电器盒盖注射模设计Word下载.docx
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冷却时间
15-30（s）
成型周期
40-70（s）
料筒温度
前段:
200-210（℃）
保压压力
50-70（MPa）
中段:
210-230（℃）
注射时间
3-5（s）
后段:
180-200（℃）
保压时间
表1—1
Ⅲ.ABS的性能分析
1.使用性能
ABS有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。
因此符合此塑件作为电器盒盖的要求。
适用于制造水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器、农药喷雾器及家具等。
2.力学性能，ABS具有良好的综合力学性能。
它是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。
丙烯腈使ABS有良好的耐化学腐蚀及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使ABS有良好的加工性和染色性能。
3.ABS易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力；
在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。
在要求塑件精度高时，模具温度可控制在50-60℃，而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在60-80℃。
4.ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜稍大，该塑件设有1°
的脱模斜度是合理的。
5.ABS的主要性能指标
ABS的主要性能指标见表1-2
密度
1.02-1.16（kg/dm3）
硬度
9.7R121
比体积
0.86-0.98（dm3/kg）
抗拉屈服强度
50（MPa）
吸水率
0.2-0.4（24h）×
100
拉伸弹性模量
1.8×
103
冲击韧度
无缺口
261（kg/m2）
抗弯强度
80（MPa）
缺口
11（kg/m2）
熔点
130-160℃
热变形温度
0.46MPa
90-108
收缩率
0.4-0.7
0.185MPa
83-103
体积电阻系数
6.9×
1016
表1—2
6.ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施
1）.缺陷
缺料（注射量）不足、气孔、溢料飞边、易产生熔接痕。
2）.消除措施
加大主流道、分流道、浇口，增大注射压力。
Ⅳ.塑件的质量与体积的计算
1.塑件的体积计算
V塑件=60×
71.2×
9.4－8.4×
（60－4.3）×
（71.2－4.3）－39.6×
6×
1+6.5×
1×
41.6×
2+（1×
8×
6.5）×
2/104－（5.5/2）×
（5.5/2）×
3.1415×
11.4×
4－2.5×
（2.7/2）×
4+（7.5/2）×
（7.5/2）×
4=8298.9372625mm3。
2.塑件的质量计算
M塑件=V塑件×
P塑件=8298.9372625mm3×
1.09（kg/dm3）×
1/103=9.045841616125g≈9g。
根据PRO/E对该塑件进行校验，质量为9.68g。
取塑件质量为9.5g。
二、基本参数的计算及注射机的选用
Ⅰ.注射机的选用
1.所需注射量的计算
模具所需塑料溶体注射量m=1.6nm1=1.6×
4×
9.5=60.8g
2.塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算
流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A2,在模具设计前是个未知值,根据多型腔模的统计分析,A2是每个塑件在分型面上的投影面积A1（60×
71.2=4272mm2）的0.2～0.5倍,因此可用0.35nA1来进行估算,所以A=1.35nA1=1.35×
4272=23068.8mm2
