毕业论文-手机上盖注射模具设计

1、题目：题目：手手机机上上盖盖注注射射模模具具设设计计 2015 年 05 月密 级学 号系 别机电信息系学生姓名 ： 指导教师： 学科专业：机械设计制造及其自动化学科类别： 工 学 手机上盖注射模具设计手机上盖注射模具设计 摘摘 要要在现实生活里，手机已经成为人们的一个生活必须品。本次设计的制品为手机外壳注射模设计，利用 Pro/E 软件 CAD 软件对手机外壳及模具进行三维造型，模架选取，装配图和零件图。从塑料产品成型特征、分型面的选择、浇注系统设计、型芯和型腔结构设计，推出机构设计、冷却系统设计、导向机构设计等多方面详细阐述了手机外壳注塑模具的设计过程。同时合理地选择了注塑机，并对注塑压力

2、， 锁模力，顶出力等注射工艺参数进行校核，进一步保证了设计的合理性。如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠。最后对模具结构与注射机的匹配进行了校核，并用 Pro/e 绘制了一套模具装配图和零件图。关键词：关键词： 手机；注塑模具；分型面；脱模机构The Design of Plastic Mold The Cover of Mobile PhoneAbstract In real life, the mobile phone has become one of the necessities of life. The design of products for the mobile shel

3、l injection mould design, use Pro/E software CAD software of cell phone shell and die for 3 d modeling, formwork selection, and the assembly drawing. From plastic moldingcharacteristics, classification, the selection of gating system design, cores and cavity structure design, roll out mechanism desi

4、gn, cooling system design, steering mechanism design and so on various details a cell phone casing injection mold design process. At the same time for reasonable selection of the plastic injection machine, and the injection pressure, clamping force, top, the output and injection process parameters,

5、check the further ensure that the rationality of the design. So the structure of the design to ensure reliable mould work. Finally in mould structure and the matching of the injection machine, check the Pro/e and draw a mold assembly drawing and drawing. Key Words:Mobile Phone；Injection Mould；Partin

6、g surface; Deoulding mechanism主要符号表主要符号表 V注 注射机最大注射容量 V总 成型塑件与浇注系统总和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 密度 Fs 合模力 P 模腔压力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 H2 包括浇注系统在内的塑件高度 S机 注塑机最大开模行程Ra 表面粗糙度Ls 塑件外型径向公称尺寸 K 塑料的平均收缩率； 塑件的尺寸公差 模具制造公差Hs 塑件高度方向的公称尺寸N 每小时注射次数 Q 总热量 c 对流所散

7、发的热量 R 辐射所散发的热量 1 注塑机所散发的热量 2 冷却系统从模具中带走 的热量 F 脱模力 d 推板直径 型腔数量 n 单个塑件的体积（）1m3cm 浇注系统所需塑料的体2m 积 单个塑件在模具分型面 1A 上的投影面积 浇注系统在模具分型面2A 上的投影面积 注射机允许使用的最大A 成型面积 P 塑料熔体对型腔的成型 压力 注射机允许的最大模厚minH 注射机允许的最小模厚maxH 目目 录录1 绪论绪论.11.1 我国模具行业发展概述 .11.1.1 有利因素.11.1.2 不利因素.22 注塑工艺分析及成型方法注塑工艺分析及成型方法.42.1 塑件制件分析 .42.1.1 塑件

8、结构分析.42.1.2 塑料使用性能分析.42.1.3 材料成型性能分析.42.1.4 塑件的结构及成型工艺分析.52.2 材料 ABS 的注射成型过程及工艺参数.53 模具总体设计模具总体设计.73.1 分型面位置的确定 .73.2 确定型腔数量及排列方式 .73.3 注射机型号初选 .83.3.1 相关数据的计算.83.3.2 注塑机的参数.93.3.3 注塑机参数的校核.93.4 浇注系统、关键零部件设计 .103.4.1 浇注系统的设计.103.4.2 冷料穴的设计.113.4.3 分流道设计.123.4.4 浇口的设计.123.5 成型零件设计及计算.133.5.1 成型零件结构设计

9、.133.5.2 型芯设计.143.5.3 成型零件尺寸计算.143.6 排气系统及温度调节系统的设计.163.6.1 排气系统.163.6.2 温度调节系统设计.163.6.3 冷却介质的选择.163.6.4 冷却水路的布置.173.7 推出系统设计.183.7.1 推件力计算.183.7.2 顶杆直径的计算.183.7.3 脱模力的计算.183.7.4 顶杆在塑件上的分布.193.8 侧抽芯机构设计 .193.8.1 抽芯力的计算.203.8.2 抽芯距的计算.203.8.3 斜导柱抽芯机构的设计.203.8.4 抽芯机构的确定.213.8.5 斜导柱的设计.213.8.6 滑块的设计.2

