手機保護殼注塑模具設計

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1、海南大學 畢業(yè)論文（設計） 題 目： 手機保護殼注塑模具設計 學 號： 20150581310251 姓 名: 張棟帆 年 級： 2015級 學 院： 機電工程學院 系 別： 機械系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 指導教師： 郭志忠 完成日期： 2019 年 5月 20日 壓縮強度MPa 18 ?39 缺口沖擊強度kJ/m2 11 ?20 硬度HR R62 ?86 體積電阻系數(shù)Q cm 1013 擊穿電壓kV. mm-1 15 2.4塑件注射工藝參數(shù)的確定 根據(jù)該產(chǎn)品的特點及材料，我們選擇用注射成型來加工該塑件。擬定 工藝參數(shù)如下

2、： 表2. 2主要工藝參數(shù) 螺桿轉(zhuǎn)速，r/min 30 ?60 預熱溫度，°C 80 ?85 料筒溫度，笆 后段 150?170 中段 165?180 前段 180?200 噴嘴溫度，°C 180?190 模具溫度，°C 50 ?70 注射壓力，MPa 70 ?90 S 注射時間 3?5 保壓時間 15 ?30 冷卻時間 15 ?30 成型周期 40 ?70  后處理 方法 紅外線烘箱 溫度，°C 70 時間，h 0. 3?1 原材料應預干燥0. 5h以上 2. 5注塑機的選擇 塑件質(zhì)量計算公式為： Mi =

3、p* 上式中： —塑件質(zhì)量 P —材料密度P是1.05 g/cm3 Vi—由三維軟件得出，制品體積Vt=8. 572cm3 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝叭 M】=PV| =1.05X8. 572=9. 0006g 所以初步選擇螺桿式注塑成型機XS-ZY-125. 表2. 3注塑機基本參數(shù) 螺桿直徑/mm 042 注射容量/cm， 125 模具厚度/mm 最大 300 鎖模力/KN 900 最小 200 最大注射面積 /cm3 320 噴嘴 球半徑/mm 12 模板行程/mm 300 孔直徑/顧 (D4 定位孔直徑/mm 中 IO。"，0

4、4 拉桿空間/nun 260X290 注射壓力/MPa 120  3. 擬定模具的結(jié)構形式 3.1型腔數(shù)目的確定 計算型腔數(shù)目的公式為: n< Fn — PA。 上式中： Fn 一注塑機的額定鎖模力Fn=900000N A. 一單個塑件在模具分型面上的投影面積AL6500mn? Ao —澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積Ao=325Ocm3 P —塑料熔體對型腔的成型壓力P=40MPa 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，得： = 2.9 化去色= 900000 -40x3250 PA} 40x65(X) 根據(jù)計算出了上面的值，且考慮到該模具的結(jié)構及塑件精

5、度，最終確 定為一模兩腔。 澆注系統(tǒng)體積計算公式為： V2 = V1X Kxn 上式中： V, 一塑件體積 n 一型腔數(shù)量n=2 V2 一澆注系統(tǒng)體積 K 一塑件體積常量K=0. 2 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，則： V2 = VixKxn = 8.572 x 0.2 x2 = 3.4288cm3 注射總質(zhì)量計算公式為: = n x Mi + 氣=n x 虬 + pV2 上式中： Mo 一成型總重量 M.—塑件質(zhì)量 M,=9. 0006g M2 —澆注系統(tǒng)的質(zhì)量 M2=P XV2=1. 05X3. 4288=3. 60024gU21 n -型腔數(shù)目n=2 將上面

6、的數(shù)據(jù)代入公式，貝|J： Mo = nxM!4-M2 = 2x 9.0006+3.60024 =2L6g 3. 2型腔的排列方式 本設計采用多型腔模具，所以盡可能采取平衡式排列布置，與澆口開 設的部位對稱。|⑶這樣是為了每個型腔受到均等且足夠的壓力，來保證塑 料熔體同時均勻充滿每個型腔，使塑件質(zhì)量均勻穩(wěn)定。所以型腔排列方式 如圖3. 1所示。 圖3.1型腔的排列方式 7 1 ° F & 4 h_! _ _ 'll T- ——[ 十。T j 0  3. 3分型面的選擇 分型面是定模、動模的分界面，為

7、了保證模具的品質(zhì)、工藝性和注射 成型效率，使塑件能更好地成型，要合理地選擇分型面。而且分型面應保 證塑件的精度和質(zhì)量，便于加工制造以及塑件的脫模和排氣。所以本次設 計確定的分型面如圖3. 2。[,4] 圖3. 2分型面 4. 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)的作用是將熔融狀態(tài)的塑料填充到各個型腔中，并在填充和 冷卻固化的過程中將注射壓力傳送給塑件的各個部位，從而得到目標塑件。 澆注系統(tǒng)是注射模的關鍵部分，它對塑件的質(zhì)量及注射成型的效率都 有著很大的影響。而且我們要根據(jù)塑料的成形特征、塑件大小和形狀、模 具的型腔數(shù)、注射機安裝模板的大小、冷卻等綜合因素來確定澆注系統(tǒng)的 形狀和尺寸。

