手机后盖注塑模设计-后壳外壳件

喜欢这套资料就充值下载吧。。。资源目录里展示的都可在线预览哦。。。下载后都有，，请放心下载，，文件全都包含在内，图纸为CAD格式可编辑，【有疑问咨询QQ:414951605 或 1304139763】 编号： 毕业设计(论文)说明书 题 目： 手机后盖注塑模设计 院 （系）： 国防生学院 专 业：机械设计制造及其自动化 学生姓名： 谭鑫 学 号： 1000110110 指导教师单位： 机电工程学院 姓 名： 郭中玲 职 称： 高级工程师 题目类型：¨理论研究 ¨实验研究 þ工程设计 ¨工程技术研究 ¨软件开发 2014年 04月27日 桂林电子科技大学毕业设计（论文）说明书 摘 要 我国塑料模具工业从起步到现在，经历了半个世纪，有了很大发展，模具水平有了较大的提高。由于模具生产产品具有精度高，复杂性高，一致性好，生产效率高消耗低等优点。所以现代工业中将会起到更大的作用，得到更多的应用。我的塑料发展至今，已能生产精度高达2微米的精密，多工位级进模，工位数最多已达160个，寿命1~2亿次。 模具时现代工业发展的基础，许多产业的发展都离不开模具行业的支持。用模具生产制造所表现出来的的高精度，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。在模具工业的总产值中塑料模具约占33%。不同的塑料成型方法使得模具原理和结构不通。按照成型方法的不通，塑料模具分为：注塑模具，压塑模具，吹塑模具等。注塑模具主要用于热塑性塑料制品的成型中占有很大比重。现代工业中，消费品外壳的色彩，手感，和精度，厚度等提出了新要求。塑料外壳设计成为重要的一环。设计合理的注塑模具将得到越来越多的应用。 现代注塑模具的设计方法目前为了应付当前多样化的要求，缩短产品只在周期以缺德最佳的竞争优势，模具设计中都引用了CAD/CAE计算机一体化制造技术，以提高产品质量，降低成本，增加竞争力，一般而言，一件完整理想的工业产品，其制造流程为现有原创型的概念设计出原件，配合计算机辅助工程分析技术，再依据分析结果修改测试，最后再依据设计图经由计算机辅助制造，进行产品自动化生产在模具设计生产，以上整个过程均在计算机上进行。 在模具设计生产过程中，应用Pro/ENGINEER软件进行模具结构设计-模具型腔-型芯二维设计-工艺准备-模具型腔，型芯设计三维造型等。 随着计算机技术和网络技术取得了突破性的成就，模具设计越来越多地使用CAD/CAM技术。在产品生产之前，使用这些新技术来进行模具的设计和改善，是现代设计必然趋势在现实生活里，手机已经成为人们的一个生活必须品，现代的手机已经不再仅仅是一个工具同时一时装饰品，所以做出的不管是手机机身还是手机壳都需要美观大方，因此加工工艺就显得非常重要。所以在对手机壳的模具设计时不仅要考虑成型，还需要考虑成型后的美观。因此在模具的设计过程中多方兼顾。 关键字：手机；模具设计；注射模；斜导柱；侧抽芯。 Abstract Plastic mold industry in China from the beginning to now, has experienced half a century, has made great development, mould level has greatly improved. Because the mold production product has high accuracy, high complexity, good consistency and high efficiency low consumption etc. So modern industry will play a greater role, get more applications. Precision plastic development up to now, I have been able to produce as much as 2 micron precision, multi-station progressive die, has reached the maximum number of stations in 160, life 1 ~ 200 million times. Mould the basis for the development of modern industry, many industry's development cannot leave the mould industry support. With mold manufacturing of high precision, high complexity, high consistency, high productivity and low consumption, is can't be matched by other methods of processing and manufacturing. In the mold industry plastic mould accounted for about 33% of the total output. Different methods of plastic molding makes mold principle and structure. According