　　　本文是关于连接器壳体塑料注塑模具的设计，通过正确分析塑件工艺特点和ABS材料的性能后，最终设计出一副注塑模。塑料制品具有原料来源丰富,价格低廉，性能优良等特点。它在电脑、手机、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯产品制造中具有不可替代的作用，应用极其广泛。注射成形是成形热塑件的主要方法，因此应用范围很广。

　　　注射成形是把塑料原料放入料筒中经过加热熔化，使之成为高黏度的流体，用柱塞或螺杆作为加压工具，使熔体通过喷嘴以较高压力注入模具的型腔中，经过冷却、凝固阶段，而后从模具中脱出，成为塑料制品。

　　　本文详细介绍了模具的浇注系统、模具成型部分结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核等等设计。运用CAD、辅助工程PRO/E等不同的软件分别对模具的设计、制造和产品质量进行分析。连接器壳体塑料注塑模具设计，采用一般精度，利用CAD、PRO/E来设计或分析注射模的成型零部件，浇注系统，导向部件和脱模机构等等。针对连接器的具体结构，该模具采用点浇口双分型面注射模具。由于塑件内侧有小孔，需要设置斜导柱。通过模具设计表明该模具能达到连接器的质量和加工工艺要求。综合运用了专业基础、专业课知识设计，其核心知识是塑料成型模具、材料成型技术基础、机械设计、塑料成型工艺、模具CAD\CAM等。

关键词：连接器壳体；注塑模具；CAD；PRO/E

1 绪论1

1.1前言1

1.2模具发展现状及发展方向1

1.2.1国内外注塑模具的发展现状1

1.2.2国内外注塑模具的发展趋向3

1.3本课题的内容和具体要求3

1.3.1本课题的内容3

1.3.2具体要求3

2 零件材料分析及方案论证4

2.1零件的材料及材料的特性4

2.1.1零件的材料4

2.1.2 ABS材料的特点4

2.1.3 ABS注射成型工艺参数5

2.2 ABS注射成型的原理及工艺过程5

2.2.1注射成型的原理5

2.3注射模具的基本组成6

2.3.1基本组成6

3 注射成型机的选择与成型腔数的确定7

3.1注射成型机的选择7

3.1.1估算零件体积7

3.1.2估算零件的质量8

3.2锁模力8

3.3选择注射机型号及注射机的主要参数8

3.3.1注塑成型工艺简介注塑机的初步选择8

3.3.2注塑成型工艺条件9

3.3.3注塑机的初步选择10

3.3.4 XS-ZY-125型注塑机的主要参数如下10

3.4注塑机的校核10

3.5成型腔数的确定12

4 浇注系统的设计13

4.1浇注系统的作用13

4.2浇注系统的组成13

4.3主流道设计13

4.4分流道设计15

4.5浇口设计16

5 成型零件结构设计17

5.1分型面的设计17

5.1.1分型面选择原则17

5.2型腔的分布17

5.3凹模的结构设计17

5.4凸模的结构设计17

5.5成型零件工作尺寸的计算18

5.5.1影响塑件尺寸精度的因素18

5.5.2模具成型零件的工作尺寸计算18

5.6动模板的强度校核19

5.6.1厚度计算19

6 导向与脱模机构的设计20

6.1导向机构的作用和设计原则20

6.1.1导向机构的作用20

6.1.2导向机构的设计原则20

6.2导柱、导套的设计20

6.2.1导柱的设计20

6.2.2导套的设计21

6.2.3导向孔的总体布局22

6.3脱模机构的确定22

6.4推杆横截面直径的确定与校核22

6.4.1推杆横截面直径的确定22

6.4.2推杆横截面直径的校核22

6.4.3顶杆的形式23

6.5复位杆的结构设计24

6.5.1复位杆的作用24

6.5.2的结构24

6.6锁紧块24

6.6.1锁紧块的作用24

6.6.2锁紧块的设计25

6.6.3锁紧块的结构形式25

6.6.4锁紧块的具体结构形式25

7 侧向分型与抽芯机构的设计26

7.1斜导柱抽芯机构设计原则26

7.2抽芯机构的确定26

7.3斜导柱抽芯机构的有关参数计算26

7.3.1抽芯距S26

7.3.2斜导柱倾斜角α的确定27

7.3.3斜导柱直径的确定28

7.3.4斜导柱长度的计算28

7.4滑块的设计29

7.5导滑槽的设计30

7.6滑块定位装置31

7.6.1作用31

7.6.2结构形式31

8 成型零件尺寸计算32

9 冷却系统33

9.1温度调节对塑件质量的影响33

9.2对温度调节系统的要求33

9.3模具冷却装置的设计33

9.3.1冷却装置的设计要点33

9.3.2水嘴的结构形式33

9.3.3冷却水道的结构34

10 模具的可行性分析35

10.1本模具的特点35

10.2市场前景与经济效益分析35

结论36

参考文献37

致谢38

　　　优化模具系统结构设计和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趋于智能化，提高型件成形加工工艺和模具标准化水平，提高模具制造精度与质量，降低型件表面研磨、抛光作业量和缩短制造周期；研究、应用针对各类模具型件所采用的高性能、易切削的专用材料，以提高模具使用性能；为适应市场多样化和个性化，应用快速原型制造技术和快速制模技术，以快速制造成塑料注塑模，缩短新产品试制周期[21]。这些是未来5～20年注塑模具生产技术的总体发展趋势，具体表现在以下几个方面：

a. 提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。

b. 在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。

　　　c. 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。

　　　d. 开发新的成型工艺和快速经济模具。

　　　e. 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。

　　　f. 应用优质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。

1.3本课题的内容和具体要求

1.3.1本课题的内容

　　　根据连接器塑料壳体的样品，设计一套注塑模具。

1.3.2具体要求

　　　a. 本设计中要注意的问题：塑件的精度要求为六级，其中配合部位为七级。

b. 预期的效果：通过本次设计，通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求，各种模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，金属材料的选择和热处理，了解模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺，并能熟练应用CAD，PRO/E。

