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密级NANCHANGUNIVERSITY学士学位论文THESISOFBACHELOR(2008—2012年)题目手机后壳塑料注塑模具设计学院机电工程学院系机械系专业班级材成082学生姓名陈显明学号5901208061指导教师赖家美职称副教授起讫日期
2.12—
5.30手机后壳塑料注塑模具设计专业材料成型及控制工程 学号5901208061学生姓名陈显明 指导老师赖家美摘要注射成型是热塑性塑料成型的主要方法之一,可以一次成型形状复杂的精密塑件本设计是手机后壳塑料模具的设计,对零件结构进行了工艺分析,采用ABS作为塑件的材料采用单分型面,根据模具的型腔数目以及最大注塑量、注射压力、锁模力、模具的安装尺寸等因素选择了注射机,选择成型零部件的尺寸;采用扇形浇口;利用直导柱导向,斜滑顶杆顶料斜滑顶杆侧抽,同时完成侧抽和顶出完成脱模,并对模具的材料进行了选择,如此设计出的结构可确保模具工作运行可靠对模具结构与注射机的匹配进行了校核最后用UG绘制出模具三维图形及AutoCAD绘制了一套模具装配图和零件图关键词手机后壳;注塑模具;ABS;扇形浇口;UGPlasticMoldDesignofTheBackCoverofMobileAbstractInjectionmoldingisoneofthekeywaysofthermoplasticityplasticmoldingwhichcanmoldpreciseplasticpartwithcomplexshape.ThedesignisaplasticmolddesignofthebackoverofmobilewhichanalysispartstructuralwithABSasthematerialofplasticpart.Thedesignadoptsinglepartingsurfacechooseinjectionmachinethedimensionofmoldingpartsaccordingtothefactorsofthenumberofmoldingdiecavityandthemaximuminjectioninjectionpressurelockingforceandsoonadoptfangateusestraightguidepillarguidingslantingejectortoejectmaterialsandsidecorepullingtosidecorepullingandejectingandchoosethematerialsofmoldwhichcanensurethereliabilityofmolding.ThispapercheckthematchingofthestructureofmoldingandinjectionmachinedrawthethreedimensionofmoldingwithUGasetofmoldingassemblydrawingandpartdrawingwithAutoCADatlast.Keywords:thebackoverofmobile;Injectionmold;UG;ABS;fangate目录摘要IAbstractII第一章毕业设计任务书2第二章塑件及其材料分析
52.1塑件分析
52.2塑件材料分析5第三章塑料成型方案的确定
73.1方案一
73.2方案二
83.3方案三
93.4方案分析11第四章注射机型号的确定
124.1注射量的计算
124.2塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算
124.3选择注射机
134.4注射机有关参数的校核14第五章浇注系统的设计
155.1主流道的设计
155.2分流道的设计
165.3浇口的设计
185.4冷料穴的设计18第六章成型零件的设计20第七章合模导向机构的设计22第八章脱模推出机构设计24第九章模架的确定
259.1模架确定
259.2各模板尺寸的确定
259.3尺寸校核26第十章冷却系统的设计27参考文献28谢辞29AbstractII第一章毕业设计任务书2第二章塑件及其材料分析
52.1塑件分析
52.2塑件材料分析5第三章塑料成型方案的确定
73.1方案一
73.2方案二
83.3方案三
93.4方案分析11第四章注射机型号的确定
124.1注射量的计算
124.2塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算
