塑料電子表蓋注塑模具設計【含CAD圖紙+三維SW+文檔】,含CAD圖紙+三維SW+文檔,塑料,電子表,注塑,模具設計,cad,圖紙,三維,sw,文檔 摘 要 塑料是一種新型工程材料.發(fā)展速度迅速，塑料的加工和成型工藝也越來越得到重視，其中注射成型是最常用的塑料零件成型方法之一。塑料電子表蓋是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷募彝ビ闷?，與人們生活密切相關，其外觀要求很高，而且整體體積小，形狀曲面要求過渡平穩(wěn)，對注射成型模具和工藝的要求極高。本次設計主要分析了塑料電子表蓋的塑件成型工藝的特點，詳細介紹了塑料電子表蓋的結構設計和模具設計的過程以及要點。重點介紹了塑料電子表蓋的塑件結構的設計方法，分析和闡述了模具分型面的選擇、模具型腔數(shù)目的確定、注射機的選擇、模架的選擇方法、排氣系統(tǒng)、澆注系、溫度調節(jié)系統(tǒng)等的設計過程。 關鍵詞：塑料電子表蓋；塑料注射模；模具結構；點澆口。 Abstract Plastic is a new kind of engineering material. With its rapid development，Plastic Processing and forming technique have been getting more and more important，and Plastic injection molding is one of the most applied methods for parts molding. The cock is one of the most common domestic appliances and was closely related to people’s basic life. It features side opening, screw thread, and curve hole. It’s high requirement of fair outside aspect, small sizes, and smooth transition between two curve planetary need the injection mold and die which was used to form it of high accuracy and technique. The injection technological characteristics of Electronic watch cover were analyzed, and the design of structure ofElectronic watch cover and the main points of mould are also introduced specifically. The most advanced technology of mold design is adopted. The design method of plastic structure is mainly introduced. The selection of sidewall thickness, the decision of the mould cavity number, the selection of injection machine, and the designing process of the parting plane, the exhaust system and feed system were stated. The design structure characteristics of Electronic watch cover are two times parting planes with pin gate style, and side core-drawing structure. Key words: Electronic watch cover；plastic injection mould；mould structure；mould structure ;pin gate；side core。 目 錄 引言 1 1 模具設計概論 1 1.1 我國模具工業(yè)特點與基本狀況 1 1.2 塑料模具的發(fā)展趨勢 3 2 塑料電子表蓋工藝性分析 4 2.1 產(chǎn)品材料分析 4 2.2 注塑模工藝條件 4 2.3 塑件結構和尺寸精度分析 5 2.3.1塑件的產(chǎn)品結構 5 2.3.2產(chǎn)品幾何形狀分析 6 3. 模具結構設計 11 3.1 總體方案擬訂 11 3.1.1型腔數(shù)目的確定 11 3.1.2注射機型號的選定 12 3.1.3型腔數(shù)量及注射機有關工藝參數(shù)的校核 13 3.2 分型面的設計 16 4 成型零件的設計及計算 17 4.1 成型零部件尺寸分析 17 4.1.1塑件收縮率的影響 17 4.2 成型零件的設計 18 4.2.1模架的確定 18 4.2.2成型型腔壁厚的計算 20 4.3 脫模機構 21 4.3.1脫模力的計算 21 4.3.2推出零件尺寸的確定 22 4.4 部分部件強度校核 22 4.4.1動模板強度校核 22 4.4.2定模板強度校核 23 4.4.3支承板強度校核 24 5 澆注系統(tǒng)設計 24 5.1 澆注系統(tǒng)的作用 25 5.2 主流道設計 25 5.2.1主流道的尺寸 25 5.3 分流道設計 25 5.3.1分流道的形狀及尺寸 26 5.4 澆口的設計 27 5.4.1常用的澆口形式 27 5.4.2澆口形式與塑料品種的相互適應性 28 5.4.3澆口位置選擇 28 5.5 冷料井的設計 29 6 模具排溢系統(tǒng)的設計 30 7 合模導向機構的設計 30 7.1 導向機構的作用 30 7.1.1定位機構的作用 30 7.2.1結構形式 31 7.2.2導柱結構和技術要求 31 