插座面板注射模设计.docx
《插座面板注射模设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《插座面板注射模设计.docx（43页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
插座面板注射模设计
摘要
本次设计是插座面板注塑模设计。
塑件确定采用聚乙烯材料，该材料具有绝缘性好、强度高、价格低廉可用于双孔、三孔插座。
该设计使用了Pro/E软件对插座面板进行三维造型，即利用参数化实体造型的方法，为更加高速、快捷的造型、生产提供了一种切实可行的办法。
设计以单分型面注塑模，型腔采用的是一模两腔注射。
该塑件采用侧浇口注射和组合式型腔设置，推出形式为两杆推出机构完成塑件推出。
我在这次设计中借阅了大量的文献，还通过互联网查找了相关资料，设计过程比较完整。
关键词单分型面注射模；插座；聚乙烯
Abstract
ThedesignistheSocketFacegraduatedfromtheinjectionmolddesign.Mouldadocumentadoptpolyethylenematerial,thatmaterialtohaveinsulationregards,intensityheight,cheapbeusedfor,threesocketstwopriceholeforsure.TheproductandmoldoftheSocketFacewas3DdesignedbyPro/Esoftware.Makeuseofparameterizationentitymodelmethod,givebirthtoachildformorehigh-speed,rapidmodel,havingprovidedonekindofapracticalmethod.ModeldesigningthatmarkoftypeproducesplasticarticlesbyinjectionmouldingfacetofacewithShan,thatthetypecavityadoptsisonemodeltwocavitiesinjection.Shouldmouldapieceadoptobliquetonesrunninggateinjectionandthedyadiccombinationtypecavityinterpose,debutaformfortwopolesdebutorganizationbeingcompletedmouldingapiecedebut.
Iborrowthedocumenthavingreviewedagreatquantityincurrentdesign,havesoughttherelevancedatabyInternet,havedesignedprocesscomparativelyentirely.
KeywordssingletypeofinjectionmoldssocketPE
1绪论
1.1前言
模具是现代工业的重要装备。
随着工业生产的飞速发展，新产品的不断涌现，对模具的设计与制造速度、加工质量，提出了更高的要求。
要求的周期越来越短、精度越来越高，以加速新产品投产及产品的更新换代，提高经济效益及竞争力。
近几年来，许多企业认识到这一点，都在朝这个方向努力发展。
把在实际工作中积累的经验收集、整理与总结。
逐渐形成一种规范化，标准化的设计。
本设计就是利用课本中的理论，和毕业实习基地（江南机械厂）的所见，及前辈的宝贵经验设计出来的一套日常用塑件（某型茶杯的杯盖）的模具。
通过对塑件的分析，确定用一模两腔注射成型该塑件。
同时为了锻炼一下自己的能力，故意在塑件表面增加一些结构（增加多层台阶），来增加设计的难度，加固模具设计方面的知识，为以后在企业有个生存的空间打点基础。
本设计严格按照模具设计的步骤，及模具设计中的要求来设计的：
塑件工艺性的分析、型腔数量的确定、分型面的确定、浇注系统的设计、成型零件的设计等，这一整套的程序下来，感觉自己这方面的知识丰富了不少。
同时在设计中也要求对机械的相关知识有相当的了解：
机械制图、公差与配合、机械制造、材料成型、数控技术等。
总之，在这次毕业设计过程中，我感觉充实了不少。
希望以后在工作岗位也有这样的好机会锻炼自己。
1.2塑料工业简介
塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一。
自从聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展以及高分子合成技术、材料改进技术的进步、愈来愈多的具有优异性能的高分子材料不断涌现，从而促进塑料工业的发展。
模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工艺装备或工具，它属于型腔模的范畴。
