目錄摘要…………1ABSTRACT……………………20引言………………………31研究背景…………………41．1國(guó)內(nèi)外模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀……………41．1．1國(guó)內(nèi)模具行業(yè)發(fā)展存在問(wèn)題………41．1．2未來(lái)模具行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)……………61．2模具材料的選擇………61．3模具的精度和壽命……………………81．4模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………91．5CAD/CAE/CAM技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用…101．5.1設(shè)計(jì)以及仿真軟件的應(yīng)用………111．5.2UG的注塑模設(shè)計(jì)………………111．5.3Moldflow的仿真………………132注射材料的選取及其注射參數(shù)………142.1常用注塑材料及其選取…………142.2材料的特征……………………142.2.1材料的物理特性……………152.2.2材料的成型特性……………152.3材料的注射參數(shù)………………163塑件制品分析………173.1塑件的設(shè)計(jì)…………173.2塑件的結(jié)構(gòu)及其工藝性分析………193.2.1塑件形狀…………193.2.2塑件壁厚………193.2.3塑件的表面質(zhì)量要求……………213.2.4塑件的尺寸精度要求……………213.2.5塑件在模具中的脫模斜度………223.2.6塑件中的加強(qiáng)筋………………233.2.7塑件中的孔………233.3塑件的體積、質(zhì)量等參數(shù)……………234注射劑的選擇及校核…………………244.1注射機(jī)的概述………244.2注射機(jī)的選取………254.2.1注射量的計(jì)算……………………254.2.2選擇注射機(jī)……………………254.3注射機(jī)的校核……………………264.3.1注射量的校核…………………264.3.2鎖模力的校核…………………264.3.3注射壓力的校核………………274.4模具安裝尺寸的校核……………284.4.1模具長(zhǎng)寬尺寸校核………………284.4.2模具閉合高度校核………………294.4.3開(kāi)模行程校核……………………295澆注系統(tǒng)……………305.1塑料之間在模具中的位置………305.1.1型腔數(shù)量及排列方式…………305.1.2分型面的設(shè)計(jì)……………………305.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)……………………315.2.1主流道的設(shè)計(jì)……………………325.2.2分流道的設(shè)計(jì)……………………325.2.3澆口的設(shè)計(jì)………355.2.4冷料穴的設(shè)計(jì)……………………375.2.5排氣系統(tǒng)…………386成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算……………396.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………396.1.1凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………406.1.2凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………406.2成型零件相關(guān)計(jì)算…………………426.2.1成型件收縮率的影響……………426.2.2模具成型零件的制造誤差………436.2.3模具成型零件的磨損……………436.2.4模具安裝配合的誤差……………446.3模架的選取…………457脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)………467.1推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)……………………477.2推桿位置的設(shè)置……………………477.3推桿的直徑…………477.4推桿的形狀及固定形式……………487.5推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向及復(fù)位……………498合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)…………509溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)…………509.1溫度調(diào)節(jié)誒系統(tǒng)介紹………………509.2冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與常見(jiàn)結(jié)構(gòu)…………………509.3冷卻系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的確定………………5110結(jié)論…………………52參考文獻(xiàn)…………………54致謝………………………55譯文………………………56原文說(shuō)明…………………67原文摘要注塑模具是一種生產(chǎn)塑膠制品的工具,也是賦予塑膠制品完整結(jié)構(gòu)和精確尺寸的工具。模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍，因此模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志[1]。在我國(guó)，塑料工業(yè)隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)整體穩(wěn)定健康發(fā)展實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，連續(xù)十年經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)大幅遞增，總產(chǎn)值居輕工行業(yè)第三位，出口居第五位，已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一[2]。而注塑模的設(shè)計(jì)就是模具生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，設(shè)計(jì)的好壞在最終影響了模具的生產(chǎn)效果。隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，模具設(shè)計(jì)也變得更加智能化、自動(dòng)化。關(guān)鍵字：注塑模，模具發(fā)展，CAD/CAM，ug，MoldflowInjectionMoldDesignofMouseShellUpperCoverABSTRACTInjectionmoldisatoolfortheproductionofplasticproducts,plasticproductsalsogivetheexactdimensionsofthecompletestructureandtools.Moldproductionvalueofthefinalproductisoftenseveraltimesthevalueofthemolditself,ahundredtimes,sothemoldindustryisthebasicindustry,moldproductiontechnologylevelofthenationaleconomy,hasbecomeameasureofthelevelofacountry'smanufacturingimportantsymbol.InChina,theplasticsindustryasawhole,stableandhealthydevelopmentofthenationaleconomytoachieveleapfrogdevelopment,fordecadesofeconomicindicatorsshowingsignificantincrease,rankingthirdinthetotaloutputvalueoflightindustryexportsranksfifthinthesustainabledevelopmentofthenationaleconomyhasbecomeoneoftheimportantpillarindustries.Oneinjectionmolddesignandmoldproductionisakeyaspectofthedesignisgoodorbadeffectontheultimateimpactoftheproductionofthemold.WiththedevelopmentofCAD/CAMtechnology,molddesignhasbecomemoreintelligent,automated.Keywords:Injectionmolding,development,CAD/CAM,Moldflow鼠標(biāo)外殼上蓋注塑模設(shè)計(jì)0.引言塑料模具是成型塑料制品的工藝裝備或工具。