喜歡這套資料就充值下載吧。。。資源目錄里展示的都可在線預(yù)覽哦。。。下載后都有，，請放心下載，，文件全都包含在內(nèi)，，【有疑問咨詢QQ:1064457796 或 1304139763】
西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第38頁
前 言
在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的進(jìn)程中，模具的地位及其重要性日益被人們所認(rèn)識。模具工業(yè)作為進(jìn)入富裕社會的原動力之一，正推動著整個工業(yè)技術(shù)向前邁進(jìn)！
隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，以及通用塑料與工程塑料在強(qiáng)度和精度方面的不斷提高，塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷地擴(kuò)大。因此，塑料模具的設(shè)計(jì)與制造也顯得越來越重要，而注射模則是塑料模具中最常用的一種模具。本文即介紹了家用程控電話機(jī)聽筒的注射模具設(shè)計(jì)詳細(xì)過程。
在塑料原材料轉(zhuǎn)變?yōu)樗芰现萍某尚瓦^程中，塑料原材料的選用，成型設(shè)備的選擇，成型模具的設(shè)計(jì)與制造和成型工藝的制定等是塑料制件生產(chǎn)的四大環(huán)節(jié)，而主要的環(huán)節(jié)集中在成型工藝的正確制定和塑料模具的設(shè)計(jì)這兩個方面。本說明書比較詳細(xì)地介紹了家用程控電話機(jī)聽筒的注射模具設(shè)計(jì)整個過程，內(nèi)容涉及產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、三維造型，原材料的選擇與成型工藝性分析，注射機(jī)的選擇，模具結(jié)構(gòu)及成型零部件的設(shè)計(jì)，模架等標(biāo)準(zhǔn)件的選擇，溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及模具主要零部件的加工工藝過程等方面。
近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)向縱深發(fā)展并向各個領(lǐng)域不斷滲透，越來越多的現(xiàn)代塑料生產(chǎn)企業(yè)都在加大力度應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法改進(jìn)塑料注射成型模具的設(shè)計(jì)、制造，以提高加工質(zhì)量，降低成本，縮短開發(fā)周期，增加產(chǎn)品的競爭能力。因此使用CAD/CAE/CAM來進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，對模具和塑件質(zhì)量都有很大的提高，更好地改善了產(chǎn)品的性能，提高了生產(chǎn)效率。本次設(shè)計(jì)就充分利用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，包括塑件結(jié)構(gòu)和外型的設(shè)計(jì)、塑件分析、凸凹模設(shè)計(jì)、模架等標(biāo)準(zhǔn)件選擇，都是通過Unigraphics V18.0完成的，大大提高了模具設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。
由于本人水平有限，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，加上時間倉促，設(shè)計(jì)中肯定有錯誤和欠妥之處，懇請讀者批評指正.
第一章 概 論
1.1 塑料模具的特點(diǎn)與發(fā)展趨勢
1.1.1塑料模具的重要性
模具在現(xiàn)代生產(chǎn)中，是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備，它以其特定的形狀通過一定的方式使原材料成型。塑料模是指用于成型塑料制品的模具，它是型腔模的一種類型，其地位與重要性正日益被人們所認(rèn)識。
隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，以及通用塑料與工程塑料在強(qiáng)度和精度方面的不斷提高，塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷地擴(kuò)大，如：家用電器、儀器儀表、建筑器材、汽車工業(yè)、日用五金等眾多領(lǐng)域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。由于在工業(yè)產(chǎn)品中，一個設(shè)計(jì)合理的塑件往往能代替多個傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)件，加上利用工程塑料特有的性質(zhì)，可以一次成型非常復(fù)雜的形狀，并且還能設(shè)計(jì)成卡裝結(jié)構(gòu)，成倍地減少整個產(chǎn)品中的各種緊固件，大大地降低了金屬材料消耗量和加工及裝配工時，因此，近年來工業(yè)產(chǎn)品塑料化的趨勢不斷上升。
注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法。該方法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料，制得的塑料制品數(shù)量之大是其它成型方法望塵莫及的。由于注塑成型加工不僅產(chǎn)量多，而且適用于多種原料，能夠成批、連續(xù)地生產(chǎn)，并且具有固定的尺寸，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動化、高速化，因此具有極高的經(jīng)濟(jì)效益。
隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，塑料模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中發(fā)揮著越來越重要的作用。
1.1.2塑料模具的特點(diǎn)
熱塑性塑料注射模的特點(diǎn)是由塑料原材料的特性所決定的，最主要的有兩點(diǎn)：一是注射時塑料熔體的充模流動特性，二是模腔內(nèi)塑料冷卻固化時的收縮行為，這兩點(diǎn)決定了注射模的特殊性和設(shè)計(jì)難度。由于塑料熔體屬于粘彈體，熔體流動過程粘度隨剪切應(yīng)力、剪切速率而變化，流動過程中大分子沿流動方向產(chǎn)生定向；冷卻固化過程中塑料的收縮非常復(fù)雜，模腔內(nèi)各部位、各方向收縮率不同，不同種類、牌號的塑料收縮率有很大差異?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，設(shè)計(jì)注塑模首先要充分了解所加工的塑料原材料的特性，使設(shè)計(jì)的模具合理適用，并可在設(shè)計(jì)中有效利用塑料特性，如點(diǎn)澆口模具用于塑料鉸鏈制品。
塑料注射成型模具主要用于成型熱塑性塑料制件，近年來在熱固性塑料的成型中也得到了日趨廣泛的應(yīng)用。由于塑料注射成型模具的適用性比較廣，而且用這種方法成型塑料制件的內(nèi)在和外觀質(zhì)量均較好，生產(chǎn)效率特別高，所以塑料注射模具已日益引起人們的重視。
1.1.3塑料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢
在現(xiàn)代塑料制件的生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具是必不可少的三項(xiàng)重要因素，尤其是塑料模具對實(shí)現(xiàn)塑料加工工藝要求、滿足塑料制件的使用要求、降低塑料制件的成本起著重要的作用。從塑料模的設(shè)計(jì)、制造及模具的材料等方面考慮，塑料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢可以簡單地歸納為以下幾個方面：
1、 模具的標(biāo)準(zhǔn)化
