放音機外殼模具設計注射模設計畢業(yè)論文

1、南昌航空大學學士學位論文目 錄緒論11.塑件結構分析41.1塑件零件圖41.1.1塑件三維零件圖51.1.2 塑件技術要求71.2 塑件的工藝性分析71.2.1 塑件的材料性能71.2.2 塑件的尺寸精度81.2.3 塑件的表面質量81.2.4 塑件的結構工藝性81.2.5 塑件體積及質量估算81.2.6 綜述82模具結構設計821 創(chuàng)建塑件三維模型1022 注塑模具結構的確定102.2.1 型腔數(shù)目的確定102.3 初步確定注射機的型號102.3.1 塑料零件的參數(shù)102.3.2 注塑機的選擇及鎖模力計算112.3.3 注射機有關參數(shù)校核123. 分型面的設計和澆注系統(tǒng)設計133.1 分型面

2、的設計133.1.1 分型面的選擇133.1.2 分型面的設計制作143.2 澆注系統(tǒng)設計163.2.1 澆注系統(tǒng)設計原則163.2.2澆注系統(tǒng)設計164. 排氣系統(tǒng)設計和側滑塊設計184.1 排氣系統(tǒng)設計184.2 側滑塊的設計185. 成型零部件設計及計算205.1 成型零部件的結構設計205.2 成型零部件的工作尺寸計算235.2.1 型腔、型芯和中心距計算公式245.3成型零部件的剛度與強度計算255.3.1 成型零部件強度、剛度計算時需要考慮的問題255.3.2 整體式矩形型腔側壁和底板厚度的計算266. 推出機構的設計和冷卻系統(tǒng)設計276.1 推出機構的設計276.1.1 推桿的形

3、狀27圖6.1 直通式推桿286.1.2 推桿位置的選擇原則如下4：286.2 冷卻系統(tǒng)的設計296.2.1注射模具溫度調節(jié)系統(tǒng)的重要性296.2.2 冷卻水回路的布置297. 模架加載設計308 模具工作原理349 結論35參考文獻36致謝375緒論 塑料是繼鋼鐵、木材、水泥之后，當代新興的第四大類工業(yè)材料。塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機化合物，簡稱高聚物。塑料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一種類型。模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)，是國際上公認的關鍵工業(yè)。模具生產技術水平的高低是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產品的質量，效益和新產品的開發(fā)能力。振興

4、和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關注。早在1989年3月中國政府頒布的關于當前產業(yè)政策要點的決定中，將模具列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位。目前世界模具市場供不應求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術水平高，勞動成本低，只要配備一些先進的數(shù)控制模設備，提高模具加工質量，縮短生產周期，溝通外貿渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術，提高模具技術水平，對于促進國民經濟的發(fā)展有著特別重要的意義。在塑料原材料轉變?yōu)樗芰现萍某尚瓦^程中，塑料原材料的選用、成型設備的選擇、成型模具的設計與制造和成型工藝的制定等是塑料制件生產的四大環(huán)節(jié)，

5、而主要的環(huán)節(jié)集中在成型工藝的正確制訂和塑料模具的設計這兩個方面。隨著我國加入WTO，我國模具工業(yè)的發(fā)展將面臨新要機遇和挑戰(zhàn)。利用模具成型零件的方法，是一種少切削、無切削、工序重合的生產方法。隨著現(xiàn)代工業(yè)迅速發(fā)展，產品更新?lián)Q代速度越來越快，而批量越來越小。各種產品在不斷提高性能的同時，其產品的外形也變得越來越復雜。設計部門要最快的速度設計出產品和制造部門以最快的速度加工制造出該產品，只有運用先進的設計手段計算機輔助設計（簡稱CAD）和先進的制造手段計算機輔助制造（簡稱CAD，或者CAD/CAM）集成制造技術，譬如UG的注塑模設計。綜觀目前國內、外的模具工業(yè)的發(fā)展，計算機輔助模具設計技術是現(xiàn)代模具

6、設計技術中的重要組成部分，模具設計生產的重大技術革命1。在塑料模具方面，隨著塑料模具CAD技術的發(fā)展，其重要性已逐漸被模具界所認識2。其中塑料注塑模（以下簡稱注塑摸）CAD技術的應用和發(fā)展尤為突出，在模具工業(yè)中形成了一枝獨放的局面4 。 模具是現(xiàn)代工業(yè)生產中的重要工藝裝備之一，模具工業(yè)是國民經濟中重要的基礎工業(yè)，模具設計與制造水平的高低是衡量一個國家綜合制造能力的重要標志。工業(yè)發(fā)達國家對模具工業(yè)都極為重視，早在50年代開始就已使模具擺脫了產品更新?lián)Q代的重要工藝裝備，模具對工業(yè)的發(fā)展具有重要意義，從工業(yè)產值對比來看，經濟發(fā)達國家的模具總產值早已超過了機床的總產值。如日本，1987年模具總產值為1

7、24億美元，而其機床總產值為102億美元；1991年前者為131億美元，后者為120億美元。在塑料模具中，由于注塑模具能夠一次成型形狀復雜、尺寸精確的制品，適用于高效率、大批量的自動化生產方式，使其在塑料模中的占用量超過了5%。 我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，經歷半個多世紀，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48英寸大屏幕彩電塑殼注塑模具、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：精密塑料模具方面，已能生產照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。 成型工藝方面，多材質塑料成型模、高效多色注塑模、鍛件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新設計方

