插座零件塑料注塑模具設(shè)計,插座,零件,塑料,注塑,模具設(shè)計
工業(yè)插座零件塑料注塑模具設(shè)計
摘 要
本文介紹了插座零件塑料注塑模具的設(shè)計，主要包括：塑件材料的分析；注塑機的選擇；模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計；成型零件的設(shè)計；抽芯機構(gòu)的設(shè)計等。
本文是關(guān)于注塑模具的設(shè)計，該模具結(jié)構(gòu)簡單，成型分型都非常簡單。依據(jù)產(chǎn)品的數(shù)量和塑料的工藝性能確定了以雙分型面注塑模的方式進行設(shè)計，采用一模一腔，采用了點澆口進行澆注，推出形式為推桿推出機構(gòu)完成塑件的推出。在正確分析塑件工藝特點和ABS材料的性能的后。詳細介紹了對凸模，凹模，澆注系統(tǒng)，脫模機構(gòu)，側(cè)抽芯系統(tǒng)，選擇標準零件的設(shè)計與非標件的設(shè)計過程。
通過本設(shè)計，可以對注塑模具和繪圖軟件有一個初步的認識，注意到設(shè)計中的某些細節(jié)問題，了解模具結(jié)構(gòu)及工作原理；通過對CAD和PRO/e的學習，可以建立較簡單零件的零件庫，從而有效的提高工作效率。
關(guān)鍵詞：插座零件；注塑模具；側(cè)抽芯機構(gòu)；側(cè)澆口
I
Industrial socket parts plastic injection molding tool design
Abstract
This paper introduces the design, sockets for plastic injection mold include: analysis of the plastic injection molding machine; selection; mould design; design of molding parts; core-pulling mechanism design.
This paper is about the design of injection mold, the mold is simple in structure, forming type are very simple. Based on the technological properties of the number of products and plastic injection mold design to the parting surface of the methods were determined, using a mold cavity, using a runner for pouring out form of introduction mechanism for putting the completion of the introduction of plastic parts,. Plastic properties of materials and process characteristics of ABS in the correct analysis of the. A detailed introduction to the punch, die, casting system, stripping mechanism, the side core pulling system, selection of standard parts, non-standard pieces of the design process design.
Through this design, can have a preliminary understanding of the injection mold and drawing software, pay attention to the details of the design, understanding the structure and working principle of mold; through the CAD and PRO/e learning, you can create a simple parts library, to improve work efficiency.
Keywords: socket parts;injection mold; side core-pulling mechanism; the side gate
目 錄
1 緒論 1
1.1前言 1
1.2 模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向 1
2 塑料材料分析 5
2.1 塑件材料的選擇 5
2.2 塑件收縮率與模具尺寸的關(guān)系 7
3 塑件的工藝分析 9
3.1 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 9
3.2 塑件尺寸及精度 10
3.3 塑件表面粗糙度 11
3.4 塑件的體積和質(zhì)量 11
4 注射成型工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的分析和確定 12
4.1 注射成型工藝過程分析 12
4.2 澆口種類的確定 13
4.3 型腔數(shù)目的確定 13
4.4 注射機的選擇和校核 13
4.4.1 注射量的校核 14
4.4.2 型腔數(shù)量的確定和校核 15
4.4.3 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 15
4.4.4 模具與注射機安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 16
5 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 18
5.1 分型面的設(shè)計 18
5.2 型腔的布局 18
5.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 19
5.3.1 澆注系統(tǒng)組成 19
5.3.2 確定澆注系統(tǒng)的原則 19
5.3.3 主流道的設(shè)計 20
5.3.4 分流道的設(shè)計 21
5.3.5 澆口的設(shè)計 21
5.3.6 冷料穴的設(shè)計 21
5.4 注射模成型零部件的設(shè)計 22
5.4.1 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 22
5.4.2 成型零部件工作尺寸的計算 23
5.5 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計 24
5.6 脫模機構(gòu)的設(shè)計 24
5.6.1 脫模機構(gòu)的選用原則 24
5.6.2 脫模機構(gòu)類型的選擇 25
5.6.3 推桿機構(gòu)具體設(shè)計 25
5.7 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 26
5.7.1 溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響 26
5.7.2 冷卻系統(tǒng)之設(shè)計規(guī)則 26
5.8 模架及標準件的選用 27
