电器外壳注塑模设计说明书

摘 要如今，模具设计与制造是一种非常有前景的行业。中国模具企业一般都是中小型企业，模具加工技术相对发达国家还有很大的差距。学习模具专业的大学生，不仅仅要学习模具的先进技术，也要学习先进的模具管理技术。中国模具现在还极度缺乏高素质的人才，正是这个因素阻碍了中国模具质量的提升。模具是制造业的重要工艺基础，在我国模具制造属于专用设备制造业.该篇论文是对一外壳塑件的模具设计。根据塑件的结构，选用了两侧带有斜顶机构的两板模，运用机动完成塑件的顶出，采用侧浇口完成进料。在整个设计过程中，查阅了大量的参考资料，深入分析设计内容，包括运用 Proe 软件对产品进行壁厚和拔模斜度的分析。塑件成型工艺性分析；拟定模具结构形式。注射机型号的确定；浇注系统形式和浇口的设计；成型零件的结构设计和计算；模架的确定和标准件的选用；合模导向机构的设计；脱模推出机构的设计；斜顶机构的设计；冷却系统的设计。通过该外壳塑料模具的设计使自己对塑料模具的设计流程有了更深一层次的认识，进一步体会到如 Proe, Moldflow,emx,Autocad 等软件在模具各阶段设计过程中所扮演的角色和带来的便利，也深刻的体会到强大的 CAD 软件在缩短模具设计、生产周期、降低成本方面起了不可或缺的作用。虽然 CAD 设计软件拥有强大的分析处理功能，但也要有扎实的理论基础和实际经验才能将其发挥到极至。 关键词：拔模斜度；浇注系统；斜顶机构；合模导向机构ABSTRACTNowdays , Mold design and manufacture is becoming a promising industry. The truth is there are still a lot of small factories in China. Compared with the developed country, the technology of mold design and manufacture is still far behind the developed country. As a graduate whose major is Mold design and Manufacture, I think we not only need to learn some advanced technology, we also need to learn some advanced experience. In China, a lot of high quality workers are needed. This is the main reason why mold technology is not highly promoted in China.The mold is the manufacturing industry important craft foundation, in our country, the mold manufacture belongs to the special purpose equipment manufacturing industry. According to the structure of the plastical piece chose to use the two plates mold with two sidecores. make use of inclined lead pillar completion side core-pulling of the plasticalpiece and adopt side gate completion injection .Checked a great deal of reference in the whole design process, thorough analysis the design contents, include usage Proe software to carry on wallthinckness and draft analysis for the product。