MP3的前后蓋的模具設(shè)計(jì)

論文摘要：本設(shè)計(jì)包括MP3的前后蓋的模具設(shè)計(jì)。前蓋：此產(chǎn)品的材料為ABS塑料，有利于提高制品的強(qiáng)度，采用一模兩腔的布局方法，澆口的形式為側(cè)澆口。模具結(jié)構(gòu)為斜導(dǎo)桿內(nèi)抽芯的結(jié)構(gòu)。后蓋：和前者一樣也同樣是ABS塑料。采用一模四腔的布局，澆口的形式為潛伏式澆口。模具的結(jié)構(gòu)同樣為斜導(dǎo)桿內(nèi)抽芯的結(jié)構(gòu)形式。通過以下的計(jì)算和設(shè)計(jì)，此設(shè)計(jì)是可行的，并可以用于實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中。

　　第二章? 塑件的工藝分析

　　2.1? 工藝性分析

　　2.1.1? 前蓋塑件成型工藝性分析

　　塑件如圖1-1所示

　　　　　　　圖1-1

　　名稱：MP3充電器前蓋　材料：ABS塑料（抗沖擊）　數(shù)量：較大批量生產(chǎn)　質(zhì)量：6.3g　顏色：黑色

　　要求：塑件表面光滑，塑件允許最大的脫模角度為0.5度。

　　2.1.2? 后蓋塑件成型工藝性分析

　　塑件如圖1-1所示

　　　　　　　　　　　　　　圖1-1

　　名稱：MP3充電器后蓋　材料：ABS塑料（抗沖擊）　數(shù)量：較大批量生產(chǎn)　質(zhì)量：9.5g　顏色：黑色

　　要求：塑件表面光滑，塑件允許最大的脫模角度為0.5度

　　2.2 塑件材料特性

　　2.2.1 前蓋的材料特性

　　ABS塑料（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物）是在聚苯乙烯分子中導(dǎo)入了丙烯腈、丁二烯等異種單體后成為的改性共聚物，也可稱改性聚苯乙烯，具有聚苯乙烯更好的使用性能和工藝性能。ABS塑料是一種常用的具有良好的綜合力學(xué)性能的工程塑料。它具有的良好的機(jī)械強(qiáng)度，特別是抗沖擊強(qiáng)度；具有一定的耐磨性、耐寒性、耐水性、耐油性、化學(xué)穩(wěn)定性和電性能。一般為無定型料，不透明，無毒、無味，成型塑件的表面有較好的光澤。其缺點(diǎn)是耐熱性不高，并且耐氣候性較差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆，

　　2.2.2? 后蓋的材料特性

　　由于后蓋所選的材料和前蓋相同，所以材料特性也與前蓋相同，不加以詳細(xì)敘述。?????????

　　?2.3? 塑件成型工藝參數(shù)的確定

　　2.3.1??? ?前蓋塑件成型工藝參數(shù)的確定

　　查相關(guān)手冊得到ABS（抗沖）塑料成型工藝參數(shù)：

　　密度??????????? 1.0～1.04

　　收縮率???????? 0.3 ～0.8

　　預(yù)熱溫度?????? 80～85，預(yù)熱時(shí)間2～3；

　　料筒溫度?????? 后段150～170，中段165～180，前端180～200。

　　噴嘴溫度?????? 170～180；

　　模具溫度?????? 50～80；

　　注射壓力?????? 60～100

　　成型時(shí)間?????? 注射時(shí)間20～90，保壓時(shí)間0～5，冷卻時(shí)間20～150。

　　2.3.2? 后蓋塑件成型工藝參數(shù)的確定

　　查相關(guān)手冊得到ABS（抗沖）塑料成型工藝參數(shù)：

　　密度? ??????????1.0～1.04

　　收縮率???????? 0.3 ～0.8

　　預(yù)熱溫度?????? 80～85，預(yù)熱時(shí)間2～3；

　　料筒溫度?????? 后段150～170，中段165～180，前端180～200。

　　噴嘴溫度?????? 170～180；

　　模具溫度?????? 50～80；

　　注射壓力?????? 60～100

　　成型時(shí)間?????? 注射時(shí)間20～90，保壓時(shí)間0～5，冷卻時(shí)間20～150。

　　第三章?? 模具結(jié)構(gòu)方案及模架的選擇

　　3.1 模具的基本結(jié)構(gòu)

