注塑模扁二极可装拆ABS塑料插头模具设计.doc

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1、 塑料模具 课程设计说明书题目： 扁二极可装拆ABS塑料插头学生姓名： 学 号： 学 院： 专 业： 目 录一、 塑料成型工艺性分析 41、 塑料的分析 42、 ABS 的性能分析 53、 注射成型工艺及参数 5二、 模具的结构形式 61、 分型面的确定 62、 型腔的数量和排布方式 63、 注射机型号的确定 7三、 浇注系统的设计 81、 主流道的设计 82、 分流道的设计 93、 浇口的设计 104、 冷料穴的设计 11四、 成型零件的结构设计 111、 凹模的结构设计 112、 凸模的结构设计 113、 成型零件的材料选用 124、 成型零件的工作尺寸计算 125、 成型零件尺寸及动模垫

2、块厚度计算 14五、 模架的选择 151、 模架的尺寸及类型 152、 各模架尺寸的确定 15六、 排气系统的设计 16七、 脱模推出机构的设计 161、 推出方式的确定 162、 脱模力的计算 16八、 冷却系统的设计 171、 冷却介质 172、 冷却系统简单的计算 17九、 总装配图和零件图 19扁二极可装拆塑料插头三维proe图形扁二极可装拆塑料插头二维cad图形一、 塑件成型工艺性分析1、 塑件的分析（1） 塑件的选材塑件“扁二极可装拆塑料插头”为壳体零件，常用成型壳体零件的材料有：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯（PVC）、聚碳酸酯（PC）。其性能比

3、较如表。塑料品种使用温度化学稳定性性能特点成型特点ABS小于70较好机械强度较高有一定耐磨性；耐热性较差，吸水性较大成型性能好，成型前原料要干燥PP10-120较好耐寒性差，光氧化作用下易降解老化成型时收缩率大，成型性能较好，易产生变形等缺陷PVC-15-55不耐强酸强碱，溶于甲苯等溶剂性能取决于成分成型性能较差，加工温度范围窄PC小于130，耐寒性好，脆化温度-100有一定的化学稳定性，不耐碱、酮、脂等透光率小，吸水性小，力学性能很好；耐磨性差熔融温度高，熔体粘度大，成型前原料需干燥。粘度对温度敏感，制品要进行后处理综合考虑：ABS具有无毒、无味、质轻（密度为1.02-1.08g/cm3），

4、优异的耐冲击性、良好的低温性能和耐化学药品性、尺寸稳定性好、表面光泽、易着色和涂装性能，并且原料来源广、价格较低、易于成型加工等综合特点。因而成型塑件的材料定为ABS。（2） 塑件的尺寸和精度该塑件壁厚1mm，外形尺寸较小，壁厚整体均匀，且符合最小壁厚（0.75mm）的要求；塑件型腔较大，有通孔存在，通孔尺寸符合最小直径要求；塑件内腔有两个加强筋，符合加强筋的推荐尺寸；另外，塑件的外形、内腔均有倒圆角，其大小符合规定值（外形倒圆角半径R=1.5T=1.5mm，内腔倒圆角半径R=0.5T=0.5mm）。该壳体主要用于连接插座与电器电线，对外形尺寸无特殊要求。因而选择标注尺寸公差等级为MT4，未标

5、注尺寸公差等级为MT5。（3） 塑件表面质量塑件为电器零件，对其表面、孔有一定的要求。取其表面粗糙度Ra=1.6m，内腔粗糙度Ra=3.2m，孔内表面Ra=1.6m。（4） 脱模斜度ABS为无定形塑料，收缩率为0.3-0.8，塑件壁厚均匀且小、形状复杂，参考脱模斜度推荐值（凹模：35-130，型芯：30-40），取同一脱模斜度1。2、 ABS的性能分析（1） 物理性能化学名称：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物英文名称：Acrylonitrile Butadiene Styrene密度：1.02-1.08g/cm3成型收缩率：0.3-0.8%成型温度：200-240干燥条件：70-85、3-4小时（

6、2） 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；（3） 成型性能1） 无定形料，流动性中等，吸湿大，必须充分干燥；表面要求光泽的塑件需长时间预热干燥（温度70-85、时间3-4h）； 2） 宜取高料温、高模温，但料温过高易分解(分解温度为270)。对精度较高的塑件，模温宜取50-60；对高光泽、耐热塑件，模温宜取60-80；3） 如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位

