老年手机外壳面板的注塑模具设计-[机械毕业设计论文A3337]
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老年
手机外壳
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注塑
模具设计
机械
毕业设计
论文
a3337
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文档包括:
说明书一份。35页，18500字。
登记表一份。
申请表一份。
外文翻译一份。
图纸共14张，如下所示
A0-型腔板.dwg
A0-型芯板.dwg
A0-模具装配图.dwg
A1-上模座板.dwg
A1-下模座板.dwg
A1-型腔.dwg
A1-型芯.dwg
A2-产品图.dwg
A2-推杆固定板.dwg
A2-推板.dwg
A4-定位圈.dwg
A4-支撑柱.dwg
A4-浇口套.dwg
A4-限位柱.dwg
- 内容简介：
-
长春理工大学光电信息学院毕业设计 编号 本科生毕业 设计 手机面板注塑模具设计 生 姓 名 张永姜 专 业 机械设计制造及其自动化 学 号 0951214 指 导 教 师 张广杰 分 院 机电工程分院 2013 年 6 月 长春理工大学光电信息学院毕业设计 手机面板注塑模具设计 摘 要 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过 程和提高产品质量有很大意义。 本文对模具行业的发展状况、现代注塑模具设计制造技术、注塑模具的设计方法及过程进行了阐述。采用计算机辅助设计（ 以大大提高设计的精确性；计算机辅助工程（ 可以提高塑料模具的设计制造水平及塑件质量；利用计算机辅助加工（ 以把设计师的意图准确的反映在产品上。本文阐述了手机面板注塑模具的设计计算过程。 首先运用传统的模具设计方法，进行手机面板的产品设计，确定塑件结构尺寸；然后用 塑件进行结构工艺性和成型工艺性分析，确定塑件结构尺寸 和成型方案。 运用 塑 模 块 对产品 建立工件、创建分型、分割工件、抽取得到型腔和型芯文件；进行模具成型零件尺寸的计算，通过计算确定 注射系统、温度调节系统、导向与定位机构、脱模机构 中各个零部件的外形尺寸。 运用 块，输入各部分的尺寸和形状参数，生成三维模型，不仅可以直观的了解产品的外形，还可以进行干涉检测等；对注塑机进行校核，包括注塑容量、锁模力、模具外形尺寸、模具厚度尺寸、模具安装尺寸等校核； 运用 模以及 塑件 被 脱模 的全过程进行仿真，从而检查出模具结构设计的不合理处，并及时更 正，以减少修模时间。 关键词： 塑料模具；注射成型； 长春理工大学光电信息学院毕业设计 is in of is to to to be to s on of of G to G of a a of a of of of of on so on to so on AD to as as is on to be G. 长春理工大学光电信息学院毕业设计 目 录 摘 要 . . 录 . - 1 - 第一章 绪 论 . 1 具在加工工业中的地位 . 1 具的发展趋势 . 1 计在学习模具专业中要求 . 2 第二章 塑件的工艺分析 . 3 . 3 . 3 型特性 . 3 型工艺参数： . 4 第三章 成型方案的选择 . 5 . 5 流道模具 . 5 传统模具 . 6 . 6 第四章 注塑设备的选择 . 7 算塑件体积 . 7 架的选定 . 7 . 8 第五章 模具结构设计 . 9 注系统的设计 . 9 . 9 . 10 . 11 . 11 . 13 长春理工大学光电信息学院毕业设计 . 13 . 13 型零部件设计 . 14 芯结构设计 . 15 . 16 . 17 . 17 柱导向机构设计要点 . 17 3导柱的设计 . 18 4导套的设计 . 18 . 19 . 19 . 19 第六章 温度调节系统的设计 . 21 . 22 . 23 第七章 注射机及各个参数的校核 . 24 大注射压力的校核 . 24 . 24 具与注塑机安装部分相关尺寸校核 . 24 模 行程校核 . 25 第八章 模具的装配 . 26 . 26 模过程分析 . 27 结 论 . 29 致 谢 . 30 参考资料 . 31 第 I 条 长春理工大学光电信息学院毕业设计 1 第一章 绪 论 具在加工工业中的地位 模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸塑件的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。 对模具的全面要求 是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制塑件。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。 模具影响着塑件的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料塑件时，应尽量 减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证塑件能自动从模具中脱落。另外模具对塑件的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。 