等优势来占领一定的市场份额。手机上盖是手机的外观的首要表现,它是由复杂曲面组成,上盖的设计好坏和设计效率直接影响手机的质量和竞争力。因此, 上盖模具是保证高质量手机外形的重要前提【1】。通过对手机上盖这一具体塑件进行模具设计，能够将大学中学到的机械，电子，结构设计方面的知识很好的用到实际生活中，并能较为熟练的使用AUTOCAD和Pro/E软件，为今后从事设计工作打下坚实的基础。1.2国内外相关研究情况近年来, 塑料模具工业迅速发展, 体现在模具产品向着大型、精密、复杂的方向发展, 综合技术含量不断提高, 模具制造周期不断缩短。但与国外塑料模具的先进水平相比, 依然存在一定差距【2】。早在20世纪80年代，我国政府就十分重视CAD技术的开发和应用，国家对国有大中型企业应用CAD技术进行产品开发设计提出了明确要求，并将CAD作为高新技术研究领域给予重点资助。随着注射模具CAD的发展，大部分的商业软件已不仅仅是CAD，而是CAD/CAM/CAE/CAPP的集成，从而形成了真正意义上的无纸化设计、制造环境。因此，注射模具设计软件实际上涵盖了CAD/CAM/CAE/CAPP等部分。国内用户数量较多的商业软件，主要有美国PTC公司的Pro/E和德国西门子公司的UG，以及Solidworks、Cimatron和CATIA等【3】。随着塑料原料和加工机械的发展, 近年来, 国外对塑料模具的发展给以很大重视, 生产塑料模具的专业厂增加很快, 制造模具的设备投资也很大。据统计, 日本生产塑料模具的专业厂1960年有128家, 到1965年增加到217家。全日本生的塑料模具大约有80% 是专业厂生产的。从设备投资上看, 1964年日本对每一个模具工人的设备投资额为50至100万日元(约合人民币3000至6000元)。美国的投资额为日本的7至10倍因此, 塑料模具的生产能力不断增加。据统计, 日本塑料模具的产值, 差不多每年以30% 的速度增长。估计日本1975年塑料模具产值将为1971年的1.6倍【4】。国外塑料模具CAD / CAE 技术的研究始于20世纪60年代。随着计算机技术的发展，到20世纪70年代发达国家就已研制出了塑料模具CAD/CAE的专门系统，可以应用计算机对塑料熔体在圆形、长方形型腔内的流动情况进行分析。到了20世纪80年代，美国、日本等国家就已经将塑料模具CAD/CAE技术广泛应用于塑料模具的设计与制造过程中，并推出了许多商业化的CAD/CAE软件,如:美国PTC公司的机械设计自动化软件Pro/ ENGINEER、美国EDS 公司的设计、制造一体化软件UG 等，现已广泛应用于航空航天、模具、通用机械及汽车等领域。我国塑料模具CAD/CAE技术的发展起步较晚，对于塑料模具CAD/CAE 技术的开发与研究始于20世纪70年代。从20世纪80年代开始，国内许多大中型企业先后从国外引进了一些知名的塑料模具CAD/CAE系统。国内许多高等院校、研究部门和工厂企业也自主开发了实用的塑料模具CAD/CAE应用软件，并在应用中不断得到完善，如: 华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的塑料注射模CAD / CAE / CAM 系统HCS2.0，主要应用于塑料模具设计中的塑料制件三维图形输入、流动模拟、冷却分析、型腔强度与刚度校核等【5】。2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施2.1本课题研究的主要内容现代塑料注射模具面临着进一步实现生产优质、价廉、塑料制件的要求。这只有当成形加工人员充分控制模塑过程, 使塑料制件的几何形状适应于模塑材料的特和各自的变换技术, 以及模具能满足复映尺寸精度和表面质量要求时才得以实现。为此, 就要以最高的精度来制造塑料注射模具【6】。 本课题研究的主要内容有： 1 设计出一款手机的上盖CAD模型,pro/E模型； 2 设计手机的上盖的注塑模具； 3 绘制手机上盖的注塑模具凸凹模的工程图和模具总装配图； 4 绘制注射模具装配图、成型零件图、其他结构零件图; 5 绘制图纸,撰写毕业论文。 2.2研究方案 选用注射成型方法，首先将ABS材料放入注射机的加热料筒内，受热熔融变成液体，然后在注射机的螺杆或柱塞推动下，经注射机喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔，在型腔内成型、冷却、固化，脱模后得到制品。 2.3研究方法或措施1.查阅有关文献，尽量多的了解模具设计的理论。2.充分利用计算机资源，如网上查阅相关资料，深入了解课题内容，利用计算机绘图软件绘制二维图和相应的三维图。3.进行主要的设计计算，根据产品的公差配合要求，查阅相关资料。3.本课题研究的重点及难点，前期已开展工作 本课题的重点是：绘制手机上盖的注塑模具凹凸模的工程图。 本课题的难点是:研究侧抽芯，以及分型面。 前期已开展工作：查阅手机上盖塑料模具设计的相关资料，了解手机上盖的组成及装配关系；并为进一步周密的设计做好充分的准备。4. 完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）。 第13周：查阅材料，了解工作原理及特点，完成基础知识的积累并撰写开题报告； 第46周：方案论证，深化方案具体实施步骤； 第710周：手机上盖塑料模具的具体方案设计，图纸绘制，准备中期答辩； 第1115周：撰写毕业论文，论文修改，准备毕业答辩。指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日参考文献1 陈兰贞.基于Pro/ENGINEER的手机三维造型及手机上盖模具设计J.科技咨询导 报,2007,28:53-54.2 孙锡红.我国塑料模具发展现状及发展建议J.电加工与模具,2010,S1:31-33.3 蔡志强,熊建武.注射模具设计软件的应用现状和发展趋势J.