液晶显示器外壳前面板的注塑模具设计含10张CAD图
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液晶显示器
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液晶显示器外壳前面板的注塑模具设计含10张CAD图,液晶显示器,外壳,面板,注塑,模具设计,10,CAD
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液晶显示器前面板外壳设计摘 要注射成型是热塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形状复杂的精密塑件。塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的。近年来，人们对各种设备和用品轻量化要求越来越高，这就为塑料制品提供了更为广阔的市场。本设计对“液晶显示器外壳前面板”进行研究和讨论，分析了其工艺特点，介绍其注射模具的工作过程，系统的阐述了液晶显示器前面板的注射模设计过程，并对模具的选材，模具的生产工艺也做了详细的介绍。本设计采用Pro/E的数值模拟技术和经验设计计算相结合的方法优化设计，仿真了塑料熔体在型腔内的充模流动以及冷却分析过程，合理的浇注系统和排溢系统，优化了工艺方案及工艺参数，降低了缺陷出现的可能性。利用参数化实体造型的方法，为更加高速、快捷的造型、生产提供了一种切实可行的办法。0首先对电视机后罩塑料制件结构和成型工艺进行充分的分析，了解其整个成型过程，为模具设计提供参考数据，保证模具结构设计的合理性。设计中对注射模结构尺寸进行相关的计算，确定模具的最佳方案，并对主要零件结构设计进行相关的参数校核。本设计方案结构紧凑，满足制品大批量生产、高精度、外形复杂的要求，设计参考了以往注射模具的设计经验，并结合制件性能，简化设计机构，并且运用AutoCAD、Pro/E等软件进行二维和三维绘图，缩短了生产周期，获得良好的经济性能。关键词：液晶显示器前面板；塑料；塑料注射模；Pro/E的数值模拟Abstract The injection molding is one of thermoplastic formation main methods, may a formation shape complex model precisely. The plastic molds development is develops along with the plastics industry development. In recent years, the people were getting higher and higher request to lightweight of each kind of equipment and the thing, this has provided a broader market for the plastic products. This design is right “the LCD front panel” to conduct the research and the discussion, has analyzed its craft characteristic, introduced that its injection molds work process, systematized elaborated the design process of injection mold of LCD front panel, and introduced the mold material, mold production process have also done a detailed account. Using uses method optimization design which Pro/E the numerical simulation technology and the empirical design computation unifies, simulation plastic melt in die space sufficient mold flowing as well as cooling parsing process, the reasonable gating system and the platoon overflow the system, optimized the craft plan and the technological parameter, reduced the possibility which the flaw appears. The use of parameterized solid modeling method provides a practical way for more rapid, efficient modeling and producing. In the design, the structure related size of the injection mould is calculated to determine the preferred plan, and the parameters of main parts are checked.This design is compactness for fulfilling volume-produce, demand with complicated high accuracy and appearance, at the same time references anciently experience of injection mould and combines characteristic of produce to project organization simplify the project organization. In order to shorten production cycle and obtain favorable efficiency, the two-dimension and three-dimension drawings were finished by AutoCAD and Pro/E.Key words：LCD front panel; Plastic; Hot runner; Injection mould design; Pro/E numerical simulation目 录引言11 概论.21.1液晶显示器前面板设计总体方案. 