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NOKIA8210手機(jī)外殼注塑模設(shè)計
目錄
目錄 ………………………………………………………………………………………………1
中文摘要 ……………………………………………………………………………………… 3
Abstract …………………………………………………………………………………………3
第一章 緒論 ……………………………………………………………………………… 4
第二章 零件一的設(shè)計…………………………………………………………………… 6
2.1 零件材料的選擇及性能 ………………………………………………………… 6
2.2 注射機(jī)的選擇 ……………………………………………………………………… 7
2.2.1 注射量確定 ……………………………………………………………………… 7
2.2.2 脫模力確定 ……………………………………………………………………… 7
2.2.3 成型壓力 ………………………………………………………………………… 7
2.3 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇 …………………………………………………………………… 8
2.3.1 模架尺寸選擇 …………………………………………………………………… 8
2.3.2 模具閉合高度校核 ……………………………………………………………… 8
2.4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 …………………………………………………………………… 8
2.4.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則 …………………………………………………………… 9
2.4.2 主流道的設(shè)計 …………………………………………………………………… 9
2.4.3 分流道的設(shè)計 …………………………………………………………………… 9
2. 4.4 澆口形式… ……………………………………………………………………… 9
2.5 成型零件的設(shè)計 ………………………………………………………………… 10
2.5.1 型腔分型面設(shè)計………………………………………………………………… 10
2.5.2 排氣槽的設(shè)計 ………………………………………………………………… 10
2.5.3 成型零件設(shè)計 ………………………………………………………………… 10
2.6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計…………………………………………………………………… 13
2.6.1 脫模力計算 …………………………………………………………………… 13
2.6.2 推桿的設(shè)計 …………………………………………………………………… 14
2.7 側(cè)向分型和抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計 ………………………………… ……………… 14
2.8 復(fù)位機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 ……………………………………………………15
2.8.1 復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計 ………………………………………………………………… 16
2.8.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計 ………………………………………………………………… 16
2.9 塑模溫控系統(tǒng)設(shè)計 ………………………… …………………………………… 16
2.9.1 塑模溫控制系統(tǒng)設(shè)計 ………………………………………………………… 16
2.9.2 冷卻裝置系統(tǒng)的設(shè)計要點(diǎn) ……………………………… ……………………16
2.9.3 冷卻系統(tǒng)的計算 ……………………………………………………………… 17
第三章 零件二的設(shè)計………………………………………………………………19 3.1 注射機(jī)的選擇………………………………………………………………………19
3.1.1 注射量確定 …………………………………………………………………… 19
3.1.2 鎖模力確定 …………………………………………………………………… 19
3.1.3 成型壓力 ……………………………………………………………………… 19
3.2 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇 ……… …………………………………………………………20
3.2.1 模架尺寸選擇 ………… ………………………………………………………20
3.2.2 模具閉合高度校核 ……………………………………………………… ……20
3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計…………………………………………………… ………………20
3.3.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則……………………………………………………… ……20
3.3.2 主流道的設(shè)計……………………… ……………………………………………20
3.3.3 分流道的設(shè)計 …………… …………………… ……………………… ………21
3.3.4 澆口形式………………………………………………………………… ………21
3.4 成型零件的設(shè)計 ………………………………………………………………… 21
3.4.1 型腔分型面設(shè)計 ……………………………………………………………… 21
3.4.2 排氣槽的設(shè)計 ………………………………………………………………… 21
3.4.3 成型零件設(shè)計 ………………………………………………………………… 21
3.5 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 ………………………………………………………………… 24
3.5.1 脫模力計算 …………………………………………………………………… 24
3.5.2 推桿的設(shè)計 …………………………………………………………………… 25
3.6 復(fù)位機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計………………… ………………………………… 26
3.6.1 復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計 ………………………………………………………………… 26
3.6.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計 ………………………………………………………………… 26
3.7 塑模溫控系統(tǒng)設(shè)計 ………………………………………………………………26
中英文摘要
摘要：
文本主要介紹CAD/CAM在模具上的應(yīng)用，其中包括PRO/E,AUTOCAD。機(jī)械部分的設(shè)計，內(nèi)容包括塑料注塑模具的工作原理及應(yīng)用、設(shè)計準(zhǔn)則，以及產(chǎn)品的簡介。塑料注塑模的設(shè)計計算，包括模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，注塑機(jī)的選用，澆注系統(tǒng)的設(shè)計等方面。
關(guān)鍵詞：
CAD/CAM；PRO/E；塑料；注塑模；注塑機(jī)。
Abstract:
In this paper ,it is about the application of the CAD/CAM in plastic injection mould ,it include PRO/E,AUTOCAD. It is about the working theory and application of a plastic injection mould, the design princible, and the introduction of production, and the design calculation of the plastic mould .The includes the structure design of the mould, the selecting of plastic injection mould machine, and the pour system design, and so on.
