毕业设计（论文）-诺基亚N73手机面框的注塑模设计（全套图纸）.doc

毕业设计说明书 诺基亚N73手机面框的注塑模设计The Injection Mold Design Of NOKIA N73 Mobile Phone Cover Frame摘 要对诺基亚N73手机面框的注塑模进行设计，首先通过测量，利用Pro/E软件进行三维建模，并进行初步模具设计。然后，分析塑件制品的工艺性, 选择制品材料并对材料性能进行分析，按照注射模具设计的一般步骤进行相关计算，如注射机的选用、分型面和型腔数量及布置的确定、浇注系统的设计、成型零件的计算、抽芯机构的设计等。此外，为了提高模具设计质量和效率,运用PROE对玩具椅模具进行模流分析，并根据分析结果，对设计结果进行改善。最后，根据以上计算和分析结果，在CAD2004环境下，绘制模具装配图和零件图。关键词： 诺基亚 N73 注射模 模具设计 CAD全套图纸加153893706IIIAbstractWhen it comes to the injection mold design of NOKIA N73 Mobile phone cover frame, to begin with, establish the 3D model and initial mold of the toy chair using Pro/E software in accordance with the actual measurements. Then, after the analysis of the manufacturability of plastic chair, choose the material and analysis the characteristics of it; The calculation about the mold is carried out in terms of the general steps of mold design, such as the selection of injection machine, determination of parting surfaces and layout and quantity of cavities, the design of gating system, the calculation of molding parts and core-pulling mechanism, etc. In addition, in order to improve the quality and efficiency of the design, PROE are used to simulate the molding process of toy chair mold, and then optimize the design based on the results of the simulation. Finally, according to the above calculation and analysis, assembly drawings and detail drawings are drafted with CAD2004Keywords： NOKIA N73 injection mold mold design CAD目 录摘 要IAbstractII第一章 绪 论11.1引言11.3诺基亚N73手机面框注塑模具设计的意义41.4诺基亚N73手机面框注塑模具设计的主要特点5第二章 塑件成型工艺性分析62.1塑件的分析62.2塑件的选材72.3 PC的性能分析72.4 PC的注射成型工艺过程及工艺参数8第三章 模具结构形式的拟定93.1分型面位置的确定93.2模具结构形式的确定10第四章 注射机型号的确定114.1注射机选用原则114.2注射机的初选114.3型腔数量及注射机的相关参数的校核12第五章 成型零件的结构设计及尺寸计算145.1成型零件的结构设计145.1.1凹模的结构设计145.1.2凸模的结构设计（型芯）145.2成型零件钢材的选用145.3成型零件尺寸计算145.4成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算16第六章 模架的选取186.1各模板尺寸的确定196.2模架各尺寸的校核19第七章 浇注系统的设计217.1主流道的设计227.2分流道的设计237.3浇口的设计257.4冷料穴及拉料杆的设计26第八章 导向及推出机构的设计27推出机构的设计采用的设计原则27脱模机构分类278.1脱模力的计算278.2推杆直径288.3推出机构的复位288.4复位装置设计29第九章 