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NOKIA8210 手機外殼注塑模設計 目錄 目錄 1 中文摘要 3 Abstract 3 第一章 緒論 4 第二章 零件一的設計 6 2 1 零件材料的選擇及性能 6 2 2 注射機的選擇 7 2 2 1 注射量確定 7 2 2 2 脫模力確定 7 2 2 3 成型壓力 7 2 3 標準模架的選擇 8 2 3 1 模架尺寸選擇 8 2 3 2 模具閉合高度校核 8 2 4 澆注系統(tǒng)的設計 8 2 4 1 澆注系統(tǒng)的設計原則 9 2 4 2 主流道的設計 9 2 4 3 分流道的設計 9 2 4 4 澆口形式 9 2 5 成型零件的設計 10 2 5 1 型腔分型面設計 10 2 5 2 排氣槽的設計 10 2 5 3 成型零件設計 10 2 6 脫模機構的設計 13 2 6 1 脫模力計算 13 2 6 2 推桿的設計 14 2 7 側(cè)向分型和抽芯機構的設計 14 2 8 復位機構和導向機構的設計 15 2 8 1 復位機構設計 16 2 8 2 導向機構設計 16 2 9 塑模溫控系統(tǒng)設計 16 2 9 1 塑模溫控制系統(tǒng)設計 16 NOKIA8210 手機外殼注塑模設計 2 9 2 冷卻裝置系統(tǒng)的設計要點 16 2 9 3 冷卻系統(tǒng)的計算 17 第三章 零件二的設計 19 3 1 注射機的選擇 19 3 1 1 注射量確定 19 3 1 2 鎖模力確定 19 3 1 3 成型壓力 19 3 2 標準模架的選擇 20 3 2 1 模架尺寸選擇 20 3 2 2 模具閉合高度校核 20 3 3 澆注系統(tǒng)的設計 20 3 3 1 澆注系統(tǒng)的設計原則 20 3 3 2 主流道的設計 20 3 3 3 分流道的設計 21 3 3 4 澆口形式 21 3 4 成型零件的設計 21 3 4 1 型腔分型面設計 21 3 4 2 排氣槽的設計 21 3 4 3 成型零件設計 21 3 5 脫模機構的設計 24 3 5 1 脫模力計算 24 3 5 2 推桿的設計 25 3 6 復位機構和導向機構的設計 26 3 6 1 復位機構設計 26 3 6 2 導向機構設計 26 3 7 塑模溫控系統(tǒng)設計 26 中英文摘要 NOKIA8210 手機外殼注塑模設計 摘要 文本主要介紹 CAD CAM 在模具上的應用 其中包括 PRO E AUTOCAD 機械部分的設計 內(nèi)容包括塑料注塑模具的工作原理及應用 設計準則 以及產(chǎn)品的簡介 塑料注塑模的設 計計算 包括模具結構設計 注塑機的選用 澆注系統(tǒng)的設計等方面 關鍵詞 CAD CAM PRO E 塑料 注塑模 注塑機 Abstract In this paper it is about the application of the CAD CAM in plastic injection mould it include PRO E AUTOCAD It is about the working theory and application of a plastic injection mould the design princible and the introduction of production and the design calculation of the plastic mould The includes the structure design of the mould the selecting of plastic injection mould machine and the pour system design and so on Key Words CAD CAM PRO E Plastic Injection Mould Plastic Injection Mould Machine NOKIA8210 手機外殼注塑模設計 NOKIA8210 手機外殼上蓋注塑模具設計 第一章緒論 1 1 1 塑料成型模具在加工工業(yè)中的地位 模具是利用其特定形狀成型具有一定形狀和尺寸的制造工具 成型塑料制品的模具叫 做塑料模具 全面要求是 能生產(chǎn)出在尺寸精度 外觀 物理性能等方面均能滿足使用要求的優(yōu)質(zhì) 制品 從模具使用角度 要求高效率 自動化 操作簡便 從模具制造角度 要求結構合 理 制造容易 成本低廉 塑料模具影響著塑料制品的質(zhì)量 首先 模具型腔的形狀 尺寸 表面光潔度 分型 面 進澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸和形狀精度以及制件的物理性能 機械性能 電性能 內(nèi)應力大小 各向同性 外觀質(zhì)量 表面光潔度 氣泡 凹痕 燒焦 銀紋等都有十分重要的影響 其次 在塑料加工過程中 模具結構對操作難易程度影響很 大 在大批量生產(chǎn)塑料制品時 應盡量減少分模 合模和取制件過程中的手工勞動 為此 常采用自動開合模和自動頂出機構 在全自動生產(chǎn)時還要保證制品能自動從模具上脫落 另外 模具對塑料制品的成本也有相當?shù)挠绊?