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手机后壳注射模研究设计毕业论文目 录摘要、关键词 2Abstrac Key word 3目录 41.引言 62.工艺分析 62.1分析材料性能62.2分析塑件的结构工艺性72.3塑件精度的确定72.3.1塑件尺寸精度分析 72.3.2塑件的表面粗糙度分析83.初选注射成型机的型号和规格83.1估算制品体积及质量83.2初选注射机93.3所选注射机的主要参数93.4注射成型工艺参数104.确定模具基本结构 105模具结构设计115.1确定型腔数目及配置 115.2确定分型面 125.3确定浇注系统尺寸 125.3.1设计计算主流道尺寸 125.3.2设计计算分流道尺寸 135.3.3设计计算浇口尺寸 145.3.4冷料穴 145.4成型零件设计 145.4.1成型零部件结构设计 145.4.2计算成型零件工作尺寸 155.4.3计算型腔侧壁和底板厚度 225.5推出方式的设计 225.6确定导向机构 245.7排气机构的设计 265.8标准模架的选择 265.9注射机校核 265.9.1注射压力的校核 265.9.2锁模力的校核 275.9.3模具厚度H与注射机闭合高度的校核 275.9.4注射机开模行程的校核 275.9.5模具安装部分的校核 285.9.6顶出部分的校核 285.10模具材料 28谢词 29参考文献 301.引 言模具是人类社会发展到一定阶段所产生的一种先进工具，用模具成型制品与用别的方法成型制品相比具有效率高、质量好、原材料利用率高、加工费用低、操作简便等优点。当前无论是金属制品还是非金属制品，特别是以高分子材料为基础的各种塑料制品都广泛地采用各种模具来成型。模具是当今工业生产的基础装备,发展我国的模具工业日益受到人们的重视和关注,虽然模具行业在我国已经迅速的发展,但与外国那些先进国家相比还有许多不足之处,如何在短时间内缩这种差距,已成为我们面临的最大问题。本次我的毕业设计课题是板（框）类制品叠层式注射模具设计, 注塑模设计符合国内、特别是台州地区机械工业发展的方向，选择这个课题迎合了当今人才市场的需求。所以说这个课题的现实意义很大。通过对零件图的分析，可知此零件是长方形盖类体, 型腔长度尺寸为35mm，宽度尺寸为18mm，最大高度尺寸为10mm。总体尺寸不大，型体成型性能良好。用聚碳酸脂制造而成,为热塑性塑料,适合于注塑加工。2 工艺分析2.1 分析材料性能 PC即聚碳酸酯。它的基本特性： PC是一种性能优良的热塑性工程材料，密度为1.341.35g/cm。它本色微黄，如加点淡蓝色，可得到无色透明塑料，可见光的透光率接近90%。它抗蠕变、耐磨、耐热和耐寒性均较好，其脆化温度在-100C以下，长期工作温度达120C，它吸水率较低，能在较宽的温度范围内保持较好的电性能。可耐室温下的水、稀酸、氧化剂、还原剂、盐等。它具有良好的耐气候性，但其最大的缺点是易开裂，耐疲劳强度差。用玻璃纤维增强它，则可克服了上述缺点，使它具有更好的力学性能，更好的尺寸稳定性，更小的成型收缩率，并可提高耐热性和耐药性，降低成本。所以考虑到塑料强度问题，选用的聚碳酸酯含20%30%短玻璃纤维。PC主要用途： 在机械方面主要用于制作各种齿轮、蜗轮、蜗杆、齿条、芯轴、滑轮、螺母、垫圈、泵叶轮、节流阀、润滑油输油管、各种外壳、盖板、容器、冷冻和冷却装置零件等；在电器方面，用于制作电机零件、电话交换器零件、信号用继电器、风扇部件、仪表壳、接线板等。它还可以制作照明灯、高温透镜、视孔镜、防护玻璃等光学零件。PC成型特点： PC虽然吸水性小，但高温时对水分比较敏感，所以加工前必须干燥处理，否则会出现银丝、气泡及强度下降现象；它熔融温度高，熔融黏度大，流动性差，所以，成型时要求有较高的温度和压力；由于它熔融黏度对温度比较敏感，所以一般用提高温度的办法来增加熔融塑料的流动性。