1、三通塑料接线盒注射模具说明书湛江海洋大学本科生毕业设计论文（设计）书题目：三通圆形塑料接线盒注塑工艺及注射模具设计并计算机仿真加工作者姓名：刘光城所在专业：机械设计制造及其自动化所在班级：99机制（2）班申请学位：学士（Bachelor） 指导教师：梁榕辉职务副教授设计时间：2003年4月5日至2003年6月5日指导教师评语：指导教师（签名）200年月日答辩小组评语：答辩小组组长（签名）200年月日毕业论文（设计）成绩系（教研室）主任（签名）200年月日审批单位（盖章）200年月日“三通圆形塑料接线盒”注射成型模具设计机械设计制造及其自动化，99级，99121214，刘光城指导教师：梁榕辉摘要
2、：本模具是“三通圆形塑料接线盒”的注射成型模具。考虑到塑件的实际结构和成型要求，采用了侧向抽芯机构和潜伏式浇注系统，并采用一模二腔来进行成型制造，在保证塑件精度的同时提高生产率，降低成本。毕业设计论文主要包括两部分内容：第一部分为塑料注射模具的工作原理及有关的应用、有关的设计原则，以及产品的有关介绍。第二部分为模具的设计计算：注机的选择，模具结构的设计，浇注系统的设计等。关键词：注射模具三通接线盒脱模PVC塑料模抽芯UPVCTRACTWith the development of the moulding technology, plastic have assumed an ever inc
3、reasing role throughout the manufacture and plastics. This is an injection mould for producing “There through connect string box”. In order to inject easier when mould, two product would be made in two cavities one time. Its technology obstacles are the beside-separate organ and its inject system.Th
4、e design project is divided into two parts. The first part is about the working theory and application of a plastic injection mould, the principle of designing and the introduction of the production about plastic mould. The second part is about the designing and calculation of the mould. It includin
5、g: the selecting of the injection machine, the structure designing of the plastic mould and the inject system of mould. Keywords: injection/mould/box/PVC/plastic injection mould 目录目录5ABSTRACT5第一章模塑成型概述.61.1模塑成型工艺和模具61. 2塑料成型模具的分类71.3 塑料成型模具的发展趋势.81.4 注射模的基本组成.81.5 注塑成型的基本过程.9第二章塑件材料的选择.102.1 一般塑料的组成
6、.102.2 三通圆形接线盒材料的选择.102.3 PVC塑料的性能.11第三章塑件结构、尺寸及精度123.1 尺寸精度123.2 脱模斜度123.3 壁厚.123.4 圆角12第四章注射机的选择校核.134.1 塑件的质量134.2 塑件的体积134.3注射机的选择.134.3.1注射量的校核.134.3.2锁模力.144.3.3安装模具高度.144.3.4脱模距与模板行程的校核.14第五章模架的选择.155.1 注射机模结构.155.2 确定模板尺寸.15第六章成型零件的设计.156.1 分型面的选择156.2成型零件工作尺寸的计算.166.2 凹模的结构设计.166.3型腔壁厚与底板厚度
7、的计算.18第七章浇注系统的设计.197.1 浇口形式197.2 流道设计.19浇口的设计.207.3 分流道的设计.20第八章侧向抽芯及脱模机构的设计.218.1 排气槽的设计.218.2 凹模的结构设计.218.3 脱模机构的设计.218.4 顶杆的位置.228.5 侧向分型与抽芯机构的设计.238.6 第九章 合模导向机构的设计.259.1 导向机构的设计259.2 复位机构的设计26第一十章 冷却系统的设计.2610.1 模具冷却系统的设计.2710.2 型芯、型腔的冷却形式2710.3 塑料模具的加热.27总结27鸣谢.28参考文献.28第一章 模塑成型概述1.1模塑成型工艺和模具塑
