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1、開關外殼注射模具設計 一 摘要 開關是人們生活中經(jīng)常用到的產(chǎn)品，市場上的開關種類越來越多，這就使得生產(chǎn)商們需要花更多的心思在蓋的設計上面。開關蓋的設計好壞間接的影響了開關外殼的銷售；因此，開關外殼的設計是否新奇獨特，美觀成了開關外殼生產(chǎn)者所首要考慮的問題。 關鍵詞 開關外殼 注射模具 設計 Switch Outer covering injection mold design First, abstract The switch is the people lives after the product which commonly used arrives, in

2、 the market switch type are more and more many, this causes the producers to need flowered more thoughts in above the design which covers. The switch covers design quality indirect influence switch outer covering sale; Therefore, switch outer covering design novel is whether unique, artisticly has b

3、ecome the switch outer covering producer most important consideration question. Key word Switch Outer covering Injects the mold Design 二 塑件的工藝分析 2.1 分析塑件使用材料的種類及工藝特征 該塑件材料選用ABS（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物）。ABS有良好的耐化學腐蝕及表面硬度 ，有良好的加工性和染色性能。 ABS無毒、無味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。密度為1.02~1.05g/cm。ABS有良好的機械強度

4、和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機鹽、堿和酸類對ABS幾乎無影響。ABS不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易與成型加工，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。ABS的缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70C左右，熱變形溫度為93C左右，且耐氣候性差，在紫外線作用下易發(fā)脆。ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力高，故塑件上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應進行干燥處理；ABS易產(chǎn)生熔接痕，模具設計時應注意盡量少澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。 2.2 分析塑件的結構工藝性

5、 該塑件尺寸中等，整體結構較簡單.多數(shù)都為曲面特征。除了配合尺寸要求精度較高外，其他尺寸精度要求相對較低，但表面粗糙度要求較高，再結合其材料性能，故選一般精度等級：IT5級。 2.3 工藝性分析 為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用潛伏式澆口。該澆口的分流道位于模具的分型面上，而澆口卻斜向開設在模具的隱蔽處。塑料熔體通過型腔的側(cè)面或推桿的端部注入型腔，因而塑件外表面不受損傷，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量與美觀效果。 塑件的工藝參數(shù)：模具溫度： 注射壓力： 保壓力：

6、 注射時間： 保壓時間： 冷卻時間： 成型周期： 三 初步確定型腔數(shù)目 3.1初步確定型腔數(shù)目 根據(jù)塑件的結構及尺寸精度要求,該塑件在注射時采用一模二腔，綜合考慮澆注系統(tǒng)，模具結構的復雜程度等因素考慮以下兩種型腔排列方式。 四 注射機的選擇 4.1 塑件體積的計算 根據(jù)零件的三維模型，利用三維軟件直接可查詢到塑件的體積 V=17827.92mm 澆注系統(tǒng)的體積：V2=8942mm 塑件與澆

7、注系統(tǒng)的總體積為V=26.77*2 =53.54cm 4.2計算塑件的質(zhì)量：查手冊取密度ρ=1.05g/cm 塑件體積：V=17827.92 mm 塑件質(zhì)量：根據(jù)有關手冊查得：ρ=1.05g/cm 所以，塑件的重量為： M=Vρ=17.8321.05=37.443g 4.3按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目 根據(jù) （4-1） 得 (4-2) 注射機最大注射量的利用系數(shù)

8、，一般取0.8; 注射機最大注射量，cmз或g; 澆注系統(tǒng)凝料量，cmз或g； 單個塑件體積或質(zhì)量，cmз或g； 4.3估算澆注系統(tǒng)的體積，其初步設定方案如下 圖4.1 澆注系統(tǒng)示意圖 10.1cmз 4.4 查表文獻4、2得選用 XS-ZY-125型號注射機 五 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)的設計原則：澆口位置應盡量選擇在分型面上，以便于模具加工及使用時澆口的清理；澆口位置距型腔各個部位的距離應盡量一致，并使其流程為最短；澆口

9、的位置應保證塑料流入型腔時，對著型腔中寬敞、壁厚位置，以便于塑料的流入;避免塑料在流入型腔時直沖型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能盡快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件變形;盡量避免使制件產(chǎn)生熔接痕,或使其熔接痕產(chǎn)生在之間不重要的位置;澆口位置及其塑料流入方向,應使塑料在流入型腔時,能沿著型腔平行方向均勻的流入,并有利于型腔內(nèi)氣體的排出。 5.1主流道的設計 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具處到分流道為止 塑料熔體 流動通道 根據(jù)選用的XS-ZY-125型號注射機的相關尺寸得 噴嘴前端孔徑：； 噴嘴前端球面半徑

10、：； 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系 取主流道球面半徑：； 取主流道小端直徑：； 為了便于將凝料從主流道中取出，將主流道設計成圓錐形，起斜度為，取其值為，經(jīng)換算得主流道大端直徑為 圖5.1 主流道示意圖 5.2 分流道的設計 分流道選用圓形截面：直徑D=10mm 圖5.2 分流道示意圖 流道表面粗糙度 5.3 分型面的選擇設計原則 1

