音机机壳注射模设计.docx
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音机机壳注射模设计
音机机壳注射模设计
摘要：
介绍了放音机机壳的成型工艺及注射模结构。
通过对塑料以及机身的研究，随着塑料制件在工业中应用日趋普遍，最终主要采用了（塑料）注射模的成型工艺，为了解决塑件三面侧孔的抽芯和复位，模具采用了斜导柱侧向抽芯结构与弹簧抽芯结构相结合的结构，可自动抽芯复位提高生产力。
关键词：
注射模；斜滑块；抽芯。
前言
模具是生产中应用极为广泛的基础工艺装备。
在电子电器、仪表通讯、交通运输、航空航天以及家电和轻工业等行业中，60%~80%的零件都要依靠模具成形。
利用模具进行生产的产品所表现出来的精度高、一致性好、效率高、消耗低等一系列优点，是其他加工方法所不能比拟的。
模具生产技术的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志。
目前，国内外模具工业发展很快，其产值已超过机床工业的产值。
我国模具工业作为一个独立的、新型的工业，正处于飞速发展阶段，已成为国民经济的基础工业之一，其发展前景十分广阔。
据预测，未来我国将成为世界的制造中心，这更加给模具工业带来前所未有的发展机遇和空间。
用塑料注射成型方法加工的塑料制品，具有生产效率高，能成型外形复杂、尺寸精确或带嵌件的注塑制品；对各种塑料的加工适应性强等优点，因此广泛地应用于国防工业、航空、交通、电气、机械、建筑、农业、文教、卫生、日用品等各个领域，一直是塑料加工领域中的重要方法。
塑料注射成型是塑料制品的高效率生产方法之一。
注射成型获得的塑料制品在各种塑料制品中所占的比重很大。
注射模具是实现注射成型加工的重要工艺装备，其结构的合理性，将直接影响塑性的成型质量、生产效率、劳动强度、模具寿命及成本等。
而模具决定最终产品的性能、形状、尺寸和精度，为了周而复始地获得符合技术经济要求及质量稳定的产品，模具的结构特征，成型工艺及浇注系统的流动条件是影响塑料制件的质量及生产率的关键因素。
因此，在了解并掌握塑料的成型工艺特性、塑料制件的结构工艺性及注射机性能等成型技术的基础上，设计出先进合理的注射模具，是一名合格的模具设计技术人员所必需达到的要求。
摘要………………………………………………………….1
第一章概述…………………………………....................1
第二章产品分析……………………………….................3
第三章模具结构方案的确定.............................................5
第四章模具各部分的设计.............................................6
4.1型腔数量及排列方式......................................................6
4.2分型面的选择..................................................................7
4.3浇注系统也排溢系统的设计..........................................8
4.4成型零件的设计..............................................................12
4.5合模导向机械的设计......................................................18
4.6推出机械的设计..............................................................19
4.7侧向分型与抽芯机械的设计..........................................20
4.8冷却系统的设计..............................................................25
