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目錄
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
題目
液晶顯示器后殼注塑模具設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
專業(yè)名稱
模具設(shè)計(jì)與制造
指導(dǎo)教師
二0一一年五月二四日
學(xué) 號：2008301145
河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
液晶顯示器后殼注塑模具設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師：
專業(yè)名稱： 模具設(shè)計(jì)與制造
論文提交日期：
論文答辯日期：
論文評閱人：
目錄
摘要 1
第一章 引言 3
第二章 塑件成型工藝分析 4
2.1 產(chǎn)品開發(fā)依據(jù)用途清單 4
2.2 制品結(jié)構(gòu)和形狀的設(shè)計(jì) 4
2.3．制品材料選擇 6
2.3.1丙烯腈—丁二烯—苯乙烯三元共聚物（ABS） 6
2.3.2聚苯乙烯（PS） 7
2.3.3雙酚A型聚碳酸酯（PC） 8
2.4 注射工藝選擇 10
2.4.1 ABS塑料的干燥 10
2.4.2 注射壓力 11
2.4.3 注射速度 11
2.4.4模具溫度 11
2.4.5 料量控制 11
第三章 模具與注射機(jī)的關(guān)系 12
3.1 塑件的體積計(jì)算 12
3.2 注射機(jī)的選擇 12
第四章 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
4.1 分型面的選擇 14
4.2 確定型腔的數(shù)量及排列方式 15
第五章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17
5.1 主流道設(shè)計(jì) 17
5.2 澆口設(shè)計(jì) 19
第六章 斜頂 19
6.1 斜滑塊的組合形式 20
6.2 斜滑塊的導(dǎo)滑形式 20
第七章 成型零件的設(shè)計(jì) 21
7.1型腔徑向尺寸計(jì)算 21
7.2型芯外徑尺寸計(jì)算 22
7.3型腔深度尺寸計(jì)算 22
7.4型芯高度尺寸計(jì)算 22
第八章 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與模架的選用 23
8.1脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 23
8.2模架的選用 24
第九章 注射機(jī)工藝參數(shù)校核 25
9.1 注射壓力的校核 25
9.2 鎖模力的校核 25
9.3 模具厚度的校核 26
9.4 開模行程的校核 26
第十章 模具冷卻系統(tǒng) 27
第十一章 試模及模具維修 29
11.1 模具的安裝 29
11.2 試模 29
11.3 模具的維修 29
第十二章 結(jié)論 34
致謝 35
參考文獻(xiàn) 36
摘要
近年來在我國工業(yè)化快速推進(jìn)的同時(shí)，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位的模具工業(yè)也得到了迅速發(fā)展。統(tǒng)計(jì)顯示，1996至2001年，我國模具制造業(yè)的產(chǎn)值年均增長14%到15%。2001年我國模具總產(chǎn)值就已突破300多億元人民幣，排名躍居世界第四位。雖然近幾年來，我國模具工業(yè)的技術(shù)水平已取得了很大的進(jìn)步，但總體上與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備還很少，許多先進(jìn)的技術(shù)如ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ技術(shù)的普及率還不高，特別是大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)的發(fā)展需要。
此次的設(shè)計(jì)任務(wù)即顯示器后殼模具設(shè)計(jì)與塑料成型工藝，零件模型擺在面前，如何才能以最快的速度設(shè)計(jì)出模具來，并降低成本，首先應(yīng)考慮ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ技術(shù)如何才能在設(shè)計(jì)中發(fā)揮其主要優(yōu)勢，因此，我使用了強(qiáng)大的模具設(shè)計(jì)軟件——UG，在UG平臺上,建立產(chǎn)品的2D、3D模型，并對其模具設(shè)計(jì)！在此次設(shè)計(jì)中，主要用所學(xué)的注塑模設(shè)計(jì)，以及機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的知識，利用UG4.0軟件對塑件進(jìn)行了實(shí)體造型，對塑件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了工藝分析。明確了設(shè)計(jì)思路，確定了注射成型工藝過程并對各個(gè)具體部分進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和校核。如此設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)用可靠，保證了與其他部件的配合。最后用AUTOCAD繪制了一套模具裝配圖和零件圖。
本課題通過對顯示器后殼底板的注射模具設(shè)計(jì)，鞏固和深化了所學(xué)知識，取得了比較滿意的效果，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)意圖
In recent years the rapid advances in our country industrialization in the national economy, meanwhile, occupies an important place in the mold industry also have developed rapidly. Statistics show that in 1996 and 2001, the output value and mould industry average annual growth 14% to 15%. In 2001, China had breakthrough mold output more than 300 million yuan RMB, the ranking destinations in the world in terms of the fourth. Although in recent years, our country of mold industry technical level has made great progress, but in general and industrial developed countries still have larger gap. For example, precision machining equipment is very few, many advanced technologies such as CAD/CAE/CAM technology popularization rate is not high, especially large, precision, complex and long life mould cant satisfy the development needs of national economic sectors.
