基于proe的平板后盖注塑模具设计毕业论文.doc

摘 要
本课题主要是针对平板电脑壳体，利用Pro/E软件及其注塑模设计专家系统设计一套注塑模具。本课题介绍了注塑模具国内外发展现状，说明了本课题的研究意义和内容,并且从平板电脑壳体模具情况出发，进行塑件成型工艺分析，模具的成型零部件、浇注系统、温度调节系统，并进行了模架的选择、注塑机的选择、模具开模仿真，最后使用Pro/NGINEER软件将三维图转换成平面CAD图。使用Pro/NGINEER软件进行模具设计可大大缩短设计和制造周期，提高产品设计准确性，降低设计成本。

关键词：Pro／E软件 注射模设计 浇注系统 平板电脑壳体

Abstract
This topic mainly aimed at the plastic mold design of tablet computer casing .By using Pro/E software and expert moldbase extension, the plastic mold was designed.This topic introduced the present research condition of injection mold home and abroad, describes the research significance and contents of the project, and came from the condition of the mold embarks of tablet computer casing, the technology capability of product , shaped molds parts, the pours system, adopting temperature-adjusted system, To be oriented structure, the against system,and the choose of moldbases, the choose of injection machines were designed. Finally use the Pro/E software to three-dimensional figure into plane CAD drawings.By using Pro／E software in plastic mold design，the cycles of design was greatly shortened，the product design precise was improved，and the design costs was lower.

Key words： Pro/E software; design of injection mold; the pours system；tablet computer casing

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目 录
1绪 论 3
1.1国内外的研究现状 3
1.1.1 国内的研究现状概述 3
1.1.1 国外的研究现状概述 3
1.2研究内容、研究目的及意义 3
1.2.1研究内容 3
1.2.2研究目的及意义 3
2基于Pro/e的平板电脑壳体的注塑模具总体方案设计 3
2.1平板外壳的结构特征和成型工艺分析 3
2.2模具浇注系统方案的确定 3
2.2.1浇注系统设计原则 3
2.2.2普通流道的组成及作用 3
2.2.3普通流道浇注系统设计 3
2.2.4流道及浇口设计 3
2.3模具成型零件的设计 3
2.4 注塑机的选择 3
2.4.1塑件体积计算 3
2.4.2注射机型号的选择 3
2.4.3注射机参数校核 3
2.4.4 标准模架选择 3
2.5排气系统的设计 3
2.6 温度调节系统设计 3
参考文献 3
致 谢 3
附 录 3

