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②、查P202页表6-7得模具制造精度等级为3、4、5、6级、

3、PC注射工艺参数：

注射机类型：

螺杆式

螺杆转速：

48r/min

喷嘴形式：

直通式

预热温度（℃）:

80--100

预热时间（h）：

1--2

喷嘴温度（℃）:

180--190

料筒温度（℃）后段：

160--180

料筒温度（℃）中段：

180--200

料筒温度（℃）前段：

200--220

模具温度（℃）:

80--90

注射压力/MPa：

70—100

成形注射时间/s：

20--60

成形高压时间/s:

0—3

成形冷却时间/s：

20—90

成形总周期/s:

50—160

后处理方法：

红外线灯、烘箱

后处理温度（℃）：

70

后处理时间（h）：

2—4

二、塑件成型特性

1、PC吸水性小。

但高温时对水分比较敏感，会出现银丝、气泡及强度下降现象，所以加工前必须干燥处理，而且最好采用真空干燥法；

熔融温度高，熔体粘度大，流动性差，所以成型时要求有较高的温度和压力；

熔体粘度对温度十分敏感，一般用提高温度的方法来增加熔融塑料的流动性。

2、热熔量大，注射成型模具必须设计有能充分冷却的冷却回路

3、适宜模温为80℃，温度过低会造成制品表面光泽差或产生熔接痕等缺陷，温度过高会产生翘曲现象。

三、模具结构设计工艺分析

1、该制品尺寸较大，采用一模一腔；

2、为满足制品的外观要求，提高制品的成型效率采用直接式浇口；

3、型腔及型芯采用整体结构

四、设计时应考虑的问题

1.塑料结构件应满足成型工艺的基本要求，即有利于塑料件成形均匀；

2.在保证使用性能及外形要求的前提下，力求塑件结构简单、壁厚均匀，使用方便、耐用；

3.结构合理，并便于模具制造；

4.外形美观。

第二章制件特点及工艺分析

一、制件结构特点分析

从图1可知,该制件总体形状为长方形的薄壁制件。

制件四周壁都有侧孔，为使制品顺利脱模而又不影响制品要求，需采用侧向分型抽芯机构。

而且制件内壁四周也都有侧孔，需采用斜顶机构，这两大因素是本模具中设计的要点、重点、难点，该制件比较复杂。

二、尺寸精度分析

塑件尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动及模具制造误差。

由于题中没有公差值，所以我们按未注公差的尺寸许偏差计算，查表取IT7。

该零件的尺寸精度一般,对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。

塑件零件图如图1所示

图2.2.1塑件零件图

三、塑件表面质量分析

1、必须避免在塑件的分型面处出现毛边；

2、注意通孔处不出现锐边；

3、表面粗糙度只有塑件外形要求Ra3.2，其它部位没有较高粗糙度要求。

第三章模具结构设计

一、设计要点：

1、考虑到该产品的特殊性，决定该生产量为20万件

2、由制品图可以知，产品尺寸不大，但是制件的壁厚较薄，易变形，极易影响制品形状精度及尺寸精度，是本套模具设计与开发的重点和难点；

3、产品外形虽比较简单，但是精度要求比较高，保证各安装孔之间的位置精度是模具设计与开发的关键点，产品尺寸的的分类与相应模具尺寸的计算是本套模具设计的难点；

4、产品四周壁都有侧孔，为使制品顺利脱模而又不影响制品要求，需采用侧向分型抽芯机构。

而且产品内壁四周也都有侧孔，需采用斜顶机构，这两大因素是本模具中设计的要点、重点、难点。

5、生产产量：

20万件

6、材料：

PC（聚碳酸酯）

7、成型工艺：

注射模注射成型

二、型腔数目与型腔排列

为了使模具与注射机的生产能力的匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件体精度，模具设计时应确定型腔数目，常用的方法有四种：

