YA304-电磁设备安装支架注塑模具设计【三维PROE】【含CAD图纸】
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电磁设备外壳及其模具设计 第- 1 页毕业设计说明书毕业设计说明书题 目： 电磁设备安装支架模具设计电磁设备安装支架模具设计 学 号：姓 名：班 级：级（）班专 业：指导教师：学 院：答辩日期：2015 年 5 月 12 日 电磁设备外壳及其模具设计 第- 2 页 目 录 1 引言.51.1 模具及塑料模具.61.1.1 模具工业的重要性.61.1.2 塑料模具前景广阔.71.2 现代模具制造技术的发展趋向.81.2.1 模具的标准化.81.2.2现代生产制造方式.91.3 我国的模具工业.91.3.1发展现状.91.3.2主要差距.101.4 论文的选题背景和意义.122 方案设计.133.1 塑件结构工艺分析与设计.143.1.1 材料的选用.143.1.2 脱模斜度.143.2塑件的尺寸精度.153.2.1塑件的表面质量.163.2.2壁厚.163.2.3脱模斜度.173.2.4加强肋.173.2.5圆角.173.2.6孔的设计.173.2.7塑件的表面形状.174 注塑成型机的选择.184.1注塑成型工艺简介.184.2 注塑机基本参数.194.3 注射机的选用.204.4 锁模力校核.204.5 注射容量校核.214.6 注射模的结构组成.215 成型零件.215.1 型腔数目的确定.215.2 型腔数量和位置的确定及工作尺寸计算.235.3 分型面的选择.265.4 分型面的设计.265.5 模架的选用与设计.285.6 定模板.285.7 动模板.295.8 定模座板.305.9 动模座板.305.10 推杆固定板.31 电磁设备外壳及其模具设计 第- 3 页6 装配.316.1 装配基准.316.2 模具镶块的装配.327 产品设计.327.1 模具设计.327.2 模具加工.338 浇注系统设计.348.1 保证塑件的质量.348.1.1 尽量减小及缩短浇注系统的断面及长度.348.1.2 尽可能做到同步填充.358.1.3 便于产品修整.358.1.4 浇道的截面.358.1.5 浇道的形状.358.2 浇口的设计.358.2.1 浇口的形式.368.2.2 浇口的位置.368.3 冷料穴设计.379 合模导向与精定位机构设计.379.1 导柱导向机构设计.379.1.1导柱导向机构的设计要点.379.1.2 导柱与导套的结构与尺寸.389.1.3导柱和导套材料的选择.399.1.4推出脱模机构设计原则.409.1.5脱模机构的设计.409.2 复位装置的设计.4010 模具的试模与修模.4010.1 试模.4010.1.1 粘着模腔.4110.1.2 粘着模芯.4210.1.3 粘着主流道.4210.2 成型缺陷.4210.2.1 注射填充不足.4210.2.2 溢边（毛刺、飞边、批锋）.4310.2.3 制件尺寸不准确.43结结 论论 .44致致 谢谢 .45参参 考考 文文 献献 .46摘 要 电磁设备外壳及其模具设计 第- 4 页塑料是一种新型工程材料，发展速度迅猛，塑料的加工和成型工艺也越来越得到重视，其中注射成型是最常用的塑料零件成型方法。生活用品的塑料模具占了很大比例，在市场竞争白热化的今天，电器外壳设计成为产品质量的重要一环，外壳注射模成为目前注射模制造行业最为复杂的模具之一，是结构件制造的难点。因此，研究外壳注射模具的设计制造，具有较高的生产实用价值。外壳外观要求很高，而且整机体积小、结构复杂，因而对注射成型模具和成型工艺的要求极高。外壳注射模设计制造的最大难点在于浇注系统、脱模机构。本课题来源于企业的生产实际，以大量的外壳注射模具设计制造为基础，根据多年从事注射模设计制造的经验，总结工厂的生产工程实践成果。研究外壳注射模具的整体结构设计，浇注系统中浇道、浇口的形式、位置选择，排溢系统的设计，塑件主要部位的脱模推出方式，以及制造方法和工艺要点。结合面盖和镜片两个有代表性的塑件实例，以工厂实用为原则，详细介绍了实际设计制造的方法和关键点。如何提高模具质量，保证塑料产品的成型要求，在文中也作了叙述，并列出了实际生产中塑件可能出现缺陷的原因以及解决方法。其中，尺寸、数据和机械结构均来自工厂的实际图纸。关键词:注射模;模具设计制造;浇注系统;脱模机构;外壳成型The plastic injection modle design of heart shape lampe 电磁设备外壳及其模具设计 第- 5 页Plastic is a new engineering material, the rapid pace of development, plastic processing and molding technology is getting more and more attention, and plastics injection molding is the most commonly used method of molding. Plastic daily necessities accounted for a large proportion, in the intense competition in the market today, electrical enclosure design becomes an important part of the quality of the products, injection mold shell injection mold manufacturing industry has become one of the most complex mold, structural parts manufacturing difficulties. Therefore, design and manufacture of injection mold of the shell, it has higher practical value. Housing appearance requirements are very high, and has the advantages of small size, complex structure, so the injection mold and molding process is highly demanding. The biggest difficulty shell injection mold design and manufacturing is the gating system, demoulding mechanism. This topic comes from the production practice, based on the design of injection mold of shell of large manufacturing, according to many years engaged in injection mold design manufacturing experience, summed up the factory production engineering practice. The overall structure of the design of casing injection mold, runner, gate in the form, location selection, design of exhaust system, the main parts of the plastic mold release, as well as the method and process of manufacture. Combined with the surface cover and a plastic lens two representative examples to factories, practical principles, the details of the actual design method and key points of manufacture. How to improve the mold quality, ensure molding plastic products, are described in this paper, the causes of defects and solutions in actual production of plastic parts may. Among them, the actual drawing size, data and mechanical structure are derived from plant.Keywords : injection mold; mold design and manufacturing; gating system; demoulding mechanism; shell molding1 引言模具属于边缘科学，它涉及机械设计制造、塑性加工、铸造、金属材料， 电磁设备外壳及其模具设计 第- 6 页以其热处理、高分子材料、金属物理、凝固理论、粉末冶金、塑料、橡胶、玻璃等诸多学科、领域和行业1.1 模具及塑料模具模具及塑料模具1.1.1 模具工业的重要性模具是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中，60%一 80%的零部件都依靠模具成形川。