手機(jī)外殼的注塑模具設(shè)計(jì)
手機(jī)外殼的注塑模具設(shè)計(jì),手機(jī)外殼,注塑,模具設(shè)計(jì)
摘 要
隨著經(jīng)濟(jì)全球化的不斷深化，模具工業(yè)在一部分國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起著越來(lái)越明顯的作用。產(chǎn)品的質(zhì)量的好壞以及生產(chǎn)效率的高低與模具水平的高低息息相關(guān)。
首先此次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要完成手機(jī)外殼注射模具的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中分析了手機(jī)外殼零件的結(jié)構(gòu)及工藝性，確定該塑件的注塑成型方案并進(jìn)行了注射模設(shè)計(jì)方面的相關(guān)計(jì)算。其次利用軟件CAD對(duì)手機(jī)外殼注射模進(jìn)行設(shè)計(jì)。本模具主要難點(diǎn)是采用了側(cè)抽芯。模具結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、操作方便、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、冷卻效果好、勞動(dòng)強(qiáng)度低、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)的塑件精度高、生產(chǎn)成本低。本文從型腔數(shù)量和布局的確定、注射機(jī)選擇、流道的設(shè)計(jì)、模板及其標(biāo)準(zhǔn)件的選用、冷卻系統(tǒng)、成型部件的設(shè)計(jì)等給出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)過(guò)程。
注射模具設(shè)計(jì)是一個(gè)需要很多的經(jīng)驗(yàn)的模具設(shè)計(jì)，所以我們可以利用各種設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與理論相結(jié)合的方式使得該設(shè)計(jì)更加完美。CAD軟件是一個(gè)極好的工具，可用于現(xiàn)代的成型加工與模具設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：注塑模；三維曲面造型；CAD
Abstract
With the deepening of the economic globalization, the die industry Plays a more and more obvious part in the national economy. Closely related to the level of quality of the product is good or bad, as well as the level of production efficiency and the level of mold.
I finished the design of the injecting mold of Mobile phone shell firstly. The process includes the analyzing of the structure and crafts of the cellular Mobile phone shell, deciding the way of the injecting and doing certain calculation relating to the injecting-mold. Then make the modeling of the machinery in the way of three-dimension camber making use of the CAD part from UG The main difficulty of the mold is a side core. Advanced cohesive, working, reliable, easy to operate, smooth operation, good cooling effect, low labor intensity, production efficiency, the integrated production of high accuracy, low cost of production. The number and layout from Xingqiang identification, injection machine selection, flow Road design, the choice of standards and templates, cooling systems, shaped components of the design gives detailed design process.
The design of the injecting mold is one which need lots of experience, so we can make use of various of designing experience that must be combined with the theory ,which is the way making the design more perfect. The software of UG is a excellent tool used in the design of modern molding and machining.
Keywords: injecting mold; three-dimention camber mold; UG; CAD
目 錄
摘 要 III
Abstract IV
目 錄 V
1 緒論 1
1.1 本課題研究的內(nèi)容和意義 1
1.2 模具工業(yè)國(guó)內(nèi)外發(fā)展的概況 1
1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 2
2 手機(jī)外殼的設(shè)計(jì)及其成型工藝的分析 3
2.1 產(chǎn)品功能分析 3
2.2 塑件背面外殼分析 3
2.2.1 結(jié)構(gòu)分析如下 4
2.2.2 成型工藝分析 4
2.3 塑料的選材及性能分析 4
2.3.1 使用特點(diǎn)： 4
2.3.2 成型特性： 4
2.3.3 ABS的主要性能指標(biāo) 4
2.4 ABS塑料的注射過(guò)程及工藝 5
2.4.1 注射成型過(guò)程 5
2.4.2 ABS的注射工藝參數(shù) 5
2.5 ABS的主要缺陷及消除措施 6
2.5.1 龜裂 6
2.5.2 熔接縫 6
2.5.3 收縮 6
2.5.4 燒焦紋 6
3 模具設(shè)計(jì)方案的確定 8
3.1 分型面方案的確定 8
3.1.1 分型面的選擇原則 8
3.1.2 分型面確定 8
3.2 型腔數(shù)量確定及排列形式 8
3.2.1 多型腔模具排列形式設(shè)計(jì)的要點(diǎn)： 8
4 模具設(shè)計(jì) 10
4.1 注塑機(jī)選型 10
4.1.1 注射量計(jì)算 10
4.1.2 注射機(jī)型號(hào)的選定 10
4.1.3 型腔數(shù)量的校核及注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 11
4.2 模具澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)和澆口的設(shè)計(jì) 13
4.2.1 主流道的設(shè)計(jì) 13
