电话机前面板注射模具设计 毕业.docx

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电话机前面板注射模具设计毕业

第一章绪论

1.1目的及意义

毕业设计是工科院校本科生培养计划的最后的重要环节，是工程师基本训练必不可少的一环，以此来培养学生综合运用所学理论知识的技能，解决与分析实际问题，促使学生向工程师过渡，其具体目的为：

①培养学生综合运用所学知识，收集与研究有关参考文献和现场资料，经验，分析与解决主要问题及工程技术实际问题的能力。

②巩固与深化，扩大专业知识和基本理论知识，对设计中要解决的主要问题，在独立进行分析，研究的基础上，提出自己的见解，并完成所规定的设计任务。

③通过毕业设计的锻炼，使学生树立一个正确的设计与实验研究的思想方法，培养良好的科学态度与工作作风。

20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。

改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。

近年来，每年都以15％的增长速度快速发展。

许多模具企业十分重视技术发展。

加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。

此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。

模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。

今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。

中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。

在大型模具方面已能生产48”（约122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。

经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。

第二章塑件结构的设计

2.1塑料的工艺性分析

（1）塑料选用：

ABS线胀系数6.0～9.32.9～3.6（10

℃

）

成形收缩率0.4～0.90.1～0.2（％）

（2）脱模斜度：

40

～1

30′

（3）ABS成形条件与壁厚

品名

注射温度∕℃

注射压力∕Mpa

模具温度∕℃

壁厚∕mm

ABS

200~260

80~200

40~60

1.5~4.5

（4）圆角和沟槽：

为减小塑件上转角部分的应力集中，采用圆角。

当圆角半径超过塑件壁厚（R/t>1）时，应力集中系数基本上不再减小，因此塑件内表面转折处圆角取壁厚的0.6~0.7倍为宜，外部圆角取1.6～1.7倍。

（5）尺寸精度：

塑件成型误差

模具成型部件的制造公差

模具成型部件的表面磨损

由于塑料收缩率波动所引起的塑件尺寸误差

模具组装和配合间隙误差

精度等级：

ABS塑料建议选用五级精度。

2.2尺寸和精度

塑件的流动性影响制件尺寸的设计，注射成型制件尺寸要受注射机的注射量，锁模力的限制。

影响模塑精度的因素十分复杂。

首先是模具制造的精度，其次是塑料收缩率的波动，同时由于磨损等原因造成模具尺寸不断变化，都会使模制尺寸不稳定。

模制时工艺条件的变化，正边厚度的变化以及模制所需脱模斜度都会影响塑料制品的精度，因此塑料制件的精度确定应合理，尽可能选用低精度等级。

综合考虑本产品采用一般精度即7级精度。

2.3表面光洁度

塑件制品的表面光洁度，除了从工艺上尽可能避免冷疤，云纹等疵点外，主要是由模具光洁度决定，一般模具表面光洁度要比塑件的高一等级。

本塑件取Ra=6.3um。

2.4脱模斜度

脱模斜度大小受塑件径向尺寸的限制，又影响着脱模阻力，斜度大，脱模阻力小，有利于脱模，选择脱模斜度时还应考虑塑料材料的性质，塑件摩擦系数大，则宜采用较小斜度，便于脱模时不至于过大脱模阻力。

塑件的收缩率大，收缩产生的包紧力大，也宜采取较大斜度。

脱模过程，塑件一般是受到压缩载荷，因此抗压强度大的塑件，可承受较大压缩载荷，可以取较小的脱模斜度。

塑件的几何形状和尺寸对脱模斜度选取也有影响，壁较厚和几何形状复杂的塑件，收缩率较大或各部分收缩差别大，一般的说有较大脱模阻力，宜采取较大斜度，塑件高度对脱模斜度选取有相互矛盾的影响，对具体塑件上斜度数值取应综合考虑各种因素后确定。

