毕业设计（论文）-手机上盖注塑模具设计（全套图纸）.doc

设计说明书 目 录1.前言22.分析设计资料32.1分析材料性能3 2.2零件用途及设计要求3 2.3分析设计结构工艺性33.模具总体结构设计4 3.1确定型腔数目44.注塑机型号的确定44.1初步确定注射容量及注射压力44.2初选注射机和纪录主要参数45.确定分型面56.浇注系统形式及浇口的设计66.1主流道设计66.2分流道设计76.3浇口的设计96.4校核流动比126.5冷料穴设计127.斜滑块设计138.设计推出机构148.1推杆推出机构148.1.1确定推杆位置、推杆形状尺寸及推杆数量等15 8.1.2确定推杆安装、固定及配合158.1.3推出机构复位方式确定及设计158.1.4浇注系统拉料杆安装、设计168.2动、定模导向机构设计168.3成型零件设计188.3.1由制品尺寸及精度计算成型零件工作尺寸188.4温度调节系统设计209.注射机校核219.1注射机校核219.2容量校核219.3注射压力校核219.4最大成型面积校核219.5模高校核219.6推出行程校核2110.结束语22致谢参考文献全套CAD图纸，联系153893706 前 言大学三年的大专学习生活即将结束，毕业设计是其中最后一个环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用的模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。在完成大学三年的课程学习和课程、生产实习，我熟练的掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的了解，达到了学习的目的。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题，在将近两个月的设计过程中，我对模具特别是塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富了各种模具的结构和动作方面的知识，而对于模具制造工艺更是实现了新的突破。在指导老师的协助下同时在图书馆查阅了许多资料和一些典型实例，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。在设计中，与同学进行充分讨论，尽最大努力做好本次毕业设计。在设计过程中，将有一定的困难，但有指导老师的悉心指导和自己的努力，相信会完美的完成毕业设计任务。由于学生水平有限，而且缺乏经验，设计中不妥之处在所难免，恳请各位老师指正。 设计者： 2005-5-212 分析设计资料 2.1分析材料性能 我所使用的材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS） 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具有良好的综合力学性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。 ABS无毒、无味，呈微黄色，成型的塑料件有较好的光泽。密度为1.021.05g/cm3。ABS有极好的抗冲击强度，且在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、化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎无影响，在酮、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起英里开裂。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。经过调色可配成任何颜色。 据ABS中三种组分之间的比例不同，其性能也略有差异，从而适应各种不同的应用。根据应用不同可分为超高冲击型、高冲击型、中冲击型、低冲击型和耐热型等。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、仪表盘、水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等。汽车工业上用ABS制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管、加热器等，还有用ABS夹层板制小轿车车身。ABS还可用来制作水表壳、纺织器材、电器零件、文体体育用品、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。2.2零件用途及设计要求该塑件用于手机上，合理布置手机表面以及对屏幕和对内部零件的保护功能。要求结构合理，精度等级为四级，粗糙度要求比模具等级低12级。在设计塑件时，应考虑原料成型工艺性，如流动性、收缩性等，在保证使用耐化学腐蚀性能和耐磨性的前提下力求结构简单，壁厚均匀，使用方便，在设计塑件时，应同时考虑其模具成型时的总体结构，使模具型腔易于制造、抽芯和推出机构简单。2.3分析塑件结构工艺性我所选的材料为ABS，在成型过程中，ABS升温时粘度增高，所以成型压力需要高一点，且塑料上的脱摸斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计时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、溶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摄氏度，要求塑件光泽和耐热时，应控制在6080摄氏度。3 模具总体结构设计3.1 确定型腔数目根据所选用的注射机的技术规范及塑件的技术经济要求，选用多型腔，它可以提高生产效率，降低塑件的生产成本。本模具采用一模两腔。需要指出的是，在用上述三式塑料成型工艺与模具设计P96确定型腔数量或进行型腔数量校核时，还必须考虑注射机安装模板尺寸的大小（能装多大的模具）、成型塑件的尺寸精度及模具的生产成本等。