21.2 研究背景.21.3 设计基本过程.32 塑料工艺规程的分析.42.1 注塑材料.42.2 塑件制件设计的工艺分析.62.2.1 设计尺寸和精度的要求.62.2.2加强筋等防止变形的结构设计.62.3塑件的体积和重量的计算.63 模具设计.73.1 注射机的计算与选择.73.1.1型腔数量的确定和校核.73.1.2注射量校核.83.1.3注射压力的校核.83.1.4对于塑件按键投影面积校核93.1.5塑件在分型面上锁模力校核.93.2 分型面的设计.103.3 浇注系统设计123.3.1主流道设计.123.3.2浇口设计.133.4 排溢系统的设计.183.5 成型零件工作尺寸的计算.183.5.1型腔和型芯的计算203.6 合模导向机构设计.223.6.1导向机构的作用223.6.2导柱导向机构设计223.7 推出机构设计与计算.233.8 温度调节系统设计.243.8.1模具温度调节的重要性243.8.2冷却系统的设计原则253.9注塑机各项行程校核.253.9.1注塑机开模行程的校核.253.9.2注塑机固定板及厚度的校核254 模架设计.265 结论.27谢 辞.28参考文献.32附 录.30 引言近年来，人们对各种设备和用品轻量化要求越来越高，这就为塑料制品提供了更为广阔的市场。塑料制品要发展，必然要求塑料模具随之发展。塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的，汽车、家电、办公用品、工业电器、建筑材料、电子通信等塑料制品主要用户行业近年来都高位运行，发展迅速，塑料模具也快速发展。通过对设计课题“液晶显示器外壳前面板的注塑模具设计”的研究和讨论，分析其工艺特点，介绍其注射模结构及模具的工作过程。分析和阐述模具零件的选材、热处理工艺，塑件的尺寸公差和精度的选择，塑件的体积和质量的计算方法。模具结构的设计是对我们所学知识的一项综合性的训练，在设计的过程中不断发现问题解决问题，从而提高自身的设计能力以及模具开发能力。本次设计中，主要用到所学的注射模设计，以及机械设计等方面的知识。着重说明了注射模的一般设计过程，即注射成型的分析、注射机的选择及相关参数的校核、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与结构草图的绘制、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又是难点，主要包括成型位置的及分型面的选择，模具型腔数的确定及型腔的排列和流道布局和浇口位置的选择，模具工作零件的结构设计，推出机构的设计，拉料杆的形式选择，排气方式设计等。通过本次毕业设计，我更加了解模具设计的意义，懂得如何快速、有效的查阅相关资料以及怎样解决在实际工作中遇到的实际问题，这为我们以后从事模具职业打下了良好的基础。1 概论1.1 液晶显示器外壳前面板注塑模设计总体方案在实际生产中，由于塑料制品的结构的复杂程度、尺寸大小、精度高低、生产批量以及技术要求等各有不同，所以模具的设计是不可能一成不变的，应该根据具体情况，结合实际生产条件，综合运用模具设计基本原理和基本方法，设计出合理、经济性能好的成型模具。塑料制品设计时候应该要保证制品质量要求，尽量减少后加工，模具应具有最大的生产能力，而且经久耐用，制造方便，价格合理。在设计中要明确设计者的对塑件制品的要求，明确任务。并根据任务书提出的要求设计模具的设计方案，并进行实地调研考察，下面就以任务书的要求和自己的实际情况编制模具设计的基本过程。(1).课题调研、获取相关的资料，包括：ABS工艺分析、成型零件的计算方式、注射机参数的选择和注射机的选用。并根据查阅质料，了解模具的设计依据和工作过程，来作为设计的依据。(2).确定成型工艺规程，并根据工艺规程进行注射模的结构设计，对模具设计展开有关计算，确定模具设计的方案、总体设计和及其主要零件设计，注射机有关参数的校核，在设计中要明确模具在实际运用中的使用情况，熟悉成型工艺的流程，认真仔细每一个细节的设计。(3).绘制模具总装图和非标准零件工作图。1.2 研究背景1.液晶显示器的发展状况近年来随着液晶显示器的价格不断下降，液晶显示器的普及速度大大超越了专家的预测与想象。造型越来越美观，充分体现了技术与艺术结合。在液晶时代，宽屏显示器的优势非常明显：首先，宽屏广泛的视野更利于多媒体的表现。16:9或16:10的画面比例，正接近人眼睛视野的黄金比例，用这样的屏幕看电影，画面看起来感觉更加开阔、舒适，所以宽屏液晶显示器已经占领了大部分市场2.液晶显示器的优点：一、机身薄，节省空间：与比较笨重的CRT显示器相比，液晶显示器只要前者三分之一的空间。 二、省电，不产生高温：它属于低耗电产品，可以做到完全不发热(主要耗电和发热部分存在于背光灯管或LED)，而CRT显示器，因显像技术不可避免产生高温。 三、无辐射，益健康：液晶显示器完全无辐射，这对于整天在电脑前工作的人来说是一个福音。 四、画面柔和不伤眼：不同于CRT技术，液晶显示器画面不会闪烁，可以减少显示器对眼睛的伤害，眼睛不容易疲劳。 液晶显示器绿色环保，它的能源消耗相对于传统的CRT来说，简直是太小了（17功率大概在30W以内）；液晶显示器还有一个好处就是发热量比较低，长时间使用不会有烤热的感觉，这一点也是以前的显示器无可比拟的。虽然我们不能说液晶显示器就完全没有辐射，但是器那一点点辐射简直相对于辐射大户CRT来说，液晶显示可以忽略不计。 