开关外壳的注塑模设计说明书

JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本 科 毕 业 论 文（设 计）题目： 开关外壳的注塑模设计 学 院：姓 名：学 号：专 业：年 级：指导教师二 0 一四 年 五 月I摘要本设计是开关外壳的注射成型设计，主要是通过对塑件的分析，设计合理的型芯、型腔以及模架，然后整个结构能够满足模具生产要求的一个设计。本装置主要包括模具的浇注系统的设计、成型零部件的设计、结构零部件的设计以及推出机构的设计。因为所要设计的开关外壳在侧面是有孔的，所以要增加一个侧抽芯的机构。要保证塑件的质量和技术要求，要对温度调节系统进行设计。因为开关外壳的表面要求光滑，不能出现痕迹，所以脚铐的形式选择为潜伏式浇口，由于塑件本身的体积比较小，所以设计成一模四腔的机构，可以提高产品的经济性能，侧抽芯采用斜导柱与滑块的方法，可以有效的进行操作。通过各个机构的配合，来完成对整个塑件的加工。关键词：塑件 注射成型 侧抽芯 IIAbstractThis design is a switch housing injection molding design, mainly through the plasticparts of the analysis, design rational core, cavity and the mold, then the entire structure to meet the requirements of a well-designed mold. This device includes the design of the mold gating system design, design molded parts, structural components design and launch mechanism. Because of the design of the switch housing to the side there is a hole, so to add a side core pulling institution. To ensure the quality and technical requirements of plastic parts to be designed for temperature control system. Because the smooth surface of the switch housing requirements, can not appear trace, so the choice of the form of irons submarine gate, plastic parts due to the volume itself is relatively small, so designed as a four-cavity mold agencies can improve economic performance, side Pulling the slider with oblique pillar method can effectively operate. By incorporating the various agencies to complete the whole process of plastic parts. Keywords: plastic；injection molding；core-pulling目录摘要 .IAbstract .II1 塑件的工艺分析 .11.1 材料性能 .11.2 结构工艺性分析 .11.3 ABS 成型条件 .12 成型设备的选择 .22.1 计算塑件的体积 .22.2 注塑机的初步选择 .23 分型面的选择和浇注系统 .43.1 型腔数量与排列方式 .43.1.1 按注射机的最大注射量确定型腔的数目 .43.1.2 塑件在模具中的位置 .43.2 分型面的选择与浇注系统 .43.2.1 分型面及其选择 .43.2.2 浇注系统的设计 .53.2.3 主流道的设计 .53.2.4 分流道的设计 .63.2.5 浇口的设计 .63.2.6 冷料穴和拉料杆的设计 .63.2.7 排气系统的设计 .74 成型零部件的设计 .84.1 