[策划书]手机后盖注塑模具设计摘要 中英文翻译

[策划书]手机后盖注塑模具设计摘要 中英文翻译 摘要 本设计对手机后盖的注塑模设计。注射成型是塑料成型的一种重要方法，它主要适用于热塑性塑料的成型，可以一次成型形状复杂的精密塑件。本设计是以设计手机后盖注塑模具的相关知识作为依据，阐述塑料注射模具的设计过程。利用CAD软件对塑件进行了三维造型，对塑件结构进行了工艺，明确了设计思路，确定了注射成型，设计了成型零件浇注系统、推出机构、冷却系统等，并对相关参数进行校核。如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠，基本满足生产要求。 本课题通过对手机后盖注塑模具设计，巩固和深化了所学知识，取得了比较满意的效果，达到了预期的设计意图。 [关键词] 塑料模具,注射成型,模具设计，手机后盖注塑模具 Abstract Design of injection mold for the design of mobile phone cover. Injection molding is an important method for plastic forming, it is mainly applicable to thermoplastic plastic molding, molding can be a complex shape of precision plastic parts. The design is based on the knowledge of mobile phone cover injection mold design as the basis, the plastic injection mold design process. Plastic parts for 3D modeling using CAD software, the plastic parts of the structure analysis for the process, a clear idea of the design, injection molding scheme is determined, the design of the gating system, forming parts ejecting mechanism, cooling system, and check the related parameters. So the structure is designed to ensure reliable mould work, to meet the basic requirements of production. This topic through the design of the mobile phone cover injection mold, consolidate and deepen the knowledge, and achieved satisfactory effect, achieve the expected design intent. [Keywords] plastic mold,injection mold design,The injection mold of mobile phone cover 目 录 第一章 引言 .......................................... 5 1.1 塑料简介 ............................................ 5 1.2 注塑成型及注塑模 ..................................... 5 第二章 塑件材料分析 ................................... 8 2.1 塑件材料的基本特性 ................................... 8 2.2 塑件材料成型性能 ..................................... 8 2.3 塑件材料成型条件 ..................................... 9 第三章 塑件的工艺分析 ................................ 11 3.1 塑件的结构设计 ...................................... 11 3.2 塑件尺寸及精度 ...................................... 12 3.3塑件表面粗糙度 ...................................... 13 3.4塑件的体积和质量 .................................... 13 第四章 注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定 ........... 14 [5]4.1、注射成型工艺过程分析 ............................. 14 4.2 浇口种类的确定 ...................................... 15 4.3 型腔数目的确定 ...................................... 15 4.4 注射机的选择和校核 .................................. 15 4.4.1 注射量的校核 .................................... 