PC的收缩率为0.5%0.7%，在成型零件的设计中，使用PC的平均收缩率0.6进行计算。22分析塑件的结构工艺性根据塑件的分析，所选的材料为PC。塑件成型性较好，它的流动性好，收缩率小，加上塑件的表面质量要求高、尺寸精度要求的问题，故适合采用潜伏浇口； 由于模具的结构简单，考虑注射机的各项规格及工作性能、制品的精度要求、模具制造费用、生产效率等，采用一模二腔模具。23塑件精度的确定.3.塑件的尺寸精度分析由于塑件的尺寸精度主要决定于塑料收缩率的波动，而本塑件的配合精度不高，所以塑件公差数值根据模具设计与制造简明手册中表2-17确定。精度等级根据表2-18选择，由于所用材料为ABS所以确定其采用一般精度，为4级精度，无公差值者，按6级精度取值。.3.塑件表面粗糙度分析由于塑件的外观要求比较高，所以表面粗糙度有较高要求,一般模具的表面粗糙度要比塑件的要求高12级.所以塑件的表面粗糙度在0.80.2之间。选取0.8。3初选注射成型机的型号和规格3.1估算制品体积及重量通过使用PRO/E软件实体造型后知质量为9.8克，取材料密度为1.05g/cm3，所以塑件体积：3.2初选注射机注射机的额定注射量G,需要满足, (为注射系数)，。从实际注射量应在额定注射量的20%80%之间，及外形尺寸，注射所需的压力和工厂现有设备等情况，初步选用XS-Z-60型。3.3所选注射机的主要参数 表3-1 注射机的主要参数注射装 备 一次注射量 /cm3 60 柱塞直径 / mm 38 注射压力 / MPa 122 最大注射面积 / cm2 130 喷嘴孔直径 / mm 4 喷嘴球半径R / mm R12 喷嘴移动距离 / mm 120合模装置 合模力 /KN 500 拉杆内间距 /mm 190300 模板尺寸 /mm 300440 模板最大行程 /mm 180 模具厚度 /mm 70200 模具最大开距 /mm 380其他 顶出行程（中心顶出） 140 注射机顶杆直径 /mm 16 定位圈尺寸 /mm 55 3.4注射成型工艺参数 表3-2 PC塑料注射成型工艺参数工艺参数规格工艺参数规格预热和干燥温度：80100时间：23h成型时间s注射时间：05保压时间：2080冷却时间：2050总周期： 50130料筒温度后段：220230中段：240250前段：260270喷嘴温度260270螺杆转速r/min2040模具温度90110注射压力MP80130后处理方法：退火处理温度：80100时间：12h4确定模具基本结构经分析，可能适合的模具结构有两种，即单分型面注射模和双分型面注射模。方案一 单分型面注射模型腔（凹模）在定模上，主流道设在定模一侧，分流道设在分型面上，开模后塑件连同流道内的凝料一起留在动模一侧。动模设有顶出机构，用以顶出塑件和流道上的凝料。可能的浇口形式有：直接浇口、侧浇口、圆形浇口、扇形浇口、重叠式浇口、点浇口、潜伏式浇口等。方案二 双分型面注射模它从不同的分型面分别取出流道内的凝料和塑件，又称为三板式注射模具。与单分型面注射模相比，三板式注射模具增加了一个可移动的中间板。在开模时由于定距拉板的限制，中间板与定模板作定距离的分开，以便取出这两块板之间流道内的凝料，而利用推板与推杆将型芯上的塑件脱出。合适的浇口形式有：直接浇口、侧浇口、扇形浇口、重叠式浇口、点浇口等。由于点浇口不适合粘度高的塑料熔体成型，而本次设计的塑料为PC，黏性大，所以不适合。而如果采用双分型面注射模，为了顺利脱模，中间板必须采用点浇口。这与PC材料的黏性相冲突，所以本次设计采用单分型面注射模。而直接浇口仅适合于单型腔模，残余应力大，易产生裂纹。而潜伏式浇口制造较为复杂。而侧浇口形状简单，加工方便，通过改变浇口尺寸,能有效调整充模时的剪切速率和冷凝时间,应用十分广泛。综上所述，选择单分型面注射模，侧浇口进料，无侧向分型与抽芯机构。