电源插座模具设计毕业设计

I目录摘要11 前言31.1 课题来源及其研究目的和意义 31.2 国内外研究现状及发展趋势 32 塑件的结构设计 52.1 塑件工艺性分析 52.2 PVC 性能分析 52.3 尺寸和精度62.4 表面光洁度72.5 脱模斜度72.6 圆角 72.7 插头制件的质量特性 72.8 运用 Moldflow 进行模流分析及预设方案可行性分析 83 注射机的选择 133.1 注射机的选择 133.2 模具与注塑机的关系 133.3 选择注射机确定型腔数 133.4 注塑机的主要工艺参数的校核144 浇注系统设计 164.1 浇注系统 164.2 流道设计 175注射模零部件的设计 205.1 分型面的选择205.2 成型零件总体结构设计 205.3 脱模推出机构设计 255.4 排气方式的选择255.5 水线设计 255.6 浇注系统凝胶的脱出方式 265.7 模具结构总装图与铸件结构图26II6 结论 28致谢 29参考文献 30III1电源插座模具设计摘 要：本次设计主要特点是根据 MOLDFLOW 软件仿真模流分析来指导模具结构的设计。Moldflow 软件模拟塑料熔体在整个注射过程中的充填、冷却及流动情况，确保获得高质量制件。打破传统模具结构设计的试模、修模等过程，为了达到降低成本，提高生产率的目的。在得到仿真分析最佳质量效果的数据、参数之后用来作为模具结构设计的依据。本次设计主要包括：（1）模流仿真分析 注射成型时熔体在型腔中的流动过程非常复杂，与许多因素如聚合物性能、制件结构、温度、压力、时间、模具结构及注射设备等有关。仿真定量地给出成型过程的成型窗口状态参数(如压力、温度、速度等)。 （2）依据仿真的成型窗口状态参数进行整个注塑模具的结构设计。如注射机的选择、浇注系统、成型零件、合模机构、脱模机构和冷却系统的设计，绘制模具零件图和装配图等。关键词：电源插头；仿真分析；模具设计；一模四腔；PROE 建模Abstract：The main features of the design are based on software simulation flow analysis MOLDFLOW to guide the design of die structure. MOLDFLOW software to simulate the injection of plastic melt in the process of filling, cooling and flow, ensuring access to high-quality parts. Breaking traditional mold structure design test mode, the process of repair molds, to reduce costs, improve productivity purposes. After obtaining the best quality the simulation results of the data and parameters than used as the basis for the mold design.The design includes: （1）MOLDFLOW injection molding simulation of melt flow in the cavity is very complex process with many factors. Such as polymer properties, parts structure, temperature, pressure, time, and injection mold structure and other related equipment. Quantitative simulation of the molding window molding process is given the state parameters (such as pressure, temperature, speed, etc.). (2) Simulation based on the parameters of the molding window state the structural design of the injection mold. Such as the choice of injection machine, injection system, molded parts, mold bodies, stripping institutions and cooling system design, drawing die part and assembly drawings, etc.Keywords: Power plug; Simulation Analysis; Mold Design; Four-cavity Mold; Pro/E-Modeling1 前言1.1 课题来源及其研究目的和意义塑件广泛应用于工业和民用领域，而模具是工业生产最基础的工艺装备。