机械毕业设计（论文）-小米手机后盖注塑模具设计（全套图纸三维） .pdf

目 录 1 绪论 . 1 1.1 课题研究的意义和目的 1 1.2 国内外研究的现状 .2 1.3 课题研究基本内容和方法 .2 1.3.1.基本设计思路 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1.4 论文结论和成果形式 2 2 塑件的结构工艺性分析 . 3 2.1 塑件的几何形状分析 3 2.2 塑件的结构工艺性分析 4 2.3 塑件原材料的成型特性分析 4 2.3.1 abs 的注射成型工艺 . 4 2.3.2 abs 性能分析 . 5 2.3.3 abs 成型塑件的主要缺陷及消除措施 8 3 注射机型号的初步确定 . 9 3.1 塑件的生产批量 9 3.2 初选注射机 9 3.2.1 计算塑件体积和重量 9 3.2.2 根据塑件本身的几何形状及生产批量确定型腔数目 10 3.2.3 浇注系统凝料体积的初步估算 . 10 3.2.4 选择注射机 . 11 4 分型面的设计 12 手机盖注塑模具设计 第 2 页 共 41 页 4.1 分型面的选择原则 12 4.2 分型面方案的选择 12 5 浇注系统的设计 13 5.1 主流道的设计与计算校核 13 5.2 浇口的设计 15 5.2.1 浇口的作用 15 5.2.2 浇口位置的选择 15 5.3 分流道设计 16 5.4 分流道的计算 17 6 成型零件的结构设计 18 6.1 结构设计 18 6.1.1 型腔的结构设计 18 6.1.2 型芯的结构设计 19 6.1.3 成型零件的选材 20 6.2 成型零件工作尺寸的计算 20 6.2.1 型腔径向尺寸计算 21 6.2.2 型腔的深度尺寸的计算 21 6.2.3 型芯径向尺寸的计算 21 6.2.4 型芯高度尺寸的计算 22 6.3 模具型腔壁厚的确定 22 6.3.1 型腔侧壁厚度 s 的计算 22 6.3.2 型腔底板厚度 t 的计算 23 7 脱模机构的设计 24 7.1 脱模力的计算 25 7.2 推杆尺寸的校核 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 8 模架的确定 26 8.1 模架的选取 26 9 抽芯机构的设计 28 手机盖注塑模具设计 第 3 页 共 41 页 9.1 侧向抽芯机构设计 28 9.1.1 导柱设计 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 9.2 哈弗块的尺寸确定 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 9.2.1 斜导柱的倾斜角度 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 9.3 导滑槽的设计 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 10 排气系统和冷却系统的设计 32 10.1 排气系统的设计 32 10.2 冷却系统的计算与设计 32 10.2.1 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量 w . 33 10.2.2 确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量 q . 33 10.3 冷却系统装置的布置 34 11 合模导向机构的设计 35 12 总装配图的绘制 36 13 模具工作原理 38 总结 39 参考文献 40 致谢 41 全套图纸，三维，加全套图纸，三维，加 153893706 手机盖注塑模具设计 第 1 页 共 41 页 1 绪论 1.1 课题研究的意义和目的 本课题为手机盖注塑模具设计，手机盖主要作用是保护手机。 图 1.1 在进行手机外壳注塑模具设计之前，首先对制品图及形状结构分析，其内容主要包 括以下几个方面： 1. 手机后盖（见制件图） 。制品的几何形状：本次设计的制品为小米手机后盖，平 均壁厚为 0.5mm，属轻质薄壁制品。 2. 制品的尺寸精度和表面粗糙度：塑料的尺寸精度主要决定于塑料收缩率的波动 和模具制造误差。本次塑料制品的尺寸按 4 级精度取值。塑件的表面粗糙度主要取 决于模具粗糙度，一般情况下，塑件的表面粗糙度比模具成型部分的粗糙度高 12 级。 3. 制品的脱模斜度：脱模斜度的取向根据塑件的内外形尺寸而定，以塑件内孔型 芯小端为准，尺寸符合图纸要求，斜度由扩大方向取得；塑件外形，以型腔大端为 准，尺寸符合图纸要求，斜度由缩小方向取得。一般情况，脱模斜度不包括塑件的 公差范围内。 4. 根据产品的形状和结构特点，本次设计中，流道形式采用非平衡式，上壳采用 侧浇口进胶，下壳采用针点式浇口进胶。 按照现今注塑模具设计的总体趋势，注塑模具的设计已很少使用手工绘图或完全由 手机盖注塑模具设计 第 2 页 共 41 页 二维软件来进行设计，且模具标准件已在注塑模具设计中大量采用。 因此本课题采取使用模具二维、三维软件和模具分析软件综合使用来进行模具的结构设 计并且进行模具结构的优化，且在模具设计的过程中要综合考虑模具制造工艺及注塑成 型工艺。 1.2 国内外研究的现状 手机外壳是手机必不可少的零件，关乎这手机的外观和销量，因此所有的公司都注重 外壳的研发和量产，更加注重美观性和使用性，可谓说更新换代很快的。 