电插座注塑模具毕业设计.docx

1、电插座注塑模具毕业设计电插座注塑模具毕业设计1. 前言1.1 引言塑料制品在日常社会中得到广泛利用，模具技术己成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。国内注塑模在质与量上都有了较快的发展。但是与国外的先进技术相比，我国还有大部分企业仍然处于需要技术改造、技术创新、提高产品质量、加强现代化管理以及体制转轨的关键时期。1.2 我国注塑模具工业概况我国虽然很早就开始制造和使用模具，但长期为行程高技术含量的产业。直到10世纪年代后期，随着科技的进步，国务院和国家有关部门对发展模具工业给予了高复重视和支持，募集工业才驶入快速发展轨道。近年来，我国模具工业发生了巨大的变化。在我国模具生产企业中，数字化

2、设备比较齐全，模具CAD/CAE/CAM技术已经被广泛的应用，采用高速加工的先进技术的企业也逐渐增多。模具标准间使用覆盖率级模具商品化率都已经有了较大幅度的提高。热流道技术在塑料模具行业中应用比例越来越高。注塑模具在量和质方面都有较快的发展，我国最大的注塑模具单套重量己超过50吨，最精密的注塑模具精度己达到2微米。制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在CAD/CAM

3、技术得到普及的同时， CAE技术应用越来越广，以 CAD/CAM/CAE一体化得到发展，模具新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现，特别是汽车、家电等工业快速发展，使得注塑模的发展迅猛。整体来看我国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。1.3 注塑模具CAD的发展趋势经过近几年的发展，塑料模具已显示出一些新的发展趋势：1.

4、3.1 大力提高注塑模开发能力将开发工作尽量往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无 明确用户对象之前进行开发，变被动为主动。 目前，电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已采用这种方法， 手机和电话机模具开发也已开始尝试。 这种做法打破了长期以来模具厂只能等有 了合同，才能根据用户要求进行模具设计的被动局面1.3.2 注塑模具从依靠钳工技艺转变为依靠现代技术随着模具企业设计和加工水平的提高，注塑模具的制造正在从过去主要依靠钳工的技艺转变为主要依靠技术。这不仅是生产手段的转变，也是生产方式的转变和观念的上升。这一趋势使得模具的标准化程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来

5、越短，钳工比例越来越低，最终促进了模具工业整体水平不断提高。目前我国已有10多个国家级高新技术企业，约200个省市级高新技术企业。与此趋势相适应，生产模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐转变为技术型人才是必然要求。1.3.3 模具生产正在向信息化迅速发展在信息社会中，作为一个高水平的现代模具企业，单单只是CAD/CAM的应用已远远不够。目前许多企业已经采用了CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技术及其它先进制造技术和虚拟网络技术等，这些都是信息化的表现。向信息化方向发展这一趋向已成为行业共识。1.3.4 注塑模向更广的范围发展随着人类社会的不断进步，模具必然

6、会向更广泛的领域和更高水平发展。现在，能把握机遇、开拓市场，不断发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含量模具企业的业务很是红火，利润水平和职工收入都很好。因此，模具企业应把握这个趋向，不断提高综合素质和国际竞争力。随着市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展，因此对模具的要求也越来越高。为了满足市场需要，未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工都必将有较快发展。超大型、超精密、长寿命、高效模具；多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之将产生一些特殊的、更为先进的加工方法。各种模具型腔表面处理技术

7、，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。1.4 国外注塑模具发展趋势目前，国外的注塑机发展主要通过以下几个方面：1.4.1 微型化与大型化微型化是各类产品今后的重要发展方向，有越来越多的市场需求。目前虽然已有重量为万分之一克的注射制品成型加工技术装备，也已有直径为 1mm 的塑 料管生产设备和 3ml 的中空吹塑机等， 但是日本已提出开发重量为十万分之一克的注射成型加工装备；而用于替代人体血管的直径小于 0.5mm 的塑料管生产设备，已为一些国家在研发中。大型化也是今后产品的发展方向之一。 目前，小轿车车身板生产用的 8000kN 合模力的注射机已开发出来，2000mm 的塑料管、

