本科畢業(yè)設(shè)計手機外殼注塑模具設(shè)計

1、 本科畢業(yè)設(shè)計(論文)題目：手機外殼注塑模具設(shè)計 院 （系）： 機電工程學院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 100221 班 學 生： 王曉娥 學 號： 100221331 指導教師： 肖 強 2014年 6月 本科畢業(yè)設(shè)計(論文)題目：手機外殼注塑模具設(shè)計院 （系）： 機電工程學院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 100221 班 學 生： 王曉娥 學 號： 100221331 指導教師： 肖 強 2014年 6月摘 要本課題是關(guān)于手機外殼模具的設(shè)計，主要是手機外殼注射成型模的結(jié)構(gòu)設(shè)計和模具加工制造。手機的形狀較為復雜，所以模具設(shè)計中要考慮的因素有很多，除考慮它的出

2、模、分型面，還需考慮它成型的質(zhì)量，表面光潔度等。所以我們設(shè)計應認真分析塑料制品的結(jié)構(gòu)，尋求最佳的設(shè)計方案并選擇成型設(shè)備的規(guī)格和型號。分型面的選擇很重要，制件不是平直表面，分型面的選擇既要考慮不影響制件表面的美觀，又要達到結(jié)構(gòu)要求。澆注系統(tǒng)的設(shè)計也很重要，在此次設(shè)計中我選側(cè)澆口，并設(shè)有冷料穴。拉料桿采用z形，這就解決了制品出模的問題。編制塑件的模型成型工藝，并進一步對該注射模結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，編制該注射模主要零件的加工工藝。結(jié)構(gòu)設(shè)計包括分型面、型腔布置、澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、加熱冷卻系統(tǒng)、側(cè)向抽芯機構(gòu)、頂出機構(gòu)、脫模機構(gòu)以及主要零部件的設(shè)計。模具加工制造運用creo2.0進行三維造型設(shè)計并對注塑模模具

3、進行裝配，對手機外殼注塑模具定模板型腔的加工工藝進行了分析。此注射模設(shè)計的結(jié)構(gòu)特點是側(cè)澆口形式的雙分型面的注射模，是側(cè)向抽芯。經(jīng)生產(chǎn)驗證，該模具結(jié)構(gòu)設(shè)計巧妙、操作方面、使用壽命長、塑件達到技術(shù)要求。關(guān)鍵詞：模具設(shè)計：注塑模具；分型面mobile phone shell injection mold design abstractthis topic is to design the mobile shell mold, which includes the structure design mould assist designing for manufacturing, and the wo

4、rking process of the injection mould of the front cover of the mobile shell set were introduced. mobile shape so complicated that the mold design has a lot of factors to be considered , in addition to its ejector pin, parting surface, it needs to consider forming the quality of surface finish, and s

5、o on. therefore, we should carefully design the structure of plastic products, find the best design options and choose the molding equipment specifications and models. it is very important, not the straight parts surface, parting surface of choice it is necessary to consider not affect parts of the

6、surface appearance, but also to structural requirements. pouring system design is also important in the design of the election, pin gate cold-slag well and z-shape pin were chosen which are solved the problem of products to die. plastic parts of the process model, and further injection structure of

7、the design, preparation of the main components of the injection-processing technologyng. the structure design involve parting plane, cavity layout, old systems, heating cooling systems, the side core pulling mechanism structure, prop up the organization, drawing patterns and the design process of th

8、e main work pieces. the later use creo2.0 to construct carries on the three dimensional modeling and to assemble the injection mould. the processing craft of the cavity of fixed plate of the base of the mobile shell are analyzed. the structure characteristic of this injection mould was a two-parting

9、 surface , and was a side core pulling mechanism. the mould was proved to be a clever design by production practice , the mould could be operated easily , the service life of the mould was long and the plastics parts produced by the mould could meet the technical requirement.key words: mold design;

10、injection mould; parting plane 目錄摘 要iabstractii 1 前言11.1 課題意義11.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11.3 解決的主要問題和總體設(shè)計思路22 總體方案論證33 具體設(shè)計說明43.1 塑件測繪43.2 塑件三維實體造型43.3 材料的選擇53.3.1制品材料53.3.2模具材料的選擇53.4 注塑機的校核63.4.1注塑設(shè)備的確定62.4.2注射成型工藝的參數(shù)63.4.2注塑機有關(guān)工藝參數(shù)的校核83.5 分型面的設(shè)計93.6 澆注系統(tǒng)設(shè)計103.6.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則103.6.2主流道的設(shè)計103.6.3分流道及其平衡布置103.6.4澆口的設(shè)

11、計113.6.5冷料穴的設(shè)計113.7 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計123.7.1 在設(shè)計冷卻系統(tǒng)時，應從多方面考慮：123.7.2冷卻計算123.7.3冷卻水道在定模中的位置133.8 頂出系統(tǒng)的設(shè)計143.8.1推出機構(gòu)設(shè)計143.8.2頂出行程153.8.3復位桿153.8.4頂桿的形狀與尺寸選擇153.8.5導向裝置位置的布置153.8.6澆注系統(tǒng)零件設(shè)計153.9側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計163.9.1側(cè)向抽芯機構(gòu)設(shè)計應注意如下要點：163.9.2抽芯距、抽拔力與斜導柱的計算163.9.3斜導柱的設(shè)計173.9.4滑塊的設(shè)計173.9.5楔塊的設(shè)計183.10 模架設(shè)計183.11 凸凹模的造型19

