矩形上壳罩模具设计说明书文档格式.docx
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800-0.86
Φ120+0.18
40
400-0.76
Φ2.5
Φ2.50+0.2
6
60-0.24
孔间距尺寸
30±
0.14
2
20-0.2
22
22±
0.22
20
200-0.44
10
10±
内
形尺寸
38
380+0.76
48
48±
0.32
76
760+0.86
84
84±
0.5
116
1160+1.14
（2）塑件表面质量分析
该塑件要求外观光洁，色彩艳丽，不允许有成型斑点和熔接痕，Ra＝0.4µ
m，而内表面无特殊要求。
（3）塑件结构工艺性分析
a.从图纸上看，该塑件外形为四方壳罩，圆角过渡无尖角存在，壁厚均匀，且符合最小壁厚要求；
b.塑件型腔较大，有尺寸不等的孔，如Φ18、Φ2.5、Φ12，它们均符合最小孔径要求；
c.内部有4个均布的加强肋，可增强塑件的强度，减少塑件的变形。
肋的侧壁应设有1O左右的斜度，底部等处应有R0.5圆角过渡；
d．在塑件一侧有两个ø
12的孔，另一侧内部有内凸，要考虑侧向分型抽芯装置；
e．为塑件顺利脱模，可在塑件内部及加强肋处增设1°
～2°
的拔模斜度。
综上所述，该塑件可采用注射成型加工。
4．塑件的生产批量
塑件的生产类型对注射模结构、注射模材料使用均有重要的影响，在大批量生产中，由于注射模价格在整个生产费用中所占比例较小，提高生产率和注射模寿命问题比较突出，可以考虑使用自动化程度较高、结构复杂、精度寿命高的模具。
如果是小批量生产，则应尽量采用结构简单，制造容易注射模，以降低注射模的成本
该塑件产量达到5万件，生产类型属中批量生产，可以适合考虑采用一模多腔、快速脱模以及成型周期不易太长的模具，同时模具造价要适当控制。
5．初选注射机
（1）计算塑件体积或重量
通过三维造型可获得电器上罩壳的体积V=45.9cm3
ABS的密度为ρ=1.03g/mm3，所以塑件的重量为w=ρV=1.03×
4.59×
104=47.2g，
（2）根据塑件本身的几何形状及生产批量确定型腔数目
由于该塑件两侧面分别有侧孔和内凸，加上塑件尺寸有一般精度要求，外表面有高光洁要求，不易采用太多型腔数目，所以考虑采用一模两腔，型腔平衡布置在型腔板两侧，以方便侧抽实现、浇口排列和模具的平衡。
（3）确定注射成型的工艺参数
根据该塑件的结构特点和ABS的成型性能，查有关资料初步确定注射成型工艺参数如表3－7所示。
表3－7塑件的注射成型工艺参数
工艺参数
规格
预热和干燥
温度80～90°
C
成型时间
/S
注射时间
3～5
时间2h
保压时间
15～30
料筒温度
/°
后段
180～200
冷却时间
中段
210～230
总周期
40～70
前段
200～210
螺杆转速/r·
min-1
30～60
喷嘴温度/°
180～190
后处理
方法
红外线灯烘箱
模具温度/°
60～80
温度
70°
注射压力/MPa
70～90
时间
2～4h
（4）确定模具温度及冷却方式
ABS为非结晶塑料，流动性中等，壁厚一般，因此，在保证顺利脱模的前提下，应尽可能降低模温，以缩短冷却时间，从而提高生产效率。
所以模具应考虑采用适当的循环水冷却，成型模具温度控制在60～80°
C。
（5）确定成型设备
由于塑件采用注射成型加工，使用一模两腔分布，由此可计算出一次注射成型过程所用塑料量为：
W=2w+w废料=2×
47.2+47.2×
20%=103.84g。
根据以上一次注射量分析，以及考虑到塑料的品种、塑件结构、生产批量及注射工艺参数、注射模具尺寸大小等因素，参考设计手册，初选SZY–300型螺杆式注射机（经后面3.2.6注射机的校核，SZY–300能满足锁模力、安装尺寸与开模行程等各项要求，故最终选定SZY–300注射机）。
