060-手机后盖注塑模具设计,060,手机,注塑,模具设计
本科毕业设计(论文)
题目：计算器盒座塑料注塑模具设计
计算机后盖注塑模具设计
摘 要
本设计实用cad软件和三维软件，进行注塑模具设计与分析。通过对塑料成型工艺的正确分析，对塑料模具的设计。决定在一个几何形态和组件称为成型零件的尺寸，包括前模板的模板，前模，后模。在塑料成型零件工作直接接触，在一定温度下熔体在高温高压下的，所以必须有一个合理的结构，强度和刚度高，耐磨性好，正确的几何形状，尺寸精度高、表面粗糙度低。工艺参数的选择和计算的重要组成部分，和挤压机构，设计过程的系统和其他结构的注入。
关键词：塑料模具,注射成型,模具设计
Calculator back cover injection mold design
Abstract
Through the analysis of the right of plastic molding process, a pair of plastic mould design. Decided to die in a geometric shape and size of components called molding parts, including former template template, front mould kernel, back, back mould kernel, back mould set piece of design. Molding parts in direct contact with the plastic at work, at a certain temperature melt under high temperature and high pressure, so there must be a reasonable structure, high strength and rigidity, good wear resistance, the correct geometry, high dimensional accuracy and low surface roughness. Important parts of the process parameters selection and calculation, and extrusion outfit, inject system and other structures of the design process.
Keywords:Plastic mold; Injection molding; Mold design.
主要符号表
V1 塑料制件体积
M1 塑料制件质量
A 塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和
Ax 塑件型腔在模具分型面上的投影面积
Aj 塑件浇注系统在模具分型面上的投影面积
Fz 胀模力
Fs 合模力
P 模腔压力 取75MPa
H模 模具实际高度
H最小 注塑机最小闭合厚度
H1 推出距离，单位mm；
H2 包括浇注系统在内的塑件高度，单位mm
S机 注塑机最大开模行程
D 主流道小端直径
H 球面配合高度
LO 浇口套总长
D 分流道的直径（mm）
W 塑件的质量（g）
L 分流道的长度（mm）
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
Q1 单位热流量系数
Fc 抽芯力
C 侧型芯成行部分的截面的平均周长
目 录
1 绪论 1
1.1模具的作用与地位 1
1.2本次毕业设计研究目的及意义 1
2 塑件的成型工艺性分析 2
2.1 塑件材料的选用与性能分析 2
2.1.1 材料的选择 2
2.1.2 ABS的性能分析 2
2.2 计算器后盖塑件的测绘 4
2.2.1计算器后盖塑件的二维图 4
2.2.2计算器后盖塑件的三维图 4
2.3 计算器后盖塑件的结构分析 5
2.3.1结构分析 5
2.3.2工艺性分析 5
2.3.3成型分析 5
3 模具结构形式的初步拟定 7
3.1 确定型腔数量及排列方式 7
3.2 模具结构形式的确定 8
