1、一 塑件原材料选用与性能分析1 分析制件材料的使用性能ABS 属热塑性非结晶型塑料，不透明。ABS 由丙烯晴、丁二烯、苯乙烯共聚而成的，这三种组分各自的特性，使 ABS 具有良好的综合力学性能。ABS 无毒、无味，呈微黄色，成型的制件有较好的光泽，密度为1.021.05g/cm3。ABS 有极良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、化学稳定性和电气性能。ABS 有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，经过调色可配成任何颜色。2 分析塑料成型工艺性能ABS 属于无定形塑料，流动性中等；升温时黏度增高，所以成型压力较高，故制件的脱模斜度宜稍大；ABS 易吸水，成型加工前应进行干燥处理，预热干
2、燥 80100，时间 23h； ABS 易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力。该产品为某电工产品外壳，要求具有一定的强度、刚度、耐热和耐磨损等性能，中等精度，外表面无瑕疵、美观、性能可靠，同时还必须满足绝缘性。采用 ABS 材料，产品的使用性能基本能满足要求，但在成型时，要注意选择合理的成型工艺。二 塑件结构与质量分析1 塑件的尺寸精度分析从零件图上分析，该零件总体形状为长方形，该零件重要尺寸如： 等的尺寸精度为 MT2MT3 级（查 GB/T 14486-2008 中常用材料模塑件尺寸公差登等级选用表），未标注公差的尺寸为自由尺寸，可按 MT5 级塑料件精度查取公差值（
3、可查 GB/T 14486-2008 中模塑件尺寸公差表）。2 塑件表面质量分析该塑件是某电工产品外壳，要求外表美观、光洁无毛刺、无缩痕，表面粗糙度可取 Ra0.8，而塑件内部没有较高的粗糙度要求，模具制造和成型工艺容易保证。3 塑件结构工艺性分析此塑件外形为方形壳类零件，腔体为 25mm 深，壁厚均匀 2mm，外形尺寸适中，塑件成型性能良好，脱模斜度选为 1；4 侧孔和侧凹该塑件在宽度/长度方向有三个通孔，因此模具设计时必须设置侧向分型抽芯机构。5 塑件的体积和质量计算根据零件的三维模型，利用三维软件直接可查询到塑件的体积为：V=31.180cm3故塑件的质量 W=V32.115g（ABS
4、塑料密度按 1.03g/cm3）三 注塑成型机的选择初选注射机规格通常依据注射机允许的最大注射量、锁模力及塑件外观尺寸等因素确定。1 依据最大注射量初选设备单个塑件体积 V=31.180cm3由于塑件尺寸不大，结合模具设计要求，采用一模两腔，加上浇注系统凝料体积（初步估算约为 34cm3）塑件成型每次需要注射量：2V+34=96 （cm 3）根据注射量，查附表一选择 XS-ZY-130 型号的螺杆式注射机，满足注射量小于或等于注射机允许的最大注射量的 80%。3 依据最大锁模力初选设备当熔体充满模腔时，注射压力在模腔内所产生的作用力会使模具沿分型面胀开，为此，注射机的锁模力必须大于模腔内熔体对
5、动模的作用力，以避免发生溢料和胀模现象。 单个塑件在分型面上投影面积 A1。A1128*85=10880 （mm 2）成型时熔体塑料在分型面上投影面积 A。初步估算凝料在分型面上投影面积约 2500mm2A=2*A1+2500=24260（mm 2）成型时塑料熔体对动模的作用力F=Ap=829.7 KN式中：p 是塑料熔体对型腔的平均成型压力，成型 ABS 塑件型腔所需的平均成型压力 p=34.2Mpa。根据锁模力必须大于模腔内熔体对动模的作用力的原则，查附录一选择 XS-ZY-130 型号的螺杆式注射机。四 塑件工艺参数的确定ABS 成型性能较好，成型温度范围宽，通常在 160以上即可成型，