F=AP型=23068.8×
35=807408N=807.408KN
式中型腔压力P型取35MPa（因是薄壁塑件,压力尽量取大一些）
3.注射机型号的选定
根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值,可初步选用SZ-160/1000型卧式注射机,其主要技术参数见表2-1
表2-1注射机主要技术参数
理论注射容量/cm3
179
锁模力/KN
1000
螺杆直径/mm
44
拉杆内间距/mm
360×
260
注射压力/MPa
132
移模行程/mm
280
注射速率/（g/s）
110
最大模具厚度/mm
360
塑化能力/（g/s）
10．5
最小模具厚度/mm
170
螺杆转速/（r/min）
10～150
定位孔直径/mm
120
喷嘴球半径/mm
10
喷嘴孔直径/mm
3
锁模方式
液压
Ⅱ.注射机有关参数的校核
1.型腔数量的校核
1）.由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数n。
N≤
＝
≈46＞4，型腔数校核合格。
上式中k—注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8；
M—注射机的额定塑化量（10.5g/s）；
T—成型周期，取55s;
m1—单个塑件的质量或体积（g或cm3）,取m1≈9.5g;
m2—浇注系统所需塑料质量和体积（g或cm3）,取≈22.8g。
2）.按注射机的最大注射量校核型腔数量
≈13＞4,型腔数校核合格。
上式中mN—注射机允许的最大注射量（g或cm3）,该注射机为179cm3。
其他符号意义与取值同前。
3）.按注射机的额定锁模力校核型腔数量
塑件在充模过程中产生的胀模力主要作用在两个位置：
在两瓣合模上的作用面积约为A11≈4×
4272=17088mm2
瓣合模与支承板的接触处的作用面积约为A12≈4×
1709=6835mm2
≈4.8＞4,符合要求。
上式中F—注射机的额定锁模力（N），该注射机为1×
106N；
A1—4个塑件在模具分型面上的投影面积（mm2），A1=A11+A12≈23923mm2；
A2—浇注系统在模具分型面上的投影面积（mm2），A2≈0.35A1=8373.05mm2;
P型—塑料熔体对型腔的成型压力（MPa）,一般是注射压力的30%-65%,P型取35MPa。
2．注射机工艺参数的校核
1）.注射量校核
注射量以容积表示最大注射容积为
Vmax=αV=0.75×
179=134.25cm3
上式中Vmax—模具型腔和流道的最大容积（cm3）;
V—指定型号与规格的注射机注射量容积（cm3）,该注射机为170cm3;
α—注射系数,取0.75-0.85,无定型塑料可取0.85,结晶型塑料可取0.75,该处取0.75。
倘若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不到发挥，塑料在料筒中停留时间就会过长。
所以最小注射量容积Vmin=0.25×
179=44.75cm3。
故每次注射的实际注射量容积V′应满足Vmin＜V′＜Vmax，而V≈23cm3，符合要求。
2）.最大注射压力校核
注射机的额定注射压力即为该机器的最高压力Pmax=132MPa（见表2-1）,应该大于注射成型时所需调用的注射压力Pe,即
Pe≥k′p0=1.3×
80=102MPa,而Pe=132MPa,注射压力校核合格。
式中k′—安全系数,常取1.25-1.4,取1.3;
P0—取80MPa。
3）.锁模力校核
F≥KAP型=1.2×
807.408=968.8896KN,而F=1000KN,锁模力校核合格。
其他安装尺寸的校核要待模架选定，结构尺寸确定以后才可进行。
三、模具类型及结构的确定
Ⅰ.拟定模具的结构形式
1.分型面位置的确定
1）.分型面的选择原则
⑴有利于保证塑件的外观质量。
⑵分型面应选择在塑件的最大截面处。
⑶尽可能使塑件留在动模一侧。
⑷有利于保证塑件的尺寸精度。
⑸尽可能满足塑件的使用要求。
⑹尽量减少塑件在合模方向上的投影面积。
⑺长型芯置于开模方向。
⑻有利于排气。
⑼有利于简化模具结构。
