塑料壳体模具

目录设计题目1一塑件的工艺性分析21、塑件的原材料分析22、塑件的结构工艺性分析33塑件的尺寸精度分析34塑件表面质量分析4二成型设备选择与模塑工艺规程编制41计算塑件的体积42注塑机的初步选择43塑件模塑成型工艺参数的确定54填写模塑工艺卡6三注射模的结构设计71分型面的选择72型腔数目的确定及型腔的排列83浇注系统的设计84型芯、型腔结构的确定125推件方式的选择146侧抽机构14四注射模设计尺寸计算141成型零件尺寸计算142抽芯机构零件设计与计算163模板尺寸设计19五冷却系统的设计201、动模模镶件的冷却202、定模镶件的冷却20六注射机有关参数的校核21七模具零件的配合关系22模具的工作原理及特点23设计小结25参考文献25摘要本课题主要是针对圆盖的注塑模具设计,该圆盖材料为丙烯晴丁二烯苯乙烯（ABS），是工业生产中常见的一种保护盖产品。通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性，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、侧抽机构、顶出系统、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此塑件所要求的加工工艺。根据题目设计的主要任务是圆盖注塑模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产塑件产品，以实现自动化提高产量。针对塑件的具体结构，该模具是轮辐式浇口的单分型面注射模具。关键词注塑模圆盖。YENTOBUILDINJECTIONMOLDDESIGNSTUDENTLINBOTEACHERYANYALINABSTRACTTHEMAINTOPICCOVEREDFORAROUNDOFINJECTIONMOLDDESIGN,THEMATERIALSFORTHEACRYLICDOMECLEARBUTADIENESTYRENEABS,ISCOMMONLYFOUNDININDUSTRIALPRODUCTIONOFAPROTECTIVECOVERPRODUCTSTHROUGHTHEPROCESSOFPLASTICPARTSFORANALYSISANDCOMPARISON,THEFINALDESIGNOFANINJECTIONMOLDTHEPRODUCTMIXFROMTECHNOLOGYISSUES,ANDSPECIFICMOLDSTRUCTUREOFTHECASTINGMOLDSYSTEM,MOLDFORMINGPARTOFTHESTRUCTURE,SIDEPUMPEDBODY,TOPOFTHESYSTEM,COOLINGSYSTEM,THECHOICEOFINJECTIONMOLDINGMACHINEANDRELATEDCALIBRATIONPARAMETERSAREDETAILEDDESIGN,ATTHESAMETIMEANDDEVELOPEDASIMPLEPROCESSDIESTHROUGHTHEENTIREDESIGNPROCESSTHATTHEMOLDCANBEACHIEVEDBYTHEPLASTICPARTSPROCESSINGREQUIREMENTSDESIGNEDINACCORDANCEWITHTHESUBJECTSMAINTASKISTOBUILDAROUNDPLASTICINJECTIONMOLDDESIGN,THATIS,THEDESIGNOFANINJECTIONMOLDTOPRODUCEPLASTICPRODUCTSINORDERTOACHIEVEAUTOMATIONTOINCREASEPRODUCTIONPLASTICPARTSFORTHESPECIFICSTRUCTUREOFTHEMOLDISTHESPOKESSTYLESINGLEGATEINJECTIONMOLDSURFACEKEYWORDSINJECTIONMOLDROUNDCAP前言随着中国当前的经济形势的高速发展，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或柱塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。本次课程设计的主要任务是塑料圆盖注塑模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产圆盖塑件产品，以实现自动化提高产量。