手机上盖注塑模具设计数控0731刘雷

1、 . . . 手机上盖注塑模具设计雷摘要:本次设计的制品为ABS手机上盖注射模设计，利用Pro/E来完成制品模三维模型，利用CAD来完成其装配图。模具采用了活动镶块，保证侧凸台更好的脱出与完整性。模具结构紧凑、工作可靠、操作方便、运转平稳、冷却效果好、劳动强度低、生产效率高、生产的塑件精度高、生产成本低。本文从材料的选择、注射机选择、分型面的确定、浇注系统、成型零件、导向机构、推出机构与冷却系统的设计等给出了详细的设计过程。关键字： 注射模 ； 浇注系统 型腔 型芯 目录前言3第1章 塑件的成型工艺性分析41.1 零件结构分析 41.2 塑件材料的选择与性能 4第2章 注射机型号的确定62.1

2、 制品的几何属性 62.2 注射机参数核对 62.3 注射机型号的确定 7第3章 分型面的选择93.1分型面的基本形式 93.2 分型面的选择原则 93.3分型面的确定 9第4章 浇注系统的设计104.1 主流道的设计 104.2 分流道的设计 124.3 浇口的设计 144.4 冷料井的设计 16第5章 成型零件的设计175.1 凹模部分的结构设计 175.2 凸模部分的结构设计 185.3 型腔壁厚和底版的计算 195.4 活动镶块的设计 20第6章 导向机构的设计22第7章 推出机构的设计24第8章 冷却系统设计26第9章 装配图 27设计总结29辞30参考文献31前言 在现阶段，发展先

3、进的生产力、离不开模具工业的发展。采用CAD/CAE/CAM、数控加工等高新技术的模具制造业，即现代模具制造业，已经成为高新技术产业的一部分，成为高新技术产业化的重要领域；而且高新技术的进一步发展，也必须有现代模具制造业的支撑。发展先进文化，模具工业也肩负着重要责任和重要使命。从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些技术含量高的大型、精密、复杂、长寿命模具，并大力开发国际市场，发展出口模具。随着中国塑料工业，特别是工程塑料的高速发展，可以预见，中国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度。未来我国模具行业的发展将朝着模具日趋大型化、模具的精度越来越高、多功能复合模具进一步发展

4、。随着经济的发展，热流道模具塑料模具中的比重越来越大，发展空间极大，这也满足社会发展需求，反应社会生产力的巨大转型。模具数控技术已经成为衡量一个国家生产制造水平的重要指标之一，也是现在制造业的基础和核心。作为世界制造业强国的中国，国家工业和信息化部提出大力发展模具数控行业，对于我们这将是一种机遇也是一种挑战。在此，热流道技术随着模具行业的发展比例逐渐提高，这就给我们注塑模具行业带来了有利时机，手机上盖注塑模的设计就是在注塑模具大发展的背景下应运而生。为了以后进一步向模具行业发展起了良好的开头作用。第1章:塑件的成型工艺性分析1.1 零件结构分析 图1-1 手机上盖零件图尺 寸: 长95mm ；

5、 宽40mm ； 高12mm 。技术参数：无塌陷，杂质，划痕，变形，表面光滑，平整。外壳的壁厚选择为2。精度等级采用T5低级精度。表面粗糙度选择在2.53.6之间。具体的技术数据下面报告中体现： 1.2 塑件材料的选择与性能1、注塑材料的选择参考上盖本身与经济性本手机上盖选用的材料为ABS。ABS树脂为不透明、白色或淡黄色的粉状体或粒状体，比重1.021.08。全名是：丙烯氰丁二烯苯乙烯共聚物。2、ABS材料有以下优点性能：（1）物理性能 ABS树脂无毒、无嗅、坚韧、质硬、呈刚性，有较好的耐低温性和耐蠕变性。ABS树脂耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化学性和电气性能良好。水、无机盐、碱、酸对ABS几

6、乎无影响。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，且表面可镀铬抛光。（2）机械性能ABS树脂有极好的冲击强度，而且在低温下强度下降不多。具有良好的拉伸强度和压缩强度。不光如此，ABS还具有较强的弯曲强度、耐磨性、抗蠕变性。（3）热电性能一般ABS的热变形温度为93，耐热级可达115，脆化温度可达-7，通常在-40时仍有相当强度。ABS制品的使用温度为-40100.ABS的热稳定性差，250时既能分解产生有毒的挥发性物质。一般ABS易燃，无自熄性。（4）电性能ABS有良好的电绝缘性，且很少受温度、湿度影响，能在很大频率围的保持恒定。

