1、JIUJIANGUNIVERSITY毕业设计题目开关盒后盖设计英文题目SWITCHBOXBACKCOVER院系机械与材料工程学院专业机械设计制造及其自动化姓名年级指导老师二零一四年十二月摘要本设计是开关盒后盖的注塑模设计。根据塑件的工艺分析，考虑其表面质量，采用点浇口双分型面注塑模。塑件生产批量大，模具型腔采用一模四腔，自动脱模，推出形式为推杆推出机构。这样设计出的结构可确保模具工作运用可靠。【关键词】开关盒后盖；注塑模；点浇口ABSTRACTTHISDESIGNISTHESWITCHBOXBACKCOVERINJECTIONMOLDDESIGN。BASEDONTHEPROCESSANALYS
2、ISOFTHEPARTSSTRUCTURESANDTHEQUALITYOFITSSURFACE,THEINJECTIONWITHPOINTGATEANDDOUBLEPARTINGSURFACESHASBEENUSEDINTHISMOULDTAKINGTHEMASSPRODUCTIONINTOCONSIDERATION,ONEMOULEANDFOURCAVITIESHASBEENDESIGNEDANDITISNECESSARYTHATTHEMOULDCANDEMOULDAUTOMATICALLYPUNCHERWASUSEDFORPUSHINGTHEPARTOFFTHESTRUCTUREDESIG
3、NEDINSUCHWAYCANENSURETHERELIABLERUNNINGOFTHEMOULD【KEYWORDS】SWITCHBOXBACKCOVER；INJECTIONMOULD；POINTGATE目录前言第一章模具设计11零件材料选择及性能12注塑机型号的确定13分型面及型腔布置14浇注系统设计141浇注位置模拟142浇注系统的尺寸计算15锁模力校核16成型零件设计161成型零件的材料选择162成型零件的结构设计163成型零件钢材的选用164成形零件工作尺寸的计算17凹模及垫板的强度和刚度计算18模架的选择19标准件的选取191定位圈的选取192浇口套的选取193导向机构的设计194导
4、柱的选取图212导柱110推出系统的设计1101推出形式1102脱模力和推出距离1103推板的设计第二章流程分析总结参考文献谢辞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工具。对塑料模具的全面要求是能生产出在尺寸精度，外观，物理性能等方面均达到要求的优质制品。以模具的使用角度，要求高效率、自动化、操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理，制造容易，成本低廉。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、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、各向同向性、外观质表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、
5、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，合模和取制件过程中的手工劳动，为此常采用自动开合模和自动顶出机构。在全自动生产时还要保证制件能自动从模具上脱落。另外，模具对塑料制品的成本也有相当的影响。除简易模具外，一般来说制模费是十分昂贵的。一副优良的注射模具可生产制品百万件以上，压制模约能生产二十五万件。当批量生产不大时，模具费用在制品成本中所占的比例将会很大，时应尽可能地采用结构合理简单的模具，以降低成本。现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少的三项重要因素，尤其是塑料模具对实现塑料加
