手机外壳注塑模设计（全套CAD图纸）

手机外壳注塑模设计（全套CAD图纸） 手机外壳注塑模设计(全套CAD图纸) 全套CAD图纸,联系 695132052 手机外壳注塑模设计 学 生:姚兴基 指导老师:陈文凯 (湖南农业大学东方科技学院,长沙 410128) 摘 要:通过对手机外壳成型工艺的正确分析,借助先进的CAD、Pro/ENGINEER专业软件,设计一副一模两腔的注塑模具。详细地叙述了模具成型零件凸模、凹模、型芯和定模座板、动模座板、顶杆、固定板、支撑板以及斜导柱、滑块等的设计。介绍了重要零件的工艺参数的选择与计算,推出机构、弹簧分型拉杆定距与浇注系统设计过程,同时对注射机的选择与校核进行了较详细的说明。 关键词:手机外壳;注射模具;三维建模 The Design of the Injection Mould for the Shell of Phone Student: Yao Xingji Tutor: Chen Wenkai Oriental Science &Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128 China Abstract:An injection mold is designed, through the analysis of the injection process with advanced CAD and Pro/ENGINEER software?.Detailed description of the mold forming parts punch, die, and the core module on board, the dynamic simulation on board, putting the fixed panels, support plate and guided-ramps, such as the slider design. On the important parts of the technical parameters of choice and calculation, introduced, the spring-tension bar and pouring from the system design process, while the choice of injection machine and check for a more detailed explanation Key Words:The shell of phone ; Injection mold; Three-dimensional modeling? 1 前言 1.1 设计目的与意义 随着我国制造业的迅速发展,一些新兴产业业取得了长足的进步。模具是 工业生产的基础工艺装备,在机械、电子、汽车、航空以及通信等领域有着广泛 的应用。随着人民生活水平的不断提高,日常生活中使用的物品越来越多地用到 了模具。目前,模具生产水平的高低已经成为衡量一个国家制造水平高低的重要 标志。 当前,计算机技术和网络技术取得了突破性的成就,CAD/CAM技术、数控 加工技术以及快速成型技术为模具技术的发展提供了强大的技术支持。同时,以高分子塑料为主的模具材料不断被开放出来,这些材料种类繁多,性能优良,价格低廉,这更为模具产业的发展提供了有力的帮助。 本设计主要是为让读者们能够清楚地了解到塑料注射模的设计过程,能够对模具设计过程中所使用的各种基本工具,例如Pro/ENGINEER,CAD等等,具有一个基本的了解。本设计主要是对手机前盖进行设计,从零件的尺寸确定,模具设计,模架设计,向读者们展示手机塑料模具的整个设计过程。 随着Pro/ENGINEER的不断完善,借助于Pro/ENGINEER设计软件,我们可以比较轻松地完成一些复杂的设计工作,同时也可以全面地提高设计效率和设计质量。 使用EMX注塑模具设计专家系统可以轻松完成模具模架及配件的设计工作,并能模拟开模过程。EMX具有完整的滑块结构和完整的开模机构,为设计者带来极大的方便。设计完成后可以直接输出3D化模型。 Moldflow Plastics Insight是一款应用广泛的模拟仿真软件,使用该软件可以全面模拟注塑成型过程,并以图形的方式直观地显示分析结果,为设计参数的确定和优化提供理论依据,可以帮助设计者进一步修改模具设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 1.2 手机的发展现状 手机已经成为人们的一个生活必须品,从最古老防身砖头到现在厚度不足5.9mm的超薄,从简单的通话功能,到能上网能看电视、手机电影,甚至可以手机视频聊天。手机的功能在不断增多,而手机价格则在不断下降,它已经从一个奢侈品成为一件生活必需品,现在如果谁没有手机在年轻人眼里是一件不可想象的事情。2007年公布的数据显示中国的手机用户已经达到了5.4亿。