7.2.3導向機構的總設計 31 7.3 導套 32 7.3.1導套的結構形式 32 7.3.2導套結構和技術要求 32 7.3.3導柱的設計 32 8 推出機構的設計 32 8.1 推出機構的組成 32 8.1.1推出機構的分類 33 8.1.2推出機構設計原則 33 8.2 推出機構的導向與復位 33 8.2.1 復位零件 33 9 典型零件的制造工藝 34 9.1 帶頭導柱加工工藝 36 9.2 澆口套加工工藝 37 9.3 動模板加工工藝 38 9.4 定模板加工工藝 39 9.5 定模座板加工工藝 39 9.6 型芯1加工工藝 40 9.7 型腔1加工工藝 41 10 塑料電子表蓋的塑料模具裝配 42 10.1 模具爆炸圖 42 10.2 模具總裝配圖 42 10.3 模具的裝配過程 43 11 結論 43 謝 詞 44 參考文獻 45 引言 在當今工業(yè)生產(chǎn)中，塑料工業(yè)業(yè)已形成從設計、生產(chǎn)、檢測到標準和教學的一整套完整的工業(yè)體系，這促進了塑料產(chǎn)品的研發(fā)和使用范圍，塑料制品的應用從航天領域到日常生活，無所不在。這其中，模具作為成型塑料制件的重要的工藝裝備，起到了至關重要的作用。由此可知，模具的設計制造在現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)中至關重要。? 本次畢業(yè)設計的課題是電子表蓋注射模設計。所設計的電子表蓋是我們品是經(jīng)常接觸的生活用品零件。電子手表是我們的日常用品，市場需求量大；基于此，必須實現(xiàn)大批量的生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)周期，才能降低成本。注射模具的使用是實現(xiàn)高效率生產(chǎn)的一個非常好的途徑，在本次設計中就是要電子表蓋塑件的特性進行分析，對成型工藝性的可行性進行分析，完成其生產(chǎn)模具的設計。模具的設計過程綜合性很強，需要考慮的因素很多，需要一個整體的思維模式去考慮問題，才能設計出一個合格的作品。本此設計的目標，就是通過確定成型零件、推出機構等的合理結構并進行計算校驗，設計出一個結構合理、操作簡單、動作可靠、使用壽命長的模具。 1 模具設計概論 1.1 我國模具工業(yè)特點與基本狀況 一、中國模具行業(yè)概況： 中國的現(xiàn)代模具工業(yè)自本世紀70年代末期起，在中國政府支持下， 經(jīng)過30多年的發(fā)展，已經(jīng)建立起了較為完整的模具工業(yè)體系，包括國家、行業(yè)和企業(yè)建立的模具技術研發(fā)機構，模具材料生產(chǎn)和供應體系，2萬余家模具制造企業(yè)(其中規(guī)模較大的模具企業(yè)近5000家)和60余個全國(中國模具工業(yè)協(xié)會)和地區(qū)級的模具行業(yè)協(xié)會。同時，我國模具產(chǎn)業(yè)的鮮明特點是形成了明顯的集聚式模具生產(chǎn)布局，在全國33個省、自治區(qū)、直轄市中，廣東省、浙江省、江蘇省和上海市(即珠三角、長三角地區(qū))的模具生產(chǎn)能力占到全國(不含臺灣省)總量的80%以上。 通過引進國際工業(yè)發(fā)達國家(主要是歐洲、美國、日本等)的設計制造技術和自主創(chuàng)新，我國模具技術水平也有了長足進步，CAD/CAM技術已普及， CAE、CAPP、PLM、ERP等數(shù)字化技術已有一部分企業(yè)開始采用，并收到了較好的效果，高速加工、并行工程、逆向工程、虛擬制造和標準化生產(chǎn)已在一些重點骨干企業(yè)實施，我國的模具行業(yè)可以生產(chǎn)制造業(yè)所需要的幾乎全部類型的模具，部分模具的設計制造水平進入了國際先進行列。但總體水平與國際工業(yè)發(fā)達國家相比(特別是在復雜、精密、長壽命模具的設計制造技術和模具企業(yè)信息化技術應用方面)，仍有10-15年的差距。 我國模具的生產(chǎn)能力受我國制造業(yè)快速發(fā)展的需求拉動，也得到了快速增加，從改革開放初期的20億元人民幣產(chǎn)值(美元，匯率3.8)，增加到2010年的1120億元人民幣銷售額(美元，匯率6.5)，其中1996-2005連續(xù)10年增長率超過20%;考慮到相當數(shù)量的模具沒有進入交易市場，我國的模具生產(chǎn)能力(產(chǎn)值)已接近1800億元人民幣，模具銷售額額1240億元人民幣，但我國的模具企業(yè)管理水平較低、創(chuàng)新能力不強、勞動生產(chǎn)率不高，制約著整個行業(yè)的健康發(fā)展。 二、中國模具行業(yè)發(fā)展前景： 我國機械、汽車、電子、電器等產(chǎn)品的制造能力，目前均排在世界前列，由于提高競爭力的需要，對生產(chǎn)過程所需模具提出了高品質、低價格、快交貨的新的更高要求;新能源、醫(yī)療器械、航空航天、節(jié)能減排等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也正在成為模具行業(yè)重要的新的增長點。因此我國的模具工業(yè)在今后5-10年內(nèi)仍會有不低于10%的增長速度，相應的設計制造技術和信息化應用水平也需要進一步提高。新一輪的企業(yè)擴張是在技術產(chǎn)品更高層次基礎上的突破，模具企業(yè)由于資金缺乏，研發(fā)創(chuàng)新乏力，提升技術已難實現(xiàn)，信息化建設也步伐不大。 我國已經(jīng)制定了“十二五模具行業(yè)發(fā)展規(guī)劃”和“轉型升級”計劃，進一步激發(fā)了模具企業(yè)技術改造和設備更新的積極性，許多模具企業(yè)為適應新形勢而不斷試制及生產(chǎn)高性能模具。因此，采用先進的模具技術、采購高性能的數(shù)控加工加工機床和精密測量設備，努力創(chuàng)造融資新渠道，加快技術改造和設備更新，正逐漸變成趨勢。 未來模具技術繼續(xù)向“五化”、產(chǎn)業(yè)特色向“兩化”方向發(fā)展。 