NEC手机底塑件毕业设计说明书

1 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明： 所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行设计所取得的设计 成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 2 目 录 摘 要3 第 1 章 绪 论 3 1.1 蓬勃发展的模具工业3 1.2 塑料模具工业的现状和技术的主要发展方向4 1.3 计算机辅助设计技术及 Pro/engineer wildfire 简介5 1.4 注射模的基本结构8 第 2 章 NEC 手机底塑料模工艺设计 10 2.1NEC 手机底塑件的工艺分析 10 2.11 塑料材料的性能及基本成型工艺参数 10 2.1.2NEC手机底塑料的选材12 2.2 注射成形基本过程6 2.3NEC手机底的设计件 12 第3章 注射机的选择和校核12 3.1 注射机规格的选择 12 3.2 注射机的校核13 3.2.1 注射机注射容量校核13 3.2.2 注射机注射压力校核13 3.2.3 注射机锁模力校核14 3.2.4 注射机模具厚度校核14 3.2.5 注射机最大开模行程校核15 3.3 确定型腔数目和布置设计 15 3.3.1 腔的总体布置15 第 4 章 浇注系统和冷却系统设计16 4.1 浇注系统设计16 4.1.1 主流道的设计 16 4.1.2 分流道的设计17 4.1.3 浇口设计19 4.1.4 冷料穴设计21 4.1.5 浇注系统的平衡22 4.2 排气系统的设计22 4.3 冷却系统的设计22 3 4.3.1 设计冷却系统的必要性22 4.3.2 冷却系统尺寸计算23 第 5 章 成型零件设计25 5.1加载参照模型25 5.2 分型面的选择25 5.3 凸、凹模成型零件结构设计25 5.3.1 凹模结构设计25 5.3.2 凸模结构设计26 5.4 成型零件工作尺寸计算26 5.5 凹模侧壁和支承板厚度计算27 第 6 章 其他零部件结构设计 28 6.1 脱模机构设计 28 6.1.1 脱模机构的分类 28 6.1.2 脱模机构设计原则 29 6.1.3 脱模力的计算及推出零件的确定29 6.2 导向机构设计30 6.2.1 导向机构设计原则31 6.2.2 导柱的外形尺寸计算 31 6.2.3 导向孔的设计 32 6.2.4 导柱的数量和布置 33 6.3 定位圈 33 6.3.1 定位圈的定义 33 6.3.2 定位圈的选择及尺寸确定 33 6.4 浇口套的选择及尺寸确定 34 6.5 其他结构零件设计 34 6.6 模架的选择 35 结束语38 参考文献38 附录一 图纸 4 NEC 手机底注射模具设计说明书手机底注射模具设计说明书 摘摘 要：要： 随着各种性能优越的工程塑料的不断开发，工业、民业的各种塑料制品需要 的不断增长，注塑工艺越来越多地用于制造领域成形各种性能要求的制品。而注 塑模具的设计质量、注塑机应用等直接影响成形制品的生产效率、质量及成本。 一副好的注射模具可成型上百万次，由于其寿命的延长，从另一方面降低了塑件 的成型成本，并且好的模具由于更换，检修少，从而提高了其生产效率。为了满 足日益发展的工业的要求和民需生活品的需要，我们应不断的研究开发，设计出 能提高注射模性能的注射模，以满足各行各业的需要。 在本设计中，通过运用三维实体造型软件 Pro/Engineer 对NEC 手机底体进 行了 3D 造型，一模二穴的设计开发，其中包括凸、凹模的设计、推出机构的设 计、注射机的选择与校核、浇注系统的设计、冷却系统的设计、模架的选择等各 项工作。在本设计中，设计的重点在成型零部件即凸、凹模的设计和浇注系统、 冷却系统的设计。其中浇注系统和冷却系统的设计是一副模具的设计灵魂，浇注 系统的设计直接影响着塑件的成型质量和生产效率1。因此，对浇注系统的设计 是注射模具设计的重点工作。而与此同时，模具的温度对塑件的质量和生产效率 也着直接的影响，模具温度的控制直接影响着模具的凝固时间和收缩内应力，从 而影响模具的成型周期长短和塑件质量好坏，及其表面粗糙度等。在本设计中着 重设计了凸、凹模尺寸、浇注系统和冷却系统的尺寸及其系统结构。通过本次设 计，我们首先学习了解了我国塑料模具的现状和发展状况、注射模的基本结构和 注射模成型工艺过程以及模具设计的基本原理。 关键词关键词：NEC手机底 外壳 注射模 设计 ABS 第一章 绪论 1.1 蓬勃发展的模具工业 从 20 世纪 80 年代初开始， 发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出 来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。