8、一般來說，按設計進行制造加工成型后，都要經(jīng)過試模、修 正。圖4.1為立式澆注系統(tǒng)。 4. 1主流道的設計 圖4. 1主流道 計算主流道小端直徑的公式為： d = + (0.5?1) 上式中： do -注塑機噴嘴直徑d0=4nim d 一主通道小端直徑 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝I： d = + (0.5?1) = 4 + 1 = 5 mm 主流道球面半徑計算公式為： SR = SR0 + (1 ?2) 上式中： SR0 —注塑機噴嘴半徑SR0=12mm SR -主通道球面半徑尺寸 手機保護殼注塑模具設計 對于該模具，取SR=14 mm,符合要求。 主流道

9、大端直徑計算公式為： D = d + 2Lotana 上式中： Lo —主通道長度尺寸由6=軟件分析可得Lo=87mm a —斜角a=l° d — 主通道小端直徑d=5 mm D —主通道大端直徑 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝U： ￡> = d + 2 x L()x tana = 5 + 2x87 x tan(l °)= 7.958 nrn 主流道澆口套長度計算公式為： L =扁+力 上式中： Lo —主通道尺寸L。=87mm L 一澆口套長度 h —共同高度通常取h=2. 8mm 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝IJ： ￡ = + h = 87 + 2.8 = 89.8m

10、m 4. 2分流道的設計 主流道與澆口之間的運輸通道稱為分流道。偵其作用是平穩(wěn)的改變?nèi)? 料的流向，均衡地分配給各個型腔。在設計時要盡量減少流動過程中的壓 力損失和熱量損失，以此來提高流道的效率。 4. 2.1分流道的計算 分流道當量直徑計算公式為： Dn = 0.2654 x 血 x % 上式中: 耽一次通道直徑 L.—單面流道長度L戶19. 5mm M —制品質(zhì)量M=9. 0006g 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝L Dn = 0.2654 xVMxVZ? = 0.2654 x79.0006 xV195 = 1.67mm 按照結(jié)構采用直徑6. 5mmo 4. 2. 2

11、分流道布置形式 4.3澆口設計與布置 澆口又稱進料口，是連接分流道與型腔的狹小熔體通道，它能使熔融 狀態(tài)的塑料流體更快地充滿型腔，而且易于成型后澆口凝料與塑件的分離, 同時還有封閉型腔避免熔體倒流的作用。 圖4. 3澆口布置 側(cè)澆口深度計算公式為： h = nt 上式中： h 一側(cè)澆口深度 n 一塑料成型系數(shù)查表得n=0.41 t 一 壁厚 t=lmm 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝IJ： h = nt = 0.41x1 =0.41mm 側(cè)澆口寬度計算公式為： nxy/A b = 30 上式中： b 一側(cè)澆口寬度 n —塑料成型系數(shù)查表得n=0.41

12、 A —型腔表面積 經(jīng)由CAD分析得A=8869. 31mm2 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝U： n x Va 30 0.41x78869.31 30 ?1.29 4.4冷料穴和拉桿的設計 冷料穴應當在與主流道相對的固定板上。在打開模具時，拉料桿可拉 出主流道的冷凝物料，并且在分流或冷端處，直徑必須大于流道直徑。為 了避免塑料熔體冷料進到型腔里，影響了塑件的質(zhì)量。它的直接作用是拉 住塑料熔

13、體流動前沿的冷料。l，6J 圖4. 4拉料桿 4. 5澆注系統(tǒng)的校核 主流道凝料體積計算公式為： V主= *(D2 + Dd + d2) 上式中: v主一主澆注通道熔料 D —主澆注通道大端口直徑D=8. 9mm d 一主澆注通道小端口直徑d=5mni Lo 一主澆注通道的長度L0=87mni .. HX Lo V：k = 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝U： 12 分流道凝料體積計算公式為: X (。2 + w + d?) = 87 X(8.9 X 8.9 + 8.9 X 5 + 5 X 5) = 3385.38mm3 上式中: Li —單向分流道長度

14、尺Li=19. 5mm V分一次通道熔料 A —截面積 A-33. 17nim~ 摘要 隨著如今制造業(yè)飛速地發(fā)展，模具越來越受到大家的關注且在日常生 活中、工業(yè)中都有著廣泛的應用，中國模具產(chǎn)業(yè)需要繼續(xù)提升我國的生產(chǎn) 力，更要著重改善行業(yè)內(nèi)部構造和提升技術發(fā)展水平。所以，對各種塑料 模具的設計具備非常重要的理論意義和實際使用價值，設計出性能優(yōu)異， 結(jié)構合理的注塑模具已成為所有相關行業(yè)內(nèi)的關注點。 本設計是以手機保護殼為設計模型，利用在大學所學的注塑模具有關 的課本知識和課外所了解的模具知識，來完成本次注塑模具的設計。其中 包含塑件的成型工藝、模具的結(jié)構形式、成型零部件的設

15、計、澆注系統(tǒng)的 設計、頂出機構的設計、冷卻系統(tǒng)的設計以及排氣系統(tǒng)的設計等。同時也 對注塑模具進行了一定的介紹和相關的設計計算，在設計過程中考慮到其 實際的合理性和經(jīng)濟性。 關鍵詞：注塑模具；手機保護殼；注射成型 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，則: V^ = 2x Ax ￡1 = 2x33.17x19.5 = 1293.63mm， 總凝料體積計算公式為： 4 分 上式中： V總一澆注系統(tǒng)總凝料 V分一次通道熔料V 5>=1293. 63mm3 V主一主澆注通道熔料V主二3385. 38mm3 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，則： % = V主 + & = 3385.38 +1293.6

