電器接插件注塑工藝及模具設計【五孔插座銅片安裝座注塑模具-側抽芯】,五孔插座銅片安裝座注塑模具-側抽芯,電器,插件,注塑,工藝,模具設計,插座,銅片,安裝,模具,側抽芯 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第35頁 摘 要 目前，塑料工業(yè)發(fā)展迅猛。塑料制品已遍布到現代工業(yè)和日常生活的每個角落。為了解塑件的制造過程及學習有關知識，本論文參考有關書籍，結合實際制品，系統(tǒng)地分析了注射模的設計過程，并運用UG等大型設計軟件對塑料模型進行設計。 本論文根據銅片安裝座的實際制品及其用途性能，選擇了塑料的牌號、分析了塑件的性能、尺寸精度及設計的有關注意事項；闡述了塑料的性能、成型特性以及工藝參數；根據制品的注射量及注射壓力選擇了成型設備，分析了塑件的成型工藝過程；根據選擇模具材料的具體原則，選擇了模具各個部件的材料；通過塑件結構、形狀分析，確定了其成型位置以及分型面；重點介紹了模具結構的設計，包括澆注系統(tǒng)設計、成型零部件的工作尺寸計算及結構設計與強度校核、側面抽芯機構設計、脫模機構設計、排氣結構設計、冷卻系統(tǒng)設計、支承與連接零件的設計與選擇。 利用UG創(chuàng)建了零件整體的三維模型，利用UG的制圖功能生成零件的工程圖。 利用AutoCAD,繪出模具裝配圖，以及各個零件圖。 關鍵詞：注塑模 工藝分析 結構設計 注塑機參數校核 UG AutoCAD Abstract Currently, the plastic industry is developing rapidly. The plastic have been found everywhere in modern industry and daily life. To understand the manufacturing process of plastic parts and some acknowledge of injection mould, this thesis analyzes the designing process of injection mould systematically with reference books consulted and according to performance of plastic part. This paper applies large-scale UG design software to design plastic model. According to performance and uses of the Block installation of copper, in this paper the brands of plastic is closed, the performance of the plastic parts is analyzed and the performance plastics, molding characteristics and process parameters are expounded. According to injection volume and pressure of injection molding equipment of choice, this paper analyzes pieces of plastic molding process. And according to the principles of choosing the mold materials, this paper selects all parts of the mold material with the analyzing the shape of plastic parts. In the thesis, it focus on the tooling design including gating system, forming part of dimensions, structural and strength of mold-orienting, the Side core-pulling mechanism , the Demoulding Mechanism , the cooling system, the Exhaust System, the bearing and connecting parts . Sets up 3D model of the product in UG . At last, all of them are translated into 2D engineering drawings. Using AutoCAD , sets up the Die Assembly Drawing , and the drawings of the parts. Key words：Injection die; Process analysis; Structural design; Check injection molding machine; UG；AutoCAD 目 錄 第一章 緒論 1 1.1 概述 1 1.2 塑料成型原理 2 1.3 現代技術在注射模中的應用 3 1.4本文研究的主要內容、目標與方法 4 第二章 產品的工藝分析 5 2.1 塑料制件分析 5 2.2 零件的建模 5 2.3 塑料制品的尺寸、體積、公差和表面質量 6 2.3.1 塑料制品的尺寸 6 2.3.2 塑料制品的體積 7 2.3.3 塑料制品的公差 7 2.3.4 塑料制品的表面質量 