开关盒上盖.docx
《开关盒上盖.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《开关盒上盖.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
开关盒上盖
JIUJIANGUNIVERSITY
毕业设计
题目开关盒后盖设计
英文题目SWITCHBOXBACKCOVER
院系机械与材料工程学院
专业机械设计制造及其自动化
姓名
年级
指导老师
二零一四年十二月
摘要
本设计是开关盒后盖的注塑模设计。
根据塑件的工艺分析，考虑其表面质量，采用点浇口双分型面注塑模。
塑件生产批量大，模具型腔采用一模四腔，自动脱模，推出形式为推杆推出机构。
这样设计出的结构可确保模具工作运用可靠。
【关键词】：
开关盒后盖；注塑模；点浇口
Abstract
Thisdesignistheswitchboxbackcoverinjectionmolddesign。
Basedontheprocessanalysisoftheparts'structuresandthequalityofit’ssurface,theinjectionwithpointgateanddoublepartingsurfaceshasbeenusedinthismould.Takingthemassproductionintoconsideration,onemouleandfourcavitieshasbeendesignedanditisnecessarythatthemouldcandemouldautomatically.Puncherwasusedforpushingthepartoff.Thestructuredesignedinsuchwaycanensurethereliablerunningofthemould.
【Keywords】:
Switchboxbackcover；injectionmould；pointgate
前言·······················································.
第一章模具设计··········································
1.1零件材料选择及性能····························
1.2注塑机型号的确定······························
1.3分型面及型腔布置····························
1.4浇注系统设计·································
1.4.1浇注位置模拟··························
1.4.2浇注系统的尺寸计算··························
1.5锁模力校核··································
1.6成型零件设计····································
1.6.1成型零件的材料选择·························
1.6.2成型零件的结构设计·························
1.6.3成型零件钢材的选用···························
1.6.4成形零件工作尺寸的计算·····················
1.7凹模及垫板的强度和刚度计算························
1.8模架的选择·······································
1.9标准件的选取····································
1.9.1定位圈的选取·······························
1.9.2浇口套的选取····································
1.9.3导向机构的设计·····································
1.9.4导柱的选取··································
图2-12导柱·····································
1.10推出系统的设计··································
1.10.1推出形式···································
1.10.2脱模力和推出距离···························
