MJZ02-019@后油箱注射成型模具的设计
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机械毕业设计全套
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MJZ02-019@后油箱注射成型模具的设计,机械毕业设计全套
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1 塑 料 模 具 课 程 设 计 说 明 书 设计题目 塑料壳体模具 机械工程 系 模具设计与制造 专业 班级 学号 设计人 指导老师 nts 2 目 录 一 .塑件成型工艺性分析 2 二 .分型面位置的确定 2 三 .确定型腔数量和排列方式 2 四 .模具结构形式的确定 3 五 .注射机型号的选定 3 五 .浇注系统的设计 5 七 .成型零件的结构设计和计算 12 八 .合模导向机构的设计 16 九 .脱模推出机构的设计 19 十 .湿度调节系统设计 21 nts 3 塑料壳体模具设计 一 .塑件成型工艺性分析 该塑料 件是一壳体 ,塑件壁属厚壁塑件 ,生产批量大 ,材料选 PS,考虑到主流道应尽可能短 ,一般小于 60mm,过长则会影响熔体的顺利充型 ,因此采用下例数据 : 材料 A B C D E F G H I J PS 60 80 25 4 3 45 20 74 12 35 二 .分型面位置的确定 根据塑件结构形式分型面应选在 I 上如下图 : 三 .确定型腔数量和排列方式 1.该塑件精度要求不高 ,批量大 ,可以采用一模多腔 ,考虑到模具的制造费用和设备的运转费用 ,定为一模四腔。 2.型腔排列形式的确定如下图 : nts 4 四 .模具结构形式的确定 从上面的分析中可知本模具采用一模四腔 ,双列直排 ,推件板推出 ,流道采用平衡式 ,浇口采用侧浇口 ,动模部分需要一块型芯 ,固定板 ,支撑板 . 五 .注射机型号的选定 1.通过 Pro/E 建模分析 ,塑件 为 m1=26.5g,v1=m1/, =1.05 V1=25.2cm3,流道凝料的质量 m2=0.6m1 m=1.6nm1= 2.塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及 所需的锁模力 . 流道凝料 (包括浇口 )在分型面上的投影面积 A2,A2 可用 0.35nA1 来进行估算 ,所以 A=nA1+A2=1.35A1 n=1.35 4 A1=25920mm2 式中 A1=80 60=4800mm2 查表 2-2 取 P 型 =25Mpa nts 5 Fm=AP 型 =25920 25=648000N 3.选择注射机 根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值可选用 SZ-250/1250 理论注射量 /cm3_270_ 锁模力 / KN 1250_ 螺杆直径 /mm _45_ 拉杆内间距 /mm_415 415 注射压力 / MPa 160_ 移模行程 /mm_360_ 注射速率 /g/s_110_ 最大模厚 /mm_ 塑化能力 /_18.9 最小模厚 /mm150 螺杆转速 /10200_ 定位孔直径 /mm160 喷嘴半径 /mm15 锁模方式 /双曲肘 4.注射机有关参数的校核 n (KMt/3600-m2)/m1=(0.8 10.5 30/3600)-m2/m2 =(0.8*18.9*3600*30/3600-0.6*4*26.5)/26.5 =14.7 4 型腔数校核合格 . 式中 ,K 注射机最大注射量的利用系数一般取 0.8 m-注射机的额定塑化量 (10.5g/s) t 成型周期取 30s 1)注射压力的校核 Pe k P0=1.3 150=195Mpa K -注射压力的安全系数 ,一般取 K =1.25-1.4 nts 6 P0-取 130Mpa,中等壁厚件 2)锁模力校核 F KAP 型 =1.2 648=777.6KN.而 F=1250 KN K0 锁模力安全系数 ,一般取 K0=1.1-1.2 其他安装尺寸的校核要待模架的选定 ,结构尺寸确定后才可进行 . 六 . 浇注系统的设计 1. 主流道设计 1)主流道尺寸设计 根据所选注射机 ,则主流道小端尺寸为 d=注射机喷嘴尺寸 +(0.5 1) =3.5+0.5=4 2) 主流道球面半径为 SR=喷嘴球面半径 +(1 2)=15+(1 2)=16mm 3) 球面配合高度 h=3mm 5mm,取 h=3mm 4) 主流道长度 ,尽量小于 60,由标准模架结合 该模具的结构 ,取L=25+20=45mm 5) 主流道大端直径 D=d+2Ltan=6.54mm(半锥角 为 1 - 2 ,取 = 2 )取 D=6.5mm. 6) 浇口套总长 L0=25+20+h+2=50 2. 主流道衬套的形式 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触属易损件 ,对材料要求严格 ,因而模具主流道部分常设计可拆卸更换的主流道衬套形式即浇nts 7 口套 ,以便常用碳素工具钢如 T8A,T10A 等 ,热处理硬度为50HRC-55HRC.如图示 由于该模具主流道较长 ,定位圈和衬套设计成分体式较宜 ,其定位圈结构尺寸如下图 3.主流道衬套的固定 主流道衬套的固定形式如图 nts 8 4.冷料 穴的设计 1)主流道冷料穴的设计 开模时应将主流道中的凝料拉出 ,所以冷料穴直径稍大于主流道大端直径 .采用 Z 形头冷料穴 ,很容易将主流道凝料拉离定模 ,如图所 示 1；定模座板 2；冷料穴 3；动模板 4；推杆 主流道凝料体积 Q 主 = h/12(D2+Dd+d2)=40/12(6.52+6.5 3.5+3.52) =809mm2=0.8cm3 主流道剪切速率校核 由经验公式 v=3.3qv/R qv=q 主 +q 分 +q 塑件 =0.8+4 25.28+0.58=102.5cm2 Rn=（ 3.5+6.5） /2/2=0.25cm 主流道剪切速率偏小主要是注 射量小，喷嘴尺寸偏大，使主流道尺寸偏大所致 。 