7、等方法；4） 如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。3、 注射成型工艺及参数（1） 注射成型过程淘-宝.店-铺搜索：“两个半学分”1） 注射前的准备分析检验成型物料ABS的质量，对原料进行色泽、颗粒大小、均匀度等外观以及流动性、热稳定性、收缩性、水分含量等工艺性能进行检验，判断原料的品种、规格、牌号等与要求的参数是否符合。对于ABS类吸水性较大的塑料，注射前应进行干燥处理，干燥温度为70-85、时间3-4小时。2） 注射过程完整的塑件注射过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模六个步骤。3） 塑件

8、后处理处理介质为空气和水，处理温度为60-75，处理时间为16-20s。（2） 注射成型参数干燥处理：温度70-85、时间3-4h注射机料筒温度：前部180-200、中部165-180、后部150-170螺杆转速：30-60r/min喷嘴结构：直通式模具温度：60-80注射：压力70-90MPa、时间3-5s保压：压力50-70MPa、时间15-30s降温固化时间：15-30s成型周期：40-70s注射剂类型：螺杆式螺杆结构形式：通用型二、 模具的结构形式1、 分型面的位置确定根据塑件的形状，确定分型面个数为单个；位置设在塑件的最大轮廓处，即塑件的断面位置，如图所示。2、 型腔的数量和排布方式

9、 本塑件的设计要求型腔为一模四腔。可供选择的分流道布局有“十”、“H”形两种布局，由于“十”形具有排列紧凑、对称平衡、结构简单、易于加工等特点，因而选择“十”形排列方式，如图所示。3、 注射机型号的确定（1） 注射量的计算经proe三维软件分析可得：塑件体积 V塑=2.108103 mm3=2.108 cm3ABS密度 =1.05 g/cm3塑件质量 m=V塑 =2.21 g。（2） 浇注系统凝料体积的初步估算浇注系统凝料体积根据经验估计，按照塑件体积的0.2-1倍估算，由于设计主流道、分流道较为长，较塑件相对大，因而浇注系统凝料体积按塑件体积的0.5倍估算。故注射一次模具型腔塑料熔体的总体积

10、为：V总=V塑(1+0.5)4=2.21(1+0.5)4 g=13.26 g（3） 注射机的选择以实际注射量初选某一公称注射量的注射机型号，按照公式：nV塑+V浇0.8V公，即有：V总/0.8=16.575cm3。根据计算，结合国产注射成型机的型号，初选注射量为30 cm3，注射机型号为XS-Z-30，其主要参数如下表。标称注射量p公30 cm3锁模力F锁2.5105N螺杆直径28mm模板尺寸250280mm注射压力119MPa喷嘴孔直径4mm注射行程170mm喷嘴球半径12mm注射时间0.7s定位圈尺寸63.5mm（4） 注射机相关参数校核1） 注射压力校核查手册可知，ABS所需的注射压力为

11、80-110MPa，取p0=85 MPa，该注塑机的公称注射压力p公=119MPa，注射压力机安全系数k1=1.25-1.4，这里取k1=1.3，则：k1 p0=1.385=110.5p公，因而注射机压力合格。锁模力校核2） 塑件在分型面上投影面积A塑则A塑=(1092.622)mm2=1080 mm2。3） 浇注系统在分型面上的投影面积A浇按照经验，为每个塑件在分型面上投影面积A塑的0.2-0.5倍，本题按照0.3倍计算。故A浇=0.3 A塑=324 mm2。4） 模具型腔的胀模力F胀查表可知，型腔的平均计算压力p模为35MPa，锁模力的安全系数为k2=1.1-1.2，取k2=1.2。由公式

12、：F胀=p模(A塑+A浇)=35(1080+324)N=4.9104N，F胀k2=5.8104N F锁，注射机锁模力合格。三、 浇注系统的设计1、 主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道内。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于其与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。（1） 主流道的尺寸主流道长度：小型模具主流道的长度L主应尽量小于60mm，设计时从L尺寸规格中取L主=35.5mm主流道小端直径：d=注射机喷嘴口径+(0.5

13、-1)mm=(4+1)mm=5mm主流道大端直径：d=d+2L主tan=(5+235.5tan1.5)mm6.86mm主流道球面半径：SR0=注射机喷嘴球头半径+(1-2)mm=(12+1)mm=13mm（2） 主流道的凝料体积V主= L主(R主2+r主2+R主r主)=3.14/342(3.42+2.52+3.42.5)mm3=1157 mm3=1.16 cm3（3） 主流道当量半径R主= mm=2.95mm（4） 主流道浇口套形式由于主流道长度L主=35.5mm，为减小主流道塑料的浪费、降低冷却时间，采用缩短主流道的定位圈。定位圈入口尺寸取得50mm，以方便注射机喷嘴能顺利的进入；定位圈的固