8、宽 10m 的片材和 5000L 的中空容器等大型塑料制品生产设备已有商品出现。但是，工业用各种大型塑料制品 的生产需求仍很明显，诸如洲际长途输液输气超大直径塑料管的生产，10000L 甚至更大容积的塑料储装容器等的生产都已有需求产生。1.4.2 个性化长期以来塑料机械的机型、功能、规格的划一和固定不变性已不能满足市场要求。客户由于生产的塑料制品要求经常变化和经营上有效投资的考虑，需要塑料机械工业能为其提供最大行程注射机、 小注射量大合模力或大合模力小注射量 的注射机、混料与注射联用的成型设备、附有特殊外围配套装置的挤出生产线、木材（或其它材料） 与塑料共混成型加工设备这既要求塑料机械企业在技

9、术人才、技术创新方面要具有雄厚的实力，也要求企业能在第一时间内准确把握客户的个性化需求。1.4.3节能化节能降耗目前已经成为注塑机最主要的发展趋势，全电动、两板式注塑机将 成为未来国际市场的主流。1.5 小结随着市场的国际化，竞争将愈演愈烈，短周期、高质量、长寿命的模具行业和用户的追求，这必将使模具技术全面深入地应用于塑料模具模具行业中，同时与并行工程、精益生产、敏捷制造等多种生产模式的结合日益密切，最终使塑料模具行业发生重大变革。2. 塑件的工艺分析2.1 塑件设计要求该产品为日常生活中常见的电源插座,自然要求其使用材料具有绝缘性的作用。并且对该产品精度及表面粗糙度要求不高，为一般精度。图2

10、.1为本人在原产品基础上进行改进与创新后绘制的塑件图：图 2.12.2 分析塑件使用材料的种类及工艺特征该塑件材料选用ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物）。比重:1.05克/立方厘米 特点： 1.综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好。2.与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理。 3.有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。 4.流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。 5.用途：适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件。 ABS主要技术指标：表2.1 热物理性能密度(g/ cm)1.02105比热容(Jkg-1K-1)12

11、551674导热系数(Wm-1K-110-2)13.831.2线膨胀系数(10-5K-1)5.88.6滞流温度(C)130表2.2 力学性能屈服强度（MPa）50抗拉强度(MPa)38断裂伸长率()35拉伸弹性模量(GPa)1.8抗弯强度(MPa)80弯曲弹性模量(GPa)1.4抗压强度(MPa)53抗剪强度(MPa)24冲击韧度(简支梁式)无缺口261布氏硬度9.7HBW缺 口11表2.3 电气性能表面电阻率（）1.21013体积电阻率（m）6.91014击穿电压（KV/mm）介电常数（106Hz）3.04介电损耗角正切（106Hz）0.007耐电弧性(s)50852.3 分析塑件的结构工艺

12、性该塑件尺寸中等，整体结构较简单.多数都为平面特征。尺寸精度要求相对较低，结合其材料性能，尺寸公差等级故选一般精度等级：MT3。2.4 工艺性分析 为了产品的外表美观及生产效率，也就是说为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用侧浇口。该浇口的分流道位于模具的分型面处，浇口纵向开设在模具的型腔处，从塑料件侧面进料，因而塑件外表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。查找有关文献和参考工厂时间应用的情况，ABS的成型工艺参数可作如下选择：（试模时，可根据实际情况作适当调整）注塑温度：包括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度：前段温度t1选用2000C；中段温度t2选用2200C； 后

13、段温度t3选用1900C； 喷嘴温度：1800C；注塑压力：选用100Mpa；(相当于注射机表压35kgf)注塑时间：选用30s；保压压力：选用72Mpa；(相当于注射机表压25kgf)保压时间：选用10s；冷却时间：选用30s；总周期： 选用70s；说明： 1.预热和干燥均采用鼓风烘箱； 2.凡潮湿环境使用的塑料，应进行调湿处理，在1001200C水中加热218h。3. 注射机的选择3.1 塑件体积的计算V=V1+V2*4V1=a*a*b a为边长 b为壁厚 =12800mm3V2=（h-b）* a*b*4 h为高度 =（12-2）*80*2*4 =6400mm3 V=12800+6400=

