插座殼的模具設計

1、五孔插座上殼的模具設計摘要：通過模具設計旨在深化和鞏固所學課程知識，培養(yǎng)塑料模具的設計能力，通過塑件成型工藝分析，分型面及澆注系統(tǒng)的確定，塑料模具設計方案的論證，主要成型零部件的設計計算，熟悉塑料模具設計的一般流程，并在設計思路方面得到鍛煉和提高，從而樹立正確的設計思想。關鍵詞：分型面確定 塑件工藝 設計計算 查閱資料一、設計任務 技術要求：（一）未注公差按MT5（二）一模兩件大批量，材料為ABS 二、塑件的結(jié)構工藝性分析（一）塑件的幾何形狀分析熟讀塑件的圖樣，在頭腦中建立清晰的塑件三維形狀，復雜的塑件可通過計算機三維建模幫助理解其幾何形狀所做零件的三維圖11如下所示： 圖11 五孔插座殼的三

2、維圖（二）塑件原材料的成型特性分析ABS是不透明的非結(jié)晶型聚合物，無毒，無味，密度1.02至1.05g/cm。ABS具有突出的力學性能，堅固，堅硬，堅韌，具有一定的化學穩(wěn)定性和良好的介電性能，并具有較好的尺寸穩(wěn)定性，易于成型和機械加工。成型塑件表面有較好的光澤，經(jīng)過調(diào)色可配制成任何顏色，其缺點是耐熱性差。ABS可采用注射，擠出，壓延，吹塑，真空成型，電鍍焊接及表面涂飾等多種成型加工方法。ABS成型性能如下：1、易吸水，成型前應進行干燥處理，表面要求高的塑件應進行長時間的預熱干燥。2、流動性中等，溢邊值0.04mm左右。3、壁厚和熔料溫度對收縮率影響極小。4、成型周期短。5、易產(chǎn)生熔接痕，應盡量

3、減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力。（三）塑件的結(jié)構工藝性分析1、塑件的尺寸精度分析和成型零部件計算該塑件尺寸均為未標注公差的自由尺寸，按MT5查取公差如表12所示：表12 成型零部件尺寸計算類別模具零件名稱塑件尺寸計算公式工作尺寸型腔計算型腔長960 -1L+ m=(1+SCP)LS-0.75+ 095.778+0.33 0寬860 -185.723+0.33 0高150 - 0.58（Hm)+ 0=(1+SCP)HS-0.5+ 014.792+0.19 0定模鑲件8+0.28 0 L0 -=(1+SCP)LS+0.750 -8.2540 -0.091.5+0.2 01.6580 0.076.5+0.

4、28 06.7460 -0.09型芯計算大型芯92+1 0lm=(1+SCP)lS-0.750 -93.2560 -0.3382+1 083.2010 -0.3313+0.58 013.5070 -0.19動模小型腔截面尺寸100 -0.28L+ m=(1+SCP)LS-0.75+ 09.845+0.09 03.50 -0.243.339+0.08 08.50 -0.288.337+0.09 02、塑件的表面質(zhì)量分析對該塑件表面沒有特殊要求。一般情況下外表面要求光潔，表面粗糙度可以取0.8um，沒有要求的塑件內(nèi)表面粗糙度Ra可取3.2um3、塑件的生產(chǎn)批量塑件的生產(chǎn)類型對注射模具結(jié)構均有重要影

5、響。在大批量生產(chǎn)中，由于注射模具價格在整個生產(chǎn)費用中所占比例較小，提高生產(chǎn)率和模具壽命問題比較突出，所以考慮使用自動化程度較高、精度壽命高的模具。該塑件是大批量生產(chǎn)，因此在模具設計中要提高塑件的生產(chǎn)率，傾向于采用多型腔、高壽命、成型周期短、自動快速脫模模具，同時模具造價要適當控制。（四）初選注射機1、計算塑件體積通過三維造型可獲得圓形殼罩的體積V=25340.9846mm3，ABS的密度取=1.03g/cm3，所得塑件質(zhì)量m=26.1g。2、確定型腔數(shù)目由于該塑件內(nèi)部側(cè)面有側(cè)凸，加上塑件尺寸有一般精度要求，外表面有高光潔要求，不宜采用太多型腔數(shù)目，所以采用一模兩腔，型腔平衡布置在型腔板兩側(cè)，以