This design task of display shell mould design and after plastic molding process, parts ahead, how can model with the quickest speed design out of the mold, and reduce the cost, you should consider CAD/CAE/CAM technology in design how can play its main advantage, therefore, I use a powerful mold design software - UG, in UG platform, build the product's 2D, 3D model, and the mould design! In this design, the main injection molding design with what they have learned and mechanical design, use the knowledge of the respect such as UG4.0 software to the plastic parts for solid modeling, structure of the plastic parts the technological analysis. Clear the design ideas, determine the injection molding process and to each particular part of the detailed calculated and checked. So designed to ensure the structure, reliable mould work with other components ensures the cooperation. Finally using AUTOCAD painted a set of mold assembly drawing and detail drawings.
This topic through the shell of the display floor after injection mould design, strengthening and deepening the knowledge learnt, achieved satisfactory effect, achieve the expected design intent
第一章 引言
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)是大學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié),既是對學(xué)生學(xué)習(xí)、實(shí)踐與研究的全面總結(jié)，又是對學(xué)生素質(zhì)與能力的一次綜合檢驗(yàn)，還是學(xué)生畢業(yè)資格與學(xué)位資格認(rèn)證的重要依據(jù)。其目的有以下幾方面：
（1）培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和基本技能進(jìn)行分析與解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。
（2）培養(yǎng)學(xué)生收集、整理和分析各種資料的能力，全面提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力。
（3）提高學(xué)生設(shè)計(jì)、計(jì)算和繪圖的能力。提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)據(jù)處理的能力。
（4）全面提高學(xué)生綜合分析、總結(jié)提高、編制設(shè)計(jì)說明書及撰寫科技論文的能力。
（5）提高學(xué)生外語、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。
本次設(shè)計(jì)的題目是“顯示器后殼注塑模具設(shè)計(jì)”，其內(nèi)容為：
（1）學(xué)會觀察制品，判斷制件是否符合塑料件的成形條件（比如注意拔模斜度），還特別要留意制件影響開模的細(xì)部特征；
（2）研究制件的排位方式和進(jìn)澆方式，畫草圖確定模具的整體結(jié)構(gòu)，保證結(jié)構(gòu)能循環(huán)工作，穩(wěn)定可靠；
（3）在深入研究制件的基礎(chǔ)上確定開模的分型面，以及確定各鑲塊或滑塊、斜頂?shù)姆指蠲娼M或體積塊；
（4）對該樣品進(jìn)行測繪,并在測繪的基礎(chǔ)上對該產(chǎn)品進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和成型工藝分析
（5）用UG4.0按照上步的結(jié)果把模具核心的部分：凸凹模分割出來，接著分出各鑲塊、滑塊和斜頂；