针对圆盖的具体结构，通过此次设计，使我对轮辐式浇口单分型面模具的设计有了较深刻的认识；同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、侧抽机构、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。零件名称塑料壳体生产批量中小批量材料丙烯腈丁二烯苯乙烯ABS未注公差按MT4级精度塑件立体图形1、塑件的工艺性分析塑件的工艺性分析包括塑件的原材料分析、塑件的尺寸精度分析、塑件表面质量和塑件的工艺性分析,其具体分析如下11塑件的原材料分析塑料品种丙烯腈、丁二烯、苯乙烯ABS,属于热塑性塑料。结构特点非结晶态树脂,不透明。使用温度小于85110,脆化温度未18。化学稳定性有较良好的耐化学试剂性,不耐浓的氧化性酸及醛、酮、酯、氧化烃等。性能特点不透明,具有良好的综合物理力学性能,耐热、耐腐、耐磨及良好的抗蠕变性,介电性能好,吸水性较强。成型特点熔融温度高超过250时才出现分解,熔体粘度不太高,流动性中等溢边值为004MM,与流动性和压力有关,对压力更敏感,冷却速度较快,成型收缩小。结论熔融温度较高,熔体黏度中等,一般采用螺杆注射机成型,模具温度可控制在6080吸湿性强,含水量应小于03,必须充分干燥易发生熔接熔接痕,应注意选择进料口位置形式,顶出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色痕迹”但在热水中加热可消失,脱模斜度应取2以上。12塑件的结构工艺性分析从图纸上分析,该塑件的外形为不规则凹凸结构,壁厚不等,但都小于等于3MM,且符合最小壁厚要求塑件型腔较大,有一个4的孔,它符合最小孔径要求塑件上4的孔位置比较偏置,因此成型后塑件不易取出,需要考虑侧抽装置13塑件的尺寸精度分析该塑件的未注公差按MT5级公差要求,其余公差要求按制件的制件图所示公差要求塑件的外形尺寸内形尺寸孔尺寸空心距尺寸14塑件表面质量分析该塑件为工业用圆盖塑料,对其表面质量没有什么高的要求,粗糙度可取RA32UM,塑件内部也不需要较高的表面粗糙度要求,所以内外表面的粗糙度都3取RA32UM15结论该塑件可采用注射成型加工,且加工性能较好,但成型以后需要设置侧抽芯机构才能将塑件顺利脱出2、成型设备选择与模塑工艺规程编制21计算塑件的体积塑件的质量为W塑45G去塑件密度为塑105G/CM3计算得塑件的体积为VW塑塑4725CM322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塑机的注射容量注射容量以容积表示时,塑件体积包括浇注系统应小于注塑机的注塑容量,其关系是V件08V注式中塑件与浇注系统的体积注射机注射容量08最大注射容量利用系数根据塑件的原材料分析,查相关手册得知该塑件的原材料所需的注射压力为60100,由于塑件的尺寸较大,型芯较多,所以选择较大的注射压力模具所需的注射压力应小于或等于注射机的额定注射压力,其关系按下式式中塑件成型是所需的压力所选注射机的额定注射压力模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定锁模力,其关系式如下P腔FP锁P锁452700121500N式中模具型腔压力,取45MPA塑件与浇注系统在分型面上的投影面积注射机额定锁模力N再根据塑件形状及尺寸采用一模一件的模具结构,由以上数据,相关资料初选螺杆式注塑机XSZY250它的注射容量为250,注塑压力为130MPA,锁模力为1800KN,均满足以上条件23塑件模塑成型工艺参数的确定ABS注射成型工艺参数如下,试模时,可根据实际情况作适当调整预热和干燥温度T/8095时间/H45料筒温度T/后段150170中段165180前段180200喷嘴温度T/170180注射压力P/MPA60100成型时间/S注射时间05保压时间1530冷却时间1530总周期4070螺杆转速N/3060后处理使用红外线灯、烘箱在70下加热24H。24模塑工艺制件名称塑料壳体材料牌号ABS设备型号XSZY250每模件数2件单件质量45G3、注射模的结构设计注射模结构设计主要包括分型面的选择、模具型腔数目的确定及型腔的排列、浇注系统设计、型芯、型腔结构的确定、推件方式、侧抽芯机构的设计、模具结构零件设计等内容31分型面的选择该塑件为工业用塑料壳体,对其表面质量没有什么高的要求,只要求外径没有明显的斑点及熔接痕选择制件相对表面积较大的表面作为分型面。