毕业设计说明书-宋晓青

1、长江师范学院本科毕业设计·插线板外壳注塑模具设计本 科 毕 业 设 计 说 明 书设计题目： 插线板外壳注塑模具设计 学生姓名： 宋晓青专 业： 机械设计制造及其自动化班 级： 2013级5班学 号： 201215295011指导教师： 易鹏 朱兴明长 江 师 范 学 院 机 械 与 电 气 工 程 学 院答辩日期： 2016年5月14日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论

2、文作者签名： 日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者授权长江师范学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：指导教师签名：日 期： 日期： 目 录摘 要IABSTRACTII第一章 绪 论11.1注塑模具的发展概况11.2注塑模具发展趋势1第二章 塑件工艺分析32.1 塑件设计要求32.2 塑件生产批量要求32.3 塑件成型要求3第三章 选用塑料43.1 PF43.2 PES43.3 POM 53.4 材料的确定及相关参数5第四

3、章 塑料种类与模具设计的关系7第五章 注射机的选择8第六章 模具的基本结构96.1 模具的成形方法96.2 模具的结构形式96.3 型腔的布置106.4 成型零件工作尺寸计算106.4.1 型腔尺寸的计算106.4.2 型芯尺寸的计算116.4.3 孔中心距及型芯距的计算126.5 确定分型面136.6 浇注系统设计146.6.1 主流道设计146.6.2 分流道设计156.6.3 浇口设计166.6.4 冷料穴设计166.7 冷却系统的设计176.7.1 冷却回路的表面积确定176.7.2 冷却回路的总长度的计算186.7.3 冷却水体积流量的计算196.8 确定顶出机构类型和抽芯

4、机构196.9 确定导向机构196.10 排气机构206.11 其他零部件选材20第七章 注射机参数校核217.1 注射量核准217.2 闭合高度校核217.3 安装部分模具校核217.4 开模行程校核217.5 锁模力校核227.6 注射压力校核22第八章 模具结构尺寸的设计238.1 导向机构238.2 复位零件248.3 拉料杆248.4 推出机构25第九章 塑料注射模具技术要求及总装技术要求269.1 零件的技术要求26模具成型过程中和热处理应该按照图9.1满足要求。269.2 总体装配技术要求27第十章 注塑模具总装图2810.1 注塑模具结构2810.2模具总装图及三维图31参考文

5、献33致 谢34摘 要这篇文章简单的概括了模具、注塑模具的发展方向。本文针对插线板外壳的形状和加工工艺进行了分析，主要运用所学的三维画图软件画出模具图像，,在使用文献、网络调和市场调研的方法中，使用类比和试验等办法，借助三维软件UG及Moldwizard模块或者SolidWorks，利用各种模具设计外挂对插线板外壳进行模具设计，包括型腔，流道，模架，合模分模装置，顶出机构等，完成产品的零部件与装配图、动态爆炸图，并编写设计说明书。 关键词：注塑模具；插线板外壳；SolidWorks;分型面；IAbstractThis article briefly summarized the develop

6、ment direction of the mold and injection mold. This paper analyzes the shape and processing technology of the patch panel, mainly uses 3d drawing software to draw mold image, using the methods of literature, network and market research, using 3d software ug and mold wizard module or Solidworks, usin

7、g various mold design plug-ins for mold design, including cavity, flow channel, mold base, mold parting device, ejector mechanism, complete the parts and assembly drawings, dynamic explosion diagram, and write the design instructions.Key Words:injection mold;Patch socket housing;Solidworks；parting s

8、urface；III第一章 绪 论1.1注塑模具的发展概况 现在,全世界都对塑料的要求有所提高,这些要求的提高与很多方面都有关系,例如:结构、材料、成型方式、设计等等。所以，综合这些因素对产品的质量也有了更高的要求。塑料注塑模具具备先进的自动化、精度更高、寿命加长、成本减少以及制造周期缩短。因此，我们应该加强研究力度，增加研究经费。 最近,基本上所有的成型技术都有了不同程度的提高,但是发展总方向一直都是高度集成化、高度精细化、高产量。完成对材料成品的各种形态的多方面的掌握，实现制品高性能的标准。研研讨注塑成型的技术和设备,解决成品当中的问题,这些对社会所有的方面进步都有着很大的好处。 模具工业

