电话听筒盖的塑料模具设计.docx
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电话听筒盖的塑料模具设计
本科毕业设计（论文）
题目：
电话听筒盖的塑料模具设计
系别：
机电信息系
专业：
机械设计制造及其自动化
班级：
姓名：
学号：
指导教师：
2013年5月
电话听筒盖的塑料模具设计
摘要
模具是工业生产中使用极为广泛的主要工艺装备，它是当代工业生产的重要手段和工艺发展方向，许多现代工业的发展和技术水平的提高，在很大程度上取决于模具工业的发展水平。
本文介绍了注射模具的特点及发展趋势，叙述了电话机听筒注射模具设计与计算的详细过程，介绍了该塑件成型工艺、注射模具的结构特点与工作过程，阐述了在有斜滑杆抽芯的注射模设计中应注意的事项。
采用此模具能够保证塑件尺寸外形以及表面要求，而且成本低、结构简单、开模容易、效率高，具有较强的实用性。
关键词：
电话听筒；注射模具；抽芯
ThePlasticMoldDesignofTelephoneHandsetCover
Abstract
Moldiswidelyusedinindustrialproductionthemaintechnologicalequipment,Itisanimportantmeansofmodernindustrialproductionandprocessdevelopmentdirection,Manymodernindustrialdevelopmentandtheimprovementofthetechnicallevels,Largelydependsonthedevelopmentofdieandmoldindustrylevel.
Thecharacteristicsanddevelopmentsofinjectionmoldwillbeintroducedinthispaper.Thedesigningandcalculatingofinjectionmoldofmicrophonewillbestatedindetail.Theformingprocessoftheproductandthestructurecharacteristicsaswellasworkingprocessoftheinjectionmoldwillbeintroduced.Theattentionshouldbepaidinthedesignoftheinjectionmoldforthepartwithliftersalsowillbestated.
Usingthismoldcanguaranteeplasticsdimensionappearanceandsurfacerequirements,Andlowcost,simplestructureandeasytoopenmold,highefficiency,withstrongpracticability.
KeyWords:
microphone；injectionmold；corepulling
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一九八五六三九七五五
目录
1绪论1
1.1前言1
1.2塑料模具的特点1
1.3塑料模具设计的发展概况2
1.4课题的研究方向3
2塑件的材料选择及工艺分析4
2.1塑件材料选择4
2.2塑件工艺性4
2.3塑件的结构设计5
2.4塑件尺寸及精度6
2.5塑件表面粗糙度7
2.7塑件的体积和质量7
2.8塑件分型面的确定7
3注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定8
3.1注射成型工艺过程分析8
3.2浇口种类的确定8
3.3型腔数目的确定9
3.4注射机的选择和校核9
3.3.1注射量的校核9
3.3.2工艺参数校核10
3.3.3安装参数校核10
4浇注系统的设计12
4.1浇注系统的组成12
4.2浇注系统设计原则12
4.3流道系统的设计12
4.3.1主流道的设计12
4.3.2分流道的设计13
4.3.3浇口的设计14
4.3.4冷料穴的设计15
5成型零部件工作尺寸的计算16
5.1成型零部件结构设计16
5.2成型零部件的工作尺寸计算17
5.2.1型腔径向尺寸计算17
5.2.2型腔的深度尺寸18
5.2.3型芯的径向尺寸18
5.2.4型芯的高度尺寸18
5.2.5中心距尺寸计算18
5.4模架的选用19
5.4.1模具基本类型的确定19
5.4.2模架的选择19
6脱模机构的设计21
6.1脱模机构的选择21
6.2顶杆机构设计21
6.3斜滑杆侧抽芯机构设计22
7注射模温度调节系统23
7.1温度调节对塑件质量的影响23
7.2冷却系统的设计规则23
7.3排气结构设计24
8模具的材料25
8.1成型零件材料的选用25
8.2注射模用钢种25
9模具装配图26
10模具的可行性分析28
10.1本模具的特点28
10.2市场前景与经济效益分析28
11结论29
致谢30
参考文献31
毕业设计（论文）知识产权声明32
毕业设计（论文）独创性声明33
1绪论
1.1前言
随着中国当前的经济形势的日趋好转，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展，而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏[1]。
在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接“模具就是黄金”，可见模具工业在国民经济中重要地位。
我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的《关于当前国家产业政策要点的决定》中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。
近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所占比例越来越大。
注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。