32浇口位置的选择321网格状态322选择最佳浇口位置根据分析结果可以设定三种方案方案一方案二方案三323分析各个方案，比较结果方案序号填充时间温差（摄氏度）熔接痕1到各个方向的填充时间差较大692较长（8条）2到各个方向的填充时间差较小638较少（6条）3到各个方向的填充时间差较小367较少（8条）方案2、3的熔接痕数目相差不大且方案3温差小，方案1填充不均匀。综合考虑选择方案3。依据如图方案一方案二方案三324COOLFLOWWRAP分析在FLOW分析中优化保压曲线时，T1123S，T21499S，T31903S，经两次优化得曲线翘曲分析结果为即总翘曲量为03675。X方向变形量Y方向变形量Z方向变形量325结论模具浇注时选用一模两腔，采用潜伏式浇口可以生产出符合要求的产品，变形量较小。33浇注系统的设计331主流道设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。根据手册查得XSZY250型注射机喷嘴的有关尺寸喷嘴球半径R18MM喷嘴孔直径D4MM主流道尺寸主流道通常设计在浇口套中，为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角为，流道表面粗糙度，小端直径比注射机喷嘴直径大051MM。现取锥角A4MM，小端直径比喷嘴直径大。浇口套一般采用碳素工具钢材料制造，热处理淬火硬度5055HRC。由于小端的前面是球面，其深度为现取为，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大。浇口套与模板间配合采用的过渡配合主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为5MM。主流道衬套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。常用浇口套分为浇口套、定位圈整体式和浇口套与定位圈单独分开两种下图为后者，由于注射机的喷嘴球半径为18MM，所以浇口套的为R22MM。主流道衬套的固定因为采用的为分开式,所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈的外径为125MM，内径355MM。具体固定形式如下图所示2分流道的设计分流道的形状及尺寸与塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率等因素有关该塑件的体积比较大但形状并不复杂,且壁厚均匀,可以考虑采用多点进料的方式,缩短分流道的长度,有利于塑件的成型和外观质量的保证从便于加工的方面考虑,采用截面形状为半圆形的分流道查有关的手册,选择R4MM由于分流道中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，因面分流道的内表面粗糙度RA并不要求很低，一般取16M左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。3浇口设计浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。我们将采用限制性浇口。限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。浇口形式的选择由于该塑件外观质量要求不高,浇口的位置和大小还是要不能太影响塑件的外观,同时,也应该尽量使模具结构简单根据对塑件结构的分析及已确定的分型面的位置,可选的浇口形式有几种方案,如下盘形浇口特点主要用于圆筒形制品或中间有孔的制品,它可使进料均匀,在整个圆周上进料的流速大致相同,空气容易顺序排出,同时避免了侧浇口的型芯对面的熔接痕,但是浇口凝料去除困难,需要切削加工或冲切法去除点浇口特点点浇口是一种断面尺寸很小的浇口,当物料通过时产生很高的剪切速率,这对于表观粘度随剪切速率变化而明显变化的塑料熔体和粘度较低的塑料熔体是适合用的点浇口在开模时容易自行切断,并且在塑件上留下的残痕极小,不容易觉察,故无需修剪浇口的工序点浇口的另一个优点是,它很容易向模腔多点进料,浇口位置选择灵活,对于单腔模和多腔模均适用因此点浇口能实现模具自动化生产,生产效率高但是本模具点浇口需开设在型芯内部，型芯高度较高，点浇口长造成塑料压力损耗大，影响塑料顺利充模，因此本模具不适合用点浇口潜伏式浇口特点潜伏式浇口是点浇口的一种变异形式，不适于成型脆性材料。