对讲机外壳注射模设计

1、目 录前言31 塑件材料分析41.1 基本特性41.2 成型特点41.3 主要技术指标41.4 ABS的注射工艺参数42 型腔数目的决定及排布73 分型面的选择93.1 分型面的设计原则94 浇注系统的设计104.1 主浇道设计104.2分流道设计124.2.1 设计原则.124.3冷料穴的设计134.4浇口的设计134.4.1 位置选择原则.134.4.2 浇口剪切速率的校核.145 注射机的型号和规格的确定146 成型零部件的工作尺寸计算156.1 凸模径向尺寸计算156.2 凸模高度尺寸计算166.3 凹模径向尺寸的计算176.4 凹模型腔深度尺寸的计算186.5 定模型芯加工工艺卡19

2、7 模架的确定和标准件的选用217.1 定模座板217.2 定模固定板217.3 动模固定板217.4 动模垫板227.5 垫块227.6 动模座板228 导柱导向机构的设计238.1 导柱导向机构的作用238.2 导柱导套的选择239 排气槽的设计2410 推出机构的设计2510.1 选用原则2510.2 推出机构的分类2510.3 推出机构的组成2510.4 脱模力的计算2510.5 抽芯机构设计2611 温控系统设计2911.1 模温对塑件质量的影响2911.2 模温对生产效率的影响2911.3 加热系统3011.4 冷却系统3011.4.1 冷却介质.3011.4.2 冷却装置的理论计

3、算.3011.4.3 冷却装置的结构形式.3112 模具零部件材料选择3312.1 塑料模选用钢材的原则3312.2 模具的选材及热处理要求3312 模具工作过程3413 注射模与注射机的关系3513.1 注射压力的校核3513.2 锁模力的校核3613.3 开模行程与推出机构的校核3613.4 安装部分相关尺寸校核3614 设计小结38致谢39参考文献40 前言一、 概述模具工业是国民经济的基础工业，被成为“工业之母”。而塑料模具又是整个模具行业中的一枝独秀，发展极为迅速。自从1927年聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展以及高分子合成技术、材料改性技术的进步，愈来愈多的具有优异性

4、能的高分子材料不断涌现，从而促使塑料工业飞跃发展。在现代化工业生产中，69%90%的工业产品需要使用模具加工，模具工业已成为工业发展的基础，许多新产品的开发和生产在很大程度上都依赖于模具生产，特别是汽车、轻工、电子、航空等行业尤为突出。我国自改革开放以来，塑料工业发展很快，表现在不仅塑料增加而且其品种更为增多，其产量已上升到居世界第四位，由此可见，塑料工业已在我国国民经济的各个部门中发挥了愈来愈大的作用。在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家

5、的1/31/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。我国塑料模的发展迅速。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的确开发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化商品化尚待规模化；CAD、CAE、Flow Cool软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。近年来，随着科学技术的进步以及对塑件质量要求的提高，塑料模塑成型技术正向高精度、高效

6、率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的方向发展，具体表现在以下几个方面：1、塑料成型理论研究的进展。2、新的成型方法不断涌现。3、塑件更趋向精密化、微型化及超大型化。4、开发出新型模具材料。5、模具表面强化热处理新技术应用。6、模具CAD/CAM/CAE技术发展迅速。7、模具大量采用标准化。在工业发达的国家，模具工业已经从机床工业中分离出来，并发展成为一个独立的工业部门，而且其产值已经超过机床工业的产值。目前国内模具行业的基本情况是，随着轻工业及汽车制造业的迅速发展，模具设计制造日渐受到人们广泛关注，已形成一个行业。但是我国模具行业缺乏技术人员，存在品种少、精度低、制造周期长、寿命短、供不应求