nts 9 5 分流道设计 分流道布置形式 分流道布置有多种形式，但是需要循两方面原则：一方面排列紧凑，缩小模具版面尺寸；另一方面流程尽量短，锁模力力求平衡。应采用平衡式分流道。 如图： 分流道长度 第一级分流道 L1=50mm 第二级分流道 L2=15mm 分流道的形式 .截面尺寸以及凝料体积 为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上。工程设计中 常用梯形截面，加工工艺性好，且 塑料熔体的热量散失 .流动阻nts 10 力均不大，一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸，即 B=0.2654 式中， B-梯形大底边的 宽度 m-塑件的质量（ g），为 26.5g 根据塑料模具设计手册表 4-9，取 B=4 H=2/3B=2.67mm 取 H=3mm 从理论上 L2,L3 分流道可以 L1 截面小 1/10,但为了刀具的统一和加工方便 ,在分型面上的分流道采用一样的截面 . 分流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体 的流动状态较理想 ，因此分流道的内表面粗糙度 Ra 并不要求很低，一般取 0.63m-1.6m，这样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力，避免熔体表面滑移，使中心层具有较 高 的 剪切速率。此处 Ra=0.8m。 凝料体积 分流道长度 L=（ 50+8 2+1 2） 2=136mm 分流道截面积 A=（ 3+4） /2 3=10.5mm2 凝料体积 q 分 =136 10.5=1428mm3=1.428cm3 分流道剪切速率校核 采用经验公式 r =3.3q/R 3=3.3 101.12/(3.14 0.253)=6801 式中 q=1/t=4 25.28=101.12 6浇口的设计 nts 11 浇口截面积通常为 分流道截面积的 0.07 倍 0.09 倍，浇口截面积形状多为矩形和圆形两种，浇口长度为 0.5mm 2mm。浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模时逐渐修正。 浇口类型及位置确定 该模具是中小型塑件的多型腔模具，设置侧浇口比较合适。侧浇口开设在垂直分型面上，从型腔（塑件）外侧面进料， 侧浇口是典型的矩形截面浇口，能很方便的调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间，因而又被称为标准浇口。这类浇口加工容易 ，修正方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具。 浇口结构尺寸的经验公式 侧浇口深度和 宽度经验计算： 经验公式为 h=nt=1mm w=2.3 式中， h -侧浇口深度（ mm）； W-浇口宽度（ mm）； A-塑件外表面积； t-塑件厚度（约为 3mm ） n-塑料系数，查表得 n=0.6 7 浇注系统的平衡 对于该模具，从主流道到各个型腔的分流道的长度相等， 形 状及截面尺寸对应相同，各个浇口也相同，浇注是平衡的。 nts 12 8 浇注系统凝料体积计算 主流道与主流道冷料井凝料体积 V 主 =v 锥 v 冷 =h/12（ D2+Dd+d2） +/4（ D2h） =15919.8mm3 9 普通浇注系统截面尺的计算与校核 确定 适当的剪切速率 r 根据经验浇注系统各段的 r 取以下值，所成型塑件质量较好。 主流道 rs=5 102s-1 5 103s-1 分流道 R=5 102s-1 点浇口 rG=105s-1 其他浇口 rG=5 103s-1 5 104s-1 确定体积流率 q 1） . 主流道体积流率 qs 因塑件小，即使是一模四腔的模具结构，所需注射塑料熔体的体积也还是比较小的，而主流道尺寸并不小，因此主流道体积流率并不大，取 rs=1 103s-1代入得 qs=/4R3=/4 103 0.33=21.9cm3/s 2） . 浇口体积流率 qG 侧（矩形）浇口用适当的剪切速率 rG=1 104s-1代入得 nts 13 qG=Wh2/6=2.3 0.12 104/6=38cm3/s . 注射时间（充模时间）的计算 1） .模具充模时间 ts=vs/qs=25.28/21.9=1.15s 式中 qs-主流道体积流率； ts-注射时间， s； Vs-模具成型时 所需塑料熔体的体积， cm3 2） . 单个型腔充模时间 tG=VG/qG=25.25/38=0.66s 3） . 注射时间 根据经验公式 5求得注射时间 t=ts/3+2tG/3=0.82s 4 校核各处剪切速率 1） .浇口剪切速率 rG=6V3/Wh2=6 25.25/2.3 0.12=6.59 103s-1 2） .分流道剪切速率 由经验公式 =3.3q/R3=3.3 101.12/3.14 0.253 =6.8 103s-1 七 .成型零件的结构设计和计算 塑料模具型腔在成型过程中受到塑料熔体的高压作用应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底版厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏，也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢nts 14 料飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。 1.