低电压接线座注塑模设计毕业论文.doc

上海理工大学本科生毕业设计（论文）塑料模具工业毕业论文第1 章 绪 论1.1 我国塑料模具工业的发展现状80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为245亿，至2002年我国模具总产值约为360亿元，其中塑料模约30%左右，在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5Kg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，精密塑料模具方面，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。注塑模型腔制造精度可达0.02mm0.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。1.1.1 成型工艺方面成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50%80%相比，差距较大。1.1.2 制造技术方面在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG、美国Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有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，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。据有关方面预测，模具市场的总体趋势是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将是主要的发展方向。1.2 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向提高大型、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。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良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；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。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。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。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。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。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。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。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。1.3 注塑模设计的要点本次毕业设计的主题是注塑模的设计。热塑性塑料注射模的特点是由塑料原料的特性决定的，最主要的有两点：一是注射时塑料熔体的充模流动特性，二是模腔内塑料冷却固化时的收缩行为，这两点决定了注塑模的特殊性和设计难度。由于塑料熔体属于粘弹体，熔体流动过程粘度随剪切应力，剪切速度而变化，流动过程中大分子沿流动方向产生定向；模腔充满后熔体被部分压缩；冷却固化过程中塑料的收缩非常复杂，模腔内各部位，各方向塑料收缩率不同，不同种类，牌号的塑料收缩率也不同。基于上述特点，设计注塑模时首先要充分了解所加工的塑料原材料的特性，使设计的模具合理适用，并在设计中有效利用塑料特性。了解塑料注塑模的基本要求和注意事项。主要包括：合理的选择模具结构。根据塑件的图纸和技术要求，研究和选择适当的成型方法和设备，结合工厂的机械加工能力，提出模具结构方案，充分征求有关方面的意见，进行分析讨论，以使设计出的模具结构合理，质量可靠，操作方便。