继电器塑料外壳的注塑模具设计

继电器塑料外壳注塑模具设计摘要本设计为注射继电器模具设计，继电器模具设计中的零件形状较复杂，要保证制品的质量。首先，模具型腔和型芯的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气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、浇口形式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。在大批量生产塑料制品时，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，在全自动生产时还要保证塑件能自动从模具中脱落。最后用计算机绘制了所有模具的装配总图和部分模具零件的零件图，并编写了设计说明书。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，抽芯机构，冷却和排气系统。 因注射模成型的广泛适用，正是我这个设计的根本出发点。 关键词：模具设计，复杂，质量，生产，注射，成型，浇口，型腔，型芯1ABSTRACT Design for injection mould design of relays, relays parts shaped in the mould design is more complex, to ensure the quality of products. First, mold type cavity and type core of shape, and size, and surface finish, and points type surface, and into poured mouth and exhaust location and release way, on workpieces of size precision and shape precision and workpieces of physical performance, and machinery performance, and electric performance, and within stress size, and isotropic sexual, and appearance quality, and surface finish, and bubble, and au marks, and burn Coke, and poured mouth forms, are has is important of effect. Secondly, in the process, mold structure on the level of operation is difficult to determine a lot. When the mass production of plastic products, should try to reduce mold, mold and take the workpiece during the process of manual labor and, to that end, often using automatic clamping knockouts, in automatic production and a guarantee for plastic parts can automatically fall off from the mold. Finally computer drawing of the General layout and all the mold Assembly parts parts parts diagram and write design specification. Is the basic composition of the injection mould: mold, mold, gating systems, guides, knockouts, core-pulling mechanism, cooling and exhaust systems. Injection molding is widely used, it is my fundamental starting point for the design. Keywords: The mold design ,complicated, The quality, The production，The injection，molding gate, cavity , coreIV 目 录前言1第一章 塑件的工艺分析21.1塑件成型工艺分析21.2 继电器零件原料（ABS）的成型特性与工艺参数21.2.1 ABS塑料主要的性能指标：31.2.2 ABS的注射成型工艺参数:3第二章 注塑设备的选择及型腔数的确定52.1 估算塑件体积及确定型腔数量52.2 选择注射机52.3 最大注射压力的校核52.3.1最大注塑量的校核62.3.2锁模力校核62.3.3模具与注塑机安装部分相关尺寸校核6第三章 分型面的选择和浇注系统83.1 分型面的选择83.1.1分型面的形式83.1.2分型面的设计原则83.1.3分型面的确定83.2 