在随后随着模 具技术的不断发展，模具工业也被广泛的被投用于汽车、电子、电器、航空、仪 表、轻工、塑料以及日用品等工业部门中。在发达国家人们认为，没有模具，就 没有高质量的产品。并且模具享有“发展工业的一把钥匙” ； “一个企业的心脏” ； “富裕社会的一种动力”等之美誉2。改革开放以来，我国的模具工业发展也十 分迅速。近年来，每年都以 15%的增长速度快速发展。模具企业也如雨后春笋， 迅速萌生，蓬勃发展。 5 随着模具工业规模的不断扩大，我国的模具技术水平也有较大的提高已能 制造体现现代模具设计制造水平的大型、负责、精密的模具，部分模具达到了国 际先进水平。虽然我国模具工业有了长足的进步，部分模具已经到达了国际先进 水平，但是无论是数量上还是在质量上仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进 口 10 多亿美元的大型、精密、复杂模具。为了缩小与发达国家的模具行业的差 距，我国的模具正积极的向着开发大型、精密、复杂模具；加强模具标准件的应 用；推广 CAD/CAM/CAE 技术等几方面进行大力发展2.3。 1.2 塑料模具工业的现状和技术的主要发展方向 （1）现状 近年来国外塑料模的发展速度也迅速增长，在诸多国家中（日本、德国、瑞 士等）其塑料模工业的发展都高于了冲压模，塑料模生产的经济经额占据了整个 模具产业的 1/2。国外大量生产的塑料模主要采用多腔模、多层模和多层多腔、 多工位多腔等类型模具，多层模已发展到 6464 腔，还研制了多层模专用的注 射成形机，各试饮料塑料瓶、杯子几鞋模多采用多工位多腔模，饮料瓶模多达 32 腔2。日本和欧美一些国家用铝材制作注塑模，由于铝导热性比钢好，是钢的 三倍，注射周期可缩短 2530%，并且模具重量也大为减轻24。 塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的,在我国,起步较晚,但发展 很快,特别是最近几年，无论在质量、技术和制造能力上都有很大发展,取得了很 大成绩“。 我国在塑料模的发展中用 30 年的时间就走过了国外 90 年的发展历程， 现已具备相当规模。在 1987 年我过塑料产量已达 297 万吨，位居世界第 5 位。 如今我国塑料产业已形成了相当规模的完整体系， 塑料模的设计技术、 制造技术、 CAD 技术、CAPP 技术已有相应的设计和开发应用2.3。塑料的生产，成型加工， 塑料机械设备。模具工业以及科研等，都已发展都了一定规模。 （2）发展趋势 随着人类社会的不断进步和高新技术的不断发展，人们对产品的要求越来越 高，这就促使了我们必须大力研发模具设计技术。世界各国对塑料模设计技术也 给予了高度的重视和关注并投入重金进行研究和开发。 在国际上塑料模具未来的 发展主要向着以下几方面进行: 2.3.24 在模具设计制造中全面推广 CAD/CAM/CAE 技术 CAD/CAM/CAE 技术是模具技术发展的一个重要里程碑，实践证明， CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。 注射模 CAD 的实用化 塑料模 MoldFlow 或 CFlow 软件和塑料模 MoldCool 或 CCool 软件已经商品化，注射模 CAD 正向实用化方向迈进。我国政府对注 6 射模 CAD 实用化进程也十分重视。专门组织了“八五”国家重点技术攻关项目 “注射模 CAD/CAM/CAE 集成系统研究” 。目前，美国 PSP 公司的 IMES 专家系 统，能帮助模具设计人员用专家的知识解决注射模的问题。 塑料模专用材料研究和开发 目前，塑料模钢拥有的类型有：基本型、预硬化型、时效硬化型、热处理硬 化型、马氏体时效钢和粉末冶金模具钢等钢种。在“八五”期间，国家也组织了 诸多钢铁厂单位大力研究和开发塑料模专用系列钢， 这将进一步扩大和完善塑料 模钢材。 塑料模加工程控化 机械技术与电子技术的密切结合，日益更多地采用数控数显、计算机程序控 制的加工方法，实现高层次、多工位加工，使塑料模在质量上、效率上产生一个 新的飞跃。激光成型技术也在塑料模腔加工中取得了巨大成功。 模具研磨抛光自动化、智能化 模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质 量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响,我国目前仍以手工研 磨抛光为主,不仅效率低（约占整个模具周期的 1/3),且工人劳动强度大,质量不稳 定,制约了我国模具加工向更高层次发展。因此,研究抛光自动化、智能化是重要 的发展趋势。