通常情况下，塑件质量的优劣及生产效率的高低，其模具的因素占80%。
然而模具的质量的好坏又直接与模具的设计与制造有很大关系。
随着国民经济领域的各个部门对塑件的品种和产量需求越来越大、产品更新换代周期越来越短、用户对塑件的质量要求也越高，因而模具制造与设计的周期和质量要求也相应提高，同时也正是这样促进了塑料模具设计于制造技术不断向前发展。
就目前的形式看，可以说，模具技术，特别是设计与制造大型、精密、长寿命的模具技术，便成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志。
按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。
因人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，就中国就有比较远大的市场，所以模具制造业已成为一个大行业。
在高分子材料加工领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称塑料模。
塑料模具的设计是模具制造中的关键工作。
通过合理设计制造出来的模具不仅能顺利地成型高质量的塑件，还能简化模具的加工过程和实施塑件的高效率生产，从而达到降低生产成本和提高附加价值的目的，塑料模的优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。
塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。
为了生产这些塑料制品必须设计相应的塑料模具。
在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模具设计对制品质量与产量，就决定性的影响。
首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度形状精度以及塑件的物理性能、内应力大小、表观质量与内在质量等，起着十分重要的影响。
其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度，具有重要的影响。
再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模外，一般来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。
现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成型技术的“三大支柱”。
尤其是加工工艺要求、塑件使用要求、塑件外观要求，起着无可替代的作用。
高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的效能。
此外，塑件生产与更新均以模具制造和更新为前提。
塑料模是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。
当塑料制品及其成形设备被确定后，由此可知，推动模具技术的进步应是不容缓的策略。
尤其大型塑料模的设计与制造水平，常标志一个国家工业化的发展程度。
1.3我国塑料模现状
塑料模是现代塑料工业生产中的重要工艺装备，塑料模工业是国民经济的基础工业。
用塑料模生产成型零件的主要优点是制造简、材料利用率高、生产率高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。
在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。
在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的3/3-3/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。
随着我国改革开放步伐的进一步加快，我国正逐步成为全球制造业的基地，特别是加入WTO后，作为制造业基础的模具行业近年来得到了迅速发展。
塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的确开发和应用。
在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。
模具标准化程度不高，系列化商品化尚待规模化；CAD、CAE、FlowCool软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。
因此，我国要从一个制造业大国发展成为一个制造业强国，必须要振兴和发展我国的模具工业，努力提高模具工业的整体技术水平，提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力。