浇注系统的设计93.2.1浇注系统的设计原则：93.2.2主流道的设计93.2.3分流道的设计103.2.4浇口的设计11第四章 成型零部件的设计134.1影响塑件尺寸精度的因素134.2模具成型零件的工作尺寸计算134.2.1成形收缩率：144.2.2 模具成形零件的制造误差144.2.3 零件的磨损144.2.4模具的配合间隙的误差14第五章 侧向分型与抽芯机构165.1 斜导柱抽芯机构设计原则165.2 抽芯机构的确定165.3 斜导柱抽芯机构的有关参数计算165.3.1 抽芯距S165.3.2 斜导柱倾斜角的确定175.3.3 斜导柱直径的确定185.3.4 斜导柱长度的计算185.4滑块的设计195.5 导滑槽的设计205.6 滑块定位装置215.6.1 作用215.6.2 结构形式215.7 铲基215.7.1铲基的设计要点215.7.2 铲基的结构形式22第六章 模架的选择236.1模架的选择原则236.2模架的选择24第七章 合模导向机构的设计25第八章 推出机构的设计27第九章 温度调节系统的设计289.1 模具冷却系统的设计29第十章 模 具 的 装 配3010.1 模具的装配顺序3010.2 开模过程分析31第十一章 模具三维装配图32致 谢33参 考 文 献34 前言本次设计以继电器模具为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计，模具装配等一系列模具设计的所有过程。能很好的学习致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来，所谓学以致用。在设计中也用到了CAD、UG（NX）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。 UG（NX）是当今最流行的CAD/CAM/CAE系列参数化软件之一。UG丰富的模块、强大的功能与友好的界面使其成为当今世界运用最普遍的参数化软件，被广泛运用于汽车、船舶、机械、航天、IT、家电以及玩具等行业。因此此次设计主要运用UG软件对其塑件的分模、部分零件间是否干涉等过程中起到了不可替代的作用。1第一章 塑件的工艺分析1.1塑件成型工艺分析如图1.1所示： 继电器零件的形状较复杂，带有很多不规则形状，在保证其零件形状时给模具的加工带了很大的难度。继电器零件的注塑材料首先选用ABS。要很好的处理该零件壁厚的均匀，成型后收缩率的不一致，这样就必须有效的控制模具温度来调节收缩率。继电器零件的内部结构复杂给注塑带来了一定的难度。但根据图纸要求其尺寸精度低（MT5）、粗糙度要求为Ra1.6、壁厚在1.21.5（较为均匀）大大的降低了我们的设计难度。通过以上分析零件结构一般复杂，制件尺寸精度中等，对应的模具零件的尺寸可以保证。注塑时，在工艺参数控制得较好的情况下，制件的成型要求可以得到保证。1.2 继电器零件原料（ABS）的成型特性与工艺参数丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS树脂微黄色或白色不透明，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。1.2.1 ABS塑料主要的性能指标：密度 (g/cm3) 1.081.2收缩率 % 0.40.6熔 点 130160热变形温度 45N/cm 6598弯曲强度 Mpa 80拉伸强度 MPa 3549拉伸弹性模量 GPa 1.8弯曲弹性模量 Gpa 1.4压缩强度 Mpa 1839缺口冲击强度 kJ/ 1120硬 度 HR R6286体积电阻系数 cm 1013击穿电压 Kv/mm 15介电常数 Hz 603.71.2.2 ABS的注射成型工艺参数: 注塑机类型： 螺杆式喷嘴形式： 直通式 料筒一区 200210料筒二区 210230料筒三区 180210喷嘴温度 180190模具温度 5070注塑压 7090保压 5070注塑时间 35保压时间 1530冷却时间 1530周期 4070后处理 红外线烘箱 温度（70） 34第二章 注塑设备的选择及型腔数的确定2.1 估算塑件体积及确定型腔数量1、塑件体积和质量：该产品材料为ABS，查书本得知其密度为1.08-1.2g/cm3，收缩率为0.4-0.6，计算其平均密度为1.14 g/cm3，平均收缩率为0.5。使用UG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。塑件的体积V=10 cm3 ； 浇道凝料 V=4 cm3 2、根据塑件的结构和塑件的批量此产品采用一模两腔。2.2 选择注射机根据塑料制品的体积和质量以及型腔数量，查书可选定注塑机型号为XS-Z-125.注塑机的参数如下：注塑机最大注塑量：125 注塑压力：120MPa注塑行程：115mm动定模固定板尺寸：428458 mm 锁模力： 900KN拉杆空间：260290mm最大成型面积：320cm2 最小模厚：200mm最大模厚：300mm 最大开合模行程：300mm 喷嘴球半径：SR12 2.3 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120 MPa，所以注射压力符合要求。