吸尘器插座线仓盒盖成型模具设计
吸尘器插座线仓盒盖成型模具设计
1 引言
塑料制件在日常生活中占有一席地位，塑料具有可塑性强，密度小，比强度高，化学稳定性高，外观多样的特点，因而受到越来越多的厂家及人民的喜爱，塑料制品几乎已经进入一切工业部门及人民日常生活的各个领域。塑料注射、铸造和板料冲压是材料成形领域中最重要的组成部分,在国民经济中占有十分重要的地位，尤其是塑料注塑成型技术，因为在目前的生活中塑料制品占了很大的比例，人们对塑料制件的需求越来越高，相应的塑料制品的发展也带动了相应模具行业的进一步发展。
这次课题主要研究的是塑料制件中吸尘器插座线仓盒盖模具设计，选择吸尘器插座线仓盒盖是因为它的结构包含了常见塑料模具的许多部分，能达到综合训练自己设计水平的目的，能充分做到理论结合现实生活的实际情况，我们能做到同时站在生产方和使用者的角度来考虑产品的设计，可以结合自己对产品使用性能的一些需求来改进产品的设计方案，使产品模具设计更具实际意义。
本次的设计课题吸尘器插座线仓盒盖模具设计来源于生产实践。通过对生产技术及工艺装备进行设计、研究并编写了此说明书。说明书详细介绍了吸尘器插座线仓盒盖注塑模具的结构设计及相关工艺。在该注塑模设计中，对成型零件的设计、合模导向机构的设计、脱模机构、型芯的设计、推出机构的设计等内容均作了比较详细的说明。
2 塑件工艺分析
2.1 产品结构分析
本次毕业设计课题是“吸尘器插座线仓盒盖成型模具设计”，产品的三维造型如图2.1所示:
图2.1三维造型
图2.1为某型吸尘器插座线仓盒盖，其盒体形状不规则，外形结构比较复杂，外形为弧行，表面精度较高，底边长为100mm，高为35mm。圆弧半径为55mm；内部形状规则，长为97mm，有几道加强筋组成和孔组成，孔的半径为6mm，精度要求不太高，但插座表面需达到一定的精度与其他零件配合使用。
2.2 塑件材料分析
根据对塑件的主要用途、基本性能及经济性进行分析，该塑件采用丙烯腈丁二烯—苯乙烯共聚物（ABS）材料。选用的ABS种类：镇江奇美PA-707K高光泽、高刚性、高抗冲、塑胶原料，收缩率为0.5％，14200元/吨，其性能指标如表2所示：
性能项目 试验条件[状态] 测试方法 测试数据 数据单位
基本性能 熔体流动速率 200℃ 5kg ASTM D-1238 1.9 g/10min
熔体流动速率 200℃ 10kg ISO 1133 23 g/10min
物理性能 比重 ASTM D-792 1.05 23/23℃
机械性能 弯曲强度 ASTM D-790 860 kg/cm2
延伸率 AETM D-638 15 %
IZOD冲击弹度 1/4〃(1/8") ASTM D-256 14(15) kg.cm/cm
引张强度 ASTM D-638 500 kg/cm2
洛氏硬度 ASTM D-785 116 R
弯曲弹性率 ASTM D-790 2.9 104kg/cm2
热性能 维卡软化点 ASTM D-1525 105(221) ℃(°F)
热变形温度 退火（未退火） ASTM D-648 99(210)/88(190) ℃(°F)
燃烧率 1/16" File NO.E196075 HB
表2 ABS性能指标
3 注射机型号的确定
3.1 设计目标
该塑料制件在吸尘器行业中应用广泛，是长期占据市场的塑料商品，为此大批量制造生产，采用组合式型芯一模两腔结构，产品质量为26.5g，根据成型周期预定年产量为20万件,模具使用寿命40万件，塑件精度采用MT5级。
3.2 成型工艺方案
根据ABS塑料的抗冲击韧性、流动性好，易于塑性成型性，采用注塑成型，注塑机参数参考JN128-E型（射胶量183g、合模力1280kN、开模行程450mm），本设计预备采用注射成型方法,它具备以下特点：成型周期短，能一次成型复杂、尺寸精确，对成型各种塑料的适应性强。