　　3.1.1? 前蓋模具的基本結(jié)構(gòu)

　　塑件采用注射成型生產(chǎn)。因?yàn)樗芗?nèi)有凸起的臺階，所以模具應(yīng)用內(nèi)抽芯的注射模具結(jié)構(gòu)。并采用側(cè)澆口澆注系統(tǒng)形式。

　　3.1.2? 后蓋模具的基本結(jié)構(gòu)

　　塑件采用注射成型生產(chǎn)。因?yàn)樗芗?nèi)有凸起的臺階，所以模具應(yīng)用內(nèi)抽芯的注射模具結(jié)構(gòu)。并采用潛伏式澆口澆注系統(tǒng)形式。

　　3.2確定型腔數(shù)目及布置

　　3.2.1? 前蓋的確定??? 塑件形狀較簡單、質(zhì)量較小、生產(chǎn)批量大，所以應(yīng)使用多型腔注射模具?？紤]到塑件內(nèi)壁有突起的地方。需側(cè)向抽芯，所以模具采用一模二腔，非平衡式型腔布置，這樣模具結(jié)構(gòu)尺寸較小，制造加工方便，生產(chǎn)效率高塑件成本低。型腔布置如圖2-1所示。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖2-1

　　3.2.2? 后蓋的確定 ??塑件形狀較簡單、質(zhì)量較小、生產(chǎn)批量大，所以應(yīng)使用多型腔注射模具?？紤]到塑件內(nèi)壁有突起的地方。需側(cè)向抽芯，所以模具采用一模四腔，非平衡式型腔布置，這樣模具結(jié)構(gòu)尺寸較小，制造加工方便，生產(chǎn)效率高塑件成本低。型腔布置如圖2-1所示。

　　　　　　　　　　　　　　　　圖2-1

　　3.3? 分型面的選擇

　　3.3.1前蓋分型面的選擇?? 塑件分型面的選擇應(yīng)保證塑件的質(zhì)量要求，本塑件的分型面位置如圖2-2所示。圖2-2所示的分型面選擇在塑件下端的最大分型面上，這樣的選擇使塑件外表面可以在整體凹模型腔內(nèi)成型，塑件外表面光滑，同時(shí)側(cè)向抽型容易，而且塑件脫模方便。如果分型面選擇在其他位置，會在分型面處留下痕跡，則會影響塑件表面的質(zhì)量，同時(shí)會使側(cè)向抽芯困難，所以選擇如圖2-2所示的分型面位置。

　　　　　　　　　　　　　　　　　圖2-2

　　3.3.2 后蓋分型面的選擇 ??塑件分型面的選擇應(yīng)保證塑件的質(zhì)量要求，本塑件的分型面位置如圖2-2所示。圖2-2所示的分型面選擇在塑件下端的最大分型面上，這樣的選擇使塑件外表面可以在整體凹模型腔內(nèi)成型，塑件外表面光滑，同時(shí)側(cè)向抽型容易，而且塑件脫模方便。如果分型面選擇在其他位置，會在分型面處留下痕跡，則會影響塑件表面的質(zhì)量，同時(shí)會使側(cè)向抽芯困難，所以選擇如圖2-2所示的分型面位置。

?

