彩电调谐器盖板模具设计

第1章 前 言 1
1.1 当前我国模具工业的发展状况 1
第2章 注塑件的设计 3
2.1 ABS塑料的性质及注塑相关参数 3
2.1.1 ABS塑料的性质 3
2.1.2 ABS塑料的相关参数和成型加工性能 4
2.2 塑件结构分析 5
2.2.1 壁厚 5
2.2.2 脱模斜度 5
2.2.3 圆角 6
2.3.1 尺寸精度 6
2.3.2 塑件的表面质量 6
第3章  模具设计 7
3.1 注射成型工艺简介 7
3.2 注射成型工艺条件 7
3.3 注射机的选择 8
3.3.1 注射机基本参数 8
3.3.2 初择注射机 8
3.4 分型面的确定 9
3.5 型腔数目的确定及型腔的排列 10
3.6 浇注系统的设计 10
3.6.1 浇口的确定 10
3.6.2 浇口位置的选择 11
3.6.3 主流道设计 12
3.6.4 分流道 13
3.6.5 冷料穴 14
3.6.6 浇注系统的平衡 14
3.7 合模导向机构设计 14
3.7.1 导向机构的功用 14
3.7.2 导向机构结构及设计 15
3.7.3 定位机构设计 15
3.8成型零件的设计与加工工艺 15
3.8.1 模仁尺寸的确定 15
3.8.2 主要成型零件的尺寸计算 16
3.8.3 侧向分型与抽芯机构 17
3.8.4 抽芯距的确定 18
3.9 模架的确定 18
3.9.1 型腔壁厚和底部壁厚的计算 18
3.9.2 模架的选用 19
3.10 温度调节系统设计 19
3.10.1 冷却装置的计算 19
3.11 注射机的校核 21
3.11.1 最大注射量的校核 21
3.11.2 锁模力的校核 21
3.11.3 喷嘴尺寸的校核 22
3.11.4 定位圈尺寸校核 22
3.11.5 模具外形尺寸校核 22
3.11.6 模具闭合高度校核 22
第4章 总装配图和成型零件及加工工 23
4.1 模具总装配图 23
4.2 成型零件及加工工艺卡 25
4.2.1 型芯镶块TXQGB-01加工工艺过程卡 25
4.2.2 型腔镶块TXQGB-02加工工艺过程卡 27
4.2.3 侧抽芯TXQGB-09的加工工艺过程卡 28
4.2.4 侧抽芯 TXQGB-11加工工艺过程卡 29
致谢 30

摘要
    彩电调谐器盖板塑件属于中小型塑件，电视机在日常生活中越来越广泛。彩电调谐器盖板属于电视机上的一个装饰配件，需要其外观好看。所以，这就对塑件产品的外观性能有着很大的要求。对于本课题的塑件的模具设计，重点在于如何提高成型质量，如何保证其外观要求。针对其成型特点设计了塑件结构及其注塑成型模具。首先分析了该塑件成型工艺特点，然后应用Pro/E创建了塑件的几何模型，以及运用Moldflow软件对塑件的最佳浇口进行了模拟。根据塑件结构特点及成型要求，选择了分型面、设计了浇注系统及确定了型腔数。