8、面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達20%以上，一般采用內熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達不到10%，與國外的50-80%相比，差距較大。 在制造技術方面，CAD/CAM/CAE技術的應用水平上了一個新臺階，以生產家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美國CV公司的CADS5、英國Deltacam公司的DOCT5、日本

9、HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應國內模具的具體情況、能在微機上應用且價格較低等特點，為進一步普及模具CAD/CAM技術創(chuàng)造了良好條件。發(fā)展趨勢：(1)模具產品將向著更大型、更精密、更復雜及更經濟快速方向發(fā)展；模具生產將朝著信息化、無圖化、精細化、自動化方向發(fā)展；模具企

10、業(yè)將向著技術集成化、設備精良化、產品品牌化、管理信息化、經營國際化方向發(fā)展。(2)模具CADCAECAMPDM正向集成化、三維化、智能化、網絡化和信息化方向發(fā)展?？旖莞咚俚男畔⒒瘯r代將帶領模具行業(yè)進入新時代。(3)模具的質量、周期、價格、服務四要素中，已有越來越多的用戶將周期放在首位，要求模具盡快交貨，因此模具生產周期將繼續(xù)不斷縮短。(4)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品開發(fā)中去，甚至在尚無明確的用戶對象之前進行開發(fā)(這需要在有較大把握和敢冒一定風險的情況下進行)，變被動為主動。以及“你給我一個概念，我還你一個產品”的一站式服務模式都已成為發(fā)展趨勢。(5)隨著模

11、具企業(yè)設計和加工水平的提高，過去以鉗工為核心，大量依靠技藝的現(xiàn)象已有了很大變化。在某種意義上說：“模具是一種工藝品”的概念正在被“模具是一種高新技術工業(yè)產品”所替代，模具“上下模單配成套”的概念正在被“只裝不配的概念所替代。模具正從長期以來主要依靠技藝而變?yōu)榻窈笾饕揽考夹g。這不但是一種生產手段的改變，也是一種生產方式的改變，更是一種觀念的改變。這一趨向使得模具標準化程度不斷提高，模具精度越來越高，生產周期越來越短，鉗工比例越來越低，最終促使整個模具工業(yè)水平不斷提高。(6)高速加工、復合加工、精益生產、敏捷制造及新材料、新工藝、新技術將不斷得到發(fā)展設計方案本論文是對放音機外殼進行模具設計說明。

12、通過對其二維CAD圖紙進行結構分析然后通過UG來實現(xiàn)三維實體造型，再通過UG（Mold Wizard)的注射模向導進行模具設計。放音機外殼模具設計的步驟：（1） 根據(jù)放音機外殼的CAD圖，以注塑模具的制造和工藝性為原則，運用UG三維建模。（2） 分析放音機外殼零件的結構工藝性及注塑工藝,并編寫工藝，成型，脫模流程，回程等細則。（3） 放音機外殼開發(fā)過程中進行無紙化設計設計制造：A. 建模過程中運用UG軟件為基礎進行數(shù)字化三維設計，完成放音機外殼的建模；B. 模型設計完成后利用UG注塑模向導進行塑料放音機外殼模具的型芯，型腔分模面設計，選擇材料和注塑機，進行模架、定位環(huán)、推桿等模具標準件的加載和

13、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設計。C. 放音機外殼的模具設計完成后利用UG軟件進行預裝配。1、 模具設計中加載和設計的模型生成工程圖數(shù)據(jù)，完成模具的總裝配圖，進行工程圖的輸出,修改和打印。2、 設計完成過程中，進行畢業(yè)論文的編寫。模具設計實驗所用到的軟件和工具： UG、AUTOCAD 2007 各類辦公軟件等和測量工具。1. 塑件結構分析1.1塑件零件圖塑件名稱：放音機外殼，其二維結構如圖1.1(a)和（b）所示。 （a）放音機外殼正面 （b）放音機外殼反面圖1.1 放音機外殼二維結構圖1.1.1塑件三維零件圖利用UG軟件進行塑件的三維實體造型（如圖1.2(a)和（b）所示），對塑件有了更直觀的掌握，

14、并進行塑料模設。南昌航空大學學士學位論文（a）放音機外殼三維實體正面（b）放音機外殼三維實體反面圖1.2 放音機外殼三維實體1.1.2 塑件技術要求放音機外殼尺寸要求不是很高，主要是要保持基本尺寸穩(wěn)定，未注公差等級按照MT4查取公差，塑件要求外觀表面光澤、無雜色，無收縮痕跡，中批量生產。1.2 塑件的工藝性分析塑件的工藝性包括塑件的材料性能、塑件的尺寸精度、塑件的表面質量、塑件的結構工藝性和零件體積及質量估算，其具體分析如下：1.2.1 塑件的材料性能（1）使用性能：1）ABS外觀為粒狀或粉狀，呈淺象牙色，不透明但成型的塑料件有較好的光澤。ABS相對密度為1.021.05g/cm3左右，吸水率

