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罩壳 注塑 模具设计

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罩壳注塑模具设计,罩壳,注塑,模具设计

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摘 要塑料注塑成型是把不同的材料依据其不同的性质通过热处理以及塑料成型模具制造成产品的成型工艺过程。注塑成型可以做到高效率、高质量，其制作出来的产品尺寸精良，可塑性强，而且成型周期短，容易形成大批量产出，自动化生产。塑料制品是我们人类生活水平中必不可少的工具，且应用宽广。本次设计主要针对罩壳，进行注塑模具结构设计。我们通过对产品的分析测量，使用三维软件进行建模，根据塑件的体积、锁模力，排位进行注塑机的选择。然后在AutoCAD平台下，完成了以下功能部件的设计，具体包括：动定模、浇口、流道、定位圈的设计以及凸凹模的设计和计算；完成标准模架、导出机构、排气系统及冷却系统的设计，完成动定模底座、动定模板、推杆固定板、推杆、型腔型芯的设计。最后进行了注射机的校核，得到模具的装配图及各个系统的零件加工图，并且完成设计说明书的撰写。关键词 ：注塑成型；结构设计；锁模力；注塑机III目 录摘 要I目 录II第1章 绪论11.1 国内外现状及存在的问题11.2 本课题设计的目的1第2章 制件的分析32.1 制件的工艺性分析32.2 成型塑件的材料分析4第3章 注塑设备的选择63.1制件体积测量63.2注塑机型号的确定6第4章 凸凹模的设计和计算8第5章 注塑模结构设计125.1分型面的选择125.2模具型腔排列方式135.3浇注系统的设计135.3.1 主流道的设计135.3.2分流道的设计155.3.3浇口设计165.4冷却系统的设计165.5导向机构的设计175.5.1导柱175.5.2导套185.6 推出结构的设计195.6.1脱模系统设计的原则195.6.2推杆的设计19第6章 模具模架的选择和绘制216.1模架的选择216.2装配图的绘制21第7章 注射机的校核237.1注射量的校核237.2锁模力的校核237.3开模行程的校核237.4 模具厚度的校核23结 论25参考文献26致谢27第1章 绪论1.1 国内外现状及存在的问题中国的模具水平从改革开放以来，从零基础到渐渐起步，跨越式发展，再到小有所成。之后近年，我国模具科技研究步入了一个新的领域，如何提高其工作能力是摆在我们面前的问题，各具特色的模具不断被开发，它们有着各自的优点，使我国的模具终于登上了历史的舞台，其中效率高、寿命长是所追求得最重要的特点。在过去，模具项目一直不被重视。国家推行政策改革开放，科教兴国，材料成行、生活电器、仪表、车辆等行业投入了前所未有的人力物力财力，模具工业有了显著的提高。时代的变迁，社会经济的飞速发展，我们原来的商品已经不能满足我们的追求了，但是很多商品的制作却要依据模具加工才能创造而来。因此，模具工的兴衰与人类的生存之道连在一起，像我们平时用的手机电脑以及交通工具都离不开模具。现在塑件制品的生产中，高质量的模具设计、先进的模具成型装备、合理的加工手段、优质的模具原料和现代化的成型装备等都是成为优质产品的重要条件。同时模具行业还存在很大的问题，比如：经济体制导致不均衡。生产条件滞后，不能统筹兼顾。企业只重视利益，不追求创新。效率不高，产出供不应求。机制不完善，缺乏有才能的人。刚刚结束的第十二个五年规划，我们汲取经验，迎来了十三五规划。全面建成小康社会的重要目标摆在眼前。社会经济的发展应放在首位，这也预示着模具行业的历史发展到了一个重要阶段。在这一阶段，模具工业的主要工作是，在党和国家的领导下，在为了建成创新型国家指示下，在实现大众创业、万众创新的愿望下，加快推进改革，调整产业结构，开拓未来前景，提高好自身本质，让我国这个行业更上一层楼，振兴中华设备产品制造业，为我国建成工业强国的伟大梦想，为了中国梦而努力。