MP3外壳模具工艺分析与设计

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目录摘要 6关键词 61.1工艺性分析 71.1.1前盖塑件成型工艺性分析 71.1.2后盖塑件成型工艺性分析 81.2塑件材料特性 81.2.1前盖的材料特性 81.2.2后盖的材料特性 91.3塑件成型工艺参数的确定 91.31前盖塑件成型工艺参数的确定 91.3.2后盖塑件成型工艺参数的确定 92.模具结构方案及模架的选择 92.1模具的基本结构 92.1.1前盖模具的基本结构 92.1.2后盖模具的基本结构 102.2确定型腔数目及布置 102.2.1前盖的确定 102.2.2后盖的确定 102.3分型面的选择 102.3.1前盖分型面的选择 102.3.2后盖分型面的选择 112.4浇注系统的确定 112.4.1确定前盖浇注系统 112.5成型零件结构设计 122.6确定推出方式 132.7确定侧向抽芯方式 132.8确定模温调节系统 132.9确定排气方式 132.10模具结构方案 133.制品的计算 133.1前盖的计算 133．1．1粗略计算制品的体积和质量。 133．1．2粗略计算浇注系统的体积和质量。 143．1．3总体积和总质量的计算。 143．2后盖的计算 143．2．1粗略计算制品的体积和质量。 143．2．2粗略计算浇注系统的体积和质量。 153．2．3总体积和总质量的计算。 154.注射机和模架的选用 154．1注塑机的选用 154．1．1前盖的选择 154．1．2后盖的选择 164．2标准模架的选用 164．2．1前盖的选用 164．2．2后盖的选用 165.注射机的校核 175.1前盖的校核 175.1.1注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核 175.1.2开模行程的校核 175.1.3模具在注射机上的安装 175.2后盖的校核 175.2.1注射量、锁模力、注射压力的校核 175.2.2开模行程的校核 185.3.3模具在注射机上的安装 186.推出机构的设计 186.1前盖的设计 186.1.1推件力的计算 186.1.2确定顶出方式和顶杆位置 196.2后盖的设计 196.2.1推件力的计算 196.2.2确定顶出方式和顶杆位置 197.成型零件工作尺寸的计算 198.模温和排气方式的确定 208.1确定模温调节系统 208.2确定排气方式 209.结束语 21主要参考文献 23MP3外壳模具设计摘要本设计包括MP3的前后盖的模具设计。前盖：此产品的材料为ABS塑料，有利于提高制品的强度，采用一模两腔的布局方法，浇口的形式为侧浇口。模具结构为斜导杆内抽芯的结构。后盖：和前者一样也同样是ABS塑料。采用一模四腔的布局，浇口的形式为潜伏式浇口。模具的结构同样为斜导杆内抽芯的结构形式。通过以下的计算和设计，此设计是可行的，并可以用于实际生产当中。关键词注射成型模具设计侧向抽芯推出机构前言模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。本文对MP3外壳模具的设计思路和方法进行了详细介绍，为相关企业提供一定的技术支持。希望本文对模具设计与制造的初学者能有一定的。产品图图0-1产品图1.塑件的工艺分析1.1工艺性分析1.1.1前盖塑件成型工艺性分析塑件如图1-1所示图1-1MP3前盖名称：MP3前盖材料：ABS塑料（抗冲击）数量：较大批量生产质量：6.3g颜色：黑色要求：塑件表面光滑，塑件允许最大的脱模角度为0.5度。1.1.2后盖塑件成型工艺性分析塑件如图1-2所示名称：MP3后盖材料：ABS塑料（抗冲击）数量：较大批量生产质量：9.5g颜色：黑色要求：塑件表面光滑，塑件允许最大的脱模角度为0.5度图1-2MP3后盖1.2塑件材料特性1.2.1前盖的材料特性ABS塑料（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物）是在聚苯乙烯分子中导入了丙烯腈、丁二烯等异种单体后成为的改性共聚物，也可称改性聚苯乙烯，具有聚苯乙烯更好的使用性能和工艺性能。