衬套注塑模设计

全套图纸加153893706衬套注射模模具设计摘要塑料制品已在工业，农业，国防和日常生活中的方面得到广泛应用。特别是在电子业中则为突出。电子产品的外客大部分是塑料制品，产品性能的提高要求高素质的塑料模具和塑料性能。成型工艺和制品的设计。 塑料制品的成型方法很多。其主要用于是注射，挤出，压制，压铸和气压成型等和气压成型等。而注射模，挤出约占成型总数的60%以上。注射成型分为加料，熔融塑料，注射制件冷却和制件脱模等五个步骤。当然如利用电气控制。可实现半自动化或自动化作业。 塑料注射模主要用于热塑料制品的成型，已成功的用于成型热固塑性塑料制品，它是塑料制品生产中十分重要的工艺装置。注射模的基本组成是：定模机构，动模机构，浇注系统，导向装置，顶出机构，芯机构，冷却和加热装置，排气系统。 因注射模成型的广泛适用，正是我这个设计的根本出发点。衬套注射模模具设计是编写者两个月以来所编写的毕业设计说明书。主要介绍：注射模的整个过程，包括成型零部件、推出机构、流道等一些设计。在论文书写过程中，通过一个月的时间对原始资料进行搜集，充分考虑模具的各种结构并和指导老师及同学之间进行讨论，最终选择了论文所写的模具结构。本论文的资料大多是编写者结合三年所学的各方面的理论知识完成的，包括机械制图、公差与配合、工程力学、机械设计、注射模具成型、工程材料等；一部分是通过查手册所得；还有少部分是同学之间的交流和自己三年的实习总结。关键词：两板式、中心浇口、推件板。目录摘要11 绪论21.1 模具在加工工业中的地位31.2 模具的发展趋势41.3 设计在学习模具制造中的作用51.4 来源背景：52 原始资料62.1 塑料制品产量和生产要求：62.2 塑料品种牌号：62.3 制品图样73 基本参数93.1 注射机选择93.2模具型腔数目的计算103.3 模架选择114 成型零件尺寸及结构124.1聚酰胺的收缩率（S）124.2 型芯尺寸及结构设计124.3 型腔尺寸及结构设计135 模具结构155.1 模具结构图155.2模具与成型机械关系的校核156 浇注系统186.1 概述186.2 浇注系统的设计186.3合模导向机构的设计217 推出机构237.1 概述237.2 推出机构248 支承零件249 冷却系统2410 模 具 的 装 配2410.1 模具的装配顺序2510.2 开模过程分析27结束语27参考文献281 绪论1.1 模具在加工工业中的地位模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，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。模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、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，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展1.2 模具的发展趋势近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面：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，模具设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。高效率、自动化大量采用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。大型、超小型及高精度由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。革新模具制造工艺 在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具加工工艺上作了很大的改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。标准化 开展标准化工作，不仅大大提高了生产模具的效率，而且改善了质量，降低了成本。1.3 设计在学习模具制造中的作用 通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求，各种模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，金属材料的选择和热处理，了解模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。 毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用，综合检验大学期间所学的知识。1.4 来源背景：衬套为PA1010塑料制品，采用注射模进行成型，这种制品结构比较简单，加工难度不大。目的：通过本课题的设计，能够懂得模具的整个设计过程及综合性的掌握本专业知识，能够掌握Pro/E、CAD、Word等软件的操作方法。要求：设计本课题的要求的理论联系实际。在学习好相关的设计理论知识的同时，还必须了解实践操作。另外，设计的模具首先要能制造出来，还要有一定的使用价值。实际意义：通过本课题的设计，可以更好的掌握模具的整个设计过程。在设计过程中，定会遇到许多以前没有遇到的问题，有问题就会促使自己想尽一切办法去解决，从中获得一定的知识。把整个设计做完之后，就会对知识有个系统的了解。另外，通过对Pro/E、CAD、Word等软件的操作，可以有更好、更熟练的操作技能。这些工作对我以后的人生将是一笔大财富。主要设计内容：本课题的设计主要包括成型零件的设计、浇注系统的设计、导向及定位部分的设计、推出与复位部分的设计、固定支承和紧固件的设计、模具结构的整体设计、工艺过程的编写及对Pro/E、CAD、Word等软件的操作技术。2 原始资料2.1 塑料制品产量和生产要求：根据图纸要求，此制品为小批量生产，在生产要求上不是很高，所以在模具设计时应力求结构简单，但要能达到制品的各种要求。2.2 塑料品种牌号：此制品要求的材料为聚酰胺，牌号为PA1010。聚酰胺是无色，透明并有光泽的非结晶型的线型结构的高聚物，流动性好，其原料来源广泛，石油工业的发展促进了聚酰胺大规模的生产。特点：无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100度左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆、不耐磨、易老化.适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件 。常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。生产方法：淤浆法。在稀释剂（如己烷）中聚合，是最早工业化、也是迄今生产量最大的方法。液相本体法。在70和3MPa的条件下，在液体丙烯中聚合。气相法。在丙烯呈气态条件下聚合。后两种方法不使用稀释剂，流程短，能耗低。液相本体法现已显示出后来居上的优势。成型特性： 1.结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解. 2.流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔.凹痕,变形. 3.冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度.料温低温高压时容易取向,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,流痕,90度以上易发生翘曲变形 4.塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中.2.3 制品图样2.3.1具体尺寸及要求如图2.1 图 2.12.3.2 根据制品尺寸几何形状进行分析2.3.2.1 尺寸及公差从制品所给的尺寸及公差查塑料模塑成型技术表3-7为4级精度等级，查表3-8得4级精度等级为一般精度，从经济方面考虑，在模具设计时模具精度等级也应设计成一般精度等级。2.3.2.2 塑料制品的形状如图2.1，此制品为衬套形制品，制品体积较大。塑料制品的壁厚由图1.1可知，此制品最大壁厚为14mm，最小壁厚为3mm。壁厚均匀，但是网格较多，它会固化或冷却速度的不同引起收缩不均匀，从而在制品内部产生内应力。因此在模具设计时要进行冷却系统的设计及适应选择浇口。2.3.2.3 脱模斜度所设计的制品没有脱模斜度，即脱模斜度为零，这样制品对型心的包紧力大，脱模时较有脱模斜度的难，生产时可喷涂脱模剂。2.3.2.4分型面的选择 塑料在模具型腔凝固形成塑件，为了将塑件取出来，必须将模具型腔打开，也就是必须将模具分成两部分，即定模和动模两大部分。定模和动模相接触的面称分型面。通常有以下原则： （1）分型面的选择有利于脱模：分型面应取在塑件尺寸的最大处。