因此，模具被称之为“百业之母” 、 “工业之父” 。模具的质量和先进程度，直接影响产品的质量、产量、成本，影响新产品投产周期、企业品结构调整速度与市场竞争力。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以上。目前，模具生产的工艺水平及科技含量的高低，己成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志之一，决定着一个国家制造业的国际竞争力。现代模具行业是技术、资金密集型的行业，模具行业的发展，可以带动制造业的蓬勃发展。按照一般公认的标准，模具产值与其带动实现的工业产值之比为3:100。通过模具加工产品，可以大大提高生产效率，节约原材料、降低能耗和成本，产品的一致性好。如今，模具因其生产效率高、产品质量好、材料消耗低、生产成本低，而在各行各业得到了广泛应用，并且直接为高新技术产业服务，特别是在制造业中，它起着其它行业无可取替代的支撑作用，对国民经济的发展有着辐射性的影响。模具工业在国民经济中的重要地位与作用，可以从以下四个方面看出: 第一，模具工业是高新技术产业的一个组成部分。例如:属于高新技术领域的集成电路的设计与制造，不能没有做引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模;计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造，也必须有精密塑料模具和精密冲压模具;数字化电子产品(包括通讯产品)的发展，没有精密模具也不行。不仅电子产品如此，在航天航空领域也离不开精密模具。因此可以说，许多高精度模具本身就是高新技术产业的一部分。有些生产高精度模具的企业，已经被命名为“高新技术企业”。 第二，模具工业又是高新技术产业化的重要领域。用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。CAD/CAE/CAM技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术 电磁设备外壳及其模具设计 第- 7 页发生了重大变革。模具的开发和制造水平的提高，还有赖于采用数控精密高效加工设备。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术在模具工业中的应用，也要与电子信息等高新技术嫁接，实现高新技术产业化。 第三，模具工业是装备工业的一个重要组成部分。在 1998 年以前，许多人把机械工业当作一般的加工工业。1998 年 11 月召开的中央经济工作会议，首次明确提出了加大装备工业的开发力度，推进关键设备的国产化。将机械工业作为装备工业，把它同一般的加工工业区别开来，是对机械工业在国民经济中的地位与作用的重新定位。模具作为基础工艺装备，在装备工业中自然有其重要地位。因为国民经济各产业部门需要的装备，其零部件有很大一部分是模具 做出来的。 第四， 模具工业地位之重要，还在于国民经济的五大支柱产业 机械、电子、汽车、石化、建筑，都要求模具工业的发展与之相适应。机械、电子、汽车工业需要大量的模具，特别是轿车大型覆盖件模具、电子产品的精密塑料模具和冲压模具，目前在质与量上都远不能满足这些支柱产业发展的需要。这几年，我国每年要进口近 10 亿美元的模具。我国石化工业一年生产 500 多万吨聚乙烯、聚丙烯和其他合成树脂，很大一部分需要塑料模具成形成制品，才能用于生产和生活的消费。生产建筑业用的地砖、墙砖和卫生洁具，需要大量的陶瓷模具;生产塑料管件和塑钢门窗，也需要大量的塑料模具成形。从五大支柱产业对模具的需求也可以看到模具工业地位之重要。 1.1.2 塑料模具前景广阔塑料工业是新兴的工业，塑料作为一种新的工程材料，发展势头极其迅猛，跻身于金属、纤维材料和硅酸盐三大材料之列，已经广泛用于工业和日常生活。因此，塑料的加工和成型工艺越来越得到重视，新技术、新工艺不断涌现。目前，塑料成型种类包括注射成型、压铸成型、吸塑成型、吹塑成型、发泡成型、挤压成型等，其中注射成型是最常用的方法，几乎所有的塑料都可以注射成型按重量比计算。塑料工业的发展，推动了中国塑料模具产业的发展步伐，近年来塑料模具市场发展相当快，2002 年已猛增到 140 亿元左右，2004 年塑料模具在整个模具行业中所占比例已上升到 30%左右，在未来几年中还将保持较高速度发展。 电磁设备外壳及其模具设计 第- 8 页当前国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具。随着中国汽车、家电、电子通讯以及各种建材的迅速发展，预计在未来模具市场中，塑料模具占模具总量的比例仍将逐步提高，且发展速度将快于其他模具。电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过 1000 万台，彩电的年产量已超过 3000 万台，家电行业所需模具量年增长率约为 10%。一台电冰箱约需模具350 副，一台全自动洗衣机约需模具 200 副，一台空调器仅塑料模具就有 20 副。汽车工业近年来增长速度惊人，因此汽车模具潜在市场巨大。每种型号的汽车都需要几千副模具，价值上亿元，汽车的各种功能性零部件都要靠模具成型，制造一款普通轿车约需 200 多件内饰件模具，还有制造保险杠、仪表盘、油箱、方向盘等所需大量的塑料模具。在建筑领域，塑料建材大量替代传统材料是大势所趋，国家己明令禁止使用铸铁管道，代之以塑料管材。塑料建材不仅能大量代钢、代木、替代传统建材，而且具有节能、节材、保护生态、改善居住环境、提高建筑功能与质量、降低建筑自重、施工便捷等优点，将在今后得到越来越多的应用。2005 年建筑用塑料制品约 400 万吨，占总产量 16%，预计 2010年全国新建住宅室内排水管 S0%及城市供水 50%将采用塑料管。同时，国家正在大力发展塑料门窗，根据建设部等五个部门的要求，2000 年塑料门窗的普及率达到 150rk，塑料排水管的市场占有率超过 30%，预计到 2010 年塑料门窗和塑料管的普及率将达到 30%一 50%，塑料排水管的市场占有率将超过 50%。因此，塑料模具的增长速度加快，应用潜力是不可低估的。1.2 现代模具制造技术的发展趋向现代模具制造技术的发展趋向1.2.1 模具的标准化加快模具的标准化、商品化发展，适应大规模成批生产的需要，可以提高模具的制造质量、缩短模具的制造周期。新材料、新技术、新工艺的研究和应用研究开发模具新材料，进一步提高模具钢材的耐磨、耐蚀、综合机械性能、加工性能和抛光性能，是提高模具质量的稳定性和使用寿命的主要途径和发展趋向。模具 CAD/CAE/CAM 技术是模具设计、制造技术的又一次革命，其优势越来越明显。普及和提高 CAD/CAE/CAM 技术的应用，是模具设计制造走向现代化的必由之路。以高速铣削为代表的高速切削加工技术代表了模具外表面粗加工的 电磁设备外壳及其模具设计 第- 9 页的发展方向。成型面的加工向精密、自动化方向发展，光整加工技术向自动化方向发展。以三坐标测试仪和快速原型制造技术为代表的制模技术，是模具制造技术的重大发展，尤其是用于反向制造工程和复杂模具的制造，对缩短制造周期有着非常重要的作用。节能、优质、高速、绿色热处理工艺是模具零件热处理的主导方向1.2.2 现代生产制造方式在完全实现模具标准件、通用件的生产专业化，供应商品化的基础上，利用现代 IT 技术，组成局域通信网络，将计算机设计完成的各成型面、配合面数字化，并编成代码直接输入数控机床或 CNC 加工中心进行自动编程，继而完成自动加工。