【正文】 來一直依靠人的經(jīng)驗(yàn)和機(jī)械制圖來完成 ,隨著國民經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展以及計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的開發(fā) , 模具設(shè)計(jì)有了新的發(fā)展方向。 CAD 系統(tǒng)在模具設(shè)計(jì)中的廣泛應(yīng)用。從 20 世紀(jì) 90 年代開始發(fā)展的模具計(jì)算機(jī)輔助工程 分析 (CAE)技術(shù)現(xiàn)在也已有許多企業(yè)應(yīng)用 , 一些工業(yè)發(fā)達(dá)模具企業(yè)應(yīng)用 CAD 技術(shù)已從二維設(shè)計(jì)發(fā)展到三維設(shè)計(jì) , 而且三維設(shè)計(jì)已達(dá)70%以上 , 它對縮短模具制造周期及提高模具質(zhì)量有顯著的作用。 現(xiàn)階段我國塑料成型技術(shù)的發(fā)展應(yīng)從以下幾個發(fā)面來進(jìn)行：（ 1）隨著模具 CAD/CAM/CAE 技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用日趨成熟以及一體化程度的提高和智能化的發(fā)展應(yīng)加大其在模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用 ； （ 2） 應(yīng)該加快并進(jìn)一步地開發(fā)研制先進(jìn)的快速原型制造設(shè)備，并且進(jìn)行大力的推廣。采用這種技術(shù)不但可以縮短生產(chǎn)周期，更重要的是可以提高模具設(shè)計(jì)質(zhì)量、提高企業(yè)快速應(yīng)變市場的能力；（ 4）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和采用先進(jìn)的熱處理和表面處理技術(shù)；（ 5）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；（ 6）加快模具的復(fù)雜化、精密化與大型化的制造與設(shè)計(jì)；（ 7） 采用信息技術(shù)帶動和提升模具工業(yè)的制造技術(shù)水平，推動模具工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步即使模具工業(yè)信息化； 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 課題研究的目的與意義 本課題的目的是設(shè)計(jì)一套液晶顯示器支撐架的注塑模具，要求結(jié)構(gòu)合理， 能夠 保證產(chǎn)品的 尺寸精度和表面質(zhì)量。 電腦作為現(xiàn)在人們 工作和娛樂的重要工具越來越普及，因此對于其相關(guān)配件的要求也越來越高。這就對支撐架殼體的模具制造精度和 成型參數(shù)提出了更為苛刻的要求。通過對分析結(jié)果的解讀，可以預(yù)測到已有方案中的不足之處，并在此基礎(chǔ)上對模具的設(shè)計(jì)參數(shù)和工藝參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)。 最后通過對本制件的的模具設(shè)計(jì)以及 Moldflow 的分析綜合運(yùn)用大學(xué)四年所學(xué)知識， 進(jìn)一步鞏固注塑模具的基礎(chǔ)知識，提高注塑模具的設(shè)計(jì)能力，進(jìn)一步加深對塑料模具的了解，掌握相關(guān)軟件的使用，為將來走上工作崗位打下一定的基礎(chǔ)。零件的二維圖和三維圖 分別如圖 與圖 所示： 圖 塑件二維圖 圖 塑件三維圖 從 塑 件尺寸看 ， 該塑件的的尺寸不是很大， 但 要求精度較高，因此 控制塑件成型后的變形量是該塑件的首要解決的問題。從產(chǎn)品外觀的要求考慮，由于此塑件是產(chǎn)品的外觀件，因此必須嚴(yán)格控制塑件成型過程中產(chǎn)生的位置與數(shù)量，并將此作為選擇澆山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 口位置與形式的重要參考因素。 總體來說， 液晶顯示器支撐架后 蓋 殼體模具的設(shè)計(jì)屬于電子產(chǎn)品中精度要求、外觀及強(qiáng)度要求都較高的 中 小型薄壁注塑件，產(chǎn)品平均壁厚在 2mm左右。 產(chǎn)品材料特 性分析 本塑件材料采用的是 ABS 成型，密度為 至 g/cm3。 