5.8.1 模架的選用 27
5.9 側(cè)向抽芯機構(gòu)類型選擇 28
5.10 斜導柱側(cè)向抽芯機構(gòu)設(shè)計計算以及抽芯結(jié)構(gòu) 28
5.11 導套的設(shè)計 31
5.12 模具開合運作過程 32
6 主要尺寸計算 33
6.1 斜導柱尺寸計算 33
6.1.1 斜導柱直徑的計算 33
6.1.2 斜導柱長度計算 34
6.2 型芯墊板厚度計算 35
7 模具材料的選用 37
7.1 塑料模具用鋼的必要條件 37
7.2 選擇鋼材的條件 37
7.3 模具選材 37
7.4 模具的表面粗糙度 38
7.5 注塑模具強度分析計算 38
8 模具可行性分析和環(huán)境分析 40
8.1本模具的特點 40
8.2市場效益及經(jīng)濟效益分析 40
8.3模具的環(huán)保分析 40
附錄 40
總結(jié) 41
參考文獻 44
致 謝 45
V
1論文
1 緒論
1.1前言
模具制造是國家經(jīng)濟建設(shè)中的一項重要產(chǎn)業(yè)，振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)成為廣大業(yè)內(nèi)人士的共識。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。
模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟各部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一，塑料模具是指用于成型塑料制作的模具，它是型腔模的一種類型，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中。模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。
1.2 模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向
整體來看，中國塑料模具無論是在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了很大進步，但與國民經(jīng)濟發(fā)展的需求、世界先進水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、復雜、長壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進口。在總量供不應(yīng)求的同時，一些低檔塑料模具卻供過于求，市場競爭激烈，還有一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有供過于求的趨勢。
雖然近幾年模具出口增幅大于進口增幅，但所增加的絕對量仍是進口大于出口，致使模具外貿(mào)逆差逐年增大。這一狀況在2006年已得到改善，逆差略有減少。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，也是發(fā)展和實現(xiàn)少無切削技術(shù)不可缺少的工具。如汽車、拖拉機、電器、電機、儀器儀表、電子等行業(yè)有的零件大部分都需用模具加工，輕工業(yè)制品的生產(chǎn)中應(yīng)用模具更多。螺釘、螺母、墊圈等標準零件，沒有模具就無法大量生產(chǎn)。并且推廣工程塑料、粉末冶金、橡膠、
6
畢業(yè)設(shè)計（論文）
合金壓鑄、玻璃成型等工藝，全部需用模具來進行。由此看來，模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的主要工藝裝備，它是當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展一個國家工藝水平的重要標志之一。
注射成型是根據(jù)金屬壓鑄成型原理發(fā)展而來的，其基本原理是利用塑料的可擠壓性和可模塑性。首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注射機的料斗送入高溫的機筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過料筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段保壓冷卻定型時間后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制品。
注射成型生產(chǎn)中使用的模具叫注射模，它是實現(xiàn)注射成型生產(chǎn)的工藝裝備。
注射模的種類很多，其結(jié)構(gòu)與塑料品種、塑件的復雜程度和注射機的種類等很多因素有關(guān)，其基本結(jié)構(gòu)都是由動模和定模兩大部分組成的。定模部分安裝在注射機的固定板上，動模部分安裝在注射機的移動模板上，在注射成型過程中它隨注射機上的合模系統(tǒng)運動。注射成型時動模部分與定模部分由導柱導向而閉合。一般注射模由成型零部件、合模導向機構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)、推出機構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成 。
注射模、塑料原材料和注射機通過注射成型工藝聯(lián)系在一起。注射成型工藝的核心問題就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把它注射到型腔中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達到所要求的質(zhì)量。注射機和模具結(jié)構(gòu)確定以后，注射成型工藝條件的選擇與控制便是決定成型質(zhì)量的主要因素。
注射成型有三大工藝條件，即：溫度、壓力、時間。在成型過程中，尤其是精密制品的成型，要確立一組最佳的成型條件決非易事，因為影響成型條件的因素太多，有制品形狀、模具結(jié)構(gòu)、注射裝備、原材料、電壓波動及環(huán)境溫度等。
我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5kg大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達0.02～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達10～30萬次，淬火鋼模達50～1000萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距，成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟。 熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達不到10%。
目前，我國模具工業(yè)的當務(wù)之急是加快技術(shù)進步，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)， 增加高檔模具的比重，通過求品質(zhì)來求效益，提高模具的國產(chǎn)化程度， 減少對進口模具的依賴。未來我國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向?qū)⑹牵?