6、在270以上才开始出现分解，塑件注射成型工艺参数如下表所示：工艺参数规格工艺参数规格预热和干燥温度：8085时间：23h成型时间 s注射时间：2090保压时间：05冷却时间：20120总周期：50220螺杆转速r/min3060料筒温度后段：150170终段：165180前段：180200喷嘴温度170180后处理在 7080红外线烘箱中保温 24h，缓冷至室温取出模具温度5070注射压力 Mpa60100 保压压力 Mpa4060五 模具分型面的选择该塑件外形要求美观、光洁无毛刺和缩痕，表面质量要求较高。在选择分型面时，根据分型面的选择原则便于脱模，分型面应设置在塑件外形最大轮廓处，为保证塑
7、件表面质量要求分型面不在塑件的壁部，而是端部。六 浇注系统的设计1 主流道设计查注射机喷嘴球半径 SR0=10mm，喷嘴孔直径 d0=4mm。根据模具主流道与喷嘴的关系：SR= SR 0+（12）mm ，d= d 0+0.5mm取主流道球面半径：SR=11mm,球面深度取 3mm（35mm） 。取主流道的小端直径：d=4.5mm为了便于将凝料从主流道拔出，将主流道设计成圆锥形，如图所示，其锥角为 =4（24） ，表面粗糙度Ra0.4m。为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计r=3mm（13mm）的圆弧过渡。主流道长度由定模板厚度确定，一般不超过 60mm（初步确定 L=50mm） 。2
8、分流道设计分流道的形状与尺寸与塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率等因素有关。该塑件的体积不大，形状较为简单，且壁厚均匀，塑件外表面不允许设置浇口，可以考虑采用潜伏式浇口。分流道的截面形状有圆形、半圆形、U 形、矩形及梯形等形状。为使流道中热量和压力损失最小，并且便于加工，采用截面形状为 U 形的分流道，分流道长度取 40mm，为利于熔体的流动及填充，分流道与浇口处的连接采用r=1.2mm 的圆角过渡。参考实用模具设计简明手册,对于熔体粘度较小，壁厚小于3mm,质量在200g以下的塑件，其分流道直径按下式计算：D= 4265.0LW式中 W流经分流道的塑料质量（g）L分流道的长度（mm）
9、D= 4265.0=41.3.=0.26545.6672.5148=3.7823mm查表5-9 得知：ABS 分流道截面直径经验值为4.89.5mm，再根据塑件尺寸，选定分流道的尺寸如下图所示：分流道表面粗糙度Ra取1.6m，这样流道外层流速较低，容易冷却而形成固定表皮层，有利于流道保温。3 浇口设计由于该塑件外观质量要求较高，浇口的位置不允许设置在塑件的外表面，因此可选择内侧潜伏式浇口，如下图所示：依次初步设计浇口尺寸为 1.6、50、154 冷料穴设计选用“Z”字形拉料杆的冷料穴。七 模具顶出系统的设计1 脱模力的计算脱模力 F 可以粗略的用下式计算：F=FZ+FQ式中：F Z塑料收缩产生
10、的对型芯的抱紧力造成的抽芯阻力，N；FQ真空负压造成的抽芯阻力，。FZ =pA（cos-sin ）塑料与钢的摩擦系数，PC、POM 取 0.10.2，其余取 0.20.3；p塑件对型芯的单位面积上的包紧力，一般情况下，模外冷却的塑件p=（2.43.9）*10 7Pa，模内冷却的塑件 p=（0.81.2）*10 7Pa；A塑件包围型芯的面积，mm2脱模斜度，取 0.51.5FQ =0.1A1式中：A 1垂直于抽芯方向的投影面积，mm 2。2 推出机构方式的选择选用推杆推出机构结构简单，使用方便，根据脱模力大小，推杆选用直径可根据压杆稳定公式计算：412nEFLKd式中 d推杆的直径L推杆的长度F
