电器件后盖注塑模具设计

1、摘要本文通过查找文献等途径，针对电器件后盖注塑模具设计的总体要求，先对相应的塑件成型工艺、加工精度要求进行了分析；并在此基础上，通过对注塑机进行选择和校核，得出海天80CX型号的注塑机能够完全满足本文的需求；然后又对注塑模具进行了合理的结构设计以及材料的选择；最后通过三维建模软件进行装配图和零件图的绘制，并采用说明书和计算分析的形式完成了模具设计的论文。关键词：成型工艺；UG三维建模；模具设计；注塑机；模具材料AbstractAccording to the general requirements for injection mold design of electronic compone

2、nt covering. Firstly, the plastic molding process and the machining precision is analyzed; Secondly, the injection molding machine has been selected and checked, results show that Haitian 80CX can fully meet the demand; Then the reasonable structure design and material selection of the injection mol

3、d are discussed. Finally, the assembly and detail drawings have been completed using 3D modeling software, and with a detail report and much of calculations, the graduation thesis is done.Key Word：Molding process；UG 3D modeling；Mould design；Injection molding machine；Mold materialII江西科技学院本科生毕业设计（论文）目

4、 录第1章 绪述1第2章 塑件成型工艺性分析22.1 塑件分析22.2 材料的选择22.3 成型结构设计分析2第3章 注塑机选择和校核43.1 选择模具注塑机43.1.1 塑件体积及质量估算43.1.2 凝料体积的初步估算43.1.3注塑机的初步选择43.2 注塑机工艺参数校核53.2.1 最大注射量校核53.2.2 注射压力及锁模力的校核63.2.3 模具厚度的校核63.2.4 开模行程的校核73.2.5 顶出装置的校核7第4章 注塑模具结构设计84.1 成型零件设计84.1.1分型面的确定84.1.2 型腔的分布84.2 浇注系统的设计94.2.1 浇注系统的组成94.2.2 确定浇注系统

5、的原则94.2.3 主流道的设计94.2.4 分流道的设计114.2.5 浇口的设计124.2.6 冷料穴的设计124.3型注射模成型零件的设计124.3.1 模具成型零件结构设计124.3.2模具成型零部件工作尺寸计算144.4 排气系统结构设计154.5 脱模机构的设计154.5.1脱模机构的选用原则164.5.2 脱模机构类型的选择164.5.3 简单脱模机构的设计164.6 温度调节系统设计174.6.1 温度调节对塑料制件的影响174.6.2 注塑机冷却装置设计184.7 模架的选用18第5章 模具材料选择205.1 成型零件材料的选用205.2 注射模所用钢种20总结21参考文献2

6、2致谢23IV江西科技学院本科生毕业设计（论文）第1章 绪 述在我国经济之中，模具制造产业占有非常重要的意义，如何对我国的模具工业进行进一步的发展越来越为人们所重视。业内人士普遍对于模具持有工业生产基础工艺装备的态度，在许多产品的生产过程之中都会模具进行利用，比如电子、电器、家电以及通信产品等等，这些产品之中运用到复杂的零部件，而大约占总部件数量百分之六十到八十的零部件都是利用模具生产出来的。这不仅仅是因为用模具制件能够使部件的精度等品质得到保障，也能够在一定程度上降低材料成本等方面的消耗，和其他的制件方法相比，具有很强的优越性。与此同时，利用模具能够生产出来的产品，相比于模具本事，具有远远高

7、于其的价值。在制造业之中，模具工业属于基础产业，也是对重要技术成果进行转行的前提条件，在高新技术产业之中，是一个非常重要的领域。从市场情况的角度出发，对模具进行发展的过程之中，主要的发展重点是对技术含量较高、较为精密和复杂、使用寿命更长的模具进行发展，与此同时，进一步拓宽国际市场，在出口模具方面投入一定精力。随着我国在塑料工业方面的发展，尤其是在工程塑料方面的发展速度加快，可以看出，我国塑料模具的发展速度将持续处于较高水平，预测在未来几年间增长率会保持在20%左右的水平，我国国内一些外资企业发展也十分迅速，在这些企业之中，也会生产一些塑料模具以供生产利用，没有在相关数据之中进行统计和整合。科学

