MP3上壳注塑模具的设计

JIU JIANG UNIVERSITY 毕 业 设 计 题 目 MP3 上壳注塑模具的设计 英文题目 Design of Injection Mould For MP3 Shell 院 系 机械与材料工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 年 级 指导教师 二零一一 II 摘 要 MP3 全称是动态影像专家压缩标准音频层面 3（Moving Picture Experts Group Audio Layer III） 。MP3 在生活中很常见，尤其是年轻一族，几乎是人手 一个。MP3 的种类有很多，大小不一，品牌也很多，如美国著名的苹果，日本 的 SONY，我国的魅族、爱国者等，其中有很特别的设计以赢得消费者的喜爱。 此次设计的 MP3 上盖结构比较简单，但综合考虑了其经济性、实用性和美观性 等因素。本文以 MP3 上盖为例,介绍了注塑模具的设计方法和流程。首先根据塑 件的功能与用途，使用 AutoCAD、UG 软件对零件进行二维、三维造型、然后选 择注塑机并确定型腔数目、接着确定成型方案、总体结构设计、分型面设计、 浇注系统设计、脱模机构设计、冷却系统设计等。该设计方法对其他同类型的 注塑模具设计有一定的参考价值。 【关键词】 注塑模；MP3 上盖；模具设计；造型 III Abstract MP3 stands for Motion Picture Experts standard audio compression level 3 (Moving Picture Experts Group Audio Layer III). MP3 is very common in life, especially young people, and almost a staff. MP3 There are many types, sizes, brands are also many, such as the well-known American apples, Japans SONY, Chinas Meizu Patriot, etc., which has a special design in order to win consumers. MP3 The superstructure design is relatively simple, but considering its economic, practical and aesthetic and other factors. In this paper, MP3 cover, for example, describes the injection mold design methods and processes. Firstly, according to the function and use of plastic parts, using AutoCAD, UG software parts two and three dimensional modeling, and then select the number of injection molding machine and determine the cavity, and then molding the program to determine the overall structural design, sub-surface design, design of gating system , ejection mechanism design, cooling system design. The design method for other types of injection mold design with a certain reference value. IV 【Key words】 Injection Mould；Shell of remote control； Design of Mould； Make a Model 目 录 摘 要. ABSTRACT. 