鼠標滑球蓋注射模設計(塑料模具設計)

1、畢業(yè)設計(論文)鼠標滑球蓋注射模設計the design of mouse slider cap injection mold學生姓名學院名稱專業(yè)名稱指導教師20*年5月25日 摘要本次模具設計以鼠標滑球蓋為研究對象，基于三維工程軟件pro/e和模流分析軟件moldflow進行了鼠標滑球蓋以及整套模具設計，并進行了相關(guān)的模流分析。本文主要在以下幾個方面進行了較為詳細的研究：1)利用pro/e進行鼠標滑球蓋造型設計；2)利用moldflow分析出最佳位置區(qū)域?qū)部谖恢貌煌牟贾梅桨高M行了比較，得到最佳澆口位置；3)利用moldflow對產(chǎn)品的冷卻、填充、翹曲變形等方面進行優(yōu)化分析，并通過優(yōu)化參數(shù)

2、得到比較合理的結(jié)果；4)對模具的成型零件進行了結(jié)構(gòu)分析及計算，并對模具的工作原理進行了簡單介紹；5)通過相關(guān)分析和計算完成了對鼠標滑球蓋注射模具的設計。關(guān)鍵詞 pro/e；moldflow； 鼠標滑球蓋；塑料模具abstractthe mold design study of the mouse slider cover , which is based on three-dimensional engineering software pro / e and mold flow analysis software moldflow, carry on the design of mouse

3、slider cover and the whole mold, also carry on related mold flow analysis. in this paper, aspects of a more detailed study are followed:1)the design of mouse slider cover by pro/e;2)compared analyze the best position location of different areas on the gate layout scheme by moldflow, obtain the best

4、gate location;3)optimization analysis to cooling products, filling, warping by moldflow, and by optimizing the parameters to obtain more reasonable results;4)forming parts of the mold carry out structure analysis and calculation, and introduce the working principle of the mold simply ;5)by correlati

5、on analysis and calculation completed design injection mold of mouse slider cover.keywords pro/e moldflow mouse slider cover plastic mold目 錄摘要iabstractii1 緒論11.1模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位11.2 我國模具的工業(yè)現(xiàn)狀11.3 我國模具的發(fā)展趨勢22鼠標滑球蓋的選材注塑過程與工藝性分析32.1 材料的選用32.2 塑件的工藝性分析42.2.1塑料的原材料分析42.2.2塑件的表面質(zhì)量分析42.2.4塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析43注塑機的選擇及其

6、校核53.1注塑機的選擇53.2注塑機的原理53.3注塑機的主要參數(shù)53.4塑件體積和澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算63.5注射壓力校核63.6鎖模力校核64分型面選擇及型腔數(shù)目確定74.1 型腔數(shù)目的確定74.2 分型面的選擇85成型零件設計及模架選取95.1 成型零件鋼材的選用95.2 成型零件的結(jié)構(gòu)設計95.3 成型零件工作尺寸的計算95.4 凹模徑向尺寸計算95.5 凹模型腔高度尺寸的計算105.6 凸模徑向尺寸的計算105.7 凸模高度尺寸的計算105.9 中心距尺寸105.10 模具材料的選擇115.11 模架的選擇125.11.1 凹模型腔的強度設計原則125.11.2 型腔壁厚和底

7、版厚度計算136澆注系統(tǒng)的設計146.1 主流道146.2 分流道146.3 澆口156.4 冷料穴的設計167排氣設計178推出機構(gòu)的設計188.1 推出機構(gòu)的確定188.2 脫模力的計算198.3 推桿直徑的計算和校核198.4 強度校核198.5 推出機構(gòu)的復位208.6 側(cè)向分型與抽心機構(gòu)設計208.6.1 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的分類208.6.2 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設計219冷卻系統(tǒng)的設計239.1 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計239.1.1 溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響239.1.2 對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求239.2 冷卻時間的確定249.3 動模冷卻水路的布置259.4 凹模冷卻水路的布置259.

8、5凸模冷卻水路的布置26結(jié)論27致謝28參考文獻291 緒論1.1模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備，被稱為“工業(yè)之母”，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。75%的粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件、50%的精加工零件均由模具成型，絕大部分塑料制品也由模具成型。作為國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，模具涉及汽車、家電、電子、建材、塑料制品等各個行業(yè)，應用范圍十分廣泛。模具業(yè)素有“開啟工業(yè)現(xiàn)代化金鑰匙”美稱，自建國以來，中國的模具業(yè)一直處于“奮斗”狀態(tài)，尤其是實行改革開放政策以來，我國對模具

9、的需求與日俱增，模具進口與出口逆差迅速拉大。經(jīng)過多年艱苦努力，我國已從昔日模具進口大國悄悄向模具出口國方向轉(zhuǎn)變。模具又是“效益放大器”，用模具加工產(chǎn)品大大提高了生產(chǎn)效率，而且還具有節(jié)約原材料、降低能耗和成本、保持產(chǎn)品高一致性等特點。在國外，模具被稱為“金鑰匙”、“進入富裕社會的原動力”等等。據(jù)國外統(tǒng)計資料，模具可帶動其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的比例大約是1:100，即模具發(fā)展1億元，可帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)100億元?，F(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)、資金密集型的行業(yè)。近年來，我國模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐加快，主要表現(xiàn)為大型、精密、復雜、長壽命模具和模具標準件發(fā)展速度高于行業(yè)的總體發(fā)展速度：塑料模和壓鑄模比例增大；面向市場的專業(yè)模具廠家