8、发展和进步的过程之中，人才是一个非常重要的因素，必须要在人才培养方面给予足够的重视，提高模具制造水平。我国的模具制造业正在向着充满朝气、更加信息化的方向发展。第2章 塑件成型工艺性分析2.1 塑件分析本文设计的课题是电器件后盖注射模具设计，塑件3D图如图2.1所示，塑件详细的结构和尺寸见图纸。根据课题要求可得知，本塑件为批量进行生产，在进行模具设计的时候，需要对已知塑件的形状尺寸、表面加工性能等属性进行研究，通过分析可知，本课题对塑件进行模具设计，其自身并不是很复杂，而且可以进行大批量生产，精度要求不高、成型也较为容易。图2.1 塑件3D图2.2 材料的选择ABS（Acrylonitrile

9、Butadiene Styrene）是一种高分子材料，是由丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)这三种单体构成的，被广泛用于电子电器领域。一般而言大部分ABS是无毒的、不透水、不透明，并且呈现出良好的性能，比如它具有优良的力学性能，抗冲击能力强、耐磨损，而且热力学性能好，退火后表现出一定的韧性，此外它还具有优异的环境性能和电学性能。此外硬度高也是ABS的一大特点，与PVC和PS等材料相比，它热变形温度一般为93118摄氏度，因此比前面两种材料更优，并且它还具有一定的尺寸稳定性和成型加工性，当需要变更颜色时可以采用调色的手段来实现。因此，本论文的塑料外壳注射模具设计选用的材料是ABS.2.3

10、成型结构设计分析1.脱模斜度1根据资料文献1得知，常用的塑件脱模斜度推荐值为0.5到1.5，根据塑件材料和脱模斜度的关系，ABS的材料型腔一般取0.35到130，而型芯则取为为30到1。2.壁厚塑件的壁厚推荐值为1mm至4mm，23mm为其常用值，本课题中，塑件的壁厚采取均值，四周和底部均采用4mm。3.圆角通常，如果塑件的转角处应力集中，因此为了改善成型性能，需要进行0.5mm至1mm的倒圆角。根据相关的经验，外部倒圆角时，其倒角半径往往大于零件壁厚的1/2倍，而对于内部倒圆角，只需要是二分之一就可以满足要求。综上所述，对于本文中塑件的外表面和内部拐角处，其倒圆角的半径均取为0.5mm。4.

11、孔型芯对熔体的分流作用会导致一些问题，如孔的强度会因为其在成型过程中产生的熔接痕而降低。因此需要保证适当的孔间距，以及孔与塑件边缘之间的距离，一般该距离应大于孔径，此外为了提高塑件的刚度和硬度，需要增加孔周边的壁厚。5.尺寸及精度2根据目前我国的成型技术水平和类型，文献2中给出了塑件的公差数值标准，参考其对塑件的尺寸公差要求，并结合本文的总体要求，本文认为MT3级精度要求能够符合塑件尺寸性能指标。 6.表面粗糙度根据相关文献，表面粗糙度是由加工方法决定的，一般塑件取Ra=0.021.25 m，而模腔为了延长寿命常在表面做硬化处理，因此其表面粗糙度约为前者的一半。经过一定时间的反复使用，机械磨损

12、会导致表面粗糙度增加，从而使模腔失效，因此需要适时的进行表面抛光处理。 综上所述，本课题设计的塑件，外表面和内表面相比，粗糙度要求有所不同。一般前者的要求更高一些，因此这里推荐前者取Ra=0.2 m，后者取Ra=0.4 m。第3章 注塑机选择和校核3.1 选择模具注塑机3.1.1 塑件体积及质量估算本文中的塑件体积可以通过UG软件中的测量体命令进行测量。已知ABS的密度约为1.05g/cm3，根据测得的体积3.3cm3，可以计算得到质量约为3.5g。 3.1.2 凝料体积的初步估算在计算完塑件的体积和质量之后，需要对凝料的体积进行估算。这里我们估计凝料体积应该占前者的0.2倍到1倍之间。为方便