14、19200mm3=19.2cm33.2 计算塑件的质量查手册取密度=1.05g/cm3塑件体积：V=19.2cm3塑件质量：根据有关手册查得：=1.05g/cm3 所以，塑件的重量为：M=p*v=1.03*19.2=19.776g主浇道体积V浇道约为25cm3 总体积V总=4*V+V浇道=105cm3.3 注塑机的确定注塑机XS-ZY250参数表 额定注射量/cm3 250 锁模力/kN 1800螺杆直径/mm 50注射压力/MPa 147 最大开模行程/mm 500注射行程/mm 160 模具最大厚度/mm 350注射速率/(g/s) 114模具最小厚度/mm 200注射方式 螺杆式结构形式

15、 卧式合模方式 液压定位圈直径/ mm 100电动机功率/kW 24喷嘴球半径/mm R18孔直径/mm 43.4 锁模力与注射压力的校核 p-注射时型腔压力， 查参考文献得 20-40MPa； A-塑件在分型面上的投影面积（cm2）； A1-浇注系统在分型面上的投影面积（cm2）； F-注射机额定锁模力，按XS-ZY-250型注射机额定锁模力为1800kN。P(nA+A1)=2540*(4*64+2)=6451032kNF=1800kN经校核可知注塑机XS-ZY250可行3.5 模具厚度H与注射机闭合高度注射机开模行程应大于模具开模时，取出塑件（包括浇注系统）所需的开模距离即满足下式sH1+

16、H2+(510) 式中 S-注射机最大开模行程，mm； H1-推出距离（脱模距离），mm； H2-包括浇注系统在内的塑件高度，mm； 开模行程SK84S =500经校核可知注塑机XS-ZY250可行。4. 塑件的工艺分析4.1 型腔数的确定为了使模具与注塑机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，设计模具时应确定型腔数目。4.1.1 根据经济性确定型腔数目据总成型加工费用最小的原则，并忽略准备时间和试生产原材料费用，仅考虑模具费和成型加工费。模具费为 Xm=nC1+C2式中 C1每一型腔所需承担的与型腔数有关的模具费用； C2与型腔数无关的费用。成型加工费为： 式中 N制品总件

17、数； Y每小时注射成型加工费（元/h）； t成型周期。 总成型加工费为 X=Xm+Xj 为使总成型加工费最小，令则得：4.1.2 根据注塑机的额定锁模力确定型腔数目根据注射机的额定锁模力大于将模具分型面胀开的力，Fp(nAn+Aj)型腔数 式中 F注射机的额定锁模力（N）； p塑料熔体对型腔的平均压力（MPa）； An单个塑件在分型面上的投影面积（mm2）； Aj浇注系统在分型面上的投影面积（mm2）。n=（1800000-147*560）/（147*6400）=20.86(个)4.1.3 根据塑件精度确定型腔数目 根据经验，每增加一个型腔，塑件尺寸精度要降低。设模具的型腔数目为n ，塑件的基

18、本尺寸为L ( mm ) ，塑件的尺寸公差为，单型腔模具注塑生产可能产生的尺寸误差百分比为 ，不同材料单型腔模具的尺寸误差如表4.1 所示。 式中 L塑件基本尺寸（mm）； 塑件的尺寸公差（mm），为双向对称偏差标注；单腔模注射时塑件可能产生的尺寸误差的百分比。表4.1 不同材料单型腔模具的尺寸误差塑料名称聚甲醛聚酰胺尼龙66聚碳酸酯、聚氟乙烯、ABS等非晶型料尺寸误差/(%)0.2%0.3%0.3%0.5%电插座的基本尺寸为80*80mm，尺寸误差小于2mm，塑件材料为ABS，则n25*2/（80*0.5）-24=101（个）4.1.4 根据注塑机的最大注塑量确定型腔数目 式中 Vg注射机最

19、大注射量（cm3，g）； Vj浇注系统凝料量（cm3，g）； Vn单个塑件的容积或质量（cm3，g）。n=（250*1.05-20）/19.776=12.3（个）综合上述各条件要求，最终确定型腔数为4，基本可以满足上述全部要求。4.2 型腔的布置模具型腔数确定后，应考虑型腔的布局。注塑机的料简通常置于定模板中心轴上，由此确定了主流道的位置，各型腔到主流道的相对位应满足以下基本要求。( 1 )尽量保证各型腔从总压力中均等分得所需的型腔压力，同时均匀充满，并均衡补料，以保证各塑件的性能、尺寸尽可能一致。( 2 )主流道到各型腔流程短，以降低废料率。( 3 )各型腔间距应尽可能大，以便在空间设置冷却

