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1、电话机外壳上盖 注射模具的设计 学院： 材料学院 班级： 金属材料093班 姓名： 周承莹 学号： 32 成绩： 摘要：本文分析了电话机外壳上盖的塑件工艺特点,介绍了电话机外壳上盖注射成型模结构及模具的工作过程。重点介绍了电话机外壳上盖注射模结构的设计方法。分析和阐述了模芯零件的选材、热处理工艺,电话机外壳上盖的塑件的结构要素,塑件的尺寸公差和精度的选择,塑件的体积和质量的计算方法。此电话机外壳注射模设计的结构特点是点浇口形式的单分型面的注射模。经过生产验证,该模具结构设计巧妙,操作方便,使用寿命长,塑件达到技术要求。关键词: 电话机外壳上盖 注射模具 工艺分析 设计要点 电话机外壳上盖注射模
2、的设计一、塑件的工艺性分析根据电话机外壳上盖的实体画出如塑件如图1、图2所示,其内腔存在很多孔和凸台,结构相当复杂。塑件选用ABS材料。塑件的几何形状与成形方法、模具分型面的选择、塑件是否能顺利成形和出模等有直接关系。所以在设计塑件时应认真考虑，使塑件的几何形状能满足其成形工艺要求。(1) 脱模斜度塑件冷却时的收缩率会使它紧包住模具型芯或型腔中的凸起部分。因此, 为了便于从塑件中抽出型芯或从型腔中脱出塑件, 防止脱模时拉伤塑件; 在设计时, 必须使塑件内外表 面沿着脱模方向留有足 图1电话机外壳上盖够的斜度, 从表查得ABS 塑件的脱模斜度, 型腔为30130, 型芯351。脱模斜度取决于塑件
3、的形状、壁厚、及塑料的收缩率。成型型芯越长或型腔越深,则斜度应取偏小值; 反之可选用偏大值3 。因此, 此次设计的电话机外壳的脱模斜度型腔取1, 型芯取40。(2) 加强筋为了使塑件有一定的强度和刚度,又能避免因壁厚过大而产生 图2电话机外壳上盖成型缺陷,行之有效的办法是在塑件的适当部位设置加强筋。为防止出现背部塌坑,加强筋的尺寸应设计得当。（）塑件的表面粗糙度塑件的外观要求越高, 其表面粗糙度应越低。一般模具表面粗糙度要比塑件的要求低12 级。塑料制件的表面粗糙度一般为Ra 018012m之间。此次电话机外壳设计取Ra 015m。() 塑件的圆角为防止塑件转角处的应力集中,改善其成型加工过程
4、中的充模特性,增加相应位置模具和塑件的力学强度,需在塑件的转角处和内部联结处,采用圆角过渡。在无特殊要求时,制品的各连接处均应有半径不小于0.151mm 的圆角。一般外圆弧半径应是壁厚的1.15 倍,内圆角半径应是壁厚的0.15 倍。() 塑件的壁厚塑件的壁厚是最重要的结构要素,是设计塑件时必须考虑的问题之一。塑件的厚度对熔体对充满模具型腔的流程影响较大。壁太厚就很难达到完全均匀的硬化,且易产生气泡、缩孔等缺陷;太薄则刚度差,在脱模、装配,使用中会发生变形,影响塑件的使用和装配的准确性。塑件不均匀,导致塑件各个部分固化收缩不均匀,易在塑件上产生气孔、裂纹,引起内应力及变形等缺陷。塑件壁厚一般在
5、13mm 范围内,最常用数值为23mm ,大型塑件也有6mm 或更大的。根据所设计的电话外壳的材料、结构、强度等方面要求,取壁厚2mm。() 孔制品上各种孔的位置应尽可能开始在不减弱制品的机械强度的部位,孔的形状也应力求不增加模具制造工艺的复杂性。() 支承面以制品的整个底面作为支承面是不合理的,因为制品稍许翘曲或变形就会使底面不平。通常采用凸起的边框或底脚(三点或四点) 来作支承。当制品底部有加强肋时,肋的端部应低于支承面约0.15mm 左右。二、模具结构设计 1、型腔数目的确定本设计采用一模一腔方案。2、确定型腔分型面模具上用以取出制品及浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面。在制品设计
