郑嘉翔-注塑模具设计及模具价格估算

1、摘要摘要本设计是关于开关盒面板的注塑模具设计，通过注塑机注塑成形零件。首先运用 CAD 对塑件进行二维图的绘制，再运用 UG 软件绘制塑件的三维模型。设计过程中介绍了注塑机的选用，塑件的选材，浇注系统的设计，分型面及型腔数目的设计，导向、脱模及冷却系统的设计等，以及对模具的校核。关键词关键词：CAD 制图，注射成型，开关面板目录目录一、 绪论.1二、 零件分析.2（一）塑料工艺分析 .2（二）塑件的结构工艺性分析 .3三、 注塑机及模架的选择和参数校核.3（一）注塑机的选择 .3（二）模架的选择 .3（三）注塑机参数校核 .4四、 模具结构方案确.6（一）确定材料的成型工艺参数及条件 .6（二

2、）定成形位置和分型面 .6（三）浇注系统形式 .7（四）主流道的设计 .8（五）浇口的设计 .8（六）成型零部件的设计和计算 .12（七）脱模机构的设计 .14（八）冷却与加热系统 .14（九）排气系统的设计 .15（十）其他零部件的设计 .16五、 模具的生产过程.16六、 模具零件图和装配图.17（一）成型零件图 .17（二）模具装配图 .18七、 模具的装配.18八、 模具的备料清单.19（一）标准件的清单 .19（二）非标准件的清单 .19九、 模具价格估算.20十、 结论.21参考文献 .22致谢 .231开关盒面板的注塑模具设计及模具价格估算开关盒面板的注塑模具设计及模具价格估算开

3、关盒面板的注塑模具设计及模具价格估算郑嘉翔一、一、绪论绪论 随着机械工业、电子工业、航空工业、仪器仪表工业的和日常用品工业的发展，塑料制件的需求量越来越大，质量要求也越来越高，要求成型塑件的模具的开发、设计与制造的水平也必须越来越高，因此模具设计水平的高低、模具制造能力的强弱以及模具质量的好坏，都直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着各种产品的质量、经济效益的增长以及整体工业水平的提高。在塑料制件的生产中，高质量的模具设计、先进的模具设备、合理的加工工艺都是重要的条件，对于注射模也同样的的重要，一副优良的注射模可成型上百万次，注射模具有方便、易控制等特点。模具 CAD/CAM 系

4、统是计算机辅助某一种类型模具的设计、计算、绘画以及数控加工自动编程等的有机集成。CAD/CAM 技术具有高智力、知识密集、更新速度快、综合性强、效率高和初始投入大的特点，而标准化是实现注射模 CAD 系统的有效手段，设计数据的处理是注射模 CAD 中的一个重要问题，CAD 系统具有广泛适应性。注射成型是热塑性塑料成型的一中重要方法，它具有成型周期短、能一次性成型复杂、尺寸精确、带有金属或非金属的塑料制件。注射成型的生产率高，易实现自动生产。到目前为止，除氟塑料以外，几乎所有的热塑料都可以用注射成型的方法成型。注射成型工艺包括成型前的准备、注射过程、和塑件的后处理。注射成型的原理是：加入到料斗中

5、的颗粒状或粉状的塑料被送至外侧安装电加热圈的料筒中塑化。螺杆每次前进注射结束后，螺杆在料筒前端原地转动，被加热预塑的塑料在转动的螺杆作用下通过其螺旋槽送至料筒前端的喷嘴附近，螺杆的转动是塑料进一步塑化，料温在剪切摩擦热的作用下进一步提高并得以均匀化。当料筒前端的熔料堆积造成对螺杆产生一定的压力时，螺杆就在转动中后退，直至与调整好的行程开关接触，具有模具一次注射量的塑料预塑和储料结束。接着注射液压缸开始工作，与液2开关盒面板的注塑模具设计及模具价格估算压缸活塞相连接的螺杆以一定的速度和压力将熔料通过料筒前端的喷嘴注入温度较低的闭合模具型腔中，保压一定时间，熔融塑料冷却固化即可保持模具型腔所赋予的