记录下SZY–300型注射机的主要技术参数如表3－8所示。
表3－8SZY－300型注射机的主要技术参数
序号
主要技术参数项目
参数数值
1
最大注射量/cm3
320
125
3
锁模力/kN
1400
4
动、定模模板最大安装尺寸/mm×
mm
520×
620
5
最大模具厚度/mm
355
最小模具厚度/mm
130
7
最大开模行程/mm
340
8
喷嘴前端球面半径/mm
12
9
喷嘴孔直径/mm
定位圈直径/mm
（6）制定塑件成型工艺文件
综上分析，填写塑件成型工艺卡如表3－9所示。
3－9塑件注射成型工艺卡
（厂名）
塑料注射成型工艺卡片
资料编号
车间
共页
第页
矩形上罩壳
材料牌号
设备型号
SZY-300
装配图号
材料定额
每模件数
2件
零件图号
单件重量/g
47.2
工装号
材料干燥
设备
80～90°
2h
料筒温度/°
喷嘴
时间/S
注射
保压
冷却
压力/MPa
注射压力
70～90
背压
红外线等烘箱70°
时间定额/min
辅助
单件
检验
编制
校对
审核
组长
车间主任
检验组长
主管工程师
3．2．3分型面及浇注系统的设计
1．分型面选择
不论塑件的结构如何，采用何种设计方法都必须首先确定分型面，模具结构很大程度上取决于分型面的选择。
为保证塑件能顺利分型，主分型面应首先考虑选择在塑件的外形的最大轮廓处，在满足该原则的三个方案中（如图3－15所示），方案A塑件开模后留在定模，塑件不易取出，顶出机构设计复杂；
方案B会产生影响塑件外观的飞边，且飞边不易清除；
方案C即保证塑件的外观，毛刺飞边的清除容易。
因此，选择方案C。
图3－15主分型面选择方案
2．浇注系统的设计
浇注系统包括主流道、分流道、浇口、冷料穴等四个部分组成。
考虑到塑件的外观要求高，外表面不允许有成型斑点和熔接痕，以及一模两腔的布置，ABS对剪切速率较为敏感等情况，浇口采用方便加工修整、凝料去除容易且不会在塑件外壁留下痕迹的侧浇口浇口，模具采用单分型面结构两板模，模具制造成本比较容易控制在合理的范围，浇注系统的设计如图3－16。
图3－16浇口系统的设计
（1）主流道和定位圈的设计
主流道与注射机的高温喷嘴反复接触碰撞，所以设计成独立可拆卸更换的浇口套，采用优质钢材制作并经热处理提高硬度；
定位圈与浇口套分开设计，如图3－17所示。
图3－17浇口套与定位圈的设计
查资料得到SYZ-300型注射机与喷嘴有关的尺寸：
喷嘴球半径R0=12mm；
喷嘴孔直径d0=ø
4mm；
定位圈直径为ø
125。
为保证模具主流道与喷嘴的紧密接触，避免溢料，主流道与喷嘴的关系为：
SR=R0+（1～2）mm，d=d0+0.5mm。
因此取：
主流道球面半径SR=14mm（取标准值）；
主流道的小端直径d=ø
4.5mm。
为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计出圆锥形，其斜度2°
～4°
，计算其大端径约为10mm；
为避免模内的高压塑料产生过大的反压力，配合段直径D不宜过大，取D＝25mm；
同时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计R2的圆弧过渡；
为补偿在注射机喷嘴冲击力作用下浇口套变形，将浇口套的长度设计得比模板厚度短0.02mm；
浇口套外圆盘轴肩转角半径R宜大一些，取R＝3，以免淬火开裂和应力集中。
定位圈的是用来安装模具时做定位用的，查资料得到SYZ-300型注射机的定位圈直径为ø
125；
一般定位圈高出定模座板表面5～10。