中国西部科 技,2011,21:22-23+25.4 国外塑料模具和机头发展概况J.塑料,1974,04:77-131.5 姜雪燕.谈CAD/CAE技术在塑料模具设计中的应用J.职大学报,2011,02:62-64+71.6 Menges/Mohren,艾方.如何制造塑料注射模具(一)J.模具技术,1991,01:109-127.7 申长雨,李海梅,高峰.注射成型技术发展概况J.工程塑料应用,2003,03:53-57.8 磨志毅,曹志全,孙锡红.手机上盖注射模快速制造J.模具工业,2004,09:45-48.9 李光耀.浅谈现代塑料模具的设计与制造J.橡塑技术与装备,2006,03:24-28.10 陈峰.Pro/E软件在手机上盖造型及模具设计中的应用J.塑料科技,2008,05:58-61.11 韩雄伟,冷真龙,胡享波.PRO/E软件在塑料模具设计与制造中的应用J.四川工程职业技术学院学报,2009,03:56-58+66.12 唐嘉彤.手机面板框注塑模具设计与CAE分析D.天津大学,2012.13 王强.手机外壳注射模具设计与制造D.南昌大学,2007.14 国外塑料模具和机头发展概况J.塑料,1974,04:77-131.15 陶永亮,刘昌华.注射模型腔强度计算J.模具制造,2012,02:52-55.16 Design and Manufacture of a Wax Injection Tool for Investment Casting using Rapid Tooling Sadegh RAHMATI 1 Mohamad Reza REZAEI 2 Javad AKBARI 3 B17 CHENG Xuewen.LI Dequn.ZHOU Hua min.Development of Integrsated Simulation System for Plastic Injection molding.2005. 本科毕业设计（论文）题目：手机上盖塑料模具设计手机上盖塑料模具设计 摘要 本文介绍了注塑模具的特点和发展趋势，介绍了注射模的设计和计算过程并进行了详细的塑料模具设计，介绍了塑件的成型工艺，模具结构特点及工作过程，阐述了在注塑模具设计中的注意事项。在模具的设计过程，主要的设计要点如下：塑料件的设计是合理的；分型面选择塑料成型；脱模的设计机构不仅结构简单，而且脱模要有稳定可靠的行动。在零件的表面，选择不影响塑料包装的均匀度；冷却水道的设计要使模具达到最高的效率，保证塑件的质量；在使用软件，如CAD设计过程，使设计出更合理、更有效的标准件；用途广泛，模具生产成本大大降低；模具设计的关键是设计达到了实际生产的需要。关键词：塑料件；注射模；分型面；脱模机构The Design of Plastic Mold The Cover of Mobile PhoneAbstractThis paper introduces the characteristics and development trend of injection mould, describes the deep cover of injection mold design and calculation process in detail, introduces the forming technique of the plastic parts, injection mold structure characteristics and working process, this paper expounds the matters needing attention in injection mould design. In the process of mold design of deep cover, the main design points are as follows: design of plastic parts design is reasonable; The parting surface selection for plastic molding; Demoulding mechanism of the design is not only simple in structure, and demoulding is stable and reliable in action. Into the gate of parts surface, choose not to influence and the evenness of plastics packing; The design of the cooling water channel make the mold to achieve the highest efficiency, ensure the quality of plastic parts; In the process of design using software such as Cad, make a design more reasonable and more effective; Extensive use of standard parts, mold production cost greatly reduced; The mould design of the key point is to design has reached the requirement of practical production.Key Words: Plastic parts; Injection mold; Parting surface; Deoulding mechanismIII主要符号表 VI V注 注射机最大注射容量 V总 成型塑件与浇注系统总和A 塑件和浇注系统在分型 面上的投影面积之和Ax 塑件型腔在模具分型面 上的投影面积Aj 塑件浇注系统在模具分型 