5模具结构设计5.1确定型腔数目及配置按注射机的最大注射量确定型腔数量 N为型腔数, K为注射机最大注射量的利用系数,一般取0.8, M1为单个塑件的质量，G为注射机允许的最大注射量，M2为浇注系统凝料所需塑料质量再根据经济性角度考虑，试制成小批量时，宜取单型腔，大批量是宜取多型腔，因此采用一模两腔。即一次注射成型两个塑料制件。当所有的型腔不在同一时间充满时，是得不到正确的尺寸和物理性能良好的塑件的，为此必须对浇注系统进行平衡。平衡式浇注系统的特点是从分流道到浇口及型腔，其形状、长度、尺寸、模壁的冷却条件都相同。型腔的布置见图5-1图5-1 型腔的布置5.2确定分型面 选择分型面的一般原则：1.分型面应选在塑件外形最大轮廓处；2.确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模；3.保证塑件的精度要求；4.满足塑件的外观质量要求；5.便于模具加工制造；6. 有利于排气；7. 对成型面积的影响；8.对侧向抽芯的影响。综合以上的原则，分型面应该选择在塑件截面最大处，尽量取在料流末端，利于排气，保证塑件表面质量，所以取塑件的底面为分型面。如图5-2所示 图5-2 分型面5.3确定浇注系统尺寸 浇注系统一般有主流道、分流道、浇口、冷料穴四部分组成。其作用是使来自注射机喷嘴的塑料熔体，稳定而顺利地流入并充满全部型腔，同时，在充模的过程中将注射压力传递到型腔的各个部分，以保证塑件的完整成型。5.3.1设计计算主流道尺寸根据设计手册查得XS-Z-60型注射机喷嘴的有关尺寸如下：喷嘴前端孔径d0=4，喷嘴端面球半径R0=12mm。模具浇口套主流道球面半径R与注射机喷嘴球面半径R0的关系为：R=R0+（12）=12+1=13mm。模具浇口套主流道小端直径d与喷嘴出口直径d0的关系为d=d0+0.5=4+0.5=4.5mm。为了使凝料能从其中顺利拔出，需设计成圆锥形，锥角为，取3度，表面粗糙度。 模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套式（俗称浇口套），以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理。一般采用碳素工具钢T10A，热处理要求淬火50-55HRC。主流道衬套应设置在模具的对称中心位置上，并尽可能保证与相联接的注射机喷嘴为同一轴线。为减少熔体充模时的压力损失和塑料损耗，应尽量缩短主流道的长度，L取52mm。h=4mm，根据锥度和主流道小端直径则主流道的下端直径D=10mm。图5-3 浇口套5.3.2设计计算分流道尺寸 为了便于机械加工及凝料脱模，分流道设置在型芯上。根据型腔在分型面上的排布情况，分流道可分为一次分流，二次分流甚至三次分流道。分流道的长度要尽可能短，且弯折少，以便在流动过程中尽量减少压力及热量的损失，节约塑料的原材料和能耗。选择U形分流道，因为它加工较方便,且热量损失和流动阻力不大,流道的效率也较高.如图5-4所示，D=产品壁厚+1.5mm=3+1.5=4.5mm；B=10mm；长度l在12.5D之间，取10mm。图5-4 分流道截面5.3.3设计计算浇口尺寸侧浇口形状简单，加工方便，通过改变浇口尺寸,能有效调整充模时的剪切速率和冷凝时间,应用十分广泛。,所以本次设计采用矩形侧浇口。查表得,h取1mm,L取1.2mm,b取1mm。 图5-5 浇口5.3.4冷料穴 本模具采用Z型冷料穴,C=D=10mm。5.4成型零件设计5.4.1成型零部件结构设计 凹模的结构设计(型腔)根据塑件形状及复杂程度,选用整体式凹模。凸模的结构设计(型芯)根据塑件形状及复杂程度,选用镶拼组合式凸模。5.4.2 计算成型零件工作尺寸 模具的成型尺寸是指成型塑件部位的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形或异形型芯的长和宽），型腔和型芯的深度或高度尺寸，中心距尺寸等。在设计模具的时候必须根据制品的尺寸和精度要求来确定成型零件的相应尺寸和精度等级，给出正确的公差值。