為了適應(yīng)大規(guī)模成批生產(chǎn)塑料成型模具和縮短模具制造周期的需要，模具的標(biāo)準(zhǔn)化工作十分重要，目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度只達(dá)到了20%。注射模方面關(guān)于模具零件、模具技術(shù)條件和標(biāo)準(zhǔn)模架等已經(jīng)制定了一些國家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)。當(dāng)前的任務(wù)是重點(diǎn)研究開發(fā)熱流道標(biāo)準(zhǔn)元件和模具溫控標(biāo)準(zhǔn)裝置；精密標(biāo)準(zhǔn)模架，精密導(dǎo)向件系列；標(biāo)準(zhǔn)模板及模具標(biāo)準(zhǔn)件的先進(jìn)技術(shù)和等向性標(biāo)準(zhǔn)化模塊等。
2、 加強(qiáng)理論研究
隨著塑料制件的大型化和復(fù)雜化，模具的重量達(dá)到數(shù)噸甚至十多噸，這樣大的模具，若只憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，往往會因設(shè)計(jì)不當(dāng)而造成模具報廢，大量的資金被浪費(fèi)，所以大型模具還是要向理論設(shè)計(jì)方面發(fā)展，如模板剛度、強(qiáng)度的計(jì)算和充型流動理論的建立。
3、 塑料制件的精密化、微型化和超大型化
為了滿足各種工業(yè)產(chǎn)品的使用要求，塑料成型技術(shù)正朝著精密化、微型化和超大型化等方面發(fā)展。精密注射成型是能將塑料制件尺寸公差保持在0.01～0.001㎜之內(nèi)的成型工藝方法，其制件主要用于電子、儀表工業(yè)。微型化的塑料制件要求在微型的設(shè)備上生產(chǎn)。目前，德國已經(jīng)研究出注射量只有0.1g的微型注射機(jī)，而法國有注射量為17萬g的超大型注射機(jī)，合模力為150MN；美國和日本也有較先進(jìn)的注射機(jī)。目前，國產(chǎn)注射機(jī)的注射量也已達(dá)3.5萬g，合模力為80MN。
4、 新材料、新技術(shù)、新工藝的研制、開發(fā)和應(yīng)用
隨著塑料成型技術(shù)的不斷發(fā)展，模具新材料、模具加工新技術(shù)和模具新工藝方面的開發(fā)已成為當(dāng)前模具工業(yè)生產(chǎn)和科研的主要任務(wù)之一。十多年來，國內(nèi)外在塑料成型行業(yè)和改進(jìn)模具設(shè)計(jì)與制造方面投入了大量的資金和研究力量，取的了許多成果。例如：材料方面有預(yù)硬鋼、馬氏體時效鋼、耐腐蝕鋼等，模具加工技術(shù)方面有廣泛應(yīng)用仿形加工、電加工、數(shù)控加工及微機(jī)控制加工等；另外，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)也進(jìn)入了實(shí)用階段。
1.2注射模設(shè)計(jì)要求與程序
1.2.1基本要求與注意事項(xiàng)
1． 合理地選擇模具結(jié)構(gòu)
2． 正確地確定模具成型零件的尺寸
3． 設(shè)計(jì)的模具應(yīng)當(dāng)制造方便
4． 充分考慮塑件設(shè)計(jì)特色，盡量減少后加工
5． 設(shè)計(jì)的模具應(yīng)當(dāng)效率高、安全可靠
6． 模具零件應(yīng)耐磨耐用
7． 模具結(jié)構(gòu)要適應(yīng)塑料的成型特性
1.2.2設(shè)計(jì)程序
1. 調(diào)研、消化原始資料
收集整理有關(guān)制件圖設(shè)計(jì)、成型工藝、成型設(shè)備、機(jī)械加工、特種工藝等有關(guān)資料以備設(shè)計(jì)模具時使用。
消化塑料制件圖，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求，如：塑件的原材料表面形狀、顏色與透明度、使用性能與要求；塑件的幾何結(jié)構(gòu)、斜度、鑲件等情況；熔接痕、縮孔等成型缺陷出現(xiàn)的可能與允許程度；澆口、頂桿等可以設(shè)置的部位；有無涂裝、電鍍、膠接、鉆孔等后加工等，此類情況對塑件設(shè)計(jì)均有相應(yīng)要求。選擇塑件精度最高的尺寸進(jìn)行分析，查看估計(jì)成型公差是否低于塑件的允許公差，能否成型出符合要求的制件。若發(fā)現(xiàn)問題，可對塑件圖紙?zhí)岢鲂薷囊庖姟?
分析工藝資料，了解所用塑料的物化性能、成型特性以及工藝參數(shù)，如材料與制件必須的強(qiáng)度、剛度、彈性；所用塑件的結(jié)晶性、流動性、熱穩(wěn)定性；材料的密度、粘度特性、比熱容、收縮率、熱變形溫度以及成型溫度、成型壓力、成型周期等。并注意收集如彈性模量E、摩擦因素f、泊松比μ等與模具設(shè)計(jì)計(jì)算有關(guān)的資料與參數(shù)。
2. 選擇成型設(shè)備
模具與設(shè)備必須配套使用，因?yàn)槎鄶?shù)情況下都是根據(jù)成型設(shè)備的種類來進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，為此，在設(shè)計(jì)模具之前，首先要選擇好成型設(shè)備，這就需要了解各種成型設(shè)備的規(guī)格、性能與特點(diǎn)。以注塑機(jī)來說，如注射容量、鎖模壓力、注射壓力、模具安裝尺寸、頂出方式與距離、噴嘴直徑與噴嘴球面半徑、定位孔尺寸、模具最小與最大厚度、模板行程等，都將影響到模具的結(jié)構(gòu)尺寸與成型能力。同時還應(yīng)初估模具外型尺寸，判斷模具能否在所選的注射機(jī)上安裝與使用。
3. 擬定模具結(jié)構(gòu)方案
理想的模具結(jié)構(gòu)應(yīng)能充分發(fā)揮成型設(shè)備的能力（如合理的行腔數(shù)目和自動化水平等），在絕對可靠的條件下使模具本身的工作最大限度地滿足塑件的工藝技術(shù)要求（如塑件的幾何形狀、尺寸精度、表面光潔度等）和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)要求（成本低、效率高、使用壽命長、節(jié)省勞動力等），由于影響因素很多，可先從以下方面做起：
（1） 塑件成型 按塑件形狀結(jié)構(gòu)合理確定其成型位置，因成型位置在很大程度上影響模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性；
（2） 型腔布局 根據(jù)塑件的形狀大小、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸精度、批量大小以及模具制造的難易、成本的高低等確定行腔的數(shù)量與排列方式；
（3） 選擇分型面 分型面的位置要有利于模具加工、排氣、脫氣、脫模、塑件的表面質(zhì)量及工藝操作等；
（4） 確定澆注系統(tǒng) 包括主流道、分流道、冷料穴、澆口的形狀、大小和位置，排氣方法、排氣槽的位置與尺寸大小等；
（5） 選擇脫模的方式 考慮開模、分型的方法與循序，拉料桿、推桿、推管、推板等脫摸零件的組合方式，合模導(dǎo)向與復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)置以及側(cè)向分行與抽芯機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì)；
（6） 模溫調(diào)節(jié) 模溫的測量方法，冷卻水道的形狀、尺寸與位置，特別是與模腔壁間的距離及位置關(guān)系；
（7） 確定主要零件的結(jié)構(gòu)與尺寸 考慮成型與安裝的需要及制造與裝配的可能，根據(jù)所選材料，通過理論計(jì)算或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定型腔、型芯、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、推桿、滑塊等主要零件的結(jié)構(gòu)與尺寸以及安裝、固定、定位、導(dǎo)向等方法；
（8） 支承與聯(lián)接 如何將模具的各個組成部分通過支承塊、模板、銷釘、螺釘?shù)戎С信c連接零件，按照使用與設(shè)計(jì)要求組合成一體，獲得模具的總體結(jié)構(gòu)。