11、） 分型面應選在塑件外形最大輪廓處； 2） 分型面的選擇應有利于塑件的順利脫模； 3） 分型面的選擇應保證塑件的精度要求； 4） 分型面的選擇應滿足塑件的外觀質(zhì)量要求； 5） 分型面的選擇要便于模具的加工制造； 6） 分型面的選擇應有利于排氣； 7） 分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上投影面積的大小。 其分型面如圖5.3 圖5 .3 分型面示意圖 5.4 澆口的設計 根據(jù)澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動距離，避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷，澆口應開設在塑件壁厚處等要求 澆口設計如圖5.4

12、 圖5.4 澆口示意圖 5.5 冷料穴的設計 冷料穴是澆注系統(tǒng)的結構組成之一。冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔。這些冷料既影響熔體充填的速度，有影響成型塑件的質(zhì)量，另外還便于在該處設置主流道拉料桿的功能。注射結束模具分型時，在拉料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套中被拉出，最后推出機構開始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。 其設計如下圖（Z字型） 圖5.4 冷料穴示意圖 5.6 排氣系統(tǒng)的設計

13、 利用配合間隙排氣是最常見也是最經(jīng)濟的，更具有使用性。 六 確定主要零件結構尺寸 選模架 模架的選擇，圖6.1 圖6.1 模架模型圖 七 成型零部件的設計 7.1 型腔、型芯工作尺寸計算 ABS塑料的收縮率是0.3%--0.8% 平均收縮率: =（0.3%--0.8%）/2=0.55% 型腔內(nèi)徑： =30.15MM 型腔深度： =25.12MM 型芯外徑： =28.54MM 型芯深度： =24.32MM 型腔徑向尺寸（mm

14、 ）; - 塑件外形基本尺寸（mm）; -塑件平均收縮率； -塑件公差 -成形零件制造公差，一般取1/4—1/6； -塑件內(nèi)形基本尺寸（ mm）; -型芯徑向尺寸（mm）; -型腔深度（mm）； -塑件高度（mm） -型芯高度（mm）； -塑件孔深基本尺寸（mm）； 模架與型腔型芯的計算： 型腔鑲件尺寸：150*256* 35 型芯鑲件尺寸：150*256*36 八 導向機構的設計 導向機構的作用：1）定位作用；2）導向作用；3）承受一定的側(cè)向壓力 8.1導柱的設計 8.1.1長度 導柱導向部分的長度應比凸模端面的

15、高度高出8—12 cm，以免出現(xiàn)導柱末導正方向而型芯先進入型腔的情況。 8.1.2形狀 導柱前端應做成錐臺形，以使導柱能順利地進入導向孔。 8.1.3材料 導柱應具有硬而耐磨的表面和堅韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此多采用20鋼（經(jīng)表面滲碳淬火處理），硬度為50—55HRC。 8.2導套的結構設計 8.2.1材料 用與導柱相同的材料制造導套，其硬度應略低與導柱硬度，這樣可以減輕磨損，一防止導柱或?qū)桌? 8.2.2形狀 為使導柱順利進入導套，導套的前端應倒圓角。導向孔作成通孔，以利于排出孔內(nèi)的空氣。

16、 8.3推出機構的設計 根據(jù)塑件的形狀特點， 模具型腔在定模部分，型心在動模部分。其推出機構可采用推桿推出機構、推件板推出機構。由于分型面有臺階，為了便于加工，降低模具成本，我們采用推桿推出機構，推桿推出機構結構簡單，推出平穩(wěn)可靠，雖然推出時會在塑件上留下頂出痕跡，但塑件底部裝配后使用時 不影響外觀，設立五個推桿平衡布置，既達到了推出塑件的目的，又降低了加工成本。注：推桿推出塑件，推桿的前端應比型腔或型心平面高出0.1-0.2mm 采用推桿推出，推桿截面為圓形，推桿推出動作靈活可靠，推桿損壞后也便于 更換。 推桿的位置選擇在脫模阻力最大的地方，塑件各處的脫

17、模阻力相同時需均勻布 置，以保證塑件推出時受力均勻，塑件推出平穩(wěn)和不變形。根據(jù)推桿本身的剛度和 強度要求，采用四根推桿推出。推桿裝入模具后，起端面還應與型腔底面平齊或搞 出型腔0.05—0.1cm. 8.3.1推件力的計算 對于一般塑件和通孔殼形塑件，按下式計算，并確定其脫模力（Q）： (8-1) 式中 --型芯或凸模被包緊部分的斷面周長（cm）; --被包緊部分的深度（cm）; --由塑件收縮率產(chǎn)生的單位面積上的正壓力，一般取 ；

18、--磨擦系數(shù)，一般??； --脫模斜度； L=688MM H=4MM Q=688MM*4MM*10MPA(0.1*COS0.5-SIN0.5) =27.520(KN) 8.3.2 推桿的設計 ①推桿的強度計算 查《塑料模設計手冊之二》由式5-97得 d=（） (8-2) d——圓形推桿直徑cm ——推桿長度系數(shù)≈0.7 l——推桿長度cm n——推桿數(shù)量 E——推桿材料的彈性模量N/(鋼的彈性

