戴尔打印机卡扣注塑模具设计Word格式文档下载.docx
《戴尔打印机卡扣注塑模具设计Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《戴尔打印机卡扣注塑模具设计Word格式文档下载.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
所谓注塑成型（InjectionMolding）是指，将已加热融化的材料喷射注入到模具内，经由冷却及固化后，得到成形品的方法。
适用于量产及形状复杂产品等成形加工领域。
注塑成型机可区分为合模装置及注射装置。
合模装置是开闭模具以执行脱模（eject）作业。
注射装置是将树脂予以加热融化後再射入模具内。
所谓模具就是，为了将材料树脂做成某种形状，而用来承接射出注入树脂的金属制模型。
已溶解的材料是从浇口进入模具内，再经由流道及流道口填充到模槽内。
接下来则经由冷却工程及开模成型机脱模杆上的模具脱模板，推顶出成形品。
成形品是由流入融化树脂的浇口、导入模槽的流道及产品部份所构成。
成形品中的浇口及流道并不属于产品。
因此该部分往往被废弃，甚至粉碎后再度用作成形专用材料，这就称为回料。
回料不能单独作为成形专用材使用，通常都是配合造粒才能予以使用。
由于会经过成形工程，因此可让树脂做出各种特性的变化。
回料之配方比例的上限为30％左右，若配方比例过高就有可能会损害到树脂的原有性质。
所谓成形条件是指，为了获得所需的成形品，而利用成型机的汽缸温度、射出速度、模具温度等组合成无数个设定条件。
由于可获得的成形品外观、尺寸、机械物性会因成形条件而异，因此要找出最佳的成形条件，就必须仰赖熟练的技术及经验。
成品展示:
第2章零件材料的选择及材料性能
2．1制品的材料选择依据：
2．1．1PP聚丙烯化学和物理特性：
聚丙烯（Polypropylene，简称PP）是一种半结晶的热塑性塑料。
具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀。
在工业界有广泛的应用，是平常常见的高分子材料之一。
聚丙烯具有良好的耐热性，制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的条件下，150℃也不变形。
脆化温度为-35℃，在低于-35℃会发生脆化，耐寒性不如聚乙烯
聚丙烯化学和物理特性PP是一种半结晶性材料。
它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。
由于均聚物型的PP温度高于0C以上时非常脆，因此许多商业的PP材料是加入1~4%乙烯无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。
共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度（100C）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有有更强的抗冲击的强度。
PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。
PP的维卡软化温度为150C。
由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。
聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能。
但在室温和低温下，由于本身的分子结构规整度高，所以冲击强度较差。
聚丙烯最突出的性能就是抗弯曲疲劳性。
PP不存在环境应力开裂问题。
通常采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。
PP的流动率MFR范围在1~40。
低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。
对于相同MFR的材料，共聚物型的强度比均聚物型的要高。
由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.8~2.5%。
并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。
加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。
均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。
然而，它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。
