插头注塑模设计.docx
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插头注塑模设计.docx
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插头注塑模设计
插头注塑模设计
摘要
本设计针对采纳镶嵌件的插头进行设计。
在插头生产进程中使用镶嵌好的插头销与导线进行生产;模具设计上采纳了侧浇口、推杆推出机构和回路冷却系统等多项方法。
实现高效、质量高、本钱低的产品设计、生产原那么。
设计进程中翻阅一些产品设计和模具设计有关的参考资料和文献,结合画图软件Pro/EngineerWildfire和AutoCAD2008对插头的产品和模具的初步设计。
关于产品的外型设计和模具设计,要紧包括以下这些方面。
外型设计:
大体长度尺寸、拔模斜度、最小过渡圆角、最小壁厚、粗糙度等方面的确信;模具设计:
注射机的选择、浇注系统、成型零件、合模机构、脱模机构和冷却系统的设计,绘制模具零件图和装配图等。
关键词:
插头;模具设计;结构设计;加工工艺
DesignoftheInjectionMouldforPlug
Abstract
Thedesignistargetedattheplugwithinserts.ProductionprocessintheplugusingtheGoodplugpinandwireinlay;inmolddesigned,usingthesidegate,plastics-ejectorpinssystemandcoolingsystemwasadopted.Toachieveefficient,high-quality,low-costproductdesignandproduction.
Readingsomeinformationsandliteraturesabouttheproductdesignandmolddesign,combinedwithmappingsoftwarePro/EngineerWildfireandAutoCAD2020tomouldthepreliminarytheappearanceoftheproductdesignandmolddesign,Thesemainlyincludeasdesign:
thebasiclengthofsize,theStubbs-gradient,theMinimumtransitionfillet,theMinimumthickness,theRoughnessandsoon;Molddesign:
choosingtheinjectionmachine,thedesignofpouringsystem,moldingparts,closingmechanism,demouldingmechanismandcoolingsystemdesign,thecompletionofthepartsdrawingsandassemblydrawingsandsoon.
Keywords:
plugt;molddesign;structuredesign;process
1绪论
模具工业的重腹地位
模具是工业生产的基础工艺装备,由于其产业带动性强,被人们描述为“一业兴、百业旺”。
75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件由模具成型,绝大部份塑料制品也由模具成型。
作为国民经济的基础工业,模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业,应用范围十分普遍,其中60%-80%的零部件都要依托模具成型用模具生产制件所具有的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗,是其他加工制造方式所不能比拟的。
模具又是“效益放大器”,用模具生产的最终产品的价值,往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。
模具技术水平的高低,在专门大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力,因此模具工业的进展水平标志着一个国家工业水平及产品的开发能力。
最近几年来,我国模具行业结构调整步伐加速,要紧表现为大型、周密、复杂、长寿命模具和模具标准件进展速度高于行业的整体进展速度,塑料模和压铸模比例增大,面向市场的专业模具厂家数量及能力增加较快等。
