099-手機(jī)后蓋塑料模具設(shè)計(jì),099,手機(jī),塑料,模具設(shè)計(jì)
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題目：手機(jī)后蓋塑料模具設(shè)計(jì)
手機(jī)后蓋塑料模具設(shè)計(jì)
摘 要
這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容是手機(jī)后蓋的注塑模設(shè)計(jì)。
注射成形的過(guò)程是把塑料原料放入料筒中經(jīng)過(guò)加熱熔融塑化成為黏流態(tài)的流體，用柱塞或螺桿的高壓推動(dòng)下，使熔體通過(guò)噴嘴以較高壓力注入模具的型腔中，經(jīng)過(guò)冷卻、凝固階段，冷卻定形后，然后開(kāi)模分型得成形塑件，得到塑料制品。
塑料模具注射成形的最大特點(diǎn)是：成形同期短，能一次成形外形復(fù)雜、尺寸精密等的塑料工件；對(duì)各種塑料的適應(yīng)性強(qiáng)；生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。
設(shè)計(jì)中主要進(jìn)行的工作有首先是對(duì)塑料進(jìn)行工藝性能的分析并畫(huà)出塑件零件圖，以及主流道的設(shè)計(jì)、模具型腔的分部以及型腔位置的選擇，并要畫(huà)出它們的零件圖，模架的選擇和校核、注塑機(jī)的選取和校核等，而其中最重要的一部就是對(duì)模具結(jié)構(gòu)中型腔、型芯各徑向尺寸和高度尺寸的計(jì)算，這些工作都要在查閱有關(guān)書(shū)籍后進(jìn)行，總的設(shè)計(jì)，最后要畫(huà)出模具設(shè)計(jì)的總裝配圖，并要對(duì)模具進(jìn)行裝配和試模，對(duì)其中出現(xiàn)的問(wèn)題對(duì)模具進(jìn)行改進(jìn)，直到最后的零件符合設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞：注射模具；注射成型；型芯型腔計(jì)算
Mobile phone back cover plastic mould design
Abstract
The graduation design content is the design of injection mould for mobile phone back.
The process of injection molding is the plastic material into the barrel through the heating and melting into the viscosity of the fluid flow, using high pressure to push the plunger or screw, cavity melt through the nozzle into the higher pressure in the mold, after cooling, solidification, cooling, and then open type shaped plastic parts, get plastic products.
The biggest characteristic of plastic mold injection molding: forming period is short, the one-step molding plastic workpiece shape, size precision of the complex of all kinds of plastic; adaptability; high production efficiency, stable product quality, easy to realize automation production.
The main design work is firstly analyses the process performance of the plastic and painted plastic parts diagram, as well as the design, the main channel of mould cavity segment and location of cavity's choice, and to draw the part drawing, mold selection and verification, the selection of injection molding machine and checking, and one of the most important part is the calculation of the structure of die cavity, the core of the radial dimension and the height dimension, these are to be carried out in the access to the books, the total design, finally to draw the assembly drawing of die design, and to the mold assembly and test mode, improvement on the problems of mold, until the end of the parts meet the design requirements.
