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手机外壳注塑模具设计说明书.doc

手机外壳注塑模具设计【2腔】【三维UG】上壳【全套CAD图纸和论文】【原创注塑资料】

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关键词：: 手机外壳注塑模具设计三维 ug 全套 cad 图纸以及论文原创资料

资源描述：

摘要

根据塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，选择塑件制件尺寸。本模具采用一模一件，点浇口进料，注射机采用海天80XB型号，设置冷却系统，CAD和UG绘制二维总装图和零件图，选择模具合理的加工方法。附上说明书，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算等分析塑件，从而作出合理的模具设计。

关键词：机械设计；模具设计；CAD绘制二维图；UG绘制3D图，注射机的选择

English the mold

Take to

According to the plastic products requirements, understand the use of plastic parts, plastic parts of the process analysis, dimensional accuracy and other technical requirements, selection of plastic parts size. The use of a mold of a mold two, a side gate feed, injection machine uses the Haitian 80XB models, cooling system, CAD and UG mapping of2D assembly drawing and parts drawing, mold reasonable processing method. Enclose brochures, the systematic use of a brief text, concise schematic diagram and calculation analysis of plastic parts, so as to make reasonable mold design.

Key words: mechanical design; mold design; CAD drawing two-dimensional map; UG rendering3D map, the choice of injection machine

摘要 I

第1章绪论 5

1.1 塑料简介 5

1.2 注塑成型及注塑模 5

第2章塑料材料分析 7

2．1 塑料材料的基本特性 7

2.2. ABS的性能指标 7

2.3. 塑件材料成型性能 7

2.4. 塑件材料主要用途 7

第3章塑件的工艺分析 9

3．1 塑件的结构设计 9

3．2 塑件尺寸及精度 10

3．3 塑件表面粗糙度 10

3．4 塑件的体积和质量 11

第4章注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定 12

4．1、注射成型工艺过程分析[5] 12

4．2 浇口种类的确定 12

4．3 型腔数目的确定 13

4．4 注射机的选择和校核 13

4.4.1 注射量的校核 14

4.4.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核 14

4．4．3、模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核 14

第5章注射模具结构设计 16

5．1 分型面的设计 16

5．2 型腔的布局 16

5．3 浇注系统的设计 17

5．3．1 浇注系统组成 17

5．3．2 确定浇注系统的原则 17

5．3．3 主流道的设计 17

5．3．4 分流道的设计 19

5．3．5 浇口的设计 20

5．3．6 冷料穴的设计 20

5．4 注射模成型零部件的设计[7] 20

5．4．1 成型零部件结构设计 20

5．4．2 成型零部件工作尺寸的计算 22

5．5 排气结构设计 23

5．6 脱模机构的设计 23

5．6．1 脱模机构的选用原则 23

5．6．2 脱模机构类型的选择 23

5．6．3 推杆机构具体设计 23

5．7 注射模温度调节系统 24

5．7．1 温度调节对塑件质量的影响 24

5．9 模架及标准件的选用 25

5．9．1 模架的选用 26

5.10.侧向抽芯机构类型选择 27

5.11 斜导柱侧向抽芯机构设计计算 28

5.12.斜导柱抽芯机构 28

5．12 斜滑块抽芯机构 30

5．13 斜顶机构的设计 32

5．14 .斜滑块抽芯机构 32

5．15 斜梢设计及注意事项 32

第6章模具材料的选用 35

6．1 成型零件材料选用 35

6．2 注射模用钢种 35

总结 36

致谢 38

参考文献 39

第1章绪论

模具制造是国家经济建设中的一项重要产业，振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经成为广大业内人士的共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域。

1.1 塑料简介

塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力下具有流动性。可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状而不发生变化。塑料有很多优异性能，广泛应用于现代工业和日常生活，它具有密度小，质量轻，比强度高，绝缘性能好，介电损耗低，化学稳定性高，减摩耐磨性能好，减振隔音性能好等诸多优点。另外，许多塑料还具有防水、防潮、防透气、防辐射及耐瞬时烧蚀等特殊性能[1]。塑料以从代替部分金属、木材、皮革及无机材料发展成为各个部门不可缺少的一种化学材料，在国民经济中，塑料制作已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。

1.2 注塑成型及注塑模

将塑料成型为制品的生产方法很多，最常用的有注射，挤出，压缩，压注，压延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，几乎的有的热塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精度较高、易于实现全自动化生产等一系列优点。因此广泛用于塑料制件的生产中，其产口占目前塑料制件生产的30%左右。但注射成型的设备价格及模具制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料件的生产。

