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长筒塑料制品注塑模具设计【说明书+CAD】,塑料制品,注塑,模具设计,说明书,CAD
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长筒塑料制品注塑模设计绪 论塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的。近年来，人们对各种设备和用品轻量化要求越来越高，这就为塑料制品提供了更为广阔的市场。塑料制品要发展，必然要求塑料模具随之发展。汽车、家电、办公用品、工业电器、建筑材料、电子通信等塑料制品主要用户行业近年来都高位运行，发展迅速，塑料模具也快速发展。2000年，我国（未包括港澳台统计，下同）塑料模具产值约100亿元，2004年已发展到212亿元，4年平均增长率为21%，高于模具行业总体发展速度近4个百分点。1.塑料模具市场情况我国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大发展，但与国民经济发展需求和世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具已供过于求，市场竞争激烈；一些技术含量不太高的中档塑料模具也有一些趋向于供过于求。2.塑料模具水平及发展趋向近年来，我国塑料模具水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达50t以上的注塑模，精密塑料模的精度已可达到3m，制件精度为0.5m的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产4m/min以上挤出速度的高速塑料异型材挤出模及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩大，高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多。模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都已有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高。三资企业蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高。经过近几年的发展，在塑料模具的开发、结构和企业管理等方面已显示出了一些新的趋向，现综合如下：（1）模具的质量、周期、价格、服务四要素中，已有越来越多的用户将周期放在首位，要求模具尽快交货，这已成为一种趋势。为满足用户的这一要求，各方面的工作必须跟上。（2）大力提高开发能力，将开发工作尽量往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无明确的用户对象之前进行开发（这需要在有较大把握和敢冒一定风险的情况下进行），变被动为主动。目前，电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已经采用这种方法，手机和电话机模具开发也已开始尝试。这种做法打破了长期以来模具厂只能等有了合同，才能根据用户要求进行模具设计的被动局面。事实证明，这种做法不但使模具厂变被动为主动，而且对开发业务和缩短模具生产周期也十分有利，受到用户的欢迎。青岛海尔模具公司等企业的“你给我一个概念，我还你一个产品”的一站式服务模式及太仓求精模塑公司和浙江陶氏模具集团有限公司等企业主动开发的办法已被越来越多企业所接受，这可能也是今后发展的一种趋向。（3）随着模具企业设计和加工水平的提高，过去以钳工为核心，大量依靠技艺的现象已有了很大变化。在某种意义上说：“模具是一种工艺品”的概念已逐渐被“模具是一种高新技术工业产品”所替代，模具“上下模单配成套”的概念正在被“只装不配”的概念所替代。模具正从长期以来主要依靠技艺而变为今后主要依靠技术。这不但是一种生产手段的改变，也是一种生产方式的改变，更是一种观念的改变。这一趋向使得模具标准化程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促使整个模具工业水平不断提高，正在被社会所接受。我国模具行业，目前已有4个国家级高新技术企业，近百个省市级高新技术企业。与此趋向相适应，生产模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐变为技术型人才是十分必要的。当然，目前及相当长一段时间内，技艺型人才仍是十分重要的，因为模具毕竟难以完全摆脱对技艺的依靠。（4）模具企业及其模具生产正在向信息化方面迅速发展，这也是一种趋向。21世纪，信息越来越多，信息技术越来越先进发达，信息已与人们的生产和生活休戚相关。