【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 標(biāo)準(zhǔn)化工作，不僅大大提高了生產(chǎn)模具的效率，而且改善了質(zhì)量，降低了成本。 我國(guó)塑料模具發(fā)展目標(biāo)和主要任務(wù) ① 發(fā)展目標(biāo) 對(duì)模具需求旺盛的行業(yè)包括航空航天、國(guó)防軍工、軌道機(jī)車(chē)、工程機(jī)械等行業(yè)，尤其是總投資達(dá) 2200億元的京滬 高鐵項(xiàng)目、超過(guò) 300億元投資規(guī)模的大飛機(jī)項(xiàng)目等，必將會(huì)給塑料模具行業(yè)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。因此，塑料模具的發(fā)展必須依托國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)工程，面向六大產(chǎn)業(yè) (交通運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)、汽車(chē)產(chǎn)業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)、重大裝備產(chǎn)業(yè)、電站及輸配電設(shè)備產(chǎn)業(yè) )及其重點(diǎn)行業(yè)。特別是圍繞汽車(chē)產(chǎn)業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)，大力發(fā)展 IT行業(yè)的精密注塑模、汽車(chē)業(yè)的覆蓋件模具和大型注塑模。大規(guī)模開(kāi)展技術(shù)改造，提高基礎(chǔ)配套件和基礎(chǔ)工藝水平；通過(guò)加快企業(yè)兼并重組和產(chǎn)品更新?lián)Q代，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，全面提高產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，引導(dǎo)專業(yè)化零年產(chǎn) 500 萬(wàn)件電話機(jī)上殼塑料模具設(shè)計(jì) 3 部件生產(chǎn)企業(yè)向“專、精、特”方向發(fā)展，形成優(yōu)勢(shì)互 補(bǔ)、協(xié)調(diào)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)格局。 ② 主要任務(wù) 依托十大領(lǐng)域的重點(diǎn)工程，振興塑料模具制造業(yè)；配合九大產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)項(xiàng)目(鋼鐵、汽車(chē)、石化、船舶、輕工、紡織、有色金屬、電子信息、國(guó)防軍工 )，提升大型、精密注塑模、高檔模具標(biāo)準(zhǔn)件的制造能力；實(shí)現(xiàn)模具鋼的國(guó)產(chǎn)化和優(yōu)質(zhì)化、改善模具材料的供應(yīng)體系、提供較為全面的各種規(guī)格和牌號(hào)的材料，大力壓縮模具生產(chǎn)企業(yè)的備料周期；提高模具新材料、新型塑料成形工藝和新型高強(qiáng)、高韌、耐高溫塑料制品的研發(fā)能力；提高企業(yè)的信息化管理和模具集成化制造的總體水平。為使我國(guó)的塑料模具行業(yè)趕上國(guó)際先進(jìn)水平打下良 好的基礎(chǔ)。 設(shè)計(jì)在學(xué)習(xí)模具制造中作用 通過(guò)對(duì)模具專業(yè)的學(xué)習(xí)，掌握了常用材料在各種成型過(guò)程中對(duì)模具的工藝要求，各種模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算的方法，以達(dá)到能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機(jī)械加工的知識(shí)，金屬材料的選擇和熱處理，了解模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。 