1.3设计基本过程塑件的选择：宽屏液晶显示器前面板19寸 245mmX392mm 图1.2.1：外壳前面板零件图液晶显示器外壳的表面粗糙度不需要太高一般在2.53.6之间；而精度要求也不需要很高一般在IT5IT6之间；一般液晶显示器外壳的厚度在2mm4mm之间，本设计选取3mm。(1).毕业设计的要求零件生产为大批量生产，制品表面不得有毛刺，内部不得有导电杂质，材料为ABS塑料，各项具体的技术要求均按所给出的零件图进行；该零件属于中等复杂程度，在深入分析零件的结构和工艺的基础上，给出不同的工艺方案，经方案比较后择优；设计相应的模具及其主要部件，模具设计时必须设置一定得拔模斜度。绘制模具总装图和主要零件图，图纸要求符合有关的国家标准；(2).设计总体方案根据设计要求，为了提高生产效率，保证塑件的成型质量，理想的模具设计结构要满足塑件成型工艺技术要求和生产经济性能要求，技术要求是要保证塑料制品的几何形状、尺寸公差及表面粗糙度；生产经济性能要求是要使生产的成本低，生产效率高，模具寿命长，操作简单、安全、方便等等。设计采用双型腔设计，塑件表面有精度要求，厚度较小，在脱模是容易产生变形，所以设置推杆推出机构时，采用的推杆尽可能的大，并且要求推杆的布置在塑件的对称位置，使塑件在推出的过程中受力均匀，推出迅速，保证塑件在推出过程中不发生变形。为使设计结构简单，装配方便，设计中零件尽量采用标准件，以便减少加工工序和加工成本。为了更好的设计出塑料注射模，本论文将进一步对设计进行分析说明，以下是设计的具体步骤：成型工艺分析：为注射所用的材料提供选择依据，分析塑件成型工艺以便合理的选择成型设备注射模结构分析：分型面选择、模具型腔数目的确定及其型腔的排列方式和冷却水道的布局以及浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、推出机构的设计等内容。模具设计的有关计算：工作零件的尺寸设计，为模具装配提供依据。模具系统相关参数校核： 模具加热和冷却系统的计算、模具闭合高度的确定、注射机有关参数的确定。2 塑料工艺规程的分析2.1 注塑材料为使注射过程能顺利进行并保证塑料制件的质量，在成型前应进行一些必要的准备工作。对于此制品，可以使用的以下材料为ABS、PPS、PES中的任意一种，所以对这三种材料分别进行分析，然后选取一种作为液晶显示器外壳的材料3种塑料的工艺参数如下表所示：表2.1.1:三种塑料的特性比较ABSPPSPES注射机类型螺杆式螺杆式螺杆式喷嘴形式直通式直通式直通式温度（）180190280300240270 料筒温度（）前段200210300310260290中段210230320340280310后段180200260280260290模具温度（）507012015090120注射压力（MPa）709080130100140保压力（Mpa）507040505070注射时间（s）350505保压时间（s）153010301540冷却周期（s）153020501530成型周期（s）407040904080根据以上数据分析：ABS材料的模具温度范围和注射压力是最小的，这在满足要求的情况下可以节省能源，比热容较低，模塑周期短，冷却时间和保压时间成型周期较短，这有利于提高生产率。ABS经过调色可配成任何颜色。这些特点满足液晶显示器外壳的光泽和颜色的多样性。以上表明应该选ABS材料较为合适。物理性能：ABS树脂无毒、无嗅、坚韧、质硬、呈刚性，有较好的耐低温性和耐蠕变性。ABS树脂不透水，常温下吸水率1，表面可抛光。机械性能：冲击强度 ABS树脂有极好的冲击强度，而且在低温下强度下降不多。冲击强度的大小主要与橡胶含量、接枝率和橡胶形态等因素有关。拉伸强度：ABS树脂的拉伸强度一般为3550MPa，相氏横量为1.42.8GPa，屈服伸率24。压缩强度：ABS的压缩强度比拉伸强度大。标准ABS树脂在14.1MPa压缩负荷下，50经24小时，尺寸变化不超过0.21.7。弯曲强度：ABS树脂的弯曲强度可达2870MPa。耐磨性：ABS树脂耐磨性能很好，虽不能作自润滑材料，但由于有良好的尺寸稳定性，故可做中等负荷的轴承。抗蠕变性：ABS树脂的抗蠕变性视品种不同而异，超高冲ABS制品可承受7MPa负荷，而尺寸不变化。热电性能：一般ABS的热变形温度为93，耐热级可达115，脆化温度可达-75，通常在-40时仍有相当强度。ABS制品的使用温度为-40100。电性能：ABS有良好的电绝缘性，且很少受温度、湿度影响，能在很大频率范围的保持恒定。化学性能：ABS树脂对水、无机盐、碱及酸类几乎完全呈惰性，能溶于酮、醛、酯和氯化烃，而不溶于大部分醇类和烃类溶剂，但与烃类长期接触后软化和溶胀。ABS表面受冰醋酸、植物油等化学品的侵蚀能引起应力开裂。模具温度：5070C； 注射速度：建议使用快速的注射速度；流道和浇口：可以采用所有常规类型的浇口； 收缩率：0.40.7。2.2 塑件制件设计的工艺分析2.2.1尺寸和精度要求尺寸： 这里的尺寸是指塑料制件的总体尺寸大小。由于受塑料流动性的影响，对流动性差的塑料或薄壁制件，在注射或压注成型时塑件的尺寸不能太大，以免塑料容体充不满模具型腔或使产生的熔接痕强度过差，从而使塑件不能正常成型或对塑件的外观和强度产生影响。此外，塑件尺寸还受现有的成型设备规格，参数等的影响。尺寸精度：塑料制件尺寸公差：塑件图上无公差要求的默认为8级精度，本人所选塑件材料为ABS，故定塑件的等级为：5级精度。形状：塑件的几何形状除应满足使用要求外，还应尽可能使其所对应的模具结构简单，便于加工。而本塑件的形状具备了以上的优点，故为模具设计带来了方便。壁厚：塑件的壁厚应根据塑件的使用要求，如强度，刚度，尺寸大小，电气性能及装配要求等确定，塑件壁厚一般在14mm范围内。调节产品壁厚将决定材料的流动性能和制件模量。最小壁厚应满足：具有足够的强度和刚度；脱模时能经受脱模机构的冲击和振动；装配时能承受紧固力。壁厚过大：浪费材料，增加了压塑时间或冷却时间；也影响产品质量。同一个塑料零件的壁厚应尽可能一致。否则因冷却速度或固化速度不一致产生附加内应力。综合考虑以上各种因素，及联系本人设计的塑件的性能和功能要求，初步确定塑件的壁厚为：3mm。2.2.2加强筋等防止变形的结构设计加强筋：为提高塑件的强度和刚度，不能仅仅采用增大壁厚的方法，而常采用改变塑件的结构，增设加强筋的方法来满足其强度，刚度的要求。