BBKi389手机后盖注射模具设计.docx
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BBKi389手机后盖注射模具设计
毕业设计说明书
课题名称
BBKi389手机后盖注射模具设计
系/专业
机械工程学院/模具设计与制造
班级
模塑0811
学号
XXXX
学生姓名
XXX
指导教师:
XXX
2011年05月10日
摘要
本文就手机后盖注射模具的设计过程作了详细的介绍,对制品的测绘、注塑机的选取、分型面的确定及模架结构的进行了确定,特别分析和阐述了注塑机的选择、型腔数、浇道结构、型腔、型芯尺寸等重要部分的设计过程。
这篇毕业论文对环节的注重很详细,如注射机的选择、分型面的选择、模具的结构设计等。
在设计的过程中按注塑模设计的基本步骤层层展开、步步深入,在设计好模具结构的基础上,采用AutoCAD、Pro/E两种造型方法对各零件造型,成功的设计出了注射模具的造型,使设计结果更加形象、具体。
关键词:
注塑模 ;模架 ;注射机 ; 侧浇口;分型面;浇注系统
Abstract
Inthispaper,thebackcoverofinjectionmolddesignprocessweredescribedindetail,fromtheproductsofthemapping,theselectionofinjectionmoldingmachinetodeterminetheparting,moldbasestructuredetermination,everystepinstructionsaredetailedandprecisewaytocalculate,inparticular,analysisandselectionofinjectionmoldingmachinedescribed,thecavitynumber,runnerstructure,cavity,coresize,coolingsystemandotherimportantpartsofthedesignprocess.
Thisthesisfocusedonthelinksindetail,suchasthechoiceofinjectionmachine,thechoiceofparting,diestructuredesign.Inthedesignprocessbyinjectionmoldingdesignlayersofthebasicstepstostart,stepbystepindepth,inthedesignofthestructureonthebasisofmold,usingAutoCAD,Pro/Emodelingmethodsonthepartoftwoshapes,thesuccessfuldesignoftheinjectiontheshapeofthemold,sothattheimageofthedesignresultsmorespecific.
Keywords:
injectionmolding;mold;injectionmachine;sideofthegate;sub-surface;gatingsystem
目录
第一章绪论3
1.1塑料成型在生产中的重要地位3
1.2塑料成型技术的发展趋势4
1.3塑料成型模具的分类5
第二章塑件结构及尺寸5
2.1塑件的材料分析5
2.2塑件的结构分析6
2.3塑件的工艺分析7
第三章模具结构的形式及特点8
3.1模具中浇口的设计8
3.2模具的型腔数量及排列方式9
第四章注射机的选择10
4.1注射机的选择10
4.2注射机的主要作用系统12
第五章分型面的设计13
5.1分型面形式的确定13
5.2分型面的设计14
第六章注射模具结构设计15
6.1成型零件的设计16
6.2合模导向机构的设计18
6.3侧向分型与抽芯机构19
总结22
致谢23
参考文献24
第一章绪论
1.1塑料成型在生产中的重要地位
一、模具和模具工业
模具是工业产品生产用的重要工艺装备,在现代工业生产中,60%~90%的工业产品需要使用模具,模具已成为工业发展的基础,许多新产品的开发和研制在很大程度上都依赖与模具生产。
模具工业发展的关键是模具技术的开发。
模具作为一种高附加值和技术密集型产品,其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一,世界上许多国家都十分重视模具技术的开发,大力发展模具工业,积极采用先进技术和设备,提高模具制造水平,并且已经取得了显著的经济效益。
