机械毕业设计（论文）-快速插头塑料磨具设计[抽芯]【全套图纸】.doc

西本科毕业设计(论文)题目：快速插头塑料模具设计 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： 指导教师： 2013年05月快速插头塑料磨具设计摘 要随着社会的发展，不同品种和功能的塑料的出现，塑料产品与我们的日常生活越来越密切。RJ45水晶头接线座是我们日常生活中经常接触到的接口设备之一，其主要用于连接网卡端口、交换机、电话等；计算机网络用的RJ45接线座是标准的8位模块化接口。本次毕业设计的题目是“RJ-45水晶头接线座注塑模设计”。该设计主要是通过对塑件的结构形状、尺寸精度和成型要求来进行注射成型工艺的可行性分析，并完成注射模具的设计。其中，塑件的成型工艺分析主要包括：塑料的成型特性、塑件结构特点、表面粗糙度、达到的使用要求和脱模分析。以此来确定型腔数目、分型面位置、浇注方式、脱模方式等。最后完成一幅完整的模具设计总图，包含成型部分、合模导向机构、推出机构、侧向分型抽芯机构、冷却系统等的设计，设计的过程包括了对成型零件的计算、抽芯机构的校核计算等。在设计的过程主要应用了PRO/E软件完成对塑件的实体造型，并对塑件的体积、质量等进行分析，最后通过Auto CAD完成零件图和装配图，并最终完成塑料模具的设计过程。关键词：塑料；成型工艺；注射模具设计；抽芯机构；脱模机构全套图纸，加153893706IQuick plug plastic tooling design AbstractWith the development of society, different varieties and function plastic appearance in our lives, plastic productions have closer to our daily lives. RJ-45 terminal block is one of the interface device in our daily life that we often come into contact with. It often used for network cards, switches, telephones, etc; Computer network wiring blocks using a standard 8-bit modular interface. The subject of the graduation project is “injection mould design for RJ-45 terminal block ” Through the feasibility analysis the plastic part structure and shape, the size and shape require for injection molding process, and complete the injection mold design. Analyze and determine the dies parting plane, the number of die cavity, gates forming, gates position and its size. Besides, we need to analysis the stress, the registration and the guide mechanisms design of the dies, the mould emptier design, the cooling systems design, etc. At last, we should finish the dies general assembly drawing. The design have mostly used the Pro/E soft to progress the solid modeling, then analysis the volume and quality of the plastic part. And it has been through the Auto CAD to finish de detail drawing and the assembly drawing, then finish the design processes of injection mold. Key word: Plastic；mold forming；Inject mold