由于模具2生产具有高效、优质、低成本等的优点,利用模具将金属或者非金属材料压制成产品的方法己经被广泛使用。模具工业是国家工业的重要基础工业之一。模具产业链的迅速发展,模具在机械制造、汽车、电子、电器、仪表、家电、通讯、石油化工、轻工日用品以及航空航天等工业部门都不可缺少,可以说 60%90%的零部件都依靠模具成型。模具质量的高低决定着产品质量的高低，因此，模具被称之为“百业之母” 。 1模具又是“效益放大器” ，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具工业发展及其生产技术水平,己成为衡量一个国家或地区制造业发达程度的的标志,决定着一个国家制造业的国际竞争力。 2在塑料成型工艺方法中，注塑模是应用最广泛的一类塑料成型模具。由于影响塑料成型因素众多，其成型过程非常复杂，其工艺研究传统上多依赖经验方法进行，可靠性不高，模流分析是克服经验性不足的有力工具。目前模流分析已成为塑模设计一个标准流程。所以本文试图通过对电源插头注塑成型过程的数值模拟来研究成型现象，使我们对所学的模具设计与制造的相关理论知识有一个更深层次的理解，为制定优化方案奠定基础。培养学生综合应用所学的模具设计、计算机及应用软件的有关知识，解决工程设计中计算机辅助分析问题的能力。并且采用 moldflow 软件对整个注塑成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却以及制品中的应力分布、制品的收缩和熔接痕等情况，从而培养学生对有限元软件的了解和使用模拟软件对注塑成型过程进行模拟分析的能力。通过计算机模拟仿真技术可以减少试模修模次数，提高制品质量和降低成本等，本课题的研究对企业降低成本，提高效率有着重大的技术和经济意义。1.2 国内外研究现状及发展趋势模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到 20 世纪 80 年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。中国航天航空事业、汽车行业和家电等各大行业的迅速发展,都促进了注射模具的飞跃发展。一部空调大约需要 20 副注塑模,一台全自动洗衣机大约需要 200 副注塑模,而一台电冰箱需要的注射模具高达 350 副左右。据有关数据统计可知,注射模具在家电业以的每年 10%增长率在迅速增长。汽车需要的模具更是惊人。一部车大概需要上几千副模具来生产。 3模具 CAD/CAE/CAM 技术的发展与应用、数控和电加工技术的发展、快速成型技术、快速制模技术等模具设计和制造的新技术发展和模具材料的发展,使我国的模具业进入了一个新的时代。在大型注塑模方面:我国完全可以自主生产汽车保险杠、大屏幕的电视机塑料外壳以及较大容量的洗衣机壳体等塑料产品。在精密注塑模方面:我们能生产照相机塑料件、多型腔小模数齿轮等精密注塑模。3尽管我国注射模具已经取得长足发展,但是和国际先进水平比较,在模具 CAD/CAM/CAE 技术推广度、快速模具制造技术的运用以及大型、精密、复杂模具的开发等几个方面仍然存在一定差距。这也是我国模具行业的主要发展方向。 4总而言之，我国塑料模具工业的发展趋势主要有一下几个方面：1、提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。 2、在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE 技术。CAD/CAM 技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具 CAD/CAM 技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造了良好的条件。 3、推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。4、开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。5、提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。6、应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。7、研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模 CAD/CAM 的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。2 塑件的结构设计 2.1 塑件工艺性分析4如图 2-1，该塑件是一个两相电源插头，生产批量很大。电源线以及插头广泛的用于各个领域，而电源线以及插头的主要材料是塑料 PVC，即聚氯乙烯。其化学稳定性好，熔点高，成型工艺性很好，可以注射成型，有较好的机械性能和电绝缘性能。