【ZM098】手机外壳模具设计[抽芯]【KT】[潜伏浇口]
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【ZM098】手机外壳模具设计[抽芯]【KT】[潜伏浇口],zm098,手机外壳,模具设计,抽芯,kt,潜伏,潜在,浇口
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1 1 塑件成型工艺性分析 件简介 本设计中主要为模具的设计与计算，为后面完成装配图作好资料准备。装配图用 件为 某 手机可换机壳的 后 盖，整体由不规则曲面构成，壳内有多处定位和固定结构，发现小型复杂零件，不能用一般的拉伸剪切就能达到要求。而零件图的绘制在 计算机辅助设计（ 写为 是指利用计算机的计算功能和高效的图形处理能力，对产品进行辅助设计分析、修改和优化。它终合计算机知识和工程设计知识的 成果，并随计算机软硬件的不断提高而逐渐完善。 计者或绘图者几乎可不必离开屏幕就能连续地完成工作。 筑设计、装潢设计等各行业技术人员作为设计依据，完成图纸上的工作。 1982年首次推出了 过十余次的版本更新， 世界上最流行的 已广泛应用于机械、 电子、建筑、化工、汽车、造船、轻工及航空航天等领域 国际上最先进也是最成熟使用参数化特征造型技术的大型 是我们零件模型设计与加工过程中的主要工具。下面是一些简单的介绍： 配模拟，加工仿真 金设计，电路布线，装配管路设计等专有模块， 主要特点是参数化的牲造型；统一的能使各模块集成起来的数据库；设计修改的关联性，即一 处修改，别的模块中的相应图形和数据也会自动更新。它的性能优良，功能强大，是一套可以应用于工业设计，机械设计，功能仿真，制造和管理等众多领域的工程自动化软件包。 988年问世以来， 10多年来已成为全世界最普及的 3泛应用于电子，机械，模具，工业设计，汽车，自行车，航天，家电，玩具等各行各业。 新一代产品造型系统，是 一个参数化，基于特征的实体造型系统，并且具有单一的数据库功能。 件（某手机外壳）分析 塑件的相关技术参数见零件图纸 塑件所采用的塑料名称 件的生产批量 中等批量 塑件的体积和重量 见表 1 1件主要参数 材料密度 （ 体积 （ 质量 （ g/ g 2 件结构特征、塑料 的性能、技术要求及结构工艺性的分析 塑料制品形状如图 1 1寸及精度 塑件尺寸的大小取决于塑料的流动性。在注射成型过程中，流动性差的塑料及薄壁塑件等的尺寸不能设计的过大。大而薄的塑件在塑料尚未充满型腔时已经固化，或勉强能充满但料的前锋已不能很好的熔合而形成冷接缝影响塑件的外观和结构强度。 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，即所获塑件尺寸的准确度。影响塑件的精度的因素很多，首先是模具的制造精度和模具的磨损程度，其次是塑料收缩率的波动以及成型是工艺条件的变化、塑件成型后的时效变化和模具的结构等。因此，塑件的尺寸精度一般不高，应在保证使用要求的前提下尽可能选用低级精度。根据我国目前塑件的成型水平，塑件的尺寸公差可依据 标准将塑件分成 8个等级，每种塑料可选其中三个等级，即高精度、一般精度、低级精度。 1、 2级精度要求较高，一般 不采用。此外，对塑件图上无公差要求的自由尺寸，建议采用标准中的 8级精度。对孔类尺寸数值冠以（ +）；对于轴类尺寸数值冠以（ -）；对于中心距尺寸几其他位置尺寸可取表中数值之半冠以（ ）号。 在本设计中根据 中国模具设计大典 可查得： 手机后盖选用的精度等级为一般精度选用 4级。 厚 塑料制件规定它的最小壁厚值，它随塑件大小不同而异。塑件过厚不但造成原料浪费，而且对热塑性塑料增加了冷却时间，降低了生产率，另外也影响了产品的质量，如产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。 3 热塑性塑料易于成型薄壁塑件，最小壁厚达到 一般不宜小于 取 24本设计中，壁厚取 1右。同时同一塑件的壁厚应尽可能一致，否则因冷却或固化的速度不同产生附加内应力，使塑件产生翘曲 、缩孔、裂纹甚至开裂等的缺陷。 模斜度 为了便于脱模，防止脱模是拉伤塑件在设计时必须使塑件塑料封头内外表面沿脱模方向留有足够的脱模斜度。脱模斜度取决于塑件的形状、壁厚及塑料收缩率。