机械毕业设计（论文）-吸盘式电脑摄像头底座的模具设计[抽芯].pdf

本科毕业设计本科毕业设计(论文论文) 题目：吸盘式电脑摄像头底座的模具设计题目：吸盘式电脑摄像头底座的模具设计 院 （系） ： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及自动化 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013 年 5 月 i 吸盘式电脑摄像头底座的模具设计吸盘式电脑摄像头底座的模具设计 摘摘 要要 本文详细介绍了摄像头底座注射模具的设计。对浇注系统、成型零件、脱模 机构、斜顶杆侧抽芯机构、合模导向机构、温度调节系统、排气系统和部分零件 的加工工艺做了完整的设计计算。 关键词关键词： 注塑模；塑料；模具；模具设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ii pc camera cradle suction cup mold design abstract this text has introduced the design of the cd- rom shell injection mold in detail. in this text the feed system,shaping part, drawing of patterns organization,organization of ejection force,shut mold lead organization,temperature control system,exhaust system and the technology analyze of some work parts were designed and calculated totally. keywords:plastics;injection mold;mold;mold design iii 主要符号表主要符号表 m机max 注射机最大注射量（g/h 或 cm/h） k 塑料注射成型机最大注射量的利用系数 mi 一个塑件的质量(g) m浇 模具浇注系统中凝料的质量(g) f0 注射机的公称锁模力(n) p 单位投影面积所需的锁模力(mpa) a浇 浇注系统及飞边在分型面上的投影面积(cm2) ai 一个塑件在分型面上的投影面积（cm2） q 抽拔力（n） 塑料对钢的摩擦系数 p0 单位面积的包紧力（kg/cm2） h 支承板厚度（mm） p 成型压力（mpa） e 弹性系数（mpa） v 冷却介质的体积流量（m 3/min） w 单位时间内注入模具中的塑料重量（kg/min） q1 塑件在凝固时所放出的热量（j/kg） 冷却介质的密度（/mm 3） c 冷却介质的比热容j/（c） t1 冷却介质的出口温度（） iv 目目 录录 1 绪论绪论 iii1 1.1 模具工业在国民经济中的地位 1 1.2 各种模具的分类和占有量 2 1.3 我国模具工业的现状 2 1.4 世界五大塑料生产国的产能状况 3 1.5 我国模具技术的现状及发展趋势 4 2 塑件材料的成型特性与工艺参数塑件材料的成型特性与工艺参数 6 2.1 塑件材料的特性 6 2.2 成型特性 . 6 2.3 工艺参数 8 2.4 塑料制件的结构工艺性 8 2.5 塑件在模具中的位置 9 3 模具结构设计模具结构设计 . 10 3.1 型腔数目的确定 11 3.2 分型面的设计 11 3.3 注射机的选定 11 3.4 主流道的设计 13 3.5 浇口的设计。 . 13 3.6 浇口位置的选择 14 3.7 冷料穴和拉料杆的设计 . 15 3.8 排气系统的设计 15 3.9 温度调节系统 15 4 成型零件的设计与计算成型零件的设计与计算 . 16 4.1 成型零件的设计 17 4.2 模具型腔侧壁和底板厚度的计算 18 4.3 模架的选用 . 20 5 合模导向机构的设计合模导向机构的设计 . 21 5.1 导向机构的作用 . 21 5.2 导柱导向机构 . 21 6 推出机构的设计推出机构的设计 . 24 6.1 推出机构的设计原则 . 24 v 6.2 脱模力的计算 24 6.3 简单推出机构 24 7 注射机相关参数的校核注射机相关参数的校核 . 26 7.1 注射压力的校核 . 26 7.2 锁模力的校核 . 26 7.3 模具闭和高度的校核 . 26 7.4 开模行程的校核 . 27 7.5 模具安装尺寸的校核 . 27 7.6 安装螺孔尺寸 . 27 8 结论结论 . 28 致谢致谢 . 30 参考文献参考文献 31 毕业设计（论文）知识产权声明毕业设计（论文）知识产权声明 . 32 毕业设计（论文）独创性声明毕业设计（论文）独创性声明 33 1 绪论 1 1 绪论绪论 1.1 模具工业在国民经济中的地位模具工业在国民经济中的地位 模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液 态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好， 材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。 模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术 水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定 着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益 受到人们的关注。 早在 1989 年 3 月中国政府颁布的 关于当前产业政策要点的决 定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。 