124.3选择注射机
134.4注射机有关参数的校核14第五章浇注系统的设计
155.1主流道的设计
155.2分流道的设计
165.3浇口的设计
185.4冷料穴的设计18第六章成型零件的设计20第七章合模导向机构的设计22第八章脱模推出机构设计24第九章模架的确定
259.1模架确定
259.2各模板尺寸的确定
259.3尺寸校核26第十章冷却系统的设计27参考文献28谢辞29前言随着中国当前的经济形势的日趋好转,在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡导下,中国的制造业也蓬勃发展;而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一,模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高,并能获得极大的经济效益,因而引起了各国的高度重视和赞赏在日本,模具被誉为“进入富裕的原动力”,德国则冠之为“金属加工业的帝王”,在罗马尼亚则更为直接“模具就是黄金”可见模具工业在国民经济中的重要地位我国对模具工业的发展也十分重视,早在1989年3月颁布的《关于当前国家产业政策要点的决定》中,就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务现今人类使用的四大工业基础材料分别为木材、水泥、钢铁、塑料,偶见20世纪才发展起来的一大类新材料塑料因其本身材料易得、性能优越,加工方便,而被广泛应用于机械工业、电子工业,航天工业、医疗器械、化工机械、包装工业、日常用品工业等领域,并日益显示出其巨大的优越性和发展潜力塑料工业是发展历史短但发展速度惊人的新兴工业之一,同时又是一个伴随着石油工业的发展而迅速发展的领域塑料模具已处于同冲压模具并驾齐驱的地位日本在全国一万多家企业中,生产塑料模和生产冲压模的企业各占40%在韩国的全国模具专业厂中,生产塑料模的占
43.9%,生产凌辱模的占
44.8%新加坡的460家企业,60%生产塑料模,35%生产冲模和夹具另外,在我国的、深圳、江浙等地,其模具工业主要是从事塑料模具的制造和塑料制件的生产学习塑料模具的设计是十分的有必要了将塑料模具设计作为毕业设计题目,这可很好的验证我们的学习效果,锻炼我们自立设计的能力,是一个考验抓住这个机会好好的学习设计,学习并丰富相关的理论知识,增加实际工业知识这有助于我们更好的融入到工作中,为以后的事业打下一个良好的基础这次的毕业设计花费很大的精力,但不足之处再所难免,还望老师给予批评指正第一章毕业设计任务书
1.塑料制品名称手机后壳如下图所示;图1-1塑件二维工程图图1-2塑件三维立体图
2.塑料原料ABS;
3.精度等级一般精度(5级);
4.生产批量中批量第二章塑件及其材料分析
2.1塑件分析如图
1.
1、图
1.2分别为手机后壳的二维工程图和三维立体图,该产品形状如中空薄壁型零件,精度及表面粗糙度要求高,不允许有明显的熔接痕、飞边等工艺痕迹,需要一定的配合精度要求制品整体有充分的脱模斜度,各处脱模力比较合理从整体结构分析制品表面积较大、高度不大但是壁薄、零件的曲面复杂,型腔、型芯加工困难
2.2塑件材料分析ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成,为无定型塑料,综合性能良好,冲击韧度、力学强度高,且在低温下也不迅速下降;尺寸稳定,易于成型和机械加工,经过调色可配成任何颜色ABS的技术指标、注射工艺参数具体看表
2.1和表
2.2表2-1ABS技术指标ABS技术指标密度(g/㎝³)
1.02~
1.05比容
0.86~
0.98吸水率
0.2~
0.4%收缩率
0.4~
0.7%熔点130~160℃硬度
9.7HB拉伸弹性模量
1.8×Mpa弯曲强度80Mpa拉伸屈服强度50Mpa温度传导系数
1.3×10m/s表2-2ABS的注射工艺参数注射机类型螺杆式螺杆转速30~60r/min喷嘴形式直通式喷嘴喷嘴温度180~190℃模具温度50~70℃注射压力60~100Mpa保压压力5~10Mpa冷却时间5~15s周期15~30s后处理方法红外线烘箱温度70℃时间
0.3~1h备注原材料应预干燥
0.5h以上第三章塑料成型方案的确定
3.1方案一
1.分型面位置截面积最大处图3-1分型面位置
2.型腔数量一模两腔
3.型腔排列形式图3-2型腔排列形式
4.浇口采用扇形浇口
5.顶出机构斜滑顶杆顶出结构草图如下图3-3草图结构
3.2方案二
1.分型面位置同方案一
2.型腔数量一模两腔
