毕业设计（论文）-手机上壳的塑件注射模设计.doc

湖北工业大学商贸学院毕业设计 摘 要 本次毕计业设的题目是：手机上壳的塑件注射模。本次设计主要是通过对塑件的形 状、尺寸及其精度的要求来进行注射成型工艺的可行性分析。塑件的成型工艺性主要包 括塑件的壁厚，斜度和圆角以及是否有抽芯机构。通过以上的分析来确定模具分型面、 型腔数目、浇口形式、位置大小；其中最重要的是确定型芯和型腔的结构，例如是采用 整体式还是镶拼式，以及它们的定位和固紧方式。此外还分析了模具受力，脱模机构的 设计，合模导向机构的设计，冷却系统的设计等。最后绘制完整的模具装配总图和主要 的模具零件土及编制成型零部件的制造加工工艺过程卡片。 关关键键词词：分型面、浇口、型腔、型芯、镶块、脱摸力、潜伏浇口 湖北工业大学商贸学院毕业设计 I Abstract This graduate that design is:The movetelephone that shout the Battery door injects the mold.This design primarily passeses to piece viability assessment for request for of shape, size and its accuracy coming proceeding injecting type craft.the piece the wall for of type craft primarily including the piece is thick, slope and circle angle and whether to have core-pulling or not mechanism.Pass the above analysis to come the certain molding tool cent the type the surface, type the number, gate the form, place the size;The among them and most important is a certain type core and the construction of the type , for example adopt the whole the type of type still , and their fixed position and tight way of .In addition and still analyzed the molding tool to suffer force, mold that design that the design of the pattern draw mechanism, match the design etc. to lead to the mechanism, cooling system.Finally draw the production that complete molding tool assemble the general drawing sum the soil and establishment of prinipal molding tool parts type zero the parts process the craft process the card. KeyKey phrasephrase: : parting line,the gate, cavity,core,mold insert, ejection force,submarinegate. 湖北工业大学商贸学院毕业设计 II 目 录 摘摘 要要 .I I ABSTRACTABSTRACT .IIII 目目 录录 .IIIIII 概概 论论 .1 1 第第 1 1 章章 塑件分析塑件分析 .2 2 第第 2 2 章章 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 .3 3 2.1 塑件材料的特性.3 2.2 成型特性 .3 2.3 工艺参数 .3 2.4 塑料制件的结构工艺性.5 2.5 塑件在模具中的位置.5 第第 3 3 章章 设备的选择设备的选择 .7 7 3.1 最大注射量.7 3.2 注射量的校核.7 3.3 塑件在分型面上的最大注射量与锁模力的校核.8 3.3.1 最大注射量的校核 .8 3.3.2 锁模力的校核 .8 3.4 注射压力的校核.8 3.5 开模行程的校核.8 3.6 注射机的技术规格.9 第第 4 4 章章 分型面与浇注系统的设计分型面与浇注系统的设计 .1010 