1.10.3推板的设计··································
第二章流程分析·············································
总结·················································
参考文献………………………………………………………………………….
谢辞……………………………………………………………………………….
前言
模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的工具。
对塑料模具的全面要求是：
能生产出在尺寸精度，外观，物理性能等方面均达到要求的优质制品。
以模具的使用角度，要求高效率、自动化、操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理，制造容易，成本低廉。
塑料模具影响着塑料制品的质量。
首先，模具型腔的形状、尺寸、面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同向性、外观质表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。
其次，在塑料加工过程中，模具结构对操作难易程度影响很大。
在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模，合模和取制件过程中的手工劳动，为此常采用自动开合模和自动顶出机构。
在全自动生产时还要保证制件能自动从模具上脱落。
另外，模具对塑料制品的成本也有相当的影响。
除简易模具外，一般来说制模费是十分昂贵的。
一副优良的注射模具可生产制品百万件以上，压制模约能生产二十五万件。
当批量生产不大时，模具费用在制品成本中所占的比例将会很大，时应尽可能地采用结构合理简单的模具，以降低成本。
现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少的三项重要因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求。
塑料制件使用要求和造型设计起着重要作用。
高效的全自动的设备也只有装上能自动化生产的模具才能发挥其效能，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提。
由于工业塑件和日用塑料制品的品种和产量要求量很大，对塑料模具也提出了越来越高的要求，因此促使塑料模具生产不断向前发展。
计算机辅助设计（ComputerAidedDesign，简写为CAD），是指利用计算机的计算功能和高效的图形处理能力，对产品进行辅助设计分析、修改和优化。
它终合计算机知识和工程设计知识的成果，并随计算机软硬件的不断提高而逐渐完善。
本设计采用AUTOCAD进行图纸的设计，使用UG软件对产品进行建模。
计算机辅助工程（ComputerAidedEngineering，简写为CAE），是指利用计算机的数据分析功能对产品的生产进行辅助模拟，用以提前发现设计过程中的缺陷并及时加以优化，这使得设计者减少了设计失误，大大节约了时间和成本。
本设计采用Moldflow对制品进行模流分析。
第一章
1.1零件材料选择及性能
本注塑产品为开关盒后盖，形状和结构其复杂程度一般，盒盖截面为100*100mm正方形，高为50mm，中间25*25mm正方形，形状如图1所示。
由于制品大批量生产，本注塑模具采用一模两腔的模式。
图1零件图
本塑料制品使用ABS塑料成型，ABS是丙烯晴，丁二烯和苯乙烯三种单体的共聚物，ABS具有较高的强度、硬度、耐热性及耐化学性的优良性能，且价格便宜，原料易得。
ABS技术指标如下:
密度（g/cm3）:
1.5
比容（cm3/g）:
0.92
抗拉强度（Mpa）:
50
吸水率24h（%）:
0.3
熔点（℃）:
130-160
硬度（hb）:
9.7
拉伸弹性模量（Mpa）:
2.5x103
收缩率（%）:
0.3-0.7
弯曲强度（Mpa）:
80
体积电阻率（Ω/cm）:
6.9x1016
冲击强度kj/m2（无缺口）:
261（缺口）:
11
热变形温度（℃）:
（0.45mpa）90-108
2.2注射机型号的确定
（1）选择注射机
①注射压力计算
查表1.2-1，ABS采用螺杆式注塑机注射所需要的压力为70～100MPa，零件结构简单壁厚均匀，初选P0=90Mpa,要求Pmax≥K'P0
式中Pmax——注塑机的额定注射压力；
