扩音器盒注射模具设计.docx
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扩音器盒注射模具设计
摘要
国民经济的告诉发展对模具工业提出了愈来愈高的要求，促使模具技术告诉发展，作为生产各种塑料产品的重要工业设备，模具已发展成为一门产业。
随着现代工业的发展，塑料在过敏经济的各个部门发挥愈来愈大的作用，而作为成型塑料产品的塑料模具，也得到了迅速的发展。
各种先进的模具制造技术和模具制造方法也层出不穷，极大地促进了么局工业的发展。
为了保证成型合格额塑料制品，满足产品的使用要求，保证模具成型工艺顺利进行，提高劳动生产率，降低成本，必须根据塑料制品的要求和塑料的工艺性能，认真分析制品的工艺性和正确设计塑料制品，正确确定成型方法和成型工艺，正确选择成型工艺条件，正确设计塑料模具和选择正确的成型机械。
这里面较详细的介绍了一个塑料制品成型模具的设计，从制品的要求和工艺性分析、注射材料的成型性能和成型工艺参数、分型面的选择和浇注系统的确定、注射机的选择和校核以及成型零件工作尺寸的计算等发面进行了说明，为了方便说明，还插入了一部分图。
本产品是塑料扩音器盒，比较普遍，产量大，材料是ABS,市场广，形状是盒盖类，因为有侧孔，在设计中需要抽芯。
关键字：
模具；ABS;制品；型芯；浇口；型腔；行位；侧抽；冷却
loudspeakerboxinjectiongmold
Abstract:
Injectionmoldingisoneofthemainmoldingmethodsforthermoplastics,anditcanonce-formeddelicateplasticmemberswithsophisticatedshape.Therapiddevelopmentofmobilephoneindustryrequiresthattheshellberenewedquickly.Thispaperdiscussedthedesignofplasticinjectionmouldoftheuppercoverofthemobilephoneflip-opencovers.,andtheprocessanalysisoftheparts'structures.。
Theauthordeterminedthepartingsurfacesandthegatingsystemetc,choosedtheinjectionmoldingmachine，calculatedthesizesofthemoldingparts.Sidegateandhydraulicinneractionwasused,straightpillarandpuncherwasusedforguidingandconveyingthematerials.Theauthoralsochoosedthematerialsofthemould.Thestructuredesignedinsuchwaycanensurethereliablerunningofthemould.Finally,theauthorcheckedthematchbetweenthemouldstructureandtheinjectionmoldingmachine.AndtheauthoralsodrewasetofmoldassemblingchartandpartschartusingautoCADsoftware.
Keywords：
loudspeakerbox;PlasticInjectionMould,Tiltedmandrill,Delicateplasticmembers,Moulddesign
目录
摘要1
Abstract2
前言5
1.绪论6
1.1本次设计内容6
1.2本次设计的目的6
2.模具设计7
2.1产品工艺性分析7
2.1.1材料性能7
2.1.2结构工艺性7
2.1.3成型特点7
2.1.4.ABS的注射工艺参数8
2.2注射机的选择8
2.2.1注射量9
2.2.2注射压力校核9
2.2.3锁模力校核9
2.2.4模板安装尺寸10
2.2.5模具厚度10
2.3型芯和型腔具体结构设计11
2.3.1型芯设计11
2.3.2型腔设计11
2.3.3模具粗糙度分析:
12
2.3.4.X-综合修正系数12
2.3.5型腔、型芯工作尺寸计算13
2.4组合式矩形型腔侧壁和底板厚度的计算15
2.4.1型腔的强度及刚度要求15