1 绪 论
模具工业在世界各国经济发展中具有重要的地位。模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一[1]。下面对国内外模具发展现状进行简单介绍。
1.1国内外的研究现状
1.1.1 国内的研究现状概述
1、市场规模发展
　　从工业产品生产行业看，模具是现代工业，特别是汽车、摩托车、航空、仪表、仪器、器械、电子通讯、兵器、家用电器、五金工具、日用品等工业必不可少的工艺装备。据资料统计，利用模具制造的零件数量，在飞机、汽车、摩托车、拖拉机、电机、电器、仪器仪表等机电产品中占80%以上；在电脑、电视机、摄像机、照相机、平板电脑、录像机等电子产品中占85%以上；在电冰箱、洗衣机、空调、电风扇、自行车、手表等轻工业产品中占90%以上；兵器产品中占95%以上[2]。
　　从起步到现在，我国模具工业经历了半个多世纪的发展，已有了较大的提高，与国外的差距正在进一步缩小。纵观我国的模具工业，既存在着高速迅猛发展的良好势头，又存在着精度低、结构欠合理、寿命短等一系列不足，无法满足整个工业迅速发展的迫切要求。
　　我国模具行业的生产企业和职工总数在世界上的排名已跃居第一，生产销量排名世界第三。目前，我国模具生产厂点约有3万多家，从业人数80多万人。2005年模具销售额达610亿元，同比增长25％；模具出口7.4亿美元，比2004年的4.9亿美元增长约50％，均居世界前列。
　　在我国，广东、上海、浙江、江苏、安徽是主要生产中心。广东占我国模具总产量的四成，在专业人才聚集、技术水平、模具生产设备和QC、QA上要领先于国内其它省份。
2、成型工艺现状
　　除了液态模锻、粉末锻造成型工艺以外，还有多材质塑料成型模、高效多色注塑模、镶件互换结构和各种抽芯脱模机构的创新设计取得了较大进展；在陶瓷模具成型表面施以桂胶工艺，解决了模具的粘粉问题，同时采用磁吸技术，使其具有自动调整间隙的功能，保证陶瓷砖面平整，简化了模具结构。在冲压成型加工中，多功能复合模具逐渐增加。一副多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负着叠压、攻系、铆接和锁紧等组装任务，这种多功能复合生产出来的不再是单个零件，而是成批的组装件，可大大缩短产品的生产及装配周期，显著地提高生产率。
3、注塑模具行业发展
　　模具被称为工业产品之母,所有工业产品莫不依赖模具才得以规模生产、快速扩张,被欧美等发达国家誉为“磁力工业”。由于模具对社会生产和国民经济的巨大推动作用和自身的高附加值,世界模具市场发展较快。
　　塑料模具工业近20年来发展十分迅速，早在几年前塑料的年产量按体积计算已经超过钢铁和有色金属年产量的总和，塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用。塑料制品成型的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成型，世界塑料模具市场中塑料成型模具产量中约半数是注塑模具，在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。
　　2006年，注塑模具比例进一步上升，热流道模具和气辅模具水平进一步提高，注塑模具在量和质方面都有较快的发展，我国最大的注塑模具单套重量已超过50吨，最精密的注塑模具精度已达到2微米。在CAD/CAM技术得到普及的同时，CAE技术应用越来越广，CAD/CAM/CAE一体化得到发展，模具新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现，专利数量增多[3]。
1.1.1 国外的研究现状概述
随着全球经济的发展，新的技术革命不断取得新的进展和突破，技术的飞跃发展已经成为拉动世界经济增长的重要因素。市场经济的不断发展，促使工业产品越来越向多品种、小批量、高质量、低成本的方向发展，为了保持和加强产品在市场上的竞争力，产品的开发周期、生产周期越来越短，于是对制造各种产品的关键工艺装备—模具的要求越来越苛刻 。
一方面企业为追求规模效益，使得模具向着高速、精密、长寿命方向发展；另一方面企业为了满足多品种、小批量、产品更新换代快、赢得市场的需要，要求模具向着制造周期短、成本低的快速经济的方向发展。计算机、激光、电子、新材料、新技术的发展，使得快速经济制模技术如虎添翼，应用范围不断扩大，类型不断增多，创造的经济效益和社会效益越来越显著。塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用。塑料制品成型的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成型，世界塑料模具市场中塑料成型模具产量中约半数是注塑模具。
1、模具材料和标准件
国际上，汽车模具已进入专业化、标准化阶段，汽车模具基本是由专业的模具制造商提供，模具商品化率在70％以上，还有许多专门生产模具标准件的企业，汽车模具标准件多达几百种。国外模具的标准化率可达85％(如德国、日本)，中小模具的局部结构标准化程度高(如日本的手机模具)。德国的保险杠模具，模架是标准的，热流道是标准的，和国内相比，周期快，成本降低30％ [4]。
2、加工设备、模具制造工艺和测量技术