16、3 = 4679.01mm3 澆口體積計算公式為： Vg = VW = 8.572cm3 分流道體積計算公式為: Vr =㈣料 主流道體積計算公式為: Vs = n x Vr + V 匕通道= 2x9.2188+ 3.38538 = 21.823cm 主流道流速計算公式為： n ? % =彳x磴x y ] 上式中： Rs 一主流道平均半徑 Rs = — + d）/2 xl0-i =（8?9 + 5）/2 x0J = 0 35cm 2 2 Yi —主流道剪切速率 通常取YF2X10V %—主通道流通速率 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝U： qs =

17、 — x 7^ x yi = —^0.353 x2xl03 = 67.31cm3 /s 4 4 側(cè)澆口流速計算公式為： 7T Q 如=2 X周X Y 2 上式中： Y2 —通常取 澆口剪切速率Y2=5X10」s qG—澆口流速 & 一側(cè)澆口當量半徑 2xA Rg = 9 翕急^ 0.752mm = 0.0752cm 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，則: qG = — x x/2 = x0.07523 x5x 104 = 16.69cm3 /s 模具充模時間計算公式為： ts =— Qs 上式中： Vs —經(jīng)過流體體積Vs=21. 823cm3 ts 一

18、模具填充時間 qs —主流道熔體的速度qs=67. 31cm3/s 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，則： 5 = 21.823 不一 67.31 =0.324 s 型腔充模時間計算公式為: 上式中： qG —澆口體積流速 qG=16. 69cm7s VG —經(jīng)過流體體積赤=8. 572cm3 tG——腔填充時間 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，則： _ Ng _ 8.572 q(? 16.69 =0.514 s 注射時間計算公式為: ts nx tG 「虧+ 丁 上式中: tG —每腔填模時間 n -型腔數(shù)據(jù)n=2 ts —充模時間 將上面的

19、數(shù)據(jù)代入公式，則： .ts nxtc 0.324 2x0.514 =0>45s t —射出時間 t = —4 = + - 3 3 3 側(cè)澆口剪切速率校核計算公式為： _ 4xQg 片=『 上式中: Rg —側(cè)澆口當量半徑 2xA2 =3 nC I 如端備=°”2mm = 0?0752cm qc 一 澆口體積流速 qG=16. 69cm3/s 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，則: 十哉=涕* = 4嘛妄 分流道剪切速率校核計算公式為： 3.3 x qR Yr = T^rT 上式中: qR 一實際子通道流量=蘭=甘；：' =20.486cm'

20、 /s Rn—當量半徑 Rn=0.325cm 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，則: 務蘭半=33x20.486 27.163s- wR： 3.14 x 0.3253 主流道剪切速率校核計算公式為: 手機保護殼注塑模具設計 3.3 x Ys= 71 xR^ 上式中： qs -實際主通道容量 qs = - = ^^ = 48.496cm3/s t 0.45 Rs —主流道平均半徑Rs=0. 35cm 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝U： =1188.738 s_, 3.3 x * 3.3x48.496 X = —= JIX 尺 3.14X0.35, 5. 成型零部件的設計 5

21、.1型腔和型芯工作尺寸計算 5.1.1型腔內(nèi)型尺寸 表5.1型腔結(jié)構工作尺寸的計算 塑件外 部結(jié)構 尺寸 計算公式 型腔工作尺寸 ]]6戚 42 3 +6 dm = O(l + S) 4」0 116.1嚴 60 或30 60.075 曾 5 46* 46.035 嚴 上式中： S—收縮系數(shù)8=0. 005 D一內(nèi)部基礎尺寸 △—制品公差 Dm—內(nèi)腔尺寸 8 —加工公差，這取 4 5.1. 2型腔深度尺寸 表5. 2型腔高度工作尺寸的計算 塑件外 部高度 尺寸 計算公式 型腔工作尺寸 10V.16 2 "I+$ Hm= O(l

22、 + S)—狎 J Jo 9.943 嚴 8^4 7.946 嚴 上式中： s 一加工公差，這取 D-厚度尺寸 S—收縮系數(shù)S=0. 005 Hl深度尺寸 △—塑件公差 5.1. 3型芯外形尺寸 表5. 3型芯結(jié)構工作尺寸的計算 塑件內(nèi) 部結(jié)構 尺寸 計算公式 型芯工作尺寸 114-0.42 114.885*.w 58-0.30 58.515*。乃 22-0.20 22.26*. °, 0-0. 14 dm = d(l + S)+：A 0 -8 8.145 Kg 2-0.10 2.

23、085*.m 6-0.12 6.12?。.。3 31 -0.24 31.335*.% 上式中： 6 一加工公差，這取 4 △—制件公差 d—外部基本尺寸 S—收縮系數(shù)S=0. 005 dn—外部尺寸 5.1.4型芯高度尺寸 表5. 4型芯高度工作尺寸的計算 塑件內(nèi) 部高度 尺寸 計算公式 型芯工作尺寸 9-0. 14 2 ] ° 4 = B(l+S) + yL 9.139*加 上式中： d-厚度基本尺寸 6 —加工公差，這取 4 △—塑件公差 S—收縮系數(shù)S=0. 005 乩一厚度尺寸 5.1.5中心

24、距尺寸 表5. 5中心距工作尺寸的計算 塑件中 心距尺 寸 計算公式 中心距工作尺寸 7. 5-0.14 Gn = (l + S)G±S& 7.5375 ±0.0175 19-0.20 19.095 ±0.025 12. 5-0. 12.5625 ±0.02 上式中: C. 一中心距基本尺寸 膈一加工公差，這取 4 △—塑件公差 S—收縮系數(shù)S=0. 005 G一中心距尺寸 5. 2型腔側(cè)壁厚度校核計算 側(cè)壁允許變形量計算公式為: % = 5(1 + △) 上式中： △—通過上面的數(shù)據(jù)計算出產(chǎn)品的短邊方向的尺寸公差△=0.42 % —許可變

