电源插头外壳注射模设计本科毕业论文设计.doc

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日 评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日 教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日1 引言模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。注射成型是热塑性塑料制件最重要的加工方法之一。用此方法加工成型的塑料制件，具有多品种与多样式的优势。注射成型模具则是这种生产方式中的关键工艺设备。由于塑料成型工艺十分复杂，设计模具时要考虑的因素比较多，因此传统的手工设计方法要求模具设计人员具有丰富的知识、经验和良好的技术。随着塑料产品在家电、电子、机械等产品和日常用品中的越来越广泛应用，对塑料模具的设计和制造的要求也越来越高。传统的手工设计与制造方式早已满足不了生产发展的需要，这些因素使工程设计人员更加清晰的认识到，注塑模计算机辅助设计技术是提高注射模设计与制造的有效途径。注塑模CAD的发展正适应了这种客观实际的要求。近年来，我们国家也十分重视模具工业的发展和模具人才的培养，使我的模具技术及其应用水平很快提高。模具毕业设计是一个重要的环节，在设计中掌握模具的设计步骤，设计制造工艺的编制，以及相关数据的计算和模具装配的规程。同时，设计除了重视书本的理论知识外，还要强调理论联系实际，注重实践。本课题目的在于利用ProE、AutoCAD计算机辅助软件完成对电源插头外壳的注射模具设计。论文包括零件的结构和原材料分析、工艺分析、注射模的结构设计、模具设计的有关计算、模具的方案设计、总体设计和及其主要零件设计。塑料成型加工技术发展很快，塑料模具的各种结构也在不断地创新，我们在学习成型工艺与模具设计的同时，还应注意了解塑料模具的新技术、新工艺和新材料的发展动态，学习和掌握新知识。通过设计使得我们进一步巩固了大学里所学的知识和技能，对大学四年所学的课程进行全面的总结，拓展自己在各方面的能力，为走上社会打下牢实的基础。1.1 本课题的目的及研究意义注射成型是将热塑性或热固性塑料在注射机料筒中加热、塑化后经柱塞或螺杆推挤到闭合模具的模腔中成形的一种方法。注射成型方法能对形状复杂的塑料产品一次成型，是一种高效率、大批量的生产方式。注射成型是热塑性塑料制件最重要的加工方法之一。用此方法加工成型的塑料制件，其品种与样式之多是其他任何成型方法所无可比拟的。注射成型模具则是这种生产方式中的关键工艺设备。由于塑料成型工艺十分复杂，设计模具时要考虑的因素比较多，因此传统的手工设计方法对模具设计人员的知识、经验和技术要求很高。随着塑料产品在家电、电子、机械等产品和日常用品中的越来越广泛应用，对塑料模具的设计和制造的要求也越来越高。传统的手工设计与制造方式早已满足不了生产发展的需要，这些因素使工程设计人员更加清晰的认识到，注塑模计算机辅助设计技术是提高注射模设计与制造的有效途径。注塑模CAD的发展正适应了这种客观实际的要求。CAD是Computer Aided Design的简称，也称做计算机辅助设计。是用计算机进行产品及零件的体积、面积、质量、强度的计算和装配图、零件图等各种图面的绘制。将计算机技术引入模具设计工作中，由设计人员在计算机上进行塑件的描述，其中包括塑件的几何形状、色彩、塑料的收缩率等，再根据塑件形状自动生产型腔及部分模具结构。从而摆脱了以前设计人员一笔一划进行模具设计工作的方式。注塑模CAD是改造传统注塑模设计与制造方式的关键技术。应用CAD技术进行注塑产品开发，不仅可缩短注塑产品及其模具的设计和制造周期，同时还可增强计算分析能力，优化设计结果，提高注塑产品质量。而且设计、分析、制造和检测都基于同一产品模型，从而有利于保证整个产品开发过程的正确、可靠和完整，并最终实现设计、分析和制造过程的自动化。据统计，注塑模具约占整个模具的38.2%，而国外模具行业中，在注塑模设计和制造中采用CAD技术的约占整个模具CAD技术的75%。1.2 本课题的国内外的研究现状二十多年来，国外注射模CAD技术发展相当迅速。70年代已开始应用计算机对熔融塑料在圆形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。80年代初，人们成功的采用有限元分析三维型腔的流动工程，使设计人员可以根据理论分析并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以减少试模时间，提高模具质量。