10、23.8.7 斜推杆的设计.223.8.8 斜推杆倾斜角的确定.243.9 导向机构的设计 .244 模具装配图模具装配图.264.1 模具总装配图 .264.2 开合模过程 .27参考文献参考文献.28致谢致谢.29毕业设计（论文）知识产权声明毕业设计（论文）知识产权声明.30毕业设计（论文）独创性声明毕业设计（论文）独创性声明.311 绪论绪论1.1 我国模具行业发展概述我国模具行业发展概述近年来，中国的模具工业一直保持着良好的发展势头，这一势头是否会持续下去，这是一个行业的重点。作者认为，中国的模具行业在面对中低端产品领域，国内企业竞争的日益激烈，以及在高端产品领域的外国企业或者外国的压

11、力不断增长的情况，但在最近几年的持续发展，实力大大增强，而且能够完全适应压力，继续保持稳步发展3。1.1.1 有利因素有利因素对模具行业的发展提供了良好的环境以及优惠的政策。根据国家产业政策和相关配套政策的指导下，近年来有不少地方已经出台了一些优惠政策，支持当地模具工业的发展，一些文件中找到的，所观察到的一些行动，收到了良好的效果。同时，快速模具工业的发展促进了当地经济的繁荣。频繁的交流，相信好的模具工业发展政策，由此带来了良好的发展环境将得到进一步的发展。模具行业内部体制改革和机制转变的加速，产业结构合理，并加强管理，提高水平。为了适应形势，中国的模具行业近年来加快体制改革和机制转换的步伐，

12、 “三首都”和民营企业占行业的主导地位，装备水平和产品水平有了较大的提升，管理有了很大的进步。许多公司已经应用了 CADCAMCAE 集成技术，三维的设计技术，如 ERP 和 IM3 信息管理技术、高速加工，快速原型，和其他许多高新技术和网络技术的虚拟仿真，很多企业都提出了“生产专业化，产品品牌，现代化企业，市场国际化”等企业发展战略。通过多种质量体系认证的企业一年比一年多。生产规模和经济效益，模具生产集群发展迅速。在“小而精致的设计”专业发展的同时，近年来，规模效应也得到了越来越多的关注。除了企业的规模经济效益，生产的模具产业不断显示出其优越性，有“模具城”， “模具园”， “模具生产基地”

13、和全国的集群生产快速发展的其他形式。根据许多企业反映，集群的生产与分散的生产相比，至少有以下好处：更广阔的市场，合作更方便，降低了生产成本，互相交流，享受优惠政策。现在 100000000 元以上的模具企业，年产量已超过 40，超过 30000000 的企业已超过 200 元以上， “模具城”，有一定的规模，近百分之十的正在建设或仍有超过百分之 十没有建设。这些模具集聚生产基地建设，在中国模具工业的发展起到了积极的推动作用7。许多企业开始认识到“品牌”和“专利”的资本投资，提高自主创新能力的重要性。长时间的模具处在“后方”和“被动状态，所以很少有“品牌”和“专利”。近年来，随着市场经济的发展，

14、企业越来越重视“品牌”和“专利”。一些企业已经认识到创新的重要性，致力于创新。据中国模具工业协会了解到的情况，近年来，在开发投资和销售收入的比例达到 5%，研究创新的许多企业，个别企业甚至达到 8%至 12%。不断提高技术含量的模具，属于模具越来越多的高科技产品。我们已经了解到，目前已经在对四种霉菌的中国高新技术产品出口目录所列国家有关部门。其实有很多模具技术含量大于模具的这四种，如汽车配件模具，精密多工位级进模，汽车大型覆盖件冲压模具，自动化铸造模具热压成型的车内装饰，高强度钢板等。随着高新技术的发展，模具设计被越来越多的和更多的模具生产企业的各级政府有关部门认定为高新技术企业。根据中国模具

15、协会初步统计，目前模具行业有 7 个国家级高新技术企业、省级、市级高新技术企业近百。1.1.2 不利因素不利因素虽然中国模具产业已经进入了快速发展，但由于精度能力，制造周期和使用寿命等，与国际水平与先进工业国家相比有较大的差距，所以还不能满足我国制造业发展的需要。特别是在大型，精密，复杂，长寿命模具，仍供不应求。因此，每年仍需大量进口。模具的原材料价格上涨、人员工资在现阶段大幅上涨，但模具价格不上升反而下降，导致模具利润下降，一些企业亏损，甚至亏损增加。根据对全国270 个主要的模具制造企业的调查，中国模具工业协会，2005 年度的利润下降了 2.1%，比前一年，销售收入利润率下降了 3.1%

