仪表外壳塑料设计说明书.doc

精密塑料模具设计与制造

课程设计

课程名称
仪表外壳塑料模设计

姓 名

学 号

专业
模具设计与制造
班级

指导老师

完成时间
2012年6月15日

摘 要
本模具是一个塑料的注塑模具。设计内容包括介绍注塑成型工艺分析及零件注塑模具的设计。塑料注塑模的设计计算包括模具结构设计、注塑机的选用、浇注系统的设计等方面。
本次设计的大体思路及内容是：首先对设计产品—仪表外壳塑料模设计成型工艺分析。接着对已完成的分析进行注塑模模具型腔设计，然后为其选用合适的标准模架，以确定其脱模结构，画结构草图，并对模具与注射机有关尺寸校核，然后进行装配。

关键词： 塑料仪表外壳；注塑机；注塑

塑料模具设计说明书
目录
1. 塑件成型工艺性分析 3
1.1塑件的分析 3
1.2 ABS塑料的性能分析 4
1.3 塑件的成型工艺参数确定 5
2 模具的基本结构及模架选择 5
2.1 模具的基本结构 5
2.1.1 确定成型方法 5
2.1.2 型腔布置 5
2.1.3 确定分型面 6
2.1.4 选择浇注系统 6
2.1.5 确定推出方式 7
2.1.6 侧向抽芯机构 7
2.1.7 选择成型设备 8
2.2 选择模架 8
2.2.1 模架的结构 8
2.2.2 模架安装尺寸校核 8
3 模具结构、尺寸的设计计算 9
3.1 模具结构设计分析 9
3.1.1 型腔结构 9
3.1.2 型芯结构 9
3.1.3 斜导柱、滑块结构 9
3.1.4 模具的导向结构 9
3.2 模具成型尺寸设计计算 9
4 模具总装图及模具的装配、试模 10
4.1 模具总装图 11
4.2 模具的安装试模 12
4.2.1 试模前的准备 12
4.2.2 模具的安装及调试 12
4.2.3 试模 13
4.2.4 检验 13

1 塑件的成型工艺分析
1.1塑件的分析
塑件如图1所示

产品名称：仪表外壳
材 料：ABS
厚 度：2mm
精 度：未注公差按MT5
塑件尺寸：如图1所示
设计要求：
1、 绘制制作该工件所需的塑料模具总装图。
2、 绘制模具成型零件（凹模、型芯、镶件等）的零件图。
3、 编制设计说明书（含成型零件制造工艺）。
4、 将设计说明书装订成册、图纸折叠成A4尺寸并装订成册，并与设计方案草图一起装入档案袋。
1.2ABS塑料的分析
塑料品种
结构特点
使用温度
化学稳定性
性能特点

成形特点
ABS
热塑性塑料
线性结构
非结晶型
小于70℃
较好
比较稳定
机械强度较好，有一定的耐磨性。但耐热性较差，吸水性较大。
成型性能很好，成型前原料要干燥。
结 论
该塑料有良的工艺性能，适宜注射成型，成型前原料要干燥处理。
ABS树脂特性简述如下:
（1）一般性能
ABS的外观为不透明呈象牙色的粒料，无毒、无味、吸水率低其制品可着成各种颜色，并具有90%的高光泽度。ABS的相对密度为1.05，ABS同其它材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为18.2，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，烧焦但不滴落，并发出特殊的肉桂味
ABS是一种综合性能十分良好的树脂，在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度，热变形温度比PA、PVC高，尺寸稳定性好，收缩率在0.4%～0.8%范围内，若经玻纤增强后可以减少到0.2%～0.4%，而且绝少出现塑后收缩。其临界表面张力为34—38mN/cm。
ABS熔体的流动性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，与POM和HIPS类似。ABS的流动特性属非牛顿流体，其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。
（2）力学性能
ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用。即使ABS制品被破坏，也只能是拉伸破坏而不会是冲击破坏。ABS的耐磨性能优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS的蠕变性比PSF及PC大，但比PA和POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。
（3）热学性能
ABS属于无定形聚合物，无明显熔点；熔体粘度较高，流动性差；热稳定不太好，耐候性较差，紫外线可使变色；热变形温度为70—107℃，制品经退火处理后还可提高10℃左右。对温度，剪切速率都比较敏感；ABS在－40℃时仍能表现出一定的韧性，可在 -40℃到80℃的温度范围内长期使用。
（4）电学性能
ABS的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。
（5）环境性能
ABS不受水、无机盐、碱醇类和烃类溶剂及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。ABS的耐候性差，在紫外线的作用下易产生降解，置于户外半年后，冲击强度下降一半。
1.3塑件的成型工艺参数确定
查手册得到ABS塑料的成型工艺参数：
适用注射机类型 螺杆式
密度 1.01 ～ 1.07 g/cm3；
收缩率 0.3 ～ 0.8 % ；
预热温度 80C°～ 85C°，预热时间 2 ～ 3 h ；
料筒温度 后段150C°～170C°，中段165C°～180C°，前段180C°～200C°；
喷嘴温度 170C°～ 180C°；
模具温度 50C°～ 80C°；
注射压力 60 ～ 100 MPa ；
成型时间 注射时间20 ～ 90s ，保压时间0 ～ 5s ，冷却时间20 ～ 120s 。

