插座盒外壳注塑模具设计.docx
《插座盒外壳注塑模具设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《插座盒外壳注塑模具设计.docx（32页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
插座盒外壳注塑模具设计
摘要：
本文对暖手器插座盒的工艺分析及成形模的设计作了说明。
该产品LI前的市场需求量非常大，价格较低，市场竞争力大。
通过模具工艺方案的比较分析,确定了最佳工艺方案。
在模具设计中，通过工艺计算，确定了主要技术参数：
针对零件尺寸和形状的要求，对课题提出的成形模进行了总体结构设计及其动作说明。
文中最为突出的是釆用了Fro/E软件对模具整体结构、装配关系、凸凹模镶块及上下模板等主要零件进行了三维设计。
本文还论述朔料零件的注射成型丄艺的选择、成型模具的结构设计•，模具主要零部件的加工工艺规程的编制及模具装配。
最后介绍了模具的制造工艺和维护要点。
关键词：
暖手器插座盒；注射成型；模具设计；工艺计算。
设计题目:
插座盒外壳注塑模具设计插座盒成型模具设计插座盒产品造型与模具设计
1L
冃怕
-模塑工艺规程的编制
2注塑模的结构设计
3插座盒注塑模具的有关计算
4模具加热和冷却系统的设计
5模具闭合高度的确定
6注塑机有关参数的校核
7绘制模具总装配图和非标准零件工作图
8模具主要零件加工工艺规程的编制••…
9注塑模具的安装和试模
十致谢
十一参考文献
-XX.—冃|JR
近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；''三资〃及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。
从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。
U前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近儿年也有较大发展。
模具成型具有优质，高产，低消耗，低成本的特点。
因而，在国民经济各个部门得到了极其广泛的应用。
在模具成型中，塑料成型占很大的比重。
由于塑料具有化学稳定性好，电绝缘性强，力学性能高，自润滑，耐磨及相对密度小等独特的优异性能，成为工业部分必不可少的新型材料。
根据业内专家预测，今年中国塑料模具市场总体规模将增加13%左右，到2005年塑料模具产值将达到460亿元，模具及模具标准件出口将从现在的9000多万美元增长到2005年的2亿美元左右，产值在增长，也就意味着市场在日渐扩大。
相当多的发达国家塑料模具企业移师中国，是国内塑料模具工业迅速发展的重要原因之一。
中国技术人才水平的提高和平均劳动力成本低都是吸引外资的优势，所以中国塑模市场的前景一片辉煌，这是塑料模具市场迅速成长的重要因素所在。
按照我国国家标准，模具共分为10大类46个小类，塑料模具是10大类中的1个大类，共有7个小类：
热塑性塑料注塑模、热固性塑料注塑模、热固性塑料压塑模、挤塑模、吹塑模、真空吸塑模和其他类塑料模。
塑料模的发展是随着塑料匸业的发展而发展的，在我国起步较晚，但发展却很快，特别是最近儿年，无论在质量、技术和制造能力上，都有很大发展。
但就总体来看，与国民经济发展和世界先进水平相比，差距仍较大，一些大型、精密、复杂、高效、
长寿命的塑料模具每年仍大量进口。
据悉口前全世界年产出模具约650亿美元，其中塑料模具约为260亿美元。
我国1999年模具总产值245亿元.其中塑料模具约为82亿元，2000年近100亿元。
七类塑料模具中，注塑模具所占比例很大，约占全部塑料模具的80%左右。
塑料模具的主要用户是家用电器行业、汽车、摩托车行业、电子音像设备行业、办公设备行业、建筑材料行业、信息产业及各种塑料制品行业等。
目前国内年需塑料模具约130-140亿元，真中有30多亿元仍靠进口，进口量最多的塑料模具有汽车摩托车饰件模具、大屏幕彩电壳模具、冰箱洗衣机模具、通讯及办公设备塑壳模具、塑料异型材模具等。
大学三年的学习即将结束，毕业设讣是其中最后一个实践环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。
随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。
在完成大学三年的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的LI的。
我对于模具特别是塑料模具的设计•步骤有了一个全新的认识，丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识，而对于模具的制造工艺更是实现了零的突破。
