冰箱接水盒注塑工艺与模具设计

1、冰箱接水盒注塑工艺与模具设计绪论模具的国内外发展情况1、.国内方面： 模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。中国经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。近10年来，中国模具工业的一直以每年15%左右的增长速度快速发展。但与发达国家相比，中国模具工业无论在技术上，还是在管理上，都存在较大差距。特别在大型、精密、复杂、长寿命模具技术上，差距尤为明显。中国每年需要大量进口此类模具，在模具产品结构上，中低档模具相对过剩，市场竞争加剧价格偏低，降低了许多模具企业的效益。而中高档

2、模具能力不足。模具的开发能力较弱，技术人才严重不足，科研开发和技术攻关投入少。 由于近年市场需求的强大拉动，中国模具工业高速发展，市场广阔，产销两旺。2003年我国模具产值达到450亿元人民币以上，约折合50多亿美元，按模具总量排名，中国紧随日本、美国其后，位居世界第三。 中国模具行业的现状： 模具是涵盖了各种用于金属和非金属成形的特殊装备，在我国被分为10大类、46小类。1996年至2002年间，中国模具制造业的产值年平均增长14%左右，2003年增长25%左右，广东、江苏、浙江、山东等模具发达地区的增长在25%以上。近两年，我国的模具技术有了很大的提高，生产的模具有些已接近或达到国际水平。

3、2003年模具出口3.368亿美元，比上年增长在33.5%，形势喜人。 总的来看，我国技术含量低的模具已供过于求，市场利润空间狭小，而技术含量较高的中、高档模具还远不能适应国民经济发展的需要，精密、复杂的冲压模具和塑料模具、轿车覆盖件模具、电子接插件等电子产品模具等高档模具仍有很大一部分依靠进口。 近五年来，我国平均每年进口模具约11.2亿美元，2003年就进口了近13.7亿美元的模具，这还未包括随设备和生产线作为附件带进来的模具。 中国现有模具企业超过2万家，从业人数50多万人。中国的模具生产目前主要集中在华南和华东，大约占了全国模具制造业产值和销售额的三分之二，每年平均增长在20%左右。

4、2、国外方面： 我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。2004年，模具进出口之比为3.71，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家。 设计应达到的目的 塑料制件主要是靠成型模具获得的，而它的质量是靠模具的正确结构和模具成型零件的正确形状，精确尺寸及较低的表面粗糙度来保证的。由于塑料成型工艺的飞速发展，模具结构也日益趋于多功能化和复杂

5、化，这对模具的设计提出国更高的要求。虽然塑料制件的质量与许多因素有关，但合格的塑料制件首先取决于模具的设计与制造的质量，其次取决于合理的成型工艺。世界上经济发达的国家把模具作为机械制造的重要装备。投入大量的财力、物力进行开发和研制。近年来，我国也十分重视模具的发展和模具人才的培养，各类高等院校相继成立模具专业，“塑料成型工艺与模具设计”被列为模具专业的主要课程之一。作为模具专业的学生通过这次设计，就达到如下的目的：（1）了解聚合物的物理性能、流动特性，成型过程中的物理、化学变化及塑料的组成分类主性能。（2）了解塑料成型的基本原理和工艺特点，正确分析成型工艺对模具的要求。（3）能掌握各种成型设备

6、对各类模具的要求。（4）掌握各类成型模具的结构特点及设计计算方法，能设计中等复杂程度的模具。（5）具有初步分析、解决成型现场等技术问题的能力，包括分析成型缺陷产生的原因和提出克服办法的能力。“塑料成型工艺与模具设计”是一门实践性很强的课程，它的主要内容是在生产实践中逐步积累和丰富起来的。因此，学习本课程除了重视书本的理论学习外，特别应强调理论联系实际。塑料成型加工技术的发展很快，塑料模具的各种结构也在不断地创新，和们在学习成型工艺与模具设计的同时，还主应该注意了解塑料模的新技术、新工艺和新材料的发展动态。学习和掌握新知识，为振兴我国的塑料成型加工技术作出贡献。-第1章 模塑工艺规程的编制该塑件

