电器壳体塑料模设计.docx

1、电器壳体塑料模设计 本文由jsyjiang1010贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 2005 级 本 科 课 程 设 计 说 明 书 塑件的设计 1. 塑件的设计 1.1 塑件的用途 本塑件为电器壳体，其主要用途是保护内部元件并与其他部件很好的配合，这要 求塑件的尺寸精度要满足其工作要求，特别是壳体的配合部分。 1.2 塑件的原材料选择 根据塑件的工作要求来选取塑件原材料。本塑件的原材料选用丙烯腈-丁二烯-苯 乙烯共聚物（ABS） ，选用的原因有以下几点：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS） 具有较高的冲击韧性和机械强度，尺寸稳定耐化

2、学性及电性能良好，易于成型和机械 加工等特点。综合了上述的因素，选定烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）为原材料。 1.3 塑件图 塑件图的尺寸如下图 1.1 所示： 图 1.1 塑件图 第 1 页 2005 级 本 科 课 程 设 计 说 明 书 1.4 原材料的参数 聚苯乙烯（PS）的参数如下表 1.1 所示 表 1.1 ABS 的主要性能参数 性能 成型收缩率/% 产品最高连续使用温度/ 热变形温度/ 拉伸强度（屈服点）/MPa 拉伸模量（屈服点）/MPa 洛氏硬度 体积电阻率/cm 介电常数/Hz 耐电弧/S 介电强度/kVmm -1 数据 0.40.7(0.5) 6075 93107

3、 42.846.9 23462622 R108118 (24) 1013 2.451062.65106 5085 1216 1.5 原材料成型特性与工艺参数 表 1.2 ABS 的成型与工艺参数 工艺参数 后部 料筒温度/ 中部 前部 喷嘴温度/ 模具温度/ 注射压力/MPa 螺杆转速/(rmin-1) 第 2 页 180200 210230 200210 180190 5070 7090 3060 2005 级 本 科 课 程 设 计 说 明 书 1.6 分析塑件 塑件产品生产批量小，所以采用一模一腔。塑件简单采用整体型腔、型芯，侧孔 采用导柱滑块成型。采用两板式模具结构。 第 3 页 20

4、05 级 本 科 课 程 设 计 说 明 书 2. 注射机的选用 2.1 注射机的参数 选用卧式注射机的型号：XS-Z-60；其主要参数如下表 2.1 所示 表 2.1 注射机的主要参数 项目 理论注射容量/cm3 螺杆直径/mm 理论注射压力/MPa 塑化能力/gs -1 参数 60 25 122 4.0 35 500 50 项目 模板最大开距/mm 模板最大厚度/mm 模板最小厚度/mm 喷嘴球半径/mm 模具定位环直径/mm 模板尺寸/mm 喷嘴前段孔径 参数 180 200 70 12 55 330440 3.5 注射速度/ gs 锁模力/Kn -1 中心顶出孔径/mm 2.2 注射量

5、的校核 根据生产经验， 一个注射周期内所需注射的塑料容体的总量必须在注射机额定注 射量的 80%以内。利用注射容量（cm3）来表示： V = nV z + V j （2.1） 式中 V一个成型周期内所需注射的塑料容积，cm3； Vz单个塑件的容积，cm3； Vj浇注系统凝料和飞边所需的塑料容积，cm3； n 型腔的数目。 V = nV z + V j = 1 16.76 + 4.0 = 21.76 21.7660，=36.3%80%，符合设计要求 2.3 锁模力的校核 第 4 页 2005 级 本 科 课 程 设 计 说 明 书 在注射成型时，为了防止模具分型面被注射压力顶开，必须对模具施加足

6、够的锁 模力， 否则在分型面处将产生溢料现象， 因此注射机的额定锁模力必须大于注射压力。 F = Pm (nAz + A j ) （2.2） 式中 F注射机额定锁模力，N； Az制品在分型面上的垂直投影面积，mm2； Aj浇注系统在分型面上的垂直投影面积，mm2； n 型腔的数目； Pm塑料熔体在型腔内的平均压力，MPa。 由于塑料熔体流经喷嘴，流道，浇口和型腔，将产生压力损耗，一般型腔内平均 压力仅为注射压力 P0 的 1/41/2， 通常为 2040MPa.考虑到实际注射压力比注射机的 额定注射压力小，所以选定型腔内平均压力为 40MPa。 F = 40.0 (1 3414) = 1365

