收音机外壳模具设计和凹模加工工艺过程设计.docx
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收音机外壳模具设计和凹模加工工艺过程设计
本科毕业设计说明书
收音机外壳模具设计和凹模加工工艺过程设计
THEMOULDDESIGNOFRADIOSHELL
ANDPROTRUDINGMODELMANUFACTURING
学院（部）：
机械工程学院
专业班级：
机设07-3班
学生姓名：
指导教师：
年月日
收音机外壳模具设计和凹模加工工艺过程设计
摘要
毕业设计是在修完所有课程之后，在即将走向社会之前一次综合性设计。
本次设计的课题是收音机外壳的注射模设计,是对以前所学专业知识的一个总结。
本次设计中，主要用到所学的注射模设计，以及机械设计等方面的知识。
着重说明了一副注射模的一般设计过程，即注射成型的分析、注射机的选择及相关参数的校核、模具的结构设计、注射模具设计的有关计算、模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制等。
其中模具结构的设计既是重点又是难点，主要包括成型位置及分型面的选择，模具型腔数的确定及型腔的排列和流道布局和浇口位置的选择，模具工作零件的结构设计，侧面分型及抽芯机构的设计，斜销的设计﹐推出机构的设计，拉料杆的形式选择，排气方式设计等。
通过本次毕业设计，使我更加了解模具设计的意义，以及懂得如何查阅相关资料和怎样解决在实际工作中遇到的实际问题，这为我们以后从事模具行业打下了良好的基础。
本次毕业设计也得到了广大老师和同学的帮助和指导，在此一一表示感谢！
由于实践经验的缺乏，且水平有限，时间仓促。
设计过程中难免有错误和欠妥之处，恳请各位老师和同学批评指正。
关键词：
收音机外壳，模具设计，ABS塑料
THEMOULDDESIGNOFELECTRONICINSTUMENTSHELL
ANDPROTRUDINGMODELMANUFACTURING
ABSTRACT
Graduatedesigncourseattheend,afterall,isabouttomoveinbeforethefirstintegratedcommunitydesign.Thedesignoftheradioshellisthesubjectoftheinjectionmolddesign,isaschoolbeforeasummaryofprofessionalknowledge.
Thedesignofthemainschoolusedbytheinjectionmolddesignandmechanicaldesignexpertise.Highlightedageneralinjectionmolddesignprocess,thatis,theanalysisofinjectionmolding,injectionmoldingmachineofchoiceandchecktherelevantparameters,thestructuraldesignofmold,injectionmolddesignofthecalculation,theoveralldiesizeandstructureofthedrafttodeterminethedrawing,moldthestructureofworkandpartsassemblydiagrammappingandsoon.Theadoptionofthegraduationproject,soIbetterunderstandthesignificanceofdiedesign,aswellasknowhowtoaccessrelevantinformationandhowtosolvethepracticalworkinthepracticalproblemsencountered,whichwewillengageinmoldindustryhaslaidagoodfoundation.
TheGraduationProjecthasbeenoverwhelmingmajorityofteachersandstudentsfortheirhelpandguidance,expressedhisgratitudeinthis11!
Duetothelackofpracticalexperience,andthelevelofthelimitedtimeconstraints.Thedesignprocessitisinevitablethaterrorsanddefects,Iearnestlyurgeteachersandstudentscriticism.
