外壳注塑模具设计【含CAD图纸全套】

塑 料 成 型 工 艺 及 模 具 设 计专 业： 机 电 工 程 学 院班 级： 材控学 生：学 号：指导教师：完成时间：2014年 9 月17日至2014 年9 月 24日本次模具设计的内容是“外壳注射模的设计”。通过对塑件进行工艺的分析和比较，最终设计一副注塑模，从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出机构、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺。通过整个设计过程表明该模具能够达到塑件所要求的加工工艺。根据题目设计的主要任务是外壳注塑模具的设计。也就是设计一副注塑模具来生产外壳塑件产品，以实现自动化提高产量。对外壳的具体结构，该模具是点浇口的单分型面注射模具。通过模具设计表明该模具能达到外壳的质量和加工工艺要求。关键词：外壳，注塑模，分型面摘 要.件工艺分析. 塑件设计要求. 塑件的材料特征.件的尺寸精度与结构.射机及模架的选用. 注射机的选用. 模架的选用. 模架周界尺寸选择.具结构设计. 制品成型位置及分型面的选择. 模具型腔数的确定、排列和流道布局. 主流道、主流道衬套及定位环的设计.分流道的形状及尺寸. 浇口的形状及其位置选择. 导向机构的设计. 推出机构的设计. 拉料杆的形式选择. 模具排气槽设计.具型腔、型芯的有关计算. 型腔工作尺寸计算. 型芯的工作尺寸计算.塑机参数校核. 最大注射量校核. 锁模力校核. 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核. 开模行程校核.具冷却系统计算. 冷却回路所需的总面积计算. 冷却回路的总长度的计算. 冷却水体积流量的计算.射模零件及总装技术要求. 零件的技术要求. 总装技术要求.具装配图及工作原理.件设计要求外壳在我们生活中非常的普遍，几乎每家都要用到。此次设计的外壳的结构比较简单，主要是在外壳的底部打长条形的间隙，这样可以让积累在里面的水自然流出省去人工进行操作，也可以提高外壳的使用寿命。为满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用潜伏式浇口。浇口的分流道位于分型面上，而浇口却斜向开设在模具的隐蔽处。塑料熔体通过型腔的侧面或推杆的顶端部注入型腔，因而塑件表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。图1外壳塑件表面质量：色2塑件要求：塑件外侧表面光滑，下端外沿不允许有浇口痕迹,塑件允许最大脱模斜度。抗冲击性、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，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。塑料用最广泛的聚合物，它将具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。二烯和苯乙烯的三元共聚物，代表丁二烯，过实际使用发现：耐硫酸腐蚀，遇硫酸就粉碎性破裂。由于具有三种组成，而赋予了其很好的性能；丙烯腈赋予油性、一定的刚度和硬度；丁二烯使其韧性、冲击性和耐寒性有所提高；苯乙烯使其具有良好的介电性能，并呈现良好的加工性。大部分透水，但略透水蒸气，吸水率低，室温浸水一年吸水率不超过1%而物理性能不起变化。得到高度光泽的制品。好的低温抗冲击性能。尺寸稳定性。电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性、成品加工和机械加工较好。机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。候性较差。熔融温度在217237，热分解温度在250以上。