20寸行李箱注塑模具设计正文

1引言随着全球化的推进，出行成为了人们日常生活的重要组成部分，行李箱作为出行的必备工具，这种需求每年都在不断地增加。近年来，行李箱产业带逐渐在全国乃至世界范围内发展兴起，经过了多年的快速发展，中国的行李箱产业现在已经占据了世界很大一部分市场份额。中国产业不仅是世界制造业的中心，同时也是世界上最大的消费市场。中国是世界上最大的行李箱生产大国，有着20,000家以上的行李箱生产企业，生产的行李箱产品占据全球的三分之一，市场占有率不容低估。这使得行李箱模具设计成为了制造业中的一个关键领域。因此，设计的选题依据主要基于行李箱市场的需求和发展趋势，以及模具设计在制造过程中的重要性。1.1国内外研究现状在国外，关于行李箱模具设计的研究已经取得了一定的成果。一些先进的技术和材料已经被应用到实际的模具设计中，如3D打印技术、高强度材料等。这些技术的应用提高了模具的耐用性和生产效率，降低了生产成本。但是，这些技术在实际应用中仍然存在一些问题，如成本高、技术难度大等。在国内，关于行李箱模具设计的研究已经有一定的基础。许多企业和研究机构已经在这个领域进行了大量的研究和实践。然而，现有的研究主要集中在传统的设计方法和材料上，对于新型的设计技术和材料的探索还不够深入。因此，本设计将在这个方向上进行深入的探索和研究。1.2研究意义如今的注塑模具在人们的日常生活中已经是很常见的产品，现在人们日常使用的工具，大多数都是通过注塑模具设计加工出来的；注塑模具可以用于生产塑料产品，同时能够使得生产的塑料产品自身的结构更加完整。即使我国的模具行业经过多年的发展已经有些许注塑模具达到了世界水平，但是从现有的模具水平上来看，其生产出的产品仍然满足不了现有市场的需要。在生产过程中模具产品的质量是由设计出的注塑模具决定的，但是日常所需的模具产品是多种多样的，这也导致所需要设计的注塑模具的结构也就各不相同，因此注塑模具的设计是一项非常复杂的任务，随着互联网的发展，全球化的加深，各个行业的竞争也是非常的激烈，人们对产品质量的追求也不断提高，这就使得产品更新的速度不断上升以占据更多的市场份额，因此人们会不断的提高对注塑模具的设计要求以此来满足日益激烈的市场竞争。本研究旨在设计和优化行李箱模具，以提高生产效率、降低生产成本、并保证行李箱的质量和外观。

2行李箱零件结构及工艺性分析2.1零件20寸行李箱作为一种常见的旅行用品，其设计不仅需要考虑美观性，还需注重实用性和耐用性。结构上，箱体是行李箱的主体部分，通常采用轻质高强度的材料制成，以便于携带同时保证足够的承重能力。行李箱的作用主要是为了方便旅行者携带和保护其个人物品。在设计时，除了要保证足够的存储空间和便捷的携带功能外，还需考虑到其耐用性和安全性。本次加工的产品零件2D图，如图2-1所示。图2-1产品零件2D图2.2材料选取在20寸行李箱的生产过程中，ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）其优良的物理机械性能及良好的加工性能和经济效益，成为制造行李箱的首选材料之一。ABS材料具备高强度、良好的韧性和硬度，同时也具有较好的耐热性和耐冲击性，能够保证行李箱在不同环境下的使用寿命和稳定性。同时，ABS材料的表面易于打磨和涂装，能满足消费者对行李箱外观颜色和质感的各种需求。从工艺性分析角度来看，ABS材料适用于注塑加工，这种加工方法可以有效地生产出复杂形状的零件，且成品的精度高、质量稳定。在注塑过程中，ABS材料可以在较大的温度范围内进行加工，有助于减少成型缺陷，如翘曲、收缩等问题。同时，由于ABS材料的流动性良好，使得在注塑成型过程中能够充分填充模具，确保产品的细节处可以处理得更加精细。然而，使用ABS材料在注塑成型过程中也需要注意控制加工参数，如温度、压力和冷却速率等问题，以优化产品的力学性能和外观质量。总之，ABS材料的选择不仅提升了20寸行李箱的整体性能和经济效益，还为20寸行李箱的设计和生产提供了广阔的技术支持和应用空间。表2-1ABS性能表2.3型腔数目及分型面注塑模具中型腔数目的确定在模具的设计中是很关键的一步，每增加一个型腔产品的尺寸精度就会下降。