15、低。2）綜合性能良好，沖擊韌度170、力學強度較高，且在低溫下也不迅速下降。耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化學性和電氣性能良好。3）水、無機鹽、堿、酸對ABS幾乎無影響。4）尺寸穩(wěn)定，易于成型和機械加工，與372有機玻璃的熔接性良好，經過調色可配成任何顏色，可做成雙色成型塑件，表面可鍍鉻4。（2）成型特性及條件8：1）無定型塑料，其品種很多，各品種的機電性能及成型特性也各有差異，應按品種確定成型方法及成型條件。2）吸濕性強，含水量應小于0.3，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應要求長時間預熱干燥。3）流動性中等，溢邊料0.04mm左右(流動性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好)。4）比聚

16、苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫(對耐熱、高抗沖擊和中抗沖擊型樹脂，料溫更宜取高）。料溫對物性影響較大、料溫過高易分解(分解溫度為250左右比聚苯乙烯易分解），對要求精度較高的塑件，模溫宜取5060，要求光澤及耐熱型料宜取6080。注射壓力應比加工聚苯乙烯稍高,一般用柱塞式注射機時料溫為180230，注射壓力為100140MPa，螺桿式注射機則取160220，70100MPa為宜。5）易產生熔接痕，模具設計時應注意盡量減小澆注系統(tǒng)對斜流的阻力，模具設計時要注意澆注系統(tǒng)，選擇好進料口位置、形式。推出力過大或機械加工時塑件表面呈“白色”痕跡（但在熱水中加熱可消失）。6）ABS在升溫時粘度增高，塑料

17、上的脫模斜度宜稍大，宜取1以上。7）在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。（3） ABS主要技術指標：見表1.1表1.318表1.1 熱物理性能密度(g/cm)1.021.05比熱容(Jkg-1K-1)12551674導熱系數(shù)(Wm-1K-110-2)13.831.2線膨脹系數(shù)(10-5K-1)5.88.6滯流溫度()130表1.2 力學性能屈服強度（MPa）50抗拉強度(MPa)38斷裂伸長率()35拉伸彈性模量(GPa)1.8抗彎強度(MPa)80彎曲彈性模量(GPa)1.4抗壓強度(MPa)53抗剪強度(MPa)24沖擊韌度(簡支梁式)無缺口261缺 口11表1.3 電氣性

18、能表面電阻率（）1.21013體積電阻率（m）6.91014擊穿電壓（KV/mm）介電常數(shù)（106Hz）3.04介電損耗角正切（106Hz）0.007耐電弧性(s)5085（4）ABS的注射工藝參數(shù)：見表1.4表1.4 ABS的注射工藝參數(shù)注射機類型螺桿式預熱干燥溫度：8085時間：23h料筒溫度后段：180200中段：210230前段：200210噴嘴溫度直通式，180190模具溫度5070注射壓力7090MPa成形時間注射時間：35秒保壓時間：1530秒冷卻時間：1530秒成型周期：4070秒螺桿轉速3060r/min1.2.2 塑件的尺寸精度該塑件的尺寸精度無特殊要求，除塑件零件圖上標注

19、的公差外未注公差按MT4查取。塑件尺寸公差如圖1.1所示。1.2.3 塑件的表面質量一般模具的表面粗糙度要比塑件的低12級，塑料塑件的表面粗糙度Ra一般為1.60.2，這里取1.6。1.2.4 塑件的結構工藝性從圖紙上分析，該塑件外形基本為矩形，壁厚呈均勻變化，最薄為2mm，最厚為3.5mm。符合最小壁厚要求，注射成型時不會發(fā)生填充不足現(xiàn)象。左右端均有凹槽。因此，塑件不易取出，需要考慮側向抽芯機構。塑件后側右倒鉤，故也采用側抽芯機構，即塑件采用三處側抽芯機構。1.2.5 塑件體積及質量估算由于塑件中含嵌件，塑件體積不包括嵌件體積。用三維軟件UG（分析/測量/體積），得v塑=31.6876091

20、cm3，如圖1.3所示。查得ABS的密度為1.021.05g/cm3, m塑=V =1.0531.687609133.27g。1.2.6 綜述放音機外殼結構尺寸,該塑件外輪廓長為88.5 mm，整體高為28.5 mm，寬為114.5 mm。這種塑料件的材料為ABS，它的密度為1.021.16cm3，綜合性能比較好，它的成型性能有這兩方面：、無定性料，流動性中等，吸濕大，必須充分干燥，表面要求光澤的塑料件須長時間預熱干燥；、宜取高料溫、高模溫，但料溫過高易分解（分解溫度為250），對精度較高的塑件，模溫宜取5060，對光澤、耐熱塑件，模溫宜取60803,而常用的ABS材料常取30Mpa。2模具結

21、構設計 基于UG的注塑模具設計的主要流程是：在UG Modeling環(huán)境下創(chuàng)建塑件的三維模型；在UG MoldWizard設計環(huán)境加載此塑件；對塑件進行模具分型和結構設計。設計要點如下：21 創(chuàng)建塑件三維模型 對塑件進行造型后，在應用模塊中加入注塑模向導，點擊初始化項目。開始注塑模設計。22 注塑模具結構的確定2.2.1 型腔數(shù)目的確定確定模具型腔數(shù)目時，應從以下幾個方面考慮：（1）塑件大小與設備的關系； （2）充分利用設備的能力； （3）使塑件精度比較容易得到滿足； （4）不使模具結構復雜化； （5）考慮塑件生產批量的大小； （6）降低模具制造成本提高經濟性。 總之，影響型腔數(shù)目因素較多且錯

