电器箱体盖注射模具设计

目录目录 摘摘 要要 Abstract 第一章第一章 绪论绪论 3 1 1 课题背景 3 1 2 国内外发展现状 4 第二章 塑件成型工艺分析 8 2 1ABS 材料的成型性能 8 2 2塑料制件的结构工艺性分析 9 2 3塑料制件的生产批量 10 2 4初选注塑机 11 第三章 分型面选择及浇注系统设计 13 3 1 分型面的选择 13 3 2 浇注系统的设计 13 第四章 模具方案的设计 22 4 1 模具型腔的布局 22 4 2 成型零件的结构 22 第五章 成型零件的设计计算 23 5 1 成型零件的成型尺寸计算 23 5 2 内模尺寸的确定 24 第六章 结构零件的设计 25 6 1 推出机构的确定 25 6 2 温度调节系统 25 6 3 排气系统的设计 26 6 4 合模导向机构 27 6 5 支承零部件 27 6 6 标准模架的选择 28 第七章塑 料注塑机相关参数校核 29 7 1 模具闭合高度的确定 29 7 2 模具安装部分的校核 29 摘摘 要要 首先 应根据产品的生产材料 PP 的性质特点以及产品的用途 尺寸 适合环境和 成本 选择采用适合的注射机注射成型的工艺 根据产品分析塑件的主要外形尺寸并 按 GB T 14486 1993 1 选择合适的公差等级计算 然后 运用计算辅助设计软件 CAD Pro e 和 UG 绘制产品的设计图纸 3D 效果图 二维平面设计图纸 通过对产品 的分析来设计手机充电器底盖注射模具确定模具的相关数据根据经验计算按 GB T12556 2006 2 标准选择符合要求的模架 再根据模具的要求查阅相关资料或 询问相关厂家确定适合的注射机型号 最后 设计出手机充电器底盖注射模具的总装 图 加工图和产品注射的生产流程工艺 本文主要介绍了带有 1 处侧槽或侧钩的塑料电线夹从工艺性分析模具总体结构设 计 注塑机选用和模具装配的注塑模具设计过程 其最大的亮点在于塑件上的 1 处侧槽 或侧钩采用滑块机构来解决 在未来几年 该技术将被广泛应用于各种带有侧槽或侧 钩等的注塑模具中 关键词 关键词 塑料挂扣 侧槽或侧钩 滑块机构 注塑成型 摘摘 要要 模具是机械 汽车 电子 通讯 家电等工业产品的基础工艺装备之一 作为工业 基础 模具的质量 精度 寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用 在国际上被 称为 工业之母 对国民经济发展起着不容质疑的作用 塑料模具又是其中最重要 的一部分 因此 研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意 义 本设计介绍了注射成型的基本原理 通过对两板模工艺的正确分析 设计了一副一 模两腔的塑料模具 详细地叙述了模具成型零件包括前模板 前模仁 后模板 后模 仁 水口板等的设计与加工工艺过程 重要零件的工艺参数的选择与计算 推出机构 与浇注系统以及其它结构的设计过程 综合地处理好产品外观要求与浇口位置及脱模 方式之间的问题 关键词 关键词 模具设计 注射成型 加工工艺 浇注系统 3 AbstractAbstract Mold is machinery automobiles electronics communication home appliances and other industrial products one of the basic technology of equipment As industrial base the mould quality precision life to the development of other industry plays a very important role in international known as the mother of industrial the development of national economy plays not questioned role Plastic mould is one of the most important part of it Therefore the study to understand plastic injection mold production process and improve product quality has great significance This design introduces the basic principle of injection molding through two board molding correct analysis design a pair of exactly two cavity plastic mould Described in detail its molding parts including former template front mould kernel back mould plate back mould kernel shuikou plate design and machining process and important parts of the selection of technological parameters and calculation roll out