毕业设计（论文）-φ40x80衬筒注塑模具设计（全套图纸）

沈 阳 化 工 大 学 科 亚 学 院 本 科 毕 业 设 计 题 目： 40x80 衬筒注塑模具设计 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级： 学生姓名： 指导教师： 论文提交日期： 论文答辩日期： 摘摘 要要 注射成型是塑料成型的主要方法之一，它的好处是能够一次性成型 一些形状比较复杂的塑件，其生产效率较为高。 在本毕业设计课题中，以衬筒作为注塑零件，衬筒作为日常生活用 品适宜采用注射方法成型，通过对塑件进行结构和工艺性分析，成功的 设计出了一套一模四腔的塑料注射模具，并合理的编写出来了成型零件 的一项制造工艺。在设计中，三维软件的应用贯穿到了整个设计过程。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 首先利用三维软件的零件模块进行衬筒实体模型的创建，然后利用 其制造模块对模型进行分模、型芯的设计、浇注系统的设计，最后利用 了其模具生成了标准的模架，并且再进行顶杆、冷却系统、支撑柱等综 合布置。在模具的设计过程中，一些比较重要的尺寸（如壁厚、顶杆直 径、流道尺寸等）都经过了理论计算或者取一个较为合理的经验数值， 并进行了强度校核和流道剪切速率的校核。 关键词：关键词： 衬筒； 注射模； 推筒； 分模 Abstract Injection molding is one of the main methods of plastic molding, its advantages can be a complicated shape of plastic forming parts, high production efficiency. In this design, the micro pin as products suitable to use injection molding industry, through the analysis of plastic parts structure and technology, design a set of one module and four cavities plastic injection mold, and write a reasonable manufacturing process of molding parts. In the design, the application of 3 d software runs through the whole design process, First micro parts by using three- dimensional software modules pin the creation of the entity model, and then use its manufacturing module of die, the design of the core, the design of gating system, and finally use the mould produce standard mould frame, and then to push rod, the cooling system comprehensive arrangement, columns, etc. In the mold design process, some important size (such as wall thickness, plunger diameter, the size of the flow channel, etc.) through the theoretical calculation or take a reasonable numerical experience, and has carried on the intensity and the flow shear rate of the check. Keywords: Tiny pin; Injection mould; Top pole ; Die 目 录 第一章前言 . 1 第二章塑件成型工艺分析 4 2.1 塑件的使用要求 4 2.2 塑件的材料分析 4 2.3 塑件的尺寸精度、塑件表面质量、塑件的结构工艺性分析 . 6 2.3.1 塑件的尺寸精度分析 6 2.3.2 塑件的表面质量分析 6 2.3.3 塑件的结构工艺性分析 7 第三章成型设备选择与模塑工艺参数的编制 . 8 3.1 塑件的体积和重量 8 3.2 浇注系统凝料的估算 9 3.3 注射机的选用及其技术参数 9 3.4 成型工艺参数 . 