12、4 結(jié)論21參考文獻22致 謝231 前言1.1 課題意義模具是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝設(shè)備，它被用來成型具有一定形狀和尺寸的各種制品。在各種材料加工工業(yè)中廣泛地使用各種模具，每種材料成型模具按成型方法不同又分為若干種類型。其中塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的。近年來，人們對各種設(shè)備和用品輕量化要求越來越高，這就為塑料制品提供了更為廣闊的市場。塑料制品要發(fā)展，必然要求塑料模具隨之發(fā)展。模具作為發(fā)展新產(chǎn)品的重要裝備，不僅市場需要量大，而且技術(shù)含量高。對于模具的精度、壽命、交貨期等要求也非常務實，模具行業(yè)的競爭也非常激烈。本專業(yè)是機械設(shè)計制造及其自動化，對制品的模具設(shè)計使得我們把以前所學的相關(guān)

13、知識都運用到其中了，對模具設(shè)計手冊、機械設(shè)計手冊、模具制造工藝、中國模具工程大典的查找使得我對設(shè)計有了更進一步的認識和了解，能熟練運用prp/e軟件進行制品的造型和模具的裝配。1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀近年來，中國塑料模具制造水平已有較大提高。大型塑料模具已能生產(chǎn)單套重量達到50t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已達到2m，制件精度很高的小模數(shù)齒輪模具及達到高光學要求的車燈模具等也已能生產(chǎn)，多腔塑料模具已能生產(chǎn)一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生產(chǎn)擠出速度達6m/min以上的高速塑料異型材擠出模具及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再生料共擠出。在生產(chǎn)手段上，模具企業(yè)設(shè)備數(shù)控化率已

14、有較大提高，cad/cae/cam技術(shù)的應用面已大為擴展，高速加工及rp/rt等先進技術(shù)的采用已越來越多，模具標準件使用覆蓋率及模具商品化率都有較大幅度的提高，熱流道模具的比例也有較大提高。另外，三資企業(yè)的蓬勃發(fā)展進一步促進了塑料模具設(shè)計制造水平及企業(yè)管理水平的提高，有些企業(yè)已實現(xiàn)信息化管理和全數(shù)字化無圖制造。 在制造技術(shù)方面，cad/cam/cae技術(shù)的應用水平上了一個新臺階，實現(xiàn)了cad/cam的集成，并能支持cae技術(shù)對成型過程，如充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟效益，促進和推動了我國模具cad/cam技術(shù)的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模cad/cam系統(tǒng)有了很大發(fā)展

15、，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的caxa系統(tǒng)、華中理工大學開發(fā)的注塑模hsc5.0系統(tǒng)及cae軟件等，這些軟件具有適應國內(nèi)模具的具體情況、能在微機上應用且價格低等特點，為進一步普及模具cad/cam技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。模具市場的總體趨勢是平穩(wěn)向上的，在未來的模具市場中，塑料模具發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對塑料模具提出越來越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。 國外近年來發(fā)展的速度也比較快，在高速銑削加工方面，機床主軸轉(zhuǎn)速可達40000r/min -100000r/min，快速進給速度可達到30

16、m/min-40m/min，加速度可達19，換刀時間可提高到1s2s。這樣就大幅度提高了加工效率，并可獲得ra0.08m的加工表面粗糙度。另外，還可加工硬度達60hrc的模塊，形成了對電火花成形加工的挑戰(zhàn)。高速切削加工與傳統(tǒng)切削加工相比還具有溫升低(加工工件只升高3)、熱變形小等優(yōu)點。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。高速銑削必須與相應的軟件、加工工藝、刀具及其夾緊頭相配合。國外在模具生產(chǎn)中，計算機輔助設(shè)計與輔助制造(cad/cam)技術(shù)已得到十分成功的應用。三維造型和型腔的數(shù)控加工都是由計算機輔助軟件完成的，它大幅度的縮短了模具的生產(chǎn)周期，提高工作效率。德、美、日、法、意等工業(yè)

17、發(fā)達國家在模具設(shè)計制造領(lǐng)域仍處于國際領(lǐng)先水平，他們的一些先進的模具方面的技術(shù)被許多發(fā)展中國家，甚至是其它發(fā)達國家學習采用。亞洲以日本和韓國模具技術(shù)水平最高，其它國家與之還有較大的差距，不過他們也正在以驚人的速度發(fā)展著，國家之間的交流會使之發(fā)展更快。1.3 解決的主要問題和總體設(shè)計思路本設(shè)計主要完成手機前蓋制品測繪、模具設(shè)計、工藝分析。本設(shè)計主要考慮模具型腔數(shù)目的確定，澆注形式的選擇，模具的頂出機構(gòu)，動定模板及各模板的尺寸和厚度的確定，鎖緊裝置的選擇與布置等問題。由于條件的限制, 手機前蓋的測繪主要是手工測量和繪制，采用creo 2.0繪制制品的三維實體模型。根據(jù)使用壽命和經(jīng)濟方面考慮，本模具采

18、用一模兩腔，選用側(cè)澆口，動定模尺寸根據(jù)手冊選bl=140170的模板，采用頂桿作為頂出機構(gòu)的元件總體設(shè)計思路：原始數(shù)據(jù)收集繪制品工程圖三維實物模型模具設(shè)計2 總體方案論證本設(shè)計是模具的設(shè)計。主要設(shè)計內(nèi)容為:手機前蓋制品測繪、注塑模具設(shè)計、模具型腔工藝分析。首先進行制品的測繪,由于條件的限制,測繪時采用多次測量取平均值。由于模具成本和型腔數(shù)目的關(guān)系,考慮到生產(chǎn)批量和經(jīng)濟效益，還有塑件的精度等級等等, 本設(shè)計采用了一模兩腔的結(jié)構(gòu)。之后對注射量、鎖模力、模具高度與注射機閉合高度關(guān)系、開模行程等方面進行校核。本制品內(nèi)腔存在很多孔和凸臺，結(jié)構(gòu)相當復雜，所有通孔從中間分型。由于制品有側(cè)孔，因此還設(shè)計了斜導