2.4.2组合式矩形型腔底板厚度的计算15
2.4.3组合式矩形型腔侧壁厚度的计算16
2.5模具结构设计17
2.5.1确定型腔数目及配置17
2.5.2选择分型面17
2.5.3确定推出机构类型17
2.6动定模导向机构设计19
2.7绝热流道注射系统设计20
2.8支撑钉设计20
2.9侧向分型与抽芯机构的设计21
2.9.1抽芯距离的计算21
2.9.2确定斜导柱和楔紧块的倾斜角
21
2.9.3斜导柱的直径21
2.9.4斜导柱工作长度计算21
2.9.5滑块的设计21
2.9.6滑块定位与导滑形式22
2.10却系统设计23
2.10.1型腔冷却回路设计23
2.10.2动模板冷却系统设计24
2.11排气系统的设计25
2.12模具整体设计25
3.设计总结27
参考文献28
致谢29
前言
毕业设计是在修完所有课程之后，我们走向社会前一次综合性设计。
本次设计的课题是扩音器盒注射模具，是对以前所学课程的一个总结。
在此次设计中主要用到注射模设计，以及机械设计等方面的知识。
着重说明了一副注射模的一般流程，即注射成型的分析、注射机的选择及相关参数的校核、模具的结构设计、注射模具设计的有关计算、模具总体结构尺寸的确定与结构草图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制、全面审核投产制造等。
其中模具结构的设计既是重点又是难点，主要包括成型位置及分型面的选择，模具型腔数的确定及型腔的排列和流道布局及浇口位置的选择，模具工作零件的结构设计，侧面分型及抽芯机构的设计，退出机构的设计，排气方式设计等。
通过本次毕业设计，使我懂得如何查阅相关资料以及怎样解决在实际工作中遇到的实际问题，这位我们以后更好的从事机械行业打下了良好的基础。
本次设计在蒋育华老师的悉心指导下完成，通过对扩音器盒注射模具的设计，熟练学习了CAD、PROE等制图软件，掌握了注射模具设计的一般方法、模具制造的专用设备及注射机的工作原理。
由于本人缺乏实践经验，水平有限，实践仓促。
设计过程中难免有错误和欠妥之处，恳请老师和各位同学批评指正。
1.绪论
1.1本次设计内容：
扩音器盒注射模具设计，对产品（图1）设计一副注射模具。
图1塑件外形图
1.2本次设计的目的：
1.熟练掌握注射模具设计的一般流程
2.掌握模具设计的一般方法
3.熟练掌握CAD、PROE等制图软件
4.复习机械制图的相关知识
5.对自我学习能力是一次很好的锻炼
2.模具设计
2.1产品工艺性分析
2.1.1材料性能
该塑料制品的材料为ABS,ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的聚合物，因此ABS具有良好的综合力学性能。
丙烯腈使ABS由良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯是它有良好的加工性和染色性能。
ABS的密度为1.O8～1.2g/cm³。
ABS具有较高的抗冲击强度，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、耐水性、化学稳定性和电器性能。
其抗拉强度为30～50Mpa,抗弯强度为41～76Mpa,收缩率常取0.5%。
2.1.2结构工艺性
本塑件外形中等，形状简单，尺寸精度比较高，壁厚为2.4mm,材料为ABS,收缩率取0.5%，用PROE软件计算塑件近似体积为V=68.14cm³，ABS的密度为1.O8～1.2g/cm³，故单件净重约为77.68g。
塑件外形长120mm,为了减小加工难度，降低制作成本，采用凸模、凹模组合式。
2.1.3成型特点
ABS在升温时黏度升高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度稍大，ABS易吸水，成型前进行加工要进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对流料的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响较小。
2.1.4.ABS的注射工艺参数
2.2注射机的选择
一个产品的质量为77.68g，根据以下公式，选择注射机的最大注射量。
KG公≧NG件+G废
其中：
N为型腔数量
G件为单个塑件的质量
G废为各部分冷料的质量
G公为注射机公称注射量
K为注射机最大注射量利用系数，一般取0.8