本次毕业设计的主要任务是电话听筒盖的注塑模具设计，也就是设计一副注塑模具来生产电话听筒盖的塑件产品，以实现自动化提高产量。
针对电话听筒盖的具体结构，通过此次设计，使我对模具设计有了较深的认识。
同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准、期刊等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（浇注系统、成型零部件、导向部分、推出机构、排气系统、模温调节系统）有了一定的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。
1.2塑料模具的特点
热塑性塑料注射模的特点是由塑料原材料的特性所决定的，最主要的有两点：
一是注射时塑料熔体的充模流动特性，二是模腔内塑料冷却固化时的收缩行为，这两点决定了注射模的特殊性和设计难度[2]。
由于塑料熔体属于粘弹体，熔体流动过程粘度随剪切应力、剪切速率而变化，流动过程中大分子沿流动方向产生定向；冷却固化过程中塑料的收缩非常复杂，模腔内各部位、各方向收缩率不同，不同种类、牌号的塑料收缩率有很大差异。
基于上述特点，设计注塑模首先要充分了解所加工的塑料原材料的特性，使设计的模具合理适用，并可在设计中有效利用塑料特性，如点浇口模具用于塑料铰链制品。
塑料注射成型模具主要用于成型热塑性塑料制件，近年来在热固性塑料的成型中也得到了日趋广泛的应用。
由于塑料注射成型模具的适用性比较广，而且用这种方法成型塑料制件的内在和外观质量均较好，生产效率特别高，所以塑料注射模具已日益引起人们的重视。
1.3塑料模具设计的发展概况
近年来，汽车、家电、办公用品、工业电器、建筑材料、电子通信等塑料制品需求旺盛，带动了塑料模具的快速发展。
2000年，我国（未包括港、澳、台地区）塑料模具的产值约100亿元，2003年达到176亿元，3年平均年增长率为21%，快于模具行业总体增长速度近4个百分点，2004年预计将达到200亿元。
虽然我国塑料模具在数量、质量、技术等方面有了很大进步，但与国民经济发展的需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、复杂、长寿命的高档塑料模具每年仍需大量进口。
在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，造成极低的利润率。
2003年，我国塑料模具总产值约176亿元，其中出口约2亿美元，约合16.6亿元人民币。
根据海关统计资料，2003年我国共进口塑料模具约6.5亿美元，约合54亿元人民币。
由此可以得出，2003年我国塑料模具总需求约为213.4亿元人民币，国产模具总供给约为159.4亿元人民币,市场满足率为74.7%。
在进口的塑料模具中，主要是为汽车配套的各种装饰件模具、为家电配套的各种塑壳模具、为通信及办公设备配套的各种注塑模具、为建材配套的挤塑模具以及为电子工业配套的塑封模具等。
出口的塑料模具以中低档产品居多。
由于我国塑料模具价格较低，在国际市场中有较强的竞争力，所以进一步扩大出口的前景很好，2003年出口比2002年增长33.3%就是一个很好的证明[3]。
因此，从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些目前需进口的技术含量高的大型、精密、长寿命模具，并大力开发国际市场。
随着我国塑料工业的快速发展，特别是工程塑料的高速发展，可以预计，我国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度，近年内年增长率将保持15%以上的水平。
近年来，我国塑料模具制造水平已有较大提高：
所生产的大型塑料模具的单套重量已达到50t以上；精密塑料模具的精度已达到2μm；高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤模具。
从生产手段方面来看，模具企业设备的数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩展，高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多，模具标准件的使用覆盖率及模具的商品化率都已有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高。
另外，三资企业的蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高。
1.4课题的研究方向
精密注塑模具是注塑成型制品生产中必不可少的主要工具之一。
精密注塑模具收缩率控制的好坏，决定着精密注塑成型制品的质量优劣及成品率高低，也就是说，是否能加工出质优价廉的精密注塑制品，在很大程度上要靠精密注塑模具设计的合理性和先进性来保证。
先进的注塑模具、合理的注塑成型工艺以及高精度、高效率的注塑设备是精密塑料成型加工中必备的三个重要因素[4]。
精密注塑成型制品能否得到更广泛的应用，更多地取决于精密注塑模具的设计以及收缩率的控制。
随着注射成型加工精度要求的不断提高，除了正确选材和对所选塑料进行改性之外，如何正确选择成型工艺条件，合理分析制品的综合收缩率与加工工艺各参数之间的相互关系，以及收缩率产生的各种原因与加工因素对它的影响等是一项很重要的课题。
目前，模具设计者普遍采用平均收缩率或极值法来计算注塑制件的收缩值。
影响注塑制品收缩的因素很多，主要按材料特性（包括塑料分子链结构、流变性能、结晶性能等）、模具设计（包括浇口类型、塑件结构、冷却回路分布等）和成型工艺条件（包括注射速度、注射压力、模腔压力、保压压力，保压时间、冷却时间等）三方面来分析。
2塑件的材料选择及工艺分析
2.1塑件材料选择
综合分析后，选用材料为ABS。
即丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物，它是由三种单体聚合而成的非结晶型高聚物[5]，具有三种组合物的综合性能：
（1）ABS性能特点：
冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工。
（2）ABS塑料性质：
无毒、无味，外观呈牙色半透明或透明颗粒或粉状。