根据产品的材料﹑精度要求和生产效率拟采用注塑成型。注塑成型是热塑性塑料成型的一种方法，几乎所有热塑性塑料都可以用这种方法成型，某些热固性塑料也可以用注塑模成型。所以根据制件的材料选择该产品的加工方法为注塑成型，对此要选择合适的注射机来实现该产品的制造。
3.3 注射成型机的选择
螺杆（柱塞）直径/mm 36 锁模力/KN 1280
理论注射容量/g 183 模板行程/mm 350
注射压力/MPa 185 最大模具厚度/mm 380
喷嘴球半径/mm 17 最小模具厚度/mm 145
喷嘴孔直径/mm 3.5 定位孔直径/mm 100
表3 JN128-E注塑机参数表
下面从注射量、注射压力和锁模力三个方面对该型注塑机进行初步校核，以验证该注塑机能否满足制品成型的要求。
（1）注射量的校核：注射量是注射机每次注射塑料的最大体积或质量。但是，注射机的公称最大注射量，通常是用聚苯乙烯标定的。所以在使用其它塑料时，柱塞式注射机的公称注射量应根据塑料的密度进行转换。一般，注射机注射量的利用率为20%～85%。所以，选择的注射机，其注射量应满足下式要求，即
W机≥W塑件/0.8
式中： W机——注射机注射塑料的最大质量，单位为g；
W塑件——塑件质量（包括浇注系统），单位为g；
本塑件的质量为26.5g，浇注系统凝料质量约为10g，拟采用一模两腔，所以m = 26.5×2 + 10 = 63g ≤183 × 80% =146.4 g，所以该注塑机能满足制品成型的要求。
(2)注射压力与锁模力的校核
注射压力的校核是校验注射机的最大注射压力能否满足制品成型的需要。只有在
注射机额定的注射压力内才能调出某一制件所需要的注射压力，因此注射机的最大注射压力要大于该制件所要求的注射压力。
型腔内熔料的压力p：
p = 80%p注
式中 p注——塑料的注射压力，可从资料中查得。
ABS成型时的注射压力约为80～120MPa，该注射机能提供的注射压力为185MPa，满足成型要求。
（3) 锁模力的校核
当高压的熔料进入并充满型腔时，将产生一个很大的推力F推，该推力应小于注
射机额定的锁模力F锁，否则在注射成型时会因锁模不紧而发生溢边跑料现象。锁模力F锁 ：
F锁≥ F= pA
式中 F推——型腔内塑料熔体沿注射机轴向的推力，N；
A——塑件与浇注系统在分型面上的投影面积，mm2。
本塑件与浇注系统在分型面上的最大投影面积约为 12060.4 mm2，所以F推= 80×12060.4 = 964.8KN ≤ 1280KN。所以该注射机能满足制品成型的要求，适用于本次注塑模具设计。
4 模具设计工艺方案
4.1 型腔数目的确定及分型面选择
4.1.1 型腔数目的确定
型腔数目的确定，应根据制件的几何形状及尺寸、质量要求、批量大小、交货期长短、所选注射机能力、模具制造成本等因素综合考虑。根据该制件的外形，宽度方向依据产品外形为曲面，因此，采用一模两腔结构。
4.1.2 分型面的选择
分型面的形式主要有：水平分型面、倾斜分型面、阶梯分型面、曲线分型面及瓣合分型面等几种。分型面设计总体原则:开设在有利于脱模的制件最大轮廓处；应尽可能使制件留在动模一侧；有利于确保制件的形状及尺寸精度；满足制件外观质量要求；有利于模具的锁紧和保证壁厚均匀；应有利于模具的排气；应有利于模具的加工制造。本课题选用单分型面，其主要分型面选择在塑件断面尺寸最大的部分所在平面，这样选择不影响产品的外观，有利于制品的脱模，排气效果较好，对模具的加工也较为方便。根据分型面设计原则结合本塑件特点，本模具采用的分型面如图4.1所示：
1 引言
