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畢業(yè)設計說明 - I - 摘 要 本次設計的題目是手機下蓋產(chǎn)品造型與模具設計，要求設計出用于生產(chǎn)的注射模 具。初步對該塑件的結構分析可知：由于該塑件的面積較小，因此采用側澆口澆注， 并且采取一模兩腔的結構形式。由于塑件的結構特點，故而需要采用斜頂機構。 本次設計的具體過程如下：首先對塑件的成型工藝性能進行分析。這包括對塑件 的結構尺寸的分析和成型塑件的材料各項性能的分析。其次，就是如何合理的選擇注 射機。選擇正確的注射機是本次設計的基礎。再次，就是擬定模具的結構形式。模具 的結構形式必須根據(jù)塑件的結構尺寸，通過計算進行合理的選擇。第四步就是澆注系 統(tǒng)的設計。第五步是本次設計的重點，成型零部件的設計和計算。第六步是斜頂機構 的設計和計算。 通過本次設計，使我對注塑模具的結構和性能有了全面的了解，并且鞏固和學到 了模具設計的基本知識，為以后踏入社會工作打下了基礎，可以說是受益匪淺。 關鍵詞：塑料模具，注射機，澆注系統(tǒng) 畢業(yè)設計說明 - II - 目 錄 摘 要 1 緒論 .1 1.1 綜述 .1 1.1.1 塑料模的功能 .1 1.1.2 我國塑料模具現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 .1 1.1.3 未來塑料模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展方向 .1 1.2 本設計的意義及目的 .2 2 手機下蓋設計及其成型工藝的分析 .3 2.1 塑件分析 .3 2.2 塑料的選材及性能分析 .4 2.3 ABS 塑料的注射過程及工藝 .5 2.4 ABS 的主要缺陷及消除措施 .6 3 模具設計方案的確定 .7 3.1 分型面方案的確定 .8 3.2 型腔數(shù)量確定 .8 4 模具設計 .9 4.1 注塑機選型 .9 4.2 模具澆注系統(tǒng)設計和澆口的設計 .13 4.3 成型零件工作尺寸的設計和計算 .15 4.4 模架的確定和標準件的選用 .17 4.5 合模導向機構和定位機構 .19 4.6 脫模推出機構的設計 .20 畢業(yè)設計說明 - III - 4.7 斜頂與抽芯機構設計9 .22 4.8 排氣系統(tǒng)設計 .23 4.9 冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設計 .23 4.10 模具材料例表 .25 5 模具裝配 .25 5.1 塑料模具裝配的技術要求 .25 5.2 塑料模具裝配過程 .26 總 結 .28 參考文獻 .I 致 謝 .II 畢業(yè)設計說明 - - 1 - - 1 緒論 1.1 綜述 1.1.1 塑料模的功能 模具是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)用的重要工藝裝備，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，60%-90%的工業(yè)產(chǎn) 品需要使用模具，模具工業(yè)已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)展的基礎，許多新產(chǎn)品的開發(fā)和研制在很 大程度上都依賴于模具生產(chǎn)，特別是汽車、摩托車、輕工、電子、航空等行業(yè)尤為突 出。而作為制造業(yè)基礎的機械行業(yè)，根據(jù)國際生產(chǎn)技術協(xié)會的預測，21 世紀機械將會 有進一步的創(chuàng)新改進；制造工業(yè)的零件，其粗加工的 75%和精加工的 50%都將依靠模 具完成，因此，模具工業(yè)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟的重要基礎工業(yè)。模具工業(yè)發(fā)展的關鍵是 模具技術的進步。 1.1.2 我國塑料模具現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 近年來，我國的模具工業(yè)一直以每年 13%左右的增長速度快速發(fā)展。據(jù)預測，我 國模具行業(yè)在“十五”期間的增長速度將達到 13%15%。模具鋼的需求量也將以年 12%的速度遞增，全國年需求量約 70 萬噸左右，而國產(chǎn)模具鋼的品種只占現(xiàn)有國外模 具鋼品種的 60%，每年進口模具鋼約 6 萬噸。我國每年進口模具約占市場總量的 20% 左右，已超過 10 億美元，其中塑料與橡膠模具占全部進口模具的 50%以上；沖壓模具 占全部進口模具約 40%1-2。 1.1.3 未來塑料模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展方向 目前，全世界模具的年產(chǎn)值約為 650 億美元，我國模具工業(yè)的產(chǎn)值在國際上排名 位居第三位，僅次于日本和美國。未來我國模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展方向將是： 大力普及、廣泛應用 CAD/CAM/CAE 技術，逐步走向集成化?