1807_鼠標上蓋注塑模的CADCAM

1807_鼠標上蓋注塑模的CADCAM,鼠標,注塑,cadcam 南昌航空大學科技學院學士學位論文 1引言 ........................................................................................................................11 緒論 ..................................................................................................................21.1 我國模具企業(yè)技術現狀及發(fā)展趨勢 ...............................................22.1 本次畢業(yè)設計應達到的目的 ............................................................52 設計任務書 ..............................................................................................53 塑件分析 ....................................................................................................63.1 塑件的結構工藝性分析......................................................................63.2 計算塑件體積和容量及相關參數 ...................................................94 材料的成型特性與工藝參數 ......................................................95 設備的選擇與校核 ...........................................................................116 澆注系統的設計 .................................................................................146.1 塑料制件在模具中的位置 ...............................................................146.2 澆注系統的設計 .................................................................................156.3 排溢系統的設計 .................................................................................207 成型零部件的設計與計算 ..........................................................217.1 成型零件的結構設計 ........................................................................217.2 成型零件工作尺寸的計算 ...............................................................227.3 模架的選取 ..........................................................................................318 模機構的設計 ......................................................................................318.1 脫模力的計算 ......................................................................................328.2 推出機構的設計 .................................................................................339 分型與抽芯機構的設計................................................................3510 合模導向機構設計 ...........................................................................3811 溫度調節(jié)系統 ......................................................................................4212 模具型面數控仿真加工 43 12.1 MasterCAM 9.0 軟件的簡介 4312.2 鼠標上蓋注塑模的三維曲面造型 4412.3 鼠標上蓋的三維曲面造型與數控仿真加工 53南昌航空大學科技學院學士學位論文 2結論 ......................................................................................................................74參考文獻 ..........................................................................................................76致謝 ..................................................................................................................... 