必要时可根据模具设计和加工的需要，提出修改塑件图纸的要求。正确的确定模具成型零件的尺寸：成型零件时确定制件形状，尺寸和表面质量的直接因素，关系甚大，需特别注意。计算成型零件尺寸时，一般可采用平均收缩率法。设计的模具应当制造方便：设计模具时，尽量做到使设计的模具制造容易，造价便宜。特别是那些比较复杂的成型零件，必须考虑是采用一般的机械加工方法还是采用特殊的加工方法加工。充分考虑塑件设计特色，尽量减少后加工：尽量用模具成型出符合塑件设计特点的制件，包括孔、槽、凸凹部分，减少浇口，溢边的尺寸，避免不必要的后加工。但应将模具设计与制造的可行性与经济性综合考虑，防止片面性。设计的模具应当效率高，安全可靠：这一要求涉及到模具的许多方面，如浇注系统需充模快，闭模快，温条系统效果好，脱模机构灵活可靠，自动化程度高。模具零件应耐磨耐用。模具结构要适应塑料的成型特性：在设计模具时，充分了解所用塑料的成型特性，并尽可能满足要求，同样时获得优质制件的重要措施。第2 章 塑件成型工艺的可行性分析产品零件工作图，如图2-1所示。图2-1 低电压接线座2.1 塑件材料分析2.1.1 塑件材料的确定对于所选塑料，不仅要保证其在使用期内的功能和性能，还要考虑其成型工艺、生产成本及货源是否保证。 塑件要求该塑件为开关类电器组件，所以要求所选材料要有非常好的化学稳定性、机械强度、电绝缘性能和热稳定性。通过对塑件外观的观察，所选塑料还要求它是不透明的材料，并保证可以在常温下使用。 对原材料性能项目的最低要求的数据清单表2-1所列为设计一个具有一定刚性的低电压接线座塑件，并确定采用注射模具进行成型。表2-1 低电压接线座对原材料的性能要求透明度绝缘性能拉伸强度不透明好60MPa使用温度流动性抗弯强度能满足常温下使用一般及以上40MPa 初步选定一批候选材料（见表2-2）凭借对材料品种的性能先进性及成本的了解，列出所要考虑的材料清单，然后根据表2-1，进行筛选淘汰。表2-2 低电压接线座的候选材料确定塑料材料透明度绝缘性流动性拉伸强度/MPa抗弯强度/MPa使用温度取舍低压聚乙烯聚丙烯+玻纤硬聚氯乙烯ABS聚砜尼龙6聚甲醛氯化聚醚不透明不不不不不不好好好好好好好好好好差一般差好一般一般2239789035.2505082.570693220.840132908010496.9104498010120-155570-100150100100120 选定材料从表2-2中选定2种初选塑料（见表2-3）表2-3 低电压接线座的第二次材料选择塑料材料吸水率（24h）收缩率%拉伸弹性模量GPa介电强度kv/mm成本元/t尼龙6聚甲醛1.63.00.120.150.61.41.53.02.62.52018.62700012000尼龙6的成型收缩率较小，可以注射成型尺寸精度较高的塑料构件，但是电器开关的尺寸精度取一般精度即可满足产品要求，而且作为电器开关的组成部分之一，低电压接线座是大批量生产，从节约材料成本的角度考虑，最终选定材料聚甲醛。2.1.2 热塑性塑料（聚甲醛POM）的注射成型过程及工艺参数 注射成型过程成型前的准备对POM的色泽、细度及均匀度等进行外观检验。由于POM吸水性小，加工前树脂一般不需要干燥。但对潮湿原料必须进行干燥，可在90100下干燥24h。再生料使用比例一般不超过20-30%。但要视产品的种类和最终用途而定，有时可达100%。注射过程塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可以分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。POM塑料超过一定温度或在加工温度下长时间受热后，均会发生降解，放出大量有害的甲醛气体，不仅影响制品质量、腐蚀模具、危害人体健康，严重时，会引起料筒内气体膨胀而发生爆炸等生产事故。因此操作时，除了严格控制成型工艺条件外，还应注意以下几点：严格控制POM的成型温度和在料筒内的停留时间。开车前升温时，先预热喷嘴，后加热料筒。加工POM时，若料筒内存有加工温度超过POM的物料，要先用PE作为清洗料将料筒清洗干净，待温度降至POM的加工温度时，再用PE清洗一次料筒，方可投料进行成型操作。在成型过程中，如发现有严重的刺鼻甲醛味、制品上有黄棕色条纹时，表明物料已发生降解，此时应立即用对空注射的方法，将料筒内的物料排空，并用PE清洗料筒，待正常后再行加工。某些物料或添加剂（如PVC、含卤阻燃剂等），对POM有促进降解作用，必须严格分离，不允许相互混杂。