結(jié)構(gòu)方案的擬定，是設(shè)計(jì)工作的基本環(huán)節(jié)。它既是設(shè)計(jì)者的構(gòu)思過程，也是設(shè)計(jì)對象的胚胎，設(shè)計(jì)者應(yīng)將其結(jié)果用簡圖和文字加以描繪與記錄，作為方案設(shè)計(jì)的依據(jù)與基礎(chǔ)。
４．方案的討論與論證
擬定初步方案時，應(yīng)廣開思路，多想一些辦法，隨后廣泛征求意見，進(jìn)行分析論證與權(quán)衡，選出最合理的方案。
５．繪制模具裝配草圖
總裝配圖的設(shè)計(jì)過程比較復(fù)雜，應(yīng)先從畫草圖著手，經(jīng)過認(rèn)真的思考、討論與修改，使其逐步完善，方能最后完成。草圖設(shè)計(jì)過程是“邊設(shè)計(jì)、邊繪圖、邊修改”的過程，不能指望所有的結(jié)構(gòu)尺寸與數(shù)據(jù)一下就能定的合適，所以在設(shè)計(jì)過程中往往需反復(fù)多次修改。其基本做法就是將初步擬定的結(jié)構(gòu)方案在圖紙上具體化，最好是用坐標(biāo)紙，盡量采用1:1的比例，先從行腔開始，由里向外，主視圖與俯視圖同時進(jìn)行：
① 型腔與型芯的結(jié)構(gòu)；
② 澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式；
③ 分型面及分型脫模機(jī)構(gòu)；
④ 合模導(dǎo)向與復(fù)位機(jī)構(gòu)；
⑤ 冷卻或加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式與部位；
⑥ 安裝、支承、連接、定位等零件的結(jié)構(gòu)、數(shù)量及安裝位置；
⑦ 確定裝配圖的圖紙幅面、繪圖比例、視圖數(shù)量布置及方式。
６. 繪制模具裝配圖
繪制模具裝配圖時應(yīng)注意做到以下幾點(diǎn)：
① 認(rèn)真、細(xì)致、干凈、整潔地將修改已就的機(jī)構(gòu)草圖，按標(biāo)準(zhǔn)畫在正式圖紙上。將原草圖中不細(xì)不全的部分在正式圖上補(bǔ)細(xì)補(bǔ)全；
② 標(biāo)注技術(shù)要求和使用說明，包括某些系統(tǒng)的性能要求（如頂出機(jī)構(gòu)、側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)等），裝配工藝要求（如裝配后分型面的貼合間隙的大小、上下面的平行度、需由裝配確定的尺寸要求等），使用與裝拆注意事項(xiàng)以及檢驗(yàn)、試模、維修、保管等，達(dá)到要求；
③ 全面檢查，糾正設(shè)計(jì)或繪圖過程中可能出現(xiàn)的差錯與遺漏。
７. 繪制零件圖
繪制零件圖時應(yīng)注意做到以下幾點(diǎn)：
① 凡需自制的零件都應(yīng)畫出單獨(dú)的零件圖；
② 圖形盡可能按１∶１的比例畫出，但允許放大或縮小。要做到視圖選擇合理，投影正確，布置得當(dāng)；
③ 統(tǒng)一考慮尺寸、公差形位公差、表面粗糙度的標(biāo)準(zhǔn)方法與位置，避免擁擠與干涉，做到正確、完整、有序，可將用得最多的一種粗糙度以“其余”的形式標(biāo)于圖紙的右上角；
④ 零件圖的編號應(yīng)與裝配圖中的序號一致，便于查對；
⑤ 標(biāo)注技術(shù)要求，填寫標(biāo)題欄；
⑥ 自行校對，以防差錯。
８. 編寫設(shè)計(jì)說明書
第二章 聽筒注射模具設(shè)計(jì)過程
2.1塑件分析
本次設(shè)計(jì)中的產(chǎn)品零件是家用程控電話機(jī)聽筒。隨著生活水平的提高和制造技術(shù)的發(fā)展，人們對產(chǎn)品的要求也越來越高，不僅僅滿足于功能，還越來越注重其外型的新穎和美觀。本人設(shè)計(jì)的電話聽筒即是采用UG造型開發(fā)的流線型新款產(chǎn)品，聽筒三維造型圖如圖1所示。
圖1. 聽筒三維模型
此聽筒的設(shè)計(jì)綜合考慮了其功能性和外形美觀性，其功能實(shí)用，外型美觀，手感舒適，符合市場潮流。
聽筒分為上殼（圖2）和下殼（圖3），相比較而言，上殼的結(jié)構(gòu)比較簡單，壁厚為1.5㎜。在上殼的內(nèi)壁兩端設(shè)有用于裝配的側(cè)凹，設(shè)計(jì)模具時應(yīng)考慮其開模時的抽芯問題。下殼壁厚為2.5㎜，內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外型曲面都比較復(fù)雜。下殼內(nèi)兩端外側(cè)設(shè)有用于上、下殼配合的卡鉤，內(nèi)部有用于安裝標(biāo)準(zhǔn)件接線頭和楊聲器的結(jié)構(gòu)，其尺寸都有一定的精度要求。聽筒屬于小型塑件，其外表面粗糙度有較高的要求，達(dá)Ra0.4以上，內(nèi)表面無特別要求。塑件注射成型后，要對其表面進(jìn)行噴涂處理，以達(dá)到一定的光度和
圖2. 聽筒上殼模型
圖3. 聽筒下殼模型
亮度，從而滿足美觀設(shè)計(jì)的需要。根據(jù)聽筒的功用，要求塑件有一定的耐麿性和耐熱、耐寒性，并且尺寸相對穩(wěn)定。
綜合以上分析，取聽筒的尺寸精度為4級（SJ1372-78），外表面粗糙度為Ｒ0.4，內(nèi)表面Ra1.6。
本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品三維造型及其模具的設(shè)計(jì)是利用Unigraphics V18.0軟件完成的。通過計(jì)算機(jī)對產(chǎn)品三維模型的分析，可得到產(chǎn)品的如下相關(guān)信息：上殼的體積為15.53㎝3，質(zhì)量為16.16ｇ，開模方向投影面積為9.55㎝2；下殼的體積為38.18㎝3，質(zhì)量為39.70ｇ，開模方向投影面積為95.5㎝2。
電話機(jī)的生產(chǎn)屬于較大批量的生產(chǎn)，但其造型設(shè)計(jì)及其模具設(shè)計(jì)與制造成本仍占產(chǎn)品價格的較大比例。因此，聽筒的設(shè)計(jì)應(yīng)在考慮其使用要求和外觀質(zhì)量等要求的前提下，盡量降低設(shè)計(jì)與制造成本。
2.2塑件材料的成型特性與工藝參數(shù)
綜合分析后，選用聽筒材料為乳白色的ABS。
2.2.1ABS基本特性
ABS，即苯乙烯－丁二烯－丙烯腈共聚物，它是由三種單體聚合而成的非結(jié)晶型高聚物，具有三種組合物的綜合性能，且無毒、無味，塑件成型后有較好的光澤。ABS的密度為1.02～1.05ｇ/㎝3。
ABS有極好的抗沖擊強(qiáng)度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機(jī)鹽、堿、酸類對ABS幾乎無影響，在酮、醛、酯、氯代烴中會溶解或形成乳濁液，不溶于大部分分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化膨脹。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化學(xué)藥品的侵蝕會引起應(yīng)力開裂。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。其缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70℃左右，熱變形溫度為93℃左右。耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。
根據(jù)ABS中組分之間的比例不同，其性能也有差異，從而適應(yīng)各種不同的應(yīng)用。根據(jù)應(yīng)用不同可分為超高沖擊型、高沖擊型、中沖擊型、低沖擊型和耐熱型等。
2.2.2 ABS主要用途
ABS在機(jī)械工業(yè)上用來制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機(jī)外殼、儀表殼、儀表盤、水箱外殼、蓄電池槽、冷藏庫和冰箱襯里等。汽車工業(yè)上用ABS制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導(dǎo)管、加熱器等，還有用ABS夾層板制小轎車車身。ABS還可以用來制作水表殼、紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具、電子琴及收音機(jī)殼體、食品包裝容器、農(nóng)藥噴霧器及家具等。
2.2.3 ABS成型特點(diǎn)
ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在50～60度，要求塑件光澤和耐熱時，應(yīng)控制在60～80度。
ABS的主要性能指標(biāo)見表1
表1. ABS主要技術(shù)指標(biāo)和工藝參數(shù)
密度ｇ／㎝3
1.02～1.16
注射機(jī)類型
螺桿式
比容㎝3／ｇ
0.86～0.98
預(yù)熱
和干燥
溫度℃
80～95
吸水率％
0.2～0.4
時間ｈ
4～5
收縮率％
0.4～0.7
料簡
溫度
℃
后段
150～170
熔點(diǎn)℃
130～160
中段
165～180
熱變形
溫度℃
0.45MPa
90～108
前段
180～200
1.8MPa
83～103
噴嘴溫度℃
170～180
抗拉屈服強(qiáng)度MPa
50
模具溫度℃
50～80
拉伸彈性模量MPa
1.8×103
注射壓力MPa
60～100
彎曲強(qiáng)度MPa
80
成
型
時
間S
高壓時間
0～5
硬度HB
9.7
保壓時間
15～30
后
處
理
方法
紅外線、烘箱
冷卻時間
15～30
溫度℃
70
成型周期
40～70
時間ｈ
2～4
螺桿轉(zhuǎn)速r/min
0.4～0.7
2.3成型設(shè)備的選擇
在設(shè)計(jì)模具時，首先應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)備選擇合適的注射機(jī)。初選注射機(jī)的主要依據(jù)是成型所需的注射容量，因此，必須計(jì)算出塑件的體積或質(zhì)量，初步確定型腔數(shù)目以及澆注系統(tǒng)的體積。
2.3.1型腔數(shù)量及排列方式
模具中的型腔數(shù)目的確定是一項(xiàng)綜合項(xiàng)目，首先要考慮的是制品的精度要求，模具制造費(fèi)用等因素。
電話聽筒分為上殼和下殼兩部分，最主要的要求是外型美觀，表面光潔，色澤均勻。綜合考慮各因素，這一類塑件的成型多半采用一模兩件，在一次注射中完成上殼和下殼的同時成型，即一次注射動作可得到一個完整的聽筒產(chǎn)品。這樣設(shè)計(jì)的主要目的是保證上殼和下殼的成型工藝條件相同，從而保證上、下殼在色澤上均勻一致，在產(chǎn)量上也可以相匹配。
綜上所述，初步確定型腔數(shù)為2。
為了避免塑件尺寸的差異、應(yīng)力形成及脫模等問題，型腔布局采用平衡式，其特點(diǎn)是從主流道到各型腔澆口的分流道的長度、截面形狀及尺寸均對應(yīng)相同，可實(shí)現(xiàn)均衡進(jìn)料和同時充滿型腔的目地。
2.3.2注射容量的的估計(jì)計(jì)算
由前面分析知，上下殼的總體積為Ｖ總＝Ｖ1＋Ｖ2＝15.53＋38.18＝53.71（㎝3）,總質(zhì)量Ｍ總＝Ｍ1＋Ｍ2＝16.16＋39.70＝55.86ｇ。另外，估計(jì)澆注系統(tǒng)凝料體積約為10㎝3 ，即初步估計(jì)成型所需注射總量約為64㎝3 。
2.3.3注射機(jī)的選定及其技術(shù)參數(shù)
為了保證注射質(zhì)量和充分發(fā)揮設(shè)備的功能，根據(jù)注射模一次成型的塑料體積（塑件與流道凝料之和）應(yīng)在注射機(jī)理論注射量的10％～80％之間，并結(jié)合塑件尺寸大小、型腔數(shù)量及其布局，查《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》表2－40，可初選注射機(jī)型號為：XS－ZY－250。其主要的技術(shù)規(guī)格見表2.
表2.XS－ZY－250型注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
螺桿直徑mm
Φ50
模板行程mm
350
注射容量cm3
250
噴嘴
球半徑mm
18
注射壓力MPa
130
孔直徑mm
Φ4
鎖模力KN
1800
定位孔直徑mm
Ф1250+0.06
最大注射面積cm3
500
頂出
中心孔徑mm
模具厚度
mm
最大
350
兩
側(cè)
孔徑mm
Ф40
最小
250
孔距mm
280
2.4分型面和排氣槽的設(shè)計(jì)
在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，必須合理地選擇分型面，并恰當(dāng)?shù)匕磁排艢獠邸?
2.4.1分型面的設(shè)計(jì)
將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，這些可以分離部分的接觸表面分開時能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng)成型時又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為模具的分型面。分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)和模具的制造工藝有密切的關(guān)系，并且直接影響著塑料熔體的充填特性及塑件的脫模，因此，分型面的選擇是注射模設(shè)計(jì)中的一個關(guān)鍵。
如何選擇分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜，比如說要考慮塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件的位置、形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等，因此，在選擇分型面時一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)基本原則：
①.分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處
②.確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模
③.保證塑件的精度要求
④.滿足塑件的外觀質(zhì)量要求
⑤.便于模具的加工制造
⑥.盡量減小塑件在合模平面上的投影面積
⑦.應(yīng)有利于排氣
⑧.保證側(cè)向型芯的放置容易及抽芯機(jī)構(gòu)的動作順利
以上闡述的是選擇分型面時的一般原則，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，不可能全部滿足上面所述的原則，一般應(yīng)抓住主要矛盾，在次前提下確定合理的分型面。
對聽筒的模具設(shè)計(jì)來講，因?yàn)槁犕采稀⑾職そY(jié)構(gòu)及曲面的特殊性，決定了其分型面的選擇只能是在殼體邊緣的最大截面處，分型面為圓弧形的曲面分型面，且上殼的模具分型面與下殼的模具分型面彎曲方向相反。分型面的形狀見凸模和凹模圖。
2.4.2排氣槽設(shè)計(jì)
從某種角度而言，注塑模也是一種置換裝置。即塑料熔體注入模腔同時，必須置換出型腔內(nèi)空氣和從物料中逸出的揮發(fā)性氣體。排氣系統(tǒng)是注塑模具設(shè)計(jì)的重要組成部分。
由于塑件的體積不大，且屬于薄壁件，型腔不深，分型面較長，頂桿和小型芯有較多，故不需另外增設(shè)排氣槽，利用分型面、頂桿以及小型芯等的配合間隙排氣即可，其間隙約為0.03mm，試模后若排氣不順則可另外增設(shè)排氣槽。
2.5澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注射機(jī)噴嘴射出后到達(dá)型腔之前在模具內(nèi)流經(jīng)的通道。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注射模具設(shè)計(jì)中最重要的問題之一，它對于獲得優(yōu)良性能和理想外觀的塑料制件以及最佳的成型效率有直接影響，是模具設(shè)計(jì)工作者十分重視的技術(shù)問題。
澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理不僅對塑件性能、結(jié)構(gòu)、尺寸、內(nèi)外在質(zhì)量等影響很大，而且還與塑件所用塑料的利用率、成型生產(chǎn)效率等相關(guān)，因此，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)能使沖模過程快而有序，壓力損失小，熱量散失少，排氣條件好，且凝料易于與制品分離或切除。
2.5.1主流道的設(shè)計(jì)