1.3 课题研究基本内容和方法 随着计算机技术的发展，计算机已广泛应用于模具工业，在注射成型系统中，针对每 一个环节都可将计算机作为辅助工具而加入。构成该环节的 cad 或 cam 或 cae。 1、塑件设计 塑件的设计包括塑件结构、尺寸、精度、表面、性能等方面的设计。塑件设计方面 的计算机辅助技术有：塑件 cad、塑料、辅料、辅件选择的专家系统。 2、注射机的使用 常见注射机的使用方面的计算机辅助技术有：注射机选择专家系统：注射机故障诊 断系统。 （1） 注射模使用状况的好坏直接影响到注射质量， 在对于高技术注射模来说， 都 要对注射模在使用过程中进行监控或对注射模的服役模拟仿真，由此知注射模 的工作状况。 （2） 注射工艺 注射工艺方面的计算机辅助技术有：注射工艺制定的专家系统； 塑件质量故障诊断。 （3） 注射模设计 注射模设计主要完成注射模的结构尺寸、 精度、 表面性能等方 面的设计，并选择模具的材料等。计算机在注射模设计方面的工作有：注射划 cad： 注射模材料、 辅料、 辅件选择专家系统； 工装选择专家系统； 注射模 caabs； 1.4 论文结论和成果形式 1、打印文档： 设计说明书 1 份：字数不少于 10000； 给定文献的外文翻译：中文字数不少于 2000。 2、设计图纸： 手机盖注塑模具设计 第 3 页 共 41 页 总装图 1 张，非标准零件图 510 张。 3、电子文档： 二维 cad：总装图和零件图； 三维（pro/e)造型：总装图和零件图； word 文档：设计说明书；给定文件的外文翻译。 2 塑件的结构工艺性分析 2.1 塑件的几何形状分析 熟读塑件的图样，在头脑中建立清晰的塑件三维形状，并通过计算机三维软件建模 帮助理解其几何形状，该塑件的三维如图 2.1,2.2 所示。 图 2.1 手机盖注塑模具设计 第 4 页 共 41 页 图 2.2 2.2 塑件的结构工艺性分析 该塑件为一款手机盖，生产批量为中批量，材料选用 abs，精度等级采用 mt4，产品成 型后对产品尺寸和外观属性质量要求较高。从产品的结构上分析，塑件整体结构相对复 杂，塑件周围有三处需要侧抽芯，背部和顶部都需要镶件成型。由于模具需要高精度配 合，为保证塑件的质量，决定采用侧浇口和斜顶。 2.3 塑件原材料的成型特性分析 2.3.1 abs 的注射成型工艺 2.3.1.1 注射成型工艺过程 （1）预烘干-装入料斗-预塑化-注射装置准备注射-注射-保压- 冷却-脱模-塑件送下工序 （2）清理模具、涂脱模剂-合模-注射 2.3.1.2 abs 的注射成型工艺参数 （1）注射机：螺杆式 （2）螺杆转速（r/min）：3060 （3）预热和干燥：温度（c） 8085 时间 (h) 23 （4）密度（g/ cm）:0.900.91 （5）材料收缩率（）：1.62.0 （6）料筒温度（c）：后段 160180 手机盖注塑模具设计 第 5 页 共 41 页 中段 180200 前段 200220 （7）喷嘴温度（c）：170200 （8）模具温度（c）：70120 （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 2.3.2 abs 性能分析 abs 是由丙烯腈(acrylonitrile)、丁二烯(butadiene)和苯乙烯(styrene)三种化学单体 合成。其中 a 代表丙烯腈，b 代表丁二烯，s 代表苯乙烯。其化学分子结构方式如下： 每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有 坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。 从形态上看， abs 是非结晶性材料。 三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物， 一个是苯乙烯- 丙烯腈的连续相， 另一个是聚丁二烯橡胶分散相。 abs 不透明，外观除薄膜外都呈浅象牙色、无毒、无味、兼有韧、硬、刚特性，燃 烧缓慢，离火后仍继续燃烧，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊 的肉桂气味，但无熔融滴落。 abs 的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。 这就可以赋予用户 在产品设计上有很大的灵活性，并且由此产生了市场上数百种不同品质的 abs 材料。 手机盖注塑模具设计 第 6 页 共 41 页 abs 具有优良的综合性能，由于组分、牌号和生产厂家生产方法的不同，使之在性能上 存在较大差异，因此以下的试验数据仅供参考。 （1）物理力学性能 abs 具有优良的物理力学性能，如不透水，但略透水蒸气，冲击强度较高，尺寸稳 定性好等。abs 有极好的冲击强度，即使在低温也不迅速下降。但是它的冲击性能与树 脂中所含橡胶的多少、粒子大小、接枝率和分散状诚有关，同时也与使用环境有关、如 温度越高则冲击强度越大。当聚合物中丁二烯橡胶含量超过 30%时，不论冲击、拉伸、 剪切还是其它力学性能都迅速下降（见表 5- 5 和 5- 6） 。 （2）热性能。 abs 制品的负荷变形温度约为 93，若能对制品进行退火处理，则还可增加 10 左右。 （3）电性能。 abs 聚合物的电绝缘性受温度和湿度的影响很小， 且在很大频率变化范围内保持恒 定。 （4）耐环境性 abs 聚合物几乎不受水、无机盐、碱、酸类的影响，但在酮、醛、氯代烃中会溶解 或形成乳浊液， 它不溶于大部分醇类及烃类溶剂， 但长期与烃接触会发生软化溶胀。 abs 聚合物表面受冰醋酸、植物油等化学药品的锓蚀会引起应力开裂。 （5）耐候性 abs 聚合物的最大不足之处是耐候性较差， 这是由于分子中丁二烯所产生的双键在 紫外线作用下易受氧化降解的缘故。 经受 350nm 以下波长的紫外线照射， 氧化作用更甚。 氧化速度与光的强度及波长的对数成正比。 abs 是一种成型加工性能优良的热塑性工程塑料，可用一般加工方法成型加工。 （6）abs 的流变性 abs 聚合物在熔融状态下流动特性属于假塑型液体。虽然 abs 的熔体流动性与加 工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。因此在成型过程中可以采用提高 剪切速率来降低熔体粘度，改善熔体流动性。 abs 属一无定形聚合物，无明显熔点，成型后无结晶，成型收缩率为 0.4%0.5%。 在成型过程中，abs 的热稳定性较好，不易出现降解或分解，但温度过高时，聚合物中 橡胶相有破坏的倾向。 手机盖注塑模具设计 第 7 页 共 41 页 （7）abs 的吸水性 abs 具有一定的吸水性， 含水量在 0.3%0.8%范围。 成型时如果聚合物中含有水分， 制品上就会出现斑痕、云纹、气泡等缺陷，因此在民型前，需将聚合物进行干燥处理， 使其含水量降到 0.2%左右。 （8）abs 制品的后处理 一般情况下很少出现应力开裂，所以除了使用要求较为苛刻的制品，通常不作制品 的后处理。注射速度对 abs 的熔体流动性有一定影响，注射速度快，制品表面光洁度 不佳；注射速度慢，制品表面易出现波纹、熔接痕等现象，因而除了充模有困难的情况 下，一般以中、低速为宜。在制品要求表面光泽较高时，模具温度可控制在 6080对 一般制品可控制在 50- 60。 2.3.2.1 abs 使用性能 （1）综合性能良好，具有极好的抗冲击强度、在低温下也不会迅速降解。 （2）耐热性、耐磨性、耐水性、耐化学和电气性能良好。 （3）品质轻,有良好的耐应力开裂性,有很高的弯曲疲劳寿命。 表表 2.2 abs 的主要性能指标的主要性能指标 力 学 性 能 屈服强度/mpa 50 热 性 能 及 电 性 能 玻璃化温度/c 拉伸强度/mpa 38 熔点（粘流温度）/c 130160 断裂伸长率/% 35 热变形温 度/c 45 n/cm3 180 n/cm3 90108 83103 拉伸弹性模量/gpa 1.8 线膨胀系数/（10-5/c） 7.0 弯曲强度/mpa 80 比热容/ 1470 弯曲弱性模理/gpa 1.4 热导率/ 0.263 件质量冲击 强度/kj/m2 无缺口 缺口 261 燃烧性/（cm/min） 慢 11 体积电阻/*cm 6.9*1016 布氏硬度/hbs 9.7r121 击穿电压/（kv/mm） 物理 性能 密度/（g/cm3） 1.021.16 吸水性/%（24h） 0. 20.4 比体积/（cm2/g） 1.021.06 透明度或透光率 不透明 手机盖注塑模具设计 第 8 页 共 41 页 2.3.2.2 abs 成型性能 （1）结晶料，吸湿性小，易发生融体破裂，长期与热金属接触易分解。 （2）流动性好，但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔、凹痕、变形。 （3）冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成型温度，料温低 温高压时容易取向，模具温度低于 50 度时，塑件不光滑，易产生熔接不良、流痕，90 度以上的易发生翘曲变形。 （4）塑料壁厚须均匀，避免缺胶、尖角，以防应力集中。 2.3.2.2 abs 主要技术指标 abs 的成型工艺参数的成型工艺参数 温度 料筒一区/ 150-170 二区/ 180-190 三区/ 200-210 喷嘴/ 180-190 模具/ 50-70 压力 注射/mpa 60-100 保压/mpa 40-60 时间 注射/s 2-5 保压/s 5-10 冷却/s 5-15 周期/s 15-30 后处理 方法 红外线烘箱 温度/ 70 时间/h 0.3-1 手机盖注塑模具设计 第 9 页 共 41 页 3 注射机型号的初步确定 3.1 塑件的生产批量 塑件的生产类型对注射模具结构、注射模具材料使用均有重要影响。在大批量生产 中，由于注射模具价格在整个生产费用中所占比例较小，提高生产率和注射模具寿命问 题比较突出，所以可以考虑使用自动化程度较高、结构复杂、精度寿命高的模具。如果 是小批量生产， 则应尽量采用结构简单、 制造容易的注射模具， 以降低注射模具的成本。 该塑件产量大，生产类型属于大批量生产，但塑件结构复杂，且精度要求较高，因此采 用一模两腔以及成型周期不宜太长的模具，同时模具造价要适当控制。 3.2 初选注射机 3.2.1 计算塑件体积和重量 由于塑件结构相对复杂，因此我利用 ug 三维软件对整个塑件质量进行分析，得出 塑件的重要信息如下： 图 3.1 通过三维软件建模设计分析可得塑件体积为 v=5.11cm3 塑件的质量gvm14. 611. 52 . 1= 塑塑 式中 abs 的密度可取 3 /2 . 