浅析电器外壳塑料膜设计

1、电器外壳塑料膜设计第一章塑件成型工艺分析一、拟定制品成型工艺该制品是一个电器外壳， 如图1所示。外壳属于薄壁塑件， 生产批量大。材料为绝缘性能较好的低密度聚乙烯，成型工艺性能好，可以注射 成型。.工艺性与结构分析：精度等级：采用一般精度5级脱模斜度：型腔25-40'， 型芯20-40'(塑件内孔以型芯小端为准；塑件外形以型腔大端为准)一般情况下，脱模斜度不包括在塑件的公差范围内。当要求开 模后塑件留在型腔内时，塑件内表面的脱模斜度应不大于塑件外表面的脱模斜度，热塑性塑料低密度聚乙烯的注射成型工艺1.注射成型工艺过程(1) 预烘干装入料斗预塑化注射装置准备注射注射保压 冷却脱模塑

2、件送下工序(2) 预热、清理模具涂脱模剂合模注射2 低密度聚乙烯的注射成型工艺参数（1）注射机：螺杆式（2）螺杆转速（r/min）: 14200（3） 预热和干燥：温度（° C） 90 100 时间（h ） 2.5 3.5（4）料筒温度（° C）后段90 110中段125140前段 110 125（5）喷嘴温度（° C）（6）模具温度（° C）（7）注射压力（MPa（8）成型时间（s ）110 120；喷嘴形式 自锁式40 70125 170注射05保压2050成型周期50 100 冷却20 40（9）后处理：方法水或油温度（° C） 9010

3、0 时间（h ） 4103,低压聚乙烯材料综合性能分析（1）低压聚乙烯属于热塑性材料，耐腐蚀性和电绝缘性良好。（2）结晶料，吸湿性小，流动性极好，。对压力敏感，成型是需高压注射，不宜 采用直接浇口，以防止收缩不均，内应力增大。（3）收缩范围和收缩值大，方向性明显，易变形翘曲。冷却速度宜慢，模具设 有冷料穴，并有冷却系统。（4）加热时间不宜过长，否则会发生分解、烧伤。（5）软质塑件有较浅的侧凹槽可强制脱模（6）可能发生熔体破裂，不宜与有机溶剂接触，以防开裂。表1密度g/cm30.95弹性模量MPa0.84 0.95比容cm3/g0.91弯曲强度MPa25吸水率%（ 24h）V 0.01硬度HB邵

4、 D41-46收缩率%1.5 3.6体积电阻率Q .cm10熔点。C105-125击穿电压Kv/mm18.1 27.5热变形温度。C1.86MPa 480.46MPa 60-82冲击强度kJ/m2无缺口不断缺口 48抗拉屈服强度MPa7-19介电系数60Hz106Hz2.32.4第二章拟定模具结构形式二，拟定模具的结构形式1, 分型面位置的确定分型面即打开模具取出塑件或取出浇注系统凝料的面，分型面的位置影响着成型零部件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关分型面的选择应注意以下几点：? 不影响塑件外观，尤其是对外观有明确要求的制品；? 有利于保证塑件的精度要求；? 有利于模具加工，

5、特别是型腔的加工；? 有利于浇注系统、排气系统、冷却系统的设计；?便于制件的脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。（1）多型腔单分型面模具：塑件外观质量要求不高，尺寸精度要求一般的小型 塑件，可采用此结构。（2）多型腔多分型面模具：塑件外观质量要求高，尺寸精度要求一般的小型塑 件，可采用此结构。该塑件外观质量要求较高，并可以看出：分型面的位置、塑件推出机构的痕 迹、浇口为潜伏式浇口。可初步拟定二型腔单分型面的结构。根据塑件的结构形式，分型面选在外壳下面的面为分型面，如图2所示。2, 确定型腔数量及排列方式一般来说，精度要求高的小型塑件和中大型塑件优先采用一模一腔的结构， 对于精度要求不高的小型塑

6、件（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生 产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高外壳塑件属于小型塑件，大批量生产。该塑件精度要求不高，又是大批大量生产，可以采用一模多腔的形式。考虑到模具制造费用低一点，设备运转费用小一点，初定为一模两腔的模具型式。根据塑件的形状，以及塑件材料低压聚乙烯的综合性能，本设计采用一模两腔腔的形式。型腔的排列如图3所示。第3章注塑机型号的确定注射机规格的确定主要是根据塑件的大小及型腔的数目和排列方式，在确定模具结构型式及初步估算外形尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射量、 锁模力、注射压力、拉杆间距、最大、最小模具厚度、推出型式、推出

