摘要緒論美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”；日本稱模具工業(yè)為“進入富裕社會的原動力”；德國給模具工業(yè)冠之以“金屬加工業(yè)中的帝王”稱號；歐盟一些國家稱“模具就是黃金”新加坡則把模具工業(yè)作為“磁力工業(yè)”；中國模具權(quán)威稱“模具是印鈔機”。模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。可見模具工業(yè)在世界各國經(jīng)濟發(fā)展中所具有的重要地位，模具技術(shù)已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標志之一。近年來，全球制造業(yè)正以垂直整合的模式向亞太地區(qū)轉(zhuǎn)移，我國正成為世界制造業(yè)的重要基地。據(jù)權(quán)威報告，中國已成為世界第一制造大國。作為產(chǎn)品制造的重要工藝裝備，國民經(jīng)濟基礎工業(yè)之一的模具工業(yè)將直面競爭的第一線[1]?！笆濉币?guī)劃指出，模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備，國民經(jīng)濟的五大支柱產(chǎn)業(yè)——機械、電子、汽車、石化、建筑都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應。模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎，同時本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，在歐美等工業(yè)發(fā)達國家被稱為“點鐵成金”的“磁力工業(yè)”。美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”；德國則認為是所有工業(yè)中的“關(guān)鍵工業(yè)”；日本模具協(xié)會也認為“模具是促進社會繁榮富裕的動力”，同時也是“整個工業(yè)發(fā)展的秘密”，是“進入富裕社會的原動力”。日本模具產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達到13000億日元，遠遠超過日本機床總產(chǎn)值9000億日元。如今，世界模具工業(yè)的發(fā)展甚至已超過了新興的電子工業(yè)。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以15％的增長速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)進步的投入力度，將技術(shù)進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多科研機構(gòu)和大專院校也開展了模具技術(shù)的研究與開發(fā)。在大型模具方面，已能生產(chǎn)48"（約122CM）大屏幕彩電塑殼注射模具，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；精密塑料模方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)，模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)，快速成型與快速制模技術(shù)，新型模具材料等方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設計制造周期等方面也做出了貢獻。盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平，但無論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，每年仍需進口10多億美元的各類大型，精密，復雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國際先進水平的距離[2]。（1）注重開發(fā)大型，精密，復雜模具；隨著我國轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。XXXXXXXXXX本科畢業(yè)設計（論文）說明書（2）加強模具標準件的應用；使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。因此，模具標準件的應用必將日漸廣泛。（3）推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)；模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設計制造水平。（4）重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期；隨著先進制造技術(shù)的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術(shù)，高速銑削加工技術(shù)，以及自動研磨拋光技術(shù)將在模具制造中獲得更為廣泛的應用。此次畢業(yè)設計的課題為《LCD盒上下蓋塑料模具設計》。本題目要求進行調(diào)研及市場調(diào)查，了解塑料成型加工領(lǐng)域的新技術(shù)、新動態(tài)，了解計算機輔助設計領(lǐng)域應用軟件的新動態(tài)，應用PRO/E等計算機應用軟件設計一套該產(chǎn)品的注射成型模具，并用PlasticAdvisor等分析軟件對所設計的模具進行注射成型流動模擬分析，選擇模具結(jié)構(gòu)的最佳參數(shù)。在本次設計中綜合運用了塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設計，塑料成型工藝，塑料模具設計與制造，模具制造工藝等相關(guān)知識，涉及計算機輔助設計軟件PRO/E，PlasticAdvisor，Auto-CAD的實際應用，與本專業(yè)的學習密切相關(guān)，充分體現(xiàn)了理論知識在實踐中的應用。在設計中也遇到許多問題，如塑件工藝性分析、模具結(jié)構(gòu)的熟識與分析選用、設計軟件如PRO/E，PlasticAdvisor的應用技術(shù)有待提高。分析解決這些問題，順利完成模具的設計，對本人理論知識水平的提高和實踐能力的增強都有極大的幫助。XXXXXXXXXX本科畢業(yè)設計（論文）說明書第二章產(chǎn)品材料選擇和成型工藝分析產(chǎn)品材料選擇和成型工藝分析2.1產(chǎn)品材料選擇該LCD盒上下蓋（如圖2－1,2－2所示）產(chǎn)品要求強度高，耐腐蝕和摩擦并且要求產(chǎn)圖2－1LCD盒上蓋圖2－2LCD盒下蓋XXXXXXXXXX本科畢業(yè)設計（論文）說明書品的表面光滑，容易清潔處理。設計中應充分考慮上述產(chǎn)品的工作條件，以及產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，性能及外觀要求來進行產(chǎn)品材料選擇。XXXXXXXXXX本科畢業(yè)設計（論文）說明書（1）LCD盒上下蓋材料為丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物ABS。ABS的性能如下：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。它無毒、無味、易燃燒、無自熄性，密度為1.02～1.08g/cm3。ABS具有較高的抗沖擊強度，且在低溫下也不迅速下降；有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工，且易著色。ABS幾乎不受酸、堿、鹽及水和無機化合物的影響，溶于酮、醛、酯、氯代烴中，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塑料表面受冰醋酸、植物油等化學藥品的侵蝕，會引起應力開裂。