模具毕业设计34电话机机壳模具设计说明书.docx
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模具毕业设计34电话机机壳模具设计说明书
技术学院
毕业课题说明书
课题名称:
利用Pro/e进行电话机机壳模具设计
专业班级机电一体化
学生姓名
指导老师
学年
目录
电话机壳模具设计说明书摘要
前言
一､制品的工艺分析
1.塑件的材料性能
2.明确塑件的设计要求
3.明确塑件的生产批量
4.塑件的工艺性
二､注塑机的确定
三､模具的结构设计与计算
1.浇口的设计
2.球面凹坑半径R值的确定
3.浇口套与定模的配合
4.分流道的设计
5.侧浇口的设计与计算
6.分型面的选择原则
7.排气系统的设计与选择
8.成型零件的设计
9.导向与定位机构的设计
四､设计校核
1.最大注射量的校核
2.锁模力的校核
3.模具与注射机安装部分相关尺寸的校核
4.开模行程的校核
结束语
参考文献
电话机壳模具设计说明书摘要
本电话机壳模具设计说明书简要的介绍了塑料模具设计的基本原理､课题案例的简要分析及本课题手机外壳塑件的脱模过程｡
本说明书共分为九大部分,分别为:
1.浇口的设计
2.球面凹坑半径R值的确定
3.浇口套与定模的配合
4.分流道的设计
5.侧浇口的设计与计算
6.分型面的选择原则
7.排气系统的设计与选择
8.成型零件的设计
9.导向与定位机构的设计
10．CAD总装的设计。
11.Pro/e模具设计
在浇注系统和浇口的设计中,主要讲述浇口的组成､浇注系统设计的基本原理､浇口类型及浇口位置的选择与原理;球面凹坑半径R值的确定的设计中,主要确定凹坑半径值的确定:
浇口套与定模的配合,讲述了浇口套与定模的配合形式及位置｡
电话机模具设计
前言
模具是工业中极为重要的工艺装备｡采用模具生产制品及零件,具有生产效率高､节约原材料､操作工艺简单､能制造出用其他加工工艺方法难以加工的､形状较复杂的的零件制品､制造出的零件或制品精度高,尺寸稳定,有良好的互换性､容易实现生产的自动化半生动化､用模具批量生产的零件与制品,一般不再进行进一步加工,可以一次成形等一系列优点｡它是当代工业工产的重要手段和工艺发展方向｡
塑料模具设计与制造技术及塑料工业的发展息息相关,塑件制造是一项综合性技术,其生产有关与成型物料､成型设备､成型工艺､成型模具及模型制造等方面的知识,所以便构成了塑代件成型生产系统:
产品设计､塑件选择､塑件成型。
一制品的工艺分析
1､ABS树脂为微黄色或白色不透明颗粒料,无毒不味;是丙腈-丁二烯-苯乙烯共聚物.丙烯腈使聚合物耐油､耐热､耐化学腐蚀;丁二烯使聚合物具有卓越的柔性､韧性;苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性｡因此,ABS具有突出的力学性能和良好的综合性能,ABS表面可以电镀｡但它的使用温度不高,一般不能超过80度｡
2､明确塑件的设计要求:
该产品零件尺寸较中等大小,精度等级高,不需要抽芯,形状比较简单没有侧壁孔及凸凹台,对表面质量有一定要求｡使用侧浇口,工作环境比较好､没有过热现象及较大的机械载荷｡
3､明确塑件批量:
该产品大量投产,产量很大要求模具寿命在30万次以上,选用P20作为型腔及型芯材料｡
4、塑件的工艺性及计算｡
该产品材料为ABS查压缩比k:
密度ρ=1.02~1.06收缩率Q=0.4%~0.7%.
其成型工艺特性1.吸湿性强.原料要干燥､2｡流动性中等宜用高料温､高模温高注塑压力成型､溢边值0.04mm｡3､尺寸稳定性好｡4塑件尽可能有大脱模斜度｡
计算出其平均密度为1.04g/cm3平均收缩率为0.55%｡
使用Pro/e软件画出三维实体图､并利用其分析功能､自动计算出所画图形的体积和质量:
m塑=v塑ρ=1.04*77860/1000=80.97g
式中:
ρ---塑件平均密度,单位g/cm3.
由浇注系统v浇=可计算出浇注系统质量为
m浇=v浇ρ=1.04*21060/1000=21.909g
v总=v塑+v浇=71.16+20.167=91.327cm3
m总=m塑件+v浇=20.167+80.97=101.130g
二注塑机的确定
根椐塑料制品的体积或质量查注塑机的参数如下:
注塑机最大注塑量:
155CM锁模力1200KN
注塑压力200Pma:
最小模厚160mm
模板行程:
540mm注塑机定位孔直径?