8、料，Plastic,是以高分子合成树脂为主要成分，在一定的温度和压力下，可塑成一定形状且在常温下保持形状不变的材料。塑料受热后所表现的性能不同可将其区分为热固性塑料和热塑性塑料。热固性塑料是指在一定的温度和压力等条件下，经过不可逆的物理化学变化，固化成为不溶性物质的塑料；热塑性塑料是指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料。模具（mold）是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具。在各种材料加工工业中广泛地使用着各种模具。例如：金属制造成型使用的压铸模具；金属压力加工使用的锻压模具；冷压模具及成型陶瓷、玻璃制品等使用的各种模具。成型塑料制品的模具叫做塑料模具。对塑料模具的全
9、面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面均能满足使用要求大优质制品。从模具使用的角度，要求高效率、自动化、操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。塑料模具对制品质量的影响。首先，模具型腔的形状尺寸、表面光洁度、分型面、进浇和排气槽位置以及脱模方式等对的尺寸精度和形状精度以及的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性能、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在塑料加工过程中，合模和取过程中的手工劳动，为此应尽量采用自动开合模和自动顶出机构。在全自动生产时还要保证制品能自动从模具上脱落。另外，模具对塑料制品的成本也有相当的
10、影响。除简易模具外，一般说来制模费是相当昂贵的。一副优质的注射模具可生产制品百万件以上；压铸模约能生产二十五万件。当批量不大时，模具费用在成本中所占的比例将会很大，这时应尽可能地采用结构合理而简单的模具，以降低成本。塑料制品的生产过程为：塑料成型机械加工修饰装配制品。现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少的三项因素。尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求、塑料使用要求和造型设计起着重要作用。高效的全自动的设备须配备能自动化生产的模具，产品的生产和更新都是以模具设计制造的更新为前提。由于工业和日用塑料制品的品种和产量需求很大，对塑料模具也提出了越来越高的要求，促使模具
11、的设计和生产不断发展。塑料成型工艺有三个要素：原材料、成型设备及工艺条件成型模具。塑料成型加工成制品，首要的问题是塑料物料可成型性，即成型加工的难易程度。这不仅与塑料本身物理、化学和力学有关，还与物料塑化、流动、充模的工艺条件有关。随着成型工艺品种和制品的日益增加，成型工艺有不断创新，以注射成型和挤出成型创新最多；板材热成型技术也迅速发展。电脑全自动控制已在挤出、注射、热成型中实现。1.2 塑料成型模具的分类不同的成型方法使用着原理和结构特点各不相同的塑料成型模具。按照成型工艺和加工方法的不同，可将塑料模具分为以下几种：1. 压制成型模具压制成型模具简称压模。将原料直接加在敞开的型腔内，再将模
12、具闭合，塑料在热和压力作用下成为流动状态并充满型腔，然后由于化学或物理变化使塑料硬化定型，这种成型方法叫压制成型。所使用的模具叫压制成型模具。压制成型模具多用于成型热固性塑料，也有用来成型热塑性塑料的。另外还有不加热的冷压成型模具，用于成型聚四氟乙烯坯件。2. 压铸成型模具压铸成型模具，又称传递成型模具。将塑料原料加入预热加料室，然后向压柱施加压力，在高温高压下溶融并通过模具的浇注系统，进入型腔，逐渐硬化成型，这种成型方法叫压铸成型。压铸模具多用于热固性塑料的成型。3. 注射成型模具塑料先加在注射机的加热料筒内，塑料受热熔融，在注射机的螺杆或柱塞推动下，经喷嘴和模具的浇注系统进入檻腔，塑料在模
13、具型腔内硬化定型。这就是注射成型的简单过程。注射成型所用的模具叫注射模具。注射模具主要用于热塑性塑料制品的成型，但近年来出越来越多地用于热固性塑料的成型。注射成型在塑料制件成型中占有很大比重，世界塑料成型模具产量中的约半数以上是注射模具。 4. 挤出成型模具挤出成型模具又称机头。使处于粘流状态的塑料在高温高压下通过具有特定断面形状的口模，然后在较低温度下定型，以生产具有所需断面形状的连续型材的成型方法叫挤出成型。所用的模具叫挤出成型模具。5. 中空制品吹塑成型模具将挤出或注射出来的尚处于塑化状态的管壮坯料，趁热放到模具成型腔内，立即在管壮坯料的中心通以压缩空气，管坯膨胀而紧贴于模具型壁上，冷却
