光驱外壳塑料模具设计

目录

第1章绪论…………………………………………………………………

第2章光驱外壳的造型设计…………………………………………………

2.1光驱外壳的选料及其性能………………………………………………

2.2光驱外壳注射成型工艺过程…………………………………………

2.3光驱外壳的结构分析……………………………………………………

2.4 光驱外壳造型设计过程…………………………………………

第3章注射机的选择…………………………………………………………………

3.1 注塑机的初选…………………………………………………………

3.2注射机的有关工艺参数校核………………………………………………

3.3模具与注射机的安装部分相关尺寸的校核…………………………………第4章成型零件与浇注系统的设计………………………………………………

4.1凹、凸模成型零件的设计…………………………………………………

4.1.1加载参照模型…………………………………………………………

4.1.2成型零件设计…………………………………………………………

4.2浇注系统设计…………………………………………………………………

4.2.1 主浇道的设计…………………………………………………………

4.2.2分浇道的设计…………………………………………………………

4.2.3 浇口及冷料穴设计……………………………………………………

4.2.4铸模和开模……………………………………………………………

4. 3 冷却系统设计………………………………………………………………

4.3.1 凹、凸模冷却系统设计………………………………………………第5章模具零件设计…………………………………………………………………

5.1 推出系统设计………………………………………………………………

5.2 确定模架…………………………………………………………………

5.3 模架各装配零件设计………………………………………………………

5.3.1 导向零件设计………………………………………………………

5.3.2 浇注系统零件设计……………………………………………………

5.3.3 推出机构零件………………………………………………………

5.3.4定位圈…………………………………………………………………

5.3.5 其他零件………………………………………………………………第6章模具的装配和调试…………………………………………………………

6.1 模具的装配…………………………………………………………………

6.2 模具的调试…………………………………………………………………

结束语…………………………………………………………………………………参考文献………………………………………………………………………………附录一图纸…………………………………………………………………………

页码自编

第1章绪论

注射成型也称注塑，是塑料的一种重要成型方法。除极少数几种热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料部可用此法成型。注射成型也能加工某些热固性塑料，如酚醛塑料等。

注射成型是将粒状或粉状塑料从注射成型机的料斗送入机简内加热熔融塑化后，在柱塞或螺杆加压下，物料被压缩并向前移动，通过机简前端的喷嘴，以很快的速度注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间的冷却定型后，开启模具即得制品。这种成型方法是一种间歇式的操作过程。

注射成型周期从几秒钟到几分钟不等。周期的长短取决于制品的壁厚、大小、形状、注射成型机的类型以及所采用的塑料品种和工艺条件等。注射成型制品的重量从一克到几十公斤不等，视需要而定。

注射成型具有生产周期快、生产效率高、能成型形状复杂、尺寸精确或带微件的制品以及易于实现自动化等特点，因此广泛用于各种塑料制品的生产。其成型制品占目前全部塑料制品的20～30％。注射成型是一种比较先进的成型工艺，目前正继续向着高速化和自动化方向发展。

注射成型机是由塑料塑化、模具闭合、注射入模、压力保持、制品固化定型、开模取出制品等多道工序组成的连续生产过程。液压传动和电器控制则是为了保证注射成型机按照成型工艺的要求，如压力、速度、温度等和动作程序准确有效地进行工作而设置的。

第2章光驱外壳的造型设计

2.1光驱外壳的选料及其性能

选用热塑性塑料ABS作为光驱外壳的材料。

ABS树脂是本世纪四十年代末开始研制成功并于五十年代开始投入工业化

生产的一种热塑性塑料。是在聚苯乙烯改性的基础上发展起来的热塑性工程塑料。主要是由丙烯腈(A)丁二烯(B)苯乙烯(S)三元共聚而成的高聚物，因而具有优异的耐冲击性和综合性能。