7、是个接水盒，其零件图如图任务书中所示，此塑件的材料采用ABS，生产类型为大批量生产。1.1 塑件的工艺性分析：1.1.1 塑件的原材料分析：塑件地材料采用的是ABS，属热塑性塑料，这种塑料的优点是成型工艺简单，具有相当高的物理和力学性能，并能反复回炉。其生产量大、用途广、价格低廉是理想的材料。但是其缺点是耐热和刚性较差，流动性随温度变化影响较大，具有吸湿或粘附水分的倾向。针对ABS的缺点，成型时应该注意控制成型温度，考虑成弄干燥。对单纯吸湿的塑料ABS可采用热风干燥或者料斗干燥器在7580时进行干燥。1.1.2 塑件的结构和尺寸精度用表面质量分析：1.1.2.1 结构分析：从零件图上分析，该零

8、件总体形状为梯形，环绕边缘有侧耳，可以通过型腔部分成型，模具不必设置特殊机构。该零件属简单零件。 1.1.2.2尺寸精度分析：由零件的尺寸可见，如：尺寸精度为MT3级（GB/T144861993），该零件的尺寸精度不高，对应的模具的相关零件的尺寸加工可以保证。从塑件的壁厚上来看，壁厚为2mm，较均匀，有利于成零件成型。1.1.2.3 表面质量分析：该零件的表面质量要求边缘无毛刺，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。 结合上述分析可以看出，注塑成型时在工艺参数控制的好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。1.2 计算塑件体积和质量：计算塑件质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数量。 粗略计算塑

9、件的体积：V=57320（过程略）计算朔件的质量，根据设计手册可查得ABS的密度为1.1g/故塑件的质量为：W=VP =57320 =63.05（g）根据以上计算，采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸，注塑时所需的压力和工厂的现有设备等情况，初步选用注塑机为XS-ZY-250型。1.3 塑件注塑工艺参数的确定： 查有关文献和工厂的实际情况，ABS的成型工艺参数可作如下选择：（试模时可根据实际情况适当调整）。注塑温度（）后段温度t1 选用 150170 中段温度t2 选用 165180 前段温度t3 选用 180200喷嘴温度选用：170180模具温度选用：5080注塑压力选用：60100Mp

10、a注塑时间选用：（s）5保压选用：60Mpa保压时间选用：1530冷却时间选用：1530注塑类型：螺杆式螺杆转速（r/min）3060后处理：方法：红外线灯、烘箱。温度（）：70时间（s）24第2章 注塑模的结构设计注塑模结构设计主要包括：分型面的选择、模具型腔数目的确定、型腔的排列方式、冷却水道的布局、浇口的位置设置、模具工作零件的结构设计、推出机构的设计等内容。2.1 分型面的选择模具设计中，分型面的选择很关键。它决定了模具的结构。应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选则分型面。塑件为接水盒，在工件的边缘部分要求表面质量无毛刺，没有其它特殊要求。由于周边圆角的原因，分型面选在该零件高度为

11、5mm的地方较合理。如下图2-1所示：图2-12.2模具型腔的排列方式：本塑件在注塑时采用一模两件，即模具需要两个型腔。综合考虑浇注系统、模具结构的复杂程度等因素拟采用图2-2所示的型腔排列方式： 图 2-2 采用1-3所示的型腔的排列方式的最大优点就是：避免了熔料进入型腔后到另一端的料流长度较长，使溶料能同时均匀的进入两型腔，有利于成型。2.3浇注系统的设计:2.3.1 主流道的设计：（根据设计手册查得）（表1） 2.3.2分流道的设计：分流道的的形状尺寸，应根据塑件体积、壁厚、形状的复杂程度、注塑速率、分流道的长度等因素来确定。本塑件形状不复杂，熔料填充型腔比较容易。根据型腔的排列方式可知

