塑料齿轮套件模具设计说明书资料

1、 毕业设计说明书 1 课题名称、主要内容和基本要求 课题名称：塑料齿轮套件模具设计 主要内容： 1 塑料产品的注塑成型工艺分析 2 注塑模具的结构设计 3 模具装配图和零件图的绘制 基本要求： 1 熟练使用设计软件 AutoCAD、 UG等软件进行模具设计 2 掌握典型实用注塑模具结构的特点和设计方法 3 掌握注塑模具零件等典型工程图的绘制方法 进度安排 周次 工作内容 执行情况 1-3 调研、查阅相关资料； 4-5 熟练使用 AutoCAD造型、工程图和 UG软件的功能 6-7 塑料产品的工艺分析，注塑模模具的结构的初步构思 8-9 分析线、分析面的确定；型芯、型腔的确定 10-11 浇注系

2、统设计、成型镶件设计 12 冷却和顶出系统的设计，模架的选择及其他标准件的 选用，完成完整三维模具的设计 13-14 模具总装爆炸图及型腔零件二维工程图绘制 15 设计说明书及制作 POWERPOIN文T稿，准备毕业答辩 指导教师评语 评阅教师评语 毕业设计（论文）成绩 答辩委员会主任签名： 目录 摘 要 1 一、绪论 2 1- 1 引 言 2 1- 2 解 塑 料 几 何 形 状 及 塑 料 材 料 3 二、注射 机 的 选用 . 5 2- 1 注 射 机 按 外 型 结 构 特 征 分 类 5 2- 2 按 塑 化 方 式 分 类 6 2-3 分 析 制 品 结 构 、 尺 寸 精 度 及

3、 表 面 质 量 9 2-4 初 步 确 定 注 射 机 10 2-5 注 射 模 的 结 构 设 计 . 10 三、确定 型 腔 数及 位置 布 局 方案 11 3- 1 型 腔 数 的 确 定 11 3- 2 型 腔 布 局 方 案 12 四、确定 模 具 结构 方案 14 4- 1 确 定 分 型 面 14 4-1-1 确定模架 组合形 式 14 4-1-2 浇 注 系 统 设 计 15 五、确定 侧 向 分型 与抽 芯 机 构 18 5- 1 抽 芯 距 的 确 定 19 5- 2 斜 导 柱 的 计 算 20 5- 3 滑 块 定 位 装 置 的 设 计 21 5-3-1 锁 紧 楔

4、 设 计 . 22 5-3-2 确 定 推 出 机 构 22 5-4 成 型 零 件 结 构 设 计 . 22 六、模具 设 计 的有 关计 算 23 6- 1 成 型 零 件 工 作 尺 寸 的 计 算 23 6- 1-1 型腔侧 壁厚 度和底 板厚度计算 23 6- 1-2 型 腔 的 计 算 结 果 24 七、注射 机 与 模具 有关 的 参 数及 尺寸 的 校 核 29 7- 1 注 射 机 注 射 量 的 校 核 29 7- 2 注 射 机 闭 合 高 度 和 开 模 行 程的 校 核 30 7- 3 模 具 在 注 射 机 上 安 装 尺 寸 的校 核 30 7-4 模 具 装 配

5、 顺 序 30 7-5 绘 制 模 具 总 装 配 图 . 32 7-6 填 写 制 品 注 射 工 艺 卡 片 （ 见附 表 ） . 33 总 结 33 参考 文献 34 摘要 模具工业是国民经济的基础工业，受到政府和企业界的高度重视， 发达国家“模具工业是进入富裕社会的源动力”之说，可见其重视的 程度。 当今，“模具就是经济效益” 的观念， 已被越来越多的人所接受。 而在模具制造中， 广泛采用各种先进的制造技术并使之不断发展完善， 是促进模具工业兴旺发达的必由之路。 我国模具制造技术发展迅速，逐渐由单一、具体、细节的设计及各 道工序的加工过程向设计、制造技术的系统化、集成化过程转变，已 成

6、为现代先进制造技术的重要组成部分。 本论文主要内容： 塑料齿轮套件模具设计。 塑料齿轮套件模具设计 分了五步介绍： 1 塑件分析； 2 注塑机的确定； 3 模具设计的有关计算； 4 模具结构设计； 5 注塑机参数校核。 、绪论 1-1 引言 塑料模， 是我们日常生活中到处可见的塑料制品。 对塑料模具的设 计，我们要注重它的塑料的材料，要对塑料成型的工艺特性有一定的 了解，因为这些特性与塑料的品种、成塑方法和条件、模具结构等密 切相关，掌握他们有利于合理地选择年成型工艺条件和设计模具，达 到控制产品的质量目的。 毕业设计是完成大学学习任务后， 对综合能力的一次检验， 是我们 CAD 专业的最后环

7、节也是重要的环节。它使理论与实践更加接近，使 自己能够综合运用大学四年里所学的各门课程的知识，加深对理论知 识的理解，强化生产实习的感性认识。 本次设计为塑料齿轮套件模具设计。模具是工业生产中使用极为 广泛的重要装备，采用模具生产制品及零件，具有生产效率高，节约 原材料，成本低廉，保证质量的一系列优点，是现代工业 生产中的重 要手段和主要发展方向。 本次毕业设计经过了三个阶段。第一阶段是按给定零件图要求， 确定模具草图；第二阶段是根据设计方案绘制装配图与零件图并修改 完善设计方案，同时完成编写说明书的前期工作；第三阶段是确定零 件加工工艺过程，编写工艺卡片。在此过程中，若发现有工艺不合理 的设

