电器元件毕业设计说明书Word下载.docx

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1.3.1注射量：

该塑料制件单件重ms≈10g

选择与模具和制品相适应的注射量能满足成型要求的注射机，可以通过两种计算方式确定。

ABS的密度为1.0～1.1g/cm3，压缩比K压1.8～2.0。

粗略计算浇注系统重量mj≈VJ×

ρ=9.16×

1.0g≈9.16g

总体积V塑件=（9.437+9.16）cm³

=18.6cm³

2

总重量M=18.6×

1.0g≈18.6g

1.直接按注射机的最大注射质（重）量（g）计算即：

KM机max≥Ms×

n+m1

0.8×

76≥9.9g×

1+9.16g

60.8≥19.06

式中，M机max—注射机最大注射质量（g）；

K—利用系数（0.8）；

Ms—每件塑件制品的质量（g）；

n—每模型腔数；

m1—浇口凝料总质量（g）。

2.如果注射机最大注射量的参数是按容积（cm3）标注的，则将容积换算为质量后，

再按上式计算确定。

M机max=ρˊV。

=cρV。

=0.85×

1.0g/cm×

90cm=76

式中，V。

—注射机最大注射容积（cm3）；

ρˊ—在料筒温度和压力下，熔融塑料的密度；

ρˊ=cρ；

其中ρ为塑料常温下的密度，g/cm3；

c为料筒温度下，塑料体积膨胀的校正系数。

结晶型塑料c=0.85；

非结晶形

塑料c≈0.93。

在计算塑料的体积时，与压缩比有关，故塑料体积

V塑=K压×

V=1.9×

9437mm3=18cm3

式中，K压为压缩比系数。

1.3.2注射压力

注射机的注射压力必须大于制品成型所需要压力，即不但够用还应有余才保险。

p注≥p成型

查手册知ABS塑料成型时的压力p成型=70～90Mpa，注射机的注射压力为

p注=224～164.5Mpa。

1.3.3锁模力

注射机的锁模力必须大于或稍大于塑料充满型腔时注射压力模内产生的张力，即

F机≥P模×

A面

A面×

K

630kN≥（34.3×

1068.69×

2/3）×

10-3kN

式中，F机—注射机的最大锁模力，此注射机的锁模力630kN。

K—压力损耗系数（1/3-2/3）；

333

P模—模具型腔中熔体的平均压力，ABS的平均压力为34.3

A面—制品和所有流道、浇口在分型面投影面积之和，即A面=1068.69mm。

1.4塑件的注射工艺参数的确定

根据情况，ABS的成型工艺参数可作如下选择，在试模时可根据实际情况作适当的调整。

注射温度：

包括料筒温度和喷嘴温度。

料筒温度：

后段温度t1选用160℃

中段温度t2选用175℃

前段温度t3选用190℃

喷嘴温度：

选用175℃

注射压力：

选用100MP

高压时间：

选用3s

冷却时间：

选用70s

总周期：

160s

第二章型腔数的确定及浇注系统的设计

2.1塑件的工艺性分析

1.塑件尺寸较小，各项尺寸较复杂并且制件本身带有多个镶件，为降低成型费用

以及便于加工，采用一模一腔，并不对制品进行后加工。

2.为满足制品高光亮的要求与提高成型效率采用点浇口，由于此套模具为一模一

腔，为了便于浇道的脱落，另外增加了主分流到。

3.为了方便加工和热处理，型腔与型芯部分采用拼镶结构。

2.2确定型腔数目

根据塑件的生产批量、尺寸精度要求以及塑件本身的复杂程度采用一模一腔。

2.3型腔、型芯工作部位尺寸的确定

查手册知ABS塑料的收缩率是0.3%～0.8%。

则ABS塑料的平均收缩率Scp=（0.3%+0.8%）/2=0.55%

按照下列公式型腔、型芯工作部位尺寸：

3△）+δz

042+δz型腔深度尺寸Hm=（HS+Scp×

HS-△）+δz033型芯径向尺寸lm-δz=（lS+Scp×

lS+△）-δz042型芯高度尺寸hm-δz=（HS+Scp×

hS+△）-δz03中心距尺寸Cm=（LS+Scp×

CS）±

δz/2型腔径向尺寸Lm+δz=（LS+Scp×

LS-

式中：

LS—塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸（mm）；

lS—塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm）；

HS—塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm）；

hS—塑件内型深度基本尺寸的最小尺寸（mm）；

CS—塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm）；

△—塑件公差（mm）；

δ—模具制造公差，取δ=（1/3～1/4）△。

通常，制品中1mm和小于1mm并带有大于0..05mm公差的部位以及2mm和小于2mm并带有大于0.1mm公差的部位不需要进行收缩率计算。

成型零件各工作部位尺寸计算结果如图2-1所示。

图2-1加有公差及收缩率的零件图

2.4型腔位置的排布

型腔数量的确定是由以下几方面考虑的：

1.长期大批量生产适于采用多型腔结构。

2.制品较小时适于采用多型腔结构。

3.供货日期集中，量大，适于采用多型结构。

4.制品批量小、不集中，宜用单腔结构。

5.制品复杂或精度高，多腔一致性差，制造困难，故适宜单腔结构。

