【ZM211】冷水壶盖注塑模具设计【UG】[抽芯][侧浇口]
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【ZM211】冷水壶盖注塑模具设计【UG】[抽芯][侧浇口],zm211,冷水,壶盖,注塑,模具设计,ug,抽芯,浇口
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设 计 说 明 书 1 摘要 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类。因此研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。 本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是侧向分型与抽芯机构的结构与工作原理，并对注塑产品提出了基本的设计原则。详细介绍了注射模具的材料及工艺分析，浇注系统、主要零部件、侧向分型与抽芯机构、推出机构、温度调节系统和排气系统的设计过程，并对模具各参数选取和校核做相应说明。本设计利用 导柱、导套及各标准件和标准模架进行了参数化设计。 关键词 ：塑 料模具；参数化；镶件；分型面； 成型。 is in of is to to is to of to to of in to G to to on 目 录 摘要 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 第 1 章 前言 . 错误 !未定义书签。 设 计 说 明 书 2 第 2 章 塑件材料与工艺分析 . 错误 !未定义书签。 塑件材料的特性 . 错误 !未定义书签。 型特性 . 错误 !未定义书签。 艺参数 . 错误 !未定义书签。 料塑件的结构工艺性 . 错误 !未定义书签。 寸及精度 . 错误 !未定义书签。 面粗糙度 . 错误 !未定义书签。 状 . 错误 !未定义书签。 度 . 错误 !未定义书签。 厚 . 错误 !未定义书签。 角 . 错误 !未定义书签。 第 3 章 拟定成型工艺 . 错误 !未定义书签。 件成型方法 . 错误 !未定义书签。 件的成型参数 . 错误 !未定义书签。 定型腔数目 . 错误 !未定义书签。 算制品的体积和重量 . 错误 !未定义书签。 定型腔数 . 错误 !未定义书签。 件在模具中的位置 . 错误 !未定义书签。 腔的布置 . 错误 !未定义书签。 型面的选择 . 错误 !未定义书签。 第 4 章 浇注系统的设计 . 错误 !未定义书签。 定浇口形式及位置 . 错误 !未定义书签。 道、浇口套、定位圈的设计 . 错误 !未定义书签。 料穴设计 . 错误 !未定义书签。 第 5 章 成型零部件的设计 . 错误 !未定义书签。 型零部件的结构设计 . 错误 !未定义书签。 腔结构设计 . 错误 !未定义书签。 芯结构设计 . 错误 !未定义书签。 成型零部件工作尺寸计算 . 错误 !未定义书签。 设 计 说 明 书 3 型零部件性能 . 错误 !未定义书签。 腔、型芯工作部位尺寸计算 . 错误 !未定义书签。 成型零部件的强度与刚度计算 . 错误 !未定义书签。 度、刚度计算 . 错误 !未定义书签。 腔的侧壁和底板厚度的计算 . 错误 !未定义书签。 第 6 章 结构零部件的设计 . 错误 !未定义书签。 用标准注射模架 . 错误 !未定义书签。 模板与动模板的设计 . 错误 !未定义书签。 合模导向机构的设计 . 错误 !未定义书签。 第 7 章 推出机构的设计 . 错误 !未定义书签。 第 8 章 抽芯机构设计 . 错误 !未定义书签。 第 9 章 温度调节系统设计 . 错误 !未定义书签。 第 10章 排气系统设计 . 错误 !未定义书签。 第 11 章 注塑机参数校核 . 错误 !未定义书签。 最大注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核 . 错误 !未定义书签。 开模行程的校核 . 错误 !未 定义书签。 模具与注射机安装相关部分尺寸校核 . 错误 !未定义书签。 第 12 章 绘制图纸并编写技术文件 . 错误 !未定义书签。 制各非标准零件图纸 . 错误 !未定义书签。 写加工工艺和装配技术 . 错误 !未定义书签。 工要求 . 错误 !未定义书签。 具成型件的加工工艺 . 错误 !未定义书签。 设计总结 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 设 计 说 明 书 1 摘要 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类。