【正文】 ，國民經(jīng)濟基礎(chǔ)工業(yè)之一的模具工業(yè)將直面競爭的第一線[1]。模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，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)”。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。 改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。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)。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(shè)計制造周期等方面也做出了貢獻。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。（1）注重開發(fā)大型，精密，復(fù)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。因此，模具標準件的應(yīng)用必將日漸廣泛。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設(shè)計制造水平。此次畢業(yè)設(shè)計的課題為《LCD盒上下蓋塑料模具設(shè)計》。在本次設(shè)計中綜合運用了塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計，塑料成型工藝，塑料模具設(shè)計與制造，模具制造工藝等相關(guān)知識，涉及計算機輔助設(shè)計軟件PRO/E，Plastic Advisor，AutoCAD的實際應(yīng)用，與本專業(yè)的學(xué)習(xí)密切相關(guān)，充分體現(xiàn)了理論知識在實踐中的應(yīng)用。分析解決這些問題，順利完成模具的設(shè)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。設(shè)計中應(yīng)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。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。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(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。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。此外，ABS的熱穩(wěn)定性差，熱變形溫度為93oC，脆化溫度為－27 oC，使用的溫度范圍為－40～100 oC，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(dǎo)致制件變硬變脆。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(dǎo)管、加熱器等，還有的用ABS夾層板制作小轎車車身等。根據(jù)本產(chǎn)品的用途和工作環(huán)境，本設(shè)計選用通用級料ABS塑料。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。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。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。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。10） 雖然ABS的成型收縮率較小，但它易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，因此塑件一般要進行熱處理，可將塑件置于70 oC的熱空氣中處理2～4h。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。噴嘴溫度較料筒溫度前部溫度低20～30 oC 。模具的高低對塑件質(zhì)量影響甚大，在成型加工時應(yīng)將模溫控制在允許的范圍內(nèi)，一般模溫控制在50～70 oC 。注射壓力的大小主要取決于塑件的結(jié)構(gòu)及壁厚。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。生產(chǎn)批量中等，結(jié)構(gòu)形狀并不太過復(fù)雜，成型工藝較好，可以注射成型 。將模型導(dǎo)入Pro/E后，啟動塑性顧問，進入塑性分析。選擇ABS料，分析結(jié)果如圖2－3： 圖2－3最佳澆口位置澆口位置分析結(jié)果較滿意，便于模具的設(shè)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(shè)置（本設(shè)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）。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(shè)計說明書“模具設(shè)計”小節(jié)和所附零件圖）。 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235176。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。C左右，這屬于ABS材料正常加工溫度范圍200176。C之內(nèi)。 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。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。C左右，符合要求。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(shè)置符合成型要求?？赏ㄟ^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。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：= 質(zhì)量：= g/ cm3=；下蓋部分體積：= 質(zhì)量：= g/ cm3=33g；由于澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計之前不能確定準確的數(shù)值，~1倍來估算。A 有 F≥35106 N=根據(jù)以上估算，初步確定選用XS—ZY—250型號注塑機表3－1 XS—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頂桿中心距（mm）2模板行程（mm）500280定位孔直徑（mm）125拉桿空間（mm）448370第四章 模具設(shè)計 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)。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。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。由于零件澆口采用側(cè)面進澆方式，一般將模架設(shè)計為二板式注塑模，便于澆口凝料脫模。設(shè)計頂桿時，頂出力作用點應(yīng)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。因此在設(shè)計的時候應(yīng)該注意塑件的布局。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。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(shè)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。圖4－1 型腔排列方式確定分型面需要考慮的因素比較復(fù)雜，受塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)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(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。對成型面積的影響。對側(cè)向抽芯的影響。綜合考慮以后各個因素，選用的分型面如圖4－2所示：圖4－2分型面 澆注系統(tǒng)的設(shè)計（1）主流道的設(shè)計：1）流道的結(jié)構(gòu)設(shè)計主流道做成圓錐形，其錐度取可1176。ABS料的流動性一般，取2176。主流道及澆口套的設(shè)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+（~1）mm=澆口套的球半徑為：R=R+（1~2）mm=20mm2）澆口套的設(shè)計：主流道小端入口處與注射機噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模具主流道部分常設(shè)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。分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)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(shè)計應(yīng)盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。表41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 810 510 510 810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 1）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(shè)置在分型面上，分流道截面形狀采用半圓形截面。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。實際加工時，用銑床銑出流道后，拋光到要求的表面粗糙度。一般在塑件形狀及模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，應(yīng)將從主流道到各個型腔的分流道設(shè)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。澆口的主要作用是：① 型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結(jié)，防止其倒流；② 易于切除澆口凝料；③ 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。此外，在選擇澆口位置和形式時，還應(yīng)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。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。端面進料的搭接式側(cè)澆口，搭接部分的長度LL1=(~)mm+b/2，澆口長度L可適當加長，取L＝~。本設(shè)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。（4）冷料穴的設(shè)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。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。主流道的冷料穴的孔設(shè)計成倒錐形，便于將主流道凝料拉出，在冷料穴下端設(shè)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。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。（1）型腔和型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮到塑件的精度要求，材料采用40Cr合金模具鋼。本設(shè)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。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(yīng)與之相適應(yīng)。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。1）推出機構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動模一側(cè)。正因如此，在分型面設(shè)計時應(yīng)盡量注意，開模后使塑件能留在動模一側(cè)。為了保證塑件在推出過程中不變形、不損壞，設(shè)計時應(yīng)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。 從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。推出機構(gòu)應(yīng)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。推出塑件的位置應(yīng)盡量設(shè)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。設(shè)計推出機構(gòu)時，還必須考慮合模時機構(gòu)的正確復(fù)位，并保證不與其他模具零件相干涉。它是設(shè)計推出機構(gòu)的主要依據(jù)之一。所以計算脫模力時，總是計算初始脫模力。根據(jù)這些因素來精確計算脫模力是相當困難的，設(shè)計推出機構(gòu)時應(yīng)全面分析，找出主要影響因素進行粗略計算。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