前 言 1 第一章 绪论.2 1.1 注塑模具发展的概况3 1.2 注塑模具发展的国内外现状.3 1.3 塑料模具的特点.3 1.4 注塑模具设计的要求及程序.4 1.5 本文的主要研究工作4 第二章 制件结构的设计工艺性分析外壳材料的选择.5 2.1 制件结构 5 2.2 遥控器外壳制件的设计.5 2.3 结构工艺性分析.7 2.4 外壳材料的选择.7 2.5 小结. 8 第三章 注射机的型号选择和校核.8 3.1 根据塑件形状，估算体积8 3.2 根据注射机技术规格，选取注射机类型8 3.3 注塑机的校核.9 3.4 小结. 9 第四章 模具结构的分析与设计10 4.1 总体结构.10 4.2 行腔数目及排布10 4.3 分型面的选择和排气系统的确定及浇注系统的设计.11 4.3.1 分型面的设计.11 V 4.3.2 排气系统的设计13 4.3.3 浇注系统的设计14 4.4 成型零部件的工作尺寸计算17 4.4.1 成型零件的结构设计.17 4.4.2 成型零件的工作尺寸计算.18 4.4.3 模具型腔侧壁厚度和底版厚度计算.20 4.5 导柱导向机构的设计20 4.6 脱模机构的设计21 4.7 侧向分型与抽芯机构的确定.23 4.7.1 分型形式的确定.23 4.7.2 斜导柱设计. 23 4.7.3 滑槽的设计. 27 4.7.4 楔紧设计. 27 4.7.5 滑块定位设计28 4.8 冷却系统的设计28 4.8.1 温度调节系统设计原则.28 4.8.2 冷却水道回路的布置29 4.9 小结 . . .29 结论30 参考文献.31 致谢.32 附图.33 1 前 言 随着社会的发展，人们对生活产品的要求也越来越广。其中包括种类丰富 的塑料产品，例如：一些电器材料、厨房用具、生活用品。不但种类多而且小 形状多样。注塑模具设计可以根据人们的具体要求进行产品的尺寸设计，最大 程度的满足了用户的需求。因此注塑模具设计成了当今社会发展必不可缺少的 行业。目前世界上塑料的体积产量已经赶上和超过了钢铁，成为当前人类使用 的第一大类材料。我国的塑料工业正在飞速发展，塑料制品的应用已经深入到 国民经济的各个部门，塑料制品与模具设计是塑料工程中的重要组成部分，是 塑料工业中不可缺少的环节。塑料成型模具是成型塑料制品的工具。从 2003 年 我国模具进口的海关统计资料可知,塑料模具占据了模具进口总量的 57%,而注 塑成型模具在整个塑料模具中占有很大的比例.注塑成型模具设计的好坏,决定 着注塑成型制件的质量优劣及成品率高低,也就是说,是否能加工出优质价廉的 塑料制件,在很大程度上要靠注塑成型模具设计的合理性和先进性来保证. 现代塑料制件生产中,合理的注塑成型工艺,先进的注塑成型模具及高精度, 高效率的注塑设备是当代塑料成型加工中必不可少的三个重要因素,缺一将一事 无成.本文以遥控器外壳为例，介绍了注塑模具设计流程，该流程包括工艺分析， 选择注塑机，确定成型方案，最后对该注塑机进行必要的工艺参数校核。下面 就对该实例进行详细论述。 2 第一章 绪论 1.1 注塑模具设计发展的概况 模具是汽车、电子、电器、航空、仪表、轻工、塑料、日用品等工业生产的重要工艺 装备，模具工业是国民经济的基础工业。没有模具，就没有高质量的产品。用模具加工的 零件，具有生产率高、质量好、节约材料、成本低等一系列优点。因此已经成为现代工业 生产的重要手段和工艺发展方向。因此，模具技术，特别是制造精密、复杂、大型模具的 技术，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。 根据国际生产协会报告，在目前阶段，工业品零件粗加工的 75、精加工的 50都是 由模具成型完成的。目前，美国、日本、德国等工业发达国家模具工业的产值均已超过机 床总产值；我国台湾地区模具工业也以每年 35以上的年增长率迅速发展；我国大陆地区 模具工业近几年更是获得了飞速的发展，尤其是塑料模具，在模具设计和制造水平上都有 了长足的进步 模具在现代生产中，是生产各种工业产品的重要工艺装备，它以其特定的 形状通过一定的方式使原材料成型。塑料模是指用于成型塑料制品的模具，它 是型腔模的一种类型，其地位与重要性正日益被人们所认识。 随着塑料工业的飞速发展，以及通用塑料与工程塑料在强度和精度方面的 不断提高，塑料制品的应用范围也在不断地扩大，如：家用电器、仪器仪表、 建筑器材、汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。 由于在工业产品中，一个设计合理的塑件往往能代替多个传统金属结构件，加 上利用工程塑料特有的性质，可以一次成型非常复杂的形状，并且还能设计成 卡装结构，成倍地减少整个产品中的各种紧固件，大大地降低了金属材料消耗 量和加工及装配工时，因此，近年来工业产品塑料化的趋势不断上升。 注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法。该方法适用于全部热塑性塑料 和部分热固性塑料，制得的塑料制品数量之大是其它成型方法望尘莫及的。由 于注塑成型加工不仅产量多，而且适用于多种原料，能够成批、连续地生产， 并且具有固定的尺寸，可以实现生产自动化、高速化，因此具有极高的经济效 益。 