因此研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。 本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是侧向分型与抽芯机构的结构与工作原理，并对注塑产品提出了基本的设计原则。详细介绍了注射模具的材料及工艺分析，浇注系统、主要零部件、侧向分型与抽芯机构、推出机构、温度调节系统和排气系统的设计过程，并对模具各参数选取和校核做相应说明。本设计利用 套及各标准件和标准模架进行了参数化设计。 关键词 ：塑 料模具；参数化；镶件；分型面； 成型。 is in of is to to is to of to to of in to G to to on 设 计 说 明 书 2 第 1 章 前言 在工业产品中，一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属结构件，加上利用工程塑料 特有的性质，可以一次成型非常复杂的形状，并且还能设计成卡装结构，所带来的效果是明显的，因此，近年来工业产品塑料化的趋势不断上升。注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法，其中最主要之一的注塑模具已经很广泛的采用。它在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效率等方面水平的高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。注塑模具与其它机械行业想比，有以下三个特点：第一，模具不能像其它机械那样可作为基本定型的商品随时都可以在机电市场上买到。模具制造不可能形成批 量生产，即模具是单件生产的，其寿命越长，重复加工的可能性越小。因此，模具的制造成本较高。第二，因为注塑模具是为产品中的塑料制品而订制的，作为产品，除质量、价格等因素之外，很重要的一点就是需要尽快地投放市场，所以对于为塑料制品而特殊定订制的模具来说，其制造周期一定要短。第三，模具制造是一项技术性很强的工作，其加工过程集中了机械制造中先进技术的部分精华与钳工技术的手工技巧，因此要求模具工人具有较高的文化技术水平，特别是对企业来说要求培养“全能工人”，使其适应多工种的要求，这种技术工人对模具单件生产方式组织均衡生 产是非常重要的。综上所述，模具制造 存在成本高，要求制造周期短，技术性强等特点，目前，随着科学技术的不断发展和计算机的应用，这些问题得到了很大的改善。 注塑模具的特点： a)塑料的加热、塑化是在高温料筒内进行，而不是在模具内进行，因而模具不设加料腔，而设浇注系统，熔体通过浇注系统充满型腔。浇注系统对注塑模来说至关重要。 b)塑料熔体进入型腔之前，模具已经闭合。在注塑过程中需根据塑料特性，在模具中设加热或冷却系统。 c)注塑模生产适应性强，既可注塑小型制品，也可注塑大型制品；既可注塑简单制品，也可注塑复杂制品，生产 率高，容易实现自动化。 d)注塑模一般是机动的，结构一般较复杂，因而制造周期较长，成本较高。注塑模具的应用在当今的时代会越来越广的，它的特点使得它的用处越来越宽，涉及的范围也大了。 模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解决 的难题之一。模具表面的质量对模具使用寿命、塑件外观质量等方面均有较大的影响，我国目前仍以手工研磨抛光为主 (约占整个模具周期的 l/3)，不仅效率低 ，且工人劳动强度大，质量不稳定，制约了我国模具 加工向更高层次发展。因此，研究抛光自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已研制了数控研磨机，可实现三维 曲面模具的自动化研磨抛光。 国外在模具生产 设 计 说 明 书 3 中， 计算机 辅助设计与辅助制 造 (术已得到十分成功的应用 。三维造型和型腔的数控加工都是由计算机辅助软件完成的，它大幅度的缩短了模具的生产周期，提高工作效率。 德、美、日、法、意等工业发达国家 在模具设计制造领域仍处于国际领先水平，他们的一些先进的模具方面的技术被许多发展中国家，甚至是其它发达国家学习采用。亚洲以日本和韩国模具技术水平最高，其它国家与之还有较大的差距，不过他们也正在以惊人的速度发展着，国家之间的交流会使之发展更快。 本课题是关于 冷水壶盖 的注塑模 具设计。要求运用所学知识 ,能很好的对注塑模具进行设计 并能对注塑模具设计有更高层次的认识的目的。 该课题的设计要求通过基于现代 在设计过程中掌握模具设计的一般规律 ,对于运用现代 术进行模具设计进行研究和应用 ,完成塑料齿轮注塑模具设计 . 