8 2.4脫模斜度 8 2.5塑料制品的圓角 9 2.6小結 9 第三章 塑件材料和注塑機的選擇 10 3.1材料的選擇 10 3.2注塑機的選擇 11 3.3注射機校核 12 第四章 注塑模的結構設計 14 4.1模具總體結構分析 14 4.2澆注系統(tǒng)設計 14 4.2.1澆注系統(tǒng)的組成 14 4.2.2型腔數量及排列方式 15 4.2.3主流道設計 16 4.2.4分流道設計 16 4.2.5澆口設計 17 4.2.6分型面的選擇 18 4.3成型零件結構設計及尺寸計算 18 4.3.1一般零件成型尺寸基本公式 19 4.3.2凹模（型腔）尺寸計算 19 4.3.3凸模（型心）尺寸計算 21 4.3.4型腔側壁及底板厚度計算 22 4.3.5模架的選擇 23 4.4脫模機構設計 24 4.4.1脫模機構的設計 24 4.4.2脫模機構的復位設計 25 4.5導向機構及定位機構設計 25 4.6側面抽芯機構的設計 28 4.6.1機構形式的確定 28 4.6.2抽芯力的計算 28 4.7排氣系統(tǒng)的設計 29 4.8模具冷卻系統(tǒng)的設計 30 4.8.1冷卻效果的影響因素 30 4.8.2冷卻孔道設計 30 4.8.3模具結構圖 32 總 結 33 致 謝 34 參考文獻 35 第一章 緒論 1.1 概述 塑料件是現代新興產品之一，塑料時時刻刻圍繞在人們的身旁。如今我們可謂生活在“塑料世界”里。由于塑料具有密度小、化學穩(wěn)定性好、電絕緣性高、比強度大等優(yōu)異性能，再加上原料豐富、制作方便及成本低廉等優(yōu)點，所以在國民經濟各領域應用甚廣。無論是在工農業(yè)生產、交通運輸、儀器儀表、軍事國防、文體醫(yī)衛(wèi)、郵電通信及建筑五金，還是能源開發(fā)、海洋利用等，都有這種新穎、性能優(yōu)異的塑料產品。以汽車工業(yè)為例，由于汽車輕量化、低能耗的發(fā)展要求，汽車零部件的材料構成發(fā)生了明顯的以塑代鋼的變化，目前我國汽車塑料占汽車自重的5%至6%，而國外已達13%，根據專家預測，汽車塑料的單車用量還將會進一步增加。在現代車輛上，無論是外裝飾件、內裝飾件，還是功能與結構件，都可以采用塑料材料，外裝飾件有保險杠、擋泥板、車輪罩、導流板等；內裝飾件有儀表板、車門內板、副儀表板、雜物箱蓋、座椅、后護板等；功能與結構件有油箱、散熱器水室、空濾器罩、風扇葉片等。據統(tǒng)計，我國2000年汽車產量200多萬輛，車用塑料達138萬噸。從國內外汽車塑料應用的情況看，汽車塑料的用量現已成為衡量汽車生產技術水平的標志之一。 作為塑料制件最有效的成型方法之一的注塑成型由于可以一次成型各種結構復雜、尺寸精密和帶有金屬嵌件的制品，并且成型周期短，可以一模多腔，生產率高，大批生產時成本低廉，易于實現自動化生產，因此在塑料加工行業(yè)中占有非常重要的地位。據統(tǒng)計，塑料模具約占所有模具（包括金屬模）的38.2%，塑料制品總重量的大約32%是用于注射成型的，80%以上的工程塑料制品都要采用注射成型方式生產。 根據海關統(tǒng)計，我國2000年共進口模具9.77億美元，其中塑膠模具共5.5億美元，占56.3%，2001年共進口模具11.12億美元，其中塑膠模具共6.16億美元，占55.4%。從品種上來說，進口量最大的是塑膠模具塑料是從石油生產出來的合成樹脂加入增塑劑、填充劑及著色劑等物質而組成的，原料為小顆?；蚍蹱?。將這些小顆粒塑料加熱熔化成粘流狀，注射到一個具有所需要產品形狀的型腔中，待塑料冷卻后取出來，就得到了與型腔形狀一樣的塑件，這個具有型腔的東西叫做模具，因為它專門用于制作塑料件，所以通常稱為注塑模具。 1.2 塑料成型原理 注塑成型也稱注射成型，它是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一，可用來生產空間幾何形狀非常復雜的塑料制件。由于它具有應用面廣、成型周期短、花色品種多、制件尺寸穩(wěn)定、產品易更新換代、生產效率高、模具服役條件好、塑件尺寸精度高、生產操作容易實現機械化和自動化等諸多優(yōu)點，因此，在整個塑料制件生產行業(yè)中，注塑成型占有非常重要的地位。目前，除了少數幾種塑料品種外，幾乎所有的塑料（即全部熱塑性和部分熱固性塑料）都可采用注塑成型。據統(tǒng)計，注塑制件占所以塑料制件總產量的30%，全世界每年生產的注塑模數量約占所有塑料成型總產量的50%。 將塑料顆粒定量加入到注塑機的料筒內，通過料筒的傳熱，以及螺桿轉動時產生的剪切摩擦作用使塑料逐步熔化成粘流狀態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推擠下，以很大的流速通過機筒前端的噴嘴注入到溫度較低的閉合模具型腔中。由于模具的冷卻作用，使模腔內的熔融塑料逐漸凝固并定型，最后開啟模具便可從模腔中推出具有一定形狀和尺寸的注塑件。上述過程大致可歸納為：加料→塑料熔融→注塑→冷卻定型→塑料脫模。 由注塑成型的過程分析可知，塑料要經過三個階段轉換：一是塑料未進入料筒前的顆粒狀態(tài)；二是塑料在料筒中的塑化流動達到的粘流狀態(tài)熔體；三是塑料通過注塑模澆注系統(tǒng)的充模流動及冷卻凝固而定型。在第一階段中，塑料在進入料筒前的運動，屬于顆粒料流，主要是塑料受到機械力等的作用而產生的塑料顆粒運動。在第二階段中，塑料在料筒熱和剪切熱等的作用下，發(fā)生塑化熔融而在料筒中的糊狀流動，這種流動在料筒內的每個部位的流動狀態(tài)基本保持恒定，屬于穩(wěn)定流動。在第三階段中，粘流狀態(tài)的塑件在一定壓力及速度下，通過注塑模澆注系統(tǒng)進行充填模腔流動，其流動狀態(tài)不能保持恒定，屬于非穩(wěn)定流動，因此，第三階段的流動是注塑件成型件的關鍵階段。