由于根据设计要求和加工的经济性取N=1，通过PROE得到G废
=5.628g
G公≧（77.68+5.628）/0.8=104.135g
也就是说注射机的注射量要大于104.135g。
参照《模具设计与制造简明手册》选择公称注射量为125cm³注射机，机型为XS-ZY-125，也就是说这台注射机的公称注射量大约为125g。
XS-ZY-125注射机的参数如下：
螺杆直径：
42mm
理论注塑容量：
125cm³
注射压力：
120MPa
锁模力：
900KN
模板行程：
300mm
模具厚度：
最大200mm最小70mm
顶出行程：
115mm
喷嘴：
球半径12mm孔直径4mm
动定模固定板尺寸：
428mmX290mm
下面校核各部分参数：
2.2.1注射量
KG公=0.8X125=100g
NG件+G废=1X77.68+5.628=83.3g
很明显KG公﹥NG件+G废，符合条件
2.2.2注射压力校核
P公=120MPa
产品要求注射压力在70～90MPa之间
所以注射压力符合要求
2.2.3锁模力校核
F≧KPmA
其中：
F为注射机额定锁模力（KN）
Pm型腔的平均计算压力（MPa）
K为安全系数，取1.1～1.2
A为塑件及浇注系统等在分型面上的投影面积
通过计算得A=108cm²
F=900KN
KPmA=1.2X60X106X108X10-4=777.6KN
所以F﹥KPmA符合条件
2.2.4模板安装尺寸
428X458的最大安装尺寸完全可以安装200X200的模具
2.2.5模具厚度
所设计的模具厚度为243mm，小于模具的最大厚度300mm。
2.3型芯和型腔具体结构设计
2.3.1型芯设计
（a）型芯径向尺寸按以下公式计算
（Lm）
=〈〔1+
〕d
+xΔ〉
其中：
Lm为模具型芯径向基本尺寸
Ls为塑件内表面的径向基本尺寸
Δ为塑件内表面径向基本尺寸的公差
为塑料平均收缩率
为模具制造公差,取Δ/2
（b）型芯高度尺寸按以下公式计算
（hm）
=〈〔1+
〕hs+xΔ〉
其中：
hm为模具型芯高度基本尺寸
Hs为塑件孔或凹模的深度尺寸
Δ为塑件公差
为塑料平均收缩率
为模具制造公差,取Δ/2
2.3.2型腔设计
（a）型腔径向尺寸按以下公式计算
Lm=〈〔1+
〕Ls－xΔ〉
其中：
Lm为模具型腔径向基本尺寸
Ls为塑件外表面的径向基本尺寸
Δ为塑件公差
为塑料平均收缩率
为模具制造公差,取Δ/6
（b）型腔深度尺寸按以下公式计算
Hm=〈〔1+
〕Hs－xΔ〉
其中：
Hm为模具型腔深度尺寸
Hs为塑件凸起部分高度基本尺寸
Δ为塑件公差
为塑料平均收缩率
为模具制造公差,取Δ/3
2.3.3模具粗糙度分析:
由于该产品不是透明的，所以型芯的表面粗糙度要求不需要那么高。
一般取Ra1.6，在机床上加工就可以直接投入使用，不需要经过其他的特殊加工。
考虑模具的修模以及型芯的磨损，在精度范围内，型芯尺寸尽量取大值。
而型腔则取小值，型腔的表面粗糙度将决定产品外观，因此型腔的表面粗糙度则要求较高，一般取Ra0.8～0.4。
在本次设计中，型腔取Ra0.8.
2.3.4.X-综合修正系数
塑件精度低、批量较小时，X取1/2；塑件精度高、批量比较大，X取3/4,根据设计要求去X为0.5。
2.3.5型腔、型芯工作尺寸计算
要计算型芯、型腔的工作尺寸，必先确定塑件的公差及模具的制造公差。
根据要求塑件精度取五级精度。
根据塑料制件公差数值表（SJ1372—78）塑件在五级精度下，基本尺寸对应的尺寸公差如下：
基本尺寸㎜
公差㎜
基本尺寸㎜
公差㎜
＜3
0.16
3~6
0.18
6~10
0.20
10~14
0.22
14~18
0.24
18~24
0.28
24~30
0.32
30~40
0.36
40~50
0.40
50~65
0.46
65~80
0.52
80~100
0.60
100~120
0.68
（1）.型腔径向尺寸设计
宽度方向：
Ls=90，取
=0.5%
Lm=[（1+0.005）×90－0.5×0.60]
=90.15
长度方向：
Ls=120
Lm=[（1+0.005）×120－0.5×0.68]
=120.26
（2）.型腔深度尺寸设计
Hs=19X=0.4
H
=[（1+0.005）×19+0.4×0.28]
=19.20
（3）.型芯径向尺寸设计
宽度方向：
ls=85.2
lm=[（1+0.005）×85.2+0.5×0.60]
=85.926
