MP3的前后盖的模具设计

MP3的前后盖的模具设计

论文摘要：本设计包括MP3的前后盖的模具设计。前盖：此产品的材料为ABS塑料，有利于提高制品的强度，采用一模两腔的布局方法，浇口的形式为侧浇口。模具结构为斜导杆内抽芯的结构。后盖：和前者一样也同样是ABS塑料。采用一模四腔的布局，浇口的形式为潜伏式浇口。模具的结构同样为斜导杆内抽芯的结构形式。通过以下的计算和设计，此设计是可行的，并可以用于实际生产当中。

　　第二章  塑件的工艺分析

　　2.1  工艺性分析

　　2.1.1  前盖塑件成型工艺性分析

　　塑件如图1-1所示

　　　　　　　图1-1

　　名称：MP3充电器前盖　材料：ABS塑料（抗冲击）　数量：较大批量生产　质量：6.3g　颜色：黑色

　　要求：塑件表面光滑，塑件允许最大的脱模角度为0.5度。

　　2.1.2  后盖塑件成型工艺性分析

　　塑件如图1-1所示

　　　　　　　　　　　　　　图1-1

　　名称：MP3充电器后盖　材料：ABS塑料（抗冲击）　数量：较大批量生产　质量：9.5g　颜色：黑色

　　要求：塑件表面光滑，塑件允许最大的脱模角度为0.5度

　　2.2 塑件材料特性

　　2.2.1 前盖的材料特性

　　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，具有聚苯乙烯更好的使用性能和工艺性能。ABS塑料是一种常用的具有良好的综合力学性能的工程塑料。它具有的良好的机械强度，特别是抗冲击强度；具有一定的耐磨性、耐寒性、耐水性、耐油性、化学稳定性和电性能。一般为无定型料，不透明，无毒、无味，成型塑件的表面有较好的光泽。其缺点是耐热性不高，并且耐气候性较差，在紫外线作用下易变硬发脆，

　　2.2.2  后盖的材料特性

　　由于后盖所选的材料和前盖相同，所以材料特性也与前盖相同，不加以详细叙述。         

　　 2.3  塑件成型工艺参数的确定

　　2.3.1     前盖塑件成型工艺参数的确定

　　查相关手册得到ABS（抗冲）塑料成型工艺参数：

　　密度            1.0～1.04

　　收缩率         0.3 ～0.8

　　预热温度       80～85，预热时间2～3；

　　料筒温度       后段150～170，中段165～180，前端180～200。

　　喷嘴温度       170～180；

　　模具温度       50～80；

　　注射压力       60～100

　　成型时间       注射时间20～90，保压时间0～5，冷却时间20～150。

　　2.3.2  后盖塑件成型工艺参数的确定

　　查相关手册得到ABS（抗冲）塑料成型工艺参数：

　　密度            1.0～1.04

　　收缩率         0.3 ～0.8

　　预热温度       80～85，预热时间2～3；

　　料筒温度       后段150～170，中段165～180，前端180～200。

　　喷嘴温度       170～180；

　　模具温度       50～80；

　　注射压力       60～100

　　成型时间       注射时间20～90，保压时间0～5，冷却时间20～150。

　　第三章   模具结构方案及模架的选择

　　3.1 模具的基本结构

　　3.1.1  前盖模具的基本结构

　　塑件采用注射成型生产。因为塑件内有凸起的台阶，所以模具应用内抽芯的注射模具结构。并采用侧浇口浇注系统形式。

　　3.1.2  后盖模具的基本结构

　　塑件采用注射成型生产。因为塑件内有凸起的台阶，所以模具应用内抽芯的注射模具结构。并采用潜伏式浇口浇注系统形式。

　　3.2确定型腔数目及布置

　　3.2.1  前盖的确定    塑件形状较简单、质量较小、生产批量大，所以应使用多型腔注射模具。考虑到塑件内壁有突起的地方。需侧向抽芯，所以模具采用一模二腔，非平衡式型腔布置，这样模具结构尺寸较小，制造加工方便，生产效率高塑件成本低。型腔布置如图2-1所示。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2-1

　　3.2.2  后盖的确定   塑件形状较简单、质量较小、生产批量大，所以应使用多型腔注射模具。考虑到塑件内壁有突起的地方。需侧向抽芯，所以模具采用一模四腔，非平衡式型腔布置，这样模具结构尺寸较小，制造加工方便，生产效率高塑件成本低。型腔布置如图2-1所示。

