塑料电话接线盒注射模设计Word下载.doc
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第四节模具温度调节系统·
29
第五节顶出系统的设计·
30
第六节导向机构的设计·
32
第七节排气系统的设计·
33
第八节侧向抽芯结构·
34
第九节脱模机构设计·
第四章成型设备选择·
36
第一节估算塑件体积·
第二节初选注射机·
第三节注射机的校核·
第五章模具材料的选择·
39
第一节模具的动作过程·
40
设计总结·
41
参考文献·
43
摘要：
本次设计分析了电话接线盒的塑件工艺特点，详细介绍了电话接线盒的结构设计和模具设计的过程以及要点。
重点介绍了电话接线盒的塑件结构的设计方法，分析和阐述了注射机的选择，模具型腔数目的确定，模架的选择方法，模具分型面，排气系统，浇注系统等的设计过程。
该塑件注射模设计的结构特点是点浇口形式的双分型面注射模。
关键词：
电话接线盒 塑料注射模 模具结构 点浇口
Abstract:
Theinjectiontechnologicalcharacteristicsofthetelephoneconnectsthelineboxareanalyzed,andthedesignofstructureofThetelephoneconnectsthelineboxandthedesignmainpointsofmouldarealsointroduced.Themostadvancedtechnologyofmolddesignisadopted.Thedesignmethodofplasticstructureismainlyintroduced.Theselectionofsidewallthickness,thedecisionofthemouldcavitynumber,theselectionofinjectionmachine,andthedesigningprocessofthepartingplane,theexhaustsystemandfeedsystemarestated.
Thedesignstructurecharacteristicsofthetelephoneconnectsthelineboxaretwotimespartingplaneswithpingatestyle,andsidecore-drawingstructure.
Keywords:
ThetelephoneconnectsthelineboxPlasticinjectionmouldMouldstructuremouldstructurePingate
第一章 模具设计概论
塑料是20世纪才发展起来的新材料，目前世界上塑料的体积产量已经赶上和超过了钢材，成为当前人类使用的一大类材料。
我国的塑料工业正在飞速发展，塑料制品的应用已深入到国民经济的各个部门。
塑料工程通常是指塑料制造与改性，塑料成型与制品加工。
塑料制品与模具设计是塑料工程中的重要部分，是塑料工业中不可少的环节。
模具是工业生产的重要工艺装备，它被用来成型具有一定形状和尺寸的各种制品。
在各种材料加工工业中广泛地使用着各种模具，如金属制品成型的压铸模，锻压模，浇铸模，非金属模制品成型的玻璃模，陶瓷模，塑料模等。
采用模具生产制件具有生产效率高，质量好，切削少，节约能源和原材料，成本低等一系列优点，模具成型已成为当代工业生产的重要手段，成为多种成型工艺中最具有潜力的发展方向。
模具是机械，电子等行业的基础工业，它对国民经济和社会的发展起着越来越大的作用。
一个国家模具生产能力的强弱，水平的高低，直接影响着许多工业部门的新产品开发和老产品更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。
我国为了优先发展模具工业，制订了一系列优惠政策，并把它放在国民经济发展十分重要的战略地位。
对塑料模具的全面要求就是能高效地生产出外观和性能均符合使用要求的制品。
塑料成型模具是成型塑料制品的工具。
塑料成型模具应能生产并满足给定的形状、尺寸、外观和内在性能要求的制品。
要求模具能被高效率的应用，且操作简便，并达到自动化水平。
要求模具有合理的结构，制造容易且成本低廉。
也要求模具有足够的使用寿命。
近年来塑料成型模具的产量和水平发展十分迅速，高效率，自动化，大型，精密，长寿命模具总产量中所占比例越来越大，在各种塑料模具中来看，注射模具在生产中占的比例是最大的，在生产中起着重要的作用。
