电磁屏蔽罩注塑模具及其工艺设计（全套含CAD图纸）
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机电工程学院 毕业设计 方案 论证报告 设计 题目 : 电磁屏蔽注塑模具及其工艺设计 学生姓名： 曹 春 生 学 号： 20064480218 专业班级： 材控 0606 班 指导教师： 吴 海 宏 2010 年 4 月 16 日 次 第一 章 开题报告 . 1 1、 课题的目的意义： . 1 2、 近年来国内外研究现状： . 1 内方面： . 1 外方面 . 2 3、 毕业设计研究内容、拟解决的主要问题 . 3 4、 设计方案的可行性分析和预期目标： . 3 行性分析： . 3 期目标： . 4 5、 课题分阶段进度计划： . 4 第二章 方案论证报告 . 5 1 零件的材料及材料的特性 . 5 件的材料 . 5 丙烯 (料的特点 . 5 丙烯 (料的主要技术指标： . 6 2 塑件结构分析 . 6 3 导电聚丙烯注 射成型的原理及工艺过程 . 7 塑成型的原理 . 7 塑成型工艺过程 . 8 4 方案分析 . 8 型面的确定 . 8 螺纹成型方法的确定 . 9 腔数目的确定 . 9 注系统的确定 . 11 模导向机构确定 . 13 气系统确定 . 13 5 模具的技术经济指标 . 14 论证结果 . 14 参考资料 . 14 1 第一章 开题报告 1、 课题的目的意义 本毕业设计的目的主要是掌握塑料制品的结构设计原则及其结构特点； 熟悉常用塑料的工艺性能、力学性能及其影响因素；熟悉塑料制品注射工艺特点及工艺参数的选择；根据制品的结构及所用材料的性能正确设计注射模具，完成相关设计计算，并初步进行工艺、成形质量的计算机分析。通过设计掌握塑料制品工艺及其模具工程设计方法及其设计步骤。 本课题的研究还将涉及一些二维和三维的软件的应用，如 次学习将对我进一步巩固所学知识及灵活应用所学知识来解决实际问题有着深远的意义。另外，通过本次毕业设计，将使我掌握写论文的一般步骤及方法。同时也提高 了我如何快速而有效的查阅相关信息的方法，不仅锻炼了我在遇到困难时冷静分析。独立思考及解决问题的能力，而且培养了我和同学相互讨论，相互学习的习惯。 2、 近年来国内外研究现状 内方面 塑料模具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 ,取得了很大成绩。这可以从下列几个方面来看。 在 术的应用方面。现在 术在塑料模的设计制造上应用已越来越普遍 ,特别是 较为普遍 ,取得了很大成绩。目前 ,使用计算机进行产品零件造型分析、模具主要结构及零件的设计、数控机床加工的编程等已成为精密、大型塑料模具设计生产的主要手段。一些塑料模主要生产企业利用计算机辅助分析 (术对塑料注塑过程进行流动分析、冷却分析、应力分析等 ,合理选择浇口位置、尺寸、注塑工艺参数及冷却系统的布置等 ,使模具设计方案进一步优化 ,也缩短了模具设计和制造周期。 精密、复杂、大型模具的制造水平有了很大的提高。目前 ,国内生产的小模数塑料齿轮等精密塑料模具已达到国外同类产品水平。在齿轮模具设计中采 用最新的齿轮设 2 计软件 ,纠正了由于成型压缩造成的齿形误差 ,达到了标准渐开线造型要求。显示管隔离器注塑模、多注射头塑封模、高效多色注射塑料模、纯平彩电塑壳注塑模、洗衣机滚筒注塑模、塑料管路三通接头注塑模、汽车灯及汽车饰件注塑模、冰箱吸塑发泡模等一大批精密、复杂、大型模具的设计制造水平也已达到或接近国际水平。使塑件尺寸精度达到 67级的塑料模具国内已可生产 ,其分型面接触间隙为 ,模板的弹性变形为 ,型面的表面粗糙度为 0 025 。