电气开关盒注射模具设计.docx

【摘 要】：国民经济的高速发展对模具工业提出了愈来愈高的要求，促使模具技术迅速发展，作为生产各种塑料产品的重要工艺装备，模具已发展成为一门产业。随着现代工业的发展，塑料在国民经济的各个部门发挥了愈来愈大的作用，而作为成型塑料产品的塑料模具，也得到了迅速的发展。各种先进的模具制造技术和模具设计方法也层出不穷，极大的促进了模具工业的发展。但是我们应该看到我国的模具技术水平和国外先进的模具技术水平还有一定的差距，这就要求我们这一类的模具人才的不断努力，为我国模具工业的发展做出应有的贡献。为了保证成型合格的塑料制品，满足产品的使用要求，保证模塑成型工艺顺利进行，提高劳动生产率，降低成本，必须根据塑料制品的要求和塑料的工艺性能，认真分析制品的工艺性或正确设计塑料制品，正确确定成型方法及成型工艺，正确选择成型工艺条件，正确设计塑料模具及选择合适的成型机械。在塑料成型工艺和各种塑料模具结构及设计计算的基础上，现扼要叙述一个塑料模设计的实例。这里面较详细地介绍了一个塑料制品成型模具的设计，从制品的成型要求和工艺性分析、注射材料的成型性能和成型工艺参数、分型面的选择和浇注系统的确定、注射机的选择和校核以及成型零件工作尺寸的计算等方面进行了说明，为了方便说明，还插入了一部分图。本产品是塑料电气盒开关，比较普遍，产量大，用料是 ABS，市场广，形状是盒盖类，因为有“扣位”，在设计中需要抽芯，模具设计生产中关键点是：产品的表面质量要求高光亮度，很多厂家在这个问题的处理上不够经验，本模具关键解决这个问题是在模温的控制上下功夫。【关键词】：模具；ABS；制品；型芯；浇口；型腔；行位；扣位；冷却Electrical switch boxes injection mold designLiang hao wen Yangjiang Vocational and Technical college, yiangjiang, 529566 ChinaAbstract: This product are plastic electrical switch box，More common，Large output，Materials used are ABS，the market wide，The shape of the lid are category，Since there are knock-bit，Required in the design of core-pulling，Mold design and production of key points are Product quality requirements of high surface brightness，A lot of manufacturers in this issue deal with the lack of experience，The key tool to solve this problem are in the mold temperature control efforts。Key word: Mold；ABS; products; core; gate; cavity; line spaces; deductions bit; cooling正 文一.产品图： 二.对塑料件的材料与工艺性分析：1.材料成型的特点分析：根椐产品的形状和用途性能分析可知，该插座盒是用ABS塑料（乳白色）成型。1)使用性能：ABS是丙烯腈,丁二烯和苯乙烯三种单体聚合而成的线性结构非结晶型的高聚物,它具有三种组成物的综合性能；在一定的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度及耐磨性;它的热变形温度为100C左右，使用温度小于700C;ABS还具有一定的化学稳定性和良好的介电性能；还有能与其它塑料和橡胶混溶；其表面光亮，可以抛光和电镀。2)成型性能：ABS塑料成型性能较好,它的流动性较好.