安裝外殼注射模設計匯總

1、目 錄1 塑件的工藝分析-22 擬定模具的結構形式和初選注射機-53 澆注系統(tǒng)的設計-94 成型零件的結構設計及計算-175 模架的確定-186 排氣槽的設計-207 冷卻系統(tǒng)的設計-208 導向與定位機構的設計-229 參考文獻-23安裝外殼2注射模設計本課程設計為一安裝外殼（去側孔）,其零件圖如圖1所示.塑件結構比較簡單，塑件質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，塑件公差按模具設計要求進行轉換。 圖1 安裝外殼21 塑件成型工藝性分析1.塑件的分析(1) 結構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構工藝性，塑件的結構工藝性與模具設

2、計有直接關系，該制件外觀為一尺寸不大的安裝外殼,結構復雜程度一般。因而設計的模具屬中等復雜程度。(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有良好的機械強度和一定的耐腐蝕性、耐寒

3、性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。其尺寸穩(wěn)定性好，易于成型加工。水、無機鹽、堿、酸類對ABS幾乎無影響。其缺點是耐熱性不高，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的性能指標密度1.021.16抗拉屈服強度比體積拉伸彈性模量吸水率抗彎強度收縮率沖擊韌度熱變形溫度硬度HB熔點體積電阻系數(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，機筒溫度不宜太高，加熱時間也不宜太長，否則ABS易變色。當注射溫度高，取向的分子由于解取向，致使拉伸強度略有下降。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、能設定較低。其設定溫度如表2。表2 成型溫度不同階段 機筒溫度/ 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制品表面的質量、減小內應力有著重要的作用。但是提高模溫，制品收縮率增大，成型周期延長。ABS 的模具溫度一般設定為7585 ,定模溫度設置為7080 , 動模溫度設置為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，有利于縮短冷卻時間，而提高生產(chǎn)效率。在注射較大、結構復雜、薄壁的制件時, 應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、熱水浴或其他機械定型法來補償模腔內的冷卻時間。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, 所以在注射時采用較高的注射壓力。當然并非所有ABS 制件都要施用高壓, 對小型、構造簡單、厚度大的制件可以用較低的注射壓力，可在70100MPa范圍內選擇；而復雜、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的壓力大小往往決定了制件的表面質量及發(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烈,

6、容易造成粘模和劃傷。而且，壓力太高，容易造成制品內應力過大。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。 二擬定模具的結構形式和初選注射機1.分型面位置的確定通過對塑件結構形式的分析，分型面應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構形式。同時，考慮塑件尺寸模具結果尺寸的關系，以及制造費用和各種

7、成本費用等因素，初步定為一模兩腔結構形式。 （2）型腔排列形式的確定 由于該模具結構選擇的是一模兩腔，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）模具結構形式初步確定 由以上分析可知，本模具設計為一模兩腔，根據(jù)塑件結構形狀，推出機構初選推桿推出方式。澆注系統(tǒng)設計時，流道采用對稱平衡式，澆口采用側澆口，開設在塑件頂部邊緣。因此，定模部分不需要單獨開設分型面取出凝料，動模部分需要添加型芯固定板，支撐板。 3.注射機型號的確定 （1）注射量的計算通過CAD建模分析得塑件質量屬性： 塑件體積： 塑件質量： （2）澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算由于澆注系統(tǒng)的凝料在設計之前不能確定準確的數(shù)值

8、，但是可以根據(jù)經(jīng)驗按照塑件體積的0.2倍到1倍來估算。由于本次設計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）選擇注射機根據(jù)以上計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 。根據(jù)以上的計算，初步選擇公稱注射量為60，注射機型號為XSZ60臥式注射機，其主要技術參數(shù)見表2： 表2注射機主要技術參數(shù)理論注射量60拉桿內向距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）注射機有關參數(shù)的校核 a.注射壓力的校核。查參考文獻【1】表4-1可知，ABS所需注射壓力為80MPa100Mpa，這里取=90Mpa,該注射機的工程注射壓力為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模具型腔內的膨脹力F脹 P模為型腔的平均計算壓力值。P模是模具型腔內的壓力，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，所以注射機鎖模力合格。 其他安裝尺寸的校核要待模架選定，結構尺寸確定以后才可進行。3 澆注系統(tǒng)的設計澆注