institutions and pouring system and other structure design process comprehensively handle product appearance requirements and gate location and stripping the way Between Keywords mold design The injection molding Processing craft Gating system 第一章第一章 绪论绪论 1 11 1 课题背景课题背景 模具是机械 汽车 电子 通讯 家电等工业产品的基础工艺装备之一 作为工 业基础 模具的质量 精度 寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用 在国际上 被称为 工业之母 对国民经济发展起着不容质疑的作用 在中国 人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位 已成为衡量一个 国家制造业水平高低的重要标志 并在很大程度上决定着产品质量 效益和新产品的 开发能力 中国塑料模工业从起步到现在 历经半个多世纪 有了很大发展 模具水 平有了较大提高 模具技术水平的高低 决定着产品的质量 效益和新产品开发能力 它已成为衡 量一个国家制造业水平高低的重要标志 因此 模具是国家重点鼓励与支持发展的技 术和产品 现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分 是国民经济的装备 产业 其技术 资金与劳动相对密集 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率 模具标准件是模具基础 其大量应用可缩短模具设计制造周期 同时也显著提高模具 的制造精度和使用性能 大大地提高模具质量 在信息社会和经济全球化不断发展的进程中 模具行业发展趋势主要是模具产品 向着更大型 更精密 更复杂及更经济快速方面发展 技术含量不断提高 模具生产 向着信息化 数字化 无图化 精细化 自动化方面发展 模具企业向着技术集成化 设备精良化 产品品牌化 管理信息化 经营国际化方向发展 模具技术的发展趋势主要是 CAD CAM CAE的广泛应用及其软件的不断先进 和CAD CAM CAE技术的进一步集成化 一体化 智能化 PDM 产品数据管理 CAPP 计算机辅助工艺设计管理 KBE 基于知识工程 ERP 企业资源管理 MIS 模 具制造管理信息系统 及Internet平台等信息网络技术的不断发展和应用 高速 高精加工技术的发展与应用 超精加工 复合加工 先进表面加工和处理技术的发 展与应用 快速成型与快速制模 RP RT 技术的发展与应用 热流道技术 精 密测量及高速扫描技术 逆向工程及并行工程的发展与应用 模具标准化及模具标 准件的发展及进一步推广应用 优质模具材料的研制及正确选用 模具自动加 工系统的研制与应用 虚拟技术和纳米技术等的逐步应用 电器箱体盖作为电器箱的一个部分 对制品的形状 尺寸 公差都有非常高的要 求 因此采用注塑模具生产能够有效解决 同时能够提高生产效率节省时间 提高制 品原材料的利用率节省材料和能源 进一步生产成本 然而模具在生产维修和长时间 使用中可能会对制品精度造成影响 因此将会对完成的制品进行检查 确保制品有无 明显溶解痕 划伤 内部及周边不允许有影响外观及装配的毛边缺料等现象 通过本设计 综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识 进行塑料模具设 计的实际训练 从而培养独立工作的能力 提高实际分析能力和创新意识 加深对塑 料模具设计基本理论的理解 提高设计和实践能力 了解与掌握注塑模具的组成 结 构 动作原理及其设计方法步骤等 将所学的模具知识 零件设计 制图 工艺 公 差与技术测量等知识有机地结合在一起 提高对模具零件设计 制图等知识与技能的 综合掌握与应用能力 培养严谨的实验态度和分析解决问题的能力 掌握模具设计与 加工的基本技能 如计算 绘图 查阅设计资料和手册 熟悉标准和规范等 这次设计的意义 在科技发展中 人是第一因素 因此要特别注重对知识的更新与 学习 实现产 学 研相结合 培养更多的模具人才 搞好技术创新 提高模具设计 制造水平 在教学中积极采用多媒体与虚拟现实技术 逐步走向网络化 智能化环境 实现模具企业的敏捷制造 动态联盟与系统集成 中国模具工业是一个完全信息化的 充满着朝气和希望而又实实在在的新时代 作为当代大学生 应为此而努力 因此做 好这次毕业设计的意义是十分重要的 在设计的过程中 将有一定的困难 但有指导老师的悉心指导和自己的努力 相 信会完满的完成毕业设计任务 由于学生水平有限 而且缺乏经验 设计中不妥之处 在所难免 肯请各位老师指正 1 21 2 国内外发展现状国内外发展现状 1 国外市场 当今世界正进行着新一轮的产业调整 一些模具制造逐渐向发展中国家转移 中 国正成为世界模具大国 近年来 外资对我国模具行业投入量增大 工业发达国家将 模具向我国转移的趋势进一步明朗化 日本的模具产能约占全球的 40 居世界第一位 每年向国外出口大量模具 现在 模具市场竞争日趋激烈 因此日本模具业也在努力降低生产成本 模具行业是人力成 本较高的行业 日本的人力成本是中国及东南亚地区的十几倍 而人力成本中有 