to the forming method of impassability, plastic mold is divided into: injection mold, compression mold, blow molding mould, etc. In the injection mold is mainly used for thermoplastic plastics molding occupies a large proportion. In modern manufacturing, consumer goods shell color, feel, and precision, thickness, etc. Put forward new requirements. Plastic shell design become important one annulus. Reasonable design of injection mould will be applied more and more. Modern design method of injection mould at present in order to cope with the current diversified requirements, shorten the product by the wicked the best competitive advantage, only in the cycle of mould design reference the CAD/CAE technology of computer integrated manufacturing, in order to improve the product quality, reduce cost, increase the competitiveness, in general, a complete ideal industrial products, the concept of the manufacturing process for existing original type original design, with computer aided engineering analysis techniques, according to the results of analysis, modifying test again, and then on the basis of design through computer aided manufacturing, automated production in the mold design production, more than the whole process are conducted on the computer. In the mold design and production process, the application of Pro/ENGINEER software to design the mould structure - the mold - core of two-dimensional design process to prepare - mold cavity, core design three dimensional modeling, etc. Along with the computer technology and network technology has achieved breakthrough and mold design are increasingly using CAD/CAM technology. Before production, the use of these new technologies for the design of the mould and improvement, is an inevitable trend in the modern design in real life, mobile phones have become a people living necessities, modern mobile phone is no longer just a tool for decoration at the same time, so the mobile body or following needs to be beautiful and easy, so the processing technology is very important. So when opponents casing mold design should not only consider the forming, also need to consider after molding. Therefore, in the mold design process to two or morethings. Key words：Cell phones, mold design, injection mould, inclined guide