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目 錄
摘 要……………………………………………………………………3
Abstract………………………………………………………………4
1緒論 5
1.1課題背景及意義 5
1.2我國塑料模具現(xiàn)狀及發(fā)展方向 5
1.2.1我國塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀 5
1.2.2我國塑料模具的發(fā)展方向 6
2 塑件工藝分析 7
2.1 塑件的工藝分析 7
2.1.1分型面的選擇 7
2.2塑件的材料分析 8
2.3塑件的表面分析 10
2.4塑件的尺寸精度 10
2.5塑件的壁厚分析 10
2.6塑件的脫模角度分析 10
2.7塑件的圓角分析 10
2.8塑件的孔尺寸設(shè)計 10
2.9塑件的注塑工藝參數(shù)設(shè)置 11
3 模具設(shè)計 11
3.1整體設(shè)計 11
3.1.1模架結(jié)構(gòu)選擇 11
3.1.2注塑機的選擇 12
3.2系統(tǒng)設(shè)計 12
3.2.1澆注系統(tǒng)設(shè)計 12
3.2.2排氣系統(tǒng)設(shè)計 14
3.2.3模溫系統(tǒng)設(shè)計 14
3.3合模導向機構(gòu)的設(shè)計 15
3.3.1導套 15
3.3.2導柱 16
3.4成型零件的設(shè)計與計算 17
3.4.1成型鑲塊 17
3.4.2成型零件工作尺寸的計算 19
3.4.3推出機構(gòu)設(shè)計 19
3.5注射機校核 20
3.5.1注射量校核 20
3.5.2最大鎖模力校核 20
3.5.3注射壓力的校核 21
3.5.4模具厚度校核 21
3.5.5開模行程的校核 21
4 總裝配圖 22
5 結(jié)論 23
致謝 24
參考文獻 25
摘 要
本文主要是關(guān)于電池后蓋的注塑工藝的分析及模具設(shè)計。首先，對注塑工件進行了結(jié)構(gòu)和工藝分析，確定了最佳成形方案；對整個塑件成形過程進行了模擬分析，預測了成形過程中可能出現(xiàn)的問題。根據(jù)分析結(jié)果，利用UG,完成了注塑模設(shè)計。
關(guān)鍵詞：電池后蓋；UG；注塑模
Abstract
This paper further divides incentive battery buckle of mobile phone as an example,a kind of jnjeceion mould with two symmetrical sides is introduced. Moreover ,this paper desceribles the process and key-pointe of auto – design for the mould based on UG MoldWizard.
Key words: Battery Buckle of Mobile Phone; Injection Moule; UG
1 緒論
1.1 課題背景及意義
本課題為電池后蓋的注塑輔助工藝分析及注塑模設(shè)計。
圖1.1電池后蓋
隨著塑料等非金屬材料在工業(yè)產(chǎn)品中的廣泛應用，模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的作用也越來越大。在機械、電子等行業(yè)中，有一半以上的產(chǎn)品是采用模具制造的方法。利用模具成型的生產(chǎn)方法很多，其中注塑成型具有制成品精度高、生產(chǎn)效率高和可以用來生產(chǎn)幾何形狀非常復雜的產(chǎn)品等特點，在整個塑料制品生產(chǎn)行業(yè)中具有非常重要的地位。模具是塑料成型加工的重要裝備，其設(shè)計周期、生產(chǎn)效率和質(zhì)量直接影響產(chǎn)品的進度、成本和效率。故很有必要利用現(xiàn)有軟件技術(shù)對其制造前期進行模擬分析及設(shè)計。
1.2我國塑料模具現(xiàn)狀及發(fā)展方向。
1.2.1我國塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀
模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)，受到國家和企業(yè)界的高度重視，發(fā)達國家就有“模具工業(yè)是進入富裕社會的源動力”之說。當今“模具就是經(jīng)濟效益”的觀念已被越來越多的人所認可。
我國模具行業(yè)近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前模具生產(chǎn)廠點共有2萬多家，從業(yè)人員約50萬人，全年模具產(chǎn)值約360億元，總量供不應求，出口約2億美元。進口約l0億美元。當前，我國模具行業(yè)的發(fā)展具有如下特征：大型、精密、復雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于行業(yè)總體發(fā)展水平；塑料模和壓鑄模成比例增長；專業(yè)模具廠家數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加較快；“三資”企業(yè)及私營企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來看，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)。南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最集中的省份是廣東和浙江，其模具產(chǎn)值約占全國總產(chǎn)值的60％以上。我國模具總量雖然已位居世界第三，但設(shè)計制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等發(fā)達國家，模具商品化和標準化程度也低于國際水平。
（1）成型工藝方面,多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29～34英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達20%以上，一般采用內(nèi)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。
（2）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面，我國塑料模具工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，有了很大的發(fā)展。模具水平有了較大提高，但與國外相比仍有較大差距 (表1.1)。
項目
國外
國內(nèi)
注塑模型腔精度
型腔表面粗糙度
非淬火鋼模具壽命
淬火鋼模具壽命
熱流道模具使用率
標準化程度
中型塑料模生產(chǎn)周期
0.005～0.01mm
Ra0.01～0.05μm
10～60萬次
160～300萬次
80%以上
70～80%
一個月左右
0.02～0.05mm
Ra0.20μm
10～30萬次
50～100萬次
總體不足10%
小于30%
2～4個月
表1.1國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表