25、化值 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，則： 矩形型腔側(cè)壁剛度計算公式為: PM 32EHSp 上式中： P —型腔壓力取p=40MPa H一型腔側(cè)壁總高度H=70mm E —彈性模量E=2. IX 10淋Pa FL—承受熔體壓力的側(cè)高度H.=30mni 3p一允許變形量4> = 0.0592 1—型腔側(cè)壁長邊長l=244mm 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，則：  矩形型腔底板剛度計算公式為: 上式中： b一型腔側(cè)壁短邊長b=230. 6mm E —彈性模量 E=2. 1 X 105MPa 第一允許變形量= 0.0592 P —型腔壓力取p=40MPa

26、 L一雙支腳邊距L=264mm B一底板總寬度B=400nun 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝U： : =112.07mm 6 .推出機構的設計 6.1脫模力的計算 脫模力計算公式為: 上式中： A — 塑件的包絡面積A=8640. 93mm2 a 一脫模角度a=l° P —塑件對型芯單位面積上的包緊力P=10MPa u —摩擦系數(shù)u =0. 1 Q —脫模力 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝U： Q= >4 x Px (// x costz - sina) = 8640.93 x 10 x(0.1 x cosl ° - sin 1 °) = 7131 .567V 6

27、.2推桿直徑的計算 推桿直徑計算公式為: L2xQ 上式中: E —彈性模量E=2. 1X105 n —頂桿個數(shù)n=l k —安全常量k=l. 1 L —頂桿長度從CAD測出L=139mm Q —分模力 Q=7131.56N 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，則: d = k狠嘗=1.舊於9239x7⑶賓藥國皿 V nxE V 1x210000 為了更好的推出效果，因而d=8innio 6. 3推桿的強度校核 推桿直徑校核計算公式為: 4xQ d > ~ Inx7rx[a] 上式中： Q —開模力 Q=7131.56N n —頂桿數(shù)量n=l

28、 [a]— 查表得許可應力的]=300Mpa d 一推桿直徑d=8mm d> I 4x7131.56 Vlx3J4x300 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝U： =5.5mm 6.4推桿的布置形式 根據(jù)以上的計算在和本組同學一起探討，推桿的結(jié)構布置，按照下面 二維圖的排布方式。 圖6. 1推桿的布置 7. 合模導向機構設計 導柱頂部應該必須高于凸模端面的位置，導套要安裝在另外一側(cè)，這 樣在合模過程中，通過導柱導套導向，就會順利的合模和開模，通過分析 模具結(jié)構然后模擬開模和合模的狀態(tài)，可以保護其他結(jié)構件。在模具工作 生產(chǎn)中，導柱他也會分擔側(cè)面的型腔壓力，會平衡分擔

29、一部分，這樣會讓 模具整個系統(tǒng)達到動平衡，這樣可以讓模具壽命會更進一步提高，不會經(jīng) 常換模具標準件和分標準件。在模具其他結(jié)構機構中，也可以設置導柱導 套的，其目的也是為了導向作用，讓運動更加平穩(wěn)可靠，同時也會分擔其 他力，使模具平衡。 本設計采用以下導向機構，如圖7.1所示： Abstract With the rapid development of today's manufacturing industry, mold more and more attention and in daily life, industry has a wide range of appl

30、ications, China's mold industry needs to continue to improve our productivity, but also to focus on improving the internal structure of the industry and enhance the level of technological development. Therefore, the design of a variety of plastic mold has a very important theoretical significanc

31、e and practical use value, design excellent performance, reasonable structure of the injection mold has become the focus of all related industries. This design is based on the mobile phone protective shell as the design model, using the injection mold in the university to learn about the textboo

32、k knowledge and extra-curricular knowledge of the mold, to complete the injection mold design. It includes the molding process of plastic parts, the structural form of mold, the design of molding parts, the design of pouring system, the design of ejection mechanism, the design of cooling system

33、and the design of exhaust system. At the same time, the injection mold is introduced and the related design calculation is carried out. Key words: injection mold; Mobile phone protective shell; Injection molding 圖7. 1導柱導套 8. 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計 8.1對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 為了提升塑件的生產(chǎn)效果以及產(chǎn)品質(zhì)量，可以讓模具的溫度低些，讓 它保持均勻的溫度

34、，這樣的好處就使塑件在成型總更加容易，和老師討論, 可以先根據(jù)塑料的類型來看是否冷卻或者加熱，老師建議說模具一般都是 需要冷卻的，但是在開始的情況下，模具需要預熱，需要加熱一定溫度。 如果設計了好的溫控系統(tǒng)，模具就會快速冷卻，快速達到我們正常工作的 情況，可以使模具的關鍵結(jié)構得到冷卻，這樣就會冷卻了整套模。 8. 2溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計原則 為了保證塑件均勻的冷卻，必須在模具的澆注系統(tǒng)開設冷卻流體，這 樣就會達到模具的平衡，從而讓塑件的收縮尺寸穩(wěn)定可靠，能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。和指導老師溝通，建議水孔位置應該是要沿著模具的寬度方向， 設置的冷卻流體進出口溫差盡可能小，以達到熱平衡和均

