名片盒注塑工艺与模具设计

1、名片盒注塑工艺与模具设计1、绪论1. 1、引言模具是工业生产的基础工艺装备，被称为“工业之母”。75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件均由模具成型，绝大部分塑料制品也由模具成型。作为国民经济的基础工业，模具涉及汽车、家电、电子、建材、塑料制品等各个行业，应用范围十分广泛。 模具又是“效益放大器”，用模具加工产品大大提高了生产效率，而且还具有节约原材料、降低能耗和成本、保持产品高一致性等特点。在国外，模具被称为“金钥匙”、“进入富裕社会的原动力”等等。据国外统计资料，模具可带动其相关产业的比例大约是1:100，即模具发展1亿元，可带动相关产业100亿元。塑料在农业、制造业、建筑业、国防尖

2、端工业、交通与航空工业、办公及家用电器工业、医疗及医疗器械、包装业、日常用品和体育用品等各个领域应用广泛。20世纪90年代初，世界合成树脂产量已达到9650万吨，按体积计算已超过了钢的年产量，在机械产品的品种和规模上都成倍增长。塑料可以说是无所不在并成为人们不可缺少的物质，并且还将有越来越广泛的用途8。塑料模具作为重要的生产装备和工艺发展方向，在现代工业的规模生产中日益发挥着重大作用。通过模具进行产品生产具有优质、高效、节能、节材、成本低等显著特点，由于塑料的易于成型的优点，充分的考虑塑料的收缩率可以使用塑料模具加工出最终零件，成型精度很高一般不需要精加工。近年来塑料模具的发展很快，其中注塑模

3、具是最常用的形式。在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模设计对制品质量及产量就具有决定性的影响。首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品尺寸精度和形状精度以及塑件的力学性能，应力大小、表观质量与内在质量等，起着十分重要的影响。其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度具有重要的影响。再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模具外，一般说来制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。现代塑料制品产生中，合理的加工工艺、高效率的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成型技术的“三大支柱” 。尤其是塑料模对实现塑

4、料加工工艺要求、塑料使用要求和塑件外观造型要求，起着无可替代的作用。高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的效能。此外，塑件生产和产品更新均以模具制造和更新为前提14。作为近现代科技的先行者-电子产业的发展迅猛，无论在家居、出行、办公、生产等各行各业，智能化更加明显，集成化也更强。而电子产业是微型、精密型塑料制品的主要应用方向之一，而且由于现在资源匮乏速度比人们预期的要加快许多，我国的树脂也主要靠进口，资源的浪费在生产上只有一成，而九成是在设计环节，我们作为设计者必须认真考量。塑料模具作为塑料件的生产载体必须与时俱进，跟上时代的步伐。在模具设计中计算机辅助设计已经普及，

5、本设计通过cad辅助设计了手机后盖的注塑模具设计。1. 2 塑料模具发展现状 现代模具行业是技术、资金密集型的行业。近年来，我国模具行业结构调整步伐加快，主要表现为大型、精密、复杂、长寿命模具和模具标准件发展速度高于行业的总体发展速度：塑料模和压铸模比例增大；面向市场的专业模具厂家数量及能力增加较快。截至2006年底，中国模具制造业规模以上企业1314家，从业人员244155人；全年完成工业总产值555.61亿元，实现销售收入和利润539.58亿元和46.75亿元；出口10亿美元，进口14.7亿美元，进出口比例进一步趋向合理。数据显示，我国目前模具总产值已跃居世界第三，仅次于日本和美国。当今世

6、界正进行着新一轮的产业调整一些模具制造逐渐向发展中国家转移，中国正成为世界模具大国。近年来，外资对我国模具行业投入量增大，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化，我国模具行业迎来新一轮的发展机遇的同时，也将面临巨大的挑战。据资料介绍，德国已研制出注射0.1g的微型注射机，用于生产0.05g的塑件，我国也研制出0.5g的注塑机，用于生产0.1g左右的手表轴塑件，法国已拥有注塑量为170kg的超大型注塑机，其合模力为150mn；目前我国也研制出注射量达3.5万cm3，合模力为80mn的特大型注射机。塑件趋向紧密化、微型化与超大型化，对模具的要求也越来越高2。国外近年来发展的高速铣削加工，其

7、主轴转速可达40 000100 000 r/min，快速进给速度可达3040 m/min，加速度可达1 g，换刀时间可提高 12 s；加工模具的硬度可达60 hrc，表面粗糙度可达ra 0336610101414181824243030404050标注公差的尺寸公差值mt3a0.120.140.160.180.200.240.280.320.36b0.320.340.360.380.400.440.480.520.56mt4a0.160.180.200.240.280.320.360.420.48b0.360.380.400.440.480.520.560.620.68未注公差的尺寸允许偏差m

