电源插座插头模具设计

目录摘要11前言31.1课题来源及其研究目的和意义31.2国内外研究现状及发展趋势32塑件的结构设计52.1塑件工艺性分析52.2PVC性能分析52.3尺寸和精度62.4表面光洁度72.5脱模斜度72.6圆角72.7插头制件的质量特性72.8运用Moldflow进行模流分析及预设方案可行性分析83注射机的选择133.1注射机的选择133.2模具与注塑机的关系133.3选择注射机确定型腔数133.4注塑机的主要工艺参数的校核144浇注系统设计164.1浇注系统164.2流道设计175注射模零部件的设计205.1分型面的选择205.2成型零件总体结构设计205.3脱模推出机构设计255.4排气方式的选择255.5水线设计255.6浇注系统凝胶的脱出方式265.7模具结构总装图与铸件结构图26I6结论28致谢29参考文献30IIIII0电源插座插头模具设计摘要：本次设计主要特点是根据MOLDFLOW软件仿真模流分析来指导模具结构的设计。Moldflow软件模拟塑料熔体在整个注射过程中的充填、冷却及流动情况，确保获得高质量制件。打破传统模具结构设计的试模、修模等过程，为了达到降低成本，提高生产率的目的。在得到仿真分析最佳质量效果的数据、参数之后用来作为模具结构设计的依据。本次设计主要包括：（1）模流仿真分析注射成型时熔体在型腔中的流动过程非常复杂，与许多因素如聚合物性能、制件结构、温度、压力、时间、模具结构及注射设备等有关。仿真定量地给出成型过程的成型窗口状态参数(如压力、温度、速度等)。（2）依据仿真的成型窗口状态参数进行整个注塑模具的结构设计。如注射机的选择、浇注系统、成型零件、合模机构、脱模机构和冷却系统的设计，绘制模具零件图和装配图等。关键词：电源插头；仿真分析；模具设计；一模四腔；PROE建模Abstract：ThemainfeaturesofthedesignarebasedonsoftwaresimulationflowanalysisMOLDFLOWtoguidethedesignofdiestructure.MOLDFLOWsoftwaretosimulatetheinjectionofplasticmeltintheprocessoffilling,coolingandflow,ensuringaccesstohigh-qualityparts.Breakingtraditionalmoldstructuredesigntestmode,theprocessofrepairmolds,toreducecosts,improveproductivitypurposes.Afterobtainingthebestqualitythesimulationresultsofthedataandparametersthanusedasthebasisforthemolddesign.Thedesignincludes:（1）MOLDFLOWinjectionmoldingsimulationofmeltflowinthecavityisverycomplexprocesswithmanyfactors.Suchaspolymerproperties,partsstructure,temperature,pressure,time,andinjectionmoldstructureandotherrelatedequipment.Quantitativesimulationofthemoldingwindowmoldingprocessisgiventhestateparameters(suchaspressure,temperature,speed,etc.).(2)Simulationbasedontheparametersofthemoldingwindowstatethestructuraldesignoftheinjectionmold.Suchasthechoiceofinjectionmachine,injectionsystem,moldedparts,moldbodies,strippinginstitutionsandcoolingsystemdesign,drawingdiepartandassemblydrawings,etc.Keywords:Powerplug;SimulationAnalysis;MoldDesign;Four-cavityMold;Pro/E-Modeling1前言1.1课题来源及其研究目的和意义1塑件广泛应用于工业和民用领域，而模具是工业生产最基础的工艺装备。由于模具生产具有高效、优质、低成本等的优点,利用模具将金属或者非金属材料压制成产品的方法己经被广泛使用。模具工业是国家工业的重要基础工业之一。