成型收缩率小，0.4%0.7%;比热容较低,在料筒中塑化效率高,在模具中凝固也较快,模塑周期短.但ABS吸水性大,成型前必须充分干燥。2.塑料件的工艺性分析：（1）塑件表面质量分析：该塑件制品是某插座盒上盖，要求尺寸稳定，外表美观，无斑点、条纹、凹痕、起泡、变色、熔接痕、飞边等，表面粗糙度可取Ra1.6,而塑件内部没有较高的粗糙度要求。此外还要求具有一定的表面光泽性、一定的硬度、耐磨性。（2）塑件的结构工艺性分析：此塑件外形为方形壳类零件，腔体为20.07mm深，壁厚均匀为2.3mm,总体尺寸为中小型，塑件成型性能良好；插座盒的两侧有四个扣位，扣位的凸出距离为1mm，扣位的总长为5.3mm.需要斜滑块作斜顶出脱模。而在内部的底面有很多凸台， 凸台的高度是2mm,凸台的圆角为R2mm。另外插座盒的的另两侧有四个加强肋，加强肋的宽都是1mm厚为0.6mm,在制品的表面上还有“曼科电工”的字样，其高度为0.3mm,而整个制品相邻四边的圆角为R1.5mm，而四直角边圆角为R0.5mm。 三.根据塑件的质量 体积确定型腔数目和选择注射机：1）由Pro/E模型分析可计算出:密度为1kg.dm-3的ABS塑料一个制品的质量为28g,体积为2.5x104mm。根据注射机的最大注射量确定型腔数:由模架选用500x500CI型,参考冲压与塑压成形设备附表4-2可选用SZ-800/3200卧式注射机。由公式：N =Kmo-m流/mi 可计算出N=4个。但由于制品的要求的表面光洁度高,批量生产，再从受力平衡等方面考虑,所以选择了一模四腔。2）根据冲压与塑料成形设备附表4-2可选用S2-800/3200卧式注射机,有以下技术参数理论注射容量840cm3; 螺杆直径67mm;注射压力142.2Mpa; 注射速率260g/s-1;塑化能力34g/s-1; 螺杆转速10-125r/min-1;锁模力3200KN; 拉杆内距600X600mm;移模行程550mm; 最大模具厚度600mm;最小模具厚度300mm; 锁模型式 双曲肘;模具定位孔直径160mm; 喷嘴球半径 SR20mm;（1）最大注射量的校核由已知:注射机最大注射容量为840cm3,一个制品的体积为25cm，V流可取制品的30%到80%之间,当选为25x80%=20cm时,V=25x4+20=120cm根据公式:KV0 = V,即是：0.8x840cm=120cm,所以注射量符合要求（2）注射压力的校核查附录表4知ABS注射压力为60-100 Mpa。由公式P0P,知注射机的最大注射压力P0=142.2 Mpa满足ABS成型注射压力。（3）锁模力的校核注射机最大锁模力F0=3200KN;模内平均压力P模, 查表5-2，知P模=34.3Mpa.制品，流道，浇口在分型面上的投影面积之和可约为A=F/P/=3200/34.3=9.3x10-2 m3;F=P模A=34.3x106 x9.3x10-2=3190KN由公式F0F=P模A可知最大锁模力满足注射要求。（4）模具闭合厚度校核Hmax=600mm,Hmin=300mm;而模具闭合厚度为H=390mm满足公式HminH Hmax.（5）开模行程与顶出装置的校核单分型面模具开模行程的校核，注射机最大开模行程s为550mm。L= H1 +H2=5/3 H1=5/3x(23+9)=53 mm（其中制品的推出距离H1,取型芯高度2/34/5）满足公式SH1+ H2+(510)mm的要求。注射机固定模板定位孔与模具定位圈的关系两者按H9/f9配合。四.模具结构： 动模座板 2-推板 3-推杆固定板 4-顶杆 5-垫块6-定模板7-复位杆 8-动模板9-定模座板 10-定位圈 11-主流道衬套 12-销钉 13-公模仁 14-母模仁15-导套 16-导柱 17、18、20、25、26、30-螺丝 19-拉料杆 21-支架 22-销钉 23-滑块 24-复位杆弹簧 27-支架 28-推板导柱 29-推板导套 1）模架：模架是选用龙记模架500x500CI型。