五孔插座上殼的模具設(shè)計(jì)—課程設(shè)計(jì)論文

1、五孔插座上殼的模具設(shè)計(jì)摘要：通過模具設(shè)計(jì)旨在深化和鞏固所學(xué)課程知識(shí)，培養(yǎng)塑料模具的設(shè)計(jì)能力，通過塑件成型工藝分析，分型面及澆注系統(tǒng)的確定，塑料模具設(shè)計(jì)方案的論證，主要成型零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算，熟悉塑料模具設(shè)計(jì)的一般流程，并在設(shè)計(jì)思路方面得到鍛煉和提高，從而樹立正確的設(shè)計(jì)思想。關(guān)鍵詞：分型面確定 塑件工藝 設(shè)計(jì)計(jì)算 查閱資料一、設(shè)計(jì)任務(wù) 技術(shù)要求：（一）未注公差按mt5（二）一模兩件大批量，材料為abs 二、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析（一）塑件的幾何形狀分析熟讀塑件的圖樣，在頭腦中建立清晰的塑件三維形狀，復(fù)雜的塑件可通過計(jì)算機(jī)三維建模幫助理解其幾何形狀所做零件的三維圖11如下所示： 圖11 五孔插座殼的三

2、維圖（二）塑件原材料的成型特性分析abs是不透明的非結(jié)晶型聚合物，無毒，無味，密度1.02至1.05g/cm。abs具有突出的力學(xué)性能，堅(jiān)固，堅(jiān)硬，堅(jiān)韌，具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電性能，并具有較好的尺寸穩(wěn)定性，易于成型和機(jī)械加工。成型塑件表面有較好的光澤，經(jīng)過調(diào)色可配制成任何顏色，其缺點(diǎn)是耐熱性差。abs可采用注射，擠出，壓延，吹塑，真空成型，電鍍焊接及表面涂飾等多種成型加工方法。abs成型性能如下：1、易吸水，成型前應(yīng)進(jìn)行干燥處理，表面要求高的塑件應(yīng)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)熱干燥。2、流動(dòng)性中等，溢邊值0.04mm左右。3、壁厚和熔料溫度對(duì)收縮率影響極小。4、成型周期短。5、易產(chǎn)生熔接痕，應(yīng)盡量

3、減少澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力。（三）塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析1、塑件的尺寸精度分析和成型零部件計(jì)算該塑件尺寸均為未標(biāo)注公差的自由尺寸，按mt5查取公差如表12所示：表12 成型零部件尺寸計(jì)算類別模具零件名稱塑件尺寸計(jì)算公式工作尺寸型腔計(jì)算型腔長(zhǎng)960 -1l+ m=(1+scp)ls-0.75+ 095.778+0.33 0寬860 -185.723+0.33 0高150 - 0.58（hm)+ 0=(1+scp)hs-0.5+ 014.792+0.19 0定模鑲件8+0.28 0 l0 -=(1+scp)ls+0.750 -8.2540 -0.091.5+0.2 01.6580 0.076.5+0.

4、28 06.7460 -0.09型芯計(jì)算大型芯92+1 0lm=(1+scp)ls-0.750 -93.2560 -0.3382+1 083.2010 -0.3313+0.58 013.5070 -0.19動(dòng)模小型腔截面尺寸100 -0.28l+ m=(1+scp)ls-0.75+ 09.845+0.09 03.50 -0.243.339+0.08 08.50 -0.288.337+0.09 02、塑件的表面質(zhì)量分析對(duì)該塑件表面沒有特殊要求。一般情況下外表面要求光潔，表面粗糙度可以取0.8um，沒有要求的塑件內(nèi)表面粗糙度ra可取3.2um3、塑件的生產(chǎn)批量塑件的生產(chǎn)類型對(duì)注射模具結(jié)構(gòu)均有重要影

5、響。在大批量生產(chǎn)中，由于注射模具價(jià)格在整個(gè)生產(chǎn)費(fèi)用中所占比例較小，提高生產(chǎn)率和模具壽命問題比較突出，所以考慮使用自動(dòng)化程度較高、精度壽命高的模具。該塑件是大批量生產(chǎn)，因此在模具設(shè)計(jì)中要提高塑件的生產(chǎn)率，傾向于采用多型腔、高壽命、成型周期短、自動(dòng)快速脫模模具，同時(shí)模具造價(jià)要適當(dāng)控制。（四）初選注射機(jī)1、計(jì)算塑件體積通過三維造型可獲得圓形殼罩的體積v=25340.9846mm3，abs的密度取=1.03g/cm3，所得塑件質(zhì)量m=26.1g。2、確定型腔數(shù)目由于該塑件內(nèi)部側(cè)面有側(cè)凸，加上塑件尺寸有一般精度要求，外表面有高光潔要求，不宜采用太多型腔數(shù)目，所以采用一模兩腔，型腔平衡布置在型腔板兩側(cè)，以