使用 维设计、计算机模拟注塑成形、有些模具零 件达到互换、抽芯脱模机构设计新颖等 ,对精密、复杂模具的制造水平提高起到了很大作用。 20吨以上的大型塑料模具的设计制造也已达到相当高的水平。 34英寸彩电塑壳和 48英寸背投电视机壳模具 ,6 5车保险杠和仪表盘的注塑模等大型模具 ,国内都已可生产。国内最大的塑料模具已达50吨。 【 1】 模具寿命不断提高。通过采用优质模具钢、对模具工作零件进行相应的热处理、采用高质量模架再镶入淬火工具钢件等结构 ,近年来模具寿命不断提高 ,不少模具的寿命已能达到 100万次以上。 模具效率不断提高。挤出 速度达 2 5m/上的高速塑料异型材挤出模国内已能商品化供应。双腔共挤、多腔注塑 (塑封膜已达 600 腔 )、采用热流道技术等使模具效率不断提高。不少企业在自动脱模 (脱流道 )方面精心设计 ,同时更加重视冷却系统的设计 ,使模具的效率大幅度提高 ,有的甚至能使注塑生产效率提高几倍。 成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流 道模具。但总体上热流道的采用率达不到 10%，与国外的 50% 80%相比，差距较大。 【 2】 在制造技术方面， 术的应用水平上了一个新台阶，陆续引进了相当数量的 统，如美国 美国 司的些系统和软件的引进，实现了 能支持术对成型过程，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具 外方面 我国模具生产厂中多数是自产自配的模 具车间（分厂），自产自配比例高达 60%左 3 右，而国外模具超过 70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足 30%，而国外在 50%以上。 2004 年，我国模具进出口之比为 1，进出口相抵后的净进口额达 世界模具净进口量最大的国家。 【 3】 注塑成型是最大量生产塑料制品的一种成型方法，二十多年来，国外的注塑模 70 年代已开始应用计算机对熔融塑料在圆形、管形和长方形型腔内 的流动情况进行分析。 80年代初，人们成功采用有限元法分析三维型腔的流动过程，使设计人员可以依据理论分析并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以减少试模时间，提高模具质量。近十多年来，注塑模 术在不断进行理论和试验研究的同时，十分注意向实用化阶段发展，一些商品软件逐步推出，并在推广和实际应用中不断改进。 3、 毕业设计研究内容、拟解决的主要问题 （ 1） 、运用大学期间所学的专业课程知识、理论和毕业实习中学到的实践知识，正确地解决 注塑 模具设计中的工艺分析、工艺方案论证、工艺计算、模具结构设计和零 件设计等问题。 （ 2） 、提高结构设计的能力。通过所给产品进行该产品模具设计，获得根据所生产制品来设计出经济高效、省力合理且能保证加工质量的模具的能力。 （ 3） 、进行技术方面和经济方面的工艺分析。 （ 4） 、确定工序过程安排、排料方案的确定和最佳模具结构的工艺方案。 （ 5） 、进行 成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、排气系统、模温调节系统的确定。 （ 6） 、对所选用的 注塑 机 注塑压力的校核 和 开模行程和塑件推出距离的校核 等有关工艺参数校核。 （ 7） 、熟练掌握查阅手册图表资料文献。充分利用与本 注塑 设计有关的各种资料 ，做到科学合理地熟练运用。 4、 设计方案的可行性分析和预期目标 行性分析 坚持很好地全部阅读指导教师给定的参考资料，并阅读了较多的自选资料、文献，积极开展调研论证。