8、计再对其进行修改和完善。第四阶段是编写说明书。 在工艺规程制定时，由于时间的关系，对其余量及工装设备的选 择不是很确切，且确定毛坯时也显得比较的粗糙。塑料注射模具的设 计，因为缺乏足够的实际经验和深入的理论知识，所以设计时某些部 件的选取比较武断。 由于设计者技术水平有限，经验不足，本次设计肯定会存在一些 缺点和错误，恳请老师和评委批评指正。 1-2 解塑料几何形状及塑料材料 速料成型模具按成行原理分有注射模、压缩模、压注模、挤出模、 吹塑成行模和挤压成形模。此次设计的模具需要成行的塑料零件是齿 轮套件，材质是聚酰胺（ PA ），国外商品名为尼龙。因此注射模是最 适合成行的塑料模。设计模具之前

9、，明确 PA 材料的种类及特性，模 具设计必须符合其成形条件。为了了解 PA 有必要先了解一下树脂及 塑料。 树脂是遇热变软，具有可塑性的高分子化合物的统称。一般是无 定行固体或半固体。分为天然树脂和合成树脂两大类。松香、安息香 等是天然树脂，酚醛树脂、聚氯乙烯树脂等是合成树脂。 树脂是制造 塑料的原材料，也用来制涂料、黏合剂、绝缘材料等。 塑料是一种以有机合成树脂为主要原料，加入或不加入其它配合 材料而构成的人造高分子材料。按受热行为分有热固性塑料和热塑性 塑料。受热后聚合物作物理及化学变化，分子呈网型结构而固化的塑 料为热固性塑料， 如酚醛树脂 （ PF）、脲甲醛树脂 （ UF ）、环氧树

10、脂 （EP） 等。受热后聚合物作物态转变而变软，分子仍为线型或支链型结构的 塑料为热塑性塑料，如聚酰胺（PA）聚乙烯（ PE）、聚氯乙烯（ PVC ）、 聚苯乙烯（ PS）等。按使用特点分为通用塑料、工程塑料、特种塑料 和增强塑料。聚酰胺（ PA ）聚乙烯（ PE）、聚苯乙烯（ PS）、聚氯乙烯 （PVC ）属通用塑料，产量大（约占塑料总产量的75% ）、价格低、用 途广。 ABS 属工程塑料，其力学性能优良、在工程中作结构材料的塑 料。特种塑料具有某一方面的特殊性能，如高耐热性、高电绝缘性类 塑料。 PI 属特种塑料。增强塑料是树脂与增强材料（如玻璃纤维）相 结合而提高塑料机械强度的复合型塑

11、料。FRP、 FRTP 属增强塑料。按 结晶状态分为结晶型塑料和非结晶型塑料。结 晶型塑料是分子规整排 列且保持其形状的塑料。 PA 属结晶型塑料。非结晶型塑料是长链分子 绕成一团（对热塑性塑料）或结成网状（对热固性塑料） ，且保持其形 状的塑料。 PVC 属非结晶型塑料。 PA 通称尼龙。由二元胺和二元酸通过缩聚反应制取或是以一种内 酰胺的分子通过自聚而成。尼龙的命名由二元胺与二元酸中的碳原子 数来决定，如已二铵和癸二酸反应所得的聚缩物称为尼龙 610 ，并规 定前一个数指二元胺中的碳原子数，而后一个数为二元酸中的碳原子 数，由氨基酸的自聚来制取，则由氨基酸中的碳原子数来定。如已内 酰胺中有

12、 6 个碳原子，故自聚物称为尼龙 6 或聚已内酰胺。常见的尼 龙 1010 、尼龙 610 、尼龙 66、尼龙 6、尼龙 9、尼龙 11 等。 尼龙具有优良的力学性能，抗拉、抗压、耐磨。其抗冲击强度比 一般塑料有显著提高，其中尼龙 6 更优。 作为机械零件材料，具有良好的消音效果和自润性能。尼龙耐碱、 弱酸，但强酸和氧化剂能侵蚀尼龙。尼龙本身无毒、无味、不腐烂。 其吸水性强、收缩率大，常常因吸水而引起尺寸变化。其稳定性差， 般只能在 -40oC+100o C 之间使用 为了进一步改善尼龙的性能，常在尼龙中加入减磨剂、稳定剂、 润滑剂、玻璃纤维填料等，克服了尼龙存在的一些缺点 ，提高其强度。 由

13、于尼龙有较好的力学性能，被广泛的应用在工业上制作各种机 械、化学和电器零件，如轴承、齿轮、滚子、滑轮、泵叶轮、风扇叶 片、蜗轮、高压密封扣圈、垫片、阀座、输油管、储油容器、绳索、 传动带、电池箱、电器线圈等零件。 成形特点是熔体粘度低、流动性好，容易产生飞边。成行加工前 必须进行干燥处理；易吸潮，塑件尺寸变化较大；壁厚和浇口厚度对 成行收缩率影响较大，所以塑件壁厚要均匀，防止产生缩孔，一模多 件时，应注意使浇口厚度均匀化；成行时排出的热量多，模具上应设 计冷却均匀的冷却回路；熔融状态的尼龙热稳性较差，易 发生降解使 塑料性能下降，因此不许尼龙在高温料筒内停留时间过长。 由于模具是与注射机配套使