pillar, side core-pulling 桂林电子科技大学毕业设计（论文）说明书 目录 引言 1 第一章 塑件分析 2 1.1 材料的分析 2 1.2 塑件相关参数的设计 2 1.2.1 注射温度的影响 2 1.3 塑件原料的分析 3 1.3.1 PC塑料的干燥 3 1.3.2注射温度 3 1.3.3注射压力 3 1.3.4注射速度 3 1.3.5模具温度 4 1.4 体积及质量计算 4 1.4.1 体积的计算 4 1.4.2 质量及面积的计算 4 第二章 型腔数目的确定 6 第三章 成型零部件的设计 7 3.1 型腔尺寸的计算 7 3.2 型芯尺寸的计算 7 第四章 注射机的选择 9 第五章 注射机的校核 10 5.1注射机注射容量校核 10 5.2注射机锁模力校核 10 5.3注射机注射压力校核 10 5.4注射机模具厚度校核 11 5.5注射机最大开模行程校核 11 第六章 分型面的选择 13 6.1 分形面的形式 13 6.2 分型面的选择 13 第七章 浇注系统的设计 15 7.1 分流道的设计原则 15 7.2 分流道的设计 16 7.3 分流道的尺寸的设计 17 第八章 浇口的设计 18 8.1浇口位置选择的仿真 19 8.2 直接浇口的直径设计 19 8.3 点浇口直径设计 20 第九章 冷却系统的设计 21 9.1 冷却系统设计原则 21 9.2 冷却系统的结构形式 21 9.3 冷却系统的计算 21 9.4冷却时间计算 22 9.5 用水量M的计算 23 9.6 成型周期计算 23 第十章 模具材料选择 25 第十一章 模具主要参数的计算 26 11.1 脱模力的计算 26 11.2 初始脱模力 26 11.3 推杆直径计算 27 11.4 推杆的应力校核 27 11.5 推板的厚度计算 28 第十二章 推出脱模机构设计 29 12.1 推出机构的选用原则 29 12.2 推杆的形式 29 12.3 推杆材料 30 12.4 推杆的复位 30 12.5 推出力的计算 30 12.6 型腔壁厚和底板厚度计算 31 12.6.1侧壁厚度计算 32 12.6.2矩形型腔底板厚度计算 32 第十三章 结构零部件设计 33 13.1 合模导向机构的设计 33 13.1.1设计导柱需要注意的事项 33 13.2 导向机构的设计 33 13.3 定位圈的设计 34 13.4 侧向分型与抽芯机构的设计 34 13.5 斜导柱的设计 36 13.6 滑块的设计 37 13.7 楔紧块的设计 37 第十四章 模架的选择 38 14.1模架厚度H和注射机的闭合距离L 38 14.2所需行程之间的尺寸关系 38 第十五章 排气系统的设计 40 第十六章 成型零件加工工艺规程 41 谢辞 42 参考文献 43 附录 44 第 43 页 共 44 页 桂林电子科技大学毕业设计（论文）说明书 引言 随着我国制造业的迅速发展，一些新兴产业业取得了长足的进步。模具是工业生产的基础工艺装备，在机械、电子、汽车、航空以及通信等领域有着广泛的应用。随着人民生活水平的不断提高，日常生活中使用的物品越来越多地用到了模具。目前，模具生产水平的高低已经成为衡量一个国家制造水平高低的重要标志。 当前，计算机技术和网络技术取得了突破性的成就，CAD/CAM技术、数控加工技术以及快速成型技术为模具技术的发展提供了强大的技术支持。同时，以高分子塑料为主的模具材料不断被开放出来，这些材料种类繁多，性能优良，价格低廉，这更为模具产业的发展提供了有力的帮助。 本设计主要是为让读者们能够清楚地了解到塑料注射模的设计过程，能够对模具设计过程中所使用的各种基本工具，例如Pro/ENGINEER，Moldflow Plastics Insight等等，具有一个基本的了解。从零件的尺寸确定，模具设计，模架设计，到最后的注塑仿真，向读者们展示手机塑料模具的整个设计过程。 随着Pro/ENGINEER的不断完善，借助于Pro/ENGINEER设计软件，我们可以比较轻松地完成一些复杂的设计工作，同时也可以全面地提高设计效率和设计质量。 使用EMX注塑模具设计专家系统可以轻松完成模具模架及配件的设计工作，并能模拟开模过程。EMX具有完整的滑块结构和完整的开模机构，为设计者带来极大的方便。设计完成后可以直接输出3D化模型。 Moldflow Plastics Insight是一款应用广泛的模拟仿真软件，使用该软件可以全面模拟注塑成型过程，并以图形的方式直观地显示分析结果，为设计参数的确定和优化提供理论依据，可以帮助设计者进一步修改模具设计方案。 第一章 塑件分析 1.1 材料的分析 通常，选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求，以及原材料厂家提供的材料性能数据。对于常温工作状态下的结构件来说，要考虑的主要是材料的力学性能，如屈服应力，弹性模量，弯曲强度，表面硬度等。综合各项因素最后选择PC塑料作为本次设计所使用的材料最为适合。 PC塑料的工艺特点如下： (1）属无定型塑料，Tg为149～150℃；Tf为215～225℃；成型温度为250～310℃；相对平均分子质量为2～4万。 (2）热稳定性较好，并随相对分子质量的增大而提高。 (3）流变特性接近牛顿液体，表观粘度受温度的影响较大，受剪切速率的影响较小，随相对平均分子质量的增大而增大。无明显的熔点，熔体粘度较高。PC分子链中有苯环，所以，分子链的刚性大。 (4）PC的抗蠕变性好，尺寸稳定性好；但内应力不易消除。 (5）PC高温下遇水易降解，成型时要求水分含量在0.02％以下。 (6）制品易开裂。在成型前，PC树脂必须进行充分干燥。干燥方法可采用沸腾床干燥(温度120～130℃，时间1～2h)、真空干燥(温度110℃，真空度96kPa以上、时间10～25h)、热风循环干燥(温度120～130℃，时间6h以上)。为防止干燥后的树脂重新吸湿，应将其置于90℃的保温箱内，随用随取，不宜久存。成型时料斗必须是密闭的，料斗中应设有加热装置，温度不低于100℃、对无保温装置的料斗，一次加料量最好少于半小时的用量，并要加盖盖严。 1.2 塑件相关参数的设计 1.2.1 注射温度的影响 PC塑料的大分子多呈无定形状态，大约215℃开始软化，225℃以上开始流动。和其它热塑性塑料相比，PC塑料不仅熔融温度高，而且熔融后的熔体粘度也较高，熔体粘度对温度的敏感性比剪切速率大。一般对于低于260℃的料温，由于其熔体粘度过高，制品易出现不足，波纹等缺陷，故在成型中较少采用，而大都选用270～320℃之间，在此范围内的熔体粘度适中，适合于大部份制品的成型。 PC塑料在正常加工温度范围内有很好 的热稳定性，在300℃温度下长时间停留于料筒内基本不分解 ，熔体粘度变化也很小，由于这一特性使其在成型过程中可以多次反复使用。 注射温度对PC塑料产品的性能有着重要的影响，在280℃～300℃之间，PC塑料成型前后的分子量变化较小，实验证明，除了伸长率有所下降外，冲击强度，拉伸强度和弯曲强度等项性能指标均有较高的值，同时产品有良好的外观和光亮的表面。过高的料温，如超过340℃时，PC塑料将会出现分解，产品颜色变深，表面出现银丝、暗条、黑点、气泡等缺陷，同时物理机械性能也显著下降。另外，含氮化合物的存在也会使分解加速，需予以注意。 1.3 塑件原料的分析 1.3.1 PC塑料的干燥　 该种材质对微量的水分极为敏感, 极易吸咐水分，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。为了使注塑制品达到最佳效果，减少降解的可能性，PC/ABS在成型加工前必须进行干燥，使材料含水量降至0.04%以下，最好在0.02%以下，以提高加工稳定性和机械性能。一般地用电热鼓风烘箱在90~110 ℃,预干燥4～6小时，可以达到所需要的含水率。但最长累积干燥时间不能超过48小时，否则材料有降解变色的可能。 1.3.2注射温度 PC成型温度低较, 加工成型性好,热变形温度在115 ℃左右, 采用合适的加工温度, 可以减少或消除表面凹痕, 同时也可以减少缩孔。成型温度设定以确保阻燃PC充分塑化为基准，应尽量使用低温区域，以防止材料降解。成型温度增加会明显地降低阻燃PC/ABS的粘度，增加树脂的流动性，因而，使流动距离变长。原则上，当使用建议的成型温度上限时，应使熔胶滞留时间尽可能短，避免降解的产生。因此PC成型温度一般为230~270℃。 1.3.3注射压力 PC在注射时采用中等的注射压力，一般为80~150MPa。 对小型、构造简单、厚度大的制件可以用较低的注射压力。PC树脂的表现黏度强烈地依赖于剪切速率，因此模具设计中大都采用点浇口形式。 1.3.4注射速度 较快的注塑速度，一般会使流程加长，适合充填薄壁制品，并形成较好的表面光洁度，但过快的注塑速度会产生强剪切导致材料降解。而慢速注塑速度可以帮助避免浇口白晕、喷射痕和流痕等缺陷。此手机保护壳为薄壁制品，宜采用中等注射速度，将摩擦热降至最小；采用多级注射，以确保充填顺畅和制品外观。　 1.3.5模具温度　 模具温度模具温度控制对决定最终制件的充填程度、外观、残余应力是非常重要的。PC的成型温度相对较高, 模具温度也相对较高。一般调节模温为模具温度：50~100℃。较高的模具温度，往往会产生良好的流动、较高的熔接线强度、较小的产品内应力，但成型周期会延长。若模具温度比建议的低，就会导致高内应力并损坏制件的最佳性能。就制件表面和循环周期而言，模具温度为建议温度范围的中间值时，可望得到较好的结果。 1.4 体积及质量计算 1.4.1 体积的计算 对笔套面积进行计算，如图1.1所示： 图1.1 手机后盖图纸 已知：=125.5mm =123.5mm =7mm =6mm =62.5mm =60.5mm =8.5/2mm =4/2mm =3.75/2mm =0.71mm =5.32mm =1.42mm 体积为： (1-1) 从而总体体积为：V=9344.07 查表《塑料模设计手册之二》表1.4可知abs塑料的密度为ρ=1.20g/cm³ 1.4.2 质量及面积的计算 （1） 单个塑件质量： M=ρV=1.209344.07g=11.213g (1-2) （2）在分型面上面的投影面积为S投影=7881.1mm2 （3）曲面的整体表面积：S总=8986.324 （4）平均厚度为： (1-3) 图1.2手机后盖三维图 第二章 型腔数目的确定 一次注射只能生产一件塑件的模具称为单型腔模具；一次注射能生产两件或两件以上塑件的模具称为多型腔模具。与多型腔模具相比较，单型腔模具具有塑件的形状和尺寸一致性好、成型的工艺条件容易控制、模具结构简单紧凑、模具制造成本低、制造周期短等特点。但是，在大批量生产的情况下，多型腔模具应是更为合适的形式，它可以提高生产效率，降低塑件的整体成本。 在多型腔模具的实际设计中，确定型腔数目的方法一般有两种。