所设计塑料齿轮模具要能满足模具工作状态的质量要求 ,使用时安全可靠 ,便于维修 ,在注塑成型时要有较短的成型周期 ,成型后有较长的使用寿命 ,具有合理的模具制造工艺性 用数控加工进行编程加工。 本 课题要解决的主要问题是 冷水壶盖 注塑模具工艺方案的拟定和塑料齿轮注塑模具的设计。注塑模具设计总体思路如图 1示 本课题要达到的预期效果： 出现溢边、缩坑等缺陷； 工简便； 靠。 设 计 说 明 书 4 第 2 章 塑件材料与工艺分析 本章着重介绍塑料成型的工艺特点以及塑件的工艺要求，塑件结构设计方面的知识。为后面几章的模具设计奠定了基础。 对零件的分析得塑件材料取 烯腈 苯乙烯共聚物）。 塑件材料的特性 由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分的各自特性使 毒、无味，呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽。密度为 极好的抗冲击强度，且再低温下也不迅速下降。有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电器性能。 机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、仪表壳、仪器盘、水箱外壳等。 用来制作水表壳、纺织器材、电器零件、文教用品、玩具、电子琴及收录机壳体、食 品包装容器、农药喷雾器及家具等。 型特性 升温是粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大； 型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计是应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在 50 60 ，要求塑件光泽和耐热时，应控制在60 80。 艺参数 射参数 注射类型：螺杆式 螺杆转速： 30 60r/嘴类型：形式 直通式；温度 180 190 料筒温度：前段 200 210；中段 210 230；后段 180 200 模具温度： 50 70 注射压力： 70 90 压力 ： 50 70 射时间： 3 5 S 保压时间： 15 30 S 冷却时间： 15 30 S 设 计 说 明 书 5 成型周期： 40 70 S 塑料性能 乙烯共聚） 塑料性能 乙烯共聚） 屈服强度 /0 玻璃化温度 / 拉伸强度 /8 熔点（粘流温度） / 130 160 断裂伸长率 /% 35 热变形温度/ 45 N/08 N/0 108 拉伸弹性模量 /3 103 弯曲强度 /0 线膨胀系数 /（ 105/） 曲弹性模量 /热容 /J/(K) 1470 简支架冲击强度 /（ kJ/m） 无缺口 缺口 261 热导率 /W/(m K) 1 燃烧性 /(cm/慢 布氏硬度 积电阻 / 10 密度 /（ g/ 穿电压 /(Kv/ 比体积 /(g) 型收缩率 /% 水性 /% （ 24h） 长时间 伸模量 E/ 10 松比 明度或透光率 不透明 与钢的摩擦因子 f 料塑件的结构工艺性 该塑件为 冷水壶盖 如图 2示，塑件要求有良好的尺寸精度和机械性能，对表面的质量要求较高，无熔接痕，表面平整光滑，尽可能避免冷疤、云纹、缩孔、凹痕等缺陷。 图 2品图正面 设 计 说 明 书 6 图 2品图背面 寸及精度 影响塑件尺寸精度的因素： A、模具制造的精度，约为 1/3。 B、成型时工艺条件的变化，约为 1/3。 C、模具磨损及收缩率的波动。 具体来说，对于小尺寸制品，模具制造误差对尺寸精度影响最大；而大尺寸制品则收缩波动为主要。 该塑件尺寸不大，一般精度等级。塑件尺寸的精度取决于塑料的流动性。在注射成型华中，薄壁塑件的尺寸不能设计的过大。塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，及所获得塑件尺寸的准确度。 面粗糙度 塑件的外观要求越高，表面粗糙 度应越低。一般模具表面粗糙度 ,要比塑件的要求低 1 2 级。一般，型腔表面粗糙度要求达 明制品型腔和型芯粗糙度一致；非透明制品的隐蔽面可取较大粗糙度，即型芯表面相对型腔表面略为粗糙。塑件的表面粗糙度一般为 状 塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型。 度 当塑件成型后因塑料收缩而包紧型芯，若塑件外形较复杂时，塑件的多个面与型芯紧贴，从而脱模阻力较大。为防止脱模时塑件的表面被檫伤和推顶变形，需设脱模斜度。 脱模斜度的选择原则： 热塑性塑料 件脱模斜度取 热固性酚醛压塑件取 设 计 说 明 书 7 塑件内孔的脱模斜度以小端为准，符合图样要求，斜度由扩大方向得到；外形以大端为准，符合图样要求，斜度由缩小方向得到。 