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖2-2

　　3.4? 澆注系統(tǒng)的確定

　　3.4.1 確定前蓋澆注系統(tǒng) ??塑件采用側(cè)澆口成型，其澆注系統(tǒng)如圖2-3所示。側(cè)澆口的厚度a=1.3mm,寬度b=4mm,長度L=1mm。分流道截面采用梯形截面，各個部分的尺寸如圖2-4所示。主流道為圓錐形，主流道的錐角為2°～6°，內(nèi)壁的表面粗糙度為 μm小端直徑d為3.5mm—8mm,長度L通常由模板的長度決定，一般不超過60mm，為了防止主流道與注射機(jī)的噴嘴處產(chǎn)生溢料，而造成流道凝料脫出困難，主流道與注射機(jī)噴嘴處應(yīng)緊密對接，為此主流道對接處應(yīng)制成半球型凹坑，凹坑的深度h為3—5mm,凹坑半徑SR應(yīng)比噴嘴頭半徑大1—2mm，主流道小端直徑也應(yīng)比噴嘴直徑大0.5—1mm，主流道襯套的結(jié)構(gòu)如圖2-6示

　　　　　　　　　　　　　　圖2-3

　　　　　　　　　　　　　圖2-4

　　分流道的尺寸大小，如圖2-5所示。

　　　　　　　　　　　圖2-5

　　　　　　　　　　圖2-6

　　冷料穴的寬度和分流道相等，其長度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以取值為寬度的1.5—2倍。所以冷料穴的長度為取為8mm。

　　3.4.2確定后蓋澆注系統(tǒng)?? 塑件采用潛伏式澆口成型，其澆注系統(tǒng)如圖2-3所示。分流道截面采用梯形截面，各個部分的尺寸如圖2-5所示。主流道為圓錐形，主流道的錐角為2°～6°，內(nèi)壁的表面粗糙度為 μm小端直徑d為3.5mm—8mm,長度L通常由模板的長度決定，一般不超過60mm，為了防止主流道與注射機(jī)的噴嘴處產(chǎn)生溢料，而造成流道凝料脫出困難，主流道與注射機(jī)噴嘴處應(yīng)緊密對接，為此主流道對接處應(yīng)制成半球型凹坑，凹坑的深度h為3—5mm,凹坑半徑SR應(yīng)比噴嘴頭半徑大1—2mm，主流道小端直徑也應(yīng)比噴嘴直徑大0.5—1mm，主流道襯套的結(jié)構(gòu)如圖2-6所示。

　　　　　　　　　　圖2-7

　　3.5? 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?? 包括凹模和型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

　　3.5.1前蓋：凹模采用整體式結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)可以保證塑件的外表面的質(zhì)量，并且有利于塑件的拋光。

　　型芯的結(jié)構(gòu)是組合式結(jié)構(gòu)，這樣有利于加工的方便，并保證配合精密，防止塑件產(chǎn)生飛邊。

　　3.5.2 后蓋：由于后蓋與前蓋的的形式大體相同，所以成型零件的設(shè)計(jì)也與前者一樣。

　　3.6? 確定推出方式?

　　3.6.1前蓋? 由于塑件形狀為方殼型零件，所以可以使用推竿推出機(jī)構(gòu)完成塑件的推出，這種方法結(jié)構(gòu)簡單、推出力均勻，塑件在推出時(shí)變形小，推出可靠。

　　3.6.2 后蓋? 與前蓋相同。

　　3.7? 確定側(cè)向抽芯方式

　　3.7.1 前蓋 ?塑件的側(cè)面有矩形的小孔，因此模具應(yīng)設(shè)置側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，由于抽芯距離較短，抽芯力較小，并且應(yīng)為內(nèi)抽芯，所以選用滑塊抽芯機(jī)構(gòu)。

　　3.7.2 后蓋 與前蓋相同

　　3.8? 確定模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)

　　由于兩者都式ABS材料塑件的注射模具,由于制品平均厚度只有2毫米，制品尺寸較小，所以都不必增加冷卻和加熱裝置

　　3.9 確定排氣方式?? 由于兩個制品的尺寸比較小，利用分型面和推桿的配合間隙排氣即可。

　　3.10 模具結(jié)構(gòu)方案?? 模具結(jié)構(gòu)都為單分型面?zhèn)认虺樾灸＞?，模具打開的距離應(yīng)大于塑件的高度，以便能夠順利去出制品。