12、分流道长度较短，为了便于加工起见，选用截面为半圆形分流道。查表得R=（4.89.5）。如图2-3所示：图2-32.3.3浇口设计： 根据塑件成型要求，及型腔的排列方式选用点浇口较为理想，脱模后塑件上的浇口残痕不明显，不需要再修正浇口痕迹。常常要在模具上增加一个分型面，以便浇口凝料脱模。如图2-4： 浇口尺寸：为了去浇口方便可取L=0.52 d=0.32 a= D1D 图2-42.4冷料穴与拉料杆的设计：2.4.1 根据需要不但在主流道的末端，且在各流道的转向的位置，甚至在型腔的末端开幕设冷料穴。冷却穴应设置在熔体，流动方向的转折位置，并迎着上游的流体方向。如图所示：冷料穴长度通常为流道直径的1

13、.52倍。如图2-5所示： 图2-52.4.2 由于模具采用的是脱件板脱模机构，应采用端头为球形的拉料杆。球形的拉料杆的球头和细颈部分伸到冷料井内，被料井中的凝料包围，如图1-7所示。动、定模打开时将主流道凝料拉向动模一侧，顶出行程中，脱件板将塑件从主型芯上脱下的同时也将主流道凝料从球头上脱下。这里应该注意，球形拉料杆应安装在型芯固定板上，而不是顶杆固定板上。 图2-62.5排气系统的设计：当塑料填充型腔时，必须排出浇注系统内的空气及塑料受热产生的气体，以保证塑件不会由于填充不足而出现气泡、接缝或表面轮廓不清等缺点；甚至气体受压力形成高温使塑料焦化。同时由于分型面的选取需要设计排气装置排气塞。

14、（利用合金颗粒烧结块渗导排气）。注意：就在模具中开孔以便于气体排出。排气形式如图2-7所示：图2-72.6成型零件的结构设计：2.6.1凹模的结构设计：本套模具采用的是一模两件的结构形式。考虑加工的难易程度和材料的利用价值等因素。凹模采用整体式结构，其结构形式如下图2-8所示： 图2-8 2.6.2凸模的结构设计由于塑件内腔结构简单，内腔的成型可以由一个整体式凸模结构来完成。凸模形式在后面零件图中给出。2.6.3推件板的结构设计由于制件形状为无通孔的大型深壳类塑件，制件对型芯的包紧力很大不过均匀，对于这种情况为保证制件外形，可采取推件板脱模。同时制件较大只采用推件板脱模，会造成制件的变形，所以

15、在脱模时，有采用推件板的同时，在型芯上均匀布置顶杆，采用推件板与顶杆同时脱模这样效果会更好。2.7结构与辅助零部件设计：2.7.1 导柱的设计：导柱安装在动模一侧，因为主型芯在动模一侧，导柱与主型芯安装在同一侧，在合模时可起保护作用。此设计采用无肩阶梯导柱，在工作部分设有储油槽。这样可以储存润滑油延长润滑时间。导套安装孔可以和导柱安装孔采用同一尺寸，一次加工而成，保证了严格的同轴。导柱的形式如下图2-9采用标准导柱（GB/T 4169.4-1984）： 图2-9导柱的直径尺寸随模具分型面处模板外形尺寸而定，导柱的尺寸应能保保证位于动、定模两侧的型腔和型芯开始闭合前导柱已经进入导孔的长度不小于导

16、柱直径。初选（d=16）。2.7.2导套的设计： 导向孔可以带有导套，也可以不带导套，带导套的导向孔用于生产批量大或导向精度高的模具。无论带导套或不带导套的导向孔，都不应设计为盲孔，盲孔会增加模具闭合时的阻力，并使模具不能紧密闭合。经分析零件，要求的精度不高而且产品的生产批量为小批量生产，所以可以不必设计导套，只设计一个和导柱匹配的导向孔即可。第3章 模具设计的有关计算此设计中成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来计算。3.1 收缩率分析 查表得ABS的平均收缩率为S=（0.40.7）%故平均收缩率为Scp=（）%=0.55% 考虑到工厂模具制造的现有条件

