音响外壳设计

1、29塑料成型工艺与模具设计题 目： 音箱的外壳注塑模设计 姓 名:* 专 业:模具设计与制造 学 院:*学院 学 号: 24 指导教师:* 老 师 2012 年 5 月 26 日1目录第一章、塑件的工艺性分析5一、塑料材料与塑料制品工艺性的确定5(1):选择制品材料5（2）分析制品材料使用性能5（3） 分析塑料工艺性能6（4）结论6二、分析塑件结构公艺性6（1）塑件的尺寸及其精度6（2）塑件表面粗糙度7（3）塑件结构设计7第二章注射机的初选8一成型设备的初步选择81.1.计算单个塑件的体积。81.2.计算单个塑件的质量。91.3.塑件成型每次需要的注射量。91.4.依据最大锁模力初选设备10第

2、三章塑件成型工艺卡片的编制111.温度112.压力113.时间114.后处理11第四章模具的设计14一.确定型腔数及布置14二.选择分型面15三.浇注系统的设计151.主流道的设计。152.浇口的设计16四排气和引气系统的设计18第五章 成型零件工作尺寸的计算19.一.成型零件尺寸的计算19二推出机构的设计212.1.脱模力的计算212.2.推杆的分布212.3.推杆的选择22三.侧抽芯的设计233.1.抽芯零件的尺寸的确定23第六章 温度调节系统的设计25一冷却系统的设计原则25第七章、模架的选择26一.确定模架组合形式26二.确定型腔侧壁厚度26三.确定模板厚度26四.选择模架类型26五.

3、检验所选模架26参考文献；27音箱的外壳注塑模具的设计【摘要】 通过对音箱壳塑件的设计分析，设计出该注塑模具。在整个模具的设计过程中，涉及到了塑件结构的设计，注塑机和模架的选择及注塑机的一些重要工艺参数的校核，并详细叙述了模具设计中的分型面设计、浇注系统设计、成型零件设计、推出系统的设计。在模具设计过程中，采用了 UG8.0、autoCAD2011、燕秀2.8等著名的设计软件，采用这些软件进行设计作图，缩短了设计时间，提高了设计效率。通过对此模具简单的设计，本人已经能够熟练地使用当前常用的设计分析软件，学会了根据计算或者依据经验选择一些参数, 增加了对注塑模具的了解。【关键词】 模具设计；工艺

4、；分型；推出机构第一章、塑件的工艺性分析 一、塑料材料与塑料制品工艺性的确定(1):选择制品材料 ABS： 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。机械强度和耐磨性很好，但没有自润滑作用。低温性能好，（在400C下仍表现较好的韧性, 工艺性好），外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度、易着色。 （2）分析制品材料使用性能通过相关知识的学习，对ABS的成型工艺性能有一定的了解。通过查注塑模相关资料可得：ABS塑料属于热塑性非结晶型塑料，是在聚苯乙烯分子中导入丙烯腈、丁二烯等异种单体后形成的改性共聚物，也可称改性聚苯乙烯，具有比聚乙烯更好的使用和工艺性能。ABS一般不透明，密度为

5、1.021.05g/cm3。 ABS是一种常用的具有良好综合力学性能的工程塑料。ABS无毒、无味，成型塑件表面有较好光泽。ABS具有较好机械强度，特别是抗冲击强度高。ABS还具有一定耐磨性性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电性能，经调色可配成任何颜色。ABS有一定硬度和尺寸稳定性， 易于成型和机械加工，可作双色成形塑件，且表面可镀铬。ABS的缺点是耐热性不高连续工作约700C,热变形温度约为930C。并且耐候性较差，在紫外线作用下易变硬发脆。（3） 分析塑料工艺性能 ABS为无定形料，吸湿性强，使成型制件表面出现斑痕，云纹等缺陷，为此，含水量小于0.3，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应