一般取 30 130 , 取斜度的方向一般内孔以小端为准，符合图样要求斜度由扩大方向取得；外形以大端为准，符合图样要求，斜度由缩小方向取得，而且脱模斜度不包括在塑料制品公差范围内 ，脱模斜度见表： 表 1用塑料的脱模斜度 塑料名称 脱模斜度 型腔 型芯 聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯、氯化聚醚 25 45 20 45 硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜 35 40 30 40 聚苯乙烯、有机玻璃、 甲醛 35 1 30 30 40 热固性塑料 25 40 20 40 角 在塑料制品设计中，制品的转角处应尽可能采用圆弧过渡。因为带有尖角的塑件，往往会在尖角处产生应力集中，在受力或受冲击振动时会发生破裂，甚至在脱模过程由于成型内应力而开裂，特别是塑件的内角处，理想的内圆角半径应为壁厚的 1/3 以上。这样避免应力集中，提高塑料制品的强度，改善制品成型时的塑 料流动情况及脱模。此外，有了圆角，模具在淬火或使用时不致因应力集中而开裂。但是，采用圆角会使凹模型腔加工复杂化，使钳工劳动量增大。通常内壁圆角半径应是壁厚的一半，而外壁圆角半径可为壁厚的 ，一般圆角半径不应小于 糙度 塑件的外观要求越高，表面粗糙度应越低。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，主要取决于模具型腔表面粗糙度。一般模具粗糙度要比塑件的要求低 12级。塑料制件表面粗糙度一般为 具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断加大 ，所以应随时给以抛光复原。透明塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同，而不透明塑件则根据使用情况决定他们的表面粗糙度。 料性能的分析 塑料的选用及相应特征的说明： 选择的塑料的要求价格合适，具有较好的加工性能、机械性能 。，该塑料制品选用的是 二烯和苯乙烯三种单体的三元共聚物， 度、耐热性及耐化学腐蚀性；具 有弹性和较高的冲 击强度；它具有优良的介电性能及成型加工性能等综合的优良性能，且价格便宜，原料易得。 表 24 表 1密度（ g/3 1 05 抗拉屈服强度（ 50 比容（3/g） 0 92 拉伸弹性模量（ 水率 24h（ %） 0 3 2261 收缩率（ %） 130口 11 熔点（C） 130160 弯曲强度（ 80 C0108 强度（ 3103 体积电阻率（2m） 5 2 模具的设计 定模具结构形式 36H7/定型腔数量及排列形式 根据任务书的设计要求，该模具采用一模 两 腔。 多型腔模具排列形式设计的要点： 1） 尽可能采用平衡式排列，确保制品质量的均一和稳定； 2） 型腔布置与浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料现象； 3） 尽量使型腔排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸 排列形式如图 2 2 定模座 板 推杆固定板 推 板 动模座板 垫 块 动模板 6 型面的确定： 分型面的选取不仅关系到塑件的正常和脱模，而且涉及模具结构与制造成本。一般来说，分型面的设计原则： 1） 分型面位置应设在塑件截面尺寸最大的部位，便于脱模和加工型腔； 2） 有利于保证塑件尺寸精度； 3） 有利于保证塑件的外观质量，塑料熔体容易在分型面上产生飞边，从而影响塑件的外观质量，因此在光滑平整表面或圆弧曲面上应尽量避免选择分型面。 4） 考虑满足塑件的使用要求，注塑件在成型过程中，有一些难免的工艺缺陷，如脱模斜度、推杆及浇口痕迹等，选择分型面时，； 应从使用角度避免这些工艺缺陷影响塑件功能。 5） 考虑注塑机的技术规格，使模板间距大小合适； 6） 考虑锁模力，尽量减小塑件在分型面的投影面积； 7） 尽可能将塑件留在动模一侧，易于设置和制造简便易行的脱模机构； 8） 考虑侧向抽拔距 9） 尽量方便浇注系统的布置； 10） 有利于排气； 11） 便于模具零件加工。 射机型号的确定 射机的选择 完整的注射成型工艺过程，按其先后顺序应包括：成型前的准备、注射过程、塑件的后处理等。 1、 成型前的准备 为使注射成型过程能顺利进行，并保证塑料制件的质量， 在成型前应做一些必要的准备工作，包括： 成型前应对原料进行外观（如色泽、颗粒大小、均匀度）及工艺性能（如流动性、热稳定性、收缩性、水分含量等）的检验 ; 2、 注射过程 完整的注射过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模几个步骤。