鄭嘉翔-注塑模具設計及模具價格估算

1、摘要摘要本設計是關于開關盒面板的注塑模具設計，通過注塑機注塑成形零件。首先運用 CAD 對塑件進行二維圖的繪制，再運用 UG 軟件繪制塑件的三維模型。設計過程中介紹了注塑機的選用，塑件的選材，澆注系統(tǒng)的設計，分型面及型腔數(shù)目的設計，導向、脫模及冷卻系統(tǒng)的設計等，以及對模具的校核。關鍵詞關鍵詞：CAD 制圖，注射成型，開關面板目錄目錄一、 緒論.1二、 零件分析.2（一）塑料工藝分析 .2（二）塑件的結構工藝性分析 .3三、 注塑機及模架的選擇和參數(shù)校核.3（一）注塑機的選擇 .3（二）模架的選擇 .3（三）注塑機參數(shù)校核 .4四、 模具結構方案確.6（一）確定材料的成型工藝參數(shù)及條件 .6（二

2、）定成形位置和分型面 .6（三）澆注系統(tǒng)形式 .7（四）主流道的設計 .8（五）澆口的設計 .8（六）成型零部件的設計和計算 .12（七）脫模機構的設計 .14（八）冷卻與加熱系統(tǒng) .14（九）排氣系統(tǒng)的設計 .15（十）其他零部件的設計 .16五、 模具的生產(chǎn)過程.16六、 模具零件圖和裝配圖.17（一）成型零件圖 .17（二）模具裝配圖 .18七、 模具的裝配.18八、 模具的備料清單.19（一）標準件的清單 .19（二）非標準件的清單 .19九、 模具價格估算.20十、 結論.21參考文獻 .22致謝 .231開關盒面板的注塑模具設計及模具價格估算開關盒面板的注塑模具設計及模具價格估算開

3、關盒面板的注塑模具設計及模具價格估算鄭嘉翔一、一、緒論緒論 隨著機械工業(yè)、電子工業(yè)、航空工業(yè)、儀器儀表工業(yè)的和日常用品工業(yè)的發(fā)展，塑料制件的需求量越來越大，質(zhì)量要求也越來越高，要求成型塑件的模具的開發(fā)、設計與制造的水平也必須越來越高，因此模具設計水平的高低、模具制造能力的強弱以及模具質(zhì)量的好壞，都直接影響著許多新產(chǎn)品的開發(fā)和老產(chǎn)品的更新?lián)Q代，影響著各種產(chǎn)品的質(zhì)量、經(jīng)濟效益的增長以及整體工業(yè)水平的提高。在塑料制件的生產(chǎn)中，高質(zhì)量的模具設計、先進的模具設備、合理的加工工藝都是重要的條件，對于注射模也同樣的的重要，一副優(yōu)良的注射模可成型上百萬次，注射模具有方便、易控制等特點。模具 CAD/CAM 系

4、統(tǒng)是計算機輔助某一種類型模具的設計、計算、繪畫以及數(shù)控加工自動編程等的有機集成。CAD/CAM 技術具有高智力、知識密集、更新速度快、綜合性強、效率高和初始投入大的特點，而標準化是實現(xiàn)注射模 CAD 系統(tǒng)的有效手段，設計數(shù)據(jù)的處理是注射模 CAD 中的一個重要問題，CAD 系統(tǒng)具有廣泛適應性。注射成型是熱塑性塑料成型的一中重要方法，它具有成型周期短、能一次性成型復雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬的塑料制件。注射成型的生產(chǎn)率高，易實現(xiàn)自動生產(chǎn)。到目前為止，除氟塑料以外，幾乎所有的熱塑料都可以用注射成型的方法成型。注射成型工藝包括成型前的準備、注射過程、和塑件的后處理。注射成型的原理是：加入到料斗中

5、的顆粒狀或粉狀的塑料被送至外側(cè)安裝電加熱圈的料筒中塑化。螺桿每次前進注射結束后，螺桿在料筒前端原地轉(zhuǎn)動，被加熱預塑的塑料在轉(zhuǎn)動的螺桿作用下通過其螺旋槽送至料筒前端的噴嘴附近，螺桿的轉(zhuǎn)動是塑料進一步塑化，料溫在剪切摩擦熱的作用下進一步提高并得以均勻化。當料筒前端的熔料堆積造成對螺桿產(chǎn)生一定的壓力時，螺桿就在轉(zhuǎn)動中后退，直至與調(diào)整好的行程開關接觸，具有模具一次注射量的塑料預塑和儲料結束。接著注射液壓缸開始工作，與液2開關盒面板的注塑模具設計及模具價格估算壓缸活塞相連接的螺桿以一定的速度和壓力將熔料通過料筒前端的噴嘴注入溫度較低的閉合模具型腔中，保壓一定時間，熔融塑料冷卻固化即可保持模具型腔所賦予的

