05911029李雪阳插座壳的模具设计.docx
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05911029李雪阳插座壳的模具设计
四川理工学院成人教育学院
毕业设计（论文）
题目插座壳的模具设计
教学点重庆科创职业学院
专业机械设计制造及自动化
年级2011级
姓名李雪阳
指导教师唐建敏
定稿日期：
2014年4月25日
四川理工学院成人教育学院
毕业设计（论文）任务书
学生姓名
李雪阳
专业班级
机械模具BK311101
设计（论文）题目
插座壳的模具设计
接受任务日期
2013年12月18日
完成任务日期
2014年4月25日
指导教师（签名）
唐建敏
指导教师单位
重庆科创职业学院
设计（论文）内容目标
通过毕业论文时间教学环节，使我们所学的基础理论、专业知识、基本技能得到不同的巩固、深化、提高，学会用文献检索、调查研究、综合分析等方法边写报告、写作能力、口头表达能力得到一定的提高。
培养正确的设计思想、理论联系实际的工作和严肃认真的科学态度。
进一步训练和提高我的设计能力、计算能力、使用计算能力和文字表达等基本技能。
设计（论文）要求
（1）设计插座壳模具的总体方案。
（2）各环节的仪表和器件的选型。
（3）根据计算要求用CAD、UG软件的设计。
（4）实现对湿度检测信号采集，单片机具有数据采集和处理能力。
参考资料
（1）《液压与气动技术》宋正和曹燕主编北京交通大学出版社
（2）《特种加工技术》郭淳钦主编南京大学出版社
（3）《模具专业英语》黄星主编人民邮电出版社
（4）《模具制造技术》林承全主编清华大学出版社
（5）《模具CAD/CAM（UGNX6.0）中文版》唐立山主编中国海洋大学出版社
注：
此表由指导教师填写后发给学生，学生按此表要求开展毕业设计（论文）工作。
插座壳的模具设计
摘要
塑料制品已在工业，农业，国防和日常生活中的方面得到广泛应用。
特别是在电子业中则为突出。
电子产品的外客大部分是塑料制品，产品性能的提高要求高素质的塑料模具和塑料性能。
成型工艺和制品的设计。
塑料制品的成型方法很多。
其主要用于是注射，挤出，压制，压铸和气压成型等和气压成型等。
而注射模，挤出约占成型总数的60%以上。
注射成型分为加料，熔融塑料，注射制件冷却和制件脱模等五个步骤。
当然如利用电气控制，可实现半自动化或自动化作业。
塑料注射模主要用于热塑料制品的成型，已成功的用于成型热固塑性塑料制品，它是塑料制品生产中十分重要的工艺装置。
注射模的基本组成是：
定模机构、动模机构、浇注系统、导向装置、顶出机构、芯机构、冷却和加热装置、排气系统。
因注射模成型的广泛适用，正是我这个设计的根本出发点。
关键词：
塑料制品；塑料注射模；浇注；导向定位；推出；冷却；
SOCKETSHELLMOLDDESIGN
ABSTRACT
Plasticproductshavebeenwidelyusedinindustry,agriculture,nationaldefenseandaspectsofeverydaylife.Especiallyintheelectronicsindustrywasoutstanding.Mostforeignvisitorselectronicproductsareplasticproducts,improveproductperformancerequirementsofhigh-qualityplasticmoldsandplasticproperties.Moldingprocessandproductdesign.
Manyplasticsmoldingmethod.Itismainlyusedforinjection,extrusion,pressing,diecastingandpressuremoldingandpressuremolding.Theinjectionmolding,extrusionaccountingforover60%ofthetotalmolding.Injectionmoldingintofeeding,moltenplasticinjectionmoldpartssuchascoolingandpartsoffivesteps.Ofcourse,suchastheuseofelectricalcontrol,semi-automaticorautomaticoperation.
Plasticinjectionmoldplasticproductsmainlyforheatmolding,hasbeensuccessfullyusedthermosettingplasticmoldingplasticproducts,plasticproducts,whichistheproductionofprocessequipmentisveryimportant.Injectionmoldingisabasiccomponent:
fixedmoldagencies,organizationsmovingmold,pouringsystem,guidingdevice,theejectionmechanism,thecoreagencies,coolingandheatingequipment,exhaustsystem.