其流动的情况又可分为充型、保压、倒流和浇口冻结后的冷却四个阶段。 3、 塑件的后处理 塑件在成型过程中，由于塑化不均匀或由于塑料在型腔中的结晶、定向以及冷却不均匀而造成塑件各部分收缩不一致，或因其他原因使 塑件内部不可避免地存在一些内应力而导致在使用过程中变形或开裂。因此常需要进行适当的后处理以消除存在的内应力，改善塑件的性能和提高尺寸稳定性。其主要方法是退火和调湿处理。 射成型工艺的参数 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，并把他注射到型腔中去，在控制条件下冷却定型，使塑件达到所要求的质量。在塑料成型过程中，工艺条件的选在和控制是保证成型顺利进行和塑件质量的关键因素。主要工艺条件是影响塑化流动和冷却的温度、压力、和相应的各个作用时间。 温度：注射成型过程中需 要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度等。前两种温度主要影响塑料的塑化和流动；而后一种温度主要是影响塑料的流动和冷却。 压力：注射模注射过程中需要控制的压力包括塑化压力、注射压力和型腔压力三种，它们直接影响塑料的塑化和塑件质量。 7 1、 塑化压力 塑化压力又称为背压，是指采用螺杆式注射成型时，螺杆头部熔体在螺杆转动后退时所受到的阻力。 2、 注射压力 注射机的注射压力是指在注射成型时，柱塞或螺杆头部单位面积对塑料熔体所施加的压力。在注射机上常用表压指示注射压力的大小，其大小取决于塑料品种、注射机类型、模具 的浇注系统状况、模具温度、塑料复杂程度和壁厚以及流程的大小等诸因素，很难具体确定，一般要经试模后才能确定。其常用的注射压力范围一般在 70 150间。其作用是克服塑料熔体一定的充型速率以及对熔体进行压实等。 时间：完成一次注射成型过程所需的时间称为成型 (或生产 )周期，它包括以下各部分 ： 注射时间 、保压时间 、冷却时间 、其他时间 (含开模、脱模、喷涂脱模剂、放嵌件等 ) 即： T=t 注 +t 保压 +t 冷却 +t 其他 ， 本设计成型周期取 20s, 成型周期直接影响到劳动生产率和注射机使用率，因此生产中，在保证质量的前提下，应尽量缩短成型周期中各阶段的有关时间。在整个成型周期中，以注射时间和冷却时间最重要，对塑件的质量均有决定性影响。注射时间中的保压时间就是对型腔内塑料的压实时间，在整个注射时间内所占比例较大，一般为 20却时间主要决定于塑件的厚度、塑料的热性能和结晶性能以及模具温度等。冷却时间的长短应以 脱模时塑件不引起变形为原则。冷却时间一般在 30间。冷却时间过长，不仅延长生产周期，降低生产效率，对复杂塑件还将造成脱模困难。成型周期中的其他时间则与生产过程是否连续化和自动化以及两化的程度等有关。具体的参数见表 2终确定注射机型号为体参数如 表 ： 2 2注射机主要参数 塑机的校核 射量校核 注射机的表称注射量： V 机 =60件体积： 2而浇注系统流道凝料的体积： V 凝 =则实际需要的注射量： V 实 = V 凝 =所以，注射量符合 射压力校 核 因为 注射压力是 70 150 塑机的压力为 180然注塑机的注射压力满足要求。 模力校核 塑料对模板的压力为： P= 1=00=30论注射容积 注射压力 注射时间 注射速率 螺杆转速 60 3 180 s 70g/s 0 200r/模力 拉杆内间距 开模行程 最大模具厚度 最小模具厚度 400003 00005050嘴孔直径 定位孔直径 喷嘴球半径 4258 F 胀 =(件 +A 浇 )P=（ 22989+2092） 30=242 额 =400242 胀 锁模力足够 模行程与推出机构的校核（具有侧向抽芯）： S 侧 =3 1+ 5 10） 以只要校核侧向抽芯需要的开模距离 S 侧 与注射机的最大开模行程 对比即可，本设计注塑机的最大开模行程 003 侧 装部分相关尺寸的校核： 喷嘴尺寸： 主流道始端的球面半径 流道 =13射机喷嘴球面半径 0主流道小端直径 d= 4注射机喷嘴直径 3 定位圈与注射机固定板的关系： 注射机所要求的定位圈尺寸为 80具总厚度与注射机模板闭合厚度的关系： 模具总厚度 30射机允许的最大模具厚度 50小厚度 50 注系统设计 注系统的设计原则 浇注系统设计是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响很大，而且还与塑件所用塑料的利用率、成型生产效率等相关，因此浇注系统设计是模具设计的重要环节。