毕业设计（伦文）-继电器外壳注塑模具设计

前言第4章塑件在模具的位置和浇注系统的设计4.1确定型腔的数量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：塑件成型的生产效率低，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：塑件成型生产率高，成本低。其缺点是：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成产的小塑件。1确定型腔数目时要考虑的因素：(1)满足注射机的最大注射量。(2)锁模力满足要求。(3)塑件精度满足要求。(4)经济性。2型腔数目的确定：（1)按注射机的最大注射量确定型腔数目N≤(3-1)式中vg(mg)-注射机最大注射量（cm3或g）,取1200cm3；vj(mj)-浇注系统凝料量（cm3或g），假设浇注系统凝料为30cm3；vz(mz)-单个制品的体积或者质量（cm3或g），单个塑件体积为670cm3；(2)按注射机的额定合模力确定型腔数目N≤(3-2)式中F-注射机的额定锁模力(N),查表为3500KN；Pm-塑料熔体对型腔的平均压力(MP),取120MP；Aj-浇注系统在分型面上的投影面积（m2）,取20cm2；Az-单个制品在分型面上的投影面积(mm2),由计算得340cm2(3)按制品精度要求确定型腔数成型高精度制品时，型腔数目不宜过多，通常推荐不超过4腔，因为多腔难于使各腔的成型条件均一致。由于塑件的形状复杂，重量较轻，综合分析，本设计应采用一模两腔，平衡式布置，样模具的尺寸较小，生产率较高，塑件质量可靠，成本较低。4.2分型面的选择塑料在模具型腔凝固形成塑件，为了将塑件取出来，必须将模具型腔打开，也就是必须将模具分成两部分，即定模和动模两大部分。定模和动模相接触的面称分型面。通常有以下原则：1分型面应选在塑件外形最大轮廓处。2分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模。3分型面的选择应保证塑件的精度要求。4分型面的选择应满足塑件的外观质量要求。5分型面的选择要便于模具的加工制造。6分型面的选择应有利于排气。根据分型面的设计原则，分型面选在塑件最大轮廓处。如图4-1所示：4-1分型面的选择4.3浇注系统的设计普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。在设计浇注系统之前必须确定塑件成型位置，一模两腔的浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要的环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观，物理性能，尺寸精度）都有直接的影响，设计时必须按如下原则：型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料现象。型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。系统流道应尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大，太大则塑料耗费大）：尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽可能小。对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，及分流道尽可能平衡布置。满足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小型芯，防止型芯变形，浇口的残痕不应影响塑件的外观。4.3.1主流道设计主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔，其形状为圆锥形，便于熔体顺利的向前流动，开模时主流道凝料又能顺利拉出来，主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间，由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模上，而是将它单独设计成主流道套镶入定模板内。