4.2.2 分流道與澆口的設(shè)計(jì) 15
4.3 成型零件工作尺寸的設(shè)計(jì)和計(jì)算 15
4.3.1 型芯 16
4.3.2 型腔 17
4.3.3 型腔零件剛度和強(qiáng)度校核 18
4.3.4 成型零件鋼材的選用 18
4.4 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 18
4.5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu) 19
4.5.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) 19
4.5.2 導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 20
4.5.3 導(dǎo)套設(shè)計(jì) 20
4.6 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21
4.6.1 推出機(jī)構(gòu)的組成 21
4.6.2 推出機(jī)構(gòu)的分類 21
4.6.3 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 21
4.6.4 塑件的推出機(jī)構(gòu) 21
4.6.5 脫模力的計(jì)算 22
4.7 斜頂與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 23
4.7.1 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)類型的確定 23
4.7.2 斜頂?shù)脑O(shè)計(jì) 23
4.7.3 各項(xiàng)尺寸的計(jì)算與校核 23
4.8 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24
4.9 冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 24
4.9.1 加熱系統(tǒng) 24
4.9.2 冷卻系統(tǒng) 24
4.9.3 冷卻裝置布置方案 26
4.10 模具材料例表 27
4.11 尼龍膠釘 27
4.11.1 特點(diǎn) 27
4.11.2 型號(hào) 28
5 塑膠模具的加工方法及工藝 29
5.1 常用加工工具及機(jī)器 29
5.2 加工方法及工藝 29
6 模具裝配 30
6.1 塑料模具裝配的技術(shù)要求 30
6.2 塑料模具裝配過(guò)程 30
6.2.1 裝配動(dòng)模部分 30
6.2.2 裝配定模部分 31
7 模具的試模與修模 33
7.1 制品的粘著 33
7.2 成型缺陷 33
7.3 注射填充不足 34
7.4 注射工藝不足 34
7.5 次品分析 35
8 結(jié)論與展望 36
8.1 結(jié)論 36
8.2 展望 36
致 謝 37
參考文獻(xiàn) 38
附 錄 39
VII
手機(jī)外殼的注塑模具設(shè)計(jì)與加工
1 緒論
近年來(lái),我國(guó)塑料模具行業(yè)發(fā)展相迅猛，當(dāng)前隨著模具制造行業(yè)的不斷發(fā)展，許多企業(yè)開(kāi)始追求，縮短設(shè)計(jì)周期及制造周期,提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本，最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力等目標(biāo)。塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中約占35%左右，而注塑模具在整個(gè)塑料模具市場(chǎng)需求量最大。本課題研究的是手機(jī)外殼的注塑模具設(shè)計(jì)與加工！
1.1 本課題研究的內(nèi)容和意義
隨著我國(guó)制造業(yè)的迅速發(fā)展，一些新興產(chǎn)業(yè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基石，在機(jī)械、汽車、航空以及通信等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。伴隨著人民生活水平的提高，日常生活中使用的物品基本上都用到了模具。目前，模具生產(chǎn)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家制造水平高低的重要標(biāo)志。
當(dāng)前，計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)取得了突破性的成就，模具技術(shù)的發(fā)展都離不開(kāi)CAD/CAM/CAE技術(shù)、數(shù)控加工技術(shù)以及快速成型技術(shù)提供的有力的技術(shù)支持。在此同時(shí)，模具材料當(dāng)中的高分子塑料不斷的被開(kāi)放出來(lái)，這些材料種類繁多，性能優(yōu)良，價(jià)格低廉，也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有力的幫助。
本設(shè)計(jì)主要是為讓讀者們能夠清楚地了解到塑料注射模的設(shè)計(jì)過(guò)程，能夠?qū)δ＞咴O(shè)計(jì)過(guò)程中所使用的各種基本工具，例如UG，CAD等等，具有一個(gè)詳細(xì)的了解。本設(shè)計(jì)主要是對(duì)我設(shè)計(jì)的手機(jī)的后蓋進(jìn)行設(shè)計(jì)，從零件的尺寸確定，模具設(shè)計(jì)，模架設(shè)計(jì)，向讀者們展示手機(jī)塑料模具的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。
隨著UG的不斷完善，借助于UG設(shè)計(jì)軟件，我們可以比較輕松地完成一些復(fù)雜的設(shè)計(jì)工作，同時(shí)也可以全面地提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。
1.2 模具工業(yè)國(guó)內(nèi)外發(fā)展的概況
在討論注塑模設(shè)計(jì)之前，先要對(duì)國(guó)內(nèi)外的塑料模具工業(yè)的狀況、塑料模具工業(yè)的發(fā)展方向有一個(gè)較清晰的了解，這也就使我們對(duì)本課題的意義有所了解。首先要對(duì)模具有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。模具成為當(dāng)今工業(yè)的最基本，它的使用壽命的長(zhǎng)短，本身精密度的高低，以及質(zhì)量的好壞，會(huì)對(duì)其他行業(yè)產(chǎn)生巨大的影響，肯定也會(huì)對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生一定的影響。
模具行業(yè)在世界各個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家的影響非常巨大，其中在美國(guó)被譽(yù)為工業(yè)上的基石，在德國(guó)被稱作為最主要的工業(yè)；在歐洲則更是被給予更高的價(jià)值，說(shuō)是可以比金子還貴，簡(jiǎn)直可以是點(diǎn)塑成金。當(dāng)然在日本也擁有很高的地位，目前在日本就模具這一行業(yè)給其帶來(lái)14000億日元的年產(chǎn)值。因此日本將其放在及其高的位置。由上我們可以看到模具行業(yè)的魅力所在，它雖然是一最基本的行業(yè)，但價(jià)值不可小覷。它而且還可是一項(xiàng)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。另外，在整個(gè)模具行業(yè)中，沖壓模具基本上占據(jù)了半壁江山，然后就是塑料模具了，差不多是三分之一，剩下的就是壓鑄模具，差不多6%，最后其他的剩9%。