7、（5）化学性能ABS树脂对水、无机盐、碱与酸类几乎完全呈惰性，能溶于酮、醛、酯和氯化烃，而不溶于大部分醇类和烃类溶剂，但与烃类长期接触后软化和溶胀。ABS表面受冰醋酸、植物油等化学品的侵蚀能引起应力开裂。第2章:注射机型号的确定注射成型机的选择，应根据成型塑件所需要的最大注射容量或质量、锁模力、模具的型腔数、塑件在分型面上的投影面积、成型时需要的合模力、注射压力、模具的厚度、安装固定尺寸以与开模行程等都与注射机的有关性能参数。并通过较核来选择注射机型号。2.1 制品的几何属性利用PRO/ENGNEER2001按图纸的尺寸要求画出零件实体图形，接着利用该软件“分析-模具分析模型质量属性”可以查到

8、该制品的几何属性为:体积 = 3.9420934 （cm³） 曲面面积 = 8.7216837 （cm2）密度 = 1.05 (g/ cm³）质量 = 4.1391980 (g)2.2 注射机参数核对1、最大注射量的计算每台注射机都有其最大注射量，成型制件加上浇注系统的总量应小于等于注射机的最大注射量。即： V = nVz + Vj 80%G式中 V一个成形周期所需射入的塑料容积或质量(cm³）；n 型腔数目 Vz单个塑件的容量或质量(cm³）。 Vj浇注系统凝料和飞边所需塑料的容量或质量(cm³）。 G 注射机最大注射量(cm³）

9、故应使nVz + Vj 0.8Vg式中 Vg注射机额定注射量(cm³）。根据容积计算 nVz + Vj = 26.5672 0.8Vg可见注射机的注射量符合要求。2、锁模力计算模具的锁模力为： KEFp1000T式中 F 指分型面上的最大投影面积（包括制件，浇注系统、冷料穴等在分型面上的投影面积）（）； p 注塑机料杆比压（Pa）； T 注塑机的锁模力（）； K 安全系数，一般取1.11.25； E 黏度系数，与塑料的流动性、制件的结构与浇注系统的形式等有关，一般取0.250.5。据计算制件的锁模力T = 2496N。符合要求。 3、最大注射压力的核定在实际生产中，确定制件的成型机床

10、时，之考虑最大注射量和锁模力还不够的，还必须满足注射机的额定注射压力，即： P> P式中 P 注射机料杆的额定注射比压（Pa）； P制件所需的成型比压（Pa）。很明显，上式成立，符合要求。4、型腔数量的确定本模具根据注射机的塑化率、最大注射量、与锁模力等参数以与生产的经济性确定为一模两腔。5、开模行程校核开模行程为：Smax s = H1 + H2 + 510mm式中 H1推出距离（脱模距离）（mm）； H2包括浇注系统凝料在的塑件高度（mm）。开模距离取 H1 = 20包括浇注系统凝料在的塑件高度取 H2 = 40余量取 8 则有：Smax s = 20+20+28 =68符合要求。6

11、、顶出装置的校对查注压成型模具设计得卧式XZ-Z-60型为中心顶杆机顶出，这种类型的注射机可不需对顶杆位置校对。符合要求。2.3 注射机型号的确定根据塑件的体积初步选定用XS-Z-60（卧式）型注塑机。SZ-60/40（卧式）型注塑机的主要技术规格如下表2-1所示：表 2-1 注塑机的主要参数理论注射容积(cm³）60螺杆直径(mm)30注射压力(MPa)180注射速率(g/s)70塑化能力(g/s)35螺杆转速(r/min)0200锁模力(KN)400拉杆有较距离(mm)220×300移模行程(mm)250模具最大厚度(mm)250模具最小厚度(mm)150锁模形式双曲肘

12、模具定位孔直径(mm)80喷嘴球半径(mm)SR10喷嘴口孔径(mm)3模板尺寸(mm)200×315第3章: 分型面的选择分型面是模具结构中的基准面，是型腔设计的第一步，它直接影响制件的质量、模具结构与成型工艺性，它受制件的形状、壁厚、外观要求、尺寸精度、型腔数目、浇注系统与排气系统等诸多因素的影响，因此确定模具的分型面是模具设计中的重要环节。3.1 分型面的基本形式该塑件的模具只有一个分型面，属平直分型面。3.2 分型面的选择原则 分型面应选在型件外形最大轮廓外，即选在型件的截面积最大处，否则，制件不能从型腔中取出。 分型面的选择应尽可能使制件在开模后留在推出机构一侧，便于制件顺

