控制器盒盖塑料模具设计及加工说明书(编辑修改稿)

控制器盒盖塑料模具设计及加工说明书(编辑修改稿)内容摘要：

流 道 的设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道和型腔中。 主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝 料的顺利拔出。 其顶部设计成半球凹形，以便与喷嘴衔接，为避免高温塑料熔体溢出，凹坑球半径比喷嘴球头半径大 1～ 2mm，如果凹坑半径小于喷嘴球头半径侧主流道凝料无法一次脱出。 由于主流道与注射机的高温喷嘴反复接触和碰撞，所以设计成独立的主流道衬套，材料选用 45 钢，并经局部热处理球面硬度38～ 45HRC，设计独立的定位环用来安装模具时起定位作用，主流道衬套的进口直径略大于喷嘴直径 ～ 1mm 以避免溢料并且防止衔接不准而发生的堵截现象，其关系如图 所示。 αDd0SRSR0d 图 喷嘴与浇口套尺寸关系 （ 1）主流道尺寸： ① 主流道小端直径 d=注射机喷嘴直径 d0+（ ～ 1），取 d=5mm。 ② 主流道球面半径 SR=注塑机喷嘴球半径 SR0+（ 1～ 2） =20+(1～ 2),取SR=22mm。 ③ 球面配合高度 h=3～ 5mm，取 h=5mm。 控制器盒盖塑料模具设计及加工说明书 13 ④ 主流道长度 由标准模架结合该模具的结构，取 L0=80mm。 ⑤ 主流道大端直径 D=d+2Ltanα （半锥角 α 为 1176。 ～ 2176。 ，这里取α=1176。 ）。 ⑥ 浇口套总长 L 取 30mm。 （ 2）浇口套（主流道村套）的形式及其固定。 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道村套形式即浇口套，以便于有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，常采用 45 钢或合金钢等，热处理硬度为 52～ 56HRC。 本设计若采用分体式结构，主流道比较长，凝料体积比较大，因此把村套和定位圈（注射机定位孔尺寸为 248。 125H8mm，定位圈尺寸取 ，两者之间成较松动的间隙配合）做成一整体的延伸式浇口套，有利于缩短主流道长度。 因流道长短与所选模架大小（模板厚度）有关，所以在确定流道尺寸之前应根据型腔数量及布局估算动、定模板的平面尺寸，及粗定模架的型号和规格，这样才使理论计算有据可依。 根据前述的布局及考虑到模具厚度、分型时一些元件的布置等，选用直浇口 B 型模架，规格大致为 350 400，查表得 H4=45mm，延伸式浇口套如图 所示。 为了缩短主流道长度，在结构设计时尺寸有一点调整，浇口套的固定形式如图 所示 图 延伸式浇口套 控制器盒盖塑料模具设计及加工说明书 14 图 主流道村套的固定形式 1— 内六角螺钉； 2— 延伸式浇口套； 3— 定模座板； 4— 定模扳； 5— 定模； 分流道的设计 分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面社，起分流和转向的作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，应减少压力损失，热量损失和流道凝料。 （ 1）分流道的布置形式。 分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面的原则：一方面排列紧凑、缩小模具版面尺寸；另一方面流程应尽量短、锁模力力求平衡。 该模具的流道布置形式采用平衡式，以使塑料熔体经分流道能均衡的分配到两个型腔和避免局部胀模力过大影响锁模。 分流道开在分型面和动模内，塑料由潜伏浇口经推杆上的二次流道进入型腔，分流道的布置形式如图 视图 视图 图 分流道的布置形式 1— 主流道； 2— 水平分流道； 3— 斜分流道； 4— 潜伏浇口； 5— 推杆上的二次流道； 控制器盒盖塑料模具设计及加工说明书 15 （ 2）分流道的长度。 