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连接套注塑模设计大学论文
连接套注塑模设计
摘要
本课题主要是针对连接套的模具设计,通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。
该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计。
通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。
根据题目设计的主要任务是连接套注塑模具的设计。
也就是设计一副注塑模具来生产连接套塑件产品，以实现自动化提高产量。
针对连接套的具体结构，该模具是侧浇口的双分型面注射模具。
通过模具设计表明该模具能达到连接套的质量和加工工艺要求。
关键词：
连接套，塑料，模具，分型面，注射机
HANDLEINJECTIONMOLDDESIGN
ABSTRACT
Thissubjectismainlydirectedagainsthandlediedesign,throughthetechnologyofplasticpartsforanalysisandcomparison,thefinaldesignaninjectionmold.Thesubjectfromtheprocessofproductstructure,theconcretestructureofmold,themoldsystemofcasting,moldformingpartofthestructure,theroofsystem,coolingsystem,thechoiceofinjectionmoldingmachinesandrelatedparametersofthecheck,havethedetaileddesign,Andtheestablishmentofasimplemoldprocessingtechnology.
Throughtheentiredesignprocessthatthemoldplasticpartscanachievethisbytherequirementsoftheprocessingtechnology.AccordingtoTitleDesign’smaintaskistohandleinjectionmolddesign.Thatisdesignedtoproduceaninjectionmoldplasticpartshandleproductstoimprovetheautomationofproduction.Handleforthespecificstructure,thedieisthesidegateofthedoubletypeofinjectionmolds.Throughdiedesignshowthatthemoldcanachievethehandleofthequalityandprocessingrequirements.
Keywords:
connectionsets,plastic,mold,partingsurface,injectionmachine
目 录
前 言
目前，我国塑料模具行业日趋大型化，而且精度将越来越高。
10年前，精密塑料模具的精度一般为5μｍ，现在已达2－3μm。
不久，1μｍ精度的模具将上市。
随着零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度公差就要求在1μｍ以下，这就要求发展超精加工。
随着热流道技术的日渐推广应用，热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高。
采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制件的原材料，这项技术的应用在国外发展很快，已十分普遍。
国内热流道模具也已经生产，有些企业已达30%左右，但总的来看，比例太低，亟待发展。
随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型工艺的模具将随之发展。
模具标准件的应用将日渐广泛，模具标准化及模具标准件的应用能极大地影响模具制造周期。
使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。