①、根据经济性能确定型腔数目；

②、根据注射机的额定锁模力确定型腔数目；

③、根据注射机的最大注射量确定型腔数目；

④、根据制品精度和复杂程度确定型腔数目。

我们这里选用④），即一模一腔。

高精密手机外壳模具，四周内外都需要采用侧向抽型分型结构，模具结构复杂且制造成本高，周期长，应用在大批量生产的小型塑件。

三、分型面选择

选择分型面时一般遵循以下几项原则：

1.保持塑件外观整洁

2.分型面应有利于排气

3.应考虑开模时塑件留在动模一侧

4.应容易保证塑件的精度要求

5.分型面应力求简单适用并易于加工

6.考虑侧向分型面与主分型面的协调

7.分型面应与注射机的参数相适应

8.考虑脱模斜度的影响

9.嵌件和活动型芯应安装方便

分型面是模具结构中的基准面，它直接影响着成型塑件的质量、模具加工的工艺性以及注射成型的效率等等。

因此确定模具的分型面是模具设计中的重要环节之一。

该制件为高精密手机外壳,表面质量要求高,但在生产过程中上端面与工人的手指接触较多,因此上端面最好自然形成圆角。

浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度，以及顶出方式、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，若选择如图3.2.1所示的分型方式,既可降低模具的复杂程度,减少模具加工难度又便于成型后脱模。

分型面在后模，即使有飞边，用美工刀刮一下也不会影响制件的表面质量。

所以选用图3所示的分型方式较为合理。

图3.3.1分型面的选择

四、确定型腔的布置

根据塑件的几何形状及尺寸、质量、批量大小、交货长短、注射能力、模具成本等要求来综合考虑，本制件采用一模一腔。

为了保证熔体能充满整个型腔,考虑采用平衡式的型腔布置形式,如图3.1.1所示。

图3.4.1平衡式的型腔布置形式

五、浇注系统设计

注射模浇注系统是将注射机料筒中的熔融塑料从喷嘴高压喷出后，稳定而顺畅地充入并同时充满型腔的各个空间的通道。

它在充模及塑料固化过程中还将注射压力平衡地传到型腔的各个部位，以获得填充殷实、完整、质量优良的塑件。

浇注系统可以分为普通浇注系统和无浇道凝料浇注系统两类。

无浇道凝料浇注系统是注射模具发展的一个重要方向，它也影响着塑料成型工艺技术的的发展。

1、主流道设计

从模具和注射机喷嘴相接触的一端开始，直到和分流道和浇口相交处为止一段流道，称为主流道。

它是塑料最先进入模具的通道，和喷嘴在同一轴心上，所以熔料在主流道内并不改变流动方向。

流道的形状，大多为圆锥形，也有呈圆柱形或扁圆柱形。

根据设计手册查得XS-Z-125型注射机喷嘴的有关尺寸为:

喷嘴前端孔径d0=φ4mm,喷嘴前端球面半径R0=12mm;

根据模具主流道与喷嘴的尺寸关系可取主流道球面半径R=14mm。

主流道通常设计在浇口套中，为了方便注射，主流道始端的球面必须比注射机的喷嘴圆弧半径大1～2mm，防止主流道口部积存凝料而影响脱模，通常将主流道小端直径设计的比喷嘴孔直径大0.5～1mm。

主流道与喷嘴接触处的凹形球面要和喷嘴的球面相吻合，以免溢料。

为止，模具的球面半径R应比喷嘴球面r大1—2mm，否则，主流道小端的溢出料将使浇注系统无法脱模。

其设计尺寸如图3.5.1所示:

图3.5.1主流道设计

2、分流道设计

①、分流道的形状

因为制件的形状比较复杂,熔融塑料填充型腔比较困难。

根据型腔布置方式可知分流道的比较短,为了便于加工,选用截面为圆形分流道,查设计手册相关表得R=4mm。

分流道连接主流道和浇口，其主要作用是在压力损失最小的条件下，将来自主流道的熔融料以较快速度送至浇口进行充模。

同时，在保证充满型腔的条件下。

要求分流道容积要小，以减小可回收的冷凝料。

所以分流道截面要大小适宜。

流道截面形状。

分流道截面形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等。

圆形和正方形截面流道的比表面积小，塑料熔体的温度下降少，阻力亦小，流道的效率最高，但加工较困难，而且正方形截面不易脱模。

所以在本模具设计中采用圆形分流道。

②、分流道的尺寸

分流道尺寸根据塑料品种、塑料的大小及流道长度确定。

对于重量在200g一下、壁厚在3mm一下的塑件可用下面的经验公式计算分流道的直径

式中：

D——分流道的直径（mm）

M——塑件的质量（g）

L——分流道的长度（mm）

3、浇口设计

浇口又称进料口、内浇口等，它是分流道连同型腔的门户，也是整个浇注系统的关键部分，它的形状和尺寸对塑料治疗影响很大。

①、浇口的作用

a、当塑料通过狭小的浇口时，流速增加，在浇口前后两端形成呢个较大的压力差。

这样可以明显地降低某些塑料熔体的表面粘度，使充模容易，从而得到外形清晰的制件。

b、塑料熔体通过狭小浇口时，由于摩擦阻力、一部分能量转变成摩擦热，使塑料熔体的温度有所升高，外观粘度降低，这对成型薄壁制品有利

c、浇口部位的塑料冷凝得快，当型腔充满后，浇口因塑料冷凝而封闭，使型腔内海处于熔融状态下的苏来哦回流。

同时又可隔断注射压力对型腔内塑料的继续作用。

使塑料无应力状态自由固化、收缩，成型后的塑件内应力。

d、浇口处的冷凝料与塑件相连，若浇口狭小，则成型后可用手工快速切除浇注系统冷凝料，或利用模具的脱模机构自动切除，而且留在塑件上的疤痕微小，一般不影响外观。

②浇口类型的选择

虽然潜伏浇口不易制造，但是浇口与型腔相连时有一定的角度，形成了能切断的刃口，这一刃口在脱模或分型时形成的剪切力可将浇口自动切断，其得到的塑件的表面质量较好，而且该塑件的型腔比较深，故选择浇口的形式为潜伏式题，

以及为使塑料的流动距离最短，为熔体充满整个型腔，所以设计多浇口。

如图3.5.2所示：

图3.5.2潜伏式浇口

六、确定侧向分型抽芯机构

1、结构与工作原理

斜导柱分型与抽芯机构主要由于模具开模方向成一定角度的斜导柱和滑块组成，侧型芯可用销子固定在滑块上。

如图3.5.2所以，楔紧块6通过螺钉7与定模连接。

开模时，动模后移，带动滑块和侧型芯也后移，同时滑块在斜导柱5的作用下，滑块带动侧型芯开始侧向分型，完成一次侧向分型的动作。

如图3.6.2为开模和合模的两种状态。

为了不阻碍成型后制件从模具中脱出，制件外部四周必须做活动的侧型芯,同时制件内部四周必须做斜顶。

根据制件特点和尺寸，在这里选用结构简单、制造容易的斜导柱滑块侧向分型抽芯机构和斜顶分型抽芯机构。

图3.6.1侧向分型机构

图3.6.2斜导柱抽芯机构

1、螺钉2、侧型芯3、螺钉4、限位螺钉5、斜导柱

6、楔紧块7、螺钉

七、确定推出机构

通过对制品的结构形状、使用要求等分析,本模具宜采用推杆推出机构。

根据脱模力的大小和推杆的长度,为了保证推杆有足够的强度与刚度，运动灵活，选推杆直径为d=φ3mm。

推杆固定在模具的推杆固定板上,由注射机顶出装置来实现其推出动作,并依靠复位。

在注射成型的每一循环中，制品必须从模具中脱出，完成脱出制品的机构称为脱模机构或者顶出机构，它是模具中相当重要的组成部分。

模具中的脱模机构，根据成型设备和塑料件形状的不同而有多种形状，但都要求机构在脱模时防止引起塑件变形破损，不影响塑件的外观，要求工件可靠、动作灵活、结构简单。

因此，制品的推出是很重要的，在设计时必须遵循以下原则：

①、推出机构应该尽量设置在动模一侧。

②、保证塑件不因推出而变形损坏。

③、机构简单动作可靠。

④、良好的塑件外观。

⑤、合模时正确复位。

设计推出机构时，还必须考虑合模机构的正确复位，并保证不与其他模具零件互相干涉。

推出机构的种类按动力来源分为手动推出、机构推出、液压气动推出机构。

本套模具采用的推出机构为机动推出，形式较为简单。

在这里我们选用推杆推出机构，推杆的形式较为简单，制造和修理都很方便，脱模时工作可靠性也好。

分流道的凝料靠拉料杆顶出，顶出距离35-45mm。

如图3.7.1为推杆在制件上的分布情况。

图3.7.1推出机构

八、冷却系统的设计

由于制件的平均壁厚为1.5mm，制件的尺寸不是很大，确定水孔的直径为8mm，因为制件为手机外壳，上下脱模，所以采用冷却水直接冷却。

如图3.8.1所示。

图3.8.1冷却水道系统

第四章注射机的选择

一、注射量的确定

选用注射机时，通常是以塑件（或模具）实际需要的注射量初选一公称注射量的注射机型号，然后依次对该机型的公称注射压力、公称锁模力、模板行程以及模具安装部分的尺寸一一进行校核。

