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江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
綜合畢業(yè)實(shí)踐說(shuō)明書(shū)（論文）
標(biāo)題： 塑料插座模具設(shè)計(jì)
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系 別： 機(jī)電工程系
專(zhuān) 業(yè)： 模具設(shè)計(jì)與制造
學(xué) 號(hào)： 0810403221
姓 名： 任 艷
指導(dǎo)教師： 陳青云
2011年 5月15 日
摘 要
該設(shè)計(jì)是以“插座”為主題。其設(shè)計(jì)思路由參考多個(gè)塑料插座生產(chǎn)實(shí)例而得出，設(shè)計(jì)內(nèi)容是從插座零件的工藝分析開(kāi)始的，根據(jù)工藝要求來(lái)確定設(shè)計(jì)的大體思路。在設(shè)計(jì)當(dāng)中，很多東西都是從身邊觀察所了解并結(jié)合實(shí)踐所得到 。尤其是把理論知識(shí)和實(shí)踐結(jié)合所做的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)順序開(kāi)始是從零件的材料選擇，接下來(lái)是成型參數(shù)﹑密度﹑收縮率的確定，模具種類(lèi)與模具設(shè)計(jì)的關(guān)系﹑塑件的尺寸精度與結(jié)構(gòu)﹑注射機(jī)的選擇﹑模具設(shè)計(jì)有關(guān)尺寸的計(jì)算（包括模具行腔型芯的計(jì)算及其公差的確定）﹑注塑機(jī)參數(shù)的校核﹑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)﹑模具冷卻﹑加熱系統(tǒng)計(jì)算﹑注射模標(biāo)準(zhǔn)件的選用及總裝技術(shù)要求等內(nèi)容。
其次是模具結(jié)構(gòu)，在模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，首先設(shè)計(jì)的是模具的行腔結(jié)構(gòu)，接下是型芯結(jié)構(gòu)﹑斜導(dǎo)柱﹑滑塊﹑導(dǎo)向機(jī)構(gòu)﹑復(fù)位桿﹑拉料桿﹑推件桿和推出機(jī)構(gòu)。
關(guān)鍵詞: 型腔； 型芯；注射模；推桿
目 錄
摘 要 1
引言 4
1塑件工藝分析 4
1.1塑件設(shè)計(jì)要求 4
1.2塑件生產(chǎn)批量要求 5
1.3塑件的成型要求 5
2選用材料 5
2.1酚醛塑料（PF） 5
2.1.1性能 5
2.1.2用途 5
2.2聚醚砜（PES） 6
2.2.1性能 6
2.2.2用途 6
2.3聚甲醛（POM） 6
2.3.1性能 6
2.4材料的確定及相關(guān)參數(shù) 7
3.塑料種類(lèi)與模具設(shè)計(jì)的關(guān)系 7
4.注射機(jī)的選擇 8
5.模具的基本結(jié)構(gòu) 9
5.1模具的成型方法 9
5.2模具的結(jié)構(gòu)形式 9
5.3型腔的布置 9
5.4確定分型面 10
5.5選擇澆注系統(tǒng) 11
5.5.1主流道的設(shè)計(jì) 11
5.5.2 分流道的設(shè)計(jì) 12
5.5.3 澆口的設(shè)計(jì) 13
5.6冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14
5.6.1 冷卻回路的尺寸確定 14
5.6.2 冷卻回路的總長(zhǎng)度的計(jì)算 14
5.6.3 冷卻水體積流量的計(jì)算 15
5.7確定推出方式及側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu) 16
6 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算 16
7.注塑機(jī)參數(shù)校核 17
7.1最大注射量校核 17
7.2鎖模力校核 18
7.3模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 18
7.4模具閉合高度校核 18
7.5開(kāi)模行程校核 18
8、模具結(jié)構(gòu)、尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 19
8.1型腔結(jié)構(gòu) 19
8.1.1 計(jì)算型腔數(shù)目 19
8.2型芯結(jié)構(gòu) 20
8.3斜導(dǎo)柱 20
8.4滑塊 21
8.5導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 21
8.6復(fù)位桿 22
8.7拉料桿 23
8.8推件桿 23
8.9推出結(jié)構(gòu) 23
9 塑料注射模具技術(shù)要求及總裝技術(shù)要求 24
9.1零件的技術(shù)要求 24
9.2總裝技術(shù)要求續(xù)表 24
結(jié)束語(yǔ) 26
致 謝 27
參考文獻(xiàn) 28
28
塑料插座模具設(shè)計(jì)
引 言
