【《塑料手机壳注塑模具设计》11000字（论文）】

.5总体结构及运动分析图15模具的总式结构平面图1-（B板）动模座板2-推板固定板3-推板4-垫块5-动模板6—型芯7—型腔8—定模板9—水嘴10—定模模座11—导套12—导柱13、15、16、17、20、21—内六角螺钉14—斜顶杆18—定位圈19—浇口套22—直推杆23—Z型拉料杆24—斜顶25—斜顶座26—复位弹簧27—复位杆1、10分别与注射机相接达到模具与注射机装接,1中间孔用于注射机顶棍进行顶出所用。当模具装接完毕,注射机喷嘴将热熔塑料通过浇注系统的进料口注入模具。热熔状态的塑料通过浇道流入浇口进入型腔,经过冷却和稳定压力之后塑件成型。模具开模时,首先在注射机的作用下动模板及固定的后半部分与定模板在分型面位置分开,向后运动，Z拉料杆拉走管内凝料及手机壳制品。这个过程中，滑块和侧型芯在斜导柱的带动下,沿斜导柱倾斜方向走,实现侧型芯抽离塑件（侧抽芯机构：斜导柱+滑块）。当达到开模距离,注射机顶棍便通过定模座板的顶孔推动上、下固定板,固定在推杆固定板的拉料杆、推杆和斜顶杆受力向上推出冷料及成型的手机壳,完成推出动作。在合模的时候注塑机的闭锁机构就开始工作，在它与复位杆和复位弹簧的作用下推板开始逐渐的回到了初始的状态，动定模在作用下又回到原来的位置在分型处的闭合状态,开始为下一次的分型作准备。至于冷料的去除因为冷料和塑件相连接冷料又和拉料杆被Z形相扣，所以要去掉冷料这时需要人工手摘取即可。4模具主要零部件的设计4.1浇注系统零部件的设计模具的浇注系统主要包括有主流道，分流道，冷料穴和浇口。主流道连着喷嘴和分流道,分流道是连接主流道与浇口的主要通道,浇口则为衔接分流道与模腔,冷料穴一般起着冷却的作用。图16浇注系统总结构三维图4.1.1主流道设计主流道为从注射机嘴和浇套相接地方到分流的地方为止的部分，这一段也是注入最先流经的通道。方便冷料从浇流道之中拉出,把它的外形设为圆锥形,它的锥形角为2°~4°;设计中选用的注射机为XS－ZY－250卧式注塑机，已知喷嘴d为3.5,其球面d为12主流道的小型口直径：d1=喷嘴的尺寸+（1/2~1）mm=（7/2+1/2)mm=4mm其大型口直径：d2=d1+2Ltanα=7.4mm,为2°以及球端处面半径：R1=注射机喷嘴球头半径+（1~2）mm=（12+2）mm=14mm工作时主流道与高温作用下的热熔塑料和注射机的喷嘴经常产生接触、碰撞导致容易损坏。所以制造单独可拆卸的浇口套同时也便于选用优质刚才进行单独加工和热处理。本设计在材料选择上为了加强对主式流道的保护所以选用了T8A同时也可以选择T10A二者都是常用的材料且都满足要求,它的表面要经过相应的热处理而且淬火后的硬度值要达到50~55HRC。因为手机壳一般生产的数量非常的多，模具就会频繁的工作那么浇注动作也就格外的频繁,那么热流状态的塑料就会经常与浇注的管道经常的接触，时间一长就会破坏了浇道的侧壁,为了避免这种情况的产生就涉及到了一些保护措施，所以涉及到的浇口套是必不可少的。为了增强它的强度在选材上和处理方面要格外的注意。图17浇口套4.1.2分流道设计分流道就是在整个浇注系统中起着过渡作用的一个流道,它能使熔融状态的塑料流向更平稳不会因为流动受到一些阻力而导致的注射失败,它在主流道、浇口之间。在确定它进行排布的位置时,设计过程要考虑过长会造成热量散发和压力的消耗导致塑料没进入腔内就冷却凝固,所以设计成尽量短的平衡分布分流道。设计分流道长度时要结合主流道的末端到型腔的距离来定要尽量取小所以本次取每个长度L为38mm,本次手机壳模具设计采用圆形截面便于热熔状态的塑料流动,直径为8mm。