在计算型腔和型芯工作尺寸前，对塑件的各重要尺寸应按机械设计中的最大实体原则进行。则塑件外形尺寸为最大尺寸，其公差为负值；塑件内形尺寸为最小尺寸，其公差为正值；中心距尺寸为公称尺寸，其公差为正负值。任何塑件都有一定的尺寸精度，同一塑件来说，塑件上的各个尺寸的精度要求也有很大的差异，在使用过程中有配合要求的尺寸，其精度要求较高应作详细计算。该零件的材料为象牙色聚碳酸酯，从有关的手册查到该塑件选用标准尺寸一般精度MT3，未标注公差尺寸精度为MT5。查表得PC的平均收缩率约为0.6%。型腔尺寸计算图5-6 型腔 型腔径向尺寸零件图5-6尺寸35，其公差=0.36，则z=/3=0.12LM=(+Scp%)-0.75 LM=(35+350.006)-0.750.36 LM=34.94 零件图5-6尺寸15，其公差=0.24，则z=/3=0.08LM=(+Scp%)-0.75 LM=(15+150.006)-0.750.24 LM=14.91 零件图5-6尺寸18，其公差=0.24，则z=/3=0.08LM=(+Scp%)-0.75 LM=(18+180.006)-0.750.24 LM=17.928 零件图5-6尺寸5，其公差=0.1，则z=/3=0.03LM=(+Scp%)+0.75 LM=(5+50.006)+0.750.1 LM=5.105零件图5-6尺寸6，其公差=0.1，则z=/3=0.03LM=(+Scp%)+0.75 LM=(6+60.006)+0.750.1 LM=6.111型腔深度尺寸零件图5-6尺寸10，其公差=0.1，则z=/3=0.03HM=(HS+HSScp%)-2/3 HM=(10+100.006)-2/30.1 HM=9.99零件图5-6尺寸9，其公差=0.20，则z=/3=0.07HM=(HS+HSScp%)-2/3 HM=(9+90.006)-2/30.2 HM=8.921零件图5-6尺寸0.5，其公差=0.16，则z=/3=0.05hM=( hs +hsScp%)+2/3 hM=(0.5+0.50.006)+2/30.16-0.05hM=0.61 型芯尺寸计算 图5-7 型芯总图考虑到尺寸较多，在计算时把中间的型芯与左右两个相同的型芯分开来计算。 型芯一的尺寸计算零件图5-8尺寸5，其公差=0.1，则z=/3=0.03LM=(+Scp%)+0.75 LM=(5+50.006)+0.750.1- LM=5.105零件图5-8尺寸6，其公差=0.1，则z=/3=0.03LM=(+Scp%)+0.75 LM=(6+60.006)+0.750.1 LM=6.111 零件图5-8尺寸9，其公差=0.20，则z=/3=0.067hM=( hs +hsScp%)+2/3 hM=(9+90.006)+2/30.1 hM=9.187零件图5-8尺寸9.5，其公差=0.20，则z=/3=0.067hM=( hs +hsScp%)+2/3 hM=(9.5+9.50.006)+2/30.1 hM=9.69 型芯二的尺寸计算零件图5-9尺寸3.5，其公差=0.18，则z=/3=0.06LM=(+Scp%)+0.75 LM=(3.5+3.50.006)+0.750.18 LM=3.656零件图5-9尺寸8.5，其公差=0.20，则z=/3=0.067LM=(+Scp%)+0.75 LM=(8.5+8.50.006)+0.750.20 LM=8.701零件图5-9尺寸12，其公差=0.22，则z=/3=0.073LM=(+Scp%)+0.75 LM=(12+120.006)+0.750.22 LM=12.237零件图5-9尺寸R1，其公差=0.16，则z=/3=0.053LM=(+Scp%)+0.75 LM=(1+10.006)+0.750.16 LM=1.126零件图5-9尺寸R3.5，其公差=0.18，则z=/3=0.06LM=(+Scp%)+0.75 