通讯线电源插头上盖模具设计与制造

摘要 本文主要介绍的是电源插头上盖注塑模具的设计方法。首先分析了电源插头上盖制件的工艺特点，包括材料性能、成型特性与条件、结构工艺性等，并选择了成型设备。接着介绍了电源插头上盖注塑模的分型面的选择、型腔数目的确定及布置，重点介绍了浇注系统、成型零件、合模导向机构、脱模机构、定距分型机构以及冷却系统的设计。然后选择标准模架和模具材料，并对注射机的工艺参数进行相关校核。最后对模具的工作原理进行阐述，以及在安装调试过程中可能出现的问题进行总结、分析，并给出了相应的解决方法。 本文论述的电源插头外壳注塑模具 采用三板式结构，即浇注系统凝料和制件在不同的分型面脱出，采用 一模两腔 的型腔布置，最后利用推板将制件推出 。 关键词：电源插头上盖；注塑模；三板模；浇注系统；脱模机构；定距分型机构 2 of of on of as as in of in a of 目录 1. 电源插头上盖工艺性分析 . 5 艺性分析 . 6 件的结构及成型工艺性分析 . 6 件的成型特性和条件 . 7 件表面质量分析 . 8 型塑件的主要缺陷及消除措施 . 8 2. 电源插头注塑模具的结构设计 . 9 型面位置的确定 . 9 型面的选择 . 9 定型腔数量及排列方式 . 10 具结构形式的确定 . 10 定模具基本结构 . 11 3. 注射机型号的确定 . 11 需注射量的计算 . 11 件质量，体积计算 . 11 注系统凝料质量、体积的初步计算 . 12 射机型号的选定 . 12 腔数量及注射机有关工艺参数的校核 . 12 腔数量的校核 . 12 射机工艺参数的校核 . 14 装尺寸的校核 . 15 模行程和推出机构的校核 . 15 架储存与注射机拉杆内间距 校核 . 16 4. 浇注系统形式和浇口的设计 . 16 流道的设计 . 16 流道尺寸 . 17 流道衬套的形式 . 17 4 流道衬套的固定 . 18 料穴的设计 . 19 流道的设计 . 19 口的设计 . 21 注系统的平衡 . 22 注系统凝料体积的计算 . 22 统各截面流过熔体的体积计算 . 23 5. 成型零件的结构设计和计算 . 23 件的成型收缩率 . 24 腔型芯各尺寸的计算 . 24 腔零件的强度和刚度的校核 . 29 6. 模架的确定和标准件的选用 . 29 模座板（ 350 50 30 . 30 模板（型腔固定板），（ 350 50 55 . 30 块（ 5850 100 . 30 模座板（ 350 50 30 . 31 板（ 180 50 25 . 31 杆固定板（ 180 50 20 . 31 7. 合模导向机构的设计 . 32 向机构的总体设计 . 32 柱的设计 . 32 套的设计 . 33 板导柱与导套的设计 . 33 8. 脱模推出机构的设计 . 34 模 推出机构的设计原则 . 34 件推出的基本方式 . 35 件的推出机构 . 35 模力的计算 . 36 5 模力的校核 . 36 杆接触应力的校核 . 37 9. 侧向分型与抽芯机构的设计 . 37 向分型与抽芯机构类型的确定 . 37 滑块的几种方案对比 . 37 滑块的组合形式 . 38 滑块的导滑形式 . 38 导柱的设计 . 38 计要领 . 40 10. 温度调节系 统的设计 . 41 却系统和冷却介质 . 41 却系统的简略计算 . 41 11. 模具的工作原理及安装、调试 . 43 具的工作原理 . 43 具的安装 . 44 模 . 45 计总结 . 46 参考文献 . 47 1. 电源插头上盖工艺性分析 6 艺性分析 图 1示为电源插头立体图，材料为 观灰色，精度等级一般（ 4级精度），制品表面光滑美观。 热塑性塑料，密度 拉强度 30 50弯强度 41 79伸弹性模量 1587 2277曲弹性模量 1380 2690缩率 该材料综合性能好，冲击强度高，尺寸稳定，易于成型，耐热和耐腐蚀性也较好，并具有良好的耐寒性。是目前产量最大、运用最广泛的一种塑料。 图 1维以及二维 图 件的结构及成型工艺性分析 7 （ 1）结构分析如下： 该塑件为某盒形件中的抽拉式通讯线插头上盖，是一个对称制品，内外壁和加强劲分别成型于的型芯和型腔上，必须保 证塑件的平行度，所以在模具设计和制造上要有精密的定位措施和良好的加工工艺，以保证塑件的质量。 （ 2）成型工艺分析如下： A 精度等级，采用一般精度 5 级； B 脱模斜度，该塑件壁厚约为 2流动性为中性，其脱模斜度为 1。 外型尺寸 ： 内型尺寸： 中心距： 件的 成型特性和条件 (1)成型特点 其吸湿性强，塑料在成型前必须充分预热干燥（ 80 90下至少干燥 2 小时），使其含水量小于 对于要求表面光泽的零件，塑料在成型前更应该进行长时间预热（ 80 90下至少干燥 3 小时）。 