必須指出，影響每個階段的變化因素有： (1) 塑料有本身的物性參數和本構關系（固有特性、內因）。 (2) 一定量的塑料聚集在一起形成的宏觀結構。 (3) 塑料宏觀結構周圍的非塑料本身結構（如注塑模、注塑機等）構成塑料的幾何邊界。 (4) 塑料要受到來自外界或其內部的各種力，包括機械力，如壓力、剪切力、摩擦力等；物理力，如熱、結晶、相變等物理變化力；化學力，如熱分解等化學變化力 1.3 現代技術在注射模中的應用 塑料產品從設計到成型生產是一個十分復雜的過程，它包括塑料制品設計、模具結構設計、模具加工制造和模塑生產等幾個主要方面，它需要產品設計師、模具設計師、模具加工工藝師及熟練操作工人協同努力來完成，它是一個設計、修改、再設計的反復迭代，不斷優(yōu)化的過程。傳統(tǒng)的手工設計已越來越難以滿足市場激烈競爭的需要。計算機技術的運用，正在各方面取代傳統(tǒng)的手工設計方式，并取得了顯著的經濟效益。計算機技術在注塑模中的應用主要表現在以下幾方面。 (1)塑料制品的設計 塑料制品應根據使用要求進行設計，同時要考慮塑料性能的要求、成型的工藝特點、模具結構及制造工藝的要求、成型設備、生產批量及生產成本以及外形的美觀大方等各方面的要求，由于這些因素相互制約，所以要得到一個合理的塑料產品設計方案非常困難，同時塑料品種繁多，要選擇合適的材料需要綜合考慮塑料的力學、物理、化學性能、要查閱大量的手冊和技術資料，有時還要進行實驗驗證。所有這些工作，即使是有豐富經驗的設計師也很難取得十分滿意的結果。 基于特征的三維造型軟件為設計師提供了方便的設計平臺，其強大的編輯修改功能和曲面造型功能以及逼真的顯示效果使設計者可以運用自如地表現自己的設計意圖，真正做到所想即所得，而且制品的質量、體積等各種物理參數一并計算保存，為后續(xù)的模具設計和分析打下良好的基礎。強大的工程數據庫包括了各種塑料的材料特性，且添加方便。采用基于知識（Knowledge-Based Reasoning, KBR）和基于實例（Case-Based Reasoning ,CBR）推理的專家系統(tǒng)的運用，使塑料材料選擇簡單、準確。 (2) 模具結構設計 注塑模具結構要根據塑料制品的形狀、精度、大小、工藝要求和生產批量來決定，它包括型腔數目及排列方式、澆注系統(tǒng)、成型部件、冷卻系統(tǒng)、脫模機構、側抽芯機構等幾大部分，同時要盡量采用標準模架，計算機技術在注塑模具中的應用主要體現在注塑模具結構設計中。 (3) 模具開合模運動仿真 注塑模具結構復雜，要求各部件運動自如，互不干涉，且對模具零件的順序動作以及行程有嚴格的控制，運用CAD技術可對模具開模、合模以及制品被推出的全過程進行仿真，從而檢查出模具結構設計的不合理處，并及時更正，以減少修模時間。 (4) 注塑過程數值分析 塑料在模具模腔中要經過流動、保壓和冷卻三個主要階段，其流動、力學行為和熱行為非常復雜，采用CAE方法可以模擬塑料熔體在模腔中的流動與保壓過程，其結果包括熔體在澆注系統(tǒng)和型腔中流動過程的動態(tài)圖，提供不同時刻熔體及制品在型腔各處的溫度、壓力、剪切速率、切應力以及所需的最大鎖模力等，其預測結果對改進模具澆注系統(tǒng)及調整注塑工藝參數有著重要的指導意義；同時還可計算模具在注塑過程中最大的變形和應力，以此來檢驗模具的剛度和強度能否保證模具正常工作；對制品可能發(fā)生的翹曲進行預測可使模具設計者在模具制造之前及時采取補救措施；運用CAE方法還可分析模壁的冷卻過程，其預測結果有助于縮短模具冷卻時間、改善制品在冷卻過程中的溫度分布不均勻性。 (5) 數控加工 復雜制品的模具成型零件多采用數控加工的方法制造，利用數控編程軟件可模擬刀具在三維曲面上的實時加工過程并顯示有關曲面的形狀數據，以保證加工過程的可靠性，同時還可自動生成數控線切割指令、曲面的三軸、五軸數控銑削刀具軌跡等。 1.4本文研究的主要內容、目標與方法 本設計大致有以下幾部分內容： (1) 注塑模具的結構設計，主要包括澆注系統(tǒng)、成型零件、側面抽心機構、脫模機構和冷卻系統(tǒng)組成； (2) 運用UG軟件將注塑模具建模成實體，完成裝配過程； (3) 利用AutoCAD繪出模具裝配圖，零件圖。 目標與方法： 經過本次設計，主要是掌握注塑模具設計的主要概念，對注塑模具有一個較為全面的認識，并能對給定的塑料模型進行結構分析，進而完成完整的注塑模具結構。應對注塑模具的機構及類型有較為深刻的理解，并能熟練掌握UG軟件在注塑模制造過程中的運用。 本次設計主要是根據注塑模具的一般設計過程，針對具體的塑料模型，設計出用于實際生產加工的一套完整的注塑模具，并依靠三維軟件UG，進行整個注塑模具的建模。 第二章 產品的工藝分析 2.1 塑料制件分析 塑料制件的設計不僅要滿足要求，而且要符合塑件的成形工藝特點，并且盡可能使模具結構簡單化。這樣，可使成型工藝穩(wěn)定，保證塑料制件的質量，又可使生產成本降低。在進行塑件結構工藝設計時，必須遵循以下幾個原則： 在保證塑件的使用性能、物理性能與力學性能、電氣性能等的前提下，力求結構簡單、壁厚均勻、成形方便。 在設計塑件時應考慮其模具的總體結構合理，工藝性好，模具型腔易于制造，模具冷卻、推出等機構簡單。 在設計塑件時，應考慮塑件的成形工藝性，如流動性，收縮性，等；蘇建形狀應有利于模具分型、排氣、補縮和冷卻。 本次設計的是五孔插座中導體材料的安裝座，主要用于安裝插座中金屬片，是日常生活中極為普遍的一種塑料產品，可以把他的特點歸納為：普遍、價格低廉、用途廣泛等。對其要求主要為：強度要硬、絕緣性能要很好。 