16、。比上一年，全国规模以上企业 2005 全年亏损 260000000 元7。对于外贸依存度逐年增加。中国加入 WTO 已经有超过六年的，对外贸易的迅速发展，我国经济依赖对外贸易从 30%增加到 70%。同时，近年来，随着外资进入我国的领域，不断扩大和深化对外开放的政策，在中国的模具行业的外国投资也越来越多，这是依赖外资的逐年增加。广东省是中国模具生产第一省份，例如，其有关的国家。模具生产能力，全省具有 40%个能力，外国公司约占 60%，合资企业占 10%左右。关于模具出口省，约占全国的 50%，其中出口的外国投资，合资企业占大多数的出口量 7 。外商投资和外贸依存度大，安全行业，乃至整个国家

17、的经济安全有重大影响。人才短缺的问题越来越突出。虽然近几年来，中国的模具行业的劳动力发展迅速，估计已经达到近一万人，但是仍然跟不上企业发展的需要。它是总量不足，而且质量也是不够的，不能适应行业发展的需要。根据有关资料，模具行业从业人员约 300000 至 500000，工程技术人员约占 20%。特别稀缺的高质量和高水平的模具企业的高级技术管理人员以及操作人员和高级技术工人。市场竞争。在中国模具市场的竞争越来越大，其性能是模具产品价格降低了。主要的中高档模具市场龙头企业与国外企业和国内竞争对手，外商投资企业和中型模具主要是民营企业之间的市场竞争。一些已经进入无序状态，在一定程度上扰乱了正常的市场

18、秩序。由于较低的价格将不可避免地导致低质量，严重影响了一些企业的生存，迫使一些企业加快调整自己的定位，一些企业面临淘汰的局面不足为奇。虽然近几年模具出口增长，超过一年的进口增长，但增加的绝对仍然是进口大于出口，导致模具外贸逆差年年增长。模具外贸逆差增加的主要原因有两个：一是国民经济快速增长，特别是汽车企业的快速发展带来了对模具的需求，一些高档模具的国内生产是不能完全满足需求的，有进口的，但也有一些国家所有生产模具都是进口的，与目前的关税政策和项目审批系统有直接关系。二是模具出口鼓励政策是不够的。规模的不断扩大，当前的全球制造业转移的速度加快，并扩大了深度和广度，以及在我国的模具制造是承接转移的

19、理想场所。结合“第十一个五年计划”期间，国家将继续大力支持在中国模具工业的发展，多重利益的情况下，我国模具行业的未来将向那些美丽的风景。2 注塑工艺分析及成型方法注塑工艺分析及成型方法2.1 塑件制件分析塑件制件分析2.1.1 塑件塑件结构分析结构分析图 2.1 塑件三维图塑件结构如图 2.1 所示。长为 102mm，宽为 50mm 的薄壳塑件，内部分布多处凹台与圆柱孔。壁厚均为为 2mm，外部结构较简单。由于是手机上盖，对外观表面质量要求比较高2.1.2 塑料塑料使用性能分析使用性能分析该制品所用材料为 ABS 塑料，其是由三种单体聚合而成，故而它有三种单体的综合性能。ABS 塑料具有较高的

20、冲击强度和表面硬度以及耐磨性，适合手机外壳的使用需求。另外，它具有化学稳定性和良好的节电性能，制品的尺寸稳定性好，表面光泽，可抛光和电镀。2.1.3 材料成型性能分析材料成型性能分析a. ABS 性能特点性能特点：冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工。b. ABS 塑料性质：塑料性质：无毒、无味，外观呈牙色半透明或透明颗粒或粉状。密度为 1.051.18g/cm3，收缩率为 0.3%0.8%，弹性模量值为 0.2GPa，泊松比值为 0.394，吸湿性250。

21、c. ABS 力学性能：力学性能：有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS 的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。d. ABS 耐热性能：耐热性能：热变形温度为 93118，制品经退火处理后还可提高10左右。ABS 在-40时仍能表现出一定的韧性，可在-40100的温度范围内使用。e. ABS 用途特点：用途特点：广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。f. ABS 电学性能：电学性能：电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。g. ABS 注塑工艺：