9、是永远不会被社会所淘汰的行业，它的水平高低表示着这个国家工业的地位。我们国家模具工业在经过了50多年的改变，到现在有了很大的提高，发展速度很快，已经有一定规模了。最近几年，我们对模具技术研究已经获得了不错的成就。我们国家的模具技术历经手工作坊、工业化和现代化三个阶段。随着计算机技术的高速发展，机床现在都已经加上了计算机配置。  现在我国的模具技术已经有了较大的提高，但是与那些发达的国家还是有着比较明显的差距。有着很多的问题，为此我们还需更加的努力研究，满足工业发展的需求。1.2注塑模具发展趋势 现在模具制造技术的发展形式仍然是体现在提高精度、加强设计效率和降低成本等几个方面,最明显的

10、表现是下面的五个方面:（1）高效的自动化配上先进的模具结构然后再加上领先的注塑成型机。这样组合起来对提高零件质量和生产效率等都很有效果。（2）大型、超小型及高精度（3）模具在软件应用的方向是集成一体化。其中最重要的技术几乎是要建立一个工程数据库,然后将一些模具主要参数数据都输入当中,最后完成共享。（4）随着时间的推移模具一体化技术会向智能网络化发展。（5）模具软件应用以后都会向着集成化发展，例如：CAD/CAE/CAM。智能化简单点说就是使模具设计、分析、制造变得更加先进高级自动。第 40 页 共 49 页第二章 塑件工艺分析2.1 塑件设计要求 本次毕业设计的产品主要用在电源插座上,为了安全

11、必须保证材料有比较高的绝缘性。对设计的精度要求只要保证一般的表面粗糙度的精度就够了,另外一点就是保证在加工过程中的有配合精度。 2.2 塑件生产批量要求 对于大批量生产的产品来说,具有很好的生产效率是首先要解决的问题,侧浇口自动脱模结构我认为是最为合适的,目的是为了生产是可以自动脱模。选择一模两腔的结构识因为塑件生产的数量大,使用侧浇口的浇口形式,又因为生产的塑件小,使用较少的进料的话,方便更加快速的充满型腔。这样可以同时充模。2.3 塑件成型要求因为本次设计的产品主要是当作电源插座,因此选用塑料必须满足绝缘效果好,比较好成形等特点,使用的时候不易发生损坏和折断。在看得见的地方最好应

12、该不要有飞边或缩孔等问题。第三章 选用塑料 在众多的塑料材料当中,我初步确定了三种最为合适的材料聚合塑料(PF)、聚乙醛(PES)、苯甲醛(POM)。以下是三种材料的一些性能对比。 3.1 PF PF有以下成型性能： (1)优点是能够快速成型,缺点是就是收缩和方向性都要比平常所使用的材料大。成型前应注意两点:预热和排气,如果没有预热的话就要增高模温和压力。    (2)模温对流动性影响较大，一般超过160时，流动性会迅速下降。    (3)软化速度要比平常的氨基塑料快且释放的热量较小。

13、小型薄壁塑件的内部温度随环境的变化不稳定,软化均匀和降温不容易。  酚醛塑料最大的缺点就是性质是脆的,然后还有耐电弧性不好,介电性容易发生改变,因此根据实际的使用情况,一般都是通过改变性能的方式弥补这些的缺点。改变性能的主要方法就是让酚醛树脂和其他高聚物混合应用。这样可以是塑件具有更高的介点性能,即使在温度比较高等条件下也可以使用。 3.2 PES  PES是能够承受高温、没有定形的热塑性工程塑料,有着在长期热稳定性和芳族砜的独特功能。在生产生活的很多方面都可以代替玻璃等材料。 PES最显著的特点可以在时间很长的的高温下使用。最高的变形温度达到了205摄氏度。3.

14、3 POM  POM拥有力学强度较高、抗张强度好、吸水性比较小的性能。还必须要控制好温度来解决热稳定差的缺点。结晶的时候注意前后变化的体积,可能差距会很大。成型收缩范围和收缩率也是一样要注意的问题。其他缺点包括吸湿性低,摩擦系数低等。 3.4 材料的确定及相关参数模具温度()：90120； 注射压力(MPa)：80130； 成形时间(s)：注射时间2090；高压时间(s)：09； 冷却时间(s)：2060； 总周期(s)：60； 温度()：130150； 时间(h)：4.5经前面的介绍,本次设计构想了下面这三种方案