13、计算，这里取它们的中间值0.5倍。此外若一副模具的体积按两个塑件体积来计算，可以得到n个塑件所需的凝料总体积为： （3.1)其中：V总为凝料的总体积；n为塑件的个数；V塑则为单个塑件的体积；3.1.3注塑机的初步选择根据注射容量来对注塑机进行初步选择，本文采用一模二腔，则根据单个塑件的质量为3.5g可知，至少需要7g的注射量，考虑到可能产生的废料约为3g，则总的注射量至少为10g。结合相应的理论注射量、注射重量等，本文考虑采用选择海天80XC型号的注塑机，其具体性能指标如下表所示。表3.1 海天80XC型号注塑机的性能参数技术参数单位80A80B80C螺杆直径mm343640理论注射量cm31

14、11列6153注射重量g101列7149注射压力Mpa206183149注射行程mm122螺杆转速r/min0220料筒加热功率KW5.7锁模力KN800拉杆内间距（水平垂直）mm365365允许最大模具厚度mm360允许最小模具厚度mm150移模行程mm310移模开距（最大）mm670液压顶出行程mm100液压顶出力KN33液压顶出杆数量PC5油泵电动机功率KW11油箱容量l200机器尺寸（长宽高）m4.31.251.8机器重量t3.22最小模具尺寸（长宽）mm2402403.2 注塑机工艺参数校核3.2.1 最大注射量校核实际生产过程中，需要对注塑机的最大注射量进行校核。浇注系统所需要的塑

15、料总量，需要控制在注塑机最大注射量的4/5左右。其检验公式可由下式给出： （3.2)其中： 和分别表示为单个塑件的质量以及浇注系统所需塑料质量，为型腔总数。本文的设计参数计算如下，其中n取2，m1和m2分别为3.5g和3个，则 (3.3)由于本注塑机的注射器固定量为139g，因此符合设计要求。3.2.2 注射压力及锁模力的校核注射成型时需要对注射压力及锁模力进行校核。锁模力是注射时需要克服的张开力，其影响因素有很多，主要是和塑件型腔在模具分型面上的投影面积相关。因此为避免在成型过程中类似涨模溢料等不良现象的出现，应当满足以下关系式： (3.4)其中：为型腔的个数；和分别为单个塑件以及浇注系统在

16、模具分型面上的投影面积。代入以下设计参数：其中n取4，A1和A2分别为1835.7696和400，则可以得到： (3.5)首先计算所有塑件和浇注系统在模具分型面上的投影面积之和为，计算得到的面积与注塑成型压力P相乘，最后得到的压力不超过注射机额定锁模力F时，可以得到较好的锁模效果。 (3.6)其中：P为塑料熔体对型腔的成型压力；F为注塑机额定锁模力。一般而言，模腔内压强为20Mpa40Mpa，普通制品较低，大约为24Mpa34Mpa，精密制品的压强相对较高，在39Mpa44Mpa之间。将以上参数代入可得： (3.7)综上，锁模力的校核成功。3.2.3 模具厚度的校核根据下式可以得到模具闭合高度

17、的要求： (3.8)其中：和分别为注射机允许的最小和最大模厚。本文中，模具厚度H=251mm，根据160H350得知，满足模具闭合高度的要求。3.2.4 开模行程的校核注塑机开模行程定义为注塑机两夹板之间的移动距离，当开模距离足够大时，才能更方便取出制件，提高工作效率。本论文选用的开模行程与模具厚度相关，当采用卧式注塑机时，其多分型面注射模满足以下关系： (3.9)其中：为推出距离，为包括凝料在内的塑件高度，大小为：=（水口料的长度+2030）本文设计参数如下，其中=251，=10 mm，=80+30=110mm。已知总的开模距离H大于371mm，综上可以得出开模行程的校核成功。3.2.5 顶