ABS 樹脂具有較高的沖擊韌性和力學(xué)強(qiáng)度，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性及電性能良好，而且 有易成型和機(jī)加工的特點(diǎn)。其拉伸彈性模量為 1800— 2900Mpa，彎曲強(qiáng)度為： 99— 134Mpa；與鋼的摩擦系數(shù)為 。 表 高抗沖型 ABS 主要性能指標(biāo) 相對密度 g/cm3 ~ 線膨脹系數(shù) （ 105K1） ~ 成型收縮率 /% ~ 抗拉屈服強(qiáng)度 MPa 35~44 吸水率 /% ~ 洛氏硬度 HRC R65~109 收縮率 /% ~ 熱變形溫度（ ） /℃ 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 注射機(jī)型號的確定 模具設(shè)計(jì)時，設(shè)計(jì)者必須根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、塑件的技術(shù)要求確定模具結(jié)構(gòu)，模具的結(jié)構(gòu)與注射機(jī)之間有這必然的聯(lián)系，模具定位圈尺寸、模板的外圍尺寸、注射量的大小、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)置及鎖模力的大小等必然參照注塑機(jī)的類型及相關(guān)尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，否則模具就無法與注射機(jī)匹配，注射過程就無法進(jìn)行。取其密度為 ，那么質(zhì)量 M=。由此，可得注射機(jī)所需體積最小為 利用鎖模力確定注射機(jī) ： 塑料制件在分型面上的 投影面積為 A1=6276mm2。該注塑機(jī)的主要參數(shù)如下表 ： 表 注塑機(jī)額定技術(shù)參數(shù) 注射裝置 額定注射量 /cm3 250 螺桿直徑 /mm 50 注射壓力 /MP 130 注射行程 /mm 160 最大成形面積 / mm2 500 噴嘴孔直徑 /mm 4 噴嘴球半徑 /mm 18 合模裝置 鎖模力 /KN 1800 拉桿空間 /mm 448? 370 動定模固定板尺寸 /mm 598? 520 最大開模行程 /mm 350 模具最大 厚度 /mm 350 模具最小厚度 /mm 200 其他 鎖模形式 液壓 模具 定位圈直徑 /mm 125 頂出形式 中心設(shè)有頂出，機(jī)械頂出 澆口襯套與定位圈尺寸確定 澆口襯套與 定 模板 配合采用 H7/m6 的過渡配合。定位圈外徑比注塑機(jī)定模板上的定位孔小 以下。 ，小端直徑 d=4mm， D=5mm， 小端的前面是球面，其深度為 4mm。定位圈的直徑為 125mm。 按注射機(jī)的 最大注射量校核型腔數(shù)量 ： 其中 ： M1—澆注系統(tǒng)的質(zhì)量， g M—單個塑件的質(zhì)量， g G—注射機(jī)允許的最大注射量， g 通過上面可知單個塑件的質(zhì)量是 ，澆注系統(tǒng)的質(zhì)量是 ，注射機(jī)的最大注射量是 250g，故可得 n≤，所以我們可以取型腔的數(shù)目為n=4。 V 實(shí) = V 公 =250cm3 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 V 實(shí) / V 公 =可見滿足注射要求。該推力應(yīng)小于注射機(jī)的鎖模力 T 合 ，否則在注射成型時會因鎖模不緊而發(fā)生溢邊跑料現(xiàn)象。 模具高度尺寸校核 模架 采用 標(biāo)準(zhǔn)模架， 要 符合要求。兩模板之間應(yīng)有分模間隙，即在裝配、調(diào)試、維修過程中，可以方便地分開兩塊模板。通過 2 個 M12的內(nèi)六角限位螺釘與定模固定板連接；定位圈通過 4 個 M8 的內(nèi)六角圓柱螺釘與其連接。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 （ 3） 動模板（ 420mm 360mm、厚 Hd3=40mm） 模具的型芯設(shè)計(jì)在此板上，合 模后，與定 模板上組成了一個能充填塑料熔體的模具型腔 。 材料為 45 鋼。該套模具的 型芯固定在支承板上，并起到了動模固定板的作用，所以用 45 鋼。 （ 5） 墊塊（ 40mm 360mm、厚 Hd4=80mm） （ 6） 動模座板（ 480mm 400mm、厚 Hd1=30mm） 材料為 50 鋼， 硬度為 4245HRC。 