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管卡注塑模具设计论文说明与装配图目录设计任务书1 1前言3 2模具总体设计4 2.1制品的分析4 2.2模具总体方案设计5 2.3注射机的选择5 2.4型腔数的确定5 2.5型腔的布局6 2.6分型面的确定7 2.6.1主要零部件的设计计算9 2.7浇注系统设计11 2.7.1浇口的形式11 2.7.2流道、主流道衬套及定位环的设计13 2.7.3冷料井的设计14 2.8冷却系统的设计14 2.9模架的选择16 2.10导柱、导套的选择16 2.10.1导柱的选择17 2.10.2导套的选择17 2.11顶杆设计18 2.12复位杆19 2.13锁模力的校核20 2.14开模行程的校核20 2.15总装配图21参考文献28 2.2模具总体方案设计设计模具时，首先确定合适的注塑机，并了解它的技术规范要求：注塑机的最大注塑量、最大注塑压力、最大锁模力、最大成型面积、模具最大厚度和最小厚度、最大开模行程、模板安装模具的螺钉孔的位置和尺寸、注塑机喷嘴孔直径和喷嘴球头半径值。再根据现有注塑机的规格、所要求的塑件的质量、塑件成本及交货期等，确定型腔数目。浇注系统分为主流道、分流道、浇口、冷料穴等。由于主流道与高温高压的熔融塑料接触所以外面要加个浇口套。分浇道的形状尺寸主要取决于塑件的体积、壁厚、形状以及所加工塑料的种类、注射速率、分浇道长度等。主流道与分流道采用圆角过渡，这样可以减小料流转向过渡时的阻力。分流道的布置要均匀处理，确保熔融塑料由主流道到各分流道的距离相等。分流道表面不必很光，可以使熔融塑料的冷却皮层固定，有利于保温。分流道与浇口采用圆弧过渡，有利于熔料的流动及填充。浇口是连接分流道和型腔的桥梁，它具有两个功能：第一，对塑料熔体流入型腔其控制作用；第二，当注塑压力撤销后，浇口固化，封锁型腔，使型腔中尚未冷却固化的塑件不会倒流。根据制品的特点初采用多点进料点浇口浇注系统。型腔分型面和形状的确定：注塑模有一个分型面和多个分型面的模具，分型面的位置有垂直于开模方向、平行于开模方向以及倾斜于开模方向几种，分型面的形状有平面和曲面等。根据制品的形状采用双分型面分型。排气系统的设计：本模具采用间隙排气，利用分型面的配合间隙自然排气。推出机构的设计：推动的动力来源有手动推出、机动推出和液压与气动推出机构。本设计可采用机动推出，合模时复位杆首先与定模边的分型面接触，而将推板和所有的推杆一道推回原位。本模具设计采用塑件留在动模，要保证塑件不应推出变形或损坏，还要保证塑件的良好外观和结构可靠。2.3注射机的选择注塑模具是与注塑机配套使用，因此设计时注塑机的选择尤为重要。从模具设计的角度出发，应了解的注射机的技术要求有：注射机的类型、最大注射量、最大注射压力、锁模力、最大注射面积、模具的最大和最小闭合厚度、最大开模行程以及模具在注射机上安装时所需的定位孔的大小、螺钉孔的位置等等。根据制品的大小及企业生产状况，选择XS-ZY-125型柱塞式注射机，其主要参数如表2-1序号主要技术参数项目参数数值1额定注射量/cm 125 2注射压力/MPa 120 3锁模力/KN 900 4动、定模模板最大安装尺寸/(mmmm)428458 5最大模具厚度/mm 300 6最小模具厚度/mm 200 7最大开合模行程/mm 300 8喷嘴前端球面半径/mm 12 9喷嘴孔直径/mm 410定位圈直径/mm 110据参考文献3可知，以机床的注射能力为基础，每次的注射量不超过注射机最大注射量的80%，按参考文献3公式计算模具的型腔数：n=(0.8G-)/(2-1)式中：-注射机的最大注射量(g)；-单个塑件的重量(g)；-浇注系统的重量(g)。n=(0.8x125-3)/2 n=48.5对于一模多件的模具型腔布置，在保证浇注系统分流道的流程短、模具结构紧凑、模具能正常工作的前提下，尽可能使模具型腔对称、均衡、取件方便。