仪表外壳注塑模具设计和制作

仪表外壳注塑模具设计与制造如图1所示塑件为某仪表外壳，材料为ABS，壁厚2mm，批量生产。分析塑件的工艺性能，设计其模具，编制模具零件的加工工艺。图1仪表外壳塑件图1塑件的工艺性分析1．1塑件的原材料分析ABS为热塑性塑料，为非结晶性塑料。综合性能良好，冲击韧性、机械强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电性能良好；易于成型和机械加工。流动性中等，溢边值为0.04mm左右；吸湿性强，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件须经长时间的预热干燥；成型时易取高料温、高模温，但料温过高易分解（分解温度≥250OC）。结论：该塑料有良好的工艺性能，适宜注射成型，成型前原料要干燥处理。1．2塑件的尺寸精度分析此塑件上有三个尺寸有精度要求，分别是34.0066、26.0046、018.018均为MT1~2级塑料件精度，属于中等偏高级的精度等级，在模具设计与制造过程中要严格保证这三个尺寸精度的要求。其余尺寸均无特殊要求，为自由尺寸，可按MT5级塑料件精度查取公差值。1．3塑件表面质量分析该塑件是某仪表外壳，要求外表美观、无斑点、无熔接痕，表面粗糙度可取Ra1.6，而塑件内部没有较高的粗糙度要求。1．4塑件结构工艺性分析此塑件外形为方形壳类零件，腔体为8mm深，壁厚均为2mm，总体尺寸不大不小，塑件成型性能良好；塑件上有一六边形凸台，要求成型后轮廓清晰，成型它的模具工作零件要用线切割成型，保证六边的尖角；塑件的两边各有一个对称的类三角形凸起标志，高0.2mm，同样要求轮廓清晰，成型它的模具工作零件可用电火花成型加工，相应的要设计出它的电极。2成型设备的选择与模塑工艺参数的编制2．1计算塑件的体积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：V1=9563.66mm3，浇注系统的体积：V2=1551.52mm3，一次注射所需的塑料总体积为：V=V1+V2=11115.18mm3。2．2计算塑件的质量查手册取密度ρ=1.05×10-6kg/mm3塑件的质量：M1=V1×ρ=0.0117(kg)=11.7（g）2．3选用注射机根据塑件的形状，取一模一腔的模具结构，初步选取螺杆式注射成型机：HS120AV。2．4塑件注射成型工艺参数如表1所示，试模时，可根据实际情况作适当调整。模塑成型工艺卡如表2所示。表1ABS塑料的注射成型工艺参数工艺参数规格工艺参数规格预热和干燥温度：80~85OC时间：2~3h成型时间注射时间：20~90保压时间：0~5冷却时间：20~120总周期：50~220料筒温度OC后段：150~170中段：165~180前段：180~200螺杆转速r/min30喷嘴温度OC170~180后处理方法：红外线烘箱温度OC：70~90时间h：2~4模具温度OC50~80注射压力MPa60~100表2ABS塑料的注射成型工艺参数三门峡职业技术学院仪表壳注射工艺卡资料编号共页第页车间模具教研室材料牌号ABS设备型号HS120AV零件名称仪表外壳材料定额每模件数1件装配图号单件质量10g工装号零件图号材料干燥设备岷山DB-2温度OC80~85时间h2~3料筒温度后段OC150~170中段OC165~180前段OC180~200喷嘴OC170~180模具温度OC50~80时间注射S20~90保压S0~5冷却S20~120压力注射压力MP60~100背压MP后处理温度OC烘箱：70时间定额辅助min时间h2~4单件min检验编制校对审核组长车间主任检验组长3模具结构方案的确定3．1分型面的选择分型面应选择在塑件截面最大处，尽量取在料流末端，利于气体的排出，保证塑件表面质量，该塑件的分型面如图2所示，去塑件的底，图3为型芯和型腔的分割简图。图2塑件的分型面图3型芯和型腔的分割状态3．