接插件注塑模具设计（3D、2D）【毕业论文+CAD图纸全套】

1 毕业设计说明书 接插件注塑模设计 学 院 机械工程 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 提交日期 2017年 6 月 19日 2 摘要 塑料在当今世界上无处不用，因此塑料模具有很大发展，特别是注塑模。由此可知，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。 本课题主要是针对接插件的模具设计 ,通过对塑件进行工艺性分析和比较 ,最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性及具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。根据题目设计的主要任务是接插件注塑模具的设计。也就是设计一副注塑模具来生产接插件的塑件产品，以实现自动化提高产量。通过本设计，可以对注塑模具有一个较深的认识，注意到设计中的某些细节问题， 了解模具结构及工作原理；通过对 以建立较简单零件的零件库，从而有效的提高工作效率；通过画装配图、零件图，进一步系统深化 深了对模具各个零件的认识。 关键字 : 塑料模具，注射机，型腔，浇注系统。 3 is in of so of of at to to on To s s s s to an Is s to s Is an to to a to a of of to of a AD a of of 4 目 录 一、塑件的成型工艺分析 . 7 . 7 . 7 . 8 二、拟定模具的结构形式 . 15 . 15 . 15 . 15 三、浇注系统的设计 . 17 . 17 流道的设计 . 18 口的设计 . 19 四、成型零件的结构设计及计算 . 21 . 21 . 21 . 21 五、 模架的确定 . 22 。 . 22 . 22 六、排气槽的设计 . 24 七、脱模机构的设计 . 25 模机构的选择 . 25 杆推出机构设计 . 25 八、模温调节系统的设计 . 26 度调节对塑件质量的影响 . 26 却系统的简单计算 . 26 位置 . 27 九、导向与定位机构设计 . 28 十、毕业设计心得体会及总结 . 31 谢 辞 . 32 参考文献 . 33 5 6 7 一、塑件的成型工艺分析 件的分析 （ 1）外形尺寸 塑件外形尺寸较小，塑件熔体流程不太长，适合于注射成型。 （ 2）精度等级 每个尺寸的公差都不一样，有的属于一般精度，有的属于高精度，就按实际公差进行计算。 （ 3）材料选取 选取 （ 4）脱模斜度 选择该塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度为 1。 图 1件图 性能分析 （ 1）化学名称：高抗冲聚苯乙烯 （ 2）简介： 950年开始开发橡胶改性聚苯乙烯（即高抗冲击聚苯乙烯，主要是为了解决 过将橡胶加入聚苯乙烯基材，可生产出具有不同性能的各种品级的高冲击聚苯乙烯。近年来，已开发出各种特殊品级的 有阻燃级、抗应力开裂级、高光泽度级、极高冲击强度级、玻璃纤维增强级以及低残留挥发分级等，它们在许多应用领域中已能与昂贵的工程树脂相竞争。 抗冲击聚苯乙烯突出的特性是易加工、尺寸稳定性优异、冲击强度高并且有较高 刚性。 是在耐热性。氧渗透性、紫外光稳定性和耐油品性方面有一定限度。 性能与体系内橡胶相的含量有很大的关系。 8 （ 3）理化性质： 在 度高，易于成型加工。但是其最易发生脆性断裂，在使用上受到约束，为增加其使用性能改善其脆性断裂在聚合时加入丁二烯橡胶增加其韧性，经过增韧后的 击韧性比 据添加的多少可分为，低冲击性 冲击性 冲击行 是橡胶类的加入使其表面光泽度降低。改性后提高了材料使用温度，热变形温度为 96， 限氧指数为 烧时火焰呈橙黄色并伴有大量黑烟产生，燃烧特点软化、起泡、烧焦，有特殊的苯 :乙烯单体味道产生。 密度 吸水率： 熔融指数： 15g/10 拉伸强度： ： ： 15 75% 弯曲强度： ： a 冲击强度： 10J/m （悬臂梁） 洛氏硬度： 50 102 成型收缩率： 热变性温度： 96 注射成型过程及工艺参数 注射成型过程。 1）成型前的准备。对 粒度和均匀度进行检验。 2）注射过程。 塑件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态以后，由模具的浇筑系统进入模具型腔成型，齐过程可以分为冲模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。 