1.4塑料模发展趋势
塑料作为现代四大工业基础材料之一，越来越广泛地在各行各业应用。
其中注塑成型在塑料的各种成型工艺中所占的比例也越来越大。
随着社会的经济技术不段向前发展，对注塑成型的制品质量和精度要求都有不同程度的提高。
塑料制品的造型和精度直接与模具设计和制造有关系，对注塑制品的要求就是对模具的要求。
由于计算技术和数控加工迅速发展，使得CAD/CAM逐渐取代了过去塑料模的设计与制造技术，使传统的设计制造方法及组织生产的模式发生了深刻变化。
塑料模CAD/CAM的发展不仅可以提高塑料模质量，减少塑料模的设计与制造工时，缩短塑料模生产周期，加快塑件生产和产品的更新换代，而且更主要的是能满足当前用户对塑料模行业提出的“质量高、交货快、价格低”的要求。
塑料模以后的发展主要有以下几方面：
1、注射模CAD实用化；
2、挤塑模CAD的开发；
3、压模CAD的开发；
4、塑料专用钢材系列化。
2塑件的分析
2.1塑料材料的选择（分析）
聚乙烯（PE）是由乙烯聚合而成的，聚乙烯的原料来源充足，而且聚乙烯具有优良的电绝缘性能，耐化学腐蚀性能，耐低温性能和良好的加工流动性。
耐腐蚀性,电绝缘性（尤其高频绝缘性）优良,可以氯化,辐照改性.可用玻璃纤维增强其熔点,刚性,硬度和强度较高,吸水性小,有突出的电气性能和良好的耐辐射性.高压聚乙烯柔软性,伸长率,冲击强度和透明性较好,超高分子量聚乙烯冲击强度高,耐疲劳,耐磨,用冷压烧结成型。
2.2塑件的尺寸、精度
1.塑件的尺寸：
塑件的尺寸—指塑件的总体尺寸塑件的尺寸受下面两个因素影响：
塑料的流动性（大而薄的塑件充模困难）；设备的工作能力（注射量、锁模力、工作台面）。
2.塑件的精度：
塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，即所获塑件尺寸的准确度。
3.影响塑件尺寸精度的因素:
模具的制造精度、磨损程度和安装误差；塑料收缩率的波动以及成型时工艺条件的变化；塑件成型后的时效变化（后收缩）。
尺寸精度的确定：
模塑件公差代号为MT（附录E）；MT3级精度最高（一般不采用），MT7级精度最低。
会根据GB/T34486-93（工程塑料模塑塑件尺寸公差）选择塑件公差等级见图2-1
图2-1
A项：
不受模具合模精度影响的尺寸公差值B项：
受模具合模精度影响的尺寸公差值
尺寸精度的确定：
对于塑件上孔的公差可采用基准孔，可取表中数值冠以（＋）号。
对于塑件上轴的公差可采用基准轴，可取表中数值冠以（－）号。
一般配合部分尺寸精度高于非配合部分尺寸精度。
模具尺寸精度比塑件尺寸精度高2-3级。
2.3塑件的几何形状
2.3.1脱模斜度
为了便于塑件脱模，防止脱模时擦伤塑件，避免模具型芯型腔的过度磨损，必须在塑件内外表面脱模方向上留有足够的斜度α，在模具上称为脱模斜度。
脱模斜度的大小取决于塑件的形状、壁厚及塑料的收缩率，一般取30′～3°30′。
2.3.2脱模斜度方向
外形以大端为基准，斜度由缩小方向取得；内形以小端为基准，斜度由扩大方向取得。
脱模斜度设计要点：
塑件精度高，采用较小脱模斜度；尺寸大的塑件，采用较小脱模斜度；塑件形状复杂不易脱模，选用较大斜度；增强塑料采用较大的脱模斜度；收缩率大，斜度加大。
含润滑剂的塑料采用较小脱模斜度，从留模方位考虑:
留在型芯，内表面脱模斜度﹤外表面；留在型腔，外表面脱模斜度﹤内表面。
2.3.3塑件的壁厚
壁厚过小：
强度及刚度不足，塑料流动困难：
壁厚过大：
原料浪费，冷却时间长，易产生缺陷。
塑件壁厚设计原则：
满足塑件结构和使用性能要求下取小壁厚；能承受推出机构等的冲击和振动；制品连接紧固处、嵌件埋入处等具有足够的厚度；保证贮存、搬运过程中强度所需的壁厚；5满足成型时熔体充模所需的壁厚。
2.3.4塑件的加强筋
加强筋的作用：
它能提高塑件的强度、防止和避免塑件的变形和翘曲。
⑵加强筋设计要点：
加强筋的底部与壁连接应圆弧过渡，以防外力作用时，产生应力集中而被破坏。
2.3.5圆角
在满足使用要求的前提下,制件的所有的转角尽可能设计成圆角，或者用圆弧过渡。
1）圆角的作用：
圆角可避免应力集中，提高制件强度；圆角可有利于充模和脱模；圆角有利于模具制造，提高模具强度。
2）圆角的确定：
内壁圆角半径应为壁厚的一半；外壁圆角半径可为壁厚的3.5倍；一般圆角半径不应小于0.5mm；壁厚不等的两壁转角可按平均壁厚确定内、外圆角半径；理想的内圆角半径应为壁厚的2/3以上。
2.3.6塑件的支承面
通常塑件一般不以整个平面作为支承面，而是以底脚或边框为支承面。
本设计选择面积最大的地面为支承面。
2.3.7塑件上的孔
在塑件孔的设计中，一方面应保证塑件的强度，另一方面还需要满足工艺要求，并尽量简化工艺。
模塑通孔要求孔径比（长度与孔径的比值）要小些；2当通孔孔径﹤3.5mm，由于型芯易弯曲折断，不适于模塑成型；肓孔的深度：