77 南昌航空大學科技學院學士學位論文 3南昌航空大學科技學院學士學位論文 4引言畢業(yè)設計是大學的最后一個教學環(huán)節(jié)，是對大學所學知識的綜合運用。是我們對以前所學的理論知識和技能的一次綜合性訓練。本次設計的課題是鼠標外殼的注射模設計。模具是工業(yè)生產中使用極為廣泛的重要工藝裝備。采用模具生產制品及零件，具有生產效率高，節(jié)約原材料，成本低廉，保證質量等一系列優(yōu)點，是現代工業(yè)生產的重要手段和主要發(fā)展方向。在此次設計中，主要用到所學的注射模設計，以及機械設計等方面的知識。著重說明了一副注射模的一般流程，即注射成型的分析、注射機的選擇及相關參數的校核、模具的結構設計、注射模具設計的有關計算、模具總體尺寸的確定與結構草圖的繪制、模具結構總裝圖和零件工作圖的繪制、全面審核投產制造等。其中模具結構的設計既是重點又是難點，主要包括成型位置的及分型面的選擇，模具型腔數的確定及型腔的排列和流道布局和澆口位置的選擇，模具工作零件的結構設計，側面分型及抽芯機構的設計，推出機構的設計，拉料桿的形式選擇，排氣方式設計等。通過本次畢業(yè)設計，使我更加了解模具設計的含義，以及懂得如何查閱相關資料和怎樣解決在實際工作中遇到的實際問題，這為我們以后從事模具職業(yè)打下了良好的基礎。本次畢業(yè)設計也得到了廣大老師和同學的幫助，特別是姚坤弟老師的悉心指導，在此表示感謝！由于實踐經驗的缺乏，且水平有限，時間倉促。設計過程中難免有錯誤和欠妥之處，懇請各位老師和同學批評指正。編 者2011-5-30南昌航空大學科技學院學士學位論文 51 緒論1.1 我國模具企業(yè)技術現狀及發(fā)展趨勢一、現狀改革開放以來，隨著國民經濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以 15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“ 模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現已有幾千家。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經越來越認識到產品質量、成本和新產品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一，模具制造技術現已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。近年來許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內模具企業(yè)已普及了二維 CAD，并陸續(xù)開始使用 UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow 、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等CAE 軟件。雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM 技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等。南昌航空大學科技學院學士學位論文 6二、模具的未來發(fā)展趨勢模具技術的發(fā)展應該為適應模具產品“交貨期短” 、 “精度高”、 “質量好”、 “價格低”的要求服務。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項：（1）全面推廣 CAD/CAM/CAE 技術 　模具 CAD/CAM/CAE 技術是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及 CAD/CAM/CAE 技術的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大 CAD/CAM 技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大 CAE 技術的應用范圍。計算機和網絡的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE 技術跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現技術資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。（2）模具掃描及數字化系統高速掃描機和模具掃描系統提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統，可快速安裝在已有的數控銑床及加工中心上，實現快速數據采集、自動生成各種不同數控系統的加工程序、不同格式的 CAD 數據，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應用，相信在“十五” 期間將發(fā)揮更大的作用。（3）提高模具標準化程度我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到 30%左右。國外發(fā)達國家一般為 80%左右。（4）優(yōu)質材料及先進表面處理技術選用優(yōu)質鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應發(fā)展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC 等)、等離子噴涂等技術。