音响设计.docx
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音响设计
题目:
小音箱注射模设计说明书
姓名:
******
专业:
模具设计与制造
学院:
*****学院
学号:
45号
指导教师:
目录
第一章音响外壳的设计及其成型工艺分析3
一．塑件的分析3
1.塑件的基本要求3
2.塑件尺寸精度4
3.塑件表面质量分析4
.二.制品材料选择4
1.选择制件材料4
2.分析制件材料使用性能4
三.分析塑料工艺性能5
四.塑件的结构工艺分析5
第二章．注射机的初选8
一．成型设备的初步选择8
第三章．塑件成型工艺卡片的编制10
1.温度10
2.压力10
3.时间10
4.后处理11
第四章．模具的设计13
一.确定型腔数及布置13
3-114
二.选择分型面14
3-215
三.浇注系统的设计15
四．排气和引气系统的设计20
第五章成型零件工作尺寸的计算21
.一.成型零件尺寸的计算21
二．推出机构的设计22
三.侧抽芯的设计24
第六章温度调节系统的设计27
一．冷却系统的设计原则27
二．冷却系统结构的确定27
第七章、模架的选择29
一．.确定模架组合形式29
二．.确定型腔侧壁厚度29
三．.确定模板厚度29
四.选择模架类型29
五.检验所选模架29
参考文献；32
第一章音响外壳的设计及其成型工艺分析
一．塑件的分析
1.塑件的基本要求
最大几何尺寸：
140mm*50mm
环境：
室内，使用温度范围0℃~40℃
无化学品接触
电气性能：
电绝缘性好
外观要求：
部件美观，外部光洁性好
根据上述使用要求可归纳产品设计要求为制品材料需要具有一定的抗冲击性并且由于是电子产品的外壳要有良好的电绝缘性，随着数码产品的大量普及价格也不断下跌要求生产自动化程度高，成型周期短
生产自动化程度高、成型周期短，且要求尺寸精度高，有较好电绝缘性。
如图1-1
1-1
2.塑件尺寸精度
塑件中的各个尺寸精度要求为IT5，各尺寸可以按照自由尺寸的精度查取公差等级，因此在模具设计和制造中要按照IT3～IT4精度要求设计制造。
3.塑件表面质量分析
①该塑件表面质量要求表面光泽，必须避免在塑件有飞边毛刺，缩孔，流痕等工艺缺陷。
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。
.二.制品材料选择
1.选择制件材料
根据零件，需大批量量生产，通过查附录中的附录表1和附录表2对多种塑料的性能与运用进行综合比较，这种零件材料品种可选择ABS。
2.分析制件材料使用性能
通过相关知识的学习和一些资料的可得：
ABS是一种常用的具有良好综合力学性能的工程所料。
ABS一般不透明，密度为1.02~1.05g/cm3，无毒、无味，成型零件表面有较好的光泽。
ABS具有良好的机械强度，特别是抗冲击强度高。
ABS还具有一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电性能，调色可配成任何颜色。
ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型和机械加工，与372有机玻璃的溶接性良好，可作双色成型塑料，且表面可镀铬。
ABS的缺点是耐热性不高，连续工作温度约为70℃,热变形温度约为93℃。
并且耐气候性较差，在紫外线作用下易变硬发脆。
__
三.分析塑料工艺性能
3.1ABS的吸湿性和湿敏性都较大，在成型加工前必须进行充分干燥和预热，将水分含量控制在0.03%以下。
3.2ABS树脂的熔融粘度对温度的敏感性较低（与其它无定型树脂不同）。
ABS的注射温度虽然比PS稍高，但不能像PS那样有宽松的升温范围，不能用盲目升温的办法来除低其粘度，可用增加螺杆转速或注射压力的办法来提高其流动性。
一般加工温度在190-235℃为宜。
3.3ABS的熔融粘度属中等，比PS、HIPS、AS均较高，需采用较高的注射压力啤货。
3.4ABS料采用中等注射速度啤货效果较好。
（除非形状复杂、薄壁制件需用较高的注射速度），产品水口位易产生气纹。