6、形狀和尺寸。開合模機構將模具打開，在推出機構的作用下，即可取出注射成型的塑料制件。二、二、零件分析零件分析 （一）（一）塑料工藝分析塑料工藝分析 材料的種類、成型特性與工藝參數(shù)塑件名稱：開關面板塑件材料：ABS塑件產(chǎn)量：中批量工作要求：質(zhì)量輕，光澤度好，耐腐蝕，密封性好，公差要求 5 級圖 1 制件該材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS)，密度為 1.02-1.05g/cm3，無毒、無味、呈黃色，成型的塑件有較好的光澤。ABS 有良好的機械強度和一定的耐磨、耐寒、耐水、耐油、化學穩(wěn)定性和電氣性能，而且有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。其缺點是耐熱性不高，紫外線作用下易變硬發(fā)脆。其成

7、型特點是：在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高；ABS 易吸水，故成型加工前應該進行干燥處理；ABS 易產(chǎn)生熔接痕，模具設計時應注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成3開關盒面板的注塑模具設計及模具價格估算型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小在要求塑件精度高時，模具溫度可控制在 50-60C，而在強調(diào)塑件光澤和耐熱時，模具溫度應控制在60-80C。ABS 在機械工業(yè)上用來制造齒輪、外殼等。在汽車領域，用ABS 制造汽車扶手、加熱器等。（二）（二）塑件的結構工藝性分析塑件的結構工藝性分析該塑件為較簡單產(chǎn)品，為開關的外殼，外觀要求光澤度好，量感舒適，其精度要求不高。塑件尺寸公差（SJ137

8、2)，選擇 5 級。三、三、注塑機及模架的選擇和參數(shù)校核注塑機及模架的選擇和參數(shù)校核（一）（一）注塑機的選擇注塑機的選擇根據(jù)塑料的品種、塑件的結構、成型方法、生產(chǎn)批量、制品的體積或重量查塑料模設計手冊擬定注塑機型號為：SZ-500/2000。注塑機的參數(shù)見表 1：表 1 注射機主要技術參數(shù)最大注塑量/cm3525噴嘴前斷孔徑/mm4鎖模力/KN2000 噴嘴球面半徑/mm15注射壓力/MPa153定位孔直徑/mm160最小模厚/mm280拉桿間距/mm460460最大開模行程/mm450（二）（二）模架的選擇模架的選擇根據(jù)型腔、型芯和流道的布局，以及考慮到導柱、導套、限位拉桿、聯(lián)接螺釘?shù)奈恢煤?/p>

9、采用推桿推出等各方面的問題，擬定模架型號為 A2-315 x315-16-F1 板 60-B 板 50 龍記標準模架。模架結構如圖 2：圖 2 模架結構4開關盒面板的注塑模具設計及模具價格估算1.定模板尺寸塑件高度 17.09mm，在模板上還要開設冷卻水道和分流道，冷卻水道離型腔應有一定的距離，因此定模板厚度取 60mm。2.凸模固定板尺寸凸模厚度為 25mm，在模板上還要布置循環(huán)水道，其直徑為d8mm，因此凸模固定板厚度取 50mm。3.支撐板尺寸支撐用于支撐動模，且還要在支撐板上設置水道取值為 50mm。（三）（三）注塑機參數(shù)校核注塑機參數(shù)校核1.最大注塑量校核必須使一個成型周期內(nèi)所需注射

10、的塑料熔體的量（包括流道及澆口凝料和飛邊）在注射機額定注射量的 80%以內(nèi)，其關系按下式校核： (2) 澆塑件機VnVV8 . 0式中：V 機注塑機的額定注塑量，單位 cm。V 塑件單個塑件的體積，單位 cm3， V 塑件=102.3 cm 。V 澆澆注系統(tǒng)和飛邊所需要塑料的體積，單位 cm，V 澆= 13.5 cm 。故 （cm） 75.1448 . 05 .133 .1028 . 0澆塑件機VnVV而我們選定的注塑機注塑量為：525 cm ，所以滿足要求。2.合模力的校核應使注射機的合模力大于模具從分型面脹開的力，則 (3)(JSmAnAPF式中：F 塑機的合模力（N）Pm 料熔體在模腔內(nèi)

