电插座注塑模具毕业设计Word格式.docx
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随着市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展，因此对模具的要求也越来越高。
为了满足市场需要，未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工都必将有较快发展。
超大型、超精密、长寿命、高效模具；
多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。
更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之将产生一些特殊的、更为先进的加工方法。
各种模具型腔表面处理技术，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。
1.4国外注塑模具发展趋势
目前，国外的注塑机发展主要通过以下几个方面：
1.4.1微型化与大型化
微型化是各类产品今后的重要发展方向，有越来越多的市场需求。
目前虽然已有重量为万分之一克的注射制品成型加工技术装备，也已有直径为1mm的塑料管生产设备和3ml的中空吹塑机等，但是日本已提出开发重量为十万分之一克的注射成型加工装备；
而用于替代人体血管的直径小于0.5mm的塑料管生产设备，已为一些国家在研发中。
大型化也是今后产品的发展方向之一。
目前，小轿车车身板生产用的8000kN合模力的注射机已开发出来，2000mm的塑料管、宽10m的片材和5000L的中空容器等大型塑料制品生产设备已有商品出现。
但是，工业用各种大型塑料制品的生产需求仍很明显，诸如洲际长途输液输气超大直径塑料管的生产，10000L甚至更大容积的塑料储装容器等的生产都已有需求产生。
1.4.2个性化
长期以来塑料机械的机型、功能、规格的划一和固定不变性已不能满足市场要求。
客户由于生产的塑料制品要求经常变化和经营上有效投资的考虑，需要塑料机械工业能为其提供最大行程注射机、小注射量大合模力或大合模力小注射量的注射机、混料与注射联用的成型设备、附有特殊外围配套装置的挤出生产线、木材（或其它材料）与塑料共混成型加工设备这既要求塑料机械企业在技术人才、技术创新方面要具有雄厚的实力，也要求企业能在第一时间内准确把握客户的个性化需求。
1.4.3节能化
节能降耗目前已经成为注塑机最主要的发展趋势，全电动、两板式注塑机将成为未来国际市场的主流。
1.5小结
随着市场的国际化，竞争将愈演愈烈，短周期、高质量、长寿命的模具行业和用户的追求，这必将使模具技术全面深入地应用于塑料模具模具行业中，同时与并行工程、精益生产、敏捷制造等多种生产模式的结合日益密切，最终使塑料模具行业发生重大变革。
2.塑件的工艺分析
2.1塑件设计要求
该产品为日常生活中常见的电源插座,自然要求其使用材料具有绝缘性的作用。
并且对该产品精度及表面粗糙度要求不高，为一般精度。
图2.1为本人在原产品基础上进行改进与创新后绘制的塑件图：
图2.1
2.2分析塑件使用材料的种类及工艺特征
该塑件材料选用ABS（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物）。
比重:
1.05克/立方厘米
特点：
1.综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好。
2.与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理。
3.有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。
4.流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。
5.用途：
适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件。
ABS主要技术指标：
表2.1热物理性能
密度（g/cm³
）
1.02—1．05
比热容（J·
kg-1K-1）
1255—1674
导热系数
（W·
m-1·
K-1×
10-2）
13.8—31.2
线膨胀系数
（10-5K-1）
5.8—8.6
滞流温度（°
C）
130
表2.2力学性能
屈服强度（MPa）
50
抗拉强度（MPa）
38
断裂伸长率（﹪）
35
拉伸弹性模量（GPa）
1.8
抗弯强度（MPa）
80
弯曲弹性模量（GPa）
1.4
抗压强度（MPa）
53
抗剪强度（MPa）
24
冲击韧度
（简支梁式）
无缺口
261
布氏硬度
9.7HBW
缺口
11
表2.3电气性能
表面电阻率（Ω）
1.2×
1013
体积电阻率（Ω·
m）
6.9×
1014
击穿电压（KV/mm）
\
介电常数（106Hz）
3.04
介电损耗角正切（106Hz）
0.007
耐电弧性（s）