模部分的型芯 为了便于加工设置一个定模型芯，它的配合可以采用过盈配合。 2.成型零件钢材的选用 零件是大批量生产，成型零件所选用钢材耐磨性和抗疲劳性能应该良好，机械加工性能和抛光性能也应该良好，因此构成型腔的嵌入式凹模钢材选用 SMI 3.成型零件工作尺寸的计算 塑件尺寸公差按 SJ1372 78 标准中的 6 级精度选取 1） .型腔径向尺寸 Lm1=(1+s)Ls1-x + 20=(1+s)80-0.58 0.70+0.120 =80.28+0.120 Lm2=(1+s)Ls2- x + 20=1.0035 60-0.58 0.7+0.120 =59.79+0.120 式中， S 塑件平均收缩率 S=（ 0.006+0.008） =0.0035 X 修正系数（取 0.58） 塑件公 差值（查塑件公差表取 0.70） 2 制造公差，（取 /5） 参考塑料模具设计手册 P49 型腔深度尺寸 Hm=（ 1+s） h-x 0+ =24.7+0.120 式中， h 塑件厚度最大尺寸（取 25） x 修正系数（取 0.56） nts 15 塑件公差值（取 0.40）参考塑料模具设计手册 P47 型芯高度尺寸 hm=（ 1+s） H+x 0- 2=3.130-0.04 式中， h 塑件厚度最小尺寸（取 3） X 修正系数（取 0.58） 塑件公差值（查塑件公差表 取 0.20） 模架的确定和标准件的选用 模架尺寸确定后，对模具有关零件要进行必要的强度或刚度的计算，以校核所选模架是否适当，尤其对大型模具。 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合标准模架，选用模架尺寸为 250mm 315mm 的标准模架，可符合要求。 模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉，模具外表尽量不要有突出部分，模具外表面应光洁，加涂防锈油。两模板之间应用分模间隙，即在装配，调试，维修过程中，可以方便地分开两块模板。 1 定模座板（ 315mm 315mm，厚 25mm）材料为 45 钢 . 通过 4 个 M10 的内角圆柱螺钉与定模板连接定位圈通过 4 个 M6的内六角圆柱螺钉与其连接，定模座板与浇口套为 H8/f8 配合。 2.定模板（凸模固定板）（ 250mm 315mm，厚 20mm）固定板应有一定的厚度，并有足够的强度，一般用 45 钢或 Q235A 制成，最好用调质 230HB 270HB。 其上的导套孔与导套一端采用 H7/k6 配合，另一端采用 H7/e7，nts 16 定模板与浇口套采用 H8/m6 配合，定模板与圆筒型芯为 H7/m6 配合。 3.支撑板（ 180 mm 250mm） 支撑板应具备较高的平行度和硬度。 4.垫块 （ 40mm 315mm，厚 50mm） 1）主要作用 在动模座板与支撑板之间形成推出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。 2.）结构形式 可以是平行垫块或拐角垫块，该模具采用平行垫块。 3.）垫块材料 垫块材料为 Q235A，也可用 HT200，球墨铸铁等，该模具垫块采用 Q235A 制造。 4.）垫块的高度 h 校核 . H=h1+h2+h3+s+ =0+16+12.5+18+3.5=50mm 式中， h1 推板厚度，为 16mm h2 推杆固定 板厚度，为 12.5mm h3 推出行程， 为 18mm 推出行程富余量，一般为 2mm 6mm，取 3.5mm 5.）动模座板（ 315mm 315mm，厚 25mm） 材料为 45 钢，注射机顶杆孔为 mm，其上的推板导柱孔与导柱采用 H7/m6 配合。 6.）推板（ 118mm 315mm，厚 16mm） nts 17 材料为 45 钢，其上的推板导套孔和推导套采用 H7/k6 配合，用 4个， M6 的内六角圆柱螺钉与推杆固定板固定。 7.）推杆固定板（ 118mm 315mm。厚 12.5mm） 材料为 45 钢，其上的推 板导套孔与推板导套采用 H7/f6 配合。 八 .合模导向机构的设计 1.导向机构的总体设计 1. ）导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部分。 2. ）该模具采用 4 根导柱，其分布为等直径导柱不对称装置 3. ）该模具导柱安装在支撑板和模套上，导套安装在定模固定板上。 4. ）为了保证分型面很好的接触，采用在导套的孔口倒角。 5. ）在合模时，应保证到向零件首先接触。 6. ）动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。 2.到导柱的设计 该模具采用带头导柱 ,不加油槽 ,如下图示 导柱的长度必须比凸模端面高度高出 ,6mm 8mm. 1.) 为使导柱能顺利地进入导向孔 ,导柱的端部常做成锥形或球形的先导部分 . nts 18 2.) 导柱的直径应根据模具尺寸来确定 ,应保证具有足够的抗弯强度 ,该导柱直径由标准模架可知为 mm. 3.) 导柱的安装形式 ,导柱固定部分与模架按 H7/f6 配合 ,导柱的滑动部分按 H7/f7 或 H8f7 的间隙配合 . 4.) 导柱工作部分的表面粗糙度为 Ra=0.4mm 5.) 导柱应具有坚硬耐磨的表面 ,坚韧而不易折断的内芯 .多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢 T8A.T10A,经淬火处理 ,硬度为50HRC 以上或 45 钢经 调质表面淬火 ,低温回火 ,硬度为 50HRC 以上 . 3.导套设计 导套与安装在另一半模上的导柱相配合 ,用一确定运动定模的相对位置 ,保证模具运动导柱相配合 ,用以确定运动定模的相对位置 ,保证模具运动导向精度的圆套形零件 .导套常用的结构形式有两种 :直导套 (GB/T41692.2-1984(带头导套 (GB/T4169.3 1984). 