毕业设计（论文）-手机壳注塑模具设计说明书

[3]。4.5拉料杆设计拉料杆我们通常也叫它做水口拉杆，塑料模具在做注塑成型以后，主流道依然是留在模具的浇口套中，这个时候如果不设置一个拉杆或者多个拉杆，主流道就不能和浇口套顺利的脱离，所以注塑模具中必须要设计拉料杆，在这次的模具设计中，我选用的是Z型拉料杆。具体的结构设计如图3-5所示。图4-6Z型拉料杆结构示意图4.6成型零部件的设计4.6.1成型零部件工作尺寸的计算（1）主型芯参数的确定①型芯径向尺寸主要形心径直方向应按下面的式子验算：式中——塑料模具型芯基本数据尺寸；——塑件内形基本尺寸；——塑料平均收缩率，0.5%；——修正系数，取；——塑件尺寸公差；——型芯制造公差，取。主要形心的轴向尺寸主要形心向心轴进行下面的式子进行验算：(4.3)式中——型芯基本尺寸；——塑件内形基本尺寸；塑料平均收缩率,0.5%；——修正系数,；——塑件尺寸公差； ——型芯制造公差，取。查表可知，ABS的收缩率为0.5%，根据精度等级选用，采用5级塑件主要尺寸的公差要求：1.注塑模具的凹模內形基本尺寸：式中：塑料零件外径的基本尺寸（mm），即塑料零件的实际尺寸；塑件(mm)外径的基本尺寸,即塑件的实际形状尺寸。；K塑性收缩率（%），我们取0.5%；；是塑料零件的公差,ABS塑料件一般精度等级为4级。；所以塑件尺寸140mm,68.4mm型腔成型计算尺寸如下：塑件尺寸8.1mm型腔深度的尺寸计算：2.型芯件的尺寸计算：所以塑件尺寸138mm,66.4mm型芯成型计算尺寸如下：公式中：Δ前面的系数可取在1/2～3/4之间所以型芯高度工作尺寸7.1mm计算如下：式中：Δ前的系数可取在1/2～2/3之间。图4-7型芯示意图（1）型腔参数的确定结构计算示意如图4-8所示：图4-8型腔示意图经过上面的分析可以看出，模具的成型零件设计好坏对零件成型质量影响有很大的规律，当然除了这个因素以外，注塑压力保压这些因素也一样很重要，因此,没有绝对的数值和一个非常完美的因素符合所有的条件,但尽量使塑料件达到最好的质量，要让零件达到一个高精度、寿命长的效果。所以,在注塑的过程中,主要考虑上面的两个方面以及主要因素。4.7脱模机构选用脱模机构的设计准则：1.确保制件在脱出时不会产生对外观造成伤害性的擦伤、刮花；2.可以尝试删除动态模型中的塑料部件。3.确保使用时精确、活动良好、安全可靠、不卡阻，还要保证脱模机构本身应具有足够的刚度、强度和耐磨性:因为零件是比较深及比较软，所以和模腔需要0.02mm左右间隔，以避免塑性变形，可用于顶出零件。4.7.1推出零件尺寸的确定此模具采用推杆进行零件的脱下，就只需要校算推出杆的直径和顶出力就行了。依照推出杆的常规式子和结合实习经验，得出推出杆径直为9支6的圆柱直推杆，推杆设计在零件的内顶面。本模具的推出机构如下4-9所示：图4-9零件推出机构示意图4.8调温系统4.8.1调温系统的重要性模具温度对塑料制件的质量及生产效率有极大的影响：改善成形性成型收缩率塑件变形尺寸稳定性力学性能外观质量4.9调温系统设计4.9.1每个限定的时效内模腔总的热值量（Q（kJ/h））式中——每小时注射次数；——每次塑料的注射量，kg；——单位热流量，。成型周期的设计=3600/20=180mm；这里制件的重量和浇口注道，查文献[1]第222页图10-2，取=160.8==3568.7952这个水压比普通的力小很多，所以本方式安全可用。故本设计选取8MM冷却水道直径。