50—85
2.3分析塑件的结构工艺性
该塑件尺寸中等，整体结构较简单.多数都为平面特征。
尺寸精度要求相对较低，结合其材料性能，尺寸公差等级故选一般精度等级：
MT3。
2.4工艺性分析
为了产品的外表美观及生产效率，也就是说为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用侧浇口。
该浇口的分流道位于模具的分型面处，浇口纵向开设在模具的型腔处，从塑料件侧面进料，因而塑件外表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。
查找有关文献和参考工厂时间应用的情况，ABS的成型工艺参数可作如下选择：
（试模时，可根据实际情况作适当调整）
注塑温度：
包括料筒温度和喷嘴温度。
料筒温度：
前段温度t1选用2000C；
中段温度t2选用2200C；
后段温度t3选用1900C；
喷嘴温度：
1800C；
注塑压力：
选用100Mpa；
（相当于注射机表压35kgf）
注塑时间：
选用30s；
保压压力：
选用72Mpa；
（相当于注射机表压25kgf）
保压时间：
选用10s；
冷却时间：
总周期：
选用70s；
说明：
1.预热和干燥均采用鼓风烘箱；
2.凡潮湿环境使用的塑料，应进行调湿处理，在100～1200C水中加热2～18h。
3.注射机的选择
3.1塑件体积的计算
V=V1+V2*4
V1=a*a*ba为边长b为壁厚=12800mm3
V2=（h-b）*a*b*4h为高度
=（12-2）*80*2*4
=6400mm3
V=12800+6400=19200mm3=19.2cm3
3.2计算塑件的质量
查手册取密度ρ=1.05g/cm3
塑件体积：
V=19.2cm3
塑件质量：
根据有关手册查得：
ρ=1.05g/cm3
所以，塑件的重量为：
M=p*v=1.03*19.2=19.776g
主浇道体积V浇道约为25cm3
总体积V总=4*V+V浇道=105cm
3.3注塑机的确定
注塑机XS-ZY250参数表
额定注射量/cm3250
锁模力/kN1800
螺杆直径/mmΦ50
注射压力/MPa147
最大开模行程/mm500
注射行程/mm160
模具最大厚度/mm350
注射速率/（g/s）114
模具最小厚度/mm200
注射方式螺杆式
结构形式卧式
合模方式液压
定位圈直径/mmΦ100
电动机功率/kW24
喷嘴球半径/mmR18
孔直径/mmΦ4
3.4锁模力与注射压力的校核
p--注射时型腔压力，查参考文献得20-40MPa；
A--塑件在分型面上的投影面积（cm2）；
A1--浇注系统在分型面上的投影面积（cm2）；
F--注射机额定锁模力，按XS-ZY-250型注射机额定锁模力为1800kN。
P（nA+A1）=25~40*（4*64+2）=645~1032kN＜F=1800kN
经校核可知注塑机XS-ZY250可行
3.5模具厚度H与注射机闭合高度
注射机开模行程应大于模具开模时，取出塑件（包括浇注系统）所需的开模距离
即满足下式
s≥H1+H2+（5～10）
式中S--注射机最大开模行程，mm；
H1--推出距离（脱模距离），mm；
H2--包括浇注系统在内的塑件高度，mm；
开模行程SK＝84≤S=500
经校核可知注塑机XS-ZY250可行。
4.塑件的工艺分析
4.1型腔数的确定
为了使模具与注塑机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，设计模具时应确定型腔数目。
4.1.1根据经济性确定型腔数目
据总成型加工费用最小的原则，并忽略准备时间和试生产原材料费用，仅考虑模具费和成型加工费。
模具费为Xm=nC1+C2
式中C1——每一型腔所需承担的与型腔数有关的模具费用；
C2——与型腔数无关的费用。
成型加工费为：
式中N——制品总件数；
Y——每小时注射成型加工费（元/h）；
t——成型周期。
总成型加工费为X=Xm+Xj
为使总成型加工费最小，令
则得：
4.1.2根据注塑机的额定锁模力确定型腔数目
根据注射机的额定锁模力大于将模具分型面胀开的力，F≥p（nAn+Aj）
型腔数
式中F——注射机的额定锁模力（N）；
p——塑料熔体对型腔的平均压力（MPa）；
An——单个塑件在分型面上的投影面积（mm2）；
Aj——浇注系统在分型面上的投影面积（mm2）。
n=（1800000-147*560）/（147*6400）=20.86（个）
4.1.3根据塑件精度确定型腔数目
根据经验，每增加一个型腔，塑件尺寸精度要降低。
设模具的型腔数目为n，塑件的基本尺寸为L（mm），塑件的尺寸公差为±
△，单型腔模具注塑生产可能产生的尺寸误差百分比为±
△，不同材料单型腔模具的尺寸误差如表4.1所示。
式中L——塑件基本尺寸（mm）；
±
δ——塑件的尺寸公差（mm），为双向对称偏差标注；
±
Δ——单腔模注射时塑件可能产生的尺寸误差的百分比。
表4.1不同材料单型腔模具的尺寸误差
塑料名称
聚甲醛
聚酰胺
尼龙66