其上裝有完成側(cè)抽芯所需的彈簧恢復(fù)裝置。 （ 9）模 具厚度校核 模具厚度 H 應(yīng)滿足 min maxH H H?? 由注塑機(jī)參數(shù)得 maxH =350mm H=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7=30+30+40+60+80+30+30=300mm 符合要求。 型腔確定及分型面的選擇 型腔數(shù)目的確定 與多型腔模具相比較，單型腔模具塑件制件的形狀和尺寸一致性好，成型的工藝條件容易控制，模具結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，模具制造成本低，制造周期短。實(shí)踐證明，每增加一個型腔，塑件的尺寸精度約降低 4%.成型高精度塑件時，型腔不宜過多，通常不超過四腔，因?yàn)槎嘈颓浑y以使型腔的成型條件一致。同時， 考慮到塑件體積 較 不大 ，生產(chǎn)批量較大，因此應(yīng)首先選用一模四腔的生產(chǎn)方式。型腔的布置應(yīng)使每個型腔都能通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等的分得所需足夠壓力，以保證塑料熔體能同時均勻地充滿每一個型腔，從而使每一個型腔中的塑件內(nèi)在質(zhì)量均勻穩(wěn)定。選擇分型面時，應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)基本原則：分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處 ； 分型面的選擇應(yīng)山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 有利于塑件順利脫模 ； 分型面的選擇應(yīng)保證塑件的尺寸精度和表面質(zhì)量 ；分型面的選擇應(yīng)有利于模具的加工 ； 分型面的選擇應(yīng)有利于排氣。普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成。因此對澆注系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時，一般遵循如下原則： ； ； ； ； 程充滿型腔； ； 主流道的設(shè)計(jì) 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注塑機(jī)噴嘴與模具接觸處開始到分流道位置的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。主流道通常設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)在模具的澆口套中。 ～ 6176。由于小端的前面是球面，其深度 為 3～ 5mm，注塑機(jī)噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大 1～ 2mm。澆口套一般采用碳素工具鋼制造，熱處理淬火硬度 53～ 57HRC。通常將主流道襯套在淬火后嵌入模具中，這樣在損壞后便于更換和修復(fù)。通常主流道長度由模板厚度決定 ， 在這 我們?nèi)?L=70mm。分流道的主要作用是改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個型腔。 由于梯形截面分流道加工容易，且熱量損失與壓力損失均不大，因此采用梯形截面分流道，其形狀如圖 所示。 m L? 23hb? 式中 b—— 梯形大底邊寬度， mm。式的適用范圍為塑件壁厚在 以下、塑件質(zhì)量小于 200g，且計(jì)算 結(jié)果 b 應(yīng)在 ~范圍內(nèi)才合理。 塑件質(zhì)量 M 件 = 分流道的長度為 L=100mm 則 m L? = 所以取 b=4mm， α=6176。 澆口的設(shè)計(jì) 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 澆口是連接分流道與型腔的熔體通道。 選擇澆口位置時，需要根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)與工藝特征和成型的質(zhì)量要求，并分析塑料原材料的工藝特性與塑 料熔體在模內(nèi)的流動狀態(tài)、成型的工藝條件，綜合進(jìn)行考慮。 從產(chǎn)品外觀要求考慮，由于 支撐架 的 表面 要求精美無任何澆注痕跡 和熔接痕 。因此需要結(jié)合澆口位置的選擇，對澆口的形式進(jìn)行選取。