一般说来，型腔数量越多，塑件的精度越低（经验认为，每增加一个型腔，塑件的尺寸精度便降低4%8%），模具的制造成本越高4 注射机型号的确定4.1 初步确定注射容量及注射压力通过对塑件的三维造型及收缩率的影响,得:Vs5.5 cm3 ABS的密度为1.02-1.05 g/cm3单件塑件的重量约为5.5g. 粗算浇注系统的重量约为3g. 根据型腔的数量和浇注系统的重量,得: M=25.5+3=14g注射压力：ABS塑料成型时的注射压力P=70-90MPa.4.2 初选注射机和纪录其主要参数再根据板宽和孔距确定注射机的型号为XS-ZY-125.注射机XS-ZY-125有关技术参数如下：额定注射量：125cm3 注射压力：120MPa 注射行程：115mm锁模力：900kN 最大成型面积：320cm3 模板最大行程：300mm模具最大厚度：300mm 模具最小厚度：200mm 喷嘴圆弧半径：12mm喷嘴孔直径：4mm 动、定模固定板尺寸：428458mm 拉杆空间：260290mm5 分型面的确定如何确定分型面，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。选择分型面应遵循以下几项基本原则：1.分型面应选在塑件外形最大轮廓处2.确定有利的流模方式3.保证塑件的精度要求4.满足塑件的外观质量5.便于模具加工制造6.对成型面积的影响7.对排气效果8.对侧向抽芯的影响其中最重要的是第5）和第2）、第8）。为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面易于加工的分型面。采用A-A这样一个分型面 图16 浇注系统形式和浇口的设计6.1 主流道设计1. 主流道尺寸主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为6mm.2. 主流道衬套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触,属易损件,对材料要求较严,因而模具主流道部常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式(俗称浇口套),以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理. 其型式和尺寸见图（3） 图33 主流道衬套的固定因为采用有拖浇口套，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是标准件。具体固定形式如下图4所示：6.2 分流道设计在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道。分流道是知主流道末端与浇口之间这一段塑料溶体的流动通道。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，因此要求所设计的分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地流经分流道充满型腔，并且流动过程中压力损失及热量损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。1.主分流道的形状及尺寸为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形梯形U 形半圆形及矩形等，工程设计中常采用梯形截面加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大，一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸：式中 B梯形大底边的宽度（mm）m塑件的重量（g） L分流道的长度（mm）H梯形的高度（mm）梯形的侧面斜角a 常取50150，在应用式（式1）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。本塑件的体积为5.5 cm3.质量大约为5.5g.分流道的长度预计设计成长220mm.且有2个型腔，所以：B=2*0.2654=4.79mm 取B=5mmH=2/3B=3.19mm 取H=4mm 图52.主分流道长度分流道要尽可能短，且少弯折，便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失。将分流道设计成直的，总220mm。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，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因而分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6um左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，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。4. 分流道的布置形式分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。 本模具的流道布置形式采用平衡式，如下图： 图66.3 浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道。除直接浇口外，它是浇注系统中截面积最小的部分，但却是浇注系统的关键部分。浇口的位置、形状及尺寸对塑件的性能和质量的影响很大。 1.浇口的选用浇口可分限制性浇口和非限制性浇口两种。