ABS的塑件要求所以取外侧斜度为45′，内侧斜度为45′。

2.5圆角

塑件除了使用上要求采用尖角处以外，其余所有转角处均应尽可能采用圆角过渡，因制件尖角处易产生应力集中，在受力或受冲击震动时会发生破裂，甚至在脱模过程中由于模塑内应力而开裂，特别是制件的内圆角，一般即使采用R=0.5mm的圆角，就能使塑件的强度大为增强，理想的内圆角，半径应有壁厚的1/4以上。

塑件设计成圆角，使模具型腔对应部位亦成圆角，这样增强了模具的坚固性，塑件的外圆对应着型腔的内圆角，它使模具在淬火和使用时不会因团应力集中而开裂.

电话面板见图1.图2.图3：

图1

图2

图3

电话前面板的质量特性

密度=1.02克/立方厘米

质量=219.943177971g

体积=215630.566638066mm^3

表面积=96879.633557849mm^2

重心：

（毫米）

质心=8.909453507,-10.919801354,12.548732801mm

惯性主轴和惯性力矩：

（克*平方毫米）

惯性距（WCS）

Ix,Iy,Iz=1052605.239556547,800406.628672025,1762897.663664028

惯性矩（质心）

Ixc,Iyc,Izc=991744.156498312,748313.294436886,1719212.456527719

惯性矩（球坐标）

I=1729634.953731458

惯性积（WCS）

Iyz,Ixz,Ixy=-79971.910073585,18173.938955344,-52864.874879268

惯性积（质心）

Iyzc,Ixzc,Ixyc=-49833.169100747,-6416.225531949,-31466.721319221

回转半径（WCS）

Rx,Ry,Rz=69.179515450,60.325383345,89.527880521

回转半径（质心）

Rxc,Ryc,Rzc=67.149777374,58.329262116,88.411656286

回转半径（球坐标）

R=88.679243309

主轴（相对于WCS的方向矢量）

Xp（X）,Xp（Y）,Xp（Z）=0.010994257,0.051472084,0.998613915

Yp（X）,Yp（Y）,Yp（Z）=0.992278438,0.122824090,-0.017255294

Zp（X）,Zp（Y）,Zp（Z）=-0.123542011,0.991092764,-0.049724280

主惯性矩

I1,I2,I3=1721851.673411467,995527.527576150,741890.706475300

第三章注塑模总体结构设计

3.1注塑机的选择

3.1.1模具与注塑机的关系

每副模具都只能安装在与其相适应的注射机上进行生产，因此模具设计与所用的注塑机关系十分密切，在设计模具时，应详细了解注塑机的技术规范。

注塑机的最大注射量，最大注射压力，最大锁模力，最大成型面积，模具最大厚度，和最小厚度，最大开模行程，以及机床模板，安装模具的螺钉孔的位置和尺寸。

3.1.2计算浇注系统所需用料

（1）估计塑料的体积和重量

初步估算体积为：

V=215630.566638066mm^3

初步估算质量：

M=V

1.02=219.943177971g

（2）估算浇注系统所消耗的塑料体积和重量。

主浇道小端直径取5mm，锥角为3°约50mm。

计算得到浇注系统的体积约为V=2.3

。

质量M=2.3

1.02=2.346g

塑件和浇注系统所消耗的塑料总量为：

G=（219.943177971+2.346）X2=444.6g

3.1.3．初步选择注塑机的型号

本设计采用一模两腔，根据以上计算可以初步选择注塑机型号为：

ZWD-2680。

该注塑机技术参数如表1：

表1

结构形式

卧式

注射方式

螺杆式

最大注射量容量（mm

）

628

螺杆直径（mm）

56

注射压力（MPa）

169

注射速度（G/S）

200

锁模力（KN）

2680

拉杆间距（mm）

582

最大注射面积（cm

）

模板行程（mm）