The craft analysis of mold;Draft the mold structure form.The assurance of injection machine model ;design of injection system and gate;Model structure design and calculation of mold parts; The assurance of mold base with standard piece of choose to use; mold match and guide organizations design;ejector organization s design;The design of side core ejectors organization;The design of cooling system.Through the design process of outer shell plastics mold makes me have more deep one layer understanding of the design process to the plastics mold and realize further like Proe, Moldflow, emx, Autocad etc. software are in each stage of mold design the role play with ,and the convenience which bring back, also deeply realize the strong CAD softwares have a necessary function in the aspects of shortenning a mold design、 producting period、reducing costly.Although the CAD design softwares own strong of analytical processing function, also only have firm theories foundation with actual experience then can develop it to the pole. Key words Plasticalpiece Proe Wallthinckness Moldflow目 录1 电器外壳注塑模设计 .11.1 塑料模具的简单介绍 . 11.2 塑料模具的意义 .21.3 塑料成型工艺及模具技术的发展 .21.4 该电器外壳注塑模的设计简单说明 .32 塑件的分析及塑料的成型工艺性能 .42.1 塑件工艺性分析 .42.2 材料的成型工艺性能 .43 型腔数目的确定 .84 分型面的设计 .94.1 分型面介绍与设计要点 .94.2 电器外壳分型面的分析与设计 .95 浇注系统的设计 .105.1 主流道设计 .105.2 分流道设计 .125.3 浇口的设计 .136 浇口套的设计 .147 浇口的设计 .158 冷料穴的设计 .179 脱模机构的设计 .1710 排气系统的设计 .1911 冷却系统的设计 .1912 模架的选择 .2013 成型部分的尺寸设计 .2113.1 型腔的内径计算 .2213.2 型腔深度尺寸计算 .2313.3 型腔成型中心矩尺寸 .2313.4 型芯底板径向尺寸计算 .2413.5 型芯底板深度尺寸计算 .2413.6 型芯 1 径向尺寸计算 .2513.7、型芯 1 高度尺寸计算 .2613.8 型芯 1 中心到成型面之间间距计算 .2613.9 型芯 2 径向尺寸计算 .2713.10 型芯 2 高度尺寸计算 .2713.11 型芯 2 中心到成型面之间间距计算 .2813.12 型芯 3 径向尺寸计算 .2813.13 型芯 3 高度尺寸计算 .2913.14 型芯 3 中心到成型面之间间距计算 .2913.15 型芯 4 径向尺寸计算 .3013.16 型芯 6 高度尺寸计算 .3013.17 型芯 4 中心到成型面之间间距计算 .3113.18 型芯 5 径向尺寸计算 .3113.19 动模镶件 1 径向尺寸计算 .3213.20 动模镶件 3 圆柱体尺寸计算 .3313.21 动模镶件 4 高度尺寸计算 .3413.22 动模镶件 6 径向尺寸计算 .3414 注射机的选择 .3614.1 注射量 .3614.2 注射压力 .3714.3 锁模力 .3715 注塑机的校核 .3815.1 注射量，注射压力，锁模力的校核 .3815.2 模具厚度的校核 .3815.3 注射机开模行程的校核 .3816 零件的加工工艺： .3916.1 动模型芯 1. 3916.2 动模型芯 3.4016.3 行位 .4017 模具加工工艺流程 .4117.1 凸模加工工艺过程如下 .4117.2 凹模加工工艺过程如下 .4117.3 模架的装配 .4118.