1.2 本课题设计的目的设计是检验我们在大学期间所学到的知识能否彻底吸收并运用起来，这不仅仅锻炼了我们的动手能力，还考验了我们提出问题、分析问题和解决问题的能力。完成这次设计，提高了我多方面的素质，使我受益匪浅：1.充分认识到模具的组成结构； 2.了解了生活中零件的制造方式和制造前要注意的规定，以及各个系统中的排布和工作原理； 3.做好设计好有，认识到每一件小事都不容易，要想做好一件事细心和耐心是缺一不可的。27第2章 制件的分析2.1 制件的工艺性分析本次设计的塑件为罩壳。塑件的结构比较简单，其质量要求不允许产生裂纹等缺陷，所以工件的尺寸和外形如图:图2-1 塑件图（1）外形尺寸。塑件外形尺寸并不算很大，其壁厚均匀，塑件的材料选用了热塑性塑料，因为其流动性能较好，比较适合于注射成型方法。（2）精度等级。该塑件制件尺寸精度要求一般，因选用精度等级为4。（3）脱模斜度。ABS塑料性能优良，在较大的温度范围内能保持尺寸稳定性，2.2 成型塑件的材料分析ABS树脂，起成型特点流动性中等，吸湿性打算，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件必须经过长时间的预热干燥，溢边值0.04毫米，适合取高料温，高模温，但是料温过高容易分解，对精度的要求较高的塑件，模温适合取50-60摄氏度，对光泽，耐热塑件，模温取60-80摄氏度。注射压力高于聚苯乙烯。用螺杆式注射机成型时，料温为180-230摄氏度，注射压力也比较大。而且有很好的抗冲击强度和良好的机械强度以及一定的耐磨性。收缩率为0.3%-0.8%。质量密度为1.09克每立方厘米。全名：ABS(又名丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)收缩率0.3%0.8%比重1.021.08融合温度：195240C成型模温：3893C成型压力：120140Mpa流长比：30150结晶性和射速：非结晶性，中等速度第3章 注塑设备的选择3.1制件体积测量利用UG软件。利用草图，拉伸，倒圆角，抽壳等命令对罩壳使用软件完成分析它的体积大小，再建立三维模型，结果如图所示：图3-1 模型体积分析可得V=14cm3.2注塑机型号的确定注射机的类型和规格很多，分类方法各异，按结构型式可分为立式、卧式、直角式三类，国产卧式注射机已经标准化和系列化。考虑到现有条件，通常在理论上的注塑量小于实际的注塑量，所以由其中： 是理论上的注塑量， ;是实际的注塑量， ;是注塑系数，通常我们选择。制件的注射量分为2部分：制件的体积+分流道的体积，由于分流道的体积无法具体计算，所以我们按照0.2倍的制件体积进行估算：我们可以得出：实际注射量通过上述得出的结果，根据查阅相关资料，可采用的注塑机型号为：XS-ZY-125，因此得到了下面有关参数，制作表格可得：表3-1注塑机注塑机型号XS-ZY-125理论注射量/cm3125选用模内压力/MPa28.1最大注射面积/cm3320锁模力/kN900最大模具厚度/mm300最小模具厚度/mm200模板行程/mm300档杆空间长x宽290x260定位孔直径/mm100喷嘴球半径/mm12喷嘴孔径/mm4孔径/mm28孔距/mm230第4章 凸凹模的设计和计算确定塑料模具的几何外形和大小尺寸的零件被称为成型零件，包括型芯，型腔。在模具的成型件工作时，精炼和塑料，材料熔体压力直接碰触，流和当释放也是塑料部分之间的摩擦。因此，模制零件，需要正确的几何形状，尺寸精度高和低表面粗糙度，另外，模制部件还要求结构合理，高强度，刚性和良好的耐磨损性。该塑件的材料ABS是一种具有较大收缩范围的塑料，所以其成型零件的尺寸由平均值法计算。查资料所得平均收缩率为0.55%。