塑料收缩率大，塑件壁厚大则脱模斜度取大些。 对塑件高度或深度较大的尺寸，应取较小的脱模斜度。 厚 就设计原则来说要求同一塑件各处的壁厚均匀一致，否则制品成型收缩不均，易产生内应力，导致制品开裂、变形。塑件的壁厚对塑件的质量有很大的影响，塑件壁厚尽可能均匀。塑件的最小壁厚应满足的条件： （ 1）保证塑件的使用时的强度和刚度。 （ 2）使塑料熔体充满整个型腔。 塑件壁厚过小，则塑料充模流动的阻力很大，对于形状复杂或大型塑件成型较困难。 塑件壁厚过大，则不但浪费塑料原料，而且还给成型带来困难，尤其降低了塑件的生产率，还给塑件带来内部气孔、外部凹陷等缺陷。 所以正确设计塑件的壁厚非常重要。壁厚取值应当合理。本次设计的壁厚比较均匀。平均壁厚为 大壁厚为 件尽量保证两侧均匀，且满足塑件的最小壁厚。 角 塑件除了必须要保留的尖角外，凡转角处应采用圆弧过渡。一般即 使取 可以增加塑件的强度。塑件设计成圆角的作用： 避免产生应力集中。 提高了塑件强度。 利于塑料的充模流动。 塑件对应模具型腔部位设计成圆角，可以使模具在淬火和使用时不致因应力集中而开裂，提高模具的坚固性。 设 计 说 明 书 8 第 3 章 拟定成型工艺 件成型方法 热塑性塑料指定采用注射成型，本设计选用热塑性塑料 用注射成型。 件的成型参数 根据制品结构特点及选定的原料 拟定如下工艺参数 塑料名称： 度（ g/： 算收缩率（ %）： 具温度（）： 50 60 注射压力（ 60 100 适应注射机类型：柱塞式 表 3. 1 主要技术指标和工艺参数 料筒温度 喷嘴温度 / 模具温度 / 注射压力 /射机类型 后 / 中 / 前 / 180 190 50 70 70 90 螺杆式 150 170 180 190 200 210 成 型 时 间 螺杆转数（ r/ 注射时间 /s 保压时间 /s 冷却时间 /s 成型周期/s 3 5 5 15 5 15 15 40 30 60 后 处 理 备 注 方 法 温度 / 时间 / h 红外线烤箱 70 1 原材料应干燥 上 定型腔数目 算制品的体积和重量 通过三维制图 件测量得 : 单件塑件投影面积 S=13224 2； 设 计 说 明 书 9 单件塑件体积 V=84666 3； 查有关资料可知 密度为 单件塑件重量 m=定型腔数 型腔数目的确定主要参考以下几点来确定 1）根据经济性确定型腔数目和总成型加工费用最小的原则 ,并略准备时间试生产原材料费用 ,仅考虑模具加工费和塑件成型加工费 2）根据注射机的额定锁模力确定型腔数目 ,当成型大型平板塑件时常用这种方法 3）根据注射机的最大注射量确定型腔数目 ,根据经验 ,每加一个型腔制品尺寸精度要降低 4%,对于高精度制品 ,由于多型腔模具难以保证各型腔的成型条件一致 ,故推荐型腔数目不超过 4 个。 根据本产品的生产批量及产品复杂程度等综合可虑采用一模 两腔 由于一模两腔模具具有塑料塑件的形状和尺寸一致性比较好，成型工艺条件容易控制，模具结构简单紧凑、模具制造成本低、制造周期短等特点，并结 冷水壶盖 的产量要求，所以采用一模两腔模具。 件在模具中的位置 腔的布置 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。 主要考虑塑件在分型后能保留在动模上以便脱模，并结合塑件的结构特征应将型腔设置在定模侧，型芯设置在动模侧。 本设计是一模两腔，为合理的设计浇注系统和容易脱模，型腔的布局如图 3示： 图 3设 计 说 明 书 10 型面的选择 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件结构工艺性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排气等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析，应遵循以下几项的设计原则： 1）分型面应选择在塑件外形最大轮廓处 2） 分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模 3）分型面的选择应保证塑件的精度要求 4）分型面的选择应满足塑件的外观质量要求 5）分型面的选择要便于模具的加工制造 6）分型面的选择应有利于排气 除了以上这些基本原则以外，分型面的选择还要考虑到型腔在分型面上的投影面积的大小。为了保证侧向型芯的位置的放置及抽芯机构的动作顺利，应以浅的侧向凹孔或短的侧向凸台作为抽芯方向，而将较深的凹孔或较高的凸台放置在开合模方向。 综合考虑以上的 设计原则并结合该塑件的结构特点和质量要求，应采用塑件外形最大轮廓处作为分形面。