凸凹模的结构设计 .84.2 成型零部件工作尺寸的计算 .84.3 成型零部件的强度和刚度计算 .105 结构零部件设计 .115.1 支撑零部件的设计 .125.2 合模导向机构设计 .126 推出机构设计 .136.1 推出机构的结构组成 .136.2 推出机构的设计要求 .136.3 确定推出机构的类型 .136.4 推出机构的导向与复位 .147 侧向分型与抽芯机构 .157.1 抽芯距的确定 .157.2 斜导柱侧向分型与抽芯机构 .157.2.1 斜导柱的设计 .157.2.2 侧滑块的设计 .167.2.3 导滑槽设计 .167.2.4 楔紧块的设计 .167.2.5 侧滑块定位装置的设计 .168 温度调节系统的设计 .178.1 温度对模具影响 .178.2 冷却系统的结构 .179 模具整体设计 .179.1 标准模架的设计 .189.2 模具厚度校核 .19总结 .20参考文献 .23致谢 .2411 塑件的工艺分析1.1 材料性能开关外壳的所用材料是 ABS，ABS 是丙烯腈、丁二烯和乙烯的三元共聚物，ABS 树脂是目前产量最大、应用最广泛的聚合物。密度为 ，抗31.07g/cm拉强度 ，抗弯强度 ，收缩率为 。它将50Mpa376Mpa41%83.PS、SAN、BS 的各种性能有效的统一起来，兼具韧、硬、刚相均衡的优良力学性能。有较好的冲击强度、尺寸稳定性、电性能、耐磨性、抗化学药品性，成型加工和机械加工较好。1.2 结构工艺性分析该塑件尺寸偏小，整体结构较简单.多数都为曲面特征。 1.3 ABS 成型条件注射机类型：柱塞式、螺杆式均可预热 ： C850料筒温度 ：前段 170中端 6后端 28喷嘴温度 ： C107模具温度 ： 5注射压力 ： Mpa6成型时间 ：注射： 90s2高压： 5冷却： 总周期： 20s22 成型设备的选择2.1 计算塑件的体积经过 Pro/E 对塑件的分析，可以得到 件 =4408.91 。V3m浇注系统凝料的体积初步计算：总 = 件 （1+0.5）=6613.365 。V3浇注系统的凝料在设计之前是不确定值，但是可以根据经验按照塑件体积的 倍来计算。12.02.2 注塑机的初步选择塑件成型所需的注射总量应小于所选注射剂的容量，一般 件 33066.8V3m其中 注 表示注射机的注射容量。所以注射机的理论注射量要大于 33.066 ，查模具设计与制造简明手册选3cm择理论注射量为 60 的注射机，型号为 。3c60/4XZ注射机的参数：60/4XZ注射机的理论注射量：60 3注射压力：180 Mpa锁模力：400 KN移模行程：250 m最小摸厚：80最大模厚：2503喷嘴球半径： 10SRm喷嘴口孔径: 3顶出直径： 50下面校核注射机的参数：注射量：注 ，符合条件V60g注射压力校核：注 ，塑件的注射压力在 ，符合条件p18Ma10Mpa7锁模力校核：腔Fs式中 注射机的额定锁模力，KN腔 注射时所需要的型腔压力，ppa塑件与浇注系统在分型面上的投影面积，s 2cm通过 Pro/E 分析可知投影面积为 =1735.604 ， 400sFKN腔 ps52068.1N1735.604106腔 ,符合条件F模具厚度：所设计的模具厚度为 ，小于模具的最大厚度230m250m该注射机均满足与设计的要求。3 分型面的选择和浇注系统43.1 型腔数量与排列方式3.1.1 按注射机的最大注射量确定型腔的数目nmkj式中 - 型腔的数目；- 注射机最大的注射量的利用系数，一般取 0.8；k- 注射机的最大注射量，n 3c- 浇注系统凝料量，jmm- 单个塑件的体积或质量， 3c得到 6.5n按照塑件的精度要求，根据产品的生产效率和产品的技术经济要求，型腔不宜过多，通常不超过 4 个，因为多型腔难以使型腔的成型条件条件一致。所以取 。4n3.1.2 塑件在模具中的位置图 3-1 模具中的位置型腔在模具中的排布保证压力均等，使塑料熔体能同时均匀地充填每一个型腔。考虑各方面因素，选择第二个塑件在模具中的位置。3.2 分型面的选择与浇注系统3.2.1 分型面及其选择分型面对模具的结构形式有着重要的影响，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。根据对塑件的结构分析，分型面选在塑件最大尺寸处，这样就利于模具的加工以及塑件的顺利脱模，简图如下：5图 3-2 分型面3.2.2 浇注系统的设计浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。