35、勻冷卻的效果。 我和同學討論中，確定了冷卻通道的布置形式，通過二維軟件模擬出了接 頭的位置，通過二維建模可以查看與其他模具結(jié)構件是否干涉，同時把冷 卻孔的孔徑設置大些，也可以保證好的冷卻效果，指導老師向我建議，冷 卻流體的溫差不要超過5。，這樣會讓冷卻的熱平衡效果更好，冷卻流體應 該從澆注系統(tǒng)的位置考慮，這樣前后處可以溫差減小，在模具結(jié)構的允許 下，盡可能設置多的冷卻孔，這樣會達到最佳效果。 1） 溫控系統(tǒng)設計準則一：冷卻流體孔數(shù)目盡量的多，直徑盡量大； 2） 溫控系統(tǒng)設計準則二：冷卻流體孔至凹模端面的長度應盡量一樣； 3） 溫控系統(tǒng)設計準則三：進料口處要強化減溫； 4）

36、溫控系統(tǒng)設計準則四：冷卻流體孔徑不能夠穿過鑲件及其縫隙地方, 以防漏水； 5） 溫控系統(tǒng)設計準則五：冷卻流體孔能夠防止設置在塑件的融接縫處; 6） 溫控系統(tǒng)設計準則六：進出口管道聯(lián)接頭的具體位置應盡量設置在 工業(yè)模具的相同點，一般設置在注塑成型設備的背面。 8. 3冷卻系統(tǒng)的計算 制品體積計算公式為： 嶺=嶺+ n x * 上式中： V2 —澆注系統(tǒng)體積V2=3. 4288cm3 n —型腔數(shù)量n=2 Vo —塑料零件體積 V1 個注塑件體積vt=8. 572cm3 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，則： 嶺=嶺 + n x 匕=3.4288 + 2 x 8..572 = 20

37、.5728 cm3 制品質(zhì)量計算公式為: m = P Vo 上式中： Vo —塑件體積 Vo=2O. 5728cm3 P —密度 P = 1.05 g/cm3 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝U： m = =1.05 x 20.5728 = 21.6g 注塑次數(shù)計算公式為: 上式中: N — 1小時的次數(shù) t —注射循環(huán)時間查表得:t=20 s 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，則： 3600 3600 N = = ——= 180 t 20 塑料熔體總質(zhì)量計算公式為： W = N x m 上式中： N — 1小時次數(shù)N=180 m 一塑件的總質(zhì)量m=21. 6g W 一

38、單位時間內(nèi)成型總質(zhì)量 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，則： W = Nxm = 180x0.0216 = 3.888kg/h 冷卻水流量計算公式為： WxQs 缶 一 60 x p x c x (劣 - /) 上式中： q、.一冷卻水流量 c —水比熱容 c=4. 187kJ/(kg - °C) 印—出水口水溫假如= 27。 Q.—凝固發(fā)出熱量 查詢表得Q.=356kJ/kg p —水密度 p = 1000kg/m! 02 —入水口水溫假如但=22°C W —單位時間內(nèi)成型總重量W=3.888kg/h 3.888x356 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝U： q' = 6Oxq

39、xcx(0 - 6()xl(XX)x4.187x(27-22)一'mm 當 q、=0. OOllmVmin 時，查表得 d=6mm=0. 006m 冷卻水流速計算公式為： 4xqv V = 60 x 7T x d2 上式中： V 一冷卻流體速度 d —水線直徑d=0. 006m q、一 流體流量 qv=0. OOllmVmin 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，則: 60xnxd2 =0.6487m/s 4x0.0011 60x3.14x0.006x0.006 熱傳導系數(shù)計算公式為: 4.187 x f x (p x V)0 8 上式中: f 一常量按o

40、=呼== 245 查表得f=0. 596 v — 冷卻流體速率v=0. 6487m/s p —水密度 p = lOOOkg/m1 d —水線直徑d=0. 006m h —熱傳導常數(shù) 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，則： 0.00602 h _ 4.187 x f x (q x v)°' _ 4.187 x 0.596 x (1 OOP x 0.6487 )庭 導熱面積計算公式為: hxA6> 上式中： W —單位時間內(nèi)注塑總質(zhì)量W=3. 888 kg/h h —熱傳導常數(shù) h二 1233. 69kJ/(nT2 ? h ? °C) A0 — 溫度差 設初始溫度是43°C =43

41、-24. 5=18. 5C A —傳熱面積 Qs —凝固發(fā)出熱量查表得Q尸356 kj/kg 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，則： A =也必=3.888x356 =0.06070? hxA6> 1233.69x18.5 水管長度計算公式為： A L = nxd 上式中: L 一水路長度 A — 傳熱面積A=0. 0607m2 d — 水管直徑d=0. 006m 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，則： L = -^-= 00607 = 3.22m 兀xd 3.14x0.006 水管的根數(shù)計算公式為： 上式中: L — 水線長度L=3. 22m x 一管道根數(shù) 1 -每根管道長

42、度倘若1=0. 4m 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝U： L 3.22 父 x = — = ?8 1 0.4 8.4冷卻系統(tǒng)在模具里的布置形式 通過計算和向老師請教，老師綜合我的模具結(jié)構，在考慮了計算方面, 最終建議讓我使用直流式冷卻的方式。 n 圖8.1冷卻系統(tǒng)的布置 9. 排氣系統(tǒng)的設計 因為該塑件采取的是側(cè)澆口進料，熔體經(jīng)過臺階和肋板然后充滿型腔, 頂部有定模軸孔型芯，其配合間隙可當作氣體排出的方式，所以不會在頂 部產(chǎn)生憋氣的現(xiàn)象。同時，底部的氣體會順著推桿的配合間隙、分型面和 動模板與型芯之間的間隙排到外面。[17] 10. 注塑機的校核 10.1型