在目前的信息社会中，高水平的模具，现代模具企业，单单只是CAD/CAM的应用已远远不够。目前许多企业已经采用的CAE、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技术及其他许多先进制造技术和虚拟网络技术等都是信息化的表现。向信息化方向发展这一趋向已被行业所共认。（5）随着人类社会的不断进步，模具必然会向着更广泛的领域和更高水平发展。现在，能把握机遇，开拓市场，不断发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含量模具的企业日子普遍好过，任务忙不过来，利润水平和职工收入都很好，日子红红火火。因此，模具企业应把握这个趋向，使自己生产的模具向高水平发展，不断提高自己的综合素质和整体实力及进入国际市场的竞争力。（6）世界上工业发达国家的模具正加速向我国转移，其表现形式：一是迁厂，二是投资，三是采购。这一趋向虽然并非近几年才有，但近几年更加明显。我们应抓住机遇，加快发展步伐。3.存在的主要问题我国塑料模具行业与其发展需要和国外先进水平相比，主要存在6个方面的问题。（1）发展不平衡，产品总体水平较低。虽然个别企业的产品已达到相当高的水平，个别企业的部分产品已达到或接近国际水平，但总体来看，模具的精度、型腔表面粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相比尚有较大差距。包括生产方式和企业管理在内的总体水平与国外工业发达国家相比尚有10年以上的差距。（2）工艺装备落后，组织协调能力差。虽然部分企业经过近几年的技术改造，工艺装备水平已比较先进，有些三资企业的装备水平也并不落后于国外，但大部分企业工艺装备仍比较落后。更主要的是我们的企业组织协调能力差，难以整合或调动社会资源为我所用，从而就难以承接比较大的项目。（3）大多数企业开发能力弱。一方面是技术人员比例低、水平不够高，另一方面是科研开发投入少，更重要的是观念落后，对开发不够重视。模具企业不但要重视模具开发，而且要重视产品开发。（4）管理落后更甚于技术落后。技术落后往往容易看到，管理落后有时却难以意识到。国内外模具企业管理上的差距十分明显，管理的差距所带来的问题往往比技术上的差距更为严重。同一个企业，设备不变，人员不变，管理一变，立竿见影，这样的例子并不少见。（5）供需矛盾一时还难以解决。2004年，国产塑料模具国内市场满足率不足74%，其中大型、精密、长寿命模具满足率还要低，估计不足60%。同时，工业发达国家的模具正在加速向我国转移，国际采购越来越多，国际市场前景很好。市场需求旺盛，生产发展一时还难以跟上，供不应求的局面还将持续一段时间。 （6）体制和人才问题的解决尚待时日。在社会主义市场经济中，竞争性行业，特别是像模具这样依赖于特殊用户，需单件生产的行业，国有和集体所有制原来的体制和经营机制已越来越显得不适应。人才的数量和素质水平也跟不上行业的快速发展。虽然各地都在努力解决这两个问题，但要得到较好解决尚待时日。 展望未来，由于国际、国内宏观环境良好，国内塑料模具各主要用户行业仍将以较快速度发展，塑料模具也必将持续高速发展。目前存在的主要问题通过国内外交流与合作。全行业的共同努力和各方面的支持，不久的将来，定会得到较好的解决。4.发展展望 在信息化带动工业化发展的今天，我们既要看到成绩，又要重视落后，要抓住机遇，采取措施，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，尽快提高塑料模具的水平，把自己带入到国际市场中去，促进我国整个模具行业的快速发展。随着市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展，因此对模具的要求也一定会越来越高。为了满足市场的需要，未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工技术都必将会有较快发展，而且这种发展必须跟上时代发展步伐。展望未来，下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广。当然，这是需要开拓、创新和做出艰苦努力的。 （1)超大型、超精密、长寿命、高效模具将得到发展。 （2)多样材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。（3)各种快速经济模具，特别是与快速成型技术相结合的RP/RT技术将得到快速发展。（4)模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化方向发展，CAD/CAM/CAE/CAPP及PDM等将向智能化、集成化和网络化方向发展。 （5)更加高速、更加高精度、更加智能化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用。 （6)更高性能及满足特殊用途的各种模具新材料将会不断发展，随之而来的也会产生一种特殊的和更为先进的加工方法。（7)各种模具型腔表面处理技术、涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。（8)逆向工程、并行工程、复合加工乃至虚拟技术将得到发展。 （9)热流道技术将会迅速发展，气辅和其他注射成型工艺及模具也将会有所发展。（10)模具标准化程度将不断提高。“十一五”期间，在科学发展观指导下，广大模具企业将进一步深化改革，下功夫搞好科技进步与创新，坚持走新型工业化道路，将速度效益型的增长模式逐步转变到质量和水平效益型的轨道上来，模具工业必将得到更好的发展。第1章 模塑工艺规程的编制1.1 塑件工艺性分析1.1.1塑件的选材以及原材料分析注塑材料分为热塑性树脂和热固性树脂两种。热塑性树脂是由线形高分子单体所构成。加热后具有流动性，即具有流动和固化的可逆性；而热固性树脂是由网状三维高分子单体聚合而成的，在经一次加热固化后，再次加热不再具有流动性。热塑性树脂又分为结晶性与非结晶性两种。聚苯乙烯成型加工性良好，价格较低，用途广。主要有以下特征： 流动性良好，成型温度范围宽； 具有良好的透明性（可见光透过率仅次于聚甲基丙烯酸甲酯，达到90%）； 优良的电器性能； 脆性较大；从总体来看该塑料成型性优，成型收缩率在0.40.8%，吸湿性0.040.05%，密度为1.041.05.-3该塑料适合筒类制品，因此该制品的材料选用玻璃纤维增强聚丙烯。1.1.2塑件的几何形状塑件的几何形状包括脱模斜度、壁厚、加强筋、圆角、支撑面a、 脱模斜度由于塑件冷却后，产生收缩，会使塑件紧紧包住模具型芯或模具型腔中凸出的部分，为了使塑件易于从模具中脱出，并且避免脱模时拉伤或擦伤塑件，因此在设计塑件时必须考虑到塑件内外表面沿脱模方向应具有足够的脱模斜度。玻璃纤维增强聚丙烯的脱模斜度在301壁厚塑件的壁厚与使用要求有关，如果壁厚过薄，塑件在使用上可能不具备足够的强度和刚度。在脱模时难以承受脱模机构的冲击和振动；在成型中，腔体塑料在模具型腔中阻力过大，而使流动性变差，而且不便于塑件从模具中顶出；如果壁厚过厚，会因用料过多使成本增加，并且会使成型时间加长，从而降低生产效率。此外，壁厚过厚的塑件也易产生气泡、缩孔、凹痕、翘曲等缺陷。查表得玻璃纤维增强聚丙烯的最小壁厚为0.75，常用壁厚为4左右。1.1.3塑件的结构和尺寸精度及表面质量的分析 结构分析该塑件为筒状，总体形状为圆柱形，并且两处径向都有凸台，有内螺纹和外螺纹。因此模具设计时必须设置斜导柱抽芯机构分型和螺纹脱模装置，该塑件属于中等复杂程度。 尺寸精度分析该塑件未标注公差为一般制品精度要求不是很高，重要尺寸，M332,M202.5，38和长230,25，16，需要保证其余尺寸都按结构而定。选用MT6级未注公差。 从塑件的壁厚上看，壁厚比较均匀为4左右因此有利于制品成型。 表面质量分析该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，内部不得有缩孔强度刚度得以保没有特别的质量要求，故比较容易实现。1.2注塑机的选择及注塑参数的确定设计注塑模时，必须了解模具与注塑机的基本关系，设计模具必须针对具体的注塑机。1.2.1注射机的选用注射机类型的选择根据塑料的品种,塑件的结构和成型方法,生产批量,现有设备及注塑工艺等进行选择:每种塑料都有适于成型的压力范围，具体塑件所需成型压力范围不仅与塑料品种有关，也与塑料形状、壁厚及浇注系统断面积大小和长度有关。由于聚苯乙烯注塑成型时成型压力范围在90130Mpa范围内所以初选注塑机XSL300注塑机，该注塑机最大注射压力是1000g/2（240Mpa）。1.2.2对注塑机主要参数的校核注塑机的最大注射量是指注塑机螺杆或柱塞以最大注射行程注射时，一次所能达到的塑料注射量。对于任一种塑料，一次所能注射的熔体克数为：MMAX=VD式中 V注塑机最大注塑量（3）；D所注射的塑料熔体密度（g/3）；XS-L-300注塑机最大注塑量为573.04 g 所设计的注塑模，塑件加浇注系统凝料所用的塑料量，不应超过最大注射量。对于正常的批量生产，应满足如下公式：Mr0.8 MMAX 式中 Mr成型塑件所要求的注射量（加上浇注系统凝料所用塑料量）。1.2.3 塑料注塑工艺参数的确定查找相关文献和参考，玻璃纤维增强聚丙烯的成型工艺参数可作如下选择：（试模时，可根据实际情况作适当调整）注塑温度：包括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度：后段温度选用165C中段温度选用250C前段温度选用185C喷嘴温度：选用185C模具温度：70C90C注塑压力：90130Mpa注塑时间：030s保压时间：选用1530s冷却时间：选用1530 s成型周期：4090 s第2章 注塑模的结构设计注塑模结构设计主要包括：分型面的选择、模具型腔数目的确定、型腔的排列方式、冷却水道布局、浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、侧向分型与抽芯机构的设计等内容。