10 第四章模具结构方案的确定 . 12 4.1 分型面位置确定 . 12 4.2 浇注系统的设计与计算 . 13 4.2.1 主流道设计 . 13 4.2.2 分流道的设计 . 14 4.2.3 浇口的设计 . 14 4.3 成型零件结构的确定 15 4.3.1 凹模的结构设计 . 15 4.3.2 凸模（型芯）的结构设计 . 16 4.4 排气与引气系统结构的确定 . 16 第五章主要零部件的设计计算 . 18 5.1 成型零件工作尺寸计算 . 18 5.2 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算 19 5.3 脱模机构的设计 . 20 5.4 推出方式的确定 . 20 第六章模具冷却系统的计算 . 22 6.1 冷却介质 . 22 6.2 冷却系统计算 . 22 6.3 水路的布置形式 . 23 第七章注射机有关参数的校核 . 24 7.1 注射量的校核 24 7.2 注射压力的校核 . 24 7.3 合模力校核 . 24 7.4 安装部分相关尺寸的校核 . 25 7.5 开模行程的校核 . 25 第八章模具装配 . 26 8.1 塑料模具装配的技术要求 . 26 8.2 塑料模具装配过程 27 8.3 装配动模部分 . 27 8.4 装配定模部分 . 28 8.5 开模过程分析 . 28 8.6 模具工作过程 . 28 参考文献 . 30 结论 . 31 致谢 . 33 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 前言 1 第一章前言 近几十年来， 中国经历了塑料工业从无到有， 从小到大， 由强到弱的发展过程中， 取得了令人瞩目的成就。目前，中国已经进入了造型艺术的世界大国的行列。中国的 塑料目前的产能加工机械位居世界第一， 同时生产塑料制品及塑料树脂的并列世界第 二。 塑料产业是一个新兴产业， 包括生产塑料原料 （树脂及塑料生产） 和塑料制品 （又 称塑料成型或塑料加工工业）两个系统。塑料行业是一个快速成长的行业，全球塑料 行业只有 100 多年的历史。据统计，在世界上，用在最近几十年的塑料材料每五年一 近一倍的速度在增长。近年来，塑料制品被广泛应用于工业，农业，电子，国防，建 筑和日常生活的各个领域，并作为原料，其他材料开始取代钢，铝，木材或水泥。现 如今，模具行业的迅速发展，以及在当今工业生产中的地位越来越重要，并且日常生 活中所用的产品绝大多数都来自模具成型，致使工业生产中需要大批的模具从业人 员。因此作为本专业的学生理应提高模具设计的知识水平和技能，把自身的能力进行 加强，掌握一些必备的设计过程，为以后中国的模具业做出贡献！ 近些年，我国经济高速增长，制造业飞速发展，模具行业更是稳重增长。当今时 代，各国之间相互竞争，经济实力千差万别，国力的提升离不开制造业的稳步发展， 目前，模具的生产水平高低已然成为衡量一个国家制造水平高低的重要标志。 本次毕业设计主要是为了能够了解注塑模具在设计工程中的相关知识， 所用到的 相关软件，了解塑料注塑成型的设计过程，可以掌握此次在衬筒模具设计的过程中能 够用到的各种设计工具，例如 UG，CAD 等等。本设计的设计对象是衬筒，首先从衬 筒零件的尺寸确定，模具设计，模架设计及到最后整体模具的绘制，熟悉整个注塑类 模具的设计过程。 随着三维建模软件（UG）的不断更新和完善，借助于三维建模设计软件，方便 我们去做一些较为难做复杂的设计项目，与此同时，也能过提升设计效率和质量。 合理的模具结构是为了提高基础注塑寿命。 注塑模具型腔和型芯的或不同的结构 形式，它的强度，刚度，并便于维修损坏的部件，更换方便不会是不同的。要设计一 个科学合理的结构注塑模具，塑件设计首先要求是合理的。满足的技术要求和结构塑 料部件的前提下，要求必须满足的技术和可行性模具。其次，注塑模具的结构设计是 合理的。要紧凑，既有良好的强度和刚度，且易于维护的结构维修的形式;指导来选 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 前言 2 择合适的形式和导向精度，例如在导向柱制成的球形或锥形的导向部分，导向部分的 长度大于导向柱更高的核心，以确保动态精度模和固定模制品;应避免在应力最大的 部分中的模板的位置各孔的注射成型，以使工作压力超过允许值部分的损伤;而尖角 部分的突变是一个重要原因裂化和模具的故障， 模具部件的表面的各角应为圆角过渡 设计，以避免应力集中;对于型腔和型芯的结构复杂的部件，可以使用一个组合或镶 嵌结构来消除应力集中;对于细长的核心，应采取适当措施，以保护结构。注射模具 的唯一合理的结构，注塑模具的寿命可以得到保证和改善。 