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塑料模具毕业论文塑料模具毕业论文论文题目： 手机塑料外壳模具设计专 业： 数控技术摘 要塑料注塑模具基本分为静模和动模。在注塑机的注射头一边的带浇口套的为静模，静模一般有浇口套、靠板、模板组成，简单模具(特别是静模没有芯子的模具)也可以不使用靠板，直接用厚一点的模板就可以了。浇口套一般为标准件，除非特殊原因，不建议取消。浇口套的使用有利于安装模具、更换方便，不用自己抛光。有些特殊模具浇口套可用钻出来或用锥度线割割成。部分模必须静模脱模时，还得加上静模脱模机构。动模的结构一般为动模板、动模靠板、脱模机构以及模脚和装机固定板。脱模机构中除了脱料杆，还有回位杆，部分模具还要增加弹簧以实现例如自动脱模等功能。还有导柱、冷却水孔、流道等也是不可少的模具的基本结构。当然斜导模具还有斜导盒、斜导柱等。当为一产品设计模具时，首先要设定模具的基本结构尺寸以备料，来加快模具制造的速度。复杂产品应先绘制好产品图，再定好模具的尺寸。关键词：模具、浇口套、结构尺寸、机构 AbstractPlastic injection mold basic divided into static mode and dynamic model. In injection molding machine injection with head side gate sets for static mould, static mould usually have a runner cover, rely on board, template composition, simple die (especially static die withouts mould) can also do not use on board, use direct thicker template. Runner set of general for standard, unless special reasons, do not suggest cancelled. Runner set the use of help to install mould, easy to change, need not oneself polishing. Some special mold runner set of usable drill out or with taper thread cutting into. Section modulus must static mould stripping, still have to add static mould demoulding mechanism. Dynamic model of the structure is commonly move templates, dynamic model on board, demoulding mechanism and the mould feet and installed retaining plate. Demoulding mechanism in addition to take off, and return of the material stem rod, the part to be rising spring to realize mould such as automatically from etc. Function. And guiding pole, cooling hole, port to wait also is no less than the basic structure of mould. Of course oblique guide mould and oblique guide box, oblique guide column, etc. As for a product design mould, the first to set the basic structure of mould size to inventories, to accelerate the speed of mould manufacturing. Complex products shall first draw good product image, then decided good mold size. Keywords: mold、runner jacket、structure size、institutions 目 录第一章 塑件的成形工艺性分析1第二章 模具结构形式的确定2第三章 分型面位置的确定3第四章 浇注系统的形式和浇口的设计5第一节 主流道的设计5第二节 冷料井的设计7第三节 分流道的设计8第四节 浇口的设计10第五节 浇注系统断面尺寸计算12第五章 标准件的选用和模架的确定14第六章 合模导向机构的设计16第一节 导向结构的总体设计16第二节 导柱的设计16第三节 导套的设计17第七章 脱模推出机构的设计18第八章 成型零件的设计19第一节 成型零件的选材19第二节 凹模部分的结构设计19第三节 凸模部分的结构设计21结束语23谢 辞24参考文献25 第一章 塑件的成形工艺性分析1、塑件（手机外壳）模型图：图1-1 塑件图2、塑件材料的选择：选用ABS（即丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物）。