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内容简介：: 毕业设计开题报告院系：专业：手机外壳注塑模具设计设计题目：学生姓名：学号：起迄日期：设计地点：指导教师： 2014 年月日毕业设计开题报告1.文献综述1.1 选题背景手机已经成为了人们日常生活中所不可缺少的一部分。几乎每个人，无论是青少年还是长者都至少拥有一部属于自己的手机。但事实上，手机并不是生来就是现在的模样。因为在科技发展的过程中，手机设计也经历了翻天覆地的变化，从 1995 年的“板砖型”进化到了如今的“流线型” 。而手机早期阶段的造型或许同你想象中的完全不同，从 1995 年的大哥大至今的从外形，花色、功能和其它性能，手机在短短 17 年的时间内摇身一变成为兼具电话、电台、GPS 和互联网接入功能的设备，从而有无数的手机生产掘起，世界知名的品牌有诺基亚、苹果、三星、索尼等。同样，人们对于手机质量和性能等方面也提出来更高的要求。外观造型要漂亮，美观。且尽可能的减小体积，超薄同时具有优良的安全性能。几年前盛行的诺基亚，近年来在市场上/用户手里并不多见，这就是因为这个品牌的款式不够新潮，已经远远无法满足用户对外观和的要求，所以开发一款时尚大爱的手机来抢占市场份额是必然的手段，但前提是有更高的实用性能例如：防雷击、防着火、防摔等性能。经久耐用，在长时间的使用过程中，依旧能够保持良好的使用性能。等等一系列，都要求手机在材料的选择，生产方法及成型工艺上精益求精。塑料外壳的制造都是通过模具完成，目前最普遍使用的是注塑成型。此手机外壳属于手机的重要保护部分，所使用的材料为 ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）。ABS 无味，无毒呈微黄色，成形的塑件有较好的光泽。密度为1.021.05g/cm3 ，属于热塑性材料，具有良好的表面硬度及耐化学腐蚀性，成型性能好（收缩率为 0.4%0.6% ），流动性中等，流动性随着温度的升高而增大，适合注塑成型。生产此外壳使用的注塑成型工艺技术具有以下优点：1) 注射成型又称为注射模塑或注塑成型，是热塑性塑料制品成型的一种重要方法。除极少数几种热塑性外，几乎所有热塑性塑料均可用此法成型塑件。注塑成型可成型各种形状、满足众多要求的塑件。2) 注塑成型的生产周期短，生产率高，采用注塑成型可以生产形状复杂，尺寸要求高及带有各种嵌件的塑件，这是其他塑料成型方法都难以达到的；其次，注塑成型在生产过程实现自动化，如注射、脱模、切除浇口等操作过程都可实现自动化，因而注塑成型得到了广泛的应用。3) 手机材料是 ABS 塑料。塑料 ABS 也可以说是聚苯乙烯的改性，比 HIPS 有较高的抗冲击强度和更好的机械强度，是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方法加工。综合考虑，选用注塑成型工艺制造产品。1.2 课题意义本课题主要针对手机的模具设计。结合大学所学的理论知识，以及在过去的实习经验，完成零件相关技术资料的查阅，收集与课题相关的信息，在设计过程中对零件进行成型工艺分析与比较。通过二维软件 CAD 及 UG 三维造型画出零件图，从零件结构工艺性、具体模具结构出发对模具的浇注系统、成型零部件、顶出系统、冷却系统、选择注塑机等等方面进行设计。分析优化成型工艺、解决技术难点，综合考虑材料、成本、工艺等，设计出一副合理的模具，绘制出完整的模具设计图（装配图、零件图）。通过此次设计，巩固和加强专业软件 CAD，UG 的使用水平、提高模具知识。1.3 注塑成型工艺国内外现状模具工业是制造业中一项基础的产业，是技术成果转化的基础，同时其本身又是高新技术产业中的重要领域，在欧美等工业发达的国家被称为是“点铁成金”的“磁力工业” 。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石” ；德国则认为是所有工业中的“关键工业” ；日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力” 。同时也是“整个工业发展的秘密” ，是“进入富裕社会的原动力” 。日本模具产业的年产值达到 13000 亿日元，远远超过日本机床总产值 9000 亿日元。如今，世界模具工业的发展甚至已经超过新兴的电子工业。全世界模具的年产值约为 650 亿美元，我国模具工业的产值在国际上排名为第三位，仅次于美国和日本。虽然，近几年来我国模具工业的技术水平已经取得了很大的进步，但总体上与工业发达国家相比仍有较大的差距。模具技术水平的高低决定着产品的质量、效益、和新产品的开发能力，它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。我国注塑模具工业概况：1) 我国虽然很早就开始制造和使用模具，但长期难以形成高技术含量的产业。直到 10世纪年代后期，随着科技的进步，国家政策的支持，才进入快速发展阶段。近年来，我国模具工业发生了巨大的变化。在我国模具生产企业中，数字化设备比较齐全，模具 CAD/CAE/CAM 技术已经被广泛的应用，采用高速加工的先进技术的企业也逐渐增多。2) 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。3) 我国塑料模具工业和技术在未来主要的发展方向是，提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例；推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术；开发新的塑料成型工艺和快速经济模具，以适应多品种、少批量的生产方式，提高塑料模标准化水平和标准件的使用率；研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。2.设计内容2.1 制件分析1) UG 三维造型，画出手机外壳三维立体图。利用 UG 测量功能测出零件体积，计算出其质量，选择注塑机。分析尺寸精度和表面质量。（1）手机外壳内部（2）手机外壳外部2) 零件结构分析此外壳尺寸 43.7X83.5X14.9，中间挖空很多不同尺寸的孔（键盘安装孔）， V（制件）=2510. mm3。制件薄，主体厚度 0.9mm，内表面各有多个不同高度的凸台以及各式加强筋。外表面光滑且没有任何缺陷，设计模具时应重点考虑。结合以上特点，生产该零件的模具应采用一模一腔。该手机形状对称，壁厚不均。如图（1）（2）。图（3）。制件中间有宽度为 2mm 的凹槽，且槽内分布有 12 个 1mm 加强筋，图（4）。