（3）制造技術(shù)方面,CAD/CAM/CAE技術(shù)的應用水平上了一個新臺階，以生產(chǎn)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EDS的UGⅡ、美國Parametric?Technology公司的Pro/Engineer及澳大利亞Mold flow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的集成，并能支持CAE技術(shù)對成型過程，如填充和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟效益，促進和推動了我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。近年來,國內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如:P20、3Cr2Mo、PMS等，對模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響，但總體使用量仍較少。塑料模標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應用，并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標準化程度和商品化程度一般在30%以下，和國外先進工業(yè)國家已達到70%-80%相比，仍有很大差距。
1.2.2我國塑料模具的發(fā)展方向
（1）提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設(shè)計制造水平及比例。由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要求以及高生產(chǎn)率的要求。
（2）在塑料模模具設(shè)計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術(shù)。CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術(shù),近年來模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度,為其進一步普及創(chuàng)造了良好的條件;基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪,其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設(shè)計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。
（3）推廣應用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量,并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源,所以廣泛應用這項技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準,積極生產(chǎn)價廉高質(zhì)量的元器件,是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制,而且其常用于較復雜的大型制品,模具設(shè)計和控制的難度較大,因此,開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件,顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度,繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具也非常重要。
（4）開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟模具。以適應多品種、少批量的生產(chǎn)方式。
（5）提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低,與國外差距甚大,在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展,為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本,模具標準件的應用要大力推廣。為此,首先要制訂統(tǒng)一的國家標準,并嚴格按標準生產(chǎn);其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)、提高商品化程度、提高標準件質(zhì)量、降低成本;再次是要進一步增加標準件規(guī)格品種。
（6）應用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。
（7）研究和應用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應用多樣、調(diào)整、廉價的檢測設(shè)備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。
2 塑件工藝分析
2.1塑件的工藝分析
該塑件為殼體且壁厚均勻，塑件的尺寸不大且結(jié)構(gòu)也較為復
雜。在塑件的外壁和內(nèi)壁上都分布有側(cè)孔，這給塑件的脫模造成較大的難度。通過對塑件的結(jié)構(gòu)分析，設(shè)計出合理的工藝方案是模具設(shè)計的前提。
2.1.1分型面的選擇
為了能夠方便順利的脫模，一定要設(shè)計出合理的分型面。通過對塑件結(jié)構(gòu)分析，設(shè)置如圖2.1所示分型面。
圖2.1 分型面取產(chǎn)品最大輪廓處有利于脫模
2.2塑件的材料分析
和機械加工一樣要考慮到加工工藝問題，模具成型也要考慮到材料的注塑特性，在各特點都相差無幾的情況下，好的成型特性是選擇材料的主要標準，以下是三種材料的性能和成型特性比較，如表2-1所示。
塑料品種
性能特點
成型特點
模具設(shè)計注意事項
使用溫度
主要用途
聚苯乙烯
（非結(jié)晶型）
透明性好，電性能好，抗拉強度高，耐磨性好，質(zhì)脆，抗沖擊強度差，化學穩(wěn)定性教好
成型性能好，成型前可不干燥，但注射時應防止溢料，制品易產(chǎn)生內(nèi)應力，易開裂
因流動性好，適宜用點澆口，但因熱膨脹大，塑件中 不宜有嵌件
30℃~80℃
裝飾制品，儀表殼，絕緣零件，容器，泡沫塑料，日用品等
有機玻璃
（非結(jié)晶型）
透光率最好，質(zhì)輕堅韌，電氣絕緣性好/但表面硬度不高，質(zhì)脆易開裂，化學穩(wěn)定性較好，但不耐無機酸，易溶于有機溶劑
流動性差，易產(chǎn)生流痕，縮孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射時速度不能太高
合理設(shè)計澆注系統(tǒng)，便于充型，脫模斜度盡可能大，嚴格控制料溫與模溫，以防分解
收縮率取0.35℅
〈80℃
透明制品，如窗玻璃，光學鏡片，燈罩等
聚碳酸酯
（非結(jié)晶型）
透光率較高，介電性能好，吸水性小，力學性能好，抗沖擊，抗蠕變性能突出，但耐磨性差，不耐堿，酮，酯
耐寒性好，熔融溫度高，黏性大，成型前需干燥，易產(chǎn)生殘余應力，甚至裂紋，質(zhì)硬，易損模具，使用性能好
盡可能使用直接澆口，減小流動阻力，塑料要干燥，不宜采用金屬嵌件，脫模斜度〉2?