　　　　　　　　　　　　　　　　图2-1

　　3.3  分型面的选择

　　3.3.1前盖分型面的选择   塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求，本塑件的分型面位置如图2-2所示。图2-2所示的分型面选择在塑件下端的最大分型面上，这样的选择使塑件外表面可以在整体凹模型腔内成型，塑件外表面光滑，同时侧向抽型容易，而且塑件脱模方便。如果分型面选择在其他位置，会在分型面处留下痕迹，则会影响塑件表面的质量，同时会使侧向抽芯困难，所以选择如图2-2所示的分型面位置。

　　　　　　　　　　　　　　　　　图2-2

　　3.3.2 后盖分型面的选择   塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求，本塑件的分型面位置如图2-2所示。图2-2所示的分型面选择在塑件下端的最大分型面上，这样的选择使塑件外表面可以在整体凹模型腔内成型，塑件外表面光滑，同时侧向抽型容易，而且塑件脱模方便。如果分型面选择在其他位置，会在分型面处留下痕迹，则会影响塑件表面的质量，同时会使侧向抽芯困难，所以选择如图2-2所示的分型面位置。

 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2-2

　　3.4  浇注系统的确定

　　3.4.1 确定前盖浇注系统   塑件采用侧浇口成型，其浇注系统如图2-3所示。侧浇口的厚度a=1.3mm,宽度b=4mm,长度L=1mm。分流道截面采用梯形截面，各个部分的尺寸如图2-4所示。主流道为圆锥形，主流道的锥角为2°～6°，内壁的表面粗糙度为 μm小端直径d为3.5mm—8mm,长度L通常由模板的长度决定，一般不超过60mm，为了防止主流道与注射机的喷嘴处产生溢料，而造成流道凝料脱出困难，主流道与注射机喷嘴处应紧密对接，为此主流道对接处应制成半球型凹坑，凹坑的深度h为3—5mm,凹坑半径SR应比喷嘴头半径大1—2mm，主流道小端直径也应比喷嘴直径大0.5—1mm，主流道衬套的结构如图2-6示

　　　　　　　　　　　　　　图2-3

　　　　　　　　　　　　　图2-4

　　分流道的尺寸大小，如图2-5所示。

　　　　　　　　　　　图2-5

　　　　　　　　　　图2-6

　　冷料穴的宽度和分流道相等，其长度根据经验可以取值为宽度的1.5—2倍。所以冷料穴的长度为取为8mm。

　　3.4.2确定后盖浇注系统   塑件采用潜伏式浇口成型，其浇注系统如图2-3所示。分流道截面采用梯形截面，各个部分的尺寸如图2-5所示。主流道为圆锥形，主流道的锥角为2°～6°，内壁的表面粗糙度为 μm小端直径d为3.5mm—8mm,长度L通常由模板的长度决定，一般不超过60mm，为了防止主流道与注射机的喷嘴处产生溢料，而造成流道凝料脱出困难，主流道与注射机喷嘴处应紧密对接，为此主流道对接处应制成半球型凹坑，凹坑的深度h为3—5mm,凹坑半径SR应比喷嘴头半径大1—2mm，主流道小端直径也应比喷嘴直径大0.5—1mm，主流道衬套的结构如图2-6所示。

　　　　　　　　　　图2-7

　　3.5  成型零件结构设计   包括凹模和型芯的结构设计。

　　3.5.1前盖：凹模采用整体式结构，这样的结构可以保证塑件的外表面的质量，并且有利于塑件的抛光。

　　型芯的结构是组合式结构，这样有利于加工的方便，并保证配合精密，防止塑件产生飞边。

　　3.5.2 后盖：由于后盖与前盖的的形式大体相同，所以成型零件的设计也与前者一样。

　　3.6  确定推出方式 

　　3.6.1前盖  由于塑件形状为方壳型零件，所以可以使用推竿推出机构完成塑件的推出，这种方法结构简单、推出力均匀，塑件在推出时变形小，推出可靠。

　　3.6.2 后盖  与前盖相同。

　　3.7  确定侧向抽芯方式

　　3.7.1 前盖  塑件的侧面有矩形的小孔，因此模具应设置侧向抽芯机构，由于抽芯距离较短，抽芯力较小，并且应为内抽芯，所以选用滑块抽芯机构。

　　3.7.2 后盖 与前盖相同

　　3.8  确定模温调节系统

　　由于两者都式ABS材料塑件的注射模具,由于制品平均厚度只有2毫米，制品尺寸较小，所以都不必增加冷却和加热装置

　　3.9 确定排气方式   由于两个制品的尺寸比较小，利用分型面和推杆的配合间隙排气即可。

　　3.10 模具结构方案   模具结构都为单分型面侧向抽芯模具，模具打开的距离应大于塑件的高度，以便能够顺利去出制品。

　　第四章    制品的计算

　　1  前盖的计算

　　4．1．1粗略计算制品的体积和质量。

　　