，F(xiàn)代模具設計 制造不僅應強調信息的集成，更應該強調技術、人和管理的集成。 畢業(yè)設計說明 - - 2 - - 提高大型、精密、復雜與長壽命模具的設計與制造技術，逐步減少模具的進 口量，增加模具的出口量。 在塑料注射成型模具中，積極應用熱流道，推廣氣輔或水輔注射成型，以及 高壓注射成型技術，滿足產(chǎn)品的成型需要。 提高模具標準化水平和模具標準件的使用率。模具標準件是模具基礎，其大 應用可縮短模具設計制造周期，同時也顯著提高模具的制造精度和使用性能，大大地 提高模具質量。 發(fā)展快速制造成型和快速制造模具，即快速成型制造技術，迅速制造出產(chǎn)品 的原型與模具，降低成本推向市場。 積極研究與開發(fā)模具的拋光技術、設備與材料，滿足特殊產(chǎn)品的需要。 推廣應用高速銑削、超精度加工和復雜加工技術與工藝，滿足模具制造的需 要。 開發(fā)優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術，提高模具的可靠性。 研究和應用模具的高速測量技術、逆向工程與并行工程，最大限度地提高模 具的開發(fā)效率與成功率。 1.2 本設計的意義及目的 本次畢業(yè)設計是我們大學所學知識做的一次總測驗，是鍛煉也是檢驗自己所學， 并掌握運用知識的能力，是我們高等院校學生的最后的學習環(huán)節(jié)，通過這次設計，學 到許多原本未能學到的東西，對過去沒有掌握的知識得到了更進一步鞏固。目的在于 需要獨立思考，綜合運用所掌握理論知識的能力得到很大的提高，學會從生產(chǎn)實際出 發(fā)，針對實際課題解決實際問題，掌握如何綜合使用各種設計手冊、圖冊、資料的等 方法，提高個人電腦繪圖水平，同時也為我們即將參加工作所做的必要準備，打下基 礎，更是我們在校學習模具設計與制造等專業(yè)知識的一次綜合考驗。 畢業(yè)設計說明 - - 3 - - 2 手機下蓋設計及其成型工藝的分析 2.1 塑件分析 圖 2.1 手機下蓋 上圖 2.1 所示是手機下蓋零件。 2.1.1 結構分析如下 該塑件為殼體，殼體具有一定的深度，表面光滑，在模具設計和制造上要有良好 的加工工藝，確保成型零件具有一定的光潔度； 殼體內部凹下的膠位是為了插入時能配合緊密，所以必須具備一定的制造精度； 2.1.2 成型工藝分析 采用一般精度等級 5 級，大量生產(chǎn)。 該塑件壁厚約為 1mm 左右，考慮到殼體較淺，塑件內表面不設脫模斜度； 由于有斜頂，型腔將被做成鑲拼式所以塑件外形沒有放脫模斜度。 畢業(yè)設計說明 - - 4 - - 2.2 塑料的選材及性能分析 該殼用于手機底殼，經(jīng)常用手觸摸，必須耐酸、對電絕緣，化學穩(wěn)定性要好； 抗 拉強度、硬度、耐磨性要突出，綜合機械性能要好。具備這些條件的塑料首選：丙烯 腈-丁二烯-苯乙烯（英文名稱:Acrylonitrile Butadiene Styrene ，簡稱：ABS） 。 2.2.1 使用特點： 1）綜合性能較好,沖擊強度較高,化學穩(wěn)定性,電性能良好。 2）與 372 有機玻璃的熔接性良好,制成雙色塑件,且可表面鍍鉻,噴漆處理。 3）有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強、透明等級別。 4）流動性比 HIPS 差一點，比 PMMA、PC 等好，柔韌性好 3。 2.2.2 成型特性： 1）無定形料,流動性中等,吸濕大,必須充分干燥,表面要求光澤的塑件須長時間 預熱干燥 80-90 度,3 小時。 2）宜取高料溫,高模溫,但料溫過高易分解(分解溫度為270 度).對精度較高的 塑件,模溫宜取 50-60 度,對高光澤.耐熱塑件,模溫宜取 60-80 度。 3）如需解決夾水紋，需提高材料的流動性，采取高料溫、高模溫，或者改變入 水位等方法。 4）如成形耐熱級或阻燃級材料，生產(chǎn) 3-7 天后模具表面會殘存塑料分解物，導 致模具表面發(fā)亮，需對模具及時進行清理，同時模具表面需增加排氣位置。 2.2.3 ABS 的主要性能指標 4 ABS 的技術指標見下表 2.1 密度 3/()kgdm:1.021.16 比體積 31/()vdmkg:0.860.98 吸水率 2410pc0.20.4 收縮率 s 0.40.7 熔點 tC130160 硬度 HB 9.7 R121 抗拉屈服強度 bMPa50 拉伸彈性模量 1EMPa31.80 體積電阻率 ()Vcm:16.90彎曲強度 w80 畢業(yè)設計說明 - - 5 - - 0.46MP 90108 無缺口 261熱變形溫度 t/c 0.185MP 83103 沖擊韌度 2()nkJm:2()k 缺口 11 2.3 ABS 塑料的注射過程及工藝 2.3.1 注射成型過程 1）成型前準備，對 ABS 進行干燥。ABS 是吸水的塑料，于室溫下， 24 小時可 吸收 0.2%-0.35%水分，雖然這種水分不至于對機械性能構成重大影響，但注塑時若 濕度超過 0.2%，塑料表面會受大的影響，所以對 ABS 進行成型加工時，一定要事先 干燥，而且干燥后的水分含量應小于 0.2%。 ABS 的干燥方法: 常壓熱風干燥 80-85 2-4 小時 ；真空熱風干燥 80 1-2 小時。 2）注射過程.塑料在注射機內經(jīng)過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系 統(tǒng)進入模具型腔成型，起過程可分為充模、壓實、保壓、倒流、和冷卻 5 個階段。 