电器支架注塑模具设计.docx
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电器支架注塑模具设计
学校代码：
10410
序号：
050425
本科毕业设计
题目：
电器支脚注射模设计
学院：
工学院
姓名：
江新祥
学号：
专业：
机械设计制造及其自动化
年级：
05级
指导教师：
杨红飞
二OO九年五月
摘要
本文分为两大部分，第一部分是机械结构设计，内容包括塑料模具的工作原理及应用，设计准则以及产品的简介。
塑料注塑模的设计计算，包括模具结构设计，注射机的选用，浇注系统设计等方面。
第二部分是介绍CAD/CAM在模具上的应用，包括CAXA制造工程师，CAXA实体设计，PRO/E.
关键词：
CAD/CAM，塑料，注射模，注射机。
Abstract
Inthispaper,itisdivededintotwoparts.Thefirstpartisaboutthedesignofthestructureofthemold.Itisincludingtheworkingtheoryandapplicationofaplasticinjectionmold,thedesignprincible,andtheintroducingofproduction.Thedesigncalculationlftheplasticmoldisincludingthedesingofthemold,theselectingofplasticinjectionmoldmachine,andthepoursystemdesignetc.ThesecondpartisabouttheapplicationoftheCAD/CAMinplasticinjectionmold.ItincludethesoftwareofCAXA,PRO/Eandsoon.
Keywords:
CAD/CAM,Plastic,Plasticinjectmold,plasticinjectionmoldmachine.
1引言
近年来我国模具技术有了很大的发展，模具设计与制造水平有了很大的提高，大型、精密、复杂、高效和长寿命模具的需求量大幅度发增加。
模具质量明显提高；模具CAD/CAM技术相当广泛的得到了应用。
机械零部件中60%的粗加工，80%的精加工需要由模具来完成。
可以说，模具是工业之母。
依照塑件的成型方法分类，可以将塑料加工模具分为三类：
（１）压缩模
压缩模是将塑料装在受热的型腔或加料室内，然后加压。
也可称为压塑模或压模。
在压制时直接对型腔内的塑料施加压力。
这类模具的加料室一般与型腔是一体的，主要用于热固性塑件的成型，有时也用于热塑性塑件的成型。
（2）压注模
压注摸是将塑料在加料室内受热成为黏流状态，在柱塞压力的作用下使熔料经过注射系统进入并充满闭合的型腔。
也称为传递模、挤扭模。
这种棋具结构比压缩模复杂，造价较高。
（3）注射模
注射模又称为注塑模.塑料在注射机上装有螺杆搅拌的料筒内受热开始熔化.当达到半熔性状态时、在压力的作用下，熔料通过模具的浇注系统进人到有一定深度的型腔内固化成塑件.该工艺成型周期短，生产效率高。
这种模具在热固性塑料注射机上使用，结构比较复杂，造价较高。
除了上述塑料成型模具外，还有中空吹塑模、热成型模、发泡模、浇铸模、挤出机头口模等。
2本次设计内容
电器支脚注射模。
对产品（图1-1）设计一副注射模。
图1-1
3本次设计的目的
2．1掌握注射模设计的一般方法；
2．2了解注射机的工作原理；
2．3了解模具加工方法；
2．4进一步掌握设计的一般方法，熟练设计的一般过程。
4塑件成型的基本过程
注塑成型是把塑料原料（一般经过造粒、染色、添加剂等处理之后的颗粒）放入料间当中，经过加热熔化使之成为高粘度的流体——熔体用柱塞或螺杆作为加压工具，使得熔体通过喷嘴以较高的压力（约20～85mpa），溶入模具的型腔中以过冷却、凝固阶段，而后从模具中脱出，成为塑料制品。
4．1塑化过程
现代式的注射机基本上采取螺杆式的塑化设备，塑料原粒（称为物料）自从送料头以定容方式送入料筒，通过料筒外的点加热装置和料筒内的螺杆旋转所产生的摩擦热，使物理融化达到一定温度后即可注射，注射动作是由螺杆的推进来完成的。
4．2充模过程
溶体自注射机的喷嘴喷出来后，进入模具的型腔内，将型内的空气排出，并满型腔，然后升到一定压力，使熔体的密度增加，充实型腔的每一个角落。
充模过程使注射成型的最主要过程，由于塑料熔体的流动是非牛顿流动，而且粘度很大，所以在压力损耗，粘度变化，多般汇流等现象，左右塑件的质量，因此充模过程的关键问题——浇注系统的设计就成为注射模具设计过程中的重点，现代的设计方法已经运用了计算机辅助设计以解决浇注系统设计中疑难问题。
4.3冷却凝固过程
热塑性塑料的注射成型过程是热交换过程，即：
塑化——注射充模——固化成型
加热——理论上绝热——散热
热交换效果的好坏决定了塑件的质量，包括外表质量和内在质量。
因此，模具设计时，散热交换也要充分考虑，在现代的设计方法中也采用了计算机辅助设计来解决问题。
4.4脱模过过程
塑件在型腔内固化后，必须采用机械的方式把它从型腔内取出，这个动作由脱模机构来完成。
不合理的脱模机构对塑件的质量影响很大，但塑件的几何形状是千变万化的，必须采用最有效和最好的脱模方式。
因此，脱模机构的设计也是注射模具设计的一个主要环节。
由于标准化的推广，许多标准化的脱模机构零部件也有商品供应。
由1.1至1.4形成了一个循环,就完成了一次成型一个乃至数十个塑件.
