插座后盖设计说明书

前言

模具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，按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。因人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，所以模具制造业已成为一个大行业。在高分子材料加工领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称塑料模.塑料模优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。

塑料模具的设计是模具制造中的关键工作。通过合理设计制造出来的模具不仅能顺利地成型高质量的塑件，还能简化模具的加工过程和实施塑件的高效率生产，从而达到降低生产成本和提高附加价值的目的。

现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成型技术的“三大支柱”。尤其是加工工艺要求、塑件使用要求、塑件外观要求，起着无可替代的作用。高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的效能。此外，塑件生产与更新均以模具制造和更新为前提。

第一章设计任务书

插座后盖产品设计任务书

设计要求：1.产品名称：插座盖

2.产品材料：A B S

3.模具类型：注射模具

4.C A V数：一模一腔

5.产品数量：10万件

6.表面要求：塑件表面不允许有气孔、烧焦的痕迹、顶白现象

7.设计时间：30天

产品2D图：见CAD产品图

产品3D图

第一章“插座后盖”工艺分析

1.1“插座后盖”成形工艺过程分析

根据设计指导书中的设计要求模具类型是“注射模具”，故“插座后盖”的成形工艺过程是“注射成型过程”，即：A B S预烘干→A B S装入料斗→塑化→注射→保压→冷却→脱模→清理模具→合模。

1.2“插座后盖”材料分析

根据设计指导书中的设计要求“插座后盖”材料选用ABS。ABS属热塑性塑料，它是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚而成，密度为 1.05g/cm³，成型收缩率:0.4-0.7%。它是一种坚韧而有刚性的非结晶性工程塑料，具有良好的耐化学腐蚀、表面硬度、坚韧、加工性和染色性能，成型的塑件有较好的光泽。但ABS易吸水，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷，为此，成型加工前应进行干燥处理，湿度应小于0.04%，建议干燥条件为90~110C°，时间为2~4小时。

1.3塑件体积的计算

经Pro/E三维造型后测得实际体积约为13.39cm3，因塑件采用一模一穴。零件初步设计浇注系统，并计算浇注系统体积约为1.97cm3，因此一次注射需要的物料体积约为 15.36cm3。

1.4注射成型工艺参数

预热和干燥：80～85℃注射压力：70～90MP

a

螺杆转速：30～60r/min 模具温度：50～70℃

料筒温度：前部200～210℃注射压力：70～90MP

a

中部210～230℃保压压力：50～70MP

a

后部180～200℃注射时间：3～5S

保压时间：15～30S 冷却时间：15~30S

总周期：40~70S

1.5其它参数：

相对密度：1.02～1.06 密度：1.0～1.1g/cm3

收缩率：0.3％～0.6％

查《塑料成型与模具设计》

表1-1

比热容单位热流量导热率注射压力

1047 J/kg·℃30-40 104 J/kg 1055

J/m·h·℃60-100 M P

a

表1-2

工艺参数注射机类型螺杆式

密度 1.03-1.07 Kg/dm3收缩率0.3-0.8

第二章插座后盖结构分析

2.1插座后盖形状分析

从图2-1 可以看出该产品是壳类零件，上表面有49×37×0.2的凹穴，前后各有两个凹槽，四个环形阶梯孔贯穿底板，左右、前后对称，内表面已有一个49×37×0.48的凹穴，前面有一个凸台，后面有一个35×9的缺口，边缘均带有圆角特征，最大圆角特征R=3mm，最小圆角特征R=2mm。无内外死角。壁厚均在1mm —2mm，较均匀，符合热塑性塑料的壁厚设计的要求。

图2-1 插座后盖的零件图

2.5插座后盖尺寸精度分析

插座后盖的尺寸精度是指成型后所获得的塑件产品尺寸和图纸中尺寸的符合程度。一般而言，塑件尺寸精度是取决于塑料因材质和工艺条件引起的塑料收缩率范围大小，模具制造精度、型腔型芯的磨损程度以及工艺控制因素。而模具的某些结构特点又在相当大程度的影响塑件的尺寸精度。故而，塑件的精度应尽量选择的低些根据设计任务的要求及产品的尺寸形状：故标注公差尺寸精度（一般精度）采用MT4，未标注公差尺寸精度采用MT5。精度等级：采用IT13级。