Key Words:
CAD/CAM; PRO/E; Plastic Injection Mould;Plastic Injection Mould Machine.
NOKIA8210 手機(jī)外殼上蓋注塑模具設(shè)計
第一章緒論
1.1 塑料成型模具在加工工業(yè)中的地位
模具是利用其特定形狀成型具有一定形狀和尺寸的制造工具。成型塑料制品的模具叫做塑料模具。
全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等方面均能滿足使用要求的優(yōu)質(zhì)制品。從模具使用角度，要求高效率、自動化、操作簡便；從模具制造角度，要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉。
塑料模具影響著塑料制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進(jìn)澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸和形狀精度以及制件的物理性能、機(jī)械性能、電性能、內(nèi)應(yīng)力大小、各向同性、外觀質(zhì)量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在塑料加工過程中，模具結(jié)構(gòu)對操作難易程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時，應(yīng)盡量減少分模。合模和取制件過程中的手工勞動，為此常采用自動開合模和自動頂出機(jī)構(gòu)。在全自動生產(chǎn)時還要保證制品能自動從模具上脫落。另外，模具對塑料制品的成本也有相當(dāng)?shù)挠绊?。除簡易模具外，一般來說制模費(fèi)是十分昂貴的，一副優(yōu)良的注射模具可生產(chǎn)制品百萬件以上，壓制模約能生產(chǎn)二十五萬件。當(dāng)批量不大的時候，模具費(fèi)用在制件成本中所占比例將會很大，這時應(yīng)盡可能地采用結(jié)構(gòu)合理而簡單的模具，以降低成本。
現(xiàn)代塑料制品中合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具是必不可少的三項(xiàng)重要因素，尤其是塑料模具對實(shí)現(xiàn)塑料加工工藝要求，塑料制件使用要求和造型設(shè)計起著重要作用。高效的全自動的設(shè)備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具才能發(fā)揮基效能，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提。由于工業(yè)塑件和日用塑料制品的品種和產(chǎn)量需求量很大，對塑料模具生產(chǎn)不斷向前發(fā)展。
1.2 塑料成型模具發(fā)展趨勢
隨著塑料成型加工機(jī)械和成型模具的迅速增長，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個模具產(chǎn)量中所占比例越來越大。從模具設(shè)計和制造技術(shù)角度來看，模具的發(fā)展趨勢可歸納為以下幾個方面：
1.2.1 加深理論研究 在模具設(shè)計中，對工藝原理的研究越來越深入，模具設(shè)計已經(jīng)由經(jīng)驗(yàn)設(shè)計階段逐漸向理論計算方面以發(fā)展。
1.2.2 高效率、自動化 大量采用各種高效率、自動化的模具結(jié)構(gòu)，如高效冷卻以縮短成型周期；各種能可靠地自動脫出產(chǎn)品和流道凝料的脫模機(jī)構(gòu)；熱流道澆注系統(tǒng)注射出模具等。高速自動化的塑料成型機(jī)械配合以先進(jìn)的模具，對提高生產(chǎn)效率，降低成本起了很大作用。