侧向分型机构与抽芯机构的设计309.1抽芯机构抽芯距和抽芯力的计算309.2斜导柱抽芯机构抽芯力的计算309.3斜导柱的设计309.4滑块、导滑槽及定位装置的设计319.5楔紧块的设计32第十章 合模导向机构的设计34第十一章 排气系统的设计35第十二章 冷却系统的设计3612.1温度调节的必要性3612.1.1温度调节对塑件质量的影响3612.1.2温度调节对生产效率的影响3612.2冷却系统的设计原则3612.3冷却系统37第十三章 模具的装配与试模3913.1模具的装配3913.2装配图3913.4试模40第十四章 模具图4214.1绘制模具装配图4214.2零件图的绘制42结 论43致 谢44参考文献45附件 英文文献翻译525第一章:绪论第一章 绪 论1.1引言塑料工业近20年来发展十分迅速，早在十多年前塑料的年产量按体积计算已经超过钢铁和有色金属年产量的总和，塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛地应用。相应地, 塑料模具在整个模具行业占有很重要的地位。根据国内外模具市场的发展状况，有关专家预测，未来我国的模具业经行业调整后，塑料模具的比例将不断增大。近年来, 塑料模具的设计与制造技术得到很快发展，特别是计算机技术的飞速发展及其在塑料模设计与制造中的应用，彻底改变了传统的模具设计与制造方式，使塑料模技术得到了飞跃性的发展。 塑料模具是用于成型具有一定形状尺寸的塑料制品的成型工具。模具是塑件生产的重要工艺装备之一，不同的塑料成型方法使用着不同的成型工艺和原理及模具结构。对塑件质量的优劣及生产效率的高低，除其他因素外，模具因素也是一个重要的因素。在现代塑件生产中，合理的模塑工艺、高效的模塑设备、先进的塑料模具和制造技术是必不可少的，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求，塑件的使用要求和造型设计等，具有重要作用。作为产品生命周期的重要一环，模具质量的好坏直接影响产品质量。塑料模具设计与制造是一项综合性的工作，塑件成型生产，涉及成型物料，成型设备，成型工艺，成型模具及模具制造等各个方面，而这些便构成了塑件成型生产的系统。注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法。该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，生产的塑料制品数量之大是其他成型方法望尘莫及的。由于注塑成型加工实现了生产自动化、高速化，因此具有极高的经济效益。注塑模具作为注塑成型的主要工具之一，其质量、精度、制造周期，将直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新时间，同时，也代表企业在市场竞争中的反应能力和速度。1.2 国内注塑模的现状及发展趋势塑料制品在日常社会中得到广泛利用，模具技术己成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。国内注塑模在质与量上都有了较快的发展。但是与国外的先进技术相比，我国还有大部分企业仍然处于需要技术改造、技术创新、提高产品质量、加强现代化管理以及体制转轨的关键时期。关于全国塑料加工业区域分布，珠三角、长三角的塑料制品加工业位居前列，浙江、江苏和广东塑料模具产值在全国模具总产值中的比例也占到70。现在，这3个省份的不少企业已意识到塑模业的无限商机，正积极组织模具产品的开发制造。塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用。塑料制品成形的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料模具市场中塑料成形模具产量中约半数是注塑模具。目前，我国模具生产厂点约有3万多家，从业人数80多万人。2005年模具出口7.4亿美元，比2004年的4.9亿美元增长约50，均居世界前列。2006年，我国塑料模具总产值约300多亿元人民币，其中出口额约58亿元人民币。除自产自用外，市场销售方面，2006年中国塑料模具总需求约为313亿元人民币，国产模具总供给约为230亿元人民币，市场满足率为73.5%。在我国，广东、上海、浙江、江苏、安徽是主要生产中心。广东占我国模具总产量的四成，注塑模具比例进一步上升，热流道模具和气辅模具水平进一步提高。注塑模具在量和质方面都有较快的发展，我国最大的注塑模具单套重量己超过50吨，最精密的注塑模具精度己达到2微米。制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在CAD/CAM技术得到普及的同时， CAE技术应用越来越广，以 CAD/CAM/CAE一体化得到发展，模具新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现，特别是汽车、家电等工业快速发展，使得注塑模的发展迅猛。