南昌航空大學科技學院學士學位論文 7加入世貿組織后，我國將獲得一個更加穩(wěn)定的國際經貿環(huán)境，從而有利于我國的改革開放．有利于我國與各國、各地區(qū)的經濟貿易合作，有利于世界經濟的穩(wěn)定發(fā)展。我國在制定法律法規(guī)時要遵守 WTO 的規(guī)則，增加透明度，減少行政干預等；在市場開放方面，需要逐步降低關稅，取消非關稅措施，開放服務業(yè)市場等。這無論在觀念上還是在體制上都會帶來一定的變化。我國加入 WTO 同時也將為各國、各地區(qū)的貿易伙伴提供更好、更穩(wěn)定的市場進入機會。使我國的投資環(huán)境將更為寬松、透明、穩(wěn)定，我國的利用外資領域將進一步擴大，我國的市場體系將更加完善和發(fā)達。國內和國外模具企業(yè)都可以從中得到更多的機會和收益。 由于國內某些模具在技術上和質量上與國外先進水平存在著較大的差距，使短期內國內模具難以與國外先進模具的抗衡。這對我國模具產業(yè)將產生一定的沖擊。另一方面也促進國內行業(yè)優(yōu)化資源配置、調整經濟結構、提高社會勞動效率，促使企業(yè)苦練內功，提高管理水平。應該清醒地認識到競爭才會帶來更快的發(fā)展．只要發(fā)揮自身優(yōu)勢，減少技術差距，我國的模具必將逐步占領國內市場，并拓展國際空間。 2.1 本次畢業(yè)設計應達到的目的對于一個模具專業(yè)學生來說，通過本次畢業(yè)設計應達到如下目的：1） 熟悉注射模的一般流程；2） 對一般塑件能設計出其模具；3） 掌握注射模具的模具的結構特點及設計計算方法；4） 利用計算機編制相應的工程計算、分析和優(yōu)化的程序；具有初步分析、解決成型現場技術問題的能力；南昌航空大學科技學院學士學位論文 82 設計任務書此塑件為鼠標外殼前殼，采用 ABS 材料，中批量生產，塑件的外表面要求美觀光潔。本次畢業(yè)設計的工作量較大，主要包括塑料制件的造型、模具結構的設計、模具結構總裝圖的繪制等，所以歷時較長，要求完成以下任務：1． 根據鼠標外殼的使用性能設計其外殼及尺寸；2． 設計鼠標外殼的注射模，完成模具裝配圖一張，零件圖一張，型芯、型腔的零件圖各一張，動定模板、動定模座板各一張。3． 翻譯一篇與機械相關的英文資料；4． 編寫設計說明書。 3 塑件分析本塑件為鼠標外殼.主要形狀類似橢圓式長方體,其外表面是一個弧曲面,左前方斜面上有三個凸形的孔。內表面有兩個內凹，因此在此有兩個內側抽芯，且在在圓四周壁上有 3 個凸臺(用來安裝某些零件如螺釘)等.零件形狀如圖（1）所示,具體尺寸請看 12 號圖紙。南昌航空大學科技學院學士學位論文 9圖（1）零件形狀3.1 塑件的結構工藝性分析1） 尺寸精度 由于塑件的尺寸精度主要決定于塑料收縮率的波動，而本塑件的配合精度不高，所以塑件公差數值根據《模具設計與制造簡明手冊》中表 2-17 確定。精度等級根據表 2-18 選擇，由于所用材料為ABS 所以確定其采用一般精度，為 4 級精度，無公差值者，按 8 級精度取值。2）脫模斜度 由于塑件在冷卻收縮時，會使它包緊在模具型芯或者型腔中的凸起部分。因此為了便于從塑件中抽出型芯或者從型腔中脫出塑件，防止脫模時拉住塑件，因此根據《模具設計與制造簡明手冊》中表2-19 中查得：型腔的脫模斜度選 40ˊ～1°20ˊ；型芯選35ˊ～1°。所以我們選取 1o。3）表面粗糙度 由于塑件的外觀要求比較高，而且還要一定的手感，所以表面南昌航空大學科技學院學士學位論文 10粗糙度有較高要求,一般模具的表面粗糙度要比塑件的要求低 1~2 級.所以塑件的表面粗糙度在 0.8~0.2 之間。我們選取 0.8。aR4）形狀 塑件在滿足功能的要求下，其內外表面應盡可能保證有利于成型和降低成本以及簡化模具的復雜度。由于此塑件的外表面的光潔度有很高要求，因此不能把澆口設在外表面上，從而影響美觀，因此把澆口移致側表面，而此模具以一模兩件，這樣使模具的重心又移至中心。5）壁厚 塑件的壁厚對塑件的質量有很大的影響，壁厚過小成型時流動阻力大，大型塑件就難以充滿型腔。塑件壁厚的最小尺寸應滿足一下幾方面要求：具有足夠的強度和剛度；脫模時能夠受推出機構的推出力而不變形；能夠受裝配時的緊固力。查熱塑性塑件最小壁厚及推薦壁厚可知， 所以本塑件壁厚選 3mm。6）加強肋及其它防變形結構 由于本塑件凹陷處有三處凸字形空，而在此處使用的頻率很大，受力也很強。因此考慮到其使用壽命，并且在脫模的時候如不在此處設置加強其強度的裝置，所以在此設計加強裝置。7）支撐面及凸臺 由于內表面四周有 3 個凸臺，這些凸臺其使用中將受到很到的壓力，從而易變形，所以在每個凸臺下面給設計一個撐支柱體。8）孔的設計 由于本塑件上的孔深度都較小，只需在凸模上留出一小型芯就可以。而且這樣加工也簡單。9）嵌件設計 在塑料內鑲入金屬零件或玻璃及已成形的塑件等形成牢固不可卸的整體，稱為嵌件。本塑件型腔內的四個小型芯，為了增強其局南昌航空大學科技學院學士學位論文 11部的強度和耐磨性、導磁導電性以及塑件的精度。因此設計成嵌件。為了防止嵌件受力時在塑件內轉動或撥出，嵌件表面設計成菱形滾花，這樣其抗拉抗扭的力都較大。由于嵌件在成型過程中受到塑料的沖擊，因此可能發(fā)生位移和變形，同時塑料還可能擠入嵌件上的預留的孔中，影響嵌件使用，因此嵌件必須要準確定位，由于本嵌件的受力較小，所以采用嵌件上的光桿部分和模具配合就可以，采用 H8/f8，配合長度為 4mm。由于金屬嵌件冷卻時尺寸變化與塑料的熱收縮率值相差很大，致使嵌件周圍產生很大的內應力，甚至造成塑件的開裂。為了防止塑件開裂，嵌件周圍有足夠的厚度也是必須考慮的，所以為了消除應力，采取將嵌件預熱接近物料溫度的方法。3.2 計算塑件體積和容量及相關參數通過使用 UG 軟件實體造型后知質量為 30 克，取材料密度為1.05g/cm3，所以塑件體積： 357.280.13cmV??