8、t5a0.100.120.140.160.190.220.250.280.32b0.200.220.240.260.290.320.350.380.42本零件精度为一般，即为mt4，公差种类为a，零件的公差从其中选择。2. 2. 3 塑件注塑工艺参数 塑料的注塑工艺参数见表2-2 。 表2-2 塑料注塑工艺参数表 abspcpc+abs注射机类型螺杆式螺杆式螺杆式螺杆转速/(rmin-1)306020403050喷嘴 形式 温度/c直通式180190直通式230250直通式200240 前段料筒温度/c 中段 后段2002102102301802002402802602902402702202

9、50210240190220模具温度/c5070901107090注射压力/mpa70908013080150保压压力/mpa507040504070注射时间 / s350515保压时间/ s153020802060冷却时间 / s153020502050成型周期/ s40705013050100 此塑件的注塑工艺参数为喷嘴温度220c，料筒温度依次为230c、220c、210c；模温80c，平均注射压力90mpa注射时间3s；保压压力50mpa，保压时间40s，冷却时间30s。2. 3 注塑机的选用根据塑料注塑工艺参数-注射压力可从xs-zy-500和xs-zy-125中选择，其主要参数分别

10、列于表2-3中。 表2-3 注塑机参数项目xs-zy-125xs-zy-500额定注射量/cm3125500螺杆直径/mm4265注射压力/mpa 120145注射行程/mm 115200注射方式 螺杆式螺杆式锁模力/kn 9003500最大成型面积/cm33201000最大开合模行程/mm300500模具最大厚度/mm300450模具最小厚度/mm200300喷嘴圆弧半径/mm 1218喷嘴孔直径/mm 43、5、6、8顶出形式两侧设有顶杆，机械顶出中心液压顶出，顶出距100mm。两侧顶杆机械顶出经过对模具应有大小评定选择xs-zy-125。2. 4 注塑机的校核2. 4. 1 最大注射量的

11、校核设计模具时，应保证成型塑件所需的总注射量小于所选注塑机的最大注射量，即 ： nm+m1kmp式中塑件体积m为2.3cm3，m1为浇注系统和飞边所需的塑料体积，型腔数量n为2，注射机的最大注射量mp为125cm3，可验证得到注射机的最大注射量足够。2. 4. 2 锁模力的校核 当高压的塑料熔体充满模具型腔时，会产生使模具分型面涨开的力，这个力的大小等于塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和乘以型腔压力，其应小于注塑机的额定锁模力fp，才会在注射时不会发生溢料现象，即： fz= p（na + a1）l，取l1=l，未注倒角为c1，t为6级精度，采用材料t8a，硬度为50 55hrc，直导套用h

12、7/ r6过盈配合镶入模板，带头导套用h7/m6过渡配合镶入模板。 6 推出机构及侧向分型与抽芯机构设计6. 1 推出机构及推出力的计算推出机构一般由推出、复位和导向三大部件组成。推出机构的驱动方式有手动脱模、机动脱模、液压或气动脱模和带螺纹塑件的推出机构。在推出机构的设计中，应遵循下列原则：（1） 设计推出机构时应尽量使塑件留于动模一侧；（2） 塑件在推出过程中不发生变形和损坏；（3） 不损坏塑件的外观质量；（4） 合模时应使推出机构正确复位；（5） 推出机构应动作可靠。注射成型过程中，型腔内熔融塑料因固化收缩包在型芯上，为使塑件能自动脱落，在模具开启后就需在塑件上施加一推出力。推出力是确定

13、退出机构结构和尺寸的依据，其近似计算式为： f = ap ( cos - sin ) （6-1）式中 f推出力； a塑件包容型芯的面积，m2； p塑件对型芯单位面积上的包紧力；一般情况下，模外冷却的塑件，p 取2.4 107 3.9 107 pa；模内冷却的塑件，p 取0.8 107 1.2 107 pa； 塑件对钢的摩擦系数； 脱模斜度。 a = 44 46 + 2 2 44 + 2 46 = 2292 mm2；塑件模外冷却，p 取3.0 107 pa； =0.2；为50，cos 1，sin 0 。经计算出 f = 12.75 kn。6. 2 一次推出机构推杆推出机构是最常见的推出机构，本模