近十多年来，注射模CAD技术在不断进行理论和实验研究的同时，十分注意实用化阶段发展，一些商品化软件逐步推出，并在推广和实际使用中不断改进、提高和完善。目前，比较流行的的用于注射模设计的CADCAMCAE软件系统主要有：1、澳大利亚MOLDFLOW PTY公司的Moldflow系统；2、美国AC Technology公司的C_Mold系统；3、美国UG公司的UG（UNIGRAPHICS）系统，它具有强大的曲面造型、实体造型和CAM功能，是一个通用的CADCAM系统；4、美国SPRC公司的I-DEAS系统；5、美国PTC公司的ProEngineering系统，它也是一个通用的CADCAM系统，具有很强的参数化特征造型功能，另外它还包含一个专用的模具设计模块，使模具设计更为方便和直观。可以看出，在国外先进工业国家，注射模CADCAMCAE技术的应用已非常普遍。从80年代中期开始，国内部分大中型企业先后引进了一些国外知名度较高的注塑模CAD系统。同时，某些高等学校和科研所也开始了注塑模CAD系统的研制与开发工作。多年来，我国对注射模设计制造技术及其CAD的开发应用十分重视，安排了“八五”重点科技攻关项目“塑料注射模CADCAMCAE集成系统研究”。不少省份也在这方面安排了攻关项目或重点科研课题。这些项目的成果对促进我国注射模CAD技术的迅速发展起了重要作用，使我国注射模CAD的技术和应用水平很快提高。下面是我国研究开发情况：华中理工大学是国内较早自行开发研究注射模系统的单位，推出了HSC-1系统，取得了较好的效果，现已实现商品化。浙江大学基于工作站的UG系统开发出精密注射模CADCAM系统。上海交通大学将人工智能技术引入注射模CAD系统中，于1988年开发出集成化注射模智能CAD系统，现在在工作站UG平台上进一步开发智能CADCAECAM系统。北京航空航天大学华正模具研究所研制的注射模CADCAMCAE系具有塑料产品线框造型、曲面造型、分析模拟和数控仿真与数控加工程序生成等项功能，具有很高的技术水平与使用价值。合肥工业大学在注射模结构CAD技术方面进行了多年的研究与开发工作，先后研制出微机注塑模CAD系统IPMCAD和微机注塑模CAD三维系统IPMCADV3.0，取得了较好的成绩，现在以AutoCADR13.0和MDT作为环境，进一步采用参数化特征模型、特征建模技术和装配模型技术，研制出注射模CAD三维参数化系统IPMCADV4.0，在技术水平和实用性与通用性方面都达到较高水平。总的来说，国内注塑模CAD技术起步晚，基础差，因此不论是从应用范围的广度和深度，还是从系统的开发能力和质量上与工业发达国家相比都有着较大的差距。2 概论2.1 设计基本过程在实际生产中，由于塑料制品结构的复杂程度、尺寸大小、精度高低、生产批量以及技术要求等各有不同，所以模具的设计是不可能一成不变的，应该根据具体情况，结合实际生产条件，综合运用模具设计基本原理和基本方法，设计出合理、经济性能好的成型模具。塑料制品设计时应该要保证制品质量要求，尽量减少后加工，模具应具有最大的生产能力，而且经久耐用，制造方便，价格合理。在设计中要明确设计者对塑件制品的要求，明确任务。并根据任务书提出的要求完成模具的设计方案，有条件可以进行实地调研，下面就以任务书的要求和自己的实际情况编制模具设计的基本过程。(1)课题调研、获取相关的资料，包括：选用塑料的工艺分析、成型零件的计算方式、注射机参数的选择和注射机的选用。(2)确定成型工艺规程，并根据工艺规程进行注射模的结构设计，对模具设计进行相关计算，确定模具设计的方案、总体设计和及其主要零件设计，注射机有关参数的校核，在设计中要明确模具在实际运用中的使用情况，熟悉成型工艺的流程，认真完成每一个细节的设计。(3)绘制模具总装图和非标准零件工作图。(4)对模具主要零件进行加工规程的编制。2.2 插头外壳注射模设计总体方案2.2.1毕业设计的要求(1)确定电源插头外壳的尺寸和结构，选择材料并确定其收缩率。塑件成型时无变形，注出的制件表面光滑，无气泡和其它缺陷，无飞边或少飞边。(2)该零件属于相对简单程度，在深入分析零件的结构和工艺的基础上，给出不同的工艺方案，经方案比较后择优；(3)设计相应的模具及其主要部件，模具设计时必须设置自攻螺纹机构，制定出主要零件的工艺规程；(4)绘制模具总装图和主要零件图，图纸要求符合有关的国家标准；(5)编制注射模主要零件加工工艺规程。2.2.2设计总体方案根据设计要求，为了提高生产效率，保证塑件的成型质量，理想的模具设计结构要满足塑件成型工艺技术要求和生产经济性能要求，技术要求是要保证塑料制品的几何形状、尺寸公差及表面粗糙度；生产经济性能要求是要使生产的成本低，生产效率高，模具寿命长，操作简单、安全、方便。