电器盒盖注塑模具设计

1、学士学位论文电器盒盖注塑模具设计摘要注塑模具说明书主要阐述了基于 CAD技术的塑料注塑模具的设计、制 造及其工艺方案的制定，并且着重介绍了注塑加工方法、模具的结构及模 具零件的设计制造。本设计采用点浇口，利用直导柱导向，推杆顶料，脱 模板完成脱模。如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠。最后分析了 模具的工作过程，编制了主要成型零件的工艺规程。并用 Auto CAD和 UG4.0绘制了一套模具装配图和零件图。目前模具行业已比较成熟，很多零件日趋标准化，可以直接从市 场上购买到，所以本次主要设计项目是零件型腔的设计、制造及其工艺。 在本论文中对生产工艺方案做了初步分析探讨。关键词：注塑模具塑件成

2、型塑料模具设计 AUTOCADAbstractThe main injection mold is presented based on the plastic injection mold CAD tech no logy in the desig n, manu facture and process for the formulatio n of programs, and emphatically introduces the processing method injection, die structure and the design of the mold parts manu

3、facturing. This design USES the point runner, use straight guide pin orientation, push rod roof material, to take off the template complete patter ns. So the structure of the desig n to en sure reliable mold work. Finally the working process of the mold are analyzed, and the main forming parts of th

4、e procedure. And UG4.0 AUTOCAD and draw a mold assembly draw ing and draw ing.At prese nt mold in dustry is more mature, more sta ndardized many parts, can buy directly from the market, so the main design project is part of the design, manu facturi ng and cavity process. In this thesis on producti o

5、n process scheme made a prelim inary an alysis is discussed.Key words: Inject ion mold Plastic moldi ng Plastic Mold desig n AUTOCAD摘 要LAbstractL1.第一章绪论-.1-1.1 塑料成型模具在加工工业中的地位 -1-1.2 中国塑料模具工业发展现状 -.1-1.3塑料成型模具发展趋势 -.1-第二章 塑件工艺性分析-.3-2.1塑件工艺性分析 -.3-2.2初步拟定总体设计方案-.4-第三章注塑模成型零件设计-.5-3.1成型零件结构设计 -.5-材料选

6、择.-.5-计算型腔的壁厚-.5-第四章注塑模结构件的设计 -.7-4.1注塑成型机的选择 -.7-4.2模架的设计 -.7-4.3有关参数的校核-.8-最大注射量的校核 -.8-注射压力的校核-.8-锁模力的校核-.8-4.4三板模定距分型机构的设计 -.8-4.5 弹簧-.9-推杆板复位弹簧的预压量 .-.9-推杆板复位弹簧自由长度的确定 -9-4.6浇口套的设计 -.9-4.7模架中其他结构件的设计 -.10-支撑柱的设计.-.10-4.7.2 定位圈-.11-4.7.3 顶棍孔-.11-4.7.4 限位钉-.11-4.7.5 紧固螺钉.-.12-4.8模具部分安装尺寸的校核 -.14-

7、模具厚度的校核-.14-模具的长度和宽度校核 -.14-定位圈尺寸的校核 -.14-第五章注塑模浇注系统设计 -.15-5.1分型面的选择.-.15-5.2主流道的设计 .-.15-5.3分流道设计 -.16-5.4 浇口设计-.17-5.5拉料杆设计 -.18-第六章注塑模温度控制系统设计-.20-6.1冷却管道位置的确定-.21-6.2冷却管道直径的计算 -.21-第七章 注塑模脱模机构及导向定位机构的设计 -23 -7.1脱模力的计算 -.23 -7.2确定圆推杆推出 .-.23-7.4定距分型机构的设计-.24-结论.-.26 -参考文献.-.27 -致 谢.-.28 -第一章绪论1.