　　　毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用，综合检验大学期间所学的知识。

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内容简介：: 毕业设计(论文)中期报告题目：连接器壳体注塑模具设计系别机电信息系专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号导师 2013年3月20日本次设计的塑料件为一矩形连接器壳体，产品特点为:连接器外表面光滑，且无明显浇口痕迹：连接器一侧有一通孔。在设计时需要考虑孔的斜拉杆侧抽芯机构，及模具总体结构设计的合理性。1设计（论文）进展状况1.1查阅资料并完成一篇3000字以上的关于模具设计的外文翻译:Design and Simulation of Plastic Injection Moulding Process1.2完成了零件三维图的绘制；如图(1)所示: 如图(1) 1.3对塑料材料进行选择；分析零件的成形工艺性通过对几种塑料进行性能对比，最终选用ABS工程塑料,测量知塑件质量为13.79g,ABS的密度为1.05g/cm3 ,收缩率为0.55%，接下来进行有关工艺计算。1.4注塑模具分型面的选择；选择分型面的基本原则是应将分型面开设在塑件断面轮廓的最大部分，以便顺利脱模，分型面的选择应满足动定模分离后，制品尽可能留在动模内。根据上述原则确定该零件的分型面为底面。1.5浇注系统的选择；浇注系统是将塑料由注射机喷嘴引入型腔的流动通道。它由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。根据浇注系统的设计原则：排气良好，流程短，防止型芯和嵌件变形，修正方便，防止塑件翘曲变形，合理设计冷料穴，浇注系统的断面积和长度尽量小。考虑这种对外观要求很高的产品，从塑件结构考虑，采用点浇口，当熔体通过时，有很高的剪切速率和强烈的摩擦，浇口在开模时被拉断，留下小圆点状痕迹，保证了最终产品的美观性。1.6注射机的选择；根据塑件质量为13.79g，和塑件的大小，成型塑件所需要的注射总量应小于所选注射机的最大注射量。MG1 即：M80%G。又因为浇注系统在内，选择注射机为XSZ30。XSZ30型注射机相关参数如下：最大注射量 30cm2 注射压力 1190105Pa注射方式柱塞式锁模力 25104N最大成型面积 90cm2 最小开档 60mm2 最大开档 220mm2 最大开模行程 160mm2模具外形尺寸 90300mm 喷嘴球形半径 12mm喷嘴口径 4mm1.7模架的选择；根据（GB/T 12555-2006）中小型塑料注射模模架选用160200标准模架。1.8通过前期的学习，完成注射模具总装配草图的设计，如图（2）所示：如图（2）注塑机在开模时，由于模具弹簧的作用，分型面1打开，在定模板上的拉料杆的作用下，使2个点浇口与塑件首先分离，同时，斜滑块在斜导柱的作用下带动侧型芯进行侧向抽芯，模具继续打开，在设计中需考虑分型面的依次分型，所以在设计中增加了锁模装置，它的作用是模具先从分型面2打开，最后才打开分型面3。本设计的装置如图所示，它的优点在于结构简单，安装方便。在定距拉杆的作用下，打开拉料板，即从分型面2打开，使凝料脱离浇口系统，打开20mm后锁模装置打开，等拉料板打开到25mm时停止，最后打开动模，即分型面3，打开的距离为55mm,在顶出系统的作用下，凝料和塑件在自重条件下脱落，在弹簧复位后合模，进行下一次注塑成型；2存在问题及解决措施2.1抽芯机构的选择解决措施：通过对塑料零件的分析，最后决定使用斜导柱侧抽芯机构。2.2模具温度的控制和冷却系统的初步设计解决措施：质量优良的塑料件应该满足收缩率小、变形小、尺寸稳定、机械强度高和表面质量好。而模具温度对以上各项都有影响，所以控制好模具温度由重大意义。本次设计控制模具温度采用水冷调节模温，根据ABS材料对温度要求，模具温度应控制在3060。冷却装置形状、冷却水孔数量、冷却管道设计等有待后续设计解决。2.3排气系统的设计解决措施：在一般的注射模具中，注射成型的气体可以通过模具结构（如分型面推杆孔间间隙）自然排气，因此不考虑排气系统设计。但对于大型和高速成型的注射模具必须考虑到排气方式，将模具内气体和塑料本身挥发出来的气体排出模外，而小型塑料模具由于本身体积小，注塑速度也不高，因此可以通过模具间隙和推杆间隙排气。3后期工作安排（1）对所选择的实施方案进行全面的系统的分析与计算并校核。一周（2）修改完善模具总装配图，完成所有零件图的绘制工作，进行工艺规程的编制。两周（3）对所有图纸进行校核，编写设计说明书，所有资料提前请指导老师检查。两周（4）整理资料，准备答辩。一周指导教师签字：年月日注：1）正文：宋体小四号字，行距20磅，单面打印；其他格式要求与毕业论文相同。2）中期报告由各系集中归档保存，不装订入册。第 5 页共 5 页毕业设计(论文)开题报告题目：连接器壳体注塑模具设计系别机电信息系专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号导师 2012年12月20日1毕业设计（论文）综述1.1 研究意义模具作为工业之母，其重要性无需多言，包括我国在内的众多国家都将其单列出来作为一个大的行业，而随着塑料制品的大规模应用，塑料注射模具更在这一行中占了很大的比例。但很可惜的是，由于历史的原因，我国在这一行业，与西方发达国家之间有着很大的差距，但这种差距并非不可弥补的，作为21世纪国家青年，我应当为此而努力，所以现在我理所当然的选择了注射模具毕业设计这一课题。通过这一课题使我能运用已学的知识，独立进行科学研究活动，学会分析和解决学术问题的方法，锻炼解决某一学术问题的能力。a塑料件制品涉及及成型工艺的选择b一般塑料件制品成型模具的设计能力c塑料制品质量分析及工艺改进、塑料模具结构改进设计的能力d掌握模具设计常用的软件（如AutoCAD、Pro/E等）及同实际设计的结合的能力e使自己在文档组织与检索方面的能力得到提高f掌握写论文的一般步骤及格式方法，同时提高自己的学习、思考、解决问题的能力，为以后的工作奠定良好的基础。1.2 国内外研究现状及发展趋势近年来我国的模具技术有了很大的发展，在大型模具方面，已能生产大屏彩电注塑模具、大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具。机密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。在成型工艺方面，多材质塑料成行模、高效多色注塑模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新业取得了较大进展。气体辅助注射成形技术的使用更趋成熟。热流道模具开始推广，有些单位还采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。当前国内外用于注塑模具方面的先进技术主要有以下几种：a热流道技术它是通过加热的办法来保证流道和浇口的塑料保持熔融状态。由于在流道附近或中心设有加热棒和加热圈，从注塑机喷出口到浇口的整个流道都处于高温状态，使流道中的塑料成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且常用于较复杂的大型制品，模具设计和保持熔融，停机后一般不需要打开流道取出凝料，再开机时只需加热流道到所需温度即可。这一技术在大批量生产塑件、原材料较贵和产品质量要求较高的情况下尤为适用。热流道注塑成型技术应用范围很广，基本上，适用于冷流道模具加工的塑料材料都可以使用热流道模具加工，许多产品如手机壳、按键、面板、尺寸要求精密的机芯部件等都是采用热流道技术成型。一个典型的热流道系统一般由如下几大部分组成：（1）热流道板（MANIFOLD）；（2）喷嘴（NOZZLE）；（3）温度控制器；（4）辅助零件。b气体辅助注射成形技术它是向模腔中注入经准确计量的塑料熔体，在通过特殊的喷嘴向熔体中注入压缩气体，气体在熔体内沿阻力最小的方向前进，推动熔体充满型腔并对熔体进行保压，当气体的压力、注射时间合适的时候，则塑料会被压力气体压在型腔壁上，形成一个中空、完整的塑件，待塑料熔体冷却凝固后排去熔体内的气体，开模退出制品。气体辅助注射成形技术的关键就是怎么合理的把握注入熔融的塑料的时间与充人气体的时间的配合。气体辅助注射可以应用在除特别柔软的塑料以外的任何热塑性塑料和部分热固性塑料。应用气体辅助注塑成型技术，可以提高产品强度、刚度、精度，消除缩影，提高制品表面质量；降低注射成型压力以减小产品成型应力和翘曲，解决大尺寸和壁厚差别较大产品的变形问题；简化浇注系统和模具设计，减少模具的重量减少塑件产品的重量，减少成型时间以降低成本和提高成型效率等。气体辅助成形周期可分为如下六个阶段：塑料熔体填充阶段、切换延迟时间、气体注射阶段、保压阶段、气体释放阶段、推出阶段。c共注射成形技术它是使用两个或者两个以上注射系统的注塑机，将不同品种或者不同色泽的塑料同时或者先后注射进入同一模具内的成形方法。国内使用的多为双色注塑机。采用共注射成形方法生产塑料制品时，最重要的工艺参数是注射量、注射速度和模具温度1。反应注射成形技术它是将两种或者两种以上既有化学反应活性的液态塑料（单体）同时以一定压力输入到混合器内进行混合，在将均匀混合的液体迅速注入闭合的模具中，使其在型腔内发生聚合反应而固化，成为具有一定形状和尺寸的塑料制品通常这种成形过程称之为RIM。在制造方面，CAD/CAM/CAE技术的应用上了一个新台阶，一些企业引进CAD/CAM系统，并能支持CAE技术对成形过程进行分析。