6、形状和尺寸。开合模机构将模具打开，在推出机构的作用下，即可取出注射成型的塑料制件。二、二、零件分析零件分析 （一）（一）塑料工艺分析塑料工艺分析 材料的种类、成型特性与工艺参数塑件名称：开关面板塑件材料：ABS塑件产量：中批量工作要求：质量轻，光泽度好，耐腐蚀，密封性好，公差要求 5 级图 1 制件该材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS)，密度为 1.02-1.05g/cm3，无毒、无味、呈黄色，成型的塑件有较好的光泽。ABS 有良好的机械强度和一定的耐磨、耐寒、耐水、耐油、化学稳定性和电气性能，而且有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。其缺点是耐热性不高，紫外线作用下易变硬发脆。其成

7、型特点是：在升温时粘度增高，所以成型压力较高；ABS 易吸水，故成型加工前应该进行干燥处理；ABS 易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力；在正常的成3开关盒面板的注塑模具设计及模具价格估算型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小在要求塑件精度高时，模具温度可控制在 50-60C，而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在60-80C。ABS 在机械工业上用来制造齿轮、外壳等。在汽车领域，用ABS 制造汽车扶手、加热器等。（二）（二）塑件的结构工艺性分析塑件的结构工艺性分析该塑件为较简单产品，为开关的外壳，外观要求光泽度好，量感舒适，其精度要求不高。塑件尺寸公差（SJ137

8、2)，选择 5 级。三、三、注塑机及模架的选择和参数校核注塑机及模架的选择和参数校核（一）（一）注塑机的选择注塑机的选择根据塑料的品种、塑件的结构、成型方法、生产批量、制品的体积或重量查塑料模设计手册拟定注塑机型号为：SZ-500/2000。注塑机的参数见表 1：表 1 注射机主要技术参数最大注塑量/cm3525喷嘴前断孔径/mm4锁模力/KN2000 喷嘴球面半径/mm15注射压力/MPa153定位孔直径/mm160最小模厚/mm280拉杆间距/mm460460最大开模行程/mm450（二）（二）模架的选择模架的选择根据型腔、型芯和流道的布局，以及考虑到导柱、导套、限位拉杆、联接螺钉的位置和

9、采用推杆推出等各方面的问题，拟定模架型号为 A2-315 x315-16-F1 板 60-B 板 50 龙记标准模架。模架结构如图 2：图 2 模架结构4开关盒面板的注塑模具设计及模具价格估算1.定模板尺寸塑件高度 17.09mm，在模板上还要开设冷却水道和分流道，冷却水道离型腔应有一定的距离，因此定模板厚度取 60mm。2.凸模固定板尺寸凸模厚度为 25mm，在模板上还要布置循环水道，其直径为d8mm，因此凸模固定板厚度取 50mm。3.支撑板尺寸支撑用于支撑动模，且还要在支撑板上设置水道取值为 50mm。（三）（三）注塑机参数校核注塑机参数校核1.最大注塑量校核必须使一个成型周期内所需注射

10、的塑料熔体的量（包括流道及浇口凝料和飞边）在注射机额定注射量的 80%以内，其关系按下式校核： (2) 浇塑件机VnVV8 . 0式中：V 机注塑机的额定注塑量，单位 cm。V 塑件单个塑件的体积，单位 cm3， V 塑件=102.3 cm 。V 浇浇注系统和飞边所需要塑料的体积，单位 cm，V 浇= 13.5 cm 。故 （cm） 75.1448 . 05 .133 .1028 . 0浇塑件机VnVV而我们选定的注塑机注塑量为：525 cm ，所以满足要求。2.合模力的校核应使注射机的合模力大于模具从分型面胀开的力，则 (3)(JSmAnAPF式中：F 塑机的合模力（N）Pm 料熔体在模腔内