3.2.3 主流道的设计主流道大部分位于模具中心塑料熔体的的入口处，它的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和主流道凝料的顺利拔出。由于主流道与塑料以及注射机喷嘴的接触的次数比较多，所以部分常采用可拆卸更换的浇口套。如下图：图 3-3 浇口套为了使凝料顺利拔出，主流道的小端直径 D 应稍大于注射机喷嘴直径 d，通常为 D=d+（0.51 ）mm主流道入口的球面半径 R2 也应大于注射机球头半径 R1，通常为 R2=R1+（12）mm经计算：D=4mm R2=12mm主流道内壁的表面粗糙度应在 Ra0.8 以下，浇口套常用 T8A 或 T10A 钢材制作，经过淬火洛氏硬度为 5055HRC。3.2.4 分流道的设计分流道的作用是改变熔体的流向，使其均匀地分配到各个型腔，设计时要注意减少流动过程中的热量损失与压力损失。常用的分流道有以下几种形式：6图 3-4 截面形状截面的形状应尽量使其比表面积小，从而减少热量的损失，在上图的截面中圆形流道截面的比表面积最小，所以选用圆形截面的流道。对于大部分塑料，分流道截面直径常取 5 6mm。由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部的熔体流动状态比较理想，因此分流道表面粗糙度值不要太低，一般 Ra 取 1.6 左右。3.2.5 浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道。它是浇注系统的主要部位。浇口的理想尺寸往往很难准确的把握，在实际中浇口往往先取较小的尺寸，以便在以后试模时逐步加以修正。根据塑件的结构，浇口的形式选择为潜伏式浇口，这类浇口的分流道位于模具的分型面上，而浇口却斜向开设在模具的隐秘处，塑件的外表面不受损伤，保证了塑件的表面质量与美观效果。3.2.6 冷料穴和拉料杆的设计冷料穴的作用是放置浇注系统中先注入的塑料，防止这些冷料注入型腔从而影响了熔体的充填速度和塑件的质量。冷料穴的长度通常为流道直径 d 的1.5-2 倍。下面是模具拉杆的简图：7图 3-4 拉料杆采用 Z 字型拉料杆，公称直径 .8m3.2.7 排气系统的设计为了保证塑料熔体顺利的充满型腔，必须将浇注系统和型腔内的空气顺利的排出模外，如果气体不能顺利的排出模外，塑件就会出现质量问题。对于简单型腔的小型模具，可以利于推杆、活动镶件以及型芯端部与模板的配合间隙进行排气。4 成型零部件的设计构成模具型腔的所有零部件称为成型零部件。成型零件不仅要求有正确的几何形状、较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度值，而且还要有合理的结构和8较高的强度、刚度及较好的耐磨性。4.1 凸凹模的结构设计为了节约材料和有利于热处理，型芯、型腔都采用整体镶块式结构，型芯型腔均采用螺钉来进行固定.4.2 成型零部件工作尺寸的计算型腔和型芯的径向尺寸计算：本产品使用 ABS 材料，是大批量生产的小型零件，此产品采用 5 级精度，属于低精度制品，查表可知 ABS 材料的收缩率为 0.003-0.006 之间，所以塑料的平均收缩率 =0.0045。具体计算如下：s型腔径向尺寸计算： zz xLsLm00)1()(式中 Lm- 模具型腔径向基本尺寸；LS- 塑件外表面的径向基本尺寸；-模具成型零件的制造误差，取 /3；z系数 x 在塑件精度较低时取 0.5，当塑件尺寸较小、精度较高时一般取 0.75。对于该塑件设计时要求 x 为 0.5。型芯径向尺寸计算： 00)1()(zzlslm式中 -模具型芯径向基本尺寸；-塑件内表面的径向基本尺寸；sl-模具成型零件的制造误差，取 /3；z型腔深度和型芯高度尺寸计算： zz xHsm00)1()(式中 -模具型腔深度基本尺寸；9-塑件凸起部分高度基本尺寸；sH-模具成型零件的制造误差，取 /3；z00)1()(zz xhshm式中 -模具型芯高度基本尺寸；-塑件孔或凹槽深度尺寸s-模具成型零件的制造误差，取 /3；z因为塑件的精度取五级精度，根据塑料之间的公差数值表 ，塑件78)(SJ132的基本尺寸所对应的尺寸公差如下：表 4-1 基本尺寸对应的偏差基本尺寸 m 公差 m 基本尺寸 m 公差316.06318.010621402844. 