7、的状况。一些大型、精密、复杂的模具还不能自行制造，需要每年花几百万.上千万美元从国外进口，制约了工业的发展，所以在我国大力发展模具行业势在必行。二、本课题的研究内容、要求、目的及意义本次对讲机外壳注塑模具设计采用Pro/e辅助设计，运用CAD技术能有效地对整个设计制造过程预测评估通过计算机数据模拟和仿真技术来完善模具结构，再现能力强，整体水平容易控制，能够迅速获得样品，有利于争取定单，赢得客户；同时节省大量的模具试制材料费用，减少模具返修率，缩短生产周期，大大降低了模具成本。1、本课题的研究内容及基本要求（1）独立拟定斜齿轮塑件的成型工艺，正确选用成型设备。（2）合理地选择模具结构。根据塑件图

8、及技术要求，提出模具结构方案，并使其结构合理，质量可靠，操作方便。必要时可根据模具设计和加工的要求，提出修改塑件图纸的要求。（3）正确的确定模具成型零件的形状和尺寸。（4）所设计的模具应当制造方便、造价便宜。（5）充分考虑塑件设计特色，尽量减少后加工。（6）设计的模具应当效率高，安全可靠，如要求浇注系统充型快，冷却系统效果好，脱模机构灵活可靠，自动化程度高。（7）要求模具零件耐磨、耐用、使用寿命长。2、本课题的研究目的及意义（1）熟悉拟定塑料成型工艺和模具设计原则、步骤和方法。（2）学会查阅有关技术文献、手册和资料。（3）培养分析问题和解决问题的能力。1 塑件材料分析 该塑件选用塑料为ABS。

9、ABS中文名：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物英文名：Acrylinitrile-Butadiene-Styrene。1.1 基本特性ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分的各自特性，使ABS具有良好的综合力学性能。丙烯腈使ABS有良好的耐腐蚀性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS无毒、无味，呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽，密度在1.021.05g/cm3,其收缩率为0.30.8%。ABS 吸湿性很强，成型前需要充分干燥，要求含水量小于0.3%。流动性一般，溢料间隙约在0.04mm。ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。有良好的机

10、械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎无影响，在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，不溶于部分醇类及烃类溶剂，但于烃长期接触会软化溶胀，ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会硬气放映开裂。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。经过调色可陪成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70左右，热变形温度约为93左右。耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。1.2 成型特点ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阴力；在正常的成型条件下

11、，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060oC，要求塑件光泽和耐热时，应控制在6080 oC。1.3 主要技术指标比重：1.021.16g/cm3。 比容：0.860.98cm3/g吸水性：0.20.4% (24h)。熔点：130160oC。热变形温度：4.6105Pa- 130160oC。 18.5105Pa- 90108oC。 抗拉屈服强度(105Pa): 500 拉伸强度模量：1.8104 Mpa 弯曲强度：800105Pa1.4 ABS的注射工艺参数 注射机类型： 螺杆式 螺杆转速： 3060 r/min 喷嘴形式： 直通式 喷嘴温度： 190200o

12、C 料筒温度： 前 200210oC 中 210230oC 后 180200oC 模温： 5080oC 注射压力： 70120Mpa保压力： 5070Mpa注射时间(s)： 35保压时间(s)： 1530冷却时间(s)： 1530成型周期(s)： 4070塑件图1-1 塑件立体图1-2塑件的工作条件对精度要求较低，根据ABS的性能可选择其塑件的精度等级为5级精度。经计算得塑件的曲面面积为：S塑=321.13cm2得塑件的体积为：V塑=34.59cm3塑件的质量为：W塑 =V塑r塑=35.62(g)。2 型腔数目的决定及排布型腔数目的确定主要参考以下几点来确定：1、塑件制品的批量和交货期，以及塑

13、料制件的成本。该制品是大批量生产，若采用多型腔可提高生产效率，但根据生产经验在模具每增加一个型腔，制品尺寸精度要降低4%。2、所选用注射机的技术规则，因为上面只进行了结构及工艺成型的分析，还没确定注射机，也可暂时不予考虑。3、质量控制要求。制品属于精度不高，对质量要求比较高且制品较小，因此可设成一模四腔，以保证质量要求。4、成型的塑件品种与塑件的形状尺寸。该制品有内螺纹。为了提高生产效率采用自动脱螺纹的齿轮传动机构，因而模具结构较复杂。根据品种和形状尺寸特点及要求，设置成一模四腔注射成型。本次设计根据制件的结构特点、形状尺寸、产品批量、模具制造难易及其寿命、成本高低再加上设计和加工制造的复杂性