此外，ABS的熱穩(wěn)定性差，熱變形溫度為93oC，脆化溫度為－27oC，使用的溫度范圍為－40～100oC，而且ABS的耐候性也差，紫外線作用下容易氧化降解，從而會導致制件變硬變脆。ABS具有良好的成型性和綜合力學性能，因此用途廣泛，在機械工業(yè)上用來制造水箱外殼、蓄電池槽、冷藏庫、冰箱襯里、管道、電機外殼、儀表殼、齒輪、泵葉輪、軸承和把手等。ABS有汽車工業(yè)上的用途也日趨增加，用ABS可制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導管、加熱器等，還有的用ABS夾層板制作小轎車車身等。此外，ABS還可用來制作水表殼、紡織器材、家用電器外殼、文教體育用品、玩具、電子琴及收錄機殼體、食品包裝容器、農(nóng)藥噴霧器及家具等。根據(jù)本產(chǎn)品的用途和工作環(huán)境，本設計選用通用級料ABS塑料。ABS的成型加工性能：1）ABS吸濕性較強，含水量高的原料制得的塑件光澤度不強，內(nèi)在質(zhì)量也不好，因此應進行干燥處理，使含水量不大于0.3%。2）ABS熔體有較明顯的非牛頓性，提高成型壓力可以使熔體粘度明顯減小，粘度隨溫度升高也會明顯下降。3）ABS具有較小的成型收縮率，收縮率變化的范圍為0.3%～0.8%，因此塑件精度較高。4）ABS的成型加工性能良好，對注塑機并無特殊要求，通用的螺桿式和柱塞式注塑機均可使用，但多用螺桿式注塑機，產(chǎn)品質(zhì)量較好。5）在采用螺桿式注塑機成型時，為了提高塑件質(zhì)量，尺寸穩(wěn)定性，表面光澤度和消除殘余的內(nèi)應力，注射量控制在最大注射量的50%左右較為適宜。6）ABS熔料的粘度中等，比PC，PVC好，但比PS要差，以采用直通式噴嘴較好。7）ABS模具的主流道以圓錐形為好，主流道應以短為宜，一般為50mm左右，最長也不要超過100mm。第二章產(chǎn)品材料選擇和成型工藝分析8）分流道的截面積必須足夠大，使熔料能在流道凝固前充滿模腔，并在模內(nèi)壓實。截面的直徑一般應大于5mm，但不要超過10mm.9）ABS的頂出機構(gòu)的頂出力不宜過大，否則塑件表面易產(chǎn)生白化現(xiàn)象。10）雖然ABS的成型收縮率較小，但它易產(chǎn)生內(nèi)應力，因此塑件一般要進行熱處理，可將塑件置于70oC的熱空氣中處理2～4h。ABS的主要注塑成型條件：1）料筒溫度。ABS屬無定形塑料，無明顯熔點，熔融流動溫度不太高，160oC以上即有充分的流動性，但溫度過高并不會使流動性增加。ABS的品種較多，不同品種的料筒溫度有所不同，通用ABS的料筒溫度為180～230oC；耐熱ABS為190～240oC；阻燃ABS為170～220oC。噴嘴溫度較料筒溫度前部溫度低20～30oC。2）模具溫度。模具的高低對塑件質(zhì)量影響甚大，在成型加工時應將模溫控制在允許的范圍內(nèi)，一般模溫控制在50～70oC。3）注射壓力。注射壓力的大小主要取決于塑件的結(jié)構(gòu)及壁厚。通常，通用ABS的注射壓力為50～70MPa；耐熱ABS的注射壓力為60～85MPa；阻燃ABS的注射壓力為60～100MPa。如充模時的流動阻力大，則選用較高的注射壓力；反之，選用較低的注射壓力。2.2ABS的主要技術(shù)指標根據(jù)《塑料模具設計手冊》P15頁可知，聚苯乙烯的主要技術(shù)指標如下：表2－1ABS的主要技術(shù)指標2.3ABS的成形工藝參數(shù)根據(jù)《塑料模具設計手冊》P34頁可知，聚苯乙烯的成形工藝參數(shù)如下：若采用螺桿式的注射機：預熱和干燥：溫度（0C料筒溫度（0C）：后段：150～170中段：165～180前段：180～200XXXXXXXXXX本科畢業(yè)設計（論文）說明書噴嘴溫度（0C模具溫度（0CXXXXXXXXXX本科畢業(yè)設計（論文）說明書注射壓力（MPa）：60～100成型時間（s）：高壓時間：0～5保壓時間：15～30冷卻時間：15～30成形周期：40～702.4產(chǎn)品成型工藝性分析該產(chǎn)品兩個塑料組成部分的材料是ABS，精度等級一般，為MT5級精度，制品要求外觀表面光滑，無雜色，無收縮痕跡，壁厚基本均勻，注射成型應不會發(fā)生填充不足現(xiàn)象。生產(chǎn)批量中等，結(jié)構(gòu)形狀并不太過復雜，成型工藝較好，可以注射成型。上蓋有三個倒鉤，需要采用側(cè)向抽芯機構(gòu)，而下蓋的側(cè)面有兩個孔以及三個內(nèi)凹的缺口，需要采用側(cè)向抽芯機構(gòu)和斜頂桿機構(gòu)。將模型導入Pro/E后，啟動塑性顧問，進入塑性分析。（1）分析最佳澆口，設計澆注系統(tǒng)。選擇ABS料，分析結(jié)果如圖2－3：圖2－3最佳澆口位置第二章產(chǎn)品材料選擇和成型工藝分析澆口位置分析結(jié)果較滿意，便于模具的設計，圖示藍色地帶均可作為進澆口，符合分析結(jié)果，也便于易加工，并符合多腔模具的型腔排布設置（本設計中采用一模兩腔的形式，一套模具一次性可成型出兩件零件的整套LCD盒）。通過對塑件最佳澆口的分析，結(jié)合其它方面條件的綜合考慮，完成型腔布置和澆注系統(tǒng)設計（設計詳情參閱本設計說明書“模具設計”小節(jié)），最后決定采用側(cè)澆口進澆成型，選用分析結(jié)果圖上藍色地帶作為澆口區(qū)域，流道加工也較為方便，同時進膠痕比較小，符合產(chǎn)品外觀要求。產(chǎn)品模具的澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)（詳細結(jié)構(gòu)及尺寸計算參照設計說明書“模具設計”小節(jié)和所附零件圖）。（2）流動填充分析1）填充時間：由分析結(jié)果圖2－4可以看到，主流道兩側(cè)填充時間均在0.5s以內(nèi)，只有極少數(shù)的遠處邊界填充時間需要2.48s，填充較為平衡，填充時間簡短，符合成型要求。圖2－4填充時間分析圖2）流動前沿溫度：由流動前沿溫度分析結(jié)果圖2－5看到，大部分面積的熔膠的流動前沿溫度分布在235°C左右，而該LCD盒采用ABS材料的料溫為235°C，流動前沿溫度與料溫極為接近，說明制件的填充情況較好，無遲滯現(xiàn)象發(fā)生，融合線也將會有很高的強度。圖中也可看出有極少邊遠部分的流動前沿溫度在229°C左右，這屬于ABS材料正常加工溫度范圍200°C-250°C之內(nèi)。XXXXXXXXXX本科畢業(yè)設計（論文）說明書圖2－5流動前沿溫度3）注射壓力圖：在注射時壓力達到最大值53.26.Mpa，遠小于一般注射機可達到的注射壓力，符合成型要求。圖2－6注射壓力分布4）氣泡分布：由分析結(jié)果圖2－7可以看到，氣泡數(shù)量比較少，且主要集中在分型面上，可利用分型面排氣；側(cè)面的倒鉤和孔部分的氣泡可利用側(cè)向抽芯滑塊機構(gòu)進行排氣；蓋內(nèi)側(cè)的工藝結(jié)構(gòu)上的氣泡不影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量，可利用頂桿頂出機構(gòu)進行排氣。第二章產(chǎn)品材料選擇和成型工藝分析圖2－7氣泡分布圖5）熔接痕分布：分析結(jié)果如圖2－8，上蓋在熔體接合處產(chǎn)生一道較明顯熔接痕。由上述流動前沿溫度分析可看到，此處前沿溫度較高，熔接質(zhì)量有一定的保證，但對制件的外觀有一定影響。圖2－8熔接痕分布（3）冷卻效果分析XXXXXXXXXX本科畢業(yè)設計（論文）說明書1）冷卻表面溫度變化：如圖2－9所示，溫度變化大部分都在3°C左右，符合要求。圖2－9冷卻表面溫度分布2）冷卻時間變化：如圖2－10顯示，制件大部分區(qū)域均能較快地固化，靠近澆口部分及流道部分時間較長，甚至達到需要38.21秒之多，但該部分及流道部分不影響產(chǎn)品質(zhì)量要求。產(chǎn)品各個零件均能在較短時間內(nèi)固化，澆注系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)的設置符合成型要求。圖2－10冷卻時間變化3）冷卻收縮情況：由圖2－11可看出兩塑件在四周曲面部分縮?較多。可通過調(diào)整冷卻水道位置，適當延長保壓時間，增加保壓壓力等方法改善收縮情況。