对浇注系统进行总体设计时一般遵循以下原则： 1） 重点考虑型腔布局，包括以下三点： 尽可能采用平衡布置，以便设置 平衡式分流道 型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象 尽量使型腔排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸 2） 热量及压力损失要小，为此浇注系统流程应尽量短，截面尺寸应尽可能大，弯折尽量少，表面粗糙度要低； 3） 均衡进料，尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，即分流道尽可能采用平衡式布置； 4） 塑料耗量要少，在满足各型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量； 5） 消除冷料，浇注系统应能收集温度较低的 “冷料 ”，防止其进入型腔，影响塑件质量； 6） 排气良好 ，浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔各个角落，使型腔的气体能顺利排出； 7） 防止塑件出现缺陷，避免熔体出现充填不足或塑件出现气孔、缩孔、残余应力、翘曲变形或尺寸偏差过大以及塑料流将嵌件冲压位移或变形等各种成型不良现象； 9 8） 塑件外观质量，根据塑件大小、形状及技术要求，做到去除修整浇口方便，浇口痕迹无损塑件的美观和使用； 9） 生产效率，尽可能使塑件不进行或少进行后加工，成型周期短，效率高； 本设计的塑件属于日常用品，生产批量中等采用普通浇注系统更符合经济要求。 注系统的组成 普通流道浇注系统 一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。 注系统的作用 将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳的输送到型腔，同时使型腔内的气体能及时顺利排出。 在塑料熔体填充及凝固的过程中，将注射压力有效地传递到型腔的各个部位，以获得形状完整、内外质量优良的塑料制件。 注系统各部件设计 （ 1） 主流道设计 主流道通常位于模具的入口处，其作用是将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。其形状为圆锥形，便于塑料熔体的流动及流道凝料的拔出。热塑性塑料注塑成型用的主流道，由于要与高温塑料及喷嘴反复 接触，所以主流道常设计成可拆卸的主流道衬套， 以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。 主流道设计要点： 1） 主流道圆锥角 =2 6，对流动性差的塑料可取 3 6，内壁粗糙度为 m ； 2） 主流道大端成圆角，半径 r=1 3减小料流转向过度时的阻力； 3） 在模具结构允许，主流道应尽可能短，一般小于 60长则会影响熔体的顺利充型； 4） 主流道衬套与定模座板采用 H7/渡配合，与定位圈的配合采用 H9/隙配合； 5） 主 流道衬套一般选用 造，热处理强度为 52 56 主流道的具体尺寸见表 2表 2流道具体尺寸 符号 名称 尺寸 取值 d 主流道小端 注射机喷嘴直径（ 1） 5 流道球面半径 喷嘴球面半径（ 1 2） 13 h 球面配合高度 3 主流道锥角 2 6 2 L 主流道长度 尽量小于或等于 60 60 D 主流道大端直径 D +2) 6.1 r 主流道大端倒圆角 D/8 1 本设计的主流道衬套的结构形式 如图 210 图 2 2） 冷料穴的设计 主流道一般为于主流道对面的动模板上。其作用就是存放料流前锋的 “冷料 ”，防止 “冷料 ”进入型腔而形成冷接缝；此外，在开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。 冷料穴的形式有： 1） 与推杆匹配的冷料穴 2） 与拉料杆匹配的冷料穴 3） 无拉料杆的冷料 穴 本设计的塑件为 塑料具有良好的韧性，采用 “与推杆匹配的冷料穴 ”中的 倒锥形将主流道凝料拉出，当其被推出时，塑件和流道凝料能自动坠落 ，具体见图 2 3） 分流道设计 分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上， 起分流和转向的作用。