2.3.1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：0.8 V机 V塑V浇式中 V机 注塑机的最大注塑量，125cm3 V塑塑件的体积，该产品V塑210cm3 V浇浇注系统体积，该产品V浇22.5cm3 故 0.8V机（20+4）cm3 所以最大注塑量满足要求。2.3.2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=2960 mm3F锁注塑机的额定锁模力。 故 F锁pA=200Mpa2960 mm3选定的注塑机的压力为900KN，满足要求。 2.3.3模具与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与注塑机模板尺寸和拉杆间距相合适模具长模具宽23，否则斜导柱无法带动滑块运动；5、滑块完成抽芯运动后，仍停留在导滑槽内，留在导滑槽内的长度不应小于滑块全长的2/3，否则，滑块在开始复位时容易倾斜而损坏模具；6、防止滑块和推出机构复位时的相互干涉，尽量不使推杆和活动型芯水平投影重合；7、滑块设在定模的情况下，为保证塑料制品留在定模上，开模前必须先抽出侧向型芯，最好采取定向定距拉紧装置。5.2 抽芯机构的确定由于该模具比较简单，抽芯力不大，故采用斜导柱外侧抽芯机构。5.3 斜导柱抽芯机构的有关参数计算5.3.1 抽芯距S侧向抽芯距一般比塑件上侧凹、侧孔的深度或侧向凸台的高度大23mm，用公式表示 S=S+2 S 抽芯距，mm； S 塑件上侧凹、侧孔的深度或侧向凸台的高度。 所以 S=（S）+2 mm=5.68+2 mm8mm5.3.2 斜导柱倾斜角的确定斜导柱的倾斜角是决定斜导柱抽芯机构工作效果的一个重要参数，它不仅决定了抽芯距离和斜导柱的长度，更重要的是它决定着斜导柱的受力状况。斜导柱受到的抽拔阻力和弯曲力的关系如5.3.2-a图所示。（不考虑斜导柱与滑块的摩擦力）。 图5.3.2-a 斜导柱受力图 图5.3.2-b 抽芯距的计算 F=Fcos （5.3.2） 式中 P1-开模力； F-拔模阻力（与拔模力大小相等方向相反）； F-斜导柱所受的弯曲力。由上式可以看出，当所需的拔模力确定以后，斜导柱所受的弯曲力F与cos成反比，即角增大时，cos减小，弯曲力F也增大，斜导柱受力状况变坏。 另外，从抽芯距S与角的关系来看，如图5.3.2-b所示。S=H tg=L sin式中 L-斜导柱的有效工作长度。当S确定以后，开模行程H及斜导柱工作长度L与成反比，即角增大，tg也增大，则为完成抽芯所需的开模行程减小，另外，角增大时sin增大，斜导柱有效工作长度可减小。综上所述，当斜导柱倾斜角增大时，斜导柱受力状况变坏，但为完成抽芯所需的开模行程可减小；反之，当角减小时，斜导柱受力状况有所改善，可是开模行程却增加了，而且斜导柱的长度也增加了。这会使模具厚度增加。因此，斜导柱倾斜角过大或过小都是不好的，一般角取1020，最大不超过25。对于该模具，由于拔模力不大，综合考虑斜导柱的倾斜角取=20。5.3.3 斜导柱直径的确定拔模力对于本塑件，侧向分型力应按下式计算：F=Ahq(cos-sin) （5.3.3-a）F-最大脱模力（N）；A-活动型芯被塑件包紧断面形状周长（mm）；h-成形部分深度（mm）；q-单位面积挤压力一般取812M；-摩擦系数0.10.2；-脱模斜度（）。所以F=Ahq(cos-sin)=1375（N）斜导柱的有效工作长度LL=S/ sin=8/ sin2023.5mm (5.3.3-b) 斜导柱直径d的确定查表10.1可知，最大弯曲力F=2（KN）查表10.2，由最大弯曲力F和高度H (此模具H=18mm)与斜导柱直径的关系可知斜导柱直径为d=12（mm）,由手册查得标准斜导柱直径为14（mm），所以此模具斜导柱直径选用14（mm）。5.3.4 斜导柱长度的计算 图5.3.4-a 斜导柱长度示意图L=L+L+L+L （5.3.4） = h/cos +（d/2）tg+S/sin+(510)(mm)60（mm）L-斜导柱总长L-斜导柱大端斜面中心至滑块端面点长度L2-滑块孔半径在斜导柱上投影长度L3-斜导柱工作长度L4-斜导柱锥度长度，一般取510由以上计算过程，可最终确定斜导柱的的尺寸如下图所示： 图5.3.4-b 斜导柱外形尺寸5.4滑块的设计 滑块是斜导柱机构中的可动零件，滑块与侧型芯既可做成整体式的；也可做成组合式的，由于该塑件的侧孔比较规则，故选择滑块与侧型芯做成整体式的。其结构如下图所示： 图5.4 滑块5.5 导滑槽的设计斜导柱驱动滑块是沿着导滑槽移动的，故对导滑槽提出如下要求： 1.滑块在导滑槽内运动要平稳； 2.为了不使滑块在运动中产生偏斜，其滑动部分要有足够的长度，一般为滑块宽度的一倍以上； 3.滑块在完成抽拔动作后，仍留在导滑槽内，其留下部分的长度不应小于滑块长度的2/3，否则，滑块在开始复位时容易发生偏斜，甚至损坏模具； 4.滑块与导滑槽间应上、下与左、右各有一对平面呈动配合，配合精度可选H7/f6，其余各面均应留有间隙； 5.导滑槽应有足够的硬度（HRC5256）。 基于以上要求，且该塑件不大所需开模行程也不大，故导滑槽采用组合式，由压块和动模还有螺钉，其结构及与滑块的配合如下图所示： 图5.5 动模与斜滑块配合示意图5.6 滑块定位装置5.6.1 作用开模后，滑块必须停留在刚刚脱离斜导柱的位置上，不可任意移动，否则，合模时斜导柱将不能准确进入滑块上的斜孔，致使模具损坏。