模具产业链的迅速发展,模具在机械制造、汽车、电子、电器、仪表、家电、通讯、石油化工、轻工日用品以及航空航天等工业部门都不可缺少,可以说60%90%的零部件都依靠模具成型。模具质量的高低决定着产品质量的高低，因此，模具被称之为“百业之母”。1模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具工业发展及其生产技术水平,己成为衡量一个国家或地区制造业发达程度的的标志,决定着一个国家制造业的国际竞争力。2在塑料成型工艺方法中，注塑模是应用最广泛的一类塑料成型模具。由于影响塑料成型因素众多，其成型过程非常复杂，其工艺研究传统上多依赖经验方法进行，可靠性不高，模流分析是克服经验性不足的有力工具。目前模流分析已成为塑模设计一个标准流程。所以本文试图通过对电源插头注塑成型过程的数值模拟来研究成型现象，使我们对所学的模具设计与制造的相关理论知识有一个更深层次的理解，为制定优化方案奠定基础。培养学生综合应用所学的模具设计、计算机及应用软件的有关知识，解决工程设计中计算机辅助分析问题的能力。并且采用moldflow软件对整个注塑成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却以及制品中的应力分布、制品的收缩和熔接痕等情况，从而培养学生对有限元软件的了解和使用模拟软件对注塑成型过程进行模拟分析的能力。通过计算机模拟仿真技术可以减少试模修模次数，提高制品质量和降低成本等，本课题的研究对企业降低成本，提高效率有着重大的技术和经济意义。1.2国内外研究现状及发展趋势模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到20世纪80年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。中国航天航空事业、汽车行业和家电等各大行业的迅速发展,都促进了注射模具的飞跃发展。一部空调大约需要20副注塑模,一台全自动洗衣机大约需要200副注塑模,而一台电冰箱需要的注射模具高达350副左右。据有关数据统计可知,注射模具在家电业以的每年10%增长率在迅速增长。汽车需要的模具更是惊人。一部车大概需要上几千副模具来生产。3模具CAD/CAE/CAM技术的发展与应用、数控和电加工技术的发展、快速成型技术、快速制模技术等模具设计和制造的新技术发展和模具材料的发展,使我国的模具业进入了一个新的时代。在大型注塑模方面:我国完全可以自主生产汽车保险杠、大屏幕的电视机塑料外壳以及较大容量的洗衣机壳体等塑料2产品。在精密注塑模方面:我们能生产照相机塑料件、多型腔小模数齿轮等精密注塑模。尽管我国注射模具已经取得长足发展,但是和国际先进水平比较,在模具CAD/CAM/CAE技术推广度、快速模具制造技术的运用以及大型、精密、复杂模具的开发等几个方面仍然存在一定差距。这也是我国模具行业的主要发展方向。4总而言之，我国塑料模具工业的发展趋势主要有一下几个方面：1、提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。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技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造了良好的条件。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。4、开发新的塑料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。6、应用优质模具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。7、研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。2塑件的结构设计32.1塑件工艺性分析如图2-1，该塑件是一个两相电源插头，生产批量很大。电源线以及插头广泛的用于各个领域，而电源线以及插头的主要材料是塑料PVC，即聚氯乙烯。其化学稳定性好，熔点高，成型工艺性很好，可以注射成型，有较好的机械性能和电绝缘性能。图2.1电源插头模型2.2PVC性能分析2.2.1化学和物理特性PVC(聚氯乙烯)材料是一种非结晶性材料。PVC材料在实际使用中经常加入稳定剂、润滑剂、辅助加工剂、色料、抗冲击剂及其它添加剂。PVC材料具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定性。PVC对氧化剂、还原剂和强酸都有很强的抵抗力。然而它能够被浓氧化酸如浓硫酸、浓硝酸所腐蚀并且也不适用与芳香烃、氯化烃接触的场合。