　　=5712

　　=5.712

　　 = ×ρ

　　=6.2832g

　　ρ—ABS塑料的密度，通常取1.1g/

　　4．1．2粗略计算浇注系统的体积和质量。

　　 =2×2×π×60＋（5+6）×4/2×50

　　=2060

　　=2.06

　　 = ×ρ

　　 =2.3g

　　4．1．3总体积和总质量的计算。

　　 = ×2+

　　=13.484

　　 = ×2+

　　=14.8664g

 

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

　　满足注射量    ≥ /0.80

　　式中  —额定注射量（ ）

　　 —塑件与浇注系统凝料体积和（ ）

　　 ≥ /0.80=13.484/0.80=16.855

　　注射压力

　　查表可得ABS塑料成型是的注射压力：

　　 ≥

　　查表可以得到ABS塑料成型时的注射压力 =70—90MPa锁模力：

　　 ≥pF

　　式中  p—塑料成型时型腔压力，ABS塑料的型腔压力p=30 MPa;

　　F—浇注系统和塑件在分型面上的投影面积（ ）

　　各型腔及浇注系统及在分型面上的投影面积（ ）

　　F=40×66＋40×66＋6×50=5580

　　pF=30×5580=167400N=168KN

　　4．2  后盖的计算

　　4．2．1粗略计算制品的体积和质量。

　　

　　=8748

　　=8.5

　　 = ×ρ

　　=9.5g

　　ρ—ABS塑料的密度，通常取1.1g/

　　4．2．2  粗略计算浇注系统的体积和质量。

　　 =(5+4)×3.5÷2×（66+66+20）＋9π×60

　　=（2394+1696）

　　=4.1

　　 = ×ρ　=4.31g

　　4．2．3  总体积和总质量的计算。

　　 = ×4+ =39

　　 = ×2+ =41g

 

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

　　满足注射量    ≥ /0.80

　　式中  —额定注射量（ ）

　　 —塑件与浇注系统凝料体积和（ ）

　　 ≥ /0.80=41/0.80=49

8

 

　　注射压力

　　查表可得ABS塑料成型是的注射压力：

　　 ≥

　　查表可以得到ABS塑料成型时的注射压力 =70—90MPa锁模力：

　　 ≥pF

　　式中 

　　p—塑料成型时型腔压力，ABS塑料的型腔压力p=30 MPa;

　　F—浇注系统和塑件在分型面上的投影面积（ ）

　　各型腔及浇注系统及在分型面上的投影面积（ ）

　　F=40×66×4＋152×5=11320

　　pF=30×11320=340000N=320KN

　　第五章   注射机和模架的选用

　　5．1 注塑机的选用

　　5．1．1 前盖的选择

　　根据以上分析、计算，查表可以得到初选注射机的型号为XS-Z-60。

　　注射机XS-Z-60的有关技术参数如下：

　　最大开合模行程S                     180mm

　　模具最大厚度                         200mm

　　模具最小厚度                         70mm

　　喷嘴圆弧半径                         12mm

　　喷嘴孔直径                            4mm

　　动定模板尺寸                      428mm×458mm

　　拉料空间                          260mm×290mm

　　5．1．2  后盖的选择

　　根据以上分析、计算，查表可以得到初选注射机的型号与前盖相同。

　　5．2 标准模架的选用

　　5．2．1  前盖的选用

　　根据以上分析，计算以上分析，计算以及型腔尺寸及位置可以确定模架的结构形式和规格。查表选用：

 　 -160250-27-Z2  GB/T12556.1—1990

　　定模板厚度：A=32mm

　　动模板厚度：B=25mm

　　垫块厚度：  C=50mm

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

　　5．2．2  后盖的选用

　　根据以上分析，计算以上分析，计算以及型腔尺寸及位置可以确定模架的结构形式和规格。查表选用：

　　 -315250-27-Z2  GB/T12556.1—1990

　　定模板厚度：A=32mm

　　动模板厚度：B=25mm

　　垫块厚度：  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   注射机的校核

　　6.1  前盖的校核

　　6.1.1  注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核   由于在初选注射机和选用模架时是根据以上四个技术参数及计算壁厚等因素选用的，所以注射量、锁模力、注射压力、模具厚度不必进行校核，已符合所选注射机要求。

　　6.1.2  开模行程的校核   注射机最大开模行程S

　　