〈130℃脆化溫度為—100℃
在機械上做齒輪，凸輪，蝸輪，滑輪等，電機電子產(chǎn)品零件，光學零件等
表2-2 材料的性能和成型特性比較
ABS有高強度、熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性；丁二烯具有堅韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強度。從形態(tài)上看，ABS是非結(jié)晶性材料。?三種單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個是苯乙烯-丙烯腈的連續(xù)相，另一個是聚丁二烯橡膠分散相。ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結(jié)構(gòu)。這就可以在產(chǎn)品設(shè)計上具有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場上百種不同品質(zhì)的ABS材料。這些不同品質(zhì)的材料提供了不同的特性，例如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫扭曲特性等。
密度（g/㎝ ）
1.05-1.08
收縮率
0.3-0.7
后處理
方法
油、水、鹽
溫度（℃）
90～100
時間（h）
4
注射機類型
螺桿式
螺桿轉(zhuǎn)速，(r/min)
30－60
噴嘴形式
直通式
噴嘴溫度（℃）
180－190
料筒溫度（℃）
前
200－210
中
210－230
后
180～200
模具溫度（℃）
50－70
注射壓力（MPa）
70～90
保壓力（MPa）
50－70
成型時間（s）
注射時間
3～5
保壓時間
15～30
冷卻時間
15～30
成型周期
40～70
表2.2 ABS注射成型的主要工藝參數(shù)
ABS的主要成型特點：
(1)可用注射、擠出、壓延、吹塑、真空成型、電鍍、焊接及表面涂飾等成型加工方法。
(2)收縮率小,可制得精密塑料。
(3)吸濕性較大,成型前應干燥處理。
(4)流動性中等，溢邊值0.04mm，溶體粘度強烈依賴于剪切速率，因此模具設(shè)計大都采用澆口形式。
(5)熔融溫度較低，熔融溫度范圍固定，宜采用高料溫、高模溫和高注射壓力,有利于成型。
(6)澆注系統(tǒng)流動阻力小，注意澆口形式和位置應合理，防止產(chǎn)生熔接痕或減小熔接痕數(shù)量。脫模斜度不宜過小。
(7)要求塑件精度高時，模具溫度可控制在50～60℃，要求塑件光澤和耐熱時，應控制在60～80℃。
ABS材料具有超強的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強度。
主要應用范圍:?汽車（儀表板，工具艙門，車輪蓋，反光鏡盒等），電冰箱，大強度工具（頭發(fā)烘干機，攪拌器，食品加工機，割草機等），電話機殼體，打字機鍵盤，娛樂用車輛如高爾夫球手推車以及噴氣式雪撬車等。
工藝
條件
干燥處理
熔化溫度
模具溫度
注射壓力
注射速度
ABS材料具有吸濕性，要求在加工之前進行干燥處理。建議干燥條件為80～90℃下最少干燥2小時。材料溫度應保證小于0.1%。
210～280℃；建議溫度：245℃。
25～70℃
500～1000bar
中高速度
表2.2 注塑模工藝條件
2.3塑件的表面分析
塑件的用途可知，其外表面要求光潔，故開設(shè)分型面應盡量使工件處于一個型腔里以及設(shè)置澆口應避免開設(shè)在其外表面；另外設(shè)置好注塑工藝參數(shù)，就可以實現(xiàn)了。
2.4塑件的尺寸精度
注塑件沒有精度要求,但由于尺寸較小，因此取最低精度5級。以保證該零件的尺寸精度，對應的模具相關(guān)的零件加工可以保證。
2.5塑件的壁厚分析
塑件的壁厚首先取決于塑件的使用要求，即強度、結(jié)構(gòu)、重量、電氣性能、尺寸穩(wěn)定性能、以及裝配等要求。
另外，還應盡量使其各部壁厚均勻，避免太薄，否則會因引起收縮不均勻使塑件變形或產(chǎn)生氣泡、凹陷等成型質(zhì)量問題。
