精密注射模设计——崔杰

绪论本说明书是精密注射模设计的设计思路及详细分析。

本说明书主要阐述了此模具的设计思路与过程。

包括塑料件的工艺分析，塑件的成型方案分析，精密注塑模技术的介绍，注塑模总体结构的设计，注射机的选择校核，模具零件的设计与计算以及成型零件的制订等内容。

随着电子、电信、医疗、汽车等行业的迅速发展，对塑料制品的高精度、高性能要求与日俱增，精密注射成型要求制品不仅具有较高的尺寸精度、较低的翘曲变形，而且还应有优异的光学性能等。

注射成型是最重要的塑料成型方法之一，如何提高注射成型技术水平，生产出高精度的塑料制品，创造附加值高的产品，模具的设计是重要环节。

在精密注射成型设计中，除了应考虑一般模具设计事项外，还要特别考虑如下事项:1)为了得到所要尺寸公差的制品，要考虑适当的模具尺寸公差。

2)要考虑防止产生成型收缩率波动。

3)要考虑防止产生成型变形。

4)要考虑防止产生脱模变形。

5)要使模具制作误差最小。

6)要考虑防止模具精度波动。

7)要考虑维持模具精度。

这是近几年来发展得很快的一项新技术而国内，关于这项技术的报导开始增多，相信不久的未来将会得到普及。

此说明书，比较系统详细地介绍本次设计的各个步骤及精密注塑模具设计中的应用，并附上了大量结构零部件的设计简图。

毕业设计可以说是大学中最大的一次设计，时间跨度大，涉及内容多，是对个人模具设计与制造知识的全面检验。

本次毕业设计较以往的课程设计相比，要求个人对PRO/E 的运用更加熟练，所以具有一定的难度。

大体上整个毕业设计的流程上安排如下：制品外观造型设计→查阅有关技术文献→确定模具设计方案PRO/E建制品实体→PRO/E建模→装配模具→由三维转为二维CAD图→撰写说明书。

由于本人的实践经验及理论水平有限，设计中不足和遗漏这处在所难免，敬请老师多多指教。

值此这际，本人向对本次设计提出宝贵意见和帮助的老师及同学表示由衷的感谢！第一章注塑产品设计1.1 通论产品设计是利用材料，经设计成为新创的外形或结构，以制成指定作用或目的的产品。