2.3.2 ABS 的注射工藝參數(shù) 1）螺 桿 類 別：標 準 螺 桿（直 通 式 噴 嘴） 2）回 料 轉 速( rpm)：301minr 3）注射機料筒溫度: 前段 180200 中段 165180 后段 150170 4）噴嘴 ：170180。 5）模具 ：5080，玻纖增強制品取 75。 畢業(yè)設計說明 - - 6 - - 6）注射壓力:60100。 7）注射速度、注射壓力: 一般 ABS 制品采用高速及多級注射，但是對于阻燃品級，要慢速注射，可以避 免注射料的分解，耐熱 ABS 也要快速注射(可減少內部應力)，注射壓力在 75MPa 左 右，保壓時可低些。 8）熔膠溫度: 190 9）成型時間( ):/s 注射時間:2090 高壓時間:05 冷卻時間:20120 總周期: 50220 在 265溫度下，物料在機筒內停留時間最多不能超過 5-6 分鐘，若溫度為 280，則物料在機筒內停留時間就不能超過 2-3 分鐘。 10）后處理:把塑件放在紅外線或者烘箱下,溫度設為 70 度烘干 24 小時 4。 2.4 ABS 的主要缺陷及消除措施 2.4.1 殘余應力引起的龜裂 殘余應力主要由于以下三種情況，即充填過剩、脫模推出和金屬鑲嵌件造成的。 作為在充填過剩的情況下產(chǎn)生的龜裂，其解決方法主要可在以下幾方面入手。 1）由于直澆口壓力損失最小，所以，如果龜裂最主要產(chǎn)生在直澆口附近，則可 考慮改用多點分布點澆口、側澆口及柄形澆口方式。 2）在保證樹脂不分解、不劣化的前提下，適當提高樹脂溫度可以降低熔融粘度， 提高流動性，同時也可以降低注射壓力，以減小應力。 3）一般情況下，模溫較低時容易產(chǎn)生應力，應適當提高溫度。但當注射速度較高 時，即使模溫低一些，也可減低應力的產(chǎn)生。 4）注射和保壓時間過長也會產(chǎn)生應力，將其適當縮短或進行 Th 次保壓切換效果 較好。 2.4.2 熔接痕 畢業(yè)設計說明 - - 7 - - 熔接痕是由于來自不同方向的熔融樹脂前端部分被冷卻、在結合處未能完全融合 而產(chǎn)生的。一般情況下，主要影響外觀，對涂裝、電鍍產(chǎn)生影響。嚴重時，對制品強 度產(chǎn)生影響。可參考以下幾項予以改善： l）調整成型條件，提高流動性。如，提高樹脂溫度、提高模具溫度、提高注射壓 力及速度等。 2）增設排氣槽，在熔接痕的產(chǎn)生處設置推出桿也有利于排氣。 3）盡量減少脫模劑的使用。 4）設置工藝溢料并作為熔接痕的產(chǎn)生處，成型后再予以切斷去除。 5）若僅影響外觀，則可改變燒四位置，以改變熔接痕的位置。 2.4.3 銀線 銀線產(chǎn)生的主要原因是由于材料的吸濕性引起的。因此，一般應在比樹脂熱變形 溫度低 1015C 的 條件下烘干。特別是在使用自動烘干料斗時，需要根據(jù)成型周期 （成型量）及干燥時間選用合理的容量，還應在注射開始前數(shù)小時先行開機烘料。另 外，料簡內材料滯流時間過長也會產(chǎn)生銀線。不同種類的材料混合時，例如聚苯乙烯 和 ABS 樹脂、 AS 樹脂，聚丙烯和聚苯乙烯等都不混合。 2.4.4 白化 白化現(xiàn)象最主要發(fā)生在 ABS 樹脂制品的推出部分。脫模效果不佳是其主要原因。 可采用降低注射壓力，加大脫模斜度，增加推桿的數(shù)量或面積，減小模具表面粗糙度 值等方法改善，當然，噴脫模劑也是一種方法，但應注意不要對后續(xù)工序，如燙印、 涂裝等產(chǎn)生不良影響。 3 模具設計方案的確定 3.1 分型面方案的確定 分型面是模具上用來取出塑件和澆注系統(tǒng)料可分離的接觸面稱為分型面,分型面的 選擇對模具設計方式影響最大,分型面設計是否合理對塑件質量和模具復雜程度具有很 畢業(yè)設計說明 - - 8 - - 大的影響?；旧鲜且环N分型面對應著一種模具設計方案，所以分型面的選擇決定著 模具總體的設計方案。 3.1.1 分型面的選擇原則 3 1）保證塑料制品能夠脫模。 2）使分型面容易加工。 3）盡量避免側向抽芯。 4）使側向抽芯盡量短。 5）有利于排氣。 6）有利于保證塑件的外觀質量。 7）盡可能使塑件留在動模一側。 8）盡可能滿足塑件的使用要求。 9）盡量減少塑件在合模方向的投影面積。 10）長型芯應置于開模方向。 11）有利于簡化模具結構。 3.1.2 分型面確定 分型面與開模方向垂直, 如圖 3.1 所示。定模型芯利用開模動作從塑件中抽出， 塑件雙耳式側孔利用滑塊或者斜導柱來成型，整個塑件成型精度比較高，模具結構還 算簡單，只需要雙向抽芯。 圖 3.1 分型面形式與位置 畢業(yè)設計說明 - - 9 - - 3.2 型腔數(shù)量確定 由于生產(chǎn)批量大，本套模具采用一模兩腔如圖 3.2 所示。 圖 3.2 型腔排列方式 4 模具設計 4.1 注塑機選型 注射機是安裝在注射機上使用的設備，因此設計注射模應該詳細了解注射機的技 術規(guī)范，才能設計出符合要求的模具。 注射機規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑件的的大小及型腔的模具和排列方式，在確定模 具結構形式及初步估算外形尺寸的前提下，設計人員應對模具所需的注射量、鎖模力、 注射壓力、拉桿間距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、開模 距離進行計算。