模具是由塑料、橡膠、金屬、粉末、玻璃、等模具材料經(jīng)加工設(shè)備加工而成的基礎(chǔ)工藝裝備，屬于生產(chǎn)過(guò)程中的中間產(chǎn)品，用于最終產(chǎn)品的生產(chǎn)。模具加工是材料成型的重要方式之一，與機(jī)械加工相比，具有工序少、材料利用率高、能耗低、易生產(chǎn)、效益高等優(yōu)點(diǎn)，因而在汽車、能源、機(jī)械、電子、信息、航空航天工業(yè)和日常生活用品的生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。根據(jù)成型方法的不同，則可分為注射模、沖壓模、壓鑄模、鍛壓模[3]。根據(jù)加工精度不同，最終可將模具統(tǒng)分為普通精度模具和精密模具兩大類。由于塑料產(chǎn)品在人們生產(chǎn)生活中的廣泛運(yùn)用，塑料模具也成為模具產(chǎn)品中最常見(jiàn)的一種，使用的成型方法眾多，包括注塑成型、壓塑成型、吹塑成型等多種方法[4]。其中，公司使用的產(chǎn)品成型方式是注塑成型。注塑成型是指將模具裝夾在注塑機(jī)上后，將熔融塑料注進(jìn)成型模腔內(nèi)，當(dāng)塑料在腔內(nèi)冷卻定型后，將上下模分開(kāi)，通過(guò)頂出體系將成品從模腔頂出離開(kāi)模具的生產(chǎn)過(guò)程。成品頂出后，模具再閉合進(jìn)行下一次注塑，整個(gè)注塑進(jìn)程循環(huán)進(jìn)行。注塑成型方法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料，是塑料產(chǎn)品成型采用的最普遍的方法。1研究背景1國(guó)內(nèi)外模具發(fā)展現(xiàn)狀在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中60%～80%的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)部件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和代消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益擴(kuò)大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。目前，全世界模具年產(chǎn)值約為600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)。我國(guó)的模具工業(yè)的發(fā)展，也日益受到人們的關(guān)注和重視。近幾年，我國(guó)模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長(zhǎng)速度發(fā)展[5]。國(guó)內(nèi)模具行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模情況我國(guó)模具行業(yè)盡管起步較早，但初期一直作為下游生產(chǎn)企業(yè)的附屬企業(yè)，模具商品流通率較低，限制了模具企業(yè)的發(fā)展。直至1987年[6],模具才作為產(chǎn)品被列入機(jī)電產(chǎn)品目錄。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展,中國(guó)的模具工業(yè)已有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。目前，我國(guó)模具行業(yè)的最大市場(chǎng)是汽車行業(yè)、電子信息行業(yè)、家電和辦公設(shè)備、機(jī)械和建材行業(yè)。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人民收入水平的提高，對(duì)汽車、電子消費(fèi)產(chǎn)品、家電等的需求不斷增加，使得這些行業(yè)近年來(lái)進(jìn)入一個(gè)高速發(fā)展的階段，成為我國(guó)模具行業(yè)迅速發(fā)展的一個(gè)重要原因。近年來(lái)我國(guó)模具行業(yè)產(chǎn)值增長(zhǎng)迅速，增長(zhǎng)率遠(yuǎn)高于世界模具行業(yè)整體速度。1.1.1國(guó)內(nèi)模具行業(yè)發(fā)展存在的問(wèn)題近年來(lái)，隨著國(guó)際交往的日益增多和外資在中國(guó)模具行業(yè)的投入日漸增加，中國(guó)模具已經(jīng)與世界模具密不可分，中國(guó)模具在世界模具中的地位和影響越來(lái)越重要[7]。我國(guó)模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整取得不小成績(jī)，無(wú)論是企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)，都在向著合理化的方向發(fā)展。為更新和提高裝備水平，模具企業(yè)每年都需進(jìn)口幾十億元的設(shè)備。在創(chuàng)新開(kāi)發(fā)方面的投入仍顯不足，模具行業(yè)內(nèi)綜合開(kāi)發(fā)能力的提升已嚴(yán)重滯后于生產(chǎn)能力的提高，主要問(wèn)題體現(xiàn)在十個(gè)方面[8]：（1）各層次的模具技術(shù)人才資源不足，尤其是高級(jí)模具鉗工、CNC數(shù)控機(jī)床操作工、高級(jí)模具設(shè)計(jì)人員等，需求缺口較大（2）模具標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，模具及其零部件的商品率偏低。（3）模具制造的專業(yè)化程度和集中度有待進(jìn)一步提高。（4）模具修理機(jī)制不健全，因修模拖期影響生產(chǎn)的事時(shí)有發(fā)生。（5）模具壽命偏低，使模具費(fèi)占產(chǎn)品成本比率過(guò)高且長(zhǎng)期居高不下。（6）模具及其零部件市場(chǎng)價(jià)偏低，模具修理費(fèi)用更低，而且沒(méi)有市場(chǎng)指導(dǎo)價(jià)，完全靠購(gòu)銷雙方“議價(jià)”，地區(qū)與廠際之間價(jià)差懸殊。（7）模具新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料推廣應(yīng)用緩慢，特別是國(guó)內(nèi)自行開(kāi)發(fā)的模具新材料大多至今未能推廣應(yīng)用。（8）設(shè)備老化嚴(yán)重，超期服役的情況普遍。（9）各類模具的標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)指導(dǎo)性文件不齊全，特別是與國(guó)際市場(chǎng)接軌的各類模具國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)缺口大。（10）模具鋼的精煉和模具鍛坯的鍛造技術(shù)推廣應(yīng)用問(wèn)題，至今未能解決。1.1.2未來(lái)模具行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)（1）模具市場(chǎng)全球化，模具生產(chǎn)周期進(jìn)一步縮短（2）模具CAD/CAM向集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展（3）模具技術(shù)向高速加工、硬銑削和復(fù)合加工方向發(fā)展（4）模具產(chǎn)品將向大型、精密、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展（5）模具種類向熱流道、氣輔模具及適應(yīng)高壓注塑成型工藝方向發(fā)展（6）快速經(jīng)濟(jì)模具前景十分廣闊（7）優(yōu)質(zhì)模具材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)受到重視（8）汽車、IT電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展影響模具市場(chǎng)景氣（9）模具產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)還需進(jìn)一步調(diào)整1.2模具材料的選擇隨著塑料制品在工業(yè)及日常生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，塑料模具工業(yè)對(duì)模具鋼的需求也越來(lái)越大。在塑料成型加工中,模具的質(zhì)量對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的保證作用是不言而喻的。塑料模具已向精密化、大型化和多腔化的方向發(fā)展,對(duì)塑料模具鋼的性能的要求越來(lái)越高,塑模鋼的性能應(yīng)根據(jù)塑料種類、生產(chǎn)批量、尺寸精度和表面質(zhì)量的要求而定。塑料模具的零部件分為兩大類:一類為結(jié)構(gòu)件,包括澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向件、頂模板、頂出機(jī)構(gòu)、支承件等;另一類為成型件:包括型腔、型芯、嵌鑲件等。其中第一類零件可按機(jī)械零件的要求進(jìn)行強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),材料一般選用中低碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金鋼和碳工鋼。