安装外壳注射模设计---

1、目 录1 塑件的工艺分析-22 拟定模具的结构形式和初选注射机-53 浇注系统的设计-94 成型零件的结构设计及计算-175 模架的确定-186 排气槽的设计-207 冷却系统的设计-208 导向与定位机构的设计-229 参考文献-23安装外壳2注射模设计本课程设计为一安装外壳（去侧孔）,其零件图如图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；材料要求为ABS，生产批量为大批量，塑件公差按模具设计要求进行转换。 图1 安装外壳21 塑件成型工艺性分析1.塑件的分析(1) 结构分析要想获得合格的塑料制件除选用塑料的原材料外，还必须考虑塑件的结构工艺性，塑件的结构工艺性与模具设

2、计有直接关系，该制件外观为一尺寸不大的安装外壳,结构复杂程度一般。因而设计的模具属中等复杂程度。(2) 外形尺寸 该塑件壁厚为2mm，塑形外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长，塑件的材料为热塑性塑料，流动性好，适合于注射成型。(3) 精度等级 塑件每个尺寸的公差不一样，零件图已经给定部分尺寸公差，未注公差的尺寸取公差为SJ1372-8。2 ABS工程塑料的性能分析塑件的材料采用ABS属热塑性塑料。ABS塑料是丙烯晴、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。这三种组分的各自特性，使ABS塑料具有“硬、韧、刚”的综合性能。；ABS无毒、无味，呈微黄色，成型塑件光泽性好。ABS有良好的机械强度和一定的耐腐蚀性、耐寒

3、性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。其尺寸稳定性好，易于成型加工。水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎无影响。其缺点是耐热性不高，连续工作只有70度左右；耐气候性差，紫外线作用下易便变硬发脆。表1。表1ABS的性能指标密度1.021.16抗拉屈服强度比体积0.86-0.98拉伸弹性模量吸水率0.2-0.4抗弯强度收缩率0.4-0.7冲击韧度热变形温度硬度HB熔点体积电阻系数3.ABS的注射成型过程及工艺参数料筒温度和喷嘴温度由于ABS中有丁二烯成分，使得其耐热性不高，机筒温度不宜太高，加热时间也不宜太长，否则ABS易变色。当注射温度高，取向的分子由于解取向，致使拉伸强度略有下降。因此，通常情

4、况其料温和喷嘴温度能满足流动性要求情况下，尽可能设定较低。其设定温度如表2。表2 成型温度不同阶段 机筒温度/ 喷嘴温度/ 后 中 前 温度 150-170 165-180 180-220 2003-2 3-2模具温度模具温度对提高ABS制品表面的质量、减小内应力有着重要的作用。但是提高模温，制品收缩率增大，成型周期延长。ABS 的模具温度一般设定为7585 ,定模温度设置为7080 , 动模温度设置为5060 ，这是为了防止粘前模（即定模），此外，定模模温高使得ABS在浇注系统的流动性好，有利于充型；而动模模温低，有利于缩短冷却时间，而提高生产效率。在注射较大、结构复杂、薄壁的制件时, 应考

5、虑专门对模具加热。为了缩短生产周期,维持模具温度的相对稳定, 在制件取出后, 可采用冷水浴、热水浴或其他机械定型法来补偿模腔内的冷却时间。3-33-3注塑压力和保压压力 ABS 熔体的粘度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高, 所以在注射时采用较高的注射压力。当然并非所有ABS 制件都要施用高压, 对小型、构造简单、厚度大的制件可以用较低的注射压力，可在70100MPa范围内选择；而复杂、薄壁、长流程、小浇口制品，注射压力可提高到100140MPa。注制过程中, 浇口封闭瞬间模腔内的压力大小往往决定了制件的表面质量及发生银丝状缺陷的程度。压力过小, 塑料收缩大, 与型腔表面脱离接触的机会大, 制品表面易

6、雾化。压力过大,塑料与模腔表面摩擦作用强烈, 容易造成粘模和划伤。而且，压力太高，容易造成制品内应力过大。注射制品一般都存在两向异性，即流动方向与垂直流动方向性能不一，这是由于注塑过程中产生取向造成的。注射压力太高，必然导致两向性能差异的加大。保压压力控制在6070 MPa，就可以满足制品和成型的要求了。 二拟定模具的结构形式和初选注射机1.分型面位置的确定通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在中间的型芯接触处有利于开模取出塑件，其位置如图2所示：图2 分型面的选择2. 型腔数量和排位方式的确定 （1）由于该塑件的精度要求不高，塑件尺寸较小，且为大批量生产，可采用一模多腔的结构形式。同时，考虑