采用增设加强筋的方法，有时还能降低物料的充模阻力。改善流动性。起到辅助浇道的作用，改善熔体的充模状态加强筋的作用：增加制品强度；确定本塑件肋尺寸的一般标准：制件壁厚：=3mm，每边的斜角（）：0.41.5。2.3 计算塑件的体积和重量 计算塑件的重量是为了选用注射机及确定模具型腔数。各数据由pro/e软件计算而得。这样计算更加精确又更加方便。液晶显示器外壳前面板体积和重量：(1).计算塑件的体积：=128380.11 (2).计算塑件的重量：ABS的密度 = 1.02 /所以塑件的重量为： = 128380.111.02 / = 130.94772 g(3).计算浇注系统体积：=3815.83 (3).计算浇注系统重量： =3815.831.02 / = 3.9 g3 模具设计 要用于成型热塑性塑料制件。由于塑料注射成型模具对塑料的适应性比较广，而且用这种方法成型塑料制件的内在和外观质量均较好，生产效率特别高（与塑料的其他成型方法相比），所以注射成型模具日益引起人们的重视。作为成型塑料制件的重要工艺装备之一，其结构的合理性，将直接影响塑件的成型质量、生产效率、劳动强度、模具寿命及成本等。3.1 注射机的选择注射机的选用，包括两方面的内容：一是要确定注射机的型号，使塑料塑件、注射模。二是调整注射机的技术参数至所需的参数点。注射机规格的确定主要是根据塑料制品的大小及生产批量。在选择注射机时，主要考虑其塑化率、注射量、锁模力、安装模具的有效面积（注射机拉杆内间距）、容模量、顶出形式及顶出长度。根据制品的体积和重量查塑料模具设计（表53）选定注塑机型号为：JPH150A。注塑机的参数如下：注塑机最大注塑量：186g 锁模力：1500KN注塑压力：194MPa 最小模厚：180mm最大开距：800mm 顶出行程：80mm 注塑机定位孔直径： 125mm 注塑机拉杆的间距：410410(mmmm)喷嘴球半径：10mm 喷嘴前端孔径：3mm3.1.1 型腔数量的确定和校核在此设计实践中，已经确定注射机的型号，再根据所选用的注射机的技术规范及塑件的技术经济要求，计算能够选取的型腔的数目。分以下几点考虑：塑料制件的批量和交货周期。因为塑件要求大批量生产，因此使用多型腔模具生产，这样可提供独特的优越条件，提高生产效率。质量控制要求。塑料制件的质量控制要求是指其尺寸、精度、性能及表面粗糙度要求等。每增加一个型腔，由于型腔的制造误差和成型工艺误差的影响，塑件的尺才精度要降低约48。成型的塑料品种与塑件的形状及尺寸。塑件的材料、形状尺寸与浇口的位置和形式有关，同时也对分型面和脱模的位置有影响，因此确定型腔数目时应考虑这方面的因素。型腔数量与注射机的塑化速率、最大注射量及锁模力等参数有关，此外，还受塑件的精度和生产的经济性等因素影响。采用注射机的最大注射量确定型腔数量：式中 注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8； 注射机允许的最大注射量； 单个塑件的质量或体积； 浇注系统所需塑料质量或体积。模型腔数量校核：在PRO/ENGINEER下，经过估算求出单个塑件的质量为130.9 g；且估算出浇注系统所需塑料质量为3.9g，查表得注射机允许的最大注射量为186g，分别代入上式得：虽然由上式得出型腔数的取值范围，但是还必须考虑注射机安装模板尺寸的大小（能装多大的模具）、对称性、成型塑件的尺寸精度及模具的生产成本等。般说来，型腔数量越多，塑件的精度越低（经验认为，每增加一个型腔，塑件的尺寸精度便降低4%8%），模具的制造成本越高。且模具的体积比较大，加工起来不方便，难度系数大，综合考虑以上因素，最终确定型腔数量为1。3.1.2 注射量校核由于型腔数量由注射量计算而得，而且实际型腔数量少于最大型腔数量，故知注塑机的注射量必满足要求。3.1.3 注射压力的校核注射压力的校核是核定注射机的最大注射压力能否满足该塑件成型的需要，塑件成型所需要的压力是由注射机类型、喷嘴形式、塑料流动性、浇注系统和型腔的流动阻力等因素决定的。式中 注射机的最大注射压力； 塑件成型所需的实际注射压力；经过对塑件材料查表得，所需注射压力最大为，而所选用的注射机的额定注射压力为194Mpa，即： 100Mpa194Mpa因此，选注射压力为194MPa时注射机的注射压力符合要求。3.1.4塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核注射成型时，塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数值越大，需要的锁模力也就越大。如果这一数值超过了注射机允许使用的最大成型面积，则成型过程中将会出现涨模溢料现象。因此，设计注射模时必须满足下面关系： 式中 注射机允许使用的最大成型面积； 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； 其他符号意义同前。经过对零件图的分析，以及在PRO/ENGINEER下求出其面积，经过估算求出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p成型面积，把数据代入上式得：因此，塑件在分型面上的投影面积符合要求。3.1.5塑件在分型面上锁模力校核注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢料现象，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：式中 塑料熔体对型腔的成型压力其大小一般是注射压力的80； 注射机的额定锁模力；其他符号意义同前。(1)对于鼠标按键，经过对塑件材料查表得，所需注射压力最大为，注射机的额定锁模力F=1500KN，分别将数据代入上式得：因此，塑件的锁模力符合要求。3.2 分型面的设计将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，这些可以分离部分的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为模具的分型面。