安裝外殼注射模設(shè)計(jì)匯總

1、目 錄1 塑件的工藝分析-22 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式和初選注射機(jī)-53 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-94 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算-175 模架的確定-186 排氣槽的設(shè)計(jì)-207 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-208 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)-229 參考文獻(xiàn)-23安裝外殼2注射模設(shè)計(jì)本課程設(shè)計(jì)為一安裝外殼（去側(cè)孔）,其零件圖如圖1所示.塑件結(jié)構(gòu)比較簡單，塑件質(zhì)量要求是不允許有裂紋，變形缺陷；材料要求為ABS，生產(chǎn)批量為大批量，塑件公差按模具設(shè)計(jì)要求進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 圖1 安裝外殼21 塑件成型工藝性分析1.塑件的分析(1) 結(jié)構(gòu)分析要想獲得合格的塑料制件除選用塑料的原材料外，還必須考慮塑件的結(jié)構(gòu)工藝性，塑件的結(jié)構(gòu)工藝性與模具設(shè)

2、計(jì)有直接關(guān)系，該制件外觀為一尺寸不大的安裝外殼,結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度一般。因而設(shè)計(jì)的模具屬中等復(fù)雜程度。(2) 外形尺寸 該塑件壁厚為2mm，塑形外形尺寸不大，塑料熔體流程不太長，塑件的材料為熱塑性塑料，流動性好，適合于注射成型。(3) 精度等級 塑件每個尺寸的公差不一樣，零件圖已經(jīng)給定部分尺寸公差，未注公差的尺寸取公差為SJ1372-8。2 ABS工程塑料的性能分析塑件的材料采用ABS屬熱塑性塑料。ABS塑料是丙烯晴、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。這三種組分的各自特性，使ABS塑料具有“硬、韌、剛”的綜合性能。；ABS無毒、無味，呈微黃色，成型塑件光澤性好。ABS有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐腐蝕性、耐寒

3、性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。其尺寸穩(wěn)定性好，易于成型加工。水、無機(jī)鹽、堿、酸類對ABS幾乎無影響。其缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作只有70度左右；耐氣候性差，紫外線作用下易便變硬發(fā)脆。表1。表1ABS的性能指標(biāo)密度1.021.16抗拉屈服強(qiáng)度比體積拉伸彈性模量吸水率抗彎強(qiáng)度收縮率沖擊韌度熱變形溫度硬度HB熔點(diǎn)體積電阻系數(shù)3.ABS的注射成型過程及工藝參數(shù)料筒溫度和噴嘴溫度由于ABS中有丁二烯成分，使得其耐熱性不高，機(jī)筒溫度不宜太高，加熱時(shí)間也不宜太長，否則ABS易變色。當(dāng)注射溫度高，取向的分子由于解取向，致使拉伸強(qiáng)度略有下降。因此，通常情況其料溫和噴嘴溫度能滿足流動性要求情況下，盡可

4、能設(shè)定較低。其設(shè)定溫度如表2。表2 成型溫度不同階段 機(jī)筒溫度/ 噴嘴溫度/ 后 中 前 溫度 150-170 165-180 180-220 2003-2 3-2模具溫度模具溫度對提高ABS制品表面的質(zhì)量、減小內(nèi)應(yīng)力有著重要的作用。但是提高模溫，制品收縮率增大，成型周期延長。ABS 的模具溫度一般設(shè)定為7585 ,定模溫度設(shè)置為7080 , 動模溫度設(shè)置為5060 ，這是為了防止粘前模（即定模），此外，定模模溫高使得ABS在澆注系統(tǒng)的流動性好，有利于充型；而動模模溫低，有利于縮短冷卻時(shí)間，而提高生產(chǎn)效率。在注射較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、薄壁的制件時(shí), 應(yīng)考慮專門對模具加熱。為了縮短生產(chǎn)周期,維持模具溫