K'——安全系数，常取K’=1.25~1.4，此处取1.3；
P0——成型时所需要注射压力；
料温取160~220℃。
计算得到：
Pmax≧117Mpa。
②注射容量计算
首先进行注射量的初步估算，通过UG建模后测量，得到塑件的体积约为V塑≈22.41cm3，塑件的质量根据m塑=ρV，查相关资料得到ABS的密度ρ=（1.01～1.08g）/cm3现取ρ=1.07g/cm3。
浇注系统的凝料在模具结构没有确定之前是无法确定的，但是可以根据经验按塑件体积0.2～1倍来估算，取0.2倍计算。
一模两腔，因此，一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为：
V总=2×V塑（1+0.2）=53.78cm3，根据经验公式：
V公=V总/0.8
（1）
式中：
V公——注射机公称注射量。
V总——模具型腔内熔体体积。
由此可得注射机公称注射量：
V公=53.78÷0.8=67.23cm3。
公称注射量大于67.23cm3。
由步骤①、②，查表2.9.3[1]，初选注射机型号为SZ-100/630。
其主要技术要求参数见表1.1：
表1.1注射机主要参数
理论注射容量/cm3
105
最大模具厚度/mm
300
螺杆直径/mm
35
最小模具厚度/mm
150
注射压力/Mpa
150
移模行程/mm
270
锁模力/KN
630
喷嘴口孔径/mm
Φ3.5
结构形式
卧式
喷嘴球半径/mm
15
2.3分型面及型腔布置
1.型腔分型面设计
分型面的方向尽量采用与注射成型机开模方向垂直的方向。
合理选择分型面，有利于制品的质量提高，工艺操作和模具的制造。
因此，在模具设计过程中是一个不容忽视的问题，选择分型面
一般根据以下的原则:
A.分型面的位置要不影响制品的精度和外观;
B.尽量简单，避免采用复杂形状，使模具制造增加困难;
C.要尽量有利于塑料制品的脱模和抽芯;
D．有利于浇注系统的合理设计;
E.尽可能与料流末端重合，以利于系统的排气。
该盒盖的表面质量要求一般，根据零件的结构特点，便于消除毛刺飞边，采用型腔完全在定模一侧的模具结构形式，这种结构形式便于塑件的脱模，采用分型面的类型为单分型面。
如图2-1所示。
图2-1分型面
2.型腔数量及排列方式的确定
（1）型腔数量的确定该塑件为大批量生产，可采取一模多腔的结构形式。
同时，考虑到塑件的尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及模具制造费用和成本等因素，初步选定一模两腔的结构形式。
（2）型腔排列形式的确定多型腔模具最好采用平衡式分布，且要求紧凑，并且与浇口开设的部位对称。
由于该设计选择的是一模两腔，则可以采用直线对称排列的方式，如图2-2所示。
图2-2型腔布置
2.4浇注系统设计
2.4.1浇注位置模拟
使用Moldflow流体分析对两种浇口位置的注塑效果进行模拟，并进行对比。
a位置的模拟结果如图2-3:
图2-3浇口位置a模拟
a浇注位置模拟结果中的气穴、熔接痕可以知道，a位置浇注产生较多气穴在浇口远离端，并且靠近浇口位置有明显的熔接痕。
a位置浇注，型腔充填压力随远离浇口而变小，层次明显，会使得近端和远端的成型质量不一致。
b位置的模拟结果如图2-4：
图2-4浇口位置b模拟
b位置浇注成型的制品气穴极少，且位于分型面位置易被排除，缩痕细小且狭小。
型腔各位置填充压力基本均匀，成型质量也好于a。
所以，浇口位置选择b种形式。
2.4.2浇注系统的尺寸计算
主流道尺寸：
大端直径D、小端直径d与主流道长度L之间的关系式：
D=d+2L*tanα
（2）
其中α——主流道锥度，一般为2°~4°，现取α=3°；
D——主流道大端直径；
d——主流道小端直径；
L——主流道长度。
根据制品体积及表2.2-1[1]，可得熔体体积流量q=60/1=60cm3W/s；取主流道中熔体剪切速率γs=5×103s-1，由图2.2-15γs-q-Rn曲线关系可得Rn=5mm，故主流道大端直径D=2Rn=10mm。
小端直径根据注射剂喷嘴口直径d0=3.5mm，d=d0+（0.5~1），取d=4mm。
由式可知，L≈64mm。
主流道各尺寸如表1.2：
表1.2主流道尺寸
L（/mm）
D（/mm）
d（/mm）
α（°）
64
10
4
3
分流道的设计：
分流道设计应该尽量减少熔体在流道上的压力损失和尽量避免熔体温度降低，同时还要考虑减少分流道的容积和压力平衡。
因此，根据模具结构以及型腔的分布，采用平衡式分流道布置。
分流道长度分流道长度由两腔之间的距离所决定，考虑到结构强度和刚度，取分流道长度为20mm。