日本已研制了数控研磨机,可实现三维曲面模具的自动化研磨抛光。 1.3 计算机辅助设计技术及 Pro/engineer wildfire 简介4.5 随着塑料制品在社会各个领域中的广泛应用， 需要设计和制造品种繁多的模 具，特别是对塑料注射模具的要求更加突出。而计算机技术的发展和模具标准的 推广，使得模具设计自动化成为可能。近年几来，国外模具技术的发展最快的是 CAD/CAM 的应用，如今已经研制了完整的冷冲模、锻模 CAD/CAM 系统、塑料 模等。 二十世纪 80 年代西德已有 25%的新制塑料模具是运用 CAD/CAM 生产的， 与此同时在日本也有 32%的塑料模是采用 CAD/CAM 技术生产的。在本设计中， 我们主要运用 CAD/CAM 软件系统中的 Pro/E 三维设计软件技术。Pro/Enginner 软件集零件设计、产品装配、NC 加工、钣金设计、模具设计、逆向工程、应力 分析等各种功能于一身，广泛应用于电子、机械、模具、汽车、家电、玩具等行 业之中。而在本课题中，我们运用 Pro/E 软件中的 MOLCESIGN 模块对生产所 给塑件所需的注射模具的主要零部件和总体结构进行设计，并对其结构进行分 析。 Pro/Engineer 是由美国 PTC 参数技术公司研发推出的 CAD/CAM 软件， 该软件是 通过一种独特的、 参数化的基于特征的实体模型设计而发展起来的机械设计自动 7 化（MDA）软件。当前流行的参数化设计、并行工程（CE） 、统一数据库思想 都是由 PTC 公司首先提出的，并在软件中有充分的应用。在本设计中，我们选 用 Pro/Enginner 设计软件也主要是基于它的两个突出特点：一是：Pro/Enginner 所拥有的参数方法和基于特征的功能给工程师提供了前所未有的方便和灵活。 另 一方面，Pro/Enginner 所具有的独特的数据结构提供了从产品的设计到制造过程 的全相关性，任何一处的修改会引起其他有关方面的自动修改，这就在很大程度 上缩短了其设计周期。再者，Pro/E 软件和其它 CAD、CAM 技术相比，前者在 模具制造中精度更高，周期更短。而这两方面都对模具的寿命和成型工艺有着极 大的影响，所以利用 Pro/E 软件设计制造的模具比运用其它的 CAD、CAM 技术 软件制造的模具其性能更优越，生产上更节时，提高生产效率，从总体上提升经 济效益。 1.4 注射模的基本结构 图 2.注射模的基本结构 8 注射模具由动模和定模两部分组成，动模安装在注射机成型机的移动模板 上，定模安装在注射机的固定模板上。在注射成型时动模和定模闭合构成浇注系 统和型腔。开模时动模与定模7.8 分离以便取出塑料制品。根据模具中各个部件起的作用，一般可将单型面的 注射模结构分成以下几个基本组成部分。 1.成型部件 成型部件由型芯、凹模组成。型芯形成制品的内表面形状，凹模形成制品 的外表面形状。合模后型芯和凹模便构成了模具的型腔（如图 4 所示） 。并且按 照工业制造和要求，有时型芯或凹模由若干拼块组成，有时做成整体，仅在易损 坏难加工的部位采用镶件。 2.浇注系统 浇注系统又称为流道系统， 它是将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的一组进 料通道，通常由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。浇注系统的设计直接关系 着塑件的成型质量和生产效率。因此，对浇注系统的设计是注射模具设计的重点 工作。 处开设排气沟槽。由于分型面之间存在有微小的间隙，对于较小的塑件，因排气 量不大，可直接利用分型面排气，不必开设排气沟槽，一些模具的推杆或型芯与 模具的配合间隙均可引起排气作用，有时便不必另外开设排气沟槽。 8.标准模架 为了减少繁重的模具设计与制造工作量，注射模大多采用了标准模架结构， 它一般由定位圈、定模座板、定模板、动模板、动模垫板、动模底座、推出固定 板、推板、推杆、导柱等零部件组成。 第 2 章 NEC手机底塑料模工艺设计 2.1NEC手机底塑件的工艺分析 2.1.1.塑料材料的性能及基本成型工艺参数 塑料是指常温下呈高弹态的高分子聚合物。它是以树脂（高分子聚合物）为 主要成分，加入各种能改善其加工性能和使用性能的添加剂，在一定温度、压力 和溶剂等作用下， 利用模具可成型为一定几何形状和尺寸的塑料制件， 并在常温、 常压下能保持此种形态的一类材料， 它品种繁多， 且不同的塑料具有不同的性能。 塑料普遍具有质量轻、密度小、比强度高、优良的电、热、声绝缘性能、较强的 耐腐蚀性能和较强的光学性能、耐磨性能等优良的性能。 塑料成型的成型工艺特性表现在许多方面，有的只与操作有关，有些特性直 9 接影响成型方法和工艺参数的选择。