6、要求长时间预热干燥。预热干燥温度为800C1000C,时间为23h。ABS的流动性中等，溢边值0.04mm左右，它比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、高模温。ABS比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。（4）结论ABS适合做音像外壳，且适用于注射模生产。二、分析塑件结构公艺性（1）塑件的尺寸及其精度该塑件尺寸无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，查表1-4可知ABS塑件公差等级为MT5，查表1-5标注尺寸可知尺寸公差如下：塑件外形尺寸：90、60、50。塑件孔尺寸：ø25、50、8、13。孔心距：40。（2）塑件表面粗糙度查表1-6可知，ABS注射成型时范围为Ra0.160.025&

7、#181;m。而塑件尺寸表面粗糙度无需要时取Ra1.6，对模具成型零件工作部分表面粗糙度应为Ra0.80.4µm,可以实现。（3）塑件结构设计通过对 该塑件外表面采用了圆角过渡，不仅增强了产品的手感、塑胶注射过程中的流动性，还消除了尖角、应力集中等问题，该产品型芯型腔结构简单，易于加工成型，由于该产品在设计时放了0.50的斜度，故在做成型零件时就不需要添加脱模斜度，该塑件无金属嵌件、螺纹和铰链等。该塑件的三维模型如下： 通过modleflow分析壁厚结果如图： 第二章注射机的初选一成型设备的初步选择1.1.计算单个塑件的体积。由ug分析得到 体积 =24976.179483007 m

8、m3 1.2.计算单个塑件的质量。由ug分析得到：质量 = 0.025725465 kg1.3.塑件成型每次需要的注射量。 M=2 M +2= 1000*0.025725465*2+2=53.45093(g)因为塑件是大批量的生产，所以采用一模两件的模具结构，需加上浇注系统冷凝料的质量（初步估算为12g）根据注射量，选择G54-S200/400型号，满足注射量小于或等于注射机允许的最大注射量的80%的要求。G54-S200/400型注射机主要参数如表所示项目设备参数项目设备参数额定注射量/c200-400最大开合模行程/mm260螺杆直径/mm55最大模厚/mm406注射压力/MPa109最小

9、模厚/mm165注射行程/mm160喷嘴圆弧半径/mm13锁模力/KN2540喷嘴孔直径/mm4拉杆空间/mm*mm290*368定位圈直径/mm1001.4.依据最大锁模力初选设备 当熔体充满模腔时，注射压力在模腔内所产生的作用力会使模具沿分型面胀开，为此，注射机的锁模力必须大于模腔内熔体对动模的作用力，以避免发生溢料和胀模现象。 单个塑件在分型面上的投影面积A。 A=90*60=5400（mm2） 成型时熔体塑料在分型面上的投影面积A由于塑件是长方形薄壳类零件，生产中通常选用一模两件的模具结构，初步估算浇注系统冷凝料在分型面上的投影面积约为800mm2 A=2*5400+800=11600

10、mm2 成型时熔体塑料对动模的作用力F。根据公式计算，其中查表得，P=34.2MPa。F=KPA=1.2*34.2*11600/1000=476.064(KN) 初选注射机根据锁模力必须大于模腔内熔体对动模的作用力的原则查表26、表27，初选G54S200/400卧式螺杆式注射机。结论：根据对最大注射量和锁模力的计算，初选注射机G54S200/400卧式螺杆式注射机。第三章塑件成型工艺卡片的编制1.温度料筒一区：150170，料筒二区：165180，料筒三区：180200，喷嘴：1701810C , 50170，模具：5080。2.压力注射压力：60100Mpa，保压压力：4060Mpa。3.