提高大型、精密、復雜與長壽命模具的設(shè)計與制造技術(shù)，逐步減少模具的進口量，增加模具的出口量；
提高模具標準化水平和模具標準件的使用率；
發(fā)展快速制造成型和快速制造模具，以便迅速制造出產(chǎn)品的原型與模具，降低成本；
開發(fā)優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù)，提高模具的可靠性；
研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)、逆向工程與并行工程，最大限度地提高模具的開發(fā)效率與成功率；
開發(fā)新的成型工藝與模具，以滿足未來的多學科、多功能綜合產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計技術(shù)。
在模具的質(zhì)量、交貨周期、價格、服務(wù)四要素中，已有越來越多的用戶將交貨周期放在首位。要求模具公司盡快交貨，這已成為一種趨勢。企業(yè)千方百計提高自己的適應(yīng)能力、提高技術(shù)水準、提高裝備水平、提高管理水平及提高效率等都是縮短模具生產(chǎn)周期的有效手段。
大力提高開發(fā)能力，將開發(fā)工作盡量往前推，直至介入到模具用戶的產(chǎn)品開發(fā)中去，甚至在尚無明確用戶對象之前進行開發(fā)，變被動為主動。目前，電視機和顯示器外殼、空調(diào)器外殼、摩托車塑件等已采用這種方法，手機和電話機模具開發(fā)也已開始嘗試。這種做法打破了長期以來模具廠只能等有了合同，才能根據(jù)用戶要求進行模具設(shè)計的被動局面。
隨著模具企業(yè)設(shè)計和加工水平的提高，模具的制造正在從過去主要依靠鉗工的技藝轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕揽考夹g(shù)。這不僅是生產(chǎn)手段的轉(zhuǎn)變，也是生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變和觀念的上升。這一趨勢使得模具的標準化程度不斷提高，模具精度越來越高，生產(chǎn)周期越來越短，鉗工比例越來越低，最終促進了模具工業(yè)整體水平不斷提高。中國模具行業(yè)目前已有10多個國家級高新技術(shù)企業(yè)，約200個省市級高新技術(shù)企業(yè)。與此趨勢相適應(yīng)，生產(chǎn)模具的主要骨干力量從技藝型人才逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)型人才是必然要求。當然，目前及相當長一段時間內(nèi)，技藝型人才仍十分重要，因為模具畢竟難以完全擺脫對技藝的依靠。
2塑料材料分析
2 塑料材料分析
2.1塑件材料的選擇
a. 塑件材料的選擇
選用ABS（即丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物）
色調(diào)：淺象牙色不透明
生產(chǎn)批量：大批量。
b. 塑件的結(jié)構(gòu)與工藝性分析
(1) 結(jié)構(gòu)分析
塑件為插座類零件，應(yīng)有一定的結(jié)構(gòu)強度，由于需要與另外的塑件相互配合以及在中間安裝導電部分，所以應(yīng)保證它有一定的裝配精度；由于該塑件為插座類零件，因此對表面粗糙度要求不高。
(2) 工藝性分析
精度等級：采用4級低精度
脫模斜度：塑件外表面40＇～1°20′ 塑件內(nèi)表面30′～1°（脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內(nèi)，塑件外形以型腔大端為準，塑件內(nèi)形以型芯小端為準。）
c. ABS的注射成型工藝
（1）注射成型工藝過程
預烘干→裝入料斗→預塑化→注射裝置準備注射→注射→保壓→冷卻→脫模→塑件送下工序→清理模具、涂脫模劑→合?！⑸?