而成型件由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜,要求工件的尺寸精度高,表面粗糙度值低,接縫密合性好,對(duì)模具材料的力學(xué)性能、耐磨性及加工工藝都提出了專業(yè)要求。圖1.1是根據(jù)塑料品種選用模具鋼的歸納表[9]。圖1.1按塑料品種選用模具鋼圖1.2常見(jiàn)塑料注塑壓力表（MPa）[10]圖1.3常用塑料注射時(shí)型腔的平均壓力（MPa）[10]1.3模具的精度和壽命模具精度包括加工上獲得的零件精度和生產(chǎn)時(shí)保證產(chǎn)品精度的質(zhì)量意識(shí)，但通常所講的模具精度，主要是指模具工作零件的精度。模具精度的內(nèi)容包括四個(gè)方面:尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面精度。由于模具在工作時(shí)分上模、下模兩部分，故在四種精度中以上、下模間相互位置精度最為重要。模具精度是為制品精度服務(wù)的,高精度的制品必須由更高精度的模具來(lái)保證,模具精度一般須高于制件精度2級(jí)或者2級(jí)以上。模具壽命指在保證制件品質(zhì)的前提下，所能成形出的制件數(shù)。它包括反復(fù)刃磨和更換易損件，直至模具的主要部分更換所成形的合格制件總數(shù)。模具壽命與模具類形和結(jié)構(gòu)有關(guān)，它是一定時(shí)期內(nèi)模具材料性能、模具設(shè)計(jì)與制造水平。模具熱處理水平以及使用及維護(hù)水平的綜合反映。模具壽命的高低在一定程度上反映一個(gè)地區(qū)、一個(gè)國(guó)家的冶金工業(yè)、機(jī)械制造工業(yè)水平。而影響模具壽命的因素也有很多，包括模具結(jié)構(gòu)的影響、模具工作條件的影響、模具材料性能的影響以及模具制造過(guò)程的影響等[11]。1.4模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常規(guī)型注射模是指成型熱塑料最常用的注射模，它是最基本的一種注射模，其他型注射模都是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)或補(bǔ)充而發(fā)展起來(lái)的。常規(guī)型注射模裝于通用型注射機(jī)上來(lái)使用。注射模的結(jié)構(gòu)是由塑件的復(fù)雜程度和注射機(jī)的形式等因素決定的。凡是注射模均可分為動(dòng)模和定模兩大部分。注射時(shí)動(dòng)模和定模閉合構(gòu)成型腔和澆注系統(tǒng)，開(kāi)模時(shí)動(dòng)模和定模分離，取出塑件。定模安裝在注射機(jī)固定模板上，而動(dòng)模則安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上。通常的注射模有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：?jiǎn)畏中兔孀⑸淠＃ɑ蚍Q二板式注射模）;雙分型面注射模（或稱：三板式注射模，點(diǎn)澆口注射模）；帶有活動(dòng)鑲塊的注射模；帶側(cè)向分型面抽芯的注射模；自動(dòng)卸螺紋的注射模；定模設(shè)頂出裝置的注射模[12]。模具的結(jié)構(gòu)雖然由于塑料品種和性能、塑料制品的形狀和結(jié)構(gòu)以及注射機(jī)的類型等不同而可能千變?nèi)f化，但是基本結(jié)構(gòu)是一致的。模具主要由澆注系統(tǒng)、調(diào)溫系統(tǒng)、成型零件和結(jié)構(gòu)零件組成。其中澆注系統(tǒng)和成型零件是與塑料直接接觸部分，并隨塑料和制品而變化，是塑模中最復(fù)雜，變化最大，要求加工光潔度和精度最高的部分。澆注系統(tǒng)是指塑料從射嘴進(jìn)入型腔前的流道部分，包括主流道、冷料穴、分流道和澆口等。成型零件是指構(gòu)成制品形狀的各種零件，包括動(dòng)模、定模和型腔、型芯、成型桿以及排氣口等。因此模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也就包括：分型面的確定型腔數(shù)的確定、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、嵌件的安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、澆注，排氣，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等。圖1.4單分型面注射模結(jié)構(gòu)[13]1.5CAD/CAE/CAM技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用注塑模具設(shè)計(jì)是典型的設(shè)計(jì)分析一體化過(guò)程[14]。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ComputerAidedDesign,CAD）計(jì)算機(jī)輔助求解（ComputerAidedEngineering,CAE）以及計(jì)算機(jī)輔助制造（Computer-aidedmanufacturing，CAM）的技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到模具的開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中。CAD/CAE/CAM技術(shù)以計(jì)算機(jī)及周邊設(shè)備和系統(tǒng)軟件為基礎(chǔ)，它包括二維繪圖設(shè)計(jì)、三維幾何造型設(shè)計(jì)、有限元分析（FEA）及優(yōu)化設(shè)計(jì)、數(shù)控加工編程（NCP）、仿真模擬及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）等內(nèi)容。是一種設(shè)計(jì)人員借助于計(jì)算審進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法。其特點(diǎn)是將人的創(chuàng)造能力和計(jì)算審的高速運(yùn)算能力、巨大存儲(chǔ)能力和邏輯判斷能力有審地結(jié)合起來(lái)。CAD/CAE/CAM技術(shù)隨著Internet/Intranet網(wǎng)絡(luò)和并行高性能計(jì)算及事務(wù)處理的普及，使協(xié)同、虛擬設(shè)計(jì)及實(shí)時(shí)仿真技術(shù)在CAD/CAE/CAM中得到了廣泛應(yīng)用。1.5.1設(shè)計(jì)以及仿真軟件的使用隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的發(fā)展越來(lái)越快，各種輔助軟件也應(yīng)運(yùn)而生[15-16]。其中就包括了本次設(shè)計(jì)中將要使用的Unigraphics8.0以及AutodeskMoldflow仿真軟件。1.5.2UG的注塑模具設(shè)計(jì)Unigraphics即是我們所熟知的UG，這是一個(gè)交互式CAD/CAM(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造)系統(tǒng)，它功能強(qiáng)大，可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的建構(gòu)。它在誕生之初主要基于工作站，但隨著PC硬件的發(fā)展和個(gè)人用戶的迅速增長(zhǎng)，在PC上的應(yīng)用取得了迅猛的增長(zhǎng)，已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計(jì)的一個(gè)主流應(yīng)用。NX允許制造商以數(shù)字化的方式仿真、確認(rèn)和優(yōu)化產(chǎn)品及其開(kāi)發(fā)過(guò)程。通過(guò)在開(kāi)發(fā)周期中較早地運(yùn)用數(shù)字化仿真性能，制造商可以改善產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)減少或消除對(duì)于物理樣機(jī)的昂貴耗時(shí)的設(shè)計(jì)、構(gòu)建，以及對(duì)變更周期的依賴。在利用ug進(jìn)行注塑模具設(shè)計(jì)時(shí)MoldWizard是UG軟件中設(shè)計(jì)注塑模具的專業(yè)模塊[17]。MoldWizard為設(shè)計(jì)模具的型芯，型腔、滑塊．推桿和嵌件提供了更進(jìn)一步的建模工具，使模具設(shè)計(jì)變得更快捷、容易，它的最終結(jié)果是創(chuàng)建出與產(chǎn)品參數(shù)相關(guān)的三維模具，并能用于加工。MoldWizard用全參數(shù)的方法自動(dòng)處理那些在模具設(shè)計(jì)中耗時(shí)而且難做的部分，而產(chǎn)品參數(shù)的改變將反饋到模具設(shè)計(jì)，MoldWizard會(huì)自動(dòng)更新所有相關(guān)的模具部件。