基于UG的手机外壳注塑模设计

1、 毕业设计(论文)正文基于基于 UG 的手机外壳注塑模的手机外壳注塑模设计设计2012 年 6 月 10 日基于基于 UG 的手机外壳注塑模设计的手机外壳注塑模设计 摘摘 要要：本文以手机外壳注塑模具设计为例，介绍了基于 UG 注塑模具的设计方法与流程，包括注塑工程分析、模具设计：确定型腔数目并选择注塑机, 分型面设计，及成形方案浇注系统设计。采用热流道系统, 提高了塑件表面质量及成型效率，达到充分利用资源，节约能源的目的。另外介绍滑块抽芯、模架加载、脱模机构设计和冷却系统的设计，并叙述了模具的工作过程。叙述 UG 对模具进行结构设计的优势，采用 UG 软件进行手机外壳注塑模设计，可大大缩短设

2、计时间，降低设计成本，提高设计精度和效率，对同类产品的设计具有一定的参考价值。关键词关键词：UG；热流道；滑块抽芯Design of injection mold for mobile phone front cover based on UG Abstract：Chosen the mobile phone front cover , paper introduced the method of the injection mould design based on UG，and it include molded plastic engineering analysis，mould des

3、ign：fixing the number of cavity，selecting the right injection machine and creating parting surfaces, make the shape scheme，this is contained total structure design,by hot runner system, improve the surface quality and moldings efficiency, make full use of resource save energy .Besides, slider lifter

4、, dividing a design for face ,sprinkling to note the system design, state-listed, take off design and cool system design ,Further，mold working process introduce. The process of auto-optimization design of mould structure, the process of design based on UG soft ware can greatly shorten the time and l

5、ower the cost, improve the precision and efficiency. It can be certain reference to the design of similar products.Keywords: UG；Hot runner；Slider lifter目目 录录第第 1 章章 概述概述.11.1 设计项目概述 .11.2 模具工业在国民经济中的地位 .11.3 我国模具技术的现状及发展趋势 .2第第 2 章章 塑件成型工艺分析塑件成型工艺分析.42.1 手机外壳结构分析 .42.1.1 塑件几何形状的设计.42.2 ABS 的性能及其注射工艺

6、分析 .52.2.1 注射成型过程.52.2.2 ABS 的注射工艺参数 .52.2.3 ABS 成型塑件的主要缺陷及消除措施 .6第第 3 章章 模具结构形式和注射机的确定模具结构形式和注射机的确定 .73.1 分型面及型腔数目的确定 .73.2 注射机的选取和校核 .83.2.1 选择注射机所需参数计算.83.2.2 选择注射机.93.2.3 校核注射机有关工艺参数.9第第 4 章章 模具结构设计模具结构设计.114.1 成型零件的结构设计 .114.2 成型零件工作尺寸及其校核 .124.2.1 成形零件的工作尺寸设计 .124.2.2 模具型腔侧壁和底板强度、刚度的校核 .124.3

7、成型零件材料的选用 .144.3.1 模具选材原则.144.3.2 塑料模具材料的确定.154.4 模架的确定 .154.4.1 模架的选择.154.4.2 模架尺寸的确定及校核.154.5 浇注系统 .164.5.1 添加定位圈.164.5.2 流道的设计.174.5.3 浇口的设计.184.6 脱模机构的设计 .194.6.1 添加推杆.194.6.2 脱模机构的导向与复位.204.6.3 添加侧抽型机构.214.7 排气系统的设计 .234.8 温度调节系统的设计 .234.8.1 加热系统 .234.8.2 冷却系统 .234.9 模具装配及其工作过程 .264.9.1 模具装配结构图

8、.264.9.2 模具工作过程.26总结总结.28致致 谢谢 .29参考文献参考文献.30附录附录.31第第 1 章章 概述概述1.1 设计项目概述设计项目概述塑料人类目前使用的第一大类材料，其使用范围已远远超过其他原始材料的使用。塑料工业发展，塑料制品的广泛应用，塑料成型模具起了不可缺少的作用，它是塑料工业中不可缺少的环节，是成型塑料制品的工具。而现在发展越来越迅猛的手机行业，对注塑模具提出了更高的要求，也给注塑模具的发展注入了新鲜血液。早期的手机都是体积庞大，重量沉，而被人们称为“大砖头” ，随着时间的发展，人民生活水平的提高，人们观念的转变，手机的形态、体积由原来的砖头变得越来越小、越来

9、越轻巧；造型也越来越丰富，由早期的砖块变成当今的流线型，颜色也是多种多样。随着技术的日趋完善给手机设计注入了新鲜的活力并带来了打破传统的前卫概念，手机体积、重量都朝着轻、薄、小巧的方向发展，手机的显示屏幕越来越大，键盘造作方便，功能也越来越丰富。本设计以一款质量轻、流线型、屏幕大等适应时代潮流的手机的外壳为例，介绍了基于 UG 的注塑模具设计流程，该流程包括工艺分析，选择注塑机，确定成型方案，并对该注塑机进行必要的工艺参数分析，成型零件的设计与分析以及模架及其各个部件的选取。而设计工具 UG 的选取，使设计更加方便、快捷。因为它不但包含了建模功能，Mold Wizard 为设计模具的型芯、型腔

