利用按键开关控制液晶显示器进行十六进制数字显示说明书-(完整版)实用资料

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中北大学利用按键开关控制液晶显示器进行十六进制数字显示说明书（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）课程设计说明书学生姓名:张又木学号:0906044112学院:电子与计算机科学技术学院专业:电子科学与技术题目:利用按键开关控制液晶显示器进行十六进制数字显示指导教师:焦新泉职称:讲师2021年6月20日目录1、课程设计目的(22、课程设计内容和要求(22.1、设计内容(22.2、设计要求(23、设计方案及实现情况(23.1、设计思路(23.2、工作原理及框图(23.3、各模块功能描述(43.4、仿真结果(153.5、实验箱验证情况(174、课程设计总结(185、参考文献(181、课程设计目的1.学习操作数字电路设计实验开发系统,掌握液晶显示模块的工作原理及应用。2.掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路的设计方法。3.学习掌握可编程器件设计的全过程2、课程设计内容和要求2.1、设计内容1.学习掌握按键开关控制模块、液晶显示模块的工作原理及应用;2.熟练掌握VHDL编程语言,编写按键开关控制模块的控制逻辑;3.仿真所编写的程序,模拟验证所编写的模块功能;4.下载程序到芯片中,硬件验证所设置的功能,能够实现十六进制数字的显示;5.整理设计内容,编写设计说明书。2.2、设计要求1.本课程设计说明书。2.VHDL源程序及内部原理图。3.该设计可以在实验箱上正常工作并演示。3、设计方案和实现情况3.1、设计思路对于这个题目,首先对试验箱上的时钟频率进行降频,因为试验箱上的时钟频率很高,而液晶系统并不需要很高的时钟频率,并且低频时钟更加有利于消抖功能的实现,其次对所使用的按键进行消抖处理,然后将消抖处理后的按键信号直接送入按键计数模块进行计数,再将按键计数模块的计数结果送往译码显示模块,严格按照液晶OCMJ的显示时序将要显示的数据的行坐标,列坐标和数据对应的在BUSY信号不为高的情况下,通过数据线送出,然后在REQ信号线上送出一个高脉冲,将数据显示在液晶OCMJ上。3.2、工作原理及框图总体工作原理:在经过分频的时钟信号的驱动下,利用按键计数模块对进行了消抖处理后的按键信号进行计数,然后将计数数据送给译码液晶显示模块,进而驱动液晶屏幕进行数据的显示。系统总体原理图如图1所示。图1系统总体原理图液晶显示器工作原理:OCMJ中文模块系列液晶显示器内含GB231216*16点阵国标一级简体汉字和ASCII8*8(半高及8*16(全高点阵英文字库,用户输入区位码或ASCII码即可实现文本显示。OCMJ中文模块系列液晶显示器可以实现汉字、ASCII码、点阵图形和变化曲线的同屏显示,并可通过字节点阵图形方式造字。由于显示的是十六进制数字,故只须掌握接口协议和其中一条用户命令。接口协议为请求/应答(REQ/BUSY握手方式。应答BUSY高电平(BUSY=1表示OCMJ忙于内部处理,不能接收用户命令;BUSY低电平(BUSY=0表示OCMJ空闲,等待接收用户命令。发送命令到OCMJ可在BUSY=0后的任意时刻开始,先把用户命令的当前字节放到数据线上,接着发高电平REQ信号(REQ=1通知OCMJ请求处理当前数据线上的命令或数据。OCMJ模块在收到外部的REQ高电平信号后立即读取数据线上的命令或数据,同时将应答线BUSY变为高电平,表明模块已收到数据并正在忙于对此数据的内部处理,此时,用户对模块的写操作已经完成,用户可以撤消数据线上的信号并可作模块显示以外的其他工作,也可不断地查询应答线BUSY是否为低(BUSY=0?,如果BUSY=0,表明模块对用户的写操作已经执行完毕。可以再送下一个数据。液晶显示器显示8X8ASCII字符命令:格式:F1XXYYAS该命令为4字节命令(最大执行时间为0.8毫秒,Ts2=0.8mS,其中XX:为以ASCII码为单位的屏幕行坐标值,取值范围00到0F、04到13、00到13;YY:为以ASCII码为单位的屏幕列坐标值,取值范围00到1F、00到3F、00到4F;AS:坐标位置上要显示的ASCII字符码。OCMJ液晶控制时序图如图2所示:3.3、各模块功能描述说明书要求:图2OCMJ液晶控制时序图3.3、各模块功能描述总原理图如图3所示:图3总原理图模块一:分频模块图4分频模块符号利用VHDL语言生成的分频符号如图4所示,clk和rst分别是输入的时钟信号引脚和复位引脚,clkout是分频后的时钟输出引脚。本模块使用13位计数常量分频,可以将试验箱上1.25MHZ的时钟频率降到150HZ左右,这足以驱动液晶工作。代码如下:libraryieee;entityfenpinisport(clk,rst:instd_logic;clkout:outstd_logic;endfenpin;architecturefenpin_behaveoffenpinissignalinclk:std_logic_vector(12downto0;signalinner:std_logic;beginprocess(clk,rstbeginifrst='0'theninclk<="0000000000000";inner<='0';inner<=notinner;--当inclk加满的时候,inner取反inclk<=inclk+1;elseinclk<=inclk+1;endif;endif;endprocess;clkout<=inner;endfenpin_behave;模块二:消抖模块图5消抖模块符号利用VHDL语言生成的按键消抖模块符号如图5所示,clk和rst分别是时钟信号引脚和复位引脚,din是按键的输入信号,直接连接在试验箱的按键上,dout是经过消抖处理后的输出引脚。本模块采用状态机实现,共八个状态,当din信号为低的时候,状态机才会向下传递状态,否则重新回到状态0,也就是说当有按键按下的时候,需要低电平信号持续八个时钟周期,才能算是一个信号输入。由于本系统的时钟频率是150HZ,经过计算,每次按键必须持续大约50ms才算有效,如果din信号持续为低电平,那么输出端每隔约50ms,输出一个低脉冲。代码如下:libraryieee;entitykey_xdisport(clk,rst,din:instd_logic;dout:outstd_logic;endentity;architecturertlofkey_xdistypexd_stateis(s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7;signalpre_s,next_s:xd_state;beginpcs0:process(rst,clkbeginifrst='0'thenpre_s<=s0;elsifclk'eventandclk='1'then--每次时钟来临,把next_s给pre_spre_s<=next_s;elsenull;endif;endprocesspcs0;pcs1:process(pre_s,next_s,dinbegincasepre_siswhens0=>dout<='1';--dout置高,确保到不为低电平ifdin='1'thennext_s<=s0;--如果din=1,那么返回起始状态elsenext_s<=s1;--如果din=0,那么进入下一个状态endif;whens1=>--状态s1到s6同上dout<='1