冰箱调温按钮塑模设计说明书.doc

设 计 内 容说 明目 录一、产品介绍 (1) 二、产品材料的选择与配方设计 (1)三、工艺参数的确定 (3)四、设备的选择 (4)五、模具设计 (5)1、选择制品的分型面 (5)2、型腔布置 (6)3、浇注系统的设计 (7)4、成型零件的设计 (10)5、合模导向机构设置 (15)6、脱模机构的设计 (16)7、模具调温系统的设置 (19)8、排气系统的设计 (20)9、模具外形尺寸的确定 (21)10、注射机有关参数的校核 (22)六、设计小结 (23)七、参考资料 (24) 设 计 内 容说 明一、产品介绍1、 产品名称：冰箱调温按钮2、 产品用途：用于各种电气系统的控制按钮键3、 产品结构尺寸（见产品图1）4、 生产量：月产量150万只。5、 产品性能及使用要求：（1） 外观为原料本色，透明美观；无其它杂色或斑点，表面平滑无裂纹、银丝，无气泡，无形变等缺陷；质量轻，可减轻设备自重。（2） 性能要求：收缩率不大于0.5%，吸水性不高于0.8，冲击强度> 15 KGcm2，弯曲强度>70 KGcm2 .表面电阻系数<1×1013;体积电阻系数<1015cm，马丁耐热温度>70。（3） 使用条件：使用温度：室温，220V用电场所；使用负荷：人工手指操作按压力。二、产品材料的选择与配方设计根据产品的使用要求和性能要求，选择PSH-GN-095-06的树脂作主原料，PS是所有塑料当中最轻的一种，能减轻设的自重。透光率不低于88%，雾度约3%，折射率比较大具有特殊的光亮性。PS的拉伸、弯曲常规力学性能皆高于其它聚烯烃，是属于硬而脆的材料，所以必须加入一些增韧剂以改善制品的柔韧性，加入量为15份。由于制品属于透明塑件，无需加染色剂。如表1表1 PSH-GN-095-06树脂性能参数表3项目参数值项目参数值相对密度吸水性%收缩率%比体积率%拉伸屈服强度Mpa冲击韧性KJm-21.050.040.70.954820.6拉伸弹性模量Mpa马丁耐热温度热变形温度（1.82MPa）体积电阻率cm熔点软化温度2.8×10352921×1016165120PS中文名：聚苯乙烯英文名：Polystyrene1、基本特性：聚苯乙烯是仅次于聚氯乙烯和聚乙烯的第三大塑料品种。聚苯乙烯无色透明、无毒无味，落地时发出清脆的金属声，密度为1.054g/cm³。聚苯乙烯的力学性能与聚合方法、相对分子质量大小、定向度和杂质量有关。相对分子质量越大，机械强度起高。聚苯乙烯有优良的电性能（尤其是高频绝缘性能）和一定的化学稳定性。能耐碱、硫酸、磷酸、1030的盐3P15 共 24 页 第 1 页设 计 内 容说 明酸、稀醋酸及其他有机酸，但不耐硝酸及氧化剂的作用。对水、乙醇、汽油、植物油及各种盐溶液也有足够的抗蚀能力。能溶于苯、甲苯、四氯化碳、氯仿、酮类和脂类等。聚苯乙烯的着色性能优良，能染成各种鲜艳的色彩。但耐热性低，热变形温度一般在7098 oC，只能在不高的温度下使用。质地硬而脆，有较高的热膨胀系数，因此限制了它在工程上的应用。近几十年来，发展了改性聚苯乙烯和以苯乙烯为基体的共聚物，在一定程度上克服了聚苯乙烯的缺点，又保留了它的优点，从而扩大了它的用途。2、成型特性：1.无定形料,吸湿性小，不易分解，性脆易裂，热膨胀系数大，易产生内应力2.流动性较好， 溢边值0.03mm左右，防止出飞边。3.塑件壁厚应均匀，不宜有嵌件，(如有嵌件应预热)，缺口，尖角，各面应圆滑连接4.可用螺杆或柱塞式注射机加工，喷嘴可用直通式或自锁式。5.宜用高料温，模温、高注射压力，延长注射时间有利于降低内应力，防止缩孔、变形（尤其对厚壁塑件），但料温高易出银丝，料温低或脱模剂多则透明性差。6.可采用各种形式浇口，浇口与塑件应圆弧连接，防止去除浇口时损坏塑件，脱模斜度宜取2度以上，顶出均匀以防止脱模不良发生开裂、变形，可用热浇道结构。3、综合性能：热变形温度： 65oC - 96oC 屈服强度: 3563 MPa抗拉强度: 3563 MPa断裂伸长率 1.0% 拉伸弹性模量： 2.83.5 GPa抗弯强度： 6198MPa抗压强度： 80112 MPa4、PS的成形条件：注射机类型： 螺杆式预热： 温度 6075 oC时间 2h料筒温度： 前段 170190oC 后段 140160oC 模具温度： 3265 oC 成形时间： 注射时间 1545s 高压时间 03s冷却时间 1560s总 周 期 40120s 注射压力： 60110Mpa螺杆转速： 48（r/min）3P15 共 24 页 第 2 页 设 计 内 容说 明参照树脂性能对照产品性能与使用要求可知， PSH-GN-095-06能满足要求，故除加增强剂外不需加其它助剂配方，即可生产产品。