電話機(jī)上殼塑料成型模具的設(shè)計(jì)對(duì)常用塑料在成型過(guò)程中對(duì)模具的工藝要求有了更深一層的理解，掌握了塑料成型模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算方法，對(duì)獨(dú)立設(shè)計(jì)模具具有了一次新的鍛煉。在設(shè)計(jì)過(guò)程充分利用了各種可以利用的方式，同時(shí)在 反復(fù)的思考中不斷深化對(duì)各種理論知識(shí)的理解，在設(shè)計(jì)的后一階段充分利用 PRO/E 軟件就是一例，新的工具的利用，大在提高了工作效率。 以計(jì)算機(jī)為手段，專用模具分析設(shè)計(jì)軟件為工具設(shè)計(jì)模具。軟件可直接調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中模架尺寸，金屬材料數(shù)據(jù)庫(kù)及加工參數(shù)，通過(guò)幾何造型及圖形變換可得到模板及模腔與型芯形狀尺寸迅速完成模具設(shè)計(jì)。 課程設(shè)計(jì)能夠?qū)σ陨细鞣矫娴囊蠹右造`活運(yùn)用，綜合檢驗(yàn)大學(xué)期間所學(xué)的知識(shí)。 4 第二章 塑件的工藝分析 塑件 如圖 和 所示： (a) (b) 圖 21 電話機(jī)上殼機(jī)座三維圖 圖 22 電話機(jī)上殼機(jī)座 2D 零件圖 年產(chǎn) 500 萬(wàn)件電話機(jī)上殼塑料模具設(shè)計(jì) 5 塑件的設(shè)計(jì)要求： 電話機(jī)面板的形狀比較復(fù)雜，帶有很多不同形狀的孔，在保證孔間距和孔的形狀是給模具的加工帶了很大的難度。我們必須很好的處理面板壁厚的均勻，譬如在注塑成型過(guò)程中因?yàn)楸诤竦牟痪鶆蛟斐闪耸湛s率的不一致，這樣就只能通過(guò)有效的控制模具溫度來(lái)調(diào)節(jié)收縮率。 電話機(jī)上殼機(jī)座 原料的成型成型特征 電話機(jī)是日用品 ,工作溫度為室溫 , 生產(chǎn)批量為年產(chǎn) 500萬(wàn)件 ,這使得在材料選擇時(shí)對(duì)熱 變形溫度 ,脆化溫度 ,分解溫度的要求降低，這樣 ,就必須考慮生產(chǎn)成本和模具壽命 ,在材料的選擇時(shí)要綜合各種因素。 可以作為電話機(jī)座上殼的材料有許多種，如 ABS（苯乙烯共聚）和聚丙烯 等，下面列表對(duì)兩種材料使用性能進(jìn)行對(duì)比： 表 21 三 種材料的主要性能指標(biāo) 塑料性能 聚丙烯 聚苯乙烯 ABS(苯乙烯共聚 ) 屈服強(qiáng)度 /Mpa 37 3563 50 拉伸強(qiáng)度 /Mpa / 3563 38 斷裂伸長(zhǎng)率（ %） 200 35 拉伸彈性模量 /Gpa — 彎曲強(qiáng)度 /Mpa 67 6198 80 彎曲彈性模量 /Gpa / 表面電阻率 /Ω / / 1013 體積電阻率 /（Ω*m） 1014 1014 1014 擊穿電壓 /(kv/mm) 30 / / 耐電弧性 /s 125185 6080 5085 密度 /（ g*cm1） 吸水率（ %） 6 摩擦系數(shù) （ ） 玻璃化 溫度 /℃ 1810 100 / 熔點(diǎn) /℃ 170176 131165 130160 熔融指數(shù) /g1 維卡針入度 /℃ 140150 / 71122 馬丁耐熱 /℃ / 70 63 熱變形溫度 /℃ 102115； 5667 / 90108； 83103 熱膨脹系數(shù) 68 折射率 / 8892 / 計(jì)算收縮率（ %） 比熱容 /J*kg1*K1) 1930 1340 1470 熱導(dǎo)率 /(W*m1*K1) 燃燒性 /(cm*min1) 慢 慢 慢 通過(guò)比較后，選用流動(dòng)性、柔韌性較好的 ABS。 