注射成型模具是塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔融后，在注射机的螺杆式活塞推动下，经喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔，塑料在模具型腔内固化定型，这就是注塑成型的简单过程。
注塑成型所用的模具叫注塑模具。
注塑模具主要用于热塑性塑料制品的成型，但是近几年来也越来越多的用于热固性塑料成型。
注塑成型在塑料制件成型中占有很大的比重，世界塑料成型模具产量中的约半数以上为注塑模具。
在这次设计中充分运用了所学的专业知识，将所学的知识运用到实践中来，在设计的塑料件也是利用注射模具来成型的，本套设计说明书主要放在塑件结构和模具设计这一环节，如注射机的选择和校核、分型面的选择、模具的结构设计、分流道的设计、浇注系统和冷却系统的设计等方面。
在设计过程中主要用到的设计软件有Pro/ENGINEE和AutoCAD。
首先用Pro/ENGINEE进行产品的结构设计，进行三维造型，然后根据三维造型通过AutoCAD来设计注射模具。
在设计的过程中由于经验不足，难免会出现错误，敬请原谅，并给出指正。
第二章 产品工艺性分析
第一节产品材料分析
该塑件材料选用的是工程塑料ABS，ABS是广泛使用的工程塑料。
ABS属热塑性塑料，它是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚而成。
它是一种坚韧而有刚性的非结晶性工程塑料。
具有良好的综合力学性能，良好的机械强度和一定的成型性、机加工性和耐冲击性，以及较好的韧性和耐温性等。
ABS常用来制造各种壳体和结构件，以及经电镀等表面处理的装饰件。
1、其成型特点为：
a.ABS树脂吸水性较大，在加工前应对ABS树脂进行预干燥处理，使其含水量下降至0.1％以下。
b.ABS的流动性较好，溢边值为0.04mm左右，易于充模。
ABS的最大流动长度与制品的厚度之比为190:
1。
c.ABS的使用温度为－40～－100℃，260℃时即分解产生有毒的挥发性物质，其热变形温度在载荷为1.82MPa时约为93℃。
d.当模具温度为40℃时，成型收缩率最小，故模温控制在40℃左右为宜。
料温应低于260℃。
e.为了获得内应力较小的制品，要求保力不宜过高。
ABS树脂注射压力对于薄壁、长流程、小浇口的制品或耐热、阻燃等品级，要求较高些；
对于厚壁、大浇口的制品则可低些。
f.模具设计时要注意浇注系统对料流阻力较小，进口处外观不良，易发生熔接痕，应注意选择进料口位置、形式，顶出力过大或机械加工时表面呈现白“色痕”。
2．注射成型工艺参数：
预热和干燥：
80～85℃螺杆转速：
30～60r/min
料筒温度：
前部200～210℃
中部210～230℃
后部180～200℃
模具温度：
50～70℃注射压力：
70～90MPa
保压压力：
50～70MPa注射时间：
3～5S
保压时间：
15～30S冷却时间：
15~30S
总周期：
40~70S
3．其它参数：
相对密度：
1.02～1.06密度：
1.0～1.1g/cm3
收缩率：
0.3％～0.6％
查《塑料成型与模具设计》
表2-1
比热容
单位热流量
导热率
注射压力
1047J/kg·
℃
30-40104J/kg
1055J/m·
h·
60-100MPa
表2-2
工艺参数
注射机类型
螺杆式
密度
1.03-1.07 Kg/dm3
收缩率
0.3-0.8
第二节塑件结构和尺寸精度分析
塑件结构工艺性，直接关系到其成形模具结构、类型、生产周期与成本。
只有符合模塑工艺要求塑件设计，才能顺利成形，确保内在与外观质量，达到高效率生产和低成本的目地。
一、其塑件的产品结构图如下：
图2-1
技术说明：
1.材料为ABS
2.按自由公差
3.表面不允许有流纹
二、产品形状分析
1）侧孔与侧凹
在塑件设计时，应尽量避免侧孔与侧凹，从产品图图1可以看出，产品的两侧壁上各有一大凹方孔和一小凸台。
这些孔是无法避免的，它们与其它零件都有装配关系，是电话接线盒的必要部分。
故在设计模具时必须给予充分的考虑和重视，针对本产品的凹孔与凸台，模具结构采用了镶块配和型芯机构，从而实现塑件的完整和功能要求。
2）脱模斜度
由于制品在冷却后产生收缩，会紧紧包住型心或行腔突出的部分，为了使制件能够顺利从模具中取出或者脱模，必须对塑件的设计提出脱模斜度的要求，要求在塑件设计时或者在模具设计时给予充分的考虑，设计出脱模斜度。
目前并没有精确的计算公式，只能靠前人总结的经验资料。