450

最大模具厚度H（mm）

620

最小模具厚度H（mm）

220

3.1.4注塑机的主要工艺参数的校核

（1）国产标准的注射机均用塑料的容量表示一次注射量。

因ABS塑料比重是0.98近似1，因此以ABS为基准来确定注射机的额定注射量。

但是目前由于过去的习惯，对注射机的注射量也还是采用克量来表示。

所以选择注射机的注射量时可以用公式①或公式②计算。

①以容量计算时

0.8

式中

——注射机最大注射量

（

）

——成型塑件及浇注系统所需塑料的容量（

）

0.8——为系数，一般要求成型塑件的容量不得超过注射机容量的80%/

②以克计量时

0.8C

式中C——注射机最大注射克量（克）

G——成型塑件及浇注系统所需塑料的克量，G=

（克）

R——成型塑料的比重（克/

）

0.8——意义同公式（5—9）

因此0.8

628=502.4≥444.6满足要求

（2）锁模力的校核：

当高压的塑料熔体充满模具型腔时会产生一个沿注射机轴向的很大的推力，此推力的大小等于塑件加上浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和（即注射面积）乘以型腔内的塑料压力，此力可使模具分型面涨开。

为了保持动、定模闭合紧密，保证塑件的尺寸精度并尽量减少溢边厚度，同时也为了保障操作人员的人身安全，需要机床提供足够大的锁模力。

注塑机的锁模机构应该提供足够的锁模力，使动、定模两部分在注射过程中保持紧密闭合。

每台注塑机都有一个额定的锁模力，所设计的模具在注射冲模时，分型面张开的总力不能超过这个额定的值，有如下关系式：

Fq<=P。

式中

F—塑件加浇注系统在分型面上的投影面积。

q—型腔内塑料熔体的单位的面积压力：

q=k*Pi。

（K为熔体经喷嘴和浇注系统时的压力损耗系数，取为0.2Pi为注射压力。

）

P—注塑机锁模力。

塑件在分型面上投影的最大面积：

S=

＋H

L＝3.14/2

（182）+34

36=1732.6mm2

估算分流道在分型面上的投影面积：

S=196

3=588mm2

这里设计的F为7518cm2，q选择为1220

105

0.2=24400000pa，得到实际压力P=24400000

0.007518=183KN，小于额定锁模力2680KN，满足要求。

（3）模具外形与注塑机拉杆间距校核。

注射模向注射机上安装固定时，应该顺利通过注射机拉杆间的空间。

本设计模具最大宽度为546mm，其小于注射机拉杆间距582mm，所以满足要求。

（4）对注塑机有关安装尺寸的校核。

设计的注塑模不仅必须在注塑机的上述主要工艺参数限定的范围内，还必须能顺利的安装到注塑机上，因此必须满足注塑机的有关安装尺寸，包括如下几项，对其校核。

①模具定位圈与注塑机定位孔配合。

每一台注塑机的固定模板上都有一个起定位作用的基准孔，能使模具安装到注塑机上后其主流道中心线与注塑机喷嘴中心线同轴，模具上的定位圈应该与这一定位孔成间隙配合。

这里定位圈直径为100mm。

②可安装的模具高度。

选择的注塑机为ZWD-2680型。

最大模具厚度Hmax为620mm，最小模具厚度Hmin为220mm。

本设计的模具高度H为346mm，满足要求。

③喷嘴尺寸的校核。

注射机的喷嘴头部的球面半径要也模具主流道始端的球面半径吻合，以免高压熔体从缝隙处益处，一般球面半径要比喷嘴头半径大1~2mm，否则主流道内的塑料凝料无法脱出，本设计喷嘴头半径为12mm，喷嘴头部的球面半径为14mm，满足要求。

④开模行程和顶出机构的校核。

注射机的开模行程是有限制的塑料件从模具中取出时所需的开模距离，其必须小于注射机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中取出，开模距离一般分为如下两种情形：

一是当注射机采用液压，机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大冲程决定，并不受模具厚度的影响，即注射机，二是当注射机采用全液压时，最大开模行程等于机床移动模板和固定模板之间的最大开距减去模具厚度，即注射机的最大开模行程与模具厚度有关，本设计是属于单分型面注射模开模。

