插座壳的模具设计

五孔插座上壳的模具设计摘要：通过模具设计旨在深化和巩固所学课程知识，培养塑料模具的设计能力，通过塑件成型工艺分析，分型面及浇注系统的确定，塑料模具设计方案的论证，主要成型零部件的设计计算，熟悉塑料模具设计的一般流程，并在设计思路方面得到锻炼和提高，从而树立正确的设计思想。

关键词：分型面确定塑件工艺设计计算查阅资料一、设计任务技术要求：（一）未注公差按MT5（二）一模两件大批量，材料为ABS二、塑件的结构工艺性分析（一）塑件的几何形状分析熟读塑件的图样，在头脑中建立清晰的塑件三维形状，复杂的塑件可通过计算机三维建模帮助理解其几何形状所做零件的三维图1—1如下所示：图1—1 五孔插座壳的三维图（二）塑件原材料的成型特性分析ABS是不透明的非结晶型聚合物，无毒，无味，密度1.02至1.05g/cm。

ABS具有突出的力学性能，坚固，坚硬，坚韧，具有一定的化学稳定性和良好的介电性能，并具有较好的尺寸稳定性，易于成型和机械加工。

成型塑件表面有较好的光泽，经过调色可配制成任何颜色，其缺点是耐热性差。

ABS可采用注射，挤出，压延，吹塑，真空成型，电镀焊接及表面涂饰等多种成型加工方法。

ABS成型性能如下：1、易吸水，成型前应进行干燥处理，表面要求高的塑件应进行长时间的预热干燥。

2、流动性中等，溢边值0.04mm左右。

3、壁厚和熔料温度对收缩率影响极小。

4、成型周期短。

5、易产生熔接痕，应尽量减少浇注系统对料流的阻力。

（三）塑件的结构工艺性分析1、塑件的尺寸精度分析和成型零部件计算该塑件尺寸均为未标注公差的自由尺寸，按MT5查取公差如表1—2所示：表1—2 成型零部件尺寸计算2、塑件的表面质量分析对该塑件表面没有特殊要求。

一般情况下外表面要求光洁，表面粗糙度可以取0.8um，没有要求的塑件内表面粗糙度Ra可取3.2um3、塑件的生产批量塑件的生产类型对注射模具结构均有重要影响。

在大批量生产中，由于注射模具价格在整个生产费用中所占比例较小，提高生产率和模具寿命问题比较突出，所以考虑使用自动化程度较高、精度寿命高的模具。

该塑件是大批量生产，因此在模具设计中要提高塑件的生产率，倾向于采用多型腔、高寿命、成型周期短、自动快速脱模模具，同时模具造价要适当控制。

（四）初选注射机1、计算塑件体积通过三维造型可获得圆形壳罩的体积V=25340.9846mm3，ABS的密度取ρ=1.03g/cm3，所得塑件质量m=26.1g。

2、确定型腔数目由于该塑件内部侧面有侧凸，加上塑件尺寸有一般精度要求，外表面有高光洁要求，不宜采用太多型腔数目，所以采用一模两腔，型腔平衡布置在型腔板两侧，以方便侧抽实现﹑浇口排列和模具的平衡。

3、确定注射成型的工艺参数根据塑件结构和ABS的成型性能，查阅有关的资料初步确定塑件的注射成型工艺参数，如表1—3所示：表1—3 注射成型工艺参数4、确定模具温度及冷却方式ABS为非结晶型塑料，流动性中等，壁厚一般，因此在保证顺利脱模的情况下尽量缩短冷却时间，提高生产效率。

所以考虑采用适当的冷却水循环,成型模具温度控制在60~80℃。

5、初步确定成型设备塑件采用注射成型加工，使用一模两腔分布，可计算出一次的塑料注射量：W=2m+m =57.42g。

根据一次注射量的分析以及考虑塑料品种，塑件结构，生产批量以及注射废工艺参数，注射模具尺寸大小等因素，参考设计手册初选SYZ-300 参数如表1—4：表1—4 注塑机使用参数序号主要技术参数项目参数值1 最大注射量/cm33202 注射压力/MPa1253 锁模力/kN14004 动定模板安装尺寸/mm520*6205 最大模具厚度/mm3556 最小模具厚度/mm1307 最大开模行程/mm3408 喷嘴前端球面半径/mm129 喷嘴孔直径/mm 410 定位圈直径/mm125三、分型面及浇注系统的设计（一）分型面的确定为保证塑料件顺利分型，主分型面应首先考虑在塑件的最大轮廓处。