15 4.4.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核 ......... 16 4.4.3模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核 ............. 17 第五章 注射模具结构设计 .............................. 18 5.1 分型面的设计 ........................................ 18 5.2 型腔的布局 .......................................... 18 5.3 浇注系统的设计 ...................................... 19 5.3.1浇注系统组成 ..................................... 19 5.3.2 确定浇注系统的原则 .............................. 20 5.3.3 主流道的设计 .................................... 20 5.3.4 分流道的设计 .................................... 21 5.3.5 浇口的设计 ..................................... 22 5.3.6 冷料穴的设计 .................................... 22 [7]5.4 注射模成型零部件的设计 ............................. 23 5.4.1 成型零部件结构设计 ............................. 23 5.4.2 成型零部件工作尺寸的计算 ....................... 23 5.5 排气结构设计 ........................................ 24 5.6 脱模机构的设计 ...................................... 25 5.6.1 脱模机构的选用原则 ............................. 25 5.6.2 脱模机构类型的选择 .............................. 25 5.6.3推杆机构具体设计 ................................. 25 5.7注射模温度调节系统 .................................. 26 5.7.1温度调节对塑件质量的影响 ......................... 26 5.7.2 冷却系统之设计规则 .............................. 27 5.8模架及标准件的选用 .................................. 27 5.8.1 模架的选用 ...................................... 27 5.8.2 标准件的选用 .................................... 28 六章 模具材料的选用 ................................ 29第 6.1成型零件材料选用 .................................... 29 6.2注射模用钢种 ........................................ 29 总 结 ........................................... 31 致谢 ............................................... 32 参考文献 ............................................ 33 第一章 引言 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。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。 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 [2]部件组成 。 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。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具 [3]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 第二章 塑件材料分析 2.1 塑件材料的基本特性 目前，中国娱乐场比较多，往往容易被兴致极高的玩家们按坏，所以市场也看中了这一点，为了适应玩家玩得痛快的需要，很多厂家开始生产比以前旧材料更好的新材料手机盖，本次设计就是以此为基点，设计生产一批手机盖套的注射模具，该手机盖套不易被按坏，坚固而不难按，在玩家达到忘我境界时，不用担心被按坏，玩家也不会觉手机盖不灵敏，深受广大消费者的欢迎，具有广阔的市场前景。设计中利用CAD/CAE技术进行模具设计和成型工艺分析。首先，在三维高端软件PROE上进行产品3D造型，然后使用Auto CAD绘制注射模具总装图和模具零件图，最后将产品三维图转入MOLDFLOW软件中进行注射工艺过程模拟分析，确定最佳的注射工艺参数，同时分析制品缺陷的原因及解决办法。 