一种方法是首先确定注射机的型号，再根据注射机的技术参数和塑件的技术经济要求，计算出要求选取型腔的数目；另一种方法是先根据生产效率的要求和塑件的精度要求确定型腔的数目，然后再选取择注射机或对现有的注射机进行校核。现在，计算塑件的总体积和总质量： 塑件总体积： 塑件总体质量： 图2.1 凹模型腔排布 第三章 成型零部件的设计 3.1 型腔尺寸的计算 表3.1 公式表 型腔径向尺寸 型芯径向尺寸 型腔深度公式 型芯高度公式 其中 修正系数x=1/2～2/3，即当塑件尺寸较大、精度要求低时取小值，反之取大值。 ——型腔的径向工作尺寸 ——塑件的径向图样尺寸 ——收缩率的平均值，查表得PC成型收缩率:0.5～0.7%。 △——塑件尺寸公差 δZ——型腔制造公差，当制件尺寸为中小、级别精度要求较高时，可取 在这里公差等级选MT3级，修正系数x取0.75。 （1）型腔径向尺寸计算 利用公式 (3-1) （2）型腔深度计算 利用公式 (3-2) 3.2 型芯尺寸的计算 塑件壁厚为2mm，通过分析塑件可知，模具包含大型芯2个，圆柱形小型芯4个，螺纹型芯3个，圆柱形凸台小型芯2个。 （1） 大型芯径向尺寸计算 利用公式 (3-3) （2）侧抽小型芯径向尺寸计算 （3） 型芯高度的计算 利用公式 (3-4) 第四章 注射机的选择 注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考以下几个有关因素： （1）塑件的尺寸精度； （2）模具制造成本； （3）注塑成型的生产效益； （4）模具制造难度。 由于手机保护壳要求的精度并不高，但有一定的配合要求，为了同时兼顾生产效率和成本，根据塑件图样及产量等要求确定型腔数目为一模两腔。 查《模具设计与制造简明手册》，可初选注射机型号为：SZ-68-40。其主要的技术规格如下表。 表4.1 注射机主要技术规格 螺杆（柱塞）直径mm Φ26 模板行程mm 40 注射容量cm3 53 喷嘴 球半径mm 18 注射压力Mpa 160 孔直径mm Φ4 锁模力KN 400 定位孔直径mm 最大注射面积cm3 500 顶 出 中心孔径mm 模具厚度mm 最大 240 两 侧 孔径mm Ф40 最小 130 孔距mm 280 第五章 注射机的校核 5.1注射机注射容量校核 塑件成形所需的注射总量应小于所选注射机的注射容量。注射容量以容积（cm3）表示时，塑件体积（包括浇注系统）应小于注射机的注射容量，其关系按下式校核 V件≤0.8V注 （5-1） 式中： V件　—塑件与浇注系统的体积（cm3）; V注 —注射机注射容量（cm3）; 0.8 —最大注射容量利用系数。 根据生产经验，注塑机注塑PBT-G30塑料时，其每次注射量仅达标准注射量的75％。为了提高制件质量及尺寸稳定，表面光泽、色调的均匀，选定注射量为标定注射量的60％。此时流道凝料的体积未知，根据经验可按塑件质量的0.6倍进行估算，则注射量为: V注=58cm3 35.8816<0.8×58=46.4 所以注射机注射容量完全满足要求。 5.2注射机锁模力校核 模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定锁模力， p腔F≤P锁 （5-2） 式中 p腔 — 模具型腔压力，一般取40～50Mpa； F — 塑件与浇注系统分型面上的投影面积（mm2）; P锁 — 注射机额定锁模力（N）。 在这个设计中 p腔 = 40 Mpa F =7881.1mm2 （一模二腔估算取最大值） P锁 = 400 kN p腔F = 40×106×7881.1×10-6 = 315.244(kN)<400(kN) 所以注射机的锁模力也满足要求。 5.3注射机注射压力校核 塑件所需的注射压力应小于或等于注射机的额定注射压力， p成 ≤ P注 （5-3） p成 — 塑件成型所需的注射压力（Mpa）， P注 — 所选注射机的额定注射压力(Mpa)。 在这个设计中，所需的注射压力通常选用80~100MPa，由于塑件精度为一般精度，PC的流动性比较好,.故在设计中我们选用p成 =90MPa. p成 = 90 MPa P注 = 160MPa 显然，80<130，因此注射压力也满要求。 5.4注射机模具厚度校核 模具闭合时的厚度应在注射机动、定模板的最大闭合高度和最小闭合高度之间，其关系按下式校核 H最小＜H模＜H最大 （5-4） 式中 H最小 — 注射机所允许的最小模具厚度（mm）； H模 — 模具闭合厚度（mm）； H最大 — 注射机所允许的最大模具厚度（mm）。 在这个设计中 H最小 = 130mm H模 = 232 mm H最大 = 240 mm 显然，130<232<240 所以注射机模具厚度也满足要求。 5.5注射机最大开模行程校核 塑件所需的开模距应小于注射机的最大开模行程。对在液压机械联合锁模的立式、卧式注射机上使用的一般浇口模具，注塑机的开模行程是有限制的，取出制件所需要的开模距离必须小于注塑机的最大开模距离。依据所设计的模具是三板式双分型面侧抽芯注塑模具（带点浇口的注塑模具）开模距离必须满足： H1+H2 +a+5～10mm ≤ s （5-5） 式中 H1 —脱模距离（mm）； H2 — 塑件高度（包括浇注系统）（mm）； a — 定模板与中间板之间的分开距离（mm)； S — 注射机最大开模行程（mm）。 