10、、镶块、电极等提供了相应的建模工具，模架和标准件功能为设计提供了各种行业标准，这些都为设计节省了大量的时间。该设计在浇注系统环节采用了热流道浇注系统，对流道内部进行加热，使流道中的塑料始终处于熔融状态，这样在脱模时就不需要将流道内的塑料进行脱模，流道内的原材料便可直接进行下次注射使用。热流道的采用大大节省了原材料，节约能源，这一技术的采用对与环境日益恶化，能源短缺的当今有着重大意义。1.2 模具工业在国民经济中的地位模具工业在国民经济中的地位模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科，是一个综合性多学科的系统工程，是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的

11、模具工业，日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器” ，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。从以下四个方面，可以看出模具工业在国民经济中的重要地位与作用。第一，模具工业是高新技术产业的一个组成部分。例如：属于高新技术领域的集成电路的设计与制

12、造，不能没有做引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模；计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造，也必须有精密塑料模具和精密冲压模具；数字化电子产品(包括通讯产品)的发展，没有精密模具也不行。不仅电子产品如此，在航天航空领域也离不开精密模具。因此可以说，许多高精度模具本身就是高新技术产业的一部分。有些生产高精度模具的企业，已经被命名为“高新技术企业” 。第二，模具工业又是高新技术产业化的重要领域。用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。CADCAECAM 技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革。模具的开发和制造

13、水平的提高，还有赖于采用数控精密高效加工设备。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术在模具工业中的应用，也要与电子信息等高新技术嫁接，实现高新技术产业化。第三，模具工业是装备工业的一个组成部分。模具作为基础工艺装备，在装备工业中自然有其重要地位。因为国民经济各产业部门需要的装备，其零部件有很大一部分是用模具做出来的。第四，模具工业地位之重要，还在于国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑，都要求模具工业的发展与之相适应。机械、电子、汽车工业需要大量的模具，特别是轿车大型覆盖件模具、电子产品的精密塑料模具和冲压模具，目前在质与量上都远不能满足这些支柱产业发展的需要。1.3

14、 我国模具技术的现状及发展趋势我国模具技术的现状及发展趋势(1) 我国模具技术现状:虽然我国模具总量目前已达到相当规模，模具工业水平在量和质的方面也有很大提高，而且行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展，但是我国模具产品水平大大低于国际水平，生产周期却高于国际水平。产品水平低主要表现在模具的精度、型腔表面粗糙度、寿命及结构等方面、开发能力较差，经济效益欠佳。不过中国目前模具业呈现出良好发展势头，要加以巩固并继续发扬创新！(2) 我国模具发展趋势:我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和

15、机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。第第 2 章章 塑件成型工艺分析塑件成型工艺分析

16、2.1 塑件（手机外壳）分析塑件（手机外壳）分析该塑件为手机外壳,其表面要求一定的光泽度及质感，并且其材质要求具有一定的强度、刚度、耐热和耐磨损等性能,同时还必须满足绝缘性，在一定温度范围内要求具有良好的抗冲击强度。据此，塑料可选择为 ABS。塑件最大尺寸为长 121，宽 48mm，最高 14mm。密度为 1.05g/mm 。影响塑件公3差的主要因素是: 模具制造误差及磨损误差，尤其是成型零件的制造和装配误差以及使用中的磨损、塑料收缩的波动、注射工艺条件的变化、塑件的形状和飞边厚度的波动、脱模斜度及成型后塑件的尺寸变化。该塑件收缩率设置为 0.6%。 2.1.1 塑件几何形状的设计塑件几何形状

17、的设计 创建塑件三维造型：根据现实中手机外壳的样品，并对一些部位给予修改以达到以下效果：增大手机屏幕，机身两侧呈流线形式，键盘的布局方便方便机主操作。在 UG Modeling 的模块下灵活运用各建模命令创建如图 2-1 所示的塑件三维图形 。图 2-1 塑件结构图（1） 脱模斜度 。设计脱模斜度的目的是便于塑件的脱模，避免在脱模过程中拉伤塑件表面， 其大小取决于塑料的收缩率。脱模斜度的取向要根据塑件的内外型尺寸而定。塑件外形以型腔大端为准，尺寸要符合要求，斜度沿形状减小方向。要求开模后塑件留在型芯上， 塑件内表面的脱模斜度应小于外表面的脱模斜度。根据 ABS 的性能， 型芯的脱模斜度取 1.