图4-11型芯冷却回路三维图4.10导向机构导向机构的作用，主要确保模具的动模和模具定模以及部件之间关系是相互的，在设计导向时还需要对它的精密度、定位置和导方向作用进行研究。模具的导向一般是包含了导正向锥和导正向销这两个方式，正向锥的定正位精密度需要精度高，具有非常够力的刚强度、耐磨性能。4.10.1成型部分的导向本设计中，成型压力下的塑料件的尺寸可以使模芯及模腔涨开错位，而型腔是比较深的，精度要求都要求比较高，所以采用正向锥。此种设计还能提高模具的刚性。正向锥是成型部件特定结构的一部分，一般设计锥角为5度、高度大于15mm，两锥形表面需要淬火。4.10.2推出机构的导向复位杆的作用主要是导向和复位，模具设计了复位杆是要确保推杆的精度，并在同一时间，使复位杆运动不偏离预定的路径，四个导向杆是通过在模架配合加工，这样确保导向精密准确，其安装形式如图4-12所示。图4-12推出机构导向示意图4.11排气系统排气方式很多：利用分型面排通困气；使用模芯与模具定位板的装配间隙来排通困气；使用推杆或模芯侧孔的装配间隙来排通困气；开设排气槽间隙来排通困气。零件在成型过程中，在浇注系统和浇口处可能存在气体。塑胶原料中也含有一定的水分，塑料受到高温熔化时内部的水分也会蒸发形成一种气体，在加热时水分从熔体中不规则蒸发,熔体分解的气泡会在零件成型后分布在零件的厚壁中。这样会让零件的质量和性能下降，因为塑料里面的气体对充填有的比较大的阻力，为了解决这种困气问题，通常我们对塑料成型熔体进行填充的时候。需要在模具上开设排气系统来排气，一般来说我们经常把排气系统开在分型面处，也可以开设在镶件处，同样也能通过推杆的间隔排气。但需要注意的是排气槽不能开的太大，如果过大就会使得材料跑出造成毛边，材料溢料值一般是跟塑料熔体材质是有很大的关系，ABS材料的溢料值在0.02-0.04mm，只要我们把排气槽的深度开在0.04mm以下就行了。4.12侧向抽芯机构类型选择我们这个滑块设计采用的抽芯方式是斜导柱式抽芯的结构，在模具打开的时候，是由安装在定模板上的斜导柱来进行推出滑块，滑块里可以装一个弹簧用来辅助抽出时的压力，滑块移出的同时将这样倒扣位也能抽出了，模具在也同样由合模的同时定模板带动斜导柱使这样就能将模具进行闭合，并滑块在受到压力时会向外滑动，所以需要设计压紧块来压住滑块，滑块的详细的结构如下图图4-13一般抽芯机构结构形式4.12.1抽芯机构相关计算抽芯的类型有手动抽芯、气动抽芯，还有一种是机动抽芯，下面对抽芯距和抽芯力进行计算。根据抽芯距的公式为：此公式中,S为在抽芯过程中抽芯机构所要走的距离，H为通过软件测量出来的理论距离，大小为1.0mm；为了保证抽芯安全要附加2-5mm的安全值，代入进去计算得出抽芯距大小S=3-6mm，本设计取4mm即可满足要求。4.12.2斜导柱滑块机构斜导柱滑块的原理就是开模的时候，斜导柱在定模那里保持不动的一个状态，在模具机械开模的时候，动模往后运动，滑块在沿着斜导柱斜向运动的同时，完成横向的抽芯运动，塑件在脱模的过程中完成了侧抽芯，抽芯分为内抽芯和外抽芯。1、在产品侧面有孔或者侧面凹孔可以采用斜滑块结构，常在成型面积较大的地方；2、侧抽芯的特点就是抽芯与脱模同时动作；3、斜滑块的角度不能大于30°角。图4-14滑块结构示意图4.13侧抽斜推杆设计侧向抽芯机构是在内部侧面需进行抽芯，侧向抽芯机构是一个很特殊的机构，本设计根据结构需要采用斜推杆式侧向抽芯机构。而斜推杆机构是一个很有特色的机构，他既能侧向分型，也能有很大的辅助推出作用。