在内表面上，四周对称分布有高 5mm 自攻螺丝圆柱孔，外圆 4mm 内圆 2mm。四边设有高 1mm 厚度1mm 的加强筋，图（3）图（4）3) 零件成型材料（ABS）分析. ABS 的吸湿性较强，含水量高的原料制得的塑件光泽度不强，内在质量也不好，因此应进行干燥处理，使含水量不大于 0.3%。 . ABS 熔体有较明显的非牛顿性，提高成型压力可以使熔体粘度明显减小，粘度随温度升高也会明显下降。. ABS 具有较小的成型收缩率，收缩率变化的范围为 0.3%0.8%，因此塑件精度较高. ABS 的成型加工性能良好，对注塑机并无特殊要求，通用的螺杆式和柱塞式注塑机均可使用，但多用螺杆式注塑机，产品质量较好。. ABS 熔料的粘度中等，比 PC、PVC 好，但比 PS 要差，以采用直通式喷嘴较好。. ABS 模具的主流道以圆锥形为好，主流道应以短为宜，一般为 50mm 左右，最长也不要超过 100mm。. ABS 的顶出机构的顶出力不宜过大，否则塑件表面易产生白化现象。虽然 ABS 的成型收缩率较小，但它易产生内应力，因此塑件一般要进行热处理，可将塑件置于70的热空气中处理 24h。4) 设计模具. 考虑零件的形状、外观、精度等，选择分型面在零件外形最大轮廓处。. 根据零件结构和经济性考虑，确定型腔数量，采用一模一件。. 设计模具的浇注系统，尽可能保证高温塑料平稳的进入型腔，使之充满型腔各个角落。. 设计成型零件，根据成型材料的特性和零件结构特征及使用要求，选择脱模方式及脱模斜度，设计排气系统、模架等，确定型腔型芯的整体结构。. 设计和选择其他零部件：导柱、导套、紧固螺钉、销钉、密封圈等。. 完成模具装配图及零件图，提出相关的技术要求。. 撰写毕业设计论文。2.2 本课题技术难点本设计课题所设计的手机是根据零件样本进行自由曲面建模，通过观察发现在完成该零件三维图的过程，其内表面复杂，分布有较多的加强筋，不易建模。零件的尺寸厚度小投影面积大，结构复杂有较多的小孔需成型。在设计浇注系统及脱模机构有很大的难度，加工难度大不易脱模。对注塑工艺及注塑机精度要求高。这些技术难点具体包括：1) 手机结构较复杂，零件进行建模时曲面难以构造。2) 该外壳零件薄厚不统一，尺寸在 0.81.3mm 左右。且分布有较多不一样的加强筋，在设计浇注系统时，难度大。3) 该外壳零件有较多的孔与槽，对型芯产生较大的包紧力。注射模抽芯机构设计困难。4) 零件为手机，表面光滑不允许出现脱模痕迹，壁厚小。脱模难，容易产生白热化等问题。2.3 技术难点解决方案根据以上的技术难点，拟定的解决方法如下所示：1) 针对手机的实物仔细观察，考虑在建模时先从大平面结构开始构造，再向两边造型。进而构造圆柱四周以及凹槽内的加强筋。新建多个基准面绘图，获得零件外轮廓。2) 根据零件的设计要求，零件表面需光滑没有成型痕迹，兼顾经济性的要求。分流道断面结构设计为圆形横截面，效率最高，即具有最小的压力降和热损失。将浇口设计在背部，采用弯钩式潜伏式浇口进浇，脱模时实现浇口与塑件自动分离，表面质量好。3) 对成型孔以及脱模问题，在设计脱模机构时，选用多根顶杆脱模。重点在加强筋及孔附近设计顶杆，保证脱模的完成。4) 将设计出来的方案通过分析，对整个 ABS 塑料成型过程分析。解决设计过程忽略的问题，完善注塑模具。2.4 注射工艺条件ABS 的主要注塑成型条件. 料筒温度。ABS 属无定形塑料，无明显熔点，熔融流动温度不太高，160以上即有充分的流动性，但温度过高并不会使流动性增加。ABS 的品种较多，不同品种的料筒温度有所不同，通用 ABS 的料筒温度为 180230;耐热 ABS 为 190240；阻燃 ABS 为 170220。喷嘴温度较料筒温度前部温度低 2030 。 . 模具温度。模温的高低对塑件质量影响甚大，在成型加工时应将模温控制在允许的范围内，一般模温控制在 50-70。. 注射压力。注射压力的大小主要取决于塑件的结构及壁厚。通常，通用 ABS 的注射压力为 50-70MPa;耐热 ABS 的注射压力为 6085MPa;阻燃 ABS 的注射压力为 60-100MPa。如充模时的流动阻力大，则选用较高的注射压力；反之，选用较低的注射压力。2.5 预期结果1) 熟悉注塑模具设计的流程，掌握注塑模具设计的基本原理和设计方法，能应用 UG软件完成手机三维模型的建模，并用软件分析成型零件的合理性；2) 使用 UG 软件完成手机的三维模型的建模，完成三维图。3) 合理分析 ABS 塑料成型工艺，进行手机的注塑模具结构设计，并且应用 AutoCAD画出二维的装配图与成型零件图。4) 了解国内外手机注塑模具行业现状，阅读注塑模最新研究资料并翻译一篇英文资料。5) 结合手机注塑模具设计的设计过程，完成一篇毕业论文。3.进度安排起迄日期工作内容备注2014.02.282014.03.15 完成开题报告2014.03.162014.04.22 完成塑件产品的工艺分析及模具结构方案的确定以及二维图及三维图的绘制2014.04.232014.05.5 对所确定的工艺进行 Moldflow 软件分析，看是否合理2014.05.62014.05.13 画出模具装配图草图2014.05.142014.05.31 完成模具装配图及零件图2014.06.12014.06.10 撰写毕业设计论文2014.06.112014.06.15 准备毕业设计答辩4.参考文献1叶久新.塑料成型工艺及模具设计，北京：机械工业出版社，2012.82俞芙芳.塑料成型工艺与模具设计，华中科技大学出版社，2007.9 3刘琼.塑料注射 Moldflow 实用教程，机械工业出版社，2008.104甄瑞麟.模具制造技术，机械工业出版社，2005.65李志刚.中国模具设计大典，机械工业出版社，2000.56田光辉,林红旗.模具设计与制造，北京大学出版社，2009.97王刚.Moldflow 模具分析应用实例，清华大学出版社，2004.88陈志刚.塑料模具设计，机械工业出版社，2002.9于华.注射模具设计技术及实例，机械工业出版社，1999.510大卫 G.乌尔曼.机械设计过程，机械工业出版社,2006.911王树勋,苏树珊.模具实用技术设计综合手册，华南理工大学出版社，2003.612杨占尧.注塑模具典型结构图例，化学工业出版社，2005.813李跃文.塑料成型技术新进展，塑料工业，2011.414蒋春旭.手机的安全设计，电子质量，2007.215王劲，王为勇.手机的前框模流分析及模具设计，模具技术，2010.616E.林纳，P.恩格德.注射成型模具设计 108 例，中国轻工业出版社，1995.717金涤尘，宋放之.现代模具制造技术，200118邓万国.“香蕉型”潜伏式浇口在注塑模中的应用，模具技术，2005.519洪慎章.