分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和制造工艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动充填特性及塑件的脱模，因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键。为了保证塑件的外观质量和精度要求，使其易于脱模，液晶显示器外壳前面板注塑模具主分型面如下图所示。图3.2.1：分型面正面图 3.2.2：分型面反面图如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置、形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时要综合分析比较。本塑件的分型面选择在塑件外形最大轮廓处，并且有利于留模方式的选择，便于塑件顺利脱模，保证了塑件的精度要求，满足塑件的外观质量要求，便于模具加工制造，这样可以减少塑件（型腔）在合模分型面上的投影面积，可靠地锁模，避免涨模溢料现象的发生，与型腔充填时塑料熔体的料流末端所在的型腔内壁表面重合。分型面的选择是整个模具设计的关键部分，本文设计时参考了一些其它塑模的分型面设计，大概需要注意以下几个问题：a.分型面应取在塑件尺寸最大处。b.分型面应使塑件留在动模部分。c.拔模斜度小或塑件较高时，为了便于脱模，可将分型面悬在塑件的中间部位。d.分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量。e.分型面的选择应有利于成型零件的加工制造。f.分型面应有利于侧向抽芯。本设计由于塑件的形状的限制，开模后塑件将留在定模上，则需在定模的一侧设置顶出装置，开模时由拉板或杠杆等带动顶出装置顶出塑件。3.3 浇注系统设计 在设计本塑件的浇注系统时，主要考虑了塑料的成型性能和塑料熔体的流动特性，以保证塑料制件的质量；设计尽量短的流程，同时还应控制好流道的表面粗糙度，以减少热量与压力损失，克服塑料熔体因热量损失和压力损失过大所引起的成型缺陷，缩短填充时间和成型周期，提高成型质量，减少浇注系统的凝料量；有利于良好的排气，使塑件获得良好的成型质量；尽量避免塑料熔体直冲细小型芯和嵌件，以防止熔体冲击力使细小型芯变形或使嵌件位移；使浇注系统凝料与塑件易于分离，且浇口痕迹易于清除修整；保证在同一时间内塑料熔体充满各型腔，并且使型腔及浇注系统在分型面上的投影面积总重心与注射机锁模机构的锁模力作用中心相重合；对其注射成型时的流动距离比或流动面积比进行校核，避免充填不足现象的发生。3.3.1主流道设计主流道的截面形式通常采用比表面积（表面积与体积之比）最小的圆形截面。在卧式或立式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，为让凝料能从其中顺利拔出，需设计成圆锥形，锥角为26，过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气；锥角过小的话凝料会脱模困难。锥孔内壁必须光滑，其表面粗糙度R0.8 m。主流道较小端的直径d根据塑件重量，填充要求及所选的注射机规格而定，通常d = 28 mm，为了与注射机喷嘴相吻合，主流道的始端也应设计成球面凹坑状，球面半径R 根据注射机喷嘴球面半径确定。球面深度一般取3 5 mm或（1/32/5）R。主流道长度L 根据动模座板厚度确定，在能够实现成型的条件下应尽量短，以减少压力损失和塑料耗量。根据设计手册查得JPH150A型注射机喷嘴的有关尺寸： 喷嘴前端孔径：d0 = 3 mm； 喷嘴前端球面半径：R0 = 10 mm； 根据模具主流道与喷嘴的关系R = R0（12）mmd = d0（0.51）mm ，取主流道球面半径R = 12mm；取主流道的小端的直径d = 4 mm；为了便于将凝料从主流道中拨出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为13，经过换算得到主流道大端直径D =6mm。为了使熔融塑料顺利进入分流道，可以在主流道出料端口设计半径r = 3mm的圆弧过渡。 3.3.2浇口设计 浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道。除直接浇口外，它是浇注系统中截面积最小的部分，但却是浇注系统的关键部分。浇口的位置、形状及尺寸对塑件的性能和质量的影响很大。 浇口又称进料口，根据塑件的成型要求，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道，其截面积约为分流道的0.030.09，长度约为0.5mm2mm。浇口形式有直浇口、侧浇口、点浇口和潜伏性浇口等。浇口的作用可以概述为，非限制性浇口起着引料、进料的作用，限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的理料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速而均衡地充满型腔， 另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。ABS在熔融时显现比较明显的非牛顿性，其熔体表面粘度随剪切速率的升高而降低。如采用尺寸较大的浇口，能够降低流动阻力，促使流动速率升高，但熔体通过扁平式浇口时比小浇口剪切速率低，导致熔体表观粘度升高，从而使流动速率降低，因此不能通过增大浇口尺寸来提高非牛顿熔体流动速率。另外，注塑机注射时有一定的注射速率，浇口尺寸过大，浇口前后方的压力降P减小，会导致得不到理想的充模速率。剪切速率是影响ABS熔体粘度的最主要因素，而粘度又直接影响熔体在模腔内的流动速率。因此采用小浇口不但会大大提高熔体通过浇口时的剪切速率，而且产生的摩擦热也会降低熔体粘度，以达到顺利充模的目的。综合以上分析和考虑到制品和实际模具形状，浇口采用边缘浇口，位置在制件内框缘处，选在该位置不但模具简单，而且去除浇口的后加工操作也非常简单，提高了工作效率，也便于模具的机械加工，易保证浇口加工精度，试模时浇口尺寸易于修整。