4.1 分型面的设计.10 4.2 主流道的设计.10 4.3 分流道的设计.11 4.4 浇口形式的选择 .11 4.5 排溢系统的设计 .12 第第 5 5 章章 零件工作部分尺寸计算零件工作部分尺寸计算 .1313 5.1 成型零件的结构设计.13 5.2 成型工作零件的工作尺寸.13 5.2.1 型腔和型芯的径向尺寸 .14 5.2.2 中心距尺寸 .16 5.2.3 型腔深度和型芯高度尺寸的计算 .16 5.3 成型零部件的强度与刚度计算.17 5.3.1 进行成型零部件强度、刚度计算时考虑的要素 .17 5.3.2 型腔的侧壁和底板厚度的计算 .18 第第 6 6 章章 模架组合的选择模架组合的选择 .1919 湖北工业大学商贸学院毕业设计 III 第第 7 7 章章 合模导向机构的设计合模导向机构的设计 .2020 7.1 导柱.20 7.2 导套 .21 第第 8 8 章章 推出与复位机构的设计推出与复位机构的设计 .2222 8.1 推出机构的组成.22 8.2 推出机构的设计原则.22 8.2.1 脱模力的计算 .22 8.3 简单推出机构.23 8.3.1 推杆位置的设置 .23 8.3.2 推杆的直径 .24 8.3.3 推杆的形状 .24 8.3.4 推出机构的导向和复位 .24 第第 9 9 章章 侧向分型与抽芯机构设计侧向分型与抽芯机构设计 .2626 9.1 斜导柱设计 .26 9.2 斜导柱倾斜角的确定 .27 9.3 斜导柱直径的计算 .29 9.4 斜导柱长度的计算 .29 9.5 滑块的设计 .30 9.6 导滑槽的设计 .30 9.7 契紧块的设计 .31 9.8 滑块定位装置的设计 .31 第第 1010 章章 冷却系统的设计冷却系统的设计 .3232 10.1 系统设计原则.32 总结总结 .3333 参考文献参考文献 .3434 致谢致谢 .3535 附录附录 .3636 湖北工业大学商贸学院毕业设计 0 概 论 模具是工业生产中的重要工艺装备模具工业是国民经各部门发展的重要基础之一。 塑料模具是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一种类型。模具设计水平的高 低、加工设备的好坏、制造力量的强弱模具质量的优劣，直接影响着许多新产品的开 发和老产品的更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。 在现代塑料制件的生产中，采用合理的加工工艺，高效设备，先进的模具。塑料 成型技术的发展趋势是： 一、模具的标准化一、模具的标准化 1.为了适应大规模成批生产塑料成型模具和缩短模具制造周期的需要，模具的标 准化工作十分重要。 二、模具加工技术的革新。二、模具加工技术的革新。 1.为了提高加工精度，缩短模具制造周期，塑料模成型零件加工广泛应用仿行加 工，电加工，数控加工及微机控制加工等先进技术，并使用坐标镗，坐标磨和三坐标 测量仪等精密加工与测量设备。 三、各种新材料的研制和应用。三、各种新材料的研制和应用。 1.模具材料影响模具加工成本使用寿命和塑件成型质量等。 四、四、CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAE 技术的应用。技术的应用。 湖北工业大学商贸学院毕业设计 1 第 1 章 塑件分析 参看产品零件图如图 1 本零件为手机的外壳的上盖。主要形状为长方并带圆弧形。上面为曲面，有多个长 方形并带有侧抽心；两个伸出尾脚；内表面的精度要求一般。表面精度要求较高，同时 需要涂漆。由于是采用上下盖配合而成，从而避免了侧向凹凸，尽量简化模具结构。从 而避免在尖角处产生应力集中或在脱摸过程中由于成型内应力而开裂。综合以上各点分 析，采用一模一件。 湖北工业大学商贸学院毕业设计 2 第 2 章 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 ABS（丙烯腈-丁二-苯乙烯共聚物） 。 2.1 塑件材料的特性 ABS 是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分的各自特性使 ABS 具有良 好的性能。 ABS 无毒、无味，呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽。密度为 1.021.05g/cm. ABS 有极好的抗冲击强度，且再低温下也不迅速下降。有良好的机械强度和一定的耐磨性、 耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电器性能。 