本此设计的模具采用一模两腔，型腔平衡布置在型腔板两侧模具型腔个数选一模二腔。2.5型腔的布局由于型腔的布置与浇注系统布置密切相关,因而型腔的排布在多型腔模具设计中应加以综合考虑。型腔的排布应使每个型腔浇口处有足够压力,以保证塑料熔体同时均匀地充满型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定,这就要求型腔与主浇道之间的距离尽可能最短,同时采用平衡的浇道和合理的浇口尺寸以及均匀的冷却等。合理的排布可以避免塑件尺寸的差异、应力形成和脱模困难等问题。本设计是一模两腔，为合理的设计浇注系统和容易脱模，型腔的布局图如图2-3型腔的布局2.6分型面的确定分开模具能取出塑件的面，称作为分型面。本模具采用平面分型面。选择分型面时，应根据几何形状的外观质量、浇注系统的合理布置、便于取件、利于排气等因素综合考虑，为了便于脱模，分型面的位置宜取在塑件外形轮廓最大处。分型面的方向尽量采用与注塑机开模是垂直方向，形状有平面，斜面，曲面。由于本制品是下大上小的特点，根据上述选择分型面的原则，本制品的分型面选择平面。另一分型面是为了取出浇注系统凝料。2.7主要零部件的设计计算1、成型零件的成型尺寸该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算，查有关尺寸手册得PP的收缩率为0.3%-0.8%，故平均收缩率S=(0.3+0.8)%/2=0.55%=0.0055，根据塑件尺寸公差要求，模具制造公差取=/3,成型零件尺寸计算见表5-1.类别模具零件名称塑件尺寸计算公式工作尺寸型腔计算凹模68 H=(1+S)H-0.67+z68.65型芯计算凸模14 h=(1+S)h-0.67-z14.12表5-1 2.模具型腔壁厚的确定塑料模具型腔过程中受到熔体的高压作用，应有足够的强度和刚度，本模具的凹模采用的是整体嵌入式，因此可用整体式矩形型腔壁厚计算公式来确定型腔侧壁厚度S和型腔底板厚度T，如图5-2.图5-2 l-型腔长度，取值为105mm；b-型腔宽度，取值为105mm；h-型腔深度，取值为15mm；T-型腔底板厚度，mm；S-型腔侧壁厚度，mm；L-模板长度，mm；B-模板宽度，mm(1)型腔侧壁厚度S的计算按强度条件计算S=22.386 mm式中p-型腔内最大熔体压力，取p=30MPa；h-型腔深度，h=15mm；W-抗弯截面系数，由h/l决定，查P123页表3-18得W=0.108；-型腔的边长比，=b/l=105/105=1；=300MPa；(-模具强度计算许用应力，一般中碳钢=160MPa,预硬化塑料模具钢=300MPa.)(2)型腔底板厚度T的计算强度条件计算T=2.6mm式中-由型腔长度与型腔宽度之比l/b所决定的系数，查课本P123页表3-19得=0.3078；p-型腔内最大熔体压力，可取注射成型压力的25%50%，p取30MPa；b-型腔宽度，b=15mm；-模具强度计算许用应力，一般中碳钢=160MPa,预硬化塑料模具钢=300MPa.根据以上刚度、强度的计算和其他模具零件布局避免干涉(冷却水布局，螺丝布局等)，取标准值，得出型腔的壁厚要求为：型腔侧壁厚度S=33mm；型腔底板厚度T=8mm。3.动模固定板的尺寸计算：查塑料模具设计与制造表3-21固定板的侧壁厚、底板厚度取均30mm。所以固定板的长度L=230mm固定板的宽度B=230mm 2.7浇注系统设计2.7.1浇口的形式根据塑件的外观要求及型腔分布情况，选用如图3-5所示的点胶口。从塑件的底侧中部进料，去除凝料时不会在塑件的外壁留下浇口痕迹，不影响塑件的外观。浇口是浇道与型腔之间最短的一段距离，能够增加和控制塑料进入型腔的流速并封闭装填在型腔内的塑料。浇口位置的选择对制品的质量显得尤为重要，根据文献3浇口选择的一般要求是：a.塑件能量的损失最小；b.浇口的位置应使进入行腔的塑料能顺利的排出模腔内的空气，进入型腔的塑料不要立即封闭排气系；c.