长度应尽量短，且少弯折。 该模具分流道的长度计算如下。 ① 水平分流长度。 根据型腔的布置，又通过 Pro/E 浇道口位置的模拟 ,浇口如选择在模具中心面内，分流道短而且弯折较少，可以选择最佳浇注位置。 但是这样离斜顶杆较近，潜伏浇口要经过的推杆会和斜导柱的 T型槽导轨相干涉。 所以将浇口的位置布置在离中心面 的位置。 见图 4— 6 所示，可计算得分流道单向长度为： L1=20mm ② 圆锥型分流道单向长度。 根据浇口位置和水平分流道的长度，圆锥型分流道单向长度为： L2= = ③ 推杆上分流道的长度： L3= ④ 分流道的总长度为 L 总 =2(L1+L2+L3)= ⑤ 分流道单向长度为 L′ = = （ 3）分流道的形状及其尺寸。 为了便于机械加工及凝料脱模，分流道设置在分型面上。 斜圆锥分流道布置在动模内，将一根直径为 4 的推杆切掉一小部分，做成二次流道。 分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形， U 型和六角形。 要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减少传热损失，还要考虑到凝料拉断和容易脱模，因此水平分流道设计成圆形流道。 斜流道设计成圆锥形。 ① 圆形分流道的设计，本塑件壁厚为 左右，质量为 ，可以用下面的经验公式来计算分流道的直径： D= = 式中 D——分流道直径（ mm）； m——塑件的质量（ g），为 ； L′ ——单向分流道长度（ mm），为。 注：上式的实用范围，即塑件厚度在 3mm 以下，质量小于 200g，且 D 的计控制器盒盖塑料模具设计及加工说明书 16 算结果在 ～ 范围内才合理。 ②圆锥型分流道的设计，为方便凝料的脱出，动模内的斜分流道斜度取45176。 ，流道为圆锥形，其锥角为 10176。 ，流道的参数如下： d= α =45176。 β =10176。 t= b= θ =0 冷料穴的设计 （ 1）主流道冷料穴的设计。 为避免前端冷料进入分流道和型腔而造成成型缺陷，主流道的对面设冷料井，考虑到塑件从动模上脱落时，要将凝料从动模中脱出，因此冷料井的高度应比斜分流道在竖直面上投影高度略高，因此主流道冷料设在动上，且需设置拉料杆。 其形式采用圆柱形，如图 所示： 图 4— 6 主流道冷料穴的形式 （ 2）分流道冷料穴的设计。 当分流道较长时，可将分流道端部沿料进方向延长作为分流道冷料穴，以贮存前锋冷料。 本模具将推杆上二次流道向下延长2mm，见图 所示： 图 分流道冷料穴的形式 浇口的设计 （ 1）点浇口尺寸的确定。 浇口是连接流道与型腔之间的一段细小通道。 它是浇注系统的关键部位。 浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。 本设计采用潜伏浇口，浇口截面，为推杆被切掉的那一部分，截面尺寸根据经验公式控制器盒盖塑料模具设计及加工说明书 17 取 b=，在试模时根据填充情况再进行调整。 尺寸如图 所示。 俯视图 左视图 图 48 流道尺寸 （ 2）浇口位置的确定。 ABS 在熔融时显现比较明显的非牛顿性，其熔体表面粘度随剪切速率的升高而降低。 如采用尺寸较大的浇口，能降低流动阻力，但熔融体通过大交口时比小浇口剪切速率低，导致熔体表面黏度升高，从而使流动速率降低，因此不能通过增大浇口尺寸来提高非牛顿熔体流动速率。 另外，注塑机注射时有一定的注射速率，浇口尺寸过大，浇口前后方的压力降△ p 减少，会导致得不到理想的充模速率。 控制器盒盖塑件壁厚较小流程相对较长，且其侧壁与顶面均有破空，不利于熔体充满整个型腔，对成型不利。 剪切速率是影响 ABS 熔体黏度的最主要因素，而黏度有直接影响熔体在模腔内的流动速率。 因此采用小浇口不但会大大提高熔体通过浇口时的剪切速率，而且产生的摩擦热也会降低熔体黏度，以达到顺利充模的目的。 