　　第四章??? 制品的計(jì)算

　　1? 前蓋的計(jì)算

　　4．1．1粗略計(jì)算制品的體積和質(zhì)量。

　　=5712

　　=5.712

　　 = ×ρ

　　=6.2832g

　　ρ—ABS塑料的密度，通常取1.1g/

　　4．1．2粗略計(jì)算澆注系統(tǒng)的體積和質(zhì)量。

　　 =2×2×π×60＋（5+6）×4/2×50

　　=2060

　　=2.06

　　 = ×ρ

　　?=2.3g

　　4．1．3總體積和總質(zhì)量的計(jì)算。

　　 = ×2+

　　=13.484

　　 = ×2+

　　=14.8664g

?

　　聚苯乙烯的密度為1.054g/ ,ABS塑料的密度為1.02—1.05g/

　　滿足注射量??? ≥ /0.80

　　式中? —額定注射量（ ）

　　 —塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和（ ）

　　 ≥ /0.80=13.484/0.80=16.855

　　注射壓力

　　查表可得ABS塑料成型是的注射壓力：

　　 ≥

　　查表可以得到ABS塑料成型時(shí)的注射壓力 =70—90MPa鎖模力：

　　 ≥pF

　　式中? p—塑料成型時(shí)型腔壓力，ABS塑料的型腔壓力p=30 MPa;

　　F—澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積（ ）

　　各型腔及澆注系統(tǒng)及在分型面上的投影面積（ ）

　　F=40×66＋40×66＋6×50=5580

　　pF=30×5580=167400N=168KN

　　4．2? 后蓋的計(jì)算

　　4．2．1粗略計(jì)算制品的體積和質(zhì)量。

　　=8748

　　=8.5

　　 = ×ρ

　　=9.5g

　　ρ—ABS塑料的密度，通常取1.1g/

　　4．2．2? 粗略計(jì)算澆注系統(tǒng)的體積和質(zhì)量。

　　 =(5+4)×3.5÷2×（66+66+20）＋9π×60

　　=（2394+1696）

　　=4.1

　　 = ×ρ　=4.31g

　　4．2．3? 總體積和總質(zhì)量的計(jì)算。

　　 = ×4+ =39

　　 = ×2+ =41g

?

　　聚苯乙烯的密度為1.054g/ ,ABS塑料的密度為1.02—1.05g/

　　滿足注射量??? ≥ /0.80

　　式中? —額定注射量（ ）

　　 —塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和（ ）

　　 ≥ /0.80=41/0.80=49

8

?

　　注射壓力

　　查表可得ABS塑料成型是的注射壓力：

　　 ≥

　　查表可以得到ABS塑料成型時(shí)的注射壓力 =70—90MPa鎖模力：

　　 ≥pF

　　式中?

　　p—塑料成型時(shí)型腔壓力，ABS塑料的型腔壓力p=30 MPa;

　　F—澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積（ ）

　　各型腔及澆注系統(tǒng)及在分型面上的投影面積（ ）

　　F=40×66×4＋152×5=11320

　　pF=30×11320=340000N=320KN

　　第五章?? 注射機(jī)和模架的選用

　　5．1 注塑機(jī)的選用

　　5．1．1 前蓋的選擇

　　根據(jù)以上分析、計(jì)算，查表可以得到初選注射機(jī)的型號為XS-Z-60。

　　注射機(jī)XS-Z-60的有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：

　　最大開合模行程S???????????????????? 180mm

　　模具最大厚度???????????????????????? 200mm

　　模具最小厚度???????????????????????? 70mm

　　噴嘴圓弧半徑???????????????????????? 12mm

　　噴嘴孔直徑??????????????????????????? 4mm

　　動定模板尺寸????????????????????? 428mm×458mm

　　拉料空間????????????????????????? 260mm×290mm

　　5．1．2 ?后蓋的選擇

　　根據(jù)以上分析、計(jì)算，查表可以得到初選注射機(jī)的型號與前蓋相同。

　　5．2 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用

　　5．2．1 ?前蓋的選用

　　根據(jù)以上分析，計(jì)算以上分析，計(jì)算以及型腔尺寸及位置可以確定模架的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格。查表選用：