3、色调：黑色。4、生产批量：大批量。5、塑件的结构与工艺性分析：（1）结构分析塑件为手机外壳的上半部分，应有一定的结构强度，由于中间有手机的按键及手机显示屏，后面有与后盖联接的塑料倒扣，所以应保证它有一定的装配精度；由于该塑件为手机外壳，因此对表面粗糙度要求不高。（2）工艺性分析精度等级：采用5级低精度脱模斜度：塑件外表面 40120 塑件内表面 301（脱模斜度不包括在塑件的公差范围内，塑件外形以型腔大端为准，塑件内形以型芯小端为准。）第二章 模具结构形式的确定1.多型腔单分型面模具：塑件外观质量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。2.多型腔多分型面模具：塑件外观质量要求高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。该塑件外观质量要求不高，是尺寸精度要求较低的小型塑件，因此可采用多型腔单分型面的设计。从塑件上容易看出模具的分型面位置、摧出机构的设置以及浇口的位置。分型面为单分型面垂直分型。最常用的浇口形式有：第一是侧浇口。这种浇口形式注射工艺工人比较熟悉，在制造上加工比较方便，但不得因素是浇道流程长，热量损耗大，因此容易产生明显的拼料痕迹。如果要得到改善，则需加大浇道尺寸，但随之浇道部份的回料增多。其次塑料的进料口部分需去毛刺，这样既增加了去毛刺的工时，又损坏了周围的美观。第二是点浇口：塑料注射时，在点浇口以高速注入型腔，一部份动能转变为热能，因此塑料在会合时的热量损耗比侧浇口少，所以会合处熔合较好，熔接痕不太明显。其缺点是塑件的正面将留下点烧口的痕迹，影响塑件的美观，并且为了取出点浇口的浇道剩料，型腔必须移动。由于型腔重量较大，所以不方便移动。第三种是综合上述两种浇口形式的优缺点，采用剪切浇口。从塑料流程尽量一致的原则出发，采用了两个剪切浇口处都设有顶杆，用以切断剪切浇口，其工艺辅助浇口可手工去除。第三章 分型面位置的确定分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模。该塑件的模具只有一个分型面，垂直分型。根据以上原则，确定该模具的分型面如下图：第一次分型：图3-1 第一分型面第二次分型：图3-2 第二分型面（1）图3-3 第二分型面料（2）第四章 浇注系统的形式和浇口的设计浇注系统是指凝料熔体从注射机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经的通道。浇注系统分为普通流道的浇注系统和热流道的浇注系统两大类。浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要的环节，它对获得优良性能和理想外观的塑料制件以及最佳的成型效率有直接的影响。该模具采用普通流道浇注系统，普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。第一节 主流道的设计主流道的形状和尺寸最先影响着塑料熔体的流动速度及填充时间，必须使熔体的温度降低和压力降最小，且不损害其把塑料熔体输送到最“远”位置的能力。在卧式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，为使凝料能从其中顺利拔出，需设计成圆锥形，锥角为26。一、主流道的尺寸（1） 主流道小端直径 主流道小端直径d=注射机喷嘴直径+23=3+23取d=5（mm）。（2） 主流道的球半径主流道的球半径SR=10+12取SR=12（mm）。（3） 球面配合高度球面配合高度为35取3（mm）。（4） 主流道长度主流道长度L，应尽量小于60mm，上标准模架及该模具结构，取L=32（mm）（5） 主流道锥度主流道锥角一般应在26，取=4，所以流道锥度为/2=2。（6） 主流道大端直径主流道大端直径D=d+2Ltg（/2）（=4）6.3（mm）（7） 主流道大端倒圆角倒角D/80.6（mm）根据以上数据和注射机的有关参数，设计出主流道如下图：图 4-1 主流道形式二、主流道衬套的形式主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交换地反复接触，属易损件，对材料要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的衬套式（俗称浇口套），以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理。一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等，热处理要求淬火53 57 HRC。主流道衬套应设置在模具对称中心位置上，并尽可能保证与相联接的注射机喷嘴同一轴心线。图 4-2 主流道的位置主流道衬套的形式有两种：一是主流道衬套与定位圈设计成整体式，一般用于小型模具；二是主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合在固定在模板上。该模具尺寸较小，主流道衬套可以选用整体式。