除簡易模具外 一般來說制模費是十分昂 貴的 一副優(yōu)良的注射模具可生產(chǎn)制品百萬件以上 壓制模約能生產(chǎn)二十五萬件 當批量 不大的時候 模具費用在制件成本中所占比例將會很大 這時應盡可能地采用結構合理而 簡單的模具 以降低成本 現(xiàn)代塑料制品中合理的加工工藝 高效的設備 先進的模具是必不可少的三項重要因 素 尤其是塑料模具對實現(xiàn)塑料加工工藝要求 塑料制件使用要求和造型設計起著重要作 用 高效的全自動的設備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具才能發(fā)揮基效能 產(chǎn)品的生產(chǎn)和 更新都是以模具的制造和更新為前提 由于工業(yè)塑件和日用塑料制品的品種和產(chǎn)量需求量 很大 對塑料模具生產(chǎn)不斷向前發(fā)展 1 2 塑料成型模具發(fā)展趨勢 隨著塑料成型加工機械和成型模具的迅速增長 高效率 自動化 大型 微型 精密 高壽命的模具在整個模具產(chǎn)量中所占比例越來越大 從模具設計和制造技術角度來看 模 具的發(fā)展趨勢可歸納為以下幾個方面 1 2 1 加深理論研究 在模具設計中 對工藝原理的研究越來越深入 模具設計已 經(jīng)由經(jīng)驗設計階段逐漸向理論計算方面以發(fā)展 1 2 2 高效率 自動化 大量采用各種高效率 自動化的模具結構 如高效冷卻以 縮短成型周期 各種能可靠地自動脫出產(chǎn)品和流道凝料的脫模機構 熱流道澆注系統(tǒng)注射 出模具等 高速自動化的塑料成型機械配合以先進的模具 對提高生產(chǎn)效率 降低成本起 NOKIA8210 手機外殼注塑模設計 了很大作用 1 2 3 大型 超小型及高精度 由于模料應用的擴大 塑料制件已應用到建筑 機 械 電子 儀器 儀表等各個工業(yè)領域 于是出現(xiàn)了各種大型 精密和高壽命的成型模具 為了滿足這些要求 研制了高強度 高硬度 高耐磨性能且易加工 熱處理變小 導熱性 能優(yōu)異的制模材料 1 2 4 革命模具制造工藝 為了更新產(chǎn)品花式和適應小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)要求 除大 力發(fā)展高強度 高耐磨性的材料外 同時又重視簡易制模工藝研究 1 2 5 標準化 開展模具標準化工作 使模板 導柱等通用零件標準化 商品化 以適應大規(guī)模地成批生產(chǎn)塑料成型模具 1 2 6 開發(fā)計算機輔助設計與輔助制造 CAD CAM 隨著計算機技術的發(fā)展 計算機已廣泛應用于模具工業(yè) 在注射成型系統(tǒng)中 針對 每一個環(huán)節(jié)都可將計算機作為輔助工具而加入 構成該環(huán)節(jié)的 CAD 或 CAM 或 CAE 1 2 6 1 塑件設計 件的設計包括塑件結構 尺寸 精度 表面 性能等方面的設計 塑件設計方面的計算機輔助技術有 塑件 CAD 塑料 輔料 輔件選擇的專家系統(tǒng) 1 2 6 2 注射機的使用 常見注射機的使用方面的計算機輔助技術有 注射機選擇專家 系統(tǒng) 注射機故障診斷系統(tǒng) A 注射模使用狀況的好壞直接影響到注射質(zhì)量 在對于高技術注射模來說 都要對 注射模在使用過程中進行監(jiān)控或?qū)ψ⑸淠５姆勰M仿真 由此知注射模的工作 狀況 B 注射工藝 注射工藝方面的計算機輔助技術有 注射工藝制定的專家系統(tǒng) 塑件 質(zhì)量故障診斷 C 注射模設計 注射模設計主要完成注射模的結構尺寸 精度 表面性能等方面的 設計 并選擇模具的材料等 計算機在注射模設計方面的工作有 注射劃 CAD 注射模材料 輔料 輔件選擇專家系統(tǒng) 工裝選擇專家系統(tǒng) 注射模 CAPP 1 3 軟件簡介 本設計中主要為模具的設計與計算 為后面完成裝配圖作好資料準備 裝配圖用 AutoCAD 來完成其三個視圖的顯示 零件為 NOKIA8210 手機可換機殼的上蓋 整體由不 規(guī)則曲面構成 殼內(nèi)有多處定位和固定結構 發(fā)球小型復雜零件 不能用一般的拉伸剪切 就能達到要求 而零件圖的繪制在 AutoCAD 中也較難畫出 在此 采用由北京航空航天 大學研發(fā)的三維繪圖軟件 CAXA 來形成三維圖 最后將得到的三維圖轉(zhuǎn)換成二維文件 在 AutoCAD 中生成其三視圖 1 3 1 總裝配圖的建立 2 計算機輔助設計 Computer Aided Design 簡寫為 CAD 是指利用計算機的計算功 能和高效的圖形處理能力 對產(chǎn)品進行輔助設計分析 修改和優(yōu)化 它終合計算機知識和 工程設計知識的成果 并隨計算機軟硬件的不斷提高而逐漸完善 AutoCAD 的最大特點是 讓設計者更為輕松 設計者或繪圖者幾乎可不必離開屏幕就能連續(xù)地完成工作 AutoCAD 適合于工程制造 建筑設計 裝潢設計等各行業(yè)技術人員作為設計依據(jù) 完成圖紙上的工 作 AutoCAD 是美國 Autodesk 公司開發(fā)的一種通用 CAD 軟件 1982 年首次推出了 NOKIA8210 手機外殼注塑模設計 AutoCAD R1 0 版本 經(jīng)過十余次的版本更新 AutoCAD 已從一個簡單的繪圖軟件發(fā)展成 為包括三維建模在內(nèi)的功能十分強大的 CAD 系統(tǒng) 是世界上最流行的 CAD 軟件 現(xiàn)已廣 泛應用于機械 電子 建筑 化工 汽車 造船 輕工及航空航天等領域 1 3 2 零件模型設計與加工 3 Pre Engineer 是美國 PTC 參數(shù)技術公司推出 是國際上最先進也是最成熟使用參數(shù)化 特征造型技術的大型 CAD CAM CAEA 集成軟件 這是我們零件模型設計與加工過程中的 主要工具 下面是一些簡單的介紹 Pre Engineer 包括三維實體造型 裝配模擬 