（6）進(jìn)一步完善凸凹模和各細(xì)微結(jié)構(gòu)；
（7）調(diào)用EMX中適合的模架完成模架設(shè)計(jì)；
（8）在UG4.0中出模具轉(zhuǎn)配圖和模仁圖，以及對模架板塊需要再加工的各組件出工程圖；
（9）把UG4.0工程圖轉(zhuǎn)入AUTOCAD中進(jìn)行完善。
第二章 塑件成型工藝分析
2.1 產(chǎn)品開發(fā)依據(jù)用途清單
最大幾何尺寸：346.7X281.4X51.2mm
環(huán)境：室內(nèi)，使用溫度范圍0℃~60℃
無化學(xué)品接觸
抗沖擊要求：限定量從2m高度，0℃下摔下外殼不出現(xiàn)裂縫或者開裂特征
剛性要求：在4Kg負(fù)荷下無變形
電氣性能：電絕緣性好
外觀要求：部件美觀，外部光潔性一般
使用壽命：7年以上
根據(jù)上述使用要求可歸納產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求為制品材料需要具有一定的抗沖擊性并且由于是電子產(chǎn)品的外殼要有良好的電絕緣性，隨著數(shù)碼產(chǎn)品的大量普及價(jià)格也不斷下跌要求生產(chǎn)自動化程度高，成型周期短
生產(chǎn)自動化程度高、成型周期短，有較好電絕緣性。
2.2 制品結(jié)構(gòu)和形狀的設(shè)計(jì)
用UG4.0軟件進(jìn)行顯示器后殼的三維建模，三維實(shí)體模型更加直觀的表現(xiàn)了產(chǎn)品造型,可以從各個(gè)角度對模型進(jìn)行觀察，軟件可以測量并且還可以根據(jù)三維模型數(shù)據(jù)使用 UG4.0的CAE分析模塊--塑性顧問進(jìn)行熔體的充模仿真，可以驗(yàn)證模具結(jié)構(gòu)的正確性，制品如圖2.2
圖2.2: 顯示器后殼（用UG4.0設(shè)計(jì)完成的制品圖）
2.3．制品材料選擇
通用塑料如聚丙烯PP，聚乙烯PE，聚氯乙烯PVC具有應(yīng)用范圍廣、加工性能良好，價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，但由于其力學(xué)性能較差且成型收縮率較大不易成型尺寸穩(wěn)定的制品故不選用，以下拿三種常用典型材料比較選取。
2.3.1丙烯腈—丁二烯—苯乙烯三元共聚物（ABS）
ABS外觀上是淡黃色非晶態(tài)樹脂，不透明，密度與聚苯乙烯基本相同。ABS具有良好的綜合物理力學(xué)性能，耐熱，耐腐，耐油，耐磨、尺寸穩(wěn)定，加工性能優(yōu)良，它具有三種單體所賦予的優(yōu)點(diǎn)。其中丙烯腈賦予材料良好的剛性、硬度、耐油耐腐、良好的著色性和電鍍性；丁二烯賦予材料良好的韌性、耐寒性；苯乙烯賦予材料剛性、硬度、光澤性和良好的加工流動性。改變?nèi)M分的比例，可以調(diào)節(jié)材料性能。
ABS為無定形聚合物，無明顯熔點(diǎn)，熔融流動溫度不太高，隨所含三種單體比例不同，在160~190℃范圍即具有充分的流動性，且熱穩(wěn)定性較好，在約高于285℃時(shí)才出現(xiàn)分解現(xiàn)象，因此加工溫度范圍較寬。ABS熔體具有明顯的非牛頓性，提高成型壓力可以使熔體粘度明顯減小，粘度隨溫度升高也會明顯下降。ABS吸濕性稍大于聚苯乙烯，吸水率約在0.2%~0.45%之間，但由于熔體粘度不太高，故對于要求不高的制品，可以不經(jīng)干燥，但干燥可使制品具有更好的表面光澤并可改善內(nèi)在質(zhì)量。在80~90℃下干燥2~3h,可以滿足各種成型要求。ABS具有較小的成型收縮率，收縮率變化最大范圍約為0.3%~0.8%，在多數(shù)情況下，其變化小于該范圍。注塑是ABS塑料最重要的成型方法，可以采用柱塞式注塑機(jī)，但更長采用螺桿式注塑機(jī)，后者更適于形狀復(fù)雜制品、大型制品成型[5]。
2.3.2聚苯乙烯（PS）
聚苯乙烯是無色無臭的透明剛硬固體，制品擲地時(shí)有金屬般響鳴。聚苯乙烯透光率不低于80%，霧度約為3%，折射率較大，在1.59~1.60之間，具有特殊光亮性，但儲存時(shí)易泛黃。泛黃原因之一是單體純度不夠，特別是在含有微量元素時(shí)；二是聚合物在空氣中緩慢老化引起發(fā)黃。聚苯乙烯較輕，密度在1.04~1.065之間。
①力學(xué)性能 聚苯乙烯在熱塑性塑料中屬于典型的硬而脆塑料，拉伸、彎曲等常規(guī)力學(xué)性能皆高于聚烯烴，拉伸時(shí)無屈服現(xiàn)象。
②熱學(xué)性能 聚苯乙烯分子鏈雖是剛性鏈，但由于是無定形結(jié)構(gòu)，超過玻璃化溫度即開始軟化，軟化點(diǎn)僅95℃左右，許多力學(xué)性能都受到溫度升高的明顯影響。最高連續(xù)使用溫度僅60~80℃。120℃開始成為熔體，180℃后開始具有流動性，其熱穩(wěn)定性較好，超過300℃才開始分解，因此聚苯乙烯具有較高的成型加工區(qū)間。
③電性能 聚苯乙烯是非極性聚合物，具有頗為優(yōu)異的介電、電絕緣性能，由于吸濕性很小，電性能也不受環(huán)境濕度改變的影響。
加工工藝性
吸濕性很小，加工前一般不需要專門的干燥工序
成型溫度范圍較寬
收縮率及其變化范圍都很小，一般在0.2%~0.8%有利于成型出尺寸精度較高
和尺寸較穩(wěn)定的制品[5]