开模后，塑件应留在动模上，便于顶出，综合考虑塑件的精度﹑表面质量﹑排气和模具的加工制造等。

选择如图1—5分型面：图1—5 分型面（二）浇注系统的设计浇注系统由主流道﹑分流道﹑分流道﹑冷料穴四个部分组成。

考虑塑件的外观要求较高，外表面不允许有成型斑点和熔接痕，以及一模两腔的布置﹑ABS对剪切速率较为敏感的原因，浇口采用方便加工修整﹑凝料去除容易且不会在塑件外壁留下熔接痕的侧浇口，模具采用单分型面的两板模，模具成本易控制在合理的范围内，浇注系统设计如下图1—6：图1—6 浇注系统设计1、主流道和定位圈设计由于主流道与注射机的高温喷嘴反复接触碰撞。

故应设计成独立可更换拆卸的浇口套，查资料得SYZ-300型注射机喷嘴的有关尺寸：SR0=12mm,喷嘴孔直径d=4mm,定位孔直径为φ125mm，为保证模具主流道与喷嘴的紧密接触，避免溢料，主流道与喷嘴的关系为：SR=SR0+(1~2),d=d+0.5,因此主流道球面半径SR=14mm，定位圈直径125mm，主流道小端口直径d=4.5mm2、分流道的设计采用U型断面分流道，在一块模板上，切削加工较容易实现，且比面积不大。

查有关资料ABS的分流道推荐直径为φ4.8~9.5mm，取Φ8mm，分流道设计如图1—7所示：图1—7 分流道设计3、浇口的设计根据塑件的外观要求及型腔的分布情况选用如图1—8所示的测浇口。

从塑件的底侧中部进料，去除凝料时不会在塑件的外壁留下浇口痕迹。

L1=（0.6~0.9）+b/2取L1=2.5mm；L=2~3mm取L=2mm；浇口深度t=0.5~2.0mm 取t=1.0mm；浇口宽度b=(0.6+0.9)30A mm取b=1.5mm/图1—8 浇口设计4、冷料穴的设计采用Z型头拉料杆的冷料穴，如图1—9所示，将其设置在主流道的末端，既起到冷料穴的作用，又兼起开模分型时将凝料从主流道中拉出留在动模一侧。

图1—9 冷料穴的设计四、模具设计方案（一）型腔设置在保证浇注系统分流道的流程短，模具结构紧凑，正常工作的前提下，尽可能使模具型腔对称，均衡，取件方便。

本塑件采用一模两腔，型腔平衡布置在五孔插座型腔板中心。

（二）.成型零件的结构确定成型零件直接与高温高压的塑料接触，它的质量直接影响塑件的质量。

本塑件材料为ABS，对表面粗糙度和精度要求较高，因此要求成型有足够的强度，刚度，硬度和耐磨性，应选用优质模具钢制作，还应进行热处理，以使其具备50~55HRC的硬度。

1、凹模设计采用整体嵌入式凹模，放在定模板一侧，主要从节省材料，方便热处理，便于日后更换维修等方面考虑。

在设计凹模仁时除了考虑壁厚的刚度和强度外，还要留有足够的冷却水道位置，并在四角设计虎口，起到锁模作用，凹模设计如图1—10：图1—10 凹模设计2、凸模设计凸模和凹模一样也采用组合式的结构如图1—11所示：图1—11 凸模设计（三）导向定位机构设计由于塑件基本对称，且无单向侧压力，所以采用直导柱即可满足要求。

为防止导柱未导向前型芯进入型腔，易造成成型部位的损坏，所以导柱要比主型芯高出6~8㎜如图1—12所示：图1—12 导柱导套（四）推出机构设计推出机构一般由推出、复位、导向三大部件组成，推出机构按其推出机构的动力来源可分为手动推出机构、机动推出机构和液压推出机构与气动推出机构等。