?　 -160250-27-Z2? GB/T12556.1—1990

　　定模板厚度：A=32mm

　　動模板厚度：B=25mm

　　墊塊厚度：? C=50mm

　　模具厚度： =72+A+B+C=(72+32+25+50)mm=179mm

　　5．2．2? 后蓋的選用

　　根據(jù)以上分析，計(jì)算以上分析，計(jì)算以及型腔尺寸及位置可以確定模架的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格。查表選用：

　　 -315250-27-Z2? GB/T12556.1—1990

　　定模板厚度：A=32mm

　　動模板厚度：B=25mm

　　墊塊厚度：? C=63mm

　　模具厚度： =25+25+40+A+B+C =210mm

　　模具外形尺寸? 315×250×210

　　第六章?? 注射機(jī)的校核

　　6.1 ?前蓋的校核

　　6.1.1? 注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核?? 由于在初選注射機(jī)和選用模架時(shí)是根據(jù)以上四個技術(shù)參數(shù)及計(jì)算壁厚等因素選用的，所以注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度不必進(jìn)行校核，已符合所選注射機(jī)要求。

　　6.1.2? 開模行程的校核?? 注射機(jī)最大開模行程S

　　式中?? —塑料制品的高度（mm）；

　　?????? —澆注系統(tǒng)的高度（mm）。

　　 =2×14+60+10=94mm

　　故 滿足要求。

　　6.1.3 ?模具在注射機(jī)上的安裝?? 從標(biāo)準(zhǔn)模架外型尺寸看小于注射機(jī)拉桿空間，并采用壓板固定模具，所以所選注射機(jī)規(guī)格滿足要求。

　　推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

　　6.2 后蓋的校核

　　6.2.1? ?注射量、鎖模力、注射壓力的校核? ?由于在初選注射機(jī)和選用模架時(shí)是根據(jù)以上三個技術(shù)參數(shù)及計(jì)算壁厚等因素選用的，所以注射量、鎖模力、注射壓力不必進(jìn)行校核，已符合所選注射機(jī)要求。

　　模具厚度的校核?? 由于模具的最大厚度小于模具的外型尺寸，所以必須重新選擇。可選擇型號為XS-ZY-125

　　注射機(jī)XS-Z-60的有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：

　　最大開合模行程S???????????????????? 300mm

　　模具最大厚度???????????????????????? 300mm

　　模具最小厚度???????????????????????? 200mm

　　噴嘴圓弧半徑???????????????????????? 12mm

　　噴嘴孔直徑??????????????????????????? 4mm

　　動定模板尺寸????????????????????? 428mm×458mm

　　拉料空間????????????????????????? 260mm×290mm

　　6.2.2 開模行程的校核? ?注射機(jī)最大開模行程S

　　式中?? —塑料制品的高度（mm）；

　　?????? —澆注系統(tǒng)的高度（mm）。

　　 =2×10.5+60+10=91mm

　　故滿足要求。

　　6.3.3? 模具在注射機(jī)上的安裝?? 從標(biāo)準(zhǔn)模架外型尺寸看小于注射機(jī)拉桿空間，并采用壓板固定模具，所以所選注射機(jī)規(guī)格滿足要求。

　　第七章???? 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

　　7.1 前蓋的設(shè)計(jì)

　　7.1.1? 推件力的計(jì)算

　　推件力??