ABS 在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、仪表壳、 仪器盘、水箱外壳等。ABS 还用来制作水表壳、纺织器材、电器零件、文教用品、玩具、 电子琴及收录机壳体、食品包装容器、农药喷雾器及家具等。 2.2 成型特性 ABS 在升温是粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大；ABS 易吸水， 成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计是应注意尽量减小浇注系统对料 流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高 时，模具温度可控制在 5060，要求塑件光泽和耐热时，应控制在 6080。 2.3 工艺参数 塑料性能塑料性能 ABSABS（苯乙（苯乙 烯共聚）烯共聚） 塑料性能塑料性能 ABSABS（苯乙（苯乙 烯共聚）烯共聚） 屈服强度 /Mpa 50 玻璃化温度 / 拉伸强度 /Mpa 38 熔点（粘流温度） / 130160 断裂伸长率 /% 35 90108 拉伸弹性模量 /Gpa 1.8 热变形温度 / 45N/c m 108 N/cm 83103 弯曲强度 /Mpa 80 线膨胀系数 7.0 湖北工业大学商贸学院毕业设计 3 /（105/） 弯曲弹性模量 /Gpa 1.4 比热容 /J/(kgK) 1470 261 热导率 /W/(mK) 0.263 简支架冲击 强度 /（kJ/m） 无缺口 缺口 11 燃烧性 /(cm/min) 慢 布氏硬度 HBS 9.7 R121 体积电阻/cm 6.910 密度 /（g/cm）1.021.16击穿电压/(Kv/mm) 比体积 /(cm/g)1.021.16成型收缩率/%0.30.8 拉伸模量 E/101.911.98吸水性 /% （24h） 长时间 0.20.4 泊松比 0.38 透明度或透光率不透明与钢的摩擦因子 f0.200.25 ABS 注射参数注射参数 注射类型：螺杆式 螺杆转速：3060r/min 喷嘴类型：形式 直通式；温度 180190 料筒温度：前段 200210；中段 210230；后段 180200 模具温度：5070 注射压力：7090 MPa 保压力 ：5070 MPa 注射时间：35 S 保压时间：1530 S 冷却时间：1530 S 成型周期：4070 S 湖北工业大学商贸学院毕业设计 4 2.4 塑料制件的结构工艺性 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。 一、尺寸及精度 塑件尺寸的大小取决于塑料的流动性。在注射成型华中，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。 二、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 0.80.2m。 三、形状 塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型。 四、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 ABS，内外面 均取拔模斜度为 8。 五、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，尽量保证两侧均匀，且满足塑件的最小壁厚。 六、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。 湖北工业大学商贸学院毕业设计 5 2.5 塑件在模具中的位置 一、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，本次设计初步选定型腔数目为 1 个。 （二）分型面的设计 1、分型面设在零件开口最大轮廓处 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 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 湖北工业大学商贸学院毕业设计 6 第 3 章 设备的选择 3.1 最大注射量 塑件成型所需注射量应小于或等于所选的注射机的注射量。 （一）本次设计确定了型腔数目为 n=1，然后根据生产条件，如注射机的有关技术规 范进行校核选取。据 5.1 nKMpM1/M 公式中 K注射机最大注射量的利用系数，一般 K=0.8 ； Mp注射机最大注射量3 或 g ； M1浇注系统所需塑料的3 或 g ； M单个塑件的体积或质量，3 或 g 。 