近年来我国自主开发的塑料膜CAD/CAM系统有了很大发展，如北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等。优化模具系统结构设计和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趋于智能化，提高型件成形加工工艺和模具标准化水平，提高模具制造精度与质量，降低型件表面研磨、抛光作业量和缩短制造周期；研究、应用针对各类模具型件所采用的高性能、易切削的专用材料，以提高模具使用性能；为适应市场多样化和个性化，应用快速原型制造技术和快速制模技术，以快速制造成塑料注塑模，缩短新产品试制周期。这些是未来520年注塑模具生产技术的总体发展趋势，具体表现在以下几个方面：1）提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。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软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。 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。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要。4）开发新的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。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件的规格品种。 6）应用优质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。2本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施2.1研究的基本内容，拟解决的主要问题 a塑料的工艺分析 b注塑设备的选择 c塑料的工艺尺寸的计算 d分型面的选择 e浇注系统的设计 f合模导向机构的设计 g脱模机构的设计 h排气系统的设计 i冷却系统的设计 j模具的工作原理及安装、调试2.2研究方法利用已具备的初步设计基础，工程制图与AutoCAD，机械制造工程学，塑料成型及模具设计，工程材料及热处理等理论知识，查阅各种相关资料，并在老师的指导下认真完成所选课题。2.3研究措施 a分析产品的工艺性，如图所(1)，拟定工艺方案；（1）先审查制件是否合乎注射工艺性；（2）拟定工艺方案，提出两到三种塑件成型工艺方案，通过论证分析确定最佳工艺方案； b塑件工艺方案计算和模具工作部分的尺寸计算； c注射模具总体设计； d注射机的选择； e标准模架的选择； f利用CAD绘出模具装配图和零件图； g编写说明书；图（1）3本课题研究的重点及难点，前期已开展的工作3.1本课题研究的重点及难点 a决定塑件的分型面； b侧孔德成型方法； c根据塑料件的结构,分析确定浇口位置和注塑方式； d决定型腔的模块组合；3.2前期已开展工作深入理解课题的内涵，广泛搜集国内外的文献资料，进行学习和研究。了解国内塑料注塑模具的现状，借阅相关的书籍。对这次设计将要用到的基础知识进行学习和了解，初步制定研究方案。4完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）（1）完成相关资料的收集，熟悉塑料注塑模具的相关知识。 1-2周（2）撰写毕业设计开题报告，并进行开题答辩。 3-4周（3）开始进行毕业设计，确定最佳方案。 5-6周（4）完成毕业设计初稿。 7-11周（5）完成模具总装配图，工件零件图的草图绘制。 12-14周（6）交由老师评审，修改论文及图纸完成最终论文，进行毕业答辩。 15-16周指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）指导教师：年月日所在系审查意见：系主管领导：年月日注：1）正文：宋体小四号字，行距20磅，单面打印；其他格式与毕业论文要求相同。2）开题报告由各系集中归档保存。 3）开题报告引用参考文献注释格式可参照附录E“毕业设计（论文）参考文献样式”执行。不进入正文，可以作为附件放在开题报告后面。参考文献1 中国模具工程大典第三卷：塑料与橡胶模具设计2 塑料模具技术手册编委会编塑料模具技术手册M. .北京：机械工业出版社，1997 3 骆志斌主编.模具工实用技术手册M. 南京：江苏科学技术出版社，2000.34 陈锡栋，周小玉主编实用模具技术手册M. 北京：机械工业出版社，2001.75 张国强.注塑模设计与生产应用M. 北京：化学工业出版社，20056 骆志高，陈嘉真.塑料成型工艺及模具设计M. 北京：工业出版社，20097 石世铫.注射模具设计与制造300问M. 北京：机械工业出版社，20108 塑料模设计手册编写组. 塑料模设计手册M. 北京：机械工业出版社，1994.9 屈华昌. 塑料成型工艺与模具设计M. 北京: 机械工业出版社，1995.10 伍先明. 塑料模具设计指导M. 北京：国防工业出版社，2006.11 唐志玉. 模具设计师指南M. 北京：国防工业出版社，1999.12 模具制造手册编写组. 模具制造手册M. 北京：机械工业出版社,199613 马金骏. 塑料模具设计M. 北京：中国科学技术出版社，1994.14 夏巨谌,李志刚.中国模具设计大典M. 北京：机械工业出版社，2002.15 张荣清. 模具制造工艺M. 北京：高等教育出版社，2006.16 Kang M,Park S. Computer Integrated Mold ManufacturingJ.J Computer Integrated Manufacturing,1995,5:229-239.17 Yau H T,Meno C H.Concurrent Process Planning for Finishing Milling and Dimensional Inspection of Sculpture Surface in Die Mold Manufacturing J. Int J Product Research, 1993, 31(11): 2709-2725.18 LI Xiang, ZHOU Xiong-hui, RUAN Xue-yu Application of Injection Mold Collaborative Manufacturing System J. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2000, 35(4): 1391-1394.6本科毕业设计(论文)题目：连接器壳体塑料注塑模具设计系别：机电信息系专业：机械设计制造及其自动化班级：学生：学号：指导老师： 2013年5月连接器壳体塑料注塑模具设计摘要本文是关于连接器壳体塑料注塑模具的设计，通过正确分析塑件工艺特点和ABS材料的性能后，最终设计出一副注塑模。塑料制品具有原料来源丰富,价格低廉，性能优良等特点。它在电脑、手机、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯产品制造中具有不可替代的作用，应用极其广泛。注射成形是成形热塑件的主要方法，因此应用范围很广。注射成形是把塑料原料放入料筒中经过加热熔化，使之成为高黏度的流体，用柱塞或螺杆作为加压工具，使熔体通过喷嘴以较高压力注入模具的型腔中，经过冷却、凝固阶段，而后从模具中脱出，成为塑料制品。本文详细介绍了模具的浇注系统、模具成型部分结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核等等设计。运用CAD、辅助工程PRO/E等不同的软件分别对模具的设计、制造和产品质量进行分析。连接器壳体塑料注塑模具设计，采用一般精度，利用CAD、PRO/E来设计或分析注射模的成型零部件，浇注系统，导向部件和脱模机构等等。针对连接器的具体结构，该模具采用点浇口双分型面注射模具。由于塑件内侧有小孔，需要设置斜导柱。通过模具设计表明该模具能达到连接器的质量和加工工艺要求。综合运用了专业基础、专业课知识设计，其核心知识是塑料成型模具、材料成型技术基础、机械设计、塑料成型工艺、模具CADCAM等。关键词：连接器壳体；注塑模具；CAD；PRO/EThe connector shell plastic injection mold designAbstract This article is about the connector shell plastic injection mold design, through the technological characteristics of plastics article of correct analysis and the performance of ABS material, the final design out a pair of injection mold. Plastic products have rich raw material sources, low price, good performance, etc. It in computers, cell phones, cars, motors, electrical appliances, instruments and meters, household appliances and communications products manufacturing has irreplaceable function, is widely applied. Injection molding is