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电开关盖注射模具设计重庆工业职业技术学院1前言模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具，按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。因人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，所以模具制造业已成为一个大行业。在高分子材料加工领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称塑料模.塑料模优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。塑料模具的设计是模具制造中的关键工作。通过合理设计制造出来的模具不仅能顺利地成型高质量的塑件，还能简化模具的加工过程和实施塑件的高效率生产，从而达到降低生产成本和提高附加价值的目的。现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成型技术的“三大支柱”。尤其是加工工艺要求、塑件使用要求、塑件外观要求，起着无可替代的作用。高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的效能。此外，塑件生产与更新均以模具制造和更新为前提。电开关盖注射模具设计重庆工业职业技术学院2第一章设计任务书插座后盖产品设计任务书设计要求：1.产品名称：插座盖2.产品材料：ABS3.模具类型：注射模具4.CAV数：一模一腔5.产品数量：10万件6.表面要求：塑件表面不允许有气孔、烧焦的痕迹、顶白现象7.设计时间：30天产品2D图：见CAD产品图产品3D图电开关盖注射模具设计重庆工业职业技术学院3第一章“插座后盖”工艺分析1.1“插座后盖”成形工艺过程分析根据设计指导书中的设计要求模具类型是“注射模具”，故“插座后盖”的成形工艺过程是“注射成型过程”，即：ABS预烘干→ABS装入料斗→塑化→注射→保压→冷却→脱模→清理模具→合模。1.2“插座后盖”材料分析根据设计指导书中的设计要求“插座后盖”材料选用ABS。ABS属热塑性塑料，它是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚而成，密度为1.05g/cm³，成型收缩率:0.4-0.7%。它是一种坚韧而有刚性的非结晶性工程塑料，具有良好的耐化学腐蚀、表面硬度、坚韧、加工性和染色性能，成型的塑件有较好的光泽。但ABS易吸水，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷，为此，成型加工前应进行干燥处理，湿度应小于0.04%，建议干燥条件为90~110C°，时间为2~4小时。1.3塑件体积的计算经Pro/E三维造型后测得实际体积约为13.39cm3，因塑件采用一模一穴。零件初步设计浇注系统，并计算浇注系统体积约为1.97cm3，因此一次注射需要的物料体积约为15.36cm3。1.4注射成型工艺参数预热和干燥：80～85℃注射压力：70～90MPa螺杆转速：30～60r/min模具温度：50～70℃料筒温度：前部200～210℃注射压力：70～90MPa中部210～230℃保压压力：50～70MPa后部180～200℃注射时间：3～5S保压时间：15～30S冷却时间：15~30S总周期：40~70S1.5其它参数：相对密度：1.02～1.06密度：1.0～1.1g/cm3收缩率：0.3％～0.6％查《塑料成型与模具设计》表1-1比热容单位热流量导热率注射压力1047J/kg·℃30-40104J/kg1055J/m·h·℃60-100MPa电开关盖注射模具设计重庆工业职业技术学院4表1-2工艺参数注射机类型螺杆式密度1.03-1.07Kg/dm3收缩率0.3-0.8电开关盖注射模具设计重庆工业职业技术学院5第二章插座后盖结构分析2.1插座后盖形状分析从图2-1可以看出该产品是壳类零件，上表面有49×37×0.2的凹穴，前后各有两个凹槽，四个环形阶梯孔贯穿底板，左右、前后对称，内表面已有一个49×37×0.48的凹穴，前面有一个凸台，后面有一个35×9的缺口，边缘均带有圆角特征，最大圆角特征R=3mm，最小圆角特征R=2mm。