塑件壁厚一般在1~6mm范圍內(nèi)，而通常用的數(shù)值2~3mm,大型塑件的壁厚也有比6 mm更大的，這都隨塑料類型及塑件大小而定。
2.6脫模斜度的分析
使用脫模斜度為了使塑件便于脫模，但對于高度不大的塑件，可以不取斜度，本產(chǎn)品是屬于小型塑件，高度不大，因此沒有設(shè)置脫模斜度。這樣不會對于塑件有太大的影響，可以忽略不考慮。
2.7 塑件的圓角分析
為了避免應力集中，提高塑件強度，改善塑件的流動情況及便于脫模，在塑件的各面或內(nèi)部連接處，應采用圓弧過度。這樣尤其對增強塑件更有利于填充型腔。另外，塑件的圓角對于模具制造和機械加工及提高模具強度，也是有利的，塑件的各連接處均應有半徑不小于0.5~1 mm的圓角。
2.8 塑件上孔的設(shè)計
塑件上的孔是用模具的型芯成型的，從理論上說，可以成型任何形狀的孔，但是形狀復雜的孔，其模具制造困難，成本較高。因此，用模具成型的孔，應采用工藝上易于加工的孔。
塑件上常用的孔有通孔、盲孔、形狀復雜的孔等。這些孔均應設(shè)置在不易削弱塑件強度的地方。在孔之間和孔與邊緣之間均應留有足夠的距離（一般大于孔徑）。塑件上固定用孔和其他受力孔的周圍可設(shè)一凸邊來加強。
本塑件是一個平行的通孔，結(jié)構(gòu)簡單，也便于設(shè)置。
2.9塑件注射工藝參數(shù)的確定：
查找《塑料模設(shè)計手冊》和參考工廠的實際應用的情況，ABS的成型工藝參數(shù)可作如下選擇。
注塑機型號
XS-ZY-350
注射量/cm3
350
螺桿直徑/mm
160
注射壓力/Mpa
250
注射行程/mm
400
注射時間/s
6
注射方式
螺桿式
鎖模力/KN
350
最大成型面積/cm2
400
模板最大行程/mm
300
模具厚度/mm
100-400
拉桿空間/mm
350*350
模板尺寸/mm
350*350
鎖模方式
液壓-機械
噴嘴球徑/mm
SR16
噴嘴孔徑/mm
Φ15
3 模具設(shè)計
3.1整體設(shè)計
3.1.1模架結(jié)構(gòu)選擇
通過對塑件的結(jié)構(gòu)分析，該塑件結(jié)構(gòu)復雜，并且有比較多的側(cè)抽和內(nèi)抽所以適合做一模兩腔。故采用GB/T1225.6～12556.2-1990《塑料注射模中小型模架》中CI型模架定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，設(shè)置推件板推出機構(gòu)。適用于薄壁殼體類塑料制品的成形以及脫模力大、制品表面不允許留有推出痕跡的注射成形模具。采用斜導柱側(cè)抽芯的注射成形模具。如圖4.1所示。根據(jù)塑件的尺寸初選300×300㎜的模架。
圖3.1 CI型模架
3.1.2注塑機的選擇
由于塑件形狀不規(guī)則，根據(jù)對塑件的屬性分析，測得其體積為：
V件=7.5cm3
澆注系統(tǒng)的體積取塑件的18%,
則：V澆注=7.5×18%=1.35cm3
V總=V件+ V澆=7.5X2+1.35=16.35cm3
因為=1.03～1.07g/cm3，在此取=1.05 g/cm3，所以塑件和澆注系統(tǒng)的塑料質(zhì)量m為：
m= V總=16.35×1.05=17.2g
由V總≤80% V注 ；
即塑件總的注射量小于等于注塑機額定注射量的百分之八十；又采用一模兩腔，故注塑量為21.5 g 。
注塑機的注射量表示法是指用注塑機的注射容量（單位㎝3）表示注射機的規(guī)格，以標準螺桿注射時的80%理論注射量表示[5]。容易得知，塑件需要的注塑機理論注塑量大于20.5㎝3；由第三章的推薦注塑壓力不能小于500MPa 。
3.2系統(tǒng)設(shè)計
3.2.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計
澆注系統(tǒng)是塑料熔體由注塑機噴嘴通向模具型腔的流動通道。因此它應保證熔體迅速順利有序地充滿行腔各處，獲取外觀清晰、內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑料件。對澆注系統(tǒng)的具體要求是：