加工过程中能够完成自动检测和结果的自动显示，从而实现产品设计、模具设计以及模具制造的自动化和智能化并以此提高设计和制造的速度和质量，减少人为的多层次失误造成的缺陷，从而缩短模具生产周期，提高模具质量以及使用的可靠性和寿命。1.3 我国的模具工业我国的模具工业1.3.1 发展现状自二十世纪以来，我国模具工业已经走过了半个多世纪。改革开放后，我国模具工业发展迅猛，截至 2006 年底已拥有 3 万家模具生产企业。 “十五”期间，我国模具工业以年均 200k 的速度持续快速增长。2001 年全国模具工业总产值达 300 亿元人民币，我国模具年产值位居世界第四。至 2005 年，我国模具销售额达 610 亿元，同比增长 25%，已跃居世界第三，仅次于日本和美国。2006 年，我国模具销售额 720 亿元，直接带动实现工业产值 2.4 万亿元。当前，中国模具市场容量已达 800 亿元人民币左右， “十一五”期间中国模具业市场份额将达 1200 亿元。在区域分布上，广东、重庆、浙江形成了国内模具行业的“三足鼎立” ，广东是当前我国最主要的模具市场，中国最大的模具出口与进口省。目前，深圳周边及珠江三角洲地区已经成为我国模具工业最为发达、科技含量最高的区域。与全国塑料加工业区域分布相类似，珠三角、长三角的塑料制品加工业位居前列，浙江、江苏和广东塑料模具产值在全国模具总产值中的比例也占到 70%。我国的模具出口也开始大幅增长，表明国内模具水平和竞争力的迅速提高。据海关统计，2005 年模具出口 7.吸亿美元，同比增长 50%以上;模 电磁设备外壳及其模具设计 第- 10 页具产品结构更趋高档，复杂、精密、长寿命模具份额提高到 30%。2007 年 l6月，我国模具进出口总量为巧.42 亿美元，其中进口总量为 9.47 亿美元，出口总量为 5.95 亿美元，与 2006 年 16 月相比，进出口总量同比增长 4.83%，出口总量同比增长 25.79%，而进口总量同比减少 5.110k。从模具种类来看，进出口量最高的是塑料橡胶模具，分别占了进、出口额的 53.34%和 71.33%。进口模具主要来自日本、韩国和我国台湾，其次是德国、美国、香港、新加坡、加拿大、法国和瑞士。我国出口模具的市场主要是香港特别行政区、日本、美国，其次是我国台湾，以及德国、泰国、印度、马来西亚、法国和韩国。出口模具主要来自广东、浙江和上海，其次为江苏、山东、福建、辽宁、天津、北京、安徽和吉林。从上述数字可以看出，我国模具外贸虽然仍存在进出口逆差，但与去年同期比，逆差同比减少 32.95%，再次实现逆差的缩减。这不但说明模具出口前景很好，而且也表明我国模具进、出口的结构渐趋合理。如果按模具大类比例来看，塑料橡胶模具的进出口与去年同期相比，进口比例增加了 3.6 个百分点，出口比例增加了 3.41 个百分点。这说明塑料橡胶模具在我国模具进出口中的比例在上升，不但市场在发展，而且发展速度要快于模具行业总体水平。目前，世界模具市场产品供不应求，近几年世界模具市场总量一直保持在 600亿650 亿美元，美国、日本、法国、瑞士等国一年出口的模具约占本国模具总产值的 1/3，模具己成为不少行业的发展瓶颈。要想成为世界制造业大国，没有先进的模具工业是不行的。我国的加工成本相对较低，模具加工行业日趋成熟，技术水平不断提高，人员素质大幅提高，国内投资环境越来越好，各种有利因素使越来越多的国外企业选择我国作为模具加工基地。近年来，外资对我国模具行业投入量增大，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化，国际模具制造巨头在中国投资设厂的新一轮扩张，这代表着我国模具行业迎来新一轮的发展机遇，也代表着面临国外先进技术和高品质制品的挑战，模具行业在“十一五”期间将面临再次腾飞的契机。当今世界正进行着新一轮的产业调整，一些模具制造逐渐向发展中国家转移，中国正成为世界模具大国。德国海拉吉林落户;日本丰田模具天津设厂:芬兰贝尔罗斯公司投资兴建深圳模具制造厂，专为电信、保健、电子、汽车等行业提供高档模具产品。目前，我国模具业规模仅次于日本和美国，但大多集中在中低档领域，总体技术水平和附加 电磁设备外壳及其模具设计 第- 11 页值偏低。我国制造业急需的精密、复杂冲压模具和塑料模具，轿车覆盖件模具、电子接插件等电子产品模具等，还大量依靠进口，模具产品仍然存在进出口逆差。1.3.2 主要差距由于我国的模具行业起步较晚，与国外相比仍存在不小的差距，我国现在的模具开发制造水平比国际先进水平至少落后 10 年，特别是大型、精密、复杂、长寿命模具的产需矛盾十分突出，已成为严重制约我国制造业发展的瓶颈。我国的塑料模具中，汽车和家电的大型注塑模具，集成电路的精密塑料模具，电子信息产业和机械及包装的多层、多腔、多材质、多色精密注塑模，新型建材及节水农业的塑料异型材挤出模及管路和喷头模具等，虽然已有相当技术基础并正在快速发展，但技术水平与国外仍有较大差距。一、行业创新能力薄弱整体效率低我国模具行业产需矛盾突出，无论是数量还是质量都无法满足国内市场的需要，只达到 70%左右。模具行业是技术密集、资金密集的产业，随着时代的进步和技术的发展，能掌握和运用新技术的人才异常短缺。我国模具企业技术人员比例较低，水平也较低。由于不重视产品开发，在市场中常处于被动地位。我国每个职工平均每年创造模具产值约合 1 万美元左右，而模具工业发达国家大多是巧-20 万美元，有的甚至达到 25-30 万美元。我国模具企业经济效益差，大都微利，国有企业总体亏损，缺乏后劲。高级模具钳工及企业管理人才非常紧缺，高素质的模具技术人才缺乏，产品的综合开发能力还急需加强。由于模具企业效益欠佳及对科研开发和技术攻关不够重视，因而模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少。中国塑料模具企业不仅要加快产业集群化，发挥规模效应，还要注重模具产业链的前端研发、人才建设、产业链后端的检测以及信息服务，尽快缩短技术、管理、工装水平与国际水准的差距。这是塑料模具企业在发展中必须解决的重要二、企业组织结构、产品结构、技术结构不合理我国模具生产许多是在各主机厂的模具分厂或车间内，其中一半以上是自产自用，模具的商品化程度低，而国外 70%以上都是专业模具厂，且走的是“小而精”的道路。国内模具总量中，属大型、精密、复杂、长寿命模具的比 电磁设备外壳及其模具设计 第- 12 页例只有 30%左右，国外在 50W0 以上。欧、美等国家的模具企业，大部分也是30-50 人的小企业，但 CAD/CAE/CAM 的应用水平高，数控加工设备多，模具零部件的精度靠先进的加工设备保证，工人严格按工艺操作，每个模具零件的加工都很到位，最后钳工的装修工作量很小，一个 50 人左右的模具厂，装配钳工一般只有 23 人。三、产品水平和生产工艺水平低产品水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低，而模具生产周期却要比国际先进水平长。产品水平低主要表现在尺寸精度、型腔表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上，这几项指标与国外先进水平相比差距十分明显。工艺水平低主要表现在设计、加工、工艺装备等方面，模具工业的整体装备水平相对落后、利用率低。虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和 CAD/CAM 应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等方面原因，引进设备不配套，设备与附、配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好的解决。装备水平低，带来我国模具企业钳工比例过高等问题。模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低，也对模具质量、成本有较大影响，特别是对模具制造周期有很大影响。国内模具标准件使用覆盖率只有 35%左右，而国外先进国家模具标准化程度为 70%一 80%。如能广泛应用模具标准件，将会缩短模具设计制造周期 25%一 40%，并可大大减少由于自制模具零件而造成的工时浪费。四、模具材料技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比还有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。1.4 论文的选题背景和意义论文的选题背景和意义电磁设备是个人随身常用物品，对外观的要求很高，美观效果常常可以体现电磁设备的产品档次，而且整机体积小、结构复杂。