多型腔模具一般需设置分流道，单型腔大型 图 2件在使用多个点浇口时也要设置分流道。 分流道设计要点 1） 分流道要求熔体的流动阻力尽可能的小。在保证足够的注塑压力使塑料熔体顺利充满型腔的前提下，分流道的截面积与长度尽量取小值，尤其对于小型 更为重要； 2） 分流道转折处应以圆弧过渡，与浇口的连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡，利于塑料熔体的流动及填充； 3） 各型腔要保持均衡进料； 4） 表面粗糙度要求以 佳； 5） 分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料井； 分流道的截面形状设计 分流道的截面形状选取，从减少流道内的压力损失考虑，要求流道的截面积大；从热传导角度考虑，为减少热损失，要求流道的比表面积（截面积与外周长之比）最小；在生产实践中还应考虑分流道的加工难度。 分流道形状及效率见表 211 表 2用的分流道截面的形状及其效率 效率 d= D/4 ，圆形、正方形的效率最高（即比表面积最小），所以本设计采用 圆 形截面的分流道。 分流道的 分布： 由于分流道的长度与分布跟型腔的数量及其排布有密切关系，并且分流道的直径要稍大于主流道大端直径， 其分布如图： 2图 2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，因面分流道的内表 面粗糙度 不要求很低，一般取 样表面稍不光滑，有助于增大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度和剪切热。 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、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。 浇口截面积通常为分流道截面积的 7% 9%，浇口截面积形状为矩形和圆形两种，口具体尺寸一般根 据经验确定，取下限值，然后在试模时逐步修正。 浇口的设计，通常要求考虑下面的原则： 综合八点原则，同时结合所测绘塑件的实物所留下的浇口印，本设计采用侧浇口。 12 侧浇口又称边缘浇口，一般开在分型面上，从塑件的外侧进料。侧浇口是典型的矩形截面浇口，能方便地调整充模时的剪切速率和封闭时间，故也 称标准浇口。它截面形状简单，加工方便；浇口位置选择灵活，去除浇口方便，痕迹小。但塑件容易形成熔接纹、缩孔、凹陷等缺陷，注射压力损失较大，对壳体件排气不良。 浇口结构尺寸 见表 2 表 2口结构尺寸 塑件壁厚 /浇口尺寸 /口长度 /度 h 宽度 w ：源自参考文献 注塑成型及模 具实用技术 李海梅，申长雨主编 北京：化学工业出版社， 2002 综上得本设计的侧浇口尺寸为：深度 h=1宽度 w=长度 l=1 注系统的平衡 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。 本设计采 用平衡式流道布置，从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸对应相同，各个浇口也相同，显然浇注系统是平衡的。 注系统凝料体积计算 1） 主流道 凝料 体积 2 2 3113 . 2 4 1 8 6 . 3 2 . 2 5 1 2 6 . 3 1 3 7 7 . 7 233V m m 主2） 分流道凝料体积 31 6 . 4 8 5 . 5 4 5 . 8 3 2 2 1 2 7 4 3 0 . 6 72V m m 分3） 浇口凝料体积 由于浇口部分体积很小，可取为 0 4） 冷料穴体积 2 2 3114 . 5 5 5 2 . 0 3 3 . 7 5 4 2 . 8 7 4 9 6 . 4 333V m m 冷 5） 浇注系统凝料体积 331 3 7 7 . 7 2 7 4 3 0 . 6 7 4 9 6 . 4 3 9 3 0 4 . 8 2 9 . 3V V V V V m m c m 总 分主 冷 浇 口 浇注系统各截面流过熔体的体积计算（按分流道取其中一个方向计算） 13 1） 流过浇口的体积 33 1 2 . 2 5V V c m塑 2） 流过分流道的体积 32 2 2 4 . 5V V c m 塑 3） 流过主流道的体积 31 4 2 4 . 