70 以 上是非核心技术人员 因此 现在日本模具业正逐渐将技术含量不高的模具转向人力 成本低的地区生产 只在本国生产技术含量较高的产品 其次是日本使用模具的主要 企业有加快向国外转移的趋势 这使日本本国模具使用量减少 随着模具工业全球化布局的发展 模具行业在美国工业总产值中所占的比重呈现 出不断下降的态势 但是美国模具在全球模具的高端产品仍然占据着重要地位 德国主要世界上主要的制造大国之一 在模具制造方面具有领先的技术 德国拥 有世界领先的汽车 船舶等制造技术 受上游行业需求影响 德国模具在世界上具有 较为重要的地位 由于德国将将技术含量较高的制造业作为其立国之本 预计未来德 国不会放弃模具制造领域 相反会加强技术含量较高的模具的研究和开发 2 国内市场 随着模具行业竞争的发展 我国一般技术水平的模具消费已经相对饱和 对于技 术含量较高的模具产品的需求仍然存在较大的市场空间 这决定了我国模具行业在进 口替代方面还是大有可为的 二 未来五年模具产品发展的重点 1 汽车覆盖件模具 中国汽车市场的巨大潜力 为汽车模具的发展带来了更加广阔的发展空间 近几 年 随着中国模具工业的迅猛发展 汽车模具也获得了空前的发展 冲压模具占模具重量的 40 以上 汽车覆盖件模具主要为汽车配套 也包括为农用 车 工程机械和农机配套的覆盖件模具 今后 中高档轿车所需覆盖件模具是重中之 重 争取到 2010 年时中高档轿车及以下水平的汽车覆盖件模具做到可以完全自配 2020 年时除个别特别高档的轿车外 所有汽车覆盖件模具应基本立足国内配套 2 精密冲压模具 多工位级进模和精冲模代表了冲压模具的发展方向 精度要求和寿命要求极高 主要为电子信息产业 汽车 仪器仪表 电机电器等配套 这两种模具 国内已有相 当基础 并已引进了国外技术设备 个别企业生产的产品已达到了世界水平 但大部 分企业仍有较大差距 总量也供不应求 进口较多 对于为超大规模集成电路配套 为引线脚 100 以上及间隙 0 2mm 以下的引线框架配套 为精度 5m 以上的精密微型连接 件配套 为 1 6mm 以下的微型马达铁芯配套及为显像管和电子枪等配套的精密模具 是发展的重中之重 为汽车覆盖件及其他大中型冲压件配套的大型多工位级进模也应 重点发展 3 大型及精密塑料模具 塑料模具占模具总量近 40 而且这个比例还在不断上升 塑料模具中为汽车和家 电配套的大型注塑模具 为集成电路配套的精密塑封模具 也电子信息产业和机械及 包装配套的多层 多腔 多材质 多色精密注塑模 为新型建材及节水农业配套的塑 料异型材挤出模及管路和喷头模具等 目前虽然已有相当技术基础并在快速发展 但 技术水平与国外仍有较大差距 总量也供不应求 每年进口几亿美元 十一五 期间 应重点发展 4 其他高技术含量的模具 其他高技术含量的模具占模具总量近 8 的压铸模具中 大型薄壁精密压铸模技术 含量高 难度大 镁合金压铸模和真空压铸成形模目前虽然刚起步 但发展前景好 有代表性 子午线塑胶轮胎模具也是发展方向 其中活络模技术难度最大 与快速成 型技术相结合的一些快速制模技术及相应的快速经济模具具有很好的发展前景 这些 高技术含量的模具在 十一五 期间也应重点发展 三 十一五 模具工业发展目标 1 总量 我国目前模具总产值已跃居世界第三 仅次于日本和美国 其中 汽车 摩托车 家电行业是模具最大的市场 占整个模具市场份额的 80 以上 这代表着我国模具行业 迎来新一轮的发展机遇 也代表着面临国外先进技术和高品质制品的挑战 按 十一五 期间年均增速 12 和 15 及 2010 年至 2020 年期间年均增速 10 左右 测算 总量目标为 按年均增速 12 推算 2010 年约 1000 亿元 2020 年约 2600 亿元 按年均增速 15 推算 2010 年约 1200 亿元 2020 年约 3100 亿元 2 水平 经过 十一五 努力 使我国模具水平达到 2010 年时进入亚洲先进水平的行列 再经过 10 年的努力 2020 年时基本达到国际水平 使我国不但成为模具生产大国 而 且进入世界模具生产制造强国之列 3 骨干企业基本实现信息化管理 通过 ISO9000 等质量管理体系认证 4 高水平模具比例要有较大提高 大型 精密 复杂等技术含量高的中高档模具 的比例从目前的约 30 提高到 2010 年的 40 和 2020 年的 50 以上 5 国产模具国内市场占有率从目前不足 80 2010 年要达到 85 以上 2020 要达 到 90 以上 6 模具出口以 2010 年模具出口 10 亿美元 2020 年模具出口 25 30 亿美元为目标 7 要扩大模具标准件的品种 提高其精度 提高生产集中度 实现大规模生产 模具标准件使用覆盖率从目前的约 45 提高到 2010 年 60 2020 年的 70 以上 8 模具商品化程度从目前 45 左右达到 2010 年的 55 和 2020 年 65 左右 第二章第二章 塑件成型工艺分析塑件成型工艺分析 2 12 1ABSABS 材料的成型材料的成型性能性能 2 2 1 1 1 1 ABSABS ABS 材料是丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 这三种组分各自的特性 使 ABS 具 有良好综合力学性能 丙烯晴使 ABS 有良好的耐化学腐蚀及表面硬度 丁二烯使 ABS 坚韧 苯乙烯使它有良好的加工性和染色性 ABS 树脂是丙烯腈 