由于本次设计的手机盖具有手感工效，而不缺实用功能，表面光滑且透明，故选用材料为ABS，它是一种优良的热塑性工程材料。 2.2 塑件材料成型性能 塑件材料对注射工艺和模具结构的适应能力叫做注射成型性能，注射成型性能的好坏直接影响到成型加工的难易程度和制品质量的优劣，同时还影响生产效率的高低和设备的辐射能损耗等。 ABS成型性能主要有: 一般性能:ABS外观为不透明呈象牙色粒料，其制品可着成五颜六色，并具有高光泽度。ABS相对密度为1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为18,20，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，并发出特殊的臭味。 力学性能:ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用;ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。 ABS的耐蠕变性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。 ABS的力学性能受温度的影响较大。 热学性能: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。 电学性能:ABS的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。 环境性能:ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃中，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易产生降解;于户外半年后，冲击强度下降一半。 ABS塑料的加工性能 ABS同PS一样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。 ABS的熔体流动性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，与POM和HIPS类似;ABS的流动特性属非牛顿流体;其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。 ABS的热稳定性好，不易出现降解现象。ABS的吸水率较高，加工前应进行干燥处理。一般制品 的干燥条件为温度80~85?，时间2~4h;对特殊要求的制品(如电镀)的干燥条件为温度70~80?，时间18~18h。ABS制品在加工中易产生内 应力，内应力的大小可通过浸入冰乙酸中检验;如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止，应进行退火处理，具体条件为放于70~80?的热风循环干燥箱内2~4h，再冷却至室温即可。 2.3 塑件材料成型条件 确定注射工艺条件时，需要根据塑料品种选择适当的工艺参数，知道了塑料的工艺参数还能选择合适的注射机，使机型的规格大小及性能参数的范围尽量与注射工艺参数接近，只有这样才能在保证制品质量的前提下，获得最高的生产效率和经济效益。 ABS的注射工艺条件参数见表1、表2和表3。 表1 ABS的注射工艺参数 注射机预热温喷嘴温料筒温度? 模具 类型 度? 度? 前段 后段 温 度? 柱塞式 60,75 160,170 170,140,20, 190 160 60 表2 ABS的注射工艺参数 注射压成型冷却成型周后处理介后处后处力MPa 时间S 时间S 期 质 理温理时 S 度? 间S 60,15,15,40,90 热水浴或 70 2,4 100 45 30 鼓风烘箱 表3 ABS的热处理条件 塑料 热处理介质 处理温度? 制件厚度处理时间 mm min ,6ABS 空气或水 60,70 30,60 ,770,77 120,360 第三章 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。 手机盖如图3-1所示，具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构并不太复杂，外轮廓线由圆弧和直线组成。 图3-1手机盖图 3.1 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0.5,1.5，根据 ///,,文献[1]，塑件材料ABS的型腔脱模斜度为35,130，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1,4，最常用的数值为1,3。mmmm该外壳壁厚均匀，周边和底部壁厚均为1。壳内凸出部件的壁厚均为1mmmm (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0.5,1的圆角。一般外圆弧半径大于壁厚的0.5倍，mm 内圆角半径应是壁厚的0.5倍。 该手机盖表面圆角半径为1，内部转弯处圆角半径为1 mmmm (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。本设计中孔都在侧面或边缘，能采用型芯直接加工成型。 3.2 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。根据文献[2]，选用一般精度等级，ABS的精度等级一般为四级，可在文献中查到相应的公差值。 