ABS树脂是一种成型收缩率小，表面光洁度高，电性能和机械性能良好，质硬，坚韧的材料，并且是工程塑料中最易加工的品种之一。可采用热塑性材料的各种成型方法加工。其注射成型可生产冲击强度高，制件尺寸较稳定的工业产品，如机电产品，交通工业中的齿轮、叶片、轴承、仪表仪器的外壳，电视机外壳，冰箱内衬，纺织用各类管材及汽车零件等等。其制品具有强度高，重量轻，光洁度高等优点。可节约大量的金属材料，降低成本，实现以塑代钢，以塑代木。从而可节约大量能源，起到环保的效果。

综上所述，ABS注射成型工艺具有广泛的发展前景，下面就ABS的性能，加工特性及生产中可能产生的不正常现象及其解决方法作论述。

一、ABS的性能：

1、物理性能：ABS是浅象牙色，不透明，无毒，无味的非晶型材料。可缓慢燃烧,燃烧时火苗呈黄色，冒黑烟，有特殊气味，但无滴落。其密度为

1.02~1.06g/c㎡，热变型温度93~124℃，流动温度110~120℃，使用温度

-40~100℃,吸水率0.2~0.4%。

2、化学性能：能耐水、无机酸、碱、盐及大部份烃和醇，但溶于酮、醛及某些卤代烃，可被浓硫酸和硝酸腐蚀，被芳烃类溶剂溶胀。

3、电性能：ABS电性能良好,温度和湿度的变化对电性能的影响很小。

4、机械性能：具有优良的抗冲击性，耐磨性和很好的尺寸稳定性，且具有优良的着色性。ABS因兼有“韧、钢、硬”三种综合性能，而被称为塑料中的合金材料。

二、ABS的加工特性：

1、ABS属于无定型聚合物，由于分子中氢基团(-CN)的存在，吸水性大，吸水率高达0.45%，而塑料加工时含水率要求小于0.3%，因而在加工前需在70~80度烘箱中对物料进行2~4小时的干燥处理(料层厚度2.5~4㎝)。

2、ABS树脂流动温度范围宽，但它的融体粘度大，不易流动，成型温度要高，压力要大速度要快，成型模具的流道和浇口应适当大些，但因ABS树脂中含有橡胶成份(丁二烯)，过高的加工温度并不会使其流动性增加，相反会引起橡胶分解而流动性降低。因此，加工时应严格控制温度在允许范围内，选用螺杆式注塑机的成型温度一般控制在，后端150~170℃，中间165~180℃，前端180~200℃，喷嘴170~180℃。

3、ABS热稳定性不如PO，成型后最好清洗螺杆机筒。ABS的成型收缩率较小，一般0.4~0.7%，但它易产生内应力。制件成型后应进行退火处理。一般在70℃的热空气中静置2~4小时。

4、ABS在熔融状态下，呈假塑性流变行为。其表观粘度对加工中的剪切应力，剪切速率，温度的敏感程度并不一致，实验表明，表观粘度随剪切应力的增大下降很快。同样，表观粘度对剪切速

率也较敏感，剪切速率增大时，表观粘度下降也很快。相反，表观粘度对温度的变化却不敏感。由此可见，ABS成型加工应注意剪切应力和剪切速率对流动性的影响，重点是控制螺杆转速及注射速度。

2.2光驱外壳注射成型工艺过程

光驱外壳注射成形工艺过程如下：

注射成型工艺

1、工艺流程

开车前准备→原料制备（加入辅料搅拌均匀）→干燥→加料→合模→注射（充模）→保压冷却→开模→制件顶出→合模→

2、开车前的准备

检查电源，电压是否与额定电压相符。各按钮，电器线路及限位开关是否正

常。安全门滑动是否灵活，打开润滑开关，并检查料斗内有无杂物。对料筒进行预热，达到设定温度后，恒温半小时。检查喷嘴是否堵塞，并调整喷嘴模具位置，用螺栓固定模具并进行试模。模具调试好后进行注射，注射压力应逐渐提高。