3 随着工业生产的迅速发展，注 塑 模 具 设 计 可 以 根 据 人 们 的 具 体 要 求 进 行 产 品 的 尺 寸 设 计 ， 设 计 一 副 能 够 生 产 所 给 塑 件 、结构合理、能保证制品的 精度、表面质量的模 具 产 品 ， 最 大 程 度 的 满 足 了 用 户 的 需 求 。 塑料模具工 业在国民经济发展过程中发挥着越来越重要的作用。 近年来，我国自主开发的塑料模 CAD/CAM 系统有了很大发展，主要有北 航华正软件工程研究所开发的 CAXA 系统、华中理工大学开发的注塑模 HSC5.0 系统及 CAE 软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微 机上应用且价格低等特点，为进一步普及模具 CAD/CAM 技术创造了良好条件。 1.2 注塑模具设计国内外发展趋势 为了适应大规模成批生产塑料成型模具和缩短模具制造周期的需要，模具 的标准化工作十分重要，目前我国模具标准化程度只达到了 20%。注射模方面 关于模具零件、模具技术条件和标准模架等已经制定了一些国家标准标。比 如 ， 2005 年中国模具工业产值达到 610 亿元,增长率保持在 25%的高水平,行业的生 产能力约占世界总量的 10%,仅次于日本、美国而位列世界第三。我国注塑模具 产品的质量和生产工艺水平,总体上比国际先进水平低许多,而模具生产周期却 要比国际先进水平长许多。因 此 注 塑 模 具 设 计 成 了 我 国 当 今 社 会 发 展 必 不 可 缺 少 的 行 业 。 当前的任务是重点研究开发热流道标准元件和模具温控标准装置；精密标 准模架，精密导向件系列；标准模板及模具标准件的先进技术和等向性标准化 模块等。 1.3 塑料模具的特点 热塑性塑料注射模的特点是由塑料原材料的特性所决定的，最主要的有两 点：一是注射时塑料熔体的充模流动特性，二是模腔内塑料冷却固化时的收缩 行为，这两点决定了注射模的特殊性和设计难度。由于塑料熔体属于粘弹体， 熔体流动过程粘度随剪切应力、剪切速率而变化，流动过程中大分子沿流动方 向产生定向；冷却固化过程中塑料的收缩非常复杂，模腔内各部位、各方向收 4 缩率不同，不同种类、牌号的塑料收缩率有很大差异。基于上述特点，设计注 塑模首先要充分了解所加工的塑料原材料的特性，使设计的模具合理适用，并 可在设计中有效利用塑料特性，如点浇口模具用于塑料铰链制品。 塑料注射成型模具主要用于成型热塑性塑料制件，近年来在热固性塑料的 成型中也得到了日趋广泛的应用。由于塑料注射成型模具的适用性比较广，而 且用这种方法成型塑料制件的内在和外观质量均较好，生产效率特别高，所以 塑料注射模具已日益引起人们的重视 。 1.4 注塑模具设计的要求及程序 1.4.1 基本要求 （1）合理地选择模具结构； （2）正确地确定模具成型零件的尺寸； （3）设计的模具应当制造方便； （4）充分考虑塑件设计特色，尽量减少后加工； （5）设计的模具应当效率高、安全可靠； （6）模具零件应耐磨耐用； （7）模具结构要适应塑料的成型特性。 1.4.2 基本程序 （1）调研、消化原始资料； （2）选择成行设备； （3）拟订模具结构方案； （4）方案的讨论与论证； （5）绘制模具装配草图； （6）绘制模具的装配图； （7）绘制零件图； （8）编写设计说明书。 5 1.5 本文的主要研究工作 本文的主要工作是： 本 论 文 根 据 以 上 资 料 分 析 ， 主 要 内 容 包 括 设 计 说 明 书 一 份 ， 遥 控 器 外 壳 3D 造型图及注塑模具设计 2D 图纸一套。具体为： （ 1） 遥 控 器 外 壳形 状 的 三 维 造 型 设 计 和 外 壳 材 料 的 选 择 。 （ 2） 模 具 的 结 构 分 析 与 设 计 包 括 ： 型 腔 数 目 及 排 布 、 分 型 面 的 选 择 与 浇 注 系 统 的 设 计 、 成 型 零 部 件 的 工 作 尺 寸 计 算 、 导 柱 导 向 机 构 的 设 计 、 推 出 机 构 的 设 计 、 冷 却 系 统 设 计 等 。 具体研究的问题有： （1）塑料收缩率的确定； （2）模具型芯尺寸计算； （3）分型面的选择对外观的影响； （4）型腔数目排布； （5）冷却系统的设计； （6）推出机构的设计； （7）温度调节系统设计： 第二章 制件结构的设计工艺性分析外壳材料的选择 2.1 制件结构的设计 塑件的三视图如图 2-1 所示，制件外表面要求美观。 6 图 2-1 遥控器外壳三视图 2.2 遥控器外壳的设计 在 UG 的 3D 零件模块中，通过拉伸、裁减、添材料、扫描、优化等创建 遥 控器外壳的实体模型。 