3.5ABS成型温度较高，其模温一般调节在45-80℃。
生产较大产品时，定模（前模）温度一般比动模（后模）略高5℃左右为宜。
3.6ABS不宜在高温炮筒内停留时间过长（应小于30分钟），否则易分解发黄。
结论：
通过对ABS材料的使用性能和工艺分析，ABS塑料满足零件具有一定的强度与耐性耐磨性、中等精度、外表无瑕疵，美观、性能可靠等条件。
四.塑件的结构工艺分析
4.1尺寸分析
由于塑件的尺寸精度主要决定于塑料收缩率的波动，而本塑件的配合精度不高，所以塑件公差数值根据《模具设计与制造简明手册》中表2-17确定。
精度等级根据表2-18选择，由于所用材料为ABS所以确定其采用一般精度，为4级精度，无公差值者，按8级精度取值。
4.2脱模斜度分析
由于塑件在冷却收缩时，会使它包紧在模具型芯或者型腔中的凸起部分。
因此为了便于从塑件中抽出型芯或者从型腔中脱出塑件，防止脱模时拉住塑件，因此根据《模具设计与制造简明手册》中表2-19中查得：
型腔的脱模斜度选40ˊ～1°20ˊ；型芯选35ˊ～1°。
4.3表面精度分析
由于塑件的外观要求比较高，而且还要一定的手感，所以表面粗糙度有较高要求,一般模具的表面粗糙度要比塑件的要求低1~2级.所以塑件的表面粗糙度在
0.8~0.2之间。
我们选取0.8。
4.4模型形状分析
塑件在满足功能的要求下，其内外表面应尽可能保证有利于成型和降低成本以及简化模具的复杂度。
根据UG分析的最佳浇口位置来选择注塑点，其位于音响上盖的顶上，但是由于塑件的外表面的光洁度有很高要求，所以可以在浇注后残留的不平整处用生产厂家的商标给予覆盖。
4.5模型壁厚分析
塑件的壁厚对塑件的质量有很大的影响，壁厚过小成型时流动阻力大，大型塑件就难以充满型腔。
塑件壁厚的最小尺寸应满足一下几方面要求：
具有足够的强度和刚度；脱模时能够受推出机构的推出力而不变形；能够受装配时的紧固力。
查热塑性塑件最小壁厚及推荐壁厚可知，所以本塑件壁厚选1.2mm.
1-2
4.6侧孔和侧凹
该塑件有一个140*50的侧凹和6个直径为8的侧孔，需要侧向抽芯机构来完成。
4.7.加强筋
该塑件尺寸不大，壁厚适中，自身结构有加强筋作用，强度足够。
4.8．金属嵌件
该塑件无金属嵌件。
结论：
通过以上分析可知，该制件结构属于中等复杂程度，成型的成型要求可以满足。
第二章．注射机的初选
一．成型设备的初步选择
1.1.计算单个塑件的体积。
V=27.2c㎥
1.2.计算单个塑件的质量。
计算塑件的质量是为了选择注射机及确定模具型腔数。
由手册查的ABS塑料密度ρ=1.03g/c㎥，所以，塑件的质量为
M₁=Vρ=27.2*1.03=28（g）
1.3.塑件成型每次需要的注射量。
M=2M₁+2=2*28+12=68（g）
因为塑件是大批量的生产，所以采用一模两件的模具结构，需加上浇注系统冷凝料的质量（初步估算为12g）
根据注射量，选择G54-S200/400型号，满足注射量小于或等于注射机允许的最大注射量的80%的要求。
G54-S200/400型注射机主要参数如表所示
项目
设备参数
项目
设备参数
额定注射量/c㎥
200-400
最大开合模行程/mm
260
螺杆直径/mm
55
最大模厚/mm
406
注射压力/MPa
109
最小模厚/mm
165
注射行程/mm
160
喷嘴圆弧半径/mm
18
锁模力/KN
2540
喷嘴孔直径/mm
4
拉杆空间/mm*mm
290*368
定位圈直径/mm
100
1.4.依据最大锁模力初选设备
当熔体充满模腔时，注射压力在模腔内所产生的作用力会使模具沿分型面胀开，为此，注射机的锁模力必须大于模腔内熔体对动模的作用力，以避免发生溢料和胀模现象。
1单个塑件在分型面上的投影面积A。
A=140*50=7000（mm2）
2成型时熔体塑料在分型面上的投影面积A
由于塑件是长方形薄壳类零件，生产中通常选用一模两件的模具结构，初步估算浇注系统冷凝料在分型面上的投影面积约为800mm2
A=2*7000+800=14800mm2
3成型时熔体塑料对动模的作用力F。
根据公式计算，其中查表得，P=34.2MPa。
