016-接線頭端子注塑模具設(shè)計【模具三維】,模具三維,016,接線,端子,注塑,模具設(shè)計,模具,三維
畢業(yè)設(shè)計（論文）中期報告
題目： QZ-215型端子座注塑模具設(shè)計
一、 畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容簡介
隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，塑料制品在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和日常生活等各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，質(zhì)量要求也越來越高。在選擇家用插線板底座注塑模具設(shè)計這個題目時，主要是因為它在日常生活中比較常見。因為每個家庭都有很多家用電器，當(dāng)然插線板也是這些家用電器的必備產(chǎn)品。選擇它的目的在于它時常出現(xiàn)在我們的生活中，另外我們遇到的問題也不是什么大的問題，如果我們掌握了它的結(jié)構(gòu)，以及它的性能，還有它的原理，那么每當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)它的毛病時，就可以自己動手去操作，把它的問題找出來，一方面可以解決問題，另一方面也可以發(fā)現(xiàn)它的哪些地方會經(jīng)常出現(xiàn)問題，在我們選擇插線板時會留意一下。
本設(shè)計是以“QZ-215型端子座”為主題。其設(shè)計思路由參考多個生產(chǎn)事例而得出，設(shè)計內(nèi)容是從零件的工藝分析開始的，根據(jù)工藝要求來確定設(shè)計的大體思路。在設(shè)計當(dāng)中，很多東西都是自己原來所沒有接觸過的，尤其是前段時間所學(xué)的理論課知識與現(xiàn)在的自己動手操作設(shè)計，設(shè)計順序開始是從零件的材料選擇，接下是成型參數(shù)、密度、收縮率的確定，模具種類與模具設(shè)計的關(guān)系、塑件的尺寸精度與結(jié)構(gòu)、注射機的選擇、模具設(shè)計有關(guān)尺寸的計算（包括模具行腔型芯的計算及其公差的確定）、注塑機參數(shù)的校核、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具冷卻、加熱系統(tǒng)計算、注射模標(biāo)準(zhǔn)件的選用及總裝技術(shù)要求等內(nèi)容。
該塑件注射模設(shè)計應(yīng)用UG，AutoCAD等軟件協(xié)助設(shè)計，采用注塑模具設(shè)計、三維實體建模。塑料所用材料為ABS，對塑件成型進(jìn)行工藝分析，選擇注塑機，對注塑機的主要工藝參數(shù)、安裝尺寸、開模行程和頂出裝置進(jìn)行校核。選擇合理的加工類型和加工機械和有關(guān)工藝計算。
根據(jù)計算結(jié)果確定模具類型并設(shè)計模具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。按照次序設(shè)計澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型、推出脫模機構(gòu)、注塑模成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計、注塑模導(dǎo)向定位機構(gòu)及其它部件設(shè)計，并進(jìn)行相關(guān)計算和校核。論文附件中加入塑料制品零件圖、工藝規(guī)程的編制卡片、裝配圖及重要零件圖和三位實體圖、開題報告、中期報告、外文翻譯、等等。
二、 設(shè)計（論文）進(jìn)展?fàn)顩r
1. 三維圖
2.裝配圖
?。?）通過前期對塑件的實體測繪，完成零件2D圖和3D實體的繪制；
?。?）完成了一篇與本設(shè)計課題有關(guān)的外文翻譯；
?。?）分析塑件的材料、形狀、結(jié)構(gòu)對注塑成型的影響；
?。?）對塑件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析和有關(guān)計算，完成了注塑機的選擇；
（5）確定了模具類型結(jié)構(gòu)，最終采用了斜導(dǎo)柱-滑快抽芯與分型結(jié)構(gòu)；
（6）對模具的主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析計算，并完成了模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計；
（7）用CAD繪出了模具2D裝配圖。
(8)用CAD繪出了模具的大部分零件圖。
三、 存在問題及解決措施
(1)由于零件較小，采用一模四腔，需要考慮四腔的排布的方法。
(2) 零件側(cè)部需要抽心，采用斜導(dǎo)柱-滑快抽芯與分型結(jié)構(gòu)。
（3）由于零件較小，采用的是一模四腔，所以用很多的頂桿頂出。
四、 后期工作安排
第10周： 運用CAD,UG輔助設(shè)計完成模具裝配圖和零件圖；
第11-12周： 運用UG完成模具整體結(jié)構(gòu)3D圖；
第13-14周： 完成模具零件的選材、工藝規(guī)程的編制、裝配圖及零件圖的繪制等工作；
第15周： 對所有圖紙進(jìn)行校核；
第16周： 整理編寫設(shè)計說明書，所有資料請指導(dǎo)教師檢查；
第17-18周： 準(zhǔn)備畢業(yè)答辯
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
題目： 端子座注塑模具設(shè)計
6
1. 畢業(yè)設(shè)計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況）
1.1題目背景、研究意義
模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60%-80%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。