17、，具的制造公差取：/3 （-塑件的尺寸公差）。3. 2 模具安装的配合公差模具成型零件由于配合间隙的变化，会引起塑件尺寸变化。例如：型芯按间隙配合安装在模具内的话，则塑件孔的位置误差要受到配合间隙影响；若采用过盈配合，则不存在此误差。模具安装配合间隙引起的误差用 来表示。综上所述，塑件在成型过程中产生的最大尺寸误差应该是上述误差的总和即：式中： -塑件的成型误差（mm） -塑件收缩率波动而引起的塑件尺寸误差（mm） -模具成型零件制造公差（mm） -模具成型零件最大磨损量（mm）3.3.塑件尺寸与模具成型零件工作尺寸的取值规定：（表2）序号塑件尺寸的分类塑件的取值规定模具成型零件的取值规定基本

18、尺寸偏差成型零件基本尺寸偏差1成形尺寸L 、H最大尺寸Ls 、Hs负偏差凹模最小尺寸 、正偏差2内形尺寸l 、h最小尺寸Ls 、hs正偏差型芯最大尺寸 、负偏差3中心距C平均尺寸Cs对称型芯平均尺寸对称成型零件工作尺寸计算（表3）尺寸类别计算方法说明径向尺寸凹模的径向尺寸其中：塑料的平均收缩率 Ls塑件外形最大尺寸（mm）X系数大精度低的X=0.5塑件尺的公差（）1径向尺寸仅考虑、的影响。2为了保证塑件实际尺寸在规定的公差范围内对成型 尺寸进行校核如下：型芯径向尺寸式中：为塑件的内形最小尺寸（）其余同上。 深度及高度尺寸凹模的深度尺寸式中：为塑件的高度最大尺寸（）；X取值在之间，当尺寸大时，精

19、度要求低的塑件取小值，反之取大值。1深度、高度尺寸仅考虑受、的影响。2深度、高度成型尺寸的校核如下： 型芯的高度尺寸式中：为塑件的内形深度最小尺（） 中心距尺寸（）式中：为塑件孔或凸台中心距尺寸（）中心距尺寸的校核如下：根据以上公式确定型腔的、型芯的工作尺寸如下：类别序号模具零件名称塑件尺寸型芯或型腔工作尺寸型腔的计算1型腔主腔体径向尺寸274602645028（深）2边缘对应的型腔（76-56）/25R2.53盒体两头对应型腔（包括加强筋）50（310-270）/232（筋）型芯的计算4主型芯尺寸4626056270305周边型芯5-2=3（76-56）/2-4=63.4型腔侧壁厚度和底板厚

20、度计算： 由于所设计的模具为整体式模腔，可按下面公式计算型腔的侧壁厚和底板厚度。 侧壁厚： 底壁厚：模具压力（MPa）;材料的许用应力(MPa)； h凹模型腔的压深度（）； b凹模型腔的内孔（矩形）短边尺寸或其底面的受压宽度（）; a系数 系数根据以上公式及零件尺寸确定具体数值如下：=40MPa=400MPa h=28 b=46 a=1.5 =0.3将数值代入公式： =10.8 =8第4章 模具加热与冷却系统的计算本塑件在注射成型时不需要有太高的模温，因而在模具上可不设加热系统，是否需要冷却系统可根据冷却参数的计算决定:4.1冷却水道直径的确定 如果忽略模具因空气对流、热辐射与注射机接触所散失