第二章產(chǎn)品材料選擇和成型工藝分析圖2－11縮?情況第三章初步選擇模架第三章注塑機的初步選擇注塑機的初步選擇注射機的初步選擇主要考慮注射機的注射量，鎖模力，模具厚度等因素。3.1成型體積與質(zhì)量估算擬采用一模兩腔模式，利用Pro/E軟件對模型分析得：上蓋部分體積：=21.28cm3質(zhì)量：=21.28cm3×1.05g/cm3=22.34g；下蓋部分體積：=31.43cm3質(zhì)量：=31.43cm3×1.05g/cm3=33g；由于澆注系統(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)驗按照塑件體積的0.2倍~1倍來估算。由于本次設計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0.6倍來估算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積（兩個塑件和澆注系統(tǒng)凝料的總體積）為：=1.6×(21.28+31.43)=84.35cm3總質(zhì)量=84.35cm3×1.05g/cm3=88.57g3.2初選注射成型機的型號和規(guī)格從實際注射量應在注射機額定注射量的20%——80%之間考慮<V<V——注射機額定注射量n——型腔數(shù)目Vn——單個型腔的容量Vj——澆注系統(tǒng)凝料和飛邊所需塑料的容量根據(jù)成型體積的估算=84.35cm3，代入公式算得：105.44cm3<V<421.75cm33.3塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計算流道凝料在分型面上的投影面積Aj，在模具設計前是個未知值，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計分析，Aj是每個塑件在分型面上的投影面積Az的0.2倍~0.5倍，因此可用0.35nAz，來進行估算，所以：經(jīng)粗略計算得分型面的投影面積為:XXXXXXXXXX本科畢業(yè)設計（論文）說明書A=nAz+Aj=142×84.6×2-121.6×44.2-×1.52+0.35nAz=251.7cm2XXXXXXXXXX本科畢業(yè)設計（論文）說明書模腔的平均壓力取為Pm=35MPa根據(jù)公式F≥Pm（nAz+Aj）=Pm·A有F≥35×106×251.7×N=880.95KN根據(jù)以上估算，初步確定選用XS—ZY—250型號注塑機表3－1XS—ZY—250注射成型機的主要技術(shù)規(guī)格螺桿直徑（mm）50噴嘴球半徑（mm）18注射容量（cm3）250孔直徑（mm）4注射壓力（MPa）130模具厚度最大(mm)350鎖模力（KN）1800最小(mm)200最大成型面積（cm2）500注射時間/s頂注射時間/s頂桿中心距（mm）2模板行程（mm）500280定位孔直徑（mm）125拉桿空間（mm）448×370第四章模具設計模具設計4.1初步選擇模架由于塑件采用側(cè)澆口的形式，故其模架的選擇為大水口系統(tǒng)。采用兩板模，初步估算，選用“龍記”的標準模架A1型模架350×450作為參考，導柱裝在定模。為提高塑件質(zhì)量精度，并節(jié)約貴重合金金屬，型芯與型腔采用嵌入式的鑲件形式，采用螺釘固定裝配。模架初步選擇：總體尺寸：400mm×450mm×346mm定模座：400mm×450mm×30mm定模板：350mm×450mm×70mm動模板：350mm×450mm×70mm方鐵：450mm×63mm×100mm上頂出板：450mm×220mm×20mm下頂出板：450mm×220mm×25mm動模座板：400mm×450mm×30mm4.1確定模具基本結(jié)構(gòu)確定以一模兩腔的形式，實現(xiàn)一套模具一次注射成型出LCD盒上下蓋兩個零部件。該產(chǎn)品的零件是要求強度高，耐腐蝕和摩擦并且要求產(chǎn)品的表面光滑。塑件材料選用的是價格低廉的ABS，成型流動性較好，可選用側(cè)澆口進澆塑料。由于零件澆口采用側(cè)面進澆方式，一般將模架設計為二板式注塑模，便于澆口凝料脫模。該零件因為橫截面積較小，因此模具采用頂桿頂出機構(gòu)，且采用一次頂出。設計頂桿時，頂出力作用點應在塑件承受力大的部位，盡量避免頂出力作用于塑件的最薄部位。LCD盒上蓋有三個倒鉤，需要采用側(cè)向抽芯機構(gòu)，而LCD盒下蓋的側(cè)面有兩個孔以及三個內(nèi)凹的缺口，需要采用側(cè)向抽芯機構(gòu)和斜頂桿機構(gòu)。因此在設計的時候應該注意塑件的布局。4.2模具的結(jié)構(gòu)設計4.2.1確定型腔數(shù)目及排列方式影響型腔數(shù)目的因素有=1\*GB3①鎖模力、=2\*GB3②注射機的最大注射量、=3\*GB3③塑件精度要求、=4\*GB3④生產(chǎn)的經(jīng)濟性等等。XXXXXXXXXX本科畢業(yè)設計（論文）說明書該模具主要考慮生產(chǎn)的經(jīng)濟性，并保證塑件的質(zhì)量精度要求。多型腔的經(jīng)濟性較高但是勢必影響制品的精度，本產(chǎn)品的塑料公差等級選用MT5，綜合考慮上述因素，采用一模兩腔形式，實現(xiàn)一套模具一次注射成型出LCD盒上下蓋兩個零部件，便于包裝存放與運輸。若所有的型腔不能同時填充滿時，會對產(chǎn)品尺寸精度和物理性能產(chǎn)生一定影響，所以在設置澆注系統(tǒng)時，盡量對澆注系統(tǒng)進行平衡，使塑料熔體填充至各個角落所需時間基本相等。采用如圖4－1的所示的型腔分布，使各個型腔盡可能在同一時刻充滿，使型腔各個部位的冷卻條件都基本相近，達到較好的注射效果。XXXXXXXXXX本科畢業(yè)設計（論文）說明書圖4－1型腔排列方式4.2.2分型面的設置確定分型面需要考慮的因素比較復雜，受塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件的結(jié)構(gòu)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、操作工藝等多方面因素的影響，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。選擇分型面時一般應遵循以下幾項原則：1、分型面應選在塑件外形最大輪廓處。2、便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。3、保證塑件的精度要求。4、滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。5、便于模具加工制造。6、對成型面積的影響。7、對排氣效果的影響。8、對側(cè)向抽芯的影響。其中最重要的是第2、第5和第8點。綜合考慮以后各個因素，選用的分型面如圖4－2所示：第四章模具設計圖4－2分型面4.2.3澆注系統(tǒng)的設計（1）主流道的設計：1）流道的結(jié)構(gòu)設計主流道做成圓錐形，其錐度取可1°~4°，ABS料的流動性一般，取2°即可。主流道及澆口套的設計須參考注射機噴嘴參數(shù)：球半徑：18mm,孔直徑：Ф4mm主流道小端直徑：d=d0+（0.5~1）mm=4.5mm澆口套的球半徑為：R=R+（1~2）mm=20mm2）澆口套的設計：主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理。圖4－3澆口套XXXXXXXXXX本科畢業(yè)設計（論文）說明書（2）分流道的設計：在多型腔模具中應設置分流道，分流道設計應滿足良好的壓力傳遞要求以保持理想的充填狀態(tài)，并能使流動過程中壓力損失盡可能減小，確保塑料熔體能均衡地被分配到各個型腔。分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設計應盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。常用分流道斷面尺寸推薦如表4-1所示。