翻盖电磁设备、直板超薄电磁设备、大显示屏电磁设备、金属面板电磁设备，不断成为电磁设备外形的主潮流，电磁设备的造型日新月异、不断更新，新产品生命周期越来越短， 电磁设备外壳及其模具设计 第- 13 页也就对产品的成型和模具提出了更高、更苛刻的要求。我国早期生产的电磁设备外壳，模具只能全部从国外进口，之后采用由国外设计图纸国内制造的模式，经过一段时间的生产，现在已经可以自我设计制造部分模具。但是，新的电磁设备外壳结构模具，以及外壳二次加工新工艺，仍然需要从国外引进消化。从目前的制造技术来看，电磁设备塑料外壳的成型方法主要是注射成型，最近流行的金属壳体需要精密冲压加工。电磁设备注射模成为当今注射模制造行业最为复杂的模具之一，是电磁设备结构件制造的难点，引起了相关尖端工程技术人员的高度重视。2 方案设计 电磁设备外壳及其模具设计 第- 14 页 图 2-1 电磁设备 3.1 塑件结构工艺分析与设计塑件结构工艺分析与设计3.1.1 材料的选用该塑件为电磁设备面壳，要求具有一定的强度、刚度、耐热和耐磨损等性能，同时还必须满足绝缘性。塑件结构如图3-1 所示。 图3-1 产品结构示意图 a 塑件正面 b 塑件反面ABS 合成塑料以其具有很好的韧性( 抗震性) 、密封性，很高的机械强度，耐化学腐蚀，拿在手上很有质感的特点而受到人们的青睐。ABS 树脂的优点如下：1.有优越的耐冲击强度,特别是在低温有无与伦比的冲击强度,而且热变形温度高2.电性能,耐化学药品性,耐油性好,易电镀3.加工适应性好,注射成型,挤出成型,模压成型等所有的加工方法都可以,而且尺寸稳定性,耐碱性,耐应力开裂性也好根据以上特点以及经济因素，采用ABS 塑料，规格性能如表3-1 所示：表 3-1ABS 塑料规格性能型号R-102密度1.05g/cm3收缩率0.005溢边值0.04 电磁设备外壳及其模具设计 第- 15 页成型温度200-240干燥条件80-90 2 小时3.1.2 脱模斜度设计脱模斜度的目的是便于塑件的脱模，避免在脱模过程中拉伤塑件表面，其大小取决于塑料的收缩率。脱模斜度的取向要根据塑件的内外型尺寸而定。塑件外形以型腔大端为准，尺寸要符合图纸要求，斜度沿形状减小方向。要求开模后塑件留在型芯上，塑件内表面的脱模斜度应小于外表面的脱模斜度。根据ABS 的性能，参考实用模具设计简明手册表310，型芯和型腔的脱模斜度取1。3.2塑件的尺寸精度塑件的尺寸精度尺寸精度的选择；塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准，然而，在满足塑件使用要求的前提下，设计时总是尽量将其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工难度和制造成本。对塑件的精度要求，要具体分析，根据装配情况来确定尺寸公差，该塑件是一般民用品，所以精度要求为一般精度即可，但是由于要保证上下盖的配合，所以在配合处定位处应该对精度要求高些，对其要有公差配合要求，应选择高精度。根据精度等级选用表，ABS 的高精度为2 级，一般精度为 3 级。根据塑件尺寸公差表，在公称尺寸在 100120 范围内，取 MT2B 级的公差数值为 0.52 mm，MT3B 级的公差数值为 0.78 mm。尺寸精度的组成及影响因素；制品尺寸误差构成为： =+ szca式中制件总的成型误差； s塑料收缩率波动所引起的误差；z模具成型零件制造精度所引起的误差； c模具磨损后所引起的误差；模具安装，配合间隙引起的误差；影响塑料制品尺寸精度的因素比较复杂，归纳有以下三个方面。（1）模具 模具各部分的制造精度是影响制件尺寸精度重要的因素。（2）塑料材料 主要是收缩率的影响，收缩率大的尺寸精度误差就大。 电磁设备外壳及其模具设计 第- 16 页（3）成型工艺 成型工艺条件的变化直接造成材料的收缩，从而影响尺寸精度。该塑件长100mm，宽40mm，最高5mm，其粗糙度值为Ra0.06m。影响塑公差的主要因素是: 模具制造误差及磨损误差，尤其是成型零件的制造和装配误差以及使用中的磨损、塑料收缩的波动、注射工艺条件的变化、塑件的形状和飞边厚度的波动、脱模斜度及成型后塑件的尺寸变化。该塑件选用尺寸精度等级为MT2，公差为GB/T144861993 尺寸公差数值。如图3-2 所示：图 3-2 塑件尺寸3.2.1塑件的表面质量表面质量是一个相当大的概念，包括微观的几何形状和表面层的物理-力学性质两方面技术指标，而不是单纯的表面粗糙度问题。塑件的表观缺陷是其特有的质量指标，包括缺料，溢料与飞边，凹陷与缩瘪，气孔，翘曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的决定性因素，通常要比塑件高出一个等级。该塑件要求对型腔抛光，所以对粗糙度的要求比较高，查表得 ABS 抛光后顺纹 电磁设备外壳及其模具设计 第- 17 页路方向的表面粗糙度为 0.02m，垂直纹路方向的表面粗糙度为 0.26 m。3.2.2壁厚各种塑件，不论是结构件还是板壁,根据使用要求具有一定的厚度，以保证其力学强度。一般地说，在满足力学性能的前提下厚度不宜过厚，不仅可以节约原材料，降低生产成本，而且使塑件在模具内冷却或固化时间缩短，提高生产率；其次可避免因过厚产生的凹陷,缩孔,夹心等质量上的缺陷。本设计选用的材料是 ABS，它是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。3.2.3脱模斜度由于塑件成型时冷却过程中产生收缩，使其紧箍在凸模或型芯上，为了便于脱模，防止因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损，与脱模方向平行的塑件内，外表面都应具有合理的斜度。以下是 ABS 的脱模斜度推荐值： 制件外表面 制件内表面 351030 3040塑件内表面在造型时就有弧度,如果要有脱模斜度就是在凹槽和锁位处,这不仅对脱模有好处，而且可以更好的锁紧。3.2.4加强肋加强肋的主要作用是在不增加壁厚的情况下加强塑件的强度和刚度。塑件上适当设置的加强肋可以防止塑件的翘曲变形；沿着物料流动方向的加强肋还能降低充模阻力，提高融体流动性，避免气泡，缩孔和凹陷等现象的产生。但本课题设计的电磁设备外壳的受力很小所以不需要设置加强肋。3.2.5圆角塑件上各处的轮廓过度和壁厚连接处，一般采用圆角连接，有特殊要求时才采用尖角结构。尖角容易产生应力集中，在受力或受冲击载荷时会发生破裂。圆角不仅有利于物料充模，同时也有利于融料在模具型腔内的流动和塑件的脱模。圆角的取值与应力集中的关系遵循 R/T 函数关系，当 R/T=0.6 以后应力集中变的缓和，该塑件大部分的圆角取 R1，较大值取到 R3。3.2.6孔的设计孔的极限尺寸原则上讲，这些孔均能用一定的型芯成型，在注射成型时，型芯受到高速流动的塑料熔体的冲击，如果型芯的直径太小或太长，则会因为 电磁设备外壳及其模具设计 第- 18 页高压冲击而弯曲，所以对孔的最小直径和孔的最大深度加以限制。ABS 材料孔的最小直径为 0.35mm，孔的最大深度为 4d。本课题与齿轮、嵌件、飞边、文字与符号及制品表面彩饰等的设计无关，故不作考虑。3.2.7塑件的表面形状塑件的内外表面形状应在满足使用要求的前提下尽可能易于成型。塑件的形状应有利于提高塑件的强度和刚度，薄壳状塑件可设计成球面或拱形面。因此，在设计塑件时应尽可能避免侧向凹凸而减少或消除不必要的侧向抽芯，以简化模具结构。4 注塑成型机的选择4.1注塑成型工艺简介注塑成型工艺简介注塑成型是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从注塑机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流状态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段时间的保压冷却以后，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件。一般分为三个阶段的工作。如图 4-1 所示： 图4-1 注塑成型压力时间曲线（1）物料准备；成型前应对物料的外观色泽、颗粒情况，有无杂质等进行检验，并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标。对于吸湿性强的塑料，应根据注射成型工艺允许的含水量进行适当的预热干燥，若有嵌件，还要知道嵌件的热膨胀系数，对模具进行适当的预热，以避免收缩应力和裂纹，有的塑料制品还需要选用脱模剂，以利于脱模。