无内外死角。壁厚均在1mm—2mm，较均匀，符合热塑性塑料的壁厚设计的要求。图2-1插座后盖的零件图2.5插座后盖尺寸精度分析插座后盖的尺寸精度是指成型后所获得的塑件产品尺寸和图纸中尺寸的符合程度。一般而言，塑件尺寸精度是取决于塑料因材质和工艺条件引起的塑料收缩率范围大小，模具制造精度、型腔型芯的磨损程度以及工艺控制因素。而模具的某些结构特点又在相当大程度的影响塑件的尺寸精度。故而，塑件的精度应尽量选择的低些根据设计任务的要求及产品的尺寸形状：故标注公差尺寸精度（一般精度）采用MT4，未标注公差尺寸精度采用MT5。精度等级：采用IT13级。2.6插座后盖表面质量分析根据设计指导书中的设计要求插座后盖的表面除要求没有流纹、缺陷、毛刺等现象。同时，该零件在使用时的位置装配后，较隐藏，外观要求一般，故表面质量比较容易满足设计要求。电开关盖注射模具设计重庆工业职业技术学院6第三章模具结构的分析根据设计指导书的要求是CAV数为一模一腔，可选择两板式模具、三板式模具。产品数量是10万件是大批量生产，表面质量要求一般，同时考虑到经济效益选择三板式模具比两板式模具更经济，效益更高。故，选择三板式模具。浇口有直浇口，点浇口，侧浇口，潜伏式浇口等形式，三板式模具选择点浇口。零件无内外死角，没有斜PIN机构和滑块机构。模仁有整体式和组合式，根据零件的结构分析，和加工要求，模仁只有设计成组合式，公、母模仁均匀入子。顶出方式有顶针、推管、推板等形式，根据零件表面质量分析可知，插座后盖选择顶针顶出方式，用6支直径为6mm顶针，均匀分布。为了有效冷却型腔和入子，必须在入子和型腔中设计冷却系统，故，在公、母模仁均设计直径为6mm的回型冷却系统。综上所述：该模具采用一模一腔，点浇口，三板式模具。电开关盖注射模具设计重庆工业职业技术学院7第四章模具设计过程4.1绘制插座后盖3D转2D图用Por/E打开插座后盖图档，转换开插座后盖的二维视图，方法是转换比例为1：1，以“.dwg”为后缀名保存副本。在AutoCAD软件中打开图档，因Por/E采用的是英制，将图档缩放比例25.4：1之后得到公制单位的3D转2D视图，“如图4-1所示。图4－13D转2D图4.2绘制插座后盖零件图复制插座后盖3D转2D图，通过整理得出插座后盖的零件图，如下图4-2所示。电开关盖注射模具设计重庆工业职业技术学院8图4-2插座后盖零件图4.3插座后盖缩水图因为塑料件热胀冷缩的特性，塑料件从模具中取出冷却后一般都会出现尺寸缩小的现象，致使加工后的产品比本身的小，故需要对其进行缩水处理。ABS材料的缩水率是5‰，将插座后盖3D转2D图以1.005的缩放比例绘制出插座后盖的缩水图，如图4-3所示。图4-3插座后盖的缩水图4.4绘制插座后盖结构图4.4.1分型面的设计分型面是将模仁行腔分为动定模两侧的面组。由于分型面会影响到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件结构工艺性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出排气等等，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处。2）便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。3）保证塑件的精度要求。4）满足塑件的外观质量要求。5）便于模具加工制造。6）对成型面积的影响。7）对排气效果的影响。8）对侧向抽芯的影响。由插座后盖的结构分析可知，分型面设计在塑件外形最大轮廓处，如图4－4所示。电开关盖注射模具设计重庆工业职业技术学院9图4-4插座后盖的缩水图4.4.2模仁的设计模仁是模具最核心的零件，决定零件的品质，它的尺寸有计算法、经验数据、边界安全原则法。选用边界安全原则法设计模仁。（1）模仁长、宽方向的尺寸等于产品缩水后的最长、宽方向外形尺寸加上两倍的模仁厚度常量N。查表4-1得模仁的厚度常量是25～30，再根据上图所示，得：（2）模仁的长度尺寸=83.41+2×（25～30），在符合设计要求的情况下，为了节约材料和便于加工取整数140mm。