在指导老师的协助下和讲解下，同时查阅了很多相关资料，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。
并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍，设计中，将充分利用和查阅各种资料，并与同学进行充分讨论，尽最大努力搞好本次毕业设计。
在设计的过程中，将有一定的困难,但有指导老师的悉心指导和自己的努力,相信会完满的完成毕业设计任务。
由于学生水平有限，而且缺乏经验，设计中不妥之处在所难免，肯请老师指正。
第一章模具工艺规程的编制
1.1.塑件的工艺性分析
1.1.1塑件的原材料分析
塑件的材料釆用ABS,属热塑性塑料。
从使用性能上看，该塑件具有高强度，良好的耐水、耐油性，其介电性能与温度和频率无关，是优良的绝缘材料;从成型性能上看，该塑料具有很好的加工性，成型容易，收缩率较小，在升温时黏度增高，所以成型压力较高，故制件上的脱模斜度宜稍大；制件尺寸容易控制,但是其吸水性较大，易使成型后制件上产生气泡，银丝、斑纹等缺陷，因此应注意注塑前对原料的干燥。
另外，在成型时应采用较高的成型温度和注射压力，以提高熔料的流动性，减小收缩率。
热分解温度大于250°C,要求精度高时，模具温度可控制在50〜60°C；要求制件光泽和耐热时，应控制在60〜80°C。
1.塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析
（a）结构分析：
从零件图上分析，该零件总体形状为矩形，其厚度为2mm,该零件结构简单。
（b）尺寸精度分析：
该零件各个尺寸部分未注明公差，为提高经济效益，则按未注明公差尺寸来处理，根据表1—1查得ABS材料的适用未注公差等级为MT5级，对应的模具相关零件的尺寸加工容易保证。
（c）表层质量分析：
该零件的表面质量除要求没有缺陷、毛刺、内部不得有导电杂质外，没有特别的表面质量要求，因此表面要求易于实现。
综上分析，可以看出，注塑时在工艺参数控制的较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。
2.塑件注塑工艺参数的确定
查相关文献资料，ABS塑料的成型工艺参数可作如下选择：
（试模时，可根据实际情况作适当调整）
注塑温度：
包括料筒温度和喷嘴温度。
料筒温度：
后段温度“选用200°C；
中段温度4选用220°C；
前段温度。
选用240°C；
喷嘴温度：
选用200°C；
注塑压力：
选用lOOMpa（相当于注塑机表压35kgf）;
注塑时间：
选用15s；
保压：
选用72Mpa（相当于注塑机表压25kgf）;
保压时间：
选用10s；
冷却时间：
选用15s。
1.2塑料成型设备的选取
根据il•算及原材料的注射成型参数初选注塑机为XS-ZY-125查材料知:
标称注射量：
192cm3
螺杆直径/cm
①42mm
注射容量/克：
125克
注射压力/105Pa：
ISOOMpa
锁模力10kN：
90kN
最大注射面积/cm：
320cm2
模具片度/mm：
200〜300mm
模板行程/mm：
300mm
喷嘴球半径：
12mm
喷嘴孔半径：
3mm
定位孔直径/mm
1000
第二章注塑模的结构设计
注塑模结构设讣主要包括:
分型面选择、冷却水道布局、型腔的排列方式、模具型腔数U的确定、浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、侧向分型与抽芯机构的设计、推出机构的设计等内容。
2.1分型面选择
山于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设讣、塑件结构工艺性及尺寸精度嵌件的位置、塑件的推出、排气等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较以选出较为合理的方案。
选择分型面时，应遵循以下儿项基本原则。
1.分型面的选择原则：
1分型面应选在塑件外形的最大轮廓处
2分型面选择有利于正面分型和抽芯；
3分型面的选择应保证塑料制品的质量；
4分型面的选择应有利防止溢料；
5分型面的选择有利于排气；
6分型面选择应尽量使成型零件便于加工成型；
7分型面应便于塑料制品的脱模；
8分型面选择必须考虑注射机的技术参数
除了上述这些基本原则以外，分型面的选择还要考虑到型腔在分型面上投影面积的大小，以避免接近或超过所选用注射机的最大注射面积而可能发生溢流现象。
该塑件为端盖，表面无特殊的要求，其分型面选择如下图2-1所示
•%
图2-1
如图2-1示取A-A向为分型面，不影响零件外观质量，方便在模具的顶出。
图2-2
如图2-2所示取A-A向为分型面，但影响产品在模具的顶出。
上两个分型面的比较可以很容易的看出应该选择第一个分型方法，有利于模具成型。
2.2确定型腔的数目及分布