以实际注射量初选一公称注射量的注射机型号；

为了保证正常的注射成型，模具每次需要的实际注射量应该小于某注射机的公称注射量，即：

式子中，

—实际塑件（包括浇注系统凝料）的总体积（

）。

由UG分析/体测量，可得塑料盒的体积为4.4cm3，考虑到设计为1腔，加上浇注系统的冷凝料，查阅塑料模设计手册的国产注射机技术规范及特性，可以选择G54-S-200.其最大理论注射容量为200cm3，注射压力为109MPa，锁模力为2540KN，模具高度在105-406mm，最大开模行程260mm。

喷嘴圆弧半径为12mm，喷嘴孔直径为4mm。

二、锁模力的确定

由于高压塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注射机轴向很大的推力，这个力应小于注射机的公称锁模力，否则将产生溢料现象，即：

FS=KPAf（N）

FS--锁模力（N）

K--安全系数，约为1—1.2

P--型腔内平均压力（通常为20—40MPa，这里取P=30MPa）

Af—塑件在分型面上的投影面积（由UG分析得该塑件的Af=93.09cm2）FS=KPAf=1.2×

30×

93.09×

100=335124N=335KN＜2540KN

因此FS=335KN，能满足要求。

三、成型压力的确定

该项工作是确定所选注射机的公称压力P能否满足塑件所成型时需要的注射压力P0，其值一般为70～100MPa，通常要求P>

P0。

我们这里选70MPa。

四、初步选定注射机

根据以上计算的结果,采用一模一腔的模具结构。

考虑模具外形尺寸,并查阅塑料注射机技术规格表，可初步确定选用XS-Z-125型注射机。

第五章模架的选择

一、模架尺寸选择

在模具设计时，应根据塑件图样及技术要求，分析、计算、确定塑件形状类型、尺寸范围（型腔投影面积的周界尺寸）、壁厚、孔形及孔位、尺寸精度及表面性能要求以及材料性能，以制定塑料成型工艺，确定进料口位置、塑件重量以及每模件数并选定注射机的型号及规格。

选定的注射机必须满足塑件注射量以及成型压力等要求。

为了保证塑件质量，还必须正确选用标准模架，以节约设计和制造时间保证模具质量。

本套模具选用标准塑料注射模架，其规格如下：

A2-350350-16-F1，其具体参数如下：

定模板厚度A=45mm

动模板厚度B=60mm

垫块厚度C=90mm

模具厚度为341mm

二、模具闭合高度校核

XS-Z-125注射机允许模具的最小闭合厚度为105mm，最大闭合厚度为406mm，而型号为A2-350350-16-F1的标准模架厚度为341mm，能满足模具的要求，即Hmin≤H≤Hmax。

三、开模行程的校核

XS-Z-125注射机的最大开模行程为260mm，而本塑件所需要的开模距离为：

S=H1+H2+（5-10）=72+3.5+10=85.5≤260mm

H1：

塑件脱模距离

H2：

：

包括流道凝料在内的塑件的高度

S：

注射机的最大开模行程

∴合格

四、模架结构

A2-350350-16-F1如下图所示：

图4.4.1模架

五、模架安装尺寸的校核

因本模具外形尺寸350×

350×

341小于注射机的拉杆空间，模厚又在允许范围内

第六章成型件结构尺寸设计计算

模具中的成型零件，是指型腔（凹模）、型芯（凸模）、镶件、拼块等直接用以成型制品的部分。

设计时应首先根据塑料性能、制品形状和尺寸精度来构思各种成型零件的结构形状和工作尺寸，再从模具制造工艺的角度详细制定各种成型零件的结构和尺寸精度。

此外，由于有成型压力的作用，还应该对成型零件进行强度和刚度的校核。

一、型腔结构设计

1、型腔凹模结构

型腔是成型塑料制品外表面的主要零件。

按其结构不同可分为整体式和组合式两类。

①.整体式凹模

整体式凹模由整块材料加工而成，它的特点是牢固，使用中不易发生变形，不会使制品产生接线痕迹，但由于加工困难，热处理不方便，因此，整体式凹模常用于形状简单的中小型模具上。