10、數(shù)量及能力增加較快。1.2 我國模具的工業(yè)現(xiàn)狀我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了很大提高。大型塑料模具已能生產(chǎn)單套重量達到50t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已達到2m，制件精度很高的小模數(shù)齒輪模具及達到高光學要求的車燈模具等也已能生產(chǎn)，多腔塑料模具已能生產(chǎn)一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生產(chǎn)擠出速度達6m/min以上的高速塑料異型材擠出模具及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再生料共擠出和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具。目前，國內(nèi)已能生產(chǎn)精度達2微米的精密多工位級進模，工位數(shù)最多已達160個，壽命12億次。在大型塑料模具方面，現(xiàn)在已能生產(chǎn)4

11、8英寸電視的塑殼模具、6.5k大容量洗衣機的塑料模具，以及汽車保險杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)照相機塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。截至2006年底，中國模具制造業(yè)規(guī)模以上企業(yè)1314家，從業(yè)人員244155人；全年完成工業(yè)總產(chǎn)值555.61億元，實現(xiàn)銷售收入和利潤539.58億元和46.75億元；出口10億美元，進口14.7億美元，進出口比例進一步趨向合理數(shù)據(jù)顯示，我國目前模具總產(chǎn)值已躍居世界第三，僅次于日本和美國。當今世界正進行著新一輪的產(chǎn)業(yè)調(diào)整一些模具制造逐漸向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移，中國正成為世界模具大國。近年來，外資對我國模具行業(yè)投入量增大，工業(yè)發(fā)達國家

12、將模具向我國轉(zhuǎn)移的趨勢進一步明朗化，我國模具行業(yè)迎來新一輪的發(fā)展機遇的同時，也將面臨巨大的挑戰(zhàn)。1.3 我國模具的發(fā)展趨勢根據(jù)國內(nèi)和國際模具市場的發(fā)展狀況，有關(guān)專家預測，未來我國的模具經(jīng)過行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整后，將呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢：一是模具日趨大型化；二是模具的精度將越來越高；三是多功能復合模具將進一步發(fā)展；四是熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高；五是氣輔模具及適應高壓注射成型等工藝的模具將有較大發(fā)展；六是模具標準化和模具標準件的應用將日漸廣泛；七是快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊；八是壓鑄模的比例將不斷提高，同時對壓鑄模的壽命和復雜程度也將提出越來越高的要求；九是塑料模具的比例將不斷增大；十是模具技術(shù)

13、含量將不斷提高，中高檔模具比例將不斷增大，這也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整所導致的模具市場未來走勢的變化。2鼠標滑球蓋的選材注塑過程與工藝性分析2.1 材料的選用表2.1材料一般性能物料性能成型性能pcpc塑料(聚碳酸酯) 比重:1.18-1.20克/立方厘米 成型收縮率:0.5-0.8% 成型溫度：230-320 干燥條件:110-120 8小時 可在 -60120下長期使用沖擊強度高，尺寸穩(wěn)定性好，無色透明，著色性好，電絕緣性、耐腐蝕性、耐磨性好，但自潤滑性差，有應力開裂傾向，高溫易水解，與其它樹脂相溶性差。 適于制作儀表小零件、絕緣透明件和耐沖擊零件1.無定形料,熱穩(wěn)定性好，成型溫度范圍寬，流動性差。

14、吸濕小，但對水敏感，須經(jīng)干燥處理。成型收縮率小，易發(fā)生熔融開裂和應力集中，故應嚴格控制成型條件，塑件須經(jīng)退火處理。2.熔融溫度高，粘度高，大于200g的塑件，宜用加熱式的延伸噴嘴。3.冷卻速度快，模具澆注系統(tǒng)以粗、短為原則，宜設冷料井，澆口宜取大，模具宜加熱。3.冷卻速度快，模具澆注系統(tǒng)以粗、短為原則，宜設冷料井，澆口宜取大，模具宜加熱。ps比重:1.05克/立方厘米 成型收縮率:0.6-0.8% 成型溫度：170-250電絕緣性(尤其高頻絕緣性)優(yōu)良,無色透明,透光率僅次于有機玻璃,著色性耐水性,化學穩(wěn)定性良好,強度一般,但質(zhì)脆,易產(chǎn)生應力脆裂,不耐苯.汽油等有機溶劑.適于制作絕緣透明件.裝

15、飾件及化學儀器.光學儀器等零件1.無定形料,吸濕小,不須充分干燥,不易分解,但熱膨脹系數(shù)大,易產(chǎn)生內(nèi)應力.流動性較好,可用螺桿或柱塞式注射機成型.2.宜用高料溫,高模溫,低注射壓力,延長注射時間有利于降低內(nèi)應力,防止縮孔.變形.3.可用各種形式澆口,澆口與塑件圓弧連接,以免去處澆口時損壞塑件.脫模斜度大,頂出均勻.塑件壁厚均勻,最好不帶鑲件,如有鑲件應預熱.abs比重：1.05克/立方厘米 成型收縮率:0.4-0.7% 成型溫度：200-240綜合性能較好,沖擊強度較高,化學穩(wěn)定性,電性能良好.與372有機玻璃的熔接性良好,制成雙色塑件,且可表面鍍鉻,噴漆處理.有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強、透

16、明等級別。abs不受水、無機鹽、堿及多種酸的影響，但可溶于酮類、醛類及氯代烴中，受冰乙酸、植物油等侵蝕會產(chǎn)生應力開裂。流動性比hips差一點，比pc等好，柔韌性好1.無定形料,流動性中等,吸濕大,必須充分干燥,表面要求光澤的塑件須長時間預熱干燥80-90度,3小時.2.宜取高料溫,高模溫,但料溫過高易分解(分解溫度為270度).對精度較高的塑件,模溫宜取50-60度,對高光澤.耐熱塑件,模溫宜取60-80度.3、如需解決夾水紋，需提高材料的流動性，采取高料溫、高模溫，或者改變?nèi)胨坏确椒ā?、如成形耐熱級或阻燃級材料，生產(chǎn)3-7天后模具表面會殘存塑料分解物，導致模具表面發(fā)亮，需對模具及時進行清

