电视机外壳的注塑模设计.docx
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电视机外壳的注塑模设计
课题任务书
系：
专业：
指导教师
学生姓名
课题名称
电视机外壳塑料模设计
内容及任务
1．对制件进行工艺分析，根据塑件的材料、形状与尺寸要求等确定适合的成型工艺。
2．选择相应的成型设备和成型工艺参数，完成成型模具的结构设计。
3．根据产品的工艺分析，确定模具总体结构设计，绘制模具总图1张（A0）。
4．编制设计说明书一份。
拟达到的要求或技术指标
1.装配图须采用A0图纸打印。
2.设计说明书资料充分，并标明数据出处；计算过程详细完整；公式的字母含义应标注公式出处；内容条理清楚，按步骤书写。
3.说明书字数在20000字左右，按相关本科院校的要求排版并打印，同时上交电子文档。
进度安排
起止日期
工作内容
备注
毕业设计调研
集中实习
毕业设计
答辩时间
2周
2周
8周
1周
主要参考资料
1、徐嘉元，曾家驹.机械制造工艺学［M］.机械工业出版社 1997.8.
2、哈尔滨工业大学李益民主编.机械制造工艺设计简明手册［M］机工版.2005.7
3、肖继德，陈宁平.机床夹具设计［M］.机械工业出版社2005.3
4、孙丽媛.机械制造工艺及用夹具设计指导［M］.冶金工业出版社2002.5.
5、朱龙根.机械零件设计手册［M］.机械工业出版社2005.8
6、章跃.机械制造专业英语［M］.机械工业出版社2002.4
7、大连理工大学工程画教研室编[M].机械制图（第四版）.北京：
高等教育出版社，
1993.5：
60-80
教研室
意见
年月日
系主管领导意见
年月日
摘要
对塑件的结构，使用要求进行分析，确定成型方法。
确定成型方法后，再进行模具结构的设计。
最后根据模具的结构选定注射机。
其中，包括了成型零件尺寸的计算，脱模力的计算，强度校核，零件加工工艺等。
本设计完全采用计算机辅助设计，有大部分数据是用PRO/E精确计算而得的，不仅能节约时间，缩短设计周期，节约成本，也能提高设计的质量。
关键词：
工艺规程;定位基准
ABSTRACT
Thisarticlehasfirstcarriedontheconnectingrodcomponentsanalysis,throughanalysisandresearchwhichcarriesontothereference,elaboratedthetechnologicalprocess,andthemanufacturetechnologyandsoontherelatedcontent;Inthetechnicalroute,elaboratestheconnectingrodcraftprocessingcraft,themachine-finishingremainder,theprocessingorderarrangementandthebasicman-hourofcomputation.Thequestionpossiblyappearswhichinthedesignprocessis:
Drawsupthetechnologicalprocessisnotgood,affectstheprocessingprecisionandtheprocessingefficiency;Theunitclampclampstheorganizationtochooseisimproper,thuscreatesclampsthestrengthwhichcannotsatisfyneeds.