ABS塑料是一种常用的具有良好的综合力学性能的工程塑料。它具有的良好的机械强度，特别是抗冲击强度；具有一定的耐磨性、耐寒性、耐水性、耐油性、化学稳定性和电性能。一般为无定型料，不透明，无毒、无味，成型塑件的表面有较好的光泽。其缺点是耐热性不高，并且耐气候性较差，在紫外线作用下易变硬发脆，1.2.2后盖的材料特性由于后盖所选的材料和前盖相同，所以材料特性也与前盖相同，不加以详细叙述。1.3塑件成型工艺参数的确定1.31前盖塑件成型工艺参数的确定查相关手册《塑料模具设计手册》P103得到ABS（抗冲）塑料成型工艺参数：密度1.0～1.04收缩率0.3～0.8预热温度80～85，预热时间2～3；料筒温度后段150～170，中段165～180，前端180～200。喷嘴温度170～180；模具温度50～80；注射压力60～100成型时间注射时间20～90，保压时间0～5，冷却时间20～150。1.3.2后盖塑件成型工艺参数的确定查相关手册《塑料模具设计手册》P278得表到ABS（抗冲）塑料成型工艺参数：密度1.0～1.04收缩率0.3～0.8预热温度80～85，预热时间2～3；料筒温度后段150～170，中段165～180，前端180～200。喷嘴温度170～180；模具温度50～80；注射压力60～100成型时间注射时间20～90，保压时间0～5，冷却时间20～150。2.模具结构方案及模架的选择2.1模具的基本结构2.1.1前盖模具的基本结构塑件采用注射成型生产。因为塑件内有凸起的台阶，所以模具应用内抽芯的注射模具结构。并采用侧浇口浇注系统形式。2.1.2后盖模具的基本结构塑件采用注射成型生产。因为塑件内有凸起的台阶，所以模具应用内抽芯的注射模具结构。并采用潜伏式浇口浇注系统形式。2.2确定型腔数目及布置2.2.1前盖的确定塑件形状较简单、质量较小、生产批量大，所以应使用多型腔注射模具。考虑到塑件内壁有突起的地方。需侧向抽芯，所以模具采用一模二腔，非平衡式型腔布置，这样模具结构尺寸较小，制造加工方便，生产效率高塑件成本低。2.2.2后盖的确定塑件形状较简单、质量较小、生产批量大，所以应使用多型腔注射模具。考虑到塑件内壁有突起的地方。需侧向抽芯，所以模具采用一模四腔，非平衡式型腔布置，这样模具结构尺寸较小，制造加工方便，生产效率高塑件成本低。2.3分型面的选择2.3.1前盖分型面的选择塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求，本塑件的分型面位置如图2-2所示。图2-2所示的分型面选择在塑件下端的最大分型面上，这样的选择使塑件外表面可以在整体凹模型腔内成型，塑件外表面光滑，同时侧向抽型容易，而且塑件脱模方便。如果分型面选择在其他位置，会在分型面处留下痕迹，则会影响塑件表面的质量，同时会使侧向抽芯困难，所以选择如图2-1所示的分型面位置。图2-1前盖分型面2.3.2后盖分型面的选择塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求，本塑件的分型面位置如图2-2所示。图2-2所示的分型面选择在塑件下端的最大分型面上，这样的选择使塑件外表面可以在整体凹模型腔内成型，塑件外表面光滑，同时侧向抽型容易，而且塑件脱模方便。如果分型面选择在其他位置，会在分型面处留下痕迹，则会影响塑件表面的质量，同时会使侧向抽芯困难，所以选择如图2-2所示的分型面位置。图2-2后盖分型面2.4浇注系统的确定2.4.1确定前盖浇注系统塑件采用侧浇口成型，其浇注系统如图2-3所示。侧浇口的厚度a=1.2mm,宽度b=4mm,长度L=1mm。分流道截面采用梯形截面，各个部分的尺寸如图2-4所示。主流道为圆锥形，主流道的锥角为2°～6°，内壁的表面粗糙度为μm小端直径d为3.5mm—8mm,长度L通常由模板的长度决定，一般不超过60mm，为了防止主流道与注射机的喷嘴处产生溢料，而造成流道凝料脱出困难，主流道与注射机喷嘴处应紧密对接，为此主流道对接处应制成半球型凹坑，凹坑的深度h为3—5mm,凹坑半径SR应比喷嘴头半径大1—2mm，主流道小端直径也应比喷嘴直径大0.5—1mm，主流道的结构如图2-5示图2-3浇注系统图2-4分流道截面图2-5主流道的结构冷料穴的宽度和分流道相等，其长度根据经验可以取值为宽度的1.5—2倍。