塑件的后处理为消除制品中的残余内应力和减少后收缩，通常需进行热处理。热处理是以空气或油作介质，温度为120130，时间长短由制品的壁厚而定。一般，壁厚每增加1mm，退火处理时间增加10min左右。热处理效果可用极性溶剂浸渍法判断。将热处理后的制品，放入30%的盐酸溶液中浸渍30min，若不出现裂纹，说明制品中残余的内应力较小，达到处理目的。 聚甲醛的注射工艺参数表2-4POM的注射工艺参数塑料名称POM（共聚）注射机类型螺杆式预热和干燥温度t/时间/h8010035料筒温度t/后段中段前段160170170180180190喷嘴温度t/170180模具温度t/90120注射压力p/MPa80130成型时间/s注射时间高压时间冷却时间总周期209005206050160螺杆转速n/（r/min）28后处理方法温度t/时间/h红外线灯、烘箱1401504说明均聚的成型条件与上相似 聚甲醛的性能分析使用性能聚甲醛是继尼龙之后发展起来的一种性能优良的热塑性工程塑料，其性能不亚于尼龙，而价格却比尼龙低廉。聚甲醛综合性能好，比强度、比刚度接近金属。化学稳定性较好，但不耐酸。有较高的电气绝缘性能。聚甲醛的缺点是成型收缩率大，在成型温度下的热稳定性较差。在模具设计时，应注意浇道阻力要小，注意塑化温度和模具温度的控制。聚甲醛可代替钢、铜、铝、铸铁等制造多种结构零件及电子产品中的许多结构零件。成型性能结晶型塑料熔融范围很窄，熔融或凝固速度快，结晶化速度快，料温稍低于熔融温度即发生结晶化，流动性下降。热敏性强极易分解（但比聚氯乙烯稍弱，共聚比均聚稍弱）分解温度为240，但200中滞留30min以上也即发生分解，分解时产生有刺激性、腐蚀性气体。流动性中等，溢边值为0.04mm左右，流动性对温度变化不敏感，但对注射压力变化敏感。结晶度高，结晶化时体积变化大，成型收缩范围大，收缩率大。吸湿性低，水分对成型影响极小，一般可不干燥处理，但为了防止树脂表面附粘水分，不利成型，加工前可进行干燥并起预热作用，特别对大面积薄壁塑料件，改善塑料表面光泽有较好效果，干燥条件一般用烘箱加热，温度为90100，时间4h，料层厚度30mm。摩擦因子低，弹性高，浅侧凹槽可强迫脱模，塑料件表面可带有皱纹花样，但易产生表面缺陷，如毛斑、褶皱、熔接痕、缩孔、凹痕等弊病。宜用螺杆式注射机成型，预料不宜过多和滞留太长，一般塑料件克量，或取注射容量与料筒容量之比为16 110，料筒喷嘴等务必防止有死角、间隙而滞料，预塑时螺杆转速宜取低，并宜用单头、全螺纹、等距、压缩突变型螺杆。喷嘴孔径应取大，并采用直通式喷嘴，为防止流涎现象喷嘴孔可呈喇叭形，并设置单独控制的加热装置，以适当地控制喷嘴温度。模具浇注系统对料流阻力要小，进料口宜取厚，要尽量避免死角积料，模具应加热，模温高应防止滑动配合部件卡住，模具应选用耐磨、耐腐蚀材料，并淬硬、镀铬，要注意排气。必须严格控制成型条件，嵌件应预热（一般100150），余料一般贮存510个塑料件重量的物料即可，料温取稍高于熔点（一般170190）即可，不宜轻易提高温度，模温对塑料件质量影响较大，提高模温可改善表面凹痕，有助于熔料流动，塑料件内外均匀冷却，防止缺料、缩孔、皱折，模温对结晶度及收缩也有很大影响，必须正确控制，一般取75120，壁厚大于4mm的取90120，小于4mm的取75090，宜用高压、高速注射，塑料件可在较高温度时脱模，冷却时间可短，但为防止收缩变形、应力不匀，脱模后宜将塑料件放在90左右的热水中缓冷或用整形夹具冷却。在料温偏高，喷嘴温度偏低，高压对空注射时易发生爆炸性伤人事故，分解时有刺激性气体，料性易燃应远离明火。主要性能指标表2-5 POM的主要性能指标密度/（kg/dm）1.41抗拉屈服强度/MPa69比体积v/（dm/ kg）0.71拉伸弹性模量E/MPa2.510吸水率（24h）wc1000.120.15抗弯强度/MPa104收缩率S（100%）1.53.0冲击强度/（kJ/m）无缺口202/（kJ/m）缺口15熔点t/180200硬度HB11.2M78热变形温度t/0.46MPa158174体积电阻率p（cm）1.87100.185MPa110157击穿强度E/（kv/mm）18.6注：源自参考文献1中的表2-2POM成型塑件的主要缺陷及消除措施表2-6 