（2）注塑过程；塑料在料筒内经过加热达到流动状态后，进入模腔内的流 电磁设备外壳及其模具设计 第- 19 页动可分为注射，保压，倒流和冷却四个阶段，注塑过程可以用如图所示 3.1 所示。图中 T0 代表螺杆或柱塞开始注射熔体的时刻；当模腔充满熔体（T=T1）时，熔体压力迅速上升，达到最大值 P0。从时间 T1 到 T2，塑料仍处于螺杆（或柱塞）的压力下，熔体会继续流入模腔内以弥补因冷却收缩而产生的空隙。由于塑料仍在流动，而温度又在不断下降，定向分子（分子链的一端在模腔壁固化，另一端沿流动方向排列）容易被凝结，所以这一阶段是大分子定向形成的主要阶段。这一阶段的时间越长，分子定向的程度越高。从螺杆开始后退到结束（时间从 T2 到 T3） ，由于模腔内的压力比流道内高，会发生熔体倒流，从而使模腔内的压力迅速下降。倒流一直进行到浇口处熔体凝结时为止。其中，塑料凝结时的压力和温度是决定塑料制件平均收缩率的重要因素。（3）制件后处理；由于成型过程中塑料熔体在温度和压力下的变形流动非常复杂，再加上流动前塑化不均匀以及充模后冷却速度不同，制件内经常出现不均匀的结晶、取向和收缩，导致制件内产生相应的结晶、取向和收缩应力，脱模后除引起时效变形外，还会使制件的力学性能，光学性能及表观质量变坏，严重时会开裂。故有的塑件需要进行后处理，常用的后处理方法有退火和调湿两种。退火是为了消除或降低制件成型后的残余应力，此外，退火还可以对制件进行解除取向，并降低制件硬度和提高韧性，温度一般在塑件使用温度以上的1020度至热变形温度以下1020度之间；调湿处理是一种调整制件含水量的后处理工序，主要用于吸湿性很强、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件.调湿处理所用的加热介质一般为沸水或醋酸钾溶液（沸点为121，加热温度为100121，保温时间与制件厚度有关，通常取29小时。4.2 注塑机基本参数注塑机的主要参数有公称注射量,注射压力,注射速度,塑化能力,锁模力,合模装置的基本尺寸,开合模速度,空循环时间等.这些参数是设计,制造,购买和使用注塑机的主要依据.(1)公称注塑量；指在对空注射的情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注射装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力.(2)注射压力；为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或 电磁设备外壳及其模具设计 第- 20 页柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力.(3)注射速率；为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度. (4)塑化能力；单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期.(5)锁模力；注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开.(6)合模装置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等.这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围.(7)开合模速度；为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停.(8)空循环时间；在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下,完成一次循环所需的时间.在模具设计时，根据产品几何尺寸及模具结构特点，尽可能选用适合的注塑机以充分发挥设备的内在能力。从模具设计角度考虑，需要了解注射机的主要技术规范有：额定注射量、额定注射压、额定锁模力、模具安装尺寸以及开模行程等。4.3 注射机的选用注射机的选用根据塑件的体积或重量大致确定模具的结构，初步确定注塑机的型号。根据电磁设备壳的造型尺寸80x42x8mm，按注塑机加工能力和注塑量分类选用小型注塑机，型号选用SZ系列的SZ200/120，合模力1602000KN，理论注塑容量16-630cm3 。4.4 锁模力校核锁模力校核锁模力是指注射机构在工作中对模具所能施加的最大夹紧力。锁模力与注射容量全面地反映了设备的主要特征和加工能力。在实际注射成型中，由于制品形状不同，所采用树脂品种不同，注射工艺条件 电磁设备外壳及其模具设计 第- 21 页及模具结构不同，所需要的合模力大小也各不相同。因此，在选用注射机时,要对其合模力进行计算。通常，可采用下列公式进行：FPm(NAs+Aj)式中: F-注射机最大合模力(MN) =0.4128MN=412.8KN而注塑机合模力1602000KN412.8KN，故满足要求。4.5 注射容量校核注射容量校核注射机的理论注量，指在对空注射时能完成一次注射熔料的体积量(cm3 ).模具安装后，对模腔注射容量的计算,可以制件产品为主,计算其体积量，然后确认总体积注射量，从而可得:Vgn(Vs+Vj)(cm3 )式中： Vg-注射机额定注射量(cm3 )；Vs-单个塑件的容积量(cm3 )；Vj-浇注系统和飞边所需要的容积量(cm3 )；N-型腔数。其中： Vs84.2-7.94+2=4cm3Vj（0.30.6+3.140.30.32）8+3.143.53.556cm3所以： Vn(Vs+Vj)=2(4+6)=20cm3而注射机理论注塑容量为16630cm3 20cm3 ，故满足要求。4.6 注射模的结构组成注射模的结构组成凡是注射模，均可分为动模和定模两大部件。注射充模时动模和定模闭合，构成型腔和浇注系统；开模时动模和动模分离，取出制件。定模安装在注射机的固定板上，动模则安装在注射机的移动模板上。根据模具上各个零件的不同功能，可由以下几个系统或机构组成：成型零部件、浇注系统、开合模导向机构、脱模机构、排气系统、其他零部件。5 成型零件指构成型腔，直接与熔体相接触并成型塑料制件的零件。通常有凸模、型 电磁设备外壳及其模具设计 第- 22 页芯、成型杆、凹模、成型环、镶件等零件。在动模和动模闭合后，成型零件确定了塑件的内部和外部轮廓尺寸。5.1 型腔数目的确定型腔数目的确定注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素：（1） 塑件的尺寸精度；（2） 模具制造成本；（3） 注塑成型的生产效益；（4） 模具制造难度。为了使模具与注射机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计应确定型腔数目，常用的方法有：(1) 根据经济性确定型腔数目；(2) 根据注射机的额定锁模力确定型腔数目；(3) 根据注射机的注射量确定型腔数目；(4) 根据制品精度确定型腔数目。一般来说，大中型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构，但对于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求） ，形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。该塑件精度要求不高，生产批量适中，且具有两边抽芯，从模具加工成本，制品生产时的成本考虑，故拟定为一模两腔。一般来说，精度要求高的小型塑件和中大型塑件优先采用一模一腔的结构，对于精度要求不太高的小型塑件，是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。考虑到该塑件是一般日用品，对于电磁设备外壳，虽然精度要求也较高，但是该通讯设备由于市场需求量比较大，而且更要考虑其经济性，所以采用一模多型腔。本人先设想为一模二型腔，其具体将通过注塑机的最大注塑量校核。查手册得塑件的经济精度推荐 4 级我选择的型腔布局平衡式布置，如图5-1所示： 电磁设备外壳及其模具设计 第- 23 页图5-1 型腔布局5.2 型腔数量和位置的确定型腔数量和位置的确定及工作尺寸计算及工作尺寸计算注射模每次注射循环所能成型的塑件数量，由模具的型腔数量决定。与多型腔相比，单型腔模具的优点是:塑件形状和尺寸的一致性好，成型工艺参数容易控制，模具结构简单、设计自由度大，成本低、生产周期短等。但是，多型腔的生产效率高，塑件成本低，非常适合长期大批量生产。因此，型腔数目的选择要综合考虑塑件的技术质量要求，产品批量大小和交货周期，塑料的种类与塑件的形状及尺寸大小，塑件成型加工的成本，注射机的额定注射量和锁模力等因素。