模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领 域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成 为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中 6090的产品的零 件，组件和部件的生产加工。 模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具 市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场 占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工 业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽 车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005 年将达到 170 种。 一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将 不断换型， 汽车换型时约有 80的模具需要更换。 中国摩托车产量位居世界第一， 据统计，中国摩托车共有 14 种排量 80 多个车型，1000 多个型号。单辆摩托车约 有零件 2000 种，共计 5000 多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托 车生产需 1000 副模具，总价值为 1000 多万元。其他行业，如电子及通讯，家电， 建筑等，也存在巨大的模具市场。 目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士 等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只 要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸 渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对 于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。 毕业设计（论文） 2 1.2 各种模具的分类和占有量各种模具的分类和占有量 模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡 胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一 般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。 1. 冲模冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具 总数的 50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切 边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模， 胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。 2. 锻模锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻 压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用 锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横 轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具， 等温模具，超塑性模具等。 3. 塑料模塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的 35， 而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤 出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。 4. 压压铸铸模模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高 速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数 的 6。 5. 粉末冶金粉末冶金模模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有： 压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。 模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料， 铸造（凝固理论） ，塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其 复杂程度显而易见。 1.3 我国模具工业的现状我国模具工业的现状 20 世纪自 20 世纪 80 年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展 提供了巨大的动力。90 年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值 在 1990 年仅 60 亿元人民币，1994 年增长到 130 亿元人民币，1999 年已达到 245 亿元人民币，2000 年增至 260270 亿元人民币。今后预计每年仍会以 1015 的速度快速增长。 