5、度的相對穩(wěn)定, 在制件取出后, 可采用冷水浴、熱水浴或其他機(jī)械定型法來補(bǔ)償模腔內(nèi)的冷卻時(shí)間。3-33-3注塑壓力和保壓壓力 ABS 熔體的粘度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高, 所以在注射時(shí)采用較高的注射壓力。當(dāng)然并非所有ABS 制件都要施用高壓, 對小型、構(gòu)造簡單、厚度大的制件可以用較低的注射壓力，可在70100MPa范圍內(nèi)選擇；而復(fù)雜、薄壁、長流程、小澆口制品，注射壓力可提高到100140MPa。注制過程中, 澆口封閉瞬間模腔內(nèi)的壓力大小往往決定了制件的表面質(zhì)量及發(fā)生銀絲狀缺陷的程度。壓力過小, 塑料收縮大, 與型腔表面脫離接觸的機(jī)會大, 制品表面易霧化。壓力過大,塑料與模腔表面摩擦作用強(qiáng)烈,

6、容易造成粘模和劃傷。而且，壓力太高，容易造成制品內(nèi)應(yīng)力過大。注射制品一般都存在兩向異性，即流動方向與垂直流動方向性能不一，這是由于注塑過程中產(chǎn)生取向造成的。注射壓力太高，必然導(dǎo)致兩向性能差異的加大。保壓壓力控制在6070 MPa，就可以滿足制品和成型的要求了。 二擬定模具的結(jié)構(gòu)形式和初選注射機(jī)1.分型面位置的確定通過對塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面應(yīng)選在中間的型芯接觸處有利于開模取出塑件，其位置如圖2所示：圖2 分型面的選擇2. 型腔數(shù)量和排位方式的確定 （1）由于該塑件的精度要求不高，塑件尺寸較小，且為大批量生產(chǎn)，可采用一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)，考慮塑件尺寸模具結(jié)果尺寸的關(guān)系，以及制造費(fèi)用和各種

7、成本費(fèi)用等因素，初步定為一模兩腔結(jié)構(gòu)形式。 （2）型腔排列形式的確定 由于該模具結(jié)構(gòu)選擇的是一模兩腔，其型腔中心距的確定見下圖3： 圖3 型腔數(shù)量的排列布置 （3）模具結(jié)構(gòu)形式初步確定 由以上分析可知，本模具設(shè)計(jì)為一模兩腔，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形狀，推出機(jī)構(gòu)初選推桿推出方式。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，流道采用對稱平衡式，澆口采用側(cè)澆口，開設(shè)在塑件頂部邊緣。因此，定模部分不需要單獨(dú)開設(shè)分型面取出凝料，動模部分需要添加型芯固定板，支撐板。 3.注射機(jī)型號的確定 （1）注射量的計(jì)算通過CAD建模分析得塑件質(zhì)量屬性： 塑件體積： 塑件質(zhì)量： （2）澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算由于澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前不能確定準(zhǔn)確的數(shù)值

8、，但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的0.2倍到1倍來估算。由于本次設(shè)計(jì)采用的流道簡單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.3倍來估算，故一次注入模具型腔熔體的體積為： （3）選擇注射機(jī)根據(jù)以上計(jì)算得出在一次注射過程中注入模具型腔的塑料的總體積為，由參考文獻(xiàn) 。根據(jù)以上的計(jì)算，初步選擇公稱注射量為60，注射機(jī)型號為XSZ60臥式注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見表2： 表2注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)理論注射量60拉桿內(nèi)向距190*300螺桿柱塞直徑38移模行程180注射壓力122最大模具厚度200最大注射面積130最小模具厚度70塑化能力4鎖模形式液壓-機(jī)械噴嘴孔直徑4模具定位孔直徑鎖模力/kN500噴嘴球半徑