德国、日本模具企业的加工设备先进，基本都是数控、高速切削、单向走丝线切割或4轴～5轴联动的高速加工机床，能实现模具型面的镜面加工。外相比德国、日本汽车模具的制造工艺已标准化，制品精度高、制造周期短。精密模具零件的加工均采用在线测量，这方面国内至少差15～20年。德国的精密品牌产品，除了加工过程中的在线检测外，手机类、剃须刀类的产品，全部通过可靠性测试、耐候性测试、寿命测试、剃刀表面和间隙的微观显微放大测试、主要零件外形和装配后外形的激光3D测试等。这些重要数据为产品的更新换代提供了非常重要的依据。
3、模具的精度、寿命和模具制造周期
国外的汽车企业都在实施“2 mm”工程，在国内，单一零件还能够做到，几百个零件装配到一起就没有保证了。零件精度低造成修配量大，整模故障率高、稳定性差。日本的汽车模具精度可达0.02 mm，塑料模分模面的精度控制在0．01德国的模具制造周期在2周～20天，备料4～5天，试模2～3天。日、韩的模具周期要求2周，原因是他们有专门的模具配件城，滑块、顶杆、浇口套组件等均可以买到，型腔件加工好装上就行了。国外对发出去的模具进行可靠性、稳定性跟踪。国内是模具出了问题，再派人去。
4、新工艺、新材料研究和创新能力
塑料加工新工艺的研究，日本、德国、美国、意大利等发达国家处于领先地位，模内贴膜、回转成型、双料双色／三色注射、啤酒瓶周转箱注射装配集成化自动生产线、奶制品／快餐面盒的注射一模内贴膜自动生产流水线、一模200腔的瓶盖叠式一回转成型的自动化注射生产线等，在多年前就已用于批量生产。全塑型轿车／赛车的塑料和整车零部件成型工艺从1995年起一直在孜孜不倦地研发。战斗机上的高强、高韧、耐高温、质量轻的新材料、新工艺，美国、德国在80年代初期已应用于某些机型，1985年后，某些碳纤维塑料制品已应用于民用客机。超薄型手机PC导光板的材料、注射工艺与设备的研制，日本处于领先地位。木塑环保复合材料注射专机和注塑工艺／制品的研究欧洲处于领先地位。多层、多功能复合薄膜挤出专机、薄膜厚度控制、薄膜层数控制及各种功能薄膜的材料研究，美国处于世界前沿。
一个国家的创新、研发能力体现了国家的综合基础实力。国外企业对新产品开发很重视，模具厂经常会与材料厂商、产品厂共同开发新产品和模具；注射机厂会与材料厂商共同研发新机型；名牌塑料供应商会与名牌汽车公司联合研制以塑代钢的新塑料和新产品(如BAYER与宝马合作开发全塑赛车、GE与克莱斯勒共同开发全塑轿车)。这种强强合作，使企业具有很强的研发能力。
1.2研究内容、研究目的及意义
1.2.1研究内容
随着CAD／CAM／CAE技术的快速发展及市场对模具集成需求的日益增加，在模具企业推广普及相关的CAD、CAE、CAM知识、提高其生产能力和市场竞争力是我国模具行业发展的必由之路。应用Pro／E机械自动化软件建立模具模型为模具制造提供必备的图纸、为后序的CAE、CAM提供基础数据支持，是模具设计制造集成化的前提。本文利用Pro／E软件完成了平板电脑壳体的模具设计，在对注塑件进行机构工艺性分析的基础上，完成了注塑模具的部件结构设计和总装设计。
1.2.2研究目的及意义
目的：以平板电脑壳体这一现实产品，设计一副能够生产所给塑料、满足产品表面质量和制造精度要求的塑料模具。通过此次模具设计过程，让同学们了解如何进行模具设计，模具设计的总体思路要有一定的掌握，而且如何进行塑料成型工艺设计、运用设计软件设计塑料模具等方面有综合性的掌握，为以后从事模具设计工作做好准备。
意义：模具工业是国民经济的基础产业, 是“百业之母”,是永不衰亡的行业, 模具工业的发展水平标志着一个国家工业水平及产品开发能力[5]。我国模具工业解放后从无到有, 在经历了半个多世纪的发展, 已有了较大的提高, 发展速度十分迅速, 目前已初具规模。近年来, 对模具技术的探索和研究取得了可喜的成绩。我国模具设计与制造技术的发展经历了手工作坊制造阶段、工业化生产阶段和现代化生产阶段。随着塑料工业的迅速发展以及塑料制品在航空、航天、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的广泛应用，产品对模具的要求越来越高。计算机辅助仿真已成为塑料产品开发、模具设计中的关键技术[6] 。应用计算机仿真技术，对注塑成型模具进行计算机辅助设计，并对模具设计的各个环节进行定量计算和数值分析；对整个注射过程进行工艺仿真分析，预测产品可能出现的缺陷，对于存在的问题在产品设计阶段予以解决[7-10]。这种方法与传统的模具设计相比，在优化注射工艺、降低试模成本、提高产品的品质、节约原材料等方面具有重要意义。伴随着计算机技术的快速发展, 数字化、信息化模具CAD/CAE/CAM技术和数控加工机床已普遍采用, 模具产业正处于高速发展阶段[11]。虽然我国模具技术水平正在逐步提高, 但与工业较为先进的国家相比, 仍存在较大的差距, 纵观我国的模具工业, 既有高速发展的良好势头, 又存在模具品种少、精度低、结构欠合理、寿命短等一系列的不足, 无法满足整个工业迅速发展的迫切要求。模具生产技术水平的高低, 已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志, 因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力[12]。
随着塑料制品在机械、电子、农业等领域的广泛应用，我们对塑料模具的需求也随之增加。模具的设计技术在我国制造业中占据着重要的地位。从事塑料模具的设计开发具有十分重要的现实意义。
2 基于Pro/e的平板电脑壳体的注塑模具总体方案设计
2.1 平板外壳的结构特征和成型工艺分析
2.1.1塑件结构分析
平板电脑外壳的三维模型如图所示。