3.3塑件表面粗糙度 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 0.02,1.25之间，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的1/2，即Ra 0.01,0.63。,m,m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Ra0.4，内部为0.8。外部,m,m接手柄区域粗糙度加大，主要是为了装配牢固和方便，且增加摩擦力以便有游戏玩家按起来有手感。 3.4塑件的体积和质量 用软件对该手机盖套进行三维实体造型，然后用分析模块对其进行质量特性分析，输 31.054入材料密度(密度为)，即可以得出该手机盖制品共4个手机盖，每个的体积g/cm 3cm为3.91，质量为15.64克。 第四章 注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定 [5]4.1、注射成型工艺过程分析 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2,4 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1,3小时。 4.2 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。 由于本设计中手机盖外表面质量要求一般，所以选用侧浇口形式。侧浇口前后两端存在较大的压力差，可较大程度地增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热，从而导致熔体表面粘度下降，流动性增加，有利于型腔的充填，因而对于薄壁塑件以及诸如聚乙烯、聚丙烯等表面变化敏感的塑料成型有利，但不利于成型流动性差及热敏性塑料，也不利于成型平薄易变行及形状复杂的塑件。 4.3 型腔数目的确定 因为本设计中采用侧浇口，且塑件的薄壁适合，一次注塑4个同样的手机盖，为保证一次加工过程中各种参数均衡，利于配合使用，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4腔 4.4 注射机的选择和校核 由于两个塑件的体积和质量相差不大，故采用体积较大的塑件(5.11)作为参考由于 3cm采用一模4腔，需要至少注射量为16 ，再根据工艺参数(主要是注射压力)，综合考 XS,Z,30虑各种因素，选定注射机为。注射方式为柱塞式，其有关性能参数为: 3MPacm额定注射量: 30 注射压力: 119 Smm 注射行程: 130 注射时间: 2.9 3KNcm 合模力: 250 最大成型面积: 90 mmmm 最大开模行程: 160 模具最大厚度: 350 mm 模具最小厚度: 60 模板最大距离: 340 mm 合模方式: 液压-机械式 4.4.1 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。校核为: nm，m,80%m12 式中 --型腔数量 n 3 --单个塑件的体积() cmm1 3 --浇注系统所需塑料的体积() cmm2 333n,4 本设计中: 3.91 =5.11 30 cmcmcmmm,m,12 nm+m=4×3.91+5.11=20.33?80%×30 12 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。 nA，A,A12 式中 n --型腔数目 --单个塑件在模具分型面上的投影面积 A1 --浇注系统在模具分型面上的投影面积 A2 --注射机允许使用的最大成型面积 A 222cmcmcm n=2 A=13.57 A=3.38 =90 A12 ，13.57，3.38,55.52,90=4 nA，A12 投影面积符合要求 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: (nA，A)P < F 12 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 18MPa根据文献[2]表5-1，推荐使用的型腔压力为15,22 MPa，在此取P= 3052，18,54936,250000NnA，A()P= 12 锁模力符合要求 4.4.3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 H,H,Hminmax 式中 --注射机允许的最大模厚 Hmin --注射机允许的最小模厚 Hmax 60,H,291,350本设计中 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。对于液压-机械式合模机构的注射机，其开模行程与模具厚度无关，对于单分型面注射模应有: S,S,H，H，5~10mmmax12 式中 --推出距离 H1 --包括浇注系统凝料在内的塑件高度 H2 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。 XS-Z-30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。 第五章 注射模具结构设计 5.1 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，如图5-1所示 图5-1分型面的选择 5.2 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5-2所示。