7、位置、推 出行程、开模距离等进行计算。根据这些参数选择一台和模具相匹配的注塑机， 倘若用户已提供了注射机的型号和规格，设计人员必须对其进行校核，若不能满足要求，则必须自己调整或与用户取得商量调整。一，注射机型号的确定1，通过PRO/E建模分析，可得出塑件质量为12.44克，塑件体积mi为13.67cm3， 曲面表面积为192.7cm2。流道凝料m2还是个未知数，可按塑件质量的 0.6倍来计 算。从上述分析中确定型腔为一模四腔，所以注射量为：按体积算：Q= 16nq塑件=1.6X 2X 13.67=43.744 cm3按质量算:M=1.6 n mi=1.6X 2X 12.44=39.808 g曲

8、面面积S=19272.7mm22, 件和流道凝料在分型面上的投影及所需锁模力的计算流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A在模具设计前是个未知数， 根据多型腔模的统计分析，大概是每个塑件在分型面上的投影的倍。因此可以采用0.35nAi来进行估算。所以A= n A1+0.35 nAi=1.35 nAi=9273.15 mm2（其中 A1 3435 mm2）F = AP=9273.15X 30=278190 N=278.9 KN式中，型腔压力P取30Mpa3, 选择注射机塑件成型所需要的注射量应小于所选注射机的注射容量。可按注射容量、锁模力、模具闭合时的厚度等来确定注射机的型号。根据每一生产周期

9、的注射量和锁模力的计算值，确定选用SZ-60/450卧式注射机（上海塑机厂）。其参数如表1所示:理论注射容量/cm378缩模力/KN450螺杆直径/mm30拉杆内间距/mm280*250注射压力MPa170移模行程/mm220注射速率（g/s）60最大模厚/mm300塑化能力（g/s）5.6最小模厚/mm100螺杆转速（r/min）14200定位孔直径/mm55喷嘴球直径SR20喷嘴孔直径/mm3.5锁模方式双曲肘4,注射机及型腔数量的校核I型腔数量的校核（1）由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数nkMt/3600 m2= 0.8 5.6 30 3600/3600-0.6 2 12.4412.

10、44=9.6 > 2所以，所设定的型腔数符合要求，合格。上式中，k-注射机最大注射量的利用系数，一般取 0.8M注射机的额定塑化量，取5.6g/st成型周期，取30s其它的安装尺寸的校核要待模架选定，结构尺寸确定之后方可进行。（2）按注射机的最大注射量校核型腔数量 n：kM n m2n=2.7上式右边=2.7 2 （符合要求）式中Mn注射机允许的最大注射量（g或cm3）（3 ）按注射机的额定锁模力校核型腔数量 n:F PA?n pAi上式右边=2.43 4 （符合要求）式中F注射机的额定锁模力（N）Ai单个塑件在模具分型面上的投影面积（mm）A2浇注系统在模具分型面上的投影面积（mm）p

11、 塑料熔体对型腔的成型压力（MPa 般是注射压力的80%II注射机的校核（1） 注射压力的校核：该注射机的注射压力为170MPa低压聚乙烯的注 射压力为70110,所以能够满足要求。（2）注射量以及锁模力在上面已经校核，符合要求。（3） 模具厚度的校核：模具厚度 H必须满足：HmirKHWH max 该模具厚度为 H=25+63+40+80+25+10=233mm（符合要求）式中Hmi注射机允许的最小模厚，即动、定模板之间的最小开距Hmax注射机允许的最大模厚（4）开模行程的校核：Smax S=H+H+510上式右边S=20+100+10 =130m（符合要求） 式中Smax注射机最大开模行程

12、（mmH1推出距离（脱模距离）（mmH2包括浇注系统在内的塑件高度（mm第4章浇注系统形式和浇口的设计浇注系统是塑料熔体从注射机喷嘴射出后达到型腔之前在模具内流经的通道。它分为普通流道浇注系统和无流 道凝料（热流道）浇注系统。该模具采用普通流道浇注系统，其包括：主流道、分流道、冷料井、浇口。 一，浇注系统的设计浇注系统是指从注射机的喷嘴到模具型腔的浇口这一 段塑料流动的信道称为浇注系统。浇注系统由主浇道、分 流道、冷料穴、浇口等组成。I、浇注系统设计原则1. 重点考虑型腔布局。2. 热量及压力损失要小，为此浇注系统流程应尽可能短，截面尺寸应尽可能 大，弯折尽量少，表面粗糙度要低。3. 均衡进料