主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具相接觸的部位開始，到分流道為止的塑料熔體的流動通道。其截面成圓錐形，錐角為ａ＝2°～4°，為避免產(chǎn)生湍流或渦流，且使凝料容易脫模，對ＡＢＳ塑料來說，?。幔?°是合適的。流道表面粗糙度為Ｒa＜0.8μｍ；主流道入口直徑ｄ大于噴嘴直徑ｄ1大約1㎜左右，根據(jù)所選的注射
圖4.主流道（澆口套）
機(jī)噴嘴直徑為4㎜，則ｄ＝4＋1＝5㎜。為了使注射時噴嘴與流道口貼合良好不產(chǎn)生熔體反噴，取入口凹球面半徑Ｒ比噴嘴球面半徑Ｒ1大約2㎜，即R＝18＋2＝20㎜。主流道大端直徑為D＝d＋2Ltgａ/2＝5＋2×30×tg3/2＝6.5㎜，大端口圓角ｒ取2㎜。主流道形狀和尺寸如上圖4所示。
2.5.2分流道的設(shè)計(jì)
分流道是熔料從主流道進(jìn)入型腔前的過渡部分，其設(shè)計(jì)要求是塑料熔體在流動中壓力和熱量損失盡量最小，同時使流道中的塑料盡量少。
分流道的設(shè)計(jì)，從壓力傳遞角度考慮，要求有較大的流道截面積，從散熱少考慮應(yīng)有小的比表面S。由理論分析可知，圓形截面分流道最理想，但其加工工藝性不佳，成本高，在生產(chǎn)實(shí)際中不常使用。梯形截面分流道容易加工，且塑料熔體的熱量散失及流動阻力均不大，綜合考慮，選用梯形截面的分流道，截面尺寸可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。
B＝0.2654
式中 B——梯形的大底邊長度（㎜）
ｍ——塑件的質(zhì)量（ｇ）
ｌ——分流道的長度（㎜）
H——梯形的高度（㎜）
圖5.分流道截面形狀
所以B＝0.2654××＝4.576㎜，H＝2B／3＝3.05㎜， 根據(jù)ABS塑料的流動性、澆口形式及成型工藝要求，將估算結(jié)果圓整后，取H＝4㎜，B＝6㎜，R＝2㎜，ａ＝10°，Rａ＝1.6μm。分流道截面形狀和尺寸見圖5。
2.5.3澆口的設(shè)計(jì)
澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道。它的位置、形狀及尺寸對塑件的性能和質(zhì)量有著決定性的影響。澆口尺寸經(jīng)常要通過試模，按成型情況酌情修正。
（1）.澆口的形式與尺寸
電話聽筒要求外型美觀，表面處處光潔，不能留有澆口痕跡。因此，根據(jù)聽筒的外形特征及結(jié)構(gòu)形式，并結(jié)合其所用塑料的成型工藝特性，選用潛伏式澆口較為合適。它是點(diǎn)澆口在特殊場合下的一種應(yīng)用形式，具備點(diǎn)澆口的一切優(yōu)點(diǎn)。潛伏式澆口潛入分型面的一側(cè)，沿斜向進(jìn)入型腔。這樣在開模時，不僅能自動剪斷澆口，而且其位置可設(shè)在背面隱蔽處，使制品外表面無澆口痕跡。采用潛伏式澆口的模具結(jié)構(gòu)，還可將三板式簡化為兩板式模具。
澆口形狀及尺寸見圖6。
（2）.澆口位置的選擇
模具設(shè)計(jì)時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，初步試模之后有時還需修改澆口尺寸。澆口的位置對塑件的成型性能及成型質(zhì)量影響較大。其位置的確定，需要根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)工藝及特征、成型質(zhì)量和技術(shù)要求，并綜合分析塑料熔體在模內(nèi)的流動特性、成型條件等因素。
此設(shè)計(jì)中的聽筒上下殼均為薄壁殼體塑件，由于采用的是一模兩件成型，綜合分析后，可將澆口設(shè)在上下殼的對稱中心線上。由于上殼的體積遠(yuǎn)小于下殼的，故為了達(dá)到澆口位置的平衡，加工澆口時可將下殼的澆口做的比上殼的澆口略大0.2㎜，經(jīng)多次試模后再修正
圖6.潛伏澆口
圖7.冷料穴
2.5.4冷料穴的設(shè)計(jì)
冷料穴的作用是容納冷料，并在開模時將主流道和分流道的冷凝料勾住，使其保留在動模一側(cè)，便于脫模。根據(jù)設(shè)計(jì)塑件時所選用的材料ＡＢＳ性能，設(shè)計(jì)帶凝料推桿的倒錐形冷料穴，這樣，在凝料被推出后不需人工取出而能自動脫落，其結(jié)構(gòu)形式及尺寸如圖7所示。
2.6成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算
所謂成型零件，指的是模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件，它包括凹模、凸模、型芯、鑲塊以及各種成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，承受塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(fā)生磨擦，因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度。此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。
設(shè)計(jì)成型零件時，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。
2.6.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1). 凹模的設(shè)計(jì)
凹模是成型塑件外表面的成型零件。分析聽筒的上下殼，其外部結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，只是有較多的曲面，考慮各方面因素，采用整體嵌入式凹模，它能節(jié)約優(yōu)質(zhì)模具鋼，嵌入模板后有足夠的強(qiáng)度與剛度，使用可靠且置換方便。
(2). 凸模和型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凸模和型芯都是用來成型塑料制品的內(nèi)表面的成型零件。對于聽筒的上下殼來講，它們的結(jié)構(gòu)有所不同，因此其凸模和型芯結(jié)構(gòu)也不同。在此，分別對上下殼進(jìn)行分析。
對于聽筒的上殼來說，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較簡單。它有兩個帶盲孔的圓柱形凸臺，其成型需要用型芯跟推管一起共同完成。
對于聽筒的下殼來說，其內(nèi)部也有三個帶盲孔圓臺，其成型零件與上殼的基本相同。因此，設(shè)計(jì)方法也相同。
不論是聽筒的上殼還是下殼，其凸模的總體結(jié)構(gòu)均采用組合式。
對于聽筒內(nèi)部的多處凸起，則可通過數(shù)控銑或或電火花在凸模上加工出相應(yīng)的孔或槽來成型。
(3). 成型零件鋼材的選用
選用鋼種時，應(yīng)按塑件制品生產(chǎn)批量、塑料品種及塑件精度與表面質(zhì)量要求來確定。對本設(shè)計(jì)來說，凹模和凸模均采用40Cr， 型芯與鑲件采用T10A，零件熱處理到HRC42-54。
2.6.2成型零件的工作尺寸計(jì)算
成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接用來構(gòu)成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸(包括矩形和異形零件的長和寬)，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸等。影響塑料制品的形狀和尺寸精度的因素有：塑件收縮率，成型零件的制造誤差，成型零件的磨損以及模具安裝配合的誤差等。
對于小型塑件來說，成型模具的制造誤差是主要影響因素，而對于大塑件，成型收縮率則是主要影響因素。經(jīng)分析知，電話機(jī)的聽筒與電話機(jī)的面板之間無嚴(yán)格的配合要求，只是它的上下殼之間有一定的配合要求，其里面的局部結(jié)構(gòu)之間的位置有一定的要求，因此取塑件精度為4級(SJ1372-78)，查手冊知對應(yīng)的模具精度應(yīng)為IT8(GB1800-79)。
（1）.型腔和型芯工作尺寸的計(jì)算
①.型腔徑向尺寸和橫向尺寸