19、模量E=2.1107N/) Q——總脫模力 取 。 ②推桿壓力校核 查《塑料模設計手冊》式5-98 = (8-3) 取320N/mm < 推桿應力合格，硬度HRC50～65 九 冷卻系統(tǒng)的設計 冷卻水回路布置的基本原則： a) 冷卻水道應盡量多，b) 截面尺寸應盡量大； c) 冷卻水道離模具型腔表面的距離應適當； d) 適當布置水道的出入口； e) 冷卻水道應暢通無阻； f) 冷卻水道的布置應避開塑件易產(chǎn)生熔接痕的部位； 由以上原則我們可以確定冷卻水道的

20、布置情況，以及冷卻水道的截面積 本塑件在注射成型機時不要求有太高的模溫因而在模具上可不設加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設計算計。 設定模具平均工作溫度為，用常溫的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為。 9.1 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量 查表3-26得ABS的單位流量為 得 = 9.2 求冷卻水的體積流量V 由式3-41得：

21、 (9-1) 查表3-27可知所需的冷卻水管直徑較小。 由上述可知，設計冷卻水道直徑為8符合要求。 十、模具排氣槽的設計 當塑料熔體充填型腔時，必須順序地排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱而產(chǎn)生的氣體。如果氣體不能被順利排出，塑料會由于填充不足而出現(xiàn)氣泡、接縫或表面輪廓不清等缺陷，甚至氣體受壓而產(chǎn)生高溫，使塑料焦化。特別是對大型塑件、容器類和精密塑件，排氣槽將對它們的品質(zhì)帶來很大的影響，對于在高速成行中排氣槽的作用更為重要。我們的塑件并不是

22、很大，而且不屬于深型腔類零件，因此本方案設計在分型面之間、推桿預模板之間及活動型芯與模板之間的配合間隙進行排氣，間隙值取0.04㎜。 十一、校核 10.1 整體式圓形型腔壁厚度的計算 10.1.1按剛度條件計算 設想用通過型腔軸線的兩平面截面取側(cè)壁，得到一個單位寬度長條，該長條可以看作一個一端固定、一端外伸的懸臂梁，。由于長條的寬度取得很小，梁的截面可近似視為矩形。由于該梁承受均勻分布載荷，故最大饒度產(chǎn)生在外伸一端，起值為： (10-1) 式中 --型腔材料彈性模量； --梁的慣性矩，其中，；

23、 s—側(cè)壁厚度。 應使，則取為一單位寬度，可求得： (10-2) 得 校核條件成立 10.2整體式圓形型腔底板厚度的計算 10.2.1按剛度條件計算 整體式圓形型腔底板可視為周邊固定的圓板，在型腔內(nèi)熔體壓力作用下，最大饒度亦產(chǎn)生在底板中心，其數(shù)值為： (10-

24、3) 應使，則 得 校核條件成立 10.3注射機有關工藝參數(shù)的校核 1）鎖模力與注射壓力的校核 (10-4) --注射時型腔壓力 查參考文獻得 30MPa --塑件在分型面上的投影面積（） --澆注系統(tǒng)在分型面

25、上的投影面積（） --注射機額定鎖模力，按GB XS-ZY-125型注射機額定鎖模力為900 得 得 得 符合條件 故選 XS-ZF-125注射機成立 10.4模具厚度H與注射機閉和高度 注射機開模行程應大于模具開模時，取出塑件（包括澆注系統(tǒng)）所需的開模距離

26、 即滿足下式 (10-5) 式中 --注射機最大開模行程，mm； --推出距離（脫模聚居），mm； --包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，mm； Sk=72+45=117 條件成立 十一 結束語 通過這五個星期以來的畢業(yè)設計工作，不僅是對我三年來學習的總結和回

27、顧，同 時也讓我深深體會到自身存在的許多不足之處，這也是今后在社會上學習的一種動力，我將會不斷地學習，不斷的充實自己。 至此，感謝學校，感謝老師們在這三年里對我的諄諄教導，讓我充實的度過了這三年的大學生活，你們的教誨將是我最寶貴的財富。最后，感謝我的指導老師譚小紅老師對我的畢業(yè)設計的悉心指導和耐心幫教。 十二 參考文獻 《塑料模具設計與制造》 高等教育出版社 2004 齊衛(wèi)東 主編 《塑料成型工藝與模具設計》 機械工業(yè)出版社 2001屈華昌 主編 《型腔模具設計與制造》 化學工業(yè)出版社 2003章飛主編 《模具設計指導》 機械工業(yè)出版社 2003史鐵梁 主編 《塑料模具技術手冊》機械工業(yè)出版社（《塑料模具技術手冊》編委會編） 《塑料模具設計》 中國科學技術出版社 （馬金駿 編著） 《塑料注射模具設計實用手冊》 航空工業(yè)出版社 （宋玉恒 主編） 《數(shù)字化模具制造技術》 化學工業(yè)出版社 （許鶴峰 閆光榮 編著） 14