电器盒座注射模毕业设计.docx

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电器盒座注射模毕业设计

电器盒座注射模设计

【摘要】

本毕业设计内容是电器盒座的模具设计，通过对塑件进行工艺性分析和比较，最终设计出一副注塑模。

该毕业设计从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数校核，都有详细的设计，塑料注射成型的最大特点是成形周期短，能一次成型复杂、尺寸精密等塑料工件，对各种塑料的适应性强，生产效率高，产品质量稳定，易于实现自动化生产。

注射成型的过程是把塑料原料放入料筒中经过加热熔融塑化成为黏流态的液体，在柱塞或螺杆的高压推动下，使熔体通过喷嘴以较高压力注入模具的型腔中，经过冷却、凝固阶段，冷却定型后，然后开模分型的成形塑件，得到塑件制品。

设计中主要进行的工作首先是对塑料进行工艺性能的分析并画出零件图，在这次设计中，要用到侧抽芯，所以要进行侧抽芯机构（斜导柱和滑块）的设计，以及主、分流道的设计、模具型腔的分布并要画出它们的零件图，模架的选择和校核、注塑机的选取和校核等，最重要的一部分是对模具结构中型腔、型芯各径向和高度尺寸的计算过程，这些的设计过程要查阅大量的资料，并要对模具进行装配和试模，对其中出现的问题对模具进行改进，直到最后的零件符合设计要求。

【关键词】：

电器盒座，注射模具

电器盒座注射模设计

Abstract

Thecontentsofthisgraduationprojectistheelectricalboxseatmolddesign,plasticpartsthroughtheprocessofanalysisandcomparison,thefinaldesignofaninjectionmold.The

graduationprocessfromtheproductstructureofthespecificstructureofthestartingmoldofthecastingmoldsystem,moldformingpartofthestructure,thetopofthesystem,coolingsystem,thechoiceofinjectionmoldingmachinesandcheckingtheparameters,therearedetaileddesign,plasticInjectionmoldingcycle,themaximumischaracterizedbyshort,toformingacomplex,precisedimensions,suchasplasticparts,theadaptabilityofvariousplastics,highproductionefficiency,productqualityisstable,easytoautomateproduction.Theprocessofinjectionmoldingofplasticmaterialsistomeltintothebarrelthroughtheviscousflowofplasticsintoliquid,highpressureintheplungerorscrewdriven,thehigherthemeltthroughthenozzleintothemoldcavitypressureAftercooling,thesolidificationstage,thecoolingisformed,andthentypingintoamoldshapedpiecesareplasticpartsproducts.Mainlyforthedesignworkisthefirstanalysisofprocessperformanceplasticsanddrawpartsdiagram,inthisdesign,theusetothesidecorepulling,sothesidecorepulling（anglepinandslide）anddesign,andtheLord,shuntdesign,thedistributionofthemoldcavityandtodrawpartoftheirplans,theselectionandverificationmold,injectionmoldingmachinesuchastheselectionandverification,themostimportantpartofthemoldstructureismediumcavity,coreoftheradialandheightofthe

calculationprocess,thedesignprocesstoaccesslargeamountsofdata,andtothemoldassemblyandtestmode,inwhichtheproblemsofthemoldtoimproveuntilthelastpartmeetsthedesignrequirements.

【Keywords】electricalboxseat,injectionmold

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第一章绪论

1.1毕业设计的目的

塑料模毕业设计是在课程设计的基础上，通过了毕业实习，在毕业之前进行的最后一个实践教学的训练环节，其主要目的：

1、提高学生技术资料的收集、整理、编译和运用能力，加强技术文件的撰写能力，是其语言文字在技术文件上的运用、疏理、归纳和总结得到一个全面的训练。

2、综合运用所学过理论知识、生产实践和设计实践知识，进行难度较大的塑料模具设计的实践训练，从而全面培养学生独立分析问题和解决问题的能力，初步培养学生的创新意识和创新能力。

3、初步掌握三维造型（绘图）软件、熟练掌握二维绘图软件在模具设计中的应用。

进一步熟悉塑料模具设计中的各种专业零件标准，并能合理地运用于模具设计之中，能有效地简化模具结构和加快设计进程。

1.2毕业设计的内容

毕业设计的内容主要包括：

塑件结构工艺性分析，成型工艺参数的确定，分型面的设计，模具型腔数量的确定，型腔的排列和布局，注射成型机的选择。

浇口位置的选择和流道的布置，模具工作零件的结构设计及理论计算，侧向分型与抽芯机构的设计，推出装置的设计，排气方式的设计，模具总体尺寸的确定，选择模架，模具安装尺寸的校核，绘制模具装配图和零件图，编写和整理设计说明书等。