该塑件在进行塑件设计时已经充分考虑了上述原则，同时从所提供的塑件图样可看出该塑件为长方形电器盒盖，盒盖的一侧壁上有方形通孔，所以分型时需进行侧向抽芯分型。
2）.分型面选择方案
⑴分型面选择方案Ⅰ。
根据塑件结构形式，第一分型面选在盒盖的底平面（Ⅰ），塑件两侧设侧抽芯（Ⅱ），即为第二分型面。
采用斜导柱侧向分型与抽芯机构。
这样整个塑件成型精度比较高，不会影响到上平面的表面质量，模具结构比较简单。
如图3-1所示。
⑵分型面选择方案Ⅱ。
第一分型面选在盒盖的上平面（Ⅲ），其余同方案Ⅰ。
这样会影响塑件上平面的表面质量，模具结构也变得复杂。
综上所述，采用方案Ⅰ。
2.确定型腔数量和排列方式
①型腔数量的确定
在第一节中已选定模具型腔数量为4腔，符合生产实际要求。
②型腔排列方式的确定
该塑件为矩形盒盖，一侧需设侧抽芯机构，可采取双列直排，如图3-1所示。
③模具结构形式的确定
该塑件直接可设计顶杆推出塑件，塑件一侧需设计斜导柱或斜滑块侧向抽芯机构（注：
斜导柱/斜滑块均可对塑件侧向抽芯，本人采用斜导柱侧向抽芯）。
流道采用平衡式，浇口采用潜伏式浇口或侧浇口，因此可确定模具结构形式为斜导柱侧向分型与抽芯注射模。
模具结构草图的绘制
1、模架的选择
根据注射机选择模架。
定模座板：
300×
25
A板：
250×
32
B板：
支承板：
40
垫块C：
厚度40
推杆固定板：
厚度16
推板：
厚度25
动模座板：
如图4-1所示
五、模具与注射机关系的校核
Ⅰ.安装尺寸校核
1.喷嘴尺寸
1）主流道的小端直径D大于注射机喷嘴d,通常为
D=d+（0.5-1）mm
对于该模具d=3mm（见表2-1）,取D=3.5mm,符合要求。
2）主流道入口的凹球面半径SR0应大于注射机喷嘴球半径SR，通常为
SR0=SR+（1-2）mm
对于该模具SR=10mm（见表2-1），取SR0=12mm，符合要求。
2.定位圈尺寸
注射机定位孔尺寸为φ120mm,定位圈尺寸取φ120mm,两者之间呈较松动的间隙配合,符合要求。
3.最大与最小模具厚度
模具厚度H应满足Hmin＜H＜Hmax
式中Hmin=170mm,Hmax=360mm（见表2-1）。
而该套模具厚度H=
Ⅱ.开模行程和推出机构的校核
1.开模行程校核
H≥H1+H2+（5-10）mm
式中H-注射机动模板的开模行程（mm）,取280mm,见表2-1;
H1-塑件推出行程（mm）,取9.4mm;
H2-包括流道凝料在内的塑件高度（mm）。
其值为H≥9.4+20+20.4+50+（5-10）=104.8-109.8mm
代值计算,符合要求。
2.推出机构校核
该注射机推出行程为60mm,大于H1=9.4mm,符合要求。
Ⅲ.模架尺寸与注射机拉杆内间距校核
该套模具模架的外形尺寸为300×
300mm,而注射机拉杆内间距为360×
260mm,因300mm＞260mm，符合要求。
六、模具零件的必要计算
1）成型零件工作尺寸的计算
（Lm）+δz0=［（1+S）Ls-x△］+δz0
⑴型腔径向尺寸的计算
L60=［（1+0.0055）×
60-0.5×
0.46］+0.190=60.1+0.190
L71.2=［（1+0.0055）×
71.2-0.5×
0.52］+0.190=71.3316+0.190
L8=［（1+0.0055）×
8-0.5×
0.2］+0.090=7.944+0.090
L41.6=［（1+0.0055）×
41.6-0.5×
0.4］+0.160=41.6288+0.160
L7.5=［（1+0.0055）×
7.5-0.5×
0.2］+0.090=7.44125+0.090
L12=［（1+0.0055）×
12-0.5×
0.22］+0.110=11.956+0.110
L20=［（1+0.0055）×
20-0.5×
0.28］0-0.13=19.970-0.13
L3=［（1+0.0055）×
3-0.5×
0.16］+0.0750=2.9365+0.0750
⑵型芯径向尺寸的计算
（Lm）0-δz=［（1+S）Ls+x△］0-δz
L55.7=［（1+0.0055）×
55.7+0.5×
0.46］0-0.19=55.776350-0.19
L66.9=［（1+0.0055）×
66.9+0.5×
0.52］0-0.19=67.007950-0.19