三元聚合物PP从本世纪40年代开始商业化，销量逐年增长，现已成为全球销量最大的工程热塑性塑料，仅美国的销量就于1989年超过了12亿磅。
在大宗商品塑料及高性能工程热塑性塑料之间，PP占据了独特的“过渡”聚合物的位置。
PP的多能性来自于它的三个单体结构单元——丙烯睛、丁二烯和苯乙烯。
每个组分都为最终聚合物提供了一套不同的有用的性能。
丙烯睛主要提供了耐化学性和热稳定性；
丁二烯提供了初度和冲击强度；
苯乙烯组分则为PP提供了硬度和可加工性。
有三种生产工艺——乳液法、连续本体法或悬浮法，任一种工艺方法所制得的PP原料中的苯乙烯含量均为50％甚至更高。
通常至少两种工艺结合使用，以使最终产物最佳化。
PP属于两相体系：
苯乙烯一丙烯睛共聚物（SAN）为连续相，丁二烯衍生橡胶为弹性体分散相。
实际上还有少量苯乙烯和丙烯睛在丁二烯橡胶上发生共聚合反应（接枝），本来不相容的硬SAN和橡胶相容起来。
因此，人们可把PP看作是第一个在商业上取得成功的聚合物合金之一。
注塑模工艺条件:
干燥处理：
如果储存适当则不需要干燥处理。
熔化温度：
220~275℃，注意不要超过275℃。
模具温度：
在这个过程中所需的温度取决于注塑物品，不同材料之间使用，需求取决于“物质的比重，熔点，导热系数，零件尺寸和成型率。
注射压力：
可大到1800bar。
注射速度：
通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。
如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。
流道和浇口：
对于冷流道，典型的流道直径范围是4~7mm。
建议使用通体为圆形的注入口和流道。
所有类型的浇口都可以使用。
典型的浇口直径范围是1~1.5mm，但也可以使用小到0.7mm的浇口。
对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；
最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。
PP材料完全可以使用热流道系统。
典型应用范围:
常见制品：
盆、桶、家具、薄膜、编织袋、瓶盖、汽车保险杠等。
2．1．2PS主要技术指标
如下表：
密度（g/cm³
）
0.89-0.91
抗拉屈服强度（Mpa）
42~56
比容（cm³
/g）
0．92
拉伸弹性模量（Mpa）
吸水率24h（%）
0.03~0.10
冲击强度
kj/m²
无缺口
收缩率（%）
1.8~2.5%
缺口
熔点（℃）
220~275℃
弯曲强度（Mpa）
第3章塑料注射成型模具的设计
3.1注射机类型的选择
选择成型设备：
隐藏的成本要素注射成型制品不可能具有机械加工制品一样，虽然大多数人都意识到这一点，但还是常常被指定到无法达到的，或使具成本效益的生产变得不可能。
成型误差有一个指定的容许值，对差的参数，如尺寸、重量、形状或角度等，以最大限度地控制在设定的公差通常有最低和最高限额的厚度。
根据成型设备的种类来进行模具，因此必须熟知各种成型设备的性能、规格、特点。
例如对于注射机来说，在规格方面应当了解以下内容：
注射容量、锁模压力、注射压力、模具安装尺寸、顶出装置及尺寸、喷嘴孔直径及喷嘴球面半径、浇口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等，具体见相关参数。
要初步估计模具外形尺寸，判断模具能否在所选的注射机上安装和使用。
根据产品的注射形式和最大注射量等要求，选用卧式注射机
卧式注塑机
型号
SZ160/1000
拉杆内间距（mm）
360*260
结构型式
卧式
移模行程（mm）
280
理论注射容量（cm³
179
最大模具厚度（mm）
360
螺杆直径（mm）
44
最小模具厚度（mm）
170
注射压力（Mpa）
150
锁模形式
液压
注射速率（g/s）
110
模具定位孔直径（mm）
125
塑化能力（g/s）
10.5
喷嘴球半径（mm）
SR10
螺杆转速（r/min）
10~150
喷嘴口孔径（mm）
锁模力（KN）
1000
3.1.2锁模压力的校核
锁模力是在成型时锁紧模具的最大力，用于实现动、定模紧密闭合保证塑料制品的尺寸精度，尽量减少分型面处的溢边（或毛边）厚度和确保操作者的人身安全。
因此，成型时高压熔融塑料在分型面上显现的涨力（或称推力）应小于锁模力。
3.1.3注射压力的校核
注射压力是成型时柱塞或螺杆施于料筒内熔融塑料上的压力。
常取70~150Mpa。
式中
—塑件成型所需要的注射压力（Mpa），一般取100Mpa
—所选注射机的额定注射压力（Mpa）
已知
；
P
=132Mpa
故满足要求
3.1.4注射速率
注射速率即注射过程中每秒钟通过喷嘴的塑料容量。
常取33～58mm/s.
