壳体侧抽芯注塑模的设计

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摘要

本论文介绍了壳体的注射模设计过程。主要研究带有侧凹或侧孔结构的塑料制件如何分型和脱模的，本塑件侧面带有三个小孔，直接开模无法实现分型，这就涉及到斜导柱和斜滑杆的设计以及他们的工作原理，利用注塑机开合模的作用力进行侧抽芯，一方面减少了一些零件的使用，降低成本；另一方面省去一些零件的安装工序，节约时间，缩短生产周期，提高经济效益。本文还介绍了型腔数量和布局的确定、注射机选择、浇注系统设计、模板及其标准件的选用、脱模及抽芯机构的设计、成型部件的设计等。

关键词：注塑摸；斜滑杆；侧抽芯；壳体

ABSTRACT

This paper has introduced the design process of injection mould of the shell. The main research the plastic workpiece with side concave or side hole is how to divide structure and draw of patterns. Because the side of model has three eyelets, it is unable to realize by directly operating the mold, by designing the slanting leader pin and the lifter. We use the action of the injection molding machine to carry on core-pulling. The advantage of this design are reducing the use of some components, lowing the cost, omitting some component to install the working procedure, saving time, reducing the production cycle and enhancing the economic efficiency. This article also introduces die space quantity and the layout determination, the injection machine choice, the casting system design, the template and the standard part selection, the drawing of patterns and core-pulling organization design, the formation parts design etc.

Key words:injection mould; lifter; core-pulling; shell

目录

摘要

abstract

1 前言 (3)

2 绪论 (2)

2.1概述 (2)

2.2我国塑料模现状 (2)

2.3 我国塑料模的发展趋势 (3)

3 塑件成型工艺分析 (5)

3.1 塑件图 (5)

3.2 塑件工艺分析 (5)

3.2.1 精度等级 (5)

3.2.2 脱模斜度 (5)

3.2.3 塑件圆角 (6)

3.3 ABS塑料性能特性与工艺参数 (6)

3.3.1 ABS化学与物理特性 (6)

3.3.2 ABS塑料的成型条件 (7)

4 拟定模具结构形式 (8)

4.1 型腔数目的确定 (8)

4.2 分型面的选择 (9)

5注塑机型号的确定 (11)

5.1 注塑容量的计算 (11)

5.2锁模力的计算 (11)

5.3 注塑机的选用 (12)

5.4 有关参数的校核 (13)

5.4.1由注塑机料筒速率校核模具的型腔数 (13)

5.4.2 注射压力的校核 (13)

5.4.3 锁模力的校核 (13)

5.4.4 开模行程的校核 (14)

6 浇注系统的设计 (14)

6.1 主流道的设计 (15)

6.2 分流道的设计 (17)

6.3 冷料穴的设计 (19)

6.4 浇口的设计 (20)

6.4.1浇口类型的选择 (20)

6.4.2 浇口尺寸的确定 (22)

6.4.3 浇口剪切速率的校核 (23)

6.5 排气系统的设计 (23)

7 成型零件设计 (23)

7.1 成型零件的结构设计 (24)

7.2 成型零件钢材的选用 (25)

7.3 成型零件工件尺寸的计算 (26)

7.4 型腔壁厚和底板厚度的计算 (29)

7.4.1 侧壁厚度计算 (29)

7.4.2 底板厚度计算 (30)

8 模架的确定 (32)

9 导向机构的确定 (32)

10 脱模机构的设计 (34)

10.1 脱模力的计算 (34)

10.2 脱模机构的结构设计 (35)

11 侧向抽芯的设计 (37)

11.1 抽芯距与抽芯力的计算 (37)

11.2 斜导柱圆形截面直径的计算 (40)

11.3 斜导柱圆长度的计算 (40)

11.4 斜滑杆的设计 (42)

12 模温调节系统的设计 (42)

12.1 冷却系统的设计 (43)

13 数控程序的编制 (47)

14 设计小结 (49)

参考文献 (50)

致谢 (51)

外文文献

1 前言

模具是工业生产的基础工艺装备，被称为工业之母。75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件由模具成型，绝大部分塑料制品也由模具成型。作为国民经济的基础工业，模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业，应用范围十分广泛

模具技术水平已成为衡量一个国家制造业水平的重要指标。现代工业需要先进的模具设备和高技术人才。

目前国内模具技术人员短缺，要解决这样的问题，关键在于职业培训。我们作为踏入社会的当代学生，就应该掌握扎实的专业基础，现在学好理论基础。本设计是以适应企业技术的发展，能体现出在学校所学，能体现先进性和前瞻性，所涉及到的知识包括注塑成型基本原理、注塑工艺方案的确定、工艺规程编制、模具结构设计、模具材料的选择、压力机的选择、模具制造方法等。希望通过对这些知识的学习，能使自己掌握模具加工的核心技术，了解周边技术和跟踪前沿技术。希望能通过这次设计，能掌握模具设计的基本方法和基本理论。