目前，我国 17000 多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业 模具厂外，其他所有制形 式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和 私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等 毕业设计（论文） 3 省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私 营企业多达数千家， 成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。 在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能 力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团 都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海 工业发达地区，现已有几千家。 在模具工业的总产值中， 企业自产自用的约占三分之二， 作为商品销售的约 占三分之一。其中，冲压模具约占 50（中国台湾：40） ，塑料模具约占 33 （中国台湾：48） ，压铸模具约占 6（中国台湾：5） ，其他各类模具约占 11 （中国台湾：7） 。 中 国台湾 模具产业的成 长，分为萌芽期（19611981） ，成长期 （19811991） ，成熟期（19912001）三个阶段。 萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。由于纺织，电子，电气，电 机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如 热处理产业等）逐年增加。在此阶段的模具包括：一般民生用品模具，铸造用模 具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。 1981 年1991 年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。 有鉴于 模具产业对工业发展的重要性日益彰显， 自 1982 年起， 台湾地区就将模具产业纳 入“策略性工业适用范围”，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外 销策略，全力发展整体经济。随着民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展， 冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。从 1985 年起，模具产业 已在推行计算机辅助模具设计和制造等 cad/cam 技术，所以台湾模具业接触 cad/cam/cae/cat 技术的时间相当早。 成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下，1994 年，1998 年，由台湾 地区政府委托金属中心执行“工业用模具技术研究与发展五年计划”与“工业用模 具技术应用与发展计划”，以协助业界突破发展瓶颈，并支持产业升级，朝向开发 高附加值与进口依赖高的模具。1997 年 11 月间台湾凭借模具产业的实力，获得 世界模具协会（istma）认同获准入会，正式成为世界模具协会会员， 。整体而 言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机械性能，加工技术，检测能力的提 升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业 和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出 汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及精密锻造等模具。 1.4 世界五大塑料生产国的产能状况世界五大塑料生产国的产能状况 美国塑料(原料)的产量多年来一直雄居各国之首。德国是世界最大的塑料(原 毕业设计（论文） 4 料)生产国之一，中国塑料工业多年持续高速增长，1991 年产量仅为 250 万吨， 1995 年增为 350 万吨，1998 年超过 700 万吨，到 2002 年已增达约 1400 万吨，超 过日本而成为世界第 3 大塑料原料生产国。中国今年塑料制品市场将持续走强， 在包装、工程、建材、农用和日用塑料制品等各个领域都将有较大幅度的增长， 需求量将超过 2500 万吨。 其中包装塑料制品今年需求量将超过 850 万吨， 工程塑 料制品需求量将达 400 万吨左右，建材塑料制品需求量将达 300 万吨以上，农用 塑料制品需求量将在 500 万吨左右，日用塑料制品需求量约为 80 万吨左右。 韩国塑料产量增长十分迅速，1986 年超过 200 万吨，1990 年增达 300 万吨， 1992 年突破 500 万吨，1994 年、1996 年和 1997 年分别上升到 600 多万吨、700 多万吨和 800 多万吨，1998 年产量增至 850 万吨，1999 年突破 900 万吨，2001 年达 1200 万吨，跻身于世界 5 大塑料生产国之列。 1.5 我国模具技术的现状及发展趋势我国模具技术的现状及发展趋势 20 世纪 80 年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来， 并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我 国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以 15的增长速度快速发展。