同时模具型腔的数目也会受到众多因素的影响，例如塑件的结构特点、精度、模板的尺寸，同时在生产过程中不同的浇注方式也会影响到模具型腔的数目。型腔数目的确定与注射机的额定锁模力F紧密相连。有以下公式。式（2-1）式中：n--型腔的数目；--注射机的额定锁模力；--熔融塑料在型腔内的最大平均压力；--浇注系统在分型面上的投影面积；--单个产品在分型面上的投影面积；根据所学知识及一般经验,注塑模具的浇注系统在分型面上投影的面积可以近似等于产品在分型面上投影面积的一倍，而且注射机的最大注射量系数为0.8,多数小型件常用多模腔注塑模，面高精度塑件的型腔数量原则上不得超过4个，如果生产上允许的话，根据上述公式估算可得，本文所设计的行李箱采用一模二腔。产品型腔分布如图2-2所示。图2-2产品型腔

3浇注系统的设计3.1主流道的设计主流道的设计关键在于它的一头与注射机的喷嘴相接，作为模具内喷嘴通道的延伸，而另一头则与分流管上的锥形流道相连。设计要求包括：1)本设计中的主流道采用锥形，锥角设置在2到6之间，并且主流道的通道壁的表面粗糙度为。2)本设计中主流道的顶部设计需要比喷嘴球半径大个到，并且需要有到的高度。设计的主流道入口处的直径应比注射机喷嘴的半径大至，直径一般为到。3)本设计中主流道的底端为至的圆形半径。4)主流道最理想的设计长度是最小不低于60，最大不超过95。5)根据所学知识及相关文献可将主流道放置在可以拆卸的主流道衬套当中；这种衬套通常选用高碳工具钢材料制造，热处理淬火硬度应在53到57HRC之间。可得设计结果如图3-1所示。图3-1主流道的设计图3.2主流道衬套的固定定位圈为标准件。主流道的固定示意图如图所示。1、定位圈2、内六角螺钉3、浇口套4、定模座板5、浇注凝料图3-2主流道衬套的固定示意图3.3分流道的设计分流通道作为塑料熔体进入模具多个腔体的通路，起着引导熔体流动的作用，并且对于熔体的压力和热量损失有较低的要求。针对设计含有多个型腔的模具时，一般遵循以下设计原则：（1）确保所有型腔能被充满的同时并且均匀填充，以使性能和尺寸达到成型要求；（2）要确保各型腔间有足够空间的使用，使得冷却通道和螺钉等组件更方便布置，并有充足的结构强度来承受注射压力；（3）考虑到上述各种各样的条件，本设计采取较短的流道长度，以减少浇口系统中的冷料重量；（4）注塑机的锁模力中心应尽可能靠近模具的投射区域和浇口系统中心，通常位于模板的中心。本设计通过采用平衡式分流通道用来解决：流道内压力、损失熔体温度和减少分流通道体积的使用。如图3-2所示。1、定模座板2、分流道截面形状3、定模板图3-3分流道的截面形状示意图分流通道通常设置于模板下方，本设计分流道为U形、梯形或者矩形的截面形状，为了模具的冷却脱模和方便加工，所以将分流道设计在分型面上。而在实际设计中，由于梯形截面其较低的散热和流动阻力而常被采用。以下公式可以用来确定分流通道的截面尺寸：式（3-1）式（3-2）式中：B--梯形的大底边宽度（mm）--塑件的质量（）；--分流道的长度（）；―梯形的高度（）；质量m约为58.5克，分流管长度L为190mm，且具有2个型腔，即取B为15mm=10取H为10mm专业注塑所使用的分流管一般截面直径取4.8-9.5mm。参考以上，我们可以选择截面的直径为9.5mm，高H为6.3mm。梯形小底边宽8mm，侧面垂直于分型面约7°。而且由于水口板的使用（固定板与中间板之间增加的板），分流道必须做成梯形，方便分流和主槽凝料脱模。（1）分流道长度为了减少原材料的使用以及注塑机的能源、压力以及热量的损失，并且我们设计的分流道比较短，很少有弯折，所以我们采用总长为190mm的直道。（2）分流道表面粗糙度塑料外分流道内模具接触后迅速冷却，因为表面粗糙度精度的问题，由于加工表面不够粗糙，为了保证塑料熔体外冷却皮层的固定，确保具备一定的剪切速度和剪切热下熔体的流动，所以要与中心部位的熔体形成一定的速度差。

