麦克风外壳注塑模具设计.docx

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麦克风外壳注塑模具设计

摘要

随着塑料工业的飞速发展，塑料模具对人们的生活影响越来越大了，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。

我国的模具水平在近几年也得到了很大的发展。

在本次设计过程中，主要设计了麦克风外壳的注射模具。

分析了塑件的形状尺寸，拟订了模具的总体结构设计方案，并选定了所需的注射机的型号，设计了模具的成型部分，浇注系统和冷却系统等，并对模具进行了分模。

重点设计了模具的成型部分，并绘制了模具的装配图和动模定模图。

关键词：

注射模麦克风外壳抽芯模具

第1章绪论

1.1塑料成型在工业生产中的重要性

1.1.1塑料及塑料工业的发展

塑料是以树脂为主要成分的高分子有机化合物，简称高聚物，一般相对分子量都大于1万，有的甚至可达百万级。

在一定温度和压力下具有可塑性，可以利用模具成型为一定几何形状和尺寸的塑料制件。

根据美国材料试验协会所下的定义，塑料乃是一种以高分子量有机物质为主要成分的材料，它在加工完成时呈现固态形状，在制造以及加工过程中，可以借流动来造型。

塑料制件在工业中的应用日趋普遍，这是因为他们有其特殊的优点所决定的。

塑料密度小、质量轻，大多数塑料密度在0.9~2.3g/cm3之间，相当于钢材密度的0.11和铝材密度的0.5左右，即在同样体积下，塑料制件要比金属之间轻得多，这就是“以塑代钢”的优点。

根据美国80年代的统计，汽车在采用塑料零件后，平均每辆汽车的重量可减轻180kg，这样每升汽油可使汽车多行0.4km，美国每年可节约1400万桶汽油。

塑料比强度高、绝缘性能好、化学稳定性也高；此外，塑料减摩、耐磨及减震、隔音性能也较好。

因此，塑料以代替部分金属、木材、皮革及无机材料发展成为各个部门不可缺少的一种化学材料。

并跻身于金属、纤维材料和硅酸盐三大材料之列。

塑料工业是一门新兴的工业，它的发展大致经历了以下几个阶段。

1．初创阶段上世纪30年代以前，科学家研制成了酚醛，硝酸纤维素及醋酸纤维素等塑料，它们的工业化特征值是间歇性、小批量生产。

2．发展阶段上世纪30年代至50年代，低密度聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯和聚酰胺等热塑性塑料相继工业化，奠定了塑料工业的基础，为其进一步发展开辟了道路。

3.飞跃发展阶段上世纪50年代中期至60年代末，石油工业的高速发展为塑料工业提供了丰富而廉价的原料。

这一阶段，塑料的产量和品种不断增加，成型加工技术更趋完善。

4.上世纪70年代至今，由于石油危机和资本主义经济危机周期性的出现，原材料价格猛涨，塑料的增长速度显著下降。

这一阶段塑料工业的特点是通过各种技术，如共聚、复合、增强和发泡等来改进塑料的性能，提高产品的质量，扩大应用领域，生产技术更趋合理。

我国的塑料工业起步较晚，40年代才开始起步，50年代末的聚氯乙烯装置的投产和70年代初是由化工装置的建成投资，塑料工业有两次跃进，与此同时，塑料成型加工机械和工艺方法也得到迅速发展，各种加工工艺都已齐全。

塑料作为一种新的工程材料，由于其不断开发与应用，加之成型工艺不断成熟与完善，极大地促进了塑料成型模具的开发与制造。

1.1.2塑料在成型工业生产中的重要性

模具是工业生产中的重要工艺装备，模具工业是各部门发展的重要基础之一。

塑料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一种类型。

模具设计水平的高低、加工设备的好坏、制作力量的强弱、模具质量的优劣，直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。