F=KPA=1.2*34.2*14800/1000=607.4（KN）
4初选注射机根据锁模力必须大于模腔内熔体对动模的作用力的原则查表2—6、表2—7，初选G54—S200/400卧式螺杆式注射机。
结论：
根据对最大注射量和锁模力的计算，初选注射机G54—S200/400卧式螺杆式注射机。
第三章．塑件成型工艺卡片的编制
1.温度
料筒一区：
150℃～170℃，料筒二区：
165℃～180℃，料筒三区：
180℃～200℃，喷嘴：
170℃～18150℃～170℃，模具：
50℃～80℃。
2.压力
注射压力：
60～100Mpa，保压压力：
40～60Mpa。
3.时间
注射时间：
20～90s，保压时间：
0～5s，冷却时间：
20～150s.
4.后处理
零件比较简单，成型的尺寸稳定，变形量小，不需要进行后处理。
显示工艺卡片如图
注射工艺卡
江西机电技术学院
塑料零件注射工艺卡
产品型号
零（部）件图号
共页
产品名称
零（部）件名称
第页
材料名称
ABS
材料编号
材料颜色
无色
每台件数
2
零件净重
28g
零件毛重
g
消耗定额
g/件
设备
G54-S200/400
注射成型工艺
料筒温度
第一段
150℃至170℃
注射时间
闭模
s
模
具
编号
第二段
165℃至180℃
高压
s
型腔数量
2
第三段
180℃至200℃
注射
20～90s
附件
第四段
℃至℃
冷却
20～150s
第五段
℃至℃
启模
s
喷嘴
170℃至180℃
总时间
S
总高
压力
注射
60～100MPa
模温
50℃至80℃
顶出行程
保压
40～60Mpa
螺杆类型
嵌
件
图号
名称
数量
螺杆转速
r/min
加料刻度
脱模剂
工序号
工序内容
工艺
装备
工时
单件
准终
原料干燥处理
使用设备
零件成型后处理
盛料高度
干燥温度
热处理方式
红外线烘箱
加热温度
干燥时间
保温温度
70～90
加热时间
翻料时间
保温时间
1h以上
冷却方式
编制（日期）
工艺（日期）
审核（日期）
会签（日期）
×××
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
第四章．模具的设计
一.确定型腔数及布置
4.1按注射机的最大注射量确定型腔数n₁，K一般取0.8，该型号注射机Mmax=300g，Mj=12g，Mi=28g。
n₁≤KMmax-Mj／Mi=8.1
4.2按注射机的锁模力大小确定型腔数n₂。
该型号注射机F=2540KN，查表得P=34.2MPa,A₁=7000mm2，Aj=800mm2
n₂≤（F/P-Aj）/A₁=10.5
所以成型塑料制件（小音箱）模具的型腔数量选用一模两件，型腔布置采用左右对称平衡式排列。
这样也有利于两型腔均衡进料和模具受力平衡，从而保证制品质量的统一和稳定。
其布置如图3-1所示。
3-1
二.选择分型面
分型面的选择根据分型面的设计原则，
1分型面应该选在塑件的最大轮廓处
2分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模
3分型面的选择应保证塑件的精度要求
4分型面的选择应满足塑件的外观质量要求
5分型面的选择要便于模具的加工制造
6分型面的选择应有利于排气
综合上面几点故分型面如图3-2所示。
3-2
三.浇注系统的设计
1.主流道的设计。
主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触出开始到分流道为止的塑料体的流动通道，根据模具设定为一模2腔，可以估计一次成型所需的塑料，因此可确定型号为G54—S200/400卧式螺杆式注射机。
结合实际应用情况，及模架的选择及刚度与强度要求浇口套设计如下：
主流道设计成圆锥型,其锥角为2º～6º，内壁粗糙度Ra取1.6µm。
分流道截面设计成圆形截面加工容易，且热量损失与压力损失均不大，为常用形式。
圆形截面分流道的直径可根据塑件的流动性良好，所以造圆形截面。
根据经验分流道的直径d可取4～6mm。
所以主流道球面半径R=20mm.