19、柱側(cè)向分型抽芯機構(gòu)。然后設(shè)計澆注系統(tǒng):澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料穴等組成。主流道的中心線與注射機噴嘴的中心線在同一條直線上。分流道的半徑與塑料種類和所需熔融塑料的體積有關(guān)。主流道與分流道采用圓角過渡，這樣可以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力。分流道采用平衡式排列，確保熔融塑料幾乎能同時到達每個型腔的進料口。澆口采用側(cè)澆口, 側(cè)澆口的優(yōu)點在于：由于截面尺寸小，因此去除澆口容易，痕跡小，制品無熔合線，質(zhì)量好。冷料穴的作用是儲存因兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料頭及熔體流動的前鋒冷料，以防止冷料進入型腔而影響制件質(zhì)量。冷料穴常設(shè)計在主流道的末端，即主流道正對面的動模上（臥式或立式注射模），直徑稍大于主流道

20、大端直徑，以利于冷料的流入。再進行冷卻系統(tǒng)的設(shè)計,在模板上直接設(shè)置冷卻水道同樣應遵循冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則，使冷卻水道盡量靠近型腔表面和盡量圍繞型腔，使制品在成型過程中冷卻均勻、快速。本設(shè)計采用了循環(huán)式水道。然后對模架進行設(shè)計。3 具體設(shè)計說明3.1 塑件測繪手機前蓋材料為abs，用游標卡尺對零件進行測繪。該制品是模具生產(chǎn)出來的成千上萬個塑件中的一個，由于制造的原因，塑件在出模后不可避免的會產(chǎn)生一定的變形，因此對該零件的測量數(shù)值需要進行分析處理。如對制品尺寸誤差進行修正，然后繪出零件的草圖。該制品有很多圓孔，形狀并不規(guī)則，所以需要多次測量求平均值。該制品外形尺寸為100mm435mm ,手機前蓋主

21、要幾何尺寸如圖3.2所示： 圖3.1 手機前蓋基本尺寸3.2 塑件三維實體造型運用三維繪圖軟件creo2.0進行制品的模型構(gòu)造。機械設(shè)計模塊是一個高效的三維機械設(shè)計工具，它可繪制任意復雜形狀的零件。根據(jù)零件的測繪圖，對零件進行三維造型。三維造型選用creo2.0軟件，三維造型的所有參數(shù)與測繪的數(shù)據(jù)一致。打開三維軟件creo2.0，新建名為w.prt的文件,先后用到的方法有拉伸、陣列、抽殼等等工具,最后保存文件。制品的三維造型如圖3.2所示：圖3.2 手機前蓋外輪廓3.3 材料的選擇3.3.1制品材料本設(shè)計模具為手機前蓋，材料采用abs（丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物），屬于熱塑性材料。abs使用性能

22、：綜合性能較好，沖擊韌性、機械強度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學性、電性能良好，易于成形和機械加工。abs成型性能：a. 無定性料，流動性中等，比聚苯乙烯、as差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好，溢邊值為0.04毫米左右。b. 吸濕性強，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件須經(jīng)長時間的預熱干燥。c. 成型時易取高料溫、高模溫，但料溫過高易分解（分解溫度為250）。對于精度較高的塑件，模溫宜取5060，對光澤、耐熱塑件，模溫宜取6080。注塑壓力高于聚苯乙烯。用柱塞式注射機成型時，料溫為180230，注射壓力為10001400kgf/cm3。用螺桿式注射機成型時，料溫為160220，注射壓力為7001000 kg

23、f/cm 3。3.3.2模具材料的選擇塑料模具由于成型方法，結(jié)構(gòu)形式，使用要求模具大小及制品產(chǎn)量多少，制品外觀光澤要求等有許多不同，因此模具選材應依據(jù)模具實際情況合理的選擇。要求快速出模，快速出樣品，這就不允許按常規(guī)要求，型腔選用號鋼材，經(jīng)調(diào)質(zhì)氮化或淬火，按模具壽命可以使用50萬次要求精工細做。而應符合市場規(guī)律，只有當產(chǎn)品定型，并占有市場一定數(shù)額時，在有把握的情況下，才能投入高質(zhì)量、高壽命的模具制造。a. 定模板、動模板、定模固定板、動模固定板、定位圈、推板、推板固定板、動模墊板等零件均要經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理才能應用,所以采用45號鋼，且45號鋼用途最廣、最經(jīng)濟實惠。b. 導柱、導套、復位桿、澆口套等

24、零件采用材料t8a。c.拉料桿采用t10a材料,其優(yōu)點是拋光性能好，可以拋成鏡面光澤。3.4 注塑機的校核3.4.1注塑設(shè)備的確定塑料注塑機按用途可以分為熱塑性塑料通用注塑機和專用注塑機；按外形可以分為臥式注塑機、立式注塑機和直角式注塑機；按塑料在料筒內(nèi)的塑化方式可以分為柱塞式注塑機和螺桿式注塑機。完整的注射成型工藝過程，按其先后順序應包括：成型前的準備、注射過程、塑件的后處理等。1、成型前的準備 為使注射成型過程能順利進行，并保證塑料制件的質(zhì)量，在成型前應做一些必要的準備工作，包括：a.原料的檢驗和預處理，在成型前應對原料進行外觀（如色澤、顆粒大小、均勻度）及工藝性能（如流動性、熱穩(wěn)定性、收