许 多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作 为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研 究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今 后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具 制造强国。 中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，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“（约 122cm）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，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模 具及塑封模具。经过多年的努力，在模具 cad/cae/cam 技术，模具的电加工和 数控加工技术， 快速成型与快速制模技术， 新型模具材料等方面取得了显著进步； 在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。 尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论 是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要， 每年仍需进口 10 多亿美元的各类大 型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差 距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先 进水平的距离。 1. 注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展， 成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。 毕业设计（论文） 5 2. 加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低 模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广 泛。 3. 推广 cad/cam/cae 技术；模具 cad/cam/cae 技术是模具技术发展的 一个重要里程碑。 实践证明， 模具 cad/cam/cae 技术是模具设计制造的发展方 向，可显著地提高模具设计制造水平。 4. 重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出 现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削 加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用 2 塑件材料的成型特性与工艺参数 6 2 塑件材料的成型特性与工艺参数塑件材料的成型特性与工艺参数 本章着重介绍塑料成型的工艺特点以及塑件的工艺要求，塑件结构设计方面 的知识。为后面几章的模具设计奠定了基础。 对零件的分析得塑件材料取 pe（聚乙烯） 。 2.1 塑件材料的特性塑件材料的特性 聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能(最低使用温度 可达- 70- 100)，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性 质的酸)，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，但由于其为线性分子可缓慢 溶于某些有机溶剂，且不发生溶胀，电绝缘性能优良；但聚乙烯对于环境应 力(化学与机械作用)是很敏感的，耐热老化性差。 2.2 成型特性成型特性 pe（聚乙烯）注塑成型工艺，根据材料的特性和供料情况，一般在成型前应 对材料的外观和工艺性能进行检测。供应的粒料往往含有不同程度的水分、熔剂 及其它易挥发的低分子物，特别是具有吸湿倾向的 pe 含水量总是超过加工所允 许的限度。因此，在加工前必须进行干燥处理，并测定含水量。在高温下 pe 的 水分含量要求在 5以下，甚至 23，因此常用真空干燥箱在 7590干 燥 2 小时。已经干燥的材料必须妥善密封保存，以防材料从空气中再吸湿而丧失 干燥效果， 为此采用干燥室料斗可连续地为注塑机提供干燥的热料， 对简化作业、 保持清洁、提高质量、增加注射速率均为有利。干燥料斗的装料量一般取注塑机 每小时用料量的 2.5 倍。 对于某些包胶注塑的应用， 使用聚乙烯(pe)载色剂可能会对与基体的粘接力产 生不利的影响。新购进的注塑机初用之前，或者在生产中需要改变产品、更换原 料、调换颜色或发现塑料中有分解现象时，都需要对注塑机机筒进行清洗或拆洗。 清洗机筒一般采用加热机筒清洗法。 清洗料一般用塑料原料 （或塑料回收料） 。 在加工注塑过程中，温度的设定是否准确是制品外观和性能好坏的关键。下面是 进行 pe 加工注塑时温度设定的一些建议。 进料区域的温度应设定得相当低，以避免进料口堵塞并让夹带的空气逸出。 当使用色母料时为了改善混合状态，应将过渡区域的温度设定在色母料的熔点以 上。离注塑喷嘴最近区域的温度应该设定得接近于所需的熔体温度。所以，经过 测试，通常 pe 产品在各个区域温度的设定范围分别是：料筒为 160 摄氏度到 210 摄氏度，喷嘴为 150 摄氏度到 170 摄氏度。 毕业设计（论文） 7 模具温度应该设定高于注塑区的冷凝温度，这将能避免水分对模具的污染以 致制品表面出现的条纹。