Acrylonitrile 1 3 丁二烯 Butadiene 苯乙烯 Styrene 三种单体的接枝共聚物 它的分子式可以写为 C8H8 C4H6 C3H3N x 但实际上往往是含丁二烯的接枝共聚物与丙烯腈 苯乙烯共聚物 的混合物 其 中 丙烯腈占 15 35 丁二烯占 5 30 苯乙烯占 40 60 最常见的比例是 A B S 20 30 50 ABS 塑料的成型温度为 180 250 但是最好不要超过 240 此 时树脂会有分解 随着三种成分比例的调整 树脂的物理性能会有一定的变化 1 3 丁二烯为 ABS 树脂提供低温延展性和抗冲击性 但是过多的丁二烯会降低 树脂的硬度 光泽及流动性 丙烯腈为 ABS 树脂提供硬度 耐热性 耐酸碱盐等化学腐蚀的性质 苯乙烯为 ABS 树脂提供硬度 加工的流动性及产品表面的光洁度 性质 ABS 树脂是微黄色固体 有一定的韧性 密度约为 1 04 1 06 g cm3 它抗酸 碱 盐的腐蚀能力比较强 也可在一定程度上耐受有机溶剂溶解 ABS 树脂可以在 25 60 的环境下表现正常 而且有很好的成型性 加工出 的产品表面光洁 易于染色和电镀 因此它可以被用于家电外壳 玩具等日常用品 常见的乐高积木就是 ABS 制品 ABS 材料具有较高的抗冲击强度 且在低温下也不迅速下降 抗寒性 有良好 的的机械强度和一定的耐磨性 耐油性 化学稳定性和电气性能 ABS 有一定的硬 度和尺寸稳定性 易于成型加工 且易着色 ABS 几乎不受酸 碱 盐 及水和无 机化盐的影响 溶于酮 醛 酯 氯代烃中 不溶于大部份醇类及烃类溶剂 但与 烃长期接触会软化溶胀 ABS 塑料表面不可接触受冰醋酸 植物油等化学药品 否 则会引起应力开裂 此外 ABS 的缺点是耐热性不高 低介电强度 低拉伸率 热 变形温度为 93 脆化温度为 27 使用的温度范围为 40 100 而且 ABS 的 耐气候性也差 紫外线作用下容易氧化降解 从而会导致制件变硬发脆 2 22 2塑料制件的结构工艺性分析塑料制件的结构工艺性分析 2 2 12 2 1 结构分析结构分析 塑料制件的形状 首先是保证制件的使用结构要求 并结合人们的审美观点而设 计出来的几何形状 因而 随着设计者的构思方案不同 同一用途的制件 其形状也 会有不同 对此不做深入讨论 因而所着重论述的是有关制件设计的工艺性与经济性 即设计的塑件内外表面形状要设计得易于模塑成型 本产品结构上有侧孔 模具设计中就可以需设置活动块或复杂的侧向抽芯机构 因采用侧抽芯或瓣合式模不但提高了模具制造成本 降低了生产效率 面上留下毛边 增加后加工的困难 但是保证了制品的精度与美观 通常 只要适当改变这种情况 使模具结构大大简化 制造方便也有利于提高生 产率 为此塑件要尽量的避免侧凹陷部分 2 2 22 2 2 塑件的尺寸精度分析塑件的尺寸精度分析 影响塑件精度的因素较为复杂 塑件尺寸误差的产生是多种因素综合影响的结果 因此 在一般情况下塑件要达到金属制件那样的精度是非常困难的 影响塑件精度的因素较为复杂 塑件尺寸误差的产生是多种因素综合影响的结果 因此 在 一般情况下塑件要达到金属制件那样的精度是非常困难的 1 尺寸精度的选择 塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准 然而在满 足塑件使用要求的前提下 设计时总是尽量将其尺寸精度放低一些 以便降低模具的加 工难度和制造成本 根据精度等级选用表 该产品 ABS 的材料模塑件公差等级 GB T 14486 1993 选取一般精度要求 MT3 2 尺寸精度的组成及影响因素 制品尺寸误差构成为 s z c a 式中 制件总的成型误差 s 塑料收缩率波动所引起的误差 z 模具成 型零件制造精度所引起的误差 c 模具磨损后所引起的误差 a 模具安装 配 合间隙引起的误差 3 影响塑料制品尺寸精度的因素比较复杂 归纳有以下 3 个方面 1 模具各部分 的制造精度是影响制件尺寸精度重要的因素 2 塑料材料收缩率的影响 收缩率大的尺 寸精度误差就大 3 成型工艺条件的变化直接造成材料的收缩 从而影响尺寸精度 2 2 32 2 3 塑件表面质量分析塑件表面质量分析 塑件的表面质量包括表面粗糙度和表观质量 塑件表面粗糙度的高低 主要与模具型腔的表面粗糙度有关 一般模具型腔的表 面粗糙度要比塑件低一个等级 即光洁度高一个等级 塑件的表观质量指的是 件成形后的表观缺陷状态 如常见的缺料 溢料 飞边 凹陷 气孔 熔接痕 阴纹 斑纹 翘曲与收缩 尺寸不稳定等 它是由于塑件成型工艺条件 件成型原材料的选择 模具总体设计等多种因素造 成的 塑件为了获得光滑美观的表面 常常要求粗糙度低 为此模具型腔表面需要研磨 抛光和打磨 因此 粗糙度过低会使得模具的制造工艺复杂 周期 成本高 对于透明制品还要求型腔和型芯表面粗糙度相同 对于不透明的塑料制品 模具型芯 的成型表面并不影响制品的外观 仅仅影响制品的脱模性能 所以在不影响使用要求 的前提下 型芯的表面粗糙度的级别可比型腔的表面粗糙度高 1 2 级 2 32 3塑料制件的生产批量塑料制件的生产批量 单件生产 单件生产是指产品品种多 而每一种产品的结构 尺寸不同 且产量很 少 各个工作地点的加工对象经常改变 且很少重复的生产类型 大量生产 大量生产是指产品数量很大 大多数工作地点长期的按一定节拍进行某 个零件的某一道工序的加工 成批生产 成批生产是指一年中分批轮流的制造几种不同的产品 