表4-1公差数值表5.9-11基本尺寸精 度 等 级公 差 数 值精度等级明细表,表4-2精度尺寸的选用标准2-3、5类别塑件种类建议采用的精度等级高精度一般精度低精度ABS根椐零件的要求，由上面两个表可得出：该零件可以按照精度等级为级的精度来选择。此产品采用4级精度，属于一般精度等级制品。所以，凸凹模的长度、宽度尺寸、高度尺寸以及深度尺寸的制作与作用修正系数x的取值可在0.50.75的范围之间选，凸凹模各处的工作尺寸的制造公差，因为一般机械加工的型腔和型芯的制造公差可达到ITIT级，综合参考，相关计算具体如下：(一)、型腔径向尺寸的计算：L+z =（1+Scp）LS-3/4+z L凹模径向尺寸（mm）LS塑件径向公称尺寸（mm）Scp塑料的平均收缩率（）塑件公差值（mm）z 凹模制造公差（mm）由：LS1=50mm取精度时1=0.28mm实践证明：成型零件的制造公差约占塑件总公差的1/31/4，因此在确定成型零件工作尺寸公差值时可取塑件公差的1/31/4。为了保持较高精度选1/4。由于：z=1/4 得：z1=0.07mm则：L1+z=（1+Scp）LS-3/4+z=（1+0.55%）50-3/40.28+0.07=50.065+0.07mm(二)、型腔深度尺寸的计算：凹模深度尺寸同样运用平均收缩率法： H+z =（1+Scp）LS-2/3+ zH凹模深度尺寸（mm）z凹模深度制造公差（mm）其余符号同上由： HS1=22mm取精度时1=0.2mm由z=1/4得：z1=0.05mm则：H1+z =（1+Scp）LS-2/3+z=（1+0.55%）22-2/30.2+0.05=21.99+0.05mm(一) 型芯径向尺寸的计算运用平均收缩率法：Lz =（1+Scp）LS+3/4 zL 型芯径向尺寸（mm）z 型芯径向制造公差（mm）其余符号同上由：LS1=45mmLS2=8mm取精度时1=0.28mm2=0.16mm由z=1/4得：得：z1=0.07mmz2=0.04mm则：L1z =（1+Scp）LS+3/4z=（1+0.55%）45+3/40.280.07=45.460.07mm 则：L1z =（1+Scp）LS+3/4z=（1+0.55%）8+3/40.160.04=8.1640.04mm (二) 型芯高度尺寸的计算运用平均收缩率法： Hz =（1+Scp）LS+2/3zH型芯高度尺寸（mm）z型芯高度制造公差（mm）其余符号同上由：H1=18mmH2=4mm取精度时1=0.2mm 2=0.14mm 由z=1/4得：z1=0.05mm z2=0.035mm则：H1z =（1+Scp）LS+2/3z=（1+0.55%）18+2/30.20.05=18.230.05mm则：H1z =（1+Scp）LS+2/3z=（1+0.55%）4+2/30.140.035=4.1120.035mm 第5章 注塑模结构设计注塑模的结构系统设计，其中结构主要包括了：分析分型面的选择、计算模具型腔的排列方法以及排列冷却水路的布局位置及设计浇口的设置、导向机构的设计、顶出机构的设计等六部分的内容。5.1分型面的选择在选择分型面时候应该对很多因素进行考虑分析，是在模具设计结构中必不可少的一环，更是选择分模注塑模具设计中的重中之重。为了确定出最合理的方案来。当确认分型面时候，应该符合以下几个要求：（1）分型面应选择最大的轮廓外形的塑料件，决定了塑料件的规格，定模的方向之后，我们要根据塑料件的最大的一个分型面外形形状来选用，不然塑料件无法从类型腔脱出，这是选用的基本规则。（2）分型面应该利于塑料件的成功发布。因为注射机出装置的顶移向模侧，因此我们选用分割应该尽量使塑料部件，在模具中在可动模具侧，这有助于发射机构部分设置在可移动模提供，否则设置为发射一个给定的组织内将增加所述模具的复杂性。（3）选择分型面的时候我们要注意可以确保塑件的精度值。（4）应该确保塑件尺寸精度与表面的质量。