毕业论文-手机后盖I塑料成型工艺与模具设计.doc

山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 山东华宇工学院山东华宇工学院 高职毕业生毕业设计（论文）高职毕业生毕业设计（论文） 课题名称课题名称 手机后盖模具设计 专业 模具设计与制造 班级 12 级高职模具一班 学号 20122020121 姓名 指导教师 第 I 页 毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文）中中文文摘摘要要 手机后盖手机后盖 I I 塑料成型工艺与模具设计塑料成型工艺与模具设计 本文分析了手机后盖塑件的成型特点，对模具结构各工艺参数，包括锁模 力、流道截面尺寸等模具参数的进行了计算校核，设计了一副一模两腔、单 分型面的，带有斜顶针以及斜导柱侧向抽芯机构的潜伏式浇口注射模具。该模具 的关键是解决分型面的选择、侧抽芯结构的设计、潜伏式浇口位置确定、冷却系 统的布局、塑件浇注系统布局等问题，以及在实现这些功能的情况下，如何使模 具有效而可靠的运动。同时，并通过 Moldflow 模拟分析软件对变形、填充、浇 口、排气、冷却、压力和注射成型时间等参数进行分析和优化，预测产品在成型 过程中可能出现的问题。 关键词：手机后盖；注射模具；一模两腔；单分型面；Moldflow 第 II 页 毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文）外外文文摘摘要要 Title Mobile Phone Back Cover I Molding Process And Mold Design. Abstract: This paper analyzes the mobile phone back cover I molding of plastic parts characteristics, process parameters on the mold structure, including the clamping force, such as mold flow section size parameters were calculated check, designed a injection mold, with one-mode two-cavity, single-classification surface, inclined thimble and oblique guide pin lateral core-pulling mechanism and formed by the subsurface gate. The key is to solve the mold parting surface of choice, side core of the structure, the subsurface gate location determine the layout of the cooling system, plastic casting system layout and other issues, as well as in the realization of this function, how to mold an effective and reliable movement. At the same time, and through Moldflow simulation software on the deformation, filling, gate, exhaust, cooling, pressure and time parameters of injection molding analysis and optimization, forecast products in the molding process problems that may arise. Key words: Mobile phone back cover I; Injection mold; A two-cavity mold; Single sub-surface; Moldflow 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 III 页 目目 录录 前 言.1 第一章绪论2 1.1 模具工业在国民生产中的作用.2 1.2 塑料模具工业的现状 2 1.3 塑料模具工业的发展趋势 3 第二章 塑件的成型工艺性分析 .5 2.1 塑件材料的选用与性能分析5 2.1.1 材料的选择5 2.1.2 ABS 的性能分析 6 2.2 手机后盖塑件的测绘 7 2.2.1 手机后盖塑件的二维图 7 2.2.2 手机后盖塑件的三维图 8 2.3 手机后盖塑件的结构分析.10 第三章 模具结构形式的初 步拟定 11 3.1 确定型腔数量及排列方式.11 3.2 模具结构形式的确定.11 第四章 成型设备的选用14 4.1 注塑机的选择 .14 4.1.1 手机后盖 I 塑件的计算 .14 4.1.2 注塑机型号的初步确定 .14 4.2 模架的选择 .15 4.3 模具参数的校核 .15 第五章 分型面的选择与浇注系统的设计 18 5.1 确定型腔数量及排列方式18 5.2 注射模分型面的选择 .18 5.3 浇注系统的设计 .19 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 IV 页 5.3.1 主流道的设计 19 5.3.2 分流道设计 20 5.3.3 浇口设计 22 第六章 成型零部件设计 24 6.1 成型零部件的结构设计 .24 6.2 成型零部件尺寸的计算 .25 6.2.1 定模型腔尺寸计算 .25 6.2.2 动模型芯尺寸计算 27 12.2 模拟结果分析 .28 第十三章 结论29 参考文献.30 致 谢 31 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 1 页 前前 言言 随着我国科技文化技术以及国民经济的迅速发展，模具行业的地位越来随着 我国科技文化技术以及国民经济的迅速发展，模具行业的地位越来越重要，模 具技术的发展也越来越先进。 