8、1塑料成型模具在加工工业中的地位据机械制造行业的最新分析，塑料模具是模具工业的重中之重，已成为当 今最有活力的一门产业之一。在 2000年，我国进口模具花费9.77亿美元， 其中塑料模具占5.7%。由此可知，塑料模具的开发及注射模的研究是当前 塑料界人士十分关注的方向。我国塑料工业在 十五”期间有较大的发展，不断实施 以塑代钢”方针，塑 料已被广泛应用于汽车、电子及通讯、家用电器、国防科技、机械、医疗 器械、建筑以及人们日常生活等各个领域。塑料行业主要产品可划分为十九个大类，五十三种不同类型，数百个品种。 产品以中低档、通用型为主，主要产品的总体技术水平相当于国际技术先 进国家八十年代初的水平

9、，部分产品达到八十年代中末期水平，少数产品 接近九十年代水平，极个别产品在理论和实践上在国际上处于领先地位。 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展 较快的种类，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1。1.2中国塑料模具工业发展现状近年来，中国塑料模具制造水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到50t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已达到2卩m,制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多 腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速 度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模

10、具及主型材双腔共挤、双色共 挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩展，高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多， 模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都有较大幅度的提高，热流道模具 的比例也有较大提高。另外，三资企业的蓬勃发展进一步促进了塑料模具 设计制造水平及企业管理水平的提高，有些企业已实现信息化管理和全数 字化无图制造。3整体来看，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方 面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距 仍很大。一些大型、精

11、密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量 进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争 激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。41.3塑料成型模具发展趋势随着市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展，因 此对模具的要求也越来越高。为了满足市场需要，未来的塑料模具无论是 品种、结构、性能还是加工都必将有较快发展，而且这种发展必须跟上时 代步伐。展望未来，下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广。1) 超大型、超精密、长寿命、高效模具将得到发展。2) .多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发 展。3)

12、 .为各种快速经济模具，特别是与快速成型技术相结合的 RP/RT技术将得 到快速发展。4) .模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化方向发展 CAD/CAE/CAM/CAPP及PDM/PLM/ERP等将向智慧化、集成化和网络化 方向发展。55) .更高速、更高精度、更加智慧化的各种模具加工设备将进一步得到发展 和推广应用。6) .更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之将产生一些 特殊的和更为先进的加工方法。7) .各种模具型腔表面处理技术，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会 不断得到发展。8) .逆向工程、并行工程、复合加工乃至虚拟技术将进一步得到发展。9) .热流道技术将

13、会迅速发展，气辅和其它注射成型工艺及模具也将会有所 发展。10) .模具标准化程度将不断提高。11) .在可持续发展和绿色产品被日益重视的今天，“绿色模具”的概念已逐渐被提到议事日程上来。即今后的模具，从结构设计、原材料选用、制造 工艺及模具修复和报废，以及模具的回收利用等方面，都将越来越考虑其节约资源、重复使用、利于环保，以及可持续发展这一趋向。近年来，塑料品级的专用化，工程塑料的发展，复合材料的出现，塑料产 品结构大型化、轻量化和薄壁化等技术的发展要求塑料成型达到：针对制品生产目的而成套化，高速、省力、自动化，以提高制品生产效率，保证 产品规格和质量误差最小的精密程度，能耗低，占地少，操作

14、维护便易而 安全。从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些技术含量高的大型、 精密、复杂、长寿命模具，并大力开发国际市场，发展出口模具。随着中 国塑料工业，特别是工程塑料的高速发展，可以预见，中国塑料模具的发 展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度，未来几年年增长率仍将保 持20%左右的水平。6“十一五”期间，在科学发展观指导下，国内模具企业将进一步深化改革， 下功夫搞好科技进步与创新，坚持走新型工业化道路，将速度效益型的增 长模式逐步转变到质量和水平效益型的轨道上来，模具工业必将得到又好 又快的发展。第二章塑件工艺性分析2.1塑件工艺性分析图2-1图2-2图2-1和图2-2所示为本设

15、计需制造的塑料件，为一盒盖塑件，材料采用 ABS，ABS是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的缩写（广东地区俗称不碎胶）。可以 看作PB （聚丁二烯）、BS （丁苯橡胶）、PBA （丁氰橡胶）分散于 AS （丙 稀氰一苯乙烯的共聚物）或 PS （聚苯乙烯）中的一种多组分聚合物。如图 2-4,三种组分的作用是：A （丙烯腈）一占20%30%，使塑料件表面有较高的硬度，提高耐磨性耐 热性。B （丁二烯）一占25%30%，保持材料弹性及耐冲击强度。S （苯乙烯）一占40%50%，保持良好成型性（流动性和着色性）、高光洁 度及保持擦、材料刚性ABS的物理化学性能：它的特性主要取决于三种单 体的比率及两相中的分子结