KEYWORDS:
radioshell,moulddesign,ABSplastic
摘要（中文）………………………………………………………………………Ⅰ
摘要（英文）………………………………………………………………………Ⅱ
1.塑件分析……………………………………………………………………………1
2.成型设备的选择……………………………………………………………………4
3.浇注系统和的设计…………………………………………………………………7
3.1.塑料制件在模具中的位置……………………………………………………7
3.2.浇注系统的设计……………………………………………………………8
3.3.排溢系统的设计……………………………………………………………12
4.成型零部件的设计与计算…………………………………………………………13
4.1.成型零件的结构设计………………………………………………………13
4.2.成型零件工作尺寸的计算…………………………………………………13
4.3.模架的选取…………………………………………………………………15
5.脱模机构的设计……………………………………………………………………16
5.1.脱模力的计算………………………………………………………………16
5.2.推出机构的设计………………………………………………………………19
6.侧抽芯机构的设计…………………………………………………………………19
7.合模导向机构的设计………………………………………………………………22
8.斜销系统的设计………………………………………………………………22
9.温度调节系统的设计与计算………………………………………………………23
10.注射机参数的校核………………………………………………………………24
总结……………………………………………………………………………………25
致谢……………………………………………………………………………………27
参考文献………………………………………………………………………………28
1塑件分析
1.1材料的选择
该塑件为收音机底壳配件,它要与另外部件匹配使用。
要使侧面的孔位和螺丝孔位以及倒勾的配合位置相互定位两部件上，所以从塑件的使用性能上分析，其必须具备有一定的综合机械性能,包括良好的机械强度，一定的弹性和耐油性，耐水性，化学稳定性和电气性能。
而符合以上性能的有多种塑料材料，从材料的来源以及材料的成本和调配颜色来看，ABS比较适合。
ABS是目前世界上应用最广泛的材料，它来源广，成本底，符合该塑件成型的特性。
因此制作该塑件选用ABS塑料。
表1.1.1ABS的主要技术指标
密度
比溶
吸水率
收缩率
热变形
温度
1.02-1.05
0.8-0.98
0.2%-0.4%
130-160
0.3%-0.8%
83-103.
抗拉强度
拉伸弹性
模量
弯曲强度
冲击强度
体积
50Mpa
1.8X107
80Mpa
11HB
9.7HB
6.9X10
表1.1.2ABS的注射工艺参数
注射机类型
螺杆转数
喷嘴形式
喷嘴温度
螺杆式
50--70
直通式
180-190。
料筒的温度
模具温度
注射压力
保压力
190-200200-220170-190
50-70
60-90Mpa
30-60Mpa
注射时间
保压时间
冷却时间
成型周期
3-5S
15-30S
10-30S
30-70
ABS无毒，无味，呈微黄色，成型的塑料件有较好的光泽。
密度为1.02-1.05g/cm3。
ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。
有良好的机械强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化学稳定性和电气性能。
ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。
经过调色可配成任何颜色。
其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70度左右，热变形温度约为90度左右。
耐气候差，在紫外线作用下易变硬发脆。
其成型特点：
ABS在升温时黏度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度稍大，ABS易吸水，成型前加工要进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚，溶料温度及收缩率影响极小。
ABS成型收缩率，拉伸模量，泊松比与刚的摩擦因素见下页表1.1.3.
表1.1.3ABS成型收缩率，拉伸模量，泊松比与钢的摩擦因素
塑料名称
成型收缩率/%
拉伸模量E/X103Mpa
泊松比U
与钢的摩擦系数f
PE
1.5-3.5
0.212-0.98
0.49
0.23-0.5
PP
0.4-3.0
1.6-6.2
0.43
0.49-0.51
PS
0.2-0.8
1.4-8.9
0.38
0.45-0.75
ABS
0.1-0.7
1.91-1.98
0.38
0.20-0.25
1.2塑件结构分析（如下图示）﹕
图1.2.1塑件背面图
图1.2.2塑件正面图
1．脱模斜度
脱模斜度取决于塑件的形状，壁厚及塑料的收缩率。
本塑件由于型腔深度一般，两侧也采用抽芯。
但由于考虑到塑件跟其它部件配合使用，要使塑件配合好所以要塑件两侧角度，所以要使塑件强行脱模的方式。
而且往外偏有个小角度；本塑件与另外部件配合使用，要有一定的弹性才能使塑件能放进指定的位置，塑件要有足够的强度和刚度，才能经受推件杆的推力而不使塑件变形，该产品壁厚均匀：
本产品取2mm.