根据研究近 几年还将以每年43%的速度增长。 中国手机时代可以从1987年中国移动开始运营模拟移动移动电话业务开始。当时国内的手机市场基本都被摩托罗拉公司占领。第一款进入国内的手机就是摩托罗拉3200。体积大、重量沉,只有基本的通话功能外,不能实现任何增值服务,当然遇见某某坏人的时候,还可以用来当作防身武器。随着科技的飞速发展,只能单纯通话的手机很快就退出了市场。各手机制造商们也是费尽了脑汁,爱立信第一个制作出了可以自编铃声的GH398,第一个彩屏手机T68。诺基亚第一个推出了内置游戏的6110,第一个可以上网的手机7110。随后可以拍照的手机出现了,能够播放mp3的手机也出现了,在手机上看书、聊天、学习、工作、炒股已经不在是新闻。现在的触屏手机是风靡全球,像iphone、HTC、SAMSUNG等。从此手机进入了娱乐时代。 1.3 我国模具的发展现状 自20世纪80年代以来,我国的经济逐渐起飞,也为模具产业的发展提供了巨大的动力。20世纪90年代以后,大陆的工业发展十分迅速,模具工业的总产值在1990年仅60亿元人民币,1994年增长到130亿元人民币,1999年已达到245亿元人民币,2000年增至260~270亿元人民币。今后预计每年仍会以10?~15?的速度快速增长。 我国塑料模工业从起步到现在,历经半个多世纪,有了很大发展,模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 板等塑料模具;精密塑料模具方面,已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星I.K模具有限公司制造的多腔 VCD和DVD齿轮模具,所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平,而且还采用最新的齿轮设计软件,纠正了由于成型收缩造成的齿形误差,达到了 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.02~0.05mm,表面粗糙度Ra0.2um,模具质量、寿命明显提高了,非淬火钢模寿命可达10~30万次,淬火钢模达50~1000万次,交货期较以前缩短[1]。 随着科学技术的高速发展,高新技术在模具生产领域的应用越来越广。借助先进现代先进CAD/CAM/CAE 技术,过去复杂壳类模具,特别是手机模具需要进口的时代已经过去,我们国家现在完完全全依靠自己生产。 1.4 采用注射模成型手机产品的优点 1)注射成形工艺可由机床自动按照一定的程序完成,便于实现自动化。 2)注射一般可一次成形,减少了制品再加 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 序。 3)可以制作形状较复杂的塑料制品。 4)模具通用简单,制品成本较低。 5)注射成形后的废品及废料可以重新加热注射,故节约材料。 6)操作易于掌握,不需要等级较高的技术操作。 2 塑件的工艺性分析 2.1 分析塑件使用材料的种类及工艺特征 该塑件的材料采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS),属热塑性塑料。色调:黑色。生产批量:大批量[2]。 用途:汽车配件(仪表板、工具舱门、车轮盖、反光镜盒等),收音机壳,电话手柄、大强度工具(吸尘器,头发烘干机,搅拌器,割草机等),打字机键盘,娱 乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪橇车等。 比重:1.05克/立方厘米 燃烧鉴别方法:连续燃烧、蓝底黄火焰、黑烟、浅金盏草味 溶剂实验:环已酮可软化,芳香溶剂无作用 特点: 1)综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好 2)与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理 3)有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。 4)流动性比HIPS差一点,比PMMA、PC等好,柔韧性好。 5)用途:适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件 6)同PVC(聚氯乙烯)一样在屈折处会出现白化现象。 成型特性: 1)无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时 2)宜取高料温,高模温,但料温过高易分解分解温度为270度.对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度 3)如需解决夹水纹,需提高材料的流动性,采取高料温、高模温,或者改变入水位等方法。 