從零件分析 , 表面較平整光滑，皺折、裂紋等缺陷少有,由于在使用中不是能見到的部分，所以表面的要求并不需要很高。另外分型面得確定是重點也是難點,還涉及到金屬嵌件的問題。 流程圖：在注塑機和模具上通過加料、加熱塑化、加壓注射、保壓、冷卻定型、脫模等工序，對塑料進行成型后處理。 2.2 零件的建模 零件的三維圖通過UG畫出，用到的命令有【草圖】里的畫直線、圓、矩形、派生直線、快速修剪、快速延伸以及參考平面的變換，還有【建模】里的拉伸、求和、求差等命令。 建模過程大致為：1：畫出底面的兩個矩形，拉伸出兩個長方體。2：采用【建?！坷锏那蟛蠲?，從大的長方體中減去小的長方體，得到底座。3：畫五孔插座上的兩孔的安裝臺，采用同1、2的步驟畫出一個殼體。4：畫出插孔的形狀，并拉伸為實體。5：從3中得到的殼體上減去4中得到的實體。6：用3、4、5同樣的方法得到另一個安裝臺。7：用如圖3、4、5的方法畫出三孔插座上的一個安裝臺。8：將7中得到的安裝臺分別左右旋轉30度，得到另兩個安裝臺。9：采用3、4、5的方法，得到兩個圓柱孔。10：固定好以上所有實體的相對位置，采用【建?！恐星蠛偷拿睿瑢⑺袑嶓w合并。 最終建好的模型，如圖： 圖2-1 零件三維模型圖 2.3 塑料制品的尺寸、體積、公差和表面質量 2.3.1 塑料制品的尺寸 由于塑料流動性的限制，對于流動性差的塑料或薄壁制品進行注塑模塑時，制品尺寸不宜過大，以免熔體不能充滿型腔或形成熔接痕，從而影響制品外觀和強度。此外，注塑模塑制品的尺寸受到注塑機的公稱注射量、合模力和模板尺寸的限制.主要尺寸如下: 圖2-2 零件尺寸圖 2.3.2 塑料制品的體積 在UG中，點擊工具欄上的『分析』選擇『質量屬性』，彈出如圖的對話框 點擊按鈕，選擇所有的部件，出來零件的基本信息，如下： ============================================================ 列出信息創(chuàng)建者： a 日期 ： 2009-4-21 16:14:06 當前工作部件 ： D:\bysjdj.prt 節(jié)點名 ： chinese-d5ee866 ============================================================ 測量質量屬性 顯示的質量屬性值 體積 = 6165.851109330 mm^3 面積 = 9987.649618862 mm^2 質量 = 0.048282529 kg 重量 = 0.473490292 N 回轉半徑 = 20.336937081 mm 質心 = 17.490079022, 27.110156961, 5.216899578 mm 所以注塑件的體積可以取為6166 mm^3=6.166cm^3。 2.3.3 塑料制品的公差 此塑料制品除了已標注的公差尺寸外，未注尺寸公差按GB/T14486-93中的MT5級精度執(zhí)行。所以圖紙已標注的公差尺寸需要經過詳細的計算得出。而未注尺寸公差就需要查標準GB/T14486-93： 塑料制品未注尺寸公差MT5級允許偏差的范圍是在名義尺寸的上下均勻的分布，所以在模具型腔設計時未注尺寸可按尺寸中限也就是尺寸本身加以收縮率執(zhí)行。 影響塑料模塑制品公差的因素主要有：模具制造誤差及磨損，尤其是成型零件的制造和裝配誤差以及使用中的磨損，塑料收縮率的波動，模塑工藝條件的變化，塑料制品的形狀，飛邊厚度的波動，脫模斜度及成型后制品的尺寸變化等。塑料制品分為8個精度等級，根據塑料品種不同，每一種塑料可選其中的三個等級。模具制造的精度一般塑料制品的精度高出一到二個等級。 2.3.4 塑料制品的表面質量 塑料制品表面質量包括有無斑點、條紋、凹痕、起泡、變色等缺陷，還有表面光澤性和表面粗糙度。表面缺陷必須避免，表面光澤性和表面粗糙度應根據塑料制品使用要求而定。根據上面的要求，對所給定的塑料制品精度定為MT4，模具精度為IT5. 2.4脫模斜度 塑料從熔融狀態(tài)轉變?yōu)楣腆w狀態(tài)將產生一定量的尺寸收縮，制品在冷卻或固化過程中圍繞凸模和型心產生收縮而包緊。為了便于塑料制品脫模，防止脫模時劃傷制品表面，與脫模方向平行的塑件表面一般應具有合理的脫模斜度。脫模斜度的大小與塑件的收縮率、塑件的形狀、塑件的壁厚及部位有關。一般聚乙烯、聚丙烯為30分到1度；ABS為40分到1度30分；聚碳酸脂為50分到2度。制品內、外壁面都應有脫模斜度，若只有內壁面脫模斜度，脫模時制品將黏附在凹模表面。若只有外壁面脫模斜度，脫模時制品將黏附在凸模表面。模具制品上布置平行于模具啟閉方向筋的壁面應有脫模斜度。在確定脫模斜度過程中，要注意考慮3方面的關系 (1) 在必須保證塑件尺寸精度和制品有特殊要求時，脫模斜度造成的制品尺寸誤差必須限制在該尺寸精度的公差之內和滿足特殊要求 (2) 為避免或減小脫模力過大而損傷注塑件，對于收縮較大，形狀復雜，型心包緊面積較大的塑件，應該考慮較大的脫模斜度。 (3) 為使注塑開模后，塑件留在動模一側的型心上，可以考慮塑件的內表面取較小的脫模斜度。另外，對有花紋的側表面需特大的脫模斜度，常見的有4度到5度，每0。025mm花紋深度要取1度以上脫模斜度。殼類塑件上有成排網格式孔板時，要取4度到8度以上型孔斜度，孔越多越密，斜度越大。根據該制品的形狀和壁厚，并且為了制品留在型芯一邊，選用內表面脫模斜度為35′，外表面脫模斜稍大為40′ 2.5塑料制品的圓角 塑料制品上所有轉角應盡可能采用圓弧過渡。采用圓弧過渡的好處在于避免應力集中，提高強度，改善熔體在型腔中的流動狀況，有利于充滿型腔，便于脫模。在制品結構上無特殊要求時，制品的各連接處的圓角半徑應不小于0.5～1mm。對于使用上要求必須以尖角過渡或分型面處和型芯與型腔配合不便做成圓角時，則仍以尖角過渡。 