';ifdin='1'thennext_s<=s0;elsenext_s<=s2;endif;whens2=>dout<='1';ifdin='1'thennext_s<=s0;elsenext_s<=s3;endif;whens3=>dout<='1';ifdin='1'thennext_s<=s0;elsenext_s<=s4;endif;whens4=>dout<='1';ifdin='1'thennext_s<=s0;elsenext_s<=s5;endif;whens5=>dout<='1';ifdin='1'thennext_s<=s0;elsenext_s<=s6;endif;whens6=>dout<='1';ifdin='1'thennext_s<=s0;elsenext_s<=s7;endif;whens7=>dout<='0';ifdin='1'then--若din=1,回到起始状态next_s<=s0;Else--若din=0,回到s1状态,进入循环next_s<=s1;endif;endcase;endprocesspcs1;endrtl;模块三:计数模块图6计数模块符号利用VHDL语言生成的计数模块符号如图6所示,key和rst分别是按键输入引脚和复位引脚,dout是计数结果输出引脚。本模块采用基本的计数原理,即每当key来一个上升沿,做为缓冲的内部四位二进制信号inclk自增一,最后将inclk给到dout。代码如下:libraryieee;entitycntisport(key,rst:instd_logic;dout:outstd_logic_vector(3downto0;endcnt;architecturecnt_behaveofcntissignalinclk:std_logic_vector(3downto0;beginprocess(key,rstbeginifrst='0'theninclk<="0000";elsifkey'eventandkey='0'then--每次来一个下降沿,inclk加一inclk<=inclk+1;endif;endprocess;dout<=inclk;endcnt_behave;模块四:译码及显示模块图7译码及显示模块符号利用VHDL语言生成的译码及显示模块符号如图7所示,clk和rst分别是时钟输入引脚和复位引脚,busy是来自液晶的握手信号,din是需要显示的十六进制数据,req是向液晶发出的握手信号,dout是向液晶发出要显示的数据的信息的引脚。本模块采用状态机来实现,严格按照液晶的时序图经过判断busy信号不为高的情况下向液晶依次输出ASCII码命令字,行坐标,列坐标以及经过译码得到的ASCII码,然后再从req输出一个高脉冲。从而驱动液晶屏幕工作。代码如下:libraryieee;entitydisplyis--实体说明port(clk,busy,rst:instd_logic;din:instd_logic_vector(3downto0;req:outstd_logic;dout:outstd_logic_vector(7downto0;enddisply;architecturedisply_archofdisplyistypeztstateis(st0,st1,st2,st3,st4,st5,st6,st7,st8,st9,st10,st11,st12,st13,st14;signalstate:ztstate;Begin--结构体说明process(rst,clkbeginifrst='0'then--复位信号req<='0';state<=st0;dout<="ZZZZZZZZ";elsifclk'eventandclk='1'thencasestateiswhenst0=>dout<="11110100";--清屏命令字req<='0';state<=st1;whenst1=>--req输出一个高脉冲req<='1';state<=st2;whenst2=>req<='0';state<=st3;whenst3=>ifbusy='0'thendout<="11110001";--写ASCII命令字req<='0';state<=st4;elsestate<=st3;endif;whenst4=>req<='1';state<=st5;whenst5=>req<='0';state<=st6;whenst6=>--写列坐标ifbusy='1'thenstate<=st6;elsedout<="00001111";req<='0';state<=st7;endif;whenst7=>req<='1';state<=st8;whenst8=>req<='0';state<=st9;whenst9=>--写行坐标ifbusy='1'thenstate<=st9;elsedout<="00000001";req<='0';state<=st10;endif;whenst10=>req<='1';state<=st11;whenst11=>req<='0';state<=st12;whenst12=>ifbusy='1'thenstate<=st12;elsecasedinis--根据输入写ASCII码when"0000"=>dout<="00110000";when"0001"=>dout<="00110001";when"0010"=>dout<="00110010";when"0011"=>dout<="00110011";when"0100"=>dout<="00110100";when"0101"=>dout<="00110101";when"0110"=>dout<="00110110";when"0111"=>dout<="00110111";when"1000"=>dout<="00111000";when"1001"=>dout<="00111001";when"1010"=>dout<="01000001";when"1011"=>dout<="01000010";when"1100"=>dout<="01000011";when"1101"=>dout<="01000100";when"1110"=>dout<="01000101";when"1111"=>dout<="01000110";whenothers=>dout<="00000000";endcase;req<='0';state<=st13;endif;whenst13=>req<='1';state<=st14;whenst14=>req<='0';state<=st3;whenothers=>state<=st0;endcase;endif;endprocess;enddisply_arch;3.4、仿真结果1.分频器仿真如图8所示：图8分频器功能仿真波形图2.消抖模块仿真如图9所示：图9消抖模块功能仿真波形图说明：通过仿真可以看出，当按键时间适当的时候，dout端出现了一个低脉冲，而当按键时间过短的时候，此时din输入的低脉冲被当作毛刺，而持续按键的时候，dout会出现连续规律的低脉冲。这种消抖方式比较符合实际需要。3.计数模块仿真如图10所示：-15-图10计数模块功能仿真波形图4.译码及显示模块仿真如图11所示：图11译码及显示模块功能仿真波形图说明：通过仿真波形图可以看出，如果假设busy一直为低，那么当din输入0010即2的时候，输出端依次输出F1（ASCII码命令字）、0F（行坐标）、01（列坐标）、和32（2的ASCII码），同时在每次输出的时候还在req给出一个高脉冲。因此，此程序是可行的。