实用注塑模具结构图册，上海交通大学出版社，2006.920李勇.塑料注塑模具经典结构 180 例，机械工业出版社，2010.321 R. Folgado,P.Pec-as n, E.Henriques.Life cycle cost for technology selection:A Case study in the manufacturing of injection moulds指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见和对毕业设计（论文）结果的预测）：指导教师_年月日系意见：主任_年月日说明：开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在导师指导下，由学生填写，经导师签署意见及系审查后生效。XX 学校XX 学校毕业设计说明书课题名称：手机外壳注塑模具设计学生姓名学号所在学院专业班级指导教师起讫时间：年月日年月日XX 学院毕业设计说明书I摘要根据塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，选择塑件制件尺寸。本模具采用一模一件，点浇口进料，注射机采用海天 80XB 型号，设置冷却系统，CAD 和 UG 绘制二维总装图和零件图，选择模具合理的加工方法。附上说明书，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算等分析塑件，从而作出合理的模具设计。关键词：机械设计；模具设计；CAD 绘制二维图；UG 绘制 3D 图，注射机的选择XX 学院毕业设计说明书iEnglish the moldTake toAccording to the plastic products requirements, understand the use of plastic parts, plastic parts of the process analysis, dimensional accuracy and other technical requirements, selection of plastic parts size. The use of a mold of a mold two, a side gate feed, injection machine uses the Haitian 80XB models, cooling system, CAD and UG mapping of2D assembly drawing and parts drawing, mold reasonable processing method. Enclose brochures, the systematic use of a brief text, concise schematic diagram and calculation analysis of plastic parts, so as to make reasonable mold design.Key words: mechanical design; mold design; CAD drawing two-dimensional map; UG rendering3D map, the choice of injection machineXX 学院毕业设计说明书ii目录摘要 .I第 1章绪论 .51.1 塑料简介 .51.2 注塑成型及注塑模 .5第 2章塑料材料分析 .721 塑料材料的基本特性 .72.2. ABS 的性能指标 .72.3. 塑件材料成型性能 .72.4. 塑件材料主要用途 .7第 3 章塑件的工艺分析 .931 塑件的结构设计 .932 塑件尺寸及精度 .1033 塑件表面粗糙度 .1034 塑件的体积和质量 .11第 4 章注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定 .1241、注射成型工艺过程分析 5.1242 浇口种类的确定 .1243 型腔数目的确定 .1344 注射机的选择和校核 .134.4.1 注射量的校核 .144.4.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核 .14443、模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核 .14第 5 章注射模具结构设计 .1651 分型面的设计 .1652 型腔的布局 .1653 浇注系统的设计 .17531 浇注系统组成 .17532 确定浇注系统的原则 .17533 主流道的设计 .17534 分流道的设计 .19535 浇口的设计 .20536 冷料穴的设计 .2054 注射模成型零部件的设计 7.20541 成型零部件结构设计 .20542 成型零部件工作尺寸的计算 .2255 排气结构设计 .2356 脱模机构的设计 .23561 脱模机构的选用原则 .23XX 学院毕业设计说明书iii562 脱模机构类型的选择 .23563 推杆机构具体设计 .2357 注射模温度调节系统 .24571 温度调节对塑件质量的影响 .2459 模架及标准件的选用 .25591 模架的选用 .265.10.侧向抽芯机构类型选择 .275.11 斜导柱侧向抽芯机构设计计算 .285.12.斜导柱抽芯机构 .28512 斜滑块抽芯机构 .30513 斜顶机构的设计 .32514 .斜滑块抽芯机构 .32515 斜梢设计及注意事项 .32第 6章模具材料的选用 .3561 成型零件材料选用 .3562 注射模用钢种 .35总结 .36致谢 .38参考文献 .39XX 学院毕业设计说明书4第 1 章绪论模具制造是国家经济建设中的一项重要产业，振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。 “模具是工业生产的基础工艺装备”也已经成为广大业内人士的共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器” ，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域。1.1 塑料简介塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力下具有流动性。可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状而不发生变化。