模腔的填充迅速有序，并且同時充滿各個型腔；
熱量和壓力損失較小，盡可能消耗較少的塑料；
能夠使型腔順利排氣；
冷料不能進入模具型腔；
澆注流道凝料容易與塑件制品分離或切除，澆口痕跡對塑料件外觀影響很小。
澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成。
（1）主流道的設(shè)計：
主流道為一圓錐孔，其小端正對注射機的噴嘴，因噴嘴端為球面，所以主流道小端的外形應為一凹球面。為了配合緊密，防止溢流，凹球面的半徑比噴嘴的球面半徑大2㎜～3㎜。
圖3.2主澆道
（2）分流道的設(shè)計：
分流道長度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口位置。從減少輸送熔體是壓力損失和熱量損失的要求去發(fā)，應力求縮短長度。
分流道截面尺寸取決于多種因素，其中包括塑件質(zhì)量、壁厚、塑料黏度和分流道本身的長度。分流道截面面積應保證行腔充滿并補充因腔內(nèi)塑件收縮所需的熔體后方可冷卻凝固。因此，分流道的截面直徑或厚度應大于塑件的壁厚。
為了便于加工和凝料脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等。
圓形流道比表面積小，熱量損失和流動阻力較小，對于流動性不太好的塑料或薄壁塑件，通常采用圓形流道，這樣可以減小熔體的流動阻力和熱量損失。但是流道應開設(shè)在動、定模兩個部分，所以對機械加工精度要求比較高。
（3）澆口的設(shè)計：
澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道。除了直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的位置、形狀及尺寸對塑件的性能和質(zhì)量的影響很大。
根據(jù)本方案的特點以及ABS材料的性能滿足，澆口形式采用側(cè)澆口。側(cè)澆口又稱邊澆口，澆口一般開始在產(chǎn)品側(cè)面上，塑料熔體于型腔的上面充模，其截面形狀多為長方形，調(diào)整其截面的厚度和寬度可以調(diào)節(jié)熔體充模時的剪切速率及澆口封閉時間。這類澆口加工容易，修整方便，并且可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活地選擇進料位置。
圖3.4 澆口尺寸
（4）冷料穴設(shè)計
冷料穴位于主流道出口一端，對于立、臥式注塑機用模具，冷料穴位于主分型面的動模一側(cè)，冷料穴是注流道自然延伸[5]。因為立、臥式注塑機所用模流道在定模一側(cè)，模具打開時，為了將注流道凝料能夠拉向動模一側(cè)，并在推出行程中將它脫出模外，動模一側(cè)應設(shè)有拉料桿。應根據(jù)脫模機構(gòu)的不同，正確選取冷料圖穴與Z形拉料桿匹配方式。
圖3.4 冷料穴與Z形拉料桿匹配
3.2.2排氣系統(tǒng)設(shè)計
從第三章的分析可以看出，由于塑件本身產(chǎn)生的氣穴都分布在塑件的上表面，即開設(shè)的分型面上；又因為該模具型腔結(jié)構(gòu)簡單,屬于小型模具。因此可以利用其分型面、同時利用配合間隙排氣。同時還可以利用內(nèi)抽斜滑塊和推桿進行排氣。
3.2.3模溫系統(tǒng)設(shè)計
在注射成形工藝過程中，模具溫度直接影響塑件的充模和塑件的定形，也直接影響注射周期和塑件質(zhì)量，因此，必須對模具進行有效冷卻，使其溫度保持在一定范圍內(nèi)。
因ABS要求的模溫為40℃～70℃，不超過80℃，故無須設(shè)置加熱裝置。只需要對其冷卻系統(tǒng)進行設(shè)計。
冷卻回路的設(shè)計應做到回路系統(tǒng)內(nèi)流動的介質(zhì)充分吸收成形塑件所傳導的熱量，使模具成形表面的溫度穩(wěn)定地保持在所需的溫度范圍內(nèi)，并且做到使冷卻介質(zhì)的回路系統(tǒng)內(nèi)流動暢通，無滯留部位。
