【空气开关盒产品注塑模具的结构设计分析案例4600字】

空气开关盒产品注塑模具的结构设计分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u18315空气开关盒产品注塑模具的结构设计分析案例 1323871.1分型面选择与确定 1212661.2确定型腔的数目及排列方式 259381.2.1模腔数量的确定 2150621.2.2型腔的排列方式 380771.3注塑成型CAE分析及优化[6] 3254541.1.1CAE分析前期准备 3242981.1.2浇注系统创建、分析及优化 4326491.1.3CAE分析 9274321.4浇注系统设计 14275951.4.1主流道设计 14234381.4.2分流道设计 14170721.4.3浇口设计 1519771.4.4排气结构的设计 16123591.4.5主流道衬套的选取 16232491.5推出机构设计 1733331.6推出机构的计算 18178271.6.1脱模力的计算 18163911.6.2推杆强度的校核 18注塑模具结构设计包括了分型面的选择，模具型腔出模数量的确定，成型型芯和型腔的确定，浇注系统和流道的设计，顶出和脱模机构的设计，标准模架的确定和型号的选择，温度冷却水道的设计。1.1分型面选择与确定分型面的设计原则可以按照如下几点综合考虑：方便塑料产品的脱模：开模具打开时候，产品要尽可能的留在动模上面。方便抽芯机构的实现，一般还要考虑模具上时候需要设计滑块抽芯机构。保证塑料的外观和表面质量不受影响，特别是外观需要光滑或者是镜面的产品。保证塑料产品的尺寸和精度的等级在合理的公差范围值之内。尽可能的使得模具型腔内的空气通过分型面排出去。考虑实际机械机床加工的便利性，让加工更简单。分型面要考虑让模具的整体结构更加的精简和合理，考虑模具整体的装配便利性，让装配技术人员简单的更换和维修。分型面的选择和设计是模具设计开始，也是最重要的一步，因为其他结构都是以分型面作为参考和设计的，分型面设计错了后续改动就非常的大，而且非常的麻烦。分型面设计没考虑好会造成增加加工难度，材料浪费明显，同时也会造成成本提高等一系列问题发生。针对于本次设计，因为结构和难度比较简单，分型面稍加分析就确定了，首先塑件整体大小一般，一般的塑件分型面都是在塑件最大轮廓处，本次也是一样，具体设计结合塑件的实际结构形式，以及考虑模具结构形式，适合采用如下图所示的分型面，该分型面能够保证模具制造方便，结构合理，注塑充填工艺性能好[4]。该塑件为塑料空气开关外壳，分型面的选择如下图所示：图1.1塑件分型面的选择1.2确定型腔的数目及排列方式1.2.1模腔数量的确定初选的注塑机的额定注塑量为：320。根据以下公式[4]进行校核型腔出模数量：N=（0.8x320-15）/16.4=14.70个；式中：3201516.40综合考虑，设计采用一模二腔[5]，校核满足要求。1.2.2型腔的排列方式注塑模具结构千变万化，结构也比较复杂，所以设计模具各个系统的时候需要仔细和认真对待，选择尺寸的时候要计算好，防止用料过多造成浪费，用料过少结构和质量不稳定，保证数据的准确，尽量为整数方便读数和选材加工。每个结构之间都不可以有干涉，成型区域和其他结构不能有薄钢出现，会影响加工和后续生产、维修，首先要保证模具的整体质量和安全性，在考虑之后的设计。型腔数量是根据产品大小和产品结构决定的，还要考虑到注塑成型填充问题，还需要考虑到流道尺寸问题得到。绘制三维以后布局，初步绘制出一模几腔，选取模架看哪一种方案更加的节省材料、劳动成本以及铣削加工达到最理想状态。布局也会直接影响后面加工的时间，所以需要认真考虑。通过上面的分析，经过了初步绘制以及选择了模架来达到要求，采用一模两腔，布局规则，也满足实际的生产和经济、效益性达到最大化。具体的型腔布局如下：图1.2模具型腔的排列方式1.3注塑成型CAE分析及优化[6]1.1.1CAE分析前期准备通过UG对产品模型进导出STL格式；由于产品结构变化比较大，所以用作CAE分析的模型可先通过CADdoctor简化处理，去除倒角、细小圆角等对成型过程影响很小的小特征。