Duetotheinjectionmoldingiswidelyused,itisthefundamentalstartingpointofmydesign.
Keywords:
plasticproducts；plasticinjectionmold；casting；orientedpositioning；launch；cooling
目录
第一章绪论1
第二章设计任务2
第三章塑件的结构工艺性分析3
3.1塑件的几何形状分析3
3.2塑件原材料的成型特性分析3
3.3塑件的结构工艺性分析3
3.3.1塑件的尺寸精度分析和成型零部件计算3
3.3.2塑件要求4
3.3.3塑件的生产批量4
3.4初选注射机5
3.4.1计算塑件体积5
3.4.2确定型腔数目5
3.4.3确定注射成型的工艺参数5
3.4.4确定模具温度及冷却方式5
3.4.5初步确定成型设备5
第四章分型面及浇注系统的设计7
4.1分型面的确定7
4.2浇注系统的设计7
4.2.1主流道和定位圈设计7
4.2.2分流道的设计7
4.2.3浇口的设计8
4.2.4冷料穴的设计8
第五章模具设计方案10
5.1型腔设置10
5.2成型零件的结构确定10
5.2.1凹模设计10
5.2.2凸模设计11
5.3导向定位机构设计11
5.4推出机构设计11
5.5冷却系统设计12
第六章主要零部件的设计计算13
6.1模具型腔壁厚的确定13
6.1.1型腔侧壁厚度S的计算13
6.1.2型腔底板厚度T的计算14
6.2斜顶机构的设计计算15
6.2.1抽芯距S的计算15
6.2.2抽芯力的计算15
6.2.3确定斜顶的倾斜角15
6.2.4标准模架的确定15
第七章注塑机有关参数的校核17
7.1模具闭合高度的确定17
7.2模具闭合。
高度的校核17
7.3模具开模行程的校核17
7.4斜顶抽芯距的校核17
第八章绘制模具装配图19
第九章总结20
参考文献21
致谢22
第一章绪论
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，是国际上公认的关键工业。
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。
模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。
模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中60％～90％的产品的零件，组件和部件的生产加工。
目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。
中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。
研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。
第二章设计任务
图2-1插座上壳三视图
技术要求：
（1）未注公差按MT5
（2）一模两件
大批量，材料为ABS。
第三章塑件的结构工艺性分析
3.1塑件的几何形状分析
熟读塑件的图样，在头脑中建立清晰的塑件三维形状，复杂的塑件可通过计算机三维建模帮助理解其几何形状所做零件的三维图1-1如下所示：
图1-1五孔插座壳的三维图
3.2塑件原材料的成型特性分析
ABS是不透明的非结晶型聚合物，无毒，无味，密度1.02至1.05g/cm。
ABS具有突出的力学性能，坚固，坚硬，坚韧，具有一定的化学稳定性和良好的介电性能，并具有较好的尺寸稳定性，易于成型和机械加工。
成型塑件表面有较好的光泽，经过调色可配制成任何颜色，其缺点是耐热性差。
ABS可采用注射，挤出，压延，吹塑，真空成型，电镀焊接及表面涂饰等多种成型加工方法。
3.3塑件的结构工艺性分析
3.3.1塑件的尺寸精度分析和成型零部件计算
该塑件尺寸均为未标注公差的自由尺寸，按MT5查取公差
如表1—2所示：
表1-2成型零部件尺寸计算