22、注塑工艺：吸水性比较高，加工前需进行干燥处理，干燥温度为7085，干燥时间为 26h，注塑成型温度 160220之间，注射压力在70130MPa 之间，模具温度为 5575。2.1.4 塑件的结构及成型工艺分析塑件的结构及成型工艺分析a. 结构分析 该塑件是塑料制件，零件制件比较深，模具结构必须潜伏式浇口，故在模具设计和制造上要有一定的定位措施和良好的加工工艺，以保证侧滑动的顺畅和零件的使用寿命。该塑件装配在表面，对表面美观有一定要求，设计时要注意对外表面的处理。b. 成型工艺分析 精度等级：采用一般精度 5 级。脱模斜度：该注塑零件壁厚约为 2mm，其脱模斜度查参考文献 1 中的表有塑件内表

23、面 351，塑件外表面 40120。由于该塑件没有特殊狭窄细小部位，所用塑料为 ABS，流动性较好，而且，主要部分有较好的弧度，可顺势脱模，所以塑件外表面没有放脱模斜度。两壁处脱模没有困难，所以也不放脱模斜度。2.2 材料材料 ABS 的注射成型过程及工艺参数的注射成型过程及工艺参数2.2.1 成型前的准备成型前的准备对 ABS 的色泽、细度和均匀度进行检验。由于 ABS 的吸水率大约为0.2%0.8%，容易吸湿，成型前应进行充分的干燥，干燥至水分含量H 最小； 故满足要求。3) 开模行程校核 此处所选用的注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机） 。注塑机的开模行程应满足下式

24、： (3.3)）（）（最小模机105-21+HHHHS故满足要求。式中 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。3.4 浇注系统、关键零部件设计浇注系统、关键零部件设计3.4.1 浇注系统的设计浇注系统的设计浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，对塑件质量影响很大。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。该模具采用普通流道浇注系统，包括主流道，分流道、冷料穴，浇口。a. 主流道的设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。主要的形状为圆锥形，以

25、便于熔体的流动和开模是主流道凝料的顺利拔出。（1） 主流道尺寸主流道小端直径 D=注射机喷嘴直径+（0.51） (3.4) =4+（0.51） ，取 D=4.5主流道球面半径 SR0=注射机喷嘴球头半径+（12） (3.5) =12+（12） ，取 SR0=13球面配合高度 h=35mm，取 h=3mm主流道长度 L=70mm主流道大端直径 D=D+2Ltan=4+240tan2=6.79 取 D=7mm 浇口套总长 LO=L+h+2=77mm （2） 主流道衬套的形式 主流道小端入口处于注塑机喷嘴反复接触，属于易损件，对材料要求较严格，因而模具主流道部分设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口

26、套，以便有效的选用幼稚钢材进行单独加工和热处理，常采用碳素工具钢，如 T8A、T10A 等，热处理硬度为 50HRC55HRC。如图 3.3所示。 图 3.3 主流道衬套3.4.2 冷料穴的设计冷料穴的设计本设计采用带 Z 型拉料杆。由于拉料杆头部的侧凹将主流道凝料钩住，分模是即可将凝料从主流道中拉出。拉料杆的根部固定在推出板上，在推出塑件时，冷料也一同被推出，取产品时向拉料钩的侧向稍微许动，即可脱钩将塑件连同浇注系统凝料一道取下。冷料穴如图 4.6 所示 图 3.4 冷料穴3.4.3 分流道设计分流道设计a. 分流道布置形式 分流道在分型面上的布置与型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，应

27、该遵循两方面原则：一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。改模具的流道布置形式采用平衡式。b. 分流道的长度 长度应尽量短，减少弯折。该模具的分流道长度在设计过程中由绘图得出。c. 分流道表面粗糙度 由于流道中于模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较理想，因此分流道的内表面粗糙度 Ra 并不要求很低，一般取 0.631.6 微米，这样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力。避免熔流表面滑移，是中心层具有较高的剪切速率，此处Ra=0.8。3.4.4 浇口的设计浇口的设计浇口是模具浇注流道的最后一部分，它一端与浇注流道中的其他流道相连接

28、，熔融材料就是从这端流入浇口的；它的另外一端直接与模具型腔相连接，这一端非常重要，如果与模具的型腔接触面积过大，将直接导致生成的零件与设计的零件条件不相符；但是如果与模具型腔接触太小，可能导致熔融材料无法及时补充进入模具型腔，前面的已经冷却凝固，而后面的熔融材料还没有补充进来，造成产品充填不足，导致零件产品出现缺陷.浇口的位置选择是非常重要的，最好能够保证材料能够同时均匀的填满整个模具型腔，浇口与模具型腔的接触位置也需要注意，最好是平面接触。初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同