设计出主流道衬套的尺寸如下图：图 4-3 主流道的具体尺寸主流道衬套的固定形式如下图：图 4-4 衬套的固定形式第二节 冷料井的设计一、主流道冷料井的设计主流道冷料井设计成带有摧杆的冷料井，底部由一根摧杆组成，摧杆装于摧杆固定板上，与摧杆脱模机构连用。冷料井的孔设计成倒锥形，便于将主流道凝料拉出。当其被摧出时，塑件和流料凝道能自动坠落，易于实现自动化操作。主流道冷料井的设计如下图所示：图 4-5 主流道冷料井的设计二、分流道冷料井的设计当分流道较长时，可将分流道的端部沿料流前进方向延长作为分流道冷料井，以储存前锋冷料，其长度为分流道直径的1.52倍。第三节 分流道的设计该模具为一模两腔的结构，应设置分流道。分流道的设计应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地流经分流道充满型腔，并且流动过程中压力损失及热量损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。一、分流道的截面形状常用分流道的截面面形状有圆形、梯形、U字形和六角形等。要减少流道内的压力损失，则希望流道的截面积大，流道的表面积小，以减少传热损失，因此可用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率。圆形截面效率最高（即比表面最小），由于正方形流道凝料脱模困难，实际使用侧面具有斜度为 510的梯形流道。浅矩形及半圆形截面流道，由于其效率低（比表面大），通常不采用，当分型面为平面时，可采用梯形或U字型截面的分流道。从上述分析，为了减少流道的热量损失考虑到流道的效率，该模具分流道截面采用圆型截面。二、分流道的截面尺寸分流道的截面尺寸应根据塑件的成形体积、塑件壁厚、塑件形状、所用塑料的工艺性能、注射速率以及分流道的长度等因素来确定。（1）对于壁厚小于3mm,质量在200g以下的塑件，可用下述公式确定分流道的直径：D = 0.2654W L 其中 D流道直径（mm）；W塑件的质量（g）；L分流道的长度（mm）。此式计算的分流道直径限于3.2 9.5 mm。根据前面的计算数据，有D = 0.2654.139551.5（mm）故不在适应范围。（2）根据分流道截面形状与流动理论长度的关系和塑料成形工艺与模具设计表5-3，再考虑到ABS的成型工艺性能，可确定分流道直径为6mm.因此，分流道截面形状如下图所示：图 4-6 分流道截面三、分流道的长度分流道的长度应尽量短，且少弯折。分流道长度为：L=(50+15)2=110（mm）四、分流道的表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因此分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.631.6m，这样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力。避免熔流表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率。五、分流道的布置形式分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响，该模具为一模两腔，采用平衡式布置。平衡式布置要求从主流道至各个型腔的分流道，其长度、形状、断面尺寸等都必须对应相等，达到各个型腔的热平衡和塑料平衡。因此各个型腔的浇口尺寸也可以相同，达到各个型腔均衡地进料。该模具分流道为圆形截面，在定模座板和定模板上都开有分流道。其形式如下图：图 4-7 分流道的设计六、分流道向浇口过渡部分的结构圆形分流道与矩形浇口的连接形式图 4-8 浇口形状第四节 浇口的设计一、浇口的形式及特点综合点浇口呼侧浇口两种浇口形式的优缺点，采用剪切浇口。因为塑件侧壁距离横浇道较远，因直接在侧壁进料是很难实现的，因此又增设了工艺输助浇口，从而使浇注系统进一步完善。这种浇口形式主要有以下优点：一是塑件表面无浇口痕迹，并且外表面无明显的熔接痕，所以外观质量较好。二是浇口的位置和数量可视塑件的质量而增加、减少或改变浇口的位置、模具修改也比较方便。三是在塑件顶出的同时，浇口剪断并脱落，可节省去毛刺工序，并有得于机床自动化。从塑料流程尽量一致的原则出发，采用了两个剪切浇口处都设有顶杆，用以切断剪切浇口，其工艺辅助浇口可手工去除。二、浇口尺寸的确定浇口结构尺寸可由经验公式，并由塑料模具技术手册之轻工模具手册之一中图3-31 查得，浇口深度h=0.52.0h=nt=0.8取h=1（mm）式中h浇口深度（mm）;n塑料系数，由塑料性质决定；t塑件壁厚（mm）.浇口宽度b=1.55.0取 b=1.8（mm）式中A塑件型腔表面积。浇口长度l=0.51.75为了去除浇口方便，浇口长度l也可取0.72.5。所以可取l =1.0（mm）三、 浇口位置的选择浇口位置的选择对塑件质量的影响极大。选择浇口位置时应遵循如下原则： 避免塑件上产生缺陷； 浇口应开设在塑件截面最厚处； 有利于塑料熔体的流动； 的利于型腔的排气； 考虑塑件受力情况； 增加熔接痕牢度； 流动定向方位对塑件性能的影响； 浇口位置和数目对塑件变形的影响； 校核流动比； 防止型芯或嵌件挤压位移或变形。此外，在选择浇口位置和形式时，还应考虑到浇口容易切除，痕迹不明显，不影响塑件外观质量，流动凝料少等因素。第五节 浇注系统断面尺寸计算根据所用注射机的技术规格，作了几种塑料熔体的充模计算，结果认为主流道和分流道的剪切速率=510510s-1，浇口剪切速率=104105 s-1。