淺析電器外殼塑料膜設計

1、電器外殼塑料膜設計第一章塑件成型工藝分析一、擬定制品成型工藝該制品是一個電器外殼， 如圖1所示。外殼屬于薄壁塑件， 生產(chǎn)批量大。材料為絕緣性能較好的低密度聚乙烯，成型工藝性能好，可以注射 成型。.工藝性與結(jié)構(gòu)分析：精度等級：采用一般精度5級脫模斜度：型腔25-40'， 型芯20-40'(塑件內(nèi)孔以型芯小端為準；塑件外形以型腔大端為準)一般情況下，脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內(nèi)。當要求開 模后塑件留在型腔內(nèi)時，塑件內(nèi)表面的脫模斜度應不大于塑件外表面的脫模斜度，熱塑性塑料低密度聚乙烯的注射成型工藝1.注射成型工藝過程(1) 預烘干裝入料斗預塑化注射裝置準備注射注射保壓 冷卻脫模塑

2、件送下工序(2) 預熱、清理模具涂脫模劑合模注射2 低密度聚乙烯的注射成型工藝參數(shù)（1）注射機：螺桿式（2）螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）: 14200（3） 預熱和干燥：溫度（° C） 90 100 時間（h ） 2.5 3.5（4）料筒溫度（° C）后段90 110中段125140前段 110 125（5）噴嘴溫度（° C）（6）模具溫度（° C）（7）注射壓力（MPa（8）成型時間（s ）110 120；噴嘴形式 自鎖式40 70125 170注射05保壓2050成型周期50 100 冷卻20 40（9）后處理：方法水或油溫度（° C） 9010

3、0 時間（h ） 4103,低壓聚乙烯材料綜合性能分析（1）低壓聚乙烯屬于熱塑性材料，耐腐蝕性和電絕緣性良好。（2）結(jié)晶料，吸濕性小，流動性極好，。對壓力敏感，成型是需高壓注射，不宜 采用直接澆口，以防止收縮不均，內(nèi)應力增大。（3）收縮范圍和收縮值大，方向性明顯，易變形翹曲。冷卻速度宜慢，模具設 有冷料穴，并有冷卻系統(tǒng)。（4）加熱時間不宜過長，否則會發(fā)生分解、燒傷。（5）軟質(zhì)塑件有較淺的側(cè)凹槽可強制脫模（6）可能發(fā)生熔體破裂，不宜與有機溶劑接觸，以防開裂。表1密度g/cm30.95彈性模量MPa0.84 0.95比容cm3/g0.91彎曲強度MPa25吸水率%（ 24h）V 0.01硬度HB邵

4、 D41-46收縮率%1.5 3.6體積電阻率Q .cm10熔點。C105-125擊穿電壓Kv/mm18.1 27.5熱變形溫度。C1.86MPa 480.46MPa 60-82沖擊強度kJ/m2無缺口不斷缺口 48抗拉屈服強度MPa7-19介電系數(shù)60Hz106Hz2.32.4第二章擬定模具結(jié)構(gòu)形式二，擬定模具的結(jié)構(gòu)形式1, 分型面位置的確定分型面即打開模具取出塑件或取出澆注系統(tǒng)凝料的面，分型面的位置影響著成型零部件的結(jié)構(gòu)形狀，型腔的排氣情況也與分型面的開設密切相關(guān)分型面的選擇應注意以下幾點：? 不影響塑件外觀，尤其是對外觀有明確要求的制品；? 有利于保證塑件的精度要求；? 有利于模具加工，

5、特別是型腔的加工；? 有利于澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設計；?便于制件的脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。（1）多型腔單分型面模具：塑件外觀質(zhì)量要求不高，尺寸精度要求一般的小型 塑件，可采用此結(jié)構(gòu)。（2）多型腔多分型面模具：塑件外觀質(zhì)量要求高，尺寸精度要求一般的小型塑 件，可采用此結(jié)構(gòu)。該塑件外觀質(zhì)量要求較高，并可以看出：分型面的位置、塑件推出機構(gòu)的痕 跡、澆口為潛伏式澆口?？沙醪綌M定二型腔單分型面的結(jié)構(gòu)。根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)形式，分型面選在外殼下面的面為分型面，如圖2所示。2, 確定型腔數(shù)量及排列方式一般來說，精度要求高的小型塑件和中大型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)， 對于精度要求不高的小型塑

6、件（沒有配合精度要求），形狀簡單，又是大批量生 產(chǎn)時，若采用多型腔模具可提供獨特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高外殼塑件屬于小型塑件，大批量生產(chǎn)。該塑件精度要求不高，又是大批大量生產(chǎn)，可以采用一模多腔的形式?？紤]到模具制造費用低一點，設備運轉(zhuǎn)費用小一點，初定為一模兩腔的模具型式。根據(jù)塑件的形狀，以及塑件材料低壓聚乙烯的綜合性能，本設計采用一模兩腔腔的形式。型腔的排列如圖3所示。第3章注塑機型號的確定注射機規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑件的大小及型腔的數(shù)目和排列方式，在確定模具結(jié)構(gòu)型式及初步估算外形尺寸的前提下，設計人員應對模具所需的注射量、 鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大、最小模具厚度、推出型式、推出

