比亚迪E注塑模创新设计说明书.docx

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比亚迪E注塑模创新设计说明书

Documentserialnumber【LGGKGB-LGG98YT-LGGT8CB-LGUT-LGG08】

比亚迪E注塑模创新设计说明书

毕业设计说明书

学生姓名：

吴蒙学号：

学　院：

机电工程学院

专业年级：

08级材控一班

题目：

比亚迪E6胶框注塑模创新设

指导教师：

吴庆定教授

评阅教师：

胡泽豪教授

　　2012年　5月

摘要

该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计。

通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。

也就是设计一副注塑模具来生产比亚迪E6胶框塑件产品，以实现自动化提高产量。

针对比亚迪E6胶框的具体结构，该模具是侧浇口的单分型面注射模具。

通过模具设计表明该模具能达到比亚迪E6胶框的质量和加工工艺要求。

关键词：

一模两腔；注塑模；模具设计；比亚迪E6胶框。

TitleThedesignofinjectionmoldingforBYDtheBydE6plasticbox

Abstract

Throughtheentiredesignprocess,showthatthemoldcanbeachievedinthisplasticpartsrequiredforprocessing.Accordingtothesubject'smaintaskistodesigncalculatorshellinjectionmolddesign.Alsoistodesignaninjectionmoldtoproduceplasticpartscalculatorshellproducts,inordertoachieveautomationtoincreaseproduction.Thespecificstructureforthecalculatorshell,themoldisthesideofasingle-gateinjectionmoldpartingline.AstheBydE6plasticboxhasanovalhole,setthestraightguidecolumn,theadvantageistosimplifyinstitutionssothatmoldshapenarrowedsignificantlyreducemanufacturingcostsofthemold.Indicatesthatthemoldthroughthemolddesigncanachievecalculatorboxqualityandprocesstechnologyrequirements.

Keywords:

2-cavitymold;injectionmolding;themolddesign;BydE6plasticbox.

引言

随着塑料制品在日常生活中的广泛利用，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。

国内注塑模在质与量上都有了较快的发展。

但是与国外的先进技术相比，我国还有大部分企业仍然处于需要技术改造、技术创新、提高产品质量、加强现代化管理以及体制转轨的关键时期。

模具行业作为制造业的重要组成部分，具有广阔的市场前景。

一、发展概况和应用背景

近年来，由于我国国民经济的高速、稳定的增长，促进了我国模具工业的迅速发展壮大，因此，模具设计与制造专业或者相关的材料成型与控制专业已经成为我国国内具有优势的热门专业之一。

进入新世纪以来，我国模具销售额以年平均20%左右的速度增长，2006年模具销售额达到720亿元人民币，居日本、美国之后第三位[1]；模具出口突破了10亿美元。

我国模具生产厂、点达到了约3万家，从业人员近100万人。

这些都说明我国模具工业有了相当的规模。

其中，塑料模具在整个模具行业中约占30%左右。

国内塑料模具市场对注塑模具需求量日益增长。

专家普遍预测，在未来的模具市场中，塑料模具在模具总量中的比例将逐步提高，且发展速度将高于其他模具。

所以，越来越多的人开始从事塑料模具行业的设计。

大大的促进了我国注塑模具技术的发展。

但是我国目前和发达国家相比仍有较大差距，主要表现在模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的复杂程度、模具的使用寿命和制造周期等[2]。

所以，我们仍需不断的努力奋斗，用我们国家人民的聪明才智去开发模具行业，使我国的模具设计得到进一步的发展，逐渐缩短与发达国家的差距。

二、我国塑料模具的市场情况

虽然我国塑料模具在数量、质量、技术等方面有了很大进步，但与国民经济发展的需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、复杂、长寿命的高档塑料模具每年仍需大量进口。

在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，造成极低的利润率。

2003年，我国塑料模具总产值约176亿元，其中出口约2亿美元，约合亿元人民币。

根据海关统计资料，2003年我国共进口塑料模具约亿美元，约合54亿元人民币。

由此可以得出，2003年我国塑料模具总需求约为亿元人民币，国产模具总供给约为亿元人民币,市场满足率为%。

在进口的塑料模具中，主要是为汽车配套的各种装饰件模具、为家电配套的各种塑壳模具、为通信及办公设备配套的各种注塑模具、为建材配套的挤塑模具以及为电子工业配套的塑封模具等。

