1、机电工程学院毕 业 设 计 说 明 书全套图纸，加 153893706设计题目: 电磁屏蔽罩注塑模具及其工艺设计 学生姓名： 学 号： 2专业班级： 材控 0602 班 指导教师： 2010 年 6 月 2 日III目 次第一章 绪论 .11.1 现代注塑工艺的发展 11.2 模具设计制造的发展现状， 31.3 设计的内容、要求。 4第二章 电磁屏蔽罩结构设计及结构工艺性分析 .42.1 电磁屏蔽罩的结构设计 42.2 塑件的 尺寸和精度 52.3 脱模斜度的设计 52.4 材料的选用 6第三章 注塑工艺设计 .63.1 聚炳烯（PP）塑料的基本性能： 63.2 聚炳烯（PP）塑料的成型性能：
2、 63.3 聚炳烯（PP）塑料的主要技术指标 73.4 聚丙烯的注射成型工艺参数 7第四章 注塑机的选择与校核 .84.1 型腔数量的确定 84.2 注塑机型号的选择 84.3 注塑机有关工艺参数的校核 .94.3.1 锁模力的校核 94.3.2 开模行程的校核 .104.3.3 最大、最小模具行程厚度的校核 .104.3.4 模具与注塑机安装部分相关尺寸的校核 .11第五章 注塑模具设计 115.1 分型面的选择 .115.2 浇注系统的设计 .125.2.1 主流道设计 .125.2.2 分流道设计 .135.2.3 浇口的设计 .145.2.4 冷料穴的设计 .145.3 成型零部件的设
3、计 .155.3.1 型腔和型芯径向尺寸的计算： .165.3.1.1 型腔径向尺寸的计算： 16IV5.3.1.2 型芯径向尺寸的确定： 165.3.2 型腔和型芯高度尺寸的计算： .175.3.2.1 型腔高度尺寸的计算： .175.3.2.2 型芯高度计算 175.4 模具型腔侧壁和底板厚度的计算 .185.4.1 成型零件材料选择 .185.4.2 型腔侧壁厚度计算 .185.4.3 底板厚度计算 .185.4 侧向分型与抽芯机构的设计 .195.5 导向定位机构的设计 .215.6 脱模机构的设计 .235.6.1 推杆的设计 .255.6.2 复位装置设计 .265.7 排气系统
4、.265.8 温度调节系统的设计 .275.9 模架的选择 .295.10 模具的装配原则 305.11 模具的安装 31第六章 模具的失效分析 33第七章 塑料成形 CAE 技术及其应用 347.1 塑料成型计算机模拟（CAE）的内容和方法 347.2 塑料成型 CAE 的发展情况 .357.3 CAE 分析技术的应用 .367.4 塑件在注塑过程中常见的缺陷及分析 .38设 计 总 结 40致 谢 40参考文献 .421第一章 绪论本次毕业设计的题目是：电磁屏蔽罩注塑模具及其工艺设计。这次毕业设计能使我进一步掌握塑料制品的结构设计原则及其结构特点；熟悉常用塑料的工艺性能、力学性能及其影响因
5、素；熟悉塑料制品注射工艺特点及工艺参数的选择；根据制品的结构及所用材料的性能正确设计注射模具，完成相关设计计算，并初步进行工艺、成形质量的计算机分析。通过设计掌握塑料制品工艺及其模具工程设计方法及其设计步骤。本次设计的电磁屏蔽罩的作用是主要是屏蔽外部环境产生的电磁波，以免影响内部电器元件的正常工作；保护内部电器元件，以免被机械性地损坏。1.1 现代注塑工艺的发展塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的。随着科技时代和信息时代到来，传统的注塑成型技术更加成熟，更加先进；同时世界各国不断探索注塑成型新工艺，各种注塑成型新工艺遍地开花。（1）CAD/CAM/CAE 技术的应用 现在 CAD/CAM
6、/CAE 技术在塑料模的设计制造上应用已越来越普遍,特别是 CAD/CAM 技术的应用较为普遍,取得了很大成绩。目前,使用计算机进行产品零件造型分析、模具主要结构及零件的设计、数控机床加工的编程等已成为精密、大型塑料模具设计生产的主要手段。一些塑料模主要生产企业利用计算机辅助分析(CAE)技术对塑料注塑过程进行流动分析、冷却分析、应力分析等,合理选择浇口位置、尺寸、注塑工艺参数及冷却系统的布置等,使模具设计方案进一步优化,也缩短了模具设计和制造周期。（2） 电子信息工程技术的应用 应用电子信息工程技术进一步提高了塑料模的设计制造水平。国内一些主要的塑料模生产企业已经实现了通过客户提供的产品三维