1cmg= 手机盖注塑模具设计 第 10 页 共 41 页 3.2.2 根据塑件本身的几何形状及生产批量确定型腔数目 由于该塑件尺寸相对适中但结构复杂，因此采用一模两腔，以方便实现侧向抽芯、 浇口位置及脱模系统设计。 3.2.3 浇注系统凝料体积的初步估算 (1)模具所需塑料熔体注射量： 21 mmnm += 13.2g 14. 615. 026.14 = += (其中 1 m= 塑 m， 2 m为浇注系统的质量，约为 0.15 1 m) (2)塑件和流道凝料在分型面上的投影面积： 21 naaa+= 2 mm069214.114559 4182.26335235. 04182.263352 = += （其中单个塑件分型面投影面积 1 a=26335.4182 2 mm， 流道凝料在分型面上的投影面 积 12 35 . 0 naa =） (3)模具所需的锁模压力约为 m f= （ 21 naa +） 型 p =26335.418235 =9.22 5 10n (其中 型 p查阅 p7 表 22) （4）由于浇注系统的凝料在设计之前不能确定准确的数值，但是可以根据经验按 照塑件体积的 0.21 倍来估算。由于本次设计才用的流道简单并且较短，因此浇注系 统的凝料按塑件体积的 0.35 倍来估算。 (1)浇注系统凝料体积： v = 0.355.11=1.7885(cm) (2)该模具总共需填充塑件的体积约为 v = （1.7885+5.11）2 =13.79(cm) 手机盖注塑模具设计 第 11 页 共 41 页 3.2.4 选择注射机 根据上步计算得出一次注入模具型腔的塑料总体积 3 79 . 3 1cmv= 总 ， 并结合 塑料成 型工艺及模具设计式 4-18，则有 3 23 . 7 18 . 0/79 . 3 18 . 0/cmvv= 总公 因为所选注塑机满足额定注射量 g=40253. 51 85. 0 13.2m = 而额定锁模力 f=25 5 10 m f=9.22 5 10n （其中为注射系数，无定型塑料取 0.85） 开模行程：757860105 21 =+=+hhs 根据以上的计算，初步选定公称注射量为 17.23 3 cm ，注射机型号为 htf160j/tj 卧 式螺杆注射机，从工厂资料中查到的注射机床参数如下： 表表 3-1 htf160j/tj注射机主要技术参数注射机主要技术参数 注射方式 螺杆式 模板最小厚度/mm 180 标称注射量/ 3 cm 320 合模力/n 5 1016 注射压力/mpa 159 拉杆空间/mm 455x455 螺杆转速/（r/min） 0-175 合模方式 液压-机械 喷嘴孔直径/mm 10 模板尺寸/mm 675675 螺杆直径/mm 45 模板最大行程/mm 420 定位圈尺寸/mm 125 机重/ton 5.2 油压顶针行程/mm 140 电热量/kw 9.75 油泵马达/kw 15 油箱容量/ l 320 油压系统压力/mpa 17.5 手机盖注塑模具设计 第 12 页 共 41 页 4 分型面的设计 在塑件设计阶段，就应考虑成型的分型面的形状和位置。无论塑件的结构如何以 及采用何种设计方案，都必须首先确定分型面，因为模具结构很大程度上取决于分型 面的选择。分型面设计是否合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造 都有很大影响。为了保证能顺利分型，主分型面应首先考虑选择在塑件外形的最大轮 廊处。 4.1 分型面的选择原则 (1)分型面应选择在塑件的最大轮廓处。 (2)有利于保证塑件的外观质量、尺寸精度、排气和简化模具结构。 (3)尽可能使塑件留在动模一侧和满足塑件的使用要求。 (4)尽量减少塑件在合模方向上的投影面积和长型芯应置于开模方向。 (5)便于模具制造加工 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。 4.2 分型面方案的选择 通过对分形面选择原则的分析，由于微压下盖侧方有配合扣为，需要设计侧抽芯机构， 因此，在分模时需要哈弗块分出。分型时以塑件对称中心为分型面，微压下盖平面为最 大轮廓处，因此设计时分型时以塑件对称中心为分型面，斜面被包围在哈夫块内成型， 也保证该塑件脱模容易，以及便于加工，如图 4-1 所示： 图 4.1 分型面的剖面 手机盖注塑模具设计 第 13 页 共 41 页 5 浇注系统的设计 浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道。浇注系统设计 好坏对制品性能、外观和成型难易程度影响颇大 浇注系统设计的原则是： 1. 结合型腔的布置考虑，尽可能采用平衡式分流道布置。 2. 尽量缩短熔体的流程，以便降低压力损失，缩短充模时间。 3. 浇口尺寸位置和数量的选择十分关键，应有利于熔体的流动、避免产生湍流、 涡流、喷射和蛇形流动，并有利于排气。 4. 避免高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移的产生。 5. 浇注系统凝料脱出应方便可靠，凝料应易于和制品分离或易于切除和修整。 6. 熔接痕部位与浇口尺寸、数量及位置有直接关系，设计浇注系统时要预先考虑 到熔接痕的部位、形态以及以制品质量的影响。 7. 尽量减小因开设浇注系统而造成的塑料用量。 