7、塑件尺寸模具结果尺寸的关系，以及制造费用和各种成本费用等因素，初步定为一模两腔结构形式。 （2）型腔排列形式的确定 由于该模具结构选择的是一模两腔，其型腔中心距的确定见下图3： 图3 型腔数量的排列布置 （3）模具结构形式初步确定 由以上分析可知，本模具设计为一模两腔，根据塑件结构形状，推出机构初选推杆推出方式。浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用侧浇口，开设在塑件顶部边缘。因此，定模部分不需要单独开设分型面取出凝料，动模部分需要添加型芯固定板，支撑板。 3.注射机型号的确定 （1）注射量的计算通过CAD建模分析得塑件质量属性： 塑件体积： 塑件质量： （2）浇注系统凝料体积的初步估算

8、由于浇注系统的凝料在设计之前不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2倍到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件体积的0.3倍来估算，故一次注入模具型腔熔体的体积为： （3）选择注射机根据以上计算得出在一次注射过程中注入模具型腔的塑料的总体积为，由参考文献 。根据以上的计算，初步选择公称注射量为60，注射机型号为XSZ60卧式注射机，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60拉杆内向距190*300螺杆柱塞直径38移模行程180注射压力122最大模具厚度200最大注射面积130最小模具厚度70塑化能力4锁模形式液压-机械喷嘴孔直

9、径4模具定位孔直径锁模力/kN500喷嘴球半径12 (4）注射机有关参数的校核 a.注射压力的校核。查参考文献【1】表4-1可知，ABS所需注射压力为80MPa100Mpa，这里取=90Mpa,该注射机的工程注射压力为P公=119Mpa,注射压力安全系数k1=1.251.4,这里取k1=1.3，则：，所以，注射机注射压力合格。 b. 锁模力的校核：塑件在分型面上的投影面积A塑，则A塑=浇注系统在分型面上的投影面积A浇，即流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A浇数值，可以按照单型腔模的统计分析来确定。A浇是塑件在分型面上的投影面积A浇的0.10.3倍。这里取A浇=0.2 A塑 。塑件和浇注系

10、统在分型面上的总的投影面积A总，则A总=2( A塑+ A浇）=2.4 A塑=2532.4 mm2模具型腔内的膨胀力F胀 P模为型腔的平均计算压力值。P模是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%40%，大致范围为2540Mpa。对于粘度较大的精度较高的塑料制品应取较大值。ABS属中等粘度且塑件有精度要求，故取P模=30Mpa F胀=A总P模=134.430=4.032 KN查表1-2可得该注塑机的公称锁模力F锁=900kN，锁模力的安全系数为k2 =1.11.2这里取1.2，则k2F胀=1.2 F胀=1.24.032=4.84KNF锁，所以注射机锁模力合格。 其他安装尺寸的校核要待模架选定，结

11、构尺寸确定以后才可进行。3 浇注系统的设计浇注系统是指模具中从注塑机的喷嘴起到型腔入口为止的塑料融体的流动通道。它的作用是将塑料融体顺利的充满型腔的各个部位，并在填充及保压过程中，将注塑压力传递到型腔的各个部位，以获得组织紧密、外形清晰的塑件。由于ABS流动性中等，所以可以采用侧浇口的形式。 1.主流道的设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。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

12、。a. 主流道的设计 根据设计手册查得XS-Z-60型注塑机喷嘴的有关尺寸: 喷嘴前端孔径:; 喷嘴前端球面半径: (1)主流道的长度 一般由模具结构确定，对于小型模具L应尽量小于60mm,本次设计初取50mm进行计算。 （2）主流道小端直径 d=注射机喷嘴尺寸+（）mm=4.5mm （3）主流道大端直径 D=d+=8mm 式中 （4）主流道球面半径 SR=注射机喷嘴球头半径+mm=20mm （5）球面的配合高度 h=3mm b.主流道的凝料体积 c.主流道当量半径 d.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。对材料的要求严格，因而尽管小型注

13、射模可以将主流道衬套与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素通常仍然将其分开来设计，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。定位圈的结构由总装图来确定。 图5 主流道浇口套的结构形式2. 分流道的设计 （1）分流道的布置形式和长度分流道的形状及尺寸,应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注塑速率、分流道长度等因素来确定。本塑件的形状结构复杂程度一般,熔料填充型腔比较容易。根据型腔的排列的方式可知分流道的长度较短, 分流道和主流道设计为一体，如图6所示。 图6 分流道布置形式 （2）分

14、流道的当量直径流过一级分流道塑料的质量 但该塑件壁厚在之间，按照经验曲线查得，再根据单向分流道长度60mm并查到修正系数，则分流道直径经修正后为 （3）分流道的截面形状 本设计采用梯形截面，其加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失，流动阻力均不大。 （4）分流道截面尺寸 设梯形的上底宽度为B=6mm,底面圆角的半径R=1mm，梯形高，设下底宽度为b，梯形面积应满足如下关系式。 代值计算得b=3.813mm，考虑到梯形底面圆弧对面积的减少及脱模斜度等因素，取b=4.5mm。通过计算梯形斜度，基本符合要求，如图7所示。 图7 分流道截面形状 （5）凝料体积 1）分流道的长度为 2）分流道截面积 3）凝