design；core pulling mechanism；mould emptier目录1 绪 论12 RJ-45水晶头接线座分析23 塑料材料分析33.1 PVC基本特性33.2 PVC成型工艺分析34 塑件的工艺分析54.1 塑件的结构分析54.2 塑件尺寸及精度分析64.3 塑件表面质量分析64.4 塑件脱模斜度分析64.5 塑件的壁厚分析74.6 塑件的体积和质量75 注射机的型号和规格选择及校核85.1 初选注射机规格85.2 注射机工艺参数校核85.3 注射机安装部分与模具相关尺寸校核96 塑料制件在模具中的位置11 6.1 型腔数目的确定116.2 型腔的布局116.3 分型面的设计117 浇注系统的设计137.1 主流道设计137.2 分流道设计147.3 浇口设计167.3.1 浇口的截面形状和尺寸167.3.2 浇口位置的选择177.4 冷料穴和拉料杆设计188 成型零部件设计198.1 成型零部件结构设计198.1.1 凹模结构设计198.1.2 型芯结构设计208.2 成型零部件工作尺寸计算208.2.1 型腔和型芯径向尺寸计算218.2.2 型腔深度和型芯高度尺寸计算248.2.3 中心距尺寸的计算259 结构零部件设计279.1 标准注射模架的选取279.2 支承件设计289.3 限位钉设计289.4 定模座板与动模座板设计299.5 合模导向机构设计299.5.1 导柱设计299.5.2 导套设计3010 推出机构设计3210.1 推出方式的选取3210.2 推出力计算3210.3 推出机构设计3310.3.1 推杆推出机构设计3310.3.2 推出机构导向与复位3511 侧向分型与抽芯机构的设计3611.1 侧向分型与抽芯机构的选择3611.2 斜导柱侧向分型与抽芯机构的设计3711.2.1 斜导柱设计3811.2.2 侧滑块设计4011.2.3 侧滑块定位装置设计4111.2.4 导滑槽设计4211.2.5 楔紧块设计4212 温度调节系统的设计4312.1 冷却回路的尺寸确定4312.2 冷却回路布置4413 模具可行性分析4613.1本模具的特点4613.2市场效益及经济效益分析46结论47致谢49参考文献50IV1 绪论1 绪 论在当今工业生产中，塑料工业业已形成从设计、生产、检测到标准和教学的一整套完整的工业体系，这促进了塑料产品的研发和使用范围，塑料制品的应用从航天领域到日常生活，无所不在。这其中，模具作为成型塑料制件的重要的工艺装备，起到了至关重要的作用。由此可知，模具的设计制造在现今工业生产中至关重要。本次毕业设计的课题是RJ-45接线座的注射模设计。所设计的RJ-45接线座是计算机网络用的标准8位模块化接口。RJ-45水晶头是网络连结的重要接口，其应用广泛，价格低廉，市场需求量大；基于此，必须实现大批量的生产、提高生产效率，降低生产周期，才能降低成本。注射模具的使用是实现高效率生产的一个非常好的途径，在本次设计中就是要对RJ-45塑件的特性进行分析，对成型工艺性的可行性进行分析，完成其生产模具的设计。模具的设计过程综合性很强，需要考虑的因素很多，需要一个整体的思维模式去考虑问题，才能设计出一个合格的作品。本此设计的目标，就是通过确定成型零件、推出机构等的合理结构并进行计算校验，设计出一个结构合理、操作简单、动作可靠、使用寿命长的模具。 作为模具专业的毕业生，能综合运用多门学科理论知识、结合实践，解决复杂的实际工程问题的能力很重要。经过本次设计，在导师的耐心指导下，我可以在已有的对塑模设计知识的了解基础上更深入的掌握其设计制造过程，并培养我独立思考、分析解决问题的能力。在本次毕业设计中，我得到了老师和同学的很多帮助，在此表示由衷的感谢。由于缺少实践经验，在设计的过程中难免会出现考虑不周的现象，望能得到同学和老师的批评指正。12 RJ-45水晶头接线座分析2 RJ-45水晶头接线座分析RJ-45水晶头接线座是网络链接中的重要接口设备，主要用于连接网卡端口、交换机、电话等。计算机网络的RJ-45接线座是8位模块化接口。其外形如图2.1所示。 图2.1 RJ-45水晶头接线座分析RJ-45接线座，其网线接口位置有金属嵌件，安装金属嵌件的地方塑件的尺寸很小，细小的金属嵌件如果安放在模具中进行一体成型的话，其定位困难，且在注射过程中因注射压力产生移动的可能性极大，所以其上的金属嵌件应在注射塑件完成后另行安装，即可以保证产品质量，也可以使模具的结构简便。RJ-45接线座上接线槽位置与压扣结构是安装配合的重要位置，其尺寸在零件设计和注射成型过程中都要优先考虑。我们常见的RJ-45接线座是无色透明的，主要材料是PVC(聚氯乙烯)。其主要的性能指标如下： a.