塑料有很多优异性能，广泛应用于现代工业和日常生活，它具有密度小，质量轻，比强度高，绝缘性能好，介电损耗低，化学稳定性高，减摩耐磨性能好，减振隔音性能好等诸多优点。另外，许多塑料还具有防水、防潮、防透气、防辐射及耐瞬时烧蚀等特殊性能 1。塑料以从代替部分金属、木材、皮革及无机材料发展成为各个部门不可缺少的一种化学材料，在国民经济中，塑料制作已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。1.2 注塑成型及注塑模将塑料成型为制品的生产方法很多，最常用的有注射，挤出，压缩，压注，压延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，几乎的有的热塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精度较高、易于实现全自动化生产等一系列优点。因此广泛用于塑料制件的生产中，其产口占目前塑料制件生产的 30%左右。但注射成型的设备价格及模具制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料件的生产。要了解注射成型和注射模，首先得了解注射机的一些基本知识，注射机是注射成型的主要设备，依靠该设备将粒状塑料通过高压加热等工序进行注射。注射机为热塑性或热固性塑料注射成型所用的主要设备，按其外形可分为立式、卧式、直角式三种，由注射装置、锁模装置、脱模装置，模板机架系统等组成。XX 学院毕业设计说明书5注射成型是根据金属压铸成型原理发展而来的，其基本原理是利用塑料的可挤压性和可模塑性。首先将松散的粒状或粉状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过料筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段保压冷却定型时间后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制品。注射成型生产中使用的模具叫注射模，它是实现注射成型生产的工艺装备。注射模的种类很多，其结构与塑料品种、塑件的复杂程度和注射机的种类等很多因素有关，其基本结构都是由动模和定模两大部分组成的。定模部分安装在注射机的固定板上，动模部分安装在注射机的移动模板上，在注射成型过程中它随注射机上的合模系统运动。注射成型时动模部分与定模部分由导柱导向而闭合。一般注射模由成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却系统、排气系统及支承零部件组成 2 。注射模、塑料原材料和注射机通过注射成型工艺联系在一起。注射成型工艺的核心问题就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔体，并把它注射到型腔中去，在控制条件下冷却定型，使塑件达到所要求的质量。注射机和模具结构确定以后，注射成型工艺条件的选择与控制便是决定成型质量的主要因素。注射成型有三大工艺条件，即：温度、压力、时间。在成型过程中，尤其是精密制品的成型，要确立一组最佳的成型条件决非易事，因为影响成型条件的因素太多，有制品形状、模具结构、注射装备、原材料、电压波动及环境温度等。塑料模具的设计不但要采用 CAD 技术，而且还要采用计算机辅助工程（CAE）技术。这是发展的必然趋势。注塑成型分两个阶段，即开发/设计阶段（包括产品设计、模具设计和模具制造）和生产阶段（包括购买材料、试模和成型）。传统的注塑方法是在正式生产前，由于设计人员凭经验与直觉设计模具，模具装配完毕后，通常需要几次试模，发现问题后，不仅需要重新设置工艺参数，甚至还需要修改塑料制品和模具设计，这势必增加生产成本，延长产品开发周期。目前国际市场上主要流行的，运用范围最广的注射模流动模拟分析软件有澳大利亚的 MOLDFLOW、美国的 CFLOW、华中科技大学的 H-FLOW 等。其中MOLDFLOW 软件包括三个部分：MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS （产品优化顾问，简称 MPA），MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT （注射成型模拟分析，简称 MPI），MOLDFLOW PLASTICS XPERT （注射成型过程控制专家，简称 MPX）。采用 CAE 技术，可以完全代替试模，CAE 技术提供了从制品设计到生产的完整解决方案，在模具制造加工之前，在计算机上对整个注射成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题，及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对XX 学院毕业设计说明书6传统模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等，都有着重大的技术经济意义 3。第 2章塑料材料分析21 塑料材料的基本特性ABS 是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成的。这三种组分的各自特性，使 ABS 具有良好的综合理学性能。丙烯腈使 ABS 有良好的耐腐蚀性、耐热性及表面硬度，丁二烯使 ABS 坚韧，苯乙烯使 ABS 有良好的加工性和染色性能。ABS 价格便宜原料易得，是目前产量最大、应用范围最广的工程塑料之一。是一种良好的热塑性塑料。ABS 无毒，无气味，呈微黄色，成型的塑料有较好的光泽，、不透明，密度为 1.02-1.05 。既有较好的抗冲击强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐3cmg油性，耐水性，化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱、酸类对 ABS 几乎没有影响， ABS 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，在酮，醛，酯，氯代烃中会溶解或形成乳浊液。ABS 表面受冰醋酸，植物油等化学药品的侵蚀时会引起应力开裂，ABS 有一定的硬度，他的热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高，尺寸稳定性较好，易于成型加工，经过调色配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为 70左右，热变形温度约为 93 耐气候性差，在紫外线作用下 ABS 易变硬发脆。