2.2.1型腔数量的确定
一次注射只能生产一件塑件产品的模具称为单型腔模具。
如果一副模具一次注射能生产两件或两件以上的塑件产品，这样的模具称为多型腔模具。
与多型腔模具相比较，单型腔模具具有塑料制件的形状和尺寸一致性好、成型的工艺条件容易控制、模具结构简单紧凑、模具制造成本低、制造周期短等特点。
但是，在大批量生产的惜况下，多型腔模具应是更为合适的形式，它可以提高生产效率，降低塑件的整体成本。
塑件的生产属大批量生产，宜采用多型腔注塑模具，其型腔个数与注塑机的塑化能力，最大注射量以及合模力等参数有关，此外还受制件精度和主产的经济性等因素影响，有上述参数和因素可按下列方法确定模腔数量；型腔按结果不同可分为整体式和组合式两种结构形式。
整体式型腔是在整块金属模板上加丄而成，其特点是牢固、不易变形，不会使制件产生拼接痕迹。
但是曲于整体式型腔加工困难，热处理不方便，所以其常用于形状简单的中、小型模具中。
组合式型腔是山两个以上的零件组合而成。
根据塑料制品外形上的主要零件及成型的需要
加工装配和推出的工艺要求，采用整体式凹模合适。
（1）按注射机的额定锁模力确定型腔数量n
nW
Fp-Mi
其中：
F“：
注射机的额定锁模力，N;
P：
塑料熔体在型腔中的成型压力，MP“；
A】:
浇注系统在分型面上的投影与型腔不重叠部分的面积，mm2；
A：
单个塑件在分型面上的投影面积，mm2
（2）注射机注塑量确定型腔数目n
Kmp—mx
nWm
其中：
K:
注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8：
mp:
注射机最大注射量，g：
:
浇注系统凝料量，g：
m：
单个塑件的质量，go
式中竹、“、m也可为注射机最大注射体积（c〃r）、浇注系统凝料体积（c〃r）、单个塑件的体积（c/»3）o
2.2.2.型腔的分布
图2-3
若采用如图2・3所示的型腔排列方式，显然料流长度较短，所以应该采用图2-4所示的排列方式。
图2-4
本塑件在注塑时采用一模两腔，综合考虑浇注系统，模具结构的复杂程度等因素采取如图2-4所示的型腔排列方式。
2.3浇注系统设计
2.3.1普通浇注系统的组成及设计原则
浇注系统是指模具中山注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。
普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。
一般安装在卧式或立式注射机上生产的注射模具所用的浇注系统，亦称为直浇口式浇注系统，其主流道垂直于模具分型面。
安装在角式注射机上的注射模具所用浇注系统，也称为横浇口式浇注系统。
浇注系统的设计是模具设计的一个重要环节，设计合理与否对塑件的性能、尺寸内外部质量及模具的结构、塑料的利用率等有较大的影响。
对浇注系统进行设计时，一般应遵循如下基本原则。
（1）了解塑料的成型性能
（2）尽量避免或减少产生熔接痕
（3）有利于型腔中气体的排出
（4）防止型芯的变形和嵌件的位移
（5）尽量采用较短的流程充满型腔
（6）流动距离比和流动面积比的校核
2.3.2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件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XS-ZY-125型注塑机喷嘴的有关尺寸
喷嘴前端孔径：
do-3mm
喷嘴前•端球面半径：
Ro二14mm根据模具主流道与喷嘴的关系：
R二Ro+（1〜2）mm
D二do+（O.5〜l）mm
取主流道的球面半径：
R二16mm取主流道的小端直径：
R二4mm
为了方便将凝料从主流道中拔出，将主流道设计为圆锥形式其斜度取1〜3度经换算得主流道大端直径D二①8.5mm,为了使料能顺利的进入分流道，可在主流道的出料端设计半径r二5mm的圆弧过渡。
2.3.3分流道设计
在设计多型腔或者多浇口的单型腔的浇注系统时，应设置分流道。
分流道是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道。
分流道的作用是改变熔体流向，使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔。
设计时应注意尽量减少流动过程中的热量损失与压力损失。
（1）分流道的形状与尺寸分流道开设在动定模分型面的两侧或任意一侧，其截面形状应尽量使其比表面积（流道表面积与其体积之比）小，在温度较高的塑料熔体和温度相对较低的模具之间提供较小的接触面积，以减少热量损失。
常用的分流道截面形式有圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等儿种形式。