（2）ABS的注射成型工藝參數(shù)
注射機：螺桿式
螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）：30～60（選30）
預熱和干燥：溫度（℃） 80～85
時間 (h) 2～3
密度（g/cm3）:1.02～1.08
材料收縮率（%）：0.3～0.6（選0.5%）
料筒溫度（℃）：前段 200～210
中段 210～230
后段 180～200
畢業(yè)設(shè)計（論文）
噴嘴溫度（℃）：180～190
模具溫度（℃）：50～70
注射壓力（MPa）：70～90
成形時間（S）:注射時間 3～5
保壓時間 15～30
冷卻時間 15～30
總周期 40～70
k.后處理：方法 紅外線燈、烘箱
溫度（℃） 70
時間（h） 2～4
保壓力（MPa）：50～70
d. ABS性能分析及使用性能
(1) 使用性能
1）綜合性能良好，沖擊韌度、力學強度較高，且要低溫下也不迅速下降；抗拉強度可達35～50MPa，收縮率在0.4%～0.8%之間。
2）耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化學性和電氣性能良好。
3）水、無機鹽、堿、酸對ABS幾乎無影響。
4）尺寸穩(wěn)定，易于成型和機械加工，且著色性良好，可得到色彩鮮艷的各色制品。
5）ABS的另一重要特點是其表面可以電鍍、噴漆、印刷、真空鍍膜和繪畫，使其美觀好看。
(2) 成型性能
1）無定型塑料，其品種很多，各品種的機電性能及成型特性也各有差異，應(yīng)按品種確定成型方法及成型條件。
2）吸濕性強，含水量應(yīng)小于0.3％，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長時間預熱干燥。
3）流動性中等，溢邊料0.04mm左右（流動性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。
4）比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫（對耐熱、高抗沖擊和中抗沖擊型樹脂，料溫更宜取高）。料溫對物性影響較大、料溫過高易分解（分解溫度為250 ℃左右比聚苯乙烯易分解），對要求精度較高的塑件，模溫宜取 50～60℃，要求光澤及耐熱型料宜取 60～80℃；注射壓力應(yīng)比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注塑機時料溫為 180～230℃，注射壓力為 130～150MPa，螺桿
7
式注塑機則取 160～220℃，70～100MPa為宜。
5）易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時應(yīng)注意盡量減小澆注系統(tǒng)對斜流的阻力，模具設(shè)計時要注意澆注系統(tǒng)，選擇好進料口位置、形式。推出力過大或機械加工時塑件表面呈“白色”痕跡（但在熱水中加熱可消失）。
6）ABS在升溫時粘度增高，塑料上的脫模斜度宜稍大，宜取1°以上。
7）在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。
e. ABS的主要用途
ABS具有優(yōu)良的綜合性能，因此應(yīng)用十分廣泛，它可以制作多種機械零件，如齒輪、軸承、泵葉輪、把手、汽車零件等，還在家用電器方面得到了非常廣泛的應(yīng)用，如電視機、收音機、錄音機、電冰箱、洗衣機等的殼體，以及電鍍旋鈕，電話機殼體、聽筒、孔盤等。ABS還可制作汽車上的擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導管、加熱器等；它還可以用來制作文體用品，玩具、樂器、郵箱、食品包裝容器、家具、噴霧器等。
f. ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施：
主要缺陷：缺料、氣孔、飛邊、出現(xiàn)熔接痕、塑件耐熱性不高（連續(xù)工作溫度為70℃左右熱變形溫度約為93℃）、耐氣候性差（在紫外線作用下易變硬變脆）。
消除措施：加大主流道、分流道、澆口、加大噴嘴、增大注射壓力、提高模具預熱溫度。
2.2 塑件收縮率與模具尺寸的關(guān)系
注塑件脫模后的尺寸要比模具零件的相應(yīng)尺寸小。這是由于注塑成型過程中熔融塑料產(chǎn)生收縮造成的。成型塑件的收縮率是一個與多種因素有關(guān)的量。通常，塑料的收縮率是有生產(chǎn)廠家按照某一實驗標準給定的成型工藝，經(jīng)過實驗后給出一個取值范圍。實際過程中的成型工藝不可能完全與實驗條件相同，因此，對具體的塑件，要根據(jù)其成型工藝選擇收縮率范圍內(nèi)適當?shù)闹担话闶侨∷芗湛s率的平均值。