面上的投影面积Fz 胀模力 密度 Fs 合模力 P 模腔压力H模 模具实际高度 H最小 注塑机最小闭合厚度 H1 推出距离 H2 包括浇注系统在内的塑件高度 S机 注塑机最大开模行程Ra 表面粗糙度Ls 塑件外型径向公称尺寸 K 塑料的平均收缩率； 塑件的尺寸公差 模具制造公差Hs 塑件高度方向的公称尺寸N 每小时注射次数 Q 总热量 c 对流所散发的热量 R 辐射所散发的热量 1 注塑机所散发的热量 2 冷却系统从模具中带走 的热量 F 脱模力 d 推板直径 型腔数量 单个塑件的体积（） 浇注系统所需塑料的体 积 单个塑件在模具分型面 上的投影面积 浇注系统在模具分型面 上的投影面积 注射机允许使用的最大 成型面积 P 塑料熔体对型腔的成型 压力 注射机允许的最大模厚 注射机允许的最小模厚 目 录1 绪论1 1.1我国模具行业发展概述1 1.1.1有利因素1 1.1.2不利因素2 1.2小结32 注塑工艺分析及成型方法4 2.1塑料支架分析4 2.1.1塑件4 2.1.2塑件名称4 2.1.3生产纲领4 2.1.4塑件的结构及成型工艺分析5 2.2材料ABS的注射成型过程及工艺参数5 2.2.1成型前的准备5 2.2.2注射行程5 2.2.3塑件的后处理53 模具总体设计7 3.1拟定模具结构设计7 3.1.1分型面位置的确定7 3.1.2分型面型面设计7 3.1.3确定型腔数量及排列方式7 3.1.4模具结构形式的确定8 3.1.5注射机型号的确定8 3.2浇注系统、关键零部件设计10 3.2.1浇注系统形式和浇口设计10 3.2.2冷料穴的设计11 3.2.3分流道的设计11 3.2.4浇口的设计11 3.3成型零件设计12 3.4排气系统的设计14 3.5温度调节系统设计14 3.6脱膜结构的设计16 3.7注射机的选择及校核17 3.7.1注射量的校核17 3.7.2塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核17 3.7.3模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核18 3.8模架的选用19 3.9抽芯结构斜推杆的设计19 3.9.1概念19 3.9.2斜推杆的设计要点20 3.9.3斜推杆倾斜角的确定204 注塑工艺不良缺陷及成因22 4.1残余应力引起的龟裂22 4.2外部应力引起的龟裂22 4.3外部环境引起的龟裂235 模具的试模与修模25 5.1粘着模腔25 5.2粘着型芯25 5.3粘着主流道25 5.4成型缺陷26总 结28参考文献29致 谢30毕业设计（论文）知识产权声明31毕业设计（论文）独创性声明321 绪论1.1 我国模具行业发展概述 近年来，中国的模具工业一直保持着良好的发展势头，这一势头是否会持续下去，这是一个行业的重点。作者认为，中国的模具行业在面对中低端产品领域，国内企业竞争的日益激烈，以及在高端产品领域的外国企业或者外国的压力不断增长的情况，但在最近几年的持续发展，实力大大增强，而且能够完全适应压力，继续保持稳步发展3。1.1.1 有利因素 对模具行业的发展提供了良好的环境以及优惠的政策。根据国家产业政策和相关配套政策的指导下，近年来有不少地方已经出台了一些优惠政策，支持当地模具工业的发展，一些文件中找到的，所观察到的一些行动，收到了良好的效果。同时，快速模具工业的发展促进了当地经济的繁荣。频繁的交流，相信好的模具工业发展政策，由此带来了良好的发展环境将得到进一步的发展。 模具行业内部体制改革和机制转变的加速，产业结构合理，并加强管理，提高水平。为了适应形势，中国的模具行业近年来加快体制改革和机制转换的步伐，“三首都”和民营企业占行业的主导地位，装备水平和产品水平有了较大的提升，管理有了很大的进步。许多公司已经应用了CADCAMCAE集成技术，三维的设计技术，如ERP和IM3信息管理技术、高速加工，快速原型，和其他许多高新技术和网络技术的虚拟仿真，很多企业都提出了“生产专业化，产品品牌，现代化企业，市场国际化”等企业发展战略。通过多种质量体系认证的企业一年比一年多。 生产规模和经济效益，模具生产集群发展迅速。在“小而精致的设计”专业发展的同时，近年来，规模效应也得到了越来越多的关注。除了企业的规模经济效益，生产的模具产业不断显示出其优越性，有“模具城”，“模具园”，“模具生产基地”和全国的集群生产快速发展的其他形式。根据许多企业反映，集群的生产与分散的生产相比，至少有以下好处：更广阔的市场，合作更方便，降低了生产成本，互相交流，享受优惠政策。现在100000000元以上的模具企业，年产量已超过40，超过30000000的企业已超过200元以上，“模具城”，有一定的规模，近百分之十的正在建设或仍有超过百分之 十没有建设。这些模具集聚生产基地建设，在中国模具工业的发展起到了积极的推动作用7。 许多企业开始认识到“品牌”和“专利”的资本投资，提高自主创新能力的重1要性。长时间的模具处在“后方”和“被动状态，所以很少有“品牌”和“专利”。近年来，随着市场经济的发展，企业越来越重视“品牌”和“专利”。一些企业已经认识到创新的重要性，致力于创新。据中国模具工业协会了解到的情况，近年来，在开发投资和销售收入的比例达到5%，研究创新的许多企业，个别企业甚至达到8%至12%。 不断提高技术含量的模具，属于模具越来越多的高科技产品。我们已经了解到，目前已经在对四种霉菌的中国高新技术产品出口目录所列国家有关部门。其实有很多模具技术含量大于模具的这四种，如汽车配件模具，精密多工位级进模，汽车大型覆盖件冲压模具，自动化铸造模具热压成型的车内装饰，高强度钢板等。随着高新技术的发展，模具设计被越来越多的和更多的模具生产企业的各级政府有关部门认定为高新技术企业。根据中国模具协会初步统计，目前模具行业有7个国家级高新技术企业、省级、市级高新技术企业近百。