将模型数据导入Pro/E的模流分析模块-Plastic Advisor(塑性顾问)建立仿真分析，分析结果下图图一 注射模拟分析 （显示绿灯表示分析结果合格）图二 塑件进行熔接和气泡分析 分析结果表明该塑件在注塑的过程中不会产生熔接痕和气泡 图三 塑件进行填充时间分析 在颜色长条上，红色区域表示填充时间最短，蓝色区域表示填充时间最长图四 塑件进行注塑压力分析在颜色长条上，红色区域表示注塑压力最大，蓝色区域表示注射压力最小图五 塑件进行注塑温度分析在颜色长条上，红色区域表示注塑温度最大，蓝色区域表示注射温度最小图六 塑件进行注塑压力损失分析在颜色长条上，红色区域表示注塑压力损失最大，蓝色区域表示注射压力损失最小图七 塑件进行填充质量分析在颜色长条上，红色区域表示塑件质量差，黄色表示质量中，绿色区域表示填充质量高，从图中可以看出塑件质量高。 图八 塑件进行流动取向分析 可观察熔融塑料填充整个模腔的流动情况结果说明:图七为软件plastic advisor的模拟充模状况，左图中从红色区域向蓝色区域过渡表明了模具浇口位置的最佳选择点。绿色区域表示完全充满，黄色区域表示充模质量差。中间的颜色过渡显示了塑件的充模质量的变化情况。从分析结果看，浇口选在该位置熔体充模好，浇口位置选择合适。3.4 排溢系统的设计当塑料熔体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。如果型腔内因各种原因而产生的气体不被排除干净，一方面将会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦（褐色斑纹），同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此设计型腔时必须考虑排气问题。有时在注射成型过程中，为保证型腔充填量的均匀合适及增加塑料熔体汇合处的熔接强度，还需在塑料最后充填到的型腔部位开设溢流槽以容纳余料，也可容纳一定量的气体。在本塑件模具的设计过程中，利用配合间隙排气。利用推杆、型芯以及模板的配合间隙进行排气，其间隙为0.05mm。3.5 成型零件工作尺寸的计算成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用来构成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形和异形零件的长和宽），型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸等。任何塑料制件都有一定的几何形状和尺寸的要求，如在使用中有配合要求的尺寸，则精度要求较高。在设计模具时，根据塑件的尺寸及精度等级确定模具成型零件的工作尺寸及精度等级。影响塑件尺寸精度的因素相当复杂，这些影响因素是作为确定成型零件工作尺寸的依据。在设计时，考虑塑件收缩率的影响，但是确定准确的收缩率是很困难的，因为所选取的计算收缩率和实际收缩率有差异，因此只能估计其收缩率；模具成型零件的制造误差影响，成型零件加工精度愈低，成型塑件的尺寸精度也愈低，因此在确定成型零件工作尺寸公差值时可取塑件公差的1/31/4，或取IT78级作为模具制造公差；模具成型零件的磨损影响，脱模时塑件对成型零件的摩擦磨损是主要的，为简化计算起见，凡与脱模方向垂直的成型零件表面，可以不考虑磨损；与脱模方向平行的成型零件表面应考虑磨损；模具安装配合的误差影响。(1).型腔的尺寸的计算图3.5：模具成型零件工作尺寸与塑件尺寸的关系ABS收缩率=0.005，根据附表1 精度等级的选用。选5级精度。型腔径向尺寸塑件的基尺寸是最大尺寸，其公差为负偏差，如果塑件上原有的公差的标注与此不符，应按此规定转换为单向负偏差，因此，塑件的平均径向尺寸为。模具型腔的基本尺寸是最小尺寸，公差值为正偏差，型腔的平均尺寸则为。型腔的平均磨损量为，根据附表2塑料制件公差数值表查得公差值。式中前的系数x在塑件尺寸较大、精度较低时，x=0.5；塑件尺寸较小、精度较高时，x=0.75。考虑平均收缩率后，则可用如下等式计算：和是和有关的量；模具成型零件制造公差；塑料的平均收缩率，这里查表取0.005；塑件尺寸公差。型腔深度尺寸在型腔深度和型芯高度尺寸计算中，由于型腔的底面或型芯的端面磨损很小，所以可不考虑磨损量，由此可以推出：上两式中修正系数，当塑件尺寸大、精度要求低时取小值；反之取大值。计算如表3.5.1。(2).型芯的径向尺寸的计算 型芯径向尺寸塑件孔的径向基本尺寸是最小尺寸，其公差为正偏差，型芯的基本尺寸是最大尺寸，制造公差为负偏差，工件尺寸根据附表2 查得起公差经过与上面型腔径向尺寸相类似的推导，可得：型芯高度计算公式：型芯之间或成型孔之间中心距的计算：计算如表3.5.23.5.1型腔和型芯的计算 图3.5.1：型腔 图3.5.2：型芯表3.5.1：型腔的计算类别序号模具零件名称塑件尺寸计算公式型腔工作尺寸型腔的计算型腔深度尺寸109型腔径向尺寸 285432392 245 429282表3.5.2：型芯的计算类别序号塑件尺寸计算公式型芯的工作尺寸型芯的计算型芯高度3 4 15径向尺寸2453922794262513983.6 合模导向机构设计导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式。通常采用导柱导向定位。3.6.1导向机构的作用在本塑件的模具中，导向机构的作用是定位作用，导向作用，并且承受一定的侧向压力。模具闭合后，保证动定模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确，便于装配和调整。使动定模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。塑料熔体在充型过程中可能产生单向侧压力，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱承受了一定的侧向压力，以保证模具的正常工作。3.6.2导柱导向机构设计导柱导向机构的主要零件是导柱和导套。(1).