the main method of forming thermoplastic parts, so the application range is very wide. Injection molding is melt the plastic raw material into the cylinder through the heating, made of high viscosity fluid, pressurized with piston or screw as a tool, makes the melt through the nozzle at high pressure into mold cavity, after cooling and solidification stage, and then out of the mould, plastic products.Mould gating system are introduced in detail in this paper, the structure of the molding part, ejector system, cooling system, selection of injection molding machine and related parameters of checking, etc. Design. Using PRO/E CAD, auxiliary engineering such as different software respectively to the mold design, manufacturing and product quality are analyzed. Connector shell plastic injection mold design, using the general accuracy and the use of CAD, PRO/E to design or analysis of forming parts of injection mould, pouring system, guide parts and demoulding mechanism, and so on. According to the specific structure of the connector, the mould adopts the point gate double parting surface injection mould. Because there are holes plastic parts inside, need to set up the inclined guide pillar. Through the mold design shows that the mould can achieve connector quality and processing technology. Integrated use of the professional basis, professional class knowledge is designed, its core knowledge is the plastic molding mold, material molding technology base, mechanical design, plastic molding process, mould CAD/CAM, etc.Key words: the connector shell; Injection mould; CAD; PRO/EIV目录1 绪论11.1前言11.2模具发展现状及发展方向11.2.1国内外注塑模具的发展现状11.2.2国内外注塑模具的发展趋向31.3本课题的内容和具体要求31.3.1本课题的内容31.3.2具体要求32 零件材料分析及方案论证42.1零件的材料及材料的特性42.1.1零件的材料42.1.2 ABS材料的特点42.1.3 ABS注射成型工艺参数52.2 ABS注射成型的原理及工艺过程52.2.1注射成型的原理52.3注射模具的基本组成62.3.1基本组成63 注射成型机的选择与成型腔数的确定73.1注射成型机的选择73.1.1估算零件体积73.1.2估算零件的质量83.2锁模力83.3选择注射机型号及注射机的主要参数83.3.1注塑成型工艺简介注塑机的初步选择83.3.2注塑成型工艺条件93.3.3注塑机的初步选择103.3.4 XS-ZY-125型注塑机的主要参数如下103.4注塑机的校核103.5成型腔数的确定124 浇注系统的设计134.1浇注系统的作用134.2浇注系统的组成134.3主流道设计134.4分流道设计154.5浇口设计165 成型零件结构设计175.1分型面的设计17 5.1.1分型面选择原则175.2型腔的分布175.3凹模的结构设计175.4凸模的结构设计175.5成型零件工作尺寸的计算185.5.1影响塑件尺寸精度的因素185.5.2模具成型零件的工作尺寸计算185.6动模板的强度校核195.6.1厚度计算196 导向与脱模机构的设计206.1导向机构的作用和设计原则206.1.1导向机构的作用206.1.2导向机构的设计原则206.2导柱、导套的设计206.2.1导柱的设计206.2.2导套的设计216.2.3导向孔的总体布局226.3脱模机构的确定226.4推杆横截面直径的确定与校核226.4.1推杆横截面直径的确定226.4.2推杆横截面直径的校核226.4.3顶杆的形式236.5复位杆的结构设计246.5.1复位杆的作用246.5.2的结构246.6锁紧块246.6.1锁紧块的作用246.6.2锁紧块的设计256.6.3锁紧块的结构形式256.6.4锁紧块的具体结构形式257 侧向分型与抽芯机构的设计267.1斜导柱抽芯机构设计原则267.2抽芯机构的确定267.3斜导柱抽芯机构的有关参数计算267.3.1抽芯距S267.3.2斜导柱倾斜角的确定277.3.3斜导柱直径的确定287.3.4斜导柱长度的计算287.4滑块的设计297.5导滑槽的设计307.6滑块定位装置317.6.1作用317.6.2结构形式318 成型零件尺寸计算329 冷却系统339.1温度调节对塑件质量的影响339.2对温度调节系统的要求339.3模具冷却装置的设计339.3.1冷却装置的设计要点339.3.2水嘴的结构形式339.3.3冷却水道的结构3410 模具的可行性分析3510.1本模具的特点3510.2市场前景与经济效益分析35结论36参考文献37致谢381 绪论1 绪论1.1前言模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各同向性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难易程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少的三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展。1.2模具发展现状及发展方向1.2.1国内外注塑模具的发展现状近年来我国的模具技术有了很大的发展，在大型模具方面，已能生产大屏彩电注塑模具、大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具。机密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。在成型工艺方面，多材质塑料成行模、高效多色注塑模、镶件互换结构和抽51毕业设计(论文)芯脱模机构的创新业取得了较大进展。气体辅助注射成形技术的使用更趋成熟。热流道模具开始推广，有些单位还采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。当前国内外用于注塑模具方面的先进技术主要有以下几种： a. 热流道技术它是通过加热的办法来保证流道和浇口的塑料保持熔融状态。由于在流道附近或中心设有加热棒和加热圈，从注塑机喷出口到浇口的整个流道都处于高温状态，使流道中的塑料成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且常用于较复杂的大型制品，模具设计和保持熔融，停机后一般不需要打开流道取出凝料，再开机时只需加热流道到所需温度即可。这一技术在大批量生产塑件、原材料较贵和产品质量要求较高的情况下尤为适用。热流道注塑成型技术应用范围很广，基本上，适用于冷流道模具加工的塑料材料都可以使用热流道模具加工，许多产品如手机壳、按键、面板、尺寸要求精密的机芯部件等都是采用热流道技术成型。一个典型的热流道系统一般由如下几大部分组成：（1）热流道板（MANIFOLD）；（2）喷嘴（NOZZLE）;（3）温度控制器；（4）辅助零件。 b. 气体辅助注射成形技术它是向模腔中注入准确计量的塑料熔体，在通过特殊的喷嘴向熔体中注入压缩气体，气体在熔体内沿阻力最小的方向前进，推动熔体充满型腔并对熔体进行保压，当气体的压力、注射时间合适的时候，则塑料会被压力气体压在型腔壁上，形成一个中空、完整的塑件，待塑料熔体冷却凝固后排去熔体内的气体，开模退出制品。气体辅助注射成形技术的关键就是怎么合理的把握注入熔融塑料的时间与充入气体时间的配合。气体辅助注射可以应用在除特别柔软的塑料以外的任何热塑性塑料和部分热固性塑料。应用气体辅助注塑成型技术，可以提高产品强度、刚度、精度，消除缩影，提高制品表面质量；降低注射成型压力以减小产品成型应力和翘曲，解决大尺寸和壁厚差别较大产品的变形问题；简化浇注系统和模具设计，减少模具的重量，减少塑件产品的重量，减少成型时间以降低成本和提高成型效率等。