表4-1流道斷面尺寸推薦值塑料名稱分流道斷面直徑mm塑料名稱分流道斷面直徑mmABS，AS聚乙烯尼龍類聚甲醛丙烯酸抗沖擊丙烯酸醋酸纖維素聚丙烯異質(zhì)同晶體4.8-9.51.6-9.51.6-9.53.5-108-108-12.55-105-108-10聚苯乙烯軟聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯熱塑性聚酯聚苯醚聚砜離子聚合物聚苯硫醚3.5-103.5-106.5-166.5-8.03.5-8.06.5-106.5-102.4-106.5-131）分流道的形式及主要尺寸確定為了便于加工及冷凝料脫模，將分流道設置在分型面上，分流道截面形狀采用半圓形截面。半圓形截面流道的加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失流動阻力均不大。分流道要盡可能短，且少彎折，便于注射成型過程中最經(jīng)濟地使用原料，降低注射機的能耗，減少壓力損失和熱量損失。分流道的結(jié)構(gòu)及尺寸如圖4－4：圖4－4分流道第四章模具設計2）分流道的表面粗糙度要求：由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因而分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求特別低，一般取1.6μm左右既可，這樣表面稍不光滑，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(chǎn)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。實際加工時，用銑床銑出流道后，拋光到要求的表面粗糙度。3）分流道的布置形式：分流道在分型面上的布置應遵循兩方面原則：=1\*GB3①排列緊湊、縮小模具板面尺寸；=2\*GB3②流程盡量短、鎖模力力求平衡。一般在塑件形狀及模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，應將從主流道到各個型腔的分流道設計成長度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡式）的形式，否則就需要通過調(diào)節(jié)澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達到一致，以達到澆注系統(tǒng)平衡的效果。（3）澆口的設計：澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，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、形狀及尺寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大。澆口的主要作用是：型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結(jié)，防止其倒流；易于切除澆口凝料；對于多型腔的模具，用以平衡進料；1）澆口位置的選擇澆口位置的選擇對塑件質(zhì)量的影響極大。選擇澆口位置時應遵循如下原則：避免塑件上產(chǎn)生缺陷；澆口應開設在塑件截面最厚處；有利于塑料熔體的流動；的利于型腔的排氣；考慮塑件受力情況；增加熔接痕牢度；流動定向方位對塑件性能的影響；澆口位置和數(shù)目對塑件變形的影響；校核流動比；防止型芯或嵌件擠壓位移或變形。XXXXXXXXXX本科畢業(yè)設計（論文）說明書此外，在選擇澆口位置和形式時，還應考慮到澆口容易切除，痕跡不明顯，不影響塑件外觀質(zhì)量，流動凝料少等因素。澆口尺寸的確定本設計采用側(cè)澆口。根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排列方式，選用矩形側(cè)澆口較為理想。一般中小型塑件h=0.5-2mm,b=1.5-5mm,長度盡可能短,L取0.8-2mm。端面進料的搭接式側(cè)澆口，搭接部分的長度L-L1=(0.6~0.9)mm+b/2，澆口長度L可適當加長，取L＝2.0~3.0mm。本塑件壁厚為2.2mm。常用側(cè)澆口的推薦值如表4－2所示：表4－2側(cè)澆口的推薦值塑件壁厚/mm塑件壁厚/mm側(cè)澆口截面積/mm深度h寬度b澆口長度L/mm澆口長度L/mm<0.8~0.50.5~1.51.5~2.22.2~2.4~1.01.1.00.8-2.40.8~2.42.4-3.22.4~3.33.2-6.43.3~6.4側(cè)澆口在塑件表面留下的痕跡很小，易于隱藏而提高塑件表面質(zhì)量。本設計在選擇澆口位置時綜合考慮了模流分析最佳澆口位置的分析結(jié)果、抽芯機構(gòu)及其他模具結(jié)構(gòu)對澆口位置的影響等綜合因素，采用了最簡單、易于加工，填充效果好的側(cè)澆口。尺寸選擇為b×h=2×1㎜，長度L＝2mm。（4）冷料穴的設計在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機噴嘴和主流道入口這一小段熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機料筒以內(nèi)約10－25mm的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域，這時才達到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動性能及成型性能不佳，如果這里溫度相對較低的冷料進入型腔，便會產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個井穴將主流道延長以接收冷料，防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴。冷料穴一般開設在主流道對面的動模板上（也即塑料流動的轉(zhuǎn)向處），其標稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度約為直徑的1－1.5倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積。主流道的冷料穴的孔設計成倒錐形，便于將主流道凝料拉出，在冷料穴下端設置一頂桿，將冷料穴的冷料推出，當其被推出時，塑件和流料凝道能自動墜落，易于實現(xiàn)自動化操作。第四章模具設計4.2.4成型零件的設計成型零件工作時，直接與塑料接觸，受到塑料熔體的高壓作用和物料的沖刷，脫模時還與塑件之間發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，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(jié)構(gòu)合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。成型零件的結(jié)構(gòu)設計的基本原則：既要保證獲得合格的塑件，又要便于加工制造，還用盡量節(jié)約貴重模具材料，以減低模具制造成本。（1）型腔和型芯結(jié)構(gòu)設計考慮到塑件的精度要求，材料采用40Cr合金模具鋼。為了節(jié)省貴重模具材料，采用整體嵌入式鑲塊凹凸模，便于復雜形狀結(jié)構(gòu)的加工，也便于材料的熱處理。本設計中將兩個零件的成型零件集成在一起，統(tǒng)一做出一個整體嵌入式矩形鑲塊，采用螺釘緊固。局部剖視圖見圖4－5：圖4－5成型零件4.2.5頂出脫模機構(gòu)的設計 在注塑成型的每一個循環(huán)中，塑件必須由模具型腔中脫出，脫出塑件的機構(gòu)稱為脫模機構(gòu)，或推出機構(gòu)。各種型號的注塑機的頂出裝置，頂出形式和最大頂出行程各不相同，模具的脫模機構(gòu)應與之相適應。脫模行程應小于注塑機的頂出行程。制件推出是注塑成型過程中的最后一個環(huán)節(jié)，推出質(zhì)量的好壞將最后決定制品的質(zhì)量，因此，制件的推出是不可忽視的。在設計推出脫模機構(gòu)時應遵循下列原則。1）推出機構(gòu)應盡量設置在動模一側(cè)。由于推出機構(gòu)的動作是通過裝在注塑機合模機構(gòu)上的頂桿來驅(qū)動的，所以一般情況下，推出機構(gòu)設在動模一側(cè)。