塑料开关明装盒说明书毕业设计

1、塑料开关明装盒注射模具设计本毕业设计为塑料开关明装盒，如图1所示。塑件结构比较简单，塑件质量要求是不允许有裂纹，变形缺陷，脱模斜度；材料要求PC，生产批量为中批量，塑件公差按模具设计要求进行转换。1 塑件成型工艺性分析1.1 塑件的分析（1）外形尺寸 该塑件的壁厚为，塑件外形尺寸中等，塑料熔体流程不太长，塑料材料为热塑性材料，流动性尚可，适合注射成型。（2）精度等级 塑件的公差等级为。（3）脱模斜度 PC的成型性能良好，成性收缩率较小，参考文献1表2-10，选择塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度为。1.2 PC工程塑料的性能分析聚碳酸酯为无色透明颗粒。密度为，熔融温度为。它是一种性能优良的热塑性工

2、程塑料，具有良好的韧性和刚性，抗冲击性极好；成性收缩率一般为,因此成型零件可达到良好的尺寸精度，并在很宽的温度变化范围内保持其尺寸的稳定性；具有良好的抗蠕变，耐磨，耐寒性和良好的耐气候性，而且电性能优良。聚碳酸酯吸水率较低，在室温条件下，耐水，耐稀酸，耐氧化剂和还原剂以及盐，油，脂肪烃，但不耐碱胺酮脂芳香烃。其性能指标见表1。表1聚碳酸酯的性能指标密度/kg·cm-31.20抗拉屈服强度b/MPa72体积比V/(cm3kg-1)0.83拉伸弹性模量E/MPa2.3×103吸水率24h/0.120.15抗弯强度w/MPa69收缩率s/0.50.7冲击韧口(缺口)k/(KJ&#

3、183;m-2)不断热变形温度t/132141硬度（HB）11.4M75熔点t/225250体积电阻值系数/（·cm）3×10171.3 PC的注射成型过程及工艺参数1）注射成型过程（1）成型前的过准备。对PC的色泽，粒度均匀度等进行检验，PC成型前须进行干燥，处理温度为，干燥8小时。（2）注射过程。塑料在注射机料筒内经过加热，塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具的型腔成型，其过程分为充模，压实保压倒流河冷却五个阶段。（3）塑件的后处理（退火）。退火处理的方法为红外线灯，鼓风烘箱，处理温度和处理时间，是实际生产温度而定。2)注射工艺参数（1）注射机：螺杆式，螺杆转速

4、为。（2）料筒温度：前段：； 中段：； 后段：；(3) 模具温度：；（4）注射压力：；（5）成型时间：（注射时间取，冷却时间取,保压及辅助时间取）1.2 拟定模具结构形式和初选注射机1.2.1成型方法的确定查阅聚碳酸酯（PC）的特性，其主要的加工方法是注射、挤出、吹塑、热成型。结合开关盒的特点，成型方式为注射成型。因此塑件采用注射成型法生产。根据塑件工艺性，使用侧浇口浇口成型，因此模具应为单分型面注射模（两板式注射模）。1.2.2 分型面位置的确定在塑件设计阶段，就应该考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型。在模具设计阶段，首先就要确定分型面的位置和浇口的形式，然后才能确定模具的结构

5、。分型面的设计是缶合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大的影响。因此，分型面的选择是注射模设计的一个关键因素。通过塑件结构形式的分析，分型面应选在制件端面的最大截面处，且利于开模取出塑件的底平面，其位置如图2所示。1.2.2 型腔数量及型腔布置的确定 （1）由于该塑件的精度要求不高，塑件尺寸中等，且为中批量生产，可采用一模多腔的结构形式。同时，考虑到塑件尺寸。模具结构尺寸的关系，以及制造费用和各种成本因素，初定为一模两腔结构形式。（2）型腔排列形式的确定 由于该模具选择的一模两腔，其型腔中心距的确定见图3及其说明，采用平衡式布置。（3）模具结构形式的初步确定 由以上分析可知