分析 的結(jié)果如圖 所示： 圖 從最佳澆口的分析結(jié)果可以看出 ，我們選擇側(cè)澆口即可以實(shí)現(xiàn)上述要求。通過分析結(jié)果，我們可以更加直觀的觀察到產(chǎn)品可能產(chǎn)生氣穴和熔接痕的位置，從而為澆口形式的選擇提供更為充分的參考。而從模具生產(chǎn)成本方面考慮側(cè)澆口要優(yōu)于 點(diǎn) 澆口 。 冷料穴的設(shè)計(jì) 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)之一。主流道末端的冷料穴除了上述作用外，還便于在該處設(shè)置主流道拉料桿，注射結(jié)束模具分型時，在拉料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套被拉出，最后推出機(jī)構(gòu)開始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。本此設(shè)計(jì)才用的是無拉料桿形式的球頭冷料穴。 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 成型塑件內(nèi)表面的零件稱凸模或型芯，主要有主型芯、小型芯、螺紋型芯和螺紋形環(huán)。 （ 1）整體式結(jié)構(gòu) 其結(jié)構(gòu)牢固，但不便加工，消耗的模具鋼多，主要用于工藝試驗(yàn)或小型模具上形狀簡單的型芯。 本次設(shè)計(jì)中，由于塑件的尺寸較大，成型模板的尺寸較大，因此考慮加工的難以程度和材料的價值利用率等因素，型芯采 用鑲嵌式結(jié)構(gòu)如圖 所示 ： 圖 型芯 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模亦稱型腔，是成型塑件外表面的主要零件，按結(jié)構(gòu)不同可分為整體式和組合式兩種結(jié)構(gòu)形式。其特點(diǎn)是牢固，不易變形，不會使塑件產(chǎn) 生拼接線痕跡。 （ 2）組合式凹模 它是指型腔是有兩個以上的零部件組合而成的，按結(jié)合方式不同，可分為整體嵌入式、局部鑲嵌式、底部鑲拼式、側(cè)壁鑲拼式和四壁拼合式。 由此可見，塑件尺寸誤差是積累誤差。設(shè)計(jì)塑件時，其尺寸精度的選擇不僅要考慮塑件的使用和裝配要求，而且要考慮塑件在成型過程中可能發(fā)生的誤差，使塑件規(guī)定的公差值δ大于或等于以上各項(xiàng)因素引起的積累誤差δ。 （ 1） 型腔和型芯徑向尺寸的計(jì)算 型腔的徑向尺寸： 0 0( ) [ (1 ) ]zZm c p sL S L x????? ? ? ? 型芯徑向尺寸： 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 式中 Scp—塑料平均收縮率； ? —塑件外表面徑向基本尺寸的公差； δ z—模具制造公差； lm—型 芯 徑向基本尺寸； Lm—型腔徑向基本尺寸； Ls—塑件外表面的徑向基 本尺寸 ； ls—塑件 內(nèi) 表面的徑向基本尺寸 x—修正系數(shù)，一般為 ~ ，塑件尺寸較大，精度級別較低時取 ，塑件較小，精度級別較高時一般取 ； 由于塑件精度較高，取 x= , δ z= ? ,增強(qiáng)聚丙烯的收縮率為s=%~%，平均收縮為 scp=%。 結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計(jì) 模架的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中采用的是側(cè)澆口，因此采用一個分型面的注射模架（另外加側(cè)分型），如圖 所示： 圖 模具裝備圖 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動、定?；蛟谏?、下合模時，正確地定位和導(dǎo)向的零件。 （ 1） 導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 長度：導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長度應(yīng)比凸模端面的高度高出 8—12mm，以免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔的情況。由于半球形加工困難，所以導(dǎo)往前瑞形式以錐臺形為多。導(dǎo)柱固定部分的表面粗糙度為 Ra= m，導(dǎo)向部分的表面租糙度為： Ra=~ m。為確保合模時只能按一個方向合模，導(dǎo)柱的布置可采用等直徑導(dǎo)柱不對稱布置或不等