由于定位圈与浇口套均属于注射模具的通用件，设计者应尽量采用推荐尺寸的浇口套和定位圈。
浇口套与定位圈的详细设计见后面零件图。
（2）分流道
本案例采用U型断面分流道，只切削加工在一块模板上，加工容易实现，且比表面积不大，热量损失和阻力损失不太大。
查有关经验表格得，ABS的分流道推荐直径为4.8~9.5mm，据此，该模具的分流道尺寸大小计算设计如图3－18所示。
图3－18分流道设计
（3）浇口设计
根据塑件的外观要求及型腔分布情况，选用如图3－19所示的侧浇口，从塑件的底侧中部进料，去除凝料时不会在塑件的外壁留下浇口痕迹，不影响塑件的外观。
l1=2.0～3.0mm取2.5mm
l=（0.6～0.9）＋b/2取2mm
浇口深度t=0.5～2.0mm取1.0mm
浇口宽度b=
mm取4mm
（A-塑件外侧表面积）
图3－19浇口的设计
（4）冷料穴设计
采用带Z形头拉料杆的冷料穴，如图3－20所示，设置在主流道的末端，既起到冷料穴的作用，又兼有开模分型时将凝料从主流道中拉出留在动模一侧，塑件稍作侧向移动凝料与塑件便可一起取出。
图3－20冷料穴设计
3．2．4模具设计方案论证
1．型腔布置
对于一模多件的模具型腔布置，在保证浇注系统分流道的流程短、模具结构紧凑、模具能正常工作的前提下，尽可能使得模具型腔对称、均衡、取件方便。
本模具采用一模两腔，型腔平衡布置在型腔板两侧。
2．成型零件的结构确定
成形零件直接与高温高压的塑料接触，它的质量直接影响了制件的质量，该塑件的材料为ABS工程塑料，有表面粗糙度、精度要求较高要求之处，因此要求成型零件有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性，应选用优质模具钢制作，还应进行热处理使其具备50～55HRC的硬度。
（1）凹模（型腔）设计
采用整体嵌入式凹模，放在定模板一侧，主要是从节省优质模具钢材料、方便热处理、方便日后的更换维修等方面考虑。
注意凹模镶块尺寸大小设计除了要考虑壁厚的刚度强度校核外，还要留有足够的考虑冷却水道位置。
（2）凸模（型芯）设计
型芯结构设计亦应采用组合式型芯，可以节省贵重模具钢，减少加工工作量。
成形塑件内壁的大型芯装在动模板上，成型24×
Φ2.5、Φ12孔的小型芯装在定模板上，方便型芯的制作安装、塑件的飞边去除、以及塑件内部冷却水道的排布。
3．导向定位机构设计
由于塑件基本对称，无单向侧压力，采用直导柱导向便可以满足合模导向以及闭模后定位作用。
注意导柱要比主型芯高出至少6～8mm。
4．推出机构设计
根据上罩壳的形状特点，其推出机构可采用推件板推出或推杆推出，其中，推件板推出结构可靠、顶出力均匀，不影响塑件的外观质量，但制造困难，成本高；
推杆推出结构简单，推出平稳可靠，虽然推出时会在塑件内部型腔上留下顶出痕迹，但不影响塑件外观，所以采用推杆推出机构。
5．抽芯机构的确定
塑件一侧还有两个侧孔，采用应用最为广泛的斜导柱侧向抽芯机构，结构简单，制造方便，动作可靠。
塑件另一侧的内凸，抽拔力不大，抽芯距短，采用制造安装方便的圆柱形斜推杆内侧抽芯。
6．冷却系统设计
采用冷却水冷却，凹模冷却水道采用环绕型腔布置的两层式冷却回路，水道开设时注意避开安装在定模上的小型芯及侧向抽芯滑块；
大型芯冷却采用隔板式管道冷却，在型芯上开设两个孔，孔内插上纵向隔板，与开在动模支承板上的横向管路形成循环冷却回路，冷却通路分布情况如图3－21所示。
图3－21冷却通路设计
3．2．5主要零部件的设计计算
1．成型零件的成型尺寸
该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算，查有关手册得ABS的收缩率为0.4%～0.7%，故平均收缩率为S=（0.4+0.7）%=0.0055，根据塑件尺寸公差要求，模具制造公差取δz=Δ/3，