18、出装置的校核模具设计时，不仅要对推出机构进行设计，同时也要对顶出装置进行相应的校核。通常模具推板在两端顶出时，其相应的面积不能太小，至少必须得覆盖注塑机的双顶杆，如果注塑机的最大顶出距离过小，则难以保证塑件从模具正常脱离。由于本文采用的是海天80XC型号的注塑机，其两端的推出机构完全能符合本文提出的将塑件正常推出的性能要求，因此顶出装置校核成功。第4章 注塑模具结构设计4.1 成型零件设计4.1.1分型面的确定3模具分型面的确定需要根据以下几点来选择：1.分型面的位置需定位于塑料制品几何轮廓的最大处；2.保证开模后仍然能够处于动模区域；3.分型面应有利于保证塑件外观质量和精度要求；4.分型面应

19、有利于保证塑件精度；5.分型面应有利于型腔排气；6.分型面应有有利于模具制造；7.分型面应有利于侧向抽芯。根据塑件的外观,采用平面型面,在塑件的最大平面上进行选择,模具打开后使塑件留在运动模的一侧。图4.1 分型面的选择4.1.2 型腔的分布在设计过程中,由于塑件与上下两部分相结合,因此要求相同的注射工艺参数,来获得较高的成功率。为了达到这种良好的浇注效果,模具采用潜伏门和对称布置。图4.2 型腔布局方式4.2 浇注系统的设计4.2.1 浇注系统的组成4第一分浇道普通流道的浇注系统一般由下面7个部分组成：第三分浇道第二分浇道主浇道冷料穴型腔浇口4.2.2 确定浇注系统的原则在进行浇注系统设计时

20、，应考虑下列5个因素：1、塑料成型特性:应适应所用塑料的成型性能要求。2、模具塑腔模具的首选数:进行浇注系统设计时，先考虑是两腔或多腔,浇注系统根据腔的布局来进行设计。3、塑件的大小和形状。塑件:根据塑件尺寸、壁厚等因素,结合分型面的选择,通过设计浇注系统形式、进料口的数量和位置,保证塑件的正常成形。4、塑件外观：在去除、修整进料口不应同时影响塑件的外观。5、冷料:在注射间隔时,必须除去喷嘴末端的冷料,以防止注射腔影响塑料件的质量。因此,在设计浇注系统时,可以考虑冷藏措施。4.2.3 主流道的设计5主通道一般位于模具中心,其作用是熔体在注塑机喷嘴注出模具分流或腔。通常不直接在固定模板,而是由一

21、个单独的门套,因为主通道是与高温塑料零件和喷油嘴重复接触和碰撞。1. 主流道的尺寸本文设计的注塑机是80xc。喷嘴直径为3.5mm,喷嘴半径为11mm,主通道的具体尺寸如下: (4.1)图4.3浇注系统与定位环、浇口套2. 主流道衬套的形式为了防止套管在塑料熔体的反向作用下从模具中抽出,本文所使用的衬套如图4.4所示。主销衬套和定位球的设计是两个独立的部分,结合固定在模板上,以及套管与固定形式的配合。图4.4 主通道套管及其固定形式3. 主流道衬套的固定通过计算分析,2 m5x20螺钉可以用于固定主线套管。4.2.4 分流道的设计6所谓分流道,是指这种塑料熔体在浇注系统的主通道末端与浇口之间的

22、流动通道。在流道设计中,要满足良好的压力传递,保持理想的充型状态。在这个题目中,塑料零件排列得很紧凑,且采用潜伏浇口。图4.5主流道和潜浇口的位置4.2.5 浇口的设计浇口是进料口,它是连接分流通道和腔的通道。门的主要功能有两种。一个是控制塑料熔体的流入。另外,当喷射压力、去除腔封闭,腔中的松散塑料不会倒流。最常见的闸门形式有直接闸门、淹没闸门、点浇口、扇形闸门等。浇口位置的选择会直接影响到塑料件的质量。在选择浇口位置时,应遵循以下原则:第一,熔体在腔内流动时,其动能损失最小;二是有效腔气体排出;三、浇口位置选择时,要避免发生塑件变形;四。塑料件的表面质量及美学效果。根据上述闸门的选取原则,本

