模具毕业设计66塑料电话手柄上壳的注塑模设计

目录

摘要 (2)

前言 (3)

1 塑件的工艺分析 (4)

1.1 塑件的成形工艺性分析 (4)

1.2塑件的成形工艺参数确定 (5)

2 模具基本结构及模架选择 (6)

2.1模具的基本结构 (6)

2.2选择浇注系统 (7)

2.2.1主流道、主流道衬套及定位环的设计[4-6] (7)

2.2.2 分流道的形状及尺寸 (8)

2.3 选择成形设备 (10)

2.4选择模架 (11)

3 模具结构、尺寸的设计计算 (13)

3.1 模具结构设计计算 (13)

3.2 模具成形尺寸设计计算 (14)

3.3模具加热、冷却系统计算 (18)

4 注塑机参数校核 (21)

4.1最大注塑量校核 (21)

4.2锁模力校核 (21)

4.3模具与注塑机安装部分相关尺寸校核 (21)

4.4开模行程校核 (22)

5 模具总装图及模具的装配、试模 (23)

5.1模具总装图及模具的装配 (23)

5.2模具的安装试模 (23)

结论 (25)

致谢 (26)

参考文献 (27)

摘要

这次的毕业设计的内容是塑料电话手柄上壳的注塑模设计。

注射成形的过程是把塑料原料放入料筒中经过加热熔融塑化成为黏流态的流体，用柱塞或螺杆的高压推动下，使熔体通过喷嘴以较高压力注入模具的型腔中，经过冷却、凝固阶段，冷却定形后，然后开模分型得成形塑件，得到塑料制品。

塑料模具注射成形的最大特点是：成形同期短，能一次成形外形复杂、尺寸精密等的塑料工件；对各种塑料的适应性强；生产效率高，产品质量稳定，易于实现自动化生产。

本次的毕业设计是电话机手柄外壳的注塑模的设计，电话机手柄外壳具有重量轻、易清洁、色彩丰富、耐腐蚀老化、强度高、使用寿命长，制作方便、价格低廉等特点。

设计中主要进行的工作有首先是对塑料进行工艺性能的分析并画出塑件零件图，以及主、分流道的设计、模具型腔的分部以及型腔位置的选择，并要画出它们的零件图，模架的选择和校核、注塑机的选取和校核等，而其中最重要的一部就是对模具结构中型腔、型芯各径向尺寸和高度尺寸的计算，这些工作都要在查阅有关书籍后进行，总的设计，最后要画出模具设计的总装配图，并要对模具进行装配和试模，对其中出现的问题对模具进行改进，直到最后的零件符合设计要求。

关键词：塑料电话手柄上壳注射模具ABS

前言

模具是制造业的重要基础装备，是工业化国家实现产品批量生产和新产品研发所不可缺少的工具。用模具生产制品所表现出来的高效率、低消耗、高一致性、高精度和高复杂程度是其他任何制造方法所不及的。换句话说，没有高水平的模具就不会有高水平的工业产品。模具业是否强盛也反映出一个国家工业的强弱。

其开始是从零件的材料选择择接下是成型参数、密度、收缩率的确定的模具种类与模具设计的关系、塑件的尺寸精度与结构、注射机的选择、模具设计有关尺寸的计算（包括模具行腔型芯的计算及其公差的确定）、注塑机参数的校核、模具结构设计、模具冷却、加热系统计算、注射模标准件的选用及总装技术要求等内容。这样更有利于加工人员的一线操作，使其通俗易懂加工方便。本次设计不仅让我熟悉了课本所学的知识，而且让我做到所学的运用到实践当中，更让我了解了塑料模具设计的全过程和加工实践的各种要点。

最后也是最重要的一部，即要画出模具的装配图，并要表示出分型面的位置和最后的的试模。

这次毕业设计的设计过程得到了指导老师的大力帮助，在此表示忠心的感谢。

由于本人的设计水平有限，书中难免有不足的地方，恳请各位老师能给予我批评和指正。

1 塑件的工艺分析

1.1 塑件的成形工艺性分析

塑件：塑料电话手柄零件图如图1

产品名称：电话听筒外壳

产品材料：ABS

产品数量：较大批量生产

塑件尺寸：如图1所示

图1 塑件图

塑件质量：g

25

塑件颜色：白色

塑件要求：塑件外侧表面光滑，下端外沿不允许有浇口痕迹。塑件允许最大脱模斜度 5.0 1.1.1 塑件材料特性

ABS塑料（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物）是在聚苯乙烯分子中导入了丙烯腈、丁二烯等异种单体后成为的改性共聚物，也可称改性聚苯乙烯，具有比聚乙烯更好的使用和工艺性能。ABS是一种常用的具有良好的综合力学性能的工程材料。ABS塑料为无定