较高的模具温度通常会导致较长的循环周期，但它能改 进焊接线和制品的外观效果,所以，模具温度的范围应设计定在 33 到 65 之间。 在制品填充模具型腔的过程中，如果制品的填充性能不好，就会发生压力降 低过大、填充时间过长、填充不满等等情况，从而使制品存在质量问题。为了提 高制品在成型时的填充性能，改善成型制品的质量，一般可以从下列几个方面来 考虑： 1）改变浇口位置； 2）改变注射压力； 3）改变零件的几何形状。 通常将注射压力的控制分成为一次注射压力、二次注射压力（保压）或三次 以上的注射压力的控制。压力切换时机是否适当，对于防止模内压力过高、防止 溢料或缺料等都是非常重要的。模制品的比容取决于保压阶段浇口封闭时的熔料 压力和温度。如果每次从保压切换到制品冷却阶段的压力和温度一致，那么制品 的比容就不会发生改变。在恒定的模塑温度下，决定制品尺寸的最重要参数是保 压压力，影响制品尺寸公差的最重要的变量是保压压力和温度。例如：在充模结 束后，保压压力立即降低，当表层形成一定厚度时，保压压力再上升，这样可以 采用低合模力成型厚壁的大制品，消除塌坑和飞边。 保压压力及速度通常是塑料充填模腔时最高压力及速度的 5065， 即保压 压力比注射压力大约低 0.60.8mpa。由于保压压力比注射压力低，在可观的保压 时间内，油泵的负荷低，固油泵的使用寿命得以延长，同时油泵电机的耗电量也 降低了。采用预先调节好一定的计量，使得在注射行程的终点附近，螺杆端部仍 残留有少量的熔体（缓冲量） ，根据模内的填充情况进一步施加注射压力（二次或 三次注射压力） ，补充少许熔体。这样，可以防止制品凹陷或调节制品的收缩率。 冷却时间主要取决于熔体温度、制品的壁厚和冷却效率。此外，物料的硬度也 是一个因素。与很软的品种比较，较硬的品种在模具内将较快地凝固。如果从两 侧进行冷却，那么每 0.100 壁厚所需的冷却时间通常将是大约 10 到 15 秒。包胶 方式的制品将需要较长的冷却时间，因为它们可以通过较小的表面积而有效地冷 却。每 0.100壁厚所需的冷却时间将是大约 15 到 25 秒。 a. 塑料成型不完整 （1）进料调节不当，缺料或多料。 （2）注射压力太低，注射时间短，柱塞或螺杆退回太早。 （3）注射速度慢。 （4）料温过低。 b. 溢料（飞边） 毕业设计（论文） 8 （1）注射压力过高或注射速度过快。 （2）加料量过大造成飞边。 （3）机筒、喷嘴温度太高或模具温度太高都会使塑料黏度下降，流动性增大， 在流畅进模的情况下造成飞边。 c. 烧焦暗纹 （1）机筒、喷嘴温度太高。 （2）注射压力或预塑背压太高。 （3）注射速度太快或注射周期太长。 d. 银纹、气泡和气孔 （1）料温太高，造成分解。 （2）注射压力小，保压时间短，使熔料与型腔表面不密贴。 （3）注射速度太快，使熔融塑料受大剪切作用而分解，产生分解气；注射速度 太慢，不能及时充满型腔造成制品表面密度不足产生银纹。 （4）料量不足、加料缓冲垫过大、料温太低或模温太低都会影响熔料的流动和 成型压力，产生气泡。 （5）螺杆预塑时背压太低、转速太高，使螺杆退回太快，空气容易随料一起推 向机筒前端。 2.3 工艺参数工艺参数 a. 温度设定 进料区域的温度应设定得相当低，以避免进料口堵塞并让夹带的空气逸出。 当使用色母料时为了改善混合状态，应将过渡区域的温度设定在色母料的熔点以 上。离注塑喷嘴最近区域的温度应该设定得接近于所需的熔体温度。所以，经过 测试，通常 pe 产品在各个区域温度的设定范围分别是： 料筒为 160210，喷嘴为 150170，模具温度的范围应设计定在 40 60之间。 保压压力及速度通常是塑料充填模腔时最高压力及速度的 5065， 即保 压压力比注射压力大约低 0.60.8mpa。螺杆速度范围为每分钟 50150 转。背 压的正常设定范围是 50150 psi。当混合色母料时，应采用较高的背压以达到最 佳的分散状态。 b. 螺杆选择 由于 pe 兼具有很好的特性，一般注塑螺杆选择通用型即可，压缩比不宜太 大；如果产品要求不高，也可选择类似 pvc 用的螺杆。 2.4 塑料制件的结构工艺性塑料制件的结构工艺性 毕业设计（论文） 9 要想获得合格的塑料制件，除选择合理的塑件材料外，还必须考虑塑件的结 构工艺性。 塑件的 结构工艺性与模具设计有直接关系， 只有塑件设计满足成型工 艺要求， 才能设计出合理的模具结构。 2.4.1 尺寸及精度尺寸及精度 塑件尺寸的大小取决于塑料的流动性。在注射成型中，薄壁塑件的尺寸不能 设计的过大。 塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，及所获 得塑件尺寸的准确度。 根据本次设计的要求，结合表 3- 9（参一）初步选定该零件的三个表面的精 度分别为 4、5、6 级。 2.4.2 表面粗糙度表面粗糙度 塑件的外观要求越高，表面粗糙度应越低。一般模具表面粗糙度,要比塑件的 要求低 12 级。塑件的表面粗糙度一般为 ra 0.83.2m。 2.4.3 形状形状 塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型。 2.4.4 斜度斜度 为了便于从塑件中抽出型心或从型腔中脱出塑件，防止脱模时拉伤塑件，在 设计时必须使塑件内外表面沿脱模方向留有足够的斜度，由于本次设计所选材料 为 pe，内外面均取拔模斜度为 1。 2.4.5 壁厚壁厚 塑件的壁厚对塑件的质量有很大的影响，塑件壁厚尽可能均匀。本次设计的 壁厚非均匀，且满足塑件的最小厚度。 2.4.6 圆角圆角 塑件除了使用上要求采用尖角外，其余所有转角处均应尽可能采用圆角过 渡。 2.5 塑件在模具中的位塑件在模具中的位置置 a. 型腔数量及排列方式 塑件的设计已完成，根据塑件品种，形状及尺寸分析，塑件的材料、形状尺 寸于浇口的位置和形状有关，同时也对分型面和脱模位置有影响，此外质量控制 要求，塑件的成本，注射机技术规范对型腔均有影响，本次设计选定一模一腔。 毕业设计（论文） 10 b. 