15、。方案一  如果使用PF的话,它以酚醛树脂作为基本原料,然后通过添加辅助料而组成,这样不仅降低了成本,还提高了材料的流动性。 方案二  如果使用PES的话,如果在插座上使用,这种材料的吸水性太好,就容易发生漏电,安全性能不能得到好的保证,因此不采用聚醚砜。 方案三  如果使用POM的话,由于它熔融和凝固比较快,便于成型,减少了成型周期,从经济角度思考,这样提高了生产效率。除此之外在常温下溶化在有机溶剂比较困难,拥有一些尺寸不易发生改变、抗拉抗压性好、摩擦力小等优点;最后还拥有良好的绝缘性。 通过上面的性能对比，POM最适合用于本次设计，因此选用

16、POM。 POM的成形条件： 注射成形机类型：螺杆式； 密 度(g/cm3)：1.411.43； 计算收缩率(%)：1.21.0； 预热： 温度()：80100； 时间(h)：35； 料筒温度()：后段：160170；               中段：170180；        

17、60;     前段：180190；喷嘴温度()：170180。 第四章 塑料种类与模具设计的关系 由于种类不一样的塑料的加工性能和形成特点也不一样,为了能够在模具制作过程中完全利用以得到更加优良的塑料产品。所以我们应该先要搞清楚塑料的工艺性和成型特点。  在设计的过程中,为了生产出更好产品,一定得想到塑料的各种性能。这些东西在整个过程中会对设计的要求更加高,而且会影响质量。综上所诉选用聚甲醛(POM),表3.1表示了塑料和模具的两者之间的联系。表3.1 POM塑料与模具设计关系塑料特征注意事项结晶型POM1、 吸

18、水的性能比较差,不需要烘干。2、 冷却的速度较快。3、摩擦较小，很有弹力。1、使用点浇口，2、大的燃热面积,用来减小冷却速度,目的是为了塑料使型腔灌满。第五章 注射机的选择根据塑件的solidworks所画的三维模型，可以算出塑件的体积：= 5834.107mm3=5.83cm3所以可求得浇注体的体积为10cm3，代入数据可得：=5.83×2+10=21.66cm3 依据前面浇注系统和注塑量之间的关系，所以选用型号为HK525/2700的卧式注射机。其主要的参数如下面所示：理论注射量：634cm3；注射压力：153MPa；锁模力：3500KN；最大开模行程：490mm；模具最大厚度：

19、500mm；模具最小厚度：250mm；拉杆间距：480×545mm；喷嘴直径：4mm；喷嘴圆弧半径：18mm。第六章 模具的基本结构6.1 模具的成形方法  本塑件是用注射成形的方法法生产。因为塑件是大量的生产,为了尽可能提高生产效率,故选择一模两腔结构,为了使浇注系统的摆放和零件两者之间相互平衡,把型腔布置在型腔板的两边。  该塑件的规定表面没有痕迹,分型面有与众不同的选择原则,考虑综合因素,所以应该设计在外轮廓的最大处。观察对塑件结构设计和分型面的位置,决定采用点浇口方法。 6.2 模具的结构形式 从国家标准可以查得,有16种点浇口模架,16种模架的

20、初级形式有a1,a2,a3,a4四种。依据本设计的要求与条件选用a4型。结构图如图5.1：图5.1 a4型模架6.3 型腔的布置 按照注射量、浇注系统、总体积三者之间的关系,综合前面的分析,确定为一模两腔结构,型腔放在模具表面的两边保证平衡,这种方式对浇注系统的位置摆放和模具的稳定比较有好处,并且提高加工效率。又因为使加工更加有利,模具的型腔和型芯都用整体式。6.4 成型零件工作尺寸计算 查相关表格得选用材料的成型收缩率为S=2.5%,精度等级确定为六级。已知塑件尺寸外部为50mm×50mm×5mm,内部尺寸为48mm×48mm×3mm,相邻插孔间的中心

21、距12.7mm,芯的相距为25.4mm。6.4.1 型腔尺寸的计算(1)根据尺寸查表得50100基本尺寸，6级要求为=1.48，型腔径向尺寸计算如下式(6-1)所示。  (6-1)其中：A长型腔长度；       A长型腔宽度；       AM型腔的径向尺寸；       AS塑件外部的径向尺寸； Z模具制造公差，这里取Z=/3；   

22、    S塑料平均收缩率；       塑件公差； 代入数据得：A长=A宽=（1+0.03）×50-0.5×1.48+1.48/4=51.89mm(2)查表的5-18的基本尺寸，六级的要求为=0.62，所以有下式（6-2）所示。 (6-2)其中：H型腔深度；       HM型腔的深度尺寸；       HS塑件外部的