23、文采用了潜伏门。4.2.6 冷料穴的设计冷料孔一般设计在主干道的活动模板上。公称直径与主通道相同或略大。为了保证冷料量应小于的冷料穴,取为。另外，采用锥形冷料以主流形式拉出冷却穴位，当模具打开时,通过内部冷却材料将倒锥形冷料孔拉出主流冷凝液,然后在推杆的作用下,将冷物质和主流道路冷凝液一起推出。4.3型注射模成型零件的设计成型零件需要承受压力和塑料熔体温度对它们的影响在注射成型中的作用和摩擦,长时间工作后,容易变形和破裂,因此设计合理的结构,并确保他们有足够的刚度和良好的表面质量。4.3.1 模具成型零件结构设计71.凹模的设计凹模指的是模具的型腔部分，根据模具结构不同可分为和两种形式。在本文

24、设计的模具中，提出了整体式模具的使用。是考虑到整体式模具在形成镶拼接缝、溢流痕迹后,具有产品表面较牢固、不易变形的特点,适用于本课题形状简单的小型模具上。图4.6 型腔图2.凸模的设计凸模指的是模具的型芯部分，根据模具结构不同可分为和两种形式。在本设计中，考虑到零件结构简单，深度不大。并且塑件采用的是整体式凸模，加工便利、方便模具维护。型芯与动模板的配合选择。图4.7 型芯图4.3.2模具成型零部件工作尺寸计算8本设计中选定的材料是，平均收缩率达到。模具工作尺寸具有以下计算公式： (4.2)式中 从模具设计的经验来看，各零部件尺寸的公差一般取为，本设计中取为，型芯工作尺寸公差取IT7级。模具型

25、腔一般以较小尺寸作为基本尺寸，偏差为正值；模具型芯以最大尺寸作为基本尺寸，偏差为负值时，中心距偏差为双向对称分布。另外，各成型零部件工作尺寸的详细数值见二维附图纸。1.凹模宽度尺寸的计算塑料制品的制造公差要求，则 (4.3)其中，是塑件的平均收缩率，收缩率,平均收缩率；、是系数，在之间，取。；公差，。并且中小型零件的公差（下同）。2.凹模长度尺寸的计算长度取；公差为，则 (4.4)其中，是系数，在之间，取。凹模高度尺寸的计算高度取；公差为，则 (4.5)其中，是系数，在之间，取。4. 凸模宽度尺寸的计算宽度取为，公差为，则 (4.6)其中，是系数，在之间，取。5. 凸模长度的计算长度取为，公差

26、为，则 (4.7)其中，是系数，在之间，取。6. 凸模高度尺寸的计算高度取；公差为，则 (4.8)其中，是系数，在之间，取。4.4 排气系统结构设计9当塑料熔体在填型腔时，可能在塑料制品上生成一定量的气泡，气泡会导致制品不牢靠，以及不充分的问题。因此，需要将制备过程中产生的气体排至外边，气体来源于两处，一是模具内部残存的空气，二是塑料熔融所产生的气体。一般工程上所常用的排气方式有以下几种：一、 通过各部件之间的间隙配合实现排出气体，包括推杆与腔体之间，推杆与镶嵌的各个构件之间等。二、 需要在上塑料熔体移动通道的终端设计出供气体排放用的气槽。三、 用排气塞排气。四、 溢流槽设计推杆孔。考虑到本文

27、设计的模具几何尺寸并不大，属于一般的注射类模具制作，通常此类模具是选择通过间隙进行排出气体的方法，省去了再另外加开排气装置的必要。4.5 脱模机构的设计在工艺上，将塑料制品推出模具之前，需要从模具里夹出已制造完成的制品的过程，这一操作所需要使用到的工具被称为脱模机构。其包括以下几个主要组成部件：所需推出的塑料零件、固定用的模板、导向机构、复位机构。4.5.1脱模机构的选用原则31.尽量设计在动模一侧；2.在塑料制品被推出时要保证其质量，即形状不应有改变以及材料无破坏；3.保证良好的塑件外观；4.结构可靠；4.5.2 脱模机构类型的选择据文献资料所述，常见的有以下几种类型。推荐推板推出机构推杆推