Keywords:
Technologicalprocess;Localizationdatum
摘要
ABSTRACT
1前言………………………………………………………………………………1
2成品分析…………………………………………………………………………2
2.1结构分析………………………………………………………………………3
2.2肉厚分析………………………………………………………………………4
2.3成型分析………………………………………………………………………5
3工件材料的选择…………………………………………………………………9
3.1概述……………………………………………………………………………9
3.2塑料的组成……………………………………………………………………9
4分型面的确定……………………………………………………………………11
5浇注系统的设计…………………………………………………………………13
5.1主流道的设计…………………………………………………………………13
5.1.1主流道尺寸…………………………………………………………………13
5.1.2流道衬套的形式……………………………………………………………13
5.2主流道衬套的固定……………………………………………………………14
5.3分流道的设计…………………………………………………………………14
5.3.1分流道的形状及尺寸…………………………………………………………14
5.3.2分流道的表面粗糙度…………………………………………………………15
5.3.3分流道的布置形式……………………………………………………………15
5.4浇口的设计……………………………………………………………………15
5.4.1浇口的选用…………………………………………………………………15
5.4.2浇口的位置…………………………………………………………………16
5.5料穴的设计…………………………………………………………………17
6模具结构设计及成型零件的设计………………………………………………17
6.1钢材选用………………………………………………………………………17
6.2模具的设计……………………………………………………………………18
6.3成型零件的设计………………………………………………………………23
6.3.1成型零件的结构设计…………………………………………………………24
6.3.2型芯结构尺寸计算…………………………………………………………24
6.3.3卡沟间距的计算……………………………………………………………25
6.3.4孔类尺寸的计算……………………………………………………………25
6.3.5型腔尺寸的计算……………………………………………………………25
6.3.6模仁的设计…………………………………………………………………25
6.4顶出系统的设计……………………………………………………………26
6.4.1制品推出的基本方式………………………………………………………27
6.4.2脱模力的计算………………………………………………………………28
6.5冷却系统的设计……………………………………………………………28
6.6排气系统的设计………………………………………………………………30
7注射机的选用……………………………………………………………………31
7.1塑件的计算……………………………………………………………………317.2注塑机的选择…………………………………………………………………327.3注塑机的校核…………………………………………………………………32
参考文献……………………………………………………………………………….
致谢……………………………………………………………………………………
正文
1前言
随着高分子化学技术的发展，以及高分子合成技术，材料改性技术的进步，塑料工业飞速发展。
目前，塑料制品已深入到国民经济的各个领域。
在办公用品，照相器材，汽车，仪器，仪表，机械，航空，日用以及家用电器的领域中得到了广泛的应用。
且开始逐步取代金属产品。
我国自改革开放以来，塑料工业得到了飞速发展，在国民经济中开始发挥愈来愈重的作用。
近年来，随着科学技术的进步以及对塑件质量要求的提高，塑料模具成型技术，正像高效率，自动化，大型，微型，精密，高寿命的方向发展。
具体表现在以下几方面：
1：
塑料成型理论研究的飞速发展。
现已经对充模过程中的流变行为，及流变理论，有了更深的研究。
对于挤出成型，现已初步建立起数学模型。
2：
新的成型方法的涌现。
如热流道浇注系统的应用，气辅成型，双射成型技术的应用。
3：
塑件更趋向精密化，微型化，大型化。
现德国已研制出0.1g的注射机，用来生产0.05g的塑件。
法国已拥有注射量为170kg的注射机。
我国也研制出0.5g的微型注射机和注射量达35000cm