塑件的脱模斜度与塑料的品种，制件形状以及模具结构均有关，一般情况下取0.5度，最小为15分到20分。
下表为常用的脱模斜度：
表2-3几种塑料的常用脱模斜度
制品斜度
聚酰胺
通用
增强
聚乙稀
聚甲基丙稀酸甲脂
聚丙烯
聚碳酸脂
ABS塑料
脱模
斜度
型腔
20´
-40´
-50´
-45´
25´
´
35´
-1º
30´
型心
由于塑料制品的产品图可知，塑件四壁均有1º
的自带斜度，此结构本身就在常用的脱模斜度范围内，此结构本身就有利于脱模，且此塑料制品的材料为ABS，故我们在脱模1º
的自带斜度在经验的35´
---1º
和30´
—1º
之间，故无需另行设计。
3）塑件壁厚
塑料制品应该有一定的厚度，这不仅是为了塑料制品本身在使用中有足够的强度和刚度，而且也是为了塑料在成型时有良好的流动状态。
塑件壁厚受使用要求、塑料材料性能、塑件几何尺寸以及成型工艺等众多因素的制约。
根据成型成型工艺的要求，应尽量使制件各部分壁厚均匀，避免有的部位太厚或者太薄，否则成型后会因收缩不均匀而使制品变形或产生缩孔，凹陷烧伤或者填充不足等缺陷。
热塑性塑料的壁厚应该控制在1mm—4mm之间。
太厚，会产生气泡和缺陷，同时也不易冷却。
由产品图可知，其形状较为规则，结构不太复杂：
从产品的壁厚上来看，壁厚最大处为2.0mm，最小处为1.0mm，壁厚较均匀，有利于零件的成型；
为便于脱模，产品内表面设30′的脱模斜度，这里采用half模具，因此外表面不需设脱模斜度；
该产品的孔边距约为2mm，符合要求。
4）加强肋支撑面
为使塑件具有一定的强度和刚性，又不使塑料件截面壁太厚，而产生成型缺陷，行之有效的方法就是，在塑件结构允许的位置适当设置加强肋或者增设防止变形结构。
加强肋不仅可防止塑件变形，而且有利于改善塑件模塑成型的充模状况。
设置加强肋后，可能出现背部塌坑，但只要位置设置得当，壁厚合适，既可避免。
5）圆角
塑件的边缘和边角带有圆角，可以增强塑件某部位或者整个塑件的机械强度从而改善成型时塑料在模腔内流动条件，也有利于塑件的顶出和脱模。
因此塑件除了使用上的要求采用尖角或者不能出现圆角外，应该尽量采用圆角特征。
塑件上采用还可以使模具成型零部件加强，排除成型零部件热处理或使用时可能产生的应力集中问题。
由塑件的产品图可知：
产品所有边缘均带有圆角特征，最大圆角特征R=1mm，最小圆角特征r=0.3mm
从理论分析，边缘圆角特征与塑件壁厚存在如下的关系：
图2-2
图2-3
p___外力负荷，T___厚度，R___圆角半径。
由于边缘修饰与张力集中图我们可知：
边缘圆角对塑件的影响，圆角应尽量使壁厚平滑过渡，使壁厚均匀一致，对于c03产品图季提供了圆角，考虑了塑件受应力的影响，和它的外观要求合乎模具设计和产品的要求，故而，即依据c03塑件产品图设计模具型芯和型腔，而不另行设计计算。
6）尺寸精度分析
塑件的尺寸精度是指成型后所获得的塑件产品尺寸和图纸中尺寸的符合程度。
一般而言，塑件尺寸精度是取决于塑料因材质和工艺条件引起的塑料收缩率范围大小，模具制造精度、型腔型芯的磨损程度以及工艺控制因素。
而模具的某些结构特点又在相当大程度的影响塑件的尺寸精度。
故而，塑件的精度应尽量选择的低些。
对于本产品，图纸未注明尺寸精度，我们取IT10级精度。
IT8=0.72mm.
此值由下表查知：
表2-4精度等级选用推荐值：
类别
塑料品种
建议采用的等级
高精度一般精度低精度
1
PS
345
ABS
聚甲苯丙烯酸甲脂
PC
PSU聚砜
PF
氨基塑料
30％玻璃纤维增强塑料
2
聚酰胺6.666109.1010
456
氯化聚乙醚
PVC硬
POM
567
PP
PE低密度
4
PVC
678
PE高密度
由于没有规定制品尺寸精度，查表3-2取4-5级精度。
7）表面质量分析
该零件的表面除要求没有流纹、缺陷、毛刺，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。
第三章 模具结构设计
第一节总体方案拟订
对任何塑料件的模具设计都有一定的程序，首先要确定该塑件使用哪一种浇口形式，因为目前浇口的形式很多，并且用不同的浇口形式可以得到不同的塑件效果，得到的塑件表面质量也不同等，因此确定浇口形式也是至关重要的。
再就是要确定在塑件的什么地方进浇，对于这个问题我们都没有定论，只有借助PTC公司的PRO/E内的MOLDADVISOR模块来进行分析后再确定浇口位。
接着要确定一模几腔，只有把这些前期工作都做好之后才能够顺利的进行模具设计。
计算部分。
一、型腔数目的确定
对于一个塑件的模具设计的第一步骤就是型腔数目的确定。