模具行业是一个对工作和实践经验要求非常强的专业，它要求我们在学校要 掌握扎实的理论知识，并要求我们有充分的实践环境。大学四年的本科学习即 将结束，在这大学四年里我完成了规定的课程，并取得了不错的成绩，熟练地 掌握了机械制图、机械设计、材料科学基础、模具制造工艺、塑料成型工艺 与模具设计、塑性成型工艺与模具设计等相关的基础课、专业基础课和专业课 方面的知识，对模具行业的发展、模具技术的应用、模具结构的设计、模具材 料的选用、公差配合的选用有了一个比较系统和比较全面的理解，基本上达到 了学习的目的。 毕业设计时大学学习过程中 的最后一个环节，也是最重要的一个环节，是 对以前所学的基础理论知识及所掌握的技能的综合运用和检验， 本论文以 手机后盖 I 注塑成型工艺分析及模具设计为主线，依据模具的基 本组成部分，基础和设计技巧相结合，理论与实践相结合，对手机后盖 模具 结构设计中的关键之处以及可能出现的问题和处理方式进行详细地剖析。同时， 从模具的加工工艺的角度出发，分析并提供便于加工的模具结构形式，使模具 设计和加工更加紧密的结合在一起。在技术上，使用了计算机辅助设计来绘图 三维与二维相结合达到优化设计的目的。 在毕业设计的过程中，肯定会遇到很多困难和许多疑惑，但是在指导教师李 老师的悉心指导和自己的努力下，克服了所有的困难，完满的完成本次毕业设 计，给大学生活画上一个圆满的句号。由于我的水平有限，缺乏实际的模具设 计经验，设计中肯定会存在错误和不妥之处，敬请各位老师批评指正。 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 2 页 1.1 模具工业在国民生产中的作用 模具技术是衡量一个国家制造水平的重要标志之一。模具技术能促进工业产 产品的发展和质量的提高，并获得极大的经济效益。模具是效益的放大器，用 模具生产的产品的价值往往是模具价值的几十倍、上百倍。在美国模具被称为 点铁成金的磁力工业，德国则认为其是所有工业中的关键工业，日本则认为模 具工业是促进社会繁荣富裕的动力。 模具工业在我国几经成为国民经济发展的重要基础工业之一。国名经济的 五大支柱产业 机械、电子、汽车、石油化工和建筑都要求模具工业的发展 相适应，都需要大量模具，特别是汽车、电动机、电器、家电和通信等类产品 中 60%-80%的零部件都依靠模具成型。 1.2 塑料模具工业的现状 塑料模具技术是一门涉及面广、技术综合性强的精密基础工艺装备技术，包括： 各类模具设计、制造、保管、修理、调试、标准化、专业化生产、 “四新”即：新 技术、新工艺、新材料、新设备的开发与推广应用等方方面面，涉及到冶金、 材料、理化、计量、摩擦与润滑、机械、电子、机电一体化、计算机等多门学科以 及铸、锻、热处理、有削及无削加工、检测等有关工种，是一个要由上述众多学科 和工种共同打造的庞大的系统工程。 我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有 了较大提高。在大型模具方面，已能生产 48 英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具;精密塑料模 具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。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 新设计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，热流道模具 开始推广，有的厂采用率达 20%以上，一般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 5080%相比，差距较大。 在制造技术方面，CAD/CAM/CAE 技术的应用水平上了 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 3 页 一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的 CAD/CAM 系统。 这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟， 取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具 CAD/CAM 技术的发展。 近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如: P20、3Cr2Mo、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影 响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到 应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程 度和商品化程度一般在 30%以下，和国外先进工业国家已达到 70%-80%相比，仍有 很大差距。 