电气性能1：额定电流：1.5AMPS额定电压：125V AC绝缘电阻：最小1000M耐压强度：AC1000V50Hz或60Hz 1分钟接触电阻：最大20m b.机械性能1：配合强度：插头和插座之间最少7.7Kg使用寿命：将插头手柄以240次/分速度冲击1000次，弹性良好无断裂，裂痕。33 塑料分析能力3 塑料材料分析3.1 PVC基本特性纯聚氯乙烯树脂是坚硬的热塑性物质，其分解温度与塑化温度极为接近，而且机械强度较差。因此，无法用聚氯乙烯树脂来塑制产品，必须加入增塑剂、稳定剂、填料等以改善性能，制成聚氯乙烯塑料，然后再加工成各类产品。聚氯乙烯有较好的电气绝缘性能，可以用作低频绝缘材料。其化学稳定性也较好，但是其耐热性能较差，长时间加热会导致分解，使用温度一般在1550之间。在工业中PVC用于制造插座、插头、开关和电缆1。PVC塑料的密度=1.152.00 g/cm，收缩率=0.20.6%，融化温度185205 C；拉伸强度4052，弯曲强度80，压缩强度2239；击穿电压15 KV/mm1。3.2 PVC成型工艺分析聚氯乙烯的成型特点：聚氯乙烯在成型温度下容易分解放出氯化氢，因此，在成型时必须加入稳定剂和润滑剂，并严格控制温度及熔料的滞留时间。因为聚氯乙烯的耐热性和导热性能不好，柱塞式注射机需要将料筒内的物料温加热到166193，所以不能用一般的柱塞式注射成型聚氯乙烯塑料，而应该采用带预塑化装置的螺杆式注射机注射成型，模具浇注系统也应粗短，进料口截面宜大，模具应有冷却装置。5毕业设计（论文）表3.2 PVC塑料注射工艺参数1名称参数名称及单位参数工艺参数注射机类型-螺杆式螺杆转速2030 喷嘴温度150170形式-直通式料筒温度前段170190中段165180后段160170模具温度3060注射压力80130保压压力4060注射时间s25保压时间s1540冷却时间s1540成型周期s40904 塑件的工艺分析4 塑件的工艺分析塑件的结构工艺性分析的内容主要包括：塑件的结构分析、尺寸和精度分析、表面粗糙度分析、塑件壁厚和脱模斜度分析等。另外还有圆角、孔、嵌件、加强筋、支承面等，在模具设计过程中，因分析主要因素，并和所设计塑件有关。4.1 塑件的结构分析若要获得优质的塑料制件，首先要合理选用塑件的原材料，其次就是要考虑塑料制件的结构工艺性，对塑件的结构工艺性进行分析，不仅能使设计者很好掌握塑件的特征，使成型工艺得以顺利进行，而且还能满足塑件和模具的经济性要求，设计出合格、合理、优质的模具。标准8位的RJ-45水晶头接线座，外形和内部结构稍微复杂，没有螺纹金属嵌件与文字标识符号等，其有侧凹部分，必须采用侧抽芯机构。其零件结构如下图所示：（注：具体尺寸详见零件图）图4.11 塑件结构图从以上分析可以看出RJ45作为接口设备，要求零件有一定的强度和刚度，有耐磨性，绝缘性；该制件结构属于中等复杂程度，结构工艺性合理，不需要对结构进行修改，制件尺寸精度中等，对应零件尺寸容易加工，精度易保证，注射时在参数控制好的情况下，能成型合格制件。6毕业设计（论文）4.2 塑件尺寸及精度分析 塑件尺寸的大小取决于塑料的流动性。影响塑料制件尺寸精度的因素有：a. 塑料收缩率的波动； b. 成型工艺条件的变化； c. 塑件成型后的时效变化； d. 模具结构形状； e. 模具的制造精度和使用磨损。塑件的尺寸精度一般不高，因此，在保证使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。塑件的尺寸公差可依据SJ137278塑件公差值标准进行设计。塑料公差等级的选用与塑料品种有关，根据各种塑料收缩率的变化不同，塑料的精度等级可分为：高精度、一般精度和低精度。参见表3.2。表4.2 精度等级的选用2塑料品种 公差等级标注尺寸公差未注公差尺寸高精度一般精度硬聚氯乙烯（RPVC）MT2MT3MT5软聚氯乙烯（SPVC）MT5MT6MT74.3 塑件表面质量分析塑料制件的表面粗糙度是决定其表面质量的主要因素。塑件的表面粗糙度主要与模具型腔表面的粗糙度有关，一般要求模具型腔表面的粗糙度比塑件低12级。塑件的表面粗糙度Ra一般为0.80.2m。透明塑件PVC来说，要求型芯和型腔的表面粗糙度相同。对于RJ-45接线插座而言，其表面质量一般要求如下：表面没有缺陷、毛刺，而且有较好的光洁度；曲线光滑，必要圆角，避免尖角；塑件表面具有良好的耐磨性。4.4 塑件脱模斜度分析塑件在冷却的过程中会产生收缩现象，因此，脱模前会紧紧地包住凸模(型芯)或模腔中其他凸起的部分。为了便于脱模，防止塑件表面在脱模时划伤、擦毛等，在设计塑件时必须提出脱模斜度的要求。