5.总体仿真如图12所示：-16-图12总体仿真波形图3.5、实验箱验证情况试验箱验证情况如图13所示：-17-图13试验箱验证图4、课程设计总结通过本次课程设计，我熟练的掌握了使用QuartusII软件进行可编程逻辑器件的开发流程，我巩固了对VHDL语法和基本语句的掌握，并且真正学会了分析任务，发现问题，分析问题，解决问题的能力。此外，我还意识到和同学相互交流的重要性，只有通过不断的和别人的交流，才能逐渐的发现别人的某些想法的先进性，为己所用。然而，通过这次课程设计我也发现的不少问题，对于自身而言，在调试程序的过程中在遇到难以解决的问题时，总是缺乏耐心，容易急躁；对于基础的东西，总是不屑于去学，最后也总是在这方面栽跟头；另外一点要提出的是实验室里的试验箱大部分液晶不可用，而且缺少说明书，这导致大家在课设过程中遇到很大的问题。5、参考文献（1）侯伯亨，顾新.VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计.西安：西安电子科技大学出版社，1999（2）求是科技.CPLD/FPGA应用开发技术与工程实践.北京：人民邮电出版社，2005（3）罗苑棠.CPLD/FPGA常用模块与综合系统设计实例精讲.北京：电子工业出版社，2007（4）任勇峰，庄新敏.VHDL与硬件实现速成.北京：国防工业出版社，2005-18-目录绪论 31.模塑工艺规程的编制 51.1塑件的工艺性分析 5 5 61.2计算塑件的体积和质量 61.3塑件注塑工艺参数的确定 71.4塑料成型设备的选取 72.注塑模的结构设计 82.1分型面选择 82.2确定型腔的数目及排列方式 9 9 112.3浇注系统设计 11 11 12 13 13 142.4抽芯机构设计 14 14 14 15 15 15 152.5推出机构设计 162.6成型零件结构设计 16 163.外壳注塑模具的有关计算 184.模具加热和冷却系统的设计 205.模具闭合高度确定 205.1计算模具的闭合高度 215.2校核注塑机的开，合模空间 21 21 216.注塑机有关参数的校核 216.1模具合模时校核 216.2模具开模时校核 227.绘制模具总装图和非标零件工作图 227.1本模具总装图和非标零件工作图见附图 227.2本模具的工作原理 22结论 23致谢 24参考文献 25绪论大学的学习即将结束，毕业设计是其中最后一个实践环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。随着工业的发展，工业产品的品种和数量不断增加。换型不断加快。使模具的需要补断增加。而对模具的质量要求越来越高。模具技术在国民经济中的作用越来越显得更为重要。根据业内专家预测，今年中国塑料模具市场总体规模将增加13%左右，到2005年塑料模具产值将达到460亿元，模具及模具标准件出口将从现在的9000多万美元增长到2005年的2亿美元左右，产值在增长，也就意味着市场在日渐扩大。相当多的发达国家塑料模具企业移师中国，是国内塑料模具工业迅速发展的重要原因之一。中国技术人才水平的提高和平均劳动力成本低都是吸引外资的优势，所以中国塑模市场的前景一片辉煌，这是塑料模具市场迅速成长的重要因素所在。按照我国国家标准，模具共分为10大类46个小类，塑料模具是10大类中的l个大类，共有7个小类：热塑性塑料注塑模、热固性塑料注塑模、热固性塑料压塑模、挤塑模、吹塑模、真空吸塑模和其他类塑料模。塑料模的发展是随着塑料工业的发展而发展的，在我国起步较晚，但发展却很快，特别是最近几年，无论在质量、技术和制造能力上，都有很大发展。但就总体来看，与国民经济发展和世界先进水平相比，差距仍较大，一些大型、精密、复杂、高效、长寿命的塑料模具每年仍大量进口。据悉目前全世界年产出模具约650亿美元，其中塑料模具约为260亿美元。我国1999年模具总产值245亿元．其中塑料模具约为82亿元，2000年近100亿元。七类塑料模具中，注塑模具所占比例很大，约占全部塑料模具的80%左右。塑料模具的主要用户是家用电器行业、汽车、摩托车行业、电子音像设备行业、办公设备行业、建筑材料行业、信息产业及各种塑料制品行业等。目前国内年需塑料模具约130-140亿元，真中有30多亿元仍靠进口，进口量最多的塑料模具有汽车摩托车饰件模具、大屏幕彩电壳模具、冰箱洗衣机模具、通讯及办公设备塑壳模具、塑料异型材模具等。大学三年的学习即将结束，毕业设计是其中最后一个实践环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。1.模塑工艺规程的编制该塑件是外壳产品，其零件图如图7-1所示。本塑件的材料采用尼龙1010，生产类型为中等批量生产。图7-1外壳零件图该塑件是外壳产品，其零件图如图7-1所示。本塑件的材料采用尼龙1010，生产类型为中等批量生产。1.1塑件的工艺性分析1.1.1塑件的原材料分析塑件的材料采用尼龙1010，属热塑性塑料。从使用性能上看，尼龙1010是半透明，吸水小，耐寒性较好，坚韧﹑耐磨﹑耐油﹑耐水，抗霉菌，但吸水性大；从成型性能上看，塑件壁不宜取厚，并应均匀，脱模度不宜取小，尤其对厚壁及深高塑件更应取大。受热时间不宜超过30min，料温高则收缩大，易出飞边，收缩小，取向性强，注射压力低易发生凹痕，波纹。成型周期按塑件壁厚而定，厚则取长，薄则取短，为了减少收缩，凹痕﹑缩孔，一般宜取低模温﹑高注射压力的成形条件，以及采用白油作脱模剂;尼龙1010的主要技术指标：密度是1.04kg/dm﹑比体积是0.96dm/kg﹑吸水率是0.2～0.4﹑收缩率是1.3～2.3s﹑熔点是205t/c﹑热变形温度是55c﹑抗拉屈服强度是62Mpa﹑拉伸弹性模量1.8×10Mpa﹑抗弯强度88Mpa﹑硬度9.75HB﹑击穿强度20KV/mm。另外，该塑件成型时易产生缩孔，凹痕，变形等缺陷，成型温度低时，方向性明显，凝固速度较快，易产生内应力。因此，在成型时应注意控制成型温度，浇注系统应较缓慢。散热冷却速度不易过快。1.1.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析1.结构分析从零件图上分析，该零件总体形状为长方形。在宽度方向的一侧有两个高度6m,半径为2mm的侧孔.因此,模具设计时必须设置侧向分型抽心机构,该零件属于中等复杂程度。2.尺寸精度分析该零件重要尺寸，如4mm,44mm,等尺寸精度为MT1级（GB/T14486—1993），次要尺寸，如16mm,9mm,114mm，3mm等的尺寸精度为MT5级（GB/T14486—1993）。由以上分析可见，该零件的尺寸精度中等偏上，对应的模具相关尺寸加工可以得到保证。从塑件的壁厚上来看,壁厚最大处为4mm,壁厚均匀,符合尼龙1010的最小壁厚原则，在制件的转角处设计圆角，防止在此处出现缺陷，由于制件的尺寸较小，尼龙1010的强度较大不需增设加强。制件尺寸选用尺寸精度MT5级（GB/T14486—1993）,零件的尺寸精度中等，对应的模具相关零件的尺寸加工可以得到保证。从塑件的壁厚来看，壁厚较均匀，有利于制件的成型。3.表面质量分析该零件的表面除要求没有缺陷﹑毛刺，内部不得有导电杂质外，没有什么特别的表面质量要求，故比较容易实现。综上分析可以看出,注塑时在工艺控制得较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证.1.2计算塑件的体积和质量计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。