注塑模具是非金属模具的一种，其主要由浇注系统、导向系统、成型系统、抽芯 系统、 冷却系统、 顶出系统和排气系统等部分组成。 我国注塑模具的发展方向： 目前， 我国制造业大方向比较低迷，但总体趋势还是在增长的，我国模具行业的总体发展趋 势还是向着大型化、微型化和精密化的方向发展，这也为模具行业的积极向上提供了 一个保证；其次，在模具发展过程中必须致力于发展热流道技术，努力提高塑件的生 产率和质量，大力节约原材料；再者，要大力发展气辅模具，在保证产品质量的前提 下，降低模具制造成本；以及发展高压直射成型技术，减小塑件在注塑过程中产生的 局部应力应变从而提高塑件的质量；注重节能环保，保护环境，倡导绿色生产模式； 注重快速经济模具的发展，缩短产品的生产周期；重视在材料的选择上尽量选用优质 优良的材料，并充分运用先进的表面处理技术，提升塑件表面质量 7。 计算机辅助设计的应用包括本文用到的 CAD 以及 UG 都在注塑模具设计与制造 过程中起到了很大的作用，运用计算机辅助设计软件不仅提高了生产的效率，也改变 了原先的仅仅只能依靠传统经验进行设计的弊端，也能减少实际制模过程中制模成 本，可谓是省时省力省人工。 模具的种类繁多，每一种模具都很重要，应用都很广泛，每一样都是模具生产过 程中所不能缺少的，模具是一个大家庭，正是由于每个家庭成员的共同努力下，模具 才会取得这么高速的发展。现在科技发展越来越快，计算机软件的更新换代也极大的 促进了模具行业的快步前进，注塑模具越来越得到广泛的应用，塑料的物理性能和化 学性能有了质的飞跃，例如延展性，强度，抗疲劳性等。况且塑料非常便宜，它是可 再生资源，经过简单的化学加工后就可以得到，和铁比在这方面有着极大的优越性。 中国注塑模具的发展任重而道远，不管技术还是人才上，目前都和国外先进水平 有一定的差距，在模具的精度高低、寿命长短、成本高低、制造周期长短等方面与大 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 前言 3 部分发达国家还存在差距。模具设计技术方面的人才不足，模具方面的科研开发以及 技术攻关投入较少。 缺乏产品自主开发生产的能力， 其中很大一部分都是以仿制为主， 能做到的只有相对的“国产化”，而不是完全，具有国际竞争能力的知名产品几乎没 有。材料的质量和性能差，技术不够，对生产成本和周期等方面有很大影响。工艺装 配水品还远远不够，使需要修复的情况增多，造成钳工比例过高。 国内要在注塑模具上有所发展就要注重技术和人才的着重培养， 加大相关政策的 扶持，为模具行业的发展提供一个方便快捷的空间，加大对人才的培养力度。当代大 学生理应担起国家建设之重任，为中华之崛起而努力奋斗，为祖国的繁荣，富强，发 展贡献出自己的一份力量，共同去建设我们的美好家园。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 塑件成型工艺分析 4 第二章塑件成型工艺分析 2.1 塑件的使用要求塑件的使用要求 本次毕业设计是针对衬筒零件进行相关的模具结构设计，衬筒作为工业用品，其 必须具备安全无毒，对人体五危害，且要求注塑材料化学稳定性高，不易分解，容易 成型。本设计用的零件注塑成型材料选用 PE 原料。 2.2 塑件的材料分析塑件的材料分析 PE 塑料学名是聚乙烯（polyethylene ，简称 PE），PE 是热塑性树脂中的一种， 它主要是由乙烯合成， PE 在工业应用中，它包含乙烯与少量 - 烯烃的共聚物。聚乙 烯呈现无臭，无毒，其手感似蜡，兼具了优良的耐低温性（最低使用温度可达 - 100- 70C），化学性能非常稳定性的特点，可承受大部分酸碱的侵蚀（不耐带氧化 性质的酸），常温下不溶于一般的溶剂，吸水性小，电绝缘性较好。 PE 具有一下几点特性： (1)一般特性 聚乙烯树脂是一种无毒、无味的白色粉末或颗粒状材料，其外部为乳白色，摸起 来像蜡的感觉，它的吸水率比较低，一般都是 0.01%以下。聚乙烯耐水性特别好，PE 制品的表面都没有无极性，粘合度一般都有点不好同时不利印刷，需后期表面处理。 (2)力学特性 与其他的塑料原料相比，聚乙烯的力学性能较一般，拉伸强度也较低，抗蠕变性 不好，但 PE 材料的耐冲击性好，适用于制作需要缓冲的零部件。PE 力学性能主要是 受密度、结晶度以及相对分子质量的影响，根据这几项指标性的增强，力学性也开始 了慢慢变大。PE 塑料 耐环境应力的开裂性不好，然而伴随着相对分子质量的增加， 它的耐环境应力开裂性有所提高。 (3)热学特性 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 塑件成型工艺分析 5 耐热性是聚乙烯材料的一大劣性， 目前各个高校也在针对这一特性开发研制不同 的改善方法，遗弃解决 PE 材料的这一缺点。