尽管我国的模具工业进展步伐日趋加速,但在整个模具设计制造水平和标准化程度上,与德国、美国、日本的发达国家相较还存在相当大的差距。
模具的研究现状
我国模具产业进展的整体特点是起步较晚、进展较快、格局渐变。
模具在我国的制造和利用历史悠长,可是作为真正意义上工业的重要组成部份,仍是上世纪80年代才开始进展的,从1990年的产值60亿元,快速增加到1995年的产值145亿元,到2000年的280亿元,再到2005年的534亿元,最后更抵达2020年的950亿美元。
同时这一进展进程中,我国模具产业的格局也发生了专门大转变,要紧的模具产地由北向南,由西向东转移。
目前,珠三角和长三角地域已成为我国模具产业最发达的地域,产值已占全国的70%以上。
我国模具总量尽管已位居世界第三,但设计制造水平整体上掉队于德、美、日、法、意等发达国家,模具商品化和标准化程度也低于国际水平。
可是从第10届国际模具技术和设备展览会上能够看出我国的塑料模已从过去的单纯仿造、加工粗糙,进展到此刻已大量运用先进技术和理论知识,而且积存了丰硕的制模体会。
更重要的是这已不是个别的企业,而是涌现出大量具有相当水平的模具企业,是我国模具水准的整体提升。
模具水准的提高不仅需要先进的制造技术和成熟的体会,更要依托优秀的质量治理体系,具有所有这些条件才能使我国的塑料模具一步一步走向世界,走向成功。
国外的模具技术较为成熟,其生产的许多模具有着巧妙的设计、精湛的加工技术和卓越的质量。
例如,Sermo、ENGEL等公司展出了多零件、多色、多材料注射模,回转台注射成型和带分度板座的注射成型系统。
利用这些模具和技术可实现同一模具中成型多种零件,而且可实现多种颜色、多种材质塑料的注射成型。
MHT公司展出了1模144腔的高效瓶坯模具,其特点不仅腔数多,而且注射周期短,生产效率高,该模具每小时可制造瓶坯达60000个。
Solvay公司展出了其表面涂层专利技术,可使模具表面层硬度达1750~3400HV,厚度为5μm,大大提高了模具的耐磨性和利用寿命。
国内模具的功效
我国塑料模具工业从起步到此刻,历经半个多世纪,有了专门大的进展,模具水平有了较大提高。
在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、kg大容量洗衣机全套塑料模具和汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具;周密塑料模具方面,已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。
如天津津荣天和机电和烟台北极星I1K模具制造的多腔VCD和DVD齿轮模具,所生产的这种齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平,而且还采纳最新的齿轮设计软件,纠正了由于成型收缩造成的齿形误差,达到了标准渐开线齿形要求。
该公司还能生产厚度仅为mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。
注塑模型腔制造精度可达0102~0105mm,表面粗糙度Ra012μm,模具质量、寿命明显提高,非淬火钢模寿命可达10~30万次,淬火钢模达50~1000万次,交货期较以前缩短,但与国外相较仍有较大差距。
成型工艺方面,多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。
气体辅助注射成型技术的利用更趋成熟,如青岛海信模具、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在29~34英寸电视机外壳和一些厚壁零件的模具上运用气辅技术,一些厂家还利用了C2MOLD气辅软件,取得较好的成效。
如上海新普雷斯等公司就能够为用户提供气辅成型设备及技术。
此刻,热流道模具已慢慢开始推行,有的厂采纳率达20%以上,一样采纳内热式或外热式热流道装置,和具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置,少数单位采纳具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。
但整体上热流道的采纳率达不到10%,与国外的50%~80%相较,差距较大。
国内外进展差距
由于我国模具行业起步比较晚,与国外相较,有必然的差距,要紧表此刻:
一,模具设计人员缺乏我国模具人材一直缺乏。
模具人材的培育需要较大规模的硬件设备和高水平的师资力量。
模具设备动辄上百万,投入大,回收慢,而且师资缺乏。
更重要的是,学模具设计需要的时刻很长,一样要2到3年的实践才能够成为一名合格的模具技术人员,而且模具制造环境脏且累,很少有年轻人选择学那个行当。
二,模具制造水平档次低国内模具制造厂家,制造工艺条件良莠不齐,很多厂家因为设备不配套,很多工序依托手工完成,严峻阻碍了精度和质量。
国家模具多采纳2Cr13和3Cr13作周密热处置,而国外那么采纳专用模具材料DINI2316,其综合机械性能,耐磨耐侵蚀性能及抛光亮度均明显优于国产材料。
这从全然上阻碍了国产模具的外观质量和利用寿命。
模具就其本质来言属于共装,生产出合格制品才是最终目的。
因此,模具的质量,性能依托试模结果查验。
国内模具厂因要求交货时刻短,试模设备局限,往往把质量查验工作放在用户处试模,易给用户造成大量的损失和浪费。
而且由于修模受时刻和场地的限制,往往难以调试出最正确的状态。
而国外一些进展交好的企业都拥有自己的试模场所和设备,能够模拟用户的工作条件试模,因此能在最短的时限达到专门好的成效。
进展趋势
尔后,在信息社会和经济全世界化不断进展的进程中,模具行业进展趋势主若是模具产品向着更大型、更周密、更复杂及更经济快速方面进展。
伴随着产品技术含量的不断提高,模具生产向着信息化、数字化、自动化方面进展;模具企业向着技术集成化、设备精巧化、产品品牌化、治理信息化和经营国营化方面进展。
塑料模具方面:
塑料模具占模具总量的专门大的比例,近40%,而且那个比例还在不断的上升。
塑料模具中为家电和汽车配套的大型注塑模具,为集成电路配套的周密塑封模具,为电子信息产业和机械及包装的多层、多腔、多材质、多色周密注塑模、为新型建材及节水农业配套的塑料异型材挤出模及管路和喷头模具等,目前虽有相当技术基础并在快速进展,但技术水平和国外还有专门大差距,总量也供不该求,每一年入口几亿美元,以后应该重点进展。
为了实现这一目标,第一,开发拥有自主知识产权,适合我国国情,有较高水平的模具设计、加工及企业治理的模具软件,不断提高软件的智能化、集成化程度,并推行进展。
第二推行应用高速、高精加工技术并研制相应设备,高速高精加工包括高速高精切削加工和高速高精电加工及复合加工等。
在以后15年左右的时刻里,我国机床行业应向我国模具行业慢慢提供适合模具高速高精的加工设备,尽可能成立拥有自己自主知识产权,精度能达到的高精度模具制造设备。
第三,快速原形和快速经济模具制造新技术的进一步开发、提高和应用。
第四,大力进展和推行信息化、数字化技术。
例如逆向工程、并行工程、敏捷制造技术的研发及推行应用;包括大型级进模及高周密和高复杂性的高技术含量的先进模具三维设计和制造技术的研发;包括冲压工艺设计系统、模具型面设计系统、成型分析系统、模具结构设计系统、模具CAM设计系统和冲压专家咨询系统的车身模具数字化设计制造系统的研发;模具的集成、柔性自动加工技术和网络虚拟技术等。
第五,模具制造新工艺、新技术。
模具制造的节能、节材技术,模具的热处置、表面光整加工和表面处置新技术。
最后,高性能模具材料的研制、系列化极为正确的选用。
2塑件造型设计及工艺分析
功能设计
功能设计是要求塑件应具有知足利用目的功能,并达到必然的技术指标。
该塑件是日用品,经受外力的概率不大,如冲击载荷,振动,摩擦等情形比较少;塑件的工作温度是室温,这使得在材料选择时对热变形温度,脆化温度,分解温度的要求降低;塑件会老化,作为一种日用品,生产批量应该是大量大量生产,如此,就必需考虑生产本钱和模具寿命,在材料的选择时要综合各类因素。
塑件结构分析
在制件生产进程中,一方面成型会对制件的结构,形状,尺寸精度等诸方面提出要求,以便降低模具结构的复杂程度和制造难度,保证生产出价廉物美的产品;另一方面,模具设计者通过对制件的设计进行分析,弄清制件生产的难点,为模具设计和制造提供依据。
该插头的生产难点要紧在与注射时插头销与芯线的移位。
因此设计成芯线跟插头销用锡焊好再用酚醛树脂做成镶嵌件,注塑时将其完全埋入塑料中。
如此会使起接触靠得住连接牢固。
在注塑进程中只要将芯线跟夹紧的插头销压紧就能够够幸免连接好的导线在型腔中的移动。
塑件材料的选择
通用塑料如聚丙烯PP,聚乙烯PE,聚氯乙烯PVC具有应用范围广、加工性能良好,价钱低廉的优势,但由于其力学性能较差且成型收缩率较大不易成型尺寸稳固的制品故不选用,以下拿三种经常使用典型材料比较选取。
ABS