17、理，同時模具表面需增加排氣位置。pc塑料對水敏感，ps塑料易碎，應此選用abs塑料。2.2 塑件的工藝性分析2.2.1塑料的原材料分析表2.2塑料品種結(jié)構(gòu)特點使用溫度化學穩(wěn)定性abs線性結(jié)構(gòu)非結(jié)晶型小于40較好pc比較穩(wěn)定abs性能特點：機械強度較好，有一定的耐磨性。2.2.2塑件的表面質(zhì)量分析塑件為鼠標滑球蓋，外觀要求光滑、無飛邊、無熔接痕及分模線，表面粗糙度可取ra0.8,塑件內(nèi)部無較高的粗糙度要求2.2.3塑件的尺寸精度分析 1塑件表面質(zhì)量塑件表面質(zhì)量無斑點，條紋，凹痕，起泡，變色等缺陷，還有表面光澤性和表面粗糙度，表面缺陷必須避免。表面光澤性和表面粗糙度應根據(jù)塑件要求而定。2塑件的表面

18、粗糙度該塑件要求表面光滑，外表沒有斑點及融接痕，應此該塑件的表面粗糙度選擇ra1.6。2.2.4塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析該塑件結(jié)構(gòu)比較簡單，選用的材料是abs，查得脫模斜度為型芯351度 型腔401o20該塑件是一個薄的大圓環(huán)，應此出膜時用推管頂出。但出于本人實力不濟，設計不出推管，還是設計用推桿。3注塑機的選擇及其校核3.1注塑機的選擇表1按塑料制品種類和所用原料的不同選擇注塑機類型塑料制品名稱或所用原料注塑機類型家用電器用塑料配件選用臥式螺桿型注塑機 精密儀表類塑料件選用注射壓力、注射量和溫度控制較精確的精密注塑機塑料拉鏈選用專用注塑機生活日用品各種塑料件用臥式注塑機或雙色注塑機原料為聚砜樹脂

19、注塑件最好用排氣式注塑機，采用普通注塑機時原料要干燥處理原料為聚碳酸酯注塑件選用排氣式注塑機酚醛塑料注塑件采用熱固性注塑機我選用臥式螺桿型注塑機，用的是海天的注塑機3.2注塑機的原理注塑機的工作原理與打針用的注射器相似，它是借助螺桿（或柱塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài)（即粘流態(tài)）的塑料注射入閉合好的模腔內(nèi)，經(jīng)固化定型后取得制品的工藝過程。 注塑成型是一個循環(huán)的過程，每一周期主要包括：定量加料熔融塑化施壓注射充模冷卻啟模取件。取出塑件后又再閉模，進行下一個循環(huán)。3.3注塑機的主要參數(shù)初選注射機的型號為htf58xc螺孔直徑34/19mm 頂出行程10mm理論容量113cm3 頂出力22kn射出

20、速度144.5mm/s 頂出根數(shù)1塑料化能力11.9g/s 最大泵壓力17.5mpa射出壓力143mpa 馬達輸出功率11kw螺旋回轉(zhuǎn)數(shù)255r/min 加熱器輸出功率5.15kw鎖模力810kn 機械外形尺寸4.02*1.0*1.72m鎖模行程270mm 機械重量2.5t時間間隔310*310mm 貯料器容量25kg最大板厚320mm 料筒體積180l最小板厚120mm3.4塑件體積和澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算注塑體積:v塑=4.4cm3 abs密度為1.02g/cm3 所以塑件質(zhì)量:m塑=4.448g澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算澆注系統(tǒng)的凝料在設計之前不能確定準確的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗按塑

21、件體積的0.21倍來估算。由于采用的流道簡單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.2倍來計算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積為v總=v塑（1+0.2）*2=10.56cm3 式（3.1） v公= v總/0.8=13.2cm3 式（3.2）注塑機的理論容量113cm3 所以符合3.5注射壓力校核abs所需要的注射壓力為80110mpa，這里取p0=100mpa，該注塑機的公稱注射壓力p公=143mpa，注射壓力安全系數(shù)k1=1.11.3，這里取1.2，k1p0=1.2*100=120143 符合3.6鎖模力校核1塑件在分型面上的投影面積a塑，a塑=490.9mm22澆注系統(tǒng)在分型面上的

22、投影面積a澆，即流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積澆數(shù)值，可以按照單型腔模的統(tǒng)計分析來確定。澆是塑件在分型面上的投影面積a澆的0.10.3倍。這里取a澆=0.2a塑3塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總的投影面積a總，則 a總=n(a塑+a澆)=n(a塑+ 0.2a塑)=8*1.2a塑=4712.64mm2 式（3.3）4模具型腔內(nèi)的膨脹力f脹，則f脹=a總p模=4712.64*10-6*40*105=18850.6n=188.5kn 式（3.4）p模為型腔的平均計算壓力值。p模是模具型腔內(nèi)的壓力，通常取注射壓力的20%40%，大致范圍為2540mpa。對于粘度較大的精度較高的塑料制品應取較大值