28.3230336050. 6504.865218型腔：宽度方向 82.8； =0.0045sLs0.20.20m 366.8.4)(1)(Lz 长度方向 91.15；,s 0.20.20,m 91.591.5)()(z 型芯：宽度方向 =82.8；ml 0.20.20m 834766.82.4)(1)(lz 长度方向 91.15；,ml0.20.20,m 1.591.5)()(lz 10型腔深度： =11；sH0.70.70m 1.9352.51.4)()(z 型芯高度： =7.65；sh0.70.70m 8.76.)()(z 型芯的表面粗糙度要求不需要那么高，一般取 1.6，型腔的表面粗糙度将决定产品的外观，因此要求较高，一般取 0.8。4.3 成型零部件的强度和刚度计算塑料模具是在一定温度和一定压力下工作的，模具型腔受到的塑料熔体压力的作用，必须具有足够的刚度和强度。如果型腔侧壁和底板的厚度过小，就可能因强度不够而产生塑件的版型甚至破坏。对于小型腔来说，强度不足为主要矛盾，计算型腔壁厚应以满足强度条件为准。壁厚的强度计算条件是型腔在各种受力形势下受到的最大压力值不得超过模具材料的许用应力，即 。max所以计算公式如下：型腔底板的厚度：4B3pbLS2式中 -型腔内熔体的压力， ，一般取Mpa45pa2-型腔侧壁边长L-型腔宽度b-凹模宽度B材料的许用应力，一般取10Mpa计算得 = ，当塑件比较小且型腔比较浅时，一般取 25 左右。S21.56型腔壁厚尺寸：表 4-2 型腔壁厚尺寸11型腔内壁短边 型腔壁厚40 25504 302567 48 890 5根据塑件的短边尺寸可得壁厚为 25 左右5 结构零部件设计125.1 支撑零部件的设计固定板：固定板在模具中起到安装与固定成型零件、合模导向机构以及推出脱模机构等零部件的作用。为了保证固定零件的稳定性，要求要有足够的厚度和刚度以及强度，材料一般采用碳素结构钢。垫块：垫块的作用是在动模支撑板与动模座板之间形成推出机构所需的动作空间。一般用中碳钢制造。5.2 合模导向机构设计 定位作用：装配过程中避免动定模的错位，模具闭合后保证型腔形状与尺寸精度 导向作用：动定模接触时，首先导向零件相互接触，引导动定模正确闭合承受一定的侧向压力导柱导向机构是比较常用的一种形式，其主要零件是导柱和导套。根据塑件的结构和精度要求，选择导柱的形式为带头导柱，其结构简单，加工方便。图 5-1 导柱 导柱的端面一般制成半球形的部分，为了使导柱能顺利的起到导向作用。导柱的长度必须比凸模端面高出 6-8mm。避免导柱未导准方向而型芯先进入型腔与其可能相碰而损坏。导柱表面要有较好的耐磨性，芯部坚韧。所以多采用低碳钢经渗碳淬火处理。导柱固定部分与模板之间一般采用 H7/m6 或 H7/k6 的过渡配合。在型芯、型腔固定板上加工导柱导套时应将两块板合在一起加工，以保证孔的同心度。6 推出机构设计136.1 推出机构的结构组成推出机构一般由推出机构、复位和导向等三大原件组成。6.2 推出机构的设计要求 推出机构设计时应尽量使塑件留于动模一侧 塑件在推出过程中不发生变形和损坏 不损坏塑件的外观质量 合模时应使推出机构正确复位 推出机构应动作可靠6.3 确定推出机构的类型推出机构要求是使塑件在推出过程中不受损坏，本模具采用一次推出机构。推杆的数量及结构：此塑件结构简单，采用 A 型推杆，尾部采用台肩固定。根据推杆布置的许可空间，塑件共采用 12 根推杆，其直径为 。3m图 6-1 推杆推杆的固定与配合：下图所示的推杆固定形式是最为常用的，在推杆固定板上制有台阶孔，将推杆装入其中。这种形式强度高，不易变形。14图 6-2 推杆的固定推杆固定部分的配合如上图所示，一般直径为 d 的推杆，在推杆固定板上的孔应为 d+1mm，推杆台阶部分的直径常为 d+5mm，推杆固定板上的台阶孔为 d+6mm。推杆工作部分与模板或型芯上推杆孔的配合常采用 H8/f7-H8/f8 的间隙配合，推杆的材料常用碳素工具钢或 65Mn 弹簧钢等，热处理要求硬度为46-50HRC。6.4 推出机构的导向与复位使推出机构复位最简单、最常用的方法是在推杆固定板上同时安装上复位杆，复位杆为圆形截面，一般每副模具都设置 4 根复位杆，对称分布在推杆固定板上。还可以借助弹簧的弹力使推出机构复位。