美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”，日本则称“模具是促进社会繁荣富裕的动力”。

而更具最新的数据统计，各发达国家，如日本、美国、新加坡、韩国等国家的塑料模具与其它模具的占有量基本持平甚至有些国家塑料模具需求量要更大一些。

可见，塑料模具在模具行业中占有举足轻重的地位。

近年来，我国各行各业对模具工业的发展十分重视。

在重点支持技术改造的产业和产品中，把模具制造业列为机械工业技术改造序列的第一位。

确定了模具工业在国民经济中的重要地位。

提高模具工业的整体技术水平并迎头赶上发达国家的模具技术水平。

从上世纪80年代末至今，我国模具行业取得了巨大的成就，但还远远不够，还需要我们更加的努力，取得更大的成绩。

1.2塑料的组成及其特性

一、塑料的组成

塑料是以相对分子质量的合成树脂为主要成分，并加入其他添加剂，可以在一定温度和压力下塑化成型的高分子合成材料。

1.树脂树脂是肉热时软化，在外力作用下有流动倾向的聚合物。

它是塑料中起粘结作用的成分，也叫粘料。

树脂主要决定塑料的类型和基本决定塑料的主要性能。

2.添加剂为了改变塑料的性能而加入的添加剂有：

（1）填料填料在塑料中主要起增强作用，有时还可使塑料具有树脂所没有的新性能。

正确使用填料，可以改善塑料的性能，扩大其使用范围，也可以减少树脂含量。

对填料的一般要求是：

易被树脂浸润，与树脂有很好的粘附性，本身性质稳定，价格便宜，来源丰富。

（2）增塑剂增塑剂是为改善塑料的性能和提高柔软性而加入塑料中的一种低发挥性物质。

对增塑剂的一般要求是：

能与树脂很好的混融而不起化学变化，不易从制件中析出和挥发，不降低制件的主要性能，无毒、无害、成本低。

（3）稳定剂稳定剂是指能阻缓材料变质的物质。

常用的稳定剂有二盐基性亚磷酸铅、三盐基性硫酸铅、硬脂酸钙、硬脂酸呗等。

二、塑料的特性

塑料品种繁多，性能也各不相同。

归纳起来，塑料的主要特性如下：

（1）质量轻塑料的密度一般在1.9~2.3g/cm3，约为铝的1/2，铜的1/6。

（2）比强度和比刚度高塑料的强度和刚度虽然不如金属好，但由于其密度小，所以其比强度和和比刚度相当高。

（3）化学稳定性能好塑料对酸、碱等化学药物具有良好的抗腐蚀能力。

因此，在化工设备以及日用工业品中得到广泛的应用。

（4）绝缘性能好塑料具有优越的电绝缘性能和耐电弧特性，所以广泛用于电机、电器和电子工业智能功做结构零件和绝缘材料。

（5）耐磨和减摩性能好塑料的摩擦系数小，耐磨性强，可以作减摩材料，如用来制造轴齿轮等零件。

（6）消声和吸震性能好塑料制成的传动摩擦零件，噪声小，吸震性好。

根据以上介绍，显示出了塑料的优良性能，使其在国民生产生活中起着巨大的作用。

三、热固性塑料和热塑性塑料

塑料按其所表现出来的性能不同可分为热固性塑料和热塑性塑料。

热固性塑料常用的热固性塑料有酚醛、氨基聚酯、聚邻苯二甲酸二丙烯酯塑料等，它们主要用于传递、压缩和注射成型。

一、工艺特性

（一）收缩性

塑件从模具中取出冷却到室温后，发生尺寸收缩，这种性能称为收缩性。

由于树脂本身不仅产生热胀冷缩，而且收缩还与各种成型因素有关，所以成型后塑件的收缩称为成型收缩。

1.成型收缩的形式及其特点

（1）塑件的线尺寸收缩：

由于热胀冷缩，塑件脱模时的弹性恢复、塑性变形等因素，会导致塑件脱模冷却到室温后其尺寸缩小。

因此，在设计模具型腔、型芯时应予以补偿。

（2）收缩方向性：

成型时塑料分子按方向排列，使塑件呈现各向异性，沿料流方向则收缩大、强度高，与料流垂直方向则收缩小、强度低。

因此在设计模具时应考虑收缩方向性，按塑件形状、料流方向来选取收缩率。

（3）后收缩：

塑件成型后，由于各种成型因素的影响，塑件内存在残余应力，塑件脱模后残余应力发生变化，使塑件发生再收缩，称为后收缩。

（4）后处理收缩：

有时塑件按其性能及工艺要求，在成型后需要进行热处理，热处理后也会导致塑件尺寸发生变化，称为后处理收缩。

在模具设计时，应考虑以上因素。

2.影响收缩性的因素

（1）塑料品种：

每种塑料的收缩性不同，同类塑料由于填料、相对分子量及配比不同，其收缩情况及方向性也各不相同。