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，其中浇注口 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。 10. 应尽可能使主流道中心与模板中心重合。若无法重合也应使两者的距离尽量缩 小。 5.1 主流道的设计与计算校核 主流道是熔体由注塑机喷嘴射出时最先经过的部位，它与注塑机喷嘴必须在同一 轴心线上，以利于熔体的流动；由于主流道与注塑机喷嘴须经常反复接触和碰撞，对 其要求要求较高，所以主流道一般不直接开设在模架面板或a板上，为了加工方便，一 般都做成拆卸式浇口套，俗称“唧嘴”。为了便于唧嘴与注塑机喷嘴的顺利配合，还 需要定位环（也称定位圈和法兰）来方便定位。 5.1.1 主流道的结构设计 熔融塑料首先经过主流道，所以它的大小与塑料充模速度、时间长短有着密切关 系。主流道的断面形状通常为圆形。若主流道太大，其主流道塑料体积增大，塑料耗 量增多，冷却时间长易使包藏的空气增多，如果排气不良，容易在塑件内造成气泡、 手机盖注塑模具设计 第 14 页 共 41 页 组织松散等缺陷，影响塑件的质量，同时也易造成冷却不足，主流道脱模困难。若主 流道太小，则塑料在流动过程中冷却面积相应增加，热量损失增大，黏度增大，流动 性下降，成型压力损失大，易造成塑件成型困难。 为了便于冷凝料从主流道中拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角常为 2 o 6 o ，现 取2 o 。内壁必须光滑，表面粗造度应为um ra 4 . 0。浇口套的进料直径(d1)应比注射机 喷嘴直径大 0.51mm，现取 0.5 mm；浇口套的球面凹坑半径（sr）要比注射机喷嘴半 径大 12mm；浇口套与定模板的配合可采用67 mh（过度配合）。 主流道结构形式如图 5.1 所示。 图 5.1 主流道结构形式 5.1.2 主流道尺寸计算 为了使凝料顺利拔出，主流道的小端直径 d 应大于注射机的喷嘴直径 d，通常为： d=d+(0.31)mm d=7.5+0.5=8mm 主流道入口的凹坑球面半径 r2也应该大于注射机喷嘴球面头半径 r1，通常为： r2=r1+（12）mm r2=18+2=20mm 主流道半锥角通常为锥度 o 2 o 6 ，过大会产生湍流或涡流产生空气，过小使凝料脱 模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大。 主流道内壁表面粗糙度应在 ra0.8um 以下，抛光时沿轴而进行。主流道的长度 l 一 般按模板厚度确定。为了减少熔体充模时的压力损失，应尽可能缩短主流道的长度，l 一般控制在 60mm 以内。 手机盖注塑模具设计 第 15 页 共 41 页 5.2 浇口的设计 浇口是浇注系统的末端，使从分流道流过来的塑料熔体以较快的速度进入并充满型 腔，型腔充满后，浇口部位的熔体能迅速地凝固而封闭浇口，防止型腔内的熔体倒流， 便于制品脱模，控制浇口冻结时间以及熔体充模时的流动性能。浇口的截面积小，其设 计的位置、形状、尺寸直接影响塑件的质量和注射效率。一般塑件的缺料、缩孔、熔接 痕、翘曲变形等大多数是由浇口设计不当引起的。正确的浇口设计具有减少熔接痕、降 低内应力、避免蛇形纹、改善外观等优点，因此选择合理的浇口位置及数量在塑料模具 设计中是十分重要的。 选择浇口形式应该遵循以下原则： 1. 尽可能采用平衡式设置； 2. 型腔排列进料均衡； 3. 型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象； 4. 确保耗料量小； 5. 不影响塑件外观。 5.2.1 浇口的作用 （1）浇口处截面积小，摩擦阻力大，温度高，熔料黏度低，流动速度加快，使熔 料快速充满型腔。 （2）浇口处截面积小，冷却速度快，能迅速冷却封闭，防止熔料回流。 （3）浇口处截面积小，强度低，成型后制品容易与浇注系统分离。 常用的浇口形式有点浇口、潜伏式浇口、侧浇口、重叠式浇口、扇形浇口、平缝 式（薄片）浇口、盘形浇口、圆环形浇口、轮辐式浇口与爪形浇口、护耳浇口等。 5.2.2 浇口位置的选择 在选择浇口位置和形式时，考虑到控制盒前盖结构较为复杂，并非完全是对称结 构，且零件表面不允许有过于明显的浇口痕迹及底壳内侧中空。 所以，经过考虑，选择点浇口。 浇口直径可以根据经验公式计算： 4 ackd= 手机盖注塑模具设计 第 16 页 共 41 页 式中：a型腔的表面积， 2 mm c壁厚系数，从塑料成型模具课本 p65 页表 3-3-2 中选取，由于塑件壁厚 mm2=，则 c=0.230 上式适用于壁厚为 0.72.5mm 的制品。 4 ackd= =0.850.23018.236mm 5.3 分流道设计 分流道是使塑料熔体从主流道通过分支流平稳地进入浇口的通道，它起着分流导向 作用。可通过优化设置分流道的横截面形状尺寸大小和方向使塑料熔体平稳充型，从而 保证最佳的成型效果。 分流道常见断面形状有圆形、正六边形、梯形、u 形、半圆形、矩形等数种，应选 取易于加工，且流道长度和流道体积相同的情况下流动阻力和热量损失都最小的端面形 状。最常用的三种截面形状为圆形、半圆形、梯形，分流道截面形状的选择需考虑其效 率和加工性 流道效率的计算公式： 流道效率（）=截面积（s）/截面周长（l） 根据影响分流道的设计因素和设计原则，则有如下方案： 方案 1：使用圆形断面分流道，这种分流道的比表面积最小，热量损失小，阻力亦 小，浇口可开在流道中心线上，因而延长了浇口冻结时间。