4)如成形耐热级或阻燃级材料,生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物,导致模具表面发亮,需对模具及时进行清理,同时模具表面需增加排气位置。 ABS树脂是目前产量最大,应用最广泛的聚合物,它将PS,SAN,BS的各种性能有机地统一起来,兼具韧,硬,刚相均衡的优良力学性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物,A代表丙烯腈,B代表丁二烯,S代表苯乙烯。 ABS工程塑料一般是不透明的,外观呈浅象牙色、无毒、无味,兼有韧、硬、刚的特性,燃烧缓慢,火焰呈黄色,有黑烟,燃烧后塑料软化、烧焦,发出特殊的肉桂气味,但无熔融滴落现象。 ABS工程塑料具有优良的综合性能,有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性,散热性(现在ABS工程塑料的工艺已经很成熟了,笔记本电脑只要内部结构设计合理,同样可以有出色的散热效果。 成型加工和机械加工较好。ABS树脂耐水、无机盐、碱和酸类,不溶于大部分醇类和烃类溶剂,而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。 ABS工程塑料的缺点:热变形温度较低,可燃,耐候性较差。 ABS有良好的耐化学腐蚀及表面硬度 ,有良好的加工性和染色性能。 ABS无毒、无味、呈微黄色,成型的塑件有较好的光泽。密度为1.02~1.05g/cm3。ABS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、碱和酸类对ABS几乎无影响。ABS不溶于大部分醇类及烃类溶剂,但与烃长期接触会软化溶胀。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性,易与成型加工,经过调色可配成任何颜色。ABS的缺点是耐热性不高,连续工作温度为70oC左右,热变形温度为93oC左右,且耐气候性差,在紫外线作用下易发脆。ABS在升温时粘度增高,所以成型压力高,故塑件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;ABS易产生熔接痕,模具设计时应注意尽量少浇注系统对料流的阻力;在正常的成型条件下,壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。 ABS主要技术指标: 表1 热物理性能 Table 1 Thermal physical properties 密度g/ cm3 1.02?1.05比热容J?kg-1K-11255?1674 导热系数W?m-1?K-1×10-2 滞流温度?C 13.8?31.2 线膨胀系数10-5K-1 130 5.8?8.6 表2 力学性能 Table 2 Mechanical properties 屈服强度(MPa)50 抗拉强度MPa 38 断裂伸长率? 35 拉伸弹性模量GPa 1.8 抗弯强度MPa 80弯曲弹性模量GPa 1.4 抗压强度MPa 53 抗剪强度MPa 24 冲击韧度(无缺口) 261 布氏硬度 9.7R121 冲击韧度(无缺口) 11 表3 电气性能 Table 3 Electrical properties 表面电阻率(Ω) 1.2×1013体积电阻率(Ω?m) 6.9×1014 击穿电压(KV/mm) 无 介电常数(106Hz) 3.04 介电损耗角正切(106Hz) 0.007耐电弧性s 50?85 ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施: 主要缺陷:缺料、气孔、飞边、出现熔接痕、塑件耐热性不高(连续工作 温度为70?C左右热变形温度约为93?C)、耐气候性差(在紫外线作用下易变硬 变脆)。 消除措施:加大主流道、分流道、浇口、加大喷嘴、增大注射压力、提高模具预热温度。 2.2 手机外壳形状分析 2.2.1 手机外壳模型图 在进行手机外壳注塑模具设计之前,首先对制品图及形状结构分析,其内容主要包括以下几个方面: 图1 手机外壳结构图 Fig.1 The shell structure of mobile phone 手机外壳见上图。制品的几何形状:本次设计的制品平均壁厚为1.5mm,属轻质薄壁制品。 2.2.2 塑件尺寸精度的分析 该零件尺寸公差按自由公差取。 由以上的分析可见,该零件的尺寸精度属偏下,对应模具相关零件尺寸的加工可保证。从塑件的壁厚上来看,较为均匀。 2.2.3 表面质量的分析 该零件的表面要求光滑,手触摸感觉好,为了达到这个要求,不仅要选好注射时的各项参数,在模具设计时也要把握好浇注系统的设计,而对成型零件加工时一定要保证加工精度。 制品的脱模斜度:脱模斜度的取向根据塑件的内外形尺寸而定,以塑件内孔型芯小端为准,尺寸符合图纸要求,斜度由扩大方向取得;塑件外形,以型腔大端为准,尺寸符合图纸要求,斜度由缩小方向取得。