29、还影响模具结构。根据塑件结构的特点，本次设计浇口的形式采用潜伏式浇口4。潜伏式浇口一般是圆形截面，其锥角 a一般为，这里取，倾斜角b=，这里取，推杆上进料口10201045 6050c=0.82mm，视塑件大小而定，这里取1mm，塑件离浇口的距离一般为2-3mm，取3mm。潜伏式浇口如下图所示：图 3.5 潜伏式浇口3.5 成型零件设计及计算成型零件设计及计算3.5.1 成型零件结构设计成型零件结构设计模具闭合时用来填充塑料成型制品的空间称为型腔。构成模具型腔的零部件称成型零部件。一般包括型腔、型芯、型环和镶块等。成型零部件直接与塑料接触，成型塑件的某些部分，承受着塑料熔体压力，决定着塑件形状

30、与精度，因此成型零部件的设计是注射模具的重要部分。成型零部件在注射成型过程中需要经常承受温度压力及塑料熔体对它们的冲击和摩擦作用，长期工作后晚发生磨损、变形和破裂，因此必须合理设计其结构形式，准确计算其尺寸和公差并保证它们具有足够的强度、刚度和良好的表面质量。成型零部件结构设计主要应在保证塑件质量要求的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。（1）型腔设计型腔是用来成型制品外形轮廓的模具零件，其结构与制品的形状、尺寸、使用要求、生产批量及模具的加工方法等有关，常用的结构形式有整体式、嵌入式、镶拼组合式和瓣合式四种类型。本设计中采用整体式型腔，其特点是结构简单，牢固可靠，不容易变形，

31、成型出来的制品表面不会有镶拼接缝的溢料痕迹，还有助于减少注射模中成型零部件的数量，并缩小整个模具的外形结构尺寸。不过模具加工起来比较困难，要用到数控加工或电火花加工。图 3.6 型腔 3D 图3.5.2 型芯设计型芯设计本设计中零件结构较为简单，深度不大，经过对塑件实体的研究，塑件采用整体式型芯。这样的型芯加工方便，便于模具的维护型芯与动模板的配合可采用。H7/P6 图 3.7 型腔 3D 图3.5.3 成型零件尺寸计算成型零件尺寸计算直接与塑料接触构成塑件形状的零件称为成型零件，其中构成塑件外形的成型零件成为凹模，构成塑件内部形状的成型零件成为凸模（型芯） 。凹、凸模件直接与高温、高压的塑料

32、接触，并且脱模时反复与塑件摩擦，因此，要求凹、凸模件具有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及足够低的表面粗糙度，如果型腔点壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生翘曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响脱模11。在计算型腔和型芯工作尺寸之前，对塑件各重要尺寸应按机械设计中最大实体原则进行转化，即塑件外形尺寸（名义尺寸）为最大尺寸，其公差为负值；塑件的内腔尺寸（名义尺寸）为最小值，其公差为正值；中心距尺寸为公称尺寸，其公差为正负/2。凹模的径向尺寸计算公式：04/3)1(kLLs (3.6)式中： Ls塑件外型径向公称尺寸； K塑料的平均收缩率；

33、塑件的尺寸公差； 模具制造公差，取塑件相应尺寸公差的1/31/6。凹模的深度尺寸计算公式：3/2)1 (kHHs (3.7)式中：Hs塑件高度方向的公称尺寸。 经查得 ABS 的收缩率 K=0.5%；塑件未注尺寸公差，所以按 MT5B 类公差选取型腔径向尺寸计算004. 0004. 0015. 04100 95.58511. 0 95.47515. 04395)005. 01 (43)1 ()(zzsmlkl()07. 0007. 0028. 041000 100.2921. 0100.528. 043100)005. 01 (43)1 ()(+=+=+=zzsmLkL型腔高度计算 型芯高度计

34、算型芯径向尺寸计算3.6 排气系统及排气系统及温度调节系统的温度调节系统的设计设计3.6.1 排气系统排气系统 该套模具是属于小型模具，排气量( )()()04. 0004. 0015. 041000 9.951 . 010.0515. 03210005. 0132)1 (+=+=+=zzsmHkH()004. 0004. 0015. 04100 36.2911. 036.1815. 04336)005. 01 (43)1 ()(=+=+=+=zzsmlkl 004. 0004. 0015. 04100 8.141 . 08.0415. 0328005. 01321zzsmhkh很小，可利用分

35、型面、斜顶和顶杆等间隙进行排气，不需要单独开设排气槽。3.6.2 温度调节系统设计温度调节系统设计（1）冷却系统和冷却介质。一般注射到模具内的塑料温度为 200左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度在 60以下。热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快地传给模具，使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模。对于黏度低、流动性好的塑料（如 PE、PP、PS、PA66 等） ，因为成型工艺要求模温都不太高，所以用常温水对模具进行冷却。由于 ABS 的流动性为中等，且水的热容量大，成本低，传热系数大，故该套模具亦采用常温水进行冷却。（2）冷却系统的简略计算。如果忽略模具因空气对