如图所示： 7 图 4-2 遥控器的三维实体 2.3 结构工艺性分析 8 本设计制件为遥控器外壳的上壳，如图 4-2 所示，制件外表面要求美观， 因此具有很高的表面粗糙度要求，模具的加工精度要求较高，为生产的产品大 量化，采用一模二腔制，凸模采用滑块、斜销等结构，采用潜顶针浇口，能保 证产品的美观。 2.4 材料的选择 ABS，即苯乙烯丁二烯丙烯腈共聚物，它是由三种单体聚合而成的非结 晶型高聚物，具有三种组合物的综合性能，且无毒、无味，塑件成型后有较好 的光泽。ABS 的密度为 1.021.05/ 3。 ABS 有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。有良好的机械强度 和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。水、无 机盐、碱、酸类对 ABS 几乎无影响，在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳 浊液，不溶于大部分分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化膨胀。ABS 塑 料表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。ABS 有一定的硬 度和尺寸稳定性，易于成型加工。经过调色可配成任何颜色。其缺点是耐热性 不高，连续工作温度为 70左右，热变形温度为 93左右。耐气候性差，在紫 外线作用下易变硬发脆。 根据 ABS 中组分之间的比例不同，其性能也有差异，从而适应各种不同的 应用。根据应用不同可分为超高冲击型、高冲击型、中冲击型、低冲击型和耐 热型等。 ABS 在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、 仪表壳、仪表盘、水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等。汽车工业上用 ABS 制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管、加热器等，还有用 ABS 夹层板 制小轿车车身。ABS 还可以用来制作水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育 用品、玩具、电子琴及收音机壳体、食品包装容器、农药喷雾器及家具等。 ABS 在升温时粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大； ABS 易吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计时应注意 尽量减少浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收 缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在 5060 度，要求塑件光 泽和耐热时，应控制在 6080 度。 9 因此，对于本产品，ABS 料是用来做遥控器的最佳原料。 2.5 小结 这一章主要讲解了遥控器外壳的造型，及工艺性分析，材料的选择。通过 对遥控器外壳的造型设计，熟练掌握了 UG 软件。通过对遥控器外壳的工艺性分 析知道了塑件的结构对模具精度的要求。另外塑料材料有多种比如； PPV、PC、ABS 等其中 ABS 的性能最好，它有很好的机械强度、化学稳定性、耐 水性。 第三章 注射机的型号选择和校核 3.1 根据塑件形状，估算体积 每一个产品体积： V0=208.3x62.6 x 14.2190（cm） 3 壳的比较薄的，只是外层面积较大，固要折半算,一模两腔体积： V=2x V0 x 1/2=190（cm） 3 又塑件精度要求高，且只有单侧抽芯，应采用对称型腔。 估算浇注系统体积为主流道+分流道+ 冷料井的： v1= x42 x72+ x42+ (3-1)54723 =3617 +189+2035=5841mm3 6cm3 (3-2)gV8.01jn8.0621x9345cm 3.2 根据注塑机技术规格，选取 XSZY250 型注塑机 其参数如表 3-1 所示： 10 表 3-1 注塑机参数 3.3 注塑机的校核 校核型腔数目：n 2 (3-3)Vjr8.02/1x90658. 可取一模二腔制，符合采用。 3.4 小结 这一章主要完成了以下任务，塑件体积的估算、注塑机选择、注塑机的校 核。通过估算体积可以算出塑件的重量，通过估算重量来选择注塑机的型号。 