手机壳注塑模具设计

1手机壳注塑模具设计摘要：塑料工业是当今世界上曾长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解注塑产品的生产过程，提高产品质量和降低产品成本都具有重大意义。本设计为手机壳注塑模具设计，它介绍了注塑成型的基本原理，系统的阐明塑料件模具中的各个零部件的加工工艺过程及整套模具的装配和使用。其中，涉及到注射机各种参数的选取、零部件的加工方法、注射模的结构及相关的计算问题及特种加工工艺。详细介绍了冷流道注塑模具浇注系统、温度控制、定出装置设计过程。在该模具设计中，充分利用计算机绘图软件绘制了零件图和装配图，对模具参数进行了设计。通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到细节问题，请多指教。关键词：塑料模具；注射机；塑料；1前言模具技术水平的高低，是衡量制造业水平高低的重要标志。在日本，模具被称为“进入富裕社会的原动力”；在德国，模具则被称为“金属加工业中的帝王”。在中国模具一直被称为“百业之母|”。模具所形成的最终商品的产值是模具自身产值的上百倍。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。因而，模具又被称为“效益放大器”。有人还把模具比作“印钞机”。在这次塑料模具设计的过程中，我们对塑料模有了一个整体的认识与理解，并在设计过程中，对塑料模的性能，塑料结构的工艺性，以及注射模设计，塑料模制造工艺及装配，此外，由于近一二十年来电子技术和计算机科学的迅猛发展，促使模具制造业发生着深刻的变化。目前，数控机床已成为模具加工的主要设备，继而，CAD/CAM技术在模具领域也得到应用。2简介本设计为一个简单的塑料模具，此设计是将为我两年的学习做鉴定。其中还有很多不足的地方，希望各位评委老师多多指点，使我从中能更多的学习，改正设计中不足的地方。2模具是利用其特定的形状成型具有一定形状的制成品的工具。注射塑料模具的结构构成、包括：1.成型零件2.浇注系统零件3.脱模系统零件4.冷却、加热机构5.导向零件6.分型抽芯机构7.紧固零件模具一般为单件生产，制造技术要求较高。模具精度是影响塑料成型件的重要因素之一。为了保证模具精度，制造时应达到如下技术要求：1.组成塑料模具的所有零件，在材料、加工精度和热处理质量等方面均应符合相应图样的要求。2.组成模架的零件应达到规定的加工要求，装配成套的模架应活动自如，并且达到规定的平行度和垂直度要求。3.模具的功能必须达到设计要求。4.为了鉴别塑料成型件的质量，装配好的模具必须在生产条件下或用试模机试模，并根据试模存在的问题进行修整，直至试出合格的零件为止。本模具为直板手机上壳注塑模具，由以下零部件组成：动模固定板、内六角圆柱头螺钉、锁紧楔、侧抽芯块、斜抽芯杆、定模固定板、定模板、浇口套、导柱、导套、动模板、型芯、垫板、模腿、顶杆板、垫钉、顶杆、复位杆、推板、涨钉、限位环。直板手机上壳注塑模具采用的是内潜伏式浇口，一次推杆推出机构。其工作原理如下：模具在工作时，将定模固定在注射机定模板上，动模固定在动模板上，将注射机喷嘴用定位圈定位，对准浇料口，模具首先将动模与定模合模锁住并开启注射机活塞，将在料筒内的熔融塑料以高压、高速挤入动模与定模合模所组成的型腔，并使其充满、保压，保压后，开动动模，使其与定模分开回到原来的位置，此时在顶杆的作用下，侧抽芯往两侧运动，斜抽芯杆相对往模具内侧运动脱离塑件，将塑件从动塑内卸下，在第二次合模时在复位杆的作用下动模与定模恢复到合模位置准备下一行程的注射。3塑料件材料选择及分析本塑件为手机上壳，顾选用材料为PC;分析理由如下：PC聚碳酸酯化学和物理特性，具有特别好的抗冲击强度、热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染性。PC属于热塑性塑料。（热塑性塑料—在特定的温度范围内能反复加热软化和冷却硬3化的塑料。）PC的性能：综合性能较好，无毒，化学稳定性好，耐水、油等；吸水性较小，透光率很高，介电性能良好。