模具技術在標準化、自動化、專業(yè)化、精細化、信息化以及他們的集成技術成為行業(yè)發(fā)展方向，產(chǎn)業(yè)向高端化、差異化方向發(fā)展更為突出，模具產(chǎn)業(yè)升級使得高檔模具的內(nèi)涵更豐富，模具參與新產(chǎn)品試制，使模具設計前移，使更多的企業(yè)獲得比較協(xié)調得向產(chǎn)業(yè)升級、優(yōu)化產(chǎn)品結構方向發(fā)展，信息化建設促進模具行業(yè)跨越發(fā)展。預計這一趨向將會持續(xù)下去、帶動面也會越來越大。 縱觀世界格局，2010年日本大地震和利比亞政局動蕩都對全球模具產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)生“蝴蝶效應”，顯示出當今世界仍處于后危機時代，中國模具行業(yè)發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)并存。羅百輝分析認為，目前模具行業(yè)呈現(xiàn)以下特點： ??1、我國還處于全球產(chǎn)業(yè)鏈分工的中低端，產(chǎn)品處于中低檔;模具也是如此。由于市場容量縮小，模具企業(yè)競爭加劇。價格戰(zhàn)激烈，模具產(chǎn)品價格急劇降低，致使企業(yè)效益下降，產(chǎn)品質量也受到影響。 ??2、在組織模具開發(fā)、生產(chǎn)方面，發(fā)達國家普遍采用并行工程和項目管理等技術和管理方法，加強了對工作流的控制，縮短了模具開發(fā)周期，保證了質量。市場的緊縮影響了企業(yè)新產(chǎn)品的開發(fā)，特別是汽車新車型開發(fā)速度放慢，直接影響了模具的開發(fā)生產(chǎn)，使汽車模具占有很大比重的模具業(yè)受到很大影響。 ??3、在專業(yè)化生產(chǎn)方面，發(fā)達國家更加普遍。專業(yè)化分工是提高生產(chǎn)效率，縮短模具設計制造周期和保證產(chǎn)品質量的必然發(fā)展趨勢，它有利于突出自己的核心業(yè)務，有利于積累產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)管理及服務的經(jīng)驗，以在短期內(nèi)提供高質量、低成本模具。 ??4、在高新技術的應用方面，發(fā)達國家對各種高新技術的應用更加廣泛，更加深入，水平也較高，包括數(shù)字化模具技術(三維設計、可制造性設計(DFM)、CAPP、CAM、CAT……)、成形過程模擬(CAE)技術、高速加工技術、自動化加工技術、新材料成形技術、表面處理技術、新型(多功能復合)模具技術、信息化管理技術等等。高新技術的不斷開發(fā)和廣泛應用使得模具的設計制造水平達到空前的高度。 　? 5、在新技術研發(fā)創(chuàng)新方面，包括成形方法的創(chuàng)新，成形品質改善的創(chuàng)新，新材料成形技術的創(chuàng)新等，我國還沒有掌握主動權，基本上是在跟蹤發(fā)達國家技術發(fā)展的進程。 　?企業(yè)不同程度加強了管理，采取了一些降低風險的措施，加強現(xiàn)金流的管理;加強成本核算、降低成本;積極開拓市場；加強研發(fā)工作，加大產(chǎn)品結構調整力度；加強企業(yè)生產(chǎn)管理標準化、信息化工作等等，取得了好的效果。行業(yè)總體水平提高較快。主要反映在以大型、精密、復雜、長壽命模具為主要代表的中高檔模具比例繼續(xù)上升，科技進步明顯，產(chǎn)品水平有較大提高。 1.2 塑料模具的發(fā)展趨勢 從塑料模具的設計質量和制造成本出發(fā)，我國塑料的主要可以從一下幾方面考慮： 1.在塑料模具設計和制造中應用CAD/CAM/CAE技術 在塑料模具的設計和制造中，為了提高模具的設計制造質量和降低塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，在需要大型、精密、復雜、長壽命模具設計中，特別是在多型腔模具設計的平衡設計中，應用CAD/CAM/CAE技術具有不可替代的優(yōu)勢。 2.應用熱流道技術，發(fā)展氣體輔助成型 熱流道內(nèi)的塑料熔體在成型中更容易流動，對于大型、薄壁、難以加工的塑料產(chǎn)品的成型比較容易，脫模后產(chǎn)品的殘余應力較低，產(chǎn)品變形小，所以制品的成型質量較好。由于熱流道模具的這些特點，一些工業(yè)發(fā)達一直十分重視熱流道技術的發(fā)展和應用，在歐洲國家應用率已達35%，在美國應用率24%。在我國目前對熱流道技術的應用僅有7%。在今后的塑料模具研制中，需要重視熱流道技術的發(fā)展和應用，逐步縮小與發(fā)達國家的差距。 3.發(fā)展快速成型制造技術，縮短模具的設計周期，降低生產(chǎn)成本 應用優(yōu)質材料和先進的表面處理技術，提高模具的壽命和質量，降低塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。 4.提高塑料模具標準化水平和標準件的使用率 在工業(yè)生產(chǎn)中采用標準化，可以更好地保證產(chǎn)品質量，縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本。目前，工業(yè)發(fā)達國家模具標準化的商品化程度已達到70%～80%，但在我國還不足30%，我國在模具生產(chǎn)的標準化程度方面與一些發(fā)達國家相比，仍有較大的差距。今后在模具的設計和制造中，一方面應加強標準化規(guī)范的制訂，并嚴格標準化的管理；另一方面，應加大塑料模具標準零部件商品化的規(guī)。 2 塑料電子表蓋工藝性分析 2.1 產(chǎn)品材料分析 ABS ，英文全稱為：acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer，中文：丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物。