丙烯腈 苯乙烯 丁二烯共聚物 ABS 樹(shù)脂微黃色或白色不透明，是共聚物。丙烯腈使聚合物耐油、耐熱、耐化學(xué)腐蝕，丁二烯使聚合物具有優(yōu)越的柔性，韌性；苯乙烯賦予聚合物良好的剛性和加工流動(dòng)性。因此 ABS 樹(shù)脂具有突出的力學(xué)性能和良好的綜合性能。同時(shí)具有吸濕性強(qiáng)，但原料要干燥，它的塑件尺寸穩(wěn)定性好，塑件盡可能偏大的脫模斜度。 ABS 的工藝參數(shù) 表 22 ABS 的工藝參數(shù) 注射機(jī)類型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速 /(r/min) 3060 噴嘴形式 直通式 噴嘴溫度 /℃ 180190 料筒前段溫度 /℃ 200210 料筒中段溫度 /℃ 210230 料筒后段溫度 /℃ 180200 年產(chǎn) 500 萬(wàn)件電話機(jī)上殼塑料模具設(shè)計(jì) 7 模具溫度 /℃ 5070 注射壓力 /Mpa 7090 保壓力 /Mpa 5070 注射時(shí)間 /s 35 保壓時(shí)間 /s 1530 冷卻時(shí)間 /s 1530 成型時(shí)間 /s 4070 8 第三章 注塑 設(shè)備 及模架 的選擇 估算塑件體積 計(jì)算體積時(shí)，對(duì)于一些復(fù)雜或不規(guī)則的實(shí)體圖形可通過(guò) proe 軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)體積計(jì)算。利用 proe 軟件分析功能，自動(dòng)計(jì)算出所繪圖形的體積和質(zhì)量： 得到 體積 =+04 毫米 *3 曲面面積 = 毫米 *2 密度 =+00 公噸 /毫米 *3 質(zhì)量 =+ 公噸 由于組件 年生產(chǎn) 500 萬(wàn)件，體積較小且要 求精度一般，所以采用一模兩腔 由這些數(shù)據(jù)可以計(jì)算上殼體積 V1= 104mm3= M1= V1= 凝道凝桿 V 凝 = V1 實(shí)際注射量 V 實(shí) = V1= 實(shí)際注射質(zhì)量 M 實(shí) = M1= 選擇注射機(jī) 注塑機(jī)的最大注射量是指柱塞或螺桿在作一次最大注射行程時(shí)，注射裝置所能達(dá)到的最大注塑量。為了保證正常的注射成型，選擇注射機(jī)是，注塑機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于制品的質(zhì)量或體積（包括流道及澆口和飛邊），通常注 塑機(jī)的實(shí)際注塑量最好在最大注塑量的 80%。 根據(jù)公式： ≥ V 實(shí) 式中： V— 注塑機(jī)的最大注塑量； cm3 V 實(shí) — 塑件體積和澆注系統(tǒng)的體積； cm3 故 V≥ = = 年產(chǎn) 500 萬(wàn)件電話機(jī)上殼塑料模具設(shè)計(jì) 9 根據(jù)以上對(duì)塑件體積和質(zhì)量的計(jì)算，以上塑件結(jié)構(gòu)及外形尺寸、注射時(shí)所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，選用注射機(jī) XSZY250 型 ，其參數(shù)如下表所示。 表 31 XSZY250 型注射機(jī)基本參數(shù) 項(xiàng)目 XSZY250 拉桿內(nèi)間距 /mm 295? 373 結(jié)構(gòu)形式 臥式 移模行程 /mm 350 理論注射容量 / cm3 250 最大模具厚度 /mm 350 螺桿直徑 /mm 50 最小模具厚度 /mm 200 注射壓力 /Mpa 130 模板面積 /mm 598? 520 鎖模力 /KN 1800 注射行程 /mm 160 模具定位孔 直徑/mm 125 螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min) 2589 鎖模形式 液壓 注射時(shí)間 /s 2 噴嘴球半徑 /mm 18 噴嘴口直徑 /mm 4 最大注射壓力的校核 電話機(jī)面板的原料為 ABS,所需的注射壓力為 7090Mpa，而所選注射機(jī)的壓力為 130Mpa,所以注射壓力符合要求。 