23、。abs屬于中等粘度塑料及有精度要求的塑件，故p模取40mpa。塑機的公稱鎖模力f鎖=810kn，鎖模力的安全系數(shù)為k2=1.11.2這里取1.2，則k2f脹=1.2 f脹=1.2*188.5=226.2810 符合注塑機的校核在推出機構(gòu)完成之后4分型面選擇及型腔數(shù)目確定4.1 型腔數(shù)目的確定影響型腔數(shù)的重要因素有如下四個：1注射機鎖模力2注射機的注射量3塑件精度4經(jīng)濟效果的限制考慮到型腔的平衡布置和澆口開設部位的對稱，所以采用一模兩腔布置。4.1.1模具中型腔的排列方式環(huán)形排列(圖a)。這種排列是以主流道為中心的等距離排列。這種排列，主流道到任一型腔的流道均相同，因此各型腔的填充條件也一致，

24、可使塑件質(zhì)量穩(wěn)定且一致，但是它單個型腔平均占據(jù)的面積較大，故模板上容納的型腔相對有限。 串聯(lián)排列(圖b)這種排列是以主流道為中心的串聯(lián)排列。這種排列， 在相同面積的模板上可容納更多的型腔，可充分利用模具面積。但是，它各型腔的流程不同，若按相同截面積的流道澆注，勢必會使熔料對各型腔的填充速度不一，致使塑件質(zhì)量差異較大，因此，必須對其澆口截面積認真核算，使之與流道速度相適應，最好用電腦進行計算。 對稱排列(圖c)。這種排列從各方面講都是對稱的，從主流道到任一型腔的距離均相等，這與環(huán)形排列有相似之處，但是它的流道長，因此凝料也多，浪費較大。我選擇的是對稱排列的一模兩腔。4.2 分型面的選擇分型面的選

25、擇的原則1分型面應選擇在塑件的最大截面處。否則，可能會無法脫模和加工型腔。無論塑件以何方位布置型腔，都應將此作為首要原則。2盡可能的將塑件留在動模一側(cè)。因為在動模一側(cè)設置和制造脫模機構(gòu)簡單易行。3有利于保證塑件的尺寸精度。4有利用保證塑件的外觀質(zhì)量。分型面上的型腔壁面稍有間隙，熔體就會在塑件上產(chǎn)生飛邊。飛邊影響塑件的外觀質(zhì)量。因此在光滑平整表面或圓弧曲面上，應盡量避免選擇分型面。5考慮滿足塑件的使用要求。注塑機在模塑過程中，有一些很難避免的工藝缺陷，如拔模斜度、分型面上的飛邊以及頂桿與澆口痕跡。在分型面設計時，應從使用角度避免這些工藝缺陷影響塑件功能。6盡量減少塑件在合模平面上的投影面積。以減

26、小所需鎖模力。7長型芯應置于開模方向，有利于減小抽拔距。8有利于排氣。應將分型面置于熔體充模流動的末端。應此選擇鼠標滑球蓋的底面作分型面5成型零件設計及模架選取5.1 成型零件鋼材的選用成型零件材料選用的要求如下2：1)材料高度純潔；2)良好的冷、熱加工性能；3)拋光性能優(yōu)良；4)淬透性高；5)耐磨性和抗疲勞性能好；6)具有耐腐蝕性和一定的耐熱性。在這里采用廣泛用于制造塑料和壓鑄模型腔的45鋼，45鋼調(diào)質(zhì)處理后有較好的綜合力學性能。5.2 成型零件的結(jié)構(gòu)設計1)凹模的結(jié)構(gòu)設計凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模結(jié)構(gòu)的不同可將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式四種。根據(jù)對塑件的結(jié)構(gòu)分析

27、，本設計采用整體式凹模。2)凸模的結(jié)構(gòu)設計凸模是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通?？梢苑譃檎w式和組合式兩種類型。通過對塑件的結(jié)構(gòu)分析，選用整體式凸模。5.3 成型零件工作尺寸的計算成型零件工作尺寸計算方法一般有兩種：一種是平均值法，即按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進行計算；另一種是按極限收縮率、極限制造公差和極限磨損量進行計算。前一種計算方法簡便，但不適用于精密塑件的模具設計；后一種計算方法能保證所成型的塑件在規(guī)定的公差范圍內(nèi)，但計算比較復雜。因為本設計的塑件精度要求只需一般精度等級就能滿足要求，所以采用平均值法計算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照塑件零件圖中給定的公差計算。5.4 凹模徑

28、向尺寸計算現(xiàn)設制品的名義尺寸ls是最大尺寸，其公差按規(guī)定為負值“-”； 凹模的名義尺寸lm是最小尺寸，其公差按規(guī)定為正值“+z”可得。 式（5.1）式中：“”前的系數(shù)（此處為3/4）可隨制品的精度和尺寸變化，一般在0.50.8之間，制品偏差大則取小值，偏差小則取大值。塑件的公差等級是3級，因此和z的值見圖5-1圖5-15.5 凹模型腔高度尺寸的計算由于該尺寸屬于塑件外輪廓尺寸，故有見式（4.5）。 式（5.2）5.6 凸模徑向尺寸的計算設塑件內(nèi)型腔尺寸，公差為正值“+”，制造公差為負值“-z”，經(jīng)過與上面凹模徑向尺寸相似推理， 式（5.3）5.7 凸模高度尺寸的計算設制品孔深為，其公差為正值“

29、+”，制造公差為負值“-z”， 式（5.4）5.9 中心距尺寸設模具中心距尺寸；塑件中心距尺寸；制造公差為負值“-z” 式（5.5）以上部分尺寸計算值見表5-2表5-2尺寸部位塑件公稱尺寸公差計算值凹模深度尺寸170.1217.02凹模徑向尺寸300.1630.06420.2042.10500.2050.15凸模高度尺寸13.40.1213.56凸模深度尺寸4.80.084.89200.1420.2380.108.12中心距尺寸500.2050.42300.1630.30600.2260.535.10 模具材料的選擇現(xiàn)有的模具模架已經(jīng)標準化，所以在模具材料的選擇時主要是根據(jù)制品的特性和使用要求