综合以上分析和考虑到塑件和实际磨具形状，采用潜伏浇口进料，位置在靠近顶部显示器孔的一侧，这样可以避开顶杆与斜顶杆滑槽的相干涉，而且去除浇口后加工操作也非常简单，提高了工作效率，也便于模具的 机械加工，易保证浇口加工精度，不会影响控制器盒盖的外观，试模式浇口尺寸易于修整。 将模型数据导入 Pro/E 的模流分析模块 ——Plastic Advisor（塑料顾问）建立仿真分析，分析结果如图 所示。 控制器盒盖塑料模具设计及加工说明书 18 （ a） （ b） 图 数值模拟结果 （ a）充模时间场变化 ；（ b）充模压力降变化。 控制器盒盖塑料模具设计及加工说明书 19 图 为 CAE 软件充模流动 状况，图（ a）中从窗口侧边白点部分开始，从深灰色到浅灰色的过度充模时的流动过程，深灰色先被充满，浅灰色最后充满，图（ b）为充模过程的溶体压力损失的变化情况，深灰色为压力损失最小部位，熔体从喷嘴进入型腔初期压力损失较小，当熔体达到型腔末端时压力损失达到最大以红色表示，中间的颜色过渡显示了溶体压力损失的变化情况，从分析结果看，浇口选在该位置熔体充模良好，但图（ a） /（ b）左下角充模时间稍长，压力降稍大，要使充模更好，浇口还应向中心方向稍移一点。 浇注系统的平衡 对于该模具，从主流道到两个型腔的分流道的长度相等， 形状及截面尺寸对应相同各个浇口也对应相同，浇注系统显然是平衡的。 浇注系统凝料体积计算 （ 1）主流道与主流道冷料井凝料体积 = + = （ +D0d0+ ） + π dh = （ + 5+52） + 82 12/4 = （ 2）分流道的体积 ①水平分流道的凝料体积 = r2l+R3= 22 40+ 23= ②斜分流道体积 =2 （ +D1d1+ ） =2 （ ++） = 控制器盒盖塑料模具设计及加工说明书 20 D1=+2Ltan5= d1= ③推杆里的凝料 =2 = （ 3）浇注系统凝料体积 = + = 该值小于前面对浇注系统凝料的估计值（约为 ），所以前面有关浇注系统的各项计算与校核符合要求，不需重新设计计算。 浇注系统各截面流过熔体的体积计算 （ 1）流过推杆顶部浇口的体积 = = （ 2）流过浇口的体积 = + =+= （ 3）流过分流道的体积 = + （ + ） =+ （ +） = （ 4）流过主流道的体积 =2 + =2 += 普通浇注系统截面尺寸的计算与校核 （ 1）确定适当的剪切速率 γ。 根据经验（ ABS 塑料的流动性），浇注系统各段的γ取以下值，所成型塑件质量较好。 ①主流道、分流道 γ =5 102s1～ 5 103s1 ②浇口最大剪切速率 γ =5 104s1 （ 2）确定体积流率 q（浇注系统中各段的 q 值是不同的）。 ①主流道体积流率 qs。 控制器盒盖塑料模具设计及加工说明书 21 因塑件并不大，且为一模两腔，所需注射塑料熔体的体积也因此不是很大，而主流道尺寸由于和注射机喷嘴孔直径相关联，其直径并不小，因此主流道体积流率并不大，取 γ =2 103s1， 代入得 = γ = 2 103=式中 Rs——主流道平均半径（ cm），为 101=。 ②浇口体积流率 qG。 潜伏浇口用适当的剪切速率 γ =5 104s1 代入得 qG= =式中 RG——潜伏浇口半径（ cm）。 （ 3）注射时间（充模时间）的计算： ① 模具充模时间 = = 式中 ——主流道体积流率； ——模具成型时所需塑料熔体的体积（ cm3）。 ——注射时间（ s）。 ② 单个型腔充模时间 = = = ③ 注射时间 根据经验公式求得注射时间 T= /3+2 /3=+2 根据参考资料 [1]表 2—3 可知， t 注射机公称注射量以内的最短注射时间，所选时间合理。 （ 4）校核各处剪切速率 ① 浇口剪切速率 == = 104s15 104s1 合理 控制器盒盖塑料模具设计及加工说明书 22 ② 分流剪切速率 == = 104s15 102s1 合理 式中 = =。 R——分流道截面积半径（ cm）， R=。 ③ 主流道剪切速率 = = = 103。