手机外壳及其塑料成型模具设计论文

手机外壳及其塑料成型模具设计论文内容摘要：

的外观形状复杂， 不易计算， 首先利用 Proe软件的分析功能对 9 制品的体积和在分型面上的投影面积进行计算与测量。 在 Proe软件里打开三维模型，测出其体积。 根据软件计算得出结果如 下： 手机上壳的计算： 塑件在分型面上的投影面积： A=48 86=4128mm2 塑件体积： V = (由 Proe测得 ) 塑件密度： （ ABS密度： ~ g/cm3,取平均值） 所以塑件的质量： m = = 根据产品的特点和设计要求，该塑件采用潜伏式浇口形式，并且采用一模两腔的形式， 浇注系统及冷凝料材料体积约为。 总体积为，总质量约为。 手机后壳的计算： 由手机上壳的计算可知， A=48 86=4128mm2  =由 proe测得可知 手机后壳体积 Va = 所以手机后壳的质量 ma == 注塑机型号的初步确定 查《 材料成型设备 》，根据上述塑件的体积初 选 设备为 XSZY125/630。 其主要技术规格见表。 表 XSZY125/630设备主要技术规格 理论 注射量 /cm3 125 移模 行程 /mm 270 螺杆直径 /mm 40 模具最大厚度 /mm 300 注射压力 /MPa 126 模具最小厚度 /mm 150 注射速 率 g/s 110 锁模形式 双曲 肘 锁模力 /KN 630 喷嘴 口 直径 /mm 4 模具定位孔直径 /mm 125 喷嘴圆弧半径 /mm 12 10 分型面的选择与浇注系统的设计 确定型腔数量及排列方式 为了使模具与 注射机相匹配以提高生产率和经济性，并保证塑件的精度，模具设计时应合理的确定型腔数目。 根据第二章内容初步将该模具设计成一模一腔成型 注射模分型面的选择 该塑件是采用潜伏式浇口形式，考虑到浇注系统凝料的方便取出，本次模具设计采用单分型面设计，单分型面使结构变得更加简单，分型更加简便和可靠。 通过分析，确定的分型面选在塑件最大轮廓处。 且使塑件留在动模一侧，便于推出机构推出。 浇注系统的设计 主流道的设计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具浇口套接触处开始到分流道为止的塑料熔 体的流动通道，是熔体最先流进模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响。 为了方便损坏时更换和维修，主流道通常单独开设在主流道衬套上，为了防止熔体反压力对衬套的反作用力并使其退出，由于定位 环 紧压于它，所以不会退出，另外再用销固定，起到止转的作用。 其结构如图。 11 图 浇口套 主流道垂直于分型面，通常设计于模具的浇口套中，为了让主流道凝料能顺利的从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，锥角 2176。 ～ 4176。 ，为了让熔融的塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接，小端直径比注射机喷嘴直径大 ～ 1mm,小端的前面是球面，其深度为 3～ 5mm，注射机的球面在此与浇口套接触并且贴合，浇口套前端球面半径比喷嘴球面半径大 1～ 2mm，为了减少料流转向过渡时的阻力，主流道大端处采用圆角过渡 1～ 3mm，其半径这里取 2mm，在保证制品成型的条件下，主流道的长度应尽可能的短，以减少压力损失及费料，一般取小于或等于 60mm。 流道的表面粗糙度 Ra。 根据所选择的注塑机型号 XSZY125/63 得出：注射机喷嘴圆弧半径=12mm。 喷嘴孔直径 =4mm。 所以，主流道小端直径 d为 5mm；深度取 4mm；锥角取 3176。 ；主流道前端球面半径 r为 14mm。 配合形式： 浇 口套与定模型腔采用过渡配合 H7/m6, 所以定模型腔孔的尺寸为 7( )H  mm, 浇 口套的尺寸为 6( )m  mm。 12 定位圈设计 定位圈与注射机定模固定板上的定位孔之间采取比较松动的间隙配合，可取 H11/h11或 H11/b11。 定位圈的定位面高度不能大于定位孔深度，小型模具的定位环高 度可取8～ 10mm，大型模具则可取 10～ 15mm。 定位圈的形式如图。 图 分流道设计 1. 分流道的截面形状及尺寸 分流道的形状尺寸主要取决于制品的大小，模具结构以及所加工塑料的种类。 一般来讲，随着制品尺寸及壁厚的增加，由于熔体在大截面流道内比在小流道内流动时产生的阻力小，因此大截面流道更能促进模具的填充过程。 若分流道长，则流程长，塑件的粘度应更小一些。 常用的分流道截面形式有圆形、梯形、 U 形、半圆形及矩形等几种形式，如图 所示。 