如图 3实线所示。 图 3 设 计 说 明 书 11 第 4 章 浇注系统的设计 浇注系统的作用就是将熔融状态的塑料均匀、迅速地输入型腔，使型腔内体及时排出；并且将注射压力传递到型腔的各个部位，从而得到组织紧密的制品。 浇注系统通常由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。 定浇口形式及位置 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，浇口选 择的遵循原则是： 入型腔的塑料不要立即封闭排气系 ; 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 ; 免塑料直接正面冲击型芯 ; 时要考虑清理简便，不损坏塑件。 根据本设计的具体情况，采用侧浇口浇注系统。侧浇口设计参数如 图 4示。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齿轮精度的影响。进料口均匀在塑件端面，不会影响外观。 图 4 设 计 说 明 书 12 道、浇口套、定位圈的设计 主流道是注射机喷嘴与主流道的一段通道，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 +（ 1） 取 d=. 主流道斜度 =2 4 取 =2 C. 分流道直径 D 取 D=4. 浇口套弧面 R=注射机喷嘴球面半径 +（ 1 2） 取 R=11 . 分流道应尽量缩短， L 值按具体情况确定，不宜过长或过短，要 8设计 L 长初定 24 浇口套材料常用 处理后硬度为 50 55口套与定模板采用H7/口套与定位圈采用的 H9/于受型腔或分流道的反压力作用，浇口套会产生轴向移动，所以浇口套的轴向定位要可靠。定位圈采用两颗 20螺钉固定于定模板。根据上述经验和计算本设计的浇口套及定位圈形式如图 4 4 图 4口套 图 4位圈 料穴设计 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。冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。 设 计 说 明 书 13 其作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋的“冷料”，以避免这些冷料注入型腔而影响塑件质量；还有便于在流道处设置主流道拉料杆的功能。开模时又可以将主流道的冷凝料拉出，冷料穴直径宜稍大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。分流道冷料穴当分流道较长时，可将分流道的尽头沿料流前进方向延长作为分流道冷料穴，以贮存 前锋冷料，其长度为分流道直径的 2 倍。 本模具采用 体设计的图 4 图 4模具浇注系统如图 4示： 图 4注系统 设 计 说 明 书 14 第 5 章 成型零部件的设计 构成塑料模具模腔的零件统称成型零部件。成型零件工作时，直接与塑料熔体接触，承受熔体料流的高压冲刷、脱模摩擦等，因此，成型零件不仅要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，而且还要求有合理的结构，较高强度、刚度及较好的耐磨性。 设 计塑模的成型零件时，应根据塑件的塑料性能、使用要求、几何结构，并结合分型面和浇口位置的选择、脱模方式和排气位置的考虑来确定型腔的总体结构。也就是说，根据塑件的尺寸，汁算成型零件型腔的尺寸，确定型腔的组合方式，确定成型零件的机加工、热处理、装配等要求，还要对关键的部位进行强度和刚度校核。 型零部件的结构设计 所谓成型零件是模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件，它包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。 按结构不同可分为整体式和组合式两种结构形式。 整体式凹模结构它是在整块金属模板上加工而成的，其特点是 牢固、不易变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。但是由于整体式型腔加工困难，热处理不方便，所以其常用于形状简单的中、小型模具上。 组合式凹模结构是指型腔是由两个以上的零部件组合而成的。按组合方式不同，组合式凹模结模可分为整体嵌入式、局部镶嵌式、底部镶拼式、侧壁镶拼式和四壁拼合式等形式。 整体嵌入式凹模最常用的形式。小型塑件在采用多型腔模具成型时，各单个型腔采用机械加工、冷挤压、电加工等方法加工制成，然后压入模板中。这种结构加工效率高，装拆方便，可以保证各个型腔的形状尺寸 致。 