7、20( N ) = 136.52(kN ) 理论锁模力为 500kN，选用注射机的锁模力符合设计要求。 2.4 开模行程的校核 注射机采用液压式锁模机构，其最大开模行程与模具厚度有关。塑件高(包括浇 注系统)72mm，推出距离 31mm，所以开模行程如下公式计算： S k = H 1 + H 2 + 10 式中 Sk开模行程，mm； H1塑件高度(包括浇注系统)，mm； H2塑件顶出距离，mm； S k = 72 + 31 + 10 = 113 注射机的最大开模行程为 180mm，所以符合要求。 （2.3） 第 5 页 2005 级 本 科 课 程 设 计 说 明 书 3 注射模具设计 3.1

8、 3.1.1 浇注系统的设计 主流道衬套设计 主流道指紧接注射机喷嘴到分流道为止的那一段流道， 熔融塑料进入模具时首先 经过它。它与注射机喷嘴在同一轴心线上，物料在主流道中不改变流动方向，主流道 的形状一般为圆锥形或圆柱形，本设计为圆锥形。 主流道与喷嘴接触处作成半球形的凹坑，二者严密地配合，避免高压塑料熔体溢 出，凹坑球半径 R2 应比喷嘴球半径 R1 大 1mm2mm，主流道小端直径比注射机喷嘴 孔直径约大 0.5mm1mm，锥角一般取 2o6o，主流道的流道长度尽可能地短。 为了加工简单和模具的装配容易，所以设计成独立的流道衬套，选用优质钢材制 作并经热处理提高硬度。 本设计的材料采用了

9、 ABS，塑件属于小型制品，浇口套与定位环设计为一体，根 据材料的特性确定主流道的小端直径 d 为 4mm， 锥角取 3o； 凹坑球半径 R2 为 14mm， 在注射过程中注射机的喷嘴与凹坑球相撞，凹坑球半径大能避免注射机喷嘴漏料。其 主要形状和尺寸如下图 3.1.1 所示 图 3.1.1 主流道衬套 第 6 页 2005 级 本 科 课 程 设 计 说 明 书 3.1.2 分流道设计 分流道是连接主流道和塑件的那一部分流道，主要设计在分型面上，本设计是将 分流道设计塑件上端孔的部分的分型面，分流道的断面为 U 形，这样有利于加工和熔 料的流动。 分流道的分布形状如图 3.1.2，考虑到开模时

10、分流道与模具的分离，根据力学原 理分别在左右瓣合模上设计一个分流道，利用滑块的运动使分流道与模具分离。分流 道的断面为半圆形，如图 3.1.3 所示。 图 3.1.2 分流道分布示意图 图 3.1.3 分流道截面示意图 3.1.3 浇口的设计 本设计采用边缘浇口，边缘浇口（又名为标准浇口、侧浇口） 该浇口相对于分 流道来说断面尺寸较小，属于小浇口的一种。边缘浇口一般开在分型面上，具有矩形 或近矩形的断面形状，其优点是浇口便于机械加工，易保证加工精度，而且试模时浇 口的尺寸容易修整，适用于各种塑料品种，其最大特点是可以分别调整充模时的剪切 第 7 页 2005 级 本 科 课 程 设 计 说 明

11、 书 速率和浇口封闭时间。 对于本设计来说，塑件是小型塑件可以利用边缘浇口的典型尺寸：深 1mm，宽 2mm。分流道与浇口连接处的形状、尺寸如图 3.1.4 所示。 图 3.1.4 浇口与分流道连接处 3.1.4 浇口位置设计 浇口位置的选择很大程度决定了塑件的质量， 所以浇口位置设计是注射模具设计 一个很重要环节，本设计的浇口位置如图 3.1.2 所示，在这个地方进料能使物料同时 到达模腔最远的地方。 3.1.5 流动比的校核 浇口位置选择是否合适，利用流动比公式来计算，公式如下： B= i =1 n Li i （3.1） 式中 B流动比； Li流路各段长度，mm； i流路各段厚度，mm；

12、n段数。 B= 1 L1 + 2 L2 + L3 3 + 4 L4 第 8 页 2005 级 本 科 课 程 设 计 说 明 书 = 42 / 3.5 + 9 / 5 + 6 / 2 + (45.7 + 25 + 2) / 2 = 49.65 聚苯乙烯（PS）的流动比在压力 60MPa 下为 300280，选择这个浇口位置的流 动比为 49.65 小于 280，符合设计要求。 3.2 分型面的选择 3.2.1 主分型面选择 主分型面由塑件内表面及塑料件上面的孔的上端面及塑件下表面向四周延伸形 成主分型面，如图 3.2.1。 3.2.2 侧向抽芯分型面选择 侧向抽芯分型面由侧孔的内端面及内表面、