计算塑件的体积：V=14.8cm计算塑件的质量：根据设计手册可查得尼龙1010的密度为ρ=1.04kg/dm塑件质量：M=Vρ=14.8×10×1.04×10=15.4g采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸，注塑时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注塑机XS—ZY—125型。1.3塑件注塑工艺参数的确定查找有关文献和参考工厂时间应用的情况，尼龙1010的成型工艺参数可作如下选择：（试模时，可根据实际情况作适当调整）注塑温度：包括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度：后段温度t选用190～210c；中段温度t选用200～220c；前段温度t选用210～230c；喷嘴温度：选用200～210c；注塑压力一：选用40～100Mpa；注塑时间：选用20～90s；保压压力：选用65Mpa；高压时间：选用0～5s；冷却时间：选用20～120s；总周期：选用45～220s；后处理方法：采用油﹑水﹑盐水；后处理温度：90～100t/c;后处理时间：4h。说明：3.1：预热和干燥均采用鼓风烘箱。3.2：凡潮湿环境使用的塑料，应进行调湿处理，在100～120c水中加热218h。1.4塑料成型设备的选取根据计算及原材料的注射成型参数初选注塑机为XS-ZY-125查材料知：标称注射量/cm125螺杆直径/㎝Ф42注射容量/克125注射压力/10Pa116.6锁模力/t90最大注射面积/㎝320模具厚度/㎜200～300模板行程/㎜300喷嘴球半径/㎜12孔半径/㎜4定位孔直径/㎜推出两侧孔径/㎜22孔距/㎜2302.注塑模的结构设计注塑模结构设计主要包括：分型面选择﹑模具型腔数目的确定﹑型腔的排列方式﹑冷却水道布局﹑浇口位置设置﹑模具工作零件的结构设计﹑侧向分型与抽芯机构的设计﹑推出机构的设计等内容。2.1分型面选择模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分面选原则和塑件的成型要求来选择分型面。制品在模具中的位置，直接影响到模具结构的复杂程度，模具分型面的确定，浇口的设置，制品尺寸精度和质量等。因此，开始制定模具方案时，首先必须正确考虑制品在其中的位置；然后再考虑具体的生产条件（包括模具制造的），生产的批量所需的机械化和自动化程度等其他设计问题。制品在模具中的位置设计时应遵循以下基本要求：制品或制品组件(含嵌件)的正视图，应相对于注塑机的轴线对称分布，以便于成型；制品的方位应便于脱模，注塑模塑时，开模后制品应留在动模部分，这样便于利用成型设备脱模；当用模具的互相垂直的活动成型零件成型孔、槽、凸台时，制品的位置应着眼于使成型零件的水平位移最简便，使抽芯操作方便；如果制品的安置有两个方案，两者的分型面不相同又互相垂直，那么应该选择其中能使制品在成型设备工作台安装平面上的投影面积为最小的方案；长度较长的管类制品，如果将它的长轴安置在模具开模方向，而不能开模和取出制品的；或是管接头类制品，要求两个平面开模的，应将制品的长轴安置在与模具开模相垂直的方向。这样布置可显著减小模具厚度，便于开模和取出制品。但此时需采用抽芯距较大的抽芯机构(如杠杆的、液压的、气动的等)；如果是自动旋出螺纹制品或螺纹型芯的模具，对制品的安置有专门要求;最后制品位置的选定，应结合浇注系统的浇口部位、冷却系统和加热系统的布置，以及制品的商品外观要求等综合考虑。该塑件为塑料外壳，表面无特殊的要求，其分型面选择如下图所示：图2-1如图2-1所示取A-A向为分型面，不影响零件外观质量，抽芯在动模构简单。图2-2如图2-2所示取A-A向为分型面，抽芯在定模，抽芯机构复杂，应当避免定模抽芯。从以上两个分型面的比较可以很容易的看出应该选择第一个分型方法，有利于模具成型。2.2确定型腔的数目及排列方式模腔数量的确定塑件的生产属中等批量生产，宜采用多型腔注塑模具，其型腔个数与注塑机的塑化能力，最大注射量以及合模力等参数有关，此外还受制件精度和生产的经济性等因素影响，有上述参数和因素可按下列方法确定模腔数量。1.按注射机的额定锁模力确定型腔数量N1N1=（F/PC）/A－B/A其中：F注塑机的锁模力NPC型腔内的平均压力MPaA每个制件在分型面上的面积（㎜）B流道和浇道在分型面上的投影面积（㎜）在模具设计前为未知量，根据多型腔模具的流动分析B为（0.2～0.5），常取B=0.35，熔体内的平均压力取决于注射压力，一般为25～40MPa实际所需锁模力应小于选定注塑机的名义锁模力，为保险起见常用0.8F，则：N1=(0.8F/PC)/1.35A=0.6F/(APC)=900000×0.6/（30×3870.6）=4.652.注射机注塑量确定型腔数目N2N2=（G－C）/V其中：G注射机的公称注塑量（㎜）V单个制件体积（㎜）C流道和浇口的总体积（㎜）生产中每次实际注塑量应为公称注塑量的0.8倍，同时流道和浇道的体积为未知量，据统计每个制品所需浇注系统是体积的0.2～1倍，现取C=0.6则：N2=0.6G/1.6V=0.375G/V=（0.375×125）/14.8=3.1（个）从以上讨论可以看到模具的型腔个数必须取N1，N2中的较小值，在这里可以选取的个数是1,2，3，个，考虑的制件的取出和模具的开模等情况，以及模具的主流道长度最好小于60mm，以防止因为注塑压力的降低而带来的制件充型不足等缺陷。我们所设计的端盖注塑模具采用一模一件的方案，即N=1型腔的排列方式图2-2-2-1本塑件在注塑时采用一模一件,综合考虑浇注系统，模具结构的复杂程度等因素采取如图2-2-2-1所示的型腔排列方式。采用2-2-2-1的型腔排列方式的最大优点是便于设置侧向分型抽芯机构。2.3浇注系统设计2.3.1主流道设计制品在模具中的位置，直接影响到模具结构的复杂程度，模具分型面的确定，浇口的设置，制品尺寸精度和质量等。因此，开始制定模具方案时，首先必须正确考虑制品在其中的位置；然后再考虑具体的生产条件（包括模具制造的），生产的批量所需的机械化和自动化程度等其他设计问题。制品在模具中的位置设计时应遵循以下基本要求：制品或制品组件(含嵌件)的正视图，应相对于注塑机的轴线对称分布，以便于成型；制品的方位应便于脱模，注塑模塑时，开模后制品应留在动模部分，这样便于利用成型设备脱模；当用模具的互相垂直的活动成型零件成型孔、槽、凸台时，制品的位置应着眼于使成型零件的水平位移最简便，使抽芯操作方便；如果制品的安置有两个方案，两者的分型面不相同又互相垂直，那么应该选择其中能使制品在成型设备工作台安装平面上的投影面积为最小的方案；长度较长的管类制品，如果将它的长轴安置在模具开模方向，而不能开模和取出制品的；或是管接头类制品，要求两个平面开模的，应将制品的长轴安置在与模具开模相垂直的方向。这样布置可显著减小模具厚度，便于开模和取出制品。但此时需采用抽芯距较大的抽芯机构(如杠杆的、液压的、气动的等)；如果是自动旋出螺纹制品或螺纹型芯的模具，对制品的安置有专门要求;最后制品位置的选定，应结合浇注系统的浇口部位、冷却系统和加热系统的布置，以及制品的商品外观要求等综合考虑。根据XS-ZY-125型注塑机喷嘴的有关尺寸喷嘴前端孔径：d0=Ф4mm喷嘴前端球面半径：R0=12mm根据模具主流道与喷嘴的关系：R=R0+（1～2）mmD=d0+(0.5～1)mm取主流道的球面半径：R=13mm取主流道的小端直径:d=Ф4.5mm为了方便将凝料从主流道中拔出，将主流道设计为圆锥形式其斜度取1～3度经换算得主流道大端直径D=Ф8.5mm，为了使料能顺利的进入分流道，可在主流道的出料端设计半径r=5mm的圆弧过渡。