23、高度尺寸； Z模具制造公差，这里取Z=/3；       S塑料平均收缩率；       塑件公差。所以H=5.19mm6.4.2 型芯尺寸的计算（1） 根据尺寸查表得50100基本尺寸，6级要求为=1.48，型腔径向尺寸计算如下（6-3）所示 （6-3）式中：B长型芯长度；       B宽型芯宽度；      &#

24、160;BM型芯的径向尺寸；       BS塑件内部的径向尺寸； Z模具制造公差，这里取Z=/3；       S塑料平均收缩率；       塑件公差； 代入数据得：B长=B宽=51.89-0.37mm6.4.3 孔中心距及型芯距的计算(1) 查尺寸表取得基本尺寸是518,6级得要求=0.58,插孔中心距离计算如下式（6-4）： （6-4）其中：C插孔插孔中心距；

25、       CM成型孔中心距尺寸；       CS塑件插孔中心距尺寸；Z模具制造公差，这里取Z=/3；       S塑料平均收缩率。 代入数据得C插孔=mm(2)根据尺寸查表得12.750的基本尺寸，6级要求为=1.10，螺孔中心距计算如下式（6-5）所示。  （6-5）式中：C螺孔螺孔中心距；     CM成型

26、孔中心距尺寸；     CS塑件螺孔中心距尺寸；Z模具制造公差，这里取Z=/3；      S塑料平均收缩率。代入数据得：C螺孔=(3) 根据尺寸查表得2430基本尺寸，6级要求为=0.70，型芯中心距计算如下式（6-6）所示。  （6-6）式中：C型芯型芯中心距；       CM型芯中心距尺寸；       CS两个塑件中心

27、距尺寸；Z模具制造公差，这里取Z=/3；       S塑料平均收缩率。 代入数据得：C型芯=6.5 确定分型面 分型面决定了模具的结构,它是依据成型要求和分型面选择原则确定分型面的。选择塑件分型面第一要务是要确定塑件的品质,因为本次设计的注塑模是多型腔注射模,它的特点就是浇注系统里面含有分流道,要同时完成分流道和塑件的脱模两件事情,综上所诉我选择了双分型面,如下面图5.2所示。图5.2 双分型面6.6 浇注系统设计 6.6.1 主流道设计（1） 主流道 从注射机的铭牌参数里面,我们能够知道喷嘴半径r0=

28、2mm,喷嘴圆弧直径R0=30mm。从模具主流道和喷嘴之间的关系可以得到下面的式子（6-7）和（6-8）： （6-7） （6-8） 所以取主流道球面半径R=15mm；取主流道小端直径d=3mm。 主流道设计成圆锥形是为了能够让凝料更容易的从主流道中拔出,设计的斜度大概是1.54.5°,通过计算我们可以得到主流道圆锥大端的直径D=8mm。主流道的出口的地方取直径为d=1.250mm的圆弧用来作为中间桥梁,目的是为了减少料流的阻力。如图5.3：图5.3 主流道（2）定位圈 国家标准不但规范了定位圈的尺寸大小和公差,还展示了选择材料的方法和硬度的标准,也说明了标记定位圈的方法,这

29、些东西对所有塑料注射模用的定位圈都是合适的。根据定位圈的国家标准,采用直径是100mm，标记为定位圈120GB/T 4169.182006，如图5.4图5.4 定位圈（3）浇口套的选择  依据定模板中心孔直径尺寸的大小,我把浇口套公称半径确定为12.5mm。其他尺寸视情况而定。6.6.2 分流道设计分流道剖面形状主要包括扇形、圆锥形、半圆形等几种。采用半圆截面流道,是因为想到加工很容易,热量和压力只是损失了很小的一部分,确定直径为212mm。根据查去文献得分流道直径的计算式（6-9）如下： （6-9）其中：D分流道直径(mm)；    

30、;   G制品重量(g)；       L分流道长度(mm)。 代入数据得： D=8(mm)6.6.3 浇口设计浇口界面形状只有两种,曲线型和方形。为了能够尽可能的提高充模的速度,我们可以在大塑件壁厚处设一个浇口在中心线上设置小塑件的浇口。设半径为0.75mm,其形式如图5.5。图5.5 浇口形状6.6.4 冷料穴设计 冷料穴的位置有两种,主流道正中间另一边的动模板上和支流道尾端。作用也有两个,收集冷料和提高质量。冷料穴的种类有两种,一、收集保存冷料,二、把主流道的