制品在分型面上的投影面積為：227.3516069.021350214654mS ???????????4 材料的成型特性與工藝參數本塑件材料為丙烯腈－丁二烯－苯乙烯，俗稱為 ABS。英文名稱為 Acrylonitrile-butadiene-styrene。 1） 基本特性　南昌航空大學科技學院學士學位論文 12ABS 是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種組分的各自特性使 ABS 具有良好的綜合力學性能。丙烯腈使 ABS 有良好的耐化學腐蝕性及表面硬度，丁二烯使 ABS 堅韌，苯乙烯使 ABS有良好的加工性能和染色性能。ABS 無毒、無味，呈微黃色，成形的塑料件有較好的光澤。密度為 1.02～1.05g/cm 3，ABS （抗沖）收縮率為 0.4～0.7，ABS（耐熱）收縮率為 0.4～0.7。ABS 具有及好的抗沖擊強度，且在低溫下也不迅速降解。有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機鹽、堿、酸類對ABS 幾乎無影響，在酮、醛、酯、氯代烴中會溶解或形成乳濁液，不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。ABS塑料表面受冰酸醋、植物油等化學藥品的侵蝕會引起應力開裂。ABS 有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經過調色可配成任何顏色。其缺點是賴熱性不高，連續(xù)工作溫度為 70°C 左右，熱變形溫度約為 93°C 左右。耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。根據 ABS 中三種組分之間的比例不同，其性能也略有差異，從而適應各種不同的應用。根據應用不同可分為超高沖擊型、高沖擊型、中沖擊型、低沖擊型和耐熱型等。2）主要用途　ABS 在機械工業(yè)上用來制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機殼、儀表殼、儀表盤、水箱外殼、蓄電池槽、冷藏庫和冰箱襯里等。汽車工業(yè)上用 ABS 制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調節(jié)管、加熱器等，還有用 ABS 夾層板制小轎車車身。ABS 還可以用來制作水表殼、紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具、電子琴及收錄機殼體、食品包裝器、農藥噴霧器及家具等。3）成型特點　南昌航空大學科技學院學士學位論文 13ABS 在升溫是粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；ABS 易吸水，成型加工前應進行干燥處理；易產生熔接痕，模具設計時應盡量減小澆注系統對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在 50～60°C，要求塑件光澤和耐熱時，應控制在60～80°C 。4）ABS 注射參數　注射類型：螺桿式螺桿轉速：30～60r/min噴嘴類型：形式　直通式；溫度　180～190°C料筒溫度：前段　200～210°C；中段　210～230°C；后段　180～200°C　模具溫度：50～70°C注射壓力：70～90 MPa保壓力?。?0～70 MPa注射時間：3～5 S保壓時間：15～30 S冷卻時間：15～30 S成型時間：40～70 S 　5 設備的選擇與校核為了保證注射質量和充分發(fā)揮設備的能力,應根據注射模一次成型的塑料體積和質量來初步確定注射機的類型。根據理論和在實際生產中的經驗得出塑件和澆注道之間材料的總和應該在注射機理論注射量的 50%~80%之間。由此得（初步估算澆注系統的質量為50g）：南昌航空大學科技學院學士學位論文 14?????gM30%8245minax ?????46.28%0.145.5.minaxV由此查表可初選注射機型號為 X-SZY-500A 的注射機，其主要技術參數如下：表 1結構形式 立 鎖模力/㎏ 1500理論注射量/cm 3 250 最大成型面積/㎜ 2 1000螺桿直徑/㎜ 100 最大模具厚度/㎜ 400注射壓力/mPa 121 最小模具厚度/㎜ 300噴嘴口孔徑/㎜ 5 中心孔徑 10噴嘴球半徑/㎜ 18 孔徑/㎜ φ20定位孔直徑/㎜ φ150 +00.05 孔距/㎜ 80移模行程/㎜ 300頂出兩側注射機有關工藝參數的校核：5.1 型腔數量的確定和校核因型腔數量與注射機的塑化速率、最大注射量及鎖模量等參數有關，因此有任何一個參數都可以校核型腔的數量。一般根據注射機料筒塑化速率確定型腔數量 ；n12360mKMt??式中 ——注射機最大注射量的利用系數，一般取 0.8；——注射機的額定塑化兩（ 或 ） ；hgc/3——成型周期（ s） ；t——澆注系統所需塑料質量或體積（ 或 ） ；2m3m——單個塑件的質量或體積( 或 )。1 g3c南昌航空大學科技學院學士學位論文 15由此可求出：12.04.315378.0????n故取 滿足我們設計要求。2?5.2 注射量校核由于在初選注射機時是以注射量作為基本數據作參考的，因此注射量滿足我們設計要求。5.3 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力校核注射成型時，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數值越大，需要的鎖模力也就越大。如果這一數值超過了注射機允許使用的最大成型面積，則成型過程中將會出現漲模溢料現象。