电源插头塑料模具设计.docx

第一章 绪 论1.1我国塑料模工业现状 80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为245亿，至2000年我国模具总产值预计为260-270亿元，其中塑料模约占30%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。 我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.020.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距，具体数据见表一。 成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的5080%相比，差距较大。 在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG、美国ParametricTechnology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。 近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20、3Cr2Mo、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%-80%相比，仍有很大差距。 据有关方面预测，模具市场的总体趋热是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具的发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展，使各种异型材挤出模具、PVC塑料管材管接头模具成为模具市场新的经济增长点，高速公路的迅速发展，对汽车轮胎也提出了更高要求，因此子午线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展速度也将高于总平均水平；以塑代木，以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大；家用电器行业在“十五”期间将有较大发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大；而电子及通讯产品方面，除了彩电等音像产品外，笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展，这些都是塑料模具市场的增长点。 1.2. 我国塑料模具工业主要发展方向将包括 1、提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。 2、在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造了良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。 3、推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且其常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。 4、开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。 5、提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种。 6、应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。 7、研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。 1.3.模具设计应注意的问题1. 壁厚应尽量均匀一致，脱模斜度要足够大; 2. 过渡部分应逐步。圆滑过渡，防止有尖角，锐边产生。3. 浇口。流道尽可能宽大、粗短，且应根据收缩冷凝过程设置浇口位置，必要时应加冷料井。 4. 模具表面应光洁，粗糙度低（最好低于0.8）。 5. 排气孔。槽必须足够，以及时排出空气和熔体中的气体。 6. 壁厚不要太薄，一般不得小于lmm。1.4.模具设计步骤1接受任务书 通常模具设计任务书由塑料制件工艺员根据成型塑料制件的任务书提出，模具设计人员以成型塑料制件任务书、模具设计任务书为依据来设计模具。 