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(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，質(zhì)量要求也越來(lái)越高。在選擇插座這個(gè)題目時(shí)，主要是因?yàn)樗谌粘Ｉ钪斜容^常見(jiàn)。因?yàn)槊總€(gè)家庭都要用很多家用電器包括我們?cè)谒奚嵋彩?，?dāng)然插座也是這些家用電器的必備產(chǎn)品。選擇它是因?yàn)槲覀內(nèi)粘Ｉ钪斜容^常見(jiàn)對(duì)它比較熟悉，另外我們遇到的問(wèn)題也不會(huì)很大，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(shí)，就可以自己動(dòng)手去操作，把它的問(wèn)題找出來(lái)。一方面可以解決問(wèn)題，另一方面也可以發(fā)現(xiàn)它的哪些地方會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題，在我們選擇插座時(shí)會(huì)注意一下。
在塑料制品的生產(chǎn)中，高質(zhì)量的模具設(shè)計(jì)、先進(jìn)的模具制造設(shè)備、合理的加工工藝、優(yōu)質(zhì)的模具材料和現(xiàn)代成型設(shè)備等都是成型優(yōu)質(zhì)塑料的重要條件。目前，我國(guó)制造技術(shù)的水平仍然很低。
近年來(lái)我國(guó)模具發(fā)展的重點(diǎn)放在精密、發(fā)型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具上，并取得了可喜的成績(jī)。雖然我國(guó)模具工業(yè)已取得較大的發(fā)展，但仍然不能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需要。十五期間，我國(guó)模具市場(chǎng)在汽車(chē)、家用電器、電子及通信產(chǎn)品、建材玩具、儀器儀表等行業(yè)將會(huì)有更大的需求。但我們的小型模具，比如像插座這樣的家用產(chǎn)品，因?yàn)樗漠a(chǎn)量較大，并且人們的生活中也不可缺。它在我們的生活中所占的比重很大，這是不容我們忽視的。
因此，一些重要的生活模具標(biāo)準(zhǔn)件也必須重點(diǎn)發(fā)展，而且發(fā)展速度應(yīng)快于模具的發(fā)展速度，這樣才能不斷提高我國(guó)的模具標(biāo)準(zhǔn)化水平，從而提高模具質(zhì)量，縮短模具生產(chǎn)周期及降低成本。由于我國(guó)的模具產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上占有較大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，因此對(duì)于出口前景好的模具產(chǎn)品也應(yīng)作為重點(diǎn)看待。而且應(yīng)該是目前已有一定基礎(chǔ)，有條件、有可能發(fā)展起來(lái)的產(chǎn)品。
1塑件工藝分析
1.1塑件設(shè)計(jì)要求
該產(chǎn)品用于電源插座上，要求具有絕緣性的作用。對(duì)塑件表面沒(méi)有特殊要求。一般情況下，外表面要求光潔，表面粗糙度Ra可以取0.8um；沒(méi)有特殊要求的塑件內(nèi)部表面粗糙度Ra可取3.2um。綜合來(lái)看，塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)特殊結(jié)構(gòu)要求和精度要求。在注射成型生產(chǎn)時(shí)，只要工藝參數(shù)控制得當(dāng)，該塑件是比較容易成型的。
1.2塑件生產(chǎn)批量要求
塑件的生產(chǎn)類(lèi)型對(duì)模具的結(jié)構(gòu)和模具材料選用均有重要影響，該產(chǎn)品為大量生產(chǎn)。故設(shè)計(jì)的模具要有較高的注塑效率，澆注系統(tǒng)要能自動(dòng)脫模，可采用側(cè)澆口自動(dòng)脫模結(jié)構(gòu)。由于該塑件要求批量大，所以模具采用一模四腔的結(jié)構(gòu)，交口形式采用側(cè)澆口，由于塑件相對(duì)較小，所以可以采用一點(diǎn)進(jìn)料，以利于充滿(mǎn)型腔。相對(duì)于大塑件可采用相對(duì)于小的塑件大的分流道，已達(dá)到同時(shí)充模的效果。
1.3塑件的成型要求
化學(xué)性能穩(wěn)定，絕緣性好，易于成型加工等，閉彎折不容易產(chǎn)生損壞和斷裂現(xiàn)象。塑件表面要求無(wú)飛邊或縮孔現(xiàn)象。
2選用材料
2.1酚醛塑料（PF）
2.1.1性能
(1)一般工業(yè)電器用:具有良好可塑性,適用于一般壓塑成型,工藝性良好,機(jī)電性良好,光澤性好。
(2)高電絕緣用:適宜于壓縮成形,除力學(xué)性能良好外,有優(yōu)良絕緣性及耐水性。
(3)高頻率用:有優(yōu)良耐水、耐熱性、耐高頻率性、宜用于濕熱帶氣候條件用。
(4)耐水、耐熱、耐油，耐腐蝕，防濕防霉用，有良好的機(jī)電性能。
(5)耐沖擊用：有高抗沖擊強(qiáng)度，電絕緣，防霉，防濕，耐水性能。
(6)自然放霉，耐濕，耐酸特性及具有高度防濕，防霉，耐高頻特性。
(7)日用品用：有一定機(jī)械強(qiáng)度，工藝性好、價(jià)格便宜。
2.1.2用途
(1)可做工業(yè)電器開(kāi)關(guān)及零件,儀表殼,紡織機(jī)械零件、礦燈零件,旋紐燈頭,開(kāi)關(guān),插座等日用電器零件
(2)可作電絕緣性,耐水性要求較高的電器儀表及電訊工業(yè)零件,交通電工器材及無(wú)線(xiàn)電零件
(3)可作耐高頻的短波和超短波電訊器材,高絕緣試驗(yàn)儀器,無(wú)線(xiàn)電,雷達(dá),電子管燈座等電器零件
(4)可作要求耐熱,耐水,防霉,防腐的各種電器零件,用于船舶,濕熱帶氣候條件時(shí)
