电源盒注射模设计.docx

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电源盒注射模设计

计算内容

说明

目录

一、塑件分析及注塑机选定—————————————2-6

二、模具设计

1、主流道设计——————————————————7-8

2、定模设计——————————————————8-11

3、支撑板设计——————————————————11-12

4、排溢系统设计——————————————————12

5、推出机构设计————————————————14-14

6、合模机构导向机构设计————————————15-16

7、内型腔设计计算———————————————16-22

8、推杆设计————————————————————22

9、温控系统设计————————————————23-24

10、设计小结————————————————————25

11、参考资料———————————————————26

共26页第1页

南工学院毕业设计

计算内容

说明

电源盒注射模设计

塑件图如下：

该塑件选用塑料为ABS.

ABS中文名：

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物

英文名：

Acrylinitrile-Butadiene-Styrene。

基本特性：

ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。

这三种组分的各自特性，使ABS具有良好的综合力学性能。

丙烯腈使ABS有良好的耐腐蚀性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。

共26页第2页

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说明

ABS无毒、无味，呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽，密度在1.02~1.05g/cm3,其收缩率为0.3~0.8%。

ABS吸湿性很强，成型前需要充分干燥，要求含水量小于0.3%。

流动性一般，溢料间隙约在0.04mm。

ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。

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。

水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎无影响，在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，不溶于部分醇类及烃类溶剂，但于烃长期接触会软化溶胀，ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会硬气放映开裂。

ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。

经过调色可陪成任何颜色。

其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70℃左右，热变形温度约为93℃左右。

耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。

成型特点：

ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阴力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。