14、后即得一中空制品。此种制品成型方法所用的模具叫中空制品吹塑模具。6. 真空或压缩空气成型模具真空或压缩空气成型模具为一单独的阴模或阳模。将预先制成的塑料片周边紧压在模具周边上，加热使其软化，然后再在紧靠模具的一面抽真空，或在其后面充以压缩空气，使塑料片紧贴到模具上，冷却定性即得制品。此种成型方法，模具受力较小，要求不高，甚至可用非金属材料制作。除了上面所列举的几种塑料模具外，尚有泡沬塑料成型模具，玻璃纤维增强塑料成型模具等。1.3 塑料成型模具的发展趋势近年来，塑料成型加工机械和成型模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命估整个模具产量中所占的比例越来越大。从模具设计和制造用
15、度看，模具的发展趋势可归纳为以下几方面：1. 加深理论研究在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已由经验设计阶段逐渐向理论计算设计方面发展。尤其是挤出机头的设计，这使挤出制品产量和质量都得到很大的提高。2. 高效率、自动化大量采用各种高效率、自动化的模具机构。如高效冷却以缩短成型周期；各种能可靠地自动脱出产品和流道凝料的脱模机构；热流道浇注系统注射模具等。高速自动化的塑料成型机械配合以先进的模具，对提高生产效率、降低成本起了很大的作用。3. 大型、超小型及高精度由于塑料应用的扩大，塑料制件已应用到建筑、机械、电子、仪器等各工业领域。于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型码具，为了满
16、足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性且易加工、热变形小、导热性优异的制模材料。4. 革新模具制造工艺为了更新产品花色和适应小批量产品的生产要求，除大力发展高强度、高耐磨性的材料外，同时又重新简易制模工艺的研究。如采用低熔点有色金属合金浇铸或喷涂制模；经铝粉或铁粉填充的环氧树脂以及聚氨酯弹性体制模，这大大缩短了模具的制造周期，降低了成本。在模具制造工艺上，这缩短模具生产周期减少钳工手工操作的工作量，在模具制造工艺上做了许多改进工作，特别异形型腔的加工，采用了各种仿形机床、光控机床、数控机床、座标机床等。这不仅大大提供了机械加工的比重，而且提高了加工精度。采用精密铸造、冷挤压、电加工等新
17、工艺技术使模具型加工发生了根本性的变革。5. 标准化开展模具标准化工作，使模板导柱等通用零件标准化、商品化，以适应大规模地成批地生产塑料模具。6. 专业化此外，以对一些特殊的研制品，研究了各种特殊结构的模具，低发泡制品挤出机头，多层薄膜复合机头，双色注射模具等。模具标准化和专业化是缩短模具制造周期，降低模具成本和重要手段。1.4 注射模的基本组成：1. 定模机构定模机构是安装在注射机的固定模板上的部分型腔。由定位环、主流道、定模底板、定模板和凹模组成一体。在注射机固定不动。主流道口与注射机的喷嘴相联，引入熔融塑料。2. 动模机构动模枫是安装在注射机上的部分型腔。由凸模、动模板、导柱、动垫和模脚
18、等组成一体，在注射机的锁模装置的驱动下往复运动。随着动模板向右一起向右运动，完成凹模与凸模闭合，即闭模。注射机料筒里的熔融塑料在高压作用下，通过喷嘴和浇注系统进入模腔，获得需要的制品。当动模板向左运动时，完成开模，借助顶出装置实现制品脱模、落料。3. 浇注系统浇注系统是将熔融塑料引向闭合模腔的通道、冷料穴、分流道和浇口等组成。4. 导向装置导向装置是用保证动模和定模闭合时位置准确。它由导柱和导套组成。对于多腔注射模，其顶出机构也设置了导向装置，以免顶杆弯曲和折断。5. 顶出机构顶出机构是实现制品脱模的装置。常见有顶杆式、顶管式和推板式等。6. 抽芯机构当制品上带有侧孔或侧凹结构时，在顶出机构工
19、作前，先要将可作侧向运动的型芯从制品中抽出，该侧向运动是由抽芯机构实现的。由此可知，该机构只是部分注射成型模才需要设置。7. 冷却和加热装置加热是为满足注射成型工艺对模具温度的要求；冷却为使熔料能在模具内冷却定型。一般凹模中通冷却水、热水、热蒸汽等。8. 排气系统排气系统是为了把型腔内原有的空气以及塑料受热过程中产生的气体排出，而在模具分型面（凹、凸模相配合的接触面又称合模面）处开设的排气槽。1.5 注塑成型的基本过程注塑成型是把塑料原料（一般经过造粒、染色、添加剂等处理之后的颗粒）放入料筒当中，经过加热熔化，使之成为高粘度的流体熔体用柱塞或螺杆作为加压工具，使得熔体通过喷嘴经较高的压力（约为