出口的塑料模具以中低档产品居多。

由于我国塑料模具价格较低，在国际市场中有较强的竞争力，所以进一步扩大出口的前景很好，2003年出口比2002年增长%就是一个很好的证明。

因此，从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些目前需进口的技术含量高的大型、精密、长寿命模具，并大力开发国际市场。

随着我国塑料工业的快速发展，特别是工程塑料的高速发展，可以预计，我国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度，近年内年增长率将保持15%以上的水平。

三、我国塑料模具的发展趋势

现代经济的飞速发展,推动了我国模具工业的前进。

CAD/CAM/CAE技术的日臻完善和在模具制造上的应用,使其在现代模具的制造中发挥越来越重要的作用,CAD/CAM/CAE技术已成为现代模具的制造的必然趋势。

CAD/CAM/CAE计算机辅助设计、模拟与制造一体化,CAD/CAM/CAE一体化集成技术是现代模具制造中最先进、最合理的生产方式。

使用计算机辅助设计、辅助工程与制造系统,按设计好的模具零件分别编制该零件的数控加工程序是从设计到制造的一个必然过程

1、在模具的质量、交货周期、价格、服务四要素中，越来越的用户将交货周期放在首位。

2、大力增强主动开发能力。

模具企业不能等有了合同，才根据用户要求进行模具设计。

3、随着模具企业的设计和加工水平的提高，模具的制造正在从过去主要依靠钳工的技艺而转变为主要依靠技术。

4、模具企业及其模具生产正在向信息化方向迅速发展。

5、世界上工业发达国家的模具正加速向我国转移。

第一章注塑件的设计

塑件制品的工艺性

塑件制品的设计不仅要满足使用要求，而且要符合塑料的成型工艺特点，同时还要尽量使模具结构简单化。

在进行制品结构工艺性能的前提下，尽量选用价廉且成型性能又好的塑料。

同时，还应该力求制品结构简单、壁厚均匀且成型方便。

另外，同时考虑模具的总体结构合理，使模具型腔易于制造，模具的抽芯和推出机构简单。

塑料制品形状应该有利于模具的分型、排气、补缩和冷却。

塑料制件的结构工艺性是指塑件结构对成型工艺方法的适应性.在塑料生产过程中，一方面成型会对塑件的结构、形状、尺寸精度等诸方面提出要求，以便降低模具结构的复杂程度和制造难度，保证生产出价廉物美的产品；另一方面，模具设计者通过对给定塑件的结构工艺性进行分析，弄清塑件生产的难点，为模具设计和制造提供依据。

塑料制品的设计主要内容包括：

塑件的选材、尺寸和精度、表面粗糙度、塑料制品的形状、壁厚、脱模斜度、圆角、加强肋、支承面、孔、螺纹、齿轮、嵌件、飞边、文字与符号及制品表面彩饰等。

塑件的选材

塑件的选材主要注意以下这些方面。

（1）塑料的力学性能如强度、刚性、韧性、弹性、弯曲性能冲击性能以及对应力的敏感性。

（2）塑料的物理性能如对使用环境温度变化的适应性光学特性、绝热或电气绝缘的程度、精加工和外观的完美程度等。

（3）塑料的化学性能如对接触物的耐蚀性卫生程度以及使用上的安全性等。

（4）必要的精度如收缩率的大小及各向收缩率的差异。

（5）成型工艺性如塑料的流动性、结晶性、热敏性等。

通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求,以及原材料厂家提供的材料性能数据.对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等.该塑件对材料的要求首先必须是塑料的流动性，其次是成型难易和经济性问题,以下是对几种流动性能较好材料的性能对比，如表2-1所示。

表2-1材料的特性

塑料名称

ABS

PC

PMMA

拉伸强度/MPa

62

66~72

——

弯曲强度/MPa

126

95~113

——

断裂伸长率/%

2

80~100

——

落球冲击强度J/m

16

422

——

洛氏硬度（M）

120

82

101

氧指数（OI）

热变形温度/℃

103

134

100

维卡软化点/℃

105

153

120

马丁耐热温度/℃

——

112

——

体积电阻率/

·cm

10

~10

×10

10

~10

吸水率%

透光度/%

20

93

93

雾度%

3

折射率

价格（元/吨）

1150~1230

33000~41000

19500~20700

和机械加工一样要考虑到加工工艺问题，模具成型也要考虑到材料的注塑特性，在各特点都相差无几的情况下，好的成型特性是选择材料的主要标准，以下是三种材料的性能和成型特性比较，如表2-2所示。