每种产品均有一 定的数量 工作地点的加工对象周期性的重复 按照成批生产中每批投入生产的数量 即批量 大小和产品的特征 成批生产又 可分为小批生产 中批生产和大批生产三种 小批生产与单件生产相似 大批生产与 大量生产相似 常合称为单件小批生产 大批大量生产 而成批生产仅指中批生产 该塑件制品根据课题要求属成批生产 故设计的模具要求对注塑效率的要求较高 模具采用一模两腔结构 2 42 4 初选注塑机初选注塑机 2 4 12 4 1 注塑件质量与体积的计算注塑件质量与体积的计算 在 pro E 软件中打开塑料制件的三维模型 使用该软件自带的分析工具 可以轻松 计算出塑料制件的体积 15 4cm3 另外 浇注系统流道凝料的体积为 6 2cm3 根据初步设计 该塑件模具采用一模两腔的布局结构 因此可以算出一次注射成型所 需的塑料原料的体积为 37 0cm3 查阅相关参考文献可以得到 PC 材料的密度 在此密度取 1 02 g cm3 因此可以得出塑件的质量为 16 7g 流道凝料的质量为 5g 所以总质量为 37 7g 2 4 2 型腔数目的确定 对于一个塑件的模具设计的第一步骤就是型腔数目的确定 单型腔模具的优点是 塑件精度高 工艺参数易于控制 模具结构简单 模具制造成本低 周期短 缺点是 塑件成型的生产率低 成本高 单型腔模具适用于塑件较大 精度要求较高或者小批 量及试生产 多型腔模具的优点是 塑件成型的生产率高 成本低 缺点是 塑件精度低 工 艺参数难以控制 模具结构复杂 模具制造成本高 周期长 多型腔模具适用于大批 量 长期生产的小塑件 根据塑件的精度 根据经验 在模具中每增加一个型腔 塑件的尺寸精度就要降 低 4 确定型腔数目的方法如下 考虑到塑件的技术要求 本设计采用根据注射量方法确定型腔数目 即 12 m m 0 8Gn 式中 G 注塑机的最大注射量 482g 1 m 单个塑件的重量 16 7g 2 m 浇注系统的重量 5g 但根据产品结构和尺寸形状来看 该模具可以为一模两腔 根据需要和后续加工 的要求我们确定为平行于塑件的最大尺寸方向 中心分布 根据各方面情况综合考虑 我们初步选定采用 G54 S200 400 型注塑机 该注塑机 的主要参数如下表 2 2 所示 表 2 2 G54 S200 400 型注塑机的主要技术参数 主要技术参数项目 参数数值主要技术参数项目参数数值 额定注射量 cm 锁模力 Kn 注射压力 Mpa 最大注射面积 cm 动定模座板尺寸 mm mm 模具最大厚度 mm 200 400 2540 109 645 532 634 406 模具最小厚度 mm 最大开模行程 mm 喷嘴前端圆弧半径 mm 喷孔直径 mm 螺杆直径 mm 165 260 18 4 55 3 第三章第三章 分型面选择及浇注系统设计分型面选择及浇注系统设计 3 1 分型面的选择分型面的选择 分型面是模具上下模座分开是的面 确定模具的分型面是设计模具时的最重要的 环节 确定模具分型面时 必须对产品和该产品的模具进行综合分析 模具上用以取出制品和浇注系统凝料的 可分离的接触表面称之为分型面 如何 确定分型面 需要考虑很多因素 确定分型面一般应遵循以下几项原则 1 分型面应选择在制品的最大截面处 2 尽可能使制品留在动模一侧 3 有利于保证制品的尺寸精度 4 有利于保证制品的外观质量 5 尽可能满足制品的使用要求 6 尽量减小制品在合模方向上的投影面积 7 长型芯应置于开模方向 8 有利于排气 9 有利于简化模具结构 10 在选择非平面分型面时 应有利于型腔加工和制品的脱模方便 3 2 浇注系统的设计浇注系统的设计 浇注系统是产品的材料浇注进模具的通道 一般有主流道 分流道 其中分流道 可根据模具的要求设计或不设计 浇口是浇注系统的重要一部分 浇口的设计对产品 的质量影响很到 浇口的种类很多 在设计模具时要考虑到浇口的设计方式 设计位 置 模具浇注系统的设计 8 原则 保证塑料熔体流动平稳设计浇注系统时 应注意使系统与模具中的排气结构相适应 使系统具有良好的排气性 从而保证塑料熔体经过系统或充填模腔时不发生涡流和紊 流 以使制品获得良好的成型质量 流程应尽量短在满足成型和排气要求的前提下系统长度应尽量短 各段应尽量平直 以使塑料熔体在模具中的流程尽量短而且不发生弯曲 从而可减小注射压力和熔体的 热量损失 并缩短熔体充模时间 防止型芯变形和嵌件位移设计浇注系统时 应尽量避免通过系统的塑料熔体正面冲 击模腔内尺寸较小的型芯或嵌件 以防止熔体的冲击力使型芯发生变形或使嵌件发生 位移 修整应尽量方便修整指制品成型后对其外观所做的各种修整工作 其中包括去除制 品上的浇注系统凝料 为了方便修整并无损制品外观和使用性能 浇注系统在模具中 的位置和形状 尤其是浇口的位置和形状应尽量根据制品的形状和使用要求确定 防止制品变形和翘曲设计浇注系统时 应考虑如何减轻浇口附近的残余应力集中现 象 以防止因应力过大而导致制品发生变形和翘曲 例如对于深度很浅的大平面聚乙 烯 聚丙烯制品若采用料流速度较大的直接浇口成型 由于注射压力直接作用在制品 上加之这些塑料取向能力较强 所以成型后很容易在浇口附近残余较大的时效应力和 取向应力 并导致制品发生翘曲变形 为此可改换多点浇口形式 但是应当指出 采 用多点浇口成型制品时 由于各浇口附近收缩与其它部位不等 也非常容易引起制品 整体翘曲变形 尤其对于大型薄壁制品 使用多点浇口时特别要注意此问题 应与塑料品种相适应不同的塑料具有不同的流动性 