3.型腔排列形式图3-4型腔排列形式
4.浇口侧浇口
5.顶出机构斜滑顶杆顶出结构草图如下图3-5草图结构
3.3方案三
1.分型面位置同方案一
2.型腔数量一模四腔
3.型腔排列形式图3-6型腔排列形式
4.浇口扇形浇口
5.顶出机构斜滑顶杆顶出结构草图如下图3-7草图结构
3.4方案分析斜滑顶杆既能做顶杆还能起内部侧抽的作用,能保证配合精度及互换性,滑动阻力最好,不卡滞,应用很广侧浇口的浇口痕迹适中,适应性强,便于加工和修整;有时会出现熔接痕、缩孔、气孔等缺陷,排气不畅扇形浇口能使熔体在快读方向上得到更均匀的分配,流动速度快,比较容易进浇,但是浇口去除较困难,痕迹较明显综合分析,选用扇形浇口,以利于熔料能均匀充满型腔并采用后续机加工去除熔接痕本产品为中小批量生产,由于塑件大且中空,从精度、经济等方面考虑,采用一模两腔结构综上所述,采用方案一第四章注射机型号的确定
4.1注射量的计算通过UG建模分析,塑件的体积,流道凝料的体积V2还是未知数,可按塑件体积的
0.6倍来估算从上述分析中确定为一模两腔,所以一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为图4-1塑件体积
4.2塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算流道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积,在模具设计前是个未知数,根据多型腔模的统计分析,是每个塑件在分型面上的投影面积的
0.2~
0.5倍,因此可用来进行估算,所以式中通过UG分析得出所以锁模力式中型腔压力取35MPa(因是薄壁塑件,压力损失大,取大一些)
4.3选择注射机根据上面计算得到的V和Fm值来选择注射机,注射机应满足条件式中为注射系数,无定型塑料取
0.85,结晶型塑料取
0.75根据上述条件选用卧式注射机(上海第一塑料机械厂),见表
4.1理论注射容量100锁模力600螺杆直径35拉杆内间距注射压力150移模行程300注射速率/85最大模厚300塑化能力/
11.1最小模厚170螺杆转速20~200定位孔直径125喷嘴球半径20喷嘴孔直径
3.5表
4.1注射机主要技术参数
4.4注射机有关参数的校核
1.由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数n型腔数校核合格式中k为注射机最大注射量的利用系数,一般取
0.8;M为注射机的额定塑化量(
11.1);T为成型周期,取30s;;
2.注射压力的校核而,注射压力校核合格式中k为注射压力安全系数,一般取
1.25~
1.
43.锁模力校核而F=600kN,锁模力校核合格式中k为锁模力安全系数,一般取
1.1~
1.2其他安装尺寸的校核要待模架选定,结构尺寸确定以后才可以进行第五章浇注系统的设计
5.1主流道的设计
1.主流道尺寸主流道长度一般由模具结构确定,对于小型模具L应尽量小于60mm,这里初选L为40mm主流道小端直径主流道大端直径,式中主流道球面半径球面的配合高度h=3mm主流道的凝料体积主流道当量半径主流道浇口套形式主流道小端入口与注射机喷嘴反复接触,易磨损,对材料的要求较严格,设计中浇口套采用碳素工具钢T10A,热处理表面硬度为50HRC~55HRC如图5-1图5-1浇口套
2.主流道剪切速率校核剪切速率在500~5000之间,校核合格
5.2分流道的设计
1.分流道布置形式分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态,使塑料熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔,因此,采用平衡式分流道
2.分流道的长度L=24mm
3.分流道的形状、界面尺寸及凝料体积1)形状及截面尺寸为了便于机械加工及凝料脱模,本设计的分流道截面形状采用加工工艺性比较好的梯形截面采用经验公式计算截面尺寸取B=
3.5mm取H=3mm分流道截面形状如右图5-2所示图5-2分流道截面形状2)分流道凝料体积分流道长度分流道截面积凝料体积
4.校核剪切速率分流道体积流量式中t为注射时间剪切速率其中剪切速率在500~5000之间,校核合格
5.3浇口的设计本产品的平面面积较大,若采用侧浇口,那么因浇口宽度窄,有可能使制品内产生气泡或者产生流动痕迹,此时宜采用扇形浇口;但是扇形浇口产生的浇口痕迹较明显,应对制品进行后续机加工,以出去熔接痕如图5-3示图5-3扇形浇口浇口最大宽度b取浇口处型腔宽度的25%,但最小不小于8mm所以b=