所以冷料穴的长度为取为8mm。2.4.2确定后盖浇注系统塑件采用潜伏式浇口成型，其浇注系统如图2-3所示。分流道截面采用梯形截面，各个部分的尺寸如图2-5所示。主流道为圆锥形，主流道的锥角为2°～6°，内壁的表面粗糙度为μm小端直径d为3.5mm—8mm,长度L通常由模板的长度决定，一般不超过60mm，为了防止主流道与注射机的喷嘴处产生溢料，而造成流道凝料脱出困难，主流道与注射机喷嘴处应紧密对接，为此主流道对接处应制成半球型凹坑，凹坑的深度h为3—5mm,凹坑半径SR应比喷嘴头半径大1—2mm，主流道小端直径也应比喷嘴直径大0.5—1mm。2.5成型零件结构设计包括凹模和型芯的结构设计。2.5.1前盖凹模采用整体式结构，这样的结构可以保证塑件的外表面的质量，并且有利于塑件的抛光。型芯的结构是组合式结构，这样有利于加工的方便，并保证配合精密，防止塑件产生飞边。2.5.2后盖由于后盖与前盖的的形式大体相同，所以成型零件的设计也与前者一样。2.6确定推出方式2.6.1前盖由于塑件形状为方壳型零件，所以可以使用推竿推出机构完成塑件的推出，这种方法结构简单、推出力均匀，塑件在推出时变形小，推出可靠。2.6.2后盖后盖与前盖相同。2.7确定侧向抽芯方式2.7.1前盖塑件的侧面有矩形的小孔，因此模具应设置侧向抽芯机构，由于抽芯距离较短，抽芯力较小，并且应为内抽芯，所以选用滑块抽芯机构。2.7.2后盖与前盖相同2.8确定模温调节系统由于两者都式ABS材料塑件的注射模具,由于制品平均厚度只有2毫米，制品尺寸较小，所以都不必增加冷却和加热装置2.9确定排气方式由于两个制品的尺寸比较小，利用分型面和推杆的配合间隙排气即可。2.10模具结构方案模具结构都为单分型面侧向抽芯模具，模具打开的距离应大于塑件的高度，以便能够顺利去出制品。3.制品的计算3.1前盖的计算3．1．1粗略计算制品的体积和质量。=5.712（3-1）=×ρ=6.2832g（3-2）ρ—ABS塑料的密度，通常取1.1g/3．1．2粗略计算浇注系统的体积和质量。=2×2×π×60＋（5+6）×4/2×50=2.06（3-3）=×ρ=2.3g（3-4）3．1．3总体积和总质量的计算。=×2+=13.484（3-5）=×2+=14.8664g（3-6）聚苯乙烯的密度为1.054g/,ABS塑料的密度为1.02—1.05g/满足注射量≥/0.80式中—额定注射量（）—塑件与浇注系统凝料体积和（）≥/0.80=13.484/0.80=16.855注射压力查表可得ABS塑料成型的注射压力：≥查表可以得到ABS塑料成型时的注射压力=70—90MPa锁模力：≥pF式中p—塑料成型时型腔压力，ABS塑料的型腔压力p=30MPa;F—浇注系统和塑件在分型面上的投影面积（）各型腔及浇注系统及在分型面上的投影面积（）F=40×66＋40×66＋6×50=5580（3-7）pF=30×5580=167400N=168KN（3-8）3．2后盖的计算3．2．1粗略计算制品的体积和质量。=8748=8.5（3-9）=×ρ=9.5g（3-10）ρ—ABS塑料的密度，通常取1.1g/3．2．2粗略计算浇注系统的体积和质量。=(5+4)×3.5÷2×（66+66+20）＋9π×60=4.1（3-11）=×ρ=4.31g（3-12）3．2．3总体积和总质量的计算。=×4+=39（3-13）=×2+=41g（3-14）聚苯乙烯的密度为1.054g/,ABS塑料的密度为1.02—1.05g/满足注射量≥/0.80式中—额定注射量（）—塑件与浇注系统凝料体积和（）≥/0.80=41/0.80=49.8注射压力：查表可得ABS塑料成型是的注射压力：≥查表可以得到ABS塑料成型时的注射压力=70—90MPa：锁模力：≥pF式中p—塑料成型时型腔压力，ABS塑料的型腔压力p=30MPa;F—浇注系统和塑件在分型面上的投影面积（）各型腔及浇注系统及在分型面上的投影面积（）F=40×66×4＋152×5=11320（3-15）pF=30×11320=340000N=320KN（3-16）4.注射机和模架的选用4．1注塑机的选用4．1．