PVC在加工时熔化温度是一个非常重要的工艺参数，如果此参数不当将导致材料分解的问题。PVC的流动特性相当差，其工艺范围很窄。特别是大分子量的PVC材料更难于加工（这种材料通常要加入润滑剂改善流动特性），因此通常使用的都是小分子量的PVC材料。PVC的收缩率相当低，一般为0.20.6%。5PVC是世界上产量最大的塑料产品之一，价格便宜，应用广泛，聚氯乙烯树脂为白色或浅黄色粉末。根据不同的用途可以加入不同的添加剂，聚氯乙烯塑料可呈现不同的物理性能和力学性能。在聚氯乙烯树脂中加入适量的增塑剂，可制成多种硬质、软质和透明制品。聚氯乙烯有较好的电气绝缘性能，可作低频绝缘材料，其化学稳定性良好。由于聚氯乙烯的热稳定性较差，长时间加热会导致分解，放出HCL气体，使聚氯乙烯变色，所以其应用范围较窄，使用温度一般在-1555度之间。目前PVC产业在全世界发展迅速，前景广阔，各国都看好PVC的潜力以及其对生态环境的好处，PVC正以其优越、独特的性能向世人证明其作用和地位是目前任何其它产品都无法取代的，社会发展需要它,环境保护需要它，它是我们人类社会文明进步的必然趋势。42.2.2注塑工艺条件干燥处理：通常不需要干燥处理。熔化温度：185205模具温度：2050注射压力：可大到1500bar保压压力：可大到1000bar注射速度：为避免材料降解，一般要用相当地的注射速度。2.2.3PVC的成型条件表2.1PVC的成型条件项目数值注射成型机类型柱塞式密度1.381.4计算收缩率0.20.6温度t()80100预热和干燥时间r(h)23后段150170中段165180料筒温度t()前段180200成型温度t()200210模具温度t()5070注射压力p(MPa)701402.3尺寸和精度塑件的流动性影响制件尺寸的设计，注射成型制件尺寸要受注射机的注射量，锁模力的限制。影响模塑精度的因素十分复杂。首先是模具制造的精度，其次是塑料收缩率的波动，同时由于磨损等原因造成模具尺寸不断变化，都会使模制尺寸不稳定。模制时工艺条件的变化，正边厚度的变化以及模制所需脱模斜度都会影响塑料制品的精度，因此塑料制件的精度确定应合理，尽可能选用低精度等级。综合考虑本产品采用一般精度即7级精度。62.4表面光洁度5塑件制品的表面光洁度，除了从工艺上尽可能避免冷疤，云纹等疵点外，主要是由模具光洁度决定，一般模具表面光洁度要比塑件的高一等级。本塑件取Ra=6.3um。2.5脱模斜度脱模斜度大小受塑件径向尺寸的限制，又影响着脱模阻力，斜度大，脱模阻力小，有利于脱模，选择脱模斜度时还应考虑塑料材料的性质，塑件摩擦系数大，则宜采用较小斜度，便于脱模时不至于过大脱模阻力。塑件的收缩率大，收缩产生的包紧力大，也宜采取较大斜度。脱模过程，塑件一般是受到压缩载荷，因此抗压强度大的塑件，可承受较大压缩载荷，可以取较小的脱模斜度。塑件的几何形状和尺寸对脱模斜度选取也有影响，壁较厚和几何形状复杂的塑件，收缩率较大或各部分收缩差别大，一般的说有较大脱模阻力，宜采取较大斜度，塑件高度对脱模斜度选取有相互矛盾的影响，对具体塑件上斜度数值取应综合考虑各种因素后确定。PVC的塑件要求所以取外侧斜度为45，内侧斜度为45。72.6圆角塑件除了使用上要求采用尖角处以外，其余所有转角处均应尽可能采用圆角过渡，因制件尖角处易产生应力集中，在受力或受冲击震动时会发生破裂，甚至在脱模过程中由于模塑内应力而开裂，特别是制件的内圆角，一般即使采用R=0.5mm的圆角，就能使塑件的强度大为增强，理想的内圆角，半径应有壁厚的1/4以上。塑件设计成圆角，使模具型腔对应部位亦成圆角，这样增强了模具的坚固性，塑件的外圆对应着型腔的内圆角，它使模具在淬火和使用时不会因团应力集中而开裂。2.7插头制件的质量特性体积=6.9153256e+03MM3曲面面积=4.2225817e+03MM2密度=1.3999833e-09公吨/MM3质量=9.6813402e-06公吨根据_PRT0001坐标边框确定重心:XYZ1.1366475e+010.0000000e+000.0000000e+00MM6相对于_PRT0001坐标系边框之惯性.