在这个设计中 H1 =50mm H2 =25mm a =120mm S =460mm H1+H2 +a+10=58+60+120+10=248mm 显然，248<460 因此，注射机模板行程也满足要求。 至此注射机型号确定，选择SZ-68-40; 第六章 分型面的选择 6.1 分形面的形式 分型面的形式与塑件几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件、浇口形式等有关，我们常见的形式有如下五种：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、阶梯分型面、曲线分型面。 6.2 分型面的选择 分型面的设计在注射模的设计中占有相当重要的位置，分型面的设计可以对塑件的质量、模具的整体结构、工艺操作的难易程度及模具的制造等都有很大的影响。 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、操作工艺等多种要素的影响。因此选择分型面时应综合分析比较，所以要根据以下几条原则选择分型面： （1） 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。当已经初步确定塑件的分型方向后分型面应选在塑件外形最大轮廓处，即通过该方向上塑件的截面积最大，否则塑件无法从型腔中脱出； （2） 确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模。通常分型面的选择应尽可能使塑件在开模后留在动模一侧，这样有助于动模内设置的推出机构动作，否则在定模内设置推出机构往往会增加模具整体的复杂性； （3） 保证塑件的精度要求。与分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求较高，或同轴度要求较高的外形或内孔，为保证其精度，应尽可能设置在同一半模具型腔内。如果塑件上精度要求较高的成型表而被分型面分割，就有可能由于合模精度的影响引起形状和尺寸上不允许的偏差，塑件因达不到所需的精度要求而造成废品； （4） 满足塑件的外观质量要求。选择分型面时应避免对塑件的外观质量产生不利的影响，同时需考虑分型面处所产生的飞边是否容易修整清除，当然，在可能的情况下，应避免分型面处产生飞边； （5）便于模具加工制造。为了便于模具加工制造，应尽量选择平直分型面或易于加工的分型面； （6）对成型面积的影响。注射机一般都规定其相应模具所允许使用的最大成型面积及额定锁模力，注射成型过程中，当塑件(包括浇注系统)在合模分型面上的投影面积超过允许的最大成型面积时，将会出现涨模溢料现象，这时注射成型所需的合模力也会超过额定锁模力，因此为了可靠地锁模以避免涨模溢料现象的发生，选择分型面时应尽量减少塑件(型腔)在合模分型面上的投影面积； （7）对排气效果。分型面应尽量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； （8）对侧向抽芯的影响。当塑件需侧向抽芯时，为保证侧向型芯的放置容易及抽芯机构的动作顺利，选定分型面时，应以浅的侧向凹孔或短的侧向凸台作为抽芯方向，将较深的凹孔或较高的凸台放置在开合模方向，并尽量把侧向拍芯机构设置在动模一侧。 根据该塑料制品的形状特点及以上原则，采用二次分型，双分型面。该塑件总高为7mm ,主分型面为保护罩底部轮廓处，选用的是平直分型面。 第七章 浇注系统的设计 7.1 分流道的设计原则 浇注系统通常由主流道、分流道、浇口、冷料穴四个部分组成。其作用是使使熔体均匀充满型腔，并使注射压力有效地传送到型腔的各个部位，以获得形状完整、质量优良的塑件。浇注系统的设计是否适当，直接影响成形品的外观、物性、尺寸精度和成形周期。 浇注系统的设计基本原则： (1)分析塑料的成型性能，分析浇注系统对塑料熔体流动的影响以及在充模、保压补缩和倒流的各阶段中，型腔内塑料的温度、压力的变化情况，使设计出的浇注系统适应所用塑料的成型性能，保证塑件制品的质量； (2)有利于型腔中气体的排出； (3)避免塑料熔体直接冲击型芯或嵌件，以防其变形或移位； (4)尽量缩短流程和减少拐弯，减少熔体压力和热量的损失，保证充填压力和速度，减少塑料用量，提高熔接强度； (5)防止塑料制品的变形，设计时应注意由于冷却收缩的不均匀或多浇口进料、浇口收缩等原因引起制品的变形； (6)浇注系统在分型面上的投影面积应尽量小； (7)浇注系统的位置应尽量与模具的中心线对称； (8)浇口的去除、休整应方便，保证制品外观质量。 注射模的浇注系统是指塑料溶体从注射机喷嘴进入模具开始到型腔为止，所流经的通道。它的作用是将溶体平稳地引入模具型腔，并在填充和固化定型过程中，将型腔内气体顺利排出，且将压力传递到型腔的各个部位，以获得组织致密，外形清晰，表面光洁和尺寸稳定的塑件。 主流道是塑料熔融体进入模具型腔时最先经过的部位，是指从注射机喷嘴与模具接触处开始，到有分流道支线为止的一段料流通道，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。其形状为圆锥形，便于熔体顺利地向前流动，开模时主流道凝料又能顺利地拉出来，锥角通常取2°～4°，在此取3°。由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模板上，而是将它单独设计成主流道衬套(即是浇口套)镶入定模板内。 