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1、摘 要本文就手机后盖注塑模的设计过程作了详细的介绍，从制品的测绘、注塑机的选取到分型面的确定、模架 结构的确定，每一步均作了详细地说明和精确到计算，特别是对型腔数、浇道结构、型腔、型芯尺寸等重要部分 的确定，文中作了重点论述。通过本文读者可了解注塑模设计的基本步骤，掌握从模具材料的选取到模架结构的 确定的基本方法。文章按注塑模设计的基本步骤层层展开、步步深入，在设计好模具结构的基础上，采用AutoCADPro/E两种造型方法对各零件造型，使设计结果更加清晰、明了。同时，作者还对型腔进行工艺分析，编写了工 艺过程卡片，并在 Mastercam环境下进行了仿真加工，实现了模具的制造。文章重点突出、
2、结构分明，前半部分 重点介绍注塑模结构的选取及各零件尺寸的确定，后面内容重点讲述了造型及仿真加工，使读者很容易理解，可 作为注塑模初学者的参考资料。关键词：注塑模 模架 注射机仿真加工目录1产品工艺性分析21 .1材料性能21.2 成型特性及条件 31.3 塑料制品结构分析 3力口强肋31.3.2 圆角31 .4零件体积及质量估算 42 注塑成型的准备42 . 1 注塑成型工艺简介42 . 2 注塑成型工艺条件52 . 3 注塑机基本参数72 .4初选注射成型机的型号和规格82 . 5注射机的校核92.5.1 注射机的校核92.5.2 锁模力的校核92.5.3 塑化能力的校核92.5.4 模具
3、外形尺寸校核92.5.5 模具厚度校核103 .模具设计103 . 1 型腔数目的确定103 . 2 分型面位置的确定113 . 3浇注系统形式和浇口的设计 123.3.1 主流道尺寸与形式 13分流道 133.3.3 分流道表面粗糙度 133.3.4 浇口 143.3.5 浇注系统的平衡153.3.6 模具材料的选择153.4 确定型腔、型芯的固定方式及尺寸1 63.4.1 确定型腔、型芯的固定方式163.4.2 确定型腔、型芯的尺寸163 .5 成型型腔壁厚的计算173 .6 确定顶出系统和机构类型 183.6.1 推杆数量及结构形式 183.6.2 复位装置设计193.6.3 顶出机构的
4、导向 193 .7脱模机构193.7.1 脱模力校核193.7.2 推杆校核203 . 8 导向与定位机构2 13 .9排气设计2 13.10 温度调节系统2 24模具工作说明 23参考文献2 5致谢2 6附录1 27附录2 31前 言随着现代工业技术的迅速发展，对零件的材料提出愈来愈苛刻的要求，一种材料不但要求某一种技术性能好，而且要求它同时具备多种优良的技术性能，以满足多种技术需要。塑料作为现代工业中较为常见的材料之一，在性能上具有质量轻、强度好、耐腐蚀、绝缘性好、易着色等特点，其制品可加工成任意形状，且具有生产效率高、价格低廉等优点，所以应用日益广泛，在汽车、仪表、化 工等工业中，塑料已
5、经成为金属零件的良好代用材料。与相同重量的金属零件比，塑料件能耗小，且成型加工方 法简单，易组织规模生产，只需一台自动化注射机，配上合适模具，就能进行大批量生产。塑料模具是利用其形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工具，它对塑料零件的制造质量和成本起着决定性影响。在生产过程中，对塑料模具的要求是能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面均能满足使 用要求的优质制品。从模具使用的角度要求高效率、自动化、操作简单；而从模具制造角度要求结构合理，制造 容易，成本低廉。现代塑料制品的生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少的三个重要因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求、塑料制