2.1型腔数目的确定及设计2.1.1型腔数目的确定开始设计模具时首先需要选择确定模具结构、类型和一些最基本的参数和尺寸，如型腔个数和需要的注塑量制品在分型面上的投影面积、注塑压力、模具的厚度和安装固定尺寸等。当未限定设备时型腔数目的选择须考虑以下因素：（1）根据注塑机的额定注塑量，每次注塑量不超过最大注塑量的80%；（2）根据塑件精度，由于该塑件精度一般，故一般采用多型腔即n=4；（3）生产批量，该塑件为大批量生产故宜取多型腔。塑件质量的计算:根据设计手册可查得玻璃纤维增强聚丙烯的密度为:=1.04kg/dm-3塑件的体积根据计算的:V=39000mm3故塑件的质量为：W=V =390001.04 =40.56g基于以上因素的考虑和塑件质量的估算，该模具选用一模四腔。型腔的布置和浇口的开设部位应力求对称，以防模具承受偏载而产生溢料现象。2.2分型面的选择模具上用以取出塑件和凝料的可分离的接触表面称为分型面。分型面的设计在注塑模的设计中占有相当重要的位置，分型面的设计可以对塑件的质量、模具的整体结构、工艺操作的难易程度及模具的制造等都有很大的影响。 分型面的选择应尽可能简单，以便于塑件的脱模和模具的制造。在选择分型面时应遵循以下原则： 分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处； 分型面的选择应有利于塑件的留模及脱模； 保证塑件的精度要求； 满足塑件外观的要求； 便于模具制造； 减小成型面积； 增强排气效果； 应使侧抽芯行程尽量短；该模具采用两个分型面，开模时，I-I分型面分型，制品连同主型芯从动模板25中抽出。最后，在拉条21和六角螺钉9的作用下，拉动推板18在II-II面分型，同时斜导柱19工作，将哈夫滑块17侧分型，即实现脱模。另外，浇口由I分型面从两侧注入型腔，避免细长型芯受冲击而产生弯曲造成制品壁厚不均匀。2.3 浇注系统与排气形式的设计2.3.1浇注系统设计1) 浇注系统的形式及设计原则浇注系统是指注塑模中从主流道的始端到型腔之间的熔体进料通道，分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统两类。正确设计浇注系统对获得优质塑料产品和提高生产率极为重要。 普通流道浇注系统一般有主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。 普通流道浇注系统设计原则1. 了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动性；2. 采用尽量短的流程，以减少流量和压力的损失；3. 应有利于良好的排气；4. 防止型芯变形和嵌件位移；5. 便于修整浇口以保证塑件的外观；6. 浇注系统应结合型腔的布局同时考虑；7. 流动距离和流动面积比的校核； 主流道和定位环的设计 主流道是注塑机喷嘴与模具接触的部分开始到分流道为止的一段通道，在卧式或立式注塑机上，主流道垂直于分型面，为了能使凝料顺利地从主流道中拔出，所以主流道设计成圆锥形。主流道部分尺寸的确定：d主流道小端直径；主流道小端直径=注塑机喷嘴直径+（0.51）。取为4.5R主流道的球面半径；球面半径=喷嘴球半径+（12）。取13h球面配合高度取35a主流道锥角取4L主流道长度（尽量小于60）；主流道长度取35D主流道大端直径 d+2Ltga/2; D=6.9为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计半径r=5的圆弧过渡。 2）定位环的作用主要是使注塑机喷嘴与模具的主流道准确对正、定位。 主流道衬套由于主流道要与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此大部分注塑模中，主流道部分常设计成可拆卸可更换的主流道衬套。该模具浇口套选用标准件A型。形状尺寸都采用标准。形式如图所示:图2.1 定位圈很多注塑模具定位采用单独加设定定位圈的方法。主流道衬套和定位圈要与所选注塑机的喷嘴和定位孔相一致，定位圈为标准件。该模具也采用标准。定位环的形式也如下图所示:图2.23) 分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，在多型腔模具中必不可少。常用的分流道的截面形状有圆形、梯形、U形和六角形等。流道的截面积越大压力的损失越小；流道的表面积越小，热量的损失越小。用流道的截面积的效率，效率越高，流道设计得越合理。