三、工艺参数的确定1、注射量计算 根据一次注射出的产品和浇注系统的体积进行计算V实=6(V塑+ V分)+ V主V塑=¼d1²×2+¼(d2²- d3²)×1+ ¼d2²×0.5=¼(13.5)²×2+¼(10²- 6²)×1+ ¼10²×0.5=316³V分=×(d/2)²×h=3.14×4×10=12.56³V主=h(r²+Rr+R²)=×35(1.75²+1.75×3+3²)=634.2 V主=6(376+12.56)+634.2=2965.56³=2.966³2、锁模力计算：根据3：F=K P A根据PS的流动性和模具结构特点选取K=0.6；注射压力考虑采用多型腔注射，压力应高些，取P=60MPa/cm2。A表示表示成型面积 A的计算：A= ¼d²=0.25×13.5²=1.4316cm 2F=K P A=0.6×60×1.4316=51.696KN3、保压时间的计算:T保=0.3(S+2S2）=0.3×(2+2×32)=3s4、冷却时间的计算:T冷=S²/²k×in8(Ts-Tm)/(TE-Tm)=3s5、塑化时间的计算:T塑=一次注射量/塑化能力=2.3/10=0.23sTs成型温度5 Tm模具温度TE脱模温度 热扩散系数（/h），取 3.2×104 5P137表422常见塑料的Ts、 Tm、TE 共 24 页 第 3 页 设 计 内 容说 明 表2注射工艺控制参数项目控制部位控制参数备注温度（）干燥605P237附录D料筒后段150±5料筒中段180±5料筒前段160±5喷嘴150±5模具60±5压力(Map)塑化背压<20注射压力60保压压力3040锁模力（吨）52时间（秒）干燥时间2h注射时间0.2保压时间3冷却时间3开合模时间5成型周期12四、设备的选择1、注射机的选择 （1）注射量的确定由工艺参数的确定中已知一次注射量为2.4cm3射机的公称注射量Q为：Q2.4×1.22.88cm3取注射机的公称注射量为3 cm3（2）锁模力的计算由工艺参数的确定中已知为（ 0.6）吨，成型面积为（ 1.4316 ）cm2 共 24 页 第 4 页 设 计 内 容说 明（3）所需注射机台数的计算由月产量和注射机的生产能力（成型周期）及考虑设备利用率求出:本产品生产工作制度设计为24h三班工作制，设备24小时连续运转，设备利用率设为0.85，根据如前初设的工艺控制参数成型周期约为12秒，生产模具一模六件，则所需注射机台数为:÷（×6×0.85） =1.36（台） 取整数值2台根据以上计算出的公称注射量（ 3）cm3, 锁模力（ 0.6 ）吨，成型面积选用 SYS-10型号注射机）数量为（2 ）台。表3注射机技术性能参数表3项目单位参数备注理论注射量cm310注射压力Map150最大注射面积cm290锁模力KN15最大模具厚度180最小模具厚度100模板行程120喷嘴球半径12喷嘴口半径2.5 五、模具设计1、 选择制品的分型面5 分型面应设置在零件截面最大的部位，塑件冷却时会因为收缩作用而包覆在凸模上，故从塑件脱模件精度要角度考虑，应有利于塑件滞留在动模一侧，以便于脱模，而且不影响塑件的质量和外观形状，以及尺寸精度。如A-A面，箭头的朝向代表动模的位置，塑料包整动模天型芯而留在动模，模具结构简单。3P79表5-2立式塑料注射机主要技术参数 8P194表 4-6混合机的基本参数 共 24 页 第 5 页 设 计 内 容说 明 分型如下图： 图-1 分型面2、型腔布置已知的体积V塑或质量W塑 ，又因为此产品属大批量生产的小型塑件，综合考虑生产率和生产成本及产品质量等各种因素，以及注射机的型号选择，初步确定采用一模六腔平衡式排列；根椐制品的形状，在模板上的的排列形式为圆形。以确保制品的均一和稳定，而且型腔布置与浇口开设部位也非常对称，这样防止了模具承受偏载而产生的溢料现象。