对于热塑性塑料来说，其成型工艺参数特性 主要包括收缩性、流动性、相容性、吸湿性及其热敏感性以及热力学特性、结晶 性及取向性等等1 2.1.2NEC手机底塑料的选材2 塑料材料是根据材料的用途来选择的，而作为NEC 手机底，他不需要承载 大负荷，且工作温度不高，因此对耐热性的要求也不高。根据其要求和所用条件 范围看来，一般的结构材料的塑料就可以满足其要求，所以可在此类材料中选择 剃须刀壳体材料。而作为一般结构材料的塑料，主要有高，低密度聚乙烯、聚丙 烯、ABS、聚碳酸酯、有机玻璃、高抗冲聚苯乙烯、环氧树脂玻璃钢和丙烯晴- 屏息酸酯共聚物等。但基于本设计中的塑件是通过注射模成型，并根据材料在注 射模成型时的优良初步选择了，低密度聚乙烯、聚丙烯、ABS、聚碳酸酯等四种 材料作为制造剃须刀外壳的原材料。 表一.几种塑料的性能比较 项目 ABS PC LDPE PP 物 理 性 能 相对密度 熔点 分解温度 耐寒温度 吸水率 1.021.08 200 -40 0.10.3 1.2 240 350 -100 0.060.16 0.910.93 105125 -70 270 度，对精度要求较高的塑件,模温宜 取 50-60 度,对高光泽度高，耐热塑件,模温宜取 60-80 度。 如出现水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变浇口 位置等方法。 2.2 注射成型基本过程3.6 图 1. 注射成型基本过程 生产前的准备工作一般是，为了使注射成型生产顺利进行和保证制件质量， 在生产前进行的包括原料的预处理、清洗机筒、预热嵌件和选择脱模剂等准备工 作。 1、 原料的预处理 原料的预处理包括三个方面：一是，分析检验成型物料的质量。这个环节包 括检验物料的含水量、外观色泽、颗粒情况、有无杂质等，并测试其热稳定性、 生产 前的 准备 工 作 加料 粒料 和 粉料 注 射 机 注射 模闭 合 注射、 充模、 保压 冷 却 定 型 注 射 模 开 启 制品 脱模 及卸 料 制 品 后 处 理 清 模 熔 融 塑 化物料 12 流动性、收缩率等指标。对于粉状物料，在注射成型前还需要将其配制成粒料。 二是，着色。根据制件物品的需要，在塑料成型时往成型物料中添加一种色料或 者是色剂的物质，以达到所需要的色泽。粉状或粒状热塑性塑料的着色，有直接 法和间接法两种工艺方法来实现。其中前者有称一次着色法，它是将细粉状的着 色剂与本色塑料简单的掺混后即可直接用于成型，或经塑炼造型后再用于成型。 其方法比较简单，操作容易。相比来说间接着色法就比较困难，它需要用被称为 “色母料”的高颜料浓度的塑料粒子与本色塑料粒子按比例称量后放入混合机， 经充分搅拌后再送往成型设备中使用。它着色步骤简单、着色易均匀分散，制件 色泽鲜艳且无颜料粉尘污染，并且它还可以实现着色过程的自动化。但是它由于 只是和本色塑料粒子简单混合，无混炼功能或只需要混炼功能很差的成型设备， 所以当需要成型颜色均一性高的制品时不能采用此法着色的成型物料。三是，预 热干燥。对于吸湿性和粘水性强的物料，根据注射成型工艺允许的含水量要求进 行适当的预热干燥处理，以此来出去物料中过多的水分及挥发物，以防止成型后 制品出现气泡和银纹等缺陷，同时也可以避免注射时候发生水降解。但对于吸湿 性和粘水性不强的物料，如果包装储存的较好也可以不用预热干燥。 2、 清洗料筒 生产中如果需要改变塑料品种、更换物料、调换颜色或是发现成型过程中出 现了热分解或是降解反应时候，都需要对注射机的料筒进行清洗。通常情况下， 注塞式机的料筒存料量大，必须将机筒拆卸清洗，对螺杆式机筒，可采用对空注 射法清洗。 3、 预热嵌件 这个步骤主要用于那种带有嵌件的塑料制件，由于金属和塑料收缩率不同， 导致嵌件周围的塑料容易出现收缩应力和裂纹，为防止此种现象的发生，在成型 前可以将嵌件先预热，减少它在成型时与塑料熔体的温差，避免或抑制嵌件周围 的塑料发生收缩应力和裂纹。 4、 选择脱模剂 常用的脱模剂有硬脂酸锌、液体石蜡（白油）和硅油等。其中除了硬脂酸锌 不能用于聚先胺外，这三种脱模剂对于一般塑料均可使用，尤其是硅油的脱模效 果是最好的，只要对模具施用一次，即可以长效脱模，但是价格昂贵。硬脂酸锌 通常多用于高温模具而液体石蜡多用于中低温模具。另外，对于含有橡胶的软制 品或透明制品不宜采用脱模剂，否则将影响制品的透明度。 加料：计量将粒料和粉料加入料斗，通过料斗进入注射机料筒，物料一般是 在注射机的料筒中塑化。通过对塑化计量的计算设定好后，物料在设定的计量中 塑化完全，即粒料和粉料变成塑料熔体后，注射模闭合，注射机注射充模。 13 注射充模：注射充模一般划分为流动充模、保压补缩和倒流三个阶段。流动 充模是指注射机将塑化好的熔体注射进入模腔的过程。 