1.2. 3 大型、超小型及高精度 由于模料應(yīng)用的擴(kuò)大，塑料制件已應(yīng)用到建筑、機(jī)械、電子、儀器、儀表等各個工業(yè)領(lǐng)域，于是出現(xiàn)了各種大型、精密和高壽命的成型模具，為了滿足這些要求，研制了高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性能且易加工，熱處理變小、導(dǎo)熱性能優(yōu)異的制模材料。
1.2.4 革命模具制造工藝 為了更新產(chǎn)品花式和適應(yīng)小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)要求，除大力發(fā)展高強(qiáng)度、高耐磨性的材料外，同時又重視簡易制模工藝研究。
1.2.5 標(biāo)準(zhǔn)化 開展模具標(biāo)準(zhǔn)化工作，使模板，導(dǎo)柱等通用零件標(biāo)準(zhǔn)化、商品化，以適應(yīng)大規(guī)模地成批生產(chǎn)塑料成型模具。
1.2.6 開發(fā)計算機(jī)輔助設(shè)計與輔助制造（CAD/CAM）
隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)已廣泛應(yīng)用于模具工業(yè)，在注射成型系統(tǒng)中，針對每一個環(huán)節(jié)都可將計算機(jī)作為輔助工具而加入。構(gòu)成該環(huán)節(jié)的CAD或CAM或CAE。
1.2.6.1塑件設(shè)計 件的設(shè)計包括塑件結(jié)構(gòu)、尺寸、精度、表面、性能等方面的設(shè)計。塑件設(shè)計方面的計算機(jī)輔助技術(shù)有：塑件CAD、塑料、輔料、輔件選擇的專家系統(tǒng)。
1.2.6.2注射機(jī)的使用 常見注射機(jī)的使用方面的計算機(jī)輔助技術(shù)有：注射機(jī)選擇專家系統(tǒng)：注射機(jī)故障診斷系統(tǒng)。
A． 注射模使用狀況的好壞直接影響到注射質(zhì)量，在對于高技術(shù)注射模來說，都要對注射模在使用過程中進(jìn)行監(jiān)控或?qū)ψ⑸淠５姆勰M仿真，由此知注射模的工作狀況。
B． 注射工藝 注射工藝方面的計算機(jī)輔助技術(shù)有：注射工藝制定的專家系統(tǒng)；塑件質(zhì)量故障診斷。
C． 注射模設(shè)計 注射模設(shè)計主要完成注射模的結(jié)構(gòu)尺寸、精度、表面性能等方面的設(shè)計，并選擇模具的材料等。計算機(jī)在注射模設(shè)計方面的工作有：注射劃CAD：注射模材料、輔料、輔件選擇專家系統(tǒng)；工裝選擇專家系統(tǒng)；注射模CAPP；
1.3 軟件簡介
本設(shè)計中主要為模具的設(shè)計與計算，為后面完成裝配圖作好資料準(zhǔn)備。裝配圖用AutoCAD來完成其三個視圖的顯示。零件為NOKIA8210手機(jī)可換機(jī)殼的上蓋，整體由不規(guī)則曲面構(gòu)成，殼內(nèi)有多處定位和固定結(jié)構(gòu)，發(fā)球小型復(fù)雜零件，不能用一般的拉伸剪切就能達(dá)到要求。而零件圖的繪制在AutoCAD中也較難畫出。在此，采用由北京航空航天大學(xué)研發(fā)的三維繪圖軟件CAXA來形成三維圖，最后將得到的三維圖轉(zhuǎn)換成二維文件，在AutoCAD中生成其三視圖。
1.3.1 總裝配圖的建立
計算機(jī)輔助設(shè)計（Computer Aided Design，簡寫為CAD），是指利用計算機(jī)的計算功能和高效的圖形處理能力，對產(chǎn)品進(jìn)行輔助設(shè)計分析、修改和優(yōu)化。它終合計算機(jī)知識和工程設(shè)計知識的成果，并隨計算機(jī)軟硬件的不斷提高而逐漸完善。AutoCAD的最大特點(diǎn)是讓設(shè)計者更為輕松，設(shè)計者或繪圖者幾乎可不必離開屏幕就能連續(xù)地完成工作。AutoCAD適合于工程制造、建筑設(shè)計、裝潢設(shè)計等各行業(yè)技術(shù)人員作為設(shè)計依據(jù)，完成圖紙上的工作。