分流道设计由于分流道可将高温高压的塑料熔体流向从主流道转换到模腔，所以，设计时不仅要求熔体通过分流道时的温度下降和压力损失都应尽可能小，而且还要求分流道能平稳均衡地将熔体分配到各个模腔。从这些要求出发，分流道应设计得短而粗，但过短过粗时又会增加塑料消耗量，并使冷却时间延长，另外还会使模腔布置发生困难。因此，恰当合理的分流道形状和尺寸应根据制品的体积、壁厚、形状复杂程度、模腔的数量以及所用塑料的性能等因素综合考虑。分流道的种类和截面形状很多,从压力传递角度考虑,要求有大的流道截面积,从散热少考虑应有小的比表面积.圆形截面最理想,使用越来越多,方形截面由于脱模困难,多不采用,梯形截面比表面虽然大些,但因加工和脱模方便,应用广泛,所以分流道采用梯形截面分流道。以其t/d=2/3-4/5,梯形侧边斜度5°-15°×102～103S-1范围内，方才合理。经验公式式中d—圆分流道直径或各截面分流道的当量直径M—流经的塑料物料质量L—该分流道的长度此长度根据型腔板尺寸确定㎜根据刀具圆整为3㎜此式适用于壁厚3㎜以下，小于200g的塑料。对于高粘度物料，适当矿大25％，一般分流道直径在3～10㎜，高粘度物料可达13～16㎜，分流道表面粗糙度常取Ra>0.63～1.6，以增大外层流动阻力，避免熔流表面滑移，使中心层有较高的剪切速率。取浇道斜度为10°根据几何关系可算出d1=1.94㎜t=3㎜截面形状为U型，在流道设计中要减小压力损失，则希望流道的面积大。要减少传热损失，又希望流道的面积小。因此可用流道的面积与周长的比值来表示流道的效率。U型实质上是一种双梯形流道截面。效率为0.195D分流道的尺寸：分流道直径/mm选取6mm分流道表面粗糙度：分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度常取1.25—2.5Rμm，这可增加对外层塑料熔体流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层。有利于保温。但表面不得凸凹不平，以免对分型不利。浇口设计浇口是流道和型腔之间的连接部分，也是注塑模进料系统的最后部分，其基本作用是：使从流道来的熔融塑料以最快的速度进入并充满型腔。型腔充满后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔内还未冷却的热料回流。浇口的设计与塑件形状,断面尺寸，模具结构，注塑工艺条件（压力）及塑料性能等因素有关。浇口截面要小，长度要短，因为只有这样才能满足增料流速度，快速冷却封闭，便于与塑件分离，以及浇口残痕最小等要求。根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为理想。设计时考虑选择从塑件的表面进料，而且在模具结构上采取镶拼型腔﹑型心，有利于填充﹑排气。故采用轮辐式浇口，查表初选尺寸为（b×l×h）2mm×1mm×1mm,试模时修正。排气结构的设计在注塑模具的设计过程中，必须考虑排气结构的设计，否则，熔融的塑料流体进入模具型腔内，气体如不能及时排出会使制件的内部有气泡，甚至会产生很高的温度使塑料烧焦，从而出现废品。排气方式有两种：开排气槽排气和利用合模间隙排气。由于端盖注塑模是小型镶拼式模具，可直接利用分型面和镶拼间隙进行排气，而不需在模具上开设排气槽。（尼龙1010塑料的最小不溢料间隙为0.03mm，间隙较小，再加上尼龙1010的流动性较好，也不宜开排气槽。主流道衬套的选取主流道衬套时应注意以下事项：对于小型注塑模，可将主流道衬套与定位环设计成一个整体，但在多数情况下均分开设计;主流道衬套应选用优质钢材（如T8A等），热处理后硬度为53～57HRC;衬套的长度应与定模配合部分的厚度一致，主流道出口处的端面不得突出在分型面上，否则不仅会造成溢料，而且还会压坏模具;衬套与定模之间的配合采用H7/m6。为了提高模具的寿命在模具与注塑机频繁接触的地方设计为可更换的主流道衬套形式，选取材料为T8A，热处理以后的硬度为50～55HRC，主流道衬套和定模的配合形式为H7/m6的过渡配合。2.4抽芯机构设计此设计的塑件侧壁有两个突台,它们均垂直于脱模方向,阻碍成型后塑件从模具脱出.因此成型小突台的零件必须做成活动的型心,即必须设置抽芯机构.本模具采用斜销抽芯机构。确定抽芯距抽芯距一般大于侧凹的深度本副模具设计中必须高于制件最小高度的一半H1=B2/2=22.5/2=11.25mm另加3～5mm的抽芯安全系数，可取抽芯距S抽=15mm。确定斜销的倾角斜导柱的倾角a是斜销机构的主要技术参数，它与抽拔距和抽芯距有直接关系，一般取15°～25°本副模具取a=20°。确定斜销的尺寸斜导柱的直径取决于抽拔力及倾角可按设计资料有关公式进行计算，本例可采用经验估值，取斜导柱的直径d=Φ10mm。斜导柱的长度可根据抽拔距，固定端模板的厚度，斜销直径及斜角大小确定：L=L1+L2+L3+L4+L5=D/2×tana+h/cosa+d/2tana+H/sina+（5～10）=51.38取：L=52mm滑块和导滑槽设计由于侧凹的尺寸较小型芯滑块可采用整体式加工增加强度，导滑槽的导滑长度和定位装置的设计可采用经验法，侧向抽芯的抽拔距较小，也无须滑块的定位装置。2.4.6导柱的设计导柱的选择直形导柱和阶梯形导柱的前端都设计为锥形，便于导向。两种导柱都可以在工作部分带有贮油槽。带贮油槽的导柱可以贮存润滑油，延长润滑时间。直形导柱用于塑件生产批量不大的模具，可以不用导套。阶梯形导柱用于塑件大批量生产的模具，或导向精度要求高，必须采用导套的模具，装在模具另一侧的导套安装孔可以和导柱安装孔采用同一尺寸，一次加工而成，保证了严格的同轴，本模具采用有肩导柱I型导柱直径尺寸随模具分型面处模板外形尺寸而定，模板尺寸愈大，导柱间的中心距应愈大，所选导柱直径也应愈大。除了导柱长度按模具具体结构确定外，导柱其余尺寸随导柱直径而定。本模具的中心距为150mm,本模具选用I型，直径为16mm。选用d=16mm,L=71mm,L1=25mm有肩导柱.2.5推出机构设计图2-5-1如图2-5-1所示模具开模后,塑件包紧动模型心的力并不大,适当考虑脱模斜度,采用顶杆并不会将塑件顶变形,且模具结构简单。图2-5-2如图2-5-2所示是采用推管和顶杆联合顶出,顶出平稳,塑件不会变形,但推管与中间的型心想配合,会造成制造和装配上的困然。由以上两种方法的比较不然看出图2-5-1的方法比图2-5-2的方法更经济也可以给制造带来方便。2.6成型零件结构设计定模板与动模板的设计本副模具型腔板开设在定模板，由于制件结构简单，模具牢固，不易变形，制件没拼界逢，适用用于本制件的模具。如图所示：图2-6-1-1料选用T8A,硬度在50HRC以上。根据分流道与浇口的设计要求，分流道与浇口设在凹模型腔上其结构见上图所示。动模板尺寸：根据矩形凹模最小壁厚经验曲线知，此塑件的成型压力小于30MPA，那么尺寸见下图：图2-6-1-2由经验可知：长为150mm.宽为260mm.凹模高为h=45mm17mm为制件高加工可以直接用铣刀铣出，也可以用成型电极。为了节约成本。在这里我选用铣刀铣。3.外壳注塑模具的有关计算本例中成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸，平均收缩率平均制造公差和平均磨损率来计算。型腔总长mm。总宽mm总高;mm.凸台的中心距mm.形成凸台的型腔的总宽：mm.型腔的圆角半径：mm经查表圆整后：按表一选定型芯直径的公差后：将计算的工件尺寸代入公式中进行核算验证，结果能保证塑件的尺寸精度查常用塑料的收缩率塑料尼龙1010的成型收缩率为S=0.5～4.0％，故平均我们取为Scp=2.25％。