7、位置、推 出行程、開模距離等進行計算。根據(jù)這些參數(shù)選擇一臺和模具相匹配的注塑機， 倘若用戶已提供了注射機的型號和規(guī)格，設計人員必須對其進行校核，若不能滿足要求，則必須自己調(diào)整或與用戶取得商量調(diào)整。一，注射機型號的確定1，通過PRO/E建模分析，可得出塑件質(zhì)量為12.44克，塑件體積mi為13.67cm3， 曲面表面積為192.7cm2。流道凝料m2還是個未知數(shù)，可按塑件質(zhì)量的 0.6倍來計 算。從上述分析中確定型腔為一模四腔，所以注射量為：按體積算：Q= 16nq塑件=1.6X 2X 13.67=43.744 cm3按質(zhì)量算:M=1.6 n mi=1.6X 2X 12.44=39.808 g曲

8、面面積S=19272.7mm22, 件和流道凝料在分型面上的投影及所需鎖模力的計算流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積A在模具設計前是個未知數(shù)， 根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計分析，大概是每個塑件在分型面上的投影的倍。因此可以采用0.35nAi來進行估算。所以A= n A1+0.35 nAi=1.35 nAi=9273.15 mm2（其中 A1 3435 mm2）F = AP=9273.15X 30=278190 N=278.9 KN式中，型腔壓力P取30Mpa3, 選擇注射機塑件成型所需要的注射量應小于所選注射機的注射容量。可按注射容量、鎖模力、模具閉合時的厚度等來確定注射機的型號。根據(jù)每一生產(chǎn)周期

9、的注射量和鎖模力的計算值，確定選用SZ-60/450臥式注射機（上海塑機廠）。其參數(shù)如表1所示:理論注射容量/cm378縮模力/KN450螺桿直徑/mm30拉桿內(nèi)間距/mm280*250注射壓力MPa170移模行程/mm220注射速率（g/s）60最大模厚/mm300塑化能力（g/s）5.6最小模厚/mm100螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）14200定位孔直徑/mm55噴嘴球直徑SR20噴嘴孔直徑/mm3.5鎖模方式雙曲肘4,注射機及型腔數(shù)量的校核I型腔數(shù)量的校核（1）由注射機料筒塑化速率校核模具的型腔數(shù)nkMt/3600 m2= 0.8 5.6 30 3600/3600-0.6 2 12.4412.

10、44=9.6 > 2所以，所設定的型腔數(shù)符合要求，合格。上式中，k-注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取 0.8M注射機的額定塑化量，取5.6g/st成型周期，取30s其它的安裝尺寸的校核要待模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定之后方可進行。（2）按注射機的最大注射量校核型腔數(shù)量 n：kM n m2n=2.7上式右邊=2.7 2 （符合要求）式中Mn注射機允許的最大注射量（g或cm3）（3 ）按注射機的額定鎖模力校核型腔數(shù)量 n:F PA?n pAi上式右邊=2.43 4 （符合要求）式中F注射機的額定鎖模力（N）Ai單個塑件在模具分型面上的投影面積（mm）A2澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（mm）p

11、 塑料熔體對型腔的成型壓力（MPa 般是注射壓力的80%II注射機的校核（1） 注射壓力的校核：該注射機的注射壓力為170MPa低壓聚乙烯的注 射壓力為70110,所以能夠滿足要求。（2）注射量以及鎖模力在上面已經(jīng)校核，符合要求。（3） 模具厚度的校核：模具厚度 H必須滿足：HmirKHWH max 該模具厚度為 H=25+63+40+80+25+10=233mm（符合要求）式中Hmi注射機允許的最小模厚，即動、定模板之間的最小開距Hmax注射機允許的最大模厚（4）開模行程的校核：Smax S=H+H+510上式右邊S=20+100+10 =130m（符合要求） 式中Smax注射機最大開模行程

12、（mmH1推出距離（脫模距離）（mmH2包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度（mm第4章澆注系統(tǒng)形式和澆口的設計澆注系統(tǒng)是塑料熔體從注射機噴嘴射出后達到型腔之前在模具內(nèi)流經(jīng)的通道。它分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流 道凝料（熱流道）澆注系統(tǒng)。該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，其包括：主流道、分流道、冷料井、澆口。 一，澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)是指從注射機的噴嘴到模具型腔的澆口這一 段塑料流動的信道稱為澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)由主澆道、分 流道、冷料穴、澆口等組成。I、澆注系統(tǒng)設計原則1. 重點考慮型腔布局。2. 熱量及壓力損失要小，為此澆注系統(tǒng)流程應盡可能短，截面尺寸應盡可能 大，彎折盡量少，表面粗糙度要低。3. 均衡進料