此外，还充分利用时间，提前学习专业软件，能够熟练运用 4 件进行设计、分析、加工等操作，使产品提前得到的方案可行性设计。 期目标 在指导教师的帮助和自己的努力下，能够选择恰当的材料，合理地设计和分析注塑工艺，并最终能设计出复合生产实际的模具，完成本次毕业设计。 5、 课题分阶段进度计划 起 迄 日 期 工 作 内 容 2010年 3月 1日 3月 15日 完成开题报告、外文文献翻译的修改 2010年 3月 16日 3月 30日 完成工艺设计、方案论证报告、部分设计计算 2010年 4月 1日 4月 15日 完成注塑模具总装图的设计计算 2010年 4月 16日 4月 30 日 完成关键零部件的设计、计算 2010年 5月 5日 5月 15日 进行工艺及其模具设计的计算机分析，根据分析结果进行修改 2010年 5月 16日 5 月 30日 撰写毕业设计说明书，完善毕业设计，准备答辩 5 第二章 方案论证报告 1 零件的材料及材料的特性 零件的材料 所谓电磁屏蔽就是采用一种材料，它能够阻止外部发射的电磁波进入机器内部，同时又能够阻止机器内部产生的电磁波发射到外部，从而使电磁波之间不互相影响。用作电磁屏蔽的材料有很多，大体分为三大类，即表层导电材料、填充型导电复合材料和分子结构型导电材料。复合屏蔽材料是由绝缘性能较好的树脂和具有导电性能的填料及其它添加剂所组成。常用的树脂有 苯醚 (聚碳酸酯 (尼龙 (热塑性聚酯 (聚丙烯等。导电填料有炭黑、石墨、金属粉、金属片等粉状填 料，还有碳纤维、石墨纤维及其电镀纤维铁纤维、铁合金纤维、不锈钢纤维、铜纤维、银纤维以及镀金的云母和镀金玻璃纤维等。 此零件的材料是 导电聚丙烯（ 聚丙烯 (料的特点 聚乙烯 简写 是高结晶度热塑性塑料， 它 属于线型烯烃类聚合物。 优点： (1) 密度低，密度为 ,无色，无味，无毒，外观和聚乙烯很相似，呈白色蜡状 ,聚乙烯相比，它的透明性更高，透气性更低 ； (2) 聚丙烯的弹性、屈服强度、硬度及抗拉、抗压强度、等都高于聚乙烯，其中拉伸强度甚至高于聚苯乙烯和 (3) 聚丙烯吸水率小于 几乎不吸水，因此其高频绝缘性能好，绝缘性能不受湿度的影响 ； (4) 聚丙烯耐热性能好，能在 100以上的温度下进行消毒灭菌，熔点为164170，其最高使用温度可达 150，最低使用温度为 。 缺点： (1) 温度低于 35时脆性大 。 (2) 聚丙烯在光、热、氧的作用下极易降解、老化，所以必须加入防老化剂。 (3) 聚丙烯成型加工时收缩率较大，易导致成型加工出来的制件出现变形、缩孔等缺陷。 6 聚丙烯 (料的 主要技术指标 熔体流动速率 (g/10 度 (g/ 计算收缩率 (%)： 线性收缩： 电阻值 ( )： 103 5； 适用的注塑机类型：螺杆式、柱塞式均可； 成型工艺：注塑温度为 180塑前 80度干燥 2h。 2 塑件结构分析 图 塑件的二维图 7 图 塑件的三维图 设计要求： （ 1）材料 ：导电聚丙烯 （ 2） 生产批量：中等批量 （ 3） 未注公差取 由上图 图 以看出 ， 该 电磁屏蔽罩的的结构比较简单，由一矩形型腔和一 外螺纹组成 ， 无特殊的尺寸精度和表面质量要求， 是一般的注塑件。由表 以看出聚丙烯 (塑件的壁厚范围是 ，而塑件的壁厚为 2，符合壁厚的要求。所以该塑件 适合注塑工艺的要求。 塑料 P S 料厚度 料 C 材料厚度 表 塑料标准材料厚度表 3 导电聚丙烯注射成型的原理及工艺过程 注塑成型的原理 在 注塑前 ，将塑料颗粒在 80的条件下 干燥 两小时 。 