h﹤（3～5）d，d﹤3.5mm时，h﹤3d；紧固用的孔和其它受力的孔，应设凸台予以加强。
塑件结构尺寸见图2-2
图2-2
3注射设备的选择
3.1有关制品的计算
根据零件图提供的样品，便可以根据样品测绘得出制品体积，同时也可以借助计算机辅助软件（如：
Pro/E软件等）建立制品模型见图3-1。
（对于没有提供样品的设计，也可以由所提供的制品图样建立模型），这样既便于较精确的计算制品的各个参数，又更为直观、形象。
因条件所限,本设计是由测绘所的体积：
1）制品的体积为：
V3=8.3×8.3×0.8=55.33（cm³）；
2）初步估计浇注系统的体积约为塑件的0.7倍：
V2=55.33
0.7=38.58（cm³）；
本设计中取V2=40（cm³）；
3）该模具一次注射共需塑料的体积约为：
V0=2V3+V2=324.54（cm³）
；
图3-1
3.2注射机型号的确定
根据以上的计算初步选定型号为XS—ZY—325的注射机。
近年来我国引进注射机的机型很多，国内注射机生产厂的新机型也日益增多。
掌握使用设备的技术参数是注射模设计和生产所必需的技术准备。
在设计模具时，最好查阅注射机生产厂家提供的“注射机使用说明书”上标明的技术参数。
根据以上的计算初步选定型号XS—ZY—125的注射机，其主要技术参数如表3-2。
表3-2XS—ZY—325注射机主要技术参数
额定注射量（cm³）
325
螺杆（柱塞）直径（mm）
42
注射压力（MPa
350
注射行程（mm）
335
注射时间（s）
3.6
锁模力（kN）
900
最大成型面积（cm²）
320
最大开合模行程（mm）
300
模具最大厚度（mm）
300
模具最小厚度（mm）
200
合模方式
液压—机械
喷嘴球头半径（mm
SR32
顶杆中心距（mm）
230
喷嘴孔径（mm）
4
4分型面的选择
在塑料注射模制造过程中，总会遇到分型面的确定问题，它是一个很复杂的间题，受到许多因素的制约，常常是顾此失彼。
所以在选择分型面时应抓住主要矛盾，放弃次要因素。
不同的设计人员有时对主要因素的认识也不尽一致，与自身的工作经验有关。
有些塑件的分型面的选择简单明确并且唯一;有些塑件则有许多方案可供选择。
根据我的工作经验，可以按以下原则来确定:
a）保证塑料制品能够脱模
这是一个首要原则，因为我们设置分型面的目的，就是为了能够顺利从型腔中脱出制品。
根据这个原则，分型面应首选在塑料制品最大的轮廓线上，最好在一个平面上，而且此平面与开模方向垂直。
分型的整个廓形应呈缩小趋势，不应有影响脱模的凹凸形状，以免影响脱模。
b）使型腔深度最浅
模具型腔深度的大小对模具结构与制造有如下三方面的影响:
模具型腔深度的大小对模具结构与制造有如下三方面的影响:
1）目前模具型腔的加工多采用电火花成型加工，型腔越深加工时间越长，影响模具生产周期，同时增加生产成本。
2）模具型腔深度影响着模具的厚度。
型腔越深，动、定模越厚。
一方面加工比较困难;另一方面各种注射机对模具的最大厚度都有一定的限制，故型腔深度不宜过大
3）型腔深度越深，在相同起模斜度时，同一尺寸上下两端实际尺寸差值越大，如图2。
若要控制规定的尺寸公差，就要减小脱模斜度，而导致塑件脱模困难。
因此在选择分型面时应尽可能使型腔深度最浅。
c）使塑件外形美观，容易清理
尽管塑料模具配合非常精密，但塑件脱模后，在分型面的位置都会留有一圈毛边，我们称之为飞边。
即使这些毛边脱模后立即割除，但仍会在塑件上留下痕迹，影响塑件外观，故分型面应避免设在塑件光滑表面上。
d）尽量避免侧向抽芯
塑料注射模具，应尽可能避免采用侧向抽芯，因为侧向抽芯模具结构复杂，并且直接影响塑件尺寸、配合的精度，且耗时耗财，制造成本显著增加，故在万不得己的情况下才能使用。
e）使分型面容易加工
f）保证塑件制品精度
作为机械零部件的塑件，平行度、同心度、同轴度都要求很高，保证塑件精度除提高模具制造精度外，与分型面的选择有很大关系。
g）使塑件留在动模内
模具开模时型腔内的塑件一般不会自行脱出，需用顶出机构顶出，注射机上都有顶出装置，且设在动模一侧，因此设计模具分型面时应使开模后塑件能留在动模内，以便直接利用注射机的顶出机构顶出塑件。
如果塑件留在定模内，则要再另设计顶出装置才能脱模，模具结构复杂得多，且成本攀升，加工周期延长。
h）使型腔内总压力较大的方向与分型面垂直
塑件注射时型腔内各方向的压强P相同，故某方向总压力F=PxS,S为某方向的投影面积，当S越大，则F越大，选择总压力较大的方向与分型面垂直，利用注射机的锁模力来承受较大注射压力。
因此模具结构简单，否则需另设计锁紧机构，模具结构复杂，成本增加，加工周期延长。
综上所述，选择注射模分型面影响的因素很多，总的要求是顺利脱模，保证塑件技术要求，模具结构简单制造容易。