25、縮性、水分含量等）的檢驗;b.料筒的清洗；c.嵌件的預熱；d.脫模劑的選用。 2、注射過程 完整的注射過程包括加料、塑化、注射、保壓、冷卻和脫模幾個步驟。其流動的情況又可分為充型、保壓、倒流和澆口凍結(jié)后的冷卻四個階段。3、塑件的后處理 塑件在成型過程中，由于塑化不均勻或由于塑料在型腔中的結(jié)晶、定向以及冷卻不均勻而造成塑件各部分收縮不一致，或因其他原因使塑件內(nèi)部不可避免地存在一些內(nèi)應力而導致在使用過程中變形或開裂。因此常需要進行適當?shù)暮筇幚硪韵嬖诘膬?nèi)應力，改善塑件的性能和提高尺寸穩(wěn)定性。其主要方法是退火和調(diào)濕處理。4、注射成型工藝的參數(shù) 注射成型工藝的核心問題，就是采用一切措施以得到塑化良好

26、的塑料熔體，并把他注射到型腔中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達到所要求的質(zhì)量。在塑料成型過程中，工藝條件的選擇和控制是保證成型順利進行和塑件質(zhì)量的關(guān)鍵因素。主要工藝條件是影響塑化流動和冷卻的溫度、壓力和相應的各個作用時間。溫度：注射成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度等。前兩種溫度主要影響塑料的塑化和流動；而后一種溫度主要是影響塑料的流動和冷卻。壓力：注射模注射過程中需要控制的壓力包括塑化壓力、注射壓力和型腔壓力三種，它們直接影響塑料的塑化和塑件質(zhì)量。1、塑化壓力 塑化壓力又稱為背壓，是指采用螺桿式注射成型時，螺桿頭部熔體在螺桿轉(zhuǎn)動后退時所受到的阻力。2、注射壓力 注射機的

27、注射壓力是指在注射成型時，柱塞或螺桿頭部單位面積對塑料熔體所施加的壓力。在注射機上常用表壓指示注射壓力的大小，其大小取決于塑料品種、注射機類型、模具的澆注系統(tǒng)狀況、模具溫度、塑料復雜程度和壁厚以及流程的大小等諸因素，很難具體確定，一般要經(jīng)試模后才能確定。其常用的注射壓力范圍一般在70150mpa之間。其作用是克服塑料熔體一定的充型速率以及對熔體進行壓實等。時間：完成一次注射成型過程所需的時間稱為成型(或生產(chǎn))周期，它包括以下各部分：注射時間、保壓時間、冷卻時間 、其他時間(含開模、脫模、噴涂脫模劑、放嵌件等) 即：t=t注+t保壓+t冷卻+t其他，本設(shè)計成型周期取20s,成型周期直接影響到勞動

28、生產(chǎn)率和注射機使用率，因此生產(chǎn)中，在保證質(zhì)量的前提下，應盡量縮短成型周期中各階段的有關(guān)時間。在整個成型周期中，以注射時間和冷卻時間最重要，對塑件的質(zhì)量均有決定性影響。注射時間中的保壓時間就是對型腔內(nèi)塑料的壓實時間，在整個注射時間內(nèi)所占比例較大，一般為20-25s。冷卻時間主要決定于塑件的厚度、塑料的熱性能和結(jié)晶性能以及模具溫度等。冷卻時間的長短應以脫模時塑件不引起變形為原則。冷卻時間一般在30-120s之間。冷卻時間過長，不僅延長生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)效率，對復雜塑件還將造成脫模困難。成型周期中的其他時間則與生產(chǎn)過程是否連續(xù)化和自動化以及兩化的程度等有關(guān)。具體的參數(shù)見表2-1，最終確定注射機型號為

29、xs-zy-60,具體參數(shù)如表：熱塑性塑料注射機型號：xsz60具體參數(shù)如下表：表3-1 注塑機參數(shù) 型號xsz60螺桿（柱塞）直徑mm42最大注射容量/ cm360注射壓力/( 105pa)120鎖模力/(kn)900最大注射面積/ cm2250模具厚度最大/mm300最小/mm200模板行程/mm300噴嘴孔直徑/mm4球半徑/mm12定位孔直徑/mm100注射時間s1.6頂出形式機械頂出、兩側(cè)頂桿3.4.2注塑機有關(guān)工藝參數(shù)的校核注射量是指注射機進行一次注射成型所能注射出的最大容積，它決定了一臺注射機的所能成型塑件的最大體積。一臺注射機的最大注射量受注射成型工藝條件的影響而有些波動，因而

30、在實際生產(chǎn)中常用公稱注射量或是理論注射量來間接的表示注射機的加工能力。公稱注射量是指在對空注射條件下，注射機螺桿或柱塞作一次最大注射行程時注射機所能達到的最大注射量，它近似于注射機的實際能夠達到的最大注射量。所以塑件及澆注系統(tǒng)的總體積小于注射機最大注射量，該注射適合注射成型條件。a. 型腔數(shù)量的選擇 首先必須考慮采用單型腔還是多型腔模，并決定型腔數(shù)量的多少?？紤]的主要因數(shù)有：現(xiàn)有注塑機的規(guī)格、所要求的塑件的質(zhì)量、塑件成本。起決定作用的因數(shù)很多，它既有技術(shù)方面的因數(shù)，也有生產(chǎn)管理方面的因數(shù)。當尺寸精度要求很高時，應盡量減少型腔的數(shù)量。模具成本與型腔數(shù)目的關(guān)系。通常認為，模具中每增加一個型腔，所成