1.2國內(nèi)外相關(guān)研究情況
隨著我國成為世界制造業(yè)的中心，電子信息技術(shù)中的電子元器件和汽車部件越來越多的成為中國制造，而模具是機械、電子、汽車、家電等工業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)工藝裝備，作為工業(yè)基礎(chǔ)，模具的質(zhì)量、精度、壽命對其它工業(yè)的發(fā)展起著十分重要的作用，在國際上稱為“工業(yè)之母”。 2005年我國模具產(chǎn)值為610億人民幣，2006年約720億，平均每年以20%～25%的速度增長。模具的技術(shù)水平明顯有了提高，一些國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)模具的性能已接近國外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，但由于我國起步晚，許多模具不得不依賴進(jìn)口，與發(fā)達(dá)國家相比差距還非常大。
塑料制品在日常生活中是常常見到的，如在家用電器、儀器儀表、建筑器材、汽車工業(yè)、日用五金、通信器材以及醫(yī)療器械等眾多領(lǐng)域，塑料制品的使用比例正迅猛增加。這主要是因為以下原因：第一，塑料與金屬材料相比有許多優(yōu)點：容易加工，生產(chǎn)效率高；節(jié)約能源，絕緣性能好；質(zhì)量輕，相對密度為1.0～1.4，比鋁輕一半，比鋼輕3/4，比強度高，具有突出的耐磨、耐腐蝕性等；第二，在日用和工業(yè)產(chǎn)品中，一個設(shè)計合理的塑料制品往往能代替多個傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)件，加上利用工程塑料特有的性質(zhì)，可以一次成型非常復(fù)雜的形狀，并且還能設(shè)計成卡裝結(jié)構(gòu)，從而減少產(chǎn)品中裝配的各種緊固件，降低了金屬材料消耗量和加工及裝配工時；第三，注塑加工是塑料加工中普遍采用的方法之一。該方法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料，制品數(shù)量比其他常規(guī)的金屬成型方法要大得多。由于注塑成型加工不僅產(chǎn)量多，而且適用于多種原料，能夠成批、連續(xù)的生產(chǎn)，并且具有穩(wěn)定的尺寸，容易實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化和高速化，具有極高的經(jīng)濟效益。因此目前工業(yè)產(chǎn)品非金屬化、金屬制品塑料化的趨勢日益明顯。
獲得注塑制品的過程，稱之為注塑成型或者注射成型，或者簡單的稱之為注塑。注塑成型的基本過程是：顆粒狀的高分子材料（以下簡稱為塑料）經(jīng)過注塑機螺桿的擠壓和加熱，成為熔融狀態(tài)的可以流動的熔體。在螺桿的推動下，塑料熔體通過注塑機的噴嘴、模具的主流道、分流道和澆口進(jìn)入模具型腔，成型出具有一定形狀和尺寸制品的過程。注塑的結(jié)果是生產(chǎn)出符合用戶要求的塑料制品。
2. 本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1主要內(nèi)容
（a）確定成型方法；
（b）確定模具類型及型腔數(shù)；
（c）型腔的布置；
（d）選擇注射機規(guī)格。包括對注射機幾個參數(shù)的校核；
（e）確定分型面；
（f）確定澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)；
（g）選出頂出方式及抽芯機構(gòu)；
（h）確定拉料桿的形式；
（i）確定加熱與冷卻系統(tǒng)；
2.2擬采用的研究方案、研究方法或措施
1.塑件結(jié)構(gòu)特點：
該塑料件為一連接產(chǎn)品，從該塑件圖可以看出，該塑件的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。塑件的下端帶有分界面，需采用側(cè)抽芯機構(gòu)；端子座的左側(cè)有一孔，需做一鑲件以使塑件成型。
模具工藝分析：
2.分型面的確定:
模具上用以取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面稱為分型面，是動定模的分界面。分型面受塑件在模具中的成型位置，澆注系統(tǒng)設(shè)計，塑件結(jié)構(gòu)工藝性及尺寸精度的位置，塑件的推出，排氣等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應(yīng)綜合分析比較，以選出較為合理的方案。
3.成型零件的設(shè)計:
模具采用1模４腔的布置形式，采用整體嵌入式，這種結(jié)構(gòu)效率高，裝拆方便，容易保證形狀和尺寸精度。為了加工上的方便和模具的維護，采用型芯與型芯固定板分別加工。
4.澆注系統(tǒng)設(shè)計:
零件采用輪輻式澆口，這種澆口多用于底部有大孔的圓筒形或殼型塑件。將主澆道設(shè)計成圓錐形，錐度為4度。
5.溫控系統(tǒng)設(shè)計:
對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設(shè)計應(yīng)盡量保證所有的型腔同時得到均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，應(yīng)將從主流道到各個型腔的分流道設(shè)計成長度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡式）的形式，否則就需要通過調(diào)節(jié)澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達(dá)到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡。顯然，我們設(shè)計的模具是平衡式的，即從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸都相同。
