手机后盖注塑模的设计Word文档下载推荐.docx
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尽管模具工业本身的特殊性是模具制造显得很复杂,但与其他行业一样,它也有一定的规律。
注塑模具设计之前首先应对塑料制品进行工艺分析,研究塑料制件的工艺性是否符合注塑加工原理,然后应设计模具结构,确定模具材料和选定标准件,最后进行零件加工、模具组装和试模。
表面缩坑是注塑过程中经常遇到的问题,如果制品的壁厚过大或明显的薄厚不均,再成型时会因固化速度不同而产生内应力,这是由于制品壁较厚的部位在表层的塑料已经冷凝时,其芯部的塑料仍然处于熔融状态,当芯部的塑料也固化后,会因其收缩而对表面的塑料施以拉力,导致制品表面出现缩坑。
然而,在实际中要使制品的壁厚设计成完全一致是不大可能的。
例如,许多制品由于要与其他零件装配或为加强本身的强度,往往没有筋、槽或柱等,这时制品的壁厚则出现明显不均。
因此,为满足制品的要求,而又能使外观缺陷得到改善,除了在成型过程中采用增加保压压力和延长冷却时间等措施控制之外,在设计制品结构时,必须对这些筋、槽及柱有明确的限制。
对于壁厚明显不均的制品,单单靠调整成型工艺来解决表面缩坑问题几乎是不可能的,因此在设计制品结构时,应充分重视这一问题。
在本次设计中,由于手机后盖上有许多孔、槽结构,在模具中必须采用芯子,这一结构改变会给模具和成型在其他方面带来麻烦。
按照一般的设计步骤,应先对选取的塑件实体进行测绘,确定其尺寸精度要求和表面粗糙度要求,并对其进行工艺分析,确定模具各零件的结构、尺寸和精度要求,然后设计注塑模具,绘制出其装配图及零件图,对各零件进行三维造型,并进行装配,同时对模具中的主要零件进行工艺分析,编写工艺卡,完成型腔的仿真加工。
通过以上工作的完成,我对一套模具从设计到加工的全过程有了清醒而直观的认识,了解了注塑模的工作原理,对模具中型腔、型芯等主要零件的设计及精度的确定具备了一定的经验知识,能够对模具设计中常出现的问题提出合理的解决方法,能够正确地选取注射机、确定模架的结构及尺寸、确定型腔数。
在模具设计中,精度要求的确定是至关重要的一步,要综合考虑尺寸精度及配合要求,特别是各模板及型腔、型芯等配合精度要求高的部件,其精度确定的合理与否将影响到塑件的质量,从而对产品的使用性能及企业的经济效益产生很大的影响。
1.注射模总体设计
1.1注射模基本总体结构方案的比较与选取
注射模的基本结构是由注射机的形式和塑件复杂程度等因素决定的。
注射模的分类方法很多,按注射模的总体结构可分为单分型面注射模、双分型面注射模、带活动镶件的注射模和自动卸螺纹的注射模等,对于不同的塑件可选用不同的注塑结构。
单分型面注射模是最简单的一种。
在该结构中,构成型腔的一部分在定模上,型芯部分在动模上,主流道设在定模一侧,分流道设在分型面上,开模后塑件与流道凝料一起留在动模一侧。
双分型面注射模与单分型面注射模相比多了一个可移动的浇口板,它用于针点浇口进料的单(双)型腔模具。
开模时,浇口板与定模座板作定距离分型,以便取出凝料。
带活动镶件的注射模上带有活动螺纹型芯、侧向型芯和活动镶件等,开模时,活动镶件连同塑件一起脱出模后,再通过人工使镶件与塑件分开。
当塑件有螺纹部分并要求自动脱模时,可采用自动卸螺纹的注射模。
该结构利用注射机的旋转运动带动螺纹型芯或螺纹型环转动,使塑件按规定的螺距推出。
在具体选用模具结构时,应综合考虑塑件结构,尽量做到经济、实用。
设计中由于塑件实体是手机后盖,其结构较简单,没有螺纹及需要侧向分型的结构,且不需要针点浇口,所以可选单分型面模具结构。
1.2制品的测绘
1.2.1制品材料的工艺分析
本注塑模设计中选用的制品材料为ABS,它是一种现代工业中经常用到的材料,
具有高强度、耐腐蚀等优点,通常情况下其密度为1.0-1.0克/立方厘米,压缩比为1.8-2.0,比热容为0.35-0.4,其模具冷却温度范围在32-65之间。
了解了ABS的以上性能,对我们进行模具结构设计及选材将大有帮助。