型料，一般不透明。ABS 无毒、无味，成型塑件的表面有较好的光泽。ABS 具有良好的机械强度，特别是抗冲击强度高。ABS 还具有一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电性能。ABS 的缺点是耐热性不高，并且耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。

1.1.2 塑件材料成形性能

使用ABS 注射成形塑料制品时，由于其熔体黏度较高，所需的注射成形压力较高，因此塑件对型芯的包紧力较大，故塑件应采用较大的脱模斜度。另外熔体黏度较高，使

ABS 制品易产生熔接痕，所以模具设计时应注意尽量减少系统对料流的阻力。ABS 易吸

水，成形加工前应进行干燥处理。在正常的成形条件下，ABS 制品的尺寸稳定性较好。

1.2塑件的成形工艺参数确定

查有关手册得到ABS （抗冲）塑料的成形工艺参数如下]41[-： 密度： 3/07.1~03.1cm g 收缩率： 8.0%~3.0% 预热温度： C C ??85~80 预热时间： h 3~2

料筒温度： 后段：C C ??170~150 中段：C C ??180~165

前段：C C ??200~180

喷嘴温度： C C ??180~170 模句温度： c C ??80~50 注射压力： MPa 100~60 成形时间： 注射时间：s 90~20 高压时间：s 5~0 冷却时间：s 120~20 总周期： s 220~50

2 模具基本结构及模架选择

2.1模具的基本结构

2.1.1确定成形方法：

该产品精度及表面粗糙度要求不高,

塑件采用注射成形法生产。该产品大批量生产。故设计的模具要有较高的注塑效率，浇注系统要能自动脱模，可采用点浇口自动脱模结构。 2.1.2型腔布置

由于该塑件较小，生产批量较大，模具采用一模二腔结构，浇口形式采用点浇口，由于塑件较大，所以采用四点进料，以利于充满型腔。 2.1.3确定分型面

塑件分型面的位置选择要有利于模具加工，排气、脱模及成型操作，塑料制件的表面质量要求等。

图2 零件的分型面

2.1.4 确定推出方式和脱模力的计算

由于塑件较小，材料工艺性能好，而且塑件较厚形状不易变形，所以采用推杆推出机构即可。脱模力可用下式计算： ()ααcos cos 1-=f AP F

式中 1F ——脱模力，单位N

α——型芯的脱模斜度，单位（o）

A ——塑件包容型芯的面积，单位为m 该模具为6.45x10 m f ——塑件对钢的摩擦系数，通常取为0.1～0.3 取0.2

P ——塑件对型芯的单位面积上的包紧力，模外冷却时P =（2.4-3.9）

x10 Pa

故 ()75.0cos 75.0cos 2.0100.11045.6731-???=-F N 41021.1?=

2.1.5 模具结构形式

模具结构的为双分型面注射模，如图2所示。

采用拉杆和限位螺钉，控制分型面A A --的打开距离，方便取出浇口,分型面B B --的打开距离，打开距离应大于mm 40，以便取出塑件。

2.2选择浇注系统

2.2.1主流道、主流道衬套及定位环的设计[4-6]

主流道设在定模板上，并且位于模具的中心，与注射机喷喷嘴在同一轴线上，其为一圆锥孔，其小头正对注射机的喷嘴。因喷嘴外形为球面，所以主流道小头孔端的外形应为一凹球面。为了配合紧密，防止溢料，凹球面的半径应比喷嘴的球面半径略大mm 32—。

主流道衬套的材料常用A T 8、A T 10制造，热处理后硬度为HRC 5550—。主流道衬套与定模板采用67m H 的过渡配合，主流道衬套与定位圈采用99m H 的过渡配合。由于受型腔或分流道的反压力作用，主流道衬套会产生轴向定位移动，所以主流道衬套的轴向定位要可靠。