成型零件尺寸计算如表3－10所示。
表3－10成形零件尺寸计算
类别
零件
模具零件名称
计算公式
工作尺寸
型腔计算
件3
定模镶件
Lm=[（1+s）Ls-0.75Δ]0+δz
119.8050+0.38
79.7950+0.287
Lm=[（1+s）Ls-0.67Δ]0+δz
39.7710+0.253
件9
内镶块
5.8720+0.08
1.8610+0.067
19.780+0.147
型芯计算
件4
大型芯
lm=[（1+s）ls+0.67Δ]0-δz
38．7180-0.253
lm=[（1+s）ls+0.75Δ]0-δz
77．0630-0.287
117．4930-0.38
件5
小型芯Ⅰ
lm=[（1+s）ls+0.75Δ]0-δz
Φ2.6640-0.067
件8
侧型芯
Φ12.2010-0.06
件23
小型芯Ⅱ
Φ18.1480-0.067
中心距计算
件24
滑块
Cm=（1+s）Cs±
δz/2
30.165±
0.047
22.121±
0.073
10.055±
48.264±
0.106
84.462±
0.167
2．模具型腔壁厚的确定
塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应有足够的强度和刚度，本模具的凹模采用的是整体嵌入式凹模的，因此采用整体式矩形型腔壁厚计算公式来确定型腔侧壁S和底板厚度T，如图3－22所示。
l-型腔短边长度（mm）；
l=120mm
b-矩形型腔短边长度（mm）；
b=80mm
h-型腔深度（mm）；
h=40mm
T-底板厚度（mm）；
S-型腔壁厚（mm）
L-模板的长边厚度（mm）；
B-模板的短边长度（mm）；
图3－22整体式矩形型腔
（1）腔侧壁厚度S的计算
①按刚度条件计算
S刚≧
=
=3.17mm
其中：
c－由h/l决定的系数；
查表得c＝0.930
P－模腔那最大熔体压力（Mpa）；
可取注射成形压力的25％～50％，P取30Mpa
h－型腔深度（mm）；
E－模具钢材的弹性模量（Mpa）；
一般中碳钢E＝2.1×
105Mpa，预硬化塑料模具钢E＝2.2×
105Mpa
[δ]－模具刚度计算许用变形量（mm）；
查表得[δ]＝25i2＝25（0.45l1/5＋0.001l）
=25（0.45×
1201/5＋0.001×
120）＝32.3
②按强度条件计算
S强≧
=22.68mm
MMAX-型腔侧壁的最大弯曲矩（N.mm）；
取P＝30Mpa
W－抗弯截面系数，由h/l决定；
查表得W＝0.108
α－矩形成形型腔得边长比；
α＝b/l＝80/120＝0.66
[σ]－模具强度计算得许用应力（Mpa）；
一般中碳钢[σ]＝160Mpa，预硬化塑料模具钢[σ]＝300Mpa
（2）腔底板厚度T的计算
T刚≧
=2.09mm
－由型腔边长比l/b决定的系数；
查表得
＝0.024
b－矩形型腔短边长度（mm）；
E－模具钢材的弹性模量（MPa）；
查表得[δ]＝25i2＝25（0.45l1/5＋0.001l）=
T强≧
=17.8mm
－由垫块之间距离和型腔短边长l/b所决定的系数；
＝0.4974
－模具强度计算得许用应力（Mpa）；
根据以上刚度、强度的计算，得出型腔的壁厚要求为：
型腔的侧壁厚度S≧22.68；
型腔底板厚度T≧17.8。
3．抽芯机构的设计计算
（1）抽芯距的计算
s=h+（2～3）=2+3=5mm
（2）抽芯力的计算：
Fc=chp（µ
-
）=150.72N
C―侧抽芯成型部分截面平均周长，C=πd=3.14×
12=37.68mm；
h－侧型芯成型部分高度，为2mm；