18、5（2） 加强筋。为了使塑件与后盖便于装配, 并有一定的强度和刚度， 同时又能避免因壁过厚而产生成型缺陷, 在塑件内表面外侧增设了部分加强筋， 小端厚度 0.6mm，并做 1斜度。（3） 塑件的壁厚 。选择 UG 软件中工具条中的分析栏，单击距离一项，可测得该塑件的平均厚度为 1.5 mm。2.2 ABS 的性能及其注射工艺分析的性能及其注射工艺分析丙烯晴丁二烯苯乙烯共聚物（ABS）是一种坚韧而有刚性的热塑性塑料。在一定温度范围内具有良好的抗冲击强度和表面硬度，有较好的尺寸稳定性、一定的耐化学药品性和良好的电绝缘性。电镀级的外表可进行电镀、真空镀膜等装饰。通用级 ABS 不透水，可用注射、挤塑

19、和真空等成型方法进行加工。ABS 以其具有很好的韧性( 抗震性)、密封性, 很高的机械强度, 耐化学腐蚀, 制品拿在手上很有质感的特点而受到人们的青睐。2.2.1 注射成型过程注射成型过程 （1）成型前的准备。对的色泽、细度和均匀度进行检查，由于 ABS 易吸水，成形加工前应进行干燥处理。（2）注射过程。塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，有模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可以分为充模、压实、保压、倒流和冷却 5 个阶段。（3）塑件的后处理。采用调湿处理，其热处理条件参照参考文献2中的表 13-3 有处理方法红外线灯、烘箱，处理温度为 70。2.2.2 ABS 的注射工艺参数

20、的注射工艺参数 （1）注射机类型：螺杆式。（2）螺杆转速（r/min）：30。（3）料筒温度（）：后段 150170；中段 165180；前段 180200。（4）喷嘴温度（）：170180。（5）模具温度（）：5080。（6）注射压力（MP ）：60100。a（7）成型时间（s）：注射 2090；高压 05；冷却 20120；总周期 50220。2.2.3 ABS 成型塑件的主要缺陷及消除措施成型塑件的主要缺陷及消除措施ABS 在升温时黏度增高，所以成形压力交高，塑件上的脱模斜度宜稍大；ABS 易吸水，成形加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，设计模具时应该注意尽量减少小浇注系统对料流的阻力；

21、在正常的成形条件下，壁厚、熔件温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在 50-70，要求塑件光泽和耐热时，应该控制在 6080。第第 3 章章 模具结构形式和注射机的确定模具结构形式和注射机的确定 3.1 分型面及型腔数目的确定分型面及型腔数目的确定 分模是注射模具设计的最重要的一环，它是用分型面将包含模具型腔的体积块分开成动模型芯和定模型腔，而分型面就是动模型芯和定模型腔的接触面。分模一般按以下步骤进行：修补塑件提取塑件的分型线，生成分模面，分模得到动模型芯、定模型腔和滑块型芯。对于具有孔或者槽的塑件在分模前需要修补好这些结构。塑件修补好后开始提取塑件的分型线。分型线是产品的

22、最大轮廓线是产生分模面的基础。该塑件分型线可以通过搜索修补好的塑件的边线获取。分型面是以产生的分型线为基础采用拉伸面、边界面或者其他创建面方法获得。图 3-1 提取分型线在塑件设计时, 必须考虑成型时分型面的形状和位置， 否则无法用模具成型。因侧向合模锁紧力较小，故应将投影面积大的分型面放在动、定模的合模主平面上，而将投影面积较小的分型面作为侧向分型面。本模具的分型面选择在塑件的大平面处。模具上用以取出塑件和冷凝料的可分离的接触表面称为分型面。分型面的设计合理与否直接影响到塑件的质量；模具的整体结构；工艺操作的难易程度及模具的制造成本。分型面的选择原则如下：（1）分型面应选择在塑件外型的最大轮

23、廓处。（2）分型面的选择应考虑有利于塑件的脱模。（3）分型面的选择要保证塑件的精度要求。（4）分型面的选择还应考虑模具的侧向抽拔距。（5）分型面作为主要的排气渠道，应将分型面设计在熔融塑料的流动末端，以利于模具型腔内气体的排出。（6）选择分型面时应使模具零件易于加工。根据以上原则，本模具的分型面选择在塑件的大平面处。该手机外壳通过 UG 软件中的Mold Wizard 模块处理得到分型面如图 3-2 所示。图 3-2 分型面当塑件分型面确定之后，就需要考虑是型腔数目采用。由于该塑件为手机外壳，其对于表面质量及精度要求都比较高，且形状较为复杂，决定初步拟定采用一模一腔的模具形式。3.2 注射机的

24、选取和校核注射机的选取和校核 3.2.1 选择注射机所需参数计算选择注射机所需参数计算（1） 注射量的计算从 UG 软件中的分析功能中可以得出该手机塑件的体积 V =10308.255mm ，其质量 m03为 10.82g，流道凝料的体积还是一个未知数，可按塑件体积的 0.6 倍来估算，因为从上述1分析中确定为一模一腔，所以塑件成型所需注射量为 V =1.6V =16493.208 mm 。结合生103产实际，注射机的最大注射量是其额定注射量的 80%，所以注射机的额定注射量为 V V /0.8=13194.5664 mm 13.195 cm133（2）锁模力（F）的计算模具设计时应使注射机的