6、品使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的自动化设备只有配上 相适应的模具才能发挥作用，随着塑料制品的品种和产品需求量的增大，对塑料模具也提出越来越高的要求，促 使塑料模具不断向前发展。目前，模具的设计已由经验设计向理论设计的方向发展，采用高效率、自动化的模具 结构以适应大量生产的需要，采用高精度模具的加工技术以减少钳工等手工操作工作量。为减少加工后的修整， 以“一次试模成功”为标准，模具测量向高精度、自动化方向发展。同时，在模具行业开展CAD/CAM勺研究和应用，采用CAD/CAM术能够减少试模、调整及修整工时、提高可靠性、简化设计与制图、缩短设计制造时间，从 而使估价及成本合理化。显然，今
7、后的模具制造将以计算机信息处理和数控机床加工为中心。注塑成型是塑料工业中最普遍采用的方法。该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，注塑成型加工产量高，适用于多种原料，能够成批、连续到生产，并且具有固定的尺寸，可以实现自动化、高速化，因此具 有极高的经济效益。注塑模具作为注塑成型加工的主要工具之一，在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效率等方面水平的高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中的根本 利益。模具制造业存在成本高、技术性强等特点，随着计算机辅助设计和计算机辅助加工技术的发展，从根本上 改变了模具生产的面貌，可靠地保证了模具所需要的
8、精度和质量。另外，模具标准件和以标准件为基体的特殊定 制零件的普及，明显的缩短了模具制造周期，使塑料模具的设计水平进入了新阶段。尽管模具工业本身的特殊性是模具制造显得很复杂，但与其他行业一样，它也有一定的规律。注塑模具设计之前首先应对塑料制品进行工艺分析，研究塑料制件的工艺性是否符合注塑加工原理，然后应设计模具结构， 确定模具材料和选定标准件，最后进行零件加工、模具组装和试模。表面缩坑是注塑过程中经常遇到的问题，如果制品的壁厚过大或明显的薄厚不均，再成型时会因固化速度 不同而产生内应力，这是由于制品壁较厚的部位在表层的塑料已经冷凝时，其芯部的塑料仍然处于熔融状态，当 芯部的塑料也固化后，会因其
9、收缩而对表面的塑料施以拉力，导致制品表面出现缩坑。然而，在实际中要使制品的壁厚设计成完全一致是不大可能的。例如，许多制品由于要与其他零件装配或为加强本身的强度，往往没有筋、槽或柱等，这时制品的壁厚则出现明显不均。因此，为满足制品的要求，而又能使外观缺陷得到改善，除了在成型过程中采用增加保压压力和延长冷却时间等措施控制之外，在设计制品结构 时，必须对这些筋、槽及柱有明确的限制。对于壁厚明显不均的制品，单单靠调整成型工艺来解决表面缩坑问题几乎是不可能的，因此在设计制品结构时，应充分重视这一问题。在本次设计中，由于手机后盖上有许多孔、槽结构，在模具中必须采用芯子，这一 结构改变会给模具和成型在其他方
10、面带来麻烦。按照一般的设计步骤，应先对选取的塑件实体进行测绘，确定其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，并对其进行工艺分析，确定模具各零件的结构、尺寸和精度要求，然后设计注塑模具，绘制出其装配图及零件图，对各 零件进行三维造型，并进行装配，同时对模具中的主要零件进行工艺分析，编写工艺卡，完成型腔的仿真加工。通过以上工作的完成，我对一套模具从设计到加工的全过程有了清醒而直观的认识，了解了注塑模的工作原理，对模具中型腔、型芯等主要零件的设计及精度的确定具备了一定的经验知识，能够对模具设计中常出现的 问题提出合理的解决方法，能够正确地选取注射机、确定模架的结构及尺寸、确定型腔数。在模具设计中，精度 要求的