本次设计得到了张蓉副教授的指导，同时也非常感谢湖南工学院的各位老师的教诲。

由于学生的理论学习和实践经验有限，设计中存在的不足之处和错误还肯请各位教授、专家批评指正。谢谢！

2 绪论

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。模具的类型很多，按照成形材料的不同可分为冲压模具、塑料模具、锻造模具、压铸模具、橡胶模具、粉末冶金模具、玻璃模具和陶瓷模具。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。随着我国加入WTO，我国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。我国模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。注塑成型作为一种重要的成型加工方法，在家电行业、汽车工业、机械工业等都有广泛的应用，且生产的制件具有精度高、复杂度高、一致性高、生产效率高和消耗低的特点，有很大的市场需求和良好的发展前景。

2.1概述

塑料是以树脂为主要成分，添加一定数量和一定类型的添加剂。然而，塑料制品生产是一个既复杂又繁重的过程，其生产系统主要由成型、机械加工、修饰及装配四个连续过程组成。其中，成型是将各种形态的塑料（粉、粒、溶液或分散体）制成所需形状的制品或毛坯的过程。注塑模是一种用来生产塑料零件的模具。它被安装在塑料注射机上，由塑料注射机将塑料颗粒融化成为热熔体，经过合模、高压注射、保压冷却定型、开模、推出制件等工序，获取所需的塑料零件。塑料模具影响着塑料制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面粗糙度、分型面、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、内应力大小、外观质量，表面粗糙度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在塑料加工过程中，模具结构对操作难易程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模和取件过程中的手工劳动。当批量不大时，模具费用在制件成本中所占的比例将会很大，这时应尽可能地采用结构合理而简单的模具，以降低成本。

2.2我国塑料模现状

我国塑料模具的质量、技术和制造能力近年来确实发展很快，有些已达到或接近国际水平，尤其是随着改革开放政策的不断深入，“三资”企业蓬勃发展，对我国塑料模具设计制造水平的提高起到了非常大的作用。然而，由于我国模具制造基础薄弱，各地发展极不平衡，因此从总体上来看，与国际先进水平以及国

内市场需求相比，差距还很大。这主要表现在以下方面：

塑料模具产品水平不高，与国外先进水平相差甚远；我国塑料模制造企业设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率比国外低很多，且设备不配套、利用率低的现象十分严重；开发能力低，在市场上处于被动地位，创造的经济效益方面，国内大多数是微利甚至亏损；国内外模具企业管理上的差距十分明显；我国塑料模具市场总体上供不应求，特别是大型、复杂、长寿命塑料模产需矛盾十分明显。

2.3 我国塑料模的发展趋势

CAD/CAM/CAE技术在塑料模的设计制造上应用已越来越普遍，特别是

CAD/CAM技术的应用较为普遍，取得了很大成绩。使用计算机进行产品零件造型分析、模具主要结构及零件的设计、数控机床加工的编程已成为精密、大型塑料模具设计生产的主要手段。应用电子信息工程技术进一步提高了塑料模的设计制造水平。这不仅缩短了生产前的准备时间，而且还为扩大模具出口创造了良好的条件，也相应缩短了模具的设计和制造周期。此外，气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，热流道技术的应用更加广泛，精密、复杂、大型模具的制造水平有了很大提高，模具寿命及效率不断提高，同时还采用了先进的模具加工技术和设备。目前我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。“十一五”期间，中国模具工业水平不仅在量和质的方面有很大提高，而且行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展。

随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。虽然模具种类繁多，但其发展重点应该是既能满足大量需要，又有较高技术含量，特别是目前国内尚不能自给，需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响。因此，一些重要的模具标准件也必须重点发展，而且其发展速度应快于模具的发展速度，这样才能不断提高我国模具标准化水平，从而提高模具质量，缩短模具生产周期，降低成本。由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势，因此对于出口前景好的模具产品也应作为重点来发展。根据上述需要量大、技术含量高、代表发展方向、出口前景好的原则选择重点发展产品，而且所选产品必须目前已有一定技术基础，属于有条件、有可能发展起来的产品。

随着经济的发展，各行各业对各类模具的需求不断增加，所需品种也越来越细化. 据预测，国内模具发展的趋势：

（1）模具日趋大型化；模具的精度将越来越高；多功能复合模具将进一步发展；

（2）热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高；

（3）随着塑料成形工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将随之发展；

（4）标准件的应用将日渐广泛；

（5）快速经济模具的发展前景十分广阔；

（6）以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料模具的比例将不断增大；（7）模具技术含量将不断提高，中、高档模具比例将不断增大。