而且应使塑件流在动模部分，由于推出机构通常设置在动模的一侧，将型芯设置在动模部分，塑件冷却收缩后包紧型芯，使塑件留在动模，这样有利脱模。如果塑件的壁厚较大，内孔较小或者有嵌件时，为了使塑件留在动模，一般应将凹模也设在动模一侧。 （2）分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量和精度要求。 （3）分型面的选择应有利于成型零件的加工制造。（4）分型面应有利于侧向抽芯，但是此模具无须侧向抽芯，此点可以不必考虑。3 基本参数3.1 注射机选择根据塑料制品的体积或质量，查书可选定注塑机型号为SZ-100/60.注塑机的参数如下：注塑机最大注塑量：100cm 注塑速率：50(g/s)塑化能力：20(Kg/h) 锁模力：600KN注塑机拉行间距：440340mm顶出行程：260mm 最小模厚：280mm最大模厚：340mm 模板行程：200mm 注塑机定位孔直径：55 mm 喷嘴球半径：SR153.2模具型腔数目的计算3.2.1 计算原理通常注射机的实际注射量为注射机最大注射量的80，即 V实 = Vmax80 (3-1)式中 V实 - 制品实际所需注射量，单位cm3。 Vmax - 注射机最大注射量，单位 cm3。 由表3.1 Vmax=100cm3所以 V实=80cm33.2.2 制品体积制品的结构及尺寸如图2.1，体积如下式计算，V制=3.1423543.141746-3.14235 =89697.24-41743.168305.3 =39648.78mm=39.65cm33.2.3 型腔数目确定制品数目用n表示，利用下列公式进行计算， n= V实/V制=80/39.65=1.92通过计算可以设计一个型腔。因此制品为小批量生产，暂设计型腔数目为一个。3.3 模架选择根据制品尺寸大小及型腔数目，查表模具标准应用手册表6-15初步选用250250模架具体结构如图3.1(a)、3.1(b) 图3.1 （a） 图3.1 (b)4 成型零件尺寸及结构4.1聚酰胺的收缩率（S） 查塑料制品及其成型模具设计表0.1聚酰胺的收缩率范围为0.7-2.3，换算成平均收缩率ScpScp=(0.7+2.3)/2=1.5 (4-1)4.2 型芯尺寸及结构设计4.2.1. 型芯径向尺寸计算利用公式LM1=ls1(1+Scp)+ (4-2) 制品的基本尺寸为：34、查表公差为0.26 将数值代入计算 DM=34（1+1.5%）+0.26 =34.694.2.2 型芯高度尺寸Hm = hs(1+Scp%)+ (4-3)制品的基本尺寸为：46查表公差为0.28 将数值代入计算Hm= 46(1+1.5%)+2/30.28=46.874.3 型腔尺寸及结构设计4.3.1型腔径向尺寸，利用公式 LM=ls(1+Scp)- （4-6）制品的基本尺寸为：46查表公差为0.28将数值代入计算 DM=46(1+1.5)-0.28 =46.884.3.2型腔深度尺寸，利用公式 制品的基本尺寸为：54查表公差为0.32 Hm = Hs(1+Scp%)- (4-7) 将数值代入计算 Hm1 = 54(1+1.5%)-0.32 =55.024.3.3 型腔结构简单，采用整体式凹模，这种结构成形的制品质量较好，加工方便，并且就加工在型腔板上，与型腔板构成一体。 4.3.4 型腔底厚、壁厚计算 1 按刚度校核侧壁厚度，利用公式 t=r （4-8） 代入计算得 t=8.4 mm 2 按强度计算，利用公式 t=r( 代入计算 t=6.5mm 取较大值8.4mm。 4.3.5 底厚计算 按刚度计算 h=4.68mm 按强度计算 h=6.21mm 取较大值6.21mm。5 模具结构模具结构主要由以下部分组成：成型部分、 支承部分、推出机构、浇注系统、导向部分、紧固定位部分、冷却排气系统。在模具设计过程中，主要考虑塑料怎样进料，制品怎样成型、制品怎样脱出。5.1 模具结构图通过对模具成型零件的计算，模架的确定，模具结构图如装如图所示。5.2模具与成型机械关系的校核5.2.1 制品及流道体积5.2.1.1 制品体积 Vi=39.65cm5.2.1.2 流道体积 主流道体积 V主=hR 代入计算V主=hR =3.14404=2.0 cmV主=2.0cmV总= 39.65+2.0=41.65cm 5.2.2注射机的校核1 最大注射量的校核根据公式 KV0V代入计算得V=41.65cm 符合注射机的要求2 锁模力校核 F锁pA式中 p熔融型料在型腔内的压力，该产品 A塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和，经计算A=14641 mm3F锁注塑机的额定锁模力。 