电器盒的注射模设计.docx

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电器盒的注射模设计

20**届毕业设计说明书

电器盒的注射模设计

系、部：

学生姓名：

指导教师：

职称

专业：

班级：

完成时间：

任务书

指导教师

学生姓名

课题名称

电器盒注射模设计

内容及任务

内容：

1.装配图一张（包括零件尺寸、精度、材料等）。

2.生产批量为大批量生产。

3.零件材料为ABS。

4.材料厚度为1m。

任务：

1.落料、拉深、冲孔复合模总体设计。

2.设计说明书一份。

3.设计图纸齐全。

4.自选一个重要模具零件编制加工工艺过程。

拟达到的要求或技术指标

一、模具

1.保证规定的生产率和高质量的冲压件的同时，力求成本低、模具寿命长。

2.设计的模具必须保证操作安全、方便。

3.冲模零件必须具有良好的工艺性，即制造装配容易、便于管理。

4.便于搬运、安装、紧固到冲床上并且方便、可靠。

5.保证模具强度的前提下，注意外形美观，各部分比例协调。

二、说明书

1.资料数据充分。

2.计算过程详细、完全。

3.公式的字母含义应标明，有时还应标注公式的出处。

4.内容条理清楚，按步骤书写。

5.说明书要求由计算机打印出来。

三、设计图纸

1.模具总装图一张。

2.全部模具零件图纸，总图纸量不少于2.5张零号图面

进度安排

起止日期

工作内容

备注

2007.12.20—2008.01.06

2008.01.07—2008.02.26

2008.02.27—2008.03.01

2008.03.02—2008.04.09

2008.04.10—2008.04.20

2008.04.20—2008.05.02

2007.05.02—2007.05.10

2007.05.10—2007.05.20

完成毕业设计的选题和开题报告。

对设计的相关资料进行整理。

进行设计的初期计算。

设计模具的结构。

绘制装配图和零件图。

对整个设计进行合理性检查。

设计说明书的输入以及毕业答辩的准备。

毕业设计答辩。

主要参考资料

［１］屈华昌.塑料成型工艺与模具设计.北京：

机械工业出版社，1995

［2］黄毅宏，李明辉主编模具制造工艺.北京：

机械工业出版社，1999.6

［3］《塑料模设计手册》编写组编著.塑料模设计手册.北京：

机械工业出版社，2002.7

［4］李绍林，马长福主编.实用模具技术手册.上海：

上海科学技术文献出版社，2000.6

［5］.王树勋.注塑模具设计与制造实用技术.广州：

华南理工大学出版社，1996.1

［6］.李绍林.塑料·橡胶成型模具设计手册.北京：

机械工业出版社，2000.9

教研室

意见

年月日

系主管领导意见

年月日

摘要

所谓塑料注射模，就是预先在两块或者多块模具专用金属上面挖出一个空的腔体。

然后通过高压，将融化的塑料粒子注入腔内，冷却后取出得到塑料制品所需要的模具。

对塑件结构分析和原材料分析，模具型腔结构的形式设计和布局，塑件的相关计算，分析了分型面的选择和浇注系统的设计，成型零件的计算，推出机构的设计，了解注射机的型号和规格.正确的选择注射机的型号并了解了注射模具设计的一般程序在设计的过程中发现经验公式有不一致的地方，不同公式的计算结果有的相差很大，注塑件的设计与模具设计关系密切，好的塑件结构可以简化模具结构，降低生产成本

关键词：

模具型腔结构；型芯；分型面；推出机构；浇注系统

ABSTRACT

Theso-calledplasticinjectionmold,isinadvancedigsoutaspatialhousingabovetwoorthemulti-blockmoldspecial-purposemetal.Thenthroughthehighpressure,theplasticgranulewhichmeltspoursintointhecavity,aftercoolingtakesoutobtainsthemoldwhichtheplasticproductneeds.