如今的市场上改性多都是掺杂了水口料、再生料。导致客户成型产品性能不一又不稳定。件材料的确定工性能好,易着色,尺寸稳定性好。可用注塑、挤塑、吹塑、发泡、热成型、粘接、涂覆、焊接、机加工、印刷等方法加工成各种制件,特别适用于注射成型。动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80小时；模温,但料温过高易分解(分解温度为270度)温宜取50温宜取60提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法；产3致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置；具浇注系统应以粗，短为原则，宜设冷料穴，浇口宜取大，如：直接浇口，圆盘浇口或扇形浇口等，但应防止内应力增大，必要时可采用调整式浇口。模具宜加热，应选用耐磨钢；温过低会造成缺料，表面无光泽，银丝紊乱料温过高易溢边，出现银丝暗条，塑件变色起泡；温低时收缩率，伸长率，抗冲击强度大，抗弯，抗压，抗张强度低。模温超过120度时，塑件冷却慢，易变形粘模，脱模困难，成型周期长；发生熔融开裂，产生应力集中，故成型时应严格控制成型条件，成型后塑件宜退火处理；度高，对剪切作用不敏感，对大于200克的塑件，应采用螺杆式注射机，喷嘴应加热，宜用开畅式延伸式喷嘴，注塑速度中高速。要性能a、机械性能：强度高、耐疲劳性、尺寸稳定、蠕变也小（高温条件下也极少有变化）；b、耐热老化性：增强后的40（户外长期老化性也很好）；c、耐溶剂性：无应力开裂；d、对水稳定性：遇水易分解（高温、高湿环境下使用需谨慎）；e、电气性能：1、绝缘性能：优良（潮湿、高温也能保持电性能稳定,是制造电子、电气零件的理想材料）；2、介电系数：、耐电弧性：120型加工性：普通设备注塑或挤塑。由于结晶速度快，流动性好，模具温度也比其他工程塑料要求低。在加工薄壁制件时，仅需几秒钟，对大部件也只要40料成型工艺参数：模具温度：50嘴温度：180料筒温度：前段温度：200段温度：210段温度：180射压力：7090杆式保压压力：50通式注射时间：35530530070外线烘箱52 塑件的尺寸精度与结构为了降低模具加工难度和制造成本，在满足塑件使用的前提下，用较低的尺寸公差精度等级。 表3 塑件有关尺寸精度等级参数基本尺寸/度等级1 2 3 4 5 6 7 8公差数值/ .据塑料的收缩率的变化不同，塑料的公差精度分为高精度、一般精度、低精度三种。6表4 塑件精度等级参数塑料品种 建议采用精度等级高精度 一般精度 低精度以精度等级选择一般精度由表3、表4可查得模具加工时的各尺寸工差。73 射机的选用由工件可得其质量为18g，因为采用一模二腔的生产方式，所以二个塑件的总质量为36g，3336 gV 塑件 浇塑件总 8 选用性能参数如下：额定注射量： 31259002320300200260 290嘴半径： 架的选用我国目前标准化注射模零件的国家标准有12个；另外还制订了塑料注射模具的标准模架，分中小型模架（0）和大型模架（0）两种。中小型模架标准中规定，模架的周界尺寸范围为：560 并规定模架的形式为品种型号，即基本型，2、表5四种模架的组成、功能及用途型号 组成、功能及用途模采用两块模板，动模采用一块模板，与推杆推件机构组成模架，适用于立式和卧式注射机。、定模均采用两块模板，与推件机构组成模架，适用于立式和卧式注射机，可用于带有斜导柱侧向抽芯的模具，也可用于斜滑块侧向分型的模具模采用两块模板，动模采用一块模板，它们中间设置了一块推件板，用于推件板件的模具，适用于立式和卧式注射机。、定模均采用两块模板，它们中间设置了一块推件板，用于推件板件的模具，适用于立式和卧式注射机。根据以上四种模架的组成，功能及用途可以看出，选用架周界尺寸选择根据模具型腔布置可以选用的模架规格为：90050根据所选取的模架规格可通过标准模架。