浇口套的计算: 进料口直径： D=d+(0.5～1)mm=4＋0.5＝4.5mm （6-1） 式中 d—注塑机喷嘴口直径。 球面凹坑半径： R=r+(1～2)mm=16+2＝18mm （6-2） 式中 r—注塑机喷嘴球头半径。 主流道长度L根据定模座板厚度确定，在能够实现成型的条件下尽量短，以减少压力损失和塑料耗量。通常L不能超过60mm ,本设计取L=49mm 。 主流道大端与分流道相接处又过度圆角，以减小料流转向时的阻力，其圆角半径取r=3mm 。 所选浇口套的立体图如图7.1所示： 图 7.1 浇口套 7.2 分流道的设计 分流道是使浇注系统的截面变化和熔体流动转向的过渡通道，其作用是是熔体改变流向，以平稳的流态均衡地分配到各个型腔，设计时应尽量减少熔体的热量损失与压力损失。 小型塑料制品的单腔模具一般不设置分流道，只有需要多浇口进料的大型制品或者多型腔模具才需要设置分流道。该塑件虽然是单腔模具成型，但是主流道设置在塑件顶部中间位置，而塑件形状尺寸较大，为了使塑料能同时均匀地充填到型腔的各个部位而利于塑件成型，采用采用“非”字状布置。 分流道是主流道的连接部分，介于主流道和浇口之间，起分流和转向作用。分流道必须在压力损失最小的情況下，将熔融塑胶以较快速度送到浇口处充模，因在截面积相等的条件下，正方形之周长最长，圆形最短。面积如太小，会降低塑料流速，延长充模时间，易造成产品缺料、烧焦、银线、缩水；如太大易积存过多气体，增加冷料，延长生产周期，降低生产效率。在多型腔的模具中分流道必不可少，而在单型腔的模具中，有时则可省去分流道。在分流道的设计时应考虑尽量减小在流道内的压力损失和尽可能避免体温度的降低，同时还要考虑减小流道的容积。 常用的流道截面形状有圆形、梯形、U形和六角形等。在流道设计中要减少在流道内压力损失，则希望流道的截面积大；要减少传热损失，又希望流道的表面积小，因此可用流截面积与周长的比值来表示流道的效率； 表7.1 浇道截面的比较 截面形状 热量损失 加工性能 流动阻力 最终效果 矩形 大 易 大 差 圆形 小 较难 小 好 梯形 较小 易 较小 一般 U形 较小 易 小 比较好 通过上表可知，圆形截面的效果最好，且热量损失小，考虑到对塑件要求较高，所以采用圆形的截面； 7.3 分流道的尺寸的设计 分流道的直径计算经验公式如下： (7-1) 式中 D------各级分流道的直径（mm） W------流经该分流道的熔体重量（g） L------流过熔体的分流道长度（mm） W=22.426 L=120mm 推出D=4.24mm，考虑到分浇道的最小直径，所以取D=4.8mm； 第八章 浇口的设计 浇口的基本作用是加速从分流道来的熔体，以便快速充满型腔。当熔体通过狭小的浇口时，剪切速率增高，摩擦生热使熔体的温度升高，结果是熔体的黏度降低，流动性变好，有利于填充型腔，获得外形清晰的制品。由于浇口小，所以总是首先凝固，能防止熔料倒流，便于流道凝料与制件分离。 一般情况下，浇口采用长度很短而截面很窄的小浇口。当熔融塑料通过狭小的浇口时，流速增高，并因摩擦使料温也增高，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，因而塑件内残余应力小，可减小塑件的变形和破裂。狭小的浇口便于浇道凝料与塑件的分离，便于修整塑件，成型周期较短。但是，浇口截面尺寸不能过小。过小的浇口，压力损失大，冷凝快、补给困难，会造成塑件缺料、缩孔等缺陷，甚至还会产生熔体破裂形成喷射现象，使塑件表面出现凹凸不平。 浇口的类型：直接浇口、中心浇口、侧浇口、环形浇口、轮辐式浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏式浇口。 浇口设计应遵循以下原则： (1)尽量缩短熔体流动路程； (2)浇口位置应能减少熔接痕并提高熔接强度； (3)浇口位置应能避免熔体喷射和熔体破裂现象而引起的制品缺陷； (4)浇口位置应考虑高分子取向对制品的影响； (5)浇口位置应有利于排气； (6)浇口开设在制件壁厚处有利于熔体流动和补缩； (7)防止料流将型芯或嵌件被挤压变形。 因为该模具为三板模，一模二腔，浇口采用点浇口的形式。这种浇口由于前后两端存在较大的压力差，可较大程度地增加塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热，从而导致熔体的表现粘度下降，流动性增加，有利于型腔的填充。该类浇口的优点是适应各种类型的零件，浇口的位置选择比较自由，且浇口痕迹不显著，这符合保护罩表面质量要求比较高的情况。 8.1浇口位置选择的仿真 图8.1 浇口位置仿真 图8.2 浇注分子流向仿真 8.2 直接浇口的直径设计 (8-1) (8-2) 式中 QG——浇口流率（/s）； DG——直接浇口直径（mm）； V——注射机的注射速率（g/s）； ——ABS塑料的密度（g/）； 由于我们所选注塑机为SZ-68-40，其注塑的速率V=61（g/s），PC塑料的密度为ρ=1.20g/cm³； 可以算出 QG=50.8（/s）、DG=2.2mm; 8.3 点浇口直径设计 (8-3) 式中 DpG——点浇口直径（mm）。 