一些深腔零件脱模，如若用常规的推杆进行脱模，难以推出的适合，而推出的面积受到大大局限，不妨考虑用斜推杆实现解决推出系统设计。虽然有很大的推出效果，但是通过塑件的摩擦进行推起，对塑件有轻微的伤害，一般不适合薄壁塑件。(1)模具的常用侧抽结构。1).根据抽芯的位置可以分为上行位、下行位和斜推杆；2).根据驱动装置来分的话，分为机动式和液压式行位机构；本次采用的斜推杆也可以称为斜顶，如图为斜推杆的组合方式分别有1.滑座、2.斜杆两大部分组合而成。而滑座与斜杆的配合形式比较多，多数分为T槽扣锁式、7字型勾图4.15常用内侧斜杆侧抽芯示意图4.13.1斜推杆侧向抽芯机构设计计算我们都可以用一个成型的设计中的开模做用中，我们会使用斜销与滑块在产生一个相对设置的运动的方式，这样可以使得一个滑块的发水平方向，我们可以把两个运动方式都可以展示出来，抽芯的类型有手动抽芯、气动抽芯，还有一种是机动抽芯，下面对抽芯距和抽芯力进行计算。根据抽芯距的公式为：此公式中,S为在抽芯过程中抽芯机构所要走的距离，H为通过软件测量出来的理论距离，大小为1mm；为了保证抽芯，一般斜导柱形式的测抽芯安全要附加2~5mm的安全值，斜推杆形式则为0.5~2mm，代入进去计算得出抽芯距大小X=1+0.5~2=1.5~3mm，因为斜推杆的脱模行程越大，他的倾摆角度就越大，根据书中提到，斜推杆最大的角度应保证在15度以下，最佳角度为3~9度。本次行程在满足推出设计后，设置斜推杆角度度数为8度，通过三角函数计算和CAD的测量的多方确认下，斜推杆固定于推杆被推起行程为17mm时，斜推杆能行走2.4mm行程。满足S=1.5~3mm行程需求，本次斜推杆的安装与组合形式如图3.8所示，为T槽勾配的方式进行组合，滑轨要求配合达到H8/f9。

图3.8斜推杆结构和行程距离示意图

第五章模具的选择及注塑机校核调试5.1模具的安装5.1.1模具的选择根据对塑料产品以及模具结构的各种分析以后,确定本模具为单分型面模具,依据对塑件图的综合分析以及确定该注射模具是单分型面的注射模具，GB/T12556.1-12556.22006《塑料注射模中小型模架》选择里面的CI型的模架。我们然后还需要按照模具浇注系统与模具开合模动作为依据选择合适的注塑模架。本设计中我们所采用的模架是河源龙记金属公司生产的CI型标准模架，CI型模架是和国标的C型模架属于同一个系列，我们一般也叫做大水口模架，两板式模架，它的结构如下图5.1所示：图5-1C型模架图初始图CI型模具是用两个模板固定的，动模采用模板,又称双板模,大水口模架。适用于点浇口、潜伏浇口、侧芯注射模具和斜顶抽芯。可根据所选模架的基本类型选择相应模板的厚度和模具的外轮廓,经过计算可以知道该模具是一模两腔的模具：根据型腔排列布为一模两腔可量得它的长度是400mm，宽度是140mm，模架的长是L=400+复位杆的直径+螺钉的直径+型腔壁厚550mm模架的宽W=140+复位杆直径+模具型腔的壁厚300mm据内模芯的尺寸,在计算模具框架的长度和宽度时,需要考虑其他丝杠等零件对模具尺寸的影响,以避免设计中的干扰。所以就取BxL=300x550的模架，塑件的厚度为8.14mm，塑件的大部份胶位都留在定模部分，该模具型腔结构简易，型芯、型腔的固定是固定总高度的加30-50mm，B板的厚度取80mm，满足强度要求，A板为70mm，C板为90mm（C的选择应考虑推出机构的推出距离是否满足推出的高度）在本设计中,由于使用C3055标准的模具,模脚高度高到90mm，能完全满足上面的要求。