聚苯乙烯制品容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，并且在空氣中會緩慢老化引起發(fā)黃很顯然不適合選用
2.3.3雙酚A型聚碳酸酯（PC）
雙酚A型聚碳酸酯是無色或者微黃色透明的剛硬、堅(jiān)韌固體。
①力學(xué)性能
雙酚A型聚碳酸酯是典型的硬而韌聚合物，具有良好的綜合力學(xué)性能。拉伸、壓縮、彎曲強(qiáng)度均相當(dāng)于聚酰胺6、聚酰胺66，沖擊強(qiáng)度高于所有脂肪族聚酰胺和大多數(shù)工程塑料，抗蠕變性也明顯優(yōu)于聚酰胺、聚甲醛。力學(xué)性能方面缺點(diǎn)是耐疲勞性較差，缺口敏感性較明顯
②熱性能
有良好的耐熱性，玻璃化溫度較高，高于所有的脂肪族聚酰胺，熔融溫度略高于聚酰胺6但低于聚酰胺66，熱變形溫度和最高連續(xù)使用溫度均高于絕大多數(shù)脂肪族聚酰胺，也高于幾乎所有的熱塑性通用塑料。在工程塑料中，他的耐熱性優(yōu)于聚甲醛、脂肪族聚酰胺和PBT,與PET相當(dāng)，但遜于其他工程塑料。聚碳酸酯具有良好的耐熱性，脆化溫度為-100℃
③電性能
雙酚A型聚碳酸酯是弱極性聚合物，極性的存在對電性能有一定不利影響，在標(biāo)準(zhǔn)條件下電性能雖不如聚烯烴、聚苯乙烯等，但也不失為是電性能較優(yōu)的絕緣材料，特別是因其耐熱性優(yōu)于聚烯烴，可在較寬溫度范圍保持良好的電性能。由于吸濕性較小，環(huán)境溫度對電性能無明顯影響。
④其他性能
在干燥的氣候條件下物理力學(xué)性能基本不變，但在潮濕環(huán)境及強(qiáng)烈日照條件下，會產(chǎn)生表面裂紋并發(fā)暗，在火焰中可緩慢燃燒，離火源后可自熄[5]。
PC剪切黏度高，充模阻力大，并且由于其在力學(xué)性能方面的缺點(diǎn)也不選用。
表2.1: 三種材料性能參數(shù)表
ABS
PS
PC
密 度
1.05
1.04~1.06
1.18~1.20
收 縮 率
0.3~0.8
0.2~0.8
0.5~0.7
熔 點(diǎn)
130~160
131~165
220~240
熱變形溫度（45N/cm2）
65~98
65~90
132~138
模具溫度
60~80
40~60
85~120
噴嘴溫度
180~190
160~170
250~300
中段溫度
180~230
170~190
270~320
后段溫度
150~170
140~160
250~270
注射壓力
60~100
60~100
50~110
塑化形式
螺桿式柱塞式
螺桿式柱塞式
螺桿式柱塞式
拉伸強(qiáng)度
33~49
35~63
60~66
拉伸彈性模量
1.8
2.8~3.5
2.3
彎曲強(qiáng)度
80
61~98
105~113
彎曲彈性模量
1.4
-
1.54
壓縮強(qiáng)度
18~39
80~112
85
缺口沖擊強(qiáng)度
11~20
0.25~0.40
不斷
硬 度
R62~86
洛氏M65~80
11.7HB
體積電阻率
1016
1017~1019
1015
介電常數(shù)
60Hz2.4~5.0
106 Hz≥2.7
60Hz3.0
擊穿電壓
-
19~27
20~30
外 觀
淺象牙色或白色不透明
無色透明、摔打音清脆
透明微黃
特 點(diǎn)
耐熱、表面硬度高、，尺寸穩(wěn)定、耐化學(xué)及電性能好，易成型加工，可鍍鉻
耐水、耐化學(xué)品、絕緣性好、不耐沖擊不耐溫
透明度高、硬而韌、高抗沖、尺寸穩(wěn)定性優(yōu)電絕緣性和耐熱性好、耐開裂耐藥品性差
材料最終選定為ABS,其綜合性能優(yōu)異，具有較高的力學(xué)性能，流動性好，易于成型；成型收縮率小，理論計(jì)算收縮率為0．5％ ；溢料值為0．04 mm；比熱容較低，在模具中凝固較快，模塑周期短。制件尺寸穩(wěn)定，表面光亮。
2.4 注射工藝選擇
2.4.1 ABS塑料的干燥
ABS塑料的吸濕性和對水分的敏感性較大，在加工前進(jìn)行充分的干燥和預(yù)熱，不單能消除水汽造成的制件表面煙花狀泡帶、銀絲，而且還有助于塑料的塑化，減少制件表面色斑和云紋。ABS原料需要控制水分在0.3%以下[5]。
注塑前的干燥條件是：干冬季節(jié)在75～80℃以下，干燥2～3h，夏季雨水天在80～90℃下，干燥4～8h，干燥達(dá)8～16h可避免因微量水汽的存在導(dǎo)致制件表面霧斑。在此，由于顯示器后殼外殼屬批量件要求自動化程度高實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)選用烘干料斗并裝備熱風(fēng)料斗干燥器，以免干燥好的ABS在料斗中再度吸潮[。
表2.4: ABS工藝參數(shù)表
工藝參數(shù)
通用型ABS
料桶后部溫度
180~200
料桶中部溫度
210~230
料桶前部溫度
200~210
噴嘴溫度/℃
180~190
模具溫度/℃
50~70
ABS塑料非牛頓性較強(qiáng)，在熔化過程溫度升高時(shí)，其熔融降低很小，但一旦達(dá)到塑化溫度(適宜加工的溫度范圍，如220～250℃)，如果繼續(xù)盲目升溫，必將導(dǎo)致耐熱性不太高的ABS的熱降解反而使熔融粘度增大，注塑更困難，制件的機(jī)械性能也下降。