1.) 结构形式 ,采用带头导套 (型 )如图所示 nts 19 2.) 导套的端面应倒角 ,导柱孔最好做成面孔 ,利于排出孔内剩余空气 . 3.) 导套孔的滑动 部分按 H8/f7 或 H7/f7 的间隙配合 ,表面粗糙度为0.4mm.导套外径与模板一端采用 H7/k6 配合 ;另一端采用 H7/e7配合 入模板 . 4.) 导套材料可用 ,淬火钢或青铜合金等耐磨材料制造该模具中采用T8A. 4.推板导柱与导套设计 推板导柱除了起导向作用外 ,还支撑着支撑板 ,从而改善了支撑板的受力情况 ,大大提高了支撑板的刚性 ,该模具设置了 4 套推板导柱与导套 ,它们之间采用 H8/f7 配合其形状与尺寸配合如图所示 nts 20 九 .脱模推出机构的设计 注射成型每一循环 中 ,塑件必须准确无误地从模具的凹模中型芯上脱出 ,完成脱出塑件的装置称为脱模机构也常推出机构 1. 塑件推出的基本方式 1.) 推杆推出 推杆推出是一种基本的 ,也是一种常用的塑件推出方式常用的推杆形式有圆形 ,矩形 ,阶梯形 . 2.) 推件板推出 对于轮廓封闭且周长较长的塑件 ,采用推件推出结构 .推件板推出部分的形状根据塑件形状而定 . 3.) 气压推出 对于大型深型塑件 ,经常采用或 助气压推出方式本模具 ,考虑到塑件轮廓封闭且周长较长故采用推板推出 . 脱模力的计算 脱模力是指将塑件从型芯上脱出时所需克服的阻力它是设计脱模机构上午重要依据之一 . nts 21 F 阻 =f(F 正 -F 脱 .sin )=f.F 正 -f.F 脱 sin 式中 , F 阻 摩擦阻力（ N） f 摩擦系数 ,一般取 f=0.15 1.0 (取 f=0.3) F 正 塑件收缩对型芯产生的正压力即包紧力（ N） F 脱 脱模 脱模斜率，一般为 1 2（取 =1） 根据受力图可列平衡方程式 F 脱 + F 正 sin = F 阻 . cos 由于，一般很小，式中（ f.F 脱 sin项之值可以忽悠。 F 脱 = f.F 正 cos - F 正 sin =F 正 (f. cos -sin )PA F 正 = PA 式中 ,P 塑件对型芯产生的单位正压力（包紧力），一般为 P=8 12MPa 薄件取小值，厚件取大值，（ P=10MPa） A 塑件包紧型芯侧面积（ mm） A F 脱 =22X74=1628mm2 nts 22 F 正 = AP=1628 X10=16280N F 脱 = F 正 (f. cos -sin )=16280 X0.2=3256N 由于塑件有孔不需要计算 ,真空吸引阻力 F 总脱 =n(F 脱 +F 阻 )=4 X3256=13024N 推杆的尺寸计算 ,圆形推杆的直径可由欧拉公式简化得 ,d=k(* 式中 , d 推杆直径（ mm） L 推杆长度（ mm） F 脱 塑件的脱模力（ N） E 推杆材料的弹性模量（ MPa） n 推杆数量 k 安全系数，取 k=1.5 推杆直径确定后，还应进行强度校核 d nFt ）（脱 2.13714.34/13 0 244/4 =5.49 十 .湿度调节系统设计 1. 加热系统 由于该套模具的模温要求在 80以下， 又是中小型模具，所以无需设置加热装置。 2. 冷却系统 一般注射到模具内的塑料温度为 200左右，塑件固化后，从模具型腔中取出时其温度在 60以下。热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快地传给模具，nts 23 以使塑料可靠冷却定型并迅速脱模。 因为 PS 黏度低流动性好，因为成型工艺要求模温都不太高，所以常用温水对模具进行冷却。 PS 的成型温度和模具温度分别 260 280， 32 65用常温水对模具进行冷却。 1.）冷却介质 冷却介质有冷却水和压缩空气，但用冷却水较多，因为水 的热容量大，传热系数大，成本低，用水冷却即在模具型腔周围或内部开设冷却水道 2.）冷却系统的简略计算 如果忽略模具因空气对流，热辐射以及与注射机接触所散发的热量，不考虑模具金属材料的热阻，可对模具冷却系统进行初步和简略计算。 1.）求塑件在固化时每小时释放的热量 Q 查塑料制品成型与模具设计表 4 25 PS 单位质量放出的热量 Q=2.8 X102KJ/kg 3.5 X102 KJ/kg 取， Q1=3.5 X102KJ/kg 故 Q= Q1 X W0.215 X 3.5 X102 X60=4275KJ/h 式中， W 单位时间（每分钟）内注入模具中的塑料质量（ KJ/h）nts 24 该模具每分钟注射 2 次 所以， W=2 X102.5 X1.05=0.215kg/min 2.）求冷却水的体积流量 qv=WQ1/PC1(Q1-Q2)=215.25 3.5 102/4.187 103 (25-20) =3.59 10-3m3/min 式中 ， e 冷却水的密度，为 1 X103kg/m3 c1 冷却水的比热容，为 4.187kj/kg. Q1 冷却水 出口温度，取 25 Q2 冷却水入口温度，取 20 3.）求冷却管道直径 查塑料制品成型及模具设计表 4-27，取 f=6.84（水温为 25） 取 d=8mm 求冷却管道总传热面积 A 由公式得， A=60WQ1/h Q1=60 0.215 3.5 102 /h65-(25+20)/2=22.4 10-3 m2 式中， Q 模具温度与冷却水温之间的平均温度差（） 模具温度取 65 4.）计算凹模上座设冷却管总长度（ mm）由于传热面积 A= dL 所以。 L=A/ d=22.4 10-3 (3.14 8 10-6)=0.887m nts 25 5.）