然后再导入CAE分析软件进行双层面网格划分后，划分网格后结果如图1.1所示：图1.1网格初步划分效果通过网格统计分析结果得出：网格符合后期分析要求、网格相互匹配率也达到了分析要求。1.1.2浇注系统创建、分析及优化1.浇口的位置对比分析浇口的位置分析结果如图1.2所示：（a）一点进胶流动阻力分析（b）两点进胶流动阻力分析图1.3浇口位置分析结果浇口位置分析结果说明：分析结果表明本塑件的最佳浇口位置在塑件中间位置，

设计过程需要综合考虑，塑件毕竟高度较深，骨位多并薄，一点浇口担心填充不均，本次选择三个方案对比。

2.进胶方式分析对比及优化综合考虑本产品的外观要求、所用材料性能、模腔排布以及后期对制品的加工处理方便与否等，设计了两种进胶方案：方案一：一点进胶方案二：两点进胶（软件建议进胶位置）方案三：两点进胶（根据塑件实际情况选择两处进胶位置）对方案一进行充填分析，分析结果如图所示：图1.4充填时间对比对方案一、方案二和方案三分析结果比较，方案二的充填时间相对较短，但分析结果与其余两个方案近似。图1.5气穴对比对方案一、方案二和方案三分析结果比较，发现气穴差距不大，但是方案二、方案三有气穴分布于平面上，后期不利于调整，气穴对比方案一有一点优势。图1.6填充末端压力对比压力结果对比结果比较，方案二的相对均匀，采用方案一优于其余两个方案。图1.7熔接痕对比方案二与方案三中间熔接痕太明显，方案一分散的熔接痕对塑件质量影响不大，可以采用方案二。图1.8综合变形对比三个方案变形都近似，但方案一变形均匀，有利于生产中调整。表1.1方案对比方案一方案二方案三填充时间（s）0.57550.35350.6497气穴有气泡有较多气泡有较多气泡填充末端压力只有部分尾端压力降低，填充性能良好多处胶位压力丧失，填充性能差多处胶位压力丧失，并且出现缺胶位，填充性能差熔接线（较明显）表面熔接良好，熔接线少且短表面熔接线分散，多且较长，有部分分布于塑件平面表面熔接线分散，多且较长，有部分分布于塑件平面变形，所有因素:变形（mm）≤0.5307≤0.4982≤0.4467对方案一、方案二和方案三分析结果比较，方案二的填充时间分析都优于其余两个方案，但其他分析结果方案一优于其余两个方案，三个方案的变形均小于0.6mm,并且方案一表面没有明显的气穴和熔接痕，所以最终采用方案一进行模具设计，并采用方案一进行完成的CAE分析：1.1.3CAE分析1.CAE分析前设置图1.1.1浇注系统设置2.分析结果-流动图1.1.2填充时间=0.8835（S）图1.1.3速度/压力切换时的压力箭头指示处压力切换，为产品最后填充区域，需要采用保压功能填充。图1.1.4填充进行1.09s时，锁模力达到最大，Max=34.58（tonne）图1.1.5产品气穴大小和位置与前文分析结果近似。箭头指示处有相对其余位置较大的收缩，但产品的体积与壁厚原因，5~6%的收缩可以忽略不计[6]。产品熔接痕长度和位置与前文分析结果近似。1.1.1.3分析结果-冷却冷却流道温度25~25.67℃，温差小于1℃，满足模具设计要求[6]。产品到达顶出温度时间小于30（s），满足产品量产要求[6]。1.1.1.3分析结果-变形箭头指示处为所有因素变形分析结果变形量最大位置，0.45mm(Max)。实际量产由于型腔对产品的约束作用和能通过参数的微调改善产品的变形，所以实际生产变形量将小于0.45mm,但是变形问题应加入模具设计的考量问题中，该位置在模具设计中建议型芯处设计为型芯镶件形式，便于模具的变更与维修[13]。1.4浇注系统设计1.4.1主流道设计浇注系统包括了主流道、分流道、浇口、冷料穴，在注塑模具当中，浇注系统可以说是直接关系到产品。因为在注塑模具当中产品成型才是最重要的，产品是由原材料构成，而实际生产当中浇注系统使材料进入模具内部的唯一通道，正因为有了浇注系统的出现，材料才能通过然后再注射到型芯、型腔里面成型。