目前结果表明，当相对分子质量和结晶 度提高时，相应的耐热温度将有所提高。但 PE 塑料的耐低温性能很好，一般在零下 五十摄氏度时，不会发生性质变化。脆性的温度正常是小于 50；而且根据相对 分子质量的变大， 最低能够达到140。 聚乙烯的线膨胀系数大， 最大时候能到 （20 24）105/K。 (4)电学特性 因为聚乙烯高度没有极性，故它的介电损耗低、介电强度高，所以 PE 材料都能 做一些调频的绝缘性材料、耐电晕性塑料。 (5)环境特性 聚乙烯是属于烷烃惰性聚合物，化学稳定性较好。在常温下耐酸、碱、盐类水溶 液的腐蚀，但是不耐一些强氧化剂像发烟硫酸、浓硝酸以及铬酸等等一类的。聚乙烯 在小于 60以下的时候不能溶于一般的溶剂，但由于它与脂肪烃、芳香烃、卤代烃 等进行长久的接触可能产生溶胀或龟裂的现象。在温度超过 60以后，能够少量溶 于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯、松节油、矿物油及石蜡中；当温度高于 100时候， 可溶于四氢化萘。 由于聚乙烯分子中含有少量双键和醚键，其耐候性不好，日晒、雨淋都会引起老 化，需要加入抗氧剂和光稳定剂改善。 (6)加工特性 由于 LDPE 和 HDPE 流动性比较好，加工时候温度低，粘度的大小也适中，分解 时温度低，而且在惰性气体中的高温度 300以下都是不可分解，所以它是一种加工 性能很不错的塑料。但 LLDPE 粘度有点高，要增加电机功率大概是 20%30%；容 易发生一些熔体的破裂，需要去加多一些口模间隙以及加入加工的助剂；加工时候温 度稍高，大概是 200215。聚乙烯的吸水率不高，一般在加工前是不需干燥处理。 因为聚乙烯制品在冷却的过程当中比较容易结晶，所以，加工的时候需要多留意 模温变化情况， 以便于控制制品结晶度， 让其有不同的性能。 聚乙烯的成型收缩率大， 在进行设计模具时一定要考虑此问题。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 成型设备选择与模塑工艺参数的编制 6 2.3 塑件的尺寸精度、塑件表面质量、塑件的结构工艺性分析塑件的尺寸精度、塑件表面质量、塑件的结构工艺性分析 图 1 所示为衬筒的零件图 图 1 塑件零件图 2.3.1 塑件的尺寸精度分析塑件的尺寸精度分析 通过对衬筒零件图的分析可知，该衬筒注塑件对尺寸的要求并不严格，各尺寸均 为自由尺寸精度，所以选取低的精度等级就能满足日常的使用要求，根据 GB/T 144861993，按 MT5 级塑料件精度来确定各尺寸的公差值。 2.3.2 塑件的表面质量分析塑件的表面质量分析 该塑件是衬筒，圆柱表面成阶梯状，对其表面粗糙度要求不高，但是塑件的外表 面应该是没有尖锐的毛刺、斑点以及显著的熔接痕。考虑到塑件的表面质量高时，其 模具加工过程中它的成本也会相应的增加，综合考虑塑件的使用要求和模具加工成 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 塑件成型工艺分析 7 本，塑件外表面的粗糙度取 Ra1.6，而塑件的内表面无较高的粗糙度规定。于是用在 成型塑件外表面上面的模具型腔表面粗糙度定为 Ra=0.8，成型其内表面的模具型芯 的表面粗糙度而定为了 Ra=3.2。 2.3.3 塑件的结构工艺性分析塑件的结构工艺性分析 从塑件图（图1）可看出，该塑件为一个台阶型圆柱体，中间有个通孔，形状较 为简单，并且要求大批量生产，在一般情况下，如果对模具的成本要求低，那会比较 容易成型，同时对于精确度要求也比较低。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 成型设备选择与模塑工艺参数的编制 8 第三章成型设备选择与模塑工艺参数的编制 根据塑件要求，通过用 UG 三维软件建模后得到的衬筒零件三维结构模型如图 2 所示，并利用三维建模软件中的体积查询功能查询到该衬筒零件的体积，由此也可以 确定分型面面积等参数， 通过三维软件建模得出的衬筒三维零件也是 UG 分模时的参 照模型。 图 2 塑件的体积 3.1 塑件的体积和重量塑件的体积和重量 通过三维软件 UG 对零件进行建模后， 可以利用 UG 软件的分析模型质 量属性功能，方便地查出单个塑件的体积。现算得： 3 6 .27 cmV 塑 取 PE 材料的密度 3 /92. 0cmg=，于是可算得单个塑件质量为： g392.2592.06.27= 塑塑 Vm 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 塑件成型工艺分析 9 3.2 浇注系统凝料的估算浇注系统凝料的估算 根据以往经验，通过估算浇注系统的凝料体积，可以按照塑件体积的 0.21 倍 来估算。