电磁设备塑料外壳体积小，如果批量较大可以考虑一模多件。由于目前市场的外观流行潮流变化非常快，产品更新换代的周期短，有些工厂的生产批量不是很大，一般也设计为单型腔。但是，大多数镜片是中间没有空腔的实心件，考虑浇道的位置，通常应该设计为一模两件。当然，对于中间有空腔的镜片，当生产批量不大时，可以一模一件设计单型腔，这时型腔的中心位置不在模具的中心，要注意根据产品的结构关系精确计算。 电磁设备外壳及其模具设计 第- 24 页类别塑件尺寸计算公式型腔或型芯的工作尺寸3911. 0054.392509. 0026.254413. 0064.44508. 0076. 41607. 0008.16107. 0078. 0304. 0091. 25004. 0076.50404. 0084. 34208. 0060.428408. 0044.85R407. 0090. 3R型腔径向尺寸R1008. 0096. 9R1009. 026. 13009. 030. 32007. 028. 25007. 034. 522007. 068.22型芯径向尺寸31008. 086.31ZCPSSMSLLL043)%(043)%(ZCPSSMSLLL 电磁设备外壳及其模具设计 第- 25 页86009. 096.8750009. 024.50R10009. 044.10R15007. 054.15R13009. 076.13R14009. 052.14R19011. 062.191011. 0041.10921. 0097. 8121. 0081. 01319. 0005.13型腔深度尺寸507. 0079. 49009. 039. 9151009. 023.1544008. 029. 411009. 043.113009. 027. 3型芯高度尺寸36009. 083.31ZCPSSMSHHH032)%(032)%(zCPSSMShhh 电磁设备外壳及其模具设计 第- 26 页注：表中公式按模具设计手册查得表:型腔、型芯工作尺寸计算5.3 分型面的选择分型面的选择模具上用以取出塑件和浇注系统凝料的可分离接触表面称为分型面，也叫合模面。分型面要有利于脱模，有利于保证塑件质量，有利于简化模具结构，有利于模具成型零件的加工。选择分型面时，应该考虑模具总体结构简化，尽量减少分模面的数目，尽量采用平直分型面。还应考虑模具是否便于加工，便于成品取出，分模面应尽量选择在产品的棱线上面。相对其他外壳塑料零件来说，电磁设备显示镜片比面壳的结构简单，因此分型面也不会复杂，但分型面的位置选择一定要考虑镜片的外观。一般情况下，不宜将分型面设在产品厚度方向的边缘(如图 3.la 所示)，否则浇口去除加工时容易伤及外观面，造成废品增多，而且成型时也容易形成溢料飞边。正确的设计是，对于厚度方向有台阶的塑件，分型面选择在台阶面处(如图3.lb 所示);对于厚度方向没有台阶而直接连接两外表面的塑件，分型面应该选择在产品厚度的中间合适位置，而且要保证浇料距离外表面 0.Zmm 以上5.4 分型面的设计分型面的设计如何确定分型面，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 电磁设备外壳及其模具设计 第- 27 页推出方法、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。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：1、便于塑件脱模；2、在开模时尽量使塑件留在动模；3、浇注系统，特别是浇口能合理的安排；4、使推杆痕迹不露在塑件外观表面上；5、有利于排气和模具的加工方便；6、外观不遭到损坏；7、满足模具的锁紧要求。由于本塑件的结构形状较为特殊，根据选择分模面时，应遵守以上的原则。再综合我的塑件形状的考虑，以及模具整体设计、制造、加工的要求，我选择采用平面分模面，由于上表面要求较高，必须要求塑件留在动模一侧。这样的分模面设计有以下的特点：1、这样的设计保证了分模时塑件留在动模一侧；2、分型面的痕迹会在塑件的下边缘一圈，保证不会影响外观质量；3、这样的设计使得推杆比较好布置，比较容易推出塑件；4、使得脱模变的容易；5、这样的设计也迫使设计必须使用扇形浇口等不影响外观质量的特殊浇口； 电磁设备外壳及其模具设计 第- 28 页5.5 模架的选用与设计模架的选用与设计设计模具时，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。一般的导向机构分为动、定模之间的导向机构，推板的导向机构，推件板的导向机构。一般导向装置由于受加工精度的限制或使用一段时间之后，其配合精度降低，会直接影响制品的精度，因此对精度要求较高的制品必须另行设计精密导向定位装置。我根据塑件尺寸，参考实用模具设计简明手册选用标准模架，本模具属于中小型模具，如图5-2所示图5-2 模架5.6 定模板定模板用于固定型腔（凹模）、导套，保证凹模或其它零件固定稳固。在定模板上开设了冷却水道，定模板要具有较高的平行度和硬度、一定的厚度，并有足够的强度。我的设计采用45#钢，经热处理4248HRC如图5-3所示： 电磁设备外壳及其模具设计 第- 29 页图5-3 定模板5.7 动模板动模板用于固定型芯（凸模）、导套，保证凸模、拉料杆固定稳固，防止型腔、型芯、导柱或顶杆等脱出固定板，并承受型腔、型芯或顶杆等的压力，在动模板上开设了冷却水道，因此它要具有较高的平行度和硬度，有一定的厚度，并有足够的强度。我的设计采用45#钢，经热处理4248HRC。动模板导柱固定孔与导柱为H7/k6 或H7/m6 过渡配合,导柱工作部分的配合精度采用H7/h6 间隙配合，其上孔与拉料杆采用H7/k6 过渡配合。 电磁设备外壳及其模具设计 第- 30 页图5-4 动模板5.8 定模座板定模座板定模座板用来固定定模板和浇口套，定模座板和定模板通过4 个16 的内六角螺钉连接，定模座板和浇口套通过4 个4 的内六角螺钉及定位圈连接，因此定模座板应有一定的厚度，并有足够的强度，我的设计采用45#钢，经热处理4248HRC。 图5-5 定模座板5.9 动模座板动模座板动模座板用来固定动模板、动模支承板和垫块，动模座板和定模板、动模支承板、垫块通过4 个16 的内六角螺钉连接，定模座板应有一定的厚度，并有足够的强度，我的设计采用45#钢，经热处理4248HRC。其注射机顶杆孔为60mm，其顶出板导柱孔为420mm，其上的推板导柱孔与导柱采用H7/m6 过渡 电磁设备外壳及其模具设计 第- 31 页配合。定如图5-6所示：图5-6 动模座板5.10 推杆固定板推杆固定板推杆固定板用来固定推杆及导套，必须具有一定的强度和硬度，我的设计采用45#钢，经热处理4248HRC。推杆固定板的尺寸为：BxLxH=150x250x16 mm，如图5-7所示：图5-7 推杆固定板6 装配在模具装配过程中，既要保证配合零件的配合精度，又要保证零件之间的位置精度，对于具有相对运动的零件，还必须保证它们之间的运动精度。所以模具装配精度的高低及质量的好坏，都直接影响注射生产是否正常，影响产品的尺寸、形状精度和工厂成本。数控机床的普遍应用，能够保证模具零件的加工精度和质量要求，采用数控加工的零件，可直接进行模具装配，减轻了钳工的工作量。6.1 装配基准装配基准在模具的加工过程中，各个零件都有统一的加工基准，在装配的时候以基边为基准来进行装配，以保证模具的整体精度。每个零件均设计了基准角，即为装配基准，零件加工要按图纸保证基准角的精度，装配时都要在一个方向基准角上，不能装反。 电磁设备外壳及其模具设计 第- 32 页6.2 模具镶块的装配模具镶块的装配为了节省工时，先加工镶块后加工入子、斜销、滑块等其它零件。待镶块加工完毕后，交给钳工进行装配。钳工接到凸、凹镶块后，首先应进行测量，看其最大外型尺寸是否符合公差要求，如果在公差范之内，开始装配镶块，注意镶块的基准角要与模框的基准角一致，装好后进行凸、凹镶块靠破。目的是保证模具达到注射成型的要求，防止模具在注射成型时出现塑料溢边等情况发生。靠破用红色粉来检查零件表面的缺陷及零件间的密合度，一件喷上红色，另一件靠上，观察粘的均匀程度，不均匀表示不平。如果开模后，镶块表面的红色痕迹达到模具注射成型要求，也就完成了镶块的装配。型腔的动、定模板镶合后，分型面上要求紧密无缝。7 产品设计塑件的产品设计要合理，尽可能选用最好的结构方案，制件的设计者要考虑到制件的技术要求及其结构，必须符合模具制造的工艺性和可行性。电磁设备产品的结构设计是实现产品功能的关键，这不仅需要与产品外观相协调，更要考虑后序的生产装配、喷涂、喷绘、模具设计制造等各方面。