分型面的设计 2.1 分型面设在零件开口最大轮廓处。 2.2 分型面设在零件开口处以使塑件开模以后留在动模。便于顺利脱模。 2.3 在分型面上设有 1左右的拔模斜度， 可以保证塑件外观质量和塑件精度 要求。 3 模具结构设计 11 3 模具结构设计模具结构设计 3.1型型腔腔数目的数目的确定确定 由于该塑件尺寸不大，而且成规则的圆柱体，只能采用一模四腔生产模具可 保证塑件的表面的粗糙度和质量，又能达到制件的最佳的技术经济性。 3.2分型分型面面的设计的设计 分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造 工艺有密切的关系，并且直接影响到塑料熔体的流动充填特性及塑件的脱模，因 此分型面的选择是注塑模具设计中的一个关键选择分型面应遵循以下几项基本原 则： a. 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。 b. 确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模； c. 保证塑件的精度要求； d. 满足塑件外观质量的要求； e. 便于模具的加工与制造； f. 对成型面积的影响； g. 排气的效果的考虑； h. 对侧向抽芯的影响。 注射模一般的有一个分型面，有的有两个分型面。分型面的形状分为：平直 分型面，倾斜分型面，阶梯分型面，曲面分型面，复合分型面。在这里考虑到塑 件分型面选在塑件外形最大轮廓处，要保证有利的留模方式，要便于塑件顺利脱 模；保证塑件的精度要求，便于模具加工，脱模，采用平直分型面。如图； 图3.1 摄像头底座 毕业设计（论文） 12 3.3注射机的选定注射机的选定 以锁模力为技术参数，必须大于模具在开模方向的投影面积上的总注射力。 p=pb x kc x ks式中 p- - - - - 型腔内注射压力 mpa pb- - - - - 基本压力 mpa kc- - - 材料系数，trp材料取kc=1.15 ks- - - 塑料复杂系数，ks=11.5。 pb与塑件平均壁厚t，进浇口流程长度l的流程比l/t有关，本塑件t=4mm， 在这里直浇口， 估算l=100mm， 故l/t=33， pb=32mpa， 由于该塑件简单， 取ks=1， 则： p=32 1.15 1=36.8 mpa 锁模力为；f=1.5pa0.1式中； f- - - 所需的锁模力 kn p- - - 型腔内注射压力 a- - - 塑件投影面积， 表3.1 注塑机相关参数 a=660510=336600 f=1.536.83366000.1=185.803 kn 所以选用卧式xs- zy- 125 型号国产注射机，其主要技术参 数如下： xs- zy- 125型注射机技术参数 螺杆（柱塞）直径 （毫米） 42 喷嘴 球半径（毫米） 12 孔直径（毫米） 4 注射容量（厘米或 克） 125 定位孔直径（毫米） 100 注射压力 1190 顶 出 中心孔径（毫米） 两 侧 孔径（毫米） 22 孔距（毫米） 230 锁模力（10） 450 模 具 厚 度 （毫米） 最大 300 最小 200 最大注射面积（厘 米） 320 模板厚度（毫米） 300 毕业设计（论文） 13 3.4主流道的设计主流道的设计 主流道的设计参考教材塑料成型工艺与模具设计p114表5- 2主流道的部分 尺寸： 表3.2 主流道部分尺寸 查教材塑料成型工艺与模具设计p103表4.2常用热塑性塑料注射机型号和 主要技术规格xs- zy- 125： 喷嘴球半径=12； 主流道小端直径=6。 则主流道小端直径d=6+1=7; 球面配合高度h取10； 主流道锥角取30 ； 主流道球面直径sr=12+8=20; l和d还待定。因为定模板厚度和动模底板总长为120，所以浇口套l=120mm。 经计算d=2+1=3mm。 3.5 浇口的设计浇口的设计 因为该塑件是用一模4件型腔模，而且塑件表面粗糙度要求较高，浇口开在成 型件的底部,才用边缘型浇口,如下图所示。 毕业设计（论文） 14 图3.2 边缘型浇口 46 6 129 图3.3 主浇道 3.6浇口浇口位位置置的的选择选择 浇口的形式很多，但无论采取什么形式的浇口，其开设的位置对塑件的成型 性能及成型质量影响都很大。在模具设计时，浇口位置及尺寸要求比较严格，它 一般根据下述几项原则来参考： a. 尽量缩短流动距离 b. 浇口应开设在塑件壁最厚处 c. 避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷 d. 考虑分子定向的影响 e. 减少或避免熔接痕提高熔接强度 f. 应有利于型腔中气体的排除 g. 不在承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口 h. 浇口位置的选择应注意塑件外观质量 毕业设计（论文） 15 综合以上原则和塑件形状及技术要求决定将浇口设置在塑件底部。 3.7冷料穴和拉料杆的设计冷料穴和拉料杆的设计 冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入行 腔。为了使料流的流动性更好，在模具内温度更均匀. 3.8 排气系统排气系统的设计的设计 当塑料溶体填充型腔时，必须将型腔内和浇注系统内的空气及塑料受热或凝 固产生的低分子挥发气体顺利排出模外。如果型腔内因各种因素没有将产生的气 体排除干净，塑件就会形成气泡、接缝、表面轮廓不清及填充缺料的成型缺陷， 另外气体受压，体积缩小会产生高温将导致素件局部碳化或烧焦，同时积存的气 体还会产生反向压力而降低充模速度。因此必须考虑排气问题，注射模成型时排 气通常用如下三种方式进行： a. 利用配合间隙排气； b. 在分型面上开设排气槽排气； c. 利用排气塞排气； 本塑件可在分型面上开设排气槽，不必专门开设排气系统。 3.9 温度调节系统温度调节系统 无论什么塑料进行注射成型，均有一个比较适宜的模具温度范围，在此模具 温度范围内，塑料熔体的流动性好，容易充满型腔，塑件脱模后收缩和翘曲变形 小，形状与尺寸稳定，力学性能以及表面质量较高。