模具表面强化处理工艺特点及应用 .4219 总装的技术要求 .4219.1 试模 .42 参考文献 .43设计体会 .44致 谢 .4511 电器外壳注塑模设计图 1 塑件图1.1 塑料模具的简单介绍（1）塑料工业在国民经济中的地位塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一。自从 1927 年聚乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展以及高分子合成技术、材料改进技术的进步，愈来愈多的具有优异性能的高分子材料不断涌现，从而促进塑料工业飞跃发展。新型塑料品种的增加以及塑料成型技术的发展，为塑件的应用开拓了广阔的领域。目前塑料制品已深入到国民经济的各个部门中。特别是办公用品、照相器材、汽车、仪器仪表、机械、航空、交通、等行业中的零件塑料化的趋势不断增强，并且出现以塑料代替金属的全塑产品。就全世界而言，按照体积和质量计算，塑料的消耗量也超过了钢材。我国自改革开发以来，塑料工业发展也很快，表现在不仅塑料产量增加而且品种更为增多，其产量已经上升到世界第四位。由此可见，塑料工业已在我国国民经济中的各个部门中发挥了愈来愈大的作用。（2） 塑料模具在塑料工业中的重要性2塑料模具是当今工业生产中利用特定的形状，通过一定的方式来成型塑料制品的工艺装备或工具，它在型腔模的范围。通常情况下，塑件质量的优劣及生产效率的高低，其模具的因素约占 80%。可以说，模具技术，特别是设计与制造大型、精密、长寿命的模具，便成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志。1.2 塑料模具的意义塑料模产品无处不在，可以说我们身边塑料模产品无处不在。像茶杯，电器外壳，家电外壳，汽车零件，塑料瓶等。塑料模产品已经成为了我们日常生活的一个部分，我们几乎离不开塑料模产品。塑料工业包括塑料原材料生产和塑料制品生产两个体系。没有塑料原材料生产也就没有塑料制品生产。反之，没有塑料制品的生产，塑料也就不会成为生产、生活资料。两者是相辅相成的。然而，塑料制品生产是一个既复杂而又烦琐的过程，其生产系统主要由成型、机械加工、修饰及装配四个连续的过程组成。其中，成型是将各种形态的塑料制成所需形状的制品或毛坯的过程。它是这四个过程中的首位，也是一切塑料制品或型材生产的必经过程。1.3 塑料成型工艺及模具技术的发展随着科学技术的进步以及对塑料质量要求的提高，塑料模塑成型技术正向高精度、高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的方向发展。具体表现在以下几个方面：（1） 新的成型方法不断的涌现。在实验、研究的基础上，热流道浇注系统实际应用更为广泛；热固性塑料注射成型技术更为完善；气体辅助注射成型及双色共注成型技术获得实际应用。（2） 塑件更趋向精密化、微型化及超大化（3）开发出新型模具材料。如采用粉末冶金及喷射成型工艺制作出硬质合金，陶瓷材料及复合材料。（4） 模具表面强化热处理新技术的应用（5） 模具大量的采用标准化。模具的标准化对于提高模具的质量、缩短制模周期、降低生产成本表现出极大的优势，我国近几年在模具发达的地区相继开设了许多模具标准件企业，对我国模具行业的发展起到了积极的推动作用。（6）模具 CAD/CAM/CAE 技术发展迅速。我国许多大型国有企业及沿海地区的3模具民营企业，都纷纷采用了计算机辅助设计、模拟分析及利用 CAD 生产的几何模型，自动给加工机床提供 NC 加工程序。1.4 该电器外壳注塑模的设计简单说明此次设计的产品是电器外壳的塑料模设计，根据产品结构的特点，体积大小等特点，选择合适的注塑机，确定型腔的数量和排列方式，设计分型面，技术开模行程，校核尺寸，设计浇注系统，设计主流道，分流道，设计浇口，设计冷料穴，设计动模和定模固定板等等。其中绘制图纸需要熟练使用 AUTOCAD 和 Proe 等制图和设计软件。比如分模需要使用 Proe 的制造模块。模架的使用需要使用 EMX 模块等。详细过程将在每一个设计章节会讲到。在此，不再赘述。42 塑件的分析及塑料的成型工艺性能2.1 塑件工艺性分析1）塑件的尺寸稍大，精度等级高精度，性能要求一般，为大批生产，采用一模多腔来提高生产率。塑件壁薄，对制品不进行后加工。2）浇口采用侧浇口，适用于一模多腔，大大提高生产率，浇口截面为矩形。3）了方便加工和热处理，型腔与型芯部分用镶拼结构。2.2 材料的成型工艺性能1）塑件采用 ABS，ABS 的主要工艺性能有：具有硬，韧，刚相均衡的优良力学性能，绝缘性好，耐化学腐蚀性好，适于注射成型。