塑膠這一行業(yè)它算是比較新的行業(yè)的，它的發(fā)展還會(huì)影響著其他一些行業(yè)的發(fā)展，其中就很大程度的影響著塑料模具行業(yè)的發(fā)展。塑料模具正是因?yàn)樗脑蟻?lái)源廣泛，而且便宜，此外制作又非常的方便快捷，所以現(xiàn)在他的地位越來(lái)越高，越來(lái)越受人們的青睞，現(xiàn)在在某種程度上已經(jīng)可以取代有色金屬了，以及其他的一些黑色金屬等等。當(dāng)今在各行各業(yè)發(fā)揮著不可或缺的作用，人們?cè)絹?lái)越離不開(kāi)它了。
現(xiàn)在這個(gè)社會(huì)在大多數(shù)部門，行業(yè)都使用者塑料制成的產(chǎn)品，小到學(xué)生用的筆，大到家里的家具，塑料制品在我們的生活中無(wú)處不在。同時(shí)它的工藝也越來(lái)越好，現(xiàn)在在航空行業(yè)也有大部分的塑料制品了，我們知道這一行業(yè)可是尖端高精密行業(yè)，由此可知，塑料制件的地位有何等的高，何等的重要。根據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在塑料制品的產(chǎn)量都已經(jīng)超過(guò)了金屬的總產(chǎn)量了。
現(xiàn)代社會(huì)，模具行業(yè)的生產(chǎn)總值，在內(nèi)地制造工業(yè)所占的比例相當(dāng)之大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，差不多在2000年，其在模具市場(chǎng)差不多需求為370億，而且還在不斷增長(zhǎng)。當(dāng)今形勢(shì)下，社會(huì)已經(jīng)不滿足于以前的低精度，小質(zhì)量，短壽命，超簡(jiǎn)單的模具了，它趨于向其反方向發(fā)展。而且他的需求每年還在不斷的增長(zhǎng)?，F(xiàn)在在我國(guó)家電這一行業(yè)，其市場(chǎng)份額相當(dāng)之大，比如家里的彩電，空調(diào)，冰箱，電話，插頭等等無(wú)一不跟其相關(guān)。他促使家電行業(yè)飛速發(fā)展，因?yàn)槠涫怪梢詫?shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，提高的生產(chǎn)效率，還解放了大量的勞動(dòng)力。其次，在其他行業(yè)如通訊，建筑，電子信息等行業(yè)所發(fā)揮的作用也越來(lái)越明顯，其對(duì)模具行業(yè)的需求也日益增長(zhǎng)，相信對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的發(fā)展以及生產(chǎn)技術(shù)的提高會(huì)產(chǎn)生極其巨大的影響[1]。
1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求
大家知道現(xiàn)在人們出門必帶的三樣?xùn)|西是鑰匙、手機(jī)、錢包。由此可知手機(jī)的重要性，它已經(jīng)成為人們的一個(gè)生活必須品，從最古老防身磚頭到現(xiàn)在厚度不足5.9mm的超薄，從簡(jiǎn)單的通話功能，到能上網(wǎng)、能看電視、手機(jī)電影，視頻聊天等等。手機(jī)的功能在不斷增多，而手機(jī)價(jià)格則在不斷下降，它已經(jīng)從一個(gè)奢侈品成為一件生活必需品，現(xiàn)在如果誰(shuí)沒(méi)有手機(jī)在年輕人眼里是一件不可想象的事情。本畢業(yè)設(shè)計(jì)首先對(duì)模具需有整體的了解，不管是模具發(fā)展史，還是以后模具發(fā)展的方向都需有很多的了解。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)首先鞏固了所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，熟悉有關(guān)軟件，如：AUTOCAD,UG等等，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工作能力。本次設(shè)計(jì)主要難點(diǎn)為塑件內(nèi)表面有凸出結(jié)構(gòu)，其成型零件必須制成可側(cè)向移動(dòng)的，否則塑件無(wú)法脫模。在此就必須設(shè)計(jì)可帶動(dòng)側(cè)向成型零件側(cè)向移動(dòng)的整個(gè)機(jī)構(gòu)：側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。本抽芯為內(nèi)部抽芯，可以設(shè)計(jì)斜頂柱或者內(nèi)縮滑塊，考慮到模具設(shè)計(jì)成本，難度，精度等等。此次設(shè)計(jì)用斜頂柱來(lái)解決側(cè)向抽芯問(wèn)題，使模具能順利脫模，生產(chǎn)出符合要求的模具產(chǎn)品。
2 手機(jī)外殼的設(shè)計(jì)及其成型工藝的分析
2.1 產(chǎn)品功能分析
下圖為手機(jī)整體效果圖，它的上面有開(kāi)四個(gè)凹槽，其功能從左向右依次為，手機(jī)電視信號(hào)接收器，3.5MM耳機(jī)孔，充電/數(shù)據(jù)線接口，電源開(kāi)關(guān)；其左側(cè)從上往下分別為音量鍵，高清視頻輸出接口；其右側(cè)為攝像頭一鍵開(kāi)關(guān)；背面分別為攝像頭孔與揚(yáng)聲器孔，正面上方為攝像頭，中間為4.0英寸的屏幕,該屏幕是當(dāng)下一款概念手機(jī)的屏幕,整個(gè)屏幕有一定弧度,可以放大字體,并且真正擁有240度最大可視角度。因?yàn)槠聊换《群苄?，使用者完全不?huì)感到不適，手感非常好。
圖2.1 手機(jī)整體效果圖
以上為該產(chǎn)品的整體設(shè)計(jì)效果圖，不過(guò)在此我們主要研究該手機(jī)背面外殼。
2.2 塑件背面外殼分析
圖2.2 手機(jī)背面外殼
上圖2.1所示是手機(jī)背面外殼零件。
2.2.1 結(jié)構(gòu)分析如下
該塑件為殼體，殼體具有一定的深度，表面光滑，在模具設(shè)計(jì)和制造上要有良好的加工工藝，確保成型零件具有一定的光潔度。另外手機(jī)背面外殼四周采用圓弧設(shè)計(jì)使使用者將手機(jī)握在手中時(shí)，手機(jī)與人體手掌擁有極大的接觸面積，從而非常舒服，手感極佳。
除此之外，塑件的外觀要求較高的表面粗糙度應(yīng)該較低。這是除了從過(guò)程中盡可能地避免莫爾條紋的冷傷痕等缺陷，根據(jù)模具型腔的表面粗糙度，以確保外部的成型。粗糙度要求低1?2個(gè)，比一般塑膠模具配件。塑料件，表面粗糙度一般為0.8?0.2米之間。因?yàn)樵谀Ｇ坏倪^(guò)程中留下的表面粗糙度增加磨損，應(yīng)始終拋光恢復(fù)。透明塑料腔和型芯的表面粗糙度相同，并且不透明的塑料部件的要求，根據(jù)使用情況，以確定其表面粗糙度
殼體內(nèi)部凹下的膠位是為了插入時(shí)能配合緊密，所以必須也具備一定的制造精度。
2.2.2 成型工藝分析
采用一般精度等級(jí)5級(jí)，大量生產(chǎn)。
該塑件壁厚約為1.0mm左右，考慮到殼體較淺，塑件內(nèi)表面不設(shè)脫模斜度；由于有斜頂，型腔將被做成鑲拼式所以塑件外形放了脫模斜度。
2.3 塑料的選材及性能分析