22、綜復雜，應統(tǒng)籌兼顧，避免片面性的錯誤。塑件的總體尺寸為小型，尺寸精度不高為了提高生產效率，簡化模具結構，降低模具生產成本，放音機外殼采用單模兩腔，采用平衡排列的方式，也是中心排列，如圖2.1。 2.3 初步確定注射機的型號注射機是注射成型的設備，注射模是安裝在注射機上進行生產的。注射機選用得是否合理，直接影響模具結構的設計。注射機由注射裝置、合模裝置、電器和液壓控制系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、水路系統(tǒng)、機身等組成。2.3.1 塑料零件的參數(shù)放音機外殼的體積V=31.6876091cm3；密度為=1.05，則質量m2=V=1.0531.687609133.27g，因為是兩腔要考慮兩個質量。 圖 2.1 放音

23、機外殼的型腔布局2.3.2 注塑機的選擇及鎖模力計算(1) 注塑機的選擇。下面分別從注射容量、注射壓力和鎖模力三個方面的要求來初選注射機。 通過UG軟件建立塑件三維模型，計算出塑件體積約為31687.6mm3(圖1.3所示)，澆注系統(tǒng)凝料約為7830mm3。塑件成型所需的注射總量應小于或等于所選注射機的注射容量，注射容量以容積(cm3)表示時,塑件體積(包括澆注系統(tǒng))應小于或等于注射機的注射容量,其關系是:V件0.8V注 （2-1）式中：V件塑件與澆注系統(tǒng)的體積總和(cm3)；V注注射機的注射容量(cm3)，參見注射機技術規(guī)格；0.8最大注射容量利用系數(shù)。按照上式計算：因為模具結構為一模二腔所

24、以 V件31.682+7.8371.19(cm3)。V注V件0.8=71.190.888.99(cm3)結論：注射機的注射容量應該大于88.99cm3。 塑件成型所需要的注射壓力應小于或等于注射機的額定注射壓力，其關 系是： P塑P注 （2-2） 式中 P塑塑件成型時所需要的注射壓力(MPa)；P注所選注射機的額定注射壓力(MPa),參見注射機技術規(guī)格。由表1.4知塑件原材料ABS所需的注射壓力為7090MPa,由于模具分流道比 較長，壁厚較薄，塑件較小，選擇比較大的注射壓力P塑90MPa。按照上式計算： P注P塑=90MPa結論：注射機的注射壓力應該大于90Mpa。 模具所需的最大鎖模力應該

25、小于或等于注射機的額定鎖模力，其關系是： 按注射機的額定鎖模力確定型腔的數(shù)量n p(nA+ A2)Fn （2-3） 式中：A是每個塑件在分型面上的投影面積； A2是流道凝料(包括澆口)在分型面上的投影面積； p塑料熔體對型腔的成型壓力，其大小一般是注射壓力的80%， Fn是額定鎖模力； n為型腔數(shù)。 放音機外殼n=2，A=8093mm2 , A2=1721mm2 p(nA+ A2)=0.8109(28093+1721)=1561.49kN結論：注射機的鎖模力應該大于1561.49kN。因此，初選注射機的規(guī)格只要都滿足以上三點就是合適的?？紤]到塑件的結構。參考模具設計手冊初定注射機型號為G54-

26、S200型注射機。故都選擇G54-S200型注塑機，主要參數(shù)：螺桿直徑55 mm，注塑量200 cm3，注塑壓力109 MPa，注塑行程160mm，鎖模力2540 kN，最大開合模行程260 mm，模具最大厚度406mm,噴嘴口直徑4mm，拉桿空間290368 mm。2.3.3 注射機有關參數(shù)校核 由注射機料筒塑化速率校核模具的型腔數(shù)n，利用公式： n, （2-4）-注塑機最大注射量的利用系數(shù)，一般為0.8；n-注塑機最大注射量；j-澆注系統(tǒng)凝料量；-單個塑件的體積或質量。放音機外殼：(0.8200-0.35233.27)/33.27=4.12；所以型腔數(shù)校核合格。 注射壓力的校核： 放音機外

27、殼：注射壓力的校核是核定注射壓力是否大于成型時所需的注射壓力，而ABS塑料注射成型壓力為7090Mpa，故注射壓力大于此壓力。所以注射壓力的校核合格。 鎖模力校核： p(nA+ A2)Fn (2-5)式中：A是每個塑件在分型面上的投影面積；A2是流道凝料(包括澆口)在分型面上的投影面積； p塑料熔體對型腔的成型壓力，其大小一般是注射壓力的80%；Fn是額定鎖模力；n為型腔數(shù)。 Fn p(nA+ A2)=0.8109(28093+1721)= 1561.49kN2540 kN所以，鎖模力校核合格。因此，初選注射機的規(guī)格滿足以上三點要求，即所選注射機是合適的。3. 分型面的設計和澆注系統(tǒng)設計3.1