1.1.2 不利因素 虽然中国模具产业已经进入了快速发展，但由于精度能力，制造周期和使用寿命等，与国际水平与先进工业国家相比有较大的差距，所以还不能满足我国制造业发展的需要。特别是在大型，精密，复杂，长寿命模具，仍供不应求。因此，每年仍需大量进口。 模具的原材料价格上涨、人员工资在现阶段大幅上涨，但模具价格不上升反而下降，导致模具利润下降，一些企业亏损，甚至亏损增加。根据对全国270个主要的模具制造企业的调查，中国模具工业协会，2005年度的利润下降了2.1%，比前一年，销售收入利润率下降了3.1%。比上一年，全国规模以上企业2005全年亏损260000000元7。 对于外贸依存度逐年增加。中国加入WTO已经有超过六年的，对外贸易的迅速发展，我国经济依赖对外贸易从30%增加到70%。同时，近年来，随着外资进入我国的领域，不断扩大和深化对外开放的政策，在中国的模具行业的外国投资也越来越多，这是依赖外资的逐年增加。广东省是中国模具生产第一省份，例如，其有关的国家。模具生产能力，全省具有40%个能力，外国公司约占60%，合资企业占10%左右。关于模具出口省，约占全国的50%，其中出口的外国投资，合资企业占大多数的出口量 7 。外商投资和外贸依存度大，安全行业，乃至整个国家的经济安全有重大影响。人才短缺的问题越来越突出。虽然近几年来，中国的模具行业的劳动力发展迅速，估计已经达到近一万人，但是仍然跟不上企业发展的需要。它是总量不足，而且质量也是不够的，不能适应行业发展的需要。根据有关资料，模具行业从业人员约300000 至500000，工程技术人员约占20%。特别稀缺的高质量和高水平的模具企业的高级技术管理人员以及操作人员和高级技术工人。市场竞争。在中国模具市场的竞争越来越大，其性能是模具产品价格降低了。主要的中高档模具市场龙头企业与国外企业和国内竞争对手，外商投资企业和中型模具主要是民营企业之间的市场竞争。一些已经进入无序状态，在一定程度上扰乱了正常的市场秩序。由于较低的价格将不可避免地导致低质量，严重影响了一些企业的生存，迫使一些企业加快调整自己的定位，一些企业面临淘汰的局面不足为奇。 虽然近几年模具出口增长，超过一年的进口增长，但增加的绝对仍然是进口大于出口，导致模具外贸逆差年年增长。模具外贸逆差增加的主要原因有两个：一是国民经济快速增长，特别是汽车企业的快速发展带来了对模具的需求，一些高档模具的国内生产是不能完全满足需求的，有进口的，但也有一些国家所有生产模具都是进口的，与目前的关税政策和项目审批系统有直接关系。二是模具出口鼓励政策是不够的。 规模的不断扩大，当前的全球制造业转移的速度加快，并扩大了深度和广度，以及在我国的模具制造是承接转移的理想场所。结合“第十一个五年计划”期间，国家将继续大力支持在中国模具工业的发展，多重利益的情况下，我国模具行业的未来将向那些美丽的风景。1.2 小结 塑料模具CAD技术是一种新的设计技术，能够提高产品质量和使模具的设计达到最佳性能。塑料模具CAD的工作主要是对注射成型过程的模拟分析结果的理解，对数据的解释和设计的选择做出相应的改变，熟悉CAD技术可以有效地应用于模具的设计并可决定设计和体验质量。塑料模具CAD的困难在于建立丰富的材料性能数据库，以及模具零件标准化。362 注塑工艺分析及成型方法2.1 塑件制件分析2.1.1 塑件 制件塑件结构如图2.1所示。图2.1 注塑零件二维图该零件尺寸中等大小，平均厚度2mm。2.1.2 塑料名称 根据各材料的注塑性能及加工使用性能，综合市场价格，选择塑件材料为ABS。2.1.3 生产纲领 大批量，自动化生产。2.1.4 塑件的结构及成型工艺分析 a. 结构分析 该塑件是塑料制件，零件制件比较深，模具结构必须潜伏式浇口，故在模具设计和制造上要有一定的定位措施和良好的加工工艺，以保证侧滑动的顺畅和零件的使用寿命。 该塑件装配在表面，对表面美观有一定要求，设计时要注意对外表面的处理。 b. 成型工艺分析 精度等级：采用一般精度5级。 脱模斜度：该注塑零件壁厚约为2mm，其脱模斜度查参考文献1中的表有塑件内表面351，塑件外表面40120。由于该塑件没有特殊狭窄细小部位，所用塑料为ABS，流动性较好，而且，主要部分有较好的弧度，可顺势脱模，所以塑件外表面没有放脱模斜度。两壁处脱模没有困难，所以也不放脱模斜度。2.2 材料ABS的注射成型过程及工艺参数2.2.1 成型前的准备 对ABS的色泽、细度和均匀度进行检验。由于ABS的吸水率大约为0.2%0.8%，容易吸湿，成型前应进行充分的干燥，干燥至水分含量H最小； 故满足要求。 3) 开模行程校核 此处所选用的注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机）。注塑机的开模行程应满足下式： (3.3)故满足要求。式中 H1推出距离，单位mm； H2包括浇注系统在内的塑件高度，单位mm； S机注塑机最大开模行程。3.2 浇注系统、关键零部件设计3.2.1 浇注系统形式和浇口的设计 浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，对塑件质量影响很大。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。 该模具采用普通流道浇注系统，包括主流道，分流道、冷料穴，浇口。 a. 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，它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。主要的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模是主流道凝料的顺利拔出。 （1） 主流道尺寸 主流道小端直径 D=注射机喷嘴直径+（0.51） (3.4) =3+（0.51），取D=4 主流道球面半径SR0=注射机喷嘴球头半径+（12） (3.5) =9+（12），取SR0=11球面配合高度h=35mm，取h=3mm主流道长度L=40mm 主流道大端直径D=D+2Ltan=4+240tan2=6.79取D=7mm 浇口套总长LO=L+h+2=45mm （2） 主流道衬套的形式 主流道小端入口处于注塑机喷嘴反复接触，属于易损件，对材料要求较严格，因而模具主流道部分设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效的选用幼稚钢材进行单独加工和热处理，常采用碳素工具钢，如 T8A、T10A等，热处理硬度为50HRC55HRC。如图3.3所示。 图3.3 主流道衬套3.2.2 冷料穴的设计 a. 主流道冷料穴的设计 开模时应将主流道中的凝料拉出，所以冷料穴的直径应稍大于主流道大端直径。由于该模具型腔分布对称，所以冷料穴可设在中心位置。冷料穴直径= D+2=7+2=9 mm 冷料穴深度=3/4 D=5 mm b. 分流道冷料穴的设计 此模具分流道比较短，所以可以不加冷料穴。3.2.3 分流道设计 a. 分流道布置形式 分流道在分型面上的布置与型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，应该遵循两方面原则：一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。改模具的流道布置形式采用平衡式。 b. 分流道的长度 长度应尽量短，减少弯折。该模具的分流道长度在设计过程中由绘图得出。c. 分流道表面粗糙度 由于流道中于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，因此分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.631.6微米，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，是中心层具有较高的剪切速率，此处Ra=0.8。3.2.4 浇口的设计 浇口是连接流道于型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部位。浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。此零件可以采用潜伏式进胶，这样可以简化模具机构。如图3.4所示。 图3.4 潜伏式浇口3.3 成型零件设计 直接与塑料接触构成塑件形状的零件称为成型零件，其中构成塑件外形的成型零件成为凹模，构成塑件内部形状的成型零件成为凸模（型芯）。凹、凸模件直接与高温、高压的塑料接触，并且脱模时反复与塑件摩擦，因此，要求凹、凸模件具有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及足够低的表面粗糙度，如果型腔点壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生翘曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响脱模11。 在计算型腔和型芯工作尺寸之前，对塑件各重要尺寸应按机械设计中最大实体原则进行转化，即塑件外形尺寸（名义尺寸）为最大尺寸，其公差为负值；塑件的内腔尺寸（名义尺寸）为最小值，其公差为正值；中心距尺寸为公称尺寸，其公差为正负/2。 凹模的径向尺寸计算公式： (3.6)式中： Ls塑件外型径向公称尺寸； K塑料的平均收缩率； 塑件的尺寸公差； 模具制造公差，取塑件相应尺寸公差的1/31/6。 凹模的深度尺寸计算公式： (3.7)式中：Hs塑件高度方向的公称尺寸。 经查得ABS的收缩率K=0.5%；塑件未注尺寸公差，所以按MT5B类公差选取 型腔计算 型腔高度计算 型芯计算 型芯高度计算3.4 排气系统的设计 该套模具是属于小型模具，排气量很小，可利用分型面、滑块和顶杆等间隙进行排气，不需要单独开设排气槽。3.5 温度调节系统设计 a. 加热系统 由塑料模具的温度直接影响到塑件的成型质量和生产率。ABS材料的注塑成型温度为5080，查参考文献1中表6-10 常用热塑料的模具温度表，可以得知所选塑件材料模具温度为：100，所以可以不设置加热装置。b. 冷却系统 一般注射到模具内的塑料温度为200左右，而塑件固化后从模具中取出时其温度在60以下。热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽量快的传给模具，一是塑料可靠冷却定型并可迅速脱模。 （1） 设计原则：冷却水孔数量尽可能的多，孔径尽可能大；冷却水孔至型腔表面的距离应尽可能相等；浇口处要加强冷却；冷却水孔道不应穿过镶块或其接缝部位，以防漏水；冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处；进出口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一点，通常应设在注塑机的背面。 （2） 设计过程：已知：材料ABS，塑件厚度2mm，ABS单位热流量系数Q1=350，解：冷却时间 (3.8) s根据ABS性能，取=10s注射时间=2s，保压2s注射周期为t=10+2+2+（58）=20s 每小时注射次数N=3600/20=180总热量 (3.9) =1800.0215350 =1354.5kJ/h 模具四点面积 分型面面积 开模率 散热表面积=0.04m2 模温70，室温20 对流所散发的热量： (3.10)辐射所散发的热量： (3.11) =0.84 注塑机所散发的热量： 应由冷却系统从模具中带走的热量为 为负 所以模具靠自身可以散热。但为更加安全和提高效率，仍添加冷却系统。（3） 冷却系统的布置 该塑件分型面为大致为阶梯形，把模仁分为上下两部分，上部分有分流道，应重点加强冷却，因此布置在偏上位置。 由上面计算可知，该模具塑料释放的总热量不大，旨在模具型腔周围开始冷却水管即可，凹模水管直径为6mm，凸模水管直径为6mm。