排布图如下图所示： 图2型腔布置5P55 共 24 页 第 6 页 设 计 内 容说 明3、浇注系统的设计浇注系统的设计主要包括主流道、分流道、浇口、冷料井和拉料杆的设计。浇注系统的设计应保证塑件熔体的流动平稳、流程应尽量短、防止型芯变形、整修应方便、防止制品变形和翘曲、应与塑件材料品种相适用、冷料穴设计合理、尽量减少塑料的消耗。根据塑件的形状采用推杆推出。（1）主流道及主流道衬套5主流道的主要设计要点：a、 在模具结构的允许的情况下，L尽量短，一般小于60mm，过大则会影响熔体的顺利充型。b、 主流道大端呈圆角，以减少料流转向过渡时的阻力，c、 大多数情况下，将主流道和定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上，主流道衬套采用H7/m6过渡配合，与定位圈的配合采用H9/f9间隙配合。d、 主流道衬套选用T8、T10制造，热处理强5256HRC。e、 定位环固定螺钉一般取M6M8，螺钉一般选用两个以上。R =喷嘴球面半径+23=12+3=15mm d=喷嘴孔径+1=2.5+1=3.5mm a=4° r=1mm D=6mm 图3 主流道及主流道衬套的结构(2)分流道3a:分流道截面和尺寸选用U形分流道截面,表面积/体积比小,冷却速度慢最低,热量及摩擦损失小,进料流中心冷凝慢,有利于保压尺寸的确定:根据经验公式确定分流道的直径5D=0.2654×(m)½（L）¼ m流经分流道的塑料量(g)L分流道的长度(mm) D分流道直径(mm)查资料得部分塑料常用分流道断面尺寸推荐范围:苯乙烯是3.510之间根据实际情况取D=5mm5P563P905P5表4-23P59表6-15P59(4-5)5P59表(4-3) 共 24 页 第 7 页 设 计 内 容说 明 图4 分流道截面形状b:分流道布置根据型腔的布置,分门巴道貌岸然也是选用平衡式布置,其长度、形状和断面尺寸都必须对应相等，以保证塑件在强度、性能及质量上的一致性。分流道表面粗糙度Ra一般为1.6um 图5 分流道的布置C、浇口5：各浇口的尺寸计算1=2° l=1 r=2 经验公式计算h=nt=0.6×2.5=2.5 n塑料系数,PS为3.6b=n(A) ½/30=0.2 图6 浇口尺寸5P63图4-15 1P121表3-6浇口的尺寸计算 共 24 页 第 8 页 设 计 内 容说 明D、冷料井6结构及尺寸： 图7 冷料井d=6 H1=(5/4)d=8H2=(3/4)d=5 =20E、拉料杆3拉料杆的结构： 图8 拉料杆的结构下图为主流道的拉料杆组合形式，同时还具有脱除主流道凝料的作用。一般拉料杆安装在主流道的对面，开模时，拉料杆将主流道凝料拉出。d= 6 公差为0.015 ,与拉料杆配合的型板孔 配合长度M1=(1.52)d =10 D= 10 H=4 M根据模板尺寸确定 6P174图3.3.8顶出杆成型的冷料井3P109表6-7主流道拉杆尺寸/mm 共 24 页 第 9 页 设 计 内 容说 明 图38 拉料杆的组合形式4、成型零件的设计1）成型零件的工作尺寸的计算根据塑件形状简单，体积较小，适宜采用整体式型腔，见图2和图3，组合式型芯见图4。这种形式的型腔形状简单，牢固可靠，不易变形，成型塑件的质量较好。、本产品为PS制品，属于大批量生产的小型塑件，此产品采用6级精度，属于一般精度制品。因此，凸凹模径向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造与作用修正系数x取值可在0.50.75的范围之间，凸凹模各处工作尺寸的制造公差，因一般机械加工的型腔和型芯的制造公差可达到ITIT级，综合参考，相关计算具体如下：收缩率Sax=0.8% Sin=0.6%平均收缩率为S=0.7%, 3P109图6-37 共 24 页 第 10 页 设 计 内 容说 明 图9 塑件成型尺寸 如上图所示塑件尺寸单位/mm已知D=13.50-0.24 D1=100-0.16 H1=1.50-0.16 H2=20-0.16 H3=1.50-0.16 d=6+0.20 h=1+0.160型腔尺寸: Dm=D(1+S）-0.750+z =13.5(1+0.007)-0.75×0.240+0.043 =13.40+0.043Dm1=D m1（1+S）-0.750+z=10(1+0.007)-0.75×0.160+0.036=9.99540+0.036Hm1=H 