11、的平均压力，通常模腔压力为2040Mpa。n 具型腔数目As、Aj 别为塑件和浇注系统在分型面上的垂直投影面面积（mm2）经计算两者的面积和为 14213 mm 5开关盒面板的注塑模具设计及模具价格估算故 )(5 .5681421340)(KNAnAPFJSm我们选定的注塑机的锁模力为：2500(KN)，故满足要求。3.注射压力的校核注射机的最大压力应大于塑件成型所需的压力，即 (4)chzPP 式中：Pz注射机最大注射压力（Mpa） Pch塑件成型所需的注射压力（Mpa）聚甲基丙烯酸甲酯的注射压力为 80130 Mpa ，选定的注塑机的注射压力:153Mpa，故满足要求。4.模具闭合高度的确

12、定和校核由于考虑到塑件的大小，由以上拟定模架为 4040-AI-A 板 60-B 板 50的标准龙记模架可知：动模座板厚度 30mm ，A 板厚度 60mm，B 板厚度50mm，支撑板厚度 50mm，模脚厚度 120mm，定模座板厚度 30mm。模具的闭合高度为: H 模=30+60+50+50+120+30=340mm注塑机最小闭合厚度 H 最小=280mm即 H 模H 最小 ，故满足要求。5.模具在注射机上的安装尺寸(1) 模具的长、宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相适合即模具长宽拉杆面积，模具的长宽为 450400 7 mm13开关盒面板的注塑模具设计及模具价格估算B.型芯径向尺寸b.

13、 按刚度条件计算型腔底板厚度： (12)式中 c 由型腔边长比 1/b 决定的系数取值为 0.0251b 塑件短边长度为 9mm，其它项同上=1.045mm通过对定模型腔的侧壁厚和板厚的尺寸计算，故选取国标模架 A2-315x315-16-F1，其导柱等标准件皆从模架中选取。2.型腔尺寸A.型腔径向尺寸 B.型芯径向尺寸 C.型腔深度尺寸14开关盒面板的注塑模具设计及模具价格估算 D.型芯的深度尺寸（七）（七）脱模机构的设计脱模机构的设计1.推出机构的要求：（1）.设计推出机构是应尽量使塑件留于动模一侧；（2）.塑件在推出过程中不发生变形和损坏；（3）.不损坏塑件的外观质量；（4）.合模时应使

14、推出机构城阙复位；（5）.推出机构应动作可靠；15开关盒面板的注塑模具设计及模具价格估算脱模机构采用推件板推出机构。推件板推出机构是由一块与凸模按一定配合精度相配合的模板和推杆所组成，随着推出机构开始工作，推杆推动推件板，推件板从塑料制件的端面将其从型芯上推出，推出力的作用面积大而均匀，推出稳定，塑件没有推出的痕迹。（八）（八）冷却与加热系统冷却与加热系统温度是否适合、均一与稳定，对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状、外观和尺寸精度都有重要的影响，模具中设置温度调节系统的目的就是要通过控制模具的温度，使注射成型塑件有良好的产品质量和较高的生产效率。考虑由于 ABS 塑料成型时要

15、求模温在 60-801，在加上塑件精度不高，故不设置加热系统，只在型腔板上设置两个通冷却水的冷却孔。一般水孔的直径可根据塑件的平均壁厚来确定，平均壁厚为 2mm 是，水孔直径可取 8-10mm。1.冷却水回路设置的基本原则：（1）冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大；（2）冷却水道离模具型腔表面的距离；（3）水道出入口的布置；（4）冷却水道应沿着塑料收缩方向设置；（5）冷却水道的布置应避开塑件易产生熔接痕的部位；由于塑件的平均的壁厚为 2mm，所以设计直径为 10mm 的 2 条冷却水道。（九）（九）排气系统的设计排气系统的设计1.排气系统的作用在注射过程中将型腔中的气体顺利排出，以免塑料产生气