圆形截面，表面积 /体积比最小，冷却速度 最低，热量及摩擦损失小；进料流道中心冷凝慢，有利于保压；但要求同时在两半模上加工圆形凹槽，加工难度大，费用高；抛物线截面与之相比，热损失大，冷凝料多，由于截面近似于圆弧，所以继承了圆形截面的大部分优点，且在单边加工时比较容易；梯形截面有时可用来代替抛物线截面，但热损失和冷凝料更多；半圆形截面分流道需要用球头铣刀加工，其比表面积比梯形、 U 形截面略大；矩形截面比表面积较大，且流动阻力也大，在设计中一般不使用。 综合考虑各种因素，初步确定本设计采用梯形截面。 13 图 分流道截面形状 为了便于加工及凝料脱模，分流 道大多设置在分型面上，一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸： LmB  （ ） BH 32 式中 B 梯形大底边的宽度 (mm) m 塑件的重量 (g) L 分流道的长度 (mm) H 梯形的高度 (mm) 梯形的侧面斜角 a 常取 5176。 ～ 15176。 ，在应用上式时应注意它的适用范围，即塑件厚度在 以下，重量小于 200g，且计算结果在 ～ 范围内才合理。 本次设计的 手机上壳 塑件的体积为 2382mm3，质量大约 ， 手机后壳塑件的体积为 4960mm3， ，质量大约为 ，两套模具的 分流道的长度预计设计成 20mm，所以： 6 5 4 B 以上计算结果不在 ～ ，说明上述公式不适用，由于 ABS塑料的分流道宽度范围在 ～ ，这里取分流道 8mm。 （ 2）分流道在分型面上的布置形式 分流道常用的布置形式有平衡式和非平衡式两种，排布一般遵循以下两个原则 ，一是排列尽量紧凑，缩小模板尺寸；二是尽量使流程短，对称布置，是胀模力的中心与注塑机锁模力的中心相一致。 因此，根据塑件的结构分流道在分型面上的布置形式如图 14 图 分流道在分型面上的布置形式 （ 3）分流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度 Ra 不宜太小，以防将冷料带入型腔，一般取 ~ 左右即可，这样表面稍不光滑，可增大外层塑料熔体的流动阻力，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，减小流速，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。 此外，为了有利 于塑料的流动和填充，防止产生反压力，消耗动能，分流道与浇口的连接处需在浇口进料口端倒圆过渡。 浇口设计 浇口的位置选择是非常重要的，最好能够保证材料能够同时均匀的填满整个模具型腔，浇口与模具型腔的接触位置也需要注意，最好是平面接触。 其开设位置对塑件性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。 根据塑件结构的特点，选用潜伏式浇口，不仅采用单分型面结构，降低模具成本 ，而且还不影响制品的外观，在开模时塑件与凝料自动拉断，降低了工人的劳动力， 本次设计浇口的形式采用潜伏式浇口。 潜伏式浇口一般是圆形截 面，其锥角 a一般为 10 ~20 ，这里取 10 ，倾斜角 b= 00 45~30 ，这里取 040 ，推杆上进料口 c=~2mm，视塑件大小而定，这里取1mm，塑件离浇口的距离一般为 2~3mm，取 3mm， 其结构如图。 15 图 潜伏式浇口的尺寸图 16 成型零部件设计 成型零部件的结构设计 成型零部件是决定塑件几何形状和尺寸的零件。 它是模具的主要部分，主要包括凹模、凸模及镶件、成型杆和成型环等。 由于塑料成型的特殊性，塑料成型零件的设计与冷冲模有所不同。 由于模具属于中小型模具，所以采用组合式凹、凸模结构，组合式凹、凸模结构是指由两个或两个以上的零件组合而成的凹模或凸模。 本设计采用整体嵌入式，各个型腔和型芯采用 H7/m6 过渡配合压入模板中见图 和，凹模或凸模从下面嵌入模板，再用螺钉与定模模板和支撑板紧固。 这种结构加工效率高、装拆方便，容易保证形状和尺寸精度。 图 定模型腔 图 动模型芯 注射模在工作的时候要承受各种作用力，所以要求注射模各零件必须有足够的强度和刚度，因此，设计时必须对注射模的主要零件以必要的强度和刚度计算，并对其结构进行合理的设计。 注射模的强度要求，对于小型注射模可凭经验预估确定尺寸，大型注射模的型腔等主要零件则应采取理论计算进行设计为宜。 本设计采用为小型注塑模，型腔采用组合式， 侧壁厚度 65 ㎜ ，通过经验完全可以保证型腔的强 17 度。 成型零部件尺寸的计算 塑模型芯及型腔的成型尺寸是根据塑件形状及其尺寸来确定的。 因此，塑模型芯及型腔的成型尺寸主要与塑件形状、尺寸公差，塑料的收缩率及收缩误差、塑模磨损量及模具制造公差等因素有关。 塑件精度采取 MT5 级精度，可知该塑件精度要求不高，故采用平均值法。 ABS 的平均收缩率： m a x m in0 .5 ( ) 1 0。