表查得上、下模板的厚度为30板厚度为304 品成型位置及分型面的选择选择分型面时的考虑方向：1塑件开模后留在动模上2分型面的痕迹不影响塑件的外观3浇注系统和浇口的合理安排4推杆的痕迹不露在塑件的外观上5使塑件易于脱模根据以上的分型面选择的原则：本塑件的分型面选择在塑件的最下面，这样有利于塑件型腔的加工，更有利于塑件的成形。而塑件的整体将在脱模后留在动模侧，而对于推杆的设计，将采用塑件的底面形状（圆弧度）的面积，这样既增大了推出力，又减小了推杆的痕迹的存在图3 具型腔数的确定、排列和流道布局与单型腔模具相比较，单型腔模具具有塑料制件的形状和尺寸一致性好、成型的工艺条件容易控制、模具结构简单紧凑、模具制造成本低、制造周期短等特点。但是，在大批量生产的情况下，多型腔应收更为合适的形式，它可以提高生产效率，降低塑件的整体成本。2型腔数目的确定，应根据塑件的几何形状及尺寸、质量、批量大小、交货长短、注射能力、模具成本等要求来考虑。根据注射机的额定锁模力21F 式中 F注射机额定锁模力（N）p型腔内塑料熔体的平均压力（A、 2A 分别为浇注系统和单个塑件在模具分型面上的投影面积（多数小型件常用多型腔注射模，而高精度塑件的型腔数原则上部超过4个，生产中如果交货允许，根据上述公式估算，采用一模两腔。图4型腔排列图因为一模二腔，所以塑件的尺寸为竖直方向浇注系统的作用就是将熔融状态的塑料均匀，迅速地输入型腔，使型腔内气体及时排出，并且将注射压力传递到型腔的各个部分，从而得到组织紧密的制品。流道、主流道衬套及定位环的设计主流道设在定模板上，并且位于模具的中心，与注射机喷喷嘴在同一轴线上，其为一圆锥孔，其小头正对注射机的喷嘴。因喷嘴外形为球面，所以主流道小头孔端的外形应为一凹球面。为了配合紧密，防止溢料，凹球面的半径应比喷嘴的球面半径略大 。主流道衬套的材料常用10处理后硬度为5055流道衬3套与定模板采用H7/流道衬套与定位圈采用H9/于受型腔或分流道的反压力作用，主流道衬套会产生轴向定位移动，所以主流道衬套的轴向定位要可靠。主流道设计应注意的问题：（1）便于流道凝料从主流道衬套中拔出，主流道设计成圆锥形。锥角 42粗糙度 a 与喷嘴对接处设计成半球形凹坑，球半径略大于喷嘴头半径。（2）主流道要求耐高温和摩擦，要求设计成可拆卸的衬套，以便选 用优质材料单独加工和热处理。（3）衬套大端高出定模端面 ，并与注射机定模板的定位孔成间隙配合，起定位隙作用。（4）主流道衬套与塑料接触面较大时，由于腔体内反压力的作用使衬套易从模具中退出，可设计定住。（5）直角式注射机中，主流道设计在分型面上，不需沿轴线上拔出凝料可设计成粗的圆柱形。主流道直径计算的经验公式：由公式得： )(4 式中 D主浇道大头直径 流经主浇道的熔体体积 3射量为60 3因熔体材料而异的常数塑料种类 E/A 5 04 4图5 主流道衬套图表6定位环的尺寸参数6 20 25 30d 注射机喷嘴直径+（）D 与注射机定位孔间隙配合射机喷嘴球面半径+（12）主流流道的大头直径确定为 因为小端直径比注射机喷嘴直径大（由上知注射机喷嘴直径为 所以可得主流道小端直径为 主流道锥度一般取 42 ，根据设计计算可知锥度为4o ,所以符合主流道的选取范围。形、梯形、圆形、矩形；分流道的长度应尽可能的短，少弯折的减少压力损失和热量损失；分流道的表面粗糙度为 。表7分流道截面形状和特征比较截面形状 特征热量损失 加工性能 流动阻力 效果圆形 小 较难 小 最佳小 易 较小 良5矩形 大 易 大 不良通过以上截面形状的对比，显然圆形截面形状效果最佳，为此选用腔模中，分流道的排布：衡式：分流道的形状尺寸一致。非平衡式：a、靠近主流道浇口尺寸设计得大于远离主流道的浇口尺寸。b、分流道不能太细长，太细长，温度，压加体大会使离主流道较远的型腔难以充满。c、一般需要多次修复，调理达到平衡。