ABS是在聚苯乙烯樹脂改性的基礎上發(fā)展起來的一種新型工程塑料。它是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種單體的三元共聚物，具有綜合的優(yōu)良性能（堅固、堅韌、堅硬），價格便宜，原料易得，因此發(fā)展很快，是目前產(chǎn)量最大、應用最廣的一種工程塑料。ABS是微黃色或白色不透明粒料，無毒、無味。 ABS由于是三種組分組成的，故它有三種組分的綜合性能，而每一組分又在其中起著固有的作用。丙烯腈可使ABS具有較高的強度、硬度、耐熱性及耐化學腐蝕性；丁二烯可使ABS具有彈性和較高的沖擊強度；苯乙烯則可使ABS具有優(yōu)良的介電性能。因此，在機械性能方面，ABS具有質硬、堅韌、剛性等特性。 ABS樹脂的缺點是耐熱性不高，耐低溫性不好，而且不耐燃、不透明，耐候性不好，特別是耐紫外線性能不好。由于以上的綜合性能，因此廣泛用來制造電視機、收音機的外殼、旋鈕、電話機殼、話筒、把手、鉸鏈、塑料銘牌等。 ABS樹脂是微黃色固體，有一定的韌性，密度約為1.04~1.06 g／cm3。它抗酸、堿、鹽的腐蝕能力比較強，也可在一定程度上耐受有機溶劑溶解。 ABS樹脂可以在-25℃~60℃的環(huán)境下表現(xiàn)正常，而且有很好的成型性，加工出的產(chǎn)品表面光潔，易于染色和電鍍。因此它可以被用于家電外殼、玩具等日常用品。常見的樂高積木就是ABS制品 ABS的成型特性是: （1）ABS粒料表面極易吸濕，使成型塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷。為此成型前必須進行干燥處理。 （2）ABS的比熱容比聚烯烴低，在注射機料筒中能很快加熱，因此塑化效率高，在模具中凝固也比聚烯烴快，故模塑周期短。 （3）ABS樹脂的表現(xiàn)黏度強烈地依賴于剪切速率，因此模具設計中大都采用點澆口形式。 （4）ABS樹脂為非結晶形高聚物，所以成型收縮率小。 （5）ABS樹脂的熔融溫度較低，熔融溫度范圍寬，流動性好，有利于成型。 2.2 注塑模工藝條件 干燥處理：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80~90C下最少干燥2小時。材料溫度應保證小于0.1%。 熔化溫度：210~280C； 表1.1 主流道直徑選用原則 建議溫度：245C。 模具溫度：25~70C。（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導致光潔度較低）。 注射壓力：500~1000bar（90~150Mpa）。 注射速度：中高速度。 表1.2 ABS推薦成型工藝 注射機類型 螺桿式 模具溫度/°C 75~85 注射壓力/Mpa 70~140 保壓力/Mpa 60~70 保壓時間/s 1~5 冷卻時間/s 20~60 成型時間/s 40~120 2.3 塑件結構和尺寸精度分析 塑件結構工藝性，直接關系到其成形模具結構、類型、生產(chǎn)周期與成本。只有符合模塑工藝要求塑件設計，才能順利成形，確保內(nèi)在與外觀質量，達到高效率生產(chǎn)和低成本的目地。 2.3.1塑件的產(chǎn)品結構 圖2.1 電子表蓋 技術要求： 1. 未標注圓角半徑為R0.5； 2. 塑件的脫模斜度為1度； 3. 生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn)； 4. 公差取MT5級公差。 2.3.2產(chǎn)品幾何形狀分析 [1] 側孔、內(nèi)螺紋與圓弧面 在龍頭殼體設計中，為了產(chǎn)品的美觀大方，，患有消費者使用起來比較方便，側孔是必須的，另外內(nèi)螺紋是為了安裝調節(jié)水量大小而設計的，圓弧面是為了盡量減少睡壓力的損失，盡量減少降低水流動的而設計的，所以這些是必須的。在現(xiàn)代日常生活當中，消費者追求的不再是便宜，首先是美觀實用，價格實惠，更是要符合人體工程學，為此，對產(chǎn)品的設計要求進一步提高，而圓弧則是這種要求。 [2]脫模斜度 在塑料制品的成型中，為了便于將制品從模具內(nèi)脫出，制品的內(nèi)外壁必須有足夠的脫模斜度。脫模斜度與塑料品種、制品的形狀、模具結構等因素有關，一般情況下30′～2°之間選取。一些常用塑料的脫模斜度經(jīng)驗數(shù)據(jù)參閱表1-3。 表2.1 常用塑料的脫模斜度經(jīng)驗數(shù)據(jù) 塑料名稱或代號 脫模斜度 聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯 30′～1° ABS、尼龍、聚甲醛、氯化聚醚、聚苯醚 40′～1°30′ 硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚苯乙烯、有機玻璃 50′～2° 熱固性塑料 20′～1° 選擇塑件的脫模斜度時，應遵循一下原則： (1) 應盡量選擇較大的脫模斜度，使制品容易脫出。 (2) 當塑件收縮率較大時，應選用較大的脫模斜度。 (3) 當制品的壁較厚時，成型后的收縮量大，此時，應選用較大的脫模斜度。 (4) 高大的制品，應盡量選用較小的脫模斜度。 (5) 精度較高的制品，選用較小的脫模斜度。 (6) 如果要求制品在脫模后留在型芯一側時，則內(nèi)表面的脫模斜度要比外表面的小。 (7) 制品高度和孔的深度較小時（內(nèi)孔深<10mm,外形高<20mm），可以不設計脫模斜度。 (8) 標注脫模斜度時，內(nèi)孔以小端為基準，外表面以大端為基準。 根據(jù)以上的原則和考慮最優(yōu)的方案確定，電子表蓋殼的脫模斜度為1° [3]壁厚 塑料成型時，由于收縮量較大，當壁厚不均勻時，收縮不均與會對制品的外觀和力學性能產(chǎn)生較大的影響。 制品的壁太厚時，不但用料過多，還會給成型工藝帶來困難，而且易產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹痕和翹曲等缺陷。