QG=50.8（/s） 可以算出：DpG=1.73mm; 第九章 冷却系统的设计 9.1 冷却系统设计原则 (1)尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡； (2)冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越均匀； (3)尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等； (4)浇口处加强冷却； (5)应降低进水与出水的温差； (6)合理选择冷却水道的形式； (7)合理确定冷却水管接头位置； (8)冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构发生干涉现象； (9)冷却水管进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏。 9.2 冷却系统的结构形式 根据塑料制品形状及其所需的冷却效果，冷却回路可分为直通式、圆周式、多级式、螺旋线式、喷射式、隔板式等，同时还可以互相配合，构成各种冷却回路。其基本形式有六种，我们这里选用的是简单流道式。 简单流道式即通过在模具上直接打孔，并通过以冷却水而进行冷却，是生产中最常用的一种形式。其结构如图9.1所示（图接下页）： 图9.1 冷却系统布置 9.3 冷却系统的计算 由塑料成型工艺及模具设计查阅可得，PC的单位质量成型时放出的热量为300KJ～400KJ/Kg。放出热量为58×1.20/1000×350KJ=24.36KJ,单位时间散发的热量为24.36KJ/3.8s=6.41W 其中，1/3的热量被凹模带走，2/3由型芯带去。 9.4冷却时间计算 为使模具表面温度均匀，型腔与冷却回路的分布状态也就是距离和间隔问题值得重视冷却回路通常按制件形状及所需温度分为直通式、圆周式、多级式、螺旋线式、涡旋式、平面U 形弯曲式、垂直U 形弯曲式、喷射式; 扩散管式、隔离板式; 挡板式又可按流量和回路数目分为直列冷却和并列冷却。按模具内是由《塑料模设计手册》，冷却时间依塑件种类、塑件壁厚而异，一般用下式计算： (9-1) 式中 ——最低冷却时间（s）； ——塑件平均壁厚（mm）； ——塑件平均热扩撒率（mm2/s）； ——模具平均温度（℃）； ——熔体平均温度（℃）； ——塑件脱模时平均温度（℃）。 式中 s=1.00mm 查模具手册表得 =50℃ =240℃ =35℃ =0.105 热扩散率的计算公式： (9-2) 式中 a----热扩散率（mm2/s）； ----塑料热导率 (W/m.K) ----塑料比热容(J/g.K) -----塑料密度kg/ 其中 =1.93W/mm.k =1.716KJ/Kg.K =1.2kg/cm^3 代入数据计算得： a=0.094/s =3.8s 由《塑料模设计手册》表1－4，取＝20s。 计算用水量的多少来确定孔径是否合适。 9.5 用水量M的计算 计算公式为： (9-3) 式中 Q1-----每次注射由冷却系统传去的热流量（W） M-----每一次注射所需的单位时间用水量（kgs） -----水的必定压热容J/kg。K ----水的入口温度（℃） -----水的出口温度（℃） =4179 - =10 Q1=24.36W M=0.058kgs 我们水道选择为直径8mm的，水流量为M=0.08kgs大于0.058kgs 表9.1 主要取值 温度℃ 0 20 40 60 80 Cp值 4221 4183 4179 4191 4199 表9.2 冷却水道在稳定紊流下的流速与流量 水管直径（mm） 最低流速（ms） 流量（min） 8 1.66 0.005 10 1.32 0.0062 12 1.10 0.0074 15 0.87 0.0092 9.6 成型周期计算 注塑成型周期涉及不止流道大小和直径，还有浇口的大小、运水、注塑机和注塑工艺等都有一定的关系，目前来说把因素考虑全的话，还没有比较科学的计算方法。 注射成型周期一般用下式计算： (9-4) 式中 Ti——冲模时间，由PROE计算总注塑质量（包括浇注系统）为 33.639g，查《塑料模设计手册》，取Ti=0.5s； Tn——保压时间，取24s； Tc——冷却时间；Tc=22s Tr——其余时间，包括脱模区间及开闭模时间，取Tr=50s。 代入数据计算得： T=96.5s 第十章 模具材料选择 10.1 模具满足工作条件要求 (1）耐磨性 坯料在模具型腔中塑性变性时，沿型腔表面既流动又滑动，使型腔表面与坯料间产生剧烈的摩擦，从而导致模具因磨损而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。 硬度是影响耐磨性的主要因素。一般情况下，模具零件的硬度越高，磨损量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性还与材料中碳化物的种类、数量、形态、大小及分布有关。 (2）强韧性 模具的工作条件大多十分恶劣，有些常承受较大的冲击负荷，从而导致脆性断裂。为防止模具零件在工作时突然脆断，模具要具有较高的强度和韧性。模具的韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及组织状态。 (3）疲劳断裂性能 模具工作过程中，在循环应力的长期作用下，往往导致疲劳断裂。其形式有小能量多次冲击疲劳断裂、拉伸疲劳断裂接触疲劳断裂及弯曲疲劳断裂。模具的疲劳断裂性能主要取