图2-1平板电脑后盖背面

图2-2平板电脑后盖正面
平板外壳采用材料为ABS，该材料相对密度为1.05左右，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、耐磨性优良、尺寸稳定耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化学性和电气性能良好，综合性能好，成型工艺好。
外壳上表面和侧面有孔，但是不需要侧抽芯，模具结构简单。
2.1.2塑件的注塑成型工艺性分析
在Pro/E Widfire3.0中打开塑件的三维模型，进行外壳的注射成型工艺性分析。
（1）模型的质量属性
外壳的材料为ABS，其密度在1.04-1.065g/cm3之间，因此选取密度为1.05 g/cm3[13]，在Pro/EWidfire5.0软件中对其分析如图所示，得出外壳的的体积为 34.10 cm3曲面面积为982.42cm2,质量为35.80g。

图2-3 质量属性
（2）厚度分析
塑料制品的壁厚对塑件成型质量的影响很大，壁厚过小成型时流动阻力大，制品难以充满型腔，塑料制品壁厚的最小尺寸应满足以下几方面的要求：具有足够的强度和刚度：脱模时能经受脱模机构的冲击与振动：装配时能承受紧固力。塑料制品规定有最小厚度值，热塑性塑件的最小壁厚计算公式为
Smin=0.3(h-2.1)
式中 Smin——塑料的最小壁厚，mm。
h——预计的塑料壁高，mm。
按照上述公式，前壳的最小壁厚为
Smin=0.3×(4-2.1)=0.57mm。
前壳的壁厚
S=0.7mm，
满足最小厚度条件。
（3）拔模斜度分析
塑件在模塑成型过程中，塑料从熔融状态转变为固体状态，将会产生一定量的尺寸收缩，从而使塑件紧紧地包在模具型芯和型腔中凸起的部分上，为此必须考虑内外壁有足够的拔模斜度[14]。使用Pro/E Widfire5.0软件进行拔模斜度分析结果如图所示。