LM=(3.5+3.50.006)+0.750.18 LM=3.656零件图5-9尺寸9，其公差=0.20，则z=/3=0.067LM=(+Scp%)+0.75 LM=(9+90.006)+0.750.20 LM=9.204零件图5-9尺寸3.1，其公差=0.18，则z=/3=0.06LM=(+Scp%)+0.75 LM=(3.1+3.10.006)+0.750.18 LM=3.254 零件图5-9尺寸9，其公差=0.20，则z=/3=0.067hM=( hs +hsScp%)+2/3 hM=(9+90.006)+2/30.1 hM=9.187零件图5-9尺寸6，其公差=0.18，则z=/3=0.06hM=( hs +hsScp%)+2/3 hM=(6+60.006)+2/30.18 hM=6.156零件图5-7尺寸26，其公差=0.32，则z=/3=0.107LM=(+Scp%)+0.75 LM=(26+260.006)+0.750.32 LM=26.396零件图5-7中心距尺寸22，其公差=0.14，则z=/3=0.047LM= (+Scp%) LM= (22+220.006) LM=22.1325.4.3计算型腔侧壁和底板厚度 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，如果型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料和出现飞边，降低尺寸精度并影响顺利脱模。所以，为了保证足够的强度和刚度采用动模型腔板（1）型腔侧壁厚度的计算根据型腔长度L=34.94,型腔宽度b=17.928, 型腔高度H1=9.82,c由L/a决定，c=0.93；p取2540Mpa，取35 Mpa；弹性模量E=2.1105 Mpa；允许变形量取0.6。代入，得s=2.88mm，取3mm。（2） 底板厚度的计算查表得：，查表可知系数值，；p取2540Mpa，取35 Mpa；弹性模量E=2.1105 Mpa；允许变形量取0.6。代入公式得h=1.98mm，取2mm。5.5推出方式的设计 顶出机构的结构因塑件的脱模要求的不同而有所变化,但对顶出机构所能达到的基本要求是一致的：使塑件在顶出过程中不会损坏变形；保证塑件在开模的过程中留在设置有顶出机构的动模内。其中，一次顶出机构是最常用的顶出机构，此机构只需一次动作就能使塑件脱模。本模具选用推杆一次顶出机构，并选用推杆推出机构。脱模力计算 因为/d大于0.05，所以属于厚壁塑件。通过对型芯断面形状的分析，可知该模具的型芯分三块矩形部分。矩形塑件断面的脱模力 其中=1+fsincos1则其中=1+fsincos1则 其中=1+fsincos1则F总=14.72+27.72+177=219.4N，考虑到型芯的形状， F总取200N。推杆的直径计算考虑到塑件的尺寸和形状特点，及放置推杆的位置，选用推杆直径为2.5。推杆直径的校核：，符合强度要求。每个塑件用4根推杆，一共8根。推杆的位置尽量设在塑件壁厚、凸缘、加强肋的地方，以免塑件变形损坏。推杆应均匀布置，保证塑件被推出时受力均匀，推出平稳、不变形。具体尺寸见图5-10。 图5-10推杆复位机构的设计 顶出机构在完成塑件的顶出动作后,为了进行下一步循环必须回到其初始位置.常用的复位机构有弹簧复位机构和复位杆复位机构.因为弹簧复位机不可靠,所以在本次设计中用复位杆复位机构.设置4根复位杆, 复位杆的结构见图5-11。 图5-11 复位5.6确定导向机构 考虑便于设计制造及维修方便，所以选用导柱、导套导向机构，为使模具在开模时推杆能顺利顶出零件，减少推杆与模板的碰撞与摩擦，提高模具寿命，所以用四根推杆导柱进行导向。为了安装方便，采用等直径不对称分布。为便于加工导柱导套安装孔，获得较好的经济效益，结合塑件的尺寸，采用标准有肩导柱。为保护型芯不受损坏，导柱设在动模一侧，即正装。