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2017
3D连接座注塑模设计
连接
注塑
设计
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第二章 连接座模具设计一 、设计任务设计题目：连接座模具设计；产品零件以及三维图：如图所示。 连接座产品图二、设计要求：1 材料：ABS；2 生产批量：大批量；3 未注公差取MT5级精度；三、材料性能以及注塑机的选择材料ABS苯乙烯丁二烯丙烯晴三元共聚物的用途以及性能：性能：ABS是三元共聚物，因此兼有三种组元的共同特性，是其具有坚韧、质硬、刚性。ABS树脂具有较高冲击韧性和力学强度，尺寸稳定，耐化学性及电性能好，易于成型和机械加工等特点。此外，表面还可以镀铬，成为塑料涂金属的一种常用材料，另外，ABS与#372有机玻璃熔接性能良好，可做双色成型塑料。用途：在机械工业系统中常用来制造凸轮、齿轮泵叶轮，轴承、电机外壳、仪表表壳、蓄电池槽、水箱外壳、手柄、冰箱衬里等。汽车工业中用来制造驾驶盘、热空气调节管，加热器等，还可供电视机晶体管、收音机制造外壳。ABS的综合性能：收缩率/%相对密度拉伸强度/Mpa线胀系数高强度中冲击0.40.71.07637.0超高冲击0.50.71.053510.8ABS塑料成型的条件：注射机类型： ZX-ZY-125 螺杆式密度/cm： 1.031.07计算收缩率： 0.30.8预热 温度/： 8085 时间（h）： 23h料筒温度/ 后段： 150170 中段： 165180 前段： 180200喷嘴温度/： 170180模具温度/： 50-80注射压力/Mpa： 60100成型时间/s：注射时间：2090 高压时间：05 冷却时间：20120 总周期： 50200螺杆转速/r/min：30适用注射机类型：螺杆、柱塞均可后处理 方法：红外线灯 烘箱 温度/：70 时间/h：24ABS塑料的成型特性：1. 无定型料 其品种牌号很多，各品种的机电性能和成型特征也各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件。2. 吸湿性强 含水量应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑料应要求长时间预热干燥3. 流动性中等 溢边料0.04mm左右4. 比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模具温度。料温对物性影响较大，料温过高易分解，分解温度为250左右。对精度要求较高的塑件，模具温度宜取5060，要求光泽及耐热型塑料宜取6080，注射压力应比加工聚苯乙烯的较高，一般用柱塞式注射机时的料温为180230，注射压力为100140Mpa。螺杆式注射机则取160220，70100 Mpa。5. 模具设计时要注意浇注系统对料流阻力小，浇口处外观不良，易发生熔接痕，应注意选择浇口位置、形式。顶出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色”痕迹，（但是在热水中加热可消失），脱模斜度宜取2以上。注塑机的选择：根据工厂的实际情况选择卧式注射机四、注射模具的设计（一）塑件的工艺分析:注射模分为定模和动模两部件。注射充模时，动模与定模闭合，构成型腔和浇注系统/。开模时动模与定模分离，取出制件。定模安装在注射机的固定模板上；动模将安装在注射机的移动模板上。1. 根据模具 上各个零件的不同的功能，可以分为由以下七个系统组成：1 成型零件 2 导向与定位机构 3 浇注系统 4 脱模机构 5 侧向分型与抽芯机构6 温度调节系统 7 排气系统按模具的型腔容量分类，把模具型腔容积3000cm以上，重量大于2t，需锁模力约600t以上的注射模具称为大型注射模具。又把模具型腔容积在100 cm以下的注射模具称为小型，介于两者之间的称为中型注射模。由此可知，本课题所设计的注射模为小型注射模具。