1.3毕业设计的基本要求

毕业设计是在课程设计的基础上进行的，所以要求形状比较复杂且需要二次分型、推出或抽芯的注射模，根据塑件的复杂程度可以设计成单型腔和多型腔；其流道形式根据塑件批量和塑件种类可以设计成普通流道或热流道。

要求模具结构合理，理论分析计算充分。

在毕业设计中要求学生注意培养认真负责、踏实细致的工作作风和保质、保量，按时完成任务的习惯，在设计过程中必须做到：

1、合理地选择模具结构，正确地确定模具成型零件的结构形状、尺寸及其技术要求。

使所设计的模具制造工艺良好，造价便宜。

2、充分利用塑料成型优良的特点，尽量减少后加工。

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3、设计的模具应当能高效、优质、安全可靠的生产，且模具使用寿命长。

1.4毕业设计的步骤

毕业设计的一般进程和步骤见表1-1

表1-1

1.5毕业设计中应注意的问题

1、塑料模具毕业设计是在老师的指导下由学生独立完成的，也是对学生进行一次较全面的工装设计训练。

学生应明确设计任务，掌握设计进度，认真设计。

每个阶段完成后要认真检查，提倡独立思考，有错误要认真修改，精益求精。

2、塑料模具设计进程的个阶段是互相联系的。

设计时，零部件的结构尺寸不是完全由计算确定的，还要考虑结构、工艺性、经济性以及标准化等要求。

由于影响零部件结构尺寸的因素很多（如加热或冷却系统的设计和布局），随着设计的进展，考虑的问题会更全面、合理，故后阶段设计要对前阶段设计中的不合理结构尺寸进行必要的修改。

所以设计要边计算、边绘图，反复修改，计算、设计和绘图交替进行。

3、学习和善于利用前人所积累的宝贵设计经验和资料，可以加快设计进程，避免不必要的重复劳动，是提高设计质量的重要保证，也是创新的基础。

然而，任何一项设计任务均可能有多种决策方案，应从具体情况出发，认真分析，既要合理地吸收，又不可盲目地照搬、照抄。

4、在设计中贯彻标准化、系统化与通用化，可以保证互换性、降低成本、缩短设计周期，是模具设计中应遵循的原则之一，也是设计质量的一项评价指标。

在设计中应熟悉和正确采用各种有关技术标准与规范，尽量采用标准件，并应注意一些尺寸需要圆整为标准尺寸。

同时，设计中应减少材料的品种和标准件的规格。

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第二章电器盒座设计要求及成型工艺分析

2.1产品基本要求

最大几何尺寸：

133×87×40mm

使用环境：

室内，－10℃~80℃

电气性能：

电绝缘性好。

精度等级：

一般（4级）。

外观要求：

外表黑色且光泽性好，无成型缺陷。

其他要求：

具有一定的机械强度，散热性能良好，盒底面和侧面均设有透气窗口。

根据上述要求可归纳产品设计要求塑料具有良好的电绝缘性和一定的机械强度，且还应具有较好的流动性，以满足成型要求。

2.2塑件结构和形状的设计

根据塑件产品图纸，用Pro/E4.0软件进行电器盒座的三维建模。

三维实体模型更加直观的表现了产品的造型，可以从各个角度对模型进行观察，软件可以测量并根据三维模型数据使用Pro/E的CAE分析模块—塑料顾问进行熔体的充模仿真，可以验证模具结构的正确性，还可以进行拔模检测。

塑件如图2-1所示。

2.3塑件材料的选择

此塑件用作电器盒座，故首先必须具有良好的介电性能，以防止导电。

因此，应初选几种电气性能较好的常用塑件，进行材料方面性能的比较，即通过力学性能、热性能、电气性能、成型性能、化学性能和经济性能等多方面比较，选出最适合成型此电器盒座的塑料。

材料最终选定为ABS，其综合性能有意，具有较高的力学性能，流动性好，易于成型；成型收缩率小，理论计算收缩率为0.5%；溢料值为0.04mm左右；比热容较低，在模具中凝固较快，模塑周期短。