在注射过程中注射压力是 随时间不断改变的， 在流动期内， 注射压力和喷嘴处的压力急剧上升， 而模腔 （浇 口末端）压力却近乎于零，故注射压力主要用来克服熔体在模腔以为的阻力。当 在充模期间，由于熔体流入模腔，模腔压力急剧上升，注射压力和喷嘴压力也会 随之增加到最大，然后停止变化，此时注射压力对熔体起了两个作用，一是克服 溶体在模腔内的流动阻力，二是对熔体进行一定程度的压实。保压补缩，保压补 缩阶段是指从熔体充满型腔至螺杆开始在机筒中开始后撤为止。 保压是指注射压 力对模腔内的熔体继续进行压实的过程，补缩则是保压过程中，注射机对模腔内 逐渐开始冷却的熔体因成型收缩而出现的空隙进行补料的动作。 倒流是指柱塞或 螺杆在机筒中向后退时（即撤除保压力后） ，模腔内熔体朝着浇口和流道方向进 行反方向的流动。 冷却定型：冷却定型从浇口冻结时间开始，到制品脱模为止，这是注射成型 工艺过程的最后阶段。在此阶段中需要注意的问题有模腔的压力、制件密度、熔 体在模内的冷却情况以及脱模条件等。 制件的后处理：制件从模具中脱出后，由于成型过程中塑料熔体在温度和压 力的作用下的变形流动行为非常复杂， 再加上流动前塑化不均以及充模后冷却速 度的不等，制件内常常会出现一些不均匀的结晶、取向和收缩率，导致制件产生 相应的结晶、取向和收缩应力，脱模后除引起实效变形外，还会使制件的力学性 能、光学性能及表面质量变换，更有甚至开裂，为解决这一系列问题我们必须对 制件进行相应的后处理。 当注射过程完成后我们将制品脱模，卸料，清洗模具并可以将凝料返回料筒 重新塑化注射，开始循环进行下一个成型周期。 2.3 剃须刀壳体的设计件 14 NEC 手机底塑件 该塑件由指导老师所提供，其基本几何值为： 1.05 / 3 pg cm=密度：； 17 3 Vcm=体积：； 18.7Mg=质量：； 141mm=长度：L； 55Bmm=塑件平均宽度：； 2 69.3cm= 投 水平投影面积：S； 2 186.7Scm= 表 制件表面积： 第 3 章 注射机的选择和校核 3.1 注射机规格的选择 注射机为塑料注射成型所用的主要设备，按其外形可以分为立式、卧式、直 角式三种注射机8。按塑料在料筒中的塑化方式分可以分为，柱塞式和螺杆式两 种注射机。 在此我们通过假设的模腔数目初步确定注射机的规格。 初步设计模腔个数为四个，ABS 材料的密度p为 1.05 / 3 pg cm=（1.021.08） 。 通过 Pro/engineer 2000 软件的计算得出塑件的体积（V）和质量（M）以及水平 投影面积（S）分别为 3 17.7Vcm=，18.7Mg=， 2 69.3Scm=。一模设计四个模 腔，那么每次注射机的注射量必须大于：44 18.774.8mgg=。根据注射机的 最大注射量初步选择型号为125XSZY的注射机，其工艺参数如下： 螺杆直径/mm：42 注射容量（ 3 cm或g） ：125 15 注射压力/ 5 10 Pa：119 锁模力/10KN：900 最大注射面积/ 2 cm：320 模板行程/mm：300 定位孔直径/mm： 0.054 0 100 + 模具厚度/mm： （最大） ：300 （最小） ：200 喷嘴： （球半径/mm） ：12 （孔直径/mm） ：4 推出： （两侧）孔径/mm： 22 孔距/mm ：230 3.2注射机的校核。13 3.2.1注射机注射容量的校核 模具设计时， 必须是得在一个注射成型周期内所需注射的塑件料溶体的容量 或质量在注射机额定注射量的80%以内， 且在一个注射成型周期内， 需注射入模 具内的塑料溶体的容量和质量，应为制件和浇注系统两部分容量和质量之和，即 式中： V（M 一个成型周期内所需要注射的塑料容积和质量， 3 cm或g； n 型腔数目，个； Vn（Mn） 单个塑件的容量或质量， 3 cm或g； Vj（Mj） 浇注系统凝料的容量和质量， 3 cm或g； 故应使 0.8 njg nVVM+ gnj 0.8V 或 M=nM +M 式中：Vg（Mg） 注射机额定注射量， 3 cm 或g ； 将数据代入以上不等式 （取其中之一的质量不等式来对注射量进行校核） 得： 4 18.75.5 125100 g gMg=+= nj M=nM +M 满足要求 上式中的： 22 3 (1/2)60(2.45.5 )(1/2)(4.45.5)3.3 85 1000 1.05 /5.5 (1/2)(2.42.1) 1.82045.8430 1000 j MMMMMM g cmg =+ + = + + 主流道横浇道分流道浇口拉料钩 由于为制件所选的材料为 PP，该材料非热敏性材料，所以只需对其进行最 大注射量即可，不必对其进行最小注射量的校核。 3.2.2 注射机注射压力的校核 注射压力的校核是校验注射机的最大注射压力能否满足制品的成型要求。 