30、選擇合理的型腔和型芯材料。如何合理的選擇模具鋼，是關(guān)系到模具質(zhì)量的前提條件，如果選材不當則所有的精密加工所投入的工時，設備費用將浪費。在選擇模具鋼時，首先必須考慮材料的使用性能和工藝性能，從使用性能考慮:硬度是主要指標之一，模具在高應力作用下欲保持尺寸不變，必須有足夠的硬度，當承受沖擊載荷時還要考慮折斷，崩刃問題，所以韌性也是一重要指標，耐磨性是決定模具壽命的重要因素，從abs特性看，這三項指標是必須要滿足的，此外還有紅硬性，抗壓屈服強度和抗彎強度和熱疲勞能力的指標。從工藝性能考慮:要熱加工工藝好，加工溫度范圍寬，冷加工性能如切削，銑削，拋光等加工性能好，此外還要考慮淬透性和淬硬性，熱處理變形

31、和氧化脫碳等性能。另外從經(jīng)濟考慮，要求材料來源廣，價格低。查手冊選擇模仁的材料是4cr13。屬馬氏體類型不銹鋼，該鋼機械加工性能較好，經(jīng)熱處理(淬火及回火)后，具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，拋光性能，較高的強度和耐磨性，適于制造承受高負荷，高耐磨及在腐蝕介質(zhì)作用下的塑料模具，透明塑料制品模具等。有關(guān)參數(shù)如下：物理性能的臨界溫度（）：ac1：820 ； ac3： 1100；線膨脹系數(shù)：10.5(在20100)；熱導率：27.6w.(m.k)-1 (在20左右)；彈性模量（mp）：210000223500 (20左右)5.11 模架的選擇模架是指由模板、導柱、導套和復位桿等零件組成,但未加工型腔的一個組合

32、體。標準模架則是由結(jié)構(gòu)、形式和尺寸都已經(jīng)標準化并具有一定互換性的零件成套組合而成的一類模架。國家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布施了塑料注射模中小型模架(gb/ t12556. 1 - 1990) 模架國家標準。國標中模架的形式由其品種、系列、規(guī)格以及導柱導套的安裝形式等項內(nèi)容決定。模架的品種是指模架的基本構(gòu)成形式,每一模架型號代表一個品種。模架型號以模具所采用的澆口形式、制件脫模方法和動定模板組成數(shù)目,分為基本型4 種和派生型9 種兩類共13 種。按動、定模板的寬度與長度不同,共有61 個系列。而同品種、同系列的模架按模板厚度不同又有64 種規(guī)格。定模為兩塊模板,動模為一塊模板,采用推桿推出機構(gòu)。適合于單分型

33、面注射膜。常見的支承件有墊塊和支承柱。在該模具中，選擇的支承件為墊塊。墊塊的作用主要是在動模支承板與動模座板之間形成推出機構(gòu)所需的動作空間。另外，也起到調(diào)節(jié)模具總厚度，以適應注射機模具安裝厚度要求的作用。常見的墊塊結(jié)構(gòu)形式有平行墊塊和角架式墊塊。一般大中型模具中用的是平行墊塊，中小型用的是角架式墊塊。而該模具中選擇的是平行墊塊，材料為45號鋼，形狀如圖所示。在模具組裝的時候，應該注意兩塊墊塊高度必須一致，否則由于負載不均勻會造成相關(guān)模板的損壞，墊塊與動模和動模座板之間一般用螺栓連接，要求高時可用銷釘定位。5.11.1 凹模型腔的強度設計原則在強度計算時，取較大的安全系數(shù)，這是因為：由于注射壓力

34、的作用，凹模型腔有向外脹出的變形產(chǎn)生。當變形量大于塑件在壁厚方向的成型收縮量時，會造成脫模困難，嚴重時還不能開模。同時，由于成型過程中各種工藝因素的影響，型腔內(nèi)的實際受力情況有時非常復雜，不可能以一種簡單的模式完全代表。在注射模的標準件中，凹模的外形為矩形，所以當凹模為圓形時，一般也采用矩形模板。因此，凹模強度的計算也以矩形為主。中小型模具（模板的長度和寬度在500 mm以下的模具）的強度，只要模板的有效使用面積不大于其長度和寬度的60，深度不超過其長度的10，可以不必通過計算。大型模具（長度或?qū)挾仍?30 mm以上）的凹模強度必須通過計算。5.11.2 型腔壁厚和底版厚度計算在注塑成型過程中

35、，型腔主要承受塑料熔體的壓力，因此模具型腔應該具有足夠的強度和剛度。如果型腔壁厚和底版的厚度不夠，當型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應力超過型腔材料本身的許用應力 時，型腔將導致塑性變形，甚至開裂。與此同時，若剛度不足將導致過大的彈性變形，從而產(chǎn)生型腔向外膨脹或溢料間隙。因此，有必要對型腔進行強度和剛度的計算，尤其對重要的，精度要求高的大型塑件的型腔，不能僅憑經(jīng)驗確定。側(cè)壁厚度計算公式， 式（5.6）式中 c與型腔深度對型腔側(cè)壁長邊邊長之比h/l 有關(guān)的系數(shù)，查表c=1； p型腔壓力， 取30 mp ； h型腔深度， =40； e模具材料的彈性模量（mp ），e取2.110 ； 剛度條件，即允許變形量(mm)，

