说明书

滁州职业技术学院

连接座模具设计说明书

系部汽车工程系

专业模具设计与制造

班级14模具1班

学生姓名张真东

学号20141805134

指导教师龚厚仙

2015年12月25日

目录

1 模塑工艺规程的编制 (04)

1.1塑件的工艺性分析 (04)

1.1.1塑件的原材料分析 (04)

1.1.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析 (05)

1.2尺寸精度分析 (06)

1.3表面质量分析 (06)

1.4计算塑件的体积和质量 (06)

1.5塑件注塑工艺参数的确定 (07)

2 注塑模的结构设计 (08)

2.1分型面选择 (08)

2.2 浇注系统设计 (08)

2.2.1 主流道设计 (10)

2.2.2分流道设计 (10)

2.2.3浇口设计 (10)

2.2.4排气结构的设计 (10)

2.2.5主流道衬套的选取 (10)

2.3抽芯机构设计 (10)

2.4型腔布局 (10)

2.5推出机构设计 (10)

2.6成型零件结构设计 (11)

3 连接座注塑模具的有关计算 (13)

4 模具加热和冷却系统的设计 (14)

5 模具闭合高度确定 (15)

6 注塑机有关参数的校核 (15)

7 绘制模具总装图和非标零件工作图 (16)

7.1本模具总装图和非标零件工作图见附图 (16)

7.2本模具的工作原理 (16)

1 模塑工艺规程的编制

该塑件是端盖产品，其零件图如图7-1所示。本塑件的材料采用ABS，生产类

型为中批量生产。

1.1塑件的工艺性分析

1.1.1塑件的原材料分析

塑件的材料采用ABS属热塑性塑料。它的成型特性为：

(1) 无定性料，其品种牌号很多，各品种的性能及成型特性也各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件。

(2) 吸湿性强，含水量小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预干燥。

(3) 流动性中等，溢边料0.04mm左右。（流动性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸脂、聚乙烯好）

(4) 比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热，高抗冲击和中抗冲击性树脂料温更宜取高）。料温对物性影响较大，料温过高宜分解（分解温度为250℃）。对要求精度高的塑件模温宜取50℃～60℃，要求光泽及耐热塑料宜取60℃～80℃。注射压力应比加工聚苯乙烯的高，一般用柱塞式注射机时料温为180℃～230℃，注射压力为100℃～140℃，螺杆式注射机宜取160℃～220℃，注射压力70℃～100℃。

(5) 模具设计时要注意浇注系统对料流阻力小，浇口处外观不良宜发生熔接痕，应注意选择浇口位置、形式，顶出力过大或机械加工时塑件表面显现“白色”痕迹（但在热水中加热可消失），脱模斜度宜取2°以上。

成型时注意事项：

(1) 因ABS原料粒料及宜吸潮，致使制品出现斑痕、云纹等缺陷，因此成型前需充分干燥，含水率控制在0.1%以下。

(2) ABS流动性好，流动距离比，即流动长度L与该处制品壁厚T之比达190，因而不易出现飞边、熔痕等温度低，有利于成型，但含橡胶组分多的ABS流动性较差。

(3) 耐热级和电镀级ABS的料筒温度要稍高，而阻燃级和抗冲击级稍低。

1.1.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析

零件原始资料为：产品零件图如下图所示：

图1-1 零件图

设计要求：

1 材料：ABS；

2 生产批量：中等批量；

3 未注公差取MT5级精度。

此零件既有通孔又含侧孔，但这一类侧孔可直接在开模方向上成型，不需要侧抽芯，所以此套模具结构比较简单，成型零件的设计主要考虑型心的嵌入式处理，也不太复杂。根据零件的结构特点，拟定如下工艺方案进行比较分析。

1.2尺寸精度分析

该零件重要尺寸，如20,28,6 mm寸精度为MT1级（GB/T14486—1993），次要尺寸，如26mm,22mm等的尺寸精度为MT5级（GB/T14486—1993）。由以上分析可见，该零件的尺寸精度中等偏上，对应的模具相关尺寸加工可以得到保证。

从塑件的壁厚上来看,壁厚为3mm,壁厚均匀, 符合ABS的最小壁厚原则，在制件的转角处设计圆角，防止在此处出现缺陷，由于制件的尺寸较小，ABS的强度较大不需增设加强筋。

1.3表面质量分析

该零件的表面除要求没有缺陷﹑毛刺，内部不得有导电杂质外，没有什么特别的表面质量要求，故比较容易实现。

综上分析可以看出,注塑时在工艺控制得较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证.