5V V c m 塑时间的计算 1） 确定适当的剪切速率 主流道 211 5 1 0 s 315 10 s 分流道 212 5 1 0 s 侧浇口 313 5 1 0 s 415 10 s 2） 确定体积流率 q(浇注系统各段的 q 值是不相同的 ) 主流道的体积流率1 3 311 0 . 2 5 1 0 1 2 . 2 6 5 /44 c m s 浇口体积流率3 4 330 . 3 0 . 1 1 1 05/66c m s 3） 注射时间的计算 模具充模时间 . 2 5 4 9 . 34 . 7 51 2 . 2 6 5 总 式中 13/cm s s 3单个型腔充模时间31 2 . 2 5 0 . 9 9 81 2 . 2 6 5 注射时间 根据经验公式求得注射时间 t 33 2 3 4 . 7 5 3 2 0 . 9 9 8 3 2 . 2 4 8st t t s 根据注塑机的有关参数，可知 t 注射机最短注射时间 2s， 所选时间合理。 气系统设计 排气槽的作用是将型腔和型芯中周围空间内的气体及熔料所产生的气体排到模具之外。该注射模属于小型模具，在推杆的间隙和分型面上都有排气效果，无需另外开排气槽。 14 型零件的结构设计和计算 注射模具的成型零件是指构成模具型腔的零件，通常包括了凹模、型芯、成型杆等。凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的内表面，成型杆用以形成制品的局部细节。成形零件作为高压容器，其内部尺寸、强度、刚度，材料和热处理以及加工工艺性，是影响模具质 量和寿命的重要因素。如果型腔和底板厚度过小，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，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。 设计时应首先根据塑料的性能、制件的使用要求确定型腔的总体结构、浇口、分型面、排气部位、脱模方式等，然后根据制件尺寸，计算成型零件的工作尺寸，从机加工工艺角度决定型腔各零件的结构和其他细节尺寸，以及机加工工艺要求等。此外由于塑件熔体有很高的压力，因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚，尤其对于重要的精度要求高的型腔，更不能单纯凭经验来确定型腔壁厚和底板厚度。 型零件钢材的选用 对于模具钢的选用，必需要符合以下几点要求： 1） 机械加工性能良好。要选用易于切削，且在加工以后能得到高精度零件的钢种。 2） 抛光性能优良。注射模成型零件工作表面，多需要抛光达到镜面， 求钢材硬度在 40 为宜。过硬表面会使抛光困难。钢材的显微组织应均匀致密，极少杂质，无疵斑和针点。 3） 耐磨性和抗疲劳性能好。注射模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷，而且还受冷热温度交变应力作用。一般的高碳合金钢可经热处理获得高硬度，但韧性差易形成表面裂纹，不以采 用。所选钢种应使注塑模能减少抛光修模次数，能长期保持型腔的尺寸精度，达到所计划批量生产的使用寿命期限。 4） 具有耐腐蚀性。对有些塑料品种，如聚氯乙稀和阻燃性的塑料，必须考虑选用有耐腐蚀性能的钢种。 我国钢铁冶金行业标准 0941997 推荐的塑料模具钢的用途 见表 2 2料钢主要性能 钢号 特性和用途 格低廉、机械加工性能好，用于日用杂品、玩具等塑料制品的模具 度比 ，用于性能要求一般的塑料模具 透性好、强度比 ，用于较大型的、性能要 求一般的塑料模具 性好，用于需冷挤压反印法压出型腔的塑料模具制作 属碳素塑料模具钢，其化学成分与高强中碳优质结构钢 45 钢相近，但钢的洁净度更高，碳含量的波动范围更窄，力学性能更稳定。 经正火或调质处理后，具有一定的硬度、强度和耐磨性，而且价格便宜，切削加工性能好，适宜制造形状简单的小型塑料模具或精度要求不高、使用寿命不需很长的模具等。 综上所述，再根据本塑件 手机外壳 ，为日常用品，其生产批量中等，本设计的成型零件的材料取 。 15 型零件工作尺寸计 算 制品尺寸能否达到图纸尺寸的要求，与型腔、型芯的工作尺寸的计算有很大关系。成型零件工件尺寸的计算内容包括：型腔和型芯的径向尺寸（含矩形的长和宽）、高度尺寸及中心距尺寸等。成型零件工作尺寸的计算方法很多，现以塑料的平均收缩率为基准计算 。 （ 1） 型腔内径尺寸计算 z)43D M （ 式中 ，型腔内径尺寸（ D制品的最大尺寸 （ Q塑料的平均收缩率（ %）， 制品公差 43 系数，可随制品精度变化，一般取 z 模具的制造公差 ， 一般取z=614按矩形计算，手机后盖长度、宽度上的最大尺寸分别为 1D=102 2D=45据塑件的要求取：1= 2= 82 82 2D=(42+42 2） 型芯径向尺寸计算 模具型芯径向尺寸是由制品的内径尺寸所决定的 ，与型腔径向尺寸的计算原理一样，分长、宽两部分计算： z)43d M (式中 ，芯外径尺寸 (1D制品内径最小尺寸 (其余符号含义同型腔计算公式。 按矩形计算，手机后盖长度、宽度的最小尺寸分别为 1D=81 2D=40上可知 ，1=2= 1 81 81 16 2 40+40 3） 型腔深度尺寸计算 模具型腔深度尺寸是由制品的高度尺寸所决定，设制品名义高度尺寸为最大尺寸，公差 负偏差。型腔深度名义尺寸为最小尺寸，其公差为正偏差 +z。由于型腔底部或型芯端面的磨损很小，可以略去磨损量c，在计算中取 3/t ，加上制造偏差有： （ 式中腔的深度尺寸（ 1制品高度最大尺寸（ 由零件图上可知，1H=5可得 ， =此 5+5 4） 型芯高度尺寸计算 模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸所决定，设制品高度名义尺寸为最大尺寸公差为正偏差+ ，型芯高度设计为最大尺寸，其公差为负偏差 根据有关的经验公式： 1H+1Q+ 32）z（ 式中 型芯高度尺寸 （ 1H制品深度最小尺寸 （ 由零件图中可得，1H=4表 1=H=（ 4 4 5 5） 型腔壁厚与底板厚度计算 注射成型模型腔壁厚的确定应满足模具刚度好、强度大和结构轻巧、操作简便等要求。在塑料注射充型过程中，塑料模具型腔受到熔体的高压作用，故应有足够的强度、刚度。否则可能会因为刚度不足而产生塑料制件变形损坏，也可能会弯曲变形而导致溢料和飞边，降低塑料制件的尺寸精度，并影响塑料制口的脱模。从刚度计算上一般要考虑下面几个因素： （ 1）使型腔不发生溢料， 大间隙为 （ 2）保证制品的顺利脱模，为此同时要求型腔允许的弹性变形量小于制品冷却固化收缩量。 （ 3）保证制品达到精度要求，制品有尺寸要求，某些部位的尺寸常要求较高精度，这就要求模具型腔有很好的刚度。 按整体式的凹模计算侧壁厚度： 31 11 z ) ( 3 2 Q h h H 1 1 M 17 式中 ， b凹模侧壁理论厚度（ h凹模型腔的深度 （ p凹模型腔内熔体压力（ 1y凹模长边侧壁的允许弹性变形量（ 一般塑件1y=c=05b=315 5 5=壁厚大于 10 底板厚度计算 ， 根据公式 31221 由 1c=0y= 318.实际底板厚度大于 10 型零件强度、刚度的校核 本设计属中小型 、镶拼式 塑料模具，所以型腔壁厚按强度条件计算，按刚度条件校核 。 根据模具材 料应用手册得本设计所使用的模具材料为 相关参数如 表 2 2要参数 材料名称 b /s / （ %） 30 315 14 35 对侧壁的厚度校核 首先按强度条件对塑件的壁厚进行计算 63365 0 1 0 2 4 . 6 5 1 05 0 . 6 2 9 . 7 32 2 8 0 1 0 2 0 8 . 3 3 1 0l m 强 18 按刚度条件对塑见的壁厚进行校核 46 3 34 33935 0 1 0 2 4 . 6 5 1 0 5 0 . 6 2 1 0 4 . 83 2 3 2 2 0 0 1 0 8 0 1 0 0 . 1 4P h lt m 刚各参数介绍如下： l 塑件的长度，本次计算按塑件为长方体进行计算，取 l = P 模腔的压力，一般取 30 50次取大值 P =30h 塑件的高度，取 h = 模具材料的许用应力 375 2 0 8 . 3 31 . 8 P E 材料的弹性模量，取 E =200109 成型零件的许用变形量 架的确定和标准件的选用 成型零件确定 之后，便根据所定内容设计模架。在学校作设计时，模架部分要自行设计；在生产现场设计中，尽可能选用标准模架，确定出标准模架的形式，规格及标准代号。 标准件包括通用标准件及模具专用标准件两大类。通用标准件如紧固件等。模具专用标准件如定位圈、浇口套、推杆、推管、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加热元件，顺序分型机构及精密定位用标准组件等。 