注塑成型中常用的冷卻劑用常溫（25℃）的水作為模具冷卻介質(zhì)，取其出口溫度為28℃，并且冷卻水在通道內(nèi)呈湍流狀態(tài)。已知模具溫度為60℃。模具寬度為320mm。
根據(jù)熱平衡原理，單位時間內(nèi)塑料熔體凝固釋放的熱量應等于冷卻水所帶走的熱量。于是有：
Qin=
式中 Qin ——塑料傳給模具的熱量
N ——每小時注射次數(shù)
G ——每次的注射量（Kg）
m——每小時注射的塑料量（Kg）
Δ——塑料的熱焓量之差（KJ/Kg）
取Δ=400KJ/Kg
設(shè)注射周期為60s,則：n=3600÷60=60
Qin=400×60×1.05×3.835×0.001=96.6KJ·h-1
又有 Qout=mwCw(tout－tin)
式中 Qout ——冷卻水每小時從模具攜走的熱量（KJ/h）
mw ——冷卻水每小時的用量（kg/h）
Cw ——冷卻水的比熱容4.2KJ·Kg-1·oC
Tout ——模具的出水溫度oC
Tin ——模具的進水溫度oC
由熱平衡條件：Qout=Qin 可得：
mw=ΔnG/[CW(tout－tin)]
其中，Tin為25℃；根據(jù)入口與出口溫度控制在2～3℃，取Tout為28℃；
mw=96.6÷4.2÷(28-25)≈7.7 kg/h
冷卻水的體積流量V=mw/60，求得V≈0.12m3/min。查《注塑模具設(shè)計手冊》得到其對應冷卻道直徑為6㎜。其對應的水道最低卻流速v=1.66 m/s，則實取v=2.0m/s。
3.3合模導向機構(gòu)的設(shè)計
導向機構(gòu)是保證定模和動模合模時，正確定位和導向的零件。導向機構(gòu)主要有定位、導向和承受一定側(cè)壓力三個作用。而導柱導向機構(gòu)的主要零件是導柱和導套。
3.3.1導套
選用標準導套（GB4169.4-84），材料SKD61，處理50-55HRC，采用H7/ k6配合鑲?cè)肽０濉?
圖3.5 導套
3.3.2 導柱
對導柱結(jié)構(gòu)有五點要求：
1、長度 導柱的長度必須比凸模端面高6-8毫米，以免導柱未導正方向而凸模先進入型腔與其相碰而損壞。
2、形狀 導柱的端部做成錐形或半球形的先導部分，使導柱順利地進入導向孔。
3、材料 導柱應具有硬而耐磨的表面，多用低碳鋼（20號）滲碳淬火處理，或者T8、T10淬火處理。
4、配合精度 導柱裝入模板多用二級精度第二種過渡配合。
5、配合 導柱固定端與模板之間采用H7/k6過渡配合；導柱導向部分采用H7/f7的間隙配合。本設(shè)計導柱采用標準件（GB4169.4-84）。
圖3.7 導柱
3.4成型零件的設(shè)計與計算
3.4.1成型鑲塊
本塑件采用動定模兩板式結(jié)構(gòu)，根據(jù)分型面的開設(shè)，由于本模型已經(jīng)對尺寸進行0.5%收縮，故直接利用UG的模具模塊對模型進行分模，得上型腔開在定模板上，型腔位于定模板上，如圖3.8所示。
3.8.1 型腔
圖3.8.2 型芯
3.4.2 成型零件工作尺寸計算
影響塑件尺寸精度的因素：
1） 制造誤差
模具的最大制造誤差：δZ=ΔZ=1/3~1/10Δ
（其中：△Z為制造誤差 △為塑件公差）
2）成型零件的磨損 允許的磨損量：δC=1/2ΔZ
3) 塑件收縮率的波動
收縮率引起的尺寸量：
①δS=(Smax-Smin)Ls
②S=(Lm-Ls)/Lsx100%
由《塑料模具設(shè)計手冊》可查得：
ABS的收縮率S=0.5%
（S—塑料成型收縮率 Lm—模具型腔在室溫下的尺寸 Ls—塑件在室溫下的尺寸）
根據(jù)《塑料模具設(shè)計手冊》可查得塑件上的所有孔的直徑和長度
解：(1)型芯徑向尺寸計算
塑件長度尺寸70.25mm 塑件一模兩件
校核：δZ+δc+δs≤Δ
已知（公差Δ=0.64mm ΔZ=1/3Δ δC=1/2ΔZ）
（ Scp:平均收縮率 Scp=0.009）
① Lm1=〔Ls（1+ SCP）+3/4△〕0-ΔZ
=70.6mm
塑件寬度尺寸為57.55mm