这类浇口的分流道位于分型面上，而浇口本身设在模具型腔内的隐蔽处，塑料熔体通过型腔侧壁斜向注入型腔，因而塑件外表无浇口痕迹，塑件的表面质量及美观效果好。综合以上对塑件成型性能、浇口和模具结构的分析比较,由于塑件的尺寸及表面精度要求不高,从模具的制造及结构考虑,确定成型该塑件的模具采用潜伏式浇口的形式浇口位置的选择模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则1尽量缩短流动距离。2浇口应开设在塑件壁厚最大处。3必须尽量减少熔接痕。4应有利于型腔中气体排出。5考虑分子定向影响。6避免产生喷射和蠕动。7浇口处避免弯曲和受冲击载荷。8注意对外观质量的影响。根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则，进浇点如上图潜伏式浇口所示，进浇点的分流道开型芯台阶上。型芯、型腔结构的确定型芯、型腔可采用整体式或整体嵌入式结构整体式型腔是直接在一整块材料上加工而成的凹模即为整体式凹模如上图A,其特点是牢固,不易变形,有较高的强度和刚度,成型的塑件表面不会有模具接缝痕迹当塑件结构简单时,制作整体式凹模比较容易,塑件形状复杂时,整体式凹模的加工工艺性较差,需要采用电火花、电铸等特殊加工手段,制作周期较长且费用较高,零件尺寸较大时加工和热处理都较困难,消耗贵重模具钢多整体式结构适用于形状简单的中小型塑件整体嵌入式型腔是将凹模做为整体式,再嵌入模具的模板内,它在单腔和多腔模具中均可应用这种凹模结构的好处是A、加工单个型腔的凹模方便,同时零件的热处理变形比在一块材料上制作多个型腔的小B、节省贵重钢材根据工作性质,凹模和固定板可分别采用不同的材料制作C、易于维修更换采取镶嵌式安装形式便于更换失效了的凹模,儿不影响生产进行D、各型腔凹模单独加工利于缩短制模周期综上所述根据该塑件的外形分析,模具的动、定模都是由凸、凹模组成,由于塑件的大部分拐角都有圆弧过度,所以为便于模具的加工和减少熔接痕,把凹模作为整体式。由于该塑件尺寸较大,最大可达17565,形状虽不复杂,如采用整体式型腔,加工后,对于一块大的板来说热处理变形较大,且浪费贵重材料,所以采用整体嵌入式凹模而各小型芯采用镶拼式,并采用过盈配合固定方式安装在模具的各个部位上。推件方式的选择根据塑件的形状特点,模具的侧抽芯机构及大部分型芯在动模部分开模后,塑件留在动模的型腔内,并包裹着中间的型芯,其推出机构可选择推杆推出和推板推出,若采用推板推出只能推外围部分,而中间的型芯抱紧部分没有推件力,且塑件上有圆弧过度,推件板制造困难推杆推出简单,推出平稳可靠,虽然推出时会在塑件上留下顶出痕迹,但作为工业用的圆盖表面质量没什么要求从以上分析得出该塑件可采用推杆推出机构,推杆的位置设置如下侧抽机构该塑件侧壁上有一个4MM的孔,它垂直于脱模方向,阻碍成型后塑件从模具中脱落因此,成型侧壁型芯必须做成活动的型芯,即设置侧向抽芯机构该塑件能考虑的抽芯机构有斜滑块抽芯机构和滑块、斜销抽芯机构根据塑件的结构分析,采用斜滑块侧抽芯机构比较合理。4、注射模设计尺寸计算41成型零件尺寸计算该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算查有关手册得ABS的收缩率为Q0407,故平均收缩率为0407/2055根据塑件尺寸公差要求,模具的制造公差取塑件公差的1/4,即型腔径向尺寸的计算LM11SMAXSMIN/2SL05Z0105575050031162MMLM11SMAXSMIN/2SL05Z0105565050031007MM型腔深度尺寸的计算HM1SMAXSMIN/2HS05Z010554005300347MM型芯径向尺寸的计算LM1SMAXSMIN/2SL050Z01055750500031162003MM型深度向尺寸的计算HM1SMAXSMIN/2HSL050Z105540050150015/3470008MM42抽芯机构零件设计与计算1抽芯距的计算S抽H23MM32555其中H为侧孔深度,23MM为抽芯安全系数2斜导柱设计斜导柱的结构见下图所示,斜导柱的断面为圆形,其固定形式与合模导柱类似的台肩固定,只是由于倾斜安装而台肩轴被削去一部分斜导柱导向部分可以做成半球型或锥台形,但应注意锥台的斜角须大于斜导柱的倾斜角,以避免斜导柱工作长度部分已脱离滑块的孔之后,斜导柱头部仍对滑块有驱动作用