浇口的作用可以概述为，非限制性浇口起着引料、进料的作用；限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分馏道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速而均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑料表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。从图(6)中可看出，我们采用的是潜伏浇口，这类浇口的分流道位于分型面上，而浇口本身设在模具内的隐蔽处，塑料熔体通过型腔侧面斜向注入型腔，因而塑件外表不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量及美观效果。浇口采用圆形或椭圆形截面，可参考点浇口尺寸，锥度取10-20。在推出塑件时，由于浇口及分流道成一定斜向角度与型腔相连，形成了能切断浇口的刃口，能将浇口自动切断。 图72.浇口位置的选择模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模之后有时还需修改浇口尺寸。无论采用什么形式的浇口，其开设的位置对塑件的成型性能及成型质量影响均很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高塑件质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之，如果要使塑件具有良好的性能与外表，要使塑件的成型在技术上可行、经济上合理，一定要认真考虑浇口位置的选择。通常需要考虑以下几点：1) 尽量缩短流动距离。2) 浇口应开设在塑件壁厚最大处。3) 必须尽量减少熔接痕。4) 应有利于型腔中气体排出。5) 考虑分子定向影响。6) 避免产生喷射和蠕动。7) 浇口处避免弯曲和受冲击载荷。8) 注意对外观质量的影响根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则，每个型腔设计一个进浇点如图（8）和如图（9）所示: 图8 图9 对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。显然，我们设计的模具是平衡式的，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同6.4. 校核流动比在大型或薄壁塑料制件在注射成型时，塑料熔体有可能因其流动距离过长或流动性较差而无法充满整个模腔，为此，在模具设计过程中，先对其注射成型时的流动距离比或流动面积比进行校核，这样，就可以比满充填不满现象的发生。流动距离比亦称流动比，它是知塑料熔体在模具中进行最长距离流动时，其各段料流通道及各段模腔的长度与其对应截面厚度之比值的总和，即 = 式中流动距离比；Li模具中各段料流通道以及各段模腔的长度；t模具中各段料流通道以及各段模腔的截面厚度.： L1/t1+L2/t2+L3/t3+L4/t4+L5/t5=(40/8+15/3+1.8/1.8+15/1.8+108/1.8)*2=158ABS塑料的流动比在聚苯乙烯(300-200)与聚氯乙烯(240-160)之间,所得其能充满整个模腔。 6.5 冷料穴设计在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约1025mm 的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。 冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处），其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的11.5 倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积，冷料穴有六种形式，常用的是端部为Z 字形和拉料杆的形式，具体要根据塑料性能合理选用。本模具中的冷料穴的具体位置和形式如图10所示： 图107 斜滑块设计本塑件因有倒勾特征，须有要内滑块抽芯。其端面不应高于型芯端面，而应在零件允许的情况下，低于型芯端面0.05-0.1mm,否则，顶出时由于斜滑块端面陷入塑件底面，阻碍斜滑块的径向移动。A 内滑块的长度和角度 根据倒勾的结构形式和模具的整体结构如图11可算出其长度： 图11L=L1+L2+L3+L4=30+25+28+7.5=90.5mm如图所示，斜滑块的角度可按公式tgA=S+（1-3）/20S=0.5mm所以tga=2/20=0.1A7B 内滑块的结构设计根据形式要求设计具体参考图8 设计推出机构8. 1推杆推出机构制件推出（顶出）是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定制品的质量，因此，制品的推出是不可忽视的。在设计推出脱模机构时应遵循下列原则。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。正因如此，在分型面设计时应尽量注意，开模后使塑件能留在动模一侧。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，设计时应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。推力点应作用在制品刚性好的部位，如筋部、凸缘、壳体形制品的壁缘处，尽量避免推力点作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如壳体形制件及筒形制件多采用推板推出。 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 良好的塑件外观 推出塑件的位置应尽量设在塑件内部，或隐蔽面和非装饰面，对于透明塑件尤其要注意顶出位置和顶出形式的选择，以免推出痕迹影响塑件的外观质量。