特别是对硬质聚氯乙稀 聚丙 烯酸酯和聚甲醛等成型性差的塑料 其流道和浇口的选择是否合适 对于制品的性能 外观以及成型周期和生产成本都有很大影响 另外 有些塑料还会因为浇口设计不当 而导致浇口表壁与熔体之间产生较大摩擦 从而引起塑料褪色 合理设计冷料穴冷料穴设计不当 容易使制品发生成型缺陷 如果冷料穴失效 使 前锋冷料进入模腔会导致制品产生冷疤或冷斑 尽量减少塑料消耗设计浇注系统时 除注意满足上述设计原则外 还应使系统的长 度和容积尽量小 这样做不仅可以避免系统凝料积压 延长成型周期等问题 而且还 可以减少系统占用的塑料量 从而减小原材料消耗以及回收废料的工作量 除了上述原则外 设计浇注系统时还应注意模腔的数量与布置 制品的外观和性能 制品形状与尺寸等问题对系统的制约 以及注射机上模具固定板对侧浇口位置的要求 防止浇口与固定板偏心 3 2 13 2 1 主流道的设计主流道的设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体入口处 它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入 分流道或是型腔 由于主流道要与高温塑料熔体及注塑机喷嘴反复接触 所以在注塑 模中主流道部分常设计成可以拆卸更换的主流道衬套 在卧式或立式注塑机上使用的 注塑模中 主流道垂直于模具分型面 为了使塑料熔体按顺序的向前流动 开模时塑料凝料能从主流道中顺利的拔出 需将主流道设计成圆锥形 具有 2 4 的锥角 内壁有 Ra0 8 以下的表面粗糙度 抛光时应沿轴向进行 若沿圆周进行抛光 产生侧向凹凸面 使主流道凝料难以拔出 同时浇口套与注塑机喷嘴接触平凡 为防止撞伤 应采取淬火处理使其具有较高的硬 度 48HRC 52HRC 图 3 2 主流道 图 3 2 3 2 2 分流道的设计 分流道就是主流道与浇口之间的通道 一般开设在分型面上 起分流和转向的作 用 多型腔模具必定设计分流道 单型腔大型腔塑件在使用多个点浇口时也要设置分 流道 总原则 应使熔融的塑料在流经分流道时 压力及热量损失最小 且产生的分流 道凝料最小 1 截面积尽量小 2 分流道和型腔的分布应排列紧凑间距合理 以轴对称或中心对称而平衡 尽量缩小 成型区域的总面积 并使型腔和分流道在分型面上的总投影面积的几何中心与锁模力 的中心重合 3 分流道的形状要考虑分流道的截面积与周长比最大为好 以减小熔料的散热面积和 磨擦阻力 减少压力损失 4 分流道长度应尽量短以减少压力损失 多腔模具各腔分流道长度尽量相等 分流道 较长时应在其末端设冷料穴 防止空气和冷料进入模具型腔 5 分流道上转向次数尽量小 转向处应圆角过渡 不能有尖角 6 内表面不必很光 Ra 1 6um 即可 目的是使流料外层在摩擦阻力作用下流动小些 形成冷却皮层 利于对熔融塑料的保温 分流道的截面形状 通常分流道的断面形状有圆形 矩形 梯形 U 形和六角形等 为了减少流道内的压力损失和传热损失 提高效率 我们这里就选用圆形分流道 如 图 因为圆形截面分流道的效率是分流道中效率最高的 固选它 分流道的尺寸 因为各种塑料的流动性有差异 所以可以根据塑料的品种来粗略地 估计分流道的直径 图 3 3 分流道示意图 图 3 3 3 2 3 浇口的设计 浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道 它是浇注系统的关键组成部分 浇 口的形状 位置和尺寸对制品的质量影响很大 浇口的作用主要有以下几点 1 熔体充模后 首先在浇口处凝固 当注塑机螺杆抽回时可防止熔体向流道回流 2 熔体在流经狭窄的浇口时产生的摩擦热 使熔体升温 有助于充模 3 易于切除浇口尾料 二次加工方便 4 对于多型腔模具 用以平衡进料 对于多浇口单型腔模具 用于控制熔接痕的位置 浇口的截面积通常为分流道的截面面积的 0 03 0 09 浇口截面积通常有矩形和圆 形两种 浇口长度约为 0 5 2mm 左右 浇口具体尺寸一般根据经验确定 取其下限值 然后在试模时逐步修正 在注塑模具中常用的浇口形式有如下几种 直接浇口 点浇口 潜伏式浇口 侧浇口 重叠式浇口 扇形浇口 平缝式浇口 盘形浇口 圆环形浇口 轮辐式浇口与爪形浇 口 护耳浇口 浇口开设的位置对制品的质量影响很大 在确定浇口的位置时应注意以下几点 1 浇口应设在能使型腔各个角落都可以同时填满的位置 2 浇口应设置在制品壁厚较厚的部位 使熔体从厚断面流向薄断面 以利于补料 3 浇口的部位应选在易于排除型腔内空气的位置 4 浇口的位置应选在能避免制品表面产生熔合纹的部位 当无法避免产生熔合纹的产 生时 浇口位置的选择应考虑到熔合纹产生的部位是否合适 5 浇口的设置应避免引起熔体断裂的现象 6 浇口应设置在不影响制品外观的部位 7 不要在制品中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位设置浇口 一般制品浇口附近的强度 较差 浇口亦称进料口 是连接分流道与型腔的通道 除直接浇口外 它是浇注系统中 截面最小的部分 但却是浇注系统的关键部分 浇口的位置 形状及尺寸对塑件性能 和质量的影响很大 图 3 4 浇口局部图 图 3 4 3 2 43 2 4 冷料穴的设计冷料穴的设计 分流道是主流道与浇口之间的通道 在多型腔的模具中分流道必不可少 而在单 型腔的模具中 有时则可省去分流道 