要求塑件精度高时，模具温度可控制在50~60oC，要求塑件光泽和耐热时，应控制在60~80oC。

用柱塞式注射机成型时，料温180~230℃注射机压力（1000~1400）×105P

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说明

2、塑件体积

V=40×40×9—38×38×8—π×22×4+0.5×15×17=3690.26

材料ABSδ1=0.100%δ2=0.200%

∴δ=0.15%

比重：

1.03~1.07

拉伸强度：

27.6~55.2

刚度：

1.38~3.45

扩展率：

0.27m3/s

导热系数：

0.293w/mk

比热容：

C=1.047J/kg..k

密度：

ρ=1050kg/m2

塑件质量：

m=ρv=1050×103×3690.26×10-9=3.875g

3、模具用钢

选用45#热处理正火规格φ25

［δb］≤600［σs］≤355

HRC［HB］（149~127）E=204000

热导入率1949.8w/m.k

参见《塑

料成型工艺与模具设计》表3-1P55

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说明

4、塑料冷却时间

水冷：

40℃φ=9.28

5、型腔确定

塑料为热塑性，为了使模具简单，采用推板+顶针+推出，为提高效率采用一模四腔非平衡式布排

6、注射机确定，假设工厂具有此设备，根据所需注射量采用

XS—ZS—22型柱塞式注射机

参数如下：

额定注射量：

200cm3

柱塞直径：

20×2mm

注射压力：

117MPa

注射行程：

130mm

注射时间：

0.5s

合模力：

250KN

锁模力：

250KN

最大成型面积：

90cm2

最大开模行程：

160mm

模具最大厚度：

150mm

注射机型

号参见《塑

料成型工艺与模具设计》表4-1

P100

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说明

模具最小厚度：

60mm

动定模固定板尺寸：

250×250mm

拉料空间：

235

合模方式：

液压

7、模具厚度确定

Hmin＜H＜Hmax

绘制图校核H=155符合

8、开模距确定

Smax≥S=H1+H2+5~10=35+9=50mm

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说明

二模具设计

1、主流道设计

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。

浇注系统的设计应保证塑件熔体的流动平稳、流程应尽量短、防止型芯变形、整修应方便、防止制品变形和翘曲、应与塑件材料品种相适用、冷料穴设计合理、尽量减少塑料的消耗。

根据塑件的形状采用推杆推出。

由于采用复式点浇口，双分型面，分流道采用半圆形截面，分流道开设在中间板上，在定模固定板上采用浇口套,不设置冷料穴和拉料杆。

图

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说明

W=（117.9×404/32.2×0.4×106×0.2）1/3=4.814mm

型腔冷却计算：

A=GΔi/［3600φ（1000v）0.8/d0.2（TW—TG）（m2）］

水管直径为φ10长：

180mm

查表φ值：

4

热焰：

300000J/kg

模具温度：

60℃

冷却水温取天然水：

20℃

流速为：

5×10-5m/s

冷却水总热面积：

A=0.75㎡

所需水管长度：

L=GΔi/3600πφ（1000vd）0.8（TW×TQ）m

2、定模设计

a确定型腔数

考虑效率初步采用一模四腔

确定锁模力，成型面积校核

塑件整件表面积：

4×S=4×40×40mm2

x面积：

S`=S+S流=4×100+5768

=6168mm2

共26页第8页

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说明

取6200mm2小于90cm2

又注射量校核

单个塑件体积：

V=2610.07cm3

V1=4×2610.07=10440.14

V=V1rV流=4×100×2+10440.14+π×4×35

=11810.1＜20cm3故可取

b、确定定模厚度

条件：

1、制件壁厚在满足结构和成型工艺条件下要求均匀一致

2、结构，强度适当

3、脱模强度

4、承受冲击力均匀分布

5、防止金属嵌件裂纹

6、孔嵌件出现焊接处能得到加强

7、防止薄壁处的熔接痕

8、防止壁厚处缩孔

9、防止刃口状部位以及薄壁处的充填不足

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说明

c、强度计算

W=（DL4/32EZ8）1/3

B—板厚L—内宽P—压力

D—腔深E—模量Z—变形

W—侧壁厚度

动模板采用：

180×180mm

符合温度校核水管长：

0.18m

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说明

3、支撑板设计

1、板厚校核：

W=（5PBD4/32E7Z）1/3

B=38㎜P=117Mp

B=45＃（204000）T=180㎜

D=120Z=0.1㎜

共26页第11页

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说明

得：

W=15.447㎜

取20㎜

（见上页标意图）

4、排溢系统设计

1）、利用配合间隙排气，其间隙均为：

0.03~0.05㎜

2）、分流道端部开设冷料穴来容纳前锋冷料以保证塑料件质量

3）、由于强行脱模，本模具不开设拉料杆

5、推出机构设计

为了扩大同压面积，采用推板推出

推板上开有导柱孔，销孔，型芯装配孔和排气系统机构

1、推板开在动模侧

2、采用平板使其受力均匀

3、设计四根推杆将推板推出，推杆分布均匀，使其受力均匀

4、合模由推板复位，正确复位

脱模力计算

ΣFx=0

共26页第12页

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说明

Ft+FbSinα=FCosα

Fb——塑件对型芯的包紧力；

F——脱模时型芯所受的摩擦力

Ft——脱模力；

Α——型芯的脱模斜度。

又F=Fbμ

于是Ft=Ap（μCosα—Sinα）

而包紧力为包容型芯的面积与单位面积上包紧力之积，即：

Fb=Ap

由此可得：

Ft=Ap（μcosα-sinα）

式中：

μ——为塑料对钢的摩擦系数，约为0.1~0.3；

A——为塑件包容型芯的总面积；

P——为塑件对型芯的单位面积上的包紧力，在一般情况下，模外冷却的塑件p取2.4~3.9×107Pa;模内冷却的塑件p约取0.8~1.2×107Pa。

所以:

经计算，A=0.75㎡,μ取0.2,p取2.5×107Pa,取α=45′。

Ft=7500×10-6×2.5×107（0.2×cos45′-sin45′）

=605.176×107Pa

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说明

（推板）

共26页第14页

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说明

6、合模导向机构设计

导柱导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。

一、导柱导向机构的作用：

1、定位件用：

模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确，在模具的装配过程中也起定位作用，便于装配和调整。

2、导向作用：

合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。

3、承受一定的侧向压力。

导柱导套的选择：

一般在注射模中，动、定模之间的导柱既可设置在动模一侧，也可设置在定模一侧，视具体情况而定，通常设置在型芯凸出分型面最长的那一侧。

而双分型的注射模，为了中间板在工作过程中的支承和导向，所以在定模一侧一定要设置导柱。

导柱、导套尽量采用标准结构

定位采用定位销φ10

导柱：

采用φ10φ12

如下图示：

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说明

7、内型腔设计计算

1、产生偏差的原因：

①．塑料的成型收缩　　　成型收缩引起制品产生尺寸偏差的原因有：

预定收缩率（设计算成型零部件工作尺寸所用的收缩率）与制品实际收缩率之间的误差；成型过程中，收缩率可能在其最大值和最小值之间发生的波动。

σs=（Smax-Smin）×制品尺寸

σs——成型收缩率波动引起的制品的尺寸偏差。

Smax、Smin—分别是制品的最大收缩率和最小收缩率。

②．成型零部件的制造偏差　　工作尺寸的制造偏差包括加工偏差和装配偏差。

③．成型零部件的磨损

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说明

取X=0.5δz=Δ/3

ABS收缩率δ1=0.20%δ2=0.10%

∴δ=0.150%

Lm+δz=[（1+¯s）（s-xΔ）¯]0+δz

LM1=[（1+0.15%）×38—0.5Δ]0+δz

=36.2460+0.17

LM0-δz=[（1+0.15%）×40+0.5×Δ]0-δz

HM0+δz=[（1+0.15%）×8–0.5×Δ]0+δz

=8.400+0.17

HM0-δz=[（1+0.15%）×9+0.5×Δ]0-δz

=9.41750-0.17

Cm±δz/2=（1+0.15%）×24±δz/2

=24.13±0.085

Cm±δz/2=（1+0.15%）×15±δz/2

=14.245±0.085

收缩率见《塑料成型工艺与

模具设计》

附录B

计算参考

《塑料成型工艺与

模具设计》

第五章第三节P151

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说明

（动模）

共26页第18页

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说明

ABS属中粘度塑料δ≤0.05

塑料尺寸40属于10~50中

δ=40/[3（1+Δi）]