故 F锁pA=200Mpa5280 mm 选定的注塑机的压力为400KN，满足要求。模具与注塑机安装部分相关尺寸校核A 模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相合适模具长模具宽拉杆面积 B模具闭合高度校核Hmin注塑机允许最小模厚=280mmHmax注塑机允许最大模厚=340mmH模具闭合高度=296mm故满足HmaxHHmin。开模行程校核 注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机），故注塑机的开模行程应满足下式： S机注塑机最大开模行程，440mm; H1顶出距离，60mm； H2包括浇注系统在内的塑件高度，80mm; S机(H模Hmin)H1H2(510)故： 440(296280)60+80(510)满足条件 6 浇注系统6.1 概述注射模的浇注系统是指熔体从注射机的喷嘴开始到型腔为止的流动通道。对其要求是：使熔体平稳的进入型腔，使之按要求填充型腔，使型腔内的气体顺利排出，在熔体填充型腔和凝固的过程中，能充分的把压力传到各个部位，以获得组织致密，外形清晰，尺寸稳定的塑料制品。可见，浇注系统的设计是十分重要的。浇注系统的设计正确与否，是注射成型能否顺利进行的关键，因此，要引起高度重视。6.2 浇注系统的设计6.2.1 主流道的设计主流道的截面形状一般为圆形，其锥度为26，在此模具的设计的设计中采用2，小端直径一般取36mm,且大于注射机喷嘴直径0.51mm,由表3-1注射机喷嘴直径为4mm。将此模具主流道小端直径设计为4.5mm。主流道的长度一般不超过60mm,本模具设计为50mm。主流道大端倒角R2。由于主流道需要与高温塑料频繁接触，故设计主流道衬套是十分必要的，尤其是主流道要穿过两块板时，如果没有主流道衬套，在结合处很容易发生溢料，导致主流道难以取出，主流道衬套的球半径比注射机的球半径大12mm，设计球半径为SR14mm。主流道衬套的尺寸查表3-6-62模具实用技术设计综合手册。6.2.2 浇口的设计浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道（除直接浇口外），它是浇注系统的关键部分。其主要作用是：型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流。（2）易于在浇口切除浇注系统的凝料。浇口截面积约为分流道截面积的0.030.09，浇口的长度约为0.5mm2mm，浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模是逐步纠正。当塑料熔体通过浇口时，剪切速率增高，同时熔体的内磨檫加剧，使料流的温度升高，粘度降低，提高了流动性能，有利于充型。但浇口尺寸过小会使压力损失增大，凝料加快，补缩困难，甚至形成喷射现象，影响塑件质量。浇口位置的选择：浇口位置应使填充型腔的流程最短。这样的结构使压力损失最小，易保证料流充满整个型腔，同时流动比的允许值随塑料熔体的性质，温度，注塑压力等的不同而变化，所以我们在考虑塑件的质量都要注意到这些适当值。浇口设置应有利于排气和补塑。浇口位置的选择要避免塑件变形。采侧浇口在进料时顶部形成闭气腔，在塑件顶部常留下明显的熔接痕，而采用点浇口，有利于排气，整件质量较好，但是塑件壁厚相差较大，浇口开在薄壁处不合理；而设在厚壁处，有利于补缩，可避免缩孔、凹痕产生。浇口位置的设置应减少或避免生成熔接痕。熔接痕是充型时前端较冷的料流在型腔中的对接部位，它的存在会降低塑件的强度，所以设置浇口时应考虑料流的方向，浇口数量多，产生熔接痕的机会很多。流程不长时应尽量采用一个浇口，以减少熔接痕的数量。对于大多数框形塑件，浇口位置使料流的流程过长，熔接处料温过低，熔接痕处强度低，会形成明显的接缝，如果浇口位置使料流的流程短，熔接处强度高。为了提高熔接痕处强度，可在熔接处增设溢溜槽，是冷料进入溢溜槽。筒形塑件采用环行浇口无熔接痕，而轮辐式浇口会使熔接痕产生。浇口位置应避免侧面冲击细长型心或镶件。因点口在脱开时会伤塑件的内表面在这里是可以的，考虑到点浇口有利浇注系统的废料和塑件的脱离，所以选取用点绕口。分流道与浇口的连接。在利用了Pro/E的塑料顾问对其进行模仿CAE的注塑之后选择了更具优势的浇口，由于闹钟后盖的侧内壁与闹钟芯存在一定的空隙，所以即使是在脱模的时候流在一定的浇口痕也不会影响装配。