工业插座零件塑料注塑磨具设计.docx

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工业插座零件塑料注塑磨具设计

本科毕业设计（论文）

题目：

工业插座零件塑料注塑模具设计

系别：

机电信息系

专业：

机械设计制造及其自动化

班级：

学生：

学号：

指导教师：

2013年05月

工业插座零件塑料注塑磨具设计

摘要

本文介绍了插座零件塑料注塑模具的设计，主要包括：

塑件材料的分析；注塑机的选择；模具结构的设计；成型零件的设计；抽芯机构的设计等。

本文是关于注塑模具的设计，该模具结构简单，成型分型都非常简单。

依据产品的数量和塑料的工艺性能确定了以双分型面注塑模的方式进行设计，采用一模一腔，采用了点浇口进行浇注，推出形式为推杆推出机构完成塑件的推出。

在正确分析塑件工艺特点和ABS材料的性能的后。

详细介绍了对凸模，凹模，浇注系统，脱模机构，侧抽芯系统，选择标准零件的设计与非标件的设计过程。

通过本设计，可以对注塑模具和绘图软件有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理；通过对CAD和PRO/e的学习，可以建立较简单零件的零件库，从而有效的提高工作效率。

关键词：

插座零件；注塑模具；侧抽芯机构；侧浇口

Industrialsocketpartsplasticinjectionmoldingtooldesign

Abstract

Thispaperintroducesthedesign,socketsforplasticinjectionmoldinclude:

analysisoftheplasticinjectionmoldingmachine;selection;moulddesign;designofmoldingparts;core-pullingmechanismdesign.

Thispaperisaboutthedesignofinjectionmold,themoldissimpleinstructure,formingtypeareverysimple.Basedonthetechnologicalpropertiesofthenumberofproductsandplasticinjectionmolddesigntothepartingsurfaceofthemethodsweredetermined,usingamoldcavity,usingarunnerforpouringoutformofintroductionmechanismforputtingthecompletionoftheintroductionofplasticparts,.PlasticpropertiesofmaterialsandprocesscharacteristicsofABSinthecorrectanalysisofthe.Adetailedintroductiontothepunch,die,castingsystem,strippingmechanism,thesidecorepullingsystem,selectionofstandardparts,non-standardpiecesofthedesignprocessdesign.

Throughthisdesign,canhaveapreliminaryunderstandingoftheinjectionmoldanddrawingsoftware,payattentiontothedetailsofthedesign,understandingthestructureandworkingprincipleofmold;throughtheCADandPRO/elearning,youcancreateasimplepartslibrary,toimproveworkefficiency.

Keywords:

socketparts;injectionmold;sidecore-pullingmechanism;thesidegate

目录

1绪论1

1.1前言1

1.2模具发展现状及发展方向1

2塑料材料分析5

2.1塑件材料的选择5

2.2塑件收缩率与模具尺寸的关系7

3塑件的工艺分析9

3.1塑件的结构设计9

3.2塑件尺寸及精度10

3.3塑件表面粗糙度11

3.4塑件的体积和质量11

4注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定12

4.1注射成型工艺过程分析12

4.2浇口种类的确定13

4.3型腔数目的确定13

4.4注射机的选择和校核13

4.4.1注射量的校核14

4.4.2型腔数量的确定和校核15

4.4.3塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核15

4.4.4模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核16

5注射模具结构设计18

5.1分型面的设计18

5.2型腔的布局18

5.3浇注系统的设计19

5.3.1浇注系统组成19

5.3.2确定浇注系统的原则19

5.3.3主流道的设计20

5.3.4分流道的设计21

5.3.5浇口的设计21

5.3.6冷料穴的设计21

5.4注射模成型零部件的设计22

5.4.1成型零部件结构设计22

5.4.2成型零部件工作尺寸的计算23

5.5排气结构设计24

5.6脱模机构的设计24

5.6.1脱模机构的选用原则24

5.6.2脱模机构类型的选择25

5.6.3推杆机构具体设计25

5.7注射模温度调节系统26

5.7.1温度调节对塑件质量的影响26

5.7.2冷却系统之设计规则26

5.8模架及标准件的选用27

5.8.1模架的选用27

5.9侧向抽芯机构类型选择28

5.10斜导柱侧向抽芯机构设计计算以及抽芯结构28

5.11导套的设计31

5.12模具开合运作过程32

6主要尺寸计算33

6.1斜导柱尺寸计算33

6.1.1斜导柱直径的计算33

6.1.2斜导柱长度计算34

6.2型芯垫板厚度计算35

7模具材料的选用37

7.1塑料模具用钢的必要条件37

7.2选择钢材的条件37

7.3模具选材37

7.4模具的表面粗糙度38

7.5注塑模具强度分析计算38

8模具可行性分析和环境分析40

8.1本模具的特点40

8.2市场效益及经济效益分析40

8.3模具的环保分析40

附录40

总结41

参考文献44

致谢45

图纸和说明书联系QQ2576636538

2塑料材料分析

2.1塑件材料的选择

a.塑件材料的选择

选用ABS（即丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物）

色调：

浅象牙色不透明

生产批量：

大批量。

b.塑件的结构与工艺性分析

（1）结构分析

塑件为插座类零件，应有一定的结构强度，由于需要与另外的塑件相互配合以及在中间安装导电部分，所以应保证它有一定的装配精度；由于该塑件为插座类零件，因此对表面粗糙度要求不高。

（2）工艺性分析

精度等级：

采用4级低精度

脱模斜度：

塑件外表面40＇～1°20′塑件内表面30′～1°（脱模斜度不包括在塑件的公差范围内，塑件外形以型腔大端为准，塑件内形以型芯小端为准。

）

c.ABS的注射成型工艺

（1）注射成型工艺过程

预烘干→装入料斗→预塑化→注射装置准备注射→注射→保压→冷却→脱模→塑件送下工序→清理模具、涂脱模剂→合模→注射

（2）ABS的注射成型工艺参数

注射机：

螺杆式

螺杆转速（r/min）：

30～60（选30）

预热和干燥：

温度（℃）80～85

时间（h）2～3

密度（g/cm³）:

1.02～1.08

材料收缩率（%）：

0.3～0.6（选0.5%）

料筒温度（℃）：

前段200～210

中段210～230

后段180～200

喷嘴温度（℃）：

180～190

模具温度（℃）：

50～70

注射压力（MPa）：

70～90

成形时间（S）:

注射时间3～5

保压时间15～30

冷却时间15～30

总周期40～70

k.后处理：

方法红外线灯、烘箱

温度（℃）70

时间（h）2～4

保压力（MPa）：

50～70

d.ABS性能分析及使用性能

（1）使用性能

1）综合性能良好，冲击韧度、力学强度较高，且要低温下也不迅速下降；抗拉强度可达35～50MPa，收缩率在0.4%～0.8%之间。

2）耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化学性和电气性能良好。

3）水、无机盐、碱、酸对ABS几乎无影响。

4）尺寸稳定，易于成型和机械加工，且着色性良好，可得到色彩鲜艳的各色制品。

5）ABS的另一重要特点是其表面可以电镀、喷漆、印刷、真空镀膜和绘画，使其美观好看。

（2）成型性能

1）无定型塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件。

2）吸湿性强，含水量应小于0.3％，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。

3）流动性中等，溢边料0.04mm左右（流动性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。

4）比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高）。

料温对物性影响较大、料温过高易分解（分解温度为250℃左右比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高的塑件，模温宜取50～60℃，要求光泽及耐热型料宜取60～80℃；注射压力应比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注塑机时料温为180～230℃，注射压力为130～150MPa，螺杆

式注塑机则取160～220℃，70～100MPa为宜。

5）易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对斜流的阻力，模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。