(公吨*MM2)惯性张量:IxxIxyIxz4.6358722e-040.0000000e+000.0000000e+00IyxIyyIyz0.0000000e+002.7533535e-035.6610591e-07IzxIzyIzz0.0000000e+005.6610591e-072.9085618e-03重心的惯性(相对_PRT0001坐标系边框)(公吨*MM2)惯性张量:IxxIxyIxz4.6358722e-040.0000000e+000.0000000e+00IyxIyyIyz0.0000000e+001.5025559e-035.6610591e-07IzxIzyIzz0.0000000e+005.6610591e-071.6577642e-03主惯性矩:(公吨*MM2)I1I2I34.6358722e-041.5025538e-031.6577662e-03从_PRT0001定位至主轴的旋转矩阵:1.000000.000000.000000.000000.999990.003650.00000-0.003650.99999从_PRT0001定位至主轴的旋转角(度):相对xyz的夹角-0.2090.0000.000相对主轴的回旋半径:R1R2R36.9198708e+001.2457970e+011.3085608e+01MM2.8运用Moldflow进行模流分析及预设方案可行性分析2.8.1介绍其功能MoldflowPlasticInsight(MPI)是一个提供深入制件和模具设计分析的软件包，它提供强大的分析功能、可视化功能和项目管理工具。这些工具使客户可以进行深入的分析和优化。MPI使用户可以7对制件的几何形状、材料的选择、模具设计及加工参数设置进行优化以获得高质量的产品。共有三个分析优化模块：（1）注塑流动模拟MPI的流动分析模拟了塑料熔体在整个注塑过程中的流动情况，确保用户获得高质量的制件。使用流动分析用户可以优化浇口位置和加工参数、预测制件可能出现的缺陷、自动确定取得流动平衡的流道系统尺寸。（2）冷却模拟注塑和保压过程得到了优化后，可以进行冷却系统造型：包括流道、模具外形、镶块等，并进行冷却分析。（3）结构模拟MPI的翘曲分析可以预测塑料制件的收缩和翘曲。可以使用线性和非线性方法来精确预测翘曲的变形量，并指出引起翘曲的主因。MPI的模内残余应力修正算法(CRIMS)使用户可以精确分析Moldflow数据库中500种材料的翘曲情况。MPI应力分析功能可以分析塑件的在外力状态下的结构性能，它提供一个线性分析方法在概念设计阶段，快速预测制件是否符合设计的结构要求。82.8.2对塑件进行有限元网格划分划分产品网格是为了得到质量上乘的网格，才能保证分析的精度和效果好坏的前提条件。网格区配率不高将无法进行冷却及翘曲分析。同时网格中不能出现有相交单元、完全重叠单元、复制柱体以及最大纵横比不能超过16。通过细分网格及不断的网格优化如（1）修补问题网格通过合并节点来降低最大纵横比。（2）修补塌陷面、自由边、重叠单元。（3）修补零面积单元。通过网格修补、优化后得到符合分析精度的网格信息、质量。如图2-2所示：图2.2划分网格2.8.3选择成型材料根据前面的塑件的原材料分析，最适合选用PVC（聚氯乙烯）材料。因此选用8Geon的PVC，牌号为3547-693A。软件中选择材料品牌截图如图2-3所示：图2.3材料选择2.8.4确定最佳浇口位置初步确定为以下型腔数量及布局进行分析，在创建浇注系统前应先确定产品上的最佳进浇位置。浇口位置不正确导致性能不良的影响有：流动熔料前沿形状导致的熔合线和空气气穴都可能影响零件的外观，特别是增强纤维材料，其机械性能将会受到影响。更改加工条件对这些影响也是无济于事。如果浇口设在模制件的较薄部分，厚壁的部分会形成收缩痕迹和空隙。尽管厚壁部分需要更长的保压时间，但由于材料在薄壁部分结晶较快(图1)，厚壁部分将不再有熔料供应。结果除了会产生光学和机械问题之外，还会在厚壁区域增大收缩量，在非增强型塑料中甚至会导致翘曲变形。经过MOLDFLOW的模拟分析，得到以下结果，如图2-4所示:9图2.4最佳浇口位置2.8.5由最佳浇口位置分析创建浇注系统浇注系统是熔融塑胶由机台料筒进入模具型腔的通道，将处于高压下的熔融塑胶快速、平稳地引入型腔。浇注系统设计不好将导致制品变形和翘曲，其流道和浇口的选择是否合适，对于制品的性能、外观以及成型周期和生产成本都有很大影响。同时有些塑料还会因为浇口设计不当而导致浇口表壁与熔体之间产生较大摩擦，从而引起塑料褪色。一模多腔时，应使各模腔的容积不致相差太多，否则难以保证制品质量。PRO/E建模如图2-5所示，充模时间如图2-6所示:图2.5浇注系统10图2.6充模时间填充时间较为合理，故方案可行2.8.6创建冷却系统冷却系统对于塑料成型有着重要的影响。通过优化冷却系统的布局,可以达到使塑件快速、均衡冷却的目的,从而缩短注射成型的冷却时间,提高劳动生产效率,提高制品质量，减小废品率。如果冷却不好或冷却不均匀，必然导致收缩不均匀，从而使产品质量达不到要求。回路冷却介质温度如图2-7所示:图2.7回路冷却介质温度回路冷却介质温度指冷却回路进水口和出水口的温度差。冷却回路温差不宜超过2-3度。9温差过大会使模具温度不均，特别是塑件型腔和模板尺寸很大时，为使塑件的冷却速度基本一致，可以改变冷却水管排列形式。冷却管道的温差越小，说明冷却的效果越好。