7毕业设计（论文）影响塑件脱模斜度大小的因素：塑件的性质；收缩率大小；摩擦系数大小；塑件壁厚和几何形状等。硬质塑料的脱模斜度比软质塑料大；常用塑料的脱模斜度见表3.41。表4.41 常用塑料的脱模斜度2塑料名称脱模斜度型腔型芯PE、PP、LPVC、PA、CPT25452045HPVC、PC、PSU35403050PS、PMMA、ABS、POM351303040热固性塑料25402050塑件的脱模斜度与塑料的品种有关，一般区0.5，最小为1520。结合表4.41和分析塑件的形状，最终决定，型腔的脱模斜度为40，型芯脱模斜度为45。4.5 塑件的壁厚分析塑件有一定的壁厚，可以使塑料制件在使用过程中有足够的强度和刚度，而且可以使塑件在成型时报纸良好的流动状态。同时，塑件有一定的壁厚可以承受脱模推出力。同一塑件的壁厚应该一致，否则会因为冷却或固化速度不同产生应力，使塑件产生变形、缩孔及凹陷等缺陷。热塑性塑件的壁厚一般推荐在14mm。塑件壁厚受使用要求、材料性能、塑件尺寸和成型工艺等诸多因素制约。为满足成型工艺条件，应尽量使制件各部分壁厚均匀，不同壁厚的比例控制在1：3之间。经过测量，该零件的壁厚较为均匀，大致为2.53mm，其值在推荐值之间，易于成型。4.6 塑件的体积和质量 根据RJ-45接线座的尺寸和技术要求，由工程图绘制其三维实体模型，通过Pro/E实体建模分析后，其体积为：；PVC的密度为；从而塑件的质量：。95 注射机型号和规格选择及校核5 注射机的型号和规格选择及校核选择合适的注射机是注塑加工正常进行的前提，通常影响注射机选择的重要因素包括模具、产品、塑料、成型要求等，所以在选择注射机前应先对一些相关的要点进行汇总分析，如：a 模具尺寸(宽度、高度、厚度)、重量以及特殊设计等；b 使用塑料的种类及数量(单一原料或者多种塑料)；c 注塑成品的外观尺寸；d 成型要求，如产品品质，生产速度、批量等。5.1 初选注射机规格已知PVC注射压力80130MPa；塑件体积V=1.12810mm；质量Vg=1.5792g。根据PVC塑料的注射特性，以及RJ45接线座塑件设计要求，综合模具结构特点，包括浇口套、模架、推出机构等尺寸，可以初步选定注射机的型号：HTF86/TJ(B)。其规格参数列如表5.1中：表5.1 注射机的参数表额定注射量(）147柱塞直径()36注射压力()183注射行程()170注射方式螺杆式最大成型面积（）160锁模力()860拉杆有较距离()360360开模行程()310模具最大厚度()360模具最小厚度()150顶出形式中心设顶杆，机械顶出顶出力()33喷嘴球半径()12喷嘴口孔径()3模板尺寸()5355355.2 注射机工艺参数校核5.2.1 最大注射量校核 最大注射量是指注塑机一次注射塑料的最大容量，在选择注射机是，一定要保证注射机的最大注射量大于成型塑件所需的总注射量。一般来说，注射模一次成型的塑料重量（塑件和流道凝料之和）应在注射机理论注射量的10%80%之间；如果要保证产品的品质，又能充分发挥注射机的性能，则应选毕业设计（论文）在50%80%之间为好8。即： 式中为注射机允许的最大注射量（g或），K为利用系数，一般K=0.8。由软件对模具的浇注系统和塑件的体积进行分析，其一次成型需要的塑料体积为V=20.62，所选的注射机最大注射量为=48，所选注射机额定注射量147符合要求。5.2.2锁模力的校核当注射高压熔融塑料时，在模具型腔内会产生使模具分型面涨开的力，在选择注射机时，这个力应当小于注射机的额定锁模力8，这样才能保证不发生溢料现象，即：式中Fz是熔融塑料在分型面上的涨开力，p为型腔内的压力，一般取2040MPa。 对塑件和浇注系统在分型面上的投影面积分析，其面积约为2881.28，则其涨开力，所选注射机的锁模力为。所以所选设备满足要求。5.2.3注射压力校核塑料成型所需要的注射压力通常由注射机的类型、喷嘴的形式、浇注系统的压力损失、塑料的品种、塑件的形状等因素决定。校核注射压力是核定注射机的额定注射压力是否大于成型时所需要的注射压力。通常来说粘度较大、形状细薄、流程较长的塑件注射压力取大些；而柱塞式比螺杆式的注射压力损失大，所以其注射压力也应相对取大些。在成型PVC塑料时，其注射压力一般在80120MPa，RJ45接线座塑件壁厚均匀，流程短，其注射压力取中等值能满足成型要求。HTF86/TJ(B)的额定注射压力为183MPa，满足成型要求。5.3 注射机安装部分与模具相关尺寸校核 注射机与模具相关尺寸的配合是为了保证模具能顺利安装到注射机上并生产出合格的产品。其通常包括喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大和最小厚度以及模板的安装螺孔尺寸等。 