31、型的制品的精度就會下降4，對精度要求高的制品，隨著型腔數(shù)目的增加，模具的制品精度也勢必隨之增加，因而導致其制造成本的加大。以機床的注塑能力為基礎(chǔ)，每次注射量不超過注射機最大注射量的80%。 （3-1）式中 n型腔數(shù)； s注射機的注射量，g； 澆注系統(tǒng)的質(zhì)量，g； 塑件質(zhì)量，g；塑件體積=9.383 cm3 ； 塑件質(zhì)量=10.32 g ；澆注系統(tǒng)體積=15.79 cm3 ；=15.791.117.89 g ；經(jīng)計算：n2 ，因此型腔數(shù)確定為一模兩腔。b額定鎖模力的校核 選用注射機的鎖模力必須大于型腔壓力產(chǎn)生的開模力，不然模具分型面要分開而產(chǎn)生溢料。注射時產(chǎn)生的型腔壓力對柱塞式注射機因注射壓力損

32、失較大，所以型腔壓力為注射壓力的40%70%；而有預塑裝置的注射機及螺桿式注射機損失較小，所以型腔壓力較大。另外，對不同流動性的塑料，不同的噴嘴和模具結(jié)構(gòu)形式，其壓力損失也不一樣。一般熔料經(jīng)噴嘴時其注射壓力達6080mpa，經(jīng)澆注系統(tǒng)入型腔時則型腔壓力一般為2550mpa。鎖模力和成型面積的關(guān)系由下式確定： （3-2）式中：鎖模力，kn； 型腔壓力，一般取4050 mpa ； a 澆道、進料口和塑件的投影面積，mm2；計算：a=12275=9150 mm2a/1000=5091501000=457.5 kn =900kn所以：a/1000 公式成立c. 注射壓力的校核 abs成型所需注射壓力

33、mpad. 模具高度與注射機閉合高度關(guān)系的校核 (3-3) e. 開模行程校核3.5 分型面的設(shè)計分型面的設(shè)計要便于模具加工制造，應盡量選擇平直的分型面，這樣的分型面壁較好處理，對于分型面不在同一平面的模具，為了避免合模時動、定模兩部分發(fā)生碰撞，以及減小模具制造的難度可以利用一些角度很小的角作為分型面發(fā)生變化的部位。選擇分型面時一般應遵循以下幾項原則： a. 分型面應選在塑件外形最大輪廓處；b. 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊；c. 保證塑件的精度要求；d. 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求；e. 便于模具加工制造；f. 對成型面積的影響；g. 對排氣效果的影響；h. 對側(cè)向抽芯的影響。

34、3.6 澆注系統(tǒng)設(shè)計澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機噴嘴到型腔之間的進料通道。其作用是將塑料熔化充滿型腔,并將注射壓力傳遞到模腔的各個部位,以獲得組織致密、外形清晰、表面光潔和尺寸精確的塑件。澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料井幾部分組成。3.6.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則a. 流程要短。減少壓力和熱量損失及塑料消耗量,同時縮短了充模時間。b. 排氣良好。使料流平穩(wěn)順利充滿型腔。c. 防止型芯變形和嵌件位移。d. 防止塑件翹曲變形和表面形成冷斑、冷等缺陷。e. 合理選擇冷料穴。3.6.2主流道的設(shè)計主流道是指連接注射機噴嘴與分流道或型腔的進料通道。負責將塑料熔體從噴嘴引入模具,其形狀、大小直接影響塑料的

35、流速及填充時間。為了使塑料凝料能從主流道中順利拔出,需將主流道設(shè)計成圓錐形,具有=26的錐角,內(nèi)壁為ra0.8m以下的表面粗糙度,小端直徑應大于噴嘴直徑約0.51mm,凹坑半徑r也應比噴嘴頭半徑大12mm,以便凝料順利拔出。根據(jù)以上所述和注塑機的配合要求,本設(shè)計的澆口套尺寸如圖3-3所示： 圖3-3 澆口套形式 3.6.3分流道及其平衡布置a. 分流道 主流道和澆口之間的進料通道。其作用是通過流道截面及方向變化使熔料平穩(wěn)地轉(zhuǎn)換流向,并均衡分配給各個型腔。常見分流道的截面形狀有圓形、梯形、u形、半圓形及矩形等幾種形式,從壓力損失考慮,圓形截面分流道最好。分流道截面尺寸應按塑料制品的體積、形狀、壁

36、厚、塑料品種、注射速率、分流道長度等因素確定。圓形截面分流道直徑一般取d = 212mm 。分流道表面不要求太光潔,表面粗糙度通常取ra1.252.5m。本設(shè)計采用圓形分流道的直徑為5mm。b. 分流道的布置 本設(shè)計采用平衡式布置,這樣一模兩腔可以均衡布置,使熔融塑料幾乎同時到達每個型腔的進料口,這樣,塑料到每個型腔的壓力和溫度是相同的,塑件的品質(zhì)理應相同。如圖所示：圖3-4 分流道布置形式3.6.4澆口的設(shè)計澆口又稱進料口,是分流道與型腔之間的狹窄部分,也是澆注系統(tǒng)中最小的部分,它是塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度,以利于迅速充滿型腔,同時還起封閉型腔防止熔體倒流的作用,并在成型后使?jié)部谀吓c塑件易