3）塑件的后处理。 （ 2）注射工艺参数。 1）注射机： 柱塞式注射机 2）料筒温度 : 后部 170 190 中部 180 200 前部 190 210 3）喷嘴 200 210 4）模具温度 20 40 9 5）注射压力 60 80）注射周期 30 50S 7）成型时间 30S（注射时间取 却时间 20S，辅助时间 10 11 12 13 14 15 二、拟定模具的结构形式 型面位置的确定 分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触面。分型面选择是否合理是塑件能否完好成型的先决条件，一般应考虑以下几个方面： 1）符合塑件脱模的基本要求； 2）分型线不影响塑件外观； 3）确保塑件留在动模一侧； 4）确保塑件质量； 5）应尽量避免形成侧孔、侧凹； 6）满足模具的锁紧要求； 7) 合理安排浇筑系统，特别是浇口位置； 8）有利于模具加工。 腔数量和排列方式的确定 型腔数量的确定：该塑件采用的精度一般在 23 级之间，且为大批量生产，可采取一模多腔的结构形式。同时，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的大小和关系以及制造费用和各种成本费等因素，初步定为一模四腔的结构形式。 （ 1） 型腔排列形式的确定：多型腔模具尽可能采用平衡式排列布置，且要力求紧凑，并与浇口开设的部位对称。由于该设计选择的是一模四腔，故采用工字型对称排列。 （ 2） 模具结构形式的确定：从上面的分析可知，本模具设计为一模四腔对称排列，根据塑件结构形状，推出机构拟采用推杆推出的推出形式。浇筑系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用 潜伏式浇口，浇口在塑件端面处。选用带推杆的单分型面注射模。 塑机型号的确定 (1)注射量的计算：通过三维软件建模设计分析计算得 塑件体积： V 塑 =件质量： m 塑 = V 塑 =，式中， = 2） 浇注系统凝料体积的初步计算：浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件的体积的 倍来估算。由于本次采用流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的 一16 次注入模具型腔塑料熔体的总体积（及浇注系统的凝料和四个塑件体积之和）为 V 总 =V 塑 (1+4= 3）选择注射机：根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总质量 结合式 V 总 /有： V 总 =据以上的计算，初步选定公称注射量为 20定注射机为 主要技术参数见表。 (4)注射机的相关参数的校核 1）注射压力校核。查表可知， 需注射压力 80100里取0注射机的公称注射压力 p 公 =119射压力安全系数 里取 ： 90=117p 公 ，所以，注射机压力合格。 2）锁模力校核 塑件在分型面上的投影面积 A 塑 ，则： A 塑 =浇注系统在分型面上的投影面积 A 浇 ，即流道凝料在分型面上的投影面积数值，A 浇 可以按照多型模腔的统计分析来确定。 A 浇 是每个塑件在分型面上的投影面积A 塑 的 。由于本设计流道设计简单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积可以适当取小些。这里取 A 浇 = 。 塑件和浇筑系统在分型面上的总投影面积 A 总 ，则 A 总 =n（ A 塑 +A 浇 ） =n（ A 塑 + ） =4 =4 模具型腔内的胀型力 F 胀 ，则 理论注射容量 /0 移模行程 / 螺杆柱塞直径 / 注射压力 /0 最大模具厚度 /80 75 最小模具厚度 /0 注射速率 /g 锁模形式 液压 塑化能力 /g 模具定位孔直径 /螺杆转速 /r 喷嘴球半径 /2 锁模力 /N 250000 喷嘴口孔径 / 拉杆内间距 /60290 17 F 胀 =A 总 p 模 =35N=中， p 模 是型腔的平均计算压力值。 p 模 是模具型腔的压力，通常取注射压力的 20%40%，大致范围为 2540于相对粘度大的精度较高的塑料制品应取较大值。 p 模 35表可得该注射机的公称锁模力 F 锁 =250模力安全系数为 = = 锁 ，所以，注射机锁模力合格。 