浇口的位置要避免造成收缩变形和塑件的熔接痕；d.拼镶结构的模具，浇口的位置不能使流动的塑料冲击镶件，但也不能离浇口太远，否则塑料流到镶件附近时变冷熔接不好；e.浇口的位置及大小要考虑对型芯的影响。避免塑料直接正面冲击型芯；f.外观要求高的塑件则浇口不允许设置在分型面上，同时要考虑清理简便，不损坏塑件。根据本设计的具体情况，采用多点进料点浇口浇注系统。本模具流道布置采用平衡式分流道，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等形状及截面尺寸都相同。采用这种形式，是为了减小进料口附近的收缩对手柄精度的影响。进料口均匀在塑件端面，不会在齿形上留痕迹。根据文献3其具体结构及参数如图2-5示：图2-5进料口形式(主视图)2.7.2流道、主流道衬套及定位环的设计主流道是注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度。a.d=注射机喷嘴孔直径+(0.51)mm=4.5mm；d=3.5mm b.=24；=2c.D浇道的宽度；D=8mm d.H一般取34mm；H=3mm e.R=注射机喷嘴球面半径+(12)mm；R=10+2=12mm f.r按具体情况选择，一般取13mm；r=2mm g.L应尽量缩短，L值按具体情况确定，不宜过长或过短，要8mm。本设计L长初定33mm。主流道衬套的材料常用T8A制造，热处理后硬度为5055HRC。主流道衬套与定模板采用H7/m6的过渡配合，主流道衬套与定位圈采用的H9/f9间隙配合。由于受型腔或分流道的反压力作用，主流道衬套会产生轴向移动，所以主流道衬套的轴向定位要可靠。本制品是选择中小型模架则浇口套选择整体式，根据上述经验和计算本设计的浇口套形式为：图2-7浇口套形式分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向的作用。据参考文献3经验公式：D=0.2654(2-2)式中：W-流经分流到的塑料量(g)L-分流道长度(mm)D-分流道直径(mm)根据型腔的布置初估L=80mm，根据制品的重量和浇注系统内的塑料量初估W=65g。则分流道直径为4mm.据文献3PP材料分流道直径推荐值为4.0-9.5。故选择D=5mm。2.7.3冷料井的设计喷嘴与低温的模具相接触，使喷嘴前端有一小段冷料；当分流道较长时，前锋塑料长时间的在低温的模具中流动，温度较低。这些冷料如果进入型腔，在制作上形成冷接缝(熔接痕)，严重的造成充填困难。也可能在进入浇口时就将浇口堵塞。所以必须设置冷料穴。冷料穴的作用是储存冷料；保证开模后主流道和分流道能留在动模板上，以便从模具中推出。如图2.8冷却系统的设计冷却系统在模具设计中是很重要的一部分，冷却水道的布置对成品的质量尤为重要，下表是模具温度对成品的影响。表2-2不正常模温对塑件质量的影响模具温度塑件质量情况现象过高缩孔在壁厚部分，易冷却地方先硬化，未冷却的地方先收缩，而产生缩坑。模具温度过高易产生缩孔溢料因为模具具有间隙，当温度过高，型腔内塑料粘度低，流动大，易从缝隙溢料不均匀变形各部位冷却不均，造成收缩不一致，产生变形过低填充不良温度过低，型腔内塑料粘度高难流动，填充不均熔接焊两股料流汇合时，由于模温低，产生不能完全熔合而出现类似毛发状的细纹线表面不光泽出现表面不十分有光泽的情况温度调整不的当机械性能不良当模温过高或过低时，对部分塑料，结晶不良造成机械性能不良由上表可以知道冷却水道的位置取决于制品的形状和不同的壁厚。原则上冷却水道应设置在塑料向模具热传导困难的地方,根据冷却系统的设计原则,冷却水道应围绕模具所成型的制品,且尽量排列均匀一致。设计冷却水道需考虑如下因素3：a.模具的结构形式，对冷却系统设计直接有关；b.模具的大小和冷却面积；c.塑件熔接痕位置；d.水孔边离型腔的距离一般保持在1025mm，距离太近则冷却不易均匀，太远则效率降低。水孔以直径一般在8mm上，根据模具大小决定；e.