而定位装置可以保证滑块离开斜导柱后，可靠地停留在正确的位置上。它起着保障完全的作用。5.6.2 结构形式 其结构形式如右图所示： 图5.6.2 滑块定位装置示意图5.7 铲基5.7.1铲基的设计要点铲基的斜角应1导柱的倾斜角。一般1=+（23）。这样在开模时锁紧块能很快离开滑块的压紧面，避免压紧块与滑块间摩擦过大。另外，合模时，只是在接近合模终点时，锁紧块才接触滑块，并最后压紧滑块，使斜导柱与滑块的斜孔壁脱离接触，以免注射时斜导柱受过大的力。因此本设计铲基的倾斜度1=235.7.2 铲基的结构形式 铲基设在模板内，采用螺钉固定的形式。其结构如右图所示： 图5.7.1 锁紧块结构形式第六章 模架的选择6.1模架的选择原则 模架选取基本原则模架类型选择条件大水口模架制造结构简单、外观要求不严格、允许侧边有浇口痕迹，无其他特殊结构能用大水口模架时不用细水口模架，大水口模架用于一次分型的模具 细水口模架单型腔和成型制件在分型面上投影面积较大，要求多点进胶时常用细水口一模多腔，其中有个别制件客户要求必须多点进胶或者制件必须中心进胶一模多腔，个别型腔大小悬殊较大，用大水口时浇口衬套要偏离模具中心齿轮模，多型腔的轮胎吹气模等高度尺寸大的桶形、壳形或盒形制品制品精度高，尺寸公差范围小，寿命要求高的模具应使用细水口模架简化型细水口模架两侧较大的侧抽机构，用细水口模架时间很长，此时可以用简化细水口模架母模侧有滑块的大水口模具常用简化型细水口模架 6.2模架的选择根据对塑件的综合分析，确定该模具是单分型面的模具，由塑料注射模中小型模架可选择CI-2330-A40-B70-C80模架，其基本结构如下：第七章 合模导向机构的设计导向合模机构对于塑料模具是必不可少的部分，因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构，导柱安装在动模一边或定模一边均可，通常导柱设在主型腔周围。为避免装配时方位搞错而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确形状，不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均。动定模合模时，首先导向机构接触，引导动定模正确闭合，避免凸模或型芯先进入型腔，产生干涉而坏零件。由于注塑压力的各向性就会对导柱进行径向的剪力，导致导柱容易折断。对型芯和型腔改进后，其的配合可以进行定位。导柱、导套零件如下： 图7.1 导套 图7.2 导柱第八章 推出机构的设计在对继电器塑件进行脱模是必须遵循以下原则：1、推出机构设计时应尽量使塑件留于动模一侧 由于推出机构的动作是通过注射机动模一侧的顶杆或液压缸来驱动的，所以一般情况下模具的推出机构设置在动模一侧。正是由于这种原因，在考虑塑件在模具中的位置和分型面的选择时，应尽量能使模具分型后塑件留在动模的一侧，这就要求动模部分所设置的型芯被塑件包络的侧面积之和要比定模部分的多。2、塑件在推出的过程中不发生变形和损坏 为了是塑件在推出的过程中不发生变形和损坏，设计模具是应仔细进行塑件对模具包紧力和粘附力大小的分析和计算，合理地选出推出的方式、推出的位置、推出零件的数量和推出面积等。3、不损坏塑件的外观质量 对于外观质量要求较高的塑件，尽量不选塑件的外部表面作为推出位置，即推出塑件的位置尽量设在塑件内部。对于塑件内外表面均不允许出现推出痕迹时，应改变推出机构的形式或设置专为推出用的工艺塑料块，在退出后再与塑件分离。4、合模时应使推出机构真确复位 设计推出机构时，应考虑合模时推出机构的复位，在斜导杆和斜导柱侧向抽芯及带有活动镶件的模具设计时，在活动零件后面设计推杆等特殊的情况下还应考虑推出机构的预先复位问题等。5、推出机构应动作可靠 推出机构在推出与复位的过程中，结构应尽量简单，动作可靠、灵活，制造容易。为了缩短顶杆与型芯配合长度以减少磨擦，可以将顶管配合孔的后半段直径减少，一般减少35mm.这是最常用的一种脱模机构，这些顶杆一般只起顶出作用。有时根据塑件的需要，顶杆还可以参加塑件的成型，这时可以将顶杆做成与塑件某一部分相同形状或作为型芯。顶杆多用T8A材料，头部淬火硬度达50HRC以上，表面粗糙度取Ra值小于0.8微米。 第九章 温度调节系统的设计在注射成型过程中，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等，并且对生产效率起到决定性的作用，在注射过程中，冷却时间占注射成型周期的约80%，然而，由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具温度的要求有尽相同，因此，对模具冷却系统的设计及优化分析在一定程度上决定了塑件的质量和成本，模具温度直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件质量，而模具温度的高低取决于塑料结晶性，塑件尺寸与结构、性能要求以及其它工艺条件如熔料温度、注射速度、注射压力、模塑周期等。影响注射模冷却的因素很多，如塑件的形状和分型面的设计，冷却介质的种类、温度、流速、冷却管道的几何参数及空间布置，模具材料、熔体温度、塑件要求的顶出温度和模具温度，塑件和模具间的热循环交互作用等。低的模具温度可降低塑件的收缩率。模具温度均匀、冷却时间短、注射速度快，可降低塑件的翘曲变形。对结