然后将定量的塑料颗粒加入到注塑机的料筒内， 通过 料筒 的传热，以及螺杆 转动时产生 剪切摩擦作用使塑料逐渐融化成流动状态，然后在螺杆或者柱塞的推挤 作用 下，熔融塑料以 较 高压 力 和较快的 8 速度通过喷嘴注入到温度较低的闭合模具的型腔中 ，由于模具的冷却作用，使模腔内的熔融塑料逐渐凝固及定型，最后，开模取出塑件。 注塑成型工艺过程 注 注 射 射 装 装 置 备 准 准 备 备 注 装 射 料 图 注射成型工艺示意图 4 方案分析 分型面的确定 分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，分型面的类型、形状、及位置与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模机构和模具的制造工艺等有关，不仅直接关系到模具结构的复杂程度，也关系到塑件的成型质量。 分型面的设计原则 ： （ 1）应选在塑件外形最大轮廓处； （ 2）应有利于塑件顺利脱模； （ 3）应保证塑件的尺寸尺寸精度及表面质量 ； （ 4）应有利于模具的加工； （ 5）应有利于排气。 预烘干 装入料斗 预塑化 清理模具涂脱剂 注塑 合模 保压 冷却 脱模 塑件送往下道工序 9 分型面的 确定 ： 分型面的形状有以下几种类型：平直分型面；倾斜分型面；阶梯分型面；曲面分型面；瓣合分型面（或垂直分型面）。 结合上述原则 ，此次模具分型面有 A、 B 两种 ，这两种都是塑件的最大轮廓处 ，但 考虑到 在 B 处分型模具时 ，可能会造成 矩形型腔的中心线和外螺纹 轴线不重合使塑件精度太低。故采用 A 处分型，把模具型腔开在动模一侧。 图 分型面方案 外 螺纹成型方法的确定 外 螺纹注塑成型的 方案 有 两种 ： 方案一： 把外螺纹当做内凹结构，设置侧向分型机构成 型 方案二： 用液压或者机械装置将螺纹旋出。 采用方案一时，模具结构相对简单，模具成本较低； 虽然精度降低，外形会出现注塑痕迹，但是，由于对塑件的外形和尺寸没有特别的要求，方案一能够生产出合格的制品。 采用方案二时，虽然模具精度较高，但是模具需要另外安装机械的或者液压的脱模装置，模具结构变得复杂，模具设计的成本较高 ，并且要求塑件的结构旋转体。 所以，外螺纹的成型方法采用方案一。 型腔数目 的确定 10 本次 毕业设计，就型腔数目的确定提出了 三 种方案。 方案一：一模一腔 方案二：一模二腔 方案三：一模四 腔或者八腔 下面就各个方案的优缺点进行分析比较。 一模四腔 ， 一模八腔，这两种方案虽然在模具加工时比较 困难 ， 模具的生产成本较高但是生产出的 塑件的形状和尺寸一致性较好， 并且生产效率较高，适用于大批量或者中等批量的生产 。 但是，该塑件带有外螺纹结构，需要设置侧向分型机构， 不适合采用这种方案。 采用方案一时，虽然生产出的塑件的精度会高一些，但是生产效率太低。塑件的尺寸较小，尺寸精度要求不高，所以这种方案不适合。 方案二与方案一相比， 型腔数目的增多，塑件的精度会降低（一般每增加一个型腔塑件的尺寸精度便降低 4% ，同时模具的制造成本也提高，但是生产效率提高，适应中等批量生产的需求。 图 一模两腔 图 一模四腔 11 图 一模八腔 综上所示，模具采用一模两腔的方案。 浇注系统的确定 主流道 的设计： 主流道通常设计在模具的浇口套中，为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，锥角为 2 6，流道的表面粗糙度 注系统一般采用碳素工具钢（如 ）材料制 造，热处理淬火硬度 53 57口套的结构形式如图 示，图 图 图为浇口套与定位圈设计成两个零件的形式，以台阶的形式固定在定模座板上。图 螺钉固定于定模座板上，多用于小型注塑模。