6.脫模機構(gòu)設(shè)計:
塑件要順利而不影響質(zhì)量地從型芯口脫模，必須設(shè)置合適的脫模機構(gòu)。本模具采用推桿推出機構(gòu)，用推桿定距，首先由彈簧使定模板隨動模部分一起移動，以便拿出澆注凝料。為了使頂出機構(gòu)順暢，設(shè)有導(dǎo)向裝置，導(dǎo)柱同時也作支柱用，提高支承板的剛度。
7.初選工字模架，模具高度 ：
所選注射機的模具最大厚度Hmax為350mm，最小模具厚度Hmin為200mm。本套模具的實際模具厚度Hm為291mm，根據(jù)模具的最大注射量、最大注射壓力、最大鎖模力、模具安裝尺寸及開模行程等都在所選注射機的技術(shù)規(guī)格之內(nèi)。因此，所選注射機XS-ZY-250能夠滿足本套模具設(shè)計的使用要求。
8.通過MOLDFLOW對塑件的澆口開設(shè)位置分析，分型面位置選擇在塑件的底面，具體設(shè)計由PRO/E拆模獲得側(cè)向分型采用斜導(dǎo)柱，模具頂出系統(tǒng)由推桿推出。
應(yīng)用 Moldflow進(jìn)行注射階段流動分析：
首先在PRO/E中創(chuàng)建實體模型，保存為 IGS格式,再導(dǎo)入到MPI(Moldflow Plastics Insight) 中。網(wǎng)格劃分，得到三角單元和相應(yīng)適合的縱橫比。Moldflow軟件可以根據(jù)模型幾何形狀以及相關(guān)材料參數(shù)、工藝參數(shù)分析出澆口的最佳位置。用戶可以在設(shè)置澆口位置之前進(jìn)行澆口位置分析，根據(jù)這個分析結(jié)果設(shè)置澆口位置，從而避免由于澆口位置設(shè)置不當(dāng)可能引起的制件缺陷。
3. 本課題研究的重點及難點，前期已開展工作
3.1重點及難點
有可能遇到的主要問題有(1)確定型腔的數(shù)目(2)確定澆注系統(tǒng)(3)型腔的布置(4)選擇分型面(5)側(cè)孔的成型(6)確定脫模方式(7)確定排氣形式 (8)塑料充模的流動分析。
3.2前期已開展工作
前期已查閱大量資料，繪制了零件圖
4. 完成本課題的工作方案及進(jìn)度計劃（按周次填寫）
1)1-2周：查閱資料，熟悉設(shè)計內(nèi)容
2)3-4周： 撰寫開題報告，畢業(yè)設(shè)計開題
3)5-6周： 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計與選擇
4)7-12周：裝配圖零件圖設(shè)計。
5)13-14周：零件強度的校核
6)15-17周：撰寫畢業(yè)論文
7)18周： 論文答辯
5 指導(dǎo)教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導(dǎo)教師： 年 月 日
6 所在系審查意見：
系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日
參考文獻(xiàn)
【1】實用注塑模具設(shè)計手冊 賈潤禮 程志遠(yuǎn) 中國輕工業(yè)出版社2000
【2】模具制造工藝 郭鐵良 2002 7 高等教育出版
【3】塑料模具設(shè)計與制造" 齊衛(wèi)東主編# —北京：高等教育出版社，2004
【4】楊華林 基于知識的注塑模具設(shè)計若干技術(shù)研究(2) 2006
【5】楊華林 基于知識的注塑模具設(shè)計若干技術(shù)研究(3) 2006
【6】劉來英 周利民 王振寶 塑料制品和模具的集成設(shè)計
【7】冉新成 塑料制品及模具設(shè)計學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程整體設(shè)計研究 2012
【8】朱園園 注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計及注塑成型數(shù)值模擬研究 2009
【9】周永泰 我國塑料模具現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 2010
【10】肖文軍 徐春暉 周天瑞 我國塑料模具鋼的發(fā)展前景及應(yīng)用現(xiàn)況 2006
【11】陳猛 塑料模具CAD-CAE一體化系統(tǒng)的研究與開發(fā) 2011
【12】Suthep Butdee Knowledge Engineering and Capitalization for Injection Mold Design
【13】張云龍 塑料模具制品的設(shè)計與步驟
【14】宋滿倉 注塑模具設(shè)計與制造標(biāo)準(zhǔn)化體系的研究 2005
【15】ZHOU Jian LI Li-jun YAN Yong-lin WANG Zhi-wen ZHOU Dong-cheng
Agriculture Auto Workpiece Injection Mold Design Based on CAE
本科畢業(yè)設(shè)計（論文）
題目：QZ-215型端子座注塑模具設(shè)計
端子座注塑模具設(shè)計
摘 要
根據(jù)塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求，選擇塑件制件尺寸。本模具采用一出四件，側(cè)澆口進(jìn)料，注射機采用海天80XB型號，設(shè)置冷卻系統(tǒng)，CAD和Pro/E繪制二維總裝圖和零件圖，選擇模具合理的加工方法。附上說明書，系統(tǒng)地運用簡要的文字，簡明的示意圖和和計算等分析塑件，從而作出合理的模具設(shè)計。
關(guān)鍵詞：機械設(shè)計；模具設(shè)計；CAD繪制二維圖；Pro/E繪制3D圖；注射機的選擇
QZ-215 Type Terminal Injection Mold Design
Abstract