表2-2材料的性能和成型特性比较

塑料

品种

性能

特点

成型

特点

模具设计

注意事项

使用

温度

主要

用途

ABS

（非结晶型）

透明性好，电性能好，抗拉强度高，耐磨性好，质脆，抗冲击强度差，化学稳定性教好

成型性能好，成型前需干燥，注射时应防止溢料，制品易产生内应力，易开裂

因流动性好，适宜用点浇口或侧浇口，但因热膨胀大，塑件中不宜有嵌件

小于70℃

应用广泛，如电器外壳、汽车仪表盘、日用品等

有机玻璃（非结晶型）

透光率最好，质轻坚韧，电气绝缘性好/但表面硬度不高，质脆易开裂，化学稳定性较好，但不耐无机酸，易溶于有机溶剂

流动性差，易产生流痕，缩孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射时速度不能太高

合理设计浇注系统，便于充型，脱模斜度尽可能大，严格控制料温与模温，以防分解

收缩率取℅

〈80℃

透明制品，如窗玻璃，光学镜片，灯罩等

聚碳酸酯（非结晶型）

透光率较高，介电性能好，吸水性小，力学性能好，抗冲击，抗蠕变性能突出，但耐磨性差，不耐碱，酮，酯

耐寒性好，熔融温度高，黏性大，成型前需干燥，易产生残余应力，甚至裂纹，质硬，易损模具，使用性能好

尽可能使用直接浇口，减小流动阻力，塑料要干燥，不宜采用金属嵌件，脱模斜度〉2

〈130℃脆化温度为—100℃

在机械上做齿轮，凸轮，蜗轮，滑轮等，电机电子产品零件，光学零件等

本课题设计为比亚迪E6胶框面板，宜选用ABS材料，ABS材料是线型结构，非结晶型。

ABS是由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯组成。

ABS是三元共聚物，因此兼有三种元素的共同性能，使其具有“坚韧、质硬、刚性”的材料ABS树脂具有较高冲击韧性和力学强度，尺寸稳定，耐化学性及电性能良好，易于成形和机械加工等特点。

塑件的尺寸精度

尺寸精度的选择；塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准，然而，在满足塑件使用要求的前提下，设计时总是尽量将其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工难度和制造成本。

对塑件的精度要求，要具体分析，根据装配情况来确定尺寸公差，该塑件是一般民用品，所以精度要求为一般精度即可，ABS的一般精度为5级。

尺寸精度的组成及影响因素；制品尺寸误差构成为：

=

+

+

+

式中

——制件总的成型误差；

s——塑料收缩率波动所引起的误差；

z——模具成型零件制造精度所引起的误差；

c——模具磨损后所引起的误差；

——模具安装，配合间隙引起的误差；

影响塑料制品尺寸精度的因素比较复杂，归纳有以下三个方面。

（1）模具——模具各部分的制造精度是影响制件尺寸精度重要的因素。

（2）塑料材料——主要是收缩率的影响，收缩率大的尺寸精度误差就大。

（3）成型工艺——成型工艺条件的变化直接造成材料的收缩，从而影响尺寸精度。

塑件的表面质量

表面质量是一个相当大的概念，包括微观的几何形状和表面层的物理-力学性质两方面技术指标，而不是单纯的表面粗糙度问题。

塑件的表观缺陷是其特有的质量指标，包括缺料，溢料与飞边，凹陷与缩瘪，气孔，翘曲等。

模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的决定性因素，通常要比塑件高出一个等级。

该塑件对粗糙度的要求比较高，查表得ABS抛光后顺纹路方向的表面粗糙度为μm，垂直纹路方向的表面粗糙度为m。

塑件的几何形状及结构设计

（1）壁厚

各种塑件，不论是结构件还是板壁,根据使用要求具有一定的厚度，以保证其力学强度。

一般地说，在满足力学性能的前提下厚度不宜过厚，不仅可以节约原材料，降低生产成本，而且使塑件在模具内冷却或固化时间缩短，提高生产率；其次可避免因过厚产生的凹陷,缩孔,夹心等质量上的缺陷。

本设计选用的材料是ABS，它是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。

以下是ABS材料的壁厚推荐值：

～3mm

本课题设计的手机面板厚度选定为2mm。

该塑件属于小型件，塑件边缘的壁厚均匀。

（2）脱模斜度

由于塑件成型时冷却过程中产生收缩，使其紧箍在凸模或型芯上，为了便于脱模，防止因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损，与脱模方向平行的塑件内，外表面都应具有合理的斜度。