图2-4拔模斜度分析结果
通过上述分析，可以得出外壳的结构设计较为合理，壁厚均匀，拔模斜度适当，选用的材料成型工艺性好，可能进行注射工艺操作。
2.2 模具浇注系统方案的确定
2.2.1浇注系统设计原则
浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴射出之后到达型腔之前在模具内流经的通道。其作用是将塑料熔体充满型腔，并将注射压力传递到模腔的各个部位，以获得组织致密、外形清晰、表面光洁和尺寸精确的塑件。浇注系统设计好坏对塑件性能、外观和成型难易程度影响颇大[16]。浇注系统可分为普通浇注系统和热流道浇注系统两大类型。本设计中采用普通流道的浇注系统。
2.2.2普通流道的组成及作用
普通流道的浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。普通流道的浇注系统从总体来看，有如下作用：
1、将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输送到型腔，同时使型腔内的气体能及时顺利排出。
2、在塑料熔体填充及凝固的过程中，将注射压力有效地传递到型腔的各个部位，以获得形状完整、内外在质量优良的塑料制件。
2.2.3普通流道浇注系统设计
浇注系统设计是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响很大，而且还与塑件所用的塑料的利用率、成型生产效率等相关，因此，浇注系统设计是模具设计的重要环节。对浇注系统进行总体设计时，一般应遵循如下基本原则：
1、了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动特性。
2、采用尽量短的流程，以减少热量与压力损失。浇注系统作为充填型腔的流动通道，要求流经其内的塑料熔体热量损失及压力损失减小到最低程度，以保持较理想的流动状态及有效地传递最终压力。为此，在保证塑件的成型质量，满足型腔良好的排气效果的前提下，应尽量缩短流程，同时还应控制好流道的表面粗糙度，并送减少流道的弯折等，这样就能够缩短填充时间，克服塑料熔体因热量损失和压力损失过大所引起的成型缺陷，从而缩短成型周期，提高成型质量，并可减少浇注系统的凝料量。
3、浇注系统设计应有利于良好的排气。浇注系统能够顺利地引导塑料熔体充满型腔的各个角落，使型腔及浇注系统中的气体有序地排出，以保证填充过程中不产生紊流或涡流，也不会因气体积存而引起凹陷、气泡、烧焦等成型缺陷。因此，设计浇注系统时，应注意与模具的排气方式相适应，使塑件获得良好的成型质量。
4、防止型芯变形和嵌件位移。浇注系统的设计应尽量避免塑料熔体直冲细小型芯和嵌件，以防止熔体冲击力使细小型芯变形或使嵌件位移。
5、便于修整浇口以保证塑件外观质量。
6、浇注系统应结合型腔布置综合考虑浇注系统的分布形式与型腔的排布密切相关，应在设计时尽可能保证在同一时间内塑料熔体充满各型腔，并且使型腔及浇注系统在分型面上的投影面积总重心与注射机锁模机构的锁模力作用中心相重合，这对于缩模的可靠性及缩模机构受力的均匀性都是不利的。
7、尽量减少因开设浇注系统而造成的塑料凝料用量。
8、浇注系统的模具工作表面应达到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中浇口应有IT8 以上的精度要求。
9、设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。
2.2.4流道及浇口设计
2.2.4.1主流道设计
主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料顺利拔出，主流道三维模型如图3-1所示。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。由于主流道要与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，所以在注射中主流道部分常设计成可拆卸更换的浇口套[17]。由于本设计采用一模一腔，因此不需要设计分流道。