的特大注射机.
4:
新型模具材料的应用。
5：
模具表面强化热处理的新技术的应用。
6：
计算机辅助设计的应用。
7：
标准化的实施。
此次设计为电视机外壳的注塑成型模具设计，设计中，得到张教授的精心指导，及时解决所遇到的问题，也得到了同学与朋友的大力帮助。
如今设计即将结束，在设计中出现一些问题是无法避免的，毕竟实践经验有限，及本人所学模具专业知识有限，如发现问题希望及时提出，以便更正，共同进步。
设计说明书中详细分析了设计中的一些必要计算，并附图分析，所有数据经过核算，该查表的数据在《机械设计手册》、《塑料模设计手册》等丛书中查得。
2成品分析
电视机外壳，它是电视机的前盖部分。
首先它是电视机的主要轮廓，所以外面部分表面质量有要求，不能有毛边，顶出痕迹和拉伤。
里面部分表面质量想对来说，要求不是很高。
同时，由于它也是整个电视机的支架部分，所以强度有一定的要求。
要注意熔接线的位置，第一要保证的就是外围边缘部分，应尽量将熔接线转移到左边体积大块处。
在材料方面，也要注意材料的强度，刚度，等力学方面的性能，同时也要考虑成型工艺方面的各种性能，如流动性，收缩性等。
此处的塑料，根据塑件的结构可知流动性中等即可。
收缩性,原则上，越小越好，但实际中，考虑到成本因素，此处塑料的收缩性不能太小，也不能太大，中等即可满足要求。
由于塑件的尺寸比较大，主要配合的面比较少，尺寸精度可相对降低，除了那些需要配合的面尺寸精度取MT3之外的，其他的尺寸按MT5的精度即可。
2.1结构分析
成品图如下所示：
大小：
405*264*31
图2-1成品图
2.2肉厚分析
图2-6成品图
经过pro/e的分析，由图可知，此塑件的肉厚较均匀。
取平均肉厚为2mm。
图2-7成品图
上图中红色区域肉厚较厚，成型时会导致缩水，应该减薄，保持肉厚均匀变化。
2.3成型分析
电视机外壳，对表面质量要求较高，尺寸精度也有相对较高的要求，所以采用注塑成型不仅满足塑件要求，也能满足大批生产需求。
由于塑件尺寸较大，模具的尺寸相应的也会较大，为生产方便，采用一模一穴的形式。
所以型腔排布的问题也就变的简单了。
由于塑件外部分相对来说比较重要，要求也较高，所以把外面部分放在母模侧，里面部分放在公模侧。
同时也有利于脱模和顶出。
分型面如所示，棕色为在母模侧的面，绿色为在公模侧的面。
其中的沉头孔，大端在母模侧成型，小端在公模侧成型。
如图2-10所示。
边缘处的卡沟，如图2-11所示。
另：
所有与分型面垂直的面都必须设置拔模角，以分型面为界，在母模侧的向母模侧减胶拔模0.5-1度，在公模侧的向公模减胶拔0.5-1度保持减胶量在20丝左右，为是母模侧更易脱模，母模侧的拔模角应稍大于公模侧。
3工件材料的选择
3.1概述
塑料：
它是一种混合物，以高分子聚合物为主要成分，加入一定量的添加剂而组成的。
在常温下常表现为柔韧的固体，但加热，加压时会有一段软化的过程，这一性质被称为可塑性。
由于塑料的分子质量相对较大，所以分子间彼此具有很大的作用力，分子之间的长链就会蜷曲在一起，即可相互排斥，也可相互吸引，使的塑料具有弹性。
3.2塑料的组成
主要成分：
合成树脂；合成树脂的性能基本上决定了塑料的基本性能，如热性能，化学性能，物理性能，力学性能，在塑料中的含量一般在40%-100%。
目前主要的合成树脂有聚乙烯，聚氯乙烯，酚醛树脂等。
添加剂：
常用的有：
填充剂，增塑剂，稳定剂，润滑剂，着色剂等。
此电视机外壳，根据其应用场合，可适当添加一些添加剂。
为了增加其绝缘性及强刚度，可适当加如一些添加剂，如云母，石英等。
同时也可以降低成本。
为了增加其可塑性，流动性，改善塑件成型条件，提高塑件质量可加入适量的的增塑剂。
由于电视机会有相当量的辐射，塑件必须加入一定量的光稳定剂。
提高塑件的使用寿命，保护环境和使用者的健康。
添加润滑剂和着色剂，可是塑件的表面光洁，更美观，同时也有利于脱模。
3.3塑料的分类
3.3.1按塑料中树脂分子结构和受热后呈现的基本行为分
可分为热塑性和热固性塑料。
塑料中的树脂分子结构是线性或支链型结构，它在加热是软化并熔融，不产生化学交链反应，成为溶体，在次状态下可制成一定形状的塑件，冷却后保持已成型的形状，如再加热，可再次成型。
可回收利用。
这种塑料称为热塑性塑料，
塑料在受热之初分子呈线性，具有可塑性和可溶性，但继续受热后这些链状的分子逐渐结合成网状结构，当温度达到一定后会进一步发生交链反应，最终变为体型结构，树脂即不溶解也不熔化，塑件形状固定下来后就不再改变，如再加热也不会再软化，更不具有可塑性，不可回收利用，这样的塑料称为热固性塑料。
3.3.2按性能及用途分
通用塑料：
产量大，用途广且价格便宜的塑料。
占世界总量的80%左右。
工程塑料：
在工程技术中常用来作为结构材料来使用，力学性能，耐摩擦，耐腐蚀性能较好。
尺寸的稳定性好。
特殊功能塑料：
具有特殊功能的塑料。
如医学方面，光学，电学方面等。