MoldWizard的模架庫(kù)及其標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)包含有參數(shù)化的模架裝配結(jié)構(gòu)和模具標(biāo)準(zhǔn)件，模具標(biāo)準(zhǔn)件中還包括滑塊(Slides)、內(nèi)抽芯(Lifters)．并可通過(guò)StandardParts功能用參數(shù)控制所選用的標(biāo)準(zhǔn)件在模具中的位置。用戶還可根據(jù)自己的需要定義和擴(kuò)展MoldWizard的庫(kù)，并不需要具備編程的基礎(chǔ)知識(shí)。利用UG進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，主要利用3D數(shù)字模型進(jìn)行立體分型，較之傳統(tǒng)2D模具設(shè)計(jì)直觀，不易出錯(cuò)。UG的MOLDWIZARD模塊針對(duì)注射模具設(shè)計(jì)特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)一系列功能指令，使設(shè)計(jì)更輕松。不僅如此，他還能解決傳統(tǒng)2D模具設(shè)計(jì)之中不能解決的問(wèn)題。1.5.3Moldflow的仿真模擬分析AutodeskMoldflow仿真軟件具有注塑成型仿真工具，能夠幫助使用者驗(yàn)證和優(yōu)化塑料零件、注塑模具和注塑成型流程，能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)人員、模具制作人員、工程師提供指導(dǎo)，通過(guò)仿真設(shè)置和結(jié)果闡明來(lái)展示壁厚、澆口位置、材料、幾何形狀變化如何影響可制造性。從薄壁零件到厚壁、堅(jiān)固的零件，AutodeskMoldflow的幾何圖形支持可以幫助設(shè)計(jì)者在最終設(shè)計(jì)決策前試驗(yàn)假定方案。塑料注射成型技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在注塑成型過(guò)程中應(yīng)用CAE技術(shù)，可使設(shè)計(jì)人員避免設(shè)計(jì)中的盲目性，在模具制造之前，預(yù)測(cè)所設(shè)計(jì)模具采用的塑料在注射機(jī)注射成型的結(jié)果，從中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并做出修改。實(shí)踐證明，塑料注射成型數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)加快塑料制品的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、提高塑料制品質(zhì)量、降低成本起著關(guān)鍵作用。注塑件的質(zhì)量在很大程度上取決于模具設(shè)計(jì)，而澆口數(shù)量和位置及尺寸是重要的模具結(jié)構(gòu)參數(shù)；注射模的澆口位置及尺寸的設(shè)定直接影響塑料熔體在模具型腔內(nèi)的流動(dòng)，從而關(guān)系到聚合物分子的取向和產(chǎn)品成型后是否翹曲變形。因此選擇合理的澆口位置及尺寸在模具設(shè)計(jì)中是十分重要的；注塑制品質(zhì)量可通過(guò)澆口位置的優(yōu)化而得到顯著提高[18]。利用Moldflow分析軟件，進(jìn)行流動(dòng)模擬分析．可得到最佳的澆口數(shù)量與位置。從而為模具設(shè)計(jì)人員進(jìn)行模具設(shè)計(jì)和注塑人員進(jìn)行注塑工藝調(diào)整提供依據(jù)。在模具設(shè)計(jì)中，澆口位置一般根據(jù)以下原則確定：①盡量縮短流動(dòng)距離；②避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷；③澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件的壁厚處；④考慮分子取向的影響；⑤減少熔接痕，提高熔接強(qiáng)度；⑥考慮到排氣以及塑料外觀的質(zhì)量問(wèn)題等。運(yùn)用CAE軟件如MoldFlow可以模擬塑料熔體在型腔中的填充、保壓、冷卻過(guò)程，其結(jié)果對(duì)優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)和注塑工藝參數(shù)有重要的指導(dǎo)意義，可提高一次試模的成功率。MoldFlow軟件中的MPL／GateL0cation模塊分析最佳澆口位置區(qū)域，可為注塑模具的設(shè)計(jì)找到一個(gè)初步的最佳澆口[19]。最佳澆口確定后可進(jìn)一步進(jìn)行填充（FiU)分析。MPL／FiU模塊是MoldFlow中用于分析塑件的充型行為，填充分析的最終目的是為了獲得最佳澆注系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)不同澆注系統(tǒng)的分析比較，選擇最佳的澆注系統(tǒng)布局。利用MPL／Gatekation和MPL／Fiu分析模塊對(duì)注塑件進(jìn)行模擬分析，可快速而又較為準(zhǔn)確地得到最佳的澆口位置，從而大大減少試模次數(shù)，節(jié)省模具制造成本。在模具設(shè)計(jì)階段利用MoldFlow軟件的分析功能，合理設(shè)計(jì)模具系統(tǒng)和澆口位置，避免一些潛在的問(wèn)題，減少試模、修模次數(shù)，提高了一次試模成功率，并提高了制品的質(zhì)量，縮短了設(shè)計(jì)制造周期和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期[20]。2注塑材料的選取及其注射參數(shù)2.1常用注塑材料及其選取在注射成型工藝中，被用來(lái)作為注射材料的原料有許多，包括AS（苯乙烯-丙烯腈共聚物）、PS（聚苯乙烯）、ABS（合成樹(shù)脂）、PC（聚碳酸酯）、PVC（聚氯乙烯）、PE（聚乙烯）以及其他很多原材料。在其中，ABS樹(shù)脂作為五大合成樹(shù)脂之一，其抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學(xué)藥品性及電氣性能優(yōu)良，還具有易加工、制品尺寸穩(wěn)定、表面光澤性好等特點(diǎn)，容易涂裝、著色，還可以進(jìn)行表面噴鍍金屬、電鍍、焊接、熱壓和粘接等二次加工，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建筑等工業(yè)領(lǐng)域，是一種用途極廣的熱塑性工程塑料。本次設(shè)計(jì)的塑件是一個(gè)鼠標(biāo)外殼，其表面粗糙度以及外觀顏色等要求較高，因此本塑件決定使用ABS塑料作為注射材料。2.2材料的特性塑料ABS樹(shù)酯是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將PB，PAN，PS的各種性能有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。由于具有三種組成，而賦予了其很好的性能；丙烯腈賦予ABS樹(shù)脂的化學(xué)穩(wěn)定性、耐油性、一定的剛度和硬度；丁二烯使其韌性、沖擊性和耐寒性有所提高；苯乙烯使其具有良好的介電性能，并呈現(xiàn)良好的加工性。大部分ABS是無(wú)毒的，不透水，但略透水蒸氣，吸水率低，室溫浸水一年吸水率不超過(guò)1%而物理性能不起變化。ABS樹(shù)脂制品表面可以拋光，能得到高度光澤的制品。ABS具有優(yōu)良的綜合物理和機(jī)械性能，極好的低溫抗沖擊性能。尺寸穩(wěn)定性。電性能、耐磨性、抗化學(xué)藥品性、染色性、成品加工和機(jī)械加工較好。2.2.1材料的物理特性塑料ABS無(wú)毒、無(wú)味，外觀呈象牙色半透明，或透明顆?；蚍蹱睢Ｃ芏葹?.05～1.18g/㎝3，收縮率為0.4%～-0.9%，彈性模量值為2Gpa，泊松比值為0.394，吸濕性<1%，熔融溫度217-237℃，熱分解溫度>250℃。ABS有以下一些物理特性：綜合性能較好，沖擊強(qiáng)度較高，化學(xué)穩(wěn)定性，電性能良好；有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強(qiáng)、透明等級(jí)別；流動(dòng)性比HIPS差一點(diǎn)，比PMMA、PC等好，柔韌性好；適于制作一般機(jī)械零件，減磨耐磨零件，傳動(dòng)零件和電訊零件。2.2.2材料的成型特性ABS塑料有以下成型特性：無(wú)定形材料，流動(dòng)性中等，吸濕大，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件須長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥80～90度，3小時(shí)；宜取高料溫，高模溫，但料溫過(guò)高易分解(分解溫度為>270度).對(duì)精度較高的塑件，模溫宜取50～60度，對(duì)高光澤.耐熱塑件，模溫宜取60～80度；如需解決夾水紋，需提高材料的流動(dòng)性，采取高料溫、高模溫，或者改變?nèi)胨坏确椒ǎ蝗绯尚文蜔峒?jí)或阻燃級(jí)材料，生產(chǎn)3～7天后模具表面會(huì)殘存塑料分解物，導(dǎo)致模具表面發(fā)亮，需對(duì)模具及時(shí)進(jìn)行清理，同時(shí)模具表面需增加排氣位置；冷卻速度快，模具澆注系統(tǒng)應(yīng)以粗，短為原則，宜設(shè)冷料穴，澆口宜取大，如：直接澆口，圓盤澆口或扇形澆口等，但應(yīng)防止內(nèi)應(yīng)力增大，必要時(shí)可采用調(diào)整式澆口。