根據(jù)這些參數(shù)選擇一臺和模具相匹配的注射機，倘若用戶自己提供型 號和規(guī)格，設計人員必須對其進行校核，若不能滿足要求，則必須自己調整或與用戶 取得商量調整。 4.1.1 注射量計算 該產(chǎn)品為 ABS，查書設計與制造實訓 得知其密度為 1.081.10g.cm-3 畢業(yè)設計說明 - - 10 - - 收縮率為 0.4%0.7%，計算其平均密度為 1.09，平均收縮率為 0.55%，通過計算得 兩塑件體積為： V 塑=97.5 cm 3 兩塑件的質量： M 塑=106.3g 澆注系統(tǒng)體積： V 澆=0.955 cm 3 澆注系統(tǒng)質量： M 澆=1.04g 故得總體積和總質量為： V 總=98.5；M 總=107.34g 4.1.2 注射機型號的選定 根據(jù)以上的計算初步選定型號為 SZ-125/630 型臥式注射機，其主要技術參數(shù)見 表 4.1。 表 4.1 SZ-125/630 型注射機主要技術參數(shù) 4 螺桿直徑/mm 40 拉桿內間距/mm 370 x320 推動行程/mm 550 最大模具厚度/mm 300 理論容量/ 3cm140 最小模具厚度/mm 150 注射速度 /(g/s) 110 頂出桿根數(shù) 1 塑化能力/(g/s) 16.8 定位孔直徑/mm 125 額定注射壓力/MP 126 頂出中心孔直徑/mm 35 螺桿轉速/(r/min) 14200 頂出力/KN 1500 鎖模力/KN 530 球半徑 SR/mm 15 開模行程/mm 270 噴 嘴 孔直徑/mm 4.1.3 型腔數(shù)量的校核及注射機有關工藝參數(shù)的校核 6 畢業(yè)設計說明 - - 11 - - 1）型腔數(shù)量的校核 （1）由注射機料筒塑化速率校核型腔數(shù)量 （4.1） 210.861.0473KMtmn ，t 取 60s, 符合要求。71右 邊 式中 K注射機最大注射量的利用系數(shù)，非結晶型塑料一般取 0.8； M注射機的額定塑化量，改注射機為 16.8g/s； T成型周期，因塑件還比較大，壁厚，取 30s; m1單個塑件的質量，取 106.3g ; m2澆注系統(tǒng)的質量，取 1.04g ; （2）按注射機的最大注射量校核型腔數(shù)量 210.841.04163nKm 符合要求。 式中 注射機允許的最大注射量，該注射機為 140g。Nm 其他符號意義與取值同前。 （3）按注射機的額定鎖模力校核型腔數(shù)量 殼體正反兩面產(chǎn)生的脹模力由內模殼抵消；左右兩行位壓力由導柱和前模板的斜 面抵消，取這兩處力的一半為正壓力： 21286(730)8Am 分型面合模處的作用面積： 塑料熔體對型腔的成型壓力是 ，一般是注射壓力的 30%-65%，0aMP 取平均壓力為： （4.2） 3(1865)0412型 aP （4.3）12 .31().(78)FnPA型 符合要求。 2）注射機工藝參數(shù)的校核 畢業(yè)設計說明 - - 12 - - （1）注射量的校核 注射量以容積表示最大注射容積為： 3max0.85149Vvcm 最少注射容積： 3in.2 而 miax98.5Vc 符合要求。 （2）鎖模力的校核 前面計算過，符合要求。 （3）最大注射壓力的校核 注射機的額定注射壓力即為該機器的最高壓力 max126PM 應該大于注射成型所需調用的注射壓力的 即0axk 式中 ；1.254k 為 7090 ；0PaM 代入數(shù)據(jù)計算，符合要求。 3）安裝尺寸的校核 最大與最小模具厚度 模具厚度 H 應滿足 minaxH 式中 minax150,30 該套模具厚度 H=25+70+90+90+1+25=301mm 。 很明顯，選擇該注射機能滿足模具設計的要求。 4）開模行程校核 12(50)Hm: 注射機動模板的開模行程，取 270mm，見表 4.2；H 塑件推出行程取 30mm；1 為包括流道凝料在內的塑件高度；2 畢業(yè)設計說明 - - 13 - - 2307(51)0Hm: 代值計算發(fā)現(xiàn)開模行程能滿足。 4.2 模具澆注系統(tǒng)設計和澆口的設計 為了使塑料熔體平穩(wěn)有序地填充到型腔中，把注射壓力充分傳遞到型腔的各個部 位，以獲得組織致密、外形清晰的塑件。 澆注系統(tǒng)設計合理與否影響塑件的內在性能質量、尺寸精度、外觀質量、成型效 率、塑料利用率等。對澆注系統(tǒng)進行設計時，一般應遵循以下基本原則： (1) 適應塑料的成型工藝性能。 (2) 結合型腔布局考慮。 (3) 熱量及壓力損失要小。 (4) 有利于型腔中氣體的排出。 (5) 防止型芯變形和嵌件位移。 (6) 保證塑件外觀質量。 (7) 降低成本，提高生產(chǎn)效率。 4.2.1 主流道的設計 4 主流道是連接注射機的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機噴嘴在同一軸線 上，斷面為圓形，具有一頂?shù)腻F度，以便熔體的流動和開模時主流到凝料的順利拔除。 1）主流道尺寸和澆口的設計 （1）主流道的小端直徑 D =注射機噴嘴直徑+ （ 0.51） =3+（0.51） ，取 D=3.5mm 。 （2）主流道的球面半徑 SR =注射機噴嘴球頭半徑+（1 2） =15+（12） ，取 SR=16mm 。 （3）球面的配合高度 ，取 h=3mm 。35hm （4）主流道的長度 取 L=15+52.5=67.5mm。 畢業(yè)設計說明 - - 14 - - 主流道大端直徑 （半錐角 ）2tan6.54DL1 取 5.8m 澆口套總長 07370.hm 2）澆口套的設計 主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料要求比較嚴，因而 模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效的選用優(yōu) 質鋼材單獨進行加工和熱處理，常采用碳素工具鋼，如 T8A、T10A 等，熱處理硬度 為 50HRC55HRC,如圖 4.1 所示。 圖 4.1 主流道襯套 3）定位圈的設計與固定 由于該模具主流道比較長，定位圈和襯套設計成分體式，注射機定位孔尺寸為 ，定位圈尺寸取 ，兩者之間呈較松的間隙配合。0.125 0.2415 定位圈結構尺寸如圖 4.2 所示；定位圈和襯套的固定形式如圖 4.3 所示。 圖 4.2 定位圈 畢業(yè)設計說明 - - 15 - - 圖 4.3 主道襯套的固定形式 1-內六角螺紋； 2-定位圈；3-定模座板；4-主流道襯套；5-定模板 4.2.2 澆口的設計 采用梯形側澆口如圖 4.4， 。塑料熔體通過主流道然后到分流道流入型腔。 圖 4.4 側澆口的設置形式 4.3 成型零件工作尺寸的設計和計算 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、 成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖 畢業(yè)設計說明 - - 16 - - 刷，脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺 寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結構合理，有較高的強度、剛度 及較好的耐磨性能。 設計成型零件時，應根據(jù)塑料的特性和塑件的結構及使用要求，確定型腔的總體 結構，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加 工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結構設計，計算成型零件的工作尺寸，對關鍵 的成型零件進行強度和剛度校核。 工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸， 型腔深度和型芯高度尺寸和中心距尺寸等。 ABS 的成型收縮率為 0.4%-0.7%所以平均收縮率取 s=0.55%。 塑件尺寸公差按 SJ1372-78 標準中的 5 級精度成型。 4.3.1 長方體型芯（見圖 4.7） 圖 4.7 型芯 （1）采用臺肩固定的形式，下底面用模珂與動模壓緊。 （2）塑件的尺寸公差源自塑料成型工藝與模具設計的塑件公差數(shù)值表。 塑件尺寸 ， ， 。0.417sl0.8217sl 0.86495sh 01 .24.1()(5%)6Mldx 畢業(yè)設計說明 - - 17 - - 0 0022 .258.2(1)(1.5%)6.769Msllx . .17Sh 式中 s塑料的平均收縮率，ABS 為 0.55%； 塑件外徑尺寸（取 25.64mm） ；sd 修正系數(shù)（取 0.75） ；x 塑件尺寸公差，見上塑料尺寸公差值； 模具制造誤差，其他誤差忽略，當尺寸小于 50mm 時， ；當 4 塑件尺寸大于 50mm 時， 。5 4.3.2 動模模仁（見圖 4.8） 圖 4.8 動模型腔 （1）模仁為鑲入式，通過沉頭螺釘固定在動模板上。 （2）尺寸計算。塑件的尺寸公差源自塑料成型工藝與模具設計的塑件公差數(shù) 值表 3.1。 ， ， ，01.574sL02.8617s01.152H0.298 (4.5) .151()(.%)4.73Mx 0.25860.2220s .1.411()(.5)2.7H 0.250.522098Msx 式中各符號同前。 畢業(yè)設計說明 - - 18 - - 4.3.3 型腔零件剛度和強度校核 由于塑件成型部分采用模仁，再從模板上開框把模仁鑲入，用螺絲吃緊。成型部 分離模仁有滿足條件的規(guī)定距離（2025mm） ，而模仁離模板四周也有滿足條件的規(guī) 定距離，所以成型時型腔零件完全滿足強度和剛度的要求，在這里就不一一校核。在 動模板上，由于成型壓力很大部分垂直壓在其上，底部為了節(jié)約材料不打算采用支撐 板，在這里我們采用四個中托司支撐。尺寸位置大小和中托司布局請見模具組裝圖。 4.4 模架的確定和標準件的選用 根據(jù)前面型腔的布局以及互相位置尺寸，再根據(jù)成型零件尺寸結合標準模架，選 用結構形式為 CI3030 70 90 90 01 S。即采用數(shù)量為 1 的標準模架。 1）定模座板（300mm x 350mm、厚為 25mm） 定模座板是模具與注射機連接固定的板，材料為 45 鋼。 通過 4 個 M12 的內六角圓柱螺釘與定模固定板連接；定位圈通過 2 個 M6 的內 六角圓柱螺釘與其連接；定模座板與澆口套為 H8/f8 配合 7。 2）定模板（300mm x 300mm，厚 70mm） 用于固定型芯、導套。