由 V≥ = = 得到最大注塑量，所選擇的注射機(jī)的理論注塑量為 250 cm3 所以符合要求。 由公式 P=k*P0 P0—— 模具型腔及流道內(nèi)熔體壓力 ； Mpa 10 P —— 注塑機(jī)施于熔體的壓力； Mpa k —— 系數(shù)，一般取 1233 該工藝中 P0取 60Mpa， k取 13 得到 P=20Mpa 由原始數(shù)據(jù)計(jì)算投影面積 S=2? 224? 164+10? 75= 根據(jù) F 鎖 PS 式中 F 鎖 — 注塑機(jī)的額定鎖模力； 1800KN 故 1800KN1485KN 所以選定的注塑機(jī)符合要求 A 模具閉合高度長(zhǎng)寬尺寸要與注塑機(jī)模板尺寸和拉桿間距相合適 模具長(zhǎng) ? 模具寬 拉桿面積 B 模具閉合高度校核 Hmin—— 注塑機(jī)允許最小模厚為 200mm Hmax—— 注塑機(jī)允許最大模厚為 350mm H—— 模具閉合高度為 280mm 故滿足 HmaxHHmin C 開(kāi)模行程校核 注塑機(jī)的最大行程與模具厚度有關(guān)（如全液壓合模機(jī)構(gòu)的注塑機(jī)），故注塑機(jī)的開(kāi)模行程應(yīng)滿足下式： S≥ H1+H2+（ 5 10） mm 式中 S— 注塑機(jī)最大開(kāi)模行程， mm H1— 推出距離， mm H2— 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度， mm 因?yàn)? S=350mm H1+H2+(5 10)=75+50=120mm350mm 故開(kāi)模行程滿足要求 年產(chǎn) 500 萬(wàn)件電話機(jī)上殼塑料模具設(shè)計(jì) 11 模架的選擇 我國(guó)規(guī)定的中小型標(biāo)準(zhǔn)模架有四種基本結(jié)構(gòu)，由于采用推桿推出機(jī)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)模架選用 A2 型。本設(shè)計(jì)所用模架的如下圖所示 圖 31 模架 12 第四章 塑料件的工藝尺寸的計(jì)算 所謂工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸、型腔深度和型芯高度的尺寸。由于電話機(jī)面板須與后蓋配合，所以電話機(jī)上殼邊緣彩起著配合決定性作用，還有電話機(jī)上殼與聽(tīng)筒、按鍵、顯示屏的配合，故需要計(jì)算相對(duì)于邊和鉸鏈的凹 凸模的尺寸，凹凸模型腔尺寸擇直接按產(chǎn)品尺寸確定 ，即型腔和型芯的工作尺寸精度將直接影響塑件的精度。 （ 1）塑件收縮的影響：由于塑件熱脹冷縮的原因，成型冷卻后，塑件尺寸小于模具型腔的尺寸，一般不同塑件有不同收縮率，與塑件的形狀、尺寸壁厚、成型工藝條件、模具結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，故某種塑件的收縮率是波動(dòng)的， ABS 的收縮率在 % %之間波動(dòng)。 （ 2）制造公差的影響：制造公差將直接影響塑件的尺寸工差，通常型腔和型芯的制造公差為塑件公差的 1136，其表面粗糙度為 — 。 （ 3）成型零件的磨損：模具在使用過(guò)程中，由于塑料熔體的流動(dòng)沖刷，在成型過(guò)程中可能產(chǎn)生腐蝕性氣體的腐蝕，脫模時(shí)塑件與模具的摩擦，以及由于上述原因造成的成型零件粗糙度的增加，需要進(jìn)行重新打光等原因，都會(huì)造成成型零件尺寸的變化，對(duì)于本產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，其尺寸較小，故制造公差對(duì)塑件的尺寸影響很大。 