耳機塑料模具設(shè)計

耳機塑料模具設(shè)計,耳機,塑料,模具設(shè)計 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目：耳機塑料模具設(shè)計 系 別： 機電信息系 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及自動化 班 級： B090202 學(xué) 生： 解旭 學(xué) 號： B09020209 指導(dǎo)老師： 鐘玲 2013 年 5 月 I 耳機塑料模具設(shè)計 摘要 近年來，工程塑料以其優(yōu)異的性能獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。而注 塑模具是 其中發(fā)展較快的種類，在人們生活的各個領(lǐng)域都能夠見到塑料制品。因此，研究 注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。 本設(shè)計分析了耳機的結(jié)構(gòu)，提出了模具設(shè)計的關(guān)鍵點，設(shè)計了模具的整體結(jié) 構(gòu)。根據(jù)塑件分型面的位置，設(shè)計了斜導(dǎo)柱外側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)，零件采用了單分型面 的點澆口，提高了零件的外面質(zhì)量。通過對塑件進行工藝的分析及其結(jié)構(gòu)分析， 從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性，具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié) 構(gòu)、頂出系統(tǒng)、注射機的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核都有詳細的設(shè)計。該模具一模四 腔，采用頂針頂出結(jié)構(gòu)。經(jīng)過生 產(chǎn)驗證，該模具結(jié)構(gòu)合理，動作可靠。 關(guān)鍵詞： 耳機；塑料模具；注射機 II The Plastic Mold Design of headphone Abstract Inrecent years,more widely plastics for its excellent performance. The injection mold is a fast-growing type of plastic products in all areas of life people are able to see. Therefore, the study of injection mold has a great understanding of the production process of plastic products and improve product quality. The design and analysis of the structure of the headphones, the critical point of the mold design, the overall structure of the design of the mold. According to the position of the parting surface of plastic parts, design Bevel Pillar the outside pumping core structure, the parts are made of a single sub-surface point gate, and improve the quality of the parts outside. Process from the product structure, process analysis and structural analysis of plastic parts, the specific mold structure departure check of the selection and the parameters of the casting mold system, the mold forming part of the structure, ejection system, injection machine has a detailed design. The mold cavity of a mold, ejector structure. The mold production-proven, reasonable structure, reliable action. Keyword： headphone； Plastic mold； Injection machine IV 目 錄 1 緒論 ........................................................................................................................... 1 1.1 塑料模具概況 ...................................................................................................... 1 1.2 國內(nèi)外發(fā)展狀況 ................................................................................................. 1 1.2.1 國內(nèi)發(fā)展 狀況 .............................................................................................. 1 1.2.2 國外發(fā)展狀況 .............................................................................................. 2 1.2.3 中國與國外先進技術(shù)的差距 ....................................................................... 2 1.3 塑料模具發(fā)展走勢 .............................................................................................. 2 2 塑件成型工藝的可行性分析 ........................................................................ 