Key Words: Injection mol;Injection molding ,Core cavity calculation
主要符號(hào)表
材料的抗拉強(qiáng)度
安全系數(shù)
安裝及導(dǎo)向系數(shù)
實(shí)際彈性模數(shù)
材料的彈性模數(shù)
材料組織缺陷系數(shù)
截面不均勻系數(shù)
目 錄
1緒論 5
1.1我國(guó)塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀 5
1.2國(guó)外塑料模的發(fā)展?fàn)顩r 6
2塑件注塑成型的工藝分析 8
2.1塑件的測(cè)繪與造型 8
2.2塑件分析 8
2.3塑件材料的成型工藝參數(shù) 9
2.3.1ABS塑料主要的性能指標(biāo) 9
2.3.2ABS的注射成型工藝參數(shù): 10
2.3塑件的體積和質(zhì)量 10
3 注射機(jī)型號(hào)的確定 12
3.1注射量的計(jì)算 12
3.2注塑機(jī)的選擇 12
4 注塑機(jī)的相關(guān)參數(shù)校核 13
4.1注射量的校核 13
4.2鎖模力的校核 13
4.3注射機(jī)安裝模具部分的尺寸校核 14
5 分型面的確定 15
5.1分型面的形式 15
5.2分型面的選擇原則 15
5.3本設(shè)計(jì)分型面的選擇 15
6 塑件工作尺寸的計(jì)算 16
6.1 型腔凹模尺寸的計(jì)算 17
6.2型芯凸模尺寸的計(jì)算 18
7澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20
7.1主流道設(shè)計(jì) 20
7.2分流道的布置 21
7.3澆口的設(shè)計(jì) 22
8推出機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24
8.1脫模推出結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24
8.2合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 25
9溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 27
28
9.1溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 27
9.2 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 28
10 繪制模具裝配圖及零件圖 29
總結(jié) 30
參考文獻(xiàn) 31
致謝.................................................................................................................................32畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明...........................................................................33
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明................................................................................34
1 緒論
80年代以來(lái)，在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為13%，1999年我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值為245億，至2000年我國(guó)模具總產(chǎn)值預(yù)計(jì)為260-270億元，其中塑料模約占30%左右。在未來(lái)的模具市場(chǎng)中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。
1.1 我國(guó)塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5kg大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津津榮天和機(jī)電有限公司和煙臺(tái)北極星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齒輪模具，所生產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動(dòng)等要求都達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設(shè)計(jì)軟件，糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線齒形要求。還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門(mén)窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達(dá)0.02～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達(dá)10～30萬(wàn)次，淬火鋼模達(dá)50～1000萬(wàn)次，交貨期較以前縮短,但和國(guó)外相比仍有較大差距. ? 成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29～34英寸電視機(jī)外殼以及一些厚壁零件的模具上運(yùn)用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開(kāi)始推廣，有的廠采用率達(dá)20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率
達(dá)不到10%，與國(guó)外的50～80%相比，差距較大。 在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個(gè)新臺(tái)階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國(guó)EDS的UGⅡ、美國(guó)Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美國(guó)CV公司的CADS5、英國(guó)Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國(guó)AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引