在分流道的设计时应考虑尽量减小在流道内的 压力损失和尽可能避免体温度的降低 同时还要考虑减小流道的容积 1 分流道的截面形状 常用的流道截面形状有圆形 梯形 U 形和六角形等 在流道 设计中要减少在流道内压力损失 则希望流道的截面积大 要减少传热损失 又希望 流道的表面积小 因此可用流截面积与周长的比值来表示流道的效率 2 分流道的尺寸 因为各种塑料的流动性有差异 所以可以根据塑料的品种来粗略地 估计分流道的直径 图 3 5 冷料穴局部图 图 3 5 3 2 53 2 5 侧抽芯机构的设计侧抽芯机构的设计 本模由于需要抽芯的距离较短 只有 4 所以采用侧向抽芯机构 滑块设在动模 在斜滑块与型芯镶件之间装入 2 个黄色弹簧 开模时斜滑块与动模部分一起后移 远 离斜楔块 然后在弹簧的作用下把斜滑块向后推 最后在限位销的作用下限制抽芯距 完成 侧向 图 4 16 侧抽芯机构 抽芯 在合模过程中由于限位销限制了斜滑块的活动距离 斜楔将斜滑块 侧型 芯一起压入复位到成型位置 因为侧型芯固定在斜滑块上 完成侧抽芯动作 如左图 4 16 所示 1 抽芯距 S 抽 侧向抽芯或侧向瓣合模从成型位置到不妨碍制品顶出脱摸位置所移动的距离称为 抽芯距 用 S 抽表示 为了安全起见 抽拔距通常应比侧孔或侧凹的深度大 3 5mm 但 在侧向小型芯或瓣合模块脱出侧孔或侧凹以后 其几何位置有限于制品脱摸的情况下 抽芯距不能简单依靠这种方法确定 所以 根据上所述本套模具的抽芯距可取 S 抽 8 mm 塑料模设计手册 P154 2 滑块与导滑槽的设计 1 滑块设计 滑块是抽芯机构中的重要零部件 它上面安装有侧向型芯或成型镶 块 注射成型和抽芯的可靠性都需要它的运动精度保证 滑块的结构形状可以根据具 体制品和模具结构灵活设计 既可与型芯做成一个整体 也可采用组合装配结构 整 体式结构多用于型芯较小和形状简单的场合 而组合式结构则是把型芯与滑块分开加 工 然后装配在一起 采用组合式结构可以节省优质刚材 型芯用钢一般比滑块用钢 要求高 并使加工变得比较容易 2 滑槽设计 侧向抽芯过程中 滑块必须在滑槽内运动 并要求运动平稳且具有 一定精度 设计滑槽时应注意下面问题 滑块完成抽拔动作后 其滑动部分仍应有 全部或部分长度留在滑槽内 滑块的滑动配合长度通常要大于滑块宽度的 1 5 倍 而 保留在滑槽内的长度不应小于这个数值的 2 3 否则 滑块开始复位时容易偏斜 甚至 损坏模具 如果模具尺寸较小 为了保证滑槽长度 可以把滑槽局部加长 使其伸出 模外 滑槽地滑块的导滑部位采用间隙配合 配合特性选用 H8 g7 或 H8 h8 其它 各处均应留有间隙 滑块的滑动部分和滑槽导滑的表面粗糙度均应小于 0 63 1 25um 3 滑块与滑槽的材料 滑块可用 45 钢或碳素工具钢制造 导滑部分要求硬度 40HRC 滑槽可用耐磨材料制造 也可用 45 钢或碳素工具钢制造 要求硬度为 52 56HRC 4 滑块的导滑形式 为了确保侧型芯可靠的抽出和复位 保证滑块在移动过程中 平稳上下不窜动和不卡死现象 滑块与导滑槽必须很好配合和导滑 滑块与导滑槽的 配合一般采用 H7 f 其配合结构形式主要根据模具大小 模具结构和塑件的产量选择 常见的形式如下图 4 18 所示 图 4 18 斜滑块的形式 图 a 为整体式滑块与整体式导滑槽 结构紧凑 但制造困难 精度难控制主要 用于小型模具的抽芯机构 图 b 表示导滑部分设在滑块中部 改善了斜导柱的受力状态 适用于滑块上下 无支承板的场合 图 c 是组合式结构 容易加工和保证精度 综上分析本设计选用图 c 形式 5 滑块的定位装置 为了保证小型芯伸出端准确可靠地进入要抽芯的孔 则滑块在完 成抽芯动作后 必须停留在 一定位置上 为此 滑块需有灵 活 可靠 安全的定位装置 如 图 4 19 所 图 4 19 是利用限位销来定位 滑块的抽芯距离 达到定位目的 图 4 19 滑块的定位装置 楔紧块的设计 楔紧块的形式如下图 4 20 所示 图 4 20 楔紧块的形式 图 a 为楔紧块与定模板作成整体 特点是材料耗量大 加工不便 磨损后修复 困难 但牢固可靠 刚衅好刚性好 适用于楔紧力要求很大的场合 图 b 是用螺钉 销钉固定形式 便于制造 装配和调整 适用于楔紧力不大的 场合 图 c d 为整体镶入式 常用在模板边缘与足够固定位置的场合 图 e 是对楔紧块起加强作用的形式 适用于抽芯距较短而需楔紧力大的场合 综上分析本设计选用图 d 形式 楔紧块的楔角 要求楔紧块的楔角 必须大于或等于斜滑块的斜角 这样 当模具一开模 楔紧块就让开 否则弹簧难以将滑块弹出做作抽芯动作 一般 2 3 限位销 弹簧 小型芯 第四章第四章 模具方案的模具方案的设计设计 4 14 1 模具型腔的布局模具型腔的布局 本设计为 一模两腔 4 24 2 成型零件的结构成型零件的结构 4 2 1 型腔 型腔 构成产品空间的零件称为成型零件即模具整体 成型产品外表面的 模具 零件 称为型腔 Cavity 图 4 1 型腔示意图 4 2 24 2 2 型芯型芯 型芯 俗称 泥芯 芯子 铸造时用以形成铸件内部结构 常由原砂和粘结剂 水 玻璃 树脂等 配成的芯砂在芯盒中手工或机器 如吹芯机 射芯机等 制成 芯盒用 木材或金属制成 在浇铸前装置在铸型内 金属液浇入冷凝后 出砂时将它清除 在 铸件中即可形成空腔 图 4 2 型芯示意图 3 第五章第五章 成型零件的设计计算成型零件的设计计算 5 15 1 