浇口套见图浇口套6.2.3 排气糟的设计 塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型强及流道原有的空气，除此以外，塑料熔体会产生微量的分解气体。这些气体必须及时排出。否则，被压缩的空气产生高温，会引起塑件局部碳化烧焦，或塑件产生气泡，或使塑件熔接不良引起强度下降，甚至充模不满。因该模具为小型模具，且分型面适宜，可利用分型面排气，所以无需设计排气槽。6.3合模导向机构的设计导向合模机构对于塑料模具是必不可少的部分，因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构，导柱安装在动模一边或定模一边均可，通常导柱设在主型腔周围。导向机构的主要作用有：定位、导向和承受一定侧压力。定位作用：为避免装配时方位搞错而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确形状，不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均。塑件在注入型腔过程中会产生单向侧压力，或由于注射机的精度限制，使导柱工作中承受一不定的导向作用。动定模合模时，首先导向机构接触，引导动定模正确闭合，避免凸模或型芯先进入型腔，产生干涉而坏零件。由于注塑压力的各向性就会对导柱进行径向的剪力，导致导柱容易折断。对型芯和型腔改进后，其的配合可以进行定位。导柱、导套零件如下： 导套 导柱 7 推出机构 7.1 概述 推出机构的设计是为了把制品从型芯型腔中推出来，为下一次注射做准备，推出机构的设计要求有：1 尽量使制品留在动模上。2 保证制品不变形，不损坏。3 保证制品外观良好。4 结构要可靠。7.2 推出机构推出机构一般有推杆、推管、推件块等，从制品的形状、尺寸考虑，利用推管制品的壁厚太小，采用直推杆，制品的受力面积太小，会损坏制品，其他结构不适合成型本产品，所以将推杆设计成倒锥形，下面采用螺钉固定，保证装配需要。8 支承零件在此模具中，支承零件包括上模座板、下模座板、型芯固定板、哈夫固定板、支撑板等。 8.1 紧固件及其他附件8.1.1 上模部分 1 固定定位圈螺钉选用M610。 2 固定上模座和型芯固定板的螺钉选用M1030。8.1.2 下模部分 1 固定下模的螺钉选用M10260。9 冷却系统 模具在注射时，应对模具温度进行较好的控制，才能保证制品的精度，这就要求在模具内设计冷却系统，但由于本零件较小，可以通过模具自然冷却来保证热平衡。另外此制品为小批量生产，成型的制品精度等级为一般精度，故采用模具自然冷却，不设计冷却水道。10 模 具 的 装 配装配模具是模具制造过程中的最后阶段，装配精度直接影响到模具的质量、寿命和各部分的功能。模具装配过程是按照模具技术要求和相互间的关系，将合格的零件连接固定为组件、部件直至装配为合格的模具。在模具装配过程中，对模具的装配精度应控制在合理的范围内，模具的装配精度包括相关零件的位置精度，相关的运动精度，配合精度及接触只有当各精度要求得到保证，才能使模具的整体要求得到保证。塑料模的装配基准分为两种情况，一是以塑料模中和主要零件台定模，动模的型腔，型芯为装配基准。这种情况，定模各动模的导柱和导套孔先不加工，先将型腔和型芯镶块加工好，然后装入定模和动模内，将型腔和型芯之间垫片法或工艺定位器法保证壁厚，动模和定模合模后用平行夹板夹紧，镗投影导柱和导套孔，最后安装动模和定模上的其它零件，另一种是已有导柱导套塑料模架的。浇口套与定模部分装配后，必须与分模面有一定的间隙，其间隙为0.050.15毫米，因为该处受喷嘴压力的影响，在注射时会发生变形，有时在试模中经常发现在分模面上浇口套周围出现塑料飞边，就是由于没有间隙的原因。为了有效的防止飞边，可以接近塑件的有相对位移的面上锉一个三角形的槽，由于空气的压力的缘故可以更好的防止飞边。10.1 模具的装配顺序（1）确定装配基准；（2）装配前要对零件进行测量，合格零件必须去磁并将零件擦拭干净；（3）调整各零件组合后的累积尺寸误差，如各模板的平行度要校验修磨，以保证模板组装密合，分型面吻合面积不得小于80%，间隙不得小于溢料最小值，防止产生飞边。（4）在装配过程中尽量保持原加工尺寸的基准面，以便总装合模调整时检查；（5）组装导向系统并保证开模合模动作灵活，无松动和卡滞现象；（6）组装冷却和加热系统，保证管路畅通，不漏水，不漏电，门动作灵活紧固所连接螺钉，装配定位销。装配液压系统时允许使用密封填料或密封胶，但应防止进入系统中；（7）试模：试模合格后打上模具标记，包括模具编号、合模标记及组装基面。 模具预热 模具预热的方法，采用外部加热法，将铸铝加热板安装在模具外部，从外部