现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模 具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展 具的发展趋势 近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面： （ 1） 加深理论研究 在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。 （ 2） 高效率、自动化 大量采用各种高效率、自动化的模具结构。高 速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。 长春理工大学光电信息学院毕业设计 2 （ 3） 大型、超小型及高精度 由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。 （ 4） 革新模具制造工艺 在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具加工工艺上作了很大的改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。 （ 5） 标准化 开展标准化工作，不 仅大大提高了生产模具的效率，而且改善了质量，降低了成本。 计在学习模具专业中要求 （ 1）塑件的工艺分析及工艺方案的确定 （ 2）模具结构的总体方案设计 （ 3）模具的结构参数及工艺性能参数的设计计算 （ 4）模具的装配图、零件工作图的设计 （ 5）编写设计说明书和技术文件 长春理工大学光电信息学院毕业设计 3 第二章 塑件的工艺分析 塑件为 手机面板 ，三维图如图 2件结构为圆形，壁厚均匀，结构简单，造型不难。从 手机面板 的用途上分析， 手机面板 通过高速的流体，所以要求有抗冲击性，那么就需要低流动率的 用 为了完成注塑，对于低流动率 塑时必须提高注射压力，且浇口要适当的加大，则对注塑机的要求也较高。 图 2品图 型特性 突出的性能是具有高冲击强度，能长期在 00 环境下使用，同时具有质硬、刚性等优异力学性能，有良好的电绝缘性。 长春理工大学光电信息学院毕业设计 4 型收缩率为 可以制得尺寸精度较高的制品，表面经抛光后具有很好的光泽。因其具有 如此良好的综合性能，故广泛用于电器外壳的生产。但 紫外线和热、氧作用下易发生氧化降解，使制品发硬发脆 1。 有均衡的刚性和韧性，有突出的冲击强度。同时具有吸水率低、成型收缩率小、尺寸精度高等性能，并且有优良的耐化学腐蚀性以及自熄、易着色等性能。 体粘度大流动性差，使成型制品参与应力大，易产生应力开裂；耐溶剂、耐碱性差，高温时易水解等 3。 它们的缺点也限制了进一步的推广应用，因此，对它们进行混合改 性成为引人注目的项目。 型性、可电镀性及外观性；与 主要提高了耐热性、抗冲性及薄壁制品的刚性。但从总的改性目标而言，获得良好成型性，外观性及降低 有了两者的综合特性， 如 合金材料的力学性能高，尺寸稳定性、耐高低温性和加工工艺性好，适用于制造大型薄壳、中空、高刚性、高冲击韧性的制件，如各种电器外壳、汽车仪表盘等。 型工艺参数： 塑料名称： C 密度（ g/： 计算收缩率（ %）： 模具温度（）： 50 60； 注射压力（ 60 100； 成型时间（ s）： 15 30；注射时间 15 60；加压时间 0 3；冷却时间 2090； 总周期 50 160。 适应注射机类型：柱塞式 表 艺参数表 工艺参数 通用型 桶后部温度 160 170 料桶中部温度 200 220 料桶前部温度 180 200 喷嘴温度 / 170 190 模具温度 / 40 80 长春理工大学光电信息学院毕业设计 5 第三章 成型方案的选择 当塑件设计完成之后就进入了模具设计，首先必须考虑采用单型腔还是多型腔模，并决定型腔数量的多少。考虑的因数主要有：现有的注塑机的规格，所要求的塑件质量，塑件成本及交货期，起决定作用的因素有很多，它既有技术方面的因数，也有生产管理方面的因数。一般来说，从经济的角度出发，订货量大时可选用大型机，多型腔模具。当尺寸精度和重复性精度要求很高时应尽量减少型腔的数目，在满足其它的各项要求 的前提下尽量采用单型腔模具。 案一：热流道模具 热流道模具是利用加热装置使流道内熔体始终不凝固的模具。因为它比传统模具成形周期短，而且更节约原料，所以热流道模具在当今世界各工业发达国家和地区均得到极为广泛的应用 。 （ 1）优点： 缩短制件成型周期 因没有浇道系统冷却时间的限制，制件成型固化后便可及时顶出。许多用热流道模具生产的薄壁零件成型周期可在 5秒钟以下。 节省塑料原料 在纯热流道模具中因没有冷浇道，所以无生产费料。这对于塑料价格贵的应用项目意义尤其重大。事实上，国 际上主要的热流道生产厂商均在世界上石油及塑料原料价格昂贵的年代得到了迅猛的发展。因为热流道技术是减少费料降低材料费的有效途径。 减少废品，提高产品质量 在热流道模具成型过程中，塑料熔体温度在流道系统里得到准确地控制。塑料可以更为均匀一致的状态流入各模腔，其结果是品质一致的零件。热流道成型的零件浇口质量好，脱模后残余应力低，零件变形小。所以市场上很多高质量的产品均由热流道模具生产。如人们熟悉的 消除后续工序，有利于 生产自动化 制件经热流道模具成型后即为成品，无需修剪浇口及回收加工冷浇道等工序。有利于生产自动化。国外很多产品生产厂家均将热流道与自动化结合起来以大幅度地提高生产效率。 许多先进的塑料成型工艺是在热流道技术基础上发展起来的。如 模具中多色共注，多种材料共注工艺， 长春理工大学光电信息学院毕业设计 6 （ 2） 热流道模具的缺点 尽管与冷流道模具相比，热流道模具有许多显著的优点，但模具用户亦需要了解热流道模具的缺点。