第五章选取模架和注射机及其工艺参数的校核............26
5.1选取模架
5.2选取注射机
5.3注射机有关工艺参数的校核
第六章模具的工作原理………………………………..29
第七章模具的加工工艺……………………………..........29
第八章总结.....................................................................32
参考文献.............................................................................34
第一章概述
1.1塑料及塑料工业的发展
塑料是以树脂为主要成分的高分子有机化合物，简称高聚物。
塑料其余成分包括增塑剂、稳定剂、增强剂、固化剂、填料及其它配合剂。
塑料制件在工业中应用日趋普遍，这是由于它的一系列特殊的优点决定的。
塑料密度小、质量轻。
塑料比强度高；绝缘性能好，介电损耗低，是电子工业不可缺少的原材料；塑料的化学稳定性高，对酸、碱和许多化学药品都有很好的耐腐蚀能力；塑料还有很好的减摩、耐磨及减震、隔音性能也较好。
因此，塑料跻身于金属、纤维材料和硅酸盐三大传统材料之列，在国民经济中，塑料制件已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。
塑料工业的发展阶段大致分为一下及个阶段：
1.初创阶段30年代以前，科学家研制分醛、硝酸纤维和聚酰胺等热塑料，他们的工业化特征是采用间歇法、小批量生产。
2.发展阶段30年代，低密度聚乙烯、聚氯乙烯等塑料的工业化生产，奠定了塑料工业的基础，为其进一步发展开辟了道路。
3.飞跃阶段50年代中期到60年代末，塑料的产量和数量不断增加，成型技术更趋于完善。
4.稳定增长阶段70年代以来，通过共聚、交联、共混、复合、增强、填充和发泡等方法来改进塑料性能，提高产品质量，扩大应用领域，生产技术更趋合理。
塑料工业向着自动化、连续化、产品系列化，以及不拓宽功能性和塑料的新领域发展。
我国塑料工业发展较晚。
50年代末，由于万吨级聚氯乙稀装置的投产和70年代中期引进石油化工装置的建成投产，使塑料工业有了两次的跃进，于此同时，塑料成型加工机械和工艺方法也得到了迅速的发展，各种加工工艺都已经齐全。
塑料由于其不断的被开发和应用，加之成型工艺的不断发展成熟于完善，极大地促进了成型模具的开发于制造。
随者工工业塑料制件和日用塑料制件的品种和需求的日益增加，而且产品的更新换代周期也越来越短，对塑料和产量和质量提出了越来越高的要求。
1.2模具在工业生产中的重要作用
模具是工业生产中重要的工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的重要基础之一。
塑料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一种类型。
模具设计水平的高低、加工设备的好坏、制造力量的强弱、模具质量的好坏，直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。
美国工业界认为“模具工业是美国工业的基础”，日本则称“模具是促进社会繁荣富裕的劳动力”。
近年来，我国各行业对模具的发展都非常重视。
1989年，国务院颁布了“当前产业政策要点的决定”，在重点支持改造的产业、产品中，把模具制造列为机械技术改造序列的第一位，它确定了模具工业在国民经济中的重要地位，也提出了振兴模具工业的主要任务。
1.2.1塑料成型技术的发展趋势:
一副好的塑料模具与模具的设计、模具材料及模具制造有很大的关系。
塑料成型技术发展趋势可以简单地归纳为以下几个方面。
1.模具的标准化为了适应大规模成批生产塑料成型模具和缩短模具制造周期的需要，模具的标准化工作十分重要，目前我国标准化程度只达到20％。
注射模具零部件、模具技术条件和标准模架等有以下14个标准：