14、具由于有足够的斜导杆已经代替了普通推杆的作用，那么此推出机构就由斜导杆、推杆固定板、推板导柱、推板导套、推板、复位杆等构成，此处完成对标准复位杆的选择，斜导杆会在下章进行计算。gb/t 4169.132006对塑料注射模用复位杆做了规定，根据本模具需要选择复位杆 15 105 gb/t 4169.132006，其头部直径为20mm，长4mm，主要表面粗糙度为0.8m及1.6m，未注粗糙度为6.3m。所用材料为gcr15，复位杆硬度为56 60 hrc。6. 3 点浇口浇注系统凝料的推出本模具使用点浇口浇注系统，点浇口凝料的推出需要进行设计，本模具设计利用拉料杆拉断点浇口凝料，其形式如图6-1所

15、示，它是利用设置在点浇口处的拉料杆拉断点浇口凝料的结构。开模时，模具首先在动、定模主分型面分型，浇口被拉料杆5拉断，浇注系统凝料留在定模中。动模后退一定距离后，在拉板1的作用下，分流道推板7与定模板3分型，浇注系统凝料脱离模板。继续开模时，由于拉杆2和限位螺钉4的作用，使分流道推板7与定模座板6分型，浇注系统凝料分别从浇口套及点浇口拉料杆上脱出。 图6-1 利用拉料杆拉断点浇口凝料 1 拉板 ；2 拉杆 ；3 定模板；4 限位螺钉； 5 点浇口拉料杆 ；6 定模座板；7 分流道推板拉杆2根据gb/t 4169.12006选择出拉杆 1675，其头部长度为5mm，直径为25mm。设计拉板1为厚度

16、5mm，宽20mm，长10mm，根据gb/t 57822000选择六角头螺栓m6 30, a级，其头部尺寸为k = 4mm，e =12mm。 限位螺钉4根据gb/t 4169.984选择选择限位钉尺寸d=16mm,极限偏差（+0.023，+0.012），d=25mm，s=10mm，l=25mm。表面粗糙度为1.6m，未注表面粗糙度为6.3m，未注倒角c1，材料为45钢，硬度4045 hrc。拉料杆5根据gb/t 4169.12006选择拉料杆840，材料为3cr2w8v，硬度为5055 hrc。6. 4 侧向分型与抽芯机构设计本模具使用斜导杆内侧顶出抽芯机构。斜导杆作为侧型芯进行辅助塑件成型（

17、如图6-2）后端用转轴与滚轮相连（如图6-3），然后安装在由压板和推杆固定板所形成的配合间隙中，在斜导杆向前推进的过程中，塑件首先与主型芯分离，随后在滚轮滑动的过程中，斜导杆向内侧偏移，从而使斜导杆与塑件分离，斜导杆和镶块配合完成安装拆除问题。合模时，在复位杆的作用下，压板迫使滚轮使斜导杆复位。 图6-2 斜导杆 图6-3 滚轮 7 温度调节系统及通用零件的选择7. 1 冷却回路的尺寸确定与布置pc+abs的成型温度为250c，模具温度为80c。零件壁厚为1mm，选择水孔直径为8mm，位于模板中央，这样离浇注系统和零件都比较远，上布排4道，之间距离为35mm，60mm，35mm。 动模上由于有

18、较多东西，为免影响导致穿孔而且型芯散热较型腔好，设置2根水管，之间距离为40mm，形状布置见图7-1。由于冷却水道穿过型芯（型腔）与动（定）模板相接，对于可能会出现的缝隙渗水做加入1mm垫圈的处理方法来解决。 图7-1 冷却回路7. 2 螺钉、销钉等的选择根据gb/t 7076选择圆柱头内六角螺钉。根据gb/t 119:12000选择圆柱销。塑件精度为mt4，相对应的模具精度为it10级，由此确定模具公差。总 结手机后盖注塑模具的设计已经完成，装配图如图所示。在模具的安装中，型芯型腔分别嵌入动、定模固定板中，然后在水冷通道中装入水管并安装上拉板。在模具开模时，在复位杆、斜导杆等的作用下首先在动、定模主分型面进行分型，浇口被球形拉料杆拉断，点浇口凝料留在定模中，而产品在被斜导杆顶出后，斜导杆成型部位内移，产品脱落。动模继续后退一定距离，在拉板的作用下，分流道推板和定模板分型，凝料随分流道推板一起脱离了定模板。继续开模，由于拉杆和限位螺钉的作用，分流道推板和定模座板分型，凝料从浇口套和点浇口拉料杆上脱出，完成整个脱模过程。在合模时，复位杆首先与定模分型面相接触，使推出机构与动模产生相反方向的相对运动。模具完全闭合后，推出机构便回复到了初始位置。 (a) (b) 1动模座板； 2垫块； 3导柱； 4支撑板； 5动模板； 6定模板； 7分流