导柱结构和技术要求长度：导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出812mm，以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔。本设计导柱长度为65mm。 形状：导柱前端应做成锥台形或半球形，以使导柱顺利地进入导向孔。本设计导柱选用锥台形。材料：导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯，因此多采用20钢经渗碳淬火处理或T8、T10钢经淬火处理，硬度为5055HRC。本设计选用T8钢经淬火处理，硬度为5055HRC，导柱固定部分表面祖糙度为，导内部分表面粗糙度为数量及布置：导柱应合理均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具强度（导柱中心到模具边缘距离通常为导柱直径的11.5倍)。为确保合模时只能按一个方向合模，导柱的布置可采用等直径导柱不对称布置或不等直径导柱对称布置。在本模具的设计中，导柱设置在动模一侧。配合精度：导柱固定端与模板之间采用H7/m6过渡配合；导柱的导向部分通常采用H7/f7的间隙配合。(2).导套结构和技术要求形状：为使导柱顺利进入导套，在导套的前端应倒圆角。导柱孔最好做成通孔，以利于排出孔内空气及残渣废料。材料：导套用与导柱相同的材料或铜合金等耐磨材料制造，其硬度一般应低于导柱硬度，以减轻磨损，防止导柱或导套拉毛。导套固定部分和导滑部分的表面粗糙度为。固定形式及配合精度：本设计导套用H7/m6配合镶入模板。设计时都采用EMX的标准导柱、导套。3.7 推出机构设计塑件在从模具上取下以前，还有一个从模具的成型零件上脱出的过程，使塑件从成型零件上脱出的机构称为推出机构。推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆或液压缸来完成的。本设计选用推杆推出机构。由于设置推杆位置的自由度较大，因而推杆推出机构是最常用的推出机构，常被用来推出各种塑件。推杆的截面形状根据塑件的推出情况而定，可设计成圆形、矩形等等。在这里用圆形推杆，因为使用圆形推杆的地方，较容易达到推杆和模板或型芯上推杆孔的配合精度，另外圆形推杆还具有减少运动阻力、防止卡死现象等优点，损坏后还便于更换。合理地布置推杆的位置是推出机构设计中的重要工作之一，推杆的位置分布得合理，塑件就不致于产生变形或被顶坏。在此模具中，推杆设在脱模阻力大的地方，因为型芯周围塑件对型芯包紧力很大，所以可在型芯外侧塑件的端面上设推杆，也可在型芯内靠近侧壁处设推杆。如果只在中心部分推出，塑件容易出现被顶坏的现象；使推杆均匀布置，保证塑件被推出时受力均匀，推出平稳、不变形；并且使推杆设置在塑件强度刚度较大处，不应该设在塑件薄壁处，尽可能设在塑件壁厚、凸缘、加强肋等处，以免塑件变形损坏。推杆在推塑件时，应具有足够的刚性，以承受推出力，而此塑件的凸缘部分有足够的空间，为此，在此塑件中使用大直径推杆，同时，在复位时，端面与分型面齐平。推杆直径与模板上的推杆孔采用H8/f7的间隙配合。由于推杆的工作端面在合模注射时是模腔底面的一部分，如果推杆的端面低于型腔底面，则在塑件上就会留下一个凸台，这样将影响塑件的使用。因此，通常推杆装入模具后，其端面应与型腔底面乎齐，或高出型腔底面0.050.1mm。推杆固定端与推杆固定板采用单边0.5mm的间隙，这样既可降低加工要求，又能在多推杆的情况下，不因由于各板上的推杆孔加工误差引起的轴线不一致而发生卡死现象。推杆的材料使用45#钢，热处理要求硬度，工作端配合部分的表面粗糙度。3.8 温度调节系统注射模的温度对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响。注射模中设置温度调节系统的目的，就是要通过控制模具温度，使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产率。3.8.1模具温度调节的重要性(1).模具温度及其调节系统对塑件质量的影响无论何种塑料进行注射成型，均有一个比较适宜的模具温度范围，在此温度范围内，塑料熔体的流动性好，容易充满型腔，塑件脱模后收缩和翘曲变形小，形状与尺寸稳定，力学性能以及表面质量也比较高。为了使模温能控制在一个合理的范围内，必须设计模具温度的调节系统。模具温度的调节是对模具进行冷却或加热，必要时两者兼有，从而达到控制模温的目的。对模具进行冷却还是加热，与塑料品种、塑件的形状与尺寸、生产效率及成型工艺对模温的要求有关。对于粘度低、流动性好的塑料（例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺等），因为成型工艺要求模温都不太高，所以常用常温水对模具进行冷却，有时为了进一步缩短在模内的冷却时间，亦可用冷水控制模温。对于粘度高、流动性差的塑料（例如聚碳酸脂，聚砜、聚甲醛、聚苯醚和氟塑料等），为了提高充型性能，成型工艺要求有较高的模温，因此经常需要对模具加热。对于粘流温度或熔点较低的塑料，一般需用常温或冷水对模具冷却；而对于高粘流温度或高熔点的塑料，可用温水控制模温。在此塑件中，塑料制品的使用材料有3种，因此在设计中根据它们各自不同的特性，采用上述不同的模具温度调节方法。(2).模具温度与生产效率的关系模具温度与生产效率的关系主要是由冷却时间来体现的，如下式所示： (3.7.1)式(3.7.1)说明，塑料在模具内停留冷却的时间与温差成反比关系，若要缩短塑件在模内的停留冷却时间以提高生产效率，就必须在工艺条件允许的情况下尽量增大塑料与模腔的温差。但是，如果模具没有温度调节系统，模内的热量就会随着注射次数的增加而逐渐积累，使模温逐渐升高，导致减小，从而生产效率随着塑件在模内停留时间和成型周期的延长而下降，因此，模具内设置温度调节系统是非常必要的。3.8.2冷却系统的设计原则图3.7.2：冷却系统示意图在设计此塑件模具时，为了使型腔表面温度分布趋于均匀，防止塑件不均匀收缩和产生残余应力，尽量多设冷却水道，并使用较大的截面尺寸；并且冷却水道到型腔表面的距离相等；因为浇口附近温度最高，所以将冷却水道的入口处设置在浇口附近，使浇口附近的模具在较低温度下冷却，而远离浇口部分的模具在经过一定程度热交换后的温水作用下冷却；使冷却水道出、入口温差应尽量小；还要使冷却水道尽量沿着塑料收缩的方向设置。