43、腔數(shù)目校核 校核型腔數(shù)目公式為： Fn > P（M] + & ） 上式中： E,—注塑機額定鎖模力Fn=900000N A,一單個塑件在模具分型面上的投影面積A.=6500mm3 Ao 一澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積Ao=325Ocm3 P 一塑料熔體對型腔的成型壓力P=40MPa 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，則： Fn 2 P（nA+4）） = 900000 > 40x（2 x 6500 + 3250）=650000 N 與設計相符。 10. 2最大注塑量校核 最大注塑量校核計算公式為： 0 x * + 嶺）式 0.8 x，注 上式中： V2—澆注系統(tǒng)體積V2=3

44、. 4288cm3 V,—制件體積 Vf8. 572cm3 V注一最大注塑體積Va=125cm3 n —型腔數(shù)量n=2 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，則： （nx% + 嶺）=（2 x 8.572 + 3.4288 ） = 20.5728 <0.8x125 =100 通過設計驗證達到要求。 10. 3最大鎖模力校核 最大鎖模力校核公式為： Fs>Fz = PxnxA 上式中： P —型腔壓力P=40Mpa A —注塑件分型面投影面積操作CAD軟件分析運算出A=6500mm2 Fs —合模力注塑機Fs=900kN n 一型腔數(shù)目n=2 Fz —脹模力 將上面的數(shù)據(jù)代入公

45、式，貝U： 氏次= Pxnx A = 900 2 6500 x 2 x 40 = 5203 通過設計驗證達到要求。 10.4模具安裝尺寸校核 噴嘴尺寸校核計算公式為： d = do + (0.5?1) 上式中： 山一注塑機噴嘴直徑d0=4mm d 一主流道小端直徑 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝L d = d()+ (0.5?1) = 4 + 1 = 5 mm SR = SR0 + (1 ?2) 上式中： SR 一主流道球面半徑 SR。一注塑機噴嘴半徑SRo=12mm 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝I］： SR = SR)+ (1 ?2)= 12 + 2 = 14 mm

46、手機保護殼注幫模具設計 由上面校核的數(shù)據(jù)，最終得出是符合實際設計要求。 注塑機的定位孔尺寸為100mm,利用如上的數(shù)據(jù)參數(shù)，來核對設計，驗證結(jié) 果是正確的。 注射機器拉桿K寬為：260X290 模具長寬為：200X225 利用計算得出來的結(jié)果，進行注塑機的校核是符合設計需求的,故符合設計。 模具厚度校核計算公式為： ^min < H < ^max 上式中： 氐、-最大厚度HlliIX=300nun Hnin —最小厚度 H.in=200mm 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝L 2(XX// = 29(X3(X) 根據(jù)計算校核，符合最終設計的要求。 開模行程校核計算公式為：

47、 Smax >s = //1 + H24-a + 10mm 上式中： Hi —推出行程Hi=40mm a —澆注系統(tǒng)長度a=87mm SnHX —脫模行程S皿x =300mm H2 —注塑件高度值H,= 10mm 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝U： Sg = 300 >s = /7]+H2+a + lOniin =40 + 10 + 87 + 10 = 147 mm 符合設計要求。 11. 斜導柱抽芯設計計算 11.1抽芯力的計算 抽芯力計算公式為: Q = AxPx(fx cos a - sin a ) 上式中： a 一開模的斜度a=l° A —塑料件包含面積A=8

48、640. 93mm2 f —摩擦力系數(shù)得出仁0. 15 Q -開模力 P —塑件對型芯單位面積上的包緊力 取P=10MPa 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，則： Q = AxPx(f x cos? - sin?) = 8640.93x10x(0.15 xcosl °-sin 1 °) = 11451 .39N 11.2抽芯距的計算 抽芯距計算公式為： s = h +(2 ?3)mm 上式中： h —塑件側(cè)面凸凹尺寸h二1 mm s 一脫模移動距離 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，則： s = h +(2 ~ 3)mn = 1 + 3 = 4mm 11.3彎曲力的計算 彎曲力計算公式為

49、： Q x cos2^ N =— cos(a + 2x0 上式中： Q —分模力 Q=11451.39N N 一折彎力 f —摩擦因子 通常f=0. 1-0. 2這取f=0. 15 手機保護殼注型模具設計 目錄 1. 緒論 1 1.1注塑模具介紹 1 1.2我國模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)況 1 1.3模具的發(fā)展趨勢 1 2. 手機保護殼的工藝分析 2 2.1塑件介紹 2 2. 1. 1選取精度 3 2.1.2表面粗糙度 3 2. 1.3 外形 3 2.1.4脫模斜度 4 2. 2塑件材料的介紹 4 2. 3塑料材料的性能 4 2.4塑件注射工藝參數(shù)的確定 5

50、 2.5注塑機的選擇 6 3. 擬定模具的結(jié)構形式 7 3.1型腔數(shù)目的確定 7 3. 2型腔的排列方式 8 3. 3分型面的選擇 9 4. 澆注系統(tǒng)的設計 9 4.1主流道的設計 10 4. 2分流道的設計 11 4.2. 1分流道的計算 11 4. 2. 2分流道布置形式 12 4.3澆口設計與布置 12 4.4冷料穴和拉桿的設計 13 4.5澆注系統(tǒng)的校核 14 5. 成型零部件的設計 18 5. 1型腔和型芯工作尺寸計算 18 5. 1. 1型腔內(nèi)型尺寸 18 5.1.2型腔深度尺寸 18 5. 1. 3型芯外形尺寸 19 5. 1.4型芯高度尺寸