According to the plastic products requirements, understand the use of plastic parts, technical requirements, analysis of plastic parts size preCIsion technology, selection of plastic parts size. A piece of the mould, point gate feeding, injection machine using the 80XB model, setting the cooling system, CAD and UG 2D assembly drawing and parts drawing, choose the reasonable processing method of mould. An instruction booklet, the systematic use of a brief text, schematic diagram and calculation of plastic parts and conCIse, so as to make reasonable mold design.
Key words: mechanical design; die design; CAD two-dimensional graph drawing; Pro/E rendering of 3D map; the choice of injection machine
II
主要符號表
缸筒內(nèi)最高工作壓力；
缸筒材料的許用應(yīng)力
材料的抗拉強度
缸承受的軸向壓力
安全系數(shù)
液壓缸安裝及導(dǎo)向系數(shù)
活塞桿彎曲失穩(wěn)的臨界壓力
液壓缸支承長度
活塞桿橫截面慣性矩
實際彈性模數(shù)
材料的彈性模數(shù)
材料組織缺陷系數(shù)
活塞桿截面不均勻系數(shù)
活塞桿直徑
目 錄
1 緒論 6
1.1塑料簡介 6
1.2注塑成型及注塑模 6
2 塑料材料分析 9
2.1塑料材料的基本特性 9
2.2塑件材料成型性能 9
2.3塑件材料主要用途 10
3 塑件的工藝分析 11
3.1塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 11
3.1.1脫模斜度 11
3.1.2塑件的壁厚 11
3.2塑件尺寸及精度 12
3.3塑件表面粗糙度 13
3.4塑件的體積和質(zhì)量 13
4 注射成型工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的分析和確定 14
4.1注射成型工藝過程分析[5] 14
4.2澆口種類的確定 15
4.3型腔數(shù)目的確定 15
4.4注射機的選擇和校核 15
4.4.1注射量的校核 16
4.4.2塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 16
4.4.3模具與注射機安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 17
5 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 18
5.1分型面的設(shè)計 18
5.2型腔的布局 18
5.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計 19
5.3.1澆注系統(tǒng)組成 19
5.3.2確定澆注系統(tǒng)的原則 19
5.3.3流道的設(shè)計 20
5.3.4分流道的設(shè)計 21
5.3.5澆口的設(shè)計 21
5.3.6冷料穴的設(shè)計 21
5.4注射模成型零部件的設(shè)計 22
5.4.1成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 22
5.4.2成型零部件工作尺寸的計算 23
5.5排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計 24
5.5.1凹模寬度尺寸的計算 24
5.5.2凹模長度尺寸的計算 25
5.5.3凹模高度尺寸的計算 25
5.5.4凸模寬度尺寸的計算 25
5.5.5凸模長度的計算 25
5.5.6凸模高度尺寸的計算 26
5.6脫模機構(gòu)的設(shè)計 26
5.6.1脫模機構(gòu)的選用原則 26
5.6.2脫模機構(gòu)類型的選擇 26
5.7注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 27
5.7.1溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響 27
5.8冷卻系統(tǒng)之設(shè)計規(guī)則 28
5.9模架及標(biāo)準(zhǔn)件的選用 28
5.9.1模架的選用 28
5.10側(cè)向抽芯機構(gòu) 30
5.10.1抽芯距S 30
5.10.2側(cè)抽芯力的計算 30
5.11斜導(dǎo)柱的設(shè)計 31
5.11.1斜導(dǎo)柱傾斜角度 的確定 31
5.11.2斜導(dǎo)柱直徑的的計算 31
5.11.3斜導(dǎo)柱的總的長度的計算 31
6模具材料的選用 33
6.1成型零件材料選用 33
6.2注射模用鋼種 33
7總結(jié) 35
致謝 36
參考文獻(xiàn) 37
畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 38
畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明 39
1 緒論
模具制造是國家經(jīng)濟建設(shè)中的一項重要產(chǎn)業(yè)，振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)成為廣大業(yè)內(nèi)人士的共識。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。
1.1塑料簡介