成型收缩率小，尺寸稳定性高，表面光泽性好，易涂装和着色，但耐热性不太好，耐候性较。为热塑性塑料2）ABS 注塑成型条件密度（g/cm） 1.05计算收缩率（%） 0.30.8预热温度（） 7080预热时间（h） 4料筒温度 （）前段 200210 中段 210230后段 180200模具温度 （） 5070注射压力（Mpa） 7090保压力（Mpa） 3040保压时间（s） 1530冷却时间（s） 1530成型周期（s） 4070适用注射机类型 螺杆式5由于塑件采用 ABS，ABS 的主要工艺性能有：（1）不同品级的原料塑化温度略有差异，机筒温度可控制在 160220范围内，喷嘴温度在 170180范围内。（2）注塑压力在 60120Mpa，壁厚、浇口截面较大时，注塑压力可略低一些；而薄壁、流道较长时，注塑压力可提高至 130150Mpa。（3）注塑熔体流速缓慢一些为好，这对保证制品外观质量，改善制品强度有利。（4）模具温度在 6070。较高的冷却温度，制品外表光泽，内应力小，但收缩率较大。由于流道截面较大，制品固化时间有些延长，为了缩短成型周期，一般制品的模具温度应低一些。（5）制品的收缩率不大（0.3%0.8% ） ，但内应力较高。必要时应进行热处理，在 70左右的热风循环中处理 23h，缓慢冷却至室温，以消除制品的内应力。表 1为常用塑料的收缩率。表 1 常用塑料的收缩率（部分）塑料种类 收缩率聚乙烯 1.5%3.5%聚丙烯 1.0%2.5%ABS(抗冲) 0.3%0.8%ABS(抗压) 0.3%0.8%关于注射成型过程（1）成型前的准备工作。对 ABS 的色泽、细度和均匀度等进行检验。由于ABS 吸水率低，在室温水中浸泡一年，吸水率也不超过 1%，所以在成型前不需要进行干燥。（2）注射过程。塑料在注射料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可以分为充模、压实、包压、倒流和冷却 5 个阶段。（3）塑件的后处理。制品的收缩率不大，但应力较高。必要时应进行热处理，在 70左右的热循环中处理 23h,缓慢冷却至室温，以消除制品的内应力。表 2 为6常用塑料注射工艺参数（部分）表 2 为常用塑料注射工艺参数（部分）项目 塑料PP ABS 抗冲压 ABS注塑机类型 螺杆式 螺杆式 螺杆式螺杆转数（r/min） 3060 3060 3060喷嘴形式 直通式 直通式 直通式喷嘴温度 170190 180190 190200前段 180200 200210 210220中段 200220 210230 210230料筒温度后段 160170 180200 180200模具温度（度） 4080 5070 5080注射压力（mpa） 70120 7090 70120保压力（mpa） 5060 5070 5070注射时间（s ） 05 35 35保压时间（s ） 2060 1530 1530冷却时间（s ） 1560 1530 1530ABS 的注射工艺参数表 3 ABS 注射工艺参数表注射机类型 螺杆式 螺杆转速 3060（ r/min）喷嘴形式 直通式 喷嘴温度 180190oC料筒温度 前段 200210oC ; 中 段 210230 oC后 段 180200oC成型周期 4070s模具温度 5070oC 注射压力 7090Mpa7保压力 5070Mpa 注射时间 35S保压时间 1530S 冷却时间 1530sABS 塑料的主要缺陷(1) 不耐有机溶剂 ,会被溶胀,也会被极性溶剂所溶解;(2) 耐候性较差 ,特别是耐紫外线性能不好;(3)耐热性不够好.普通 ABS 的热变形温度仅为 9598。83 型腔数目的确定确定型腔数量和排列方式的方法很多，常用的方法为两类，一类是按照技术参数确定型腔的数目，另一类是按照经济性确定型腔的数目。一般来说，大中型塑件和监督要求较高的小型塑件（没有配合精度的要求）形状又相对简单又是大批量生产的制件，一是考虑效率，二是考虑经济性。大中型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构，但对于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求） ，形状简单，又是大批量生产时，使生产效率大为提高。故由此采用一模四腔。图 2 型腔布局该塑件的精度要求不高为 MT3 级，但是塑件的尺寸较小且为大批大量生产所以采用一模两件。采用一模两件，模具的制造成本相对高些，但能适应生产的需要，提高生产效率，生产总成本相对较低，采用侧浇口，塑料流程短，塑件质量好，浇口容易除去。