21、的热量，假设塑件熔体在模内释放的热量，全部由冷却水带走，则模具冷却时间所需冷水的体积流量可按下式计算； 式中：V冷却水的体积流量（）； G单位时间内注入模具内的塑料熔体的质量（/h）； 塑料成型时在模具内释放的热焓量（J/）； C冷却水的比热容J/（K）； 冷却水的密度（/）； 冷却水的出口温度（） 冷却水的进口温度（）设定模具平均工作温度为50，用20的常温水作冷却介质，其出口温度为30，产量为（假设每2分钟生产1套）7.2/h，即G=7.2/h。塑件在硬化时每小时释放的热量为，查有关文献得ABS的单位热流量为50J/. =7.250J/ =360J/水的比热：C=4.2J/（K）；水的密度

22、：=1/=30 =20把以上数据代入公式：V= =10.3根据求出的体积流量V，可以查得冷却水处于湍流状态下的流速v与通道直径d的关系，从而确定模具冷却水孔的直径d。冷却水道的直径d为15，最低流速为0.87m/s4.2 冷却水孔总长度计算 根据公式： 式中：L冷却水道的总长度（m）； 模具温度（）； 冷却水的平均温度（） 将数据代入公式得： =1.7m4.3 冷却系统的设计原则1）在保证模具材料有足够的机械强度的前提下，冷却水道尽可能设置在靠近型腔、型芯的表面，如图： 2）在保证模具材料有足够的机械强度的前提下冷却水道应安排得尽量紧密。 3）冷却水道的直径应优先采用大于8mm，并且各个水道的

23、直径应尽量相同，避免由于因水道直径不同而造成的冷却液流速不均。 4）冷却水道的长度在1.21.5以下，冷却液在模具的流速，以尽可能高一些为好，但就其流动状态来说以湍流为佳。 5）制品较厚的部位应特别加强冷却。6）充分考虑所用模具材料的热传导率。4.4 型腔、型芯冷却水道的设置型腔冷却水道的设置 为了很好的达到冷却效果所采用的冷却形式如下图4-1所示： 图4-1从图中所示的冷却水道排列中可以看出，由于冷却水道基本上围绕型腔，因此，其制品在成型过程中的散热效果比前两种排列要好得多。模具边缘处，冷却水道的密封，一般采用紫铜或铝制作的圆柱堵，以过盈配合的方法将其封住。 型芯冷却水道的设置： 由于在成型

24、过程中，型芯总是被温度很高的熔融塑料包围着，因此，型芯材料的热传导非常关键。为了解决型芯的散热问题，虽然可以使用热传导率较高的材料制造型芯（如铍青铜材料）。但是铍青铜的力学强度不够，且其成本较高。所以在大多数情况下，是在型芯中设置冷却水道，利用冷却水的温度和流速成来控制型芯的温度，达到制品散热的目的。 经分析型芯的冷却水道的形式可设置如下图4-2所示： 第5章 模具闭合高度的确定经查询有设计手册和塑件尺寸分析确定有关尺寸如下：定模座板：=30厚；型腔板厚：=40；推件板厚：=20；型芯固定板厚： =40；支承板厚：=32；塾块厚：=80动模座板厚：=30 。 因而模具的闭合高度： =25+40

25、+20+40+32+80+30 =267第6章 模具材料及热处理工艺塑料模具材料选择是模具制造过程中的重要环节，塑料模具材料 材料繁多，选择时依据一定的原则进行，大致有按加工方式选材、按服役条件选材、按制品质量选材、按制品批量选材等几个方面。不应仅从使用性能和工艺性能要求来简单确定，而应该从实用性和经济性两方面进行综合考虑，既要符合使用性能和工艺性能的需要，又应使模具制造成本尽可能低廉，这样会使塑料制品生产成本降低，创造出较好的经济效益。由于塑料原料选用的是ABS，所以选择的模具材料为40。40Cr模具钢淬火工艺参数：预热温度（）：在盐浴中加热必须先经过200300烘烤预热。加热温度（）：84