塑料是以樹脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力下具有流動性。可以被模塑成型為一定的幾何形狀和尺寸，并在成型固化后保持其既得形狀而不發(fā)生變化。塑料有很多優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)和日常生活，它具有密度小，質(zhì)量輕，比強度高，絕緣性能好，介電損耗低，化學(xué)穩(wěn)定性高，減摩耐磨性能好，減振隔音性能好等諸多優(yōu)點。另外，許多塑料還具有防水、防潮、防透氣、防輻射及耐瞬時燒蝕等特殊性能[1]。塑料以從代替部分金屬、木材、皮革及無機材料發(fā)展成為各個部門不可缺少的一種化學(xué)材料，在國民經(jīng)濟中，塑料制作已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。
1.2注塑成型及注塑模
將塑料成型為制品的生產(chǎn)方法很多，最常用的有注射，擠出，壓縮，壓注，壓延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，幾乎的有的熱塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精度較高、易于實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)等一系列優(yōu)點。因此廣泛用于塑料制件的生產(chǎn)中，其產(chǎn)口占目前塑料制件生產(chǎn)的30%左右。但注射成型的設(shè)備價格及模具制造費用較高，不適合單件及批量較小的塑料件的生產(chǎn)。
要了解注射成型和注射模，首先得了解注射機的一些基本知識，注射機是注射成型的主要設(shè)備，依靠該設(shè)備將粒狀塑料通過高壓加熱等工序進(jìn)行注射。?注射機為熱塑性或熱固性塑料注射成型所用的主要設(shè)備，按其外形可分為立式、臥式、直角式三種，由注射裝置、鎖模裝置、脫模裝置，模板機架系統(tǒng)等組成。
注射成型是根據(jù)金屬壓鑄成型原理發(fā)展而來的，其基本原理是利用塑料的可
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擠壓性和可模塑性。首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注射機的料斗送入高溫的機筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過料筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段保壓冷卻定型時間后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制品。
注射成型生產(chǎn)中使用的模具叫注射模，它是實現(xiàn)注射成型生產(chǎn)的工藝裝備。
注射模的種類很多，其結(jié)構(gòu)與塑料品種、塑件的復(fù)雜程度和注射機的種類等很多因素有關(guān)，其基本結(jié)構(gòu)都是由動模和定模兩大部分組成的。定模部分安裝在注射機的固定板上，動模部分安裝在注射機的移動模板上，在注射成型過程中它隨注射機上的合模系統(tǒng)運動。注射成型時動模部分與定模部分由導(dǎo)柱導(dǎo)向而閉合。一般注射模由成型零部件、合模導(dǎo)向機構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)、推出機構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成[2] 。
注射模、塑料原材料和注射機通過注射成型工藝聯(lián)系在一起。注射成型工藝的核心問題就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把它注射到型腔中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達(dá)到所要求的質(zhì)量。注射機和模具結(jié)構(gòu)確定以后，注射成型工藝條件的選擇與控制便是決定成型質(zhì)量的主要因素。
注射成型有三大工藝條件，即：溫度、壓力、時間。在成型過程中，尤其是精密制品的成型，要確立一組最佳的成型條件決非易事，因為影響成型條件的因素太多，有制品形狀、模具結(jié)構(gòu)、注射裝備、原材料、電壓波動及環(huán)境溫度等。
塑料模具的設(shè)計不但要采用CAD技術(shù)，而且還要采用計算機輔助工程（CAE）技術(shù)。這是發(fā)展的必然趨勢。注塑成型分兩個階段，即開發(fā)/設(shè)計階段（包括產(chǎn)品設(shè)計、模具設(shè)計和模具制造）和生產(chǎn)階段（包括購買材料、試模和成型）。
傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產(chǎn)前，的MOLDFLOW、美國的CFLOW、華中科技大學(xué)的H-FLOW等。其中MOLDFLOW軟件包括三個部分：MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS （產(chǎn)品優(yōu)化顧問，簡稱MPA），MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT （注射成型模擬分析，簡稱MPI），MOLDFLOW PLASTICS XPERT （注射成型過程控制專家，簡稱MPX）。采用CAE技術(shù)，可以完全代替試模，CAE技術(shù)提供了從制品設(shè)計到生產(chǎn)的完整解決方案，在模具制造加工之前，在計算機上對整個注射成型過程進(jìn)行模擬分析，準(zhǔn)確預(yù)測熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設(shè)計者能盡早發(fā)現(xiàn)問題，及時修改制件和模具設(shè)計，而不是等到試模以后再返修模具。這不僅是對傳統(tǒng)模具設(shè)計方法的一次突破，而且對減少甚至避免模具返修報廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等，都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟意義[3]。由于設(shè)計人員憑經(jīng)驗與直覺設(shè)計模具，模具裝配完畢后，通常需要幾次試模，發(fā)現(xiàn)問題后，不僅需要重新設(shè)置工藝參數(shù)，甚至還需要修改塑料制品和模具設(shè)計，這勢必增加生產(chǎn)成本，延長產(chǎn)品開發(fā)周期。