進(jìn)，雖花費(fèi)了大量資金，但在我國(guó)模具行業(yè)中，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對(duì)成型過(guò)程，如充模和冷卻等進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動(dòng)了我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。近年來(lái)，我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開(kāi)發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學(xué)開(kāi)發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應(yīng)國(guó)內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價(jià)格較低等特點(diǎn)，為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。?
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20、3Cr2Mo、PMS、SM Ⅰ、SMⅡ等，對(duì)模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響，但總體使用量仍較少。塑料模標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來(lái)越廣泛地得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國(guó)產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在30%以下，和國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家已達(dá)到70%-80%相比，仍有很大差距。? ?
??據(jù)有關(guān)方面預(yù)測(cè)，模具市場(chǎng)的總體趨熱是平穩(wěn)向上的，在未來(lái)的模具市場(chǎng)中，塑料模具的發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)塑料模具提出越來(lái)越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時(shí)，由于近年來(lái)進(jìn)口模具中，精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進(jìn)口、提高國(guó)產(chǎn)化率角度出發(fā)，這類高檔模具在市場(chǎng)上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展，使各種異型材擠出模具、PVC塑料管材管接頭模具成為模具市場(chǎng)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，高速公路的迅速發(fā)展，對(duì)汽車輪胎也提出了更高要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡(luò)模的發(fā)展速度也將高于總平均水平；以塑代木，以塑代金屬使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大；家用電器行業(yè)在“十五”期間將有較大發(fā)展，特別是電冰箱、空調(diào)器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大；而電子及通訊產(chǎn)品方面，除了彩電等音像產(chǎn)品外，筆記本電腦和網(wǎng)機(jī)頂盒將有較大發(fā)展，這些都是塑料模具市場(chǎng)的增長(zhǎng)點(diǎn)。
整體來(lái)看，中國(guó)塑料模具無(wú)論是在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了很大進(jìn)步，但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求、世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進(jìn)口。在總量供不應(yīng)求的同時(shí)，一些低檔塑料模具卻供過(guò)于求，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，還有一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有供過(guò)于求的趨勢(shì)。
1.2 國(guó)外塑料模的發(fā)展?fàn)顩r
國(guó)外先進(jìn)國(guó)家對(duì)發(fā)展塑料模很重視，塑料模比例一般占30%-40%。專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)先進(jìn)，如模具CAD/CAM技術(shù)采用普遍，加工設(shè)備數(shù)控化率高等，模具生產(chǎn)效率高、周期短。國(guó)外，70%以上是商品化的。工藝裝備水平CAE技術(shù)在歐美已經(jīng)逐漸成熟。在注射模設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAE分析軟件，模擬塑料的沖模過(guò)程，分析冷卻過(guò)程，預(yù)測(cè)成型過(guò)程中可能發(fā)生的缺陷。CAE技術(shù)在模具設(shè)計(jì)中的作用越來(lái)越大，意大利COMAU公司應(yīng)用CAE技術(shù)后，試模時(shí)間減少了50%以上。一些壽命高的和高精度的模具拿制作模具的原材料來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)的材料很難達(dá)到大型、精密模具所需要的性能要求、CAE?CAD?CAM.CAPP等軟件很多都是國(guó)外的。拿塑封模具來(lái)說(shuō)，國(guó)外一次可以加工出上百個(gè)型腔的模具，還有熱流道技術(shù)、氣輔成型這些工藝應(yīng)用都很普遍。德國(guó)的模具很多采用熱流道技術(shù)，使用熱流道技術(shù)，產(chǎn)品的質(zhì)量好，成型周期短，精度高。
本課題設(shè)計(jì)進(jìn)度的安排如下：
1.了解目前國(guó)內(nèi)外塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間15天；
2.確定加工方案，所用時(shí)間5天；
3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間30天；
4.模具的調(diào)試．所用時(shí)間5天．
2 塑件注塑成型的工藝分析
2.1塑件的測(cè)繪與造型