正因如此，在分型面設計時應盡量注意，開模后使塑件能留在動模一側(cè)。2）保證塑件不因推出而變形損壞。為了保證塑件在推出過程中不變形、不損壞，設計時應仔細分析塑件對模具的包緊力和粘附力的大小，合理的選擇推出方式及推出位置。推力點應作用在制品剛性好的部位，如筋部、凸緣、殼體形制品的壁緣處，盡量避免推力點XXXXXXXXXX本科畢業(yè)設計（論文）說明書作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如殼體形制件及筒形制件多采用推板推出。從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。3）機構(gòu)簡單動作可靠。推出機構(gòu)應使推出動作可靠、靈活，制造方便，機構(gòu)本身要有足夠的強度、剛度和硬度，以承受推出過程中的各種力的作用，確保塑件順利脫模。4）良好的塑件外觀。推出塑件的位置應盡量設在塑件內(nèi)部，或隱蔽面和非裝飾面，對于透明塑件尤其要注意頂出位置和頂出形式的選擇，以免推出痕跡影響塑件的外觀質(zhì)量。5）合模時的正確復位。設計推出機構(gòu)時，還必須考慮合模時機構(gòu)的正確復位，并保證不與其他模具零件相干涉。（1）脫模力計算脫模力是指將塑件從型芯上脫出時所克服的阻力。它是設計推出機構(gòu)的主要依據(jù)之一。開始脫模的瞬間所要克服的阻力最大，稱為初始脫模力，以后脫模所需的力稱為相繼脫模力，后者要比前者小。所以計算脫模力時，總是計算初始脫模力。影響脫模力大小的因素很多，如型芯成型部分的表面積及其幾何形狀；塑件的收縮率以及對于型芯的摩擦系數(shù)；塑件的壁厚及同時包緊型芯的數(shù)量；成型時的工藝參數(shù)等。根據(jù)這些因素來精確計算脫模力是相當困難的，設計推出機構(gòu)時應全面分析，找出主要影響因素進行粗略計算。研究表明，脫模力的大小與制件的厚度及幾何形狀密切關(guān)系。為此，將制件所需的脫模力按“壁厚制件”與“壁薄制件”兩種類型來考慮，每種類型又按圓形和矩形制件的兩種不同的幾何形狀分別計算。將制品從包緊的型芯上脫出所需要克服的阻力稱為脫模力.它的計算是設計頂出機構(gòu)的依據(jù)。由于要考慮到一切因素較為困難，在實用上只考慮主要因素，往往采用如下公式[1]進行估算：=chp(cos－sin)式中——脫模力（N；）c——型芯被塑件包緊的斷面形狀周長（mm）；h——型芯成型深度（mm）；p——由于塑件收縮形成的單位正壓力，一般取8~12MPa，取10MPa；——摩擦系數(shù)，一般=0.1～0.20，取0.15；——脫模斜度（°）。對于該兩塑件，型芯斷面周長c=878.6mm第四章模具設計型芯成型部分深度h=8.65mm代入上式計算可得=11399.8（N）（2）推桿脫模機構(gòu)推桿脫模機構(gòu)是最簡單、最常用的一種形式，具有制造簡單、更換方便、推出效果好等特點。推桿直接與塑件接觸，開模后將塑件推出。推桿的截面形狀；可分為圓形，方形或橢圓形等其它形狀，根據(jù)塑件的推出部位而定，最常用的截面形狀為圓形；推桿又分為普通推桿和成型推桿兩種，前者只是起到將塑件推出的作用，后者不僅如此還能參與局部成型，所以，推桿的使用是非常靈活的。塑件的推出機構(gòu)的設計原則1）采用帶肩推桿，每個塑件由6個推桿，共為12個；2）推桿應設在脫模阻力大的地方；3）推桿應均勻布置；4）推桿應設在塑件強度、剛度較大處；5）該推桿的形式（直通式推桿）；6）推桿直徑與模板上的推桿孔采用H8/f7或H8/f8的間隙配合；7）通常推桿裝入模具后，其端面應與型腔底面平齊，或高出型腔底面0.05～0.10mm8）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，不因由于各板上的推桿孔加工誤差引起的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象；9）推桿的材料常用T8、T10碳素工具鋼，熱處理要求硬度HRC50，工作端配合部分的表面粗糙度為Ra0.8。（3）推桿尺寸計算：根據(jù)直徑確定公式[2]計算:d=式中：安全系數(shù),常取=1.5;L頂桿長度,取L200;n頂桿數(shù)目,取12.F脫模力，為11399.8NE—推桿材料的彈性模量，取E=2.1×10 MPa把上面系數(shù)代入公式,算得:d=5.5mmXXXXXXXXXX本科畢業(yè)設計（論文）說明書校核:式中：[]頂桿材料的許用應力,45鋼,[]=180MPa;頂桿所受的應力(MPa).把數(shù)據(jù)代入公式,得:=40MPa<[]所以頂桿直徑最小為d=5.5mm的推桿也符合強度要求，其他型號的的推桿就更加滿足要求了。4.2.6側(cè)向抽芯機構(gòu)的設計 側(cè)向分型抽芯機構(gòu)是帶動側(cè)向成型零件作側(cè)向移動(抽拔與復位)的整個機構(gòu)。當注射成型側(cè)壁帶有孔、凹臺、凸臺等的塑料制件時，模具上成型該處的零件必須制成可側(cè)向移動的零件，以便在脫模之前先抽掉側(cè)向成型零件，否則就無法脫模。對于成型側(cè)向凸臺的情況（包括重直分型的瓣合模），常常采用側(cè)向分型，對于成型側(cè)孔或側(cè)凹的情況，往往采用側(cè)向抽芯。（1）幾種側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的比較1）機動側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)機動側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)是利用注射機開模力作為動力，通過有關(guān)傳動件（如斜導柱、滾輪等）使力作用于側(cè)向成型零件則將模具側(cè)向分型可把側(cè)向型芯從塑料制件中抽出，合模時又靠它使側(cè)向成型零件復位。這類機構(gòu)結(jié)構(gòu)比較復雜，但分型與抽芯無手工操作，生產(chǎn)率高，在生產(chǎn)中應用最為廣泛。根據(jù)傳動零件的不同，這類機構(gòu)可分為斜導柱、斜滑塊，彈簧、彎銷和齒輪等許多不同類型的側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)。2）液壓可氣動側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)液壓或氣動側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)是以液壓力或壓縮空氣作為動力進行側(cè)向分型與抽芯，同樣亦靠液壓力或氣動力使之復位。液壓或氣動側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)多用于抽拔力大、抽芯距比較長的場合，例如大型管子塑件的抽芯等。這類分型與抽芯機構(gòu)靠液壓缸或氣缸的活塞來回運動進行的，抽芯的動作比較平穩(wěn)，特別是的些注射機本身帶有抽芯液壓缸，所以采用液壓鍘向分型與抽芯機構(gòu)更為方便，但缺點是液壓或氣動裝置成本較高。3）手動側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)第四章模具設計手動側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)是利用人力將模具側(cè)向分型或把側(cè)向型芯從成型塑件中取出。這一類機構(gòu)操作不方便、人工勞動強度大、生產(chǎn)率低，但模具結(jié)構(gòu)簡單、加工制造成本低，因此常用于生產(chǎn)的試制、小批量生產(chǎn)或無法采用其他側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的場合。手動側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的形式很多，可根據(jù)不同的塑料制件設計不同形式的手動側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)。