模具宜加熱，應(yīng)選用耐磨鋼；料溫對(duì)塑件質(zhì)量影響較大，料溫過(guò)低會(huì)造成缺料，表面無(wú)光澤，銀絲紊亂料溫過(guò)高易溢邊，出現(xiàn)銀絲暗條，塑件變色起泡；模溫對(duì)塑件質(zhì)量影響很大，模溫低時(shí)收縮率，伸長(zhǎng)率，抗沖擊強(qiáng)度大，抗彎，抗壓，抗張強(qiáng)度低。模溫超過(guò)120度時(shí)，塑件冷卻慢，易變形粘模，脫模困難，成型周期長(zhǎng)；成型收縮率小，易發(fā)生熔融開(kāi)裂，產(chǎn)生應(yīng)力集中，故成型時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制成型條件，成型后塑件宜退火處理；熔融溫度高，粘度高，對(duì)剪切作用不敏感，對(duì)大于200克的塑件，應(yīng)采用螺桿式注射機(jī)，噴嘴應(yīng)加熱，宜用開(kāi)暢式延伸式噴嘴，注塑速度中高速。根據(jù)各種不同的應(yīng)用，可使ABS中三種組成成分（即丙烯腈，丁二烯和苯乙烯）之間比例不同，從而達(dá)到不同的性能要求以適應(yīng)不同的塑件使用要求。根據(jù)應(yīng)用的不同可以分為ABS、高抗沖ABS、耐熱ABS、電鍍級(jí)ABS、阻燃ABS和透明ABS等。2.3材料的注射參數(shù)在注射成型中，影響工藝的重要參數(shù)主要有：溫度，壓力以及時(shí)間。其中，成型過(guò)程中主要需要控的制溫度種類主要包括料筒溫度、噴嘴溫度以及模具溫度。料筒溫度、噴嘴溫度主要影響塑料的塑化和流動(dòng)，而模具溫度則影響塑料的流動(dòng)和冷卻定型。成型過(guò)程中要控制的壓力參數(shù)主要包括注射壓力、塑化壓力以及保壓力。它們直接影響了塑料的塑化以及塑件的質(zhì)量。成型過(guò)程中要控制的時(shí)間參數(shù)包括成型周期、合模時(shí)間、注射時(shí)間、保壓時(shí)間以及模內(nèi)冷卻時(shí)間等。經(jīng)過(guò)查詢，ABS的注射參數(shù)如下：表2.1ABS注射參數(shù)注射機(jī)類型螺桿式模具溫度/℃50～70螺桿轉(zhuǎn)速/（r·min-1）30～60注射壓力/MPa70～90噴嘴類型直通式保壓壓力/MPa50～70噴嘴溫度/℃180～190注射時(shí)間/s3～5料筒溫度/℃前段200～210保壓時(shí)間/s15～30中段210～230冷卻時(shí)間/s15～30后段180～200成型周期/s40～703塑件制品分析3.1塑件的設(shè)計(jì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的塑件為鼠標(biāo)上蓋。其整體的形狀是一個(gè)類似橢圓形的殼體。它的四周以及整個(gè)外表面都是弧形的，是弧狀的曲面。在使用UG進(jìn)行建模設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)縫合片體進(jìn)行建模，使用了大量的投影，掃掠，拉伸以及利用片體的修剪的功能。建模的大致過(guò)程見(jiàn)圖3.1中的部件導(dǎo)航。成品的靜態(tài)線框圖如圖3.2。圖3.1建模大致過(guò)程該鼠標(biāo)上蓋前端有兩個(gè)凹形以及一個(gè)長(zhǎng)圓形孔，分別用來(lái)固定鼠標(biāo)左右按鍵以及中間滾輪，中段有一個(gè)橫向的斷口，從這個(gè)口插入按鍵塊，后面部分有一個(gè)螺紋孔柱，兩個(gè)一般孔柱以及一些的肋板用以固定和支撐。圖3.2鼠標(biāo)外殼塑件靜態(tài)線框圖3.2塑件的結(jié)構(gòu)及其工藝性分析3.2.1塑件形狀塑件的整體形狀是圓弧形的，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量符合人手握住鼠標(biāo)時(shí)手掌的形狀，因此在設(shè)計(jì)時(shí)外形的尺寸參數(shù)也參考了一些鼠標(biāo)的資料。從以往設(shè)計(jì)時(shí)的經(jīng)驗(yàn)我們知道，在自然狀態(tài)下放松放在鼠標(biāo)上時(shí)，人手能夠覆蓋的面積越大，這個(gè)鼠標(biāo)的外形就越符合人體工程學(xué)。鼠標(biāo)的上蓋的側(cè)面的外形由鼠標(biāo)上蓋頂端外形弧線所決定，這條曲線的趨勢(shì)應(yīng)該和人手掌在握住鼠標(biāo)時(shí)的趨勢(shì)相符合。由于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)沒(méi)有相應(yīng)的設(shè)備與技術(shù)提供支持，無(wú)法精確的測(cè)量鼠標(biāo)以及人手的曲率，所以只能畫出大概的形狀使其在外觀上大致符合要求。3.2.2塑件的壁厚影響塑件的質(zhì)量與強(qiáng)度的因素中，壁厚是很重要的原因之一。塑料制品的厚度在設(shè)計(jì)過(guò)程中，過(guò)厚或過(guò)薄都不是一個(gè)好的現(xiàn)象。

塑件的壁厚應(yīng)該根據(jù)塑件的使用要求以及塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還有它的模具的成型工藝的要求而定。如果塑料制件的壁厚過(guò)小那么它的流動(dòng)阻力就會(huì)增大，如果是大型復(fù)雜塑件的話就會(huì)出現(xiàn)難以充滿型腔的情況。在設(shè)計(jì)塑件時(shí)，塑件壁厚的最小厚度應(yīng)當(dāng)滿足兩點(diǎn)，即其能夠使塑件具備足夠的滿足結(jié)構(gòu)功能要求的強(qiáng)度和剛度；以及其在脫模時(shí)受到脫模機(jī)構(gòu)帶來(lái)的的沖擊時(shí)不會(huì)受到損壞或者變形。

然而塑件的壁厚也不能設(shè)計(jì)的過(guò)大。因?yàn)槿绻^(guò)大的話不僅會(huì)浪費(fèi)原材料，增加生產(chǎn)成本以及冷卻的時(shí)間。由經(jīng)驗(yàn)得知，塑件厚度的變化對(duì)制品冷卻時(shí)間的影響是很大的，其占比大約為1:4，也就是說(shuō)，制品的厚度每增加一倍，它所需要的冷卻時(shí)間就要相應(yīng)的增加四倍）。除此之外，過(guò)厚的壁厚還會(huì)降低生產(chǎn)效率，影響塑件的質(zhì)量，比如容易產(chǎn)生縮孔、翹曲或是氣泡等缺陷。

所以在設(shè)計(jì)塑件確定其壁厚時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1）在滿足使用要求的前提下，盡量減小壁厚；2）制件的各部位壁厚盡量均勻，以減小內(nèi)應(yīng)力和變形；3）承受緊固力部位必須保證壓縮強(qiáng)度；

4）避免過(guò)厚部位產(chǎn)生縮孔和凹陷；

5）成型頂出時(shí)能承受沖擊力的沖擊；6）壁厚應(yīng)盡量均勻一致，同一零件的壁厚要一致，否則會(huì)因冷卻速度不同產(chǎn)生附加內(nèi)應(yīng)力，使塑件產(chǎn)生翹曲、縮孔、裂紋甚至開(kāi)裂。塑件局部過(guò)厚，外表會(huì)出現(xiàn)凹痕，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生氣泡；

7）常見(jiàn)壁厚1.5～2mm，一般壁厚1～4mm，大型塑件壁厚6～8mm。通過(guò)查詢比對(duì)以上條件中最小壁厚及推薦壁厚值并參考現(xiàn)實(shí)中各類鼠標(biāo)外殼，本塑件壁厚選1.5mm。3.2.3塑件的表面質(zhì)量要求由于塑件是一個(gè)鼠標(biāo)外殼的一部分，其表面直接與人體皮膚相接觸，而且接觸十分頻繁，因此對(duì)塑件的表面質(zhì)量要求比較高。塑件的表面質(zhì)量包括表面粗糙度和表觀質(zhì)量等。塑件表面粗糙度的高低，主要與模具型腔表面的粗糙度有關(guān)。目前，注射成型塑件的表面粗糙度通常為Ra=02～1.25μm，模腔表壁的表面粗糙度數(shù)值應(yīng)為塑件的1/2，Ra=0.1～0.63μm。這里我選取塑件表面的粗糙度為一個(gè)較中間的值為0.8μm。3.2.4塑件的尺寸精度要求塑件的尺寸精度是指塑件實(shí)際尺寸變化所達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)公差的等級(jí)范圍。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，尺寸精度的設(shè)計(jì)是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，精度的設(shè)計(jì)包括幾何尺寸精度，形狀精度以及塑件幾何要素之間的位置精度等。而影響塑件尺寸精度的要素也有很多，包括：1）成型收縮率的波動(dòng)。塑料本身的特性和成型工藝條件對(duì)塑件成型收縮率以及收縮率的波動(dòng)影響很大，如塑料結(jié)晶、流動(dòng)性、彈性模量、料溫以及模具溫度、注射壓力、保壓壓力、塑化背壓、成型周期等。均對(duì)收縮率產(chǎn)生不同程度的影響。2)模具結(jié)構(gòu)及其制造精度，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，不但要考慮模具的分型面，以便膠件的成型和脫模。還要考慮塑件成型時(shí)熔料的流動(dòng)性，及澆道的分布、澆口的位置、排氣、模具的冷卻或加熱等。