气体辅助成形周期可分为如下六个阶段：塑料熔体填充阶段、切换延迟时间、气体注射阶段、保压阶段、气体释放阶段、推出阶段。c. 共注射成形技术它是使用两个或者两个以上注射系统的注塑机，将不同品种或者不同色泽的塑料同时或者先后注射进入同一模具内的成形方法。国内使用的多为双色注塑机。采用共注射成形方法生产塑料制品时，最重要的工艺参数是注射量、注射速度和模具温度1。在制造方面，CAD/CAM/CAE技术的应用上了一个新台阶，一些企业引进CAD/CAM系统，并能支持CAE技术对成形过程进行分析。近年来我国自主开发的塑料膜CAD/CAM系统有了很大发展，如北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等。1.2.2国内外注塑模具的发展趋向优化模具系统结构设计和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趋于智能化，提高型件成形加工工艺和模具标准化水平，提高模具制造精度与质量，降低型件表面研磨、抛光作业量和缩短制造周期；研究、应用针对各类模具型件所采用的高性能、易切削的专用材料，以提高模具使用性能；为适应市场多样化和个性化，应用快速原型制造技术和快速制模技术，以快速制造成塑料注塑模，缩短新产品试制周期21。这些是未来520年注塑模具生产技术的总体发展趋势，具体表现在以下几个方面：a. 提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。 b. 在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。c. 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。d. 开发新的成型工艺和快速经济模具。e. 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。f. 应用优质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。1.3本课题的内容和具体要求1.3.1本课题的内容根据连接器塑料壳体的样品，设计一套注塑模具。1.3.2具体要求a. 本设计中要注意的问题：塑件的精度要求为六级，其中配合部位为七级。 b. 预期的效果：通过本次设计，通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求，各种模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，金属材料的选择和热处理，了解模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺，并能熟练应用CAD，PRO/E。毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用，综合检验大学期间所学的知识。2 零件材料分析及方案论证 2 零件材料分析及方案论证2.1零件的材料及材料的特性2.1.1零件的材料此零件的材料是ABS.2.1.2 ABS材料的特点塑料ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PB，PAN，PS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。一种磺酸盐类阴离子表面活性剂。大多数日用洗衣粉的主要成分。ABS一般性能：ABS外观为不透明呈象牙色粒料，其制品可着成五颜六色，并具有高光泽度。ABS相对密度为1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为1820，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，并发出特殊的肉桂味。力学性能：ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS的耐蠕变性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。热学性能：ABS的热变形温度为93118，制品经退火处理后还可提高10左右。ABS在-40时仍能表现出一定的韧性，可在-40100的温度范围内使用。电学性能：ABS的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。环境性能：ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃中，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易产生降解；于户外半年后，冲击强度下降一半。 ABS塑料的加工性能：ABS同PS一样是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方法加工。 ABS的熔体流动性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，与POM和HIPS类似；ABS的流动特性属非牛顿流体；其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。毕业设计(论文)ABS的热稳定性好，不易出现降解现象。ABS的吸水率较高，加工前应进行干燥处理。一般制品的干燥条件为温度8085，时间24h；对特殊要求的制品(如电镀)的干燥条件为温度7080，时间1818h。ABS制品在加工中易产生内应力，内应力的大小可通过浸入冰乙酸中检验；如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止，应进行退火处理，具体条件为放于7080的热风循环干燥箱内24h，再冷却至室温即可。 2.1.3 ABS注射成型工艺参数密度（g/ cm3）： 1.021.05；计算收缩率（%）：0.40.7；对钢的摩擦系数：0.200.25；拉伸弹性模量（GP）：1.592.28；弯曲弹性模量(GP)：1.382.69；抗拉强度（MP）：3050；抗弯强度（MP）：4179；抗压强度（MPa）：92；模腔表面温度（）：5090；注射熔体温度（）：200270；注射压力（Mpa）：60100；2.2 ABS注射成型的原理及工艺过程 2.2.1注射成型的原理将塑料颗粒定量注入，加入到注塑机的料筒内，通过料筒的传热，以及螺杆转动时产生的剪切摩擦作用使塑料逐渐融化成流动状态，然后在柱塞或螺杆的推挤下熔融塑料以高压和较快的速度通过喷嘴注入到温度较低的闭合模具的型腔中，由于模具的冷却作用，使模腔内的熔融塑料逐渐凝固并定型，最后开模取出塑件2。2.2.2热塑性注射成型工艺过程图2.2.2 注射成形工艺示意图毕业设计(论文)2.3注射模具的基本组成 2.3.1基本组成浇注系统，成型零件，脱模系统，导向系统，冷却系统，固定和安装部分等。2.4方案的论证和初步确定a. 第一种该种方案采用直浇口、利用斜导柱带动滑块侧抽芯机构、顶管脱模、复位杆复位、导向用导柱。该方案斜导柱易于斜抽芯的实现，斜导柱结构简单便于制造，但浇口直附近容易产生残留内应力，浇口处易产生缩孔。 b. 第二种浇口采用侧浇口、斜导柱带动滑块侧抽芯机构、顶杆脱模、复位杆复位、导向用导柱。侧浇口结构简单不需二次开模，但侧浇口有拐角流程长，压力和热量损失大，容易形成熔接痕、缩孔、气泡等缺陷。 c. 第三种采用斜导柱和滑块侧抽芯机构，浇口采用点浇口、复位杆复位，需要二次开模，但不影响制件的外观，需设滑块限位装置，适用于抽拔力不大，抽芯距不长的情况，斜导柱结构比较简单制造方便。此零件断面基本为矩形，且浇口一般开在分型面上，脱模后对成型零件影响很小，这种方式的模具制作简便。其结构简图如2.4：图2.4 斜导柱侧抽芯结构图3 注射成型机的选择与成型腔数的确定3 注射成型机的选择与成型腔数的确定3.1注射成型机的选择 3.1.1估算零件体积塑件的体积为：45.38cm；浇道凝料体积为：6.81cm（借助于Proe 2.0得），如图3.1.1；图3.1.1 塑件体积的测量图毕业设计(论文)3.1.2估算零件的质量因为ABS材料的密度为1.05g/cm，所以M零=V=1.0545.38=47.65g，浇注系统凝料按一个塑件体积的15%进行计算，则凝料体积为：V凝=45.3815%=6.81cm3 塑件和浇注系统凝料总体积：V总=45.38+6.81=52.19cm3总质量： M总=152.191.05=54.80g(M=NM塑+M浇=147.65+7.15=54.80g3.2锁模力计算其所需锁模力为：TKFQ/1000 （3.2） T-注射机的锁模力（N）；K-安全系数，一般取1.11.25；F-分型面上的最大投影面积；Q-Q=Ep，E指粘度系数，一般取0.250.50，p注射机料杆比压(Pa)；塑件的投影面积为：F=72cm2T25.92 KN3.3选择注射机型号及注射机的主要参数3.3.1注塑成型工艺简介注塑机的初步选择注塑成型是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从注塑机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流状态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段时间的保压冷却以后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件。