11、时间注射时间：2090s，保压时间：05s，冷却时间：20150s.4.后处理零件比较简单，成型的尺寸稳定，变形量小，不需要进行后处理。显示工艺卡片如图 29注射工艺卡*学院塑料零件注射工艺卡产品型号零(部)件图号A4共 1 页产品名称音响零(部)件名称音响外壳第 页材料名称ABS材料编号材料颜色无色每台件数2零件净重26 g零件毛重30 g消耗定额 g/件设 备G54-S200/400注射成型工艺料筒温度第一段150 至 170 注射时间闭模510s模具编 号第二段165 至 180 高压1520 s型腔数量2第三段180 至200 注射 2090s附 件第四段 至 冷却20150s第五段至

12、 启模510s喷 嘴170至 180总时间S总 高306压力注 射60100MPa模 温50至 80 顶出行程55保 压4060 Mpa螺杆类型渐变螺杆嵌件图号名称数量螺杆转速300r/min加料刻度脱模剂工序号工 序 内 容工艺装备工 时单件准终01备料造粒机3s02预热、干燥处理风扇3s原料干燥处理使用设备零件成型后处理03加料、塑化、合模注射、冷却定型注射机200s盛料高度04去毛刺、飞边、凝料小刀10s干燥温度热处理方式红外线烘箱加热温度05入库管理干燥时间保温温度7090加热时间翻料时间保温时间1h以上冷却方式风冷编制(日期)工艺(日期)审核(日期)会签(日期)*5.265.26标记

13、处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期第四章模具的设计一.确定型腔数及布置4.1按注射机的最大注射量确定型腔数n ，K一般取0.8，该型号注射机M max=300g， Mj=12g， Mi=28g。 n KM max- MjMi=8.14.2按注射机的锁模力大小确定型腔数n 。该型号注射机F=2540KN，查表得P=34.2MPa,A =7000mm2，Aj=800 mm2 n (F/P-Aj)/ A =10.5所以成型塑料制件（小音箱）模具的型腔数量选用一模两件，型腔布置采用左右对称平衡式排列。这样也有利于两型腔均衡进料和模具受力平衡，从而保证制品质量的统一和稳定。其布置如下图所示

14、。二.选择分型面分型面的选择 根据分型面的设计原则：1分型面应该选在塑件的最大轮廓处2分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模3分型面的选择应保证塑件的精度要求4分型面的选择应满足塑件的外观质量要求5分型面的选择要便于模具的加工制造6 分型面的选择应有利于排气三.浇注系统的设计1.主流道的设计。 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触出开始到分流道为止的塑料体的流动通道，根据模具设定为一模2腔，可以估计一次成型所需的塑料，因此可确定型号为G54S200/400卧式螺杆式注射机。结合实际应用情况，及模架的选择及刚度与强度要求浇口套设计如下：主流道设计成圆锥型,其锥角为2º6º，

15、内壁粗糙度Ra取1.6µm。分流道截面设计成圆形截面加工容易，且热量损失与压力损失均不大，为常用形式。圆形截面分流道的直径可根据塑件的流动性良好，所以造圆形截面。根据经验分流道的直径d可取46mm。所以主流道球面半径R=20mm.取主流道的小端直径d=4.5mm，图形如下图所示。2.浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道。浇口的断面形状有圆形、矩形或正方形。取较小浇口的优点，可以增加物料的充模流速，产生摩擦热或增大剪切速率来提高流动性，控制浇口封闭时间，降低模塑周期，易于平衡各型腔的进料速度，尤其是使平衡式分流道达到各浇口同时进料，容易与塑件断离；浇口过小的缺点是会造成太

16、大的流动阻力，延长进料时间。浇口的类型有： 直接浇口 ：又称主流道型浇口，其优点：利于排气和消除熔结痕，模具机构简单而紧凑。缺点：周期延长，超压填充，容易产生残余应力。适用于单腔模。形状如图 中的A）。 侧浇口 ：一般开设在分型面上，由塑件侧面进料，广泛使用于多腔模。浇口与分流道相接处采取斜面或圆弧过度。形状如图 中的B）。 扇形浇口：它是矩形侧浇口的一种变异形式，此浇口的加工虽困难一些，但有助于熔体均匀地流过扇形浇口。优点：使塑料充模时横向得到更均匀的分配，降低制品的内应力和带入空气的可能性。常用来成型宽度较大的薄片状制品。形状如图 中的D）。 薄片浇口：其特点是将浇口的厚度减薄，而宽度取作