(5)可用于有金屬嵌件的復(fù)雜塑件,或用于防霉,防濕,防震場(chǎng)合時(shí)作真空管插座,電磁開(kāi)關(guān)座,蓄電池箱蓋,通訊機(jī)外殼
(6)可作蓄電池零件,人造纖維工業(yè)用零件,衛(wèi)生醫(yī)藥用具,有酸,蒸氣侵蝕的工作條件時(shí)零件以及濕度大,頻率高,電壓高的電器,機(jī)械零件
(7)可作瓶蓋,紐扣等日用品零件
2.2聚醚砜（PES）
2.2.1性能
具有耐熱性?xún)?yōu)越的聚醚類(lèi)塑料,熱變形溫度磕打260℃,高溫下其力學(xué)強(qiáng)度也不降低，透明無(wú)毒,但易吸水
2.2.2用途
用于制造電器開(kāi)關(guān)件,汽車(chē)變速器齒輪,線(xiàn)圈骨架,插座,醫(yī)療器械飛機(jī)窗框
2.3聚甲醛（POM）
2.3.1性能
它是一種有側(cè)鏈,高密度,高結(jié)晶性的線(xiàn)形聚合物,具有友誼的綜合性能。力學(xué)強(qiáng)度較高,它的抗張強(qiáng)度達(dá)70Mpa,可在104℃下長(zhǎng)期使用,脆化溫度為-40℃,吸水性較小,缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性教差,所以必須嚴(yán)格控制溫度。還有結(jié)晶性了熔融范圍很窄,速度快,料溫稍低與熔融溫度即發(fā)生結(jié)晶化,流動(dòng)性下降。流動(dòng)性中等,溢邊值為0.04mm,流動(dòng)性對(duì)溫度不敏感,但對(duì)注射壓力敏感。結(jié)晶時(shí)體積變化大,成型收縮范圍和收縮率大。
吸濕性低,水分對(duì)成型影響極小,一般不經(jīng)干燥處理,但為了防止樹(shù)脂表面黏附水分對(duì)成型不利,加工前常進(jìn)行處理并起預(yù)熱作用。對(duì)大面積薄壁塑件還能改善塑件表面光澤,一般效果較好,干燥時(shí)用烘箱加熱。
摩擦系數(shù)低,彈性高,淺側(cè)凹槽可強(qiáng)迫脫膜,塑件表面可帶有皺紋花樣,但易產(chǎn)生表面缺陷,如毛斑,縮孔,凹痕等弊病。宜用螺桿式注塑機(jī)成型,余料不宜過(guò)多和滯留過(guò)長(zhǎng),一般塑件的注射量不應(yīng)超過(guò)注塑機(jī)注射量的百分之七十五,或取注射容量與料筒容量之比為1:6到1:10左右,料筒嘴等務(wù)必防止有死角和間隙面滯料,預(yù)塑時(shí)螺桿轉(zhuǎn)速宜取底值,并宜用單頭,全螺紋,等距,壓塑突變型螺桿。
必須嚴(yán)格控制成型條件,嵌件應(yīng)預(yù)熱,余料儲(chǔ)存5到10個(gè)塑件重量的物料即可,料溫不宜過(guò)高,一般取稍高與熔點(diǎn)100到150攝食度即可,模具對(duì)塑料的影響較大。提高模溫可以改善表面凹痕,有助于容料流動(dòng),使塑件內(nèi)外均勻冷卻,防止溢料,縮孔,皺褶,模溫對(duì)結(jié)晶度及收縮也有很大影響,必須嚴(yán)格控制。
2.4材料的確定及相關(guān)參數(shù)
方案一
采用酚醛塑料,它一般以(40-50)%的酚醛樹(shù)脂作基本原料,加入(40-50)%填料、固化劑、催化劑、燃料、塑化劑及潤(rùn)滑劑等輔助料而組成，這樣可以降低成本，另外換可以賦予他書(shū)性質(zhì)以及材料的流動(dòng)性，使之在高壓下流入塑模時(shí)不致過(guò)多地溢出。
表2-1 POM的成形條件
注射成形機(jī)類(lèi)型
螺桿式
密 度(g/cm3):
1.41～1.43
計(jì)算收縮率(%)
1.2～1.0
預(yù)熱
溫度(℃)80～100
時(shí)間
(h)3～5
料筒溫度(℃)
后段 160～170
中段 170～180
前段 180～190
噴嘴溫度(℃)
170～180
模具溫度(℃)
90～120
注射壓力(Mpa)
90～120成形時(shí)間(s):注射時(shí)間20～90
高壓時(shí)間0～9
冷卻時(shí)間20～60
總周期 60
總周期 60
適用注射機(jī)類(lèi)型
螺桿式
后處理
方法 紅外線(xiàn)燈、烘箱
溫度(℃)140～145
時(shí)間(h) 4
方案二
采用聚醚砜,雖然在高溫下力學(xué)強(qiáng)度不降低,但是易吸水用在插座上,特別是在用電設(shè)備上不太安全。
方案三
因?yàn)樗娜廴?凝固十分迅速,熔融速度快有利于成型,縮短了成型周期,按經(jīng)濟(jì)條件考慮, 省時(shí)就是有利于提高生產(chǎn)率。另外它在常溫下一般不溶于有機(jī)溶劑,能耐醛、酯、醚、烴及弱酸、弱堿，耐汽油及潤(rùn)滑油性能也很好，有較高的抗拉、抗壓性能和突出的耐疲勞強(qiáng)度，尺寸穩(wěn)定、吸水率小，具有優(yōu)良的減摩、耐摩性能，能耐扭變，有突出的回彈能力；還有較好的電氣絕緣性能。
3.塑料種類(lèi)與模具設(shè)計(jì)的關(guān)系
不同種類(lèi)的塑料其工藝性能、成形特性也不相同，因此為了確定塑料的工藝性能、成形特征，并在模具中充分利用以獲得優(yōu)質(zhì)的塑料制件。
表3-1 塑料種類(lèi)與模具設(shè)計(jì)關(guān)系
塑料
特征
注意事項(xiàng)
聚甲醛POM（結(jié)晶型）
吸水性小，不用干燥
（1）盡量采用點(diǎn)澆口，尤其是成形較大面積的扁平體
（2）澆注系統(tǒng)散熱面積要大，以減緩冷卻速度，保證塑料順利充填型腔
冷卻速度快
摩擦系數(shù)小，有彈性
4.注射機(jī)的選擇
由給出的工件可稱(chēng)得工件的質(zhì)量為20g，一模四腔總重為80g，可計(jì)算澆注系統(tǒng)的體積為，由文獻(xiàn)[2]：
所以： (式4-1)