PC的用途：适于制作传递中、小负荷的零部件；因PC无毒无味，可以制造医疗器械，小型日常用品等；因透光率较高，可制造大型灯罩、门窗玻璃等等透明制品。PC是非结晶型的线型结构的高聚物。PC的塑件脱模斜度：型腔35ˊ～1º型芯30ˊ～50ˊ综合上述条件，又根据常用热塑性塑料的成型条件，可知PC材料的特性如下1：表1：PC材料的特性缩写密度（g/mm3）计算收缩率（%）注射压力(Mpa)适用注射机类型PC1.19～1.220.5～0.660～100螺杆、柱塞式均可4注射机的选择塑料的种类很多，其成形的方法也很多，有注射成形、压缩成形、压注成形、挤出成形、气动与液压成形、泡沫塑料的成形等，其中前四种方法最为常用。其中，注射成形所用模具称为注射成形模具，简称注射模。注射模主要应用于成形热塑性塑料，因此根据对零件的分析，该PC材料的塑料手机壳用注射成形为最佳。另外，注射模区别于其他塑料模的特点是：模具先由注射机合模机构合紧密，然后，由注射机注射装置将高温高压的塑料熔体注入模腔内，经冷却或固化定型后，开模取出塑件。因此，注射模可一次成形出外形复杂、尺寸精确或带有嵌件的塑料制件，对手机壳的外观有精美、无明显毛刺等要求的情况下，应用注射成形可以很好的达到工艺要求。注射成形所用的设备是注射机。4.1注射机类型的选择根据对塑件的分析，可选用XS-Z-60型热塑性塑料注射机。该型号的注射机螺杆直径为φ38，所以，应在模具的动模座板上加工出一个大于该直径（例如：φ40）的孔，以便顶出用。4.2注射部分的选择1、注射压力的校核：p公≥p注4122(Mpa)≥60～100(Mpa)p公—注射机的最大注射压力(Mpa)；p注—塑件成型所需的实际注射压力(Mpa)；2、前端的孔和球：D2=D1+(0.5～1)（mm）=4+0.5=4.5（mm）R2=R1+(1～2)（mm）=12+1=13（mm）D2—模具流道入口直径（mm）；D1—喷嘴注口直径（mm）；R2—模具浇注套球面半径（mm）；R1—喷嘴球面半径（mm）；4.3合模部分的选用1.A1=πR2=3.14x0.0462=0.007A2=2x0.4x0.02+2x0.1x0.02+0.24x0.02+0.26x0.02=0.03锁模力的校核：F锁≥K损p注A1A2500000≥0.67x100000000x0.007x0.03=14070F锁—注射机的额定锁模力(N)；p注—塑件成型所需的实际注射压力(Pa)；K损—注射压力到达型腔的压力损失系数，一般取0.34～0.67；A1—浇注系统在分型面上的投影面积(m2)；A2—塑件在分型面上的投影面积(m2)；经计算，锁模力合格。2、模具闭合厚度及开模行程的校核：Hmin≤Hm≤Hmax70（mm）≤133(mm)≤200(mm)Hmin—可装模具最小厚度；Hm—模具闭合厚度（该模具闭合厚度为133mm）；Hmax—可装模具最大厚度；经计算，模具的闭合厚度合格。经查表知，XS-Z-60型热塑性塑料注射机的模板行程为180mm大于设计模具的最大开距。因此，该注射机可达到设计要求之用。55模具设计详解前述已知，该模具要应用注射模加工。根据对塑料手机壳零件图的分析，可采用中小型模架标准（GB/T.12556.1—90）中派生组合类型的模架标准，它是以点浇口和多分型面为主的结构形式，其代号取P。派生组合中，动、定模座板的连接方式，（如采用螺钉、定距拉杆或定距拉板等）有承制单位自定。（模具中各种零部件具体尺寸要求可见模具装配图或零件图标注）。一般注射模可由以下几个部分组成：浇注系统、导向机构、脱模机构、侧向分型机构与抽芯机构、其它零件。具体基本设计流程如下：5.1成型部分5.1.1分型面的确定塑件分型面决定了模具的基本结构和飞边产生的位置，根据该塑料的形状要求，外表面要求精美、无明显的毛刺，另外，本塑件有三处必须的抽芯结构，综合上述因素，本塑件的分型面选择为塑件的内表面。同时，做出侧抽芯机构。这样，不致影响塑件外观，既有利于脱模（注：分型面应使塑料件在开模时留在有脱模机构的一边，通常是在动模一侧。），又使模具的加工制造更容易。