由文献[11]

)(4mm K

V

D π=

式中 D ——主浇道大头直径 mm

V ——流经主浇道的熔体体积 3cm 注射量为 1253cm

K ——因熔体材料而异的常数

表1 K 的取值

故 mm D 94.71

.214.3104

4=??=

图3 主流道衬套与定位环的尺寸 表2 d1、d 、D 、SR 间的关系[12-15]

由上面的叙述可得d 为5mm, 主流道锥度一般取 4~2，根据设计计算可知锥角的角度为4o ,符合主流道的选取范围。 2.2.2 分流道的形状及尺寸

分流道的截面形状有：圆形、梯形、u 形、半圆形、矩形；分流道的长度应尽可能的短，少弯折的减少压力损失和热量损失，进浇要平衡；分流道的表面粗糙度为mm R a 6.1<。

表3 分流道截面形状和特征比较]2422[-

通过以上截面形状的对比，显然半圆形截面形状效果最佳，且流动阻力小，传热面积较小，所中选择分流道断面形状时选择半圆形流道。

主浇道、分浇道及浇口的形状、位置、大小和排气系统（排气的方法、排气槽位置、大小）。塑件采用点浇口 成形，其浇注系统如图所示。

分流道直径d 可用经验公式M L d ?=4估算公流道的直径。

[2-5.8]

式中d 分流道直径，mm ;L 为分流道长度，mm ;M 为流经流道的物流量，g . 由公式得：44504≈?=d 由文献[11]

点浇口的直径计算公式

4A c n d ??=

式中 d ——点浇口的直径 mm

n ——系数，依塑料种类而异

表4 n 的取值

——依塑件壁厚而异，系数为0.02

A ——型腔表面积

故 mm d 22145002.03.04=????=

表5 点浇口尺寸参数[15]

图4 分流道及型腔分部图

点浇口直径为mm 1，点浇口长度为mm 2,头部球R mm 2，分流道采用半圆截面流道，其半径R 为mm 3,分流道长度为mm 50。主流道为圆锥形，其锥角α为?4，小端直径d 比注射机喷嘴直径大mm 1~5.0,小端直径前面为球面，其深度为mm 5~3,注射机喷嘴的球面在该位置与模具球面接触并贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴半径mm 2~1.上部直径与注射机喷嘴相配合，下部直径94.7Φ。

2.3 选择成形设备

根据塑料制品的重量查有关手册[3、6、8]

根椐设计的浇注系统可计算出浇注系统的总体积

()4105.324505.040)2422

1???+??+?-=πππR V

3

3

43682.482.443692

.875.38464.502cm mm ==++=

根椐塑件的质量可计算出塑件的体积为

325.2402.125cm M V =÷=÷=ρ

因为模具设计为一模二腔

所以一次性注入的塑料的体积为

32143682.535.24243682.4cm V V V =?+=+=

由以上计算的数据可选定注塑机型号 注射机的参数如下：

注塑机型号： 125--ZY XZ

注塑机最大注塑量 ： 3146,125,104cm 喷嘴球面直径： mm 12 注塑机拉杆的间距： mm 368290? 锁模力： KN 900 注塑压力： MPa 109 注射速率： s g 70 最小模厚： mm 145 最大模厚： mm 300 喷嘴移动距离： mm 210 模板最大距离： mm 600 最大开合模行程： mm 180 喷嘴前端孔直径： mm 4Φ 最大注射面积 ： 2320mm

2.4选择模架

2.4.1注射模标准及模架模架结构选用〔4、6、10〕

我国目前标准化注射模零件的国家标准有12个；另外还制订了塑料注射模具的标准模架，分《中小型模架》（GB/T12556.1—90）和《大型模架》（GB/T12555.1—90）两种。《中小型模架》标准中规定，模架的周界尺寸范围为：mm mm 900560?≤，并规定模架的形式为品种型号，即基本型，1A 、2A 、3A 和4A 四个品种。