成型零件的成型尺寸计算成型零件的成型尺寸计算 成型零件的工作尺寸是指凹模和型芯直接构成塑件的尺寸 例如型腔和型芯的径 向尺寸 深度和高度尺寸 空间距离尺寸 孔或凸台至某成型表面的尺寸 螺纹成型 零件的径向尺寸和螺距尺寸等等 本次塑件的原料是 ABS 材料 ABS 材料是一种收缩率范围较大的塑料 因此成型零 件的尺寸按照平均值法计算 已知 ABS 的收缩率为 0 4 0 7 故可以得到 ABS 材料 的平均收缩率为 0 005 根据塑件尺寸公差的要求 模具的制造公差取 z 3 修正系数取 x 2 3 成型零件尺寸的具体计算如表 5 1 所示 表 5 1 成型零件尺寸的计算 mm 5 2 内模尺寸的确定内模尺寸的确定 采用经验数据法 该电器箱体盖长度方向的尺寸大约为 145mm 宽度方向的尺寸为 95mm 高度方向的尺寸约为 45mm 采用一模两腔 中心对称式排布 由之前的设计可 知一级分流道的直径是 6mm 二级分流道的长度大约是 100mm 封胶厚度取为 3mm 两 个型腔中心的水平距离是 160mm 由于进胶点位置并非是电器箱体盖的最大宽度处 因 此结合具体情况 两个型腔中心的水平距离确定为 160mm 此外 在内模模具型腔的四 周还要布置冷却水道 在布置冷却水道的时候 还要注意要为内模螺丝预留位置 因 为如果内模螺丝与水道的距离太近就会导致冷却水道在使用的过程中爆裂 在这里我 类型塑件尺寸计算公式 z工作尺寸 型芯径向尺寸 0 0 75 0 1 zz sm lSl 型腔径向尺寸 z z sm LSL 00 75 0 1 续 表 0 0 1 zz xhSh sm 高度和深度尺寸 z z xHSH sm 00 1 们设计冷却水道与螺纹孔之间的壁厚为 6mm 内模螺丝的直径为 8mm 壁厚为半径的 1 5 倍 符合要求 同时 冷却水道到型腔的壁厚取 9mm 到内模边缘的壁厚取 15 5mm 型腔顶部到内模顶部的厚度一般按经验取 25 30mm 这里取 30mm 型腔底部 到内模底部按经验可取 25mm 这样整个内模的尺寸就基本定下来了 经过部分调整取 整之后得到内模的最后尺寸为 90mm B 90mm L 100mm H 经各项检验及测试符合 要求 第六章第六章 结构零件的设计结构零件的设计 6 16 1 推出机构的确定推出机构的确定 推出机构的设计要求 1 尽量使塑件留于动模一侧 主型芯 塑件留于动模推出机构简单 否则要设计定模 推出机构 2 保证塑件推出时不变形不损坏 脱模力与接触面积 脱模力作用位置靠近型芯 脱模力应作用于塑件刚度及强度最大的部位 作用力面积尽可能大 3 塑件外观良好 顶出痕迹的处理 p181 4 合模时应使推出机构正确复位 5 结构可靠 足够的强度 刚度 运动灵活 加工 更换方便 该塑料产品可用推杆推出产品 当动模板和定模板分开时 在斜导柱的作用下 定 模板左右分开一定距离 然后在推杆的作用下 把塑件一下推出 达到顶出物件的目 的 图 6 1 6 2 温度调节系统温度调节系统 一 模具的冷却系统 设计冷却系统需要考虑模具的结构 塑件的尺寸和壁厚 镶块的位置 熔接痕的产生 位置等 1 塑件厚度均匀 冷却通道至型腔表面的距离相等 亦即冷却通道的排列与型腔的 形状相吻合 塑件壁厚处冷却通道应靠近型腔 间距要小以加强冷却 一般冷却通道 与型腔表面的距离大于 10mm 为冷却通道直径的 1 倍 2 在模具结构允许的前提下 冷却通道的孔径尽量大 冷却回路的数量尽量多 以 保证冷却均匀 3 为防止漏水 镶块与镶块的拼接处不应设置冷却通道 并注意水道穿过型芯 型 腔与模板接缝处时的密封以及水管与水嘴连接处的密封 同时水管接头部位设置在不 影响操作的方向 通常在注射机的北面 4 浇口处应加强冷却 由于浇口附近温度最高 通常可使冷却水先流经浇口附近 再流向浇口远端 5 降低入水与出水的温度差 避免模具表面冷却不均匀 6 冷却通道要避免接近塑件熔接痕的生产位置 以免降低塑件的强度 7 冷却通道内不应有存水和产生回流的部位 应避免过大的压力降 冷却通道直径的 选择要易于加工清理 一般为 6 12mm 具体水道布置图见图 6 2 所示 图 6 2 二 模具的加热系统 塑件的注塑成型工艺要求模具温度在 90 以上时 模具中必须设置加热装置 4 此次设计的塑件要求的模具温度在 90 以下 故而不需要设计模具加热系统 6 3 排气系统的设计排气系统的设计 1 排气槽设计要点 1 排气槽应尽量设在分型面的凹模一边 以便于 模具制造与清理 2 尽量设在料流末端和塑件壁厚较大部位 3 排气方向不应朝向操作人员 并应加工成曲线 或折弯形状 以防气体喷射时烫伤 工人 4 排气槽宽度常取 1 5 6 槽深 0 02 0 05 以塑料不进入排气槽为宜 2 排气系统的方式 1 开设排气槽排气 排气槽通常开设在型腔一侧 围绕型腔开设或在熔体最后充满部位 2 抽真空排气 这种方式要求模具的分型面吻合要好 通过气孔将模腔内 气体抽净 但需配备 抽真空装置 增加模具成本 一般情况 下不用 3 利用间隙排气 1 镶拼零件的配合面间隙 如型腔 型芯镶块 2 侧向抽芯零件间隙 3 顶出零件配合间隙 推杆 块 4 分型面间隙 粗糙度一般 5 利用间隙排气时 使用时间长了 间隙可能堵塞 应 定期清理 保持通畅 6 4 合模导向机构合模导向机构 在模具进行装配或者成型时 合模导向机构主要用来保证动模和定模两大部分或 模内其他零件制件准确对合 以确保塑料制件的形状和尺寸精度 并避免模内个零件 发生碰撞