11、的平均壓力，通常模腔壓力為2040Mpa。n 具型腔數(shù)目As、Aj 別為塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面面積（mm2）經(jīng)計算兩者的面積和為 14213 mm 5開關盒面板的注塑模具設計及模具價格估算故 )(5 .5681421340)(KNAnAPFJSm我們選定的注塑機的鎖模力為：2500(KN)，故滿足要求。3.注射壓力的校核注射機的最大壓力應大于塑件成型所需的壓力，即 (4)chzPP 式中：Pz注射機最大注射壓力（Mpa） Pch塑件成型所需的注射壓力（Mpa）聚甲基丙烯酸甲酯的注射壓力為 80130 Mpa ，選定的注塑機的注射壓力:153Mpa，故滿足要求。4.模具閉合高度的確

12、定和校核由于考慮到塑件的大小，由以上擬定模架為 4040-AI-A 板 60-B 板 50的標準龍記模架可知：動模座板厚度 30mm ，A 板厚度 60mm，B 板厚度50mm，支撐板厚度 50mm，模腳厚度 120mm，定模座板厚度 30mm。模具的閉合高度為: H 模=30+60+50+50+120+30=340mm注塑機最小閉合厚度 H 最小=280mm即 H 模H 最小 ，故滿足要求。5.模具在注射機上的安裝尺寸(1) 模具的長、寬尺寸要與注塑機模板尺寸和拉桿間距相適合即模具長寬拉桿面積，模具的長寬為 450400 7 mm13開關盒面板的注塑模具設計及模具價格估算B.型芯徑向尺寸b.

13、 按剛度條件計算型腔底板厚度： (12)式中 c 由型腔邊長比 1/b 決定的系數(shù)取值為 0.0251b 塑件短邊長度為 9mm，其它項同上=1.045mm通過對定模型腔的側(cè)壁厚和板厚的尺寸計算，故選取國標模架 A2-315x315-16-F1，其導柱等標準件皆從模架中選取。2.型腔尺寸A.型腔徑向尺寸 B.型芯徑向尺寸 C.型腔深度尺寸14開關盒面板的注塑模具設計及模具價格估算 D.型芯的深度尺寸（七）（七）脫模機構的設計脫模機構的設計1.推出機構的要求：（1）.設計推出機構是應盡量使塑件留于動模一側(cè)；（2）.塑件在推出過程中不發(fā)生變形和損壞；（3）.不損壞塑件的外觀質(zhì)量；（4）.合模時應使

14、推出機構城闕復位；（5）.推出機構應動作可靠；15開關盒面板的注塑模具設計及模具價格估算脫模機構采用推件板推出機構。推件板推出機構是由一塊與凸模按一定配合精度相配合的模板和推桿所組成，隨著推出機構開始工作，推桿推動推件板，推件板從塑料制件的端面將其從型芯上推出，推出力的作用面積大而均勻，推出穩(wěn)定，塑件沒有推出的痕跡。（八）（八）冷卻與加熱系統(tǒng)冷卻與加熱系統(tǒng)溫度是否適合、均一與穩(wěn)定，對塑料熔體的充模流動、固化定型、生產(chǎn)效率及塑件的形狀、外觀和尺寸精度都有重要的影響，模具中設置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的就是要通過控制模具的溫度，使注射成型塑件有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)效率。考慮由于 ABS 塑料成型時要

15、求模溫在 60-801，在加上塑件精度不高，故不設置加熱系統(tǒng)，只在型腔板上設置兩個通冷卻水的冷卻孔。一般水孔的直徑可根據(jù)塑件的平均壁厚來確定，平均壁厚為 2mm 是，水孔直徑可取 8-10mm。1.冷卻水回路設置的基本原則：（1）冷卻水道應盡量多、截面尺寸應盡量大；（2）冷卻水道離模具型腔表面的距離；（3）水道出入口的布置；（4）冷卻水道應沿著塑料收縮方向設置；（5）冷卻水道的布置應避開塑件易產(chǎn)生熔接痕的部位；由于塑件的平均的壁厚為 2mm，所以設計直徑為 10mm 的 2 條冷卻水道。（九）（九）排氣系統(tǒng)的設計排氣系統(tǒng)的設計1.排氣系統(tǒng)的作用在注射過程中將型腔中的氣體順利排出，以免塑料產(chǎn)生氣