长度方向：
ls=115.2
lm=[（1+0.005）×115.2+0.5×0.68]
=116.116
（4）.型芯高度尺寸计算
hs=16.6
hm=[（1+0.005）×16.6+0.5×0.24]
=16.803
2.4组合式矩形型腔侧壁和底板厚度的计算
2.4.1型腔的强度及刚度要求
塑料模具型腔的侧壁和底壁厚度计算是模具设计中经常遇到的问题，尤其对大型模具更为突出。
目前常用的计算方法有按强度条件计算和按刚度条件计算两类，但塑料模具既不许因强度不足而发生明显变形，甚至破坏，也不许刚度不足而变形过大的情况，因此要求对强度和刚度加以考虑。
对于型腔主要受到的力是塑料熔体的压力，在塑料熔体的压力下，型腔将产生内压力变形，从而产生溢料现象，将影响塑件成型质量，所以模具对强度和刚度都有要求。
但是，实践证明，模具对强度和刚度的要求并非同时兼顾，当L﹥370mm时按刚度条件计算侧壁厚度，反之按强度条件计算侧壁厚度。
当L﹥108mm时按刚度条件计算底板厚度，反之按强度条件计算底板厚度。
2.4.2组合式矩形型腔底板厚度的计算
按强度条件计算，所采用的公式为
其中：
P为型腔内塑料熔体的压力，取60MPa
L为型腔侧壁长边尺寸
b为型腔宽度
B为凹模宽度
[σ]为材料的许用应力，一般取100Mpa
计算得h=28.56mm
差《模具设计与制造手册》取支撑板厚度为32mm
2.4.3组合式矩形型腔侧壁厚度的计算
由于零件尺寸L﹤370mm，故按强度条件计算
所采用的公式为S≧
其中：
p为型腔内熔体的压力，取60MPa
h1为承受熔体压力的侧高度
l为型腔侧壁长边长
h为型腔侧壁总高度
[σ]为材料的许用应力
P=60MPah1=19.2h=41l=120.26[σ]=235MPa
所以S≧29.4mm
2.5模具结构设计
2.5.1确定型腔数目及配置
本产品从最大注射量和经济性考虑，宜采用单型腔。
该产品成型面积较大，形状复杂，为了使产品每个部分得到稳定相同的压力，因此应该让型腔与流道之间的距离尽可能短，使塑料熔体快速均匀充满每个部分，使模具整体达到平衡稳定。
2.5.2选择分型面
分型面是脱模时取出塑件的那个平面，分型面是决定模具机构形式的一个重要因素，它与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺等有关。
为了便于脱模，分型面应该设在塑件断面尺寸最大的地方，尽量不影响制品的外观。
根据该塑件的结构特性，分型面设在塑件的下表面，垂直于开模方向。
2.5.3确定推出机构类型
凡与塑件直接接触并将塑件从模具型腔中或型芯上推出脱下的元件，称为推出元件。
推出机构一般由推出、复位和导向等三大元件组成。
推出机构设计的合理性与可靠性直接影响到塑料制件的质量，因此推出机构的设计是注射模设计的一个十分重要的环节。
顶出机构的结构的基本要求是使塑件在顶出过程中不会损坏变形，本模具选用一次顶出机构。
（1）、推杆数量及结构形式
为了不损坏塑件的外观质量，推出塑件的位置设在塑件内部。
推杆采用19根直通式推杆均匀地分布在塑件内表面，直径为5mm。
固定方式为在推杆固定板上制有台阶孔，将推杆装入其中。
图2推杆外形图
（2）、复位装置设计
顶出机构在完成塑件的顶出动作后，为了进行下一步循环必须回到其初始位置。
所以必须设置复位装置，此处选用复位杆。
（3）、推出机构的导向
推杆一般装在推板和顶杆固定板之间，为了防止推杆变形或折断，必须在动模座板和支撑板之间设置导向机构。
顶出机构的导向装置选用推板导柱和导套导向，导柱导套的公称直径为16mm。
图3推出机构的导柱和导套
（4）、顶出距离设计
为了确保塑件能从模具上完全脱离，顶出距离应当不小于36mm。
2.6动定模导向机构设计
在注射模中，引导动模和定模之间按一定方向闭合或开启的装置，称为导向机构。
导向机构由导柱和导套组成分别安装在动定模两边。
在动模与定模闭合的过程中，导向机构应首先接触，引导动、定模准确配合，避免型芯与定模板发生碰撞。
为此导柱应比型芯端面高出6～8mm。
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，防止压入导柱和导套后发生变形。
根据模具的形状和大小，该副模具选用4根导柱。
本模具采用有导柱导套配合要求的导向机构，且在导柱导套上设有油槽，便于润滑，使用寿命长。
图4合模机构的导柱和导套
2.7绝热流道注射系统设计