2 模具的基本结构及模架选择
2.1模具的基本结构
2.1.1确定成型方式
塑件采用注射成型法生产。为保证塑件表面质量，使用直接浇口成型，因此模具应为双分型面注射模（三板式注射模）。
2.1.2 型腔布置
该塑件采用一模一件注塑成型，型腔布置在模具的中间，这样有利于浇注系统的排列和模具的平衡。
2.1.3 确定分型面
分型面应选择在塑件截面最大处，尽量取在料流末端，利于气体的排出，保证塑件表面质量，该塑件的分型面如图2所示，取塑件的底。图3为型芯和型腔的分割简图。

图2 分型面

图3 型芯和型腔的分割简图
2.1.4 选择浇注系统
塑件采用侧浇口成型，其浇注系统如图4所示。
主流道设计
主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，他将注射剂喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。其主要形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模使主流道凝料顺利拔出。
主流道小端直径D=注射机喷嘴直径+（0.5~1）
=4+（0.5~1），取D=5
主流道球面半径SR=注射机喷嘴球头半径+（1~2）
=12+（1~2），取SR=14
球面配合高度h=3~5mm,取h=3mm。
主流道长度L=40mm
主流道大端直径D’=D+2Ltanα=7.79，取D’=8
选择标准的主流道衬套（浇口套）为主流道零件，因此浇口套的总长L’=42mm

图4 侧浇口浇注系统
2.1.5 确定推出方式
此模具的型芯在动模，开模后塑件包紧型芯留在动模一侧，根据塑件是壳类零件的特点，采用推件板推出结构推出塑件，这样推出平稳，有效保证了推出后塑件的质量，模具结构比较简单。
2.1.6 侧向抽芯机构
塑件的侧面有10mm*6mm方孔，因此模具应有侧向抽芯机构，由于抽出距离较短，抽出力较小，所以采用斜导柱、滑块抽芯机构。斜导柱装在定模板上，滑块装在凹模上。
1.确定抽芯距
S=侧孔深度+3mm=2mm+3mm=5mm
2.斜导柱的设计
（1）直径d。因侧孔形状较小，深度不深且形状简单，斜导柱直接按经验取12mm。
（2）斜角。模具所需抽芯距不大，所以斜导柱设计为18°。
（3）有效长度l。根据侧抽芯机构的运动原理，斜导柱的有效长度和斜角符合以下关系。
l=s／sinα=5／sin18°=16.19mm
3.侧型芯的计算
根据型芯径向尺寸算得：相应尺寸为10.32-0.013/-0.027和6.230/-0.05
2.1.7 选择成型设备
1.计算塑件体积
根据零件三维模型，利用三维软件直接查询到塑件的体积为：
V1=9563.66mm3
浇注系统体积：V2=1551.52 mm3
2.计算塑件质量
经查得，密度ρ=1.05×10 6kg／mm ³
塑件质量：M1= V1×ρ=10g
塑件与浇注系统的总质量：M=V×ρ=10.7g
3.选择注射机
选用XS-ZY-125型卧式注射机，其有关参数为：
额定注射量 125 cm3 ；
注射压力 120MPa ；
锁模力 900kN ；
最大注射面积 320 cm2 ；
模具最大厚度 300 mm ；
最大开合模行程 300mm ；
喷嘴圆弧半径 12 mm ；
喷嘴孔直径 4 mm ；
拉杆间距 290×368 mm 。
2.2选择模架
2.2.1模架的结构（见图5所示）
2.2.2模架安装尺寸校核
模架外型尺寸为，长180mm、宽160mm、高75mm,小于注射机拉杆间距和最大模具厚度，可以方便地安装在注射机上。