目前國際市場上主要流行的，運用范圍最廣的注射模流動模擬分析軟件有澳大利亞。
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2 塑料材料分析
2.1塑料材料的基本特性
ABS是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三種單體共聚而成的。這三種組分的各自特性，使ABS具有良好的綜合理學(xué)性能。丙烯腈使ABS有良好的耐腐蝕性、耐熱性及表面硬度，丁二烯使ABS堅韌，苯乙烯使ABS有良好的加工性和染色性能。ABS價格便宜原料易得，是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用范圍最廣的工程塑料之一。是一種良好的熱塑性塑料。
ABS無毒，無氣味，呈微黃色，成型的塑料有較好的光澤，、不透明，密度為1.02--1.05。既有較好的抗沖擊強度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機鹽、堿、酸類對ABS幾乎沒有影響， ABS不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹，在酮，醛，酯，氯代烴中會溶解或形成乳濁液。ABS表面受冰醋酸，植物油等化學(xué)藥品的侵蝕時會引起應(yīng)力開裂， ABS有一定的硬度，他的熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高，尺寸穩(wěn)定性較好，易于成型加工，經(jīng)過調(diào)色配成任何顏色。其缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70左右，熱變形溫度約為93耐氣候性差，在紫外線作用下ABS易變硬發(fā)脆。
ABS的性能指標(biāo)：密度 1.02——1.05（），收縮率 ，熔點，彎曲強度80Mpa，拉伸強度3549Mpa，拉伸彈性模量1.8Gpa，彎曲彈性模量1.4Gpa，壓縮強度1839Mpa，缺口沖擊強度1120，硬度6286HRR，體積電阻系數(shù)，收縮率 范圍內(nèi)。ABS的熱變形溫度為93118℃，制品經(jīng)退火處理后還可提高10℃左右。ABS在-40℃時仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40100℃的溫度范圍內(nèi)使用。
2.2塑件材料成型性能
ABS易吸水，使成型塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷。因此，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；ABS在升溫時黏度增高，黏度對剪切速率的依賴性很強，因此模具設(shè)計中大都采用側(cè)澆口形式，成型壓力較高，塑件上的脫模斜度宜稍大；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時應(yīng)該注意盡量減小澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響及小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在5060，要求塑件光澤和耐熱時，模具溫度應(yīng)控制在6080。ABS比熱容低，塑化效率高，凝固也快，故
成型周期短。
2.3塑件材料主要用途
ABS在機械工業(yè)上用來制造端子座、泵業(yè)輪、軸承、把手、管道、管連接件、蓄電池槽、冷藏庫和冰箱襯里等，汽車工業(yè)上用ABS制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導(dǎo)管等，還可用ABS夾層板制小轎車車身。ABS還可用來制造水表殼，紡織器材，電器零件、玩具、電子琴及收錄機殼體、食品包裝容器，農(nóng)藥噴霧器及家具等。
3 塑件的工藝分析
在模具設(shè)計之前需要對塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級和表面質(zhì)量要進(jìn)行仔細(xì)研究和分析，只有這樣才能恰當(dāng)確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。
端子座如圖所示，具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見圖紙，該塑件結(jié)構(gòu)中等復(fù)雜程度，生產(chǎn)量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要求不高。
圖 3.1 零件圖
3.1塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1.1脫模斜度
由于注射制品在冷卻過程中產(chǎn)生收縮，因此它在脫模前會緊緊的包住模具型芯或型腔中突出的部分。為了便于脫模，防止因脫模力過大拉傷制品表面，與脫模方向平行的制品內(nèi)外表面應(yīng)具有一定的脫模斜度。脫模斜度的大小與制品形狀、壁厚及收縮率有關(guān)。斜度過小，不僅會使制品尺寸困難，而且易使制品表面損傷或破裂，斜度過大時，雖然脫模方便，但會影響制品尺寸精度，并浪費原材料。通常塑件的脫模斜度約取0.5～1.5，根據(jù)文獻(xiàn)，塑件材料ABS的型腔脫模斜度為0.35～130/，型芯脫模斜度為30/～1。
3.1.2塑件的壁厚
塑件的壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)要素，是設(shè)計塑件時必須考慮的問題之一。塑件