6、，本模具设计为一模两腔，采用平衡式型腔，根据塑件结构形式，推出机构初选推件板推出或推杆推出方式。浇注系统采用对称平衡式，浇口采用侧浇口，且开设在分型面上。因此，定模部分不需要单独开设分型面取出凝料，动模部分需要加支撑板或推件板。由以上综合分析可以确定采用大水口（或推件板）的单分型面注射模。3 注射机型号的确定1）注射量的计算通过UG建模分析得塑件质量属性如图4所示。塑件体积：塑件质量：式中，可根据参考文献2表9-6取2）浇注系统凝料体积的初步估算由于浇注系统的凝料在设计之前不能确定数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2倍1倍来估算。由于本次设计采用的流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑

7、件体积的0.3倍来计算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统的凝料和2个塑件体积的总和）为3）选择注射机根据以上计算得出一次注射过程中注入模具型腔的总体积为由参考文献1式4-18 。根据以上的计算，初步选择公称注射量为，注射机型号为XS-ZY300。其主要技术参数见表2。表2注射机主要技术参数理论注射量300拉杆内向距400×300螺杆柱塞直28移模行程340注射压力119最大模具厚度355注射速率19最小模具厚度285塑化能力68.4锁模形式液压机械螺杆转速1590模具定位孔直径150锁模力15×105喷嘴球半径18孔喷嘴直径54)注射机的相关参数的校核（1）注

8、射压力的校核。查参考文献1表4-1可知，PC所需注射压力为，这里取，该注射机的公称注射压力，注射压力安全系数，这里取，则： ，所以，注塑机压力合格。（2）锁模力校核1)塑件在分型面上的投影面积2)浇注系统在分型面上的投影面积，即浇道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积数值，可以按照多型腔模具设计的统计分析来确定。是每个塑件在分型面上的投影面积的倍。由于本设计的流道较简单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积可以取小些。这里取。3)塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积，则4)模具型腔内的胀型力，则式中，是型腔的平均计算压力值。P是模具型腔内的压力，参考文献2，且塑件有精度要求，故取。由表2可知注

9、射机的公称锁模力，锁模力安全系数为，这里取，则取，所以注射机锁模力满足要求。对于其他安装尺寸的校核要等模架选定，结构尺寸确定后方可进行。3浇注系统的设计浇注系统是指注射模中从主流道的始端到型腔之间的熔体进料通道，它的作用是将塑料熔体顺利地充满型腔的各个部位，具有传质、传压和传热的功能和压力下使足够量的塑料熔体尽快充满型腔，影响顺利充模的关键因素之一就是浇注系统的设计。浇口的形式选择就决定了流道系统，而流道系统又决定了模具的结构形式。本设计采用侧浇口为单分型面成型，模具结构比较简单。因此本套模具采用一模两腔、侧浇口的普通流道浇注系统，包括：主流道、分流道、冷料穴、侧浇口。3.1 主流道的设计主流

10、道通常位于模具中心，塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道型腔中。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外主流道与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。1） 主流道尺寸（1）主流道的长度 依照模具结构及塑件的大小确定，初定进行计算。（2）主流道的小端直径 （3）主流道的大端直径式中°（4）主流道的球面直径（5）主流道的配合高度2) 主流道的凝料体积3)主流道当量半径4)主流道浇口套的形式主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料的

11、要求较严格，且将其和定位套分开来设计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。本设计中浇口套采用碳素工具钢T10A，热处理淬火表面硬度为50HRC55HRC，如图5所示。定位圈的尺寸由注射机定位孔直径确定，如图6所示。4.2 分流道的设计 分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流道和转向的作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体位置和浇口位置，分流道的设计尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。1)分流道的布置形式为了尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减少分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流。如图7所示。2） 分流道

12、的长度根据两个型腔的结构设计，分流道长度适中，如图7所示。3)分流道的当量直径对壁厚在以下，质量小于,的塑件，一般采用下面的经验公式确定分流道。且D的计算结果在范围内才合理，故合理。4)分流道的截面形状本设计采用梯形截面，其工艺加工性能好，且塑料熔体的热量散失，流动阻力均不大。5）分流道界面尺寸设梯形的上底宽度为（为了便于选取刀具），底面圆角的半径为,梯形高度取,设下底宽度为,梯形面积满足如下关系式。代入数值计算得。通过梯形斜度，符合要求，如图8所示。6）凝料体积（1）分流道的长度为。（2）分流道截面面积（3）凝料体积若考虑圆弧的影响取7)校核剪切速率（1）确定注射时间：查参考文献2表2-3，