壁厚過小，會使熔融塑料在模具型腔中的流動阻力較大，強度不夠，所以在設計塑料制品時，應注意選用適當?shù)谋诤?。選擇制品的壁厚時，應遵循以下原則： 1) 壁厚應均勻。 2) 壁厚一般1mm～6 mm，常用2mm～3mm。 3) 表2.2 常用熱塑性塑料的最小壁厚和常用的壁厚推薦值 塑料名稱 最小壁厚/mm 常用壁厚/mm 小型制品 中型制品 大型制品 尼龍 0.45 0.76 1.50 2.4～3.2 聚乙烯 0.60 1.25 1.60 2.4～3.2 聚苯乙烯 0.75 1.25 1.60 2.4～3.2 改性聚苯乙烯 0.75 1.25 1.60 2.4～3.2 有機玻璃 0.80 1.50 2.20 2.4～3.2 硬聚氯乙烯 1.20 1.60 1.80 2.4～3.2 聚丙烯 0.85 1.45 1.75 2.4～3.2 聚碳酸酯 0.95 1.80 2.30 2.4～3.2 醋酸纖維素 0.70 1.25 1.90 2.4～3.2 聚甲醛 0.80 1.40 1.60 2.4～3.2 按照以上表和最優(yōu)化原理，取主要部分的壁厚值大概為2mm。 (1) 圓角 塑件的邊緣和邊角帶有圓角，可以增強塑件某部位或者整個塑件的機械強度從而改善成型時塑料在模腔內(nèi)流動條件，也有利于塑件的頂出和脫模。因此塑件除了使用上的要求采用尖角或者不能出現(xiàn)圓角外，應該盡量采用圓角特征。塑件上采用還可以使模具成型零部件加強，排除成型零部件熱處理或使用時可能產(chǎn)生的應力集中問題。由塑件的產(chǎn)品圖可知：最大圓角特征R=2mm，最小圓角特征r=1mm 從理論分析，邊緣圓角特征與塑件壁厚存在如下的關系： 圖2.2 p----外力負荷，T---厚度，R---圓角半徑。 (2) 螺紋設計 1) 塑件上的螺紋可以直接注塑成型，也可以在注塑后機械加工成型。 2) 制品上直接成型的螺紋精度不能達到高精度，一般低于3級。 3) 螺距應盡量大，以增加螺紋的承載能力和壽命，表1-5中列出了螺距選用的參考范圍。 4) 直徑尺寸應盡量大（外徑≥4mm，內(nèi)徑≥2mm）。 5) 塑料螺紋與金屬螺紋配合的長度不能太長，以免因螺紋長度方向的累積誤差損壞螺紋牙型，一般不大于1.5倍～2倍的螺紋直徑。 6) 為了防止塑件上螺孔的最外圍螺紋崩裂或變形，螺紋始端應有0.2mm～0.8mm. (3) 表2.3 塑料螺紋的螺距選用參考范圍 螺紋公稱 直徑/mm 螺紋種類（表注“+”圍建議采用范圍，“-”圍不采用范圍） 公尺標 準螺紋 一級細 牙螺紋 二級細 牙螺紋 三級細 牙螺紋 四級細 牙螺紋 3 + - - - - 3～6 + - - - - 6～10 + + - - - 10～18 + + + - - 18～30 + + + + - 30～50 + + + + + 塑料制品的尺寸精度 我國目前大部分采用的是原電子工業(yè)內(nèi)部制定的塑料制品尺寸精度選用表和尺寸公差標準。該標準根據(jù)塑料性能及成型特性，把塑料制品的精度等級分為8級，每種塑料制品可以選用其中的三個等級（高精度、一般精度、低精度），表1-6中列出了一些常用塑料選用的精度等級。 表2.4 常用塑料的精度等級 類別 塑料品種 建議采用的精度等級 高精度 一般精度 低精度 1 聚苯乙烯、ABS、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚、酚醛塑料粉、氨基塑料粉、30%玻璃纖維增強塑料 3 4 5 2 聚酰胺（PA6、PA66、PA610、PA9、PA1010）、硬聚氯乙烯、氯化聚醚 4 5 6 3 聚甲醛、聚丙烯、高密度聚乙烯 5 6 7 4 軟聚氯乙烯、低密度聚乙烯 6 7 8 表1-7 為塑料制品的公差術指標。適用該共差數(shù)值時，應注意以下幾個問題： 1) 塑件的尺寸和公差的測量溫度為18℃～22℃，相對濕度為60%～70%（在制品成型24h后測量）。 2) 無公差要求的自由尺寸，建議采用表1-7 8級公差。 表1-7 只規(guī)定公差，而基本的的上下偏差可按需要分配。 表2.5 塑件制品的公差數(shù)值表 公稱 尺寸 精度等級 1 2 3 4 5 6 7 8 公差數(shù)值 ～3 0.04 0.06 0.08 0.12 0.16 0.24 0.32 0.48 >3～6 0.05 0.07 0.08 0.14 0.18 0.28 0.36 0.56 >6～10 0.06 0.08 0.10 0.16 0.20 0.32 0.40 0.64 >10～14 0.07 0.09 0.12 0.18 0.22 0.36 0.44 0.72 >14～18 0.08 0.10 0.12 0.20 0.26 0.40 0.48 0.80 >18～24 0.09 0.11 0.14 0.22 0.28 0.44 0.56 0.88 >24～30 0.10 0.12 0.16 0.24 0.32 0.48 0.64 0.96 >30～40 0.11 0.13 0.18 0.26 0.36 0.52 0.72 1.0 電子表蓋殼塑件的具體尺寸的公差可以根據(jù)上表一般公差6級來確定，具體偏差可以根據(jù)加工部分的難易程度來確定。 (4) 塑料制品的表面粗糙度 塑件的表面粗糙度除了與原材料的特性和成型工藝有關之外，模具的制造情況也起著十分關鍵的作用，確定塑件的表面粗糙度時，應對模具做一下考慮： 一般模具的表面粗糙度比塑料制品的表面粗糙度高1級； 對透明的塑料制品要求型腔和型芯的表面粗糙度相同； 對于不透明的塑料制品，型芯的表面粗糙度的級別可比型腔的表面粗糙度低1～2級； 為了避免模具制造中不必要的浪費，選取的粗糙度滿足要求即可。 綜上所述，電子表蓋殼型腔的粗糙度比龍頭殼體高一級。 (5) 表面質量分析 該零件的表面除要求沒有流紋、缺陷、毛刺，沒有特別的表面質量要求，故比較容易實現(xiàn)。 3. 模具結構設計 3.1 總體方案擬訂 對任何塑料件的模具設計都有一定的程序，首先要確定該塑件使用哪一種澆口形式，因為目前澆口的形式很多，并且用不同的澆口形式可以得到不同的塑件效果，得到的塑件表面質量也不同等，因此確定澆口形式也是至關重要的。