4浇注系统的设计4.1成型零件的结构设计（1）凹模的设计对与成型产品的外观起着决定性的作用。它的结构根据产品形态的不同，使用各种各样摸具的加工方法。由于很多型腔结构比较困难，对于某种材料的整体式的表面凹模加工非常困难，所以，根据以上本设计选择了拼装的凹模结构。而且，凹模中心的材料性能一般比边缘的高。考虑到经济型以及高效性，所以我们放弃了使用相同材料。针对易磨损的部位，采用可替换的镶件设计，这不仅便于模具的日常维护，也防止了凹模的整体报废。组合式凹模的设计简化了加工流程，使得模具部件的热处理和维修变得更加方便，并且在排气和节约材料方面也具有明显优势。（2）型芯的设计通常采用整体式埋入方法，这种方式适合于包含多个模腔和小型塑件的模具。最普遍的组装手法是使用台肩垫板，其他的组装方式包括通过通孔和沉孔螺钉进行连接。4.2成型零件尺寸的计算所谓成形零件的工作尺寸，是指直接与塑件形状和尺寸相对应的成形零件上直接构成空腔的部位尺寸。由于众多的因素对于塑件尺寸精度有很大影响，并且现在无法使塑件本身的精度很难达到高标准精度。（1）塑件的公差塑件公差规定为单向极，制品外轮廓公差为负值“”，制品叫做腔尺寸公差取正值“”，如果产品上原有的公差标注方法与上表所诉不相同，所以根据原本的条件进行转换。但是要通过对成分布原则计算来测量孔中心距尺寸的公差，即：±△/2。（2）模具的磨损量根据所学知识和查阅相关文献资料可知，一般中小型塑件的最大磨损量是塑件公差的最大值0.16，对于大型塑件，则采用0.16以下。另外，对于型腔底部（或型芯端面），磨损量=0。（3）塑件的收缩率可按照以下公式计算。=%=2%式（4-1）模具在分型面上的合模间隙有很多影响因素，比如说注塑压力以及分型面平等等其他因素，在动模和定模注塑过程中存在一定间隙。一般情况下，要想表变粗糙度降低就要让模具的平整度变高，塑件所产生的飞边变小。一般飞边厚度应小于0.02~0.1mm。（4）外型尺寸（mm）根据公式：LM=式（4-2）D1M=式（4-3）=得D1M=116.445D2M==得D2M=56.45根据公式：HM=H1M===57.65H2M===2.93（5）内腔尺寸（mm）根据公式：M=1m===2m===根据公式：M=1M===51.432M===4.244.3模架模架顾名思义就是模具的支撑架，它能使模具更好的安装到压铸机的工作台上部分，模架由各个零件组成，并通过它把各个零件连接起来。按照本文所设计的注塑模具外形尺寸以及型腔分型面选取，最终可选取型模架且尺寸为：。4.3.1模板尺寸（1）定模腔板a:塑件高度为，在产品加工过程中，由于会受到摩擦等因素的影响，会引起温度的变化，为了缩短生产周期，降低模具温度，可以通过模具中的冷却水道，加快其冷却速度，所以a板需要预留出足够的长度，可取a板的厚度是180mm。（2）型芯的固定板b:b板为凹模，按照其模架标准可取b板厚度为。（3）拖板c的尺寸:支架推出行程推板厚度（5-10）mm=[35+20+15+（5-10）]mm=75-80mm，因此托板最初选择为。根据以上选取的尺寸计算可得，模架的外形尺寸:宽x长x高为560mm×560mm×615mm。根据计算结果可得模架结构采用B1型标准模架。如图4-1所示。图4-1模架图4.3.2模架尺寸的校核根据选定的注塑机对所设计出的模具尺寸需要进行校核。（1）模具平面的尺寸为×<×（拉杆的间距）。（2）由于（模具的最小厚度）小于<（模具的最大厚度），因此模具高度尺寸为。（3）模具的开模行程由以上可得校核合格。4.3.3定位结构的设计注塑模具是用来开启和关闭模具导轨和脱模机构运动导轨的。按动作可分为外模位置和内模位置两种。通过定位环，利用注射机喷嘴可对模具外部位置进行精确的定位，通过导向柱导套可对其注塑模具内部的位置进行精确的定位。由于此注塑模具成型相对简单，而注塑模具定位精度较低，因此可采用模架本身的定位机构。如图4-2所示。图4-2定位结构5脱模机构的设计5.1推出结构不同的推杆最本质上的区别就是产品的几何形状和墙体结构不同，本设计用的是圆形截面推杆。本设计采用凹凸成型工艺，不带型芯的成型机构，推出推杆具有加工简单、安全方便、维护方便、使用寿命长、脱模效果好等优点。因此采用推杆推出机构。如图5-1中显示了它的机构形式。图5-1推杆推出机构5.2推板结构推杆的长度和直径以及推板的厚度是脱模结构主要零件的设计关键。本设计的推板截面形状为矩形，因此推板受力状况