根据流道的截面积的效率及性能，比较来看分流道的截面宜采用梯形，分流道表面粗糙度Ra的值取1.6m，另外，分流道的布置取平衡式排列。分流道截面根据公式W=1.25D得该模具分流道截面积为82。4) 浇口的设计浇口是连接流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分。浇口的尺寸 浇口的截面积一般取为分流道截面积的3%9%，截面积的形状多为矩形（宽度和厚度的比为3：1）或圆形，浇口长度约为11.5，浇口设计应取小值。该模具浇口截面形状选为圆形，长度为1。浇口类型 侧浇口适合于中小型塑件的多型腔模具，因此该模具浇口选用侧浇口形式。浇口尺寸选用如下：L=0.72.0 b=1.55.0 t=0.52.0该模具初选（blh）110.8，试模时修正。浇口位置的确定 浇口开设的位置对塑件的质量影响很大，在决定浇口的位置时，应遵循以下原则:1、浇口应设置在能使型腔的各个角落同时充满的位置；2、浇口应设置在壁厚的部位，使熔体从厚断面流入薄断面，以利于补料；3、浇口应设置在避免塑件表面产生合的部位；4、浇口应设置在有利于排除型腔中的气体的部位；5、对于带有细长型芯的模具，浇口位置的设置应使进料沿型芯轴向均匀进行，以免型芯被熔体冲击而变形；6、浇口的设置应避免引起熔体断裂；7、浇口不要设置在塑件使用中承受弯曲载荷的部位；8、浇口的设置应不影响塑件的外观；该模具浇口设在塑件两端的凸台上，既有利于熔体从厚断面流入薄断面又不影响外观。5) 冷料穴的设置冷料穴是储存因两次注塑间隔而产生的冷料头及熔体流动的前锋冷料，以防止熔体冷料进入型腔，以影响塑件质量，该模具冷料穴设在主流道的末端。2.3.2 排气系统的设计当塑料熔体充填型腔时，必须顺序地排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热而产生的气体。如果气体不能被顺序地排出，塑件会由于填充不足而出现气泡，接缝或表面轮廓不清等缺点，甚至因气体受压而产生高温，使塑料焦化。注塑模的排气方式有四种：利用配合间隙排气； 在分型面上开设排气槽；利用排气塞排气； 强制性排气；该模具利用配合间隙可进行排气，间隙值取为0.030.052.4成型零件的设计2.4.1 成型零件的结构设计模具中成型零件决定塑件的几何形状和尺寸；成型零件包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。1) 凹模也称为型腔，是形成塑件的外表面的模具零件。由于该塑件外表面有凸台结构，形状比较复杂采用镶拼式凹模。将四壁和底板分别经加工，热处理和研磨之后，压入模套之中。2) 型芯和成型杆，型芯和成型杆是成型塑件内表面的模具零件。大的型芯也称为凸模，是成型塑件中较大的，主要内形的零件；型杆一般是指成型塑件的孔或凹模的小型芯。 该塑件为管类零件，因此需要侧向抽芯，型芯的内部有一个圆形与异形的两段内形杆与成型零件的型芯牢固配合。开模时抽出型芯。3) 成型零件的工作尺寸的计算成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用来构成塑件的尺寸，主要有凹模，型芯成型杆及成型环的径向尺寸，凹模的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸等。在模具设计中，应根据塑件的尺寸精度等级及影响塑件的尺寸和精度的因素来确定模具的成型零件的工作尺寸及精度。1) 影响塑件尺寸和精度的因素1）成型收缩率在生产中，成型收缩率的波动很大，从而引起的塑件尺寸误差也较大，塑件的尺寸变化值为：S=（Smax-Smin）LSS塑件收缩率的波动而引起的塑件尺寸误差（）；Smax塑件的最大收缩率；Smin塑件的最小收缩率；查表得玻璃纤维增强聚丙烯的成型收缩率为0.%0.%2）模具成型零件的制造误差如果模具的制造误差在IT7IT8级之间，则成型零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3即Z=1/3 Z模具成型塑件的制造公差；塑件的尺寸公差；2.4.2成型零件工作尺寸的计算具体计算可见以下三个表。表21 尺寸与模具成型零件工作尺寸的取值规定序号塑件尺寸的分类塑件的取值规定模具成型零件的取值规定基本尺寸偏差成型零件基本尺寸偏差1成形尺寸L 、H最大尺寸Ls 、Hs负偏差凹模最小尺寸 、正偏差2内形尺寸l 、h最小尺寸Ls 、hs正偏差型芯最大尺寸 、负偏差3中心距C平均尺寸Cs对称型芯平均尺寸对称表22 成型零件工作尺寸计算公式尺寸类别计算方法说明径向尺寸凹模的径向尺寸其中：塑料的平均收缩率Ls塑件外形最大尺寸（mm）X系数大精度低的X=0.5塑件尺寸的公差（）1径向尺寸仅考虑、的影响。2为了保证塑件实际尺寸在规定的公差范围内对成型 尺寸进行校核如下：型芯径向尺寸式中：为塑件的内形最小尺寸（）其余同上。