制件尺寸稳定，表面光亮。

2.4成型方法及其工艺的选择

根据塑件所选用的材料为ABS，根据塑件的外形特性和使用要求，选择最佳的成型方法就是注射成型。

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图2-1

2.4.1成型工艺分析

1、外观要求此塑件为薄壁壳体类塑件，外形为矩形，较规则。

要求塑件表面平整光滑，无翘曲、皱折、裂纹等缺陷，防止产生熔接痕。

2、精度等级此塑件对精度要求不高，采用一般精度4级。

3、脱模斜度该塑件平均壁厚约为2mm，其脱模斜度可知在35′~1°30′。

ABS的流动性为中等，为使注射充型流畅，取其脱模斜度为1°。

2.4.2注射成型工艺过程及工艺参数

混料—干燥—螺杆塑化—充模—保压—冷却—脱模—塑件后处理

1、ABS塑料的干燥。

ABS塑料的吸湿性和对水分的敏感性较大，在加工前应进行充分的干燥和预热，不但能消除水汽造成的制件表面烟花状泡带、银丝，而且还有助于塑料的塑化，减少制件表面色斑和云纹。

ABS原料需要控制水分在0.3%以下。

注射前的干燥条件是：

干冬季节在75℃~80℃以下，干燥2h~3h，夏雨季节在80℃~90℃

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以下，干燥4h~8h，干燥达8h~16h可避免因微量水汽的存在导致制件表面雾斑。

在此，由于电器盒座属于批量件，要求自动化程度高实现连续化生产选用烘干料斗并装备热风料斗干燥器，以免干燥好的ABS在料斗中再度吸潮。

2、注射成型时各段温度。

ABS塑料非牛顿性较强，在熔化过程温度升高时，其黏度降低较大，但一旦达到成型温度（适宜加工的温度范围，如200℃~230℃），如果继续盲目升温，必将导致耐热性不太高的ABS的热降解反而使熔融黏度增大，注射更加困难，塑件的机械性能也下降。

ABS温度相关工艺参数表2-1所列。

表2-1ABS工艺参数表

3、注射压力。

ABS熔融的黏度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高，在注射时要采用较高的注射压力。

但并非所有的ABS制件都要施用高压，考虑到本塑件不大，结构不算非常复杂、厚度适中，可以用较低的注射压力。

注射过程中，浇口封闭瞬间型腔内压力大小决定了塑件的表面质量及银丝状缺陷的程度。

压力过小，塑件收缩率大，与型腔表面脱离接触的机会大，制件表面容易雾化。

压力过大，塑料与型腔表面摩擦作用强烈，容易造成粘模。

对于螺杆式注射机一般取70MPa~100MPa。

4、注射速度

ABS塑料采用中等注射速度效果较好。

当注射速度过快时，塑料易烧焦或分解析出气化物，从而在制件上出现熔接痕、光泽差及浇口附近塑料发红等缺陷。

但电器盒座为薄壁制件，且浇口类型为点浇口，故又要保证有足够高的注射速度，否则塑料熔体难以充满型腔。

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5、模具温度

ABS比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗型树脂，料温更宜取高），料温对物性影响较大、料温过高易分解（分解温度为250℃左右，与在料筒中停留时间长短有关，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高塑料件模温宜取50℃~60℃，要求光泽及耐热型料宜取60℃~80℃。

电器盒座属中小型制件，形状比较规则，故不用考虑专门对模具加热。

6、料量控制

注塑机注塑ABS塑料时，其每次注射量仅达标准注射量的80%。

为了提高塑件质量及尺寸稳定，表面光泽、色调的均匀，注射量选为标准注射量的50为宜。

通常要确保注塑机生产条件及参数有一个很宽的范围，使大多数的产品和生产能力要求包含这个范围内，并且在调整确定这个范围的过程时尽量按常规的工艺流程，这种生产条件范围愈大，生产过程愈稳定，使注塑产品愈不容易受到生产条件的改变而产生明显的质量降低。

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第三章选择注射机及相关参数的校核

3.1概述

在对电器盒座进行材料选定、零件工艺性分析、成型工艺过程分析和工艺参数大致选定的基础上，根据塑件批量大小和精度要求就可确定型腔数量和排列方式，根据模具所需注射量就可以确定注射机的型号及安装尺寸的确定。