31、凝料取出来。本次设计选择的是带球头拉料杆类的冷料穴。6.7 冷却系统的设计 6.7.1 冷却回路的表面积确定冷却回路需要的表面积可根据由文献查得的下式（6-10）所示计算： （6-10）其中：A冷却回路总表面积(m2) M单位时间内注入模具中树脂的质量(g/h)；       q单位质量树脂在模具内释放的热量(J/Kg)；        a冷却水的表面传热系数(W/m2·K)；   &#

32、160;   Mq模具成形表面的温度()；       Wq冷却水的平均温度()。  代入数据得：A=0.018m2查得,q=3.8J·Kg,降低温度的水的导热系数可以由下式（6-11）算出：（6-11）其中：a冷却水的表面传热系数(W/m2·K)；       r冷却水在该温度下的密度(Kg/m3)； n冷却水的流速(m/s)；    

33、   d冷却水孔直径(m)； 降低水的温度的系数。 代入数据得：6.7.2 冷却回路的总长度的计算根据文献可由下式（6-12）计算：（6-12）其中：  L冷却回路总长度(m)；       A冷却回路总表面积(m2)；       d冷却水孔直径(mm)。 代入数据得：L=0.6834m从前面我们可以知道平均壁厚是2mm，所以模具的长度需要4根水管才能够达到要求，如图5.6所

34、示：图5.6 水管布置6.7.3 冷却水体积流量的计算 不考虑另外的传热因素,然后依据文献查得的冷却水体积的流量就可以由下面的式子（6-13）计算：（6-13）其中： 冷却水体积流量(m3/min)；  M树脂质量（Kg/h）；q一千克树脂释放的热量（J/Kg）；c冷却水比热容(J/Kg·K)；             r冷却水的密度(Kg/m3)；      

35、60;      q冷却水出来时的温度()；             q冷却水进入时温度()。 代入数据得：=0.11m3/min6.8 确定顶出机构类型和抽芯机构 可以从顶出机构与塑件设计原则知道,能够选择的顶出机构有推棍、推筒、推件块等几种。综合各方面的因素,我选择了推件块推出机构,因为它具备结构简单、推出力平均、塑件在退出的时候形变就会比较不明显等优点,推出更加的稳定。不用侧抽芯机构。6.9

36、 确定导向机构 在这次设计中我所选用的结构是导柱导向机构,而主要的形式就是导柱导向。其采取的形式是不对称的布置。6.10 排气机构 所谓排气机构,就是把模具盒子内中的空气和熔化溢出的气体可以处理到型腔外,其主要形式采用的是排气槽。6.11 其他零部件选材 剩下的部件有模板、垫片、稳定板、支撑块、推板、压力板、挡板等。  剩下部分的主要材料选择为铸铁，热处理后硬度220HBS。第七章 注射机参数校核7.1 注射量核准核准公式（7-1）如下： （7-1） 根据先前计算,塑件和浇注系统的总体积是56.8cm3,远远小于规定,所以注射量符合标准。7.2 闭合高度校核校核公式如下式（7-2）：

37、 （7-2） 从前面的装配图我们可以看出H闭=270mm,而注射成型机的标准Hmax=500mm,Hmin=250mm,所以符合安装标准。7.3 安装部分模具校核 因为模具的外部尺寸为220mm×380mm，而注射机的额定尺寸间距是480mm×550mm,所以符合安装标准。 定位圈直径100mm。符合安装标准。 浇口的球面半径是19mm，符合标准。 浇口小段直径是5mm，符合标准。7.4 开模行程校核核准公式（7-3）如下： （7-3）经计算H模=490mm，小于H注符合安装标准。7.5 锁模力校核校核公式（7-4）如下：（7-4）经计算KAPm=589.35KN<3500KN，所以满足标准。7.6 注射压力校核校核公式（7-5）如下：（ 7-5）经计算Kp0=109MPa<Pmax=150MPa，满足标准。第八章 模具结构尺寸的设计8.1 导向机构导向机构的组成部分是导柱和导套，导柱分别分为图8.1、8.2、两种，导套8.3。图8.1 拉杆导柱图8.2 带头导柱图8.3 导套8.2 复位零件复位零件的作用就是让零件使用之后能够回到原来的位置。图8.4 复位杆8.3 拉料杆根