3 塑件成型工艺分析

3.1 塑件图

塑件的视图如图1所示。

塑料件图1

3.2 塑件工艺分析

该塑件为一塑料壳体，结构复杂，塑件壁厚不均，要求材料须有很好的流动性。合理确定塑件壁厚尺寸，如果壁厚值太小，会影响塑件的强度和刚度，并且导致塑料填充困难。壁厚太大，增加冷却时间，降低生产率，产生气泡、缩孔等不良现象。要求壁厚尽可能均匀一致,否则由于冷却和固化速度不一样易产生内应力，引起塑件的变形及开裂。生产批量大，材料为丙烯烃-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS），成型工艺性很好，可以注塑成型。

3.2.1 精度等级

影响塑件精度的因素很多，塑料的收缩、注塑成型条件（时间、压力、温度）等，塑件形状、模具结构（浇口、分型面的选择），飞边、斜度、模具的磨损等都直接影响制品的精度。按SJ1372—1978标准，塑料件尺寸精度分为8级，本塑件所用材料为丙烯烃-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）,由此查塑料模具设计手册可知，本塑件宜选用4级精度。

3.2.2 脱模斜度

由于塑件冷却后产生收缩，会紧紧地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使

塑件取出困难，强行取出会导致塑件表面擦伤、拉毛。为了方便脱模，塑件设计时必须考虑与脱模（及轴芯）方向平行的内、外表面，设计足够的脱模强度。只有塑件高度不大时才允许不设计斜度。最小脱模斜度与塑料性能、收缩率、塑件的几何形状等因素有关。

塑件脱模斜度为：40＇~ 1o30＇

一般型芯的脱模斜度要比型腔大，型芯长度及型腔深度越大，则斜度越小。在不影响外观的情况，脱模斜度尽量大一点，以便脱模。

3.2.3 塑件圆角

塑料制件除了使用上要求采用尖角之处外，其余所有转角处均应尽可能采用圆弧过渡，因制件尖角处易产生应力集中，在受力或受冲击振动时会发生破裂，甚至在脱模过程中即由于模塑内应力而开裂，一般是制件的内圆角。一般，即使采用R0.5毫米的圆角就能使塑件的强度大为增加。由图纸可知，该塑件有许多种不同的壁厚，如1mm、1.5mm、2mm、3mm等。壁厚不均匀，这就造成塑料熔体的充模速率和冷却收缩不均匀，并由此产生许多质量问题。如凹陷、真空包、翘曲、甚至开裂。为防止此类现象出现，这就要求防止出现突变与截面厚薄悬殊的设计，故我在壁厚不同处采取过渡设计，例如：采用圆弧过渡等措施。

3.3 ABS塑料性能特性与工艺参数

3.3.1 ABS化学与物理特性

丙烯烃-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂成微黄色，外观是不透明粒状或粉状热塑性树脂，无毒、无味，其制品可着成五颜六色。是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，ABS材料具有良好的抗冲击强度、表面硬度、表面光泽度、尺寸稳定性、耐化学药品性和电绝缘性，且耐磨性较好。它的不足在于热变形温度比较低，低温抗冲击性能不够好，耐候性较差。ABS塑料的使用范围为-40~100℃。

注塑模工艺条件

干燥处理：ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为80~90℃下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。熔化温度：

210~280℃；建议温度：245℃。模具温度：25~70℃（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）；注射速度：中高速度。

ABS塑料的主要技术指标如下：

密度（kg/dm3）： 1.02～1.16

比体积（dm3/ kg）： 0.86～0.96

×100）： 0.2～0.4

吸水率（ω

p

c

收缩率(%)： 0.4～0.7

熔点(℃)： 130～160

热变形温度(℃)： 90～108(0.46 MPa) /83～103(0.185MPa)

抗拉屈服强度(MPa)： 50

拉伸弹性模量(MPa)： 1.8×103

抗弯强度(MPa)： 80

冲击韧度( kJ/m2)： 261(无缺口) /11(缺口)

硬度(HB)： 9.7

体积电阻系数(Ω?cm)： 6.9×1016

3.3.2 ABS塑料的成型条件

成型条件的选择和控制直接影响塑料的塑化流动和冷却的温度、压力和相应的各个作用的时间,是生产的优质塑料的主要因素。(1) 温度，注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度等。前两种温度主要影响塑料的塑化和流动，而后者主要是影响塑料的流动和冷却。(2)压力，注塑成型过程中的压力包括塑化压力和注射压力两种，它们都直接影响塑料的塑化和塑件的质量。(3)时间（成型周期），一次注塑成型周期包括注射时间（充模时间和保压时间）、闭模冷却时间和其它时间（开模、脱模、涂脱模剂、安放嵌件、闭模等时间）。

ABS塑料的成型条件：

注塑成型机类型：螺杆式

堆密度 (g/cm3)： 1.03～1.07

计算收缩率(%)： 0.3～0.8

预热温度(℃) ： 80～85

预热时间（h）： 2～3

料筒温度(℃) ： 150～170(后段)

165～180(中段)