4 2.1 功能設(shè)計 .............................................................................................................. 4 2.2 塑件分析 .............................................................................................................. 4 2.3 材料的選擇 .......................................................................................................... 4 2.4 成型工藝分析 ...................................................................................................... 5 2.4.1 成型工藝分析主要包括： ........................................................................... 5 2.5 塑件的生產(chǎn)批量 .................................................................................................. 7 3 擬定模具結(jié)構(gòu)和注塑機的選擇 .................................................................... 8 3.1 估算塑件體積 ...................................................................................................... 8 3.2 由鎖模力選定注射機 .......................................................................................... 8 3.3 注塑機的校核 ...................................................................................................... 9 3.3.1 最大注塑量的校核 ....................................................................................... 9 3.3.2 塑化能力的校核 ........................................................................................... 9 3.3.3 鎖模力校核 ................................................................................................... 9 3.3.4 模具厚度校核 ............................................................................................. 10 3.3.5 開模行程校核 ............................................................................................. 10 3.3.6 噴嘴尺寸校核 ............................................................................................ 10 4 澆注系統(tǒng) 設(shè)計 .................................................................................................. 12 4.1 澆注系統(tǒng) ............................................................................................................ 12 4.2 主流道設(shè)計 ........................................................................................................ 12 4.3 冷料穴設(shè)計 ........................................................................................................ 13 4.4 分流道設(shè)計 ........................................................................................................ 13 4.4.1 分流道的布置形式 ..................................................................................... 13 4.5 澆口設(shè)計 ............................................................................................................ 14 V 4.6 剪切速率的校核 ................................................................................................ 15 5 成型零件設(shè)計 .................................................................................................. 17 5.1 分型面的設(shè)計 .................................................................................................... 17 5.1.1 分型面的分類及選擇原則 ......................................................................... 