在選擇塑件收縮率值時要注意，厚壁塑件（壁厚在3mm以上）按給定收縮率范圍的上限取值，而薄壁塑件（壁厚在1mm以下）按給定收縮綠范圍的下限取值。
成型收縮率與模具和塑件尺寸有下述關(guān)系式:
（2.1）
7
式中，k為成型收縮率；為模具尺寸（mm）；為塑件尺寸（mm）。成型塑件尺寸及精度
表2.1塑料常用壁厚推薦值
塑料名稱
50mm流程最小壁厚
小型塑件推薦壁厚
中型塑件推薦壁厚
大型塑件推薦壁厚
聚乙烯
0.6
1.25
1.6
2.4～3.2
成型塑件尺寸包括型腔尺寸、型芯尺寸，以及中心距尺寸。成型塑件的尺寸不僅與塑件尺寸和公差有關(guān)，而且還與塑料收縮率和收縮誤差、模具磨磨損量和模具制造精度有關(guān)。在計算成型塑件尺寸時，還必須注意以下幾點。
塑件在成型過程中，分型面處會產(chǎn)生飛邊，飛邊的產(chǎn)生會影響塑件的高度尺寸，因而在計算模具成型塑件深度尺寸時，要減去飛邊的厚度。
在計算塑件是收縮時，一般是取平均值收縮率進行計算。如果塑件實際收縮率為收縮率范圍的上限或下限值，則為了防止收縮超差，可預先按下列關(guān)系進行驗算：
對正公差尺寸 （2.2）
對負公差尺寸 （2.3）
對正負公差尺寸 （2.4）
式中，△為塑件公差（mm）；δ為模具制造公差（mm），一般?。?/6～1/4）；D為成型軸類零件的模具型腔尺寸（mm）；d為成型孔類零件的模具型芯尺寸（mm）；L 為模具中心距尺寸（mm）；κmax為塑件收縮率上限值；κmin為塑件收縮率下限值。
當塑件有較大的金屬軸或金屬套嵌件時，其成型尺寸計算應(yīng)從外形尺寸減去金屬軸或金屬嵌件尺寸后再乘以收縮率。
8
3 塑件的工藝分析
3 塑件的工藝分析
在模具設(shè)計之前需要對塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級和表面質(zhì)量要進行仔細研究和分析，只有這樣才能恰當確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。
工業(yè)插座零件如圖所示，具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見圖紙，該塑件結(jié)構(gòu)中等復雜程度，生產(chǎn)量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要求一般。
圖3.1 3D視圖
3.1 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
a. 脫模斜度
由于注射制品在冷卻過程中產(chǎn)生收縮，因此它在脫模前會緊緊的包住模具型芯或型腔中突出的部分。為了便于脫模，防止因脫模力過大拉傷制品表面，與脫模方向平行的制品內(nèi)外表面應(yīng)具有一定的脫模斜度。脫模斜度的大小與制品形狀、壁厚及收縮率有關(guān)。斜度過小，不僅會使制品尺寸困難，而且易使制品表面損傷或破裂，斜度過大時，雖然脫模方便，但會影響制品尺寸精度，并浪費原材料。通常塑件的脫模斜度約取0.5～1.5，塑件材料ABS的型腔脫模斜度為～，型芯脫模斜度為～1。
b. 塑件的壁厚
塑件的壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)要素，是設(shè)計塑件時必須考慮的問題之一。塑
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畢業(yè)設(shè)計（論文）
件的壁厚對于注射成型生產(chǎn)具有極為重要的影響，它與注射充模時的熔體流動、固化定型時的冷卻速度和時間、塑件的成型質(zhì)量、塑件的原材料以及生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本密切相關(guān)。一般在滿足使用要求的前提下，塑件的壁厚應(yīng)盡量小。因為壁厚太大不僅會使原材料消耗增大，生產(chǎn)成本提高，更重要的是會延緩塑件在模內(nèi)的冷卻速度，使成型周期延長，另外還容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小則剛度差，在脫模、裝配、使用中會發(fā)生變形，影響到塑件的使用和裝配的準確性。選擇壁厚時應(yīng)力求塑件各處壁厚盡量均勻，以避免塑件出現(xiàn)不均勻收縮等成型缺陷。塑件壁厚一般在1～4mm，最常用的數(shù)值為2～3mm。該空調(diào)控制器壁厚均勻，周邊和底部壁厚均為1.6mm左右。
c. 塑件的圓角