1.3 塑料模具工业的发展趋势 模具市场的总体趋热是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具的发展速 度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展， 对塑料模具提出越来越高的要求是正常的。 因此，塑料模的未来发展趋势主要为以下几个方面： （1）提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。这是由于塑料 模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模 多控所致。 （2）在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE 技术。CAD/CAM 技术已发展 成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具 CAD/CAM 技术的硬件与软件价格已降低 到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造了良好的条件;基于网络的 CAD/CAM/CAE 一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型 CAD/CAM 系统无法满 足实际生产过程分工协作要求的问题;CAD/CAM 软件的智能化程度将逐步提高;塑料 制件及模具的 3D 设计与成型过程的 3D 分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重 要的作用。 （3）推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流 道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节 约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家 标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成 型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 4 页 推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和 控制，而且其常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发 气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续 研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。 （4）开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方 式。 （5）提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标 准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为 提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。 （6）应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十 分必要。 （7）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标 扫描仪实现逆向工程是塑料模 CAD/CAM 的关键技术之一。研究和应用多样、调整、 廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。 （8）大力发展快速制造成形和快速制造模具技术。 （9）逐步推广高速铣削在模具业务的应用。 （10）进一步研究开发模具的抛光技术和设备。 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 5 页 第二章 塑件的成型工艺性 分析 2.12.1 塑件塑件材料的选用与性能分析材料的选用与性能分析 2.1.12.1.1 材料的选择材料的选择 塑料成型原料的选取应从加工性能、力学性能、热性能、物理性能等多方面因 素考虑来选取合适的塑料进行生产，本次设计材料的选择是根据材料特性进行选择 的。 根据塑料受热后表现的性能和加入各种辅助料成分的不同可分为热固性材料和 热塑性材料，通过比较分析可以看出热固性塑料主要用于压塑、挤塑成型，而热塑 性塑料还适合注塑成型，本次设计为注塑设计，所以采用热塑性塑料1。 热塑性塑料还分为很多种，如聚乙稀、聚丙稀、聚氯乙烯、聚苯乙烯和 ABS 等等，为了选到合适的塑件材料，通过对塑件的分析和查阅有关资料可选择 ABS 和聚乙烯。以下是两者的对比： 1）材料特性 ABS 具有较大的机械强度和良好的综合性能；而聚乙烯结晶部分 多时，塑料硬度高、韧性大、抗拉强度高，但整体尺寸变小，耐冲击强度及断裂强 度底。 2）成型工艺特点 ABS 的吸湿性和对水分子的敏感性较大，在加工前必须进行 充分的干燥和预热。原料控制水分在 0.3%以下；聚乙烯制件最显著的特点是收缩率 大，这与材料的可结晶性和模具温度有关。定型后塑件在强的收缩牵引作用下，可 令制件变形和翘曲。 