25、额定锁模力大于胀模力，即 FP A ， F 为注射机额定锁模0力（N） ；P 为塑料熔体在型腔内的平均压力(MP )；A 为制品和浇注系统在分型面上的垂直0a投影面积（mm ） 。因为是一模一腔，所以浇注系统在分型面上的垂直投影面积和制品的部2分投影面积重合，制品的投影面积估算为2A=A +A =1.2A =1.2*2904=3486.800mm1212A 塑件的在分型面上的投影面积；1 A 为流道内的原料在分型面上的投影。2塑件成型时所需的注射压力 P 通常为 80110MP 。因为所采用材料为 ABS，其为中0a等粘度，精度高，考虑压力损失，根据查表应选择 P =100 MP 。 0a所以

26、锁模力 FP A=100MP 3486.800mm =348.68KN0a23.2.2 选择注射机选择注射机 注射机规格的确定主要是根据塑件制品的大小及生产批量，在选择注塑机时，主要考虑其塑化率、注射量、锁模力、安装模具的有效面积（注射机拉杆的内距离） 、容模量、顶出形式及顶出长度。倘若客户已提供注塑机的型号或规格，必须对其参数进行校核，若满足不了要求，则必须与客户商量更换。根据以上初步的注射量和锁模力的计算，查阅213.1 可选用 SZ-100/60 立式注射机，其主要技术参数见表 3-1。表表 3-1 SZ -100/60型注射机主要技术参数型注射机主要技术参数理论注射容量/ cm3100

27、锁模力/KN600螺杆直径/mm35拉杆内间距/mm440*340注射压力/ MPa150移模行程/mm260注射速度/（g/s）60最大模厚/mm340塑化能力/（g/s）5.6最小模厚/mm100螺杆转速/（r/min）14200定位孔直径/mm36喷嘴球半径/mm12喷嘴孔直径/mm43.2.3 校核注射机有关工艺参数校核注射机有关工艺参数2（1）由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数 n。校核型腔数目： n (kMt/3600-m )/m21=(0.85.6360060/3600-0.611)/11=12.451 （式3-1） 型腔数校核合格。式中 m = V =1.0510308.25

28、511g10m =0.6m =0.6117g；21k注射机最大注射量的利用系数,一般取0.8；M注射机的额定塑化量(5.6g/s)； t成型周期，取 60 秒。（2）注射压力Pe的校核。Pekp0=1.3100=143Mpa （式3-2）而所选注射机Pe=150Mpa,注射压力校核合格。式中 k 注射压力安全系数，取1.3；P 取110Mpa.(塑件成型时所需要的注射力)。0（3）锁模力F校核。Fk AP=1.2348.680型=418.42KN （式3-3）而该注射机的锁模力F=600KN, 锁模力校核合格其他安装尺寸的校核要待模架选定,结构尺寸确定以后才可进行。式中 P塑料熔体对型腔的平均

29、压力；型 A 塑件和流道在分型面上的投影面积； k 锁模力安全系数，一般取1.11.2。0由以上的校核，可以确定该注射机的选择合格。第第 4 章章 模具结构设计模具结构设计4.1 成型零件的结构设计成型零件的结构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。在通过 UG 生成分型面之后，可通过分型工具，创建型芯和型腔，UG 会根据产品及分型面的相关尺寸自动处理完成，生成型腔和型芯。图 4-1 合模示意图(1) 凹模的结构设计图 4-2 型腔示意图 图 4-3 型腔三维效果图(2) 凸模和型芯的结构设计 图 4-4 型芯

30、示意图 图 4-5 型芯三维效果图4.2 成型零件工作尺寸及其校核成型零件工作尺寸及其校核4.2.14.2.1 成形零件的工作尺寸设计成形零件的工作尺寸设计成型零件的工作尺寸涉及到材料的热胀冷缩，计算复杂，要运用大量公式，在 UG Mold Wizard 中， UG 软件根据塑件及分型面的相关尺寸自动处理完成，生成型腔和型芯。在型腔和型芯生成之后，我们再对其进行校核。4.2.24.2.2 模具型腔侧壁和底板强度、刚度的校核模具型腔侧壁和底板强度、刚度的校核23 塑料模具型腔在成型过程中受到塑料熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底版厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破