类别
模具零件名称
塑件尺寸
计算公式
工作尺寸
型腔计算
型腔长
960
-1
L+δm=[（1+SCP）LS-0.75Δ]+δ0
95.778
+0.330
宽
860
-1
85.723
+0.330
高
150
-0.58
（Hm）+δ0=[（1+SCP）HS-0.5Δ]+δ0
14.792
+0.190
定模镶件
8
+0.280
L0-δ=[（1+SCP）LS+0.75Δ]0-δ
8.2540
-0.09
1.5
+0.20
1.6580
0.07
6.5+0.280
6.7460
-0.09
型芯计算
大型芯
92
+10
lm=[（1+SCP）lS-0.75Δ]0-δ
93.2560-0.33
82
+10
83.2010-0.33
13
+0.580
13.5070-0.19
动模小型腔截面尺寸
100-0.28
L+δm=[（1+SCP）LS-0.75Δ]+δ0
9.845
+0.090
3.50-0.24
3.339
+0.080
8.50-0.28
8.337
+0.090
3.3.2塑件要求
对该塑件表面没有特殊要求。
一般情况下外表面要求光洁，表面粗糙度可以取0.8um，没有要求的塑件内表面粗糙度Ra可取3.2um。
3.3.3塑件的生产批量
塑件的生产类型对注射模具结构均有重要影响。
在大批量生产中，由于注射模具价格在整个生产费用中所占比例较小，提高生产率和模具寿命问题比较突出，所以考虑使用自动化程度较高、精度寿命高的模具。
该塑件是大批量生产，因此在模具设计中要提高塑件的生产率，倾向于采用多型腔、高寿命、成型周期短、自动快速脱模模具，同时模具造价要适当控制。
3.4初选注射机
3.4.1计算塑件体积
通过三维造型可获得圆形壳罩的体积V=25340.9846mm3，ABS的密度取ρ=1.03g/cm3，所得塑件质量m=26.1g。
3.4.2确定型腔数目
由于该塑件内部侧面有侧凸，加上塑件尺寸有一般精度要求，外表面有高光洁要求，不宜采用太多型腔数目，所以采用一模两腔，型腔平衡布置在型腔板两侧，以方便侧抽实现﹑浇口排列和模具的平衡。
3.4.3确定注射成型的工艺参数
根据塑件结构和ABS的成型性能，查阅有关的资料初步确定塑件的注射成型工艺参数，如表1-3所示：
表1-3注射成型工艺参数
工艺参数
内容
工艺参数
内容
预热和干燥
温度80~90/℃
成型时间/s
注射时间
3~5
时间2h
保压时间
15~30
料筒温度/℃
后段
180~200
冷却时间
15~30
中段
210~230
总周期
40~70
前段
200~210
螺杆转速/（r/min）
30~60
喷嘴温度/℃
180~190
后处理
方法
红外线灯烘箱
模具温度/℃
60~80
温度/℃
70
注射压力/MPa
70~90
时间/h
2~4
3.4.4确定模具温度及冷却方式
ABS为非结晶型塑料，流动性中等，壁厚一般，因此在保证顺利脱模的情况下尽量缩短冷却时间，提高生产效率。
所以考虑采用适当的冷却水循环,成型模具温度控制在60~80℃。
3.4.5初步确定成型设备
塑件采用注射成型加工，使用一模两腔分布，可计算出一次的塑料注射量：
W=2m+m废=57.42g。
根据一次注射量的分析以及考虑塑料品种，塑件结构，生产批量以及注射工艺参数，注射模具尺寸大小等因素，参考设计手册初选SYZ-300，参数如表1-4：
表1-4注塑机使用参数
序号
主要技术参数项目
参数值
1
最大注射量/cm3
320
2
注射压力/MPa
125
3
锁模力/kN
1400
4
动定模板安装尺寸/mm
520*620
5
最大模具厚度/mm
355
6
最小模具厚度/mm
130
7
最大开模行程/mm
340
8
喷嘴前端球面半径/mm
12
9
喷嘴孔直径/mm
4
10
定位圈直径/mm
125
第四章分型面及浇注系统的设计
4.1分型面的确定
为保证塑料件顺利分型，主分型面应首先考虑在塑件的最大轮廓处。
开模后，塑件应留在动模上，便于顶出，综合考虑塑件的精度﹑表面质量﹑排气和模具的加工制造等。