Analyzeinmouldingastructuralanalysisandrawmaterials,themouldtypeformdesignofaofstructureandoverallarrangement,mouldthecalculatingrelevantlyofone.Haveanalyzedthedividingtypechoiceofoneanddesignofpoursystem,calculationoftheshapingpart,putoutthedesignoftheorganization,understandtypeandspecification.Andcorrectchoicetypeofpersonwhoinjectunderstandgeneralproceduretoinjectmolddesignfindthereareinconsistentplacesintheempiricalformuladuringtheprocessofdesigning,whomdifferentresultofcalculationofformu

mouldtypeaofstructure;typecore;dividngtypeone;putouttheorganization;pourthesystem

1塑件材料分析

1.1基本特性

ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。

每种单体都具有不同特性：

丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。

从形态上看，ABS是非结晶性材料。

三种单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。

ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。

这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上百种不同品质的ABS材料。

这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。

ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。

1.2成型特性

结晶形塑料,吸湿性小,成型前可不预热，熔体粘度小，成型时不易分解，流动性极好,溢边值为0.02mm左右,流动性对压力变化敏感，加热时间长则易发生分解。

冷却速度快,必须充分冷却,设计模具时要设冷料穴和冷却系统。

收缩率大，方向性明显，易变形、翘曲，结晶度及模具冷却条件对收缩率影响大，应控制模温。

宜用高压注射，料温要均匀，填充速度应快，保压要充分。

不宜采用直接浇口注射，否则会增加内应力，使收缩不均匀和方向性明显。

应注意选择浇口位置。

质软易脱模，塑件有浅的侧凹时可强行脱模。

1.3综合性能

密度：

1.02～1.16g/cm³

比体积：

0.86～0.98cm³/g

熔点：

130°C～160°C

熔融指数：

200°C负荷50N，喷嘴2.09，0.41～0.82g/10min

热变形温度：

90°C～108°C（45N/cm²），83°C～103°C（180N/cm²）

抗弯强度：

80Mpa

屈服强度：

50Mpa

抗压强度：

53Mpa

抗拉强度：

38Mpa

抗剪强度：

24Mpa

冲击韧度：

261KJ/m²（无缺口），11KJ/m²（缺口）

断裂伸长率：

35%

拉伸弹性模量：

1.8Gpa

计算收缩率：

0.4～0.7%

布氏硬度：

9.7R121

1.4ABS的注射工艺参数

注射成型机类型：

螺杆式

螺杆转速：

30～60r/min

喷嘴形式及温度：

直通式180°C～190°C

料筒温度：

前段：

200°C～210°C

中段：

210°C～230°C

后段：

180°C～200°C

模具温度：

50°C～70°C

注射压力：

70MPa～90MPa

保压力：

50MPa～70MPa

注射时间：

3～5s

保压时间：

15～30s

冷却时间：

15～30s

成型周期：

40～70s

2塑件的形状尺寸

2.1塑件图

图2.1塑件的形状及尺寸

2.2塑件的工作条件

塑件的工作条件对精度的要求不高，根据ABS的性能可选择其塑件精度等级为8级精度（查阅《塑料成型工艺与模具设计》表3-9P67）的要求不高，根据ABS的性能可选择其塑件精度等级为8级精度（查阅《塑料成型工艺与模具设计》表3-9P67）。