2）分型面： 塑料件的要求制品的表面光滑，无斑点、条纹、凹痕、起泡、变色、熔接痕、非边和制件有扣位要求，便于斜滑块脱离扣位，只有这样选分型面，便于塑料制品脱模和有利侧面分型抽斜滑块。同时也能保证塑料制品的质量和有利防止溢料与便能使分型面更好的排气，方便成型零件加工。3）成型零件：（1）型腔：根据制品的表面要求采用整体式凹模，凹模是成型塑料制品的外形的主要零件这种整体式的凹模结构简单，但是它成型的表面质量比较好，先用铣数控床进行粗加工,然后再用电火花进一步加工,最后再抛光精加工。虽然消耗模具钢材较多，机械加工工艺性能差了一点，但是能保证制品的表面精度。而且在今后也由于数控技术的发展和应用，会越来越多采用这种形式的整体凹模。（2）型芯： 根据制品的内部形状采用整体凸模形式，在整体型芯内嵌入滑块。在加工方面先在铣床进行粗加工，然后用电火花进行进一步的半精加工之后，再进行表面抛光使其达到应有的精度。4）浇注系统：(1)主流道： 主流道位于模具的中心上,它与注射机喷嘴的轴线重合,以利于熔体顺利地向分流道流动，由于它不能太大,否则会造成塑料消耗增多.反之不能太小,否则熔体流动阻力增大,压力损失大,对充模不利.根据ABS 材料的分析,主流道截面形状是圆形，而为也方便脱出流道凝料，把主流道做成圆锥形，锥度为40小端直径为2.5mm 。 (2)分流道：根椐流体力学和传热原理可知，采用圆形横截面流动阻力最小，热量损失最小，熔体降温也最慢，因而，对热塑性塑料注射模而言，分流道截面形状最好用圆形。其分流道长为120mm，直径为8mm,在其下一级的分流道里其长度为22mm,其直径为6mm。但是在加工方面，它需要同时在动、定模上开设半圆截面。分流道的布局是采用平衡式布局。(3)浇口： 根椐制品的质量与其它的各种要求选择侧浇口，因为侧浇口能根椐制品的形状特点和充模的需要，灵活地选择浇口的位置，这样可使模具结构紧凑，流程缩短，改善成型条件。其侧浇口采用半圆形，长度为5.3mm,直径为2mm. (4)泠料穴和拉料杆： 冷料穴设在主流道的未端，长度为10mm。防止冷料进入型腔而影响制品质量，并使熔体顺利充满型腔。拉料杆采用右图这种形式，采用这种形式的好处是避免产品在开模顶出时不小心跌落被划伤，但它的缺点就是，要用手拉形式来脱离拉料杆，并且要较大的拉料力。 5)排气系统： 排气系统的作用是将型腔和浇注系统中原有的空所和成型过程中固化反应产生的气体顺利地排出模具之外。而些模具的排气系统则开设在分型面上，因为气体能从分型面里直接通过排气槽排出。6）斜滑块抽芯：根据制品的内部结构，制品内部的两侧有四个扣位，都需要采用斜滑块顶出。斜滑块固定在支架上，而支架则在推杆固定板上用内六角镙钉固定。滑块的角度为70，长为198mm,宽度则为9.9mm,厚度为9.3mm。开模时，动模板向后退则顶到注射机的模柄使推板固定板向前运动，则使滑块也向前，随着向前的运动使其的用销钉固的滑块也旋转脱出扣位，推出工件。7）顶出机构：顶出机构是为了使制品从模具的型腔和型芯上脱出，制品尽量留在动模上，由于要根椐制品的形状来布置的，在此模具里采用推杆顶出机构，其直径为2.5mm,在一模出四件的模具用四条回针推出和八个斜滑块一起作用构成顶出机构。而圆推杆推出制品是推出机构中最简单的，最常用的。因为它制造简单，更换方便，滑动阻力小，脱模效果好。 8）冷却系统：在设置冷却系统要满足冷去却所需的传热面积前提下，冷却通道的布置应合理，有利于减小冷却水进、出口水的温的差值和便于加工清理。根椐实际的情况此采用四周循环式，其通孔径取8mm,这种冷却方式效果好，型芯和型腔均可用。冷却我们避开了浇口，尺寸不要很大，而且我们通入温水3540这样是模温比较恒定处在4245，有利提高产品的表面质量，得到高的光洁度。9）导向装置：合模导向装置是保证动模与定模或上模与下模合模时正确定位和导向的重要零件,本模采用导柱与导套装置.工作原理:导柱导入导套,与动模与定模准确合模. 