加工仿真 NC 自動編程 板金設計 電 路布線 裝配管路設計等專有模塊 ID 反求工程 CE 并行工程等先進的設計方法和模式 其主要特點是參數(shù)化的牲造型 統(tǒng)一的能使各模塊集成起來的數(shù)據(jù)庫 設計修改的關聯(lián)性 即一處修改 別的模塊中的相應圖形和數(shù)據(jù)也會自動更新 它的性能優(yōu)良 功能強大 是 一套可以應用于工業(yè)設計 機械設計 功能仿真 制造和管理等眾多領域的工程自動化軟 件包 Pre Engineer 自動化自 1988 年問世以來 10 多年來已成為全世界最普及的 3DCAD CAM 系統(tǒng)的標準軟件 Pre Engineer 在今日儼然已成為 3DCAD CAM 系統(tǒng)的標準 軟件 廣泛應用于電子 機械 模具 工業(yè)設計 汽車 自行車 航天 家電 玩具等各 行各業(yè) Pre Engineer 是一套由設計至生產(chǎn)的機械自動化軟件 是新一代產(chǎn)品造型系統(tǒng) 是一個參數(shù)化 基于特征的實體造型系統(tǒng) 并且具有單一的數(shù)據(jù)庫功能 第二章 零件一的設計 2 1 零件材料選擇及性能 如立體圖所示 該塑料制品是一個手機殼的上蓋 上端部的配合處有尺寸精度要求 該塑料制品選用的是 ABS 塑料 ABS 是丙烯晴 丁二烯和苯乙烯三種單體的三元共聚物 ABS 具有較高的強度 硬度 耐熱性及耐化學腐蝕性 具有彈性和較高的沖擊強度 它具 有優(yōu)良的介電性能及成型加工性能等綜合的優(yōu)良性能 且價格便宜 原料易得 ABS 的主 要技術指針如下表所示 密度 g 3cm1 05 抗拉屈服強度 mpa 50 比容 g 0 92 拉伸彈性模量 mpa 310 8 吸水率 24h 0 3 無缺口 261 收縮率 130 160 沖擊強度 kj 2m缺口 11 熔點 C 130 160 彎曲強度 mpa 80 0 45mpa 90 108 強度 hb 9 7熱變形溫度 1 80mpa 83 103 體積電阻率 2m 3109 6 NOKIA8210 手機外殼注塑模設計 2 2 注射機的選擇 2 2 1 注射量確定 該塑件的形狀不很規(guī)則 很難直接計算出來 現(xiàn)在可先在 pro e 制造工程師中畫出其 三維零件圖 再查詢其體積大小 具體步驟如 analysis mold analysis mold mass properties 得到其體積大小為 3 53 件V3cm 塑件的注射容積較小 在此采用一模一腔 即 80 件V max 2 2 2 鎖模力確定 塑件的投影面積 A 4500 2 由 1 式 8 5 10cnkpF 式中 F 注射機的額定鎖模力 n 型腔數(shù) n 1 k 安全系數(shù) 取 k 1 2 融料在型腔中平均壓力 ABS 為 30mpa cp A 塑件投影面積 F 162kN 104 532 2 2 3 成型壓力 ABS 的成型壓力為 30mpa 取 70 150 cpmaxmaxpc 根據(jù)節(jié) 1 1 1 3 選擇臥式注射機 其型號為 XS Z 60 參考 2 表 6 93 主要參數(shù)如下 額定注射量 20 3c最大成型面積 90 2m 柱塞直徑 20mm 最大開模開程 160mm NOKIA8210 手機外殼注塑模設計 注射壓力 75mpa 動定模板尺寸 250 280mm 注射行程 160mm 拉桿空間 235mm 注射方式 柱塞式 合模方式 液壓 機械 鎖模力 250kN 定位圈 63 5mm 模具最大厚度 180mm 噴嘴球半徑 12mm 模具最小厚度 60mm 噴嘴孔直徑 4mm 2 3 標準模架的選擇 2 3 1 模架尺寸選擇 根據(jù)塑件的注射量 動定模固定板的尺寸等 由 5 表 6 100 選得模架 A2 200250 01 F1 GB T12556 1 90 組合尺寸如下表 單位 mm 模板寬度 100 模板長度 160 動模板厚度 20 座板寬度 160 座板厚度 16 定模板厚度 25 墊塊寬度 20 墊塊厚度 40 推板厚度 12 5 推板寬度 58 推桿固定板厚度 10 導柱直徑 12 導套直徑 18 復位桿直徑 8 沉頭螺釘 8 M8 沉頭螺釘 4 M6 2 3 2 模具閉合高度校核 根據(jù)注射機的參數(shù) 180m axH60mH in 而根據(jù)所選標準模架組合尺寸所得 H 16 25 20 20 40 16 137mm H minm 因此 滿足要求 2 4 澆注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道 澆注系統(tǒng)設計好 壞對制品性能 外觀和成型難易程度影響頗大 2 4 1 澆注系統(tǒng)的設計原則 2 4 1 1 結合型腔的布置考慮 盡可能采用平衡式分流道布置 2 4 1 2 盡量縮短熔體的流程 以便降低壓力損失 縮短充模時間 2 4 1 3 澆口尺寸位置和數(shù)量的選擇十分關鍵 應有利于熔體的流動 避免產(chǎn)生湍 流 渦流 噴射和蛇形流動 并有利于排氣 2 4 1 4 避免高壓熔體對模具型芯和嵌件產(chǎn)生沖擊 防止變形和位移的產(chǎn)生 NOKIA8210 手機外殼注塑模設計 2 4 1 5 澆注系統(tǒng)凝料脫出應方便可靠 凝料應易于和制品分離或易于切除和修整 2 4 1 6 熔接痕部位與澆口尺寸 數(shù)量及位置有直接關系 設計澆注系統(tǒng)時要預先 考慮到熔接痕的部位 形態(tài)以及以制品質(zhì)量的影響 2 4 1 7 盡量減小因開設澆注系統(tǒng)而造成的塑料用量 