3.6 脱模机构的设计 注射成型的每一循环中，塑件必须准确无误的从模具的凹模中或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置成为脱模机构，也称为推出机构。 a. 脱模推出机构的设计原则 塑件推出是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定塑件的质量，因此，塑件的推出是不可忽视的。在设计推出脱模机构时，应遵循下列原则: 推出机构应尽量设置在动模处； 保证塑件不因推出而变形损坏；机构简单、动作灵活；良好的塑件外观；合模时的准确复位15。 b. 塑件推出的基本方式选择 零件脱模无特殊要求，采用最常见的推杆推出即能满足脱模要求。推杆形式选择圆形推杆。 c. 顶杆布局 如图3.5所示。 图3.5 顶杆布局d. 顶杆尺寸计算（1） 脱模力 (3.12) (3.13) (3.14) (3.15)取1，查参考文献1中表8-2得=3.556由ABS特性和模具材料得f=0.21取1，查参考文献1中表8-3得=1.0052=1.5mm，E=1800Mpa，S=0.5%，=0，L=14cm=625N （2） 推板厚度 (3.16)=300mm，E=210000Mpa，B=150mm, =1/50.28mm （3） 推杆直径 (3.17) K=1.5，L=140，n=7，E=2100000 取d=5mm3.7 注射机的选择和校核 由于两个塑件的体积和质量相差不大，故采用体积较大的塑件作为参考由于采用一模2腔，再根据工艺参数（主要是注射压力），综合考虑各种因素，选定注射机为XSZY500。注射方式为柱塞式，其有关性能参数为： 额定注射量：500 ； 注射压力：1.89 注射行程：200 ； 注射时间：2.9S 合模力：3500 ； 最大成型面积：90 最大开模行程：500 ； 模具最大厚度：450 模具最小厚度：300 ； 模板最大距离：340 合模方式：液压机械式3.7.1 注射量的校核 模具设计时，必须使得在一个注射成型的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的80%以内。校核公式为： (3.18)式中 型腔数量 m1单个塑件的体积（） m2浇注系统所需塑料的体积（）本设计中：n=2 9.42 =9.42x0.6 500 nm1+m2=29.42+5.652= 24.5m=80%500注射量符合要求。3.7.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核 注射成型时塑件的模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素。如果这一数值超过了注射机所允许的最大成型面积，则成型过程中会出现涨模溢料现象，必须满足以下关系。 （3.19） 式中 n型腔数目 单个塑件在模具分型面上的投影面积 浇注系统在模具分型面上的投影面积 -注射机允许使用的最大成型面积 n=2 =13.57 =3.38=90=213.57+3.38=30.5290投影面积符合要求 注射成型时为了可靠的锁模，应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。即： （3.20） 式中：P塑料熔体对型腔的成型压力（MPa）F注射机额定锁模力（N）根据文献2表5-1，推荐使用的型腔压力为1522 MPa，在此取P=（）P= 锁模力符合要求。3.7.3 模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核a. 模具厚度（闭合高度） 模具闭合高度必须满足以下公式 （3.21）式中 注射机允许的最大模厚注射机允许的最小模厚本设计中 符合要求。 b. 开模行程（S）的校核 模具开模后为了便于取出制件，要求有足够的开模距离，所谓开模行程是指模具开合过程中动模固定板的移动距离。 注塑机的开模行程是有限的，设计模具必须校核所选注射机的开模行程，以便与模具的开模距离相适应。对于液压-机械式合模机构的注射机，其开模行程与模具厚度无关，对于单分型面注射模应有： （3.22）式中 推出距离 包括浇注系统凝料在内的塑件高度经计算，符合要求。 c. 顶出装置的校核 在设计模具推出机构时，需校核注射机顶出的顶出形式，要注意在两侧顶出时模具推板的面积应能覆盖注射机的双顶杆，注射机的最大顶出距离要保证能将塑件从模具中脱出。 XSZY500型注射机为两侧推出机构。经检查能满足将模具脱出的要求。3.8 模架的选用 根据以上的设计，再结合模具的强度和刚度以及所选注射机，各模板的代号如下： 动模板 GB/T 4169.8-2006 垫块 GB/T 4169.6-2006 动模固定板 GB/T4169.8-2006 定模板 GB/T 4169.8-2006 定模固定板 GB/T 4169.8-2006 3.9 抽芯机构斜推杆的设计3.9.1 概念 斜推杆是常见的侧向抽芯机构之一，它常用于制品内侧面存在凹槽或凸起结构，强行推出会损坏制品的场合。它是将侧向凹凸部位的成型镶件固定在推杆板上，在推出的过程中，此镶件作斜向运动，斜向运动分解成一个垂直运动和一个侧向运动，其中的侧向运动即实现侧向抽芯。 斜推杆有整体式和二段式，二段式主要用于长而细的斜推杆，此时采用整体式的斜推杆于弯曲变形。如图3.6所示。 图3.6斜推杆抽芯机构13.9.2 斜推杆的设计要点 a. 要保证复位可靠。斜推杆的复位有下列几种方法: （1） 斜推杆上端面有碰穿孔，碰穿孔由非安装斜推杆的那一半模成型。合模时由成型碰穿孔的内模镶件推动斜推杆复位； （2） 斜推杆上端面无碰穿孔，可以将斜推杆向外做大58mm，合模时由另一边的内模镶件推回复位； （3） 在组合式斜推杆中，可以将斜推杆的另一边复位杆，合模时利用复位杆将斜推杆推回复位； （4） 若上述方法无法做到，也可单纯利用顶针将斜推杆推回复位。