以下是该产品的工艺分析：此零件既有通孔也有侧孔，但是这类侧孔可以直接在开模方向上成型，不要侧向抽芯，所以这套模具的结构比较简单，成型零件主要考虑是嵌入式处理，也不太 复杂，根据零件的结构确定以下方案：1 分型面的选择：分型面设置在最大截面处，如图A-A截面塑件包紧在型芯上留在动模一侧；2 型腔的布局：（1） 一模一腔：塑件的尺寸中等，虽然采用一模一腔可以降低成本，但是不适用于大批量的生产；（2） 一模两腔：对称分布，生产率比较高，适用于大批量生产，模具的尺寸稍偏高，成本处于中等；（3） 一模四腔：四件对称分布，成产率更高，但是成本太高，模具的尺寸也太大，制造成本也太高，不太经济；综合上述：采用一模两腔生产率比较高，模具的成本不太高，所以是最经济的。3 浇注系统：（1）采用侧浇口，从AA分型面进料，模具结构比较简单，同时主流道在模具的中心，不会产生压力中心偏移，结构如图；（2）采用轮辐式浇口，从塑件的上面进料，加工简单，废料也好去除，但模具结构复杂；综上述：采用侧浇口最佳。4 推出机构：（1）推板推出：比较最佳，这样比较稳定，但模具结构也复杂了，（2）推杆推出：模具结构最简单，塑件的强度也够；综上述：采用推杆推出最佳；根据上述分析的结论，初步设计如图所示的模具结构： 连接座模具主视图 连接座模具俯视图（二）、设计流程图： （三）、连接座的模具设计1.加载参照模型 参照模型是产品的复制品，它和模型相关，此模具的布置为一模两腔，所以在加人两个模型。1）建立模具工作目录建立一个文件夹，将产品复制到该文件夹中。2）建立工作目录启动Proe野火版2.0，找到产品所在的位置。3）新建文件4）装配参照模型5）隐藏基准面6）文件保存2.成型零件的设计 连接座的成型零件包括一个外腔和两个大型芯以及四个小型芯。 连接座模具成型零件的设计过程是：先制作以个能完全包括两个塑件的工作件，再根据制件的结构来设计出能切割出大型芯的为第一个分型面，再设计能够切割出小型芯的第二分型面，最后建立主分型面将型腔从毛坯中分离出来。1） 设置收缩率查塑料注塑模机构与设计课本表13得ABS材料的收缩率为0.0030.008。取收缩率S0.006收缩率Proe野火版2.0将自动计算其收缩率。2） 增加毛坯工件成型零件主要包括：凹模、凸模、型芯、镶拼体，以及各种成型杆与成型环。成型零件承受高温高压塑料熔体的冲击和摩擦。在冷却固化中，形成了塑件的形状、尺寸和表面。成型零件在充模保压阶段成受很高的型腔压力，作为高压容器，它的强度和刚度必须在容许值之内。成型零件的结构、材料和热处理的选择及加工工艺性是影响模具工作寿命的主要因素。凹模的结构设计凹模是成型塑件外表面的成型零件；凹模的基本结构可分为：整体式、整体嵌入式和组合式。根据本课题中的研究对象的要求分析，所生产的塑件对其外表面的质量要求比较高，所以选择整体式和整体嵌入式的凹模比较好。分析：整体式凹模 它在成型模具的凹模板上加工型腔，如图所示。很显然，它具有较高的强度和刚度，但是加工困难，需用电火花，立式铣床加工，仅适合于形状简单的小型塑件。整体嵌入式凹模 它适合于小型腔塑件的多型腔模具，将多个一致性较好的整体凹模，嵌入到凹模的固定板中。嵌入的凹模可用低碳钢或低碳合金钢，用一个冲模冷挤成多个，再渗碳淬火后抛光。可用电铸法成型凹模型腔，即使用一般的机加工方法，加工各凹模，由于容易测量，也能保持一致性。整体嵌入式凹模结构能节约优质模具钢，嵌入模板后由足够的强度和刚度，使用可靠且置换方便。整体嵌入式凹模装在固定模板中，要防止嵌入体松动和旋转，要有防脱吊紧螺钉和防转销钉。如下图所示，带肩的嵌入凹模能防止脱出固定板，但需底板紧固。如下图所示，采用过渡配合，甚至过盈配合，可使嵌入件固定牢靠。型芯的结构设计 型芯主要用来成型塑件整体的内部结构形状。小型芯也称为成型杆，用来成型塑件的局部孔或者槽型芯的结构类型主要有： 组合式凸模 圆柱型芯结构 异型型芯结构 镶拼型芯结构本课题设计的塑件为连接座，内部结构简单，经过分析可以适用组合式型芯和镶拼型芯。 成型零件钢材的选用选用要求：1.机械加工性能良好 2.