因此，設計注射模時必須滿足下面關系： An??21式中 ——注射機允許使用的最大成型面積( )；Am——單個塑件在模具分型面上的投影面積（ ） ；1 2——澆注系統在模具分型面上的投影面積（ ） ；2因本次設計采取一模一件，澆注系統在分型面上的投影面積 2225.7814.3rA????所以： 222509.3.95.78.36 cmm??因此此投影面積滿足要求。注射成型時，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關，為了可靠地鎖模，不使成型過程中出現溢料現象，應使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模離，即：（式中符號同前）FpAn??)(21初步估計為 因此有上式得出：2A80cm南昌航空大學科技學院學士學位論文 16KNF856.97).32516.78(01?????由于考慮到塑件在模具中的不平衡，將會使鎖模力增大。但由于本注射機的額定鎖模力為 ，根據經驗還是可以滿足要求。KN4.4 注射壓力的校核塑件成型所需要的壓力是有注射機類型、噴嘴形式、塑件流動性、澆注系統和型腔的流動阻力等因素決定的，我們設計模具時，可根據塑料的注射成型工藝確定塑件的注射壓力與注射機額定壓力想比較，材料 ABS 的注射成型工藝參數中塑件的注射壓力為 60~100 MPa。 ，小于我們所選注射機的 121 MPa。 。故滿足要求。5.5 模具安裝尺寸的校核不同型號的注射機其安裝模具部位的形狀和尺寸各不相同，設計模具時應對其相關尺寸加以校核，一保證模具順利安裝，需校核的主要內容有噴嘴尺寸、定位圈、模具的最大厚度與最小厚度及安裝螺釘孔等。5.5.1 噴嘴尺寸 因為澆注系統的主流倒的尺寸是根據噴嘴尺寸而設計的，所以此尺寸一定滿足條件。 （祥見澆注系統設計）5.5.2 定位圈尺寸 此同上，因為定位圈是隨著噴嘴尺寸而變化的相應的改變，故必滿足要求。5.5.3 模具厚度 模具厚度 H（又稱閉合高度）必須滿足：maxmin?式中 ——注射機允許的最小厚度，即動、定模板之間的最minH小開距；——注射機允許的最大模厚；ax由于此時的模具高度還未算出，因此在以后的計算中進行校核。5.5.4 安裝螺孔尺寸 我們采用用螺釘直接固定的方法，但要注意動、定模部分的底板南昌航空大學科技學院學士學位論文 17尺寸與注射機對應模板上所開設的螺孔的尺寸和位置相適應。5.5.5 開模行程和頂出裝置在以后在進行校核。6 澆注系統的設計6.1 塑料制件在模具中的位置1.1 型腔數量及排列方式根據 4.3 的分析，本模具采用雙型腔結構，即型腔數目 。2?n于單型腔相比，多型腔模具具有一下優(yōu)點：1. 塑料塑件的形狀和尺寸始終一致；2. 工藝參數易于控制；3. 模具結構簡單緊湊；4. 成本低，制造周期短等；5. 一模成型兩件。1.2 分型面的設計將模具適當地分成兩個或幾個可以分離的主要部分，這些可以分離部分的接觸表面分開時能夠取出塑件及澆注系統凝料，當成型時又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為模具的分型面。根據塑件的形狀和尺寸，由于有內表面加強筋內凹，所以采用單分型面。且采用平直分型面，分型面的形狀如圖（2）所示：圖（2）分型面形式南昌航空大學科技學院學士學位論文 18本模具采用平直分型面有一下優(yōu)點和符合設計基本原則：1. 分型面在塑件外形最大輪廓處；2. 便于塑件順利脫模；3. 保證塑件的精度要求；4. 滿足塑件的外觀要求；5. 便于模具加工制造；6. 減少塑件在合模分型面上的投影面積，可靠鎖模避免漲模溢料現象；7. 有利于排氣；8. 保證抽心機構順利抽心。6.2 澆注系統的設計澆注系統設計是否合理不僅對塑件性能、結構、尺寸、內外在質量等影響很大，而且還于塑件所用的塑料的利用率、成型生產效率等相關，因此這是一個重要環(huán)節(jié)。澆注系統設計主要包括主流道，分流道，澆口和冷料穴四部分。它的主要作用是將來自注射機噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)地輸送到型腔，同時使型腔內的氣體能及時順利排出，將注射壓力有效地傳遞到型腔的各個部位，以獲得形狀完整、內外在質量優(yōu)良的塑料制件。 2.1 主流道的設計主流道(俗稱澆口套)是塑料熔體的流動通道，在臥式注射機上主流道垂直于分型面，為使凝料能順利拔出，設計成圓錐形，錐角取 5°，選用材料為 T10A，熱處理要求淬火 53～57HRC。其主要尺寸可由以下計算獲得：流道小端直徑 ；mRd 6)15()~.0( ??????主流道球面半徑 ；291S南昌航空大學科技學院學士學位論文 19球面配合高度 ｈ＝3～5㎜，?。瑁?㎜；主流道錐角 α＝2°～6°，取 α＝5°；主流道長度 Ｌ＝80㎜；（根據本塑件實際情況確定）主流道大端直徑 mtgLtgdD1203.???????具體尺寸標注如圖（3）所示： 圖（3）主流道的尺寸圖考慮到塑件比較大，因此主流道襯套采用以下的形式：將主流道襯套和定位拳設計成兩個零件，然后配合固定在模板上，如圖（4）所示：南昌航空大學科技學院學士學位論文 20圖（4）主流道襯套的固定方式1—定模底板 2—主流道襯套 2.2 分流道的設計分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道,它是澆注系統中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前通過截面積的變化及流向變換來獲得平穩(wěn)流態(tài)的過濾段.因此要求所設計的分流道應能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài),使塑料熔體盡快地流經分流道充滿型腔,并且流動過程中壓力損失及熱量損失盡可能小,能將塑料熔體均衡分配到各個型腔。分流道的形狀及尺寸 常用的分流道截面形狀一般可分為圓形、梯形、U 形、半圓形、及矩形。