a. 喷嘴尺寸校核模具设计中，主流道始端球面（浇口套大端球面）必须比注射机喷嘴头部球面略12mm；主流道小端直径要比喷嘴直径略大0.51mm以防止脱模困难。11HTF86/TJ(B)注射机的喷嘴圆弧半径为12mm，喷嘴直径为3mm；在本次设计中浇口套的球面半径为14mm，小端直径为4.2mm，所选注射机参数符合要求。 b. 定位圈尺寸校核模具的主流道中心线应与注射机喷嘴的中心线重合，为此，模具定模板上定位圈与注射机固定模板上的定位孔呈松动的间隙配合。 c. 最大最小模厚校核模具的总厚度应位于注射机可安装模具的最大模厚与最小模厚之间。同时模具的外形尺寸应能能从注射机的拉杆之间装入。所选注射机的拉杆空间为360360mm，模具外形尺寸为300350mm；模具合模厚度为325mm，注射机，模具的厚度在最大模厚与最小模厚之间。所以所选注射机满足要求。 d. 开模行程校核对于单分型面模具来说，其开模行程校验公式8： 式中 S注射机最大开模行程； H1推出距离； H2包括浇注系统在内的塑件高度。在此次设计中，所设计模具需要利用开模动作完成侧向抽芯，所以其开模行程要考虑侧向抽芯所需的开模行程Hc，当时，Hc对开模行程没有影响，反之，则应用Hc代替H1+H28。HTF86/TJ(B)注射机的开模行程为310mm，H1=22.5mm，H2=84.6mm，Hc=59.7mm；即有Smax=31022.5+84.6=107.1,所选注射机符合要求。综合参数校验和尺寸校核，HTF86/TJ(B)注射机符合成型要求。126 塑件制件在模具中的位置6 塑料制件在模具中的位置6.1 型腔数目的确定在多型腔模具的实际设计中，型腔数目的确定方法主要有两种： a. 首先确定注射机的型号，在根据注射机的技术参数和塑件的技术经济要求，计算出要求选取型腔的数目。 b. 先根据生产效率的要求和制件的精度要求确定型腔的数目，然后再选择注射机或对现有的注射机进行校核。一般可以按以下几点对型腔数目进行确定：按注射机的最大注射量p；按注射机的额定锁模力Fp；按塑件的精度要求；根据生产经济性。考虑到RJ-45接线座属于日用品，为单塑件；综合以上因素，这里考虑采用方案(2)的方法确定型腔数目，为保证产品质量，以及提高生产效率，考虑采用一模八腔的形式。6.2 型腔的布局多型腔模具的模具分型面上的排布形式可以分为平衡式和非平衡式，平衡式布置，其特点为：主流道到各型腔浇口的分流道的长度、截面形状和尺寸均对应相同，可实现各型腔均匀进料和达到同时充满型腔的目的；非平衡式布置，其特点为：主流道到各型腔浇口分流道的长度不同，不利于均衡进料；非平衡是布局能明显缩短分流道的长度，节约塑件的原材料。6.3 分型面的设计分型面设计是注射模的一个关键步骤，分型面的选择影响塑件的成型与脱模、模具的结构与制造等。在设计分型面时，应遵循以下原则2：a. 分型面应该选在塑件外形的最大轮廓处； b. 分型面的选择应该有利于顺利脱模； c. 分型面的选择应该保证塑件的精度要求和外观要求； d. 分型面的选择应该方便模具的加工制造 e. 分型面的选择应该有利于排气。RJ-45接线座塑件的外形最大轮廓为其外表面轮廓，以其上表面作为分型面不仅容易分型，而且也有利于抽芯机构的设计，其具体分型面选择如下图6.31所示， 14毕业设计（论文） 图6.31 分型面的选择167 浇注系统的设计7 浇注系统的设计 普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。卧式注射机的浇注系统一般为直浇口式，即其主流道垂直于模具分型面。浇注系统对塑件性能、尺寸、质量，原材料利用率和模具结构有很大影响。设计浇注系统时一般考虑的内容有：塑料的成型性能、有无熔接痕产生、是否有利于排气、如何能缩短流程等。7.1 主流道设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道。一个好的主流道应该能使温度降和压力损失最小。主流道通常设计在浇口套中，如下图5.11所示。为了能使凝料能顺利从主流道中脱出，主流道应该设计成圆锥形，其锥角=26，小端直径d比注射机喷嘴直径达0.51mm。主流道球面半径应该比喷嘴球面半径大12mm。流道的表面粗糙度0.8。 1注射机喷嘴 2浇口套图7.11 主流道形式与注射机喷嘴关系浇口套一般采用碳素工具钢，如T8A、T10A等材料制造，热处理淬火硬度为5357HRC。浇口套的结构形式如图5.12所示，图5.12a)为定位圈与浇口套制作成整体式，用螺钉固定在定模座板上，用于小型模具；图5.12b)浇口套以台阶形式固定在定模座板上，浇口套穿过定模座板与定模板。