選用XS-ZY-125型臥式注射機(jī)，其性能參數(shù)如下表4-1：
表4-1性能參數(shù)表
額定注射量
注射壓力
鎖模力
最大注射面積
最大開(kāi)模行程
模具最大厚度
模具最小厚度
拉桿間距
噴嘴直徑
噴嘴圓弧半徑
5.模具的基本結(jié)構(gòu)
5.1模具的成型方法
塑件采用注射成形法生產(chǎn)。為保證塑件表面質(zhì)量,使用點(diǎn)澆口成形,因此模具應(yīng)為雙分形面注射模。
5.2模具的結(jié)構(gòu)形式
我國(guó)目前標(biāo)準(zhǔn)化注射模零件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有12個(gè)，分《中小型模架》（GB/T12556.1—90）和《大型模架》（GB/T12555.1—90）兩種?！吨行⌒湍＜堋窐?biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，模架的周界尺寸范圍為：≤560mmx900mm，并規(guī)定模架的形式為品種型號(hào).塑料注射中小型模架標(biāo)準(zhǔn)GB/T12556.1-12556.2-90.其組合形式有A1,A2,A3,A4四種,根據(jù)本塑件采用一模四腔平衡分布、點(diǎn)澆口一次分型結(jié)構(gòu)、型腔的壁厚要求、塑件的尺寸大小、側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)、冷卻水道的布置等多項(xiàng)因素，估算型腔模板的概略尺寸查表可得選用A4。其結(jié)構(gòu)形式如下圖。
5.3型腔的布置
塑件形狀簡(jiǎn)單,質(zhì)量較小,生產(chǎn)批量大.所以應(yīng)使用多型腔注射模具?？紤]到塑件的側(cè)面有矩形孔(),需側(cè)向抽芯,所以模具采用一模四腔(計(jì)算方法如下),平衡布置.這樣模具尺寸較小,制造加工方便,生產(chǎn)效率高,塑件成本較低。其布置如下圖：
圖1 模架
圖2 型腔設(shè)計(jì)
5.4確定分型面
塑件分型面的選擇應(yīng)保證塑件的質(zhì)量要求,塑件的分型面有多種選擇,圖如下,分型面選擇在軸線(xiàn)上,這種選擇會(huì)使塑件表面留下分型面痕跡,影響塑件表面質(zhì)量。同時(shí)這種分型面也使側(cè)向抽芯困難,假如分型面選擇在下端面,這樣的選擇使塑件的外表面可以在整體凹模型腔內(nèi)成型,塑件大部分外表面光滑,僅在側(cè)向抽芯處留有分型面痕跡。同時(shí)側(cè)向抽芯容易,而且塑件脫模方便。雙分型面注射模注射成型塑件表面平整、沒(méi)有較大的澆口痕跡。由于該塑件為多型腔注射模,澆注系統(tǒng)有分流道,即要實(shí)現(xiàn)分流道脫模,又要實(shí)現(xiàn)塑件脫模,所以應(yīng)該應(yīng)用雙分型面
.
圖3 分型面的設(shè)計(jì)
5.5選擇澆注系統(tǒng)
澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴起到型腔入口為止的塑料熔體的流動(dòng)通道
5.5.1主流道的設(shè)計(jì)
主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴開(kāi)始到分流道的流通通道。 主流道襯套的材料常用T8A、T10A制造，熱處理后硬度為50—55HRC。主流道襯套與定模板采用H7/m6的過(guò)渡配合，主流道襯套與定位圈采用H9/m9的過(guò)渡配合。由于受型腔或分流道的反壓力作用，主流道襯套會(huì)產(chǎn)生軸向定位移動(dòng)，所以主流道襯套的軸向定位要可靠其結(jié)構(gòu)形式如下圖。
由文獻(xiàn)[2]主流道直徑計(jì)算：
=9.74(mm) (式5-1)
式中 D—主流道大頭直徑（mm）
V—流經(jīng)主流道的熔體體積
K—因熔體材料而異的常數(shù) K=2.1
5-1 定位環(huán)的尺寸參數(shù)
d1
16
20
25
30
d
注射機(jī)噴嘴直徑+（0.5～1）
D
與注射機(jī)定位孔間隙配合
SR
注射機(jī)噴嘴球面半徑+（1～2）
圖4 主流道的設(shè)計(jì)
主流流道的大頭直徑確定為9.74mm，因?yàn)樾《酥睆奖茸⑸錂C(jī)噴嘴直徑大（0.5-1）mm，由上知注射機(jī)噴嘴直徑為5mm，所以可得主流道小端直徑為6mm，主流道錐度一般取，根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算可知錐度為2o,所以符合主流道的選取范圍。
5.5.2 分流道的設(shè)計(jì)
分流道的截面形狀有：圓形、梯形、u形、半圓形、矩形；由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內(nèi)部的熔體流動(dòng)狀態(tài)比較理想，所以分流道的表面粗糙度不能太小，取為R
<1.6m; 分流道可以開(kāi)設(shè)在動(dòng)、定模分型面的兩側(cè)或任意一側(cè)，考慮到加工簡(jiǎn)單，熱量損失與壓力損失都不大，所以分流道采用半圓截面流道,其半徑為3-10 mm。
由文獻(xiàn)[2]分流道直徑的計(jì)算：
(式5-2)
式中 D—各級(jí)分澆道的直徑（mm）
W—流經(jīng)該分流道的熔體重量（g）
L—流過(guò)W熔體的分流道長(zhǎng)度（mm）
圖5 分流道的設(shè)計(jì)
5.5.3 澆口的設(shè)計(jì)
常用的截面形狀有圓形和矩形兩種。塑件的澆口選擇在塑件的壁厚處，由于大塑件所填充塑料多，為此，在大塑件處的兩壁厚處各設(shè)一澆口，這樣可以提高充模速度。對(duì)于小塑件的澆口設(shè)在塑件的中心線(xiàn)上（小塑件為對(duì)稱(chēng)圓形）。澆口采用點(diǎn)澆口形式其結(jié)構(gòu)如下圖。