图2-5 主流道三维模型
2.2.4.2浇口设计
浇口也称进料口，是连接分流道与型腔的通道。除直接浇口外，它是浇注系统中截面积最小的部分，它使塑料熔体的流速产生加速度，以得于迅速充满型腔，同时还起封闭型腔防止熔体倒流的作用，并在成型后使浇口凝料与塑件易于分离。浇口的位置、形状及尺寸对塑件的性能和质量的影响很大[18]。浇口的主要作用如下：熔体充模后，首先在浇口处凝固，当注射机螺杆抽回时可防止熔体向流道回流；熔体在流经狭窄的浇口时会产生摩擦热，使熔体升温，有助于充模。易于切除浇口尾料；对于多型腔模具，浇口能用来平衡进料。
浇口的位置选择原则：尽量缩短流动距离，流道弯折少，流动毗合适；尽可能开设在塑件的厚壁外；尽量减少或避免熔接痕、增加熔合强度及避免熔接痕位于塑件的载荷集中处；应尽量有相于型腔中气体的排除；考虑熔体取向作用的影响与适时利用；产生喷射和蠕动；注意浇口的去除及其痕迹对塑件外观质量的影响；应有得于熔体在腔内的流动；应避免冲击使型芯或嵌件移位或变形[19]。
浇口的形式很多，常见的有侧浇口、点浇口、潜伏浇口等[20]，侧浇口常设在多型腔模具上。其优点是进口可随意选择进料位置，浇口的深度及宽度在试模后根据需要可加深或加宽。其缺点是在塑件一端侧壁处进料，流程中心浇口长一倍左右，料流末端面易产生深接痕，深型腔底部易生气孔，影响塑件质量。潜伏浇口的进料口设在塑件内侧时，脱模时，推杆将流道与塑件分别推出的同时，推杆切断进料口，可实行注射机的全自动操作，但是，隧道斜也的加工较困难。为了将斜的点浇口推出，必须是柔韧性好塑料，并且要严格掌握塑件在模内的冷却时间，在流道末凝固前及时推出潜伏浇口。而点浇口的进料口设在弄腔底部，排气顺畅，成型好，点浇口拉断后，仅在塑件上留下很小痕迹，不影响塑件的外观质量。[21]
由于平板电脑外壳要求表面不允许有浇口痕迹和飞边，因此选用点浇口，如图3-2所示。
浇口位置选取在平板电脑外壳外表面顶面中心位置，以保证型腔内塑料的流动最佳，以保证型腔内塑料的流动状况最佳，并获得恰当的充模效果和最大的制品强度。浇口的尺寸可以查阅实用模具设计简明手册.

图2-6 浇口的尺寸

2.3 模具成型零件的设计
2.3.1分型面的设计
分开模具取出塑件的面称为分型面;注射模有一个分型面或多个分型面，分型面的位置，一般垂直于开模方向。分型面的形状有平面和曲面等，但也有将分型面作倾斜的平面或弯折面，或曲面，这样的分型面虽加工难，但型腔制造和
制品脱模较易。有合模对中锥面的分型面，分型面自然也是曲面。
本设计有两个型面，分型面如图4-1所示。

图2-7 分型面
2.3.1.1分型面设计原则
选择分型面时，应考虑的基本原则：
1、分型面应选在塑件外形最大轮廓处
当已经初步确定塑件的分型方向后分型面应选在塑件外形最大轮廓处，即通过该方向塑件的截面积最大，否则塑件无法从形腔中脱出。
2、确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模
从制件的顶出考虑分型面要尽可能地使制件留在动模边，当制件的壁相当厚但内孔较小时，则对型芯的包紧力很少常不能确切判断制件中留在型芯上还是在凹模内。这时可将型芯和凹模的主要部分都设在动模边，利用顶管脱模，当制件的孔内有管件（无螺纹连接）的金属嵌中时，则不会对型芯产生包紧力。
3、保证制件的精度和外观要求
与分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求较高，或同轴度要求较高的外形或内孔，为保证其精度，应尽可能设置在同一半模具腔内。因分型面不可避免地要在制件中留下溢料痕迹或接合缝的痕迹，故分型面最好不选在制品光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处。
4、分型面应使模具分割成便于加工的部件，以减少机械加工的困难。
5、不妨碍制品脱模和抽芯。
在安排制件在型腔中的方位时，要尽量避免与开模运动相垂直方向的避侧凹或侧孔。
6、有利于浇注系统的合理处置。
7、尽可能与料流的末端重合，以利于排气。
在实际设计中，不可能全部满足上述原则，一般应抓住主要矛盾，在此前提下确定合理的分型面。