求凹模所需冷却水管根数 n=L/B （ B 为模具的宽度） =0.887/0.315=2.8 3孔 nts 1 工学院 塑料模课程设计说明书 设计课题 后油箱 机械工程系 系 模具设计与制造 专业 班级 学 号 设计人 指导老师 完成日期 nts 2 目录 一 ： 设计任务书 二 ： 设计说明书 塑料成型工艺分析 塑料分型面位置的分析和确定 塑件型腔数量及排练方式的确定 注射机的选择及工艺参数的校核 浇注系统的设计与计算 成型 件 的结构 设计及力学计算 模架选择或设计 导向机构的设计 脱模机构的设计 侧向分型抽芯机构的设计 温度调节系统的设计 排气系统的设计 设计小结 nts 3 设计任务书 一设计题目 后油箱注射 成型模具的设计 材 质： PA1010 塑料， 箱体零件 技术要求：所设计的模具应使 成型塑料零件达到给定要求的精度，大批量生产。 塑料件 平面图如下 ： 二 、 原始数据 、 AUTOCAD 图 、 尺寸公差按 SJ1372-78,3 级（参见塑料模设计资料一，表 6-6），孔类尺寸为正公差，轴类尺寸为负公差 nts 4 、 各个加工面的光洁度相当与 R。 1.6 、 生产批量为小批 量。 三 .设计目的 课程设计是塑料模具设计课程重要的综合性与实践性教学环节。课程设计的基本目的是： 综合运用塑料模具设计，机械 制图、公差与技术测量、机械原理及零件、模具材料及热处理、木匠木制造工艺等等必修课程的知识，分析和解决塑料 模具设计问题，进一步巩固，加深和拓宽所学的知识。 通过设计实践，逐步树立正确的设计思想，增强创新意识和竞争意识，基本掌握塑料模具设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力。 通过计算、绘图和运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，进行塑料模具设计全面的基本技能训练，为毕业设计打下一个良好的实践基础。 设 计 说 明 书 塑料成型工艺分析 1塑件（后油箱）分析 塑件 如下 图所示， 为后油箱零件图。 nts 5 塑件零件工作图 塑料名称 PA1010（尼龙 1010）。 色调 半透明 生产纲领 大 批量 塑件的结构及成型工艺性分析 精度等级。一般采用精度 5 级。 脱模斜度 。该塑件壁厚均为 2 ，为壳体类零件，型腔 深度 为 10 ，所用材料 PA1010流动性好，注射充型流畅，故对型芯的包紧力不是很大，所以此零件成型无须脱模斜度。 PA1010 的主要性能指标见下表 密度 g/cm3 1.04 抗弯强度 MPa 88 比体积 cm3/g 0.96 冲击韧度 /kj.m- 2 25.3 吸水率 h（） 0.3 硬度 9.75 收缩率 s 1.3 2.3 热变形温度 t（ 0C） 148 熔点 t0C 205 击穿强度 /kV. mm -1 20 抗拉屈服强度 MPa 62 抗拉弹性模量 MPa 1.8 10 3 nts 6 PA1010的主要性能指标 2热塑性塑料（ PA1010）的性能分析 使用性能 抗拉强度、硬度、耐磨性、自润滑性突出，吸水性强；化学稳定性较好 ，能溶于甲醛、苯酚、浓硫酸等。 成型性能 熔点高，成型前须预热；黏度低 ， 吸水性较小，耐寒性较好， 流动性好， 易产生逸流、飞边；熔融温度下较硬，易损模具，主流道及型腔壁易粘模。 PA1010成型塑件的主要缺陷及消除设施。 缺陷 缺料（注射量不足）、气孔、溢料飞边、熔接痕强度低、表面硬度和强度不足。 消除设施 加大主流道、分流道、浇口，加大喷嘴，增加注射压力，提高模具温度。 塑料分型面位置的分析和确定 分型面 位置 选择 分析 以后油箱的底 面为分型面，如下图 ， 分型面形式与位置 1-动模部分 2-分型面 3-定模部分 4-成型零件 分型面与 开模方向垂直， 能充分利用注射机的锁模机构开合模具。这样开设分型面使定模型芯长度约为 44 ，侧抽芯长度为一个壁厚（ 1.5） ，避免了侧抽芯较 长；将零件整体放入动模中，能保证塑件美观，尺寸精度； 不足的是排气不良，只能通过多开设排气孔来弥补，还有模具型腔叫难制造，但相对而言此方法最佳。 分型面位置确定 根据对比与分析此分型面符合分型面的选择方法，属于最佳方案。 塑件型腔数量及排练方式的确定 nts 7 当塑件分型面确定之后，就需要考虑是采用但单型腔模还是多型腔模。 一般来说，大中 型塑件和精度要求高的小型塑件优些采用一模一腔的结构，但对于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度），形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产率大为提高。故由此初步议定采用一模两腔。 排列方式于下图： 型腔布置 注射机的选择及工艺参数的校核 所需注射量的计算 塑件质量、体积计算 对于该设计，用户提供了塑件图样，据此建立塑件模型并对此模型分析得； 塑件体积 v 13096 .36mm 塑件质量 m v =13096 .36 1.04=13.62g 浇注系统凝料体积的初步计算 可按塑料体积 0.6 倍计算，由于该模具一模采用两腔，所以浇注系统的凝料体积为 V = V 0.6=2 13.62 0.6=16.344cm3 该模具一次注射所需塑料 PA1010 体积 V0=2v V =2 13.096 36 16.344 42.54cm3 质量 m0=v 0 44.24g 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算 流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积 A2，在模具设计前是 个未知值，根据多型腔模的统计分析， A2 是每个塑件在分型面上的投影面积 A1的 0.2倍至 0.5倍，因此可用0.35nA1来进行估算，所以 A=nA1 A2=nA1 0.35nA1=1.35nA1=1.35 2A1 =15187.5mm2 式中 A1=125 1.5 30 =5625mm2。 nts 8 Fm =Ap 型 =15187.5 30 =455625N =455.625KN 式中 p 型为型腔的成型压力（ MPa），一般是注射压力的 30% 65%，尼龙流动性好，该处取型腔平均压力为 30MPa。 