11、系統(tǒng)是指模具中從注塑機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，所以可以采用側澆口的形式。 1.主流道的設計 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴注射出的熔體導入分流道或型腔中。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間。另外，由于主流道與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復接觸，因此設計中常設計成可拆卸更換的澆口套。a. 主流道的設計 根據(jù)設計手冊查得XS-Z

12、-60型注塑機噴嘴的有關尺寸: 噴嘴前端孔徑:; 噴嘴前端球面半徑: (1)主流道的長度 一般由模具結構確定，對于小型模具L應盡量小于60mm,本次設計初取50mm進行計算。 （2）主流道小端直徑 d=注射機噴嘴尺寸+（）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.主流道當量半徑 d.主流道澆口套的形式 主流道襯套為標準件可選購。主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，易磨損。對材料的要求嚴格，因而盡管小型注射?？梢詫⒅髁鞯酪r套與定位圈設計成一個整體，但

13、考慮上述因素通常仍然將其分開來設計，以便于拆卸更換。同時也便于選用優(yōu)質鋼材進行單獨加工和熱處理。本設計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。定位圈的結構由總裝圖來確定。 圖5 主流道澆口套的結構形式2. 分流道的設計 （1）分流道的布置形式和長度分流道的形狀及尺寸,應根據(jù)塑件的體積、壁厚、形狀的復雜程度、注塑速率、分流道長度等因素來確定。本塑件的形狀結構復雜程度一般,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, 分流道和主流道設計為一體，如圖6所示。 圖6 分流道布置形式 （2）分流道的當量直徑流過一級分流道塑料的質量 但該塑

14、件壁厚在之間，按照經(jīng)驗曲線查得，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 本設計采用梯形截面，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 設梯形的上底寬度為B=6mm,底面圓角的半徑R=1mm，梯形高，設下底寬度為b，梯形面積應滿足如下關系式。 代值計算得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）確定注射時間：查教材表2-3，可取t=0.86s 2）計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，通過上述計算脫模斜度為，脫模斜度足夠。3.澆口的設計該塑件要求不允許有裂紋和變形缺陷，便面質量要求較高，采用一模兩腔注射，為便于調整充模的剪切速率和封閉時間，因此采用側澆口。其界面形狀簡單，易于加工，便于試模后修正，且開設在分型面上，從型腔的邊緣進料。a. 側澆口尺寸的設計 （1）計算

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

17、的體積流量： （3）計算澆口的剪切速率：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）以及主流道的當量半徑，這樣就可以校核主流道熔體的剪切速率。 （1）計算主流道的體積容量 （2）計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. 冷料穴的設計及計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，防止冷料進入模具型腔而影響制品的表面質量。本設計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，利用凝料對球頭的包緊力使凝料從主流道襯套中脫出。四成型零件的結構設計及計算 1. 成型零件的結構設計凸模的結構設計。凸模是成型塑件內表面的成型零件，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 凸模結構 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、強度、耐磨性及良好的抗疲勞性，同時考慮它的機械加工性能和拋光性能。又因為該塑件為大批量生產(chǎn)。對于脫模時與塑件的磨損嚴重，因此鋼材選用P20鋼，進行滲氮處理。 3. 成型零件工作尺寸的計算采用教材式（2-26）

19、式（2-30）相應公式中的平均尺寸法計算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照零件圖中給定的公差MT2計算。 (1)主型芯徑向尺寸計算。 、是系數(shù)查2-10可知=0.75. （2）主型芯高度尺寸計算 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)驗公式進行計算，即，查表7-4得150mm，因此需采用的模架。同時有考慮到導柱，導套，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、，按模架標準板厚取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)上述尺寸計算，模架尺寸已經(jīng)確定，標記為： 。其他尺寸按標準標注。如圖10。 圖10 模架尺寸2.模架各尺寸的校核根據(jù)做選注射機來校核模具設計的尺寸。 （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 七排氣槽的設計 該塑件由于采用側澆口進料熔體經(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)的設計 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。這時必須對高溫塑料帶入模具的溫度進行有效的調節(jié)和控制，常用且又簡便的方法，就是利用冷卻介質水對模具進行循環(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)的計算很麻煩，在此只進行簡單的計算。計算時忽略模具因空氣對流，輻射以及與注射機所散發(fā)的熱量，按單位時間內塑料熔體凝固時所放出的熱量應等于冷卻水所帶走的熱量。1. 冷卻介質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，用常溫水對模具進行冷卻。2. 冷卻系統(tǒng)的簡單計算a.單位時間內注入模具中的塑料熔體的總質量（1）塑料制品的體積 （2） 塑料制品