取主流道的小端直径d=4.5mm，图形如3-3所示。
3-3
2.分流道的设计
在设计多型腔或者多浇口的单型腔的浇注系统时应设置分流道，考虑到U形截面加工较容易，而且热量损失与压力损失均不大故为所选，为了能够使塑料流动平衡均匀，使排列紧凑流程尽量短，使胀模力的中心与注射机锁模力中心一致。
结论：
所以选择截面形状为圆形的分流道，图形如3-4设计。
3-4
3.浇口的设计
浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道。
浇口的断面形状有圆形、矩形或正方形。
取较小浇口的优点，可以增加物料的充模流速，产生摩擦热或增大剪切速率来提高流动性，控制浇口封闭时间，降低模塑周期，易于平衡各型腔的进料速度，尤其是使平衡式分流道达到各浇口同时进料，容易与塑件断离；浇口过小的缺点是会造成太大的流动阻力，延长进料时间。
浇口的类型有：
⑴直接浇口：
又称主流道型浇口，其优点：
利于排气和消除熔结痕，模具机构简单而紧凑。
缺点：
周期延长，超压填充，容易产生残余应力。
适用于单腔模。
形状如图中的A）。
⑵侧浇口：
一般开设在分型面上，由塑件侧面进料，广泛使用于多腔模。
浇口与分流道相接处采取斜面或圆弧过度。
形状如图中的B）。
⑶扇形浇口：
它是矩形侧浇口的一种变异形式，此浇口的加工虽困难一些，但有助于熔体均匀地流过扇形浇口。
优点：
使塑料充模时横向得到更均匀的分配，降低制品的内应力和带入空气的可能性。
常用来成型宽度较大的薄片状制品。
形状如图中的D）。
⑷薄片浇口：
其特点是将浇口的厚度减薄，而宽度取作浇口边制品宽度的1/4至全宽，浇口台阶长约0.65mm。
优点：
能使物料在平行流道内均匀分配，以较低的线速度呈平行流均匀地进入型腔，降低了制品的内应力，减少了因取向而产生的翘曲。
缺点：
提高了制品的生产成本。
适于成型大面积的扁平制品。
⑸环形浇口：
优点：
进料均匀，流速大致相同，空气容易顺序排出，同时避免了侧浇口的型芯对面的熔结痕。
主要用于圆筒形制品或中间带有孔的制品。
形状如图中的E）。
⑹轮辐浇口：
这种浇口将整圆周进料改成了几小段圆弧进料，如图8-37所示。
优点：
去除浇口方便，浇口回头料较少。
缺点：
熔结痕增多，塑件强度受到影响。
⑺爪形浇口：
分流道与浇口不在同一个平面内。
⑻护耳浇口：
小浇口加护耳，作用：
可以避免喷射现象，降低速度，均匀地进入型腔，确保制件质量。
缺点：
割除护耳比较麻烦。
适于有机玻璃、聚碳酸脂等透明材料和大型ABS塑料成型。
⑼点浇口：
是一种断面尺寸很小的浇口。
优点：
自行切断，无需修剪浇口，生产效率高。
单腔模多腔模均适用。
断离后的点浇口凝料可以由手工取出或靠点浇口自动脱落机构脱模。
⑽潜伏浇口：
采用潜伏浇口只需要两板式的单分型面模具，而采用点浇口则需要三板式的双分型面模具。
其特点：