2 4 1 8 澆注系統(tǒng)的模具工作表面應達到所需的硬度 精度和表面粗糙度 其中澆 注口應有 IT8 以上的精度要求 2 4 1 9 設計澆注系統(tǒng)時應考慮儲存冷料的措施 2 4 1 10 應盡可能使主流道中心與模板中心重合 若無法重合也應使兩者的距離 盡量縮小 由于采用點澆口澆注 因此以手機上殼內(nèi)表面和定模與定模底板分界面為分型面的雙 分型面 2 4 2 主流道的設計 為了使凝料順利拔出 主流道的小端直徑 D 應大于注射機的噴嘴直徑 d 通常為 D d 0 5 1 mm D 12 1 13mm 主流道入口的凹坑球面半徑 R2 也應該大于注射機噴嘴球面頭半徑 R1 通常為 R2 R1 1 2 mm R2 2 1 3mm 主流道半錐角通常為錐度 取 過大會產(chǎn)生湍流或渦流產(chǎn)生空氣 過小使凝 6 3 料脫模困難 還會使充模時熔體的流動阻力過大 主流道內(nèi)壁表面粗糙度應在 Ra0 8um 以下 拋光時沿軸而進行 主流道的長度 L 一般按模 板厚度確定 為了減少熔體充模時的壓力損失 應盡可能縮短主流道的長度 L 一般控制 在 60mm 以內(nèi) 2 4 3 分流道的設計 分流道是指主流道與澆口之間的通道 其作用是使熔融塑料過渡和轉(zhuǎn)向 由于圓截面 加工困難 梯形加工較容易 水力半徑又不太小 因此是最常用的形式 其截面比例可取 a 5 10mm b 3 4 a 2 4 4 澆口形式 選擇澆口形式應該遵循以下原則 1 盡可能采用平衡式設置 2 型腔排列進料均衡 3 型腔布置和澆口開設部位力求對稱 防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象 4 確保耗料量小 5 不影響塑件外觀 根據(jù)以上原則和零件的實際情況 決定選用雙點澆口形式 這種澆口適用于成型殼 盒 罩和容器等制品 是應用廣泛的澆口形式 它的優(yōu)點為 由于澆口小 熔體通過點澆 口時流速增大 前后壓差大 提高了充模的速度 從而可獲得外表清晰 有光澤的制品 熔體流過點澆口時由于摩擦阻力使部分能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?使熔體溫度略升高 粘度下降 改善了流動性 這對薄壁制品是有利的 其缺點 澆口尺寸小 充模阻力大 對熔體粘度 較高的塑料會產(chǎn)生充填不滿的缺陷 為了取出點澆口式澆注系統(tǒng)凝料 要增加一個分型面 NOKIA8210 手機外殼注塑模設計 模具具有兩個分型面的三板式結構 結構比較復雜 2 5 成型零部件設計 成型零件是與塑料接觸的決定制品幾何開關的模具零件 它包括凹模 凸模 型芯 成型鑲塊及壁厚等 是塑料模具的主要組成部分 2 5 1 型腔分型面設計 合理選擇分型面 有利于制品的質(zhì)量提高 工藝操作和模具的制造 因此 在模具設 計過程中是一個不容忽視的問題 選擇分型面一般根據(jù)以下的原則 選擇分型面的基本原則 1 分型面應該選擇在制品最大截面處 這是首要原則 2 盡可能使制品留在動模的一側(cè) 3 盡可能滿足制品的使用要求 4 盡可能減小制品在合模方向上的投影面積 以減小所需的鎖模力 5 不應影響制品尺寸的精度和外觀 6 盡量簡單 避免采用復雜形狀 使模具制造容易 7 不妨礙制品脫模和抽芯 8 有利于澆注系統(tǒng)的合理設置 9 盡可能與料流的末端重合 有利于排氣 由于采用點澆口 因此以手機上殼內(nèi)表面與定模和定模底板的分界面為分型面的雙分型面 2 5 1 排氣槽的設計 排氣槽的作用是將型腔和型芯中周圍空間內(nèi)的氣體及熔料所產(chǎn)生的氣體排到模具之外 該注射模屬于小型模具 在推桿的間隙和分型面上都有排氣效果 無需另外開排氣槽 2 5 3 成型零件設計 2 5 3 1 凹模結構設計 凹模用以形成制品的外表面 注塑件的結構比較簡單 可采用整體式凹模 直接在定 模板上加工 其優(yōu)點是牢固 接縫少 結構簡單 常用于中 小型模具 2 5 3 2 型芯結構設計 由于零件的結構復雜 決定采用鑲拼結構的型芯 與整體式型芯相比 鑲拼式型芯使 機加工和熱處工藝大為簡化 2 5 3 3 成型零件工作尺寸 4 制品尺寸能否達到圖紙尺寸的要求 與型腔 型芯的工作尺寸的計算有很大關系 成 型零件工件尺寸的計算內(nèi)容包括 型腔和型芯的徑向尺寸 含矩形的長和寬 高度尺寸 及中心距尺寸等 成型零件工作尺寸的計算方法很多 現(xiàn)以塑料的平均收縮率為基準計算 A 型腔內(nèi)徑尺寸計算 mm z 43 DQ M NOKIA8210 手機外殼注塑模設計 式中 型腔內(nèi)徑尺寸 mm MD D 制品的最大尺寸 mm Q 塑料的平均收縮率 ABS 的平均收縮率為 0 5 制品公差 系數(shù) 可隨制品精度變化 一般取 0 5 0 8 之間43 模具的制造公差 一般取 z z 614 按矩形計算 手機上殼長度 寬度上的最大尺寸分別為 102mm 45mm1D2D 查 3 表 1 15 得 0 44mm 0 28mm 則1 102 102 0 005 0 44 102 84 mmM14335 0 35 0 45 45 0 005 0 28 45 435 mm2D2 2 B 型芯徑向尺寸計算 模具型芯徑向尺寸是由制品的內(nèi)徑尺寸所決定的 與型腔徑向尺寸的計算原理一 樣 分長 寬兩部分計算 mm z 43 DQ dM 式中 型芯外徑尺寸 mm 制品內(nèi)徑最小尺寸 mm 1 其余符號含義同型腔計算公式 按矩形計算 手機上殼長度 寬度的最小尺寸分別為 100mm 43mm1D2D 查 3 表 1 15 得 0 