推出力过大或机械加工时塑件表面呈“白色”痕迹（但在热水中加热可消失）。

6）ABS在升温时粘度增高，塑料上的脱模斜度宜稍大，宜取1°以上。

7）在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。

e.ABS的主要用途

ABS具有优良的综合性能，因此应用十分广泛，它可以制作多种机械零件，如齿轮、轴承、泵叶轮、把手、汽车零件等，还在家用电器方面得到了非常广泛的应用，如电视机、收音机、录音机、电冰箱、洗衣机等的壳体，以及电镀旋钮，电话机壳体、听筒、孔盘等。

ABS还可制作汽车上的挡泥板、扶手、热空气调节导管、加热器等；它还可以用来制作文体用品，玩具、乐器、邮箱、食品包装容器、家具、喷雾器等。

f.ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施：

主要缺陷：

缺料、气孔、飞边、出现熔接痕、塑件耐热性不高（连续工作温度为70℃左右热变形温度约为93℃）、耐气候性差（在紫外线作用下易变硬变脆）。

消除措施：

加大主流道、分流道、浇口、加大喷嘴、增大注射压力、提高模具预热温度。

2.2塑件收缩率与模具尺寸的关系

注塑件脱模后的尺寸要比模具零件的相应尺寸小。

这是由于注塑成型过程中熔融塑料产生收缩造成的。

成型塑件的收缩率是一个与多种因素有关的量。

通常，塑料的收缩率是有生产厂家按照某一实验标准给定的成型工艺，经过实验后给出一个取值范围。

实际过程中的成型工艺不可能完全与实验条件相同，因此，对具体的塑件，要根据其成型工艺选择收缩率范围内适当的值，一般是取塑件收缩率的平均值。

在选择塑件收缩率值时要注意，厚壁塑件（壁厚在3mm以上）按给定收缩率范围的上限取值，而薄壁塑件（壁厚在1mm以下）按给定收缩绿范围的下限取值。

成型收缩率与模具和塑件尺寸有下述关系式:

（2.1）

式中，k为成型收缩率；

为模具尺寸（mm）；

为塑件尺寸（mm）。

成型塑件尺寸及精度

表2.1塑料常用壁厚推荐值

塑料名称

50mm流程最小壁厚

小型塑件推荐壁厚

中型塑件推荐壁厚

大型塑件推荐壁厚

聚乙烯

0.6

1.25

1.6

2.4～3.2

成型塑件尺寸包括型腔尺寸、型芯尺寸，以及中心距尺寸。

成型塑件的尺寸不仅与塑件尺寸和公差有关，而且还与塑料收缩率和收缩误差、模具磨磨损量和模具制造精度有关。

在计算成型塑件尺寸时，还必须注意以下几点。

塑件在成型过程中，分型面处会产生飞边，飞边的产生会影响塑件的高度尺寸，因而在计算模具成型塑件深度尺寸时，要减去飞边的厚度。

在计算塑件是收缩时，一般是取平均值收缩率进行计算。

如果塑件实际收缩率为收缩率范围的上限或下限值，则为了防止收缩超差，可预先按下列关系进行验算：

对正公差尺寸

（2.2）

对负公差尺寸

（2.3）

对正负公差尺寸

（2.4）

式中，△为塑件公差（mm）；δ为模具制造公差（mm），一般取（1/6～1/4）；D为成型轴类零件的模具型腔尺寸（mm）；d为成型孔类零件的模具型芯尺寸（mm）；L为模具中心距尺寸（mm）；κmax为塑件收缩率上限值；κmin为塑件收缩率下限值。

当塑件有较大的金属轴或金属套嵌件时，其成型尺寸计算应从外形尺寸减去金属轴或金属嵌件尺寸后再乘以收缩率。

3塑件的工艺分析

在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析，只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。

工业插座零件如图所示，具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构中等复杂程度，生产量大，要求较低的模具成本，成型容易，精度要求一般。