3.1.5模具闭合厚度的校核
模具闭合时的厚度在注射机动、定模板的最大闭合高度和最小闭合高度之间，其关系按下式校核
Hmin≤Hm≤Hmax
式中Hmin—注射机允许的最小模具厚度（mm）
Hm—模具闭合厚度（mm）
Hmax—注射机允许的最大模具厚度（mm）已知：
H
=170mmH
=311mmH
=360mm
满足要求
第4章成型零件的设计
4.1型腔分型面的设计
为使产品和浇注系统凝料能从模具中取出，模具必须设置分型面。
分型面是决定模具结构形式的重要因素，分模面的设置决定了模具的结构和制造工艺，并影响熔体的流动及塑件的脱模。
分型面总的选择原则是保证塑件质量，简化模具结构，有利于脱模。
选择时综合考虑下面因素：
（1）不得位于明显位置上及影响形状。
分型面不可避免地会在塑件上留下痕迹。
最好不要选在产品光滑的外表面。
（2）不得由此形成低陷。
即分型面的选择要有利于脱模，尽量避免侧抽芯机构。
为此分型面要选择在塑件尺寸最大处。
见图1，由于软管接头两端有低陷段，因此使用“立式分模之分模线”。
（3）应位于加工容易的位置。
如图2所示，牙刷柄的分模线位于制品最大宽度面上，成形品脱模容易。
者模具嵌合线及其外形曲线一致，加工容易。
图3（a）所示分模线为阶段形，模具制作及成形品加工困难，图3（b）改用直线或曲面，可使加工变得容易。
由以上分析可见，设计分型面时应根据塑件使用要求、塑件性能和注射机的技术参数以及模具加工等因素综合考虑，权衡利弊，选择最优的分型面。
4.2排气槽的设计
该注射模属于中小型模具，在推杆的间隙和分型面上都有排气效果，已能满足要求，故不再考虑排气槽。
4.3成型零件的设计
4.3.1凹模的结构设计
型腔固定板
考虑到注塑零件的结构和模具的加工，凹模结构采用整体式，其特点是牢固，不易变形。
4.3.2型芯结构设计
主型芯采用局部嵌入固定。
其特点是节约模具钢的便于加工。
型芯固定板
4.3.3成型零件工件尺寸
4.3.3.1型腔及型芯的尺寸计算
（1）型腔内径尺寸计算
零件的宽度最大尺寸D
=28mm，同样查得
=0.100,则
D
=33.7mm
（2）型芯径向尺寸的计算
模具型芯径向尺寸是由制品的内径尺寸所决定的,及型腔径向尺寸的计算原理一样，注射模必须设计有准确可靠的脱模机构，以便在每一循环中将塑件从型腔中或型芯上自动的脱出模具，脱出塑件的机构叫脱模机构。
本次设计中所用的脱模机构为人们常用的推杆推出脱模机构，其动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆来完成的。
推出机构主要是由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向及复位部件等组成。
脱模机构可按脱模动力来源分类为人力操作、机械推出、液压推气压推出。
本设计采用最常见而且应用最广泛的一次推出机构——推杆推出机构。
推杆设在推出阻力最大的地方。
推出机构的作用力,应均衡作用于制品,制品成型后因收缩作用于模具而产生包紧力，包紧力的分布、大小，因制品的形状及尺寸、模具的表面状态不同而异。
设计推出机构时,必须考虑包紧力的状态。
对制品施加的推出力不均会造成制品白化或开裂。
推杆的直径不宜过细。
推杆设置在塑件的内部表面上，推杆端面一般比型腔的平面高出0.05～0.1mm，以免在塑件上留下凸台。
推杆及模具的配合间隙可以起到排气的作用，间隙值应小于塑件的溢料间隙值0.05㎜。