14、定用4M422的圆柱头内六角螺栓；为增加定位圈的耐磨性，采用碳素工具钢，热处理淬火表面硬度为50-55HRC。2、 分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，开设在分流面上，起分流和转向的作用。分流道时熔体进入型腔的通道，可以通过优化设置分流道的截面形状、尺寸大小及方向，使塑料熔体平衡稳定充型，从而保证最佳的成型效果。淘-宝.店-铺搜索：“两个半学分”（1） 凝料体积分流道的总长度L分=430mm=120mm，分流道的截面积A分=24.48 mm2，故凝料体积V分=L分A分=12024.48 mm3=2937.6 mm3=2.94cm3。（2） 校核剪切速度查表可知，注射机注射时间t=0.7

15、s；分流道体积流量= cm3/s=7.2 cm3/s；剪切速度=3.4102s-1。该分流道的剪切速度与浇口主流道与分流道的最佳剪切速度5102 s-1-5103 s-1相差不大，所以分流道内熔体的剪切速度合格。（3） 分流道表面粗糙度和脱模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取Ra1.25m -2.5m即可，此处取Ra为1.6m；脱模斜度要求5-10，这里取脱模斜度为8。3、 浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段短通道，其作用是使从分流道过来的塑料熔体以较快的速度进入并充满型腔；充满型腔后，浇口部分的熔体能迅速地凝固而封闭浇口，防止型腔内的熔体倒流。塑件的设计要求侧浇口，其尺寸设计

16、如下。（1） 侧浇口的尺寸1） 侧浇口的深度根据侧浇口的经验计算公式，侧浇口的深度h=nt=0.71mm=0.7mm，其中n表示塑料成型系数，由塑料性质决定，ABS塑料n=0.7。但侧浇口厚度推荐数据为1.2mm-1.4mm，故此处取值h=1.3mm。2） 侧浇口的宽度侧浇口的宽度根据经验公式mm=1.54mm，式中A表示凹模内表面积，proe已统计出A=4358mm2。3） 侧浇口的长度侧浇口的长度L一般选用0.7mm-2.5mm，此处取L=1mm。（2） 侧浇口剪切速度校核1） 浇口的当量半径由面积相等可知R浇2=bh，求的当量半径R浇=0.80mm2） 校核浇口的剪切速度注射时间t=0.

17、7s；浇口的体积流量q浇=cm3/s=3.01 cm3/s；浇口的剪切速度s-1=6.18 103s-1。浇口的剪切速度处于浇口与分流道的最佳剪切速度5103 s-1-5104 s-1之间，故浇口的剪切速度校验合格。（3） 主流道剪切速度校核主流道体积流量m3/s=17.9m3/s；主流道的剪切速度 s-1=7.3210 s-1。主流道的剪切速度处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速度5102 s-1-5103 s-1，故主流道的剪切速度校验合格。4、 冷料穴的设计冷料穴一般位于主流道和分流道的末端，其作用是存放两次注射间隔而产生的冷料和料流前锋的冷料，防止冷料进入型腔而形成各种缺陷。由于分流道和

18、浇口的连接采用直通式，冷料穴应设置在主流道的末端。由于Z形拉料杆具有冷料穴和拉料的作用，因而选择Z形拉料杆。四、 成型零件的结构设计1、 凹模的结构设计凹模是成型制品外表面的成型零件。按凹模结构的不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种。为便于凹模的修整和更换，因而采用整体嵌入式凹模。2、 凸模的结构设计凸模是成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。由于该塑件存在较复杂的内腔和圆筒形状脱模的特殊性，因而设计为一个大凸模、两个小型芯。各部分装配起来，如图所示。3、 成型零件的材料选用根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件需要足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗

19、疲劳性能，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。又因塑件为大批量生产，所以构成型腔的嵌入式凹模钢材选用Cr12MoV；因大型芯、小型芯与塑料磨损严重，因为选用同样的材料。4、 成型零件工作尺寸计算由于塑件精度要求不是太大，成型零件工作尺寸计算选用平均尺寸法。（1） 凹模径向尺寸凹模的径向尺寸有：，。计算公式：，式中表示塑料的平均收缩率，ABS收缩率为0.3-0.8，平均收缩率=0.0055；x为随塑件精度和尺寸变化的系数，一般在0.5-0.8之间；为塑件公差值；为凹模制造公差，对于中小塑件，。=（2） 凹模的深度尺寸凹模的深度尺寸有：，。计算公式：（3） 大型芯的径向尺寸大型芯的径向尺寸有：，计