但缺点是需要同时在动模和 定模上切削加工，而且要相互吻合，制造困难，费用高。 方案 2：使用梯形断面分流道，虽该形的流道与圆形相比有较大的热量损失，但是 只需切削加工在一个模板上，加工非常容易，节省机械加工费用，运用也比较广泛。 综上所述，选择方案 2 的梯形横截面分流道较合适。 分流道尺寸的确定 确定分流道尺寸时应考虑塑料的流动性，塑件形状的复杂性，塑件尺寸的大小以及 模具的结构等。 （1）经验计算法： 手机盖注塑模具设计 第 17 页 共 41 页 l q d 4 1 2 1 2654 . 0 = 式中 d分流道尺寸（mm） ； q经分流道的塑胶量（g） ； l分流道的长度（mm） 。 （2）d的经验参考值，参见注塑模具设计方法与经验 （p55 表 6.5）,abs 的 d经验参考值为 48mm，选择为 4mm。 分流道高度 h=132d4mm,下底长度 x=43d=3mm, 底面圆角的半径 r=1mm。 5.4 分流道的计算 （1）分流道的当量直径 根据经验公式mmdd6)9 . 08 . 0( 1 = 式中： d主流道大端直径； 1 d一级分流道当量直径； （2）凝料体积 分流道长度mml54 分 分流道截面积mma144 2 43 = + = 分 凝料体积为 3 6 . 414330cmalv= 分分分 （3）校核剪切速率 确定注射时间：根据 moldflow 对塑件浇注系统的填充时间分析可知，t=2s。 计算分流道体积流量： 3 cm375.30 2 15.566 . 4 t = + = + = 塑分 分 vv q 由塑料成型工艺及模具设计式 4-20，可得剪切速率 11 3 3 3 s3990 214 . 3 10375.303 . 3 3 . 3 = =s r q r 分 分 分 手机盖注塑模具设计 第 18 页 共 41 页 由于该塑件的分流道的剪切速率处于该浇口主流道与分流道的最佳剪切速率 132 105105 s之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。 （4）分流道的表面粗糙度和脱模斜度 分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取 mrr aa 5 . 225 . 1 即可，此处取 1.6， 脱模斜度为 8。 6 成型零件的结构设计 成型零件是注塑模具的核心部分，它直接关系到塑件的形状、外观和尺寸，它一般 由型腔、型芯、成型滑块、镶件等多个零件组成，其形式多种多样，设计时必须选择成 型性能好为前提，并充分考虑模具制造简单，易于保证精度，模具成本较低的一种。 6.1 结构设计 6.1.1 型腔的结构设计 型腔又称凹模，是成型制品的外表面的成型零件，按型腔结构的不同可将其分为整 体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种。根据对塑件的结构分析，本设计中采用整体 嵌入式型腔，根据分型面的方案选择，将其放在动模板一侧，并用螺钉连接固定在动模 板上。 整体嵌入式型腔的优点：强度和刚度相对较高，不易变形，塑件无模具拼缝痕迹， 外观质量好， 可以节省成型零件材料， 方便热处理及方便日后的更换维修等。 其缺点是： 加工难度大，模板与镶件配合要求高。如图 6-1 所示： 手机盖注塑模具设计 第 19 页 共 41 页 图 6.1 型腔板 6.1.2 型芯的结构设计 型芯又称凸模， 是成型塑件内表面的成型零件， 通常可以分为整体式、 整体组合式、 局部镶接式、完全镶拼式四种类型。通过对塑件的结构分析及分型面选择可知，型芯结 构设计采用整体组合式，并用螺丝固定在模板上。 整体组合式型芯的特点与整体嵌入式型腔特点相同，如图 6-2 所示。 手机盖注塑模具设计 第 20 页 共 41 页 图 6.2 型芯板 6.1.3 成型零件的选材 成型零件直接与高温高压的塑料接触，它的质量直接影响塑件的质量。该塑件的材 料为 abs 工程塑料， 对表面粗糙度和精度的要求较高， 因此要求成型零件有足够的强度、 刚度、耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。因为该塑 件为中批量生产，所以型腔应选择耐磨性、刚度、强度等各方面较好的钢材，型腔形状 也相对复杂，有较多司筒、顶针，根据塑件表面质量比较高决定模具表面质量更高这一 事实。 6.2 成型零件工作尺寸的计算 由于塑件的外形尺寸相对复杂，无法将每个尺寸计算出来，因此选取相对重要的工 作尺寸进行计算。 塑料盒成型工作尺寸在计算是均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均 磨损量来进行计算。 查常用热塑性塑料主要性能特点和工艺参数得abs收缩率s=0.5% ,查塑料成型模具 手机盖注塑模具设计 第 21 页 共 41 页 课本表 2-1-1 与 2-1-2，得模具制造公差取 4/= m 6.2.1 型腔径向尺寸计算 塑件外部径向尺寸： mmd8 .125 1 =，相应的塑件制造公差为 24. 0=mm； mmd65 2 =，则相应的塑件制造公差16. 0=m； mmd8 3= ，则相应塑件制造公差为 08. 