16、泡，疏松等缺陷。氣體來源：（1）澆注系統(tǒng)和型腔中原有的空氣；（2）塑料中的水分在注射溫度下蒸發(fā)的水蒸氣；（3）塑料熔體受熱分解產(chǎn)生的揮發(fā)氣體；（4）熔體中某些添加劑的揮發(fā)和化學反應生成氣體；2.設計要點16開關盒面板的注塑模具設計及模具價格估算（1）保證迅速、有序、通暢，排氣速度應與注射速度相適應；（2）排氣系統(tǒng)應設在塑料流末端；（3）應設在主分型面凹模一側(cè)；（4）盡量設在塑件較厚的部位；（5）排氣方向應避開操作區(qū)，以防高溫熔料濺出傷人；3.采用的設計方法由于該塑件厚度較小，所以模具可通過分型面和凸模固定板上的頂桿間隙進行排氣。（十）（十）其他零部件的設計其他零部件的設計1.墊塊的設計墊塊的作

17、用是支承動模成型部分并形成推出機構運動空間的零件。其中相關尺寸根據(jù)模架以及推出高度而定，取墊塊的高度為63 mm GB/T12556.11990。2.支承板的設計支承板的作用是承受成型是塑料熔體對動模模型腔的作用力，以防止型腔底部產(chǎn)生過大的撓曲變形或防止主型芯脫出型芯固定板。支承板需要有較高的平行度和必要的硬度和強度。(1)支承板的厚度計算 (13)式中 h 支承板的厚度(mm)；P 承受的注射壓力(MPa)；L 支承板跨度(mm)；B 支承板受力的寬度(mm)；E 剛的彈性模量，取 2.06x105Mpa； 允許的變形量(mm)；由上面可知道支承板的厚度要20，所以支承板厚度取 32mm 1

18、7開關盒面板的注塑模具設計及模具價格估算五、五、模具的生產(chǎn)過程模具的生產(chǎn)過程模具的工作過程如下：動、定模合模，注射過程開始，熔融塑料注入密閉型腔，經(jīng)過注射、保壓、冷卻后，首先，動、定模分型，隨著動定模分離的后，注射機的液壓缸推動頂出機構，成形頂桿推動塑件及澆注系統(tǒng)余料從型芯上脫落下來，安裝在頂出機構的彈簧使頂出機構先復位，動、定模合模，一次注射周期完成。六、六、模具零件圖和裝配圖模具零件圖和裝配圖（一）（一）成型零件圖成型零件圖凹模、凸模的形狀結構如圖 10、11 所示，具體尺寸標注及技術要求可見零件圖：圖 10 凹模零件圖18開關盒面板的注塑模具設計及模具價格估算圖 11 凸模零件圖（二）（

19、二）模具裝配圖模具裝配圖圖 12 模具三維裝配圖七、七、模具的裝配模具的裝配19開關盒面板的注塑模具設計及模具價格估算裝配模具是模具制造過程的最后階段，裝配精度直接影響到模具的質(zhì)量、壽命和各部分的功能。其裝配順序為： 確定裝配基準；裝配前要對零件進行測量，合格零件必須去磁并將零件擦拭干凈； 調(diào)整各零件組合后的累積尺寸誤差，如各模板的平行度要校驗修磨，以保證模板組裝密合，分型面吻合面積不得小于 80%，間隙不得小于溢料最小值，防止產(chǎn)生飛邊； 在裝配過程中盡量保持原加工尺寸的基準面，以便總裝合模調(diào)整時檢查； 組裝導向系統(tǒng)并保證開模合模動作靈活，無松動和卡滯現(xiàn)象； 裝冷卻和加熱系統(tǒng)，保證管路暢通，不

