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模具设计说明书
模具设计说明书
SMT卡盒注射模具设计
设计题目：
SMT卡盒注射模具设计
指导老师：
xx
设计者：
xx
系别：
xx
班级：
xx
学号：
xx
日期：
xx至xx
课题名称：
SMT卡盒注塑模具设计
引言：
随着注射成型技术的不断发展，塑料制品已经深入到日常生活中的每一个角落。
由于塑料件具有重量轻，生产方便，价格便宜，大到成人用品，小到儿童玩具，几乎全部采用塑料件生产。
SMT卡盒是SMT卡的一种辅助产品，在目前电子组装行业，SMT以体积小、重量轻；可靠性高、抗振能力强；焊点缺陷率低；高频特性好；减少了电磁和射频干扰等特点，成为行业里最流行的一种技术和工艺。
SMT的广泛应用使得SMT卡盒的需求量加大。
本设计介绍了SMT卡盒注射模具的设计以及注射成型的基本原理，特别是单分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则。
目录
一、材料分析………………………………………………………………1
二、制件结构工艺分析……………………………………………………1
三、模具型腔数、模具套数以及注塑机型号吨位的确定………………3
四、四、型腔布局与分型面设计…………………………………………4
五、模具设计………………………………………………………………5
1、模架系统………………………………………………………………5
2、浇注系统………………………………………………………………6
3、型腔和型芯系统………………………………………………………8
4、抽芯系统………………………………………………………………9
5、顶出系统………………………………………………………………10
6、冷却系统………………………………………………………………11
7、排气系统………………………………………………………………11
六、模具调试………………………………………………………………12
七、总装配图………………………………………………………………14
八、型芯与滑块零件图……………………………………………………16
九、三维立体图……………………………………………………………17
十、总结……………………………………………………………………18
十一、参考资料……………………………………………………………18
一、材料分析
ABS塑料
ABS树脂（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，ABS是AcrylonitrileButadieneStyrene的首字母缩写）是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。
因为其强度高、耐腐蚀、耐高温，所以常被用于制造仪器的塑料外壳。
1、特点：
1）、综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好.
2）、与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理.
3）、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。
4）、流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。
2、用途：
适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件.
3、注塑工艺分析:
ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理；比重为1.05克/立方厘米；成型收缩率，0.4-0.7% ，一般取0.5％；成型温度，200-240℃；熔化温度，210～280℃，建议温度为245℃；模具温度，25～70℃；注射压力：
500～1000par；注射速度，中高速度。
二、制件结构工艺分析
图2-1
制件总体形状如图2-1，卡盒外形15mm，长50mm，宽20mm，壁厚均匀3mm，在内部中心槽壁两侧上各有一个大小为2*3mm的凸出，所以内部有2处内凹小妖抽型。
该制件为小型制品，尺寸精度不高，比较适合于大批量模塑生产。
为了提高生产效率，降低模具生产成本，设计采用一模4腔。
注塑材料首先选用ABS，采用大水口侧浇口模架。
凹凸模形状相对简单，用整体形式将更方便凹凸模的加工。
（1）、制件的尺寸精度：
查表可知，该制件的重要精度±0.1的精度为MT3级，查表可知采用ABS为原材料的制件，未注精度的一般为MT5级。
尺寸精度一般。
（2）、制件的表面粗糙度：
查表可知，ABS成型时，表面粗糙度的范围在Ra0.025-0.16μm之间。
而该制件并无表面粗糙度要求，可以实现。
（3）、脱模斜度：
查表可知，材料为ABS的制件，其型腔脱模斜度一般在35′-1°30′，型芯脱模斜度为30′-40′。
而制件要求脱模斜度为50′。
满足要求。
（4）、壁厚：
制件的壁厚大小为3mm，比较均匀，有利于制件的成型，缩短模塑周期，提高生产效率及节省材料。
（5）、收缩率：
ABS的成型收缩率范围为0．29％－0．76％，选择制件收缩率为0.005，制件注塑要求应为1.005倍。
（6）、加强肋：
该制件的高度较小，壁厚适中，可不设加强肋。
（7）、支承面与凸台：
该制件无整体支承面与凸台。
（8）、圆角：
塑件面与面之间一般采用圆弧过渡，这样不仅可以避免塑件尖角处的应力集中，提高塑件强度，而且可以改善熔体在型腔中的流动状况,有利于充满型腔,便于脱模。
该制件内外表面连接处有圆角。
（9）、侧孔与侧凹：
该制件内部中间有2个2*3mm的侧凹，深度为3mm的侧凹可用内抽芯机构。
但考虑到该尺寸的尺寸较小，滑块运动空间不够，所以采用采用推杆平移式内抽芯抽芯结构。
（10）、金属镶件。
该制件没有金属镶件。
（11）、螺纹：
该制件无螺纹。
（12）、文字、符合及标记：
该制件无文字、符合及标记。
三、模具型腔数、模具套数以及注塑机型号吨位的确定
（1）制件的体积和重量计算
通过UG软件的测量塑件的体积：
V=7784.5立方毫米
计算塑件的质量：
公式为W=Vρ
根据设计手册查得ABS的密度为ρ=1.2kg/dm^3,故塑件的质量为
W=V=7784.5*1.2/10^3=9.34g
（2）模具的成型周期的确定
a.注射时间
注射时间包括注射熔料充模时间和保压时间。
注射充模时间，是指螺杆快速前移，推动塑化好的熔料进入模具，充满型腔所用时间，制件的体积V=7784.5立方毫米，所以其注射充模时间一般为3～5s。
保压时间是指螺杆前移注射后的停留时间，即熔料进入模腔的冷却和被注射压力充实时间，一般约15～30s。
制件形状简单、外形尺寸小，则保压时间短；大型制件、壁厚尺寸较大时，保压时间长。
b.冷却时间
冷却时间是指熔料充模后，制品的降温冷却固化时间。
冷却时间的长短选择与制品厚度、原料的性能和模具温度有关。
一般以制品脱模时不引起变形为准，时间越短越好。
根据ABS材料的特性和制件的外形尺寸，其冷却时间为15～30s。
综上所述，SMT卡盒的模具成型周期大约为T=30s。
（3）模具型腔数的确定
产品总长为15mm，长50mm，宽20mm，属于小型制品，为了提高生产效率，因此选用一模四腔的结构。
（4）模具套数的确定
产品年需求量200万件，所以平均每天要生产6000左右，产品的成型周期为30s，按每天工作8个小时来计算，一套模具平均每天能生产3840件，因此需要模具2套左右。
（5）注塑机型号吨位的选定
近年来我国引进的注射机型号很多,国内注射机生产厂的新机型也日益增多，注射机的类型和规格较多，分类的方法也不同，主要的分类方法如下：
（1）按外形可分为卧式、立式和角式。
（2）按传动方式可分为机械式、液压式、和机械液压联合作用式。
（3）按用途可分为通用注射机和专用注射机。
根据制件的体积、质量和模具一模四腔的特点初步选定注射机为HTF250X1型的注射机，该注塑机参数如下表所示：
螺杆直径
45（mm）
螺杆转速
210（rpm）
射胶量
304（g）
射胶压力
210（Mpa）
最大注塑量
334（立方厘米）
电动机功率
18.5（kw）
合模力
2000（kN）
开模行程
470（mm）
重量
6800（kg）
外形尺寸
5.3x1.6x2.1（mm）
四、型腔布局与分型面设计
（1）型腔的布局
已知制件的体积V或质量W，又因为此产品属大批量生产的小型塑件，综合考虑生产率和生产成本等各种因素，以及注射机的型号选择，初步确定采用一模四腔对称性排布。
由塑件的外形尺寸和机械加工的因素，确定采用侧浇口。
，模具的型腔排列方式如图4-1所示：
图4-1
（2）分型面的设计
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具体可以从以下方面进行选择：
⑴、分型面应选在塑件外形最大轮廓处。
⑵、便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。
⑶、保证塑件的精度要求。
⑷、满足塑件的外观质量要求。
⑸、便于模具加工制造。
⑹、对成型面积的影响。
⑺、对排气效果的影响。
⑻、对侧向抽芯的影响。
由于该模采用大水口却制件相对简单，所以模具采用单分型面，模具分型面的选择如图4-2所示：
图4-2
五、模具设计
（1）模架系统
由于模具型腔数量要求为1出4,既一模四腔。
考虑到模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计，模具的型腔排列方式为2*2。
根据成型零件的尺寸大小:
长50*20*15和型腔排列方式选用大水口、单分型面、型号为LKMS2030的模架。
见图5-1：
LKMS2030——25—A—B—30—70—25
图5-1
（2）浇注系统
1）浇注流道
由于该模采用一模4腔，所以应除了主流道还设有分流道。
主流道衬套和定位圈选择合适的标准件即可，如图5-2。
主流道连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度。
图5-2
分流道开设在分型面上，布置采用对称平衡式。
这种布置使各分流道的长度、截面形状和尺寸都对应相等，可实现均衡进料和同时充满各型腔的目的，从而使各个型腔的制件内在质量均一稳定。
该模具的流道布置如图5-3
图5-3
2）冷料穴与拉料杆的匹配
立式和卧式注射机用注射模的主流道在定模一侧，模具打开时，为了将主流道凝料能够拉向动模一侧，并在顶出行程中将它脱出模具，在动模一侧设计有拉料杆。
模具采用冷料穴与Z字形拉料杆匹配形式，冷料穴底部安装一个头部为Z字形的圆杆，动、定模打开时，借助头部的Z形结构将主流道凝料拉出，如图5-4所示。
Z形拉料杆安在顶出元件（顶杆或顶管）的固定板上，与顶出元件同步运动。
图5-4
3）浇口设计
浇口采用侧浇口，开设在塑件的边缘顶面如图5-5，截面形状采用矩形。
这种浇口不影响制品的外观，还可以避免旋涡流纹的产生，同时方便调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间。
为防止塑件劈裂，在侧浇口进入或连接模具型腔的部位应呈圆角过渡。
图5-5
（3）型腔和型芯系统
由于型腔和型芯对刚度和强度的要求都很高，对制造钢材的要求非常高，所以选用优质钢材制做型腔和型芯，本模选用738H钢。
1）型腔有整体式和组合式两种结构，该模具为一模多腔模具且制件较小，整体式加工苦难，热处理不方便，可设计为组合式的整体嵌入式型腔。
型腔以
过渡配合嵌入定模板，然后用定模板座板将其固定，如图5-6。
加工效率高，拆装方便，可保证各个型腔的形状一致。
2）型芯由主型芯（凸模）和小型芯（推杠）组成。
保证型芯的强度，防止热处理时变形，且应避免尖角与壁厚突变，还要注意塑料的溢料飞翅不应该影响脱模取件，主型芯设计采用镶拼组合式结构，本模采用通孔台肩式结构，主型芯用台肩和模板连接，再用垫块固定。
如图5-6所示：
图5-6
（4）抽芯系统
一般制件的脱模方向都与开闭模方向相同。
但是，有些制件侧面带孔或侧凹，脱模方向与开闭模方向不一致，这就阻碍了制件的脱模，因此，必须采用侧向抽芯机构等来解决脱模问题。
该制件内部中间两面均带有侧凸，脱模方向与开闭模方向不一致，所以生产时需要采取内侧抽芯。
内抽芯的形式有很多种，若采用常见的斜导柱滑块机构，由于斜导柱滑块的驱动力来自于固定在定模或动模的斜导柱，侧抽芯时滑块一般向模具外侧运动。
当采用斜导柱滑块机构实现内侧抽芯时，必须在模具中间留有滑块运动空间，而该尺寸的尺寸较小，使模具的结构更加复杂，从而增加了模具的成本。
采用推杆平移式内抽芯抽芯即能能达到这个制件的内侧抽芯要求，同时在出模时推杆水平移动的同时可以对制件起到顶出作用，简化了模具结构，降低了模具成本。
推杆平移式内抽芯的工作原理为：
实现推杆平移式内抽芯主要依靠推杆上的两个倒角，当推杆向上移动，直到下倒角与动模托板接触时，推杆就会受到一个水平力，使推杆能水平移动，从而达到内抽芯的目的。
动作过程如图5-7
图5-7
（5）顶出系统设计
对于本模采用推杆平移式内抽芯，由8根推杆分别来实现4个制件内侧凹槽的抽芯及塑料件的顶出、脱模。
为了保证制件能够平稳、平衡推出，推出时受力均匀，不至于弯曲或卡死，在制件的两侧各加了2跟顶针。
同时为使得推杆回到原位，设计了复位杆，如图5-8。
推杆动作由推板的驱动来完成，因此推杆平移式内抽芯的设计与推板行程有关，这也是推杆平移式内抽芯设计与斜导柱滑块设计的最大不同点。
推杆在顶出及退回时会在到脚的侧面上产生较大的应力，从而使推杆表面较容易损坏，降低塑料件的精度。
因此，推杆在选材和热处理工艺等方面要考虑其使用性能的要求。
图5-8
（6）冷却系统
模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量。
一般注射模内的塑料熔体温度为200℃左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在60℃以下。
所以热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。
由于制件体积小，外形状简单，因此为降低加工成本，本设计采用直通式冷却水道。
依据制件的形状特征和型腔在合适的位置上开了流水道，并通过以冷却水而进行冷却。
流水道均匀分配在制件的周围,避开了制件易产生熔接痕的部位。
如图5-9：
图5-9
（7）排气系统
塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型强及流道原有的空气，除此以外，塑料熔体会产生微量的分解气体。
这些气体必须及时排出。
否则,在制件上形成气泡，银丝，云雾，接缝甚至冲不满型腔等不良现象因。
该模具为小型模具，制件较小，排气量少，且分型面适宜，可利用分型面排气，所以无需设计排气槽，同时，拉料杆、顶针和抽型机构的小空隙也能实现排气效果。
图5-10
六、模具调试
1试模操作方式
注射机的操作一般有手动、半自动、全自动三种方式。
试模时一般采用手动方式,以便于有关工艺参数的控制和调整,一旦出现问题,可立即停止工作。
2压力、时间、温度调整
试模时,原则上选择低压、低温、较长时间条件下注射成型,然后按压力、时间、温度的先后顺序调整。
压力变化的影响很快从制件上反映出来,所以,首先调节压力。
只有当调节压力无效时,考虑调节时间。
延长时间,实质是延长物料的受热时间,提高物料的塑化效果,如果无效,考虑提高温度。
由于物料温度达到新的平衡要经过大约15min左右,不能马上从制件上反映出来,所以要耐心等待。
温度不能一下升得很高,以免塑料过热降解。
试模时的成型周期较长,待试模正常后,测定成型周期的时间,有时用半自动或全自动操作方式,预测成型周期。
3调节模具温度及水冷却系统
模温调节对制品质量和成型周期都有大的影响。
试模时就根据所加工的塑料及加工工艺条件,合理地进行调节。
在保证充模和制品质量的前提下,应选取较低的模具温度,以便缩短成型周期,提高生产效率。
水冷却系统用来控制模具温度、料筒及螺杆温度以及注射机液压系统的工作油温。
主要通过调节水冷却系统的流量,达到控制温度的目的。
4模具维修
待工艺条件稳定后,根据注塑件的形状、尺寸、外观修改模具,使得制品达到用户要求。
具体的修模方案,具体情况具体分析。
在模具的使用过程中,也会产生正常的磨损或不正常损坏,经过局部维修后还可以使用,这时要根据模具的具体情况,更换零件、铜焊或镶嵌修复型腔等方法修补。
模具应该经常检查维修,以保持其在良好的状态下生产。
5再次调试
模具调整一次,不一定能够解决所有的问题,有时需要重复上述过程几次,直到产品达到最终的质量要求。
6模具调试记录
设计的模具是否合格、成型出的制品是否符合要求、模具是否能用于生产等,在模具调试过程中基本得到验证。
因此,有必要建立模具调试档案,每次模具调试,都应该作好记录,主要包括以下这些项目:
（1）试模所用设备的规格、型号、生产厂家。
（2）试模用塑料的规格、牌号、生产厂家。
（3）模具调试的工艺条件。
（4）模具名称及生产厂家。
（5）试模环境。
（6）试模过程纪要:
试模过程中一系列工艺参数的记录、操作过程以及试模过程中出现的问题、解决方法及措施等。
（7）试模结果:
模具是否合格或提出返修、改进等意见。
（8）试模人员情况及试模人员签字。
（9）试模日期。
（10）模具调试制品的存放条件:
如室温、湿度、时间及处理后状况。
（11）型材的表面质量及质量和尺寸是否稳定。
原始记录的数据不但对模具调试、模具的修整有用,而且可以帮助模具调试人员详细地研究分析问题。
七、总装配图
明细表
八、型芯与滑块零件图
CAD图
立体图
九、三维立体图
总装图
俯视图
主视图
十、总结
进行塑料产品的模具设计首先要对成型制品进行分析，再考虑浇注系统、型腔的分布、导向推出机构等后续工作。
通过制品的零件图就可以了解制品的设计要求。
对形态复杂和精度要求较高的制品，有必要了解制品的使用目的、外观及装配要求，以便从塑料品种的流动性、收缩率，透明性和制品的机械强度、尺寸公差、表面粗糙度、嵌件形式等各方面考虑注射成型工艺的可行性和经济性。
模具的结构设计要求经济合理，认真掌握各种注射模具的设计的普遍的规律，可以缩短模具设计周期，提高模具设计的水平。
通过这次系统的注射模的设计，我更进一步的了解了注射模的结构及各工作零部件的设计原则和设计要点，了解了注射模具设计的一般程序。
十一、参考资料
《塑料成型工艺与模具设计》中国劳动社会保障出版社出版2009年版
《机械工程材料》高等教育出版社2007年版
《模具课程设计指导》机械工业出版社2006年版
标准模架龙记集团互联网
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