20、水道、推出杆等，并具有足够的截面积，以承受注射压力。( 4 )型腔和浇注系统投影面积的中心应尽量接近注射机锁模力的中心，一般与模板中心重合。则确定的型腔分布方式为：图4.14.3 流动比计算塑件流动比是指最大流程与制品厚度之比。流程是指熔体从浇口流动到型腔最远处的距离。熔体的流动距离受到如熔体进入浇口时的温度、初速度、模具温度、塑件厚度等诸多因素有关。当浇注系统和型腔的各段断面尺寸不相同时，流动比应按下式计算： 式中 Li流路各段长度，mm； i流路各段厚度，mm。分析本课题的浇注系统及塑件，浇注系统的各段长度及厚度已唯一确定，塑件的最大流程需要进行分析得出。通过CAD软件对塑件三处可能为最大

21、流程的长度计算，确定塑件的最大流程为122.9mm。另两段的长度分别为94.09mm、104mm则流动比=122.9/2+94.09/2+104/2=160.495270310（ABS的流动比），合理。5. 分型面的选择设计原则分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模。5.1 分型面的形式该塑件的模具只有一个分型面，垂直分型。5.2 分型面的设计原则由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的结构工艺性及精度、形状以及摧出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综

22、合分析。选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则：1分型面应选在塑件外形最大轮廓处2确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模3保证塑件的精度4满足塑件的外观质量要求5便于模具制造加工6注意对在型面积的影响7对排气效果8对侧抽芯的影响在实际设计中，不可能全部满足上述原则，一般应抓住主要矛盾，在此前提下确定合理的分型面,见图5.1。图5.16. 浇注系统的设计浇注系统的设计原则：浇口位置应尽量选择在分型面上，以便于模具加工及使用时浇口的清理；浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使其流程为最短；浇口的位置应保证塑料流入型腔时，对着型腔中宽敞、壁厚位置，以便于塑料的流入;避免塑料在流入型腔时直冲型腔壁

23、,型芯或嵌件,使塑料能尽快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件变形;尽量避免使制件产生熔接痕,或使其熔接痕产生在之间不重要的位置;浇口位置及其塑料流入方向,应使塑料在流入型腔时,能沿着型腔平行方向均匀的流入,并有利于型腔内气体的排出。分流道是连接主流道末端与浇口之间的部分，用于一模多腔或单型腔多浇口的场合。设计分流道时，要考虑熔体在流经过程尽量减少其压力和温度损失。6.1 主流道的设计主流道是指熔融塑料进入模具型腔的最先经过的部位 根据选用的XS-ZY-250型号注射机的相关尺寸得 喷嘴前端孔径：d0=4mm； 喷嘴前端球面半径：R0=18mm； 根据模具主流道与喷嘴的关系R=R0+(12)m

24、md=d0+(0.51)mm 取主流道球面半径：R=20mm； 取主流道小端直径：d=5mm；为了便于将凝料从主流道中取出，将主流道设计成圆锥形，起模斜度为26，此处选用2，经换算得主流道大端直径为12mm。 图6.1 图6.26.2 分流道的设计分流道的截面形状及尺寸如图6.3所示。图6.3 分流道截面形状图6.2.1 分流道的尺寸确定方法 （1）各种塑料的流动性有差异，可根据塑料的品种粗略地估计分流道的直径。常用塑料的分流道直径对流动性很好的聚乙烯和尼龙，当分流道很短时，分流道可小到2mm左右；对于流动性差的塑料，如丙烯酸类，分流道直径接近10 mm。多数塑料的分流道直径在4.88mm左右

25、变动。（2）对壁厚小于3mm，质量200g以下的塑料制品，还可用如下经验公式确定分流道直径（该式计算的分流道直径仅限于在3295mm以内）： 式中 D分流道直径（mm）； m制品质量（g）； L分流道的长度（mm）。 （3）当注射模主流道和分流道的剪切速率浇口的剪切速率所成型的塑件质量较好。对于一般热塑性塑料，上面所推荐的剪切速率可作为计算模具流道尺寸的依据。在计算中可使用如下经验公式：式中 Re流道断面尺寸的当量半径（cm）； qv 体积流量（cm3s）。此公式既可用来计算主流道和分流道尺寸，也可用来计算浇口尺寸。6.2.2 分流道表面粗糙度分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度通常取Ra=1.