11、确定是至关重要的一步，要综合考虑尺寸精度及配合要求，特别是各模板及型腔、型芯等配合精度要求高 的部件，其精度确定的合理与否将影响到塑件的质量，从而对产品的使用性能及企业的经济效益产生很大的影响。1.注射模总体设计1.1 注射模基本总体结构方案的比较与选取注射模的基本结构是由注射机的形式和塑件复杂程度等因素决定的。注射模的分类方法很多，按注射模的总体结构可分为单分型面注射模、双分型面注射模、带活动镶件的注射模和自动卸螺纹的注射模等，对于不同的 塑件可选用不同的注塑结构。单分型面注射模是最简单的一种。在该结构中，构成型腔的一部分在定模上，型芯部分在动模上，主流道设在定模一侧，分流道设在分型面上，开
12、模后塑件与流道凝料一起留在动模一侧。双分型面注射模与单分型面注射模相比多了一个可移动的浇口板，它用于针点浇口进料的单（双）型腔模具。开模时，浇口板与定模座板作定距离分型，以便取出凝料。带活动镶件的注射模上带有活动螺纹型芯、侧向型芯和活动镶件等，开模时，活动镶件连同塑件一起脱出模后，再通过人工使镶件与塑件分开。当塑件有螺纹部分并要求自动脱模时，可采用自动卸螺纹的注射模。该结构利用注射机的旋转运动带动螺 纹型芯或螺纹型环转动，使塑件按规定的螺距推出。在具体选用模具结构时，应综合考虑塑件结构，尽量做到经济、实用。设计中由于塑件实体是手机后盖，其结构较简单，没有螺纹及需要侧向分型的结构，且不需要针点浇
13、口，所以可选单分型面模具结构。1.2 制品的测绘1.2.1 制品材料的工艺分析本注塑模设计中选用的制品材料为ABS它是一种现代工业中经常用到的材料，具有高强度、耐腐蚀等优点，通常情况下其密度为克/立方厘米，压缩比为，比热容为，其模具冷却温度范围在 32-65之间。了解了 ABS的以上性能，对我们进行模具结构设计及选材将大有 帮助。1.2.2 实体测绘根据设计要求及设计方案，按照模具设计的基本步骤，首先应对制品实样进行测绘分析，选择合理的精度 要求，确定分型面，选取正确的定位基准，为型腔及模具的设计建立最基本的条件。由于制品实体为玩具手机外壳，所以其精度要求不算太高，表面粗糙度设定在Ra=1.6
14、即可，根据设计任务书的要求，确定其长度方向尺寸精度小于0.50mm,厚度方向小于0.10mm,选用的测量器具为千分尺、螺旋测微器、平台、高度尺、天平称等，并根据测量的基本原理进行多次测量求平均值，这样可测得制品长度方向最大尺寸为L=63.24mm,宽度方向最大尺寸为 D=39.98mm高度方向最大尺寸为 H=5.00mm制品重量m=3mg测得的结果参见图1-1所示手机后盖零件图。图1-1手机后盖零件测绘图1.3 注射机的选择在注塑模设计过程中，注射机的选择是必不可少的，也是至关重要的。根据注塑模具的基本结构及注射机 的尺寸与型号规格，本设计采用卧式注塑机，其注塑方向与给模方向一致，且占地面积小
15、，安装、拆卸方便，嵌 件便于安装。此外，注塑机型号的选择还应考虑以下几个方面：1.3.1 注射量通常情况下，注射机的注射量应超过被成型制品重量的20%30%以上，现设定注射量是制品重量的 25%又因经测量知制品重量为 3毫克，所以注射机相对一个制品的注射量为:S=(1+25%)m=(1+25%)3g=3.75g1.3.2 锁模力被成型制品在成型时所需要的锁模压力必须小于注塑机的额定锁模力。制品在成型时所需要的锁模压力,即在注射和保压时保证动、定模不分离所应给予的力，一般可采用公式:F=PA计算，其中F-制品成型时所需要的锁模力。A-制品的投影面积。P-型腔内部压力。通过测绘得到的数据，由分割法计算可求得制品的投影面积为:A=57.1639.98+223+12.082.04-257.161.49=2151.56(mm2)又因为制品材料为 ABS所以可选取P=350/9.810 4 Pa,所以F=PA=350/9.842104 Pa 2151.56mm2