5塑件制品分析
本塑料制品是电器支脚壳体,形状尺寸如图5-1所示:
图2
塑料制件的设计主要根据使用要求进行,由于塑料有特殊的物理性能,在设计塑件时必须考虑一下几个方面的因素:
（1）塑料的物理性能,如强度、刚性、韧性、弹性、吸水性以及对力的敏感性;
（2）塑料的成型工艺性,如流动性;
（3）塑料形状应有利于充模流动、排气、补缩,同时能适应高效冷却硬化（热塑性塑料制品）或快速受热固化（热固性塑料制品）;
（4）塑件在成型后收缩情况及各向收缩率差异;
（5）模具的总体结构,特别是抽心与脱出塑件的复杂程度;
（6）模具零件的形状机器制造工艺。
（7）影响聚合物取向的主要因素（以注射成型为例）:
①温度的影响：
如果熔体温度很高，则与凝固温度之间范围宽，聚合物大分子松弛时间延长，解取向能力加强，取向程度减小。
非结晶聚合物熔体温度下降到TG温度的松弛时间大于结晶聚合物熔体温度下降到TM的松弛时间，因此结晶聚合物的冷却速度快，容易冻结大分子，获得较高的取向程度。
②注射压力和保压压力：
增大注射压力和保压压力，提高剪切应力和剪切速度，有利于取向程度的提高。
③浇口冻结时间，采用大浇口时，浇口冻结较晚，流动过延时，在一定程度上抵消了因分子热运动而引起的解取向因此浇口附近取向显著。
④模具温度：
模具温度较低时，聚合物大分子运动容易冻结，因此解取向能力减小，取向程度提高，高于慢速充模。
（8）常用塑料分析和数据的选取:
①常用塑料缩水率
塑胶材料
缩水率
ABS、PMMA、HIPS825
5/1000
PP+PE
8/1000
SAN
3/1000
POM
15/1000
结合本身情况，塑胶材料选用ABS，其缩水率取5/1000。
②常用塑料成型性能
塑料
最小壁厚
小型塑件
推荐壁厚
中型塑件
推荐壁厚
大型塑件
推荐壁厚
HIPS
0．75
1．25
1．6
3．2～5．4
ABS
0．75
1．5
2
3～3.5
PP
0.85
1.45
1.75
2.4～3.2
分类
塑料名称
收缩率
逃气孔适宜深度
模具温度
成型温度
（°C）
结
晶
PP
聚丙烯
20
0.01～0.02
40～60
205～288
PE
聚乙烯
20
0.02
20～60
149～371
非
结晶性
HIPS825
聚苯乙烯
5
0.02
20～60
163～316
ABS
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯
5
0.03
50～60
220
AS（SAN）
丙烯腈-苯乙烯
2
0.03
50～70
191～316
PMMA
聚甲基丙烯酸甲脂
5
40～70
204～254
PVC
聚氯乙烯
5
10～60
170～210
为减小解取向能力,获得较高的取向程度。
模具温度选取50ºC，成型温度为220ºC逃气孔适宜深为0.03。
常用塑料拔模角度
塑料名称
型腔
型腔
型芯
ABS
40´～1º20´
35´～1º
PE
25´～45´
20´～45´
PMMA
35´～1º30´
30´～1º
POM
35´～1º30´
30´～1º
PC
35´～1º
35´～50´
根据经验常用塑料拔模角度取值为：
型腔为1º，型芯为1º。
综合考虑以上的因素，本塑件采用ABS做材料。
其缩水率取5/1000。
模具温度选取50º，成型温度为220º。
逃气孔适宜深为0.03。
塑料拔模角度取值为：
型腔为1º，型芯1º。
ABS是由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚而成的。
这三种组分的各自特性，使ABS具有良好的综合力学性能。
特点：
它无毒，无味，显微黄色，冲击韧性较好，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，与372有机玻璃的熔接性良好。
成型的塑料件有较好的光泽。
吸湿性为：
0.05%～0.06%
密度为:
1.03～1.07g/cm³
其成型特性有:
1.无定性料,流动性中等,溢边值为0.04毫米左右.