6、方便側(cè)抽實(shí)現(xiàn)澆口排列和模具的平衡。3、確定注射成型的工藝參數(shù)根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)和abs的成型性能，查閱有關(guān)的資料初步確定塑件的注射成型工藝參數(shù)，如表13所示：表13 注射成型工藝參數(shù)工藝參數(shù)內(nèi)容工藝參數(shù)內(nèi)容預(yù)熱和干燥溫度8090/成型時(shí)間/s注射時(shí)間35時(shí)間2h保壓時(shí)間1530料筒溫度/后段180200冷卻時(shí)間1530中段210230總周期4070前段200210螺桿轉(zhuǎn)速/（r/min)3060噴嘴溫度/180190后處理方法紅外線燈烘箱模具溫度/待添加的隱藏文字內(nèi)容16080溫度/70注射壓力/mpa7090時(shí)間/h244、確定模具溫度及冷卻方式abs為非結(jié)晶型塑料，流動(dòng)性中等，壁厚一般，因此在保

7、證順利脫模的情況下盡量縮短冷卻時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。所以考慮采用適當(dāng)?shù)睦鋮s水循環(huán),成型模具溫度控制在6080。5、初步確定成型設(shè)備塑件采用注射成型加工，使用一模兩腔分布，可計(jì)算出一次的塑料注射量：w=2m+m廢=57.42g。根據(jù)一次注射量的分析以及考慮塑料品種，塑件結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)批量以及注射工藝參數(shù)，注射模具尺寸大小等因素，參考設(shè)計(jì)手冊(cè)初選syz-300 參數(shù)如表14：表14 注塑機(jī)使用參數(shù)序號(hào)主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)值1最大注射量/cm33202注射壓力/mpa1253鎖模力/kn14004動(dòng)定模板安裝尺寸/mm520*6205最大模具厚度/mm3556最小模具厚度/mm1307最大開模行程/mm3

8、408噴嘴前端球面半徑/mm129噴嘴孔直徑/mm410定位圈直徑/mm125三、分型面及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（一）分型面的確定為保證塑料件順利分型，主分型面應(yīng)首先考慮在塑件的最大輪廓處。開模后，塑件應(yīng)留在動(dòng)模上，便于頂出，綜合考慮塑件的精度表面質(zhì)量排氣和模具的加工制造等。選擇如圖15分型面： 圖15 分型面（二）澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)由主流道分流道分流道冷料穴四個(gè)部分組成?？紤]塑件的外觀要求較高，外表面不允許有成型斑點(diǎn)和熔接痕，以及一模兩腔的布置abs對(duì)剪切速率較為敏感的原因，澆口采用方便加工修整凝料去除容易且不會(huì)在塑件外壁留下熔接痕的側(cè)澆口，模具采用單分型面的兩板模，模具成本易控制在合理的范圍內(nèi)

9、，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下圖16：圖16 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、主流道和定位圈設(shè)計(jì)由于主流道與注射機(jī)的高溫噴嘴反復(fù)接觸碰撞。故應(yīng)設(shè)計(jì)成獨(dú)立可更換拆卸的澆口套，查資料得syz-300型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸：sr0=12mm,噴嘴孔直徑d0=4mm,定位孔直徑為125mm，為保證模具主流道與噴嘴的緊密接觸，避免溢料，主流道與噴嘴的關(guān)系為：sr=sr0+(12),d=d0+0.5,因此主流道球面半徑sr=14mm，定位圈直徑125mm，主流道小端口直徑d=4.5mm2、分流道的設(shè)計(jì)采用u型斷面分流道，在一塊模板上，切削加工較容易實(shí)現(xiàn)，且比面積不大。查有關(guān)資料abs的分流道推薦直徑為4.89.5mm，取8mm，分流