2.6小結 本章主要內容有如下幾個部分：根據零件尺寸，確定所需模具屬于中小型模具；根據圖紙精度要求查出了零件各個部分的公差；用UG設計了齒輪的三維圖，直觀得了解了塑件；為了便于脫模，對塑件的壁和孔都選擇了一定的脫模斜度，分析了塑件的成型工藝。 第三章 塑件材料和注塑機的選擇 3.1材料的選擇 一般結構零件常用的熱塑性塑料有：改性聚苯乙烯、低壓聚乙烯、聚丙烯、ABS等，其性能用途見表： 表3.1 常見熱塑性塑料性能比較 塑料品種 結構特點 使用溫度 化學穩(wěn)定性 性能特點 成型特點 主要用途 聚乙烯 線型結構結晶型 小于80℃ 較好，但不耐強氧化劑，耐水性好 質軟，力學性能較差，表面硬度低 成型性能好，粘度與剪切速率關系較大，成型前可不預熱 薄膜、管、繩、容器、電器絕緣零件、日用品等 聚苯乙烯 線形結構非結晶型 -30～80℃ 較好，對氧化劑、苯、四氯化碳、酮、酯類等抵抗力較差 透明性好，電性能好，抗拉抗彎強度高，但耐磨性差，質脆，抗沖擊強度差 成型性能很好，成型前可不干燥，但注射時應防止淌料，制品易產生內應力，易開裂 裝飾制品、儀表殼、燈罩、絕緣零件、容器、泡沫塑料、日用品等 聚丙烯 線型結構結晶型 10～120℃ 較好 耐寒性差，光氧作用下易降解老化，力學性能比聚乙烯好 成型時收縮率大，成型性能較好，易產生變形等缺陷 板、片、透明薄膜、繩、絕緣零件、汽車零件、擋泥板、通風管、風扇等 ABS 線型結構非結晶型 小于70℃ 較好 抗拉強度較好，有一定的耐磨性。但耐熱性較差，吸水性較大 成型性能很好，成型前原料要干燥 應用廣泛，如電器外殼、汽車儀表盤、日用品等 PF 線形結構非結晶型 10～120℃ 較好 機械強度高，堅韌耐磨，尺寸穩(wěn)定，耐腐蝕，電絕緣性能優(yōu)異 成型性較好，收縮及方向性比氨基塑料大，并含有水分揮發(fā)物。成型前預熱 制作電器、儀表的絕緣機構件 注塑零件是五孔插座中金屬銅片的支座，因此要求非常好的電絕緣性能，有較好的耐熱性、較高的機械強度，并且要堅韌耐磨，尺寸穩(wěn)定，耐腐蝕。因此選用酚醛塑料(PF)，型號為：H163Z,其性能如下： 密度： 料筒溫度：65—95℃ 模具溫度：160—170℃ 收縮率%：1.0 注射壓力：100MP 3.2注塑機的選擇 注塑機的種類很多，分類方法也比較多。按注射能力分，有超小型注塑機、小型注塑機、中型注塑機、大型注塑機和超大型注塑機。按驅動方式來分，有機械式、全液壓式、機械液壓混合式注塑機。正確的選用注塑機，應從以下幾方面考慮：所選用的注塑機在安裝模具和加工制品是，是否可滿足注射制品的形狀、尺寸、重量、塑料制品的材質等方面的要求， 此次設計中，根據注塑機的注射量已經零件的體積來選擇注塑機，并通過鎖模力、最大注射壓力已經開模行程的校核來確實所選注塑機是否符合要求。選用注塑機時，其注射容量要求如下： (1) 注射量（以容積）不能大于注射機額定注射量的80%: (2) 注射量不能小于注射機額定注射量的20%： 根據第二章計算的零件的體積，單個零件注塑時，體積為6.166 cm^3，成型面積為3.5×5.5=19.25cm^2, 所以，注塑機的額定容量為： 即注塑機的額定容量范圍為： 為提高生產效率，考慮4個同時注塑，所以注塑的體積為：6.14×4=24.64cm^3,成型面積為：F=4×19.25=77 cm^3，經比較采用XS—Z—30型注塑機，為國產注塑機，其參數如表： 表3.2 XS—Z—30型注塑機參數 型號 XS—Z—30 最大注射量 30 注射壓力/MPa 119 注射方式 柱塞式 鎖模力 25 最大成型面積 90 最小開檔 60 最大開檔 220 最大開模行程 160 模具外形尺寸 90×300 噴嘴球形半徑 12 噴嘴口徑 4 3.3注射機校核 1.鎖模力的校核 F——分型面上最大投影面積() p——注塑機料桿比壓（Pa） T——注塑機鎖模力（N） K——安全系數（一般1.1—1.25） E——粘度系數（一般0.25—1.25） Ep——成型比壓（取120×Pa） 2.最大注射力的校核 零件選用的是PF材料，其最大注射力為100MPa，小于注塑機的注射壓力119MPa， 3.開模行程的校核 模具設計中采用雙分型面，對于雙分型面，開模行程采用公式 ——制品所用的脫模距離 取12mm ——制品的厚度 取13mm 所以，所選注塑機的開模行程為160mm,再考慮進去有側面抽芯機構，所選注塑機也能符合要求。 小結：本章根據制品采用的PF材料，根據注射量選用XS—Z—3型國產注塑機，并它進行了鎖模力、注塑力和開模行程校核，校核結果完全符合要求。 第四章 注塑模的結構設計 4.1模具總體結構分析 注塑模的結構與塑料品種，塑料的結構、形狀、尺寸精度、生產批量以及注塑工藝條件和注塑機的類型等眾多因素有關，因此，注塑模結構各異，種類繁多。但不論是簡單的還是復雜的注塑模，都是由動模及定模兩大部分組成。根據模具上各個部件的功能，一般的注塑模由以下幾個部分組成，澆注系統(tǒng)、成型零件部分、導向機構、側面抽芯機構、脫模機構、排氣系統(tǒng)以及冷卻系統(tǒng)。 此次設計的是五孔插座中銅片的安裝座，采用雙分型面，主要的部件也包括了澆注系統(tǒng)、成型零件部分、導向機構、側面抽芯機構、脫模機構、排氣系統(tǒng)以及冷卻系統(tǒng)。 其示意，如圖： 圖4-1 模具的裝配示意圖 圖中主要的組件有，上模座、下模座、凹模、凸模、斜銷、側面抽芯機構、推桿、定位桿、推桿固定桿、推板以及導柱導套等。 4.2澆注系統(tǒng)設計 4.2.1澆注系統(tǒng)的組成 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機的噴嘴起到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道。