28、出机构活动镶件推出机构推管推出机构推板与推杆共同作用推出塑料制品，能够保证制品能够进行较可靠的，因此，设计中采用推板加推杆的推出机构。4.5.3 简单脱模机构的设计1.推板布置模具的行程上，塑料对以及的压力及摩擦力不强，为避免塑料受到不平衡力作用，本文选择了采用的方式向上推出。图4.8顶针布置2.推杆的设计10如图，设计中采用了具有样式的，推杆直径的确定需要设置部位的不同而不同，要求两端的平面尽可能不出现轴向方向的自由度。在设计过程中，和孔的配合公差为。的产生与配合间隙的选择有关，要求不能超过溢料通道的尺寸。综上所述，塑料的间隔距离选择为。4.6 温度调节系统设计温度调节会对制品的质量以及生产

29、效率产生一定的影响。4.6.1 温度调节对塑料制件的影响11模腔内塑料件的冷却应均匀快速，避免内部应力增大。对于热固性塑料和一些较少液体的热塑性塑料，要求模具具有较高的温度并且需要具有加热装置。模具温度过高，对塑料制品在下模后形状容易发生变化，并且对冷却环节所用时间造成影响。如果模具温度低于一定值，制品的流动性就会减弱，模具成型较难，以及会造成内应力增生。图4.9 模具冷却水路图4.6.2 注塑机冷却装置设计在冷却系统设计时，基本原则有3：1.冷却用水道数量需布置较多，并且截面面积也需较大。2.冷却水道离模具型腔表面距离要适当。3.浇口处加强冷却。4.水道进出口之间的温度变化幅度不宜太大。5.

30、冷却水道的布局时，避开塑件易产生熔接痕的部位。一般而言，对钢模冷却孔道尺寸有如下要求。钢模冷却孔道与模具表面，模具型腔或型芯之间的距离应为冷却通道直径的12倍，冷却通道间距应为直径的35倍冷却孔道直径通常为612 mm（7/169/16英寸）本论文取8mm。 4.7 模架的选用1、选择模具的基本类型依据模具的整体结构，可以分为以下几种类型。侧向分型抽芯注射模单分型面注射模定模带有推出机构的注射模双分型面注射模自动卸螺纹的注射模带有活动成型零件的模2、 模架的选择12模架在模具的应用方式有直浇口和点浇口。经过对塑件的分析和研究，本论文选择的模具属于多分型面。根据选用资料塑料注射模中小型模架，因此

31、选用CI型模架，二维结构如图4.10所示： 图4.10 模架考虑到CI型模具的定模以及动模的模板数量都只有一个，并且模架采用了模架设计，采用倾注射成形，符合本文所设计的伏口。类型决定了以及的安装方式，本文选择。在选择完模架的类型后，需要确定厚度以及形状尺寸。型腔之间距离一般是，型腔是，长为，宽为，模架的程度L满足以下公式：模架宽度则满足以下公式：。所以，选用BL=200X250的模架。前文所述塑件高度为，胶位都保持在定模部分。 型芯、型腔高度为，板厚度为，板和C板均为，满足强度。因此，本论文选择龙记的CI2025-A60-B70-C70标准模架，模脚高度为，能够符合设计需求。所以选择型号为：C

32、I2025-A60-B70-C70第5章 模具材料选择5.1 成型零件材料的选用13对于成型所用零件的材料，要求便于加工，具有良好的抛光性能以及耐磨性和耐腐蚀性。由于零件的工作表面需满足抛光处理后达到摩擦度，因此钢材的硬度需要满足在3540HRC之间。5.2 注射模所用钢种考虑到塑料制品外壳制造成本低，利润较低，且需要大量生产。对塑料制品表面光洁度也有一定规定，最好是从抛光塑料模具钢中选择。因此，本文选用了718H钢。图5.1 模具总装图总 结三个月的毕业设计快接近尾声了，在这段时间里，本人认真结合开题报告和任务书课题要求，上网查找注射模具有关资料，初步对自己设计的课题有一定的了解。其次，按照毕业设计计划表，先后完成对塑件的分析，通过软件进行测绘，并且，确定好了其精度、粗糙度等要求。其次对塑料制件进行工艺性分析，并依次确定模具各零件的结构、尺寸、精度等要求，来设计模具，并绘制模具总装图和零件图，完成必要的零件装