0=mm； m scpm xdsd + += 0 11 )1 ( 式中： cp s 塑件的平均收缩率，本塑件为 1.8%（下同） ； 1 x 随塑件精度和尺寸变化，径向尺寸取 3/4（下同） ； 1 塑件上相应尺寸的制造公差（下同） ； m 塑件上相应尺寸制造公差，取= 4 1 m （下同） 。 则有：mmd 24. 0 0 21. 0 011 799.125.84075. 08 .125)05. 01 (=+= + mmd 24. 0 0 24. 0 022 69.6456. 075. 065)05. 01 (=+= mmd 081. 0 0 008 033 47. 884. 075. 08)05. 01 (=+= + 6.2.2 型腔深度尺寸计算 塑件高度方向的尺寸： mmh8 1 =，则相应的塑件制造公差为6 . 0 8 = mm； m xhsh scpm 0 22 )1 (+= 式中： 2 x 随塑件精度和尺寸变化，深度方向尺寸取 2/3（下同） 。 mmxhsh m cp 14. 0 0 14. 0 0 0 82111 05. 865 . 0 3 2 68)05. 01 ()1 (= +=+= 6.2.3 型芯径向尺寸的计算 塑件型芯径向的尺寸： mmd8.0 1 =，则相应的塑件制造公差为84. 0= mm； 手机盖注塑模具设计 第 22 页 共 41 页 mmd2= ，则相应的塑件制造公差为s84. 0= mm； 0 11 )1 ( m xdsd scpm += mmxdsd m cp 0 21. 0 0 21. 0 0 91111 85. 084. 075. 08 . 0)05. 01 ()1 ( =+=+= mmxdsd m cp 0 14. 0 0 21. 0 0 1122 01. 484. 075. 04)05. 01 ()1 ( =+=+= 6.2.4 型芯高度尺寸的计算 塑件型芯高度的尺寸： mmh5 .27 1 =，则相应的塑件制造公差为 56. 0 15 = mm； 0 12 )1 ( m xhsh scpm += mmxhsh m cp 0 14. 0 0 14. 0 0 151111 47.2756. 03/25 .27)05. 01 ()1 ( =+=+= 6.3 模具型腔壁厚的确定 塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应有足够的强度和刚度，本模具 的凹模采用的是整体嵌入式，因此可用整体式矩形型腔壁厚计算公式来确定型腔侧壁厚 度 s 和型腔底板厚度 t。 6.3.1 型腔侧壁厚度 s 的计算 （1）按刚度条件计算 mm e cph hs p 7 . 35 026 . 0 101 . 262 . 0 4 . 8235465 . 0 35 3 5 3 1 = 刚 式中：c465 . 0 96) 4 . 82/5 .177(2 ) 4 . 82/ 5 . 177( 3 96)/(2 )/(3 44 44 44 44 = + = + = hl hl c l模具型腔的内壁长边长；l=177.5mm； p模具型腔内最大的熔体压力，一般是 3050mpa，这里取 35mpa； h型腔深度，h=34.2mm； 手机盖注塑模具设计 第 23 页 共 41 页 e模具钢的弹性模量，预硬化塑料模具钢mpae 5 101 . 2 =； p 模具刚度计算许用变形量，根据塑料成型工艺及模具设计表 4-20，则 有如下公式： mmi p 026 . 0 ) 5 . 177001 . 0 5 . 17745 . 0 (2525 5/15/1 2 =+= 1 当62. 0 5 . 177 110 = l b ，则62. 0 1 =。 p 模具刚度计算许用变形量，由于型腔 l=177.5= + = + = t ba 时，则应 采用如下脱模力计算公式： a kk feslba f1 . 0 )1 ( )tan()(2 21 + + + = 式中：a矩形短边长度（mm） ； b矩形长边长度（mm） ； e塑料的弹性模量，根据塑料模具设计指导与资料汇编表 7-27 可得 mpae 3 104 . 1=； s塑料成型的平均收缩率，本塑件为 1.8%； l推出该塑件的高度为 60mm；水口板厚度为 300mm f 塑料与钢材之间的摩擦因数，查塑料成型工艺及模具设计表 4-24 可 得 f =0.45； 塑料的泊松比，查塑料成型工艺及模具设计表 4-24 得 =0.33； 手机盖注塑模具设计 第 26 页 共 41 页 1 k 105.7 5 . 0cos 9 . 8125 . 0cos 9 . 812 cos2cos 2 2 2 2 2 1 = + = + = k； 2 k 004 . 1 5 . 0cos5 . 0sin45 . 0 1cossin1 2 =+=+=fk； a塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积，根据 mastercam 对塑件平面 分析，可得 2 4 . 26335 mma =。 nf 27.8617 4 . 263351 . 0 004 . 1 ) 7 . 10533 . 0 1 ( )5 . 0tan45 . 0 (360018 . 0 104 . 1)144 5 . 177(2 3 =+ + + = 8 模架的确定 模具的大小主要取决于塑件的大小和结构。对于模具而言，在保证足够的强度和刚 度的条件下，结构越紧凑越好，可以以塑件布置在推管推出的范围内及复位杆与型腔保 持一定距离为原则来确定模架的大小。 