1（1+S）-0.6670+z=1.5(1+0.007)-0.667×0.160+0.025=1.4040+0.025 共 24 页 第 11 页 设 计 内 容说 明Hm2=H 2（1+S）-0.6670+z =2（1+0.007）-0.667×0.160+0.025=1.9070+0.025Hm3=H3（1+S）-0.6670+z =1.5（1+0.007）-0.667×0.160+0.025=1.4040+0.025型芯尺寸dm=d （1+S）0.75 0-z=6(1+0.007)-0.75×0.2-0.0360=6.19-0.0360hm=h（1+S）0.667 0-z =1(1+0.007)-0.667×0.16-0.0250=1.017-0.02502)型腔壁厚和底板厚度计算 注射成型过程中,型腔主要承受塑料熔体的压力, 如注射压力、保压力、合模力和脱模力等，因此模具的型腔必须具有足够的强度和刚度,如果型腔壁厚和底板厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料的许应力时,型腔将导致塑性变形，甚至开裂。与此同时,若刚度不足将导致过大的弹性变形，从而产生型腔由外膨胀或溢料间隙，从而导致整个模具失效或无法达到技术质量要求，因此必须对型腔进行强度和刚度的计算。型腔板采用调质钢45，弹性模量E=2×105MPa 强度计算的许用应力=160MPa型腔压力=50 Map 型腔半径r=6.75 h=3.5由表3.4-16对于中粘度塑料PS，模具制造精度IT9级时，有许用变形量=25i 且W=H=3.5 共 24 页 第 12 页 设 计 内 容说 明I 2 = 0.45w0.2 +0.001w=0.58所以=25×0.666=14.54um=0.0145 图10 圆形整体型腔整体式圆筒型腔壁厚6A 按钢度计算: 按强度计算：整体式圆筒型底板厚度 B 按钢度计算 按强度计算6P227模具型腔避壁厚刚度计算公式 共 24 页 第 13 页 设 计 内 容说 明公式分别计算出相应的值为：按强度计算得： S=4.27 hs=3.28按刚度计算得：s=1.55mm hs=0.76mm比较强度和刚度条件计算结果,取整体式圆筒形型腔壁厚为15。按强度的刚度分别计算取底板厚度为18。3）支承板的强度常规结构凹模做在定模上，型芯固定在动模上。支承板与垫块构成桥形，承受型芯投影注射压力，因此支承弹性变形量必须控制在允许的范围之内。支承板的受力状态可以简化为受均布荷重的简支梁 图11 支承板的变形支承板的厚度计算如下2： =95×50×3.14×29²/32×2.1×105×20×0.005=1.927=202P147支承板的强度计算 共 24 页 第 14 页 设 计 内 容说 明 H-支承板的厚度 L-支承板在垫块之间的跨度P-型腔内压力表 R-凹模型腔半径B-支承板的宽度 E-钢材的弹性模量一般为2.1×105y-支承板允许最大弯曲变形量,一般取0.005其整体形状与尺寸见图54)垫块的设计2垫块设在支撑板与动模座板之间,可以减少动模座板的变形,或可减少动模座板的厚度.L=50 D=30螺钉直径选用M10, d1=11 d2=16 H=115、合模导向机构设置 导向机构的主要零件是导柱和导套，主要作用是导向、定位、承受一定的侧压力。，导柱导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。导柱导套的选择： 一般在注射模中，动、定模之间的导柱既可设置在动模一侧，也可设置在定模一侧，视具体情况而定，通常设置在型芯凸出分型面最长的那一侧。导柱的直径应根据模具的尺寸选用，必须保证足够的强度、刚度和足够的抗弯强度。导柱设计要点：长度：导柱导向的长度应该比凸模端高出10。 形状：导柱前端应做成锥台，以使导柱能顺利进入导向孔。 材料：导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧不易折断的内芯。因此多采用T8、T10钢（经淬火处理），硬度为5055HRC。 数量及分布：导柱应合理均匀分布在模具的分型面上，根据此模具形状，数量为四根。