3.2.1型腔与分型面 8
3.2.2浇口形式 8
4 成型设备的选用 9
4.1 注塑机的选择 9
4.1.1计算器后盖塑件的计算 9
4.1.2注塑机型号的初步确定 9
4.3 模具参数的校核 10
4.3.1注射量的校核 10
4.3.2注射压力的校核 11
4.3.3锁模力的校核 11
4.3.4模具厚度校核 11
4.3.5 模具的长度和宽度校核 12
4.3.6模具开模行程的校核 12
5 分型面的选择与浇注系统的设计 13
5.1 注射模分型面的选择 13
5.2浇注系统的设计 13
5.2.1主流道的设计 13
5.3 浇口设计 14
5.4冷料穴和拉杆的设计 15
6成型零部件设计 17
6.1 型腔和型芯工作尺寸计算 17
6.1.1型腔计算 17
6.1.2型腔高度计算 18
6.1.3型芯计算 19
6.1.4型芯高度计算 20
6.2 型腔侧壁厚度计算 20
6.2.1凹模型腔侧壁厚度计算 20
6.2.2凹模底板厚度计算 21
7 推出机构的设计 22
7.1推件力是将制品因收缩对型芯的摩擦力和大气压力。 22
7.2顶杆直径 22
7.3顶杆直径的强度校核公式 22
8 合模导向机构设计 24
9 温度调节系统设计 25
9.1对温度调节系统的要求 26
9.2冷却系统设计 26
9.2.1 设计原则 26
9.2.2 冷却时间的确定 27
9.2.3 塑料熔体释放的热量 27
9.2.4 高温喷嘴向模具的接触传热 27
9.2.5 注射模通过自然冷却传导走的热量 28
9.2.6 冷却系统的计算 29
9.2.7 凹模冷却系统的计算 29
10 抽芯机构设计 32
10.1 概念 32
10.2 斜推杆的设计要点 32
10.2.1要保证复位可靠。斜推杆的复位有些列方法 32
10.3 斜推杆倾斜角的确定 33
11 支承与连接零件的设计与选择 35
11.1 固定板 35
11.2 支承板和垫块 35
11.3 模座 35
12 结 论 36
12.1主要工作和结论 36
12.2主要成果 37
12.3模具的工作原理和工作过程 38
参考文献 39
致 谢 40
毕业设计（论文）知识产权声明 41
毕业设计（论文）独创性声明 42
1 绪论
1.1模具的作用与地位
模具是指工业生产的注塑模具，铸造或锻造生产各种型号和工具使用的产品，是在特殊的加工设备和生产工业不可缺少的基础非常重要，被称为“母亲产业。精密制造生产过程中，计算机技术和智能控制是一个有机的整体，是高新技术的载体，是一种高新技术产品。由于具有生产效率高，模具生产的零件使用一致性高，低能量的供应，并有较高的精度和复杂度，因此已成为越来越重要的国民经济各产业部门生产，广泛应用于机械，电子，汽车，信息，航空航天，航空，轻工业，军事工业，交通，建筑材料，医疗器材，五金工具，生物，能源，日用品等制造业，据统计，模具制造，零件数量的飞机，汽车，摩托车，拖拉机，汽车，电器，仪器仪表等机电产品占比80%；在电脑，电视，录像机，摄像机，录像机，传真，电话和移动电话及其他电子产品占85%以上；在冰箱，空调，洗衣机，微波炉，吸尘器，电风扇，双周期及其它轻工产品占90%以上；在枪支和其他武器的军事产品占95%以上。随着中国经济的发展，国防现代化和高端技术服务作出了重要贡献。模具工业是重要的基础工业。工业的发展，模具之前。没有高水平的模具，就没有高水平的工业产品。现在，模具工业水平已成为一个重要的象征国家制造水平的措施，在国民经济中占有重要地位，模具技术已成为衡量一个国家的一个产品制造水平的重要标志。
1.2本次毕业设计研究目的及意义
（1）.调查研究中外文献检索和阅读能力；
（2）.综合运用专业理论和知识分析、解决实际问题的能力；
（3）.设计、计算与绘图的能力，包括使用计算机的能力；
（4）.掌握模具设计方法和步骤，了解模具的加工工艺过程；
（5）.逻辑思维与形象思维相结合的文字及口头表达能力；
（6）.撰写设计说明书（论文）的能力；
（7）.养成严肃、认真、细致地从事技术工作的优良作风
41
2 塑件的成型工艺性分析
2.1 塑件材料的选用与性能分析
2.1.1 材料的选择