整体来看我国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。经过近几年的发展，塑料模具已显示出一些新的发展趋势：大力提高注塑模开发能力。将开发工作尽量往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无明确用户对象之前进行开发，变被动为主动。目前，电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已采用这种方法，手机和电话机模具开发也已开始尝试。这种做法打破了长期以来模具厂只能等有了合同，才能根据用户要求进行模具设计的被动局面。注塑模具从依靠钳工技艺转变为依靠现代技术。随着模具企业设计和加工水平的提高，注塑模具的制造正在从过去主要依靠钳工的技艺转变为主要依靠技术。这不仅是生产手段的转变，也是生产方式的转变和观念的上升。这一趋势使得模具的标准化程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促进了模具工业整体水平不断提高。目前我国已有10多个国家级高新技术企业，约200个省市级高新技术企业。与此趋势相适应，生产模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐转变为技术型人才是必然要求。模具生产正在向信息化迅速发展。在信息社会中，作为一个高水平的现代模具企业，单单只是CAD/CAM的应用已远远不够。目前许多企业已经采用了CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技术及其它先进制造技术和虚拟网络技术等，这些都是信息化的表现。向信息化方向发展这一趋向已成为行业共识。注塑模向更广的范围发展。随着人类社会的不断进步，模具必然会向更广泛的领域和更高水平发展。现在，能把握机遇、开拓市场，不断发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含量模具企业的业务很是红火，利润水平和职工收入都很好。因此，模具企业应把握这个趋向，不断提高综合素质和国际竞争力。随着市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展，因此对模具的要求也越来越高。为了满足市场需要，未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工都必将有较快发展。超大型、超精密、长寿命、高效模具；多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之将产生一些特殊的、更为先进的加工方法。各种模具型腔表面处理技术，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。中国塑料模具行业和国外先进水平相比，主要存在以下问题。发展不平衡产品总体水平较低。虽然个别企业的产品已达到或接近国际先进水平，但总体来看，模具的精度、型腔表面的粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相比尚有较大差距。包括生产方式和企业管理在内的总体水平与国外工业发达国家相比尚有10年以上的差距。工艺装备落后，组织协调能力差。虽然部分企业经过近几年的技术改造，工艺装备水平已经比较先进，有些三资企业的装备水平也并不落后于国外，但大部分企业的工艺装备仍比较落后。更主要的是，企业组织协调能力差，难以整合或调动社会资源为我所用，从而就难以承接比较大的项目。供需矛盾短期难以缓解。近几年，国产塑料模具国内市场满足率一直不足74%，其中大型、精密、长寿命模具满足率更低，估计不足60%。同时，工业发达国家的模具正在加速向中国转移，国际采购越来越多，国际市场前景看好。市场需求旺盛，生产发展一时还难以跟上，供不应求的局面还将持续一段时间。大多数企业开发能力弱，创新能力明显不足。一方面是技术人员比例低、水平不够高，另一方面是科研开发投入少；更重要的是观念落后，对创新和开发不够重视。模具企业不但要重视模具的开发，同时也要重视产品的创新。这既要求塑料机械企业在技术人才、技术创新方面要具有雄厚的实力，也要求企业能在第一时间内准确把握客户的个性化需求。模具生产技术水平的高低不仅是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，而且在很大程度上决定着这个国家的产品质量、效益及新产品开发能力。