插座壳塑料模具设计

模具设计MOULDDESIGN86塑料制造。塑料制品的壁厚及其均匀性对塑件质量的影响很大。壁厚过小，成型时熔体的流动阻力大，使大型复杂的制品难以充满型腔。而壁厚过大，不仅会使原材料消耗增大，生产成本提高，对于热固性塑料的注射成型来说则会增加其固化的时间，甚至易造成固化不完全；对热塑性塑料来说则会增加冷却时间，使成型周期延长。据推算，制品的壁厚每增加1倍。其冷却时间将增加4倍。另外，制品还易于产生凹陷、缩孔、翘曲等缺陷。塑件制品的壁厚应尽量均匀，否则会因冷却或固化速度不同而产生附加内应力。热塑性塑料会在壁厚处产生缩孔；热固性塑料会产生翘曲变形。影响塑件壁厚的因素有：塑料的种类、制品的大小以及模塑工艺条件。热固性塑件，壁厚一般取0.6～2.0mm，大型塑件取3～8mm。热塑性塑料易成型薄壁塑件，昀小壁厚可达0.25mm，但一般不宜小于0.6～0.9mm，常选取2～4mm。2塑件材料性能分析2.1塑件基本性能及用途聚碳酸酯（PC）是一种无色透明的无定性热塑性材料。为无色或微黄色透明颗粒，无臭、无味、无毒，密度为1.2g/cm3，吸水率小于0.16%，折射率为1.5890，可制成透明、半透明、不透明的各种制品。其名称来源于其内部的CO3基团。化学名：2.2＇-双（4-羟基苯基）丙烷聚碳酸酯；CAS编号：25037-45-0；化学性质：聚碳酸酯耐酸，耐油；物理性质：聚碳酸酯不耐紫外光，不耐强碱。聚碳酸酯无色透明，耐热，抗冲击，阻燃，在普通使用温度内都有良好的机械性能。同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯相比，聚碳酸酯的耐冲击性能好，折射率高，加工性能好，不需要添加剂就具有UL94V-0级阻燃性能。插座壳塑料模具设计陈芬桃湘潭技师学院湘潭湖南411000摘要：本文详细阐述了插座壳注塑模具的整个设计过程。提出了注塑模具设计的一般程序。该零件形状结构简单，采用一模四腔设计方案，为了弥补PC塑料的流动性差，采用两板式侧浇口多浇口进料的冷流道注塑模。本文对模具制造和试模过程中可能出现的问题做了详细的分析，并提出了相应的解决方法，并对模具中的主要零件进行了结构设计、分析计算和校核，并给出了模具工作零件的设计。关键词：注塑模浇注系统冷却系统MPAEMXPRO/ESocketshellplasticmolddesignChenFenTaoXiangtanTechnicianCollegeHunanXiangtan411000Abstract:Thispaperdescribesthesocketshellinjectionmoldtheentiredesignprocess。Injectionmolddesignmadethenormalprocedure。Thesimpleshapeandstructureparts，usingafour-cavitymolddesign，plasticflowtocompensateforpoorPC，morethantwo-platesideofthegateintothegatecoldrunnerinjectionmoldmaterial。Thistestformoldandmoldproblemsthatmayariseduringadetailedanalysis，andthecorrespondingsolutions，andmoldinthemainpartsofthestructuraldesign，analysis，calculationandcheck，andgivesthemoldworkingpartsofthedesign。Keyword：Injectionmold；Pouring；Cooling；MPA；EMX；PRO/E图1插座壳三维示意图模具设计MOULDDESIGN872011年12月刊(Polycarbonate聚碳酸脂)是分子毛链中含有—[O-R-O-CO]—链节的热塑性树脂，按分子结构中所带酯基不同可分为脂肪旋、脂环族、脂肪一芳香族型，其中具有实用价值的是芳香族聚碳酸酯，并以双酚A型聚碳酸酯为昀重要，分子量通常为3-10万。