　　式中??? A—塑件包絡(luò)型芯的面積（ ）

　　??????? —塑件對型芯面積上的包緊力， 取0.8× —1.2× Pa;

　　??????? α—脫模斜度；

　　??????? —大氣壓力0.09Mpa;

?　　?????? μ—塑件對剛的摩擦系數(shù)μ，約為0.1—0.3；

??　　???? —制件垂直于脫模方向的投影面積（ ）。

　　A≈（66×14＋66×14＋40×14＋40×14） =2968

　　 =[2968×1.2× ×（0.3cos40′―sin40′）/ ＋0.09×66×40×]N

　　? =[10684.6+237.6]N

　　? =10922.2N

　　? =10922.2N

　　7.1.2? ?確定頂出方式和頂桿位置??? 根據(jù)制品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定制品在除內(nèi)抽芯區(qū)域外都有頂出裝置，并在塑件長邊的中間有兩根頂桿，長度為40的邊有兩根，并都是普通的圓頂桿。

　　對于流道的固化塑料也設(shè)置拉料桿和頂出桿。

　　普通的圓形頂桿按GB4169.1—1984選用，均可滿足頂桿剛度要求。

　　查表選用φ6×125型號的圓形頂桿12根。由于制件較小，推出機(jī)構(gòu)可以不設(shè)置導(dǎo)向裝置。

　　模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算

　　7.2 后蓋的設(shè)計(jì)

　　7.2.1? 推件力的計(jì)算

　　推件力??

　　式中??? A—塑件包絡(luò)型芯的面積（ ）

?　　?????? —塑件對型芯面積上的包緊力， 取0.8× —1.2× Pa;

??　　????? α—脫模斜度；

??　　????? —大氣壓力0.09Mpa;

??　　????? μ—塑件對剛的摩擦系數(shù)μ，約為0.1—0.3；

???　　??? —制件垂直于脫模方向的投影面積（ ）。

　　A≈（66×8.5×2＋36×8.5×2） =1666

　　 =[1666×1.2× ×（0.3cos

40′―sin40′）/ ＋0.09×62×36]N

?

　　=(5997.6+200.88)N

　　=6198.48N

　　7.2.2? 確定頂出方式和頂桿位置 ???根據(jù)制品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定制品在除內(nèi)抽芯區(qū)域外都有頂出裝置，并在塑件長邊的中間有兩根頂桿，長度為40的邊有兩根，并都是普通的圓頂桿。

　　對于流道的固化塑料也設(shè)置拉料桿和頂出桿。

　　普通的圓形頂桿按GB4169.1—1984選用，均可滿足頂桿剛度要求。

　　查表選用φ6×125型號的圓形頂桿24根。由于制件較小，推出機(jī)構(gòu)可以不設(shè)置導(dǎo)向裝置。

　　模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算

　　第八章???? 成型零件工作尺寸的計(jì)算

　　取ABS塑料的平均收縮率為0.55%，塑件未注公差按照SJ1372種的8級精度公差選取，即R25為R 、50為 、45為 、φ10為φ 、15為 、48.4為 ，根據(jù)計(jì)算公式得凹模、型芯工作尺寸（過程略），結(jié)果見表

　　8.1? 前蓋的計(jì)算：

?

?

　　8.2? 后蓋的計(jì)算：

?

?

　　第九章? 模溫和排氣方式的確定

　　9.1? 確定模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)

　　由于兩者都式ABS材料塑件的注射模具,由于制品平均厚度只有2毫米，制品尺寸較小，所以都不必增加冷卻和加熱裝置

　　9.2? 確定排氣方式?? 由于兩個制品的尺寸比較小，利用分型面和推桿的配合間隙排氣即可。

　　結(jié)論

　　通過以上的計(jì)算和設(shè)計(jì)，結(jié)果表明此套模具可以開發(fā)出來，同樣也可以有其他的設(shè)計(jì)方法，比如將前、后蓋放在同一模具中生產(chǎn)出來，也可以將前蓋設(shè)計(jì)為一模四腔結(jié)構(gòu)，并采用潛伏式澆口。