9、12 (4）注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 a.注射壓力的校核。查參考文獻(xiàn)【1】表4-1可知，ABS所需注射壓力為80MPa100Mpa，這里取=90Mpa,該注射機(jī)的工程注射壓力為P公=119Mpa,注射壓力安全系數(shù)k1=1.251.4,這里取k1=1.3，則：，所以，注射機(jī)注射壓力合格。 b. 鎖模力的校核：塑件在分型面上的投影面積A塑，則A塑=澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A澆，即流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積A澆數(shù)值，可以按照單型腔模的統(tǒng)計(jì)分析來確定。A澆是塑件在分型面上的投影面積A澆的0.10.3倍。這里取A澆=0.2 A塑 。塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總的投影面積A總，則A總=2(

10、A塑+ A澆）=2.4 A塑=2532.4 mm2模具型腔內(nèi)的膨脹力F脹 P模為型腔的平均計(jì)算壓力值。P模是模具型腔內(nèi)的壓力，通常取注射壓力的20%40%，大致范圍為2540Mpa。對于粘度較大的精度較高的塑料制品應(yīng)取較大值。ABS屬中等粘度且塑件有精度要求，故取P模=30Mpa F脹=A總P模=134.430=4.032 KN查表1-2可得該注塑機(jī)的公稱鎖模力F鎖=900kN，鎖模力的安全系數(shù)為k2 =1.11.2這里取1.2，則k2F脹=1.2 F脹=1.24.032=4.84KNF鎖，所以注射機(jī)鎖模力合格。 其他安裝尺寸的校核要待模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定以后才可進(jìn)行。3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注

11、系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)的噴嘴起到型腔入口為止的塑料融體的流動通道。它的作用是將塑料融體順利的充滿型腔的各個部位，并在填充及保壓過程中，將注塑壓力傳遞到型腔的各個部位，以獲得組織緊密、外形清晰的塑件。由于ABS流動性中等，所以可以采用側(cè)澆口的形式。 1.主流道的設(shè)計(jì) 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機(jī)噴嘴注射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動和開模時(shí)主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和充模時(shí)間。另外，由于主流道與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，因此設(shè)計(jì)中常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的澆口套。a. 主流道的設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)手冊查得XS-Z

12、-60型注塑機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸: 噴嘴前端孔徑:; 噴嘴前端球面半徑: (1)主流道的長度 一般由模具結(jié)構(gòu)確定，對于小型模具L應(yīng)盡量小于60mm,本次設(shè)計(jì)初取50mm進(jìn)行計(jì)算。 （2）主流道小端直徑 d=注射機(jī)噴嘴尺寸+（）mm=4.5mm （3）主流道大端直徑 D=d+=8mm 式中 （4）主流道球面半徑 SR=注射機(jī)噴嘴球頭半徑+mm=20mm （5）球面的配合高度 h=3mm b.主流道的凝料體積 c.主流道當(dāng)量半徑 d.主流道澆口套的形式 主流道襯套為標(biāo)準(zhǔn)件可選購。主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，易磨損。對材料的要求嚴(yán)格，因而盡管小型注射?？梢詫⒅髁鞯酪r套與定位圈設(shè)計(jì)成一個整體，但

13、考慮上述因素通常仍然將其分開來設(shè)計(jì)，以便于拆卸更換。同時(shí)也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進(jìn)行單獨(dú)加工和熱處理。本設(shè)計(jì)中澆口套采用碳素工具鋼T10A，熱處理淬火表面硬度為50HRC55HRC。如圖5所示。定位圈的結(jié)構(gòu)由總裝圖來確定。 圖5 主流道澆口套的結(jié)構(gòu)形式2. 分流道的設(shè)計(jì) （1）分流道的布置形式和長度分流道的形狀及尺寸,應(yīng)根據(jù)塑件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度、注塑速率、分流道長度等因素來確定。本塑件的形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度一般,熔料填充型腔比較容易。根據(jù)型腔的排列的方式可知分流道的長度較短, 分流道和主流道設(shè)計(jì)為一體，如圖6所示。 圖6 分流道布置形式 （2）分流道的當(dāng)量直徑流過一級分流道塑料的質(zhì)量 但該塑