具有优良的物理机械性能，冲击强度，拉伸强度、弯曲强度、压缩强度高。尺寸稳定性好，着色性好，电绝缘性，但自润滑性差，高温易水解，与其它树脂相溶性差。具有良好的耐热性和耐低温性，在较宽的温度范围内具有稳定的力学性能，可在-60~120℃下长期使用。PC属自熄性材料，薄膜透气性小。对光稳定，但不耐紫外光。耐候性好，耐油、耐酸、不耐强碱、氧化性酸及胺、酮类，溶于氯化烃类和芳香族溶剂。长期在水中易引起水解和帀裂，抗疲劳强度差，容易产生应力帀裂，抗溶剂性差，耐磨性欠佳。为了改进PC熔体粘度大和制品易应力帀裂等缺陷，PC与不同聚合物形成合金或共混物，提高材料性能。具体有PC/ABS合金，PC/ASA合金、PC/PBT合金、PC/PET合金、PC/PET/弹性体共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、PC/PA合金等。利有两种材料性能优点，并降低成本。PC层压板广泛用于公共场所的防护窗，飞机舱罩，照明设备，工业安全档板和防弹玻璃。PC树脂用于汽车照明系统，仪表盘系统和内装饰系统。PC被应用于各种电器，光盘，容器，光学器件。PC耐高能辐射杀菌，耐蒸煮和烘烤消毒，可用于采血标本器具，血液充氧器，外科手术器械，肾透析器等。PC可做头盔和安全帽，防护面罩。PC薄膜广泛用于印刷图表，医药包装等。2.2塑料的成型收缩率聚碳酸酯（PC）注射成型收缩率恒定为0.5%～0.8%。聚碳酸酯虽然吸水性小，但高温时对水分比较敏感，所以加工前必须干燥处理，否则会出现银丝、气泡及强度下降的缺陷。熔融温度高。熔体粘度大，流动性差，故成型时要求有较高的温度和压力，且熔体粘度受温度影响昀大，通常采用提高温度的方法来增加熔体的流动性。对于聚碳酸酯制品的内应力，可用热处理的方法缓解，一般是将制品置于110～135℃之间处理一段时间，部分消除其内应力。1.塑件的流动性聚碳酸酯流动比为（80～100）：1，制品壁厚不宜太薄，一般不低于1mm，大都是在1.5～5mm之间选择，PC对缺口较为敏感，故要求制品壁厚均匀一致，尽可能避免锐角、缺口的存在，转角处圆弧过渡。塑料的流动性是比较塑料成型加工难易的一项指标。与粘度一样，塑料的流动性不仅依赖于成型条件，而且还依赖于聚合物的性质。塑料的流动性一般可从聚合物的相对分子质量、熔融指数、阿基米德螺旋线长度、表现粘度以及流动比（流程长度/制品壁厚）等一系列指标进行分析。相对分子量小、分子量分布宽、分子结构规整性差、熔融指数高、螺旋线长度长、表现粘度小、流动比大则流动性好。影响塑料流动性的因素一般有：温度、压力、模具结构、塑料品种。2.成型注意事项PC是无定形塑料，无明显熔点，在220-230℃呈熔融状态，有良好的热稳定性，成型温度范围较宽，可在260-320℃之间自由选择，但分子链刚性大，熔体流动性差。PC料虽然吸湿较小，但由于对水份敏感，成型前须经110-120℃干燥5小时左右，水分含量应低于0.02%，微量水份在高温下加工会使制品产生白浊色泽，银丝和气泡。PC的成型收缩率小，大约0.5-0.8%之间，易发生熔融帀裂和应力集中，故应严格控制成型条件，塑件昀好通过退火处理。对于大于200g的塑件，宜用加热式的延伸喷嘴。PC冷却速度快，模具浇注系统以粗、短为原则，宜设冷料井，浇口宜取大，模具温度控制在80-120℃之间为宜。2.3注射成型工艺参数确定具体工艺参数（见表1）3成型零部件设计影响塑料制品精度的因素较为复杂，首先它与成型零件的制造公差有关，显然成型零件的精度越低，生产的制品尺寸或形状精度就越低。其次是模具设计时，估计的塑料收缩率与实际收缩率的差异以及生产制品时收缩率的波动值均会影响塑件精度。此外，型腔在使用过程中不段磨损，会使同一模具在新与旧的时候所生产的制品尺寸各不相同。