3.4塑料的选择
易知，电视机外壳，首先作为整个电视机的主体支架来说，应该选用常用来作为结构材料的工程塑料比较合理，因为它力学性能好，能耐摩擦和腐蚀，尺寸也较稳定。
选通用塑料的话，虽然成本较低，也比较容易获的，但考虑到电视机外壳对外观，及强刚度的要求，还有成型，力学等方面的要求，通用塑料就较工程塑料而言，不是很合理。
选特殊塑料，尽管可以满足上述的个种要求，但成本太高，不符合商家的基本原则，所以淘汰。
其次，考虑到今社会环保及节约能源的趋势，应该选用可循环利用的热塑性塑料，才能跟上社会的发展趋势。
能否适应社会潮流，也是商家考虑的重要因素之一。
再次，就成型方面而言，因为塑件较大，壁后厚也较为均匀，所以流动性不用太好，否则会产生飞边‘溢料’，影响产品质量。
当然流动性太差又会发生充不满的现象，所以选流动性适中的塑料即可。
电视机外壳一般都是不透明的。
通常结晶度越大，塑料的密度也就越大，强刚硬度也会随之越大，耐摩，耐腐蚀，电性能也会越优良。
所以选结晶度大的塑料较适合。
最后，塑料在成型加工过程中都会存在不同程度的定向排列，即定向。
定向会直接导致塑料力学性能的各向异性，此处塑件较大中间有比较长的薄壁，所以要控制这种各向异性在一定的范围内。
对其他各种特性的要求不是很严格，所以只要不是太极端，选一般水平的就能满足塑件要求。
但要力求成本低，易取的等要求。
综上分析，我门不难看出，ABS比较能符合要求，下面大家一起来探讨ABS的各种性能。
ABS：
丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物。
ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚物三种化学单位合成，每种单体都有不同特性；丙烯腈有高强度，热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性，抗冲击特性；苯乙烯具有易加工，高光洁及高强度。
从形态上看，ABS是非结晶性材料。
三种单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯—丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯胶分散相。
这就决定了ABS材料的耐高温性、抗冲击性及易加工性等多种特性。
缩水率为0.4-0.7%。
ABS的原型可以达到注塑ABS成型强度的80%，而它的属性，例如耐热性与抗化学性，也是近似或是相当于注塑成型的工件，其耐热度为93.3℃，这让ABS成为功能性测试应的广泛使用材料。
ABS，它的密度是1.02-1.16kg*dm
.
吸水率为0.2-0.4。
收缩率为0.4-0.7s。
熔点为130-160°.
热变形温度：
90-108（0.46Mpa）
抗拉屈服强度为50Mpa。
拉伸弹性模量为1.8e03Mpa
抗弯强度80Mpa。
冲击韧度261（无缺口时）kj.m
硬度（HB）9.7
体积电阻系数：
6.9e16欧.厘米
经过上面的分析，我们不难得出结论，选择ABS不仅能满足产品的各种要求，同时也能适应社会的发展需要。
需要注意的是由于它的吸湿性较大，加工前通常要进行干燥处理。
表1ABS的成型条件
成型条件
注射机类型
湿度
计算收缩率
预热温度
预热时间h
螺杆转速r/min
螺杆式
小于0.04%
0.3－0.8％
80－85℃
2－3
30
料筒温度℃
喷嘴温度℃
模具温度℃
后段150－170
中段165－180
前段180－200
170－180
50－80
注射压力
成型时间
后期处理
60－100MPa
注射时间
高压时间
冷却时间
总周期
方法
温度℃
时间h
20－90s
0－5s
20－120s
50－220s
红外线灯、鼓风烘箱
70
2－4
4分型面的确定
分型面是指分开模具，取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触面。
一般一幅模具可以有一个或几个分型面。
它的方向可以是任意的，垂直，平行都可以，甚至可以有一定的角度。
分型面的形式塑件的集合形状，脱模方法，模具类型，及排气条件，及浇口形式等有关，常见的有水平分型，垂直分型面，斜分型面，阶梯分型面，曲线分型面等。
可以是单一的形式，也可以是复合的形式，在实际生产中常采用复合形式的分型面。
如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。
由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。
但不管如何，选择分型面都要求符合下面的原则：
1，便于脱模，应尽量是塑件留在公模侧，以便顶出。
同时也要利于侧面分型和抽芯。
2，保证塑件的外观面不遭损坏
3，保证塑件的尺寸的精度
4，有利于排气
5，使模具加工方便