由文獻(xiàn)[1]點(diǎn)澆口的直徑計(jì)算：
(式5-3)
式中 d—點(diǎn)澆口直徑（mm）
n—系數(shù)，依材料種類(lèi)而異，POM取0.7
c—依塑件壁厚而異的系數(shù)，因壁厚為2mm，取值為0.4
A—型腔表面積
圖6 澆口的設(shè)計(jì)
5.6冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
5.6.1 冷卻回路的尺寸確定
冷卻回路所需的總面積計(jì)算
冷卻回路所需總表面積可按下式計(jì)算由文獻(xiàn)[1]
(式5-4)
式中 ---冷卻回路總表面積，
----單位時(shí)間內(nèi)注入模具中樹(shù)脂的質(zhì)量，；
---單位質(zhì)量樹(shù)脂在模具內(nèi)釋放的熱量，；
----冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，；
----模具成形表面的溫度，℃；
--- 冷卻水的平均溫度，℃ 。
由文獻(xiàn)[1]，=4.2，冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)可用下式計(jì)算 （式5-5）
式中 ----冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，；
-----冷卻水在該溫度下的密度，；
----冷卻水的流速，；
-----冷卻水孔直徑,；
-------與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)。
5.6.2 冷卻回路的總長(zhǎng)度的計(jì)算
冷卻回路總長(zhǎng)度可用下式計(jì)算
(式5-6)
式中 -----冷卻回路總長(zhǎng)度，;
-----冷卻回路總表面積，;
-----冷卻水孔直徑，。
平均壁厚為2mm時(shí)，水孔直徑可取10——14mm。本模具取10mm 。所以由模具的長(zhǎng)度可知需要排布4根水道可以滿(mǎn)足冷卻水道長(zhǎng)度要求。
圖7 冷卻水道排布
5.6.3 冷卻水體積流量的計(jì)算
假如塑料樹(shù)脂在模內(nèi)釋放的熱量全部由冷卻水傳導(dǎo)的話(huà)，即忽略其他傳熱因素，那么模具所需的冷卻水體積流量則可用下式計(jì)算
(式5-7)
式中 -------冷卻水體積流量，;
-------單位時(shí)間注射入模具內(nèi)的樹(shù)脂質(zhì)量，;
--------單位質(zhì)量樹(shù)脂在模具內(nèi)釋放的熱量，;
-------冷卻水比熱容，;
--------冷卻水的密度，
-------冷卻水出口處溫度，℃
-------冷卻水入口處溫度，℃ 。
5.7確定推出方式及側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)
由于塑件的形狀為方形,采用推桿推出機(jī)構(gòu),推桿的推出機(jī)構(gòu)是整個(gè)推出機(jī)構(gòu)中簡(jiǎn)單,較常見(jiàn)的一種形式。由于設(shè)置推桿的自由度較大,而且推桿截面大部分為圓形,容易達(dá)到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度,推桿推出是運(yùn)動(dòng)阻力小,推出動(dòng)作靈活可靠,損壞后便于更換,因此在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。
塑件的側(cè)面有的方孔,因此模具應(yīng)有側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu),由于抽距離較短,抽出力較小,所以采用斜導(dǎo)柱,滑塊抽芯機(jī)構(gòu)。斜導(dǎo)柱安裝在定模座板上,滑塊安裝在定模座板上。
6 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算
在計(jì)算型腔的尺寸之前，首先要確定使用塑料的成形收縮率，查表得：取POM的成型收縮率為3%，根據(jù)精度等級(jí)的選用，采用6級(jí)。
依精度等級(jí)而定的計(jì)算法，一般塑件（SJI1372—78 5-6級(jí)精度）
（1）型腔尺寸
Δ根據(jù)尺寸查表得50-65基本尺寸,6級(jí)要求為0.64.
(式6-1)
Δ根據(jù)尺寸查表得30-40基本尺寸,6級(jí)要求為0.52
(式6-2)
(式6-3)
Δ根據(jù)尺寸查表得24-30基本尺寸,6級(jí)要求為0.48
(式6-4)
(式6-5)
Δ根據(jù)尺寸查表得10-14基本尺寸,6級(jí)要求為0.36
(式6-6)
(2)型芯尺寸
Δ根據(jù)尺寸查表得50-65基本尺寸,6級(jí)要求為0.64。
(式6-7)
(式6-8)
(式6-9)
Δ根據(jù)尺寸查表18-24基本尺寸,6級(jí)要求為0.44。
(式6-10)
(式6-11)
(式6-12)
7.注塑機(jī)參數(shù)校核
7.1最大注射量校核
注射機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于制品的重量或體積（包括流道及流口凝料和飛邊），通常注塑機(jī)的實(shí)際注塑量最好在注塑機(jī)的最大注塑量80%，由文獻(xiàn)[2]
所以，選用的注塑機(jī)最大注塑量應(yīng)
式中——注塑機(jī)的最大注塑量：?jiǎn)挝?