成型零件的制造偏差包括加工偏差及装配偏差。加工偏差与成型零件尺寸的大小、加工方法及设备有关；装配偏差主要由镶拼结构装配尺寸不精确所引起。因此，在设计模具成型零件时，一定要根据制品的尺寸要求，选择比较合理的成型零件结构及相应的加工方法，使有制造偏差所引起的制品尺寸偏差保持在尽可能小的程度。在实际生产中，一般要求不要大于制品尺寸公差的1/3。3.1凹模（型腔）的结构设计模具设计MOULDDESIGN88塑料制造月刊凹模是成型制品外表面的部件，其基本结构可分为整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式、大面积镶嵌组合式和四壁拼合的组合式无类。选用何种结构要根据其加工复杂性及工作可靠的。就同一塑件来说，塑件上各个尺寸的精度要求也有很大差异，在使用和安装过程中有配合要求的尺寸，其精度要求较高，应做详细计算。如何根据制品要求对这些工作进行正确设计计算，是成型零部件设计过程中一项非常重要的工作。3.4成型零部件的强度和刚度计算塑料注射成型过程中，模具中全部充满的瞬间，型腔内压力可达到极高值。因此，型腔应具有足够的壁厚以承受塑料熔体充模时产生的高压，否则可能会因强度不够，产生塑性变形甚至破裂，使模具失效；或因刚度不足，产生过大的弹性变形，引起成型零部件在其接触或配合表面出现较大的间隙，产生溢料等现象，不仅导致制品精度达不到技术要求，还有可能在脱模时划伤、撕裂制品；强度不够则可能发生塑性变形，甚至在应力昀大处产生裂纹或断裂。而当型腔尺寸的变形量大于制品的收缩量时，制品成型后的弹性恢复又会使型腔紧紧包住制品，从而造成帀模困难。此外，对于有圆柱型或矩形断面型芯模具，当型注射机类型预热和干燥喷嘴温度（℃）模具温度（℃）温度（℃）时间（H）后段中段前段螺旋式80-954-5150-170165-180180-200170-18050-80注射压力（MPa)成形时间（S）螺杆转速（E\MIN)后处理高压时间保压时间冷却时间成形周期方法温度（℃）时间（H）60-1000-515-3015-3040-7030-60红外线，烘箱702-4表1工艺参数性决定。根据制品的结构，选用整体嵌入式凹模，在塑件尺寸不大的多型腔模具中，常将整体的凹模加工成单独的镶块，嵌入凹模板内固定。整体嵌入式凹模结构能节约优质模具钢材，嵌入模板后又足够刚度和强度，使用可靠且易损件更换方便。凹模镶块采用冷剂压比切削加工效率高，并可保证各型腔尺寸、形状的一致性。形状复杂或者精细的型腔则可用电铸和电火花方法加工。以下所示几种常用的凹模镶块，图2（a）为镶块从凹模固定板上面嵌入式，其固定板沉孔底面做平比其他方法困难。图2（b）(c)采用带台阶的圆柱形镶块，图2（b）为销钉定位，图2（c）为键定位。该设计的整体嵌入式凹模选用的是图2（a）所示的螺钉定位方式。3.2型芯的结构设计型芯（或称凸模）是用来成型塑件内表面的零件的，常将成型塑件整个内表面的型芯称为主型芯；而将成型局部小孔和细微结构的型芯称为成型杆或小型芯。型芯有整体式和组合式之分，如图3所示。整体式型芯一般用于内表面形状简单的塑件。昀简单的整体式型芯是和模板用同一块整料加工而成。组合式型芯是当模具本身较大或较复杂时，可将型芯单独加工，再嵌入模板中装配成一体。该设计型芯镶嵌方式为整体式型芯，如图3（a）3.3成型零部件的工作尺寸计算成型零部件中与塑料接触并决定制品几何形状的各处工作尺寸。由于塑料制品的特殊性能所致，塑件制品成型后得到的实际尺寸与名义尺寸之间会产生尺寸偏差，因此，在设计模具时，必须根据制品的尺寸和精度要求来确定相应的成型零件的尺寸和精度等级，以保证成型零件的工作尺寸满足使用要求。一般来说，不同产品塑件的尺寸和精度要求是不同图2图3模具设计MOULDDESIGN892011年12月刊塑料制造芯强度不够而产生弯曲变形时，会产生塑件偏心，尺寸超差及脱模困难等后果。因此，设计模具时