=f（Q，Rn）的关系式可用如下的经验公式表达： 式中熔体在流道中的剪切速率；Q熔体在流道中的体积流率；Rn浇注系统断面当量半径；一、确定适当的剪切速率浇注系统各段的值如下：（1）主流道：s=510s-1（2）分流道：r=510s-1（3）点浇口：Q=105s-1（4）其它浇口：Q=5105104s-1二、确定体积流率Q浇注系统中各段的Q值是不同的。（1） 主流道的Qs根据模具成型塑件的体积和所用注射机的技术规格，由下式计算：(cm3/s)式中 Qs主流道的体积流率；注射时间；QP模具成型塑件的体积，通常取QP=（0.50.8）Qn；Qn注射机的分称注射量。由轻工模具手册之一中表3-10，根据注射机的公称注射量得注射时间=1.0s。所以=24.3064/124.3 (s)（2） 分流道的QR和浇口处的QG对于多点进料的单腔模，或各型腔相同的多腔模，若分流道采用平衡式布置，则各分流道及浇口中的体积流率为：QR=QG=Qs/m(cm3/s)式中QRQG分流道或浇口中的体积流率；m分流道的数目。所以：QR=QG=24.3/2=12.15(cm3/s)由上述经验公式可算出（1） 主流道（2） 分流道（3） 浇口以上浇注系统断面的确定也可以根据QRn 关系曲线图直接查得。第五章 标准件的选用和模架的确定标准件包括通用标准件及模具专用标准件两大类。通用标准件如紧固件等。模具专用标准件如定位圈、浇口套、推杆、推管、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加热元件，顺序分型机构及精密定位用标准组件等。由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再结合标准模架，可选用标准模架 200L，其中L取315mm，可符合要求。模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量不要有突出部分；模具外表面应光洁，加涂防锈油。两模板之间应有分模隙，即在装配、调试、维修过程中，可以方便地分开两块模板。分模隙常见形式如下：图 5-1 分模隙（1）图 5-2 分模隙（2）1、定模固定板（定模座板）（250315，厚25mm）主流道衬套固定孔与其为H7/m6过渡配合；通过6个10的内六角螺钉与定模固定板连接；定模垫板通常就是模具与注射机连接处的定模板。2、定模板（200315，厚25mm）上面的型腔为整体式；有四个型芯固定孔；其导柱固定孔与导柱为H7/m6过渡配合。3、动模固定板（250315，厚25mm）用于固定型芯（凸模）、导套。为了保证凸模或其它零件固定稳固，固定板应有一定的厚度，并有足够的强度，一般用45钢或Q235A制成，最好调质230270HB；导套孔与导套为H7/m6或H7/k6配合；型芯孔与其为H7/m6过渡配合。4、动模板（200315，厚32mm）其注射机顶杆孔为50mm；其上的推板导柱孔与导柱采用H7/m6配合。5、动模垫板（又称支承板）（200 315，厚32mm）垫板是盖在固定板上面或垫在固定板下面的平板，它的作用是防止型腔、型芯、导柱或顶杆等脱出固定板，并承受型腔、型芯或顶杆等的压力，因此它要具有较高的平行度和硬度。一般采用45钢，经热处理235HB或50钢、40Cr、40MnB等调质235HB，或结构钢Q235Q275。还起到了支承板的作用，其要承受成型压力导致的模板弯曲应力。6、垫块（40315，厚63mm）（1）、主要作用：在动模座板与动模垫板之间形成顶出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。(2)、结构型式：可为平行垫块、拐角垫块。（该模具采用平行垫块）。(3)、垫块一般用中碳钢制造，也可用Q235A制造，或用HT200，球墨铸铁等。(4)、垫块的高度计算：h垫块=h推出距离+h推板+h推杆固定板+=15+16+20+12=63（mm）式中 顶出行程的余量，一般为510mm，以免顶出板顶到动模垫板。(5)、模具组装时，应注意左右两垫块高度一致，否则由于负荷不均匀会造成动模板损坏。7、推杆固定板（118 315，厚16mm）固定推杆。8、推板（118 315，厚20mm）第六章 合模导向机构的设计注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面导向机构用于动、定模之间的精密对中定位。第一节 导向结构的总体设计1、导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止导柱和导套压入后变形；2、该模具采用4根导柱，其布置为等直径导柱不对称布置；3、该模具导柱安装在动模固定板上，导套安装在定模固定板上；4、为了保证分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处应制有承屑板，即可削去一个面或在导套的孔口倒角；5、各导柱、导套及导向孔的轴线应保证平行；6、在合模时，应保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致模具损坏；7、当动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。