1.4计算塑件的体积和质量

计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。

计算塑件的体积：V=13.16cm3

计算塑件的质量：根据设计手册可查得ABS的密度为ρ=1.04kg/dm3-

塑件质量：M=Vρ

=13.16×103×1.04×103-

=13.686g

采用一模一件的模具结构，考虑其外形尺寸，注塑时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注塑机XS-Z-60型。

1.5塑件注塑工艺参数的确定

查找有关文献和参考工厂时间应用的情况，ABS的成型工艺参数可作如下选

择：（试模时，可根据实际情况作适当调整）

注塑温度：括料筒温度和喷嘴温度。

料筒温度：后段温度t1选用2200c；

中段温度t2: 选用2400c；

前段温度t3: 选用2600c；

喷嘴温度： 2200c；

注塑压力：选用100Mpa（相当于注塑机表压35kgf）；

注塑时间：选用30s；

保压压力：选用 72Mpa（相当于注塑机表压25kgf）；

保压时间：选用10s；

冷却时间：选用30s；

总周期：选用45～220s；

后处理方法：采用油﹑水﹑盐水；

后处理温度： 90～100t/0c;

后处理时间： 4h。

说明1：预热和干燥均采用鼓风烘箱。

2：凡潮湿环境使用的塑料，应进行调湿处理，在100～1200c水中加热2～18h。

2 注塑模的结构设计

注塑模结构设计主要包括：分型面选择﹑模具型腔数目的确定﹑型腔的排列方式﹑冷却水道布局﹑浇口位置设置﹑模具工作零件的结构设计﹑抽芯机构的设计﹑推出机构的设计等内容。

2.1分型面选择

模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。

该塑件为连接座，表面无特殊的要求，其分型面选择如下图所示：

图2-1 分型面

取A-A向为分型面，不影响零件外观质量，抽芯在动模构简单。

2.2 浇注系统设计

方案一：采用侧浇口，从分型面进料，主流道过长，造成塑料的浪费，同时主流道偏离模具中心，造成压力中心偏移。

方案二：采用轮辐式浇口，从塑件上端孔进料，加工简单，浇口容易去除，不影响塑件外观，模具结构简单。

通过对以上两种设计方案的分析比较，采用第二种方案较好。

2.2.1 主流道设计

根据XS-ZY-125型注塑机喷嘴的有关尺寸

喷嘴前端孔径： d0=Ф4mm

喷嘴前端球面半径： R0=12mm

根据模具主流道与喷嘴的关系：

R=R0+（1～2）mm

D=d0+(0.5～1)mm

取主流道的球面半径： R=13mm

取主流道的小端直径d=Ф4.5mm

为了方便将凝料从主流道中拔出，将主流道设计为圆锥形式其斜度取1～3度经换算得主流道大端直径D=Ф8.5mm，为了使料能顺利的进入分流道，可在主流道的出料端设计半径r=5mm的圆弧过渡。

2.2.2分流道设计

分流道的形式和尺寸应根据塑件的体积，壁厚和形状的复杂程度来确定分流道的长度的。由于塑件的形状比较简单，ABS的流动性好，冲型能力比较好，因此可采取梯形分流道，便于加工。根据主流道大端直径D=Ф8.5mm，则梯形可选用上底为b=5.5mm,高为h=8mm的截面。

分流道的尺寸：

ABS 分流道直径/mm 3.8---7.5

选取6mm

2.2.3浇口设计

根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用轮辐式较为理想。设计时考虑选择从塑件的表面进料，而且在模具结构上采取镶拼型腔﹑型心，有利于填充﹑排气。故采用截面为矩形的浇口，查表初选尺寸为（b×l×h）1mm×0.8mm×0.6mm,试模时修正.

2.2.4排气结构的设计

在注塑模具的设计过程中，必须考虑排气结构的设计，否则，熔融的塑料流体进入模具型腔内，气体如不能及时排出会使制件的内部有气泡，甚至会产生很高的温度使塑料烧焦，从而出现废品。

排气方式有两种：开排气槽排气和利用合模间隙排气。

由于端盖注塑模是小型镶拼式模具，可直接利用分型面和镶拼间隙进行排气，而不需在模具上开设排气槽。（ABS塑料的最小不溢料间隙为0.03mm，间隙较小，再加上ABS的流动性较好，也不宜开排气槽.

2.2.5主流道衬套的选取

为了提高模具的寿命在模具与注塑机频繁接触的地方设计为可更换的主流道衬套形式，选取材料为T8A，热处理以后的硬度为53～57HRC，主流道衬套和定模的配合形式为H7/m6的过渡配合。

2.3抽芯机构设计

此设计的塑件直接采用直抽芯机构，不需用侧向抽芯机构，因此比较简单。

2.4型腔布局

方案一：塑件中等尺寸，批量不大，采用一模一件可以降低模具成本。

方案二：一模两件对称布置，生产效率较高，但模具尺寸偏大，制造成本较一模一件高。

方案三：一模四件对称布置，生产效率较高，但模具尺寸更大，制造成本较高。

通过以上三种方案的分析比较，根据经济合理的原则，选择方案一最合适。

2.5推出机构设计

关于该模具的推出机构设计有两种方案可供选择。

方案一：推管推杆联合推出。推出平稳，但机构复杂，制造与装配成本上升。

方案二：推件板推出。此零件相对深度大，塑件包紧型芯的力很大，为了平稳顶出，在分型面处用推件板推出，这样塑件不容易发生顶出变形。

通过以上分析比较，方案二较好，故选之。如下图所示：

图2-2 推件板

2.6成型零件结构设计

本副模具采用整体式凹模结构，由于制件结构简单，模具牢固，不易变形，制件没拼界逢，适用用于本制件的模具。如图所示：

图2-3 凹模

材料选用T8A, 硬度在50HRC以上.