经过分析得出该冷却系统回路介质温度温差只有0.36度，故方案可行。113注射机的选择3.1注射机的选择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，才能设计出符合求的模具。注射机规格的确定主要是根据制品的大小及型腔的数目和排列方式，在确定模具结构型式及初步估算外形尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大、最小模具厚度、推出型式、推出位置、推出行程、开模距离等进行计算。根据这些参数选择一台和模具相匹配的注塑机，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，若不能满足要求，则必须自己调整或与用户取得商量调整。103.2模具与注塑机的关系每副模具都只能安装在与其相适应的注射机上进行生产，因此模具设计与所用的注塑机关系十分密切，在设计模具时，应详细了解注塑机的技术规范。注塑机的最大注射量，最大注射压力，最大锁模力，最大成型面积，模具最大厚度，和最小厚度，最大开模行程，以及机床模板，安装模具的螺钉孔的位置和尺寸。3.3选择注射机确定型腔数(1)估计塑料的体积和重量。初步估算体积为：V=6.913cm初步估算质量：，M=V1.4=9.68g（取PVC的密度为1.4/cm）(2)根据塑件的计算重量或体积，选择设备型号规格，确定型腔数。注射机额定注射量m,每次注射量不超过最大注射量的80，即gn=zjg8.0式中n型腔数；m总浇注系统重量（g）;jm塑件重量（g）；zm注射机额定注射量（g）。估算浇注系统的体积V，设n=4，则根据浇注系统初步设计方案进行估算得j12V=0.34VZ=8.29cm则浇注系统塑料重量m=V=8.291.4=11.61gj3jj即m=62.92g；Vg=44.94cm3g从计算结果，并根据塑料注射机技术规格，选用XS-Z-60型注射机。故采用一模两腔。该注塑机技术参数如下：表3.1技术参数结构形式卧式注射方式柱塞式最大注射量容量（mm）360螺杆直径(mm)38注射压力(MPa)122喷嘴孔径D(mm)4锁模力(KN)500喷嘴半径(mm)12最大成型面积（cm）2130移模行程(mm)180最大模具厚度H（mm）200最小模具厚度H（mm）70定位孔直径(mm)50模板尺寸（mm）3004403.4注塑机的主要工艺参数的校核（1）国产标准的注射机均用塑料的容量表示一次注射量。但是目前由于过去的习惯，对注射机的注射量也还是采用克量来表示。所以选择注射机的注射量时可以用公式或公式计算。以容量计算时0.8V注件式中注射机最大注射量（）注V件3厘米成型塑件及浇注系统所需塑料的容量（）件3厘米0.8为系数，一般要求成型塑件的容量不得超过注射机容量的80%/以克计量时0.8CG式中C注射机最大注射克量（克）G成型塑件及浇注系统所需塑料的克量，G=(V件+V注)R=35.93（克）R成型塑料的比重（克/）厘米0.8意义同公式13因此0.86035.93，故满足要求(2)锁模力的校核：当高压的塑料熔体充满模具型腔时会产生一个沿注射机轴向的很大的推力，此推力的大小等于塑件加上浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和(即注射面积)乘以型腔内的塑料压力，此力可使模具分型面涨开。为了保持动、定模闭合紧密，保证塑件的尺寸精度并尽量减少溢边厚度，同时也为了保障操作人员的人身安全，需要机床提供足够大的锁模力。11注塑机的锁模机构应该提供足够的锁模力，使动、定模两部分在注射过程中保持紧密闭合。每台注塑机都有一个额定的锁模力，所设计的模具在注射冲模时，分型面张开的总力不能超过这个额定的值，有如下关系式：Fp(nA+A)。式中mzjA塑件在分型面上的投影面积；zA浇注系统在分型面上的投影面积；jp注射压力，查手册知p=60100MPa;由于多腔注射，取p=100MPa；mmmF注塑机锁模力,XS-Z-60型注射机额定锁模力为500kN。投影面积计算：利用PRO/E自带的分析工具得到该零件的投影面积为：A=6.7405274e+022=6.742zA=0.2A=1.35cmjzpn(A+A)=1004(A+A)=323.6kN500kN，故满足要求。12mjzj对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。04浇注系统设计4.1浇注系统所谓浇注系统是指注射模中从主流道的始端到型腔之间的熔体进料通道。浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两类。普通浇注系统由主流道，分流道，浇口和冷料穴四部分组成。