POM的主要缺陷及消除措施制品缺陷原因分析解决措施银丝颗粒中含水分计算可塑化时料筒内螺旋杆卷入潮湿空气树脂的过热分解（料简、喷嘴局部过热或有滞留部分）把粒料在8090充分干燥34小时调整背压提高塑化时的排气效果降低过热部分的温度，清洗滞流部分或换上无滞流部分的零件变色或烧焦树脂的过热分解滞留时间过长带入空气清除料筒、喷嘴的滞留部分调整合适的料筒温度使用注射容量合适的注塑机，调整背压，提高塑化时排气效果局部变色或烧焦模具排气不充分而发热绝热压缩使树脂过热分解在模具上设裂缝状的细漏气口降低注射速度污点有异物或其它树脂混入树脂的保管和注入漏斗时要注意不要弄脏原材料清洁漏斗、料筒及喷嘴出现暗褐色或黑点斑点、混入小片料筒内壁上逐渐形成的分解树脂皮膜的剥离注射成型前尽可能把料筒清理干净表面的小孔或内部的气泡熔融树脂固化时的收缩未能由保压充分弥补进料不足增加保压压力，加长保压时间（浇口处熔料凝固时间以上），防止喷嘴的堵塞，把浇口设在壁较厚的部位，加大浇口尺寸，确认缓冲量毛刺模具不紧，注射压力过高注射速度过快模具磨耗塑料熔融粘度过低加紧模具，降低注射压力和保压压力降低注射速度修理或更新模具使用高粘度塑料续表2-6制品缺陷原因分析解决措施不易脱模或脱模时制件变形需要高脱模力（脱模阻力大）模具和制件之间的减压脱模力未作用于制件和模具的密接部位制件脱模时未充分冷却降低注射压力，安装拔销磨光模具模具上安装防止减压的装置充分降低开模速度增加突出栓降低模具温度或延长冷却时间注塑缺料料筒温度过低，流动冻结过早，模具温度过低壁厚过薄各模腔的充填不齐熔融塑料供给量不足提高料筒温度，扩大流动，提高模具温度，增加射出速度，搞好模具内的排气增加模腔壁厚研究变更流道、浇口平衡等条件增加一次成型量边缘的弧状条纹和麻点树脂温度过低模具温度过抵注射压力、保压压力过低注射速度慢塑料流动性不足提高料筒和喷嘴温度提高模具温度提高注射压力和保压压力提高注射速度提高塑料的流动性波流痕（喷射缺陷、浇口近旁的波流痕）迅速流入冷却的塑料或和模具冲突后冷却的部分又流入熔融塑料中塑料流动性不好扩大模具浇口尺寸降低注射速度改变浇口位置提高料筒温度和模具温度提高塑料的流动性浇口以外部分有波流痕熔融塑料的流动不适当制件断面积急剧变化急弯处的塑料流动不适当断面积的变化不要有梯形起伏急弯处要缓和倒角焊接痕熔融塑料在流动的前端汇合时发生排气不好提高料筒温度和模具温度，提高注射速度扩大模具浇口尺寸设置排气孔浇口近旁出现皱纹因为在保压压力起作用之前塑料冷却，造成途中进料冻结引起填充时的纹状图案扩大模具浇口尺寸研究适当的注射速度弯曲、变形熔融塑料收缩不均制件壁厚不均模具温度不均模具内压力分布不均成型收缩率的各向异性提高注塑压力和保压压力注意冷却沟数、布置等，使模具温度均一制件壁厚的均匀化，设计的对称性选择适当的注射速度延长塑件在模具内的冷却时间调整浇口位置，扩大浇口断面积2.2 塑件的设计工艺性2.2.1 塑件的尺寸、精度和表面粗糙度 塑件的尺寸低电压接线座的最大尺寸为50mm，对于壁厚为1.5mm的薄壁塑件，其材料又是流动性一般的POM，塑件尺寸不能设计得过大，这点可以满足。因为大而薄的塑件在塑料熔体尚未充满型腔时就已半固化或固化，或者勉强充满型腔，但料的前锋已不能很好熔合而形成冷接缝，直接影响塑件的外观质量和结构强度。 塑件的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，所以精度要求为一般精度即可，符合模塑工程的经济性。但是由于要保证两半壳体的闭合，所以在凹槽和锁位处应该对精度要求高些，对其要有公差配合要求，应选择高精度。塑件的尺寸精度取一般精度，根据文献1表3-10查得材料POM的公差等级：标注公差等级MT5，未标注公差等级MT7。表2-7 塑件的公差等级公差等级公差种类基本尺寸大于0到3366101014141818242430304040505065MT5A0.200.240.280.320.380.440.500.560.640.74MT7A0.380.480.580.680.780.881.001.141.321.54有很多因素会影响塑件的尺寸精度。一般，配合尺寸的精度高于非配合尺寸的精度。不同的塑料有不同的成型收缩率，而且受收缩率波动的影响，小尺寸比大尺寸易于达到精度要求。塑件的尺寸精度要求越高，模具的制造精度要求越高，模具的制造难度及成本也就越高，同时，塑件的不良品率也就越高。 塑件的表面粗糙度塑件的表面粗糙度主要取决于模具型腔的表面粗糙度。一般，模具型腔的表面粗糙度值要比塑件的要求低12级。不透明的塑件表面粗糙度值可参照GB/T 14234-1993塑料件表面粗糙度标准选取，即可根据文献1表3-1查得材料POM的Ra参数值范围为Ra3.200.050m间。