的壁厚對于注射成型生產(chǎn)具有極為重要的影響，它與注射充模時的熔體流動、固化定型時的冷卻速度和時間、塑件的成型質(zhì)量、塑件的原材料以及生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本密切相關(guān)。一般在滿足使用要求的前提下，塑件的壁厚應(yīng)盡量小。因為壁厚太大不僅會使原材料消耗增大，生產(chǎn)成本提高，更重要的是會延緩塑件在模內(nèi)的冷卻速度，使成型周期延長，另外還容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小則剛度差，在脫模、裝配、使用中會發(fā)生變形，影響到塑件的使用和裝配的準(zhǔn)確性。選擇壁厚時應(yīng)力求塑件各處壁厚盡量均勻，以避免塑件出現(xiàn)不均勻收縮等成型缺陷。塑件壁厚一般在1～4，最常用的數(shù)值為2～3。該管連接件壁厚均勻，周邊和底部壁厚均為3左右。（3）、塑件的圓角。
為防止塑件轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中，改善其成型加工過程中的充模特性，增加相應(yīng)位置模具和塑件的力學(xué)角度，需要在塑件的轉(zhuǎn)角處和內(nèi)部聯(lián)接處采用圓角過度。在無特殊要求時，塑件的各連接角處均有半徑不小于0.5～1的圓角。一般外圓弧半徑大于壁厚的0.5倍，內(nèi)圓角半徑應(yīng)是壁厚的0.5倍。
該塑料件表面圓角半徑和內(nèi)部轉(zhuǎn)彎處圓角為0.5。
3.1.3孔
塑料制品上通常帶有各種通孔和盲孔，原則上講，這些孔均能用一定的型芯成型。但當(dāng)孔太復(fù)雜時，會使熔體流動困難，模具加工難度增大，生產(chǎn)成本提高，困此在塑件上設(shè)計孔時，應(yīng)盡量采用簡單孔型。由于型芯對熔體有分流作用，所以在孔成型時周圍易產(chǎn)生熔接痕，導(dǎo)致孔的強度降低，故設(shè)計孔時孔時孔間距和孔到塑件邊緣的距離一般都尖大于孔徑，孔的周邊應(yīng)增加壁厚，以保證塑件的強度和剛度。
3.2塑件尺寸及精度
塑料制品外形尺寸的大小主要取決于塑料品種的流動性和注射機規(guī)格，在一定的設(shè)備和工藝條件下流動性好的塑料可以成型較大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比較小。從節(jié)約材料和能源的角度出發(fā)，只要能滿足制品的使用要求，一般都應(yīng)將制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計的盡量緊湊，以便使制品的外形尺寸玲瓏小巧些。該塑件的材料為ABS，流動性較好，適用于不同尺寸的制品。
塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設(shè)計得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公關(guān)等級確定精度等級。根據(jù)我國目前的成型水平，塑件尺寸公差可以參照文獻(xiàn)[2]表3-2塑件的尺寸與公關(guān)（SJ1372-1978）的塑料制件公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)來確定。根據(jù)任務(wù)書和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用MT3級精度，未注采用MT5級精度。
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。這除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點來保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般為Ra 0.02～1.25之間，模腔表壁的表面粗糙度應(yīng)為塑件的1/2，即Ra 0.01～0.63。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應(yīng)隨時給以拋光復(fù)原。
該塑件外部需要的表面粗糙度比內(nèi)部要高許多，為Ra0.2，內(nèi)部為0.4。
3.4塑件的體積和質(zhì)量
本次設(shè)計中，塑件的質(zhì)量和體積采用3D測量，在UG軟件中，使用塑模部件驗證功能，可以測得塑件的質(zhì)量（ABS的密度為1.05），即可以得出該塑件制品的質(zhì)量為4.291克。
4 注射成型工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的分析和確定
4.1注射成型工藝過程分析
根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、材料及質(zhì)量，確定其成型工藝過程為：
第一步：為使注射過程順利和保證產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)對所用的設(shè)備和塑料作好以下準(zhǔn)備工作。
（1）成型前對原材料的預(yù)處理
根據(jù)注射成型對物料的要求，檢驗物料的含水量，外觀色澤，顆粒情況并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標(biāo)，對原材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，ABS材料吸水率極低，成型前一般不必進(jìn)行干燥處理。如有需要，可在70 ～ 80 ℃下干燥2～4 h。
（2）料筒的清洗
在初用某種塑料或某一注射機之前，或者在生產(chǎn)中需要改變產(chǎn)品、更換原料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時，都需要對注射機（主要是料筒）進(jìn)行清洗或拆換。