為防止塑件轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中，改善其成型加工過程中的充模特性，增加相應(yīng)位置模具和塑件的力學角度，需要在塑件的轉(zhuǎn)角處和內(nèi)部聯(lián)接處采用圓角過度。在無特殊要求時，塑件的各連接角處均有半徑不小于0.5～1mm的圓角。一般外圓弧半徑大于壁厚的0.5倍，內(nèi)圓角半徑應(yīng)是壁厚的0.5倍。該塑料件表面圓角半徑和內(nèi)部轉(zhuǎn)彎處圓角為3mm。
d. 孔
塑料制品上通常帶有各種通孔和盲孔，原則上講，這些孔均能用一定的型芯成型。但當孔太復雜時，會使熔體流動困難，模具加工難度增大，生產(chǎn)成本提高，困此在塑件上設(shè)計孔時，應(yīng)盡量采用簡單孔型。由于型芯對熔體有分流作用，所以在孔成型時周圍易產(chǎn)生熔接痕，導致孔的強度降低，故設(shè)計孔時孔時孔間距和孔到塑件邊緣的距離一般都尖大于孔徑，孔的周邊應(yīng)增加壁厚，以保證塑件的強度和剛度。
3.2 塑件尺寸及精度
塑料制品外形尺寸的大小主要取決于塑料品種的流動性和注射機規(guī)格，在一定的設(shè)備和工藝條件下流動性好的塑料可以成型較大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比較小。從節(jié)約材料和能源的角度出發(fā)，只要能滿足制品的使用要求，一般都應(yīng)將制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計的盡量緊湊，以便使制品的外形尺寸玲瓏小巧些。該塑件的材料為ABS，流動性較好，適用于不同尺寸的制品。
塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設(shè)計得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公關(guān)等級確定精度等級。根據(jù)我國目前的成型水平，塑件尺寸公差可以依據(jù)塑件的尺寸與公關(guān)（SJ1372-1978）的塑料制件公差數(shù)值標準來確定。根據(jù)任務(wù)書和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用MT4級精度，未注采用MT5級精度。
3.3 塑件表面粗糙度
塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點來保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般為Ra 0.02～1.25之間，模腔表壁的表面粗糙度應(yīng)為塑件的1/2，即Ra 0.01～0.63。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應(yīng)隨時給以拋光復原。
該塑件外部需要的表面粗糙度比內(nèi)部要高許多，為Ra0.2 ，內(nèi)部為0.4。
3.4 塑件的體積和質(zhì)量
本次設(shè)計中，塑件的質(zhì)量和體積采用3D測量，在PRO/E軟件中，使用塑模部件驗證功能，可以測得塑件的質(zhì)量（ABS的密度為1.05），即可以得出該塑件制品的體積為質(zhì)量為4.82g。
4 注射成型工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的分析和確定
4 注射成型工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的分析和確定
4.1 注射成型工藝過程分析
根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、材料及質(zhì)量，確定其成型工藝過程為：
a. 成型前對原材料的預處理
根據(jù)注射成型對物料的要求，檢驗物料的含水量，外觀色澤，顆粒情況并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標，對原材料進行適當?shù)念A熱干燥，ABS材料吸水率極低，成型前一般不必進行干燥處理。如有需要，可在70 ～ 80 ℃下干燥2～4 h。
b. 料筒的清洗
在初用某種塑料或某一注射機之前，或者在生產(chǎn)中需要改變產(chǎn)品、更換原料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時，都需要對注射機（主要是料筒）進行清洗或拆換。
柱塞式注射機料筒的清洗常比螺桿式注射機困難，因為柱塞式料筒內(nèi)的存料量較大而不易對其轉(zhuǎn)動，清洗時必須拆卸清洗或者采用專用料筒。
對螺桿式通常是直接換料清洗，也可采用對空注射法清洗。
c. 脫模劑的選用
脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而敷在模具表面上的一種助劑。一般注射制件的脫模，主要依賴于合理的工藝條件與正確的模具設(shè)計。
在和產(chǎn)上為了順利脫模，常用的脫模劑有：硬脂酸鋅，液體石蠟，硅油，對ABS材料，可選用硬脂酸鋅，因為此脫模劑除聚酰胺塑料外，一般塑料都可使用。
(1) 為使注射過程順利和保證產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)對所用的設(shè)備和塑料作好相應(yīng)的準備工作。
(2) 準備好注射所用的一切東西和道具以及在注射過程中可能發(fā)生的問題。再次檢查注射機的情況。
(3) 注射成型過程完整的注射過程表面上共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個步驟，但實際上是塑化成型與冷卻兩個過程。
(4) 制件的后處理注射制件經(jīng)脫?；驒C械加工后，常需要進行適當?shù)暮筇幚?，目的是為了消除存在的?nèi)應(yīng)力，以改善和提 高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性。
(5) 制件的后處理主要有退火和調(diào)濕處理。該塑料制件材料為ABS，就采用退火處理1～3h。
畢業(yè)設(shè)計（論文）
4.2 澆口種類的確定
注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并使注射壓力傳遞到各個部分。澆注系統(tǒng)設(shè)計的好壞對塑件性能、外觀及成型難易程度影響很大。它由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。其中澆口的選擇與設(shè)計恰當與否直接關(guān)系到制品能否完好的成型。
由于本設(shè)計中工業(yè)插座零件塑件外表面質(zhì)量要求較高，所以選用側(cè)澆口。側(cè)澆口直接在中間的圓端面處進，工業(yè)插座零件組裝后，澆口被遮擋起來。
側(cè)澆口主流道需要設(shè)置鉤針，分流道與產(chǎn)品相連，頂出產(chǎn)品包含流道連接在一起。
4.3 型腔數(shù)目的確定
因為本設(shè)計中采用側(cè)澆口，且塑件的尺寸不大，為提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模四腔，進行加工生產(chǎn)。
4.4 注射機的選擇和校核
注射機一般有立式和臥式兩種形式的。立式注射機，容量一般在10～60g，其結(jié)構(gòu)特點是，注射裝置及定模板設(shè)置于上面，鎖模裝置及動模板、頂出裝置設(shè)置于下面，互成豎立一線排列。注射裝置一般為柱式，液壓機械式鎖模機構(gòu)，動模板后設(shè)有頂桿機械頂出塑件，使用立式注射模工作，且立式注射機有裝拆模具方便、安裝嵌件或活動型芯簡便可靠等優(yōu)點。按注射機的注射方向和模具的開合方向，可分為三類。
a. 臥式注射機：這種注射機成型物料的注射方向與合模機構(gòu)開合方向均沿水平方向。其特點是重心低、穩(wěn)定，加熱、操作及維修均很方便，塑件推出后可自行脫落，便于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。其缺點是模具安裝較麻煩，嵌件放入模具有傾斜和脫落的可能，機床占地面積較大。目前，大、中型注射機一般采用這種形式。
b. 立式注射機：成型物料的注射方向與合模機構(gòu)開合方向均垂直于地面。其主要有點是占地面積小，安裝和拆卸模具方便，安裝嵌件較容易。缺點是重心高、不穩(wěn)定，加料較困難，推出的塑件要人工取出，不易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。這種機型一般為小型的，最大注射量在60g以下。
c. 角式注射機：成型物料的注射方向與合模機構(gòu)開合方向相互垂直，又成為直角式注射機。目前國內(nèi)使用最多的角式注射機采用沿水平方向開合模，沿垂直方向注射。其主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，便于自制。主要缺點是不能準確可靠地控制注射壓力、保壓壓力和鎖模力，模具受沖擊和震動較大。
由于采用一模四，需要至少注射量為4.82x4=19.28g，流道水口廢料6.23g，總注塑量達到25.51g，再根據(jù)工藝參數(shù)（主要是注射壓力），綜合考慮各種因素，選定注射機為XS-ZY110X1A。注射方式為螺桿式，其有關(guān)性能參數(shù)為：
表4.1 XS-ZY110X1A
型號 參數(shù)
單位
110×1A
螺桿直徑
mm
34
理論注射容量
cm3
131