聽筒的上殼壁厚為1.5㎜，下殼壁厚為2.5㎜，并且上下殼的頭尾尺寸不一樣。聽筒上殼大小端的徑向尺寸為46㎜(44.5㎜)，40㎜(38.5㎜)，而下殼大小端的徑向尺寸為46㎜(44㎜)，40㎜(38㎜)。跟據(jù)塑件的精度等級查得其上下殼公差值都為：△大＝0.28㎜，△小＝0.26㎜。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式(ＬＭ) ＋δ0＝［(1+Ｓ平)Ｌｓ－Ｘ△］＋0δ，因?yàn)槁犕彩怯肁BS材料注射成型的，因此取塑件的平均收縮率Ｓ平＝[（0.4＋0.7）／2]﹪＝0.55﹪。另外，聽筒的尺寸較小，所以取δ＝△／3，Ｘ跟據(jù)具體的尺寸查相關(guān)的手冊。下面進(jìn)行計(jì)算。
大端：(ＬＭ) ＋δ0＝［(1+0.55﹪)×46－0.70×0.28］＋00.093
＝46.057＋00.093㎜
小端：(ＬＭ) ＋δ0＝［(1+0.55﹪)×40－0.70×0.26］＋00.087
＝40.038＋00.087㎜
現(xiàn)在分析聽筒上下殼的橫向尺寸，它們分別為200（198.5）㎜，200（198）㎜，查手冊得公差值為△＝0.74㎜。其它定義同上。所以(ＬＭ) ＋δ0＝［(1+0.55﹪)×200－0.56×0.74］＋00.247
＝200.686＋00.247㎜
②. 型芯徑向尺寸和橫向尺寸
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式(ｌＭ) －δ0＝［(1+Ｓ平)ｌｓ－Ｘ△］－δ0，一些相關(guān)參數(shù)的選擇定義如上。由于聽筒上下殼的出殼尺寸大小不一樣，因此，有多個尺寸計(jì)算。首先計(jì)算徑向尺寸。
大端（分為上下殼）：
(ｌＭ) －δ0＝［(1+0.55﹪)×44.5－0.70×0.28］－00.093
＝44.548－00.093㎜
(ｌＭ) －δ0＝［(1+0.55﹪)×44－0.70×0.28］－00.093
＝44.046－00.093㎜
小端（分為上下殼）：
(ｌＭ) －δ0＝［(1+0.55﹪)×38.5－0.70×0.26］－00.087
＝38.529－00.087㎜
(ｌＭ) －δ0＝［(1+0.55﹪)×38－0.70×0.26］－00.087
＝38.027－00.087㎜
橫向尺寸（分為上下殼）：
(ｌＭ) －δ0＝［(1+0.55﹪)×198.5－0.56×0.74］－00.247
＝199.177－00.247㎜
(ｌＭ) －δ0＝［(1+0.55﹪)×198－0.56×0.74］－00.247
＝198.675－00.247㎜
（2）.型腔深度尺寸和型芯高度尺寸
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式(ＨＭ)＋δ0＝［(1+Ｓ平)ｈｓ＋X△］＋0δ
(ｈＭ)－δ0＝［(1+Ｓ平)Ｈｓ＋X△］－δ0
上殼：
(ＨＭ)＋δ0＝［(1+0.55﹪)×8＋0.63×0.16］＋00.053
＝8.145＋00.053㎜
(ｈＭ)－δ0＝［(1+0.55﹪)×6.5＋0.63×0.16］－00.053
＝6.637－00.053㎜
下殼（包括大端和中間部分）：
(ＨＭ)＋δ0＝［(1+0.55﹪)×27＋0.60×0.24］＋00.08
＝27.293＋00.08㎜,
(ｈＭ)－δ0＝［(1+0.55﹪)×25＋0.60×0.24］－00.080
＝25.282－00.080㎜
(ＨＭ)＋δ0＝［(1+0.55﹪)×34.5＋0.60×0.26］＋00.087
＝34.846＋00.087㎜
(ｈＭ)－δ0＝［(1+0.55﹪)×32.5＋0.60×0.26］－00.087
＝32.835－00.087㎜
(ＨＭ)＋δ0＝［(1+0.55﹪)×8＋0.63×0.16］＋00.053
＝8.145＋00.053㎜,
(ｈＭ)－δ0＝［(1+0.55﹪)×6＋0.63×0.14］－00.047
＝6.121－00.047㎜
(ＨＭ) ＋δ0＝［(1+0.55﹪)×24.5＋0.60×0.24］＋00.080
＝24.779＋00.087㎜,
(ｈＭ)－δ0＝［(1+0.55﹪)×22.5＋0.60×0.22］－00.073
＝22.756－00.073㎜
(ＨＭ)＋δ0＝［(1+0.55﹪)×18＋0.63×0.20］＋00.067
＝18.225＋00.067㎜,
(ｈＭ)－δ0＝［(1+0.55﹪)×16＋0.63×0.20］－00.067
＝16.214－00.067㎜
（3）.中心距尺寸（包括上下殼）
可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：(CＭ) ±δ／2＝(1+Ｓ平)Cｓ±δ／2，
其中δ＝△／3。
上殼：CＭ1?。?1+0.55﹪)×64±0.107／2
＝64.352±0.054㎜
CＭ2 ＝(1+0.55﹪)×186±0.25／2
＝187.023±0.123㎜
下殼：CＭ1?。?1+0.55﹪)×50±0.093／2
＝50.275±0.047㎜
CＭ2 ＝(1+0.55﹪)×185±0.25／2
＝186.018±0.123㎜
（4）.下殼型芯內(nèi)凸臺或中心線到側(cè)壁的距離
可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算：ｌＭ＝［(1+Ｓ平)ｌ－δｃ/4］±△／2，
其中δｃ＝△／6。
ｌＭ＝［(1+0.55﹪) ×100－0.073／4］±0.44／2
＝100.532±0.22㎜
根據(jù)以上的大概計(jì)算，再對模具尺寸的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行規(guī)范化，其對應(yīng)的具體值如下：
上殼成型零件工作尺寸
計(jì)算結(jié)果
規(guī)范化
計(jì)算結(jié)果
規(guī)范化
46.057＋00.093
46.1
199.177－00.247
199.1
40.038＋00.087
40.1
8.145＋00.053
8.1
200.686＋00.247
200.9
6.637－00.053
6.6
44.548－00.093
44.5
64.352±0.054
64.35±0.054
38.529－00.087
38.5
187.02±0.123
187.02±0.123
下殼成型零件工作尺寸
計(jì)算結(jié)果
規(guī)范化
計(jì)算結(jié)果
規(guī)范化
46.057＋00.093
46.1
32.835－00.087
32.8
40.038＋00.087
40.1
8.145＋00.053
8.1
200.686＋00.247
200.9
6.121－00.047
6.1
44.046－00.093
44.0
24.779＋00.087
24.8
38.027－00.087
38.0
22.756－00.073
22.7
198.675－00.247
198.6
18.225＋00.067
18.2
27.293＋00.08
27.3
16.214－00.067
16.2
25.282－00.080
25.2
50.27±0.047
50.28±0.047
34.846＋00.087
34.9
186.0±0.123
186.02±0.123
100.53±0.22
100.53±0.22
其主要尺寸的標(biāo)注情況見零件圖。
2.6.3模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算
塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，如果型腔側(cè)壁和底板厚度過小，可能因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形，導(dǎo)致溢料和出現(xiàn)飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。因此，應(yīng)通過強(qiáng)度和剛度計(jì)算來確定型腔壁厚。
模具型腔壁厚的計(jì)算，應(yīng)以熔體充滿型腔的瞬間產(chǎn)生的最大壓力為準(zhǔn)。理論分析和生產(chǎn)實(shí)踐表明，大尺寸的模具型腔，剛度不足是主要矛盾，型腔壁厚應(yīng)以滿足剛度條件為準(zhǔn)；而對于小尺寸的模具型腔，在發(fā)生大的彈性變形前，其內(nèi)應(yīng)力往往超過了模具材料的許用應(yīng)力，因此強(qiáng)度不夠是主要矛盾，設(shè)計(jì)型腔壁厚應(yīng)以強(qiáng)度條件為準(zhǔn)。經(jīng)分析，聽筒的上下殼的型腔屬于小尺寸模具型腔，因此，該項(xiàng)計(jì)算以強(qiáng)度條件為準(zhǔn)。由于話筒的型腔為不規(guī)則型腔，因此，在計(jì)算中，把它簡化為規(guī)則的矩形型腔進(jìn)行大概的計(jì)算。