14、用的，设计模具时，大部分结构都是 根据注射机的技术规格来设计的，因此设计过程中，注射机的选用显 得尤为重要，而且应先选用注射机。 二、注射机的选用 2-1 注射机按外型结构特征分类 立式注射机。特点是注射系统与合模系统的轴线重合，并与机 器安装底面垂直。其优点是占地面积小，模具装拆方便，安装嵌件和 活动型芯简便可靠。其缺点是不易实现自动操作，适用于注射量小于 60cm 3 的多嵌件制品，一般为柱塞式结构。 卧式注射机。特点是注射系统与合模系统的轴线重合，并与机 器安装底面平行。是注射机中最普遍、最主要的形式。其优点是机身 低，易于操作加料，制品推出后可自动坠落，易于实现机械化自动化。 其缺点是

15、模具装拆不便，且占地面积大。 直角式注射机。特点是注射机构直立布置，锁模、推出机构及 动、定模板卧式排列，它们相互成直角。其缺点是加料比较困难，嵌 件、活动型芯安装不便。适用于生产形状不对称的制品及使用侧浇口 的模具。 2-2 按塑化方式分类 注塞式注射机。塑料在料筒内受到料筒壁和分流梭两方面传来 的热量而塑化成熔融状态。由于塑料的导热性很差，如果塑料层太厚， 则它的外层熔融塑化时，内层尚未塑化，若要使塑料的内层也熔融塑 化，塑料的外层就会因受热时间过长而分解。因此，注塞式结构不宜 用于加工流动性差、热敏性强的塑料。 止转 螺杆式注射机。可使进入料筒内的塑料颗粒有一个预先塑化的 过程，注射机内

16、的注射注塞用螺杆代替。螺杆除作旋转运动外，还可 作往复运动。进入料筒的塑料，一方面在料筒的传热及螺杆与塑料之 间的剪切摩擦发热的加热下逐步熔融塑化，另一方面被螺杆不断推向 料筒前端。当靠近喷嘴处的塑料熔体达到一次注射量时，螺杆停 动，并在液压系统的驱动下向前推动，将熔体注入模具形腔中去。 PA 热稳定性差的塑料，因此不宜选用柱塞式注射机。再根据给定 塑料件的大小，初步设计一模多腔的注射模所需的注射量要大于 60cm 3 ，且模具形状较大，所以适合选用卧式注射机。立式注射成形 机和直角式注射成形机的结构为注塞式结构，而卧式 注射成形机的结 构多为螺杆式，因此，此塑件应选用卧式且为螺杆式的注射机进

17、行成 形加工。根据技术规格的不同，此类注射机分有多种型号。由 PA 的 成型条件工艺参数 （表 1）结合实用模具设计与制造手册 表 6-931 ， 选型号为 SZ-125 的注射机。 表 1（PA 的成形条件工艺参数 ） 注 螺 杆转 成 喷 喷嘴 机筒温度 预热 预 模具 射 速 形 嘴 温度 （） 温度 热 温度 机 （ r/min 收 形 （ 前 中 后 （ 时 （ 类 ） 缩 式 ） 段 段 段 ） 间 ） 型 率 （h ） 螺 48 0.5 2直00 210 200 190 100 12- 40 杆 % 通 16 式 式 210 230 220 210 110 80 4.0 % 注射

18、压力 （ MPa ） 注射时间 （s） 保压时间 （s） 冷却时间 （s） 成形周期 （s） 40-100 20-90 05 20-120 45-220 表 2（ XS-ZY-125 注射机的技术规格） 额定注 螺杆直 注射压 注射行 注射时 螺杆转 注 锁模 射量 径 力 程 间 速 射 力 （cm3） （ mm ） （MPa） （ mm ） （ min ） （ r/min ） 方 式 （kN） 125 42 150 160 1.8 10-140 螺 900 杆 式 最大 最大开 模具 模具 动、定模 拉杆 定位圈 喷嘴 成形 （合） 最大 最小 固定板尺 空间 尺寸 球头 面积 = 行程

19、厚度 厚度 寸 （m （ mm ） 半 (cm （ mm ） （m （m (mm m 径 2） m） m） mm) mm) （ mm ） 260 360 300 300 200 428 458 100 SR12 360 喷嘴直径 顶出形式 顶杆中心距 机器外型尺寸 （ mm） （ mm） ( mm mm mm) 4 两侧顶出 230 33407501550 2-3 分析制品结构、尺寸精度及表面质量 结构分析。从零件图上分析，该零件总体形状为圆形，在左边 有一个内齿轮，分度圆为45mm, 在右边也有一个外齿轮，其齿顶圆 为 47mm ，齿根圆为 4200.5mm，中间还有一个凹槽，此零件需三 次

20、分型，因此在模具设计时必须考虑侧向分型与抽芯结构，该零件属 于复杂程度。 尺寸精度分析。 零件图中， 重要尺寸如 42.5 00.5 mm 、47mm 、 45mm 等的尺寸精度为 IT3 级；次重要尺寸如 20mm 、 30mm 、 60mm 等的尺寸精度为 IT4 级，由以上分析可见该零件的尺寸精度属 于中等偏上，对应的模具相关零件的尺寸加以保证。 表面质量分析。该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺外，无特 别的表面质量要求，注射机只要控制好相应的各项工艺参数，比较容 易达到要求。 2- 4 初步确定注射机 计算制品的体积和质量 经计算得到制品的体积为 V=43.8 cm3 根据设计手册查得