44mm 0 28mm 則1 100 100 0 005 0 44 100 83 mm1M430 35 0 35 43 43 0 005 0 28 43 425 mm2D22 C 型腔深度尺寸計算 模具型腔深度尺寸是由制品的高度尺寸所決定 設制品名義高度尺寸為最大尺寸 公 差 負偏差 型腔深度名義尺寸為最小尺寸 其公差為正偏差 由于型腔底部或 z 型芯端面的磨損很小 可以略去磨損量 在計算中取 加上制造偏差有 c c3 mm 3 mm z 32QhH1M 式中 型腔的深度尺寸 mm 制品高度最大尺寸 mm 1 由零件圖上可知 9mm 查 3 表 1 15 得 0 16mm 因此1H NOKIA8210 手機外殼注塑模設計 9 9 0 005 0 16 8 94 mmMH320 3 0 3 D 型芯高度尺寸計算 模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸所決定 設制品高度名義尺寸為最大尺 寸公差為正偏差 型芯高度設計為最大尺寸 其公差為負偏差 根據(jù)有關的經(jīng)驗公 z 式 Q mm Mh1H32z 式中 型芯高度尺寸 mm 制品深度最小尺寸 mm 1 由零件圖中可得 6mm 查 3 表 1 15 得 0 16mm1 6 6 0 005 0 16 6 14 mmMH320 25 0 25 E 型腔壁厚與底板厚度計算 注射成型模型腔壁厚的確定應滿足模具剛度好 強度大和結構輕巧 操作簡便等要求 在塑料注射充型過程中 塑料模具型腔受到熔體的高壓作用 故應有足夠的強度 剛度 否則可能會因為剛度不足而產(chǎn)生塑料制件變形損壞 也可能會彎曲變形而導致溢料和飛邊 降低塑料制件的尺寸精度 并影響塑料制口的脫模 從剛度計算上一般要考慮下面幾個因 素 1 使型腔不發(fā)生溢料 ABS 不溢料的最大間隙為 0 05mm 2 保證制品的順利脫模 為此同時要求型腔允許的彈性變形量小于制品冷卻固化 收縮量 3 保證制品達到精度要求 制品有尺寸要求 某些部位的尺寸常要求較高精度 這就要求模具型腔有很好的剛度 按整體式的凹模計算側(cè)壁厚度 根據(jù)公式 mm 31 yEcphb 式中 b 凹模側(cè)壁理論厚度 mm h 凹模型腔的深度 mm p 凹模型腔內(nèi)熔體壓力 Mpa 凹模長邊側(cè)壁的允許彈性變形量 mm 一般塑件 0 005mm1y 1y c 由 6 圖 5 8 查得 c 1 08 由 6 圖 5 9 查得 0 8 1 E E 2 1 10 Mpa5 b 2 93mm3 0 582 1995 取壁厚大于 10mm 就能能滿足要求 NOKIA8210 手機外殼注塑模設計 底板厚度計算 根據(jù)公式 mm 312 Eyplc 由 2 3 由 6 圖 5 12 查得 2 8 10 0 005 則21 1c 2y 6 90mm 38 051452 取實際底板厚度大于 10mm 就能滿足要求 2 6 脫模機構設計 由于該塑件的脫模阻力不大 而推桿又加工簡單 更換方便 脫模效果好 因此采用 圓形推桿脫模機構 推桿的設置位置采取以下原則 1 推桿設在脫模阻力大的地方 2 推桿位置均勻分布 3 推桿設在塑料制品強度剛度較大的地方 4 推桿直徑應滿足相應的強度 剛度條件 本次設計塑件的孔比較多 所以推桿直徑必須取的比較小 為達到強度剛度要求 所 以設置較多的推桿 推桿的分布位置簡圖如圖所示 矩形代表手機殼體 2 6 1 脫模力計算 7 當開始脫模時 模具所受的阻力最大 推桿剛度及強度應按此時計算 亦即無視脫模 斜度 a 0 由于制品是薄壁矩形件 Q 8t E S l f 1 m 1 f kN 式中 Q 脫模最大阻力 kN t 塑件的平均壁厚 cm E 塑料的彈性模量 N 2cm S 塑料毛坯成型收縮率 mm mm NOKIA8210 手機外殼注塑模設計 l 包容凸模長度 cm f 塑料與鋼之間的摩擦系數(shù) m 泊松比 一般取 0 38 0 49 查 6 表 5 33 表 5 57 分別得 S 0 005 E 1 8 10 N cm52 已知 t 0 12cm l 4 5cm 查 8 f 0 28 Q 8 0 12 1 8 10 0 005 4 5 0 28 1 0 43 1 0 28 5 1 49kN 2 6 2 推桿的設計 2 6 2 1 頂出行程 5 10 頂S凸h 式中 e 頂出行程余量 取 e 7 型芯成型高度凸 已知 9mm e 7mm 則 9 7 16mm凸h頂S 2 6 2 2 開模行程 4 對于雙分型面的開模行程 L e a1H2 式中 L 注射機開模行程 mm 脫模距離 mm 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的制品高度 mm 2 a 型腔板的的分離距離 已知則 L 9 16 20 7 52mm 符合注射機要求 2 6 2 3 推桿的直徑 由 4 式 8 67 8 68 得 d mm 41 nEQL2 式中 d 推桿的直徑 mm 安全系數(shù) 取 1 5 L 推桿的最大長度 m L 0 0475 Q 脫模阻力 N n 推桿數(shù)目 n 5 E 彈性模量 E 1 8 10 Mpa3 d 1 5 4190 32 8507 2 1mm 取 d 3mm 來進行強度校核 NOKIA8210 手機外殼注塑模設計 42 2Mpacpmaxmaxpc 根據(jù)節(jié) 1 1 1 3 選擇臥式注射機 其型號為 XS ZS 22 參考 2 表 6 93 主要參數(shù) 如下 額定注射量 20 3最大成型面積 90 2m 柱塞直徑 20mm 最大開模開程 160mm 注射壓力 75mpa 