11、塑件的脱模力E弹性模量（推杆选用 T10A，E=2.06*10 5Mpa）n推杆数量，根据塑件和型腔或型芯的结构和尺寸确定；K安全系数，取 K=1.5。推杆直径确定后，还应进行强度校核，其计算公式为 nF4d式中 推杆材料的需用压应力， 工作端面为圆形。尾部采用台肩固定，推杆台阶部分的直径 d1=2d。推杆部分与模板上推杆孔的配合常采用 H8/f8，推杆与推杆孔的配合长度取 L=（23）d，推杆工作端配合部分的粗糙度 Ra0.8m。八 模具的冷却系统设计1 冷却水体积流量ABS 塑料的模具平均工作温度为 60，用常温 20的水作为模具冷却介质，其出口温度为 30，每次注射质量为 100g，注射
12、周期 150s。ABS 注射成型固化时单位质量放出热量 h=3.5*10 5J/kg。冷却水的体积流量计算如下：21pt-C60hnmV 式中：n每小时注射的次数冷却水在使用状态下的密度，1000kg/m 3Cp冷却水的比热容，4187J/(kg)；t1冷却水出口温度，30t2冷却水入口温度，202 冷却管道直径的确定及结构设计根据冷却水体积流量查表可初步确定冷却水管道直径；一般水孔的直径可根据塑件的平均壁厚来确定。平均壁厚为 2mm 时，水孔直径可取 810mm，平均壁厚为 24mm 时，水孔直径可取 1012mm，平均壁厚为 46mm 时，水孔直径可取 1014mm。3 冷却回路所需的总表
13、面积 Awmt-60hnA式中： 冷却水的表面传热系数， W/(m2K)tm模具成型表面的温度tw冷却水的平均温度4 冷却回路的总长度dAL模具的冷却分为两部分，一部分是型腔的冷却，另一部分是型芯的冷却型腔的冷却水道结构。 型腔的冷却是由定模板（中间板）上的两条直径为 的冷却水道完成的；型芯冷却水道结构。型芯内部开有 mm 的冷却孔，中间用隔水板隔开，冷却水由支撑板上的 mm 冷却水孔进入，型芯与支撑板之间用密封圈密封。九 模具模架的选择1 该模具采用一模两腔左右分布，分流道长度为 40mm，所以型腔在分型面上投影尺寸为 296mm*85mm，即 l=296mm 根据表 7-3 模板的侧壁厚度
14、经验公式可得：S=0.2l+17mm=76.2mm由于 l100mm，实际模板的壁厚为（0.850.9）S，即（6469）mm，初选取 66mm。支撑板厚度查表 7-4，由于 b=85mm102mm，所以支撑板厚度：h=（0.120.13）l=（0.120.13）*296=（35.3238.48）mm2 计算型腔模板周界整体式模板尺寸可以确定如下：型腔模板的长度： L=296+2S=448.4mm型腔模板的宽度： N=85+2S=237.4mm3 模板周界尺寸根据上面计算尺寸，查 GB/T 4169.8-2006 标准模板的尺寸，将计算出的数据向标准尺寸靠拢修整。确定模板周界尺寸为 250mm
15、*450mm4 确定模板厚度该制件为薄壳形塑件，塑件高度为 25mm，型腔设计在定模一侧，型腔深度取 60mm 即可5 选择模架类型根据已经确定下来的模具周边尺寸，配合模板所需厚度，查 GB/T 12556-2006 标准模板规格：九 注射机有关参数的校核1 模具闭合高度的确定根据标准模架各模板尺寸及模具设计的其他零件尺寸：定模座板 H 定 = 型腔板（定模板）H 型 = 型芯固定板 H 固 支撑板 H 支 垫板高度 H 垫 模脚 H 脚 模具闭合高度 H1H 定 H 型 H 固 H 支 H 垫 H 脚模具闭合高度和压力机的模具厚度关系应满足：HminH Hmax（H max=550，H min=250） 模具安装部分的校核该模具外形尺寸为 LB， XS-ZY-130 型注射机模板最大安装尺寸为715mm*715mm，故能满足模具安装要求。 模具开模行程的校核 XS-ZY-130 型注射机的最大开模行程 S=900mm对于单分型面的注射模，开模行程按下式校核：SH1+H2+（510 ）mm对于双分型面的注射模，开模行程按下式校核：SH1+H2+ （510）mm式中 塑件推出距离，一般等于模具型芯高度； 塑件（包括浇注系统）高度；：取出浇注系统凝料所需的定模座板与流道板分离的距离。