手動側(cè)向分型與抽芯可分為兩類：一類是模內(nèi)手動分型與抽芯，另一類是模外手動分型與抽芯，而模外手動分型與抽芯機構(gòu)實質(zhì)上是帶的活動鑲件的模具結(jié)構(gòu)。（2）側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的選用該塑件的側(cè)向抽芯為外抽芯，抽芯距小，且抽芯力不大。綜合上述種種類型的抽芯機構(gòu)，綜合考慮到生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效益，可采用機動側(cè)向抽芯機構(gòu)，依靠斜導柱抽芯，斜導柱在定模，滑塊在動模。（3）抽芯距的確定與抽芯力的計算1）抽芯距的確定抽芯距是側(cè)向型芯從成型位置到不妨礙塑件的脫模推出位置所移動的距離，用s表示。為了安全起見，側(cè)向抽芯距離通常比塑件上的孔、側(cè)凹的深度或側(cè)向凸臺的高度大2～3mm。即s=s1+2～3mm該塑件上蓋的側(cè)向抽芯，因為其深度為2.4mm，所以s=2.4+2=4.4mm2）抽拔力的計算影響抽拔力的因素很多，它與塑件包容的斷面形狀和大小，塑件壁厚，塑料收縮率，剛性，對型芯的摩擦系數(shù)，成形工藝上的注射壓力，開模時間以及型芯的脫模斜度，型芯的加工紋向等有關(guān)。由于要考慮到一切因素較為困難，在實用上只考慮主要因素，往往采用如下公式[1]進行估算：式中Fc——抽芯力（N；）c——型芯被塑件包緊的斷面形狀周長（mm）；h——型芯成型深度（mm）；p——由于塑件收縮形成的單位正壓力，一般取8~12MPa，取10MPa；——摩擦系數(shù)，一般=0.1～0.20，取0.15；——脫模斜度（°）。對于該塑件上蓋，側(cè)型芯斷面周長c=（10+3.32）*2=26.64mmXXXXXXXXXX本科畢業(yè)設計（論文）說明書側(cè)型芯成型部分深度h=2.4mm代入上式計算可得Fc=95.9（N）（4）斜導柱的設計和計算1)斜導柱結(jié)構(gòu)形式：斜導柱用普通結(jié)構(gòu)如圖4-6所示，圖4-6斜導柱結(jié)構(gòu)2)斜導柱的傾斜角：斜導柱的傾斜角通常取,一般不大于。這里取15°。3)斜導柱直徑計算：按最大彎曲應力小于許用彎曲應力的原則，直徑的計算公式[1]為：=5mm式中——許用彎曲應力（MPa），對于碳鋼＝137.2MPa；——側(cè)型芯滑塊受到脫模力的作用線與斜導柱中心線交點到斜導柱固定板的距離?？紤]到在滑動的摩擦和其他外在不定因素，取d=12mm。4)斜導柱長度計算：斜導柱總長L＝L1+L2+L3+L4+L5＝＝82mm式中——斜導柱固定部分大端直徑；第四章模具設計h——斜導柱固定板厚度；同上，求得該塑件下蓋側(cè)抽芯機構(gòu)參數(shù)如下：s=1.95+2=3.95mmFc=41.33Nd=12mmL=79mm4.2.7斜頂脫模機構(gòu)的設計（1）斜頂?shù)脑O計和計算斜頂是模具的機構(gòu)之一,設計前先對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)作一系統(tǒng)分析,根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu),為處理一些倒勾而引入的機構(gòu)（處理倒勾的機構(gòu)還有滑塊）。以下為滑塊與斜梢的不同點。斜頂與滑塊的基本原理都是將模具開模時垂直方向的運動換為水平方向的運動,其最大的不同﹐在于其動作的驅(qū)動力來源不同：斜銷主要靠頂針板運動而動作，并非像滑塊是靠公母模開閉的運動而動作。因此斜銷的設計與頂針板行程有關(guān)系,這就是斜銷設計與滑塊設計最大的不同點。1）斜頂設計參數(shù)（如圖4－7）斜銷行程=倒勾距離+縮水量+安全值(1.5～3mm)B．斜銷角度tanθ(3°～22°)=C.檢查斜銷后退時是否有干涉。圖4－7斜頂設計參數(shù)XXXXXXXXXX本科畢業(yè)設計（論文）說明書（2）斜頂設計要點斜銷基本上屬于頂出系統(tǒng)的一種變形，因此斜銷設計第一考慮為頂出行程EH。頂出行程要考慮三個要項：1）頂出行程EH必須能夠?qū)⒊善讽敵龇帜Ｃ?，因此其距離必須大于成品高度H2）頂出行程不能太長，太長的話會讓斜銷掉出模具。因此實際頂出行程EH必須小于斜銷高度。為了安全，設計者可以在頂針板上安裝限位塊，確保頂出時其頂出距離只有EH。3）頂出行程配合斜銷角度，必須能夠讓成品倒勾位脫離模具，因此實際頂出距離EH*tan(斜銷角度θ)必須大于倒勾行程S4）為了確保成品頂出時斜銷留在模具內(nèi)的距離足夠長，不會讓斜銷脫離模具，因此斜銷高度LH至少要是成品高度H的兩倍LH>=2H>EH,EH*tanθ>S（3）斜頂?shù)幕緟?shù)：1）斜頂行程：S=1+0.2+2＝3.2㎜2）由于行程小，設斜頂角度為4°。3）最小頂出行程：S/tan4°=45.7㎜其他具體參數(shù)見零件圖。（4）斜頂?shù)幕窘Y(jié)構(gòu)：圖4－8圖4－8斜頂?shù)幕窘Y(jié)構(gòu)4.2.8冷卻系統(tǒng)計算（1）冷卻系統(tǒng)的設計原則為了提高冷卻系統(tǒng)的效率和使型腔表面溫度分布均勻，在冷卻系統(tǒng)的設計中應遵守如下原則：1）在設計時冷卻系統(tǒng)應先于推出機構(gòu)。2）注意凹模和型芯的熱平衡。第四章模具設計3）對于簡單的模具，可先設定冷卻水出入口的溫差，然后計算冷卻水的流、冷卻管道直徑、保證湍流的流速以及維持這一流速所需的壓力降便已足夠。4）生產(chǎn)批量大的普通模具和精密模具在冷卻方式上應有差異；對于大批量生產(chǎn)的普通塑件，可采用快冷以獲得較短的循環(huán)注塑周期。5）模具中冷卻水溫度升高會使熱傳遞減小，精密模具出入口水溫相差應在2℃以內(nèi)，普通模具也不要超過56）由于凹模與型芯的冷卻情況不同，一般應采用兩條冷卻回路分別冷卻凹模和型芯。7）當模具僅設一個入水接口和一個出水接口時，應將冷卻管道串聯(lián)連接，若采用并聯(lián)連接，由于各回路的流動阻力不同，很難形成相同的冷卻條件。8）采用多而細的冷卻管道，比采用獨根大冷卻管道好。9）在收縮率大的塑料制件的模具中，應沿其收縮方向設置冷卻回路。10）普通模具的冷卻水應采用常溫下的水，通過調(diào)節(jié)水流量來調(diào)節(jié)模具溫度。11）合理地確定冷卻管道的中心距以及冷卻管道與型腔壁的距離。根據(jù)經(jīng)驗，一般冷卻管道中心線與型腔壁的距離應為冷卻管道直徑的1~2倍，冷卻管道的中心距約為管道直徑的3~5倍。12）盡可能使所有冷卻管道孔分別到各處型腔表面的距離相等。13）應加強澆口處的冷卻。14）應避免將冷卻管道開設在塑件熔合紋的部位。15）注意水管的密封問題，以免漏水。16）進口、出口水管接頭的位置應盡可能開設在模具的同一側(cè)。（2）冷卻管道設計兩個塑件加澆注系統(tǒng)的總質(zhì)量=88.57g；查表，ABS的密度為ρ1=1.05g/；ABS的比熱容是=1.047kJ/(kg·K)；水的比熱容為c1=4.187kJ/(kg·K)，水的密度為ρ=1.0×103kg/；成型時間為設t=高壓時間+保壓時間+冷卻時間=60s每分鐘注射次數(shù)==1次/min；1）求冷卻水的體積流量冷卻介質(zhì)的體積流量可按下式計算，qv=（MQ1）/[60ρC1（θ1-θ2）]式中qv─冷卻介質(zhì)的體積流量，m3/min；M─單位時間內(nèi)注入模具中的樹脂質(zhì)量，Kg/h；M=5.3142kg/h；XXXXXXXXXX本科畢業(yè)設計（論文）說明書Q1─單位時間內(nèi)樹脂在模具內(nèi)所放出的熱量，取3.5×105J/Kg；ρ─冷卻介質(zhì)的密度，取1×103Kg/mC1─冷卻介質(zhì)的比熱容，取4.187×103J/（Kg·K）；θ1─冷卻介質(zhì)出口溫度，取28℃；θ2─冷卻介質(zhì)進口溫度，取25℃。根據(jù)上式，將數(shù)值代入，即qv=（MQ1）/[60ρC1（θ1-θ2）]=5.3142×3.5×105/[60×1×103×4.187×103×（28-25）]=2.5×10-3m3/min2）求冷卻管道直徑d查表，為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取d=8mm3）求冷卻水在管道內(nèi)的流速V冷卻介質(zhì)在管道內(nèi)的流速V可按下式計算V=4qv/πd2式中V─冷卻介質(zhì)的流速，m/s；qv─冷卻介質(zhì)的體積流量，m3/s；d─冷卻管道直徑，mm。