14、，综合考虑 ，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。多型腔模具设计的重要问题之一就是浇注系统的布置方式，由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因二型腔的排布在多型腔模具设计中应加以综合考虑。应使每个型腔都通过浇注系统从总压力中均等地分得所需的足够的压力，以保证塑料熔体同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定。多型腔在模板上排列形式通常有平衡式和非平衡式两种。平衡式其特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度，截面形状及均对

15、应相同，可实现均衡进料和同时充满型腔的目的。而非平衡式的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度不相等，因而不利于均衡进料，但可以缩短流道的总长度，为达到同时充满型腔的目的，各浇口的截面尺寸要制作得不相同。因此在设计时要注意以下几点：1） 尽可能采用平衡式排列，确保制品质量的均一和稳定。2） 型腔布置与浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料现象。 3） 尽量使排列的紧凑，以便减少模具的外形尺寸通过软件分析得到体积V塑和质量W塑 ，又因为此产品属大批量生产的塑件，属于仪表外壳，精度要求比较高、且单件加工生产综合考虑生产率和生产成本等各种因素，以及注射机的型号选择，确定采用一模一腔

16、排布。由塑件的外形尺寸和机械加工的因素，确定采用大水口单型腔生产。 2-1 型腔数目布局图2-23 分型面的选择分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。分型面的形式与塑件的几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件浇口形式有关。制品成型的分型面不仅影响到制品的脱模困难程度及美观程度，还影响成型零件的加工工艺性，另外合适的分型面位置还有利于模具加工、排气、脱模、提高塑件的表面质量及方便工艺操作等。3.1 分型面的设计原则1、分型面的位置应开设在塑件截面尺寸最大的部位，便于脱模和加工型腔。2、分型面应使模具分割成便于加工的部件，以减少机械加工的困难。以使得模具零件易于加工。3、分型

17、面的选择应有利于保证塑件尺寸精度要求。4、分型面应尽可能选择在不影响塑件外观的部位，而且在分型面处所产生的飞边应容易修整加工，从而有利于保证塑件的外观质量。5、应满足塑件的使用要求，即从使用的角度避免脱模斜度、推杆及浇口痕迹等工艺缺陷影响塑件功能。6、为便于塑件脱模，应尽可能使塑件在开模时留在下模或动模部分，易于设置和制造简便易行的脱模机构。若塑件有侧孔时，应尽可能地将侧型芯设在动模部分，避免定模抽芯7、考虑锁模力，分型面的选择应尽可能减少塑件在分型面上的投影面积。8、考虑侧向抽拔距，一般机械分型面抽芯机构的侧向抽拔距都较小，因此选择的分型面应使抽拔距离尽量短。9、尽量方便浇注系统的布置。10

18、、为了有利于气体的排出，分型面应尽可能与料流的末端重合。11、考虑注塑机的技术规格，是模板间距大小合适。 12、选择分型面时根据塑件的使用要求和所用塑料，要考虑飞边在塑件上的部位。13、选择分型面时，应考虑减小由于脱模斜度造成塑件的大小端尺寸差异。总而言之，分型面形状应尽可能的简单，以便于模具的制造和塑件的脱模。综合考虑以上的设计原则，结合该塑件的特性，其分型面的选择如图：（如下图）分型面示图 3-14 浇注系统的设计浇注系统是指模具中从注射机喷嘴起到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，它包括主流道、分流道、11.4.3 冷却装置的结构形式（1）简单流道式：取水道直径为8mm，距型腔约为50mm