综上所述所选择的模架的型号为：5.2注射机基本参数的校核5.2.1注射量的校核根据模具行业内的制造成型的经验以及理论，成型机的喷射体积最多为公称喷射容量的80%的左右，我们按零件的体积计算公式如下（5.1）式中——单个塑件容量，用NX.UG软件测得11.863；——浇注系统和飞边的塑料容量，5.2；——腔中的型腔的数目被确定为2个型腔的数目和布置；——注射机额定注射量，253。则，故注射量符合要求。5.2.2锁模力的校核注射成素。如果这一数涨模溢料这种情况。所以，针对这种情况，必须满足如下锁模力的要求：式中n--型腔数目n=2=9313.03=316.49=2x9313.03+316.49=18942.55注射与塑件和浇注。即：（）P<F式中：其它意义同上根据教材表5-1,该材料的内部压力通常是20-40mpa,一般产品24-34mpa,精密产品39-44mpa,本设计中塑料熔体对型腔的成型压力为30mpa。（）P=18942.55x30x1.1x0.001=625.104KN<1600KN故锁模力符合要求。5.2.3最大注射压力的校核ABS材料的成型压力一般在70~120MPa，在选注射机时要考虑注塑压力设计，本注塑机的注射压力等级为202mpa。所以能满足注塑成型要求的压力。5.3模具外形安尺寸校核注塑模具的定模板和动模板外形尺寸须比注塑机的安装的尺寸小才能够被安装到机器中。除此此外，还要确保动模底板和动模底板的尺寸都要比注塑机安装板要小。本次设计所选择的注塑机型号HTF160X/A，4个拉杆的间距为455mmx455mm，注塑机的安装板板长度为800mm，宽度为650mm。本设计的模具的最大外形尺寸为400x550mm，这几个重要的数据都要比注塑机的安装尺寸要小，所以能很好的安装在注塑机上，故校核符合要求。5.4注塑机的开模行的校核在本次的设计中，塑件的顶出行程为40mm，但是为了能确保安全进出我们还要需要增加3~5毫米的安全余量。计算式如下：Hmax=注塑成型机的最大移模距离，420mm；H顶=本次设计零件需要的推出距离，40mm；H塑=浇注系统以及塑料件的总高度，120mm；H安全值=安全余量一般是3-5mm；所以：注塑机的开模行程符合校核要求。5.5模具安装校核注塑模定模板的面板上面需要安装一个定位零件，这个零件我们一般叫他做定位环，这个定位丸的主要作用就是把模具与注塑机安装孔的配合，定位环的直径一般都比安装孔要小0.2毫米，这样可以更加方便地讲定模板安装上去，浇注模具顶面的法兰高度要高于模具的总高度，对于一般的小型模具来说通常会采用8-10mm的高度差设计，对于中大型及以上的模具通常会设计留有10-12mm的高度差，在我们设计的模具中，选择8-10mm就可以满足要求，此外法兰孔的深度要大于法兰环（定位环）。5.6模具总装图图5-2模具装配图主视图图5-3模具装配图俯视图1）按图纸要求检验各装配零件。2）加工定模板1的外形3）镗线切割用穿线孔依精修改过的模具形态，得出模腔现实中的中点和尺寸，车间机加工师傅画线，钻制穿线丝孔φ5mm。铣加式制定平整台上面的尺寸φ8mm。4）螺纹孔8mm为标准腔安装孔直径线切割。加工肩径厚度5mm。5)在模具面板上,定位环孔的直径为99.8mm,定位环是与注射机的安装板固定的。安装板上也一个安装孔，安装孔上也有一定的间隔,安装时由刻度盘校正，当调整正确位置时，所有的模板都在注射机的压力中心上了。6）在型腔固定板块上和模腔中间上面的加工定位钉孔和及打进8mm柱销钉用做定位。7）把主要流注道镶嵌套打压到模腔里面。