固定板應有一定的厚度，并有足夠強度，一般用 45 號鋼， 調質到 230HB270HB。其上的導柱和導套一端采用 H7/k6 配合，另外一段采用 H7/f7 配合；定模板與澆口套采用 H7/m6 配合 7。 3）動模座板（300mm x350mm、厚為 25mm） 材料為 45 鋼，其上的注射機頂孔為 。50 4）動模板（300mm x 300mm，厚 90mm） 行位滑塊通過矩形導滑槽在模套中滑動，以完成側向分型和合模復位，材料為 45 鋼。其上的導柱和導柱孔為 H7/k6 配合 7。 5）墊塊(58mm x 300mm 厚 90mm) （1）主要作用 在動模座板與支撐板之間形成推出機構的動作空間，或是調節(jié)模具的總厚度，以 適應注射機的模具安裝厚度要求。 （2）結構形式 畢業(yè)設計說明 - - 19 - - 可以是平行墊塊或拐角墊塊，該模具采用平行墊塊。 （3）墊塊材料 墊塊材料為 Q235A，也可以用 HT200、球墨鑄鐵等。改套模具采用 Q235A 制 造。 6）推板（180mm x 300mm，厚度 20mm） 材料為 45 鋼，其上的推板導套孔與推板導套采用 H7/k6 配合。用 M6 的內六角 圓柱螺釘與推桿固定板固定。 7）推桿固定板（180mm x 300mm，厚度 25mm） 鋼材為 45 鋼,其上的推板導套孔與推板導套采用 H7/f9 配合 7。 模架如圖（4.11）所示： 圖 4.11 模架 4.5 合模導向機構和定位機構 采用標準模架，模架本身帶有導向裝置，按模架規(guī)格選取即可。 4.5.1 導向機構的總體設計 1）導向零件應合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部分，其中心至模具 邊緣應有足夠的距離，以保證模具的精度，防止壓入導柱和導套后變形。 2）該導套采用 4 根導柱，其布置為等直徑導柱不對稱布置。 畢業(yè)設計說明 - - 20 - - 3）導柱安裝在支承板和模套上，導套安裝在定模固定板上。 4）為了保證分型面很好的接觸，導柱和導套在分型面處應只有承屑槽，在導柱 孔口倒角。 5）在合模時，保證導向零件首先接觸，避免凸模先進入型腔，導致模具損壞。 6）動定模板采用合并加工時，可確保同軸度要求。 4.5.2 導柱設計 1）采用帶頭導柱，加油槽，如圖 4.12 所示。 2）導柱長度必須比凸模端面高度高出 6mm 8mm。 3）為了使導柱能順利地進入導向孔，導柱端部常做成圓錐形的先導部分。 4）導柱的直徑應根據(jù)模具尺寸來確定，應保證有足夠的抗彎強度。 5）導柱的安裝形式，導柱固定部分與模板按 H7/k6 配合，導柱滑動部分按 H7/f7 或 H8/f7 間隙配合 7。 6）導柱工作部分的表面粗糙度為 0.2um。 7）導柱應具有堅硬耐磨的表面、不易折斷的內芯。多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處 理或碳素工具鋼 T8A、T10A 經(jīng)淬火處理，硬度為 50HRC 以上或 45 鋼經(jīng)調質、表 面淬火、低溫回火、硬度為 50HRC 以上。 圖 4.12 導柱 4.5.3 導套設計 導套與安裝在另外一半模上的導柱相配合，用以確定動、定模的相對位置，以保 證模具運動導向精度的圓套形零件。導套常用的結構形式有兩種：直導套、帶頭導套。 1）采用帶頭導套，如圖 4.13 所示。 2）導套的端面應倒圓角，導柱孔最好做成通孔，利于排出孔內剩余空氣。 3）導套孔的的滑動部分按 H8/f7 H7/f7 的間隙配合，表面粗糙度為 0.4um。 導套外徑與模板一端采用 H7/k6 配合；另外一端采用 H7/e7 配合鑲入模板。 畢業(yè)設計說明 - - 21 - - 4）導套材料可用淬火鋼或銅等耐磨材料制造，該模具中采用 T8A。 圖 4.13 導套 4.6 脫模推出機構的設計 注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準確無誤地從模具的凹模中或型芯上脫出，完成 脫出塑件的裝置稱為脫模機構，也常稱為推出機構。 4.6.1 脫模推出機構的設計原則 8 塑件推出（頂出）是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié)，推出質量的好壞將最后決 定塑件的質量，因此，塑件的推出是不可忽視的，應遵循以下原則。 1）推出機構應近盡量設置在動模一側。 2）保證塑件不因推出而變形損壞。 3）機構簡單，動作可靠。 4）良好的塑件外觀。 5）合模時的準確復位。 4.6.2 塑件的推出機構 該套模具的塑件采用推板推出，推桿的形式為圓形。 1）推桿如圖 4.14 所示，共 8 根推桿。 圖 4.14 帶肩圓筒推桿 畢業(yè)設計說明 - - 22 - - 2）推桿應設置在脫模阻力大的地方。 3）推桿應布置均勻。 4）推桿應設在塑件強度、剛度較大的地方。 5）推桿直接與模板上的推桿空采用 H8/f8 間隙配合。 6）通常推桿裝入模具后，其端面應與型腔地面平齊或高出型腔底面 0.05mm0.10mm。 7）推桿與推桿固定板，通常采用單邊 0.5mm 的間隙，這樣可以降低加工要求， 又能在多推桿的情況下，不因各板上的推桿孔加工誤差引起軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn) 象。 