7、信息盘片和网上产品电子信息来进行预算、报价、设计审定、设计更改等,这不仅缩短了生产前的准备时间,而且还为扩大模具出口创造了良好的条件。由于直接利用了用户提供的产品电子信息,大大缩短了 CAD/CAM 的技术准备时间,也相应缩短了模具的设计和制造周期。（3） 气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟 几年前还是刚刚开始应用的气体辅助注射成型技术近年来发展很快,更趋成熟。目前,不少企业已能在电视机外壳、洗衣机外壳、汽车饰件以及一些厚壁塑料件的模具上成功地运用气辅技术,一些厂家还使用 C-MOLD气辅软件,取得了良好效果。（4） 热流道技术的应用更加广泛 近年来,热流道技术发展很快,热流道模具比例2不断提
8、高。虽然在全国范围来说,热流道模具比例仍旧不高,但也有些模具企业,热流道模具已占其模具生产总量的 1/3 左右。现在,一般内热式、外热式元件以及分流板多点热喷嘴的结构应用已比较普遍,具有先进水平的针阀式喷嘴和通断控制式喷嘴国内也能自行设计制造。与此相应,国产商品化热流道系统元件也已出现。（5）精密、复杂、大型模具的制造水平有了很大提高 目前,国内生产的小模数塑料齿轮等精密塑料模具已达到国外同类产品水平。在齿轮模具设计中采用最新的齿轮设计软件,纠正了由于成型压缩造成的齿形误差,达到了标准渐开线造型要求。显示管隔离器注塑模、多注射头塑封模、高效多色注射塑料模、纯平彩电壳注塑模、洗衣机滚筒注塑模、塑
9、料管路三通接头注塑模、汽车灯及汽车饰件注塑模、冰箱吸塑发泡模等一大批精密、复杂、大型模具的设计制造水平也已达到或接近国际水平。使塑件尺寸精度达到 67 级的塑料模具国内已可生产,其分型面接触间隙为 0.02,模板的弹性变形为 0.05,型面的表面粗糙度为 Ra=0.050.025。使用 CAD 三维设计、计算机模拟注塑成形、有些模具零件达到互换、抽芯脱模机构设计新颖等,对精密、复杂模具的制造水平提高起到了很大作用。20 吨以上的大型塑料模具的设计制造也已达到相当高的水平。34 英寸彩电塑壳和48 英寸背投电视机壳模具,6.5kg 洗衣机塑料模具、汽车保险杠和仪表盘的注塑模等大型模具,国内都已可
10、生产。国内最大的塑料模具已达 50 吨。（6） 模具寿命不断提高 通过采用优质模具钢、对模具工作零件进行相应的热处理、采用高质量模架再镶入淬火工具钢件等结构,近年来模具寿命不断提高,不少模具的寿命已能达到 100 万次以上。（7） 模具效率不断提高 挤出速度达 2.5m/min 以上的高速塑料异型材挤出模国内已能商品化供应。双腔共挤、多腔注塑(塑封膜已达 600 腔)、采用热流道技术等使模具效率不断提高。不少企业在自动脱模(脱流道)方面精心设计,同时更加重视冷却系统的设计,使模具的效率大幅度提高,有的甚至能使注塑生产效率提高几倍。（8） 采用模具先进加工技术及设备 采用模具先进加工技术及设备,
11、使模具制造能力大为提高。高速铣削技术及高速铣削机床在模具加工中的使用,已使模具加工效率有了显著提高。目前,主轴转速达到 25000r/min 以上的高速铣床国内已引进多台,转速达到8000r/min 以上的机床就更多了。使用高速铣床,采用高速铣削技术,不但能使模具精度和表面质量得到大幅度提高,而且模具制造周期大为缩短。国外引进的高精度数控电加工机床的使用也使模具制造能力得到提高。某些国外电加工机床具有内容丰富、实用可靠的工艺数据和专家系统,使模具的深槽窄缝加工、微细加工、镜面加工等效率和质量大大提高。3新的模糊控制系统具有加工反力的监测和控制,提高了大面积加工的深度控制精度。电火花混粉加工技术
12、的应用有效地提高了模具表面质量。模具逆向工程技术、快速经济模具制造技术、三维扫描测量技术及数控模具雕刻机的发展与应用,对模具制造能力的提高也起到了很大作用。1.2 模具设计制造的发展现状模具属于边缘科学,它涉及机械设计制造、塑性加工、铸造、金属材料及其热处理、高分子材料、金属物理、凝固理论、粉末冶金、塑料、橡胶、玻璃等诸多学科、领域和行业。我国模具工业解放后从无到有,发展速度较快,目前已初具规模。我国模具工业在经历了半个多世纪的发展,与国外的差距正在进一步缩小。纵观我国的模具工业,既有高速发展的良好势头,又存在精度低、结构欠合理、寿命短等一系列不足,无法满足整个工业迅速发展的迫切要求。现对现代