　　式中   —塑料制品的高度（mm）；

　　       —浇注系统的高度（mm）。

　　 =2×14+60+10=94mm

　　故 满足要求。

　　6.1.3  模具在注射机上的安装   从标准模架外型尺寸看小于注射机拉杆空间，并采用压板固定模具，所以所选注射机规格满足要求。

　　推出机构的设计

　　6.2 后盖的校核

　　6.2.1   注射量、锁模力、注射压力的校核   由于在初选注射机和选用模架时是根据以上三个技术参数及计算壁厚等因素选用的，所以注射量、锁模力、注射压力不必进行校核，已符合所选注射机要求。

　　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，所以必须重新选择。可选择型号为XS-ZY-125

　　注射机XS-Z-60的有关技术参数如下：

　　最大开合模行程S                     300mm

　　模具最大厚度                         300mm

　　模具最小厚度                         200mm

　　喷嘴圆弧半径                         12mm

　　喷嘴孔直径                            4mm

　　动定模板尺寸                      428mm×458mm

　　拉料空间                          260mm×290mm

　　6.2.2 开模行程的校核   注射机最大开模行程S

　　

　　式中   —塑料制品的高度（mm）；

　　       —浇注系统的高度（mm）。

　　 =2×10.5+60+10=91mm

　　故满足要求。

　　6.3.3  模具在注射机上的安装   从标准模架外型尺寸看小于注射机拉杆空间，并采用压板固定模具，所以所选注射机规格满足要求。

　　第七章     推出机构的设计

　　7.1 前盖的设计

　　7.1.1  推件力的计算

　　推件力  

　　式中    A—塑件包络型芯的面积（ ）

　　        —塑件对型芯面积上的包紧力， 取0.8× —1.2× Pa;

　　        α—脱模斜度；

　　        —大气压力0.09Mpa;

 　　       μ—塑件对刚的摩擦系数μ，约为0.1—0.3；

  　　     —制件垂直于脱模方向的投影面积（ ）。

　　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   确定顶出方式和顶杆位置    根据制品结构特点，确定制品在除内抽芯区域外都有顶出装置，并在塑件长边的中间有两根顶杆，长度为40的边有两根，并都是普通的圆顶杆。

　　对于流道的固化塑料也设置拉料杆和顶出杆。

　　普通的圆形顶杆按GB4169.1—1984选用，均可满足顶杆刚度要求。

　　查表选用φ6×125型号的圆形顶杆12根。由于制件较小，推出机构可以不设置导向装置。

　　模具设计的有关计算

　　7.2 后盖的设计

　　7.2.1  推件力的计算

　　推件力  

　　式中    A—塑件包络型芯的面积（ ）

 　　       —塑件对型芯面积上的包紧力， 取0.8× —1.2× Pa;

  　　      α—脱模斜度；

  　　      —大气压力0.09Mpa;

  　　      μ—塑件对刚的摩擦系数μ，约为0.1—0.3；

   　　    —制件垂直于脱模方向的投影面积（ ）。

　　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  确定顶出方式和顶杆位置    根据制品结构特点，确定制品在除内抽芯区域外都有顶出装置，并在塑件长边的中间有两根顶杆，长度为40的边有两根，并都是普通的圆顶杆。

　　对于流道的固化塑料也设置拉料杆和顶出杆。

　　普通的圆形顶杆按GB4169.1—1984选用，均可满足顶杆刚度要求。

　　查表选用φ6×125型号的圆形顶杆24根。由于制件较小，推出机构可以不设置导向装置。

　　模具设计的有关计算

　　第八章     成型零件工作尺寸的计算

　　取ABS塑料的平均收缩率为0.55%，塑件未注公差按照SJ1372种的8级精度公差选取，即R25为R 、50为 、45为 、φ10为φ 、15为 、48.4为 ，根据计算公式得凹模、型芯工作尺寸（过程略），结果见表

　　8.1  前盖的计算：

 

类别	零件名称	塑件尺寸	计算公式	凹模的工作尺寸
凹模	径向尺寸
	深度尺寸
型芯	径向尺寸
	高度尺寸
中心距	中心距尺寸

 

　　8.2  后盖的计算：

 

类别	零件名称	塑件尺寸	计算公式	凹模的工作尺寸
凹模	径向尺寸
	深度尺寸
型芯	径向尺寸
	高度尺寸
中心距	中心距尺寸

 

　　第九章  模温和排气方式的确定

　　9.1  确定模温调节系统

　　由于两者都式ABS材料塑件的注射模具,由于制品平均厚度只有2毫米，制品尺寸较小，所以都不必增加冷却和加热装置

　　9.2  确定排气方式   由于两个制品的尺寸比较小，利用分型面和推杆的配合间隙排气即可。

　　结论

　　通过以上的计算和设计，结果表明此套模具可以开发出来，同样也可以有其他的设计方法，比如将前、后盖放在同一模具中生产出来，也可以将前盖设计为一模四腔结构，并采用潜伏式浇口。