13、 孔的外端面所在平面合并向外垂直延 伸形成，如图 3.2.2。 视图 3.2.1 主分型面 3.2.2 侧抽芯分型面 3.3 排气系统设计 为使塑料熔体在填充模具型腔过程中同时要排除型腔及流到的原有的空气， 所以 要设计排气系统。气体必须及时排出负责影响塑件质量。 本设计制品较小， 模具型腔较小， 塑件最后充满型腔的的部位在其模具分型面处。 所以本设计采用分型面间隙排气如图 3.3.1 第 9 页 2005 级 本 科 课 程 设 计 说 明 书 图 3.3.1 利用分型面排气 3.4 3.4.1 成型零部件设计 成型零部件设计 成型零部件的尺寸计算 模具的成型尺寸是指型腔、型芯上直接用来成型

14、塑件部位的尺寸，主要有型腔和 型芯的径向尺寸，型腔和型芯的深度或高度尺寸，中心距尺寸等。在设计模具时根据 制品的尺寸和精度要求来确定成型零件的相应的尺寸和精度等级，给出正确的公差 值。 模具的成型尺寸的计算方法有按平均收缩率计算和按极限条件计算两大类 ，本 设计采用平均收缩率来计算。 塑件的尺寸如图 1.1 所示，已知 ABS 的平均收缩率为 0.5%，塑件未标注公差尺寸 采用 MT5。 (1) 型腔的径向尺寸计算 型腔的径向尺寸计算的公式如下： LM = LS + LS SCP ? 3 / 4? 式中 + Z （4.1） LM模具型腔径向工作尺寸，mm； LS塑件径向尺寸，mm； 第 10

15、页 2005 级 本 科 课 程 设 计 说 明 书 Scp平均收缩率。 塑件尺寸公差，mm，差模塑体尺寸公差表得； z 为模具成型零件公差，差标准公差数值表得； 对于 24mm 的尺寸其实际尺寸 Ls=24.0-0.22 LM = 24 + 0.5% 24 ? 3 / 4 0.22 = 23.96 模具型腔按 IT10 级精度制造，其制造偏差 Z=0.084 LM = 23.96 +0.084 对于 25mm 的尺寸其 Ls=25.00-0.25 LM = 25 + 25 0.005 ? 3 / 4 0.25 = 24.94 模具型腔按 IT10 级精度制造，其制造偏差 z=0.084 LM

16、 = 24.94 +0.084 对于 40mm 的尺寸其 Ls=40.00-0.28 LM=40+400.005-3/40.25=39.99 模具型腔按 IT10 级精度制造，其制造偏差 z=0.100 LM = 39.99 +0.100 (2) 型腔的深度尺寸计算16 型腔深度尺寸计算公式如下： H M = H S + H S SCP ? 2 / 3? 式中 HM型腔深度尺寸，mm； HS塑件深度尺寸，mm； 对于 15mm 的尺寸其 Ls=15.00-0.19 + Z （4.2） H M = 15 + 15 0.005 ? 2 / 3 0.19 = 14.95 模具型腔按 IT9 级精度制

17、造，其制造偏差 Z=0.070 H M = 14.95+0.070 第 11 页 2005 级 本 科 课 程 设 计 说 明 书 对于 25mm 的尺寸其 Ls=25.00-0.25 H M = 25 + 25 0.005 ? 2 / 3 0.25 = 24.96 模具型腔按 IT10 级精度制造，其制造偏差 Z=0.084 H M = 24.96 +0.084 对于 31mm 的尺寸其 Ls=31.00-0.28 H M = 31 + 31 0.005 ? 2 / 3 0.28 = 30.97 模具型腔按 IT10 级精度制造，其制造偏差 Z=0.100 H M = 30.97 +0.10

18、0 (3) 型芯直径的计算 型芯的径向尺寸计算的公式如下： LM = LS + LS SCP + 3 / 4? ? Z 对于 20mm 的尺寸其 Ls=20+0.22 （4.7） LM = 20 + 20 0.005 + 3 / 4 0.22 = 20.27 模具型腔按 IT10 级精度制造，其制造偏差 Z=0.084 LM = 20.27 ?0.084 对于 25mm 的尺寸其 Ls=25+0.25 LM = 25 + 25 0.005 + 3 / 4 0.25 = 25.31 模具型腔按 IT10 级精度制造，其制造偏差 Z=0.084 LM = 25.31?0.084 (4) 型芯高度尺