表 41 ABS 公差等級(jí) （ 4）模具的安裝配合誤差：模具成型零件裝配誤差以及在成型過(guò)程中，成型零件配合間隙的變化，也會(huì)對(duì)塑件尺寸造成影響。 材料代號(hào) 模塑材料 公差等級(jí) 標(biāo)注公差尺寸 未注公差尺寸 高精度 一般 精度 ABS 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯 MT2 MT3 MT5 年產(chǎn) 500 萬(wàn)件電話機(jī)上殼塑料模具設(shè)計(jì) 13 該成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來(lái)進(jìn)行計(jì)算。 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，一般精度的 ABS材料的公差等級(jí)為 MT3，未注公差尺寸為 MT5。 表 41 ABS 的公差等級(jí) 確定工作尺寸除根據(jù)塑件尺寸及精度要求外，還必須考慮下列影響塑件的主要因素： （ 1）成型零件的制造公差 ? z，一般取公差的 1136。中小型塑件模具取? z=13 ? ，大型塑件取 ? z13 ? ，所以取公差 ? z=13 ? 。 （ 2）成型零件的磨損量 ? c，成型零件中最大磨損量對(duì)中小型塑件模具取? c=16 ? 。 （ 3）成型收縮率 Scp，一般收縮率取收縮范圍的平均值，即 Scp=% 按 下表公式計(jì)算相關(guān)尺寸 表 42 型腔和型芯的計(jì)算公式 尺寸類型 計(jì)算公式 型腔徑向尺寸 03()4m s s cpL L L S ???? ? ? Δ 型腔深度尺寸 02()3 zm s s cpH H H S ??? ? ? ? 型芯徑向尺寸 03()4 zm s s cpl l l S ??? ? ? Δ 型芯高度尺寸 02()3 zm s s cph h h S ??? ? ? ? 注： Scp— 塑件平均收縮率 Lm— 型腔徑向尺寸 ? —— 塑件公差（ mm） Hm— 型腔深度（ mm） ? z— 成型零件制造公差（ mm） Ls— 塑件外形基本尺寸（ mm） X— 修正系數(shù)，一般 1324，中小型塑件 34 hs— 塑件孔深基本尺寸（ mm） Hs— 塑件高速基本尺寸（ mm） hm— 型芯高度（ mm） 14 X‘ — 修正系數(shù)，一般為 1223 ls— 型芯徑向 尺寸（ mm） 。 03()4m s s cpL L L S ???? ? ? Δ Ls=164mm, ? z=13 ?=,Lm=+ Ls=58mm, ? z=13 ?=, Lm=+ Ls=50mm, ? z=13 ?=, Lm=+ Ls=18mm, ? z=13 ?=, Lm=+ Ls=16mm, ? z=13 ? =, Lm=+ ： 02()3 zm s s cpH H H S ??? ? ? ? Hs=224mm， ? z=13 ? =， Hm=+ Hs=13mm， ? z=13 ? =， Hm=+006mm Hs=3mm， ? z=13 ? =， Hm=+ Hs=40mm， ? z=13 ? =， Hm=+ Hs=23mm， ? z=13 ? =， Hm=+ ： 壁厚 ， ls=1642*=161mm， 03()4zm s s cpl l l S ??? ? ? Δ ls=161mm， ? z=13 ? =， lm= ls=18mm， ? z=13 ? =， lm= ls=50mm， ? z=13 ? =， lm= ls=58mm， ? z=13 ? =， lm= ： 02()3zm s s cph h h S ??? ? ? ? hs=2243=221mm， ? z=13 ? =， hm= 年產(chǎn) 500 萬(wàn)件電話機(jī)上殼塑料模具設(shè)計(jì) 15 hs=13mm， ? z=13 ?=， hm= hs=3mm， ? z=13 ?=， hm= hs=23mm， ? z=13 ?=， hm= 側(cè)壁厚度和底板厚度的計(jì)算 ⑴重要參數(shù) ①型腔內(nèi)壁的單位平均壓力 P— 注塑模型腔內(nèi)壁所受到的單位平均壓力根據(jù)塑