表1.2.1塑件壁厚选择
塑料种类
制件流程最小壁厚
一般制件壁厚
大型制件壁厚
塑料ABS
0.75
1.75-2.6
>2.4-3.2
2．壁厚
该塑件壁厚为2mm，符合参考资料2表3—13推荐壁厚，且刚度、强度足够，可防止塑件产生内应力以及各种质量缺陷。
⒊形状
该塑件为壳状零件，内部结构对称，外形中等，形状简单，尺寸精度不算高，壁厚均为2mm,材料是ABS收缩率取0.05%，净重约25G，塑件外形长106mm,宽76mm，局部高4mm.由于塑件中有些地方通空和凹槽，为了减小加工难度，降低制作成本，所以采用凸模，凹模镶块加入。
因塑件长边两侧边是圆柱及凹槽小凸台伸出，所以要采用弹簧侧向分型机构才能使塑件出模，而在塑件长边凸台下里侧有倒扣，故要采用斜滑杆退出机构才能顺利开模。
⒋支承面
塑件的支承面应充分保证其稳定性，一般不以塑件的整个底面作为支承面而将底面设计成凹凸形，或在凹入面增加加强肋。
而该塑件以底面为支承面，因为底面开有大的孔以及凸边，所以支承平稳。
⒌圆角
该塑件底面四周为过渡圆弧，可避免应力集中，且圆角半径与壁厚的关系符合要求。
⒍侧抽芯机构
当塑件有侧抽芯时，应尽可能放在动模或下模部分，避免定模或下模侧抽芯。
该塑件内部有侧孔，在长边也有侧槽，因为该塑件材料为ABS，且该孔有一定的深度，故必须设置侧抽芯结构。
侧抽芯结构由滑块和斜导柱等机构组成﹐采用滑块整面抽芯。
⒎其它
该塑件内部四周设计有加强肋，若不设置金属嵌件，则采用放电加工型芯。
9.塑件精度的选择：
该塑件外观质量要求高，参考参2表3—9（精度等级的选用），
该塑件为一般精度，故其精度等级为6级。
另外，根据参考资料1（497页），成形表面粗糙度一般为Ra0.1~0.2um,特殊要求的为Ra0.025~0.1um,配合表面Ra0.8um,其余表面Ra1.6~6.3um。
因此在设计时，要考虑粗糙度的选择。
2设备的选择与校核
为了保证注射质量和充分发挥设备的能力,应根据注射模一次成型的塑料体积和质量来初步确定注射机的类型。
根据理论和在实际生产中的经验得出塑件和浇注道之间材料的总和应该在注射机理论注射量的50%~80%之间。
（初步估算浇注系统的质量为20g）初步选定注射机为XS-ZY-125：
2.1型腔数量的确定
因型腔数量与注射机的塑化速率、最大注射量及锁模量等参数有关，因此有任何一个参数都可以校核型腔的数量。
一般根据注射机的最大注射量来确定型腔数量
；
n≤（K
-
）/
式中
——注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8；
mN——注射机允许的最大注射量（g或cm³）；
——成型周期（s）；
——浇注系统所需塑料质量或体积（
或
）；
——单个塑件的质量或体积（
或
）。
由此可求出：
n≤（0.8*125*0.95-30）/25=2.6
故取n=2满足设计要求。
2.2注射机参数的校核
1.注射量校核
模具型腔是否能充满与注射机允许的最大的注射量密切相关，设计模具时，应保证注射模内所需熔体总量在注射机实际的最大注射量范围内。
根据生产经验，注射机的最大注射量是其允许最大注射量（额定注射量）的80%，由此有：
n
+
≤80%
225+30≤0.8125
80≤100（符合要求）
2.塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核
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涨模溢料现象。
因此，设计注射模时必须满足下面关系：
nA1+A2〈A
A1——单个塑件在模具分型面上的投影面积
A2——浇注系统在模具分型面上的投影面积
A——注射机所允许使用的最大成型面积
大约计算：
2106x76`+70x37〈320000
18702〈320000（符合要求）
锁模力的校核：
（nA1+A2）p〈F
（2106x76+70x37）30〈900000
511060〈900000（符合要求）
故该注射机符合要求。
其技术参数如下：
TMC200T注射机技术规格
型号
项目
单位
XS-ZY-125
额定注射量
cm³
125
螺杆（柱塞）直径
mm
42
注射压力
MPa
109
注射行程
mm
160
注射时间
S
2.9
合模力
kN
900
最大成型面积