模具在使用过程中，由于型腔磨损而使表面粗糙度值不断增大，故应随时予以抛光复原。2.2.2 塑件的几何形状低电压接线座是由3个壳体构件堆积组合而成的，并且在塑件的侧向有凹凸结构，而在塑件内部有3个需要安装金属嵌件的槽，每个槽的底部都开有2个小孔用来接电线。塑件的内外表面形状应尽量保证有利于成型。对于侧向有凹凸结构的，成型模具设计时，在保证塑件使用功能的前提下可以适当改变塑件的形状以简化模具结构。如果采用侧向抽芯或两半式结构的型腔或型芯，制造成本提高，而且还会在分型面上流下飞边，因此尽量改善侧向有凹凸结构的塑件形状。2.2.3 塑件的壁厚各种塑件，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。一般地说,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、夹心等质量上的缺陷。根据文献1表3-19查得用材料POM制作小塑料件的壁厚推荐值为1.40 mm，制作中等塑料件的壁厚推荐值为1.60 mm。作为中小型塑件的低电压接线座，壁厚均匀，厚度为1.5mm是合理值，局部为1 mm。当结构要求必须有不同壁厚时，其尺寸比例不超过13，能尽量避免壁厚过渡部分的突然变化即可。而且壁厚为1 mm的是在塑件侧向有凹凸结构处以及塑件上表面突起的部位，不影响塑件质量。2.2.4 脱模斜度由于塑件成型时冷却过程中产生收缩，使其紧箍在凸模或型芯上，为了便于脱模，防止因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损，与脱模方向平行的塑件内、外表面都应具有合理的斜度。根据文献1表3-23查得材料POM的脱模斜度：型腔35130，型芯3040。塑件沿脱模方向有几个孔和矩形槽使脱模阻力增大，并且斜度不妨碍塑件的使用时，可采用较大的脱模斜度。低电压接线座的型腔型芯均采用2的脱模斜度，侧向凸凹结构处的型芯不设置脱模斜度。2.2.5 圆角塑件除了使用上要求设计成尖角外，其余所有转交处都应采用圆角过渡，不仅避免了尖角带来的应力集中，降低了应力集中系数，提高了抗冲击疲劳强度，而且改善了塑料熔体的流动和充模性能，减少了流动阻力，降低了局部的残余应力，防止制品开裂和翘曲变形。但在分型面及顶杆、推块的运动配合面上以及在镶块的接缝处不设置圆角防止漏料和形成飞边。对于电动工具开关的小型塑料件，其内圆角半径最小可为0.3mm。2.2.6 加强筋矩形槽的侧壁有两面是仅1mm厚的薄板，长度38mm，为了提高塑件的强度和刚度，避免塑件产生翘曲变形，在矩形槽的薄板和槽底的密接处应该设置多条加强筋。加强筋之间的中心距必须大于塑件壁厚的两倍，设为3.5mm1.523mm，满足要求。加强筋还应设计得矮些，与支承面留有大于0.5mm的间隙，此处的加强筋除了作为加强筋之外，还为了防止该矩形槽在放置金属嵌件时将嵌件陷在槽底陷得太深，有支承嵌件的作用。第3 章 拟定模具的结构形式3.1 分型面位置确定3.1.1 分型面设计原则在模具设计的初始阶段，首先应确定分型面的位置，才能确定模具的结构形式。分型面设计是否合理对塑件质量、工艺操作难易程度和模具复杂程度具有很大影响。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。分型面选择原则：分型面应选在塑件的最大截面处。有利于保证塑件的外观质量。尽可能使塑件留在动模一侧。有利于保证塑件的尺寸精度尽可能满足塑件的使用要求。尽量减少塑件在合模方向上的投影面积。长型芯应置于开模方向。有利于排气。有利于简化模具结构。3.1.2 分型面位置分析充分考虑上述原则，根据低电压接线座的外部形状，将分型面设在低电压接线座的底平面上，如图3-1所示，产生的飞边容易去除，不影响塑件外观。图3-1 分型面位置3.2 确定型腔数量和排列方式低电压接线座内部的筋板、紧固扣、定位柱既有支承又有定位作用，同时还与低电压插座体及内部元器件之间有配合要求，因此塑件部分尺寸精度要求较高，又因为塑件有一定的生产批量，考虑到模具制造费用、设备运转费用低一些，初步拟定采用一模四腔的模具形式。型腔的排列方式采用双列直排。3.3 模具结构形式的确定尺寸精度要求一般的中小型塑件，可采用多型腔单分型面模具。