由于该模具是采用一模 4 腔，其流道会比较长，现初步估计浇注系统体积为 10cm3，所以对于确定的一模四腔，注塑机一次注入模具型腔的注射量为： 3 cm4 .120106 .2744=+=+= 浇塑总 VVV 3.3 注射机的选用及其技术参数注射机的选用及其技术参数 根据上面中估算出的一次注入模具型腔塑料总体积， 再按照注射机的每次注射量 应小于或等于其公称注射量的 80%估算，于是有： 33 cm5 .150cm8 . 0/4 .1208 . 0/= 总公 VV 根据以上的计算结果，同时考虑模具高度，再参照目前市场上的注塑机型号，现 选定公称注射量为 3 500cm ，选取型号为 XS- ZY- 500 的注塑机。 表 1 XS-ZY-500 注塑机主要参数表 XS-ZY-500 注塑机主要参数 名称 数值 单位 型号 XS-ZY-500 注射量(最大) 500 cm 螺杆（柱塞）直径 65 mm 注射压力 145 MPa 注射行程 200 mm 注射时间 1.5 s 注塑方式 螺杆式 合模力 3500 KN 最大成型面积 1000 cm 模板行程 300 mm 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 成型设备选择与模塑工艺参数的编制 10 模具高 度 最大 450 mm 最小 300 mm 模板尺寸 700850 mm 柱杆空间 540440 mm 合模方式 液压-机械 功率 7.5 Kw 机器重量 1.5 t 3.4 成型工艺参数成型工艺参数 利用相关理论知识分析。塑件注射成型工艺参数，如下表所示，试模时，可根据 实际情况进行必要的调整。 确定准确而稳定的工艺参数是保证塑件质量合格及稳定所 必须的前提条件， 在调整工艺参数时原则上应按压力 时间 温度的顺序 来调整注射机的参数，不应该同时变动两个或以上参数，防止工艺条件紊乱造成塑件 质量不稳定。 表 2 PE 塑料的注射成型工艺参数 工艺参数 规格 预热和干燥温度/ 8085 预热和干燥时间/h 23 料筒温度（后段）/ 150170 料筒温度（中段）/ 165180 料筒温度（前段）/ 180200 喷嘴 温度/ 170180 结构 直通式 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 成型设备选择与模塑工艺参数的编制 11 注射压力/MPa 60100 螺杆转速 r/min 30 模具温度/ 5080 成型时间/s 注射时间 2090 保压时间 05 冷却时间 20120 成型周期 50220 后处理方法（温度/，时间/ s） 红外线灯、烘箱（70，24） 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 模具结构方案的确定 12 第四章模具结构方案的确定 4.1 分型面位置确定分型面位置确定 对模具结构起着决定性因素的是塑件分型面的选择， 分型面是为使产品顺利从模 具中取出，模具必须分成公母两部分，此分界面被称为分型面，分型面具有有分模及 排气的作用，由于分型面受到塑件几何形状、尺寸精度、脱模方法、后处理工序、模 具类型、排气条件、嵌件位置、浇口形式等多种因素的影响，在选择分型面时需要注 意： （1）分型面不能选择对产品外观产生影响的表面（或精度要求高的表面）。 （2）分型后的塑件应尽可能留在动模一侧，以便方便取出塑件。 （3）分型面选择应有利于成型模具的加工制造。 （4）对于同轴度要求高的产品或容易造成错位部分，要放置在分型面的同一侧。 （5）分型面应选在塑件截面最大处，尽量选取在料流末端，有利于排气。 该塑件形状简单，原则上只需一个分型面就能顺利取出塑件，根据分型面的选择 要求，现选取直径尺寸最大的面为分型面位置，如下图 3 中的处。这样设置分型面有 利于注塑工程中的排气，对塑件表面的成型质量不会哟较大的影响，也便与模具的加 工，也不至于对产品的外观产生大的影响。 图 3 分型面位置 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 模具结构方案的确定 13 4.2 浇注系统的设计与计算浇注系统的设计与计算 4.2.1 主流道设计主流道设计 主流道是连接喷嘴与分流道入口处之间的一段通道。 其尺寸大小与塑料原料的流 速和充模时间的长短密切相关， 主流道直径的选择需满足不会对塑件的形状精度以及 表面粗糙度有很大的影响为原则。若主流道流径太大，则造成回收冷料过多，冷却时 间也会增长，而且容易产生涡流，使塑件质量下降；若流径太小，热量损失增大，流 动性降低，注射压力增大，造成成型困难，而且塑件容易出现飞边。