26、0860。预冷温度（）：780800。加热时间系数（/min）：箱式炉（1.41.5） 盐浴炉（0.50.6）第7章 模具的安装与调试7.1 模具的安装 定模的安装形式与联接定模的安装主要通过模具上的定位环与注塑机定模板上的定位孔配合对准定心，使定模痤板紧紧地贴在注射机的定模板上，然后利用螺钉、压板、塾块将定模部分安装、压紧、固定牢。 动模的安装形式与联接动模的安装一般是在定模的安装后及时进行的，这是由于塑料注射模在使用安装前，定、动模常由导向装置对中闭合在一起存放的关系。使用时通过吊环等将整套模具吊起使定模先安装压紧后再调整注射机的动模板，使其与模具的动模座板底面贴合，其安装联接方法与定模的

27、安装联接方法相似。7.2 模具的调整与试模7.2.1 定、动模合模与开模距离的调整 不同型号和规格的注射机，具有不同的能满足模具闭合使在求的最大（Hmax）最小（Hmin）机床闭合距离。因此，为了使模具能安装到所用的注塑机上，模具的闭合高度（）必须在该注射机许可闭合距离之内： 符合如下关系式： 式中： 模具的闭合高度（） 注射机的最小闭合距离（） 注射机的最大闭合距离（） 本套模具的外形尺寸为200355267，XS-ZY-250型注塑机模板最大安装尺寸为598520，XS-Y-250型注塑机所允许模具的最小厚度=250，最大厚度=350，即模具满足的安装条件。 经查资料XS-ZY-250型注

28、塑机的最在开模行程为 S=500，满足顶出塑件的要求： S+（510）7.2.2 顶出距离的调整顶出距离，又称脱模距离。通常等于模具型芯的高度。但必须为取出制件，注射机的开模行程，应大于取出制件所需的开模距离。顶出制件所需的开模行程与模具结构有关。此套模具采用的是：双分型面、点浇口、推件板脱模的三板模具。开模行程按下式计算： 式中：型芯固定板与推件板之间的距离（）； 推件板与型腔之间的距离（）；三板的流道分型距离，为取出浇注系统而留出空间（）。7.2.3 浇口套位置的调整 注射模具装在注射机上时，通常使用的定位方式借助浇口套凸台外圆与注射机定模板上的中心孔配合确定模具的正确位置。 喷嘴与浇口套

29、的对应部分的配合：R=r+（0.10.2）D=d+(0.51) 试模注射模装配成以后。也要按正常的生产条件进行试模，以了解模具的实际使用性能是否满足生产要求、有无不完善的地方进行改进或作调整。第8章 模具的安全使用与维护8.1 安全使用 模具一旦制成以后，应在安全状态下正常使用，才能过到应有的寿命。做到模具使用安全。 实际上就是做到操作者的人身安全和模具设备的安全。这两个大问题的有机结合。具体地说，模具本身从结构到制造符合并达到模具的有关标准，即模具质量上是可靠的；其次模具所用的压力机能满足工艺上的要求；第三操作方法是合理的。这样使用的模具就有安全保证。8.2 模具的维护 1）模具在使用过程中严禁敲、碰尤其是在调整过程中防止硬物损伤模具的工作零件。 2）模具损坏后要进行分析，找出损坏的原因，对于关键零件要保护好作业现场，经设计、工艺检验等有关部门分析后找出解决措施，写出事故报告。 第9章 注塑模主要零件加工工艺规程的编制机械加工工艺过程卡机械加工工艺过程卡片产品型号零（部）件图号02产品名称接水盒零（部）件名称主型芯共（ 2 ）页第（ 1 ）页材料牌号 Cr30毛坯种类棒料毛坯外型尺寸每个毛坯可制件数1每台件数备注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设备工 艺 装 备工时准终单件1下料下料至毛坯尺寸钳工车间2锻料锻料至尺