2型腔数量的确定及型腔的排列该塑件采用一模一件注塑成型，型腔布置在模具的中间，这样有利于浇注系统的排列和模具的平衡。3．3浇注系统的设计浇口套主流道球面半径R与注射机喷嘴球面半径R0的关系为：R=R0+(1~2)=6+2=8mm；浇口套主流道小端直径d与喷嘴出口直径d0的关系为：d=d0+0.5=3.5mm；流道为圆锥形，锥度取R=30;分流道取半圆形，半径为R=3mm，浇口采用侧浇口，从塑件的上端六边形孔处进料，如图4所示。图4浇注系统的设计3．4型芯和型腔结构的确定考虑到加工的工艺性，型芯采用整体、直通式外形结构，如图5所示；型腔采用组合式结构，如图6所示。图5整体式型芯图6组合式型腔3．5推出结构的设计此模具的型芯在动模，开模后塑件包紧型芯留在动模一侧，根据塑件是壳类零件的特点，采用推件板推出结构推出塑件，这样推出平稳，有效保证了推出后塑件的质量，模具结构与比较简单。3．6标准模架的选择标准模架一经选定，就可以到市场上购买到，拟用现行比较流行的FUTABA标准，根据上述分析，此模具是含推件板、大水口类型的，所有选用“FUTABA-SB15×15302050”,其中参数的含义是：15×15——模架的长和宽分别为150mm和150mm；30——定模板（A板）厚30mm，20——动模板（B板）厚20mm，50——垫块（C板）厚50mm。图7所示为仪表壳注塑模具的装配图。图7仪表壳注塑模具装配图4成型零件工作尺寸的计算将塑件的尺寸分为两类，一类是标注有公差的尺寸，也就是塑件上精度相对比较高、有配合要求的尺寸，在进行这一类尺寸计算时，即要考虑塑件的收缩量，又要考虑到模具在使用过程中的磨损，按照平均值计算方法计算出这一类成型零件的工作尺寸，这样可以有效地保证在整个模具寿命周期内产品的尺寸精度。这一类尺寸的计算如表3所示。表3塑件上有公差要求的成型零件工作尺寸计算类型塑件上的尺寸计算公式制造公差z收缩率Scp%计算结果型芯径向尺寸34.00660)75.0(zcpSSMSLLL=（66+66*0.006+0.75*0.34）z：IT6级精度Scp%=0.6%0019.065.6626.00460)75.0(zcpSSMSLLL0016.047.46=（46+46*0.006+0.75*0.26）型腔径向尺寸26.00180)75.0(zcpSSMSLLL=（18+18*0.006-0.75*0.18）z：IT7级精度Scp%=0.6%018.0097.17表4塑件上无公差要求的成型零件工作尺寸计算类型塑件上的尺寸计算公式制造公差z收缩率Scp%计算结果型芯尺寸R62)(ZcpSSMSLLLz：IT7级精度Scp%=0.6%01.004.6型芯尺寸18ZcpSSMSLLL0)(z：IT7级精度Scp%=0.6%021.001.1820021.0012.206015.0004.63012.0002.39015.0005.94.5012.0053.410018.0006.10242)(ZcpSSMSLLLz：IT7级精度Scp%=0.6%24.140.013131.190.0135注射机有关工艺参数的校核HS120AV注射机的主要参数如表5所示。表5HS120AV注射机的主要参数公称注射量200cm3定位孔直径Φ100mm最大开模行程S320mm喷嘴球头半径R6mm最大装模高度Hmax380mm喷嘴孔直径Φ3mm最小装模高度Hmin132mm中心顶杆直径Φ25mm模板最大安装尺寸390×410顶出行程0~130mm注射量的校核如前所述，塑件与浇注系统的总体积为V=11115.18mm3=11.1cm3，远远小于注射机的公称注射量200cm3，符合要求。模具闭合高度的校核由图8装配图可知模具的闭合高度：H闭=185mm，最小装模高度Hmin=152mm，最大装模高度Hmax=380mm，能满足Hmin≤H闭≤Hmax的安装条件。