CC2.2. ABS 的性能指标密度 1.021.05（），收缩率，熔点，弯曲强度 80Mpa，拉伸强度35 49Mpa，拉伸弹性模量 1.8Gpa，弯曲弹性模量 1.4Gpa，压缩强度 18 39Mpa，缺口冲击强度 11 20 ，硬度 62 86HRR，体积电阻系数，收缩率范围内。ABS 的热变形温度为 93 118，制品经退火处理后还可提高 10左右。ABS 在-40时仍能表现出一定的韧性，可在-40 100的温度范围内使用。2.3. 塑件材料成型性能ABS 易吸水，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。因此，成型加工前应进行干燥处理； ABS 在升温时黏度增高，黏度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用点浇口形式，成型压力较高，塑件上的脱模斜度宜稍大；易产生熔接痕，模具设计时应该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、熔料温度对收缩率影响及小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在 50 60 ，要求塑件光泽和耐热时，模具温度应控C制在 60 80 。 ABS 比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。C。2.4. 塑件材料主要用途ABS 在机械工业上用来制造手机外壳、泵业轮、轴承、把手，汽车工业XX 学院毕业设计说明书7上用 ABS 制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管等，还可用 ABS 夹层板制小轿车车身。 ABS 还可用来制造水表壳，纺织器材，电器零件、电子电器外壳、电子电器内件、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。XX 学院毕业设计说明书8第 3 章塑件的工艺分析在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析，只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。手机外壳如图所示，具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构中等复杂程度，生产量大，要求较低的模具成本，成型容易，精度要求较高。图（1）3D 视图31 塑件的结构设计（1）、脱模斜度由于注射制品在冷却过程中产生收缩，因此它在脱模前会紧紧的包住模具型芯或型腔中突出的部分。为了便于脱模，防止因脱模力过大拉伤制品表面，与脱模方向平行的制品内外表面应具有一定的脱模斜度。脱模斜度的大小与制品形状、壁厚及收缩率有关。斜度过小，不仅会使制品尺寸困难，而且易使制品表面损伤或破裂，斜度过大时，虽然脱模方便，但会影响制品尺寸精度，并浪费原材料。通常塑件的脱模斜度约取 0.51.5 ，根据文献1，塑件材料ABS 的型腔脱模斜度为 0.35 1 30/ ，型芯脱模斜度为 30/1/ （2）、塑件的壁厚塑件的壁厚是最重要的结构要素，是设计塑件时必须考虑的问题之一。塑件的壁厚对于注射成型生产具有极为重要的影响，它与注射充模时的熔体流XX 学院毕业设计说明书9动、固化定型时的冷却速度和时间、塑件的成型质量、塑件的原材料以及生产效率和生产成本密切相关。一般在满足使用要求的前提下，塑件的壁厚应尽量小。因为壁厚太大不仅会使原材料消耗增大，生产成本提高，更重要的是会延缓塑件在模内的冷却速度，使成型周期延长，另外还容易产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小则刚度差，在脱模、装配、使用中会发生变形，影响到塑件的使用和装配的准确性。选择壁厚时应力求塑件各处壁厚尽量均匀，以避免塑件出现不均匀收缩等成型缺陷。塑件壁厚一般在 14 ，最常用的m数值为 23 。该管连接件壁厚均匀，周边和底部壁厚均为 1.5 左右。m（3）、塑件的圆角为防止塑件转角处的应力集中，改善其成型加工过程中的充模特性，增加相应位置模具和塑件的力学角度，需要在塑件的转角处和内部联接处采用圆角过度。在无特殊要求时，塑件的各连接角处均有半径不小于 0.51 的圆角。m一般外圆弧半径大于壁厚的 0.5 倍，内圆角半径应是壁厚的 0.5 倍。该塑料件表面圆角半径和内部转弯处圆角为 1 。m（4）、孔塑料制品上通常带有各种通孔和盲孔，原则上讲，这些孔均能用一定的型芯成型。但当孔太复杂时，会使熔体流动困难，模具加工难度增大，生产成本提高，困此在塑件上设计孔时，应尽量采用简单孔型。由于型芯对熔体有分流作用，所以在孔成型时周围易产生熔接痕，导致孔的强度降低，故设计孔时孔时孔间距和孔到塑件边缘的距离一般都尖大于孔径，孔的周边应增加壁厚，以保证塑件的强度和刚度。32 塑件尺寸及精度塑料制品外形尺寸的大小主要取决于塑料品种的流动性和注射机规格，在一定的设备和工艺条件下流动性好的塑料可以成型较大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比较小。从节约材料和能源的角度出发，只要能满足制品的使用要求，一般都应将制品的结构设计的尽量紧凑，以便使制品的外形尺寸玲珑小巧些。该塑件的材料为 ABS，流动性较好，适用于不同尺寸的制品。塑件的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制造精度。为降低模具的加工难度和模具的制造成本，在满足塑件要求的前提下尽量把塑件的尺寸精度设计得低一些。由于塑料与金属的差异很大，所以不能按照金属零件的公关等级确定精度等级。根据我国目前的成型水平，塑件尺寸公差可以参照文献2表3-2 塑件的尺寸与公关（SJ1372-1978）的塑料制件公差数值标准来确定。根据任务书和图纸要求，本次产品尺寸均采用 MT3 级精度，未注采用 MT5 级精度。 33 塑件表面粗糙度XX 学院毕业设计说明书10塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点来保证外，主要是取决于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般为 Ra 0.021.25 之间，模腔表壁的表面粗糙度应为塑m件的 1/2，即 Ra 0.01 0.63 。