一般分为三个阶段的工作。图3.3.1 注塑成型压力时间曲线毕业设计(论文)a. 物料准备成型前应对物料的外观色泽、颗粒情况、有无杂质等进行检验，并测试其热稳定性、流动性和收缩率等指标。对于吸湿性强的塑料，应根据注射成型工艺允许的含水量进行适当的预热干燥，若有嵌件，还要知道嵌件的热膨胀系数，对模具进行适当的预热，以避免收缩应力和裂纹，有的塑料制品还需要选用脱模剂，以利于脱模。 b. 注塑过程塑料在料筒内经过加热达到流动状态后，进入模腔内的流动可分为注射、保压、倒流和冷却四个阶段，注塑过程可以用如图所示3.3.1所示。图中t0代表螺杆或柱塞开始注射熔体的时刻；当模腔充满熔体（t=t1）时，熔体压力迅速上升，达到最大值P0。从时间t1到t2，塑料仍处于螺杆（或柱塞）的压力下，熔体会继续流入模腔内以弥补因冷却收缩而产生的空隙。由于塑料仍在流动，而温度又在不断下降，定向分子（分子链的一端在模腔壁固化，另一端沿流动方向排列）容易被凝结，所以这一阶段是大分子定向形成的主要阶段。这一阶段的时间越长，分子定向的程度越高。从螺杆开始后退到结束（时间从t2到t3），由于模腔内的压力比流道内高，会发生熔体倒流，从而使模腔内的压力迅速下降。倒流一直进行到浇口处熔体凝结时为止。其中，塑料凝结时的压力和温度是决定塑料制件平均收缩率的重要因素20。 c. 制件后处理由于成型过程中塑料熔体在温度和压力下的变形流动非常复杂，再加上流动前塑化不均匀以及充模后冷却速度不同，制件内经常出现不均匀的结晶、取向和收缩，导致制件内产生相应的结晶、取向和收缩应力，脱模后除引起时效变形外，还会使制件的力学性能，光学性能及表观质量变坏，严重时会开裂。故有的塑件需要进行后处理，常用的后处理方法有退火和调湿两种。退火是为了消除或降低制件成型后的残余应力，此外，退火还可以对制件进行解除取向，并降低制件硬度和提高韧性，温度一般在塑件使用温度以上的1020度至热变形温度以下1020度之间；调湿处理是一种调整制件含水量的后处理工序，主要用于吸湿性很强、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件。调湿处理所用的加热介质一般为沸水或醋酸钾溶液（沸点为121，加热温度为100121），保温时间与制件厚度有关，通常取29小时3。3.3.2注塑成型工艺条件注射机类型：螺杆式。预热和干燥：温度（t/）8085；时间（/h）23。料筒温度（t/）：后段150170；中段165180；前段180200。喷嘴温度（t/）： 170180。模具温度（t/）： 5080。注射压力（MPa）： 60100。保压压力（MPa）： 40 50。成型时间（/s）：注射2090；高压05；成型周期50220；冷却20120。后处理：方法红外线灯、烘箱；温度（t/）70；时间（/h）24。3.3.3注塑机的初步选择塑件成型所需的注射总量应小于所选注塑机的注射容量。注射容量以容积(cm3)表示时，塑件体积(包括浇注系统)应小于注塑机的注塑容量，其关系是： M80%G （3.3.3） GM/80% G=54.80/0.8 =68.50g 查塑料模具设计手册8，可知注射压力为68.50公斤/厘米，宜用螺杆式注射机，初选XS-ZY-125型。3.3.4 XS-ZY-125型注塑机的主要参数如下最大注射量 125cm2 注射压力 1190105Pa注射方式螺杆式锁模力 90104N最大成型面积 320cm2 模具最小厚度 200mm2 模具最大厚度 300mm2 最大开模行程 300mm2 3.4注塑机的校核 a. 最大注塑量效核材料的利用率为47.65/125=0.38，符合小于注塑机注射量80%的要求。 b. 注射压力的效核所选注塑机的注塑压力需大于成型塑件所需的注射压力，ABS塑件的注塑压力一般要求为6001000MPa，所以该注塑机的注塑压力符合条件。 c. 锁模力效核高压塑料熔体充满型腔时，会产生使模具沿分形面分开的胀模力，此力的大小等于塑件和流道系统在分形面上的投影等于型腔压力的成积。胀模力必须小于注塑机额定锁模力。型腔压力Pc可按下式粗略计算：Pc=kP（MPa）（3.4.1）式中 Pc-型腔压力，MPa； P-注射压力，MPa； K-压力损耗系数，通常在0.250.5范围内选取。所以 Pc=KP=0.31190=357MPa; 型腔压力决定后，可按下式校核注塑机的额定锁模力： TKPcA （3.4.2）式中 T-注塑机的额定锁模力，KN； A-塑件和流道系统在分形面上的投影面积，mm2； K-安全系数，通常取1.11.2；KpcA=1.272357=30.84（吨）所以T=9030.84成立，即该注塑机的锁模力符合要求。 d. 模具厚度校核初定模具厚度为250mm，在该注塑机要求的厚度范围200300mm之内。 e. 模具安装尺寸校核模具安装固定有两种：螺钉固定、压板固定。采用螺钉直接固定时（大型模具多采用此法），模具动定模板上的螺孔及其间距，必须和注塑机模板台面上对应的螺孔一致；采用压板固定时（中、小型模具多用此法），只要在模具的固定板附近有螺孔就可以，有较大的灵活性；该模具采用压板固定。 f. 开模行程的效核开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。对于双分型面的注塑模具，其开模行程按下式效核： S=SK-HMH1+H2+a+（510）(mm) （3.4.3）式中 S-注塑机的最大行程，mm； H1-塑件的脱模距离（此模具中为30），mm； H2-包括流道在内的塑件高度（此模具中为30），mm； A-定模板与浇口板的分离距离（此模具中为30），mm；所以上式成立（300100），又由于抽芯距小于浇口凝料，该值在计算时按H2值即可，则该注塑机的开模行程符合要求。由以上对各参数的效核可知该注塑机（XS-ZY-125型）符合要求。3.5成型腔数的确定以机床的注射能力为基础，每次注射量不超过注射机最大注射量的80%。计算：（3.5） N-型腔数； S-注射机的注射量（g）； W浇-浇注系统的重量（g）； W件-塑件重量（g）；因为，N=1.952；所以，此模具型腔为一模一腔。4 浇注系统的设计4 浇注系统的设计西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)4.1浇注系统的作用浇注系统是塑料熔体由注塑机喷嘴通向模具型腔的流动通道，因此它应能够顺利的引导熔体迅速有序地充满型腔各处，获得外观清晰，内在质量优良的塑件4。对浇注系统设计的具体要求是： a. 对模腔的填充迅速有序； b. 可同时充满各个型腔； c. 对热量和压力损失较小； d. 尽可能消耗较少的塑料； e. 能够使型腔顺利排气； f. 浇注道凝料容易与塑料分离或切除； g. 不会使冷料进入型腔； h. 浇口痕迹对塑料外观影响很小。4.2浇注系统的组成浇注系统组成是：主流道、分流道、浇口、冷料井。4.3主流道设计主流道通常位于模具的入口处，其作用是将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。其形状为圆锥形，以便于塑料熔体得流动及流道凝料的拔出。热塑性塑料注塑成型用的主流道，由于要与高温塑料及喷嘴反复接，所以主流道常设计成可拆卸的主流道衬套。图4.3.1 喷嘴与主流道衬套连接关系毕业设计(论文)紧接注塑机喷嘴，与注塑机喷嘴在同一直线上，主流道形状一般为圆形和圆锥形，为便于冷料流道凝料的拔出，设计成具有24度的圆锥形。 a. 主流道尺寸为避免高压塑料熔体溢出，凹坑球半径SR2应比喷嘴球半径SR1大12mm,主流道小端直径d2比喷嘴孔直径d1大0.51mm；根据所选注塑机，则主流道小端尺寸为：d=注塑机喷嘴尺寸 +（0.51）=4+（0.51）=4.5mm主流道球面半径 SR=喷嘴球半径+（12）=12+（12）=14mmb. 主流道衬套形式为了便于加工和缩短主流道尺寸，衬套和定位环设计成分体式，材料采用T10钢，热处理淬火后表面硬度为50HRC55HRC。毕业设计(论文) 图4.3.2 主流道衬套结构图4.3.3 定位环和浇口套的装配 c. 浇口套的尺寸设计要求：（1）浇口套与注射机喷嘴接触处球面的圆弧度必须吻合。设模具浇口套球面半径为R，注射机球面半径为r，其关系式如下：R= r+0.51mm =12+0.51mm =12.75mm（2）浇口套进口的直径d应比注射机喷嘴孔d1直径大12mm。 d = d1 +12mm= 8+12mm =9.5mm4.4分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道。多型腔膜局一定要设置分流道，大型塑件由于使用多浇口进料也许设置分流道。 a. 分流道断面形状的选择分流道的断面形状有圆形、六边形、半圆形、梯形、矩形、U形等。断面的比表面积直接关系到熔体的热量损失和流动阻力，在其它条件相同时，比表面积越大则热量损失和流动阻力也越大；反之亦然。为减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大；从热传导角度考虑，为减少热损失，要求流道的比表面及（截面积与外周之比）最小。因此，用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率。各种截面的效率为：圆形0.25D，正方形0.25D，六角形0.217D，U字型0.153D，梯形0.195D，D为截面大端宽度。当分型面为平面时，可采用圆形或六角形截面的分流道；当截面不是平面时，常采用梯形或半圆形截面的流道5。塑料熔体在流道中流动时，表层冷凝冻结，其绝缘作用，熔体仅在流道中心部分流动，一次分流道的理想状态是其中心与浇口中心一致，圆形截面流道可实现这一点，而梯形截面流道就难以实现。 b. 