其固定形式对应于图7.12c)、d)。注：浇口套与模板间的配合采用H7/m6过渡配合；浇口套与定位圈采用H9/f9配合。毕业设计（论文）a) b) c)d)c) d)图7.12 浇口套形式与固定形式经过对浇口套结构形式的对比，与对塑料成型性能的分析，考虑模具结构的合理性。最终决定本设计采用b)方案，即台阶固定形式。其参数具体设计如下：(GB/T 4169.192006)锥角；表面粗糙度；浇口套球面半径；主流道小端直径；喷嘴窝的深度；流道的长度，由模板决定。流道大径；7.2 分流道设计设计多型腔模具时，应该设计分流道。分流道是指主流道末端到浇口间的一段塑料熔体的流动通道。分流道的作用是改变塑料熔体的流向，使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔。设计分流道时，应该注意减少熔体的热量损失和压力损失。 a. 分流道的形状和尺寸分流道设计在动模或定模的一侧或两侧，在设计时，其截面形状应尽量使其比表面积小，可以使其热量损失减少。常用的分流道截面形状有圆形、梯形、U形、半圆形和矩形等几种形式3，如图5.21所示。17图5.21 分流道截面形状圆形截面的比面积最小，但是需要开设在分型面的两侧，制造时要保证模板上两部分的对中吻合，加工不是很方便；梯形和U形截面加工比较容易，热量损失和压力损失也较小，为常用的截面形式；半圆截面加工需球头铣刀，表面积比梯形和U形略大，也是设计中尝使用的形式；矩形截面比面积大，流动阻力大，不常用。在本设计中，经对比，初选分流道的截面为圆形形状。常用圆形截面分流道直径为；流动性较好的塑料，在分流道较短时可以取2mm，流动性差的塑料可取10mm。大多数塑料分流道截面直径常取56mm。PVC塑料的流动性一般，所以本设计中取分流道直径为。b. 分流道的长度分流道的长度应尽可能短，且折弯少，以便减少压力损失和热量损失，节约塑料原材料和降低能耗。分流道长度设计参数如图5.22所示。图7.22 分流道的长度 其中，L的长度根据型腔的多少和型腔大小决定。本设计中分流道的尺寸设置为：，；。c. 分流道的表面粗糙度分流道中，熔体塑料与模具接触后迅速冷却，只有内部的熔体流动状态比18较理想，因此，分流道的表面粗糙度要求不能太低，一般Ra取1.6左右，这样可以使外塑料冷却后形成皮层，间接起到绝热层的作用。7.3 浇口设计浇口是连接分流道与型腔的熔体通道，浇口形状和位置设计影响到塑件的成型质量。浇口分限制性浇口和非限制性浇口，限制性浇口能是熔体流速增加，提高其剪切速率，降低粘度，使流体称为理想的流动状态，从而迅速均衡地充满型腔，多型腔模具采用限制性浇口能使非平衡布置的型腔达到同时进料的目的，提高塑件质量。7.3.1 浇口的截面形状和尺寸按浇口的结构形式和特点，常用的浇口形式可以分为以下几种形式：直接浇口、中心浇口、侧浇口、环形浇口、轮辐浇口、爪形浇口、点浇口等，图5.30为侧浇口形式。图7.30 侧浇口的形式直接浇口用于成型大中型，长流程深型腔筒形或壳形塑件，适宜高粘度塑料成型，而且适于单型腔模具。侧浇口一般开在分型面上，塑料熔体从外侧或内侧充填模具型腔，其截面形状多为矩形；侧浇口可以根据塑件外形特征选择其位置，形状多为矩形，加工休整比较方便，是一种广泛使用的浇口形式，普遍适用于中小型塑件的多型腔模具。轮辐式浇口主要用于成型圆筒形无底塑件，浇注系统耗料多，家口较难去除，浇口痕迹明显。点浇口的截面尺寸很小，点浇口有助于增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热，从而塑料的表观粘度下降，流动性增强，有助于型腔的充填；设计点浇口浇注系统时，必须增设一个分型面，用于取出浇注系统凝料。根据常用塑料所适应的浇口形式查表，并对塑件的外形分析，本设计采用浇口形式为侧浇口，分流道、浇口和塑件在分型面同一侧的结构形式。19图7.31 侧浇口尺寸侧浇口尺寸计算的经验公式3：式中：侧浇口的宽度，mm；A塑件外侧表面积，；侧浇口厚度，mm；浇口处塑件厚度，mm。由塑件的Pro/E实体模型分析得之，外侧表面积；浇口处塑件壁厚。则侧浇口宽度：；侧浇口厚度：； 对于浇口和塑件在分型面同一侧的结构形式而言，一般宽度，厚度，浇口长度。由计算结果知，所设计的家口尺寸在误差允许的范围内，设计符合要求。其最终确定的浇口设计参数如下：；。7.3.2 浇口位置的选择浇口开设位置对塑件成型性能及成型质量有很大影响，合理设计浇口位置，可以提高塑件的质量。不同的浇口设计还会对模具结构有影响，所以选择浇口位置时应该参详塑件的结构与工艺特性和成型的质量要求。确定浇口的位置的基本原则可归纳如下：a. 