16、构。因此在产品设计上具有很大的灵活性，并 且由此产生了市场上百种不同品质的。ABS材料具有优越的综合性能，制品强度硬度高、刚性好、抗冲击、制品表面光泽性好，耐磨性好。并且ABS 材料有优良的成型加工性，尺寸稳定性好，着色性能、电镀性能都好（是 所有塑料中电镀性能最好的）。ABS密度为1.06g/cm3,收缩率在0.4%0.7%之间，常用收缩率为 0.5%。 耐热可达90C（甚至可在110-115C使用），比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙 等都高。耐低温，可在零下 40C使用。同时耐酸、碱、盐，耐油，耐水。 具有一定的化学稳定性和良好的介电性能，不易燃。ABS缺点：不耐有机溶剂，耐气候性差，在紫外线下

17、易老化。塑件外观牙白色，模型总体尺寸216.8mmK169.9mmK31.5mmo 用 ABS材料 注塑成型，在设计模具结构时采用一模一腔排样 2。根据塑件尺寸公差、表面粗糙度等级，查阅 GB/T 1448693工程塑料模 塑塑料件尺寸公差，确定制件的公差等级和使用精度为 MT5。查阅GB/T 1423493塑料件表面粗糙度标准不同加工方法和不同材料所能达到的表面粗糙度，取制件的表面粗糙度为 Ra0.8由于塑件冷却产生收缩，设计时让塑件紧紧包覆在型芯上，这样更方便顶 出塑件。因此，建立的塑件内表面的拔模斜度要小于外表面的拔模斜度。 查阅经验数据（常用塑料的脱模斜度），ABS材料内表面斜度为40

18、 1, 外表面斜度为1 2。因此取模型内表面斜度为1.5，外表面斜度为2。 塑料件壁厚太小，熔融塑料在模具型腔中的流动阻力较大，难填充，强度 刚度差；壁厚太大，内部易产生气泡，外部易收缩凹陷，且冷却时间长， 料多亦增加成本。查经验数据（常用塑料壁厚值，如图2-3），ABS材料中型塑件壁厚推荐值为2mm,因此取模型壁厚为3mm。2.2初步拟定总体设计方案方案一：制件表面粗糙度要求较高，外侧可发现有点浇口痕迹，因此需采 用点浇口三板模生产。由于制品尺寸较大，排样时采用一模一腔。如图2-3所示。图2-3方案二：制件表面粗糙度要求较高，外侧可发现有点浇口痕迹，因此需采 用点浇口三板模生产。制件排样采用

19、一模两腔，沿宽度方向排列。注塑模具循环地进行塑料的填充，导致型腔型芯内部温度会逐渐增高。需 要设计冷却水道以便控制模具在合适的温度范围内工作。同时可用专门的 模具钢制造型腔型芯镶嵌在A、 B板上以延长模具使用寿命。方案二型腔排列不合理，型腔布置不够紧凑；方案一模具生产效率高，型 腔布置合理，塑件精度也能满足要求。为了使模具与注射机的生产能力相 匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，经综合考虑，采用方案 一为佳。第三章注塑模成型零件设计3.1成型零件结构设计材料选择适合于ABS材料成型的钢材有40Cr，供货硬度为40HRC，易于切削加工。而后在真空环境下经500C550C,以5 10h时效

20、处理，钢材弥散析出 复合合金化合物，使刚才硬度具有HRC4045的硬度，耐磨性好且变形小。由于材质纯净，可做镜面抛光，并能光腐蚀精细图案，有较好的电加工及 抗锈蚀性能。工作温度可达300 C，抗拉强度为 1400Mpa。还有SM2(20CrNi3AIM nMo ),预硬化后机加工，再经时效硬化可以达到 40 45HRC。这里考虑材料应易于抛光，这样才能使塑料件易于脱模，且两种钢性能相近，都是析出硬化钢。故这里选取 40Cr作为成型零件材料。计算型腔的壁厚在设计模具,决定成型零件尺寸时，必须考虑强度，在实际生产中,注射模具经 常由于模框及支撑板厚度不够引起弹性变形，影响塑料制件尺寸精度或溢料 过