37、于分離。澆口的理想尺寸很難計算,一般可根據(jù)經(jīng)驗估算,澆口斷面積約為分流道斷面積的3%9%,斷面形狀常為矩形或圓形,澆口的長度約為11.5mm。在設(shè)計澆口時往往先取較大的尺寸值,以便在試模后逐步加以修正。澆口的形式有多樣:側(cè)澆口、側(cè)澆口、潛伏澆口和直接澆口等等。本設(shè)計中采用側(cè)澆口，由于截面尺寸小，因此去除澆口容易，痕跡小，制品無熔合線，質(zhì)量好，一般適用于多型腔模具，因此生產(chǎn)率很高，有時也用于單型腔模具中。3.6.5冷料穴的設(shè)計冷料穴的作用是儲存因兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料頭及熔體流動的前鋒冷料，以防止冷料進入型腔而影響制件質(zhì)量。這種帶z形頭拉料桿的冷料桿的冷料穴設(shè)計在主流道的末端的動模一側(cè)。既起冷

38、料儲存作用又兼有分型時將主流道襯套中拉出凝料作用。開模后，凝料及塑件一起被帶z形的拉桿脫出。適用于各種塑料的注塑成型，是常用的結(jié)構(gòu)形式。如圖3-7所示： 圖3-6 冷料穴形式3.7 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計3.7.1 在設(shè)計冷卻系統(tǒng)時，應從多方面考慮：a. 在保證模具材料有足夠的機械強度的前提下，冷卻水道盡可能設(shè)置在靠近型腔（型芯）表面。b. 在保證模具材料有足夠的機械強度的前提下，冷卻水道應安排的盡量緊密。c. 合理確定冷卻水道孔的直徑、中心距以及與型腔壁的距離，根據(jù)經(jīng)驗，水道孔的直徑一般取812mm；水道管壁間距離不得超過5d，水管壁離型腔表面不得太近，亦不能太遠。一般不超過管徑的3倍，以1215m

39、m為宜；d. 對于中、大型模具，由于冷卻水道很長，會造成較大的溫度梯度變化，導致在冷卻水道末端（出口處）溫度上升很高，從而影響冷卻效果。從均勻冷卻的方案考慮，對冷卻液在出、入口處的溫差，一般控制在5以下，冷卻水道的長度在1.21.5以下。因此，對于中、大型模具，可將冷卻水道分成幾個獨立的回路來增大冷卻液的流量，減少壓力損失，提高傳熱效率。e. 制品較厚的部分應特別加強冷卻。3.7.2冷卻計算所需冷卻水量按下式計算： （3-4） 式中 通過模具的冷卻流量（g）； 單位時間內(nèi)進入模具的塑料重量（g）； 每克塑料的熱容量（j/g）； 出水溫度（）； 入水溫度（）； 熱傳導系數(shù)；經(jīng)計算得：w=220g

40、再由下式可求出冷卻水道的直徑d： （3-5） 式中 冷卻液密度（g/m2）； l冷卻水道的長度（cm）；經(jīng)計算水道直徑d約為6mm，經(jīng)查手冊本設(shè)計水道直徑d取8mm。3.7.3冷卻水道在定模中的位置冷卻水道的位置取決于制品的形狀和不同的壁厚。原則上冷卻水道應設(shè)置在塑料向模具熱傳導困難的地方，根據(jù)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則，冷卻水道應圍繞模具所成型的制品，且盡量排列均勻一致。在模板上直接設(shè)置冷卻水道同樣應遵循冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則，使冷卻水道盡量靠近型腔表面和盡量圍繞型腔，使制品在成型過程中冷卻均勻。如果模具中成型制品的部分，是以鑲件方式鑲?cè)肽０?，其冷卻水道的分布，最好采用圍繞鑲件的方式。相交水道通常采用以

41、過盈配合方式插入鑲件，使冷卻液改變流向。綜上所述，對本制品而言，由于形狀較復雜，塑料難以充填等，需要進行均勻的冷卻，才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量；采用循環(huán)水道冷卻，使入水口和出水口的溫差控制在5度以內(nèi)。本模具的冷卻水道直徑為8mm，并且圍繞型腔布置。具體分布如圖3-8所示：圖3-7定模板冷卻水道布置圖3.8 頂出系統(tǒng)的設(shè)計3.8.1推出機構(gòu)設(shè)計推出機構(gòu)的作用是將塑件成型后，順利地把塑件及澆道凝料推出模外。推出機構(gòu)一般由推桿、拉料桿、推板、推桿固定板等零件組成。在設(shè)置推出機構(gòu)時，首先需要確定當模具開啟后，制品的留模形式（留動模部分或留定模部分），推出機構(gòu)必須是建立在制品所滯留的模具部分中。通常，由于注塑機

42、的推出機構(gòu)設(shè)置在動模板一側(cè)，因此大多數(shù)模具的推出機構(gòu)是安裝在動模中的。為了對推出機構(gòu)進行位置調(diào)整和防止推出機構(gòu)復位時受到異物阻礙，在動模座板上還設(shè)計了限位釘。推出機構(gòu)的設(shè)計原則：a. 模具的推出機構(gòu)必須有足夠的強度及剛度，使塑件出模后不致于變形；b. 推力要均勻。推力面盡可能要大，其推力應設(shè)計在塑件承受力較大的地方如筋部、凸緣及殼體壁部等部位；c. 推件不應設(shè)計在零件外表面，以免影響塑件外觀質(zhì)量；d. 推出系統(tǒng)要動作靈敏可靠、動作平穩(wěn)并便于更換于維修。3.8.2頂出行程頂出行程一般規(guī)定使被頂出的制品脫離模具510mm， 在成型一些形狀簡單且脫模斜度較大的桶形制品，也可使頂出行程為制品深度的2/