同时，快速经济模具的前景十分广阔。
由于人们要求模具的生产周期越短越好，因此开发快速经济模具越来越引起人们的重视。
例如研制各种超塑性材料来制作模具；用环氧、聚酯或在其中填充金属、玻璃等增强物制作简易模具。
这类模具制造工艺简单，精度易控制，收缩率较小，价格便宜，寿命较高。
还可用水泥塑料制作汽车覆盖件模具。
中、低熔点合金模具，喷涂成型模具，电铸模，精铸模，层叠模，陶瓷吸塑模及光造型和使用热硬化橡胶快速制造低成本模具等快速经济模具将进一步发展。
快换模架、快换冲头等也将日益发展。
另外采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模装置技术也会得到发展和提高。
一塑料模具的种类
塑料模具的种类很多，比较常见的有注射模、压缩模、压注模和挤出模。
二塑料模具的应用
注射模是安装在注射机上，完成注射成形工艺所使用的模具。
注射模的种类很多，其结构与塑料的品种、塑件的结构和注射机的种类等很多因素有关。
一般情况，注射模是由成形部件、浇注系统、导向机构、调温系统和支撑零部件组成，如果塑件有侧向的孔或凸台，注射模还包括侧向分型与抽芯机构。
压缩模可分为固定于压机上压板的上模和下压板的下模两大部分，由型腔、加料室、导向机构、侧向分型抽芯机构、脱模机构、加热系统组成，主要应用于成形热固性塑件。
压注成型是在压缩成型基础上发展起来的一种热固性塑料的成型方法，又称传递成型，压注成型的一般过程是，先闭合模具，然后将塑料加入模具加料室内，使其受热成熔融状态，在与加料室配合的压料柱塞的作用下，使熔料通过设在加料室底部的浇注系统高速挤入型腔。
塑料在型腔内继续受热受压而发生交联反应并固化成型。
然后打开模具取出塑件，清理加料室和浇注系统后进行下一次成型。
它由型腔、加料室、浇注系统、导向机构、侧分型与抽芯机构、脱模机构、加热系统组成。
挤出模是热塑性塑料的成型方法之一，它可以成型各种塑料管材、棒材、板材、薄膜以及电线、电缆等连续型材，还可以对塑料进行塑化、混合、造粒、脱水以及喂料等准备工序或半成品加工。
三本次设计塑料注射模具的主要工作内容
本次设计以单分型面注射模具为主，主要内容包括：
1）所设计塑件的说明。
2）注塑机的选用。
3）塑料注射模具设计。
4）非标准件零件图和一张装配图的绘制。
第1章塑料注射模具的设计步骤及内容
1.1选择成型设备和模具类型的主要结构方案
根据成型设备的种类来进行模具设计，因此必须熟知各种成型设备的规格和性能特点。
例如对于注射机来说，应当了解以下内容：
注射容量、锁模压力、注射压力、模具安装尺寸、顶出装置及尺寸、喷嘴孔直径及喷嘴球面半径、浇口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等，具体见相关参数。
要初步估计模具外形尺寸，判断模具能否在所选的注射机上安装和使用。
选择理想的模具结构在于确定必需的成型设备，理想的型腔数，在绝对可靠的条件下能使模具本身的工作满足该塑料制件的工艺技术和生产经济的要求。
对塑料制件的工艺技术要求是要保证塑料制件的几何形状，表面光洁度和尺寸精度。
生产经济要求是要使塑料制件的成本低，生产效率高，模具能连续地工作，使用寿命长，节省劳动力。
1.2绘制模具图
要求按照国家制图标准绘制，但是也要求结合本厂标准和国家未规定的工厂习惯画法。
在画模具总装图之前，应绘制工序图，并要符合制件图和工艺资料的要求。
由下道工序保证的尺寸，应在图上标写注明“工艺尺寸”字样。
如果成型后除了修理毛刺之外，再不进行其他机械加工，那么工序图就与制件图完全相同。
在工序图下面最好标出制件编号、名称、材料、材料收缩率、绘图比例等。
通常就把工序图画在模具总装图上。
1）绘制总装结构图
绘制总装图尽量采用1：
1的比例，先由型腔开始绘制，主视图与其它视图同时画出。
模具总装图的技术要求内容包括：
模具某些系统的性能要求；模具装配工艺的要求；模具使用，装拆方法；防氧化处理、模具编号、刻字、标记、油封、保管等要求；有关试模及检验方面的要求等。
2）绘制全部零件图
由模具总装图拆画零件图的顺序应为：
先内后外，先复杂后简单，先成型零件，后结构零件。
图形尽可能按比例画，允许放大或缩小。
视图选择合理，投影正确，布置得当。
为了使加工专利号易看懂、便于装配，图形尽可能与总装图一致，图形要清晰。
标注尺寸要求统一、集中、有序、完整。