4mm
喷嘴前端行程?
125mm喷嘴球面半径SR15mm
注塑机拉杆的间距410*360mm
选定注塑型号为:
JPH120A
三注塑模具设计与计算
一、浇注系统设计
根据产品对表面质量要求很高,为了不影响其美观,采用侧浇口,这样虽然容易在进料时顶部（指电话机的外壳与浇口相对的地方）形成封闭气囊,容易留下明显的熔接痕,但是
可以通过对排气系统的设计､增加熔接痕处的局部温度､以及提高注塑机的注塑压力等方法来解决｡
1、浇口的设计
1浇口套进口直径半
D=d0+（0.5~1）
式中d0是注塑机喷嘴直径为5mm
2、球面凹坑半径R,R=r+（0.5~1）
式中r—注塑机喷嘴半径
R取16mm
3、浇口套与定模的配合
两者的配合可采用H7/m6;浇口套与定位圈的配合H9/f8｡
4、分流道的设计
1分流道截面的选择与确定:
根据分流道截面流道的表面积比（指流道的表面积与体积比称之为表面积比）,能使塑料熔体的温度下降小､阻力小､流道的效率高,及加工容易和顺利脱模为原则,故选用分流道截面形状为半圆形｡
2分流道的大小与计算
分流道的大小是由塑料的品种､塑件的大小及流道的长度来确定的,对于质量小于200克的塑件产品､壁厚小于3mm以下的塑件,可用以下经验公式计算分流道的直径D=0.264*W1/2*L1/4
式中:
D为分流道的直径
W为塑件的质量
L为分流道的长度
D=0.264*80.971/2*201/4=5.365mm,查常用塑料分流道直径推荐表:
ABS-4.5～9.5;故D取5mm｡
注:
此公式计算分流道的直径限于3.2到9.5mm
5、侧浇口的设计
1侧浇口又称边缘浇口,其断面为矩形,一般开在分型面上,一般取宽B=1.5~5mm;厚h=0.5~2mm（也可取塑件厚的1/3~2/3）;长L=0.7~2mm
2侧浇口的尺寸的推荐值
深度h=0.5~1.5mm取1mm;宽度B=0.8~2.4mm取1.5mm;浇口长度L=1mm
3侧浇口位置的选择:
根据浇口的位置对塑件有直接的影响,位置选择应尽量避免注塑缺陷的出现（如:
变形`熔接痕`凹陷`裂纹等）以及缩短成型周期为前途和原则,故侧浇口设在电话机壳较底的端处的中间.
6、分型面的选择与确定:
根据分型面选择的原则:
1分型面的应有利于脱模;
2分型面的应有利于保证塑件的外观质量和精度要求;
3分型面的应有利于成型零件的加工制造;
4分型面的应有利于侧向抽芯;
故电话机壳的分型面选择在其底面的最大面积处
7、排气系统的时设计与选择:
为了不发生被压缩气体产生的高温,会引起塑件的局部炭化烧焦,或使塑件产生气泡;或使塑件熔接不良引起强度下降,甚至充模不满等缺陷.分析零件所得,该零件结构比较简单,且尺寸不大,是属于小型零件范畴,故使用中小型模具,可充分利用分型面间的间隙排气,这样加工比较容易,成本不高,但要求分型面必须位于熔体流动的末端｡
8、成型零件的设计:
1型腔的结构
采用整体式结构:
是直接在选购的模架板上加工（开挖）型腔,其优点是加工成本底､结构牢固､不易变形､不会使塑件产生因拼接线痕,但是存在缺点如:
材料成本比较高,需要热处理时,要将整块料进行热处理,热处理成本高,故仅使用于形状简单的中小模具｡
2芯型的结构
采用整体式结构:
是直接在选购的模架板上加工型芯,其优点是加工成本底;但加工时,材料浪费大､材料出成本高,仅适合用于小型模具｡
3成型零件的工作尺寸的技计算
成型零件的工作尺寸是指型腔和芯型直接构成塑件尺寸,型腔和芯型的工作尺寸的精度将直接影响塑件的精度｡
（1）塑件的收缩的影响
由于塑料热胀冷缩的原因,成型冷却后,塑件尺寸小于模具型腔尺寸,一般不同的塑件的材料有不同的收缩率,塑件的形状､尺寸壁厚､成型工艺条件､模具结构等因素有关,故某种塑件的收缩率是波动的,ABS的收缩率一般在0.4%～0.7%之间波动｡
（2）型腔和芯型工作尺寸制造公差
它将尺寸直接影响塑件的尺寸公差,通常型腔和芯型的制造公差为塑件公差的1/3～1/6,其表面粗造度Ra直为0.8um—0.4um｡
（3）模具成型零件的磨损
模具在使用过程中,由于塑料熔体的流动冲刷,在成型过程中可能产生腐蚀性气体的锈蚀,脱模时塑件与模具的摩檫,以及由于上述原因造成的成型零件表面粗造度的增加,所以需要重新打光等原因,都会造成成型零件尺寸的变化｡对于本产品来说,因为其尺寸小,制造公差对塑件的尺寸影响较大｡
（4）模具的安装配合误差
模具成型零件装配误差以及在成型过程中,成型零件配合坚间隙的变化,也会引起塑件尺寸的变化｡
综上所说,塑件在成型过程中产生的尺寸误差应该是以上各种误差的总和,
（5）型腔和芯型工作尺寸的计算
型腔和芯型工作尺寸根据塑料的收缩率,及其制造公差､磨损量三个因素｡
型腔和芯型工作尺寸的计算过程
型腔的工作分析:
型腔的内表面是模具零件的外表面,其工作尺寸属于包容尺寸,在使用过程中型腔的磨损会使包容尺寸逐渐增大,因此,为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要,在设计时,包容尺寸尽量取下限,尺寸公差取上限,具体计算公式如下:
1、型腔的径向尺寸计算公式
L=[L塑（1+k）-3/4△]+δ
式中:
L塑――塑件的外型公称尺寸
k――塑件的平均收缩率
△――塑件的尺寸公差
δ――模具制造公差,取塑件的相应尺寸的1/3～1/6
L=[200*（1+0.0055）-3/4*0.4]0.4*1/6
=200.8+0.06
2、型腔的深度尺寸计算公式:
H=[H塑（1+k）-2/3△]+δ=[24（1+0.0055）-2/3*0.3]+0.3*1/6=24.03+0.02
式中H塑――塑件的高度方向的公称尺寸
型芯工作分析:
型芯是成型塑件的外形,其工作尺寸属于被包容尺寸,在使用过程中型芯的磨损会使被包容尺寸逐渐减少,因此,为了使的模具的磨损留有修模余地以及装配的需要,在设计时,包容尺寸尽量取上限,尺寸公差取下限,具体计算公式如下:
3、型芯的径向尺寸计算公式
l=[L塑（1+k）+3/4△]-δ
式中:
L塑――塑件的外型公称尺寸
k――塑件的平均收缩率
△――塑件的尺寸公差
δ――模具制造公差,取塑件的相应尺寸的1/3～1/6
l=[195（1+0.0055）+3/4*0.8]-0.8*1/6=196.68-0.13
型腔的高度尺寸计算公式:
h=[h塑（1+k）+2/3△]-δ
式中H塑――塑件的深度方向的公称尺寸
h=[23（1+0.0055）+2/3*0.3]-0.3*1/5=23.45-0.06
4、成型零件的强度与刚度计算:
塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用,应该有足够的强度与刚度,如果腔侧壁板厚过小,可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏,也可能因刚度不够而产生饶曲变形,导致溢料和出现飞边,降低塑料尺寸精度以及影响顺利脱模｡因此,应该通过强度和刚度的计算来确定型腔的壁厚,计算时,模具型腔壁厚的计算应以注塑时的最大压力为准（因为最大压力是注射时熔体充满型腔的瞬间产生的,随着塑料的冷却和浇口的冻结,型腔内的压力降低,在开模时接近于常压）
5、整体式矩形型腔的侧壁和厚度的计算:
查塑料模具设计表6-8型腔侧壁厚度的经验数据:
S=0.14*L+12=0.14*200+12=40mm
注:
型腔压力在29～49Mpa｡
查塑料模具设计表A8-矩形型腔参考尺寸表取85.mm
型腔模料厚80mm
9、导向与定位机构的设计
注塑模具的导向机构采用导柱导向和锥面定位形式
导柱导向机构主要用于动定模之间的开模导向,面､锥面定位机构:
用于动定模之间的精密对中定位,导向机构设计主要有三点:
（1）､定位作用:
合模时保证定模正确的位置,以便合模后保持模具型腔的正确形状｡
（2）导向作用:
合模时引导动模按序正确闭合,防止模型型芯,型腔｡
（3）承载作用:
导柱在工作中承受一定的侧向运动｡
定位机机构的必要性
通常导向机构能够保证动､定模之间的正确定位,但由于导套和导柱之间是间隙配合的,存在着间隙意味着定位精度不够,所以在型腔,型芯之间增设锥面定位机构,以满足精密定位的要求｡
定位机构的设计:
在型芯的四角上开设有锥度的四个锁模块､锥度为5度,突台各面以圆弧过渡｡具体见图:
脱模机构的选用与设计:
本产品在致力模一边施加一次顶出力,就用以实现塑件脱模｡故选用简单脱模机构中的顶杆｡
脱模机构:
（1）顶杆脱模机构:
由动模板､顶板､顶杆材料式T10A,并头部淬火处理,其硬度要求在50HRC以上,表面粗糙度Ra值小于0.8um和顶杆孔H8/f8配合｡
（2）为了顶杆顶出塑件后必须回到顶出的初始位置才能进入下一个循环工作｡因此设制回程（复位）机构｡回程杆（复位杆）的端面和分型面与模具平齐｡
冷却装置的设计:
冷却水孔中心线与型腔壁的距离应为冷却水道直径1倍~2倍（通常为12mm~16mm）取13mm｡冷却水道的中心距为直径的3~5倍｡取32mm,具体结构如图所示｡
参考标准架图列｡结构如总装图所示｡
四设计校核
1）注塑机最大注塑量校核:
注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边）注塑机的实际注塑量最好为注塑机塑量的80%,所以选用的注塑机最大注塑量应:
0.8V机>=V塑+V浇
式中:
V机-注塑机的最大注塑量为cm3
V塑-塑件的体积cm3该产品V浇=77.860cm3
V浇-浇注系统的体积cm3该产品V浇=20.167cm3
V机>=（V塑+V浇）/0.8=122cm3
在此选定的注塑机注塑量为?