图2-8 模具型腔布局

图2-9 自动工件

图2-10 尺寸收缩

图2-11 复制的部分分型面

图2-12 堵口

图2-13 延伸

图2-14 延伸完毕

图2-15 完成上下模的分型面
在创建分形面的时候，由于在板音量孔处的开口不在同一个平面内，因此造成无法创建分形面，在多方尝试下无果，最后不得不修改原模型，将开口开在了同一平面内，这个问题的解决使得我明白了在模具设计的过程中，往往能够发现原型不合理的地方，并且在一个模具的设计过程中，还会伴随着模型的改变。
并且，在创建分型面的过程中，由于本人十分喜爱延伸命令，结果导致分型失败，因为延伸命令若是在同一曲面上延伸的两个曲面，那么这两个曲面是无法合并的，并且会产生间隙导致分型失败。
2.3.1.2凹模和凸模设计
2.3.1.2.1凹模和凸模
凸模,凹模如图所示。

图2-16 凸模

图2-17 凹模
2.3.1.2.2凹模和凸模结构设计
构成塑料模具模腔的零件统称成型零部件。成型零件工作时，直接与塑料熔体接触，承受熔体料流的高压冲刷、脱模摩擦等。因此，成型零件不仅要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，而且还要有合理的结构，较高强度、刚度及较好的耐磨性[22]。
成型零部件决定了几何形状和尺寸，通常包括：凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。
凹模结构分为整体式凹模、整体嵌入式、组合式等结构，整体式凹模结构模具强度好、牢固、不易变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。加工工艺性差，加工困难，热处理不方便，整体式凸模还有消耗模具钢多、浪费材料等缺点。所以整体式凹、凸模结构常用于形状简单的单个型腔中、小型模具或工艺试验模具。但随着数控加工技术和电加工技术的发展，整体式凹模越来越多。整体嵌入式凹模，单个型腔和型芯采用单独加工（机械加工、冷挤压、电加工等方法）的加工[23]。采用H7/m6过渡配合压入模板中。这种结构加工效率高，装拆方便，容易保证形状和尺寸精度。组合式凹模简化了复杂凹机加工工艺，有利于模具成型零件的热处理和模具的修复，有利于采用镶拼间隙来排气，可节省贵重模具材料。
型芯分为整体式型芯、整体嵌入式型芯、镶拼组合式型芯、小型芯等结构。小型模具中的型芯常与模板做成一体，整体嵌入式型芯适用于小型塑件的多腔模具及大中型模具中。最常用的嵌入装配方法是台肩垫板式，其他装配方法还有通孔螺钉联接式，沉孔螺钉联接式，对于非回转型芯，应采用平键或贺柱销等进行防转定位。形状复杂的型芯通常分开做成主型芯与型芯镶拼件，装配时再进行镶拼组合。
本设计采用的是整体嵌入式凹模和整体嵌入式型芯。
2.3.1.2.3 生成模具成型零件

图2-18

图2-19

图2-20 斜顶

图2-21

图2-22 凸模去除斜顶

图2-23 凹模去除斜顶

图2-24

图2-25 创建型芯

图2-26 切出型芯

图2-27 凸模完全体
由于平板上存在用于音量孔的大量微孔，之前曾将其设计在不规则斜面上，导致分形面选取难度增加，继而增加了凸、凹模加工的工作量，通过咨询指导老师，决定把微孔设计在规则平面上，并且发现如果将每个微孔都做成型芯会增加加工难度，于是产生了上述型芯。
2.3.1.2.4 模具仿真和开模仿真

