手机塑料外壳注塑模设计

-1-第一章塑件的成形工艺性分析一、塑件材料的选择及其结构分析1、塑件（手机外壳）模型图：图1-1塑件图2、塑件材料的选择：选用ABS（即丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物）。3、色调：黑色。4、生产批量：大批量。5、塑件的结构与工艺性分析：（1）结构分析塑件为手机外壳的上半部分，应有一定的结构强度，由于中间有手机的按键及手机显示屏，后面有与后盖联接的塑料倒扣，所以应保证它有一定的装配精度；由于该塑件为手机外壳，因此对表面粗糙度要求不高。（2）工艺性分析精度等级：采用5级低精度脱模斜度：塑件外表面40´－1°20´塑件内表面30´－1°（脱模斜度不包括在塑件的公差范围内，塑件外形以型腔大端为准，塑件内形以型芯小端为准。）二、ABS的注射成型工艺1、注射成型工艺过程（1）预烘干--→装入料斗--→预塑化--→注射装置准备注射--→注射--→保压--→冷却--→脱模-2---→塑件送下工序（2）清理模具、涂脱模剂--→合模--→注射2、ABS的注射成型工艺参数（1）注射机：螺杆式（2）螺杆转速（r/min）：30——60（选30）（3）预热和干燥：温度（°C）80——85时间(h)2——3（4）密度（g/cm³）:1.02——1.05（5）材料收缩率（℅）：0.3——0.8（6）料筒温度（°C）：后段150——157中段165——180前段180——200（7）喷嘴温度（°C）：170——180（8）模具温度（°C）：50——80（9）注射压力（MPa）：70——100（10）成形时间（S）：注射时间20——90高压时间0——5冷却时间20——120总周期50——220（11）适应注射机类型：螺杆、柱塞均可（12）后处理：方法红外线灯、烘箱温度（°C）70时间（h）2——4三、ABS性能分析1、使用性能：①综合性能良好，冲击韧度、力学强度较高，且要低温下也不迅速下降。②耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化学性和电气性能良好。③水、无机盐、碱、酸对ABS几乎无影响。④尺寸稳定，易于成型和机械加工，与372有机玻璃的熔接性良好，经过调色可配成任何颜色，且可作双色成型塑件，且表面可镀铬。2、成型性能：①无定型塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种确定成型方法及-3-成型条件。②吸湿性强，含水量应小于0.3％，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。③流动性中等，溢边料0.04mm左右（流动性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。④比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高）。料温对物性影响较大、料温过高易分解（分解温度为250°C左右比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高的塑件，模温宜取50——60°C，要求光泽及耐热型料宜取60——80°C。注射压力应比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注塑机时料温为180——230°C，注射压力为100——140MPa，螺杆式注塑机则取160——220°C，70——100MPa为宜。⑤易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对斜流的阻力，模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。摧出力过大或机械加工时塑件表面呈“白色”痕迹（但在热水中加热可消失）。⑥ABS在升温时粘度增高，塑料上的脱模斜度宜稍大，宜取1°以上。⑦在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。3、ABS主要技术指标：表1-1热物理性能密度(g/cm³)1.02—1．05比热容(J·kg-1K-1)1255—1674导热系数(W·m-1·K-1×10-2)13.8—31.2线膨胀系数(10-5K-1)5.8—8.6滞流温度(°C)130表1-2力学性能屈服强度（MPa）50抗拉强度(MPa)38断裂伸长率(﹪)35拉伸弹性模量(GPa)1.8抗弯强度(MPa)80弯曲弹性模量(GPa)1.4抗压强度(MPa)53抗剪强度(MPa)24冲击韧度无缺口261布氏硬度9.7R121-4-(简支梁式)缺口11表1-3电气性能表面电阻率（Ω）1.2×1013体积电阻率（Ω·m）6.9×1014击穿电压（KV/mm）\介电常数（106Hz）3.04介电损耗角正切（106Hz）0.007耐电弧性(s)50—85四、ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施：主要缺陷：缺料、气孔、飞边、出现熔接痕、塑件耐热性不高（连续工作温度为70°C左右热变形温度约为93°C）、耐气候性差（在紫外线作用下易变硬变脆）。消除措施：加大主流道、分流道、浇口、加大喷嘴、增大注射压力、提高模具预热温度。第二章模具结构形式的拟定-5-一、确定型腔数量及排列方式一般来说，精度要求高的小型塑件和中大型塑件优先采用一模一腔的结构；对于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。型腔的数目可根据模型的大小情况而定。该塑件对精度要求不高，为低精度塑件，再依据塑件的大小，采用一模两型的模具结构。型腔的排列方式如下图：图2-1型腔排列方式二、模具结构形式的确定1.多型腔单分型面模具：塑件外观质量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。2.多型腔多分型面模具：塑件外观质量要求高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。该塑件外观质量要求不高，是尺寸精度要求较低的小型塑件，因此可采用多型腔单分型面的设计。从塑件上容易看出模具的分型面位置、摧出机构的设置以及浇口的位置。分型面为单分型面垂直分型。最常用的浇口形式有：第一是侧浇口。这种浇口形式注射工艺工人比较熟悉，在制造上加工比较方便，但不得因素是浇道流程长，热量损耗大，因此容易产生明显的拼料痕迹。