概括起来有以下几点。 模具成本上升 热流道元件价格比较贵，热流道模具成本可能会大幅度增高。如 果零件产量小，模具工具成本比例高，经济上不花算。对许多发展中国家的模具用户，热流道系统价格贵是影响热流道模具广泛使用的主要问题之一。 热流道模具制作工艺设备要求高 热流道模具需要精密加工机械作保证。热流道系统与模具的集成与配合要求极为严格，否则模具在生产过程中会出现很多严重问题。 如塑料密封不好导致塑料溢出损坏热流道元件中断生产，喷嘴镶件与浇口相对位置不好导致 塑件 质量严重下降等。 操作维修复杂 与冷流道模具相比，热流道模具操作维修复杂。如使用操作不当极易损坏热流道零件，使生产无法进行，造成巨大经济损 失。对于热流道模具的新用户，需要较长时间来积累使用经验。 案二 :传统模具 传统模具在社会生产上比较常用，较之热流道模具，模具制造成本低，维修方便，工艺要求低。 比较两种方式模具方案，我选择传统模具。 型腔数目的确定主要参考以下几点来确定： （ 1）根据经济性确定型腔数目和总成型加工费用最小的原则，并略准备时间试生产原材料费用，仅考虑模具加工费和塑件成型加工费 （ 2）根据注射机的额定锁模力确定型腔数目，当成型大型平板塑件时常用这种方法 （ 3）根据注射机的最大注射量确定型腔数目，根 据经验，每加一个型腔制品尺寸精度要降低 4%，对于高精度制品，由于多型腔模具难以保证各型腔的成型条件一致，故推荐型腔数目不超过 4个。 分析塑件外形尺寸为 105 合分型方式如采用一模两腔结构，从经济上和效率上比较并结合型腔数目确定原则是比较合适。 长春理工大学光电信息学院毕业设计 7 第四章 注塑设备的选择 算塑件体积 该产品材料为 C，查模具设计手册得知其密度为 /缩率为 计算塑件的体积和质量是为了选用注塑机，提高设备利用率，确定模具型腔数。使用 件能自动计算出所画图形塑件的体积。 单件塑件体积 =10517 3 单件塑件投影面积 =3764 3 单件塑件重量 = 流道凝料 V = 实际注射体积为 :V =2+ 实际注射质量为 M = 根据实际注射量应小于 即： V V / = 由锁模力选定注射机 =3764 2 100 = 式中 注射机的锁模力（ N）； 塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和 型腔压力，查资料可知 射压力为 70 120，则取 P=100 型腔压力为注射压力的 80%，故 80%*P=80 架的选定 根据塑件粗步选定为大水口二板模 长春理工大学光电信息学院毕业设计 8 图 4架示意图 结合上面两项的计算，初步确定注塑机为表 4国产注射机主要技术参数表取 00，主要技术参数如下 : 表 400技术参数表 特 性 内容 特性 内容 结构类型 卧 拉杆内间距 ( 530 530 理论注射量（ 50 移模行程 (250 螺杆 (柱塞 )直径 (40 最大模具厚度 (450 注射压 力 ( 180 最小模具厚度 (150 注射 速率 (g/s) 70 锁模形式 (双曲肘 塑化能力 (g/s) 35 定位 孔 直径 ( 100 螺杆转速 (r/0嘴球 头 半径 (模力 (1000 喷嘴口直径 ( 3 长春理工大学光电信息学院毕业设计 9 第五章 模具结构设计 注系统的设计 普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。在设计浇注系统之前必须确定塑件成型位置，可以才用一模两腔，浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要的环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观，物理性能，尺寸精度）都有直接的影响，设计时必须按如下原则： (1)型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料现象。 (2)型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。 (3)系统流道应尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大，太大则塑料耗费大）：尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽可能小。 (4)对多型腔应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，及分流道尽可能平衡布置。 (5)满足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。 (6)浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小型芯，防止型芯变形浇口的残痕不应影响塑件的外观。 流道设计 主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位，它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，便于熔体顺利的向前流动，开模时主流道凝料又能顺利拉出来，主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间，由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模上，而是将它单独设计成主流道套镶入定模板内。