分流道的布置分流道的设计原则：在熔体不产生喷射的前提下，流道越短越好，以减小压力损失，提高充型压力。c. 分流道的截面尺寸分流道的截面尺寸应根据塑件的成型体积、壁厚、形状，所用塑料的工艺性能，注塑速率以及分流道的长度等因素来确定。对于壁厚小于3.2mm，重量在200g以下的塑件，可用下述经验公式确定分流道的直径（此时算出的分流道直径仅限于3.29.5mm）： D= （4.4.1）式中 D-分流道的直径(mm)；W-塑件的质量(g)（此零件为47.65g）；L-分流道的长度(mm)（约为30 mm）。所以D4mm4.5浇口设计浇口是连接分流道和型腔之间的一段细短流道（除直接浇口外），是塑料熔体进入型腔的入口。它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、位置及尺寸对塑件的成型性能及成型质量影响很大。合理选择浇口的位置是提高塑件质量的重要环节，浇口位置不同，也将直接影响模具的结构以及塑件的成型质量。浇口作用：浇口对充模流动和补料时间起着控制性作用。浇口断面面积约为分流道断面面积的3%9%，浇口越小，即比表面积越大大，熔体流经浇口时的热量损越大，浇口处的流动阻力也越大，但由于浇口尺寸很小，导致熔体流经浇口时剪切速率明显升高，这使得熔体表观粘度降低，从而又使流体流动变得容易，一定程度上抵消了因浇口尺寸变小而增加的流动阻力，另外因熔体通过浇口时有明显的粘性发热现象，使进入型腔的熔体温度升高，反而使充模更容易，充模效果优于大浇口。常见的浇口形式及各自优缺点。6 a侧浇口（又名标准浇口、边缘浇口）：属小浇口的一种，断面接近矩形，便于机械加工且易保证精度；可以分别调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间。 b扇形浇口和平缝式浇口：能使物料在横向得到均匀分配，降低了塑件的内应力，特别是减少应取向而产生的翘曲，常用于成型宽度较大的薄片状制品，但成型后去除浇口后加工量大。 c点浇口：浇口尺寸很小，开模时容易自动切断，熔接痕小。点浇口适用于表观粘度对剪切速率敏感的塑料熔体和粘度较低的塑料熔体。 d护耳浇口：适用于用小尺寸浇口会产生喷射场合，但成型后加工余量大。 e直浇口：注塑压力和热量损失最小，固化时间长，延长了补料时间，补缩效果好。但浇口附近容易产生残留内应力，浇口处易产生缩孔。浇口的选择分析：由于塑件表面质量的要求和模具结构的要求，浇口采用点浇口。通常，采用小尺寸浇口填弃薄型腔比采用大尺寸浇口更为有力。5 成型零件结构设计5 成型零件结构设计5.1分型面的设计 5.1.1分型面选择原则a. 分型面是动、定模具的分界面，即打开模具取出塑件或取出浇注系统凝料的面。分型面的位置影响着成型零部件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关7。b. 分型面的分类及选择原则（1）分型面的分类实际的模具结构基本上有三种情况：1)型腔完全在动模一侧；2)型腔完全在定模一侧；3)型腔各有一部分在动定、模中。（2）分型面的分类及选择原则分型面的选择不仅关系到塑件的正常成型和脱模，而且设计末句结构和制造成本。（3）分型面的确定鉴于以上的要求，在该模具中分型面设在球面与平面的结合处，此面为塑件截面尺寸最大的部位，是该塑件分型面的一个好的选择。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)5.2型腔的分布模具型腔在模板上的排列方式通常有圆形排列、H形排列、直线排列、对称排列及复合排列等。综合考虑，因此模具型腔为一模两腔，所以在模板上的位于中心位置。5.3凹模的结构设计凹模又称阴模，它是成型塑件外轮廓的零件。根据需要选取下面结构形式：整体式凹模：它是由一整块金属材料加工而成。其特点是为非穿通式模体，强度好，不易变形。但由于加工困难，故只适用于小型且形状简单的塑料成型。5.4凸模的结构设计型芯是成型塑件内表面的成型零件，通常可以把型芯和滑块做成整体式和组合式两种类型。整体式型芯是将型芯与滑块做成做成一体结构牢固，不过只适用于状简单且型芯高度较小的腔模具，型芯复杂或过长给加工带来不便，浪费材料造成加工困难。该型芯形状复杂，所以应与滑块分开做便于加工，降低成本。毕业设计(论文)5.5成型零件工作尺寸的计算设计模具时应该对成型零件的结构形式、计算尺寸、强度校核给以足够的重视。5.5.1影响塑件尺寸精度的因素 a. 模具成型零件尺寸精度的因素模具成型零件的加工精度直接影响塑件的尺寸精度。实践表明，因模具成型零件的加工而造成的误差约占塑料塑件成型误差的三分之一。通常模具的制造精度等级为34级即可。 b. 模具成型零件的磨损量模具在使用过程中，由于料流的流动，塑料塑件的脱模，都会使模具成型零件受到磨损。模具成型零件的不均匀磨损、锈蚀、使其表明光洁度降低，而从新研磨抛光也会造成模具成型零件的磨损，其中以塑料塑件的脱模对模具成型零件的磨损最大。因此通常认为凡与脱模方向垂直的面不考虑磨损，与脱模方向平行的面才加以考虑。磨损量随着生产批量的增加而增大。 c. 毛边厚度对塑件塑件尺寸精度的影响在敞开式和半闭合式压模中，沿塑料塑件型腔周围设有挤压边，把在该挤压边框上形成的塑料层叫毛边。毛边的厚度与加入的压制材料的数量及压制比压有关。利用注射模成型塑料塑件时，同样也会产生毛边。由于分型面上有渣滓，或者锁模力不够大，或者模具零件加工精度不高，使模具零件不能紧密贴合也会形成毛边10。 d. 成型工艺条件的控制及操作技术对塑料塑件尺寸精度的影响成型工艺条件包括料筒温度、注射压力、保压时间、模具温度、每次注射量、注射速度、冷却时间、成型周期、原料的预热及干燥等，对其进行正确的控制和管理，有利于获得稳定的尺寸，质量优异的塑料塑件，并对经济价值也有大的影响。5.5.2模具成型零件的工作尺寸计算工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要包括：凹模、凸模的径向尺寸（含长、宽尺寸）与高度尺寸，以及中心距尺寸等。为了保证塑件质量，模具设计时必须根据塑件的尺寸与精度等级确定相应的成型零部件工作尺寸与精度。其中影响模具尺寸和精度的因素很多，主要包括以下几个方面：a. 成形收缩率：在实际工作中，成形收缩率的波动很大，从而引起塑件尺寸的误差很大，塑件尺寸的变化值为 s=（SmaxSmin)Ls （5.5.2-a） =（0.70.4）80% =0.24mm式中 s-塑件收缩波动而引起的塑件尺寸误差（mm）；毕业设计(论文)Smax-塑料的最大收缩率（%）；Smin-塑料的最小收缩率（%）； Ls-塑件尺寸（mm）。一般情况下，由收缩率波动而引起的塑件尺寸误差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以内。b. 模具成形零件的制造误差：实践证明，如果模具的成形零件的制造误差在IT7IT8级之间，成形零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。c. 零件的磨损：模具在使用过程中，由于种种原因会对型腔和型芯造成磨损，对于中小型塑件，模具的成形零件最大磨损应取塑件公差的1/6，而大型零件，应在1/6之下。d. 模具的配合间隙的误差：模具的成形零件由于配合间隙的变化，会引起塑件的尺寸变化。模具的配合间隙误差不应该影响成形零件的尺寸精度和位置精度7。5.6动模板的强度校核5.6.1厚度计算动模垫板由于受到成型压力的作用而发生变形，若此变形过大，就会导致塑件的壁厚发生变化，还会发生溢料现象，因此必须将其最大变形量限制到0.10.2mm以下。计算公式如下： (5.6.1-a) P1=FP (5.6.1-b)式中 P1-动模受的总压力(MPa)； F-塑件及浇注系统在动模上的投影面积(cm2)； P-型腔压力一般取2545MPa； K-修正系数，取0.60.75，此处取为0.7； B-动模垫板的宽度(mm)； L-支撑块的跨距(mm)。由此可知，厚度（mm） (5.6.1-c) 综合以上计算查表可得动模垫板的厚度为35mm。6 导向与脱模机构的设计6 导向与脱模机构的设计6.1导向机构的作用和设计原则 6.1.1导向机构的作用导向机构是保证塑料注射模具的动模与定模合模时正确定位和导向的重要零件，通常采用导柱导向，主要零件包括导柱和导套11。其具体作用有：a. 定位作用 b. 导向作用 c. 承载作用 d. 保持运动平稳作用e. 锥面定位机构作用。 6.1.2导向机构的设计原则 a. 导柱（导套）应对称分布在模具分型面的四周，其中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具强度和防止模板发生变形； b. 导柱（导套）的直径应根据模具尺寸选定，并应保证有足够的抗弯强度； c. 导柱固定端的直径和导套的外径应尽量相等，有利于配合加工，并保证了同轴度要求； d. 导柱和导套应有足够的耐磨性； e. 为了便于塑料制品脱模，导柱最好装在定模板上，但有时也要装在定模板上，这就要根据具体情况而定。6.2导柱、导套的设计导柱导向是指导柱与导套（导向孔）采用间隙配合使导柱在导套（导向孔）内滑动，配合间隙一般采用H7/h6级配合。6.2.1导柱的设计导柱的结构形式有两种：一种为单节式导柱，另一种为台阶式导柱。小型模具采用单节式导柱，大型模具采用台阶式导柱。对于大型模具，若导柱承受模板的重量，导柱的直径可用下式校验：西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文) (6.2.1)式中 W-一根导柱承受的模板重力（N）； L-模板中心距导柱根部距离（mm）； E-材料弹性模量。毕业设计(论文)在导柱的工作部分上开设油槽，可以改善导向条件，减少摩擦，但增加了成本，由于该模具要求不高，所以不再加油槽。