31、坏；也有可能因为刚度不足而产生扰曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。因此，应通过计算来确定型腔的壁厚，尤其对于精度要求高的型腔，不能单纯凭经验来确定其尺寸。型腔侧壁所受的压力应以型腔内所受最大压力为准。此型腔的内外截面接近矩形形状，其刚度要求低于矩形型腔，在此皆按照整体式矩形型腔计算公式计算。 （1）型腔侧壁厚度 S 计算 S= （式 4-1） 143Ca pE 13Ca paE式中 S为型腔侧壁厚度（mm） ；a为型腔侧壁受压高度（mm） ；P为型腔压力（取 35MP ） ；aE为模具材料的弹性模量（取 2.110 MP ） ；5a任一自由边中点的允许变形量（mm） ； C

32、为常数，由 L/a 的数值确定，可由以下近似公式计算。 C= = = =1.48105 （式 4-2）443( / )2( / )96L aL a式中 L为型腔长边长度；a为型腔侧壁受压高度。经过测量得型腔长边长度 L=180mm，型腔侧壁受压高度 a=23.0592mm。= =25i= =251.1689m =29.22m=0.0292mm （式 4-3） 式中 i=0.35W +0.001W=0.35*180 +0.001*180=1.1689m1515W为型腔最长边。 所以计算得型腔厚度 S= = = 13Ca paE1351.48105*23.0592*3523.0592*2.1*10

33、 *0.0292=13.8537mm 而由 UG 自动生成的成型零件，可测得型腔侧壁厚度 s=18.1180mm13.8537mm,则型腔侧壁厚度满足要求。（2）型腔底板厚度计算公式为 T= = （式 4-4） 1143300C pbC pbbEE式中 T为整体式矩形型腔底板厚度（mm） ；P为型腔压力（取 2.110 MP ） ；5ab为矩形板受力短边长度（mm） ；L为矩形板受力长边长度（mm） ；E为模具材料的弹性模量（取 2.110 MP ） ；5a为允许变形量；C 由 L/b 决定的常数，可由近似公式计算 。0 C = = =0144（L/ b)32 (L/ b)1.71431443

34、2 1. 7143=0.0280 （式 4-5）经过测量 UG 中自动生成型腔的相关尺寸为 L=180mm，b=105mm,=25i=250.6846m=17.0986m=0.0170mm （式 4-6） 式中 i=0.35W +0.001W=0.35*23.0592 +0.001*23.0592=0.6846m；1515 W影响模具变形最大尺寸计算得型腔底板厚度为 T=105=31.1920mm1350.0280 100 1052.1 100.0170而由 UG 自动生成的成型零件，可测得型腔底版厚度 T=34.0760 mm 31.1920 mm，则型腔底版厚度满足要求。4.3 成型零件材

35、料的选用成型零件材料的选用4.3.1 模具选材原则模具选材原则模具的分类，一般把模具按使用寿命的长短分五级，一级在百万次以上，二级是 50 万100 万次，三级在 30 万50 万次，四级在 10 万30 万次，五级在 10 万次以下，一级与二级模具都要求用可以热处理硬度在 HRC50 左右的钢材，否则易于磨损，注塑出的产品易超差，故所选的钢材既要有较好的热处理性能，又要在高硬度的状态下有好的切削性能，当然还有其他方面的考虑。因我很少接触国产塑胶模钢材，故只能介绍在珠三角常用的进口料。通常选用瑞典的 8407，S136,美国的 420,H13,欧洲的 2316，2344，083，或日本的SKD

36、61，DC53（原为五金模材料，特殊情况下使用。 ）一类的钢材。除此外，注塑的原料及其所增加的填料对选用钢材有很大的影响，尤其是玻璃纤维对模具的磨损大。有些塑胶料有酸腐蚀性，有些因添加了增强剂或其他改型剂，如玻璃纤维对模具的损伤大，选材时均要综合考虑。有强腐蚀性的塑胶一般选 S136，2316，420 一类钢材，弱腐蚀性的除选 S136，2316，420 外，还有 SKD61，NAK80，PAK90，718M。强酸性的塑胶料有：PVC，POM，PBT 弱酸性的塑胶料有：PC，PP，PMMA，PA，产品的外观要求对模具材料的选择亦有很大的影响，透明件和表面要求抛镜面的产品，可选用的材料有 S13

37、6，2316，718S，NAK80，PAK90，420，透明度特高的模具应选 S136，其次是 420。4.3.2 塑料模具材料的确定塑料模具材料的确定动模型芯的切削量最大表面质量要求相对不高， 选用的材料为瑞典“一胜百”的8407。这种材料的出厂硬度大概为 185HB，韧性和延展性能佳同时切削性能良好，适应在数控铣床或加工中心加工。为了保证塑件外表面的粗糙度，定模型腔的材料选择 S136，硬度约为 215HB，因为Cr 含量高可抗腐蚀具有不锈作用可以保证在大批量生产中塑件外表面的质量。 滑块型芯选择大同模具钢 DC53，该种模具钢具有良好的韧性和耐磨性高温回火后硬度可达 62HRC， 可以满