标注尺寸的顺序为：
先标主要零件尺寸和出模斜度，再标注配合尺寸，然后标注全部尺寸。
在非主要零件图上先标注配合尺寸，后标注全部尺寸。
把应用最多的一种表面粗糙度标于图纸右上角，其它粗糙度符号在零件各表面分别标出。
3）编写制造工艺卡片
由工具制造单位技术人员编写制造工艺卡片，并且为加工制造做好准备。
在模具零件的制造过程中要加强检验，把检验的重点放在尺寸精度上。
模具组装完成后，由检验员根据模具检验表进行检验，主要的是检验模具零件的性能情况是否良好，只有这样才能俚语模具的制造质量。
4）试模及修模
虽然是在选定成型材料、成型设备时，在预想的工艺条件下进行模具设计，但是人们的认识往往是不完善的，因此必须在模具加工完成以后，进行试模试验，看成型的制件质量如何。
发现总是以后，进行排除错误性的修模。
修理模具更应慎重，没有十分把握不可轻举妄动。
其原因是一旦变更了模具条件，就不能再作大的改造和恢复原状。
5）整理资料进行归档
把设计模具开始到模具加工成功，检验合格为止，在此期间所产生的技术资料，例如任务书、制件图、技术说明书、模具总装图、模具零件图、底图、模具设计说明书、检验记录表、试模修模记录等，按规定加以系统整理、装订、编号进行归档。
这样做似乎很麻烦，但是对以后修理模具，设计新的模具都是很有用处的。
第2章连接套塑料件的工艺分析
2.1塑料件的结构和特点
由图2-1知，塑件的结构简单，尺寸适中，属薄壁壳体塑件。
为提高生产率可采用多型腔；塑件侧向没有孔和槽，模具不需要设计侧分型与抽芯机构，但是制件有两个腔在上下模都有型芯，因此应选用二次分型机构。
根据连接套塑件的特征，选用浇注系统为侧浇口的双分型面多型腔注射模。
采用侧浇口基本不影响塑件外观。
图2-1塑件
2.2塑件材料特性
丙烯晴—丁二烯—苯乙烯共聚物（ABS）
1）主要用途：
ABS是一种综合性能优良，在工程中广泛应用的新型塑料。
在机械工业中用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电冰箱、大强度工具（头发烘干机、搅拌机、割草机等）、电话机壳体、打字机键盘等。
在汽车工业领域，用ABS制造汽车仪表板、工具舱门、挡泥板、扶手、加热器等。
ABS还可以用来制造水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器、农药喷雾器及家具等。
2）基本特性：
ABS是由丙烯晴、丁二烯、苯乙烯共聚而成的非结晶型高聚物。
这三种组分各自的特性，使ABS具有良好的综合力学性能。
ABS外观为粒状或粉状，呈浅象牙色或者白色，不透明，无嗅，无毒，能缓慢燃烧。
其密度为1.02-1.05g/cm3。
它既有聚苯乙烯的光泽和成型加工性能，又有聚丙烯晴的刚性、耐曲性和优良的机械强度，同时还发挥了橡胶组分所具有的优良的抗冲击强度，且在低温下也不会迅速下降。
ABS有坚韧、硬度、刚性等特征，电性能良好，耐药品、耐磨，尺寸稳定，易着色。
ABS几乎不受酸、碱、盐及水和无机化合物的影响，溶于酮、醛、酯、氯代烃。
ABS的热变形温度为93℃，脆化温度为-27℃，使用温度范围为-40-（+100）℃，ABS的耐候性差，在紫外线作用下容易氧化降解，会导致变硬变脆。
ABS可采用注射、挤出、压延、吹塑、真空成型等方法成型。
3）成型特点：
ABS材料具有吸湿性，要求在加工前进行干燥处理，建议干燥条件为80-90℃温度下至少干燥2小时，材料湿度应保持小于0.1%。
ABS在升温时黏度增高，成型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜稍大。
ABS易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对流料的阻力；ABS在正常的成型条件下，壁厚、熔体温度对收缩率影响极小。
2.3塑件成型工艺参数
由《塑料成型工艺与模具设计》中常用塑料的成型工艺参数可以查出材料为ABS的塑件的成型工艺参数如表2-1所示：
表2-1塑件成型工艺参数
参数
取值范围
选取数值
密度ρ
1.02-1.05g/cm3
1.03g/cm3
收缩率S
0.3%-0.8%
0.5%
温度∕℃
喷嘴
180-190
180
料筒
210-230
220
模具
50-70
60
压力∕MPa
注射
70-90
80
保压
50-70
60
时间∕S
注射
3-5
3
保压
15-30
20