——注塑機(jī)的體積，單位
該產(chǎn)品：V塑件=80
——澆注系統(tǒng)體積，單位
該產(chǎn)品：=15
故 (式7-1)
確定的注塑機(jī)注塑量為：118。所以，滿(mǎn)足要求。
7.2鎖模力校核
由文獻(xiàn)[2]得：
>
式中 ——熔融型料在型腔內(nèi)的壓力（70—100 Mpa）80％
——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和：計(jì)算為9782mm2
——注塑機(jī)的額定鎖模力
故 ＞ = (式7-2)
所以選定的注塑機(jī)為：900（KN） 滿(mǎn)足條件
7.3模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核
由文獻(xiàn)[2]得：模具長(zhǎng)寬＜拉桿間距
模具的長(zhǎng)寬為＜注塑機(jī)拉桿間距
7.4模具閉合高度校核
由文獻(xiàn)[2]得：模具實(shí)際厚度H模=245mm
注塑機(jī)最小閉合厚度H最小=200 mm
即 H模＞H最小 故滿(mǎn)足要求
7.5開(kāi)模行程校核
我們所選的注塑機(jī)的最大行程與模具厚度有關(guān)，故注塑機(jī)的開(kāi)模行程應(yīng)滿(mǎn)足下式：由文獻(xiàn)[2]得
> (式7-3)
因?yàn)?
(式7-4)
式中 H1——推出距離 單位mm
H2——包括注射系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度 單位mm
S機(jī)——注射機(jī)最大開(kāi)模行程
故滿(mǎn)足要求
8、模具結(jié)構(gòu)、尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算
模具結(jié)構(gòu)是由定模座板、定模板、型腔板、型芯板、模座、推板固定板、推板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、推件桿、推料桿、回程桿、斜導(dǎo)柱、滑塊和各種螺釘組成,其各部分相互配合完成工作。
8.1型腔結(jié)構(gòu)
8.1.1 計(jì)算型腔數(shù)目
注射機(jī)的可塑化能力與每一模所需注入的熔體量
從保證塑件內(nèi)在質(zhì)量上考慮,每次注射所送出的熔體容量以占注射機(jī)的可塑化能力的80%為宜.根據(jù)我國(guó)1974標(biāo)準(zhǔn),公稱(chēng)注射量為的注射機(jī),其塑化能力為。當(dāng)用其他塑料時(shí),應(yīng)按密度計(jì)算,由文獻(xiàn)[2]公式如下:
Qmax =V·ρ·C (cm3/h)
式中 Qmax-注射機(jī)對(duì)某種塑料的最大注射量(cm3/h)
V-注射機(jī)規(guī)定的注射量(cm3/h)
ρ-使用的塑料在常溫下的密度(g/cm3)
c-系數(shù),
結(jié)晶性塑料 c≈0.85 非結(jié)晶性塑料 c≈0.95
使用公稱(chēng)注射量為1000cm3的注射機(jī),注射容積40cm3的POM塑件,計(jì)算模具可能制作的型腔數(shù)。
POM的密度基本與聚苯乙烯相近,
(式8-1)
(式8-2)
設(shè)每一注射循環(huán)時(shí)間為20秒,則1566.6÷3=533 cm3
每一件塑件為56.74cm3,加上澆道容積約為15 cm3,共計(jì)56.74+15=71.74 cm3
533÷71.74≈7(腔) (式8-3)
從注射機(jī)的開(kāi)模距離考慮
開(kāi)模距離:塑件長(zhǎng)約63mm,從動(dòng)模上取下時(shí),模板開(kāi)距不應(yīng)小于其長(zhǎng)的二倍,即126 mm。1000cm3注射機(jī)的模板行程為700mm,最大模具厚度為600 mm。完全可以取出塑件。但從開(kāi)模距離來(lái)考慮,可以選用500 cm3的注射機(jī)(模板行程為300mm),但鎖模力為3500KN,不能作成一模7腔,只能作成4腔.一模4腔時(shí),估計(jì)模板尺寸約為。
所以型腔板是由滑塊、4個(gè)凹模、4個(gè)導(dǎo)柱孔、1個(gè)推料桿和分流道及點(diǎn)澆口組成。
8.2型芯結(jié)構(gòu)
型芯板是由4個(gè)凸模、16個(gè)推件孔、4個(gè)導(dǎo)柱孔、4個(gè)回程桿孔和一個(gè)推料桿孔以及4個(gè)螺紋孔組成。
8.3斜導(dǎo)柱
斜導(dǎo)柱安裝在定模、滑塊呆板狀在動(dòng)模的結(jié)構(gòu),是斜導(dǎo)柱側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的模具中應(yīng)用最廣泛的形式。它既可用于結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的注射模,也可用于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的雙分型面注射模。由于所設(shè)計(jì)的模具具有側(cè)抽芯,所以應(yīng)使用斜導(dǎo)柱。
其尺寸如下圖。
圖8 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
8.4滑塊
滑塊是斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)中的一個(gè)重要零部件,它上面安裝有側(cè)向型芯 或側(cè)向成形塊,注射成形時(shí)塑件尺寸的準(zhǔn)確性和移動(dòng)的可靠性都需要它的運(yùn)動(dòng)精度保證.滑塊的結(jié)構(gòu)形狀可以根據(jù)具體塑件和模具結(jié)構(gòu)靈活設(shè)計(jì),它可分為整體式和組合式兩種,下面用的是整體式:
8.5導(dǎo)向機(jī)構(gòu)