这个结构也非常的重要，我们设计的时候也要考虑到在满足能够充分填充的情况下，尽可能的降低主流道的高度，主流道的上端和下端大小也直接影响着产品的注射时间和填充。根据HTF160J/B型注塑机喷嘴的有关尺寸，设计的主流道相关设计：1.5=2.5+（）mm；小端直径d=1.5mm；脱模斜度[1]；主流道高度L=70mm；主流道大端直径D=7mm；1.4.2分流道设计分流道顾名思义就是分流的意思：当主流道注射的胶料不能够直接填充产品的时候就需要设计分流道了。一般常规的一模一腔用直接浇注的方法，一些特殊结构为了保证充填满的情况下也需要设计分流道。当出现一模两腔、四腔、八腔的时候，那么就需要用到分流道了，通常情况下，主流道大端直径要大于分流道直径，因为这样才不会是注塑力分散，和节约材料，再由分流道把胶料向产品靠近，分流道注射点一般在产品的中心位置，保证产品头尾注塑力相同和良好的填充。本次设计分流道和计算如下所示：本次设计中，采用了梯形截面的分流道，分流道的直径可以采用如下经验公式[4]进行计算。式中：16.40g；40mm；经过计算得分流道直径:D=8mm1.4.3浇口设计浇口浇口形式有很多种，最重要的就是保证充填，对于中等塑件，浇口设计应该要宽一些，高度也要稍微高一些。因此，浇口设计应该在塑件的中心位置，这也是直接与产品接触的部分，综合以上分析，设计的为侧浇口最合适，计的大小按塑件体积和分流道大小取值，一般要小于分流道直径。浇口在松掉的时候会伤塑件的内表层在这儿是能够的，充分考虑浇口有益浇筑系统软件的废弃物和塑件的摆脱。本次设计的为侧浇口，然后设计冷料穴带拉杆，具体的浇口图如下：[8]对于侧浇口取值：点浇口直径d1=0.8mm；点浇口深度h1=2.5mm；点浇口斜度a1=20°；冷料穴是设计在主流道或者交叉的分流道的末端，主要作用是用来储藏锋料。谁叫过程中，一般情况，取5-14mm之间，深6-10mm左右，本次设计的冷料穴在主流道下，下部设计有勾料针，采用Z形勾料针，这种加工简单，使用方便。大小设计为主流道末端大小。1.4.4排气结构的设计排气机构设计方法有很多种，例如利用镶件排气、顶针、抽芯机构、分型面等等排气，目的就是将气体排出。当注塑机注射熔融状态下胶料的时候，温度非常高，颗粒原材料加热会熔化，就会产生高温气体，正是这样，也顺着进入到注塑模具内部（成型区域）。当没有设计排气系统时，气体进入模具里面，会导致产品填充不均匀，也就是不良产品，给企业带来经济损失。因此，设有排气系统就可以避免这些问题，气体就会跟着排气系统跑出去。本次设计产品尺寸一般大小，结构也比较简单，就利用分型面排气。1.4.5主流道衬套的选取本次设计中，采用了标准的浇口衬套和定位环，标准件的采用能够缩短设计与制造周期、提高模具经济成本，更换容易，修模维修简单。能够更好的提高生产效率。图下图所示为定位环与浇口衬套结构形式。图1.4浇口衬套标准件1.5推出机构设计顶出系统设计前提在于产品成型开模以后留在后模部分，产品通过水道冷却收缩就包紧在型芯上面，再通过设计顶出系统使产品脱模。顶出系统是模具当中非常重要的一个结构，关系到产品的取出问题，顶出系统大多数情况下分成两组也是最常用的两种结构类型。一：顶杆、司筒、斜顶顶出系统，非常常见的一种，首先对于塑件内壁没有太大要求，一般产品通过顶针顶出就会在顶出的地方留下痕迹，这也是很明显的缺点，顶杆顶出相对来说没有特别复杂，需满足顶出力均衡和能够顶出产品，以及不可干涉。二：采用推板推出，这种没有设计顶杆，采用一整块板子沿着产品最大端面处推出，用于对于内壁有很高要求的产品，例如：水杯、塑料碗类产品。优点在于成型快、脱模顺畅，缺点就是成本稍贵和结构相对复杂一些。推出脱模机构的结构如下图所示。图1.7推出脱模机构复位机构是模具重要组成部分，绝大多数情况下是必须要有的，一些情况较为复杂的结构因为空间不足够或者与其他重要结构干涉就需要舍弃，这也是极少结构这样。本次设计复位结构必不可少，复位机构有复位杆和弹簧组成，复位杆和弹簧之间留有一