1.2.2实体测绘
根据设计要求及设计方案,按照模具设计的基本步骤,首先应对制品实样进行测绘分析,选择合理的精度要求,确定分型面,选取正确的定位基准,为型腔及模具的设计建立最基本的条件。
由于制品实体为玩具手机外壳,所以其精度要求不算太高,表面粗糙度设定在Ra=1.6即可,根据设计任务书的要求,确定其长度方向尺寸精度小于0.50mm,厚度方向小于0.10mm,选用的测量器具为千分尺、螺旋测微器、平台、高度尺、天平称等,并根据测量的基本原理进行多次测量求平均值,这样可测得制品长度方向最大尺寸为L=63.24mm,宽度方向最大尺寸为D=39.98mm,高度方向最大尺寸为H=5.00mm,制品重量m=3mg,测得的结果参见图1-1所示手机后盖零件图。
图1-1手机后盖零件测绘图
1.3注射机的选择
在注塑模设计过程中,注射机的选择是必不可少的,也是至关重要的。
根据注塑模具的基本结构及注射机的尺寸与型号规格,本设计采用卧式注塑机,其注塑方向与给模方向一致,且占地面积小,安装、拆卸方便,嵌件便于安装。
此外,注塑机型号的选择还应考虑以下几个方面:
1.3.1注射量
通常情况下,注射机的注射量应超过被成型制品重量的20%~30%以上,现设定注射量是制品重量的25%,又因经测量知制品重量为3毫克,所以注射机相对一个制品的注射量为:
S=(1+25%)m=(1+25%)
3g=3.75g
1.3.2锁模力
被成型制品在成型时所需要的锁模压力必须小于注塑机的额定锁模力。
制品在成型时所需要的锁模压力,即在注射和保压时保证动、定模不分离所应给予的力,一般可采用公式:
F=PA
计算,其中F-制品成型时所需要的锁模力。
A-制品的投影面积。
P-型腔内部压力。
通过测绘得到的数据,由分割法计算可求得制品的投影面积为:
A=57.16
39.98+2
2
3+12.08
2.04-2
57.16
1.49
=2151.56(mm
)
又因为制品材料为ABS,所以可选取P=350/9.8
10
Pa,
所以F=PA=350/9.8
Pa
2151.56mm
=75.3N
另外,根据注射机与模具安装尺寸(即拉杆间距、模板间最大与最小闭合高度、顶出行程、喷嘴球半径、定位孔直径等),查国产注射机技术规格,可选用XS-ZS-22型注射机。
1.3.3注塑能力的校核
注塑能力是指在一个成型周期中,注射机对给定塑料的最大注射容量或重量。
本设计选用的注塑机属于柱塞式注塑机,其注塑能力是以一次性注射聚苯乙烯的最大重量为准的。
在注射聚苯乙烯时,塑料的总重量与浇注系统的塑料重量之和一般不超过注塑机注塑能力的80%,当注塑其它塑料时,注塑机的最大注射重量应按下式换算:
4.型腔零件的工艺分析
4.1零件的工艺性审查
1)零件的结构特点
XQ-01型腔(零件图见附图),该零件是注塑模的型芯部分,以矩形配合面
与动模固定板配合,突出部分与定模镶件型芯形成闭合空间,注入熔融工程塑料ABS经冷却后形成所需玩具手机的后盖。
零件的主要工作平面有矩形配合面
、分模面、曲面型腔、镶块孔等;
零件的形状较为复杂。
由于型芯在注塑时需要承受一定的压力和温度,故该零件需要有足够的强度、刚度、耐磨性和韧性。
2)主要技术要求
零件图上的主要技术要求有:
1、热处理:
38-42HRC;
2、锐角去毛刺倒钝;
3、未注圆角R=0.25mm;
4、孔与基准C的垂直度公差等级为7级。
3)加工表面及其要求
1矩形配合面的表面粗糙度Ra=1.6μm、与基准A的垂直度公差为0.03mm;
2分模面的平面度公差为0.01mm,与基准A的平行度公差为0.04mm;
③内轮廓表面的粗糙度为Ra=1.6μm;
4)零件材料
零件的材料为45钢,可以通过热处理来获得所需的机械和力学性能。
4.2毛坯选择
1)考虑到零件所需的性能,选用锻件作毛坯。
2)确定毛坯的形状、尺寸:
选用45钢锻件80×
60×
40(mm)。
4.3基准选择
加工中心的一次装夹希望能够进行在该基准下的全部加工,这样可以降低由于基准不重合而导致的基准不重合度误差。