此电器元件塑件对表面质量和内部性能要求很高，塑件本身有9个金属嵌件均需模内注塑，综合以上几点考虑。

此塑件的型腔数量，为“一出一”即一模一腔。

考虑到零件的镶件过多和成型零件的表面质量，模具的型腔排列方式如图3-3所示：

浇口及料把

分型面

图2-2：

分型面及料把示意图

2.5确定分型面位置

如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。

由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。

选择分型面时一般应遵循以下几项原则：

1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处。

2）便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。

3）保证塑件的精度要求。

4）满足塑件的外观质量要求。

5）便于模具加工制造。

6）对成型面积的影响。

7）对排气效果的影响。

8）对侧向抽心的影响。

其中最重要的是第五和第二、第八点。

为了便于模具的加工制造，应尽量选择平直分型面工易于加工的分型面。

但是对于电器元件此塑件，由于其塑件的最大平面做分型7

面不利于分型，又因其塑件上有许多小的嵌件，并且都不在同一平面上，根据塑件的结构如图1所示，在双点划线所示区域以外的外表面，根据其特点及表面质量要求，采用塑件的最大外轮廓作为分型面，如图2-2所示。

2.6浇注系统的设计

浇注系统是用以将熔融状态的塑料粘流体经注射机喷嘴在高温、高压和高速状态下，通过流到进入型腔。

设计浇注系统时应注意以下几方面：

1）浇注系统力求距型腔距离近、一致，并首先进入制品的厚壁部分、不易直冲型芯（尤其是细小型芯）镶嵌件；

应避免产生熔接痕，利于排气。

2）其位置力求在分型面上，便于加工并易于快速、均匀、平稳地充满型腔；

主流道入口应在模具中心位置；

3）有利于制品的外观，并易于清除。

当产生矛盾无法处理时，可协商修改制品结构。

4）对于大型制品和功能性制品，力求用模拟软件分析填充过程，以保证制品的内在品质和尺寸精度的要求。

5）大批量制品，浇注系统应自动脱落并自动与制品分离，以利实现自动化生产；

6）还应考虑到制品的后续工序，利于后工序的加工、装配、工序间运送和管理，必要时设辅助流道，将制品联为一体。

2.6.1浇口的设计

浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。

浇口的截面形状和尺寸的确定要根据制品的尺寸大小、壁的后薄（尺寸大的、壁厚的，浇口尺寸要适当放大些，反之则应取小尺寸）、塑料的品种（流动性好的，尺寸取值应偏小，反之应取大值尺寸）以及制品的结构和相应的浇口形式而定。

根据对电器元件外观特征以及质量精度的分析，其浇口采用点浇口，因其浇口在塑件内部不影响其外观质量。

浇口尺寸与位置如图2-2所示。

1.浇口的选用

浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。

我们将采用限制性浇口。

限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还

起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。

具体到这套模具，其浇口形式及尺寸如图2-3所示。

浇口各部分尺寸都是取的经验值。

实际加工中，是先用圆形铣刀铣出流道，再将材料进行热处理，然后做一个铜公（电极）去放电，用电火花打出这个浇口来的。

图2-3：

浇口形式及尺寸

2.浇口位置的选择

模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。

总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：

1）浇口应设计在制品塑壁最厚之处，并力求浇口至型腔各部分距离尽可能接近并利于补缩。

2）避免在浇口处产生喷射、在成型中产生蛇流。

3）应设计在制品成型时的主要受力之处，因为此处是塑料熔体流动方向上所承受的拉应力和压应力的最大之处，特别是带填料的增强塑料，更为明显。

4）应考虑并顾及到制品的尺寸和精度要求：

因为塑料流动方向和垂直于流动方向的收缩率不相同。

所以应考虑到收缩的方向性和可能引起的变形。

根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则，塑件的浇口设计在如图2-2所示，浇口位于塑件突起端面的正中心位置。

2.6.2主流道的设计

1.主流道尺寸

主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。

设计根据手册查得SZ－60/40型注射机喷嘴有关尺寸如下：

喷嘴前端孔径：

d0=φ3.5mm

喷嘴前端球面半径：

R0=15mm

为了使凝料能顺利拔出，主流道的小端直径D应稍大于注射喷嘴直径d。

D=d+（0.5～1）mm=φ3.5+1=φ4.5mm

主流道的半锥角α通常为1°

～2°

过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气，过小的锥角是凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大，此处的锥角选用2°