作用: 1)导向作用,2)定位作用,3)承受一定的侧向压力.技术要求: （1） 导柱和导套采用压入式装入模板,之间采用间隙配合，保证脱模机构能灵活滑动,无卡死现象, （2）固定导柱的孔径与固定导套相等,以保证导柱和导套安装孔的中心距一致(其误差不大于0.01mm),导柱和导套孔应与模板的安装基面垂直,（3）导柱和模板固定定孔之间的配合为H7/k6，导柱和导套之间的配合为H7/f7。（4）装配时先装配距离最大的两根导柱,后再装第三,第四根.10）复位装置：复位装置是保证每一次注射成型推之后能使动模复位与定模合模进行下一次注射的准备，同时复位杆也有导向、定位的作用。同时为了能使复位杆准时的复位，在复位杆里装上弹簧。技术要求：（1）复位杆与动模板之间采用间隙配合，保证脱模机构能灵活滑动,无卡死现象。 （2）复位杆与定模板之间的配合为f6/H7五.模具工作原理：合模-注射-开模-动模后移（当动模板后移到一定距离时，其一起后移的推杆固定板与注射机模柄相接触而向前移动，动模板继续后移）-塑料件包紧型芯-脱离定模型腔-模柄作用推杆固定板-推杆固定板作用斜滑块和顶针（斜滑块向内移动，脱离扣位和顶针一起作用）-推出塑件-复位杆合模（复位杆在弹簧的作用下，准确地合模）-动模前移- 分型碰合-推杆固定板带动推杆和斜滑块复位。六.成型零件的尺寸计算：1）成型尺寸：(1). 查塑料模塑成型技术，表3-9未注公差尺寸等级选用MT5(2).查表3-10，根据不同的尺寸选用不同的公差值(3).由S=0.4%0.7%,选择SCP=0.5% ,z=/4=0.065 已知：Ls=86mm lm=86mm Hm=hm=23mm =0.26mm 型腔径向尺寸： Lm=(Ls+LSScp%-3/4)+Sz0=(86+86x0.005-3/4x0.26)+0.0650=87.24+0.0650mm 型芯尺寸： lm=(ls+ lsSCP%+3/4)0-Sz=(86+86x0.005+3/4x0.26)00.065=83.90-0.065mm 型腔深度； Hm=(Hs+ HsScp%-2/3)+Sz0=(23+23x0.005-2/3x0.26)+0.0650=23.12+0.0650mm型芯高度： hm=(Hs+HsScp%+2/3)0-Sz=(23+23x0.005+2/3x0.30)0-0.1=20.80-0.065mm2)型腔侧壁与底板厚度的计算：（1）采用整体式矩型型腔 型腔侧壁厚度的刚度计算T=H1(CPH1)/(E1 )1/3H1=19mm, C查表4-9，C=0.093, P查塑料模塑成型技术表5-2,P=34.3Mpa, E=2.1*105Mpa(碳素钢), 1查塑料模塑成型技术图4-45,1=0.67, 查表4-6, =0.05,T=23X(0.93x34.3X23)/(2.1X105X0.67X0.05)1/3=7.9mm本模采用T取=43mm(2) 型腔底板厚度刚度计算:H=(CPL24)/(E)1/3C查表4-10.C=0.0251, P=34.3Mpa L2=180mm, E=2.1*105Mpa, =0.05 H=(0.0251x34.3x1804)/(2.1x105x0.05)1/3=28.7mm本模采用H取=33.5mm。七.选材和热处理:零件类别零件名称材料牌号热处理硬度成型零件型芯T10A淬火54-58HRC型腔T10A淬火54-58HRC模体零件动模固定板45定模固定板45导向零件导柱T8A淬火50-55HRC导套T8A淬火50-55HRC弹簧T8A淬火54-58HRC推出机构零件推杆T8A淬火54-58HRC复位杆45淬火43-48HRC推杆固定板45定位零件定位圈Q235支承零件垫块45抽芯机构滑块T8A淬火54-58HRC 八.加工制造:开料之后先用铣床把料的各个平面铣平，根椐制品的形状，在铣床上进行粗加工，初步使型腔和型芯加工制品的形状，再把型芯和型腔拿到数控铣床进行半精加工之后，对一些有直角和细小纹理的的型芯和型腔，就要进