6、方便側(cè)抽實現(xiàn)澆口排列和模具的平衡。3、確定注射成型的工藝參數(shù)根據(jù)塑件結(jié)構和ABS的成型性能，查閱有關的資料初步確定塑件的注射成型工藝參數(shù)，如表13所示：表13 注射成型工藝參數(shù)工藝參數(shù)內(nèi)容工藝參數(shù)內(nèi)容預熱和干燥溫度8090/成型時間/s注射時間35時間2h保壓時間1530料筒溫度/后段180200冷卻時間1530中段210230總周期4070前段200210螺桿轉(zhuǎn)速/（r/min)3060噴嘴溫度/180190后處理方法紅外線燈烘箱模具溫度/6080溫度/70注射壓力/MPa7090時間/h244、確定模具溫度及冷卻方式ABS為非結(jié)晶型塑料，流動性中等，壁厚一般，因此在保證順利脫模的情況下盡量

7、縮短冷卻時間，提高生產(chǎn)效率。所以考慮采用適當?shù)睦鋮s水循環(huán),成型模具溫度控制在6080。5、初步確定成型設備塑件采用注射成型加工，使用一模兩腔分布，可計算出一次的塑料注射量：W=2m+m廢=57.42g。根據(jù)一次注射量的分析以及考慮塑料品種，塑件結(jié)構，生產(chǎn)批量以及注射工藝參數(shù)，注射模具尺寸大小等因素，參考設計手冊初選SYZ-300 參數(shù)如表14：表14 注塑機使用參數(shù)序號主要技術參數(shù)項目參數(shù)值1最大注射量/cm33202注射壓力/MPa1253鎖模力/kN14004動定模板安裝尺寸/mm520*6205最大模具厚度/mm3556最小模具厚度/mm1307最大開模行程/mm3408噴嘴前端球面半徑

8、/mm129噴嘴孔直徑/mm410定位圈直徑/mm125三、分型面及澆注系統(tǒng)的設計（一）分型面的確定為保證塑料件順利分型，主分型面應首先考慮在塑件的最大輪廓處。開模后，塑件應留在動模上，便于頂出，綜合考慮塑件的精度表面質(zhì)量排氣和模具的加工制造等。選擇如圖15分型面： 圖15 分型面（二）澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)由主流道分流道分流道冷料穴四個部分組成?？紤]塑件的外觀要求較高，外表面不允許有成型斑點和熔接痕，以及一模兩腔的布置ABS對剪切速率較為敏感的原因，澆口采用方便加工修整凝料去除容易且不會在塑件外壁留下熔接痕的側(cè)澆口，模具采用單分型面的兩板模，模具成本易控制在合理的范圍內(nèi)，澆注系統(tǒng)設計如下圖1

9、6：圖16 澆注系統(tǒng)設計1、主流道和定位圈設計由于主流道與注射機的高溫噴嘴反復接觸碰撞。故應設計成獨立可更換拆卸的澆口套，查資料得SYZ-300型注射機噴嘴的有關尺寸：SR0=12mm,噴嘴孔直徑d0=4mm,定位孔直徑為125mm，為保證模具主流道與噴嘴的緊密接觸，避免溢料，主流道與噴嘴的關系為：SR=SR0+(12),d=d0+0.5,因此主流道球面半徑SR=14mm，定位圈直徑125mm，主流道小端口直徑d=4.5mm2、分流道的設計采用U型斷面分流道，在一塊模板上，切削加工較容易實現(xiàn)，且比面積不大。查有關資料ABS的分流道推薦直徑為4.89.5mm，取8mm，分流道設計如圖17所示：