尽量缩短流动距离比，保证迅速充模并考虑分析定向的影响； b. 避免熔体破裂现象引起塑件缺陷，可适当加大浇口截面尺寸；20毕业设计（论文） c. 浇口应开设在塑件壁厚处，保证熔体收缩时能得到及时补缩； d. 减少熔接痕提高塑件强度。根据以上理论，结合塑件的结构，RJ-45塑件的浇口位置设置如图5.32所示。图7.32 浇口位置的选择7.4 冷料穴和拉料杆设计冷料穴是浇注系统的重要组成部分，开设在主流道末端。冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中的料流的前锋冷料，以免冷料进入型腔，影响塑料充填速度和塑件成型质量。冷料穴的另外的作用是便于在此设置主流道拉料杆。拉料杆的作用是在注射结束后，将注射系统的凝料和塑件一起推出模外。a. 冷料穴设计 冷料穴一般开设在主流道末端的动模板上，冷料穴的标称直径与主流道末端大径相等或稍大。深度约为直径的11.5倍，要保证冷料穴足够容纳前锋冷料。本设计中，冷料穴直径D与主流道末端大径一致，深度为1.5D。b. 拉料杆设计主流道拉料杆有两种基本形式，一种是推杆形式的拉料杆，典型结构就是Z字形拉料杆；另一种是仅适于推件板脱模的拉料杆，其典型形式为球字头拉料杆。Z字形拉料杆固定在推杆推半固定板上，球字头拉料杆固定在动模板上。根据模具结构分析，本设计中不使用推件板推出机构，所以应该采用第一种拉料杆形式，第一种拉料杆形式有Z字形拉料杆，和动模板反锥度穴拉料结构。Z字形拉料杆靠Z形钩将凝料拉出浇口套，反锥度穴拉料靠动模板锥度穴将凝料拉出后，由推杆在后面强制将其推出。经过比对分析之后本设计采用Z字形拉料杆形式。228 成型零部件设计8 成型零部件设计成型零部件不仅要有正确的几何形状、较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，还要求有合理的结构，交够的强度、刚度和较好的耐磨性。在设计成型零部件时，应该根据塑料的性能、塑件的结构，充分考虑分型面和浇口的位置、脱模方式和排气等。模具型腔的总体结构还要考虑到机械加工制造的可行性和经济性。设计成型零部件包括确定型腔组合方式、成型零件尺寸计算、成型零件的加工工艺规程，校核关键部位强度和刚度等。8.1 成型零部件结构设计成型零部件决定了塑件的几何形状和尺寸，成型零件通常包括凹模、凸模和型芯，成型零件的结构设计主要是确定模具型腔的组合形式。8.1.1 凹模结构设计凹模通常也称之为型腔是成型塑件外表面的主要零件，按其结构不同可以分为整体式和组合式两种结构。a. 整体式凹模是在整块金属模板上加工而成，其优点是牢固、不易变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。但是整体式凹模加工困难，热处理不方便，其使用场合一般是形状简单的中小型模具。 b. 组合式凹模的结构是由两个以上的零部件组合而成的，按组合方式不同组合式凹模结构可以分为：整体嵌入式、局部镶拼式、底部镶拼式、侧壁镶拼式和四壁拼合式等结构形式。如图6.10所示。 a) 整体嵌入式凹模 b) 底部镶拼式凹模图8.10 组合式凹模结构整体嵌入式凹模如图8.10a) 所示，在多型腔成型小型塑件时，整体嵌入式凹模的单个型腔采用机械加工、冷挤压、电加工等方法制成，然后挤入模板之中，这种结构加工效率高，拆装方便，可以保证各个型腔的形状尺寸一致。毕业设计（论文)底部镶拼式结构可以保证机械加工、研磨、抛光、热处理的方便。四壁拼合式凹模结构适用于大型和形状复杂的塑件。对于本次设计，从简化凹模的加工工艺，减少热处理变形和节约贵重金属模具钢出发，将采用组合式凹模结构。经过分析RJ-45接线座的结构和模具浇注系统结构，本次设计的型腔数目为一模八腔，对比组合结构不同形式的优缺点，最终确定采用整体嵌入式凹模结构。其结构设计如图6.11所示。图8.11 整体嵌入式凹模结构8.1.2 型芯结构设计成型塑件内表面的零件成凸模或型芯。主要有主型芯、小型芯、侧型芯、螺纹型芯和螺纹型环等，对于结构简单的容器、壳体、盖类塑件，成型主要内表面的零件称凸模或主型芯，成型其他小孔、侧凹的型芯称为小型芯或侧型芯。a. 主型芯的结构设计按结构主型芯可以分为整体式和组合式两种。整体式结构其结构牢固，但不便加工，消耗的模具钢材较多，主要用于工艺试验或小型模具上形状简单的型芯。组合式结构对于形状复杂的型芯，可以使模具的加工过程更加方便。其主要是将型芯单独加工完成之后再镶拼入模板中。本次设计选用镶拼组合式结构，具体结构为通孔台肩式，凸模用台肩和模板相连，再用垫板、螺钉紧固。b. 小型芯的结构设计小型芯用于成型塑件上的小孔或凹槽，小型芯单独制造后再嵌入模板中，小型芯的固定方法通常有：台肩固定式、圆柱垫固定、螺塞固定、铆接固定等。