一般而言，分流道截面形狀及尺寸是根據塑料的結構、所用材料的工藝特性、成型工藝條件及分流道的長度等因素來確定，由理論分析可知，圓形截面的流道總是比任何其他形狀截面的流道更可取，因為在相同截面積的情況下，其表面積最小。但圓形截面分流道因其要以分型面為界分成兩半進行加工才有利于凝料脫出，且加工工藝性不佳，模具閉合后難以保證兩半圓對準，由于本塑件的材料 ABS 的流動性一般，而塑件的形狀較大，為了減少壓力損失，再綜合其他的一些因素，選擇半圓形截面的分流道，其形狀如圖（5）所示：圖（5）分流道的形式其尺寸根據《塑料成型工藝與模具設計》表 5-3 中選取r=5mm。南昌航空大學科技學院學士學位論文 21分流道的長度 為了在注射成型過程中最經濟地使用原料和注射機的能耗，減少壓力損失和熱量損失。分流道盡可能短，本模具選取為 5mm。分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料的迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，所以分流道的內表面粗糙度 并不要求很高，一般選取 ，因為這樣表aRm?6.1面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。2.3 澆口的設計澆口是連接分流道與型腔的通道，它是澆注系統最鍵的部分，它的形狀、尺寸、位置對塑件的質量有著很大的影響。它的作用主要有以下兩個：一是作為塑料熔體的通道，二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。常用的澆口形式有直接澆口、側澆口、點澆口、輪輻澆口、潛伏澆口等。由于不同的澆口形式對塑料熔體的充型特性、成型質量及素件的性能會產生不同的影響。而各種塑料因其性能的差異對于不同的澆口形式也會有不同的適應性，因此根據《塑料成型工藝與模具設計》書中表 5-5 查得，材料 ABS 適應于任何澆口。但由于塑件壁厚較薄、表面積大，注射量也大而且外表面的光澤度要求很高，而且考慮到澆口的位置不是位于塑件的中心，這就決定了它位置的復雜程度。綜合這些因素考慮可以用直接澆口、側澆口、扇形澆口、平縫澆口等。直接澆口是把熔體直接由主流道進入型腔，因而有流動阻力小，料流速度快，填充時間短及補縮時間長等特點。但注射壓力直接作用在塑件上，容易在進料處產生較大的殘余應力而導致塑件翹曲變形，澆口痕跡明顯。南昌航空大學科技學院學士學位論文 22側澆口又稱為邊緣澆口，一般開設在分型面上，并且這類澆口可以根據調整其截面的厚度和寬度來調整充模是的剪切速率及澆口封閉時間，還有這類澆口加工容易，修整方便，可以根據塑件的形狀特征靈活地選擇進料位置。其缺點是澆口有痕跡存在。扇形澆口是面向型腔沿進料方向截面寬度逐漸變大，截面厚度逐漸變小，而且在與型腔的結合處形成一長約 1~3mm 的臺階，塑料熔體在寬度方向上的流動得到更均勻的分配，但是設置該澆口時很難控制澆口的截面積，因為沒有設計分流道，澆口是與主流道直接相連，因此熔體的流量對接難以連續(xù)。另外，由于澆口的中心部分與澆口邊緣部分的通道長度不同，因而熔體在其中的壓力降與填充速度也不一致。平縫澆口的截面很大，厚度很小，與特別開設的平行流道相連。塑料熔體經平行流道擴散而得到均勻分配，從而以較低的線速度經澆口平穩(wěn)流入型腔。但是成型后澆口去除加工量較大，提高了產品成本。其他澆口形式，由于本塑件的澆口位置比較特殊，因此都不是最佳的選擇。根據對以上幾種澆口的分析和綜合對比，我認為潛伏澆口對本塑件最為合適。潛伏澆口的尺寸根據《塑料成型工藝與模具設計》書中推薦值從而選 ， 。尺寸如圖(6) mb5.4?t2?南昌航空大學科技學院學士學位論文 23圖(6) 澆口的形式及尺寸標注澆口位置的選擇 在模具設計時，澆口位置及尺寸要求比較嚴格，它一般根據下述幾項原則來參考：（1） 盡量縮短流動距離（2） 澆口應開設在塑件壁最厚處（3） 必須盡量減少或避免熔接痕（4） 應有利于型腔中氣體的排除（5） 考慮分子定向的影響（6） 避免產生噴射和蠕動（7） 不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設置澆口（8） 澆口位置的選擇應注意塑件外觀質量由于這些原則在應用時常常會產生某些不同程度的相互矛盾，所要往往有主次之分。而本產品的外觀質量是主要的因素，因此將放到首要考慮的位置。綜合以上原則因此將澆口設置在稍微偏向一側的圓形孔處，具體位置和尺寸見圖 03 號裝配圖。2.4 冷料穴的設計一般來說，從噴嘴端部到注射機料筒以內約 10~25 的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域，只有到了最深時才會到達正常的塑料熔體溫度。而位于這一區(qū)域的塑料的流動性能及成型性能都不佳，這樣如果這里的熔體進入型腔，將會產生次品。因此我們在主流道對面的動模板上開設冷料穴，其標稱直徑與主流道大端直徑相同，深度為為直徑的 1.2 倍。冷料穴有幾種形式（《見塑料成型工藝與模具設計》圖 5-22） ，我們通常選用 Z 字形拉料桿形式的冷料穴，它開模后通常用手工取出冷料。冷料穴除了容納冷料的作用外，同時還具有在開模時將主流道中的冷凝料鉤住，使其保留在動模的一側，便于脫模的功能。南昌航空大學科技學院學士學位論文 246.3 排溢系統的設計當塑料溶體填充型腔時，必須順序排出型腔及澆注系統內的空氣及塑料受熱或凝固產生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內因各種原因沒有將產生的氣體排除干凈，一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及填充缺料的成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產生高溫會導致素件局部碳化或燒焦，同時積存的氣體還會產生反向壓力而降低充模速度。