⑤模具装固尺寸

本模具为小型模具与注射机采用压板固定，采用这种固定时，只须在模具动，定模座板附近有螺孔就行，有较大的灵活性。

⑤模具装固尺寸

本模具为小型模具与注射机采用压板固定，采用这种固定时，只须在模具动，定模座板附近有螺孔就行，有较大的灵活性。

设计好的整体效果见图4.图5.图6：

图4

图5

图6

第四章浇注系统设计

4.1浇注系统

所谓浇注系统是指注射模中从主流道的始端到型腔之间的熔体进料通道。

浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两类。

普通浇注系统由主流道，分流道，浇口和冷料穴四部分组成。

浇注系统的作用是使来自注射模喷嘴的塑料熔体平稳而顺利地充模，压实和保压。

4.1.1浇注系统的设计原则

1尽可能采用平衡式布局，以便设置平衡式分流道。

2型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象。

3型腔排列要尽可能紧凑，以减小模具外形尺寸。

4热量及压力损失要小。

5确保均衡进科。

6塑料消耗量少。

7排气良好。

8防止塑件出现缺陷。

9生产效率要高。

4.2流道设计

4.2.1主流道设计

主流道是指连接注射机喷嘴与分流道或型腔（单腔模）的进料通道。

负责将塑料熔体从喷嘴引入模具，其形状，大小直接影响塑料的流速及填充时间。

在卧式或立式注射机用的模具中，主流道垂直于分型面，通常作在淬硬浇口套内，为了使塑料凝料能从流道中顺利拔出，需将主流道设计成圆锥形，具有

=2~4°的锥角本设计取3°，内壁表面粗糙度一般为Ra=0.8

m以下的表面粗糙度，小端直径应大于喷嘴直径约0.5~1mm，本设计注射机的喷嘴直径为

4mm，所以本设计的主流道小端直径为

5mm凹坑半径R也应比喷嘴头半径大1~2mm。

本设计注射机喷嘴头半径是R12mm，所以本设计凹坑半径取R15mm。

内壁表面粗糙度为Ra=0.63

m以便凝料顺利拔出。

浇口套大端高出定模端面H=5~10mm，起定位作用，与注射机定模板的定位孔呈间隙配合。

为了拆卸更换方便，模具的定位圈常与浇口套分开设计。

4.2.2冷料井和钩料脱模装置的设计

冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。

其作用是捕集料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响整个质量，开模时又能将主流道中的冷凝料拉出。