选择注射机 根 据上面计算出的锁模力和注射量， 根据塑料制品成型及模具设计第 242 页 可选用SZ-100/630卧式注射机 ，其主要技术参数如下表。 SZ-100/630卧式 注射机主要技术参数 注射机的有关参数的校核 由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数 n。 n（ kMt/3600-m2） /m2=（ 0.8 9.5 30-0.6 2 13.62） /13.62 =15.54 2 型腔数目校核合理。 式中 k 注射机最大注射量的利用系数，一般取 0.8； M 注射机的额定塑化量（ 9 .5g/s） t 成型周期，取 30s。 注射压力的校核。 pe k1p0=1.3 130=169MPa,而 pe=190MPa，注射压力校核合格。 式中 k1 取 1.3 (参考五先明主编的塑料模具设计指导公式（ 2-10） )； 项目 数值 理论注射机容 量（ cm3） 75， 105 螺杠（柱塞）直径（ mm） 30,35 注射压力（ MPa） 224,164.5 锁模力（ KN） 630 拉杠内间距（ mm） 370 320 移模行程（ mm） 270 最大模具厚度（ mm） 300 最小模具厚度（ mm） 150 喷嘴球半径（ mm） 15 模具定位 孔 直 径（ mm） 125 nts 9 p0 取 130 MPa（属薄壁窄浇口类）。 锁模力校核。 F KAp型 =1.2 455.625=546.75KN,而 F=630，锁模力校核合格。 其他安装尺寸的校核要待模架选定结构尺寸确定以后才可以进行。 浇注系统的设计与计算 1 .主流道的设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺 利拔出。 主流道尺寸 主流道小端直径 d=注射机喷嘴直径 +（ 0.5 1） =3+（ 0.5 1） ,取 d=3.5 mm。 主流道球面半径 SR0=注射机喷嘴球头半径 +（ 1 2） =15+（ 1 2），取 SR0 =16 mm。 球面配合高度 h =3 mm 5 mm，取 h = 3mm。 主流道长度 尽量小于 60 mm，由标准模架结构该模具的结构，取 L =25+20 =45 mm 主流道大端直径 D =d+2Ltan 7.54(半锥角 为 1 2 )，取 D=7.5mm。 浇口套总长 L0=45+h+2=50mm 主流道 衬套的形式 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属于易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆御更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理，常采用碳素工具钢，如 T8A,T10A 等，热处理硬度为 50HRC 55HRC，如下图 。 nts 10 主流道衬套 主流道衬套的固定 主流道衬套的固定形 式如下图所示。 1-定位圈； 2主流道衬套； 3定模座板； 4内六角螺钉。 主流道衬套的固定形式 主流道凝料体积 33222 6.083.601)5.35.35.75.712 50)(12 cmmmdDdDhq （主 主流道剪切速率校核 由经验公式 1313 1052 1 5 073.2 1 4 93.3 ssRqrnv 式中 qv 模具的体积流量，此时按单位时间计算的 ，数值在前面已经计算出来 。 Rn（ 3.5+7.5） /2/2 0.275cm 主流道剪切速率 12105 sr 13105 sr 。 主流道剪切速率偏小主要是注射量小、喷嘴尺寸偏大的所致。 nts 11 2. 冷料穴的设计 主流道冷料穴的设计 开模时应将主流道中的凝料拉出，所以冷料穴直径应稍大于主流道大端直径。大端直径为7.5mm,所以这里可以取 9mm；冷料穴升度 h约为 3/4d 6mm。 此模具采用 Z字形冷料穴，如下 图 所示； 1；定模座板 2；冷料穴 3；动模板 4；推杆 冷料穴 形式 分流道 冷料穴 的设计 当分流道较长时，可将分流道端部沿料流前进方向作为分流道冷流穴，以储贮存前锋冷料。 一般在分流道端部加长 5mm作为分流道冷料穴。 3.分流道的设计 分流道的布置形式 分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则 ：一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、所模力力求平衡。分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，是塑料熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔，因此，该模具的流道布置形式采用平横式 。 分流道长度 第一级 分流道 l1 50mm 第二级分流道 l2 6mm（冷料井升度） 所以总长 L为 56mm。 nts 12 分流道的形状、截面尺寸以及凝料体积 形状及截面尺寸。为了便于机械加工及凝料脱模，本设计的分流道设置在分型面上定模一侧，截面形状采用加工工艺性比较好的梯形截面。梯形截面对塑料及流动阻力均不大，一般采用下面经验公式来确定截面尺寸，即 mmLmB 68.350262.132654.0.2654.0 44 式中 B 梯形大底边的宽度（ mm） m 塑件的质量（ g） L 单向分流道的长度（ mm） H 梯形的高度（ mm） 根据 王树勋主编的模具适用技术设计综合手册取 B 4mm H（） B（） .67，取 H mm 分流道 L截面形状如图所示 分流道截面形状 从理论上说， L2 分流道可比 L1 截面小 10%，但为了刀具的统一和加工方便，在分型面上的分流道采用一样的截面。 