3）注射温度 ABS 塑料的温度与熔融粘度的关系比较独特，在达到塑化温度后 在继续盲目升温，必将 ABS 的热降解；聚乙烯的注射温度一般在 120310之间， 温度超过 300时，收缩率会明显增大。 4）注射速度及压力 ABS 采用中等注射速度效果较好，注射时需要采用较高的 注射压力，其溢边料为 0.04mm 左右。并需要调配好保压压力和保压时间；聚乙烯 的注射压力一般选择在 68.6137.2Mpa 之间。注射速度不易过快，以保证结晶程 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 6 页 度高。 5）模具温度 ABS 的模具温度相对较高，一般调节在 7585；由于模具温 度对收缩率影响很大，因此要经常保持模具相对恒定的温度，一般在 4080之间。 经以上两种备选材料的性能对比，并考虑到制件的使用环境，本设计采用 ABS 材料。由于材料的吸湿性强，含水量应小于 0.3% ，所以原料应充分干燥。 2.1.22.1.2 ABSABS 的性能分析的性能分析 1、使用性能： 综合性能良好，冲击韧度、力学强度较高，且要低温下也不迅速下降。 耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化学性和电气性能良好。 水、无机盐、碱、酸对 ABS 几乎无影响。 尺寸稳定，易于成型和机械加工，与 372 有机玻璃的熔接性良好，经过调色 可配成任何颜色，且可作双色成型塑件，且表面可镀铬。 2、成型性能： 无定型塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按 品种确定成型方法及成型条件。 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 求长时间预热干燥。 流动性中等，溢边料 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） 。 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 C 左右比聚苯乙烯易分解） ，对要求精度较高的塑件，模温宜取 5060 C， 要求光泽及耐热型料宜取 6080 C。注射压力应比加工聚苯乙烯稍高，一般 用柱塞式注塑机时料温为 180230 C，注射压力为 100140 MPa，螺杆式 注塑机则取 160220 C，70100 MPa 为宜。 易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对斜流的阻力，模具设 计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。摧出力过大或机械加工时塑件表 面呈“白色”痕迹（但在热水中加热可消失） 。 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 7 页 ABS 在升温时粘度增高，塑料上的脱模斜度宜稍大，宜取 1 以上。 在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。 3. ABS 注射成型工艺参数 （1）注射机：螺杆式 （2）螺杆转速（r/min）：3060（选 30） （3）预热和干燥：温度（C） 8085 时间 (h) 23 （4）密度（g/ cm）:1.021.05 （5）材料收缩率（）：0.30.8 （6）料筒温度（C）：后段 150157 中段 165180 前段 180200 （7）喷嘴温度（C）：170180 （8）模具温度（C）：5080 （9）注射压力（MPa）：70100 （10）成形时间（S）：注射时间 2090 高压时间 05 冷却时间 20120 总周期 50220 （11）适应注射机类型：螺杆、柱塞均可 （12）后处理：方法 红外线灯、烘箱 温度（C） 70 时间（h） 24 4. ABS 成型塑件的主要缺陷及消除措施： 主要缺陷：缺料、气孔、飞边、出现熔接痕、塑件耐热性不高（连续工作温度 为 70C 左右热变形温度约为 93C） 、耐气候性差（在紫外线作用下易变硬变脆） 。 消除措施：加大主流道、分流道、浇口、加大喷嘴、增大注射压力、提高模具 预热温度。 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 8 页 2 2. .2 2 手手机机后后盖盖塑塑件件的的测测绘绘 2.2.12.2.1 手机后盖塑件的二维图手机后盖塑件的二维图 任何一个零件从传统意义上来说，它必须含有二维平面图纸，这样它的尺寸 就一目了然了。本次的 手机后盖 I 塑料件经测绘后的平面图见图2.1： 图2.1 手机后盖 I塑件二维图 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 9 页 2.2.22.2.2 手机后盖塑件的三维图手机后盖塑件的三维图 本次设计的产品为注塑机一次成型，采用一模两腔的潜伏式浇口进料机 构。产品三维效果图见图 2.2： 图 2.2 塑件三维效果图 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 10 页 2.3 手机后盖塑件的结构分析手机后盖塑件的结构分析 （1）结构分析 塑件为手机外壳的下半部分，应有一定的结构强度，由于后面有与手机联接的 塑料倒扣，所以应保证它有一定的装配精度；由于该塑件为手机外壳，因此对表面 粗糙度要求不高。 （2）工艺性分析 精度等级：采用 5 级低精度 （3）成型分析 该手机后盖 结构对称，由于内部比较复杂，不采用小型芯 结构，而是直接 成型，关键是用来与手机联接的那九个倒扣，它们的抽芯距不大，从模具结构 简尽量单化的角度，可以采用斜顶针机构来成型侧凹部分。由于在后盖尾部 有三个需要侧抽芯的倒扣，若都用斜顶针成型，会互相造成干涉，所以尾部中 间那个倒扣采用侧滑块成型。 利用模具推出机构的推出力驱动斜 顶针作斜向 运动，在塑件被推出脱模的同时，由斜导杆完成侧向分型与抽芯的动作。 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 11 页 第第三三章章 模模具具结结构构形形式式的的 初初步步拟拟定定 3.13.1 确定型腔数量及排列方式确定型腔数量及排列方式 一般来说，精度要求高的小型塑件和中大型塑件优先采用一模一腔的结构；对 于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求） ，形状简单，又是大批量生产时， 若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。型腔的数目可根 据模型的大小情况而定。 该塑件对精度要求不高，为低精度塑件，再依据塑件的大小，采用一模两腔的 模具结构。型腔的排列方式如下图： 图 3.1 型腔排列方式 3.23.2 模具结构形式的确定模具结构形式的确定 1.多型腔单分型面模具：塑件外观质量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑 件，可采用此结构。 2.多型腔多分型面模具：塑件外观质量要求高，尺寸精度要求一般的小型塑件， 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 12 页 可采用此结构。 该塑件外观质量要求不高，是尺寸精度要求较低的小型塑件，因此可采用多型 腔单分型面的设计。 从塑件上容易看出模具的分型面位置、摧出机构的设置，通过 moldflow 分析 出浇口的最佳位置，见图 3.2。 图 3.2 最佳浇口位置图 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 13 页 最常用的浇口形式有：第一是侧浇口。这种浇口形式注射工艺工人比较熟悉， 在制造上加工比较方便，但不得因素是浇道流程长，热量损耗大，因此容易产生明 显的拼料痕迹。如果要得到改善，则需加大浇道尺寸，但随之浇道部份的回料增多。 其次塑料的进料口部分需去毛刺，这样既增加了去毛刺的工时，又损坏了周围的美 观。第二是点浇口。塑料注射时，在点浇口以高速注入型腔，一部份动能转变为热 能，因此塑料在会合时的热量损耗比侧浇口少，所以会合处熔合较好，熔接痕不太 明显。其缺点是塑件的正面将留下点烧口的痕迹，影响塑件的美观，并且为了取出 点浇口的浇道剩料，型腔必须移动。由于型腔重量较大，所以不方便移动。第三种 是综合上述两种浇口形式的优缺点，采用潜伏式浇口，又称剪切浇口。因为塑件侧 壁距离横浇道较远，因直接在侧壁进料是很难实现的，因此又增设了工艺输助浇口， 从而使浇注系统进一步完善。这种浇口形式主要有以下优点：一是塑件表面无浇口 痕迹，并且外表面无明显的熔接痕，所以外观质量较好。二是浇口的位置和数量可 视塑件的质量而增加、减少或改变浇口的位置、模具修改也比较方便。三是在塑件 顶出的同时，浇口剪断并脱落，可节省去毛刺工序，并有得于机床自动化。从塑料 流程尽量一致的原则出发，采用了两个剪切浇口处都设有顶杆，用以切断剪切浇口， 其工艺辅助浇口可手工去除2。 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 14 页 第第四四章章 成成型型设设备备的的选选用用 4 4. .1 1 注注塑塑机机的的选选择择 对于模具设计，必须首先选则合适的注塑机型号，以确定额定注射量、最大 注射压力、最大锁模力、模具的安装尺寸及开模行程等技术规范后，才能进行 下面真正的模具设计。 4.1.14.1.1 手机后盖手机后盖 I I 塑件的计算塑件的计算 由于制品的外观由许多孔和凸台组成，形状复杂，首先利用UG软件的分 析功能对制品的体积和在分型面上的投影面积进行计算与测量。在UG软件里 打开三维模型， 测出其体积 。根据软件计算得出结果如下： 塑件在分型面上的投影面积： A=43.276.9=3322mm2 塑件体积： V=3.384cm3 (由UG测得) 塑件密度： =1.14g/cm3（ABS密度：1.081.2 g/cm3,取平均值） 所以塑件的质量： m = 3.3841.14=3.85g 根据产品的特点和设计要求，该塑件采用 潜伏式浇口形式，并且采用一模 两腔的形式，浇注系统及冷凝料材料体积约为4.06cm3。总体积为 10.828cm3，总质量约为 12.33g。 4.1.24.1.2 注塑机型号的初步确定注塑机型号的初步确定 查实用注塑模具结构图册 ，根据上述塑件的体积初 选设备为 XS-ZY- 125。其主要技术规格见表 4.1。 表4.1 XS-ZY-125设备主要技术规格 额定注射量/cm3125最大开合模行程/mm300 螺杆直径/mm42模具最大厚度/mm300 注射压力/Mpa116模具最小厚度/mm200 注射速度 g/s72锁模形式肘杆 锁模力/KN900喷嘴孔直径/4 模具定位孔直径/mm100喷嘴圆弧半径/mm12 顶出形式两侧设有顶出，机械顶出 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 15 页 4.2 模架的选择 查新编塑料模具设计手册 ，通过塑件的分析以及注塑机的技术规格 要求，选用 A2型模架，该模架各模板以及相关尺寸见图 4.1、表4.2和表4.3。 