螺杆直径 mm 50 模板行程 mm 350 注射容量 cm3 250 球半径 mm 18 注射压力 MPa 130 喷 嘴 孔直径 mm 4 锁模力 KN 1800 定位孔直径 mm 1250+0.06 最大注射面积 cm3 500 最大 350 孔径 mm 40模具厚 度 mm 最小 250 顶出 两 侧 孔距 mm 280 11 第四章 模具结构的分析与设计 4.1 总体结构 由于制品深度较大，采用单分型面三板式结构，拉板用于分型时拉料和分 配分流道。用四根导柱导套组成导向部件来确保动模与定模合模时能正确对中； 制件的外观有一定的要求可用潜顶针进胶来保证；侧向分型采用斜导柱滑块抽 芯结构，中间的扣位用斜销脱模。成型部件由凹模和凸模组成，合模后便组成 了模具的行腔，凹模和凸模固定板用螺钉从背部固定，以便于拆装更换，提高 整个模具的寿命。总体结构如图-所示。 图 4-1 模具结构图 4.2 行腔数目及排布 （1）因为此塑件体积较大、塑件精度和互换性要求高，又考虑到经济效益， 因此采取一模二腔制。 （2）模具型腔在模板上的排列方式通常有圆形排列、h 行排列、直线排列、 12 及复合式排列等。 型腔的排列要基于塑件的形状和大小来确定，型腔的布置和浇口的开设要 力求对称，而且是用一模二腔的设计，这样可以防止模具承受偏载而产生溢料 现象，型腔排列宜紧凑，减轻模具重量，基于以上条件在这里选择 h 行排列如 图 4-2 所示。 图 4-2 行腔排布h 型 4.3 分型面的选择及浇注系统的设计 4.3.1 分型面的设计 模具上用以取出塑件和凝料的可分离的接触面称为分型面。分型的设计将 影响到塑件的质量，模具的整体结构。 （1）分型面的形式 ：注射模有一个分型面，也有多个分型面，分型面的 形状应尽可能简单，以便于模具的制造和塑件的脱模。分型面的位置主要有如 图 4-3 所示，分型面的形状如图 4-4 所示。 图 4-3 分型面的位置 图 4-4 分型面的形状 （2）分型面的选择原则 分型面应选择在塑件的最大轮廓处，这样能使塑件顺利脱模。 13 一般模具的脱模机构设置在动模一侧，模具开模后塑件在应该停留在动 模一侧，以便塑件脱出。如图 4-5 所示： 图 4-5 塑件在动模一侧 分型面的选择要保证塑件的精度要求塑件光滑的一面不应该设计成分型 面，以避免影响外观。 分型面的选择还应该考虑到模具的侧向抽拔距，由于模具侧向分型是由 机械式分型机构来完成的，所以抽拔距都比较小，选择分型面应将抽芯或分型 距离长的方向置于开合模的方向将小抽拔距作为侧向分型或抽芯。 分型面作为主要的排气渠道，应将分型面设计在熔融料的流动末端，以 利与模具型腔内气体的排出。 考虑到上述条件和塑件复杂的外观，将分型面设置在不同的面上，以保证 脱模，在 UG 中采用“拉伸直线、缝合等”创建主分型面，在产品的波斯柱 （丝筒）的上 0.5mm 处为 PL 面的 Z 向原点。其他往外拉伸即可。如图 4-6 所 示： 14 图 4-6 分型面 4.3.2 排气系统的设计 从某种角度而言，注塑模也是一种置换装置。即塑料熔体注入模腔同时， 必须置换出型腔内空气和从物料中逸出的挥发性气体。排气系统是注塑模具设 计的重要组成部分。 由于塑件的体积较大，且属于薄壁件，型腔不深，分型面较长，顶杆和小 型芯有较多，故不需另外增设排气槽，利用分型面、顶杆以及小型芯等的配合 间隙排气即可，其间隙约为 0.03mm，试模后若排气不顺则可另外增设排气槽。 4.3.3 浇注系统的设计 （1）主浇道的设计 主浇道位于模具的中心，形状设计成圆形，这样便于熔融塑料进入，开模时 候又能使宁料顺利拔出，主浇道口由浇口道构成，主浇道的小端直径 D=d+(0.51)=3mm,球面凹坑半径 R2=R1+(12)mm=14，半锥角 a=12过大 产生涡流过 阻力过大，主浇道的长度 l=75mm,浇道系统内壁的粗糙度为 0.8。 15 图 4-7 主浇道 （2）冷却井的设计 冷却井的位置在正对主浇道的动模版上，一般处于分浇道的末端，它的作 用将物料前端的冷料收集起来，进入行腔而影响塑件的质量。冷却井的直径比 主浇道的的大端直径大一点。本论文中采用球头形拉料，保持流道的拉料在球 头上包着，在拉料板的作用下，可使分型 ST1=150mm 成功。如图 4-8 所示。 图 4-8 冷却井 （3）分浇道的设计 分浇注是主浇道与浇口之间的通道，在一模多腔里是不可缺少的。 分浇口的截面形状常用的有圆形、正方形、梯形、U 形、半圆形和正角行等， 如图 4-9 所示； 16 图 4-9 浇口形状 浇道的表面积越大压力损失越小，浇道的表面积小热量的损失越小，因此 浇道的截面不宜过大也不宜过小。