图3.13D视图

3.1塑件的结构设计

a.脱模斜度

由于注射制品在冷却过程中产生收缩，因此它在脱模前会紧紧的包住模具型芯或型腔中突出的部分。

为了便于脱模，防止因脱模力过大拉伤制品表面，与脱模方向平行的制品内外表面应具有一定的脱模斜度。

脱模斜度的大小与制品形状、壁厚及收缩率有关。

斜度过小，不仅会使制品尺寸困难，而且易使制品表面损伤或破裂，斜度过大时，虽然脱模方便，但会影响制品尺寸精度，并浪费原材料。

通常塑件的脱模斜度约取0.5～1.5

，塑件材料ABS的型腔脱模斜度为

～

，型芯脱模斜度为

～1

。

b.塑件的壁厚

塑件的壁厚是最重要的结构要素，是设计塑件时必须考虑的问题之一。

塑

件的壁厚对于注射成型生产具有极为重要的影响，它与注射充模时的熔体流动、固化定型时的冷却速度和时间、塑件的成型质量、塑件的原材料以及生产效率和生产成本密切相关。

一般在满足使用要求的前提下，塑件的壁厚应尽量小。

因为壁厚太大不仅会使原材料消耗增大，生产成本提高，更重要的是会延缓塑件在模内的冷却速度，使成型周期延长，另外还容易产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。

但如果壁厚太小则刚度差，在脱模、装配、使用中会发生变形，影响到塑件的使用和装配的准确性。

选择壁厚时应力求塑件各处壁厚尽量均匀，以避免塑件出现不均匀收缩等成型缺陷。

塑件壁厚一般在1～4mm，最常用的数值为2～3mm。

该空调控制器壁厚均匀，周边和底部壁厚均为1.6mm左右。

c.塑件的圆角

为防止塑件转角处的应力集中，改善其成型加工过程中的充模特性，增加相应位置模具和塑件的力学角度，需要在塑件的转角处和内部联接处采用圆角过度。

在无特殊要求时，塑件的各连接角处均有半径不小于0.5～1mm的圆角。

一般外圆弧半径大于壁厚的0.5倍，内圆角半径应是壁厚的0.5倍。

该塑料件表面圆角半径和内部转弯处圆角为3mm。

d.孔

塑料制品上通常带有各种通孔和盲孔，原则上讲，这些孔均能用一定的型芯成型。

但当孔太复杂时，会使熔体流动困难，模具加工难度增大，生产成本提高，困此在塑件上设计孔时，应尽量采用简单孔型。

由于型芯对熔体有分流作用，所以在孔成型时周围易产生熔接痕，导致孔的强度降低，故设计孔时孔时孔间距和孔到塑件边缘的距离一般都尖大于孔径，孔的周边应增加壁厚，以保证塑件的强度和刚度。

3.2塑件尺寸及精度

塑料制品外形尺寸的大小主要取决于塑料品种的流动性和注射机规格，在一定的设备和工艺条件下流动性好的塑料可以成型较大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比较小。

从节约材料和能源的角度出发，只要能满足制品的使用要求，一般都应将制品的结构设计的尽量紧凑，以便使制品的外形尺寸玲珑小巧些。

该塑件的材料为ABS，流动性较好，适用于不同尺寸的制品。

塑件的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制造精度。

为降低模具的加工难度和模具的制造成本，在满足塑件要求的前提下尽量把塑件的尺寸精度设计得低一些。

由于塑料与金属的差异很大，所以不能按照金属零件的公关等级确定精度等级。

根据我国目前的成型水平，塑件尺寸公差可以依据塑件的尺寸与公关（SJ1372-1978）的塑料制件公差数值标准来确定。

根据任务书和图纸要求，本次产品尺寸均采用MT4级精度，未注采用MT5级精度。

3.3塑件表面粗糙度

塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。

这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点来保证外，主要是取决于模具型腔表面粗糙度。

塑料制品的表面粗糙度一般为Ra0.02～1.25

之间，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的1/2，即Ra0.01～0.63

。

模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断增加，所以应随时给以抛光复原。

该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高许多，为Ra0.2

，内部为0.4

。

3.4塑件的体积和质量

本次设计中，塑件的质量和体积采用3D测量，在PRO/E软件中，使用塑模部件验证功能，可以测得塑件的质量（ABS的密度为1.05

），即可以得出该塑件制品的体积为质量为4.82g。