d、即使达到料流和填充平衡，但材料时间不相同，制品出来的尺寸和性能有差别，对要求高的制品不宜采用。e、非平衡式分布，分流道长度短。f、如果分流道较长，可将分流道的尺寸头沿熔体前进方向稍征长作冷料穴，使冷料不致于进入型腔。g、分流道和型腔布置时，要使用塑件投影面积总重心与注塑机锁模力的作用线重合。取5o10o，此取斜角为6o 。分流道截面形状采用为圆形分流道热量损失较小，易加工，效率较高且可保证各型腔均衡进料，从而保证塑件质量。口的形状及其位置选择浇口的作用是使料流加速，并控制衬料时间，控制料流状态。常用的截面形状有圆形和矩形两种。流口不仅对塑件熔体的流动性和充模特征有关，而且与塑件的成形质量有着密切的关系。因此浇口的形式与塑料品种要相互适应。根据各种浇口的特征比较可以看出点浇口的各种优越性能，其浇口特征如下：点浇口的特征：于加工，现不适当，动填充效果较佳。基于塑件的特点和点浇口的特征来看选择点浇口。点浇口的直径计算公式 4 式中 d点浇口的直径 系数，依塑料种类而异 E/C 依塑件壁厚而异，型腔表面积故 ，表8 点浇口尺寸参数塑件厚度塑料种类 3 证熔料能迅速地充满型腔。浇口开在塑件壁厚处，且应减7少熔痕；有利于型腔气体的排出。 图7 向机构的设计当动定模合拢后就构成了型腔，为了保证动定模合拢时的导向机构合模导向机构。合模导向机构在模具中的作用，一是定位作用，模具每次合拢时，都有一个唯一的准确方位，从而保证型腔的正确形状；二是导向作用，引导动定模正确闭合，避免凸模式型芯先进入型腔而损坏；三是承受一定的侧压力，在成行过程中承受单向侧压力。导向机构主要由导柱和导套组成。出机构的设计塑件在模腔中成形后，便可以从模具中取下，但在塑件取下以前，模具必须完成一个将塑件从模腔中推出的动作，模具上完成这一动作机构称为脱模推出机构。8推出机构的组成：第一部分是直接作用在塑件上将塑件推出的零件；第二部分是用来固定推出零件的零件，有推杆固定板、推板等；第三部分是用作推出零件推出动作的导向及和模时推迟推出零件复位的零件。推出机构应使塑件脱模时不发生变形或损伤塑件的外观；推力的分布依脱模阻力的大小合理合理安排；推出机构的结构力求简单，动作可靠，不发生误动作，和模时要正确复位。推板结构的设计：推板一般适用于塑料制品比较高，难于脱模的塑料注射模具。推扳与凸模接触部分应设有一定的斜度，一般为3 5，据该塑件的特性,靠、塑料制品上不留明显痕迹。对于大塑件而言，因为其内型腔有两个圆孔，所以使用一般的推杆推出机构、推板推出机构等满足不了塑件脱模的要求，为此大塑件的脱模方式采用侧陷槽脱出机构，侧陷槽是指塑件在非开模方向上的凸出或凹进部位，这些部位在脱模时必须采用特殊的方法，推出侧凹陷机构分为用成形嵌件推出，用内倾滑块脱出，用内斜销及滑块脱出等多中方式。根据本模具的成型特点考虑，采用推杆推出，推杆截面为圆形，推杆推出动作灵活可靠，推杆损坏后也便于更换。推杆的位置选择在脱模阻力最大的地方，塑件各处的脱模阻力相同时需均匀布置，以保证塑件推出时受力均匀，塑件推出平稳和不变形。根据推杆本身的刚度和强度要求，采用六根推杆推出。复位零件的确定为了使推出元件合模后能回到原来的位置，在设计时应考虑推出机构的复位，推出 机构中常用的复位零件有复位杆和弹簧，对于本模具的形式和结构的综合考虑，选用复位杆推出机构。料杆的形式选择拉料杆可分为球形拉料杆、据对各种拉料杆的对比分析和对本模具成型特点考虑用图9行热处理时头部硬度为5,具排气槽设计当塑料熔体充填型腔时，必须顺序地排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热而产生的气体。