以下是ABS的脱模斜度推荐值：

制件外表面制件内表面

35′～1030′30′～40′

（3）加强肋

加强肋的主要作用是在不增加壁厚的情况下加强塑件的强度和刚度。

塑件上适当设置的加强肋可以防止塑件的翘曲变形；沿着物料流动方向的加强肋还能降低充模阻力，提高融体流动性，避免气泡，缩孔和凹陷等现象的产生。

本课题的没有设置加强肋。

（4）圆角

塑件上各处的轮廓过度和壁厚连接处，一般采用圆角连接，有特殊要求时才采用尖角结构。

尖角容易产生应力集中，在受力或受冲击载荷时会发生破裂。

圆角不仅有利于物料充模，同时也有利于融料在模具型腔内的流动和塑件的脱模。

圆角的取值与应力集中的关系遵循R/T函数关系，当R/T=以后应力集中变的缓和，该塑件大部分的圆角取R1。

（5）孔的设计

孔的极限尺寸原则上讲，这些孔均能用一定的型芯成型，在注射成型时，型芯受到高速流动的塑料熔体的冲击，如果型芯的直径太小或太长，则会因为高压冲击而弯曲，所以对孔的最小直径和孔的最大深度加以限制。

ABS材料孔的最小直径为，孔的最大深度为4d。

本课题没有设置孔，故不作考虑。

（6）塑件的表面形状

塑件的内外表面形状应在满足使用要求的前提下尽可能易于成型。

塑件的形状应有利于提高塑件的强度和刚度，薄壳状塑件可设计成球面或拱形面。

因此，在设计塑件时应尽可能避免侧向凹凸而减少或消除不必要的侧向抽芯，以简化模具结构。

（7）塑件的造型设计

如图1-1：

图1-1塑件图

第二章模具结构形式及注射机型号的确定

分型面位置的确定

（1）分型面的选择原则：

分型面除排位的影响外，还收时间的形状、外观、精度、浇口位置、滑块、推出机构、加工等多种因素的影响。

分型面的选择是否合理是塑件能否完好成型的先决条件，一般应该考虑一下问题：

1）符合塑件脱模的基本要求，就是是塑料容易从模具内取出，分型面应该设在塑件脱模方向最大的投影边缘部位。

2）分型面不影响产品外观质量，即分型面应尽量不破坏塑件光滑的外表面。

3）确保塑件留在分型面一侧，利于推出且推杆痕迹不显露于外观。

4）确保塑件质量，例如，将有同轴度要求的塑件放到分型面的同一侧。

5）满足模具的锁紧要求，将塑件投影面积大的方向放在定，动模方向上，而将投影面小的放在侧分型面上，另外，分型面是曲面的应该加斜面锁紧。

6）应尽量避免成侧孔，侧凹，若需要滑块成型，力求滑块结构简单，尽量避免定模滑块。

7）合理安排浇注系统，特别是浇口道。

8）有利于模具加工。

（2）分型面位置的确定

通过对塑件结构形式的分析和以上几点的考虑，分型面应该在截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上。

型腔数目和排列方式的确定

（1）型腔数目的确定

为了是模具与注塑机的生产能力相匹配，提高生产效率和积极性，并保证模具的精度，模具设计时应该要确定模具型腔的数目，常用的方法有两大类：

一是按技术参数确定型腔数目，二是按经济性来确定型腔数目。

本课题的洗衣机上盖是单一独立的部件，且尺寸较大，故可以采用一模两腔的结构形式。

（2）型腔排列形式的确定

由于该模具设计采用的是一模两腔的结构形式，为了实现压力平衡，故将型腔设置在模具中心。

注射机型号的确定

（1）由工称注射量选定注射机

由PRO/E建模分析得（材料密度取ρ=cm3）:

塑件总体积V=

塑件总质量M=×=

流道凝料V'=（流道凝料的体积是个未知数，一般按照塑件的大小来设定比例，塑件越大则比例取的越小）；

实际注射量为：

V

=×=

实际注射质量为：

M

=×=

根据实际注射量应小于倍公称注射量原则，即：

≧V

V

=V

/

=÷

=

；

根据以上的数据可以初步选定公称注射量为100，查国产注射机主要技术参数表取SZ-100/60,主要技术参数如下。

表2-1国产注射机SZ-100/60技术参数

特性

内容

特性

内容

结构类型

立

拉杆内间距（mm）

450×340

理论注射容积（cm3）

100

移模行程（mm）

260

螺杆（柱塞）直径（mm）

35

最大模具厚度（mm）

340

注射压力（MPa）

150

最小模具厚度（mm）

10

注射速率（g/s）

--

锁模形式（mm）

--

塑化能力（g/s）

--

模具定位孔直径（mm）

--

螺杆转速（r/min）

--

喷嘴球半径（mm）

1

锁模力（KN）

600

喷嘴口直径

4

（2）注射机相关参数的校核

1）注射压力校核

查表可知，ABS所需的注射压力为100~130Mpa，这里取P0=105Mpa，该注射压力机的公称注射压力P公=注射压力安全系数K1=～，这里去K1=，则：

K1P0==<（公称注射压力）,所以，压力机的压力合格。

2）锁模力的校核

注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢漏现象，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力，即：

①塑料件在分型面上的投影面积

通过PRO/E建模软件分析计算得：

A塑=1786mm2

②浇注系统在分型面上的投影面积A浇，即流道凝料的（包括浇口）在分型面上的投影面积A浇的值，可以按照多型腔模的统计分析来确定。

A浇是每个塑件在分型面上的投影面积A塑的～倍。

本例流道设计简单，流道投影面积相对塑件投影面积来说可忽略不计。

③塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积：

A总=n（A塑+A浇）

=A塑

=1786mm2

④模具型腔的胀型力F胀：

F胀=A总P模=1786×30N==

式中，P模是型腔的平均计算压力值。

P模是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%～40%，大致范围为28Mpa～56Mpa，对于粘度大的塑料取值大些，ABS属于中等粘度的塑料及有精度要求的塑料，故取P模=30Mpa。

查表3-1可知该注射机的公称锁模力F锁=600KN，锁模力的安全系数k=～这里取k=，则

K×F=×=

对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。

第三章浇注系统的设计

由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道称为浇注系统，通常由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。

它向型腔中的传质，传热，传压情况决定着塑件的内在和外表质量，它的布置和安排影响着成型的难易程度和模具设计及加工的复杂程度，所以浇注系统是模具设计中的主要内容之一。

浇注系统的设计原则

1）了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动性。

2）采用尺量短的流程，以减少热量与压力损失。

3）浇注系统的设计应有利于良好的排气。

4）防止型芯变形和嵌件位移。

5）便于修整浇口以保证塑件外观质量。

6）浇注系统应结合型腔布局同时考虑。

7）流动距离比和流动面积比的校核。

本课题洗衣机上盖的浇注方式采用从盖子一端直接浇口浇注的方式，因此模具的浇注系统只有主流道，这样可以使模具结构紧凑，熔体流动阻力小，有利于消除深腔处气体。

主流道的设计

主流道尺寸计算

（1）主流道长度

主流道长度L，由附录D可知，取

L=60mm进行设计

（2）主流道小端直径

主流道小端直径d=注射机喷嘴直径+（～1）mm

d=5mm

（3）主流道锥度

主流道锥角一般应在2°——6°，取α=4°，所以流道锥度α/2=2°

（4）主流道大端直径

主流道大端直径d′=d+2L主tg（α/2）,式中（α=4°）

d′=5+2×60tg（4°/2）mm≈9mm

（5）主流道的球面半径

主流道的球半径SR=注射机喷嘴球头半径+（1～2）mm=（10+）mm=。

（6）球面配合高度

球面配合高度为3～5取h=5mm

（7）主流道的凝料体积V主=∏/3L主（R2主+r2主+R主r主）

V主=3）×60×++×mm3==

（8）主流道当量半径Rn=（+）/2mm=

主流道浇口套的形式

主流道衬套的形式有两种：

一是主流道衬套与定位圈设计成整体式，一般用于小型模具；二是主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合在固定在模板上。

主流道为标准件可以选择。

主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交换地反复接触，属易损件，对材料要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的衬套式（俗称浇口套），对材料的要求很严格，小型模具可以将主浇口套和定位圈设计成一个整体。

浇口套一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等，本设计用T10A。

热处理要求淬火53～57HRC，保证足够的硬度，但是其硬度应低于与注射机喷嘴的硬度。

见图2-1：

图2-1主流道交口套图

主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动