動定模板尺寸 250 280mm NOKIA8210 手機外殼注塑模設計 注射行程 160mm 拉桿空間 235mm 注射方式 柱塞式 合模方式 液壓 機械 鎖模力 250kN 定位圈 63 5mm 模具最大厚度 180mm 噴嘴球半徑 12mm 模具最小厚度 60mm 噴嘴孔直徑 4mm 3 2 標準模架的選擇 3 2 1 模架尺寸選擇 根據(jù)塑件的注射量 動定模固定板的尺寸等 由模具設計指導選得模架 A2 200250 01 F1 GB T12556 1 90 組合尺寸如下表 單位 mm 模板寬度 160 模板長度 200 動模板厚度 20 座板寬度 200 座板厚度 20 定模板厚度 25 墊塊寬度 32 墊塊厚度 50 推桿固定板厚度 12 推板厚度 16 推板寬度 94 導柱直徑 16 導套直徑 24 復位桿直徑 10 六角螺釘 8 M10 內(nèi)六角螺釘 4 M6 3 2 2 模具閉合高度校核 根據(jù)注射機的參數(shù) 180m axH60mH in 而根據(jù)所選標準模架組合尺寸所得 H 20 25 20 20 50 20 167mm H min 因此 滿足要求 3 3 澆注系統(tǒng)設計 3 3 1 主流道的設計 為了使凝料順利拔出 主流道的小端直徑 D 應大于注射機的噴嘴直徑 d 通常為 D d 0 5 1 mm D 12 1 13mm 主流道入口的凹坑球面半徑 R2也應該大于注射機噴嘴球面頭半徑 R1 通常為 R2 R1 1 2 mm NOKIA8210 手機外殼注塑模設計 R2 2 1 3mm 主流道半錐角通常為錐度 取 過大會產(chǎn)生湍流或渦流產(chǎn)生空氣 過小使凝 26 3 料脫模困難 還會使充模時熔體的流動阻力過大 主流道內(nèi)壁表面粗糙度應在 Ra0 8um 以下 拋光時沿軸而進行 主流道的長度 L 一般按模 板厚度確定 為了減少熔體充模時的壓力損失 應盡可能縮短主流道的長度 L 一般控制 在 60mm 以內(nèi) 3 3 2 分流道的設計 分流道是指主流道與澆口之間的通道 其作用是使熔融塑料過渡和轉(zhuǎn)向 由于圓截面加工 困難 梯形加工較容易 水力半徑又不太小 因此是最常用的形式 其截面比例可取 a 5 10mm b 3 4 a 3 3 3 澆口形式 選擇澆口形式應該遵循以下原則 1 盡可能采用平衡式設置 2 型腔排列進料均衡 3 型腔布置和澆口開設部位力求對稱 防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象 4 確保耗料量小 5 不影響塑件外觀 根據(jù)以上原則和零件的實際情況 決定選用側(cè)澆口形式 這種澆口適用于成型殼 盒 罩和容器等制品 是應用廣泛的澆口形式 3 3 3 1 側(cè)澆口的優(yōu)點 A 側(cè)澆口一般開設在模具的分型面上 截面形狀為矩形 容易加工 B 側(cè)澆口可以根據(jù)塑料件的形狀特點和充模需要 靈活地選擇澆口的位置 C 側(cè)澆口一般適用于多型腔模具 一模多件 大大提高勞動生產(chǎn)率 D 去除澆口容易 3 3 3 2 缺點 A 壓力損失大 保壓補縮作用比直接澆口小 B 對于殼形件不便排氣 還容易產(chǎn)生熔接痕 縮孔等缺陷 3 4 成型零部件設計 成型零件是與塑料接觸的決定制品幾何開關的模具零件 它包括凹模 凸模 型芯 成型鑲塊及壁厚等 是塑料模具的主要組成部分 3 4 1 型腔分型面設計 合理選擇分型面 有利于制品的質(zhì)量提高 工藝操作和模具的制造 因此 在模具設 計過程中是一個不容忽視的問題 選擇分型面一般根據(jù)以下的原則 選擇分型面的基本原則 1 面應該選擇在制品最大截面處 這是首要原則 2 可能使制品留在動模的一側(cè) 3 可能滿足制品的使用要求 4 可能減小制品在合模方向上的投影面積 以減小所需的鎖模力 5 應影響制品尺寸的精度和外觀 NOKIA8210 手機外殼注塑模設計 6 量簡單 避免采用復雜形狀 使模具制造容易 7 妨礙制品脫模和抽芯 8 利于澆注系統(tǒng)的合理設置 9 盡可能與料流的末端重合 有利于排氣 因此以電池殼內(nèi)表面為分型面 3 4 2 排氣槽的設計 排氣槽的作用是將型腔和型芯中周圍空間內(nèi)的氣體及熔料所產(chǎn)生的氣體排到模具之外 該注射模屬于小型模具 在推桿的間隙和分型面上都有排氣效果 無需另外開排氣槽 3 4 3 成型零件設計 3 4 3 1 凹模結構設計 凹模用以形成制品的外表面 注塑件的結構比較簡單 可采用整體式凹模 直接在定 模板上加工 其優(yōu)點是牢固 接縫少 結構簡單 常用于中 小型模具 3 4 3 2 型芯結構設計 主型芯采用整體式結構 結構簡單 牢固可靠 3 4 3 3 成型零件工作尺寸 4 制品尺寸能否達到圖紙尺寸的要求 與型腔 型芯的工作尺寸的計算有很大關系 成 型零件工件尺寸的計算內(nèi)容包括 型腔和型芯的徑向尺寸 含矩形的長和寬 高度尺寸 及中心距尺寸等 成型零件工作尺寸的計算方法很多 現(xiàn)以塑料的平均收縮率為基準計算 A 腔內(nèi)徑尺寸計算 mm z 43 DQ M 式中 型腔內(nèi)徑尺寸 mm D 制品的最大尺寸 mm Q 塑料的平均收縮率 ABS 的平均收縮率為 0 5 制品公差 系數(shù) 可隨制品精度變化 一般取 0 5 0 8 之間43 模具的制造公差 一般取 z z 614 按矩形計算 手機上殼長度 寬度上的最大尺寸分別為 82mm 42mm1D2D 查 3 表 1 15 得 0 44mm 0 28mm 則1 82 82 0 005 0 44 82 74 mmM14335 0 35 