基于solidworks的小型移动硬盘外壳注塑模设计本科生毕业论文(编辑修改稿)

基于solidworks的小型移动硬盘外壳注塑模设计本科生毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

供强大的模架库，利用 IMOLD 可大大减少塑料模具所需的设计、选择和细化模架部件和组件的时间。 中原工学院信息商务学院毕业论文（设计） 6 图 11 传统塑料模具设计流程 图 12 基于 IMOLD 的塑料模具设计流程 中原工学院信息商务学院毕业论文（设计） 7 本论文的主要内容 本课题主要是 基于 SolidWorks 的小型移动硬盘外壳注 塑模设计 ，也就是 通过SolidWorks 这款三维绘图软件设计并绘制出小型移动硬盘外壳 注塑模，模具结构设计计算等内容。 生产主要是为了提高生产效率，因此在设计是要力求结构简单，但是一定要保证其精度要求。 本论文包括成型零部件设计、浇注系统设计、结构零部件设计、脱模机构设计、合模导向机构设计、温度调节系统设计等。 2 塑件成型工艺分析 塑件材料分析 PC 是聚碳酸酯的简称，聚碳酸酯的英文是 Polycarbonate，简称 PC 工程塑料，PC 材料其实就是我们所说的工程塑料中的一种，作为被世界范围内广泛使用的 材料， PC 有着其自身的特性和优缺点， PC 是一种综合性能优良的非晶型热塑性树脂，具有优异的电绝缘性、延伸性、尺寸稳定性及耐化学腐蚀性，较高的强度、耐热性和耐寒性；还具有自熄、阻燃、无毒、可着色等优点，在你生活的各个角落都能见到 PC 塑料的影子，大规模工业生产及容易加工的特性也使其价格极其低廉。 物料性能 冲击强度高，尺寸稳定性好，无色透明，着色性好，电绝缘性、耐腐蚀性、耐磨性好，但自润滑性差，有应力开裂倾向，高温易水解，与其它树脂相溶性差。 适于制作仪表小零件、绝缘透明件和耐冲击零件 成型性能 ： 1） 无定形料 ,热稳定性好，成型温度范围宽，流动性差。 吸湿小，但对水敏感，须经干燥处理。 成型收缩率小，易发生熔融开裂和应力集中，故应严格控制成型条件，塑件须经退火处理。 2） 熔融温度高，粘度高，大于 200g 的塑件，宜用加热式的延伸喷嘴。 3） 冷却速度快，模具浇注系统以粗、短为原则，宜设冷料井，浇口宜取大，模具宜加热。 4） 料温过低会造成缺料，塑件无光泽，料温过高易溢边，塑件起泡。 模温低时收缩率、伸长率、抗冲击强度高，抗弯、抗压、抗张强度低。 模温超过 120 度中原工学院信息商务学院毕业论文（设计） 8 时塑件冷却慢，易变形粘模。 5） 塑件壁不宜太厚，应均匀，避免有尖角 和缺口。 塑件的结构分析 塑料制品形状如下图： 图 21 塑件正面 图 22 塑件背面 中原工学院信息商务学院毕业论文（设计） 9 图 23 塑件工程图 图 24 塑件左视图 表 21 塑件主要参数 材料密度（ density） 体积（ volume） 质量（ mass） 1190kg/m^3 立方毫米 克 塑件的工艺性分析 热塑性塑料注射成型工艺过程如图 25 所示： 中原工学院信息商务学院毕业论文（设计） 10 图 25 热塑性塑料注射成型工艺过程 塑化是指塑料在注塑机料筒内混炼受热从而达到理想的可模塑状态（即黏流态或熔融态）的 过程。 对塑化的基本要求是：在规定时间内提供足够的、合格的塑料熔体。 塑化量不足，则会导致型腔充不满、腔内压力不足、塑料的保压不足而出现塑件材质疏松、收缩大、凹陷、孔洞等。 1）塑件的原材料分析 该塑件选择的是 PC 塑料， PC 是一种综合性能优良的非晶型热塑性树脂，具有优异的电绝缘性、延伸性、尺寸稳定性及耐化学腐蚀性，较高的强度、耐热性和耐寒性；还具有自熄、阻燃、无毒、可着色等优点。 比重 : 克 /立方厘米 成型收缩率 :% 成型温度： 230320℃ 干燥条件： 110120℃ 8 小时 可在 60~120℃ 下长期使用。 表 22 PC 各项性能参数 属性 数值 单位 弹性模量 2320xx0000 牛顿 /m^2 泊松比 抗剪模量 829100000 牛顿 /m^2 密度 1190 kg/ m^2 张力强度 62700000 牛顿 /m^2 热导率 W/(m164。 k) 中原工学院信息商务学院毕业论文（设计） 11 比热 1535 J/(kg164。 k) 2） 脱模斜度 为了便于脱模，防止脱模是拉伤塑件在设计时必须使塑件塑料封头内外表面沿脱模方向留有足够的脱模斜度。 脱模斜度取决于塑件的形状、壁厚及塑料收缩率。 一般取 30ˊ ~1186。 