设计采用四型腔设计，由于零件具有内螺纹，无质量与精度要求，因此采用自攻螺纹机构。塑件为腔体外壳，设置推出机构时考虑到外形表面的质量问题，采用推杆机构内表面顶出，并且要求推杆的布置力求均匀，在设计中每个型腔设置4个推杆，使塑件在推出的过程中受力均匀，推出迅速，保证塑件在推出过程中不发生变形。为了便于热处理和节约优质模具钢，型腔采用整体镶块式结构；另外，为便于制造，型芯除整体采用镶块式外，局部还采用镶拼结构。使设计结构简单，装配方便。设计中零件尽量采用标准件，以便减少加工工序和加工成本。为了更好的设计出插头外壳零件塑料注射模，本论文将进一步对设计进行分析说明，以下是设计的具体步骤：(1)成型工艺分析：为注射所用的材料提供选择依据，分析塑件成型工艺以便合理的选择成型设备；(2)注射模结构分析：分型面选择、模具型腔数目的确定及其型腔的排列方式和冷却水道的布局以及浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、自攻螺纹机构的设计、推出机构的设计等内容；(3)模具设计的有关计算：成型零件的主要尺寸计算，为模具装配提供依据；(4)模具系统相关参数校核：模具加热和冷却系统的计算、模具闭合高度的确定、注射机有关参数的确定；(5)注射模具重要零件加工工艺规程的编制与装配：编制重要零件的加工规程，为装配提供良好的硬件基础。3 注塑件的设计3.1 功能设计功能设计是要求塑件应具有满足使用目的功能，并达到一定的技术指标。该塑件是连接电源与电器的桥梁，使用的材料必须有良好的绝缘性能，保证塑件有足够的绝缘电阻和电气强度（耐较高电压冲击的能力）；塑件必须具备良好的耐热、耐燃性能，这是非常重要的指标；塑件在使用中，由于电流作用或非正常工作、故障等原因，可能导致产生较高的温度，甚至使带电金属产生红热，这就要求塑件在一定的温度条件下应不变形、不软化，遇到明火时导致火焰蔓延；从外观上来说,要求塑件的质地较为坚硬，很难划伤，成形后结构严密；作为一种日用品，生产批量应该是大批大量生产，必须考虑生产成本和模具寿命，在材料的选择时要综合各种因素。3.2 材料的选择通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求，以及原材料的性能数据。该塑件对材料的要求首先必须是绝缘性能好，其次才是材料的力学性能，如屈服应力、弹性模量、弯曲强度、表面硬度等，再后考虑成型难易和经济性问题。以下是对几种绝缘性能较好材料的性能对比，如表31所示。考虑到加工工艺问题，模具成型过程需要考虑到材料的注塑特性，在各特点都相差无几的情况下，好的成型特性是选择材料的主要标准，以下是三种材料的性能和成型特性比较。聚酰胺6：电性能较好，优异的耐磨性和自润滑性，良好的耐热和力学性能，低温性能突出，能自熄，刚度小，吸水率高，但尺寸稳定性差。成型前需干燥避免高温成型时起泡和制品强度下降，为了使注塑产品尺寸稳定，需要进行调湿处理，易产生内应力。螺杆端必须安装止逆环，采用梯形流道和U形流道，浇口设计以圆形浇口为宜，浇口设在塑件最厚部位，应开设排气槽。聚酰胺6主要用于轴承，圆柱齿轮，凸轮，各种辊子，辊轴，输油管，活塞，电缆护套，绝缘插座，外壳，支撑架等。30%玻璃纤维聚碳酸脂：电绝缘性优良，冲击韧性极好，而且耐蠕变，使用范围宽，尺寸稳定性好，耐候性、无毒性。缺点是对缺口比较敏感，易产生应力开裂，耐疲劳性和化学稳定性也稍差。要求模具的流道、浇口短而粗，以减少流体的压力损失，同时需要较大的注射压力，树脂在成型加工前需要进行充分的干燥处理，使其控制含水量控制在0.02%以下。由于热膨胀系数间的差别，要求尽可能少用金属嵌件。制品必须进行后处理，以消除其内应力。30%玻璃纤维聚碳酸脂主要用于电绝缘零件，断路器，配电板，电动工具外壳，精密仪器零件，电子计算机零件，插头等。增强聚对苯二甲酸丁二酯（30%玻璃纤维）：良好的电性能，温度、湿度变化范围很光时电性能能保持基本不变，机械强度高，耐热性、难燃性都良好，良好的尺寸稳定性，磨耗量低，突出的耐老化。成型性好，能直接成型具有复杂形状制品的外壳，成型前需干燥，模塑周期短，容易出模，温度至熔融温度以上时，具有较低的溶体粘度，良好的流动性。成型性好，对模具没有特殊要求，采用螺杆式注射机最佳，模具表面应进行电镀、抛光或淬火。增强PBT主要用于插头，连接器，开关，配线零件，熔断器，线圈骨架，阴极射线管，手柄，支承，外壳等。