13、可取。（2）确定分流道体积质量：（3）由参考文献2（式2-22）可得该流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速在之间。所以，分流道内熔体的剪切速率合格。8）分流道的表面粗糙度和脱模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取即可，此处取.另外其脱模斜度一般为之间，通过上述计算脱模斜度为，脱模斜度足够。3.3 浇口的设计浇口是连接流道和型腔之间的一段细短的通道。它是浇注系统的关键部位。浇口的形状、位置、和尺寸对塑件的影响很大。该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模两腔注射，为了便于调整充模时的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口。其界面形状简单，易于加工，便于试模后修正

14、，且在分型面上，从型腔边缘进料。1） 侧浇口尺寸的确定(1)计算侧浇口的深度。根据参考文献2表2-6，可得侧浇口的深度，计算公式为式中，t是塑件壁，这里；n是塑料成性系数，对PC其成性系数为了便于今后试模时发现问题进行修模处理，并根据参考文献2表2-7中推荐的PC侧浇口的深度取。(2) 计算侧浇口的宽度式中 为塑料成型系数，对PC取；为凹模的内表面积（约等于塑件的外表面积）。(3)计算浇口的长度。根据参考文献1表2-6，可取侧浇口的长度。2）侧浇口剪切速率的校核（1）确定注射时间，查参考文献2表2-3，可取；（2）计算浇口的体积流量：(3)计算侧浇口的剪切速率：对矩形浇口可得剪切速率合格式中为

15、矩形浇口的当量半径，即3.4校核主流道的剪切速率上面分别求出了塑件的体积，主流道的体积，分流道的体积，（浇口的体积大小可以忽略不计）以及主流道的当量半径，这样就可以校核熔体的剪切速率。1） 计算主流道的体积流量2） 计算主流道的剪切速率主流道的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率之间。所以，主流道的剪切速率合格。3.5 冷料穴的设计及计算冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其主要作用是储存熔体前锋的冷料，以防冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。本设计只有主流道冷料穴。由于该塑件表面质量要求没有印痕，采用推件板推出塑件，故采用与球头拉料杆匹配的冷料穴，开模时，利用凝料对球头的包紧力使凝料从主流

16、道衬套中脱出。4 成型零件的结构设计及计算4.1 成型零件的结构设计模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压料流的冲刷，脱模时与塑件发生摩擦。因此，成型零件要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能和良好的抛光性能。（1）凹模的结构设计。凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模结构的不同可将其分为整体式，整体嵌入式，组合式和镶拼式四种。根据对塑件的结构分析，本设计中采用整体嵌入凹嵌入式凹模，如图9所示。4.2 成型零件钢材的选用根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度强度耐磨性及良好的抗

17、疲劳性，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。又因为该塑件为中批量生产，所以构成型腔的嵌入式凹模钢材选用P20。对于成型塑件表面的型芯来说，由于脱模时与塑件的磨损严重，因此钢材选用P20钢，进行渗氮处理。4.3 成型零件工作尺寸的计算采用参考文献1（2-26）式（2-30）相应的公式的平均尺寸计算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照零件图中给定的公差计算。（1） 凹模径向尺寸的计算,相应的塑件制造公差；式中S是塑件的平均收缩率，查参考文献2表6-1可得PC的收缩率为0.50.7，所以其平均收缩率，x是系数，查参考文献2表2-10,。可知，分别是塑件上相应尺寸的公差。是塑件上相应尺寸制造公差，对于中小型