关键词： 美观 彩电调谐器盖板模具设计 分型面
 
第1章 前 言
1.1 当前我国模具工业的发展状况
    当前，整个工业生产的发展特点是产品品种多、更新快、市场竞争激烈。为了适应用户对模具制造的短交货期、高精度、低成本的迫切需求，模具将有如下发展趋势：
（1）模具日趋大型化。 这一方面是由于用模具制造的零件日渐大型化，另一方面也是由于高生产率要求而发展的一模多腔（现在有的已达到一个模几百腔）所致。
（2）模具的精度将越来越高。 10年前，精密模具的精度一般为5UM，现在已达2UM－3UM，不久1UM精度的模具即将上市。随着零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度要求在1UM以内，这就要求发展超精加工工艺。
（3）多功能复合模具将进一步发展。 新型多功能复合模具是在多工位级进模基础上开发出来的，一副多功能模具除了冲压成形零件外，还担负着叠压、攻丝、铆接 和锁紧等组装任务，这种多功能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件，如触头与支座的组件、各种微小机、电器及仪表的铁芯组件等。
（4）随着热流道技术的日渐推广应用，热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高。 由于采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制件的原材料，因此，热流道技术的应用在国外发展很快，已十分普遍。许多塑料模具厂所生产的塑料模具已有一半以上采用了热流道技术，有的厂使用率甚至已达80% 以上，效果十分明显。
（5）随着塑料成形工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将随之发展。 塑料件的精度分为尺寸精度、几何形状精度和外观精度（即光译、色调等）。为了确保精度要求，模具生产企业将继续研究发展高压注射成型工艺，以及注射压缩成型工艺。在注射成型中，影响成型件精度的最大因素是成型收缩，高压注射成型可减小树脂收缩率，增加塑件尺寸的稳定性。气体辅助注射成型技术已比较成熟，它能改善塑件的内在和外观质量，具有注射压力低、制品变形小、易于成型壁厚差异较大的制品等优点，而且可以节约原料及提高制件生产率，从而大幅度降低成本。
（6）模具标准件的应用将日渐广泛。 模具标准化及模具标准件的应用能极大地影响模具制造周期。使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本，因此模具标准件的应用必将日渐广泛。
（7）快速经济模具的前景十分广阔。现在是多品种小批量生产的时代，21世纪，这种生产方式占工业生产的比例将达75%以上。一方面是制品使用周期短，另一方面花样变化频繁，要求模具的生产周期愈短愈好，开发快速经济模具越来越引起人们的重视。例如研制各种超塑性材料来制作模具，用环氧（E）、聚酯（P）或其中填充金属（M）、玻璃（G）等增强制制作简易模具，这些模具的主要特点是制造工艺简单，精度易控制，收缩率较小，价格便宜，寿命较高。
（8）随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度将提出越来越高的要求。
（9）随着以塑代钢、以塑代木的进一步发展，塑料模的比例不断提高，同时，由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模的要求也将越来越高。
（10）模具技术含量将不断提高，中、高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所带来的市场走势。 