2.4.2 注射壓力
ABS熔融的粘度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高，在注射時(shí)要采用較高的注射壓力。但并非所有ABS制件都要施用高壓，考慮到本制件小型、構(gòu)造不算非常復(fù)雜、厚度中等可以用較低的注射壓力。注制過程中，澆口封閉瞬間型腔內(nèi)的壓力大小決定了制件的表面質(zhì)量及銀絲狀缺陷的程度。壓力過小，塑料收縮大，與型腔表面脫離接觸的機(jī)會大，制件表面容易霧化。壓力過大，塑料與型腔表面摩擦作用強(qiáng)烈，容易造成粘模。
2.4.3 注射速度
ABS塑料采用中等注射速度效果較好。當(dāng)注射速度過快時(shí)，塑料易燒焦或分解析出氣化物，從而在制件上出現(xiàn)熔接痕、光澤差及澆口附近塑料發(fā)紅等缺陷。
2.4.4模具溫度
ABS的成型溫度相對較高，模具溫度也相對較高。一般調(diào)節(jié)模溫為75～85％，當(dāng)生產(chǎn)具有較大投影面積制件時(shí)，定模溫度要求70～80℃，動模溫度要求50～60℃。
2.4.5 料量控制
注塑機(jī)注塑ABS塑料時(shí)，其每次注射量僅達(dá)標(biāo)準(zhǔn)注射量的75％。為了提高制件質(zhì)量及尺寸穩(wěn)定，表面光澤、色調(diào)的均勻，注射量選為標(biāo)定注射量的50％。
通常要確保注塑機(jī)生產(chǎn)條件及參數(shù)有一個(gè)很寬的范圍，使大多數(shù)的產(chǎn)品和生產(chǎn)能力要求包含于這范圍內(nèi)，并且在調(diào)整確定這范圍的過程時(shí)盡量按常規(guī)的工藝流程，這種生產(chǎn)條件范圍愈大，生產(chǎn)過程愈穩(wěn)定，使注塑產(chǎn)品愈不容易受到生產(chǎn)條件的改變而產(chǎn)生明顯的質(zhì)量降低。
第三章 模具與注射機(jī)的關(guān)系
模具型腔能否充滿與注射機(jī)允許的最大注射量密切相關(guān)，設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)保證注射模內(nèi)所需熔體總量在注射機(jī)實(shí)際的最大注射的范圍內(nèi)。
3.1 塑件的體積計(jì)算
由于塑件上存在一些曲面，形狀復(fù)雜，所以只能近似的計(jì)算其體積。在UG4.0ngineer軟件上可算出塑件的總體積
V＝287893mm3
3.2 注射機(jī)的選擇
塑件的體積應(yīng)該小于或者等于注射機(jī)的注射量。其關(guān)系式為：
V件≤0.8V注
V注——注射機(jī)的注射量
所以：V注≥V件÷0.8＝359866mm3=359.866cm3
由于模具是一模一穴，所以模具塑件的總體積 V總=359.866cm3
估算澆注系統(tǒng)的凝料體積，由于采用的是直接澆口
V凝料=10 cm3
所以估算的總體積為V=359.866+10=369.866cm3
由《塑料模具設(shè)計(jì)手冊》表2-40 熱塑性塑料注射機(jī)型號與主要技術(shù)規(guī)格中，根據(jù)以上所得出的體積結(jié)果，初步選HTF650X2注射機(jī)。其主要技術(shù)規(guī)格如表5。
表5 XS-ZY—500（立式）注射機(jī)主要技術(shù)規(guī)格
螺桿直徑（mm）
Ф65
鎖模力（kN）
650T
注射容量（cm3）
600
最大注射面積（cm2）
1000
注射壓力（MPa）
145
模板行程（mm）
120
模具厚度（mm）
最大
450
噴嘴
（mm）
球半徑
15
最小
300
孔直徑
Ф4.5
定位孔直徑（mm）
Ф1000+0.06
中心孔徑（mm）
Ф30
第四章 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
第四章 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：分型面的選擇、模具型腔數(shù)目的確定及型腔排列方式和冷卻水道布局以及澆口位置的設(shè)置、模具工件零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
4.1 分型面的選擇
如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：
1）盡量避免側(cè)凹或內(nèi)凸，盡量選用平面垂直分型面。
2）盡量采用簡單分型面。
3) 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。
4) 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時(shí)留在動模一邊，有利于設(shè)推出機(jī)構(gòu)。
5) 保證塑件的精度要求。
6) 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。
7) 便于模具加工制造。
8）把抽芯或分型距離長的置于開模方向上。
9) 對成型面積的影響。
10) 對排氣效果的影響。