浇注系统的作用是使来自注射模喷嘴的塑料熔体平稳而顺利地充模，压实和保压。13主流道（也叫进料口），它是连接注射机料筒喷嘴和注射模具的桥梁，也是熔融的塑料进入模具型腔时最先经过的地方。主流道的大小和塑料进入型腔的速度及充模时间长短有着密切关系。若主流道太大，其主流道塑料体积增大，回收冷料多，冷却时间增长，使包藏的空气增多，如果排气不良，易在塑料制品内造成气泡或组织松散等缺陷，影响塑料制品质量，同时也易造成进料时形成旋涡及冷却不足，主流道外脱模困难；若主流道太小，则塑料在流动过程中的冷却面积相应增加，热量损失增大，粘度提高，流动性降低，注射压力增大，易造成塑料制品成形困难。主流道部分在成型过程中，其小端入口与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交替地反复接触，属易损件，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（俗称浇口套），以便有效地选用钢材单独进行加工和热处理。一般采用碳素工具钢T8A、T10A等，热处理要求淬火5357HRC。在一般情况下，主流道不直接开设在定模板上，而是制造成单独的浇口套，镶定在模板上。小型注射模具，批量生产不大，或者主流道方向与锁模方向垂直的模具，一般不用浇口套，而直接开设在定模板上。浇口套是注射机喷嘴在注射模具上的座垫，在注射时它承受很大的注射机喷嘴端部的压力同时由于浇口套末端通过流道浇口与型腔相连接，所以也承受模具型腔压力的反作用力。为了防止浇口套因喷嘴端部压力而被压入模具内，浇口套的结构上要增加台肩，并用螺钉紧固在模板上，这样亦可防止模腔压力的反作用力而把浇口套顶出。4.1.1浇注系统的设计原则1、尽可能采用平衡式布局，以便设置平衡式分流道。2、型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象。3、型腔排列要尽可能紧凑，以减小模具外形尺寸。4、热量及压力损失要小。5、确保均衡进料。6、塑料消耗量少。7、排气良好。18、防止塑件出现缺陷。9、生产效率要高。4.2流道设计4.2.1主流道设计1、主流道尺寸（1）主流道的长度。一般由模具结构确定，对于小型模具L应尽量小于60mm，本次设计中初取50mm进行计算。（2）主流道小端直径。d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）mm=3mm。（3）主流道大端直径。D=d+Ltan=4.8mm，式中2。（4）主流道球面半径。SR=注射机喷嘴球头半径+（12）mm=12+1=13mm。（5）球面的配合高度。h=3mm。2、主流道的凝料体积V主=L主(R2主+r2主+R主r主)/3=50（2.42+1.52+2.41.5）3.14/3=607.6mm33、主流道当量半径Rn=（2.4+1.5）/2=1.95mm4.2.2分流道的初步设计1.分流道的布置形式为了尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减少分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道，如图4.1所示。图4.1分流道布置形式2分流道的长度2根据四个腔的结构设计，分流道长度适中，如上图4.1所示。3.分流道的当量直径由于电源插头的注塑材料为软聚氯乙烯，这种物料粘度较高，但塑件的质量较小，故选用分流道截面为圆形结构，当量直径设为5mm。4.2.3浇口设计浇口是主流道，分流道与型腔之间的连接部分，即浇注系统的终端。一般这段很短的通道截面面积很小。浇口的作用有：1、使熔融塑料以最快的速度进入并充满型腔，并在保压过程中进行补料以弥补由于塑件收缩而留出的空间。2、塑件注射成后，由于浇口的截面积很小，所以它的冷却速度大于塑件的冷却速度，并能迅速地冷却封闭，防止热料回流。3、成型并被顶出的塑件，较容易与浇注系统分离。浇口的类型有：直接浇口、盘形浇口、分流式浇口、轮辐式浇口、爪形浇口、点浇口、侧浇口、环形浇口、潜伏式浇口等。1）直接浇口又叫中心浇口，无分流道，注射压力直压入型腔，所以产品较坚实，流量快且大，适合注射大型产品，但产品内应力大、易变形、注塑保压时间长、浇口去除困难、痕迹明显、影响外观。2）点浇口这是一种截面形状小如针点的浇口。其优点是去除浇口后，塑件上留下的痕迹不明显，开模后可自动拉断，成型时可减少熔接痕。点浇口既可用于单型腔模具，也可用于多型腔模具。多型腔模具中，点浇口能均衡各型腔的进料速度。浇口小冻结快，缩短成型周期，提高生产效率。3）侧浇口在分型面上，从塑料边缘进料，形状为长矩形或接近矩形，加工方便、简单，应用灵活，既可以从产品外侧，也可以从产品内侧进料。可以一模多腔，浇口痕迹小，不太影响外观，去除浇口方便。