第2章 注塑件的设计
2.1 ABS塑料的性质及注塑相关参数
2.1.1 ABS塑料的性质
ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种单体聚合而成的非结晶型高聚物。它是在聚苯乙稀基础上改性而发展起来的一中热塑性工程塑料。其特性是由三组份的配比及每一种组分的化学结构，物理形态控制。丙烯晴组分在ABS中表现的特性是耐热性、耐化学性、刚性、抗拉强度，丁二烯表现的特性是抗冲击强度，苯乙烯表现的特性是加工流动性，光泽性。这三组分的结合，优势互补，使ABS树脂具有优良的综合性能。
1) 一般性能
  ABS外观为不透明呈象牙色粒料，其制品可着成五颜六色，并具有高光泽度。ABS相对密度为1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为18～20，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，并发出特殊的肉桂味。 
2) 力学性能
  ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS的耐蠕变性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。 
3) 热学性能
  ABS的热变形温度为93~118℃，制品经退火处理后还可提高10℃左右。ABS在-40℃时仍能表现出一定的韧性，可在-40~100℃的温度范围内使用。 
4) 电学性能
  ABS的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。 
5) 环境性能
  ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃中，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易产生降解；于户外半年后，冲击强度下降一半。 
6) ABS塑料的加工性能
  ABS同PS一样是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方法加工。 
  ABS的熔体流动性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，与POM和HIPS类似；ABS的流动特性属非牛顿流体；其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。 
ABS的热稳定性好，不易出现降解现象。ABS的吸水率较高，加工前应进行干燥处理。一般制品的干燥条件为温度80~85℃，时间2~4h；对特殊要求的制品(如电镀)的干燥条件为温度70~80℃，时间18~18h。ABS制品在加工中易产生内应力，内应力的大小可通过浸入冰乙酸中检验；如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止，应进行退火处理，具体条件为放于70~80℃的热风循环干燥箱内2~4h，再冷却至室温即可。
2.1.2 ABS塑料的相关参数和成型加工性能
1) 成型特性
a) 无定形料，其品种排好很多，各品种的机电性能和成型特性也各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件
b) 吸湿性强，含水量应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求上时间预热干燥
c) 流动性中等，溢料0.04mm左右（流动性比聚苯乙烯，AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）
d) 比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高），料温对物性影响较大。料温过高易分解（分解温度为250℃左右，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高塑件模温宜取50~60℃,要求光泽及耐热型料宜取60~80℃，注射压力应比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注射机时料温为180~230℃，注射压力为100~140Mpa,螺杆式注射机则取160~220℃,70~100Mpa为宜
本塑料制件为彩电调谐器盖板，选择ABS757 产地台湾奇美。 
2) ABS塑料的物理、热性能
密度：1.02～1.16g/ 
比体积：0.86～0.98
吸水率24H：0.2～0.4%
熔点:130～160℃
熔融指数：200℃负荷50N，喷嘴φ2.09，0.42~0.82g/10min
维卡针入度：71～122℃
马丁耐热：63℃
热变形温度90～108℃
线膨胀系数：7.0
计算收缩率：0.4～0.7%
比热容：1470J/(kg•K)
热导率：0.263W/(m•K)
2.2 塑件结构分析
该塑件为具有两个侧抽孔和一个锁扣的中等大小零件。塑件侧壁和底部的壁厚不均匀，并且该塑件要求表面质量良好，无流纹，麻点等注塑缺陷，这都将给成型带来很大的难度。
2.2.1 壁厚
塑件壁厚不宜过小，这是因为在使用上必须有足够的强度和刚度，在装配时能够承受紧固力；在模塑成型时熔体能够充满形腔；在脱模时能够承受脱模机构的冲击与振动。壁厚也不宜过大，否则用料太多，不但增加成本，而且增加成型时间和冷却时间，延长模塑周期。塑料制品中的壁厚一般应力求均匀，否则会因为固化或冷却速度不同引起收缩不均匀，从而在制品内部产生内应力，导致制品内部产生内应力，导致制品产生翘曲，缩孔甚至开裂等缺陷。
该塑件属于长盖板制件，侧壁均为1.5mm，底部壁厚为2.5mm均大于塑料成型最小壁厚，成型性能较好。
2.2.2 脱模斜度
为了便于塑料制品脱模，以防止脱模时擦伤制件的表面，与脱模方向平行的制品表面一般应具有合理的脱模斜度。其大小主要取决于塑料的收缩率、塑料制品的形状和壁厚以及制品的部位。结合制件的特点，制品与脱模方向平行的制品表面都不是外观表面，而且制品的高度不高，故不要脱模斜度。
2.2.3 圆角
 塑料制品上所有转角应尽可能采用圆弧过度。这样可以于避免应力集中，提高强度，改善熔体在型腔中的流动状况，有利于充满形腔，便于脱模。在制品上无特殊要求时，制品各连接处的圆角半径应不小于0.5～1mm。对于使用上有特殊要求必须以尖角过度或分型面处和型芯与型腔配合处不便作成圆角的，则以尖角过渡。
由制品零件图为为注明圆角的大小，故在各连接处的圆角圆角半径取R0.5mm。
2.3.1 尺寸精度
对于该塑料制品精度要求不高，参考塑件精度等级的选用，对与未注公差取MT5计算[4]。
2.3.2 塑件的表面质量
塑料制品表面质量包括有无斑点、条纹、凹痕、起泡、变色等缺陷，还有表面光泽性和表面粗糙度。表面缺陷必须避免；表面光泽性和表面粗糙度应根据塑料制品使用要求而定，尤其是透明制品，对光泽性和粗糙度有严格要求。
对于该塑件，外观不允许有流纹,麻点等注塑缺陷，浇口不得影响外观的整体性，内表面则无特殊要求。表面粗糙度可取Ra0.2，塑件内部没有较高的粗糙度要求，可取Ra1.6。