13、模具的现状简介如下。（1） 精密模具 当代模具要求的模具精度要比传统模具高出一个数量级。多工位连续模、精冲模、精密塑料模的精度已达到 0.003mm,甚至更高。多工位的连续模设计和制造技术已日趋成熟,在引进技术及设备情况下,部分企业的此类模具已达到或接近国外先进水平;比如照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具均已形成规模化生产,目前,模具超精密加工已达到纳米级精度。（2） 大型模具 我国已能生产轿车覆盖件模具、背投 40、52 英寸大屏幕彩色电视机前壳及后盖注塑模具、6.5kg 大容量洗衣机全套塑料模、轿车仪表板形状复杂的注塑模、自动扶梯整体阶梯压铸模及汽车变速箱体压铸模等大型模具。
14、另外,为了提高生产率,采用了多工位及多模腔方式,例如,高生产率级进模有 50 多个工位,塑封模每模一次生产数百件等等。（3） 模具材料及表面处理技术 因选材和用材不当,致使模具过早报废,大约占模具失效的 50%左右。在整个模具价格构成中,材料所占比例不大,一般占总成本的 2030%,所以,选用优质模具钢和应用表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于优质模具钢来说,要采用电渣重熔工艺,努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性有特殊性等。例如采用粉末冶金工艺制造的粉末高速钢等。粉末高速钢解决了原来高速钢冶炼过程中产生的一次碳化物粗大和偏析问题,从而影响材质的质量。其碳化物微细,组织均匀,
15、没有材料方向性,因此,它具有韧性高、磨削工艺性好、耐磨性高、长年使用尺寸稳定等特点,特别对形状复杂的冲压件及高速冲压的模具,其优越性更加突出,是一种很有发展前途的模具钢。热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢性能的关键环节。模具热处理的主要4趋势是:由渗入单一元素向多元素共渗、复合渗发展;由一般扩散向 CAD、PVD 离子渗入、离子注入等方向发展;可采用的镀膜有:TiC、TiN、TICN、TiALN、CrN、W2C 等,同时热处理手段由大气热处理向真空热处理发展。另外,目前的激光强化、辉光离子氮化技术及电镀(刷镀)防腐强化等技术也日益受到重视。（4） 高速加工技术 高速加工技术的出现,为模具制造
16、技术开辟了一条崭新的道路。尽可能用高速加工技术来代替电加工,是加快模具开发速度、提高模具制造质量的必然趋势。与电火花加工相比高速加工出来的产品质量好,工件表面的残馀应力小,工件的热变形小,零件的加工精度高表面质量好,常可省去后续的许多精加工工序,生产效率高。而且高速切削时切削力小,可以加工淬火钢,实现硬切削和干切削。采用多轴控制五轴联动机床以及一次安装下完成所有车、铣、钻工序加工的复合加工机床是当前世界机床技术发展的潮流。高速车铣复合中心、铣车复合中心、车磨复合中心等高端机床产品的推广应用,必将带动模具加工技术向更高效发展。1.3 设计的内容、要求。主要要求包括：英文文献翻译；开题报告；制品结
17、构设计；材料选择；注塑工艺设计及其分析；注塑模具设计、计算、及其制造工艺设计、方案论证报告；撰写毕业设计说明书。在上述几个方面达到院毕业设计的相关规定和要求。具体要求：（1） 查阅相关资料，完成开题报告（2） 结合设计内容，完成外文文献翻译（3） 制定工艺方案、选择材料、模具方案论证报告（4） 完成注塑模具设计及关键零部件的设计计算对成形过程及成形工艺进行计算机辅助分析，按照要求撰写毕业设计说明书第二章 电磁屏蔽罩结构设计及结构工艺性分析2.1 电磁屏蔽罩的结构设计本次设计的电磁屏蔽罩的作用是主要是屏蔽外部环境产生的电磁波，以免影响内部电器元件的正常工作；保护内部电器元件，以免被机械性地损坏。
18、因此，该塑件的材料应该是能屏蔽电磁的导电塑料；该电磁屏蔽罩应该具有一定的强度和刚度，以保护内部电器元件不被机械性地损坏；在塑件结构和形状设计上，应尽可能地做到简化模具结构，且符合成型工艺特点，从而降低成本，提高生产效率。据此，塑件的结构设计如图 2-1 和图 2-2所示：5图 2-1 塑件的二维图图 2-2 塑件的三维图2.2 塑件的尺寸和精度该塑件的尺寸精度要求不高，尺寸未注公差，因此，尺寸精度取 MT5 级精度。各尺寸转化为相应的带公差的尺寸为： 32.0、 5.、 29.016、 3.1、 2.05、32.0、 4.6。2.3 脱模斜度的设计塑件在模具型腔中的冷却收缩会使它紧紧包裹住模具