16、泡，疏松等缺陷。气体来源：（1）浇注系统和型腔中原有的空气；（2）塑料中的水分在注射温度下蒸发的水蒸气；（3）塑料熔体受热分解产生的挥发气体；（4）熔体中某些添加剂的挥发和化学反应生成气体；2.设计要点16开关盒面板的注塑模具设计及模具价格估算（1）保证迅速、有序、通畅，排气速度应与注射速度相适应；（2）排气系统应设在塑料流末端；（3）应设在主分型面凹模一侧；（4）尽量设在塑件较厚的部位；（5）排气方向应避开操作区，以防高温熔料溅出伤人；3.采用的设计方法由于该塑件厚度较小，所以模具可通过分型面和凸模固定板上的顶杆间隙进行排气。（十）（十）其他零部件的设计其他零部件的设计1.垫块的设计垫块的作

17、用是支承动模成型部分并形成推出机构运动空间的零件。其中相关尺寸根据模架以及推出高度而定，取垫块的高度为63 mm GB/T12556.11990。2.支承板的设计支承板的作用是承受成型是塑料熔体对动模模型腔的作用力，以防止型腔底部产生过大的挠曲变形或防止主型芯脱出型芯固定板。支承板需要有较高的平行度和必要的硬度和强度。(1)支承板的厚度计算 (13)式中 h 支承板的厚度(mm)；P 承受的注射压力(MPa)；L 支承板跨度(mm)；B 支承板受力的宽度(mm)；E 刚的弹性模量，取 2.06x105Mpa； 允许的变形量(mm)；由上面可知道支承板的厚度要20，所以支承板厚度取 32mm 1

18、7开关盒面板的注塑模具设计及模具价格估算五、五、模具的生产过程模具的生产过程模具的工作过程如下：动、定模合模，注射过程开始，熔融塑料注入密闭型腔，经过注射、保压、冷却后，首先，动、定模分型，随着动定模分离的后，注射机的液压缸推动顶出机构，成形顶杆推动塑件及浇注系统余料从型芯上脱落下来，安装在顶出机构的弹簧使顶出机构先复位，动、定模合模，一次注射周期完成。六、六、模具零件图和装配图模具零件图和装配图（一）（一）成型零件图成型零件图凹模、凸模的形状结构如图 10、11 所示，具体尺寸标注及技术要求可见零件图：图 10 凹模零件图18开关盒面板的注塑模具设计及模具价格估算图 11 凸模零件图（二）（

19、二）模具装配图模具装配图图 12 模具三维装配图七、七、模具的装配模具的装配19开关盒面板的注塑模具设计及模具价格估算装配模具是模具制造过程的最后阶段，装配精度直接影响到模具的质量、寿命和各部分的功能。其装配顺序为： 确定装配基准；装配前要对零件进行测量，合格零件必须去磁并将零件擦拭干净； 调整各零件组合后的累积尺寸误差，如各模板的平行度要校验修磨，以保证模板组装密合，分型面吻合面积不得小于 80%，间隙不得小于溢料最小值，防止产生飞边； 在装配过程中尽量保持原加工尺寸的基准面，以便总装合模调整时检查； 组装导向系统并保证开模合模动作灵活，无松动和卡滞现象； 装冷却和加热系统，保证管路畅通，不

20、漏水，不漏电。装配液压系统时允许使用密封填料或密封胶，但应防止进入系统中； 试模：试模合格后打上模具标记，包括模具编号、合模标记及组装基面。其装配流程见图 12：图 12 模具装配流程1.型腔的装配为了装配方便，采用型腔与模板之间过盈配合。2.导柱导套的装配导柱、导套是模具合模和开模的导向装置，它们分别安装在塑料模具的动、定模部分。装配后，要求导柱、导套垂直于模板平面。导柱和导套以 H7/g6 配合，导套以最紧过渡配合 H7/n6 紧固在定模上。3.浇口套的装配一般采用过盈配合。装配后的要求浇口套与模板配合孔紧密、无缝隙。浇口套和模板孔的定位台肩应紧密贴实。八、八、模具的备料清单模具的备料清单