其所须具备之条件为：1）在功能上：要能符合使用者的需求。

2）在使用操作上：要能符合使用者的习惯与身份。

3）在外型上：要能合乎简单的制造原则并满足使用者的喜好。

4）材料应用与加工方法上：要合乎经济与合理的原则，并能求得最适化而降低成本。

即任何一新产品，从构思到生产，对一公司而言，其考量前题为以下所列各项：将来性：公司未来发展领域的配合，成长性。

技术性：与该公司现有技术之关系，原料设备获得之难易及技术上成功的可能性。

领先性：是否可申请或抵触专利及制品是否具独特性。

销售可能性：产品的展望，推出市场之难易，销售网的建立及有无商品特征等可能性。

经济性：研究经费人员的多寡，开发期间的长短，设备投资额之获得及获利率的大小。

其它如材料之选择、加工方式、模具的设计、二次加工方式及安全规范、法令等，皆须详加考虑。

通常塑料新制品产生的方式可分为三种：1）再设计(redesign)：就是将现有产品的部分，做一些改变或修饰，使成为更具价值与流行的新产品。

现今市场上约莫80％，属于此类。

2）组合(combination)：结合两种以上不同功能，发展而成之新制品。

例如PC制成的潜水镜再贴上防雾膜，而成为价值更高的新产品。

此类新产品约占10％。

3）创新(innovation)：剩下的10％即为发明前所未有之新制品，此类产品由于须花费较长的时间在宣传及消费者的接受性上，所以通常这方面之设计比例较低。

塑料产品设计者与其它设计者最大的不同是，前者必须详加考虑塑料之各种物性，尤其是环境变化对物性之影响及在长时间负载下对产品之影响。

通常，塑料之物性数据是在实验室的环境下，依照美国标准测试方法(ASTM)而测得。

而所设计的塑料产品并不会正如测试样品在同样条件下成形或被加应力。

其它如：肉厚及形状、所加负载之速率及时间长短、玻纤之排列方向、缝合线、表面缺陷、成形参数。

以上这些；都会影响到塑料产品之强度及韧性。

设计时还须考虑到温度，湿度，阳光（紫外线），化学药剂等之影响。

所以了解其产品的最终目的而探讨相关的物性是非常重要的。

1.2注塑产品设计要点注塑产品设计的要点主要包括开模方向和分型线、脱模斜度、零件壁厚、加强筋、圆角和孔、抽芯机构及避免、塑件的变形、一体铰链、嵌件、气辅注塑、综合考虑工艺性和零件性能，等等。

1）开模方向和分型线每个注塑产品在开始设计时首先要确定其开模方向和分型线，以保证尽可能减少抽芯滑块机构和消除分型线对外观的影响。

a.开模方向确定后，产品的加强筋、卡扣、凸起等结构尽可能设计成与开模方向一致，以避免抽芯减少拼缝线，延长模具寿命。

b. 开模方向确定后，可选择适当的分型线，避免开模方向存在倒扣，以改善外观及性能。

2）脱模斜度a.适当的脱模斜度可避免产品拉毛（拉花）。

光滑表面的脱模斜度应≥0.5度，细皮纹（砂面）表面大于1度，粗皮纹表面大于1.5度。

b.适当的脱模斜度可避免产品顶伤，如顶白、顶变形、顶破。

c. 深腔结构产品设计时外表面斜度尽量要求大于内表面斜度，以保证注塑时模具型芯不偏位，得到均匀的产品壁厚，并保证产品开口部位的材料强度。

3）产品壁厚a.各种塑料均有一定的壁厚范围，一般0.5～4mm，当壁厚超过4mm时，将引起冷却时间过长，产生缩印等问题，应考虑改变产品结构。

b.壁厚不均会引起表面缩水。

c.壁厚不均会引起气孔和熔接痕。

4）加强筋a.加强筋的合理应用，可增加产品刚性，减少变形。

b. 加强筋的厚度必须≤（0.5～0.7）T产品壁厚，否则引起表面缩水。

c.加强筋的单面斜度应大于1.5°，以避免顶伤。

5）圆角a.圆角太小可能引起产品应力集中，导致产品开裂。

b.圆角太小可能引起模具型腔应力集中，导致型腔开裂。

c.设置合理的圆角，还可以改善模具的加工工艺，如型腔可直接用R刀铣加工，而避免低效率的电加工。

d.不同的圆角可能会引起分型线的移动，应结合实际情况选择不同的圆角或清角。

6）孔a.孔的形状应尽量简单，一般取圆形。

b.孔的轴向和开模方向一致，可以避免抽芯。

c.当孔的长径比大于2时，应设置脱模斜度。

此时孔的直径应按小径尺寸（最大实体尺寸）计算。

d.盲孔的长径比一般不超过4。

防孔针冲弯e.孔与产品边缘的距离一般大于孔径尺寸。

7）注塑模的抽芯、滑块机构及避免a.当塑件按开模方向不能顺利脱模时，应设计抽芯滑块机构。

抽芯机构滑块能成型复杂产品结构，但易引起产品拼缝线、缩水等缺陷，并增加模具成本缩短模具寿命。

b.设计注塑产品时，如无特殊要求，尽量避免抽芯结构。

如孔轴向和筋的方向改为开模方向，利用型腔型芯碰穿等方法。

8）一体铰链a.利用PP料的韧性，可将铰链设计成和产品一体。

b.作为铰链的薄膜尺寸应小于0.5mm，且保持均匀，c.注塑一体铰链时，浇口只能设计在铰链的某一侧。

9）嵌件a.在注塑产品中镶入嵌件可增加局部强度、硬度、尺寸精度和设置小螺纹孔（轴），满足各种特殊需求。

同时会增加产品成本。

b.嵌件一般为铜，也可以是其它金属或塑料件。

c.嵌件在嵌入塑料中的部分应设计止转和防拔出结构。

如：滚花、孔、折弯、压扁、轴肩等。

d.嵌件周围塑料应适当加厚，以防止塑件应力开裂。

e.设计嵌件时，应充分考虑其在模具中的定位方式（孔、销、磁性）10）标识产品标识一般设置在产品内表面较平坦处，并采用凸起形式，选择法向与开模方向尺可能一致的面处设置标识，可以避免拉伤。