它的作用是將塑料熔體順利地充滿型腔的各個部位，并在填充及保壓過程中，將注射壓力傳遞到型腔的各個部位，以獲得外形清晰、內在質量優(yōu)良的塑件。它向型腔中的傳質、傳熱、傳壓情況決定著塑件的內在和外在質量，它的布置和安排影響著塑件成型的難易程度和模具的復雜程度。 普通流道澆注系統(tǒng)包括流道（由主流道、分流道和冷料穴組成）和澆口。澆注系統(tǒng)設計是注塑模設計的一個重要環(huán)節(jié)，它對注塑成型周期和塑件質量（如外觀、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響，設計時重點考慮型盡可能采用平衡式布置，以便設計平衡式分流道； 型腔布置和澆口開設部位力求均勻，防止模具承受偏載而產生溢料現象；3 型腔排列要盡可能緊湊，以減小模具外形尺寸。熱量及壓力損失小 為此澆注系統(tǒng)流程應盡可能短，截面尺寸應盡可能大，彎折盡量少，表面粗糙度要低。均衡進料盡可能使塑料熔體在同一時間內進入各個型腔的深處和角落，即分流道盡可能采用平衡式分布塑料消耗量要少,在滿足各型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少塑料的消耗量。消除冷料,澆注系統(tǒng)應能收集溫度較低的“冷料”，防止其進入型腔，影響塑件質量。排氣良好,澆注系統(tǒng)應能順利地引導塑料熔體充滿各個角落，使型腔的氣體能順利排出。防止塑件出現缺陷,避免熔體出現充填不足或塑件出現氣孔、縮孔、殘余應力、翹曲變形或尺寸偏差過大以及塑料流將嵌件沖壓位移或變形等各種成型不良現象。塑件外觀質量,根據塑件大小、形狀及技術要求，做到去除修整澆口方便，澆口痕跡無損塑件的美觀和使用。生產效率,盡可能使塑件不進行或少進行后加工，成型周期短，效率高。塑料熔體流動特征,大多數熱塑性塑料熔體的假塑性行為，應予以充分利用。 4.2.2型腔數量及排列方式 注塑中4個制件同時注塑，考慮到有側面抽芯機構，其排樣方案如圖： 圖4-2 制件排列方案 4.2.3主流道設計 主流道通常位于模具的入口處，其作用是將注塑機噴嘴注出的塑料熔體熱塑性塑料注塑成型用的主流道，由于要與高溫塑料及噴嘴反復接觸，主道常設計成可拆卸的主流道襯套即澆口套，其設計要點如下： （1） 為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道設計成錐度為的圓錐孔，這里取。 （2）主流道出口圓角過渡，一般取，這里取。 （3）在滿足成型的條件下，主流道盡可能短，以減少壓力損失和回收料。 （4）主流道內壁粗糙度應為Ra0.4μm，盡量不采用分段組合式。 （5）主流道的球面半徑應與噴嘴的球面半徑相匹配，一般大于噴嘴 的球面半徑0.5—1mm，這里取=12+1=13mm。 （6）主流道的進料口直徑應大于噴嘴的出料口直徑1—2mm，所以 主流道襯套如圖所示： 圖4-3 主流道襯套 4.2.4分流道設計 分流道的設計主要考慮長度，截面形狀和大小。分流道的長度應盡可能的短以減少壓力和熱量損失，避免模具過大，提高成本。分流道的截面形狀有圓形、半圓形、梯形和矩形。其中，梯形截面效率在圓形和半圓形之間，但加工起來較為簡單，且考慮到此次設計中采用的是PF材料，所以分流道的截面選用梯形截面。 其尺寸為，上邊寬度,高度，可以取2.5mm。其示意如圖： 圖4-4 分流道截面 4.2.5澆口設計 澆口是連接分流道和型腔之間的一段細短流道，是樹脂注入型腔的入口。它是澆注系統(tǒng)中斷面尺寸最小且最短的部分，是澆注系統(tǒng)的關鍵部分。澆口位置的選擇應注意以下幾個方面：澆口的位置應該設在制品的壁厚處，使塑料由壁厚流向壁薄，并保持澆口至型腔各處流程一致；防止?jié)部谔幃a生噴射而在充填過程中產生蛇星流；盡量縮短流動距離；考慮分子定向的影響；減少熔接痕，提高熔接強度； 此外還要注意到實際塑件型腔的排氣問題以及塑件外觀的質量問題。 按澆口的類型澆口可分為：直澆口，多用于單型腔模具，亦稱為直接澆口或中心澆口；側澆口，又稱為邊緣澆口、標準澆口或普通澆口，它可根據塑件形狀合理選擇開設位置，適應性強；環(huán)形澆口，一般開設在圓筒形塑件的外側；輪輻式澆口，其缺點是塑件易產生多條熔接痕，會減低塑件的強度；爪形澆口，其適用于成型內孔與外圓同軸度要求較高的細長管狀塑件；點澆口以及潛伏澆口。由于此次設計的模具為單型腔模具，因此采用側澆口注射模具，可以實現塑料件與澆口凝料的自動拉斷，減少人工操作，使塑料注射成型生產的自動化程度提高?！　? 側澆口特點有：它可根據塑件形狀合理選擇開設位置，適應性強；截面形狀為矩形狹縫，便于加工和修整；其澆口痕跡適中；但成型過程中有時會出現熔接痕、縮孔、氣孔等缺陷；它壓力損失較大；在一副模具中，可以開設多個側澆口。 其形狀示意，如圖： 圖4-5 澆口示意圖 4.2.6分型面的選擇 模具上用以取出塑件和凝料的可分離的接觸表面稱為分型面。分型面的設計在注射模的設計中占有相當重要的位置，分型面的設計合理與否直接影響到塑件的質量；模具的整體結構；工藝操作的難易程度及模具的制造成本。分型面位置的選擇受塑料件形狀、壁厚、成形方法、后處理工序、塑件的外觀、塑件尺寸精度、塑件脫模方法、模具類型、型腔數目、模具排氣、嵌件、澆口的位置及其形式以及成形機的機構等因素的影響。結合制件的特點，對分型面的選擇作如下分析： 為了使塑件能從模具中順利地脫模，將分型面開設在制件的最大輪廓處，即制件的底部平面，以減小開模時的阻力，防止因阻力過大而損壞塑件，所以采用的平直型分型面，其示意如圖： 圖4-6 分型面選擇 4.3成型零件結構設計及尺寸計算 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結構合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。