凝料体积 分流道长度 L 50 2+6 106 分流道截面面积 A（ 4+3） 3 2 10.5 2mm 311135.10106 mmq 分凝料体积 nts 13 分流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只是中心部位的塑料熔体得到流动状态较理想，因此分流道的内表面粗糙度 Ra并不要求很低一般取 0.63um 1.6um,这样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力。避免熔流表面滑移，使中心层具有叫高的剪切速率。此处 Ra 0.8um。 4.浇口的设计 浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，他是浇注系统的关键部分，浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。 浇口类型及位 置的确定 该模具是中小型多腔模具，从塑件的结构来看，开设侧浇口较合理。开设在塑件的后板与底平面交界处正中间，从型腔外侧进料，能方便地调节充模时的剪切速率和浇口封闭时间，因而又称为标准浇口。这类浇口加工容易，修正方便，并且可以根据塑件的形状 特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具。 浇口结构尺寸的经验计算 侧浇口深度和宽度经验计算 经验公式为 h nt 0.8 1.5 1.2mm, W30An 4.5mm 式 中 h 侧浇口深度（ mm） w 浇口宽度（ mm） A 塑件外表面积（约为 28360mm2） t 塑件厚度（平均厚度约为 1.5mm） n 塑件系数，由下表查得 n 0.8。 塑料材料 PEPS POM、 PC、 PP PA、 PMMA、 PVAC PVC n 0.6 0.7 0.8 0.9 注；源自实用模具技术手册中的表 6.6-3 侧浇口的经验计算 nts 14 由于侧浇口的种类较多，现讲常用的经验数据列入下表。 侧浇口的推荐尺寸 塑料壁厚 /mm 侧浇口尺寸 /mm 浇口长度 l/mm 深度 h 宽度 w 1.0 0 .8 0 0.5 0 1.0 0.8 2.4 0.5 1.5 0.8 2.4 2.4 3.2 1.5 2.2 2.4 3.3 3.2 6.4 2.2 2.4 3.3 6.4 注；原自使用模具技术手册中的表 6.6-5 综上的侧浇口尺：深度 h 1.5mm 宽度 w 2mm 长度 l 1.0mm 浇口截面形状与下图， 其尺寸实际应用 效果如何，应在试模中检测与改进。 1 主浇口 2 分流道 3 浇口 4 塑件 nts 15 侧浇口 形式 浇注系统的平衡 对于该模具，从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸对应相同，各个浇口也相同，浇注系统显然是平衡的。 成型零件的 结构 设计及力学计算 1.成型零件的结构设计 塑料没有局型腔在成型过程中受到塑料熔体的高压作用，用具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底版厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能 因刚度不足而产生饶曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚，尤其对于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能单纯凭经验来确定型腔壁厚和底板厚度。 根据此塑件的结构，型腔的组成由组合式较好，能方便的制造型腔，减少劳动量，但带来的是各组成部分的配合精度，相对而言利大于弊。故采用组合式。 2.成型零件的结构计算 凹模（型腔 ） 的计算 零件 PA1010 平均收缩率 S=2% ，此塑件未标注公差，对于军用品按 IT13 级，而对于民用品按 IT14 级标注，所以 按 IT14级公差选取 。 nts 16 mmA 0 74.078 mmB 52.0020 mmC o0 25.2 mmD 0 1125 mmF 0 62.030 mmH 0 62.0341 mmH 0 62.0322 mmh 043.0173 mmH 0 36.0104 2 4 7.000 116.791 ZxASA M 1 0 7.000 208.201 ZxBSB M 087.000 89.11 ZxCSC M 3 3 3.000 9.1261 ZxDSD M 2 0 7.000 228.301 ZxFSF M 207.000 308.34111 ZxHSH M 2 0 7.000 268.32212 ZxHSH M 143.000 082.17313 ZxHSH M 12.000 984.9414 ZxHSH M 式中 S 塑件平均收缩率 S 2%； A 塑件外形尺寸（如上图所示）； X 修正系数（取 0.6）； 塑件公差值； Z 制造公差，（取 /3） 。 nts 17 凸模 （型芯） 的计算 mmd 52.0027 mmb 52.0020 mmc o0 52.23 mma 01122 mmh 62.0005.421 mmh 34.005.82 0 33.00 04.1251 ZxaSa M 0 1 7 3.00 714.201 2 xbSb M 0 1 7 3.00 2 3 772.231 ZxcSc M 0 1 7 3.00 202.291 ZxdSd M 式中 S 塑件平均收缩率 S 2%； A 塑件外形尺寸（如上图所示）； X 修正系数（取 0.6）； 塑件公差值； Z 制造公差，（取 /3） 。 凸模 （型芯）的计算 型芯高度计算 nts 18 0 2 0 6 6.00 7 2 2.43111 ZxhSh M 模架选择或设计 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合标准模架，选用接个形 状式 为 A2型、模架尺寸为 180mm 250mm的标准模架，可符合要求。 