深度及高度尺寸凹模的深度尺寸式中：为塑件的高度最大尺寸（）；X取值在之间，当尺寸大时，精度要求低的塑件取小值，反之取大值。1深度、高度尺寸仅考虑受、的影响。2深度、高度成型尺寸的校核如下： 型芯的高度尺寸式中：为塑件的内形深度最小尺寸（）中心距尺寸（）式中：为塑件孔或凸台中心距尺寸（）中心距尺寸的校核如下：表2-3 型芯计算表类别序号模具零件名称塑件尺寸计算公式工作零件的尺寸型芯的计算1主型芯250.02525.300.072000.5201.350.22侧型芯60.246.10.03220.622.290.073螺纹型芯20dm大=（D大D大Scpcp） ）m 20.270.0318.376dm中=（D中D中Scpcp） ）m 18.500.0317.548dm中=（D中D中Scpcp） ）m17.660.032.5L=（LLScp）m2.520.158L=（LLScp）m8.20.2中心距大端处的中心距3838.230.03表2-4 型腔计算表类别序号模具零件名称塑件尺寸计算公式工作零件的尺寸型腔的计算型腔的计算1凸耳对应的型腔400.840.080.07160.4416.010.042分型面对应的凸耳50.244.960.0420.0241.9670.02601.260.200.073拐角处型腔290.629.330.07200.620.270.074小端型腔260.626.30.07300.630.320.075型环33dm大=（D大D大Scpcp） ）m33.0480.0331.70dm大=（D大D大Scpcp） ）m31.740.0330.835dm大=（D大D大Scpcp） ）m30.870.032L=（LLScp）m2.010.1510 L=（LLScp）m10.20.22.4.4 型腔壁厚计算注塑成型时型腔内塑料熔体具有数十兆帕的压力型腔应具有足够的壁厚承受这一压力，否则会产生过大弹性变形引起塑件尺寸超差或脱模困难，对于非整体式型腔，过大弹性变形会使拼缝产生溢料现象。型腔壁厚偏小在某些情况下表现为强度不足，工作中产生破坏现象。确定型腔壁厚的方法有计算法和经验法计算法又有按强度，按刚度计算两种。经验法又有查表法和查图法。目前，经验法应用较多，即直接凭生产经验确定模具结构尺寸。该模具侧壁厚度按强度计算，计算公式如下：tc=rp/(p-2PM)-1PM模腔压力（Mpa）；PM=Pik=1000.4=40 MpaP材料的许用应力（Mpa）；45号钢许用应力取137 Mpa。2.4.5 型腔底板厚度的计算按强度条件计算 th=r1.22PM/p经计算得th=20; 考虑注塑的安全性,底板厚度取25.2.5辅助零部件的设计2.5.1脱模机构的设计注塑成型后的制品必须从模具中取出,而完成取出制品的机构称为顶出机构,亦称脱模机构.顶出制品后,顶出机构又要复位.(1) 制品顶出机构顶出机构分为一次顶出和二次脱模机构.对于简单的制品一次简单的顶出就能实现脱模,而对于一些特殊形状的制品,一次脱模动作之后, 制品还难以从型腔中取出,这时必须再增加一次脱模才能从模具中自动卸料.该塑件是细长管状零件并且外表面还有凸台需要斜导柱抽芯后在推板的作用使推杆将浇道偕同制品顶出型腔,与此同时弹簧推动滑块座块使滑块偕型芯弹移,随即制品偕浇道沿型芯轴线方向自行掉落.(2) 脱模阻力的计算将制品从包紧的型芯上脱出所需要克服的阻力称为脱模力.它的计算是设计顶出机构的依据.脱模力的计算:脱模力包括制品因收缩对型芯的摩擦力和大气压力,其大小与制品的壁厚有关.该塑件为圆环形断面制品,它的包紧力为: P=2 r均EL/cosa+cosa+2r均2/(t2cosa+2t r均)式中 L塑件对型芯的包紧长度；280 塑料的收缩率；0.6% 塑料的泊松比； 0.25 r均锥形型芯的平均半径；7.5 E塑料的弹性模量；3000MPa a型芯的单面斜角。0.6由此得出对塑件的包紧力P=20.4918N脱模阻力：脱模时型芯从塑件中抽出时抽拔力为：包紧力；无因次数只与脱模斜度和摩擦系数有关，f取0.1查表得K 为0.0912 则Q=1.865N相应地抽拔时的摩擦阻力为F=f(P-Qsina)=2.047N2.5.2 标准模架的选择为了缩短模具制造周期和降低成本，本塑料制件选用标准模架，模板及垫块和推板的选用都标准。根据型腔数目及型腔尺寸的确定，该模具选用A1-710560-37-F1GB/T12556.11990,其中参数的含义是：710560模架的长度和宽度分别为710mm、560mm模板的选择:模板尺寸根据型腔的尺寸和壁厚来确定模板选用71056080(GB/T4169.8-1984)材料选用45钢推板选用71045550（GB/T4169.7-1984）材料选用45钢2.5.3 对合导向机构的设计对合导向机构是为了保证动,定模两部分能够对准,使加工在动模和定模上的成型表面在模具闭合后形成形状和尺寸准确的型腔.导柱对合导向在注塑模中应用最广泛,包括导柱导套两半部分.