設計成型零件時，應根據塑料的特性和塑件的結構及使用要求，確定型腔的總體結構，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結構設計，計算成型零件的工作尺寸，對關鍵的成型零件進行強度和剛度校核。 4.3.1一般零件成型尺寸基本公式 型腔內形尺寸： 型腔深度尺寸： 型芯外形尺寸： 型芯高度尺寸： D—制品外形的基本尺寸 H—制品高度的基本尺寸 d—制品內行的基本尺寸 h—制品型孔深度的基本尺寸 S—材料的平均收縮率 —制品的公差或者偏差 —成型零件的制造公差或偏差 此次設計的銅片安裝座，由于用環(huán)境特殊，只需滿足基本的使用目的——能夠安裝好銅片即可，另安裝銅片是大都使用螺釘，所以安裝做跟銅片之間不需要很好的配合。所以，此次設計的零件不需要很高的精度。因此設計中忽略制品公差或偏差及成型零件的制造公差或偏差的影響，即都取為0. 4.3.2凹模（型腔）尺寸計算 型腔的尺寸計算方法為： 內形尺寸： S—材料收縮率 深度尺寸： 因為選擇底面為分型面，所以型腔中深度方向， 其示意圖如圖： 圖4-7 凹模深度示意圖 型腔中內型尺寸為： 圖4-8 凹模內形尺寸圖 4.3.3凸模（型心）尺寸計算 型心尺寸計算的方法為： 外形尺寸： S—材料收縮率 高度尺寸： 因為選擇底面為分型面面，所以型心高度尺寸為： 其示意如圖： 圖4-9 凸模高度示意圖 型芯外形尺寸 采用同樣的方法計算，起尺寸如圖： 圖4-10 凸模外形尺寸圖 4.3.4型腔側壁及底板厚度計算 在注塑成型過程中，型腔承受塑料熔體的高壓作用。因此，凹模與凹、凸模的底板必須具有足夠的強度和剛度。 由于注塑成型受溫度、壓力、塑料特性及塑件形狀復雜程度等因素的影響，所以，通常在在模具設計中，型腔側壁和支撐板厚度不通過計算得到，而是憑經驗確定。此次設計中凹模及凸模的寬度均可以取70mm。如圖： 圖4-11 型腔側壁厚度 4.3.5模架的選擇 塑料注射模標準模架共有兩種，即GB/T12556.1~12556.2-1990《塑料注射模中小型模架》和GB/T12556.1~12556.15-1990《塑料注射模大型模架》。兩種標準模架的區(qū)別主要在于適用范圍。 中小型標準模架的模板尺寸； 大型標準模架的模板尺寸 本次設計中，排樣好后，所需的模具的尺寸基本為： 長度方向，四個制件一起排列，其長度至少為：55×4=220mm 寬度方向，只有一個制件排列，其寬度至少為：35mm， 所以選擇模架的尺寸為：160×315mm， 模具簡圖如下： 圖4-12 模架外形圖 根據型腔及型心的尺寸確定圖中，A、B的尺寸，A中為型腔，其高度應大于9.09mm,所以選擇16mm，B中為型心，所以其高度應大于10.1mm，故選擇16mm， 其參數如表： 表4.1 模架參數 尺寸/mm 導柱/mm A、B尺寸/mm C高度/mm H高度/mm 160×315 16 16×16 50 72+A+B+C 4.4脫模機構設計 在注塑成型的每一個循環(huán)中，制件必須從模具型腔中取出，完成取出制件動作的機構為脫模機構。脫模機構的作用包括脫出、取出兩個動作，即首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動分開，稱為脫出，然后把塑料和澆注系統(tǒng)凝料等從模內取出，有時脫出、取出兩個動作間無明顯的動作。 脫模機構根據動力來源可以分為手動脫模、機動脫模、液壓脫模、氣動脫模。根據模具結構分為簡單脫模機構、雙向脫模機構、順序脫模機構、二級脫模機構、澆注系統(tǒng)脫模機構以及帶螺紋塑件的脫模機構等。 4.4.1脫模機構的設計 在所有模具脫模機構中，簡單脫模機構是最常用的一種形式。其原理是在動模一邊施加一次頂出力，將塑件從模具中脫出。通常分為頂桿脫模機構、頂管脫模機構、推板脫模機構、活動鑲塊或凹模脫模機構、多元件聯合脫模機構和氣動脫模機構等。 (1) 頂桿脫模機構：主要設在阻力最大的部位，蓋，箱類塑件阻力最大的地方是側面，在端面設置頂桿是最理想的。頂桿一般是幾根均布，共同將塑件推出。 (2) 頂管脫模機構：頂管又稱空心推桿，是頂出圓環(huán)型，圓形塑件的一種特殊結構形式。其脫模運動方式與頂桿相似，但是由于頂管推動型芯周邊整個塑件，使塑件受力均勻，所以頂管頂出平穩(wěn)可靠，塑件無變形，無頂出痕跡。 (3) 推板脫模結構：推板又稱頂出板，對于薄壁殼體系的塑件以及不允許在塑件表面留有頂出痕跡的塑件很適用。推板脫模的特點是頂出力大并且均勻，運動平穩(wěn)，塑件不易變形，表面無頂出痕跡，結構簡單。 頂管脫模機構和推板脫模機構較頂桿脫模機構頂出時要平穩(wěn)些，對齒輪的精度要求很有利。同時，模具的結構很小，可供安裝推出機構作用面很小，本模具的推出距離為，型芯的位置要求較高，以滿足型芯和型腔的同軸度要求，故選擇頂桿推出結構。 脫模機構如圖： 圖4-13 脫模機構 它由以下幾個零件組成，頂桿直接作用于塑料，將塑料從型芯上脫出，頂桿需要固定，因此設頂桿固定板，通過底板與頂桿固定板聯接，將頂桿平穩(wěn)固定，注射機的液壓頂出桿或機械頂出桿作用于固定敢上，使頂桿完成頂出動作。 4.4.2脫模機構的復位設計 因為模具中存在側型芯，所以在合模的時候，脫模機構必須先復位，以防側型芯和頂管發(fā)生干涉。此次設計中才用復位桿復位。 4.5導向機構及定位機構設計 導向、定位機構是保證動模與定模合模時正確 定位和導向的重要零件，主要有合模導向裝置和錐面定位兩種形式。通常采用導柱導向，主要零件包括：導柱和導套，有的不用導套而在模板上鏜孔代替導套，稱為導向孔。 