考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取Б=Δδ/4。表一：成型零件尺寸的计算模具零件名称塑件尺寸计算公式型腔或型芯的工作尺寸型腔Ф440-0.40LM=(L+SCP%-3/4Δ)0+δZФ44.690+0.11140-0.68116.050+0.17440-0.4044.690+0.1型芯Ф420+0.40LM=(L+SCP%+3/4Δ)0-δZ43.20-0.1Ф360+0.36Ф40+0.18成型Φ36mm的型芯：材料选用T8A,硬度在50HRC以上.成型零部件的制造误差：成型零部件的制造误差包括成型零部件的加工误差和安装误差，配合误差等几个方面。设计时一般应将成型零部件的制造公差控制在塑件的1/3左右，通常取IT6—9级，综合考虑取IT8级。4.模具加热和冷却系统的设计塑料在生产过程中由于需要对熔融的塑料流体进行冷却，塑料制件不能有太高的温度（防止出模后制件发生翘曲，变形）冷却系统设计可按下式进行计算：设该模具平均工作温度为60°，用20°的常温水作为模具的冷却介质，其出口温度为30°，产量为（1分钟2模）1000g/h。求塑件在硬化时每小时释放的热量为Q3，查有关文献得尼龙1010的单位热流量为Q2=314.3～398.1J/g,取Q2=350J/g：Q3=WQ2=1008g/h×350J/h=352800J求冷却水的体积流量VV=WQ1/Pc1(T1－T2)=352800/60×1/1000×4.2－（30－20）=140cm3温度调节对塑件的质量影响主要表现在以下几个方面：变形尺寸精度力学性能表面质量在选择模具温度时，应根据使用情况着重满足制件的质量要求。在注射模具中溶体从200C,左右降低到60C左右，所释放的能量5％以辐射，对流的方式散发到大气中，其余95％由冷却介质带走，因此注射模的冷却时间只要取决与冷却系统的冷却效果。模具的冷却时间约占整个循环周期的2/3。缩短循环周期的冷却时间是提高是提高生产效率的关键。在冷却水冷却过程中，在湍流下的热传递是层流的10—20倍。在次我选择湍流。冷却水道直径d/（mm）最低流量v/（m/s）流量qv/（m/min）121.107.4×105.模具闭合高度确定在支撑板与固定零件的设计中根据经验确定：定模座厚度H1=25mm，定模板厚度为H2=32mm，动模板板厚度为H3=40mm，支撑板厚度为H4=25mm，垫块厚度H5=63mm动模座厚度H6=25mm(考虑模具的抽芯距)。5.1计算模具的闭合高度H=H1＋H2＋H3＋H4＋H5＋H6=25＋32＋40＋25＋63＋25=2105.2校核注塑机的开，合模空间模具合模时校核110mm<210mm<277mm模具开模时校核110mm<210mm＋15mm<6.注塑机有关参数的校核本模具的外形尺寸为250mm×250mm×210mm,XS-ZY-125型注塑机模板最大安装尺寸是370mm×350mm。由于上述计算的模具闭合高度为210mm，XS-ZY-125型注塑机的最小模具厚度为200mm，最大模具厚度为300mm。经查资料XS-ZY-125型注塑机的最大开模行程S=300mm，满足式子S≥H1+H2+a+（5—10）S≥65mm式中：H1—制品所用的脱模距离；H1=10mmH2—制品高度；H2=20mmα—取出浇注系统凝料必需的长度。a=25mm6.1模具合模时校核200mm<210mm6.2模具开模时校核200mm<210mm＋15mm其中：15mm为模具的抽拔距。经校核XS-ZY-125型注塑机能满足使用要求故可以采用。7.绘制模具总装图和非标零件工作图7.1本模具总装图和非标零件工作图见附图7.2本模具的工作原理模具安装在注塑机上，定模部分固定在注塑机的定模板上，动模固定在注塑机的动模板上。合模后，注塑机通过喷嘴将熔料经流道注入型腔，经保压，冷却后塑件成型，注塑完成。开模时动模部分随动模板一起渐渐将分型面打开，与此同时在斜导柱的作用下侧抽芯滑块从型腔中退出，完成侧抽芯动作。当分型面打开到23mm时，动模运动停止，在注塑机顶出作用下，推动顶杆运动将塑件顶出。合模时，随着分型面的闭合侧型心滑块，同时复位杆也对顶杆进行复位。参考文献[1]杨占尧主编.塑料注塑模结构与设计[M].北京:清华大学出版社.2004[2]王孝陪主编.塑料成型工艺及模具简明手册[J].北京:机械工业出版社.2000[3]模具制造手册编写组.模具制造手册[J].北京:机械工业出版社.1996[4]冯炳尧主编.模具设计与制造简明手册[J].上海:上海科学技术出版社.1998[5]贾润礼，程志远主编.实用注塑模设计手册[J].北京:中国轻工业出版社.2000[6]唐志玉主编.模具设计师指南[J].北京:国防工业出版社.1999[7]屈华昌主编.塑料成型工艺与模具设计[M].北京:机械工业出版社.1995[8]黄毅宏主编.模具制造工艺[M].北京:机械工业出版社.1999[9]彭建声主编.简明模具工实用技术手册[J].北京:机械工业出版社.1993[10]许发樾主编.实用模具设计与制造手册[J].北京:机械工业出版社.2000目录1.4塑料成型设备的选取83.外壳注塑模具的有关计算194.模具加热和冷却系统的设计215.模具闭合高度确定215.1计算模具的闭合高度226.注塑机有关参数的校核226.1模具合模时校核226.2模具开模时校核237.绘制模具总装图和非标零件工作图237.1本模具总装图和非标零件工作图见附图237.2本模具的工作原理23结论24致谢25参考文献26绪论大学三年的学习即将结束,毕业设计是其中最后一个实践环节,是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展,采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。随着工业的发展,工业产品的品种和数量不断增加。换型不断加快。使模具的需要补断增加。而对模具的质量要求越来越高。模具技术在国民经济中的作用越来越显得更为重要。根据业内专家预测,今年中国塑料模具市场总体规模将增加13%左右,到2005年塑料模具产值将达到460亿元,模具及模具标准件出口将从现在的9000多万美元增长到2005年的2亿美元左右,产值在增长,也就意味着市场在日渐扩大。相当多的发达国家塑料模具企业移师中国,是国内塑料模具工业迅速发展的重要原因之一。中国技术人才水平的提高和平均劳动力成本低都是吸引外资的优势,所以中国塑模市场的前景一片辉煌,这是塑料模具市场迅速成长的重要因素所在。按照我国国家标准,模具共分为10大类46个小类,塑料模具是10大类中的l个大类,共有7个小类:热塑性塑料注塑模、热固性塑料注塑模、热固性塑料压塑模、挤塑模、吹塑模、真空吸塑模和其他类塑料模。塑料模的发展是随着塑料工业的发展而发展的,在我国起步较晚,但发展却很快,特别是最近几年,无论在质量、技术和制造能力上,都有很大发展。但就总体来看,与国民经济发展和世界先进水平相比,差距仍较大,一些大型、精密、复杂、高效、长寿命的塑料模具每年仍大量进口。据悉目前全世界年产出模具约650亿美元,其中塑料模具约为260亿美元。我国1999年模具总产值245亿元.其中塑料模具约为82亿元,2000年近100亿元。七类塑料模具中,注塑模具所占比例很大,约占全部塑料模具的80%左右。塑料模具的主要用户是家用电器行业、汽车、摩托车行业、电子音像设备行业、办公设备行业、建筑材料行业、信息产业及各种塑料制品行业等。目前国内年需塑料模具约130-140亿元,真中有30多亿元仍靠进口,进口量最多的塑料模具有汽车摩托车饰件模具、大屏幕彩电壳模具、冰箱洗衣机模具、通讯及办公设备塑壳模具、塑料异型材模具等。