图3-2模具结构形式3.4 注射机型号的选定注射机型号主要是根据塑件的外形尺寸、质量大小及型腔的数量和排列方式来确定的在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下，对模具所需注射量、注射压力、塑件在分型面上的投影面积、成型时需要的锁模力、模具厚度、拉杆间距、安装固定尺寸以及开模行程等进行极端，并且将这些参数与注射机的有关性能参数进行校核，通过校核来设计模具与选择注射机型号。3.4.1 按预选型腔数来选择注射机最经济型腔数的确定，实质上是注塑件生产成本的经济核算，但在注射模设计初始方案决定阶段，由于浇注系统等技术参数尚属未知，上属型腔数的确定是一种估算的预测方法，一些参数要凭经验来决定。 模具所需塑料熔体注射量的计算塑件品质、体积计算对产品建立塑件模型并对此模型分析得：塑件体积12.34 cm塑件品质1.4112.3417.40g浇注系统凝料体积的初步估算流道凝料的品质还是个未知数，可按塑件质量的0.6倍计算，由于该模具采用一模四腔，所以浇注系统凝料体积40.6412.340.629.62 cm浇注系统凝料质量1.4129.6241.76g该模具一次注射所需塑料POM的体积和品质体积4412.3429.6278.98cm品质1.4178.98113.36g 塑件和流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积及所需锁模力单个塑件在分型面上的投影面积2505.87mm流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积0.35n3508.22 mm在模具设计前是未知值。根据多型腔模的统计分析，大致是每个塑件在分型面上投影面积的0.2 0.5倍，因此可用0.35n来估算。此处n4。投影面积n42505.873508.2213531.7 mm模具所需的锁模力成型时塑料熔体对型腔的平均压力，设计中常按文献3表2-2中型腔压力进行估算。中等黏度塑件及有精度要求的塑件35MPa。13531.735473.61kN 选择注射机型号根据上面计算得到的和值来选择一种注射机，注射机的最大注射量（额定注射量）和额定锁模力应满足：151.15g即107.20 cm式中注射系数，结晶型塑料取0.75。473.61kN初步选定型号为XS-ZY-125型注射机，其主要技术参数见表3-1。表3-1 XS-ZY-125型注射机主要技术参数额定注射量cm125模具最大厚度mm300螺杆直径mm42模具最小厚度mm200注射压力MPa120动、定模固定板尺寸mmmm428458注射行程mm115拉杆空间mmmm260290注射时间s1.6合模方式液压-机械螺杆转速r/min29、43、56、69、83、101定位圈尺寸mm100注射方式螺杆式喷嘴球头半径mmSR12合模力kN900顶出形式两侧顶出最大成形面积/cm320顶杆中心距mm230最大开（合）模行程mm300机器外形尺寸mmmmmm33107501550注：源自参考文献1中的表1-33.4.2 型腔数量及注射机有关参数的校核 型腔数量的校核由注射机料筒塑化速率校核型腔数量 ( 3 - 1 )上式右边36.394，符合要求。式中 注射机最大注射量的利用系数，结晶型塑料一般取0.75；注射机的额定塑化量（g/h或cm/h），该注射机为15；成型周期，由于塑件小，取60s。按注射机的最大注射量校核型腔数量 ( 3 - 2 )上式右边5.204，符合要求。式中注射机允许的最大注射量，该注射机为1.41125176.25g；其它符号意义与取值同前。按注射机的额定锁模力校核型腔数量 ( 3 - 3 )上式右边2.224，不符合要求。式中注射机的额定锁模力，该注射机为900kN；4个塑件在模具分型面上的投影面积为10023.48mm；浇注系统在在模具分型面上的投影面积为3508.218 mm；塑料对型腔的成型压力为35MPa。重新对型腔数量进行估算，设为一模两腔，则更改数据如下：单个塑件17.40g，12.34cm浇注系统凝料20.88g，14.81 cm一次成型需注射塑料55.68g，39.49cm单个塑件在分型面上的投影面积2505.87mm流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积1754.109mm总投影面积6765.849 mm根据和值来选择一种注射机：SZ-63/400型注射机，其主要技术参数见表3-2。 