0.2545=
11.25mm,取b=12mm浇口末端宽度t常用范围为,此处取t=
0.8mm浇口中心长度浇口台阶长度,取浇口始端厚度
5.4冷料穴的设计如图5-4所示,采用半球形,并采用球形头拉料杆,该拉料杆固定在动模固定板上,开模时利用凝料对球头的包紧力使主流道凝料从主流道衬套中脱出图5-4冷料穴第六章成型零件的设计塑件尺寸按SJ1372-1978标准中的5级精度选取ABS的平均收缩率s=
0.5%,模具制造误差为塑件公差值,由表查得,为修正系数,一般取尺寸如下表表6-1成型零件尺寸类别塑件尺寸计算公式型腔或型芯工作尺寸外形尺寸中心距尺寸第7章合模导向机构的设计导向机构对于塑料模具是必不可少的部件,它能够保证注射模具准确的开合模,并在模具中起定位、导向和承受一定侧压力的作用,导向机构的形式主要有导柱导向和精定位装置导柱和导套按标准件选取如下
1.导柱图7-1导柱
2.导套图7-1导套第8章脱模推出机构设计本设计选用斜滑顶杆,因为它有两方面作用,既能做顶杆还能起内部侧抽的作用,能保证配合精度及互换性,滑动阻力最好,不卡滞,应用很广顶杆端部的端面要求抛光以符合塑件的粗糙度的要求本设计的斜顶杆角度为11°,行程为15mm,最后得出斜顶杆行程x=tan11°×15=
2.916mm图8-1斜顶杆第九章模架的确定
9.1模架确定型腔平面尺寸为95mm266mm,根据模板有效使用面积可求得,查表,取,因此B=200mm,d=
12.5mm所以,取=311mm,得L=355mm故所选模架为,AI型模架
9.2各模板尺寸的确定
1.A板尺寸A班是定模型腔板,塑件高度为5mm,在模板上还要开设冷却水道,考虑型腔嵌件及冷却水道,A板取50mm
2.B板尺寸B板是型芯固定板,取40mm
3.C垫块尺寸垫块=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+(5~10)=5+20+16+(5~10)=(46~51)mm,取C为50mm从选定模架可知,模架外形尺寸图9-1模架尺寸
9.3尺寸校核模具平面尺寸合格;模具高度222,,合格;模具开模所需行程=4(型芯高度)+5(塑件高度)+(5~10)=14~19300(注射机开模行程),合格;其他参数在前面校核均合格,所以本模具所选注射机完全满足使用要求第十章冷却系统的设计冷却系统的计算很麻烦,在此只进行简单计算假设模具用常温水(24℃)冷却,其出口温度为30℃,冷却水在水道内湍流,并且已知模具温度为40℃,模具宽度为200mm
1.塑件固化时每小时释放的热量Q查资料可知,单位质量的ABS在成型温度下的单位热流量为=;按成型周期为30s计算,单位时间内注入模具中的塑料质量为;所以
2.冷却水的体积热流量
3.查表,为使冷却水道处于湍流状态,取d=20mm
4.冷却水道在水道内的流速
5.冷却水道孔壁与冷却介质之间的传热膜系数式中f由查表得
6.48(设水温为25℃)
6.冷却水道总传热面积
7.模具上应用开设的冷却管道数目取n=
5.参考文献
1、塑料成型工艺与模具设计,孙玲主编,清华大学出版社,
20082、机械制图,何铭新、钱可强主编,高等教育出版社,
20043、AutoCAD2008基础教程,郭纪林主编,大连理工大学出版社,
20084、UGNX
6.0模具设计基础与进阶,李伟、李丽华等编著,机械工业出版社,
20095、塑料模具设计指导,伍先明、王群等编著,国防工业出版社,
20066、塑料模具课程设计指导与范例,杨占尧主编,化学工业出版社,
20087、实用注塑模具结构图册,洪慎章编著,上海交通大学出版社,
20068、模具制造工艺,祁红志,化学工业出版社,
20099、机械原理第七版,郑文纬、吴克坚,高等教育出版社,
199610、机械设计,濮良贵、纪名刚,高等教育出版社,2007谢辞经过三个月的努力,我终于完成了本次毕业设计本次设计是在赖家美老师的悉心指导下完成的,论文的每一部分工作都凝结着老师的心血,老师渊博的知识和严谨的治学态度将使我受益终生,他们追求真理、献身科学、严于律己、宽以待人的崇高品质对学生是永远的鞭策值此论文完成之际,谨向老师的辛勤培养表示崇高的敬意和衷心的感谢感谢大学四年来机电工程学院的老师对我的精心培养在这三年的学习中结识的各位生活和学习上的挚友让我得到了人生最大的一笔财富在此,也对他们表示衷心感谢谢谢我的父母,没有他们辛勤的付出也就没有我的今天,在这一刻,将最崇高的敬意献给你们!最后,向所有曾在学习、生活和工作中给与我关心、支持和帮助的老师和朋友们表示衷心的感谢!本设计参考了大量的文献资料,在此,向各学术界的前辈们致敬!。