表31 材料的特性塑料名称PA6增强PC增强PBT拉伸强度MPa68.978.89 130140132137 弯曲强度MPa110170180167196压缩强度MPa89.57110.25120130118127缺口冲击强度（kJm）6.310137洛氏硬度R119M95R121介电常数（Hz）18.1 3.8 3.453.8热变形温度（1.82MPa） （0.45MPa）6885185190146155205212215220介电强度（kVmm）181928断裂伸长率%200300462.54体积电阻率cm71.52.5介电损耗（Hz）0.030.0070.002吸水率%3.04.20.100.060.07耐电弧性s 120140145收缩率% 0.61.60.20.30.20.8可燃性（UL94）V0HB以上的性能分析对比中看出，在绝缘性能方面三种材料相差不大，成型特性上以30%玻璃纤维增强PBT最好，其英文名为：Polybutylene terephtha-late，最终选定热塑性塑料增强PBT为塑件材料，其特性符合塑件的要求。3.3 结构设计 塑料制件的结构工艺性是指塑件结构对成型工艺方法的适应性。在塑料生产过程中，一方面成型会对塑件的结构，形状，尺寸精度等诸方面提出要求，以便降低模具结构的复杂程度和制造难度，保证生产出价廉物美的产品；另一方面，模具设计者通过对给定塑件的结构工艺性进行分析，弄清塑件生产的难点，为模具设计和制造提供依据。塑件图及塑件说明如图31所示。图31 插头外壳零件图3.3.1壁厚各种塑件，不论是结构件还是板壁，根据使用要求具有一定的厚度，以保证其力学强度，因此，合理的选择塑件的壁厚是很重要的。塑件壁厚不能过小，否则熔融塑料在模具型腔中的流动阻力加大，尤其是形状复杂的塑件。在满足力学性能的前提下厚度不宜过厚，不仅可以节约原材料，降低生产成本，而且使塑件在模具内冷却或固化时间缩短，提高生产率；其次可避免因过厚产生的凹陷，缩孔等质量上的缺陷。增强阻燃PBT在注塑过程中，当温度至熔融温度以上时，具有较低的溶体粘度，良好的流动性，因而可制造形状复杂，厚度较薄的制品。当壁厚为0.5mm时，流动距离与制品厚度的比值（Lt）为100；壁厚为2mm时，比值为300。3.3.2脱模斜度 由于塑料冷却后产生收缩，会使塑件紧紧包住模具型芯或型腔中的凸起部分，为了便于从塑件中抽出型芯或型腔中取出塑件，防止脱模时拉上或擦伤塑件，设计塑件时必须考虑塑件内外表面沿脱模方向均应具有足够的脱模斜度。查阅相关资料可得：增强阻燃PBT的脱模斜度一般取2至3。3.3.3加强肋用增加壁厚的方法来提高塑件的强度通常是不合理的，因为壁的厚度在工艺上受到一定的限制，此时可采用设置加强筋的办法来增加塑件的强度。塑件上适当设置的加强肋可以防止塑件的翘曲变形；沿着物料流动方向的加强肋还能降低充模阻力，提高融体流动性，避免气泡，缩孔和凹陷等现象的产生。在该塑件中的加强肋起到引导物料流动的作用同时又对插销进行定位。通常加强肋的设计原则为高度低（过高时容易在弯曲和冲击负荷作用下受损），宽度小，而数量多为好（塑件形状所允许的情况下）。3.3.4圆角带有尖角的塑件，往往会在尖角处产生应力集中，影响塑件强度；同时还会出现凹痕或气泡，影响塑件外观质量。为此，塑件上除了使用要求必须采用尖角之处外，其余所有转角尽可能采用圆弧过渡。这样，不仅避免了应力集中，提高了强度，而且还增加了塑件的美观，有利于塑料充模时的流动。在本塑件中，由于内表面质量要求不高，无精度要求，只需在外表面尖角处设置圆弧过渡。据有关资料推荐，外壁圆角半径可取1.5倍壁厚。3.3.5螺纹本塑件具有两个内螺纹构件，由于螺纹直径较小，无法使用硅橡胶螺纹型芯强制脱模。螺纹型芯固定在塑件一起脱出型腔，然后旋出螺纹型芯，这种方法生产效率低，仅适用于小批量生产。本设计采用自攻螺纹方式制造螺纹。塑件上的螺纹在使用时不经常拆卸且紧固力不大时，可采用自攻螺钉直接旋入装配即可，内螺纹孔设置成光孔，底孔的脱模斜度为12。查相关资料，采用M3规格的自攻螺纹，光孔底部直径d为2.3mm,上部直径d为2.6mm。3.4 塑件的尺寸精度及表面质量3.4.1尺寸精度塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准，然而，在满足塑件使用要求的前提下，设计时总是尽量将其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工难度和制造成本。对塑件的精度要求，要具体分析，根据装配情况来确定尺寸公差，该塑件是一般民用品，精度要求低。根据GB1002-1996家用和类似用途单相插头插座型式、基本参数和尺寸标准，零件重要尺寸为：，。其平行度、垂直度、对称度等形位公差应为GB1184中规定的公差7级。其余塑件尺寸采用标准中的8级精度。