（2）塑件特性：

塑件的形状、尺寸、大小、对收缩性也有很大影响。

（3）模具结构：

模具分型面及加压方向、浇注系统的形式及尺寸对塑件的收缩及方向性影响也较大。

（4）成型工艺：

传递和注射成型工艺一般收缩较大，方向明显。

（二）流动性

塑料在一定温度与压力填充型腔的能力称为流动性。

这是模具设计时必须考虑的一个重要的工艺参数。

流动性好的塑料，在成型时易形成溢料过多，填充型腔不密实，塑件组织疏松，硬化过早等缺陷；流动性差的塑料则会填充不足，不易成型。

所以在进行模具设计时要根据具体情况选择塑料，设计浇注系统和选择分型面及进料方向等。

（三）硬化特性

热固性塑料在成型过程中，在加热受压的条件下软化转变成可塑性粘流状态，随之流动性增大，可迅速填充型腔，与此同时发生缩合反应，密度不断增加，流动性迅速下降，熔料逐渐固化。

在模具设计时对硬化速度快，保持流动状态时间短的塑料则应注意要便于装料，便于装卸嵌件，并且选择合理的成型条件，以免过早硬化或硬化不足，导致塑件成型不良。

二、成型特性

热固性塑料的成型特性与塑料的品种有关，也与所含填料品种和粒度及颗粒均匀度有关。

如细料流动性好，但预热不易均匀，充入空气多不易排出，传热不良，成型时间长。

粗料则易使塑料件不光泽，表面不均匀。

塑料过粗或过细均直接影响比容及压缩率和模具加料室容积。

常用热固性塑料的成型特性见表1-1

表1-1常用热固性塑料的成型特性

塑料名称

成型特性

酚醛塑料

1.成型性较好，适用压缩成型，部分适用于传递成型，个别用于注射成型

2.含水分、挥发物、应预热、排气

3.模具对流动性影响较大，一般超过160℃时流动性迅速下降

4.收缩及方向性较大

氨基塑料

1.常用压缩和传递成型

2.含水分及挥发物多，易吸潮及结块，使用时要预热干燥，要注意排气

3.成型温度对塑料制品影响较大

4.流动性好，硬化速度快

5.性脆=嵌件周围以应力集中，尺寸稳定性差

有机硅塑料

1.流动性好，硬化速度慢，适用于压缩成型

2.压制温度较高

3.压缩成型后塑料制品要经高温固化处理

环氧树脂

1.常用于浇注成型，低压传递成型，封装电子元件等

2.流动性好，收缩小

3.硬化速度快，装料后应立即加压。

硬化时一般不需排气

4.一般预热温度为140~170℃，成型压力为10~20MPa，保压时间为36s/mm

热塑性塑料常用的热塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、苯乙烯-丁二烯-丙烯腈（ABS塑料）、聚苯醚、聚四氟乙烯等。

一、工艺特性

（一）收缩性

热塑性塑料成型收缩的形式与热固性塑料类似。

影响热塑性塑料成型收缩的因素主要有以下几个方面：

（1）塑料品种：

与热固性塑料相比较，热塑性塑料在成型过程中由于存在结晶化引起的体积变化，内应力强，塑件内的残余应力大，分子取向性强等因素，因此收缩率后较大，方向性更加明显。

另外，脱模后收缩和后处理收缩也比热固性塑料大。

（2）塑料特性：

塑件的形状、尺寸、大小、对收缩性也有很大影响。

（3）浇口形式和尺寸：

这些因素直接影响料流方向、密度分布、保压补缩作用及成型时间。

采用直接浇口，浇口截面大则收缩小，但方向性明显。

（4）成形条件：

模具温度、注射压力、保压时间等成型条件对收缩均有直接影响。

（二）流动性

流动性的大小，可以从塑料的相对分子量、熔融指数、阿基米德螺旋线长度、表观粘度及流动比等进行分析。

按模具设计要求，可将常用塑料的流动性分为三类：

（1）流动性好：

有尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纤维等。

（2）流动性中等：

有ABS、AS、有机玻璃、聚甲醛、氯化聚醚等。

（3）流动性差：

有聚碳酸酯、聚硬氯乙烯、聚苯醚、聚砜、氟塑料等。

影响流动性的主要因素有温度、压力、模具结构。

（三）结晶性

热塑性塑料按其冷凝时有无出现结晶现象可分为结晶形塑料和非结晶形塑料两大类。

塑料的结晶现象是指塑料由熔融状态到冷凝的过程中，分子由无次序的自由运动状态而逐渐排列成伪证规模性倾向的一种现象。

结晶形塑料在模具设计和选择注塑