在设计模具时，应尽可能地选用标准模架和标准件，因为标准件有很大一部分已经商品化，随时可在市场上买到，这对缩短制造周期，降低制造成本时极其有利的，提高公司在市场中的竞争力。 设计模 具时，开始就要选定模架。当然选用模架时要考虑到塑件的成型、流道的分布形式以及顶出机构的形式，有抽芯的还要考虑滑块的大小等等因素。而且，模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量不要有突出部分；模具外表面应光洁，加涂防锈油。两模板之间应有分模间隙，即在装配、调试、维修过程中，可以方便地分开两块模板。 本设计充分利用 的外挂模块 接调入模架部分，可以很便捷的选用标准模架，尽量达到生产中的水平，提高生产率，使我们的毕业设计更接近实际生产中的技术水平。 本设计要求采用一出 二 的型腔设置，根 据成型零件的尺寸，以及侧抽芯的尺寸最终确定本设计选用的模架为 架，其尺寸为 400400，模架的安装高度 320 模具的具体形式如图 219 图 2模导向机构的设计 模导向零件机构的作用 1） 定位作用 模具闭合后，保证动定模位置正确，保证型腔的形状和尺寸正确；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，避免型芯先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，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱承受了一定的侧压力，以保证模具的正常工作。若侧压力很大，不能单靠导柱来承担，需增设锥面定位机构。 4） 保持机构运动平稳 对于大、中型模具的脱模机构，导向机构有使机构运动灵活平稳的作用。 5） 承载作用 当采用脱模板脱模或双分型面模具时，导柱有承受脱模板和型腔板的作用。 向机构的设计 设计导柱、导套时还应注意： 1） 导柱应合理 地均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度； 2） 导柱的长度应比型芯端面的高度高出 6 8免型芯进入凹模时与凹模相碰而损坏； 3） 导柱和导套应有足够的强度和耐磨度，常采用 20#低碳钢经渗碳 淬火 48 55可采用 素工具钢，经淬火处理； 4） 为了使导柱能顺利地进入导套，导柱端部应做成锥形或半球形，导套的前端也应倒角； 5） 导柱设在动模一侧可 以保护型芯不受损伤，而设在定模一侧则便于顺利脱模取出塑件，因此 ， 根据需要而决定装配方式； 20 6） 一 般导柱滑动部分的配合形式按 H8/柱和导套固定部分配合按 H7/套的外径的配合按 H7/ 综上所述，本设计采用 的 自动导入标准模架，选用的导柱、导套也相应采用标准值，具体数据如下： 导柱的设计 见表 2 2柱设计 导柱 类型 总长度 / 直径 / 80 35 导套的设计 见表 2 2套设计 导套 类型 总长度 / 直径 / 2 36 模推出 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。 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部件等组成。推出机构中，凡直接与塑件相接触、并将塑件推出型腔的零件称为推出零件。常用的推出零件有推杆、推管、推件板、成型推杆等。 出机构的分类 推出机构可按其推出动作的动力来源分为手动推出机构、机动推出机构、液压和气动 推出机构。手动推出机构是模具开模后，由人工操纵的推出机构塑件，一般多用于塑件滞留在定模一侧的情况；机动推出机构利用注射机开模动作驱动模具上的推出机构，实现塑件的自动脱模；液压和气动推出机构是依靠设置在注射机上的专用液压和气动装置，将塑件推出或从模具中吹出。推出机构还可以根据推出零件的类别分类，可分为推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、成型推杆（块）推出机构、多无综合推出机构等。另外，也可根据模具的结构来分类。 出机构的设计原则 1） 推出机构应昼调协在动模一侧 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，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
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