根据塑件的生产批量及尺寸精度要求采用一模四腔。单件塑件的体积和质量用 Pro/E 的“分析/模型分析/模型质量属性” 来计算。V =43.168/cmm=v=1.0543.168 =45.33(g)94 分型面的设计4.1 分型面介绍与设计要点分型面是分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副模具根据需要可能有一个或一个以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以与合模方向平行或倾斜。分型面的形式也比较灵活，必须根据具体情况选择最为合适的分型面。另外在设计分型面的时候，有如下要点，1，符合塑件脱模的最基本要求，就是能使塑件从模具内取出来。分型面位置应该设在塑件脱模方向最大投影边缘部位。2.分型线不影响塑件的外观，即分型面应该尽量不破坏塑件光滑的外表面。3.确保塑件质量，例如，将有同轴度要求的塑件部分放到分型面的同一侧等。4.尽量避免形成侧孔和侧凹等。5.满足模具锁紧要求。6.有利于模具加工等等。4.2 电器外壳分型面的分析与设计根据制件本身的现状特点，分型面的位置如图 3 所示图 3 分型面设计图105 浇注系统的设计5.1 主流道设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴喷射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流到凝了的顺利拔出。(1) 主流道尺寸a. 主流道小端直径 D=注射机喷嘴直径 +（0.51）=3.5+（0.51） ，取 D=4.5mm。b. 主流道球面半径为SR0=喷嘴球面半径+(12)=18+2=20mm。c. 球面配合高度 h=3mm5mm，取 h=3mm。d. 主流道长度 由于模具设计特殊，通常主流道与注射机在同一轴线上，横截面为圆形，带有一定的锥度，注塑机喷嘴与模具浇口套关系如图 4 所示，取 L=50mm。图 4 主流道示意图11另外，关于主流道的长度，在模具结构允许的情况下，主流道的长度应尽可能短一些，一般取 L上标明的技术参数。选用注射机37时，通常是以某塑件（或模具）实际需要的注射量初选某一公称注射量的注射机型号，然后依次对该机型的公称注射压力、公称锁模力、模板行程以及模具安装部分的尺寸一一进行校核14.2 注射压力P 注 P 成型查表 6-5 ABS 朔料成型时的注射压力 P 成型 =7090MP14.3 锁模力P 锁模力 pF式中 p塑料成型时的注射压力，ABS 塑料的型腔压力 p=30MPF浇注系统和朔件在分型面上的投影面积和（mm*mm）F= 140x100x4+1600+420+3.14x3.5x3.5=58058 mm*mmpF=30x58058=1741.74kN根据以上分析，计算，由常用国产注射机规格与性能 表 6-24，查得注射机的型号为 G54-S200/400，其主要技术参数：理论注射容量（cm ） 200400螺杆（柱塞）直径（mm） 55注射压力（Mpa） 109注射行程（mm） 160注射方式 螺杆式锁模力（KN） 2540最大成型面积（cm ） 645模板最大行程（mm） 260最大模具厚度（mm） 406最小模具厚度（mm） 165喷嘴圆弧半径（mm） 18 喷嘴孔直径（mm） 4动定模固定板尺寸（mm*mm） 532*637拉杆空间（mm） 290*2683815 注塑机的校核15.1 注射量，注射压力，锁模力的校核由于在初选注射机的时候是根据以上 3 个数据选定的，因此可以不用校核。15.2 模具厚度的校核模具厚度 H 与注射机闭合高度校核 Hmin400165,所以能满足要求15.3 注射机开模行程的校核SKH1+H2+（510 ）mm式中 SK 注射机行程（ SK=160mm）H1 脱模距离（顶出距离） ，H1=25H2 塑件高度+浇注系统高度H2=15+85=100则 H1+H2+10mm=100+25+10=135(mm)160mm故能满足要求（4）模具在注射机上的安装 从标准模架外形尺寸看小于注射机拉杆空间，并采用压板固定模具，故所选注射机规格满足要求。3916 零件的加工工艺：16.1 动模型芯 1动模型芯 1 是重要的工作零件，这套模具的生产批量为大批量，且塑件成型时有一定的腐蚀性，因此选用的材料要具有良好的耐磨性，由于客户未明确提出成型零件的材料。但经过综合考虑后选用瑞典一百腾公司的 718S 钢材（注：此种钢材的性能特好，是做塑料的专用材料，具有良好的耐磨性，耐腐蚀性，它的价格为一百多元人民币一斤） ，因此我们选用 718S 的材料。