聚碳酸酯、聚氟乙烯、ABS等非晶型料
尺寸误差±
Δ/（%）
0.2%
0.3%
0.5%
电插座的基本尺寸为80*80mm，尺寸误差小于2mm，塑件材料为ABS，则
n≤25*2/（80*0.5％）-24=101（个）
4.1.4根据注塑机的最大注塑量确定型腔数目
式中Vg—注射机最大注射量（cm3，g）；
Vj—浇注系统凝料量（cm3，g）；
Vn—单个塑件的容积或质量（cm3，g）。
n=（250*1.05-20）/19.776=12.3（个）
综合上述各条件要求，最终确定型腔数为4，基本可以满足上述全部要求。
4.2型腔的布置
模具型腔数确定后，应考虑型腔的布局。
注塑机的料简通常置于定模板中心轴上，由此确定了主流道的位置，各型腔到主流道的相对位应满足以下基本要求。
（1）尽量保证各型腔从总压力中均等分得所需的型腔压力，同时均匀充满，并均衡补料，以保证各塑件的性能、尺寸尽可能一致。
（2）主流道到各型腔流程短，以降低废料率。
（3）各型腔间距应尽可能大，以便在空间设置冷却水道、推出杆等，并具有足够的截面积，以承受注射压力。
（4）型腔和浇注系统投影面积的中心应尽量接近注射机锁模力的中心，一般与模板中心重合。
则确定的型腔分布方式为：
图4.1
4.3流动比计算
塑件流动比是指最大流程与制品厚度之比。
流程是指熔体从浇口流动到型腔最远处的距离。
熔体的流动距离受到如熔体进入浇口时的温度、初速度、模具温度、塑件厚度等诸多因素有关。
当浇注系统和型腔的各段断面尺寸不相同时，流动比应按下式计算：
式中Li——流路各段长度，mm；
δi——流路各段厚度，mm。
分析本课题的浇注系统及塑件，浇注系统的各段长度及厚度已唯一确定，塑件的最大流程需要进行分析得出。
通过CAD软件对塑件三处可能为最大流程的长度计算，确定塑件的最大流程为122.9mm。
另两段的长度分别为94.09mm、104mm
则流动比=122.9/2+94.09/2+104/2=160.495＜270~310（ABS的流动比），合理。
5.分型面的选择设计原则
分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模。
5.1分型面的形式
该塑件的模具只有一个分型面，垂直分型。
5.2分型面的设计原则
由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的结构工艺性及精度、形状以及摧出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析。
选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则：
1分型面应选在塑件外形最大轮廓处
2确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模
3保证塑件的精度
4满足塑件的外观质量要求
5便于模具制造加工
6注意对在型面积的影响
7对排气效果
8对侧抽芯的影响
在实际设计中，不可能全部满足上述原则，一般应抓住主要矛盾，在此前提下确定合理的分型面,见图5.1。
图5.1
6.浇注系统的设计
浇注系统的设计原则：
浇口位置应尽量选择在分型面上，以便于模具加工及使用时浇口的清理；
浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使其流程为最短；
浇口的位置应保证塑料流入型腔时，对着型腔中宽敞、壁厚位置，以便于塑料的流入;
避免塑料在流入型腔时直冲型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能尽快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件变形;
尽量避免使制件产生熔接痕,或使其熔接痕产生在之间不重要的位置;
浇口位置及其塑料流入方向,应使塑料在流入型腔时,能沿着型腔平行方向均匀的流入,并有利于型腔内气体的排出。
分流道是连接主流道末端与浇口之间的部分，用于一模多腔或单型腔多浇口的场合。
设计分流道时，要考虑熔体在流经过程尽量减少其压力和温度损失。
6.1主流道的设计
主流道是指熔融塑料进入模具型腔的最先经过的部位
根据选用的XS-ZY-250型号注射机的相关尺寸得
喷嘴前端孔径：
d0=4mm；
喷嘴前端球面半径：
R0=18mm；
根据模具主流道与喷嘴的关系
R=R0+（1～2）mm
d=d0+（0.5～1）mm
取主流道球面半径：
R=20mm；
取主流道小端直径：
d=5mm；
为了便于将凝料从主流道中取出，将主流道设计成圆锥形，起模斜度为2～6°
，此处选用2°
，经换算得主流道大端直径为12mm。
图6.1图6.2
6.2分流道的设计
分流道的截面形状及尺寸如图6.3所示。
图6.3分流道截面形状图
6.2.1分流道的尺寸确定方法
（1）各种塑料的流动性有差异，可根据塑料的品种粗略地估计分流道的直径。
常用塑料的分流道直径对流动性很好的聚乙烯和尼龙，当分流道很短时，分流道可小到2mm左右；