10、道設(shè)計(jì)如圖17所示： 圖17 分流道設(shè)計(jì)3、澆口的設(shè)計(jì)根據(jù)塑件的外觀要求及型腔的分布情況選用如圖18所示的測(cè)澆口。從塑件的底側(cè)中部進(jìn)料，去除凝料時(shí)不會(huì)在塑件的外壁留下澆口痕跡。l1=（0.60.9）+b/2取l1=2.5mm；l=23mm取l=2mm；澆口深度t=0.52.0mm取t=1.0mm；澆口寬度b=(0.6+0.9)mm取b=1.5mm圖18 澆口設(shè)計(jì)4、冷料穴的設(shè)計(jì)采用z型頭拉料桿的冷料穴，如圖19所示，將其設(shè)置在主流道的末端，既起到冷料穴的作用，又兼起開模分型時(shí)將凝料從主流道中拉出留在動(dòng)模一側(cè)。 圖19 冷料穴的設(shè)計(jì)四、模具設(shè)計(jì)方案（一）型腔設(shè)置在保證澆注系統(tǒng)分流道的流程短，模具

11、結(jié)構(gòu)緊湊，正常工作的前提下，盡可能使模具型腔對(duì)稱，均衡，取件方便。本塑件采用一模兩腔，型腔平衡布置在五孔插座型腔板中心。（二）.成型零件的結(jié)構(gòu)確定成型零件直接與高溫高壓的塑料接觸，它的質(zhì)量直接影響塑件的質(zhì)量。本塑件材料為abs，對(duì)表面粗糙度和精度要求較高，因此要求成型有足夠的強(qiáng)度，剛度，硬度和耐磨性，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)模具鋼制作，還應(yīng)進(jìn)行熱處理，以使其具備5055hrc的硬度。1、凹模設(shè)計(jì)采用整體嵌入式凹模，放在定模板一側(cè)，主要從節(jié)省材料，方便熱處理，便于日后更換維修等方面考慮。在設(shè)計(jì)凹模仁時(shí)除了考慮壁厚的剛度和強(qiáng)度外，還要留有足夠的冷卻水道位置，并在四角設(shè)計(jì)虎口，起到鎖模作用，凹模設(shè)計(jì)如圖110：

12、圖110 凹模設(shè)計(jì)2、凸模設(shè)計(jì)凸模和凹模一樣也采用組合式的結(jié)構(gòu)如圖111所示：圖111 凸模設(shè)計(jì)（三）導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)由于塑件基本對(duì)稱，且無單向側(cè)壓力，所以采用直導(dǎo)柱即可滿足要求。為防止導(dǎo)柱未導(dǎo)向前型芯進(jìn)入型腔，易造成成型部位的損壞，所以導(dǎo)柱要比主型芯高出68如圖112所示：圖112 導(dǎo)柱導(dǎo)套（四）推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)一般由推出、復(fù)位、導(dǎo)向三大部件組成，推出機(jī)構(gòu)按其推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)力來源可分為手動(dòng)推出機(jī)構(gòu)、機(jī)動(dòng)推出機(jī)構(gòu)和液壓推出機(jī)構(gòu)與氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu)等。機(jī)動(dòng)推出機(jī)構(gòu)是依靠機(jī)注塑機(jī)的開模動(dòng)作驅(qū)動(dòng)模具上的推出機(jī)構(gòu)。根據(jù)本塑件上殼罩的的形狀特點(diǎn)，為降低成本選用制造簡(jiǎn)單的機(jī)動(dòng)普通桿推出，雖然推出時(shí)會(huì)在塑件內(nèi)表

13、面留下頂出痕跡，但不影響塑件外觀。如圖113所示：圖113 普通推桿（五）冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用冷卻水冷卻，凹模冷卻水道采用同型芯一樣的環(huán)繞型冷卻水回路，型芯在開設(shè)水道時(shí)應(yīng)避開斜頂、頂桿等。如圖113所示：圖113 冷卻水道三維示意圖 五、主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算（一）模具型腔壁厚的確定塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，本模具的凹模采用的是整體嵌入式，因此可用整體式矩形型腔壁厚計(jì)算公式來確定型腔側(cè)壁厚度s和型腔底板厚度t如圖114所示： 圖114 型腔示意圖l型腔長(zhǎng)度，取值為96mm；b型腔寬度，取值為80mm；h型腔深度，取值為40mm；t型腔底板厚度，mm；s型腔底板

14、厚度，mm；b模板寬度，mm1、 型腔側(cè)壁厚度s的計(jì)算(1)、按剛度條件計(jì)算式中:c由h/l決定的系數(shù)，查表9-22得c=1.5； p型腔內(nèi)最大熔體壓力，可取注射成型壓力的2550，p取30ma; h型腔深度，h=15； 模具剛度計(jì)算許用變形量，查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)計(jì)算得=29.65； e模具鋼的彈性模量，e=2.2*105(2) 按強(qiáng)度條件計(jì)算式中:p型腔內(nèi)最大熔體壓力，p取30ma; h型腔深度，h=15； w抗彎截面系數(shù)，由h/l決定，查教材塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)表4-6得w=0.108 型腔的邊長(zhǎng)比，a=b/l=0.9; 模具強(qiáng)度計(jì)算許用應(yīng)力，預(yù)硬化塑料模具鋼取=300ma2、型腔底板厚