3)在注射成型時(shí)，模腔內(nèi)要承受較高的壓力，若模具的剛性不足，會(huì)使模具產(chǎn)生變形從而降低塑件尺寸精度。此外型腔的結(jié)構(gòu)對(duì)剛度有較大影響，以整體模最好，框架模次之，鑲件模最差。但加工精度卻是框架模最高，鑲件模次之，整體模最差。為此，兩者要協(xié)同考慮。

4)模具的定，動(dòng)模的位置確定方法一般使用導(dǎo)柱和導(dǎo)套，然而由于存在配合間隙，因此模腔可能發(fā)生偏移，使塑件尺寸精度下降，為此，可采用一些定位元件來(lái)消除間隙，以提高模具的定位精度。

5)模具磨損，模具在使用過(guò)程中受到不同程度的磨損，主要是指型腔和運(yùn)動(dòng)部件，如導(dǎo)柱和導(dǎo)套的磨損，行位與頂針的磨損。當(dāng)塑料中含有硬質(zhì)填料，玻纖時(shí)，模腔的磨損尤為突出，這是模腔應(yīng)選用耐磨性較好的材料，或在其表面進(jìn)行硬化處理。由上可見(jiàn)，決定塑件的尺寸精度的主要因素之一就是、塑料收縮率的波動(dòng)，然而由于本次設(shè)計(jì)的塑件的配合精度并不高，所以根據(jù)《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》中表2-17可以查詢并確定塑件的公差數(shù)值。通過(guò)表2-18可以對(duì)精度的等級(jí)進(jìn)行選擇，由于所用材料為ABS，所以確定其采用一般精度，為4級(jí)精度，沒(méi)有公差值的地方，就按照8級(jí)精度進(jìn)行取值。3.2.5塑件在模具中的脫模斜度塑件在模具中的脫模斜度是指在模具脫模過(guò)程中，為了保證制件能從模具中順利完成脫出，在制件沿脫出方向上所有的內(nèi)表面都要有一定的斜度，該斜度就稱為脫模斜度。對(duì)于本次設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，在對(duì)塑件進(jìn)行冷卻時(shí)，塑件的收縮會(huì)使得塑件緊緊地包覆在模具的型芯或者型腔中的凸起部分上。這時(shí)塑件很可能被拉住而無(wú)法從模具中脫出，為了便于從型腔中脫出塑件或從塑件中抽出型芯，就需要對(duì)脫模斜度進(jìn)行設(shè)置。通過(guò)對(duì)《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》的表2-19進(jìn)行查詢可得：型腔的脫模斜度為35ˊ～1°15ˊ；型芯為40ˊ～1°。在這里我選擇脫模斜度為1o。3.2.6塑件中的加強(qiáng)筋加強(qiáng)筋也叫加強(qiáng)肋。在對(duì)塑件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，可能會(huì)出現(xiàn)由于結(jié)構(gòu)之間距離跨度過(guò)大，而塑件本身由于結(jié)構(gòu)上或者材料、壁厚等的限制本身連接面之間的負(fù)荷承受能力有限，需要增強(qiáng)其剛度。就本次設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，塑件的整體是殼體，壁厚也由于設(shè)計(jì)上的限制并不是很厚，那么要加強(qiáng)整體的剛度，增設(shè)加強(qiáng)筋是一個(gè)很好的辦法，它不僅有效加強(qiáng)了塑件剛度與強(qiáng)度，防止了塑件在脫模時(shí)可能發(fā)生的損壞，也提升了塑件的使用壽命。3.2.7塑件中的孔本次設(shè)計(jì)的塑件為一個(gè)鼠標(biāo)外殼上蓋，其上的孔共有三個(gè)，其中兩個(gè)普通孔，一個(gè)螺紋孔?？椎目咨疃疾皇呛苌?，因此在設(shè)計(jì)模具時(shí)，考慮到加工的便利性，只需要在設(shè)計(jì)凸模時(shí)在上面留一個(gè)小的型芯就行了。3.3塑件的體積，質(zhì)量等參數(shù)由ug8.0的體分析功能可以測(cè)得塑件的體積是V=17538mm3，即17.54cm3。又由之前資料可知ABS材料的密度為ρ=1.05～1.18g/㎝3，收縮率為0.4%～0.9%。這里取密度為中間值1.12g/cm3，收縮率為0.6%。故可計(jì)算得塑件的質(zhì)量為：M=V·ρ=17.54×1.12=19.64g。（式3.1）4注射機(jī)的選擇以及校核4.1注射機(jī)的概述注射機(jī)的工作循環(huán)分為如下幾步：加熱、預(yù)塑化：螺桿在傳動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下，將來(lái)自料斗的物料向前輸送，壓實(shí)，在料筒外加熱器、螺桿和機(jī)筒的剪切和摩擦的混合作用下，物料逐漸熔融，在料筒的頭部已積累了一定量的熔融塑料，在熔體的壓力下，螺桿緩慢后退。后退的距離由計(jì)量裝置按著一次注射所需的量來(lái)調(diào)整，當(dāng)達(dá)到預(yù)定的注射量后，螺桿停止旋轉(zhuǎn)和后退；合模和鎖緊：鎖模機(jī)構(gòu)推動(dòng)模板及安裝在動(dòng)模板上的動(dòng)模與定模板上的定模合模并鎖緊，以保證成形時(shí)可提供足夠的夾緊力使模具鎖緊；注射裝置前移：當(dāng)合模完成后，整個(gè)注射座被推動(dòng)，前移，使注射機(jī)噴嘴與模具主澆道口完全貼合；注射、保壓：在注射器噴嘴完全貼合模具澆口以后，注射液壓缸進(jìn)入高壓油，推動(dòng)螺桿相對(duì)料筒前移，將積聚在料筒的頭部的熔體以足夠的壓力注入模具的型腔。由于溫度降低而使塑料體積產(chǎn)生收縮，為保證塑料的致密性、尺寸精度和力學(xué)性能，需對(duì)模具型腔內(nèi)的熔體保持一定的壓力，以補(bǔ)充物料；卸壓：當(dāng)模具澆口處的熔體凍結(jié)時(shí)，即可卸壓；注射裝置后移：一般來(lái)說(shuō)，卸壓完成后螺桿即可旋轉(zhuǎn)，后退，以完成下一次的加料、預(yù)塑化過(guò)程，預(yù)塑化完成以后注射裝置撤離模具的主澆道口；開(kāi)模、頂出塑件：模具型腔內(nèi)的塑件經(jīng)冷卻定型后，鎖模機(jī)構(gòu)開(kāi)模，并且推出模具內(nèi)的塑件。注射機(jī)按外形特征可劃分為如下三類：立式、臥式和直角式。注射機(jī)按塑料在料筒的塑化方式不同可分為兩類：柱塞式和螺桿式。4.2注射機(jī)的選取4.2.1注射量的計(jì)算通過(guò)之前的計(jì)算已知：塑件的質(zhì)量M=19.64g澆注系統(tǒng)凝料體積的初步計(jì)算：一般來(lái)說(shuō)在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，澆注系統(tǒng)的凝料是無(wú)法確定其準(zhǔn)確的數(shù)值的。但是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，可以按照塑件體積的0.2～1.0倍來(lái)進(jìn)行估算。根據(jù)所設(shè)計(jì)的塑件，本次設(shè)計(jì)選擇0.6作為初選的估算值。所以一次性注入模具型腔的塑料熔體的總體積為：V總=V·(1+0.6)n=17.54×1.6×2=56.12cm3（式4.1）4.2.2選擇注射機(jī)由于實(shí)際注射量應(yīng)在公稱注射量的20%～80%之間，故最小公稱注射量應(yīng)為：V公=V總÷0.8=56.12÷0.8=70.15cm3（式4.2）根據(jù)以上所得數(shù)據(jù)，初步選定注射機(jī)型號(hào)為XS-ZY-125。以下是該型號(hào)注射機(jī)的技術(shù)參數(shù)：表4.1XS-ZY-125型注射機(jī)參數(shù)結(jié)構(gòu)形式臥式定位圈直徑100mm注射方式螺桿式最大開(kāi)模行程300mm螺桿(柱塞)直徑42mm噴嘴球半徑12mm最大注射量125cm3噴嘴孔半徑2mm注射壓力119MPa頂出形式兩側(cè)頂出鎖模力900kN孔徑Φ22mm最大注射面積320cm2孔距230mm模具最大厚度300mm模板尺寸420×450（mm）模具最小厚度200mm機(jī)器外形尺寸3240×750×1550（mm）拉桿內(nèi)間距260×290（mm）注射行程115mm4.3注射機(jī)的校核4.3.1注射量的校核之前注射機(jī)的選擇是以計(jì)算出的注射量為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的，因此注射量是滿足設(shè)計(jì)的要求的。4.3.2鎖模力的校核鎖模力是指注射時(shí)為克服型腔內(nèi)熔體對(duì)模具的漲開(kāi)力，注射機(jī)施加給模具的鎖緊力。當(dāng)原料以高壓注入模穴內(nèi)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)撐模的力量，因此注塑機(jī)的鎖模單元必須提供足夠的鎖模力使模具不至于被撐開(kāi)。而影響鎖模力的因素主要是塑件在模具的分型面上的投影面積，投影面積越大，那么需要的鎖模力也就越大。如果面積大于注射機(jī)所允許的最大注射面積，那么在成型過(guò)程中就可能出現(xiàn)漲模溢料等現(xiàn)象。