.浇口位置一般选择在制品侧面不影响外观的地方或加工圆柱形分流道；分流道设置在分型面上；浇口部位宜设计为镶拼结构。
A）B）C）
D）E）
3-5各式浇口示意图
根据本产品的结构特点和生产特性，浇口形式采用潜伏式浇口，并避开高光亮的区域。
一般
浇口位置对制品质量影响极大，在选择上应注意以下几点：
1.避免熔体破裂在塑件上产生缺陷
2.考虑分子定向对塑件性能的影响
3.有利于流动、排气和补缩
4.在多腔模中，各个型腔浇口方位必须保持一致
5.减少熔结痕和提高熔结痕的强度
6.校核流动距离比
7.浇口位置应使浇口便于修整
8.防止料流将型芯或嵌件挤歪变形
根据以上几点和本套塑件的形状、尺寸、精度要求，确定把选择侧浇口。
四．排气和引气系统的设计
利用配合间隙排气，这是最常见的，也是最经济的，更是具有使用性的。
利用滑块和导滑槽配合间隙便可以排气。
当塑件熔体填充型腔时，必须顺序排出型腔中及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。
注射成型时的排气通常有如下四种方式进行。
①利用配合间隙排气②在分型面上开设排气槽排气③利用所有排气塞排气④强制性排气
本塑件采用第一种，其具体深度可按下表3选取取0.03mm
表3分型面上排气槽深度0.03（mm）
塑料
深度h
塑料
深度h
聚乙烯PE
0.02
聚酰胺PA
0.01
聚丙烯PP
0.01~0.02
聚碳酸酯PC
0.01~0.03
聚苯乙烯PS
0.02
聚甲醛POM
0.01~0.03
ABS
0.03
丙烯酸共聚物
0.03
第五章成型零件工作尺寸的计算
.一.成型零件尺寸的计算
查表ABS塑件平均收缩率为0.6%，模具最大磨损量取制件公差的1/6，模具的制造公差△/3.该模具成型零件的尺寸按平均收缩率公式计算
类别
尺寸类型
制品尺寸
计算公式
结果
型腔
径向尺寸
高度尺寸
型芯
径向尺寸
深度尺寸
中心距
＝
注：
⑴因为塑料制品尺寸较小，计算公式中的公差系数分别取3/4和2/3。
⑵圆角、倒角及较小尺寸的尺寸计算可不考虑制造误差的影响。
⑶根据项目三中的任务二中的分型面的确定，将高度2mm分成了两部分，因此计算型腔深度时也应分开计算。
⑷此处孔的深度实际上是制品中间部分的厚度，要将基轴制转换为基孔制。
二．推出机构的设计
2.1.脱模力的计算
根据式（3-11）计算推杆的脱模力，其中A=5.61*10-2m2,P取（0.8～1.2）*107pa，塑料与钢的摩擦系数ｕ，取0.2～0.3，a=2°，则
F=1*107*5.61*10-2*（0.25*cos2°-sin2°）=1.18*105（N）
结论;推出力不是很大，所以可以用推杆推出。
2.2.推杆的分布
为保证推出力的平稳，需要在塑件多个地方设置推杆，在开口处推出力比较大，所以需多设一些推杆。
分布如图5-1.
5-1
2.3.推杆的选择
根据所受的力不同，选择了直径分别为5.0,4.0两种尺寸的推杆。
推杆零件图如5-2.