0 42 42 0 005 0 28 42 42 mm2D2 2 B 型芯徑向尺寸計算 模具型芯徑向尺寸是由制品的內(nèi)徑尺寸所決定的 與型腔徑向尺寸的計算原理一 樣 分長 寬兩部分計算 mm z 43 DQ dM 式中 型芯外徑尺寸 mm NOKIA8210 手機外殼注塑模設計 制品內(nèi)徑最小尺寸 mm 1D 其余符號含義同型腔計算公式 按矩形計算 手機上殼長度 寬度的最小尺寸分別為 81mm 40mm1D2D 查 3 表 1 15 得 0 44mm 0 28mm 則1 2 81 81 0 005 0 44 81 735 mm1M430 35 0 35 40 403 0 005 0 28 40 3875 mm2D22 C 型腔深度尺寸計算 模具型腔深度尺寸是由制品的高度尺寸所決定 設制品名義高度尺寸為最大尺寸 其 公差 為負偏差 型腔深度名義尺寸為最小尺寸 其公差為正偏差 由于型腔底部或 z 型芯端面的磨損很小 可以略去磨損量 在計算中取 加上制造偏差有 c 3 mm z 32QhH1M 式中 型腔的深度尺寸 mm 制品高度最大尺寸 mm 1 由零件圖上可知 5mm 查 3 表 1 15 得 0 14mm 因此1 5 5 0 005 0 14 4 925 mmMH320 3 0 3 D 型芯高度尺寸計算 模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸所決定 設制品高度名義尺寸為最大尺 寸公差為正偏差 型芯高度設計為最大尺寸 其公差為負偏差 根據(jù)有關的經(jīng) z 驗公式 Q mm MH132z 式中 型芯高度尺寸 mm 制品深度最小尺寸 mm 1 由零件圖中可得 4mm 查 4 表 6 45 0 12mm1 4 4 0 005 0 12 6 14 mmMH320 25 0 25 E 型腔壁厚與底板厚度計算 注射成型模型腔壁厚的確定應滿足模具剛度好 強度大和結構輕巧 操作簡便等 求 在塑料注射充型過程中 塑料模具型腔受到熔體的高壓作用 故應有足夠的強度 剛 度 否則可能會因為剛度不足而產(chǎn)生塑料制件變形損壞 也可能會彎曲變形而導致溢料和 飛邊 降低塑料制件的尺寸精度 并影響塑料制口的脫模 從剛度計算上一般要考慮下面 幾個因素 A 使型腔不發(fā)生溢料 ABS 不溢料的最大間隙為 0 05mm B 保證制品的順利脫模 為此同時要求型腔允許的彈性變形量小于制品冷卻固化 NOKIA8210 手機外殼注塑模設計 收縮量 C 保證制品達到精度要求 制品有尺寸要求 某些部位的尺寸常要求較高精度 這就要求模具型腔有很好的剛度 按整體式的凹模計算側(cè)壁厚度 根據(jù)公式 mm 31 yEcphb 式中 b 凹模側(cè)壁理論厚度 mm h 凹模型腔的深度 mm p 凹模型腔內(nèi)熔體壓力 Mpa 凹模長邊側(cè)壁的允許彈性變形量 mm 一般塑件 0 005mm1y 1y c 由 6 圖 5 8 查得 c 1 08 由 6 圖 5 9 查得 0 8 1 E E 2 1 10 Mpa5 b 2 89mm3 0 582 15 取壁厚大于 10mm 就能能滿足要求 底板厚度計算 根據(jù)公式 mm 31 2Eyplc 由 2 05 由 6 圖 5 12 查得 2 8 10 0 005 則21 1c 2y 5 890mm 38 05145 2 取實際底板厚度大于 10mm 就能滿足要求 3 5 脫模機構設計 由于該塑件的脫模阻力不大 而推桿又加工簡單 更換方便 脫模效果好 因此采用 圓形推桿脫模機構 推桿的設置位置采取以下原則 1 推桿設在脫模阻力大的地方 2 推桿位置均勻分布 3 推桿設在塑料制品強度剛度較大的地方 4 推桿直徑應滿足相應的強度 剛度條件 本次設計塑件的孔比較多 所以推桿直徑必須取的比較小 為達到強度剛度要求 所 以設置較多的推桿 推桿的分布位置簡圖如圖所示 矩形代表手機殼體 NOKIA8210 手機外殼注塑模設計 3 5 1 脫模力計算 7 當開始脫模時 模具所受的阻力最大 推桿剛度及強度應按此時計算 亦即無視脫模 斜度 a 0 由于制品是薄壁矩形件 Q 8t E S l f 1 m 1 f kN 式中 Q 脫模最大阻力 kN t 塑件的平均壁厚 cm E 塑料的彈性模量 N 2cm S 塑料毛坯成型收縮率 mm mm l 包容凸模長度 cm f 塑料與鋼之間的摩擦系數(shù) m 泊松比 一般取 0 38 0 49 查 6 表 5 33 表 5 57 分別得 S 0 005 E 1 8 10 N cm52 已知 t 0 12cm l 4 5cm 查 8 f 0 28 Q 8 0 12 1 8 10 0 005 4 0 0 28 1 0 43 1 0 28 5 1 32kN 3 5 2 推桿的設計 3 5 2 1 頂出行程 5 10 頂S凸h 式中 e 頂出行程余量 取 e 5 型芯成型高度凸 已知 5mm e 5mm 則 10mm凸 頂S 3 5 2 2 開模行程 對于單分型面的開模行程 L e1H2 式中 L 注射機開模行程 mm 脫模距離 mm 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的制品高度 m2 L 10 45 5 60mm 符合注射機要求 NOKIA8210 手機外殼注塑模設計 5 2 3 推桿的直徑 由 4 式 8 67 8 68 得 d mm 41 nEQL2 式中 d 推桿的直徑 mm 安全系數(shù) 取 1 5 L 推桿的最大長度 m L 0 091m Q 脫模阻力 N n 推桿數(shù)目 n 6 E 彈性模量 E 1 8 10 Mpa3 d 1 5 