3.2型腔数量及排列方式选择

此电器盒座属中小型塑件，形状比较规则，精度要求为一般，且为批量生产，但塑件两侧都具有侧孔，需要进行侧抽芯，考虑到经济效益和生产效益，并结合模具的结构，防止模具结构过于复杂，初步拟定采用一模一腔，模仁尺寸定为160×120×70，这样模仁强度足够，如图3-1所示

图3-1

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图3-2

3.3注射机选型

3.3.1注射量计算

通过Pro/E建模分析，如图3-2所示，塑件体积v=69.35cm³，塑件质量m1=72.82g（取ABS的密度为1.05g/cm3），流道凝料的质量m2还是个未知数，可按塑件质量的0.2倍来估算。

从上述分析中确定为一模一腔，所以注射量为：

m=1.2nm1=1.2×1×69.35=83.22g

v=m/p=83.22÷1.05=79.257143cm3

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3.3.2浇注系统凝料体积的初步估算

浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2~1倍来估算，由于本次采用流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按照塑件体积的0.2倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统的凝料和一个塑件体积只和）为

v总=1.2v塑=1.2×79.26=95.11cm3

3.3.3选择注塑机

根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总量v

总=95.11cm

3

，并结合式（4-18）

则有：

v总/0.8=95.11/0.8=118.8875cm3。

根据以上的计算，初步选定公称注射量为125cm3，注射机型号为XS-ZY-125卧式注射机，其主要技术参数参见表3-2。

表3-2注射机主要技术参数

3.3.4注射机的相关参数的校核

1、注射压力校核。

查表4-1可知，ABS所需注射压力为80~110MPa，这里取

p0=100MPa，该注射机的公称注射压力p公=150MPa，注射压力安全系数k1=1.25~1.4，这

里取k1=1.3，则：

k1p0=1.3×100=130＜p公

所以，注射机注射压力合格。

2、锁模力校核

①塑件在分型面上的投影面积A

塑，则

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A塑=133×87－（62－32×π）=11563.27mm2

②浇注系统在分型面上的投影面积

影面积A

影面积A浇，即流道凝料（包括浇口）在分型面上的投浇数值，可以按照多型腔模的统计分析来确定。

塑的A浇是每个塑件在分型面上的投A0.2~0.5倍。

由于本例流道设计简单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积可以适当取小一些。

这里取A浇=0.2A塑。

③塑件和浇注系统在分型面上的总的投影面积A总，则

A总=n（A塑＋A浇）=n（A塑+0.2A塑）=1×1.2A塑=1×1.2×11563.27=13875.92mm2④模具型腔内的胀型力F胀，则

F胀=A总p模=13875.92×35N=485657.2N=485.66kN

式中，p模是型腔的平均计算压力值。

p模是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20％~40％，大致范围是25~40MPa。

对于粘度较大的精度较高的塑件制品应取较大值。

ABS属中等粘度塑料及有精度要求的塑件，故p模取35MPa。

查表3-2可得该注射机的公称锁模力F锁=900kN，锁模力安全系数为k2=1.1~1.2这里取k2=1.2，则

k2F胀=1.2F胀=1.2×485.66=582.79＜F锁

所以，注射机锁模力合格。

对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。

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第四章模具设计

通过理论设计，计算机分模和浇口位置计算机模拟相结合的方法，最终确定成形零件工作尺寸和模具的结构形式。

4.1分型面位置和形式的确定

在塑件设计阶段，就应考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型。

在模具设计阶段，首先就要确定分型面的位置和浇口的形式，然后才能确定模具的结构。

分型面设计是否合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影响。

因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。

根据分型面的选择原则及该塑件的结构形式，该塑件的水平主分型面可以选如图4-1所示平直分型面，也可以沿底部外边缘选阶梯形分型面，显然平直分型面有利于制造和减小脱模高度，所以选择平直分型面。

在具有破孔的两侧还必须进行侧向分型。

主分型面的设置有利于充模是的排气，并可以利用该分型面两侧塑件表面粗糙度不同，精度要求较低的内壁面在冷却后产生的收缩对动模型芯有一定的包紧力，开模时有利于塑件保留在动模一侧方便脱出。