我国目前的模具开发制造水平比国际先进水平至少相差10年，特别是大型、精密、复杂、长寿命模具的产需矛盾十分突出，已成为严重制约我国制造业发展的瓶颈。 模具是工业的基础工艺装备，在电讯、汽车、摩托车、电机、电器、仪器、家电、建材等产品中，80%以上都要依靠模具成形，用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产力和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。因此，我们应该认清形势，认准方向加快发展速度，而不是永远依靠进口产品。当然，近年来我国的注塑模行业发展速度也不可小觑，我们应该以此为契机，在最短的时间内赶上发达国家。塑料模具尽管成为时下最为诱人的“奶酪”，但樱桃好吃树难栽。由于塑料零配件形状复杂、设计灵活，对模具材料、设计水平及加工设备均有较高要求，并不是人人都可以轻易涉足的。专家认为，目前中国与国外水平相比还存在较大差距，眼前需尽快突破制约模具产业发展的三大瓶颈：一是加大塑料材料与注塑工艺的研发力度；二是塑模企业应向园区发展，加快资源整合；三是模具试模结果检验等工装水平必须尽快跟上，否则塑料模具发展将受到制约。1.3 诺基亚N73手机面框注塑模具设计的意义此诺基亚N73手机面框结构较复杂，表面要求光滑，注塑成型时，需要优化零件结构，使其既满足用户使用要求，同时也降低生产成本。在Pro/E环境下，对诺基亚N73手机面框进行三维曲面建模，并对零件结构进行优化，达到模具设计分模的要求，并使其加工制造工艺简单化。这不仅有利于提高学生的3D建模能力，而且增强学生理论设计与实际生产需求相结合的意识。 要求学生绘制模具相关的标准装配图及零件图，加强学生的CAD综合绘图能力掌握生产中标准作图方法和相关要求。要求使用CAM软件对模具成型过程进行模拟加工，优化模具设计结构，确定合适的成型参数。不仅提高学生的软件分析能力，而且增强学生优化设计的意识。通过模具设计，熟练应用设计资料（如标准、手册、图册、规范等）、掌握模具设设计的一般方法和步骤，使学生对所学的模具设计专业知识有了更加清楚地了解，并能够利用所学的专业知识解决实际问题，为今后的实际工作打下良好的基础。该课题源于生产应用，要求学生面向生产生活，从实际出发，从而培养学生的工程应用素质和解决问题的能力。1.4 诺基亚N73手机面框注塑模具设计的主要特点设计对象为塑料手机面框，它的主要用途是供儿童玩耍。在质量上要求表面光滑平整，不允许有飞边、毛刺及其他外观上明显的缺陷，色泽均匀协调，不允许有气泡、裂纹、划痕和缩孔等缺陷。在材料上选用聚丙烯，实现批量生产。模具设计要求考虑到生产成本，而且结构合理、操作简单、动作可靠，并要求模具具有较长使用寿命。根据其外形及使用对象和生产成本，采用注塑模注射成型。从塑料注射成型的成型物料、成型设备、成型工艺、成型模具几个方面，进行注射模成型设计，并且在设计过程中通过运用RPOE软件对模具进行分析，确定塑件成型条件，并改进模具设计。第二章：塑件成型工艺性分析第二章 塑件成型工艺性分析2.1塑件的分析2.1.1 外形尺寸 该塑件为诺基亚N73手机面框，结构较复杂，外观质量要求较高，表面要求光滑，但外观尺寸不大，壁厚为1mm，适合注射成型，其外形结构如图2-1和2-2所示。2.1.2 精度等级 塑件尺寸未给出，根据实际观察测量，按一般精度等级MT3进行计算。2.1.3 脱模斜度 在塑件建模过程中，根据其外形特征，不同部位确定不同脱模斜度，以满足成型加工要求。图2-1 诺基亚N73手机面框三视图图2-2诺基亚N73手机面框3D模型2.2塑件的选材手机盖是一种很常见的生活用品，在手机制造业应用范围大，使用起来灵活性高。 PC（Polycarbonate）聚碳酸酯是一种热塑性工程塑料，不能电镀，聚碳酸酯有优良的电绝缘性能和机械性能，尤其以抗冲击性能最为突出，韧性很高，透明度高（誉为“透明金属”）、无毒、加工成型方便。它不但可替代某些金属，还可替代玻璃、木材等。PC性能优越，但其价位高. 手机上多用于壳体塑材,和键盘.因此使用PC材料制造是很合适的。精度等级：采用3级精度。2.3 PC的性能分析2.3.1 成型性能 PC是一种线型碳酸聚酯。PC属无定形塑料,Tg为149150；Tf为215225；成型温度为250310；相对平均分子质量为24万。PC热稳定性较好，并随相对分子质量的增大而提高。PC流变特性接近牛顿液体，表现粘度受温度的影响较大，受剪切速率的影响较少，随相对分子质量的增大而增大。无明显熔点，熔体粘度较高。Pc分子链中有苯环，所以，分子链的刚性大。PC的抗蠕变性好，尺寸稳定性好；但内应力不易消除。PC高温下遇水易降解，成型要求水分含量在0.02%以下。