19、的型芯或其它凸起部分。因此，为了便于从型腔零件上顺利脱出塑件必须在塑件内外表面沿脱模方向设计足够的斜度。塑件斜度的大小与塑件的收缩率、塑件的形状、结构、壁厚及成型工艺条件都有一定的关系，6一般取 30130。查塑料成型工艺与模具设计的表 3.4 得知：聚丙烯型腔和型芯的脱模斜度为 2545。所以，本次设计取内外表卖弄的脱模斜度为 30。2.4 材料的选用用作电磁屏蔽的材料有很多，大体分为三大类，即表层导电材料、填充型导电复合材料和分子结构型导电材料。复合屏蔽材料是由绝缘性能较好的树脂和具有导电性能的填料及其它添加剂所组成。常用的树脂有 ABS、聚苯醚(PPO)、聚碳酸酯(PC)、尼龙(PA)、
20、热塑性聚酯(PBD)、聚丙烯等。导电填料有炭黑、石墨、金属粉、金属片等粉状填料，还有碳纤维、石墨纤维及其电镀纤维铁纤维、铁合金纤维、不锈钢纤维、铜纤维、银纤维以及镀金的云母和镀金玻璃纤维等。电磁屏蔽罩选择的材料是导电聚丙烯；即聚丙烯里面添加导电填料金属粉铜。由于铜的含量很少，导电聚丙烯与聚丙烯的性质相差不大，所以按聚丙烯的性质进行设计。第三章 注塑工艺设计3.1 聚炳烯（PP）塑料的基本性能：聚丙烯密度低，无色，无味，无毒，外观和聚乙烯很相似，呈白色蜡状密度为0.900.91g/cm3，但和聚乙烯相比，它的透明性更高，透气性更低。此外，聚丙烯的弹性、屈服强度、硬度及拉力、抗压强度等都高于聚乙烯
21、，其中拉伸强度甚至高于聚苯乙烯ABS。聚丙烯吸水率0.02%，几乎不吸水，因此其高频绝缘性好，绝缘性能不受湿度的影响。此外，聚丙烯耐热性好，能在 100以上的温度下进行消毒灭菌，熔点为 164170，其最高使用温度可达 150，最低使用温度为-15，但当温度低于 35是会脆裂。聚丙烯在氧、热、光的作用下极易降解、老化，所以必须加入防老化剂。定向拉伸后聚丙烯可制作铰链，抗弯曲疲劳强度特别高。聚丙烯成型加工时收缩率交大，极易导致成型加工出来的制件出现变形、缩孔等缺陷。3.2 聚炳烯（PP）塑料的成型性能：结晶性塑料，吸湿性小，可能发生熔体破裂，长期与热金属接触已发生分解流动性极好好，溢边值 0.0
22、3mm 左右冷却速度快，浇注系统及冷却系统的散热应适度成型收缩范围大，收缩率大，易发生缩孔、凹陷、变形，取向性强7注意控制成型温度，料温低时取向性明显，尤其低温高压时更明显，模具温度低于50一下塑件无光泽，易产生熔接痕、流痕；90以上时易发生翘曲、变形塑件应壁厚均匀，避免缺口、尖角，以防止应力集中3.3 聚炳烯（PP）塑料的主要技术指标密度（kg/dm 3） 0.900.91 密度(g/ 3) 1.041.05吸水率（24h） 0.010.03 计算收缩率（%） 1.03.0熔点（） 170176 热变形温度 1.8 Map（） 5667抗拉屈服强度（Map）2239 拉伸弹性模量（Gap）
23、1.61.7抗弯强度（Map） 20.840 冲击强度（Map） 65.5体积电阻率（kV） 101510 16 击穿强度（kV/） 18.6表 2.1 聚炳烯（PP）主要技术指标3.4 聚丙烯的注射成型工艺参数（1）注射机： 螺杆式（2）螺杆转速： 3060 r/min（3）烘干温度： 80（4）烘干时间： 24h（5）喷嘴形式： 直通式（6）喷嘴温度： 170190（7）料筒温度： 前段 180120中段 200220后段 160170（8）模具温度： 4080（9）注射压力： 70120 Map（10）保压压力： 5060 Map（11）注射时间： 05 s（12）保压时间： 2060
24、s（13）冷却时间： 1550 s（14）成型周期： 40120 s8（15）流道和浇口： 对于冷流道，典型的流道直径范围是 47，建议采用圆形的注入口和流道。可以采用所有类型的浇口。浇口直径范围是 11.5，但也可以用小到 0.7的浇口。对于边缘交口，最小的浇口深度应为塑件厚度的一半，最小的浇口宽度应至少为塑件壁厚的两倍。第四章 注塑机的选择与校核4.1 型腔数量的确定单型腔模具和多型腔模具各有优缺点，在一副模具中，总有一个方案最适合。与多型腔模具相比较，单型腔模具塑料之间的形状和尺寸一致性好，成型的工艺条件容易控制，模具的结构简单、紧凑，模具的制造成本低，制造周期短。但是在大批量生产的情况
25、下，多型腔模具应是更为合适的形式，它可以提高生产效率，降低塑件的整体成本。在本次设计中，塑件的尺寸精度要求不高，中等批量生产，适合一模多腔的模具。该塑件带有螺纹结构，并且螺纹结构要求的精度不高，可以用斜滑块侧向分型机构成型螺纹。由于该模具需要设计斜滑块侧向分型机构成型螺纹，所以该模具只能一模两腔，其布局如图（4-1）所示：4-1 模具型腔布局4.2 注塑机型号的选择利用 Pro/E 三维软件定性测得该塑件的实际体积 V 实 为 4.6cm3， 设浇注系统的体积V 浇 为塑件体积 V 塑 的 0.6 倍。即：V 实 = nV 塑 +V 浇V 浇 =0.6V 塑式中 n模具的型腔个数，n=2。9则