模具安装部分的校核该模具的外形尺寸为：200×150，注射机模板最大安装尺寸为390×410，故能满足安装要求；模具定位圈的直径为Φ100=注射机定位孔直径Φ100，符合安装要求；浇口套的球面半径为R8喷嘴孔直径Φ3，符合要求。模具开模行程的校核如图所示，模具的开模行程S模=塑件的高度+浇注系统的高度+顶件的高度+（5~10）=12+45+8=65，注射机的最大开模行程S=320S模=65。顶出部分的校核模具上顶杆孔的直径为Φ50注射机中心顶杆直径Φ25，注射机最大顶出距离为130模具上所需要的最小顶出距离10mm。经校核HS120AV注射机完全能满足该模具的使用要求。图8模具装配图7模具工程图及模具零件的制造工艺1、模具总装图图9模具装配剖视图A-A图10模具装配俯视图图11模具装配剖视图B-B图12模具装配图明细表2、型芯零件图及其工艺图13型芯零件图材料：42CrMo硬度：HRC28~32表6型芯的加工工艺过程序号工序名称工序内容1备料毛坯尺寸70×50×522热处理退火：HB180~220；调质：HRC28~323铣削铣六面到尺寸67.0×46.9×47.64平面磨削磨六面到尺寸0019.066、0016.028.46到要求；尺寸0016.005.43+4.020.01到47.35数控铣边长为0011.085.15正六方台到要求；钻中间015.006为5.7钻通；并铰孔到要求，铰孔深度为16；铣分流道及浇口到要求；工件翻面，钻中间7孔道要求，并钻4-M6底孔到要求；切四角R6.040.01圆角到要求6钳加工攻丝4-M6丝孔到要求；打磨成型表面达图纸要求3、型腔板零件图及其工艺图10-14型腔板零件图材料：42CrMo硬度：HRC28~32（标准定模板已经调质）表10-7型腔板的加工工艺过程序号工序名称工序内容1备料标准定模板，已备好加工基准2数控铣铣03.0042.70×03.003.50×018.0006.10腔，周边留有打磨余量0.05；翻面，铣2-021.001.18×5×3沉孔；钻孔，钻通中间6穿丝孔；钻、铰2-8销孔到要求。3线切割割中间正六面孔到要求4电火花打两侧燕尾形标记到要求5钳工划线、钻2-8水孔到要求；攻丝攻水孔端口M10螺纹到要求；打磨型腔表面粗糙度到要求。4、型腔入子零件图及其工艺图15型腔入子零件图材料：42CrMo硬度：HRC28~32表8型腔入子的加工工艺过程序号工序名称工序内容1备料毛坯尺寸60×45×202热处理退火：HB180~220；调质：HRC28~323铣削六面见光，厚度到18.8mm4平面磨削厚度到18.3mm5钳加工划线，中间钻穿孔丝46线切割割中间16孔到要求；割外形到要求。7铣削铣2-18.1×3台阶到要求8钳工打磨达图纸要求定模座板零件图及其工艺图16定模座板零件图材料：45钢硬度：HRC20~24表9定模座板的加工工艺过程序号工序名称工序内容1备料标准定模座板，已备好加工基准2数控铣铣中间Φ17.5孔及倒角到要求；钻、铰2-Φ8销孔到要求。3钳工与浇口套配作M6螺纹孔到要求；与浇口套、定位圈配作2-M6螺纹孔到要求。推件板零件图及其工艺图17推件板零件图材料：45钢硬度：HRC24~28表10推件板的加工工艺过程序号工序名称工序内容1备料标准推件板，已备好加工基准2钳加工在制定位置钻穿丝孔3线切割割06.003.04.66×05.0025.028.46内腔，周边留0.02研配余量4钳工打磨线切割表面达图纸要求动模板零件图及其工艺图18动模板零件图材料：45钢硬度：HRC24~28表11动模板的加工工艺过程序号工序名称工序内容1备料标准动模板，已备好加工基准2数控铣在待加工内腔制定位置钻穿丝孔；钻、铰2-Φ8销孔到要求3线切割割003.04.66×0025.028.46内腔，周边留0.02研配余量4钳工打磨线切割表面达图纸要求支撑板零件图及其工艺图19支撑板零件图材料：45钢硬度：HRC24~28表12支撑板的加工工艺过程序号工序名称工序内容1备料标准支撑板，已备好加工基准2数控铣钻4-Φ6.4孔到要求；钻Φ7到要求