30ˊ , 取斜度的方向一般内孔以小端为准，符合图样要求斜度由扩大方向取得；外形以大端为准，符合图样要求，斜度由缩小方向取得，而且脱模斜度不包括在塑料制品公差范围内，脱模斜度见下表： 表 23 常用塑料的脱模斜度 3) 壁厚 塑料制件规定它的最小壁厚值，它随塑件大小不同而异。 塑件过厚不但造成原料浪费，而且对热塑性塑料增加了冷却时间，降低了生产率，另外也影响了产品的质量，如产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。 4) 尺寸及精度 塑件尺寸的大小取决于塑料的流动性。 在注射成型过程中，流动性差的塑料及薄壁塑件等的尺寸不能设计的过大。 大而薄的塑件在塑料尚未充满型腔时已经固化，或勉强能充满但料的前锋已不能很好的熔合而形成冷接缝影响塑件的外观和结构强度。 热塑性塑料易于成型薄壁塑件，最小壁厚达到 ，但一般不宜小于 ～，常取 2～ 4mm。 在本设计中，壁厚取 2mm 左右。 同时同一塑件的壁厚应尽可能一致，否则因冷却或固化的速度不同产生附加内应力，使塑件产生翘曲、缩孔、裂纹甚至开裂等的缺陷。 5） 在塑料制品设计中，制品的转角处应尽可能采用圆弧过渡。 因为带有尖角的塑件，往往会在尖角处产生应力集中，在受力或受冲击振动时会发生破裂，甚塑料名称 脱模斜度 型腔 型芯 聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯、氯化聚醚 25180。 ～ 45180。 20180。 ～ 45180。 硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜 35180。 ～ 40180。 30180。 ～ 40180。 聚苯乙烯、有机玻璃、 ABS、聚甲醛 35180。 ～ 1 186。 30180。 30180。 ～ 40180。 热固性塑料 25180。 ～ 40180。 20180。 ～ 40180。 中原工学院信息商务学院毕业论文（设计） 12 至在脱模过程由于成型内应力而开裂，特别是塑件的内角处，理想的内圆角半径应为壁厚的 1/3 以上。 这样避免应力集中，提高塑料制品的强度，改善制品成型时的塑料流动情况及脱模。 此外，有了圆角，模具在 淬火或使用时不致因应力集中而开裂。 但是，采用圆角会使凹模型腔加工复杂化，使钳工劳动量增大。 通常内壁圆角半径应是壁厚的一半，而外壁圆角半径可为壁厚的 倍，一般圆角半径不应小于。 6） 粗糙度 ： 塑件的外观要求越高，表面粗糙度应越低。 这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤云纹等疵点来保证外，主要取决于模具型腔表面粗糙度。 一般模具粗糙度要比塑件的要求低 1～ 2 级。 塑料制件表面粗糙度一般为 ～ 之间。 模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断加大，所以应随时给以抛光复原。 透明塑件要求型腔和型芯的 表面粗糙度相同，而不透明塑件则根据使用情况决定他们的表面粗糙度。 综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。 注射机 的选择 注射机的基本参数 注塑机的主要参数有公称注射量 ,注射压力 ,注射速度 ,塑化能力 ,锁模力 ,合模装置的基本尺寸 ,开合模速度 ,空循环时间等 .这些参数是设计 ,制造 ,购买和使用注塑机的主要依据。 1)公称注塑量 ： 指在对空注射的情况下 ,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时 ,注射装置所能达到的最大注射量 ,反映了注塑机的加工能力。 2)注射压 力 ： 为了克服熔料流经喷嘴 ,浇道和型腔时的流动阻力 ,螺杆 (或柱塞 )对熔料必须施加足够的压力 ,我们将这种压力称为注射压力。 3)注射速率 ： 为了使熔料及时充满型腔 ,除了必须有足够的注射压力外 ,熔料还必须有一定的流动速率 ,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。 常用的注射速率如 下 表所示。 表 24 注射量与注射时间的关系 注射量/CM3 125 250 500 1000 20xx 4000 6000 10000 中原工学院信息商务学院毕业论文（设计） 13 注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 20xx 注射时间 /S 1 3 5 4)塑化能力 ： 单位时间内所能塑化的物料量 ， 塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调 ,若塑化能力高而机器的空循环时间长 ,则不能发挥塑化装置的能力 ,反之则会加长成型周期。 