一般情况,脱模斜度不包括塑 件的公差范围内。本设计采用1?脱模斜度。 3 注射机型号的确定 3.1 塑件的体积和重量 手机外壳由产品开发人员所设计,所用设计软件为ProE.。使用ProE直 接分析塑件的体积,计算塑件的重量是为了选用注射机及确定模具型腔数[3]。 塑件的体积: V=3.7699cm3 计算塑件的质量: W=V×ρ 根据设计手册查得聚甲基丙烯酸甲酯的密度为ρ=1.05g/cm3. 故塑件的总重量为: W=Vρ =3.7699×1.05 =3.9584g 3.2 注射机型号的确定 根据注射所需的压力和塑件的重量以及其它情况,可初步选用的注射机 为:SZ-160/1000型注塑机。 SZ-160/1000型注塑机的主要技术规格如下表[4]: 表4 成型机参数 Table 4 The parameter of shaper 理论注射量/cm3179移模行程/mm280 螺杆直径/mm 注射压力/Mp 锁模力/KN 拉杆内间距/mm 44 最大模具厚度/mm 150最小模具厚度/mm 1000 喷嘴球半径/mm 205喷嘴口孔径/mm 360 170 10 φ3.0 3.3 塑件的注射工艺参数的确定 根据情况,丙烯-丁二烯-丙乙烯的成型工艺参数可作如下选择,在试模时 可根据实际情况作适当的调整[5]。 料筒温度:后段温度t1选用200? 中段温度t2选用230? 前段温度t3选用200? 喷嘴温度:选用200? 注射压力:选用80MP 合模时间:选用2s 注射时间:选用3s 保压时间:选用30s 保压: 55MP 冷却时间:选用20s 总周期: 55s 3.4 注射机及型腔数量的校核 1)主流道的体积约为: Vcm3 3.14×0.632×2.5 3.988 2)分流道与浇口的体积约为: Vcm3 13×1.1304 14.6952 3)该模具总共需填充塑件的体积约为: Vcm3 2 ×3.9584 + 3.988 + 14.6952 26.6 3.5 注射机及参数量的校核 3.5.1 注射量的校核 注射机一个注射周期内所需注射量的塑料熔体的总量必须在注射机额定 注射量的80%以内。 在一个注射成形周期内,需注射入模具内的塑料熔体的容量或质量,应为 制件和浇注系统两部份容量或质量之和[6],即 V nVz + Vj (1) 或 M nmz + mj 式中 V(m)??一个成形周期内所需射入的塑料容积或质量cm3或g); n ??型腔数目 Vz(mz)??单个塑件的容量或质量cm3或g)。 Vj(mj)??浇注系统凝料和飞边所需塑料的容量或质量cm3或g)。 故应使 nVz + Vj ? 0.8Vg 或 nmz + mj ? 0.8mg 式中 Vg(mg)??注射机额定注射量cm3或g)。 根据容积计算 nVz + Vj 26.6 ?0.8Vg 可见注射机的注射量符合要求 3.5.2 型腔数量的确定和校核 型腔数量与注射机的塑化率、最大注射量及锁模力等参数有关,此外,还 受塑件的精度和生产的经济性等因数影响。 可根据注射机的最大注射量确定型腔数n[6]: (2) 式中 K??注射机的最大注射量的得用系数,一般取0.8; mN??注射机允许的最大注射量; m 2??浇注系统所需塑料的质量或体积(g或cm3); m 1??单个塑件的质量或体积(g或cm3)。 所以需要 为了使浇注系统对称布局,可采用一模两腔的模具结构。 n2 符合要求 3.5.3 塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核 注射成型时,塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素, 其数值越大,需要的锁模力也就越大。如果这一数值超过了注射机允许使用的最 大成型面积,则成型过程中将会出现溢漏现象。因此,设计注射模时必须满足下面 关系[6]: nA1 + A2 ? A (3) 式中 A??注射机允许使用的最大成型面积mm2) 其他符号意义同前。 注射成型时,模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关,为了可靠地锁模,不使成型过程中出现溢漏现象,应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力[6],即: nA1 + A2p ? F (4) 式中符号意义同前。 所以需要 2×40×95+9×8083200?A 查得ABS的平均成型压力为30(cm2/MPa) (2×4×9.5+0.9×8)×3083.2×302.5?F 符合要求 3.5.4 最大注射压力校核 注射机的额定注射压力即为它的最高压力p,应该大于注射机成型时所调用的注射压力[6],即: p?Kp0(5) 很明显,上式成立,符合要求。 3.5.5 模具与注射机安装部份的校核 喷嘴尺寸 注射机头为球面,其球面半径与相应接触的模具主流道始端凹 下的球面半径相适应。 