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1、（数控模具设计）注 射闹钟后盖模具设计 II 注射闹钟后盖模具设计 摘要 注射闹钟后盖模具设计中的零件形状较复杂，要保证制品的质量。首先， 模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模 方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、 内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹 等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响 很大。应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采 用自动开合模自动顶出机构，保证制品能自动从模具中脱落。 本次设计的工件为闹钟后盖，塑料材料采用了工程材料 A
2、BS,浇口形式采用 了侧浇口，模具结构为直接分型。通过以下计算和设计可行的，且能够运用到 实际生产中。 注射模的基本组成是：定模机构，动模机构，浇注系统,导向装置，顶出机 构，侧向抽芯机构，冷却和加热系统，排气系统。 关键字：塑料制品；注射；成型；浇口；型腔；型芯 IV 目录 1 塑料的工艺分析3 1.1 塑件成形工艺分析3 1.2 闹钟后盖原料（ABS）的成型特性和工艺参数4 2 注塑设备的选择5 2.1 估算塑件体积5 2.2 选择注射机5 2.3 模架的选定6 2.4 最大注射压力的校核6 3 塑料件的工艺尺寸的计算7 3.1 型腔的径向尺寸7 3.2 型芯的计算8 3.3 模具型腔壁厚
3、的计算8 4 浇注系统的设计9 4.1 主流道的设计10 4.2 冷料井的设计10 4.3 分流道的设计11 4.4 浇口的选择12 5 分型面的选择和排气系统的设计13 5.1 分型面的选择13 5.2 排气槽的设计14 6 合模导向机构的设计14 II 7 脱模机构的设计15 8 温度调节系统的设计16 8.1 模具冷却系统的设计17 8.2 模具加热系统的设计18 9 模具的装配18 9.1 模具的装配顺序18 9.2 开模过程分析19 致谢21 参考资料22 前言 随着我国制造业的国际地位的不断提高，模具工业获得了飞速的发展，模 具的需求量也成倍增加，其生产周期越来越短。模具生产是多品
4、种小批量生产， 乃至单件生产，模具技术也成为衡量壹个国家产品制造水平的重要标志之壹。 本次毕业设计课题来源于生活，应用广泛，但成型难度大，模具结构较为复杂， 对模具工作人员是壹个很好的考验。它能加强对塑料模具成型原理的理解，同 时锻炼对塑料成型模具的设计和制造能力。 本次设计以注射闹钟后盖模具为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设 计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等壹系列模具生产的所有过程。 在设计该模具的同时总结以往模具设计的壹般方法和模具设计中常用的模具结 构及零件。把以前学过的基础课程融汇到本次设计当中来，所谓学以致用。在 设计中除了使用传统方法外，同时引进了 CAD 和 Pr
5、o/E 等技术，使用 Office 软件，力求达到减小劳动强度，提高工作效率的目的。 由于实际经验和理论技术有限，设计的错误和不足之处在所难免，希望各 位老师批评指正。 IV 1塑件的工艺分析 1.1 塑件成型工艺分析 图 1.1 闹钟后盖 如图 1.1 所示闹钟后盖的形状较复杂，带有很多不同形状的孔，在保证孔间 距和孔的形状是给模具的加工带了很大的难度。闹钟后盖的注塑材料首先选用 ABS，闹钟的后盖绝大部分的决定了闹钟的重心的位置的所在。要很好的处理后 盖壁厚的均匀，成型后收缩率的不壹致，这样就必须有效的控制模具温度来调 节收缩率。由于闹钟后盖的主体作用是起固定作用，它的内部结构就相应的给
6、注塑带来了壹定的难度。主要是它螺钉孔的壁厚相对壁厚有壹定的差距，势必 会在注塑的时候到来很大的牛顿减力，造成塑件填充不满的缺陷，能够考虑采 用双浇口，但应用了 Pro/E 的塑料顾问对其进行模仿 CAE 的注塑之后，发现会 给闹钟后盖的表面带来更多的熔接痕和气孔。也能够利用模具的可靠的精度来 定位，可是这样的话成本太高，而且易造成模具损坏。因为考虑到凹凸模形状 的复杂，用整体形式是不利于损坏后的维修，适当的使用嵌件就能够解决这些 问题，但不能利用过多的嵌件，不然的话就会造成型腔的强度和刚度不够。 1.2 闹钟后盖原料（ABS）的成型特性和工艺参数 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 ABS 树脂微黄
7、色或白色不透明，是丙烯腈-丁 二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合 2 物具有优越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。因此 ABS 树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。同时具有吸湿性强，但原料 要干燥，它的塑件尺寸稳定性好，塑件尽可能偏大的脱模斜度。 表 1.ABS 塑料主要的性能指标 ABS 塑料主要的性能指标 密度 (Kg.dm- 3) 1.131.14 收缩率 %0.30.8 熔点 130160 热变形温度 45N/cm6598 弯曲强度 Mpa80 拉伸强度 MPa3549 拉伸弹性模量 GPa1.8 弯曲弹性模量 Gpa1.4