取中等

δ=0.2613（1+0.26）

=0.069

取0.07

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说明

2、成型零件的强度、刚度计算

注射模在其工作过程需要承受多种外力，如注射压力、保压力、合模力和脱模力等。

如果外力过大，注射模及其成型零部件将会产生塑性变形或断裂破坏，或产生较大的弹性弯曲变形，引起成型零部件在它们的对接面或贴合面处出现较大的间隙，由此而发生溢料及飞边现象，从而导致整个模具失效或无法达到技术质量要求。

因此，在模具设计时，成型零部件的强度和刚度计算和校核是必不可少的。

一般来说，凹模型腔的侧壁厚度和底部的厚度可以利用强度计算决定，但凸模和型芯通常都是由制品内形或制品上的孔型决定，设计时只能对它们进行强度校核。

因在设计时采用的是镶嵌式圆形型腔。

因此，计算参考公式如下：

侧壁：

按强度计算：

按刚度计算：

计算参考

《塑料成型工艺与

模具设计》

第五章第三节P153

共26页第20页

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说明

按刚度计算：

凸模、型芯计算公式：

按强度计算：

按刚度计算：

由公式分别计算出相应的值为：

按强度计算得：

tc=19.43mmth=34.23mmr=32.68mm

按刚度计算得：

tc=4.53mmth=21.45mmr=19.32mm

参数符号的意义和单位：

Pm模腔压力（MPa）取值范围50~70；

E材料的弹性模量（MPa）查得2.06×105；

σp材料的许用应力（MPa）查得176.5；

u材料的泊松比查表得0.025；

共26页第21页

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说明

δp成型零部件的许用变形量（mm）查得0.05；

采用材料为3Gr2W8V，淬火中温回火，≥46HRC。

8、推杆设计

采用4根φ12推杆（如下图）

挡钉采用d=φ8

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说明

9、温控系统设计

基本原则：

熔体热量95%由冷却介质（水）带走，冷却时间占成型周期的2/3。

注射模冷却系统设计原则：

1.冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大型腔表面的温度与冷却水道的数量、截面尺寸及冷却水的温度有关。

2．冷却水道至型腔表面距离应尽量相等当塑件壁厚均匀时，冷却水道到型腔表面最好距离相等，但是当塑件不均匀时，厚的地方冷却水道到型腔表面的距离应近一些，间距也可适当小一些。

一般水道孔边至型腔表面的距离应大于10mm，常用12~15mm.

3．浇口处加强冷却塑料熔体充填型腔时，浇口附近温度最高，距浇口越远温度就越低，因此浇口附近应加强冷却，通常将冷却水道的入口处设置在浇口附近，使浇口附近的模具在较低温度下冷却，而远离浇口部分的模具在经过一定程度热交换后的温水作用下冷却。

4．冷却水道出、入口温差应尽量小如果冷却水道较长，则冷却水出、入口的温差就比较大，易使模温不均匀，所以在设计时应引起注意。

冷却水道的总长度的计算可公式：

Lw=Aw/π

参考《塑料成型工艺与

模具设计》

第五章第七节P226

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说明

Lw冷却水道总长度

Aw热传导面积

Dw冷却水道直径

根据模具结构要求，冷却水道长度

5．冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置聚乙烯的收缩率大，水道应尽量沿着收缩方向设置。

冷却水道的设计必须尽量避免接近塑件的熔接部位，以免产生熔接痕，降低塑件强度；冷却水道要易于加工清理一般水道孔径为10mm左右，不小于8mm。

根据此套模具结构，采用孔径为8mm的冷却水道。

冷却系统的结构设计：

中等深度的塑件，采用点浇口进料的中等深度的壳形塑件，在凹模底部附近采用与型腔表面等距离钻孔的形式。

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说明

10、设计小结

通过这次系统的注射模的设计，我更进一步的了解了注射模的结构及各工作零部件的设计原则和设计要点，了解了注射模具设计的一般程序。

进行塑料产品的模具设计首先要对成型制品进行分析，再考虑浇注系统、型腔的分布、导向推出机构等后续工作。

通过制品的零件图就可以了解制品的设计要求。

对形态复杂和精度要求较高的制品，有必要了解制品的使用目的、外观及装配要求，以便从塑料品种的流动性、收缩率，透明性和制品的机械强度、尺寸公差、表面粗糙度、嵌件形式等各方面考虑注射成型工艺的可行性和经济性。

模具的结构设计要求经济合理，认真掌握各种注射模具的设计的普遍的规律，可以缩短模具设计周期，提高模具设计的水平。

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说明

11、参考资料：

[1]屈华昌主编.塑料成型工艺与模具设计.北京：

机械工业出版社，1995

[2]黄毅宏、李明辉主编模具制造工艺.北京：

机械工业出版社，1999.6

[3]《塑料模设计手册》编写组编著.塑料模设计手册.北京：

机械工业出版社，2002.7

[4]李绍林，马长福主编.实用模具技术手册.上海：

上海科学技术文献出版社，2000.6

[5]王树勋主编.注塑模具设计与制造实用技术.广州：

华南理工大学出版社，1996.1

[6]李绍林主编.塑料·橡胶成型模具设计手册.北京：

机械工业出版社，2000.9

共26页第26页