模具厚度 模具厚度H(又称闭合高度)必须满足: Hmin?H?H (6) 式中 Hmin??注射机允许的最小厚度,即动、定模板之间的最小开距; H??注射机允许的最大模厚。 注射机允许厚度 170?H?360 符合要求。 3.5.6 开模行程校核 开模行程s(合模行程)指模具开合过程中动模固定板的移动距离。注射 机的最大开模行程与模具厚度无关,对于单分型面注射模: 所允许的最小模具厚度Hmin170mm 所允许的最大模具厚度H360mm 即模具满足Hmin?301mm?H的安装条件。 经查资料SZ-160/1000型注射机的最大开模行程S280mmS?H1+ H2+a+5-10mm 式中 H1??摧出距离(脱模距离)(mm); H2??包括浇注系统凝料在内的塑件高度(mm)。 则有: S ? s 25+58+57+10 150mm 符合要求。 4 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 制造工艺有密切关系,并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模。 4.1 分型面的形式 该塑件的模具有两个分型面,垂直分型。 4.2 分型面的设计原则 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的结构工艺性及精度、形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响,因此在选择分型面时应综合分析[7]。 选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则: 分型面应选在塑件外形最大轮廓处 2)确定有利的脱模方式,便于塑件顺利脱模 3)保证塑件的精度 4)满足塑件的外观质量要求 5)便于模具制造加工 6)注意对在型面积的影响 7)对排气效果 8)对侧抽芯的影响 在实际设计中,不可能全部满足上述原则,一般应抓住主要矛盾,在此前提下确定合理的分型面。 4.3 分型面的确定 根据以上原则,可确定该模具的分型面如下图: 第一次分型: 图2 第一分型面Fig.2 The first parting surface 第二次分型: 图3 第二分型面Fig.3 The second parting surface 5 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。 5.1 浇注系统设计原则 浇注系统的尺寸是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响效大,而且还在与塑件所用塑料的利用率、成型效率等相关。 对浇注系统进行整体设计时,一般应遵循如下基本原则[8]: 1)了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动性。 2)采用流道短的 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 ,以减少热量与压力损失。 3)浇注系统的设计应有利于良好的排气。 4 防止型芯变形和嵌件位移。 5 便于修整浇口以保证塑件外观质量。 6 浇注系统应结合型腔布局同时考虑。 7 流动距离比和流动面积比的校核。 5.2 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2?-6?[9]。 5.2.1 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 + 2 ~ 3 3 + 2 ~ 3 取 d 5mm 2) 主流道的球半径 主流道的球半径 SR 10 + 1 ~ 2 取 SR 12mm 3) 球面配合高度 球面配合高度为 3 ~ 5 取 3mm。 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 37mm 5) 主流道锥度 主流道锥角一般应在2???6?,取α 4?,所以流道锥度为α/22?。 6) 主流道大端直径 主流道大端直径 D d+2Ltg(α/2)(α4?) ? 6.8mm 7) 主流道大端倒圆角,倒角 D/8 ? 0.6mm 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 主流 道形式 Fig.4 The form of sprue 5.2.2 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[8]。 图5 主流道的位置 Fig.5 The location of sprue 主流道衬套的形式有两种: 1是主流道衬套与定位圈设计成整体式,一般用于小型模具。 