该模具也采用这种导向机构.1） 导柱的设计该模具导柱安装在定模部分,导套安装在动模部分.导柱的基本形式有两种.一种是直形导柱,一种是阶梯形导柱,这两种导柱的前端都设计为锥形便于导向.由于该塑件为大批量生产为了保证生产中发生挠曲便于从模板上卸下更换采用阶梯形导柱.导柱的直径尺寸随模具分型面处模板外形尺寸而定,模板尺寸越大,导柱间的中心距应越大,除了导柱长度根据模具具体结构确定外,导柱的其余尺寸随导柱直径而定,导柱的直径根据模板外形尺寸可以查表得出：根据模板的选择，查表选该模具的导柱直径40 由此确定阶梯形导柱的尺寸如图：d(f7)=20 D=35 H=6 d(m6)=30 L1=10 L2=20 R=2.5 W=3导柱安装时模板上与之配合的孔径公差按H7确定，安装沉孔直径取D+2=37导柱长度尺寸应能保证位于动、定模两侧的型腔和型芯开始闭合前导柱已经进入导孔的长度不小于导柱直径。2)导套设计该模具导套选用不带安装凸肩的II型，导套安装时模板上与之配合的孔径公差按H7确定。导套长度取决于含导套的模板厚度,其余尺寸随导套导向孔直径而定.导套的各部分尺寸为:d(H7)=20; d1(m6)=30; D=35; H=6; R=3; L1=1.5d=303)导柱的布置该模具采用4根直径不同的导柱对称布置2.6 抽芯机构的设计有些塑料制品由于结构的需要常带有侧凹和侧孔不能用通常的方法实现抽芯,一般需要采用侧向分型或侧向抽芯机构才能完成侧向活动型芯抽出和复位的机构称为抽芯机构.抽芯机构按动力来源分分为手动、液压、气动和机动.机动抽芯机构抽拔力较大,具有灵活、方便、生产率高且不需要另外添置设备等优点.因此该模具采用机动抽芯机构,利用斜导柱抽芯.该模具采用斜导柱在定模上,滑块在动模上的注塑模结构,侧型芯开在滑块上,开模时,依靠注塑机的开模动力,经斜导柱驱动滑块左移,侧型芯也随之左移实现抽芯动作.并且从挡块的受力状况来看,它与开模方向间的夹角a不能太大.1) 抽芯距的确定抽芯距是将侧型芯从成型位置抽到不妨碍塑件顶出时侧型芯所移动的距离.该塑件是长管形零件内部型芯太长并且型芯为锥形,因此只用抽出一部分型芯后让制件在推杆作用下推出型腔后在自重的作用下自动脱落.选抽芯距S抽=102) 确定斜销倾角. 斜导柱的倾斜角a是斜抽芯机构的主要技术数据之一,它与抽拔力以及抽芯距有直接关系,一般取1525,该模具取20.3) 确定斜销的尺寸. 斜导柱的直径取决于抽拔力及其倾斜角度,可按有关公式计算.该模具根据经验查表得斜导柱直径d=12斜导柱的尺寸:公称直径d=12+0.001+0.021; d1=40; H=10;与斜导柱配合孔极限偏差(H7)0+0.0184) 斜导柱的材料及安装配合斜导柱与导柱相似,多用45钢,热处理硬度55HRC,表面粗糙度小于0.8m.斜导柱与固定板采用过渡配合H7/k6,由于斜导柱在模具工作过程中主要用于驱动侧向滑块作往复运动,故侧型芯的压紧以及滑块的导滑等问题均与斜导柱的安装配合关系不大,所以斜导柱与滑块斜孔之间保留0.51的间隙.斜导柱的长度根据抽芯距,固定端模板的厚度、斜销直径及斜角大小确定L=L1+L2+L3+L4+L5L=(D/2)tg20+h/cosa+d/2tga+s/sina+L5 L5取8 D取18； s=10； h=60； 计算得L约取220斜导柱形式如图:图2.35)滑块与滑模的设计滑块是斜导柱抽芯机构中的重要零部件,一般型芯用钢比滑块用钢要求高因此一般采用组合式,并且组合式便于加工与修配,因此该模具滑块采用组合式.滑槽设计 为了确保侧型芯可靠地抽出和复位,保证滑块在移动过程中平稳,无卡死窜动等现象滑块与滑槽必须很好配合,采用H7/f7.滑块和滑槽的材料 滑块采用45钢,导滑槽部分要求硬度大于40HRC.滑槽用45钢要求硬度为5256HRC.楔块的设计 在制品注射成型过程中,侧型芯在抽芯方向受塑料较大推力,这个力通过滑块传给斜导柱,斜导柱为细长杆,受力易变形,因此必须设置楔块使滑块不致产生位移,从而保证制品精度和斜导柱.楔紧块的楔角比斜导柱倾角a大23.滑块的定位装置 为了保证斜导柱伸出端准确可靠地进入滑块的斜孔,要求滑块在完成抽芯后停留在刚刚脱离斜导柱的地方,不可发生任何位移,否则合模时斜导柱不能准确地插入滑块斜孔.在设计滑块定位时,应根据模具结构特点及其大小选用不同的形式.该模具依靠弹簧的弹力使滑块停靠在挡块上定位,弹簧力是滑块重量的1.52倍.2.7 冷却与加热系统的设计注塑模温度的调节是采用加热或冷却方式来实现的,确保模具温度在成型要求范围内.模具的加热方法有蒸汽、电加热、热水加热等方法;冷却方法有常温水冷却、冷却水强力冷却或空气冷却等方法.对于粘度高,流动性差的塑料则要求较高的模温,此时需要对模具进行加热.但模温也不能过高,模温过高要延长冷却时间,且塑件脱模后容易变形.当模温要求在80C以下时,模具无需设置加热装置,可利用熔融塑料的余热使模具升温,达到要求的工艺温度.