ABS外观上是淡黄色非晶态树脂,不透明,密度与聚苯乙烯大体相同。
ABS具有良好的综合物理力学性能,耐热,耐腐,耐油,耐磨、尺寸稳固,加工性能优良,它具有三种单体所给予的优势。
其中丙烯腈给予材料良好的刚性、硬度、耐油耐腐、良好的着色性和电镀性;丁二烯给予材料良好的韧性、耐寒性;苯乙烯给予材料刚性、硬度、光泽性和良好的加工流动性。
改变三组分的比例,能够调剂材料性能。
ABS为无定形聚合物,无明显熔点,熔融流动温度不太高,随所含三种单体比例不同,在160-190℃范围即具有充分的流动性,且热稳固性较好,在约高于285℃时才显现分解现象,因此加工温度范围较宽。
ABS熔体具有明显的非牛顿性,提高成型压力能够使熔体粘度明显减小,粘度随温度升高也会明显下降。
ABS吸湿性稍大于聚苯乙烯,吸水率约在%%之间,但由于熔体粘度不太高,故关于要求不高的制品,能够不经干燥,但干燥可使制品具有更好的表面光泽并可改善内在质量。
在80-90℃下干燥2-3h,能够知足各类成型要求。
ABS具有较小的成型收缩率,收缩率转变最大范围约为%%,在多数情形下,其转变小于该范围。
注塑是ABS塑料最重要的成型方式,能够采纳柱塞式注塑机,但更常采纳螺杆式注塑机,后者更适于形状复杂制品、大型制品成型。
聚苯乙烯(PS)
聚苯乙烯是无色无臭的透明刚硬固体,制品掷地时有金属般响鸣。
聚苯乙烯透光率不低于80%,雾度约为3%,折射率较大,在~之间,具有特殊光亮性,但贮存时易泛黄。
泛黄缘故之一是单体纯度不够,专门是在含有微量元素时;二是聚合物在空气中缓慢老化引发发黄。
聚苯乙烯较轻,密度在~之间。
力学性能:
聚苯乙烯在热塑性塑料中属于典型的硬而脆塑料,拉伸、弯曲等常规力学性能皆高于聚烯烃,拉伸时无屈服现象。
热学性能:
聚苯乙烯分子链虽是刚性链,但由于是无定形结构,超过玻璃化温度即开始软化,软化点仅95℃左右,许多力学性能都受到温度升高的明显阻碍。
最高持续利用温度仅60-80℃。
120℃开始成为熔体,180℃后开始具有流动性,其热稳固性较好,超过300℃才开始分解,因此聚苯乙烯具有较高的成型加工区间。
电性能:
聚苯乙烯是非极性聚合物,具有很是优良的介电、电绝缘性能,由于吸湿性很小,电性能也不受环境湿度改变的阻碍。
加工工艺性:
吸湿性很小,加工前一样不需要专门的干燥工序成型温度范围较宽收缩率及其转变范围都很小,一样在%%有利于成型出尺寸精度较高和尺寸较稳固的制品聚苯乙烯制品容易产生内应力,而且在空气中会缓慢老化引发发黄很显然不适合选用。
聚氯乙烯(PVC)
本色为微黄色半透明状,有光泽。
透明度胜于聚乙烯、聚丙烯,差于聚苯乙烯,随助剂用量不同,分为软、硬聚氯乙烯,软制品柔而韧,手感粘,硬制品的硬度高于低密度聚乙烯,而低于聚丙烯,在屈折处会显现白化现象。
常见制品:
板材、管材、鞋底、玩具、门窗、电线外皮、文具等。
是一种利用一个氯原子取代聚乙烯中的一个氢原子的高分子材料。
力学性能:
硬聚氯乙烯有较好的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击能力,可单独用做结构材料;软聚氯乙烯的柔软性、断裂伸长率、耐寒性会增加,但脆性、硬度、、拉伸强度会降低。
热性能:
聚氯乙烯的热稳固性较差,长时刻加热会致使分解,放出HCL气体,使聚氯乙烯变色,因此其应用范围较窄,利用温度一样在-15-55度之间。
电性能:
聚氯乙烯有较好的电断气缘性能。
其他性能:
聚氯乙烯具有阻燃(阻燃值为40以上)、耐化学药品性高(耐浓盐酸、浓度为90%的硫酸、浓度为60%的硝酸和浓度20%的氢氧化钠)。
具有稳固的物理化学性质,不溶于水、酒精、汽油,气体、水汽渗漏性低;在常温下可耐任何浓度的盐酸、90%以下的硫酸、50—60%的硝酸和20%以下的烧碱溶液,具有必然的抗化学侵蚀性;对盐类相当稳固,但能够溶解于醚、酮、氯化脂肪烃和芳香烃等有机溶剂。
另外,PVC的光稳固性较差,在经长时刻阳光暴晒,就会分解产生氯化氢,并进一步自动催化分解、变色,物理机械性能迅速下降,因此在实际应用中必需加入稳固剂以提高对光的稳固性。
表三种材料性能参数表
材料
ABS
PS
PVC
密度(g/cm3)
收缩率
熔点(℃)
130-160
131-165
130-180
热变形温度()
65-98
65-90
67-82
模具温度
60-80
40-60
30-60
喷嘴温度
180-190
160-170
280-290
中段温度
180-230
170-190
165-180
后段温度
150-170