157 侧向分型与抽芯机构分析塑件在侧壁上有孔，不能直接由推杆等推出机构推出模具，所以制成可侧向移动的活动型芯，以便在塑件脱模推出之前，先将侧向成型零件抽出，然后再把塑件从模内推出。抽芯结构为斜导柱，固定在定模座板上。7.1 抽芯距的确定侧向抽芯距一般比塑件上侧孔的深度大 2-3mm，用公式表示为：3)(2s式中 为抽芯距， mm；为塑件侧孔的深度，mm；s塑件侧孔深度为 4mm，所以抽芯距 =6mm。s7.2 斜导柱侧向分型与抽芯机构7.2.1 斜导柱的设计塑件侧型芯滑块抽芯方向与开合模方向是垂直的，通过受力分析与理论计算可知，斜导柱的倾角 取 ，最常用的是 。考虑到抽芯距不2521是很大，这里取 = 。考虑到抽芯力和倾斜角不大，这里工作部分的直径初14步设为 10mm。斜导柱工作部分长度： 25msinl 10)m(5sinta2dcoshtan2dLL431Z 式中 为斜导柱总长度为斜导柱固定部分大端的直径2d为斜导柱固定板厚度h= = = ,计算 = 。21m5s6mZL70m62167.2.2 侧滑块的设计侧滑块是斜导柱侧向分型与抽芯机构中的一个重要零部件，使用最广泛的是 T 形滑块，T 形设计在滑块的底部，用于较薄的滑块，侧型芯的中心与 T 形导滑面较近，抽芯时滑块的稳定性较好。图 7-1 侧滑块7.2.3 导滑槽设计斜导柱侧向抽芯机构工作时，侧滑块是在导滑槽内按一定的精度和沿一定的方向往复移动的零件。根据零件的结构和侧滑块，导滑槽设计成整体式形槽，结构紧凑。为了让侧滑块在导滑槽内移动灵活，不被卡死，导滑槽和侧滑块要求保持一定的配合长度。滑块与导滑槽之间的导滑部分采用 的间隙配合。H7/f7.2.4 楔紧块的设计为了保证侧滑块的位置和塑件的尺寸精度，合模注射时，必须要设置锁紧装置锁紧侧滑块，常用的装置为楔紧块。在设计楔紧块时，楔紧块的斜角 应大于斜导柱的倾斜角 ，否则开模时，楔紧块会影响侧抽芯动作的运行。当侧滑块抽芯方向垂直于合模方向时， 。3)(27.2.5 侧滑块定位装置的设计侧滑块与斜导柱分别工作在模具动定模两侧的侧抽芯机构，开模抽芯后，侧滑块必须留在刚脱离的斜导柱的位置上，以便合模时斜导柱准确的插入侧滑块的斜导孔中，因此要设计侧滑块的定位装置，以保证侧滑块脱离后可以可靠地停留在正确的位置上。本设计中采用限位销来进行限位。178 温度调节系统的设计8.1 温度对模具影响注射模具的温度对塑件熔体的充模流动、固化定型、生产效率、塑件的形状与尺寸精度都有重要的影响。注射模具中设置温度调节系统的目的，是通过控制模具温度，使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产力。ABS 属于中等粘性材料，温度过高容易分解，所以，成型的时候要控制模具温度在，冷却水采用常温进行冷却。C804需要注意的是，无论多大的模具，水孔的直径不能大于 14mm，否则冷却水难以成为湍流状态，以致降低热交换率，一般水孔直径根据塑件平均壁厚来决定。平均壁厚为 时，水孔直径取 ，平均壁厚 时，水孔2m10m64m2直径取 ，平均壁厚为 时，水孔直径取 。在型腔与水管1041的配合处加入防漏圈，防止冷却介质泄漏。8.2 冷却系统的结构冷却回路设置的基本原则： 冷却水道数量尽量多、冷却孔径尽量大 冷却水道至型腔表面距离应尽量相等，一般水道孔边至型腔表面的距离应大于 10mm，常采用 12-15mm。 浇口处加强冷却 冷却水道出、入口温差应尽量小 冷却应沿着塑料收缩的方向设置 冷却水道的布置应避开塑件易产生熔接痕的部位冷却水路的布置：图 8-1 冷却水路189 模具整体设计9.1 标准模架的设计采用标准化的模架可以提高生产效率，降低成本。根据塑料注射模中小型模架 ,选取定模座板、动模座板、垫块、推板、推杆固定GB/T190256.板、复位杆、导柱、导套、推杆、水嘴等标准件。其中动定模座板的厚度为，型芯型腔固定板的厚度为 ，垫块的厚度为 ，推板与推杆固25mm660m定板的厚度分别为 、 。可以保证塑件顺利脱模。1759.2 模具厚度校核模具厚度 H 必须满足 maxinH式中 为注射机允许的最小的模厚min为注射机允许的最大的模厚ax,符合 。230HmaxinH图 9-1 模具整体结构19图 9-2 模具整体结构的爆炸图20总结经过近两个月的努力，终于把毕业设计完成了，虽然说明书里面存在一定的不足，但通过这段时间的学习与积累，掌握了许多基础知识，对自己有很大的帮助。通