模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量不要有突起部分；模具外表面应光洁，加涂锈油。两模之间应有分模间隙，即在装配才、调试、维修过程中 ,可以方便地分开两块模板。 定模座板（ mm mm，厚 mm） 定模座板是模具与注射机连接固定的板，材料为钢。 通过个的内六角圆柱螺钉与定模固定板连接；定位圈通过个的内六角圆柱螺钉与其连接；定模座板与浇口套为配合。 2.定模板 (凸模固定板 )(180mm 250mm,厚 20mm) 用于固定型芯 (凸模固定板 )、导套 .固定板应有一定的厚度 ,并有足够的强度 ,一般用45钢或 Q235A制成 ,最好调质 230HB 270HB. 其上的导套孔与导套一端采用 H7/k6 配合 ,另一端采用 H7/e7 配合 ;定模 (凸模固定）板与浇口套采用 H8/m6 配合 ;定模（凸模固定 ） 板与圆筒型芯为 H7/m6配合 . 上面还开有 4 个弹簧顶销孔 ,以便于分模时 ,斜滑快顺利地留在动模部分 ,定模 (凸模固定）板上的顶销孔与顶销为 H8/f8配合 . 3.支承板 (180mm 250mm,厚 32mm) 此模具完全没有必要设计支承板 ,因型腔压力不大 . 4.垫快 (32mm 250mm,厚 50mm) 主要作用 在动模座板与支承板之间形成推出机构的动作空间 ,或是调节模具的总厚度 ,以适用注射机的模具安装厚度要求 . 结构形式 可以是平行垫快或拐角垫快 .该模具采用平行垫快。 垫快材料 垫快材料为 Q235A,也可以用 HT200、球墨铸铁等 .该模具垫快采用 Q235A制造 . nts 19 垫快的高度 h校核 h h1+h2+h3+s+ 0+16+12.5+34+4.5 67mm,符 合要求 . 式中 h1 顶出板限位钉的厚度，该模具没有采用限位钉 ,故其值为 0; h2-推板厚度 ,为 16mm; h3-推杆固定板厚度 ,为 12.5mm; s-推出行程 ,为 34mm; -推出行程富余量 ,一般为 3mm 6mm,取 4.5mm. 动模座板 (250mm 250mm,厚 25mm) 材料为 45钢 ,其上的注射机顶杆孔为 45mm.其上的推板导柱孔与 导柱采用 H7/m6配合 . 模套 (180mm 250mm,厚 36mm) 辫合模通过矩形导滑槽在模套中滑动 ,以完成侧向分型和合模复位 .材料为 45钢 . 其上的导柱孔与导柱为 H7/k6 配合 .为有利于合模时压铸 ,模套厚套应稍小于辫合模厚度 ( mm12.003.08.36 ),取 36.3mm. 7.推板 (114mm 250mm,厚 16mm) 材料为 45钢 .其上的推板导套孔与推板导套采用 H7/f9配合 . 导向机构的设计 因为该 模具采用标准模架 ,因为模架本身带有导向装置 ,设计时只要按模架规格选用既可 . 侧向 分型抽芯机构的设计 抽芯距 通常抽芯距等于侧成型孔的深度或成型凸台的长度 S 加上 23mm 的安全系数 . L S+23mm 1.5+23mm 4mm 侧抽芯机构的选用 根据设计塑件的外型选取斜导柱式抽芯机构 斜导柱式抽芯机构结构简单，制造方便，安全可靠等特点，且该抽芯不需较大的抽芯力， nts 20 采用用它经济。 斜导柱的抽拔角可在 10200 之间选取，取 =150 a .斜导柱的结构形式 中小型模具中常用的一种结构形式其台间端部相平与模面其角度与抽拔角一致。 左图是斜导柱的结构形式 斜导柱固定部分与模板的配合精度为 76Hm的过度配合。斜导柱后侧滑快的斜孔中滑动时，有较大的侧向分力，所以相互的运动摩擦里较大，因此，斜导柱与侧滑快斜孔之间配合不能过于紧密，在实际中应有 0.20.3mm 的间隙，还有，如果精度高的动配合在开模的瞬间主分型面和侧分型面几乎是同时分型的，这时由于禊块还在起锁紧作用，会引起侧抽芯的运动干扰。 b圆柱形斜导柱直径的确定 I圆柱形斜导柱直径的确定 为方便计算取 F=930N ，脱模斜度 015 由公式得 d= 13 210cos FH=3 21 0 9 3 1 6 .9 6c o s 1 5 1 3 7 .2=10.8mm d 斜导柱直径 mm F 抽拔力 N 拔模角 斜导柱的取用弯曲力 取 =137.2MPa 1H=2H+M=2H+sin=16.96mm 本设计取 d=12mm nts 21 II 抽拔角 的选择 抽拔角是决定侧抽芯工作效果的重要技术参数之一，它直接关系到斜导柱的所承受的弯曲力，侧抽拔力以及斜导柱的有效工作长度，抽芯距和开模行程。一般说来斜导柱与侧滑块的斜孔之间有一定的间隙，选择抽拔角时一定要同时兼顾抽芯距及斜导柱受力状况以及其他相关的因素，斜导柱的抽拔角可在 100 200 之间选取，一般不得大于 250 ，遇特殊情况时特殊处理。 F/W= FCOS0F=sinWF（ 开模力 ） L=sinS（ 有效工作长度 ） H=tanS（ 最小开模行程 ） III 圆柱形斜导柱总长度的计算 L 斜导柱总长度 mm D 斜导柱抬肩直径 mm 斜导柱抽拔角 h 斜导柱固定板厚度 mm 斜导柱与侧滑块斜孔的配合间隙 mm d 斜杠工作的直径 mm s 抽芯距实际距离加 24mm L=1L+2L+3L+4L+5L+6L估算 ： L= tan2D +cosh+tan+ tan2d +sins+ 1134d = 5.1tan6 + 32cos1.5+ 0.3tan1.5+6+ 0.3sin1.5+ 113412 =1.9+33.5+11.5+6+11.5+4 =66.66mm 本设计根据需要取 L=98mm （ 4）侧型芯机构的设计 侧型芯机构包括侧滑块，导滑槽，定位装置，锁紧装置等几部分。斜滑块的设计原则： （ 1）斜滑块的导向斜
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