2.6插座后盖表面质量分析

根据设计指导书中的设计要求插座后盖的表面除要求没有流纹、缺陷、毛刺等现象。同时，该零件在使用时的位置装配后，较隐藏，外观要求一般，故表面质量比较容易满足设计要求。

第三章模具结构的分析

根据设计指导书的要求是 C A V数为一模一腔，可选择两板式模具、三板式模具。产品数量是10万件是大批量生产，表面质量要求一般，同时考虑到经济效益选择三板式模具比两板式模具更经济，效益更高。故，选择三板式模具。浇口有直浇口，点浇口，侧浇口，潜伏式浇口等形式，三板式模具选择点浇口。零件无内外死角，没有斜PIN机构和滑块机构。模仁有整体式和组合式，根据零件的结构分析，和加工要求，模仁只有设计成组合式，公、母模仁均匀入子。顶出方式有顶针、推管、推板等形式，根据零件表面质量分析可知，插座后盖选择顶针顶出方式，用6支直径为6mm顶针，均匀分布。为了有效冷却型腔和入子，必须在入子和型腔中设计冷却系统，故，在公、母模仁均设计直径为6mm的回型冷却系统。

综上所述：该模具采用一模一腔，点浇口，三板式模具。

第四章模具设计过程

4.1 绘制插座后盖3D转2D图

用Por/E打开插座后盖图档，转换开插座后盖的二维视图，方法是转换比例为1：1，以“.dwg”为后缀名保存副本。在AutoCAD软件中打开图档，因Por/E 采用的是英制，将图档缩放比例25.4：1之后得到公制单位的3D转2D视图，“如图4-1所示。

图4－1 3D转2D图

4.2 绘制插座后盖零件图

复制插座后盖3D转2D图，通过整理得出插座后盖的零件图，如下图4-2所示。

4.3 插座后盖缩水图

因为塑料件热胀冷缩的特性，塑料件从模具中取出冷却后一般都会出现尺寸缩小的现象，致使加工后的产品比本身的小，故需要对其进行缩水处理。ABS材料的缩水率是5?，将插座后盖3D转2D图以1.005的缩放比例绘制出插座后盖的缩水图，如图4-3所示。

图4-3插座后盖的缩水图

4.4绘制插座后盖结构图

4.4.1分型面的设计

分型面是将模仁行腔分为动定模两侧的面组。由于分型面会影响到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件结构工艺性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出排气等等，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：

1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处。

2）便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。

3）保证塑件的精度要求。

4）满足塑件的外观质量要求。

5）便于模具加工制造。

6）对成型面积的影响。

7）对排气效果的影响。

8）对侧向抽芯的影响。

由插座后盖的结构分析可知，分型面设计在塑件外形最大轮廓处，如图4－4所示。

4.4.2模仁的设计

模仁是模具最核心的零件，决定零件的品质，它的尺寸有计算法、经验数据、边界安全原则法。选用边界安全原则法设计模仁。

（1）模仁长、宽方向的尺寸等于产品缩水后的最长、宽方向外形尺寸加上两倍的模仁厚度常量N。查表4-1得模仁的厚度常量是25～30，再根据上图所示，得：（2）模仁的长度尺寸=83.41+2×（25～30），在符合设计要求的情况下，为了节约材料和便于加工取整数140mm。

（3）模仁的宽度尺寸=83.41+2×（25～30），在符合设计要求的情况下，为了节约材料和便于加工取整数140mm。

（4）动定模仁高度方向的尺寸是以产品最大分型面为界，定模侧的模仁后度等于产品缩水后的最大的定模侧高度尺寸加上模仁厚度常量N。动模侧的模仁后度等于产品缩水后的最大的动模侧高度尺寸加上模仁厚度常量N。查表4-1得模仁的厚度常量是25～30，再根据上图所示，得：