当前的任务是重点研究开发热流道标准元件和模具温控标准装置；精密标准模架、精密导向件系列；标准模板及模具标准件的先进技术和等向标准化模块等。
2.加强理论研究
3.塑料制件的精密化、微型化和超大型化
4.新材料、新技术、新工艺的研制、开发和应用各种新材料的研制和应用，模具加工技术的革新，CAD/CAM/CAE技术的应用都是模具设计制造的发展趋势。
1.3塑料成型方法:
塑料的成型方法有注射模、压缩模、压注模、机头与口模。
此外还有中空吹塑模、真空成型模、浇注模等。
注射模又称注塑模，主要用于热塑性塑料制品的注射成型，也可用于热固性塑料制品的注射成型。
注射模一般结构复杂、造价高。
压缩模又称压塑模或压模，主要用于热固性塑料制品的压制成型，有时也用于某些流动性较差的热塑性塑料制品的压缩成型。
压注模又称传递模或挤塑模，主要用于热固性塑料制品的成型。
压注模比压缩模多了加料腔、柱塞和浇注系统，结构上比压缩模复杂，造价高。
机头模与口模安装与挤出机上的模具，主要用于热塑性塑料制品的挤出成型。
第二章产品分析
1、该产品为耳机机身部分用于机芯的安装与固定。
其外观要求较高，精度要求一般，装配精度要求较高。
外表面粗糙度值较低，内表面粗糙度值较高。
壁厚均匀，有侧向凹凸结构，属于矩形类零件，结构较为复杂。
可以用注射模具一次成型。
2、塑料的种类和性能塑料的种类繁多，大约有300多种，常用的塑料也有几十种，而且每一品种又有多种牌号。
（1）按塑料的使用特性分为通用塑料、工程塑料和功能塑料。
〈1〉通用塑料通用塑料是指一般只能作为非结构材料使用，且产量大、用途广、价格低、性能普通的一类塑料；主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料五大品种，约占塑料总产量的75%以上。
〈2〉工程塑料工程塑料是指可以作为工程结构材料，且力学性能优良，能在教广温度范围内承受机械应力和在较为苛刻的化学及物理环境中使用的一类塑料。
主要有聚酰胺（尼龙）、聚碳酸酯、聚甲醛、ABS、聚苯醚、聚砜、聚脂、及各种增强塑料。
工程塑料与通用塑料相比产量少，价格较高，但具有优异的力学性能、电性能、化学性能、耐磨性、耐热性、耐腐蚀性、自润滑以及尺寸稳定性，即其具有某些金属性能，因而可代替一些金属材料用于制造结构零部件和传动结构零部件等。
〈3〉功能塑料功能塑料是指用于特种环境中，具有某一方面的特殊性能的塑料。
主要有医用塑料、光敏塑料、导磁塑料、高耐热性塑料及高频绝缘性塑料等。
这类塑料产量小，价格较贵，性能优异。
（2）按塑料受热后呈现的基本特性分热塑性塑料和热固性塑料。
〈1〉热塑性塑料热塑性塑料是指在一定的温度范围内，能反复加热软化乃至熔融流动，冷却后能硬化成一定形状的塑料。
这类塑料基本上是以聚合反应得到的线形或支链型树脂为基础得到的，在成型过程中只有物理变化，而无化学变化，因而受热后可多次成型，废料可回收再利用。
如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、ABS、聚甲醛、尼龙及有机玻璃等。
〈2〉热固性塑料热固性塑料是指加热温度达到一定程度后能成为不熔或不熔性物质，使形状固化下来不再变化的塑料。
这类塑料基本上是以缩聚反应得到的，在成型受热时发生化学变化使线型分子结构转变为体型结构，废料不能再回收利用。
如酚醛塑料、氨基塑料、环氧塑料、不饱和聚脂塑料、三聚氰胺塑料等。
结晶和取向只存在于具有线性结构的热塑性塑料中，不存在网状或体型结构的热固性塑料中。
塑料的使用性能包括物理性能、化学性能、力学性能、热性能、电性能等。
塑料的物理性能主要有密度、透湿性、透气性、吸水性、透明性等。
塑料的化学性能主要包括耐化学性、耐候性、耐老化性、光稳定性、抗霉性等。
塑料的力学性能主要包括抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、断裂伸长率、抗冲击强度、耐蠕变性、摩擦系数、硬度及磨耗等。