21、PA 的密度为 p=1.13g/ cm3 固制品的质量为 W=vxp=49.5g, 一般情况下，浇注系统体积可根据 主、分流道尺寸、大小及布局情况进行估计，这里 V 浇 =14.93 cm3, W=14.93x1.13=16.87g 。 初步选定注射机。根据计算制品体积及质量来确定注射机型号 和规格，注塑成型的正常进行，根据生产经验 W 总 80%W 机， 或 W 机 W 总 /0.08 。 式中 W 机注射机最大注射量。 （ cm3或 g ） W 总制品成型所需的塑料总量（cm3或 g） 该制品及浇注系统的总体体积V 总 =V 件 +V 浇 =43.8+14.93=58.73 cm3 总质量

22、为 W 总 =vxp=58.73 x 1.13=66.36g, 所以根据以上计算结 果，选定型腔数目为 2, 即一模两腔的模具结构，考虑模具外形尺寸， 并查阅塑料注射机技术规格表，可初步确定选用 SZ-125 型注射机。 2-5 注射模的结构设计 选择分型面：该制品表面无特殊要求，但零件形状复杂，若选择 如装配图所示分型方 式，即可降低模具的复杂程度，减小模具加工难 度又便于成型后脱模。因模具有三次分型：一分型面分型，浇点被拉 料杆拉断，限位板达到限位，因斜导柱与型腔成型的阻力，使二分型 面先分型，即脱料板将浇道脱下，随即使三分型面分型。顾采用用装 配图所示的分型方式，较为合理。 10 装配图

23、 三、确定型腔数及位置布局方案 3- 1 型腔数的确定 为了提高模具的成形效率，把模具设计成有多个型腔的结构，使 得一次注射成形多个相同的塑料齿轮套件。 而 SZ-125 注射机的最大注 射量为 125 cm 3 、最大成形面积为 320 cm 2 ，这势必会限制模具的型腔 数。而且，此塑件成形模具必须带有侧向抽芯机构，型腔越多，模具 结构就越复杂，从而提高模具的制造难度及加工成本。另外，型腔越 多，成形出的制品精度也就越低。经验认为每增加一个型腔，制品尺 11 寸精度降低 4% ，因此型腔数也不宜过大。 本制品由于采用一模两腔的 模具结构。为图了保证两腔时进料，考虑采用平衡式的型腔布置形式，

24、 图 3-1 所示的型腔排列方式，最大优点是便于设置侧向分型抽芯机构 选用图 3-1 所示的型腔布置形式较为合理。 综合考虑，初步确定为一模两腔的结构 3-2 型腔布局方案 由于 SZ-125 注射机为卧式注射机，模具也应该设计成卧式的，因 此模具在 水平方向上 实现合开 模动作 。而侧向抽芯 运动方 向既可水 平 （如图 3-2 ），也可垂直（如图 3-3）。 12 但对两者进行比较发现，在注射机上安装时，后者上下两个侧型芯 的自重会影响各自的抽芯力，导致两个侧型芯所用抽芯力的大小不同， 破坏两个斜导柱的受力平衡。而且在开模后，上下两个侧型芯所需的限 位形式也会有所不同，从而增加模具结构的复

25、杂性。若采用前者结构， 上述缺点就会全被消除，因此应该选用图 3-2 所示的水平抽芯结构 侧向型芯位置确定后，为了使斜导柱的安装位置不与分流道的开 设位置发生干涉，最好将两个型腔左右设置，即一个型腔设置在整个 模具的左半部分，另一个型腔设置在右半部分，形成一左一右的位置 结构（图 3-4 ）。 13 四、确定模具结构方案 4- 1 确定分型面 由于有两个型腔，若模具设置成一个分型面，塑件成形后就很难 使冷凝料和塑件自动脱落，而且取出塑件和冷凝料也会有一定困难， 因此最好设三个分型面，即一个主分型面 用来取出成形塑料制品， 一个次分型面 用来拉断浇点， 还有一个脱料板将浇道脱下， 注射机、 型腔

26、数与布局及分型面都已确定，接下去就可以对模架的组成形式作 出大致的确定。 4-1-1 确定模架组合形式 注射模设计应尽量选用标准的模架组合形式，但由于此次设计的 模具 结构 比较特殊 ，模 架不 能 完全选用 标准 件，因此 可参照 GBT 12556.1-90 模架标准进行模架设计。 根据成形塑料零件及注射机型号， 再参照 GBT 12556.1-90 模架标 准，初 步确 定模架 主要结构 部件 及主要 尺寸， SZ-125 注最大 厚度为 300mm （见表 2），整个模架的厚度应在200mm 300mm 之间，初定 模架厚度为 235mm 。模具高度或宽度应小于 SZ -125 注射机

27、动、定模 固定板上的拉杆间距，以使模具能穿过拉杆空间安装在固定板上。若 模具高度小于拉杆间距，安装时应把模具吊起，高过注射机，从上往 下穿过拉杆进行安装。若模具宽度小于拉杆间距，安装时则把模具从 注射机一侧横向穿 过拉杆进行安装。因型腔是一上一下分布，高度方向尺寸相对宽 度方向要大，再根据 SZ -125 注射机动、定模固定板尺寸，初定模具 高度为 350mm ，宽度为 250mm ，即模具高度大于模具宽度，且宽度小 于固定板上拉杆间距，在注射机上安装模具时应把模具从上往下穿过 拉杆进行安装。 14 射机所允许的模具最小厚度为 200mm 。 由于浇注系统、侧向抽芯机构及型腔等主要结构还未完全