4.1.3浇口位置由方案分析可知选择的是潜伏式浇口,潜伏形式主要是通过潜顶杆将浇口流出的熔体导流到腔内。在排布它位置的时候要想到会不会影响到质量和浇口能不能稳定的将熔体送入腔内,所以将引导路程尽可能减小距离且浇口要与腔有一定距离其大概位置如图所示:图18浇口图示位置4.1.4冷料穴与拉料杆设计设计冷料穴用来收纳每次注射的冷料这样不会进入到腔内。其设计位置在主流道末端且开在动模板上,尺寸稍大于主流道大端直径。其形状设计成Z形,因为冷料弹性不好不能设计成锥形和凹槽形。拉料杆设计在冷料穴的末端。当注射结束的时候模具进行分型,拉料杆和冷料Z形相扣轻松就可拉出然后在推板的推动下就可以一起推出。其形状也设计成Z形拉料杆,即头部为Z形与冷料相互钩锁方便拉出冷料。图19拉料杆图20拉料杆位置4.2排气系统的设计在注射成型过程中,当熔体注入模腔时,为了保证平稳充分的注入,那么模腔内就不能有空气这时就需要设计排气的装置。可以开设排气槽、利用分型处、配合间隙排气。对于需要的注射量非常多的模具那么气体就会非常多这时会开设排气槽,该模具是一个小模具,型腔的数量较少, 所以使用分型面和匹配间隙排气是足够的。这种设计便于加工,所以大多数情况下也用这种方式排气。4.3成型零部件的设计4.3.1型腔、型芯的设计型腔和型芯用于在制造过程中成型手机壳塑件，在结构上分为组合式和整体式，组合式多用于成型形状有连续曲折的塑件。本次设计中的塑件手机壳形状外部和内部成型容易不需要通过拼装形式来成型,由于拼装式的不是一个整体刚度要比整体式的要低所以能使用整体式就不会考虑拼装式。型腔和型芯分别在内部四周边缘部分开有通道因为塑件要考虑冷却所以要设计冷却管道而冷却管道就是要安装在这些通道里。选取一侧开两个大小相同的孔以便露出管道进水出水口,在上表面按着手机壳的建模尺寸开设形状大小相同的两个中心对称式的手机腔和芯,两个腔中间留有一定的距离来开设浇口的位置。同时腔和芯离边缘也要留有一定均匀的距离这样在强度上会提升不少,腔和芯在上下水平面要相互吻合且长宽高要一致二者通过嵌入动定模实现分开闭合。设计如图：图21型腔建模图图22型芯建模图确定腔和芯相关尺寸的时候,由于制造误差和错误标注公差以及塑料本身会有收缩变化造成塑成的手机壳大小不一样不符合要求。前二者可以通过严格排查和检验来排除掉,后者则需要进行计算出它的收缩范围可以在此范围进行尺寸变化来确定下来符合它的尺寸,在确定好范围之后用公式计算对应的应该开取的尺寸值。查取范围为:δ1=(S2-S3)L其中:δ1-制品的尺寸误差,mm;S2、S3-制品的最小与最大的收缩率,%;L-手机壳的尺寸大小,mm;依据收缩率变化和手机壳尺寸关系公式计算型芯型腔尺寸:Lm、Hm、hm、lm分别为型腔、型芯深度尺寸和径向尺寸；hs、ls为手机壳尺寸；S为(S2+S3)/2;表2尺寸汇总表单位：mm名称类型机壳尺寸计算公式模具尺寸型腔径向尺寸16376深度尺寸9型芯径向尺寸16073高度尺寸6.54.4导向零件设计导向零件分为导柱和导套。作用:定位:模具在装配时为保证动、定模板之间的准确配合同时模具运动轨迹更加准确无误。（2）导向:开合模它可以使运动部件按准确固定的路径进行配合大程度的提高配合精度。（3）承载:导柱头部在垫块上固定其身部贯穿动定模所以在闭合时它也承担了部分重量。（4）稳定:在开闭过程它可以稳住动定模,不让他们在受力时左右有幅度的摇摆。 4.4.1导柱的设计结构采用注塑模常用的标准式带头导柱,导柱头部固定在垫块、身部贯穿型芯型腔所在的动模和定模。