塑料加热温度对塑料的质量影响较大，温度过高易于分解（分解温度 270） ,一般料筒温度为 180 260，建议温度245成型时宜采用较高的加热温度（对精度较高的塑件，模温宜取 50对高光泽耐热塑件，模温宜取 60和较高的注射压力（柱塞式注射机：料温180 230，注射压力 100 140杆式注射机：温度 160 220，注射压力 70 100 （ 2）主要技术指标 比容： 0， 98 /g 熔点： 130 160 吸水性： 24h） 热变形温度： 90 108、 83 103 8 屈服强度： 50伸弹性模量： 弯强度： 50（ 3） 射工艺参数 注射机类型： 螺杆式 螺杆转速（ r/: 30 60 喷嘴形式： 直通式 喷嘴温度（）： 170 180 料筒温度（）： 前 180 200 中 165 180 后 150 170 模具温度（）： 50 80 注射压力（ : 60 100 保压力（ 50 70 注射时间（ s） : 20 90 保压时间（ s） : 0 5 冷却时间（ s） : 20 120 成型周期（ s） : 50 220 以上参数在试模时可以做适当调整。 注 ：螺杆带止回环 件表面质量分析 该塑件要求外形美观，有火花纹，所以要进行电火花进行型腔、型芯处理，而内部无特殊要求，所以没有较高的表面粗糙度要求。 型塑件的主要缺陷及消除措施 （ 1）缺陷 缺料（注射量不足）， 气孔，溢边飞边，熔接痕强度低，表面硬度和强度不足。 （ 2）消除措施 9 加大主流道 ，分流道，浇口，加大喷嘴，增大注射压力，提高模具温度。 2. 电源插头注塑模具的结构设计 型面位置的确定 在塑件设计阶段，就应考虑成型时，分型面的形状和位置，否则无法用模具成型，在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构，分型面设计是否合理对塑件质量，工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大的影响，因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。 型面的选择 模具上用以取出塑料制品和浇注系统凝料的可分离的解除表面，称为分型面，也可称为分模面。选择分型面的基本原则是：分型面应选择在塑件断面轮廓最大位置处，以便于顺利脱模，同时还应考虑以下几个因素 6： 此，选择分型面应尽可能使塑料制件开模时留在动模。 其产生的飞边易于清理和休整。 此应尽可能使其分型面与流料末端重合。 数。注塑成型时所需要的锁模力是与塑件在合模方向的投影面积成正比，所以选择分型面时，应尽量选择塑件在垂直合模方向上投影面积较小的表面，以减少锁模力。 根据上述原则，电源插头外壳注塑模具的分型面形状及位置如图 3示。 10 图 3源插头上盖注塑模具分型面形状及位置 定型腔数量及排列方式 当塑件分型面确定之后，就需要靠路是采用单型腔还是多型腔模。一般来说，大中型塑件和精度要求高的小型塑件，优先采用一模四腔的结构，但对于精度要求不高的小型塑件，形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具 可以提供独特的优越条件，使生产效率大为提高，又鉴于模具结构的复杂性，故由此初步拟定采用一模二腔。如下图 3 图 3腔的布局 具结构形式的确定 11 该塑件外观质量要求较高，从该塑件的外部特征可以看出塑件外形是一有阶梯凹槽的类矩零件，两个 5 圆孔和两个阶梯凹槽，对该塑件进行模塑成型，只能采用侧向成型。侧向成型方法有多种形式，有斜导柱、斜导槽和弯销驱动侧向滑块成型，有斜滑块侧向成型等方法。而斜滑块侧向成型要比斜导柱和弯销驱动成型 机构简单的多，因此本设计采用斜滑块侧向成型，因此可初步拟定采用一模两型分型面的模具结构形式。 定模具基本结构 电源插头外壳为大批大量生产，从提高生产效率角度出发，我选择双分型面注塑模。虽然，结构更复杂，但是制品质量更好，经济效益更高。 3. 注射机型号的确定 注射模是安装在注射机上使用的工艺装备，因此设计注射模是应该详细了解注射机的技术规范，才能设计出符合要求的模具。 注射机规格的确定主要是根据塑件的大小及型腔的数目和排列方式，在确定模具结构形式急初步估算外形尺寸的前提下，设计人员对模具所需的注射量，锁模力，注射压力，拉杆间距，最大和最小模具厚度，推出行程，推出位置，推出形式，开模距离等进行计算。根据这些参数选择一台和模具匹配的注射机，倘若用户已提供了注射机的型号和规格，设计人员必须对其进行校核，则必须自己调整或与用户取得商量调整。 需注射量的计算 件质量，体积计算 对于该设计，用户提供了塑件图样，据此建立塑件模型并对此模型分析得： 塑件的体积： 3 塑件的质量： 12 1V =注系统凝料质量、体积的初步计算 可按塑件质量的 计算，由于该模具采用一模两腔，所以浇注系统凝料质量为： .2 n 2 积： =22 3 射机型号的选定 近年来我国引进注射机型号很多，国内注射机生产厂的新机型也日益增多。掌握使用设备的技术参数是注射模设计和生产所必须的技术准备。