因此必須考慮排氣問題，注射模成型時排氣通常用如下四種方式進行：（1） 利用配合間隙排氣（2） 在分型面上開設排氣槽排氣（3） 利用排氣塞排氣（4） 強制性排氣考慮到本塑件的頂桿數目比較多，因此可以利用此配合間隙排氣，不專門設計排溢系統，如在調試中認為必須開設排溢系統，到時也可以開設。7 成型零部件的設計與計算模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件即成型零件設計，包括凹模、型芯、鑲塊、凸模和成型桿等。設計成型零件時，應根據塑料的特性和塑件的結構及使用要求，確定型腔的總體結構，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結構設計，計算成型零件的工作尺寸，對關鍵零件進行強度和剛度校核。南昌航空大學科技學院學士學位論文 257.1 成型零件的結構設計1.1 凹模的結構設計凹模是成型零件外表面的主要零件，按其結構，分為整體式和組合式，整體式由整塊材料加工而成，它的特點是牢固，使用中不易發(fā)生變形，不會使塑件產生拼接線痕跡。但加工困難，熱處理不方便。組合式一般由幾個零件組合而成，可以簡化復雜凹模的加工工藝，減少了熱處理變形，且拼合處有間隙利于排氣，便于模具維修，節(jié)省了貴重的模具鋼。根據本塑件的特點，由于型腔上有一凸凹，為了便于加工，凹模的結構采用局部鑲嵌式凹模。為了保證型腔尺寸精度和裝配的牢固，減少塑件上的鑲拼痕跡，所以鑲塊的尺寸、形狀位置公差要求較高，組合結構要牢靠，因此鑲件與凹模之間采用過盈配合。1.2 凸模和小型芯的結構設計主型芯的設計 主型芯按其結構可分為整體式和組合式兩種。但由于塑件的型芯比較復雜，為了便于加工，因此采用鑲拼組合式結構，將主型芯制成局部鑲嵌式，在鑲入小的型芯。7.2 成型零件工作尺寸的計算成型零件工作尺寸是成型零件上直接用來構成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯之間的位置尺寸等。在模具設計中，應根據塑件的尺寸及精度等級確定模具成型零件的工作尺寸及精度等級。影響塑件精度的因素相當復雜，這些影響因素應作為確定成型零件工作尺寸的依據。影響尺寸精度的主要因素如下：1. 塑件收縮率的影響 塑件成型后的收縮率與塑料的品種，塑件南昌航空大學科技學院學士學位論文 26的形狀、尺寸、壁厚和模具結構，成型的工藝條件等因素有關。收縮率的偏差和波動，都會引起塑件尺寸誤差，其尺寸變化值為：ssLS)(minax???式中 ——塑料收縮率波動所引起的塑件尺寸誤差；——塑料的最大收縮率；max——塑料的最小收縮率；inS——塑件的基本尺寸。sL——塑料的平均收縮率_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 。31根據以上公式計算得： ms 17.390)4.07.(?????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 。有《模具設計與制造簡明手冊》中表 2-17 可知塑件的 8 級3公差值為 5.2。所以 5.2/3=1.73mm>1.17。所以滿足要求。2.模具成型零件的制造誤差模具成型零件的制造誤差也是影響塑件尺寸精度的重要因素之一。成型零件加工精度愈低，成型塑件的尺寸精度也愈低。實踐表明，成型零件的制造公差越占塑件總公差的 1/3~1/4，因此在確定成型零件工作尺寸公差值是可取塑件公差的 1/3~1/4，設制造公差為 ，所以z?01.3.1??z3. 模具成型零件的磨損 模具在使用過程中，由于塑料熔體流動的沖刷、脫模時與塑件的摩擦、成型過程中可能產生的腐蝕性氣體的銹蝕、以及由于上述原因造成的成型零件表面粗糙度提高而重新打磨拋光等，均造成了成型零件尺寸的變化，為簡化計算起見，凡有脫模方向垂直的成型零件表面，可以不考慮磨損；與脫模方向平行的成型零件表面，應考慮磨損。在計算成型零件工作尺寸時，磨損南昌航空大學科技學院學士學位論文 27量應根據塑件的產量、塑料品種、模具材料等因素來確定，設最大磨損量為 ，由于本塑件是大型塑件，所以?。?c?mc2.031??4. 模具安裝配合的誤差 模具成型零件裝配誤差已經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，塑件在成型過程產生的最大尺寸誤差應該是上述各種誤差的總和。即： ajscz????式中 ——塑件的成型誤差；——模具成型零件制造誤差；z——模具成型零件在使用中的最大磨損量；c?——塑料收縮率波動引起的塑件尺寸誤差；s——模具成型零件因配合間隙變化而引起塑件尺寸的誤j差；——因安裝固定成型零件而引起的塑件尺寸誤差；a?由此可見，影響因素多，累積誤差較大，所以我們在設計時應使累積誤差不超過塑件規(guī)定的公差值，即：???式中 ——為塑件公差。?由于考慮到影響因素多，所以我們一般按照平均收縮率、平均磨損量和模具平均制造公差為基準的計算方法。即： %102minax_???S式中 ——塑料的平均收縮率（其他的同上） 。_S由材料的性質可知：ABS 的收縮率為 0.4~0.7。故南昌航空大學科技學院學士學位論文 2805.%127.04_????S在以下的計算中塑料的收縮率即為平均收縮率，并規(guī)定：塑件外形最大尺寸為基本尺寸，偏差為負值，與之相對應的模具型腔最小尺寸為基本尺寸，偏差為正值。塑件內形最小值為基本偏差為正值，與之相對應的模具型芯最大尺寸為基本尺寸，偏差為負值；中心距偏差為雙向對稱分布。2.1 型腔和型芯工作尺寸的計算（1） 型腔徑向尺寸圖（7） 型腔尺寸由平均收縮率法公式：： zsML?????]43)1[(_式中 ——凹模徑向尺寸（mm）L——塑件徑向公稱尺寸（mm）s——塑料的平均收縮率（%）_南昌航空大學科技學院學士學位論文 29——塑件公差值（mm）?其余的同上。由以上計算可知 = 0.03， 01.3.1??z?型腔板長： 01..1 2]472)05.[( ?????L螺釘孔長間距： .001.2 55型腔板寬： 1..3 ]431).