28、 分型面的設計3.1.1 分型面的選擇注射模的分型面的形式有平直分型面、傾斜分型面、階梯分型面、曲面分型面、垂直分型面。根據(jù)塑件的結構，本塑件采用平直分型面。由于分型面受塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件的結構工藝性及精度、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應綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時，應遵循以下幾項基本原則4： （1）分型面應選在塑件外形最大輪廓處 這是一個首要原則，因為我們設置分型面的目的，就是為了能夠順利從型腔中脫出制件。根據(jù)這個原則，分型面應首選在塑料制品最大的輪廓線上，最好在一個平面上，而

29、且此平面與開模方向垂直。分型的整個輪廓形狀應呈縮小趨勢，不應有影響脫模的凹凸形狀，以免影響脫模。 （2）分型面的選擇應使型腔深度最淺 模具型腔深度的大小對模具結構與制造有如下三方面的影響：目前模具型腔的加工多采用電火花成型加工，型腔越深加工時間越長，影響模具生產周期，同時增加生產成本；模具型腔深度影響著模具的厚度。型腔越深，動、定模越厚。一方面加工比較困難，另一方面各種注射機對模具的最大厚度都有一定的限制，故型腔深度不宜過大；型腔深度越深，在相同起模斜度時，同一尺寸上下兩端實際尺寸差值越大，若要控制規(guī)定的尺寸公差，就要減小脫模斜度，而導致塑件脫模困難。因此在選擇分型面時應盡可能使型腔深度最淺。

30、（3）分型面的選擇應有利于模具的加工 分型面精度是整個模具精度的重要部分，力求平面度和動、定模配合面的平行度在公差范圍內。因此，分型面應是平面且與脫模方向垂直，從而使加工精度得到保證。如選擇分型面是斜面或曲面，加工的難度增大，并且精度得不到保證，易造成溢料、飛邊現(xiàn)象。（4）分型面的選擇應有利于排氣 對中、小型塑件因型腔較小，空氣量不多，可借助分型面的縫隙排氣。因此，選擇分型面時應有利于排氣。按此原則，分型面應設在注射時熔融塑料最后到達的位置，而且不把型腔封閉。因此，影響選擇注射模分型面的因素很多，總的要求是順利脫模，保證塑件技術要求，模具結構簡單制造容易。在實際的設計中，不可能全部滿足上述原則

31、，應抓住主要矛盾，從而較合理地確定分型面。分析塑件的結構，根據(jù)分型面應選在塑件外形最大輪廓處。3.1.2 分型面的設計制作在模具沒計中，分型面是分開模具，取出塑件和澆注系統(tǒng)的表面，一般是動模和定模的接觸面分型面的沒計在注塑模的沒計中占有相當重要的位置，它的合理與否直接影響劍塑件的質量，模具的整體結構。工藝操作的難易程度及模具的制造成本設計一般按以下步驟進行：修補塑件；提取塑件的分型線；生成分型面；分模得到動模型芯、定模型腔和滑塊型芯。本設計計將分型面選擇在最大截面處，如圖3.1（a）和(b)所示。 (a) 放音機外殼型腔側的分型面 （b） 放音機外殼型芯側的分型面圖 3.1 放音機外殼的分型面

32、3.2 澆注系統(tǒng)設計3.2.1 澆注系統(tǒng)設計原則澆注系統(tǒng)的設計是模具設計的一個重要環(huán)節(jié)，設計合理與否對塑件的性能、尺寸、內在質量、外在質量及模具的結構、塑料的利用率等有較大影響。對澆注系統(tǒng)進行設計時，一般應遵循以下基本原則：（1）了解塑料的成型性能 了解被成型的塑料的流動性能、溫度、剪切速度對粘度的影響等十分重要，設計的澆注系統(tǒng)一定要適應于所用塑料原材料的成型性能，保證成型塑件的質量。（2）盡量避免或減少產生熔接痕 在選擇澆口位置時，應注意避免熔接痕的產生。（3）有利于型腔中氣體的排出 澆注系統(tǒng)應能順利地引導塑料熔體充滿型腔的各個部分，使?jié)沧⑾到y(tǒng)及型腔中原有的氣體能有序地排出，避免因氣阻產生凹

33、陷等缺陷。（4）防止型芯的變形和嵌件的位移 澆注系統(tǒng)設計時應盡量避免塑料熔體直沖細小型芯和嵌件，以防止熔體的沖擊力使細小型芯變形或嵌件位移。（5）盡量采用較短的流程充滿型腔 在選擇澆口位置的時候，對于較大的模具型腔，要求較短的流程充滿型腔，使塑料熔體的壓力損失和熱量損失減小到最低限，以保持較理想的流動狀態(tài)和有效的傳遞最終壓力，保證塑件良好的成型質量。主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具澆口套接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流進模具的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和沖模時間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度和壓力損失最小。3.2.2澆注系統(tǒng)設計主流道通常設計在

