【導讀】注射成型是熱塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形狀復雜的精密塑件。計是手機后蓋塑料模具的設計，對零件結構進行了工藝分析，采用ABS作為塑件的材料。出的結構可確保模具工作運行可靠。了加工仿真，制定了符合要求的數(shù)控加工工藝過程。

　　

【正文】 1確定冷卻時間（表 61見《塑料模具技術手冊》 221頁表 342） 表 61塑件壁厚與冷卻時間的關系 制件厚度（ mm） 冷卻時間 `? （ s） ABS PA HDPE LDPE PP PS PVC 根據(jù)上表，本塑件材料為 ABS，壁厚為 ，故冷卻時間為 。 冷卻參數(shù)計算 ： 應用公式： V =1260 ( )iGC t t?? ? 來計算； 式中： V — 冷卻水的體積流量 (m3/min) G —— 單位時間內注入模具的 塑料質量（ kg/h） i? —— 塑料成型時在模內釋放的熱量（ J/kg） C —— 冷卻水的比熱容 (J/kg K) ? —— 冷卻水的密度（ kg/m3） 1t —— 冷卻水的出口溫度（℃） 2t —— 冷卻水的進口溫度（℃） 塑件質量 M 塑 =,用 UG 作出澆注系統(tǒng)的三維 圖，計算出澆注系統(tǒng)的總質量為 ，每小時注射 240 次， G =（ +） ?240/1000=； 計算得 V =1260 ( )iGC t t?? ? = 3 105/60/103/4200/（ 2520） = =?103(m3/min) 參考《塑料模具技術手冊》，選定冷卻水道直徑為 8mm 。 v v = 24Vd? =4 103/(6/1000)2/60=(m/s) ? ? = ()vd?? = (996 ) = 103（ W/m2 K） (? =) ： 公式 A= 3600 ( )iwGTT?? ? ? 式中： A—— 冷卻水孔總傳熱面積 (m2) G—— 單位時間內注入模具的塑料質量（ kg/h） ? —— 冷卻水的傳熱系數(shù)（ W/m2 K） C—— 冷卻水的比熱容 (J/kg K) ? —— 冷卻水的密度（ kg/m3） TW—— 模具溫度（℃） T? —— 冷卻水的平均溫度（℃） 計算得： A = 3600 ( )iwGTT?? ? ? = 3 105/3600/「 40（ 2520） /2」 =（ m2） 則傳熱水孔總傳熱面積應為 公式 L= 6 0 0 ( ) ( )i wGvd T T??? ? ? ? 式中 L—— 冷卻水孔總長度 (m) L= 6 0 0 ( ) ( )i wGvd T T??? ? ? ?= 則冷卻水孔總長度應為 ： 公式 n= Adl? 計算 n= Adl? =因為模具采用的設計是一模兩腔設計，選用銅管以防 止漏水，會降低冷卻作用故采用 14根水道。 冷卻回路的設計 冷卻系統(tǒng)的設計原則： （ 1）冷卻水道數(shù)量盡量多、截面尺寸盡量大，以盡快使塑件凝固，防止產生殘余應力。 （ 2）澆口處加強冷卻，因為澆口附近溫度最高，距離澆口越遠溫度越低。 （ 3）冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等厚壁處冷卻水道要靠近型腔，間距要小，一般水道孔至型腔表面的距離大于 10mm，此處采用 12mm。 （ 4）冷卻水道排列形式，由于手機后蓋成型面積較大，為使加工方便，采用并聯(lián)式直接循環(huán)式水道，冷卻管道中心距約為管徑的 3— 5倍。 （ 5）冷卻水道出、入口溫差要盡量小。 根據(jù)本次設計的塑件形狀及其所需冷卻溫度分布要求以及澆口位置等，設計出冷卻回路。冷卻通道之間也可采用內部鉆孔法溝通，用堵頭使之形成規(guī)定的冷卻回路。 