15、度t的計(jì)算（1）、按剛度條件計(jì)算式中:由型腔邊長(zhǎng)比l/b的系數(shù)，查表9-23得=0.024 p型腔內(nèi)最大熔體壓力，p取30ma; b型腔寬度，取b=80 e模具鋼的彈性模量，e=2.2*105 模具剛度計(jì)算許用變形量，查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)計(jì)算得=32.3(2)按強(qiáng)度條件計(jì)算式中:由型腔邊長(zhǎng)比l/b的系數(shù)，查教材塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)表4-7得=0.4974 p型腔內(nèi)最大熔體壓力，p取30ma; b型腔寬度，取b=80； 模具強(qiáng)度計(jì)算許用應(yīng)力，預(yù)硬化塑料模具鋼取=300ma根據(jù)以上剛度、強(qiáng)度的計(jì)算，得出型腔的壁厚要求為：型腔側(cè)壁厚度s18.5,；型腔底板厚度t18.65(2） 斜頂機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算斜

16、頂機(jī)構(gòu)如圖115所示：圖115 斜頂機(jī)構(gòu)三維示意圖1、抽芯距s的計(jì)算 式中：h側(cè)型芯成型部分高度，h為1.5。2、抽芯力的計(jì)算式中：c倒扣成型部分截面平均周長(zhǎng)，c為37.68； h倒扣成型部分高度，h為1.5； 塑料對(duì)模具鋼的摩擦系數(shù)，為0.2； 倒扣的脫模斜度和傾角，該塑件為0o3、確定斜頂?shù)膬A斜角該件內(nèi)抽芯距小，抽芯力不大，斜頂?shù)膬A斜角取5o4、標(biāo)準(zhǔn)模架的確定綜合考慮本塑件采用一模兩腔平衡布置、側(cè)澆口一次分型結(jié)構(gòu)、型腔的壁厚要求、塑件尺寸大小、內(nèi)部抽芯機(jī)構(gòu)、冷卻水道的布置等多項(xiàng)因素，估計(jì)型腔模板的概略尺寸，查表選取模板尺寸為23*35，選用p423035043z1型標(biāo)準(zhǔn)模架如圖116所示：

17、圖116 標(biāo)準(zhǔn)模架六、注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核（一）模具閉合高度的確定組成模具閉合高度的模板及其它零件的尺寸有：定模做板為h1=25型腔板為h2=70；型芯固定板h3=60;墊鐵h4=70;動(dòng)模座板h5=25；則模具的閉合高度h=250。（二）模具閉合。高度的校核由于syz-300型注塑機(jī)所允許的模具最小厚度=150；模具最大厚度=300，而計(jì)算所得模具閉合高度h=250，所以模具閉合高度滿足h的安裝條件。（三）模具開模行程的校核開模行程也叫做合模行程，指模具開合過程中動(dòng)模座板的移動(dòng)距離，用符號(hào)s表示。syz-300型注塑機(jī)最大開模行程=340。為了使塑件成型后順利脫模，并結(jié)合該模具斜頂?shù)奶攸c(diǎn)，確

18、定該模具的開模行程應(yīng)滿足：h+h塑+h推+（1015）=310式中：h模具的閉合高度250 h塑塑件的高度15 h推塑件的推出距30因310，故注塑機(jī)的開模行程滿足要求。（四）斜頂抽芯距的校核=h推=2.625l倒=1.5斜頂?shù)乃匠樾局担籬推塑件的推出距離2.625；斜頂?shù)膬A斜角5o；l倒倒扣的長(zhǎng)度；因?yàn)閘倒，所以斜頂抽芯機(jī)構(gòu)滿足使用要求。七、繪制模具裝配圖 八、結(jié)束語通過對(duì)旋紐塑料成型模具的設(shè)計(jì)，對(duì)常用塑料在成型過程中對(duì)模具的工藝要求有了更深一層的理解，掌握了塑料成型模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算方法，對(duì)獨(dú)立設(shè)計(jì)模具有了一次新的鍛煉。在設(shè)計(jì)過程充分利用了各種可以利用的方式，同時(shí)在反復(fù)的思考中不斷深化對(duì)各種理論知識(shí)的理解，在設(shè)計(jì)的后一階段充分利用u