图 2模图 图 2模图 三、浇注系统的设计 流道的设计 主流道通常位于模具中心塑料溶体的入口处，他将注射机喷嘴注射出的溶体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔融体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔融体的流动速度和充模时间。 （ 1）主流道尺寸 1）主流道的长度：本次设计中初取 64行设计。 18 2）主流道小端直径： d=注射机喷嘴尺寸 +（ ） 4+ 3）主流道大段直径： d=d+2L+ /2） 5，式中， =3 。 4）主流道球面半径： 射机喷嘴球头半径 +（ 12） 12+2） 4） 球面的配合高度： h=3 （ 2） 主流道凝料体积 V 主 =L 主 （ + +R 主 r 主 ） /3=设计主流道浇口套，图示如下： 图 3流道浇口套 流道的设计 分流道的布置形式：在设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损失和尽量避免溶体温度降低，同时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡，因此采用两级平衡式分流道。 （ 1） 分流道的长度：由于分流道设计简单，根据四个型腔的结构设计，设计成为两级分流道，分流道较短，故设计时可适当选小一些。一级单边分流道长度 25级分流道单边直径取 20 （ 2） 分流道的当量直径：因为该塑 件的质量 m 塑 = 2g=00g，分流道的当量直径为 D 分 = 4 D 分 = 4 9 （ 3） 分流道的截面形状：常用的分流道截面形状有圆形、梯形、 U 型、六角型等。本设计采用 半圆形截面，加工工艺性好，且塑料溶体的热量散失、流动阻力均不大。 （ 4） 凝料体积 1）分流道的长度 =25 20 =200 2）分流道截面积 = （ D 分 2/2） = = （ D 分 2/2） =）凝料体积 L 分 A 分 = L 分 A 分 = 5） 校核剪切速率 1） 确定注射时间：查表，可取 t=1s 2） 计算分流道体积流量： =t V= s： =t V=s 3） 剪切速率 1= / R 分 3= 2= / R 分 3=分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。 （ 7） 分流道的表面粗糙度和脱模斜度 分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般去 .5 m 即可，此处取 m 。 口的设计 根据设计要求，选取潜伏式浇口 校核主流道的剪切速率 （ 1）计算主流道的体积流量 Q 住 =t 分主 V= 2）计算主流道的剪切速率 主q =流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率 5 1025 103所以主流道的剪切速率校核合格。 冷却穴的设计计算 冷却穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是收集熔融体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。 20 图 3料穴 主流道浇口套需要上面加有密封圈密封，密封圈图样如下 图 3封圈 21 四、成型零件的结构设计及计算 型零件的结构设计 (1)凹模的结构设计 凹模是成形制品的外表面的成型零件。按凹模结构的不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种。根据对塑件的结构分析，本设计中采镶嵌式凹模。 (2)凸模的结构设计 突模是成形塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。通过对塑件的结构分析知，型芯有一个，采用整体式。 型零件钢材的选用 根据对成型塑件的整体分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。又因为该塑件为大批量生产，所以构成型腔的嵌入式凹模钢材选用 国牌号）。对于成型塑件型芯来说，由于脱膜时与塑件的磨损严重，因此钢材选用高合金工具钢 型零件工作尺寸的计算 成型零件工作尺寸由三维软件自动生成，具体数值参考三维建模 。 22 五、 模架的确定 根据模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸可以算出凹模嵌件所占的平面尺寸为 78112考虑凹模最小壁厚，导柱、导套的布置等，再同时参考 节中小型模架的选型经验公式和表 4确定选用 3 号模板（ W L=160模架结构为 板尺寸的确定 。 