2.3.2 使用性能 在成型前，PC树脂必须进行充分干燥，干燥方法可采用沸腾床干燥（温度120130，时间1-2h），真空干燥（温度110，真空度96kpa以上，时间1025h），热风循环干燥（温度120130，时间6h以上），为防止干燥后的树脂重新吸湿，应将其置于90的保温箱内，随用随取，不宜久存。成型时料斗必须是密闭的，料斗中应设有加热装置，温度不低于100，对无保温装置的料斗，一次加料量最好少于半小时的用量，并要加盖盖严。2.3.3 主要用途 在机械上用作齿轮、凸轮、涡轮、滑轮等，电机电子产品零件，光学零件等。表2-1 PC性能指标密度/gcm-31.2屈服强度/MPa72比体积/cm3g-10.83拉伸强度/MPa66吸水率（%）0.2%拉伸弹性模量/MPa1.44103熔点/225250抗弯强度/MPa113计算收缩率（%）0.50.8抗压强度/MPa85比热容/J（kg）-11260弯曲弹性模量/MPa2.35103 2.4 PC的注射成型工艺过程及工艺参数2.4.1 注射成型过程成型前的准备。 PC塑料的色泽、粒度和均匀度等进行检验，根据要求着色，并且成型前应进行充分地干燥。 注射过程。 件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为：冲模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。2.4.2 注射工艺参数（1）注射机：螺杆式（通用式）（2）螺杆转速（r/min）：螺杆转数为2540。（3）预热和干燥：温度（C） 110120； 时间 (h) 24（4）密度（g/ cm）:1.2（5）材料收缩率（）：0.50.8（6）料筒温度（C）：后段 220240； 中段 230280； 前段 240285（7）喷嘴温度（C）：240250（8）模具温度（C）：70120（9）注射压力（MPa）：70130（10）成形时间（S）：41s（注射时间取2.5s，冷却时间取30.5s，辅助时间8s）。53第四章：注塑机型号的确定第三章 模具结构形式的拟定3.1分型面位置的确定模具上用于取出塑件和（或）浇注系统凝料的可分离的接触表面通称为分型面。如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：（1）分型面的选择应便于塑件的脱模和简化模具结构，选择分型面应尽可能使塑件留在动模；（2）分型面应尽可能选择在不影响外观的部位，保证塑件尺寸精度并使其产生的溢料边易于消除或修整；（3）分型面的选择应有利于侧向抽芯和成型零件的加工制造；（4）分型面的选择应有利于排气；（5）分型面的选择应考虑注塑机的技术规格。（6）分型面应选在塑件外形最大轮廓处，便于分模。根据以上原则，选取分型面为制件的上端面，利于分模和侧向抽芯。通过对塑件结构分析，确保分型线不影响塑件外观，也便于脱模，分型面形式为曲面分型面，设在手机盖截面积最大且利于开模取出塑件的底面上。如图3-1双点画线所示。图3-1 分型面形式与位置3.2模具结构形式的确定3.2.1 型腔数量的确定 诺基亚N73手机面框外观质量要求高，采用大批量生产，可采取一模多腔的结构形式，同时，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本费等因素，初步定为一模两腔结构形式。3.2.2 型腔排列形式的确定 多型腔模具型心可采用平衡式排列布置，且力求紧凑，并与浇口开设的部位对称。由于该设计选择的是一模两腔，故采用直线对称排列，如图3-2所示。3.2.3 模具结构形式的确定 从上面分析可知，本模具设计为一模两腔，对称直线排列，根据塑件结构形状，出机构拟采用推杆推出的推出形式。设计浇注系统时，流道采用结构平衡式，浇口采用扇形侧浇口，开设两个分型面。为便于分型和模具加工，在手机面框扣位部位设置斜导柱抽芯机构。图3-2 型腔布置图第四章 注射机型号的确定4.1注射机选用原则模具只有与合适的注射机相配，生产才能正常进行。因此在模具设计时，除了应当了解注射成型的工艺过程外，还应对所选用注射机的有关技术规范和性能参数有全面的了解。从模具设计的角度考虑，需了解的注射机技术规范的主要项目有：注射机的类型、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等。注射机的选用包括两方面的内容：一是确定注射机的型号，使塑料、塑件、注射模及注塑工艺等所要求的注射机的规格参数在所选的规格参数可调的范围内；二是调整注塑机的技术参数至所需的参数。4.2注射机的初选4.2.1 计算塑件的体积根据制件的三维造型，利用三维软件直接求得塑件的体积为：=2.651，塑件质量： 式（4.1）式中参考表2-1可取1.2。4.2.2浇注系统凝料体积的初步估算 浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确数值，根据经验按照塑件体积的0.21倍估算。