導向、定位機構的主要功能有：定位作用，導向裝置直接保證動、定模臺模位置的正確性，保證模具型腔的形狀和尺寸的精確性，從而保證塑料制品的精度。同則，在模具裝配過程中便于裝配和調整；導向作用，合模時引導動模按序正確閉合，防止損壞型芯，并承受一定的側向力；承載作用，塑料熔體在充模過程中，或由于成型設備精度低的影響，可能產生單向側壓力，因而在成型過程中需要導向裝置能承受一定的單向例壓力，以保證模具的正常工作。采用推件板脫?；蛉迨侥＞呓Y構時，導柱有承受推件板和定模型腔板的重載荷作。 導柱導向是指導柱與導套采用間隙配合，使導套在導柱上滑動，配合間隙一般采用H7/h6級配合，主要零件有導柱和導套。 導柱：導柱的形式有兩種，一種為帶頭直通式導柱；另一種為有肩導柱。為了減小導柱導套的摩擦，有的導柱開設油槽。小型模具一般采用直通式導柱，大型模具采用有肩導柱。 圖4-14 直通式導柱 導套： (1) 形狀 為了使導柱進入導套比較順利，在導套的前端倒一圓角。導柱孔最好打通，否則導柱進入導套時，由于無法排除空氣，而產生反壓力，阻止導柱進入。當結構需要開不通孔時，就要在不通孔的側面增加通氣孔或在導柱的側面磨出排氣槽。 (2) 材料 可用淬火鋼或銅等耐磨材料制造，但其硬度應低于導柱硬度，可以改善摩擦，以防止導柱或導套拉毛。 (3) 導套的精度與配合如圖。圖4-15為直導套，圖4-16為Ⅰ型帶頭導套，圖4-17為Ⅱ型帶頭導套。 圖4-15 直導套 圖4-16 Ⅰ型帶頭導套 圖4-17 Ⅱ型帶頭導套 此模具屬于小型模具，選用直通式導柱和直導套。如圖： 圖4-18 導柱和導套 4.6側面抽芯機構的設計 4.6.1機構形式的確定 安裝座中由于存在兩個方向的抽芯，如圖： 圖4-19 側面抽芯模型 兩個方向成60度夾角，為方便側面抽心機構的設計及制造，決定采用同一個抽芯機構，往30度方向上同時完成抽芯，機構如圖： 圖4-20 側面抽芯機構 4.6.2抽芯力的計算 根據抽芯時的受力狀態(tài)，抽芯力的計算公式為： C——型芯被塑料包緊部分斷面平均周長 L——型芯被塑料包緊部分長度 ——單位面積包緊力，一般為7.85—11.77MPa ——塑料對鋼的摩擦系數，一般為0.2左右 ——脫模斜度，一般為1度左右。 此次設計中，型芯的尺寸如圖： 圖4-21 側面抽芯型芯尺寸 所以，型芯中 取10MPa, 得抽芯力 4.7排氣系統(tǒng)的設計 在塑料熔體填充注塑模腔過程中，模腔內除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而形成的水蒸氣、塑料局部過熱分解產生的低分子揮發(fā)性氣體、塑料助劑揮發(fā)（或化學反應）所產生的氣體。這些氣體如果不能被熔融塑料順利地排出模腔，將會在塑件上形成氣孔、接縫、表面輪廓不清，不能完全充滿型腔；同時，還會因氣體被壓縮而產生的高溫灼傷塑件，使之產生焦痕、色澤不佳等缺陷。因此，在模具設計中，要采用排氣系統(tǒng)將氣體排除。常采用的排氣方式有排氣槽排氣和間隙排氣兩種。 (1) 排氣槽排氣 為了使型腔內的氣體在塑料熔體流動剁成中順利地排出，可在模具的適當部位開設排氣槽，通常，排氣槽最好加工成彎曲狀，其截面由細到粗逐步增大，這樣可以降低塑料熔體從排氣槽溢出時的動能，同時還能降低塑料熔體溢出時的流毒以及防發(fā)生工傷事故。這種排氣方式主要用于大中型模具，要排除的氣體較多的情況。 (2) 間隙排氣 在大多數情況下可利用模具分型面和模具零件間的配合間隙自然的排氣，可不另設排氣槽，特別是中小模具。 本設計在成形過程中，由于成型件較小，且復位桿和推桿的結構設計較多，故不再另設排氣槽，采用分型面間隙排氣、復位桿間隙排氣完全可以滿足排氣的要求，取間隙值在0.02-0.07mm之間。如圖： 圖4-22 推桿間隙排氣 4.8模具冷卻系統(tǒng)的設計 4.8.1冷卻效果的影響因素 (1) 模具材料 選擇傳熱率大的金屬對提高冷卻效果，縮短冷卻時間極為有利。 冷卻介質溫度及流動狀態(tài) 一般采用流徑長的水進行冷卻，溫差一般控制在5°C以內；流速盡可能高，使冷卻介質達到湍流狀態(tài)。 (2) 模塑材料 塑料的熱性能，對冷卻時間具有重大影響。絕大多數塑料的熱導率很低，但可以通過加入填充劑加以改善。 (3) 塑件壁厚 傳熱阻力越大，需要冷卻時間越長。通常冷卻時間與塑件壁厚平方成正比。 (4) 冷卻回路的分布 為使模腔表面溫度均勻，冷卻孔的直徑與位置，應與塑料熔體帶入的熱量成正比。 (5) 模具溫度 選擇合適的模具溫度會縮短周期，提高塑件質量，減少廢品率。 4.8.2冷卻孔道設計 冷卻孔道的設計要遵循以下的原則：在允許的條件下，冷卻管道距型腔壁不宜太遠，也不宜太近，以免影響冷卻效果和模具機械強度，通常為12～20mm范圍內，孔道直徑8mm以上，相鄰孔道中心距為其直徑的3～5倍；注意平衡模具中塑料不同部位的冷卻。同一塑件的不同部位的冷卻應與塑件的壁厚相匹配，注意塑件較厚部位的冷卻；冷卻孔道不應穿過設有鑲塊或其接縫部位，以防漏水；冷卻孔道內不應有存水或產生回流的部位。冷卻孔道直徑一般不小于9mm。進水管直徑的選擇，應使其進水流速度不超過冷卻孔道中的水流速度，避免過大的壓力；凹模、凸?；虺尚托緫謩e冷卻，并應保證其冷卻平衡；澆口部位由于經常接觸注塑機噴嘴，是模具上最熱的部位，應加強冷卻；進、出口冷卻水溫不應過大，以免造成模具表面冷卻不均。 針對本次設計的型芯和型腔而言，由于塑件壁厚較小，并且型腔的厚度較小，采用單層冷卻水道結構，由于型芯內的推桿間隙較小，不能設置較大直徑的冷水道，經過估算和實際設計，取冷卻水道的直徑為D=8mm.結構如圖: 圖4-23 冷卻系統(tǒng)俯視圖 圖4-24 冷卻系統(tǒng)凹模分布圖