21、多,费边增加，为了增加模具强度与刚性，如果把模框和凹模壁厚以及垫板 等的厚加以合理的计算根据经验，型腔至内膜镶件边之间的钢厚可取 1550mm。制品至内模镶件 的边距也与型腔的深度有关，一般制品可参考表3-1所列经验数值选定。表3-1型腔深度/mm型腔至内模镶件边数值/mm 403550注：1).凸模和凹模的长度和宽度尺寸通常是一样的。2).内模镶件的长、宽尺寸应取整数，宽度应尽量和标准模架的推杆板宽度相等。 由于本制件型腔深度为28mm,所以本制品至内模镶件的边距选取30mm 内模镶件包括凹模和凸模，厚度与制品高度及制品在分型面上的投影面积 有关，一般制品可参考下述经验数值取定。凹模厚度：一

22、般在型腔深度基础上加 1520mm，当制品在分型面上的投影2 面积大于200 cm时，宜取2530mm.2由于本制品投影面积大于200cm，所以凹模厚度在型腔深度基础上加30mm.凸模厚度：分以下两种情况。一是凸模无型腔(天地模)：此时应保证凸模有足够的强度和刚度，凸模厚 度应取决于凸模的长宽尺寸。二是凸模有型腔，则不用加14mm;如果按上式计算得到的厚度小于下表中 凸模厚度，则以表3-2中的厚度为准4。表3-2内模镶件的长X宽凸模厚度200X 20040 X 60注：1).凹模厚度尽量取消一点，以减小主流道的长度。2) .凸模厚度是指分型面以下的厚度，不包括凸模型芯的高度。3) 凸模型腔越深

23、，封料尺寸的值越要取小些；反之，则取大些。由于内模镶件的长X宽为230 x 278m m，所以凸模厚度选取为40mm第四章注塑模结构件的设计4.1注塑成型机的选择根据塑料制品的体积与质量，以及成型工艺参数初步选定注塑机的型号为 SZ 250/1500型卧式螺杆注塑机。注塑机的主要技术参数如表4-1所示:表4-1理论注射容积255 cm3开模行程430mm注射压力178MPa最大模具厚度350mm注射速率165g/s最小模具厚度220mm塑化能力35g/s锁模形式双曲肘螺杆转速10390r/min模具定位孔直径125mm螺杆直径42mm喷嘴球头直径12mm锁模力1500kN喷嘴口直径4mm拉杆内

24、间距460X 400顶出行程90mm注：该注塑机由宁波市金星塑料机械有限公司生产4.2模架的设计选用何种模架应由制品的特点和模具型腔的数量来决定，制品千差万别， 型腔数量也各不相同，但无论怎样变化，模架通常就只有三种。三板模模架又称细水口模架，需要采用点浇口进料的投影面积较大制品， 桶形、盒形、壳形制品都采用三板模模架。采用三板模模架是制品可在任 何位置进料，制品成型质量较好，并且有利于自动化生产；但这种模架结 构较复杂，成本较高，模具的重量增大，制品和流道凝料从不同的分型面 取出。本制品为面积较大的盒盖类制品，且产品质量要求较高，故采用三板模模 架，如图4-1所示图4-14.3有关参数的校核

25、431最大注射量的校核塑料制品成型一次所需的塑料重量或者体积(塑件和流道凝料之和)应在注塑机最大注射量的80%以内。前面已经分析过本塑件的体积为 64.5cm3查表3-1所选的注塑机理论注塑量为125cm3。塑件加上一小部分凝料的体积约为理论注塑量的25%，满足要求。注射压力的校核制品成型时的注射压力很大程度上影响了制品的表面质量、形状和尺寸精 度。注塑机的额定注射压力必须大于制品成型所需的压力，这样才有调整 的余地。塑件成型所需的注射压力与塑料种类、塑件形状等因素有关。ABS 塑料的建议注射压力为6090Mpa,由于本制品的形状不复杂，精度要求一 般，故取70Mpa。在注塑机的额定注射压力1

26、50Mpa以内，满足要求。锁模力的校核锁模力是选注塑机的一个重要参数，在生产某一制品时，若锁模力不够可 能会有溢料现象，这样对工作人员造成很大危险。高压的塑料熔体充满型 腔时会产生很大的推力，即胀型力T,其大小等于制件和浇注系统在分型面上的投影面积之和乘以型腔压强。T 一定要小于注塑机的额定锁模力F才能安全生产，通常取额定锁模力的80%，以保证注射时不发生溢料。T可按下式计算：T=制品投影面积A X型腔压强P (3-1)正常生产中，PA成型时所选用的型腔压强值为 42Mpa。制品投影面积可从 零件图中可分析出，代入式3-1中，有：T= 3.14 47.52 mm2 42MPa = 297.55