冷却
15-30
25
成型周期
40-70
48
拔模斜度
型腔
30′-1°30′
60′
型芯
30′-40′
35′
2.4连接套塑料件的参数
用Pro/E分析功能分析得：
塑料密度：
1.03g/cm2；
塑件体积：
92.2cm3
塑件成型投影面积：
50.24cm2
第3章注射机的选用
3.1选用注射机的方法和原则
1）使用现有设备，使塑料注射模及注射工艺等所要求的注射机的规格参数在所选注射机的规格参数可调范围内调整注射机参数至所需要的参数。
2）根据每次成型件数安满足最大注射量、锁模力、经济性等要求选择合适的注射机，确定注射机，调整注射机的技术参数至所需要的参数。
3.2注射机的种类和应用范围
注塑机按照注射装置和锁模装置的排列方式，可分为立式、臥式和角式注射机。
其各自的特点如下：
1）立式注塑机
注射装置与锁模机构的轴线呈一直线垂直排列。
优点：
占地少，模具拆装方便，易于安装嵌件。
缺点：
重心高，加料困难；推出的塑件要手工取出，不易实现自动化；容积较小。
2）臥式注塑机
注射装置与锁模机构的轴线呈一直线水平排列，使用广泛。
优点：
重心低，稳定；加料、操作及维修方便；塑件可自行脱落，易实现自动化。
缺点：
模具安装困难，嵌件安装不稳，机器占地较大。
3）角式注塑机
注射装置与锁模机构的轴线相互垂直排列。
优点、缺点介于立式注射机和卧式注射机之间。
特别适用于中心不允许有浇口痕迹的平面塑件。
3.3.1常用注射机
1、XS-ZY-500型注射机：
注射量为500cm3的螺杆式塑料注射成型机，其主要参数如表3-1。
表3-1XS-Z-500型注射机的主要参数
额定注射量－－－500cm3
注射压力－－－－145MPa
锁模力－－－－3500KN
最大成型面积－－1000cm2
最大开模行程－－500mm
最大模具厚度－－450mm
最小模具厚度－－300mm
喷嘴圆弧半径－－18mm
喷嘴孔直径－－－Φ5mm
模板尺寸－－－－700mmX850mm
拉杆空间－－－－540mmX440mm
定位孔直径：
Φ150+0.06
注射机的顶出方式：
中心液压顶出，两侧机械顶杆机械顶出。
3.3.2注射机的选用
根据塑件的大小和实际中常用的注射机，注射连接套塑件选用XS-YZ-500螺杆式注射机
1）最大注射量的校核
2）注射压力的校核
3）锁模力的校核
4）最大注射成型面积的校核
当上面四方面校核都满足要求时，才能确定注射机选用的合适。
3.3.3注射机参数的校核
1）最大注射量的校核
注射机的额定注射量为500cm3;
塑件体积：
92.2cm3，每次成型4个塑件;
假设浇道凝料为20cm3;
实际注射量＝92.2×4+20=388.8cm3<500×80%=400cm3;
最大注射量满足要求。
2）注射压力的校核
ABS塑料的注射压力为70～90MPa,取80MPa;
XS-ZY-500注射机的注射压力为145MP;
注射机的注射压力满足要求。
3）锁模力的校核
注射机的锁模力为900KN；
ABS塑料的注射压力为70～90MPa,取80MPa;
单个塑件在分型面上的投影面积为50.24cm2;
浇道凝料为20cm2;
注射时模具的膨胀力＝（50.24×4+20）×80/0.8=22KN<900KN
锁模力满足要求。
4）最大注射成型面积的校核
XS-ZY-500注射机的最大注射成型面积为1000cm2;
单个塑件在分型面上的投影面积为50.24cm2;
浇道凝料为20cm2;
注射时模具的成型面积＝（50.24×4+20）=221cm
<1000cm2
最大注射成型面积满足要求。
第4章塑料注射模具设计
4.1型腔数目和分布
1确定型腔数目时要考虑的因素：
1）满足注射机的最大注射量
2）锁（合）模力
3）塑件精度
1）按注射机的最大注射量确定型腔数量。
（4-1）
Vg（mg）—注射机量大注射量（cm3或g），取500cm3;
Vj（mj）——浇注系统凝料量（cm3或g）,假设浇道凝料为20cm3;
Vz（mz）——单个制品的容积或质量（cm3或g）,单个塑件为92.2cm3;
2）按注射机的额定合模力确定型腔数。
（4-2）
F——注射机的额定合模力（N）。
查手册为3500KN.
Pm——塑料熔体对型腔的平均压力（MPa）。
取50MPa
Aj——浇注系统在分型面上的投影面积（cm2）。
取50cm2
Az——单个制品在分型面上的投影面积（cm2）。
由计算得50.24cm2.