n 型腔数目为 n=1 本次设计采用 PRO/E 进行三维造型，利用实体测量和计算得 M3.734cm3 所以 1（0.8Mp-23.734）/3.734 Mp37.34cm3 由塑料成型工艺与模具设计表 4.2 初步选定注射机为 XSZ30。 3.2 注射量的校核 1） 按注射机的额定塑化量进行校核 nmKMt/3600-m1 (参 1，4-4) 式中 K注射机最大注射量的利用系数，一般取 0.8 M注射机的额定塑化量，g/h 或 cm3/h； T成型周期，s； M1浇注系统所需塑料质量或体积，g 或 cm3； M单个塑件的质量或体积，g 或 cm3； N型腔的数量。 湖北工业大学商贸学院毕业设计 7 1(KMt/3600m1)/m5.4 经校核,注射机的选取符合型腔数要求。 3.3 塑件在分型面上的最大注射量与锁模力的校核 3.3.1 最大注射量的校核 nm+m1Kmp 式中 mp 注射机允许的最大注射量 ，g 或 cm3 . (13.734+7.46)/0.8=9.3530 经校核,注射机的注射量满足塑件成型要求。 3.3.2 锁模力的校核 Fz=p（nA+A1）F (参 1 46) A2浇注系统在分型面上的投影面积 A1单个塑件在模具分型面上的投影面积 F注射机额定锁模力 P塑料熔体对型腔成型压力，其大小一般为注射压力的 80% 经校核，注射机额定锁模力已足够，不会发生涨模溢料的现象。 3.4 注射压力的校核 塑件材料为 ABS，注射压力一般为 7090KN，取 85KN，而注射机额定压力为 119 KN，注射机最大注射压力能满足塑件成型的要求。 3.5 开模行程的校核 SH1+H2+(510) H1推出距离（mm） H2包括浇注系统凝料在内的塑件高度（mm） S5+40+10=55（mm） 而 XZS30 的最大开模距离为 160mm 故开模距离满足要求 湖北工业大学商贸学院毕业设计 8 3.6 注射机的技术规格 额定注射量 303 螺杆直径 20 注射压力 119MPa 注射行程 130 注射时间3螺杆转速3060r/min 注射方式 注塞式锁模力 250kN 最大成型面 积 902 最大开（合） 模行程 160 模具最大厚 度 180 模具最小厚 度 60 动、定模固 定板尺寸 250280 拉杆空间 540440 圆弧 半径 12 模板行程 160 喷嘴 孔直 径 2 顶出形式 四侧设有顶杆，机械顶出 拉杆空间 2350 顶出两侧孔 距 850 合模方式 液压、机 械 液压泵流量 50L/min 液压泵压力 6.5 MPa 电动机功率 5.5 kW 螺杆驱动功 率 1.7 kW 加热功率 2.7kW 湖北工业大学商贸学院毕业设计 9 机器外形尺 寸 23408501460 第 4 章 分型面与浇注系统的设计 4.1 分型面的设计 模根据塑件的形状和尺寸，本模具采用曲面分型面有一下优点和符合设计基本原 则： 1. 分型面在塑件外形最大轮廓处； 2. 便于塑件顺利脱模； 3. 保证塑件的精度要求； 4. 满足塑件的外观要求； 5. 便于模具加工制造； 6. 减少塑件在合模分型面上的投影面积，可靠锁模避免涨模溢料现象； 7. 有利于排气，保证抽芯机构顺利抽芯。 4.2 主流道的设计 主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部位开始到分流道为止的塑料熔 体的流动通道。 在卧式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，为使凝料能从其中顺利拔出， 需设计成圆锥形，锥角为 26，表面粗糙度为 Ra50200 i/5(1+i) （3） 保证塑件顺利脱模 tS=1.40.8%=0.0112 式中 保证塑件顺利脱模的型腔允许弹性变形量； t 塑件壁厚，mm; S塑件的收缩率。 5.3.2 型腔的侧壁和底板厚度的计算 （1） 组合式矩形型腔侧壁厚度的计算 对于小尺寸的模具型腔，在发生大的弹性变形前，其内应力往往超过了模具材料的 许多应力，因此，强度不够是主要矛盾，设计型腔侧壁厚应以强度为准。 max= pHl4/32Ehs3 （6.19） s=12.7mm 设允许最大变形量为 max，其壁厚按刚度 条件的计算式为： s= （6.20） 32 4 1 HE lHP s=12.7mm （2）组合式矩形型腔底板厚度的计算 湖北工业大学商贸学院毕业设计 18 按强度条件，型腔底板厚度计算式为： h= 如（图 4-1） B LbP 4 3 2 式中：h矩形底板的厚度 （mm） B底板总宽度 （mm） L双支脚间距 （mm） P型腔内塑料熔体压力 （MPa） 模具材料的许用应力 （MPa） 图 4-1 图 5-1 第 6 章 模架组合的选择 根据注射机固定模板尺寸和各项工艺参数，以及塑件尺寸形状凸凹模尺寸的计算， 注射模架由定模和动模均 由两快模板组成，推杆推出塑件。