模架的选择原则： （1）在满足强度的条件下应尽量选择较小的规格。 （2）选择时应考虑所用注塑机的容模量，一般情况下优先选择工字模架，如果大 于注塑机容模量时可选择直身模架。 （3）根据制品进浇方式和模具结构需求选择合理的模架类型，优先选用大水口模 架，不能满足要求时选择简化型细水口或细水口模架。 （4）模架选择时尽量用标准型号，对于非标准模架一定要在图纸中注明。 8.1 模架的选取 根据该套模具采用一模一腔是用点浇口形式，并根据模具型腔布局的模仁所占的平 手机盖注塑模具设计 第 27 页 共 41 页 面尺寸为 190mmx250mm，又考虑模仁最小壁厚，导柱、导套的布置等，再同时参考注 塑模具设计方法与经验大水口模架，对应的标准模架宽度选 w=3300mm，复位杆的直径 d=25mm。 模架为大水口板的工字模架，具体选择如下： （1）a 板尺寸 a 板是定模型腔板， 型芯高度为 35mm 嵌入定模板内， 还需要留出足够的距离来固定 大型芯，故 a 板厚度取 70mm。 （2）b 板尺寸 b 板是型腔固定板，凹模高度为 42.5mm，又要考虑在模板上还要开设冷却水道和要 固定液压缸，还需要留出足够的距离，故 b 板厚度取 80mm。 （3）c 板（垫板）尺寸 考虑到推出机构选用推管，初步选用 c 为 90mm。 经上述尺寸的计算，模架尺寸已经确定，板面为 330mm400mm，其外形尺寸为：宽 长高=330mm400mm5300mm。 图 8.1 模架的选取 手机盖注塑模具设计 第 28 页 共 41 页 9 抽芯机构的设计 9.1 侧向抽芯机构设计 当注射成型带有侧凹、侧孔的制件时，模具上需要设置可活动的侧向型芯，在制件 脱模前先将活动型芯抽出，然后再从模具中推出制件。抽芯机构由成形、运动、楔紧、 传动、定位等零件组成，对于中、大批量生产的则用机动抽芯和液压抽芯机构较合适。 根据对成型塑件的综合分析，现假设使用斜顶抽芯机构，作如下计算： 手机盖注塑模具设计 第 29 页 共 41 页 斜顶设计： 查看图纸，仔细分析，确定死角的大小。如图所示。 2、确定 0靠破面的起点，并且确定其长度（如图 ab） 。如果不设计 0靠破面，则选择 a 点作为 斜顶斜面的起点。 3、以 b 点为基准，偏一距离，如图 bc，bc=顶出行程。 4、以 c 点为基准，向斜顶移动的反方向偏一距离，如图 cd。cd=斜顶行程（取整数）=死角大小 +大于或等于 3mm 的最小安全量。 5、连接 db，得到角度 dbc。这个角度一般为小数。我们取一整数，为 m。这个角度才是我们 所需要的斜顶斜面的倾斜角度。 6、其它的内容可根据前面所讲的结构及其要求完成斜顶其他部分的设计。 顶出行程 其实，像上面这么复杂的内容主要的目地是教我们如何去求出斜顶的倾斜角度。我们可以简化为如 下图所示： 手机盖注塑模具设计 第 30 页 共 41 页 手机盖注塑模具设计 第 31 页 共 41 页 10 排气系统和冷却系统的设计 10.1 排气系统的设计 手机盖注塑模具设计 第 32 页 共 41 页 在注射成型过程中，模具内除了型腔和浇注系统中原有的空气外，还有塑料受热或 凝固产生的低分子挥发气体和塑料中的水分在注射温度下汽化形成的水蒸汽。这些气体 若不能顺利排出，则可能因为填充时气体被压缩而产生高温，引起塑件局部炭化烧焦， 同时，这些高温高压的气体也有可能挤入塑料熔体内而使塑件产生气泡、空洞或填充不 足等缺陷。 该塑件由于采用点浇口进料，而且塑件完全在动模板内，所以塑件顶部的排气可通 过分型面与定模板之间的间隙排出。此外，本套模具采用推杆及斜顶推出，其配合间隙 可作为气体排出的方式，同时，模具侧向抽芯机构与动模仁之间的配合间隙也可把气体 向外排出。 10.2 冷却系统的计算与设计 一般注射到模具内的塑料温度为 200 左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时其模 具温度在 60以下。热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑 料的热量尽快地传给模具，以使塑料可靠冷却定型并快速脱模。 对于粘度较低而且流动性较好的塑料，因为成型工艺要求模温都并不太高，所以常 用常温水对模具进行冷却，abs 的成型温度和模具温度分别为 200、5080。 如果忽略模具因空气对流、热辐射以及注射机接触所散发的热量，不考虑模具金属 材料的热阻，可对模具冷却系统进行初步的和简略的计算。 10.2.1 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量 w (1)塑料制品的体积 3 25.6715.5616 . 45 . 6cmnvvvv=+=+= 塑分主 (2)塑料制品的质量 gv525.6025.679 . 0m= 塑 (3)塑件材料为 abs 可以查 模具设计指导 表 6-5 可得st4010= 冷 ；st53= 注 ； st3015= 脱 ，由于塑件平均壁厚为 2mm，因此取冷却时间st35= 冷 ；注射时间st4= 注 ， 脱模时间st21= 脱 ， 则注射周期的总时间为stttt6021354=+=+= 脱冷注 ， 可得每小 时注射次数：n=（3600/60）=60。 (4)单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量：w=nm=0.141860=8.5kg/h。 手机盖注塑模具设