主流道套通常又高碳工具钢制造并热处理淬硬。塑件外表面不许有浇口痕，又考虑取料顺利，对塑件与浇注系统联接处能自动减断。采用带直流道与分流道的侧浇口，为了方便于拉出流道中的凝料，将主流道设计成锥形，锥度为 100，内表面的粗糙度为 米。 主流道的设计要点如下： （ 1）为便 于从主流道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀，主流道设计成圆锥形，因 C 的流动性为一般，故其锥度取 10度，过大会造成流速减慢，易成涡流，内壁粗糙度为 （ 2）在保证塑件成形良好的情况下，主流道的长度应尽量短，否则会使主流道的 长春理工大学光电信息学院毕业设计 10 凝料增多，且增加压力损失，使塑料熔体降温过多影响注射成形。 （ 3）为使熔融塑料完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接，主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径为 r2=1 2)，其小端直径 D=d+()，凹坑深度常取 3 4此 模具中取 1 12 （ 4）由于主流道要与高温高压的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道衬套，以便选用优质钢材单独加工和热处理，其大端兼作定位环，圆盘凸出定模端面的长度 H=5 10 流道设计 分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开在分型面上，起分流和转向的作用。分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和 形和正方形截面流道的比面积最小（流道表面积于体积之比值称为比表面积），塑料熔体的温度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困难，而且正 方形截面不易脱模，所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及 （ 1）分流道设计要点 在保证足够的注塑压力使塑料熔体能顺利的充满型腔的前提下，分流道截面积与长度尽量取小值，分流道转折处应以圆弧过度。 分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料井。 分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上，也可以同时开设在动，定模板上，合模后形成分流道截面形状。 分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过度。 （ 2）分流道的长度 分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置，从在输送熔料时减少压力损失 ，热量损失和减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。 （ 3）分流道的断面 分流道的断面尺寸应根据塑件的成形的体积，塑件的壁厚，塑件的形状和所用塑料的工艺性能，注射速率和分流道长度等因素来确定。 因 部分塑件常用断面尺寸推荐范围。分流道要减小压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，同时因考虑加工的方便性。分流道应考虑出料的流畅性和制造方便，熔融料的热量损失小， 长春理工大学光电信息学院毕业设计 11 流动阻力小，比表面和小等问题，由于采用的是潜伏式二级分流道对热损失及流动提出了较高的要求，采 用圆形的分流道，为了保证外形无浇口痕，浇口前后两端形成较大的压力差，增加流速，得到外形清晰的制件，提高熔体冷凝速度，保证熔融的塑料不回流，同时可隔断注射压力对型腔内塑料的后续作用，冷却后快速切除。同时，有利于补塑。 （ 4）分流道的布局 在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡两种，根据本模具的要求我们选取平衡式，也就是指分流道到各型腔浇口的长度，断面形状，尺寸都相同的布置形式。它要求各对应部位的尺寸相等。这种布置可实现均衡送料和同时充满型腔的目的，是成型的塑件力学性能基本一致。而且在此模具中不会造成份流 道过长的缺点。 料井设计 冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是接受料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。冷料井的直径宜大于大端直径，长度约为主流道大端直径。基于本次设计的模具，可采用底部带有拉料杆的冷料井，这类冷料井的底部由一个拉料杆构成。拉料杆装于型芯固定板上，因此它不能随脱模机构运动。利用球头形配合冷料井。 口选择 浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道（除直接浇口外），它是浇注系统的关键部分。 其主要作用是： （ 1）型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流。 （ 2）易于在浇口切除浇注系统的凝
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