13、，即分流道盡可能采用平衡式布置。4. 塑料耗量要少，滿足各型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少 塑料耗量。5. 消除冷料，澆注系統(tǒng)應能收集溫度較低的“冷料”。6. 排氣良好。7. 防止塑件出現(xiàn)缺陷，避免熔體出現(xiàn)充填不足或塑件出現(xiàn)氣孔、 縮孔、殘余 應力。8. 保證塑件外觀質(zhì)量。9. 較高的生產(chǎn)效率。10.塑料熔體流動特性（充分利用熱塑性塑料熔體的假塑性行為）。II，主流道設計主流道是噴嘴熔融狀態(tài)的塑料進入模具型腔時的首段信道， 它的形狀和尺寸 直接影響塑料的流動速度及填充時間。主流道一般呈圓錐形，錐度一般為24度，其小端直徑應大于噴嘴直徑0.51mm,以便補償與噴嘴對中的誤差。主流道

14、的最佳長度一般為2040mm。根據(jù)所選注射機，小端尺寸直徑應為：4=注射機噴嘴尺寸+（ 0.51）=3.5 + (0.5 1)=4 4.5 mm主流道球面半徑應為：R=噴嘴球面半徑+ (12)=20 + 2=22 mm球面配合高度h=35取h=5 (mr)1,主流道襯套的設計主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料 要求較嚴，因而模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流 道襯套形式即澆口套，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加 工和熱處理，一般采用碳素工具鋼，如：T8A、T10A等，熱 處理硬度為5357HRC 。主流道襯套和定位圈設計成整體 式，用于小型模具。中大型模具設計成分體式。

15、但由于該模 具主流道較長，設計成分體式較宜。為了便于加工和縮短主流道長度，襯套和定位圈設計成分體式。主流道90 <(見模價的確定和裝配圖)68圖4主流道襯套主流道襯套材料采用T10A鋼，熱處理淬火或表面硬度為 5357HRC。本 設計中，主流道與定模座板采用 H7/k6過度配合，與定位圈的配合采用 H9/f9 間隙配合。之間圖5主流道的固定見裝配圖2, 主流道凝料體積為：q二d2L4=(3 7.08)2X 504 '2丿=1123.4 mm3=1.123 cm33, 主流道剪切速率校核由經(jīng)驗公式：3.3q =3.3 44.845 =2342 s 1 在 500sRn 3.14 2

16、.723-5000 s式中，q q澆道 q塑件+q主=1.1+43.745=44.845R=(3.78 7.08)/2= 2=2.72 mm生產(chǎn)實踐表明，當注射模具主流道的剪切速率在 500 s 1 -5000 s 1之間, 所成型的塑件的質(zhì)量較好。所以本設計的主流道剪切速率符合要求。III .分流道的設計1分流道布置形式分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向 的作用。本設計屬于多型腔模具，必須設置分流道。分流道應能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快 地經(jīng)分流道均衡的分配到各個型腔，因此，本設計采用平衡式分流道。如圖5所示：圖5分流道尺寸及各級分流

17、道的尺寸如圖 5所示(1) ，分流道的形狀、截面尺寸以及凝料體積形狀及截面尺寸為了便于機械加工及凝料脫模，本設計的分流道設置在分型面上，截面形 狀采用加工工藝比較好的梯形截面。梯形截面對塑料熔體流動阻力不大，一般采 用下面經(jīng)驗公式來確定截面尺寸：B=0.2654m4 L =0.265412.44 4 41.4 =2.4查資料取B=6，2 2 H= - B= 6=4，取標準值 H=5 mm33查資料3,取標準值，其中深度H=5 mm， 寬度L=6mm ,底部寬度取4.5mm，流道截面形狀及尺寸如圖6所示圖6從理論上第二級分流道的截面尺寸可比第一級分流道截面尺寸小10%所以二級分流道的尺寸取寬為4

18、,底部寬為3高為3的梯形。分流道凝料體積分流道長度 L=（ 111.9+17.98 2+20.51）2=300.78 300 mm642分流道截面積A= 4=20 mm2分流道凝料體積q=20 300=6000 mm3 =6 cm3（2）分流道剪切速率校核根據(jù)經(jīng)驗公式：琴=757.2 S 1Rn在500S 1 -5000 S 1，剪切速率校核合理其中，q= 22.964+6 = 28.96 cm3其中F為鎖模力，F(xiàn)=278.19 KNc為梯形截面周長（1.3cm）分流道的表面粗糙度分流道的表面粗糙度要求不是很低， 一般取0.8um1.6um即可，因此，本設計取1.5um。分流道的布置形式分流道在分型面上的布置與前面所述型腔排列密切相關(guān)，有多種不同的 布置形式，但應遵循兩方面原則：即一方面排列緊湊、縮小模具板面尺寸； 另一方面流程盡量短、鎖模力力求平衡。本模具的流道布置形式采用平衡式， 采用定模部分與瓣合模上均開有分流道， 如