但压力损失大，保压补缩作用比直接浇口小，壳形件排气不便，易产生熔接痕、缩孔及气孔等缺陷。4）扇形浇口扇形浇口是逐渐展开的浇口，是侧浇口的变异形式。适合于大面积薄壁塑件。5）潜伏式浇口(鸡嘴入水)潜伏式浇口是点浇口演变来的且吸收了点浇口的优点，也克服了由点浇口带给模具的复杂性。其进料部分一般选在制件较隐蔽处，使不致影响制品的美观。在顶出时流道和制件被自动切断。故顶出时必须有较强的冲击力。对于过于强韧的塑料潜伏式浇口是不适宜的。加工比较困难，容易磨损。因为本设计是一模多腔的，所以采用点浇口较为理想，注射效率高。3位置的选择：首先要避免熔体喷射冲压模，浇口位置还应使熔体取向对塑件性能有利，还要有利于冲模流动，补料和排气。本设计的直接浇口浇口位置选择在插头尾部侧边，该处不影响插头外观及表面质量。4.2.4浇口套设计浇口套有以下几种形式。如图4.2：如图4.2浇口套形式本设计采用（d），在浇口套端部设一个与注射机定位孔相配的定位环，并在端面用螺钉将浇口套压在模体内，克服塑件对浇口套的反作用力。144.2.5冷料井和钩料脱模装置的设计冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。其作用是捕集料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响整个质量，开模时又能将主流道中的冷凝料拉出。冷料井直径宜大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。推板式钩料装置有冷料穴、钩料杆组成。钩料杆固定在型芯固定板上，不与顶出系统联动。它的结构形式如图4.3所示。14图4.3钩料杆形45注射模零部件的设计5.1分型面的选择分型面就是动、定模或瓣合模的接触面，模具分开后由此可取出塑件和浇注系统。由模具结构分析可知，电源插头为上下对称结构且没有内嵌结构，因而选择电源插头上下对称平面作为分型面。5.2成型零件总体结构设计模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。5.2.1型腔结构设计1)整体式凹模直接在模架板上开挖型腔。其优点是加工成本低。但是，通常模架的模板材料为普通的中碳钢，用做凹模，使用寿命短，若采用好的材料模板制作整体凹模，则制作成本高。整体结构的缺点如下：型腔结构设计a.难以排气。b.需要采用精密磨加工。c.制品的棱边，拐角处难以加工成角形。一般此类成型零件都是在硬后在进行加工，所以整体结构的模具采用电火花成型加工为主、铣削加工、磨削加工、电火花线切割为辅的加工方法。通常，对于成型1万次以下塑件的模或塑件精度要求低，形状简单的模具可采用整体式凹模结构。2)整体嵌入式凹模将稍大于塑件外形（大一个足够强度的闭厚）的较好材料（高碳钢或合金工具钢）制作成凹模，再将此凹模嵌入模板中固定。其优点是“好钢用在刀刃上”。既保证了凹模的使用寿命，又不浪费价格昂贵的材料。并且凹模损坏后，维修、更换方便。其缺点：a、零件数量增加b、分割的拼镶件趋多制造成本越高。c、各拼镶件的加工精度必须匹配，即必须提高各镶件的平均加工精度。d、维修作业较困难。3)局部镶拼式凹模对于形状复杂或某局部易损坏的凹模，将难于加工或易损坏的部分设计成镶拼形式，嵌入型腔主体上。既节省了工具钢，又易于更换损坏的凹模。54)四壁拼合式凹模对于大型的复杂的凹模，可以采用将凹模四壁单独加工后镶入模套中，然后再和底板组合。这样既易于加工又省料。本模具采用整体嵌入式凹模结构。5.2.2型芯的结构设计1)整体式凸模这是形状最简单的型芯，用一块材料加工而成，结构牢固，加工方便，但仅适用于塑料件内表面形状简单的情况。2)嵌入式凸模主要用于圆形、方形等形状比较简单的型芯。最常使用的嵌入形式是型芯带有凸肩，型芯嵌入固定板的同时，凸肩部分沉入固定板的沉孔部分，再垫上垫板，并用螺钉将垫板和固定板连接。异形凸模结构形式对于形状特殊或结构复杂的凸模，需要采用组合式结构或特殊固定形式，但应视具体形状而定。3)小型芯安装固定形式直径较小的型芯，如果数量较多，采用凸肩垫板安装方法较好。若各型芯之间距离较近，可以在固定板上加工出一个大的公用沉孔。因为对每个型芯分别加工出单独的沉孔，孔间距较薄，热处理时易出现裂纹。各型芯的凸肩如果重叠干涉，可将相干涉的一面削掉一部分。本设计采用嵌入式凸模，用螺钉将其与模板连接，组合式型芯的特点：组合式的型芯适用于塑件的内形复杂，机加工困难的型芯。组合式的型芯使加工变得简单，容易。组合式的型芯减小了贵重模具钢的耗量。组合式的型芯节省了加工工时，避免了大型件的热处理变形。