2收集、分析、消化原始资料 收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工资料，以备设计模具时使用。 3确定成型方法 采用直压法、铸压法还是注射法。4选择成型设备根据成型设备的种类来进行模具，因此必须熟知各种成型设备的性能、规格、特点。例如对于注射机来说，在规格方面应当了解以下内容：注射容量、锁模压力、注射压力、模具安装尺寸、顶出装置及尺寸、喷嘴孔直径及喷嘴球面半径、浇口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等，具体见相关参数。要初步估计模具外型尺寸，判断模具能否在所选的注射机上安装和使用。5具体结构方案 1）确定模具类型 如压制模（敞开式、半闭合式、闭合式）、铸压模、注射模等。6绘制模具图 （1）绘制总装结构图 绘制总装图尽量采用1：1的比例，先由型腔开始绘制，主视图与其它视图同时画出。（2）绘制全部零件图 由模具总装图拆画零件图的顺序应为：先内后外，先复杂后简单，先成型零件，后结构零件。 （3）校对、审图。 1.5.本课题的主要内容，目的和意义这次毕业设计的内容是四芯塑料电源接头的塑料模具设计。重点是熟练的掌握模具设计的基本方法，包括设计前的准备工作，分型面的选取原则，型腔的布局与标准模架选用，模具零件的分类，模具零件设计的标准化与图样的布局，成型尺寸的计算，模具零件公差配合关系与表面粗糙度，尺寸的标注，模具材料的选用。通过本次设计达到清楚模具设计的基本思路，提高学习新知识和解决问题的能力的目的，以便以后结合单位的具体工作实际，创造性的开展工作。第二章 模具设计方案的选择根据塑料成型加工方法可将塑料模具分为：1. 压制成型模具2. 铸压成型模具高。3. 挤出成型模具4. 发泡成型模具 发泡成型是使塑料产生微孔结构的过程。几乎所有的热固性和热塑性塑料都能制成泡沫塑料，常用的树脂有聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、脲甲醛、酚醛等。 按照泡孔结构可将泡沫塑料分为两类，若绝大多数气孔是互相连通的，则称为开孔泡沫塑料；如果绝大多数气孔是互相分隔的，则称为闭孔泡沫塑料。开孔或闭孔的泡沫结构是由制造方法所决定的。5. 挤出成型模具 单螺6. 注射成型模具 注射成型(注塑)是使热塑性或热固性模塑料先在加热料筒中均匀塑化，而后由柱塞或移动螺杆推挤到闭合模具的模腔中成型的一种方法。 注射成型几乎适用于所有的热塑性塑料。近年来，注射成型也成功地用于成型某些热固性塑料。注射成型的成型周期短(几秒到几分钟)，成型制品质量可由几克到几十千克，能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的模塑品。因此，该方法适应性强，生产效率高。7. 吹塑成型模具吹塑成型模具就是借气体压力使闭合在模具中的热型坯吹胀成为中空制品，或管型坯无模吹胀成管膜的一种方法。该方法主要用于各种包装容器和管式膜的制造。凡是熔体指数为0.04 1.12的都是比较优良的中空吹塑材料，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、热塑性聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺、醋酸纤维素和聚缩醛树脂等，其中以聚乙烯应用得最多。 (1) 注射吹塑成型。系用注射成型法先将塑料制成有底型坯，接着再将型坯移到吹塑模中吹制成中空制品。 (2) 挤出吹塑成型。系用挤出法先将塑料制成有底型坯，接着再将型坯移到吹塑模中吹制成中空制品。 注射吹塑成型和挤出吹塑成型的不同之处是制造型坯的方法不同，吹塑过程基本上是相同的。 吹塑设备除注射机和挤出机外，主要是吹塑用的模具。吹塑模具通常由两瓣合成，其中设有冷却剂通道，分型面上小孔可插入充压气吹管。 (3) 拉伸吹塑成型。拉伸吹塑成型是双轴定向拉伸的一种吹塑成型，其方法是先将型还进行纵向拉伸，然后用压缩空气进行吹胀达到横向拉伸。拉伸吹塑成型可使制品的透明性、冲击强度、表面硬度和刚性有很大的提高，适用于聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETP)的吹塑成型。 拉伸吹塑成型包括：注射型坯定向拉伸吹塑，挤出型坯定向拉伸吹塑，多层定向拉伸吹塑，压缩成型定向拉伸吹塑等。 (4) 吹塑薄膜法。成型热塑性薄膜的一种方法。系用挤出法先将塑料挤成管，而后借助向管内吹入的空气使其连续膨胀到一定尺寸的管式膜，冷却后折叠卷绕成双层平膜。