該殼用于手機(jī)外殼，經(jīng)常用手觸摸，必須耐酸、對(duì)電絕緣，化學(xué)穩(wěn)定性要好；抗拉強(qiáng)度、硬度、耐磨性要突出，綜合機(jī)械性能要好。具備這些條件的塑料一般首選：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（英文名稱:Acrylonitrile Butadiene Styrene ，簡(jiǎn)稱：ABS）。
2.3.1 使用特點(diǎn)：
(1）綜合力學(xué)性能好,抗沖擊強(qiáng)度高,耐化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng),而且電性能非常優(yōu)越。
(2）與有機(jī)玻璃的熔接性良好，可表面鍍鉻,以及噴漆處理。
(3）高抗沖、高耐熱、高阻燃、高增強(qiáng)、高透明。
(4）流動(dòng)性比HIPS差一點(diǎn)，比PMMA、PC等好，柔韌性好。
2.3.2 成型特性：
(1）其流動(dòng)性屬于中等,吸濕性比較大,對(duì)于表面要求光澤的塑件，使用前須長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥。
(2）適宜取高料溫,高模溫。對(duì)于精度較高的塑件,模溫宜取 50-60度,對(duì)于高光澤耐熱塑件,模溫宜取60-80度。
(3）需提高材料的流動(dòng)性或者改變?nèi)胨坏确椒ú拍芙鉀Q夾水紋。
(4）要是成形阻燃級(jí)材料，在生產(chǎn)3-7天以后模具表面會(huì)殘存塑料的分解物，這將導(dǎo)致模具表面變的很亮，這時(shí)需對(duì)模具進(jìn)行清理，同時(shí)模具表面還需增加排氣位置。
2.3.3 ABS的主要性能指標(biāo)
表2-1 ABS的技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)下[2]
密度
1.02～1.16
比體積
0.86～0.98
吸水率
0.2～0.4
收縮率s
0.4～0.7
熔點(diǎn)
130～160
硬度HB
9.7
R121
抗拉屈服強(qiáng)度
50
拉伸彈性模量
體積電阻率
彎曲強(qiáng)度
80
熱變形溫度
t/c
0.46MP
90～108
沖擊韌度
無(wú)缺口
261
0.185MP
83～103
缺口
11
2.4 ABS塑料的注射過(guò)程及工藝
2.4.1 注射成型過(guò)程
(1）成型制備，干燥ABS。ABS塑料是水，在室溫下，24小時(shí)的吸水率為0.2％-0.35％，雖然這個(gè)水不會(huì)對(duì)機(jī)械性能有顯著的效果，但如果濕度超過(guò)0.2％的噴射，在塑料表面將受大的影響，所以對(duì)ABS成型，一定要預(yù)干燥少雨的水分含量應(yīng)小于0.2％。ABS，干燥方法：在大氣壓力下的空氣干燥80-85℃2-4小時(shí);真空空氣干燥80℃1-2小時(shí)。
(2）注射過(guò)程中注塑機(jī)加熱，塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)，到模腔中成型的壓鑄系統(tǒng)，模具填充過(guò)程可以劃分，壓實(shí)，壓力，回流，冷卻五個(gè)階段。
2.4.2 ABS的注射工藝參數(shù)
(1)螺桿類別：標(biāo)準(zhǔn)螺桿（直通式噴嘴）。
(2)回料轉(zhuǎn)速(rpm)：30。
(3)注射機(jī)料筒溫度:前段180～200℃；中段165～180℃；后段150～170℃。
(4）噴嘴：170～180℃。
(5）模具：50～80℃，玻纖增強(qiáng)制品取75℃。
(6）注射壓力:60～100℃。
(7）注射速度、注射壓力:
一般ABS制品采用高速及多級(jí)注射，但是對(duì)于阻燃品級(jí)，要慢速注射，可以避免注射料的分解，耐熱ABS也要快速注射(可減少內(nèi)部應(yīng)力)，注射壓力在75MPa左右，保壓時(shí)可低些。
(8）熔膠溫度:190℃。
(9）成型時(shí)間():注射時(shí)間:20～90；高壓時(shí)間:0～5；冷卻時(shí)間:20～120；總周期:50～220。
在265℃溫度下，物料在機(jī)筒內(nèi)停留時(shí)間最多不能超過(guò)5-6分鐘，若溫度為280℃，則物料在機(jī)筒內(nèi)停留時(shí)間就不能超過(guò)2-3分鐘。
(10）后處理:把塑件放在紅外線或者烘箱下,溫度設(shè)為70度烘干2～4小時(shí)。
2.5 ABS的主要缺陷及消除措施
2.5.1 龜裂
殘余應(yīng)力引起開(kāi)裂。然后，如果由殘余應(yīng)力引起的裂縫，可能是以下三個(gè)條件，即填充剝離剩余的發(fā)射和金屬嵌件。如果開(kāi)裂是由于產(chǎn)能過(guò)剩所造成的填充，我們可以從以下這些方面來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題：
(1）如果因?yàn)橹睗部诋a(chǎn)生壓力很小時(shí)，則我們可以采用多點(diǎn)分布的點(diǎn)澆口或者側(cè)澆口及潛伏澆口方式。
(2）適當(dāng)?shù)奶岣咚芰蠝囟瓤梢越档驼扯?，提高塑料的流?dòng)性，同時(shí)也可以降低注射壓力以減小應(yīng)力。
(3）當(dāng)模溫較低時(shí)一般容易產(chǎn)生應(yīng)力，這時(shí)適當(dāng)提高溫度。但如果注射速度較高時(shí)，即便模溫低，也可降低應(yīng)力的產(chǎn)生。
(4）適當(dāng)縮短保壓時(shí)間或進(jìn)行多次保壓[3]。
2.5.2 熔接縫
如焊縫通常形成由薄的熔體流和單獨(dú)的地方連接在一起。主要的原因是因?yàn)榱黧w方面是不統(tǒng)一的融合，從而在低光點(diǎn)。在此，聚合物可以被添加到產(chǎn)生的色素斑，這是因?yàn)橛酗@著不同的取向。熔合線的數(shù)目和位置的數(shù)目和定位的柵極。流體前鋒的角度遇到更多的時(shí)間，焊縫更明顯。在大多數(shù)情況下，不可能完全避免調(diào)試過(guò)程中焊縫。能做到這一點(diǎn)是要降低其亮度，或?qū)⑺鼈円苿?dòng)到一個(gè)不顯眼的地方或完全看不見(jiàn)。一般改善方法，如下列情況：
(l）增加注射速度；
(2）提高料筒溫度；
(3）增加模具溫度；
(4）增加保壓；
(5）重新定位澆口并將其移到不可見(jiàn)的地方。
2.5.3 收縮
因塑件表面材料堆積區(qū)域有凹痕。大都是因?yàn)楫?dāng)制品冷卻時(shí)，此時(shí)收縮發(fā)生，另外表層緊模壁的地方先凍結(jié)，所以在制品中心形成內(nèi)應(yīng)力。我們可以通過(guò)以下措施來(lái)來(lái)改良：
(l）增加保壓；
(2）降低模壁溫度；
(3）降低熔料溫度；
(4）增加料頭橫截面；
(5）增加噴嘴孔徑；
(6）避免材料堆積。
2.5.4 燒焦紋
產(chǎn)品表面出現(xiàn)棕色和銀色的比較暗的條紋。一般是由于熔料過(guò)于熱降解而造成的。我們可以通過(guò)以下措施來(lái)改善：
(1）降低料筒溫度；
(2）檢查熱流道溫度，降低熱流道溫度；
(3）采用小直徑料筒；
(4）減小注射速度：采用多級(jí)注射：快-慢。
3 模具設(shè)計(jì)方案的確定
3.1 分型面方案的確定
分型面是用來(lái)去除塑料模具和鑄造系統(tǒng)可分離的接觸表面材料稱為子面，分型面的模具設(shè)計(jì)和選擇最有影響力的方式，分型面的設(shè)計(jì)是合理的塑料件及模具的質(zhì)量有很大的上的復(fù)雜性的影響。本質(zhì)上是子類型的臉應(yīng)該是一種模具設(shè)計(jì)，所以離別的選擇決定了整體的模具設(shè)計(jì)[4]。
3.1.1 分型面的選擇原則
(1）保證塑料制品能夠脫模。
(2）使分型面容易加工。
(3）盡量避免側(cè)向抽芯。
(4）使側(cè)向抽芯盡量短。
(5）有利于排氣。
(6）有利于保證塑件的外觀質(zhì)量。
(7）盡可能使塑件留在動(dòng)模一側(cè)。