6、时,必须要考虑成型时分型面的形状和位置,否则无法用模具成型。因侧向合模锁紧力较小,故对于投影面较大的大型制品,应将影面积大的分型面放在动、定模的合模主平面上,而将投影面积较小的分型面作为侧向分型面。本模具的分型面选择在塑件的大平面处。3、凹凸模结构(1) 凹模的结构设计:本设计采用整体嵌入式凹模结构。该种结构广泛应用于中小型塑件的模具中。加工方法可采用普通机加工、数控机床、电火花、电铸成型等方法。将一个整体凹模,嵌入到凹模固定板中,嵌入的凹模可用低碳钢或低碳合金钢。渗碳淬火后抛光。(2) 凸模的结构设计:用来成型塑料制品的内表面的成型零件。这里采用组合式凸模结构,采用该种结构可节省优质模具钢,
7、便于机加工和热处理,也便于动模和定模对准,也有利于凸模冷却和排气的实施。4、浇口的设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短的通道。它是浇注系统的关键部分。浇口的设计或选择恰当与否,直接关系到制品能否被完好的注射成型。浇口的种类有直浇口侧浇口,扇形浇口,环行浇口及点浇口。根据制品的结构要求,本设计采用侧浇口形式。5、冷料穴的设计冷料穴一般位于主流道对面的动模板上,或处于分流道的末端。其作用就是存放料流前端的“冷料”,防止“冷料”进入型腔而形成冷接缝,开模时又能将主流道中的凝料拉出。冷料穴 图3 冷料穴1 浇口套2 定模底板3 凹模板 的尺寸应大于主流道大端的直径,长度约为主流道大端的直径,如图3
8、所示。6、模具导向机构设计用于动模与定模间或推出机构零件间的定位和导向。本文选择导柱导向机构，导柱可设计成各种形式。根据塑料模设计手册的表5-2为国家标准GB/T4169.4-1984带头导柱的规格，表5-3为国家标准GB/T4169.4-1984有肩导柱的规格。7、推杆设计推杆固定板上的固定方式如图所示推杆一般采用钢，端部淬硬到50-55HRC 。推杆端部与模板配合孔的极限偏差采用H。 图8、复位杆设计复位杆用于使推杆复位。模板与复位杆配合的孔的极限偏差取H7.9、侧向分型与抽芯机构设计塑件无侧孔所以该套模具不需抽芯零件。10、型腔的设计所谓型腔是指模具中成形塑件的空腔，而该空腔是塑件的负形
9、。除去具体尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不过凸凹相反而已。注射成形是先闭模以形成空腔，而后进料成形，因此必须由两部分形成空腔型腔。其凹入的部分称为凹模，凸出的部分称为型芯。由型芯与凹模构成的型腔形式，基本有种，该模具使用的为形成壳体的一般形式，定模为凹模，动模为型芯如图所示 图由于注射压力的作用，凹模型腔有向外胀出的变形产生。当变形量大于塑件在壁厚方向的成形收缩时，会造成脱模困难。严重时还会不能开模。另外，也由于成型过程中各种工艺因素的影响，型腔内的实际受力情况往往非常复杂，不可能为一种简单的模式。因此，在强度计算上采取比较宽容的做法，宁可有余而不可不足。即是安全系数较大。中小型模