塑料成型原料的选取应从加工性能、力学性能、热性能、物理性能等多方面因素考虑来选取合适的塑料进行生产，本次设计材料的选择是根据材料特性进行选择的。
根据塑料受热后表现的性能和加入各种辅助料成分的不同可分为热固性材料和热塑性材料，通过比较分析可以看出热固性塑料主要用于压塑、挤塑成型，而热塑性塑料还适合注塑成型，本次设计为注塑设计，所以采用热塑性塑料[1]。
热塑性塑料还分为很多种，如聚乙稀、聚丙稀、聚氯乙烯、聚苯乙烯和ABS等等，为了选到合适的塑件材料，通过对塑件的分析和查阅有关资料可选择ABS和聚乙烯。以下是两者的对比：
a. 特性 ABS具有较大的机械强度和良好的综合性能；而聚乙烯结晶部分多时，塑料硬度高、韧性大、抗拉强度高，但整体尺寸变小，耐冲击强度及断裂强度底。
b.工艺特点 ABS的吸湿性和对水分子的敏感性较大，在加工前必须进行充分的干燥和预热。原料控制水分在0.3%以下；聚乙烯制件最显著的特点是收缩率大，这与材料的可结晶性和模具温度有关。定型后塑件在强的收缩牵引作用下，可令制件变形和翘曲。
c.温度 ABS塑料的温度与熔融粘度的关系比较独特，在达到塑化温度后在继续盲目升温，必将ABS的热降解；聚乙烯的注射温度一般在120～310℃之间，温度超过300℃时，收缩率会明显增大。
d.速度及压力 ABS采用中等注射速度效果较好，注射时需要采用较高的注射压力，其溢边料为0.04mm左右。并需要调配好保压压力和保压时间；聚乙烯的注射压力一般选择在68.6～137.2Mpa之间。注射速度不易过快，以保证结晶程度高。
e.具温度 ABS的模具温度相对较高，一般调节在75～85℃；由于模具温度对收缩率影响很大，因此要经常保持模具相对恒定的温度，一般在40～80℃之间。经以上两种备选材料的性能对比，并考虑到制件的使用环境，本设计采用ABS材料。由于材料的吸湿性强，含水量应小于0.3% ，所以原料应充分干燥。
2.1.2 ABS的性能分析
a.性能
(1) 综合性能良好，冲击韧度、力学强度较高，且要低温下也不迅速下降。
(2) 耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化学性和电气性能良好。
(3) 水、无机盐、碱、酸对ABS几乎无影响。
(4) 尺寸稳定，易于成型和机械加工，与372有机玻璃的熔接性良好，经过调色可配成任何颜色，且可作双色成型塑件，且表面可镀铬。
b.性能
(1)无定型塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件。
(2)吸湿性强，含水量应小于0.3％，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。
(3)流动性中等，溢边料0.04mm左右（流动性比聚苯乙烯、ABS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。
(4)比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高）。料温对物性影响较大、料温过高易分解（分解温度为250 °C左右比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高的塑件，模温宜取 50——60 °C，要求光泽及耐热型料宜取 60——80 °C。注射压力应比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注塑机时料温为 180——230 °C，注射压力为 100——140 MPa，螺杆式注塑机则取 160——220 °C，70——100 MPa为宜。
（5）易产生熔接痕，模具设计时速（r应注意尽量减小浇注系统对斜流的阻力，模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。摧出力过大或机械加工时塑件表面呈“白色”痕迹（但在热水中加热可消失）。
（6）ABS在升温时粘度增高，塑料上的脱模斜度宜稍大，宜取1 °以上。
（7）在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。
c.ABS注射成型工艺参数
注射机：螺杆式；