腔结构设计 型腔是成型塑 件外表面的成型零件。分析产品，其外部结构简单，考虑各方面因素，采用整体嵌入式型腔，它能节约优质模具钢，嵌入模板后有足够的强度与刚度，使用可靠且置换方便。型腔采 用 4 个 钉固定于定模板，如图 5示： 芯结构设计 型芯是用来成型塑料制品的内表面的成型零件。对于塑料壳体来说，它们的结构有所不同，因此其型芯结构也不同。型芯 用 4 个 钉固定于动模板，如图 5 设 计 说 明 书 15 图 5腔 图 5芯 成型零部件工作尺寸计算 型零部件性能 成型由于成型零件直接与高温高压 的塑料熔体接触，它必须有以一些性能 : 1） 必须具有足够的强度、刚度，以承受塑料熔体的高压； 2） 有足够的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨损； 3） 通常进行热处理，使其硬度达到 上； 设 计 说 明 书 16 4） 对于成型会产生腐浊性气体的塑料还应选择耐腐浊的合金钢理； 5） 材料的抛光性能好，表面应该光滑美观。表面粗造度应在 下； 6） 切削加工性能好，热处理变形小，可淬性良好； 7） 熔焊性能要好 ,以便修理； 8） 成型部位应须有足够的尺寸精度。孔类零件为 类零件为 腔、型芯工作部位尺寸计算 经查有关 资料可知 料的收缩率是 平均收缩率为 : S=（ /2=型腔工作部位的尺寸： 型腔径向尺寸 0 01 L 型腔深度尺寸 0 01 H 型芯径向尺寸 00 1z l 型芯高度尺寸 00 1z h 中心距尺寸 / 2 ( 1 ) / 2m z s C 式中 L 塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸（ l 塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（ H 塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（ h 塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（ C 塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（ x 修正系数，取 塑件公差（ 模具制造公差，取（ 1/3 1/4）。 各工作部位尺寸计算结果详见相应零件图纸所标明 通常，制品中 1小于 1带有大于 差的部位以及 2小于 2带有大于 差的部位不需要进行收缩率计算。 成型零部件的强度与刚度计算 为了方便加工和热处理，其型芯整体镶嵌式，型腔为整体镶嵌式。因此，型腔的强度和刚度按型腔整体式计算。由于型腔壁厚计算比较麻烦，也可参考经验推荐数据。 设 计 说 明 书 17 度、刚度计算 进行成型零部件强度、刚度计算时考虑的要素：塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底版厚度过小，可能因强度不足而产生塑料变性甚至破坏，也可能因为刚度不足而产生挠曲变形，导致 溢料和出现飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。 （ 1） 塑件成型过程中不产生溢料 粘度特性 塑料品种 允许变形值 中粘度塑料 2） 保证塑件的尺寸精度 塑件尺寸 经验公式 10 50 i/3(1+ i) 50 200 i/5(1+ i) （ 3） 保证塑件顺利脱模 中 保证塑件顺利脱模的型腔允许弹性变形量； t 塑件壁厚， 塑件的收缩率。 腔的侧壁和底板厚度的 计算 （ 1） 组合式矩形型腔侧壁厚度的计算 对于小尺寸的模具型腔，在发生大的弹性变形前，其内应力往往超过了模具材料的许多应力，因此，强度不够是主要矛盾，设计型腔侧壁厚应以强度为准。 2 s=允许最大变形量为 ，其壁厚按刚度条件的计算式为： s=3241 s=25 2）组合式矩形型腔底板厚度的计算 按强度条件，型腔底板厚度计算式为： h= B 设 计 说 明 书 18 式中： h 矩形底板的厚度 （ B 底板总宽度 （ L 双支脚间距 （ P 型腔内塑料熔体压力 （ 模具材料的许用应力 （ h 25 第 6 章 结构零部件的设计 用标准注射模架 选注射机 1）注射量：该塑料塑件单件重量 m=注系统重量的计算可以根据浇注系统尺寸先计算浇注系统的体积 V= 粗略计算浇注系统重量为 体积 V 塑件 =（ 2+=总重量 M=苯乙烯的密度为 3满足注射量 V 机 V 塑件 /中 V 机 额定注射量（ 3 V 塑件 塑件与浇注系统凝料体积和（ 3 1 8 1 40 0 塑 件 = 满足注射量 M 机 M 塑件12/( 式中 M 机 额定注射量（ g） M 塑件 塑件与浇注系统凝料的重量和（ g） 设 计 说 明 书 19 1 聚苯乙烯的密度（ g/ 2 塑件采用塑料的密度（ g/ 211 9 0 . 