17、浇口边制品宽度的1/4至全宽，浇口台阶长约0.65mm。优点：能使物料在平行流道内均匀分配，以较低的线速度呈平行流均匀地进入型腔，降低了制品的内应力，减少了因取向而产生的翘曲。缺点：提高了制品的生产成本。适于成型大面积的扁平制品。 环形浇口：优点：进料均匀，流速大致相同，空气容易顺序排出，同时避免了侧浇口的型芯对面的熔结痕。主要用于圆筒形制品或中间带有孔的制品。形状如图 中的E）。 轮辐浇口：这种浇口将整圆周进料改成了几小段圆弧进料，如图8-37所示。优点：去除浇口方便，浇口回头料较少。缺点：熔结痕增多，塑件强度受到影响。 爪形浇口：分流道与浇口不在同一个平面内。 护耳浇口 ：小浇口加护耳，作

18、用：可以避免喷射现象，降低速度，均匀地进入型腔，确保制件质量。缺点：割除护耳比较麻烦。适于有机玻璃、聚碳酸脂等透明材料和大型ABS塑料成型。 点浇口：是一种断面尺寸很小的浇口。优点：自行切断，无需修剪浇口，生产效率高。单腔模多腔模均适用。断离后的点浇口凝料可以由手工取出或靠点浇口自动脱落机构脱模。 潜伏浇口：采用潜伏浇口只需要两板式的单分型面模具，而采用点浇口则需要三板式的双分型面模具。其特点：.浇口位置一般选择在制品侧面不影响外观的地方或加工圆柱形分流道；分流道设置在分型面上；浇口部位宜设计为镶拼结构。根据本产品的结构特点和生产特性，浇口形式采用潜伏式浇口，并避开高光亮的区域。一般浇口位置对

19、制品质量影响极大，在选择上应注意以下几点：1.避免熔体破裂在塑件上产生缺陷2.考虑分子定向对塑件性能的影响3.有利于流动、排气和补缩4.在多腔模中，各个型腔浇口方位必须保持一致 5.减少熔结痕和提高熔结痕的强度6.校核流动距离比7.浇口位置应使浇口便于修整8.防止料流将型芯或嵌件挤歪变形根据以上几点该塑件的形状、尺寸、精度要求，综合考虑确定选择侧浇口。四排气和引气系统的设计利用配合间隙排气，这是最常见的，也是最经济的，更是具有使用性的。利用滑块和导滑槽配合间隙便可以排气。当塑件熔体填充型腔时，必须顺序排出型腔中及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。注射成型时的排气通常有如下四

20、种方式进行。利用配合间隙排气 在分型面上开设排气槽排气 利用所有排气塞排气 强制性排气本塑件采用第一种排气方法，其具体深度可按下表选取 取0.03mm分型面上排气槽深度 0.03(mm)塑料深度h塑料深度h聚乙烯PE0.02聚酰胺PA0.01聚丙烯PP0.010.02聚碳酸酯PC0.010.03聚苯乙烯PS0.02聚甲醛POM0.010.03ABS0.03丙烯酸共聚物0.03第五章 成型零件工作尺寸的计算.一.成型零件尺寸的计算查表ABS塑件平均收缩率为0.6%，模具最大磨损量取制件公差的1/6，模具的制造公差/3.该模具成型零件的尺寸按平均收缩率公式计算制品成型零件主要工作尺寸计算类别尺寸类

21、型制品尺寸转换尺寸计算公式结果(工作尺寸)型腔径向尺寸R5R5高度尺寸型芯径向尺寸深度尺寸中心距二推出机构的设计2.1.脱模力的计算根据式（3-11）计算推杆的脱模力，其中A=6.24*10-2m2,P取（0.81.2）*107pa，塑料与钢的摩擦系数，取0.20.3，a=2°，则F=1*107*6.24*10-2*（0.25*cos2°- sin2°）=1.31*105（N）结论;推出力不是很大，所以可以用推杆推出。2.2.推杆的分布为保证推出力的平稳，需要在塑件多个地方设置推杆，在开口处推出力比较大，所以需多设一些推杆。分布如下图.2.3.推杆的选择根据所受的