AutoCAD是美國Autodesk公司開發(fā)的一種通用CAD軟件。1982年首次推出了AutoCAD R1.0版本，經(jīng)過十余次的版本更新，AutoCAD已從一個簡單的繪圖軟件發(fā)展成為包括三維建模在內(nèi)的功能十分強(qiáng)大的CAD系統(tǒng)，是世界上最流行的CAD軟件，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、建筑、化工、汽車、造船、輕工及航空航天等領(lǐng)域。
1.3.2 零件模型設(shè)計與加工
Pre/Engineer是美國PTC參數(shù)技術(shù)公司推出，是國際上最先進(jìn)也是最成熟使用參數(shù)化特征造型技術(shù)的大型CAD/CAM/CAEA集成軟件。這是我們零件模型設(shè)計與加工過程中的主要工具。下面是一些簡單的介紹：
Pre/Engineer包括三維實(shí)體造型，裝配模擬，加工仿真NC自動編程，板金設(shè)計，電路布線，裝配管路設(shè)計等專有模塊，ID反求工程，CE并行工程等先進(jìn)的設(shè)計方法和模式。其主要特點(diǎn)是參數(shù)化的牲造型；統(tǒng)一的能使各模塊集成起來的數(shù)據(jù)庫；設(shè)計修改的關(guān)聯(lián)性，即一處修改，別的模塊中的相應(yīng)圖形和數(shù)據(jù)也會自動更新。它的性能優(yōu)良，功能強(qiáng)大，是一套可以應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計，功能仿真，制造和管理等眾多領(lǐng)域的工程自動化軟件包。Pre/Engineer自動化自1988年問世以來，10多年來已成為全世界最普及的3DCAD/CAM系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件，Pre/Engineer在今日儼然已成為3DCAD/CAM系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件，廣泛應(yīng)用于電子，機(jī)械，模具，工業(yè)設(shè)計，汽車，自行車，航天，家電，玩具等各行各業(yè)。Pre/Engineer是一套由設(shè)計至生產(chǎn)的機(jī)械自動化軟件，是新一代產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個參數(shù)化，基于特征的實(shí)體造型系統(tǒng)，并且具有單一的數(shù)據(jù)庫功能。
第二章 零件一的設(shè)計
2.1 零件材料選擇及性能
如立體圖所示，該塑料制品是一個手機(jī)殼的上蓋。上端部的配合處有尺寸精度要求，該塑料制品選用的是ABS塑料，ABS是丙烯晴、丁二烯和苯乙烯三種單體的三元共聚物，ABS具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐熱性及耐化學(xué)腐蝕性；具有彈性和較高的沖擊強(qiáng)度；它具有優(yōu)良的介電性能及成型加工性能等綜合的優(yōu)良性能，且價格便宜，原料易得。ABS的主要技術(shù)指針如下表所示：
密度（g/）
1．05
抗拉屈服強(qiáng)度（mpa）
50
比容（/g）
0．92
拉伸彈性模量（mpa）
吸水率24h（%）
0．3
沖擊強(qiáng)度
kj/
無缺口
261
收縮率（%）
130-160
缺口
11
熔點(diǎn)（）
130~160
彎曲強(qiáng)度（mpa）
80
熱變形溫度
（）
0.45mpa
90~108
強(qiáng)度（hb）
9.7
1.80mpa
83~103