(8）盡可能滿足塑件的使用要求。
(9）盡量減少塑件在合模方向的投影面積。
(10）長(zhǎng)型芯應(yīng)置于開(kāi)模方向。
(11）有利于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。
3.1.2 分型面確定
分型面與開(kāi)模方向垂直,如圖3.1所示。定模型芯利用開(kāi)模動(dòng)作從塑件中抽出，塑件倒扣利用斜推桿來(lái)成型，整個(gè)塑件成型精度比較高，模具結(jié)構(gòu)還算簡(jiǎn)單。
圖3.1 分型面形式與位置
3.2 型腔數(shù)量確定及排列形式
由于生產(chǎn)批量大，本套模具采用一模兩腔。
3.2.1 多型腔模具排列形式設(shè)計(jì)的要點(diǎn)：
(1) 盡可能地在一個(gè)平衡的安排，以確保產(chǎn)品質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性；
(2）型腔布置和對(duì)稱部位應(yīng)努力防止模具承受偏載而產(chǎn)生的現(xiàn)象，多余的材料；
(3）腔體布置成盡可能緊湊，以減少模具的尺寸。
如圖3.2所示。
圖3.2 型腔排列方式
4 模具設(shè)計(jì)
4.1 注塑機(jī)選型
注射機(jī)是安裝在注射機(jī)上使用的設(shè)備，因此設(shè)計(jì)注射模應(yīng)該詳細(xì)了解注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范，才能設(shè)計(jì)出符合要求的模具。
注塑機(jī)塑料件的規(guī)格主要是根據(jù)模腔的大小和安排確定，在開(kāi)始我們的第一個(gè)初步估計(jì)的尺寸，然后設(shè)計(jì)人員響應(yīng)注塑模具所需的夾緊力的大小，注射壓力低，桿間距的長(zhǎng)度，最大厚度和最小厚度的模具，引進(jìn)的形式的選擇，引入位置確定，介紹了中風(fēng)的數(shù)量，計(jì)算出從模具中。根據(jù)這些參數(shù)，選擇一根火柴，注塑機(jī)，那么設(shè)計(jì)師必須進(jìn)行檢查，如果他們不能滿足要求，你還必須進(jìn)行調(diào)整或調(diào)整后與用戶協(xié)商得到滿足要求[5]。
4.1.1 注射量計(jì)算
該產(chǎn)品為ABS，查書(shū)《設(shè)計(jì)與制造實(shí)訓(xùn)》得知其密度為1.08~1.10g.cm-3，收縮率為0.4%~0.7%，計(jì)算其平均密度為1.09，平均收縮率為0.55%，通過(guò)計(jì)算得：
塑件體積為： ；
塑件的質(zhì)量： ；
澆注系統(tǒng)體積： ；
澆注系統(tǒng)質(zhì)量： ；
故得總體積和總質(zhì)量為： ；
。
4.1.2 注射機(jī)型號(hào)的選定
注射機(jī)的選擇：
完整的注射成型工藝過(guò)程，按其先后順序應(yīng)包括：成型前的準(zhǔn)備、注射過(guò)程、塑件的后處理等。
(1)成型前的準(zhǔn)備：為使注射成型過(guò)程能順利進(jìn)行，并保證塑料制件的質(zhì)量，在成型前應(yīng)做一些必要的準(zhǔn)備工作，包括：a.原料的檢驗(yàn)和預(yù)處理，在成型前應(yīng)對(duì)原料進(jìn)行外觀（如色澤、顆粒大小、均勻度）及工藝性能（如流動(dòng)性、熱穩(wěn)定性、收縮性、水分含量等）的檢驗(yàn);b.料筒的清洗；c.嵌件的預(yù)熱；d.脫模劑的選用。
(2)注射過(guò)程：完整的注射過(guò)程包括加料、塑化、注射、保壓、冷卻和脫模幾個(gè)步驟。其流動(dòng)的情況又可分為充型、保壓、倒流和澆口凍結(jié)后的冷卻四個(gè)階段。
(3)處理后的部件用塑料：塑料部件在成型過(guò)程中，由于不均勻或由于在空腔中，定向和冷卻不均勻引起的收縮的塑料部件的各個(gè)部分的增塑的塑料的結(jié)晶不一致，或其他原因使不可避免地內(nèi)部的塑料部件，有一些內(nèi)部的應(yīng)力，這會(huì)導(dǎo)致在使用過(guò)程中的開(kāi)裂或變形。因此，往往需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚?，以消除存在的?nèi)部應(yīng)力，提高塑件的性能和提高尺寸穩(wěn)定性。主要方法是退火和調(diào)濕處理。
根據(jù)以上的計(jì)算初步選定型號(hào)為XZ-125/630型臥式注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表4.1。
表4-1 XZ-125/630型注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)[6]
螺桿直徑/mm
40
拉桿內(nèi)間距/mm
370x320
推動(dòng)行程/mm
550
最大模具厚度/mm
300
理論容量/
140
最小模具厚度/mm
150
注射速度 /(g/s)
110
頂出桿根數(shù)
1
塑化能力/(g/s)
16.8
定位孔直徑/mm
125
額定注射壓力/MP
126
頂出中心孔直徑/mm
35
螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min)
14~200
頂出力/KN
1500
鎖模力/KN
530
噴
嘴
球半徑SR/mm
15
開(kāi)模行程/mm
300
孔直徑/mm
4.1.3 型腔數(shù)量的校核及注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核
4.1.3.1 型腔數(shù)量的校核[7]
（1）由注射機(jī)料筒塑化速率校核型腔數(shù)量
（4.1）
，t取60s,符合要求。
式中:
K—注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，非結(jié)晶型塑料一般取0.8；
M—注射機(jī)的額定塑化量，該注射機(jī)為16.8g/s；
T—成型周期，因塑件還比較大，取30s；
m1—單個(gè)塑件的質(zhì)量，取7.3g；
m2—澆注系統(tǒng)的質(zhì)量，取7.2g。
（2）按注射機(jī)的最大注射量校核型腔數(shù)量
(4.2)
符合要求。
式中：
—注射機(jī)允許的最大注射量，該注射機(jī)為140g。其他符號(hào)意義與取值同前。
（3）按注射機(jī)的額定鎖模力校核型腔數(shù)量
殼體正反兩面產(chǎn)生的脹模力由內(nèi)模殼抵消；左右兩行位壓力由導(dǎo)柱和前模板的斜面抵消，取這兩處力的一半為正壓力：
分型面合模處的作用面積：
塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力是，一般是注射壓力的30%-65%，
取平均壓力為：
(4.3)
(4.4)
符合要求。
4.1.3.2 注射機(jī)工藝參數(shù)的校核[8]
（1）注射量的校核
注射量以容積表示最大注射容積為：
(4.5)
而
符合要求。
（2）鎖模力的校核
前面計(jì)算過(guò)，符合要求。
（3）最大注射壓力的校核
注射機(jī)的額定注射壓力即為該機(jī)器的最高壓力：
應(yīng)該大于注射成型所需調(diào)用的注射壓力的即：
式中；
為70—90；
代入數(shù)據(jù)計(jì)算，符合要求。
（4）安裝尺寸的校核
最大與最小模具厚度
模具厚度H應(yīng)滿足：
式中
該套模具厚度 H=401mm。
很明顯，選擇該注射機(jī)不能滿足模具設(shè)計(jì)的要求。
（5）開(kāi)模行程校核
——注射機(jī)動(dòng)模板的開(kāi)模行程，取300mm，見(jiàn)表4.2；
——塑件推出行程取9mm；