17 5.2 型腔數(shù)目的確定 ................................................................................................ 17 5.3 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 ............................................................................................ 18 5.3.1 成型零件具備的性能 ................................................................................. 18 5.3.2 型腔壁厚和底版厚度計算 ......................................................................... 18 5.4 模架的選用 ........................................................................................................ 20 5.4.1 模仁尺寸的確定 ....................................................................................... 200 6 導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計 ...................................................................................................... 22 6.1 導(dǎo)向機構(gòu)的作用和設(shè)計原則 ............................................................................ 22 6.1.1 導(dǎo)向機構(gòu)的作用 ......................................................................................... 22 6.1.2 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計原則： ............................................................................. 22 6.2 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計 ............................................................................................ 23 6.2.1 導(dǎo)柱的設(shè)計 ................................................................................................. 23 7 脫模機構(gòu)的設(shè)計 .............................................................................................. 24 7.1 脫模機構(gòu)的設(shè)計原則 ...................................................................................... 244 7.2 頂出機構(gòu)的確定 ................................................................................................ 24 7.2 脫模力的計算 .................................................................................................... 25 7.3 推桿脫模機構(gòu) .................................................................................................... 26 8 抽芯機構(gòu)設(shè)計 .................................................................................................. 28 8.1 抽芯機構(gòu)的概述 ............................................................................................... 28 8.2 抽芯機構(gòu)的設(shè)計 ................................................................................................ 28 8.3 脫模機構(gòu)運動分析、強度設(shè)計 ........................................................................ 29 9 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計 ............................................................................................. 32 9.1 模具冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) ........................................................................................ 32 10 模具裝配圖及工作過程 ................................................................................. 34 10.1 模具裝配二維圖 ............................................................................................ 