2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6 主流道的具体尺寸 Fig.6 The specific dimensions of sprue 主流道衬套的固定形式如下图: 图7 衬套的固定形式 Fig.7 The fixed form of sprue 5.3 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。圆形和正方形流道的效率最高,当分型面为平面时一般采用圆形的截面流道。此模具的分型面有曲面,但考虑到加工的方便性,可采用半圆形的流道[10]。 一般分流道直径在4.8-9.5mm范围内,分流道的截面尺寸可根据制品所用的塑料品种、重量和壁厚,以及分流道的长度,经查取D’7mm较为合适,分流道长度取L=80mm,查得修正系数fL1.02,则分流道直径经修正后为D=D’fL7×1.027.14,取D=8mm。 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 图8 浇注系统 Fig. 8 The pouring System 状态较为理想,因面分流道的内表面粗糙度Ra 并不要求很低,一般取1.6μm 左右既 可,这样表面稍不光滑,有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定,从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差,以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。实际加工时,用铣床铣出流道后,稍微抛光一下,磨掉加工纹理就行了。(抛光:制造模具的一道很重要的工序,即用打磨机,沙纸,油石等打磨工具将模具型腔表面磨光,磨亮,降低型腔表面粗糙度[11]。 5.4 浇口的设计 浇口是连接分流道与型腔之间的一段细流道,它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量影响很大。 5.4.1 浇口作用 浇口的主要作用是: 型腔充满后,熔体在浇口处首先凝结,防止其倒流; 易于切除浇口凝料; 对于多型腔的模具,用以平衡进料; 浇口的面积通常为分流道面积的 0.03 ~ 0.09。浇口的截面有矩形和圆形两种。浇口长度约为 0.5 ~ 2 mm左右。浇口的尺寸一般根据经验公式确定,取其下限值,然后在试模时逐步修正。 5.4.2 浇口的形式及特点 综合点浇口和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。 5.4.3 浇口的设计原则 模具设计时,浇口的位置及尺寸要求比较严格,初步试模后还需进一步修改浇口尺寸,无论采用何种浇口,其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大,因 此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节,同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表,一定要认真考虑浇口位置的选择,通常要考虑以下几项原则[12]: 1)尽量缩短流动距离。 2)浇口应开设在塑件壁厚最大处。 3)必须尽量减少熔接痕。 4)应有利于型腔中气体排出。 5)考虑分子定向影响。 6)避免产生喷射和蠕动。 7)浇口处避免弯曲和受冲击载荷。 8)注意对外观质量的影响 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。 5.4.4 浇口设计尺寸的确定 根据浇口的成型要求及型腔的排列方式,选用点浇口较为合适。 点浇口应用十分广泛,特别是对于纤维增强的塑料,浇口断开时不会损伤塑料件的表面。点浇口适用于低粘度塑料和粘度对剪切切速率敏感的塑料,如聚乙烯、聚丙乙烯。尼龙类塑料、聚丙乙烯、ABS等。由于采用点浇口,为了脱出流道凝料,模具需要两次分型,即模具需采用三板式结构[13]。 在点浇口的三个尺寸中,以浇口的直径d最为重要。它控制着浇口内熔体的凝固时间和型腔内熔体的补缩程度。 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 0.5 ~ 2.0mm h n t 0.8mm 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 1.5 ~ 5.0mm mm (7) 式中 A??塑件型腔表面积。取 b 1.8 mm,计算得计算得A1028mm2 浇口长度 L 0.5 ~ 1.75mm 为了去除浇口方便,浇口长度 1.2mm 也可取 0.7~2.5mm。所以可取 L 1.2mm。 注:其尺寸实际应用效果如何,应在试模中检验与改进。 