（1）.按強(qiáng)度條件計(jì)算
整體式矩形型腔側(cè)壁厚度S為
S＝（3Pｈ2／［σ］）1／2＝1.73ｈ（P／［σ］）1／2
型腔底板厚度T為
T＝（Pｂ2／2［σ］）1／2＝0.716ｈ（P／［σ］）1／2
式中：P——模腔內(nèi)最大熔體壓力（N／㎜2）
ｂ——矩形型腔矩邊長度（㎜）
?。郐遥荨＞邚?qiáng)度計(jì)算的許用應(yīng)力（N／㎜2）
ｈ——型腔深度（㎜）
圖8.上殼凸模
在這里，取P＝50N／㎜2，ｂ＝46㎜，［σ］＝160 N／㎜2
則 S＝1.73×30×（50／160）1／2＝29.01㎜
T＝0.716×46×（50／160）1／2＝18.25㎜
經(jīng)圓整后，取S＝30㎜，T＝20㎜。
（2）.按剛度條件來校核型腔側(cè)壁厚度S和底板厚度T
S＝（ｃPｈ4／Φ1E［δ］）1／3＝ｈ（ｃPｈ／Φ1E［δ］）1／3
T＝（ｃ’Pｂ4／E［δ］）1／3＝ｂ（ｃ’Pｂ4／E［δ］）1／3
式中ｃ＝3（ｌ4／ｈ4）／［2（ｌ4／ｈ4）＋96］，ｈ＝30㎜，
Φ1＝0.6，E＝2.1×105N／㎜2，［δ］＝1.498㎜
代入相關(guān)數(shù)據(jù)得：S＝6.79㎜﹤30㎜， T＝2.77㎜﹤20 ㎜。
所以剛度滿足要求。
設(shè)計(jì)出的凸模和凹模見圖8、圖9和圖10。
圖9.下殼凸模
圖10.下殼凹模
2.6.4模架的選取
模架的選取應(yīng)綜合考慮型腔的大小與布置、澆口形式、凸凹模結(jié)構(gòu)形式、推出機(jī)構(gòu)形式、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等方面，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)模架。在本次設(shè)計(jì)中，模具設(shè)計(jì)成一模兩腔，采用潛伏式澆口，利用斜滑塊內(nèi)外抽芯。另外，采用推桿和推管推出。綜合以上分析，查相關(guān)手冊GB／T12556，初步確定選用模架型號為：A2－355400－35－Z1，其中A板為63㎜，B板為40㎜，C板為100㎜。B×L為355×400。
在UG軟件中，通過Moldwizard進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時選用的模架實(shí)體模型如圖11所示。
圖11.設(shè)計(jì)中選用的標(biāo)準(zhǔn)模架
2.7合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動定模或上下模合模時，正確定位和導(dǎo)向的零件。導(dǎo)向具有如下功能：
① 定位作用：模具閉合后，保證動定模或上下模位正確，保證型腔的形狀和尺寸精確；導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和調(diào)整。
② 導(dǎo)向作用：合模時，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動定模或上下模準(zhǔn)確閉合，避免型芯先進(jìn)入型腔造成成型零件損壞。
③ 承受一定的側(cè)向壓力：塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或者由于成型設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)向壓力，以保證模具的正常工作。
在此設(shè)計(jì)中，采用的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為帶頭導(dǎo)柱與帶頭導(dǎo)套的配合導(dǎo)向。導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長度應(yīng)比凸模端面的高度高出8～12㎜，在此次設(shè)計(jì)中取10㎜，以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔。導(dǎo)柱的前端做成錐臺形，以使導(dǎo)柱順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔。所選的導(dǎo)柱導(dǎo)套材料為Ｔ8鋼，淬硬后硬度為50～55ＨＲＣ。導(dǎo)柱中心到模具邊緣距離通常為導(dǎo)柱直徑的1～1.5倍，在此次設(shè)計(jì)中取1倍。導(dǎo)柱固定端與模板之間采用H7/m6的過渡配合；導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分采用H8／f7間隙配合。結(jié)合所選模架，確定導(dǎo)柱、導(dǎo)套結(jié)構(gòu)與尺寸如圖12、圖13所示。
圖12.導(dǎo)柱
圖13.導(dǎo)套
2.8側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)簡稱為側(cè)抽機(jī)構(gòu)，用來成型塑件外側(cè)凸起、凹槽和孔以及殼體制品的局部凸起、凹槽和盲孔。因?yàn)橛袀?cè)抽機(jī)構(gòu)的注射模，其可動零件多，動作復(fù)雜，因此，側(cè)抽機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)以可靠、簡單、靈活和高效為準(zhǔn)。
2.8.1確定抽芯形式與結(jié)構(gòu)
由前面分析可知，聽筒上殼兩端內(nèi)側(cè)有用來與下殼相扣合用的局部凹槽，下殼的兩端外側(cè)各有與上殼相對應(yīng)的倒鉤，故需要設(shè)計(jì)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)才能完成塑件的成型。
電話機(jī)的生產(chǎn)屬于大批量的，故設(shè)計(jì)的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)應(yīng)首先考慮可靠耐磨，靈活方便。根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)形式、抽芯部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（抽芯距、抽芯成型面積等），綜合分析比較后，對于上殼，采用斜滑塊（斜頂桿）內(nèi)抽芯較為合適；對于下殼的外側(cè)抽芯，采用斜導(dǎo)柱抽芯和斜滑塊抽芯都可以，但在次模具結(jié)構(gòu)中，為使模具結(jié)構(gòu)簡單，便于
加工制造，采用與上殼相同的斜滑塊抽芯較合適。
2.8.2確定抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸
在確定斜滑塊結(jié)構(gòu)尺寸之前，應(yīng)了解其設(shè)計(jì)要點(diǎn)：
（1） 斜滑塊的導(dǎo)向斜角一般取5～15°，斜滑塊的推出高度必須小于導(dǎo)滑槽總長的2/3。
（2） 斜滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)的活動必須順利。
（3） 內(nèi)抽芯斜滑塊的端面不應(yīng)高于型芯端面，而應(yīng)在零件允許的情況下低于型芯端面0.05～0.10㎜。
對于話筒上殼，其內(nèi)側(cè)抽芯側(cè)凹深度為：大端5.7㎜，小端6.9㎜?？紤]安全系數(shù)后，確定抽芯距為：大端5.8㎜，小端7.0㎜，斜滑塊頂出距離與推桿相同，應(yīng)高于凸模端面一定距離，以下殼的設(shè)計(jì)為準(zhǔn)，取35㎜較合適。由此可計(jì)算出凸模導(dǎo)滑斜孔的最大斜角為ａ，即＝tg7.0／35＝11.3°，經(jīng)圓整為12°。為了制造方便，對于大端抽芯距為5.8㎜的斜滑塊斜角也取12°。話筒下殼兩端倒鉤深度為2.0㎜，故取抽芯距為3㎜，頂出距為35㎜，則＝tg 3／35＝4.9°，經(jīng)圓整后，取5°較為合適。
斜滑塊的三維實(shí)體見圖14。
2.9脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
注射完成后，塑件由于收縮產(chǎn)生包緊力會留在型芯上，這就需要設(shè)置脫模機(jī)構(gòu)。要可靠地脫模，讓固化的成型塑件完好的從模具中頂出，取決于脫模機(jī)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)。