19、寸的计算 型芯的高度尺寸计算的公式如下： H M = H S + H S SCP + 2 / 3? Z 对于 23mm 的尺寸其 Ls=23 +0.22 （4.7） 第 12 页 2005 级 本 科 课 程 设 计 说 明 书 LM = 23 + 23 0.005 + 2 / 3 0.22 = 23.26 模具型腔按 IT10 级精度制造，其制造偏差 Z=0.084 LM = 23.26 ?0.084 由于塑件为小型塑件，一些尺寸都在 3mm 以下，而小型塑件的尺寸主要受塑料 收缩率的影响，ABS 的平均收缩率为 0.5%，因此那些成型部分的尺寸采用其名义尺 寸。 3.4.2 成型零部件的结

20、构 1 整体结构 因为型腔型芯结构简单因此本设计采用整体式，型腔型芯分别嵌入到定、动模 板中镶块外形采用带轴肩的矩形台阶，然后分别从上下嵌入型腔型芯固定板中用垫 板螺钉将其固定。 2 型芯结构 本设计型芯结构如图 3.4.2 所示。 第 13 页 2005 级 本 科 课 程 设 计 说 明 书 图 3.4.2 型芯图 型芯的材料采用优质钢材 T8A， 由于型芯要与推管摩擦， 因此型芯要表面热处理， 使其的硬度达到 HRC5560。 3 型腔结构 本设计型腔如图 3.4.3 所示。 第 14 页 2005 级 本 科 课 程 设 计 说 明 书 图 3.4.3 型腔示意图 3.5 模具强度的校

21、核 由于塑件其外形大体是矩形，故采用矩形组合式的计算强度公式来计算。采用 45 号钢为侧壁与地板的材料。其物理参数：p=200MPa E=2.1105MPa. 3.5.1 型腔侧壁厚度计算 1利用刚度公式计算 a=3 PM hl 4 32 EH （5.1） 式中 a矩形型腔的侧壁厚度，mm； l矩形型腔长边尺寸，mm； PM型腔压力，MPa； 第 15 页 2005 级 本 科 课 程 设 计 说 明 书 E模具材料的弹性模量，碳钢为 2.1105MPa； 刚度条件允许变形量，mm； 模具材料泊松比，碳钢为 0.25。 a=3 40 31 93 4 = 23.9 32 2.1 10 5 50

22、0.02 2利用强度公式计算 a=l 式中 PM h 2 H P （5.2） 模具材料的许用应力，碳钢为 200MPa。 a = 93 40 31 = 23.2 2 50 200 刚度和强度的比较，侧壁厚度应大于 23.9mm，所以厚度选择为 24mm。 3.5.2 组合式型腔底板厚度计算 1利用刚度公式计算 1 5 P bl 4 S =? m ? 32 EB ? 式中 3 ? ? ? （5.3） S型腔底板厚度，mm； b凹模矩形短边尺寸，MPa； B凹模外侧底面的宽度，mm； ? ?3 5 40 40 88 4 S =? ? 32 2.1 10 5 103 0.02 ? = 31.76 ?

23、 ? ? 1 2利用强度公式计算 ? 3P b S = l? M ? 4 B ? P 式中 ?2 ? ? ? 1 （5.4） P模具材料的许用应力，碳钢为 200MPa。 3 40 88 ? 2 S = 103 ? ? = 31 ? 4 103 200 ? 第 16 页 1 2005 级 本 科 课 程 设 计 说 明 书 刚度和强度的比较，满足刚度，强度要求，型腔底板厚度应大于 31.76mm，取底 板的厚度 32mm。 3.6 模架模板的选择 根据整体型腔镶块的大小及计算都得到的侧壁厚和底板厚的计算结果得： 模板的长宽分别是：L：107+242=155 B： 88+242=136 取标准模

24、架参考值 160mm; 取标准模架参考值 160mm; 动模、定模底板为：200160. 选择模架A2型，如图3.6.1。采用?10120销钉定位，用M10120内六角螺钉进固 定，其再动模底板的分布如图3.6.2所示；限位钉选择尺寸如图3.6.3所示； 3.6.1 模架 3.7 合模导向机构设计 3.7.1 合模导向的导柱设计 导柱的直径在 12mm63mm 之间，按经验其直径 d 和模板宽度 B 之比 d/B 在 第 17 页 2005 级 本 科 课 程 设 计 说 明 书 0.060.1 之间，导柱的固定段的直径和导向段直径，其形位公差与尺寸公差之间的 关系遵循包容原则，即轴的作用尺寸