密度为1.05~1.18g/cm3，收缩率为0.3%~0.8%，弹性模量值为0.2GPa，泊松比值为0.394，吸湿性<1%，熔融温度217~237℃，热分解温度>250℃。
（3）ABS力学性能：
有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。
（4）ABS耐热性能：
热变形温度为93~118℃，制品经退火处理后还可提高10℃左右。
ABS在-40℃时仍能表现出一定的韧性，可在-40~100℃的温度范围内使用。
（5）ABS用途特点：
广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。
（6）ABS电学性能：
电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。
（7）ABS注塑工艺：
吸水性比较高，加工前需进行干燥处理，干燥温度为70~85℃，干燥时间为2~6h，注塑成型温度160~220℃之间，注射压力在70~130MPa之间，模具温度为55~75℃。
2.2塑件工艺性
在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析，只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。
电话听筒盖上壳如图2.1、2.2所示，具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构简单，生产量大，要求较低的模具成本，成型容易，精度要求不高。
图2.1塑件三维图
图2.2塑件二维图
2.3塑件的结构设计
（1）脱模斜度
由于注射制品在冷却过程中产生收缩，因此它在脱模前会紧紧的包住模具型芯或型腔中突出的部分。
为了便于脱模，防止因脱模力过大拉伤制品表面，与脱模方向平行的制品内外表面应具有一定的脱模斜度。
脱模斜度的大小与制品形状、壁厚及收缩率有关[6]。
斜度过小，不仅会使制品尺寸困难，而且易使制品表面损伤或破裂，斜度过大时，虽然脱模方便，但会影响制品尺寸精度，并浪费原材料。
通常塑件的脱模斜度约取0.5~1.5˚，塑件材料ABS的型腔脱模斜度为0.5~1.5˚，型芯脱模斜度为0.5~1˚。
（2）塑件的壁厚
塑件的壁厚是最重要的结构要素，是设计塑件时必须考虑的问题之一。
塑件的壁厚对于注射成型生产具有极为重要的影响，它与注射充模时的熔体流动、固化定型时的冷却速度和时间、塑件的成型质量、塑件的原材料以及生产效率和生产成本密切相关。
一般在满足使用要求的前提下，塑件的壁厚应尽量小。
因为壁厚太大不仅会使原材料消耗增大，生产成本提高，更重要的是会延缓塑件在模内的冷却速度，使成型周期延长，另外还容易产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。
但如果壁厚太小则刚度差，在脱模、装配、使用中会发生变形，影响到塑件的使用和装配的准确性。
选择壁厚时应力求塑件各处壁厚尽量均匀，以避免塑件出现不均匀收缩等成型缺陷。
塑件壁厚一般在1~4mm，最常用的数值为2~3mm。
（3）塑件的圆角
为防止塑件转角处的应力集中，改善其成型加工过程中的充模特性，增加相应位置模具和塑件的力学角度，需要在塑件的转角处和内部联接处采用圆角过度。
在无特殊要求时，塑件的各连接角处均有半径不小于0.5~1mm的圆角。
一般外圆弧半径大于壁厚的0.5倍，内圆角半径应是壁厚的0.5倍。
（4）孔
塑料制品上通常带有各种通孔和盲孔，原则上讲，这些孔均能用一定的型芯成型。
但当孔太复杂时，会使熔体流动困难，模具加工难度增大，生产成本提高，困此在塑件上设计孔时，应尽量采用简单孔型。
由于型芯对熔体有分流作用，所以在孔成型时周围易产生熔接痕，导致孔的强度降低，故设计孔时孔时孔间距和孔到塑件边缘的距离一般都尖大于孔径，孔的周边应增加壁厚，以保证塑件的强度和刚度。
2.4塑件尺寸及精度
塑料制品外形尺寸的大小主要取决于塑料品种的流动性和注射机规格，在一定的设备和工艺条件下流动性好的塑料可以成型较大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比较小[7]。
从节约材料和能源的角度出发，只要能满足制品的使用要求，一般都应将制品的结构设计的尽量紧凑，以便使制品的外形尺寸玲珑小巧些。
该塑件的材料为ABS，流动性较好，适用于不同尺寸的制品。
塑件的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制造精度。
为降低模具的加工难度和模具的制造成本，在满足塑件要求的前提下尽量把塑件的尺寸精度设计得低一些。
由于塑料与金属的差异很大，所以不能按照金属零件的公关等级确定精度等级。
根据我国目前的成型水平，塑件尺寸公差可以参照塑件的尺寸与公关（SJ1372-1978）的塑料制件公差数值标准来确定。
根据任务书和图纸要求，本次产品尺寸均采用MT3级精度，未注采用MT5级精度。
2.5塑件表面粗糙度
塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。
这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点来保证外，主要是取决于模具型腔表面粗糙度。
塑料制品的表面粗糙度一般为Ra0.02~1.25μm之间，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的1/2，即Ra0.01~0.63μm。
模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断增加，所以应随时给以抛光复原。
该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高，为Ra0.8μm，内部为Ra1.2μm。
2.7塑件的体积和质量
本次设计中，塑件的质量和体积采用Pro/E测量，在Pro/E软件中，使用塑模部件验证功能，可以测得塑件的体积为15cm3，质量为15.8g。
2.8塑件分型面的确定
在该模具中分型面设在塑件的上表面。
用如图2.3所示分型面。
图2.3分型面
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