求塑件的体积：

V塑=40×20×25-36×16×23

=20000-13248

=6.752cm³

求塑件的质量：

M塑=V塑·P塑

=7.4g（P塑取1.1g/cm³）

3型腔数目的确定及其布局

3.1如何确定塑件的模腔

已知塑件的体积和质量，又因为此产品属于大批量生产的小型塑件，所以多型模腔可为其提供独特的优越条件。

3.2如何确定模腔的排布

每增加一个型腔，由于型腔的制造误差和成型工艺的误差的影响，塑件的尺寸精度要降低约4%～8%，因此多型腔模具（n>4）的时候一般不能生产高精度塑件。

根据制件的尺寸，精度，表面粗糙度要求综合考虑生产率和成本及产品的质量等各种因素，初步确定此产品为一模4腔呈对称性排布。

排布图如下：

图3.1型腔数目及排布图

4分型面与排溢系统的设计

4.1如何确定塑件分型面

分型面的确定受到塑件在模具中的成型位置，浇注系统设计，塑件的结构工艺及其精度，嵌件位置，形状以及推出方法，模具的制造，排气操作工艺等各种因素的影响。

因此选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则：

4.1.1分型面选择的位置

分型面应在塑件外形最大的轮廓处。

4.1.2如何确定正确的流模方式

确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模。

通常分型面的选择应尽可能使塑件留在动模一侧，这样有助于在动模内设置推出机构动作，否则在定模内设置推出机构往往会增加模具整体的复杂性。

4.1.3保证塑件的精度要求

塑件的精度要求较高的成型表面不可设为分型面，以防止塑件达不到所需的

要求而造成废品。

4.1.4满足塑件的外观质量要求

需考虑分型面处所产生的飞边是否容易修整清除。

4.1.5减少成型面积的影响

对成型面积的影响，为了可靠的锁模以避免涨模溢料现象的发生，选择分型面应尽可能减少塑件（型腔）在合模分型面上投影面积。

4.1.6排气效果

分型面应尽量与型腔充填时塑料熔体的料流末端在型腔内壁表面重合。

根据以上几点原则，可确定塑件的分型面，如下图所示：

图4.1塑件分型面

5浇注系统的设计

浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成

浇注系统的设计应保证塑件熔体的流动平稳、流程应尽量短、防止型芯变形、整修应方便、防止制品变形和翘曲、应与塑件材料品种相适用、冷料穴设计合理、尽量减少塑料的消耗。

根据塑件的形状采用推杆推出。

由于采用复式点浇口，双分型面，分流道采用半圆形截面，分流道开设在中间板上，在定模固定板上采用浇口套,不设置冷料穴和拉料杆。

图5.1浇注系统的设计

根据塑件的材料及其外形尺寸和质量等决定影响因素，根据查表可确定其初步取值如下：

据塑件的外形尺寸和质量等决定影响因素，初步取值如下：

d=2.5mmD=5mmh=4mml1=1mmr=3mm

l2=5mma=4。

H=10～20mmL=50~60mm

初步估算浇注系统的体积：

V浇=4.52～4.73cm3………………………………5.1

其质量约为：

W浇=V浇×r塑=4.90～5.28g………………………………5.2

总质量为：

S=（n×W塑+W浇）/0.8=24～26g………………………………5.3

6注射机的型号和规格

根据塑件的材料、外形以及质量等因素可确定注射机的型号为SZY—300

注射机的技术规格如下:

型号：

SZY-300

额定注射量（cm3）：

320

螺杆直径（mm）：

60

注射压力（MPa）：

77.5

注射行程（mm）：

150

注射时间（s）：

5

注射方式：

螺杆式

合模力kN）：

1500

最大开（合）模行程（mm）：

340

模具最大厚度（mm）：

355

模具最小厚度（mm）：

285

模板最大距离（mm）：

340

动、定模固定板尺寸（mm）：

620×520

合模方式：

液压-机械

电动机功率（kw）：

17

螺杆驱动功率（kw）：

7.8

螺杆转数（r/mm）：

15—90

拉杆空间（mm）：

400×300

机器外形尺寸（mm）：

5300×840×1815

7成型零部件的工作尺寸计算

7.1产生偏差的原因

7.1.1塑料的成型收缩　

成型收缩引起制品产生尺寸偏差的原因有：

预定收缩率（设计算成型零部件工作尺寸所用的收缩率）与制品实际收缩率之间的误差；成型过程中，收缩率可能在其最大值和最小值之间发生的波动。

σs=（Smax-Smin）×制品尺寸………………………………7.1

σs——成型收缩率波动引起的制品的尺寸偏差。

Smax、Smin——分别是制品的最大收缩率和最小收缩率。

7.1.2成型零部件的制造偏差　

工作尺寸的制造偏差包括加工偏差和装配偏差

7.1.3成型零部件的磨损

7.2成型零部件分析和计算

本产品为LDPE制品，属于大批量生产的小型塑件，预定的收缩率的最大值和最小值分别取0.3%～0.8%。

平均收缩率s¯为0.5%。

此产品采用6级精度，属于一般精度制品。

因此，凸凹模径向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造与作用修正系数x取值可在0.5~0.75的范围之间，凸凹模各处工作尺寸的制造公差，因一般机械加工的型腔和型芯的制造公差可达到IT７～IT８级，综合参考，相关计算以及成型零件分析如下：