20、漏水，不漏電。裝配液壓系統(tǒng)時允許使用密封填料或密封膠，但應防止進入系統(tǒng)中； 試模：試模合格后打上模具標記，包括模具編號、合模標記及組裝基面。其裝配流程見圖 12：圖 12 模具裝配流程1.型腔的裝配為了裝配方便，采用型腔與模板之間過盈配合。2.導柱導套的裝配導柱、導套是模具合模和開模的導向裝置，它們分別安裝在塑料模具的動、定模部分。裝配后，要求導柱、導套垂直于模板平面。導柱和導套以 H7/g6 配合，導套以最緊過渡配合 H7/n6 緊固在定模上。3.澆口套的裝配一般采用過盈配合。裝配后的要求澆口套與模板配合孔緊密、無縫隙。澆口套和模板孔的定位臺肩應緊密貼實。八、八、模具的備料清單模具的備料清單

21、（一）（一）標準件的清單標準件的清單表 2 標準件的清單20開關盒面板的注塑模具設計及模具價格估算名稱名稱材料材料型號型號數(shù)量數(shù)量模架55 鋼4040-AI-A 板 80-B 板 501澆口套T10A型 50571定位環(huán)45 鋼160151導柱T8AGB/T4169.4-1984 351104帶頭導套T8AGB/T4169.3-1984 48604螺釘45 鋼GB70-76 M162304螺釘45 鋼GB70-76 M16604螺釘45 鋼GB70-76 M5238螺釘45 鋼GB70-76 M12508密封圈半粗羊毛氈d20mm12密封圈半粗羊毛氈d8mm4（二）（二）非標準件的清單非標準件

22、的清單表 3 非標準件清單九、九、模具價格估算模具價格估算模具價格技術參數(shù)法計算表客戶名機種名部品名注塑材料密度/(d/mm3)長(L)/mm寬(W)/mm高(H)/mm產(chǎn)品體積/mm3產(chǎn)品重量/t 客戶PA661.19產(chǎn)品50506.8102.30.121 名稱名稱材料材料型號型號數(shù)量數(shù)量凸模3Cr2W8V260260251凹模3Cr2W8V260260351復位桿T10A301854拉料桿T10A111821頂桿T10A101874矩形頂桿T10A20130（151.4） 8推桿T10A142454推管套T10A212904電極紫銅21開關盒面板的注塑模具設計及模具價格估算長(L)/mm寬

23、(W)/mm高(H)/mm重量/kg注塑機噸位/t型腔型芯每模取件數(shù)取件方式產(chǎn)品表面熱流道模具450400340460.481模架材料/部品明細其它零件/部品明細模具零件名長(L)/mm寬(W)/mm高(H)/mm數(shù)量重量/kg材質(zhì)單價/(元/kg)金額/元零件名數(shù)量材質(zhì)單價/(元/kg)金額/元基本模架4504003401460.555C=B497.53454 斜推塊kg71855.60 定模座板450400601132.455C=B497.5993 斜導柱0 自動脫料板45C5.60 頂桿4T10A1040 型腔板2602603514071855.62224 頂管0 型芯板26026025

24、133.8571855.61882 彈簧0 頂出推板45C5.60 合計40 模腳支架45C5.60 選購件明細推桿固定板45C5.60 零件名數(shù)量規(guī)格單價金額推板24514144784 T10A1031360 熱流道0 動模座板450400601132.455C=B497.5993 截流腔0 其它0.02371855.60 隔熱板0 模架合計40906 備件0 定模鑲件 1071855.60 面處理/mm20亞光2.39320 2071855.60 熱處理1000 3071855.60 雕刻0 動模鑲件 1071855.60 外部試模0 2071855.60 試模材料00.1 26.90 3

25、071855.60 運輸費0 滑塊 1071855.60 0 2071855.60 0 3071855.60 0 合計0 合計1000 工藝性材料明細整套購入部件或客戶專定外購服務電極 130020010022.4精石墨102.61477 熱流道系統(tǒng)0 22.4精石墨102.60 液壓缸0 38.9紫銅470 電動機0 48.9紫銅470 面處理/mm20三層皮紋6.83760 夾具 1071855.60 出口包裝0 2071855.60 出口經(jīng)費0 3071855.60 0 其它071855.60 0 合計1477 合計0 基點工時/hK1K2K3K4K0基點工價/(元/h)工費/元管理費率管理費/元利潤率利潤/元稅率稅額/元計算價/元1012.5110380242400.20 13532.60.10 81201708綜合上表可得模具報價：120000 元十、十、 結論結論塑料成型加工及其模具技術是一門不斷發(fā)展的綜合學科，不僅隨著高分子材料合成技術的提高、成型設備的革新、成型工藝的成熟而進步，而且隨著計算機技術、數(shù)值