抛光性能优良 3.耐磨性和抗疲劳性能好 3）具有耐腐蚀性凹模的材料：本课题所设计的塑件其外部形状比较简单，所以对一般结构形状简单的凹模常用T、T、TA钢，对于凹模的热处理硬度达4550HRC，凹模粗糙度一般应达Ra0.2Ra0.1um，当塑件表面粗糙度要求较低或塑料流动性不良时应达Ra0.10Ra0.025um.凹模的表面处理：成型表面镀铬，镀铬层深度为0.0150.02mm，镀铬应抛光，达到上述表面粗糙度要求、。（1）型芯材料：常用T、T、TA、T、Cr12.（2）表面粗糙度 成型部分应达到Ra0.10Ra0.025um.，配合部分应达Ra0.8um，其余部分应达Ra6.3Ra1.6um。（3）热处理硬度：4550HRC（4）表面处理：成型部分镀铬，镀铬层深度为0.0150.020mm，镀铬后应抛光处理。(5)成型零件工作尺寸的计算：制品模具成型零件计算公式尺寸外表面型腔内表面D=D+D*S%-T120.06内表面型芯外表面d=d+d*s%+T80.48高度型腔高度H=H+H*S%-0.5(T+T)46.853）分型面设计(1)分型面在注塑模中，用于取出塑件或浇注系统凝料的面通常称为分型面。常见的取出塑件的主分型面与开模方向垂直，也由采用与开模方向一致的侧向分型面。分型面大都是平面、也有倾斜面、曲面或者台阶面。分型面的选择不仅关系道塑件的正常成型和脱模，而且涉及模具结构和制造成本。在选择分型面时，应遵守以下原则： 分型面应选择在塑件的最大截面处，否则无法脱模或加工型腔最大截面处 尽可能将塑件留在动模一侧。因为在动模一侧，设置和制造脱模结构简便易行。为了防止塑件留在定模一侧，将型芯设在动模边，依靠塑件对型芯的包紧力来脱模 由利于保证尺寸的精度 由利于保证塑件的外观质量。分型面上型腔壁面稍有间隙，熔体就会在塑件上产生飞边。飞边影响塑件的外观质量，因此在光滑平整表面或圆弧曲面上，应尽量避免选择分型面 考虑满足塑件的使用要求 尽量减小塑件在合模平面上的投影面积，以减小所需锁模力 长型芯应设置于开模方向上 有利于排气，应将分型面设置于熔体充模流动的末端 非平面分型面的选择，有利于型腔加工合脱模方便以下是分型面的设计：(1)主分型面：(2)大型芯分型面：(3)小型芯分型面：4)分割模具体块：(1)定模型腔。如图所示 （2）型芯固定板。如图所示（4） 大型芯。如图所示 （5） 小型芯。如图所示 5)排气槽的设计排气不良的危害： 增加熔体充模流动的阻力。使型腔不能够充满，会使塑件棱边不清 在制品上呈现明显可见的流动痕迹和熔合缝，其力学性能降低 滞留气体使塑件产生银纹、气孔、剥层等表面质量缺陷 型腔内气体受到压缩后产生瞬时的局部高温，使塑料熔体分解变色，甚至炭化烧焦 由于排气不良，降低了充模速度，增长了注塑成型周期因此，设计型腔时必须考虑排气的问题根据本课题所设计的模具结构，排气问题主要靠两个方面来解决 可该模具动模一侧以两个大型芯四个小型芯和四个顶杆， 以利用顶出杆与顶杆孔和型芯与型芯固定板的配合间隙排气即可，如下图所示该处可以排气 在分型面上设置排气槽 排气槽应设计在熔料流末端，分型面的凹模一侧，该模具可以不采用。6）浇注系统的设计1浇注系统是引导塑料熔体从注塑机喷嘴到模具型腔为止的一种完整的输送通道。它具有传质，传压，传热的功能，对塑件的质量具有决定性的影响。2. 浇注系统的功能：将塑料熔体顺利的充满到模腔深处，以获得轮廓外形清晰，内在质量优良的塑料制件。因此要求，充模过程快而有序，压力损失小，热量损失少，排气条件好，浇注系统凝料易于与制品分离或者切除3. 浇注系统的组成：主流道 分流道 浇口 冷料井4. 浇注系统的设计原则： 排气性良好 流程短 止型心和嵌件变形 整修方便 防止塑件翘曲变形 合理设计冷料穴和溢料槽 浇注系统的断面积和长度浇注系统的布置：在多模腔中，分流道的布置一般有平衡式和非平衡式两种。一般以平衡式的为宜，考虑到在本模具设计中采用的是一模两腔，所以采用平衡式的布置。浇注系统无论是平衡式还是非平衡式布置，型腔均应与模板中心对称。使型腔和流道的投影中心与注塑机锁模力中心重合，避免注射时产生附加的倾侧的力矩。