塑料的热性能主要包括线膨胀系数、导热系数、玻璃化温度、耐热性、热变形温度、熔体指数、热稳定性、热分解温度、耐燃性等。
塑料的电性能主要包括表面电阻率、介电常数、介电强度、耐电弧性、介电损耗等，用这些指标衡量塑料在电作用下表现出来的性能。
3、由上述分析，选产品的材料为ABS。
ABS具有综合的优良性能（坚固、坚韧、坚硬），价格便宜，原料易得，因此发展很快，是目前产量最大、应用最广的一种工程塑料。
ABS是微黄色或白色不透明粒料，无毒、无味。
ABS的特性及用途：
ABS由于是三种组分组成的，故它有三种组分的综合性能，而每一组分又在其中起着固有的作用。
丙烯腈可使ABS具有较高的强度、硬度、耐热性及耐化学腐蚀性；丁二烯可使ABS具有弹性和较高的冲击强度；苯乙烯则可使ABS具有优良的介电性能。
因此，在机械性能方面，ABS具有质硬、坚韧、刚性等特性。
ABS树脂的缺点是耐热性不高，耐低温性不好，而且不耐燃、不透明，耐候性不好，特别是耐紫外线性能不好。
由于ABS具有上述综合性能，因而广泛用来制造电视机、收录机的外壳、旋钮、电话机壳、话筒、把手、铰链、塑料铭牌等。
4、ABS的成型特性：
（1）ABS粒料表面极易吸湿，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。
为此成型前必须进行干燥处理。
（2）ABS的比热容比聚烯泾低，在注射机料筒中能很快加热，因而塑化效率高，在模具中凝固也比聚烯泾快，故模塑周期短。
（3）ABS树脂的表现黏度强烈地依赖于剪切速率，因此模具设计中大都采用点浇口形式。
（4）ABS树脂为非结晶形高聚物，所以成型收缩率小。
（5）ABS树脂的熔融温度较低，熔融温度范围宽，流动性好，有利于成型。
5、查参考文献[1]
表2-1ABS的注射工艺参数如下
注射机类型
螺杆式
螺杆转速（r/min）
30~60
喷嘴形式
直通式
喷嘴温度（ºC）
180~190
料筒温度（ºC）
前200~210
中210~230
后180~200
模具温度（ºC）
50~70
注射压力（Mpa）
70~90
保压力（Mpa）
50~70
注射时间（s）
3~5
保压时间（s）
15~30
冷却时间（s）
15~30
成型周期（s）
40~70
表2-2得ABS的精度等级为：
塑料品种
高精度
一般精度
低精度
ABS
3
4
5
根据塑件的结构特性和作用，选取一般精度等级4级已能满足要求。
表2-3ABS的收缩率为：
塑料种类
收缩率（%）
ABS
0.3~0.8
表2-4塑件脱模斜度得：
塑料名称
脱模斜度
型腔
型芯
ABS
35'~1º30'
30'~40'
根据上表选ABS的脱模斜度为：
型腔选1º,型芯选30'
第三章模具结构方案的确定
注射模的结构有多种，它的分类：
1、单分型面注射模单分型面注射模又称为两板式注射模。
它是注射模中最简单的一种结构形式，其型腔由动模和定模构成。
单分型面注射模的型腔一部分设在动模上，一部分设在定模上。
其主流道设在定模一侧，分流道设在分型面上，开模后塑料制品连同流道凝料一起留在动模上。
动模一侧设有推出机构，用以推出制品及流道凝料。
2、多分型面注射模多分型面注射模是指具有两个以上分型面的注射模具。
适用于制品的外表面、内侧壁不允许有浇口痕迹的场所。
这种浇口采用点浇口，且制品由定距分型机构实现顺序分型，然后由推出机构推出。
这种注射模结构较复杂，质量大，成本高，主要用于点浇口的单型腔或多型腔注射模，较少用于大型制品或流动性差的塑料成型。
3、带有活动镶块的注射模由于塑料制品的结构特殊要求，如带有内侧凸、凹槽或螺纹孔等塑料制品，需要在模具上设置活动的型芯或对拼组合型腔等镶块。
4、侧向分型抽芯的注射模当制品带有侧孔或侧凹时，在机动分型抽芯的模具里设有斜导柱或斜滑块等侧向分型抽型机构。
5、带有嵌件的注射模当制品上带有嵌件时，为了保证嵌件在注射成型过程中不发生位移，避免合模时损伤模具，所以在设计这类模具时，应认真考虑嵌件的可靠、准确定位问题。
在推出制品之前应先用手工抽出侧面型芯。