主流道设计有以 下要点： （1）主流道尺寸确定 主流道长度：根据主流道设计要点和对模具尺寸估算，现初取 L=65mm 进行 设计。 主流道小端直径：d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）mm=（4.0+0.5）mm=4.5mm。 主流道球面半径：SR=注射机喷嘴球半径+（12）mm=（12+1）=13mm。 主流道锥角：取 o 1 =。 主流道大端直径：mmLdD.215 2 tan2+=。 半球形凹坑深度：取 h=5mm。 主流道大端圆角：取 R=1mm。 （2） 主流道浇口套形式 主流道浇口套的设置是为了防止主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触， 造成 材料的磨损，因此浇口套的设计对材料的性能要求比较高，故将其分开设计，以便于 拆卸更换，同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。现材料选用 T8A，热处 理淬火表面硬度为 50HRC55HRC。同时为了防止转动，浇口套采用螺钉固定结构。 与浇口套相配的定位圈直径取100mm。各形状如下图 4 示。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 模具结构方案的确定 14 图 4 浇口套、定位圈形状 4.2.2 分流道的设计分流道的设计 分流道介于主流道和浇口之间，起着分流和转向作用。 分流道截面的形状主要可以分为是圆形、半圆形、矩形、梯形和 U 形等。正方 形截面流道的比表面积最小（流道表面积于体积之比值称为比表面积），塑料熔体的 温度下降小，阻力小，流道的效率最高，但加工困难，而且正方形截面不易脱模，所 以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、圆形及 U 形。 综合各方面考虑，本次选择的截面形状为圆形。 4.2.3 浇口的设计浇口的设计 浇口是浇注系统的关键部分，浇口的位置、类型及尺寸的选用不合理将直接决定 该整套模具的可行性。浇口的主要作用是使塑料以较快的速度进入并充满型腔。并且 浇口要能很快适时冷却，封闭浇道，防止型腔内塑料熔体倒流。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 模具结构方案的确定 15 图 5 浇注系统与塑件的三维模型 4.3 成型零件结构的确定成型零件结构的确定 4.3.1 凹模的结构设计凹模的结构设计 组合式凹模是由两个以上的钢材加工而成的，这种凹模结构简单，牢固可靠，不 易变形，成型的零件质量好，但是当塑件结构复杂时，其凹模的加工工艺性较差。因 此， 在先进的型腔加工机床尚未普及之前， 组合式凹模适用形状简单的小型塑件成型。 图 6 组合式凹模 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 模具结构方案的确定 16 4.3.2 凸模（型芯）的结构设计凸模（型芯）的结构设计 零件有一个深度较大的通孔，通为了加工方便，简化加工工艺，运用组合式的型 芯结构，使加工和热处理工艺大为简化。如图 7 所示。 图 7 型芯 4.4 排气与引气系统结构的确定排气与引气系统结构的确定 当塑料熔体填充型腔时， 型腔与浇注系统内的空气及塑料受热或凝固会产生低分 子挥发气体。 如果型腔内因各种原因产生的气体不能被排除干净，塑件上就会形成气泡、产生 熔接不牢、表面轮廓不清及充填不满等成型缺陷，另外气体的存在还会产生反压力而 降低充模速度，因此设计模具时必须考虑型腔的排气问题。 注射模通常以如下三种方式排气 （1）利用模具配合间隙进行排气 （2）在分型面上开设排气槽，起到排气的作用 （3）利用排气塞排气 对于简单型腔的小型模具，可以利用推杆、活动型芯、活动镶件以及双支点鼓固 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 模具结构方案的确定 17 定的型芯端部与模板的配合间隙进行排气。其配合间隙不能超过 0.5 mm ,一般为 0.03- 0.05 mm。本设计采用利用配合间隙排气的方式排气。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 主要零部件的设计计算 18 第五章主要零部件的设计计算 5.1 成型零件工作尺寸计算成型零件工作尺寸计算 由于所给塑件零件中未标注公差，故采用自由公差。在实际生产中，为了简化计 算，对于这类尺寸在计算时往往只加上它的收缩量，公差则按模具的经济制造精度取 得。现对该塑件的成型零件尺寸计算也按这样的方式处理，公差按经济制造精度 IT7 级取得，而有配合要求的成型尺寸按配合精度（IT6 级）取得。 （1）凹模的径向尺寸 L凹=L塑(1+k)- (3/4) 3 + L凹 为型腔內形尺寸(mm)； L塑为塑件外径基本尺寸(mm),即塑件的实际外形尺寸； k 为塑料平均收缩率(%)，此处取 2%； 为塑件公差，查表知 PE 塑件精度等级取 6 级；塑件基本尺寸在 5065mm 公 差取 0.74mm；塑件基本尺寸在 5040mm 公差取 0.64mm；塑件基本尺寸在 3040 范 围内其公差取0.56mm； 在36mm范围内公差取0.24mm； 在03mm范围内取0.2mm 。 所以凹模尺寸如下： L1=32(1+0.02)- (3/4)0.56 3 56. 0+ =32.22 19. 0 0 + L2=40.16(1+0.02)- (3/4)0.64 3 64. 0+ =40.48 21. 0 0 + 深度尺寸 H凹=h塑(1+k)- (2/3) 3 H凹为型腔內形尺寸(mm)； h塑为塑件深度基本尺寸(mm),即塑件的实际深度尺寸； k 为塑料平均收缩率(%) 为塑件公差， 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 主要零部件的设计计算 19 H1= 35(1+0.02)- ( 2/3) 0.56 3 56 . 0 =35.33 0 19. 0 （2）凸模的径向尺寸计算 L凸=L塑(1+k)+(3/4) 3 L凸 为型芯內形尺寸(mm)； L塑为塑件外径基本尺寸(mm),即塑件的实际外形尺寸； k 为塑料平均收缩率(%) 为塑件公差， L1=34.17（1+0.02）+（3/4）0.56 3 56 . 0 =35.27 0 19 . 0 L2=26.13（1+0.02）+（3/4）0.50 3 50 . 0 =27.03 0 17 . 0 深度尺寸 h凸=h塑(1+k)+ (2/3) 3 h凸 为型芯內形尺寸(mm)； h塑为塑件深度基本尺寸(mm),即塑件的实际深度尺寸； k 为塑料平均收缩率(%) 为塑件公差， H1= 6.38(1+0.02)+( 2/3) 0.28 3 28.0 =6.7 0 09.0 5.2 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算 因为型腔主要是承受塑料熔体的压力，所以在一般情况下注塑成型过程中，我们 要确保模具型腔能够有充足的强度和刚度。倘若型腔的底部和壁厚的厚度比较小，在 型腔中产生的内应力大于型腔材料的本身许用应力时，型腔可能会塑性变形，乃 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 主要零部件的设计计算 20 至开裂。在这时，如果刚度不够会引起较大的弹性变形，因此可能使型腔向外膨胀或 溢料间隙。 一般情况下，型腔壁厚及支承板厚度的确定和选取不单单是我们通过计算去判 定，多数都是依靠经验来确定。通过查找参考资料的经验数据表能够得到： 型腔侧壁厚度 S 的经验值为： S0.2L+17 L型腔长边的边长 侧壁厚度 S 的值为：S0.2L+17=0.242+1725.4mm 5.3 脱模机构的设计脱模机构的设计 脱模机构，一般也叫做顶出机构，是指我们在注塑零件时在每一次的注射成型循 环过程中，塑件都可以准确无误地从模具的凹模或型芯上脱出来，这个完成脱出塑件 的装置。我们在进行脱模机构的设计时需要遵循下面这三个原则： （1）塑件滞留于动模侧，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。 （2）由于塑件收缩时包紧型芯，因此推出力作用点尽量靠近型芯，同时推出力 应施于塑件刚性和强度部位。 （3）结构合理可靠，便于制造和维护和能获得良好的塑件外观。 5.4 推出方式的确定推出方式的确定 本模具采用的为一次顶出脱模机构，它包括常见的推杆、推管、推板、推块或 活动镶块等脱模机构。该方案中采用的脱模机构是最常用的顶出方式。即塑件在顶出 机构的作用下，通过一次动作即可顶出。基于以上原则，该模具的脱模零部件设在动 模上，设计采用顶杆顶出，推管推出实现塑件脱模。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 主要零部件的设计计算 21 图 8 推出方式的确定 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第六章 模具冷却系统的计算 22 第六章模具冷却系统的计算 6.1 冷却介质冷却介质 PE 聚乙烯材料属于中等黏度材料， 对成型工艺的模温要求不高， 一般 PE 塑件的 成型模温为 200 C o ，模具温度为 5080 C o 。