选择如图1-5分型面：
图1-5分型面
4.2浇注系统的设计
浇注系统由主流道﹑分流道﹑分流道﹑冷料穴四个部分组成。
考虑塑件的外观要求较高，外表面不允许有成型斑点和熔接痕，以及一模两腔的布置﹑ABS对剪切速率较为敏感的原因，浇口采用方便加工修整﹑凝料去除容易且不会在塑件外壁留下熔接痕的侧浇口，模具采用单分型面的两板模，模具成本易控制在合理的范围内。
4.2.1主流道和定位圈设计
由于主流道与注射机的高温喷嘴反复接触碰撞。
故应设计成独立可更换拆卸的浇口套，查资料得SYZ-300型注射机喷嘴的有关尺寸：
SR0=12mm,喷嘴孔直径d0=4mm,定位孔直径为φ125mm，为保证模具主流道与喷嘴的紧密接触，避免溢料，主流道与喷嘴的关系为：
SR=SR0+（1~2）,d=d0+0.5,因此主流道球面半径SR=14mm，定位圈直径125mm，主流道小端口直径d=4.5mm。
4.2.2分流道的设计
采用U型断面分流道，在一块模板上，切削加工较容易实现，且比面积不大。
查有关资料ABS的分流道推荐直径为φ4.8~9.5mm，取Φ8mm，分流道设计如图1-6所示：
图1-6分流道设计
4.2.3浇口的设计
根据塑件的外观要求及型腔的分布情况选用如图1-7所示的测浇口。
从塑件的底侧中部进料，去除凝料时不会在塑件的外壁留下浇口痕迹。
L1=（0.6~0.9）+b/2取L1=2.5mm；L=2~3mm取L=2mm；浇口深度t=0.5~2.0mm取t=1.0mm；浇口宽度b=（0.6+0.9）
mm取b=1.5mm。
图1-7浇口设计
4.2.4冷料穴的设计
采用Z型头拉料杆的冷料穴，如图1-8所示，将其设置在主流道的末端，既起到冷料穴的作用，又兼起开模分型时将凝料从主流道中拉出留在动模一侧。
图1-8冷料穴的设计
第五章模具设计方案
5.1型腔设置
在保证浇注系统分流道的流程短，模具结构紧凑，正常工作的前提下，尽可能使模具型腔对称，均衡，取件方便。
本塑件采用一模两腔，型腔平衡布置在五孔插座型腔板中心。
5.2成型零件的结构确定
成型零件直接与高温高压的塑料接触，它的质量直接影响塑件的质量。
本塑件材料为ABS，对表面粗糙度和精度要求较高，因此要求成型有足够的强度，刚度，硬度和耐磨性，应选用优质模具钢制作，还应进行热处理，以使其具备50~55HRC的硬度。
5.2.1凹模设计
采用整体嵌入式凹模，放在定模板一侧，主要从节省材料，方便热处理，便于日后更换维修等方面考虑。
在设计凹模仁时除了考虑壁厚的刚度和强度外，还要留有足够的冷却水道位置，并在四角设计虎口，起到锁模作用，凹模设计如图1-9：
图1-9凹模设计
5.2.2凸模设计
凸模和凹模一样也采用组合式的结构如图1-10所示：
图1-10凸模设计
5.3导向定位机构设计
由于塑件基本对称，且无单向侧压力，所以采用直导柱即可满足要求。
为防止导柱未导向前型芯进入型腔，易造成成型部位的损坏，所以导柱要比主型芯高出6~8㎜如图1-11所示：
图1-11导柱导套
5.4推出机构设计
推出机构一般由推出、复位、导向三大部件组成，推出机构按其推出机构的动力来源可分为手动推出机构、机动推出机构和液压推出机构与气动推出机构等。
机动推出机构是依靠机注塑机的开模动作驱动模具上的推出机构。
根据本塑件上壳罩的的形状特点，为降低成本选用制造简单的机动普通杆推出，虽然推出时会在塑件内表面留下顶出痕迹，但不影响塑件外观。
如图1-12所示：
图1-12普通推杆
5.5冷却系统设计
采用冷却水冷却，凹模冷却水道采用同型芯一样的环绕型冷却水回路，型芯在开设水道时应避开斜顶、顶杆等。
如图1-13所示：
图1-13冷却水道三维示意图
第六章主要零部件的设计计算
6.1模具型腔壁厚的确定
塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应有足够的强度和刚度，本模具的凹模采用的是整体嵌入式，因此可用整体式矩形型腔壁厚计算公式来确定型腔侧壁厚度S和型腔底板厚度T如图1-14所示：