26、，可得：V 实 =11.96 cm3又根据实际情况，为了保证注射机能够正常注射成型，模具所需的实际注射量应该小于注射量的公称注射量。一般由经验公式可得公称注射量为： V 公 V 实 /0.8=14.95cm3同时考虑到聚丙烯适合用螺杆式注塑机，一般不考虑用柱塞式注塑机,并且考虑注塑机首先选用卧式的，故预选 XS-ZY-125 型注射机，其主要技术参数如表 4-1 所示：型号 XS-ZY-125结构形式 卧式注射方式 螺杆式螺杆直径/mm 42mm螺杆转速（r/min） 20最大注射量/ 3 125注塑压力/MP 120注塑速率（g/s） 125塑化能力(kg/h) 35锁模力/ken 900最
27、大注射面积/ 2 320模具最小厚度/mm 200模具最大厚度/mm 300最大开模行程 300定位圈直径/mm 100定位孔深度/mm 10顶出行程/mm 70喷嘴球半径/mm SR 12喷嘴孔半径/ 4顶出力/ken 12模板尺寸/ 420450表 4-1 XS-ZY-125 型注射机的要技术参数4.3 注塑机有关工艺参数的校核104.3.1 锁模力的校核锁模力是指注射机构对模具所施加的最大夹紧力。当高压的塑料熔体充填模腔时，会沿锁模方向产生一个很大的账型力。为此，注塑机的额定锁模力必须大于该胀型力。根据式：P=kP0式中 P型腔压力(Map)P0注射压力(Map),（聚乙烯的注射压力为
28、70120MPa）k压力损耗系数（一般为 0.30.65） 取压力损耗系数 k 为 0.4，并设注射机使用的注射压力为 P0=100MPa，则型腔压力 P=40MPa。已知注射机最大锁模力为 900kN， 而胀模力为塑件和流道系统在分型面上的投影面积与型腔压力的乘积，即: F=SP=76040N=30.4kN900kN故满足锁模力的要求。4.3.2 开模行程的校核 开模行程是指从模具中取出塑件所需要的最小开合距离，用 H 表示，它必须小于注射机移动模板的最大行程 S 机 。在本设计中采用双分型脱模，所以开模行程为： S 机 H=H 1+H2+H3+(510)mm式中 S 机 注射机的最大行程,
29、 S 机 =300mm； H 所需开模行程(mm)；H1第一次分型距离（） ；H2浇注系统的高度（） ；H3塑件推出距离（也可作为凸模高度）(mm) ； 由该模具结构可知：H 1=20mm，H 2=80mm，H 3=10mm,所以可得： H=H1+H2+H3+(510) =20+80+10+(510) =110+(510)mm S 机 =300 所以开模行程满足要求。 4.3.3 最大、最小模具行程厚度的校核 根据注射机与注射模具运动之间的关系可知，模具总厚度与注射机模板闭合厚度应满足以下关系： 11HminHmHmax式中 Hm模具闭合后总高度(mm)； Hmax注射机允许的最大模具厚度,
30、Hmax=300mm； Hmin注射机允许的最小模具厚度,Hmin=200mm； 根据模具结构以及最终所确定的模架，可知模具总高度为 210mm。而该注射机的最大、最小模具厚度分别为 300mm、200mm，所以该模具的最大、最小模具行程高度满足要求。 从以上对该注射机的校核可以知道，型号为 XS-ZY-125 的注射机满足该设计的基本要求，所以最终确定该型号的注射机为 XS-ZY-125。4.3.4 模具与注塑机安装部分相关尺寸的校核模具上安装在注塑机上的，在设计模具时必须使模具的有关尺寸与注塑机相匹配。与模具安装的有关尺寸包括喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大和最小厚度以及模板上的安装螺孔尺
31、寸。（1） 浇口套球面尺寸 设计模具时，浇口套内主流道始端的球面必须比注塑机喷嘴头部半径略大一些，大 12；主流道小端直径要比喷嘴直径略大 0.51。（2） 定位圈尺寸 为了使模具在注塑机上的安装准确、可靠，定位圈的设计很关键。模具定位圈的外直径尺寸必须与注塑机的定位孔尺寸相匹配。通常采用间隙配合，以保证模具主流道的中心线与注塑机喷嘴的中心线重合，一般模具的定位圈外径尺寸应比注塑机固定板上的定位孔尺寸小 0.2以下。（3） 安装螺孔尺寸 注塑模在注塑机上的安装方法有两种，一种是用螺钉直接固定；另一种是用螺钉、压板固定。当用螺钉直接固定时 ，模具动、定座板与注塑机模板上的螺孔应完全吻合；而用压板