8、压缩强度 Mpa1839 缺口冲击强度 kJ/1120 硬度 HRR6286 体积电阻系数 cm1013 击穿电压 Kv.mm-115 介电常数 60Hz3.7 ABS 的注射成型工艺参数: 注塑机类型螺旋式 喷嘴形式通用式 喷嘴温度 180190 模具温度 5070 注塑压 60100 保压 4060 注塑时间 25 保压时间 510 冷却时间 515 周期 1530 由为重要的是因为目前原油价格的下降，导致 ABS 的市场价格大幅度的下跌。 4 2 注塑设备的选择 2.1 估算塑件体积 估算塑件体积和质量： 该产品材料为 ABS，查书本得知其密度为 1.13-1.14g/cm3，收缩率为，
9、 计算其平均密度为 1.135g/cm3，平均收缩率为 0.55。 使用 PRO/E 软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形浇道凝料和 塑件的体积。 另预置浇道凝料为 2cm3因此估算塑件体积为 9cm3。 2.2 选择注射机 根据塑料制品的体积或质量，查书可选定注塑机型号为 SZ-40/25 注塑机的参数如下： 注塑机最大注塑量：40cm3注塑压力：200/Mpa 注塑速率：50(g/s)塑化能力：20(Kg/h) 锁模力：2500KN注塑机拉行间距：250250mm 顶出行程：55mm最小模厚：130mm 最大模厚：220mm模板行程：230mm 注塑机定位孔直径：55mm喷嘴球半径
10、：SR10 2.3 模架的选定 根据塑件选定模架为：S2030BI353570。见图 2.1： 2.4 最大注射压力的校核 闹钟后盖的原料为 ABS，所需注射为 60-100MPa，而所选注射机压力为 200MPa，所以注射压力符合要求。 2.4.1 最大注塑量的校核 注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞 边） ，通常注塑机的实际注塑量最好是注塑机的最大注塑量的 80%。所以选用的 注塑机最大注塑量应满足： 0.8V机V塑V浇 式中 V机注塑机的最大注塑量，40cm3 V塑塑件的体积，该产品 V塑18cm3 6 V浇浇注系统体积，该产品 V浇2cm3 故 V机（18
11、+4）cm3 2.4.2 锁模力校核 F锁pA 式中 p熔融型料在型腔内的压力，该产品 A塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和，经计算 A=4641mm3 F锁注塑机的额定锁模力。 故 F锁pA=200Mpa4641mm3 选定的注塑机的压力为 2500KN，满足要求。 2.4.3 模具和注塑机安装部分相关尺寸校核 A 模具闭合高度长宽尺寸要和注塑机模板尺寸和拉杆间距相合适 模具长模具宽拉杆面积 B 模具闭合高度校核 Hmin注塑机允许最小模厚=130mm Hmax注塑机允许最大模厚=220mm H模具闭合高度=180mm 故满足 HmaxHHmin。 （1（开模行程校核 注塑机的最大行程和模
12、具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机） ，故注塑机的 开模行程应满足下式： S机注塑机最大开模行程，230mm; H1顶出距离，16mm； H2包括浇注系统在内的塑件高度，52mm; S机(H模Hmin)H1H2(510) 因为本模具的浇注系统和塑件的特殊关系，浇注系统和塑件的高度就已经 包括了顶出距离。 故：230(180130)62(510) 即满足条件。 3 塑料件的工艺尺寸的计算 由于闹钟后盖须和前盖配合，所以只有闹钟后盖的边缘的榫才起着配合决 定性的作用，仍有闹钟后盖和电池盖的配合，故需要计算相对于榫和铰链的凹， 凸模的尺寸，凹，凸模型腔尺寸则直接按产品尺寸确定。因 ABS 的成型收
13、缩率 为 0.40.7%,所以平均收缩率取 S=0.5% 3.1 型腔的径向尺寸 （LM）0+=（1+S）Ls-(0.50.75)0+=1.008Ls-0.750+ 其中 LM为型腔的基本尺寸公差值为正偏差，Ls塑件的基本尺寸。塑件公差 为负偏差，S 为塑料的平均收缩率，z为模具成型零件的制造公差取 1/41/6，模具型腔按六级精度制造，根据型腔的尺寸，代入数据得： 8 （壹） 、Ls=81mm.经计算得：LM=79.440+0.32mm; (二)、Ls=1mm.经计算得：LM=0.79550+0.07mm; (三)、Ls=5.5mm.经计算得：LM=5.3250+0.085mm; (四)、Ls=1.8mm.经计算得：LM=1.5990+0.07mm; (五)、Ls=10mm.经计算得：LM=9.780+0.1mm; (六)、Ls=7mm.经计算得：LM=6.750+0.1mm; (七)、Ls=2mm.经计算得：LM=1.8060+0.07mm; (八)、Ls=3mm.经计算得：LM=2.8140+0.07mm; (九)、Ls=4mm.经计算得：LM=3.7770+0.085mm; (十)、Ls=6mm.经计算得：LM=5.7930+0.085mm; (十壹)、Ls=8mm.经