二、塑料及塑料工业的发展
塑料是以树脂为主要原材料的高分子有机化合物,简称高聚物。
一般相对分子质量都大于1万,有的甚至达到百万级。
在一定温度和一定压力下具有可塑性,加入了添加剂(增塑剂、稳定剂、增强剂、固化剂及其他配合剂)就成为塑料,可以利用模具成型为具有一定几何形状和尺寸精度的塑料制件。
塑料制件在工业生产中的应用日趋普通,这是由于它们具有一系列特殊的优点所决定的。
塑料密度小,质量轻,相当于钢材密度的0.11和铝材密度的0.5左右,即在同样的体积下,塑料制件要比金属制件轻得多,这就是“以塑代钢”的优点。
三、塑料成型工业在生产中的重要地位
在现代塑料成型生产中,塑料制件的质量与塑料成型模具、塑料成型设备和塑料成型工艺三项因素密切相关。
在这三项要素中,塑料成型模具质量最为关键,它的功能是双重的:
赋予塑料熔体以期望的形状、性能、质量;冷却并推出成型的制件。
模具是决定最终产品性能、规格、形状及尺寸精度的载体。
随着我国经济与国际的接轨和国家经济建设持续稳定发展,塑料制件的应用快速上升,模具设计与制造和塑料成型的各类企业日益增多,塑料成型工业在基础工业中的地位和对国民经济的影响将显得日益重要。
1.2塑料成型技术的发展趋势
在塑料成型生产中,先进的模具设计、高质量的模具制造、优质的模具材料、合理的加工工艺和现代化的成型设备都是成型优质塑件的重要条件。
一副优良的注射模具可以成型上百万次,一副优良的压缩模具可以成型25万次以上,这与上述因素有很大的关系。
1.CAD/CAE/CAM技术在模具设计与制造中的应用日趋广泛
(1)模具CAD技术及其应用日趋成熟模具CAD/CAM技术日益深入人心,并且发挥其越来越重要的作用。
(2)CAD/CAM软件的智能化程度正在逐渐提高由于现阶段模具设计和制造在很大程度上仍然依靠模具设计和制造者的经验,任何一个企业,要掌握全部先进的技术,成本都将非常昂贵,要培养并且留住掌握这些技术的人才也会非常困难。
2.大力发展快速原型制造技术
3.研究和应用模具的快速测量技术与逆向工程
4.发展优质模具材料和采用先进的热处理和表面处理技术
5.提高模具标准化水平和模具标准件的使用率
6.模具的复杂化、精密化与大型化
7.模具成型新技术与新工艺的不断涌现和推广
1.3塑料成型模具的分类
按照塑料制件成型的方法不同,塑料成型模具通常可以分成以下几类:
(1)注射模注射模又称注塑模。
塑料注射成型是在金属压铸成型的基础上发展起来的,成型所使用的设备是注射机。
它通常适合于热塑料的成型。
(2)压缩模压缩模又称压塑模或压胶模。
塑料压缩成型是塑件成型方法中较早采用的一种方法,也是热固性塑料通常采用的成型方法之一。
成型所使用的设备是塑料成型压力机。
(3)压注模压注模又称传递模。
压注成型所使用的设备和塑料的适应性与压缩成型完全相同,只是模具的结构不同。
在本次毕业设计中,根据所需成型零件的要求,我采用了注射模。
下面我就具体来介绍一下BBKi389手机的注射模设计过程。
第二章塑件结构及尺寸
2.1塑件的材料分析
该塑件材料选用的是工程塑料ABS,ABS是广泛使用的塑料。
ABS是具有“坚韧、质硬、刚性”的材料。
具有较高冲击韧性和力学强度,尺寸稳定,耐化学性能及电性能良好、易于成形和机械加工等特点。
材料性质
塑料品种
结构特点
使用温度
化学稳定性
性能特点
成型特点
ABS热固性塑料
丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物
180—240℃
良好比较稳定
力学性能优良,良好的综合性
收缩率小,吸湿性大必须充分干燥
2.2塑件的结构分析
主视图左视图
俯视图
图2.1手机后盖三视图
从以上图形可以看出此零件相对简单,而且是两边对称的那类零件。
如图可知此款BBKi389手机后盖的总体尺寸是76mmX50mmX4mm。
在设计的过程中要注意到零件的壁厚1mm,此零件在结构上的注意点是卡钩部位的零件设计。
2.3塑件的工艺分析
图2.2手机后盖三维图
由图2.2可以看出零件内部存在卡钩结构,所以在设计模具的时候要考虑卡钩部位零件的设计。
根据查阅屈华昌主编的《塑料成型工艺与模具设计》,我找到了两种适用于此零件的设计标准件。
一种是弯销,一种是斜导柱,根据零件需求和我对这两者的认知,我选择了斜导柱。
另一个要注意的地方就是浇口的选择。
