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免費畢業(yè)論文--MP3的前后蓋的模具設(shè)計(一)
摘要：
本設(shè)計包括MP3的前后蓋的模具設(shè)計。前蓋：此產(chǎn)品的材料為ABS塑料，有利于提高制品的強度，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)同樣為斜導桿內(nèi)抽芯的結(jié)構(gòu)形式。通過以下的計算和設(shè)計，此設(shè)計是可行的，并可以用于實際生產(chǎn)當中。
關(guān)鍵詞：注射成型 模具設(shè)計 側(cè)向抽芯 推出機構(gòu)
前言
此設(shè)計是根據(jù)目前MP3充電器的樣式的不斷跟新而設(shè)計的。隨著現(xiàn)在電子產(chǎn)品外殼的不斷的發(fā)展，其相關(guān)的配件也應該有所改進，此設(shè)計是將充電器的外側(cè)變得曲面化。在計算過程中附有詳細的公式和設(shè)計方法，按照生產(chǎn)實際要求和設(shè)計方法、步驟，較為詳細的敘述了設(shè)計的過程
本設(shè)計在編寫過程中盡管注意了科學性、實用性、先進性的要求，盡肯能貼近實際生產(chǎn)。但由于編者水平有限，時間倉促，設(shè)計中欠妥之處在所難免，懇請讀者批評指正。
編者
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性能的工程塑料。它具有的良好的機械強度，特別是抗沖擊強度；具有一定的耐磨性、耐寒性、耐水性、耐油性、化學穩(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，不加以詳細敘述。 2.3 塑件成型工藝參數(shù)的確定
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
預熱溫度 80～85，預熱時間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
成型時間 注射時間20～90，保壓時間0～5，冷卻時間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
預熱溫度 80～85，預熱時間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
成型時間 注射時間20～90，保壓時間0～5，冷卻時間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)。因為塑件內(nèi)有凸起的臺階，所以模具應用內(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)。因為塑件內(nèi)有凸起的臺階，所以模具應用內(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，所以應使用多型腔注射模具。考慮到塑件內(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，所以應使用多型腔注射模具。考慮到塑件內(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，主流道與注射機噴嘴處應緊密對接，為此主流道對接處應制成半球型凹坑，凹坑的深度h為3—5mm,凹坑半徑SR應比噴嘴頭半徑大1—2mm，主流道小端直徑也應比噴嘴直徑大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，主流道與注射機噴嘴處應緊密對接，為此主流道對接處應制成半球型凹坑，凹坑的深度h為3—5mm,凹坑半徑SR應比噴嘴頭半徑大1—2mm，主流道小端直徑也應比噴嘴直徑大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 包括凹模和型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
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，因此模具應設(shè)置側(cè)向抽芯機構(gòu)，由于抽芯距離較短，抽芯力較小，并且應為內(nèi)抽芯，所以選用滑塊抽芯機構(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＞撸＞叽蜷_的距離應大于塑件的高度，以便能夠順利去出制品。
第四章 制品的計算
1 前蓋的計算
4．1．1粗略計算制品的體積和質(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塑料成型時的注射壓力=70—90MPa
鎖模力：
≥pF
式中 p—塑料成型時型腔壓力，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 后蓋的計算
4．2．1粗略計算制品的體積和質(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塑料成型時的注射壓力=70—90MPa
鎖模力：
≥pF
式中
p—塑料成型時型腔壓力，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 注射機和模架的選用
5．1 注塑機的選用
5．1．1 前蓋的選擇
根據(jù)以上分析、計算，查表可以得到初選注射機的型號為XS-Z-60。
注射機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、計算，查表可以得到初選注射機的型號與前蓋相同。
5．2 標準模架的選用
5．2．1 前蓋的選用
根據(jù)以上分析，計算以上分析，計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，計算以上分析，計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 由于在初選注射機和選用模架時是根據(jù)以上四個技術(shù)參數(shù)及計算壁厚等因素選用的，所以注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度不必進行校核，已符合所選注射機要求。
6.1.2 開模行程的校核 注射機最大開模行程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 模具在注射機上的安裝 從標準模架外型尺寸看小于注射機拉桿空間，并采用壓板固定模具，所以所選注射機規(guī)格滿足要求。
推出機構(gòu)的設(shè)計
6.2 后蓋的校核
6.2.1 注射量、鎖模力、注射壓力的校核 由于在初選注射機和選用模架時是根據(jù)以上三個技術(shù)參數(shù)及計算壁厚等因素選用的，所以注射量、鎖模力、注射壓力不必進行校核，已符合所選注射機要求。
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 模具在注射機上的安裝 從標準模架外型尺寸看小于注射機拉桿空間，并采用壓板固定模具，所以所選注射機規(guī)格滿足要求。
第七章 推出機構(gòu)的設(shè)計
7.1 前蓋的設(shè)計
7.1.1 推件力的計算
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，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，推出機構(gòu)可以不設(shè)置導向裝置。
模具設(shè)計的有關(guān)計算
7.2 后蓋的設(shè)計
7.2.1 推件力的計算
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××（0.3cos40′―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，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，推出機構(gòu)可以不設(shè)置導向裝置。
模具設(shè)計的有關(guān)計算
第八章 成型零件工作尺寸的計算
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 前蓋的計算：
類別 零件名稱 塑件尺寸 計算公式 凹模的工作尺寸
凹模 徑向尺寸
深度尺寸
型芯 徑向尺寸
高度尺寸
中心距 中心距尺寸
8.2 后蓋的計算：
類別 零件名稱 塑件尺寸 計算公式 凹模的工作尺寸
凹模 徑向尺寸
深度尺寸
型芯 徑向尺寸
高度尺寸
中心距 中心距尺寸
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
通過以上的計算和設(shè)計，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)計為一模四腔結(jié)構(gòu)，并采用潛伏式澆口。
致謝
此設(shè)計過程中，得到了很多的幫助，非常感謝常州機電職業(yè)技術(shù)學院的王老師所給與的建議和幫助。主要參考文獻
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3、《機械設(shè)計手冊》編委會．機械設(shè)計手冊．北京：機械工業(yè)出版社，2004
4、孟少農(nóng)主編．機械加工工藝手冊．北京：機械工業(yè)出版社，1998
5、王曉江主編．模具設(shè)計與制造專業(yè)英語．北京：機械工業(yè)出版社，2001
6、清華大學《英漢技術(shù)詞典》編寫組．英漢技術(shù)詞典．北京：國防工業(yè)出版社，1985
7、肖祥芷，王孝培. 中國模具設(shè)計大典. 南昌：江西科學工業(yè)出版社，2003
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