——為包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度；
代值計(jì)算發(fā)現(xiàn)開(kāi)模行程能滿足。
由于安裝尺寸不能達(dá)到要求，在這里我們采用更大型號(hào)的注塑機(jī)子X(jué)Z-500，我們?cè)俅芜M(jìn)行安裝尺寸的校核
最大與最小模具厚度
模具厚度H應(yīng)滿足
式中
該套模具厚度H=401mm，完全符合。
很明顯，選擇該注射機(jī)可以滿足模具設(shè)計(jì)的要求。
4.2 模具澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)和澆口的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)凝料熔體從注射機(jī)噴嘴到模具型腔的進(jìn)料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能[9]。
4.2.1 主流道的設(shè)計(jì)
主流道是連接注射機(jī)的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機(jī)噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，具有一定的錐度，以便熔體的流動(dòng)和開(kāi)模時(shí)主流到凝料的順利拔除。
4.2.1.1 主流道尺寸和澆口的設(shè)計(jì)
（1）主流道的小端直徑、：D=注射機(jī)噴嘴直徑+（0.5~1）
=3+（0.5~1），取D=3.5mm。
（2）主流道的球面半徑：SR =注射機(jī)噴嘴球頭半徑+（1~2）
=15+（1~2），取SR=16mm 。
（3）球面的配合高度：，取h=3mm 。
（4）主流道的長(zhǎng)度?。篖=76mm。
主流道大端直徑：（半錐角）
取
澆口套總長(zhǎng)：
4.2.1.2 澆口套的設(shè)計(jì)
豎流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬于容易損件的地方，因此對(duì)材料要求必須很高，因而模具部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的豎流道襯套形式，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理，以節(jié)省材料，降低成本。常采用碳素工具鋼，如T8A、T10A等，熱處理硬度為50HRC~55HRC,如圖4.1所示。
圖4.1 主流道襯套
4.2.1.3 定位環(huán)的設(shè)計(jì)與固定
為了便于模具在注射機(jī)上安裝以及模具澆口套與注射機(jī)的噴嘴孔精確定位，應(yīng)在模具上（通常在定模上）安裝定位圈，用于與注射機(jī)定位孔匹配。定位圈除了完成澆口套與噴嘴孔的精確定位之外，還可以防止?jié)部谔讖哪?nèi)滑出。但由于該模具主流道比較長(zhǎng)，定位圈和襯套設(shè)計(jì)成分體式，注射機(jī)定位孔尺寸為，定位圈尺寸取，兩者之間呈較松的間隙配合。
定位圈結(jié)構(gòu)尺寸如圖4.2所示。
圖4.2 定位圈
4.2.1.4 水口勾針
水口勾針藏進(jìn)水口推板內(nèi)﹐以防阻礙熔融塑料的流動(dòng)。其大小一般為?4.0,其中心與豎直分流道中心重合,見(jiàn)下圖4.3所示。
圖4.3 水口勾針
4.2.2 分流道與澆口的設(shè)計(jì)
一級(jí)分流道采用梯形，設(shè)置在專門的分流道板上，二級(jí)分流道采用圓錐形點(diǎn)到分行面處。由于本產(chǎn)品為高檔手機(jī)外殼，表面光潔度高，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)允許的情況下，盡量不能設(shè)置澆口在正外表面，所以我們?cè)谛〈翱谔庍M(jìn)膠，澆口采用側(cè)澆口，因?yàn)檫@個(gè)側(cè)澆口比較小，完全可以實(shí)現(xiàn)流道和澆口的自動(dòng)脫落，而且側(cè)澆口比較簡(jiǎn)單，尺寸容易準(zhǔn)確控制。如圖4.4。
圖4.3 側(cè)澆口的設(shè)置形式
4.3 成型零件工作尺寸的設(shè)計(jì)和計(jì)算
塑料部件注塑模具確定的幾何形狀和尺寸的零件的模制零件，通常含有上模芯，到啟動(dòng)子，形成引腳和成型環(huán)。當(dāng)模塑部件的工作，他們是在直接接觸的塑料，塑料熔體壓力，流侵蝕，噴射會(huì)發(fā)生及塑料部件之間的摩擦。因此，成型零件應(yīng)該有正確的形狀，精度高，表面粗糙度低，此外，還構(gòu)建成型零件，具有高強(qiáng)度，高硬度和耐磨性。
成型零件的設(shè)計(jì)，你應(yīng)該確定塑料和塑料部件的結(jié)構(gòu)和需求的特點(diǎn)，然后選擇分型面和門的位置，然后最后確定剝離的方法，排氣部件等的基礎(chǔ)上，模制零件的加工，熱處理等結(jié)構(gòu)的模制零件的設(shè)計(jì)要求，形成的主要成型部件，但也為檢查的強(qiáng)度和剛度計(jì)算的工作尺寸的一部分。
工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔深度和型芯高度尺寸和中心距尺寸等。
ABS的成型收縮率為0.4%--0.7%所以平均收縮率取 s=0.55%。
塑件尺寸公差按SJ1372--78標(biāo)準(zhǔn)中的5級(jí)精度成型[10]。
4.3.1 型芯
圖4.4 型芯
（1）采用盲孔的形式，用壓入法嵌入模板后，下底面與動(dòng)模壓緊，然后直接用螺釘固定。
（2）塑件的尺寸公差源自《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》的塑件公差數(shù)值表。
塑件尺寸：，，。
型芯徑向尺寸計(jì)算：
(4.6)
(4.7)
型芯高度尺寸計(jì)算：
(4.8)
式中：
——塑料的平均收縮率，ABS為0.55%；
——塑件內(nèi)表面的徑向基本尺寸；
——修正系數(shù)（取0.5~0.75）；
——塑件內(nèi)表面徑向基本尺寸的公差；
——模具制造公差，當(dāng)尺寸小于50mm時(shí)，；當(dāng)塑件尺寸大于50mm 時(shí)，。
——模具型芯高度基本尺寸；
——塑件孔或凹槽深度尺寸。
4.3.2 型腔
圖4.5 型腔
（1）模仁為嵌入式，通過(guò)沉頭螺釘固定在母模板上。
（2）尺寸計(jì)算。塑件的尺寸公差源自《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》的塑件公差數(shù)值表3-1。
塑件尺寸：，，
型腔徑向尺寸計(jì)算：
(4.9)
(4.10)
型腔深度尺寸計(jì)算：
(4.10)
式中：
——塑料的平均收縮率，ABS為0.55%；
——塑件外表面的徑向基本尺寸；
——修正系數(shù)（取0.5~0.75）；
——塑件外表面徑向基本尺寸的公差；
——模具制造公差，當(dāng)尺寸小于50mm時(shí)，；當(dāng)塑件尺寸大于50mm 時(shí)，；
——模具型腔深度基本尺寸；
——塑件凸起部分高度基本尺寸。
4.3.3 型腔零件剛度和強(qiáng)度校核
由于使用塑料零件成型模具的一部分，然后打開(kāi)箱子從模板到模具鑲件，用螺絲擰緊。成型模具的一部分，以滿足了條件，從一個(gè)預(yù)定的距離（20?25毫米），但也圍繞該模板將模具從滿意的距離的條件，因此，模腔部分，完全可滿足要求的強(qiáng)度和剛度，沒(méi)有人檢查。在動(dòng)模板，因?yàn)樗拇怪背尚蛪毫?，下方不打算采取為了?jié)約材料支撐板[11]。
4.3.4 成型零件鋼材的選用
對(duì)于模具鋼的選用，必需要符合以下幾點(diǎn)要求：
(1）機(jī)械加工性能良好。要選用易于切削，且在加工以后能得到高精度零件的鋼種。