cm²
320
最大开（合）模行程
mm
300
模具最大厚度
mm
300
模具最小厚度
mm
200
动定模固定板尺寸
mm
428x458
机器外形尺寸
mm
33407501550
3浇注系统和排溢系统的设计
3.1塑料制件在模具中的位置
3.1.1型腔数量及排列方法
1.有以上计算得出，型腔数为2，即一模二件。
2.此塑件结构比较对称，故塑件在模具型腔位置成对称布局。
3.1.2分型面的设计
将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，这些可以分离部分的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为模具的分型面。
根据塑件的形状和尺寸，由于此塑件为外观件，且在侧边为配合部位要求较高，故采用针点式浇口，选用单一平直分型面，分型面的形状如下图所示：
图3.1.1分型面形式
本模具采用平直分型面有以下优点和符合设计基本原则：
1）分型面在塑件外形最大轮廓处；
2）便于塑件顺利脱模；
3）保证塑件的精度要求；
4）满足塑件的外观要求；
5）便于模具加工制造；
6）减少塑件在合模分型面上的投影面积，可靠锁模避免涨模溢料现象；
7）有利于排气；
8）保证抽心机构顺利抽心;
9）保证斜销机构顺利退出。
3.2浇注系统的设计
浇注系统设计是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响很大，而且还对塑件所用的塑料的利用率、成型生产效率等相关，因此这是一个重要环节。
浇注系统设计主要包括主流道，分流道，浇口和冷料穴四部分。
它的主要作用是将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输送到型腔，同时使型腔内的气体能及时顺利排出，将注射压力有效地传递到型腔的各个部位，以获得形状完整、内外在质量优良的塑料制件。
3.2.1主流道的设计
1.主流道位置的确定
主流道（俗称浇口套）是塑料熔体的流动信道，在卧式注射机上主流道垂直于分型面，由于本塑件在内部开了一个比较大的槽，可让主流道设于该处，但此槽不在塑件的中心，故在设计主流道位置时需要偏离模具中心一个距离,经参考有关数据，初步确定主流道偏离模具中心14.5mm，具体请参看装配图。
2.主流道尺寸的确定
为使凝料能顺利拔出，设计成圆锥形，锥角取4°，选用材料为T10A，热处理要求淬火53～57HRC。
其主要尺寸可由以下计算获得：
主流道小端直径d=R+（0.5～1）=5.5+0.5mm=6mm；
主流道球面半径SR=R1+（1～2）=5.5+2mm=7.5mm;
球面配合高度ｈ＝3～5㎜，取ｈ＝3㎜；
主流道锥角α＝2°～6°，取α＝4°；
主流道长度Ｌ根据本塑件实际情况确定浇口套的形状和尺寸如下：
图3.2.1浇口套的尺寸
3.2.2分流道的设计
分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体DF的流动信道,它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前通过截面积的变化及流向变换来获得平稳流态的过滤段.因此要求所设计的分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态,使塑料熔体尽快地流经分流道充满型腔,并且流动过程中压力损失及热量损失尽可能小,能将塑料熔体均衡分配到各个型腔。
该塑件采用内浇口，因塑件的外形尺寸比较大﹐故要设置分流道。
分流道的分布形式如图纸所示。
3.3浇口的设计
浇口是连接分流道与型腔的信道，根据《塑料成型工艺与模具设计》书中表5-5查得，材料ABS可采用多种浇口。
根据塑件的分析，结合各种浇口的特点，选择针点式浇口。
针点式浇口的截面为圆形。
其基本尺寸如下：
图3.3.1浇口的形式及尺寸标注
浇口位置的选择在模具设计时，浇口位置及尺寸要求比较严格，一般遵循以下几项原则来参考：
（1）尽量缩短流动距离
（2）浇口应开设在塑件壁最厚处
（3）必须尽量减少或避免熔接痕
（4）应有利于型腔中气体的排除
（5）考虑分子定向的影响
（6）避免产生喷射和蠕动
（7）不在承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口