在设计模具是，最好查阅注射机厂家提供的 上标明的技术参数。 根据以上的计算初步选定型号为 200/120 型卧式注射机，其主要技术参数见表 : 200/120型注射机主要技术参数 腔数量及注射机有关工艺参数的校核 腔数量的校核 理论注射量 /00 拉杆内间距 /55 385 螺杆柱塞直径 /2 移模行程 / 50 注射压力 /50 最大模具厚度 /00 注射速率 /g 120 最小模具厚度 /30 塑化能力 /h 70 锁模形式 单曲肘 螺杆转速 /r 0220 模具定位孔直径/25 锁模力 /200 喷嘴球半径 /5 喷嘴孔直径 / 13 (1）由注射机料筒塑化速率校核型腔数量 N (600- 注射机最大注射量的利用系数，无定型塑料一般取 M 注射机的额定塑化量（ g/h 或 3 /h），该注射机为 70000g/h; t 成型周期，因塑件小，壁厚不大。取 50s； 单个塑件的质量和体积（ g 或 3 ），取 m 2 浇 注 系统所需 塑料 的质 量和体积 （ g 或 3 ），取 代入： N=80 2 符合要求 (2）按注射机的最大注射量校核型腔数量 N（ K / 式中 注射机允许的最大注射量（ g 或 3 ），该注射机为 200 3 代入： N（ K / =(7 2 符合要求 (3）按注射机的额定锁模力校核型腔数量 N（ /式中： F 注射机的额定锁模力（ N），该注射机为 12 105 N； 一个塑件在模具分型面上的投影面积（ ， 2925 浇注系统模具分型面上的投影面积（ ， 塑料熔体对型腔的成型压力（ 一般是注射压力的 30 65，该14 处取型腔平均压力为 80 50 =40入： N=10 2 符合要求 射机工艺参数的校核 （ 1）注射量的校核 注射量以容积表示，最大注射容积为： V=200=160 3 式中： 模具型腔和流道的最大容积（ 3 ）； V 指定型号与规格的注射机的注射量容积（ 3 ），取 200 3 ； 注射系数，取 定型塑料取 倘若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不到发挥，塑料在料筒中的停留时间就会过长，所以注射量容积 V=200=50 3 ，故每次注射的实际注射量容积 V应满足 V 而 V =53 3 ，符合要求。 (2）锁模力的校核 前面已经计算过，符合要求。 (3）最大注射压力的校核 注射量的额定注射压力即为该机器的最高压力 150 该 大与注射成型时所需调用的注射压力 k 0 100)=98 140 中 k 安全系数，常取 k = 70 100 符合设计要求。 15 装尺寸的校核 (1）主流道的最小端直径 D 大与注射机喷嘴 d,通常为 : D=d+(1) +(1) 取 d =4 符合要求 （ 2）主流道入口的凹球面半径 ,应大与注射机喷嘴球半径 常为 : R+（ 1 2） 5+（ 1 2） =17 符合要求 (2）定位圈尺寸 注射机定位孔尺寸为 1000 10.0定位圈尺寸取 者之间呈较松动的间隙配合，符合要求。 (3）最大与最小模具厚度 模具厚度 H 应满足： H 230 00 该套模具厚度 H=280 符合要求。 模行程和推出机构的校核 (1）开模行程的校核 H （ 5 10） 中 H 注射机动模板的开模行程（ 取 300 塑件推出行程（ 取 20 包括流道凝料在内的塑件的高度（ 其值为 12+85+（ 5 10） =102 107 以 H=20+（ 102 107） 122 127 符合要求 (2）推出机构的校核 该注射机推出行程为 30 于 20 合要求。 16 架储存与注射机拉杆内间距 校核 该套模具模架的外形尺寸为 300 350 注射机拉杆间距为355 385 355 350 合要求。 注 ：对于上面 2， 3， 4， 5 的 校核内容是与后面的模具结构设计交叉进行的，但为了行文整体形式与内容的统一， 所以将此部分内容放在此。 4. 浇注系统形式和浇口的设计 浇注系统是引导塑料容体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质，传压和传热的功能，对塑件质量影响很大。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。 该模具采用普通流道浇注系统，包括主流道，分流道，冷料穴，浇口。 流道的设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。 17 流道尺寸 （ 1）主流道小端直径 D=注射机喷嘴直径 +(1) 4+(1) 取 D=4.5 2）主流道球面半径 射机喷嘴球头半径 +(1 2) 15+(1 2) 取 7 3）球面配合高度 H=3 5 取 H=3 4）主流道长度 尽量小于 60 标准模架结合该模具的结构，取L=20+130=50 5）主流道大端直径 D, = D+27 半锥角为 1 2，取 = （ 6）浇口套总长 0+60+H= 主流道衬套的形式 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理，常采用碳素工具钢，如 ，热处理硬度为 5055下图 4示 . 