20、2085mpa），熔入模具的型腔中，经过冷却，凝固阶段，而后从模具中脱出，成为塑料制品。注塑成型全过程分为：1. 塑化过程：现代式的注射机基本上采用螺杆式的塑化设备，塑料原粒（称为物料）从送料头以定容方式送入料筒，通过料筒外的电加热装置和料筒内的螺杆旋转所产生的磨擦热，使物料熔化达到一定的温度后即可注射。注射动作是由螺杆完成的。2. 充模过程：熔体自喷射机的喷嘴喷出来后，进入模具的型腔内，将型腔内的空气排出，并充型腔，然后升至一定压力，使熔体的密度增加，充实型腔的每一角落。充模过程是注射成型的最主要过程，由于塑料熔体的流动是非牛顿流动，而且粘度很大，所以出现压力损耗，粘度变化，多股汇流等现象，
21、影响塑件的质量。因此冲模过程的关键问题浇注系统的设计就成为注射设计过程中的重点。现代的设计方法已经运用了计算机辅助设计以解决系统中的疑难问题。3. 冷却凝固过程：热塑性塑料的注射成型过程是热交换过程，即：塑化注射充模固化成型加热理论上绝热散热热交换效果的优劣决定塑件的质量，包括外表质量和内存质量。因此，模具设计时，散热交换也要充分考虑。在现代的设计方法中出采用了计算机来解决问题。4. 脱模过程：塑件在型腔内固化后，必须彩机械的方式把它从型腔内取出，这个动作由脱模机构来完成。不合理的脱模机构对塑件的质量有很大影响，但塑件的几何形状是千变万化的，必有采用最有效和最好的脱模方式。因此，脱模机构的设计
22、也是注射模设计中的一个主要环节。由于标准化的推广，许多标准化的脱模机构零部件也有商品供应。由14形成一个循环，就完成了一次成型一个乃至数十个塑件的过程。第二章塑件材料的选择2.1 一般塑料的组成塑料是指以有机合成树脂为主要组成的材料，合成树脂中加入添加剂后可获得改性品种。塑料的组成如下：1. 合成树脂2. 填料或增强材料3. 固化剂4. 增塑剂5. 稳定剂6. 润滑剂7. 着色剂8. 阴燃剂塑料中还有一些其他的添加剂、发泡剂、溶剂和稀释剂等。加入银、铜等粉末可制成导电塑料；加入磁粉可制成导磁塑料等。2.2 三通圆形接线盒材料的选择按热性能塑料可分为热塑料和热固性塑料。热塑性塑料的特点是：在特定
23、温度范围内能反复加热软化和冷却凝固。塑料制件的设计主要根据使用要求进行，由于塑料有着特殊的物理性能，在设计塑件时必须考虑以下几方面的因素：1. 塑料的物理性能，如强度，弹性，吸水性以及对应力敏感性。2. 塑料的成型工艺性，如流动性，填充性。3. 塑件形状应有利于充模流动，排气，补缩等。4. 塑件成型后收缩情况及收缩率的大小。5. 模具的总体结构，特别是抽芯与脱出塑件的复杂程度。6. 模具零件的形状及其制造工艺。考虑到三通圆形接线盒的成型要求和使用要求，综合以上因素，本塑件选用PVC为制造材料。2.3PVC塑料的性能PVC（Poly vinyl chloride）全称为聚氯乙烯。聚氯乙烯为无色透
24、明、硬质、无毒、难燃材料，电气绝缘性耐酸性、耐碱性、耐水性都很好。又可以制造透明制品，同时价格便宜，是世界上五大通用塑料之一，广泛用来制造化工设备、管道、电线、电缆、薄膜以及电器配件等。又可以制造透明制品，同时价格便宜，是世界上五大通用塑料之一，广泛用来制造化工设备、管道、电线、电缆、薄膜以及电器配件等。其主要技术指标如下：屈强强度（b/Mpa）3550拉伸强度（Mpa）3550断裂伸长率（%）2040拉伸弹性模量（Gpa）2.44.2弯曲强度（Mpa）90弯曲弹性模量（Gpa）0.050.09密度（g/cm3）1.351.45吸水率（%） 0.070.4摩擦系数 0.450.6熔点()160
25、212计算收缩率（%）0.61.0比热容（JKg-1）1260热导率（Wm-1K-1）0.210体积电阻率（m）6.711011热变形温度（）45Mpa6782线膨胀系数（10-5-1）5.018.5180Mpa54透光率（%）透明PVC的成型条件（常用）：塑料名称硬质聚氯乙烯（硬质）注射成型机类型螺杆式缩写UPVC密度（g/）1.38计算收缩率0.61.5预热温度(C)709046时间(h)料筒的温度(C)后段中段前段160170165180170190喷嘴温度(C)模具温度(C)3060注射压力（MPa）80130成型时间（s）注射时间高压时间冷却时间总周期156003156040130第三章塑件结构、尺寸及精度3.1塑料件的技术要求和结构工艺性分析塑件的几何形状、壁厚的均匀程度、工艺圆角、脱模斜度成形孔的分布等都要符合工艺要求；而且尺寸精度、粗糙度等都应合理。具体分析如下：3.1.1 精度 由于本塑料件用于一般管道，属于一般制品，故取5级精度3.1.2表面粗糙度塑料件的表面粗糙度主要取决于模具的粗糙度，一般情况下，塑件的表面粗糙度比模具成型部分的粗糙度高12级，而塑料件的表面粗糙度随着模具型腔的磨损增大而增加。一般情况下，一般结构件（包括螺纹孔、轴）的表面粗糙度取Ra=0.8.3.2壁厚对