8）推桿的材料常用 T8、T10 碳素工具鋼，熱處理要求硬度 50HRC 以上，工作 端配合部分的表面粗糙度為 u=0.8um。 4.7 斜頂與抽芯機構設計9 當在注射成型的塑件上與開合模方向不同的內側或外側有孔、凹穴或凸臺時，塑 件就不能直接由推桿等推出機構推出脫模，此時，模具上成型該處的零件必須制成可 側向移動的活動型芯，以便在塑件脫模推出之前，先將側向成型零件抽出，然后在把 塑件從模內推出，否則就無法脫模。 4.7.1 側向分型與抽芯機構類型的確定 殼體下面的雙耳式側孔需要用到抽芯機構，在這里運用斜頂抽芯。該塑件的側凹 較淺,所需的抽芯距不大,側凹的成型面積也不大,所以采用斜頂抽芯足夠.一般將主型芯 和滑塊位置設于動模，這樣在脫模過程中，側向分型時對塑件有限制側向移動的作用， 脫模比較順利。 4.7.2 斜頂?shù)脑O計 斜頂設置在動模，有足夠的強度。斜頂中部用管位控制，底部固定在推桿固定板 上可以左右擺動。斜頂角度為 5 度。 4.7.4 各項尺寸的計算與校核 畢業(yè)設計說明 - - 23 - - 斜頂?shù)南鄬ξ恢靡约懊撃Ｍ瞥鐾瓿珊蟮南鄬ξ恢萌鐖D 4.15 所示。 圖 4.15 側向分型與抽芯分析 4.8 排氣系統(tǒng)設計 模板分型面上設置 1mm 深的排氣槽用于排氣，而且在成型殼體內腔的型芯上設 置了 12 推桿，排氣條件足夠。 4.9 冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設計 10 4.9.1 加熱系統(tǒng) 該套模具的模溫要求在 70 以下，又是小型模具，所以無需設置加熱裝置。C 4.9.2 冷卻系統(tǒng) ABS 塑料注射到模具內的塑料溫度為 180 190 左右，而塑料固化后C 從模具型腔中取出時其溫度在 60 以下，熱塑性塑料在注射成型后，須對模具進行 有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫 模。 畢業(yè)設計說明 - - 24 - - ABS 的成型溫度和模具溫度分別為 180 190 、50 70 ，用常溫CC 水對模具進行冷卻。 1）冷卻介質 冷卻介質有冷卻水和壓縮空氣，但用冷卻水比較多，因為冷卻水熱容量大、傳熱 系數(shù)大，成本低。用水冷卻，即使在模具型腔周圍或者內部開設冷卻水道。 2）冷卻系統(tǒng)的簡略計算 如果忽略模具因空氣對流、熱輻射以及與注射機接觸所散發(fā)的熱量，不考慮模具金屬 材料的熱阻，可對模具冷卻系統(tǒng)進行初步的簡略計算。 （1）求塑料固化時每分鐘釋放的熱量 Q 查表得 ABS 單位質量放出的熱量 ，故2170/kJg10. .49QWkgjj 式中 W單位時間內注入模具中的塑料質量（kj/min） ，模具每分鐘注射 1 次。 （2）冷卻水的體積流量 (4.7)33127.490.58min()018(2)v kjqPC 式中 冷卻水的密度，為 ;3/gm 冷卻水出口溫度，取 25 ；1 冷卻水進口溫度，取 20 ；2 C C冷卻水的比熱容，為 4.187 ；/()kjg: （3）冷卻管道的直徑 為使冷卻水處于湍流狀態(tài),查資料取 d=8mm。 （4）冷卻水在管道內的流速 (4.8) 32240.5810.95/3()6vqmsd (5)冷卻水管道水孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù) 查參考文獻中的表取 f =7.22,水溫為 25 時,因此C (4.9) 0.832()3.61679/()vhkjmhd: (6)冷卻管道的總傳熱面積 畢業(yè)設計說明 - - 25 - - (4.10) 24260.084715.6019(6)QAmh (7)模具上應開設的冷卻水孔數(shù) （孔） (4.11) 45.023.14(8)(1)ndl 式中 l模珂長度，為 150mm. 4.9.3 冷卻裝置布置方案 理論上算得兩孔，型芯和型腔上各分布一方形水管，具體分布見裝配圖。 4.10 模具材料例表 表 4.7 該模具的選材及熱處理見表 零件名稱 材料牌號 熱處理 硬度 說明 型腔 718H 預硬化 36HRC-38HRC 保證加工后獲得較高的形狀和 尺寸精度,易于拋光 斜頂 T7A 淬火 52HRC-55HRC 型芯 718H 淬火 42HRC-54HRC 保證加工后獲得較高的形狀和 尺寸精度,沿脫模方向拋光 動定模座板 45 調質 230HB-270HB 墊塊 Q235 調質 230HB-270HB 支撐柱 S50C 調質 225HB-240HB 推板固定板 45 調質 230HB-270HB 主流道襯套 T10A 淬火 50HRC-55HRC 導柱導套 T10A 淬火 54HRC-58HRC 定位圈 45 調質 230HB-270HB 復位桿 45 淬火 43HRC-48HRC 畢業(yè)設計說明 - - 26 - - 5 模具裝配 5.1 塑料模具裝配的技術要求 塑料模具種類較多，結構差異很大，裝配的具體內容與要求也不同。一般注射、 壓縮和擠出模具結構相對復雜，裝配環(huán)節(jié)多，工藝難度大。其他類型的塑料模具結構 較為簡單。無論哪種類型的模具，為保證成形制品的質量，都應具有一定的技術要求。 