在設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)時一般要綜合考慮以下選用原則：
①.盡可能讓塑件留在動模，使脫模機(jī)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)；
②.不損壞塑件，不因脫模而使塑件質(zhì)量不合格；
③.塑件被頂出位置應(yīng)盡量在塑件內(nèi)側(cè)，以免損傷塑件外觀；
④.脫模零件配合間隙合適，無溢料現(xiàn)象；
⑤.脫模零件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度；
⑥.脫模零件要工作可靠，運(yùn)動靈活，制造容易，配換方便。
另外，為實(shí)現(xiàn)注塑生產(chǎn)的自動化，必要時不但塑件要實(shí)現(xiàn)自動墜落，還要使?jié)沧⑾到y(tǒng)凝料能脫出并自動墜落。
塑件在成形時，由于有尺寸上的收縮，所以對模具的凸出部位有包緊力。而脫模機(jī)構(gòu)的負(fù)荷就是這種包緊力對脫模方向上形成的阻力。
2.9.1脫模力的計(jì)算
脫模力是注塑件從動模邊的主型芯上分離時所需施加的外力。通常包括型芯包緊力、真空吸力、粘附力和脫模機(jī)構(gòu)本身的運(yùn)動阻力。對大多數(shù)的塑件來說，對脫模力的精確計(jì)算和測量較為復(fù)雜，因此，只能通過簡單的估算法對聽筒上下殼的脫模力進(jìn)行分析計(jì)算，采用的經(jīng)驗(yàn)公式為Ｆｔ=ＡＰ(μcosａ-sinａ)，由于此設(shè)計(jì)中，所需的脫模力較小，其計(jì)算略。
2.9.2脫模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式
脫模機(jī)構(gòu)有很多種，簡單脫模機(jī)構(gòu)有推桿機(jī)構(gòu)、推管機(jī)構(gòu)、推件板機(jī)構(gòu)，及這些機(jī)構(gòu)的組合。困為推桿位置的設(shè)置有較大的自由度，因而用于推頂箱體等異型制品，以及塑件局部需較大脫模力的場合。而對于中心有孔的圓形套類塑件，通常都會選用推管機(jī)構(gòu)。因此，根據(jù)脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則，以及考慮聽筒上下殼的結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)中采用推桿和推管組合使用的脫模機(jī)構(gòu)。確定了脫模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式后，就要對推桿的位置以及采用的截面形狀進(jìn)行分析設(shè)置。
推桿的截面形狀有圓形、矩形或半圓的等。由于使用圓形推桿的地方，較容易達(dá)到推桿和模板或型芯上推桿孔的配合精度，另外，圓形推桿還具有減少運(yùn)動阻力、防止卡死現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)，損壞后還便于更換，且圓柱己有國家標(biāo)準(zhǔn)，更換也方便。因此，此次設(shè)計(jì)中我使用圓形截面的推桿。下面對推桿的位置進(jìn)行合理的設(shè)置。
推桿的位置分布得合理，塑件就不至于產(chǎn)生變形和被頂壞。一般把推桿設(shè)在脫模阻力大、塑件強(qiáng)度、剛度較大的地方，且推桿應(yīng)均勻布置。對于聽筒上殼來說，結(jié)構(gòu)比較簡單，而且兩側(cè)采用了斜滑塊內(nèi)抽芯，因此，只在聽筒中間部位設(shè)置兩個推桿，再在圓柱形凸臺處設(shè)置兩根推管即可完成脫模。而對于聽筒下殼來說，其結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜一些，因此，根據(jù)下殼的結(jié)構(gòu)形狀，可多設(shè)置一些推桿，共13根，再在圓柱凸臺處設(shè)置兩根推管。所用推桿的直徑均為Φ6㎜其示意圖見圖15：
圖15.下殼頂桿、推管布置位置
為了使生產(chǎn)過程中零件的更換方便，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般選取標(biāo)準(zhǔn)零件或通過標(biāo)準(zhǔn)零件加工的零件。根據(jù)脫模力的估算，以及選用的推桿推管數(shù)量，選用如下結(jié)構(gòu)尺寸的推桿推管。推桿和推管的材料為T8A（GB1298－77），整體淬火或工作段局部淬火到HRC50～55，表面粗糙度為0.8μm。
2.9.3脫模機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位
為了保證脫模機(jī)構(gòu)的在工作過程靈活、平穩(wěn)，每次合模后，推出元件能回到原來的位置，因此，還要設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位裝置。由于聽筒的上下殼的模具較大，因此，采用推板導(dǎo)柱固定在支承板上（兩根）。在推桿固定板上設(shè)有復(fù)位桿，一般為四根，均采用圓形截面，根據(jù)所選模架，取Φ20㎜的復(fù)位桿。
2.10溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
注射模的溫度對塑料熔體的充模流動、固化定型、生產(chǎn)效率及塑件的形狀和尺寸精度都有很重要的影響。注射模中設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過控制模具溫度，使注射成型具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率。因此，在此次設(shè)計(jì)中，對聽筒的上下殼進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是必要的。在設(shè)計(jì)時綜合考慮以下選用原則：
①.冷卻水道盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大；
②.冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等；
③.澆中處加強(qiáng)冷卻；
④.冷卻水道出入口溫差盡量小；
⑤.冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置；
此外，冷卻水道的設(shè)計(jì)還必須盡量避免接近塑件的熔接部位，以免產(chǎn)生熔接痕，降低塑件強(qiáng)度；冷卻水道要易于加工清理，一般水道直徑為8或10㎜左右；冷卻水道的設(shè)計(jì)要防止冷卻水的泄漏，凡是易漏的部位要加密封圈等。
2.10.1冷卻水道回路的布置
分析此模具，因?yàn)榘寄２捎玫氖钦w嵌入式的，且凹模較窄長，型腔較淺，而且塑件體積也較小，故對冷卻系統(tǒng)要求不是很高。綜上所述，冷卻水道設(shè)置成單層的即可，布置如圖16所示。根據(jù)凹模壁厚，設(shè)計(jì)水道孔徑為8㎜。對于嵌入式凹模，需要注意凹模與模板間的冷卻水道泄漏和管道加工精度。故此設(shè)計(jì)中采用延伸接頭，穿過模具直接連在嵌入凹模上。
圖16.冷卻水道示意圖
2.10.2冷卻時間的計(jì)算
在整個注塑周期中，冷卻時間占50﹪～80﹪，在保證塑件質(zhì)量的前提下，限制和縮短冷卻時間是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。因此冷卻時間的設(shè)計(jì)是重要的。所謂冷卻時間是指塑料熔體從充滿模具型腔起，到可以開模取出塑件為止的時間。對塑件壁厚相對流程較小的薄壁塑件，通常按塑件斷面的平均溫度來計(jì)算冷卻時間。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：
θ＝Ｈ2／π2ｋ＊㏑［8（ｔｃ－ｔｍ）／π2（ｔｘ－ｔｍ）］
式中 ｋ——塑料的熱擴(kuò)散系數(shù)（㎜2／s）；
H——塑件的厚度（㎜）；
ｔｃ——注射塑料熔體的初始溫度（℃）；
ｔｍ——模具溫度（℃）；
ｔｘ——塑件的平均脫模溫度（℃）；
查手冊取各參數(shù)的值如下：
ｋ＝0.10㎜2／s，ｔｃ＝220℃，ｔｍ＝60℃，ｔｘ＝6