5.5 浇注系统的平衡 对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式,设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况下,应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同(型腔布局为平衡式)的形式,否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致,这就是浇注系统的平衡[13]。 5.5.1 分流道的平衡 在多腔模具中,熔体在主流道与各分流道,或各分流道之间的体积流量是不会相同的,但可以认为他们的流速是相等的,以此达到各型腔同时充满的目的。为此各流道之间应以不同的长度或截面尺寸来达到流量不等,经分析可推导,可用下式进行平衡计算[13]: (8) 式中 Q1,Q2??熔融树脂分别在流道1和流道2中的流量,cm3/s; d1,d2??分流道1和分流道2的直径, cm; L1,L2??分流道1和分流道2的长度,cm。 上式没有考虑分流道转弯局部阻力的影响,以及模具温度不均的影响。实际上尚须对这些因素作校正,才能达到充模时间相等的目的。 当分流道作平衡布置,且各型腔所需之填充量又相等时,则各流道的长度变化、长度尺寸等均应相同。 5.5.2 浇口的平衡 在多型腔非平衡分流道布置时,由于主流道到各型腔的分流道长度或各型腔所需填充流量不同,也可采用调整各浇口截面尺寸的方法,使熔融体同时充满各型腔。 浇口平衡简称为BGV(balanced gate value),只要做到各型腔BGV值相同,基本上能达到平衡填充。 对于多型腔相同制品的模具,其浇口平衡计算公式如下[13]: BGV (9) 式中Sg??浇口的截面积mm2; Lg??浇口的长度mm; Lr??分流道的长度mm。 浇注系统设计时一般浇口的截面积与分流道的截面积之比SG/SZ取0.07~0.09。 该模具,从主流道到各个型腔的分流道的长度相等,形状及截面尺寸都相同,显然是平衡式的。 6 模架的确定和标准件的选用 在学校作设计时,模架部分要自行设计;在生产现场设计中,尽可能选用标准模架,确定出标准模架的形式,规格及标准代号。 模架尺寸确定之后,对模具有关零件要进行必要的强度或刚度计算,以校核所选模架是否适当,尤其时对大型模具,这一点尤为重要。 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、顶杆、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 400×L,其中L取270mm,可符合要求。 模架上要有统一的基准,所有零件的基准应从这个基准推出,并在模具上打出相应的基准标记。一般定模座板与定模固定板要用销钉定位;动、定模固定板之间通过导向零件定位;脱出固定板通过导向零件与动模或定模固定板定位;模具通过浇注套定位圈与注射机的中心定位孔定位;动模垫板与动模固定板不需要销钉精确定位;垫快不需要与动模固定板用销钉精确定位;顶出垫板不需与顶出固定板用销钉精确定位。 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[8]。 1定模座板(400270,厚25mm) 主流道衬套固定孔与其为H7/m6过渡配合; 通过4xM10x40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动模座板(400270,厚25mm) 通过4xM10x40的内六角螺钉与垫块连接 3定模板(400270,厚58mm) 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/k6过渡配合[8]。 4动模板(400270,厚52mm) 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230~270HB; 导套孔与导套为H7/k6配和[8]; 型芯孔与其为H7/k6过渡配合[8]。 其注射机顶杆孔为?2mm; 其上的推板导柱孔与导柱采用H8/f7配合[8]。 5动模支承板(400270,厚41mm) 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Q235~Q275。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(50400,厚100mm) ?主要作用:调节模具的总厚度,以适应注射机的模具安装厚度要求。 ?结构型式:可为平行垫块、拐角垫块。(该模具采用平行垫块)。 ?垫块一般用中碳钢制造,也可用Q235A制造,或用HT200,球墨铸铁等。 ?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(400160,厚15mm) 固定顶杆。 