1前盖的选择根据以上分析、计算，查表可以得到初选注射机的型号为XS-Z-60。注射机XS-Z-60的有关技术参数如下：最大开合模行程S180mm模具最大厚度200mm模具最小厚度70mm喷嘴圆弧半径12mm喷嘴孔直径4mm动定模板尺寸428mm×458mm拉料空间260mm×290mm4．1．2后盖的选择根据以上分析、计算，查表可以得到初选注射机的型号与前盖相同。4．2标准模架的选用4．2．1前盖的选用根据以上分析，计算以上分析，计算以及型腔尺寸及位置可以确定模架的结构形式和规格。查表选用：-160250-27-Z2GB/T12556.1—1990定模板厚度：A=32mm动模板厚度：B=25mm垫块厚度：C=50mm模具厚度：=72+A+B+C=(72+32+25+50)mm=179mm（4-1）4．2．2后盖的选用根据以上分析，计算以上分析，计算以及型腔尺寸及位置可以确定模架的结构形式和规格。查表选用：-315250-27-Z2GB/T12556.1—1990定模板厚度：A=32mm动模板厚度：B=25mm垫块厚度：C=63mm模具厚度：=25+25+40+A+B+C=210mm（4-2）模具外形尺寸315×250×2105.注射机的校核5.1前盖的校核5.1.1注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核由于在初选注射机和选用模架时是根据以上四个技术参数及计算壁厚等因素选用的，所以注射量、锁模力、注射压力、模具厚度不必进行校核，已符合所选注射机要求。5.1.2开模行程的校核注射机最大开模行程S（5-1）式中—塑料制品的高度（mm）；—浇注系统的高度（mm）。=2×14+60+10=94mm故满足要求。5.1.3模具在注射机上的安装从标准模架外型尺寸看小于注射机拉杆空间，并采用压板固定模具，所以所选注射机规格满足要求。推出机构的设计5.2后盖的校核5.2.1注射量、锁模力、注射压力的校核由于在初选注射机和选用模架时是根据以上三个技术参数及计算壁厚等因素选用的，所以注射量、锁模力、注射压力不必进行校核，已符合所选注射机要求。模具厚度的校核由于模具的最大厚度小于模具的外型尺寸，所以必须重新选择。可选择型号为XS-ZY-125注射机XS-Z-60的有关技术参数如下：最大开合模行程S300mm模具最大厚度300mm模具最小厚度200mm喷嘴圆弧半径12mm喷嘴孔直径4mm动定模板尺寸428mm×458mm拉料空间260mm×290mm5.2.2开模行程的校核注射机最大开模行程S式中—塑料制品的高度（mm）；—浇注系统的高度（mm）。=2×10.5+60+10=91mm故满足要求。5.3.3模具在注射机上的安装从标准模架外型尺寸看小于注射机拉杆空间，并采用压板固定模具，所以所选注射机规格满足要求。6.推出机构的设计6.1前盖的设计6.1.1推件力的计算推件力（6-1）式中A—塑件包络型芯的面积（）—塑件对型芯面积上的包紧力，取0.8×—1.2×Pa;α—脱模斜度；—大气压力0.09Mpa;μ—塑件对刚的摩擦系数μ，约为0.1—0.3；—制件垂直于脱模方向的投影面积（）。A≈（66×14＋66×14＋40×14＋40×14）=2968=[2968×1.2××（0.3cos40′―sin40′）/＋0.09×66×40×]N=10922.2N6.1.2确定顶出方式和顶杆位置根据制品结构特点，确定制品在除内抽芯区域外都有顶出装置，并在塑件长边的中间有两根顶杆，长度为40的边有两根，并都是普通的圆顶杆。对于流道的固化塑料也设置拉料杆和顶出杆。普通的圆形顶杆按GB4169.1—1984选用，均可满足顶杆刚度要求。查表选用φ6×125型号的圆形顶杆12根。由于制件较小，推出机构可以不设置导向装置。6.2后盖的设计6.2.1推件力的计算推件力（6-2）式中A—塑件包络型芯的面积（）—塑件对型芯面积上的包紧力，取0.8×—1.2×Pa;α—脱模斜度；—大气压力0.09Mpa;μ—塑件对刚的摩擦系数μ，约为0.1—0.3；—制件垂直于脱模方向的投影面积（）。A≈（66×8.5×2＋36×8.5×2）=1666=[1666×1.2××（0.3cos40′―sin40′）/＋0.09×62×36]N=61