38、足抽芯时摩擦和碰撞对材料的要求且退火后切削性能都要优于skd11。4.4 模架的确定模架的确定4.4.1 模架的选择模架的选择根据型腔的布局可看出，型腔件分布尺寸为 180*105，又根据型腔侧壁最小厚度为25.612mm,在考虑到导柱、导套、及连接螺钉布置应占的位置、斜滑块和采用推件板推出等各方面问题，则确定选用模架为在“模架管理”对话中的“目录”对话框中选择“HASCO-E”系列标准模架，在“模架尺寸系列”中选择“296*346”型，系统将自动装载装配模架，如图 4-6 所示。4.4.2 模架尺寸的确定及校核模架尺寸的确定及校核在改变视图后可以发现，模架的动、定模板的厚度与型腔和型芯的尺寸

39、不匹配。在 UG “模架管理”对话框中，用“编辑组件”来编辑该模架。 （plate-h 设置数据来自于下面的几个模板尺寸确定） 。各模板尺寸的确定（1）A板尺寸A板是定模型腔板，塑件最大高度14mm，在模板上还要开设冷却水道，冷却水道离型腔应有一定的距离，因此A板厚度取36 mm。（2）B板尺寸B板型芯是凸模（型心）固定板，凸模的成型部分最大高度为16-1.5=14.5mm，再根据6.1.2成型零件的设计，因此B板厚度可取27mm.定模板、动模板的“plate-h”分别设置为36、27，装配模架将更新这两块模板，使之与型腔和型芯的厚度相匹配。 图 4-6 模架的选取 图 4-7 模板尺寸模架编

40、辑完成后，对开模机构行程搅核：从选定模架可知，模架外形尺寸：宽*长*高=346*346*209。模具平面尺寸346*346440*340（拉杆间距） ，合格；模具高度209，100209340合格（参考文献2式2-12） ；模具开模所需行程H（参考文献2式2-13） H=H +H +（510）=12.5+14+（510）12=（31.536.5）260（注射机开模行程） （式4-7）合格；其他各参数在前面校核均合格，所以本模具所选注射机完全满足所用要求。式中 H 型芯高度；1H 塑件高度。24.5 浇注系统浇注系统4.5.1 添加定位圈添加定位圈在 UG 模具向导工具栏中选择“标准部件” ，再

41、在“标准部件管理”对话框中选择HASCO-MM，分类则选择“Locating-ring”一项，然后则选取“K100A”这一部件，如图 4-8 所示，其相关数据则按照 UG 自动默然设置，生成如图 4-9 形式的定位圈。图 4-8 选择定位圈 图 4-9 定位圈4.5.2 流道的设计流道的设计 浇注系统是指注射机到型腔之间的进料通道，分为普通浇注系统和热浇道浇注系统。普通浇注系统由主浇道、浇口和冷料穴等几部分组成 。热流道模具是指对流道内部进行加热，使流道中的塑料始终处于熔融状态的模具。由于采用热流道技术的模具可提高制件的生产率,并能大幅度节省制件的原材料和节约能源；缩短成形周期；提高产品质量；

42、降低成本；易实现自动化生产。所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道技术的发展很快,许多塑料模具厂生产的模具已有一半用上了热流道技术,有的厂甚至已达 80%以上,效果十分 明显。国内近几年来已开始推广应用,但总体还达不到 10%,个别企业已达到 30%左右。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,是发展热流道技术的关键。 根据注射机的定位孔直径、喷嘴孔直径等参数，在“HASCO-MM”列表框中选择“ Injection”,选择相应标准的热流道。1内管 2外管 3加热装置 4喘热介质 5流道图 4-10 热流道示意图1浇口套 2绝热层 3点浇口图 4-11 单点热浇口

43、结构示意图4.5.3 浇口的设计浇口的设计 浇口是浇注系统的关键部分, 浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件的质量影响很大。根据塑件的结构要求, 本设计采用点浇口形式。点浇口的直径由推荐值取 d=1.0mm 。而且, 为了更有效地充满型腔, 采用热唧嘴。图 4-11 所示为本模具采用的单点热浇口结构示意图。采用热唧嘴的主要优点是: (1) 无冷凝料, 不需要后续加工, 使整个成型过程完全自动化, 节省工作时间, 提高工作效率。(2) 压力损耗小。热流道温度与注塑机射嘴温度相同, 避免了原料在浇道内的表面冷凝现象, 注射压力损耗小。(3) 冷凝料重复使用会使塑料性能降低, 而使用热流道系统没有冷凝

44、（水口）料, 可减少原材料的损耗, 从而降低产品成本。在型腔中温度及压力均匀, 塑件应力小, 密度均匀, 在较小的注射压力下, 较短的成型时间内, 注塑出比一般的注塑系统更好的产品。(4) 热唧嘴采用标准化、系列化设计, 配有各种可供选择的喷嘴头, 互换性好。独特设计加工的电加热圈, 可达到加热温度均匀, 使用寿命长。4.6 脱模机构的设计脱模机构的设计 注射成型的每一个循环中,塑料制品必须准确的从模具的凹模或型芯上脱出,完成脱出制品的装置称为脱模机构。脱模机构的设计应遵循以下几点原则:尽可能使制件留在动模一侧,以便借助开。模力驱动脱模装置;防止制品变坏和损坏; 力求良好的制品外观,推出位置尽