14、件壁厚在之間，按照經(jīng)驗(yàn)曲線查得，再根據(jù)單向分流道長度60mm并查到修正系數(shù)，則分流道直徑經(jīng)修正后為 （3）分流道的截面形狀 本設(shè)計(jì)采用梯形截面，其加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失，流動阻力均不大。 （4）分流道截面尺寸 設(shè)梯形的上底寬度為B=6mm,底面圓角的半徑R=1mm，梯形高，設(shè)下底寬度為b，梯形面積應(yīng)滿足如下關(guān)系式。 代值計(jì)算得b=3.813mm，考慮到梯形底面圓弧對面積的減少及脫模斜度等因素，取b=4.5mm。通過計(jì)算梯形斜度，基本符合要求，如圖7所示。 圖7 分流道截面形狀 （5）凝料體積 1）分流道的長度為 2）分流道截面積 3）凝料體積 考慮到圓弧的影響 (6) 校核剪切速率

15、 1）確定注射時(shí)間：查教材表2-3，可取t=0.86s 2）計(jì)算單邊分流道體積流量： 3）剪切速率 該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率之間，所以，分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。 （7）分流道的表面粗糙度和脫模斜度 該分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取即可，此處去 ，另外其脫模斜度一般在之間，通過上述計(jì)算脫模斜度為，脫模斜度足夠。3.澆口的設(shè)計(jì)該塑件要求不允許有裂紋和變形缺陷，便面質(zhì)量要求較高，采用一模兩腔注射，為便于調(diào)整充模的剪切速率和封閉時(shí)間，因此采用側(cè)澆口。其界面形狀簡單，易于加工，便于試模后修正，且開設(shè)在分型面上，從型腔的邊緣進(jìn)料。a. 側(cè)澆口尺寸的設(shè)計(jì) （1）計(jì)算

16、側(cè)澆口的深度。根據(jù)教材表2-6，可得側(cè)澆口的深度h計(jì)算公式為： 為了便于今后試模時(shí)發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行修模處理，并根據(jù)參考文獻(xiàn)【1】表4-9中推薦的PS側(cè)澆口的厚度為，故此處澆口深度去1.0mm. (2)計(jì)算側(cè)澆口的寬度。 根據(jù)教材表2-6，可得側(cè)澆口的的寬度B的計(jì)算公式為 為了便于今后試模時(shí)發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行修模處理，并根據(jù)參考文獻(xiàn)【1】表4-9中推薦的PS側(cè)澆口的寬度為，故此處澆口寬度去0.8mm. （3）計(jì)算側(cè)澆口的長度。根據(jù)教材表2-6，可取側(cè)澆口的長度。 澆口的位置安排如下圖8所示： 圖8 澆口位置安排 b.側(cè)澆口剪切速率的校核。 （1）確定注射時(shí)間：查表2-3，可取t=0.86s (2)計(jì)算澆口

17、的體積流量： （3）計(jì)算澆口的剪切速率：對于矩形澆口可得：，則 剪切速率合格。 式中為矩形澆口的當(dāng)量半徑 4.校核主流道的剪切速率 上面分別求出了塑件的體積，主流道的體積，分流道耳朵體積（澆口的體積大小可以忽略不計(jì)）以及主流道的當(dāng)量半徑，這樣就可以校核主流道熔體的剪切速率。 （1）計(jì)算主流道的體積容量 （2）計(jì)算主流道的剪切速率 主流道的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率之間，所以，主流道的剪切速率合格。5. 冷料穴的設(shè)計(jì)及計(jì)算冷料穴位于主流道正對面的動模板上，其作用主要是儲存熔體前鋒的冷料，防止冷料進(jìn)入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量。本設(shè)計(jì)既有主流道冷料穴又有分流道冷料穴。由于該塑件表面要