28、确定， 因此导柱、复位杆的位置先不予确定，以免发生结构上的干涉，待主 要结构部件的设计臻于完善后再作定夺。先进行下一步的设计 浇 注系统的设计。 4-1-2 浇注系统设计 浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴出来后，到达型腔之前在模 具中所流经的通道，其作用是将熔融状态的塑料从喷嘴处平稳的引入 模具行腔，并使熔体填充和固化定形的过程中将注射压力和保压力传 递到塑料制品各部位，以获得主组织致密、外形清晰、表面光洁和尺 寸精确的塑料模具。浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道浇注 系统两大类。此次设计的模具，其浇注系统为普通流道浇注系统。浇 注系统的设计对注射成型效率和制件质量有直接影响，是获得优质塑

29、 料制品的关键。 浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井等四部分组成。 主流道设计 主流道是指从注射机喷嘴与模具接触处起到分流道为止的一段料 流通道，负责将塑料熔体从喷嘴引入模具。当模具闭合后，注射机喷 嘴压紧模具主流道 衬套，并 封紧注射机与模 具之间的间隙，熔 体材料直 接从料筒流入主 流道。 此次设计的模具，为了使冷凝料能从主流 道中顺利拔出，将 主流道设 计成圆锥形。锥 角a约 2o-4 o。见图 4.1 。内壁表面粗糙度 Ra 应小于 0.63-1.25um ， Ra=0.6um。图4.1 注射机喷嘴应于主流道对中，为了补偿对中误差并解决冷凝时的 脱模问题，主流道进口端直径需比喷嘴直

30、径大 0.5-1mm 。主流道进口 直径 d=d0+(0.5-1) (mm). 式中 d0 为注射机喷嘴直径。喷嘴前端孔径 15 d0=4mm。 主流道进口端与喷嘴头部应为球面接触，在主流道衬套上连出一 浅的球面定位槽，将喷嘴的球行头压在主流道进口端凹下的球面半径 R0 大 1-2mm。凹下深度为 3-5mm。 主流道进口前端球面半径R=R0+(1-2)mm ；式中 R0 为喷嘴球面半 径， R0=10, 因此， R=10+2=12mm 。 在保证制品成型的条件下，主流道的长度应尽可能短，以减少压 力损失及废料，但由于主流道的长度与定模座板的厚度及主流道衬套 的安装位置有关，必须结合主流道衬套

31、的设 计一同对其进行确定，因 此主流道长度待定，接下去先设计主流道衬套。 主流道衬套的设计 由于注射成型时，注射机对模具施加的压力很大，主要作用于主 流道衬套上。 且主流道在高温塑料熔体和注射机喷嘴反复接触和碰撞， 所以一般不将主流道直接开设在定模上，而是将它单独开在一个主流 衬套中，通常在淬火后嵌入模具，这样在损失时便于更换或修磨。 常用的主流道衬套由 A 、B两类，此模具选用的 A 型主流道衬套， B 型是为了防止衬套在熔体反压力作用下退出定模设计的，这里不再 赘述。 主流道衬套的材料选用 T8A 要求热处理后硬度达到 50-55HRC ， 其尺寸应根据 SZ-125 型注射机配套的定位圈

32、尺寸及定模的厚度进行 确定。 衬套于定模座板之间的配合采用 H7/m6 。因定模座板必须与脱料 板无间隙接触，所以主流道衬套于定模座板配合后，必须保证其端面 与定模座板大平面处在同一平面内。 主流道衬套长度定为 41.5mm 。主 流道长度随之确定为 37.5mm ，主流道截止到脱料板，塑料熔体流经此 处开始进入分流道。 下一步，分流道的设计。 分流道设计分流道是主流道于浇口之间的料流通道。是塑料熔 16 体由主流道进入型腔的过渡段，负责将熔体的流向进行平稳转换，在 多型腔模中起着将熔体向各个型腔分配的作用。对于单型腔模，可不 设置分流道，因此次设计的模具设有两个型腔，有必要开设分流道， 且开

33、设在定模座板与脱料板之间，并在浇道板上进行加工。 分流道其截面形状及尺寸主要取决于制品的大小、模具结构、材 料及加工难度，确定分流道截面半径为圆形分流道，其尺寸依据推荐 值分流道直径大小定为 R=5mm 。分流道的表面粗糙度不宜太小，以防 将冷凝料 带入型腔，一般要求达到 Ra 值为 1.6um 即可。这样可增大对外层 塑料熔体的流动阻力，减小流速，并与中心熔体之间具有一定的速度 差，以保证熔体流动时具有合理的切变速率和剪切热。 在容易修磨情况下 ，分流 道的 单边 长 度应为 54mm, 总长度为 108mm 。 浇口的设计 浇口是分流道于型腔之间长度非常短，截面又很狭窄的一段料流 通道。浇

34、口截面狭窄，可是经过分流道之后压力和温度都已有所下降 的塑料熔体，产生加速度和较大的剪切热，保证熔体充模时具有较快 的流动速度和较好的流动性。又因其长度短，所以浇口内可容纳的塑 料熔体体积很小，故很容易冷却固化，从而有助于防止保压力不足或 保压时间过短而引起的导流现象。 而且浇口内冷却固化的塑料熔体 （废 料）强度低，非常容易断裂，故使制品与废料分离，并便于制品脱模， 浇口长度和截面尺寸一般均可在试模过程中适当调整。特别是调整其 截面尺寸时， 截面高度的变化与浇口的溶积及浇口冻结时间影响很大： 另外，截面积的变化对塑料荣体内的切变速率影响很大，而且变速率 又与熔体表面黏度有关，所以改变浇口截面