13、利脱模，推出机构一般设在动模一侧。 保证制件精度要求。 应考虑外观要求。不要在制件的重要表面开设分型面，而应考虑在分型面处所产生的飞边是否容易清除。 有利于模具的制造。 有利于排气，分型面应尽量使塑料熔体的料流末端重合，从而有利于气体排出。在实际设计中，不可能全部满足上述原则，一般应抓住主要矛盾，在此前提下确定合理的分型面。3.3 分型面的确定根据以上原则，可确定该模具的分型面如下图3-1所示：图3-1分型面第4章 浇注系统的设计浇注系统为普通浇注系统。4.1 主流道的设计1、主流道的形式在卧式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，为使凝料能从其中顺利拔出，需设计成圆锥形，锥角为2

14、6;6°。主流道的长度应尽量短，以减少压力损失，其长度一般不超过60mm。（1）主流道的尺寸 主流道小端直径 主流道小端直径 d = 注射机喷嘴直径 + 2 3 = 3 + 2 3 取 d = 5（mm）。 主流道的球半径主流道的球半径 SR = 10 + 1 2 取 SR = 12（mm）。 球面配合高度球面配合高度为 3 5 取 3（mm）。 主流道长度主流道长度L，应尽量小于60mm，上标准模架与该模具结构，取L = 32（mm） 主流道锥度主流道锥角一般应在2°6°，取 = 4°，所以流道锥度为/2=2°。 主流道大端直径主流道大端直径

15、 D = d+2Ltg（/）（=4°） 6.3（mm） 主流道大端倒圆角倒角 D/8 0.6（mm）根据以上数据和注射机的有关参数，设计出主流道如下图4-1与4-2所示：图4-1 主流道尺寸图 4-2 主流道形式2、主流道衬套的形式主流道入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。浇口套常用材料为45钢、T8A、T10A等，热处理硬度为53 58 HRC。如下图4-3所示：图 4-3 主流道衬套3、主流道衬套的固定该模具尺寸较小，主流道衬套可以选用整体式。浇口套的结构与

16、模板配合的形式如下图4-4所示。浇口套与模板间的配合采取H7/m6的过渡配合，浇口套与定位圈采取H9/f9的配合，定位圈在模具安装调试时应插入注射机定模板的定位孔，用于模具与注射机的安装定位，定位圈外径比注射机定模板上的定位孔小0.2mm以下。图 4-4 衬套的固定形式4.2 分流道的设计该模具为一模四腔的结构，应设置分流道。分流道设计时主要考虑分流道的长度、截面形状、截面的大小、分流道的表面粗糙度布局形式。1、分流道的长度分流道的长度在可能的情况下应尽量短，以减少压力和热量损失，避免模具过大，提高成本。在四型腔模中分流道的长度应力求相等，以达到压力传递平衡，保证熔体同时均衡地充满各个型腔。分

17、流道长度为：L = (50 + 15) × 2 = 110 （mm） 2、分流道的截面形状分流道的截面形状常用的有圆形、半圆形、梯形与矩形。为了减少分流道的热量和压力损失，应使分流道的截面最大而表面即截面周长最小，一般用分流道的效率来表示。即S/L式中 分流道的效率； S 分流面的截面大小； L分流面的截面周长。因此在选用分流道的截面形状时必须考虑分流道的效率、加工的易难程度与浇道凝料的取出问题。从上述分析，为了减少流道的热量损失考虑到流道的效率，该模具分流道截面采用半圆型截面。如下图4-4。 3、分流道的截面大小根据分流道截面形状与流动理论长度的关系和塑料成形工艺与模具设计表5-3

18、，再考虑到ABS的成型工艺性能，可确定分流道直径为6mm.因此，分流道截面形状如下图4-5所示：图 4-5 分流道截面 4、分流道的表面粗糙度分流道的表面粗糙度由于分流道中与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为理想，因面分流道的表面粗糙度Ra 并不要求很低，一般取1.6m 左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。5、分流道在分型面上的布置形式 分流道常用的布置形式有平衡式和非平衡式两种，分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响，该模具为一模四腔，固用平衡式布