36、流、热辐射以及与注射机接触所散发的热量，不考虑模具金属材料的热阻，可对模具冷却系统进行初步和简略的计算。3.6.3 冷却介质的选择冷却介质的选择冷却介质有冷却水和压缩空气，但用冷却水较多，因为水的热容量大、传热系数大，成本低。用水冷却，即在模具型腔周围或内部开设冷却水道。由于ABS 的黏度中等、流动性好，成型工艺要求模具温度都不太高，所以常采用水对模具冷却。（1）单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量 W（kg/h）计算每次需要的注射量（kg）m=nm件+m浇=10.86g式中：n 型腔数目；m件单个塑件质量（g） ；m浇浇注系统质量（g） 。确定生产周期（s）t=t注+t冷+t脱=1.8+9

37、.3+8=19.1s式中：t 生产周期（s）t注注射时间（s） ；t冷冷却时间（s） ；t脱脱模时间（s） 。求每小时可以注射的次数N=3600/t=188.5求每小时的注射量（kg/h）W=Nm=10kg/h（2）确定单位质量的塑件在固化时所释放的热量 Qs(kJ/kg)查表得，ABS 塑料熔体的单位热流量为。kgJ /10354（3）求冷却水的体积流量。vqmin/101.39min/)25-35(2 . 4106035010)-(6033-33211mmcWQsqv=式中：冷却水的密度（kg/）；冷却水的比热容（kJ/kg） ；3m1c冷却水的出口温度（） ；冷却水的入口温度（） 。12

38、3.6.4 冷却水路的布置冷却水路的布置考虑到塑件的特点，根据书上的案例本次模具的冷却水路以下图方式布局，水路管直径为 6mm. 图 3.8 冷却水路3.7 推出系统设计推出系统设计推出结构由推出、复位、导向三大部分组成。本设计塑件脱模依靠注射机的开模动作驱动模具上的推出机构，实现塑件自动脱模。推出机构设计原则：（1）设计的推出机构应尽量使塑件留于动模一侧（2）塑件在推出时不发生变形和损坏（3）不损坏塑件的外观质量（4）合模时推出机构正确复位（5）在推出和复位的过程中，结构应尽量简单，动作可靠、灵活，制造容易。3.7.1 推件力计算推件力计算FtAp(cos-sin)+qA1（6-3）式中，A

39、塑件包络型芯的面积p塑件对型芯单位面积上的包紧力，P 取 0.81071.2107 帕；脱模斜度；ABS5q大气压力 0.09 兆帕塑件对钢的摩擦系数，约为 0.10.3；A1制件垂直于脱模方向的投影面积（2） 。则，A252542 A120458cm2带入数据得 Ft814.34N3.7.2 顶杆直径的计算顶杆直径的计算根据压杆稳定公式计算出顶杆直径： d=L2F/nE1/4 m （6-4）式中：安全系数，常取 =1.5；L顶杆的长度 mn顶杆数目，n=36代入数据得：d=10公式：=4F/nd2（6-5）式中, 顶杆材料的许用应力 Mpa；顶杆反受的应力 Mpa。代入数据得: =4814.

40、34/(83.1442)=8.10Mpa所以，顶杆强度符合要求。圆柱形状的推杆和推杆孔最容易加工，而且很容易保证其配合精度，容易保证其互换性，并且容易更换，而且它还具有滑动阻力小，不容易卡滞等优点。3.7.3 脱模力的计算脱模力的计算经过注射机的高压注射塑料在模具内冷却定型，此时塑料收缩将型芯包紧，这一包紧力是开模后塑件脱出时所必须克服的，此外还有不通孔带来的大气压力，塑料及型芯的粘附力，摩擦力及机构本身运动时所产生的摩擦阻力。开始脱模时的瞬时阻力最大，称为初始脱模力。脱模力的计算一般总是计算初始脱模力。塑件的脱模力计算公式如下所示。 式中 F脱模力，N；a脱模斜度（0.75） ； P单位面积