344 10.2 模具裝配圖三維爆炸圖 .................................................................................. 34 11 模具可行性分析 ............................................................................................... 36 11.1 本模具的特點 .................................................................................................. 36 11.2 市場效益及經(jīng)濟效益分析 .............................................................................. 36 12 結(jié) 論 ...................................................................................................................... 37 VI 致謝 ............................................................................................................................ 38 參考文獻 ................................................................................................................... 39 畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 .................................................................... 40 畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明 ......................................................................... 41 1 緒論 1 1 緒論 1.1 塑料模具概況 模具是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所 需要的形體 [7]。 用模具制造零件其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于 制造業(yè)中。模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的 重要領(lǐng)域。模具在機械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)域里， 日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中 60％～ 90％的 產(chǎn)品的零件、組件和部件的生產(chǎn)加工。 塑料模具是大批生產(chǎn)塑料制品的現(xiàn)代化專用成型工藝裝備的總稱。而且塑料 是繼陶瓷和金屬之后的第三大材料，廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代工業(yè)和日常生活中 [8]。 塑料注塑成型過程是，塑料原料從注塑機 的料斗進入加熱筒，經(jīng)塑化后由柱 塞或螺桿的推動，在一定壓力下通過噴嘴進入模具型腔，經(jīng)冷卻固化后而開模獲 得制品（塑件）。除少數(shù)幾種塑件外，幾乎所有的塑件都可以注塑成型。注塑成 型制品的應(yīng)用已十分廣泛，并隨著塑料原料的不斷改進，已逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬 和非金屬材料的制品，發(fā)展注塑模具大有可為。 1.2 國內(nèi)外發(fā)展狀況 1.2.1 國內(nèi)發(fā)展狀況 20 世紀 80 年代開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來， 并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開放以來，我 國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年 都以 15％的增長速度快速發(fā)展。 許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)進步的投入力度，將技術(shù)進步 作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多科研機構(gòu)和大專院校也開展了模具技術(shù)的 研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國成為世界超級制造大國的重要原因。 今后，我國要發(fā)展成為世界制造強國，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模 具制造強國。 中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水 平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn) 48"（約 122CM）大屏幕彩電塑殼注 射模具， 6.5KG 大容量洗衣機全套塑料模具以及 汽車保險杠和整體儀表板等塑料 模具，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機塑料件模具，多型腔小模數(shù)齒輪模具及 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 塑封模具。經(jīng)過多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)，模具的電加工和數(shù) 控加工技術(shù)，快速成型與快速制模技術(shù)，新型模具材料等方面取得了顯著進步； 在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面作出了貢獻。 1.2.2 國外發(fā)展狀況 高新技術(shù)在歐美模具企業(yè)得到廣泛應(yīng)用，歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水 平，在國際上是一流的。將高新技術(shù)應(yīng)用于模具的設(shè)計與制造，已成為快速制造 優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。 