这样设置主分型面后，产生的侧向抽芯必然在动模上，符合一般抽芯结构的设计位置，有利于侧向抽芯。

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图4-1分型面的位置及形式

4.2浇注系统设计

浇注系统是指注射模中从主流道的始端到型腔之间的熔体进料通道，它的作用是将塑料熔体顺利的充满型腔的各个部位。

具有传质、传压和传热的功能，正确设计浇注系统对获得优质的塑件极为重要。

注射成型的基本要求是在合适的温度和压力下使足量的塑料熔体尽快充满型腔，影响顺利充模的关键之一就是浇注系统的设计。

浇口形式的选择就决定了流道系统，而流道系统又决定了模具的结构形式。

本设计若采用侧浇口或潜伏式浇口，就可以采用单分型面模来成型，模具结构比较简单。

浇口开在塑件的侧面，对塑件外观有一定的影响，另外塑料熔体流程比较长，在浇口对面容易产生熔接痕，对塑件质量有一定的影响。

若采用直浇口从塑件底部的中心进料。

浇口横截面积较大，流动阻力小，有利于排气及消除熔接痕，保压补缩作用强，易于完整成型，模具结构简单紧凑，易于加工。

因此本套模具采用一模一腔、直浇口的普通流道浇注系统，包括：

主流道、冷料穴、直浇口。

4.2.1主流道的设计

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主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。

主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。

其顶部设计成半球形凹坑，以便与喷嘴衔接，为避免高温塑料熔体溢出，凹坑球半径比喷嘴球头半径大1mm~2mm，如果凹坑半径小于喷嘴球头半径则主流道凝料无法一次脱出。

由于主流道与注射机的高温喷嘴反复接触和碰撞，所以设计成独立的主流道衬套，材料选用45钢，并经局部热处理球面硬度38HRC~45HRC，设计独立的定位环用来安装模具时起定位作用，主流道衬套的进口直径略大于喷嘴直径0.5mm~1mm以避免溢料并且防止衔接不准而发生的堵截现象，其关系如图4-2所示。

图4-2喷嘴与浇口套尺寸关系

1、主流道尺寸

①主流道小端直径：

d=注射机喷嘴直径d0＋（0.5~1）=4＋（0.5~1），取d=4.5mm②主流道球面半径：

SR=注射机喷嘴球半径SR0＋（1~2）=12+（1~2），取SR=13mm③球面配合高度：

h=3~5mm，取h=4mm

④主流道长度：

尽量小于60mm，由标准模架结合该模具的结构，取L0=53mm⑤主流道打端直径：

D=d+2Ltanα≈7.5mm（半锥角α为1°~2°，这里取1.5°）⑥浇口套总长：

L=L0+h=53+4=57mm

2、浇口套的形式及其固定

主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求严格，因而在模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便于有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，常采用45钢或合金钢等，热处理硬度为52~56HRC。

本设计由于

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主流道比较长，凝料面积比较大，因此把衬套和定位圈设计成分体式结构。

如图4-3所示。

图4-3主流道衬套的固定形式

1-定位圈2-定模座板3-浇口套

4.2.2浇口的设计

浇口是连接流道与型腔之间的一段细通道。

它是浇注系统的关键部位。

浇口的形状、位置和尺寸对塑件的影响很大。

本设计浇口采用直浇口。

浇口尺寸一般根据经验公式确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。

ABS在熔融时显现比较明显的非牛顿性，其熔体表面黏度随剪切速率的升高而降低。

如采用尺寸较大的浇口，能够降低流动阻力，但熔体通过大浇口时比小浇口剪切速率低，导致熔体表面黏度升高，从而使流动速率降低，因此不能通过增大浇口尺寸来提高非牛顿熔体流道速率。

另外，注塑机注射时有一定的注射速率，浇口尺寸过大，浇口前后方的压力降△p减小，会导致得不到理想的充模速率。

电器盒座塑件壁厚较小，流程相对较长，且其两侧壁与底面均有破口，不利于熔体充满整个型腔，对成型不利。

剪切速率是影响ABS熔体黏度的最主要因素，而黏度又直接影响熔体在模腔内的流动速率。

因此采用小浇口不但会大大提高熔体通过浇口时的剪切速率，而且产生的摩擦热也会降低熔体黏度，以达到顺利充模的目的。

综合以上分析和考虑到塑件和实际模具形状，采用直浇口进料，位置在靠近顶部带通

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风槽的一侧，选在该位置不但模具简单，而且去除浇口的后加工操作也非常简单，提高了工作效