L5.5=［（1+0.0055）×
5.5+0.5×
0.18］0-0.075=5.440250-0.075
L2.7=［（1+0.0055）×
2.7+0.5×
0.16］0-0.075=2.634850-0.075
L39.6=［（1+0.0055）×
39.6+0.5×
0.36］0-0.16=39.63780-0.16
L6=［（1+0.0055）×
6+0.5×
0.18］0-0.075=5.9430-0.075
20+0.5×
0.28］0-0.13=19.970-0.13
⑶型腔深度和型芯高度尺寸的计算
（Hm）+δz0=［（1+S）Hs-x△］+δz0
H9.4=［（1+0.0055）×
9.4-0.5×
0.2］+0.090=9.347+0.090
H6.5=［（1+0.0055）×
6.5-0.5×
0.2］+0.090=6.43575+0.090
（Hm）0-δz=［（1+S）Hs+x△］0-δz
H12.9=［（1+0.0055）×
12.9+0.5×
0.22］0-0。
11=13.080950-0。
11
H8.4=［（1+0.0055）×
8.4+0.5×
0.2］0-0.09=8.54620-0.09
6.5+0.5×
0.2］0-0.09=6.635750-0.09
⑷中心距尺寸的计算
（Cm）±
δz/2=（1+S）Cs±
δz/2
C56.2±
0.095=（1+0.0055）×
56.2±
0.095=56.5091±
0.095
C50.2±
0.095=（1+0.0055）×
50.2±
0.095=50.4761±
C24±
0.065=（1+0.0055）×
24±
0.065=24.132±
0.065
2）模具型腔侧壁和底板厚度的计算
采用整体式矩形型腔:
⑴型腔侧壁厚度的计算
［б］=80MPa［δ］=0.05mml/b=1.2p=35MPa
①按刚度条件计算
S≥
=
≈2.5mm
②按强度条件计算
因为H1/l=0.13＜0.41,按下式计算:
≈7mm
根据经验,选取型腔侧壁厚度为20mm,符合上述要求。
⑵型腔底板厚度的计算
H≥
≈9mm
≈16mm
取底板厚度为20mm，符合上述要求。
3）脱模力的计算
Fc=12K∫cαE（Tf-Tj）th=12×
0.8×
0.45×
8.5×
10-5×
2200×
（99-60）×
2.15×
15.9≈1077MPa
4）浇注系统的设计
1．主流道的设计
①主流道尺寸
根据所选注射机，则主流道小端尺寸为
D=注射机喷嘴尺寸+（0.5-1）=5+1=6mm
主流道球面半径为
SR=喷嘴球面半径+（1-2）=15+1=16mm
球面配合高度为
H=3-5mm，取h=3mm。
主流道长度
由标准模架结合该模具的结构，取L=25+30+25=80mm。
主流道大端直径
D=d+2Ltanα=6+2×
80×
1/30≈12mm（半锥角α为1°
-2°
取α=2°
）,取D=12mm。
浇口套总长
L0=25+30+25+3+2=85mm。
②主流道衬套形式
为了便于加工和缩短主流道长度,衬套和定位圈还是设计成分体式,主流道长度取40mm。
衬套如图6-1所示，材料采用T10A钢，热处理淬火后表面硬度为50HRC-55HRC。
图6-1
由于该模具主流道长,定位圈和衬套设计成分体式较宜,其定位圈结构尺寸如图6-2所示。
主流道衬套的固定
主流道衬套的固定形式如图6-3所示。
冷料穴的设计
1．主流道冷料穴的设计
开模时应将主流道中的凝料拉出，所以冷料穴直径应稍大于主流道大端直径。
该模具采用拉料杆将塑件拉出。
采用如图6-4所示。
2．分流道冷料穴的设计
当分流道长时，可将分流道端部沿料流前进方向延长作为分流道冷料穴，以存储前锋冷料。
分流道的设计
1．分流道的布置形式
分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：
一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；
另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。
该模具的流道布置已在第三章中确定。
2．分流道的长度
长度应尽量短，且少弯折。
该模具分流道的长度计算如下。