（3）模仁的宽度尺寸=83.41+2×（25～30），在符合设计要求的情况下，为了节约材料和便于加工取整数140mm。（4）动定模仁高度方向的尺寸是以产品最大分型面为界，定模侧的模仁后度等于产品缩水后的最大的定模侧高度尺寸加上模仁厚度常量N。动模侧的模仁后度等于产品缩水后的最大的动模侧高度尺寸加上模仁厚度常量N。查表4-1得模仁的厚度常量是25～30，再根据上图所示，得：动模侧模仁高度尺寸=6.03+（25～30），在符合设计要求的情况下，为了节约材料和便于加工取整数25mm。定模侧模仁高度尺寸=2.51+（25～30），在符合设计要求的情况下，为了节约材料和便于加工取整数30mm。厚度常量参照表（单位：mm）尺寸范围5050~100100~250250~400400厚度常量20~2525~3030~3535~4045模仁的设计图如下所示：图4-5插座后盖的模仁图4.3插座后盖的浇注系统设计浇注系统是指模具中由注塑机喷嘴到模具入口为止塑件溶体的流通管道。浇注系统一般分为冷流道和热流道两大类，在模具中冷流道用得最普遍，常见的浇注系统包括主流道、分流道、浇口和冷料穴的4个部分。浇注系统的设计是模具设计的一个重要环节，设计合理与否对塑件的性能、尺寸、内外部质量及模具的结构、塑料的利用率等有较大的影响。对浇注系统进行设计时，一般应遵循如下基本原则：电开关盖注射模具设计重庆工业职业技术学院10（1）了解塑料的成型性能（2）尽量避免或减少产生熔接痕（3）有利于型腔中气体的排出（4）防止型芯的变形和嵌件的位移（5）尽量采用较短的流程充满型腔A、根据以上要求及产品的设计要求（一模一腔），我们所选的是垂直式的主流道。主流道的设计参数图如下图所示：a、主流道小端直径d，即主流道与注塑机喷嘴接触处的直径=注塑机喷嘴孔径+（0.5～1）mm。d=+（0.5～1），取整数。b、主流道的长度Lc、主流道最大端直径Dd、主流道的锥度a（a一般在1°～2°）范围内选取，对粘度大的塑料，可以取3°～6°，但由于受标准锥度绞刀的限制，应尽量选用标准锥度值或选用标准浇口套）。主流道的设计图如下图所示：B、浇口设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体道。设计模具浇口时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，电开关盖注射模具设计重庆工业职业技术学院11其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还会影响模具结构。根据产品的尺寸及工艺要求故选择直接浇口，直接浇口熔融塑胶从浇口直接进入型腔，压力损失小，对各种塑料都适用。该产品设计的浇口如下图所示：4.4.4插座后盖的顶出机构的设计1、顶出机构的设计原则：（1）因为塑件收缩时抱紧凸模，所以顶出力的作用点应尽量靠近凸模；（2）顶出力应作用在塑件刚性和强度最大的部位，作用面积也尽可能大一些，以防止塑件变形和损坏；（3）为保证良好的塑件外观，顶出位置应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位；（4）若顶出部位需设在塑件使用或装配的基面上时，为不影响塑件尺寸和使用，一般顶杆与塑件接触处凹进塑件0.1㎜；否则塑件会出现凸起，影响基面的平整。2、顶出机构的选择因为该产品外形简单，壁厚较薄，可以用顶针以圆形接触塑件故推顶塑件力量均匀，塑件不易变形，也不会留下明显的推出痕迹。推出重心与脱模阻力中心相重合。所以直接采用顶针将塑件顶出。综合上述几项设计要求，查表4－1得普通圆顶针规格参数，得：图如4－：顶针的排列图如下4－电开关盖注射模具设计重庆工业职业技术学院124－1普通圆顶针参数参考表d最小0.8mm1234567…D最小6mm666881010…H最小4mm4445556…L100、150、200、250、300…4.5绘制排样图本次设计的塑件排样图中包括有：芯子、排气系统、冷却机构系统。4.5.1芯子的设计1.根据插座后盖的结构、加工的要求，模仁采用组合式，分割出12个矩形芯子，其总体设计简图如4－下所示。电开关