10、圖17 分流道設計3、澆口的設計根據(jù)塑件的外觀要求及型腔的分布情況選用如圖18所示的測澆口。從塑件的底側(cè)中部進料，去除凝料時不會在塑件的外壁留下澆口痕跡。L1=（0.60.9）+b/2取L1=2.5mm；L=23mm取L=2mm；澆口深度t=0.52.0mm取t=1.0mm；澆口寬度b=(0.6+0.9)mm取b=1.5mm圖18 澆口設計4、冷料穴的設計采用Z型頭拉料桿的冷料穴，如圖19所示，將其設置在主流道的末端，既起到冷料穴的作用，又兼起開模分型時將凝料從主流道中拉出留在動模一側(cè)。 圖19 冷料穴的設計四、模具設計方案（一）型腔設置在保證澆注系統(tǒng)分流道的流程短，模具結(jié)構緊湊，正常工作的前

11、提下，盡可能使模具型腔對稱，均衡，取件方便。本塑件采用一模兩腔，型腔平衡布置在五孔插座型腔板中心。（二）.成型零件的結(jié)構確定成型零件直接與高溫高壓的塑料接觸，它的質(zhì)量直接影響塑件的質(zhì)量。本塑件材料為ABS，對表面粗糙度和精度要求較高，因此要求成型有足夠的強度，剛度，硬度和耐磨性，應選用優(yōu)質(zhì)模具鋼制作，還應進行熱處理，以使其具備5055HRC的硬度。1、凹模設計采用整體嵌入式凹模，放在定模板一側(cè)，主要從節(jié)省材料，方便熱處理，便于日后更換維修等方面考慮。在設計凹模仁時除了考慮壁厚的剛度和強度外，還要留有足夠的冷卻水道位置，并在四角設計虎口，起到鎖模作用，凹模設計如圖110： 圖110 凹模設計2、

12、凸模設計凸模和凹模一樣也采用組合式的結(jié)構如圖111所示：圖111 凸模設計（三）導向定位機構設計由于塑件基本對稱，且無單向側(cè)壓力，所以采用直導柱即可滿足要求。為防止導柱未導向前型芯進入型腔，易造成成型部位的損壞，所以導柱要比主型芯高出68如圖112所示：圖112 導柱導套（四）推出機構設計推出機構一般由推出、復位、導向三大部件組成，推出機構按其推出機構的動力來源可分為手動推出機構、機動推出機構和液壓推出機構與氣動推出機構等。機動推出機構是依靠機注塑機的開模動作驅(qū)動模具上的推出機構。根據(jù)本塑件上殼罩的的形狀特點，為降低成本選用制造簡單的機動普通桿推出，雖然推出時會在塑件內(nèi)表面留下頂出痕跡，但不影

13、響塑件外觀。如圖113所示：圖113 普通推桿（五）冷卻系統(tǒng)設計采用冷卻水冷卻，凹模冷卻水道采用同型芯一樣的環(huán)繞型冷卻水回路，型芯在開設水道時應避開斜頂、頂桿等。如圖113所示：圖113 冷卻水道三維示意圖 五、主要零部件的設計計算（一）模具型腔壁厚的確定塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應有足夠的強度和剛度，本模具的凹模采用的是整體嵌入式，因此可用整體式矩形型腔壁厚計算公式來確定型腔側(cè)壁厚度S和型腔底板厚度T如圖114所示： 圖114 型腔示意圖L型腔長度，取值為96mm；b型腔寬度，取值為80mm；h型腔深度，取值為40mm；T型腔底板厚度，mm；S型腔底板厚度，mm；B模板寬度

14、，mm1、 型腔側(cè)壁厚度S的計算(1)、按剛度條件計算式中:C由h/l決定的系數(shù)，查表9-22得c=1.5； p型腔內(nèi)最大熔體壓力，可取注射成型壓力的2550，p取30Ma; h型腔深度，h=15； 模具剛度計算許用變形量，查機械零件設計手冊計算得=29.65； E模具鋼的彈性模量，E=2.2*105(2) 按強度條件計算式中:p型腔內(nèi)最大熔體壓力，p取30Ma; h型腔深度，h=15； W抗彎截面系數(shù)，由h/l決定，查教材塑料成型工藝與模具設計表4-6得W=0.108 型腔的邊長比，a=b/l=0.9; 模具強度計算許用應力，預硬化塑料模具鋼取=300Ma2、型腔底板厚度T的計算（1）、按剛