如果要得到改善，则需加-6-大浇道尺寸，但随之浇道部份的回料增多。其次塑料的进料口部分需去毛刺，这样既增加了去毛刺的工时，又损坏了周围的美观。第二是点浇口。塑料注射时，在点浇口以高速注入型腔，一部份动能转变为热能，因此塑料在会合时的热量损耗比侧浇口少，所以会合处熔合较好，熔接痕不太明显。其缺点是塑件的正面将留下点烧口的痕迹，影响塑件的美观，并且为了取出点浇口的浇道剩料，型腔必须移动。由于型腔重量较大，所以不方便移动。第三种是综合上述两种浇口形式的优缺点，采用剪切浇口。因为塑件侧壁距离横浇道较远，因直接在侧壁进料是很难实现的，因此又增设了工艺输助浇口，从而使浇注系统进一步完善。这种浇口形式主要有以下优点：一是塑件表面无浇口痕迹，并且外表面无明显的熔接痕，所以外观质量较好。二是浇口的位置和数量可视塑件的质量而增加、减少或改变浇口的位置、模具修改也比较方便。三是在塑件顶出的同时，浇口剪断并脱落，可节省去毛刺工序，并有得于机床自动化。从塑料流程尽量一致的原则出发，采用了两个剪切浇口处都设有顶杆，用以切断剪切浇口，其工艺辅助浇口可手工去除。第三章注塑机型号的确定-7-除了模具的结构、类型和一些基本参数和尺寸外，模具的型腔数、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面积、成型时需要的合模力、注射压力、模具的厚度、安装固定尺寸以及开模行程等都与注射机的有关性能参数密节相关，如果两者不相匹配，则模具无法使用，为此，必须对两者之间有关数据进行较核，并通过较核来设计模具与选择注射机型号。一、有关塑件的计算1、体积=3.9420934（cm³）曲面面积=8.7216837（cm2）密度=1.05(g/cm³）质量=4.1391980(g)二、注射机型号的确定根据塑件的体积初步选定用XS-Z-60（卧式）型注塑机。SZ-60/40（卧式）型注塑机的主要技术规格如下表：表3-1注塑机的主要参数理论注射容积(cm³）60螺杆直径(mm)30注射压力(MPa)180注射速率(g/s)70塑化能力(g/s)35螺杆转速(r/min)0—200锁模力(kN)400拉杆有较距离(mm)220×300移模行程(mm)250模具最大厚度(mm)250模具最小厚度(mm)150锁模形式双曲肘模具定位孔直径(mm)￠80喷嘴球半径(mm)SR10喷嘴口孔径(mm)￠3模板尺寸(mm)200×315三、注射机及型腔数量的校核1、主流道的体积约为：-8-V(cm³)=3.14×0.632×2.5=3.9882、分流道与浇口的体积约为：V(cm³)=13×1.1304=14.69523、该模具总共需填充塑件的体积约为：V(cm³)=2×3.9420934+3.988+14.6952=26.5672四、注射机及参数量的校核1、注射量的校核注射机一个注射周期内所需注射量的塑料熔体的总量必须在注射机额定注射量的80%以内。在一个注射成形周期内，需注射入模具内的塑料熔体的容量或质量，应为制件和浇注系统两部份容量或质量之和，即V=nVz+Vj或M=nmz+mj式中V（m）——一个成形周期内所需射入的塑料容积或质量(cm³或g）；n——型腔数目Vz（mz）——单个塑件的容量或质量(cm³或g）。Vj（mj）——浇注系统凝料和飞边所需塑料的容量或质量(cm³或g）。故应使nVz+Vj≤0.8Vg或nmz+mj≤0.8mg式中Vg（mg）——注射机额定注射量(cm³或g）。根据容积计算nVz+Vj=26.5672≤0.8Vg可见注射机的注射量符合要求2、型腔数量的确定和校核型腔数量与注射机的塑化率、最大注射量及锁模力等参数有关，此外，还受塑件的精度和生产的经济性等因数影响。可根据注射机的最大注射量确定型腔数n12mmKmNn式中K——注射机的最大注射量的得用系数，一般取0.8；-9-mN——注射机允许的最大注射量；m2——浇注系统所需塑料的质量或体积（g或cm³）；m1——单个塑件的质量或体积（g或cm³）。所以需要8942.36832.18608.0nn=2符合要求3、塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核注射成型时，塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数值越大，需要的锁模力也就越大。如果这一数值超过了注射机允许使用的最大成型面积，则成型过程中将会出现溢漏现象。因此，设计注射模时必须满足下面关系：nA1+A2﹤A式中A——注射机允许使用的最大成型面积(mm2）其他符号意义同前。注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢漏现象，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力，即：(nA1+A2)p﹤F式中符号意义同前。所以需要2×40×95+9×80=83200﹤A查得ABS的平均成型压力为30（cm2/MPa）（2×4×9.5+0.9×8）×30=83.2×30=2.5﹤F符合要求4、最大注射压力校核注射机的额定注射压力即为它的最高压力pmax,应该大于注射机成型时所调用的注射压力，即：pmax﹥Kp0很明显，上式成立，符合要求。5、模具与注射机安装部份的校核喷嘴尺寸注射机头为球面，其球面半径与相应接触的模具主流道始端凹下的球面半径相适应。模具厚度模具厚度H（又称闭合高度）必须满足：Hmin﹤H﹤Hmax-10-式中Hmin——注射机允许的最小厚度，即动、定模板之间的最小开距；Hmax——注射机允许的最大模厚。注射机允许厚度150﹤H﹤250符合要求。6、开模行程校核开模行程s（合模行程）指模具开合过程中动模固定板的移动距离。注射机的最大开模行程与模具厚度无关，对于单分型面注射模：Smax≥s=H1+H2+5—10mm式中H1——摧出距离（脱模距离）（mm）；H2——包括浇注系统凝料在内的塑件高度（mm）。开模距离取H1=20包括浇注系统凝料在内的塑件高度取H2=40余量取8则有：Smax≥s=20+20+28=68符合要求。第四章分型面位置的确定-11-分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模。一、分型面的形式该塑件的模具只有一个分型面，垂直分型。二、分型面的设计原则由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系