CAD/CAE/CAM 的廣泛應(yīng) 用，顯示了用信息技術(shù)帶動和 提升模具工業(yè)的優(yōu)越性；在歐美， CAD/CAE/CAM 已成為模具企業(yè)普通應(yīng)用的 技術(shù)；為了縮短制模周期、提高市場競爭力，普遍采用高速切削加工技術(shù)；快速 成型技術(shù)與快速制模技術(shù)獲得普遍應(yīng)用。 目前，國外注射成型技術(shù)的發(fā)展迅速，精密注射成型、注射成型中的計算機 技術(shù)的廣泛應(yīng)用，以及全電動注射劑、兩板式注射機、無拉桿注射機、電磁動態(tài) 化注射機、低壓注射成型、高速注射成型、復(fù)合注射成型、超級小精密注射成型 等技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用，都大大提高了國外模具的生產(chǎn)和制造水平。 1.2.3 中國與國外先進技術(shù)的差距 盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平，但無論 是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，每年仍需進口 10 多億美元的各類 大型，精密，復(fù)雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的 差距。今后，我國模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國際 先進水平的距離。注重開發(fā)大型，精密，復(fù)雜模具；隨著我國轎車，家電等工業(yè) 的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和 精密化；加強模具標準件的應(yīng)用；使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，降 低模具制造成本而且能提高模 具的制造質(zhì)量。因此，模具標準件的應(yīng)用必將日漸 廣泛；推廣 CAD/CAM/CAE 技術(shù)；模具 CAD/CAM/CAE 技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的 一個重要里程碑。實踐證明，模具 CAD/CAM/CAE 技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展 方向，可顯著地提高模具設(shè)計制造水平；重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造 周期；隨著先進制造技術(shù)的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快 速成形的快速制模技術(shù)，高速銑削加工技術(shù)，以及自動研磨拋光技術(shù)將在模具制 造中獲得更為廣泛的應(yīng)用。 1.3 塑料模具發(fā)展走勢 從市場情況來看，塑料模具生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)重點發(fā)展那些技 術(shù)含量高的大型、精 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 密、復(fù)雜、長壽命模具，并大力開發(fā)國際市場，發(fā)展出口模具。隨著塑料工業(yè)， 特別是工程塑料的高速發(fā)展，可以預(yù)見，塑料模具的發(fā)展速度仍將繼續(xù)高于模具 工業(yè)的整體發(fā)展速度。 經(jīng)過近幾年的發(fā)展，塑料模具的開發(fā)、創(chuàng)新和企業(yè)管理等方面已顯示出一些 新的發(fā)展趨勢。 （ 1）在模具的質(zhì)量、交貨周期、價格、服務(wù)四要素中，已有越來越多的用 戶將交貨周期放在首位。 （ 2）大力提高開發(fā)能力，將開發(fā)工作盡量往前推，直至介入到模具用戶的 產(chǎn)品開發(fā)中去，甚至在尚無明確用戶對象之前進行開發(fā)，變被動為主動。 （ 3）模具企業(yè)及其模具生產(chǎn)正 在向信息化迅速發(fā)展。如 CAE、 CAT、 PDM、 CAPP、 KBE、 KBS、 RE、 CIMS、 ERP 等技術(shù)及其它先進制造技術(shù)和虛擬網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)等。 （ 4）隨著人類社會的不斷進步，模具必然會向更廣泛的領(lǐng)域和更高水平發(fā) 展?，F(xiàn)在，能把握機遇、開拓市場，不斷發(fā)現(xiàn)新的增長點的模具企業(yè)和能生產(chǎn)高 技術(shù)含量模具企業(yè)的業(yè)務(wù)很是紅火，利潤水平和職工收入都很好。 （ 5）發(fā)達工業(yè)國家的模具正加速向中國轉(zhuǎn)移，其表現(xiàn)方式為：一是遷廠； 二是投資；三是采購。 2 塑件成型工藝的可行性分析 4 2 塑件成型工藝的可行性分析 2.1 功能設(shè)計 功能設(shè)計是要求塑件應(yīng)具有滿足使用目的 功能，并達到一定的技術(shù)指標 [10]。 該塑件是日用品，承受外力的幾率不大，如沖擊載荷，振動，摩擦等情況比較少； 塑件的工作溫度是室溫，這使得在材料選擇時對熱變形溫度，脆化溫度，分解溫 度的要求降低；作為一種日用品，生產(chǎn)批量應(yīng)該是大批大量生產(chǎn)，這樣，就必須 考慮生產(chǎn)成本和模具壽命，在材料的選擇時要綜合各種因素；此外，塑料都會老 化，作為一種光學(xué)用品，還要考慮到材料的光氧化等問題 . 2.2 塑件分析 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性是指塑件結(jié)構(gòu)對成型工藝方法的適應(yīng)性。在塑料生產(chǎn) 過程中，一方面成型會對塑件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸精度等諸方面提 出要求，以便 降低模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和制造難度，保證生產(chǎn)出價廉物美的產(chǎn)品；另一方面模 具設(shè)計者通過對給定塑件的結(jié)構(gòu)工藝性進行分析， ,弄清塑件生產(chǎn)的難點 ,為模具 設(shè)計和制造提供依據(jù)。 工件如圖 2.1 所示，它是日常用品，需求量大，外面要求比較高，也是工廠 里比較簡單實用，常見的頂出結(jié)構(gòu)。為了使模具與注射機相匹配以提高生產(chǎn)力和 經(jīng)濟性、保證塑件精度，并考慮模具設(shè)計時應(yīng)合理確定型腔數(shù)目，由于產(chǎn)量比較 大，該模具選擇一模四腔。 