固定部分粗糙度Ra=0.8um,导向部分Ra=0.5um 配合精度:固定端与模板之间采用H7/m6的过渡配合,导柱导向部分采用H7/m6的间隙配合.导柱尺寸 图14 导柱2P177支撑柱的形式及尺寸 共 24 页 第 15 页 设 计 内 容说 明导套设计要点：（1） 形状 为使导柱顺利进入导套，在导套的前端应倒圆角。导柱孔最好做好通孔，以利于排出孔内空气及残渣废料。（2） 材料 导套用导柱相同的材料或铜合金耐磨材料制造，其硬度一般低于导柱硬度。导套固定部分和导滑部分的表面粗糙度一般为Ra0.8um。（3） 固定形式及配合精度 直导套用H7/r6的配合镶入模板，为了增加导套镶入的牢固性防止导套被拉出来。 图15 导套6、脱模机构的设计61）脱模机构设计：为了保证塑件在顶出过程中不变形或不损坏，必须正确分析塑件对模腔粘附力的大小及所在部位。以便选择合适的顶出方式，和顶出装置。顶出位置应设在顶出阻力大的地方，根据此塑件的形状，零件的推出阻力不大，将推杆设在ø6孔的内部，推杆参与成型，此类推杆又称为成型推杆。2）脱模力的计算6脱模力Fe由两部分组成，即：Fe=Fc+FbFc-克服塑料件对型芯包整的脱模力，NFb-一端封闭壳体需克服的真空阻力，N其中 Fb=0.1Ab Ab-型芯的断面面积,²Ab=0.25×3.14×d²=28.26²所以 Fb=2.86N已知rcp=3 t=2 h=1 =06P231 6P236表3-5-1塑料件脱模力计算参量 共 24 页 第 16 页 设 计 内 容说 明E=2.8×103 MPa f=0.4 v=0.32 s=0.007=rcp/t=3/2=1.5<10为厚壁圆筒塑料件= 60.4N 所以: Fe=Fc+Fb=60.4+2.826=63NE塑料材料的拉伸弹性模量,MPa S塑料的平均收缩率塑料材料的泊松比 型芯的脱模斜度h型芯脱模方向高度 f脱模斜度修正系数厚壁塑料的计算因子= 60.4N所以: Fe=Fc+Fb=60.4+2.826=63NE塑料材料的拉伸弹性模量,MPa S塑料的平均收缩率塑料材料的泊松比 型芯的脱模斜度h型芯脱模方向高度 f脱模斜度修正系数厚壁塑料的计算因子3)推杆脱模机构2推杆直接与塑件接触,开模后将塑件推出,此成型推杆除了推出塑件之外还参与塑件局部成型,即作为型芯。推杆的计算公式:圆形推杆的直径可由欧拉公式简化得 共 24 页 第17 页 设 计 内 容说 明=1.2d推杆直径 E推杆材料的弹性模量,MPa L推杆长度 F脱塑件的脱模力 安全系数取1.5 Ø为推杆长度系数n推杆数量推杆直径确定后还应进行强度校核,其计算式为压为推杆材料许用力,MPas推杆钢材的屈服极限强度,N/cm²,一般中碳钢的s为3200 N/m=37<3200N/m所以此材料合符要求,推杆的具体形状及尺寸见型芯图44）推杆位置推杆应设置于有效部位，根据此塑件形状，可将推杆设置在凹模内部，从投影面上看，如下图应在阴影部位范围之内。 图12 推杆位置布置推杆的设计要点：（1）推杆和模体的配合性质一般为H8/f7，以保证同轴度，配合长度一般为走私的（1.52）倍,但至少要大于15（2）推杆材料多用45钢,T8、T10碳素工具钢，淬火硬度为HRC50以上，（3）表面粗糙度在Ra1.6以下.2P245（5-97） 共 24 页 第 18 页 设 计 内 容说 明5)复位机构为了使推出机构合模后能回到原来的位置,推出机构通常设有复位杆,复位杆在结构上与推杆相似,所不同的是与与模板的间隙比较大,同时复位杆顶面不应高出分型面.复位杆的材料选用一般T8、T10，淬火55-60HRC。顶杆长度计算如下6：H=（H凸+1）+H动模+H垫块-H顶垫 =（1+0.1）+30+50-13=67.1图13 复位杆的结构与装配尺寸 7、模具调温系统的设置基本原则：熔体热量95%由冷却介质（水）带走，冷却时间占成型周期的2/3。A、注射模冷却系统设计： 1）冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大，型腔表面的温度与冷却水道的数量、截面尺寸及冷却水的温度有关。2）冷却水道至型腔表面距离应尽量相等： 当塑件壁厚均匀时，冷却水道到型腔表面最好距离相等，但是当塑件不均匀时，厚的地方冷却水道到型腔表面的距离应近一些，间距也可适当小一些。一般水道孔边至型腔表面的距离应大于10mm，常用1215mm.