圆形截面的比表面积最小，但需开设在分型面的两侧，在制造时一定要注意模板上两部分形状对中吻合；梯形及I；形截面分流道加工较容易，且热量损失与压力损失均不大，为常用的形式；半圆形截面分流道需用球头铳床加工，其表面积比梯形和U形截面分流道略大，在设讣中也有采用；矩形截面分流道因其比表面积较大且流动阻力也大，故在设计中不常采用。
分流道截面尺寸视塑料品种、塑件尺寸、成型工艺条件以及流道的长度等因素来确定。
通常圆形截面分流道直径为2〜10mm；对流动性较好的尼龙、聚乙烯、聚丙烯等塑料的小型塑件，在分流道长度很短时直径可小到2mm：
对流动性较差的聚碳酸酯、聚飒等可大至10mm：
对于大多数塑料,分流道截面直径常取5〜6mm°
（2）分流道的长度根据型腔在分型面上的排布悄况，分流道可分为一次分流道、二次分流道其至三次分流道。
分流道的长度要尽可能短，且弯折少，以便减少压力损失和热量损失，节约塑料的原材料和降低能耗。
（3）分流道的表面粗糙度III于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部的熔体流动状态比较理想，因此分流道表面粗糙度要求不能太低,一般R&取1.6um左右，这可增加对外层塑料熔体的流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层。
（4）分流道在分型面上的布置形式分流道在分型面上的布置形式与型腔在分型面上的布置形式密切相关。
如果型腔呈圆形状分布，则分流道呈辐射状布置；如果型腔呈矩形状分布，则分流道一般采用“非”字状布置。
虽然分流道有多种不同的布置形式，但应遵循两个原则：
一个是排列应尽量紧凑，缩小模板尺寸；另一个是流程尽量短，对称布置，使胀模力的中心与注射机锁模力的中心一致。
分流道常用的布置形式有平衡式和非平衡式两种，这与多型腔的平衡式与非平衡式的布置是一致的。
2.3.3浇口设计
浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。
浇口的设计与位置的选择恰当与否，直接关系到塑件能否完好、高质量地注射成型。
浇口可分成限制性浇口和非限制性浇口两大类。
按浇口的结构形式和特点,常用的浇口可分成以下儿种形式。
（1）直接浇口直接浇口乂称主流道型浇口，它属于非限制型浇口，塑料熔体山主流道的大端直接进入型腔，因而具有流动阻力小、流动路程短及补缩时间长等特点山于注射压力直接作用在塑件上，故容易在进料处产生较大的残余应力而导致塑件翘曲变形。
（2）中心浇口当筒类或壳类塑件的底部中心或接近于中心部位有通孔
时，内浇口就开设在该孔口处，同时中心设置分流锥，这种类型的浇口称中心浇口，中心浇口实际上是直接浇口的一种特殊形式，它具有直接浇口的一系列优点,而克服了直接浇口易产生的缩孔、变形等缺陷。
（3）侧浇口侧浇口亦称标准浇口，侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体从内侧或外侧充填模具型腔，其截面形状多为矩形（扁槽），改变浇口的宽度与厚度可以调节熔体的剪切速率及浇口的冻结时间。
■
2.3.4排气结构的设计
在注塑模具的设计过程中，必须考虑排气结构的设计，否则，熔融的塑料流体进入模具型腔内，气体如不能及时排出会使制件的内部有气泡，其至会产生很高的温度使塑料烧焦，从而出现废品。
排气方式有两种：
开排气槽排气和利用合模间隙排气。
山于端盖注塑模是小型镶拼式模具，可直接利用分型面和镶拼间隙进行排气，而不需在模具上开设排气槽。
2.3.5主流道衬套的选取
为了提高模具的寿命在模具与注塑机频繁接触的地方设计为可更换的主流道衬套形式，选取材料为T8A,热处理以后的硬度为53〜57HRC,主流道衬套和定模的配合形式为H7/m6的过渡配合。
2.4推出机构设计
注射成型后的塑料制件及浇注系统的凝料从模具中脱出的机构称为推出机构。
推出机构的动作通常是山安装在注射机上的顶杆完成的。
推出机构一般山推出、复位和导向三大部件组成。
如图2-5模具开模后，塑件包紧动模型芯的力并不大，适当考虑脱模斜度，采用顶杆、顶针推出，不会将塑件顶变形，且模具结构简单。
2.4.1推出机构的设计要求
（1）设计推出机构时应尽量使塑件留于动模一侧
（2）塑件在推出过程中不发生变形和损坏
（3）不损坏塑件的外观质量
（4）合模时应使推出机构正确复位
（5）推出机构应动作可靠
2.5成型零件结构设计
2.5.1凹模的设计
本副模具采用整体式凹模结构，山于制件结构简单，模具牢固，不易变形,
制件没拼界缝，适用于本制件的模具。
如图2-6所示：
图2-6
材料选用T8A,硬度在50HRC以上.
根据分流道与浇口的设计要求,分流道与浇口设在阿模型腔上其结构见上图所示。
凹模板尺寸：
根据矩形凹模最小壁厚经验曲线知，此塑件的成型
压力小于30MPA,那么尺寸见下图2-7
rpT
..
in
rLil
图2-7
凹模板长为200mm.宽为200mm.