根据对工件的加工的初步分析在毛坯的初次装夹后可以完成加工,故选用毛坯的初始轮廓面为装夹基准。
4.4拟订机械加工工艺路线
1)各加工表面的加工方法及加工路径
该零件的加工表面为71h748h7的配合表面、型腔内表面轮廓。
根据上述工艺分析,拟订工艺路径如下:
工序Ⅰ:
铣平面;
工序Ⅱ:
铣71h748h7的配合表面;
工序Ⅲ:
铣削型腔内表面;
工序Ⅳ:
清角处理
工序Ⅵ:
清洗;
工序Ⅶ:
检验;
该方案按工序集中原则组织工序,在加工中心上一次装夹后完成上述工序的前三步的全部加工,最大程度上降低了工件的装夹次数,易于保证加工面相互间的位置精度,减少工件在工序间的运输次数,减少辅助时间和准备终结时间,提高了生产效率。
4.5仿真加工
对型腔的工艺分析完成后,便可以编写工艺卡片,并利用Mastercam软件进行仿真加工,从而可使我们更清楚到看到型腔的机械加工过程。
小结
为期三个月的毕业设计已接近尾声,在这三个月的时间里,我结合自己的设计课题和任务书要求,首先进行了毕业实习,做好了实习记录,并撰写了实习报告,对所设计内容有了感性认识,为毕业设计奠定了基础。
同时,我还针对注塑模的设计与制造进行了文献检索,了解了模具设计的基本步骤与发展现状,完成文献综述一份,并制定了设计方案和具体的进度计划。
按照设计进度安排,我先对选取的塑件实体进行了测绘,确定其尺寸精度要求和表面粗糙度要求,并对其进行了工艺分析,确定了模具各零件的结构、尺寸和精度要求,设计出注塑模具一套,绘制出了模具装配图及各零件图,对各零件进行了三维造型,完成了各零件间的装配,并对模具中的主要零件进行工艺分析,编写了工序卡,实现了型腔的仿真加工。
由于知识及实践经验的缺乏,在设计过程中,零件加工精度的确定尚存在许多不足之处,在以后的工作、学习中还有待改进。
由于采用了Pro/E进行实体造型,并进行了仿真加工,使得生产出的制品质量好,减少了次品率,有效到提高了生产效率和经济效益。
致谢
本次毕业设计自2003年3月31日至2003年6月27日,历时三个月,课题名称为“塑料模具的设计及加工实例分析”,选用的塑件为玩具手机的后盖,要求设计出注塑模具一套,生产的塑料制品应达到一定的质量要求,设计出的模具应结构合理、工艺性好、出模方便、安全可靠、便于维修。
另外,还要对模具的型腔进行工艺分析,设计出在加工中心上加工的数控程序等。
从测绘到精度的确定、工艺分析、模架结构设计、浇注系统的设计、冷却系统的设计,每一步都需要理论和经验的相互结合,但在实际设计过程中,经验的不足是我最大的缺点。
为避免因经验不足带来的问题,在设计中除经常去企业参观实习外,我还把遇到的问题总结、归类,并及时向老师询问,以求将可能出现的问题减至最小。
在设计过程中得到了葛友华博士和王正刚、刘道标老师的热心指导,并得到同组同学的大力支持和帮助,在此表示衷心感谢。
在利用AutoCAD、Pro/E两种方式造型时得到了加工中心各位老师的指导,在此一并表示感谢。
由于作者实践经验与理论水平有限,时间较短促,书中缺点和不足之处敬请读者批评指正。
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附件清单
1模具总装图SJZSM-00A
1张
2动模固定板SJZSM-03A
3定模板SJZSM-06A
1张
4动模板SJZSM-02A
5定模固定板SJZSM-07A
6推板SJZSM-08A
7支撑板SJZSM-15A
8推板固定板SJZSM-10A
9浇口套SJZSM-04A
10拉料杆SJZSM-05A
11有肩导套SJZSM-14A
12有肩导柱SJZSM-13A
13推杆SJZSM-09A
14型芯SJZSM-12A
15型腔SJZSM-11A
16定位环SJZSM-01A
17型腔加工工艺规程卡片1张
18三维图图册
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