(2）拋光性能優(yōu)良。注射模成型零件工作表面，多需要拋光達(dá)到鏡面，Ra≤0.05μm。要求鋼材硬度在HRC35～40為宜。過(guò)硬表面會(huì)使拋光困難。鋼材的顯微組織應(yīng)均勻致密，極少雜質(zhì)，無(wú)疵斑和針點(diǎn)。
(3）耐磨性和抗疲勞性能好。注射模型腔不僅受高壓塑料熔體沖刷，而且還受冷熱溫度交變應(yīng)力作用。一般的高碳合金鋼可經(jīng)熱處理獲得高硬度，但韌性差易形成表面裂紋，不以采用。所選鋼種應(yīng)使注塑模能減少拋光修模次數(shù)，能長(zhǎng)期保持型腔的尺寸精度，達(dá)到所計(jì)劃批量生產(chǎn)的使用壽命期限。
(4）具有耐腐蝕性。對(duì)有些塑料品種，如聚氯乙稀和阻燃性的塑料，必須考慮選用有耐腐蝕性能的鋼種。
SM45是碳鋼塑料模具鋼，其化學(xué)成分和高強(qiáng)度碳優(yōu)質(zhì)鋼——45號(hào)鋼相似，但波動(dòng)范圍較窄鋼的碳含量較高的清潔度，機(jī)械性能更加穩(wěn)定。SM45鋼正火或淬火和回火處理后，具有一定的硬度，強(qiáng)度和耐磨性，且價(jià)格便宜，良好的切削加工性能，適用于制造塑料模具形狀簡(jiǎn)單的小或精度較差，壽命長(zhǎng)不長(zhǎng)霉菌。綜上所述，根據(jù)塑料部件 - 用于日用品，生產(chǎn)批次介質(zhì)的手機(jī)外殼，模制零件的設(shè)計(jì)，這里取45鋼。
4.4 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用
根據(jù)前面型腔的布局以及互相位置尺寸，再根據(jù)成型零件尺寸結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架，選用結(jié)構(gòu)形式為DCI3540 70 100 120 01 S。即采用數(shù)量為1的標(biāo)準(zhǔn)模架。
(1）定模座板（400mm x 400mm、厚為45mm）
定模座板是模具與注射機(jī)連接固定的板，材料為45鋼。
通過(guò)4個(gè)M12的內(nèi)六角圓柱螺釘與定模固定板連接；定位圈通過(guò)2個(gè)M6的內(nèi)六角圓柱螺釘與其連接；定模座板與澆口套為H8/f8配合[11]。
(2）定模板（350mm x 400mm，厚70mm）
用于固定型芯、導(dǎo)套。固定板應(yīng)有一定的厚度，并有足夠強(qiáng)度，一般用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)到230HB~270HB。其上的導(dǎo)柱和導(dǎo)套一端采用H7/m6配合，另外一段采用H7/f7配合；定模板與澆口套采用H7/m6配合[11]。
(3）動(dòng)模座板（400mm x400mm、厚為30mm）
材料為45鋼，其上的注射機(jī)頂孔為。
(4）動(dòng)模板（350mm x 400mm，厚100mm）
斜頂通過(guò)連接斜頂座，然后固定在上頂出板上，以完成側(cè)向分型，材料為45鋼。其上的導(dǎo)柱和導(dǎo)柱孔為H7/m6配合[11]。
(5）墊塊(63mm x 400mm 厚120mm)
1）主要作用
在動(dòng)模座板與動(dòng)模板之間形成推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作空間，或是調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適應(yīng)注射機(jī)的模具安裝厚度要求。
2）結(jié)構(gòu)形式
可以是平行墊塊或拐角墊塊，該模具采用平行墊塊。
3）墊塊材料
墊塊材料為Q235A，也可以用HT200、球墨鑄鐵等。該套模具采用Q235A制造。
(6）推板（220mm x 400mm，厚度20mm）
材料為45鋼。用M6的內(nèi)六角圓柱螺釘與推桿固定板固定。
(7）推桿固定板（220mm x 400mm，厚度25mm）
鋼材為45鋼。
模架如圖（4.6）所示：
圖4.6 模架
4.5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu)
采用標(biāo)準(zhǔn)模架，模架本身帶有導(dǎo)向裝置，按模架規(guī)格選取即可。
4.5.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)
(1）導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部分，其中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的精度，防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套后變形。
(2）該導(dǎo)套采用4根導(dǎo)柱，其布置為等直徑導(dǎo)柱不對(duì)稱布置。
(3）導(dǎo)柱安裝在定模固定板上，導(dǎo)套安裝在流道板，動(dòng)模板，定模板上。
(4）為了保證分型面很好的接觸，導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)只有承屑槽，在導(dǎo)柱孔口倒角。
(5）在合模時(shí)，保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免凸模先進(jìn)入型腔，導(dǎo)致模具損壞。
(6）動(dòng)定模板采用合并加工時(shí)，可確保同軸度要求。
4.5.2 導(dǎo)柱設(shè)計(jì)
(1）采用帶頭導(dǎo)柱，加油槽，如圖4.7所示。
(2）導(dǎo)柱長(zhǎng)度必須比凸模端面高度高出6mm~8mm。
(3）為了使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱端部常做成圓錐形的先導(dǎo)部分。
(4）導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來(lái)確定，應(yīng)保證有足夠的抗彎強(qiáng)度。
(5）導(dǎo)柱的安裝形式，導(dǎo)柱固定部分與模板按H7/k6配合，導(dǎo)柱滑動(dòng)部分按H7/f7或H8/f7間隙配合[11]。
(6）導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為0.2um。
(7）導(dǎo)柱應(yīng)具有堅(jiān)硬耐磨的表面、不易折斷的內(nèi)芯。多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理或碳素工具鋼T8A、T10A經(jīng)淬火處理，硬度為50HRC以上或45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)、表面淬火、低溫回火、硬度為50HRC以上。
圖4.7 導(dǎo)柱
4.5.3 導(dǎo)套設(shè)計(jì)
導(dǎo)套與安裝在另外一半模上的導(dǎo)柱相配合，用以確定動(dòng)、定模的相對(duì)位置，以保證模具運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度的圓套形零件。導(dǎo)套常用的結(jié)構(gòu)形式有兩種：直導(dǎo)套、帶頭導(dǎo)套。
(1）采用帶頭導(dǎo)套，如圖4.8所示。
(2）導(dǎo)套的端面應(yīng)倒圓角，導(dǎo)柱孔最好做成通孔，利于排出孔內(nèi)剩余空氣。
(3）導(dǎo)套孔的的滑動(dòng)部分按H8/f7或H7/f7的間隙配合，表面粗糙度為0.4um。
導(dǎo)套外徑與模板一端采用H7/m6配合；另外一端采用H7/e7配合鑲?cè)肽０濉?