螺杆转数（r/min）：48；
料筒温度（℃）：前段 200～220；
中段 180～200；
后段 160～180；
喷嘴温度（℃）：170～180；
模具温度（℃）：50～80；
注射压力（MPa）：70～100；
成型时间（s）：注射20～60，保压0～3，冷却20～90，总周期50～160
d.ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施
主要缺陷：缺料、气孔、飞边、出现熔接痕、塑件耐热性不高（连续工作温度为70°C左右热变形温度约为93°C）、耐气候性差（在紫外线作用下易变硬变脆）。
消除措施：加大主流道、分流道、浇口、加大喷嘴、增大注射压力、提高模具预热温度。
2.2 计算器后盖塑件的测绘
2.2.1计算器后盖塑件的二维图
任何一个零件从传统意义上来说，它必须含有二维平面图纸，这样它的尺寸就一目了然了。本次的计算器外壳塑料件经测绘后的平面图见图2.1：
图2.1 手机外壳塑件二维图
2.2.2手机后盖塑件的三维图
本次设计的产品为注塑机一次成型，采用一模两腔的侧浇口进料机构。产品三维效果图见图2.2：
图2.2 塑件三维效果图
2.3 手机后盖塑件的结构分析
2.3.1结构分析
塑件为手机外壳的下半部分，应有一定的结构强度，由于后面有与手机联接的塑料倒扣，所以应保证它有一定的装配精度；由于该塑件为手机外壳，因此对表面粗糙度要求不高。
2.3.2工艺性分析
精度等级：采用3级低精度，未注公差5级。
2.3.3成型分析
该计算器后盖结构对称，由于内部比较复杂，不采用小型芯结构，而是直接成型，关键是用来与上盖联接的那两个铰链，它们的抽芯距不大，从模具结构简尽量单化的角度，可以采用斜顶杆机构来成型侧凹部分。后盖左端中间部位有一个圆形电池槽通孔及其方形边框。可以设计成镶块结构。与上盖连接的扣锁部位由于是分型面上的凹陷。可以用凸台成型。
3 模具结构形式的初步拟定
3.1 确定型腔数量及排列方式
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。型腔的数目可根据模型的大小情况而定。
该塑件对精度要求不高，为低精度塑件，再依据塑件的大小，采用一模两腔的模具结构。型腔的排列方式如下图3.1：
图3.1 型腔排列方式
3.2 模具结构形式的确定
3.2.1型腔与分型面
a.多型腔单分型面模具 塑件外观质量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。
b.多型腔多分型面模具 塑件外观质量要求高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。
该塑件外观质量要求不高，是尺寸精度要求较低的小型塑件，因此可采用多型腔单分型面的设计。
从塑件上容易看出模具的分型面位置、摧出机构的设置。
3.2.2浇口形式
a.侧浇口 这种浇口形式注射工艺工人比较熟悉，在制造上加工比较方便，但不得因素是浇道流程长，热量损耗大，因此容易产生明显的拼料痕迹。如果要得到改善，则需加大浇道尺寸，但随之浇道部份的回料增多。其次塑料的进料口部分需去毛刺，这样既增加了去毛刺的工时，又损坏了周围的美观。
b.点浇口 塑料注射时，在点浇口以高速注入型腔，一部份动能转变为热能，因此塑料在会合时的热量损耗比侧浇口少，所以会合处熔合较好，熔接痕不太明显。其缺点是塑件的正面将留下点烧口的痕迹，影响塑件的美观，并且为了取出点浇口的浇道剩料，型腔必须移动。由于型腔重量较大，所以不方便移动。
c.潜伏式浇口（剪切浇口） 因为塑件侧壁距离横浇道较远，因直接在侧壁进料是很难实现的，因此又增设了工艺输助浇口，从而使浇注系统进一步完善。这种浇口形式主要有以下优点：一是塑件表面无浇口痕迹，并且外表面无明显的熔接痕，所以外观质量较好。二是浇口的位置和数量可视塑件的质量而增加、减少或改变浇口的位置、模具修改也比较方便。三是在塑件顶出的同时，浇口剪断并脱落，可节省去毛刺工序，并有得于机床自动化。从塑料流程尽量一致的原则出发，采用了两个剪切浇口处都设有顶杆，用以切断剪切浇口，其工艺辅助浇口可手工去除[2]。
4 成型设备的选用
4.1 注塑机的选择