74.24g即52.65 cm 6765.84935236.805kN 表3-2SZ-63/400型注射机主要技术参数额定注射量cm78喷嘴空直径mm3.5注射品质g62喷嘴球头半径mmSR10螺杆直径mm30模具定位孔直径mm125H7注射压力MPa170顶出形式中心、两侧塑化能力g/s8.8顶杆中心距mm260注射速率g/s60顶出力kN28锁模力kN350顶出行程mm70模板行程mm160料筒加热功率kW6.5模板最大开距mm340液压泵电动机功率kW15拉杆内间距mmmm320260机器外形尺寸mmmmmm420011001680续表3-2模具最大厚度mm250重量（约）t3.2模具最小厚度mm150锁模形式双曲轴注：源自参考文献1中的表1-4表3-3SZ-63/400型注射机的特点及使用范围形式卧式、热塑性塑料用注射机、螺杆式60cm以上结构特点注射装置、定模板为一侧，锁模装置、顶出机构及动模板为另一侧，互成横卧一线排列。注射装置以螺杆式为主，液压机械锁模，顶出系统采用机械式液压机构或两者兼备，使用卧式注射模工作优点1.开模后塑料件按自垂落下，便于实现自动化操作2.螺杆或注射装置塑化能力大、均匀，注射压力可达7080MPa，压力损失小，塑料件内应力、定向性小，减少变形、开裂倾向3.螺杆式可采用不同形式螺杆，调节螺杆转数、背压等的适应力，加工各种塑料及不同要求的塑料件缺点1.装模麻烦，安装嵌件及活动型芯不便，易倾斜倒下2.螺杆式加工低黏度塑料，薄壁、形状复杂塑料件时易发生融料回流，螺杆不易清洗，贮料清洗不净（尤其对热敏性塑料）易发生分解使用范围1.螺杆式适应加工各种塑料及各种要求的塑料，小型设备宜加工宝壁、精密塑料件2.螺杆式适用于掺合料、有填料、干着色料的直接加工 注射机工艺参数的校核 注射量的校核塑料熔体能否充满模具型腔，这与注射机允许的最大注射量密切相关。根据实际经验，注射机的最大注射量是其所允许的最大注射量（额定注射量）的80%以内，可按下式校核： ( 3 - 4 )式中注射机允许的最大注射量（g或cm）螺杆式注射机所标定的允许最大注射量是以螺杆在料筒中的最大推出容积（cm）来表示。上式左边212.3414.8139.490.87862.4，符合要求。同时如果实际注射量过小，注射机的塑化能力得不到发挥，塑料在料筒中停留的时间就会过长，所以每次注射的实际注射量应满足：。0.250.257819.5cm，0.7558.5cm，39.49cm，符合要求。锁模力校核锁模力校核在前面已进行，符合要求。最大注射压力的校核注射机的额定注射压力即为该注射机的最高压力170MPa（见表3-2）应该大于注射成型时所需调用的注射压力，即 ( 3 - 5 )式中安全系数，常取1.251.4；按文献3表2-1，POM成型时所需的注射压力为100120MPa。代值计算，170125168，符合要求。 安装尺寸校核不同型号的注射机，其安装模具部位的形状和尺寸各不相同。设计模具时，应对其相关尺寸加以校核，以保证模具能够顺利安装和使用。需校核的主要内容有喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大和最小厚度及安装螺钉孔等。喷嘴尺寸1主流道的小端直径应大于注射机喷嘴，通常为（0.51）mm ( 3 - 6 )对于该模具3.5mm, 取4mm,符合要求。2注射机喷嘴头一般为球面，其球面半径应与相接触的模具主浇道外端凹下的球面半径相吻合，即12 mm ( 3 - 7 )对于该模具10mm, 取12mm,符合要求。（具体尺寸详见第四章浇注系统设计）。定位圈尺寸模具安装在注射机上，必须使模具中心线与料筒、喷嘴的中心线重合，定位圈与注射机固定板上的定位孔呈间隙配合（H8/e8）。定位圈的高度，对小型模具为8mm10mm，对大型模具为10mm15mm。此外，对中小型模具一般只在定模座板上设置定位圈，对大型模具可在动、定模座板上同时设置定位圈。注射机定位孔尺寸为125H7mm，定位圈尺寸取125e7，两者之间呈较松动的间隙配合，符合要求。模具高度模具高度（又称闭合高度）必须满足下述要求，按下式校核。 ( 3 - 7 )150250，254020328025222mm，符合要求。式中 注射机允许的最小模具厚度，即动、定模板之间的最小开距；注射机允许的最大模高。模具长、宽尺寸与注射机拉杆距离的关系在校核模具高度的同时，应考虑模具的外形尺寸（长宽）与注射机模板尺寸和拉杆间距相适应，校核其能否穿过拉杆间的空间装到模板上。