分流道截面形状及尺寸各分流道的体积流量qR=60/2=30cm3/s，取分流道中熔体剪切速率γR=5.1×102s-1,由图2.2-15得Rn=4.8mm。
为使分流道易于加工和凝料便于推出，采用设在模具定模一侧，截面为半圆形的分流道，取底边圆弧半径R=3mm。
因此，分流道截面积为：
（3）
浇口设计初步判断本零件适合采用的浇口方式有几种：
1、点浇口；2、侧浇口；3潜伏式浇口。
而点浇口和潜伏式浇口的模具不如侧浇口结构简单，本塑件采用侧浇口即可满足要求。
再根据型腔的分布排列形式以及模具结构特点，本设计采用矩形侧浇口。
侧浇口尺寸的确定侧浇口深度h和宽度W经验公式如下：
h=nt（4）
（5）
式中：
h——中小制品常用h=0.5~2mm，约为制品最大壁厚的1/3~2/3；
t——制品壁厚（mm）；
n——塑料材料系数，由表2.2-2查，n=0.8；
A——型腔表面积（mm2）。
计算得W≈2.2mm,h=1.6mm。
而侧浇口长度L在结构强度允许的情况下以短为好，一般选用L=0.5~0.75，此处取L=0.6mm。
对计算所得的侧浇口截面尺寸进行校核：
γ=6q/（Wh2）=1.4×104≧104S-1，符合要求。
所以侧浇口的各尺寸如表1.3：
表1.3侧浇口尺寸
W（/mm）
h（/mm）
L（/mm）
2.2
1.6
0.6
冷料井的设计此浇注系统中的冷料穴位于主流道正对面的动模板上，以收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品质量。
同时为了方便同时能去除每次注塑完成后的浇注系统凝料，在圆管形的冷料穴底部装有一根Z形头的拉料杆。
冷料井的总高度为13.4mm，Z形部分的角度为20°，其长度为8mm。
主流道，分流道，浇口及冷料井的形状尺寸如图2-5：
主流道及冷料井
图2-5浇注系统尺寸
2.5锁模力校核
（1）型腔压力估算
型腔压力估算公式：
pC=p-（△pP+△pQ_）（6）
式中pC——型腔压力；
P——注射压力；
△pP——熔体流经注射机喷嘴的压力降；
△pQ——熔体流经浇注系统的压力降。
其中：
△pP=△pE+△pN；△pQ=△pS+△pR+△pG。
螺杆头与喷嘴入口区间熔体发生剪切流动所引起的压力降公式为：
（7）
由选定注射机注射装置的数据可知，RS=1.75cm，RN=0.2cm，查表得熔体流动特性数据n=0.85，K’=1.85×104，代入得：
△pE=15.23Mpa。
熔体流经注射机嘴所产生的压力降公式为：
（8）
其中RN=0.2cm，熔体流经注射机喷嘴孔时流动特性数据查表2.2-5得n=0.38，K’=3.79×104，代入得△pN=6.83Mpa。
熔体流经主流道及其分支与转向所产生的压力降：
（9）
查图2.2-48[1]可知，R1=0.36cm，R2=0.28cm，L=5cm，所以LS=de=（0.36+0.28）/2=0.32cm，熔体流动特性数据取n=0.38，K'=3.19×104，代入得△pS=19.2Mpa。
由于分流道无分支，所以熔体流经第一分流道及改向的压力降△pR=0。
熔体经流浇口的压力降公式为：
（10）
式中：
RG=0.016cm，LG=0.06cm，熔体流动特性数据查表2.2-6c得n=0.38,K'=5.1×104,代入得：
△pG=7.26Mpa。
将上述结构代入到式中得pC=150-（15.23+6.83+19.2+7.26）=101.48Mpa。
（2）锁模力计算
由锁模力的校核公式：
F锁≥KA总pC（11）式中F锁——注塑机的额定锁模力；
K——安全系数，通常取1.1~1.2。
此处取K=1.1；
pC——型腔的平均计算压力；
A总——塑件和浇注系统在分型面的总投影面积。
其中，KA总pC=1.1×（110×63）×101.48≈773KN，而注射机的额定锁模力为F锁=630KN。
因此，若采用注射机最大注射压力成型制品，则不能满足要求。
但按ABS塑料的加工特性，并结合该制品轮廓复杂程度一般，而且为侧浇口进料，可将型腔压力调低到40~50Mpa即可，于是，注射机的注射压力可调低至95Mpa。
此时，型腔压力为pC=[95-（△pP+△pQ_）]=46.48Mpa。
此时KA总pC=354.3<630KN。
故当注射压力调到95Mpa时，该制品成形满足锁模要求。
其他安装尺寸的校核要等到模架选定之后才可以进行。
2.6成型零件设计
2.6.1成型零件的材料选择
本塑件是ABS材料，且为大批量生产，所以对于型腔表面要求高硬度和耐磨损，适宜采用P20作为凹模板和型芯的材料。
2.6.2成型零件的结构设计