6、工工艺要求。塑料制件使用要求和造型设计起着重要作用。高效的全自动的设备也只有装上能自动化生产的模具才能发挥其效能，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提。由于工业塑件和日用塑料制品的品种和产量要求量很大，对塑料模具也提出了越来越高的要求，因此促使塑料模具生产不断向前发展。计算机辅助设计（COMPUTERAIDEDDESIGN，简写为CAD），是指利用计算机的计算功能和高效的图形处理能力，对产品进行辅助设计分析、修改和优化。它终合计算机知识和工程设计知识的成果，并随计算机软硬件的不断提高而逐渐完善。本设计采用AUTOCAD进行图纸的设计，使用UG软件对产品进行建模。计算机辅助工程（COMP
7、UTERAIDEDENGINEERING，简写为CAE），是指利用计算机的数据分析功能对产品的生产进行辅助模拟，用以提前发现设计过程中的缺陷并及时加以优化，这使得设计者减少了设计失误，大大节约了时间和成本。本设计采用MOLDFLOW对制品进行模流分析。第一章11零件材料选择及性能本注塑产品为开关盒后盖，形状和结构其复杂程度一般，盒盖截面为100100MM正方形，高为50MM，中间2525MM正方形，形状如图1所示。由于制品大批量生产，本注塑模具采用一模两腔的模式。图1零件图本塑料制品使用ABS塑料成型，ABS是丙烯晴，丁二烯和苯乙烯三种单体的共聚物，ABS具有较高的强度、硬度、耐热性及耐化学性
8、的优良性能，且价格便宜，原料易得。ABS技术指标如下密度G/CM315比容CM3/G092抗拉强度MPA50吸水率24H03熔点130160硬度HB97拉伸弹性模量MPA25X103收缩率（）0307弯曲强度MPA80体积电阻率/CM69X1016冲击强度KJ/M2无缺口261缺口11热变形温度045MPA9010822注射机型号的确定（1）选择注射机注射压力计算查表121，ABS采用螺杆式注塑机注射所需要的压力为70100MPA，零件结构简单壁厚均匀，初选P090MPA,要求PMAXKP0式中PMAX注塑机的额定注射压力；K安全系数，常取K12514，此处取13；P0成型时所需要注射压力；料
9、温取160220。计算得到PMAX117MPA。注射容量计算首先进行注射量的初步估算，通过UG建模后测量，得到塑件的体积约为V塑2241CM3，塑件的质量根据M塑V，查相关资料得到ABS的密度（101108G）/CM3现取107G/CM3。浇注系统的凝料在模具结构没有确定之前是无法确定的，但是可以根据经验按塑件体积021倍来估算，取02倍计算。一模两腔，因此，一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为V总2V塑1025378CM3，根据经验公式V公V总/08（1）式中V公注射机公称注射量。V总模具型腔内熔体体积。由此可得注射机公称注射量V公5378086723CM3。公称注射量大于6723CM3。由步
10、骤、，查表2931，初选注射机型号为SZ100/630。其主要技术要求参数见表11表11注射机主要参数理论注射容量/CM3105最大模具厚度/MM300螺杆直径/MM35最小模具厚度/MM150注射压力/MPA150移模行程/MM270锁模力/KN630喷嘴口孔径/MM35结构形式卧式喷嘴球半径/MM1523分型面及型腔布置1型腔分型面设计分型面的方向尽量采用与注射成型机开模方向垂直的方向。合理选择分型面，有利于制品的质量提高，工艺操作和模具的制造。因此，在模具设计过程中是一个不容忽视的问题，选择分型面一般根据以下的原则A分型面的位置要不影响制品的精度和外观B尽量简单，避免采用复杂形状，使模具
11、制造增加困难C要尽量有利于塑料制品的脱模和抽芯D有利于浇注系统的合理设计E尽可能与料流末端重合，以利于系统的排气。该盒盖的表面质量要求一般，根据零件的结构特点，便于消除毛刺飞边，采用型腔完全在定模一侧的模具结构形式，这种结构形式便于塑件的脱模，采用分型面的类型为单分型面。如图21所示。图21分型面2型腔数量及排列方式的确定（1）型腔数量的确定该塑件为大批量生产，可采取一模多腔的结构形式。同时，考虑到塑件的尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及模具制造费用和成本等因素，初步选定一模两腔的结构形式。（2）型腔排列形式的确定多型腔模具最好采用平衡式分布，且要求紧凑，并且与浇口开设的部位对称。由于该设计选