（8）浇口位置的选择应注意塑件外观质量
经过塑件的分析和结合以上浇口位置的选择原则，由于本塑件属于外观件和配合件，不容许在外表面和旁侧配合处设置浇口，故只能采用潜伏式浇口，考虑各种因素，初步确定本件采用方顶针潜伏进胶方式。
具体位置请参看装配图
3.4冷料穴的设计
用来容纳注射隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。
冷料穴除了具有容纳冷料的作用以外，同时还具有在开模时将主流道和分流道的冷凝料勾住，使其保留在动模一侧，便于脱模的功能。
3.5排溢系统的设计
当塑料溶体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。
如果型腔内因各种原因没有将产生的气体排除干净，一方面将会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及填充缺料的成型缺陷，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致素件局部碳化或烧焦，同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度。
因此必须考虑排气问题，注射模成型时排气通常用如下四种方式进行：
（1）利用配合间隙排气
（2）在分型面上开设排气槽排气
（3）利用排气塞排气
（4）强制性排气
考虑到本塑件的顶杆和斜销，因此可以利用此配合间隙排气，不专门设计排溢系统，如在调试中认为必须开设排溢系统，到时也可以开设。
4成型零部件的设计与计算
模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件即成型零件设计，包括型腔、型芯、镶块和成型杆等。
设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键零件进行强度和刚度校核。
4.1成型零件的结构设计
4.1.1型腔的设计：
型腔是成型塑件外表面的主要零件，按其结构不同，可分为
整体式和组合式两类。
该塑件底面较复杂，通过比较，选定采用
组合式型腔中的整体镶嵌式。
即采用模仁与模板镶嵌。
4.1.2型芯的设计：
型芯是成型塑件内表面的零件
⒈型芯的结构
型芯按其结构也可分为整体式和组合式，整体式其结构牢固，但不便加工，且消耗的模具钢多，在一般的模具中，这种结构上将型芯单独加工，再镶入模板中。
而对于形状复杂的型芯往往采用镶拼组合式结构，这样是为了便于加工。
分析该塑件，结构不太复杂，且位置关系有一定的要求，为了保证位置关系以及尺寸，将型芯设计为组合式。
⒉小型芯的结构
小型芯成型塑件上的小孔或槽。
小型芯单独制造，再嵌入模板中。
4.2成型零件工作尺寸的计算
成型零件工作尺寸是成型零件上直接用来构成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯之间的位置尺寸等。
由于考虑到影响因素多，所以我们一般按照平均收缩率、平均磨损量和模具平均制造公差为基准的计算方法。
即：
式中
——塑料的平均收缩率（其它的同上）。
由材料的性质可知：
ABS的收缩率为3~8﹐根据企业里的惯用数据取5为合适。
即收缩率为0.005。
在以下的计算中塑件外形最大尺寸为基本尺寸，偏差为负值，与之相对应的模具型腔最小尺寸为基本尺寸，偏差为正值。
塑件内形最小值为基本偏差为正值，与之相对应的模具型芯最大尺寸为基本尺寸，偏差为负值；中心距偏差为双向对称分布。
4.2.1成型零件成型部分尺寸的确定
成型零件包括型芯（下称：
公模仁）、型芯镶块（下称：
公模仁入子）、型腔（下称：
母模仁）、型腔镶块（下称：
母模仁入子）、滑块镶块（下称：
滑块入子）、斜销等参与成型塑件的零件。
由于在整个设计过程中多应用的是3D软件和2D软件，故所有的成型零件的成型部分都可通过用3D软件对塑件进行分模和进行型芯镶块的修改，再转为2D来确定其尺寸，故各成型零件的具体结构、形状和尺寸都可在2D零件图里查看。
而各自的定位尺寸请参看2D组立图，在此列举。
注：
本设计中建3D用的是pro\e三维软件，分模用的是pro
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