。

经换算的主流道大端直径D=φ8.5mm，为使熔料顺利进入分流到，可在主流道出料端设计半径r=5mm的圆弧过渡。

主流道的长度L一般控制在60mm以内，故此模具的主流道长度为32mm。

2.主流道浇口套的形式

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，俗称浇口套．以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。

浇口套都是标准件，只需去买就行了。

常用浇口套分为有托浇口套和无托浇口套两种下图为前者，有托浇口套用于配装定位圈。

浇口套的规格有Φ12，Φ16，Φ20等几种。

由于注射机的喷嘴半径为15，所以浇口套的为R16。

3.主流道浇口套的固定

因为采用的有托浇口套，所以用定位圈配合固定在模具的定模固定板上。

定位圈也是标准件，外径为Φ120mm，内径Φ35mm。

具体固定形式如下图所示。

图2-4浇口套示意图

2.6.3分流道的设计

在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末端

与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。

它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。

因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。

1.分流道的形状及尺寸

分流道是图2-5中水口板下水平的流道。

（此话不通）

图2-5分流道示意图

为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形梯形U形半圆形及矩形等，工程设计中常采用梯形截面加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大，因此模具为一模一腔，此模具分流道的设计主要是为了，在第一次分型时是料把不至于留在动模上，如采用拉料钉将料把拉住，就要设计分流道。

梯形的侧面斜角a常取50～150，梯形的小底边宽度取1.28mm,大底边宽度取2.28mm，其侧边与垂直分型面的方向约成10°

另外为了便于主流道凝料的托模，将分流道做成梯形截面。

2.分流道的长度

分流道要尽可能短，且少弯折，便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失。

电器元件的分流道的设计主要是为了主流道能够顺利脱模，将分流道设计成弯度为120°

，总长80mm。

3.分流道的表面粗糙度

由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因主分流道的内表面粗糙度Ra不要求很低，一般取1.6μm左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。

2.6.4冷料穴与拉料杆的设计

在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约10－25mm的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。

位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。

为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。

冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处），其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的1－1.5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积，冷料穴有六种形式，常用的是端部为Z字形和拉料杆的形式，具体要根据塑料性能合理选用。

本模具中的冷料穴的具体位置和形状如图2-5中所示。

实际上只要将分流道顺向延长一段距离就行了。

所谓的拉料杆就是在开模后将浇口套中的主流道凝料（俗称料把）拉住，令其从浇口套的小端处断开留在动模，以便在推出制品时，连同凝料一起推离模具，为下一循环的进料、储料、输送，准备其空间。