(4）導(dǎo)套材料可用淬火鋼或銅等耐磨材料制造，該模具中采用T8A。
圖4.8 導(dǎo)套
4.6 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準(zhǔn)確無(wú)誤地從模具的凹模中或型芯上脫出，完成脫出塑件的裝置稱為脫模機(jī)構(gòu)，也常稱為推出機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是通過(guò)裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿或液壓缸來(lái)完成的[13]。
4.6.1 推出機(jī)構(gòu)的組成
推出機(jī)構(gòu)主要由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位部件等組成。推出機(jī)構(gòu)中，凡直接與塑件相接觸、并將塑件推出型腔的零件稱為推出零件。常用的推出零件有推桿、推管、推件板、成型推桿等。
4.6.2 推出機(jī)構(gòu)的分類
一般可以被劃分為移動(dòng)的推動(dòng)機(jī)構(gòu)，手動(dòng)釋放機(jī)構(gòu)，氣動(dòng)和液壓釋放機(jī)構(gòu)。手動(dòng)釋放機(jī)制是在模具，塑料件，塑料件最滯留在一旁固定模具的情況下由人工引種機(jī)動(dòng)發(fā)射機(jī)構(gòu)推出的模具，以達(dá)到驅(qū)動(dòng)的注塑機(jī)模具變動(dòng)塑件的自動(dòng)噴射;設(shè)置在注塑機(jī)的液壓和氣動(dòng)噴射機(jī)制依賴于特殊的液壓和氣動(dòng)設(shè)備，將推出或吹入從模具中的塑料部分。彈射機(jī)制，也可以啟動(dòng)的部分類別，一般可分為推管噴射機(jī)制，把彈射機(jī)制，形成棒（塊）發(fā)起機(jī)構(gòu)，推件板彈射機(jī)制，沒(méi)有較為全面地介紹機(jī)構(gòu)。另外，根據(jù)模具的分類的結(jié)構(gòu)。
4.6.3 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則
塑件推出（頂出）是注射成型過(guò)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塑件的質(zhì)量，因此，塑件的推出是不可忽視的，應(yīng)遵循以下原則。
(1）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)；
(2）保證塑件不因推出而變形損壞；
(3）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠；
(4）良好的塑件外觀；
(5）合模時(shí)的準(zhǔn)確復(fù)位。
4.6.4 塑件的推出機(jī)構(gòu)
該套模具的塑件采用推板推出，推桿的形式為圓形。
(1） 推桿如圖4.9所示，共6根推桿。
圖4.9 帶肩圓筒推桿
(2）推桿應(yīng)設(shè)置在脫模阻力大的地方。
(3）推桿應(yīng)布置均勻。
(4）推桿應(yīng)設(shè)在塑件強(qiáng)度、剛度較大的地方。
(5）推桿直接與模板上的推桿空采用H8/f8間隙配合。
(6）通常推桿裝入模具后，其端面應(yīng)與型腔地面平齊或高出型腔底面0.05mm~0.10mm。
(7）推桿與推桿固定板，通常采用單邊0.5mm的間隙，這樣可以降低加工要求，又能在多推桿的情況下，不因各板上的推桿孔加工誤差引起軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象。
(8）推桿的材料常用T8、T10碳素工具鋼，熱處理要求硬度50HRC以上，工作端配合部分的表面粗糙度為u=0.8um。
4.6.5 脫模力的計(jì)算
脫模力被驅(qū)動(dòng)的模具所需的外部施加的力，需要克服塑件的夾緊力，真空吸，粘附性和耐釋放機(jī)構(gòu)本身的運(yùn)動(dòng)的核心程序包的主要核心擠出塑料部件的一側(cè)。主要是計(jì)算的設(shè)計(jì)受力的核心包緊形成防霉脫模阻力。
當(dāng)開(kāi)始脫模時(shí)，模具所受的阻力最大，推桿剛度及強(qiáng)度應(yīng)按此時(shí)計(jì)算，亦即無(wú)視脫模斜度（a=0）。
由于制品是薄壁矩形件：
（kN）
式中：Q—脫模時(shí)最大阻力（kN）；
t—塑料產(chǎn)品的平均壁厚（cm）；
E—塑料產(chǎn)品的彈性模量（）；
S—塑料毛坯的成型收縮率（）；
—包容凸模長(zhǎng)度（cm）；
f—塑料產(chǎn)品與鋼之間的摩擦系數(shù)；
m—泊松比，一般為0.38~0.49。
查表得：S=0.005，E=1.8×10
已知，t0.12cm，=4.5cm，f=0.28
--摩擦阻力（N）；
--摩擦系數(shù)，一般取0.15～1.0，本設(shè)計(jì)取0.4；
--因塑件收縮對(duì)型芯產(chǎn)生的正壓力（N）；
--塑件對(duì)型芯產(chǎn)生的單位正壓力，一般取8～12MPa,本設(shè)計(jì)取中間值10Mpa；
--塑件包緊型芯的側(cè)面積。
4.7 斜頂與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
當(dāng)在注射成型的塑件上與開(kāi)合模方向不同的內(nèi)側(cè)或外側(cè)有孔、凹穴或凸臺(tái)時(shí)，塑件就不能直接由推桿等推出機(jī)構(gòu)推出脫模，此時(shí)，模具上成型該處的零件必須制成可側(cè)向移動(dòng)的活動(dòng)型芯，以便在塑件脫模推出之前，先將側(cè)向成型零件抽出，然后再把塑件從模內(nèi)推出，否則就無(wú)法脫模[14]。
4.7.1 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)類型的確定
殼體下面的倒扣需要用到抽芯機(jī)構(gòu)，在這里運(yùn)用斜頂抽芯。該塑件的側(cè)凸較短,所需的抽芯距不大,側(cè)凸的成型面積也不大,所以采用斜頂抽芯足夠.一般將主型芯和斜頂位置設(shè)于動(dòng)模，這樣在脫模過(guò)程中，側(cè)向分型時(shí)對(duì)塑件有限制側(cè)向移動(dòng)的作用，脫模比較順利。
4.7.2 斜頂?shù)脑O(shè)計(jì)
斜頂設(shè)置在動(dòng)模，有足夠的強(qiáng)度。斜頂中部用管位控制，底部固定在推桿固定板上可以左右擺動(dòng)。斜頂角度為5度。其工作原理為:在頂出制品的同時(shí)受斜面限制,同時(shí)作橫向移動(dòng),從而使制品脫離。
4.7.3 各項(xiàng)尺寸的計(jì)算與校核
斜頂?shù)南鄬?duì)位置以及脫模推出完成后的相對(duì)位置如圖，需要側(cè)抽的距離是,斜頂完全頂出豎直移動(dòng)的距離H=50 mm,側(cè)抽水平偏移的距離是L=4.5 mm,
,可以滿足要求!如下圖所示。
圖4.10 側(cè)向分型與抽芯分析
4.8 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
模板分型面上設(shè)置1mm深的排氣槽用于排氣，而且在成型殼體內(nèi)腔的型芯上有斜頂桿還有頂針的配合間隙，排氣條件足夠。
4.9 冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
4.9.1 加熱系統(tǒng)
該套模具的模溫要求在70以下，又是小型模具，所以無(wú)需設(shè)置加熱裝置。
4.9.2 冷卻系統(tǒng)
ABS塑料注射到模具內(nèi)的塑料溫度為180—190 左右，而塑料固化后從模具型腔中取出時(shí)其溫度在60以下，熱塑性塑料在注射成型后，須對(duì)模具進(jìn)行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。
ABS的成型溫度和模具溫度分別為180~190、50~70，用常純水對(duì)模具進(jìn)行冷卻。
(1）冷卻介質(zhì)
冷卻介質(zhì)通常有冷卻水和壓縮空氣，但用冷卻水比較多，因?yàn)槔鋮s水熱容量大、傳熱系數(shù)大，成本低。用水冷卻，即使在模具型腔周圍或者內(nèi)部開(kāi)設(shè)冷卻水道。
(2）冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)略計(jì)算
如果忽略模具因空氣對(duì)流、熱輻射以及與注射機(jī)接觸所散發(fā)的熱量，不考慮模具金屬材料的熱阻，可對(duì)模具冷卻系統(tǒng)進(jìn)行初步的簡(jiǎn)略計(jì)算[15]。
1）求塑料固化時(shí)每分鐘釋放的熱量
查表得ABS單位質(zhì)量放出的熱量 ，故：
式中M—單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量（kj/min），模具每分鐘注射1次。
2）冷卻水的體積流量
(4.7)
式中：——冷卻水的密度，為；
——冷卻水出口溫度，取25；
——冷卻水進(jìn)口溫度，取20；
C——冷卻水的比熱容，為4.187；
——冷卻水體積流量，。
3）冷卻管道的直徑
為使冷卻水處于湍流狀態(tài),查資料取d=8mm。
4）冷卻水在管道內(nèi)的流速
(4.8)
5)冷卻水管道水孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù)
查參考文獻(xiàn)中的表取f =7.22,水溫為25時(shí),因此：
(4.9)
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