浇道的合理与否用效率来衡量，效率（截面 积与周长的比值）越高浇道的设计 越合理。圆形与正方形的效率较高但是正方 形不易宁料的推出。一般分型面是平面时，采用圆形的或者梯形的。 分浇道的截面尺寸 分浇道的尺寸可用下面公式计算： (4-1)412.0lmD D-分浇道的直径 m1-塑件的质量 L1-分浇道长度 所以 ，取 D=4.98mm，下表面为 4mm、68.453902.12.04lD 高为 4mm 的梯形流道为佳。 17 图 4-9-1 梯形分浇道，综合性能较好 浇口的设计 浇口是连接流道与型腔之间的一段细通道。他是浇注系统的关 键部位。浇口的形状、位置和尺寸对制品的质量影响很大。通常浇口分到浇口 和小浇口两类。其中浇口属于后者由于此塑件有较高的表面的要求，因此采用 潜顶针试进胶，设置在制件的下方 ，利用行腔内侧的推拉杆开设通道，注入溶 体。潜顶针试进胶口尺寸按以下公式计算： (4-2)4AncD 式中 D -点浇口的直径 A-行腔的表面积 C-制品壁厚的函数值 n-行腔材料系数 其中 A=6.9448577e+0.3mm2，c=0.294，n=0.7x1.4 D=0.88,取 D=1mm 起总的浇 18 图 4-9-2 分流道的潜顶针进胶 4.4 成型零部件的工作尺寸计算 成型零件具备以下性能： （1）具有足够的强度和刚度； （2）具有足够的强度和耐磨性能； （3）具有良好的抛光性能和耐腐浊性能； （4）零件的加工性能好,可淬性好,热处理变形小； （5）成型零件要有足够的位置精度和尺寸精度。 4.4.1 成型零件的结构设计 （1）凹模的设计 凹模也成为型腔是成型塑件表面的形状的模具零件,可分 为以下几种:体式体嵌式嵌式臂组合式块式。这里由于塑件形状简单 故采用嵌式。 19 图 4-9-3 扣位的滑块本体，在模具开合、斜导柱作用下进出型腔。 （2）型芯的设计 型芯是成型塑件内表面的模具零件,可分为以下几种: 体式体嵌入式合式在这里也采用嵌式。 4.4.2 成型零件的工作尺寸计算 成行零件的工作尺寸是指成行零件上直接采用来成型塑件部位的的尺寸。 （1）影响尺寸和精度的因素 行收缩率 塑件的尺寸变化范围是 。ssll)(minax 具成行零件的制造误差应在 IT7-IT8 之间.模具的成行零件最大磨损应取 塑件公差的 1/6 以下。 （2）零件钢材的选用 选用钢种时，应按塑件制品生产批量、塑料品种及塑件精度与表面质量要 求来确定。对本设计来说，凹模和凸模均采用 S55C，热处理到 HRC44-46,型芯 与镶件采用的 T8 钢料，其他零件用日本的 SKD61 钢料，热处理到 HRC54-58。 （3）工件工作尺寸计算 径向尺寸计算 (4-2)zscpmll 4/3)1(1 =(1+0.04)16-0.6+0.2310-4=166.4mm =83.2mmzscpmll/)(22 型芯的径向尺寸 =154.6mm (4-3)zscpmll 4/3)1(1 LM1 凹模的径向公称直径 凹模制造公差 ,z =76.8mm zscpmll/)(211 scp 塑料的平均收缩率 3/4 一般在 0.5-0.8 之间在这里取 0.6 （4）深度计算 HM1=(1+SCP)HS-+2/3 =25.5mm (4-4)z 2/3-值为 0.5 Hm-为凹模深度尺寸(mm) Hs-为塑件的高度公差直径 20 -凹模深度制造公差 其余符号同上z (1+SCP)HS+2/3 =26z （5）中心距离尺寸 可根据经验公式计算：(C ) 2(1+ 平 )C 2， 其中 3。 （6）模架的选择 模架的选取应综合考虑型腔的大小与布置、浇口形式、凸凹模结构形式、 推出机构形式、合模导向机构等方面，尽量选用标准模架。在本次设计中，模 具设计成一模二腔，用测式浇口，利用斜滑块外抽芯。另外，采用推杆和推管 推出。综合以上分析，查相关手册 GBT12556，初步确定选用模架型号为： 龙极模架：LKM FCI 3535 A60 B70 C100，其中 A 板为 60mm B 板为 70mmC 板 为 100mm。 采用标准香港龙记模架 LKM，为细水的潜顶针口进胶，而且为了减少整体 的模架的形体，A 板为产品厚度加上 25 左右，B 板比 A 板加上 5 左右，取整数。 如图 4-10 所示： 21 图 4-10 香港龙记标准模架 LM FCI3535 型 4.4.3 模具型腔侧壁厚度和底版厚度计算 型腔内壁承受熔融塑料的巨大压力,这就要求型腔有一定的强度和刚度. 因采用整体式型腔,又因塑件质量体积都比较小所以只按强度计算. 因 a/l0.41 由计算公式： = (4-5)max)1(32swp 材料的最大许应力 a 塑件侧壁所受压力度值 S 型腔壁厚值（mm） max 是 b/l =0.4 查表可得 w=0.13 厕有 S= (4-6)mwp 164023.17325)1(3/1 因此凹模的最小厚度为 16mm。 