所以，設(shè)計(jì)注射模時(shí)必須滿足下面關(guān)系：（式4.3）式中——注射機(jī)允許的最大注射面積()；——單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積（）；——澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（）；n——模具的模腔數(shù)因本次設(shè)計(jì)采取一模一件，澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（式4.4）所以：（式4.5）所以此投影面積滿足要求。其中單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積通過(guò)ug的注塑模向?qū)е械拿娣e計(jì)算獲得。注射成型時(shí)，應(yīng)可靠地鎖模，使成型過(guò)程中不出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，應(yīng)使塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模力，即：（式中符號(hào)同前）（式4.6）可得：（式4.7）其中p為型腔的平均計(jì)算壓力值。p是模具型腔內(nèi)的壓力，通常取注射壓力的20%～40%，大致范圍為25～40MPa。對(duì)于粘度較大的精度較高的塑料制品應(yīng)取較大值。ABS屬于中等粘度塑料及有精度要求的塑件，故p取30MPa。由此可得鎖模力滿足要求。4.3.3注射壓力的校核在塑料注塑成型時(shí)，注射壓力的選擇是十分重要的。注射壓力與塑料性能、塑化方式、塑化溫度、模具溫度、流動(dòng)阻力、塑件形狀及塑件精度等均有關(guān)系。對(duì)于某一塑件的注塑成型，注射壓力過(guò)高，塑件易產(chǎn)生飛邊，且脫模困難，影響塑件的表現(xiàn)質(zhì)量，還會(huì)引起塑件產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，甚至成為廢品。同時(shí)還會(huì)影響注塑機(jī)壽命。而注射壓力過(guò)低，則會(huì)造成熔料難以充滿模腔，甚至不能成型等。因此，注射壓力對(duì)注塑機(jī)提出了較高的要求。在我們?cè)O(shè)計(jì)模具時(shí)，可根據(jù)塑料的注射成型工藝確定塑件的注射壓力與注射機(jī)額定壓力相比較，ABS材料的注射成型工藝參數(shù)中塑件的注射壓力為70～90MPa，小于所選注射機(jī)的額定注射壓力119MPa。因此注射壓力滿足要求。4.4模具安裝尺寸的校核根據(jù)所選塑件的尺寸以及注塑機(jī)的參數(shù)，初選模架為ug8.0模架庫(kù)中FUTABA_S中的SA類模架，尺寸為250×270。4.4.1模具長(zhǎng)寬尺寸校核模具閉和高度長(zhǎng)寬尺寸要與注塑機(jī)模板尺寸和拉桿間距相適合。即：模具長(zhǎng)×寬<拉桿面積（式4.8）所以：250×270(mm×mm)<260×290(mm×mm)（式4.9）故滿足要求。圖4.1xs-zy-125注塑機(jī)安裝圖

4.4.2模具閉合高度校核模具實(shí)際厚度H模=220mm注塑機(jī)最小閉和厚度Hmin=200mm即H模>Hmin，故滿足要求。4.4.3開(kāi)模行程校核所選用的注塑機(jī)的最大行程與模具厚度有關(guān)，故注塑機(jī)開(kāi)模行程應(yīng)滿足下式：S機(jī)-（H模-Hmin）>H1+H2+（5～10）mm（式4.10）因?yàn)镾機(jī)-（H模-Hmin）＝300-（220-200）=280mm（式4.11）H1＋H2＋（5～10）＝20+70+10=100mm（式4.12）即

S機(jī)-（H模-Hmin）>H1+H2+（5～10）mm（式4.13）故滿足要求。H1——推出距離，單位mm；H2——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，單位mm；S機(jī)——注塑機(jī)最大開(kāi)模行程。5澆注系統(tǒng)5.1塑料制件在模具中的位置5.1.1型腔數(shù)量及排列方式模具采用雙型腔，型腔數(shù)量n=2，結(jié)構(gòu)對(duì)稱簡(jiǎn)單，適于小批量生產(chǎn)。5.1.2分型面的設(shè)計(jì)分型面是指分開(kāi)模具取出塑料件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面，它的選擇是塑件能否完好成型的先決條件。分型面設(shè)計(jì)的原則：符合塑件脫模的基本要求，分型面位置應(yīng)設(shè)在塑件脫模方向最大的投影邊緣部位。分型面應(yīng)盡量不破壞塑件光滑的外表面。確保塑件留在動(dòng)模一側(cè)，利于推出且推桿痕跡不顯露于外觀面。確保塑件質(zhì)量。盡量避免形成側(cè)孔、側(cè)凹，力求模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。滿足模具的鎖緊要求；分型面是曲面時(shí)，應(yīng)加斜面鎖緊。合理安排澆注系統(tǒng)，特別是澆口位置。有利于模具加工。將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€(gè)或幾個(gè)可以分離的主要部分，這些可以分離部分的接觸表面分開(kāi)時(shí)能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng)成型時(shí)又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為模具的分型面。根據(jù)塑件的形狀和尺寸，由于有內(nèi)表面加強(qiáng)筋內(nèi)凹，所以采用單分型面。且采用平直分型面，分型面的形狀如圖5.1所示：圖5.1分型面形狀5.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)塑件性能、結(jié)構(gòu)、尺寸、內(nèi)外在質(zhì)量等影響很大，且還與塑件所用的塑料利用率、成型生產(chǎn)效率等相關(guān)，因此這是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括主流道，分流道，澆口和冷料穴四部分。它澆注系統(tǒng)的主要作用是將來(lái)自注射機(jī)噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)地輸送到型腔，同時(shí)可使型腔內(nèi)的氣體能及時(shí)順利排出，將注射壓力有效地傳遞到型腔的各個(gè)部位，獲得形狀完整、內(nèi)外在質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑料制件。5.2.1主流道的設(shè)計(jì)主流道是塑料熔融體進(jìn)入模具型腔時(shí)最先經(jīng)過(guò)的部位，它將注塑機(jī)噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入分流道或型腔。其形狀為圓錐形，便于熔體順利地向前流動(dòng)，開(kāi)模時(shí)主流道凝料又能順利地拉出來(lái)。由于主流道要與高溫塑料和注塑機(jī)噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，通常不直接開(kāi)在定模板上，而是將它單獨(dú)設(shè)計(jì)成主流道襯套鑲?cè)攵０鍍?nèi)。澆口套的選用：進(jìn)料口直徑：D=d+(0.5-1)mm=4＋0.5≈4.5mm式中d為注塑機(jī)噴嘴孔直徑。球面凹坑半徑：R=r+(0.5-1)mm=12+0.5＝12.5mm式中r為注塑機(jī)噴嘴球頭半徑。主流道錐角：α＝1°～5°，取α＝5°；主流道長(zhǎng)度：小型模具L主應(yīng)盡量小于60mm，本次設(shè)計(jì)中初取58mm進(jìn)行設(shè)計(jì)。5.2.2分流道的設(shè)計(jì)分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動(dòng)通道，它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前通過(guò)截面積的變化及流向變換來(lái)獲得平穩(wěn)流態(tài)的過(guò)濾段.因此要求所設(shè)計(jì)的分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地流經(jīng)分流道充滿型腔，并且流動(dòng)過(guò)程中壓力損失及熱量損失盡可能小，能將塑料熔體均衡分配到各個(gè)型腔。（1）分流道的布置形式在設(shè)計(jì)分流道時(shí)主要考慮的是盡量減少熔體流動(dòng)時(shí)的壓力損失和溫度降低，同時(shí)盡量減少分流道的容積，采用的是平衡式分流道。（2）分流道的長(zhǎng)度由于流道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，根據(jù)兩個(gè)型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分流道較短，經(jīng)過(guò)實(shí)際設(shè)計(jì)比較，分流道長(zhǎng)度L分取29mm。（3）分流道截面形狀及表面粗糙度常用的截面形狀有圓形、梯形、U形、矩形和六角形等。