由于本设计中塑件是上下两部分配合装配使用，需要心可能相同的注射工艺参数，以达到高的成功率，模具采用侧浇口，并采用对称式布局，以求达到良好的浇注质量。 图5-2型腔布局方式 5.3 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，本设计中采用普通流产浇注系统。正确设计浇注系统对获得优质的塑料制品极为重要。 5.3.1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，如图5-3所示。 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 图5-3普通流道浇注系统 5.3.2 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一腔或一模多腔，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。 、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e) [6]设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。 5.3.3 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XS-Z-30，其喷嘴直径为4mm，喷嘴球面半径为12mm，根据图5-4，主流道各具体尺寸如下: 图5-4主流道尺寸示意图 d,4，1,5mmR,12，2,14mm α ,4? ,H,3.0 246.4 D,d，2Ltan,L,?? ?2 (2)、主流道浇口套的形式 图5-5主流道浇口套及其固定形式 选用如图5-5所示类型的浇口套，这种类型设计成整体形式，用螺钉固定于定模座板 上。将主流道浇口套和定位圈设计成两个零件，然后配合固定 在模板上，浇口套与模板的配合采用。 H/m76 (3)、主流道浇口套的固定 浇口套与定位圈设计成两个零件的形式，以台阶的形式固定在定模板上，浇口套与定位圈之间的配合采用H/f。定位圈在模具安装调试时应插入注射机定模板的定位孔内，99 用于模具与注射机的安装定位。定位圈外径比注射机定模板上的定位孔径小0.2?以下。 5.3.4 分流道的设计 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。本设计中采用侧浇口。在主流道设计好以后，由于两手机盖套对称排步，相隔一定的 距离，需设置分流道需设置分流道经浇口注入而使熔体充满型腔。如 图5-6所示。 图5-6主流道和浇口的位置 5.3.5 浇口的设计 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)(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，采用侧浇口，利于熔体充满整个型腔。 5.3.6 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 5mm些，这里取为，最终要保证冷料体积小于冷料穴体积。冷料穴的形式有多种，这里采 用倒锥形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它与中间板配用，开模时倒锥形的冷料穴通过内部的冷料先将主流道凝料拉出定模，最后在推杆的作用下将冷料和和主流道凝料随制品一起被顶出动模。 [7]5.4 注射模成型零部件的设计 模具闭合时用来填充塑料成型制品的空间称为型腔。构成模具型腔的零部件称成型零部件。一般包括凹模、凸模、型环和镶块等。成型零部件直接与塑料接触，成型塑件的某些部分，承受着塑料熔体压力，决定着塑件形状与精度，因此成型零部件的设计是注射模具的重要部分。 成型零部件在注射成型过程中需要经常承受温度压力及塑料熔体对它们的冲击和摩擦作用，长期工作后会发生磨损、变形和破裂，因此必须合理设计其结构形式，准确计算其尺寸和公差并保证它们具有足够的强度、刚度和良好的表面质量。 5.4.1 成型零部件结构设计 成型零部件结构设计主要应在保证塑件质量要求的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。 1)、凹模的设计 凹模也称为型腔，是用来成型制品外形轮廓的模具零件，其结构与制品的形状、尺寸、使用要求、生产批量及模具的加工方法等有关，常用的结构形式有整体式、嵌入式、 镶拼组合式和瓣合式四种类型。 本设计中采用镶拼组合凹模，其特点是结构简单，牢固可靠，不容易变形，成型出来的制品表面不会有镶拼接缝的溢料痕迹，还有助于减少注射模中成型零部件的数量，并缩小整个模具的外形结构尺寸。 2)、凸模的设计 本设计中零件结构较为简单，塑件手机盖套深度较大，但经过对塑件实体的仔细观察研究发现，塑件采用的是镶拼凸模，也叫型芯，虽然有些部位加工、维修不易，但成型后的塑件质量好，在塑件内表面也不会形成接缝，溢料痕迹，加工精度较高，成型效果好。 H7/P6型芯与动模板的配合可采用。 5.4.2 成型零部件工作尺寸的计算 成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸，以及 中心距尺寸等。 在模具设计时要根据塑件的尺寸及精度等级确定成型零部件的工作尺寸及精度等级。影响塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收缩率，模具成型零部件的制造误差，模具成型零部件的磨损及模具安装配合方面的误差。