模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断增加，所以应随时给以抛光复原。该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高许多，为 Ra0.2 ，内部为 0.4m。m34 塑件的体积和质量本次设计中，塑件的质量和体积采用 3D 测量，在 UG、P/ORE 软件中，使用塑模部件验证功能，可以测得塑件的质量（ABS 的密度为 1.05 ），即可3/cg以得出该塑件制品的体积为质量为 5.77 克。XX 学院毕业设计说明书11第 4 章注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定41、注射成型工艺过程分析 5根据塑件的结构、材料及质量，确定其成型工艺过程为：第一步：为使注射过程顺利和保证产品质量，应对所用的设备和塑料作好以下准备工作。（1）、成型前对原材料的预处理根据注射成型对物料的要求，检验物料的含水量，外观色泽，颗粒情况并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标，对原材料进行适当的预热干燥，ABS 材料吸水率极低，成型前一般不必进行干燥处理。如有需要，可在 70 80 下干燥 24 h。（2）、料筒的清洗在初用某种塑料或某一注射机之前，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，都需要对注射机（主要是料筒）进行清洗或拆换。柱塞式注射机料筒的清洗常比螺杆式注射机困难，因为柱塞式料筒内的存料量较大而不易对其转动，清洗时必须拆卸清洗或者采用专用料筒。对螺杆式通常是直接换料清洗，也可采用对空注射法清洗。（3）、脱模剂的选用脱模剂是使塑料制件容易从模具中脱出而敷在模具表面上的一种助剂。一般注射制件的脱模，主要依赖于合理的工艺条件与正确的模具设计。在和产上为了顺利脱模，常用的脱模剂有：硬脂酸锌，液体石蜡（白油），硅油，对ABS 材料，可选用硬脂酸锌，因为此脱模剂除聚酰胺塑料外，一般塑料都可使用。第二步: 注射成型过程完整的注射过程表面上共包括加料、塑化、注射入模、稳压冷却和脱模几个步骤，但实际上是塑化成型与冷却两个过程。第三步：制件的后处理注射制件经脱模或机械加工后，常需要进行适当的后处理，目的是为了消除存在的内应力，以改善和提高制件的性能及尺寸稳定性。制件的后处理主要有退火和调湿处理。该塑料制件材料为 ABS，就采用退火处理 13 小时。42 浇口种类的确定注射模的浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道。其作用是将塑料熔体充满型腔并使注射压力传递到各个部分。浇注系统设计的好坏对塑件性能、外观及成型难易程度影响很大。它由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。其中浇口的选择与设计恰当与否直接关系到制品能否完好的成型。由于本设计中手机外壳塑件外表面质量要求较高，所以选用点浇口。点浇口直接在中间的圆端面处进，手机外壳组装后，浇口被遮挡起来。XX 学院毕业设计说明书12点浇口主流道需要设置钩针，分流道与产品相连，顶出产品包含流道连接在一起。43 型腔数目的确定因为本设计中采用点浇口，且塑件的尺寸较小，为提高塑件成功概率，并从经济型的角度出发，节省生产成本和提高生产效率，采用一模一腔，进行加工生产。44 注射机的选择和校核由于采用一模一腔，需要至少注射量为 5.77g，流道水口废料 6.29g，总注塑量达到 12.06g，再根据工艺参数（主要是注射压力），综合考虑各种因素，选定注射机为海天 80XB。注射方式为螺杆式，其有关性能参数为：海天HTF80XB型号参数单位 80B螺杆直径 mm 36理论注射容量 cm3 124注射重量 PS g 113注射压力 Mpa 183注射行程 mm 122螺杆转速 r/min 0220料筒加热功率 KW 5.7锁模力 KN 800拉杆内间距(水平垂直) mm 365365允许最大模具厚度 mm 360允许最小模具厚度 mm 150移模行程 mm 310移模开距(最大) mm 670液压顶出行程 mm 100液压顶出力 KN 33液压顶出杆数量 PC 5油泵电动机功率 KW 11油箱容积 l 200机器尺寸(长宽高) m 4.31.251.8机器重量 t 3.22最小模具尺寸(长宽) mm 240240XX 学院毕业设计说明书134.4.1 注射量的校核模具设计时，必须使得在一个注射成型的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的 80%以内。校核公式为：mn%8021式中 -型腔数量-单个塑件的体积（）3c-浇注系统所需塑料的体积（）2 3m本设计中：n=1 5.5 5.99 13c23M=5.5+5.99X1.05=11.49g注塑机额定注塑量为 113g 113X0.8=90.4g11.49g注射量符合要求4.4.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核注射成型时塑件的模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素。如果这一数值超过了注射机所允许的最大成型面积，则成型过程中会出现涨模溢料现象，必须满足以下关系。An21式中 n -型腔数目-单个塑件在模具分型面上的投影面积1A-浇注系统在模具分型面上的投影面积2n=1 =2655 =572 1m2=2655+572=32272n注射成型时为了可靠的锁模，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力。即：（）P F21An式中： P塑料熔体对型腔的成型压力（MPa ）F注射机额定锁模力（N）其它意义同上根据教科书表 5-1，型腔内通常为 20-40MPa，一般制品为 24-34MPa，精密制品为 39-44MP（）P=3227X30x1.1X0.001=107KN800KN21An锁模力符合要求443、模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核（1）、模具厚度（闭合高度）模具闭合高度必须满足以下公式 maxminH式中 -注射机允许的最大模厚-注射机允许的最小模厚axXX 学院毕业设计说明书14本设计中模具厚度为 325mm 105H360符合要求（2）、开模行程（S）的校核模具开模后为了便于取出制件，要求有足够的开模距离，所谓开模行程是指模具开合过程中动模固定板的移动距离。