2.3 材料的選擇 通常，選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求，以及 原材 料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù) .對于常溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)件來說，要考慮的 圖 2.1 塑件圖 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 主要是材料的力學(xué)性能，如屈服應(yīng)力，彈性模量，彎曲強度，表面硬度等。該塑 件對材料的要求首先必須是透光性好，其次才是成型難易和經(jīng)濟性問題。 材料要求選擇 PE， 主要成份為 聚乙烯 ，色澤鮮艷、耐腐蝕、牢固耐用， 由于在制造過程中增加了 增塑劑 、抗老化劑等一些有毒輔助材料來增強其 耐熱性， 韌性 ，延展性等，故其產(chǎn)品一般不存放食品和藥品。它是當(dāng)今世 界上深受喜愛、頗為流行并且也被廣泛應(yīng)用的一種合成材料。它的全球使 用量在各種合成材料中高居第二。據(jù)統(tǒng)計，僅僅 1995年一年 , PE在 歐洲 的生 產(chǎn)量就有五百萬噸左右，而其消費量則為五百三十萬噸。在 德國 ， PE的生 產(chǎn)量和消費量平均為一百四十萬噸。 PE正以 4%的增長速度在全世界范圍內(nèi) 得到生產(chǎn)和應(yīng)用。近年來 PE 在 東南亞 的增長速度尤為顯著，這要歸功于東 南亞各國都有進行 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迫切需求。在可以生產(chǎn)三維 表面膜 的材 料中， PE是最適合的材料。 以上的性能分析對比中看出，在透光度方面三種材料相差不大，成型特性上 以聚碳酸酯為好，由于是一般性民用品，所以價格上是需要考慮的，我們主要要 求是價格和透光度，其它如拉伸強度，斷裂伸長率等則是次要考慮的指標 (這由 塑件的工作環(huán)境決定 )，最終選定 PE 為塑件材料。因為除了質(zhì)脆和抗拉強度不如 其它兩種材料外，它所擁 有的特性符合我們的塑件要求，但這些不是我們主要考 慮的。 2.4 成型工藝分析 2.4.1 成型工藝分析主要包括： （ 1）成型特性： 1）無定形料，吸濕小，流動性 .為了提高流動性 ,防止發(fā)生氣泡，塑料可預(yù)先 干燥。模具澆注系統(tǒng)宜粗短，澆口截面宜大，不得有死角，模具須冷卻，表面鍍 鉻； 2）由于其腐蝕性和流動性特點，最好采用專用設(shè)備和模具。所有產(chǎn)品須根 據(jù)需要加入不同種類和數(shù)量的助劑； 3）極易分解，在 200 度溫度下與鋼。銅接觸更易分解，分解時逸出腐蝕， 刺激性氣體，成型溫度范圍??； 4）采用螺桿式注射機噴嘴時，孔徑宜大，以 防死角滯料，好不帶鑲件，如 有鑲件應(yīng)預(yù)熱。 （ 2）脫模斜度： 由于塑件成型時冷卻過程中產(chǎn)生收縮，使其緊箍在凸?；?型芯上，為了便于脫模，防止因脫模力過大而拉壞塑件或使其表面受損，與脫模 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 方向平行的塑件內(nèi)，外表面都應(yīng)具有合理的斜度 .以下是 PE 的脫模斜度推薦值： 表 2.3 PE 脫模斜度推薦值 制件外表面 制件內(nèi)表面 35′~1.35° 30′~1° 塑件內(nèi)表面在造型時就有弧度，如果要有脫模斜度就是在凹槽和鎖位處，這 不僅對脫模有好處，而且可以更好的鎖緊 [3]。 選取本制品的脫模斜度為 1o。 （ 3） 圓角 塑件上各處的輪 廓過度和壁厚連接處，一般采用圓角連接，有特殊要求時才 采用尖角結(jié)構(gòu)。尖角容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在受力或受沖擊載荷時會發(fā)生破裂。圓 角不僅有利于物料充模，同時也有利于融料在模具型腔內(nèi)的流動和塑件的脫模。 圓角的取值與應(yīng)力集中的關(guān)系遵循 R/T函數(shù)關(guān)系，當(dāng) R/T=0.6以后應(yīng)力集中變的緩 和，該塑件大部分的圓角取 R1，較大值取到 R3。 （ 4）尺寸精度的選擇；塑件的尺寸精度是決定塑件制造質(zhì)量的首要標準， 然而，在滿足塑件使用要求的前提下，設(shè)計時總是盡量將其尺寸精度放低一些， 以便降低模具的加工難度和制造成本。對塑件的精度要求，要具 體分析，根據(jù)裝 配情況來確定尺寸公差，該塑件是一般民用品，所以精度要求為一般精度即可， 但是由于要保證兩半殼體的閉合，所以在凹槽和鎖位處應(yīng)該對精度要求高些，對 其要有公差配合要求，應(yīng)選擇高精度。根據(jù)精度等級選用表， PE 的高精度為 2 級，一般精度為 3 級。根據(jù)塑件尺寸公差表，在公稱尺寸在 100~120 范圍內(nèi)， 取 MT2B 級的公差數(shù)值為 0.52 mm， MT3B 級的公差數(shù)值為 0.78 mm。 尺寸精度的組成及影響因素；制品尺寸誤差構(gòu)成為： ? = s+ z+ c+ ?a （ 2.1） 式中 ? —— 制件總的成型誤差； s —— 塑料收縮率波動所引起的誤差； z —— 模具成型零件制造精度所引起的誤差； ?c —— 模具磨損后所引起的誤差； a —— 模具安裝，配合間隙引起的誤差。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 （ 5）塑件的表面質(zhì)量 表面質(zhì)量是一個相當(dāng)大的概念，包括微觀的幾何形狀和表面層的物理 -力學(xué) 性質(zhì)兩方面技術(shù)指標，而不是單純的表面粗糙度問題。塑件的表觀缺陷是其特有 的質(zhì)量指標，包括缺料，溢料與飛邊，凹陷與縮癟，氣孔，翹曲等。模具的腔壁 表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素，通常要比塑件高出一個等級。該塑 件要求對型腔拋光，所以對 粗糙度的要求比較高，查表得 PE 拋光后順紋路方向 的表面粗糙度為 0.02 ? m，垂直紋路方向的表面粗糙度為 0.26 ? m。 2.5 塑件的生產(chǎn)批量 塑件的生產(chǎn)類型對注射模具結(jié)構(gòu)、注射模具材料使用均有重要的影響。在大 批量生產(chǎn)中，由于注射模具價格在整個生產(chǎn)費用中所占比例較小，提高生產(chǎn)率和 注射模具壽命問題比較突出，所以可以考慮使用自動化程度較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精 度壽命高的模具。如果是小批量生產(chǎn)，則應(yīng)盡量采用結(jié)構(gòu)簡單、制造容易的注射 模具，以降低注射模具的成本。該塑件為大批量生產(chǎn)，可以考慮采用一模多腔、 快速脫模以及成型周期不宜太長 的模具，同時模具造價要適當(dāng)控制。 