11）分型面設(shè)在臺階或轉(zhuǎn)角處，以免顯現(xiàn)分型痕跡。
12) 對側(cè)向抽芯的影響。
根據(jù)以上原則和結(jié)合實(shí)際情況下，本設(shè)計(jì)選用如圖1所示分型面：
上圖： 分型面位置
4.2 確定型腔的數(shù)量及排列方式
該塑件采用一模一穴成型，型腔布置在模具正中位置，這樣有利于澆注系統(tǒng)的模具平衡。排列方式如圖2所示。
圖2
模具結(jié)構(gòu)要求對稱，受力平衡時(shí)，模具加工條件好，加工精度高時(shí)，可以增加型腔數(shù)目，反之，則減少型腔數(shù)目，甚至用單腔模具。此外，模具型腔越多，表示模具加工周期越長，有時(shí)須根據(jù)模具加工周期確定型腔數(shù)目。再者，型腔越多，維修要求越高，頻率越快。確定型腔數(shù)目時(shí)，須考慮維修的因素。
塑料模具在確定型腔數(shù)目之后，就要安排合理的型腔的排列方式。首先第一步是確定注塑模具的重心，以此來確定各型腔的位置。因?yàn)樵谛颓徊贾弥?，要求所有注射力、鎖模力均作用于主流道中心，這樣才能使塑料模具穩(wěn)定可靠地工作。若是各型腔合力作用點(diǎn)中心與主流道不同軸，則模具及鎖模系統(tǒng)的載荷發(fā)生偏載，合模時(shí)各邊受力不同，致使受力小的一側(cè)密合不嚴(yán)，成型時(shí)易產(chǎn)生飛邊溢料。除此之外，各型腔到主流道的距離要盡量短，這樣可以減少凝料量。熔融料進(jìn)入型腔時(shí)，各型腔的溫度要保持一致，使得塑料制品內(nèi)應(yīng)力相近，變形相近。在允許的情況下，使各型腔間距離盡可能大些，以便設(shè)置頂桿、冷卻水道等。型腔在注射時(shí)所承受的反作用力的合力，應(yīng)作用于模板中心，以便與機(jī)筒中心相對應(yīng)。
第五章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是指熔體從注射機(jī)噴嘴射出后到達(dá)行腔之前在模具內(nèi)流經(jīng)的通道，澆注系統(tǒng)由主流道，分流道，澆口，冷料穴四部分組成，澆注系統(tǒng)是否合理直接關(guān)系到塑料產(chǎn)品的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：
（1）塑料成型特性
（2）塑件大小和形狀
（3）模具成型塑件的行腔數(shù)
（4）塑件外觀
（5）成型效率，冷料
（7）應(yīng)有利于排氣
5.1 主流道設(shè)計(jì)
主流道是連接注射機(jī)噴嘴和注塑模具的橋梁，也是熔融的塑料進(jìn)入模具型腔時(shí)流過的地方，是從注塑機(jī)噴嘴與模具接觸的部位起，到分流道為止的這一段。主流道與注射機(jī)噴嘴接觸處多做成半球形的凹坑，兩者應(yīng)嚴(yán)密的配合，避免高壓塑料熔體溢出，凹坑球半徑R2應(yīng)比噴嘴球頭半徑R1大1-2mm。主流道小端直徑應(yīng)比注射機(jī)噴嘴孔直徑大0.5-1mm。大端直徑應(yīng)比分流道深度大1.5mm以上，其錐角不宜太大，一般取20-60。當(dāng)主流道貫穿幾塊模板時(shí)，必須采用主流道襯套，以避免在模板間的拼縫處溢料，以致主流道凝料無法脫出。主流道尺寸如圖3所示：
根據(jù)設(shè)計(jì)手冊查得HTF650X2型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸：
噴嘴前端球面孔徑：d1＝4.5mm；
噴嘴前端球面半徑：SR1＝14mm；
SR2=SR1+（1-2）mm ；
d=d1+（0.5-1）mm；
取主流道球面半徑：SR2=16mm；
取主流道的小端直徑：d=3.5mm；
定位環(huán)直徑為100mm，定位環(huán)埋入5mm；
球面配合高度：h＝3～5mm。
為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其斜度為30，經(jīng)換算得：
主流大端直徑：D＝7.5mm;
主流道長度：L＝111mm。
5.2 澆口設(shè)計(jì)
澆口也稱為進(jìn)料口或內(nèi)流道，它是分流道與塑件之間的狹窄部分，是澆注系統(tǒng)中最短小的部分，也是澆注系統(tǒng)最關(guān)鍵的部分，澆口的形狀，位置和尺寸對塑件的質(zhì)量影響很大。澆口在大多數(shù)情況下是整個(gè)流道中斷面尺寸最小的部分，對充模流動起著控制作用，成型后制品與澆注系統(tǒng)從澆口處分離，因此其尺寸又影響著后加工工作量的大小和塑件的外觀。
本設(shè)計(jì)根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排列方式，選用直接澆口，融料從主流道進(jìn)入型腔，直接澆口的優(yōu)點(diǎn)：流動性好，加工簡單，易充滿型腔,缺點(diǎn)：澆口難分離易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，引起塑件變形，設(shè)計(jì)如下圖所示：
第六章 斜頂
6.1斜滑塊的組合