p－塑件对型芯单位面积上的包紧力，一般模内冷却的塑件约为8～12MPa,取10Mpa；
µ
－塑料对模具钢的摩擦系数，约为0.1～0.3，取0.2；
α－侧型芯的脱模斜度和倾斜角，该塑件为0º
；
（3）确定斜导柱的倾斜角
该处的侧向抽芯距小，抽芯力不大，
取12º
（4）确定斜导柱的直径d
根据抽芯力Fc和斜导柱的倾斜角可查的最大的弯曲力Fw=1KN；
然后根据Fw、α和Hw（侧型芯滑块所受的脱模力作用线与斜导柱中心线的交点到斜导柱固定板的距离，该塑件为22），查表得斜导柱的直径d＝10
（5）斜导柱总长度计算
Lz=L1+L2+L3+L4+L5
=d2/2
+h/
+d/2
+s/
+（5～10）
=
tan120+50/cos120+
tan120+5/sin120+（5～10）
=1.49+48.9+1.06+24.05+（5～10）=80.5～85.5取85
Lz－斜导柱总的长度，mm；
d2－斜导柱固定部分大端直径，mm；
h－斜导柱固定板的厚度，mm；
d－斜导柱工作部分的直径，mm；
s－抽芯距，mm。
（6）确定楔紧块的
由于滑块移动方向与合模方向垂直，取
＋2º
～3º
＝14º
～15º
取15º
（7）确定滑块装置的定位距离
由于滑块移动方向与合模方向垂直，滑块装置的定位距离S应等于实际抽芯距。
S=Ls
＝（Lz-L1-L2-L3-L5）sin120=6
Ls－为斜导柱有效抽芯长度
α－斜导柱的倾斜角，取12º
。
4．推出机构的设计
采用推杆推出机构，由于该塑件的脱模力不是太大，推杆的布置空间足够，所以无需用繁琐的计算方法确定推杆的尺寸大小，可以根据经验选取d=8的国标推杆（GB/T4169.1－1984），注意保证推出距离略大于型芯的突出长度2～3mm,即推出距离>
40。
5．标准模架的确定
综合考虑本塑件采用一模两腔平衡布置、侧浇口一次分型结构、型腔的壁厚要求、塑件尺寸大小、侧向抽芯机构、冷却水道的布置等多项因素，估算型腔模板的概略尺寸，查表选取标准模板的尺寸为315×
400×
63，选用A2型标准模架，标记为：
A2－315400－32－Z1GB/T12556－1990。
3．2．6成形设备的校核计算
1．注射机注射压力校核（略）
2．注射量的校核（略）
3．锁模力的校核
锁模力是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力。
注射机锁模力的校核关系式为：
－注射机锁模力（N）；
查表得SZY－300型注射机的锁模力为1400KN
－塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之和（
）；
计算得本模具的A＝1.92×
10－2
－型腔内熔体的压力（pa）；
本塑件的
＝30Mpa
－压力损耗系数；
一般取1.1～1.2
计算得：
=1.2×
30×
106×
1.92×
10－2＝691.2×
103N<
F=1400KN
故注射机的锁模力足够，满足锁模要求。
4．安装尺寸的校核
本模具采用的是型号为A2－315400－30－Z1GB/T12556－1990标准模架，模具的外形尺寸为400mm×
400mm，模具闭合高度为：
H=90+A+B+C=100+63+50+100=313mm，查资料得SZY-300型注射机动、定模模板最大安装尺寸为520mm×
620mm，允许模具的最小厚度为Hmin=265mm，最大厚度Hmax=355mm,即模具得外形尺寸不超过注射机动、定模模板最大安装尺寸，模具闭合高度满足Hmin≤H≤Hmax的安装条件，故该模具满足SZY-300型注射机的安装要求
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