本次设计考虑到主型芯结构和塑件的外形结构特点，采用台肩固定的形式。8.2 成型零部件工作尺寸计算在设计模具过程中，应该根据影响塑件尺寸精度的因素对塑件的成型零件尺寸进行设计计算。这些因素一般包括塑件材料、几何形状、精度等级等。计算成型零部件尺寸使用到的公式3：收缩率波动误差：塑件的成型误差：成型零件实际尺寸：24塑料的平均收缩率：上式式中 塑件基本尺寸；制造误差；磨损误差 间隙误差； 装配误差塑料收缩率波动误差应该小于塑件公差/3。模具成型零件制造误差一般取塑件公差的1/31/4，或取IT7IT8级作为制造公差。成型零件磨损误差主要原因是脱模磨损，磨损使得型腔尺寸加大，型芯尺寸减小，一般与脱模方向垂直的表面不考虑磨损，平行方向才考虑磨损。对于小型塑件，如RJ-45接线座，其主要的误差来源是收缩率波动误差、模具制造误差和磨损误差，其他误差在计算成型尺寸时一般可以忽略。在计算成型零件尺寸过程中，无论是塑件尺寸或成型零件尺寸标注都是按照规定的方法标注的。凡是孔都是按照基孔制公差下限为零，公差等于上偏差()；凡是轴都是按照基轴制公差上限为零，公差等于下偏差()5。一般取/3，在计算过程中，只要使成型零件的累积误差小于塑件公差，即，则设计合格1。8.2.1 型腔和型芯径向尺寸计算a. 型腔径向尺寸计算 如图6.21所示。图 6.21 型腔尺寸计算 塑件的公差等级为MT3级，查塑件公差值表(GB/T 144861993)，可得塑件尺寸的公差值。模具型腔的基本尺寸是最小尺寸，公差为正偏差，型腔的平均尺寸为25。型腔的平均磨损为，考虑到平均收缩率，则型腔基本尺寸公式3：略去较小的与，取，取。则有：已知塑件尺寸： ；。型腔尺寸： = =将各尺寸的、的累积误差与各尺寸的公差值比较：经验证，其它尺寸的累积误差值亦有；均合格，设计符合要求。b. 型芯径向尺寸计算 如图6.22所示： 26图 8.22 型芯尺寸计算已知塑件基本尺寸：、。型芯尺寸： = = = = = =27 =将各尺寸的、的累积误差与各尺寸的公差值比较：经验证，其它尺寸的累积误差值亦有；均合格，设计符合要求。8.2.2 型腔深度和型芯高度尺寸计算塑件成型时对型腔底部和型芯端面的磨损量很小，所以计算型腔深度尺寸和型芯高度尺寸时，其磨损量可以不予考虑。型腔深度公式3： 型芯高度公式3：式中，修正系数，尺寸越大，精度等级较低时取小值，反之取大值。计算所用标号、尺寸如上图6.21与图6.22所示，计算如下：a. 型腔深度尺寸计算已知塑件基本尺寸：；型腔深度尺寸： = = = =将各尺寸的、的累积误差与各尺寸的公差值比较：28经验证，其累积误差值；均合格，设计符合要求。 b. 型芯高度尺寸计算已知塑件基本尺寸：；型芯高度尺寸： = =8.2.3 中心距尺寸的计算塑件上凸台之间、凹槽之间或凸台与凹槽之间中心线的距离称中心距。中心距的公差是双向等值公差，磨损不会对中心距尺寸产生影响，在计算中心距尺寸时不必考虑磨损因素。由此可知，塑件上的中心距基本尺寸和模具上的中心距基本尺寸均为平均尺寸。则有公式3：如图8.23所示：已知塑件基本尺寸：；图8.23 中心距尺寸计算 29毕业设计（论文） 329 结构零部件设计9 结构零部件设计 注射模的结构零部件主要包括，起支承作用的模架；支承板、垫块、支承柱、限位钉；还包括动模座板和定模座板，合模导向机构等。9.1 标准注射模架的选取模架是设计和制造注射模的基础部件，在设计注射模时选用标准注射模架，可以有效地提高模具质量，缩短模具制造周期。中小型模架标准(GB/T 125552006)中规定了模架的结构形式，还规定了中小型模架的周界尺寸范围560 mm900 mm。基本型标准模架分为 4个品种。具体结构见图7.1所示，模架的组成、功能及用途见表9.1。表9.1 基本型模架的组成、功能及用途1型号组成、功能及用途中小模架型（大型模架A型） 定模采用两块模板，动模采用一块模板，无支承板，设置以推杆推出塑件的机构组成模架。适用于立式与卧式注射机，单分型面一般设在合模面上，可设计成多个型腔成型多个塑件的注射模。中小模架型（大型模架B型） 定模和动模均采用两块模板，有支承板，设置以推杆推出塑件的机构组成模架。适用于立式与卧式注射机上，用于直浇道，采用斜导柱侧向抽芯、单型腔成型，其分型面可在合模面上，也可设置斜滑块垂直分型脱模式机构的注射模。中小模架型(大型模架型) 型（型）的定模采用两块模板，动模采用一块模板，他们之间设置一块推件板连接推出机构，用以推出塑件，无支承板。 型（型）的定模和动模均采用两块模板，他们之间设置一块推件板连接推出机构，用以推出塑件，有支承板。