2型腔的布局：
塑件形状较简单、质量较小、生产批量大，所以应使用多型腔注射模具。
考虑到塑件有上下两个腔为保证制件能够留在动模，则需要采用二次分型机构，所以模具采用一模四腔，平衡式型腔布置，这样模具结构每次制造出的塑件都能够满足大批量生产的需要，制造加工方便，生产效率高塑件成本低。
型腔布置如图4-1所示。
图4-1型腔的布局
4.2分型面的选择
分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，它与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺有关，因此分型面的选择是注射模设计中的一个关键步骤。
分型面的设计原则是：
1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；
2）分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模；
3）分型面的选择应保证塑件的精度要求；
4）分型面的选择应满足塑件的外观质量要求；
5）分型面的选择要便于模具的加工制造；
6）分型面的选择应有利于排气。
根据分型面的设计原则，由于制品的形状较规则，将模具的分型面选取在塑件最达轮廓处，有考虑到本机构是采用二次分型，所以分型面选在最大轮廓的最上面。
这样可以保证塑件的质量也有利于制件留在动模，表面质量好，而且塑件脱模方便。
如图4-2所示。
图4-2分型面
4.3成型零部件的设计
4.3.1型芯和型腔的结构
型腔、型芯可分别有整体式和组合式两种形式。
由于塑件的结构简单，型腔加工容易，并且强度比较的高耐用，所以选用整体式型腔和组合式型芯。
在定模板上直接加工型腔。
型芯的结构采用组合式型芯。
4.3.2型芯和型腔的尺寸
1）上模型腔径向尺寸
ABS塑件的精度一般为4级，塑件径向尺寸50mm的公差值为0.4mm,模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3≈0.14mm；取x=0.75，ABS塑料的收缩率在0.3～0.8%，取0.5%。
（4-3）
2）动模型腔径向尺寸
ABS塑件的精度一般为4级，塑件径向尺寸60mm的公差值为0.4mm,模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3≈0.14mm；取x=0.75，ABS塑料的收缩率在0.3～0.8%，取0.5%。
（4-4）
3）上模型芯径向尺寸
塑件径向尺寸50mm的公差值为0.4mm,模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3≈0.14mm；取x=0.75。
ABS的收缩率为0.3～0.8%，取0.5%。
（4-5）
4）型芯径向尺寸
塑件径向尺寸50mm的公
差值为0.4mm,模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3≈0.14mm；取x=0.75。
ABS的收缩率为0.3～0.8%，取0.5%。
（4-6）
5）上模型芯高度
塑件高度尺寸35mm的公差值为0.4mm，模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3≈0.13mm；取x=0.5。
ABS塑料的收缩率为0.3～0.8%，取平均收缩率为0.5%。
如图4-3
（4-7）
图4-3上模型芯
6）动模型芯高度
塑件高度尺寸40mm的公差值为0.4mm，模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3≈0.13mm；取x=0.5。
ABS塑料的收缩率为0.3～0.8%，取平均收缩率为0.5%。
如图4-4
（4-8）
图4-4型芯
4.4浇注系统的设计
4.4.1浇注系统的作用与组成
浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。
普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。
4.4.2浇注系统的设计
组成浇注系统的零件有：
浇口套、定位圈、拉料杆、定模板、动模板。
浇口套的结构：
使用XS－ZY－500注射机时定位孔直径为150mm，为制造方便和强度的需要以及耐用性方面考虑选用浇口套与定位圈一体式。
4.4.3浇口套的设计
XS－ZY－500注射机的注射部分喷嘴球头半径为18mm，喷嘴直径3mm。
浇口套凹球面半径取20mm，深度取4mm，进料口直径取5mm，出料口直径取10mm，外径取150。
如图4-5
浇口套的材料选T10A碳素工具钢，淬火处理HRC50-55
图4-5浇口套
4.4.4拉料杆的设计
由于该机构采用二次分型机构，另一方面采用推管推出的方式，固不需要用拉料杆。
4.4.5浇注系统的主流道
主流道由浇口套形成
主流道上端直径为5mm,，高度为38mm,锥角4°。
4.4.6浇注系统的分流道
分流道由定模板形成，分流道的截面形状常选用梯形或U形如图4-6，但考虑便于加工选半圆形，一级分流道半径取8mm，二级分流道半径取5mm。
图4-6分流道
4.4.7浇注系统的浇口
浇口共有十种形式，按照塑件的结构特点选用标准侧浇口，形状为矩形。
侧浇口宽度b=2mm，深度为t=1mm，长度l=2mm。
这样可以保证模具顺利充模对塑件的质量也不会有太大的影响。
4.5推出机构设计
在注射成型的每个周期中，将塑料制品及浇注系统凝料从模具中脱出的机构称为推出机构，也叫顶出机构或脱模机构。
推出机构的动作通常是由安装在注射机上的机械顶杆或液压缸的活塞杆来完成的。
注射模的推出机构有推杆、推管、推板三种形式。
由于塑件形状简单为圆柱形外壳，但是制件的尺寸比较的大，考虑到变形的情况则采用推管推出的方式。
4.5.2推管推出机构的组成
由于该机构是一个二次推出机构，则组成模具第一次开模的机构零件有：
弹簧导柱、弹簧和限位螺钉组成。
组成注射模第二次推管推出机构的零件有：
推管、复位杆、推管固定板和固定螺钉组成。
4.5.3
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