塑料制件在日常生活中占有一席地位，塑料具有可塑性强，密度小，比强度高，化学稳定性高，外观多样的特点，因而受到越来越多的厂家及人民的喜爱，塑料制品几乎已经进入一切工业部门及人民日常生活的各个领域。塑料注射、铸造和板料冲压是材料成形领域中最重要的组成部分,在国民经济中占有十分重要的地位，尤其是塑料注塑成型技术，因为在目前的生活中塑料制品占了很大的比例，人们对塑料制件的需求越来越高，相应的塑料制品的发展也带动了相应模具行业的进一步发展。
这次课题主要研究的是塑料制件中吸尘器插座线仓盒盖模具设计，选择吸尘器插座线仓盒盖是因为它的结构包含了常见塑料模具的许多部分，能达到综合训练自己设计水平的目的，能充分做到理论结合现实生活的实际情况，我们能做到同时站在生产方和使用者的角度来考虑产品的设计，可以结合自己对产品使用性能的一些需求来改进产品的设计方案，使产品模具设计更具实际意义。
本次的设计课题吸尘器插座线仓盒盖模具设计来源于生产实践。通过对生产技术及工艺装备进行设计、研究并编写了此说明书。说明书详细介绍了吸尘器插座线仓盒盖注塑模具的结构设计及相关工艺。在该注塑模设计中，对成型零件的设计、合模导向机构的设计、脱模机构、型芯的设计、推出机构的设计等内容均作了比较详细的说明。
2 塑件工艺分析
2.1 产品结构分析
本次毕业设计课题是“吸尘器插座线仓盒盖成型模具设计”，产品的三维造型如图2.1所示:
图2.1三维造型
图2.1为某型吸尘器插座线仓盒盖，其盒体形状不规则，外形结构比较复杂，外形为弧行，表面精度较高，底边长为100mm，高为35mm。圆弧半径为55mm；内部形状规则，长为97mm，有几道加强筋组成和孔组成，孔的半径为6mm，精度要求不太高，但插座表面需达到一定的精度与其他零件配合使用。
2.2 塑件材料分析
根据对塑件的主要用途、基本性能及经济性进行分析，该塑件采用丙烯腈丁二烯—苯乙烯共聚物（ABS）材料。选用的ABS种类：镇江奇美PA-707K高光泽、高刚性、高抗冲、塑胶原料，收缩率为0.5％，14200元/吨，其性能指标如表2所示：
性能项目 试验条件[状态] 测试方法 测试数据 数据单位
基本性能 熔体流动速率 200℃ 5kg ASTM D-1238 1.9 g/10min
熔体流动速率 200℃ 10kg ISO 1133 23 g/10min
物理性能 比重 ASTM D-792 1.05 23/23℃
机械性能 弯曲强度 ASTM D-790 860 kg/cm2
延伸率 AETM D-638 15 %
IZOD冲击弹度 1/4〃(1/8") ASTM D-256 14(15) kg.cm/cm
引张强度 ASTM D-638 500 kg/cm2
洛氏硬度 ASTM D-785 116 R
弯曲弹性率 ASTM D-790 2.9 104kg/cm2
热性能 维卡软化点 ASTM D-1525 105(221) ℃(°F)
热变形温度 退火（未退火） ASTM D-648 99(210)/88(190) ℃(°F)
燃烧率 1/16" File NO.E196075 HB
表2 ABS性能指标
3 注射机型号的确定
3.1 设计目标
该塑料制件在吸尘器行业中应用广泛，是长期占据市场的塑料商品，为此大批量制造生产，采用组合式型芯一模两腔结构，产品质量为26.5g，根据成型周期预定年产量为20万件,模具使用寿命40万件，塑件精度采用MT5级。
3.2 成型工艺方案
根据ABS塑料的抗冲击韧性、流动性好，易于塑性成型性，采用注塑成型，注塑机参数参考JN128-E型（射胶量183g、合模力1280kN、开模行程450mm），本设计预备采用注射成型方法,它具备以下特点：成型周期短，能一次成型复杂、尺寸精确，对成型各种塑料的适应性强。