但这种复位精度较差。 b. 在斜推杆近型腔一端，须做610mm的直身位，并做一个23mm的挂台起定位作用，以避免注塑时斜推杆受压而移动。设计挂台亦方便加工、装配及保证内侧凹凸结构的精度。 c. 斜推杆上端面应比动模镶件低0.050.1mm，以保证推出时不损坏制品。 d. 斜推杆上端面侧向移动时，不能与制品内的其他结构（入圆柱、加强筋或型芯等）发生干涉。e. 沿抽芯方向制品内表面有下降弧度时，斜推杆侧移时会损坏制品。解决方案有： （1） 制品减料做平，但须征得客户同意 （2） 斜推杆底部导轨做斜度，使斜推杆延迟推出。 f. 当斜推杆上端面和镶件接触时，推出时不应碰到另一侧制品。 g. 斜推杆在推杆固定板上的固定方式见上图3.4。 h. 当斜推杆较长或较细时，在动模板上加导向块，帮助顶出及回位时的稳定性。加装导向块时其动模必须和内模镶件组合一起切割。 i. 斜推杆与内模的配合公差取H7/f6，斜推杆与模架接触处避空。j. 增强斜推杆刚性： （1） 在结构允许的情况下，尽量加大斜推杆横截面尺寸； （2） 在可以满足侧向抽芯的情况下，斜推杆的倾斜角“”尽量选用较小角度，斜角一般不大于15，并且将斜推杆的侧向受力点下移。斜推杆材料应不同于与之摩擦的镶件材料，否则易磨损粘结。斜推杆材料可以用铍铜。k. 斜推杆及下面导向块表面应作氮化处理，以增强耐磨性2。3.9.3 斜推杆倾斜角的确定 斜推杆的倾斜角度取决于侧向抽芯距离和推杆板推出的距离H。它们的关系见图3.7所示，计算公式如下： tan=S/H （3.23） 图3.7几何关系其中：S=侧向凹凸深度S1+(23)mm 斜推杆的倾斜角度不能太大，否则，在推出过程中斜推杆会受到很大的扭矩的作用，从而导致斜推杆磨损，甚至卡死或断裂。 斜推杆的斜角一般为315,常用510。 4 注塑工艺不良缺陷以及成因 由于在生产过程中产品产生了龟裂现象，所以特地阐明其原因以及解决方法。 龟裂是塑料制品较常见的一种缺陷，产生的主要原因是由于应力变形所致。主要有残余应力、外部应力和外部环境所产生的应力变形。4.1 残余应力引起的龟裂 残余应力主要由于以下三种情况，即充填过剩、脱模推出和金属镶嵌件造成的。作为在充填过剩的情况下产生的龟裂，其解决方法主要可在以下几方面入手： a. 由于直浇口压力损失最小，所以，如果龟裂最主要产生在直浇口附近，则可考虑改用多点分布点浇口、潜伏式进胶及柄形浇口方式； b. 在保证树脂不分解、不劣化的前提下，适当提高树脂温度可以降低熔融粘度，提高流动性，同时也可以降低注射压力，以减小应力； c. 一般情况下，模温较低时容易产生应力，应适当提高温度。但当注射速度较高时，即使模温低一些，也可减低应力的产生； d. 注射和保压时间过长也会产生应力，将其适当缩短或进行Th次保压切换效果较好； e. 非结晶性树脂，如AS树脂、ABS树脂、PMMA树脂等较结晶性树脂如聚乙烯、聚甲醛等容易产生残余应力，应予以注意。 脱模推出时，由于脱模斜度小、模具型胶及凸模粗糙，使推出力过大，产生应力，有时甚至在推出杆周围产生白化或破裂现象。只要仔细观察龟裂产生的位置，即可确定原因。 在注射成型的同时嵌入金属件时，最容易产生应力，而且容易在经过一段时间后才产生龟裂，危害极大。这主要是由于金属和树脂的热膨胀系数相差悬殊产生应力，而且随着时间的推移，应力超过逐渐劣化的树脂材料的强度而产生裂纹。为预防由此产生的龟裂，作为经验，壁厚与嵌入金属件的外径通用型聚苯乙烯基本上不适于宜加镶嵌件，而镶嵌件对尼龙的影响最小。由于玻璃纤维增强树脂材料的热膨胀系数较小，比较适合嵌入件。 另外，成型前对金属嵌件进行预热，也具有较好的效果。4.2 外部应力引起的龟裂 这里的外部应力，主要是因设计不合理而造成应力集中，特别是在尖角处更需注意。4.3 外部环境引起的龟裂 化学药品、吸潮引起的水降解，以及再生料的过多使用都会使物性劣化，产生龟裂。 注塑模具是塑料成型加工的重要装备，随着近年来计算机技术的蓬勃发展及其各个领域的不断渗透，目前国内绝大多数的现代化模具及塑料生产企业都非常重视计算机辅助技术的应用，并基本取代了传统的设计生产方式。利用现代的设计理论方法，同时结合先进的计算机辅助设计技术来进行注塑模的设计和改进，能够大幅度提高产品质量，缩短开发周期，降低生产成本，从而提升企业的核心竞争能力。 塑料模具的设计不但需要采用CAD技术，更需要CAE技术，这是发展的必然趋势。注塑成型分两个阶段，即开发/设计阶段（包括产品设计、模具设计和模具制造）和生产阶段（包括购买材料、试模和成型）。传统的注塑方法是在正式生产前，由于设计人员凭经验与直觉设计模具，模具装配完毕后，通常需要几次试模，发现问题后，不仅需要重新设置工艺参数，甚至还需要修改塑料制品和模具设计，这势必增加生产成本，延长产品开发周期。而利用CAE技术，可以在模具加工前，在计算机上对整个注塑成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题，及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量、降低成本、缩短了开发周期等，都有着重大的技术经济意义。 MPI是Moldflow Plastics Insight的简称，是原Moldflow动态系列的升级产品，是一个更为深入的制件和模具设计分析的软件集成体，它提供了强大的分析功能、可视化功能和项目管理工具。这些工具使使用者可以进行深入的分析和优化。MPI使用者可以对制件的几何形状、材料的选择、模具设计及加工参数设置进行优化，从而获得高质量的产品。 MPI能够模拟最广泛的热塑性塑料和热固性塑料注射成型中的制造工艺，就是MPI可以模拟热塑性塑料注射成型过程中的充填、保压以及冷却阶段，还能够预测出制品成型后的缺陷，如短射、气穴、熔接痕、滞流、飞边、过保压、制品翘曲变形等。 在一模多腔或组合型腔的注塑模成型生产过程中，熔体在浇注系统中流动的平衡性是十分重要的。