本次取1，所以一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为 式（4.2）4.2.3选择注射机 根据第二步计算，一次注入模具型腔的塑料总体积=，结合， 则有：= 式（4.3）式中，V：一副模具所需塑料的体积（）；：初步选定的型腔数量；：单个塑件的体积（）；：浇注系统的体积（）；：注射机公称注射量（）。根据以上计算，初步选定公称注射量为，注射机号为XZY-300式注射机，其主要技术参数见表4-1。表4-1 注射机主要技术参数4理论注射容量/300移模行程/mm340螺杆直径/mm60最大模具厚度/mm355注射压力/MPa775最小模具厚度/mm285锁模力/kN900喷嘴口孔径/mm4拉杆内间距/mm400300喷嘴球半径/mm184.3型腔数量及注射机的相关参数的校核4.3.1 型腔数量校核 式（4.4）所以符合要求。4.3.2 注射量的校核 式（4.5）所以，注射量合格。 4.3.3 注射压力的校核 查表4-1可知，PC所需注射压力为120150MPa，取=120MPa该注射机的公称注射压力=775MPa,注射压力安全系数=1.251.4，这里取=1.25，则： 式（4.6） 所以注射压力合格。式中，：PC成型所需压力（MPa）；：注射机的公称注射压力（MPa）；4.3.4 锁模力的校核塑件在分型面上的投影面积，由三维软件测量得1714.74。浇注系统在分型面上的投影面积，可以按照多型腔模的统计分析来确定。是每个塑件在分型面上的投影面积的0.20.5倍。这里取。塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积：1714.74=4115.376 式（4.7）式中，：塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积（）；：每个塑件在分型面上的投影面积（）；：浇注系统在分型面上的投影面积（）； ：模具型腔内的胀型力（MPa）； 4115.37635N=144.0 kN 式（4.8）式中，型腔的平均计算压力值（MPa），查表4-2取=35 Mpa，查表4-1可得该注射机的公称锁模力=900kN，锁模力安全系数为=1.11.2，这里取=1.2。 式（4.9）所以，注射机锁模力合格。对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。表4-2 常用塑料注射时型腔的平均压力1塑件特点举 例型腔平均压力（MPa）容易成型塑件PE、PP、PS等薄厚均匀的日用品、容器类25一般塑件在模温较高下，成型壁薄容器类30中等粘度塑料及有精度要求的塑件ABS、POM等有精度要求的零件，如壳体等35高粘度塑料及高精度、难充型塑料高精度的机械零件，如齿轮、凸轮等40第六章：模架的选取第五章 成型零件的结构设计及尺寸计算5.1成型零件的结构设计5.1.1凹模的结构设计凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模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，采用形状、尺寸一致性好，更换方便的，整体嵌入式凹模。 镶嵌体式型腔的优点是，优点点为切削量小，模具成本低，同时给热处理和表面处理带来一定的方便，强度和刚度相对不高，且易变形，对塑件的上表面可能会产生拼模缝的痕迹。5.1.2凸模的结构设计（型芯） 凸模是成型塑件内表面的成型零件，通常可分为整体式和组合式两种类型。通过对塑件结构分析可知，采用整体装备式凸模，该塑件型芯有三个，一个是成型零件内表面的大凸模，另外两个是成型诺基亚N73手机面框扣位的侧抽型芯，设计时将其放在动模部分。5.2成型零件钢材的选用 根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、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。又因为该塑件为大批量生产，所以凹模选用SM1钢，而对于成型内部的型芯而言，需散发的热量比较多，磨损也比较严重，因此也采用SM1钢。5.3成型零件尺寸计算采用平均收缩法，计算公式如下1：凹模（型腔）径向尺寸 式（5.1）凹模（型腔）深度尺寸 式（5.2）凸模（型芯）径向尺寸 式（5.3）凸模（型芯）深度尺寸 式（5.4）塑件的平均收缩率 式（5.5） 式中， ：系数，查表可知一般在0.50.8之间，取0.6； ：相应尺寸制造公差（mm）； ：制件公差（mm）；下标s、m：分别代表塑件和模具。根据材料聚碳酸酯（PC）的特性查表2-1可知，收缩率是0.5% 0.8%，由制件成型工艺分析，收缩率（Scp）取0.65%。