图7.1凹模

型腔径向尺寸：

（LM1）0+δz=[（1+s¯）Ls1-xΔ]0+δz………………………7.2

　　　　=[（1+0.5%）×20-0.5×0.04]0+0.04/4

=20.170+0.01mm

型芯高度尺寸：

（lM）0-δz=[（1+s¯）hS+xΔ]0…………………………7.3

=[（1+0.5%）×23+0.5×0.08]0-0.08/4

=16.130-0.01mm

（Lz）0-δz=[（1+s¯）Ls+0.5×Δ]0-δz………………………7.4

=[（1+2.5%）×16+0.5×0.04]0-0.04/4

=13.120-0.01mm

型腔深度尺寸：

（HM）0+δz=[（1+s¯）HS+XΔ]0+δz………………………7.5

=[（1+0.5%）×25+0.5×0.08]0+0.08/4

=725.210+0.02mm

型芯高度尺寸：

（lM）0-δz=[（1+s¯）hS+xΔ]0-δz………………………7.6

=[（1+0.5%）×23+0.5×0.08]0-0.08/4

=23.080-0.02

图7.2凸模

型芯径向尺寸：

（lM2）0-δz=[（1+s¯）lS1+xΔ]0-δz………………………7.7

=[（1+0.5%）×36+0.5×0.04]0-0.04/4

=36.130-0.01mm

中心距尺寸：

（C1）±δz/2=（1+s¯）C1S±δz/2………………………7.8

=（1+0.5%）×10±0.04/2

=10.07±0.02mm

校核：

型腔，型芯径向尺寸：

（Smax-Smin）Ls+δz+δc<△此式成立

（Smax-Smin）ls+δz+δc<△此式成立

型腔，型芯深度尺寸：

（Smax-Smin）Hs+δz<△此式成立

（Smax-Smin）hs+δz<△此式成立

中心距尺寸：

（Smax-Smin）Cs<△此式成立

7.3成型零件的强度、刚度计算

注射模在其工作过程需要承受多种外力，如注射压力、保压力、合模力和脱模力等。

如果外力过大，注射模及其成型零部件将会产生塑性变形或断裂破坏，或产生较大的弹性弯曲变形，引起成型零部件在它们的对接面或贴合面处出现较大的间隙，由此而发生溢料及飞边现象，从而导致整个模具失效或无法达到技术质量要求。

因此，在模具设计时，成型零部件的强度和刚度计算和校核是必不可少的。

一般来说，凹模型腔的侧壁厚度和底部的厚度可以利用强度计算决定，但凸模和型芯通常都是由制品内形或制品上的孔型决定，设计时只能对它们进行强度校核。

根据塑件产品可知此模具型腔设计时应采用的是组合式圆形型腔。

因此，计算参考公式如下：

型腔侧壁厚度的计算组合式圆形型腔侧壁可做为两端开口，仅受均匀内压的厚壁圆筒，当型腔受到熔体的高压作用时，起内半径增大，在侧壁与底版之间产生纵向间隙，间隙过大便会导致溢料。