根据产品的材料﹑精度要求和生产效率拟采用注塑成型。注塑成型是热塑性塑料成型的一种方法，几乎所有热塑性塑料都可以用这种方法成型，某些热固性塑料也可以用注塑模成型。所以根据制件的材料选择该产品的加工方法为注塑成型，对此要选择合适的注射机来实现该产品的制造。
3.3 注射成型机的选择
螺杆（柱塞）直径/mm 36 锁模力/KN 1280
理论注射容量/g 183 模板行程/mm 350
注射压力/MPa 185 最大模具厚度/mm 380
喷嘴球半径/mm 17 最小模具厚度/mm 145
喷嘴孔直径/mm 3.5 定位孔直径/mm 100
表3 JN128-E注塑机参数表
下面从注射量、注射压力和锁模力三个方面对该型注塑机进行初步校核，以验证该注塑机能否满足制品成型的要求。
（1）注射量的校核：注射量是注射机每次注射塑料的最大体积或质量。但是，注射机的公称最大注射量，通常是用聚苯乙烯标定的。所以在使用其它塑料时，柱塞式注射机的公称注射量应根据塑料的密度进行转换。一般，注射机注射量的利用率为20%～85%。所以，选择的注射机，其注射量应满足下式要求，即
W机≥W塑件/0.8
式中： W机——注射机注射塑料的最大质量，单位为g；
W塑件——塑件质量（包括浇注系统），单位为g；
本塑件的质量为26.5g，浇注系统凝料质量约为10g，拟采用一模两腔，所以m = 26.5×2 + 10 = 63g ≤183 × 80% =146.4 g，所以该注塑机能满足制品成型的要求。
(2)注射压力与锁模力的校核
注射压力的校核是校验注射机的最大注射压力能否满足制品成型的需要。只有在
注射机额定的注射压力内才能调出某一制件所需要的注射压力，因此注射机的最大注射压力要大于该制件所要求的注射压力。
型腔内熔料的压力p：
p = 80%p注
式中 p注——塑料的注射压力，可从资料中查得。
ABS成型时的注射压力约为80～120MPa，该注射机能提供的注射压力为185MPa，满足成型要求。
（3) 锁模力的校核
当高压的熔料进入并充满型腔时，将产生一个很大的推力F推，该推力应小于注
射机额定的锁模力F锁，否则在注射成型时会因锁模不紧而发生溢边跑料现象。锁模力F锁 ：
F锁≥ F= pA
式中 F推——型腔内塑料熔体沿注射机轴向的推力，N；
A——塑件与浇注系统在分型面上的投影面积，mm2。
本塑件与浇注系统在分型面上的最大投影面积约为 12060.4 mm2，所以F推= 80×12060.4 = 964.8KN ≤ 1280KN。所以该注射机能满足制品成型的要求，适用于本次注塑模具设计。
4 模具设计工艺方案
4.1 型腔数目的确定及分型面选择
4.1.1 型腔数目的确定
型腔数目的确定，应根据制件的几何形状及尺寸、质量要求、批量大小、交货期长短、所选注射机能力、模具制造成本等因素综合考虑。根据该制件的外形，宽度方向依据产品外形为曲面，因此，采用一模两腔结构。
4.1.2 分型面的选择
分型面的形式主要有：水平分型面、倾斜分型面、阶梯分型面、曲线分型面及瓣合分型面等几种。分型面设计总体原则:开设在有利于脱模的制件最大轮廓处；应尽可能使制件留在动模一侧；有利于确保制件的形状及尺寸精度；满足制件外观质量要求；有利于模具的锁紧和保证壁厚均匀；应有利于模具的排气；应有利于模具的加工制造。本课题选用单分型面，其主要分型面选择在塑件断面尺寸最大的部分所在平面，这样选择不影响产品的外观，有利于制品的脱模，排气效果较好，对模具的加工也较为方便。根据分型面设计原则结合本塑件特点，本模具采用的分型面如图4.1所示：
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