根据以上分析可见，该零件的尺寸精度较低，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。3.4.2表面质量表面质量是一个相当大的概念，包括微观的几何形状和表面层的物理-力学性质两方面技术指标，而不是单纯的表面粗糙度问题。塑件的表观缺陷是其特有的质量指标，包括缺料，溢料与飞边，凹陷与缩瘪，气孔，翘曲等。该零件要求注出的制件表面光滑，无气泡和其它缺陷，无飞边或少飞边。根据GB1002-1996家用和类似用途单相插头插座型式、基本参数和尺寸标准，塑件粗糙度全部为。4 注塑成型的准备4.1 注塑成型工艺简介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。(1)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。(2)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。当模腔充满熔体时，熔体压力迅速上升，达到最大值。往后一段时间，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，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。(3)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。4.2 注塑成型工艺条件(1)温度：注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。喷嘴温度通常略微低于料筒的最高温度，以防止熔料在直通式喷嘴口发生“流涎现象”；模具温度一般通过冷却系统来控制；为了保证制件有较高的形状和尺寸精度，应避免制件脱模后发生较大的翘曲变形，模具温度必须低于塑料的热变形温度。增强PBT塑料与温度的经验数据如表41所示。表41 温度的经验数据料筒温度 喷嘴温度模具温度热变形温度 后段中段前段1.82MPa0.45MPa21022024026023024021023070110200212210220表42 成型周期与壁厚关系制件壁厚 mm成型周期 s制件壁厚 mm成型周期 s0.5 10 2.5 35 1.0 15 3.0 45 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 表43 制品成型工艺参数初步确定特性 内容 特性 内容注塑机类型 螺杆式 螺杆转速（rmin） 2040喷嘴形式 直通式 模具温度 70喷嘴温度() 210230 后段温度() 210220中段温度() 240260 前段温度() 230240注射压力MPa 80100 保压力MPa 4050注射时间s 25 保压时间s 1020冷却时间s 1530 成型周期s 3055 成型收缩(%) 0.5 干燥温度() 120135 干燥时间(h) 2由于PBT流动性好，分子链柔性也较好，制品内残留应力较小，通常无需后处理。只有对制品尺寸稳定要求较高时，才作适当处理，因此本设计无需后处理。(2)压力：注射成型过程中的压力包括注射压力，保压力和背压力。注射压力用以克服熔体从料筒向型腔流动的阻力，提供充模速度及对熔料进行压实等。保压力的大小取决于模具对熔体的静水压力，与制件的形状，壁厚及材料有关。对于像PS流动性好的料，保压力应该小些，以避免产生飞边，保压力可取略低于注射压力。背压力是指注塑机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力，背压力除了可驱除物料中的空气，提高熔体密实程度之外，还可以使熔体内压力增大，螺杆后退速度减小，塑化时的剪切作用增强，摩擦热量增大，塑化效果提高，根据生产经验，背压的使用范围约为3.427.5MPa。(3)时间：完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间，保压时间，冷却时间，其他时间（开模，脱模，涂脱磨剂，安放嵌件和闭模等），在保证塑件质量的前提下尽量减小成型周期的各段时间，以提高生产率，其中，最重要的是注射时间和冷却时间，在实际生产中注射时间一般为35秒，保压时间一般为20120秒，冷却时间一般为30120秒（这三个时间都是根据塑件的质量来决定的，质量越大则相应的时间越长）。确定成型周期的经验数值如表42所示。经过上面的经验数据和推荐值，可以初步确定成型工艺参数，因为各个推荐值有差别，而且有的与实际注塑成型时的参数设置也不一致，结合两者的合理因素，初定制品成型工艺参数如表43所示。