8. 真空成型模具第三章 塑料制件分析3.1塑料制件的用途、性能要求3.2工艺性分析图 31 零件图该产品由两件配对而成，制件外壁为方形，有一对卡钩，要求塑料有一定塑性。内壁为四个并列台阶孔用于插接金属针，属于多孔零件。孔壁较薄，致使型芯间距很小。除中心台阶孔径向尺寸之外，其余精度要求不高。表面无标记、装饰、符号、滚花等特殊要求，无螺纹、金属嵌镶件。卡钩处设计巧妙，避免了使用侧向抽芯。除分型面、台阶孔外，表面大部分有圆角过渡。制件图如图3-：（图中填充部分为塑料制品实体）：3.3零件材料选择成为全球销量最大的工程热塑性塑料，仅美国的销量就于1989年超过了12亿磅。在。3.3.1.化学和性质 乙烯含量均为50甚至更高。通常至少两种工艺结合使用，以使最终产物最佳化。 能3.3.2. ABS的成型条件预热温度()：80-85 时间()：23料筒温度（）：前段180-200中段165-180后段150-170喷嘴温度（）：170-180模具温度()：50-80注射压力（MPa）：60-100成型时间（s）：注射时间20-90高压时间0-5冷却时间20-120总周期50-220适用注射机类型： 螺杆、柱塞均可。3.3.3.ABS的性能参数第四章 初选注射机模具是安装在注射机上使用的，在生产塑件时模具和机床是不可分割的整体，因此在设计模。要初步估计模具外形尺寸，判断模具能否在所选的注射机上安装和使用。4.1.每次浇注量计算制件的体积制件的体积浇注系统的体积每次注射量4.2.最大注射量4.3.锁模力密，保证塑件尺寸精度并尽量减小溢边厚度，需要机床提供足够大的锁模力。涨开推力： 式中：型腔内的塑料压力，一般取2434；：塑件在分型面的垂直投影面积；：浇注系统在分型面的垂直投影面积；： 投影面积是的制件个数。4.4.最大注射压力由ABS的成型条件查得ABS塑料制件需要得最大注射压力为100MP。选择的注射机的最大注射压力要大于100MP。根据设计手册上常用注射机型号性能参数以及模具的尺寸要求，初选注射机型号为XSZY60。其技术特征和规范如下：表41注射机XSZY60的参数注射量推出位置锁模力60中心顶出500KN注射压力注射行程注射方式最大成型面积122MP122mm柱塞式440第五章 模具设计5.1. 注射成型模具基本结构5.1.1.注射成型基本过程注射成型是现在成型热塑性塑件的主要方法，应用范围很广，所使用的成型机称为注射机。注射成型的全过程可以分为：1. 塑化过程通过料桶外的电加热和料桶内螺杆旋转的摩擦热使物料熔化，达到一定的温度后即开始注射。2. 充模过程熔体喷出进入型腔，压力升高到一定程度后充实型腔的各部位。3. 冷却凝固过程塑料与模具、冷却水道之间的热交换过程，塑件固化成型。4. 脱模过程塑件在型腔内固化后，必须用机械的方式把它从型腔中取出。由此构成一个循环，每次可成型若干个塑件。5.1.2.注射模具标准模架形式5.1.3.模具开模过程整个开模过程力的传递如下：推板固定板推件板推板液压顶杆5.2.模具结构设计5.2.1型腔的设计1. 模具制造成本2. 注塑成型的生产效益3. 制造难度（1）注射机的可塑化能力与每一模所需注入的熔体量 式中：型腔数目（个）；：制件a，b个成一件所需塑料量；：浇道内的塑料量；：注射机的公称注射量。（2） 锁模力 式中：型腔内的塑料压力：塑件在分型面的垂直投影面积：浇注系统在分型面的垂直投影面积： 投影面积是的制件个数（3） 开模距离5.2.2.分型面的选择图 52为了凸、凹模加工、维修的方便和节约维修费用，采用型腔做在镶块上，镶块固定在定模板的方法。型腔形状不是特别复杂，而且件小，可用电腐蚀的方法成型。镶拼结构图如下图5-3：根据文献塑料模设计手册5中表文献实用模具设计与制造手册32.排气系统的设计5.3 浇注系统设计 越的浇道形状。1 排气文献2中的图（2）流道衬套的形式 图5-6（1）分流道的形状尺寸分析 （2）影响分流道设计的因素（3）对分流道的要求（4） 型腔与分流道的布置应同时考虑，设计原则有：（5）主分流道长度（6）分流道的表面粗糙度由速率和剪切热。(7)分流道的布置形式图 5-7 分浇道结构量短、锁模力力求平衡。下图为分浇道结构图5-7： 销后，封锁型腔，使型腔中尚未冷却固化的塑素。 式中：第n个型腔的浇口截面积；：第n个型腔所流经的浇道长度 ；：第n个型腔的浇口长度根据文献塑料模设计手册5式5-68： 式中、两个件相等，求的比值，求得：5.4冷却系统5.4.1.概述5.4.2.