45、量选在制品内部或对外观影响不大的位置，机构合理可靠，制造方便。 脱模结构按结构可分为以下几类：(1) 简单脱模机构。包括常见的推杆、推管、推板等脱模机构。(2) 二次脱模机构。特殊形状的制品,一次脱模易变形,损坏甚至不能脱出时采用。(3) 双脱模机构。动模和定模两边均设有简单的脱模机构。(4) 顺序脱模机构。对形状复杂制品的模具, 会有多个分型面,此时应顺序分型,才能使制品从模内顺利脱出。(5) 螺纹制品脱模机构。通过模内自动旋转, 使制品从螺纹型芯或型环上脱出。从塑件结构形式分析,宜采用推杆脱模结构,用 9 根顶杆顶在塑件的不同位置,推杆固定在推杆固定板与推板之间,由注射机顶出油缸推动，使推

46、杆运动实现脱模动作,并用复位杆复位。4.6.1 添加推杆添加推杆选择“标准模架管理”-“目录”-“HASCO-MM” ，分类-Ejector，选择“Ejector pin(straight) ” （直推杆）部件，将“CATALOG-DIA”设置为 2， “CATALOG-LENGTH”设置为 160，其他则按默认设置，如图 4-12 所示。在“推杆后处理”对话框中选择“片体修剪” ，对所有的推杆进行修剪，系统将推杆修剪至分型面，如图 4-13 所示。 图 4-12 图 4-134.6.2 脱模机构的导向与复位脱模机构的导向与复位为确保塑件在出模过程中不倾斜、不变形, 顶出机构应设导向装置, 以

47、保证顶出机构平稳，设置模具分合模的导向装置，导柱如图 4-14 所示。由于制品深度不大， 采用单分型面二板式结构,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；制件的外观有一定的要求可用点浇口来保证;侧向分型采用斜滑块抽芯结构。成型部件由凹模和凸模组成，合模后便组成了模具的型腔，凹模和凸模分别由凹模固定板和凸模固定板用螺钉从背部固定，以便于拆装更换，提高整个模具的寿命。总体结构如图 4-15 所示。 图 4-14 导柱 图 4-15 4.6.3 添加侧抽型机构添加侧抽型机构（1） 侧向分型抽芯机构设计原则当塑件的侧凹较浅，所需的抽芯距不大，可采用斜滑块，机构进行侧向分型与抽芯。斜

48、滑块侧向分型与抽芯的特点是利用推出机构的推力驱动斜滑块斜向运动，在塑件被推出的同由有斜滑块完成侧向分型与抽芯动作。通常斜滑块侧向分型与抽芯机构要比斜导柱侧向分型机构简单得多，一般可分为外侧分型抽芯和内侧分型抽芯两种。可根据塑件结构进行选用。（2） 滑块的选取与设置选用 UG“模具向导”工具栏中的“滑块抽芯” ，打开图 4-16 所示的“Slider/Lifter Design”对话框。移动坐标系至塑件尾部侧端的一孔的底边的中点位置，并旋转 Y 轴使其正方向垂直于成型零件的边缘且指向内侧。选择菜单栏中的“分析”-“距离”命令，测量当前坐标原点到成型工件边缘-YC 方向的距离为 36.573。将坐

49、标原点移动至成型工件的侧面上，YC 轴的移动距离为-36.573。应用所选的“Slider/Lifer Design”创建如图 4-17 所示的滑块机构，并按照同样的方法创建另一侧的滑快机构。 图 4-16 滑块的选择 图 4-17 添加滑块由于滑块与塑件侧凹内的修补块有一定的间距，他们之间需要用链接体进行连链接。打开“装配”工具栏的“WAVE 几何连接器” ，选择“链接体” 。回到建模状态，选中“成型特征”工具栏的拉伸，对刚才创建的滑块体头部进行拉伸，选择其左端面，方向沿-X 方向，拉伸距离设为 20mm；在对修补块进行拉伸，选择其右端面进行拉伸，其拉伸结束位置设为“直到被延伸” ，完成了滑

50、块头的设计，并对其与先前生成的滑块进行“并”操作，结果如图 4-18 所示。 图 4-18 滑块“并”后的示意图 图 4-19 滑块结构效果图再对滑块、链接体、拉伸后的修补块进行“并”操作，使之成为一体，这样就完成了整个滑块体的设计，滑块体与型腔的结构图如图 4-19 所示，这样既达到了抽芯目的, 又确保了模具的整体结构合理。（3） 侧抽芯的机构的校核 图 4-20 滑块尺寸滑块体的部分尺寸都是由 UG 中的 Slider/Lifter Design 自动生成如图 4-20 所示，现在对其进行校核，看该机构的设计是否能达到侧抽芯的目的。抽芯距 S 的计算S 3.5 （式 4-10）由式 4-8