（5）应该对模具的加工有利，以便于制造。为了节省制造整个模具的花费，通常在模具设计过程中，选择水平分型面的时候更多一些。但是，也要考虑一些特殊性狂，要考虑实际情况选择模具的适合分型面。（6）要有利于排气。在设计中的子表面应能够使塑料的端部熔化，以填补在分模腔，这是一个良好的排气。在现实中，是不可能设计出全部满足以上所有条件的设计方案的。所以，应该主要抓住几个经常出现的矛盾，然后根据那几个条件来选择出更适合的分型面。根据塑件的尺寸与形状，所以此次设计分型面选如下图：图5-1分型面5.2模具型腔排列方式模具设计中应采取单一模腔的设计，那样精度比较高，但是考虑到要生产很多个制件，所以我们要设计多腔的多腔室设计，我们的大部分零件都大批量生产的要求，因此，必须使用多腔室，这样的设计按最大主射量注射机来计算腔数n其中K表示注射机注射量的MAX值，采用0.8因为任务书给我们制定的要求和运算，n取2，使用一模2腔的排布。图5-2 型腔排布5.3浇注系统的设计5.3.1 主流道的设计浇口套是标准件。入口处的小端的重要通道重复注射机喷嘴相互相接，容易磨损，更严格的规定了原料，虽然小型注塑能够是主通道闸和定位圈制造成一个整体，但考虑这些因素通常仍然分开加工，更好拆装更换。主流道是熔体从喷嘴注入型腔中的第一个接触的地方。因为罩壳的原料选用是ABS,它属于热塑性塑料，所以主流道一般在浇口套内，而对于主流道的的设计来说，主流道的长度肯定是越短越好，一方面主流道短，在模具内，气体就越易排出。另一方面同样也减少了熔体能量的损失。（1）定位圈定位圈就是一个定位的作用，属于标准件。在注塑时，使注塑机的喷嘴和浇口套处于同一条直线上，保持同轴。同时根据不同的组合方式，对固定来说浇口套有一个压住的作用。在安装时，定位圈可安装在定模板的表面，同时也可以沉入到定模板5mm后，再用螺钉固定。（2）浇口套主流道就是在浇口套中，所以，主流道尺寸的多少就取决于浇口套的大小。根据不同大小的模架，选取不同规格的浇口套，浇口套不同，主流道的锥度也就不同，从而影响着熔体的流动性。浇口套可以用销钉固定，也可以用螺钉固定，如果选择螺钉则使用M5规格。在我画的装配图中，用螺钉固定。通过向老师确认后，最后我得出了浇口套的尺寸以及设计方式：（1）主流道的长度。一般情况下是根据模具的结构来确定，本次设计中初步选取77mm进行计算。（2）主流道的小端直径。主流道的大端直径。 (锥角一般为24，这里取) 主流道长度主流道的球面半径。，取。（5）球面配合高度。,取。图5-3浇口套5.3.2分流道的设计（1）分流道的布置形式在设计分流道时主要考虑来尽量减少在流道内对压力的损失和避免塑件熔体温度的降低，同时也要考虑减少分流道的容积，因此采用平衡式分流道。（2）分流道的长度根据四个型腔的结构设计，分流道的长度要适中，尽量少弯折。（3）分流道的截面形状常用的分流道截面形状有圆形、梯形、半圆形等。考虑便于成型加工和凝料脱模，分流道大多设在分型面上。在工程实践中，常用圆形和梯形流道。因此在本次设计中初步采用圆形截面，该分流道表面积小，并且制件熔体的热量损失和流动阻力都比较小。同时，流道中心最好能与浇口中心在同一条直线上面。（4）分流道的表面粗糙度由于分流道与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因而分流道的内表面粗糙度Ra要求比较高，一般取Ra1.25um2.5um，这里取1.6um左右。图5-4 分流道5.3.3浇口设计塑件外形为壳体，进行浇口设计的时候，我们需要设计侧浇口，经过慎重考虑，之前型腔已经设计使2腔，图5-5浇口设计5.4冷却系统的设计只要是塑料制件，模具温度都会影响到其的质量与产量，不管是热塑性的还是热固性的材料。因为树脂的本身特性是相同的，所以每种塑料都有自己的模具温度。