19、 ，在定模布置两根，左右对称布置。（2）对于型芯的冷却水道，可采用隔片导流式。综上，该模具塑料释放的总热量不大，只在模具型腔周围开设冷却水道即可，均采用简单流道式。示图如下：冷却系统布局图11-112 模具零部件材料选择12.1 塑料模选用钢材的原则1、 模具钢材成分应不包括各种夹杂物，否则在抛光时会出现麻点及气孔。2、 钢材必须结构紧密，没有空气及气孔。3、 组织必须均匀，化学成分定性分析匀称，合金偏析度小。4、 机械加工性能要好，易于加工。5、 挤压性能好。6、 模腔表面硬度要足够，而且既要有硬度，又要耐磨损。热处理后，硬度要均匀一致，变形要小。12.2 模具的选材及热处理要求表12-1

20、零部件选材及热处理零部件选材热处理动模座板、定模座板25钢板45调质 230270HB推板20钢板45淬火 4348HRC推杆固定板15钢板45垫块36钢板45凸模板40Cr凹模板40Cr凸模镶块、凹模镶块P20淬火 5458HRC定位圈12钢板45淬火 4050HRC浇口套40圆钢T8A淬火 5055HRC导套46圆钢T10A淬火 5055HRC导柱34圆钢T10A渗碳，淬火 5660HRC复位杆16圆钢45淬火 5055HRC推杆10圆钢45淬火 5458HRC钩型拉料杆12圆钢T8A淬火 5055HRC压缩弹簧1065Mn淬火 4550HRC拉料杆12圆钢T8A淬火 5055HRC 斜顶

21、杆12圆钢T8A淬火 5055HRC固定座42方钢45调质 5060HRC12 模具工作过程模具装配试模完毕之后，模具进入正式工作状态，其基本工作过程如下：1.对塑料ABS进行烘干，并装入料斗；2.清理模具型芯、型腔，并涂上脱模剂，进行适当的预热；3.合模、锁紧模具；4.对塑料进行预塑化，注射装置准备注射；5.注射，其过程包括充模、保压、倒流、浇口冻结后的冷却和脱模；6.脱模过程：开模时，开合模系统带动动模部分后移，使定模型芯（10）和（32）先从塑件中抽出，同时滑块（29）在固定与定模板的斜导柱的作用下向左移动；塑件在自身的包裹力和拉料杆的作用下留在动模型芯上随着动模一起向后移动，在此同时两

22、根斜顶杆（22）在固定与动模板上的固定座（21）的作用下，向中心运动，当移动到一定的距离停下来。顶出机构开始运动，推管（25）和推板（5）在注射机顶杆的作用下把塑件从动模型芯上推出，从而完成塑件与模具的分离；最后将塑件取出。7 塑件的后处理：锯掉塑件上的浇注凝料，对塑件进行退火处理或调湿处理。 装配图12-11动模座板18推板固定板2长角螺钉19限位螺钉3支撑板20螺栓4动模板21固定座5推块22斜顶杆6螺栓23拉料杆7定模板24型芯8定模座板25推管9螺栓26顶杆10定模型芯27弹簧11导套28定位销12导柱29滑块13动模型芯30斜导柱14动模型芯31螺栓15回位销32定模型芯16推板33

23、浇口套17垫 块34定位环13 注射模与注射机的关系注射机在前面已初步选定为SZ-160，模具的各零件业已基本确定，这节只需进行模具与注射机的校核即可。13.1 注射压力的校核该项工作是校核所选用注射机的公称压力P公能否满足塑件成型所需要的注射压力P0，塑件成型时所需要的压力一般由塑料流动性、塑件结构和壁厚以及浇注系统类型等因素决定，其值一般为85150MPa。具体可参考表6（通常要求P公P0）；查表6 得 P0=100122，即 P0 150聚酰胺9010110114014013.2 锁模力的校核（前面已校核，在此不重复）13.3 开模行程与推出机构的校核开模行程是指从模具中取出塑件所需要的

24、最小开合距离，用H表示，它必须小于注射机移动模板的最大行程S。SZ-160的锁模机构为液压机械联合作用的注射机，其模板行程是由连杆机构的最大冲程决定，而与模板无关S机H=H1+H2+（510） 式中 H1塑件推出距离（mm）； H2包括浇注系统在内的塑件高度（mm）； H所需塑件开模行程（mm）。 将各值带入上式，得： H=30+55+5 =90mmH。13.4 安装部分相关尺寸校核模具与注射机安装部位的的相关尺寸主要有喷嘴尺寸、定位圈尺寸、拉杆间距、最大模具厚度与最小模具厚度以及模具与注射机的安装关系。1） 喷嘴尺寸：注射机的喷嘴与模具的浇口套（主流道衬套）关系主要有：主流道始端的球面半径R