22、力不同，选择了直径分别为5.0,4.0两种尺寸的推杆。推杆零件图如下：三.侧抽芯的设计3.1.抽芯零件的尺寸的确定（1) 抽芯距。抽芯距一般比塑件上的侧孔深度大2-3mm。但是也不拘泥于式，有时在结构需要和尺寸允许的情况下，侧向抽芯距比塑件上的侧孔（侧凹、凸台）深度大于5-9mm也可。但是不能大太多，以免浪费材料和削弱结构强度和刚度。该制件的壁厚为1.5mm，故侧向抽芯距取5-9mm均可，此处取8mm。（2） 脱模力的计算塑件侧凹较薄，尺寸小，可知其抽拔力很小，斜导柱强度足够，无需计算。（3） 斜导柱倾角。斜导柱的倾角选择要综合考虑抽芯距和斜导柱直径，但一般在12-25°，本里选取2

23、0°。 （4） 斜导柱直径本例的侧向抽芯面积不大，所以抽芯力不大，因此斜导柱选择不需要进行计算但是考虑到本例中的滑块相对较高所以选直径为ø16的斜导柱（5） 斜导柱的长度在斜导柱倾角和抽芯距确定的情况下，可以计算斜导柱的长度。斜导柱的长度根据抽芯距，固定端模板的厚度、斜销直径及斜角大小确定。LZ=L1+L2+L3+L4+L5=d2/2 tana+h/cosa+d/2 tana+s/sina+（5-10）=75mm图形如下图所示：（6） 滑块尺寸滑块尺寸主要有滑块的高度、宽度、长度、压紧角，导轨尺寸。滑块高度由制品决定该设计滑块高为63mm（7） 滑块高度和长度的选取要考虑导

24、滑孔。一般来说，滑块上标注A的位置在工作时会受力，尺寸要选择大一点，至少要15mm左右。标注B的位置不受力，尺寸选择要小一点，一般选择10mm，但是滑块较高时，由于受力分散，A和B都可适当减小本例的A为10mm，B为30mm并进行规整，这样可以确定滑块宽度和高度。滑块压紧角要比斜导柱倾角大，这样不会卡死滑块，本里选择22°。滑块导轨高度一般选择3mm、5mm、7mm、8mm。小滑块受尺寸限制，一般选3-5mm，大滑块选5-8mm，该模具的滑块不大，但是相对滑块本身来说宽度较大，故导轨厚度选择8mm，导轨宽度一般选择3-5mm，本例滑块较大宽度选5mm。如下图所示。第六章 温度调节系统

25、的设计 一冷却系统的设计原则 (1)冷却水道应尽量多(2)冷却水道至型腔表面距离应尽量相等(3)浇口出加强冷却(4)冷却水道、入口温差应尽量小(5)冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置此外，冷却水道的设计还必须尽量避免接近塑件的溶接部位以免产生溶接痕，降低塑件强度。由于该模具一模俩件，注塑的体积不是很大，生产批量小，所以决定用风冷代替水冷。第七章、模架的选择一.确定模架组合形式根据前面项目分析，塑件作为薄壳类塑件，一模两件，采用侧浇口成型，则该模架选大水口的俩板模就能满足要求。二.确定型腔侧壁厚度成型零部件的壁厚计算，但计算法比较复杂且繁琐，而计算结果却与经验数据比较接近。因此，在进行模具设计时，一般采用经验数据和查有关表格。型腔在分型面上投影尺寸为90mmx60mm矩形型腔的内壁短边尺寸为60mm，型腔侧壁厚s1=17-19mm，模套壁厚s2=60-70mm作为模具规格选定的参考依据。整体式嵌入型腔长度取200mm（由此可得，长度方向上，型腔侧壁厚为s1=（200-150.25）/2=24.9mm，整体嵌入式型腔