3、原料的预热干燥

由于ABS吸湿性大，为保证产品质量，将制备好的物料放入烘箱，在70~80度下干燥1~4小时（视料层的厚度而定），以达到树脂加工规定的含水率。

4、配色

根据制件所需色彩加入相应的色母粒，用量适当（一般视颜色的深浅而定）搅拌均匀。

5、注射过程

注射过程一般包括加料，塑化，注射（充模），冷却保压和脱模，各步骤分述如下：

a、加料：由于注射成型是一个间歇过程，因此要保持定量定额加料，以保证操作稳定，物料塑化均匀，最终获得良好的制品。加料过多，受热时间过长，易引起物料的热降解，同时注塑机功率损耗增加。加料过少，料筒内缺少传压介质，模腔内塑料熔体压力降低，难以补塑，容易引起制品收缩，凹陷，空洞等缺陷。

b、注射：加入的物料在料筒中加热，由固态粒子转变为熔

体，通过混合与塑化后，塑化好的熔体被螺杆推挤至料筒前端。

经过喷嘴，模具，浇注系统进入并填满型腔（充模）。

C、保压冷却：在模具中，熔体冷却收缩时，继续保持施压状态的螺杆迫使浇口和喷嘴附近的熔体不断补充入模（补塑）。使模腔中的塑料能形成形状完整而致密的制品（保压）。当模腔中的塑料已经冷却硬化（凝封）后。退回螺杆加入新料（预塑），同时通入冷却水等冷却介质，对模具进一步冷却。实际上冷却过程从塑料注入模腔就开始了。它包括充模完成，保压，到脱摸这段时间。

d、后处理：制品冷却到所需温度后，即可脱模。由于物料在料筒中塑化不均匀或在模腔中冷却速度不同，因此常会产生不均匀的结晶，定向收缩。使制品有内应力存在，因而要对制品进行后处理一般是在70℃热空气循环烘箱中静置一段时间。

2.3光驱外壳的结构分析

此制品是大批量生产，所以我将设计一套塑料成型模具。在设计模具时需要考虑制品的一些特点。

制品的主要特点是其结构形状比较复杂，且在两侧伸长的部位有一斜锲台，在这里利用模具成型时，可用小滑块进行侧向抽芯，在这里采用强制性脱模。

制品在外性尺寸和内部结构尺寸方面是按照标准系列来定的，在模具设计时需要注意！

下面确定光驱外壳的各项技术参数：

1）尺寸大小和精度光驱外壳的尺寸大小根据干测量的大小即可。光驱外

壳壁厚的厚度不宜过大或过小。如果壁厚太小，则光驱外壳的强度、刚度不够，同时给制造带来困难。如果壁厚太大，不仅造成才量浪费，而且容易产生气泡、缩孔等缺陷，同时因冷却时间过长而降低生产率，所以光驱外壳壁厚取1.5mm。塑件的尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动和模具制造误差，由于我们要设计的零件的工作环境对精度要求不高，加之选用的塑料ABS推荐精度等级为3、4、5级，所以只要求光驱外壳能与光驱外壳的其它零件能正常装配即可，因此光驱外壳选用4级精度。

2）壁厚和圆角塑件壁厚力求各处均匀，以免产生不均匀收缩等成形缺陷。塑件转角处一般采用圆角过渡，其半径为塑件壁厚的1/3以上，最小不宜小于0.5mm。，转角处的半径见附录《零件工作图》，即03号图纸。

3）加强肋为了保证光驱外壳的强度和刚度而不使光驱外壳的壁厚过大，在光驱外壳的适当位置设置了加强肋。

4）孔严格意义上讲塑件上的通孔和盲孔通常用单独型芯或分段型芯来成形，对于易弯曲变形的型芯，须附设支承住。但是本次设计中，考虑到生产成本的尽量缩小，该空孔的高度不高，以及我们需要的孔在工艺上要求不高，我们采用分型面直接成形法。