根據(jù)上式，將數(shù)值代入，即V=4qv/πd2=（4×2.5×10-3）/[3.14×60×（8×10-3）2]=0.83m/s4）求冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)hh=[f(ρV)0.8]/d0.2式中f─與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)，取7.95（水溫為25℃ρ─冷卻水在該溫度下的密度，取1×103Kg/mV─冷卻水的流速，m/s；d─冷卻水孔的直徑，mm。根據(jù)上式，將數(shù)值代入，即h=[f(ρV)0.8]/d0.2=[7.95×（1×103）0.8]/（8×10-3）0.2=5.245×103W/(m2·K)5）求冷卻回路的總表面積AA=MQ1/[3600h(θm-θn)]式中h─冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W/(m2·K)；第四章模具設計M─單位時間內(nèi)注入模具中的樹脂質(zhì)量，Kg/h；M=5.3142kg/h；Q1─單位時間內(nèi)樹脂在模具內(nèi)所放出的熱量，取3.5×105J/Kg；θm─模具成型表面的溫度，取60℃；θn─冷卻水的平均溫度，℃。根據(jù)上式，將數(shù)值代入，即A=MQ1/[3600h(θm-θn)]=5.3142×3.5×105/[3600×5.245×103×(60-（25+28）/2)]=2.94×10-3m26）求模具上應開設的冷卻管道的孔數(shù)n模具上應開設的冷卻管道的孔數(shù)n可按下式計算，n=A/(πdL)式中A─冷卻管道總傳熱面積，m2；d─冷卻管道直徑，m；L─冷卻管道開設方向上模具長度或?qū)挾龋?50mm。根據(jù)上式，將數(shù)值代入，即n=A/(πdL)=2.94×10-3/(3.14×8×10-3×350×10-3)≈1由上述計算可以看出，一條冷卻陸水道對于模具來說顯然是不合適的，所以本設計采用以下冷卻水道：如圖4－9圖4－9冷卻水道XXXXXXXXXX本科畢業(yè)設計（論文）說明書4.3模具零件尺寸計算及校核4.3.1成型零件部分尺寸計算塑件尺寸與公差根據(jù)“入體原則”標注有廣義孔用符號As編號，極限公差取“+”，廣義軸用符號Bs編號，極限公差取“-”，中心距用Cs編號，公差取所差值的半值并取對稱公差“±”。由于產(chǎn)品未注公差尺寸，塑件尺寸公差精度要求按MT5級查取。經(jīng)查表得：As1=142±0.72As2=84.6±0.5As3=50.6±0.37As4=10.75±0.16As5=3±0.1As6=2.3±0.1As7=5.05±0.12As8=R11±0.16As9=10±0.14As10=72.5±0.43As11=5.48±0.12As12=10.85±0.16As13=6.1±0.14As14=8.35±0.14As15=5±0.12As16=0.5±0.1As17=13.6±0.16Bs1=124±0.64Bs2=6.5±0.14Bs3=R8.8±0.14Bs4=46.6±0.32Bs5=121.6±0.64Bs6=44.2±0.32Bs7=80.2±0.5Bs8=137.6±0.64Bs9=79.99±0.43Bs10=8.65±0.14Cs1=104±0.57Cs2=53.2±0.37Cs3=31.3±0.28Cs4=17±0.19根據(jù)塑件的基本尺寸和所要求的精度，查得ABS的收縮率范圍為0.3%-0.8%，得平均收縮率Scp=(Scpmin+Scpmax)/2×100%=(0.3%+0.8%)/2=0.5%（1）腔成型尺寸計算型腔成型尺寸中分兩類，一類如孔徑等在生產(chǎn)中受雙邊磨損，其計算公式為：AM=[AS+（AS×SCP）-xΔ]其中x取值范圍為1/2~3/4,塑件精度較高，因此取δz=△/3，取x=3/4AM=[AS+AS×0.5%-3/4Δ]另一類如型腔深度等在生產(chǎn)中受單邊磨損，其計算公式為：AM=[AS+AS×0.5%-1/2Δ]區(qū)分型腔成型尺寸的類型，由所查塑件尺寸偏差和塑件的收縮率，分別代入公式計算得：As1=As2=As3=As4=As5=As6=As7=As8=As9=As10=As11=As12=As13=As14=As15=As16=As17=第四章模具設計（2）型芯成型尺寸計算：型芯成型尺寸也分兩類，雙邊磨損時，計算公式為：BM=[BS+BS×SCP+3/4Δ]單邊磨損時，計算公式為：BM=[BS+BS×SCP+1/2Δ]區(qū)分型腔成型尺寸的類型，由所查塑件尺寸偏差和塑件的收縮率，分別代入公式計算得：Bs1=Bs2=Bs3=RBs4=Bs5=Bs6=Bs7=Bs8=Bs9=Bs10=（3）中心距計算：生產(chǎn)過程中，中心距不會由于零件磨損而發(fā)生尺寸變化，計算公式為：CM=[CS+CS×SCP]由所查塑件尺寸偏差和塑件的收縮率，代入公式計算得：Cs1=104.52±0.19Cs2=53.466±0.123Cs3=31.457±0.09Cs4=17.085±0.064.3.2主要零件的強度校核由于注射壓力的作用，凹模型腔有向外脹出變形的產(chǎn)生。當變形量大于塑件在壁厚方向的成型收縮量時，會產(chǎn)生脫模困難，嚴重時還不能開模。另外也由于成型中各種工藝因素的影響，型腔內(nèi)的實際受力十分復雜，不可能以一種簡單的模式完全代表；因此，在強度計算上采取了比較寬容的做法，原則是：寧可有余不可不足。換言之，則是安全系數(shù)越大越好。本設計的模具尺寸中等，型芯側(cè)壁和底板厚度的確定按剛度計算（1）側(cè)壁可按以下公式進行計算：H1=式中H1——凹模側(cè)壁的理論寬度（mm）a——凹模型腔的深度(mm)p——凹模型腔內(nèi)的熔體壓力(MPa)，一般取25—45MPa——凹模長邊側(cè)壁的允許彈性變形量(mm),按一般塑件而定，，故取=0.05mmc——為系數(shù)；其具體數(shù)值由a/L的關(guān)系，由查表得到XXXXXXXXXX本科畢業(yè)設計（論文）說明書E——鋼材的抗拉彈性模量（MPa）在本設計中取一般中碳鋼E=2.1×105MPa圖4－10型腔示意圖如圖4－10所示，L=270mm，a=34.5mm，P=35MPa，查表得，對應a/L=0.13的c值：取c=1，塑件材料是為ABS，故取=0.05mm，將已知值代入式中，得H1==16.8mm本模具側(cè)壁厚滿足要求。（2）底板厚度可按以下公式進行計算：H2=式中b為凹模型腔的短邊長度，其值是200mm，查表得對應L/b=1.35時的c1值為：c1=0.022其他符號意義與側(cè)壁計算公式相同，將已知值代入式中，得H2==48.9mm本模具的底板厚符合要求。故模具的強度可以保證，所選模架合適。4.3.3注射機的校核（1）鎖模力的計算：第四章模具設計注射時，為防止模具分型面被模腔壓力頂開，必須對模具施以足夠的鎖模力，否則在分型面處將產(chǎn)生益料，因此在模具設計時應使得注射機的鎖模力大于分型面脹開的力。鎖模力按下式校核F≥Pm（nAz+Aj）式中：Pm——塑料熔體在型腔內(nèi)的平均壓力（MPa）。注射機注入的塑料熔體流經(jīng)噴嘴，流道，澆口和型腔，將產(chǎn)生壓力損耗，一般來說型腔內(nèi)的平均壓力僅為注射壓力的1/4-1/2。取Pm=35Mpan——模具型腔數(shù)；Az——塑件在分型面上的投影面積（cm2）Aj——澆注系統(tǒng)凝料在分型面上的投影面積（cm2）本設計中由Pro/E軟件分析得總投影面積A=188.884cm2。代入數(shù)據(jù)計算得：Pm=35××188.884cm2=661.094kN所選的XS—ZY—250型號注塑機鎖模力為1800KN，滿足要求。（2）模具厚度與注射機閉合高度的校核注射機規(guī)定的模具最大與最小厚度是指動模板閉合后達到規(guī)定鎖模力時動模板和定模板間的最大與最小距離，因此所設計模具的厚度應落在注射機規(guī)定模具最大與最小厚度范圍內(nèi)，否則不能獲得額定的鎖摸力。