第二节 导柱的设计1、该模具采用带头导柱，且不加油槽；2、导柱的长度必须比凸模端面高度高出68mm；3、为使导柱能顺利地进入导向孔，导柱的端部常做成圆锥形或球形的先导部分；4、导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证具有足够的抗弯强度（该导柱直径由标准模架知为20；5、导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按H7/m6配合。导柱滑动部分按H7/f7或H8/f7的间隙配合；6、导柱工作部分的表面粗糙度为Ra0.4m；7、导柱应具有坚硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯。多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢T8A、T10A经淬火处理，硬度为55HRC以上或45#钢经调质、表面淬火、低温回火，硬度55HRC以上。第三节 导套的设计1、结构形式：采用带头导套（型），导套的固定孔与导柱的固定孔可以同时钻，再分别扩孔，以保证其配合精度；2、导套的端面应倒圆角，导柱孔最好做成通孔，利于排出孔内剩余空气；3、导套孔的滑动部分按H8/f7或H7/f7的间隙配合，表面粗糙度为Ra0.4m。导套外径按H7/m6或H7/k6配合镶入模板；4、导套材料可用淬火钢或铜（青铜合金）等耐磨材料制造，但其硬度应低于导柱的硬度，这样可以改善摩擦，以防止导柱或导套拉毛。第四节 导柱与导套的配合形式导柱与导套的配用形式要根据模具的结构及生产要求而定，该模具采用的配合形式如下图所示：图 6-1 导柱与导套的配用第七章 脱模推出机构的设计1、 通常推杆装入模具后，其端面应与型腔底面平齐，或高出型腔底面0.050.10mm；2、推杆与推杆固定板，通常采用单边0.5mm的间隙，这样可以降低加工要求，又能在多推杆的情况下，不因由于各板上的推杆孔加工误差引起的轴线不一致而发生卡死现象；3、推杆的材料常用T8、T10碳素工具钢，热处理要求硬度HRC50，工作端配合部分的表面粗糙度为Ra0.8。4、脱模阻力计算塑件壁厚与其内孔直径之比小于1/20，为薄壁壳体形塑件，且塑件断面为矩环形，故所需脱模力的计算公式如下： 式中 E塑料的拉伸模量（MPa）（可由表查得ABS的拉伸模量为 1.911.98）；塑料成型平均收缩率 (可由表查得ABS成型平均收缩率为0.40.7)；t塑件的平均壁厚（mm）；L塑件包容型芯的长度（mm）；塑料的泊松比（可由表查得ABS的泊松比为0.38）；脱模斜度（该模具脱模斜度选定为2）；f塑料与钢材之间的磨擦系数（可查得ABS与钢材的磨擦系数为0.200.25）；r型芯大小端平均半径（mm）；B塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积，当塑件底部上有孔时，10B项应视为零；K1由f和决定的无因次数，可由下式计算：1也可根据塑料与钢材的磨擦系数和脱模斜度由表查得 K1=1.0070。代入计算，得=3.64kN第八章 成型零件的设计成型零件的结构设计主要是指构成模具型腔的零件，通常有凹模、型芯、各种成形杆和成形环。注射模具的成型零件是指构成模具型腔的零件，通常包括了凹模、型芯、成型杆等。凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的内表面，成型杆用以形成制品的局部细节。成形零件作为高压容器，其内部尺寸、强度、刚度，材料和热处理以及加工工艺性，是影响模具质量和寿命的重要因素。第一节 成型零件的选材对于模具钢的选用，必需要符合以下几点要求：1、机械加工性能良好。要选用易于切削，且在加工以后能得到高精度零件的钢种。2、抛光性能优良。注射模成型零件工作表面，多需要抛光达到镜面，Ra0.05m。要求钢材硬度在HRC3540为宜。过硬表面会使抛光困难。钢材的显微组织应均匀致密，极少杂质，无疵斑和针点。3、耐磨性和抗疲劳性能好。注射模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷，而且还受冷热温度交变应力作用。一般的高碳合金钢可经热处理获得高硬度，但韧性差易形成表面裂纹，不以采用。所选钢种应使注塑模能减少抛光修模次数，能长期保持型腔的尺寸精度，达到所计划批量生产的使用寿命期限。4、具有耐腐蚀性。对有些塑料品种，如聚氯乙稀和阻燃性的塑料，必须考虑选用有耐腐蚀性能的钢种。根据塑件表面质量比较高决定模具表面质量更高这一事实，再依照上述标准，故在设计成型零件(凹模)中选用了镜面钢PMS。第二节 凹模部分的结构设计一、凹模的结构形式凹模可由整块材料制成，制成整体式凹模。凹模位于定模板上，因为模具为一模两腔的结构，所以需要采用两个型腔。二、凹模尺寸的计算为计算简便起见，凡是孔类尺寸均以其最小尺寸作为公称尺寸，即公差为正；凡是轴类尺寸均以最大尺寸作为公称尺寸，即公差为负。（1）凹模径向尺寸计算凹模径向尺寸的计算采用平均尺寸法，公式如下：式中 凹模径向尺寸（mm）；塑件的平均收缩率（ABS收缩率为0.3%0.8，平均收缩率为0.55%）；塑件径向公称尺寸（mm）；塑件公差值(mm)（3/4项系数随塑件精度和尺寸变化，一般在0.50.8之间）取0.6；凹模制造公差（mm）(当尺寸小于50mm时z=1/4；当塑件尺寸大于50mm时，z=1/5)；塑料的最小收缩率（）。凹模长度尺寸计算为：凹模宽度尺寸计算为：（2）