斜滑塊的組合形式 根據(jù)塑件的具體情況，斜滑塊通常通常由2－6塊組成瓣合凹模，在某些特殊情況下，斜滑塊還可以分得更多。設(shè)計(jì)斜滑塊的組合形式時(shí)應(yīng)考慮分型與抽芯的方向要求，并盡量保證塑件具有較好的外觀質(zhì)量，不要使塑件表面有明顯的鑲拼痕跡，另外，還應(yīng)使滑塊的組合部分具有足夠的強(qiáng)度。
6.2斜滑塊的導(dǎo)滑形式
斜滑塊的導(dǎo)滑形式如圖所示，四種形式中滑塊均沒有鑲?cè)?。為整體式導(dǎo)滑槽其中半圓形也可制成方形。成為斜的梯形槽；圖為鑲拼式，常稱鑲塊導(dǎo)滑或分模楔導(dǎo)滑，導(dǎo)滑部分和分模楔都單獨(dú)制造后鑲?cè)肽？?，這樣就可以進(jìn)行熱處理和磨削加工，從而提高了精度和耐磨性，分模楔的位置要有良好的定位，所以用圓柱銷導(dǎo)滑，因滑塊與模套可以同時(shí)加工所示平行度容易保證，但應(yīng)注意導(dǎo)柱的斜角要小于模套的斜角。
當(dāng)塑料制品內(nèi)側(cè)有凹凸時(shí)一般采用斜頂方式抽芯，其組成有斜頂，斜頂座，導(dǎo)向塊，所以此設(shè)計(jì)采用斜頂抽芯機(jī)構(gòu)。
斜頂?shù)某榘谓且话氵x?。?-22）°，直身管位長度一般需大于5 mm，為了保證其強(qiáng)度，厚度一般需大于5mm。
此次設(shè)計(jì)如下圖所示：
第七章 成型零件的設(shè)計(jì)
常用型腔成型尺寸的計(jì)算方法主要有兩種：平均收縮率法和公差帶法，兩種計(jì)算方法的區(qū)別在于平均收縮率法計(jì)算公式是建立在塑件的成型收縮率和成型零件工作尺寸的制造偏差及其磨損量分別等于它們各自平均值基礎(chǔ)上，當(dāng)塑件的尺寸精度要求較高或塑件尺寸比較大時(shí)，這種誤差有可能會顯著增加，這時(shí)一些模具設(shè)計(jì)單位就采用公差帶法來進(jìn)行尺寸計(jì)算，平均收縮率法計(jì)算簡單無需驗(yàn)算而公差帶法計(jì)算復(fù)雜需要經(jīng)過多次初算驗(yàn)算，且考慮因素較多[9]?？紤]到顯示器后殼模具較簡單制造成本高，設(shè)計(jì)時(shí)間短故按平均收縮率法計(jì)算成型尺寸比較簡單易行[11]。
采用δZ ,δC取固定值的平均收縮率法：
Lm---------型腔的徑向工作尺寸Lm=[Ls+ Ls×Scp-（3/4）△]
Ls---------塑件的徑向圖樣尺寸
Scp--------收縮率的平均值，查表得ABS收縮率范圍是0.03~0.08
△---------塑件尺寸公差
δZ --------型腔制造公差
δC --------型腔最大許用磨損量，δC 取為塑件尺寸公差△的三分之一
表3.4: 公式表
δZ ,δC取固定值的平均收縮率法
型腔內(nèi)徑尺寸
型芯外徑尺寸
型腔深度尺寸
型芯高度尺寸
中心距尺寸
查手冊得ABS塑料收縮率波動為0.3~0.8%。
7.1型腔徑向尺寸計(jì)算（此題公差為自己標(biāo)注）
以最大徑向尺寸計(jì)算，測量得Ls為346.7mm,塑件精度選為MT2對應(yīng)的型腔加工精度為IT9，以該精度查型腔的尺寸公差表，按照A類受模具活動部分影響的尺寸公差查表得△=0.42mm, δC=△/3=0.14mm
Lm=[346.7+346.7×（0.003+0.008）/2-（3/4）×0.42]=348.290+042
7.2型芯外徑尺寸計(jì)算
以型芯最大徑向尺寸計(jì)算，測量得Ls為341.7mm,塑件精度選為MT2對應(yīng)的型腔加工精度為IT9，以該精度查型腔的尺寸公差表，按照A類受模具活動部分影響的尺寸公差查表得△=0.42mm, δC=△/3=0.14mm
Lm=[341.7+341.7×（0.003+0.008）/2+(3/4) ×0.42]=343.9-0.420
7.3型腔深度尺寸計(jì)算
由UG4.0測量得型腔深度為42.03mm，以IT9精度等級制造型腔查手冊，按B類不受模具活動部分影響的尺寸公差值查表得△=0.32mm，δC =0.1mm
Lm=[42.03+42.03×（0.003+0.008）/2-（3/4）×0.32]0+0.32
=42.020+0.32
7.4型芯高度尺寸計(jì)算
UG4.0測量得塑件高度尺寸為39.7mm，以IT9精度等級制造查手冊得，按A類不受模具活動部分影響的尺寸公差值查表得△=0.20，δZ=0.067mm
hm=[39.7+39.7×(0.003+0.008)/2+(2/3) ×0.20] 0-0.067=40.05 0-0.067mm
第八章 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與模架的選用
8.1脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
制件推出（頂出）是注射成型過程中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，推出質(zhì)量的好壞將最后決定制品的質(zhì)量，因此，制品的推出是不可忽視的。在設(shè)計(jì)推出脫模機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)遵循下列原則。