5)锁模力 ： 注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力 ,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开。 6)合模装置的基本尺寸 ： 包括模板尺寸 ,拉杆空间 ,模板间最大开距 ,动模板的行程 ,模具最大厚度与最小厚度等 ， 这些参数规定了机器加工 制件所使用的模具尺寸范围。 7)开合模速度 ： 为使模具闭合时平稳 ,以及开模 ,推出制件时不使塑料制件损坏 ,要求模板在整个行程中的速度要合理 ,即合模时从快到慢 ,开模时由慢到快 再到停。 8)空循环时间 ： 在没有塑化 ， 注射保压 ， 冷却 ， 取出制件等动作的情况下 ，完成一次循环所需的时间。 注射机的选择 完整的注射成型工艺过程，按其先后顺序应包括：成型前的准备、注射过程、塑件的后处理等。 1） 成型前的准备 为使注射成型过程能顺利进行，并保证塑料制件的质量，在成型前应做一些必要的准备工作，包括： 处理，在成型前应对原料进行外观（如色泽、颗粒大小、均匀度）及工艺性能（如流动性、热稳定性、收缩性、水分含量等）的检验。 ； ； 用。 2） 注射过程 完整的注射过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模几个步骤。 其流动的情况又可分为充型、保压、倒流和浇口冻结后的冷却四个阶段。 3） 塑件的后处理 塑件在成型过程中，由于塑化不均匀或由于塑料在型腔中原工学院信息商务学院毕业论文（设计） 14 中的结晶、定向以及冷却不均匀而造成塑件各部分收缩不一致，或因其他原因使塑件内部不可避免地存在一些内应力而导致在使用过程中变形或 开裂。 因此常需要进行适当的后处理以消除存在的内应力，改善塑件的性能和提高尺寸稳定性。 其主要方法是退火和调湿处理。 注射成型工艺参数 在塑料成型过程中，工艺条件的选在和控制是保证成型顺利进行和塑件质量的关键因素。 主要工艺条件是影响塑化流动和冷却的温度、压力、和相应的各个作用时间。 温度：注射成型过程中需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度等。 前两种温度主要影响塑料的塑化和流动；而后一种温度主要是影响塑料的流动和冷却。 压力：注射模注射过程中需要控制的压力包括塑化压力、注射压力和型腔压力三种 ，它们直接影响塑料的塑化和塑件质量。 时间：完成一次注射成型过程所需的时间称为成型 (或生产 )周期，它包括以下各部分 ： 注射时间 、 保压时间 、冷却时间 、其他时间 (含开模、脱模、喷涂脱模剂、放嵌件等 ) 即： T=t 注 +t 保压 +t 冷却 +t 其他 ， 本设计成型周期取 20s 成型周期直接影响到劳动生产率和注射机使 用率，因此生产中，在保证质量的前提下，应尽量缩短成型周期中各阶段的有关时间。 在整个成型周期中，以注射时间和冷却时间最重要，对塑件的质量均有决定性影响。 注射时间中的保压时间就是对型腔内塑料的压实时间，在整个注射时间内所占比例较大，一般为2025s。 冷却时间主要决定于塑件的厚度、塑料的热性能和结晶性能以及模具温度等。 冷却时间的长短应以脱模时塑件不引起变形为原则。 冷却时间一般在30120s 之间。 冷却时间过长，不仅延长生产周期，降低生产效率，对复杂塑件还将造成脱模困难。 成型周期中的其他时间则与生产过程是否连续化 和自动化以及两化的程度等有关。 具体的参数见表 25，最终确定注射机型号为 XSZ60。 表 25 注塑机的主要参数 理论注射容积 (cm179。 ） 60 螺杆直径 (mm) 5 注射压力 (MPa) 180 注射速率 (g/s) 70 中原工学院信息商务学院毕业论文（设计） 15 塑化能力 (g/s) 35 螺杆转速 (r/min) 0— 200 锁模力 (kN) 400 拉杆有较距离 (mm) 220 300 移模行程 (mm) 250 模具最大厚度 (mm) 250 模具最小厚度 (mm) 150 锁模形式 双曲肘 模具定位孔直径(mm) 80 喷嘴球半径 (mm) SR10 喷嘴口孔径 (mm) 3 模板尺寸 (mm) 200 315 最大注射量校核 注射机的表称注射量： V 机 = 立方毫米 注射机一个注射周期内所需注射量的塑料熔体的总量必。