图4.1 A2型模架示意图 表4.2 模架各板厚尺寸 上模座H1 模板A模板B支撑板H2垫板C下模座H3 254040406325 表4.3模架孔位置尺寸 导柱 b导柱ld螺钉lm螺钉b1推杆lt推杆b2 194259193200255108 H1=25；A=40；B=40；H2=40；C=63；H3=25；所以模具的总厚 度为：25+40+40+40+63+25=233mm，在注塑机的装模行程之内。 4 4. .3 3 模模具具参参数数的的校校核核 （1）注射量的校核 要求注射量不超过注射机的最大注射量， 在注塑生产中，注塑机每一个成 型周期向模具腔内注入的塑料熔体体积或质量称为塑件的注射量，其中包括浇 注系统内所存留的塑料熔体体积，选择注塑机时，必须保证塑件的注射量小于 注塑机的最大注射量的（ 8085）%，最小注射量不小于注塑机注射量的 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 16 页 20%，根据式 kMmaxM，M=Mi+m n （4.1） 式中 Mmax-注塑机最大注射量 / cm3； Mi-浇注系统凝料的质量或体积 / cm3； m-单个制件质量或体积 / cm3； n-型腔数目 /个； k-注射机最大注射量利用系数，一般取 0.8。 0.812523.384+4.0610.828 cm3。 故：注射机注射量满足要求。 （2）注射压力的校核 塑料成型所需要的注射压力是由塑料品种、注射机类型、喷嘴形式、塑件形 状以及浇注系统的压力损失等因素决定的。注射压力的校核是检验注射机的最 大注射压力能否满足制品的成型要求。 所选的塑料原料为 ABS，制件结构合理，流体流动性能好，其注射压力在 （100140）Mpa之间，其值在所选的注射机成型范围之内，故能满足要求。 （3）锁模力的校核 注射时塑料熔体充满型腔的时候，存在较大的压力，它会使模具从分型面涨 开，该压力等于塑件和浇注系统在分型面上不重合的投影面积之和乘以型腔的 压力，它应小于注射机的最大锁模力，才能使注射时不发生溢料和涨模现象。 为了保证注射成型过程当中型腔能够可靠的锁闭，必须满足： （nA1+Aj）pFn （4.2） (2 3322+261.12)30=207.15kN900kN 故：注射机锁模力满足要求。 （4）模具厚度校核 由于注射机的动模和定模固定板之间的距离都有一定的调节量H，因此， 对安装使用的模具厚度有一定的限制，一般情况下，模具的实际厚度H必须在 注射机允许安装的最大模具厚度和最小模具厚度之间。 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 17 页 所选用的注射机的模具最大厚度 Hmax为300mm，最小模具厚度 Hmin为 200mm。所设计的模具总厚度 H为233mm，所以满足关系： HminHHmax。 因此，设计的模具厚度满足注射机对模具的合模要求。 （5） 模具的长度和宽度校核 本副模具采用压板紧固的方式，将模具的固定板安放在压板外侧附近就能够 固定，模具为 A2型模架，大小为 250315，满足要求，所设计的模具在注射 机的装夹范围内。 （6）模具开模行程的校核 注射机的开模行程是受合模机构限制的，注射机的最大开模行程必须大于脱 模距离，否则塑件无法从模具中取出。 XS-ZY125/90型注射机的合模形式为液 压-机械式，其最大开模行程不受模具厚度的影响。对于具有侧向抽芯机构的注 射模具，校核公式为： SH1+H2+(510)mm （4.3） 式中 S-注射机最大开模行程 /mm； H1-推出距离 （脱模距离） /mm； H2-包括浇注系统在内的塑件高度 /mm。 即，开模行程要求： S15.2+65+(510)mm=85.290.2mm 而注射机最大开合模行程为 300mm，所以模具所需要的开模距离与注射机 的最大开合模行程相适应。 综上分析，本副模具与所选的注射机完全相互适应，模具的最大注射量、最 大注射压力、最大锁模力、模具安装尺寸及开模行程都在所选的注射机技术规 格之内。 因此，所选的XS-ZY-125型注射机完全能够符合本次模具设计要求3。 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 18 页 第第五五章章 分分型型面面的的选选择择与与浇浇注注系系统统的的设设计计 5 5. .1 1 确确定定型型腔腔数数量量及及排排列列方方式式 为了使模具与注射机相匹配以提高生产率和经济性，并保证塑件的精度，模 具设计时应合理的确定型腔数目。根据第三章内容初步将该模具设计成一模两 件成型，摆放位置如图 5.1所示。 图5.1 型腔布置 5 5. .2 2 注注射射模模分分型型面面的的选选 择择 该塑件是采用 潜伏式浇口形式，考虑到浇注系统凝料的方便取出，本次模 具设计采用单分型面设计（即图 5.2中的C-C分型面）， 单分型面使结构变得 更加简单，分型更加简便和可靠，具体结构见图5.2。 图5.2 分型面的位置分布 通过分析，确定的分型面如图 5.2所示，选在塑件最大轮廓处。且使塑件 留在动模一侧，便于推出机构推出。 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 19 页 5.35.3 浇注系统的设计浇注系统的设计 5 5. .3 3. .1 1 主主流流道道的的设设计计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具浇口套接触处开始到分流道为止 的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流进模具的部分，它的形状与尺寸对塑料 熔体的流动速度和充模时间有较大的影响。 