柱塞式注射機料筒的清洗常比螺桿式注射機困難，因為柱塞式料筒內(nèi)的存料量較大而不易對其轉(zhuǎn)動，清洗時必須拆卸清洗或者采用專用料筒。對螺桿式通常是直接換料清洗，也可采用對空注射法清洗。
（3）脫模劑的選用
脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而敷在模具表面上的一種助劑。一般注射制件的脫模，主要依賴于合理的工藝條件與正確的模具設(shè)計。在和產(chǎn)上為了順利脫模，常用的脫模劑有：硬脂酸鋅，液體石蠟（白油），硅油，對ABS材料，可選用硬脂酸鋅，因為此脫模劑除聚酰胺塑料外，一般塑料都可使用。
第二步: 注射成型過程
完整的注射過程表面上共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個步驟，但實際上是塑化成型與冷卻兩個過程。
第三步：制件的后處理
注射制件經(jīng)脫模或機械加工后，常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚恚康氖菫榱讼嬖诘膬?nèi)應(yīng)力，以改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性。制件的后處理主要有退火和調(diào)濕處理。
該塑料制件材料為ABS，就采用退火處理1～3小時。
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4.2澆口種類的確定
注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并使注射壓力傳遞到各個部分。澆注系統(tǒng)設(shè)計的好壞對塑件性能、外觀及成型難易程度影響很大。它由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。其中澆口的選擇與設(shè)計恰當(dāng)與否直接關(guān)系到制品能否完好的成型。
由于本設(shè)計中端子座塑件外表面質(zhì)量要求較高，所以選用側(cè)澆口。側(cè)澆口直接在中間的圓端面處進(jìn)，端子座組裝后，澆口被遮擋起來。
側(cè)澆口主流道需要設(shè)置鉤針，分流道與產(chǎn)品相連，頂出產(chǎn)品包含流道連接在一起。
4.3型腔數(shù)目的確定
因為本設(shè)計中采用側(cè)澆口，且塑件的尺寸不大，為提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模四腔，進(jìn)行加工生產(chǎn)。
4.4注射機的選擇和校核
由于采用一模四腔，需要至少注射量為4.291x4g，流道水口廢料10g，總注塑量達(dá)到27.164g，再根據(jù)工藝參數(shù)（主要是注射壓力），綜合考慮各種因素，選定注射機為海天80XB。注射方式為螺桿式，其有關(guān)性能參數(shù)為：
表4.4 海天HTF80XB注射機參數(shù)
參數(shù)
單位
80×1A
80×1B
80×1C
螺桿直徑
mm
34
36
40
理論注射容量
cm3
95
110
130
注射重量PS
g
119
134
165
注射壓力
Mpa
206
183
149
注射行程
mm
144
螺桿轉(zhuǎn)速
r/min
0~215
料筒加熱功率
KW
5.7
鎖模力
KN
800
拉桿內(nèi)間距(水平×垂直)
mm
400×400
允許最大模具厚度
mm
460
允許最小模具厚度
mm
160
移模行程
mm
340
移模開距(最大)
mm
750
液壓頂出行程
mm
100
液壓頂出力
KN
33
液壓頂出桿數(shù)量
PC
5
油泵電動機功率
KW
13
油箱容積
l
210
機器尺寸(長×寬×高)
m
4.7×1.3×1.85
機器重量
t
3.4
最小模具尺寸(長×寬)
mm
150x150
4.4.1注射量的校核
模具設(shè)計時，必須使得在一個注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機額定注射量的80%以內(nèi)。校核公式為：
（4.1）
式中 --型腔數(shù)量
--單個塑件的體積（）
--澆注系統(tǒng)所需塑料的體積（）
本設(shè)計中：n=4 17.164 g =10g
M=17.164+10=27.164g（約等于）<110gx80%
注塑機額定注塑量為110g
注射量符合要求.。
4.4.2塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核
注射成型時塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。如果這一數(shù)值超過了注射機所允許的最大成型面積，則成型過程中會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，必須滿足以下關(guān)系。
（4.2）
式中 n --型腔數(shù)目
--單個塑件在模具分型面上的投影面積
--澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積
n=4 =292.1972 =60
=292.1972x4+60=1228.7888
注射成型時為了可靠的鎖模，應(yīng)使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模力。即：
（）P < F （4.3）
式中： P—塑料熔體對型腔的成型壓力（MPa）
F—注射機額定鎖模力（N）
其它意義同上
根據(jù)教科書表5-1，型腔內(nèi)通常為20-40MPa，一般制品為24-34MPa，精密制品為39-44MP；
（）P=1228.7888x30x1.1x0.001=40KN<800KN
鎖模力符合要求。
4.4.3模具與注射機安裝模具部分相關(guān)尺寸校核
（1） 模具厚度（閉合高度）
模具閉合高度必須滿足以下公式
（4.4）
式中 --注射機允許的最大模厚
--注射機允許的最小模厚
本設(shè)計中模具厚度為280mm 160
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