體積電阻率（）
2.2 注射機(jī)的選擇
2.2.1 注射量確定
該塑件的形狀不很規(guī)則，很難直接計算出來，現(xiàn)在可先在pro/e制造工程師中畫出其三維零件圖，再查詢其體積大小。具體步驟如：analysismold analysismold mass properties），得到其體積大小為=3.53。
塑件的注射容積較小，在此采用一模一腔，即
80%
2.2.2 鎖模力確定
塑件的投影面積A4500
由[1]式(8-5)
式中 F-注射機(jī)的額定鎖模力
n-型腔數(shù)，n=1；
k-安全系數(shù)，取k=1.2；
-融料在型腔中平均壓力，ABS為30mpa；
A-塑件投影面積；
F=162kN
2.2.3 成型壓力
ABS的成型壓力為=30mpa，取70-150，>
根據(jù)節(jié)1.1-1.3選擇臥式注射機(jī)，其型號為XS-Z-60（參考[2]表6-93），主要參數(shù)如下：
額定注射量
20
最大成型面積
90
柱塞直徑
20mm
最大開模開程
160mm
注射壓力
75mpa
動定模板尺寸
250280mm
注射行程
160mm
拉桿空間
235mm
注射方式
柱塞式
合模方式
液壓-機(jī)械
鎖模力
250kN
定位圈
63.5mm
模具最大厚度
180mm
噴嘴球半徑
12mm
模具最小厚度
60mm
噴嘴孔直徑
4mm
2.3 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇
2.3.1 模架尺寸選擇
根據(jù)塑件的注射量、動定模固定板的尺寸等，由[5]表6-100選得模架A2-200250-01-F1 GB/T12556.1-90，組合尺寸如下表
單位: mm
模板寬度
100
模板長度
160
動模板厚度
20
座板寬度
160
座板厚度
16
定模板厚度
25
墊塊寬度
20
墊塊厚度
40
推板厚度
12.5
推板寬度
58
推桿固定板厚度
10
導(dǎo)柱直徑
12
導(dǎo)套直徑
18
復(fù)位桿直徑
8
沉頭螺釘
8-M8
沉頭螺釘
4-M6
2.3.2 模具閉合高度校核
根據(jù)注射機(jī)的參數(shù)，
而根據(jù)所選標(biāo)準(zhǔn)模架組合尺寸所得，H=16+25+20+20+40+16=137mm
根據(jù)節(jié)1.1-1.3選擇臥式注射機(jī)，其型號為XS-ZS-22（參考[2]表6-93），主要參數(shù)如下：
額定注射量
20
最大成型面積
90
柱塞直徑
20mm
最大開模開程
160mm
注射壓力
75mpa
動定模板尺寸
250280mm
注射行程
160mm
拉桿空間
235mm
注射方式
柱塞式
合模方式
液壓-機(jī)械
鎖模力
250kN
定位圈
63.5mm
模具最大厚度
180mm
噴嘴球半徑
12mm
模具最小厚度
60mm
噴嘴孔直徑
4mm
3.2 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇
3.2.1 模架尺寸選擇
根據(jù)塑件的注射量、動定模固定板的尺寸等，由模具設(shè)計指導(dǎo)選得模架A2-200250-01-F1 GB/T12556.1-90，組合尺寸如下表
單位: mm
模板寬度
160
模板長度
200
動模板厚度
20
座板寬度
200
座板厚度
20
定模板厚度
25
墊塊寬度
32
墊塊厚度
50
推桿固定板厚度
12
推板厚度
16
推板寬度
94
導(dǎo)柱直徑
16
導(dǎo)套直徑
24
復(fù)位桿直徑
10
六角螺釘
8-M10
內(nèi)六角螺釘
4-M6
3.2.2 模具閉合高度校核
根據(jù)注射機(jī)的參數(shù)，
而根據(jù)所選標(biāo)準(zhǔn)模架組合尺寸所得，H=20+25+20+20+50+20=167mm
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