再就是要確定在塑件的什么位置進行澆注，對于這個問題我們都沒有定論，只有借助SolidWorks 2006內(nèi)的Moldflow模塊來進行分析后再確定澆口位。接著要確定一模幾腔，只有把這些前期工作都做好之后 才能夠順利的進行模具設計。 3.1.1型腔數(shù)目的確定 對于一個塑件的模具設計的第一步驟就是型腔數(shù)目的確定。與多型腔模具相比，單型腔模具由如下的優(yōu)點： 塑料制件的形狀和尺寸始終一致 在多型腔模具中很難達到這以要求，生產(chǎn)的零件的尺寸很小的公差尺寸時，采用但性強模具也許更為適合。工藝參數(shù)容易控制，模具的結構簡單緊湊，設計自由度大 但性強模具的推出機構、冷卻系統(tǒng)和模具分型面的技術要求，在大多數(shù)情況下都能滿足而不必綜合考慮。此外，但性強模具還具有制造成本低，制造周期短等特點。 綜上所述，考慮了塑料電子表蓋的綜合因素，由于零件的復雜程度一般，公差等級要求為5級，在考慮到生產(chǎn)效率，故取一模四腔結構。 確定型腔數(shù)目的方法： (1) 根據(jù)經(jīng)濟性： n=[NYt/(60C1)]1/2 （3.1） 式中 n--每副模具中型腔的數(shù)目 N--計劃生產(chǎn)塑件的總量 Y--單位小時模具加工的費用 t--成型周期（min） C1--每個型腔的模具加工費用（元） (2) 根據(jù)鎖模力：n=[(Q/p)-A2]/A1 （3.2） 式中 Q--注射機鎖模力）（kN） p--型腔內(nèi)熔體的平均壓力（MPa） A2--澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 A1--每一個塑件在分型面上的投影面積 (3) 根據(jù)塑件的精度： 根據(jù)經(jīng)驗，在模具中每增加一個型腔，塑件的尺寸精度就要降低4%，由于塑料電子表蓋是人們生活中的人體中的手經(jīng)常觸摸的日常生活消費品，且要求精度為5級，可以取一模四腔結構 (4) 根基注射量： n=（0.8G-m2）/m1 （3.3） 式中 G--注射機的最大注射量（g） m1--單個塑件的重量（g） m2--澆注系統(tǒng)的重量（g） 由于塑料電子表蓋屬于精度比較高的家庭日用產(chǎn)品，產(chǎn)品的外觀比較美觀，不能有凹痕和裂紋，根據(jù)產(chǎn)品需要，該塑件為一模四腔。 3.1.2注射機型號的選定 注射模是安裝在注射機上使用的工藝裝備，因此誰注射模是應該詳細了解注射機的技術規(guī)范，才能設計出很符合要求的模具。 1) 所需注射量的計算、塑件質量、體積計算 由SolidWorks 2007工具當中的質量特性功能查得如圖所示： 圖3.1 電子表蓋質量特性 塑件體積 V1=5.44 cm3 塑件質量 m1=5.44 克 2) 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 可按塑件體積的0.6倍來計算，由于模具采用一模四腔，所以澆注系統(tǒng)的凝料體積為 V2=0.6 V1=0.6×5.44=3.46 cm3 質量 m2=0.6 m1=0.6x5.44=3.46克 因為設計一模兩腔，故該模具一次注射所需塑料ABS 體積 V= 4*（V1+V2）=2x（5.72+3.46）=36.72 cm3 質量 m= 4*（m1+m2）=2x（5.44+3.46）=36.72 克 3) 注射機型號的確定 根據(jù)以上的計算初步選定型號為XS-ZY-250,其主要的技術參數(shù)件下表： 表3.1 XS-ZY-250型注射機主要技術參數(shù) 額定注射量/ cm3 1000 最大開（合）模行程/mm 500 螺桿（柱塞）直徑 /mm 50 模具最大厚度 /mm 350 注射壓力 /MPa 130 模具最小厚度 /mm 200 注射行程/（g/s） 160 動、定模固定板尺寸/mm 598×520 注射時間/s 180 拉桿空間/mm 448×370 螺桿轉數(shù)/ （r/min） 25、31、39、 58、32、89 合模方式 增壓式 注射方式 螺桿式 液壓泵 流量L/min 壓力MPa 180、12 6.5 合模力 /kN 1800 電動機功率/kW 18.5 加熱功率/kW 9.83 機器外形尺寸/mm 4700×1000×1815 最大成型面積/cm2 550、500 螺桿驅動功率/ kW 5.5 3.1.3型腔數(shù)量及注射機有關工藝參數(shù)的校核 (1) 型腔數(shù)量的校核 1) 由注射機料筒的塑化速率校核型腔數(shù)量 n≤== 10.38 （3.4） 上式中右邊≈10≥4，符合要求。 式中 K—注射機最大注射量的利用系數(shù)，結晶型塑料一般取0.75； M—注射機的額定塑化量（g/h或cm3/h），該注射機為160g/s； t—成型周期，因塑件小，壁厚不大，取10s； —單個塑件的質量或體積（g或cm3），取=10.88g —澆注系統(tǒng)所需塑料質量或體積（g或cm3），取=7g。 2) 按注射機的最大注射量校核型腔數(shù)量 n≤== 10.88, （3.5） 遠大于4，符合要求。 式中 —注射機允許的最大注射量（g或cm3），該注射機為160g。 3) 按注射機的額定鎖模力校核型腔數(shù)量 塑料電子表蓋在動定模的作用面上的作用面積為A1=3170.11 mm2 圖3.1產(chǎn)品的面積特性 澆注系統(tǒng)在動定模作用面上的作用面積為A2=33.711 mm2 n≤==5.74≥4, （3.6） 符合要求。 式中 F—注射機的額定鎖模力（N），該注射機為1800000N； A1—電子表蓋在模具分型面上的投影面積（）； A2—澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（）； —塑料熔體對型腔的成型壓力（MPa），一般是注射壓力的30%～60%，取型腔最大壓力為100MPa。 (2) 注射機工藝參數(shù)的校核 1) 最大注射壓力校核 注射機的額定注射壓力Pmax=130MPa,應大于注射成型時所需調用的注射壓力P0，即 Pmax≥kP0（1.1～1.25）×100=110～125MPa,符合要求。 2) 安裝尺寸校核 主流道的小端直徑D大于注射機噴嘴d，通常為 D=d+(0.5～1)mm 對于該模具d=7 mm，取D=7mm，符合要求。 主流道入口的凹球面半徑SR0應大于注射機噴嘴球半徑SR，通常 S R0=SR+(1～2)mm 對于該模具SR=20mm，取S R0=21mm，符合要求。 3) 最大與最小模具厚度 模具厚度H應滿足 =200＜H＜=3000 查該套模具的總體高度為201mm，如下圖所示： 圖3.2 模具的高度 (3) 開模行程和推出機構的校核 1) 開模行程校核 H=500≥H1+(5～10)mm=90+10=100 mm， （3.7） 符合要求。 式中 H—注射機動模板的開模行程（mm），取100mm H1—動模板移動直至型芯完全抽出的行程；H1=100mm H2—拉料桿將冷凝塑料和塑件完全推出動模板的行程，H2=30mm。 推出機構校核 該注射機推出行程為100mm，大于30mm，符合要求。 3.2 分型面的設計 選擇分型面時一般應遵循以下幾項基本原則： 1) 分型面應選在塑件外形最大輪廓處 2) 確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模 通常分型面的選擇應盡可能使塑件在開模后留在動模一側，這樣有助與動模內(nèi)設計的推出機構動作，否則在定模內(nèi)設置推出機構往往會增加模具整體的復雜性。 3) 保證塑件的精度要求。 4) 滿足塑件的外觀質量要求 選擇分型面是應避免對塑件的外觀質量產(chǎn)生不利的影響，同時考慮分型面處所產(chǎn)生的飛邊是否容易修正清除。 5) 便于模具加工制造 為了便于模具加工制造，應盡量選擇平直分型面或易于加工的分型面。 6) 對成型面積的影響 為了可靠地鎖模以避免漲模溢料現(xiàn)象的發(fā)生，選擇分型面時應盡量減少塑件（型腔）在合模分型面上的投影面積。 7) 對排氣效果 分型面應盡量與型腔充填時塑料熔體的料流末端所在的型腔內(nèi)壁表面重合。 8) 對側向抽芯的影響 為了保證側向型芯的防止容易及抽芯機構的動作順利，選定分型面時，應以淺的側向凹孔或短的側向凸臺作為抽芯方向，將較深的凹孔或較高的凸臺放置在開合模方向，并盡量把側向抽芯機構設置在動模一側。 由以上闡述選擇分型面的一般原則，綜合考慮最主要的因素，塑料電子表蓋的最優(yōu)分型面如下圖所示 圖3.3 產(chǎn)品分型面分析 4成型零件的設計及計算 4.1 成型零部件尺寸分析 4.1.1塑件收縮率的影響 塑件成型后的收縮率與塑件的品種，塑件的形狀、尺寸、壁厚，模具的結構，成型的工藝條件等因素有關。在生產(chǎn)塑件時由于工藝條件、塑料批號發(fā)生變化也造成塑件收縮率的波動。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： （4.1） 式中 —塑料收縮率波動所引起的塑件尺寸誤差 —塑件的最大收縮率； —塑件的最小收縮率； —塑件的基本尺寸。 按照一般的要求，塑件收縮率破洞所引起的誤差應小于塑件公差的1／3 1) 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精度的重要因素之一。成型零件愛你加工精度愈低，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時可取塑件公差的1/3～1/4，或取IT7～IT8級作為模具制造公差。 2) 模具成型零件的磨損 模具在適用過程中，由于塑料熔體流動沖刷、脫模時與塑件的摩擦、成型過程中可能產(chǎn)生的銹蝕、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。在上述 諸多因素中脫模時塑件對成型零件的摩擦磨損時最主要的，為了簡化計算起見，凡與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。對于中小型塑件，最大磨損量可取塑件的1/6；對于大型塑件應取1/6以下。 3) 模具安裝配合的誤差 模具成型零件裝配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。塑件在成型過程中產(chǎn)生的最大尺寸誤差應該是上述各種誤差的總和。即： δ=δz+δc+δs+δj+δa （4.2） 式中 δ—塑件的成型誤差； δz—模具成型零件制造公差 δc—模具成型零件在適用中的最大磨損量； δs—塑料收縮率波動所引起的塑件尺寸誤差； δj—模具成型零件因配合間隙變化而引起塑件尺寸的誤差； δa—因安裝固定成型零件而引起的塑件尺寸誤差。 4.2成型零件的設計 4.2.1模架的確定 本次模架設計采用選取標準模架，再根據(jù)實際需要進行尺寸改進。模架尺寸確定之后，對模具有關零件要進行必要的強度或剛度計算，以校核所選模架是否恰當。 標準件包括通用標準件和模具專用標準件兩大類。通用標準件如緊固件等。模具專用標準件如定位圈、澆口套、推桿、導柱、導套、模具專用彈簧、冷卻及加熱件，順序分型機構及精密定位用標準組件等。 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再結合標準模架，可選用標準模架 可符合要求。 模架要有統(tǒng)一的標準，所有零件的基準應從這個基準推出，并在模具上打出相應的基準標記。一般定模座板與定模固定板要用銷釘定位，定、動模固定板之間通過導向零件定位；脫出固定板通過導向零件與動模板或定模固定板定位；模具通過澆注套定位閥與注射機的中心定位孔定位動模板與動模固定板不需要銷釘精確定位；墊塊不需要與動模固定板用銷釘精確定位；頂出墊板不需要與頂出固定板用銷釘精確定位。 模具上所有的螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應光潔，加涂防銹油。 模架組合形式 注射模模架的組成零件級名稱件《模具設計與制造簡明手冊》圖。