本次設(shè)計(jì)以步步高V207手機(jī)后蓋為設(shè)計(jì)對(duì)象，首先對(duì)塑件進(jìn)行測(cè)繪，利用測(cè)量工具游標(biāo)卡尺，偏差范圍保持在0.1mm之內(nèi)，利用三維制圖軟件UG 對(duì)塑件進(jìn)行造型，主要利用 草圖 拉伸，圓角等命令。
2.2塑件分析
2.2.1 外形尺寸分析
該制件外形尺寸不大，同時(shí)塑料熔體流程不太長(zhǎng)；適合于注塑成型，如圖所示：
圖2.1 手機(jī)后蓋外形
2.2.2精度等級(jí)分析
塑件精度等級(jí)為MT5，未注尺寸都是按照這一精度查取的，屬于較低精度的塑件。
2.2.3脫模斜度
2.2.4參考《塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)》表2—10選擇該塑件上型芯和凹模的統(tǒng)一脫模斜度為。
表2-1 常用塑料的脫模斜度
塑料名稱
脫模斜度
凹模
型芯
聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯、氯酰胺、氯化聚醚
25′～45′
20′～45′
硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜
35′～40′
30′～50′
聚苯乙烯、有機(jī)玻璃、ABS、聚甲醛
35′～1°30′
30′～40′
熱固性的塑料
25′～40′
20′～50′
2.3塑件材料的成型工藝參數(shù)
苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物（ABS）可認(rèn)為是改性聚苯乙烯。
性能：綜合性能較好、沖擊韌、力學(xué)強(qiáng)度高，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性、電性能良好：易于成型和機(jī)械加工，與有機(jī)玻璃的熔接性良好，可作雙色成型塑件，且表面可鍍絡(luò)等裝飾性顏色。
用途：適于制作一般機(jī)械零件、各類殼體、汽車配件、日用品、管材及文具等。
2.3.1ABS塑料主要的性能指標(biāo)
密度 (Kg.dm-3) 1.02～1.16
收縮率 % 0.4～0.7
熔 點(diǎn) ℃ 130～160
熱變形溫度 ℃ 65～98
彎曲強(qiáng)度 Mpa 80
拉伸強(qiáng)度 MPa 50
拉伸彈性模量 GPa 1.8×103
彎曲彈性模量 Gpa 1.4
壓縮強(qiáng)度 Mpa 18~39
缺口沖擊強(qiáng)度 kJ/㎡ 11~20
硬 度 HR R62~86
體積電阻系數(shù) Ωcm 1013
擊穿電壓 Kv.mm-1 15
介電常數(shù) 60Hz3.7
2.3.2 ABS的注射成型工藝參數(shù):
注塑機(jī)類型：螺桿式
噴嘴形式： 通用式
料筒一區(qū) 150——170
料筒二區(qū) 180——190
料筒三區(qū) 200——210
噴嘴溫度 180——190
模具溫度 50——70
注塑壓 60——100
保壓 40——60
注塑時(shí)間 2——5
保壓時(shí)間 5——10
冷卻時(shí)間 5——15
周期 15——30
后處理 紅外線烘箱
溫度（70）
時(shí)間（0.3——1）
2.3.3 塑件的體積和質(zhì)量
該產(chǎn)品材料為ABS，查書(shū)本得知其密度為1.02-1.10g/cm3，計(jì)算其平均密度為1.06 g/cm3，收縮率為0.3-0.8，平均收縮率為0.55﹪。
使用軟件畫(huà)出三維實(shí)體圖，軟件能自動(dòng)計(jì)算出所畫(huà)塑件的體積。如圖所示：
圖2.2 體積測(cè)量
因此估算塑件體積：V塑≈6787mm3
塑件質(zhì)量: m塑＝ρV塑＝1.06×6787≈7.2g
3 注射機(jī)型號(hào)的確定
3.1注射量的計(jì)算
塑件質(zhì)量: m塑＝ρV塑＝1.06×6787≈7.2g
3.2注塑機(jī)的選擇
澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算
由于澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前不能去定準(zhǔn)確的數(shù)值，但是可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的0.2倍到1倍來(lái)估算。由于本次設(shè)計(jì)采用的流道簡(jiǎn)單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.55倍來(lái)估算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積（即澆注系統(tǒng)的凝料和2個(gè)塑件體積之和）為 ： V總=1.6n V塑=1.6×2×6787=21.7
表3-1 注塑機(jī)數(shù)據(jù)
項(xiàng)目
XS-ZY125
結(jié)構(gòu)形式
立
理論注射容量/cm3
125
螺桿（柱塞）直徑/mm
42
注射壓力/Mpa
119
鎖模力/KN
900
拉桿內(nèi)間距/mm
260×290
移模行程/mm
300
最大模具厚度/mm
300
最小模具厚度/mm
200
噴嘴球半徑/mm
16
噴嘴口孔徑/mm
Ф6
4 注塑機(jī)的相關(guān)參數(shù)校核
4.1注射量的校核
根據(jù)《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》可知：塑件的體積應(yīng)小于注射機(jī)的注射容量，其公式按下式校核：
0.8=0.8125=100 (4.1)
式中：——塑件與澆注系統(tǒng)的體積總和
——注射機(jī)的注射量（）
0.8——最大注射量的利用系數(shù)
經(jīng)估計(jì)算得： V總=1.6n V塑=1.6×2×6787=21.7 (4.2)
所以=21.7<100
故合格
4.2鎖模力的校核
由
查《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表6-5ABS塑料成型時(shí)的注射壓力=70~90MPa
pF
式中 p——塑料成型時(shí)型腔壓力，ABS塑料的型腔壓力p=90MPa
F——澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和（）
各型腔及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積
F=48.2×114.6=5523.7
pF=905523.7/1000=497KN
因?yàn)?900KN> pF=497KN
故合格
4.3注射機(jī)安裝模具部分的尺寸校核
噴嘴尺寸：噴嘴尺寸與澆口套相適應(yīng)，澆口套是根據(jù)噴嘴尺寸來(lái)設(shè)計(jì)的；
定位環(huán)尺寸：定位環(huán)高度10mm，直徑100mm（與定位孔相配合）；
模具厚度：Hmin=200mm<290Hm=
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