51、 得知该斜滑块设计符合侧抽芯的要求。根据式 4-10，得到滑块在 T 型槽内的行程为 6.2mm，为保证在开模位置到达该尺寸后，滑块不再在 T 型槽滑动，以免影响在和合模时，则抽芯机构不能进行复位，进而造成整套模具不能合模，该机构设计时，在 T 型槽内，设置了一挡块，如图 4-18 所示。挡块与滑块（未滑动时）之间的间距为 6.2mm。4.7 排气系统的设计排气系统的设计塑料模具的注射过程是熔融塑料将型腔中的空气置换出来的过程，当塑料将型腔填充时，必须顺利地排放出型腔几浇注系统中的空气及塑料受热而产生的热空气。如果气体不能被顺利排除，塑件会由于填充不足而产生接缝或表面轮廓不完整等缺陷。 该模具

52、属于小型模具，可利用配合间隙排气。模具的分型面，顶杆与模板之间及镶块与模板间都有一定的配合间隙 ，一般间隙在 0.030.05 之间，利用模具零件之间的这种间隙，可以将型腔中的气体顺利排除出。 4.8 温度调节系统的设计温度调节系统的设计4.8.14.8.1 加热系统加热系统查表 12-32（ABS 的注射工艺参数）模具温度为 5080，及该模具为小型模具，所以无需加热装置。4.8.24.8.2 冷却系统冷却系统2 查表12-32知塑料注射到模具时的温度为180200，塑件的后处理是的温度为70。所以必须对模具进行冷却，达到塑件固化后的迅速冷却，方便其后处理。冷却系统的设计对于产品的成型至关重

53、要，如果冷却不好或冷却不均匀，必然导致收缩不均匀，为了使冷却效果好，在模具的定模型腔板开设了水道， 横向穿过这块模板， 达到塑件各处的冷却均匀， 模具的模温均匀目的。(1) 塑件固化时每小时释放的热量QQ=WQ =0.0108606.5102=421 kJ/h （式 4-11）1式中 Q 单位质量的塑件在凝固时所放出的热量，ABS 为 6.5102kJ/ kg；1W单位时间（每分钟）内注入模具中的塑料质量（kg/min） ，查参考文献2及该设计 3.2.3（1）知，该塑件成型周期 t=60s,即 W= 10308.2551.05=0.0108kg/min（2） 求冷却水的体积流量 qv qv

54、= WQ /p(1 - -2)= 421/10 4.187(25-20)6013=0.410 m /min （式 4-12）-33式中 p冷却水的密度，为 110 kg/ m ；33C1冷却水的比热容，4.187kJ/(kg.)；1冷却水出口温度（25；2冷却水入口温度（20） 。（3） 冷却管道直径 为使冷却水处于湍流状态，取 d=8mm （4） 冷却水在管道内的流速 V V=4qv /d2=40.410 /3.14(8/1000)20.32m/s （式 4-13）-3（5） 冷却管道孔壁与冷却水之间的传热模系数 h取 f=6.48（水温为 25时） ，因此 h=3.6f= 3.66.48

55、0.80.2pvd=63.310 mh （式 4-14）32（6） 冷却管道的总传热面积 A=60WQ1/h=600.01086.5102/6.3310 70-(25+20)/23 =3.72 10 m （式 4-15）-32 （7）模具上应开设的冷却水孔数 n=A/dL=3720/(3.148296)10.830.20.32108/1000 该塑件小，单位时间注射量小，成型周期较一般小型塑件长，释放热量了，所需冷却水道也比较小，但是在浇注系统的设计上采用了热流道浇注系统，型腔部分温度较高，需要进行冷却，一条冷却水道对模具来说是不可取的，会导致冷却不均匀，故该模具在型腔设置两条对称进出水道，布

56、置方式见图 4-23。 图 4-21 水道的设置 图 4-22 水嘴的设置在 UG“注塑模向导”工具栏中选择“水道” ，按照上面的分析来设置水道及水嘴的相关参数。图4-23 冷却水道布置图4.9 模具装配及其工作过程模具装配及其工作过程 4.9.1 模具装配结构图模具装配结构图模具装配图（见附录）图 4-24 模具三维效果图4.9.2 模具工作过程模具工作过程模具装配试模完毕之后，模具进入工作状态，起工作过程如下：（1） 对塑料 ABS 进行烘干，并装入料斗。（2） 清理模具型芯、型腔，并喷上脱模剂，进行适当的预热。（3） 合模。（4） 对塑料预热，注射准备。（5） 注射塑料：充模、保压、倒流、浇口冷却后的冷却和脱模。（6）模具工作过程开模时, 开模系统带动动模部分移动，由主分型面分型，同时斜滑块开始侧向抽芯；当模具开启到终点位置时，在型芯包紧力的作用