选取基本型要点： （1）模架厚度 H 和注射机的闭合距离 L 它们的关系为： LminHLmax (2) 开模定行程与、动模分开的间距与顶出塑件所需行程之间的尺寸关系。 （3） 选用的模架在注射机上安装。 （4）选用模架应符合塑件及其成型工艺的技术要求。 （5）经计算考虑选模架：250L 的 A1 型。 湖北工业大学商贸学院毕业设计 19 第 7 章 合模导 向机构的设计 导向机构是保证动定模或上下模合模时，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。通常采用导柱导向定位。 导向机构在模具闭合过程中保证动定模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确 ；同 时起了定位作用，便于装配和调整。合模时，首先是导向零件接触，引导动定模准确闭 合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。此外，导向机构还承受一定的侧向压力， 保证了模具的正常工作。 湖北工业大学商贸学院毕业设计 20 导柱导向机构的主要零件是导柱和导套。 7.1 导柱 1、导柱的结构形式 2、导柱的结构和技术要求 导柱的导向部分的长度应比凸模端面高出 812mm，以避免出现导柱未导正方向而 型芯先进入型腔。 导柱前端应作成锥台或半球形，以使导柱顺利地进入导向孔。 导柱应合理均匀在模具分型面的四周，导柱中心至模具边缘应足够的距离，以保证 模具强度。 导柱既可以设在动模一侧，也可以设置在定模一侧，在不防碍脱模取件的条件下， 导柱通常设在型芯高出分型面较多的一侧。 7.2 导套 1、导套的结构形式 1.6 3.2 其余 湖北工业大学商贸学院毕业设计 21 导套的结构和技术要求。 为使导柱顺利的进入导套，在导套的前端应倒圆角。导柱孔最好作成通孔，以利于 排除孔内空气及废料残渣。 第 8 章 推出与复位机构的设计 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 型零件上脱出来的机构称为推出机构。推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的 顶杆或液压缸来完成的。 湖北工业大学商贸学院毕业设计 22 8.1 推出机构的组成 推出机构主要由推出零件推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位零件等组 成。推出机构中，凡直接与塑件相接触、并将塑件推出型腔或型芯的零件称为推出零件。 本次设计采用推杆推出机构。 8.2 推出机构的设计原则 1、推出机构应尽量设置在动模一侧，由于推出机构的动作是通过装在注射机合模 机构上的顶杆来驱动的，所以一般情况下，推出机构设在动模一侧。 2、保证塑件不因推出而变形损坏，为了保证塑件在推出过程中不变形、不损坏，设 计时要仔细分析塑件对模具的包紧力和粘附力的大小，合理的选择推出方式及推出位置， 从而使塑件受力均匀、不变形、不损坏。 3、机构简单动作可靠 推出机构应使推出动作可靠、灵活、制造方便，机构本身要 有足够的强度、刚度和硬度，以承受推出过程中的各种力的作用，确保塑件顺利脱模。 4、合模时的正确复位 设计推出机构时，还必须考虑合模时机构的正确复位，并保 证不与其他模具零件相干涉。 8.2.1 脱模力的计算 注射成型后，塑件在模具内冷却定型，由于体积的收缩，对型芯产生包紧力，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。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。 Fm=(Fb-Ftsin a) (8.1) 式中 Fm脱模时型心受到的摩擦阻力； Fb塑件对型心的包紧力； Ft脱模力； a脱模斜度； 塑料对钢的摩擦系数，约为 0.10.3 根据力平衡的原理，列出平衡方程式： Fx=0 故 Fmcos a Ft-Fb sin a = 0 (8.2) 由式（8.1）和（8.2） ，经整理后得： Ft=Fb(cos a sin a)/1+cos a sin a 湖北工业大学商贸学院毕业设计 23 因实际上摩擦系数 较小，sin a 更小， cos a 也小于 1，故忽略 cos a sin a ，式（8.3）简化为： Ft= Fb(cos a sin a) (8.4) =Ap(cos a sin a) A塑