电磁设备产品的形体结构设计牵扯知识范围十分广泛，主要有材料的选用、模具结构设计、表面处理、加工手段、包装装演等方面，这些因素的运用直接影响着电磁设备产品的生命和外观形象。可以说设计者的水平高低决定了产品的生命力和产品档次高低，高档次产品不一定是高造价，运用低造价设计出高档次的产品，正是设计者高水平工作的综合体现。7.1 模具设计模具设计模具的设计是提高模具质量最重要的一环，需要考虑到很多因素，包括模具材料的选用，模具结构的可靠性及安全性，模具零件的可加工性及模具维修的方便性，这些在设计之初应尽量考虑得周全些。模具材料的选用既要满足客户对产品质量的要求，还需考虑到材料的成本及其在设定周期内的强度，当然还要根据模具的类型、使用工作方式、加工速度、主要失效形式等因素来选材。当塑件为 ABS、即、PC 之类材料时，注射模模具材料可选择预硬调质钢;塑件属于高光洁度、透明的材料时，可选耐蚀不锈钢;塑件批量较大时，可选择淬火回 电磁设备外壳及其模具设计 第- 33 页火钢。另外还需要考虑采用与制件亲和力较小的模具材料，以防粘模加剧模具零件的磨损，从而影响模具的质量。模具结构设计时，尽量使结构紧凑、操作方便，还要保证模具零件有足够的强度和刚度;在模具结构允许时，模具零件各表面的转角应尽可能设计成圆角过渡，以避免应力集中;对于凹模、型腔及部分凸模、型芯，可采用组合或镶拼结构来消除应力集中，细长凸模或型芯，在结构上需采取适当的保护措施。在设计中应考虑减少维修零部件时需拆装的范围，特别是易损件更换时，尽可能减少其拆装零件的数量。对模具结构设计分析时，要审查造型设计是否合理可靠，包括制造方法、塑件的出模方向、出模斜度、抽芯、结构强度、电路安装和电子工程人员配合等是否合理。根据造型要求确定制造工艺是否能实现，包括模具制造、产品装配、外观的喷涂、丝印、材质选择、需采购的零件供应等。确定产品功能是否能实现，用户使用是否最佳，进行具体的机构设计，确定每个零件的制造工艺，要注意塑件的结构强度、安装定位、筋骨方式、产品变形、元器件的安装定位、安装要求、确定最佳装配路线。结构设计要尽量考虑模具设计和制造的难度，提高注射生产的效率，最大限度地减低模具成本和生产成本，确定整个产品的生产工艺、检测手段，保证产品的可靠性。7.2 模具加工模具加工模具的制造过程也是确保模具质量的重要一环，模具制造过程中的加工方法和加工精度会影响到模具的使用寿命。各零部件的精度直接影响到模具整体装配，除加工设备自身精度的影响外，需通过改善零件的加工方法，提高钳工在模具磨配过程中的技术水平，来提高模具零件的加工精度。若模具整体装配效果达不到要求，对模具的总体质量将会有很大影响。因此，为保证模具具有良好的原始精度，制造过程中首先要合理选择高精度的加工方法，如电火花、线切割、数控加工等等。总装图如图 7-1 所示 电磁设备外壳及其模具设计 第- 34 页图 7-1 模具总装图8 浇注系统设计8.1 保证塑件的质量保证塑件的质量浇注系统的设计，首先必须保证塑件的质量，避免常见的充填问题。尽量减少塑料熔体填充时的停滞现象，停滞现象容易使工件的某些部分过度保压，某些部分保压不足，从而使塑件的内应力增加;尽量避免出现熔接痕，熔接痕的存在不但会影响外观，使得产品的表面质量较差，而且出现熔接痕的地方弦度也差;尽量避免过度保压和保压不足，过度保压会使产品密度较大，增加内应力，甚至出现飞边;尽量减少熔体流向杂乱，保证浇注系统和型腔内的气体顺利排出，流向杂乱会使工件弛度较差，表面的纹路也较不美观。8.1.1 尽量减小及缩短浇注系统的断面及长度在确保成型质量和满足良好排气的前提下，从浇口套到主浇道、分浇道、浇口，要尽量减小及缩短浇注系统的断面及长度。这样可以尽量减少塑料熔体的热量损失与压力损失，减小塑料用量和模具尺寸。 电磁设备外壳及其模具设计 第- 35 页8.1.2 尽可能做到同步填充在一模多腔情形下，要合理排列各型腔的位置，巧妙设计分浇道，让进入每一个型腔的熔料能狗同时到达，而且使每个型腔入口的压力相等。8.1.3 便于产品修整浇注系统设计要结合制品的大小、结构形状、壁厚及技术要求，综合考虑浇注系统的结构形式、浇口的数量和位置，尽量将浇口设计在产品的隐蔽处，作到切除和修整浇口方便，绝对不能影响产品的外观。8.1.4 浇道的截面浇道的截面直接影响到熔融塑料充模的流动性，主流道的端面形状通常为圆形。为便于脱模，主流道一般设计有斜度，如果主流道同时穿过多块模板时，一定要注意每一块模板上孔的斜度及孔的大小。主流道的大小要根据塑料材料的流动特性来定，镜片常用的制作材料流动性都不好，浇道的截面和尺寸设计一定要利于充模。8.1.5 浇道的形状浇道的形状取决于型腔的排布和浇注系统的总体设计，分流道的布置形式有平衡式进料和非平衡式进料两种形式。平衡式进料就是保证各个进料口同时均衡地进料，非平衡式进料就是各个进料口不能同时均衡地进料，一般要做模流分析来进行评估。分流道是主流道与浇口之间的一段，它是熔融塑料由主流道流入型腔的过渡段，也是浇注系统中通过断面面积变化及塑料转向的过渡段，能使塑料得到平稳的转换。电磁设备外壳注射模要求型腔与主浇道、分流道之间的距离尽可能短，并且使流道平衡、合理。8.2 浇口的设计浇口的设计浇口又称进料口或内流道，是分流道与塑件之间狭窄的部份。它能使分流道输送过来的熔融塑料的流速产生加速度，形成理想的流态，并迅速地充满型腔，同时还起着封闭型腔防止熔料倒流的作用，并在成型后便于使浇口与塑件分离。浇口设计如图 8-2 所示 电磁设备外壳及其模具设计 第- 36 页图 8-2 浇口截面8.2.1 浇口的形式浇口是连接浇道和型腔的通道，浇口的形式有:直接浇口，侧向浇口(包括内钡 l 浇口、普通侧浇口、外侧浇口)，扇形浇口，平缝式浇口，护耳式浇口，隙式浇口，点浇口，潜伏式浇口，盘环型浇口，轮辐式浇口，园环形浇口等。浇口的形式很多，每一种浇口都有各自的特点和应用范围。电磁设备外壳注射模采用扇形浇口较多，这样塑料熔体在宽度方向上的流动得到了均匀的分配，成型的镜片内应力较小，还能够避免流纹及定向效应所带来的不良影响，并减少了带入空气的可能性，可以极大限度地消除浇口附近的缺陷。镜片模具通常选用扇形浇口，浇口面向型腔沿进料方向的截面宽度逐渐变大，截面厚度逐渐变小。从利于熔体充模方面考虑，浇口的宽度、厚度尺寸应该尽量取大些，但会使后续工序去除浇口更为困难，产品报废率也越高。因此，具体尺寸要综合考虑有利充模和便于去除浇口两方面因素来设计。8.2.2 浇口的位置在注射成形及模具设计中，浇口位置是个重要的设计变量。浇口开设的位置对塑件的成形性能和质量影响很大了，需要考虑的因素也多。浇口位置的选择应注意:选择有阻挡物最近的距离;尺寸及位置应避免产生喷射和蠕动;浇口应开设在塑件断面最厚处;应使塑料流程最短、料流变向最少;应有利于型腔内气体的排出;应减少或避免塑件的熔接痕;应防止料流将型腔、型芯、嵌件挤压变形。设计人员要多参考老模具的设计，有时在试模后还要作少许修改。注射模CAE 技术可以在模具投入制造之前，进行塑料熔体的充型和冷却过程模似，对 电磁设备外壳及其模具设计 第- 37 页塑件翘曲和收缩进行预测，对潜在问题提出有效改进方法，缩短模具制造周期并降低成本。对于没有经验的设计者，一定要先利用 CAE 软件模拟后再来确定浇口的位置。8.3 冷料穴设计冷料穴设计冷料穴又称冷料井，用来储减注射间隔期间产生的冷料，防止冷料进入型腔而影响塑件质量，并使熔料能顺利地充满型腔。冷料穴可以容纳冷料，镜片注射模中巧妙地设计冷料穴，还可以起到排气、塑件推出作用。由于电磁设备外壳表面质量要求很高，顶杆不能在外壳的表面直接推出，所以如果在模具的合适位置设计冷料穴，就可以把推杆设置在冷料穴处，保证外壳的可靠推出脱模。冷料穴的位置和数量，应该根据外壳的大小和各边长而定。对于边长较长的边，可以均匀地设置 2 个冷料穴9 合模导向与精定位机构设计在注射模中，指引动模与定模之间按一定的方向闭合和定位的装置，称之为合模导向机构。此外，在卧式注塑机上的注塑模，其脱模机构也需设置导向机构。因此，导向机构的功能有：1、定位作用2、导向作用3、承受一定侧压力4、支承定模型腔板或动模推件板本次设计中，我选用导柱导向机构9.1 导柱导向机构设计导柱导向机构设计9.1.1 导柱导向机构的设计要点1、小型模具一般设置两根导柱，当其无合模方位要求，采用等径且对称布置的方法；若有合模方位要求时，则应采取等径不对称布置，或不等径对称布置的形式。大中型模具常设置三个或四个导柱，采取等径不对称布置，或不等径对称布置的形式。2、直导套常应用于简单模具或模板较薄的模具。3、导向零件应合理分布在模具的周围或靠近边缘部位，导柱中心到模板边缘的 电磁设备外壳及其模具设计 第- 38 页距离一般取导柱固定端的直径的11.5倍。