动模侧模仁高度尺寸=6.03+（25～30），在符合设计要求的情况下，为了节约材料和便于加工取整数25mm。

定模侧模仁高度尺寸=2.51+（25～30），在符合设计要求的情况下，为了节约材料和便于加工取整数30mm。

厚度常量参照表（单位：mm）

尺寸范围<50 50~100 100~250 250~400 >400

厚度常量20~25 25~30 30~35 35~40 >45

模仁的设计图如下所示：

图4-5插座后盖的模仁图

4.3 插座后盖的浇注系统设计

浇注系统是指模具中由注塑机喷嘴到模具入口为止塑件溶体的流通管道。浇注系统一般分为冷流道和热流道两大类，在模具中冷流道用得最普遍，常见的浇注系统包括主流道、分流道、浇口和冷料穴的4个部分。浇注系统的设计是模具设计的一个重要环节，设计合理与否对塑件的性能、尺寸、内外部质量及模具的结构、塑料的利用率等有较大的影响。对浇注系统进行设计时，一般应遵循如下基本原则：

（1）了解塑料的成型性能

（2）尽量避免或减少产生熔接痕

（3）有利于型腔中气体的排出

（4）防止型芯的变形和嵌件的位移

（5）尽量采用较短的流程充满型腔

A、根据以上要求及产品的设计要求（一模一腔），我们所选的是垂直式的主流道。主流道的设计参数图如下图所示：

a、主流道小端直径d，即主流道与注塑机喷嘴接触处的直径=注塑机喷嘴孔径+（0.5～1）mm。d=+（0.5～1），取整数。

b、主流道的长度L

c、主流道最大端直径D

d、主流道的锥度a（a一般在1°～2°）范围内选取，对粘度大的塑料，可以取3°～6°，但由于受标准锥度绞刀的限制，应尽量选用标准锥度值或选用标准浇口套）。

主流道的设计图如下图所示：

B、浇口设计

浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体道。设计模具浇口时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，

其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还会影响模具结构。根据产品的尺寸及工艺要求故选择直接浇口，直接浇口熔融塑胶从浇口直接进入型腔，压力损失小，对各种塑料都适用。

该产品设计的浇口如下图所示：

4.4.4 插座后盖的顶出机构的设计

1、顶出机构的设计原则：

（1）因为塑件收缩时抱紧凸模，所以顶出力的作用点应尽量靠近凸模；

（2）顶出力应作用在塑件刚性和强度最大的部位，作用面积也尽可能大一些，以防止塑件变形和损坏；

（3）为保证良好的塑件外观，顶出位置应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位；

（4）若顶出部位需设在塑件使用或装配的基面上时，为不影响塑件尺寸和使用，一般顶杆与塑件接触处凹进塑件0.1㎜；否则塑件会出现凸起，影响基面的平整。

2、顶出机构的选择

因为该产品外形简单，壁厚较薄，可以用顶针以圆形接触塑件故推顶塑件力量均匀，塑件不易变形，也不会留下明显的推出痕迹。推出重心与脱模阻力中心相重合。所以直接采用顶针将塑件顶出。

综合上述几项设计要求，查表4－1 得普通圆顶针规格参数，得：图如4－：顶针的排列图如下4－

4－1普通圆顶针参数参考表

d 最小0.8mm 1 2 3 4 5 6 7 …

D 最小6mm 6 6 6 8 8 10 10 …

H 最小4mm 4 4 4 5 5 5 6 …

L 100、150、200、250、300…

4.5绘制排样图

本次设计的塑件排样图中包括有：芯子、排气系统、冷却机构系统。

4.5.1芯子的设计

1.根据插座后盖的结构、加工的要求，模仁采用组合式，分割出12个矩形芯子，其总体设计简图如4－下所示。

2.模仁芯子定位尺寸参数的确定方法，一般选H:定位特征高度（H一般取4～10）；L：定位特征宽度（L3取1.5～6）L3:H=2:3。根据该产品结构特点、模仁芯子定位特征选择为H=4mm，L=5mm。见图4-所示。