冷料井直径宜大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。

推板式钩料装置

推板式钩料装置有冷料穴、钩料杆组成。

钩料杆固定在型芯固定板上，不与顶出系统联动。

它的结构形式如图4-1所示。

图4-1钩料杆形式

4.2.5浇口设计

浇口是主流道，分流道与型腔之间的连接部分，即浇注系统的终端。

一般这段很短的通道截面面积很小。

浇口的作用：

1使熔融塑料以最快的速度进入并充满型腔，并在保压过程中进行补料以弥补由于塑件收缩而留出的空间。

2塑件注射成后，由于浇口的截面积很小，所以它的冷却速度大于塑件的冷却速度，并能迅速地冷却封闭，防止热料回流。

3成型并被顶出的塑件，较容易与浇注系统分离。

浇口的类型：

直接浇口、盘形浇口、分流式浇口、轮辐式浇口、爪形浇口、点浇口、侧浇口、环形浇口、潜伏式浇口等。

因为本设计是一模多腔的，所以采用矩形侧浇口较为理想，高注射效率。

位置的选择：

首先要避免熔体喷射冲压模，浇口位置还应使熔体取向对塑件性能有利，还要有利于冲模流动，补料和排气。

本设计的直接浇口设在型腔中心点处，从塑件的下底面中心进料。

4.2.6浇口套设计

浇口套有以下几种形式。

如图4-2。

如图4-2浇口套形式

本设计采用（d），在浇口套端部设一个与注射机定位孔相配的定位环，并在端面用螺钉将浇口套压在模体内，克服塑件对浇口套的反作用力。

本设计中由于采用直接交口，前锋凝料较小，分模力可将前锋冷料拔出，故不需要设置拉料杆。

最终设计出的浇口套如图7.图8.图9

图7

图8

图9

第五章注射模零部件的设计

5.1分型面的选择

分型面就是动，定模或瓣合模的接触面，模具分开后由此可取出塑件和浇注系统。

5.1.1分型面的选择原则

①应选择在塑件外形的最大轮廓处。

②有利于塑件的留模和脱模。

③保证塑件的精确要求。

④满足塑件外观要求。

⑤便于模具的制造。

⑥减小成型面积。

⑦增强排气效果。

⑧应使侧抽芯行程较短。

5.1.2排气槽设计

当塑件熔体注入型腔时，如果型腔内原有气体蒸汽不能顺利排出，将在制品上形成气孔，接缝，表面轮廓不清等缺点，可以利用配合间隙排气，可利用推出机构与模板之间及活动型芯与模板之间的配合间隙进行排气，本设计排气间隙为0.03—0.05mm，不必再开设专门的排气槽。

5.2成型零件设计

5.2.1型腔结构设计

凹模用以成型塑件的外观表面的设计，有整体式凹模，镶入式凹模，局部镶嵌式凹模，大面积镶嵌式凹模，四壁拼合式凹模，拼块式凹模。

本模具采用整体式凹模结构，由整块材料加工制成。

整体式凹模的优点是强大，塑件上不会产生拼缝、残痕，中小型凹模的机械加工也比较便利；如采用冷压制模法，就可直接在整块钢材上压出凹模，但对大型模具而言，由于钢材体积大，机械加工不便，而且切削也大，造成钢材浪费，延长了制模周期。

5.2.2型芯的结构设计

型芯用来成型塑件的内表面的设计，本设计采用整体式型芯，用螺钉将其与模板连接，组合式型芯的特点：

①组合式的型芯适用于塑件的内形复杂，机加工困难的型芯。

②组合式的型芯使加工变得简单，容易。

③组合式的型芯减小了贵重模具钢的耗量。

④组合式的型芯节省了加工工时，避免了大型件的热处理变形。

5.2.3对合导向机构零件的设计

对合导向机构的功能是保证动，顶模两部分能够对准，使加工在动模和定模上的成型表面在模具闭合后形成形状和尺寸准确的型腔，从而保证塑件形状，厚度和尺寸的准确。

本模具设计采用导柱对合导向机构零部件设计，该机构在模具设计中应用最广，包括导柱和导套两个零件。

1）导柱设计

对导柱设计的主要要求：

①导柱的直径视模具大小而定，但必须具有足够的抗弯强度，且表面要耐模，芯部要坚韧，因此导柱的材料一般采用低碳钢（20）渗碳淬火，或用碳素工具钢（T8、T10）淬火处理，硬度为50－55HRC。