这些影响因素也是作为确定成型零部件工作尺寸的依据。 由于按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量计算型芯型腔的尺寸有一定的误差(因为模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨损量大多凭经验决定)，这里就只考虑塑料的收缩率计算模具盛开零部件的工作尺寸。 塑件经成型后所获得的制品从热模具中取出后，因冷却及其它原因会引起尺寸减小或体积缩小，收缩性是每种塑料都具有的固有特性之一，选定ABS材料的平均收缩率为0.6%，刚计算模具成型零部件工作尺寸的公式为: A,B，0.006B 式中 A — 模具成型零部件在常温下的尺寸 B — 塑件在常温下实际尺寸 成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的1/3,1/4，或取IT7,8级作为模具制造公差。在此取IT8级，型芯工作尺寸公差取IT7级。模具型腔的小尺寸为基本尺寸，偏差为正值;模具型芯的最大尺寸为基本尺寸，偏差为负值，中心距偏差为双向对称分布。各成型零部件工作尺寸的具体数值见图纸。 5.5 排气结构设计 排气是注射模设计中不可忽视的一个问题。在注射成型中，若模具排气不良，型腔内的气体受压缩将产生很大的背压，阻止塑料熔体正常快速充模，同时气体压缩所产生的热使塑料烧焦，在充模速度大、温度高、物料黏度低、注射压力大和塑件过厚的情况下，气体在一定的压缩程度下会渗入塑料制件内部，造成气孔、组织疏松等缺陷。特别是快速注射成型工艺的发展，对注射模的排气系统要求就更为严格。 在塑料熔体充模过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而成的水蒸气、塑料局部过热分解产生的低分子挥发性气体，塑料中某些添加剂挥发或化学反应所生成的气体。常用的排气方式有利用配合间隙排气，在分型面上开设排气槽排气，利用推杆运动间隙排气等。 由于本次设计中模具尺寸不大，本设计中采用间隙排气的方式，而不另设排气槽，利 用间隙排气，以不产生溢料为宜，其值与塑料熔体的粘度有关。 5.6 脱模机构的设计 塑件从模具上取下以前还有一个从模具的成型零部件上脱出的过程，使塑件从成型零部件上脱出的机构称为脱模机构。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出机构的导向和复位部件等组成。 5.6.1 脱模机构的选用原则 (1) 使塑件脱模时不发生变形(略有弹性变形在一般情况下是允许的，但不能形成 永久变形); (2) 推力分布依脱模阻力的的大小要合理安排; (3) 推杆的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部产生隙裂; (4) 推杆的强度及刚性应足够，在推出动作时不产生弹性变形; (5) 推杆位置痕迹须不影响塑件外观; 5.6.2 脱模机构类型的选择 推出机构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。根据推出零件的类别还可分为推杆推出机构、套管推出机构、推板推出机构、推块推出机构、利用成型零部件推出和多元件综合推出机构等。 本设计中采用推杆推出机构使塑料制件顺利脱模。 5.6.3推杆机构具体设计 (1)、推杆布置 该塑件共采用了24根大小同样的推杆，其分布情况如图5-7所示，这些推杆设置在脱模阻力较大的地方及强度刚度较大处，在加个推件板，使制品所受的推出力均衡，不会由于推出时导致塑件的质量受损。 图5-7推杆布置 [7] (2)、推杆的设计 本设计中采用台肩形式的圆形截面推杆，设计时推杆的直径根据不同的 图5-8推杆 设置部位选用不同的直径，见图5-8。推杆端平面不应有轴向窜动。推杆与推杆孔配合一般为，其配合间隙不大于所用溢料间隙，以免产生飞边，ABS塑料的溢料H8/f8或H9/f9 0.04~0.06mm间隙为。 5.7注射模温度调节系统 在注射模中，模具的温度直接影响到塑件的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，对模具温度的要求也不相同。一般注射到模具内的塑料粉体的温度为 ,,200C60C左右，熔体固化成为塑件后，从左右的模具中脱模、温度的降低是依靠在模具 ,80C内通入冷却水，将热量带走。对于要求较低模温(一般小于)的塑料，如本设计中的ABS，仅需要设置冷系统即可，因为可以通过调节水的流量就可以调节模具的温度。 模具的冷却主要采用循环水冷却方式，模具的加热有通入热水、蒸汽，热油和电阻丝加热等。 5.7.1温度调节对塑件质量的影响 注射模的温度对于塑料熔体的充模流动、固化成型、生产效率以及制品的形状和尺寸精度都有影响，对于任一个塑料制品，模具温度波动过大都是不利的。过高的模温会使塑件在脱模后发生变形，若延长冷却时间又会使生产率下降。过低的模温会降低塑料的流动性，使其难于充模，增加制品的内应力和明显的熔接痕等缺陷。冷却系统的外形结构如图(5-9)(5-10)所示。 图5-9注射成形机的典型冷却系统 图5-10与模板连接之冷却孔道 5.7.2 冷却系统之设计规则 设计冷却系统的目的在于维持模具适当而有效率的冷却。冷却孔道应使用标准尺寸，以方便加工与组装。设计冷却系统时，模具设计者必须根据塑件的壁厚与体积决定下列设计参数: 冷却孔道的位置与尺寸、孔道的长度、孔道的种类、孔道的配置与连接、以及冷却剂的流动速率与热传性质。 冷却管路的位置与尺寸 塑件壁厚应该尽可能维持均匀。