电容器外套注塑模具设计.docx

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电容器外套注塑模具设计

摘要

模具是工业生产中的重要工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的重要基础之一。

随着机械工业、电子工业、航空工业、仪器仪表工业和日常用品工业的发展，塑料成型制件的需求量越来越多，质量要求也越来越高，这就要求成型塑料件的模具的开发、设计与制造的水平也必须越来越高。

注射成型是热塑性塑料成型的一种重要方法，它具有成型周期短、能一次成型形状复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑料制件。

注射成型的生产率高，易实现自动化生产。

定模安装在注射机的固定模板上，动模安装在注射机的移动模板上，并可随移动模板的移动实现模具的启闭。

模具闭合后，动模和定模一起构成模具型腔和浇注系统，注塑机即可向模具凹模注入熔融塑料，经冷却待凹模内塑件定型后动模和定模分离，由推出机构将塑件推出，即完成一个生产周期。

一般塑料模组成的组成部分：

成型零部件、浇注系统、导向机构、脱模机构、侧向分型与抽芯机构、加热和冷却系统、排气系统、其他零部件。

Summary

Moldingtoolistheindustryproducemediumoftheimportantcraftmaterial,themoldingtoolindustryisoneoftheimportantfoundationsofeachsectionofnationaleconomydevelopment.Alongwiththemachineindustry,electronicsindustry,aviationindustry,theinstrumentappearanceindustryandusuallythedevelopmentofthethingindustry,theplasticsmodelsthedemandofmakethepiecemoreandmore,thequantityrequestisalsomoreandmorehigh,thisdevelopment,designofthemoldingtoolandthelevelofthemanufacturingsthatwillbegtomodeltheplasticspiecealsomustbemoreandmorehigh.Itisakindofimportantmethodthatthehotsexplasticsmodeltoinjecttomodel,ithastheperiodofmodelshort,canmodeltheshapecomplications,thesizeprecisionandtaketheplasticssystempieceofhavethemetalsornonmetalpieceonce.Therateofproductionthatinjecttomodelishigh,easyrealizationtheautomationproduce.Settlethemoldgearingininjectingthefixedtemplateofthemachine,movethemoldgearingininjectingtheambulationtemplateofthemachine,andcanwithmovetheambulationofthetemplatetocarryoutthemoldingtooltoopenandclose.Themoldingtoolmovesthemoldandsettlesthemoldaftershutmatchtoconstitutethecavemoldofmoldingtoolandsprinkletonotethesystemtogether,injectingthemachinethentothemoldingtoolcavemoldinfusionmeltdownplastics,movethemoldandsettlethemoldseparationafterneedanalreadysetofplasticsinsidethecavemoldthroughthecooling,fromreleasetheorganizationtoreleasetheplasticspiece,thencompleteaproductionperiod.Thegeneralplasticsmodulebecomeofconstitutethepart:

Modelzeropartsesandsprinkletonotethesystem,leadtotheorganization,takeoffthemoldorganization,sidetowardanorganizationofthecent,heatandcoolingsystem,lineuptoannoythesystem,otherzeropartses.

关键词：

型芯，型腔，装配图，电容器

Keyword:

Convexmold,cavemold,theassemblediagram,capacitor

目录

绪论2

1.零件的工艺分析4

1.1塑件的原材料分析4

1.2塑件结构，尺寸精度，壁厚，表面质量分析4

2．确定型腔数5

2.1确定塑件质量5

2.2选择设备型号、规格、确定型腔数5

2.3计算型腔数5

3．型腔,型芯工作部分尺寸的确定6

3.1收缩率的计算6

3.2型腔内径计算6

3.3型芯计算6

4．浇注系统的设计7

4.1注射模分型面的选择7

4.2主流道的设计7

4.3分流道的设计8

4.4浇口设计8

4.5型腔位置的排布9

5．选用模架10

5.1型腔强度和刚度的计算10

5.2初选注射机10

5.3选标准模架10

6．校核注射机11

6.1注射量，锁模力，注射压力，模架厚度的校核11

6.2开模行程的校核11

6.3模具在注射机上的安装11

7．推出结构的设计12

7.1推件力的计算12

7.2确定顶出方式及顶件位置12

8．冷却系统的设计13

9．排气系统的设计13

总结13

参考文献14

绪论

本课题及相关领域的国内外现状及发展:

模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业，工业发达国家称之为“工业之母”。

模具成型具有效率高，质量好，节省原材料，降低产品成本等优点。

采用模具制造产品零件已成为当今工业的重要工艺手段。

模具在机械，电子，轻工，纺织，航空，航天等工业领域里，已成为使用最广泛的工业化生产的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中60%--80%产品零件，组件和部件的加工生产。

“模具就是产品质量”，“模具就是经济效益”的观念已被越来越多的人所认识和接受。

在中国，人们已经认识到模具在制造业中的重要基础地位，认识更新换代的速度，新产品的开发能力，进而决定企业的应变能力和市场竞争能力。

目前，模具设计与制造水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一。

为了加快产品的更新换代,必须缩短工装的设计和制造周期,从而开展了模具的计算机辅助设计和辅助制造的研究,采用该技术，模具设计和制造效率一般可提高2—3倍,模具生产周期可缩短1/2—2/3.目前，已达到CAD/CAM一体化,模具图纸只是作为检验模具之用。

模具是工业生产中的重要工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的重要基础之一。

塑料模具是指用于成型塑料制作的模具，它是型腔模的一种类型。

随着机械工业、电子工业、航空工业、仪器仪表工业和日常用品工业的发展，塑料成型制件的需求量越来越多，质量要求也越来越高，这就要求成型塑件的模具的开发、设计与制造的水平也必须越来越高。

因此，模具设计水平的高低、模具制造能力的强弱以及模具质量的优劣，都直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着各种产品的质量、经济效益的增长以及整体工业水平的提高。

事实上，在仪器仪表、家用电器、交通、通讯等各行各业中，有70%以上的产品是用模具来加工成型的。

工业发达的国家，其模具工业年产值早已超过机床行业的年产值。

在塑料制件的生产中，高质量的模具设计、先进的模具制造设备、合理的加工工艺、优质的模具材料和现代化的成型设备等是成型优质塑件的重要条件。

塑料制件应用的日益广泛和大型塑件及复杂曲面塑件的不断开发，对塑料成型模具的设计与制造提出的要求愈来愈高，传统的模具设计与制造方法已不能适应这样的要求。

CAD/CAE/CAM技术给模具工业带来了巨大的变革，成为模具技术最重要的发展发向。

注射模又称为注塑模。

塑料注射成型是在金属压铸成型原理的基础上发展起来的。

首先将粒状或粉状的塑料原料加入到注射机的料筒中，经过加热熔融成粘流态，然后在螺杆或拄塞的推动下，熔融塑料以一定的流速通过料筒前端的喷嘴射入闭合的模具型腔中，经过一定的保压，塑料在模内冷却、硬化定形，接着打开模具，从模内脱出成型的塑件。

注射模主要用于热塑性塑料的成型。

近年来，热固性塑料的注射成型也在逐渐增加。

注射成型能成型形状复杂的制件及具有生产效率等特点，在塑料制件的生产中占有很大的比重。

据统计，注射模的产量占世界塑料成型模具产量的一半以上。

注射成型是热塑性塑料成型的一种重要方法，它具有成型周期短、能一次成型形状复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑料制件。

注射成型的生产率高，易实现自动化生产。

到目前为止，几乎所有的热塑性塑料都可以用注射成型的方法成型，因此，注射成型广泛应用于各种塑料制件的生产。

注射成型的缺点是所用的注射设备价格较高，注射模具的结构复杂，生产成本高，生产周期长，不适合于单件小批量的塑件生产。

一些流动性好的热固性塑料也可用注射方法成型，其原因是这种方法生产效率高，产品质量稳定。

国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越到高的要求，促使模具技术迅速发展，作为生产各种工业产品和民用产品的重要工艺装备，模具已发展成为一门产业。

20世纪80年代以来，中国模具工业的发展十分迅速。

近20年来，产值以每年15%左右的迅速增长。

2000年我国模具工业总产值已达280亿元人民币。

在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，铸模具约占6%，其他各类模具约占11%。

注塑成型生产中使用的模具叫注射成型模具，简称注射模，它是热塑性塑料成型加工中常用的一种模具。

注塑模包括定模和动模两部分。

定模安装在注射机的固定模板上，动模安装在注射机的移动模板上，并可随移动模板的移动实现模具的启闭。

模具闭合后，动模和定模一起构成模具型腔和浇注系统，注塑机即可向模具型腔注入熔融塑料，经冷却待型腔内塑件定型后动模和定模分离，由推出机构将塑件推出，即完成一个生产周期。

一般注塑模可由以下几个部分组成：

成型零部件、浇注系统、导向机构、脱模机构、侧向分型与抽芯机构、加热和冷却系统、排气系统、其他零部件。

该塑件为电容器外套，其零件图如图一所示。

本塑件的材料采用硬聚氯乙稀（HPVC）。

生产类型为大批量生产。

1.零件的工艺分析

1.1塑件的原材料分析

塑件的材料采用硬的聚氯乙烯。

属热塑性塑料。

从使用性能上看，该塑料有较好的的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击性能，可单独用作结构材料，有较好的电气绝缘性能，可以用低频绝缘材料，从成型性能上看，耐热性和导热性不好，而用柱塞式注射机需将料筒内的料温度加热至166~

，会引起其分解，所以应采用带预塑化装置的螺杆式注射机注射成型。

模具浇注系统也应粗短，进料口截面宜大，模具应有冷却装置。

1.2塑件结构，尺寸精度，壁厚，表面质量分析

1.2.1塑件的结构分析

从零件图上分析，该零件总体形状为圆壁筒。

模具设计时必须设置侧向分型抽芯机构。

1.2.2尺寸精度分析

从零件图上分析，该零件高度方向尺寸为50mm、45mm及最大的直径为Φ75均为6级公差（M6），内孔直径为Φ

。

可见，该零件的尺寸精度要求不高，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。

1.2.3塑件的壁厚分析

从塑件的壁厚上看，壁厚为5mm，有利于零件的成型。

1.2.4塑件的表面质量分析

该零件的表面光滑，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现，综上可以看出，注射时，在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。

2．确定型腔数

2.1确定塑件质量

根据塑件的形状估计其体积和质量，塑件体积可用形状分割法，规范法估计：

V1=π

式2-1

V2=π

X0.5=22.O8

式2-2

V总=V1+V2=71.5

式2-3

塑件质量：

Gs=mg=ρV总=1.4X71.5=100.1g式2-4

2.2选择设备型号、规格、确定型腔数

注射机额定注射量GB，每次注射量不超过最大注射量80%。

即

n=

式2-5

n——型腔数Gi——浇注系统质量

Gs——塑件质量GB——注射机额定注射量

估算浇注系统体积Vi=30

则浇注系统塑料质量Gi=ρV总=1.4X30=42g式2-6

设n=2则GB=

=

=302，75g式2-7

从计算结果来看，选用XS-ZY-500

根据塑件精度，由于该塑件精度一般，故采用n=2

2.3计算型腔数

N=

=

=2.78式2-8

则取一模二腔

3．型腔,型芯工作部分尺寸的确定

3.1收缩率的计算

查参考文献[3]表得HPVC的收缩率为Smin=0.6﹪Smax=1.5﹪

故.收缩率为：

Scp=（0.6+1.5）﹪／2=1.05﹪.考虑到工厂模具制造的现有条件。

模具制造公差取σ2=△／3

型腔与型芯工作尺寸计算：

3.2型腔内径计算

Lm=（Ls+lsScp-x△）

式3-1

Ls—塑件外形基本尺寸ls=75mm

Scp—塑件平均收缩率З=1.05﹪

x—修正系数一般为1／2--3／4对于小型零件取3／4

Lm=（75+75X1.05﹪-3／4X0.76）

=75.22

Hm=（Hs+Scp*Hs-x*△）0+0.25式3-2

Hm=（Hs+Scp*Hs-x*△）0+0.25=49.9550+0.25

3.3型芯计算

lm=（ls+lsScp+3/4x0.3）

式3-3

=（65+65*1.05%+3/4*0.3）-1/3*0.30=65.9-0.10mm

hm=（hs+hsScp-x△）-0.250式3-4

=（45+45X1.05﹪+3/4*0.76）-0.250

=45.980-0.25mm

4．浇注系统的设计

4.1注射模分型面的选择

塑料模设计中，其分型面的选择很关键，它决定于模具的结构。

应根据分型面选择原则和塑件为护套，表面质量无特殊要求，所以采用图示的方法，即可以降低模具的复杂程度，减小模具加工难度，又便于成型后的脱模，故比较合理。

4.2主流道的设计

主流道设计成圆锥形，其锥度为2o—6o，内壁粗糙度Ra为0.4um

根据设计手册查参考文献[3]得XS-ZY-500型注射机有关尺寸：

喷嘴孔直径

=5mm

喷嘴圆弧半径

=18mm

根据模具主流道与喷嘴的关系：

R=

+（1--2）mm

喷嘴圆弧半径：

R=20mm

主流道喷嘴孔直径d=

+（0.5--1）mm

取d=5.5mm

浇注系统形式：

（图四）

r=1--3mm

r取3mm

H=（1/3-2/5）R=6.3--7.6mm

H取7mm

L取115mm

D=2×tg3º×112+5.5≈18mm

4.3分流道的设计

分流道截面设计成圆形截面加工较容易，且热量损失与压力损失均不大，为常用形式。

圆形截面分流道的直径可根据塑件的流动性等因素确定，该塑料件采用HPVC塑料，流动性中等，所以选圆型截面，查表HPVC材料的分流道直径推荐值为9.5--10.7mm，

则D取10mm。

R=2--5mm

R取3mm

r=1--3mm

r取2mm

L3=16--37.5mm

L3取20mm

H=2/3D=7mm

4.4浇口设计

根据塑件成型的要求及型腔的排列方式，选为侧浇口较为理想。

设计时考虑从零件底部进料，在模具结构上采取整体式型腔、镶拼式型芯，有利于填充、排气，故采用截面为矩形的侧浇口。

浇口尺寸如下：

l1=0.7--2mm

l1取2mm

t=（1/3--2/5）×5=1.7-2.3mmt取2.5mm

B=（3--10）t=7.5~25mmB取10mm

4.5型腔位置的排布

该件采用一模两腔的结构形式，那么浇注系统的设计应尽量采用从主流道到各个型腔分流道的形状及尺寸相同的设计，即型腔平衡式分布的形式，如图所示：

5．选用模架

5.1型腔强度和刚度的计算

由于型腔壁厚计算较麻烦，也可参考经验推荐数据，有参考文献[10]查表的型腔侧壁厚s=40mm

5.2初选注射机

注射机XS-ZY-500的有关参数：

最大开模行程为500mm

模具最大厚度为450mm

模具最小厚度为300mm

喷嘴圆弧半径18mm

喷嘴孔直径3，5，6，8mm

动定模固定板尺寸700mm*850mm

拉杆空间540*440mm

5.3选标准模架

根据以上分析，计算以及型腔尺寸及位置可确定模架的结构形式和规格，查参考文[10]选用GB/T12556.1-1990。

5.3.1模具闭合高度的确定：

5.3.2定模座板厚度取的确定：

取40mm

5.3.3定模板厚度的确定：

取100mm

5.3.4动模板厚度的确定：

取40mm

5.3.5支承板厚度的确定：

取63mm

5.3.6垫块厚度的确定：

取100mm

5.3.7动模座板厚度的确定：

取40mm

所以模具的闭合高度H=40+100+40+63+100+40=393mm

6．校核注射机

6.1注射量，锁模力，注射压力，模架厚度的校核

本模具的外形尺寸为560mm×500mm×393mm（参考文献[10]采用450*L的模架）XS-ZY-500注射机模板最大安装尺寸为700mm×850mm故能满足模具的安装要求。

由上述计算模具的闭合高度H=393mmXS-ZY-500注射机所允许模具的最小厚度

=300mm厚度为

=450mm即模具满足：

≤

≤

的安装条件。

由表得

=100MPa

=737.27KN

由表可知XS-ZY-500的锁模力为3500KN,

HPVC所需的注射力为100MPa，XS-ZY-500注射机的注射压力为145MPa,所以，完全满足。

经检验，XS-ZY-500注射机满足使用要求，故可采用。

6.2开模行程的校核

经查参考文献[]XS-ZY-500型注射机的最大开模行程S=500mm

S≥2h件+h浇+（5-10）

式中h件—塑件制品高度h浇—浇注系统高度

2h件+h浇+（5-10）=112+2×45+（5-10）=207-212

故满足要求

6.3模具在注射机上的安装

从标准模架外型尺寸看小于注射机拉杆空间，并采用压板固定模具，所以所选注射机规格满足要求。

7．推出结构的设计

7.1推件力的计算

推件力Ft=Ap（ucos1.5o-sin1.5o）+qA1

式中A—塑件包络型芯的面积p—塑件对型芯单位面积上的包紧力，一般取0.8*107-1.2*107Pa1.5o脱模斜度q—大气压力0.09MPa

u—0.1-0.3A1—制件垂直于脱模方向的投影面积

A=50*3.14*75+3.14*（75/2）2=16190.625mm2

Ft=16190.625*107*（0.3*cos1.5o-sin1.5o）+90*3.14*（75/2）2=1.7*1017

7.2确定顶出方式及顶件位置

根据制品结构特点，确定在制品的大约1/4直径处设置一个普通的圆顶杆，并在制品

图中的Φ12的圆柱处采用顶管顶出的方法。

对于流道的固化塑料也设置拉料杆和顶出

杆

8．冷却系统的设计

由于制品平均壁厚为5mm，制品尺寸小，确定水孔直径为Φ12。

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。

9．排气系统的设计

由于制件尺寸小，利用分型面间隙以及推杆与推管的配合间隙排气即可。

总结

通过这次的毕业设计，让我再次了解到冷冲模是一门复杂而具有挑战性的技术，填补了许多以前学习中的不足。

“模具就是产品质量”，“模具就是经济效益”的观念已被越来越多的人所认识和接受，国民经济的高速发展促使模具技术的发展，在以后的生活中我们将对模具业更专注，更深一步的去了解他。

最后，衷心的感谢老师在整个设计过程中给予热心的辅导。

参考文献

[1]《塑料模设计手册》编写组.塑料模设计手册第三版.北京：

机械工业出版社,2002.8

[2]朱光力等编著.塑料模具设计.北京：

清华大学出版社,2002

[3]屈华昌主编.塑料成型工艺与模具设计.北京：

高等教育出版社,2001.8

[4]陈志刚主编.塑料模具设计.北京：

机械工业出版社,2002.1

[5]杨占尧主编.塑料注塑模结构与设计.北京：

清华大学出版社,2004.9

[6]李秦蕊主编.塑料模设计.西安：

西北工业大学出版社,1988

[7]手册编写组.塑料模设计手册.北京：

机械工业出版社,1982

[8]王树勋苏树珊主编.模具实用技术设计综合手册.广州：

华南理工大学出版社,2003.6

[9]李德群主编.塑料成型工艺及模具设计.北京：

机械工业出版社,1993

[10]史铁梁主编.模具设计指导.北京：

机械工业出版社,2003.8