34、模具的澆口套中，為了讓主流道凝料能順利從澆口套中撥出，主流道設計成圓錐形，錐角為，主流道與噴嘴的接口處應做成半球形的凹坑。二者應嚴密接觸以避免高壓塑料的溢出,凹坑球半徑比噴嘴球頭半徑大12mm；主流道小端直徑應比噴嘴孔直徑約大0.51mm，常取48mm，流道的表面粗糙度Ra。澆口套一般采用碳素工具鋼(如T8A、T10A等)材料制造，熱處理淬火硬度為5357HRC。我們采用T8A材料制造澆口套。根據(jù)前面初選注射機知，噴嘴球頭半徑為R12mm，孔半徑為R2mm。所以澆口套的結構形式及尺寸如圖3.2（a）、（b）所示。澆口套與模板之間采用H7/m6的過渡配合。澆口套與定位圈采用H9/f9的配合。定位

35、圈在模具安裝調試時插入注射機固定模板的定位孔內，用于模具與注射機的安裝定位。定位圈外徑比注射機定模上的定位孔小0.2mm以下。 （a） 放音機外殼的定位環(huán)和主澆口套參數(shù) (b) 放音機外殼的定位環(huán)和主澆口套 圖3.2 定位環(huán)和主澆口套的參數(shù)和實體4. 排氣系統(tǒng)設計和側滑塊設計4.1 排氣系統(tǒng)設計注射模的排氣是模具設計中不可忽視的一個問題，特別是快速注射成型工藝對注射模排氣的要求更加嚴格排氣槽(或孔)位置和大小的選定，主要依靠經驗。通常將排氣槽(或孔)開設在比較明顯的部位，經過試模后再修改或增加。根據(jù)排氣系統(tǒng)沒計的要求，本沒計采用推桿間隙排氣和分型面排氣形式。4.2 側滑塊的設計放音機外殼在左右

36、端均有凹槽。因此，塑件不易取出，需要考慮側向抽芯機構。塑件后側右倒鉤，考慮到設計與加工以及成型質量的問題，故也采用側抽芯機構，即塑件采用三處側抽芯機構。需要三個側抽芯機構（如圖4.1(a),(b),(c)所示）。 (a) 放音機外殼的左側抽芯機構(b) 放音機外殼的右側抽芯機構 (c) 放音機外殼的后側抽芯機構圖4-1 放音機外殼的側抽芯機構5. 成型零部件設計及計算5.1 成型零部件的結構設計成型零部件是決定塑件幾何形狀和尺寸的零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件之間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形

37、狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結構合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。在設計成型零件時，一般應考慮如下問題：（1）應盡量保證注射塑件的外觀完整性，使其外表面美觀，避免尖角、毛邊、飛刺等損傷人體的情況出現(xiàn)。（2）應使成型零件的加工工藝簡單合理，最省時省力，并能達到必要的裝配精度。（3）成型零件應有必要的制造和裝配的基準面，力求裝配時定位可靠、方便、快捷。（4）相互配合的部分應盡量減少配合面，以便于制造和裝配。（5）局部嵌件應便于修復和更換。 （6）應使塑件在使用時方便、簡捷。 （7）成型零件應具有足夠的強度和剛度。本設計根據(jù)零件尺寸，可在UG中自動生成工件外形尺

38、寸，如圖5.1所示。放音機外殼的型芯如圖5.2所示，其型腔如圖5.3所示 圖 5.1 鍵盤支架的工件 圖 5.2 放音機外殼的型芯圖5.3 放音機外殼的型腔5.2 成型零部件的工作尺寸計算成型零件的工作尺寸是指凹模和型芯直接構成塑件的尺寸。例如型腔和型芯的徑向尺寸、深度和高度尺寸、孔或凸臺至某成型表面的尺寸、螺紋成型零件的徑向尺寸和螺距尺寸等。設計模具時，必須根據(jù)塑件的尺寸和公差要求，計算確定成型零件工作尺寸和公差，這是塑料模具設計的關鍵問題之一。影響塑件尺寸精度的因素較為復雜，包括塑料原材料、塑件結構和成型工藝、模具結構、模具制造和裝配、模具使用中的磨損等因素，主要存在以下幾方面：（1）塑件

39、的收縮率波動 塑件成型后的收縮率變化與塑料的品種，塑件的形狀、尺寸、壁厚，成型工藝條件，密集的結構等因素有關。按照一般的要求，塑料收縮率波動所引起的誤差應小于塑件公差的。塑件收縮率波動誤差為 (5-1) 式中 塑料收縮率波動誤差； 塑料的最大收縮率； 塑料的最小收縮率； 塑件的基本尺寸。=mm而工件材料為ABS為自由公差，故查文獻4表3.1得公差值為1.34mm。即 =0.265mm1.34/3=0.446mm（2）模具成型零件的制造誤差 模具成型零件的制造精度是影響塑件尺寸的重要的因素之一。一般成型零件工作尺寸制造公差取塑件公差值的或取級作為制造公差。（3）模具成型零件的磨損 為簡化計算，凡

40、與脫模方向垂直的表面因磨損小而不考慮，與脫模方向平行的表面應考慮磨損。磨損量應根據(jù)塑件的產量、塑料的品種、模具的材料等因素來確定。對于中小型塑件，最大磨損量可取塑件公差的；對于大型塑件應取以上。（4）模具安裝配合誤差 模具成型零件配合誤差以及在成型過程中成型零件配合間隙的變化，都會引起塑件尺寸的變化。綜上所述，塑件在成型過程中產生的尺寸誤差應該是上述各種誤差的總和。成型零部件工作尺寸的計算方法有以下兩類：一類基于平均收縮率，另一類基于公差帶。前者計算方法具有簡單易行的優(yōu)點，但是預留修模余量有不當之處，對設計高精度塑件的模具不利；后者計算方法是以保證所成型的塑件全部在規(guī)定的公差帶內為出發(fā)點，通過