41、塑件对型芯的正力，Pa，一般取 P=（812）MPa； A塑件包紧型芯的侧面积，mm2 f塑件与模体刚才的摩擦系数，一般去 f =0.10.3； A=15200mm2 F=1015200(0.2cos0.75-sin0.75)=1 51806.60N3.7.4 顶杆在塑件上的分布顶杆在塑件上的分布 顶杆位置的分布会影响塑件脱模质量的好坏，按照经验布置顶杆的位置如图 图 3.9 顶杆位置分布3.8 侧抽芯机构设计侧抽芯机构设计当塑件处在与开模分型不同的方向时，在其内侧和外侧上带有孔、凹槽或凸起时，为了能对所成型的塑件进行脱模，必须将成型侧孔、侧凹或侧凸的部位做成活动零件，即侧型芯或侧型腔，然后在

42、模具开模前（或模具开模后）将其抽出。完成侧型芯或侧型腔抽出和复位动作的机构称为侧向分型抽芯机构。根据此次模具的型腔布置及塑件的结构，一个塑件上共有四处需要抽芯的位置。一处在手机侧壁的侧凹需要斜导柱侧抽芯机构，其中有三处在塑件内部对，所以只需设计三个斜顶杆机构抽芯即可。3.8.1 抽芯力的计算抽芯力的计算抽芯力的计算与脱模力的计算相同，可按下面的简化公式进行计算，即 ()sincospAFC=式中：抽芯力，N；CF塑料与钢的摩擦系数，聚碳酸酯、聚甲醛取 0.10.2，其余取0.20.3；p塑件对型芯的单位面积上的包紧力，一般取 812MPa；A塑件包容侧型芯的面积，；2mm脱模斜度， （） 。3

43、.8.2 抽芯距的计算抽芯距的计算抽芯距是指将侧型芯抽至不妨碍塑件脱模位置的距离。一般抽芯距等于成型塑件的孔深或凸台高度再加23 mm的安全系数。即 Sh+(23)mm134 mm： 式中， S抽芯距 （mm） h塑件的侧孔深度或侧凸高度3.8.3 斜导柱抽芯机构的设计斜导柱抽芯机构的设计斜导柱抽芯机构设计原则a、活动型芯一般比较小;b、应牢固装在滑块上;c、防止在抽芯时松动滑脱;d、型芯与滑块连接部位要有一定的强度和刚度；e、滑块在导滑槽中滑动要平稳;f、不要发生卡住、跳动等现象；g、滑块限位装置要可靠;h、保证开模后滑块停止在一定位置上而不任意滑动；i、锁模块要能承受注射时的侧向压力，应选

44、用可靠的连接方式与模板连接。锁模块和模板可做成一体。锁紧块的斜角1应大于斜导柱的倾斜角，一般取1- 23,否则斜导柱无法带动滑块运动。j、滑块完成抽芯运动后，仍停留在导滑槽内，留在导滑槽内的长度不应小于滑块全长的2/3，否则，滑块在开始复位时容易倾斜而损坏模具。k、防止滑块和推出机构复位时的相互干涉，尽量不使推杆和活动型芯水平投影重合,滑块设在定模的情况下，为保证塑料制品留在定模上，开模前必须先抽出侧向型芯，最好采取定向定距拉紧装置。3.8.4 抽芯机构的确定抽芯机构的确定由于该模具抽芯力不大，故采用斜导柱侧抽芯机构。3.8.5 斜导柱的设计斜导柱的设计斜导柱材料取T8，热处理硬度为HRC45

45、，表面粗糙度为0.8um，斜导柱与模板之间采用过渡配合H7/m6，与滑块上斜导柱孔采用间隙配合H7/n6。图 3.10 斜导柱3.8.6 滑块的设计滑块的设计滑块是斜导柱机构中的可动零件，滑块与侧型芯既可做成整体式的；也可做成组合式的，由于该塑件的侧凹形状不规则，做成整体的回哪加工故选择滑块与侧型芯做成组合式的。其结构如图7.2所示： 图 3.11 滑块与侧型芯3.8.7 斜推杆的设计斜推杆的设计斜推杆是常见的侧向抽芯机构之一，它常用于制品内侧面存在凹槽或凸起结构，强行推出会损坏制品的场合。它是将侧向凹凸部位的成型镶件固定在推杆板上，在推出的过程中，此镶件作斜向运动，斜向运动分解成一个垂直运动

46、和一个侧向运动，其中的侧向运动即实现侧向抽芯。 斜推杆有整体式和二段式，二段式主要用于长而细的斜推杆，此时采用整体式的斜推杆于弯曲变形。如下图所示。图 3.12 斜推杆抽芯机构1斜推杆的设计要点a. 要保证复位可靠。斜推杆的复位有下列几种方法:（1） 斜推杆上端面有碰穿孔，碰穿孔由非安装斜推杆的那一半模成型。合模时由成型碰穿孔的内模镶件推动斜推杆复位；（2） 斜推杆上端面无碰穿孔，可以将斜推杆向外做大 58mm，合模时由另一边的内模镶件推回复位；（3） 在组合式斜推杆中，可以将斜推杆的另一边复位杆，合模时利用复位杆将斜推杆推回复位；（4） 若上述方法无法做到，也可单纯利用顶针将斜推杆推回复位。