为避免导柱没有导正时导致芯体与空腔碰撞,设计长度应比芯体端面高6~8mm。依据模具闭合高度取导柱长度L=131mm,直径D=30mm。材料是T8A经过后期淬火处理，硬度是50～55HRC。图23导柱三维图4.4.2导套设计为了使导柱平稳的工作,导柱的外表面要与导套的内壁要能够松紧有度,既不能卡死又不可过于宽松。它的尺寸依照导柱尺寸适当调整可取内径30mm长65mm外径42mm,材料和导柱相同。它的头部要有一段阶梯状,以此固定导套不因导柱的拉扯而发生错位。图24导套三维图4.4.3导柱布置因为当模具发生动作时往往都是动定之间的运动恰好二者之间又是分型位置,那么在此主要进行导向就会极大的提升运动准度。所以将它布在分型处且每个导柱不能贴着模具侧边排布这样大大的降低它的强度而且容易破坏模具,形式主要有以下几种:图25排布形式图选用直径大小相等的四个导柱分别排布在模具的四个角位置,数量上要多因为它可以分担压力。上下位置要错开一点如果位置都一样安装时容易搞混正反。图26导柱和导套的配合建模图4.5脱模机构零件设计4.5.1选择脱模机构由方案分析可知要想完全将塑件推出去对于平整面要用推杆推,侧面的凹孔要用斜顶杆。4.5.2脱模力计算如下其中-凸模在模具中被包的截面周长（cm）;-摩擦系数取；-脱模斜度；-被包处的高度尺寸（cm）;-取为8.0-12MPa；h=6.5mm；L=468mmQ=468×6.5×10×(0.1cos1°-sin1°)=3042N(3)4.5.3推杆设计作为推出手机壳的一个零件它有很多种的形式，有圆形的推杆和扁式的推杆等，本次设计选用圆头推杆推出手机壳。它的选材用到的为T8A经过热处理后要达到大于40HRC的硬度,它工作时用到的滑动Ra0.63～1.25,建模如下图显示图27推杆建模4.5.4斜顶杆设计（1）斜顶杆倾角的设计：斜顶杆在设计倾角时要尽量小些，否则在推出受力作用下会产生大的扭矩导致推杆断裂。所以斜角一般取3°~15°由于用到的斜顶杆较多它们之间的距离就会显得很近,倾斜角度选为3°（2）斜顶杆结构的设计：顶杆的头部要加工成型凸台结构,这样才能成型侧凹。斜顶杆的底部加工有凹槽,以便在斜顶固定座上滑动。在手机壳周围有为了露出音量按键，耳机孔和充电孔所设计的多处侧凹，由于成型方向与分型面垂直，所以无法顺利完成脱模,就得使用从侧向进行的分型且能够抽取芯的结构,手机壳是外观要求非常高,要求侧向分型与抽芯机构在实现成型侧凹的时候不能在表面留下任何痕迹,所以就排除使用斜导柱加滑块机构,此种侧凹结构选用斜推杆从内部成型比较合适。手机壳有8处侧凹，有些距离比较近的可以设计成一个侧型芯,所以需要设计四种类型的斜推杆,就可以完成全部八处侧凹成型，如图所示。图28斜顶杆三维图斜顶杆下设滑块底座，便于斜顶斜向分型与抽芯。底座固定安装在固定板上，底座设有凹槽,斜顶杆通过底部卡在底座槽内即可。图29固定斜顶杆的底座建模图4.5.5推杆、斜顶杆的布置在排布的时候要让手机壳受力平衡,斜顶杆的排布可以按照各个孔的位置取定向排布。等斜顶杆排完在排推杆在未排到的地方设置推杆,且各杆之间要保持距离不可发生碰撞也不可在同一处设置过多使某处集中受力。排的时候还要避开照相孔的位置排布如下:图30脱模机构零件分布为防止斜顶杆在抽芯侧向分型期间发生碰撞需要计算抽芯距SS=S凹+(3~5)mm=5mm其中:S为侧向分型与抽芯机构机构需要行走的总距离;S凹为侧凹深度,等于手机壳的壁厚1.5mm;（3~5）mm为产品侧向分型与抽芯后的安全距离;4.6冷却系统零件的设计4.6.1选用冷却介质PC+ABS为介质粘度材料,成型温度为200C°,模具温度为50~80C°。