41、驗算能發(fā)現(xiàn)所假設條件是否正確，以便及時修正，但是計算比較繁瑣。 本次設計由于塑件的精度要求一般，所有計算均按照基于平均收縮率的方法計算。查4附錄B可知，ABS的收縮率為，故平均收縮率為 5.2.1 型腔、型芯和中心距計算公式分清了各部分尺寸的分類后，即可在趨于增的尺寸上減少一個，而在趨于縮小的尺寸上加上一個，其中為塑件公差。但是由于成型零件在塑件脫模過程中與塑件的移動摩擦而產生磨損，為此，為了彌補成型零件的磨損而給定一個磨損余量，一般取塑件公差的。（1）型腔尺寸的計算型腔的各部分尺寸一般都是趨于增大尺寸，因此應選擇塑件公差的，取負偏差，再加上的磨損量，而型腔深度則加上的磨損量，考慮到平均收縮率

42、，經過計算，簡化，可得型腔徑向尺寸的計算公式： (5-2) 式中 模具型腔徑向基本尺寸；塑件外形表面的徑向基本尺寸；塑件平均收縮率；模具制造公差； 塑件外表面徑向基本尺寸的公差。寬度方向： mm長度方向: mm由于型腔的底面或型芯的端面磨損量很小，所以可以不考慮磨損量，可得型腔深度尺寸的計算公式： (5-3) 式中 模具型腔深度基本尺寸；塑件凸起部分高度基本尺寸。mm（2）型芯尺寸的計算型芯的各部分尺寸除特殊情況外都是趨于縮小尺寸，因此應選擇塑件公差的，取正偏差，再加上的磨損量，而型芯深度則加上的磨損量，這樣可得型芯徑向尺寸的計算公式： (5-4)式中 模具型芯徑向基本尺寸；塑件內表面的徑向基

43、本尺寸；塑件內表面徑向基本尺寸的公差；模具制造公差。 mm型芯高度的計算公式： (5-5)式中 模具型芯高度基本尺寸； 塑件孔或凹槽深度尺寸。 mm（3）中心距尺寸的計算由于中心距的公差都是雙向等值公差，同時磨損的結果不會使中心距尺寸發(fā)生變化，在計算時不必考慮磨損量。于是可得中心距的計算公式： (5-6) 式中 模具中心距基本尺寸； 塑件中心距基本尺寸。5.3成型零部件的剛度與強度計算5.3.1 成型零部件強度、剛度計算時需要考慮的問題(1)需要總體考慮的問題理論分析和生產實踐表明，對于大尺寸模具型腔，剛度不足是主要矛盾，型腔壁厚應以滿足剛度條件為準；對于小尺寸模具型腔，在發(fā)生大的彈性變形前，

44、其應力往往超過了模具材料的許用應力，因此，強度不足是主要矛盾，計算型腔壁厚應以滿足強度條件為準。（2）防止產生溢料塑件成型過程中，當高壓熔體進入型腔時，模具型腔配合面的某些過大的間隙會出現(xiàn)溢料,這時應根據(jù)塑料的粘度特征，在不產生溢料的前提下，將允許的最大間隙值作為型腔的剛度條件。（3）保證塑件尺寸精度某些塑件個別部位的尺寸精度比較高，這就要求模具型腔應具有很好的剛性，以保證塑料熔體進入型腔時不能產生過大的彈性變形。此時型腔的允許變形量可由塑件尺寸和公差值確定。（4）保證塑件順利脫模為了保證塑件順利脫模，型腔的允許彈性變形應小于塑件壁厚的收縮值，即 （5-7） 式中 保證塑件順利脫模的型腔允許彈

45、性變形量，mm； 塑件壁厚，mm；塑件的收縮率。而此次設計有凹槽部分均采用側抽芯機構，故彈性變形極小可忽略，保證塑件順利脫模。5.3.2 整體式矩形型腔側壁和底板厚度的計算（1）整體式矩形型腔側壁厚度的計算1）按剛度條件計算 整體式矩形型腔的任何一壁均可視為三邊固定、一邊自由的矩形板。可得側壁厚度： （5-8） 式中 由決定的系數(shù)； 型腔內熔體的壓力，取49MPa； 承受熔體壓力的側高度，mm； 鋼的彈性模量，取MPa； 允許變形量，查4表7.3，ABS的=0.05mm。=28.5/88.5=0.322, 查4表7.5得，=0.930，故 mm2）按強度條件計算 （5-9）式中 型腔側壁的最大