36、取 =0.04。底板厚度計算公式 式（5.7）式中 由底板短邊與長邊邊長之比決定的系數(shù)，查表=0.026； 型腔壓力，取30 mp； 底版短邊長度(mm)，=160； e模具材料的彈性模量（mp），e取2.110；剛度條件，即允許變形量(mm)，取=0.046澆注系統(tǒng)的設計6.1 主流道直澆口式主流道呈截錐體。主流道入口直徑為d,應大于注射機噴嘴直徑1mm左右。這樣便于兩者能同軸對準，也使得主流道凝料能順利脫出。主流道入口的凹坑球面直徑為r，應該大于注射劑噴嘴球頭半徑約2-3mm。否則可能會讓塑料熔體反噴，出現(xiàn)溢邊致使脫模困難，錐孔壁粗糙度ra0.8m。主流道錐角為2 4。過大的錐角會產(chǎn)生湍流

37、或渦流，卷入空氣。過小錐角會使凝料脫模困難，充模時流動阻力大，比表面積增加，熱量損耗增加。流道的長度l，一般按模版厚度確定。但為減小充滿時減壓降和減少物料損耗，以短為好。6.2 分流道分流道的種類很多，如圓形，半圓形等等。但從壓力傳遞角度上考慮，要求有大的流道和截面面積。從散熱少考慮應有小的比表面s。其中圓形截面最理想。在這里我們將選用圓形流道，直徑為6mm,可以減小塑料熔體在流道中的摩擦力，在注射時沿壓力損失減小。分流道設置在兩相鄰的塑件之間，可以減小離模具中心最遠的塑件的流道行程，使各型腔的壓力差不會太大，以減小塑件的內(nèi)部性能差異。根據(jù)經(jīng)驗一般取梯形流道的深度為梯形截面大底面邊寬度的 ，側(cè)

38、面斜度取5 10 ，對于壁厚小于3mm。質(zhì)量200g以下的塑件可采用下面的經(jīng)驗公式確定其截面大府邊寬度尺寸：d=0.2654 d梯形的大底邊寬度mm m塑件的質(zhì)量g l分流道的長度mm6.3 澆口澆口位置的選擇應遵循以下原則：1澆口位置應盡量選擇在分型面上，以便于模具加工及使用時澆口的清理；2澆口位置距型腔各個部位的距離應盡量一致，并使具流程為最短；3澆口的位置應保證塑料流入型腔時，對型腔中寬暢，厚壁部位，以便于塑料順利流入；4澆口位置應開設在塑件截面最厚處；5避免塑料在流下型腔時直沖型腔壁、型芯或嵌件，使塑料能盡快流入到型腔各部位，并避免型芯或嵌件變形；6盡量避免使制品產(chǎn)生熔接痕，或使其熔接

39、痕產(chǎn)生在制品不重要部位；7澆口位置及其塑料流入方向，應使塑料在流入型腔時，能沿著型腔平行的方向均勻地流入，并有利于型腔內(nèi)氣體的排出；8澆口應設置在制品上最易清除的部位，同時盡可能不影響產(chǎn)品外觀。澆口有點澆口，側(cè)澆口，潛伏式澆口。點澆口的優(yōu)點熔融塑料流通過澆扣時流速增高,加上摩擦力的作用，塑料流的溫度升高。這樣，能獲得外形清晰，表面光澤的塑件。開模后點澆口可自動拉斷，有利于自動化操作。去除澆口以后，塑件上留下的痕跡不明顯，不影響塑件表面的美觀。側(cè)澆口的優(yōu)點截面形狀簡單，加工方便，能對澆口尺寸進行精細加工，表面粗糙度值小?？筛鶕?jù)塑件的形狀特點和充模需要，靈活地選擇澆口位置，如框形或環(huán)形塑件，其澆口

40、可設在外側(cè)，也可設在內(nèi)側(cè)。 由于截面尺寸小，因此去除澆口容易，痕跡小，制品無熔合線，質(zhì)量好。 對于非平衡式澆注系統(tǒng)，合理地變化澆口尺寸，可以改變充模條件和充模狀態(tài)。 潛伏式澆口的優(yōu)點進料澆口一般都在塑件的內(nèi)表面或側(cè)面隱蔽處，不影響制品外觀。制品成型后，在頂出時會與塑件自動拉斷。因此，易于實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。由于潛伏式家口可設置在制品表面見不到的筋。柱上，成型時不會有制品表面留下由于噴射帶來的噴痕和氣紋。點澆口注射壓力損失較大，對塑件成型不利。側(cè)澆口不易排氣，還容易產(chǎn)生熔接痕、縮孔等缺陷。相對而言還是潛伏式好點。最佳澆口位置位于塑件尾部。澆口采用潛伏式澆口形式其結(jié)構(gòu)如下6.4 冷料穴的設計冷料穴也稱

41、冷料井，位于主流道正對面的動模板上，其作用主要是收集熔體前鋒的冷料，防止冷料進入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量。常見的主流道冷料穴結(jié)構(gòu)有帶鉤形（z形）拉料桿的冷料穴、帶球形的冷料穴、帶圓錐拉料桿的冷料穴及起拉料作用的冷料穴。本設計僅有主流道冷料穴，采用較為常見的帶z形拉料桿的冷料穴，結(jié)構(gòu)如圖所示。開模時，利用拉料桿的鉤形頭部將凝料從主流道中拉出。拉料桿材料為t8a。 7排氣設計排氣槽是為使模具型腔中的氣體排出而在模具上開設的通氣槽或通氣孔。排氣是注射模具設計中一個重要的問題。在注射成型過程中，熔體注入型腔時，必須將型腔中的空氣和從熔體中溢出的揮發(fā)性氣體順利排出型腔。注射模常用的排氣方式有以下幾種