顶杆及顶杆孔是成型零件,在充塑成型时,塑料熔体流会及它们接触,如果顶杆及顶杆孔的间隙太大的话，塑料充满型腔时会产生顶杆及顶杆孔间隙处的溢料，这样不但会使制品的外观受到影响,而且有时会影响到制品的功能，综上所述,顶杆及顶杆孔的配合就选用H8/f8的间隙配合。
推出机构的动作应平衡可靠。
顶出机构应有足够的刚读及耐磨性，及相关零件不能发生干涉。
在保证塑件的质量和顺利推出的情况下，推杆的数量不宜过多，推杆应布置均匀，使塑件受力平衡，并避免顶杆弯曲变形。
布置推杆时,还应注意将顶杆设置在脱模阻力最大部位。
推杆的固定。
顶杆的固定形式有多种,本设计采用带肩顶杆及固定板连接的方式将顶杆固定。
这种结构最为简单,最为常用,而且顶杆及其固定孔之间也可留一定的间隙,以便调整顶杆及其上方的相关孔对准。
推出机构的导向及复位
为了保证推出机构在工作过程中灵活、平稳，推出机构需要设计导向装置；
而在每次合模后，推出机构要回到原来的位置上，以组成完整的型腔，推出机构需要设计复位装置。
推出机构的导向装置。
有导柱及导套的配合，延长了导向的寿命，而且推板导柱还起着支承动模支承板的作用，可提高支承板的刚性。
推出机构的复位装置。
为了使模具的推出机构在合模后能回到原来的位置，需要设置复位装置。
本设计采用复位杆复位。
脱模力计算及推出零件尺寸的确定
脱模力的计算。
将塑件从包紧的型芯上推出所需克服的阻力称为脱模力。
脱模力主要是由于塑件收缩包紧型芯而造成的塑件及型芯的摩擦阻力。
进行塑件脱模时的受力分析。
根据根据所需脱模力可按上图所示估算，即[4]：
F2=F1cosa
F3=F´
3=F1sina
F4=µ
F2=µ
F1cosa
于是
F脱=（F4-F´
3）cosa
=（µ
F1cosa-F´
1sina）cosa
=F1cosa（µ
cosa-sina）
式中F1——塑件对型芯的包紧力（N）；
F2、F3——F1的垂直和水平分量（N）；
F´
3——凸模表面对F3产生的反作用力（N）；
F4——沿凸模表面的脱模力（N）；
F脱——沿制件出模方向所需的脱模力（N）：
a——脱模斜度或凸模侧壁斜角（º
µ
——塑料在热塑状态下对钢的摩擦系数，大约取0.2。
其中F1=Lchp包
式中Lc——凸模成型部分的截面周长（㎜）；
h——凸模被之间包紧部分的高度（㎜）；
p包——之间对凸模的单位包紧力（MPa）,其数值及制件的几何特点及塑料性质有关，一般可取8～12MPa。
带入上述公式中计算：
F1=2×
（101.565＋68.400）×
9×
10
=30593.700（N）
F2=30593.7×
cos1º
=30589.040（N）
F3=30593.700×
sin1º
=533.934（N）
F4=0.2×
30593.7×
=6117.808（N）
F脱=30593.700×
（0.2×
-sin1º
=5583.692（N）
由此可以看出，脱模力的大小随塑件包容型芯的面积的增加而增加，随脱模斜度的增加而减小。
由于影响脱模力大小的因素很多，如推出机构本身运动时的摩擦力、塑料及钢材间的粘附力、大气压力及成型工作条件的波动等等，因此要考虑到所有因素的影响较困难，所以计算出的脱模力只能是个近似值。
推出零件尺寸的确定。
用在推出机构中，推件板的厚度和推杆的直径是推出机构设计的关键。
而推件板的厚度和推杆的直径是靠对推件板和推杆的强度和刚度的校核来确定的。
用上述方法确定推出零件尺寸十分繁琐，推杆的直径可根据塑件的结构、尺寸、模具的结构及推杆的数量，根据经验来确定
（3）型腔深度尺寸计算
模具型腔深度尺寸是由制品的高度尺寸所决定的，设制品高度名义尺寸为最大尺寸，其公差
为负偏差。
型腔深度名义尺寸为最小尺寸，其公差为正偏差+
。