35、尺寸或截面积的大小，可 以控制浇口冻结时间，以及熔体有关充模时的流动性。 浇口的形式很多，参考 ?实用模具设计与制造手册 ?给出的浇口形 式，根据塑料种类、塑料制品的形状及分模落料形式，应选用点浇口。 17 (5)冷料井的设计 冷料穴是用来收集料流前锋的冷料，常设在主流道或分流道末端 如图 4.2 所示半径取 r=5mm ，主流道表面粗糙度 Ra 小于 0.320.63um. 图4.2 五、确定侧向分型与抽芯机构 因为此塑料件有侧凹部分和小凸台，所以成型机构中必须带有侧 向分型与抽芯机构为实现分型时自动抽芯， 把其设计成机动式的侧向 分型与抽芯机构。 机动式侧向分型与抽芯机构利用注射机的开模运

36、动，并对其方向 进行变化后，可将模具侧向分型或把侧向芯从制品中抽出。此次设计 采用斜导柱式抽芯机构。 18 5-1 抽芯距的确定 抽芯距是指侧型芯从成型位置抽到不妨碍制品取出位置时，侧型 芯在抽拔方向所移动的距离。抽芯距通常比侧孔或侧凹的深度大 1-2mm 。 如上图 5-1 所示，采用二等分滑块合模，其抽芯距必须保证瓣合 模块完全退到骨架台肩之外才能将制品脱模， 即必须抽出 S1 的距离加 上 2-3mm ，制品才能脱出， 故抽芯距为 S=S1+2-3mm=(R 2-r 2)2/1 +2-3mm 式中 S 为最小抽芯距，单位为mm； R 为骨架最大半径，单位为 mm： r 为骨架最小半径，单

37、位为mm 。 所以 S=(30 2-152)2/1+2.5=27.5mm. 抽芯力的确定 将侧型芯从制品中抽出所需的力叫抽芯力。影响抽芯力的因素很 多，它与侧型芯成型部分的表面积部分受其几何形状、壁厚塑料的收 缩率、刚性对成型零件的摩擦系数、制品同一侧面同时抽芯的数量、 成型工艺主要参数(注射压力、保压时间、冷却时间)脱模斜度等因 素有关，其计算公式为： F Pa=(fcos +sin )式中 p 为塑料制品收缩率 对型芯单位面积的压力，一般取 8-12MPa,A 为塑料制品包紧型芯的侧 面积，单位为 mm2 f 为摩擦系数，一般取 0.1-0.2 。 为脱模斜度， 19 因为制品侧凹本身是斜

38、面，所以其脱模斜度为侧凹夹角的一半为 35 。 因此， Fmax=10 x3.14x20 x29(0.15xcos35+sin35)=2549.68N, 取所需 最大抽芯力为 2.6KN 。 5-2 斜导柱的计算 斜导柱式侧向分型与抽芯机构是利用斜导柱等传动零件，把开模 力传递给侧向型芯， 使之产生侧向运动并完成分型抽芯动作。其结构 紧凑、动作安全，加工制造比较方便。 斜导柱倾角 a 不宜太大，常采用 15-20o，在抽芯距一定的情况下， 斜度越大，所需斜导柱就越短。为缩短斜导柱长度取 a 为 20o。 斜导柱所受的弯曲 Fw、抽芯力 F、开模力 Fk 与倾角 a 的关系，如 下图 5-2 不

39、计斜导柱与导滑孔间的摩擦力，滑块与导滑槽间的摩擦力，其 关系式 Fw=F/cosa=3/cos20o =3.19KN. 斜导柱工作部分长度 L=s/sina=27.5/0.342=80mm, 抽芯距 s 对应的 开模行程 Hc=sxcosa=27.5x2.74=75mm 主分型面整个开模行程 Hz=Hc +(5-10)mm=80mm 选斜导柱公称直径为25 mm ，进行强度校核。 d (NH1/0.1 弯cosa) 1/3 20 1/3 (2549.68X10/97X0.94) 14.08 mm 选取斜导柱直径为 25 mm 强度足够。 斜导柱长度是根据抽芯距、固定端模板厚度，斜导柱直径及倾角

40、的大 小有关。 斜导柱的材料用碳素工具钢 T8A 热处理要求硬度为 HRC54-58 ， 表面粗糙度小于 Ra0.8 。斜导柱与定模板采用过渡配合 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 的压力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 斜导柱与滑料孔之间可以采用较松的间隙配合，这里采用 H11/b11 。 斜导柱孔的位置确定在滑块正中且在其长度的 2/1 处。 5-3 滑块定位装置的设计 为了保证斜导柱伸出端准确可靠的伸入滑块斜孔，要求滑块在完 成抽芯后停留在刚刚脱离斜导柱的位置，不可发生位移，否则合模时 斜导柱不能准确的插入滑块斜孔，

41、所以必须保证定为装置灵活可靠， 其结构如下图 5-3 利用弹簧、钢球定位，适用于侧向抽芯，另外合模 完成后，为了防止两个滑块发生左右偏移，导致型腔结构尺寸受到破 坏，必须在滑块合模滑动终了位置处设置定位机构 ，如下图 5-4 21 5-3-1 锁紧楔设计 在制品注射成型过程中，侧型芯在抽芯方向受到较大的推力作用， 推力通过滑块传给斜导柱，而一般斜导柱为细长杆，受力后变形。因 此必须设置锁紧楔，使滑块不致产生位移，从而保证制品精度和斜导 柱。滑块常用锁紧形式如下图 5-5 所示。 5-3-2 确定推出机构 通过对制品的结构形状，使用要求等的分析宜采用型芯固定板固 定型芯的顶管结构，型芯为正常的固