26、252.5 m，这可增加对外层塑料熔体流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层，有利于保温。但表壁不得凹凸不平，以免对分型和脱模不利。6.2.3 分流道与浇口连接形式分流道与浇口常采用斜面和圆弧连接，如图44ab，利于塑料的流动和填充,防止塑料流动时产生反压力，消耗动能图44cd为分流道与浇口在宽度方向连接，图d因分流道逐步变窄，补料阶段冷却较快，产生不必要的压力损失，以图c形式较好（a） (b)（c） (d)图6.4 分流道与浇口连接形式分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力

27、损失，热量损失和流道凝料。分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U形和六角形。要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，所以一般是制成梯形流道。在该模具上取圆形形状，直径为4mm。分流道选用圆形截面：直径D=4mm流道表面粗糙度 ：Ra=1.6um6.3 浇口的设计浇口：连接流道与型腔之间的一段细短通道。作用：调节控制料流速度、补料时间及防止倒流等。浇口的形状、尺寸和进料位置等对塑件成型质量影响：浇口设计不合理会使塑件产生缺陷，如缩孔、缺料、白斑、熔接痕、质脆

28、、分解和翘曲等。因此正确设计浇口是提高塑件质量的重要环节。影响浇口设计的因素：塑料性能、塑件形状、截面尺寸、模具结构及注射工艺参数等。浇口设计的要求：使熔料以较快的速度进入并充满型腔，同时在充满后能适时冷却封闭。故浇口面积要小，长度要短，这样可增大料流速度，快速冷却封闭，且便于塑件与浇口凝料分离，不留明显的浇口痕迹，保证塑件外观质量。浇口设计的原则：（1）浇口尺寸及位置选择应避免熔体破裂而产生喷射和蠕动(蛇形流) 喷射和蠕动的产生的缺陷：浇口的截面尺寸如果较小，且正对宽度和厚度较大的型腔，则高速熔体流经浇口时，由于受较高的切应力作用，将会产生喷射和蠕动等熔体破裂现象，在塑件上形成波纹状痕迹，或

29、在高速下喷出高度定向的细丝或断裂物，它们很快冷却变硬，与后来的塑料不能很好地熔合，而造成塑件的缺陷或表面疵瘢。喷射还使型腔内的空气难以顺序排出，形成焦痕和空气泡。克服喷射和蠕动的办法是加大浇口截面尺寸，改换浇口位置并采用冲击型浇口，即浇口开设方位正对型腔壁或粗大的型芯。这样，当高速料流进入型腔时，直接冲击在型腔壁或型芯上，从而降低了流速，改变了流向，可均匀地填充型腔，使熔体破裂现象消失。图6.5中A为浇口位置，图a、c、为非冲击型浇口，图b、d、f为冲击型浇口，后者对提高塑件质量、克服表面缺陷较好，但塑料流动能量损失较大。图6.5 非冲击型与冲击型浇口（2）浇口位置应开在塑件壁厚处：当塑件壁厚

30、相差较大时，在避免喷射的前提下，为减少流动阻力，保证压力有效地传递到塑件厚壁部位以减少缩孔，应把浇口开设在塑件截面最厚处，这样利于填充补料。如塑件上有加强肋，则可利用加强肋作为流动通道以改善流动条件。 (a) (b) (c)图6.6 浇口位置收缩的影响图6.6塑件，选择图a的浇口位置，塑件因严重收缩而出现凹痕；图b选在塑件厚壁处，可克服上述缺陷；图c选用直接浇口则大大改善了填充条件，提高了塑件质量。（3）浇口位置应远离排气位置： 浇口位置应有利于排气，通常浇口位置应远离排气部位，否则进入型腔的塑料熔体会过早封闭排气系统，致使型腔内气体不能顺利排出，影响塑件成型质量。图6.7浇口位置对填充影响图6.7 a浇口的位置，充模时，熔体立即封闭模具分型面处的排气空隙，使型腔内气体无法排出，而在塑件顶部形成气泡，改用图 b所示位置，则克服了上述缺陷。（4）浇口位置应使流程最短，料流变向最少，并防止型芯变形在保证良好充填条件的前提下，为减少流动能量的损失，应使塑料流