表6 四种模架的组成、功能及用途

根据以上四种模架的组成，功能及用途可以看出，3

A型模型适用于本次模具的设计，固选用3

A模架。

模具的结构如图下图所示

图5 模架图

2.4.2 模架安装尺寸校核

模具外形尺寸这长mm

220，小于射机拉杆间距和最大模具厚

400，宽mm

250，高mm

度，可在方便的安装要注射机上。

3 模具结构、尺寸的设计计算

3.1 模具结构设计计算

3.1.1 型腔结构

型腔由定模板、定模镶件和滑块共三部分组成。定模板和滑块构成塑件的侧壁，定模镶件在定模板原顶部，而且点浇口开在定模板上，这样可以有利加工，有利于型腔的抛光，定模镶件可以更换，提高了模具的寿命。

型腔为一模两腔，两型腔的中心间距为79.5mm,两腔的中心距模板左右边的距离为82.25mm,距上下边为157.5mm。

图6 模具型腔结构

3.1.2 型芯结构

型芯中开有冷却水孔，用来强制冷却型芯，显示在装配图上。边间距同上。

图7 模具型芯结构

3.1.3 斜导柱、滑块结构

长方形孔不需要用侧抽芯，用两个型销相互交错，来确定方孔的成形，以便可以简化模具。

3.1.4 模具的导向结构

为了保证模具的闭合精度，模具的定模部分与动模部分之间采用导柱和导套导向定位，推出制件时，导套在导柱上运动，保证了推件板的运动精度，定模板上装有导柱，为点浇口凝料推板和定模板的运动导向。

3.2 模具成形尺寸设计计算

取ABS的平均成形收缩率为%

6.0，由表可查得（如下表中）[1.6]塑件公差和塑件的精度等级表可查得塑件的公差等级。塑件尺寸如图1所示。

表7 公差数值表[5.9-11]

ABS 精度等级表,

表8 精度尺寸的选用[2-3、5]