42、定方式，但要求动模型腔板增厚， 已达到塑料模脱出距离的要求，由于顶出行程包含在型腔板内。而动 模型腔板又不宜过厚，但顶管较短，使用寿命长，而且此脱模机构在 完成一次脱模动作，开始下一个工作循环时必须回复到初始位置，因 此必须有复位装置或复位杆。 5-4 成型零件结构设计 凹模结构设计 此模具采用一模两腔机构形式，考虑到加工难易程度和材料的价 值利用因素上凹模采用镶嵌式结构。 型芯结构设计 型芯主要是与上凹模相结合结构成模具的型腔。 22 六、模具设计的有关计算 6-1 成型零件工作尺寸的计算 查有关表可得 PA 的收缩率为 0.6%-1.4% ，参见 ?塑料成型工艺及 模具简明手册 ?的规定，

43、型腔的最小尺寸为基本尺寸，偏差为正值：型 芯的最大尺寸为基本尺寸，偏差为负值。根据塑料平均收缩率法计算 型腔、型芯的 工作 尺寸，各工作部位尺寸计算结果：(一般取 S-1%,e /4 )通常制品中尺寸为 1mm 和小于 1mm ，并带有大于 0.05mm 的公差的部位， 以及 2mm 和小于 2mm ，并带有大于 0.1mm 公 差的部位，不许进行收缩率计算。 6-1-1 型腔侧壁厚度和底板厚度计算 下凹模镶块型腔侧壁厚度计算 下凹模镶块型腔为整体圆形型腔，根据整体式圆形型腔壁厚计算 公式 2/1 S=rx(1-u+Ee /rp)/(Ee /u-1) 2/1-1 2/1 =1.5x(1-0.2

44、75+21x0.03/15x30)/(21x0.03/15x30-0.275-1) 2/1 -1 =3.67mm r- 凹模内半径 u- 泊松比，常取 0.25-0.3 e- 允许变形量( cm )一般不超过塑料的溢流边(一般取0-0.3 ) p型腔压力 25 40MPa E- 弹性模量，钢取 2.1MPa 考虑到下凹模镶块还需安放侧向抽芯机构，故取下凹模镶块的外 形尺寸为 80 x80mm 下凹模镶块底板厚度计算 根据整体式圆形型腔底板厚度计算 h=(3pr 2/4e ) 2/1 23 2 =(3x30 x15 2/4x147) =34.44mm e 弯曲许用应力，取 147Mpa 6-1-

45、2 型腔的计算结果 ( 1 ) 型腔、型芯工作尺寸计算 上凹模镶块型腔径向尺寸 S 为塑料 D=(D1+D 2S-4/ 3 ) 0 式中 D 为型腔的径向基本尺寸， D1 为型腔的最大尺寸， 的平均收缩率 0.12 D=47.24+47x0.01(-3x0.48/4) =47.35 00.12 mm 42.5 00.2244 D=42.74+42.5x0.01(-3x0.48/4) 0 =42.805 0 0.12 mm 69 0.46 D=69+69x0.01(3x0.16/4) 0.115 =69.345 00.115 mm 型腔深度尺寸 H=H1+H2S-2 /3 0 S 为塑料 式中

46、H 为型腔的深度基本尺寸， H1 为型腔的最高尺寸， 的平均收缩率 10 0 0.16 24 H=10+10X0.01-(2X0.16/3) 0.04 0 =9.993 0 0.04 mm 8 00.1100 H=(8.1+0.09-2X0.2/3) 0 =8.06 0 0.05 mm 6 00.18 H=(6+6X0.01-2X0.18/3) 00.045 =5.94 0.045 mm 型芯高度尺寸 h=(h1+h2s+2 /3) 0 S 为塑料 5 0 0.30 h=(4.62+5x0.01+2x0.38/3) 0 0.095 式中 h 为型腔的径向基本尺寸， h1 为型芯的最小尺寸， 的

47、平均收缩率 =4.923 00.095 mm 7 00.16 h=(7.07+7x0.01+2x0.16/3) 00.04 =7.177 00.04 mm 型芯径向尺寸 S 为塑料 d=(d1+d2s+3 /4) 0 式中 d 为型腔的径向基本尺寸， d1 为型芯的最小尺寸， 的平均收缩率 ?30 0.36 d=(30+30 x0.01+3x0.36/4) 0.09 =30.57 00.09 mm ?20 00.1202 d=(19.88+0.2+3x0.32/4 0 0.08 =20.32 0.08 mm 25 ?35 0 0.42 0 0.105 d =(34.58+35x0.01+3x0

48、.42/4) =35.245 00.105 mm 下凹模镶块型腔径向尺寸 S 为塑 D=(D1+D 2S-4/3 ) 0 式中 D 为型腔的径向基本尺寸， D1 为型腔的最大尺寸， 料的平均收缩率 80 0.74 0.74 D=(80.74+80 x0.01-3x1.48/4) 0 0.37 =80.47 0 mm ?68 0.64 0.64 D=(68.64+68x0.01-3x1.28/4) 0 =68.36 0.32 0 mm 型腔深度尺寸 S 为塑料 H=(H1+H2S-2 /30) 0 式中 H 为型腔的深度基本尺寸， H1 为型腔的最高尺寸， 的平均收缩率 90 0.12 0.2