冷卻回路的水孔數(shù)量盡可能多、孔徑盡可能大，一般的來說，冷卻水孔中心線與型腔的距離應為冷卻通道直徑的 1— 2 倍（通常為 12— 15mm），冷卻通道之間的中心距約為水孔直徑的 3— 5倍，通道一般在 8mm左右以上。 冷卻水孔至型腔表面的距離應盡可能相等當塑件壁厚均勻時，冷卻水孔與型腔壁厚不均勻時，應在厚壁處強化冷卻。 合理確定冷 卻水接頭位置，進出口水管接頭的位置應盡可能設在模具的同一側面。為了不影響操作，通常應設在注射機的背面，水管接頭多采用自動密封接頭。 綜合以上冷卻水孔的布置要點同時還要兼顧水道與其它件是否產生干涉，本次設計的冷卻水道采用直通式，不會與其他零件產生干涉，水道中插入銅管防止漏水。 UG的設計步驟： 8 頂出和導向機構的設計 頂出機構的設 計 頂出機構的分類 頂出機構按驅動形式分為：手動頂出、機動頂出、氣動頂出。按模具結構形式分為：一次頂出、二次頂出、螺紋頂出、特殊頂出 。 頂出機構的設計原則 頂出設計的設計原則： （ 1）頂出機構應設置在動模一側：因塑件一般均留在動模一側以便頂出。 （ 2）頂出時與塑件的接觸應為塑件內表面及其他不明顯的位置，以保證塑件外觀。 （ 3）頂出裝置均勻分布，頂出力作用在塑件承受力最大的部位。以防變形和損傷。 （ 4）頂出機構應平穩(wěn)順暢，靈活可靠，足夠的強度、耐磨性，平穩(wěn)順暢無卡滯，并且制造方便，易于維修。 頂出機構的基本形式 基本形式：常用斷面形狀有圓形、矩形、腰形、半圓形、弓形和盤形等。本設計選 用斜滑頂桿，因為它有兩方面作用既能做頂桿還能起內部側抽的作用，能保證配合精度及互換性，滑動阻力最好，不卡滯，應用很廣。斜滑頂桿的結構形式如圖 。本次設計主要采用下面的頂出形式，頂桿端部的端面要求拋光以符合塑件的粗糙度的要求。 圖 的形式 斜頂桿行程 =斜頂桿角度 tanθ (3176。 22176。 ） 頂出行程 本設計的斜頂桿角度為 15176。，行程為 7mm 最后得出：斜頂桿 行程 = tan15176。 7= 推件板頂出機構是由一塊與凹模按一定配合精度相配合的模板和推桿組成應用在比較有規(guī)則的薄壁塑件。 根據(jù)本次設計的需要從塑件的結構特點，以及表面粗糙度等多原因考慮，選擇推桿頂出機構作為本次設計的頂出機構，鑲嵌在模架的推桿固定板上，并利用小導柱對頂桿進行導向。 在 UG中的設計步驟： 導向機構的設計 導向機構對于塑料模具是必不可少的部件，它能夠保證注射模具準確的開合模，并在模具中起定位、導向和承受一定側壓力的作用，導向機構的 形式主要有導柱導向和精定位裝置。 導柱導向機構主要包括導柱和導套，其設計原則如下： （ 1）導柱應合理的均布于分型面的四周，其中心至模具外緣應有足夠的距離，以保證模具強度，防止模板變形。 （ 2）若模具凹凸模合模有方位要求，則應采用等直徑導柱不對稱或不等直徑對稱的布置方式。 （ 3）導柱和導套應有足夠的耐磨性。 （ 4）最好裝在定模上以便脫模（特殊情況如推板由導柱導向推出塑件時，裝在動模）。 （ 5）各導柱、導套、導向孔的軸線應保證平行以確保合模準確性。 （ 6）導柱導向：有導柱和導套組成， 導柱的導向部分的長度要應比型芯端面高出 8— 12mm，以避免出現(xiàn)導柱未導正方向而型芯先進入型腔與型腔發(fā)生碰撞而損壞。 （ 7）導柱前端要作成錐形或半圓形，以順利進入導向孔。 （ 8）導柱設在動模一側可以保護型芯不受損傷，設在定模一側可以讓塑件順利脫模卸出。此課題模具導向柱設在動模部分，以便于塑件順利脫模卸出。 （ 9）因為模具的形狀為方形，設置四個導柱在模具的四周均勻分布，保證動定模按照同一方向合模，不致在合模時將方位弄錯，導柱的布置通常有等直徑不對稱布置和不等直徑對稱布置。導柱固定部分、導套與模板之間的配合為過盈 配合，導柱和導套之間的配合為間隙配合。 （ 10）動模板和推桿之間也要設置導柱和導套。 （ 11）錐面定位機構的結構是型芯模塊環(huán)抱型腔模塊，不致于在分型面上形成間隙。 導柱與導套的配合具有導向作用、定位作用、承受一定的側向壓力。導柱的結構形式：注射模具常用導柱的結構形式有兩種：帶頭導柱和帶肩導柱。 導柱的結構形式也可以分為： （ 1）儲油槽導柱：用于小型模具，小型生產。 （ 2）有儲油槽導柱：用于大型模具，大批量生產。有儲油槽的導柱結構，此種導柱加工方便、制造容易，常用于中、小型模具和塑料制件生產批量不大的場合。 （ 3）短導柱：用于深型腔注射模具，并于凹凸模的斜面定位聯(lián)合使用，也用于大型塑料注射模以增加剛度。 （ 4）直通式導柱：用于小型模具單件生產。 （ 5）頂柱式導柱：為增加動模墊板剛度，簡化模具結構，兼作頂柱。用于塑件投影面積大的情況。 由于本設計是小型模具設計，但是是深型腔注射模具，所以采用帶頭短導柱，并且?guī)в袃τ筒邸? 導套可分為直導套和帶頭導套。帶頭導套軸固定容易，而直導套裝入模板后，應有防止被拔出的結構。本設計中導套選為帶頭的導套，并且?guī)в筒?。導套的形式如圖 所示。 圖 導柱和導套在模板上的布置 導柱和導套在模板上的布置一般遵循以下幾點： （ 1） 二導柱（用于小型模具）：合模無方位要求時：二導柱直徑相同對稱分布；有方位要求時：二導柱直徑不同或直徑相同不對稱分布。 （ 2）三導柱：用于中小型模具。 （ 3）四導柱：用于深腔大型模具，在圓模板上，在矩形模板上。 （ 4）八導柱：四短（增強導向剛性）四長，用語深腔、薄壁，要求壁厚均勻的模具。 根據(jù)以上要求本設計選擇了四導柱。具體布置參看裝配圖。 復位機構的設計 復位機構就是在模具閉合時頂出 系統(tǒng)的各個頂出元件恢復到原來設定的位置。如頂桿、頂管、頂塊等。但因其端部一般并不直接接觸到定模的分型面上，故模具閉合時并不能驅動它們復位，必須依靠特設的復位機構。 復位機構分為復位桿復位和彈簧復位。 復位桿復位 復位桿復位制造簡單，易安裝調節(jié)，動作穩(wěn)定可靠，應用廣泛。 復位桿的設計要點： （ 1）位置對稱，分布均勻，以保證復位過程中頂板的移動平衡。一般設四根，均布，同頂桿固定方式。 （ 2）復位桿對頂桿固定板兼起導向作用，故復位桿間距、跨度盡量大，直徑盡量大。 （ 3）為避免合模時與定模板發(fā)生干擾而合 模不嚴，安裝時復位趕應低于動模分型面。 （ 4）與動模的配合精度 H7/e6,配合長度盡量大些以保證復位移動的穩(wěn)定性。 （ 5）材料為 T10A，頭部淬火硬度 HRC 43～ 48。 彈簧復位和頂桿兼作復位 彈簧復位：用于結構簡單的小型模具。彈簧彈力應足以使頂出機構復位。但彈簧易失效，故應盡量選長些并及時更換。 頂桿兼作復位：用于頂桿間距、直徑較大并設置在塑件周邊的大型塑件的注射模具。 通過比較，本設計利用彈簧進行推桿的復位。 9 成型零件的設計 9． 1 凹模的設計 凹 模：結構形式有整體式、整體嵌入式、鑲拼式，由于手機外殼模具采用一模兩腔，塑件形狀不太復雜，因此可以采用整體嵌入式凹模，結構簡單，安裝方便。 9． 2 凸模的設計 凸模：分為主型芯和內側抽，由于凸模的加工比較簡單，結構牢固，并且手機外殼的內形簡單，采用整體嵌入式主型芯；采用八個斜滑頂桿來對手機內部進行側抽。 9． 3 成型零件工作尺寸計算 成型零件工作尺寸計算 （ 1）塑件的收縮率波動：塑件收縮率的波動所引起的誤差應小于塑件公差的 1/3。 （ 2）型腔、型芯的徑向尺寸以及塑件尺寸標注，凡孔都是按基孔制，公差下限為零，公差等于上偏差；凡軸都是按基軸制，公差上限為零，公差等于下偏差；中心距基本尺寸為雙向等值偏差。 在此設計當中，塑件的其他尺寸沒有精度要求 ,則模具型腔可直接按制品有關尺寸加工制作 .