导柱和导套的图形分别见图5-12和图5-13。导柱和导套配合精度为H7/f7的间隙配合，导套和模板配合精度为H7/m6，导柱和模板配合精度为H7/k6。图5-12 导柱图5-13 导套5.7排气机构的设计 为了在注塑过程中将型腔内原有的气体排出，常在分型面处开设排气槽。但是小型塑件排气量不大，可直接利用分型面排气，大多数中小型模具的推杆或型芯与模具的配合间隙均可起排气作用，可不必开设排气槽。由于本次设计的塑件不大，所以本课题设计也采用间隙排气。5.8标准模架的选择 根据型腔的布局、尺寸，再考虑到导柱、导套及连接螺钉布置应占的位置等各方面问题，确定选用的标准模架序号为4号（180L=180200），模架结构为A2形式。各模板尺寸的确定1.A板尺寸A板为定模板，塑件高度为10mm，在模板上还要开设冷却水道，冷却水道应离型腔有一定距离，因此A板厚度取32mm。尺寸为180200mm，其具体尺寸见零件图。2.B板尺寸B板是动模板，B板厚度取32mm。尺寸为180200mm，其具体尺寸见零件图。3.C板尺寸C板是垫板，C板厚度取50mm, 尺寸为32200mm其具体尺寸见零件图。4.定模座板和动模座板H1取20mm,尺寸为250200mm其具体尺寸见零件图5.推杆固定板H5取12.5mm，推板H4取16mm, 尺寸为114200mm,具体尺寸见零件图。6.动模支撑板H2取32mm，尺寸为180200mm,具体尺寸见零件图。 5.9注射机校核5.9.1注射压力的校核 注射机的额定压力Pe=122MPa，塑料成型使所需的压力Po=80 MPa，PekPo=1.2580=100，所以满足要求。5.9.2锁模力校核锁模力需满足FKoAp型A塑件和流道凝料在分型面的射影面积（）F注射机额定锁模力，XS-ZY-60型,锁模力为500KNKo锁模力安全系数，取1.1p型型腔的平均压力，取25投影面积计算：A（nA1+A2）1.35 nA1 A1单个塑件在分型面上的投影面积A2流道凝料在分型面上的投影面积n型腔数A1=3518-6842-32=217.7mm2A=1.35217.72=587.8 mm2 =5.878 cm2FKoAp型=1.15.87825=161.6N所以满足要求。5.9.3模具厚度H与注射机闭合高度的校核HminHHmax Hmin注射机允许最小模厚（70mm）Hmax注射机允许最大模厚（200mm）而模具闭合的高度H为20+32+32+32+50+20=186mm. 因为70186200 所以满足要求。5.9.4注射机开模行程的校核因为所选的注射机的锁模机构为液压机械联合作用，其开模行程由连杆机构的最大冲程决定，而与模厚无关。从模具中取出塑件所需的最小开模距离H必须小于注射机移动模板的最大行程S。即满足下式： S+(5 10)mmS注射机移动模板的最大行程（S=170mm）脱模距离（顶出距离） =17.5mm包括浇注系统凝料在内的塑件高度 =54mm则+10=17.5+54+10=81.5mm170mm所以能满足要求。5.9.5模具安装部分的校核该模具的外形尺寸为：180200，注射模板最大安装尺寸为190300，故能满足安装要求。注射机喷嘴头一般为球面，其球面半径R与相接触的模具主流道始端凹球面半径R凹相适应。即R凹=R+（12）mm，在本次设计中R凹=13mm，R=12mm，符合要求。浇口套小端直径4.5mm喷嘴孔直径4mm，符合要求。5.9.6顶出部分的校核注射机最大顶出距离为170mm模具上所需要的最小顶出距离10mm结论：根据校核注射机XS-Z-60，完全能够满足该模具的使用要求。5.10.模具材料型腔、型芯等非标准模具零件的材料为T8A、T10A、Cr12、Cr12MoV，淬火加低温回火，硬度55HRC，或45钢，热处理硬度240HBS，或P20、优质P20（预硬塑胶模具钢）、S136、S316H（镜面塑胶模具钢）等。各种模板、垫板、固定板、推板