根据制件精度等级为3级查表1，可取塑件公差的1/31/6，为使公差规范化，通过查标准公差数值6，确定各尺寸，并计算模具尺寸公差如表5-1所示：表5-1 成型零件各尺寸计算结果 单位（mm）尺寸部位塑件尺寸计算公式模具尺寸规范公差 凹模径向尺寸标准2.573637501080.120.160.320.320.360.580.0200.0270.0530.0530.0600.0972.44+0.0206.95+0.02736.04+0.05337.05+0.05350.11+0.060108.25+0.097凹模深度尺寸1.53.00.120.120.0200.0201.44+0.0202.95+0.020型芯径向尺寸314414552.50.120.180.360.360.400.0200.0300.0600.0600.0673.09-0.02014.20-0.03041.48-0.06045.51-0.06053.08-0.067型芯深度尺寸1.52.530.120.120.120.0200.0200.0201.58-0.0202.59-0.0203.09-0.0205.4成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算5.4.1侧壁S计算本设计选用的为整体式矩形型腔，结构如图5-1和5-2所示，其侧壁的厚度按刚度条件为： 式（5.6）图5-1 矩形凹模整体式力学计算尺寸式中 ， ，为1.5，1为0.8； ； P : 凹模型腔内塑料熔体的最大压力（MPa），为40 Mpa； : 矩形型腔的长边长度（）,为108； h : 塑件的高度（），为3；: 凹模的允许变形量（）； E : 钢的弹性模量，取2.10105 MPa。h/=0.0280.41，按强度计算为： 式 （5.7）式中， ：模具强度计算的许用应力(MPa)，一般中碳钢160MPa。通过刚度与强度综合计算，取S=20mm。多腔模具的型腔与型腔之间的壁厚由经验公式计算并取整需大于10。5.4.2底部厚度T计算 式（5.8）按刚度条件计算底板厚度为 式（5.9）图5-2 矩形多型腔侧壁结构b ：矩形型腔的短边长度（），为47。按强度计算底板厚度为 （5-10）综合以上计算，T取整为20mm。（30-3）第六章 模架的选取注塑模具在结构上存在相似性，除了凹模和型芯取决于塑件以外，其余的模具零件极其相似，连各个模具零件的装配关系都有着一致性。即使是较为复杂的双分型面（三板式）模具、三分型面（四板式）模具，也是在两板式模具的基础上增加了一块或两块模板，结构的相似性并未改变。正是由于注塑模具结构的相似性，才使模具零件和模架的标准化成为可能。目前，国内外已有许多标准化的模架形式供用户订购。选用标准模架有如下优点。（1）、简单方便、买来即用、不必库存。（2）、能使模具成本下降。（3）、简化了模具的设计和制造。（4）、缩短了模具生产周期，促进了塑件的更新换代。（5）、模具的精度和动作可靠性得到保证。（6）、提高了模具中易损零件的互换性，便于模具的维修。综上所述，采用标准模架的优越性十分明显的，故在模具设计中，要尽可能选用标准模架，不仅如此，而且能在标准模架的基础上实现模具制图的标准化、模具结构的标准化及工艺规范的标准化。在模具设计时，应正确选用标准模架，以节省制模时间和保证模具质量。选用标准模架的过程为：（1）根据制品图样及技术要求，分析、计算、确定制品类型、尺寸范围（型腔投影面积的周界尺寸）、壁厚、孔形及孔位、尺寸精度及表面性能要求、材料性能等，以便制订制品成形工艺、确定浇口位置、制品重量以及模具的型腔数目，并选定注塑机的型号及规格。选定的注塑机应满足制品注塑量和注塑压力的要求。（2）确定模具分型面、浇口结构形式、脱模和抽芯方式与结构，根据模具结构类型和尺寸组合系列来选定所需的标准模架。（3）核算所选定的模架在注塑机上的安装尺寸要素及型腔的力学性能，保证注塑机和模具能相互协调。根据型腔的布局可以看出，型腔分布尺寸为128104，又根据型腔侧壁最小厚度为20mm，所以，凹模最小的尺寸为14812423；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杆推出的范围之内及复位杆与型腔保持一定距离为原则来确定模架大小，可以大致按下列经验公式来计算： 式（6.1） 式（6.2） 式中， ：塑件在分型面上的投影宽度（mm）； ：塑件在分型面上的投影长度（mm）； ：推板宽度（mm）；：复位杆在长度方向的间距（mm）；：复位杆直径（mm）。根据以上两式求得=114mm，=212mm。再考虑到导柱、导套及连接螺钉布置应占的位置和推出机构等各方面问题，确定选用模架结构为FCH（225400）的形式1。6.1各模板尺寸的确定A板尺寸。A板是定模型腔板，塑件高度为3mm，再考虑凹模底部深度T=20mm，故A板厚度为80mm。