18 4流道衬套 由于该模具主流道长度适中 ,定位圈和衬套设计成分体式的较宜 ,其定位圈尺寸如下图 4示 . 4位圈 流道衬套的固定 主流道衬套的固定形式如下图 4示。 4流衬套的固定形式定位圈 19 料穴的设计 (1)主流道冷料穴的设计 开模时应将主流道中的凝料拉出，所以冷料穴直径应稍大于主流道大端直径。由于该模具具有垂直分型面即侧向分型，冷料穴分别开在左右瓣合模上，开模时，将主流道中的凝料拉出；侧向分型时，冷料穴中的凝料及塑件同时被推出。该模具采用底部无杆的圆环槽冷料穴。 其中 模具取 d+2=7+2=9料穴深度为 3/4d=2) 分流道冷料穴的设计 当分流 道较长时，可将分流道端部沿料流前进的方向延长作为分流道冷料穴，以贮存前锋冷料。 流道的设计 (1)分流道的布置形式 分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：一方面排列紧凑，缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短，锁模力力求平衡。该模具的流道布置形式采用平衡式。 如图 4（ 2）分流道的长度 长度应尽量短，且少弯折。该模具份流道的长度计算如下。 圆形分流道单向长度为： 2 流道总长度为： L=24 流道单向长度为： L, = L/2=12 0 （ 3）分流道的形状及尺寸 为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上。工程设计中常采用梯形截面，加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失，流动阻力均不大，一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸，即 B=m 4 ,L ， H=2/3 B 式中 B 梯形大底边的宽度（ m 塑件的质量（ g），为 L, 单向分流道的长度（ 为 12 H 梯形的高度（ 注 ： 上式的适用范围，即塑件厚度在 3 下，质量小于 200 g，且 .2 由于解得 B=不在适用范围，需自己设计。 （ 4） 梯形分流道设计 由参考文献查得，取得分流道直径 D, =考虑到分流道长度修正系数 以修正后的分流道直径为 D= D, =4.4 整为 4.5 形斜角通常取 5 10，此处取 6；底部圆角 R=1 3 R=1 截面形状及尺寸如下图 4 4形分流道 21 （ 5）圆形分流道的设计 由于 流动性极好，为便于型腔上分流道的加工，型腔上采用圆形分流道，其直径为 4.5 （ 6） 分流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较理想，因此分流道的内表面粗糙度 般取 1.6 样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力。避免熔流表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率，此处 m. 口的设计 浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部位，浇口的形状，位置和尺寸对塑件的质量影响很大。 浇口截面积通常为分流道截面积的 ，浇口截面积形状多为矩形和圆形两种，浇口长度为 0.5 2.0 口具体尺寸 一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。 （ 1） 浇口类型及位置的确定 该模具是中小型塑料的多型腔模具，同时从所提供塑件图样中可看出，在底部边上设置侧浇口比较合适。侧浇口开设在分型面上，从塑件的外侧面进料，侧浇口是典型的矩形截面浇口，能方便地调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间，因而又称为标准浇口。这类浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具。 （ 2）浇口结构尺寸的经验计算 浇口结构 尺寸的经验计算 经验公式： h=.4 b=n A /30=0.9 式中 h 侧浇口深度（ b 浇口宽度（ 22 A 塑件外表面积（约为 1488 ； t 塑件厚度（平均厚度约为 2 n 塑料系数，由下表查得 n= 塑料材料 系数 n 塑料材料 S C,A,VC n 浇口的经验公式 由于侧浇口的种类较多，现将常用的经验数据列于下表 侧浇口的推荐尺寸 综上得 侧浇口尺寸： 深度 h=1.4 宽度 b=0.9 浇口长度 l=