合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具中的作用，一是定位作用，模具每次合攏時(shí)，都有一個(gè)唯一的準(zhǔn)確方位，從而保證型腔的正確形狀；二是導(dǎo)向作用，引導(dǎo)動(dòng)定模正確閉合，避免凸模式型芯先進(jìn)入型腔而損壞；三是承受一定的側(cè)壓力，在成行過(guò)程中承受單向側(cè)壓力。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要由導(dǎo)柱和導(dǎo)套組成
圖9 斜滑塊
導(dǎo)柱1
圖10 導(dǎo)柱1
導(dǎo)柱2
圖11 導(dǎo)柱2
8.6復(fù)位桿
復(fù)位零件，為了使推出元件合模后能回到原來(lái)的位置，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位，推出機(jī)構(gòu)中常用的復(fù)位零件有復(fù)位桿和彈簧，對(duì)于本模具的形式和結(jié)構(gòu)的綜合考慮，選用復(fù)位桿推出機(jī)構(gòu)。
圖12 復(fù)位桿
8.7拉料桿
拉料桿可分為球形拉料桿、z形拉料桿和薄片式拉料桿，根據(jù)對(duì)各種拉料桿的對(duì)比分析和對(duì)本模具成型特點(diǎn)考慮用z形拉料桿，其尺寸就及形狀如下圖：
圖13 拉料桿
8.8推件桿
圖14 推件桿
8.9推出結(jié)構(gòu)
推出機(jī)構(gòu)的組成：第一部分是直接作用在塑件上將塑件推出的零件；第二部分是用來(lái)固定推出零件的零件，有推桿固定板、推板等；第三部分是用作推出零件推出動(dòng)作的導(dǎo)向及和模時(shí)推遲推出零件復(fù)位的零件。
圖15 推出機(jī)構(gòu)
9 塑料注射模具技術(shù)要求及總裝技術(shù)要求
9.1零件的技術(shù)要求
塑料注射模具應(yīng)優(yōu)先按GB/T12555.1—90和GB4169.1—11選用標(biāo)準(zhǔn)模架和標(biāo)準(zhǔn)件。模具成形零件 材料和熱處理要求，優(yōu)先按下表內(nèi)容選用。
表9-1 模具成形零件優(yōu)先選用材料和熱處理硬度參數(shù)
零件名稱(chēng)
模具材料
熱處理硬度
牌號(hào)
標(biāo)準(zhǔn)號(hào)
HBS
HRC
型腔、型芯定模鑲件、動(dòng)模鑲件、活動(dòng)鑲件
45
GB699
216—260
40—45
4Cr
GB3077
216—260
40—45
40CrNiMOA
GB3077
216—260
40—45
3Cr2Mo
GB1299
預(yù)硬狀態(tài)
35—45
4Cr 5MoSiV1
GB1299
246—280
45—55
3Cr13
GB1220
246—280
45—55
9.2總裝技術(shù)要求續(xù)表
模具的安裝是指將模具從制造地點(diǎn)運(yùn)至注射機(jī)所在地，并安裝在指定的注射機(jī)的全過(guò)程，在安裝時(shí)要注意到模具的安裝方位要滿(mǎn)足設(shè)計(jì)圖樣的要求，模具中有側(cè)向滑動(dòng)結(jié)構(gòu)時(shí)，盡量使其運(yùn)動(dòng)方向?yàn)樗椒较?，模具長(zhǎng)度與寬度尺寸相差較大時(shí)，應(yīng)盡可能使較長(zhǎng)的邊與水平方向平行，模具中帶有液壓油路接頭、熱流道元件接線(xiàn)板時(shí)，盡可能放置在非操作一側(cè)。
工作原理：開(kāi)模時(shí)，動(dòng)模部分向后移動(dòng)，開(kāi)模力通過(guò)斜導(dǎo)柱驅(qū)動(dòng)側(cè)型芯滑塊，迫使其在動(dòng)模板的導(dǎo)滑槽內(nèi)向外滑動(dòng)，直至滑塊與塑件完全脫開(kāi)，完成側(cè)向抽芯動(dòng)作。這時(shí)塑件包在型芯上隨動(dòng)模繼續(xù)后移，直至注射機(jī)頂桿與模具推板接觸，推出機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作，推桿將塑件從型芯上推出。合模時(shí)，復(fù)位桿使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位，斜導(dǎo)柱使側(cè)型芯滑塊向內(nèi)移動(dòng)完成復(fù)位。
具體裝配圖如下圖：
圖16 裝配圖
表9-2 總裝技術(shù)要求
條目編號(hào)
條目?jī)?nèi)容
1
定模（式定模板）與動(dòng)模（式動(dòng)模應(yīng)板）安裝平面的
平行度按GB/T12555.2和GB/T125556.2規(guī)定
2
導(dǎo)柱、導(dǎo)套對(duì)定、動(dòng)模安裝面（式定、動(dòng)模座半安裝
面）的垂直度按GB/T12555.2和GB/T125556.2
3
模具所有活動(dòng)部分應(yīng)保證位置準(zhǔn)確動(dòng)作可靠，不得有
歪斜和卡滯現(xiàn)象。要求固定的零件不得相對(duì)竄動(dòng)
4
塑件的嵌件或機(jī)外脫模的成形零件在模具上安放位
置應(yīng)定位準(zhǔn)確、安放可靠，具有防止錯(cuò)位措施
5
流道轉(zhuǎn)接處應(yīng)光滑圓弧連接、鑲拼處應(yīng)密合，澆注系
統(tǒng)表面粗糙度為Ra≤0.8um
6
熱流道模具，其澆注系統(tǒng)不允許有樹(shù)脂泄露現(xiàn)象
7
滑塊運(yùn)動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)，合模后鑲塊應(yīng)壓緊，接觸面積不少
于3/4，開(kāi)模后定位準(zhǔn)確可靠
8
合模后分型面應(yīng)緊密結(jié)合，成形部位的固定鑲件配合處應(yīng)緊密貼合，其間隙應(yīng)小于塑料的額最大不落料間
隙，其值應(yīng)符合如下規(guī)定：
塑料流動(dòng)性
好
一般
較差
塑料間隙/mm
＜0.03
＜0.05
＜0.08