只 有在注射机额定的注射压力内才能调整出某一制件所需要的注射压力， 因此注射 nj VnVV=+ nj 或 M=nM +M 16 机的最大注射压力要大于该制件所要求的注射压力。 制件成型时所需要的注射压 力，与塑料品种、注射机类型、喷嘴形状、制件形状的复杂程度和浇注系统等因 素有关系。 可以根据塑料的成型工艺参数数据来确定制品成型时所需要的注射压 力。根据塑料成型工艺参数表查得 ABS 材料的成型注射压力在（70120Mpa） 之间，而我们所选择的注射机的额定注射压力为 119Mpa，在其设定的注射压力 之间，满足工艺要求。 3.2.3 注射机锁模力的校核 当高压的塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注射机轴向的很大的推力，该 推力的大小必须小于注射机的锁模力， 否则在注射成型时会因锁模不紧而发生溢 边跑料现象。 型腔内塑料熔体的压力（MPa）值可根据以下经验公式算得： O PKP= 式中：P 型腔内塑料熔体的压力 （MPa） Po 注射压力（MPa） K 压力损耗系数 0.20.4 将数据代入上式得： (0.2 0.4) 11923.8 47.6 O PKPMPaMPaMPa= 在该次设计中，并基于 ABS 这种塑料上我们取型腔中熔体的平均压力为： P=30MPa 再由公式TPS=计算推力大小。 式中：T 塑料熔体在注射机轴向上的推力 （MPa） P 型腔内塑料熔体的压力，在此我们取 P=30MPa S 制件与浇注系统在分型面上的投影面积 （ 2 cm） 将数据代入该公式得： 2 30287853900TPSMPacmKNKN= 满足要求 经校核合格。 3.2.4 注射机模具厚度校核 注射机规定的模具的最大与最小厚度是指模板闭合后达到规定锁模力时动 模板到定模板的最大与最小距离。所以，所设计的模具的厚度必须要在注射机规 定的模具最大与最小厚度范围内，否则将不可能获得规定的锁模力，当模具厚度 小时，可以加垫板。根据要求模具的厚度必须满足 minmax HHH，薄壁件/0.05t d 根据公式/2/220.090.05t d =验算出塑件属于厚壁件，根据经验公式： 12 2 ()(tan ) 0.1 (1) ab ESL f FA k k + =+ + 式中： 1 K无量纲系数，其值随与而异，/r=（ 2 , ab r + =） ， 1 K除了 可以用上面的公式计算，也可以查表得到 查表得 1 K =8.560 2 K无量纲系数，其值随f与而异也可以查表得到 2 K =1.01 , a b矩形型芯的断面尺寸 mm S塑料的平均收缩率 E塑件的弹性模量MPa ABS塑件的弹性模量 1800EMPa= L塑件对型芯的包容长度 mm f制件与型芯之间的摩擦因数 查表得 0.21f = 拔模斜度 （） 5= 塑料的泊松比 查表得0.35= A盲孔制品型芯在垂直于脱模方向上的投影面积 2 mm 2 矩环形制件平均壁厚 mm 将数据代入上述公式得： 2 2 8cos (tan ) 0.1 (1) 82 18000.005 11 0.996(0.210.087) 0.1 6930 (10.35) 1.01 1 ESLf FA k KN =+ =+ 32 （2）推出机构零件尺寸的设计计算 推出机构中的主要零件是推件板和推杆， 推件板的厚度和推杆的直径的确定 是设计中的关键。在本设计中由于塑件的尺寸叫小，所需要的脱模力不大，并且 零件的外形近似于矩形，所以我们可以选择只用推杆来推出塑件。 推杆的直径确定 根据压杆稳定公式，可以得推直径（mm）的公式： 2 1/4 () L F dK nE = 式中：d 推杆的最小直径 mm K 安全系数 可取 K=1.5 L 推杆的长度 mm L =106mm F 脱模力 N n 推杆数目 E 钢材的弹性模量 MPa 5 2.05 10EMPa= 将数据代入上式得： 22 1/ 41/4 5 1061000 ()1.5()2.8 42.05 10 L F dKmm nE = 对推杆进行强度校核： 2 4 F n d = 式中： 推杆材料的许用压力 MPa查得： 260MPa= 20 推杆所受的应力 MPa F 脱模力 N d 推杆的最小直径 mm n 推杆数目 将数据代入上式得： 2 44 1000 114 260 43.142.8 F MPaMPa n d = 经校核，推杆满足要求。 6.2导向机构设计13.21 6.2.1导向机构设计原则 导向机构主要用于保证动模和定模两大部分或模内其他零部件之间的准确 对合，起定位和定向作用。其结构类型（如图10所示） 。其中的A型导柱主要 适用于简单模具和小批量生产，一般不要求配置导套使用。