故导柱采用不加油槽的阶梯式导柱。根据国家标准选用直径为15mm长度为112mm的导柱。其示意图如下：图6.2.1 导柱6.2.2导套的设计由于导柱已选定，且该模具较小，其导柱、导套配合之间模具结构较复杂，所以采用两个导套接连使用达到模具要求，由塑料模具设计与制造可查得与之相配的导套为 I型带头导套，其直径为15mm，长度分别为35mm。其示意图如下：图6.2.2 导套毕业设计(论文)6.2.3导向孔的总体布局导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心距模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后发生变形。根据手册推荐值选定的导柱分布，情况如下图所示：图6.2.3 导向孔总体布局6.3脱模机构的确定本模具采用的为一次顶出脱模机构，它包括常见的顶杆、顶管、顶板、顶块或活动镶块等脱模机构。该机构是最常用的顶出方式。即塑件在顶出机构的作用下，通过一次动作即可顶出。基于以上原则，该模具的脱模零部件设在动模上，选择顶杆顶出形式。 6.4推杆横截面直径的确定与校核 6.4.1推杆横截面直径的确定由于该塑件的底面尺寸有限，所以只能凭经验定推杆的直径为 d=4mm。以下要对其许用应力进行校核。6.4.2推杆横截面直径的校核 a. 脱模阻力的计算 P1=ChP0 （公斤）（6.4.2-a）式中C-型芯成型部分断面的平均周长（厘米）这里C=120mm ； h-型芯被塑料包紧部分的长度（厘米），这里h=360mm (由PRO/E测得)； P0-单位面积的包紧力，其值与塑件的几何形状及塑料的性质有关，一般可取80120公斤/厘米2，这里取 80公斤/厘米2；所以 P1= ChP0=241280=23040（N） b. 推杆直径的校核顶杆的受力状态可简化为“一端固定、一端铰支”的压杆稳定性力学模型，由欧拉公式简化为：（6.4.2-b）式中 d-顶杆直径，mm； -安全系数，范围在1.41.8之间，此处取1.5； L-顶杆长度，L=76 mm； Q-脱模阻力，N； N-顶杆根数，n=4； E-顶杆材料的弹性模量（MPa）该材料为206 ；由于d=5.3mm，取d=6mm 对顶杆进行强度校核如下： =4Q/nd2 （6.4.2-c）式中 -顶杆所受的应力，MPa； -顶杆材料的许用应力，MPa。由上式得出=203.8N/cm323，否则斜导柱无法带动滑块运动。 e. 滑块完成抽芯运动后，仍停留在导滑槽内，留在导滑槽内的长度不应小于滑块全长的2/3，否则，滑块在开始复位时容易倾斜而损坏模具。 f. 防止滑块和推出机构复位时的相互干涉，尽量不使推杆和活动型芯水平投影重合。 g. 滑块设在定模的情况下，为保证塑料制品留在定模上，开模前必须先抽出侧向型芯，最好采取定向定距拉紧装置。147.2抽芯机构的确定由于该模具比较简单，抽芯力不大，故采用斜导柱外侧抽芯机构。7.3斜导柱抽芯机构的有关参数计算7.3.1抽芯距S斜滑块抽芯距指型芯从成型位置抽至不妨碍脱模的位置时，型芯或滑块在抽芯方向所移动的距离。7 侧向分型与抽芯机构的设计塑件西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文) 图 7.3.1 由西工大塑料模具设计P177查的抽芯距的计算公式为：毕业设计(论文) S=（R-r）+(35)mm （7.3.1）式中 R-塑件的最大伸出长度（mm）； r-塑件轴的内圆半径（mm）。所以 S=（R-r）+(35)mm =（29-7）+(35)mm =28（mm）7.3.2斜导柱倾斜角的确定斜导柱的倾斜角是决定斜导柱抽芯机构工作效果的一个重要参数，它不仅决定了抽芯距离和斜导柱的长度，更重要的是它决定着斜导柱的受力状况15。斜导柱受到的抽拔阻力和弯曲力的关系如7.3.2-a图所示。（不考虑斜导柱与滑块的摩擦力）。图7.3.2-a 斜导柱受力图图7.3.2-b 抽芯距的计算 Q=P cos （7.3.2-a）式中 P1-开模力； Q-抽拔阻力（与抽拔力大小相等方向相反）； P-斜导柱所受的弯曲力。由上式可以看出，当所需的抽拔力确定以后，斜导柱所受的弯曲力P与cos成反比，即角增大时，cos减小，弯曲力P也增大，斜导柱受力状况变坏。另外，从抽芯距S与角的关系来看，如图7.3.2-b所示。 S=H tg=L sin （7.3.2-b）毕业设计(论文)式中 L-斜导柱的有效工作长度。当S确定以后，开模行程H及斜导柱工作长度L与成反比，即角增大，tg也增大，则为完成抽芯所需的开模行程减小，另外，角增大时sin增大，斜导柱有效工作长度可减小。综上所述，当斜导柱倾斜角增大时，斜导柱受力状况变坏，但为完成抽芯所需的开模行程可减小；反之，当角减小时，斜导柱受力状况有所改善，可是开模行程却增加了，而且斜导柱的长度也增加了16。这会使模具厚度增加。因此，斜导柱倾斜角过大或过小都是不好的，一般角取1020，最大不超过25。对于该模具，由于抽拔力不大，综合考虑斜导柱的倾斜角取=20。7.3.3斜导柱直径的确定 a. 抽拔力对于本塑件，具有与一般小断面侧孔侧凹收缩的抽芯不同的特点，是在整个侧表面周边的大面积抽芯，塑件的径向收缩不仅不对侧凹成型零件产生包紧，反而会松开，但轴向收缩仍会使侧凹成型零件被卡紧17。这种塑件采用对合的哈夫块或多拼块成型，侧向分型力应按下式计算： F=Ahq(cos-sin) （7.3.3-a） F-最大脱模力（N）； A-活动型芯被塑件包紧断面形状周长（mm）； h-成形部分深度（mm）； q-单位面积挤压力一般取812M； -摩擦系数0.10.2； -脱模斜度（）。所以 F=Ahq(cos-sin) =23.143610(0.23cos0-sin0) =78（N） b. 斜导柱的有效工作长度L4 L=S/ sin=21/ sin20=61.70 (7.3.3-b) c. 斜导柱直径d的确定查表5-9可知，最大弯曲力P=100kg。8 由最大弯曲力P和高度H与斜导柱直径的关系可知斜导柱直径为d=5mm。7.3.4斜导柱长度的计算斜导柱的长度是根据侧型芯的抽芯距S，斜导柱直径d，固定轴肩的直径D，倾斜角以及安装斜导柱的模板厚度h来决定的。图7.3.4-a 斜导柱长度示意图 L=L1+L2+L3+L4+L5 （7.3.4） =（D/2）tg+h/cos+(d/2)tg +s/sin+(510)(mm) =（14/2）tg20+45/cos20+(10/2) tg20+14.62/sin20+2 =63.27 mm 64mmL-斜导柱总长；L1-斜导柱大端斜面中心至最高点长度；L2-斜导柱大端斜面中心至滑块端面点长度；L3-滑块孔半径在斜导柱上投影长度；L4-斜导柱工作长度；L5-斜导柱锥度长度，一般取510mm。由以上计算过程，可最终确定斜导柱的的尺寸如下图所示:图7.3.4-b 斜导柱7.4滑块的设计滑块是斜导柱机构中的可动零件，滑块与侧型芯既可做成整体式的；也可做成组合式的，由于该塑件的侧孔既小又深，故选择滑块与侧型芯做成组合式的。其装配如下图所示：图7.4.a 滑块的装配示意图图7.4.b 滑块结构示意图7.5导滑槽的设计斜导柱驱动滑块是沿着导滑槽移动的，故对导滑槽提出如下要求：a. 滑块在导滑槽内运动要平稳；b. 为了不使滑块在运动中产生偏斜，其滑动部分要有足够的长度，一般为滑块宽度的一倍以上；c. 滑块在完成抽拔动作后，仍留在导滑槽内，其留下部分的长度不应小于滑块长度的2/3，否则，滑块在开始复位时容易发生偏斜，甚至损坏模具；d. 滑块与导滑槽间应上、下与左、右各有一对平面呈动配合，配合精度可选H7/g6h或H7/h7，其余各面均应留有间隙；e. 导滑槽应有足够的硬度（HRC5256）。7.6滑块定位装置7.6.1作用开模后，滑块必须停留在刚刚脱离斜导柱的位置上，不可任意移动，否则，合模时斜导柱将不能准确进入滑块上的斜孔，致使模具损坏。而定位装置可以保证滑块离开斜导柱后，可靠地停留在正确的位置上。它起着保障完全的作用18。7.6.2结构形式其结构形式如图所示：图7.6.2 滑块定位装置示意图8 成型零件尺寸计算8 成型零件尺寸计算图8 零件尺寸型腔（凹模）工作尺寸 LM=(1+Scp)Ls-1/2*(+z+c)+z =(1+0.55%)*30-1/2*(0.44+0.11+0.073)+0.11 =29.9mm 取LM=30mm型芯（凸模）工作尺寸纵向： LM =(1+Scp)Ls+1/2*(+z+c)-z =(1+0.55%)*28+1/2*(0.44+0.11+0.073)-0.11 =28.3mm 取LM=29mm 横向： LM =(1+Scp)Ls+1/2*(+z+c)-z =(1+0.55%)*118+1/2*(0.44+0.11+0.073)-0.11 =118.9mm 取LM=119mm孔纵向： LM =(1+Scp)Ls+1/2*(+z+c)-z =(1+0.55%)*9+1/2*(0.44+0.11+0.073)-0.11 =9.4mm 取LM=10mm 横向： LM =(1+Scp)Ls+1/2*(+z+c)-z =(1+0.55%)*3+1/2*(0.44+0.11+0.073)-0.11 =3.22mm 取LM=4mm根据简明手册可知：=0.44mm ；Scp=0.4-0.7 取Scp=0.55；z=/6-/3 取z=/4=0.44/4=0.11mm；c=/6=0.44/6=0.073mm9 冷却系统9 冷却系统9.1温度调节对塑件质量的影响 a. 采用较低的模温可以减小塑料制品的成型收缩率；即收缩率小，变形小，尺寸稳定，机械强度高

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