2.4 光驱外壳造型设计过程

在设计光驱外壳之前，首先看看所需要设计的光驱外壳的具体形状，以便在接下来的设计中能快速、准确的设计出光驱外壳。需要设计的光驱外壳的具体形状如图所示：

第3章注射机的选择

3.1初选注射机

a．制品截面的面积为：

S=0.5×2.36+1.9×2.36+0.64×4.25+0.5×4.25+3.25×0.16+1.5×

2.8+1.45×0.3+0.22×1.69+0.28×1.69+3×1.92+3/2×

3.14×0.32+1/4×

3.14×0.52+1.4×1.7+0.44×0.9+1.3×3.25+2.95×0.3+1.5×

4.92+1×

0.3+0.3×0.5+1×0.8+1×12.57+1×3.6+0.72×0.32+3×1.92+1/2×3.14×

0.152=62.257675mm2

b.制品长度为L=148.2mm

所以制品的底板的体积估计为V=S×L=62.257675×148.2=9226.59mm3

c.制品四只角的估计体积为V

1

=4×（0.5×12.5+1×0.49+1/2×2×1）×

8.5=263.16mm3

d.所以制品的大体体积为V=V

1+V

2

=9226.59+263.16=9889.75mm3=9.9cm3

初选注射机的型号为：XS——ZY——125型号的螺杆式注射机！

3.2．注射机的有关工艺参数校核

a). 型腔数量的确定和校核

由于制品为小尺寸的塑件，为了不浪费材料为提高效率，选用一模二腔。

b).最大注射量的校核

nm+m

1<=km

p

n——型腔的数量为2；

m——单个塑件的质量或体积，g/cm3

m

1

——浇注系统所需塑件质量或体积g/cm3

k——注射机最大注射量的利用系数，一般为0.8；

mp——注射机允许的最大注射量g/cm3;

系统凝料设为0.4cm3，则m

1

=0.4

∴左边=2×9.9+0.4=20.2

右边=0.8×125=100

∴不等式成立！

∴注射量的标准符合要求！

c)、锁模力的校核

F

τ=p(nA+A1)

F

τ——熔融塑件在分型面上的涨开力；

F

p

——注射机的额定锁模力；

A——单个塑件在模具分型面上的投影面；

P——成型压力MP

a

，大小一般为注射压力的80%；

由于制品为ABS材料，

左边=125×（2×π×82+2×π×82）=100480N=100.48KN

右边=900

∴不等式成立！

∴锁模力符合要求！

d).注射压力校核

由于注射机的额定注射压力为120MPa，而成型时所需的注射压力为

100MP

a

∴注射压力符合要求！

e).开模行程的校核

H

c

——侧向抽芯所需的开模行程 mm；

H

1

——推出距离 mm;

H

2

——包括浇注系统在内的塑件高度 mm；

S=160mm

经计算H

c

=10m m

H

1

=4.5+2=6.5mm

H

2

=7+8=15mm

H c

1

+H

2

S≥H

1

+H

2

+(5~10)

∴开模行程符合要求！

3.3 模具与注射机的安装部分相关尺寸的校核

一般情况下设计模具时应对应校核的部分包括喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大和最小厚度及模板上安装螺孔尺寸等。

第4章成型零件与浇注系统的设计

4.1凹、凸模成型零件的设计

设计中，利用NX3.0系统的制造组块（mfg）建立好分型面后自动创建凹、凸模来设计凹凸成型模具。

1．导入零件

2．选择毛胚

3．进行分型处理

设计塑料成型模具时，分型面的设计是一个重要的设计内容，分型面选择合理，模具结构简单，塑件容易成型，并且塑件质量高。如果分型面选择不合理，模具结构变得复杂，塑件成型困难，并且塑件质量差。

分型面的形状主要有平面、斜面、阶梯面、曲面等。

选择分型面的一般原则如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：

1)为了便于塑件起模，分型面一般使塑件在开模时留在下模或动模上，且分型面应选在塑件外形的最大轮廓处。

2)选择分型面时，应尽量只采用一个与开模方向垂直的分型面，并尽量避免侧向抽芯与侧向分型。

3)对于有同轴度要求的塑件，模具设计时应将有同轴度要求的部分设计在同一模板内。

4)分型面的选择应有利于防止溢料。当塑件在分型面上的投影面积接近于注射机的最大面积时，就有可能产生溢料。

5)分型面的选择应有利于排气。为此，一般分型面应与熔体流动的末端重合。对于高度较高的塑件，其外观无严格要求时，可将分型面选择在中间。此外，选择分型面是还应考虑到塑件的精度、塑件的外观质量要求、模具加工难易程度等因素。

（1）抽取分型面作分型面。如下图

（2）做型芯、型腔。如下图