B型导柱适用于塑件 精度要求高及生产批量大的模具，通常与导套配套使用，以便在磨损后，通过更 换导套继续保持导向精度。 装在模具另一边的安装孔可以和导柱安装孔以同一尺 33 寸加工而成，从而保证了同轴度。 为了确保导柱能起到很好的导向、定位并且保护型芯的作用，我们一般将 导柱的长度设计得要比型芯的长度长出（510mm）左右，以免在导柱未导正时 凸模先进入凹模型腔与其碰撞而损坏。 导柱的直径视模具大小而定。但必须满足足够的抗弯强度，并且表面要耐 磨，芯部要坚韧，因此导柱的材料多半回采用低碳钢（20）渗碳淬火，或是碳素 工具钢（T8，T10）淬火处理，硬度一般要求在5055HRC。 导柱端部设计成锥形或半球形，以便导柱能顺利的进入导向孔。 导柱与导向孔通常采用间隙配合7/6Hf或8/8Hf， 而与安装孔之间采用 7/6Hm或7/ 6Hk，配合部分表面粗糙度为0.8 a Rm=。同时必须要采用适当的 方法防止导柱从安装孔中脱出。 导柱直径尺寸按模具模板外形尺寸确定，模板尺寸也，导柱间中心距应越 大，导柱直径就越大。 图10.导柱类型 6.2.2导柱的外形尺寸计算 本设计中导柱的材料选择为碳素工具钢T8，淬火处理，硬度为55HRC，导 柱的长度要高出凸模（510mm）在本设计中取8mm，其端部设计成半球形。由 于我们所设计的塑件精度要求不高，为简化设计和降低成本，我们选择A型导 柱。模板外形尺寸选择为560630，导柱直径一般选择为3550mm，在设计中 34 我们将导柱直径选为40mm。导柱的长度L为 12 8LLL=+ 式中：L 导柱的总长度 mm 1 L 动模板的厚度 mm 2 L 型芯的高度 mm 6.2.3导向孔的设计13 我们选择了A型导柱，它没有配套的导套，所以不需设计导套机构，而只需要 在模板上加工设计一个导孔即可。但为了导向精度和检修方便，导向孔常采用镶 入导套的形式，其结构形式（如图11） 。 图11 导套和导向孔的结构 导向孔设计要点： 导向孔在设计时必须要设计成为一个通孔， 如是盲孔必须在导向孔的底部开设 通气孔，否则当导柱进入了盲孔后，导向孔中的空气将会无法排除，而无法排除 的空气将会产生反压力，给导柱运动造成阻力。 为了能让导柱顺利进入导套中，在导套的前端应设计成为倒圆角。导套的材料 采用淬火钢或铜等耐磨材料，其硬度必须比导柱低，以改善摩擦和防止导套或导 柱拉毛。 导套孔的滑动部分按8/8Hf间隙配合，导套外径按7/6Hm过渡配合。 导套安装固定方式可用台阶式导柱，利用轴肩防止开模时拔出导套，也可采用 直导套，用螺钉起止动作用。在本设计中选择了后种导套的安装方式。 6.2.4导柱的数量和布置22 注射模的导柱一般取4根，其数量和布置形式根据模具的机构形式和尺寸来确 35 定。本模具的结构复杂,要求高，且模具属于小型模具， 图12.导柱的布置方式 6.3定位圈 13.22 6.3.1定位圈的定义 定位圈是主要用于与注塑机定位孔配合的， 为了便于模具在注塑机的安装以 及主流道衬套与注塑机的喷嘴孔精确定位，而在模具（一般是在定模）上安装的 一种定位装置。它除了能保证浇口套和喷嘴孔的精确定位外，还具有防止浇口套 从模内脱出的功能。 6.3.2定位圈的选择及尺寸确定 定位圈与注塑机上的定位孔上的配合长度的选择。对于小型模具一般选择 810mm；对于大型模具取1015mm。定位圈的外径D比注塑机上的孔位径小 0.20.3mm，以便于装模。根据定位圈的选择要求和所设计的模具大小我们选择 的定位圈规格如下： 定位圈与注塑机上的定位孔配合长度选为10Lmm=； 直径 ：0.2 O DD=（ O D：注塑机定位孔的直径为100mm） 0.21000.299.8 O DDmm= 在本设计中，一方面由于模具是小型模具，且精度要求并不高；另一方面， 从设计的工作量，以及模具中浇注系统的主流道较短等几方面综合考虑看来，定 位圈与定模的安装搭配方式，我们可以选择最常用型的安装方式，其剖面图（如 图13所示） 36 图13.定位圈与定模的配合 6.4 浇口套23 浇口套结构形式有如下两种形式： 图14 浇口套形式 浇口套尺寸选择： 根据实用注射模设计手册查的，浇口套中的D、R、L、 1 L、 2 L是根据使用情况 所决定的。而浇口套的常用材料为T8A，HRC5357。在本设计中根据定位圈的 为8mm的螺旋回位弹簧。 支承块 支承块又称支架，可以和动模固定板设计为一体，也可以单独设计为一个零 37 件。单独设计为一个零件时又称垫块。外形为圆形的模具单独设计为一个零件比 较经济，而方形模具则是常常设计为与动模固定板为一体的结构。在本设计中， 模具外形为方形模具，我们可以选择后者设计方法，将支承块设计为与动模固定 板为一体。 动模垫板 动模垫板是垫在动模型腔下面（后面）或主型芯固定板下面的一块平板，其 作用是承受成型时塑料熔体对动模型腔和型芯的作用力， 防止型腔底部或是主型 芯脱出型芯固定板。