1．圆形分流道单向长度为
L2=50mm
分流道总长度为L=110mm。
分流道的形状及尺寸
为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上。
工程设计中常采用梯形截面，加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大，一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸，即
B=0.2654
×
H=2/3B
式中B—梯形大底边的宽度（mm）;
m—塑件的质量（g）,为9.5g;
L′—单向分流道的长度（mm）,为55mm
H—梯形的高度（mm）。
注：
上式的适用范围，即塑件厚度在3mm以下，质量小于200g，且B的计算结果在3.2mm-9.5mm范围内才合理。
由于B=0.2654×
=2.14974mm,故不在适用范围,需自行设计。
2．分流道的形状、截面尺寸以及凝料体积
形状及截面尺寸。
为了便于机械加工及凝料脱模，本设计的分流道设置在分型面上定模一侧，截面形状采用加工工艺性比较好的半圆形截面。
半圆形截面对塑料熔体及流动阻力均不大，常直径取5-6mm。
在分型面上的分流道采用一样的截面。
凝料体积
Q主=
（D2+Dd+d2）=
（122+12×
6+62）≈5608mm3=5.6cm3
分流道剪切速率校核
采用经验公式γ=3.3q/πR3n=
七、侧向抽芯机构的设计
Ⅰ.斜导柱的设计
1斜导柱的形状及技术要求
由于该模具抽芯时抽芯距较短，抽芯距S=壁厚+2-3mm=2.15+3=5.15mm。
斜导柱的形状如图7-1所示。
工作端面设计成最常用的锥台形。
斜导柱固定端与模板之间采用H7/m6过渡配合，斜导柱工作部分与滑块上斜导孔之间采用H11/b11的间隙配合。
斜导柱的材料采用T10，热处理要求硬度HRC≥55，表面粗糙度Ra≤0.8чm。
2斜导柱的倾斜角
斜导柱的倾斜角通常取12°
-22°
之间。
取小些，α=15°
，锲紧块的锲紧角α′=18°
（大于α2°
-3°
）。
3斜导柱长度计算
在侧型芯滑块抽芯方向与开合模方向垂直时，斜导柱的工作长度L与抽芯距S及倾斜角α有关，即：
L=S/sinα=5.15/sin15°
=5.15/0.258≈20mm。
L总=d2/2tgα+h/cosα+d/2tgα+s/sinα+（5-10）mm
=16/2×
0.27+25/0.97+12/2×
0.27+5.15/0.26+5=55mm
式中L总—斜导柱的总长度；
d2—斜导柱固定部分大端直径；
h—斜导柱固定板厚度；
d—斜导柱工作部分的直径；
s—抽芯距。
4斜导柱受力分析与直径计算
可知侧抽芯抽拔力Fc＜1000N。
查表得斜导柱基本参数为：
α=15°
，Hw=10mm，d=8mm。
取d=12mm，梢大于校核直接。
如图7-1所示。
图7-1
Ⅱ.侧滑块的设计
该侧型芯采用燕尾槽直接镶入侧滑块中的形式。
如图所示。
侧型芯是模具的成型零件，采用T10制造，热处理硬度要求HRC≥50。
侧滑块采用45钢制造，硬度要求HRC≥40。
镶拼组合的材料粗糙度为Ra=0.8чm，镶入的配合精度为H7/m6。
设计总结和体会
在即将毕业之际,我参加了学校安排的毕业设计.为期一个半月所选的课题为电器合盖注射模设计.在原有的基础上做了稍微的改动.
本次课题的任务与要求:
1,进行零件的成型工艺性分析
2,模具类型及结构的分析与选择
3,基本参数的计算及注射机的选用
4,模具结构草图的绘制
5,模具与注射机关系的校核
6,模具零件的必要计算
7,选择标准模架图
8,绘制所有成型零件及抽芯滑块零件图编制机械加工工艺卡
老师还为我们制定了进度计划表,每天老师都为我们做设计指导,帮我们解决在设计时我们遇到的问题.此次设计我参考了大量的工具书,进行了很多的计算,把我三年大学学习的知识重新运用了一遍,感到又学到了非常多的东西,了解到了以前许多没有了解到的东西.
非常感谢学校老师及领导给我们这样一次机会进行了这样一次机械设计.这样在我以后的工作中将起着巨大的作用.
祝老师:
身体健康,工作顺利.
学生周琪安
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