12、择的是一模两腔，则可以采用直线对称排列的方式，如图22所示。图22型腔布置24浇注系统设计241浇注位置模拟使用MOLDFLOW流体分析对两种浇口位置的注塑效果进行模拟，并进行对比。A位置的模拟结果如图23图23浇口位置A模拟A浇注位置模拟结果中的气穴、熔接痕可以知道，A位置浇注产生较多气穴在浇口远离端，并且靠近浇口位置有明显的熔接痕。A位置浇注，型腔充填压力随远离浇口而变小，层次明显，会使得近端和远端的成型质量不一致。熔接痕气穴充填结束时的压力B位置的模拟结果如图24图24浇口位置B模拟B位置浇注成型的制品气穴极少，且位于分型面位置易被排除，缩痕细小且狭小。型腔各位置填充压力基本均匀，成型质
13、量也好于A。所以，浇口位置选择B种形式。242浇注系统的尺寸计算主流道尺寸大端直径D、小端直径D与主流道长度L之间的关系式DD2LTAN（2）其中主流道锥度，一般为24，现取3；D主流道大端直径；气穴熔接痕充填结束时的压力D主流道小端直径；L主流道长度。根据制品体积及表2211，可得熔体体积流量Q60/160CM3W/S；取主流道中熔体剪切速率S5103S1，由图2215SQRN曲线关系可得RN5MM，故主流道大端直径D2RN10MM。小端直径根据注射剂喷嘴口直径D035MM，DD0（051），取D4MM。由式可知，L64MM。主流道各尺寸如表12表12主流道尺寸L（/MM）D（/MM）D（/
14、MM）641043分流道的设计分流道设计应该尽量减少熔体在流道上的压力损失和尽量避免熔体温度降低，同时还要考虑减少分流道的容积和压力平衡。因此，根据模具结构以及型腔的分布，采用平衡式分流道布置。分流道长度分流道长度由两腔之间的距离所决定，考虑到结构强度和刚度，取分流道长度为20MM。分流道截面形状及尺寸各分流道的体积流量QR60/230CM3/S，取分流道中熔体剪切速率R51102S1,由图2215得RN48MM。为使分流道易于加工和凝料便于推出，采用设在模具定模一侧，截面为半圆形的分流道，取底边圆弧半径R3MM。因此，分流道截面积为2C14130230F2M）（3）浇口设计初步判断本零件适合
15、采用的浇口方式有几种1、点浇口；2、侧浇口；3潜伏式浇口。而点浇口和潜伏式浇口的模具不如侧浇口结构简单，本塑件采用侧浇口即可满足要求。再根据型腔的分布排列形式以及模具结构特点，本设计采用矩形侧浇口。侧浇口尺寸的确定侧浇口深度H和宽度W经验公式如下HNT（4）30NWA（5）式中H中小制品常用H052MM，约为制品最大壁厚的1/32/3；T制品壁厚（MM；N塑料材料系数，由表222查，N08；A型腔表面积（MM2。计算得W22MM,H16MM。而侧浇口长度L在结构强度允许的情况下以短为好，一般选用L05075，此处取L06MM。对计算所得的侧浇口截面尺寸进行校核6Q/（WH214104104S1
16、，符合要求。所以侧浇口的各尺寸如表13表13侧浇口尺寸W/MM）H/MM）L/MM）221606冷料井的设计此浇注系统中的冷料穴位于主流道正对面的动模板上，以收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品质量。同时为了方便同时能去除每次注塑完成后的浇注系统凝料，在圆管形的冷料穴底部装有一根Z形头的拉料杆。冷料井的总高度为134MM，Z形部分的角度为20，其长度为8MM。主流道，分流道，浇口及冷料井的形状尺寸如图25图25浇注系统尺寸25锁模力校核（1）型腔压力估算型腔压力估算公式PCP（PPPQ_）（6）式中PC型腔压力；P注射压力；PP熔体流经注射机喷嘴的压力降；PQ熔体流经浇注系统的压
17、力降。其中PPPEPN；PQPSPRPG。螺杆头与喷嘴入口区间熔体发生剪切流动所引起的压力降公式为324N3N3NSNNSNERRRRNLQKP）（7）由选定注射机注射装置的数据可知，RS175CM，RN02CM，查表得熔体流动特性数据N085，K185104，代入得PE1523MPA。熔体流经注射机嘴所产生的压力降公式为13NNRK24PLQNNN）（8）主流道及冷料井其中RN02CM，熔体流经注射机喷嘴孔时流动特性数据查表225得N038，K379104，代入得PN683MPA。熔体流经主流道及其分支与转向所产生的压力降）（NNSNNSRLL31321N3RRQK24P（9）查图22481