机动推出机构是依靠机注塑机的开模动作驱动模具上的推出机构。

根据本塑件上壳罩的的形状特点，为降低成本选用制造简单的机动普通杆推出，虽然推出时会在塑件内表面留下顶出痕迹，但不影响塑件外观。

如图1—13所示：图1—13 普通推杆（五）冷却系统设计采用冷却水冷却，凹模冷却水道采用同型芯一样的环绕型冷却水回路，型芯在开设水道时应避开斜顶、顶杆等。

如图1—13所示：图1—13 冷却水道三维示意图五、主要零部件的设计计算（一）模具型腔壁厚的确定塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应有足够的强度和刚度，本模具的凹模采用的是整体嵌入式，因此可用整体式矩形型腔壁厚计算公式来确定型腔侧壁厚度S和型腔底板厚度T如图1—14所示：图1—14 型腔示意图L —型腔长度，取值为96mm ；b 型腔宽度，取值为80mm ；h 型腔深度，取值为40mm ；T 型腔底板厚度，mm ；S 型腔底板厚度，mm ；B 模板宽度，mm1、型腔侧壁厚度S 的计算(1)、按刚度条件计算 []㎜8.1δE cph ≥34=刚S 式中:C —由h/l 决定的系数，查表9-22得c=1.5；p —型腔内最大熔体压力，可取注射成型压力的25％~50％，p 取30Ma; h —型腔深度，h=15；[δ]—模具刚度计算许用变形量，查《机械零件设计手册》计算得[δ]=29.65；E —模具钢的弹性模量，E=2.2*105(2)按强度条件计算 []㎜5.18σα)1(ph 32=+≥W S 强 式中:p —型腔内最大熔体压力，p 取30Ma;h —型腔深度，h=15；W —抗弯截面系数，由h/l 决定，查教材《塑料成型工艺与模具设计》表4-6得W=0.108α—型腔的边长比，a=b/l=0.9;[]σ—模具强度计算许用应力，预硬化塑料模具钢取[]σ=300Ma2、型腔底板厚度T 的计算（1）、按刚度条件计算 []㎜04.2δc 4`=≥E pb T 刚 式中:`c —由型腔边长比l/b 的系数，查表9-23得`c =0.024p —型腔内最大熔体压力，p 取30Ma;b —型腔宽度，取b=80E —模具钢的弹性模量，E=2.2*105[]δ—模具刚度计算许用变形量，查《机械零件设计手册》计算得[δ]=32.3(2)按强度条件计算 []㎜65.18σp α2·=≥b T 强 式中:·σ—由型腔边长比l/b 的系数，查教材《塑料成型工艺与模具设计》表4-7得·σ=0.4974p —型腔内最大熔体压力，p 取30Ma;b —型腔宽度，取b=80；[]σ—模具强度计算许用应力，预硬化塑料模具钢取[]σ=300Ma根据以上刚度、强度的计算，得出型腔的壁厚要求为：型腔侧壁厚度S ≥18.5,；型腔底板厚度T ≥18.65(二）斜顶机构的设计计算斜顶机构如图1—15所示：图1—15 斜顶机构三维示意图1、抽芯距S 的计算㎜5.21h =+=S式中： h —侧型芯成型部分高度，h 为1.5㎜。

2、抽芯力的计算N F 72.150)sin -cos (chp c ==ααμ式中：c —倒扣成型部分截面平均周长，c 为37.68㎜；h—倒扣成型部分高度，h为1.5㎜；μ—塑料对模具钢的摩擦系数，μ为0.2；α—倒扣的脱模斜度和倾角，该塑件α为0o3、确定斜顶的倾斜角该件内抽芯距小，抽芯力不大，斜顶的倾斜角取5o4、标准模架的确定综合考虑本塑件采用一模两腔平衡布置、侧浇口一次分型结构、型腔的壁厚要求、塑件尺寸大小、内部抽芯机构、冷却水道的布置等多项因素，估计型腔模板的概略尺型标准模架如图1—16所寸，查表选取模板尺寸为23*35，选用P4—230350—43—Z1示：图1—16 标准模架六、注塑机有关参数的校核（一）模具闭合高度的确定组成模具闭合高度的模板及其它零件的尺寸有：定模做板为H1=25㎜=70㎜；型腔板为H2=60㎜;型芯固定板H3=70㎜;垫铁H4=25㎜；动模座板H5则模具的闭合高度H=250㎜。