第3章  模具设计
3.1 注射成型工艺简介
   注射成型也称注塑，是塑料的一种重要成型方法。除极少数几种热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料部可用此法成型。注射成型也能加工某些热固性塑料，如酚醛塑料等。
注射成型是将粒状或粉状塑料从注射成型机的料斗送入机简内加热熔融塑化后，在柱塞或螺杆加压下，物料被压缩并向前移动，通过机简前端的喷嘴，以很快的速度注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间的冷却定型后，开启模具即得制品。这种成型方法是一种间歇式的操作过程。
注射成型周期从几秒钟到几分钟不等。周期的长短取决于制品的壁厚、大小、形状、注射成型机的类型以及所采用的塑料品种和工艺条件等。注射成型制品的重量从一克到几十公斤不等，视需要而定。
注射成型具有生产周期快、生产效率高、能成型形状复杂、尺寸精确或带微件的制品以及易于实现自动化等特点，因此广泛用于各种塑料制品的生产。其成型制品占目前全部塑料制品的20～30％。注射成型是一种比较先进的成型工艺，目前正继续向着高速化和自动化方向发展。
3.2 注射成型工艺条件
对于一定的塑料制品，当选择了适当的塑料品种、成型方法及成型设备，设计了合理的成型工艺过程和塑料模结构之后，在生产中，工艺条件的选择和控制就是保证成型顺利和制品质量的关键。注射成型的主要工艺条件是温度、压力和时间。
彩电协调起盖板的注射成型工艺参数如表2—1  所示，试模时可根据实际情况做适当调整。 
表2—1  ABS注射成型工艺参数
工艺参数 规格 工艺参数 规格

预热和干燥
温度：150℃
时间：2～3h
成型时间S 注射时间：20～90
保压时间：0～5
冷却时间：20～120
总周期：50～220
料筒温度℃ 后段：150～170
中段：165～180
前段：180～200 螺杆转速
r/min 30
喷嘴温度℃ 170～180 后处理 方法：红外线、烘箱
温度℃：70
时间h：2～4
模具温度℃ 50～80
注射压力MP 60～100
3.3 注射机的选择
3.3.1 注射机基本参数
注塑机的技术规范:类型,最大注射量,最大注射压力,最大锁模力、最大成型面积、最大最小模厚、最大开模引程、定注孔尺寸、嘴喷的球面半径、注射机动模板的顶出孔、机床模板安装螺钉孔或丁字槽的位置与尺寸。 
1、 类型: 卧式、立式、 直角式。 
2、 最大注射量的选择。 
 注射机一次注射聚本乙烯的最大熔料的重量或容积的量为注射机公称注射量。 塑件十浇注流的总量=0.8 公称注射量 
3、 注射面积核定。 
最大注射面积指模具分型面上 允许的塑件最大投影面积. 作用于该面积上的型腔总压力小于注射机
3.3.2 初择注射机
a.计算塑件的体积
根据零件的三维模型，利用Pro/e软件可查询到塑件的体积为：V1=31382.684 mm3
浇注系统的体积：V2=25%V1=7845.71 mm3
一次注射所需的塑料总体积为（一模两件）：(2V1+V2)/0.8=88263.84 mm3=88.26384cm3
b.计算塑件的质量
塑件与浇注系统的总质量：M=ρV=96.2g
根据塑件的体积，取一模两件的模具结构，结合计算数据，查表4-2[1]选用螺杆式注射机XS-ZY-125,其基本参数如下
表3—1  XS-ZY-125注射机的基本参数
结构形式 卧式 最大开模行程/mm 300
注射方式 螺杆式 喷嘴 球半径/mm 12
螺杆直径/mm 42 孔半径/mm φ4
最大注射量/g 125 定位圈直径/mm φ100
注射压力/Mpa 119 顶出 中心顶出孔径/mm
琐模力/Kn 900
两侧顶出 孔径/mm φ22
最大注射面积/cm3 320 孔距/mm 230
模具最大厚度/mm 300 模板尺寸/mm×mm 420×450
模具最小厚度/mm 200 机器外型尺寸/mm×mm 3340×750×1150

3.4 分型面的确定
分型面的选择很重要，它对制品的质量、操作难易、模具结构及制造影响很大。在选择分型面时应遵循以下基本原则：
1)分型面应便于塑料制品的脱模。
2)分型面选择应有利于侧面分型和抽芯
3)分型面的选择应保证塑料制品的质量。
4)分型面的选择应有利于防止溢料。
5)分型面的选择应有利于排气。
6)分型面的选择应尽量使成型零件便于加工。
7)分型面的选择必须考虑注射机的技术参数。
鉴于以上分型面的选择原则，参照1)，2)，3)条，考虑模具的加工，以及该塑件具有较高的表面要求且有较高的表面质量要求，选择分型面如图3-1。

图3-1 分型面的选择