8推板(400160,厚20mm) 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。 7.1 机构的功用 7.1.1 导向机构的功用 1定位作用; 2导向作用; 3承载作用; 4保持运动平稳作用。 7.1.2 定位机构的功用 对于薄壁、精密塑件注射模,大型、深型腔注射模和生产批量大的注射模,仅用导柱导向机构是不完善的,还必须在动、定模之间增设锥面定位机构,有保持精密定位和同轴度的要求。 当采用标准模架时,因模架本身带有导向装置,一般情况下,设计人员只 要按模架规格选用即可。若需采用精密导向定位装置,则须由设计人员根据模具结构进行具体设计。 此模具为小型模具,对精度要求也不是很高,所以不需要用定位机构,可直接由导向机构定位。 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。 7.3 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6~8mm; 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?25; 5)导柱的安装形式,导柱固定部分与模板按H7/k6配合。导柱滑动部分按H7/f7的间隙配合; 6)导柱工作部分的表面粗糙度为Ra0.4μm; 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经淬火处理,硬度为55HRC以上[8]。 7.4 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H7/f7的间隙配合,表面粗糙度为Ra0.4μm。导套外径按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[8]。 7.5 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9 导柱与导套的配合 Fig. 9 The match of guide pillar and guide sleeve 9 脱模机构的设计与计算 9.1 脱模机构设计的原则 1) 推出机构应尽量设置在动模一侧 由于推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆来驱动的,所以一般情况下,推出机构设在动模一侧。正因 如此,在分型面设计时应尽量注意,开模后使塑件能留在动模一侧。 2) 保证塑件不因推出而变形损坏 为了保证塑件在推出过程中不变形、不损坏,设计时应仔细分析塑件对模具的包紧力和粘附力的大小,合理的选择推出方式及推出位置。推力点应作用在制品刚性好的部位,如筋部、凸缘、壳体形制品的壁缘处,尽量避免推力点作用在制品的薄平面上,防止制件破裂、穿孔,如壳体形制件及筒形制件多采用推板推出。 从而使塑件受力均匀、不变形、不损坏。 3) 机构简单动作可靠 推出机构应使推出动作可靠、灵活,制造方便,机构本身要有足够的强度、刚度和硬度,以承受推出过程中的各种力的作用,确保塑件顺利脱模。 4) 良好的塑件外观 推出塑件的位置应尽量设在塑件内部,或隐蔽面和非装饰面,对于透明塑件尤其要注意顶出位置和顶出形式的选择,以免推出痕迹影响塑件的外观质量。 5) 合模时的正确复位 设计推出机构时,还必须考虑合模时机构的正确复位,并保证不与其他模具零件相干涉。推出机构的种类按动力来源可分为手动推出,机动推出,液压气动推出机构[7]。 9.2 脱模力的计算 此模具采用顶杆脱模,因该制件属厚壁制品,厚壁制品脱模力受到材料向壁厚中性层冷却收缩的影响,可用弹性力学的有关厚壁圆筒的理论进行分析计算,公式如下[14]: (10) 式中,对于圆筒制品中: FT??脱模力的大小(N) f??摩擦系数,一般取f0.15?1.0 f0.15 FZ??因塑件收缩对型芯产生的正压力(即包紧力)(N) α??脱模斜率,一般为1??2?,取1?。 FZ p A p??塑件对型芯产生的单位正压力,一般p8?10MPa., A??塑件包紧型芯的侧面积。 将以上各数据代入公式得: FT8×106×1401.48×104(0.5×Cos1?-Sin1?)1723.81N 9.3 顶杆直径的计算 顶杆推顶推件板时应有足够的稳定性,其受力状态可简化为一端固定、一 端铰支的压杆稳定性模型,根据压杆稳定公式推导顶杆直径计算式为[14]: (11) 顶杆直径确定后,还应用下式进行强度校核: (12) 式中:d??顶杆直径mmd4 K??安全系数,通常取K1.5-2 K1.5 L??顶杆的长度mm l71.5 FT??脱模力N FT 1372.45 E??顶杆材料的弹性模量MPa E2.1×105 n??顶杆根数 n1 σs??顶杆材料的屈服点MPa σs 360 将以上各数据代入9-2式得:d1.93mm 圆整取2mm 将以上各数据代入9-3式进行校核: d?2×172