根据分流道与浇口的设计要求，分流道与浇口设在凹模型腔上其结构见上图所示。

凹模板尺寸：根据矩形凹模最小壁厚经验曲线知，此塑件的成型

图2-4 凹模板

加工可以直接用铣刀铣出，也可以用成型电极。为了节约成本。在这里我选用铣刀铣。

3 连接座注塑模具的有关计算

本例中成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸，平均收缩率平均制造公差和平均磨损率来计算。

查常用塑料的收缩率塑料ABS的成型收缩率为S=0.4～0.8％，故平均我们取为Scp=0.6％。考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取Б=Δ/3。

表一：凹模工作尺寸的计算：

模具的型芯如下图：

图3-1 型芯

材料选用T8A, 硬度在50HRC以上.

成型零部件的制造误差：

成型零部件的制造误差包括成型零部件的加工误差和安装误差，配合误差等几个方面。设计时一般应将成型零部件的制造公差控制在塑件的1/3左右，通常取IT6—9级，综合考虑取IT8级。

4 模具加热和冷却系统的设计

塑料在生产过程中由于需要对熔融的塑料流体进行冷却，塑料制件不能有太高的温度（防止出模后制件发生翘曲，变形）冷却系统设计可按下式进行计算：设该模具平均工作温度为60°，用20°的常温水作为模具的冷却介质，其出口温度为30°，产量为（1分钟2模）0.26Kg/h。

求塑件在硬化时每小时释放的热量为Q3，查有关文献得ABS的单位热流量为Q2=59×104J/Kg：

Q3=WQ2=0.26×59×104J/h=15.34×104J/Kg

求冷却水的体积流量V

V=WQ1/P c1(T1－T2)

=0.61×10-4m3

温度调节对塑件的质量影响主要表现在以下几个方面：

变形尺寸精度力学性能表面质量

在选择模具温度时，应根据使用情况着重满足制件的质量要求。

在注射模具中溶体从200 0C,左右降低到600C左右，所释放的能量5％以辐射，对流的方式散发到大气中，其余95％由冷却介质带走，因此注射模的冷却时间只要取决与冷却系统的冷却效果。模具的冷却时间约占整个循环周期的2/3。缩短循环周期的冷却时间是提高是提高生产效率的关键。在冷却水冷却过程中，在湍流下的热传递是层流的10—20倍。在次我选择湍流。

表二：

5 模具闭合高度确定

在支撑板与固定零件的设计中根据经验确定：定模板厚度H1=25mm，支撑板厚度为H2=25mm，腔板型芯固定板厚度为H3=40mm，推件板厚度为H4=25mm，推杆固定板厚度H5=25mm动模板厚度H6=25mm(考虑模具的抽芯距)如下图所示：

计算模具的闭合高度：

H=H1＋H2＋H3＋H4＋H5

=25＋25＋40＋25＋25＋25

=190mm

6 注塑机有关参数的校核

本模具的外形尺寸为280mm×190mm×190mm, XS-Z-60型注塑机模板最大安装尺寸是350mm×280mm，故能满足模具的安装要求。

由于上述计算的模具闭合高度为190mm，XS-Z-60型注塑机所允许的最小模具厚度为70mm，最大模具厚度为200mm，即模具满足的安装条件。

Hmin

经查资料XS-Z-60行注塑机的最大开模行程S=180mm，满足顶出塑件要求。

S>H1+H2+(5～10)mm

=10+12+10

=32mm

经校核XS-Z-60型注塑机能满足使用要求故可以采用。

7 绘制模具总装图和非标零件工作图

7.1本模具总装图和非标零件工作图见附图

7.2本模具的工作原理：

模具安装在注塑机上，定模部分固定在注塑机的定模板上，动模固定在注塑机的动模板上。合模后，注塑机通过喷嘴将熔料经流道注入型腔，经保压，冷却后塑件成型，注塑完成。开模时动模部分随动模板一起渐渐将分型面打开,当分型面打开到46mm时，动模运动停止，在注塑机顶出作用下，推动顶杆运动,推件板将塑件顶出。合模时，随着分型面的闭合，同时复位杆也对顶杆进行复位。装配图如下所示：

图7-1 模具原理图