51、20 5. 1.5中心距尺寸 20 5.2型腔側(cè)壁厚度校核計算 21 6. 推出機構的設計 22 6. 1脫模力的計算 22 6.2推桿直徑的計算 23 6. 3推桿的強度校核 23 6.4推桿的布置形式 24 7. 合模導向機構設計 24 8. 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計 25 8. 1對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 25 手機保護殼注幫模具設計 0 —摩擦斜角 0=arctanf=arctan( 0. 15 )=0. 15° 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝U： N = Qxco 罰 cos(a + 2x°) = 11872 .O9N 11451 .39xcos2(0.15。)

52、cos(15° + 2x0.15°) 11.4斜導柱截面的計算 斜導柱截面尺寸計算公式為: 上式中： L4 —有用距離 L.t=s/sina=4/sin(15° )=4. 14mm ［。］一壓彎允許應力 通查表得［o］ = 16. 3MPa N — 斜導柱壓彎力N=11872.09 N d 一斜導柱直徑 NxL, 0.1 x [

53、2mm s —開模距s=4mm 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝U： 4 sin(15°) =59 mm h | s _ 42 cosa sina cos(15°) 11.5開模行程的計算 開模行程計算公式為： H = s x cota 上式中： a 一傾角必15。 s —脫模行程s=4mm II-開模距離 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝IJ： H = sxcota = 4xcot（15°）= 14.928 mm 11.6鎖緊塊的設計 通過和指導老師溝通交流，老師建議讓我設計鎖緊塊結(jié)構，它的作用主要是 在注塑過程中，進行壓緊作用，并且在開模和合模的時候，靠鎖緊塊鎖緊抽

54、芯滑 塊和啟動模具的時候，有著很大的作用。因此要考慮此結(jié)構設計，需要有一個斜 面緊挨著滑塊結(jié)構。 壓緊塊角度計算公式為： a = a + （2。?3。） 上式中： 一鎖緊塊角度 a —傾角 a=15° 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝U： a = a +（2。?3。）=15。+ 2。= 17。 11.7滑塊的最終設計圖 12. 模架的選擇 12.1下模座板與上模座板 它就是下模和上模的基體，同時也是固定注射模或連接成型機器的模板。所 以應有富余的材料強度和材料剛度。 12. 2模具動模板和模具定模板 它的用途是固定模具凸?；蛲鼓?、凹模、模具導柱、模具導套等制件

55、，又叫 做固定座。針對運動式模壓，零件開模力作用在固定座上，故而固定座要有富余 的材料強度和材料剛度。要想保證凹模、凸模等制件固定穩(wěn)固，固定座應存在富 余的厚度大小。 12. 3模架零件支托板 支托板是墊在固定座背面的模板上。它的用途是阻止型芯或凸模、凹模、模 具導柱、導套等制件的脫離，強化一些制件的結(jié)構穩(wěn)固性并擔受凸模和凹模等傳 遞而來的成形物理壓力，并且支撐模具的其它零件。 12.4模架零件墊鐵 手機保護殼注幫模具設計 墊鐵的用途是使下模支托板跟下模座板彼此之間形成用來推出裝置運動的 物理空間，或調(diào)節(jié)模架厚度來適應成型機器模具上模具裝配物理空間對模架厚度 的條件。

56、 12.5模架長寬的確定 計算模板長度的公式為： L = L4 + 2 x L2 + 2 x L3 上式中： 屋一模具型腔長邊的長度1^=230. 6mm L2 一型腔跟導柱兩點的距離L2=71.7mm L3 —導柱孔和模板邊之間的距離L3=38min L 一模具長度 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝土 L = L1+2xL2 + 2x￡3 = 230.6 + 2 x 71.7 + 2 x 38 = 450 mm 因此，模板長為400mmo 模板寬計算公式為： B = Bi + 2 x B? + 2 x B3 上式中： B,一導柱和型腔之間的距離B;!=40mm B3 —

57、導柱孔到模板邊兩處之間的距離B：i=38mm B 一模具寬 B,—型腔寬度方向B1=244mm 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝U： 8 M + 2x82+2x83 =244 + 2 x 40 + 2 x 38 = 400 mm 所以，模板寬為450mm。 經(jīng)過以上的設計計算，故采用BT4045o 12.6模架型號的確定 定模板高度計算公式為： 扇=熾 + h? + h3 上式中： hA — A板高度 h3 —冷卻孔到定模板底兩處之間的距離h3=21uim h2 -冷卻孔到模板邊兩處之間的距離h2=9mm hi —型腔高度h]=30mm 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，則： h,

58、[ =0 +h? +h3 =30 + 9 + 21 = 60mm 綜上所述,定模板的整體高度為70mm。 動模板高度計算公式為： hF = hi + h2 4- h3 上式中： hl} 一 B板高度 h)— 型芯高度hi=40mm h2 一冷卻孔與型芯之內(nèi)的距離大小h2=3nun h3 一動模板底跟冷卻孔兩點的距離h3=32mm 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，貝U： I% =hj +h2 +h3 =40 + 3 + 32 = 75 mm 所以，B板高度85 mm0 墊塊高度計算公式為： hc = hx + h2 + h3 4- h4 上式中： ht 一墊塊高度 h4 —