第一感觉我想到的是直接浇口完成一模一件的设计,但是零件是一面光滑的那种。
所以后来选择了潜伏浇口,这样就不会影响到零件表面的光滑度了。
第三章模具结构的形式及特点
3.1模具中浇口的设计
此零件的设计中采用了潜伏浇口。
潜伏浇口的浇口本身在模具内的隐藏处,塑料熔体通过弯曲流道在零件内侧注入型腔,因而塑件外表不受损伤,不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量及美观效果。
通过查找资料得出如下潜伏浇口具体尺寸资源。
图3.1曲线形潜伏式浇口
其中:
x≥2D,通常情况下,xmin=15mm
D≈4~6mm
d1≤D,通常取d1=4~6mm
R=(2.5~3)d1
d1~d2的浇道截面取3°~5°的斜度。
潜伏式浇口的截面可做成圆形的或半圆形。
所以在本篇论文中,我根据资料要求自己拟定了合适的浇口尺寸,从而达到设计的要求。
3.2模具的型腔数量及排列方式
根据零件的结构特点及实物上料点的位置,我选择了一模两件的设计方案,所以模具有两个型腔。
结合潜伏浇口的设计形式,我设计出了如下图所示的模具型腔排列方式。
图3.2型腔排列方式示意图
第四章注射机的选择
4.1注射机的选择
注射成型机(简称注射机或注塑机)是将热塑性塑料或热固性塑料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。
注射成型是通过注塑机和模具来实现的。
图4.1注射机结构图
注射机类型和规格很多,分类的方法各异,通常按其外形分为卧式、立式、和角式三种,应用较多的是卧式注射机,此零件也选用卧式注射机。
卧式注射机:
柱塞(或螺杆)与合模机构均沿水平方向布置的注射机。
这类注射机重心低,稳定,如料、操作及维修均很方便,塑件推出后可自行脱落,便于实现自动化生产。
大、中型注射机一般均采用这种形式。
其缺点是模具安装较麻烦,嵌件放入模具有倾斜和落下的可能,机床占地面积较大。
常用的卧式注射机型号有:
XS-Z-30、ZS-ZY-60、XS-ZY-125、XS-ZY-500、ZS-ZY-1000等。
其中:
XS——塑料成型机;Z——注射机;Y——螺杆式;30、60、125等——注射机的最大注射量。
1.注射量的校核
通过估算可知该塑件的体积为4.5cm3。
根据上文可知此零件设计的是一模两腔。
注射机的最大注射量是其允许最大注射量的80%,由此有
2m1+m2≤80%m
m1单个塑件的体积(cm3);
m2浇注系统所需塑料的体积(cm3),按m1的0.6倍进行估算;
m注射机允许的最大注射量。
2.锁模力的校核
锁模力要满足如下公式
2A1+A2<A
A1单个塑件在模具分型面上的投影面积(mm2)
A2浇注系统在模具分型面上的投影面积(mm2)
A注射机允许使用的最大成型面积(mm2)
代入零件尺寸,根据计算结果查找屈华昌主编的《塑料成型工艺与模具设计》中的表4—1部分国产注射剂技术规格,我选择了XS-ZY-125型号的卧式注射机。
4.2注射机的主要作用系统
注塑机的注射系统、合模系统及加热冷却系统。
1.注射系统
注射系统的作用:
注射系统是注塑机最主要的组成部分之一,一般有柱塞式、螺杆式、螺杆预塑柱塞注射式3种主要形式。
目前应用最广泛的螺杆式。
其作用是,在注塑机的一个循环中,能在规定的时间内将一定数量的塑料加热塑化后,在一定的压力和速度下,通过螺杆将熔融塑料注入模具型腔中。
注射结束后,注射到模腔中的熔料保持定型。
注射系统的组成:
注射系统由塑化装置和动力传递装置组成。
螺杆式注塑机塑化装置主要由加料装置、料筒、螺杆、射嘴部分组成。
动力传递装置包括注射油缸、注射座移动油缸以及螺杆驱动装置(熔胶马达)。
2.合模系统
合模系统的作用:
合模系统的作用是保证模具闭合、开启及顶出制品。
同时,在模具闭合后,给予模具足够的锁模力,以抵抗熔融塑料进入模腔产生的模腔压力,防止模具开缝,造成制品的不良现状。
合模系统的组成:
合模系统主要由合模装置、调模机构、顶出机构、前后固定模板、移动模板、合模油缸和安全保护机构组成。
3.加热/冷却系统
加热系统是用来加热料筒及注射喷嘴的,注射机料筒一般采用电热圈作为加热装置,安装在料筒的外部,并用热电偶分段检测。
热量通过筒壁导热为物料塑化提供热源:
冷却系统主要是用来冷却油温,油温过高会引起多种故障出现所以油温必须加以控制。
另一处需要冷却的位置在料管下料口附近,防止原料在下料口熔化,导致原料不能正常下料。
第五章分型面的设计
5.1分型面形式的确定
注塑模都有两大组成:
动模和定模(或者公模和母模)。
分型面是指两者在闭合状态时的接触部分。
制造模具时,为了方便取出塑件,将模具做成几部分,其结合面称为分型面,如何确定分型面,需要考虑的因素比较复杂。
由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响。
在我所设计的手机后盖模具中,采用了一模两件的形式,也就是一模两腔。
而且在零件的卡钩部分采用了侧滑块,形成了辅助分型面的形式。
5.2分型面的设计
由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件结构工艺性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排气等多种因素的影响,因此在选择分型面时应综合分析比较以选出较为合理的方案。
选择分型面时,应遵循以下几项基本原则:
a)分型面应选在塑件外形最大轮廓处;
b)分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模;
c应保证让塑件的精度要求;
d)应满足塑件外观质量要求,尽量避免分型面处产生飞边或较易修整掉飞边;
e)分型面的选择便于模具的加工制造;
图5.1分型面的三维示意图
图5.2分型面与浇口的分布
第六章注射模具结构设计
6.1成型零件的设计
1.凹凸模的形式设计
1)凹模的形式设计
此模具设计中采用了整体式凹模的设计,整体式凹模特点是牢固不易变形不会使塑件产生拼接痕迹.但整体式凹模加工困难,热处理不方便,常用于中小型模具上.本零件正好满足这点要求,而且零件的上表面是比较平整的,更加方便于凹模的加工。
2)凸模的形式设计
在凸模的设计中依然采用了整体式的设计思路,拥有跟凹模同样的要求。
只是在凸模设计时,零件的卡钩部位加上了侧滑块,相当于添加了一个嵌入式凸模。
模架中的凸凹模大致形式如下图所示。
图6.1模架结构
图6.2剖视图
2.型腔和型芯工作尺寸的计算
查屈华昌主编的《塑料成型工艺与模具设计》P340页附录B常用塑料的收缩率可知塑件材料ABS,其收缩率为0.3%~0.8%。
在计算过程中取平均收缩率S平=0.55%,δz=△/3(δz为成型零件的制造公差,△为塑件的公差)。
外形尺寸:
74-0.20、50-0.20、8-0.20、2-0.20、70-0.20
内行尺寸:
480+0.1、700+0.1、30+0.1、0.50+0.1、10+0.1、2.50+0.1、50+0.1
型腔尺寸计算
(L1M)0+δz=[(1+S平)L1-0.75△]0+δz=[(1+0.55%)*74-0.75*0.2]0+0.07=74.2570+0.07
(L2M)0+δz=[(1+S平)L2-0.75△]0+δz=50.1250+0.07
(L3M)0+δz=[(1+S平)L3-0.75△]0+δz=7.8940+0.07
(L4M)0+δz=[(1+S平)L4-0.75△]0+δz=1.8610+0.07
(L5M)0+δz=[(1+S平)L5-0.75△]0+δz=70.2350+0.07
型芯尺寸计算
(L1M)0-δz=[(1+S平)L1-0.75△]0-δz=[(1+0.55%)*48-0.75*0.1]0-0.03=48.1890-0.03
(L2M)0-δz=[(1+S平)L2-0.75△]0-δz=70.310-0.03
(L3M)0-δz=[(1+S平)L3-0.75△]0-δz=2.9420-0.03
(L4M)0-δz=[(1+S平)L4-0.75△]0-δz=0.4280-0.03
(L5M)0-δz=[(1+S平)L5-0.75△]0-δz=0.9310-0.03
(L6M)0-δz=[(1+S平)L6-0.75△]0-δz=2.4390-0.03
(L7M)0-δz=[(1+S平)L7-0.75△]0-δz=4.9530-0.03
6.2合模导向机构的设计
图6.3导柱、导套
1.导柱设计
1)导柱结构形式
采用注射模Ⅰ型导柱,这类导柱除安装部分的凸肩外,长度的其余部分直径相同.
2)导柱结构的技术要求
(1)长度导向部分的长度凸模端面的高度高出8~12mm,以免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔的情况.
(2)形状导柱前端应做成锥台形或半球形,以便导柱能顺利的进入导向孔.由于半球形加工困难,所以导柱前端形式以锥台形为多.