15、度條件計算式中:由型腔邊長比l/b的系數(shù)，查表9-23得=0.024 p型腔內(nèi)最大熔體壓力，p取30Ma; b型腔寬度，取b=80 E模具鋼的彈性模量，E=2.2*105 模具剛度計算許用變形量，查機械零件設計手冊計算得=32.3(2)按強度條件計算式中:由型腔邊長比l/b的系數(shù)，查教材塑料成型工藝與模具設計表4-7得=0.4974 p型腔內(nèi)最大熔體壓力，p取30Ma; b型腔寬度，取b=80； 模具強度計算許用應力，預硬化塑料模具鋼取=300Ma根據(jù)以上剛度、強度的計算，得出型腔的壁厚要求為：型腔側(cè)壁厚度S18.5,；型腔底板厚度T18.65(2） 斜頂機構的設計計算斜頂機構如圖115所示：

16、圖115 斜頂機構三維示意圖1、抽芯距S的計算 式中：h側(cè)型芯成型部分高度，h為1.5。2、抽芯力的計算式中：c倒扣成型部分截面平均周長，c為37.68； h倒扣成型部分高度，h為1.5； 塑料對模具鋼的摩擦系數(shù)，為0.2； 倒扣的脫模斜度和傾角，該塑件為0o3、確定斜頂?shù)膬A斜角該件內(nèi)抽芯距小，抽芯力不大，斜頂?shù)膬A斜角取5o4、標準模架的確定綜合考慮本塑件采用一模兩腔平衡布置、側(cè)澆口一次分型結(jié)構、型腔的壁厚要求、塑件尺寸大小、內(nèi)部抽芯機構、冷卻水道的布置等多項因素，估計型腔模板的概略尺寸，查表選取模板尺寸為23*35，選用P423035043Z1型標準模架如圖116所示：圖116 標準模架六、

17、注塑機有關參數(shù)的校核（一）模具閉合高度的確定組成模具閉合高度的模板及其它零件的尺寸有：定模做板為H1=25型腔板為H2=70；型芯固定板H3=60;墊鐵H4=70;動模座板H5=25；則模具的閉合高度H=250。（二）模具閉合。高度的校核由于SYZ-300型注塑機所允許的模具最小厚度=150；模具最大厚度=300，而計算所得模具閉合高度H=250，所以模具閉合高度滿足H的安裝條件。（三）模具開模行程的校核開模行程也叫做合模行程，指模具開合過程中動模座板的移動距離，用符號S表示。SYZ-300型注塑機最大開模行程=340。為了使塑件成型后順利脫模，并結(jié)合該模具斜頂?shù)奶攸c，確定該模具的開模行程應滿

18、足：H+H塑+H推+（1015）=310式中：H模具的閉合高度250 H塑塑件的高度15 H推塑件的推出距30因310，故注塑機的開模行程滿足要求。（四）斜頂抽芯距的校核=H推=2.625L倒=1.5斜頂?shù)乃匠樾局?；H推塑件的推出距離2.625；斜頂?shù)膬A斜角5o；L倒倒扣的長度；因為L倒，所以斜頂抽芯機構滿足使用要求。七、繪制模具裝配圖 八、結(jié)束語通過對旋紐塑料成型模具的設計，對常用塑料在成型過程中對模具的工藝要求有了更深一層的理解，掌握了塑料成型模具的結(jié)構特點及設計計算方法，對獨立設計模具有了一次新的鍛煉。在設計過程充分利用了各種可以利用的方式，同時在反復的思考中不斷深化對各種理論知識的理解，在設計的后一階段充分利用u