10、具是模板的长度和宽度在500mm以下的模具。这类模具的强度，只要模板的型腔长宽尺寸不大于其长度和宽度的60%，深度不超过其长度的10%时，可以不用通过计算。该模具选用的标准模架的模板为500*500mm，可以做成300*300*50mm的凹模型腔。11、排气机构设计注射模是先闭模然后进料，在充模过程中必须把型腔内的空气完全排除，才能使充填完全，如果某一局部排气不良，则该部的空气被压缩而升温，导致熔体热分解变质，色泽变焦黄。如果滞留在型腔内的气体过多，还会形成空洞和充填不足的缺陷。熔体在型腔内的流动路径，往往有多股汇流现象主要由于型芯的阻挡。汇流时，流体前锋面的温度下降，粘度增大，往往不能很好地
11、融合，造成分离，影响塑件的强度。排气槽应按以下几项原则选定：）流程的最终点，）两股料流的汇合点，）型腔内容易滞留空气的部位，）型腔中盲孔的底部等，这套模具采用的排气法是两股料流的汇合点及型腔内容易滞留空气的部位综合在动定模的分型面处。预计充模时料流的终端位置，在该处设计气槽。选择使用平面排气槽，排气槽的深度选为0.16mm,排气槽的宽度取3-5mm如图6。 图612、冷却系统的设计注射模具的温度变化是时间的函数，显然，不仅在模具各局部温度有明显的不同，而且也在一定的周期内变化。为了获得良好的塑件质量，应该使模具在工作中维持适当而且均一的温度。然而由于种种客观条件的限制，如型腔的几何形状，模具的
12、总体积。以及注射机周围环境温度的变化。要使模具能真正稳定在一个温度上，并非易事。主要依靠模具测温计的反馈和随机的调节，但设计者主要的任务是冷却系统有足够的调节余地。三、注射机的选择注射模具是安装在注射机上使用的。在设计模具时，除了应掌握注射成型工艺过程外，还应过所选用的有关技术参数有全面的了解，以保证设计的模具与使用的注射机相适应。选用型号为G54-S200/S400的注射机。四、注射机的校核1、型腔数量的确定和校核 按注射机的最大注射量进行校核 nm nm=1*131 =0.8*400-140=180 所以合理2、最大注射量的校核 最大注射量是注射机一次注射塑料的容量。设计模具时，应保证成型
13、塑件所需的总注射量小于所选注射机的最大注射量，即： Nm+mKm 131+200.8*400 式中 m注射机允许的最大注射量（g或cm3） 3、锁模力的校核 当高压的塑料熔体充满模具型腔时，会产生使模具分型面涨开的力，这个力的大小等于塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和乘以型腔的压力，它应小于注射机的锁模力F，才能保证注射时不发生溢料现象，即： F FABS的型腔压力30Mpa4、注射压力的校核核定注射机的额定注射压力是否大于成型时所需的注射压力。5、开模行程的校核 注射机的最大开模行程与模具厚度无关。当注射机采用液压和机械联合作用的锁模机构时，最大开模由连杆机构的最大行程所决定，并不受模具
14、厚度的影响。单分型面注射模具，校核公式为：S Hm+H1+H2+(5 10)mm 对于双分型面注射模具，校核公式为： S Hm+H1+H2+a+(5 10)mm 五、模具总装图模具的分型面选择在塑件的大平面处,一模一件。为减少浇口疤痕,采用侧浇口浇注。模具的结构如图7所示。 图7模具结构1 矩型芯2 模脚3 复位杆4大推杆5 小推杆6 孔型芯7 大型芯镶块8 导柱9 定模板10 流道衬套11 冷却通道12 内六角螺钉13 凹模板14凸模板15 动模垫板16内六角螺钉17 顶出板18 顶出底板19紧定螺钉 20螺栓 2弹簧垫片 22螺母六、模具的工作过程 原料由注射机经流道衬套10注入型腔，注射成型后,冷却一定程度后，开模时在机床的拉力作用下, 一次分型,由于塑料冷却后成型后收缩的固有属性，并经计算后塑件是紧紧粘在动模上，动模带动塑件向左运动，彻底脱离定模，为一次分型结束。滑动模带动塑件向