19、置。具体如下图4-6所示：图 4-6 分流道铸件4.3 浇口的设计1、浇口的形式本模具采用半圆型侧浇口。2、浇口位置选择原则浇口的位置与尺寸要求比较严格，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还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则： 输管尽量缩短流动距离。 浇口应开设在塑件壁厚最大处。 必须尽量减少熔接痕。 应有利于型腔中气体排出。 考虑分子定向影响。 避免产生喷射和蠕动。 浇口处避免弯曲和受冲击载荷。 注意对外观质量的影响。3、浇口尺寸的确定浇口结构尺寸可由经验公式，并由塑料模具技术手册之轻工模具手册

20、之一中图3-31 查得，浇口深度 h = 0.5 2.0h = n t = 0.8 取 h = 1 （mm）式中 h浇口深度（mm）; n塑料系数，由塑料性质决定； t塑件壁厚（mm）.浇口宽度 b = 1.5 5.0 取 b = 1.8 （mm）式中 A塑件型腔表面积。浇口长度 l = 0.5 1.75。为了去除浇口方便，浇口长度 l 也可取 0.72.5。所以可取 l = 1.0 （mm）。具体如下图4-7与4-8所示： 图4-7 侧浇口尺寸 图4-8 侧浇口4.4 冷料井的设计冷料井设计在动模上，具体如下图4-9所示：图4-9 冷料井第5章 成型零件的设计塑料制件注塑成型后的结构与尺寸精

21、度，主要取决于注塑模具成型零件的设计计算。5.1 凹模部分的结构设计1、凹模的形式凹模一般安装在定板上，综合本制件的特点，采用整体式凹模。因为模具为一模四腔的结构，所以需要采用四个型腔。2、凹模工作部分尺寸计算为了脱模方便型腔够设计有脱模斜度，在计算型腔尺寸时应以大端尺寸为基准，另一端按脱模斜度相应减少，这样便于修模时留有余量。 凹模径向尺寸计算凹模径向尺寸的计算采用平均尺寸法，公式如下：式中 凹模径向尺寸（mm）；塑件的平均收缩率（ABS收缩率为0.3%0.8，平均收缩率为0.55%）；塑件径向公称尺寸（mm）；塑件公差值(mm)（3/4项系数随塑件精度和尺寸变化，一般在0.50.8之间，取

22、0.6）；凹模制造公差（mm）(当尺寸小于50mm时，z=1/4；当塑件尺寸大于50mm时，z=1/5)；塑料的最小收缩率（）。凹模长度尺寸计算为：凹模宽度尺寸计算为： 凹模深度尺寸计算凹模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下：式中 凹模深度尺寸（mm）；塑件高度公称尺寸（mm）； 2/3项，有的资料介绍系数为0.5； 其他符号意义同上。 中心距尺寸计算,公式如下模具中心距尺寸（mm）；塑件心中距尺寸（mm）。所以凹模的形状如下图5-1所示：图 5-1 凹模5.2 凸模部分的结构设计凹模工作部分尺寸计算：为了方便，凸模和凹模部分正好相反，以小端尺寸为基准，另一端按脱模斜度相应增大。 凸模径向尺寸计

23、算凸模径向尺寸的计算采用平均尺寸法，公式如下：型芯径向尺寸（mm）；型芯的制造公差（mm）；其他符号意义同上。凸模长度尺寸计算为：凸模宽度尺寸计算为： 凹模深度尺寸计算凸模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下：凸模深度尺寸（mm）；塑件孔深度尺寸（mm）；其他符号意义同上。 中心距尺寸计算,公式如下模具中心距尺寸（mm）；塑件心中距尺寸（mm）。所以凸模的形状如下图5-2所示：图 5-2 凸模5.3 型腔壁厚和底板的计算注射模在成型过程中，强度不足将导致模具材料塑性变形甚至开裂，刚度不足将导致模具零件弹性变形而产生溢料飞边。据此必须设计合理的型腔壁厚和支承板厚度。通常模具设计中，型腔壁厚与支承板厚

24、度不通过计算确定，而是凭经验确定。参考塑料模具设计中的经验数据表可以得知：型腔侧壁厚度S的经验值为：S0.2L+17=0.2×95+1736mm支承板厚度h的经验数据：h0.12b0.12×9511.4mm5.4 活动镶块的设计塑件壁有凸台,模具采用活动镶块。开模时，塑件与流道凝料同时留在镶块上，随动模一起运动，当模具的动模与定模打开一定距离后，注射机上的推出机构推动推杆使活动镶块随同塑件一起推出模外，然后用其他装置与塑件分开。这样不但保证塑件不受损坏，而且提高精度，保证工作效率。具体如下图5-3所示：图5-3 活动镶块第6章 导向机构的设计此模具为小型模具，对精度要求也不