3 擬定模具結(jié)構(gòu)和注塑機的選擇 8 3 擬定模具結(jié)構(gòu)和注塑機的選擇 3.1 估算塑件體積 由注射量選定注射機，由 PRO/E建模分析得（材料密度取 31.05kg dm? ??? ）： 總體積 V=5.14cm 3 ；總質(zhì)量 M=5.4g。 流道凝料 V’=0.5V (流道凝料的體積 (質(zhì)量 )是個未知數(shù)，根據(jù)手冊取 0.5V(0.5M)來估算，塑件越大則比例可以取的越小 )； 實際注射量為： V 實 =5.14×1.5=7.71 cm 3 ； 實際注射質(zhì)量為 M 實=1.5M=5.4×1.5=8.1g； 根據(jù)實際注射量應(yīng)小于 0.8倍公稱注射量原則，即： 0.8V 公 ≧ V 實 （ 3.1） 因此 V 公 = V 實 /0.8=7.71÷0.8=9.64 cm 3 ； 3.2 由鎖模力選定注射機 F 鎖 ? F 脹=A 分· P 型 （ 3.2） =2 24D? · P 型 =2× 23.14 1104? ×30×10 6 =569.91 （ KN） 式中： F 鎖注射機的鎖模力（ N）； A 分塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和； P 型型腔壓力，取 P 型=30MP a； D取的是塑件的平均直徑。 即 D= 120 1012? =110.5， D ? 110mm 結(jié)合上面兩項的計算，初步確定注塑機為表 3.1所示，查國產(chǎn)注射機主要技 術(shù)參數(shù)表取 SZ-160/1000-DC，主要技術(shù)參數(shù)如下。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 表 3.1國產(chǎn)注射機 SZ-160/1000-DC技術(shù)參數(shù)表 特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容 結(jié)構(gòu)類型 臥 拉桿內(nèi)間距 (mm) 365×365 理論注射容積（ cm 3 ） — 模版行程 (mm) 320 螺桿 (柱塞 )直徑 (mm) 38 最大模具厚度 (mm) 350 注射壓 (MP a) 182 最小模具厚度 (mm) 130 注射速率 (g/s) — 鎖模 形式 (mm) 液壓 塑化能力 (g/s) 13 模具定位孔直徑 (mm) 120 螺桿轉(zhuǎn)速 (r/min) 10~150 噴嘴球半徑 (mm) SR15 鎖模力 (KN) 1000 噴嘴口直徑 ---- 3.3 注塑機的校核 3.3.1 最大注塑量的校核 為確保塑件質(zhì)量，注塑模一次成型的塑件質(zhì)量（包括流道凝料質(zhì)量）應(yīng)在公 稱注塑量的 35%~75%范圍內(nèi)，最大可達 80%，最小不小于 10%。為了保證塑件 質(zhì)量，充分發(fā)揮設(shè)備的能力，選擇范圍通常在 50%~80%。 V 實 =7.71 cm 3 ； V 公 ＝ 9.64 cm 3 ； 7.71/9.64*100%=79% ，滿足要求。 3.3.2 塑化能力的校核 由 3.2.3 初定的成型周期為 30 秒計算，實際要求的塑化能力為： 成型周期 每次實際注射量 即： 7.71/3 =2.465（ g/s），小于注塑機的塑化能力 10.5（ g/s），說明注射機能 完全滿足塑化要求。 3.3.3 鎖模力校核 當(dāng)高壓的塑料熔體充滿模具型腔時，會產(chǎn)生一個沿注射機抽向的很大的推 力，此推力的大小等于塑件加上澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積之和（即注 射面積）乘以型腔內(nèi)的塑料壓力。此力可使模具沿分列面漲開。為了保持動、定 模閉合緊密，保密塑件的尺寸精度并盡量 減小溢邊厚度，同時也為了保障操作人 員的人身安全，需要機床提供足夠大的鎖模力。因此，欲使模具從分型面漲開的 必須小于注射機規(guī)定的鎖模力 [16]。即 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機的額定鎖模 力： F＞ K A 分·P 型 （ 3.3） ＞ 1.2×2× 23.14 1104? ×30×10 6 ＞ 683.892 KN，滿足要求。 式中： F 注塑機額定鎖模力： 1000KN； K 安全系數(shù)，通常取 1.1~1.2，取 K=1.2。 3.3.4 模具厚度校核 模具厚度必須滿足 下式： Hmin≤H≤Hmax （ 3.4） 式中： H— 模具閉合厚度， mm； min — 注塑機所允許的最小模具厚度， 230mm； ax — 注塑機所允許的最大模具厚度， 400mm； 根據(jù)結(jié)構(gòu)草圖可知，初選的模具厚度為 291mm，則滿足要求。 3.3.5 開模行程校核 開模取出塑件所需的開模距離必須小于注塑機的最大開模行程。對于雙分形 面的注塑模具，所選注塑機為全液壓式鎖模機構(gòu)，最大開模行程受模具厚度影響。 此時最大開模行程 S 開 等于注塑機移動、固定模板臺面 之間的最大距離減去模具 厚度。 S 開 ≧ H 1+H 2+（ 5~10） mm （ 3.5） 280 ≧ 15+67+10 280≧ 92 所以上式成立（ 350>135），即該注塑機的開模行程符合要求。 由以上對各參數(shù)的效核可知該 SZ— 160/1000— DC 型注塑機符合要求。 3.3.6 噴嘴尺寸校核 在實際生產(chǎn)過程中，模具的主流道襯套始端的球面半徑 R2 取比注射機噴嘴 球面半徑 R1 大 1~2 mm，主流道小端直徑 D 取比注射機噴嘴直徑 d 大 0.5~1 mm， 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 如圖 3.2 所示，以防止主流道口部積存凝料而影響脫模，所以，注射機噴嘴尺寸 是標準，模具的制造以它為準則。 圖 3.1 噴嘴與澆口套尺寸關(guān)系 4 澆注系統(tǒng)設(shè)計 12 4 澆注系統(tǒng)設(shè)計 4.1 澆注系統(tǒng) 注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔 體的流動通道，它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質(zhì)， 傳熱，傳壓情況決定著塑件的內(nèi)在和外表質(zhì)量，它的布置和安排影響著成型的難 易程度和模具設(shè)計及加工的復(fù)雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計中的主要內(nèi)容之 一。 4.2 主流道設(shè)計 主流道是連接注塑 機的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注塑機的噴嘴在同 一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時也改善料 流的速度，因為要和注塑機相配，所以其尺寸與注塑機有關(guān)，如圖所示： 主要參數(shù)：錐角 ? =3°； 內(nèi)表面粗糙度 Ra=0.63 m? ； 小端直徑 D=d+(0.5~1)mm； 半徑 R 2=R 1+(1~2)mm ； 材料 T8A。 