本设计材料选用低碳钢（20），渗碳淬火，硬度为50－55HRC。

②导柱的长度必须比凸模端面的高度高出6—8mm，以免在错误定位时，型芯进入凹模型腔相碰而损坏。

导柱的端部做成锥形或半球形的先导部分。

本设计导柱的长度比凸模高出8mm，导柱的端部设计成锥形。

③导柱的配合精度导柱与导向孔通常采用间隙配合H7/f6或H8/f8，而与安装孔则采用过过渡配合H7/m6或K7/h6，配合部分表面粗糙度为Ra=0.8um。

本设计导柱与导向孔之间采用H7/f6间隙配合，而与安装孔则采用过过渡配合K7/h6。

④导柱应合理均匀地分布在模具分型面的四角，导柱至模具的边缘应有足导柱一般设置在动模一侧，可以起到保护型芯及塑件脱模是支撑推件板的作用。

注射模的导柱一般取2~4根，本设计选4根对称布置。

2）导套设计

这里与导柱配合选择带头导套。

该导套的尾部与另—模板配合起定位作用，有省去定位销的效果。

3）导套位置

导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度：

导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。

通常设在长边离中心线1／3处最安全。

4）材料的选择

导柱与导套应有足够的耐磨性，多采用低碳钢经渗碳淬火处理，其硬度为HRC50-55。

工作表面粗糙度为Ra0.4，固定部分Ra0.8。

导套内外表面粗糙度取为Ra0.8为妥。

5）对导柱直径的校核。

对导柱直径的校核可以以下式校核：

w--一根导柱承受的模板重力（N），若整个模板重力为W，导柱的根数为n，则w=W／n．

L--模板重心距导柱肩部距离（mm）。

E--材料弹性模量，2X106Mpa。

δ--导柱头部弯曲变形的挠度（mm），其值以不影响顺利脱模为准。

计算得，d约为28.5mm，这里取d为32mm，满足要求。

5.2.4复位机构的设计

模机构在完成塑件脱模后，为进行下一个循环，必须回到初始位置，本设计脱料机构是推杆，与开在型芯处的孔配合，共设7根，下端安装在推杆固定板上。

第六章推出机构

6.1脱模机构

注塑成型后，使塑件从凸模或凹模上脱出的机构称为脱模机构。

6.1.1设计原则

（1）开模时应使塑件留在动模一侧

塑件滞留于动模边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。

（2）保证塑件外观完美无损

防止塑件变形或损坏，正确分析塑件对模腔的粘附力的大小及其所在部位，有针对性的分析选择合适的脱模机构，是推出中心和脱模阻力中心重合。

（3）避免顶出损伤

顶出装置力求均匀分布，顶出力作用点应在塑件承受顶出力最大部位，即不易变形或损伤的部位，尽量避免顶出力作用于最薄的部位，防止塑件在顶出过程中的变形和损伤。

（4）顶出机构应平稳顺畅，灵活可靠

顶出零件应有足够的机械强度和耐磨性能，使其在相当长的运作周期内平稳顺畅，无卡滞现象，并力求制造方便，容易维修。

6.1.2脱模机构的选择

本设计的塑件属于深腔薄壁的塑件，适合采用推件板脱模机构。

但是因为笔筒内开有槽腔，所以不是于这种方式推出。

宜采用推杆推出。

这种顶出机构广泛地应用于推出各类塑件，是一种最简单的推出形式，它的特点：

1推出元件制造简便。

2更换容易。

3滑动阻力小。

4推出效果好。

设计要点：

1推杆应设在塑件能承力较大的部位，尽量使推出的塑件受力均匀，但不宜于型芯或镶件距离过近，以免影响凸凹模强度

2推杆直径不宜过细，要有足够的强度承受推力，一般取

2.5~12mm。

3推杆装配后不应有轴向窜动，其端面应高出型腔或镶件平面0.05~0.1mm。

4塑件浇口处应尽量不设置推杆，以防该处内应力大而碎裂。

5推杆的布置应避开冷却水道和侧抽芯，以免与抽芯机构发生干涉。

6推杆与模体的配合间隙不大于所用塑料的溢边值。

（ABS0.04mm）

6.1.3推杆固定方式

推件板的修复步骤：

①卸下推件板，在其顶平面磨削，直到将其损伤处磨掉为止，这时的磨削量为H。

②将型芯沿口周边顺形铣去H的距离，并顺碴修整。

③型芯上端铣去H的距离，修整周边圆角。

将制品从包紧型芯上脱出时所需克服的阻力称为脱模力。

脱模力的计算：

t/d=1/36=0027<0.05,故属于薄壁件。

脱模力的计算公式

F=

制件壁厚

E塑料的弹性模量900Mpa

S塑料的平均成成型收缩力1.5%

L制件对型芯的包容长度39m