浇注系统的设计：浇注系统包括：主流道 分流道 冷料井及其结构设计1. 主流道 直浇口式主流道呈截锥体，结构如下图主流道主流道入口直径d，应大于注射机喷嘴直径1mm左右，这样便于两者能够同轴对准，也使得主流道凝料能顺利的脱出。主流道入口的凹坑球面半径R应大于注射机喷嘴球头半径约23mm。反之，两者不能够很好的贴合，会让塑料熔体反喷，出现溢边致使脱模困难。锥孔壁粗糙度Ra0.8um，主流道锥角24，过大的锥角会产生湍流和涡流，卷入空气。过小锥角使凝料脱模困难，还会使充模时流动阻力大，比表面增大，热量损耗大。主流道的长度L，一般按模板的厚度确定，但为减少物料的损耗和充模时的压降，以短为好。小模具控制在50mm以内。在出现过长主流道时，可将主流道衬套挖出深凹坑，让喷嘴流入模具。主流道口的出口端应该有较大的圆角，r1/8D，在熔料流量较大，粘度较高时，大端直径D设计的大一些，小型模具可将主流道衬套和定位环制成一体，如下图所示，主流道衬套里侧端面承受熔体高压，入口端面受喷嘴的冲撞和挤压，因此需要有足够的强度和可靠硬度。（1）如下图所示，衬套用T8或T10经淬火，HRC5055，衬套里端面与熔体的接触面积，尽可能小些，并由定位环压紧。定位环外圆与注射机定模板上定位孔呈动配合。分流道设计1. 截面形状 截面形状主要有以下四种形式如下图所示从压力传递的角度考虑，要求有大的流道截面积，从散热少考虑应有小的比面积S，圆形截面S=4/d，半圆截面S4.63/d，矩形截面，若t=/8,则S=5.02/d；若正方形的边长d，则有S=4/d；其中圆形截面最理想，方形截面脱模困难多不采用，梯形截面比面积S虽然大些，但是脱模和加工方便，应用广泛，以其t/d=2/34/5,梯形侧边斜度515为宜，U形截面与梯形相似，应用较多。2. 截面尺寸一般分流道h=4mm,a=10分流道表面粗糙度，常取Ra0.631.6um，以增大外层流动阻力，避免熔流表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率 本课题选的是侧浇口，为了好加工侧浇道也做成如图所示分流道 铸件如图所示：连接座模具工作部件如图所示：型芯固定板小型芯大型芯型腔（四）、连接座其他模具机构的设计 本课题将在EMX中设计，包括模具工作部分以外的所有零件。启动PROE野火版2.0，打开EMX，准备就绪：1 EMX项目准备打开EMX后，将单位设置为mm，图纸大小设置为中如图所示；点击确定，将元件装配完成。执行EMX的项目准，其相当于把模具的工作部分安装到模具架上；如图所示：铸件参照零件2这是塑件的参照零件1型芯固定板小型芯4和5是大型芯型腔将参照零件设置为REF-MODEL,模腔设置到动模一侧型芯，小型芯，固定板和铸件设置到动模一侧。3. 加载模架根据模具工作部分的设计，和模具结构的简单，这样模具成本比较低，并且还好脱模等优势。1） 执行EMX，在模具组件定义中，选择模架：如图所示 模架选择2） 定义模架的宽度和长度：选择标准模架，宽：150，长200.去除A和B板，把钩去掉。选择矩形嵌件，如图所示，去掉去掉 型腔嵌件4)顶杆的选择: 为了保证塑件能推出去,塑件不会被顶坏,所以尽量选大的.: 顶杆的直径是10mm ,数量:4个,相关数据如上图所示.5)螺钉的选择:直径是10mm,如上图所示.6)导柱导向参数的选择:导柱长度1:19mm ,长度2:97mm.如上图所示7)导套导向参数的选择: 长度:59mm .如上图所示.8)浇口浇套的选择:9)定模一侧定位环的选择:定位环高度:10mm.10)导杆的选择:导杆直径:16mm.11)后销的布置和选择:后销直径:10mm.