20、算公式：（4） 大型芯的深度尺寸大芯的深度尺寸有：，。计算公式：（5） 大型芯中心距尺寸大型芯中心距尺寸有：。计算公式：（6） 定模小型芯的径向尺寸定模小型芯的径向尺寸有：。（7） 定模小型芯的深度尺寸定模小型芯的深度尺寸有：。5、 成型零件尺寸及动模垫块厚度的计算（1） 凹模侧壁厚度的计算根据设计的凹模深度较小，模架初选250mm250mm的标准模架，计算凹模侧壁的厚度按照矩形凹模整体式的强度计算。=8/58=0.130.41，=mm=6.93mm。式中p表示模腔内最大的熔体压力，一般为30-50mPa,取值40mPa；p表示模具强度计算的许用应力，一般中碳钢取值160mPa。由于凹模结构采

21、用镶嵌式、并且结构较为简单，凹模侧壁单边厚度为7mm和3mm。型腔采用十字形、对称布局，经测量两型腔的距离为7.07mm，满足两型腔之间的壁厚设计。由于设计的凹模型腔深度较小，因而满足强度要求。（2） 动模垫板厚度的计算根据所选模架的尺寸250mm250mm，垫块之间的跨度为250mm-50mm 淘-宝.店-铺搜索：“两个半学分”式中t为塑件厚度，t=1mm E为塑料的弹性模量，查表的E=1800MPa；S为塑件成型的平均收缩率，S=0.0055；L为被包型芯的长度，L=7mm；f为塑料与钢材之间的摩擦因数，f=0.45；为脱模斜度，=1；为泊松比，=0.3；K2是由、决定的无因次数，= ；A

22、 为塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积，A=1093mm2。故（1） 小型芯脱模力圆形小型芯，塑件横截面按圆形薄壁塑件计算，脱模力公式：故（2） 校核推出机构作用在塑件上的单位压应力推出机构作用塑件面积包括：推管A1=(62-42)mm2=37.68 mm2，推杆A2=312 mm2=9.42 mm2。推出机构作用总面积A=37.68mm2+9.42mm2=47.1mm2推出应力，推出机构作用在塑件上的单位应力合格。五、 冷却系统的设计冷却系统的计算很麻烦，在此只进行简单计算，计算时忽略模具因空气对流、辐射以及与注射机接触所散发的热量，按单位时间内塑料熔体凝固时所散发的热量应等于冷却水所带

23、走的热量。1、 冷却介质ABS为中等黏度的塑料，其成型温度及模具温度分别为200和50-80。所以模具温度初步设定为50，用常温水对模具进行冷却。2、 冷却系统简单计算（1） 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量W每次需要的注射量：。生产周期 t=t注+t浇+t脱=0.7s+2.9s+8s=11.6s，其中是t注注射时间；t浇是浇注时间，查表得2.9s；t脱是脱模时间，一般8s左右。每小时可注射的次数N=3600/t=3600/11.6=310次每小时的注射量W=Nm=3101.14110-2kg/h=3.54kg。（2） 单位质量的塑料在凝固过程是放的热量Qs查表可知ABS的单位热流量范围

24、在310 kJ/kg -400kJ/kg之间，取Qs=370kJ/kg。（3） 冷却水的体积流量qv设冷却水的入水口温为22，出水口水温为25，取水的密度=1000kg/m3，水的比热容c=4.187kJ/(kg)。根据公式可得：。（4） 冷却水路的直径d当=时，查表可知，为是冷却水处于湍流状态，取冷却水孔直径d=6mm。（5） 冷却水在管内的流速v（6） 冷却壁与水交界面的膜传热系数h因为平均水温为23.5查表可知f=0.67，则有：（7） 冷却水通道的导热总面积A（8） 模具所需冷却水管的总长度L=245mm（9） 冷却水路的根数x设每条冷却水路的长度l=200mm，则冷却水路的根数为：实际由于塑件为类矩形壳体，冷却系统的设计变更为环绕型腔的水路冷却系统，其如图所示。六、 总装配图与零件图