注射重量PS
g
119
注射壓力
Mpa
206
注射行程
mm
144
螺桿轉(zhuǎn)速
r/min
0~215
料筒加熱功率
KW
5.7
鎖模力
KN
1100
拉桿內(nèi)間距(水平×垂直)
mm
400×400
允許最大模具厚度
mm
410
允許最小模具厚度
mm
160
移模行程
mm
340
移模開距(最大)
mm
750
液壓頂出行程
mm
100
液壓頂出力
KN
33
液壓頂出桿數(shù)量
PC
5
油泵電動機功率
KW
13
油箱容積
l
210
機器尺寸(長×寬×高)
m
4.7×1.3×1.85
機器重量
t
3.4
最小模具尺寸(長×寬)
mm
280×280
4.4.1 注射量的校核
為確保塑件質(zhì)量,注塑模一次成型的塑料質(zhì)量（塑件和流道凝料質(zhì)量之和）應(yīng)在公稱注塑量的30%～85%范圍內(nèi)。
在一個注射成形周期內(nèi)，需注射入模具內(nèi)的塑料熔體的容量或質(zhì)量，應(yīng)為制件和澆注系統(tǒng)兩部份容量或質(zhì)量之和，即
（4.1）
或 （4.2）
式中 V（M） ——一個成形周期內(nèi)所需射入的塑料總?cè)莘e或質(zhì)量(cm3或g）；
n ——型腔數(shù)目
Vz（Mz）——單個塑件的容量或質(zhì)量(cm3或g）；
Vj（Mj）——澆注系統(tǒng)凝料和飛邊所需塑料的容量或質(zhì)量(cm3或g）。
故應(yīng)使
（4.3）
或 （4.4）
式中 Vg（Mg）——注射機額定注射量(cm3或g）
模具設(shè)計時，必須使得在一個注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機額定注射量的80%以內(nèi)。校核公式為：
式中 --型腔數(shù)量
--單個塑件的體積（）
--澆注系統(tǒng)所需塑料的體積（）
本設(shè)計中：n=4 4.56 =5.94
注塑機額定注塑量為131g
注射量符合要求
4.4.2 型腔數(shù)量的確定和校核
型腔數(shù)量與注射機的塑化率、最大注射量及鎖模力等參數(shù)有關(guān)，此外，還受塑件的精度和生產(chǎn)的經(jīng)濟性等因數(shù)影響。
可根據(jù)注射機的最大注射量確定型腔數(shù)n
(4.5)
式中 K ——注射機的最大注射量的常用系數(shù)，一般取0.8；
mN ——注射機允許的最大注射量；
m1 ——單個塑件的質(zhì)量或體積（g或cm3）；
m2 ——澆注系統(tǒng)所需塑料的質(zhì)量或體積（g或cm3）。
在設(shè)計時選擇了n=4，符合要求。
4.4.3 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核
注射成型時塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。如果這一數(shù)值超過了注射機所允許的最大成型面積，則成型過程中會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，必須滿足以下關(guān)系。
(4.6)
式中: n --型腔數(shù)目
--單個塑件在模具分型面上的投影面積
--澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積
n=4 =664 =801
=4x664+801=3457
注射成型時為了可靠的鎖模，應(yīng)使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模力。即：
（）P < F (4.7)
式中 P—塑料熔體對型腔的成型壓力（MPa）
F—注射機額定鎖模力（N）
其它意義同上
根據(jù)教科書，型腔內(nèi)通常為20-40MPa，一般制品為24-34MPa，精密制品為39-44MP
P=3457X30x1.1X0.001=114.1KN<1100KN
鎖模力符合要求
4.4.4 模具與注射機安裝模具部分相關(guān)尺寸校核
a. 模具厚度（H）的校核
噴嘴尺寸——注射機頭為球面，其球面半徑與相應(yīng)接觸的模具主流道始端凹下的球面半徑相適應(yīng)。
模具厚度——模具厚度H（又稱閉合高度）必須滿足：
（4.8）
式中 Hmin——注射機允許的最小厚度，即動、定模板之間的最小開距；
Hmax——注射機允許的最大模厚。
初步確定模具的厚度為300mm，在注射機的允許范圍內(nèi)（注射機的允許范圍是160mm～410mm）,符合要求。
本設(shè)計中模具厚度為300mm 160
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