32、固定时，只要在模具固定板需按放压板的外侧附近有螺孔就就能紧固，因此，压板固定有较大的灵活性。本次设计，采用压板固定。第五章 注塑模具设计5.1 分型面的选择分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，分型面的类型、形状、及位置与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模机构和模具的制造工艺等有关，不仅直接关系到模具结构的复杂程度，也关系到塑件的成型质量。分型面的设计原则（1）应选在塑件外形最大轮廓处；12（2）应有利于塑件顺利脱模；（3）应保证塑件的尺寸尺寸精度及表面质量；（4）应有利于模具的加工；（5）应有利于排气。分型面的形状有以下几种类型：平直分型面；倾斜分型面；阶梯分型面；曲面分型面；瓣合
33、分型面（或垂直分型面） 。结合上述原则，此次模具分型面有 A、B 两种，如图 5-1 所示。这两种都是塑件的最大轮廓处，但考虑到在 B 处分型模具时，可能会造成矩形型腔的中心线和外螺纹轴线不重合使塑件精度太低。故采用 A 处分型，把模具型腔开在动模一侧。图 5-1 分型面方案5.2 浇注系统的设计普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。在设计浇注系统前首先必须确定塑料的成形位置，该电磁屏蔽罩模具采用一模两腔三板式结构，侧浇口。5.2.1 主流道设计主流道是连接注射机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，且有一定的锥度。主流道的设计要点如下：（1） 主流道设
34、计成圆锥形，其锥角常取 24流动性查的塑料可取 36，流道壁表面粗糙度取 R0.63um，且加工时应沿流道轴向抛光。聚炳烯（PP）的流动性好，故其锥度取 3（2） 主流道始端球面凹坑半径 R2比注塑机喷嘴球半径 R1大 12；球面凹坑深度1335；主流道始端入口直径 d 比注塑机喷嘴孔直径大 0.51；一般d=2.55（3） 主流道末端呈圆角过渡，圆角半径 r=13。（4） 主流道长度 L 以小于 60为佳，最长不宜超过 95。（5） 主流道常开设在可拆卸的主流道衬套上；不同主流道衬套的结构与装配如图所示，其材料常用 T8A,热处理淬火硬度为 5357HRC。本次设计应选用图 d 所示的主流道
35、。a b c d5-2 浇口套的形式及固定5.2.2 分流道设计分流道是主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道其作用是给比俺熔体流向，使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔。分流道截面形状有圆形、矩形、梯形、U 形和六角形等，如图 5-3 所示。根据熔体流动时尽可能减少压力损失、热量损失及减少流道凝料的总体要求，在实际生产中采用梯形、U 形的分流道。本次设计采用 U 形分流道。图 5-3 分流道截面形状根据实践经验，表 5-1 列出了部分塑料的分流道直径推荐尺寸。14表 5-1 部分塑料分流道截面直径经验值注：当分流道越长、分流道的弯折越多、流经分流道的熔体量越多时，其取值偏上限；HPVC
36、 的最大分流道直径可达 16综合上述，本次设计取 D=8。对于非圆形分流道，表中的数值可作为当量直径来确定其截面尺寸。采用 U 形截面时，H1=0.513D，斜度 =5。则 H 1=0.51385； 取 8。5.2.3 浇口的设计本次注塑模具上设计采用侧浇口。侧浇口又称边缘浇口，是常用的小截面浇口的一种形式。它是从塑料件一侧边缘进料，开设在主分型面上，截面可以为半圆形，但更多的是采用矩形，不仅容易加工，也容易调整尺寸达到合理要求， 。采用侧浇口可以使模具结构简单。另外，侧浇口痕迹在分型面处，切除后对塑件外观影响小。侧浇口有厚度 h、宽度 W 和长度 L 三个重要的尺寸，以厚度 h 最为重要，其
37、次是宽度W，长度在任何情况下力求短些，一般在 0.72之间，对很小的塑件可取 0.51，对大型塑件可取 23。厚度 h 的大小对熔体充模时的剪切速率 y、流体速率 Q、熔体流动线速度 p 补料封口时间等有重大影响，是影响熔体充模时流动状态的决定性因素。宽度 W对体积流率和熔体流速有一定的影响，但壁厚度的影响小多了。侧向进料的浇口，对于中小型塑件，一般深度 t=0.52(或取塑件壁厚的 1/22/3)，宽度 b=1.55.0，浇口的长度 L=0.82.0。设计时，应根据塑料件厚度先确定浇口厚度，可用如下经验公式：h=nt式中 t塑料件壁厚，h=2；n与塑料品种有关的浇口尺寸系数，可按注塑模具设计