140-160
160-170
注射压力(MPa)
60-100
60-100
80-130
塑化形式
螺杆式柱塞式
螺杆式柱塞式
螺杆式
拉伸强度
33-49
35-63
48-55
拉伸弹性模量(1000MPa)
弯曲强度(MPa)
80
61-98
90
缺口冲击强度kJ/m2
11-20
无缺口
硬度
R62-86
洛氏M65~80
R110-120
外观
浅象牙色或白色不透明
无色透明、摔打音清脆
白色或浅黄色
特点
耐热、表面硬度高、,尺寸稳定、耐化学及电性能好,易成型加工,可镀铬
耐水、耐化学品、绝缘性好、不耐冲击不耐温
力学性能,电性能优良,耐酸碱力极强,化学稳定性好,但软化点低
材料最终选定为PVC,因为pvc材料的电绝缘性优良;且容易加工,可通过模压、层合、注塑、挤塑、压延、吹塑中空等方式进行加工;同时具有原料丰硕、制造工艺成熟、价钱低廉等突出特点。
塑件结构工艺分析
塑件尺寸精度和表面质量
(1)塑件尺寸精度
塑件尺寸精度是指所取得的塑件尺寸与产品途中尺寸的符合程度。
阻碍塑件精度的因素包括:
材料、塑件结构、模具、成型工艺、成型设备。
不同塑料的公差品级一样被分为三个品级:
高精度、一样精度、2未标注公差的尺寸精度。
从该塑件作为一样日用产品咱们能够明白只需取一样精度就能够够知足有效要求。
(2)塑件的表面质量
塑件尺寸精度要紧指塑件的表面缺点和表面粗糙度。
塑件的表面粗糙度一样为~
。
由于该塑件外表面美观度要求较高,因此咱们取外表面的粗糙度未
,而内表面可取
。
塑件的表面粗糙度取决于模具型腔的表面粗糙度,型腔的表面粗糙度值要比塑件的表面粗糙度低1至2级。
壁厚
各类塑料,不论是结构件仍是板壁,依照利用要求具有必然得厚度,以保证其力学强度。
但一样地说,在知足力学性能得前提下厚度不宜过厚。
如此不仅能够节约原材料,降低生产本钱,而且使塑料在模具内冷却或固化时刻缩短,提高生产效率。
第二,能够幸免因过厚产生得凹陷、缩孔、夹心等质量上得缺点。
热塑性材料的塑件壁厚,一样不宜少于,常取1-4mm。
由该塑件的尺寸能够明白最小壁厚为8mm,最大为19mm。
脱模斜度
由于塑件成型时冷却进程中产生收缩,使其紧箍在凸模或型芯上,为了便于脱模,避免因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损,与脱模方向平行的塑件内,外表面都应具有合理的斜度。
一样取30′-1°30´。
成型型芯越长或型腔越深那么斜度应取偏小值,反之可取偏大值。
塑件高度不大时(2-3mm)时可不设计脱模斜度。
圆角
塑件上遍地的轮廓过度和壁厚连接处,一样采纳圆角连接,有特殊要求时才采纳尖角结构。
尖角容易产生应力集中,在受力或受冲击载荷时会发生破裂。
圆角不仅有利于物料充模,同时也有利于融料在模具型腔内的流动和塑件的脱模。
圆角半径一样很多于。
注射成型工艺
插头为日用品,要求零件表面相对平整滑腻,无翘曲、皱折、裂纹等缺点。
成型时插头销与导线的移位时要紧要考虑的问题。
流程图如以下图所示:
图
2.5.1注射压力
PVC流动性较差,在注射时要采纳较高的注射压力。
但并非所有PVC制件都要施用高压,考虑到本制件小型、构造不算超级复杂、厚度中等,能够用较低的注射压力。
注制进程中,浇口封锁刹时型腔内的压力大小决定了制件的表面质量及银丝状缺点的程度。
压力过小,塑料收缩大,与型腔表面离开接触的机遇大,制件表面容易雾化。
压力过大,塑料与型腔表面摩擦作用强烈,容易造成粘模。
表为注射压力与塑件的关系。
表注射压力与塑件的关系
注射压力
适用场合
少于70MPa
可用于加工流动性好的塑料,且塑件形状简单,壁厚较大
70-100MPa
可用于加工粘度较低的塑料,且形状和精度要求一般的塑件
100-140MPa
可用于加工中高粘度的塑料,且塑件的形状和精度要求一般
140-180MPa
用于加工较高粘度的塑料,且塑件壁厚薄、流程长、精度要求高
大于180MPa
用于高粘度塑料,塑件为形状独特,精度要求高的精密制品
在一个注射周期中,注射、保压、预塑三个时期的型腔压力的转变可在图所示的模具压力周期图上看到:
0-t1为注射时期。
t1-t2为保压时期,t2-t4为预塑时期,其中t3为浇口尚未凝结时可能发生的塑料倒流现象;t2-t4期间也是塑件在模具内冷却定型的时刻,t4以后是开模推出塑件。
在整个周期中注射时刻:
3~5S;保压时刻:
15~
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