25、是很高，所以不需要用定位机构，可直接由导向机构定位。本模具采用导柱导向。1、导柱的设计 本模具采用带头导柱。 该导柱直径由标准模架知为ø20。 导柱应具有坚硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的芯。多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢T8A、T10A经淬火处理，硬度为55HRC以上或45#钢经调质、表面淬火、低温回火，硬度55HRC以上。 导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按H7/m6配合。导柱滑动部分按H7/f7或H8/f7的间隙配合；根据实用模具设计简明手册表3-31得如下图6-1与6-2所示： 图6-1 带头导柱尺寸图6-2 带头导柱2、导套的设计 结构形式：采用带头导套（型），导

26、套的固定孔与导柱的固定孔可以同时钻，再分别扩孔，以保证其配合精度。 导套的端面应倒圆角，导柱孔最好做成通孔，利于排出孔剩余空气。 导套材料可用淬火钢或铜（青铜合金）等耐磨材料制造，但其硬度应低于导柱的硬度，这样可以改善摩擦，以防止导柱或导套拉毛。图6-3 导套3、导柱与导套的配合形式导柱与导套的配用形式要根据模具的结构与生产要求而定，该模具采用的配合形式如下图6-4所示:图 6-4 导柱与导套的配用第7章 推出机构的设计在注射成型的每一个周期中，将塑料制品与浇注系统凝料从模具中脱出来的机构称为推出机构，也叫顶出机构或脱模机构。推出机构的动作通常是由安装在注射机的机械顶杆或液压缸的活塞杆来完成的

27、。1、 推出机构的结构设计要求： 制件留在动模。 制件在推出过程中不变形、不损坏。 不损坏制件的外观质量。 合模时应使推出机构正确复位。 推出机构动作可靠。 另外要求推出机构本身有足够的强度和刚度。2、推出机构的选择由于推杆推出机构是整个推出机构中最简单、最常见的一种形式，设置推杆的自由度较大、而且推杆截面大部分为圆形容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合精度、推杆推出时运动阻力小、推出动作灵活可靠、损坏后也便于更换。因此采用推杆推出机构。3、 推出力的计算塑件壁厚与其孔直径之比小于1/20，为薄壁壳体形塑件，且塑件断面为矩环形，故所需脱模力的计算公式如下： 式中 E塑料的拉伸模量（MPa）（

28、可由表查得ABS的拉伸模量为 1.91 1.98）；塑料成型平均收缩率(%)(可由表查得ABS成型平均收缩率为0.4 0.7)； t塑件的平均壁厚（mm）； L塑件包容型芯的长度（mm）；塑料的泊松比（可由表查得ABS的泊松比为0.38）； 脱模斜度（该模具脱模斜度选定为 2°）； f塑料与钢材之间的磨擦系数（可查得ABS与钢材的磨擦系数为0.20 0.25）； r型芯大小端平均半径（mm）； B塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积(cm2)，当塑件底部上有孔时，10B项应视为零； K1由f和决定的无因次数，可由下式计算：1也可根据塑料与钢材的磨擦系数和脱模斜度由表查得 K1=1.

29、0070。代入计算，得 = 3.64 kN具体如下图7-1所示:图7-1 推出机构图第8章 冷却系统设计在注射成型中，模具的温度直接影响到成型制件的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，对模具温度的要求也不同。查模具设计大典得ABS成型的温度在40-60度。但是由于模具不断地被注入熔融塑料加热，模温升高，单靠模具本身自然散热是不够的，因此，必须加冷却装置。如果不加，塑件容易产生应力和表面瑕疵。由于水的热容量大、传热系数大、成本低、使用方便、冷却效果好等特点，再结合本模具的特点，采用循环水道的冷却系统。设计注意点：1） 冷却水道的直径大小与数量既要使成型零件表面冷却均匀，使模具的温差不大，又必须便于加工和清理与保证模具的强度。2） 冷却水道与成型面各处应取一样的距离，并使水道的排列与成型面的形状相符。3） 冷却水道距型腔的距离应适当。4） 对热量积聚大，温度高的部分应加强冷却。5） 冷却系统应防止漏水特别是不能渗透到成型区域。6） 冷却水道应避开塑件可能出现熔接痕的部分，以免由于模具在这个部位形成低温区，产生熔接痕或因熔接不牢而降低塑件强度。7） 在模具总体设计过程中，应兼