5 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。推出机构的种类按动力来源可分为手动推出，机动推出，液压气动推出机构。8.1.1确定推杆位置、推杆形状及推杆数量等为了保证塑件推出时受力均匀、推出平稳、不变形，应均匀布置推杆。推杆不宜设在塑件壁厚出，尽可能设在塑件壁厚、凸缘、加强肋等处，以免塑件变形损坏。根据塑件的总体结构和模具结构，推杆分别设置在塑件的四个角落，具体见总装图。由于推杆的顶部与塑件的接触面为非平整面，所以把推杆设计成非标准件，具体如下： 图128.1.2确定推杆安装、固定及配合头部通过推杆固定板固定在推板与推杆固定板之间，推杆与动模板之间的配合为4H7/K6。8.1.3推出机构复位方式确定及设计为了使推出元件合模后能回到原来的位置，推杆固定板上同时装有复位杆，其位置设在推杆固定板的四周，以便推出机构合模时复位平稳，复位端面与所在动模分型面平齐。推出机构推出后，复位杆便高出分型面。复位杆复位作用是利用合模动作来完成的，合模时，复位杆先于动模分型面与定模分型面接触，在动模向定模逐渐合拢的过程中，推出机构便被复位杆顶住，从而与动模产生相对位移，直至分型面合拢时，推出机构便回复到原来的位置。本模具所需的复位杆设计如下图： 图138.1.4浇注系统拉料杆安装、设计 拉料杆通过推杆固定板固定在推板和推杆固定板之间，具体设计如下： 图148.2动、定模导向机构设计导向机构是保证动定模或上下合模时，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。导向机构的作用1. 定位作用 模具闭合后，保证定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确；导向机构在模具装配过程中也起了定位作用，便于装配和调整。2. 导向作用 合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯进入型腔造成成型零件损坏。3. 承受一定的侧向压力 塑料熔体在充型过程中可能产生单向侧压力。 本模具中，为了保证动模和定模的正确位置，选用普通的导柱、导套。具体的尺寸、精度如下图15所示： 导套的具体尺寸、精度如下图： 图16 8.3 成型零件设计模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，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，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。8.3.1 由制品尺寸及精度计算成型零件工作尺寸型芯的主要设计尺寸，按照塑件的收缩率s=0.55%型芯径向尺寸：(磨小) =(1+)Ls+(0.5-0.75)0-z 30mm =0.24 lm=30.34mm16.5mm =0.2 lm=16.7mm5.5mm =0.14 lm=5.63mm101.4mm =0.5 lm=102.8mm（磨大）=(1+)Ls-(0.5-0.75)0+z2.8mm =0.12 lm=2.751.5mm =0.12 lm=1.5mm(不变) Cm=(1+)Csz/215.5mm =0.2 lm=15.58mm6.77mm =0.14 lm=6.81mm高度尺寸: =(1+)hs+x0-z3.55mm =0.14 lm=3.64mm8.66mm =0.16 lm=mm7.95mm =0.16 lm=mm6.21mm =0.16 lm=mm中心距：Cm=(1+)Csz/2 44.13mm =0.28 lm=44.370.046mm型腔：(磨小) =(1+)Ls-(0.5-0.75)0+z609mm =0.14 lm=6.13mm3mm =0.12 lm=2.95mm2mm =0.12 lm=1.95mmR225mm =0.9 lm=R225.56mm(磨大) =(1+)Ls+(0.5-0.75)0-z 105mm =0.5 lm=105.9mm41.59mm =0.28 lm=42.03mm2.5mm =0.12 lm=2.57mmR394.94mm =1.4 lm=398.09mm41.76mm =0.28 lm=42.13mm31.45mm =0.26 lm=31.76mm(不变) Cm=(1+)Csz/22.5mm =0.12 lm=2.510.02mm6.13mm =0.16 lm=6.170.026mm 深度尺寸：Hm=(1+)Hs-x0+z 3.49mm =0.14 lm=3.44mm6.87mm =0.14 lm=6.84mm6.05mm =0.16 lm=6.02mm6.51mm =0.16 lm=6.48mm3mm =0.12 lm=2.96mm8.52mm =0.16 lm=8.5mm8.4 温度调节系统设计设置冷却装置的目的，主要是防止塑件在脱模时发生变形，缩短成型周期及提高塑件质量，一般在型腔、型芯等部位设置合理的冷却水路，通过调节冷却水流量和流速来控制模温。其开设原则为：1）冷却水孔的数量应尽可能多，直径尽量大。2）各冷却水孔至型腔表面的距离应相等，一般保持在15-20毫米范围内，距离太近则冷却不易均匀，太远则效率低。水孔直径一般取6-12毫米。孔距最好为水孔直径的5倍。3）水孔通过镶块时，防止镶套管理工作等漏水。4）冷却管路一般不宜设在型腔内塑料熔接的地方，以免影响塑件强度。5）水管接头应设在不影响操作的一侧。本模具根据其的结构特征采用的是直径为8mm水孔，其形式为循环式，水嘴形式如图（21）所示： 图189注射机校核9.1 容量校核模具型腔能否充满与注射机允许的最大注射量密切有关,设计模具时,应保证注射模内所需熔体总量在注射机实际的最大注射量的范围内。根据生产经验，注射机的最大注射量是其允许最大注射量的80，由此有： nm1+m280m 式中 m-注射机允许的最大注射量 25.5+3=14g