注射模中中小型模架的組合形式見該手冊表2.95，在此選擇A2型 圖4.1 A2型模架 A2型的特點在于定模和動模均有兩塊模板組成，使用推桿推出塑件。根據(jù)零件的外形尺寸以及產(chǎn)品本身結構可以確定鑲件的外形尺寸。確定好鑲件的大小后，可大致確定模架的大小。 普通塑料制品模具模架與鑲件大小的選取，可參照如下數(shù)據(jù)。 圖4.2 模架尺寸 表4.1參數(shù)參考值 4.2.2成型型腔壁厚的計算 本設計為小型模具，成型零件的強度問題比較突出，即應力達到許用數(shù)值時，彈性變形量與其許用值之間相差較大，在這種情況下只對成型零部件進行強度校核即可，在此選用材料為T8。 （1） 側壁厚度 tc=r(σσ-2pM-1) （4.3） 式中 ：tc------側壁厚度，mm； r-------凹模型腔內(nèi)孔的半徑或邊長，53mm； σ-------材料的許用應力，一般中碳鋼取200Mp； PM----模腔壓力，100MP. 則型腔外輪廓半徑為 mm，可作為選擇模架的依據(jù)。 則 ：tc=53x(200x25-1)=8.2mm,取10mm. （2） 底部厚度 th=3pMr24σ （4.4） 式中 th-----型腔底部厚度，mm; r----凹模型腔內(nèi)半徑，53mm σ----材料的許用應力，取200Mp； PM----模腔壓力，100MP。 則 ： th=3x25x5324x200=16.88mm，取17mm. 型腔和型芯： 圖4.3 型芯和型腔模型 4.3 脫模機構 脫模機構應遵循如下設計原則：1 保證塑件不因頂出而變形損壞及影響外官；2 盡量將塑件留在動模；3推出機構運動要準確、靈敏、可靠、無卡頓現(xiàn)象，機構本身應有足夠的剛度、強度和耐磨性。 因塑料表蓋較深，且為一模四腔，保證塑件不變形，可利用成型零件推出。 4.3.1脫模力的計算 本殼為薄壁制件所需脫模力按一下公式計算： F= （4.5） 式中 δ1----制品的壁厚，2 mm； E----塑料的彈性模量，2000Mpa； S ----塑料平均成型收縮率，0.5%； L ----制件對型芯的包容長度，7mm; ψ----模具型芯的脫模斜度，5度； μ ----塑料的泊松比 ，0.394； K2----無量綱系數(shù)，隨f和 而異，取1.0084； f----制件與型芯件的摩擦系數(shù)，0.12； A----盲孔制品型芯在垂直于脫模方向上的投影面積，3170.11平方毫米。 2x3.14x2x3000x0.005x7xcos5(0.12-tan5)1-0.394x1.0048所以 F= +0.1X3170.11 （4.6） =2143.24N 4.3.2推出零件尺寸的確定 本設計使用成型零件部件脫模，只需計算推桿的尺寸，根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式可得推桿直徑（mm）的公式： D=K(L2F/nE)1/4 式中 d-----推桿的最小直徑，mm： K----安全系數(shù)，可取K=1.5： L-----推桿的長度，87.26mm： F-----脫模力，2143.24N： N----推桿數(shù)目，4： E----鋼材的彈性模量，3000Mpa: 所以：d=1.5X(87.262X2143.24/3X3000)1/4=4.76 取 d=5.0mm。 圖4.4 推料桿 4.4 部分部件強度校核 4.4.1動模板強度校核 由于本型腔采用的時整體式矩形型腔，這種結構愈組合式型腔相比剛性較大。由于底板與側壁為一體，所以在型腔地面不會出現(xiàn)溢料間隙。因此在計算型腔壁厚時變形量的控制主要是為了保證塑件尺寸精度和順利脫模。 型腔側壁厚度計算 側壁厚度一般去塑件長邊長度L或直徑的0.2倍～0.5倍。在整體式型腔中，當L1>100mm時，在乘以0.85～0.9.當p<49MPa,S=0.2 L1+17(mm)，由上面知道：型腔最小壁厚為：(0.2～0.5)D=(0.2～0.5)×56=12~28mm。 設計選取壁厚20mm，故強度滿足。 圖4.5 型腔模板 4.4.2定模板強度校核 定模板跟動模板的形狀差不多一樣的，不同的是定模板沒有內(nèi)外圓弧壓板，是一個整體，圓弧槽比動模板銷，強度自然也大很多。所以，定模板的強度是足夠的，不必校核。 4.6 型芯模板 4.4.3支承板強度校核 動模支承板有稱為型芯支承板，一般都是兩端被模腳或墊板支撐著。動模板支承板在成型壓力作用下發(fā)生變形時，導致塑件高度方向尺寸超差，或在分型面發(fā)生溢料現(xiàn)象。對于動模板是穿通組合式的情況，組合式矩形式型腔底板厚度就是指動模板厚度；對于整體式型腔，動模墊板厚度選擇較自由，因為整體式的矩形型腔底板的厚度已經(jīng)符合設計要求。 當已選定的動模支撐板的厚度通過校驗不夠時，設計，可以在支承板和動模板之間設置支柱或支塊。表1-8為動模板厚度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。 表4.2動模墊板厚度 塑件在分型面上的投影面積（cm2） 墊板厚度(mm) 0～5 15 >5～10 15～20 >10～50 20～25 >50～100 25～30 >100～200 30～40 >200 >40 通過CAXA查詢系統(tǒng)知道，塑件在分型面上的投影為3170.11約為32，四腔就是128，有經(jīng)驗數(shù)據(jù)表知道厚度取30～40mm，強度就足夠了。 支承板的厚度取38mm,如下圖所示 圖4.7 支撐板 5 澆注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注射機噴嘴射出后到達型腔之前在模具內(nèi)流經(jīng)的通道。澆注系統(tǒng)的組成一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。 5.1澆注系統(tǒng)的作用 (1) 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