[( ????螺釘孔寬間距： 01.01.4 2]84120)5.[( ???????L鼠標總長： 01.01.5 74]73).[( ??鼠標總寬： 01.01.6 362].362)5.[( ??????L.001.7 9]40)5.1[( ??????L 1..8 830.01.9 75]76).[( ??1.043.10 605?????L（2） 型芯徑向尺寸南昌航空大學科技學院學士學位論文 30圖（8）型芯尺寸由平均收縮率法公式： 0_]43)1[(zsMll?????得: 型芯板長： 01.01.2]4319)5. ?????螺釘孔長間距： ..2 756[(l型芯板寬： 01.1.03 ])0. ???螺釘孔寬間距： 0..4 294315[( ????l鼠標長： 01.01.5 7]312)05.[( ??????l鼠標寬： 01.01.6 362]436)5[( ?????l .01.7 8]4).[( ??l南昌航空大學科技學院學士學位論文 3101.01.8 2958]3456)0.1[( ??????l 0..9 621.01.]4).[( ??l2.2 型腔深度尺寸和型芯高度尺寸型腔深度也由平均收縮率法公式：??????0_0])1[()(xHsMz得： 01.01 2453.145. ???zz ?.02 ]2)[(?? zz?1.03 98.30. ??zz ?型芯高度也由平均收縮率法公式： 0_0])1[()(zz xhshM??????得： 01.311 7342.425. ????zz 0.002 6])0[(?? zz ??1.313 .. ??zzh2.3 中心距尺寸制件上凸臺之間，凹槽之間或凸臺到凹槽的中心線之間的距離稱為中心距。由于模具上中心距和塑件中心距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，所以計算中心尺寸不必考慮磨損量。因此，塑件中心距的基本尺寸 Cs 和模具上成型零件中心距的基本尺寸 CM 均為平均尺寸。于是：sL)1(_??南昌航空大學科技學院學士學位論文 32標注上制造公差后得： 2)1(2_zszMLL??????對于塑件 圖紙上的規(guī)定是： z對于模具型芯 圖紙上的規(guī)定是：根據以上公式得： 215.04215.0)05.1(21 ???????zL?按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量計算型腔型芯的尺寸有一定誤差，為保證塑件實際尺寸在規(guī)定的公差范圍內，需要對成型尺寸進行校核。一般根據塑件成型公差小于塑件尺寸公差來校核。對于型腔或型芯的徑向尺寸：????czsLS?)(minax所以 0.004+0.2+0.433=0.637=50.導滑槽與滑塊部分采用 H8/f8 間隙配合。配合部分的表面要求比較高，表面粗糙度應 Ra<=0.8。并且導滑槽與滑塊還要保持一定的配合長度，因為滑塊完成抽撥動作后，其滑動部分仍應全部或有部分的長度留在導滑槽內，滑塊的滑動配合長度要大于滑塊寬度的 1.5 倍，而保留在導滑槽內的 長度不應小于導滑配合長度的 2/3。否則，滑塊開始復位時容易偏斜，甚至損壞模具。9.3 楔緊塊設計在注射成型過程中，側向成型零件受到熔融塑料很大的推力作用，這個力通過滑塊傳給斜導柱，而一般的斜導柱為一細長桿件，受力后容易變形，導致滑塊后移，因此本設計中須設置楔緊塊，以便在合模后鎖住滑塊，承受熔融塑料給予側向成型零件的推力。采用銷釘定位，螺釘緊固的聯接方式，結構簡單，加工方便。為了保證斜面在合模時壓緊滑塊，而在開模時又能迅速脫離滑塊，以避免南昌航空大學科技學院學士學位論文 42楔緊塊影響斜導柱對滑塊的驅動，因此常取楔緊角 α′=α+2o～3o 取 α′=18o9.4 滑塊定位裝置設計滑塊定位裝置在開模過程中用來保證滑塊停留在剛脫離斜導柱的位置，不再發(fā)生任何移動，以避免合模時斜導柱不能準確地插進滑塊的斜導孔內，造成模具損壞。本次設計采用彈簧拉桿擋塊上定位，壓縮彈簧的彈力是滑塊重量的 2 倍左右，其壓縮長度須大于抽芯距S，一般取 1.3S 較合適，拉桿長度用經驗公式計算：Ll=2d+S+t+0.8Ld+4d10 合模導向機構設計導向機構是保證動模和定模上下模合模時，正確定位和導向的零件。合模導向機構主要有導柱導向和錐面定位，本設計采用導柱導向定位。導向機構除了有定位和導向作用外，還要承受一定的側向壓力。塑料熔體在充型過程中可能產生單面?zhèn)葔毫Γ蛘哂捎诔尚驮O備精度低的影響，使導柱承受了一定 的側向壓力，從保證模具的正常工作。導柱的結構形式可采用帶頭導柱和有肩導柱，導柱導面部分長度比凸模端面高出 8～12㎜，以避免出現導柱未導正方向而型芯先進入型腔。導柱材料采用 T10，HRC50～55，導柱固定部分表面粗糙度 Ra 為 0.8μm，導向部分 Ra 為 0.8～0.4μm，本設計采用四根導柱，固定端與模板間采用 H7/m6 過渡配合，導向部分采用 H7/f7 間隙配合。導套常采用 T10A，Ⅱ型導套，采用 H7/m6 配合鑲入模板。具體結構尺寸見《設計手冊》11 溫度調節(jié)系統⑴ 無論什么塑料進行注射成型，均有一個比較適宜的模具溫度范圍，在此模具溫度范圍內，塑料熔體的流動性好，容易充滿型腔，南昌航空大學科技學院學士學位論文 43塑件脫模后收縮和翹曲變形小，形狀與尺寸穩(wěn)定，力學性能以及表面質量較高。為了使模溫控制在一理想的范圍內，現設計一模具溫度調節(jié)系統。由于本次設計的塑料 ABS 黏度和流動性一般，模溫為50～80℃，故無須設計加熱系統，只需設計冷卻系統以確保合理的模溫。常用的冷卻方法有水冷卻、空氣冷卻和油冷卻，本設計設計采用的是水冷卻，經濟實惠。⑵ 冷卻的計算在單位時間內所需排除的總熱量可近似由下面公式計算：Q = nmΔh/60其中 n 為每小時注射次數，m 為每次注入模具的塑料質量（kg）,Δh 為塑料成型時放出的熱熔量（J/kg）由于 ABS 成型周期為 50