4.3注塑机的选择(1)由公称注射量选定注射机由注射量选定注射机。由PROE建模分析得（材料密度取1.53）总体积=5998mm；总质量；流道凝料V=0.5V(流道凝料的体积(质量)是个未知数,根据手册取0.5V(0.5M)来估算，塑件越大则比例可以取的越小)；实际注射量为：=59981.5=8.99 cm；实际注射质量为：=1.5M=18.41.5=13.77g；根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则，即： 0.8 （4-1）= 0.8=8.990.8=11.23 cm；(2)由锁模力选定注射机 F= （4-2）=20103010=60.3 （KN）式中注射机的锁模力（N）；塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和；型腔压力。由PROE建模分析得：=2010。结合上面两项的计算，初步确定注塑机，查国产注射机主要技术参数表取SZ-60450，主要技术参数如下：结构类型：卧式拉杆内间距(mm)：280250理论注射容积(cm)：78 106移模行程(mm)：220螺杆(柱塞)直径(mm)：30 35最小模具厚度(mm)：100最大模具厚度(mm)：300注射压(MP)：170 125注射速率(gs) ：60 75锁模形式(mm)：双曲轴塑化能力(gs)：5.6 10模具定位孔直径(mm)：55螺杆转速(rmin)：10150喷嘴球半径(mm)：20锁模力(KN)：4505 注射模的结构设计5.1 分型面、型腔数量的选择5.1.1分型面的选择选择分型面时一般应遵循以下几项原则：(1)分型面应选在塑件外形最大轮廓处；(2)便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边；(3)保证塑件的精度要求；(4)满足塑件的外观质量要求；(5)便于模具加工制造；(6)对成型面积的影响；(7)对排气效果的影响；(8)对侧向抽芯的影响；为了将塑件和浇注系统凝料等从密闭的模具内取出，以及为了安放嵌件，将模具适当地分成两个或若干个主要部分，这些可以分离部分的接触表面，通称分型面。在设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。因此，应根据分型面的选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。分型面的选择如图51，不影响塑件的表面质量，有利于排气，而且在分型面产生的飞边易于修整加工。塑件开模时留于动模部分，便于脱模，使模具结构简单。 图51分型面的选择5.1.2型腔数量的确定型腔数量的确定和校核按注射机的最大注射量确定型腔数量： （5-1）式中注射机最大注射量的利用系数 一般取0.8；注射机允许的最大注射量单个塑件的质量或体积（g或cm3 ） 浇注系统所需塑料质量或体积在设计中根据塑件的特性和塑料的成型工艺，以及注射机的性能、设计工艺的要求和提高生产率，保证塑件的表面精度，取。塑件在成型采用四型腔，排列方式如图52，这种平衡式排列最大的优点就是保证各个进料口同时均衡地进料。一模两腔对称布置，生产效率适中，适应中等批量生产的需要。图52 型腔排列方式5.2 浇注系统的设计注塑模的浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴进入模具开始到型腔为止所流经的通道。它的作用是将熔体平稳地引入模具型腔，并在填充和固化定型过程中，将型腔内气体顺利排出，且将压力传递到型腔的各个部位，以获得组织严密，外形清晰，表面光洁和尺寸稳定的塑件。因此，浇注系统设计的正确与否直接关系到注塑成型的效率和塑件质量。浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。5.2.1主流道设计主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部位开始，到分流道为止的塑料熔体的流动通道。熔融塑料首先经过主流道，所以它的大小直接影响塑料的速度及填充时间。主流道截面面积过小，塑料在流动过程中冷却面积相对增加，热量损失大，粘度增加，流动性降低，成型压力损失大，造成成型困难；如主流道截面面积过大，会使流道容积加大，塑料耗量增多，而且会使塑料流动过程中压力减弱，冷却时间延长，容易产生紊流或涡流，使塑件产生气孔，影响塑件质量。一般对于流动性好，塑件较小，主流道要设置得小些。