大学三年的学习即将结束,毕业设计是其中最后一个实践环节,是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展,采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。在完成大学三年的课程学习和课程、生产实习,我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识,对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解,达到了学习的目的。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题,我们进行了大量的实习。经过在新飞电器、洛阳中国一拖的生产实习,我对于模具特别是塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识,丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识,而对于模具的制造工艺更是实现了零的突破。在指导老师的协助下和在工厂师傅的讲解下,同时在现场查阅了很多相关资料并亲手拆装了一些典型的模具实体,明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍,设计中,将充分利用和查阅各种资料,并与同学进行充分讨论,尽最大努力搞好本次毕业设计。在完成大学三年的课程学习和课程、生产实习,我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识,对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解,达到了学习的目的。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题,我们进行了大量的实习。经过在鹤壁天海,鹤壁天淇及金山煤业的生产实习,我对于模具特别是塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识,丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识,而对于模具的制造工艺更是实现了零的突破。在设计的过程中,将有一定的困难,但有指导老师的悉心指导和自己的努力,相信会完满的完成毕业设计任务。由于学生水平有限,而且缺乏经验,设计中不妥之处在所难免,肯请各位老师指正。1.模塑工艺规程的编制该塑件是外壳产品,其零件图如图7-1所示。本塑件的材料采用尼龙1010,生产类型为中等批量生产。图7-1外壳零件图该塑件是外壳产品,其零件图如图7-1所示。本塑件的材料采用尼龙1010,生产类型为中等批量生产。1.1塑件的工艺性分析塑件的材料采用尼龙1010,属热塑性塑料。从使用性能上看,尼龙1010是半透明,吸水小,耐寒性较好,坚韧﹑耐磨﹑耐油﹑耐水,抗霉菌,但吸水性大;从成型性能上看,塑件壁不宜取厚,并应均匀,脱模度不宜取小,尤其对厚壁及深高塑件更应取大。受热时间不宜超过30min,料温高则收缩大,易出飞边,收缩小,取向性强,注射压力低易发生凹痕,波纹。成型周期按塑件壁厚而定,厚则取长,薄则取短,为了减少收缩,凹痕﹑缩孔,一般宜取低模温﹑高注射压力的成形条件,以及采用白油作脱模剂;尼龙1010的主要技术指标:密度是1.04kg/dm3﹑比体积是0.96dm3/kg﹑吸水率是0.2~0.4﹑收缩率是1.3~2.3s﹑熔点是205t/0c﹑热变形温度是550c﹑抗拉屈服强度是62Mpa﹑拉伸弹性模量1.8×103Mpa﹑抗弯强度88Mpa﹑硬度9.75HB﹑击穿强度20KV/mm。另外,该塑件成型时易产生缩孔,凹痕,变形等缺陷,成型温度低时,方向性明显,凝固速度较快,易产生内应力。因此,在成型时应注意控制成型温度,浇注系统应较缓慢。散热冷却速度不易过快。1.结构分析从零件图上分析,该零件总体形状为长方形。在宽度方向的一侧有两个高度6m,半径为2mm的侧孔.因此,模具设计时必须设置侧向分型抽心机构,该零件属于中等复杂程度。2.尺寸精度分析该零件重要尺寸,如4mm,44mm,等尺寸精度为MT1级(GB/T14486—1993,次要尺寸,如16mm,9mm,114mm,3mm等的尺寸精度为MT5级(GB/T14486—1993。由以上分析可见,该零件的尺寸精度中等偏上,对应的模具相关尺寸加工可以得到保证。从塑件的壁厚上来看,壁厚最大处为4mm,壁厚均匀,符合尼龙1010的最小壁厚原则,在制件的转角处设计圆角,防止在此处出现缺陷,由于制件的尺寸较小,尼龙1010的强度较大不需增设加强。制件尺寸选用尺寸精度MT5级(GB/T14486—1993,零件的尺寸精度中等,对应的模具相关零件的尺寸加工可以得到保证。从塑件的壁厚来看,壁厚较均匀,有利于制件的成型。3.表面质量分析该零件的表面除要求没有缺陷﹑毛刺,内部不得有导电杂质外,没有什么特别的表面质量要求,故比较容易实现。综上分析可以看出,注塑时在工艺控制得较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证.1.2计算塑件的体积和质量计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。计算塑件的体积:V=14.8cm3计算塑件的质量:根据设计手册可查得尼龙1010的密度为ρ=1.04kg/dm3-塑件质量:M=Vρ=14.8×103×1.04×103-=15.4g采用一模两件的模具结构,考虑其外形尺寸,注塑时所需压力和工厂现有设备等情况,初步选用注塑机XS—ZY—125型。1.3塑件注塑工艺参数的确定查找有关文献和参考工厂时间应用的情况,尼龙1010的成型工艺参数可作如下选择:(试模时,可根据实际情况作适当调整注塑温度:包括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度:后段温度t1选用190~2100c;中段温度t2选用200~2200c;前段温度t3选用210~2300c;喷嘴温度:选用200~2100c;注塑压力一:选用40~100Mpa;注塑时间:选用20~90s;保压压力:选用65Mpa;高压时间:选用0~5s;冷却时间:选用20~120s;总周期:选用45~220s;后处理方法:采用油﹑水﹑盐水;后处理温度:90~100t/0c;后处理时间:4h。说明:3.1:预热和干燥均采用鼓风烘箱。3.2:凡潮湿环境使用的塑料,应进行调湿处理,在100~1200c水中加热218h。1.4塑料成型设备的选取根据计算及原材料的注射成型参数初选注塑机为XS-ZY-125查材料知:标称注射量/cm3125螺杆直径/㎝Ф42注射容量/克125注射压力/105Pa116.6锁模力/t90最大注射面积/㎝2320模具厚度/㎜200~300模板行程/㎜300喷嘴球半径/㎜12孔半径/㎜4定位孔直径/㎜0.060100推出两侧孔径/㎜22孔距/㎜2302.注塑模的结构设计注塑模结构设计主要包括:分型面选择﹑模具型腔数目的确定﹑型腔的排列方式﹑冷却水道布局﹑浇口位置设置﹑模具工作零件的结构设计﹑侧向分型与抽芯机构的设计﹑推出机构的设计等内容。2.1分型面选择模具设计中,分型面的选择很关键,它决定了模具的结构。应根据分面选原则和塑件的成型要求来选择分型面。制品在模具中的位置,直接影响到模具结构的复杂程度,模具分型面的确定,浇口的设置,制品尺寸精度和质量等。