43、3。本設(shè)計的頂出行程為20mm。3.8.3復位桿頂桿在將制品頂出后，其頂端位置會高于型芯（型腔）表面很多，在下一次合模（模具合緊之前）時，必須使其退回到頂出前的初始位置，以免碰壞型腔（或型芯），因此在頂出機構(gòu)中必須設(shè)有復位桿幫助頂桿回位。復位桿與推桿一起固定在推桿固定板上，設(shè)置了4根，位置均布于推板固定板的四周，位于模具型腔和澆注系統(tǒng)之外。在合模過程中，復位桿的前端面與定模板相接觸才開始復位，合模和復位同時完成。3.8.4頂桿的形狀與尺寸選擇推桿多為圓形結(jié)構(gòu)，細長桿可將后部加粗成臺階形，配合間隙要求小的推桿，其推桿端部應設(shè)計成錐形。推桿應盡量短，推出時，一般將塑件推到高于型腔（或型芯）10mm

44、左右即可。推桿的端面應高出所在型腔的底面或型芯頂面0.05-0.1mm。推桿與其配合孔采用h7/f7配合，保持一定同軸度。推桿數(shù)量在保證推出前提下，越少越好。在推桿推出機構(gòu)中一定要設(shè)計復位機構(gòu)。頂桿需要進行淬火處理，使其具有足夠的強度和耐磨性。本模具采用了八根直徑為4的圓形頂桿并經(jīng)過熱處理。3.8.5導向裝置位置的布置導向裝置包括兩個部件，即導柱和導套，具有保證模具精確閉合，保護型芯，并防止注射時模板因受力而偏移等作用。導柱一般安裝在動模上，導套安裝在定模上。根據(jù)模具的形狀和大小,在模具型腔的周邊要設(shè)導柱和導套,本設(shè)計導柱的數(shù)量采用四根。導柱的布置最好能保證模具的動定模只能按一個方向合模,防止

45、在裝配或合模時因方位搞錯而使型腔損壞,本設(shè)計采用四根直徑相同的導柱對稱布置,并且開設(shè)了環(huán)槽，這樣避免了安裝錯誤和出現(xiàn)以上問題。如圖3-9所示: 圖3-8導柱3.8.6澆注系統(tǒng)零件設(shè)計澆注系統(tǒng)零件主要是定位圈及澆口套兩個零件。定位圈的作用是使模具安裝在注射機上后有一個準確位置。定位圈凸出定模座板部分的徑向名義尺寸應與注射機固定板定位孔的徑向名義尺寸相同，兩者設(shè)計成h7/k6配合形式。如圖3-10所示： 圖3-9澆注系統(tǒng)3.9側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)是利用注射機的開模力作為動力和開模行程，通過斜導柱等零件，在塑件脫模之前，將模具的可側(cè)向移動的成型零件從塑件中抽出。該機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，

46、動作可靠，加工制造方便，廣泛應用于抽拔距和抽拔力不太大的場合。其結(jié)構(gòu)要素組成是斜導柱、側(cè)滑塊、楔緊塊導滑槽的定位裝置。3.9.1側(cè)向抽芯機構(gòu)設(shè)計應注意如下要點：1)成型部位截面形狀的復雜與簡單、面積大小、多芯與單芯等都直接影響抽拔力的大小，在一般情況下，形狀復雜、面積大、多芯時所需要的抽拔力大。2)制品壁的厚薄也影響到抽拔力的大小。壁厚者收縮量大，所需要的抽拔力亦相應增大。3)塑料的收縮率及其制品與成型零件的摩擦系數(shù)也影響抽拔力。塑料的成型收縮率大，抽拔力亦大；表面自潤滑性能較好的塑料，其抽拔力較小。4)型芯成型部位的表面粗糙度，對于抽拔力有較大的影響。表面粗糙度高，抽拔力大。因此，成型零件要

47、有比較低的粗糙度，一般應達到0.2以下，同時應注意加工時的紋路方向，應該與抽芯方向一致。5)模具型芯應有足夠的脫模斜度。斜度大，抽拔力小，反之增大。一般的抽芯脫模斜度應1：100。6)注射成型的工藝條件，必須與制品造型、模具結(jié)構(gòu)相適應。注射壓力、模具溫度對制品在型芯上的包緊力有一定的影響。注射壓力小，模具溫度高時，抽拔力??；反之抽拔力大。3.9.2抽芯距、抽拔力與斜導柱的計算1.抽芯距s =4 （-側(cè)孔深度）2.側(cè)向抽拔力f的估算 （3-6）=18283.65n式中：l-側(cè)型芯成型部分的截面平均周長（mm）；h-側(cè)型芯成型部分的高度（mm）；p-塑件對側(cè)型芯的包緊力，一般取p=8-12mpa；

48、-塑料在熱狀態(tài)時對鋼的摩擦系數(shù)；-側(cè)型芯的脫模斜度。3.斜導柱的長度計算 （3-7） = =90式中：-斜導柱軸線與主開模方向的夾角；-錐臺長度，可取mm；-斜導柱有效導滑長度。3.9.3斜導柱的設(shè)計斜導柱的斜角一般為，最大不得超過，本設(shè)計選用的斜角為。材料采用t8a，淬火硬度hrc50-55。由于斜導柱只起驅(qū)動滑塊的作用，滑塊的運動精度由導滑槽與滑塊間配合精度保證，滑塊的最終位置由楔塊保證，因此為了運動靈活，斜導柱與模板固定孔間的配合采用h7/m6，與滑塊導滑孔間的采用h11/b11的間隙配合。結(jié)構(gòu)形式如圖3-11所示：圖3-10 斜導柱3.9.4滑塊的設(shè)計滑塊可以是瓣合?；瑝K，也可以是型芯