选择有弹簧为了好复位.12)螺钉的选择:由于该模具比较小,选择直径为6mm.13)夹持孔的位置布置: 根据选择的模架的大小14)装配元件:下是连接座总装配三维图: 第三章成型零件加工工艺规程编制一 成型零件加工的加工过程的工序安排 一般有以下几种：3.1下料锻造退火粗加工调制精加工淬火与回火修整抛光镀硬铬装配3.2下料锻造退火粗加工调制精加工修整抛光-镀硬铬装配3.3下料锻造正火粗加工渗碳淬火与回火修整与抛光-镀硬铬装配3.4下料锻造正火或退火粗加工冷挤压（多次挤压时中间应退火）工成型-渗碳或渗氮共渗淬火与回火-镀硬铬装配 上述加工过程工序安排中1和2最常用，他们之间的区别是成型零件有没有淬火与回火，2主要用在不须要淬火，硬度不高的的成型零件加工。3和4用在成型零件尺寸精度要求不是很高的场合。4.1 凸模的一般常用加工工序4.1.1车削 ，按最大尺寸留12mm的余量,4.1.2平磨 两端及相临两侧面,对角尺.4,1,3划线 铅工按图划线.4.1.4铣 按图加工,留出精加工磨削余量0.20.6mm.4.1.5检验4.1.6热处理 淬火.4.1.7磨 按图样要求磨到尺寸精度要求.4.1.8钳 钳工修整抛光.4.1.9表面处理 镀铬.4.1,10钳 钳工修整检验.4.2 凹模的一般常用加工工序4.2.1铣 四周及两平面,厚度留余量0.40.6mm.4.2.2平磨 磨两端面及相临两侧面,对角尺.表面粗糙度为Ra0.8.4.2.3划线 钳工划型孔形状及螺纹孔等位置.4.2.4铣 按图样要求铣出型腔,单边留余量0.30.5mm.4.2.5钳 钳工钻孔,攻螺纹等.4.2.6热处理 4.2.7电加工 采用电极精加工型腔.4.2.8钳 钳工修整抛光.4.2.9表面处理 按图样要求镀铬.4.2.10钳 钳工修整检验.第四章 注塑模具的调试 1.模具安装1)清理模板平面定位孔及模具安装面上的污物，毛刺。2)因本模具外形尺寸不大，故采用整体安装法。先在机器下面两根道轨上垫好木板，模具从侧面进入定位孔，并放正，慢速闭合模板，压紧模具，然后用压板或螺钉压紧定模，并初步固定动模，然后慢速开闭模具，找正动模，因保证开闭模具时平稳，灵活，无卡住现象，然后固定动模。3)调节锁模机构，保证有足够的开模距和锁模力，使模具闭合适当。4)慢速开启模板直至模板停止后退为止，调节顶出装置，保证顶出距离。开闭模具观察顶出机构运动情况，动作是否平稳，灵活，协调。 5)模具装好后，等料筒及喷嘴温度上升到距预定温度20-30，即可校正 喷嘴与浇口套的相对位置及弧面接触情况，可用一纸片在喷嘴与浇口套之间，观察两者的接触印痕， 查吻合情况，须使松紧合适校正后拧紧注射座螺钉，紧固定位。6)开空车运转，观察模具各个部分运行是否正常，然后才可注射试模。 2模具试模通过试模塑件上常会出现各种弊端，为此必须进行原因分析，排除故障。造成次废品的原因很多，有时是单一的，但经常是多方面的综合原因，需按照成型条件，成型设备，模具结构及制造精度，塑件结构及形状等因素逐个分析找出其中主要矛盾，然后再采取调节成形条件，修整模具等方法加以解决。3.试模后模具验收项目：1) 【塑件质量】：(1)尺寸光洁度符合图纸要求。(2)形状完整无缺，表面光洁平滑不得产生不允许的各种缺陷及弊端。(3)飞边不得超过规定要求。(4)保证塑件质量稳定。2 ) 【模具性能】：(1)各工作系统坚固可靠，活动部分灵活平稳，动作互相协调，定位，起 止，保证正常工作，满足成型要求和塑件质量及生产效率。(2)脱模良好，塑件留落方向符合设计要求(3)各主要受力零件有足够的强度.注射模塑的缺陷以及可能产生原因的分析：塑件缺陷产生的原因塑件不足1.料筒、喷嘴及模具温度偏低2.加料量不够3.料筒剩料太多4.注射压力太低5注射速度太慢6.流道或者浇口太小，浇口数目不够，位置不当7模腔排气不良8注射时间太短9浇注系统发生堵塞10.原料流动性太差塑件溢边1.料筒、喷嘴及模具温度太高2.注射压力太大，锁模力不足3.模具密封不严，有杂物或者模板弯曲变形4.模腔排气不良5.原料流动性太大6.加料量太多塑件有气泡1. 塑料干燥不良，含有水分、单体、溶剂及挥发性气体2. 塑料有分解3. 注射速度太快4. 注射压力太小5. 模温太低、充模不完全6. 模具排气不良7. 从加料端带入空气塑件凹陷1. 加料量不足2. 料温太高3.
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