4.5 合模导向机构设计 导向机构用来维持动模和定模的正确合模,合模后维持型腔的正确形式,同 22 时导向机构可以引导动模按顺序合模,防止型芯在合模过程中损坏,并能承受一 定的侧向力。 在这里采用导柱导向机构,导柱导向机构是指导柱与导套采用间隙配合使导 套在导柱上滑动,配合间隙采用 H7/h6 级配合,主要导柱导套。 （1） 导柱的结构 采用带头直通式导柱如图 4-11 所示。 图 4-11 导柱 导柱的直径可用下式计算： (4-7) 4136Ewld 式中： w一根导柱承受模板重力() l模板重心距导柱根部距离（mm） E材料弹性摸量； （2）导套 导套形状 为了使导柱进入导套比较顺利可在侧面增加通气孔式在导柱 的侧壁磨出排气槽。 材料的选择 可用淬火钢 T12 或铜等耐磨材料制造，但其硬度应底与导 柱硬度，这样可以改善摩擦，以防止导柱或导套拉毛。 导套的精度与配合采用 H7/h6。 4.6 脱模机构设计 4.6.1.脱模机构的作用 23 （1）脱模机构用于把塑件从型芯或型腔内脱出的机构由于遥控器外壳阻 力最大的地方在侧壁因此应把顶出位置设置在侧面，离侧壁约为 2-3mm。与型 芯和型腔的配合定为8/h7，配合间隙可参考塑件不溢出间隙值，配合长度为 20，顶秆端面和型芯的平面在同一平面上。 （2）顶杆材料选择 T12 号钢，头部局部淬火硬度 60C 。 局部淬火长度1.530+2065mm。开模之后，要用小拉杆来限 制行程和顺序。 图 4-11-1 小拉杆 （3）脱模力的计算 脱模力是注塑件从动模边的主型芯上分离时所需施加的外力。通常 包括型芯包紧力、真空吸力、粘附力和脱模机构本身的运动阻力。对大多数的 塑件来说，对脱模力的精确计算和测量较为复杂，因此，只能通过简单的估算 法对听筒上下壳的脱模力进行分析计算，采用的经验公式为=(cos- sin) ，由于此设计中，所需的脱模力较小，其计算略。 推杆直径的确定: (4-8) Qd42 在这里脱模力很小因此可根据所选模架来确定其直径去 d=20mm。 24 图 4-11-2 在模仁内侧的斜销滑块，扣位的脱模 . 4.7 侧向分型与抽芯机构的确定 4.7.1 分型形式的确定 抽芯距离的确定与抽芯力的计算: 抽芯距 s=s1+(1-2)mm S1 为空深度在这里空深度为壁厚 所以 s=1+1.5=2.5mm 抽芯力的计算: Fc=ChP( cos(a)-sin(a) (4-9) =37.68200.9107(0.15cos(180)-sin(180) =31.7103N Fc-抽芯力 C-侧型芯成行部分的截面的平均周长(m)= X12=36.78 mm 25 h-侧型芯成行部分的高=20 mm p-塑件对侧型芯的收缩应力(包紧力)一般 p=(0.8-1.2)x107pa 模外冷 塑件 p=(2.4-3.9)107pa u=0.15,a-侧型芯的脱模斜度或倾斜角=18 0 4.7.2 斜导柱设计 (1) 在确定斜滑块结构尺寸之前，应了解其设计要点： 斜滑块的导向斜角 一般取 18 o，斜滑块的推 出高度必须小于导滑槽 总长的 2/3。 斜滑块在导滑槽内的活动必须顺利。 内抽芯斜滑块的端面不应高于型芯端面，而应在零件允许的情况下低于 型芯端面 0.050.10。 (2) 斜导柱尺寸的确定 斜导柱的形状如图 4-12 所示:其工作端的端部设计成半球形。 图 4-12 斜导柱的形状 其材料选用 T12 碳素工具钢,热处理要求硬度 HRC 55,表面粗糙度为 Ra 0.8nm,斜导柱与固定板之间采用过渡配合 H7/m6,滑块上斜导柱之间采用间 隙配合 H11/b11,或在两者之间保留 0.5mm 间隙。 . 斜导柱倾斜角度的确定 26 如图 4-13 所示： 图 4-13 斜导柱的倾角 图中 a 为倾斜角 L=s/sin（a）经查资料得 a 取 18o比较理想。 (3) 斜导柱的长度计算 斜导柱的长度如图 4-13 所示 其工作长度 Lz=scos（ ）/sin（a） (4-10) 为滑动定向模一侧的倾角因 =0o所以 L=s/sin（a ）=6.5/sin （18 o） =21mm Lz 斜导柱的总长度（mm） ；d 1 斜导柱固定部分大端直径（12mm） ；h 斜导柱 固定板厚度（20mm） ；d 斜导柱工作部分直径（12mm） ；S 抽芯距（6.5mm） 。 