在分流道的設(shè)計(jì)為了減少流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失，通常要求流道的橫截面積大而表面積小。因此，常用流道的截面積與周長(zhǎng)之比來(lái)表示流道的效率。該比值越大，表示流道的效率越高。根據(jù)圖5.3得圓形橫截面效率最高。故本設(shè)計(jì)采用圓形截面分流道，其表面粗糙度Ra的值取1.6μm。分流道截面尺寸視塑料品種、塑件尺寸、成型工藝條件以及流道的長(zhǎng)度等因素來(lái)確定。通常圓形截面分流道直徑為2～10mm；對(duì)流動(dòng)性較好的尼龍、聚乙烯、聚丙烯等塑料的小型塑件，在分流道長(zhǎng)度很短時(shí)，直徑可小到2mm，對(duì)流動(dòng)性較差的聚碳酸酯、聚砜等可大至10mm；對(duì)于大多數(shù)塑料，分流道截面直徑常取5～6mm。本次塑件為ABS材料，流動(dòng)性一般，故選擇直徑為6mm。其形狀如圖5.4所示：圖5.3分流道截面比較圖5.4分流道截面形狀5.2.3澆口的設(shè)計(jì)澆口是連接分流道與型腔的通道，它是澆注系統(tǒng)最鍵的部分，它的形狀、尺寸、位置對(duì)塑件的質(zhì)量有著很大的影響。它的作用主要有以下兩個(gè)：一是作為塑料熔體的通道，二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。常用的澆口形式有直接澆口、側(cè)澆口、點(diǎn)澆口、輪輻澆口、潛伏澆口等。由于不同的澆口形式對(duì)塑料熔體的充型特性、成型質(zhì)量及素件的性能會(huì)產(chǎn)生不同的影響。而各種塑料因其性能的差異對(duì)于不同的澆口形式也會(huì)有不同的適應(yīng)性，因此根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》書中表5-5查得，材料ABS適應(yīng)于任何澆口。但由于塑件壁厚較薄、表面積大，注射量也大而且外表面的光澤度要求很高，而且考慮到澆口的位置不是位于塑件的中心，這就決定了它位置的復(fù)雜程度。綜合這些因素考慮可以用直接澆口、側(cè)澆口、扇形澆口、平縫澆口等。直接澆口是把熔體直接由主流道進(jìn)入型腔，因而有流動(dòng)阻力小，料流速度快，填充時(shí)間短及補(bǔ)縮時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)。但注射壓力直接作用在塑件上，容易在進(jìn)料處產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力而導(dǎo)致塑件翹曲變形，澆口痕跡明顯。側(cè)澆口又稱為邊緣澆口，一般開(kāi)設(shè)在分型面上，并且這類澆口可以根據(jù)調(diào)整其截面的厚度和寬度來(lái)調(diào)整充模是的剪切速率及澆口封閉時(shí)間，還有這類澆口加工容易，修整方便，可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活地選擇進(jìn)料位置。其缺點(diǎn)是澆口有痕跡存在。扇形澆口是面向型腔沿進(jìn)料方向截面寬度逐漸變大，截面厚度逐漸變小，而且在與型腔的結(jié)合處形成一長(zhǎng)約1～3mm的臺(tái)階，塑料熔體在寬度方向上的流動(dòng)得到更均勻的分配，但是設(shè)置該澆口時(shí)很難控制澆口的截面積，因?yàn)闆](méi)有設(shè)計(jì)分流道，澆口是與主流道直接相連，因此熔體的流量對(duì)接難以連續(xù)。另外，由于澆口的中心部分與澆口邊緣部分的通道長(zhǎng)度不同，因而熔體在其中的壓力降與填充速度也不一致。平縫澆口的截面很大，厚度很小，與特別開(kāi)設(shè)的平行流道相連。塑料熔體經(jīng)平行流道擴(kuò)散而得到均勻分配，從而以較低的線速度經(jīng)澆口平穩(wěn)流入型腔。但是成型后澆口去除加工量較大，提高了產(chǎn)品成本。其他澆口形式，由于本塑件的澆口位置比較特殊，因此都不是最佳的選擇。根據(jù)對(duì)以上幾種澆口的分析和綜合對(duì)比，我認(rèn)為潛伏澆口對(duì)本塑件最為合適。具體尺寸如下：圖5.5澆口形式及尺寸關(guān)于澆口位置的選擇，我使用moldflow軟件對(duì)塑件進(jìn)行分析。通過(guò)劃分網(wǎng)格并調(diào)節(jié)一系列參數(shù)之后，導(dǎo)出了圖5.6和圖5.7，可見(jiàn)藍(lán)色區(qū)域作為澆口位置最佳。然而限于潛伏式澆口的設(shè)計(jì)以及主流道，分流道理論計(jì)算的結(jié)果，決定將澆口位置選在靠后的綠色區(qū)域。圖5.6moldflow塑件外表面分析結(jié)果圖5.7moldflow塑件內(nèi)表面分析結(jié)果5.2.4冷料穴的設(shè)計(jì)冷料井又稱冷料穴，是在塑料注射成型模具中用來(lái)儲(chǔ)存注射間隔期間產(chǎn)生的冷料頭，防止冷料進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，并使熔料能順利地充滿型腔的一個(gè)結(jié)構(gòu)。冷料井通常設(shè)置在主流道末端，當(dāng)分流道長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，在末端也應(yīng)開(kāi)設(shè)冷料井。冷料穴的作用是貯存因兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料頭以及熔體流動(dòng)的前鋒冷料，以防止熔體冷料進(jìn)入型腔。一般來(lái)說(shuō)，從噴嘴端部到注射機(jī)料筒以內(nèi)約10~25的深度有個(gè)溫度逐漸升高的區(qū)域，只有到了最深時(shí)才會(huì)到達(dá)正常的塑料熔體溫度。而位于這一區(qū)域的塑料的流動(dòng)性能及成型性能都不佳，這樣如果這里的熔體進(jìn)入型腔，將會(huì)產(chǎn)生次品。因此我們?cè)谥髁鞯缹?duì)面的動(dòng)模板上開(kāi)設(shè)冷料穴，其標(biāo)稱直徑與主流道大端直徑相同，深度為為直徑的1.2倍。冷料穴有幾種形式，我們通常選用Z字形拉料桿形式的冷料穴，它開(kāi)模后通常用手工取出冷料。冷料穴除了容納冷料的作用外，同時(shí)還具有在開(kāi)模時(shí)將主流道中的冷凝料鉤住，使其保留在動(dòng)模的一側(cè)，便于脫模的功能。圖5.8澆注系統(tǒng)5.2.5排氣系統(tǒng)當(dāng)塑料溶體填充型腔時(shí)，必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內(nèi)因各種原因沒(méi)有將產(chǎn)生的氣體排除干凈，一方面將會(huì)在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及填充缺料的成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會(huì)導(dǎo)致素件局部碳化或燒焦，同時(shí)積存的氣體還會(huì)產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度。因此必須考慮排氣問(wèn)題，注射模成型時(shí)排氣通常用如下四種方式進(jìn)行：利用配合間隙排氣在分型面上開(kāi)設(shè)排氣槽排氣利用排氣塞排氣強(qiáng)制性排氣考慮到本塑件的頂桿數(shù)目比較多，因此可以利用此配合間隙排氣，不專門設(shè)計(jì)排溢系統(tǒng)，如在調(diào)試中認(rèn)為必須開(kāi)設(shè)排溢系統(tǒng)，到時(shí)也可以開(kāi)設(shè)。成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件即成型零件設(shè)計(jì)，包括凹模、型芯、鑲塊、凸模和成型桿等。在設(shè)計(jì)成型零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑料特性和塑件結(jié)構(gòu)及使用要求，來(lái)確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式及排氣部位等，然后根據(jù)成型零件加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對(duì)關(guān)鍵零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的校核。6.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1.1凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凹模對(duì)成型零件外表面的起決定性作用，按其結(jié)構(gòu)，包括整體式和組合式。整體式由整塊材料加工而成，其特點(diǎn)是牢固，使用中不易發(fā)生變形且不會(huì)使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡。但加工困難，熱處理也不方便。組合式一般是由幾個(gè)零件組合而成的，其特點(diǎn)是可以簡(jiǎn)化復(fù)雜凹模的加工工藝，減少了熱處理變形且拼合處有間隙利于排氣，便于模具維修，節(jié)省了貴重的模具鋼。根據(jù)本塑件的特點(diǎn)，由于型腔上有一凸凹，為了便于加工，凹模結(jié)構(gòu)可采用局部鑲