图4-1分型面图
如图所示：
沉头孔大端在母模侧成型，小端在公模侧成型，通孔一般都放在公模侧成型，要尽量将塑件留在公模侧，方便后面的顶出工序进行。
在所有的孔成型时因该注意，在哪一侧成型，就在哪有一侧减胶拔模。
拔模量视垂直面高度而定，总之保持在50丝左右即可。
还要值的注意的是，为了防止粘母模，母模侧的拔摸量要稍大于公模侧。
边缘区的卡沟，如上图所示，分型面沿卡沟的轮廓线分布，以卡沟最边缘的线做为分界线，上面的在母模侧成型，下面的在公模侧成型。
这样脱模是就方便许多了。
5浇注系统的设计
所谓的浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道，起主要作用是使塑料熔体平稳而有序的地填充到型腔中，以获得组织致密，外形轮廓清晰的塑件，因此浇注系统十分重要。
浇注系统一般由下面四部分组成，主流道，分流道，浇口，冷料穴。
5.1主流道的设计
5.1.1主流道尺寸
主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。
主流道小端尺寸d应与所选注射机喷嘴尺寸相适应，要查阅所选注射机的使用说明书，即d=d
（注射机喷嘴直径）+（0.5~1），一些具体参数参看塑模设计教材及设计手册，在现场设计中应选用标准件。
5.1.2主流道衬套的形式
主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式（俗称浇口套），以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等，热处理硬度为53-57HRC。
主流道衬套和定位圈设计成整体式用于小型模具，中大型模具设计成分体式。
常用浇口套分为有托浇口套和无托浇口套两种下图为前者，有托浇口套用于配装定位圈。
浇口套的规格有Φ12，Φ16，Φ20等几种。
由于注射机的喷嘴球半径为18，所以浇口套的半径SR=20，要稍大于喷嘴半径。
图5-1（流道衬套示意图）
5.2主流道衬套的固定
因为采用的有托浇口套，所以用定位圈配合固定在模具的定模座板上。
定位圈也是标准件，外径为Φ100mm，内径Φ35mm。
具体固定形式如图5－2
图5－2（主流道衬套固定形式图）
5.3分流道的设计
分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。
它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。
因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。
5.3.1分流道的形状及尺寸
为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形梯形U形半圆形及矩形等，工程设计中常采用梯形截面加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大，一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸：
（1）
式中D―梯形大底边的宽度（mm）
W―塑件的重量（g）
L―分流道的长度（mm）
在应用公式
（1）时应注意它的适用范围，即塑件厚度在3.2mm以下，重量小于200g，且计算结果在3.2－9.5mm范围内才合理。
本设计的塑料仪表外壳体积为154mm3，质量157.9g，分流道的长度预计设计成120mm长
=8.1354mm取D=8mm
5.3.2分流道的表面粗糙度
由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.60μm左右就可以，这样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速度和剪切热。
5.3.3分流道的布置形式
分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：
即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。
本模具的流道布置形式如（图5－3）：
图5－3（流道布置）
5.4浇口的设计
浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。
5.4.1浇口的选用
在本设计中，我采用的是侧浇口，侧浇口是截面形状为矩形的浇口。
一般开在分型面上，可按需要合理选择浇口的位置，尤其适用与一模多腔。
如图5-4所示，一般取B=1.5mm-5.0mm，厚h=0.5mm-2mm,（也可取塑件的1/3-2/3），长L=0.7mm-2mm。
浇口的形式和尺寸如
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