为了方便损坏时更换和维修，主流道通常单独开设在主流道衬套上，为了防 止熔体反压力对衬套的反作用力并使其退出，由于定位圈紧压于它，所以不会 退出，另外再用销固定，起到止转的作用 4。其结构如图 5.1 所示。 图 5.3 浇口套 主流道垂直于分型面，通常设计于模具的浇口套中，为了让主流道凝料能顺 利的从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，锥角24，为了让熔融的 塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接， 小端直径比注射机喷嘴直径大0.51mm,小端的前面是球面，其深度为 35mm，注射机的球面在此与浇口套接触并且贴合，浇口套前端球面半径比喷 嘴球面半径大 12mm，为了减少料流转向过渡时的阻力，主流道大端处采用 圆角过渡，其半径这里取 3mm，在保证制品成型的条件下，主流道的长度应尽 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 20 页 可能的短，以减少压力损失及费料，一般取小于或等于60mm。流道的表面粗 糙度 Ra0.8um。 材料：碳素工具钢（如 T8A、T10A） ，热处理淬火硬度 5357HRC。 根据所选择的注塑机型号 XS-ZY-125/90 得出：注射机喷嘴圆弧半径 =12mm;喷嘴孔直径 =4mm。 所以，主流道小端直径 d为5mm；深度取 4mm；锥角取 3；主流道前端球面 半径r为14mm。 配合形式：流口套与定模型腔 采用过渡配合H7/m6, 所以定模型腔 孔的尺 寸为, 流口套的尺寸为，配合长度为。 0.021 0 287()H 0.021 0.008 28 6()m 390.01 5 5. .3 3. .2 2 分分流流道道设设计计 在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流 道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑 料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡 段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动 过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。 （1） 分流道的截面形状及尺寸 分流道开设在动定模分型面的两侧或任意一侧,其截面尽量使其比表面积 (流道表面积与其体积之比 )小，使温度较高的塑料熔体和温度相对较低的模具 之间提供较小的接触面积，以减少热量损失。 分流道的形状尺寸主要取决于制品的大小，模具结构以及所加工塑料的种类。 一般来讲，随着制品尺寸及壁厚的增加，由于熔体在大截面流道内比在小流道 内流动时产生的阻力小，因此大截面流道更能促进模具的填充过程。若分流道 长，则流程长，塑件的粘度应更小一些。 常用的分流道截面形式有圆形、梯形、 U 形、半圆形及矩形等几种形式， 如图 5.4 所示。圆形截面，表面积 /体积比最小，冷却速度最低，热量及摩擦损 失小；进料流道中心冷凝慢，有利于保压；但要求同时在两半模上加工圆形凹 槽，加工难度大，费用高；抛物线截面与之相比，热损失大，冷凝料多，由于 截面近似于圆弧，所以继承了圆形截面的大部分优点，且在单边加工时比较容 易；梯形截面有时可用来代替抛物线截面，但热损失和冷凝料更多；半圆形截 面分流道需要用球头铣刀加工，其比表面积比梯形、U 形截面略大；矩形截面 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 21 页 比表面积较大，且流动阻力也大，在设计中一般不使用。综合考虑各种因素， 初步确定本设计采用梯形截面。 图 5.4 分流道截面形状 为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，一般采用下面的经 验公式可确定其截面尺寸： 4 2654 . 0 LmB （5.1） BH 3 2 式中 -梯形大底边的宽度 (mm)B -塑件的重量 (g)m -分流道的长度 (mm)L -梯形的高度 (mm)H 梯形的侧面斜角 a 常取 515，在应用上式时应注意它的适用范围， 即塑件厚度在 3.2mm 以下，重量小于 200g，且计算结果在 3.29.5mm 范围 内才合理。 本次设计的 手机后盖 塑件的体积为 3384mm3，质量大约 3.85g，分流道的长 度预计设计成 12mm，所以： 4 0.265422.15122.325B 以上计算结果不在 3.29.5mm范围内，说明 上述公式 不适用， 由于ABS塑 料的分流道宽度范围在 5mm10mm之间，这里取分流道 8mm5。 （2）分流道在分型面上的布置形式 分流道常用的布置形式有平衡式和非平衡式两种，排布一般遵循以下两个原 则 ，一是排列尽量紧凑，缩小模板尺寸；二是尽量使流程短，对称布置，是胀 模力的中心与注塑机锁模力的中心相一致。 