49、滑塊。滑塊可以做成整體式，也可以做成組合式。整體式是將成型部分與滑動部分做在一整體材料上，使用于形狀簡單的側(cè)向成型零件及瓣合模；組合式是將成型部分與滑動部分靠一定的連接方式裝配在一起，這樣可以優(yōu)質(zhì)模具鋼材，且加工方便，應用廣泛。本設(shè)計采用組合式的滑塊，滑塊上斜導孔的直徑與傾角應保證能與斜導柱實現(xiàn)h11/b11的配合?；瑝K的定位裝置是利用壓縮態(tài)彈簧的彈力，通過拉桿螺釘將滑塊拉緊在固定塊上?；瑝K的底面和兩側(cè)面為滑動面，應有足夠的硬度和較低的粗糙度，以增強其耐磨性。如圖3-12所示： 圖3-11 滑塊 圖3-12楔塊3.9.5楔塊的設(shè)計楔塊的作用就是使側(cè)滑塊在模具閉合后能精確復位，并鎖緊滑塊，以承受

50、注射成型是熔體對型芯的壓力。楔塊的結(jié)構(gòu)形式根據(jù)滑塊的形狀和受力的大小決定，楔塊應有足夠的表面硬度（hrc52-56），以免擦傷和變形。本設(shè)計是用螺釘把楔塊連接在定模板上的，加工方便，是很常用的一種結(jié)構(gòu)形式，用于滑塊受力較小的場合。3.10 模架設(shè)計塑料注射模模架現(xiàn)已標準化和系列化了,因此在設(shè)計時只需根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸直接選用即可。塑料模的模架起裝配、定位和安裝作用。a. 動模固定板和定模固定板 它們是動模和定模的基座,也是固定式塑料模與成型設(shè)備連接的模板。因此,座板的輪廓尺寸和固定孔必須與成型設(shè)備上模具的安裝板相適應。座板還必須具有足夠的強度和剛度。因為選擇xs-zy-60型注塑機, 根據(jù)中

51、國模具手冊查得其尺寸為250mm280mm 。 b. 墊塊、推板和推板固定板 墊塊的作用是使動模支承板與動模固定板之間形成推出機構(gòu)運動的空間,或調(diào)節(jié)模具總高度以適應成型設(shè)備上模具安裝空間對模具總高的要求。墊塊的尺寸為43mm250mm , 推板和推板固定板的尺寸均為140mm250mm 。d. 各板的厚度如下:a.動模固定板和定模固定板根據(jù)標準選用厚度分別為25mm和30mm;b.型腔座板選用厚度為60mm；c.型芯座板選用厚度為70mm；d.墊塊根據(jù)已選用的模架，選擇其厚度為80mm；e.推板的厚度取20mm；f.推桿固定板厚度取15mm。3.11 凸凹模的造型根據(jù)手機前蓋裝配圖即可用cre

52、o2.0中的模具設(shè)計模塊設(shè)計進行三維造型,這樣所設(shè)計的模具便很直觀、明了,也便于后續(xù)加工等等。具體過程如下：a. 新建文件marong.mfgb. 選擇 模具模型定位參限零件創(chuàng)建,出現(xiàn)如圖3-14的對話框,單擊“確定”， 圖 3-13創(chuàng)建圖然后再設(shè)置如圖3-15的對話框，單擊對話框的確定，即完成了參限零件的創(chuàng)建c. 選擇 模具模型創(chuàng)建工件手動，彈出“元件創(chuàng)建”對話框，輸入名稱，單擊“確定”命令，在彈出的“創(chuàng)建選項”對話框中選擇“創(chuàng)建特征”，單擊確定，在彈出的菜單中選擇 加材料拉伸，實體完成，即可通過對稱拉伸生成工件d. 選擇 收縮，任意選擇一個參限零件，在菜單中選擇 按尺寸，彈出如下的對話框，

53、設(shè)置后單擊，在菜單中單擊“完成/返回”，完成收縮率的設(shè)置e. 選擇分型面創(chuàng)建，輸入分型面的名稱，選擇增加復制完成，彈出如圖3-17的對話框，選擇要復制的曲面和要填充的曲面，單擊“確定”，完成分型面的創(chuàng)建。在菜單中選擇 分型面創(chuàng)建增加拉伸(平整)選擇要拉伸(平整)的平面，完成補充，依此進行其他三個分型面的創(chuàng)建。再創(chuàng)建一個分型面，將這這四個分型面分別與第五個分型面合并，形成一個完整的分型面。 f. 選擇 模具體積塊分割兩個體積塊所有工件完成，選擇上面的分型面，單擊確定，生成兩個體積塊，分別為型腔和型芯，至此完成型腔和型芯的設(shè)計，如圖3-18所示，選擇文件保存。 圖 3-14布局圖 圖 3-15尺寸收縮圖圖 3-16曲面復制圖g. 選擇 特征實體切減材料旋轉(zhuǎn)實體完成，通過旋轉(zhuǎn)命令可依次生成主流道、分流道和澆口。h. 選擇 特征型腔組件水線，彈出“水線”對話框，根據(jù)提示設(shè)置好所有的參數(shù)，即可生成水線。i. 根據(jù)繪制的二維圖，在.prt中分別完成各個零件的三維造型，包括如下的零件：定模固定板、定模板、動模板、動模支承板、推桿固定板、推板、墊塊、動模固定板、鑲塊、定位圈、澆口套、拉料桿、推桿、導套、導柱、復位桿、限位釘、滑塊、楔塊、斜導柱、彈簧。4 結(jié)論本課題