因此,开始制定模具方案时,首先必须正确考虑制品在其中的位置;然后再考虑具体的生产条件(包括模具制造的,生产的批量所需的机械化和自动化程度等其他设计问题。制品在模具中的位置设计时应遵循以下基本要求:制品或制品组件(含嵌件的正视图,应相对于注塑机的轴线对称分布,以便于成型;制品的方位应便于脱模,注塑模塑时,开模后制品应留在动模部分,这样便于利用成型设备脱模;当用模具的互相垂直的活动成型零件成型孔、槽、凸台时,制品的位置应着眼于使成型零件的水平位移最简便,使抽芯操作方便;如果制品的安置有两个方案,两者的分型面不相同又互相垂直,那么应该选择其中能使制品在成型设备工作台安装平面上的投影面积为最小的方案;长度较长的管类制品,如果将它的长轴安置在模具开模方向,而不能开模和取出制品的;或是管接头类制品,要求两个平面开模的,应将制品的长轴安置在与模具开模相垂直的方向。这样布置可显著减小模具厚度,便于开模和取出制品。但此时需采用抽芯距较大的抽芯机构(如杠杆的、液压的、气动的等;如果是自动旋出螺纹制品或螺纹型芯的模具,对制品的安置有专门要求;最后制品位置的选定,应结合浇注系统的浇口部位、冷却系统和加热系统的布置,以及制品的商品外观要求等综合考虑。该塑件为塑料外壳,表面无特殊的要求,其分型面选择如下图所示:图2-1如图2-1所示取A-A向为分型面,不影响零件外观质量,抽芯在动模构简单。图2-2如图2-2所示取A-A向为分型面,抽芯在定模,抽芯机构复杂,应当避免定模抽芯。从以上两个分型面的比较可以很容易的看出应该选择第一个分型方法,有利于模具成型。2.2确定型腔的数目及排列方式塑件的生产属中等批量生产,宜采用多型腔注塑模具,其型腔个数与注塑机的塑化能力,最大注射量以及合模力等参数有关,此外还受制件精度和生产的经济性等因素影响,有上述参数和因素可按下列方法确定模腔数量。1.按注射机的额定锁模力确定型腔数量N1N1=(F/PC/A-B/A其中:F注塑机的锁模力NPC型腔内的平均压力MPaA每个制件在分型面上的面积(㎜2B流道和浇道在分型面上的投影面积(㎜2在模具设计前为未知量,根据多型腔模具的流动分析B为(0.2~0.5,常取B=0.35,熔体内的平均压力取决于注射压力,一般为25~40MPa实际所需锁模力应小于选定注塑机的名义锁模力,为保险起见常用0.8F,则:N1=(0.8F/PC/1.35A=0.6F/(APC=900000×0.6/(30×3870.6=4.65(个2.注射机注塑量确定型腔数目N2N2=(G-C/V其中:G注射机的公称注塑量(㎜3V单个制件体积(㎜3C流道和浇口的总体积(㎜3生产中每次实际注塑量应为公称注塑量的0.8倍,同时流道和浇道的体积为未知量,据统计每个制品所需浇注系统是体积的0.2~1倍,现取C=0.6则:N2=0.6G/1.6V=0.375G/V=(0.375×125/14.8=3.1(个从以上讨论可以看到模具的型腔个数必须取N1,N2中的较小值,在这里可以选取的个数是1,2,3,个,考虑的制件的取出和模具的开模等情况,以及模具的主流道长度最好小于60mm,以防止因为注塑压力的降低而带来的制件充型不足等缺陷。我们所设计的端盖注塑模具采用一模一件的方案,即N=1图2-2-2-1本塑件在注塑时采用一模一件,综合考虑浇注系统,模具结构的复杂程度等因素采取如图2-2-2-1所示的型腔排列方式。采用2-2-2-1的型腔排列方式的最大优点是便于设置侧向分型抽芯机构。2.3浇注系统设计制品在模具中的位置,直接影响到模具结构的复杂程度,模具分型面的确定,浇口的设置,制品尺寸精度和质量等。因此,开始制定模具方案时,首先必须正确考虑制品在其中的位置;然后再考虑具体的生产条件(包括模具制造的,生产的批量所需的机械化和自动化程度等其他设计问题。制品在模具中的位置设计时应遵循以下基本要求:制品或制品组件(含嵌件的正视图,应相对于注塑机的轴线对称分布,以便于成型;制品的方位应便于脱模,注塑模塑时,开模后制品应留在动模部分,这样便于利用成型设备脱模;当用模具的互相垂直的活动成型零件成型孔、槽、凸台时,制品的位置应着眼于使成型零件的水平位移最简便,使抽芯操作方便;如果制品的安置有两个方案,两者的分型面不相同又互相垂直,那么应该选择其中能使制品在成型设备工作台安装平面上的投影面积为最小的方案;长度较长的管类制品,如果将它的长轴安置在模具开模方向,而不能开模和取出制品的;或是管接头类制品,要求两个平面开模的,应将制品的长轴安置在与模具开模相垂直的方向。这样布置可显著减小模具厚度,便于开模和取出制品。但此时需采用抽芯距较大的抽芯机构(如杠杆的、液压的、气动的等;如果是自动旋出螺纹制品或螺纹型芯的模具,对制品的安置有专门要求;最后制品位置的选定,应结合浇注系统的浇口部位、冷却系统和加热系统的布置,以及制品的商品外观要求等综合考虑。根据XS-ZY-125型注塑机喷嘴的有关尺寸喷嘴前端孔径:d0=Ф4mm喷嘴前端球面半径:R0=12mm根据模具主流道与喷嘴的关系:R=R0+(1~2mmD=d0+(0.5~1mm取主流道的球面半径:R=13mm取主流道的小端直径:d=Ф4.5mm为了方便将凝料从主流道中拔出,将主流道设计为圆锥形式其斜度取1~3度经换算得主流道大端直径D=Ф8.5mm,为了使料能顺利的进入分流道,可在主流道的出料端设计半径r=5mm的圆弧过渡。由于分流道可将高温高压的塑料熔体流向从主流道转换到模腔,所以,设计时不仅要求熔体通过分流道时的温度下降和压力损失都应尽可能小,而且还要求分流道能平稳均衡地将熔体分配到各个模腔。从这些要求出发,分流道应设计得短而粗,但过短过粗时又会增加塑料消耗量,并使冷却时间延长,另外还会使模腔布置发生困难。因此,恰当合理的分流道形状和尺寸应根据制品的体积、壁厚、形状复杂程度、模腔的数量以及所用塑料的性能等因素综合考虑。分流道的种类和截面形状很多,从压力传递角度考虑,要求有大的流道截面积,从散热少考虑应有小的比表面积.圆形截面最理想,使用越来越多,方形截面由于脱模困难,多不采用,梯形截面比表面虽然大些,但因加工和脱模方便,应用广泛,所以分流道采用梯形截面分流道。以其t/d=2/3-4/5,梯形侧边斜度5°-15°为宜.截面尺寸由经验公式计算.但计算结果须按现有刀具尺寸圆整,并校核熔料剪切速率在5×102~103S-1范围内,方才合理。经验公式d式中d—圆分流道直径或各截面分流道的当量直径M—流经的塑料物料质量L—该分流道的长度此长度根据型腔板尺寸确定2.88d==㎜根据刀具圆整为3㎜此式适用于壁厚3㎜以下,小于200g的塑料。对于高粘度物料,适当矿大25%,一般分流道直径在3~10㎜,高粘度物料可达13~16㎜,分流道表面粗糙度常取Ra>0.63~1.6,以增大外层流动阻力,避免熔流表面滑移,使中心层有较高的剪切速率。取浇道斜度为10°根据几何关系可算出d1=1.94㎜t=3㎜截面形状为U型,在流道设计中要减小压力损失,则希望流道的面积大。要减少传热损失,又希望流道的面积小。因此可用流道的面积与周长的比值来表示流道的效率。U型实质上是一种双梯形流道截面。效率为0.195D分流道直径/mm选取6mm分流道表面粗糙度:分流道表面不要求太光洁,表面粗糙度常取1.25—2.5Raμm,这可增加对外层塑料熔体流动阻力,使外层塑料冷却皮层固定,形成绝热层。有利于保温。但表面不得凸凹不平,以免对分型不利。浇口是流道和型腔之间的连接部分,也是注塑模进料系统的最后部分,其基本作用是:使从流道来的熔融塑料以最快的速度进入并充满型腔。型腔充满后,浇口能迅速冷却封闭,防止型腔内还未冷却的热料回流。浇口的设计与塑件形状,断面尺寸,模具结构,注塑工艺条件(压力及塑料性能等因素有关。浇口截面要小,长度要短,因为只有这样才能满足