为了使模温控制在一理想的 范围内，现设计一模具温度调节系统。由于本次设计的塑料 pe 黏度和流动性大， 模温为 80100，故无须设计加热系统，只需设计冷却系统以确保合理的模温。 常用的冷却方法有水冷却、空气冷却和油冷却，本设计采用水冷却，经济实惠。 （1）冷却系统的设计原则与常见冷却系统的结构 冷却系统的设计原则为： 1) 冷却水道应尽量多 2) 冷却水道至型腔表面距离应尽量相等 3) 浇口出加强冷却 4) 冷却水道、入口温差应尽量小 5) 冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置 此外， 冷却水道的设计还必须尽量避免接近塑件的溶接部位以免产生溶接痕， 降低塑件强度； （2）冷却系统机构的确定 毕业设计（论文） 16 塑件的形状是变化万千的，因此对于不同的塑件，冷却水道的位置形状也不 一样。本塑件为深型腔塑件，凸凹模设置直通冷却水道。如图: 图 3.4 冷却系统 4 成型零件的设计与计算 17 4 成型零件的设计与计算成型零件的设计与计算 成型零件决定塑件的几何行状和尺寸。成型零件工作时，直接与塑料接触， 承受塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑料间还发生摩擦。因此，成型零 件要求有正确几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件 还要求结构合理，有较高强度、刚度及较好的耐磨性能。 4.1成型零件的设计成型零件的设计 为了提高零件的加工效率，装拆方便，保证型腔形状，采用整体形式.凸模采 用整体中嵌入式凸模结构。凸模镶块与凸模板间的配合用 6 7 m h 。影响成型零件的尺 寸因素有： 1）塑件的收缩率 其值为s=（smax- smin ）ls; 式中 s- - 塑料收缩率波动所引起的塑件尺寸误差； smax- - 塑料的最大收缩率； smin- - 塑料的最小收缩率； ls - - 塑件的基本尺寸。 2）模具成型零件的制造误差 参考塑料成型工艺与模具设计p所列出的经验值，成型零件的制造公差约 占塑件总公差的3 1 -4 1 ,或取it7- it8级作为模具制造公差。 模具成型零件制造公差用 z表示。这里取z=0.05收缩率的波动引起塑件尺寸误差随塑件的尺寸增大而增大。 在计算成型零件时，所用到的收缩率均用平均收缩率来表示 s= maxmin 2 ss+ 100% (4.1) 式中 s- - - 塑件的平均收缩率； smax- - 塑料的最大收缩率； smin- - 塑料的最小收缩率。 第一类尺寸：型腔尺寸的计算 计算公式参考教材p151式（5- 18） ： （lm）0 z s+ =(1+ s)ls- (0.50.75) 0 z s+ (4.2) 式中 s- - 表示塑料的平均收缩率；(s=0.55%) 毕业设计（论文） 18 ls- - 表示塑件的基本尺寸； - - 表示塑件尺寸的公差； z- - 取/3。 当制件的尺寸较大、精度级别较底时式中取0.5，当精度级别较高时式中取 0.75。本塑件为壳体配件其精度要求不高，故在本设计中取0.5。 第一类型腔尺寸的计算 68尺寸的计算：查教材p66表3- 8该尺寸的公差为=1.56。 利用公式(lm) 0 z s+ =(1+ s)ls- 0.75 0 z s+ =(1+0.55%)68- 0.751.6 0+0.035 =67.45 0+0.035mm 66尺寸的计算：查教材p66表3- 8该尺寸的公差为=1.50。 (lm) 0 z s+ =(1+ s)ls- 0.75 0 z s+ =(1+0.55%)66- 0.751.5 0+0.25 =65.23 0+0.25mm 第二类型芯尺寸的计算： （1）尺寸为1.44的计算：查教材p66表3- 18该尺寸的公差为=1.6。 利用公式(lm) 0 -z =(1+ s)ls+0. 75 0 -z =(1+0.55%)1.44+0.751.6 0- 0.034 =1.40- 0.034mm （2）尺寸为5的计算：查教材p66表3- 18该尺寸的公差为=1.6。 利用公式(lm) 0 -z =(1+ s)ls+0.75 0 -z =(1+0.55%)54+0.751.08 0- 0.045 =5 0- 0.034mm 4.2模具型模具型腔侧壁腔侧壁和底和底板厚度板厚度的计算的计算 塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度， 如果型腔侧壁和底版厚度过小，可能因硬度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可 能因刚度不足产生翘曲变形导致溢料和出现飞边，降低塑件尺寸精度和顺利脱模。 因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚 模具型腔壁厚的计算，以最大压力为准，而最大压力是在注射时，熔体充满 型腔的瞬间产生的，随着塑料的冷却和浇口的冻结，型腔内的压力逐渐降低，在 开模时接近常压。理论分析和生产实践表明，大尺寸的模具型腔，刚度不足是主 要矛盾，型腔壁厚应以满足刚度条件为准；由于本模具采用“一模 4 件”结构，总 体尺寸不是很大，故应以型腔的壁厚的刚度为准。 刚度计算条件一般从下面三个方面来考虑： 毕业设计（论文） 19 (1) 模具成型过程中不发生溢料 (2) 保证塑件尺寸精度 (3) 保证塑件顺利脱模 在一般情况下，因塑料的收缩率较大，型腔的弹性变形量不会超过塑料冷却 时的收缩值，因此，型腔的刚度要求主要是由不溢料和塑件精度来决定。当塑件 某一尺寸同时有几项要求时，以最苛刻的条件作为刚度设计的依据。 对于本塑件可以简化为整体式矩形型腔进行近似计算。 