59、 安全高度h「5?10mm這取h4=5mm h：,一推板固定板厚度hs=25mm hi —推出距離h產(chǎn)40mm h2 —推板厚度h2=30mm 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，則: hc=hl+h2+h3 + h4 =404-30 + 25+5 = l(X)mm 所以，墊塊高度lOOmnu 經(jīng)過上面的一系列計算，最后確定模架BI4045-A60-B75-C100o 致謝 通過本次畢業(yè)設計，我對塑料成型工藝與模具設計有了更深層次的理 解。從課堂上，只對凹模、凸模和型芯的設計有了解，到自己選材料設計 包括模架在內(nèi)的整個模具。剛開始拿到題目的時候，除了知道要畫圖之外, 其他真的無從下

60、手。后來不斷翻閱有關模具的書本，上網(wǎng)查詢標準并且詢 問了老師的意見之后，總算有了點方向。本次設計綜合地運用了大學所學 習到的知識，應用到這次畢業(yè)設計中。在本次的畢業(yè)設計中，除了掌握模 具設計的一般過程和方法，鍛煉了我們綜合運用知識的能力。通過翻查和 閱讀各種技術資料及手冊，我不僅學會思考和探討模具設計領域的各種問 題，而且學會了對零部件進行全面的分析。 在本次設計中，最要感謝的就是郭志忠老師。他對待我們認真負責， 很及時地給了很多指導意見。所以我才能順利完成木次畢業(yè)設計，我要給 他發(fā)自內(nèi)心的感謝！我還要感謝在這次畢業(yè)設計中幫助過我，給予我建議 的所有人。學無止境，我知道我的設

61、計中還有很多不完善之處，希望老師 們能批評和指正。 參考文獻 [1] 李紅亮.“致畢業(yè)”一一藝術設計相關專業(yè)畢業(yè)設計、論文(說明書)的答疑[J]. 學子：下半月(教育新理念)，2013(7): 171 -171. [2] 程杰，張德強,趙多興.基于Solidworks的散熱蓋注塑模具設計關鍵技術研究[J].機 械設計與制造,2013(02): 251-253. [3] 高茂濤.注塑模具發(fā)展綜述[J].輕工科技,2014, 30(02) :49-50+92. [4] 王虹.皂盒注塑模具設計[J].民營科技,2014(09) :65. [5] 秦珂.具有競爭力的中國模具一一中國模

62、具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J].航空制造技 術,2014(1):47-51. [6] 王輝.基于UG的模具設計和數(shù)控加工研究[I)].西安理工大學,2009. [7] 史立峰.《注塑模具設計》課程教學改革與實踐[J].遼寧廣播電視大學學 報,2012(02):42-43. [8] 康愛英.手機外殼的注射模具設計探析[J].華人時刊：中下旬,2011. [9] 孫化云.鼠標上蓋注塑模具設計[D].中國石油大學(華東),2012. [10] 劉曉琴.風扇葉片注塑模具CAD/CAM設計[J].蘭州交通大學學 報,2012,31 (06):123-125. [11] 袁軍,陳小霞，劉明.

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65、2 11. 斜導柱抽芯設計計算 34 11.1抽芯力的計算 34 11.2抽芯距的計算 34 11.3彎曲力的計算 34 11.4斜導柱截面的計算 35 11.5開模行程的計算 36 11.6鎖緊塊的設計 36 11.7滑塊的最終設計圖 37 12. 模架的選擇 37 12. 1下模座板與上模座板 37 12. 2模具動模板和模具定模板 37 12.3模架零件支托板 37 12. 4模架零件墊鐵 37 12.5模架長寬的確定 38 12.6模架型號的確定 39 致謝 41 參考文獻 42 1 .緒論 1.1注塑模具介紹 如今，口常生活中的各種各樣的用品大

66、多數(shù)都由注塑模具來生產(chǎn)。由 于模具的產(chǎn)生能夠提高生產(chǎn)效率和加工精度，減少勞動力。隨著時間的推 移，我相信模具在生活和工業(yè)上會更加地不可缺少。 注塑模具是一種生產(chǎn)塑料制品的工具，更是一種使塑料制品有了整體 結(jié)構和精準尺寸的工具。注塑成型是批量生產(chǎn)外形較復雜零部件時所用到 的一種加工方法。它的過程是將成為熔融狀態(tài)的塑料由注塑機高壓射入模 腔，經(jīng)冷卻固化，得到目標塑料制品。 1.2我國模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)況 在我國，人們越來越認識到注塑模具在制造業(yè)中的重要性，它在很大 程度上決定著產(chǎn)品的品質(zhì)、效益和開發(fā)新產(chǎn)品的能力，它己經(jīng)成為了一個 判斷國家制造業(yè)水平的重要標準?，F(xiàn)在我國非常注重注塑技術的發(fā)展，也 加大對注塑技術的投資力度，將注塑技術的提高視為國家制造業(yè)不可或缺 的一部分。但是我們?nèi)匀灰宄卣J識到我國與國外那些模具強國的差距, 不斷學習，不斷創(chuàng)新，做到模具強國！ 表1.1國內(nèi)國外塑料模具比較 項目 國內(nèi) 國外 注塑模具型腔精度 0. 02~0. 05mm 0. 005~0. 01mm 型腔便面粗糙度 Ra 0. 20 u m Ra 0. 01~0.