4120 3 869 1 6mm 取 d 3mm 來進行強度校核 31 1Mpa 50Mpa 2dnF4 23 160 故所取推桿大小符合強度要求 3 6 復位機構與導向機構設計 3 6 1 復位機構設計 在頂桿的脫模機構中 頂出塑件后再次合模時 或閉模前 必須要求頂桿等元件回 復或預先回復到原來的位置 通常采用彈簧推動板復位 但當推頂裝置發(fā)生卡滯現(xiàn)象時 僅靠彈簧難以保證 須復位桿與彈簧并用 設計中具有活動型芯的脫模機構時 必須考慮 到合模時互相干擾的情況 應在塑模閉合前使頂桿提前復位 以免活動型芯撞擊頂桿 應 設置先復位裝置 復位桿由標準可查得 本設計中的模具使用彈簧先復位裝置 在頂桿固定板上裝有彈簧 借彈簧力合復位桿 作用 在合模時 使頂出桿先復位 這種方法的特點是結構簡單 容易制造 但彈簧容易 失效 故要經(jīng)常更換彈簧 3 6 2 導向機構設計 導向機構的主要作用是為保證在模具閉合后 動 定模板相對位置準確 在模具裝配 過程中也起到了定位的作用 合模時 引導動 定模板準確閉合 能夠承受一定的鍘向壓 力 以保證模具的正常工作 本設計中導向機構采用導柱導向 導柱采用帶頭導柱 其結構簡單 加工方便 在導 柱的末端以導向套給以配合 導柱倒裝 結構形式如下圖所示 NOKIA8210 手機外殼注塑模設計 一般導柱應有以下幾個重要的技術要求 1 導柱的長度應根據(jù)具體的情況而定 一般比凸模端面高出 8 12mm 2 導柱的前端做成半球形狀 以使導柱順利進入導孔 3 數(shù)量為 4 均勻分布在模具周圍 3 7 塑模溫控系統(tǒng)設計 冷卻系統(tǒng)的計算 塑料傳給模具的熱量 Q nmC kJ h 11T2 式中 Q 單位時間內(nèi)塑料傳給模具的熱量 kJ h n 每小時的注射次數(shù) 取 n 50 m 每次注射的塑料量 kg C 塑料的比熱容 J kg 查 4 表 8 62 得 C 1047 C J kg C 熔融塑料進入模腔的溫度 1T 制品脫模溫度 2 Q 50 0 02 1047 180 60 1 27 10 kJ h5 冷卻時所需要的冷卻水量 Q kg 1M 3T4 式中 通過模具的冷卻水質(zhì)量 kg 導熱系數(shù) 進出水溫度差 不應太大 取 334C C 1 27 10 1055 3 39 7kg1M5 根據(jù)冷卻水處于湍流狀態(tài)下的流速 v 與水管道直徑 d 的關系 確定模具冷卻水道的水 道直徑 d 為 d mm 2 1 1304 式中 v 管道內(nèi)冷卻水的流速 一般取 0 8 2 5m s 取 1 6m s 水的密度 kg 3m d 3 2mm2 17 906043 取冷卻水道的直徑 d 10mm NOKIA8210 手機外殼注塑模設計 冷卻管道總傳熱面積 TRMA1 式中 R 冷卻管道壁與冷卻介質(zhì)間的傳熱系數(shù) J 2mC R J 0 2 8dv 47f 2mC f 與冷卻介質(zhì)有關的物理系數(shù) 查 4 表 8 29 得 20 f 7 22C 模溫與冷卻介質(zhì)之間的平均溫差 30T T C R 8 5 10 J 0 2 0 816 64587 52m A 0 15395 32m 冷卻孔道的孔數(shù) dLAn 式中 A 冷卻裝置總的傳熱面積 2 d 冷卻水道管道直徑 m L 冷卻管道長度 m A 0 0193 3 1025100 5 3 由于采用兩腔澆注 為了達到均勻的冷卻效果 因此 冷卻水道在動 定模板之中各 取里兩個就可以達到冷卻效果 由于塑件材料為 ABS 其注射成型模具并無加熱要求 第四章 鳴謝 70 多天的畢業(yè)設計就快要結束了 在這段時間里 我覺得我的專業(yè)知識 查找資料和 獨立思考的能力有了一定的提高 也從中學會了遇到困難時應當如何去解決 這對我走進 社會從事工作有著重要的影響 現(xiàn)在就本次畢業(yè)設計談談我的體會 首次 我學會拿到任務時應當如何去解決 當拿到自己畢業(yè)設計的題目時 心里一片 茫然 不知如何入手 后來翻閱很多有關的專業(yè)書籍 如 塑料模具設計手冊 塑料 成型工藝及模具簡明手冊 實用塑料注射模設計與制造 等等 也在這個的設計過程是 學會了如何針對設計任務進行查找資料和獨立思考 專業(yè)知識也有了一定的提高 在畫圖 的和開模的過程中 一定程度上掌握了 PRO E 和 Autocad 這兩個軟件的應用 在設計過程中 也存在一些客觀的不足 沒有實踐的條件 不能根據(jù)實際的情況來進 行設計 只能對其結構進行想像 這樣做出來的 難免存在缺點和不足 希望老師加以指 點和批評 最后 衷心感謝溫堅老師對我的悉心指導 使我在大學里最后一段時間里學習到了很 多有用的東西 NOKIA8210 手機外殼注塑模設計 參考文獻 1 現(xiàn)代模具制造技術 金滌塵 主編 機械工業(yè)出版社 2 AutoCAD 2002 工程開發(fā)實例教程 張帆 王華杰等 編寫 北京希望電子出版 社 3 實用用塑料注射模設計與制造 陳萬林等編著 機械工業(yè)出版社 4 模具設計與制造 黨根茂 駱志斌 周小玉 主編 機械工業(yè)出版社 5 實用模具設計與制造手冊 許發(fā)樾 編 機械工業(yè)出版社 6 塑料模設計手冊 塑料模設計手冊 編寫組 編著 機械工業(yè)出版社 7 實用模具技術手冊 陳錫棟 周小玉 主編 機械工業(yè)出版社 8 塑料成型工藝與模具設計 屈華昌 主編 高等教育出版社 9 機械零件手冊 周開勤 主編 高等教育出版社 10 注塑模具典型結構 100 例 蔣繼宏 王效岳 編 中國輕業(yè)出版社 11 NOKIA8210 手機外殼注塑模設計