46、彎曲應力，取160MPa； 型腔側壁的最大彎矩； 抗彎截面系數(shù)，見4表7.5，查得=0.108。當時=0.322，型腔的側壁厚度為 (5-10) 式中 矩形型腔的邊長比，=88.5/114.5=0.77將數(shù)據(jù)代入公式（5-10）中，得 mm（2）整體式矩形型腔底板厚度的計算1）按剛度條件計算 型腔底板厚度為 (5-11) 式中 由型腔邊長比決定的系數(shù)，查4表7.6。由=114.5/88.5=1.293，查4表7.6得=0.0209。將數(shù)據(jù)代入公式（5-11）中，得 mm 2）按強度條件計算 型腔底板厚度為 (5-12) 式中 由模腳之間距離和型腔短邊長度比所決定的系數(shù)，查4表7.7。由=114

47、.5/88.5=1.293，查4表7.7得，=0.3078將數(shù)據(jù)代入公式（5-12）中，得 mm從以上計算結果看，型腔側壁厚度mm；型腔底板厚度mm。6. 推出機構的設計和冷卻系統(tǒng)設計6.1 推出機構的設計根據(jù)塑件的結構和型腔的形狀，我們采用推桿推出結構。6.1.1 推桿的形狀常用推桿的形狀有直通式推桿、階梯式推桿和頂盤式推桿。分析圖可知，我們用4個直徑為8mm的直通式推桿(如圖6.1所示)將塑件從動定模板型腔中推出。圖6.1 直通式推桿6.1.2 推桿位置的選擇原則如下4：（1）推桿的位置應選擇在脫模阻力最大的地方；（2）推桿的位置選擇應保證塑件推出時受力均勻；（3）推桿的位置選擇時應注意塑

48、件的強度和剛度；（4）推桿的位置選擇應考慮推桿本身的剛度。推出機構分類方法很多，按動力米源可分為：手動、機動、氣動推出機構；按模具結構可分為：簡單推出機構、雙推出機構、二級推出機構、帶螺紋塑件的推出機構推出機構的設計需滿足以下要求： 選擇合適的脫模方式和恰當?shù)耐瞥鑫恢?，使塑件平穩(wěn)脫出，保證塑件不變形，不影響塑件外觀。 開模時應使塑件留于動模，以利用注射機移動部分的頂桿或液壓缸的活塞推出塑件。 推出機構應具有足夠的剛度、強度和耐磨性，且運動準確、靈活、可靠。為使推出過程平穩(wěn)，推出零件不致彎曲和卡死，推出機構中設有導柱和導套，起推出導向作用。圖 6.2 放音機外殼的頂桿6.2 冷卻系統(tǒng)的設計6.2

49、.1注射模具溫度調節(jié)系統(tǒng)的重要性模具溫度是指模具型腔和型芯的表面溫度。不論是熱塑性塑料還是熱固性塑料的模塑成型，模具溫度對塑料制件的質量和生產率都有很大的影響。（1）模具溫度對塑料制件的影響模具溫度過低，熔體流動性差，制件輪廓不清晰，甚至充不滿型腔或形成熔接痕，制件表面不光澤，缺陷多，力學性能低。模具溫度過高，成型收縮率大，脫模和脫模后制件變形大，易造成溢料和粘膜。模具溫度波動較大時，型芯和型腔溫差大，制件收縮不均勻，導致制件翹曲變形，影響制件的形狀及尺寸精度。（2）模具溫度對模塑成型周期的影響在保證制件質量和成型工藝順利進行的前提下，降低模具溫度有利于縮短冷卻時間，提高產生效率。在模具中設置

50、溫度調節(jié)系統(tǒng)的目的是要通過控制模具溫度，使模塑成型具有良好的產品質量和較高的生產率。模具溫度的調節(jié)是指對模具進行冷卻或加熱，必要時兩者兼有，從而達到控制模溫的目的?？傊?，要做到高效率、優(yōu)質的生產，模具必須進行溫度調節(jié)。6.2.2 冷卻水回路的布置設置冷卻效果良好的冷卻水回路的模具是縮短成型周期、提高生產效率最有效的方法。因此，應根據(jù)塑件的形狀、壁厚及塑料的品種，設計與制造出能實現(xiàn)均一、高效的冷卻回路。冷卻回路設置的基本原則有以下幾點4：（1）冷卻水道數(shù)量盡量多、冷卻通道孔徑盡量大（2）冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等（3）澆口處加強冷卻（4）冷卻水道出、入口溫差應盡量?。?）冷卻應沿著塑料收縮

51、的方向設置（6）冷卻水道的布置應避開塑件易產生熔接痕的部位根據(jù)塑件形狀及模具結構，放音機外殼支架冷卻水道直徑為8 mm，與模外軟管連接形成循環(huán)冷卻，以縮短冷卻時間。如圖6.3所示。圖 6.3 放音機外殼的水道7. 模架加載設計UG的MoldWizard模塊提供了智能、自動化模架和模具組件設計針對型芯和型腔的大小，選擇合適的模架，系統(tǒng)自動載入模架，放音機外殼模架如圖7.1(a)和（b）所示。至此，放音機外殼的整套塑料模具結構圖如圖7.2(a)和(b)所示。 （a） 放音機外殼的模架參數(shù)（b） 放音機外殼的模架圖7.1 放音機外殼的模架的參數(shù)和實體(a) 放音機外殼模具結構主視圖1-定模座板 2-導柱 3-墊板 4-拉板 5-彈簧 6-定模板 7-拉板限位釘 8-限位拉桿