49、H=(39.12+39x0.01-2x0.32/3) 0 =39.297 00.08 mm 6 00.14 H=(6+6x0.01-2x0.14/3) 00.14 0.035 =5.967 0 mm 型芯高度尺寸 S 为塑料 h=(h1+h2s+2 /3) 0 式中 h 为型腔的径向基本尺寸， h1 为型芯的最小尺寸， 的平均收缩率 29 00.1108 26 0 0.07 h=(28.82+29x0.01+2x0.28/3) =29.297 00.07 mm 10 0 0.06 h=(9.84+10 x0.01+2x0.16/3) 0.04 =10.047 0 0.04 mm 型芯径向尺寸

50、d=(d1+d2s+3 /4) 0 式中 d 为型腔的径向基本尺寸， d1 为型芯的最小尺寸， S 为塑料 的平均收缩率 0.14 ?3000.1144 d=(29.86+300.01+30.28/4) 00.07 0 =30.3 0.07 mm 0.24 ?42.5 00.2244 0 0.12 d=(42.26+42.5x0.01+3x0.48/4) =43.045 00.12 mm ?47 00.36 d=(46.64+47x0.01+3x0.36/4) 00.09 =47.38 00.09 mm 侧型芯型腔径向尺寸 D=(D1+D 2S-4/3 ) 0 S 为塑 式中 D 为型腔的径向

51、基本尺寸， D1 为型腔的最大尺寸， 料的平均收缩率 85 00.52 D=(85+85x0.01-3x0.52/4) 0 =85.46 00.13 mm 64 0 0.56 D=(64+64x0.01-3x0.56/4) 0 =64.12 0 mm 27 型芯径向尺寸 S 为塑料 d=(d1+d2s+3 /4) 0 式中 d 为型腔的径向基本尺寸， d1 为型芯的最小尺寸， 的平均收缩率 0 0.08 34 00.212 d= ( 33.8+34x0.01+3x0.32/4 =34.38 00.08 mm 15 0.10 0.10 d=(14.9+15x0.01+3x0.2/4) 0.05

52、0 =15.20 0.05 mm 型腔深度尺寸 S 为塑料 H=(H1+H2S-2 /3) 0 式中 H 为型腔的深度基本尺寸， H1 为型腔的最高尺寸， 的平均收缩率 10.5 00.324 H=(10.8+10.5x0.01-2x0.54/3 0 =10.545 00.135 mm 0.10 8+ 0.10 H=(8.1+8x0.01-2x0.2/3) 0 =8.047 00.05 mm 型芯深度尺寸 S 为塑料 h=(h1+h2s+2 /3) 0 式中 h 为型腔的径向基本尺寸， h1 为型芯的最小尺寸， 的平均收缩率 12 0.12 0.12 0 0.11 h=(11.78+12x0.

53、01+2x0.44/3) =12.193 00.11mm 28 8 0.10 0.10 h=(7.90+8x0.01+2x0.2/3) 0.05 =8.113 00.05 mm 凹模型腔深度尺寸 H=(H1+H2S-2 /3) 0 式中 H 为型腔的深度基本尺寸， H1 为型腔的最高尺寸， S 为塑料 的平均收缩率 24 0.24 H=(H1+H2S-2 /3) 0 =(24+0.24-0.16) 0.06 =24.08 00.06 mm 型芯深度尺寸 S 为塑料 h=(h1+h2s+2 /3) 0 式中 h 为型腔的径向基本尺寸， h1 为型芯的最小尺寸， 的平均收缩率 6 0 0.14 h

54、=(5.86+0.06+0.093) 0.035 0 =6.01 0.035 mm 14 0.18 h=(13.82+0.14+0.12) 0.045 =14.08 0 0.045 mm 七、注射机与模具有关的参数及尺寸的校核 7-1 注射机注射量的校核 查表知 SZ-125 型注射机最大注射量 125X0.8=100g 本模每次注射所需塑料的总质量约为66.36g, 所以能满足要求。 7.1.1 注射压力和锁模力的校核 29 查得 SZ-125 型 注射 机的最大 锁模力 F 锁=900KN， 而 P 模 22 A=30 x（3x3.14x30 2x2+3.14x30 2x2=3390120

55、N）=339.012kN P 模 - 塑 料熔体在型腔内的平均压力（MPa）一般取 30MPa。故能满足 F 锁 P 模 A（ 900KN 339.012KN ） 查表得 SZ-125 型注射机额定注射压力为119MPa，而 PA 塑料成型 时的注射压力为 70-100MPa, 故能满足 P注 P 成型的要求。 7-2 注射机闭合高度和开模行程的校核 查表得 SZ-125 型注射机所允许模具的最小的闭合厚度为 200mm, 最大闭合厚度为 Hmax=300mm, 而模具厚度为 Hm=235mm, 即模具满足 Hmin Hm Hmax 的安装要求。 查表（ 4-1 ） SZ-125 型注射机的最大开模行程为S=300mm, 而型号 为 A4-250X315 19-Fi GB125565-1900 模架，能满足模具推出制品所需 开模距 S=H1+H2+a+（5-10） =98+34+56+ （ 5-10 ） =193-198mm 的要求。 H1 一般等于模具型芯高度。 7-3 模具在注射机上安装尺寸的校核 从标准模架外形尺寸 250 x315x235mm 上看，小于 SZ-12