此外，冷却水道的设计还避免了接近塑件的熔接部位，以免产生熔接痕，降低塑件强度，冷却水道要易于加工清理，水道孔径为10mm左右；并且为了使冷却水道能够防止冷却水的泄漏，在冷却水道的上下部位都设有密封圈。3.9注塑机各项行程校核3.9.1注塑机开模行程的校核开模行程校核公式：推出距离（脱模距离）（mm）；包括浇注系统凝料在内的塑件高度（mm）。代入数据式得：S=15+70+10=95mm注塑机的参数如下：JPH150A注塑机最大注塑量：186g 锁模力：1500KN注塑压力：194MPa 最小模厚：180mm最大开距：800mm 顶出行程：80mm 注塑机定位孔直径： 125mm 注塑机拉杆的间距：410410(mmmm)喷嘴球半径：10mm 喷嘴前端孔径：3mm3.9.2 注塑机开模固定板及厚度的校核模具尺寸为560400244mm由S=s+h=95+244=339mm800mm综上要求选用注塑机合理，能达到要求。4 模架设计选用标准模架可以简化模具的设计与制造，一旦某一型号模架确定下来，就可以得到已经设计好得尺寸数据，如模板大小，螺钉大小与安装位置等。而且这些零部件可以从市场买到，或买来后需再进行加工就可使用，这样可以大大减轻模具的设计和制造费用。选择模架的关键是确定型腔模板的周界尺寸(长宽)和厚度要确定模板的周界尺寸就要确定型腔到模板边缘之间的壁厚。有关壁厚尺寸的大小的确定。模板厚度主要由型腔的深度来确定，并考虑型腔底部的刚度和强度是否足够、如果型腔底部有支承板的话，型腔底部就不需太厚。另外，模板厚度确定还要考虑到整副模架的闭合高度、开模空间等与注射机之间的相适应。模架的一些要求:(1).组合后的模架表面不应有毛刺、擦伤、压痕、裂纹、锈斑。(2).组合后的模架，导柱与导套及复位杆沿轴向移动应平稳，无卡滞现象，其紧固部分应牢固可靠。(3).模架组装用紧固螺钉的机械性能应达到GB/T 3098.12000的8.8级。(4).组合后的模架，模板的基准面应一致，并作明显的基准标记。(5).组合后的模架在水平自重条件下，定模座板与动模座板的安装平面的平行度应符合GB/T 11841996中7级的规定。(6).组合后的模架在水平自重条件下，其分型面的贴合间隙为：模板长400mm以下0.03mm；(7).模架中导柱、导套的轴线对模板的垂直度应符合GB/T 11841996中5级的规定。(8).模架在闭合状态时，导柱的导向端面应凹入它所通过的最终模板孔端面。螺钉不得高于定模座板与动模座板的安装平面。(9).模架组装后复位杆端面应平齐一致，或按顾客特殊要求制作。由于模架设计基于pro/e的EMX标准模架库，故各个模架尺寸都采用了标准尺寸，具体见附工程图标注。5 结论通过近四个月的毕业设计，我受益匪浅。在做毕业设计的过程中，动手能力大为提高。经过这次毕业设计，达到了预期的设计目的。在设计的过程中，首先对液晶显示器外壳前面板的结构和成型工艺进行充分的分析，了解其整个成型过程，为模具设计提供参考数据，保证模具结构设计的合理性。塑件的材料可以有几种，在选择注射机时要充分考虑各种材料的特性，所以此设计中所选用的注射机对ABS材料的比较适用。接着确定型腔的数量和分型面，针对本塑件设计成型零件的型腔和型芯，确定合理的浇注系统和排溢系统。然后设计模具的合模导向机构和推出机构。因为塑件结构性，所以在设计推出机构时，要保证不损害塑件的形状，并且能够使塑件顺利从动模型腔中脱出，保证塑件的成型。根据型腔的形状设计模具的温度调节系统。运用PRO/ENGINEER画出其整体的模具3D图，然后导入CAD绘制出模具的总装配图和零件图，最后完成整个模具的设计。在设计实践中，更好的把专业课和实际以及软件应用结合起来，真正把专业课学好，巩固了所学的知识。为灵活运用所学的知识来解决生产的实际问题做好准备，为以后尽快适应工作打下坚实的基础。抓住这个机会，努力实践，不断创新，提高理论联系实际的能力，拓宽和发展设计思维，一步一个脚印的进步。我们即将迈入社会，机遇和挑战无处不在。只要牢固掌握必备的专业知识和技能，在工作时会运用所学的知识，用发展的眼光去分析问题和解决问题，就会有所成，回报老师，回报学校，回报社会。谢 辞特别感谢莫秋云老师在毕业设计中给予我的指导。尽管工作忙，她依然抽空到设计地点来为我们解决疑难问题，对设计进行点拨，对我的设计工作有很大的帮助。从毕业设计开始到结束的整个过程中，莫秋云老师严格要求我们，认真检查我们每一个阶段的进度，引导我们对课题的深入研究。无论是在理论学习，还是在资料查询、开题、论文撰写和图纸的绘制的每一个环节，我都得到了莫老师的悉心指导和帮助。在这还要感谢一些同学，对于我不懂的问题，他们也能很好的帮助我，不懂的大家一起研究，共同解决问题，毕业设计才能顺利的完成。如果没有他们的帮助，仅靠我一个人的力量想在短短的几个月的时间里完成毕业论文是件很难的事情。这里，我充分体会了团队合作的重要性。同窗之谊和手足之情，我将终生难忘！大学即将毕业，我也即将走上工作岗位，在桂林电子科技大学四年里，老师对我们的教诲将会转化为劳动生产的动力。无论以后走上什么岗位，我都紧记我是桂电人，我永远热爱我的母校，同时也积极努力工作，为自己，为母校，为祖国争光。不经一番寒彻骨，哪得梅花扑鼻香。大学四年的学习生活就要结束，自己也在老师和同学们的帮助下不断成长，经过努力顺利的毕业，也取得了一定的成绩，培养自己成为一个符合社会需求的复合型人才。在未来的学习和工作中，无论碰到什么困难我会不抛弃、不放弃，同时以更加更优异的成绩回报曾经关心、帮助和支持过我的所有领导、老师、同学、和朋友。参考文献1 刘建芳,闻获江. PC/ABS 合金研究进展M. 苏州大学学报 2002.4.2 李德群,唐志玉. 中国模具设计大典：第2卷 轻工模具设计M. 南昌：江西科学技术出版,2003.3 许鹤峰等. 注射模具设计和应用M. 北京：轻工业出
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