图 2.1 电源插头模型2.2 PVC性能分析2.2.1 化学和物理特性 PVC(聚氯乙烯)材料是一种非结晶性材料。PVC 材料在实际使用中经常加入稳定剂、润滑剂、辅助加工剂、色料、抗冲击剂及其它添加剂。PVC 材料具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定性。PVC 对氧化剂、还原剂和强酸都有很强的抵抗力。然而它能够被浓氧化酸如浓硫酸、浓硝酸所腐蚀并且也不适用与芳香烃、氯化烃接触的场合。PVC 在加工时熔化温度是一个非常重要的工艺参数，如果此参数不当将导致材料分解的问题。PVC 的流动特性相当差，其工艺范围很窄。特别是大分子量的 PVC 材料更难于加工（这种材料通常要加入润滑剂改善流动特性） ，因此通常使用的都是小分子量的 PVC 材料。 PVC 的收缩率相当低，一般为 0.20.6%。 5PVC 是世界上产量最大的塑料产品之一，价格便宜，应用广泛，聚氯乙烯树脂为白色或浅黄色粉末。根据不同的用途可以加入不同的添加剂，聚氯乙烯塑料可呈现不同的物理性能和力学性能。在聚氯乙烯树脂中加入适量的增塑剂，可制成多种硬质、软质和透明制品。聚氯乙烯有较好的电气绝缘性能，可作低频绝缘材料，其化学稳定性良好。由于聚氯乙烯的热稳定性较差，长时间加热会导致分解，放出 HCL 气体，使聚氯乙烯变色，所以其应用范围较窄，使用温度一般在-1555 度之间。目前 PVC 产业在全世界发展迅速，前景广阔，各国都看好 PVC 的潜力以及其对生态环境的好处，PVC 正以其优越、独特的性能向世人证明其作用和地位是目前任何其它产品都无法取代的，社会发展需要它,环境保护需要它，它是我们人类社会文明进步的必然趋势。 2.2.2 注塑工艺条件 5干燥处理：通常不需要干燥处理。 熔化温度：185205 模具温度：2050 注射压力：可大到 1500bar 保压压力：可大到 1000bar 注射速度：为避免材料降解，一般要用相当地的注射速度。 2.2.3 PVC 的成型条件表 2.1 PVC 的成型条件项目 数值注射成型机类型 柱塞式密度 1.381.4计算收缩率 0.20.6温度 t() 80100预热和干燥时间 r(h) 23后段 150170中段 165180料筒温度t()前段 180200成型温度 t() 200210模具温度 t() 5070注射压力 p(MPa) 701402.3 尺寸和精度 塑件的流动性影响制件尺寸的设计，注射成型制件尺寸要受注射机的注射量，锁模力的限制。 影响模塑精度的因素十分复杂。首先是模具制造的精度，其次是塑料收缩率的波动，同时由于磨损等原因造成模具尺寸不断变化，都会使模制尺寸不稳定。模制时工艺条件的变化，正边厚度的变化以及模制所需脱模斜度都会影响塑料制品的精度，因此塑料制件的精度确定应合理，尽可能选用低精度等级。综合考虑本产品采用一般精度即 7 级精度。 62.4 表面光洁度 塑件制品的表面光洁度，除了从工艺上尽可能避免冷疤，云纹等疵点外，主要是由6模具光洁度决定，一般模具表面光洁度要比塑件的高一等级。本塑件取 Ra=6.3um。 2.5 脱模斜度 脱模斜度大小受塑件径向尺寸的限制，又影响着脱模阻力，斜度大，脱模阻力小，有利于脱模，选择脱模斜度时还应考虑塑料材料的性质，塑件摩擦系数大，则宜采用较小斜度，便于脱模时不至于过大脱模阻力。塑件的收缩率大，收缩产生的包紧力大，也宜采取较大斜度。脱模过程，塑件一般是受到压缩载荷，因此抗压强度大的塑件，可承受较大压缩载荷，可以取较小的脱模斜度。 塑件的几何形状和尺寸对脱模斜度选取也有影响，壁较厚和几何形状复杂的塑件，收缩率较大或各部分收缩差别大，一般的说有较大脱模阻力，宜采取较大斜度，塑件高度对脱模斜度选取有相互矛盾的影响，对具体塑件上斜度数值取应综合考虑各种因素后确定。PVC 的塑件要求所以取外侧斜度为 45，内侧斜度为 45。 72.6 圆角 塑件除了使用上要求采用尖角处以外，其余所有转角处均应尽可能采用圆角过渡，因制件尖角处易产生应力集中，在受力或受冲击震动时会发生破裂，甚至在脱模过程中由于模塑内应力而开裂，特别是制件的内圆角，一般即使采用 R=0.5mm 的圆角，就能使塑件的强度大为增强，理想的内圆角，半径应有壁厚 的 1/4 以上。 塑件设计成圆角，使模具型腔对应部位亦成圆角，这样增强了模具的坚固性，塑件的外圆对应着型腔的内圆角，它使模具在淬火和使用时不会因团应力集中而开裂。 2.7 插头制件的质量特性体积 = 6.9153256e+03 MM3曲面面积 = 4.2225817e+03 MM2密度 = 1.3999833e-09 公吨 / MM3质量 = 9.6813402e-06 公吨 根据_PRT0001 坐标边框确定重心:X Y Z 1.1366475e+01 0.0000000e+00 0.0000000e+00 MM相对于_PRT0001 坐标系边框之惯性. (公吨 * MM2)7惯性张量:Ixx Ixy Ixz 4.6358722e-04 0.0000000e+00 0.0000000e+00Iyx Iyy Iyz 0.0000000e+00 2.7533535e-03 5.6610591e-07Izx I