1）矩形型腔的结构尺寸计算 在本模具设计中采用了整体矩形型腔，整体矩形型腔的结构简图如下： 图 6 图4.1 矩形型腔 因本模具的型腔大体上似矩形，并且其l40- 50 25- 30 50- 60 30- 35 60- 70 35- 42 由于采用一模4腔的设计，流道总长度为104mm.，型腔厚度取40mm.所以型腔 毕业设计（论文） 20 的外形尺寸：260260 40mm. 2）底板厚度的计算 整体式矩形型芯的底板，如果后部没有支承板，直接支承在模脚上，中 间是悬空的，底板可以看成是周边固定的受均匀载荷的矩形板，由于溶体的 压力，板中心将产生最大的变形量，按刚度条件，型腔底板厚度为： 3 4 de pbc h = 式中 c 由型腔边长比 bl/ 决定的系数； p型腔内溶体的压力（mpa）； b型腔短边长（mm）； e钢的弹性模量，取mpa 5 1006 . 2 ； d允许变形量)(mm ；取 0.05 mm 经计算得：l/b=1.4 查表得 c =0.0226, p=50mpa，b=80mm。 所以 = = 3 5 4 3 4 05 . 0 1006 . 2 66500226 . 0 de pbc h35.5mm 由于考虑到这是近似计算，为匹配标准模架，取 h=40mm。 4.3 模模架架的的选用选用 根据型芯,型腔的尺寸.因此选用的模架外形尺寸为: a400 400的模架。 5 合膜导向机构的设计 21 5 合模导向机构的设计合模导向机构的设计 导向机构的保证动摸或上下模合模时正确定位和导向的零件。合模导向机构 主要有导柱导向和锥面定位两种形式。在这里我采用导柱导向的形式。 5.1 导向机构的导向机构的作用作用 1）定位作用 模具闭合后，保证定模或上下模的位置的正确，保证型腔形状 和尺寸的精度；导向机构在模具装配过程中也起定位作用，便于装配和调整。 2）导向作用 合模时首先是导向零件接触，引导动定模上下模准确闭合，避 免型心先进入型腔造成成型零件的损坏。 3）承受一定的侧向压力 承受塑料溶体在充型过程中产生单向侧压力和动 模板自身的重力。 5.2 导导柱柱导向机构导向机构 （1）导）导柱柱 1）导）导柱柱的结构的结构 其结构采用如下图所示的结构： 图5.1 导柱结构 （2）导）导柱柱结构和结构和技术技术要要求求 1）长度长度 导柱导向部分长度=35+2080=52mm. 直径 由于模架250315型。选用比较大，参考塑料注射模中小型模架标准的 尺寸组合。选用：导柱d8015035. 实用注塑模设计手册 。 毕业设计（论文） 22 2）形状）形状 导柱前端做倒角。 3） 材料材料 导柱应具有硬而耐磨的表面， 坚韧而不易折断的内心， 因此采用t10a 钢经淬火热处理，硬度应达到5055hrc。导柱固定部分表面粗糙度为ra0.8。导 向部分为ra0.4。 4）数量布置）数量布置 导柱均匀分布在模具四周如下图所示： 图5.2 导柱分布图 5） 配合精度） 配合精度 导柱固定端与模板之间采用h7/m6的过度配合； 导柱的导向部分 采用h7/f7的间隙配合。 （3）导套）导套 1） 导套的结构形式导套的结构形式 导套的典型结构如图所示： d 图5.3 导套 此类型导套为直导套，结构简单，加工方便，适用于简单模具或导套后面没 有垫板的场合： （4） 导导套套结构和结构和技术技术要要求求 1）形状形状 为使导柱顺利进入导套，在导套的前端倒圆角。导柱孔最好做成通 孔，以利于排出孔内空气及残渣废料。如模板较厚，导柱孔必须作成盲孔时，可 在盲孔的侧面打一小孔排气。 毕业设计（论文） 23 2）材料）材料 导套用与导柱相同的材料或铜合金等耐磨材料制造，其硬度一搬 应低与导柱硬度，以减轻磨损，防止导柱和导套拉毛。导套固定部分和导滑部分 的表面粗糙度一般为 ra0.8。因此选用：导套d=6062的导套。gb 4619.3- 84，材 料t8a。固定形式和配合精度 采用h7/r6配合镶入模板。参考实用注塑模设计 手册 。 6 推出机构的设计 24 6 推出机构的设计推出机构的设计 6.1 推出机构的设计推出机构的设计原则原则 塑件在从模具上取下以前,还有一个从模具的成型零件上脱出的过程,使塑件 从成型零件上脱出的机构称为推出机构。它包括以下几个部分，脱模力的计算、 推出机构、复位机构等的机构形式、安装定位、尺寸配合以及某些机构所需的强 度、刚度或稳性校核。在设计此机构时，应遵守以下几个原则： 1. 推出机构应尽量设置在动模一侧, 2. 保证塑件不因推出而变形损坏, 3. 机构简单动作可靠, 4. 良好的塑件外观, 5. 合模时的正确复位。 6.2 脱脱模模力力的计算的计算 注射成型后，塑件在模具内冷却定型，由于体积的收宿，对型心产生包紧力， 塑件要从模腔中脱出，就必须克服因包紧力而产生的摩擦阻力。对于不带通孔的 壳体类塑件，脱模时还要克服大气压力。一般而论，塑料制件刚开始脱模时，所 需克服的阻力最大，即所需的脱模力最大，根据力平衡原理，列出平衡方程式： f=ap(cosa- sina) (6.1) 式中：- - 塑料对钢的摩檫系数，约为 0.1- 0.3 a- 塑件包容型芯的面积， p- 塑件对型芯的单位面积上的包紧力，这里取p=3107mpa 6.3 简单简单推出机构推出机构 1）推出机构一般包括推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、活 动镶块及凹模推出机构、多元综合推出机构等。 考虑到本塑件的结构形状， 推件板推出机构易使塑件产生变形且易产生毛刺, 因此确定用推杆推出机构。 推杆推出机构是最常见，而且也是应用最为广泛的。推杆头的形状根据塑件 的成型面形式而定。 由于本塑件的脱模力相对来说较大，故布置四个推杆。中间也可以加气 顶辅助推出。 2）推杆的材料采用t8a碳素钢，热处理要求hrc50,工作端配合部分表面粗 毕业设计（论文） 25 糙度ra0.8。 3）推出机构的导向与复位 为了保证推出机构在工作过程中灵活、平稳，每次合模后，推出机构应能回 到原来的位置，所以需要设计推出机构的导向与复位装置。 推出机构包括导向零件和复位零件。导向零