54321lllz = )105()sinta(2/)cos(tandhd =40/2tan(18o)+20/cos(0o)+6.5/sin(18o)+（5-10 ） 21+20+6.5+21.7+8 77mm 斜导柱安装固定部分长度为： )tan(2)cos(12dhlla =20/cos(18 o)-40/2tan(18 o) 14.5mm 27 斜导柱安装固定部分长度 斜导柱固定部分的直径（ 40mm） 斜导柱固定al 1dh 部板的厚度（20mm）a 斜导柱的倾角 (4) 斜导柱受力分析与强度计算 受力分析如下图所示： 图 4-16 斜导柱的受力分析 在图中 Ft是抽芯力 FC的反作用力.其大小与 FC相等,方向相反,方向相反， Fk是开模力，它通过导滑槽施加于滑块 F 是斜导柱通过斜导柱孔施加于滑块正 压力，其大小与斜导柱受的弯曲力 Fw 相等，F1 是斜导柱与滑块间的摩擦力， F2 是滑块与导滑槽间的摩擦力另外斜导柱与滑块，滑块与导滑模之间的摩擦 系数为 0.5 侧 (4-11)0xF0)cos()sin(21aFat 侧 (4-12)y 4 式中 F1= F2= k 由式解得： (4-13) 2tan1cossinat 因摩擦力太小所以可以省略既（ =0） 所以 F=Ft/cos(a)=31.7105/cos(18.)=33.43105N Fw=Fc/tan(a)=31.7105/tan(18)=9105N 28 由 Fc 斜导柱的倾斜角 在有关资料中可查到最大弯曲力a Fw=1000KN 然后根据 Fw 和 Hw=20mm 以及 可以查出斜导柱直a 径 d=12mm。 (5)滑块的设计 滑块是斜导柱侧向分型抽芯机构中的一重要零部件，它上面安装有侧向 型芯式侧向型芯块，注射成形时塑件尺寸的准确和移动的可靠性都需要靠它 的运动精度保证，滑块的结构形状应根据具体塑件和模具结构进行设计可分 为整体式和组合式在这里采用整体式图 4-17 所示。 图 4-17 滑块的结构形状 4.7.3 滑槽的设计 滑块在侧向分型抽芯和复位过程中，必须沿一定的方向平稳的往复移动这 一过程是在导滑槽内完成的。滑块与压块的配合形式采用 T 形槽导滑其配合采 用 H8/f7 间隙配合材料选用 T12 硬度 HRC 52。其结构形式如图 4-18 所示，其 配合长度 L=1.5B（塑件宽度）这里导槽可在动模上直接加工出来。 图 4-18 滑块与导滑槽的配合形式 4.7.4 楔紧设计 29 (1) 楔紧块（铲鸡）的形式 在注射过程中侧向成形零件，受到熔融塑料斜导柱为一组长杆件受力后容 易变形导致滑块后移因此必须设计楔紧块，以便在合模后锁住滑块，承受熔融 塑料给予侧向成形零件的推力。楔紧块与模具的连接形式如图 4-19 所示。 图 4-19 楔紧块与滑块的连接形式 (2) 楔紧角的选择 楔紧块的工作部分是斜面，一般 比 大一些 ，当滑块向， ）（ 32 动模侧倾斜 b 角度时， 在这里）（）（， 32102180，所 以 4.7.5 滑块定位设计 滑块定位装置在开模过程中来保证滑块停留在刚刚脱离斜导柱的位置在发 生移动以避免合模时斜导柱不能准确的插入滑块的斜导孔内造成模具的损快， 在滑块后退行程内加上 0.5mm 的地方锁上一个直径为 5 的螺钉限位。 30 4.8 温控调节系统的设计 4.8.1 温度调节系统设计原则 注射模的温度对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状 和尺寸精度都有很重要的影响。注射模中设置温度调节系统的目的，就是要通 过控制模具温度，使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产率。因此，在 此次设计中，对听筒的上下壳进行温度调节系统的设计是必要的。在设计时综 合考虑以下选用原则： 冷却水道尽量多、截面尺寸应尽量大； 却水道至型腔表面距离应尽量相等； 中处加强冷却； 却水道出入口温差尽量小； 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熔接部位，以免产生熔 接痕，降低塑件强度；冷却水道要易于加工清理，一般水道直径为 6mm 或 8 左右；冷却水道的设计要防止冷却水的泄漏，凡是易漏的部位要加密封圈等。 4.8.2 冷却水道回路的布置 分析此模具，因为凹模采用的是整体嵌入式的，且凹模较窄长，型腔较浅， 而且塑件体积也较小，故对冷却系统要求不是很高。综上所述，冷却水道设置 成单层的即可，布置如图 4-20 所示。根据凹模壁厚，设计水道孔径为 6。对 于嵌入式凹模，需要注意凹模与模板间的冷却水道泄漏和管道加工精度。故此 设计中采用延伸接头，穿过模具直接连在嵌入凹模上。 31 4.9 小结 这一章主要完成了模具结构图的草绘、行腔排部、分型面的确定、浇注系 统的设计、排气系统的设计、等主要工作。这一章节是整个论文的核心，主要 部件的设计都在这一章节里完成