图4-

4.5.4排气系统的设计

模具型腔在塑料的填充过程中，除了型腔内原有的空气外，还有因塑料受热或凝固而产生的低分子挥发气体，尤其是在高速注射成型时，考虑排气是很必要的。一般是在塑料填充同时，必须将气体排出模外。否则，被压缩的气体产生的高温会引起塑件局部碳化烧焦，或使塑件产生气泡，或使塑件熔接不良引起强度下降，甚至阻碍塑件填充等。为了使这些气体能从型腔中及时排出，可采用排气槽等方法。排气槽开在模仁的分型面上，排气槽的方向不要面向操作者，避免发生安全事故，排气槽的深度不大于0.015mm，避免漏胶。在模仁上表面开四个排气槽，其尺寸见下图所示：

间隙值为1mm。

4.5.5冷却机构系统的设计

融蚀的塑胶在模具型腔内，如果没有冷却系统的加速冷却，整个自然降温过程会相当的长，单件加工的需要时间过长，导致生产效率降低，过高温度的塑胶冷却后的零件容易导致变形。通过冷却系统将零件的降温过程缩短，提高生产效率。让生产出的零件成品质量更完美。于大多数热塑性塑料，模具上不需设置加热装置。为了缩短成型周期，需要对模具进行冷却，常用水对模具进行冷却。即在注塑完成后通过循环冷水到靠近型腔的零件上或型腔零件上的孔内，以便迅速使模具冷却。

冷却水孔的设计原则

1）冷却水孔数量应尽可能的多，孔径应尽可能的大。

2）冷却水孔至型腔表面的距离应尽可能相等。

3）浇口处要加强冷却。

4）冷却水孔道不应穿过镶块或其接缝部位，以防漏水。

5）冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处

6）进出口水管街头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设在注塑机的背面

根据该套模具的特点，综合以上多项因素，本套模具上下模仁匀设置回字形8根冷却水管，母模板、公模板各4根，如下图所示：

4.6绘制模具总装图

模具的总装图中包括了：模架、模仁、喷嘴、定位环、支撑柱、辅助导柱、定位机构、安全机构及尺寸的标注。

4.6.1选择模架

1、模架的系列

模具中所有的系统和机构都依附模架而存在，模架在模具中起到集成作用。模架分为大水口、细水口、简化细水口三大系列。各系列又分为几种形式。

2、模架的特点

根据模具结构分析可知，可选用简化细口模架和细水口模架，通过对比，简化细水口模架更经济，所以选用简化细水口模架。

3、模架的型号选用

模架在一套模具中起到综合作用，选用模架是根据模仁尺寸、零件的定出高度，注塑机型号等参数进行选择。选取模架前需理清模架设计所需的相关参数与参照资料，如模仁的尺寸、模具的机构、浇注系统、顶出的形式等。当模具中模仁尺寸大小，参照零件各种机构特征的模仁上处理方式明确后，就可以确定模架的尺寸大小及型号了。

模架长、宽度方向选取参数如下所示：

D1：回针直径， D2：螺钉直径。 ML: 模仁长度，MW：模仁宽度。

L1（模仁长度边界到回针最近边界的距离）：不得少于一个回针直径(D1)的距离值。L2（模仁长度边界到回针最近边界的距离）：不得少于1/2螺钉直径（D2/2)的距离值。