11）注塑件精度由于注塑时收缩率的不均匀性和不确定性，注塑件精度明显低于金属件，不能简单地套用机械零件的尺寸公差应按标准选择适当的公差要求.我国也于1993年发布了GB/T14486－93 《工程塑料模塑塑料件尺寸公差》，设计者可根据所用的塑料原料和制件使用要求，根据标准中的规定确定制件的尺寸公差。

12）注塑件的变形提高注塑产品结构的刚性，减少变形。

尽量避免平板结构，合理设置翻边，凹凸结构。

设置合理的加强筋。

13）扣位a.将扣位装置设计成多个扣位同时共用，使整体的装置不会因为个别扣位的损坏而不能运作，从而增加其使用寿命，再是多考滤加圆角，增加强度。

b.是扣位相关尺寸的公差要求十分严谨，倒扣位置过多容易形成扣位损坏；相反，倒扣位置过少则装配位置难於控制或组合部份出现过松的现象。

解决办法是要预留改模容易加胶的方式来实现。

14）焊接（热板焊、超声波焊、振动焊）a.采用焊接，可提高联接强度。

b.采用焊接，可简化产品设计。

15）合理考虑工艺和产品性能之间的矛盾a.设计注塑产品时必须综合考虑产品外观、性能和工艺之间的矛盾。

有时牺牲部分工艺性，可得到很好的外观或性能。

b.结构设计实在无法避免注塑缺陷时，尽可能让缺陷发生在产品的隐蔽部位。

16）螺丝柱孔径与自攻螺丝直径的关系自攻螺丝螺丝柱孔径M2 1.7M2.3 2.0M2.6 2.2M3 2.517）支柱的设计原则：a.支柱尽量不要单独使用，应尽量连接至外壁或与加强筋一同使用，目的是加强支柱的强度及使胶料流动更顺畅。

b.支柱高度一般是不会超过支柱直径的两倍半。

因过高的支柱会导致塑胶部件成型时困气(長度太長時會引起氣孔﹐燒焦﹐充填不足等)。

c.支柱高度若超过支柱直径的两倍半，加强支柱的强度的方法”尤其是远离外壁的支柱，除了可使用加强筋外，三角加强块”Gusset plate的使用亦十分常见。

BOSS的形狀以圓形為主﹐設計在底部時取3個 (其它形狀則加工不易﹐且流動性也不好)。

d. 支柱的位置不能太接近轉角或外側壁，应与产品外壁保持一段距离。

e.支柱周圍可用除去部分肉厚(即开火山口)來防收縮下陷。

f.支柱的拨模角度：通常外取0.5°,内取0.5°或1。

第二章 工艺分析2.1 塑件分析手机已经成为现代生活中必不可少的通讯工具，各种各样款式都有，而且中国是世界手机保有量最大的国家。

本次设计的产品是索尼爱立信的K510型号手机，如图2.1_A 、2.1_B ；本次设计的模具是该手机的后电池盖部分，如图2.1_C 、2.1_D [8]：A BC D图2.1 索尼K510手机3D 造型效果图经分析，此塑件内侧有尺寸比较小的扣位突出，设置模具时需要采取斜顶出的装置；2.1_C 图塑件的右下方有两个突出，经分析有两种方案：1）此处采用滑块的形式；2）此处同样采用斜顶出方式的结构装置。

经过判定，采取第二种方案可以简化模具结构，使模具的设计和加工简单化，同时可以节省生产成本，符合设计思想。

在进行模具设计之前，首先对制品图及形状结构分析，其内容主要包括以下几个方面：（1）手机的后电池盖（见制件图）。

制品的几何形状：本次设计的制品形状为索爱K510c款式，平均壁厚为1.2mm，属轻质薄壁制品。

（2）制品的尺寸精度和表面粗糙度：塑料的尺寸精度主要决定于塑料收缩率的波动和模具制造误差。