15、料体积 考虑到圆弧的影响 (6) 校核剪切速率 1）确定注射时间：查教材表2-3，可取t=0.86s 2）计算单边分流道体积流量： 3）剪切速率 该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。 （7）分流道的表面粗糙度和脱模斜度 该分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取即可，此处去 ，另外其脱模斜度一般在之间，通过上述计算脱模斜度为，脱模斜度足够。3.浇口的设计该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，便面质量要求较高，采用一模两腔注射，为便于调整充模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，且开设在分型面上，从型腔

16、的边缘进料。a. 侧浇口尺寸的设计 （1）计算侧浇口的深度。根据教材表2-6，可得侧浇口的深度h计算公式为： 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【1】表4-9中推荐的PS侧浇口的厚度为，故此处浇口深度去1.0mm. (2)计算侧浇口的宽度。 根据教材表2-6，可得侧浇口的的宽度B的计算公式为 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【1】表4-9中推荐的PS侧浇口的宽度为，故此处浇口宽度去0.8mm. （3）计算侧浇口的长度。根据教材表2-6，可取侧浇口的长度。 浇口的位置安排如下图8所示： 图8 浇口位置安排 b.侧浇口剪切速率的校核。 （1）确定注射时间：

17、查表2-3，可取t=0.86s (2)计算浇口的体积流量： （3）计算浇口的剪切速率：对于矩形浇口可得：，则 剪切速率合格。 式中为矩形浇口的当量半径 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，分流道耳朵体积（浇口的体积大小可以忽略不计）以及主流道的当量半径，这样就可以校核主流道熔体的剪切速率。 （1）计算主流道的体积容量 （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。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，其作用主要是储存熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。本设计既有

18、主流道冷料穴又有分流道冷料穴。由于该塑件表面要求没有印痕，采用脱模板推出塑件，故采用与球头形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道衬套中脱出。四成型零件的结构设计及计算 1. 成型零件的结构设计凸模的结构设计。凸模是成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。该塑件采用组合式型芯，如图9所示。 图9 凸模结构 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。又因为该塑件为大批量生产。对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。 3.

19、 成型零件工作尺寸的计算采用教材式（2-26）式（2-30）相应公式中的平均尺寸法计算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照零件图中给定的公差MT2计算。 (1)主型芯径向尺寸计算。 、是系数查2-10可知=0.75. （2）主型芯高度尺寸计算 式中是系数，由表2-10可知。五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计算出凹模嵌件所占的平面尺寸为，型腔所占平面尺寸为，利用经验公式进行计算，即，查表7-4得150mm，因此需采用的模架。同时有考虑到导柱，导套，水路的布置因素，查表7-4得及各板的厚度尺寸。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14mm，A板厚度

20、取50mm。 （2）B板尺寸 B板是型芯固定板，按模架标准板厚取25mm。 （3）C板（垫板）尺寸 垫块=推出行程+推板厚度+推板固定板厚度+（510）mm=(25+15+13+510)mm=5863mm，初步选定C为63mm。经上述尺寸计算，模架尺寸已经确定，标记为： 。其他尺寸按标准标注。如图10。 图10 模架尺寸2.模架各尺寸的校核根据做选注射机来校核模具设计的尺寸。 （1）模具平面尺寸 校核合格 （2）模具高度尺寸195mm 校核合格 （3）模具的开模行程 校核合格 七排气槽的设计 该塑件由于采用侧浇口进料熔体经塑料下方的台阶向上充满型腔，气体会沿着分型面，型芯和推件板之间的间隙向外

21、排出。八冷却系统的设计 为防止塑件出模后发生翘曲、变形，就要使模具保持塑料冷却固化所需的最佳温度。这时必须对高温塑料带入模具的温度进行有效的调节和控制，常用且又简便的方法，就是利用冷却介质水对模具进行循环冷却，将模具中多余的热量，带出模外，以保持制品冷却所需的最佳模温。冷却系统的计算很麻烦，在此只进行简单的计算。计算时忽略模具因空气对流，辐射以及与注射机所散发的热量，按单位时间内塑料熔体凝固时所放出的热量应等于冷却水所带走的热量。1. 冷却介质ABS属于流动性中等的材料，其成型温度及模具温度分别为和，热变形温度为。所以模具温度初步选择为，用常温水对模具进行冷却。2. 冷却系统的简单计算a.单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量（1）塑料制品的体积 （2） 塑料制品