42、：用分型面排氣；用型腔和模板的配合間隙排氣；用側(cè)型芯運動間隙排氣；利用推桿運動間隙排氣；開設排氣槽。本模具為中小型模具，且分型面適宜，可以利用、的方式來排氣，不必再設計氣裝置。8推出機構(gòu)的設計8.1 推出機構(gòu)的確定脫模機構(gòu)是指注射成型后使塑件從凸?；虬寄Ｉ厦摮龅臋C構(gòu)，設計脫模機構(gòu)時應遵循以下原則：1)保證塑件不因頂出而變形損壞及影響塑件外觀；2)應盡量使開模時塑件留在動模，以利用注射機的移動部分推出塑件；3)推出機構(gòu)運動要準確、靈活、可靠，無卡死與干涉現(xiàn)象；4)機構(gòu)本身要有足夠的剛度、強度和耐磨性。推出機構(gòu)有推桿推出機構(gòu)，推管推出機構(gòu)，氣壓推出機構(gòu)等等推桿推出機構(gòu)的特點1推桿的截面多為圓形，結(jié)

43、構(gòu)簡單，便于制造2安全可靠，不宜發(fā)生故障，損壞后便于更換3位置選擇靈活，推出效果好4推出力作用面積小，易引起較大局部應力，頂穿塑件或使塑件變形，在一些特殊場合的使用受到限制推管推出機構(gòu)適用范圍：圓筒形、環(huán)形塑件或塑件上有圓孔凸臺。特點：推出力均勻，塑件不易變形，無明顯推出痕跡。 主型芯一般都設置在動模一側(cè)，有利于提高制件的同軸度。氣壓推出機構(gòu)在型芯上設置壓縮空氣推出閥門，使型芯和塑件之間吹入0.50.6mpa的壓縮空氣，使塑件脫模。這種脫模機構(gòu)的加工比較簡單，適合于深腔、薄壁塑件。脫模機構(gòu)按推出機構(gòu)的運動特點可分為：一次推出、二次推出、順序脫模等不同類型。本模具采用一次推出機構(gòu)，用推桿進行脫模

44、。需要注意的是，該塑件的大部分表面是弧形面，所以用推桿脫模必須把推桿頭部加工與塑件表面貼合的圓弧面,如圖8.2 脫模力的計算塑件內(nèi)壁長寬尺寸與壁厚之比 式（8.1）所以此塑件為薄壁矩形塑件 式（8.2）式中 e塑料的彈性模量（1800mpa）；l凸模被包緊部分的長度（25mm）；s塑料成型的平均收縮率（0.55%）；f摩擦系數(shù)，一般取0.45；t塑件的壁厚（1.5mm）； 由 與f決定的無因次數(shù)， ； 塑料的泊松比（0.3）；a塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積（490.9mm2）8.3 推桿直徑的計算和校核 式（8.3） 式（8.4）所以d1=4mm d2=3mm 用一根d=4mm的話不

45、夠 所以用4根d=3mm的推桿d-推桿直徑（mm）；l -推桿長度（mm），這里取推桿的平均長度120mm ；n -推桿數(shù)量，這里初步取4根推桿；e -推桿材料的彈性模量（mpa）；k -安全系數(shù)，取k=1.5 。8.4 強度校核推桿直徑確定后，還應進行強度校核 式（8.5） 式（8.6）中式-推桿材料的需用壓應力，符合強度要求。8.5 推出機構(gòu)的復位脫模機構(gòu)完成塑件的頂出后，為進行下一個循環(huán)必須回復到初始位置，目前常用的復位形式主要有復位桿復位和彈簧復位。本設計采用復位桿復位8.6 側(cè)向分型與抽心機構(gòu)設計側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)用來成形制品側(cè)壁的內(nèi)外側(cè)孔和凹槽，該類機構(gòu)活動零件多，動作復雜，為保證

46、該機構(gòu)能可靠，靈活和高效地工作，它們應具有以下基本功能：a.在保證不引起塑件變形的情況下準確的抽芯和分型；b.運動靈活，動作可靠；c.具有必要的強度和剛度；d.配合間隙和拼縫線不溢料；這樣既保證塑件必要的尺寸精度，又可以保證模具具有較長的工作壽命。此外，側(cè)向分型和抽芯機構(gòu)結(jié)構(gòu)比較復雜，設計時應充分考慮制造和裝配的難易程度。8.6.1 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的分類側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)類型很多，按動力來源可分為三種：a.機動側(cè)抽芯 借助注塑機的開模力或頂出力進行模具的側(cè)向分型與抽芯，該機構(gòu)經(jīng)濟性好，實用性強，效率高，動作可靠，故應用最廣泛。機動抽芯按結(jié)構(gòu)形式可分為下列幾種：(1)斜導柱分型抽芯分型抽芯；

47、(2)彈簧分型抽芯；(3)斜滑塊分型抽芯；(4)彎銷分型抽芯；(5)齒輪齒條分型抽芯；(6)其他形式抽芯機構(gòu)；其中尤以斜導柱分型抽芯機構(gòu)最為常用。b.液壓側(cè)抽芯 借助液壓裝置進行模具的側(cè)向分型與抽芯及其復位，特點是抽拔距離長，但動作靈活，常在大型注塑模具中使用。c.手動側(cè)抽芯 采用手動側(cè)抽芯的模具結(jié)構(gòu)簡單，其效率低，勞動強度大，抽拔力有限，只在特殊情況下使用。8.6.2 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設計本設計采用斜導柱分型斜導柱抽芯機構(gòu)由斜導柱，滑塊，側(cè)型芯，壓緊塊及滑塊定位裝置等組成，其特點是結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便，動作安全可靠。故其應用較廣，特別是在抽芯距離較短和抽拔力不太大的情況下更為適用。斜導柱抽