水孔管路应畅通无阻；f.水管接头的位置应放在尽可能不影响操作的一侧；g.冷却水孔管路最好不开在型腔塑料溶接的地方，以免影响塑件强度。根据参考文献3经验公式计算所需冷却水量：(2-3)式中；W-通过模具的冷却流量(g)；W1-单位时间内进入模具的塑料重量(g)；a-每克塑料的热容量(J/g)；T3-出水温度()；T4-入水温度()；K-热传导系数；由式(2-3)计算得：W=380g再由下式可求出冷却水道的直径d：(2-4)式中：-冷却液密度(g/m2)；L-冷却水道的长度(cm)；由式(2-4)计算得：水道直径d为7.8mm，根据文献3取水道直径d为8mm。本水道需要注意管中的铜片隔离，这样冷却效果更好。上下水道一致如图2-9图2-9凹模的水道流向图2.9模架的选择根据制品的投影面积，模架选择BxL=230x230。由于制品的高度是22mm，据参考文献3可知开模的长度要大于制品高度的5-10mm，根据型腔和型芯的高度以及冷却系统的布置，根据参考文献3选取模架各参数和结构如表2-3及图2-15所：表2-3模架的参数件号模板材料尺寸(mm)1上模固定板45 230x280x35 2上模板45 230x230x80 4凹模45 130x200x25 5凸模45 130x200x60 6下模板45 230x230x70 7下模固定板45 230x280x25 8方铁45 230x43x80 9顶针固定板45 230x140x15 10顶针面板45 230x140x20 2.10导柱、导套的选择和拉杆的选择。导向零件用来确定动、定模(或上、下模)的相对位置,并保证模具运动的方向精度.导向零件包括导柱、导套、导板等。导柱与导套的功能是为动模与定模(包括顶出板与动模板)在相对运动时导向。导向零件应尽量布置在靠近模具模板的边缘出,以便于较宽松和较方便的安置模具成型零件和温度调节系统根据具体模具结构，导柱的固定位置可以根据不同的需要设置在不同的模板上。一般的模具设计时尽量的将导柱的固定设置在定模板上。2.10.1导柱的选择导柱的形状可分为普通型与阶梯型两种。普通型制造简单，在小型模具中被广泛使用。而阶梯型的导柱在制造上较普通型导柱难度大，因为对导柱中两段不同直径部分的同轴度要求较高。导柱的长度也是一个不可忽视的重要参数，对于不同的模具，其导模长度也是不一样的，但设计导柱长度的原则是一致的，即导柱的长度要比模具最长的凸起部分长些，以免在组装时因对位不准而碰伤模具。导柱与安装在另一半模上的导套相配合，以确定动、定模的相对位置,保证模具运动副的导向精度。在闭模开模时沿着导柱移动，为保证动模板移动的正确,导柱应有足够的强度和刚度,所以必须正确的选用导柱直径,并保证它在模板中的刚性配合。根据制品的特点和模架的大小选用四个导柱,其结构根据参考文献3选择d=12mm,d1=12mm,L1=16,D=16mm,L=40mm的带头导柱.材料为T8A钢,HRC5055，如下图：图2-10导柱2.10.2导套的选择根据导柱的直径和长度选择及文献3选择导套1的尺寸d=18mm，d1=26mm，D=32mm，S=6，L=32的带头导套。其材料为T8A钢,HRC5055。如图图2-11导套1导套2的尺寸如图2-12所示，其材料为T8A钢,HRC5055。图2-12导套2 2.11顶杆设计顶杆设计有如下的要求：顶杆的导向顶杆一般用来进行顶出塑件，同时也可以作为脱模机构，一般用于脱模力小的腔类塑件，而当配合部分较短；因本制品内部结构比较复杂，为使制品能安全的推出采用了4个顶杆。分别在双联手柄的大手柄的端面，这样不会在齿形上留下痕迹。如图2-13，2-14(图中四个小圆位置即为顶杆位置)。图2-14顶杆布置图2.12复位杆复位杆用于闭模时使顶杆及顶出杆复位，材料常用T8A，HRC4550，复位杆的组合形式和尺寸可以查参考3表6-12表2-5复位杆尺寸公称尺寸d DH配合长度L1尺寸公差(h6)尺寸公差12.5-0.016-0.027 18 7-0.05 30型芯和型