47、但这种复位精度较差。b. 在斜推杆近型腔一端，须做 610mm 的直身位，并做一个 23mm 的挂台起定位作用，以避免注塑时斜推杆受压而移动。设计挂台亦方便加工、装配及保证内侧凹凸结构的精度。c. 斜推杆上端面应比动模镶件低 0.050.1mm，以保证推出时不损坏制品。d. 斜推杆上端面侧向移动时，不能与制品内的其他结构（入圆柱、加强筋或型芯等）发生干涉。e. 沿抽芯方向制品内表面有下降弧度时，斜推杆侧移时会损坏制品。解决方案有：（1） 制品减料做平，但须征得客户同意（2） 斜推杆底部导轨做斜度 ，使斜推杆延迟推出。f. 当斜推杆上端面和镶件接触时，推出时不应碰到另一侧制品。g. 斜推杆在推杆

48、固定板上的固定方式见上图 3.4。h. 当斜推杆较长或较细时，在动模板上加导向块，帮助顶出及回位时的稳定性。加装导向块时其动模必须和内模镶件组合一起切割。i. 斜推杆与内模的配合公差取 H7/f6，斜推杆与模架接触处避空。j. 增强斜推杆刚性： 图 3.13 斜推杆（1） 在结构允许的情况下，尽量加大斜推杆横截面尺寸；（2） 在可以满足侧向抽芯的情况下，斜推杆的倾斜角“”尽量选用较小角度，斜角 一般不大于 15，并且将斜推杆的侧向受力点下移。斜推杆材料应不同于与之摩擦的镶件材料，否则易磨损粘结。斜推杆材料可以用铍铜。k. 斜推杆及下面导向块表面应作氮化处理，以增强耐磨性2。3.8.8 斜推杆倾

49、斜角的确定斜推杆倾斜角的确定斜推杆的倾斜角度取决于侧向抽芯距离和推杆板推出的距离 H。它们的关系见图 3.7 所示，计算公式如下： tan=S/H （3.23）其中：S=侧向凹凸深度 S1+(23)mm 斜推杆的倾斜角度不能太大，否则，在推出过程中斜推杆会受到很大的扭矩的作用，从而导致斜推杆磨损，甚至卡死或断裂。斜推杆的斜角一般为 315,常用 510。 3.9 导向机构的设计导向机构的设计 导向机构的主要作用是为保证在模具闭合后，动、定模板相对位置准确；在模具装配过程中也起到了定位的作用，合模时，引导动、定模板准确闭合，能够承受一定的铡向压力，以保证模具的正常工作。本设计中导向机构采用导柱导

50、向，导柱采用带头导柱，其结构简单，加工方便，在导柱的末端以导向套给以配合，导柱倒装。结构形式如下图 7.1 所示： 图 3.14 导向机构一般导柱应有以下几个重要的技术要求：（1）导柱的长度应根据具体的情况而定，一般比凸模端面高出 812mm（2）导柱的前端做成半球形状，以使导柱顺利进入导孔（3）数量为 4，均匀分布在模具周围其材料采用T8A0经渗碳淬火处理，硬度为5055HRC。导柱、导套固定部分表面粗糙度Ra为08m，导向部分表面粗糙度Ra为0.80.4m。导柱导套如图7.1所示,导柱、导套用H7/r6配合镶入模板。图 3.15 导柱导套结构形式4 模具装配图模具装配图4.1 模具总装配图

51、模具总装配图 图 4.1 三维模具装配图 图 4. 2 模具二维装配图4.2 开合模过程开合模过程 开模过程,动定模沿分型面分开，动模整体向下的同时，滑块侧向滑动，斜顶也移开内部侧凹。等侧抽芯完成时，动模停止向下运动，注射机推出装置推动推板向上运动，从而带动顶杆顶出塑件。当复位杆顶到定模模板，推板带动顶杆向下运动，同时滑块在左侧弹簧的作用下向里运动，当推板碰到底下垃圾钉的同时闭摸运动完成。参考文献参考文献1 陈兰贞.基于 Pro/ENGINEER 的手机三维造型及手机上盖模具设计J.科技咨询导 报,2007,28:53-54. 2 孙锡红.我国塑料模具发展现状及发展建议J.电加工与模具,201

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