本次设计的注塑模为小型的 ，但是由于带有侧向分型机构，模具比较复杂，为了顺利脱模，采用图 A B C 图 浇口套的形式和固定形式 浇口 的设计 按浇口截面积尺寸大小的结构特点，浇口可分为限制性浇口和非限制性浇口 两大类。按浇口的结构形式和特点，常用的浇口可分成一下几种形式：直接浇口（派生出 12 中心浇口）、侧浇口（派生出扇形浇口、平缝浇口）、环形浇口、轮辐浇口、点浇口、潜伏浇口、爪形浇口。 各种浇口适用的塑件类型及优缺点如表 示。 名称 优点 缺点 适应塑件类型 直接浇口 流动阻力小、流动路程短及补缩时间长。浇注系统具有良好的熔体流动状态，塑料熔体从型腔地面中心部位流向流向分型面，有利于清除深型腔处气体不易排出的特点，排气顺畅。塑料和浇注系统在分型面上的投影面积小，模具结构紧凑，注射机受力均匀。 易 在进浇口处产生较大的残余应力而导致塑料翘曲变形。 浇口截面大，去除困难去除后会留有较大的浇口痕迹，影响塑件的美观。 这类浇口用于注射成型大、中型长流程深型腔筒形或壳形塑件，尤其适合 高粘度塑料（如聚碳酸酯、聚砜等）。只适于单型腔模具。 侧浇口 通过改变浇口的宽度与厚度可以调节熔体的剪切速率及浇口的冻结时间。可以根据塑件的形状特征选择其位置，加工和修整方便。由于浇口截面小，去除浇口较容易，且不留明显痕接。 这种浇口成型的塑件往往有熔接痕存在注射压力损失较大对深型腔塑件排气不利。 普遍适用于中小 型塑件的多型腔模具，且对于各种塑料的成型适应性强。 环形浇口 进料均圆周上各处流速大致相等熔体流动性好型腔中的空气易于排出熔接痕基本避免。 浇注系统耗料较多浇口去除较难浇口痕迹明显 主要用于成型圆筒形无底塑件 轮辐浇口 耗料比环形浇口少的多去除浇口容易 增加可熔接痕，影响塑件的强度 底部有打孔的圆筒形或壳形塑件 点浇口 易浇口的截面尺寸小浇口两端的压差较大，增大塑料熔体的剪切速率。熔体的流动性增加，易于充填型腔。 不利于成型流动性差及热敏性塑料不利于成型平薄易变形及形状复 杂的塑件 对于薄壁型塑件以及诸如聚乙烯、聚丙烯等表现粘度随剪切速率变化敏感的塑料成型有利 潜伏浇口 浇口的分流道位于模具的分型面上，浇口斜向开设在模具的隐蔽处塑件外表不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。 模具加工困难不适宜于强韧的塑料 多用于表面质量要求高的塑件 13 爪形浇口 可以在型芯的头部开设通道，也可以在主流道下端开设流道爪形浇口的型芯又用做分流锥，其头部与主流道有自定心的作用 加工较困难，通常需要电火花加工 多用于底部有孔的筒形塑件 表 各种浇口的适用 类型及优缺点 综合考虑到所要求的塑件的表面质量、尺寸精度以及 模具型腔的布置，选择 侧浇口。 分流道 的设计 分流道开设在动、定模分型面的两侧或任意一侧，其截面形状应尽量使其表面积小，使温度较高的塑料熔体和温度相对较底的模具之间提供较小的接触面积，以减少热量损失。常用的分流道截面形式有圆形、梯形、 圆形、及矩形等几种形式，如图 示。其中圆形截面的比面积小，但需要开设在分型面的两侧，制造时一定要注意模板上两部分形状对中吻合；梯形及 U 型截面分流道加工较容易且热量损失、压力损失均不大，为常用的形式；半圆形 截面分流道需要球头铣刀加工，其比面积比梯形和 U 型截面分流道 大 ；矩形截面分流道因其比面积大，且流动阻力大，故在设计中不常用。 此次设计采用梯形截面的分流道（如图 示第 三 种）。 图 分流道截面形状 合模导向机构确定 为了保证动模和定模两大部分或模
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