注塑机的开模行程是有限的，设计模具必须校核所选注射机的开模行程，以便与模具的开模距离相适应。对于卧式注射机，其开模行程与模具厚度有关，对于多分型面注射模应有： mHS10521max式中 -推出距离 21-包括浇注系统凝料在内的塑件高度2=（水口料的长度+2030）本设计中 =310 =31mm =140+30=160 mmmaxS12总的开模距离需要 H=211mm 以上经计算，符合要要求。（3）、顶出装置的校核在设计模具推出机构时，需校核注射机顶出的顶出形式，要注意在两侧顶出时模具推板的面积应能覆盖注射机的双顶杆，注射机的最大顶出距离要保证能将塑件从模具中脱出。海天 80XB 型注射机为两侧推出机构。经检查能满足将模具脱出的要求。XX 学院毕业设计说明书15第 5 章注射模具结构设计51 分型面的设计将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，它们的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为分型面，它是决定模具结构的重要因素，每个塑件的分型面可能只有一种选择，也可能有几种选择。合理地选择分型面是使塑件能完好的成型的先决条件。选择分型面时，应从以下几个方面考虑：1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；2）使塑件在开模后留在动模上；3）分型面的痕迹不影响塑件的外观；4）浇注系统，特别是浇口能合理的安排；5）使推杆痕迹不露在塑件外观表面上；6）使塑件易于脱模。综合考虑各种因素，并根据本模具制件的外观特点，受用平面分型面，并选择在塑件的最大平面处，开模后塑件留在动模一侧，分型面的选择52 型腔的布局型腔的布局与浇注系统的布置密切相关,型腔的排布应使每个型腔都通过浇注系统从总压力中均等的分得所需的压力,以保证塑料熔体均匀地充满每个型腔,使各型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能短，同时采用平衡流道。型腔布局由图所示。由于本设计中塑件是上下两部分配合装配使用，需要相同的注射工艺参数，以达到高的成功率，模具采用点浇口，并采用对称式布局，以求达到良好的浇注质量。XX 学院毕业设计说明书16图（4）型腔布局方式53 浇注系统的设计浇注系统是指注射模中从主流道始端到型腔之间的熔体进料通道，浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两类，本设计中采用普通点浇口浇注系统。正确设计浇注系统对获得优质的塑料制品极为重要。531 浇注系统组成普通流道浇注系统的组成一般包括以下几个部分。1主浇道 2第一分浇道 3第二分浇道 4第三分浇道5浇口 6型腔 7冷料穴532 确定浇注系统的原则在设计浇注系统时应考虑下列有关因素：a)、塑料成型特性：设计浇注系统应适应所用塑料的成型特性的要求，以保证塑件质量。b)、模具成型塑件的型腔数：设置浇注系统还应考虑到模具是一模二腔或一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。c)、塑件大小及形状：根据塑件大小，形状壁厚，技术要求等因素，结合选择分型面同时考虑设置浇注系统的形式、进料口数量及位置，保证正常成型，还应注意防止流料直接冲击嵌件及细弱型芯受力不均以及应充分估计可能产生的质量弊病和部位等问题，从而采取相应的措施或留有修整的余地。d)、塑件外观：设置浇注系统时应考虑到去除、修整进料口方便，同时不影响塑件的外表美观。e)、冷料：在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件质量，故设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施 6。 XX 学院毕业设计说明书17533 主流道的设计流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部分开始，到分流道为止的塑料熔体的流动通道。（1）、主流道的尺寸设计中选用的注射机为海天 80XB，其喷嘴直径为 3.5 ，喷嘴球面半径m为 16 ，根据图（6），主流道各具体尺寸如下：m2R2018H4Lm52tanLdD3.6浇注系统与定位环、浇口套（2）、主流道衬套的形式选用如图所示类型的衬套，这种类型可防止衬套在塑料熔体反作用下退出定模。将主流道衬套和定位球设计成两个零件，然后配合固定在模板上，衬套与定模板的配合采用。67/mHXX 学院毕业设计说明书18图（7）主流道衬套及其固定形式（3）、主流道衬套的固定主流道衬套的固定，采用 2 个 M6X20 的螺丝直接锁附固定。534 分流道的设计分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道，分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态。本设计中由于塑件排布比较紧凑,且采用点浇口。如图所示。主流道和点浇口的位置XX 学院毕业设计说明书19535 浇口的设计浇口又叫进料口，是连接分流道与型腔的通道。它有两个功能：一是对塑料熔体流入型腔起着控制作用；另一个是当注射压力撤销后封锁型腔，使型腔中尚未固化的塑料不会倒流。常向的浇口形式有直接浇口，侧浇口，点式浇口，扇形浇口，圆盘式浇口，环形浇口等。浇口的位置选择原则：浇口的位置与塑件的质量有直接影响。在确定浇口位置时，应考虑以下几点：1. 熔体在型腔内流动时，其动能损失最小。要做到这一点必须使1)流程(包括分支流程)为最短；2)每一股分流都能大致同时到达其最远端；3)应先从壁厚较厚的部位进料；4)考虑各股分流的转向越小越好。2. 有效地排出型腔内的气体。根据浇口选用原则和为保证塑件表面质量及美观效果，采用点浇口。浇口一般尺寸如 CAD 图所示，根据此图结合实际选用适当值。536 冷料穴的设计主流道的末端需要设置冷料穴以往上制品中出现固化的冷料。因为最先流入的塑料因接触温度低的模具而使料温下降，如果让这部分温度下降的塑料流入型腔会影响制品的质量，为防止这一问题必须在没塑料流动方向在主流道末端设置冷料穴以便将这部分冷料存留起来。冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上，其标称直径与主流道直径相同或略大一些，这里取为，

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