25、不得超过最大实体尺寸，而轴的局部实际尺寸必 须在尺寸公差范围内。 导柱的端部做成半球形的先导部分，使其能顺利进入导向孔。 安装与模板间采用过渡配合 H7/n6，导向段与导套孔间采用动配合 H7/f6。 固定段表面的粗糙度为 Ra1.6m，导向段表面的粗糙度为 Ra0.8m。 材料采用优质钢材 T8A，其具有硬而难磨的表面，坚韧而不易断的型芯，材料经 过淬火硬度达到 HRC5560。 其结构如图 3.7.1 所示： 图 3.7.1 导柱示意图 3.7.2 合模导向的导套设计 导套的主要作用是方便模板的加工和模具的维修。 导套与导柱之间的配合为动配 合 H7/f7，导套与模板之间的配合为过渡配合

26、H7/m6。其粗糙度内外表面均采用 Ra1.6m。 材料采用耐磨的优质钢材 T8A，经过淬火表面硬度达到 HRC5055，比导柱的 硬度低 5 度左右，这样工作时间久后磨损的是导套而不是导柱，导套的更换比导套容 易。其示意图如图 3.7.2 所示： 第 18 页 2005 级 本 科 课 程 设 计 说 明 书 图 3.7.2 导套示意图 3.7.3 导柱导套的位置分布 根据模具的大小和形状，在模具型腔的周边要设导柱和导套。本设计采用是四根 直径相同的导柱不对称的布置。其在分型面的布置示意图如图 3.7.3 所示： 图 3.7.3 导柱、导套位置布置示意图 3.8 3.8.1 脱模机构设计 脱

27、模力的计算 采用公式(7.1)进行计算 第 19 页 2005 级 本 科 课 程 设 计 说 明 书 Fd = 式中 2EtL cos ( f ? tg ) + 10 A 1 ? 1 + f sin cos （.1） Fd脱模力， N； A垂直抽芯方向型芯的投影面积，cm 。 E塑料拉伸弹性模量，1.940； 塑料收缩率，0.005； t塑件壁厚，mm； 斜度，1o； 塑料泊松比，0.30； f摩擦因素，0.450； L型芯长度，mm。 Fd = 2 3.14 1.940 0.005 2 31 cos1(0.450 ? tg1) + 10 33.05 1 ? 0 .3 1 + 0.450 s

28、in 1 cos1 3 =332.8 3.8.2 脱模机构 本塑件是采用推杆脱模机构，其特点是推杆加工简单，安装方便，维修容易，使 用寿命长。为了方便塑件的整体脱模及不对塑件造成变形和损坏，所以推杆的分布如 图 3.8.1 所示。 第 20 页 2005 级 本 科 课 程 设 计 说 明 书 图 3.8.1：推杆分布图 3.8.3 推杆尺寸的计算及机构设计 推杆受力的计算 每一推杆的平均受力 F= Fd n （8-2） 公式中：F脱模力； 推杆的数目； F= 332.8 = 30.25 11 推杆结构设计 推杆的直径按照公式（8.2）计算； d = 0.26 L F 1 2 1 4 （.3）

29、 公式中；推杆的直径； 推杆长度； 1 1 d = 0.26 90 2 30.25 4 5.6 第 21 页 2005 级 本 科 课 程 设 计 说 明 书 取推杆的直径为 ?6mm 选用带台阶的推杆前端直径取 ?3mm。为在推出塑件时 推杆和型芯不发生干涉前端长度取 40mm 具体尺寸如图 3.8.2。材料选用 T8A 经退火 处理，头部局部淬火，上段表面达到 60-65HRC。 此外，拉料杆也具有推出塑件的浇道料的作用，前端尺寸直径为 ?5mm，具体尺 寸如图 3.8.3 图 3.8.1 推杆的示意图 图 3.8.2 拉料杆图 3.8.4 复位机构设计 本设计采用复位杆复位， 4 根复位

30、根复位， 用 具有可靠的性能用直径 ?10 具体尺 寸如图 3.8.3 所示。 第 22 页 2005 级 本 科 课 程 设 计 说 明 书 图.3 复位杆 3.9 3.9.1 侧抽机构设计 抽芯距的确定与抽拔力的计算 1 抽芯距的计算公式如下： S = S1 + 2 4 式中 S抽芯距，mm； S1 取出塑件最小尺寸，mm； S = 6 + 4 = 10 （9.1） 2抽拔力的计算公式(8.1)： Fd = 2 3.14 1.940 0.005 2 6 cos 1(0.450 ? tg1 ) + 10 2.613 1 ? 0 .3 1 + 0.450 sin 1 cos 1 =26.57 3.9.2 斜导柱分型抽芯机构的设计 斜导柱分型抽芯是应用最广的分型抽芯机构，它借助开模力完成侧向抽芯，结构 简单，制造方便，动作可靠。其结构如图 3.9.1 所示，滑块