9
冷卻加熱系統(tǒng)應(yīng)暢通，不應(yīng)有泄漏現(xiàn)象
10
氣動(dòng)式液壓系統(tǒng)應(yīng)暢通，不應(yīng)有泄漏現(xiàn)象
11
電氣系統(tǒng)應(yīng)絕緣可靠，不允許有漏電式短路現(xiàn)象
12
在模具上裝有吊環(huán)螺釘時(shí)，應(yīng)用符號(hào)GB825的規(guī)定
結(jié)束語(yǔ)
插座上座的設(shè)計(jì)，包括了材料的工藝分析、塑料的選用以及對(duì)比方案、塑料種類(lèi)與模具設(shè)計(jì)的關(guān)系、模具的結(jié)構(gòu)、注射機(jī)的選擇、模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算、注塑機(jī)參數(shù)校核、模具結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算以及塑料注射模具技術(shù)要求和總裝要求。
在設(shè)計(jì)當(dāng)中，有很多問(wèn)題是自己所沒(méi)有接觸過(guò)的，讓我真正的體會(huì)到只有書(shū)上的知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，更主要的是開(kāi)拓自己的知識(shí)面，要多看生產(chǎn)事例，從中吸取別人的經(jīng)驗(yàn)，在插座上座設(shè)計(jì)當(dāng)中，其中的澆注系統(tǒng)，型腔的布局，點(diǎn)澆口的設(shè)計(jì)，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以及在計(jì)算中的尺寸公差等等。這在前段的學(xué)習(xí)當(dāng)中很多都沒(méi)有接觸過(guò)，剛開(kāi)始有點(diǎn)無(wú)從下手，后來(lái)根據(jù)模具手冊(cè)上的很多事例相結(jié)合，才把以上的問(wèn)題想明白，有了自己的設(shè)計(jì)思路，還能分清主次。
設(shè)計(jì)時(shí)，我設(shè)想怎樣能讓生產(chǎn)時(shí)更方便，用料最省，耗時(shí)最短。特別是在制圖時(shí)，能用最簡(jiǎn)單有效的圖形來(lái)表達(dá)出復(fù)雜的形狀。
設(shè)計(jì)過(guò)后我提三點(diǎn)建議：首先要做好設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作，其次在設(shè)計(jì)時(shí)要有條理性，最后要做認(rèn)真的審核。
因水平有限，設(shè)計(jì)中必然有許多不足之處，還望老師批評(píng)指正。
致 謝
在這三年的大學(xué)生活中，我學(xué)到了很多書(shū)上所學(xué)到的和許多書(shū)本上沒(méi)有的知識(shí)，這些都要?dú)w功陳老師們對(duì)我的教導(dǎo)。
整整一個(gè)月的時(shí)間我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)作品終于完成了。
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成,我要大力感謝我們的指導(dǎo)老師——陳老師，她嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致治學(xué)態(tài)度、一絲不茍的工作作風(fēng)、淵博的學(xué)術(shù)知識(shí)、和藹大度的學(xué)者風(fēng)范一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；她循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。我們對(duì)陳老師耐心細(xì)致的講解、給我們提供相關(guān)的材料表示大力的感謝?？梢哉f(shuō),沒(méi)有陳老師這位負(fù)責(zé)的指導(dǎo)老師,我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)也不可能這樣順利的完成。老師不僅從一開(kāi)始就非常關(guān)注我們的設(shè)計(jì),而且在她很忙的情況下還幫我們指導(dǎo),我們對(duì)此衷心的感謝!同時(shí)還要感謝三年當(dāng)中對(duì)我進(jìn)行教育的各位老師,沒(méi)有他她們的培養(yǎng)也不可能有今天的我們順利完成。通過(guò)三年課程的認(rèn)真學(xué)習(xí)，我們?cè)诖嘶A(chǔ)上利用所學(xué)東西順利進(jìn)行并完成了設(shè)計(jì)。在此，對(duì)陳老師以及三年當(dāng)中對(duì)我進(jìn)行教育的各位老師，表示我最真誠(chéng)的尊敬和最誠(chéng)摯的感謝。
在此，感謝我們的指導(dǎo)老師——陳老師在百忙之中給予我們作品的悉心指點(diǎn)與幫助。感謝她為我們指點(diǎn)迷律、出謀劃策。同時(shí)，也感謝我們的這組的成員在這次設(shè)計(jì)中給予我的幫助！謝謝！
并向本文所參考的文獻(xiàn)的作者們表示我最真誠(chéng)的謝意。
向在百忙之中評(píng)閱本方案并提出寶貴意見(jiàn)的各位評(píng)委老師表示最誠(chéng)摯的謝意，同時(shí)向所有關(guān)心、幫助和支持我的老師和同學(xué)表示衷心的感謝，祝他們工作順利，萬(wàn)事如意！
由于本人的學(xué)識(shí)水平、時(shí)間和精力有限，文中肯定有許多不盡人意和不完善之處，我將在以后的工作、學(xué)習(xí)中不斷以思考和完善。
最后向三年來(lái)教過(guò)我、幫助我的所有老師和關(guān)心我的同學(xué)表示我最真誠(chéng)的謝意！
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