38、与生产应用中表 4-3 选取为 n=0.6。代入，得 h=1.2在按经验公式确定浇口宽度 W：塑料名称 分流道直径/ 塑料名称 分流道直径/PE、PA 1.69.5 PPO、PSU、PUR、HPVC6.49.5POM、PVC、PS 3.29.5 PMMA 7.59.5PC、PP、ABS、AS、CA4.89.5 耐冲击 PMMA 8.012.515W= 30An式中 A型腔表面积，A=2340 2。代入，得 W=1.5长度可取经验值：L=1.5。5.2.4 冷料穴的设计冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。其作用是捕集料流前锋的“冷料” ，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时
39、又将主流道的凝料拉出。冷料穴的直径宜大端直径，长度约为主流道大端直径。此次模具设计是不带顶料杆的冷料穴，其作用仅是为了捕集料流前锋的“冷料” 。 这类冷料穴的底部由一个以主流道下端半径为半径的半球。本次设计的冷料穴如图（）所示：图 5-4 冷料穴设计综上所述，本次浇注系统的设计如图 5-5 所示：图 5-5 浇注系统5.3 成型零部件的设计成型零部件是决定塑件几何形状和尺寸的零件，它是模具的重要组成部分。主要包括凹模、凸模及嵌件、成型杆和成型环等。16工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形和异形型芯的长和宽） ，型腔深度和型芯高度和尺寸，中心距尺寸等。在
40、型腔、型芯径向尺以及其他各类工作尺寸计算公式导出过程中，所涉及的无论是塑件尺寸和成型模具尺寸的标注都是按规定的方法。凡孔都是按基孔制，公差下限为零，公差等于上偏差；凡轴都是按基轴制，公差上限为零，公差等于下偏差；中心距基本尺寸为双向等值偏差。因聚炳烯（PP）的成型收缩率为 1%-2.5%，所以平均收缩率取 K=1.75%。未注尺寸公差，尺寸精度选 IT=5 级精度。5.3.1 型腔和型芯径向尺寸的计算：5.3.1.1 型腔径向尺寸的计算：型腔的径向尺寸计算公式为： 0S0m-K)L(1)(+=式中 L m模具型腔径向基本尺寸；模具成型零件制造公差；Ls塑件外表面的径向基本尺寸；K 塑件的平均收
41、缩率； 塑件外表面径向基本尺寸的公差； 修正系数。由于模具成型零件制造误差、模具成型零件磨损引起的误差与 的关系随塑件的精度等级和尺寸大小的不同而变化，因此式中 前的系数 在塑件尺寸较大、精度级别较低时，模具成型零件制造误差和模具成型零件磨损引起的误差可以忽略不计，则 =0.5；当塑件尺寸较小、精度及级别较高时， =0.75。在本次设计中，取 =0.70；模具成型零件制造误差 取塑件公差值的 1/3。塑件外形的径向尺寸有： 32.0、 5.，即64.0819+、70.52+故 L 1=/30.640 7-1968.75%)()(2 +=.10 L2=1/.70.45=.23 +5.3.1.2
42、型芯径向尺寸的确定：塑件孔的径向基本尺寸 sl是最小尺寸，其公差 为正偏差，型芯的基本尺寸 ml是最17大尺寸，制造公差为负偏差；因为 0-S0-mK)l(1)l+=式中 l m模具型芯径向基本尺寸；模具成型零件制造公差；ls塑件内表面的径向基本尺寸；K 塑件的平均收缩率； 塑件内表面径向基本尺寸的公差。在本次设计中，取 =0.70；模具成型零件制造误差 取塑件公差值的 1/3。塑件内形的径向尺寸有： 29.016、 3.1、 2.05，即58.071+、64.02+、4.078+。故 l 1=03/1.58-0- .7-5.7%)()6 ）（+=0.19-l2= /0.64- 68021）（
43、 = 0.2-l3= 1/3.-0- .-4.)()5 ）（= .15-5.3.2 型腔和型芯高度尺寸的计算：5.3.2.1 型腔高度尺寸的计算：计算型腔深度和型芯高度尺寸时，由于型腔的底面或型芯的端面磨损很小，所以可以不考虑磨损量，由此推导出型腔深度计算公式： 0S0m-K)H(1)(+=式中 H im模具型腔深度基本尺寸；模具成型零件制造公差，取塑件公差值的 1/3；Hs塑件凸起部分高度基本尺寸；K 塑件的平均收缩率； 塑件外表面径向基本尺寸的公差。修正系数，取 =0.4。塑件内形的径向尺寸有： 38.0、 24.6，即72.069+、48.05+故 H 1=(1/3)0.70 -291.