对于流动性差的塑料，如丙烯酸类，分流道直径接近10mm。
多数塑料的分流道直径在4.8－8mm左右变动。
（2）对壁厚小于3mm，质量200g以下的塑料制品，还可用如下经验公式确定分流道直径（该式计算的分流道直径仅限于在3．2－9．5mm以内）：
式中D——分流道直径（mm）；
m——制品质量（g）；
L——分流道的长度（mm）。
（3）当注射模主流道和分流道的剪切速率
浇口的剪切速率
所成型的塑件质量较好。
对于一般热塑性塑料，上面所推荐的剪切速率可作为计算模具流道尺寸的依据。
在计算中可使用如下经验公式：
式中Re——流道断面尺寸的当量半径（cm）；
qv——体积流量（cm3／s）。
此公式既可用来计算主流道和分流道尺寸，也可用来计算浇口尺寸。
6.2.2分流道表面粗糙度
分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度通常取Ra=1.25－2.5μm，这可增加对外层塑料熔体流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层，有利于保温。
但表壁不得凹凸不平，以免对分型和脱模不利。
6.2.3分流道与浇口连接形式
分流道与浇口常采用斜面和圆弧连接，如图4—4a､b，利于塑料的流动和填充,防止塑料流动时产生反压力，消耗动能｡图4—4c､d为分流道与浇口在宽度方向连接，图d因分流道逐步变窄，补料阶段冷却较快，产生不必要的压力损失，以图c形式较好｡
（a）（b）
（c）（d）
图6.4分流道与浇口连接形式
分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。
分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U形和六角形。
要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，所以一般是制成梯形流道。
在该模具上取圆形形状，直径为4mm。
分流道选用圆形截面：
直径D=4mm
流道表面粗糙度：
Ra=1.6um
6.3浇口的设计
浇口：
连接流道与型腔之间的一段细短通道。
作用：
调节控制料流速度、补料时间及防止倒流等。
浇口的形状、尺寸和进料位置等对塑件成型质量影响：
浇口设计不合理会使塑件产生缺陷，如缩孔、缺料、白斑、熔接痕、质脆、分解和翘曲等。
因此正确设计浇口是提高塑件质量的重要环节。
影响浇口设计的因素：
塑料性能、塑件形状、截面尺寸、模具结构及注射工艺参数等。
浇口设计的要求：
使熔料以较快的速度进入并充满型腔，同时在充满后能适时冷却封闭。
故浇口面积要小，长度要短，这样可增大料流速度，快速冷却封闭，且便于塑件与浇口凝料分离，不留明显的浇口痕迹，保证塑件外观质量。
浇口设计的原则：
（1）浇口尺寸及位置选择应避免熔体破裂而产生喷射和蠕动（蛇形流）
喷射和蠕动的产生的缺陷：
浇口的截面尺寸如果较小，且正对宽度和厚度较大的型腔，则高速熔体流经浇口时，由于受较高的切应力作用，将会产生喷射和蠕动等熔体破裂现象，在塑件上形成波纹状痕迹，或在高速下喷出高度定向的细丝或断裂物，它们很快冷却变硬，与后来的塑料不能很好地熔合，而造成塑件的缺陷或表面疵瘢。
喷射还使型腔内的空气难以顺序排出，形成焦痕和空气泡。
克服喷射和蠕动的办法是加大浇口截面尺寸，改换浇口位置并采用冲击型浇口，即浇口开设方位正对型腔壁或粗大的型芯。
这样，当高速料流进入型腔时，直接冲击在型腔壁或型芯上，从而降低了流速，改变了流向，可均匀地填充型腔，使熔体破裂现象消失。
图6.5中A为浇口位置，图a、c、为非冲击型浇口，图b、d、f为冲击型浇口，后者对提高塑件质量、克服表面缺陷较好，但塑料流动能量损失较大。
图6.5非冲击型与冲击型浇口
（2）浇口位置应开在塑件壁厚处：
当塑件壁厚相差较大时，在避免喷射的前提下，为减少流动阻力，保证压力有效地传递到塑件厚壁部位以减少缩孔，应把浇口开设在塑件截面最厚处，这样利于填充补料。
如塑件上有加强肋，则可利用加强肋作为流动通道以改善流动条件。
（a）（b）（c）
图6.6浇口位置收缩的影响
图6.6塑件，选择图a的浇口位置，塑件因严重收缩而出现凹痕；
图b选在塑件厚壁处，可克服上述缺陷；
图c选用直接浇口则大大改善了填充条件，提高了塑件质量。
（3）浇口位置应远离排气位置：
浇口位置应有利于排气，通常浇口位置应远离排气部位，否则进入型腔的塑料熔体会过早封闭排气系统，致使型腔内气体不能顺利排出，影响塑件成型质量。
图6.7浇口位置对填充影响
图6.7a浇口的位置，充模时，熔体立即封闭模具分型面处的排气空隙，使型腔内气体无法排出，而在塑件顶部形成气泡，改用图b所示位置，则克服了上述缺陷。
（4）浇口位置应使流程最短，料流变向最少，并防止型芯变形在保证良好充填条件的前提下，为减少流动能量的损失，应使塑料流
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