18、求沒有印痕，采用脫模板推出塑件，故采用與球頭形拉料桿匹配的冷料穴。開模時(shí)，利用凝料對球頭的包緊力使凝料從主流道襯套中脫出。四成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 1. 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。凸模是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通常可以分為整體式和組合式兩種類型。該塑件采用組合式型芯，如圖9所示。 圖9 凸模結(jié)構(gòu) 2. 成型零件鋼材的選用根據(jù)對成型塑件的綜合分析，該塑件的成型零件要有足夠的剛度、強(qiáng)度、耐磨性及良好的抗疲勞性，同時(shí)考慮它的機(jī)械加工性能和拋光性能。又因?yàn)樵撍芗榇笈可a(chǎn)。對于脫模時(shí)與塑件的磨損嚴(yán)重，因此鋼材選用P20鋼，進(jìn)行滲氮處理。 3. 成型零件工作尺寸的計(jì)算采用教材式（2-26）

19、式（2-30）相應(yīng)公式中的平均尺寸法計(jì)算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照零件圖中給定的公差MT2計(jì)算。 (1)主型芯徑向尺寸計(jì)算。 、是系數(shù)查2-10可知=0.75. （2）主型芯高度尺寸計(jì)算 式中是系數(shù)，由表2-10可知。五模架的確定根據(jù)模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸可以計(jì)算出凹模嵌件所占的平面尺寸為，型腔所占平面尺寸為，利用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，即，查表7-4得150mm，因此需采用的模架。同時(shí)有考慮到導(dǎo)柱，導(dǎo)套，水路的布置因素，查表7-4得及各板的厚度尺寸。1. 各模板尺寸的確定 （1）A板尺寸 A板是定模型腔板，塑件高度為14mm，A板厚度取50mm。 （2）B板尺寸 B板是型芯固定板

20、，按模架標(biāo)準(zhǔn)板厚取25mm。 （3）C板（墊板）尺寸 墊塊=推出行程+推板厚度+推板固定板厚度+（510）mm=(25+15+13+510)mm=5863mm，初步選定C為63mm。經(jīng)上述尺寸計(jì)算，模架尺寸已經(jīng)確定，標(biāo)記為： 。其他尺寸按標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注。如圖10。 圖10 模架尺寸2.模架各尺寸的校核根據(jù)做選注射機(jī)來校核模具設(shè)計(jì)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）模具的開模行程 校核合格 七排氣槽的設(shè)計(jì) 該塑件由于采用側(cè)澆口進(jìn)料熔體經(jīng)塑料下方的臺階向上充滿型腔，氣體會沿著分型面，型芯和推件板之間的間隙向外排出。八冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 為防止塑件出模后發(fā)生翹

21、曲、變形，就要使模具保持塑料冷卻固化所需的最佳溫度。這時(shí)必須對高溫塑料帶入模具的溫度進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)和控制，常用且又簡便的方法，就是利用冷卻介質(zhì)水對模具進(jìn)行循環(huán)冷卻，將模具中多余的熱量，帶出模外，以保持制品冷卻所需的最佳模溫。冷卻系統(tǒng)的計(jì)算很麻煩，在此只進(jìn)行簡單的計(jì)算。計(jì)算時(shí)忽略模具因空氣對流，輻射以及與注射機(jī)所散發(fā)的熱量，按單位時(shí)間內(nèi)塑料熔體凝固時(shí)所放出的熱量應(yīng)等于冷卻水所帶走的熱量。1. 冷卻介質(zhì)ABS屬于流動性中等的材料，其成型溫度及模具溫度分別為和，熱變形溫度為。所以模具溫度初步選擇為，用常溫水對模具進(jìn)行冷卻。2. 冷卻系統(tǒng)的簡單計(jì)算a.單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量（1）塑料制品的體積 （2） 塑料制品