根椐塑件的要求，由以上两表可查得：该塑件可按精度等级为4级精度选取。 根椐选用的公差数值计算模具的型腔和型芯的设计尺寸如下： 3.2.1型腔径向尺寸

模具最大磨损取塑件工差的6/1;模具制造工差?=z δ;取75.0=x 相对于榫的凹模工作尺寸计算

()[]Z +?-+=δ0

1x k L L m 塑件

式中：塑件L ——塑件外形最大尺寸

k ——塑件的平均收缩率 ? ——塑件的尺寸公差

Z δ ——模具制造公差，取塑件尺寸公差的1~1

1) 82.082..082.214214-+→

()[]Z +?-+=δ

011x k L L 塑件m

()[][]()28

.00

28

.00

28

.0.00

48.227225.07092.2273.075.0%6.0182.214+++=-=?-+?=

2) 3.03.03.5050-+→

()[]Z +?-+=δ

011x k L L 塑件m

()[][]()1

.00

1

.00

1

.00

38.50225.060.503.075.0%6.013.50+++=-=?-+=

3.2.2型腔深度尺寸

模具最大磨损取塑件工差的6/1;模具制造工差?=z δ;取5.0=x 相对于凹模的工作尺寸计算

()[]Z +?-+=δ

01x k H H S 塑

式中： 塑H ——塑件内腔的深度最小尺寸 对于塑件尺寸：

1) 26.026.026.39~39-+

()[]Z +?-+=δ

011x k H H S 塑

()[]()09

.00

09

.00

09

.0050.4112.06156.4124.05.0%6.0126.39+++=-=?-+?=

2）22.022.022.22~22-+ ()[]Z +?-+=δ

011x k H H S 塑

()[]()08

.00

08

.00

08

.00

44.2311.05532.2322.05.0%6.0122.22+++=-=?-+?=

3.2.3型芯径向尺寸

模具最大磨损取塑件工差的6/1;模具制造工差?=z δ;取75.0=x 相对于榫的凹模工作尺寸计算

()[]Z +?++=δ0

1x k L L s 塑件

式中：塑件L ——塑件外形最大尺寸

k ——塑件的平均收缩率 ? ——塑件的尺寸公差

Z δ ——模具制造公差，取塑件尺寸公差的61~31

1）28.028.028.44~44-+

()[]Z +?++=δ

011x k L L s 塑件

()[]()10

.00

10

.00

10

.00

76.4421.055.4428.075.0%6.0128.44+++=+=?++=

2）26.0_26.026.35~35

()[]Z +?++=δ

021x k L L s 塑件

()[]()09

.00

09

.00

057.37195.03756.3726.075.0%6.0126.35+++=+=?++=Z

δ

3）82.082.082.208~208-+

()[]Z +?++=δ

031x k L L s 塑件

()[]()28

.00

28

.00

28

.00

68.210615.007.21082.075.0%6.0182.208+++=+=?++=

4）74.074.074.184~184-

()[]Z +?++=δ

041x k L L s 塑件

()[]()25

.00

25

.00

25

.0082.1953848.08244.19574.075.0%6.0174.184+++=+=?++=

5)14.014.014.4~4-+

()[]Z +?++=δ

051x k L L s 塑件

()[]()05

.00

05

.00

05

.00

28.4105.03884.414.075.0%6.0114.4+++=-=?++?=

3.2.4型芯高度尺寸

模具最大磨损取塑件工差的6/1;模具制造工差3?=z δ;取5.0=x

()[]Z +?++=δ

01x k h h S 塑

式中： 塑h ——塑件内腔的深度最小尺寸 1)22.022.22.20~20-+ ()[]Z +?++=δ

01x k h h S 塑

()[]()08

.00

08

.00

08

.00

54.2111.04332.2122.05.0%6.0122.20+++=+=?++?=

2) 26.026.036~36-+

()[]Z +?++=δ

01x k h h S 塑

()[]()09

.00

09

.00

09

.00

33.3413.01956.3426.05.0%6.0126.36+++=+=?++?=

3.3模具加热、冷却系统计算

3.3.1 模具加热

当注射成形工艺要求模具温度在C 80以上时，模具必需有加热装置，由于PP 注射成形工艺要求模具温度在C 8040—，因此模具中不用设置加热装置即可满足需要。 3.3.2 模具冷却

模具的冷却分为两部分，一部分是型腔的冷却，另一部分的是型芯的冷却。 3.3.3冷却回路所需的总表面积计算[11-14、29] 冷却回路所需总表面积可控下式计算

()W M a Mq A θθ-=

式中 A —— 冷却回总表面积，2m m ;

M ——单位时间内注入模具中树脂的质量，h Kg ;

q ——单位质量树脂在模具内释放的热量，Kg J ?,ABS 的q 值查表得：q 值

为43—；

a ——冷却水的表面传热系数，()K m W ?2;

M θ ——模具成形表面的温度，C ；

W θ ——冷却水的平均温度，C 。

冷却水的表面传热系数a 可用下式计算

()

2.08

.0d pv a Φ=

式中 a ——冷却水的表面传热系数，()

K m W ?2;

p ——冷却水在该温度下的密度，3m Kg ;

d ——冷却水孔直径，m ;

Φ ——与冷却水有关的物理温度，Φ值可查下表得

表9 水的Φ值与温度的关系

()

2

.08

.0d

pv a Φ=()93.699710

7100028.92

.08

.0=??

=

()W M a Mq A θθ-=3600()25

0087.04023093.699736001046.104m =-????=

3.3.4冷却回路的总长度的计算

[23-24、26-27]

冷却回路总长度可用下式计算

πA L 1000=

型腔的冷却是由在定模板（中间板）上的四条mm 10Φ的冷却水道完成，

m L 77.214

.30087.01000=?=

型芯的冷却如图9所示，在型芯内部开有mm 16Φ的冷却水道，中间用隔水板-------隔开，冷却水由支承板-------上的mm 10Φ冷却水孔进入，沿着隔水板的一侧上升到型芯的上部，翻过隔水板，流入另一侧，再流回支承板上的冷却水孔。然后继续冷却第二个型芯，最后由支承板上的冷却水孔流出模具。型芯和支承板之间用密封圈密封。 3.3.5 却水体积流量的计算[15-20、28]

可用此式进行计算()

2160θθρ-=

c Mq q v

式中 v q -------冷却水体积流量，min

3

m

;

M -------单位时间注射入模具内的树脂质量，h

kg ; q --------单位质量树脂在模具内释放的热量，Kg

J ;

c -------冷却水比热容，()K Kg J

?;

ρ --------冷却水的密度，3

m Kg

1θ -------冷却水出口处温度，℃

2θ -------冷却水入口处温度，℃ 。 经计算得：()

2160θθρ-=

c Mq q v

()min

15.0108002.1102.4601046.1043

35

m

=-?????=

图8 冷却水道分部图