44、75%)()3 +=.40 818H2=(1/3)0.480 .-5761.%)()6+=0.16 57+5.3.2.2 型芯高度计算 0-S0-mK)h(1)(h式中 h m模具型芯高度基本尺寸；hs塑件孔或凹槽深度基本尺寸。塑件内腔深度尺寸有： 32.0、 4.6，即64.0821+、48.075+故 h 1=03/.6-0- -81.75%)()2 ）（+= 0.21-h2= 1/0.48- .）（ = .6-5.4 模具型腔侧壁和底板厚度的计算5.4.1 成型零件材料选择为实现高性能的目的；选用模具材料应具有高耐磨性，高耐腐蚀性，良好的稳定性和良好的导热性，还根据电磁屏蔽罩成型的特点和
45、采用原材料为 PP。所以该成型零件采用Cr12。即经济以合理。采用的热处理方式是淬火加中温回火，HRC55。5.4.2 型腔侧壁厚度计算型腔应具有足够的壁厚以承受塑料熔体的高压，对型腔厚度分别作强度和刚度计算，取型腔壁厚计算最大压力为准，因为电磁屏蔽罩的型腔不太大，故应采用强度计算。按强度条件，组合矩形型腔侧壁的厚度计算式为：S 2H1lp式中 S矩形型腔侧壁厚度（） ；型腔内熔体的压力（MPa） ；pH型腔侧壁总高度（） ；H1承受熔体压力的侧壁高度；型腔侧壁长边长（） ；l模具材料的许用应力（MPa） 。在本次设计中： p=100MPa，H=30, H 1 H=30, l=25, =MPa
46、代入上式可得：S9，取 S=10。195.4.3 底板厚度计算按强度条件，组合矩形型腔底板的厚度计算式为：h 4b32BLp式中 h矩形底板（支承板）的厚度（） ；b型腔的宽度（） ；L双支脚间距（） ；B底板的总宽度（） ；允许变形量（） ；在本次设计中：b=25，B=130,L=94, =0.03（查教材表 7.3 得） 。代入上式，得：h22.4，取 h=255.4 侧向分型与抽芯机构的设计该电磁屏蔽罩带有螺纹结构。由于该塑件生产批量为中等批量，并且螺纹的精度要求不高，所以采用机动侧向分型与抽芯机构成型塑件上的螺纹。机动侧向分型与抽芯机构虽然使模具结构复杂，但其抽芯力大，生产效率高，容易
47、实现自动化操作，且不需另外添置设备。机动侧向分型与抽芯机构按照结构形式的不同可分为斜导柱侧向分型与抽芯机构、弯销侧向分型与抽芯机构、斜滑块侧向分型与抽芯机构和齿轮齿条侧向分型与抽芯机构等。由于斜滑块侧向分型与抽芯机构结构简单，容易制造，并且能够满足该电磁屏蔽罩的精度要求，所以本次设计采用斜滑块侧向分型与抽芯机构。斜滑块侧向分型与抽芯机构的设计原准则：（1） 斜滑块的刚性要好，能承受较大的抽芯力，由于这一点，斜滑块的倾斜角 可较斜导柱的倾斜角大，最大可达到 40，但通常不超过 30，此时导滑接触面要长。（2） 斜滑块的推出行程 斜滑块的推出距离可由于推杆的推出距离来确定。但是斜滑块在动模板导滑槽
48、中推出的行程有一定的要求，为了合模时斜滑块不被卡死，一般情况下立式模具不大于斜滑块高度的 1/2，卧式模具不大于斜滑块高度的 1/3，如果必须使用更大的推出距离，可加长斜滑块的导向长度。（3） 推杆位置的选择 在侧向抽芯距较大的情况下，应注意侧抽芯过程中，防止斜滑块移出推杆顶端的位置，造成斜滑块无法完成预期的侧向分型或抽心的工作，所以在设计时，推杆的位置选择应予以重视。20（4） 斜滑块的装配要求 对于斜滑块底面非分型面的情况下，为了保证斜滑块在合模时的拼合面密合。避免注射成型时产生飞边，斜滑块装配时必须使其底面离动模板有0.20.5的间隙，上面高出动模板 0.40.6（应比底面的间隙略大些好） ，如图 5-6 所示。这样做的好处在于，一方面合模时由于锁模力直接作用于斜滑块上，使斜滑块的拼合面十分紧