模具安装有两种方式，即从注射机上方直接吊入机内进行安装，或者先吊到侧面再由侧面推入机内安装，为安装方便，应使模具尺寸与注射机拉杆间距不能小于10mm。该套模具模架的外形尺寸250mm250mm注射机拉杆内间距320mm260mm，符合要求。安装螺孔尺寸模具的常用安装方法有两种：一种是用螺钉直接固定；另一种是用螺钉、压板固定。采用前一种方法设计模具时，动模和定模部分的底版尺寸应与注射机对应模具固定板上所开设的螺孔的尺寸和位置相适应（注射机动、定模固定板上开设有许多不同间距的螺钉孔，只要保证与其中一组相适应即可）。虽然比较麻烦，但对于大型模具的安装，这种安装安全可靠；压板式安装，安装的自由度较大，被广泛采用。开模行程校核与推出机构的校核1开模行程校核开模行程（也称合模行程）是指模具在开合过程中，注射机动模固定板移动的距离，其大小直接影响到模具所能成型的塑料件的高度。开模行程太小，则不能成型高度较大的塑料件，因此成型之后，塑料件无法从动、定模分型面之间取出。因此，模具设计时，必须校核所选用的注射机的开模行程，以便使其与模具的开模距离相适应。（510mm） ( 3 - 8 )上式右边1280（510mm）160mm，符合要求。式中 注射机最大开模行程（mm）；塑料件脱模距离（mm）；包括浇注系统凝料在内的塑件高度（mm）。2推出机构校核各种型号的注射机的推出装置和最大推出距离不尽相同，设计时，应使模具的推出机构与注射机相适应。通常是根据开合模系统推出装置的推出形式、推杆直径、推杆间距和推出距离等，校核模具内的推杆位置是否合理，推杆推出距离能否达到使塑件脱模的要求。所选注射机的推出行程70 mm12，符合要求。注：对于上面的校核内容是与后面的模具结构设计交叉进行的，但为了行文整体形式与内容的统一，所以将此部分内容放于此处。第4 章 浇注系统的设计4.1 浇注系统设计的基本要点浇注系统是指模具从接触注射机喷嘴处开始，到其型腔为止的塑料熔体流动的通道。浇注系统的作用，是使塑料熔体平稳地且有顺序地充填到模具型腔之中，并在充填和凝固的过程中，把注射压力充分传递到各个部位，以获得组织致密、外形清晰饱满的塑料件。因此要求充模速度快而有序，压力损失小，热量散失少，排气条件好，浇注系统凝料易于与塑件分离或切除，且在塑件上留下浇口痕迹小。在浇注系统设计时，首先要选择浇口的位置，浇口位置的选择恰当与否，将直接关系到塑件的成型质量及注射过程是否能顺利进行。流道及浇口位置的选择应遵循以下原则。设计浇注系统时，流道应尽量少弯折，表面粗糙度为0.81.6。应考虑到模具是一模一腔还是一模多腔，浇注系统应按型腔布局设计，尽量与模具中心线对称。单型腔塑件投影面积较大时，在设计浇注系统时，应避免在模具的单面开设浇口，不然会造成注射时模具受力不均。设计浇注系统时，应考虑去除浇口方便，修正浇口时在塑件上不留痕迹。一模多腔时，应防止将大小悬殊的塑件放在同一副模具内。在设计浇口时，避免塑料熔体直接冲击小直径型芯及嵌件，以免产生弯曲、折断或移位。在满足成型排气良好的前提下，要选取最短的流程，这样可缩短填充时间。能顺利地引导塑件熔体填充各个部位，并在填充过程中不致产生塑料熔体涡流、紊流现象，使型腔内的气体顺利排出模外。在成批生产塑件时，在保证产品质量的前提下，要缩短冷却时间及成型周期。若是主流道型浇口，因主流道外有收缩现象，若塑件在这个部位要求精度较高时，主流道应流有加工余量或修正余量。浇口的位置应保证塑料熔体顺利流入型腔，即对着型腔中宽畅、后壁部位。尽量避免使塑件产生熔接痕，或使其熔接痕产生在塑件不重要的部位。4.2 流道的设计一般的卧式塑料注射机所使用的模具，其普通浇道的浇注系统结构形式如图4-1所示，包括主流道、分流道、冷料穴、浇口。图4-1 注射模普通浇注系统的组成1型芯；2塑件；3浇口；4分流道；5冷料穴；6主流道；7浇口套；8拉料杆4.2.1 主流道设计主流道是指连接注射机喷嘴与分流道的塑料熔体通道，是熔体注入模具最先经过的一段流道。其形状。大小会直接影响熔体的流动速度和注射时间。 主流道形状主流道的一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连。主流道截面形状通常采用比表面积（表面积与体积之比）最小的圆形截面，整体形状为内圆锥体，一般锥度为24，此处取2，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的锥孔内壁必须光滑，其表面粗糙度值应低于0.4