(3)材料导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯,因此多采用20钢(经表面淬火处理)或者T8、T10钢(经淬火处理),硬度为50~55HRC。
导柱固定部分的表面粗糙度为Ra=0.8μm,导向部分的表面粗糙度为Ra=0.8~0.4μm
(4)数量及布置导柱应合理均布在模具分型面的四周,导柱中心至模具边缘应有足够的距离,以保证模具强度(导柱中心到模具边缘距离通常为导柱直径的1~1.5倍),为确保合模时只能按一个方向合模,导柱的布置可采用等直径导柱不对称布置或不等直径导柱对称布置的形式。
(5)配合精度导柱固定端与模板之间一般采用H7/m6的过配合,导柱的导向部分通常采用H7/f6间隙配合。
本模具采用均匀分布的4个导柱。
2.导套
1一般导套与导柱选同样的材料或铜合金等耐磨材料
2选用H7/m6或H7/k6过渡配合镶入模板Ra=0.8μm
3.顶料杆的选择
塑料成型后用于收缩包裹在型心上则推杆的推件力须大于其才能将其推出。
此设计中取用了6个顶料杆。
4.复位机构的设计
在这副模具中我们将采用复位杆复位。
上述顶料杆和复位杆在绘图过程中均采用软件生成标准件。
6.3侧向分型与抽芯机构
根据斜导柱侧向分型与抽芯机构的应用形式,本套模具采用斜导柱固定在定模,侧滑快安装在动模的应用形式。
1.设计斜导柱
图6.4侧向抽芯机构
(1)斜导柱工作端分两种形式a.圆形b.锥形;设计成锥形时θ应大于斜导柱的倾角一般θ=α+2°~3°.否则锥台部分也参与抽芯,斜导柱固定段与模板之间可以采用H7/m6过渡配合,斜导柱工作部分与斜滑块采用H11/b11配合。
斜导柱的材料为T8,T10等碳素工具钢也可采用20钢渗碳处理,硬度HRC≥55.表面粗糙度Ra≤0.8μm.
2)斜导柱的倾斜角
该模具开模方向与抽芯方向垂直则常取α为22°33′比较理想一般α≤25°通常抽芯距长时α可取大些。
抽芯距小时α可取大些。
设计推出与复位机构
2.斜导柱的相关计算
根据资料介绍及经验,取斜导柱的倾斜角为15°。
而滑块所需移动的最小距离为1mm。
查资料可知S=S1+2~3mm,其中S是抽芯距,S1是侧滑块所移动的最小距离。
所以取抽芯距S=1+2=3mm
L=S/sinα=12mm
H=S/tanα=11mm
L——斜导柱的工作长度;
S——抽芯距
α——斜导柱的倾斜角
H——与抽芯距S对应的开模具
3.侧滑块的设计
侧滑块是斜导柱侧向分型与抽芯机构中一个重要的零部件,一般情况下,它与侧向型芯(或侧面成型块)组合成侧滑块型芯,称为组合式侧滑块,由于本设计中,侧型芯较容易加工,所以可以设计为整体式侧滑块。
塑件的尺寸精度和侧滑块移动的可靠性都要靠其运动的精度来保证,如图6.4所示.侧滑块直接采用定模板和动模板来实现锁紧。
总结
经过这次毕业设计,心理有一种说不出的轻松,设计过程中遇到许多的问题,在众多师友的帮助下予以解决。
十分感谢老师对我的指导和督促,老师给我指出了正确的设计方向。
本设计介绍了模具设计的方法和步骤,根据经验公式取流道横截面的形状,确定浇口尺寸,并进行了一些简单的计算。
在设计的过程中按注塑模设计的基本步骤层层展开、步步深入,在设计好模具结构的基础上,采用AutoCAD、Pro/E两种造型方法对各零件造型,成功的设计出了注射模具的造型,使设计结果更加形象、具体。
大学生活到现在即将划上圆满的句号,在南工院这片空间里有众多莘莘学子努力汲取着知识,南工院给了我快乐的大学时光,为我走上社会筑建了桥梁。
致谢
大学的读书生活在这个季节即将划上一个句号,而于我的人生却只是一个逗号,我将面对又一次征程的开始。
三年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下,走得辛苦却也收获满囊,在论文即将付梓之际,思绪万千,心情久久不能平静。
本文是在匡老师和武国庆师傅的直接指导和悉心关怀下完成的,在设计过程中遇到的很多困难,知识渊博的老师和师傅给了我许多的建议和提示,都使我深受启发。
设计得以顺利进行,离不开他们无私的帮助。
在此向匡老师和武国庆师傅致以崇高的敬意和衷心的感谢!
在此还要感谢镒生电线塑料(昆山)有限公司的帮助,并在本人的设计阶段给予很大技术上的帮助。
在此非常感谢贵公司对本人的帮助。
在此还要向参加论文评阅和答辩的各位老师致以深深的感谢!
参考文献
[1]塑料成型工艺与模具设计,(屈华昌主编,机械工业出版社),2008
[2]模具CAD/CAM第二版,(伊启中殷铖主编,机械工业出版社),2008
[3]许发樾主编.模具标准应用手册.北京:
机械工业出版社,1994
[4]模具制造手册编写组编.模具制造手册.第2版.北京,机械工业出版社1988
[5]许发樾主编.模具标准应用手册.第一版.北京:
机械工业出版社,1994
[6]模具应用技术丛书编委会编.墨菊设计应用实例.北京机械工业出版社,1999
[7]PRO/ENG
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