对于模具设计，必须首先选则合适的注塑机型号，以确定额定注射量、最大注射压力、最大锁模力、模具的安装尺寸及开模行程等技术规范后，才能进行下面真正的模具设计。
4.1.1手机外壳塑件的计算
由于制品的外观由许多孔和凸台组成，形状复杂，首先利用UG软件的分析功能对制品的体积和在分型面上的投影面积进行计算与测量。在UG软件里打开三维模型，测出其体积。根据软件计算得出结果如下：
通过使用软件软件实体造型后知体积为31.45cm3，材料密度取1.05g/cm3，所以塑件质量：33.02g。
塑件体积： V=31.45cm3 (由UG测得)
塑件密度： =1.14g/cm3（ABS密度：1.08~1.2 g/cm3,取平均值）
所以塑件的质量： m = 31.45×1.15=36.1g
根据产品的特点和设计要求，该塑件采用潜伏式浇口形式，并且采用一模两腔的形式，浇注系统及冷凝料材料体积约为6.29cm3
4.1.2注塑机型号的初步确定
查《实用注塑模具结构图册》，根据上述塑件的体积初选设备XS-ZY-500。其主要技术规格见表4.1。
注塑机型号
XS-ZY-500
额定注射量
500cm3
螺杆（柱塞）直径
85mm
注射压力
121Mpa
注射行程
260mm
注射方式
螺杆式
锁模力
4500KN
最大成型面积
1800cm2
最大开合模行程
700mm
模具最大厚度
700mm
模具最小厚度
300mm
喷嘴圆弧半径
喷嘴孔直径
Φ7.5mm
顶出形式
两侧设有顶杆，机械顶出
动、定模固定板尺寸
900X1000mm
拉杆空间
650X550mm
合模方式
中心液压、两侧机械顶杆
液压泵
流量
200、18L/min
压力
614Mpa
电动机功率
40KW
加热功率
14KW
机器外形尺寸
7670X1740X2380mm
表1 注塑机参数
4.3 模具参数的校核
4.3.1注射量的校核
要求注射量不超过注射机的最大注射量，在注塑生产中，注塑机每一个成型周期向模具腔内注入的塑料熔体体积或质量称为塑件的注射量，其中包括浇注系统内所存留的塑料熔体体积，选择注塑机时，必须保证塑件的注射量小于注塑机的最大注射量的（80～85）%，最小注射量不小于注塑机注射量的20%，根据式
kMmaxM，M=Mi+m （4.1）
式中
Mmax-----注塑机最大注射量/ cm3；
Mi-----浇注系统凝料的质量或体积/ cm3；
m-----单个制件质量或体积/ cm3；
n-----型腔数目/个；
k-----注射机最大注射量利用系数，一般取0.8。
0.8×1252×3.384+4.06≈10.828 cm3。
故：注射机注射量满足要求。
4.3.2注射压力的校核
塑料成型所需要的注射压力是由塑料品种、注射机类型、喷嘴形式、塑件形状以及浇注系统的压力损失等因素决定的。注射压力的校核是检验注射机的最大注射压力能否满足制品的成型要求。
所选的塑料原料为ABS，制件结构合理，流体流动性能好，其注射压力在（100～140）Mpa之间，其值在所选的注射机成型范围之内，故能满足要求。
4.3.3锁模力的校核
注射成型时，塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数值越大，需要的锁模力也就越大。注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢料现象，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离。必须满足：
（nA1+Aj）pFn （4.2）
(23322+261.12)30=207.15kN<900kN
故：注射机锁模力满足要求。
4.3.4模具厚度校核
由于注射机的动模和定模固定板之间的距离都有一定的调节量H，因此，对安装使用的模具厚度有一定的限制，一般情况下，模具的实际厚度H必须在注射机允许安装的最大模具厚度和最小模具厚度之间。
所选用的注射机的模具最大厚度Hmax为300mm，最小模具厚度Hmin为200mm。所设计的模具总厚度H为233mm，所以满足关系：Hmin
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