② Lm2=〔Ls（1+ SCP）+3/4△〕0-ΔZ
=57.84mm
(2)型腔徑向尺寸計算
塑件尺寸長度尺寸為68.75mm型腔整體加工
① Lm1=〔Ls（1+ SCP）+3/4△〕0-ΔZ
=69.1mm
塑件寬度尺寸為54.05mm
② Lm2=〔Ls（1+ SCP）+3/4△〕0-ΔZ
=54.32mm
3.4.3 推出機構(gòu)的設(shè)計
為了保證塑件成形后從模腔或芯心上順利取下，模具結(jié)構(gòu)中必須設(shè)置可靠有效的脫模機構(gòu)。
對脫模機構(gòu)的基本要求：
a) 運動靈活順暢，具有足夠強度、剛度，工作穩(wěn)定可靠，容易制造和裝配，更換方便；
b) 接觸塑件的配合間隙無溢料現(xiàn)象；
c) 對塑件頂推力分布均勻合理，對塑件外觀無明顯損壞，不會引起塑件變形或使塑件破裂；
d) 有利于將塑件和流道凝料帶向動模一側(cè)；
e) 復位可靠。
推桿的設(shè)計
本模具采用推桿脫模機構(gòu)，脫模動力來源，采用最普遍機動脫模，即通過動、定模分開時動模的運動，借助注塑機的頂出元件，推動模具內(nèi)設(shè)置的脫模機構(gòu)是塑件從芯心上脫出。推桿采用普通推桿中的圓柱頭推桿。
推桿接觸塑件的頂推段，與模板上相應孔的配合間隙，應以不超過塑件的溢料間隙為限，一般情況下H8/f7或H7/f7就可以滿足這一要求。本模具采用H8/f7配合。凸肩部分與固定板上的安裝孔留有1m的雙邊間隙，這樣可以避免由于模板的孔垂直度偏差使得推桿被開住或過分磨損。
圖3.9 推桿
3.5 注射機校核
3.5.1 注射量校核
必須保證塑件所需的注射量（包括澆注系統(tǒng)及飛邊在內(nèi)）小于注射機允許的最大注射量，一般占注射機理論注射量的80%以內(nèi)。如公式4.6所示
V總≤80% V注 （3.5）
式中 V注 ---塑料件所需塑料的體積（包括澆注系統(tǒng)凝料及飛邊在內(nèi)，cm3）；
V總---注射機理論注射量（公稱容積，cm3）。
該型號注射機的理論注射量為350cm3,又已知所需總的塑料量為57.71㎝3。
80%×350=280＞57.71cm3理論注射量遠大于實際需要。故滿足。
3.5.2 最大鎖模力校核
注射機鎖模力F鎖的校核關(guān)系式應為：
式中 F---塑件加澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（㎡）；
q---行腔內(nèi)塑料熔體的單位面積壓力（MPa）；
P---注塑機額定鎖模力（KN）。
根據(jù)批Pro/e面積測量的塑件于澆注系統(tǒng)的總投影面積為93.96cm2， 根據(jù)《注塑模設(shè)計與生產(chǎn)應用》的ABS的熔體壓力為300MPa。
代入數(shù)據(jù)得：
=93.96×300=28.188KN
該型號注射機的鎖模力為600KN＞28.188KN，所以符合要求。
3.5.3 注射壓力校核
該型號注塑機的注塑壓力為500MPa，符合要求。
3.5.4 模具厚度校核
由于注射機可安裝模具的厚度有一定限制，所以設(shè)計模具的閉合厚度Hm必須在注射機允許安裝的最大模具厚度Hmax及最小模具厚度Hmin之間，即
代入數(shù)據(jù)得：
Hm=290mm
因為Hmin=100mm≤Hm=290mm≤Hmax=400mm，所以符合要求。
3.5.5 開模行程的校核
單分型面注射模
式中 H---注射機動模板的開模行程（mm）；
H1---塑件頂出距離（mm）；
H2---包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度（mm）。
測得，H1大約為60㎜，H2為80㎜。該模具開模行程為10㎜。
代入數(shù)據(jù)得：
H =260mm＞60+80+10=150 mm，所以符合要求。
4 總裝配圖
該模具采用兩板式模具結(jié)構(gòu)，嵌入成型動模鑲塊和定模鑲塊。塑件在脫模的時候用推桿推出，之外斜頂也有脫模的作用。另外推桿和斜頂處用于排氣。模具采取復位桿彈簧復位。
圖4.1模具總裝圖
5 結(jié)論