主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定、温度、压力的塑料熔体要冷热交替地反复接触，属于容易损坏的部件，对材料的要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套式，即浇口套。设计中采用优质钢材单独进行加工和热处理。根据标准推荐值取喷嘴前端孔径d=4mm，查得SZ-60450喷嘴前端面半径。根据模具主流道与喷嘴以及D=d+(0.51)mm，取主流道球面半径=21mm，小端直径D=4mm。设计中采用的是卧式注射机，为了使凝料能从其中顺利拨出，主流道设计成圆锥形，锥角为2，表面粗糙度表面粗糙度小于0.631.25.在保证塑件成型良好的前提下，主流道的长度L尽量短，通常主流道的长度L可小于或等于60mm，经过换算的主流道大端直径D=8mm。为了使熔料顺利的进入分流道，可在主流道出料端设计半径r=3mm的圆弧过渡。5.2.2分流道设计表51 流道断面尺寸推荐值塑料名称分流道断面直径mm塑料名称分流道断面直径mmABS，AS聚乙烯尼龙类聚甲醛丙烯酸抗冲击丙烯酸醋酸纤维素聚丙烯异质同晶体4.89.51.69.51.69.53.510810812.5510510810聚苯乙烯软聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯热塑性聚酯聚苯醚聚砜离子聚合物聚苯硫醚3.5103.5106.5166.58.03.58.06.5106.5102.4106.513分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段，因此在设计中要求分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔料尽快地流经分流道充满型腔，并且流动过程中压力损失及热量损失尽可能小，能使塑料熔料体均衡地分配到各个型腔。分流道一般开设在分型面上。分流道的形状及尺寸，应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率、分流道长度因素来确定。分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。常用分流道断面尺寸推荐如表51所示。5.2.3浇口设计浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分，浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要作用有两个，一是塑料熔体流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。浇口的类型有很多，有点浇口，侧浇口，直接浇口，潜伏式浇口等，各浇口的应用和尺寸按塑件的形状和尺寸而定。该模具采用截面为矩形的普通侧浇口，即标准浇口，开设在分型面上，从塑件的侧面进料。它是广泛使用的一种浇口形式。查相关资料得：尺寸一般取宽1.55mm，厚0.52.0mm，长0.72mm。本设计中取尺寸。其有以下特性：(1)形状简单，去除浇口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保证；(2)试模时如发现不当，容易及时修改；(3)能相对独立地控制填充速度及封闭时间；(4)对于壳体形塑件，流动充填效果较佳。5.3 冷料穴与拉料杆设计在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约1025mm的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。冷料穴一般位于主流道对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是存放料流前端的冷料，防止冷料进入型腔而形成冷接缝。其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的11.5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积。在设计中采用钩形（Z形）拉料杆，如图53a所示，钩形拉料杆固定在动模一侧的推板上。拉料杆头部的侧凹能将主流通凝料钩住，开模时、主流通凝料将从定模中拉出。在其后的脱模过程中，再将凝料从动模中推出。开模后，稍许将制品作侧向移动，即可将制品连同凝料一道从拉料杆上取下。在采用钩形拉料杆时特别注意手工定向取出凝料的可操作性。例如，当制品在取出时若受到型芯或型芯杆限制时，凝料将无法取出。图53 底部带抓