根据对塑件的综合分析，确定该模具是单分型面的模具，由 塑料注射模模架可选择 基本结构如下： 水口模架，适合侧浇口或潜伏式浇口的注射成形模具。由分型面的选择而选择模具的导柱导套的安装方式，经过考虑分析，导柱导套选择选正装。根据所选择的模架的基本型可以选出对应的模板的厚度以及模具的外轮廓尺寸，该模具是一模四腔的模具，而型腔之间的距离在 2050间。 模架的长 L=复位杆的直径 +螺钉的直径 +型腔壁厚 200架的宽 B=复位杆的直径 +型腔壁厚 160需要考虑其它螺丝导柱等零件对模架尺寸的影响，在设计中避免干涉。 各模板尺寸的确定 （ 1） 件高度为 20塑件的大部分部胶位都留在型芯部分，该模具结构简单，型芯、型腔的固定是固定总高度的加 20 0 1. 模架标准厚度取 80 2. 块）尺寸。垫块 =退出行程 +推板厚度 +推板固定板厚度 +（ 510初步选定 C 为 50 3. 经过上述尺寸的计算，模架尺寸已经确定为模架序号为 3号，板面为160200架结构形式为 的标 准模架。 其外形尺寸为：宽长高 =160200188 序号 系列 W L 模板尺寸 A， 垫块高 C 2 1 3 4 1600,32 50 25 16 50 114 32 架的尺寸的校核 根据所选注射机来校核模具的设计尺寸 (1)模具平面尺寸 160 200 360 360（拉杆间距），校核合格 23 1)模具高度尺寸 188160200260具的最小厚度和最大厚度），校核合格 2)模具开模行程 S=A+（ 510=（ 25+50） 085300核合格 24 六、 排气槽的设计 排气是注射模设计中不可忽视的一个问题。在注射成型中，若模具排气不良，型腔内的气体受压缩将产生很大的背压，阻止熔体正常快速充模，同时气体压缩所产生的热量可能使塑料烧焦。 一般情况下，模具不开设专门的排气槽，气体也能有分型面的间隙中排出。由于本课题设计的是弯管注射模具，有一个分型面，型腔内的气体是完全可以由分型面与动模之间的轴向间隙排出。又因为此塑件的厚度较小，所以该模具适合利用配合间隙直接进行排气，不需要开排气槽 。 25 七、脱模机构的设计 塑件从模具上取下以前还有一个从模具的成型零部件上脱出的过程，使塑件从成型零部件上脱出的机构称为脱模机构。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出机构的导向和复位部件等组成。 模机构的选择 脱模机构按其推出动作的动力来源分为手 动推出机构，机动推出机构，液压和气动推出机构。根据推出类别还可分为推杆推出机构、套管推出机构、推板推出机构、推块推出机构、利用成型零部件推出和斜滑杆侧抽芯机构等。 本设计中采用推杆推出机构使塑料制件顺利脱模。 杆推出机构设计 （ 1）推杆布置 该塑件采用了 分布情况如三维建模所示，这些推杆的作用，使制品受推出力从而脱模。 图 7杆位置分布 （ 2）推杆的设计 本设计中采用台肩形式的圆形截面推杆，设计时推杆的直径根据不同的设置部位选用不同的直径。推杆端平面不应有轴向窜动。推杆与推杆孔配合一般为9/98/8 ，其配合间隙不大于所用溢料间隙，以免产生飞边， 26 八、模温调节系统的设计 在注射模中，模具的温度直接影响到塑件的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，对模具温度的要求也不相同。一般注射到模具内的塑料粉体的温度为 C200 左右，熔体固化成为塑件后，从 C60 左右的模具中脱模、温度的降低是依靠在模具内通入冷却水，将热量带走。对于要求较低模温（一般小于 C80 ）的塑料，如本设计中的 需要设置冷系统即可，因为可以通过调节水的流量就可以调节模具的温度。 模具的冷却主要采用循环水冷却方式，模具的加热有通入热水、蒸汽，热油和电阻丝加热等。 度调节对塑件质量的影响 注射模的温度对于塑料熔体的充模流动、固化成型、生产效率以及制品的形状和尺寸精 度都有影响，对于任一个塑料制品，模具温度波动过大都是不利的。过高的模温会使塑件在脱模后发生变形，若延长冷却时间又会使生产率下降。过低的模温会降低塑料的流动性，使其难于充模，增加制品的内应力和明显的熔接痕等缺陷。 