本設(shè)計首先說明了塑料工業(yè)的重要地位和當今注塑模具的現(xiàn)狀，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，塑料工業(yè)將繼續(xù)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢。其次介紹了注塑件的一般設(shè)計原則，對塑件的特征如倒圓角等做了說明，從實際來看，幾乎所有的注塑件都遵循這些原則。
單分型面注射模是最為簡單和常見的一種結(jié)構(gòu)形式，約占全部注射模具的70%左右，但目前傳統(tǒng)冷流道模具設(shè)計還是以經(jīng)驗為主，很難對注射各參量進行嚴密的數(shù)學建模，因為各參量相互影響，關(guān)系復雜。隨著科技的進步及注射理論的突破，熱流道模具發(fā)展的越來越迅速，隨著技術(shù)的成熟，熱流道模的生產(chǎn)控制將會變得比以前更為輕松，產(chǎn)品質(zhì)量將會得到更好提高，所以，以后注射模具的研究會以熱流道模具為主。
為期三個月的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，這不僅是對對大學四年學習的總結(jié)，而且是對大學四年所學知識的一次考察和融會。通過著半個學期的畢業(yè)設(shè)計，提高了我分析問題解決問題的能力。無論在專業(yè)知識上還是在實際應用上，我都取得長足的進步。更重要的是在著個過程中，提高了我的自學能力。這對我走向社會后繼續(xù)學習打下了重要的基礎(chǔ)。
在設(shè)計過程中，首先通過對塑件進行工藝分析，設(shè)定幾種工藝方案。通過比較確定合理的一種。運用分析軟件可以實現(xiàn)塑件的流動模擬分析。在優(yōu)化澆道口的擺放位置后，通過可能產(chǎn)生氣泡的位置來確定排氣孔的位置。根據(jù)分析結(jié)果為注塑模具設(shè)計提供了許多重要的數(shù)據(jù)，并且還可以預測注塑模具設(shè)計結(jié)果可能產(chǎn)生的各類缺陷。運用UG軟件進行分模，添加模架設(shè)計出模具的整體結(jié)構(gòu)。通過UG進行模具的三維設(shè)計便與一些復雜零件的數(shù)控加工。經(jīng)過一個多月的繪圖軟件的操作，我現(xiàn)在已經(jīng)能熟練運用UG和CAD的普通功能，并通過對注射模具的設(shè)計，掌握了注射模的設(shè)計思路和設(shè)計方法，對于常見的注塑模具比較熟悉。
但是在設(shè)計過程中遇到了許多問題，如UG軟件的使用，由于是在設(shè)計開始階段才接觸軟件，因此許多操作還不了解，EMX模塊的運用，剛開始時的分模，澆口的形式和位置等。但是通過請教老師和同學，這些問題都基本得到了解決。
通過這三個多月的畢業(yè)設(shè)計，我一邊學習一邊鞏固一邊進步，特別是在和同學的互相交流中，通過資料的查取，我學到了很多東西，注射模具的設(shè)計水平也更上了一個臺階。
6 致謝
經(jīng)過三個月的畢業(yè)設(shè)計忙碌之后，設(shè)計最終完成，心理有一種說不出的輕松，設(shè)計過程中遇到許多的問題，在眾多師友的幫助下予以解決。首先要感謝王昶老師對我的指導和督促，王昶老師給我指出了正確的設(shè)計方向，使我加深了對知識的理解,同時也避免了在設(shè)計過程中少走彎路，王昶老師的督促使我一直把畢業(yè)設(shè)計放在心理，保證按質(zhì)按量的完成；要感謝宿舍同學，是大家營造了良好的學習環(huán)境，在做設(shè)計的過程中互幫互助，使我的CAD和UG操作水平比以前有了很大提高，同時較全面的掌握了Word的編輯功能；還要感謝那些在我遇到問題過程中給予過我無私幫助的同學。
大學生活至此劃上了圓滿的句號，在重慶理工大學這塊土地上有眾多莘莘學子辛勤的耕耘，在這塊土地上我健康快樂的成長，我永遠不會忘記可親的同學，我永遠記得這片土地。
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