冷却孔道最好设置是在凸模块与凹模块内，设在模块以外的冷却孔道比较不易精确地冷却模具。 通常，钢模的冷却孔道与模具表面、模穴或模心的距离应维持为冷却孔道直径的1~2倍，冷却孔道之间的间距应维持3~5倍直径。冷却孔道直径通常为6-14 mm(7/16~9/16英吋)，在此取8mm。 5.8模架及标准件的选用 5.8.1 模架的选用 根据以上的设计，再结合模具的强度和刚度以及所选注射机，各模板的代号如下: 动模板 GB4169.8-84 方铁 GB4169.7-84 动模固定板 GB4169.7-84 定模板 GB4169.6-84 定模固定板 GB4169.8-84 5.8.2 标准件的选用 为了便于模具的装配，减少繁重的设计和制造工作量，缩短生产准备时间和降低成本，一些模具都选用标准零件，本设计中的标准零件选用如下: 导柱 GB4169.4-84 4个 导套 GB4169.2-84 4个 推杆 GB4169.1-84 27个 内六角螺钉 GB70-85 M 1022.5 4个 ， M 1213 4个 ， M 511 3个 ， 第六章 模具材料的选用 正确选用模具各部分零件的材料，是注射模具设计过程中的一项重要工作，它直接影响模具的使用寿命，加工成本以及制品的成型质量。选择模具材料时，需要根据模具工作条件，从使用性能和加工性能两方面对材料提高要求。 6.1成型零件材料选用 成型零件材料选用的要求如下: (1)、机械加工性能良好 (2)、抛光性能良好 注射成型零件工作表面，多需抛光达到镜面，，要求钢材硬度35,40HRCRa,0.05,m 为宜，过硬表面会使抛光困难。 (3)、耐磨性和抗疲劳性能好 (4)、具有耐腐蚀性能 6.2注射模用钢种 热塑性注射模成型零件的毛坯，凹模和主型芯以板材和模具供应，常用50和55调质钢，硬度为250,280HB，易于切削加工。型芯和镶块以棒材供应，采用淬火变形小，淬透性好的高碳合金钢，经热处理后在磨床上直接研磨至镜面。常用9CrWMn、Cr12MoV和3Cr2W8V等钢种,淬火后回火HRC55，有良好的耐磨性。 , 参考文献[2]表11-1、11-2，本设计模具材料选用情况如下: 塑料模具钢材选用，ABS塑料适用钢种PMS，SM2。其它模具选材见表(4) 模具零件 使用要求 模具材料 热处理 表面耐磨、有 ,55HRC导柱、导套 韧性、抗曲、T8(A) 表面淬火 不易折断 强度高、耐磨 ,55HRC成型零部性好、热处理Cr12MoV 淬火 件 变形小，有时中温回火 还要求耐腐 蚀 ,55HRC主流道浇耐磨性好，有45钢 表面淬火 口套 时还要求耐 腐蚀 ,55HRC推杆、拉料一定的强度 淬火 杆等 和耐磨性 T8(A) 低温回火 各种模板、 ,200HBS推板、固定一定的强度45钢 调质 板、模座等 和刚度 表(4)本设计模具选材情况 总 结 本次塑料模具设计，全面考虑了塑料成型性能，模具结构特点，注射工艺参数，塑件表面粗糙度以及制造精度等，在理论分析和数据计算生产操作上论证该设计是合理可行的。并且，通过这次设计，我了解了注射模设计概况，熟悉了注射设备，基本掌握了注射成型的一般原理，更让我明白做事要有耐心和毅力，否则就会走来走去无所事是。 经过这次设计，让我学到了很多书本上学不到的知识，由于AutoCAD不怎么精通，自己边学边画，Word里也有很多东西弄不明白，同学和老师给了我很大的帮助。在设计完后，将要毕业的我深刻地体会到时间不等人的滋味。很多同学也跟我一样有这样的体会，但由于此次设计，让我们大醒悟。 在设计和三维建模过程中也遇到了一些问题，在出图时也遇到很多问题，通过对问题的探索与分析，经过自己的努力，最后得到圆满解决，更深刻的知道了模具设计各个阶段的重要性和严谨性，达到了毕业设计的目的。 伴随经济建设，特别是汽车、机械、电子、日用制造等行业的飞速发展，对模具设计与制造的人才的需求与日俱增，模具设计制造，特别是注射模具的设计与制造将更为受到重视，并将会广泛应用到各个领域中，飞速发展。 相信这次设计中获得的经验及处理问题的能力将会对今后的学习和工作有所启示和帮助。 致谢 在本次毕业设计中，特别感谢指导老师许艳华的指导和帮助，也让我学会了成功要自己去努力。由于经验不足和对专业知识的了解不够透彻，在设计时常常遇到一些问题无法理解，老师则很有耐心的讲解。 同时也感谢的其他帮助我的老师和同学，是您们的教学和帮助让我有了强烈的自信去做好这次毕业设计，特别感谢同学，他在帮助我解决三维模型和工程图装备的问题上给予了我莫大的帮助，还有同学，在我用Word遇到问题时，一叫他就过来热心地帮助我。由于你们的支持和帮助，让我成功地完成了这次毕业设计。再次感谢大家～～～ 参考文献 [1] 曹宏深,赵仲治主编,塑料成型工艺及模具设计[D],北京机械工业出版社 ,1993 [2] 黄虹主编,塑料成型加工与模具[D],化学工业出版社2003年3月第一版 [3] 黄锐主编,塑料工程手册下册[D],第四章节机械工业出版社 [4] 宋卓颐,史勤芳,房双宽,赵永仙编着 ,塑料原料与助剂[M],科学技术文献出版社2003 年9月第1版 [5] 黄锐主编,塑料成型工艺学第二版[M],中国轻工业出版社,1997年5月第2版 [6] 塑料模设计手册[D](软件版),机械工业出版社 [7] 王文广,田宝善,田雁晨,主编,塑料注射模具设计技巧与实例[D],化学工业出版社 2004年1月第1版 [8] 田春年主编,塑料注射成型模具结构设计图册[D],北京轻工业出版社 1998 [9] 刘力主编,机械制图(第二版)[M]高等教育出版社 [10] 刘力主编,机械制图习题集(第二版)[M]高等教育出版社 [11] 屈华昌主编,塑料成型工艺与模具设计[D]高等教育出版社