该模具在嵌件处设推出机构，这样，在制品上不留下任何影响外观的顶出痕迹。
6、自动卸螺纹的注射模对带有内外螺纹的制品，当采用自动卸螺纹时，在模具结构设计时，应设置可转动的螺纹型芯和螺纹型环，利用注射机的往复运动或旋转运动，或设置专门的原动机件（如电机、液压马达等）和传动装置与模具连接，开模后带动螺纹型芯或螺纹型环转动，使制品脱出。
7、定模设置推出机构的注射模由于推出机构宜设在动模一侧，所以注射模开模后，制品应留在定模上（或有可能留在定模上），则应在定模一侧设置推出机构。
开模时，由动模通过拉板或链条带动推出机构将制品推出。
8、带定距分型拉紧机构的注射模带定距分型拉紧机构的注射模又称顺序开模机构的注射模。
在注射成型中，模具有几个分型面，开模时需按一定顺序开模，在模具中需设置定距分型拉紧机构。
9、热流道注射模热流道注射模在每次注射成型后，只需取出制品而流道的料不取出，让流道里的料始终处于一种熔融状态，实现了无废料加工，大大节约了塑料用量，并且有利于成型压力的传递，保证产品质量，缩短成型周期，提高了劳动生产率，同时容易实现自动化操作。
目前在聚烯泾类塑料制品生产中，国内较多单位采用热道模。
但这种模具结构较复杂，造价高，模温控制要求严格，仅适用于大批量生产的场合。
当制品侧壁上带有的与开模方向不同的内外侧孔或侧凹等阻碍制品成型后直接脱模时，必须将成型侧孔或侧凹零件作活动的，这种零件称为侧型芯（俗称活动型芯）。
在制品脱模前必须先抽出侧型芯，然后再从模具中推出制品，完成侧型芯的抽出和复位的机构叫做侧向分型抽芯机构。
因制件存在内凹外凸，而不能强制脱模，固应采用侧向分型与抽芯结构的模具。
第四章模具各部分的设计
4.1型腔数量及排列方式
模具的型腔数可根据塑料制品的产量、精度高低、模具制造成本以及所选用注射机的最大注射量和锁模力大小等因素确定。
小批量生产，采用单型腔模具；大批量生产，宜采用多型腔模具。
但塑料制品尺寸较大时，型腔数将受所选用注射机最大注射量限制。
由于多型腔模具的各个型腔的成型条件以及熔体到达各型腔的流程难以取得一致，所以制品精度较高时，一般采用单型腔模具。
考虑到塑料制件的生产批量不大，交货期长，成型品种的工艺特性，塑件的形状及尺寸，塑料制件的成本等因素，初步确定采用单型腔模具结构。
单型腔模具有以下优点：
（1）、塑料制件的形状和尺寸始终一致。
（2）、工艺参数易于控制。
（3）、模具的结构简单、紧凑，设计自由度大。
（4）、制造成本低，制造周期短。
4.2分型面的选择
一副模具根据需要可能有一个或两个以上分型面。
分型面可能是垂直于合模方向或倾斜于合模方向，也可能是平行于合模方向。
分型面的形状有平面、斜面、阶梯面和曲面。
分型面应尽量选择平面的，但为了适应塑料制品成型的需要和便于塑料制品脱模，也可以采用后三种分型面。
后三种分型面虽然加工较困难，但型腔加工却比较容易。
分型面选择的一般原则：
（1）应便于塑料制品的脱模为了便于塑料制品脱模，在考虑型腔总体结构时，必须注意到塑料制品在型腔中的方位，尽量只采用一个与开模方向垂直的分型面，设法避免侧向分型和侧向抽芯，以免模具结构复杂化。
为了便于塑料制品脱模，在一般情况下应使塑料制品在开模时尽可能留在下模或动模部分，这是因为推出机构通常都设在下模或动模部分。
对于自动化生产所用模具，正确处理塑料制品在开模时的留模问题更显得重要。
如何使塑料制品留在下模或动模中，必须具体分析塑料制品与下模和上模，或动模和定模的摩擦力关系，做到摩擦力大的朝向下模或动模的一方，但不宜过大，否则又会造成脱模困难。
（2）分型面的选择应有利于侧向分型与抽芯如果塑料制品有侧孔或侧凹时，应尽可能地将侧芯设在动模部分，以便于抽芯；如侧芯设在定模部分，则抽芯比较困难。
此外，除液压抽芯机构能够获得较大的抽拔距外，一般的侧向分型抽芯机构的抽拔距较小，所以在选择分型面时，应将抽芯或分型距离较大的放在开模的方向上，而将抽芯距离较小的放在侧向，因为侧向滑块合模时锁紧力较小，而对于大型塑料制品又需要侧向分型时，则应将投影面积大的分型面设在垂直于合模方向上，而将投影面积小的分型面作为侧向分型，则可能由于侧滑块锁不紧而产生溢料，侧滑块锁紧机构必须做得很大。