对于电器元件的模具使用球头拉料杆，当前锋冷料进入冷料穴后进包在拉料杆的球头上，开模时，便可将凝料从主流道中拉出。

球头拉料杆固定在定模固定板的浇口套的一侧上，在其开模时，尼龙锁拉住了动定模型芯，第一次开模发生在定模板固定板与定模板之间，所以料把与制件分离；

注塑机的拉力拉开尼龙锁，发生第二次开模，制件被推杆推出。

其结构如图2-5所示。

第三章排气、冷却系统的设计

3.1冷却系统的设计

冷却系统包括：

动、定模的冷却水通道，密封圈和进水口，水口的管接头。

其主要作用是调节模具温度，保证成型质量，提高制品固化速度，提高效率。

管接头采用的是细牙螺纹。

水孔直径是管螺纹的低径即攻丝前的预孔直径。

由于此模具的采用的是镶嵌示型芯，所以为了避免漏水，在型芯和动、定模板安装密封圈。

熔融塑料由注塑机喷嘴射出，进入模具时的温度ABS是（170～180）℃。

熔料一旦进入并充满型腔后，则要求尽可能迅速地冷却固化，以便保压定型后出模。

ABS在型腔中冷却固化的最佳温度为（40～60）℃；

因此，要使模具保持塑料冷却固化所需的最佳温度，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。

由于制品平均壁厚为2mm，制品尺寸又较小，确定水孔直径为8mm。

由于冷却水道的位置、结构形式、孔径、表面状态、水的流速、模具材料等很多因素都会影响模具的热量向冷却水传递，精确计算比较困难。

实际生产中，通常都是根据模具的结构确定冷却水路，通过调节水温、水速来满足要求。

由于动模、定模均为镶拼式，受结构限制，冷却水布置如图9所示。

图9冷却水线的布置

3.2排气、溢料系统的设计

排气、溢料槽多设置在分型面上或凸模上，热塑性塑料制品，尤其是中、小型制品一般不需单独设置排溢槽。

一是塑料在注射成型前进行预热，尤其是吸湿性塑料，二是成型面上的推杆部位、推官部位、推板和侧抽芯型芯以及合模分型面，都有一定间隙，均可起到排气作用。

而溢料则因设有储料井，一般除大型模具外，不设置溢料槽。

由于制品尺寸较小，利用分型面和推杆、推管的配合间隙排气即可；

又因为运用镶拼式的型芯结构，与整体式型芯相比，更加便于加工和排气。

镶拼型芯使加工和热处理工艺大为简化，针对此套模具就是采用镶拼式型芯。

3.3模温的控制

由于模塑成型制品的材料不同，对模具成型时的模温要求也各不相同，大多数常用热塑性塑料注射成型时，均要求模具温度在40℃6～0℃之间，而少数热固性塑料成型时，则要求模温为110℃1～50℃，个别塑料要求达到230℃26～0℃的高温；

而热固性塑料制品的材料，多为低温态进入模具，其料温一般均在100℃之内，但是进入型腔后则要求迅速达到180℃2～00℃的高温，以求快速交联固化，定性出模。

因此为使制品材料在成型时获得最佳的模具温度，有些模具要降温，而有些模具要升温。

故此，对制品成型时的模温必须进行有效的调节和控制。

这是保证制品质量和提高生产率的重要环节。

针对此套模具来说，其制品的材料为ABS，成型温度为200℃26～0℃，因此可将模温控制在40℃6～0℃，有效地控制模温，使收缩稳定，制品变形就小了，对于电器元件这种结构复杂的制件，尤为重要。

第四章成型零件的结构设计

模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。

成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。

因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。

设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。

本套模具的成型零件包括定模板，动模板，两个动定模型芯等。

其中动定模均采用整体嵌入式，这样有利于节省贵重金属材料，有利于加工和排气。

本设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算，已给出ABS的成型收缩率为0.55，模具的制造公差取Z=△/3.

4.1定模板的设计

定模板总体上就是一个长方体，底面是平的，其面积至少要能盖住塑件的最大外形面积，由于塑件在成型时模板受到的压力较大，据经验厚度需设计厚点，另外还要考虑到导柱和导套的位置、固定定模型芯的螺丝孔的位置、冷却水道的布置、定位拉杆的位置以及主流道和主分流到的布置等。

设计定模板的宽为230mm，厚为50mm，长300mm。

最终设计结构如下图，上面对称有两个冷却水道孔，因此在定模板上钻对应的两个孔以及凹进去的小四方体内壁上的两个孔，也就是说长方形的水线穿过这四个孔，再通过螺纹牙，锁紧到定模板上的。

凹进去的小四方体底部的需要在中心线上钻出四个螺纹孔，用来固定四方体的型芯。

由于塑件的尺寸要求精度高、结构复杂，故将定模以及定模设计为可拆卸的型芯和型腔，以便于调试和生产中的修模，也可降低成本。

图4-1定模板示意图

4.2动模板的设计

动模板的设计雷同于定模板的设计，但是动模板相比之下要比定模板，多出五个顶杆的孔，如图所示这五个孔都为通孔。

图4-2：

动模板示意图

4.3动、定模型芯的设计

图4-3动模镶件示意图

此模具的动、定模型芯采用的是整体镶入式结构，对于中小型塑件制品，尤其是多行腔结构的模具厂采用整体镶入结构的型芯，用优质钢材进行电加工、成型铣、墨或数控铣、磨加工；

形状简单、深度不深的可直接用冷挤压成型。

整体镶入结构型芯的优点是可以选用优质的钢材加工而又用材不多，其结构便于加工，也便于维修和更换；

一致性较好。

其外形根据制品形状结构和模具结构的需要，可以是圆形、方形、矩形和其他形状。

此模具的动模型芯镶件采用的是台阶式镶入，配合部分较短故采用过盈配合，以增强其可靠性。

此结构仅用于成型制品的一小部分。

制品形状简单，易于制造，如图4-3所示。

图4-4定模示意图

模具中的动定模型芯采用的是无台阶的直镶结构，如图4-4定模型芯的结构，加工更加简便。

两个型芯用4个M8螺钉定位，较为牢固。

两个型腔为全对称形，沿四角作了四个凸凹的倒角，作为两个型芯的配合。

4.4选标准模架

根据以上分析，计算以及型腔尺寸及位置尺寸可确定模架的结构形式和规格。

初选标准模架，依据《塑料注射模中小型模架及技术条件》，根据模板的参数确定导柱、导套、垫块等的有关尺寸。

模架的基本参数：

A1-160160-27-Z2GB/T12556.1—19