却系统的简单计算 （ 1）单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量 W 塑料制品的体积 塑分主 塑料制品的质量 塑件壁厚为 以查塑料成型工艺及模具设计表 4 ,t 冷 =注射时间 t 注 =1s，脱膜时间 t 脱 =8s，则注射周期： t=t 注 +t 冷 +t 脱 =（ +8）s=此得每小时注射次数： N=(3600/158 次。 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量： W= 158 h。 确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量塑料成型工艺及模具设计表 4接可知 单位热量310 400） k 之间，故可取 370。 （ 2）计算冷却水的体积流量 =22，出水口的温度为 1 =25，取水的密度为 1000kg/m,水的比热容 ） (则根据公式可得： 27 m i n/ 0 060 3 7 1(60q 33sv Q （ 4）确定冷却水路的直径 d 当 m 时，查塑料成型工艺及模具设计表 4知，为了使冷却水处于湍流状态，取模具冷却水孔的直径为 d=8 5）冷却水在管内的流速 v v /v 22 （ 6）求冷却管壁与水交界面的膜传热系数 h 因为平均水温为 查塑料成型工艺及模具设计表 4f=有 ）（ （ 7）计算冷却水通道的导热总面积 A 036.2 s （ 8）计算模具所需冷却水管的总长度 L 0 51 0 （ 9）冷却水路的根数 x 设每条水路的长度 l=200冷却水路的根数为 1。 却水道在定模和动模中的位置 冷却水道的位置取决于 制品的形状和定、动模板的厚度，原则上冷却水道应设置在塑料向模具热传导困难的地方，根据冷却系统的设计原则，冷却水道应围绕模具所成型的制品，且尽量排列均匀一致。不少小型模具的型腔时直接在模板上加工而成的（也可以采用拼镶结构，但是由于模具尺寸较小，所以型腔与型芯的镶件尺寸更小），对于这类模具，可以直接在模板上设置冷却水道。 在模板上直接设置冷却水道，同样应遵循冷却系统的设计原则，使冷 却水道尽量靠近型腔表面和尽量围绕型腔，使制品在成型过程中冷却均匀。 图 8却水道位置图 28 九、导向与定位机构设计 导向机构的作用：保证模具在进行开合模时，保证公母模之间一定的方向和位置。导向零件承受一定的侧向力，起了导向和定位的作用 ,导向机构零件包括导柱和导套等。 1. 导向结构的总体设计 （ 1）导向零件应合理的均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至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。 （ 2）根据模具的形状和大小，一副模具一般需要 2果，模具的凸模与凹模合模有方位要求时，则用两个直径不同的导柱，或用两个直径相同，但错开位置的导柱。 （ 3）由于塑件通常留于公模，所 以为了便于脱模导柱通常安装在母模。 （ 4）导柱和导套在分型面处应有承屑槽 （ 5）导柱 导套及导向孔的轴线应保证平行 （ 6）合模时，应保证导向零件首先接触，避免公模先进入模腔，损坏成型零件。 2. 导柱的设计 （ 1） 有单节与台阶式之分 （ 2） 导柱的长度必须高出公模端面 6 8 3） 导柱头部应有圆锥或球形的引导部分 （ 4） 固定方式有铆接固定和螺钉固定 （ 5） 其表面应热处理，以保证耐磨。 3. 导套和导向孔 （ 1） 无导套的导向孔，直接开在模板上，模板较厚时，导向孔必须做成盲孔，侧壁增加排气孔。 （ 2） 导套有套筒式 台阶式 凸台式 （ 3） 为了导柱顺利进入导套孔，在导套前端应倒有圆角 r。 一般情况下 ,导柱与导套共同使用 ,用于保证动模与定模两大部分内零件的准确对合和塑料部品的形状 ,尺寸精度 ,并避免模内零件互相碰撞与干涉 ,起到合模导向的作用 29 图 9套 图 9柱 30 上图为总体装配三维图。 31 十、毕业设计心得体会及总结 这次毕业设计感觉最为困难的应该还是 前并没有接触过 以在绘制剖面图的时候还是遇到了许多的困难，慢慢熟悉 后感觉效率也提高了很多，开始使用 进行图纸绘 制，之后发现 2014 的操作并不十分智能，同时机制方面的同学又推荐了一个新的软件 高了我在绘制视图的时候对中心线和标题栏的绘制效率。 在三维建模的时候也遇到了一些困难，在绘制通孔的时候曾经多次发生碰撞，这和我在设计图纸的时候没有细心审查有关。我的三维图上比较难绘制的件就应该是我的塑件。薄壁小件比较复杂，绘制的时候借用了很多线条同时还使用了拉伸旋转阵列等多种方法。 本次塑料模具设计，全面考虑了塑料成型性能，模具结构特点，注射工艺参数，