现模具温度初步选定为 50 C o ，同时由于 水的比热容大、传热系数高、成本低，所以决定选用常温水对模具进行冷却。 6.2 冷却系统计算冷却系统计算 （1）单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量 W 塑件的壁厚为 1.45mm，查表可以确定其冷却时间st1 . 6= 冷 ，通过所选注射机注 射量查表确定注射时间1.6s= 注 t，取脱模时间s 1 . 9= 脱 t。因此，注射周期 s8 .16s1 .91 .66 .1=+=+=）（ 脱冷注 tttt。 （2）确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量 S Q 查 表 知 PE 的 单 位 热 流 量 S Q的 值 的 范 围 在kgkJ /)400310(， 故 取 kgkJQS/350=。 （3）计算冷却水的体积流量 v q 设冷却水道入水温度为C o 222=，出水口的水温为C o 251=，取水的密度 3 /1000mkg=，水的比热容)/(187 . 4 CkgkJc o =。则根据公式可得： min/00574. 0min/ )2225(187. 4100060 3707 .11 )(60 33 21 mm c WQ q S v = （4）确定冷水路的直径 d 根据min/00574 . 0 3 mqv=，通过查表可确定模具冷去水孔直径 8mm。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第六章 模具冷却系统的计算 23 水路的布置往往受模具结构和塑件形状的影响。 在实际设计工程中为使凹模和型 芯能得到充分冷却，需要根据四模腔的实际布置情况来加以修改。针对调整之后的模 腔结构，冷却水路的直径也可适当取小些，现确定取较为常用的值：d=8mm。 6.3 水路的布置形式水路的布置形式 下面为模具上定模和动模的水路布置示意图。为了充分对塑件的冷却均匀，采用 3 根水管排布。 图 9 水路布置 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第七章 注射机有关参数的校核 24 第七章注射机有关参数的校核 7.1 注射量的校核注射量的校核 通过上面的计算，浇注系统的基本尺寸已经确定，该节主要是对已选用的注射量 进行校核了。 显然 22 cm5005 .150=注射机标称注射量cmV。校核合格。 7.2 注射压力的校核注射压力的校核 通过查找有关模具设计手册可知，用 PE 材料进行成型厚壁塑件时所需的注射压 力为 4080MPa，这里取MPap60=，所选的注射机的公称注射压力为 145MPa，注 射压力安全系数 k=1.251.4，现取 k=1.3，所以有： 14578603 . 1=kp，故注射机压力满足要求。 7.3 合模力校核合模力校核 单个塑件在分型面的投影面积 塑 A 可通过 UG 三维软件测出， 为 2 mm2339= 塑 A。 单边流道凝料在分型面上的的投影面积 浇 A 。根据流道定出的尺寸有 22 2 .957 . 577.16mmmmA= 浇 。 塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积 总 A ，有： 22 mm8 .9736)2 .952339(44=+=+=mmAAA）（ 浇塑总 模具型腔内的胀型力 涨 F KNNNAF1 .292292104308 .9736p= 模总涨 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第七章 注射机有关参数的校核 25 该注射机的公称锁模力为KNF3500= 锁 ,锁模力安全系数为2 . 11 . 1k2=， 这里取 2 . 1k2=，则有： 锁涨 FKNKNF=5 .3501 .2922 . 1k2。 所以，注射机锁模力合格。 7.4 安装部分相关尺寸的校核安装部分相关尺寸的校核 模具平面尺寸 模具长宽尺寸应与注射机的拉杆内间距相适应，以保证模具 至少能从一个方向穿过拉杆间的空间安装在注射机上。根据 250350mm540 4400mm(拉杆空间)，故校核合格。 模具高度尺寸 436mm， 300mm436mm 450mm， 处于模具的最小厚度和最大 厚度之间，故校核合格。 模具定位圈直径为100mm=注射机定位孔直径100mm，符合安装要求。 7.5 开模行程的校核开模行程的校核 模具的开模行程 mmmmmmmmHHS500150145)105(6080)105( 21 =+=+= 其中 1 H 为塑件的高度（含浇注系统的高度，浇注系统高度约为 140mm，塑件高 度也被包含其中）；塑件被推出距