1）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動模一側(cè) 由于推出機(jī)構(gòu)的動作是通過裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿來驅(qū)動的，所以一般情況下，推出機(jī)構(gòu)設(shè)在動模一側(cè)。正因如此，在分型面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量注意，開模后使塑件能留在動模一側(cè)。
2）保證塑件不因推出而變形損壞 為了保證塑件在推出過程中不變形、不損壞，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)仔細(xì)分析塑件對模具的包緊力和粘附力的大小，合理的選擇推出方式及推出位置。推力點(diǎn)應(yīng)該作用在制品剛性好的部位，如筋部、凸緣、殼體形制品的壁緣處，盡量避免推力點(diǎn)作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如殼體形制件及筒形制件多采用推板推出。 從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。
3）機(jī)構(gòu)簡單動作可靠 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)使推出動作可靠、靈活，制造方便，機(jī)構(gòu)本身要有足夠的強(qiáng)度、剛度和硬度，以承受推出過程中的各種力的作用，確保塑件順利脫模。
4）良好的塑件外觀 推出塑件的位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部，或隱蔽面和非裝飾面，對于透明塑件，尤其要注意頂出位置和頂出形式的選擇，以免推出痕跡影響塑件的外觀質(zhì)量。
5）合模時(shí)的正確復(fù)位 設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)時(shí)，還必須考慮合模時(shí)機(jī)構(gòu)的正確復(fù)位，并保證不會與其他模具零件相干涉。推出機(jī)構(gòu)的種類按動力來源可分為手動推出，機(jī)動推出，液壓氣動推出機(jī)構(gòu)。
本設(shè)計(jì)由于塑件較大，而且有側(cè)向抽芯，經(jīng)過綜合地考慮，方案1，要設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)只能采用頂針推出；方案2，直接采用手動脫模，但時(shí)間會加長要增加勞動力。所以，從經(jīng)濟(jì)上和時(shí)間上考慮決定采用方案1。如下圖所示
8.2模架的選用
本設(shè)計(jì)采用CI-7070-A120-B100-C150的標(biāo)準(zhǔn)模架，此模架設(shè)計(jì)采用自動脫模，所以適合標(biāo)準(zhǔn)模架。
第九章 注射機(jī)工藝參數(shù)校核
9.1 注射壓力的校核
塑件成型所需要的注射壓力應(yīng)小于或等于注射機(jī)的額定注射壓力，其關(guān)系按下式校核：
P成≤P注
式中 P成——塑件成型所需的注射壓力（MPa）；
P注——所選注射機(jī)的額定注射壓力（MPa）。
本塑件成型材料為ABS，P成=110—140MPa，對于XS-ZY—500（立式）型注射機(jī)，P注=145MPa，因此P成≤P注 ，所以注射壓力滿足要求。
9.2 鎖模力的校核
模具所需的最大鎖模力應(yīng)小于或等于注射機(jī)的額定鎖模力，其關(guān)系按下式校核：
P腔×F≤P鎖=150kN
式中 P腔——模具的型腔壓力；
F——塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（mm2）；
P鎖——注射機(jī)的額定鎖模力（N）。
P腔=k×P成
k——損耗系數(shù)，這里取1/3；
P成——塑件成型所需的注射壓力（MPa），P成=110—140MPa，這里P成取140MPa。
P腔=k×P成=1/3×140MPa=46.67MPa。
由UG4.0分析測量，估算塑件的表面積：A=97516mm2
注射機(jī)噴嘴球半徑14mm，孔直徑Ф4.5mm，根據(jù)成型塑料，取主流道直徑D1=7mm，故澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A1=π（7/2）2=38.46mm2。
所以 F=A+ A1=97561mm2+38.46mm2=97599mm2
P腔×F=46.67MPa×97599mm2=455×103N
P模=455×103N
第十章 模具的冷卻系統(tǒng)
故 P腔×F＜P鎖 即所選注射機(jī)的鎖模力能符合要求。
9.3 模具厚度的校核
模具閉合高度：
H＝40＋120＋100＋150+40＝450mm
對于注射機(jī) Hmax=900mm
Hmin=400mm
于是 Hmin
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