2.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.
3.成型时宜取高料温,高模温.注射压力为1000～1400公斤力/厘米²。
6注射机的选择与校核
6.1
此处省略 NNNNNNNNNNNN字。
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13.1脱模机构设计
塑件冷却后由于有少量的收缩，塑件会紧抱在型芯上所以在脱出产品时不象冲压件那样可以自动脱落。
这样，我们必须设计推出机构将塑件顶出，推出机构设计时我们考虑的是要使塑件各部分受力均匀，在此设计中，由于采用了一模一腔的结构，考虑到产品比较大，故利用四个推杆把产品推出，这样产品受力均匀。
13.2复位机构设计
复位机构设计上液压机构将推板推出之后，塑件也被完全顶出但是模具要合模，要使推杆、拉料杆恢复到原来的位置，而不会影响下一周期的正常生产。
具体结构见总装图。
14冷却系统设计
冷却装置的目的，主要是防止塑件在脱模是发生变形，缩短成型周期及提高塑件质量。
一般在型腔，型芯等部位设置合理的冷却水路，通过调节冷却水流量和流速来控制模温。
冷却水孔开设的原则：
（1）冷却水孔的数量应尽可能多，直径尽量大。
（2）各冷却水孔至型腔表面的距离应相等，一般保持在15～10毫米范围内，距离太近则冷却不易均匀，太远则效率低。
水孔直径一般保持取8～12毫米。
（3）水孔通过镶块时，防止镶套管等漏水。
（4）冷却管路一般不宜设在型腔内塑料熔接的地方，以免影响塑件强度。
（5）水管接头应设在不影响操作的一侧。
在此设计中，每次所要注射的量只有150g，由此可以得到注射一次所放出的热量：
Q=GH焓
式中Q——熔融塑料所放出的热量（J）：
G——每次注射的塑料量（包括浇注系统在内，kg）;
H焓——塑料从熔融状态进入型腔的温度到塑件冷却后的脱模温度的焓之差；
Q=35×200=7000（J）
为了防止型腔受热变形，在定模板加四根水道。
、
冷却时所需的冷却水量：
M1=nmC（T1-T2）/λ（T3-T4）
式中：
M1——通过模具的冷却水质量（kg）；
T1——熔融塑料进入模腔的温度（Cº）；T1=120Cº
T2——制品脱模温度（Cº）；T2=60Cº
T3——出水温度（Cº）；T3=40Cº
T4——进水温度（Cº）；T4=20Cº
C——塑料的比热容（J/kg·Cº）C=1759J/kg·Cº
λ——导热系数（J/m·Cº）λ=829
所以：
M1=40×150×10-3×1759×（120-60）/829×（40-20）=38.19kg
根据冷却水处于满流状态下的流速与水管直径的关系，确定模具冷却水管直径D：
D=﹝4×103M1/（πνρ）﹞1/2
式中：
ν——管道内冷却水的流速ν=0.6m/s
ρ——水的密度（kg/m3）ρ=103kg/m3
所以：
D=﹝4×103×38.19/（3.14×0.6×103）1/2=9.00mm
设计中取D=10mm.
如图13-1
图13-1
15整个设计
模具整体设计也是模体的设计。
本次设计师采用的标准模架大水口S5060，注射机要求模具厚度小于406mm。
下面是对模板厚度的取值：
定模座板35mm，定模板80mm，动模板50mm，支撑板60mm，垫块110mm，动模座板35mm.
根据以上选取，模具的厚度
H=35+80+50+60+110+35=370mm>406mm,符合条件。
推板及顶杆固定板分别为25mm。
各板的厚度已经确定。
整体模具的示意，如图14-1，图
图14-1
图14-2
致谢
这次毕业设计可以圆满地是在导师杨红飞的悉心指导下完成的，导师严谨求实的治学态度、诲人不倦的敬业精神，学识渊博使学生受益匪浅。
谨此向导师致以崇高的敬意和衷心的感谢！
感谢我的父母对我的始终如一的关怀与支持，正是他们伟大而无私的关爱，使我在前进的道路上克服一个又一个的困难，在以后的人生旅途上，我会铭记他们的教诲，向着自己的人生目标努力前进，自己的不懈奋斗就是对父母含辛养育的最好报答。
同时也要感谢所有关心和帮助过我的院系领导，各位老师和同学，尤其感谢同组的同学在我遇到困难的时候总是热心的给予帮助，谢谢你们一直以来对我的照顾和鼓励。
衷心感谢评审论文的各位老师，敬请对本文提出宝贵的意思。
最后祝大家身体健康，生活幸福！
谢谢！
参考文献
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