如果气体不能顺利地排出，塑件会由于填充不足而出现气泡，接缝式表面轮廓不清等缺陷，甚至气体受压而产生高温，使塑件焦化，为此设置排气槽是很有必要的，通常排气槽设计有多种方式，通过对模具型腔的研究，采用利用配合间隙排气的方式为最优，因此在分型面与模板间的配合间隙进行排气，05 模具型腔、腔工作尺寸计算模具型腔是模具和塑件的接触处其尺寸的公差直接影响了塑件工作的性能和表面的粗糙度，为此工件的型腔尺寸应做到在保证工件的质量的前提下有足够的加工余量。由公式得因为：对于塑件150= 150(1+( )4L 模具式中塑件L 塑件形状最大尺寸k 塑件的平均收缩率 塑件的尺寸公差 模具制造公差，取塑件尺寸公差的1/31/由公式得因为：对于塑件高度50 h k 塑件模具塑件最高方向最大尺寸故 模具 芯的工作尺寸计算模具的型芯和型腔一样也是和塑件直接接触，其加工要求和型腔基本上是相同的，但是型芯的加工要保证和塑件的内型腔相同，其制造公差和型芯相反取负偏差。由公式得因为：对于塑件100 431 件模具塑件L 塑件内形径向的最小尺寸11故 模具 公式得因为：对于塑件 尺寸的模具设计 321 件模具塑件L 塑件内腔的深度最小尺寸故 1 内型 2 内型 3 内型 4 内型 内长 2 内长 1 2 内圆弧 3 内圆弧 2 内长 136 大注射量校核注射机的最大注塑量应大于制品的重量或体积（包括流道及流口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好在注塑机的最大注塑量80%由公式得所以，选用的注塑机最大注塑量应浇塑件机 V 注塑机的最大注塑量：单位 3注塑机的体积，单位 3塑件=浇注系统体积，单位 3浇V =V 塑件 浇机所以 选择注塑机的注塑量为：125 3故：满足要求。模力校核由公式得锁机F 熔融塑料在型腔内的压力（70900，选取型腔内压力的平均值为35以，计算得582塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和：计算为14000注塑机的额定锁模力故 锁机F 815具与注塑机安装部分相关尺寸校核即 模具长模行程校核我们所选的注塑机的最大行程与模具厚度有关，故注塑机的开模行程应满足下式： 最小模机 0521 推出距离 单位包括注射系统在内的塑件高度 单位注射机最大开模行程故 满足要求157 模具冷却系统计算冷却回路的设计应做到回路系统内流动的介质能充分吸收成形塑件所传导的热量,使模具成形表面的温度稳定地保持在所需的温度范围内,并且要做到使冷却介质在回路系统内流动畅通,却回路所需的总面积计算冷却回路所需总表面积可按下式计算 3600式中 A 2M ;W 。0 g 故 m 冷却水的表面传热系数可用下式计算 式中 2 ;3m的值与其温度的关系平均水温/ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 56值 0 却回路的总长度的计算冷却回路总长度可用下式计算d 1000式中 m;2m ; 1000 4 8L m 确定冷却水孔的直径时应注意，无论多大的模具，水孔的直径不能大于14则冷却水难以成为湍流状态，以致降低热交换效率。一般水孔的直径可根据塑件的平均壁厚来确定。平均壁厚为2孔直径可取1014模具取10所以由模具的长度可知需要排布8根水道才满足冷却水道长度要求。却水体积流量的计算塑料树脂传给模具的热量与自然对流散发到空气中的模具热量、辐射散发到空气中的模具热量及模具传给注射机热量的差值，即为用冷却水扩散的模具热量。假如塑料树脂在模内释放的热量全部由冷却水传导的话，即忽略其他传热因素，那么模具所需的冷却水体积流量则可由公式计算： 2160 c 17 ;32 。 33 3 当注射成形工艺要求模具温度在80以上时，模具必需有加热装置，由于0，因此模具中不用设置加热装置即可满足需要。188 件的技术要求塑料注射模具应优先按1选用标准模架和标准件。模具成形零件材料和热处理要求，优先按表10内容选用。表10 模具成形零件优先选用材料和热处理硬度参数零件名称 模具材料 热处理硬度牌号 标准号 芯定模镶件、动模镶件、活动镶