当选定一个分型面方案后，可能会存在某些缺点，再针对存在的问题采取其他措施弥补，以选择接近理想的分型面。
该设计分型面选择见图4-1。
图4-1
5塑料件的工艺尺寸的计算
塑料在成型加工过程中，用来充填塑料熔体以成型制品的空间被称为型腔。
而构成这个型腔的零件叫做成型零件。
注射模的成形零件包括凹模、凸模、小型芯、螺纹型心、型环或成形杆等。
由于这些成型零件直接与高温、高压的塑料熔体接触，并且脱模时反复与塑件摩檫，因此要求它有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性和较低的表面粗糙度。
同时要考虑零件的加工性和模具的制造成本。
凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的内表面，成形杆用以形成制品的局部细节。
模具的成形零件主要是凹模型腔和底板厚度的计算，塑料模具型腔在成形过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料飞边，降低制品尺寸精度并影响顺利脱模。
因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚，尤其对于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能单纯凭经验来确定型腔壁厚和底板厚度。
通常工作尺寸是根据模具的制造公差，塑料成型收缩率和成型零件磨损来确定的。
传统的方法是用平均收缩率计算法，其尺寸计算如下：
凹模或型腔的工作尺寸计算式见式（5.1），式（（5.2）。
式（5.1）
式（5.2）
凸模或型心的工作尺寸计算式见式（5.3），式（5.4）。
式（5.3）
式（5.4）
孔间距的尺寸计算式见式（5.5）。
式（5.5）
式中
——塑料的平均收缩率；
Ls——塑件外形径向尺寸；
Δ——塑件公差值；
——塑件外形高度尺寸（mm）；
——凹模或型腔径向尺寸（mm）；
——凹模或型腔深度尺寸（mm）；
——成型零件制造偏差模具的制造公差当尺寸小于50mm时,δ=3/4Δ；当制品尺寸大于50mm时，δ=3/5Δ；
——凸模或型心的径向尺寸（mm）；
——塑件内壁径向尺寸（mm）；
——凸模或型心的高度尺寸（mm）；
———塑件外形深度尺寸（mm）；
——模具中心距基本尺寸（mm）；
——塑件中心距基本尺寸（mm）。
工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸。
（包括矩形和异形型芯的长和宽），型腔深度和型芯高度和尺寸。
材料的公差等级取4级，因PE的成型收缩率为1.5～3.0%,所以平均收缩率取S=2.25%。
1.凹模或型腔径向尺寸
见式（5.1）。
Ls=83
=0.05Δ=0.6
=[（1+2.25%）×83-0.75×0.6]0+0.05
=84.410+0.05
2.凸模或型心的径向尺寸
见式（5.2）。
=43
=0.05Δ=0.56
=[（1+2.25%）×43+0.75×0.56]0-0.05
=43.540-0.05
3.凹模或型腔深度尺寸
见式（5.3）。
=8
=0.05Δ=0.6
=[（1+2.25%）×7-0.666×0.6]0+0.05
=6.7580+0.05
4.凸模或型心的高度尺寸见式（5.4）。
=7
=0.035Δ=0.6
=[（1+2.25%）×7+0.666×0.6]0-0.035
=7.560-0.05
5.模具中心距基本尺寸见式（5.5）。
孔间距的制造公差δz，取制品公差△（0.075）的3/4，即±δz/2=±0.038
则孔间距的尺寸。
=27
=0.038
=（1+2.25%）×27±0.038
=27.57±0.038
=61
=0.038
=（1+2.25%）×61±0.038
=62.37±0.038
6模具型腔壁厚的计算
注射成型时，为了承受型腔高压熔体的作用，型腔侧壁与底板应该具有足够强度与刚度。
小尺寸型腔常因强度不够而破坏；大尺寸型腔，刚度不足常为设计失效的主要原因。
确定型腔壁厚的计算法有：
传统的力学分析法和有限元法或边界元法等现代数值分析法。
后者结果较可靠，特别适用于模具结构复杂、精度要求较高的场合，但由于受计算机硬件和软件等经济与技术条件的限制，目前应用尚不普遍。
前者则根据模具结构特点与受力情况建立力学模型，分析计算其应力和变形量，控制其在型腔材料许用应力和型腔许用弹性（即刚度计算条件）范围内。
成型型腔壁厚刚度计算条件：
1）型腔不发生溢料:
高压塑料熔体作用下，模具型腔壁过大的塑性变形将导致某些结合面出现溢料间隙，产生溢料和飞边。
因此，须根据不同塑料的溢料间隙来决定刚度条件。
表7—6为部分塑料许用的溢料间隙。
2）保证塑料精度:
当塑件的某些工作尺寸要求精度较高时，成型零件的弹性变形影响塑件精度，因此应使型腔压力为最大时，该型腔壁
升级会员 