3 模具结构、尺寸的设计计算
3.1 模具结构设计分析
3.1.1型腔结构
见装配图所示，型腔由定模板4、定模镶件26和滑块19共三部分组成。定模板4和滑块19构成塑件的侧壁，定模镶件26成型塑件的顶部，而且侧浇口开在定模镶件上，这样使加工方便，有利于型腔的抛光。定模镶件可以更换，提高了模具的使用寿命。
3.1.2型芯结构
见装配图所示，型芯由动模板16上的方孔固定。考虑到加工的工艺性，型芯采用整体、直通式外形结构。
3.1.3斜导柱、滑块结构
见装配图
A．因侧孔形状较小，深度不深且形状简单，斜导柱直接按经验值取12mm，将斜导柱固定在定模板上。
B．因侧孔形状简单、深度较浅，滑块和侧型芯设为整体式。
侧向分型抽芯机构的特点是结构紧凑、动作安全可靠、加工制造方便。
3.1.4 模具的导向机构
为了保证模具的闭合精度，模具的定模部分与动模部分之间采用导柱1和导套2导向定位。
3.2 模具成型尺寸设计计算
ABS收缩率为0.6%，修整系数X取0.7，制造公差δz=Δ/3
序号
类别
塑件尺寸
计算公式
模具尺寸
1

型腔尺寸
径向尺寸
18-0.18

17.97+0,060
2
70
67.78+0.28.
3
50
49.94+0.213
4
R8
7.34+0.093
5
深度
20

19.83+0.147
6
22
21.84+0.147
7

型芯尺寸
径向尺寸
66+0.34

66.65-0.019
8
46+0.26
46.47-0.016
9
R6
6.25-0.093
10
15.69
16.07-0.127
11
高度
18

18.36-0.127
12
20
22.42-0.147

4模具总装图及模具的装配、试模
4.1模具总装图

图5装配图
1—动模座板 2—推板 3—推杆固定板 4—复位杆 5—支承板 6—螺塞
7—弹簧 8—定位球 9—斜导柱 10—滑块 11—楔紧块 12—定模座板
13—浇口套 14—型腔 15—型芯固定板 16—拉料杆 17—压板 18、20、23—螺钉 19—销钉 21—导套 22—导柱 24—型芯 25—垫块

4.2 模具的安装试模
试模是模具制造中的一个重要环节，试模中的修改、补充和调整是对于模具设计的补充。
4.2.1试模前的准备
试模前要对模具及试模用的设备进行检验。模具的闭合高度，安装与、于注射机的各个配合尺寸、推出形式、开模距、模具工作要求等要符合所选设备的技术条件。检查模具各滑动零件配合间隙适当，无卡住及紧涩现象。活动要灵活、可靠，起止位置的定位要正确。各镶嵌件、紧固件要牢固，无松动现象。各种水管接头、阀门、附件、备件要齐全。对于试模设备也要进行全面检查，即对设备的油路、水路、电路、机械运动部位、各操纵件和显示信号要检查、调整，使之处于正常运转状态。
4.2.2模具的安装及调试
模具的安装是指将模具从制造地点运至注射机所在地，并安装在指定注射机的全过程。
模具安装在注射机上要注意以下方面：
1）模具的安装方位要满足设计图样的要求。
2）模具中有侧向滑动结构时，尽量使其运动方向为水平方向。
3）当模具长度与宽度尺寸相差较大时，应尽可能使较长的边与水平方向平行。
4）模具带有液压油路接头、气路接头、热流道元件接线板时，尽可能放置在非操作一侧，以免操作不方便。
模具在注射机上的固定多采用螺钉、压板的形式，如图13所示。一般采用4- 8块压板，对称布置。

图13模具固定
1—压板 2—螺钉 3—模具 4—注射机模板
模具安装于注射机上之后，要进行空循环调整。其目的在于检验模具上各运动机构是否可靠、灵活，定位装置是否能够有效作用，要注意以下方面：
1）合模后分型面不得有间隙，要有足够的合模力。
2）活动型芯、推出及导向部位运动及滑动要平稳、无干涉现象，定位要正确、可靠。
3）开模时，推出要平稳，保证将塑件及浇注系统凝料推出模具。
4）冷却水要畅通，不漏水，阀门控制正常。
4.2.3试模
　　模具安装调整后即可以进行试模。
1）加入原料 原料的品种、规格、牌号应符合产品图样中的要求，成型性能应符合有关标准的规定。原料一般要预先进行干燥。
2）调整设备 按照工艺条件要求调整注射压力、注射速度、注射量、成型时间、成型温度等工艺参数。
3）试模 采用手动操作，试模注射出样件。
4.2.4检验
通过试模可以检验出模具结构是否合理；所提供的样件是否符合用户的要求；模具能否完成批量生产。针对试模中发现的问题，对模具进行修改、调整、再试模，使模具和生产出的样件满足客户的要求，即可交付生产使用。
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