图2-28
2.3.1.2.5 用塑料顾问进行模具的流动模拟分析
（1）浇口位置分析

图2-29浇口位置分析

图2-30
分析完毕后我们发现最佳浇口位置正是我们预先想要设置浇口的地方

（2）塑料流动分析

图2-31
如图所示，发现工件颜色全部呈现绿色，说明填充状况良好！
(3)冷却质量分析

图2-32
如图所示，发现在工件边缘及浇口位置冷却效果很差，中间盖的冷却效果不错，我们在之后的工作中注意边缘及浇口位置的冷却。
（4）缩痕分析

图2-33
如图所示，在平板边缘及浇口位置有轻微蓝色带，形成了细微缩痕，但由于十分轻微，所以对工件成型没有影响。
2.4 注塑机的选择
注射成型机（简称注射机或注塑机）是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。注射成型是通过注塑机和模具来实现的。
注塑机通常由注射系统、合模系统、液压传达动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。
注塑机是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。注射成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：定量加料—熔融塑化—施压注射—充模冷却—启模取件。取出塑件后又再闭模，进行下一个循环。 　　
注塑机操作项目：注塑机操作项目包括控制键盘操作、电器控制系统操作和液压系统操作三个方面。分别进行注射过程动作、加料动作、注射压力、注射速度、顶出型式的选择，料筒各段温度的监控，注射压力和背压压力的调节等。 　　
一般螺杆式注塑机的成型工艺过程是：首先将粒状或粉状塑料加入机筒内，并通过螺杆的旋转和机筒外壁加热使塑料成为熔融状态，然后机器进行合模和注射座前移，使喷嘴贴紧模具的浇口道，接着向注射缸通人压力油，使螺杆向前推进，从而以很高的压力和较快的速度将熔料注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间和压力保持（又称保压）、冷却，使其固化成型，便可开模取出制品（保压的目的是防止模腔中熔料的反流、向模腔内补充物料，以及保证制品具有一定的密度和尺寸公差）。注射成型的基本要求是塑化、注射和成型。塑化是实现和保证成型制品质量的前提，而为满足成型的要求，注射必须保证有足够的压力和速度。同时，由于注射压力很高，相应地在模腔中产生很高的压力（模腔内的平均压力一般在20~45MPa之间），因此必须有足够大的合模力。由此可见，注射装置和合模装置是注塑机的关键部件。
除了模具的结构、类型和一些基本参数和尺寸外，模具的型腔数、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面积、成型时需要的合模力、注射压力、模具的厚度、安装固定尺寸以及开模行程等都与注射机的有关性能参数密节相关，如果两者不相匹配，则模具无法使用，为此，必须对两者之间有关数据进行较核，并通过较核来设计模具与选择注射机型号。
2.4.1塑件体积计算
按照前面提供的方法查询塑件的质量属性，得体积为34.10cm3，考虑到主流道的体积，用修正公式估算为V1=kV=1.3x34.10=12.86 cm3.
2.4.2注射机型号的选择
表2-34
根据塑件的体积初步选定为J54-S200/400螺杆式注射机
合模方式：
液压—机械
标称注射量cm3:
200-400
螺杆直径mm:
55
注射压力105Pa:
1090
注射行程mm:
160
螺杆转速r/min:
16,28,48
注射方式:
螺杆式
合模力KN：
2540
最大成型面积cm2 ：
645
模板最大行程mm:
260
模具最大厚度mm:
406
模具最小厚度mm:
165
2.4.3注射机参数校核
1、注射量的校核
注射机一个注射周期内所需注射量的塑料熔体的总量必须在注射机额定注射量的80%以内。[24]
在一个注射成型周期内，需注射入模具内的塑料熔体的容量或质量，应为制件和浇注系统两部份容量或质量之和，即
V = nVz + Vj
或 M = nmz + mj
式中 V（m）—— 一个成型周期内所需射入的塑料容积或质量(cm³或g）；
n —— 型腔数目；
Vz（mz）—— 单个塑件的容量或质量(cm³或g）；
Vj（mj）—— 浇注系统凝料和飞边所需塑料的容量或质量(cm³或g）。
故应使 nVz + Vj ≤ 0.8Vg
或 nmz + mj ≤ 0.8mg
式中 Vg（mg）—— 注射机额定注射量(cm³或g）。
根据容积计算 nVz + Vj =12.86≤0.8Vg
可见注射机的注射量符合要求。
2.塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核
注射成型时，塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数值越大，需要的锁模力也就越大。如果这一数值超过了注射机允许使用的最大成型面积，则成型过程中将会出现溢漏现象。因此，设计注射模时必须满足下面关系：
nA1 + A2 ﹤ Am
式中 Am——注射机允许使用的最大成型面积(mm2）
其他符号意义同前。
注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢漏现象，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力。
模具所需锁模力的计算 F=KAPm
式中 F—— 锁模力，N
A—— 制