25、应比注射机喷嘴头球面半径R0大12mm；主流道小端直径d应比喷嘴直径d0大0.51mm，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模。R=13mm，R0=12mm。即 R-R0=13-12=1mm12mm 2） 定位圈与注射机固定板的关系：模具定模座板上的定位圈要求与主流道同心，并与注射机固定模板上的定位孔呈较松动的间隙配合。定位圈的高度，对小型模具为810mm，对大模具为1015mm。此外，对中、小型模具一般只在定模座板上设定位圈，而对大型模具，可在动模座板、定模座板上同时设定位圈。 模具为下型模具，定位圈高度 H=10mm810mm 3）模板规格与拉杆间距的关系：模具的安装有两种方式，即从注射机上方

26、直接吊装入机内进行安装，或先吊到侧面再由侧面推入机内安装。而模具的外形尺寸受到拉杆间距的限制，因以重视。 注射机拉杆间距为 345x345mm ，模具的外形尺寸为315x315mm。4） 模具总厚度与注射机模板闭合厚度的关系：两者之间关系应满足： HminHmHmax 而 Hmax= Hmin+H 式中，Hm模具闭合后总厚度（mm）； Hmax注射机允许的最大模具厚度（mm）；Hmin注射机允许的最小模具厚度（mm）； H注射机在模具厚度方向的调节量（mm）。 当 Hm Hmax时，则模具无法闭合，尤其是机械液压式锁模的注射机，因其肘杆无法撑直。 Hm=400mm，Hmax=320mm，Hmi

27、n=200mm 200mm 320mm 400mm5） 模具与注射机的安装关系：模具的安装固定形式有压板式与螺钉式两种。当用压板固定时，只有模具座板以外的附近有螺孔就能固定，很灵活方便，当用螺钉直接固定使，模具座板上必须设安装孔，同时还要与注射机模板上的安装孔完全吻合，并且很麻烦，固生产中广泛采用前者。使用压板时，动模、定模各用24个压板即可。14 设计小结通过本课题的设计，使我对模具设计工作有了更深层次的认识，即：模具不是只为设计而设计，要统筹规划，全盘考虑。这次设计使我能够理论联系实际，多方面、多角度地去感知、体会书本上比较抽象的理论知识。在指导老师及关心与帮助下，我的做事效率得到了一定的

28、提高，独立思考并解决问题的能力得到了加强，培养了实际动手能力。收获大概可概括为以下几点：1. 培养了分析问题和解决问题的能力从设计的开始，就有意识地培养自己独立思考问题、发现问题并解决问题的能力。大到模具的整体布局，小到排气槽的设置、冷料穴的长短，都要经过认真思考，才能拿出相对比较成熟的方案。2. 锻炼了实际动手能力在整个的设计过程中，翻阅了大量的文献资料，参考了大量的书籍，除了获得设计所需的数据外，还学到了其他许多的知识。更重要的是锻炼了自己的动手能力和借助工具书解决实际问题的能力。授人以鱼，不如授人以渔，我相信这些能力在我今后的工作和生活能定能让我受益匪浅。3. 绘图水平得到了提高通过做设计这一期间的实际操作及练习，学到了很多具体的绘图细节。譬如：虚线、点画线的画法及线条的粗细；剖线、剖面线的画法及线条粗细；标题栏的画法及明细表的编排、技术要求等。此外，绘图的速度也得到了进一步的提高，各种快捷键的操作也越来越熟练。致谢本文是在我的导师张蓉老师的悉心指导下完成的，在四年的学习期间我得到了许许多多的老师和同学的关怀和帮助。在这里我要深深感谢他们，是他们的支持使我顺利的完成了本阶段的学习。首先，我要感谢我的