图6-1模具型腔壁厚图
图6-2型腔示意图
L—型腔长度，取值为96mm；b型腔宽度，取值为80mm；h型腔深度，取值为40mm。
6.1.1型腔侧壁厚度S的计算
（1）按刚度条件计算
式中:
C—由h/l决定的系数，查表9-22得c=1.5；
p—型腔内最大熔体压力，可取注射成型压力的25％~50％，p取30Ma;
h—型腔深度，h=15；
[δ]—模具刚度计算许用变形量，查《机械零件设计手册》计算得[δ]=29.65；
模具钢的弹性模量，E=2.2*105
（2）按强度条件计算
式中:
p—型腔内最大熔体压力，p取30Ma;
h—型腔深度，h=15；
W—抗弯截面系数，由h/l决定，查教材《塑料成型工艺与模具设计》表4-6得W=0.108
α—型腔的边长比，a=b/l=0.9;
—模具强度计算许用应力，预硬化塑料模具钢取
=300Ma。
6.1.2型腔底板厚度T的计算
（1）按刚度条件计算
式中:
—由型腔边长比l/b的系数，查表9-23得
=0.024
p—型腔内最大熔体压力，p取30Ma;
b—型腔宽度，取b=80
E—模具钢的弹性模量，E=2.2*105
—模具刚度计算许用变形量，查《机械零件设计手册》计算得[δ]=32.3
（2）按强度条件计算
式中:
—由型腔边长比l/b的系数，查教材《塑料成型工艺与模具设计》表4-7得
=0.4974。
p—型腔内最大熔体压力，p取30Ma;
b—型腔宽度，取b=80；
—模具强度计算许用应力，预硬化塑料模具钢取
=300Ma。
根据以上刚度、强度的计算，得出型腔的壁厚要求为：
型腔侧壁厚度S≥18.5,；型腔底板厚度T≥18.65。
6.2斜顶机构的设计计算
斜顶机构如图6-3所示：
图6-3斜顶机构三维示意图
6.2.1抽芯距S的计算
S=H+1=2.5mm
式中：
h—侧型芯成型部分高度，h为1.5㎜。
6.2.2抽芯力的计算
c—倒扣成型部分截面平均周长，c为37.68㎜；
h—倒扣成型部分高度，h为1.5㎜；
—塑料对模具钢的摩擦系数，
为0.2；
—倒扣的脱模斜度和倾角，该塑件
为0o
6.2.3确定斜顶的倾斜角
该件内抽芯距小，抽芯力不大，斜顶的倾斜角取5o
6.2.4标准模架的确定
综合考虑本塑件采用一模两腔平衡布置、侧浇口一次分型结构、型腔的壁厚要求、塑件尺寸大小、内部抽芯机构、冷却水道的布置等多项因素，估计型腔模板的概略尺寸，查表选取模板尺寸为23*35，选用P4—230350—43—Z1型标准模架如图6-4所示：
图6-4标准模架
第七章注塑机有关参数的校核
7.1模具闭合高度的确定
组成模具闭合高度的模板及其它零件的尺寸有：
定模做板为H1=25㎜
型腔板为H2=70㎜；
型芯固定板H3=60㎜;
垫铁H4=70㎜;
动模座板H5=25㎜；
则模具的闭合高度H=250㎜。
7.2模具闭合。
高度的校核
由于SYZ-300型注塑机所允许的模具最小厚度
=150㎜；模具最大厚度
=300㎜，而计算所得模具闭合高度H=250㎜，所以模具闭合高度满足
≤H≤
的安装条件。
7.3模具开模行程的校核
开模行程也叫做合模行程，指模具开合过程中动模座板的移动距离，用符号S表示。
SYZ-300型注塑机最大开模行程
=340㎜。
为了使塑件成型后顺利脱模，并结合该模具斜顶的特点，确定该模具的开模行程应满足：
＞H+H塑+H推+（10~15）=310㎜
式中：
H—模具的闭合高度250㎜
H塑—塑件的高度15㎜
H推—塑件的推出距30㎜
因
＞310㎜，故注塑机的开模行程满足要求。
7.4斜顶抽芯距的校核
=H推
=2.625㎜＞L倒=1.5㎜
—斜顶的水平抽芯值；
H推—塑件的推出距离2.625㎜；
—斜顶的倾斜角5o；
L倒—倒扣的长度；
因为
＞L倒，所以斜顶抽芯机构满足使用要求。
第八章绘制模具装配图
8-1总装配图
图8-2模具装配图
第九章总结
通过对旋纽塑料成型模具的设计，对常用塑料在成型过程中
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