冷却所用地装置一般普遍用得为水冷，采用在低于60度的温度下注入到模具中，从而让水在里面往复流动，散发热量，到保持需要的水温，热传导性，且成本较小。即再摸具形腔附近和形芯里面弄个冷却水回路，这样能让水、冷凝水这些冷料能够不断地循环流動，开上冷却模具插件和喷射杆并通过几何学的其他部分的水的限制，把热量带走，保证所虚要地温度不变。（1）实验结果表明，更多的冷却水孔的量，产物的冷却更加均匀。（2）与腔表面周围水孔优选具有从常规水孔10-15mm的的腔的边缘的距离相同。（3）入口管的直径应选择为使得流率不大于冷却水的流速。（4）进出口的冷却水温不能过大，防止表面出现凹凸不平的冷却模具。详细分析模具结构，该模具型腔采用冷却形式为环绕型冷却形式。水路设计形式下图表示：图5-6 冷却水道5.5导向机构的设计在进行模具得装配或者成型地时候，设计导向机构得作用是为了能保证动模和定模这两部分或者模内其他灵件之间可以完整的组装不发生偏差，从而可以保证制作出来的产品在尺寸与精度上达到标准，并且还能够防止模具内部各零件的碰撞和干预。名称作用导向机构1. 定位2. 导向3.承受一定的侧向的压力5.5.1导柱导 柱顶部可以设 计 成 锥 形或者半球形 的 先 导 部 分，这样是为了导柱能够顺 利 进 入导向 孔。导柱长度必需得比凸模高出68mm，为了预防导柱没有对好位子而引起型芯先进入型腔，然后合型腔出现砰撞得可能。导柱的表面需具备良好的耐磨性，并且芯的部分得坚韧，不容易被折断。所以制作它的原料选碳 素 钢，经淬火处理后硬度达到5 05 5 H R C。导柱和模板固定的方式主要是是H7/m6过渡配合。导柱一般可以设计四个，小型的模具则少设计些，一般为2个。导柱应该合理的相对地设计在摸具分形面得四周，导柱能够设计于动模一测，也能够设计于定模一测。夲设计是用推件板脱落的形势，因此导柱设计于动摸侧，所选导柱的形势是肩带式，一共设计为4个，等径，对称分布得方案。图5-7 导柱5.5.2导套导套是与导柱配合使用的，所以导套的固定孔大小得与导柱固定孔径相同，这样的话，两孔可以同时加工处理，从而满足同轴度。为了方 便同时加 工 孔 与孔 径，导 套选用带 头 导 套。导套 的前 端设 计成 倒圆 角为 了导 柱可 以顺 利进 入其中。导套首选设计为通孔，但是如果结构有需要的话也可以设计成盲孔，并且得在盲孔侧面建个通气孔。导套得硬度一般不高于导柱，为了减少出现导套拉毛货者避免导柱得情况发生，因此制作导套应该要用耐摩的材料。为了确保导柱与导套安装孔得同轴度，同时加工导柱和导套得孔。导柱和导套应用H8/f7或H7/f7的方式配合。图5-8导套5.6 推出结构的设计5.6.1脱模系统设计的原则首先，脱模系统不仅仅只包括像推杆和推板等之类的推出机构，同时，也包括了一些复位机构，如复位杆，复位弹簧等。脱模系统的设计可以参照以下原则：选择的推出方式不能影响产品的外观。推出的排布应该均衡，使产品不致于因为推出时产生变形。推出机构应该安全，且可以完全把产品推出。脱模力，是指在塑件成型时，因为紧缩，对模屦的凸出部位有包紧力。根据塑件在成形时有明显的变化，故罩壳模件在注塑完成会自动留在动模上。需要足够的开模力和脱模力，才能让塑件脱离模具。制件对型芯的抱紧力达到极值，导致制件滞留在型芯上。5.6.2推杆的设计推杆大只分为普通的推杆和成型的推杆这两个形式，这两种形式中普通的推杆主要是用在顶出塑件中，仅仅支队端面起到成型的效果；而成型的推杆不仅仅是有顶出塑件的作用效果。推杆的设计原则 ：1、设置在顶出阻力相对比较大的位置 2、采用均匀的布置 3、设置在最大的强度以及刚度的地方 4、只要塑件的质量和顺利脱模得以保证，推杆的数目越少也就越好 5、尽可能地选择直径比较大一点的推杆 6、推杆通过装配之后，端部应该比型腔底面或者镶嵌件平面高出0.05-0.1mm 7、合模时能正确复位。在注塑成形的每一次反复工作中，因为塑料会粘在型芯，它是不能自动脱落的，所以我们必须设置一部分结构将这个东西顶出型芯，该部分就被我们称为退出机构（或脱模顶出机构）。