如果塑料熔体能够同时到达并充满模具的各个型腔，则称该浇注系统是平衡的。平衡的浇注系统不仅可以保证良好的产品质量，而且可以保证不同型腔内产品的质量一致性。 对于组合型腔的模具，由于各型腔几何形状和容积不同，浇注系统的平衡性与否除了要考虑型腔和流道的布局方式，还要考虑流道截面尺寸的设计。合理的流道尺寸能够保证熔体在模具型腔内流动的平衡性。 MPI系统提供了有效的流道平衡分析模块Runner Balance。 将Runner Balance分析模块与 Flow等基本模块结合使用，可以优化浇注系统参数，并使优化后的系统达到以下一些基本要求：保证各型腔的填充在时间上保持一致；保证均衡的保压；保持一个合理的型腔压力；优化流道的容积，节省充模材料。 分析内容包括： 利用浇口位置Gate location分析找出上下盖体的最佳浇口位置； 初步创建几套完整的浇注系统进行填充Fill分析，以获得 Runner Bala（流道平衡）分析所需的一些约束条件； 设定约束条件，在初步模型Fill（填充）分析的基础上进行流道平衡Runner Balance 分析，从而得到优化的流道设计； 根据流道优化分析的结果，调整和修改设计方案，进行工艺参数的优化，并对最后的方案进行分析验证； 根据流道优化分析的结果，选择最理想的浇注系统；其成形性能如下： a. 不同品级的原料塑化温度略微有差异，机筒温度可控制在160220C范围内，喷嘴温度在170180C范围内。模具温度在6070C。 b. 注塑压力在60120Mpa，壁薄、流道较长时，注塑压力可提高至130150Mpa。 c. 注塑熔体流速以缓慢一些为好，这对保证制品表观质量，改善制品强度有利。 d. 制品的收缩率不大，但内应力较高，必要时进行热处理。5 模具的试模与修模 试模中所获得的样件是对模具整体质量的一个全面反映。以检验样件来修正和验收模具，是塑料模具这种特殊产品的特殊性。首先，在初次试模中我们最常遇到的问题是根本得不到完整的样件。常因塑件被粘附于模腔内，或型芯上，甚至因流道粘着制品被损坏，这是试模首先应当解决的问题。5.1 粘着模腔 制品粘着在模腔上，是指塑件在模具开启后，与设计意图相反，离开型芯一侧，滞留于模腔内，致使脱模机构失效，制品无法取出的一种反常现象。其主要原因是12： a. 注射压力过高，或者注射保压压力过高； b. 注射保压和注射高压时间过长，造成过量充模； c. 冷却时间过短，物料未能固化； d. 模芯温度高于模腔温度，造成反向收缩； e. 型腔内壁残留凹槽，或分型面边缘受过损伤性冲击，增加了脱模阻力。5.2 粘着型芯 a. 注射压力和保压压力过高或时间过长而造成过量充模，尤其成型芯上有加强筋槽的制品，情况更为明显； b. 冷却时间过长，制件在模芯上收缩量过大； c. 模腔温度过高，使制件在设定温度内不能充分固化； d. 机筒与喷嘴温度过高，不利于在设定时间内完成固化； e. 可能存在不利于脱模方向的凹槽或抛光痕迹需要改进。5.3 粘着主流道 a. 闭模时间太短，使主流道物料来不及充分收缩； b. 料道径向尺寸相对制品壁厚过大，冷却时间内无法完成料道物料的固化； c. 主流道衬套区域温度过高，无冷却控制，不允许物料充分收缩； d. 主流道衬套内孔尺寸不当，未达到比喷嘴孔大0.51mm；e. 主流道拉料杆不能正常工作。 一旦发生上述情况，首先要设法将制品取出模腔（芯），不惜破坏制件，保护模具成型部位不受损伤。仔细查找不合理粘模发生的原因，一方面要对注射工艺进行合理调整；另一方面要对模具成型部位进行现场修正，直到认为达到要求，方可进行二次注射。5.4 成型缺陷 当注射成型得到了近乎完整的制件时，制件本身必然存在各种各样的缺陷，这种缺陷的形成原因是错综复杂的，一般很难一目了然，要综合分析，找出其主要原因来着手修正，逐个排出，逐步改进，方可得到理想的样件。下面就对应模中常见的成型制品主要缺陷及其改进的措施进行分析12。 a. 注射填充不足 所谓填充不足是指在足够大的压力、足够多的料量条件下注射不满型腔而得不到完整的制件。这种现象极为常见。其主要原因有： （1） 熔料流动阻力过大 这主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形状、尺寸不利于熔料流动。尽量采用整圆形、梯形等相似的形状，避免采用半圆形、球缺形料道。熔料前锋冷凝所致。塑料流动性能不佳。制品壁厚过薄。 （2） 型腔排气不良 这是极易被忽视的现象，但以是一个十分重要的问题。模具加工精度超高，排气显得越为重要。尤其在模腔的转角处、深凹处等，必须合理地安排顶杆、镶块，利用缝隙充分排气，否则不仅充模困难，而且易产生烧焦现象。 （3） 锁模力不足 因注射时动模稍后退，制品产生飞边，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺料。应调大锁模力，保证正常制件料量。 b. 溢边（毛刺、飞边、批锋）与第一项相反，物料不仅充满型腔，而且出现毛刺，尤其是在分型面处毛刺更大，甚至在型腔镶块缝隙处也有毛刺存在，其主要原因有： （1） 注射过量； （2） 锁模力不足； （3） 流动性过好； （4） 模具局部配合不佳； （5） 模板翘曲变形。 c. 制件尺寸不准确 初次试模时，经常出现制件尺寸与设计要求尺寸相差较大。这时不要轻易修改型腔，应行从注射工艺上找原因。 （1） 尺寸变大 注射压力过高，保压时间过长，此条件下产生了过量充模，收缩率趋向小值，使制件的实际尺寸偏大；模温较低，事实上使熔料在较低温度的情况下成型，收缩率趋于小值。这时要继续注射，提高模具温度、降低注射压力，缩短保压时间，制件尺寸可得到改善。 （2） 尺寸变小 注射压力偏低、保压时间不足，制在冷却后收缩率偏大，使制件尺寸变小；模温过高，制件从模腔取出时，体积收缩量大，尺寸偏小。此时调整工艺条件即可。通过调整工艺条件，通常只能在极小范围内使尺寸精确，可以改变制件相互配合的松紧程度，但难以改变公称尺寸。总结 在设计