因在设计时采用的是镶嵌式圆形型腔。

因此，计算参考公式如下：

侧壁：

按刚度计算：

……………………7.9

按强度计算：

………………………7.10

底版厚度计算：

组合式圆形型腔底版固定在圆形模脚上，并假定模脚等与型腔内半径。

这样底板可做为周边筒支的圆板，最大的变形发生在板的中心。

按刚度条件，型腔的底版厚度应为：

………………………7.11

按刚度条件，最大应力也发生在板的中心，底版厚度为：

………………………7.12

7.4小型芯的结构模具

小型芯成型素件上的小孔或槽。

小型芯单独制造，再镶入模板中。

型芯的固定方法如下图所示：

图7.3型芯的固定

凸模、型芯计算公式：

按强度计算：

………………………7.13

按刚度计算：

………………………7.14

参数符号的意义和单位：

P模腔压力（MPa）取值范围50~70；

s型腔侧壁的厚度（mm）

R型腔外半径（mm）

r型腔内半径（mm）

E材料的弹性模量（MPa）查得2.06×105；

[ó]材料的许用应力（MPa）查得176.5；

u材料的泊松比查表得0.025；

[δ]成型零部件的许用变形量（mm）查得0.05；

采用材料为3Gr2W8V，淬火中温回火，≥46HRC。

由公式分别计算出相应的值为：

按强度计算得：

tc=4.91mmth=4.18mmr=8.32mm

按刚度计算得：

tc=0.95mmth=2mmr=3.87mm

8合模导向机构设计

8.1导柱导向机构的作用型收缩率

8.1.1定位件用

模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确，在模具的装配过程中也起定位作用，便于装配和调整。

8.1.2导向作用

合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。

8.1.3承受压力能力

8.2导柱导向机构的主要零件是导柱和导套

8.2.1导柱的形式

有带头导柱和有肩导柱。

带头导柱结构简单，加工方便，用与简单模具。

小批量生产一般不需要导套，而是导柱直接与模板中的导向孔配合。

生产大批量时，也可在模板中设置导套，导向孔磨损后，只需更换导套即可。

有肩导柱其结构复杂，用于精度高生产大批量的模具，导柱与导套配合，导套固定孔直径相等，两孔同时加工，确保同轴度的要求。

8.2.2导柱结构和技术要求

（1）长度导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出8-12mm，以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔

（2）形状导柱前端应做成锥台或半球形，以使导柱顺利的进入导向孔。

（3）材料导柱应具有耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯，因此多采用20

钢经渗碳淬火处理或T8钢，T10钢经渗碳淬火处理，硬度为50-55HRC。

导柱固定的部分表面粗糙度Ra为0.8um,导向部分表面粗糙度为Ra0.8-0.4um。

（4）导柱固定的部分表面粗糙度Ra为0.8um,导向部分表面粗糙度为Ra0.8-0.4um。

数量及布置导柱应合理均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具边缘应有足够的距离，一保证模具强度（导柱中心到模具边缘距离通常为导柱直径的1-1.5倍）。

为确保合模时只能一个方向合模，导柱的布置可采用等直径导柱不对称布置或不等直径导柱对称布置。

导柱可设置在动模一侧，也可以设置在定模一侧，应根据模具结构来确定。

在不妨碍脱模取件的条件下，导柱通常设置在型芯高出分型面较多的一侧。

（5）配合精度导柱固定端与模板之间一般采用H7/m6或H7/k6的过渡配合；导柱的导向部分通常采用H7/f7或H8/f7间隙配合。

8.2.3导套的结构形式

导套主要有只导套和带头导套。

只导套结构简单，加工方便，用于简单模具或导套后面没有垫板的场合。

带头导套结构较复杂，用于精度较高的场合。

导套的结构和技术要求

（1）形状为使导柱顺利进入导套，在导套的前端应倒圆角。

导柱孔最好作成通孔，以利于排气及残渣废料。

（2）材料导套用于导柱相同的材料或铜合金等耐磨材料制造，其硬度一般应低于导柱的硬度，以减轻磨损，防止导柱或导套拉毛。

（3）固定形式及配合精度一般采用H7/r6配合H7/m6或H7/k6配合。

为增加镶入的牢固性，防止开模时导套被拉出来，可采用在模板的侧面用紧固螺钉固定导套的方法。

8.3导柱与导套的配用选择

根据模具的结构及生产要求可确定此模具应采用的导柱导套及配合方式。

如下图所示：

图8.1导柱导套及配合方式

要注意导柱的设置及导柱的长度，如刻导柱同时对动模部分导向，则导柱导向部分的长度应按下式计算：

L≥H+8~10mm………………………………8.1

L——导柱导向部分长度（mm）;

H——动模及推件板的高度41（mm）;

定端与模板间用H7/m6或H7/k6的过渡配合,导向部分通常采用H7/f7或H8/f7的间隙配合。

根据模具结构的要求，导柱同应布置4个，并尽可能对称布置于A分型面的四周，以保持分型时受力均匀，中间板不被卡死。

布局形式如图示：

8.2导柱排布图

9推出机构的设计

9.1推出机构的组成

推出机构由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部件组成。

即推件板、推件板紧固螺钉、推板固定板、推杆垫板、顶板导柱、顶板导套以及推板紧固螺钉。

9.2设计原则

（1）推出机构应尽量设在动模一侧

（2）保证塑件不因推出而变形损坏

（3）机构简单动作可靠

9.3脱模力的计算

根据力平衡原理，列出平衡方程式：

∑Fx=0………………………………9.1

Ft+Fbsinα=Fcosα………………………………9.2

Fb塑件对型芯的包紧力；

F脱模时型芯所受的