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 22 页 因此，根据塑件的结构分流道在分型面上的布置形式如图5.5所示 图5.5 分流道在分型面上的布置形式 （3）分流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部塑料熔体的流动 状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra 不宜太小，以防将冷料带入型 腔，一般取 1.6m 左右即可，这样表面稍不光滑，可增大外层塑料熔体的流动 阻力，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，减小流速，从而与中心部位的熔 体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。 此外，为了有利于塑 料的流动和填充，防止产生反压力，消耗动能，分流道与 浇口的连接处需 在浇口进料口端倒圆过渡。 5 5. .3 3. .3 3 浇浇口口设设计计 浇口是模具浇注流道的最后一部分，它一端与浇注流道中的其他流道相连 接，熔融材料就是从这端流入浇口的；它的另外一端直接与模具型腔相连接， 这一端非常重要，如果与模具的型腔接触面积过大，将直接导致生成的零件与 设计的零件条件不相符；但是如果与模具型腔接触太小，可能导致熔融材料无 法及时补充进入模具型腔，前面的已经冷却凝固，而后面的熔融材料还没有补 充进来，造成产品充填不足，导致零件产品出现缺陷 6。 （）浇口的位置 浇口的位置选择是非常重要的，最好能够保证材料能够同时均匀的填满整个 模具型腔，浇口与模具型腔的接触位置也需要注意，最好是平面接触。初步试 模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件性能 及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时 浇口位置的不同还影响模具结构。根据塑件结构的特点，本次设计浇口的形式 采用潜伏式浇口，见图 5.6。 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 23 页 图 5.6 潜伏式浇口在塑件上位置的示意图 （2）浇口尺寸 潜伏式浇口一般是圆形截面，其锥角 a一般为，这里取，倾斜102010 角b=，这里取，推杆上进料口c=0.82mm，视塑件大小而定，这里取45 6050 1mm，塑件离浇口的距离一般为23mm，取3mm。 图5.7 潜伏式浇口的尺寸图 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 24 页 第第六六章章 成成型型零零部部件件设设计计 6 6. .1 1 成成型型零零部部件件的的结结构构设设计计 成型零部件是决定塑件几何形状和尺寸的零件。它是模具的主要部分，主要 包括凹模、凸模及镶件、成型杆和成型环等。由于塑料成型的特殊性，塑料成 型零件的设计与冷冲模有所不同。 （1）型芯和型腔的结构设计。 由于模具属于中小型模具，所以采用组合式凹、凸模结构，组合式凹、凸模 结构是指由两个或两个以上的零件组合而成的凹模或凸模。组合式凹、凸模结 构又分为以下三种：（ 1）整体嵌入式（ 2）局部镶嵌式（ 3）四壁拼合式。本 设计采用整体嵌入式，各个型腔和型芯采用单独加工（机械加工、冷挤压、电 加工等）的方法加工制成，然后采用H7/m6 过渡配合压入模板中见图 6.1 和 6.2，凹模或凸模从下面嵌入模板，再用螺钉与定模模板和支撑板紧固。这种结 构加工效率高、装拆方便，容易保证形状和尺寸精度 7。 图 6.1 定模型腔 图 6.2 动模型芯 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 25 页 （2）注射模强度要求 注射模在工作的时候要承受各种作用力，所以要求注射模各零件必须有足够 的强度和刚度，因此，设计时必须对注射模的主要零件以必要的强度和刚度计 算，并对其结构进行合理的设计。 注射模的型腔在成型压力作用下容易发生变形，其变形量必须在允许范围之 内，如果变形量过大，则将会导致型腔的扩大而易出毛边，并使塑件尺寸增大， 甚至造成型腔破裂，另外，当塑件成型后成型压力消失，型腔又会应弹性恢复 而收缩，若收缩量大于塑料的收缩率时，则又会使型腔紧紧包住塑件而造成开 模困难，或因此使塑件残留在定模上而使脱模困难，甚至损坏塑件或塑件质量 下降。 注射模的强度要求，对于小型注射模可凭经验预估确定尺寸，大型注射模的 型腔等主要零件则应采取理论计算进行设计为宜。本设计采用为小型注塑模， 型腔采用组合式，侧壁厚度65，通过经验完全可以保证型腔的强度。 6 6. .2 2 成成型型零零部部件件尺尺寸寸的的计计算算 塑模型芯及型腔的成型尺寸是根据塑件形状及其尺寸来确定的。因此，塑模型 芯及型腔的成型尺寸主要与塑件形状、尺寸公差，塑料的收缩率及收缩误差、塑模 磨损量及模具制造公差等因素有关8。 maxmin 0.5 () 100%0.5 (0.3%0.8%) 100%0.0055SSS 6 6. .2 2. .1 1 定定模模型型腔腔尺尺寸寸计计算算 1.径向尺寸计算（见图 6.3）： 00 ()(1) zz ms LS Lx （6.1） -模具型腔径向基本 尺寸； m L S-塑料的平均收缩率； -塑件外表面径向 基本尺寸； s L -修正系数，,塑件尺寸较大、精度级别较低时，取 小x1/2 3/4x 值；当尺寸较小、精度级别较高，取 大值，这里取 0.75。 -塑件外表面径向基本尺寸 的公差； z -模具的制造公差，一般取塑件公差 的 1/3。 0.32/30.107 1 0100 0 1)()(1)0.75(10.0055)26.50.75 0.3226.41 z z mS LS Lmm 山 东 华 宇 工 学 院 毕 业 用 纸 第 26 页 0.40/30.133 2020