由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分常 設(shè)計成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨加工和熱處理。故主流 道的結(jié)構(gòu)形式如圖 4.1 所示。 （ a）澆口套二維圖 （ b）澆口套三維圖 圖 4.1 澆口套 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 4.3 冷料穴設(shè)計 冷料穴一般位于主流道對面的動模板上，或處于分流道末端，其作用是存放 料流前端的冷料，防止冷料進入型腔而形成冷接縫，此外，開模時又能將主流道 凝料從定模板中拉出，冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直徑，長度約為主流 道大端直徑。 4.4 分流道設(shè)計 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作 用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設(shè)計應(yīng)盡可 能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。常用分流道斷面尺寸推薦如表 4.1 所示。 表 4.1 流道斷面尺寸推薦 值 塑料名稱 分流道斷面 直徑 mm 塑料名稱 分流道斷面直 徑 mm ABS， AS 聚乙烯 尼龍類 聚甲醛 丙烯酸 抗沖擊丙烯酸 醋酸纖維素 聚丙烯 異質(zhì)同晶體 4.8~9.5 1.6~9.5 1.6~9.5 3.5~10 8~10 8~12.5 5~10 5~10 8~10 聚苯乙烯 軟聚乙烯 硬聚乙烯 聚氨酯 熱塑性聚酯 聚苯醚 聚砜 離子聚合物 聚苯硫醚 3.5~10 3.5~10 6.5~16 6.5~8.0 3.5~8.0 6.5~10 6.5~10 2.4~10 6.5~13 分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形， U 形和六角形。要減少流道內(nèi)的壓 力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，因此，可以用流道 的截面積與周長的比值來表示流道的效率，其中圓形和正方形的效率最高，但正 方形的流道凝料脫模困難，所以一般是制成梯形流道。 4.4.1 分流道的布置形式 為了盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，同時還要考 慮減少分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道 [15]。如圖 4.2 所示。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 圖 4.2 分流道布置形式 4.5 澆口設(shè)計 澆口是連接分流道與型腔的一段細短 的通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆 口的形狀，數(shù)量，尺寸和位置對塑件的質(zhì)量影響很大，澆口的主要作用有兩個， 一是塑料熔體流經(jīng)的通道，二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。澆口的類型有 很多，有點澆口、側(cè)澆口、直接澆口、潛伏式澆口等，各澆口的應(yīng)用和尺寸按塑 件的形狀和尺寸而定，該模具采用側(cè)澆口，其有以下特性： ⑴ 去除澆口方便，開模時料頭可以自動脫落，便于后處理加工； ⑵ 試模時如發(fā)現(xiàn)不當(dāng)，容易及時修改； ⑶ 能相對獨立地控制填充速度及封閉時間； ⑷ 對于殼體形塑件，流動充填效果較佳。 (1) 側(cè)澆口深度尺寸 H 的確定 H=nt =0.6×1.6 = 0.96mm 其中： n 塑料系數(shù) PP 料取 0.6； t 塑件在澆口位置處的壁厚，該設(shè)計取殼體中間壁厚 t=1.6 mm。 (經(jīng)驗數(shù)據(jù)表明， H 的取值范圍在 0.5~2.0mm 之間，若按澆口處壁厚計算則 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 H=0.6×5=3mm，超出了經(jīng)驗值，而且由于澆口是易磨損部位，所以開始時取小 值是有好處的，這有利于以后的修模 )。 (2) 側(cè)澆口寬度尺寸 W 的確定 W= 30 An （ 4.1） 其中： A 型腔一側(cè)的表面積： A=V/t ； V 澆注體積： V=53.9×10 3 mm 3 ； t 取平均壁厚 1.6 52? =3.3mm 取 3mm。 W= 30 /tVn = 30 3109.536.0 3??? =2.68 ，取 3mm 4.6 剪切速率的校核 生產(chǎn)實踐表明，當(dāng)注射模主流道和分流道的剪切速率 R=5×10 2 ~5×10 3 S 1? 、澆口的剪切速率 R=10 4 ~10 5 S 1? 時，所成型的塑件質(zhì)量最好。 對一般熱塑性塑料，將以上推薦的剪切速率值作為計算依據(jù)，可用以下經(jīng)驗公式 表示： R= 33.3 n vRq? （ 4.2） 式中 q v—— 體積流量（ cm 3 /s）； R 3n —— 澆注系統(tǒng)斷面當(dāng)量半徑（ cm）。 （ 1）主流道剪切速率校核 Q 主 v=0.8Q 公 /T =73.95÷1.5=49.3（ cm 3 /s） 其中：注射時間 T=1.5s； R n= 4 21 dd ? =0.27（ cm） 其中： R n主流道的平均當(dāng)量截面半徑； d 1主流道小端直徑， d 1=0.4 （ cm）； 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 d 2主流道大端直徑， d 2=0.68（ cm） R 主 = 33.3 n vRq? = 327.014.3 3.493. ?? =2.63×10 3 S 1? （ 2）分流道剪切速率的校核 第一級分流道： Q 1分 = 2 主Q = 2 9.53 =27（ cm 3 /s） R n1=0.3（ cm） R 1分 = 33. n vRq? = 33.014.3 27. ? =1.05×10 3 S 1? 第二級分流道： Q 2分 = 2 1分Q 5.13? （ cm 3 /s） 因為當(dāng)量半徑和第一 級，相同所以， R 2分 = R 1分 /2 5×10 2 S 1? （ 3）澆口剪切速率的校核 R 澆 = 33.3 n vRq? = 31.01