（1）凹模的结构设计凹模成型塑件外表面，而塑件的外表面成型质量相对内表面要高，根据对塑件的结构分析，其外形比较简单，可采用整体式凹模。
（2）凸模型芯的结构设计型芯结构也比较简单，但是，由于型芯对材料的要求更高，所以为了节约成本，采用镶嵌式型芯。
2.6.3成型零件钢材的选用
成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性以及良好的抗疲劳性能，同时也要考虑到机械加工性能和抛光性能。
本设计中的塑件为大批量生产，型芯和型腔以及推板采用P20，模具制造中不必热处理，保证加工后获得较高的形状和尺寸精度。
而且抛光性好，适用于ABS注塑件中小型注射模成型零件的生产。
2.6.4成形零件工作尺寸的计算
制品尺寸能否达到图纸尺寸的要求，与型腔、型芯的工作尺寸的计算有很大关系。
成型零件工件尺寸的计算内容包括:
型腔和型芯的径向尺寸（含矩形的长和宽）、高度尺寸及中心距尺寸等。
成型零件工作尺寸的计算方法很多，现以塑料的平均收缩率为基准计算。
注塑模具型腔板的设计
（1）凹模的形式
整体式型腔由整块材料加工而成的型腔。
它的优点是：
强度和刚度都相对较高，且不易变形，塑件上不会产生拼模缝痕迹，适用于形状较为简单的中、小型模具。
（2）型芯型腔尺寸计算
型芯型腔的制造公差等级为IT7。
型芯径向名义尺寸计算式：
（12）
型腔径向名义尺寸计算式：
（13）
型芯高度计算式：
（14）
型腔深度计算式：
（15）
式中：
Scp——塑料成形收缩率；
D——制品的名义尺寸；
Δ——制品公差；
Δm——模具制造公差，取
；
x——修正系数，此处取x=2/3；
所以，型芯的主要尺寸：
，
，
，
，
。
如图2-6所示：
图2-6型芯尺寸
型腔的主要尺寸：
，
，
，
，
，
。
如图2-7所示：
图2-7型腔尺寸
2.7凹模及垫板的强度和刚度计算
在成型零件中，凹模和动模垫板是构成型腔的主要受力构件，所以必须对其进行强度和刚度的校核。
（1）底板厚度计算
刚度条件计算式：
（16）
式中
；
强度条件计算式：
（17）
（2）整体式矩形凹模侧壁厚度计算
刚度条件计算式：
（18）
式中
，Φ1=0.6；
强度条件计算式：
由于
<0.41，凹模侧壁厚度的刚度条件计算式为
（19）
以上各式中，通用的数据有：
δp——注塑模刚度计算的许用变形量。
查表2.4-12，δp=25i2，i2=0.46W1/5+0.001W，此处W=
。
p——型腔最大压力，p=46MPa；
——型腔长边，
=110mm；
b——型腔短边，b=63mm；
h——型腔深度，h=18mm；
E——弹性模量，此处E=2.07×105MPa。
将数值代入到各式中，得到：
底板厚度：
满足刚度条件的底板厚度为T1=5.8mm；达到强度条件的底板厚度为T2=26.9mm；所以凹模底板厚度T＞27mm。
凹模侧壁厚度：
满足刚度条件的凹模侧壁厚度为S1=1.3mm；达到强度条件的凹模侧壁厚度为S2=18.8mm。
所以凹模侧壁厚度S＞19mm。
2.8模架的选择
标注模架的选择首先考虑模具结构形式，从以上的分析，此模具设计为一模两腔，对称直线排列，根据塑件的结构，推出机构可以采用型腔板推出塑件。
浇注系统则为平衡对称式，浇口采用侧浇口。
浇注系统布置如上图所示。
其次，根据计算得到的型腔板周边尺寸和满足刚度和强度条件的底板和侧壁的最小尺寸，查表1.5-25[1]，确定模架型号为A2-250355-35-Z1GB/T12556-1990,即为基本型A2型模架，模板B×L为250×355，规格编号为35，带头导柱反装。
各板结构如图2-8：
图2-8模架
部分尺寸如下：
动模底板315×355×25
垫块250×355×80
动模板250×355×32
型腔板250×355×50
定模底板315×355×25
由模架的尺寸可以计算出模具闭合高度H=90+A+B+C=252mm。
模架材料为45号钢。
2.9标准件的选取
2.9.1定位圈的选取
定位圈与注射机定模固定板上的定位孔之间采取比较松动的间隙配合，配合公差为H11/h11。
定位圈与定位孔的配合长度取5mm。
查表3-2,1[2]，选取的标注定位圈为100GB/T4169.19—2006，材料为45号钢，其尺寸如图2-9：
图2-9定位圈
2.9.2浇口套的选取
主流道浇口套为标准件，可选购，不必加工，减少成本。
主流道小段入口跟注射机的喷嘴反复接触，容易磨损，所以对材料的要求比较严格。
定位圈和浇口套不整体加工，以方便更换浇口套。
查表3-22[2]，选取的标准浇口套为20×50GB/T4169.19—2006，材料为碳素工具钢T8
升级会员 