模架高度方向选取参数如下所示：

H1：定模仁高度，H2：动模仁高度。

N1：动模板加厚基值，N2：定模板加厚基值。

S：顶出行程，H3动模板高度，H4：定模板高度，H5：支撑块高度。

N1=（1～1.5）H1，N1最少应保证25mm的安全距离。

N2=（1～1.5）H2，N2最少应保证30mm的安全距离。

S（顶出行程）=2～2.5×零件高度。H3=H1+N1,H4=H2+N2,H5=S+上下顶出板的高度+限位钉高度。根据以上参数选取模架型号为：龙记简化细水口2323，其相关尺寸设计简图如下：

4.6.2插入模仁

将完成模仁的各视图分别复制至相对应的模架各视图中，检查模架与模仁是否发生干涉现象，经检查选用的模架满足模仁的要求合格，如下图所示。

插入模仁简图如下：

4.6.3设计喷嘴

主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式（俗称浇口套，这边称唧咀），以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。唧咀都是标准件，购买与调换都很方便。常用唧咀分为有托唧咀和无托唧咀两种下图为前者，有托唧咀用于配装定位圈。唧咀的规格有Φ12，Φ16，Φ20 等几种。由于注射机的喷嘴圆弧半径为Φ12mm，所以唧咀选用SR16。浇口套与模板间采用H7/m6的间隙配合，浇口套与定位圈采用H9/F9的配合，其结构如下图所示：

4.6.4设计定位环

因为采用的有托唧咀，所以用定位环配合固定在模具的面板上。因为定位环是标准件，所以定位环是根据浇口套的尺寸所选择的，其设计尺寸如下：

4.6.5设计支撑柱

为防止在注塑过程中动模侧因承受过大的压力而变形，常在模具的动模板底部与下固定板间添加数根支撑柱以防止模具变形，在添加支撑柱时应注意与周边的零件是否干涉。支撑柱一般放在模具受压最大的地方。此设计中支撑柱材料采用45钢，淬火加低温回火，热处理至40~45HRC。结构如下图所示：

4.6.6设计辅助导柱

为保证注射模的准确开模和合模，注塑模必须设置导向机构。导向机构具有以下作用；

（1）定位作用

合模时保证动、定模正确的位置，以便合模后保持模具型腔的正确形状。

（2）导向作用

合模时引导动模按序正确闭合，防止损坏凹凸模。

3）承载作用

导柱在工作中承受一定的侧向压力。

设计导向机构时应注意：导柱应合理均匀分布在模具分型面的四角，导柱至模具的边缘应有足够的距离，以保证模具的强度；导柱的高度应比型芯端面的高度高

出6-8mm，以免在错误定位时，型芯进入凹模型腔相碰而损坏。

该模具采用辅助导柱导向形式。根据标准模架选择导柱导套简图图4－所示。

4.6.7设计定位机构

压块、螺钉、

4.6.8设计安全机构

4.6.9标注尺寸

见附图

4.7拆板

4.8用PROE或UG分割模仁

4.8.1 按2D尺寸，3D分割模仁

4.8.2 模仁2D零件图

4.9选择注射机

根据书上注射机的简介中知道，注射机是生产热塑性制件的主要设备，按其外形注射机可以分为立式、卧式、角式三种，应用较多的是卧式注射机。注射机的选择应该根据以下两点：

4.9.1分析表面质量

该零件的表面除要求没有流纹、缺陷、毛刺，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现，常用注射机就可以满足。

4.9.2 计算塑件体积

经Pro/E三维造型后测得单个零件实际体积约为13.39cm3，因塑件采用一模四腔。零件初步设计浇注系统，并计算浇注系统体积约为 1.97cm3，因此一次注射需要的物料体积约为15.36 cm3。

根据物料体积注射机选择型号为XS-Z-30

其工艺参数如下：

额定注射量： 30cm3

螺杆（注塞）直径： 28mm 注射压力： 119MPa

注射行程： 130mm

注射方式：柱塞式

锁模力： 250KN

最大成型面积： 90cm2

最大开合行程： 160mm

模具最大厚度： 180mm

模具最小厚度： 60mm

顶出行程： 80mm

喷嘴圆弧半径： 12mm

喷嘴孔直径： 2mm