13、，即分流道尽可能采用平衡式布置。4. 塑料耗量要少，满足各型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少 塑料耗量。5. 消除冷料，浇注系统应能收集温度较低的“冷料”。6. 排气良好。7. 防止塑件出现缺陷，避免熔体出现充填不足或塑件出现气孔、 缩孔、残余 应力。8. 保证塑件外观质量。9. 较高的生产效率。10.塑料熔体流动特性（充分利用热塑性塑料熔体的假塑性行为）。II，主流道设计主流道是喷嘴熔融状态的塑料进入模具型腔时的首段信道， 它的形状和尺寸 直接影响塑料的流动速度及填充时间。主流道一般呈圆锥形，锥度一般为24度，其小端直径应大于喷嘴直径0.51mm,以便补偿与喷嘴对中的误差。主流道

14、的最佳长度一般为2040mm。根据所选注射机，小端尺寸直径应为：4=注射机喷嘴尺寸+（ 0.51）=3.5 + (0.5 1)=4 4.5 mm主流道球面半径应为：R=喷嘴球面半径+ (12)=20 + 2=22 mm球面配合高度h=35取h=5 (mr)1,主流道衬套的设计主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料 要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流 道衬套形式即浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加 工和热处理，一般采用碳素工具钢，如：T8A、T10A等，热 处理硬度为5357HRC 。主流道衬套和定位圈设计成整体 式，用于小型模具。中大型模具设计成分体式。

15、但由于该模 具主流道较长，设计成分体式较宜。为了便于加工和缩短主流道长度，衬套和定位圈设计成分体式。主流道90 <(见模价的确定和装配图)68图4主流道衬套主流道衬套材料采用T10A钢，热处理淬火或表面硬度为 5357HRC。本 设计中，主流道与定模座板采用 H7/k6过度配合，与定位圈的配合采用 H9/f9 间隙配合。之间图5主流道的固定见装配图2, 主流道凝料体积为：q二d2L4=(3 7.08)2X 504 '2丿=1123.4 mm3=1.123 cm33, 主流道剪切速率校核由经验公式：3.3q =3.3 44.845 =2342 s 1 在 500sRn 3.14 2

16、.723-5000 s式中，q q浇道 q塑件+q主=1.1+43.745=44.845R=(3.78 7.08)/2= 2=2.72 mm生产实践表明，当注射模具主流道的剪切速率在 500 s 1 -5000 s 1之间, 所成型的塑件的质量较好。所以本设计的主流道剪切速率符合要求。III .分流道的设计1分流道布置形式分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向 的作用。本设计属于多型腔模具，必须设置分流道。分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快 地经分流道均衡的分配到各个型腔，因此，本设计采用平衡式分流道。如图5所示：图5分流道尺寸及各级分流

17、道的尺寸如图 5所示(1) ，分流道的形状、截面尺寸以及凝料体积形状及截面尺寸为了便于机械加工及凝料脱模，本设计的分流道设置在分型面上，截面形 状采用加工工艺比较好的梯形截面。梯形截面对塑料熔体流动阻力不大，一般采 用下面经验公式来确定截面尺寸：B=0.2654m4 L =0.265412.44 4 41.4 =2.4查资料取B=6，2 2 H= - B= 6=4，取标准值 H=5 mm33查资料3,取标准值，其中深度H=5 mm， 宽度L=6mm ,底部宽度取4.5mm，流道截面形状及尺寸如图6所示图6从理论上第二级分流道的截面尺寸可比第一级分流道截面尺寸小10%所以二级分流道的尺寸取宽为4

18、,底部宽为3高为3的梯形。分流道凝料体积分流道长度 L=（ 111.9+17.98 2+20.51）2=300.78 300 mm642分流道截面积A= 4=20 mm2分流道凝料体积q=20 300=6000 mm3 =6 cm3（2）分流道剪切速率校核根据经验公式：琴=757.2 S 1Rn在500S 1 -5000 S 1，剪切速率校核合理其中，q= 22.964+6 = 28.96 cm3其中F为锁模力，F=278.19 KNc为梯形截面周长（1.3cm）分流道的表面粗糙度分流道的表面粗糙度要求不是很低， 一般取0.8um1.6um即可，因此，本设计取1.5um。分流道的布置形式分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的 布置形式，但应遵循两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸； 另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。本模具的流道布置形式采用平衡式， 采用定模部分与瓣合模上均开有分流道， 如