8）在后模底板里钻出几个定位孔和主要流注道镶嵌套孔。9）定位环，螺丝孔加工固定钳板。把法兰环中的螺丝孔机加工成沉头孔，并在定模的模定板上攻螺丝的作业。10）将固定模的固定板用平直装夹头的夹装紧酌配底板模具，螺丝孔加工，加工分别在模板1线后，在定模板2沉孔加工。11）将定模板1、定模座板2、定位环4用螺钉紧固。12）将同上面2和3，在型腔模固定板画制现实中的中间点，再线割得到模芯安制洞。13）在冷却水套上装入完全封闭橡胶圈。14）与上面5相同，先配进模芯里面。16）钉进销针在滑动的块上面，动态模型和固定板慢慢闭合，在良好的条件将模具闭合时，弯销固定在定模板。拆下后分别在一个可移动的模具座上，在滑位肩上，加工螺纹加工模板。在动态模板的移动模板关闭定位装置来调整复位杆位置。17）全部的部件组装好了以后再试一试这个模具，交样板给品质部位检验好以后再安装模具铭牌记录进入仓库存放和待量产:。5.7模具的开合动作分析拉出凝料：这个塑料模在开模的时候，启动了一定距离的距离，在其中的作业中运动中侧抽和动模固定板并不会对应该活动，零件靠侧面的水口钩针将废料从主流道抽离出来。推出塑件：模具的滑芯完成了动作，动模继续移动一定行程，在行位心的注射机的推出力下。从而推出了零件，将它顺利从型芯上面脱下。到此，我们可以拿到塑料制品啦。合模：模具闭合作业是上述反开模的开启作业，首先，动模到固定板侧面向左右方向运作，接触了回位（复合杆）部件。复位杆受力后会回复位置的到闭合状态，然后在注射的压力下再一次进行成型生产。5.8试模模具试验系塑胶模制造的后面的工作，这个时候模具需要接模拟平时生产时的因素。在测试模具中有会发生的多种零件上面的不足，对模具的细节进行研究并加以修改，直到得到了满足制品各项要求的零件。比如在量产的过程中因为是零件的结构和塑模方案设计时，以及模具制作时因素道致的，没有办法在注射机上面调理数据来处理的问题，将需要填写具体内容和上报公司，将交给专业的负责人来处理。模具测试过程要求这个成型模在生产作业时，需要合理顺畅可靠的运动，直到生产出来满足要求的产品，测试环节才算是完成。第六章注塑钢材的选用选择一个合适整套模具制造的钢材，对这套注塑模具以后的制造、生产、模具寿命来讲，都是非常重要的。以下对整套模具的钢材进行初步的选定。6.1模板钢材选用45号钢材来制作模架、这其中就包含顶板、定模板、底针板、面针板、垫块、底板。这些模板不是核心成型零件，对强度和刚度没有那么高的要求。6.2成型零件的钢材成型零件的钢材选用，需要精度高、表面面粗造度光滑、一般选用碳素钢或者预硬钢材，本次材料中选用的是3Cr2Mo预硬模具钢。6.3标准件的钢材标准件一般是指已经实现批量化生产，且市场上面可以直接采用回来直接使用的零件，一般是一些环类、棒类、轴类、杆类回转体零件，这类零件的结构简单。加工量小，使用率高。以下是一些常见的标准件的材料的选用。定位环：45钢浇口套：T8A导柱、导套、复位杆、顶杆、斜导柱：T8A结论这次毕业设计我选择的课题是“手机壳注塑模具塑模具设计”，选择设计的产品是手机壳，手机壳注塑模具的结构比较简单，由多个规则的多柱面体组成。鉴于其形状规则、结构简单，并且需要大批量生产使用，因此选用PP材料对其进行注塑成型。在本次设计中采用一模两腔的模具布局结构，选择的分型面也是设立在零件台阶面的最大平面投影位置，并且为了外形的美观以及模具结构多方面考虑选用了侧浇口。在本次毕业设计中，我学会了如何分析塑件，选用合适的注塑机，以及给出合理的注塑方案，同时我有巩固了UG、Solidworks软件的三维建模以及转化为CAD的二维零件图的绘制。只有通过整个毕业设计这么一个流程，我才真正发现我所积累的知识是远远不够的。整个设计过程环环相扣，只有对塑件结构不断的揣摩和剖析，找到合适的方法才能进入下一步骤，这时才觉得自己在这方面到了入门阶段。在设计手机壳注塑模具的过程中，我反复使用CAD、UG等软件，从生疏到熟悉，我觉得终于将之前学过的只是串联在了一起。同时在设计的过程中我也意识到了自己存在的很多不足，我会继续努力学习钻研，以此来尽快掌握其他复杂结构的设计，能够在将来的工作中好好加以利用。

致谢经过毕业设计这几个月的集中知识“轰炸”，我学到了很多。大学四年所有的知识累积都在这次毕业设计中展现出来了，与此同时也显示了我的很多不足之处——重理论、少实践。在开题选择了这个题目之后，我就感觉到难度系数比较大，因为在平时上课过程中，大行程滑块设计通常都是略讲或者跳过的，虽然我自己信心不足，但是还是想要挑战一下这个课题。在这期间我学习到了很多新方法，在这里我要特别感谢指导老师和其他给予我帮助的人。毕业设计的工作比较复杂，由于之前没有具体学习过太多注塑成型的设计，刚开始的时候我也是一头雾水，加之对于各类绘图软件的操作方法都有些生疏了，因此刚开始的进展并不顺利。后来在老师的耐心指导下毕业设计也进入了正轨，成功完成了这一次的外注塑零件成型模具设计。通过这段时间的自主学习和设计，我也积累了很多经验，对于在整个设计过程中指导老师的指导和及时回答我的疑惑，再次表达由衷的感谢。大学四年已经过去了，我还是留下了不少遗憾，四年来也没有取得什么特别好的成绩，希望今后在社会中可以有所成就，回馈学校的培养。

参考文献叶久新，王群主编，塑料成型工艺及模具设计，北京：机械工业出版社，2007.11孙立明，胡仁喜，刘昌丽.Solidworks20147中文版模具设计从入门到精通[M].第三版.北京:机械工业出版社,2014年9月.汪希奎.注塑模具斜导柱抽芯机构智能化匹配设计方法研究及应用[D].贵州大学,2015.何政军.基于实例的注塑模具CAD/CAE/CAM技术研究与应用[D].华北电力大学,2014.党琰.收音机外壳注塑模结构设计与模具结构的CAE研究[D].长安大学,2012.唐嘉彤.手机壳手机壳框注塑模具设计与CAE分析[D].天津大学,2012.刘然.注塑模具CAD型腔布局及流道系统的研究与开发[D].山东大学,2008.王波,杨亮.外注塑零件接头注塑模具设计[J].塑料工业,2010,38(10):32-34.李细章.螺旋盖注射模设计[J].模具工业,2011,37(06):53-55+58.方强.外注塑零件形位公差测量技术[J].山东工业技术,2018(10):27.温煌英.注塑零件结构在定模的注射模设计[J].模具制造,2011,11(07):59-62.李洋,徐人平.注塑零件脱模机构的创新设计[J].机电产品开发与创新,2005(03):16-18.Z.Shayfull,S.Sharif,AzlanMohdZain,R.MohdSaad&M.A.Fairuz(2013)MilledGrooveSquareShapeConformalCoolingChannelsinInjectionMoldingProcess,MaterialsandManufacturingProcesses,28:8,884-891,DOI:10.1080/10426914.2013.763968[N.Crisan,S.Descartes,Y.Berthier,J