27、KN|i=*III4 图6-1第七章 注塑模脱模机构及导向定位机构的设计在注塑成型的每一循环中，塑件必须由模具的型腔或型芯脱出，因此需要 设置脱模机构。通常由于塑件内表面脱模斜度小于外表面脱模斜度，制品 在模具内冷却成型，由于体积收缩，对型芯产生包紧力。当其从模具中推 出时，就必须克服包紧力而产生摩擦力。脱模系统的要求主要有一下几点：1) .由于大多数注射机的顶出机构都设在动模一侧， 因此塑件应尽量留在动 模一侧。如果不能保证塑件保留在动模，就要将制品进行改形或强制留模， 否则就要在定模上设计顶出机构。2) .塑件在顶出过程中不变形、不损坏，因此要正确分析塑件对模具包紧力 的大小和分布情况，由

28、此来确定合适的顶出方式、顶出位置等。3) .不损坏塑件制品的外观质量，顶出的位置应尽量设计在塑件的内部。由 于制品收缩时包紧型芯，因此顶出作用点应尽可能靠近型芯和塑件强度、 刚度大的地方，同时顶针头部的面积也要尽可能大。4) .合模时应使顶出机构正确复位，在有斜导柱和侧向抽芯及其他特殊情况 下，有时还应考虑顶出机构复位的顺序。7.1脱模力的计算脱模力的理论计算公式是：F脱二 f F正 cos：- -F正 sin：1对于不通孔的壳形塑件脱模时，还需要克服大气压力造成的阻力F阻，其值为：F阻=0.1A(A为型芯端面面积 mm2)。在实际生产中并不是都要去计算脱模力，而是根据经验来选择推出零件的 尺

29、寸，至于注射机顶棍的推力是完全满足工作要求的。7.2确定圆推杆推出圆推杆是最简单、最普通的推出装置。圆推杆与推杆孔都易于加工，因此 本设计采用圆推杆进行工件推出，结构如图7-1所示。图7-1圆推位置杆设计要点：1) .推杆应布置在制品包紧力大的地方，布置顺序：角、四周、加强筋、螺 纹柱。推杆不能太靠边，要保持12mm的钢厚。2) .对表面不能有推杆痕迹或细小制品的， 可在制品周边适当位置加辅助溢 料糟推出；3) .推杆尽可能避免设置在高地面过渡的地方；尽量不要放在镶件拼接处， 若无法避免，可将推杆对半做于两个镶件上，或在两镶件间镶圆套；4) .长度大于10mm的实心柱下应加推杆，一则推出，二则

30、排气。5) 推杆可以顶螺纹柱：低于 15mm以下的螺纹柱，如果旁边能够设置推 杆的话可以不用推管，而在其附近对称加两只推杆；6) .推杆可以顶边：顶边有两种方法，一是顶外部边缘，推杆全部顶边缘； 二是推杆推部分边；7) .推杆可以推加强筋；8) .尽量避免在斜面上布置推杆，如若需要，推杆的上端要磨“+”形或平 行的台阶。推杆多用T8A或T10A材料，头部淬火硬度达50HRC以上，表面粗糙度取 Ra值小于0.8卩m,和顶杆孔呈H8/f8配合，直径为6mm。顶杆是模具标 准件8。7.3推杆的摆放位置图7-2本设计采用推杆推的形式，数量为12根，布局位置如上图7-2所示7.4定距分型机构的设计保证模

31、具的开模顺序和开模距离的结构，叫定距分型机构。定距分型机构 有很多种，主要可分成内置式定距分型机构和外置式定距分型机构两种， 本设计采用内置式定距分型机构，如图7-3所示9。图7-3内置式定距分型机构设计要点:1) .小拉杆直径确定：小拉杆是定距分型机构中限制流道推板和定模板之间 开模距离的零件，它用螺钉紧固在流道推板上。其直径可按表 7-1选取表7-1模架宽度300以下300450450600600以上小拉杆直径* 16*20* 25* 302) .小拉杆数量的确定：模宽小于或等于250mm时取两支，模宽大于250mm 时取四支，注意小拉杆的位置不要影响流道凝料取出；3) .小拉杆行程B=浇注系统凝料总长+ (