18、塑件取平均收缩率，是系数，查参考文献2可知x1=0.56；分别是塑件上相应尺寸制造公差（下同），是塑件上相应尺寸制造公差，对于中小型塑件取（下同）(2) 凹模深度尺寸的计算式中是系数，由参考文献2表2-10，可知（2） 型芯径向尺寸计算 式中是系数，查参考文献2表2-10，取（4）型芯高度尺寸的计算（5）小型芯径向尺寸的计算对 对4个跑道型的型芯 （6）成型孔的高度。上述成型芯是与凹4碰穿，所以高度取正公差，以利于修模。（7）成型孔之间的间距计算4 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算（1）凹模侧壁厚度的计算。凹模侧壁厚度与型腔的内压强与凹模的深度有关，其厚度根据参考文献1表4-19中的强度和刚度

19、计算公式计算。按强度计算按刚度计算式中由于一模两腔，初选凹模嵌件初定单边厚度选，满足强度刚度要求。型腔壁厚，由于不是深大型腔，能满足要求。根据型腔的布置，初步估算模板平面尺寸，它比型腔布置的尺寸大得多，所以完全满足强度和刚度要求。（3） 动模垫板厚度的计算。根据参考文献1表4-21的经验公式由标准垫板厚度45mm,满足要求。5 脱模推出机构的设计本塑件结构简单,但凸模上有较多小型芯，可采用推件板推出。5.1 脱模力的计算注射成型每一循环中，浇注系统凝料，塑件必须准确无误地从模具的流道、凹模中或型芯上脱出，完成脱出凝料和塑件的装置称为脱模机构，也常称为推出机构。本套模具的推出机构较为简单。浇注系

20、统凝料采用拉料杆拉出，塑件采用推件板推出。（1）主型芯脱模力因为，所以此处视为薄壁塑件，根据参考文献1式4-25脱模力式中 （2）小型芯脱模力因所以是厚壁圆筒的受力状态，同样根据参考文献1式4-26脱模力为式中（3）小型芯的脱模力 通过计算得脱模力（4）矩形型芯的脱模力属于是厚壁矩形腔受力状态（4）3个21 6的矩形型芯按上式算得脱模力式中E-塑料的拉伸弹性模量 S-塑料成型的平均收缩率 T-塑料的壁厚 L-被包型芯长度 u-塑料泊松比(查本书表2-12)（4） 总脱模力5.2 推出方式的确定5.2.1 由于本凸模上表面小型芯较多，不方便设置推杆，故采用推件板推出（1） 推件板推出时的推出面积

21、（2） 推件板推出应力 根据参考文献2表2-12取许用应力5.2.2 圆形推杆的直径确定查参考文献3式4-28圆形推杆的直径可根据压杆稳定公式计算式中 ；强度校核满足要求。推件板推出时，为了减少推件板与型芯的摩擦，设计时在推件板与型芯之间留出的间隙，并采用锥面配合，如图所示。为了防止推件板因偏心或加工误差而使锥面配合不良而产生溢料，推件板与凸模应进行适当预载，这样也就保证了推件板与凸模锥面准确定位如图所示。6模架的确定根据模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸可以算出凹模嵌件所占的平面尺寸，型腔所占平面尺寸为。利用公式7-1进行计算，即。查表7-4得，。因此需要采用的模架，又根据表7-1可确定选

22、用带推件板的直浇口模架，查表7-4得，及各板厚度尺寸。6.1各模板尺寸的确定(1)A板尺寸 A板是定模型腔板，塑件高度为，考虑到模板上还要开设冷却水道，还需要留出足够的距离。故A板厚度取。（2）B板尺寸 B板是型芯固定板，按模架标准板厚度取。（3）C板（垫块）尺寸。垫块=推出行程+推板厚度+固定板厚度+之间初定6.2模架各尺寸的校核根据所选注射机来模具设计的尺寸（1） 模具平面尺寸 模具高度 ，之间。（模具的最大厚度和最小厚度之间），校核合格。选用模架LKM-SG 3550BI（2） 模具的开模行程7 排气系统在塑料熔体填充注射模腔的过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含有的水分在注射机下蒸发而形成的水蒸气，塑料局部分解产生的低分子挥发气体，塑料助剂挥发(或化学反应）所产生的气体以及热塑性塑料交联硬化释放的气体等；这些气体如果不能被熔融的塑料顺利地排出型腔，将在制件上形成气孔，接缝，表面轮廓不清，不能完全充满型腔。同时，还会因为气体被