动模垫板在设计时要注意其平衡度和必要的硬度和强度。通 常可根据经验类比的方法来选择， 必要的时还要按动模部分受力状况进行厚度计 算。在本设计中，由于塑件的尺寸教小，其充模时对型腔和主型芯的压力不是很 大，所以对动模垫板的设计我们就可以根据经验类比的方法来选择。在此我们是 通过动模、定模的外型尺寸和标准模架的选择来确定动模垫板的尺寸和厚度。 模座 模座是与注射机连接的模具底版，分为动模座和定模座。它在注射成型过程 中，传递合模力并承受成型力，所以模座必须要具有足够的强度和刚度。即是说 模座必须要达到一定的厚度，一般小型模具不能低于13mm，大型模具可以达到 75mm以上，模座的形状和尺寸应与注塑机上的动、定模固定板相匹配，模座上 设计的安装结构（螺栓孔、压板台阶等）必须与注塑机上动、定模固定板上安装 落空的大小、位置相适应。 螺钉、销钉 螺钉、销钉是模具中用于连接和定位的零件，通常根据具体强矿凭经验来对 其进行选择，也可以根据所固定的板的厚度来选择，其选择方式如下表： 螺钉尺寸选择 板厚/mm 13 1319 1925 2532 3240 4050 50以上 螺钉直径 /mm 4 5 M M 5 6 M M 6 8 M M 8 10 M M 10 12 M M 14 16 M M 16 18 M M 注：销钉的选择等同螺钉的选择 6.6模架的选择25 1.确定定模板的尺寸 38 设计中选择的是整体式型腔，所以凹模和定模板是一个部件。设导柱和定模板的 外边界距离为20mm。定模板的宽度尺寸： 2.确定动模板的尺寸 为了更好的检测动模板和定模板是否准确合模， 我们一般把定动模板和定模 板的外形尺寸设计成为同一尺寸，所以动模板的长、宽度也和定模板的一致。 通过上面两个主要成型零件，结合标准模架参数，的我们选择模板外形尺寸为 350*350工艺参数如下表： 标准模架工艺参数 宽 度 N 30 长 度 350 350 模 板 厚 度 A， 4 h 63，12.5 宽 度 1 N 315 定 模 1 h 16 座 板 动 模 厚 度 1 h 16 宽 度 5 n 50 垫 块 厚 度 C 63 支承板 B 32 推件板 2 h 12.5 推杆固定板 厚 度 3 h 10 导 柱 1 d 25 导 套 直 径 2 d 35 复位杆 直 径 3 d 16 六 角 螺 钉 3 d 1212M 内 六 角 螺 钉 4 d 612M 39 所选标准模架中的各个导柱螺钉之间的中心距 1 n 2 n 3 n 4 n m L t L M L T L L 200 194 108 132 344 360 278 384 400 标准模架上各零件的中心距如下图所示： 标准模架基本型架组成形式及尺寸 图14 标准模架上各零件的中心距 40 注塑模零件常用材料及热处理 零件类型 零件名称 材料牌号 热处理方法 硬度 型腔 T8A 淬火 5458HRC 成型零件 型芯 T8A 淬火 5458HRC 支撑板、浇口板 45 淬火 4348HRC 动、定模板 动、定模座板 45 淬火 230270HB 固定板 Q235A 模体零件 推件板 45 淬火 230270HB 主流道衬套 T10A 淬火 5055HRC 浇注系统 零件 拉料杆 T10A 淬火 5055HRC 导柱 20 渗碳、淬火 5660HRC 导向机构 零件 导套 T10A 淬火 5055HRC 推杆 T8A 淬火 5458HRC 推出机构 推杆固定板 45 定位零件 定位圈 45 支承零件 垫块 Q235A 结束语： 经过我们两个多月的学习研究，并在X师的悉心指导和严格要求下，顺利完成 了NEC手机底塑件的选择、方案论证到具体设计和调试等整个过程中，无不凝 聚着X师的心血和汗水，在此向X师表示深深的感谢和崇高的敬意。不积跬步 何以至千里，本设计能够顺利的完成，同时也归功于各位任课老师的认真负责， 使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。 另外，在这四年的本科学习和生活期间，各位老师的精心指导和无私的关怀，使 我受益匪浅。也是有了他们的悉心帮助和永远的支持，才使的我的毕业设计工作 顺利完成，在此向三峡大学，机械学院的全体老师以及我的毕业设计指导老师 邹老师，表示由衷的谢意。老师们，你们辛苦了，也感谢他们四年来的辛勤栽 培和无微不至的关怀。 参考文献： 1、冯爱新，戴亚春，袁定国，等著.塑料成型技术.北京：化学工业出版社,2004 2、高锦张塑性成型工艺与模具设计.机械工业出版社 2001.8 3、李海梅，申长雨，等著注塑成型及模具设计实用技术北京：化学工业出版社，2002.5 4、葛正浩，田普建，等著.Pro/ENGINEER Wildfire 塑料模具数控加工实