②.组合式凹模

组合式凹模指由两个以上零件组合而成。

按组合方式的不同，可分为整体嵌入式、局部镶嵌式和四壁拼合式的报告。

在这里我们采用整体嵌入式凹模。

它主要用于成型小型塑件，而且是多型腔的模具。

各种单型腔采用机加工、冷挤压、电加工等方法加工制成，然后压入模板中，这种结构加工效率高、拆装方便，可以保证各个型腔的形状尺寸一致。

2、型腔壁厚和底板厚度计算

在注射成型过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力，因此模具型腔应该具有足够的强度和刚度。

如果型腔壁厚和底板的厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料本身的许用应力时，型腔将导致塑性变形，甚至开裂。

与此同时，若刚度不足将导致过大的弹性变形，从而产生型腔向外膨胀或溢料间隙。

因此，有必要对型腔进行强度和刚度的计算，尤其是对大型塑件。

但我们这里的塑件较小，故不需要对型腔壁厚和底板厚度进行计算，大致得体即可。

二、型芯结构设计

型芯是成型塑件表面内的零件。

包括主体型芯、小型芯、侧抽型芯和成型杆以及螺纹型芯等。

型芯有整体式和整体组合式，如将型芯做成整体式，不易维修且加工有些困难，故将型芯做成整体组合式。

为保证型芯的强度，尽可能将型芯做的短一些，如型芯做的太长，不利于型芯的强度及各部分的配合。

三、成型件工作尺寸计算

成型零件直接用以形成塑件相应部分的尺寸，通常就成为工作尺寸。

它包括型腔、型芯的径向尺寸、长度高度尺寸、中心尺寸等，有配合要求的塑料制品，其尺寸精度要求比较高，成型零件工作尺寸的计算方法有两种：

一种是按平均收缩率进行计算，另一种是按制品公差带进行计算，这两种方法计算的结果非常接近。

这里我们按平均收缩率计算。

如下所示：

查表得PC塑料的收缩率为0.4%~0.8%，这里取S=0.6%

图6.3.1型腔三维图图6.3.2型腔零件图

1、型腔内形尺寸

2、型腔深度

图6.3.4型芯三维图图6.3.5型芯零件图

3、型芯外形尺寸

4、型芯高度尺寸

5、中心距尺寸

6、各圆型芯端直径

脱模斜度为α=1.5°

四、排气槽设计

当塑料熔体填充型腔时，必须按顺序排出型腔和浇注系统内的空气以及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。

如果型腔内因各种原因而产生的气体不被排除干净，将会在制品上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充填缺料等成型缺陷；

此外气体受压、体积缩小而产生高温会导致制品局部碳化或烧焦；

同时积存的气体还会产生反向压力而降低冲模速度。

因此设计型腔时必须考虑排气的问题。

注射模成型时的排气方式常有三种：

①.利用配合间隙排气

②.利用烧结金属块排气

③.开设排气槽排气

这里我们选择利用配合间隙排气（利用推杆和推杆孔的配合间隙排气，活动

型芯孔的配合间隙排气）

第七章模具的工作过程

模具的总装图如图9.1.1所示。

模具安装在注射机上,定模部分固定在注射机的定模板上,动模部分固定在注射机的动模板上。

合模后,注射机通过喷嘴将熔融塑料经浇注系统注入型腔,经保压、冷却后制品成型。

开模时,动模部分随动模板一起运动渐渐将分型面分开,与此同时,在斜导柱的作用下,侧型芯滑块从型腔中退出,完成侧抽芯动作。

当分型面分开到40mm时,动模运动停止,在注射机顶出装置作用下,推杆运动将制品推出。

合模时,随着分型面的闭合,侧型芯滑块复位至型腔,同时复位杆也对推杆进行复位。

图9.1.1模具总装图

第八章模具主要零件加工中心程序

一、型腔加工中心程序

O0100

T01

G90G80G00G17G40M23

G43H01Z50.S1000M03

G00X0.0Y4.7Z50.M09

Z1.

G01Z-2.F150

M98P1001

G00X0.0Y62.7Z50.

Y4.7

Z-0.5

G01Z-3.5F150

G00X0.0Y62.7Z50.

X-55.657Y55.657M09

Z1.

M98P1002

G00X-55.657Y55.657Z50.

Z-1.

M30

O1001

G01X-4.7F500M09

Y-4.7

X4.7

X0.0

Y10.7

X-10.7

Y-10.7

X10.7

Y16.7

X-16.7

Y-16.7

X16.7

Y22.7

X-22.7

Y-22.7

X22.7

Y28.7

X-28.7

Y-28.7

X28.7

Y34.7

X-34.7

Y-34.7

X34.