若模温要求在80C以上时,模具就要有加热设置.聚苯乙烯成型时的模温20C60C,因此该模具不需要采用加热系统.2.7.1冷却系统的设计（1）凹模冷却系统计算。1) 传热面积的计算如果忽略模具因空气对流、热辐射与注塑机接触所散失的热量，假设塑料熔体在模内释放的热量，全部由冷却水带走，则模具冷却时所需冷水的体积流量V， 设定模具的平均工作温度为40C，用20C的常温水作为模具冷却介质，其出口温度为30C，产量为（初算每8分钟1套）24.3kg/h.V=G/60C（t1-t2）式中 V冷却水的体积流量；(m3/min)G单位时间内注入模具内的塑料熔体的质量；24.3kg/h)塑料成型时在模具内释放的热焓量；(343103J/kg)C冷却水的比热容；J/(kg/m3)冷却水的密度；(kg/m3)t1冷却水的出口温度；(C)t2冷却水的进口温度。(C)根据计算得V=5.7110-4m3/min 根据冷却水处于流状态下的流速与通道直径d的关系，查表由体积流量得冷却水管直径较小, ,因此确定模具冷却水孔的直径d=10；最低流速=1.32m/s.冷却水孔总传热面积A由下式计算：A=G/3600（Tw-T） 式中 A冷却水孔总传热面积（）；G单位时间内注入模具中的塑料质量（kg/h）;塑料成型时在模内释放的热焓量（J/kg）；Tw模具温度（C）；40CT冷却水的平均温度（C）。 25C。根据计算A=34.82） 却水孔总长度计算由于传热面积A=dL，代入式，化简得：L=1.9m式中 L冷却水孔总长度（m）。3） 却水孔数目的计算设因模具尺寸之限制，每一根水孔长度为取0.7m，则模具内应开设水孔数由下式计算：n=A/d 根据计算n约取为44） 冷却水流动状态的校验对冷却介质的流动状态进行校核，其雷诺准数Re=d/Re=1.3210-2/1.0210-6=12941600010000紊流，冷却回路具有良好的冷却效果。2.8 注塑机有关参数的校核模具闭合高度的计算：在支承板与固定零件的设计中，根据经验确定 定模座板：H1=80；上固定板：H2=57；下固定板：H3=63；动模座板：H4=120；根据推出行程和推出机构的厚为200和50因而模具闭合高度：H=H1+H2+H3+H4+H5=570本模具的外形尺寸为710560570。XS-L-300型注塑机模板最大安装尺寸为910910，故能满足模具的安装要求。并且该模具的闭合高度H=513，XS-L-300型注塑机所允许模具的最小厚度230，最大厚度580，即能满足模具的安装条件。HminHHmax经查资料XS-L-300型注塑机的最大开模行程S=590，满足式顶出塑件要求。SH1+H2+（510）=230+160+50+10=350注塑机开模行程足够。经验证，XS-L-300型注塑机能满足使用要求，故可采用。第3章 绘制模具总装图本模具的总装图如图01 , 零件图分别如图02、03、04、05 、06 、07、08本模具的工作原理：模具安装在注塑机上，定模部分固定在注塑机的定模板上，动模部分固定在注塑机的动模板上。合模后，注塑机通过喷嘴将熔融塑料经流道注入型腔，经保压，冷却后塑件成型。开模时，在弹簧的作用下I-I面首先分型，在次过程中斜导柱在II-II面闭合状态下带动滑块可靠地完成抽芯动作。当限位螺钉起限位作用后，模具沿II-II分型，此时，弹簧推动推板使推杆将浇道偕同制品顶出型腔，与此同时弹簧推动滑块座块使滑块偕型芯弹移，随即制品偕浇道沿型芯轴线方向自行掉落。合模时，随着分型面的闭合侧型芯滑块复位至型腔，同时复位杆也对推杆进行复位。第4章 注塑模主要零件加工工艺规程的编程注塑模的成型零件主要包括型芯和型腔,常见的型腔大致为回转曲面和非回转曲面两种。该模具型腔为回转曲面工艺简单采用车削、镗削、内外圆磨削和坐标磨床磨削.对上动模板、型芯的加工工艺过程进行分析。表4-1(1)动模板加工工艺过程如下表: 工序号工序名称工序说明1下料用锯床割断所需的材料,包括需切削的材料2锻造锻造所需的形状,并改善其内部组织3退火消除锻造后的内应力,改善其加工性能4车车外圆和端面5平磨磨上下面及相邻两侧面6划线钳工按型孔及其他安装孔划线7钳工按图加工其余各孔8热处理淬火硬度6264HRC9磨削平磨两端面10电火花成型加工用成型电极加工型腔内部11抛光(2)型芯的加工工艺过程如下表:工序 工序名称工序说明1下料用轧制的圆棒料在锯床上切断2锻造将棒料锻成圆形毛坯3退火退火以消除锻造后内应力,并改善其加工性能4车床加工车外圆和上端面、车锥形,并留加工余量56热处理淬火回火检验硬度5862HRC7磨平面在平面磨床上磨上下端面8磨外圆在外圆磨床上磨外锥形面9101112(3)侧型芯滑块的加工工艺过程如下表:工序号工序名称工艺说明1备料将毛坯锻造成平行六面体,保证各面有足够的加工
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