18、可知，R1036CM，R2028CM，L5CM，所以LSDE（036028）/2032CM，熔体流动特性数据取N038，K319104，代入得PS192MPA。由于分流道无分支，所以熔体流经第一分流道及改向的压力降PR0。熔体经流浇口的压力降公式为1262NNNGNGHWLKQP（10）式中RG0016CM，LG006CM，熔体流动特性数据查表226C得N038,K51104,代入得PG726MPA。将上述结构代入到式中得PC150（1523683192726）10148MPA。（2）锁模力计算由锁模力的校核公式F锁KA总PC（11）式中F锁注塑机的额定锁模力；K安全系数，通常取1112。此处
19、取K11；PC型腔的平均计算压力；A总塑件和浇注系统在分型面的总投影面积。其中，KA总PC11（11063）10148773KN，而注射机的额定锁模力为F锁630KN。因此，若采用注射机最大注射压力成型制品，则不能满足要求。但按ABS塑料的加工特性，并结合该制品轮廓复杂程度一般，而且为侧浇口进料，可将型腔压力调低到4050MPA即可，于是，注射机的注射压力可调低至95MPA。此时，型腔压力为PC95（PPPQ_）4648MPA。此时KA总PC354310为薄壁制品，所以脱模阻力计算式为18FCHKTEQ（21）式中E塑料的拉伸弹性模量，查表261知，E195103MPA塑料的平均成型收缩率，查
20、表261知05；塑料的泊松比，其值为03；H型芯脱模方向高度；KF脱模斜度修正系数，其计算式为COSSIN1SINCOSFFKF，为型芯的脱模斜度，F为制品与钢材表面之间的摩擦系数，由表261查得其值为045。将上述值带入式得QE162N，由于是一模两腔，总的脱模阻力为Q总324N，远远小于注射机的推出力。（2）塑件推出距离计算推出距离H的计算公式为SH3（22）式中S推出距离；H成型部分高度,这里为18MM；计算得推出距离为25MM。2103推板的设计由于塑件结构复杂程度一般，本塑件的脱模采用推板脱模。同时考虑到脱模力不大，而且为了更换零件方便。所以采取推板嵌入B板的形式，并且推杆末端与推板
21、用螺纹连接，为了达到平稳推出的效果，使用两根推杆斜对称布置。如图214所示图214推板3模流分析（CAE）根据以上经过计算和校正的尺寸及工艺参数，通过在UG软件中建模导入MOLDFLOW60软件中，对开关盒上盖的注塑成型进行完整的模拟，通过给出的推荐成型条件如表14表14MOLDFLOW推荐成型参数模具表面温度（）50模具温度范围（）25熔体温度（）23080最大剪切应力（MPA）028绝对最大熔体温度（）320最大剪切速率（S1）12000顶出温度（）88重点参考模拟结果中的充填区域，充填时间充填时的压力，熔接痕，气穴，缩痕指数和推荐螺杆速度。模拟过后的各个数据结果如下图31充填时间充填时间
22、的模拟可以为每次注射的时间提供基本数据以保证充分的注射时间，可以看到填充时间为1792秒。图32缩痕缩痕指数值越小，则出现缩痕的可能性越小，从图中可以看出制品部分的缩痕指数小于1，说明缩痕可能性非常小。图33推荐螺杆速度推荐的螺杆速度图给出的是合理的螺杆速度行程图，为注射机的调试提供参数依据。图34充填结束时的体积温度从充填结束时的体积温度模拟图中可以看出，制品的最高温度达到2322，低于ABS塑料最大熔体温度，不会产生烧痕。从气穴模拟图中可以看出，有少量的狭小气穴存在于制品的底部周边，这是比较容易排气的位置，说明对制品内部的质量不会产生很大影响。解决方法是充分干燥ABS原料，并且适当加大注射机的压力。在一般情况中是不会影响制品的外观和使用效果的。图38壁上剪切应力剪切应力各处都小于028MPA，没有超过材料的许可值。图39剪切速率图中表示制品各处的剪切速率低于材料的许可值12000S1。参考文献1中国模具工程大典编委会中国模具工程大典第三卷电子工业出版社2杨占尧塑料模具标准件及设计应用手册第1版化学工业出版社3周良德、朱思芳等现代工程图学（第2版）湖南科学技术出版社4周其炎MOLDFLOW50基础与典型应用范例电子工业出版社5廖念钊、古莹菴互换性与技术测量P15P27中国计量出版社