48、芯機構(gòu)主要由開模力通過斜導柱作用于滑塊上的分力驅(qū)動其朝一定的方向運動。a. 斜導柱設計：計算抽拔力見式 式（8.7）式中 q抽拔力（n）；塑料對金屬的摩擦系數(shù)，=0.3； c型芯成型部分斷面的平均周長（）；h型芯被塑料包緊部分的長度（）； p0塑料對型芯單位面積的包緊力（/2）；一般取p0=80120/2。 代入數(shù)據(jù)得：q=698(n)計算抽芯距：s=s1+23式中 s抽芯距（） s1取出塑件的最小尺寸（） 代入數(shù)據(jù)得 s=16.5+2=18.5斜導柱傾角:斜導柱的傾角越小，斜導柱受力狀況越好,由于抽芯距大，因此取傾斜角a=15。斜導柱直徑：根據(jù)抽拔力q和傾斜角a由表查得斜導柱直徑d=16。斜

49、導柱長度見式 式（8.8）斜導柱其固定的模板之間采用過渡配合h7/m6。斜導柱與滑塊上斜道孔之間可以采用較松的間隙配合h11/b11。b.導滑槽設計 斜導柱驅(qū)動滑塊是沿著導滑槽移動的，故對導滑槽提出如下要求：1)滑塊在導滑槽內(nèi)運動要平穩(wěn)，無上下竄動和卡緊現(xiàn)象；2)滑塊與導滑槽間應上，下與左，右各有一對平面呈過度配合，配合精度可選h7/e6，其余各面均應留有間隙；3)導滑槽應有足夠的硬度（hrc52hrc56）c.楔緊塊設計：楔緊塊的作用:1)注射時，型腔里的塑料熔體以很高的壓力作用在側(cè)型芯上，特別是當側(cè)型芯的面積較大時，將產(chǎn)生一個很大的側(cè)推力。這個力通過滑塊傳給斜導柱，會使斜導柱產(chǎn)生彎曲變形。

50、因為計算斜導柱直徑時只考慮了抽拔力的影響并未將這個側(cè)推力的影響估計在內(nèi)，因此必須另加閉鎖裝置即壓緊塊來承受這個側(cè)推力。2)由于斜導柱與滑塊的配合間隙較大，故合模后靠斜導柱不能保證滑塊的精確位置。側(cè)型芯的準確位置要靠精確加工的壓緊塊來保證。設計要點：壓緊塊的斜角應略大于斜導柱的傾斜角，一般a大于斜導柱傾斜角2030.d.滑塊設計 滑塊分為整體式和組合式，本設計采用的是整體式，即在滑塊上直接制出側(cè)向型芯,整體式結(jié)構(gòu)簡單,配合精度高.9冷卻系統(tǒng)的設計9.1 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計在注塑成型過程中，模具的溫度直接影響到塑件成型的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具的溫度要求也不同。流動

51、性差的塑料如pc，pom等，要求模具溫度高，溫度過低會影響塑料的流動，增大流動剪切力，使塑件內(nèi)應力增大，出現(xiàn)冷流痕，銀絲，注不滿等缺陷。普通的模具通入常溫的水進行冷卻，通過調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度，為了縮短成型周期，還可以把常溫的水降低溫度后再通入模內(nèi)，可以提高成型效率。對于高熔點，流動性差的塑料，流動距離長的制件，為了防止填充不足，有時也在水管中通入溫水把模具加熱。ps推薦的成型溫度為170280 ，模具溫度為2070 。9.1.1 溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響1）采用較低的模溫可以減小塑料制件的成型收縮率；2）模溫均勻，冷卻時間短，注射速度快可以減少塑件的變形；3）對塑件表面粗糙度影響

52、最大的除型腔表面加工質(zhì)量外就是模具溫度，提高模溫能大大改善塑件的表面狀態(tài)；溫度對塑件質(zhì)量的影響有相互矛盾的地方，設計時要根據(jù)材料特性和使用要求偏重于主要要求。9.1.2 對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求1）根據(jù)塑料的品種確定是對模具采用加熱方式還是冷卻方式；2）希望模溫均一，塑件各部同時冷卻，以提高生產(chǎn)率和提高塑件質(zhì)量；3）采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好；4）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應盡可能做到結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，成本低廉；從成型溫度和使用要求看，需要對該模具進行冷卻，以提高生產(chǎn)率9.1.3 設計原則若在模具中，冷卻介質(zhì)不能及時有效地帶走必須帶走的熱量，不能實現(xiàn)均一的快速冷卻，則在一個成型周期內(nèi)就不能維持熱平衡，會使塑件內(nèi)部產(chǎn)生應力而導致產(chǎn)品變形或開裂，從而就無法進行穩(wěn)定的模塑成型。因此，設置良好的冷卻水回路的模具是縮短成型周期、提高生產(chǎn)效率最有效的辦法。一般設計冷卻回路的時候應該遵循以下六個原則： (1)冷卻水道數(shù)量盡量多、冷卻通道孔盡量大。在模具結(jié)構(gòu)允許的前提下，冷卻水道數(shù)量應盡量多，冷卻通道孔徑要盡量大。因為型腔表面的溫度與冷卻水道數(shù)量、截面尺寸及冷卻水的溫度有關(guān)。 (2)冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等。當塑件的壁厚基本均勻時，冷卻水道與型腔表面的距離最好相等，分布