（4）型芯高度尺寸计算
模具型芯的高度尺寸是由制品的深度尺寸决定的，假设制品深度尺寸H1为最小尺寸，其公差为正偏差+△，型芯高度尺寸为最大尺寸，其公差为负偏差-
根据有关的经验公式：
hM=
（mm）
hM—型芯高度尺寸（mm）
H1—制品深度最小尺寸（mm）
其余公式中字母的含义同前面的含义
深度最小尺寸H
=48.5mm,
=0.043
h
=（48.5+48.5*0.005+
*0.043）
=48.772
mm
（5）型腔壁厚及底板厚计算
注射成型模型壁厚得确定满足模具刚度好、强度大和结构轻巧、操作方便等要求。
在塑料注射充型过程中，塑料模具型腔受到熔体的高压作用，故应有足够的强度、刚度。
否则可能因为刚度不足而产生塑料制件变形损坏，也可能会弯曲变形而导致溢料和飞边，降低塑料的尺寸精度，并影响塑料制品的脱模。
从刚度计算一般要考虑下面几个因素：
a.使型腔不发生溢料，PP不溢料的最大间隙为0.05。
b.保证制品的顺利脱模，为此，要求型腔允许的弹性变形量小于制品冷却固化收缩量。
c.保证制品达到精度要求，制品有尺寸要求，某些部位的尺寸常要求比较高的精度，这就要求模具型腔有很好的刚度。
经验数据
A、矩形型腔侧壁厚度的确定。
侧壁厚度一般取制品长度
（长的边长）或直径D的0.2~0.5倍。
当型腔为整体式，
>
100mm,需要乘以0.85~0.9。
在p<
49Mpa时，
因此
S=0.2*57*0.9+17=27.26mm
取侧壁厚度40mm就满足要求。
B、矩形型腔底板厚度的确定
因为p<
49Mpa,L
1.5b
查表可得S
=0.18*57=0.18*57=10.26mm
取底板厚度40mm就满足要求。
4.4塑件脱模机构的设计
由于改塑件脱模阻力不大，而顶杆加工简单、更换方便、脱模效果好，因此选用顶杆脱模机构。
推杆位置的设置采取了以下的原则：
a推杆设在脱模阻力大的地方
b推杆位置均匀分布
c推杆设在塑料制品强度刚度大的地方
d推杆直径应满足相应的刚度、强度条件，在满足条件的前提下，应尽量选用直径较大的推杆。
本次设计的零件比较小，所以推杆直径取得比较小，为了达到强度刚度要求设置了较多的推杆。
4.5脱模力计算
4.6侧向分型及抽芯机构设计
本次设计有一个侧向型芯。
所以使用外侧抽芯。
（1）斜导柱斜导柱直径d及导柱孔应保持0.5~1mm的间隙。
（2）导柱的角度本设计α=18°
，楔紧块角度为20°
（3）抽心距的计算通常抽心距等于侧芯深度加2~5mm
S=13+4=17mm
（4）斜导柱工作部分长度
L
=S/sin18
=56
开模行程
H=Sctg18
=53
（5）抽拔力的计算
F1=lhp（fcosθ-sinθ）
式中l—活动侧芯被塑料包紧的断面周长（m）;
h—成型芯部分的深度（m）;
p—制品对侧心的压力,一般取8~12Mpa;
f—塑料对钢的摩擦系数,常用f=0.1~0.2;
θ—侧芯的脱模斜度,常取θ=1°
~2°
已知l=132mm,h=13mm,p=10Mpa,f=0.2,θ=1°
F1=0.132×
0.013×
10×
106×
cos1°
-sin1°
）=3132N
（6）斜导柱所受弯曲力的计算
取标准斜导柱的公称直径为25。
第5章浇注系统的设计
浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道。
浇注系统设计好坏对制品性能，外观和成型难易程度影响颇大。
根据注塑件的要求及模具的结构等方面来考虑选择浇注系统。
模架及标浇口设置所要考虑的因素：
A、浇口的设置应达到平衡充模
B
升级会员 