同时考虑到此塑料对尺寸精度要求一般，但对表面要求较高，根据本工厂的实际设备情况，在对材料进行粗加工后，留 0.5mm 的单边，淬火，低温回火后，用电火花机放电到位，最后还需要对成型表面进行抛光，省模（省模：制造模具的一道很重要的工序，一般配备了专业的省模女工，即用打磨机，沙纸、油石等打磨工具将模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗糙度） 。在粗加工后，留单边 0.20.5mm 的余量，热处理后采用慢走丝割出即可。综上所述，定模型芯加工工艺如下：1）材料：718S2）加工工艺：1、 开料：开出长 x 宽 x 高为 523422mm 的毛坯。2、 磨基准：按照零件图基准方位在平面磨床上磨出基准面，同时磨平各平面，留 0.10.3mm 单边余量。3、确定定位中心：按照图样，在铣床上钻定位中心。4、送热处理车间进行热处理：淬火（油淬+低温回火） ，使其表面硬度达到 5660HRC。5、 精磨：按照图样要求加工型芯各表面，保证型芯的平行度，垂直度，要求型芯磨后六面见光。6、 电火花放电：a)工件准备：模块材料为 718S 钢，铣、磨按图纸要求加工成型，热处理 5660HRC 后，六面见光，保证平行度及垂直度，同时加工两块模板，保证尺寸的一致电性。40b)电极制作：电极材料为紫铜，最好选用铜钨合金，根据型腔的形状，为了便于铜公的加工，将铜公分体做成三个依次放电到位（注：两边侧抽芯的型腔各一个，中间型腔做一个铜公，同时考虑到铜公的装夹，将其铣成两边各一半的外形，中间为方形，便于装夹，每挡加工制作一个铜公，可连续放电四个型腔，利用铜公的别一边用来放电动模型腔.c)校正、装夹、安装合格。d)使用设备：使用北京易通电加工技术研究所制造的 ETD7125 电火花成形机床。表 6 ETD7125 电火花成形机床脉宽 /us 间歇 /us 双边间隙 /mm 粗糙度 /Ra200 100 0.20 6.360 50 0.11 3.220 50 0.040.06 1.6e)加工规准：如上表所示（注：以上规准只供参考，具体规准应根据机床的性能，及其加工工人的经验来确定，确保最后一档放电加工到位） 。7)对成型面进行研磨达到图样表面粗糙度的技术要求。16.2 动模型芯 3同动模型芯 1 一样。16.3 行位a)材料：718Sb)加工工艺：1)开料：在 718S 钢板上割出一块长 x 宽 x 高为 647129mm 的毛坯。2)在平面磨床上磨基准。3）按照图样，在车床上将图样上的凸起部分先加工出来。3) 按照图样，在铣床上钻孔7)热处理：淬火+低温回火，淬硬表面硬度为 5660HRC。8)磨削基准平面及其凸起，使各部分的尺寸加工到位。4117 模具加工工艺流程1、 根据零件结构和制造工艺,模架的基本组成零件有两种:导柱、导套等回转零件；模板等平板零件。导柱、导套的加工主要是内、外圆柱面加工，平板内零件的制造过程主要进行平面加工和孔隙加工，他们在模具中起定位的导向作用，保证凹凸模在工作时具有正确的相对置，除了要保证导柱，导套配合表面尺寸形状精度外，还应该保证导柱、导套各自配合面之间的同轴度要求。导柱、导套一般采用低碳钢进行渗碳、淬火处理，也可选用碳素工具钢 T10 淬火处理，淬火处理硬度 58-62HRC。根据分析，导柱、导套加工艺过程如下：备料粗车、半精车内外圆柱表面热处理研磨导柱中心孔粗磨、精磨配合表面研磨导柱、导套重要配合表面。17.1 凸模加工工艺过程如下下料锻造退火粗加工精磨基面准面划线工作型面半精加工淬火、回火磨削修研。17.2 凹模加工工艺过程如下下料锻造退火粗加工六面精磨基面准面划线型孔半精加工型孔精加工淬火、回火精磨（研磨）17.3 模架的装配导柱、导套与模板之间一般采用过盈配合，装配时可采用手动压力机将导柱压入动模板的导柱孔，复位机构的装配复位杆与固定板一般采用过度配合。模架的装配比较的简单，主要是用螺钉将装有导套的定模板连接起来。4218.模具表面强化处理工艺特点及应用渗氮处理：渗氮处理是向模具零件表面渗入氮原子的过程，模具渗氮前应加工到尺寸精度和表面粗糙度，最好是经过试模确认完全合格后再进行渗氮处理。根据模具的技术要求分别采用以下两种工艺路线：精密模具：备料锻造退火或回火粗加工调质半精加工装配试模渗氮研磨抛光装配；一般模具：备料粗加工调质精加工糁氮研磨装配；19 总装的技术要求a、装配后的模具安装表面的平行误差不大于 0.05；b、模具闭合后分型面应均密合；c、导柱、导套滑动灵活，推件时推杆和卸料板动作一致；d、合模后动模部分和定模部分的型芯必须紧密接触19.1 试模模具在装配完成之后，在交付生产