（3）分型面的选择应保证塑料制品的质量为了保证塑料的质量，对有同轴度要求的塑料制品，应将有同轴度要求的部分设在同一模板内。
分型面的选择应尽可能选在不影响塑料制品外观和产生飞边容易修整的部位。
（4）分型面的选择应有利于防止溢料造成溢料多，飞边过大的原因就是分型免选择不当。
当塑料制品在垂直于合模方向的分型面上的投影面积接近于注射机的最大注射面积时，就会产生溢料。
（5）分型面的选择应有利于排气。
（6）分型面的选择应尽量使成型零件便于加工。
（7）选择分型面时，应考虑减少由于脱模斜度造成塑料制品的大小端尺寸差异。
较高的且脱模斜度要求小的塑料制品，只要其外观无严格要求，可将分型面选在中间，为了顺利脱模，则脱模斜度应较大，从而使塑料制品大小端尺寸差异较大。
如图4-1平直分型面
4.3浇注系统与排溢系统的设计
浇注系统的作用：
将熔体平稳地引入型腔，使之按要求填充型腔的每一个角落；使型腔内的气体顺利地排除；在熔体填充型腔和凝固过程中，能充分地把压力传到型腔各部位，以获得组织致密，外形清晰、尺寸稳定的塑料制品。
浇注系统分为普通浇注系统和热流道浇注系统两类。
浇注系统设计是注射模设计的一个重要环节，它直接影响注射成型的效率和质量。
浇注系统设计的基本原则：
1、分析塑件的成型性能，分析浇注系统对塑料熔体流动的影响以及在充填、保压补缩和倒流的各阶段中，型腔内塑料的温度、压力的变化情况，使设计出的浇注系统适应所用塑料的成型性能，保证制品的质量。
2、有利于型腔中气体的排出。
3、避免塑料熔体直接冲击型芯或嵌件，以防其变形或移位。
4、尽量缩短流程和减少拐弯，减少熔体压力和热量的损失，保证充填压力和速度，减少塑料的用量，提高熔接强度。
5、防止塑料制品的变形，设计时应注意由于冷却收缩的不均匀或多浇口进料、浇口收缩等原因引起制品的变形。
6、浇注系统在分型面上的投影面积应尽量小。
7、浇注系统的位置应尽量与模具的中心对称。
8、浇口的去除、修整应方便，保证制品外观质量。
选用普通流道浇注系统，其一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。
4.3.1主流道的设计
主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部位开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，其大小直接影响熔体的流动速度和充模时间。
设计时，尽量使熔体经过主流道时的压力损失和温度降低最小。
主流道一般位于模具的中心线上，与注射机喷嘴的轴线重合，浇注系统一般围绕其中心线对称布置。
主流道通常比较粗大，有利于熔体的流动，但太大会造成塑料消耗过多。
主流道不宜过小，否则熔体压力和热量损失大，对充模不利。
通常对黏度大的塑料和尺寸较大的制品，主流道截面尺寸设计得大一些，反之则小些。
在卧式或立式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，为使凝料能从其中顺利拔出，主流道需设计成圆锥形，锥角为2°~6°，表面粗糙度Ra<0.8µm。
由于主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔体要冷热交替地反复接触，属易损件，对材料的要求较高，因而模具的主流道部分设计成可拆卸更换的主流道，材料采用碳素工具钢T8A或T10A等，热处理要求淬火53～57HRC。
在保证塑件良好成型的前提下，主流道长度L应尽量短，否则将增多主流道凝料，且增加压力损失，使塑料降温过快而影响注射成型。
通常主流道长度有模板厚度确定，一般取L≤60mm。
如表4-1主流道的尺寸如下表：
符号
名称
尺寸（mm）
d
主流道小端直径
注射机喷嘴径（0.5～
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