凹模高为h二45mm制件高12.5mm
加工可以直接用铳刀铳出，也可以用成型电极。
为了节约成本。
在这里我选用铳
第三章插座盒注塑模具的有关计算
本例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率来计算。
3.1、型腔外形尺寸的确定：
（1）型腔径向尺寸，模具最大磨损量取制件公差厶=0.22価的1/6,模具的制造公差Sz=A/3o查常用塑料的收缩率ABS的成型收缩率为S二0.5〜4.0%,故平均我们取为Sep二0.5%。
（1）①40±0.5mm—①40.050-0.smm
Lm=（Ls+Ls・Scp-3/4A）+§0
=（40.05+40.05X0.5%—3/4X0.22）+0.070
心40.25+0.070mm
（2）O30MT7-030+0.050
Lm=（Ls+Ls・Scp-3/4A）+0.070
=（30.05+30.05X0.5%-3/4X0.22）+0.070
~30.01+0.070mm
（2）型腔深度尺寸、模具最大磨损量取制件公差的1/6；模具的制造公差5z=A/3.
（1）（①12.5±0.05）mm-*12.550-0.5mm
Hm=（Hs+Hs・Sup-2/3A）+0.070=（12.55X1.005-2/3X0.22）+0.070
^12.44+0.070mm
3.2、型芯尺寸的计算：
（一）型芯径向尺寸的计算，模具最大磨损量取制件公差的1/6；模具的制造公差5z=A/3.
（1）①5±0.①5.05+0.050mm
Lm=（Ls+Ls・Scp+3/4Zk）0-0.07
=（5.05X1.005+3/4X0.22）0-0.07
~5.240-0.07mm
（2）①2.5±0.5-①27.05+0.050mm
Lm=（Ls+Ls・Scp+3/4A）0—0.07
=（2.55X1.005+3/4X0.22）0-0.07
Q2.730-0.07mm
（二）型芯高度尺寸的计算，模具最大磨损量取制件公差的1/6；模具的制造公差Sz=A/3.
①12.5±0.05mm-*①42.05+0.050mm
Hm=（Hs+Hs・Sup+2/3A）0-0.07
=（12.55X1.005+2/3X0.22）0-0.07
~12・760-0.07mm
成型①5mm的型芯：
图3T
成型02.5mm的型芯:
图3-2
材料选用T8A,®度在50HRC以上
材料选用T8A,硬度在50HRC以上.
成型零部件的制造误差:
成型零部件的制造误差包括成型零部件的加工误差和安装误差，配合误差等儿个方面。
设计时一般应将成型零部件的制造公差控制在塑件的1/3左右，通常取IT6—9级，综合考虑取IT8级。
第四章模具加热和冷却系统的设计
模具温度是指模具型腔和型芯的表面温度。
模具温度是否合适、均一与稳定、对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状、外观和尺寸精度都有重要的影响。
模具中设置温度调节系统的LI的就是要通过控制模具的温度，使注射成型塑件有良好的产品质量和较高的生产效率。
4.1冷却回路的尺寸确定与布置
4.1.1冷却回路尺寸的确定
（1）冷却回路所需的总表面积冷却回路所需的总表面积可按下式计算：
A二Mq
36004（0”-比）
式中A：
冷却回路总表面积
M:
单位时间内注入模具中树脂的质量，kg/h：
q：
单位质量树脂在模具内释放的热量，j・kg：
ABS的g值为3〜4；
a：
冷却水的表面传热系数，W/（nr•k）；
盅：
模具成型表面的温度，°C；
&».：
冷却水的平均温度,°C。
（2）冷却回路的总长度冷却回路的总长度可用下式计算：
|=1000A
ml
式中
L：
冷却回路总长度,m；
A：
冷却回路总表面积，加2
dz
冷却水孔直径，mm。
（3）冷却水体积流量的计算塑料树脂传给模具的热量与自然对流散发到空气中的模具热量、辐射散发到空气中的模具热量及模具传给注射机热量的差值，即为用冷却水扩散的模具热量。
假如塑料树脂在模内释放的热量全部山冷却水传导的话，即忽略其他传热因素，那么模具所需的冷却水体积流量则可用下式
计算。
Mq
八60cp（^-02）
式中
QV:
冷却水体积流量，“F/min：
M：
单位时间注射入模具内的树脂质量，kg/h；
q：
单位时间内树脂在模具内释放的热量，j/kg；
C：
冷却水
升级会员 