冰箱储物盒注射模具设计.docx
《冰箱储物盒注射模具设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《冰箱储物盒注射模具设计.docx（18页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
冰箱储物盒注射模具设计
冰箱储物盒注射模具设计
第一章塑件工艺分析
1.1塑件分析
制件名称：
冰箱储物盒材料：
聚苯乙烯（PS）
塑件名为冰箱储物盒，是用来卡在冰箱门后的存放物品的，复杂性适中，应具有较好的抗拉强度、抗弯强度和屈服强度，硬度适中。
塑件壁厚均为2mm，未标注圆角为R1。
在其后端有两个凹槽，用来卡在冰箱门上。
材料应透明，本设计选用材料为聚苯乙烯（PS）。
1.2材料性能
聚苯乙烯（PS）属于热塑性材料。
主要特性及用途：
主要特性电绝缘性优良，尤其是高频绝缘性好；无色透明，透光率仅次于有机玻璃；吸湿性低，尺寸稳定性优良；硬度高；疲劳寿命长；易燃，但燃烧速度缓慢；因产生静电，易吸附灰尘；不耐苯、汽油等有机溶剂；橡胶改性后韧性提高。
主要用途是仪器仪表外壳，指示灯罩，汽车灯罩，模型，装饰件，电信零件，耐腐蚀件如氢氟酸槽等[1]。
PS的性能指标
屈服强度/MPa
35～63
玻璃化温度/℃
100
抗拉强度/MPa
35～63
熔点（或粘流温度）
/℃
131～165
伸长率/（%）
1
热变形温度/℃
65～96
拉伸弹性模量/GPa
2.8～3.5
计算收缩率/（%）
0.5～0.6
弯曲强度/MPa
61～98
体积电阻率/Ω·m
＞1014
密度/（g/cm³）
1.04～1.06
硬度（HB）
M20～80
第二章注射机的选择与校核
1.根据塑件的尺寸，分布计算塑件的体积，讲体积分为五个部分：
盒壁：
V1=84*4.8*0.2=80.64cm3
凹槽：
V2=8*3.6*0.2+2*1*0.2=6.16cm3
底面：
V3=（30*14-2*4*2-0.8*1.6*2）*0.2=80.288cm3
边角重复：
V4=0.2*0.2*8*4.8+0.2*0.2*3.8*4+0.2*0.2*3.6*4=2.72cm3
圆角：
V5=V4*π/4=2.1352cm3
塑件的总体积：
V=V1+V2+V3-V4*2+V5≈163.78cm3
塑件的质量计算：
查有关手册，取PS的密度为ρ=1.05g/cm³,所以塑件的质量为:
M=ρ*V=163.78*1.05=≈171.97g
2.型腔数量初步确定为一模四腔，所以总注射量为：
M总=M*4=687.88g
V总=V*4=655.12cm3
3.注射机的初选：
根据上述的计算结果，注射机初步选择XS-ZY-1000
XS-ZY-1000型柱塞式注射机的主要技术参数
序号
主要技术参数项目
参数值
1
额定注射量/cm3
1000
2
注射压力/MPa
121
3
锁模力/kN
4500
4
最大成型面积/cm3
1800
5
最大开模行程/mm
700
6
模具最大厚度/mm
700
7
模具最小厚度/mm
300
8
动、定模固定板尺寸/mm
900*1000
9
螺杆直径/mm
Φ85
10
定位圈尺寸/mm
Φ150
4.注射机基本参数的校核
（1）最大注射量校核注射模内的塑件及浇注系统凝料的总容量（容积或质量）应在注射机额定注射量的80%以内，即使：
nVs+Vj≤0.8Vg
式中Vs——单个塑件的容积（cm3）或质量（g）
n——模具的型腔数目
Vj——浇注系统和飞边所需要塑料的容积（cm3）或质量（g）
Vg——注射机额定注射量（cm3或g）
经计算得：
Vj≈21.16gnVs=687.88g带入式中可得
687.88+21.16=709.04g≤800g
所以符合要求。
（2）锁模力的校核注射模从分型胀开的力（锁模力）应小于注射机额定锁模力，即
F≥pm（nAs+Aj）
式中F——注射机额定锁模力（N）
As、Aj——塑件和浇注系统在分型面上的垂直投影面积（mm2）
pm——塑料熔体在模腔内的平均压力（MPa），通常模腔压力为20～40MPa;成型一般制
品为24～34MPa；精密制品为39～44MPa
n——型腔个数
经计算得：
pm（nAs+Aj）=3966.24kN～5618.84kN
所以符合条件
（3）注射压力的校核注射机的最大压力应大于塑件成型所需要的压力，即：
Pz≥Pch
式中Pz——注射机最大注射压力（MPa）
Pch——塑件成型所需要的注射压力（MPa），聚苯乙烯（PS）所需要的压力为60～110MPa
经计算得：
Pz=121≥Pch
所以符合要求
5.塑件模塑成型工艺参数的确定
根据该塑件的结构特点和PS的成型性能，查有关资料初步确定塑件的注射成型工艺参数，见下表：
工艺参数
规格
工艺参数
规格
预热和干燥
温度t/℃:
60-75
成型时间/s
注射时间
15-45
时间
/h:
2
保压时间
0-3
料筒温度t/℃
后段
140-160
冷却时间
15-60
中段
-
总周期
40-120
前段
170-190
螺杆转速n/（r·min-1）
48
喷嘴温度t/℃
-
后处理
方法
红外线灯、鼓风烘箱
模具温度t/℃
32-65
温度t/℃
70
注射压力p/Mpa
60-110
时间
/h
2-4
第3章型腔的布置和分型面的选择
1.型腔的布置
型腔的布置应注意一下两点：
（1）型腔的布置和浇口的开设部位应力求对称，以防模具承受偏载而产生溢料。
（2）型腔的排列要紧凑，以免排列分散，浪费定、动模型腔优质钢材。
塑件的形状不是很复杂，一模四腔，所以采用H形排列
H形排列平衡性非常好，加工较为容易，因此使用比较广泛。
本次设计采用H形排列。
2.分型面的选择
模具上用以取出塑件和凝料的可分离的接触表面称为分型面。
分型面的选择在注射模设计中占有相当重要的地位。
分型面选择的合理与否，直接影响到模具整体结构的复杂程度及塑件的质量。
因此分型面的选择原则与方法如下：
1）应有利于塑件的脱模与取出。
分型面应使塑件在开模后留在有脱模机构的部分，一般应留在动模部分，以便于脱模。
2）应有利于保证塑件的表面质量。
选择分型面时，应选在不影响塑件外观和塑件飞边容易修整的部位，以保证塑件表面质量。
3）应有利于塑件的质量及精度要求。
对于同轴度要求的塑件，在设计时尽可能讲型腔设计在同一个型面上，以保证制品精度。
4）应有利于排气以确保质量及成型。
分型面应尽量选择在塑料流动的末端，以便有利于排气。
5）应有利于模具零件的加工。
设计分型面时，尽量要避开斜面及曲面以便于加工。
6）应有利于嵌件的安装。
由于嵌件一般是金属件，所以收缩较小，而且在注射成型时一般粘附在型腔内，故选择分型面时要考虑将型腔放在动模部分，而使带嵌件的塑件不应留在定模内，以便于嵌件的安装。
7）应有利于模具结构的结构的简化以便于操作。
选择分型面时，应尽量采用一个与与开模方向垂直的分型面，并尽量避免侧向抽芯和侧向分型。
如塑件有侧凹及侧孔必须采用侧向分型及侧向抽芯时，应使侧向抽芯尽可能安放在动模上，而避免在定模抽芯。
8）应有利于制品的成型及模具的制造。
对于制件高，脱模斜度又小的塑件，分型面应选在中间位置，尽管动、定模设在两边，但易于脱模，又不产生飞边。
除了上面的这些基本原则以外，分型面的选择还要考虑到型腔在分型面上的投影面积的大小以避免接近或超过所选用注射机的最大注射面积而可能产生溢流现象。
此次塑件模具设计成双分型面，结构示意图如下：
分型面一
分型面二
第4章浇注系统设计
浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔制件的进料通道。
他的作用是将塑料熔体顺利地充满型腔的各个部分。
并在填充及保压过程中，将注射压力传递到型腔的各个部位，以获得外形清晰、内在质量优良的塑件。
它向型腔中的传质、传热、传压情况决定着塑件内在的和外表的质量，它的分布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，浇注系设计的好坏是影响生产的一个关键问题，也是注塑模具设计中的主要内容之一。
由于塑料熔体在模具浇注系统中型腔内的压力、温度和剪切速率都是随时随地变化的，在设计浇注系统中，应加以综合考虑，以期在充模阶段熔体以尽可能低的表现粘度和较快的速度充满整个性强；在保压阶段，又能通过浇注系统使压力充分地传递到型腔的各个地方，同时通过浇口的适时凝固来控制补料时间，以获得外形清晰、尺寸稳定、内应力小而且无气泡、缩孔和凹陷的塑料制品。
1.主流道
注射机喷嘴到型腔（或分流道）的进料通道，是塑料熔体进入模具最先经过的部位，其形状、大小直接影响塑料的流动速度和填充时间，它通常由主流道衬套和定位圈组成。
主流道是熔体最先流经模具的部分，其形状与尺对塑料熔体的流动速度和冲模时间有较大的影响。
设计时应使塑料熔体在主流道中的温度降和压力损失最小。
（1）主流道衬套由于主流道要与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，所以只有在小批量的注射生产中，注射模的主流道在注射模的定模班上加工，大部分注射模中主流道部分常设计成可拆卸、可更换的主流道衬套。
本次设计采用可拆卸、更换的主流道衬套，如图所示：
浇口道衬套
（2）定位圈很多注射模具的定位采用单独加设定位圈的方法，本次设计也采用了加设定位圈的方法。
如图所示，定位圈要和所选注射机的喷嘴和定位孔相一致。
定位圈
主流道衬套固定方式如图：
2.分流道
分流道是连接主流道和浇口的进料通道，其作用通过流道截面及方向变化，使熔体平衡地转换流向，进入模具型腔。
分流道的截面应尽量使比表面积小，热量损失小，摩擦损失小，摩擦阻力小。
分流道在多型腔的模具中必不可少，而在单型腔中，有时可以省去。
常用分流道截面形状有圆形、梯形、U形和六边形等，流道的截面积越大，压力损失越小；流道的截面积越小，热量损失越小。
用流道的截面积与表面积的比值来表示流道的效率，效率越高，流道设计越合理。
分流道的设计要点：
①在保证足够的注塑压力使塑料熔体能顺利的充满型腔的前提下，分流道截面积与长度尽量取小值，分流道转折处应以圆弧过度。
②分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料穴。
③分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上，也可以同时开设在动，定模板上，合模后形成分流道截面形状。
④分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过度。
分流道形状如下图所示：
分流道截面
分流道的表面要求不高，表面粗糙度Ra值通常取1.25~2.5μm。
这样，可增加分流道表壁对外层塑料熔体的阻力，使外层塑料冷却层固定，形成绝热层，有利于保温。
但表壁不得凹凸不平，以免对分型和脱模不利。
分流道应尽量均匀布置，使各浇口处压力降相等；流程尽量短，排列紧凑，使模具尺寸小；应使塑件投影面积中心与锁模力中心重合。
分流道布置形式有平衡式与非平衡式两种，这与多型腔的平衡式与非平衡式的排布是一致的。
本次设计采用半圆形分流道，分流道半径R=4mm。
分流道分布如图所示：
分流道分布图
分流道截面
3.浇口设计
浇口是连接分流道与型腔的进料通道，是浇注系统中截面最小的部分。
其作用：
使熔料通过浇口时候产生加速度，从而迅速充满整个型腔；接着浇口处塑料首先冷凝，封闭型腔，防止熔料倒流；成型后浇口处凝料最薄，利于与塑件分离。
浇口的形状、尺寸和位置等对塑件的成型质量影响很大，塑件上的一些质量缺陷，如缩孔、缺料、白斑、熔接痕、质脆及翘曲等往往是由于浇口设计不合理而产生的。
浇口设计与塑料性能、塑件形状、截面尺寸、模具结构及注射工艺参数等因素有关。
浇口的形式有很多种，如侧浇口、扇形浇口、评缝式浇口、直接浇口、环形浇口、轮辐式浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏式浇口、护耳式浇口等。
本次设计为一模四腔，所以采用点浇口。
点浇口，又名橄榄形浇口和菱形浇口，截面小如针点，适用于盆型及壳体类塑件成型，而不适宜平薄易变性和复杂形状塑件以及流动性差和热敏性塑料的成型。
点浇口在开模时容易自行切断,并且在塑件上留下的残痕极小,不容易觉察,故无需修剪浇口的工序。
点浇口如下图所示：
点浇口
4.冷料穴与拉料杆
（1）冷料穴冷料穴的作用是储存因两次注射间隔而产生的冷料头及熔体流动的前锋冷料。
以防止熔体冷料进入型腔，影响塑件质量。
冷料穴常常设计在主流道的末端。
当分流道较长时，在分流道的末端有时也开设冷料穴。
卧式或者立式注射机使用的模具的冷料穴设置在主流道正对面的动模上，直径稍大于主流道的大端直径，以利于冷料流入。
直角式注射机使用的模具的冷料穴即为主流道的演唱部分。
冷料穴的设计如图所示：
1-主流道2-冷料穴3-拉料杆
（2）拉料杆头部有各种形状的拉料杆起到在模具开模时，将凝料从定模部分脱出和将塑件留在动模的作用，拉料杆为模具常用件。
5.排气系统
排气不良容易引起塑件烧焦、短射、填充不足、脱模不良、阴影、气泡、色差、缩水、流纹、表面凹陷、不熔合等。
排气槽的作用主要有两点：
一是在注射熔融塑料时，排除模腔内的空气；二是排除物料在加热过程中产生的各种气体。
越是薄壁制品，越是远离浇口的部位。
因该模具为小型模具，且分型面适宜，可利用模具零部件的配合间隙和分型面排气，所以无需设计排气槽。
因为该塑件无侧孔，所以无需侧抽芯机构。
第5章成型零部件设计
构成模具型腔的零部件称为成型零部件，如凹模（型腔）、凸模（型芯）、型环、和镶件等。
因为成型零部件承受塑料熔体的冲刷、塑件脱模摩擦等作用，所以不仅要求有正确的几何形状、较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度外，还要求有合理的结构，较高的强度、刚度以及较好的耐磨性。
成型零部件的设计步骤如下：
①确定成型零部件的结构。
从结构工艺性的角度确定各成型零件之间的组合方式和各组成零件的具体结构。
②计算成型零件的工作尺寸。
③进行关键成型零件的强度、刚度校核。
1.成型零部件结构设计
型腔和型芯的结构形式分为整体式和镶拼组合式两类。
整体式适用于形状简单的塑件，镶拼组合式适用于形状复杂的塑件或加工不便的型腔。
成型零部件的结构设计应在保证塑件成型质量的前提下，便于加工制造、装配和维修。
模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。
成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。
因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。
（1）凹模结构设计
凹模又称型腔，是成型塑件外表面的主要零件。
按结构不同可分为：
整体式凹模和组合式凹模。
整体式凹模结构简单、牢固不易变形、不会在塑件表面留下拼缝痕迹。
采用组合式凹模，可简化复杂凹模的加工工艺，减少热处理变形，拼合处有间隙有利于排气，便于模具的维修。
本次设计塑件形状简单，且一模四腔，所以采用整体式凹模，其结构如图：
凸模结构图
（2）凸模结构设计
成型塑件内表面的零件称凸模或型芯。
一般的对于简单的容器，如壳、罩、盖之类的塑件，成型其主要内表面的零件称主型芯，而将其成型其他小孔的型芯称为小型芯或成型杆。
按结构不同主型芯可分为整体式和组合式两种。
整体式主型芯结构牢固，但不便加工，耗材较多。
组合式是将型芯单独加工后，再镶入模板中，其特点是节省模具钢材料，便于维修减少热处理变形，拼合处间隙有利于排气。
型芯
凸模的材料选用40Cr，凸模热处理硬度达到HRC40~50，表面需镀铬和抛光处理。
2.成型零部件工作尺寸计算
升级会员 