斜导柱倾角A确定斜导柱的倾角A是决定斜导柱抽芯机构工作实效的一个重要的因素A的大小关系到模具所需开模力的大小及斜导柱所受弯曲力的大小,有关系到斜导柱的工作长度、抽芯距及开模距离长短A的取值一般在1520间,根据塑件的侧抽孔的深度,即抽芯距的大小,由于抽芯距较小为6MM,所以可取较小的倾角,取A为17斜导柱直径的确定斜导柱主要承受弯曲力,而对斜导柱的直径的确定一般按经验来取,由于塑件的侧抽型芯孔较小,侧抽力不大,所以取斜导柱的直径为16MM3滑块与导滑槽的设计侧型芯与滑块的连接形式根据塑件的形式分析,侧型芯与滑块应做成组合式,然后装配在一起,这样可以节约优质钢材,且加工及维修更换方便为了保证型芯的强度和固定方便,将型芯嵌入滑块内的部分加粗,再用销钉固定侧型芯与滑块的链接形式如下滑块的导滑形式根据模具型芯的大小,以及各自的使用情况,滑块与导滑槽的常用配合形式各不相同,总的要求是在抽芯过程中,保证滑块运动平稳,无上下窜动和卡滞现象,为此对滑块与导滑槽之间有两处位置要求间隙配合,一是在滑块的侧面处,另一是在滑块被压紧的台肩面处经过对滑块导滑形式的考虑,若采用整体式的导滑槽,会使导滑槽的加工增加难度,所以考虑采用组合式的导滑槽结构,导滑槽部分敞开,便于制造加工,保证其精度和硬度,其组合式图形如下图所示滑块定位装置的设计为了保证斜导柱在和模中再次准确可靠地进入滑块的斜孔内,必须使滑块在开模停留在抽芯的终止位置,且不可任意滑动,因此,滑块必须设置定位装置常用的定位装置有定距螺钉、弹簧、挡块组合和活动定位钉或钢球、弹簧、螺塞组合等的定位装置由塑件的外形,模具的四方均有侧抽,所以四周都必须采用滑块定位装置,且采用定距螺钉、弹簧、挡块的组合定位装置其结构如下楔紧块的设计楔紧块的楔角A楔紧块的楔角A必须大于斜导柱的斜角A,这样当模具打开开始抽芯时,楔紧块才能为滑块的移动让位,否则,斜导柱无法带动滑块抽芯一般取AA23楔紧块的形式在制品成型过程中,侧型芯和滑块会受到高压塑料的推力作用,有时这种推力相当大,若由斜导柱承受,则因斜导柱为细长杆件,受力后容易变形,是不可靠的因此,必须设置楔紧块来可靠地锁紧滑块根据模具的结构及塑件的形状,确定侧向力不大,所以采用贴附形式,楔紧块紧贴模板侧面由销钉及螺钉固定,其形式如下图43模板尺寸设计1凹模板设计塑料模具型腔在成型过程中承受着塑料熔体的高压,如果侧壁或底板的强度不足,则可能产生开裂,如果强度不足,则可能产生过大的变形,造成溢料,使脱模困难,型腔侧壁和底板厚度的计算方法有强度计算和刚度计算两种,一般情况下,大尺寸型腔刚度不足是主要问题,应按刚度条件计算,小尺寸型腔强度不足是主要问题,应按强度条件计算根据制件的尺寸分析,本制件的成型型腔属于较大尺寸,所以应按刚度来计算,而型腔采用的是整体嵌入式,根据型腔的材料和经验,型腔的壁厚为1719MM,模套壁厚4550MM考虑到要在凹模镶件上直接开设水道,所以将镶件的壁厚增加至了43MM,根据塑件的外形,在镶件上要挖出一个深52MM的型腔,所以底板的厚度应考虑到在加工过后结构上的合理以及淬火的变形,所以设置镶件的厚度为90MM,根据型腔底部的计算公式所取的底部厚度满足计算公式值,所以确定凹模镶件的长宽均为212MM,厚度为60MM由此按经验参考标准模架相关资料估计出各板尺寸O动模板33035040MMO定模板40035030MMO支承板33035045MMO垫块5835090MMO动模座板33035090MMO定模座板40035030MMO顶板21035025MMO推杆固定板21035020MM5、注射机有关参数的校核模具闭合高度的确定与校核51模具闭合高度的确定动模座板H动模90MM垫块H垫块90MM支承板H支承45MM动模板H动45MM定模板H定40MM定模座板H定模30MM模具高度H闭H动模H垫块H支承H动H定H定模90MM90MM45MM45MM40MM30MM340MM52模具安装部分的校核该模具的外形尺寸为340X350MM,XSZY250型注射机模板最大安装尺寸为,故能满足模具的安装要求。由于XSZY250型注射机所允许模具的最小厚度为,最大厚度,即模具闭合高度满足的安装条件。所以,XSZY250型注射机满足模具安装要求。3模具开模行程校核经查资料注射机XSZY250型的最大开模行程,满足下式计算所需的出件要求综上根据计算及经验D得出结论XSZY250型注射机能够满足使用要求。6、模具零件的配合关系61导柱和导套62浇口套与模板63斜导柱抽芯机构64推杆推出机构6