21、（一）（一）标准件的清单标准件的清单表 2 标准件的清单20开关盒面板的注塑模具设计及模具价格估算名称名称材料材料型号型号数量数量模架55 钢4040-AI-A 板 80-B 板 501浇口套T10A型 50571定位环45 钢160151导柱T8AGB/T4169.4-1984 351104带头导套T8AGB/T4169.3-1984 48604螺钉45 钢GB70-76 M162304螺钉45 钢GB70-76 M16604螺钉45 钢GB70-76 M5238螺钉45 钢GB70-76 M12508密封圈半粗羊毛毡d20mm12密封圈半粗羊毛毡d8mm4（二）（二）非标准件的清单非标准件

22、的清单表 3 非标准件清单九、九、模具价格估算模具价格估算模具价格技术参数法计算表客户名机种名部品名注塑材料密度/(d/mm3)长(L)/mm宽(W)/mm高(H)/mm产品体积/mm3产品重量/t 客户PA661.19产品50506.8102.30.121 名称名称材料材料型号型号数量数量凸模3Cr2W8V260260251凹模3Cr2W8V260260351复位杆T10A301854拉料杆T10A111821顶杆T10A101874矩形顶杆T10A20130（151.4） 8推杆T10A142454推管套T10A212904电极紫铜21开关盒面板的注塑模具设计及模具价格估算长(L)/mm宽

23、(W)/mm高(H)/mm重量/kg注塑机吨位/t型腔型芯每模取件数取件方式产品表面热流道模具450400340460.481模架材料/部品明细其它零件/部品明细模具零件名长(L)/mm宽(W)/mm高(H)/mm数量重量/kg材质单价/(元/kg)金额/元零件名数量材质单价/(元/kg)金额/元基本模架4504003401460.555C=B497.53454 斜推块kg71855.60 定模座板450400601132.455C=B497.5993 斜导柱0 自动脱料板45C5.60 顶杆4T10A1040 型腔板2602603514071855.62224 顶管0 型芯板26026025

24、133.8571855.61882 弹簧0 顶出推板45C5.60 合计40 模脚支架45C5.60 选购件明细推杆固定板45C5.60 零件名数量规格单价金额推板24514144784 T10A1031360 热流道0 动模座板450400601132.455C=B497.5993 截流腔0 其它0.02371855.60 隔热板0 模架合计40906 备件0 定模镶件 1071855.60 面处理/mm20亚光2.39320 2071855.60 热处理1000 3071855.60 雕刻0 动模镶件 1071855.60 外部试模0 2071855.60 试模材料00.1 26.90 3

25、071855.60 运输费0 滑块 1071855.60 0 2071855.60 0 3071855.60 0 合计0 合计1000 工艺性材料明细整套购入部件或客户专定外购服务电极 130020010022.4精石墨102.61477 热流道系统0 22.4精石墨102.60 液压缸0 38.9紫铜470 电动机0 48.9紫铜470 面处理/mm20三层皮纹6.83760 夹具 1071855.60 出口包装0 2071855.60 出口经费0 3071855.60 0 其它071855.60 0 合计1477 合计0 基点工时/hK1K2K3K4K0基点工价/(元/h)工费/元管理费率管理费/元利润率利润/元税率税额/元计算价/元1012.5110380242400.20 13532.60.10 81201708综合上表可得模具报价：120000 元十、十、 结论结论塑料成型加工及其模具技术是一门不断发展的综合学科，不仅随着高分子材料合成技术的提高、成型设备的革新、成型工艺的成熟而进步，而且随着计算机技术、数值