1）模具裝配后各分型面應貼合嚴密,主要分型面的間隙應小于 0.05mm;在模具 適當?shù)钠胶馕恢脩b有吊環(huán)或起吊孔;模具的外形尺寸、閉合高度、安裝固定及定位尺 寸、推出方式、開模行程等均應符合設計圖樣要求，并與所使用的設備條件相匹配， 模具應有標記，各模板應打印順序編號及加工與裝配時使用的基準標記。 2）導向或定位精度應滿足設計要求，動、定模開合運動平穩(wěn)，導向準確，無卡阻、 咬死或刮傷現(xiàn)象，安裝精定位元件的模具時，應保證定位精度、可靠，且不得與導柱、 導套發(fā)生干涉。 3）成型零件的形狀與尺寸精度及表面粗糙度應符合設計圖樣要求，表面不得有碰 傷、劃痕、裂紋、銹蝕等缺陷；拋光方向應與脫模方向一致，成形表面的文字、圖案 與脫模方向一致；活動成形零件或鑲件應定位可靠。配合間隙適當，活動靈活，不產(chǎn) 生溢料。 4）澆注系統(tǒng)表面光滑，尺寸與表面粗糙度符合設計要求。 5）推出機構應運動靈活，工作平穩(wěn)、可靠；推出元件不應承受側向力；既不允許 放生溢料，也不得有卡阻現(xiàn)象。 6）側向分型與抽芯機構應運動靈活、平穩(wěn)；斜導柱不應承受側向力；滑塊鎖挈應 固定可靠，工作時不得產(chǎn)生變形。 7）模具加熱元件應安裝可靠、絕緣安全、無破損，能達到設定溫度要求；模具冷 卻水道應通暢，無堵塞，連接部位密封可靠。 5.2 塑料模具裝配過程 塑料模的總裝過程因模具結構的不同而不同,但其主要的總裝配順序不變,具體如 畢業(yè)設計說明 - - 27 - - 下: 1）確定裝配基準。 2）安裝導柱導套和型芯、型腔并使間隙均勻。 3）安裝側抽芯機構和推出機構等。 4）其他零件的裝配。 5）檢驗、試模。 下面以裝配圖上的編號為準，裝配時以導柱、導套為基準件，裝配過程如下。 5.2.1 裝配動模部分 1)裝配模仁、型芯 先把圓柱型芯 12 和長方塊型芯 09 壓入動模仁 16，使 09 和 11 的底部與 16 持 平，并高出 12 有 0.01-0.02mm 的間隙，以防止型芯松動。再把動模仁 16 放入動模 板并壓平，用穿過動模板的內六角螺絲把模珂吃緊在動模板上。 2)裝配推出機構 推板放在動模固定板上，將推桿套裝在固定板上推桿孔內并穿入型芯固定板的推桿 孔內，在套裝到推板導柱上，使推板和推桿固定板重合。在推桿固定板板螺孔內涂紅 丹粉，將螺釘孔復印到推板上。然后，取下推板固定板，在推板上鉆孔攻絲后，重新 合攏并擰緊螺釘固定。裝配后，進行滑動配合檢查，經(jīng)調整使其滑動靈活，無卡阻現(xiàn) 象。最后，將卸料板拆下，把推板放到最大極限位置，檢查推桿在型芯固定板上平面 露出的長度，將其修磨到與型芯固定板上平面平齊或低 0.02mm。 5.2.2 裝配定模部分 總裝配前澆口套、導套都已裝配結束并經(jīng)驗合格。裝配時，將定模板套在導 柱上并與已裝澆口套的定模座板合攏，找正位置，用平行夾頭夾緊，以定模座板上的 螺釘孔定位，對定模板鉆錐窩，然后拆開，在定模板上鉆孔、攻絲后重新合攏，用螺 釘擰緊固定，最后鉆、鉸定位銷釘孔打入定位銷釘。 經(jīng)以上裝配后，要檢查定模板和澆口套的澆道錐孔是否對正，如果在接逢處有錯 位，需要進行鉸削修整，使其光滑一致。 畢業(yè)設計說明 - - 28 - - 總 結 本次設計要求是設計出一個注塑模具，主要裝配視圖如圖 I 所示。通過對該塑件 的外形尺寸分析可知： 塑件外形尺寸小，塑料熔體流程短，適合注射成型，制件是手 機下蓋，蓋體內有 4 出內側突出，需分別由 4 個內側斜頂抽芯成型。 經(jīng)過對模具的優(yōu)化設計計算校核，本次設計基本能夠滿足要求。 畢業(yè)設計說明 - - 29 - - 圖 I 模具裝配主視圖 畢業(yè)設計說明 - I - 參考文獻 1 張儀，中國模具發(fā)展趨勢， 中華機械網(wǎng) ，2009 2 俞芙芳，塑料成形工藝與模具設計，華中科技大學出版社，2007 3 劉鴻義，材料力學，高等教育出版社，1991 4 伍先明. 塑料模具設計指導M. 北京：國防工業(yè)出版社，2006. 5 葉久新，王群，塑料成形工藝及模具設計，機械工業(yè)出版社，2007 6 塑料模設計手冊編寫組. 塑料模設計手冊M. 北京：機械工業(yè)出版社， 2002. 7 廖念釗. 互換性與技術測量M. 北京：中國計量出版社，1991. 8 黃虹，塑料成形加工與模具，化學工業(yè)出版社，2003. 9 成大先，機械設計手冊，化學工業(yè)出版社，2004. 10 夏巨諶,李志剛.中國模具設計大典M. 北京：機械工業(yè)出版社，2002. 11 張榮清. 模具制造工藝M. 北京：高等教育出版社，2006. 畢業(yè)設計說明 - II - 致 謝 在畢業(yè)論文將要完成時，我忠心地感謝 xxx 指導老師給我的細心的指導，本設計 從開題，收集資料，撰寫到結構的修改直至全部完成歷時近三個多月，在這段時間里， 都得到 xxx 等老師的支持、關懷和幫助下，我的論文不僅在邏輯結構上，而且在內容 上都得到很大的改善，所及畢業(yè)論文得以順利完成都和老師的悉心指導是分不開的。 其次就是要感謝我的同學和朋友，在我需要查找資料、參考文獻的時候，他們提 供了及時的信息和幫助，節(jié)省了我的大量時間和精力，使我能全身心地投入到設計工 作中去，直至順利完成了ABS 塑料手機下蓋注射成型工藝與模具設計的設計任務， 在這里我向所有幫助過我的人致以忠心的感謝！ 由于本人的水平和時間的限制，錯誤之處在所難免，殷切希望各位老師和同學對 本設計提出批評和改進意見，謝謝！ 2013年x月x日