5.2.3形腔结构设计5.2.3.1成型零件工作尺寸的计算所谓工作尺寸是指成型零件上有直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有形腔和型芯的径向尺寸（包括矩形或异形型芯的长宽），型腔或型芯的深度尺寸、中心矩形尺寸等。15在设计模具时。必须根据制品的尺寸和精度要求来确定相应的成型零件的尺寸和精度等级。影响塑件制品的精度的因素：6（1）成型收缩率的选择和成型收缩的波动引起的尺寸误差。（2）成型零件的制造公差。（3）成型零件的组装误差。（4）型腔成型零件磨损及化学腐蚀引起的误差。（5）成型零件的相对移动（合模的误差、侧抽芯的移动）引起的误差。生产小尺寸塑件时，影响塑件公差的主要因素。则是模具成型零件的制造公差或成型零件表面的磨损值。对于成型零件工作尺寸主要按平均收缩率来计算。1、型腔尺寸的计算型腔径向尺寸，型腔径向尺寸的计算公式：D=D0(1+S)x式中0D型腔的最小基本尺寸；D0塑件的最大基本尺寸；D0=60mmS塑件的平均收缩率；0.5%=0.005x平均收缩率的修正系数；x=0.75塑件的公差；=0.19模具制造公差，按级公差选取而精度要求不高的塑件按（1/3-1/6）选取。=0.063D=60（1+0.005）0.750.19+00.063=60.16+00.063型腔的深度尺寸，型腔的深度尺寸的计算式H=H0(1+S)x式中0H型腔深度的最小基本尺寸；H0塑件的最大基本尺寸，H0=19mm；x=0.63；=0.13；=0.043；其余符号与上式相同；H=19(1+0.005)0.630.13+00.043=19.01+00.043型芯的径向尺寸，型芯的径向尺寸计算公式d=d0(1+S)+x式中0d型芯的最大基本尺寸d0塑件的最小基本尺寸d=60(1+0.005)0.750.19-00.063=60.44-00.063型芯高度尺寸，型芯高度尺寸的计算公式h=h0(1+S)+x式中07h型芯高度的最大尺寸；h0塑件内形深度的最小尺寸h0=8.4mmh=19(1+0.005)+0.630.13-00.043=19.20-00.0435.2.3.2中心距尺寸的计算由于模具上中心距尺寸和塑件中心距公差都是双向等值公差，同时磨损的结果不会使中心距尺寸发生变化，在计算中心距尺寸时不必考虑磨损量。因此，塑件中心距的基本尺寸CS和模具上成型零件中心距的基本尺寸CM均为平均尺寸，于是：CM=(1+S)CSZ/2式中CM-模具上成型零件中心距的基本尺寸CS-塑件中心距的基本尺寸；CS=12.7S-塑料的平均收缩率；S=0.5%Z-模具的制造公差；Z/2=0.135CM=(1+0.005)12.70.135=12.760.135mm本次设计中的成型部分零件尺寸利用PRO/E软件计算。塑件的原料为聚氯乙烯，其收缩率约为0.5%。在Pro/E软件中设置好收缩率后则会自动将产品三维图尺寸放大1.005倍，所得尺寸即为模具型腔的尺寸。16然后采用拷贝面切割实体的方式在模胚上分出型腔（3D分模），由此得到的模具尺寸即为模具的加工尺寸（上形腔如图5.1、下形腔如图5.2）。图5.1上形腔8图5.2下形腔5.2.4电极镶嵌件设计普通插头有两个电极，电极必须作为镶嵌件在浇注前固定放置在指定位置。固定镶嵌件可以有两种方式：一、把镶嵌件直接固定在形腔中，镶嵌件的对称平面与上下形腔分型面重合；二、把镶嵌件固定在一块板上，再通过板与形腔的配合固定镶嵌件。对于第一种方式，由于镶嵌件与形腔直接相连，形腔与镶嵌件之间必须是间隙配合才可能把电极插入形腔中。但由于是间隙配合，浇注时，熔融塑料就会从形腔与镶嵌件的缝隙中溢出造成比较大的飞边，因而此种方式不合适。第二种方式，镶嵌件先固定在一块板上（如图5.3），再通过该板与形腔的配合，即可把电极固定在合适位置（如图5.4）。此种方式的好处就是镶嵌件与板配合的部分是间隙配合，方便电极插入板中；而镶嵌件与形腔配合的部分是过渡配合，但由于过渡配合的长度比较短，不会引起装拆不便但可以有效防止塑料溢出，因而此种方式比较合适。图5.39图5-45.3脱模推出机构设计由于安装有镶嵌件，模具单纯上下开模并不能把塑件取出，工人卸下安装镶嵌件的板的同时即可把塑件取出，而且该类模具力求降低成本，因而不需要开模及顶出机构，采用人工的方式更加简便、廉价。5.4排气方式的选择插头整体尺寸比较小，注塑时产生的气体也比较少；镶嵌件与形腔间是间隙配合配合，有一定的间隙可以让气体溢出；同时，插头塑件的尺寸精度、表面质量要求不高，因而总的来说，该模具不需要排气部分即可符合生产要求。5.5水线设计模具整体尺寸不大，因而注塑时释放的热量不会很大，所以设计的水线无需很复杂，只要在上下两腔各设计两条水线即能符合散热要求，如图5.5所示。10图5.5水线5.6浇注系统凝胶的脱出方式浇注系统设计时，主流道的设计是进口窄出口宽，上下有3的斜度；分流道只在下形腔中，且镶嵌件在开模时也只会留在