4 3 2 1 . 0 5 1 9 9 . 9 5 4 = 2 3 7 . 1 3 70 . 8 1 . 0 5 4 0 . 8 0 . 8 4 3 2M 塑 件g 2）注射压力： P 注 P 成型 经查有关资料可知 成型 =70 90）锁模力： P 锁模力 中 p 塑料成型时型腔的压力， p=30 浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和（ 2 各型腔及浇注系统及各型腔在分型面上的投影面积 F=13224 2=26448 20 26448=据以上的分析、计算，查相关资料初选注射机型 号为： 有关技术参数如下： 理论注射容量（ 250 螺杆直径（ 48 注射压力（ 319 注射行程（） 330 注射方式 注塞式 锁模力（ 650 拉杆内向距（ 550 移模行程（ 200 最大模具厚度（ 480 最小模具厚度（ 160 喷嘴圆弧半径（ 12 喷嘴孔直径（ 大开合模行程（ 160 设 计 说 明 书 20 动、定模板尺寸（） 630 580 拉杆空间（） 435 标准模架 根据以上分析、计算以及型腔尺寸及位置可确定模架的结构形式和规格。通过调用 图 6图 6架参数 定模板厚度： A=100 动模板厚度： B=100 垫块厚度： C=100 模具厚度： H 模 =371 模具外形尺寸： 350 500 371 模 板与动模板的设计 本模具的模架是 燕秀工具箱调出拉，已经设计好动定各模板的相关参数。具体看图 6架参数 合模导向机构的设计 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 . 设 计 说 明 书 21 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。 导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。在此次设计中我采用了导柱导向定位。它有如下功能： 定位作用：模具闭合后，保证动定模或上下模位正确，保证型腔的形状和尺寸精确；导向机构在模具装配过程中也起了定位作用，便于装配和调整。 导向作用：合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。 承受一定的侧向压力：塑料熔体在充型过程中可能产生单向侧压力，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱承受了一定的侧向压力，以保证模具的 正常工作。 在设计中，导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出 8 12 ，在此次设计中取 10 ，以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔。导柱的前端做成锥台形，以使导柱顺利地进入导向孔。所选的导柱导套材料为 ，硬度为 59 61。导柱中心到模具边缘距离通常为导柱直径的 1 ，在此次设计中取 1 倍。其它一些参数值如图 6图 6示。 导柱固定端与模板之间采用 7 6 的过渡配合；导柱的导向部分采用 77 配合。其详细情况可参看模架结构图。 图 6柱 图 6套 设 计 说 明 书 22 第 7 章 推出机构的设计 注射成型后的塑料塑件及浇注系统的凝料从模具中脱出的机构称为推出机构。推出机构的动作通常是由安装在注射机上的顶针或液压缸完成的。推出机构一般由推出、复位、导向三大部件组成。 推出机构的设计要求： (1)设计推出机构时应尽量使塑件留于动模一侧 由于推出机构的动作是通过注射机的动模一侧的顶杆或液压缸来驱动的，所以，在一般情况下，模具的推出机构设在动模一侧。正是由于这种原因，在考虑塑件在模具中的位置和分型面的选择时，应尽量能使模具分型后塑件留在动模一侧，这就要求 动模部分所设置的型芯被塑件包络的侧面积之和要比定模部分的多。 (2)塑件在推出过程中不发生变形和损坏 为了使塑件在推出过程中不发生变形和损坏，设计模具时应仔细进行塑件对模具包紧力和粘附力大小的分析与计算，合理地选择推出的方式、推出的位置、推出零件的数量和推出面积等。 (3)不损坏塑件的外观质量 对于外观质量要求较高的塑件，塑件的外部表面尽量不选作推出位置，即推出塑件的位置尽量设在塑件内部。对于塑件内外表面均不允许存在推出痕迹时，应改变推出机构的形式或设置专为推出使用的工艺塑料块，在推出后 再将工艺塑料块与塑件分离。 (4)合模时应使推出机构正确复位 设计推出机构时，应考虑合模时推出机构的复位，在斜导杆和斜导柱侧向抽芯及其他特殊的情况下，还应考虑推出机构的先复位问题等。 (5)推出机构应动作可靠 推出机构在推出与复位的过程中，结构应尽量简单，动作可靠、灵活，制造容易。 根据以上设计原则并结合塑件的形状，本模具采用顶针和斜顶顶出，利用中托司导向。 顶出方式及位置如图 7 图 7出机构 设 计 说 明 书 23 第 8 章 抽芯机构设计 将型芯从成型位置抽至不妨碍塑件脱模的位置，型芯或滑 块所移动的距离称为抽芯距。一般来说，抽芯距等于脱模行程加 5安全距离。测得脱模行程最大为 取抽芯距为 斜顶内抽芯机构： 使用场合：常用于内侧凹凸结构的抽芯。能用斜定不用内行。 工作原理：将顶出运动分解为侧向抽芯运动。 设计时注意事项： （ 1）要保证复位可靠； （ 2）斜顶上端面应比后模镶件底 （ 3）斜顶的斜角一般为 3 15 ,常用 5 10 ； （ 4）侧向移动时不能与胶件内的结构发生干 涉； （ 5）当斜顶上端面的一部分为碰穿位时 ,推出时不应碰到另一侧胶位； （ 6）斜顶的固定方式见图。 内侧抽芯机构由斜顶顶出。斜顶角度计算由 燕秀工具箱斜顶角度计算器计算，如下图 8芯机构如 8芯斜顶具体尺寸详见零件图。 图 8 设 计 说 明 书 24 图 8 设 计 说 明 书 25 第 9 章 温度调节系统设计 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 9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： 冷却系统设计直接有关； c. 塑件熔接痕位置； d. 水孔边离型腔的距离一般保持在 10 25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 6，根据模具大小决定； 接头的位置应放在尽可能不影响操作的一侧； 免影响塑件强度。 冷水壶盖 注射成型模具的冷却分为两部分，一部分是 定模侧 的冷却，另一部分是动模侧 的冷却。 a. 定模侧 冷却水道结构。 定模侧 的冷却是 六 条 6冷却水道完成的，如图 9示。 2动模侧 冷却水道结构。 设 计 说 明 书 26 型芯冷却由型芯板上两条 6型芯的冷却如图 9 图 9模冷却 图 9模冷却 设 计 说 明 书 27 第 10 章 排气系统设计 适当地开设排气槽；可以大大降低注射压 力、注射时间。保压时间以及锁模压力，使塑件成型由困难变为容易，从而提高生产效率，降低生产成本，降低机器的能量消耗。 气的作用 排气的作用主要有两点。一是在注射熔融物料时，排除模腔内的空气；二是排除物料在加热过程中产生的各种气体。越是薄壁制品，越是远离浇口的部位，排气槽的开设就显得尤为重要。另外对于小型件或精密零件也要重视排气槽的开设，因为它除了能避免制品表面灼伤和注射量不足外，还可以消除制品的各种缺陷，减少模具污染等。那么，模腔的排气怎样才算充分呢？一般来说，若以最高的注射速率注射熔 料，在制品上却未留下焦斑，就可以认为模腔内的排气是充分的。 气方式 模腔排气的方法很多，但每一种方法均须保证：排气槽在排气的同时，其尺寸设计应能防止物料溢进槽内；其次还要防止堵塞。因此从模腔内表面向模腔体外缘方向测量，长 612上的排气槽部分，槽高度要放大约 外 ,排气槽数量太多是有害的。因为如果作用在模腔分型面未开排气槽部分的锁模压力很大，容易引起模腔材料冷流或裂开，这是很危险的。除了在分型面上对模腔排气外，还可以通过在浇注系统的料流末端位置设排气槽，以及沿 顶出杆四周留出间隙的方式达到排气的目的。因为排气槽开的深度、宽度以及位置的选择；如果不适当，产生的飞边毛刺，将影响制品的美观和精度。因此上述间隙的大小以防止顶出杆四周出现飞边为限。这里应特别注意的是：齿轮这样的 塑件 在排气时，可能连最微小的飞边也是不希望有的。这一类 塑件 最好采用以下方式排气： 彻底清除流道内气体； 用粒度为 200的碳化硅磨料对分型面配合表面进行喷丸处理。另外，在浇注系统料流末端开设排气槽主要是指分流道末端位置的排气槽，其宽度应等于分流道的宽度，高度视材料而异。气 设计方法 对于复杂几何形状的产品模具，排气槽的开设；最好在几次试模后再去断定。而模具结构设计中的整体结构形式，其最大缺点就是排气不良。对整体模腔模芯有以下几种排气方法： 利用型腔的槽或嵌件被人部位； 利用侧面的嵌件接缝； 局部制成螺旋形状 ； 设 计 说 明 书 28 在纵向位置上装上带槽的板条心开工艺孔； 当排气极困难时采用镶拼结构等、如果有些模具的死角不易开排气槽，首先应在不影响产品外观及精度的情况下适当把模具改为镶拼加工，这样不仅有
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