B板尺寸。B板与A板相似，同样为80mm。C板（垫板）尺寸。垫块=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+510mm=3+20+15+（510）=4348mm，选C板高为80mm。经过上述计算，模架尺寸已经确定为模架结构形式为C1型，其外形尺寸：宽长高=250400290mm。如图6-1所示。6.2模架各尺寸的校核根据所选注射机来校核模具设计的尺寸。模具平面尺寸250400300400（拉杆间距），校核合格。模具高度尺寸296mm，285290355（模架的最大厚度和最小厚度），校核合格。图6-1模架基本尺寸模具开模行程（开模行程），校核合格。所以选择标准模架，其尺寸参数如下：表6-1 FCH型标准模架尺寸定模A25040080导柱20动模B25040080闭合高度296动定模座板250400(25、35)推板12040020C板25040080推杆固定板12040015第七章：浇注系统的设计第七章 浇注系统的设计浇注系统是指从注射机的喷嘴起到型腔入口为止的塑料熔体在模具中的流动通道。它的作用是将塑料熔体顺利地充满型腔的各个部分，并在填充及保压过程中，将注射压力传递到型腔的各个部分，以获得组织致密、外形轮廓清晰、内在质量优良的塑件。浇注系统在模具中占有非常重要的地位。它影响塑件的内在和外在质量，它的布置和安排影响塑件成型难易程度和模具的复杂程度。因此正确设计浇注系统十分重要。这也要求模具设计者除了研究模具结构和加工技术之外，还必须对成型技术有较深刻的理解，这样才能使模具制造技术与成型工艺有机地结合在一起，生产出既经济又高质量的产品。浇注系统的组成:本浇注系统有主流道、分流道、浇口和冷料穴四个部分组成。（1）主流道 是从注射机喷嘴与模具的接触部分起到分流道为止的一段流道。（2）分流道 是介于主流道和浇口之间的一段通道，它是熔融塑料由主流道流入型腔的过渡通道，能使塑料的流向得到平稳的转换。（3） 浇口 它是分流道与型腔之间的狭窄部分。这一狭窄短小的浇口能使分流道输送来的熔融塑料产生加速，形成理想的流动状态而充满型腔。（4）冷料穴 一般位于主流道末端分型面的动模一侧。其作用是储藏注射间隔期间产生的冷料头，以防止冷料进入型腔，对塑件造成不利的影响浇注系统的设计原则（1）适应塑料的成型工艺性 注射成型时，熔融塑料在浇注系统和型腔中的温度、压力和剪切速率是随时变化的，相应的表观粘度也不断发生变化。因此在设计浇注系统时，综合考虑这些因素，以便在冲模这一阶段能使熔融塑料以尽可能低的表现粘度和较快的速度充满整个型腔，而在保压这一阶段又能通过浇注系统，使压力充分的传递到型腔的各个部位，以获得外形清晰、尺寸稳定、质量较好的塑件。（2）利用型腔内气体的排出 浇注系统顺利而平稳的引导熔融塑料充满型腔的各个角落，在冲填过程中不产生紊乱或涡流，使型腔内的气体顺利排出。（3）减少塑料熔体的热量及压力损失 浇注系统能使熔融塑料通过时其热量和压力损失减小，以防止因过快的降温降压而影响塑件的成型质量。（4）便于修整和不影响塑件的外观质量 设计浇注系统时要结合塑件的大小形状及技术要求综合考虑，做到去除、修整浇口凝料方便，并且不影响塑件的美观和使用。（5） 防止外罩翘曲变形 考虑由于浇口收缩等问题，而采取措施予以防止。（6） 便于减少塑料消耗和减少模具尺寸 在满足以上各项原则的前提下，浇注系统容积尽量小，以减小模具尺寸，节约模具材料。（7）冷料不能进入模具型腔。7.1主流道的设计主流道是熔融塑料进入模具型腔的最先经过的部位，在卧式注射机中，主流道轴线垂直于分型面，一般位于模具中心线上，它与注射机喷嘴的轴线重合，以利于浇注系统的对称布置。其截面尺寸直接影响塑料的流动速度和填充时间，如果主流道截面尺寸太小，则塑料在流动时的冷却时间面积相对增加，造成造型困难。反之，如果主流道截面尺寸太大，则使流道的容积增大，降低了生产效率。根据表4-1，XZY-300型的注射机喷嘴的有关尺寸：喷嘴前段孔径：d0=4mm；喷嘴前段球面半径：SR0=18mm。7.1.1主流道的尺寸1）在保证塑料良好成型的前提下，主流道L应尽量短，否则将增多流道凝料，且增加压力损失，使塑料降温过多而影响注射成型。通常主流道长度由模板厚度确定，一般取L60mm。主流道长度由模板厚度与标准浇口套尺寸决定L=60mm2）为了防止主流道与喷嘴处溢料，主流道对接处紧密对接，主流道对接处应制成球半形凹坑，其半径R= R0 +（12）mm，其小端直径d=d0+（0.51）mm ；主流道小端直径按照标准选取5，SR选20；3）主流道大端直径：，式中主流道圆锥角24，取。7.1.2主流道的凝料体积 式（7.1）7.1.3主流道的当量半径 式（7.2）7.1.4主流道剪切速率校核计算主流道体积流量 式（7.3）由经验公式 式（7.4）主流道的剪切速率处于