主流道套通常又高碳工具钢制造并热处理淬硬。塑件外表面不许有浇口痕，又考虑取料顺利，对塑件与浇注系统联接处能自动减断。采用带直流道与侧浇口，将主流道设计成锥形。根据（《塑料模具设计手册》）查的XS-ZY--500型注射机喷嘴的有关尺寸：喷嘴前端孔径：d0=6mm。喷嘴前端球面半径：R0=18mm。根据模具主流道与喷嘴的关系：主流道小端直径比喷嘴孔直径大0.5-1mm。主流道球面半径比喷嘴球面半径大1-2mm。取主流道小端直径：d0=6.5mm。取主流道球面半径：R0=20mm。小端前面球面深度一般为3-5mm，本设计中取5mm。为便于将凝料从主流道中拔出，主流道设计成圆锥形，斜度为，本设计中取3°，经计算得主流道大端直径为d0=8mm。如图4-2所示：图4-2浇口套剖面图4.3.2浇口的设计1浇口的设计浇口又称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。浇口的设计与位置选择恰当与否，直接关系到塑件能否完好、高质量地注射成型。浇口是浇注系统中截面积最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，它起着调节控制料流速度，补料时间及防止倒流等作用。浇口的形状，尺寸和进料位置等对塑件成型质量影响很大，塑件上的一些质量缺陷，如缩孔，缺料，白斑拼接缝，翘曲等往往是由于浇口设计不合理而产生的，因此浇口的设计与位置的选择恰当与否，直接关系到塑件能都完好，高质量的注射成型。浇口的主要作用是：(1)型腔充满后，熔体在浇口出首先凝结，防止其倒流。(2)易于切除浇口凝料。（3)对于多型腔的模具，用以平衡进料。浇口可分成限制性浇口和非限制性口两大类。按浇口的结构形式和特点，常用的浇口可分成以下形式：侧浇口、中心浇口、侧浇口、环形浇口、轮辐式浇口、爪形浇口、点浇口。综合考虑本设计中采用侧浇口，开在分型面上，分流道、浇口与塑件在分型面同一侧的形式。塑料熔体从外侧充满型腔。截面形状多为矩形（扁槽）。侧浇口尺寸计算的经验公式如下：式中b—侧浇口的宽度，mmA—塑件外侧表面积，mm2t—侧浇口的厚度，mmσ—浇口处塑件的壁厚，mm侧向进料的侧浇口，对于大型塑件，一般厚度t=3.0-6.0mm（或取塑件壁厚的1/3-2/3），宽度b=1.5-5.0mm,浇口的长度L=2.0-6.0mm。取侧浇口宽度b=2mm。浇口处塑件壁厚为5mm,计算得侧浇口的厚度=3.0mm-4.5mm，综合考虑，取经验值4mm，浇口长度取经验值L=4mm。如图4-3所示：图4-3侧浇口形式2浇口的位置浇口位置的选择对塑件质量的影响极大，选择浇口是应遵循以下原则：（1)尽量缩短流动距离。(2)避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷。(3)浇口应开设在塑件壁厚处。(4)考虑分子定向的影响。(5)减少熔接痕提高熔接强度。（6)有利于型腔的排气。（7)考虑塑件受力情况。（8)防止型芯或嵌件挤压位移或变形。此外在选择浇口位置和形式时，还应考虑到浇口容易切除，痕迹不明显，不影响塑件外观质量，流动凝料少等因素。为了使浇注系统保持平衡。4.3.4冷料穴的设计冷料穴是浇注系统的结构之一。冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流前锋的冷料，以免这些冷料注入型腔。这些冷料既影响熔体的充填速度，又影响成型塑件的质量。主流道末端的冷料穴除了上述作用外，还有便于在该处设置主流道推杆的功能。注射结束模具分型时，在推杆的作用下，主流凝料从定模浇口套中被拉出，最后推出结构开始工作，将塑件和浇注系统一起推出模外。4.3.5排气系统的设计当塑件熔体充填型腔时，必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在成型过程中产生的低分子挥发气体顺利的排出模外。如果型腔内因各种原因产生的气体不能被排除干净，塑件上就会形成气泡、产生熔接不牢、表面轮廓不清及充填不满等成型缺陷，另外气体的存在还会产生反压力而降低冲模速度，因此设计模具时必须考虑型腔的排气问题。对于由于排气不畅而造成型腔局部充填困难时，除了排气系统外，还可以考虑开设溢流槽，用于容纳冷料的同时也容纳一部分气体。