因此，设计初步选择模具温度为50C°,用常温水冷却模具。4.6.2冷却系统设计计算设计时要考虑到一些原则:冷却用的水孔要多一些,直径要大。水道位置要接近型腔、型芯。应方便清理、方便加工。型芯和型腔要分别冷却。计算尺寸:单位时间内注射入型腔的热熔塑料总质量:W=N•m=2023.76=476g单位质量的塑料在冷却时所放出的热量Q,PC+ABS单位热流量Qs的值的范围在（310~400)Kj/kg，故取Qs=370Kj/kg。求得冷却用水体积的流量Qv设入口处的水的温度为θ2=22C°，出口的水的温度为θ1=25C°,取水的密度=1000kg/m3,水比热容c=4.187kj/（kg.C°）。则根据相关的公式可以得出 在Qv=0.006133m3/min时，设计时为让水在管内流动稳定对直径进行取值D=0.01m。管内的水流速V求出冷却冷却管的壁面与水的膜传热系数h由于水的平均温度为23.5C°,查得f=0.67;则有:(4)冷却水的管道总面积:(5)求得本次所需的水管的总长L(6)（9）设每个水路总长L=200mm,则计算出需要几根管道所以取2根;其结构图如下图31冷却水管的建模图4.6.3冷却水道布置本次冷却水道设计为避开塑件采取均匀环绕塑件周围的方式进行冷却达到快速冷却和均匀冷却。其分布按照标准设计分别将两条冷却水管将其嵌入型腔、型芯四周,进水口和出水口则开在型腔、型芯一侧。其分布如下： 图32冷却水道布置5模具装配5.1模具头部装配1—固定定位环螺钉2—定位环3—浇口套4—固定浇口套销钉5—定模座板6—浇注管道图33模具的头部装配建模图将浇注管道嵌入浇口套,浇口套通过定位环摆正浇口与注射机喷嘴的位置。浇口套的固定为了便于拆卸更换和修理则是采取销钉将其固定与定模座板;定位环的固定采用两个6mm内角螺钉将其固定在定模座板。5.2模具身部装配1—固定定模座板定模板螺钉2—定模座板3—固定定模板型腔螺钉4—导套5—导柱6—定模板7—型腔8—冷却管道9—动模板10—固定动模板型芯螺钉11—塑件推杆12—型芯图34模具身部爆炸图图35模具的身部装配建模图定模座板与定模板采用六个内径相同且分布均匀的内六角螺钉固定;型芯、型腔分别嵌入动、定模板。通过螺钉将型腔和型芯分别固定在动、定模板内其位置二者水平对齐;导柱、导套相互配合安装在模具四周贯穿动定模板,开模闭模时进行导向;冷却水管道安装嵌入型腔、型芯呈对称式安装;动模板底部根据推杆、斜顶杆的尺寸大小开设孔用于推杆、斜顶杆在开闭模时拉伸塑件;拉料杆则是通过动模板中间孔进行拉伸。5.3模具尾部装配1-推杆固定板（上固定板）2-复位杆3-推板固定板（下固定板）4-复位弹簧5-固定上下固定板螺钉6-垫块7-动模座板8-固定动模座板、垫块、动模板螺钉9-固定动模座板、垫块螺钉图36模具尾部爆炸图EQ推杆固定在1上，斜顶杆卡底部卡在固定的底座上，固定底座则固定在1上，固定底座底部用内六角螺钉将其固定与推板;2穿入3固定在1，4则位于10与1之间,在开模时随着上固定板与动模板的挤压弹簧进行压缩复位时在弹簧作用下加快复位。图37模具的尾部装配建模图上下固定板通过螺钉固定，二者在动模座板上的位置通过中间孔进行校对中心位置。左右垫块通过螺钉固定于动模座板同时限制上下固定板的左右移动,为保证动模座板、垫块、动模板水平位置通过螺钉将三者贯穿固定达到进一步稳定。图38模具的总装配建模图5.4模具零件材料汇总由于模具工作对零件的强度、硬度有所要求所以材料的选择至关重要。所以对选材一一归纳如表:零部件名称择选材料要