4、导柱常固定在方便脱模取件的模具定模部分；但针对某些特殊的要求，如塑件在动模侧依靠推件板脱模，为了对推件板起到导向与支承作用，而在动模侧设置导柱。5、为了确保合模后分型面良好贴合，导柱与导套在分型面处应设置承屑槽；一般都是削去一个面，或在导套的孔口倒角。6、导柱工作部分的长度应比型芯端面的高度高出68mm，以确保其导向作用。7、应确保各导柱、导套及导向孔的轴线平行，以及同轴度要求。8、导柱直径的计算：d=（ ）EWLzEWL364式中：W单根导柱承受的模板重力（N）L模板重心距导柱根部的距离（mm）E材料的弹性模量，取E=2.1x105 MPa导柱头部弯曲变形的允许桡度，常取0.05mm9、导柱工作部分的配合精度采用H7/f7；导柱固定部分的配合精度采用H7/k6。导套与安装孔之间一般采用H7/m6的过渡配合，再用侧向螺钉防止其被拔出。10、对于生产批量小、精度要求不高的模具，导柱可直接与模板上加工的导向孔配合。9.1.2 导柱与导套的结构与尺寸导柱导向机构，包括导柱和导套两个主要零件，分别安装在动、定模两边。导柱的基本机构形式有两种。一种是除安装部分的凸肩外，长度的其余部分直径相同，称带头导柱，另一种是除安装部分的凸肩外，使安装的配合部分直径比外伸的工作部分直径大，称有肩导柱，带头导柱用于生产批量不大的模具，可以不用导套。有肩导柱用于采用导套的大批量生产并高精度导向的模具。装在模具另一边的导套安装孔，可以和导柱安装孔以同一尺寸一次加工而成，保证了同轴度。模板尺寸愈大，导柱间的中心距应愈大，所选导柱直径也应愈大。根据前面的计算可知，我们可根据模板外形尺寸可选择导柱直径d=25mm和d=16mm的有肩导柱，无论带导套或不带导套的导向孔，都应设计为通孔，或专门设计排气槽，以避免模具闭合时的空气阻力，我在定模板开了一个凹槽，用 电磁设备外壳及其模具设计 第- 39 页以排气。导套常用的结构形式也有两种，一种是直导套，直导套常用于厚模板的导向，需与模板上导向空有较紧配合，防止被导柱拖出，应该有紧定螺钉固定。另一种是带头导套。带头导套安装需要复以垫板。这种导套长度取决于模板厚度。这两种导套中，孔的工作部分长度一般是孔径的11.5倍。本次设计选用的导柱和导套有两种，一种是导向模具动模板与定模板，使之能精确定位的导柱导套，另一种是导向推板，推板固定板的导柱导套；但两种都是标准件，如图9-1.9-2所示。 图9-1 导套 图9-2 导柱9.1.3 导柱和导套材料的选择模具中导向副的作用是保证上模相对于下模有一精确的位置关系。在中小型模具中应用最广的滑动导向副结构，对于要求精度高、寿命长的模具，导柱导套不但要求具有较高的刚度和强度来承受大的冲击、支撑模具的部分板件，而且要求要有良好的耐磨性，保证在使用期间能起到其应有的作用。综上所述，我的导柱选择了20号钢，该钢属于低碳碳素钢，强度不高，但韧性，塑性和焊接性能均好，经过渗碳淬火、回火处理，可获得外表较高的硬度，外表面又比较耐磨，而心部又具有比较好的韧性，所以外硬心韧，是优良的导柱材料。20号钢的热处理工序安排：锻造正火粗加工机加工成型渗碳或碳氮共渗淬火及回火嵌修抛光镀烙我的导套采用黄铜，因为导柱和导套在导向中总有一方会因为空气中的杂质产生磨损，而铜的质地柔软，这样就保护了导柱， 电磁设备外壳及其模具设计 第- 40 页从而使得导向机构可以长时间的使用。同时铜也是自然界最耐磨的金属材料之一，它还有一定的自润滑性能。9.1.4 推出脱模机构设计原则制件推出（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、尽可能让塑件留在动模，使脱模动作易于实现2、不损坏塑件，不因脱模而使塑件质量不合格3、塑件被顶出位置应尽量在塑件内侧，以免损伤塑件外观4、脱模零件配合间隙合适，无溢料现象5、脱模零件应有足够的刚度和强度6、脱模机构要工作可靠，运动灵活，制造容易，配换方便为实现注塑生产的自动化，必要时不但塑件要实现自动坠落，还要使浇注系统凝料能脱出并自动坠落。优秀的设计还应以简单易行机构达到以上要求。9.1.5 脱模机构的设计简单脱模机构有推杆机构、推管机构、推件板机构及这些机构的组合。在本次设计中，我们采用推杆机构。推杆结构又可分为单节式推杆、台阶式推杆、嵌入式推杆、异形推杆、锥形顶杆等。根据本次所设计的塑料件的结构特点，我采用单节式推杆。各个推杆的直径为59.2 复位装置的设计复位装置的设计推出机构复位的常见复位零件有复位杆、推杆兼复位杆及弹簧等三种。我的设计采用弹簧先复位装置。弹簧标记为：YA 2.5x20x38 GB/T2089，材料为60Si2MnA。四个弹簧分别安装在导柱上，夹在支承板与推杆固定板之间。10 模具的试模与修模10.1 试模试模模具的设计和制造有可能会发生错误，必须通过试模来修改和验证。试模的结果，特别是塑件注射成型参数的选择，是保证以后正常注射生产顺利进行的重要依据。试模前要了解模具的有关资料，熟悉模具的设计图，并约请模具 电磁设备外壳及其模具设计 第- 41 页技师参加试模工作。先在工作台上检查模具的机械配合动作，注意有否刮伤、缺件及松动等现象，模向滑板动作是否确实，水道及气管接头有无泄漏。选择注射机时应考虑射出容量、导杆的宽度、最大的开程，并检查配件是否齐全。吊挂时应注意在锁上所有夹模板及开模之前吊钩不要取下，以免夹模板松动或断裂造成模具掉落。模具装妥后应再仔细检查模具各部份的机械动作，如滑板、顶针、退牙结构及限制开关等。合模动作时应将关模压力调低，在手动及低速的合模动作中，注意观察、讯听模具是否有不顺畅动作及异声。可以依据成品所用塑料性能及模具大小选用适当的模温，先将模具温度提高至生产时所须的温度，待模温提高之后须再次检查各部份的动作。因为钢材因热膨胀之后可能会引起卡模现象，因此须注意各部分的滑动，以免有拉伤及颤动的产生。由于受热膨胀的原因，试模中应注意顶杆高度会发生变化，等热稳定后再作调整。开始试模时，原则上选择低压、低温和较长时间条件下成型，然后按压力、时间、温度的先后顺序变动。塑件壁薄、面积大时，一般采用高速注射:塑件壁厚、面积小时，采用低速注射。5.5 提高模具质量的措施衡量模具的质量，首先要看成型制品的质量，制品尺寸的稳定性、符合性，制品表面的光洁度、制品材料的利用率等。第二是模具的使用寿命，在确保制品质量的前提下，模具所能完成的工作循环次数或生产的制件数量。第三是模具的使用维护、维修成本、维修周期性等，是否属最方便使用、脱模容易、生产辅助时间尽可能的短。试模中所获得的样件是对模具整体质量的一个全面反映。以检验样件来修正和验收模具，是塑料模具这种特殊产品的特殊性。首先，在初次试模中我们最常遇到的问题是根本得不到完整的样件。常因塑件被粘附于模腔内，或型芯上，甚至因流道粘着制品被损坏。这是试模首先应当解决的问题。10.1.1 粘着模腔制品粘着在模腔上，是指塑件在模具开启后，与设计意图相反，离开型芯一侧，滞留于模腔内，致使脱模机构失效，制品无法取出的一种反常现象。其主要原因是：1、注射压力过高，或者注射保压压力过高。2、注射保压和注射高压时间过长，造成过量充模。3、冷却时间过短，物料未能固化。 电磁设备外壳及其模具设计 第- 42 页4、模芯温度高于模腔温度，造成反向收缩。5、型腔内壁残留凹槽，或分型面边缘受过损伤性冲击，增加了脱模阻力。10.1.2 粘着模芯1、注射压力和保压压力过高或时间过长而造成过量充模，尤其成型芯上有加强筋槽的制品，情况更为明显。2、冷却时间过长，制件在模芯上收缩量过大。3、模腔温度过高，使制件在设定温度内不能充分固化。4、机筒与喷嘴温度过高，不利于在设定时间内完成固化。5、可能存在不利于脱模方向的凹槽或抛光痕迹需要改进。10.1.3 粘着主流道1、闭模时间太短，使主流道物料来不及充分收缩。2、料道径向尺寸相对制品壁厚过大，冷却时间内无法完成料道物料的固化。3、主流道衬套区域温度过高，无冷却控制，不允许物料充分收缩。4、主流道衬套内孔尺寸不当，未达到比喷嘴孔大0.51 。5、主流道拉料杆不能正常工作。一旦发生上述情况，首先要设法将制品取出模腔（芯），不惜破坏制件，保护模具成型部位不受损伤。仔细查找不合理粘模发生的原因，一方面要对注射工艺进行合理调整；另一方面要对模具成型部位进行现场修正，直到认为达到要求，方可进行二次注射。10.2 成型缺陷成型缺陷当注射成型得到了近乎完整的制件时，制件本身必然存在各种各样的缺陷，这种缺陷的形成原因是错综复杂的，一般很难一目了然，要综合分析，找出其主要原因来着手修正，逐个排出，逐步改进，方可得到理想的样件。下面就对度模中常见的成型制品主要缺陷及其改进的措施进行分析。10.2.1 注射填充不足
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