排气槽的开设是为了把型腔的气体在注射过程中顺利排出，而又不影响制品成型及制品质量（如制品形成气孔、接缝、烧焦等）。排气间隙要使制品不产生飞边、溢料。排气的方式有分型面排气、间隙排气、强制排气、粉末烧结金属排气、设置冷料穴排气。常用的有在分型面上开设排气槽排气、利用间隙排气、设置冷料穴排气。1、在分型面上开设排气槽排气；2、利用配合间隙排气；3、设置冷料穴排气。考虑到该塑件的尺寸，属于中小型简单型腔模具，故可以采用侧抽芯机构与模板之间的配合间隙进行排气，间隙值小于ABS塑料的溢流值0.04mm,取经验值0.03mm。4.4侧抽芯机构的设计4.4.1抽拔力塑件在模具中冷却定型时，由于体积收缩，而将型芯或凸模包紧，塑件在脱模时，必须克服这一包紧力及抽芯机构所产生的磨擦力才能抽出活动型芯。在开始抽拔的瞬时所需的抽拔力成为初始抽拔力，以后抽拔所需的力成为相继抽拔力。初始抽拔力比相继抽拔力大，所以，在设计计算时总是考虑初始抽拔力。抽拔力F可用下式计算：F=（4-21）式中P——塑件的收缩应力(Mpa)，模具冷却时P=39.2MPa；A——塑件包围型芯的侧面积，10152mm2F——摩擦系数，一般f=0.15-1.0，取0.6——脱模斜度，1°F——抽拔力F=39.2×101.52×COS(0.6-tan15°)/(1+0.6sin1°×COS1°)=3937.8N（4-22）斜顶受弯曲力为：（4-23）式中——斜顶的倾斜角，15°——斜顶所受弯曲力，N=4076.7N（4-24）4.4.2抽芯距将型芯从成型位置抽至不妨碍塑件脱模的位置，型芯或滑块所移动的距离称为抽芯距。一般来说，抽芯距等于侧孔深度加2mm-3mm的安全距离。其计算公式为：（4-25）式中——设计抽芯距，2mmS——抽芯距mm=4mm第5章结构零部件的设计5.1定位圈的设计XS-ZY--500注射机的固定模板上定位孔直径为100mm。定位圈的外径取100mm，厚度12mm。定位圈的固定使用M6内六角螺钉四个。定位圈的材料选用普通碳素结构钢A3，不需热处理。5.2推杆的设计浇口套出料口直径为8mm，取推杆的直径与出料口相等8mm。推杆上部选用球头形结构。材料选用45#钢，淬火处理HRC40~45，表面粗糙度Ra1.6。与动模板的配合H8/f8,外径尺寸取8mm。5.3浇注系统的主流道主流道由浇口套形成，主流道上端直径为6.5mm,下端直径取10mm，高度为60mm,锥角4°。5.4推出机构5.4.1推出机构的作用和种类在注射成型的每个周期中，将塑料制品及浇注系统凝料从模具中脱出的机构称为推出机构，也叫顶出机构或脱模机构。推出机构的动作通常是由安装在注射机上的机械顶杆或液压缸的活塞杆来完成的。注射模的推出机构有推杆、推管、推板三种形式。由于塑件形状简单为圆柱形继电器外壳外壳，所以采用普通推出机构中的推件板推出方式，其结构简单，推出可靠。5.4.2推杆推出机构的组成组成注射模的推杆推出机构的零件有：推杆、推板导柱、推板导套、推板、推杆固定板、固定螺钉和支承钉组成。5.4.3推件板推出机构的设计1推杆推杆的直径选12mm，采用圆柱形结构，长度由模板厚度和塑件的推出距离决定，取150mm。推杆材料选用优质碳素结构钢SKD61号钢，淬火处理，低温回火，HRC45-50,表面粗糙度Ra1.6。2推板导套材料选用碳素工具钢T8A淬火处理HRC45~48。3推板导柱材料选择：碳素工具钢T8A，热处理为淬火处理硬度HRC52-55。4推板推板的长、宽、厚分别350mm、180mm、25mm为采用普通碳素结构钢A3。5推杆固定板推杆固定板的长、宽、厚与推板相同，分别为350mm、180mm、25mm，采用普通碳素结构钢A3。6固定螺钉选用M6内六角螺钉，长度为20mm，共8个。7支承钉支承钉工作部分的直径为10mm,高度为25mm。下面直径8mm，材料选用45号钢，调质处理HB270-290。5.5冷却和排气系统5.5.1模具冷却系统的设计根据模具冷却系统设计原则：冷却水孔数量尽量多，尺寸尽量大的原则可知，冷却水孔数量大于或等于3根都是可行的。这样做同时可实现尽量降低入水与出水的温度差的原则。根据书上的经验值取4根，冷却水口口径为8mm.另外，具冷却系统的过程中，还应同时遵循：1、浇口处加强冷却。2、冷却水孔到型腔表面的距离相等。