155Cm3满足要求
2）.锁模力的校核.
F锁机>P模A
式中､P模——熔融塑料内型腔压力为20~40Mpa
A:
塑件——塑件和浇口和浇注系统在分型面上的投影面之和｡注:
Pro/E分析为27000mm2
F锁机——注塑机的额定锁模力,KN
故,F锁机>P模A｡=40*27000=1080KN?
在此选定的注塑机的锁模力为1200KN
满足要求
3）､模具与注塑机安装部分相关尺寸及校核;
（1）､模具闭合高度长宽尺寸与注塑机模板和拉杆距离
相适合:
模具长*宽<拉杆面积.
模具长*宽为310*330<注塑机拉杆间距410*360
故满足要求.
（2）模具闭合高度校核.
模具闭合高度H模高为=415mm
注塑机最小闭合厚度H最小=160mm
即.H模>H最小.故满足要求.
4）.开模行程校核.
此外所选用的注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机）故注塑机的开模行程应满足下式:
S机=（H模-H最小）>H1+H2+（5～10）mm
因为S机-（H模-H最小）=540-（405-160）=295mm
H1+H2+（5～10）=24+250+10=285mm
式中:
H1-推出距离;单位mm
H2-包括浇注系统在内的塑件高度单位mm
S机-注塑机最大开模行程｡
故满足要求｡
结束语
模具设计与制造四个主要环节｡
现代的模具设计主要由电脑的CAD/CAE等,如Pro/ENGINEER､UG､MasterCAM等｡本次设计模具用的专业软件主要是Pro/ENGINEER,它有以下几个方面的优点:
Pro/ENGINEER是一个全方位的三维产品开发软件,集成了零件设计､产品装配､模具开发､数控加工､钣金设计､铸造件设计､造型设计､逆向工程､自动测量､机构仿真､应力分析､电路布线､装配管路设计风功能模块和转有模块于一体,可以实现面向制造的设计（DesignForManufacturing,DFM）､面向装配的设计（DesignForAssembly,DFA）､逆向设计（InverseDesign,ID）､并行工程（ConcurrentEngineer,CE）等先进的的设计方法的模式｡
Pro/ENGINEER参数化设计的特性:
三维实体建模､单一数据库､以特征为设计的单位､参数式设计｡Pro/ENGINEER2001具有400余项新特征和附加功能,使用起来更加直观｡
在Pro/ENGINEER2001的制造类型下,有MOLD模块用于模具的设计和制造｡MOLD（模具）模块主要用于塑料模具和压铸模具的设计,CAST（铸造）模块主要用于浇注模具的设计｡
在Pro/ENGINEER中,模具模块是一个可选模块,它可以提供设计模具所需要的常用工具｡它允许用户创建､修改､分析模具部件和装配件,并能在修改模型时快速更新模具｡用户可以首先利用模具模块建立模具,接着利用CAM产生模具加工所需的NC代码,实现对模具零件的NC加工｡便可以达到所谓的“产品开发自始至终的解决方案”｡
参考文献
1､朱光力,万金保､塑料模具设､清华大学出版社､第一版､2003
2､何忠保,陈晓华､王秀英典型零件模具图册､第一版､机械工业出版社
3､许鹤峰,陈言秋､注塑模具设计要点与图例化学工业出版社
4､屈华昌.塑料成型工艺与模具设计机械工业出社
5､彭建声,秦晓刚､模具技术问答､第二版､机械工业出版社
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