热塑性塑料的无流道凝料注射成型，是在注射模中采用绝热或加热的方法，使从注射机喷嘴到型腔入口这一段流道中的塑料始终保持熔融状态，因此在开模时只需取出塑料制品，而无浇注系统凝料。
采用无流道凝料注射成型既能改善制品的质量，又可避免采用三板式模具结构。
图5绝热流道浇注系统
2.8支撑钉设计
支撑钉的作用为在支撑板较薄的情况下，可增强支撑板的功能，在支撑板与动模固定板之间或注射机的动模板之间，合理布置支撑柱，以分担注射时支撑板所受的压力，改善其受力状况，增强模具刚性，同时还可以减小支撑板的厚度，减轻模具重量。
图6支撑钉
2.9侧向分型与抽芯机构的设计
根据塑件特点决定采用机动侧抽芯机构。
机动侧抽机构系指借助于注射机的的开模力或顶出力与合模力进行模具的侧向分心、抽芯及其复位动作的机构。
本结构中将斜导柱固定在定模板上，滑块固定在动模板上。
2.9.1抽芯距离的计算
将活动型芯从成型位置抽至不妨碍塑件脱模位置所移动的距离叫抽芯距。
抽芯距通常比侧孔或侧凹大2～3mm。
这里S=2.4+3=5.4mm。
2.9.2确定斜导柱和楔紧块的倾斜角
通过受力分析与理论计算可知，斜导柱的倾斜角
一般在设计时取
≦250，最常用的是120≦
≦220，这里取为150，楔紧块的楔角比斜导柱的顶角大20取为170。
2.9.3斜导柱的直径
考虑到拔模力和倾斜角不大，这里工作部分的直径初步设定为10mm。
2.9.4斜导柱工作长度计算
L=
=20.86mm
2.9.5滑块的设计
将侧滑块和侧型芯制成一体的称为整体式，该机构的滑块则采用该种形式。
2.9.6滑块定位与导滑形式
由于滑块布置在模具结构的下方，所以该滑块可在重力的作用下紧靠在限位挡块上并且设置弹簧机构进行卡紧，型腔上的机构已可限定滑块移动空间位置。
图7侧向分型与抽芯机构
2.10却系统设计
塑料模具可以看成是一种热交换器，如果冷却介质不能及时有效地带走必须带走的热量，不能实现均一的快速冷却，则在一个成型周期内就不能维持热平衡，会使塑件内部产生应力而导致产品变形或开裂，从而就无法进行稳定的模塑成型。
因此，设置冷却效果良好的冷却水回路的模具是缩短成型周期，提高生产效率最有效的方法。
在设计冷却系统时，为了使型腔表面温度分布趋于均匀，防止塑件不均匀收缩和产生残余应力，在模具结构允许的情况下，应尽量多设冷却水道，并使用较大的截面面积。
一般水道孔边至型腔表面的距离应大于10mm，常用12～15mm。
而且浇口附近应加强冷却，通常将冷却水道的入口处设置在浇口附近，使浇口附近的模具在较低温度下冷却，而远离浇口部分的模具在经过一定程度热交换的温水作用下冷却。
2.10.1型腔冷却回路设计
型腔冷却系统采用外部连接的直通管道布置。
用水管接头盒橡塑管将模内管道连接成单路或多路循环。
该形式的管道加工方便，适合于较浅的矩形型腔。
图8型腔水道示意图
2.10.2动模板冷却系统设计
动模板冷却系统设计也是采用直通管道布置，并且将冷却水道的入口处设置在浇口附近。
图9动模板冷却水道示意图
2.11排气系统的设计
为了使塑料熔体顺利填充模具型腔，必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在成型过程中产生的低分子挥发气体顺利地排出模外。
如果型腔内因各种原因所产生的气体不能被排除干净，塑件上就会形成气泡、凹陷、熔接不牢、表面轮廓不清晰等缺陷，另外气体的存在还会产生反压力而降低充模速度，因此设计模具时必须考虑到型腔的排气问题。
2.12模具整体设计
模具的整体设计也就是模具的综合设计，依据塑件的性能要求，综合设计模具，以达到降低成本、高效率、高效益的目的。
而标准化设计可降低成本，根据塑料注射模中小型模架GB/T1255.6～12556.2-1990，选取定模板、动模板、定模做板、动模座板、垫块、顶杆固定板、推板、导柱、导套、复位杆、浇口套、导柱、导套、顶杆、水嘴、支撑钉等标准件。
塑件在脱模后应进行调湿处理，调湿处理时将刚脱模的制品放在热水中（60～70），不仅可以隔绝空气进行防止氧化的退火处理，同时还可以加快达到吸湿平衡，一般处理16～20min。
图10模具总体机构图
其中：
动、定模座板厚度为20mm，型腔、型芯厚度为50mm，支撑板厚度为32mm，垫块厚度为80mm。
该副模具的总厚度为H=252mm＜300mm，符合要求。
3.设计总结
本次毕业设计的课题是扩音器盒注射模具设
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