模具冷却装置的设计 式中：通过模具的冷却水量；：出水温度； ：进水温度； ：热传导系数，据推荐值取0.64；令，根据塑料模具设计6 表5-13查得：成型温度下的总热容：77.894.4 5.5 脱模推出机构的设计5.5.1设计原则5.5.2.脱模力的计算1初始脱模力当脱模开始时，阻力最大，推杆刚度及强度应按此时的受力计算，即无视脱模斜度。 式中：脱模力；：塑件平均壁厚；： 塑料的弹性模量；：包容凸模的长度 ：塑料与钢的摩擦系数；：塑料的泊松比； ：圆柱形半径推杆设计 式中：推件板厚度； ：推杆间距；：总脱模力；： 塑料的弹性模量；：推件板厚度；：推板允许最大变形量。5.5.3.脱模机构1.脱模机构形式8。5.6 模架的选择按照实用模具设计与制造手册3P354页标准模架表选定模架，结构尺寸如下表：表5-1 模架尺寸模板座板垫块支撑板宽厚长宽厚宽厚厚B定动16040162002002020326320推件板推杆固定板推板导柱导套复位杆厚厚厚宽直径直径直径1612.51694162410六角螺钉六角螺钉8M104M6中心距128122801621141661825.7 注射机参数校合1 注射量的校核 公称注射量的80大于所算出的每次注射量。 合模力校核 应使注射机的合模力大于模具分型面的涨开力。 模具高度与注射机闭合高度的关系校核 开模行程校核 结束语大学四年的本科学习即将结束，毕业设计是其中最后一个环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。在完成大学四年的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解。 在指导老师的帮助下 ，同时查阅了很多相关资料 ，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍，设计中，充分利用和查阅各种资料，并与老师同学进行充分讨论，尽最大努力搞好本次毕业设计。在设计的过程中，有一定的困难，但有了指导老师的悉心指导和自己的努力，相信能完满的完成毕业设计任务。由于本人水平有限，缺乏经验，设计中不妥之处在所难免，恳请各位老师指正。历经近三个月的毕业设计即将结束，敬请各位老师对我的设计过程作最后检查。 在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，特别是针对在实际设计中可能遇到的具体问题，及时请教有经验的模具设计人员，使我在这短暂的时间里，对模具的认识有了一个质的飞跃。使我对塑料模具设计的各种成型方法，成型零件的设计，主要工艺参数的计算， 模具的总体结构设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握。致谢模具在当今社会生活中运用得非常广泛，掌握模具的设计方法对我们以后的工作和发展有着十分重要的意义。从陌生到开始接触，从了解到熟悉，这是每个人学习事物所必经的一般过程，我对模具的认识过程亦是如此。经过三个月的努力，我相信这次毕业设计一定能为四年的大学生涯划上一个圆满的句号，为将来的事业奠定坚实的基础。在这次设计过程中得到了史恩秀老师，西安理工大学莲湖校区模具专业老师以及许多同学的帮助，特别是史恩秀老师的悉心指导，使我受益匪浅。在此，对关心和指导过我的各位老师和帮助过我的同学表示衷心的感谢!参考文献【1】 刘昌祺 塑料模具设计机械工业出版社 2002【2】 陆 宁 实用注塑模具设计 北京 中国轻工业出版社 1997【3】 许发樾 实用模具设计与制造手册机械工业出版社 2003【4】 冯炳尧、韩泰荣、蒋文生 模具设计与制造简明手册 上海科学技术出版社 1998【5】 塑料模设计手册编写组. 塑料模设计手册 机械工业出版社 1994【6】 李秦蕊 塑料模具设计 西北工业大学出版社 1998年【7】 黄毅宏 模具制造工艺 机械工业出版社 1999【8】模具制造手册编写组. 模具制造手册. 机械工业出版社 1996【9】 贾润礼 、程志远. 实用注塑模设计手册 中国轻工业出版社 2000【10】王孝培 塑料成型工艺及模具简明手册 北京：机械工业出版社 2000【11】陈万林 实用模具技术 北京 机械工业出版社 2000【12】孙凤勤 模具制造工艺与设备 北京 机械工业出版社 1999【13】唐志玉 模具设计师指南 国防工业出版社 1999【14】屈华昌 塑料成型工艺与模具设计 机械工业出版社 1995【15】黄毅宏 模具制造工艺. 机械工业出版社 1999【16】Mascia L. 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