单型腔模具的优点是：
塑件精度高；
工艺参数易于控制；
模具结构简单；
模具制造成本低，周期短。
缺点是：
塑件成型的生产率低、成本高。
单型腔模具适用于塑件较大，精度要求较高或者小批量及试生产。
多型腔模具的优点是：
塑件成型的生产率高，成本低。
塑件精度低；
工艺参数难以控制。
模具结构复杂；
模具制造成本高，周期长。
多型腔模具适用于大批量、长期生产的小塑件。
确定型腔数目的方法：
1）根据经济性：
n=[NYt/（60C1）]1/2
式中n--每副模具中型腔的数目
N--计划生产塑件的总量
Y--单位小时模具加工的费用
t--成型周期（min）
C1--每个型腔的模具加工费用（元）
2）根据锁模力：
n=[（Q/p）-A2]/A1
式中Q--注射机锁模力）（KN）
p--型腔内熔体的平均压力（Mpa）
A2--浇注系统在分型面上的投影面积
A1--每一个塑件在分型面上的投影面积
3）根据塑件的精度：
根据经验，在模具中每增加一个型腔，塑件的尺寸精度就要降低4%，由于没有规定制品尺寸精度，且产品较小，产量较大，所以选择采用一模四腔。
4）根基注射量：
n=（0.8G-m2）/m1
式中G--注射机的最大注射量（g）
m1--单个塑件的重量（g）
m2--浇注系统的重量（g）
根据产品需要，该塑件为一模四腔。
二、型腔的排列
根据根据需要和后续加工的要求我们确定为平行于塑件的最大尺寸方向，镜像分布。
图3-1
三、分型面的设计
分型面的设计在注射模的设计中占有相当重要的位置，分型面的设计可以对塑件的质量、模具的整体结构、工艺操作的难易程度及模具的制造等都有很大的影响。
分型面的设计原则：
一、分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处。
二、分型面的选择应有利于塑件的留模及脱模。
三、保证塑件的精度要求。
四、满足塑件外观的要求。
五、便于模具的制造。
六、减小成型面积。
七、增强排气效果。
八、应使侧抽芯行程较短。
跟据该塑料制品的形状特点及以上原则，其分型面设计在塑件下端。
第二节成型零件的设计及计算
一、标准模架的选取
由产品图可知产品的最大高度尺寸为15mm，为适应模具加工，便于推件板，镶块的设置安全起见，我们取2x15=30mm，查阅注射机的模具安装尺寸，考虑到模具的总高度，由于塑件较小，故而我们尽量选择小型模架，从而使模具的结构尽量小，结构紧奏，考虑到便于加工我们取整80mm，查阅标准模架图，取80-43.60=36.2mm的加工余量。
参照标准模架图，我们选取FAI型23系列的23型模架。
二、成型零部件尺寸分析
成型零部件的设计计算主要指成型部分，与塑件接触部分的尺寸计算。
而对于塑件尺寸精度的影响因素主要有以下方面：
1）成型零部件的磨损其主要是塑料熔体在在成型行腔中的流动以及脱模时塑件与型腔或型心的摩擦，而一后者为主。
为简化设计计算，一般只考虑与塑件脱模方向平行的磨损量，对于垂直方向的不于考虑，而忽略不计。
中小形塑件我们取δc=1/6Δ。
2）成型零部件的制造误差成型零部件的制造包括成型零部件的加工误差和安装，配合误差两个方面，设计时一般将成型零部件的制造误差控制在塑件相应公差的1/3左右，δz=1/3Δ,通常取IT6—IT9级精度。
3）塑件的收缩率收缩率不仅是塑件的固有特性，而且与制品的结构，工艺条件等方面的因素有关。
生产中由于设计选取的计算收缩率与实际收缩率的差异，以及塑件成型工艺条件的波动，材料批号的变化而造成塑件收缩率的波动，由此导致塑件尺寸的变化值为：
δs=（Smax-Smin）*Ls
式中：
Smax________塑件的最大收缩率；
Smin_______塑件的最小收缩率；
Ls__________塑件的名义尺寸。
由上式可以看出，收缩率对塑件的尺寸影响较大，故而应认真对待。
4）配合间隙引起的误差δj比如：
采用活动型心时，由于型环的间隙配合，将引起塑件孔的位置误差或中心距误差等，为了满足以上因素对塑件造成的误差总和最小且小于塑件的公差值，必须满足以下条件：
δz+δc+δs+δj≤Δ
式中：
δz---------成型零部件的制造误差；
δc---------成型零部件的磨损量；
δs---------塑料的收缩率波动引起的塑件尺寸变化；
δj---------配合间隙引起的误差；
Δ---------塑件的公差。
三、成型零部件设计计算
1）型腔采用组合式，型芯为整体式，
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