5.1.2型腔数的确定本设计为一摸两腔结构，综合塑件本身、工艺和生产成本考虑。5.1.3成型零件包括定模板、动模板和型芯等零件。在注射时，这类零件直接接触塑料，以成形制品；其精度要求较高，是注射模的核心零件。动、定模板：主要成形塑料件的外部形状。由于该工艺品盒的形状比较简单，尺寸也较小，所以采用整体式的凹模。它是由整块金属材料直接加工而成的，见零件图。这种形式的凹模结构简单，牢固可靠，不容易变形，成型的塑料件质量较好。由于，零件技术要求中要求塑件的外观精美无明显的毛刺，所以，用特种加工中的电火花进行加工较好，见“电火花成型加工”。型芯：又称凸模，主要成形塑料件的内部形状，。根据对该塑件整体进行分析，知其内形比较简单，深度较大，可以采用整体式凸模。整体凸模的结构简单牢固，成型塑料件的质量好，且适合用于这种小型的凸模。在实际的加工中，采用了型芯主要部分粗、精车，外圆和端面精磨，这样保证了零件图样中对圆弧半径、内圆弧角尺寸要求及对称度等技术要求，而且降低了零件的加工成本。最后，用抛光机对型芯进行了表面抛6光处理，使得塑料制件的内壁光滑、美观5.2浇注系统浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道，其由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。零件主要包括浇口套等零件。其主要作用是将注射机料筒内的熔融塑料填充到模具型腔内，并起传递压力的作用。5.2.1浇注套（浇口套）：由于主流道要与高温塑料及喷嘴接触和碰撞，所以模具的主流道部分经常设计成可拆卸更换的主流道衬套，简称浇注套或浇口套，以便选用优质钢材单独加工和热处理。5.2.2内潜伏试浇口本设计所采用为内潜伏试浇口，其分流道的一部分位于分型面上，另一部分呈倾斜状（又称隧道）潜入在分型面向下方塑件的侧面，浇口呈针点状，开模时流道凝料由推出机构推出，并与塑件从浇口处自动切掉，省掉了切除浇口工序。5.2.3冷料穴设计是用来储藏注射间隔期间产生的冷料头的，防止冷料进入型腔而影响塑件质量，并使熔料能顺利地充满型腔。该模具的冷料穴形状为小圆柱型腔。5.3脱模系统零件注射机的脱模机构又称推出机构，是由推出塑料件所需的全部结构零件组成。如顶杆、顶杆板、顶杆固定板等零件。这类零件使用时应便于脱出塑件，且不允许有任何使塑件变形、破裂和刮伤等现象。其机构要求灵活、可靠、并要使更换、维修方便。1、顶杆：是为了从模具型腔内把塑料件顶出来的杆件。2、推板：是为了从模具型腔内把塑料件顶出来的板件。常用于斜度较大零件的顶出，由于顶在塑料件的外壁，顶出力大、方便可靠，不需很大顶出行程。在该套模具中同时应用了圆柱顶杆和推板两种形式，组成了脱模系统。顶杆由两部分组成，其中的顶杆头与动模板零件型腔部分配合不好，塑件成型之后，配合部分会有少量毛刺，需要人工修理。而且，在盘形顶杆上应用了弹簧装置，提高了顶出时的平稳程度，也起到了有效的缓冲作用。这样，顶杆不但可以脱出塑件，还可以起到一定导向作用。即当注射机的螺杆推动模具的推板和推杆固定板沿推板导柱运动时，顶杆受推力也向前顶出塑件，把塑件从型芯上脱下来，以完成脱件的过程。塑件脱落后，待下次工作前，动模板和定模板合模时，定模板先是与复位杆顶端接触，复位杆受力带动推板和推杆固定板复位，顶杆也由工作位置回到起始位置，因顶杆与动模板配合较好，所以起到导向作用。75.4.冷却及加热机构冷却及加热机构主要包括冷却水嘴、水管通道、加热板等。主要是为了调节模具的温度，以保证塑料件的质量。加热系统主要应用于熔融粘度高，流动性差的塑料。一般注射到模具内的塑料温度为200℃左右，而塑料固化后从模具型腔中取出时其温度在60℃以下。热塑性塑料在注射成型后，有些需要对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽量快地传给模具，以便使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。此模具不需要冷却及加热机构，虽然PC的流动性较一般，但由于塑件较小，液体充满型腔比较快，而