3、冷却水孔数量应尽可能的多，孔径应尽可能的大。4、冷却水孔道不应穿过镶快或其接缝部位，以防漏水；。5、进水口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设在注塑机的背面。6、冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处。7、在冷却系统内，各相连接处应保持密封，防止冷却水外泄。注射入模具中的热塑性熔融树脂，必须在模具内冷却固化才能称为塑件，所以模具温度必须低于注射入模具型腔内的熔融树脂温度，即达到玻璃化温度以下的某一温度范围。为了提高成型效率，一般通过缩短冷却时间的方法来缩短成型周期。5.5.2冷却回路的尺寸确定一般水孔的直径可根据塑件的平均壁厚来确定。平均壁厚为2mm时，水孔直径可取8—10mm；平均壁厚为2-4mm时，水孔直径可取10-12mm；平均壁厚为4-6mm时，水孔直径可取10-14mm。在这里根据参考资料经验选择6mm。设置冷却效果良好的冷却水回路的模具是缩短成型周期、提高生产效率最有效的方法。冷却水路设置的基本原则有：1）冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大；2）冷却水道离模具型腔表面的距离为10-15mm；3）水道出入口的布置应注意，在浇口处加强冷却和冷却水道的出入口温差应尽量小；4）冷却水道应尽量沿着塑料收缩方向设置；5）冷却水道的布置应尽量避开塑件易产生熔接痕的部位。在本模具中由于塑件形状简单，所以在定模中设置冷却水路。5.5.3排气系统由于塑件的尺寸适中，为薄壳型塑件，模具型腔空间较小，排气量不大。另外侧抽芯与模板形成的排气通道，所以可利用侧抽芯与模板间的缝隙排气，不必单独设计排气系统。5.6模架的选用选用标准模架应设计的内容：1选择标准模架型号（如图5-1）；中小型模架国家标准有四种基本型的结构。因为采用整体式型腔和组合式型芯，所以选用CI型标准模架。图5-1模架型号2模架主要尺寸确定的原则模架的长、宽取决于型腔、型芯、导柱及推出机构的位置，以各零件不干涉为原则。确定模架的长度和宽度，应以设计动模板为基准。3动模板的设计分析动模板上安装的零件和位置定模板的设计尺寸为：330×400×170mm.材料为45钢淬火处理中温回火HRC45-50。4设计动模垫块（如图5-2）图5-2垫块动模垫块设计尺寸为：材料为45钢。动模座板设计尺寸为：材料为45钢。5确定模架的长度和宽度，应以动模板为基准设计。模具的长度为座板的长度，在动模板长度的基础上两侧各加上压板空间尺寸25mm。即：300+50=350mm；模具宽度与动模板一致取300mm。6确定模架的厚度，并使之与注射机要求的最大、最小模具厚度适应。结论通过这次设计我从中学到了很多东西，对塑料模具有了更深刻的认识。在该设计中是采用的一模两腔对模具进行设计的，因为塑件的形状带有侧凹，所以在对模具进行设计时应有侧向分型与抽芯机构的设计。所以在这次设计中我学到的更深刻的东西是对斜顶进行设计。在对斜顶进行设计时必须先求出抽芯距和抽拔力，然后选择合适的斜顶倾斜角对斜顶的长度进行计算。根据抽芯距和抽拔力查表可以得到斜顶的直径。为了斜顶能够承受足够大的弯曲力，我又用公式对斜顶的直径进行了计算，通过查表和公式对斜顶将进行计算后使斜顶的直径适合，使斜顶能够承受足够大的弯曲力。总之这次设计使我对斜顶的设计有了更深刻的认识。另外的一个收获是我对斜顶的设计有了更深刻的了解。在这次设计中采用的是一个斜顶，在开模时斜顶驱使斜顶向两侧进行移动进行侧抽芯。本设计采用侧抽芯具有一定的难度而且模具的加工难度增加模具的加工费用较高，但是采用一模两腔提高了生产率，从而减少了模具的加工成本，从经济上来说比较划算。通过本次设计，加强了我对模具应用知识的掌握，同时了解了目前工业生产中模具重要性，巩固了我的专业课知识，使自己受益匪浅。总之，通过本次设计不仅进一步强化了专业知识，还掌握了设计系统的方法、步骤等，为今后的工作和学习打下了坚实的基础。谢辞此次毕业设计是在老师的辛勤指导下，顺利展开的。在模具设计过程中，范老师和吴老师不辞辛苦为我作指导，帮助我解决了在设计中遇到的大量问题，并在设计中为我梳理思路，使我形成了完整的设计步骤。在此特别向我的指导老师范敏老师表