5-2
三.侧抽芯的设计
3.1.抽芯零件的尺寸的确定
（1）抽芯距。
抽芯距一般比塑件上的侧孔深度大2-3mm。
但是也不拘泥于式，有时在结构需要和尺寸允许的情况下，侧向抽芯距比塑件上的侧孔（侧凹、凸台）深度大于5-9mm也可。
但是不能大太多，以免浪费材料和削弱结构强度和刚度。
该制件的壁厚为2mm，故侧向抽芯距取5-9mm均可，此处去8mm。
（2）脱模力的计算
塑件侧凹较薄，尺寸小，可知其抽拔力很小，斜导柱强度足够，无需计算。
（3）斜导柱倾角。
斜导柱的倾角选择要综合考虑抽芯距和斜导柱直径，但一般在12-25°，本里选取15°。
（4）斜导柱直径本例的侧向抽芯面积不大，所以抽芯力不大，因此斜导柱选择不需要进行计算但是考虑到本例中的滑块相对较高所以选直径为12的斜导柱
（5）斜导柱的长度在斜导柱倾角和抽芯距确定的情况下，可以计算斜导柱的长度。
斜导柱的长度根据抽芯距，固定端模板的厚度、斜销直径及斜角大小确定。
LZ=L1+L2+L3+L4+L5=d2/2tana+h/cosa+d/2tana+s/sina+（5-10）=75mm图形如图5-3所示
5-3
（6）滑块尺寸滑块尺寸主要有滑块的高度、宽度、长度、压紧角，导轨尺寸。
滑块高度由制品决定本例滑块高为65mm
（7）
滑块高度和长度的选取要考虑导滑孔。
一般来说，滑块上标注A的位置在工作时会受力，尺寸要选择大一点，至少要15mm左右。
标注B的位置不受力，尺寸选择要小一点，一般选择10mm，但是滑块较高时，由于受力分散，A和B都可适当减小本例的A为10mm，B为30mm并进行规整，这样可以确定滑块宽度和高度。
滑块压紧角要比斜导柱倾角大，这样不会卡死滑块，本里选择22°。
滑块导轨高度一般选择3mm、5mm、7mm、8mm。
小滑块受尺寸限制，一般选3-5mm，大滑块选5-8mm，本例的滑块不大，但是相对滑块本身来说宽度较大，故导轨厚度选择8mm，导轨宽度一般选择3-5mm，本例滑块较大宽度选5mm。
图见5-4,5-5所示。
5-4
5-5
第六章温度调节系统的设计
一．冷却系统的设计原则
（1）冷却水道应尽量多
（2）冷却水道至型腔表面距离应尽量相等
（3）浇口出加强冷却
（4）冷却水道、入口温差应尽量小
（5）冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置
此外，冷却水道的设计还必须尽量避免接近塑件的溶接部位以免产生溶接痕，降低塑件强度。
二．冷却系统结构的确定
材料为ABS工程塑料，查表3-25可知，保证塑件质量要求最佳模具温度在40°C-80°C。
所以成型模具的温度调节系统不考虑设计加热系统。
冷却水体积流量
查表3-25知成型ABS塑件的模具平均工作温度60°C。
用常温20°C的水作为模具冷却介质，其出口温度30°C，每次注射量m=0.064㎏，注射周期60s
查表3-29，取ABS注射成型固化时单位质量放出热量△h=3.5x102J/㎏
V=nm△h/60pCp（T1-T2）=0.064x60x3.5x102/60x1000x4187x（30-20）=5.1（m3/min）
冷却管道直径的确定选取直径为10mm的水管。
如6-1所示。
6-1
第七章、模架的选择
一．.确定模架组合形式
根据前面项目分析，塑件作为薄壳类塑件，一模两件，采用侧浇口成型，因此模具应为双分型面注射模根据点浇口基本型DC型可以满足要求。
二．.确定型腔侧壁厚度
成型零部件的壁厚计算，但计算法比较复杂且繁琐，而计算结果却与经验数据比较接近。
因此，在进行模具设计时，一般采用经验数据和查有关表格。
型腔在分型面上投影尺寸为140mmx150.25mm矩形型腔的内壁短边尺寸为146mm，型腔侧壁厚s1=17-19mm，模套壁厚s2=60-70mm作为模具规格选定的参考依据。
整体式嵌入型腔长度取200mm（由此
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