這套模具的高度為346mm，而XS—ZY—250型號注射機的最大裝模厚度為350mm，最小裝模高度200m，所以該注射機滿足要求。（3）注射機開模行程校核模具開模后要取出塑件，要求有足夠的開模距離，注射機的開模行程是有限的，因此模具設計時必須進行注射機開模行程的校核，可根據(jù)以下公式計算：S≥H1+H2+（5~10）mm式中H1——制品脫模距離，H2——包括冷凝料在內(nèi)的制品高度，代入數(shù)據(jù)算得S≥111.5mm取開模行程S=200mm，而所選注射機的開模行程可達500mm，故滿足要求。（4）注射機裝模部分尺寸校核每種規(guī)格的注射機可以安裝模具最大與最小厚度，固定板與移動動模板上安裝螺釘?shù)某叽缗c拉桿間距，噴嘴孔徑與求頭半徑等均做了規(guī)定，模具設計時應就有關(guān)尺寸進行校核。模具的規(guī)格為“龍記”的A1型400×450，其動定模座板裝夾方向長度為400mm，XS—ZY—250注射機的拉桿間距為448mm×370mm，故XS—ZY—250注射機滿足要求。XXXXXXXXXX本科畢業(yè)設計（論文）說明書綜上所述，選擇XS—ZY—250的注射機完全滿足設計的要求。4.3.4模具裝配圖及運動分析(1)模具裝配圖繪制模具的裝配圖如下圖所示，具體裝配圖見總裝配圖LCDH-00。圖4－11模具動作示意圖第四章模具設計（2）模具運動分析如圖4－11所示，合模產(chǎn)品注射成型冷卻后，模具緩慢從分型面打開，滑塊在斜導柱的作用下側(cè)向運動，帶動側(cè)型芯側(cè)抽。側(cè)向分型與抽芯結(jié)束，斜導柱脫離側(cè)滑塊，側(cè)滑塊在彈簧的作用下拉緊在限位擋塊上，以便再次合模時斜導柱能準確地插入側(cè)滑塊的斜導柱孔中，迫使其復位。由于注塑機脫模機構(gòu)繼續(xù)后退，帶動動模繼續(xù)向后運動，，塑件包在型芯上，隨型芯一起向后運動，并把冷凝料完全從主流道拉出，留有一定距離保證冷凝料和塑件能有空間在重力作用下掉下。當動模下頂出板頂?shù)阶⑺軝C的頂棍時，動模繼續(xù)向后運動，斜頂在頂出塑件的同時也實現(xiàn)側(cè)抽，到一定距離時推桿推出塑件，塑件在重力作用下掉下。接著閉模時，動模向前運動，滑塊在斜導柱的作用下插進定模實現(xiàn)復位，接著進行下一次注射成型?？偨Y(jié)總結(jié)本課題來源于生產(chǎn)實踐。課題主要以LCD盒上下蓋為研究對象，首先對其進行了注射工藝性分析，并確定其模具類型及注射方案，還有初步選擇注射設備及模架；然后進行型腔布置設計計算及各模具結(jié)構(gòu)的脫模力計算；再進行模具的結(jié)構(gòu)設計校核及標準件選?。蛔詈蟠_定了模具所用的注射設備。本課題設計的LCD盒上下蓋注射模具設計應用于實際生產(chǎn)，有利于降低成本和縮短模具生產(chǎn)周期，并帶來社會效益和經(jīng)濟效益。本文的主要工作和結(jié)論總結(jié)如下：（1）對給塑件的注射工藝性進行了分析，判定該塑件符合注射工藝條件；選擇注射模作為給定塑件的模具類型；確定了一模兩腔的注射加工方案。（2）確定了給定塑件的進澆方式，一模兩不同腔的型腔布置；計算出給定塑件的注射量和注射壓力；分別計算出塑件的脫模力、局部的抽拔力等。（3）對給定塑件的注射模具進行設計，包括凸模、凹模、脫模機構(gòu)、側(cè)抽機構(gòu)、斜頂機構(gòu)、導向及支承零部件、復位機構(gòu)、緊固元件等的設計，以及模具材料的選擇。確定模具的總體結(jié)構(gòu)為二板式注射模結(jié)構(gòu)。（4）校核模具成型零件尺寸、主要零件的強度校核、注射成型設備的校核等。進一步研究的展望：（1）本課題對LCD盒上下蓋的注射成形性能作了一些分析，但由于時間和條件的限制，僅在理論上作定性分析，未能得到定量的驗證。因此，還需在注射過程的數(shù)值模擬分析方面做更多研究工作。（2）在本課題的注射模設計中，僅應用了AutoCAD軟件繪出了二維裝配圖及零件圖，欠缺直觀性。因此，還需要運用Pro/E、UG或Solidworks等三維軟件進行建模，并模擬模具的裝配和運動，驗證模具結(jié)構(gòu)設計的正確性。（3）本課題僅提出了能實現(xiàn)給定塑件生產(chǎn)的一種注射模設計方案，但不一定是最優(yōu)方案。如何對其模具結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，使得在保證制件質(zhì)量的同時，模具的生產(chǎn)成本最小，結(jié)構(gòu)最緊湊，有待進一步研究。參考文獻參考文獻[1]屈華昌.塑料成型工藝與模具設計（修訂版）.北京：高等教育出版社，2010.1.[2]《塑料模具設計手冊》編寫組.塑料模具設計手冊（第三版）.北京：機械工業(yè)出版社，2007.7[3]許發(fā)樾.實用模具設計與制造手冊（第二版）.北京：機械工業(yè)出版社，2005.9[4]伍先明，張蓉，楊軍，周志冰.塑料模具設計指導（第二版）.北京：國防工業(yè)出版社，2010.[5]單巖，王蓓，王剛.Moldflow模具分析技術(shù)基礎.北京：清華大學出版社，2004.9.[6]黃曉燕編著.塑料模典型結(jié)構(gòu)100例.上海：上?？萍汲霭嫔纾?008.[7]王昆，何小柏，汪信遠.機械設計、機械設計基礎課程設計.北京：高等教出版社，1996.[8]馮開平，左宗義.畫法幾何與機械制圖.廣州：華南理工大學出版社，2001.9.[9]林清安主編.Pro/Engineer2001模具設計.清華大學出版社.2004.[10]馮愛新編著.塑料模具工程師手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2009.[11]顏智偉編著.塑料模具設計與機構(gòu)設計.北京：國防工業(yè)出版社，2006.[12]蔡娥編著.塑料模具設計與成型分析.杭州：浙江大學出版社，2008.[13]L.Sors,L.Bardocz,I.Radnoti,PlasticMoldsandDies[J],VanNostrand,NewYork,1981.[14]P.Kennedy,FlowAnalysisReferenceManual,Moldflow[C]Pvt.Ltd.,Australia,1993.致謝致謝三個月的畢業(yè)設計即將結(jié)束，回味起整個辛勤勞動的過程，有疲憊的放松與充實的喜悅。這次設計中，本人通過聽取老師的指導、與同學們的互相交流、查閱大量國內(nèi)外資料以及頻繁地操作Pro/E、AutoCAD等軟件，再次系統(tǒng)全面地對大學四年來所學的知識做了一次深入的復習與強化，為即將到來的社會就業(yè)打下必要的理論與實踐基礎。通過本次設計，我充分地意識到自己在設計理論知識方面的不足，以及生產(chǎn)實踐經(jīng)驗的缺乏。這些，都需要我花大量的時間不斷努力去增加自己的理論知識與積累實踐經(jīng)驗，強化自身分析解決實際問題的能力。在畢業(yè)設計的理論與實際有機相結(jié)合的過程中，我充分認識到工業(yè)設計里，生產(chǎn)成本與效率等經(jīng)濟問題是設計中方案選擇的重要依據(jù)。由于在設計過程中，理論多，實踐少，難免會遇到各種各樣的難題，也暴露了自己在設計中的慮不夠全面的局限性。這也確立我今后工作與學習中的努力方向，相信經(jīng)過踏實奮斗，積極進取，本人的綜合素質(zhì)能更上一層樓。這次設計中得到了XXX教授和XXX師兄的悉心指導，在這里表示深深的感謝。從題目的選擇，再到模具結(jié)構(gòu)設計最終完成，他們都孜孜不倦，耐心教誨。他們不僅為我的設計工作提出了許多極富建設性與預見性的寶貴意見，更以其嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風深深地感染和激勵著我。設計過程中，我還經(jīng)常與同學一起交流討論，并建立了深厚的友誼，他們熱情的幫助讓我順利地解決許多設計中的難題。感謝在設計中幫助過我的每一個人！限于本人經(jīng)驗與知識水平有限，設計中難免會有很多不合理之處，衷心希望老師加以指正?；贑8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀H