壁式開(kāi)關(guān)插座面板注射模設(shè)計(jì)

1、論文編號(hào)：0802 成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 開(kāi)關(guān)插座板注射模設(shè)計(jì) 學(xué) 院_ 材料能源學(xué)院 _專 業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造32班 年 級(jí) 姓 名 曹明建 指導(dǎo)教師 王罕 （ 2010 年 8 月 ）廣東工業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院制目 錄摘要 3關(guān)鍵詞 3一、 制件產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)藝分析 3二、型腔數(shù)的確定及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5三、排氣、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算10四. 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 11五、成形零件及模架的確定12六、脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 13七、注射機(jī)與模具各參數(shù)的校核 15八. 模具的工作過(guò)程 17九. 結(jié)束語(yǔ)17十致謝 18參 考 文 獻(xiàn) 18壁式開(kāi)關(guān)插座面板注射模設(shè)計(jì)塑料產(chǎn)品圖：產(chǎn)品名稱： 壁

2、式開(kāi)關(guān)插座面板產(chǎn)品材料： ABS （苯烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）其收縮率： 1.0-2.5%精度等級(jí)： IT7比 例 ： 1:1產(chǎn) 量： 大批量生產(chǎn)技術(shù)要求：1、 產(chǎn)品表面要求光潔，無(wú)凹坑。2、產(chǎn)品質(zhì)量要求無(wú)水紋、無(wú)刮傷、無(wú)黑點(diǎn)等外觀缺陷。摘 要：根據(jù)壁式開(kāi)關(guān)插座面板的外觀要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，注射模采用斜頂結(jié)構(gòu)，在定模型芯上開(kāi)設(shè)口型的循環(huán)冷卻水道，動(dòng)模型芯內(nèi)部采用同樣的方法冷卻，這樣結(jié)構(gòu)比校簡(jiǎn)單，并且能縮短成型周期。關(guān)鍵詞：壁式開(kāi)關(guān)插座面板、注射模、斜頂一、制件產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)藝分析1. 材料分析如下圖所示塑料制件，材料為ABS（苯烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）， ABS的密度為1.02-1.05g/

3、(注射級(jí)密度為1.05g/。其綜合力學(xué)性能良好，良好的耐化學(xué)腐蝕性能，耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，表面硬度，加工性能，染色性能，機(jī)械強(qiáng)度，抗沖擊強(qiáng)度，電氣性能，有較好的硬度和光澤性。在成型加工時(shí)，溫度越高粘度越高，注射壓力也越高，脫模斜度宜稍大。ABS易吸水，成型加工前先干燥處理，模具溫度可控制在60-80°C。產(chǎn)品的收縮率為0.5%。生產(chǎn)批量10萬(wàn)件。2. 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析1） 塑件的結(jié)構(gòu)分析該零件的總體形狀為正方形，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，為了方便加工和熱處理，型腔與型芯部分采用鑲拼塊結(jié)構(gòu)。2） 塑件尺寸精度分析該零件的整個(gè)比較均勻，制件尺寸較小，平均壁厚為3mm,

4、尺寸均無(wú)公差要求，采用8級(jí)精度，屬中等偏上。3）表面質(zhì)量分析表面無(wú)缺陷，無(wú)特別尺寸要求，成型容易，并不對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行后加工。3. 塑件的體積重量計(jì)算塑件的重量是為了選用注射機(jī)及確定模具型腔數(shù)。計(jì)算得塑件的體積：V2540mm3計(jì)算塑件的質(zhì)量：公式為WV根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得 塑料ABS的密度為1.02-1.05g/ (注射級(jí)密度為1.05g/，故塑件的重量為：WV 2540×1.05×10-3 2.667（g）根據(jù)注射所需的壓力和塑件的重量以及其它情況，可初步選用的注射機(jī)為：G54S200/400型注塑成型機(jī)，該注塑機(jī)的各參數(shù)如下表所示：理論注射量/cm3200400移模行程/mm2

5、60螺桿直徑/mm30最大模具厚度/mm406注射壓力/Mp109最小模具厚度/mm165鎖模力/KN2540噴嘴球半徑/mm15拉桿內(nèi)間距/mm295×185噴嘴口孔徑/mm3.54、塑件的注射工藝參數(shù)的確定根據(jù)情況，聚甲基丙烯酸甲酯的成型工藝參數(shù)可作如下選擇，在試模時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。注射溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。料筒溫度：后段溫度t1選用160170中段溫度t2選用165180前段溫度t3選用170190噴嘴溫度：選用170180注射壓力：選用80130MP注射時(shí)間：選用25s保壓時(shí)間：選用1540s保壓： 60MP冷卻時(shí)間：選用25s總周期： 50s二、型腔數(shù)的

6、確定及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、分型面的選擇該制件的分型面比校簡(jiǎn)單，在朔件的底面直接開(kāi)模。具體如下圖：2、型腔數(shù)的確定根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)該模具采用一模四腔注射成型型腔，結(jié)構(gòu)為拼合式，材料為718，硬度為56HRC；分型面為平衡式；動(dòng)定模型芯采用鑲拼式結(jié)構(gòu)便于加工，由于塑件，要求型芯、型腔表面粗糙度一致，所以型芯材料同樣為718，硬度為56HRC；澆注系統(tǒng)澆口采用側(cè)澆式；頂出機(jī)構(gòu)采用成型頂針頂出，模具采用龍記大水口系列1525AI模架。定模板（A板）厚度為80 mm，動(dòng)模板（B板）厚度為40mm。3、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如圖所示：1）主流道的設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得SZ60/40型注射機(jī)噴嘴有關(guān)尺寸如下：噴嘴前端

7、孔徑：d0=3.5mm噴嘴前端球面半徑：R020mm為了使凝料能順利拔出，主流道的小端直徑D應(yīng)稍大于注射噴嘴直徑d。Dd+(0.51mm=2.5+14.5mm主流道的半錐角通常為1°2°過(guò)大的錐角會(huì)產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣，過(guò)小的錐角使凝料脫模困難，還會(huì)使充模時(shí)熔體的流動(dòng)阻力過(guò)大，此處的錐角選用2°。經(jīng)換算得主流道大端直徑D8.22mm,為使熔料順利進(jìn)入分流道，可在主流道出料端設(shè)計(jì)半徑5mm的圓弧過(guò)渡。主流道的長(zhǎng)度L一般控制在100mm之內(nèi)，可取L97mm。2）冷料穴與拉料桿的設(shè)計(jì) 對(duì)于依靠頂針和斜頂脫模的模具常用Z型拉料桿，當(dāng)前鋒冷料進(jìn)入冷料穴后緊包在拉料桿的Z

8、型鉤上，開(kāi)模時(shí)，便可將凝料從主流道中拉出。Z型拉料桿固定在動(dòng)模一側(cè)的型芯固定板上，并不隨脫模機(jī)構(gòu)移動(dòng)，所以當(dāng)頂針從型芯上脫出制品時(shí)，也將主流道凝料從Z型拉料桿上硬刮下來(lái)。其結(jié)構(gòu)如右圖所示：3）分流道的設(shè)計(jì)分流道在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮盡量減小在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度的降低，同時(shí)還要考慮減小流道的容積。圓形和正方形流道的效率最高，當(dāng)分型面為平面時(shí)一般采用圓形的截面流道，但考慮到加工的方便性，可采用半圓形的流道。一般分流道直徑在310mm范圍內(nèi)，分流道的截面尺寸可根據(jù)制品所用的塑料品種、重量和壁厚，以及分流道的長(zhǎng)度由中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典所示的經(jīng)驗(yàn)曲線來(lái)選定，經(jīng)查取D=5mm較為合適，分流道長(zhǎng)度取L

9、12.65mm.4）澆口的設(shè)計(jì)根據(jù)澆口的成型要求及型腔的排列方式，選用側(cè)澆口較為合適。側(cè)澆口一般開(kāi)設(shè)在模具的分型面上，從制品的邊緣進(jìn)料，故也稱之為邊緣澆口。側(cè)澆口的截面形狀為矩形，其優(yōu)點(diǎn)是截面形狀簡(jiǎn)單，易于加工，便于試模后修正。缺點(diǎn)是在制品的外表面留有澆口痕跡，因?yàn)樵撝萍o(wú)表面質(zhì)量的特殊要求，又是小型制品的一模兩腔結(jié)構(gòu)，所以可以采用側(cè)澆口。在側(cè)澆口的三個(gè)尺寸中，以澆口的深度h最為重要。它控制著澆口內(nèi)熔體的凝固時(shí)間和型腔內(nèi)熔體的補(bǔ)縮程度。澆口寬度W的大小對(duì)熔體的體積流量的直接的影響，澆口長(zhǎng)度L在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度允許的條件下以短為好，一般選L2mm。確定澆口深度和寬度的經(jīng)驗(yàn)公式如下：h=nt W=nA1/

10、2/30 式中：h側(cè)澆口深度（mm）中小型制品常用h=0.53mm，約為制品最大壁厚的1/32/3,取2.5mmt制品的壁厚（mm） 3.38mmn塑料材料的系數(shù)查表得；0.8W澆口的寬度（mm）A型腔的表面積（mm2） 計(jì)算得2540mm2 將以上各數(shù)據(jù)代入公式得：h=1.5mm，W=1.5mm, L取0.5mm。計(jì)算后所得的側(cè)澆口截面尺寸可用r=6q/(Wh2104s-1作為初步校驗(yàn)。制品的體積V2.540cm3，設(shè)定充模時(shí)間為2s，于是：q=2540/1=2540mm3/sr=6q/Wh2=(6×2540/(1.5×1.52=4.51×104104s-1，所

11、以符合要求。三、排氣、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算1、排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 排氣槽的截面積可用如下公式進(jìn)行計(jì)算：F25m1(273+T11/2/tP0 式中：F排氣槽的截面面積（m2）m1模具內(nèi)氣體的質(zhì)量(kg P0模具內(nèi)氣體的初始?jí)毫Γ∕p）取0.1Mp T1模具內(nèi)被壓縮氣體的最終溫度(t充模時(shí)間(s模內(nèi)氣體質(zhì)量按常壓常溫20的氮?dú)饷芏?1.16kg/m3計(jì)算，有m1=0V0式中：V0模具型腔的體積（m3）應(yīng)用氣體狀態(tài)方程可求得上式中被壓縮氣體的最終溫度（）T1（273+T0）(P1/P0.1304-273式中：T0模具內(nèi)氣體的初始溫度（）由V2540mm3充模時(shí)間t=2s被壓縮氣體最終排氣壓力為P120

12、MPa由式得：T1(273+20(20/0.10.1304-273=311.7模具內(nèi)的氣體質(zhì)量由式得：m1=V00=2540×10-6×1.16kg=2.9464 ×10-3kg將數(shù)據(jù)代入式得：所需排氣槽的截面面積為：F=25×2.9464×10-3(273+311.71/2/(1×0.1×106=0.001768mm2查取排氣槽高度h=0.03mm，因此排氣槽的總寬度為：W=F/h=0.001768/0.03=0.06mm為了便于加工和有利于排氣，運(yùn)用鑲拼式的型芯結(jié)構(gòu)，與整體式型芯相比，鑲拼型芯使加工和熱處理工藝大為簡(jiǎn)化。

13、四. 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有關(guān)公式：qV=WQ1/c1(1-2 式中：qV冷卻水的體積流量(m3/minW單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料重量(kg/minQ1單位重量的塑料制品在凝固時(shí)所放出的熱量(kJ/kg冷卻水的密度(kg/m3 1.00×103c1冷卻水的比熱容kJ/(kg.4.1871冷卻水的出口溫度( 252冷卻水的入口溫度( 20Q1可表示為：Q1=c2(3-4+u式中：c2塑料的比熱容kJ/(kg. 1.465Q3塑料熔體的初始溫度( 2004塑料制品在推出時(shí)的溫度( 60u結(jié)晶型塑料的熔化質(zhì)量焓(kJ/kgQ1=c2(3-4+u=1.465(200-60=2

14、05.1kJ/kg將以上各數(shù)代入式得：qV=(0.013×205.1/0.98×103×4.187(25-20m3/min=0.13×10-3m3/min上述計(jì)算的設(shè)定條件是：模具的平均工作溫度為40，用常溫20的水作為模具的冷卻介質(zhì)，其出口溫度為25，產(chǎn)量為0.013kg/min。由體積流量查表可知所需的冷卻水管的直徑非常小，體積流量也很小，故可不設(shè)冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式即可。但為滿足模具在不同溫度條件下的使用，可在適當(dāng)?shù)奈恢貌贾弥睆絛為8mm的管道來(lái)調(diào)節(jié)溫度。五、成形零件及模架的確定1. 凹模的結(jié)構(gòu)采用整體嵌入式，這樣有利于節(jié)省貴重金屬材料。 根據(jù)

15、塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及生產(chǎn)效率該模具采用一模二腔注射成型型腔,型芯采用鑲拼式結(jié)構(gòu)，有利于加工和排氣。因模具形狀復(fù)雜，要求耐腐蝕，精度也比較高，則型腔材料為進(jìn)口鋼718，硬度為35HRC；動(dòng)模型芯也采用整體鑲?cè)胧叫问揭员阌诩庸?，由于產(chǎn)品是手機(jī)外殼要求型芯，型腔表面粗糙度一致，所以型芯材料相同，同樣為進(jìn)口鋼718，硬度也為35HRC。通過(guò)型腔側(cè)壁強(qiáng)度的校核及滿足模架各部件的安裝，現(xiàn)選用的模架為龍記大水口系列4045模架，定模板（A板）厚度為70mm，動(dòng)模板（B板）厚度為80mm，墊塊（C板）厚度為120mm。（如圖所示）本設(shè)計(jì)中零件工作尺寸的計(jì)算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來(lái)進(jìn)行

16、計(jì)算，已給出這ABS的成型收縮率為0.005，模具的制造公差取z=/3。2、型腔側(cè)壁厚度和底板厚度的計(jì)算1）型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算根據(jù)圓形整體式型腔的側(cè)壁厚度計(jì)算公式：S0.90Pr4/E(1/3式中：S側(cè)壁厚度(mmP型腔壓力(Mpa 40r型腔半徑(mm 17.625E模具材料的彈性模量(MPa 2.1×105 剛度條件，即允許變形量(mm 0.05將以上各數(shù)代入式得：S1.15(40×19.84/(2.1×105×0.051/3=9.62mm2）底板厚度的計(jì)算公式如下：hs0.56(Ph4/E1/3將各參數(shù)代入式中得：hs4.68mm型腔的厚度h腔hc

17、+h=4.68+19.8=24.48mmS可取10mms腔取35mm根據(jù)計(jì)算，型腔側(cè)壁厚度應(yīng)大于9.62mm，而型腔的直徑為2535mm。根據(jù)澆注系統(tǒng)的條件及制件的大小，初選標(biāo)準(zhǔn)模架，依據(jù)塑料注射模中小型模架及技術(shù)條件(GB/T12556-90，根據(jù)模板的參數(shù)確定導(dǎo)柱、導(dǎo)套、墊塊等的有關(guān)尺寸。六、脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算1、脫模力的計(jì)算此模具采用頂針和斜頂脫模，因該制件的，屬厚一般的壁制品，制品脫模力受到材料向壁厚中性層冷卻收縮的影響，可用彈性力學(xué)的有關(guān)厚壁圓筒的理論進(jìn)行分析計(jì)算，公式如下：Qc=1.25kfcaE(Tf-TjAc/(dk+2t2+dk2/(dk+2t2-dk2式中，對(duì)于圓筒制品中

18、：k脫模斜度系數(shù)k=(fcCos-Sin/fc(1+fcSinCos=0.92fc脫模系數(shù)，即在脫模溫度下制品與型芯表面之間的靜摩擦系數(shù)，它受高分子熔體經(jīng)高壓在鋼表面固化中粘附的影響。 0.50塑料的線膨脹系數(shù)（1/） 查表得：6×10-5塑料的泊松比0.40E在脫模溫度下塑料的抗拉彈性模量（MPa） 3.16×103Tf軟化溫度( 100T脫模頂出時(shí)制品的溫度（） 60Ac制品包緊在型芯上的有效面積（mm2） 1422.55t制品的厚度（mm） 3.38將以上各數(shù)據(jù)代入公式得：Qc=1572.45N3、頂桿直徑的計(jì)算推桿推頂推件板時(shí)應(yīng)有足夠的穩(wěn)定性，其受力狀態(tài)可簡(jiǎn)化為一端

19、固定、一端鉸支的壓桿穩(wěn)定性模型，根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式推導(dǎo)推桿直徑計(jì)算式為：d=K(l2Qe/nE1/4推桿直徑確定后，還應(yīng)用下式進(jìn)行強(qiáng)度校核：c=4Qe/nd2s式中：d推桿直徑(mmK安全系數(shù)，通常取K=1.522l推桿的長(zhǎng)度(mm 102Qe脫模力(N1372.45E推桿材料的彈性模量(MPa 2.1×105n推桿根數(shù) 4c推桿所受的壓應(yīng)力(MPas推桿材料的屈服點(diǎn)(MPa 360將以上各數(shù)據(jù)代入式得：d=2.5mm 將以上各數(shù)據(jù)代入式進(jìn)行校核：c=4Qe/nd2=17.47 MPas=360 MPa所以此推桿符合要求。七、注射機(jī)與模具各參數(shù)的校核1、工藝參數(shù)的校核1）注射量的校核（

20、按體積）Vmax=V 式中：Vmax模具型腔流道的最大容積(cm3V指定型號(hào)與規(guī)格注射機(jī)的注射量容積(cm3塑料的固態(tài)密度(g/cm3注射系數(shù)取0.750.85，無(wú)定形料可取0.85，結(jié)晶形可取0.75。將以上各數(shù)代入式得：Vmax=V 0.85×6051cm3倘若實(shí)際注射量過(guò)小，注射機(jī)的塑化能力得不到發(fā)揮，塑料在料筒中停留的時(shí)間會(huì)過(guò)長(zhǎng)。所以最小注射量容積Vmin0.25V。Vmin0.25V=0.25×60=15cm3實(shí)際注射量V=2V0+2×0.6V0=2×9.132+2×0.6×9.132=29cm3即Vmin VVmax所以符

21、合要求。2）鎖模力的校核公式：FKAPm式中F注射機(jī)的額定鎖模力(kN 400A制品和流道在分型面上的投影和(cm3Pm型腔的平均計(jì)算壓力(MPa 由表9.9-4取30K安全系數(shù)，通常取K1.11.21.2則：KAPm1.2×2(35.25/22+20×6×30=78.905kN400kN=F所以符合要求。3）最大注射壓和的校核PmaxKP0式中：Pmax注射機(jī)的額定注射壓力(MPa150 P0成型時(shí)所需的注射壓力(MPa100 K 安全系數(shù)，常取K=1.251.4 取1.3則KP0=1.3×100=130 MPaPmax150 MPa所以符合要求。2、安裝參數(shù)的校核模具各模板的厚度分別為：H1上模座 30mm H2型腔板 80mmH3脫件板 16mm H4型芯板 37mmH5型芯固定板 70mm H6墊塊 120mmH7下模座 35mm模具的閉合高度H=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7=346mm所允許的最小模具厚度Hmin=336mm所允許的最大模具厚度Hmax=346mm即模具滿足Hmin346mmHmax的安裝條件。經(jīng)查資料SZ-60/40型注射機(jī)的最大開(kāi)模行程S=180mmSH1+ H2+(510mm =17.5+20+10=47.5mm滿足要求所以注射機(jī)的開(kāi)模行程足夠，由以上的驗(yàn)證可知，型注射機(jī)能滿足使用要求，故可采