我们使用推板顶出塑件的设计。图5-9 推板第6章 模具模架的选择和绘制6.1模架的选择标准模架一般是由定模座板、定模板、动模板、动模支撑板、垫块、动模座板、导柱、导套及复位杆等组成。为了适应大规模的批量生产塑料成型模具，而降低模具生产的成本，模架已经开始标准化了。因为用的是侧浇口自动脱料的模式再依据前面型腔的规划以及彼此的位置尺寸，综合思考了塑件的结构和大小结合规范模架，选用模架为龙记BI-2327-A60-B30-C80。6.2装配图的绘制模具整体设计也就是各个模具零部件的装配，随着社会的快速发展，模架包含的各个模具零件已接近标准化，可以从市场上购买相应型号的零件。标准模架一般包括定模板、动模板、垫块、顶出固定板、顶板、导柱、导套、复位杆等。在本次设计中，浇口套、导柱、导套、顶杆、水嘴都采用标准件，可以外购。经过整体设计，总装图如图所示：图6-1 总装图塑件冷却后由于有少量的收缩，塑件会紧抱在型芯上，所以在脱出产品时不像冲压件那么可以自动脱落。这样，我们必须设计推出机构将塑件顶出，推出机构设计时我们考虑的是要使塑件各部分受力均匀，在此设计中，我们采用一模2腔的结构，开模时，由于注塑机拉力的作用 模具从定模板与动模板之间进行分型，2个塑件由于包紧在型芯上会跟随型芯向开模方向运动，同时进行的有：.拉料杆带动分流道余料以及主流道凝料向开模方向运动；运动到一定位置（主流道里面的凝料全部被拉出） 然后再有注塑机的脱模机构作用模具的推杆座板，推杆座板和推杆固定板相连，所以推杆在推杆座板和推杆固定板的作用下推动塑件，进而将产品顶出模外。合模过程：注塑机的合力作用下动模部分和定模部分开始向中间合拢，运动到一定位置，定模板与复位杆接触，推动复位杆，复位杆推动推杆座板和推杆固定板 推杆是被推杆座板和固定板连接的，所以推杆也开始复位，等到推杆座板和动模座板上的垃圾钉接触后，整个合模过程就完成了第7章 注射机的校核7.1注射量的校核通过我所上课所记录的笔记我查到了，每个塑件的体积之和加上分流道的体积的整体还要小于注射机的额定注射的容量的80%，因此我们要按照如下公式进行计算检验：以上的公式中：代表的是塑件的体积和浇注系统的体积之和，代表的是我们所选择的注射机的注射量（），其中0.8是安全系数经估计算得：。因此我们所选的注塑机完全符合要求7.2锁模力的校核我们可以清楚的知道。注塑机的锁模力一定要大于塑料成型的时候产生的向外从的力，也就是 通过查询一些书籍，我们知道我们选的材料在成型时产生的注射压力是，因为F是分流道和塑件在分型面上的投影面积之和，各型腔及浇注系统在分型面上的投影面积：p因为=900KN pF=283KN故合格7.3开模行程的校核合摸得机构是会影响注射机开摸得行程，注射机地最大开摸得距离必定不能比脱摸德距离小，不然的话会引起制品没有办法从模具里拿出得现象发生。根据单分型面注射模具，+（510）mm其中： 推出的距离,22mm 塑件高度包括浇注系统在内，77mm s 注 射 机 最 大 开 合 行 程 ， 单 位 m m （ s =30300 m m ）代入得：300mm110mm所 以 符 合。 7.4 模具厚度的校核经过以上设计，本次模具设计的总高度H=275mm，而所选注塑机的高度范围为200-300mm，所以满足要求。通过上面注射机的相关校核，设计都合理，所以初选的XY-ZY-125型注射机是适合的。结 论在两个多月的设计过程当中，我有很多的收获和体会。主要有如下几点：(1)我经过自己的努力，完成了这次设计，我非常开心，它是我大学生活的完美的结尾，也是我步入社会的良好的开端。(2)我学会了CAD绘图软件的基本操作，UG的基本操作，知道如何设计简单注塑模，为以后的工作打下基础。(3)本次设计，只是对我的专业课程进行了总结，这次设计提高我解决实际问题能力的同时，让我也认识