注射 塞杆 设计书

1、注射器塞杆注射模的设计目录1 引言5 1.1我国塑料模具近几年的发展概况和市场情况.5 1.2我国塑料模具的发展趋势.6 1.3 国内外注塑模快速设计与快速制造的情况.62 注射模设计与成型过程概述.6 2.1 注射模的组成.6 2.2 注射模结构.63 塑件分析及塑件制品外观设计.6 3.1塑件材料分析.7 3.2制品分析.74 注射机的型号和规格选择及校核.8 4.1注射机的选用.8 4.2 注射压力的校核9 4.3 锁模力的校核9 4.4 开模行程与推出机构的校核10 4.5 分型面的选择105 行腔数目的确定.106 浇注系统的设计.11 6.1 浇注系统的组成及设计原则11 6.2

2、浇注系统各部件设计117 成型零件的工作尺寸计算.13 7.1 凹模的结构形式13 7.2 凸模的结构设计14 7.3 成型零件的工作尺寸计算148 导柱导向机构的设计.179 脱模机构的设计.17 9.1 脱模机构选用17 9.2 脱模力的计算17 9.3 顶杆的结构形式及形状18 9.4 顶杆的固定方式18 9.5 顶杆设计时注意事项1910 温度调节系统的设计.19 10.1 冷却系统的计算.19参考文献.21注射器塞杆注射模的设计摘要 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一,而注塑模具时期中发展较快的种类,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的意义. 本设

3、计介绍了注射成型的基本原理,特别是单分型面注射模具的结构与工作原理,对注塑产品提出了基本的设计原则;详细介绍了冷流道注射模具浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程,并对模具强度要求做了说明; 通过本设计,可以对注塑模具具有一个初步的认识,注意到设计中的某些细节问题,了解模具结构及工作原理.关键字: 塑料模具 分型面 标准 The plastic injection modle of pole Abstract Now The plastics industry in one of the growing quickest industry classes in the world, but

4、 the injection mole is develops the quick type .Therefore,There have biggist significance to research injection mold to understood that the plastic of production processimprove the product quality . This desin introduced the basic principle of infection molding,specially single is divided the profil

5、e to infect moles structurethe principle of work, That proposes the basic design principle of products; Introduched the details of the system that are cold folw channel infection of mold gating 、the temperature control systemthe design process of going against system ,has given the explanation to th

6、e mold intensity repuest; Through this design,may to cast the mold to have a preliminary understanding,motes some certain detail questions in design,understands the mold structurethe principle of working.Key word: The plastic Mold Parting Line Standrad1 引言当今市场竞争要求企业必须低成本、高效率。快速地开发新的产品，全面提高对市场的快速响应能力

7、。在模具行业，用户对模具的开发周期要求也越来越短。在这样的形式下，企业为了提高自身竞争能力，许多企业大多采用CAD技术用于模具设计。PRO/E软件是当前广泛使用的三维CAD软件中的典型代表，开发一套基于PRO/E的塑料模具快速设计系统，是企业适应市场经济较好的选择。1.1我国塑料模具近几年的发展概况和市场情况目前塑料模具技术的现状体现在以下几个方面：1、 模具工业产值逐年增加20世纪80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列政策的支持和引导下，再加之产品规模化的生产的需要，我国模具工业特别是塑料模具发展十分迅速。到2002年我国模具总产值已达280亿元。在未来的模具市场中，塑料模具在模具总

8、量中的比例将逐步提高。2、 大型、精密塑料模具制造能力不断增强我国塑料模工业从起步到现在，历经多半个世纪，有了很大的发展，模具制造技术水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48in大屏幕彩电塑壳注射模，以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具；在精密模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具几塑封模具。3、 模具寿命不断提高新型模具型腔材料及其热处理工艺的不断问世，使得型腔模具的使用寿命有很大提高。4、 成型工艺不断改进多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶块互换结构和抽芯脱模机构的创新设计发面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟。5、 热流道塑料模具开始推广和使用由于

9、热流道注射模具的独特优点，近几年来，塑件生产采用率达到20%以上。采用做多的是内热式热流道装置，也有少数采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。6、 CAD/CAE/CAM技术已趋于成熟7、 模具标准化率有显著提高1.2我国塑料模具的发展趋势经历近几年的发展，在塑料模具的开发、结构的调整以及企业管理等方面已显示出以下新的发展趋势：1. 在模具的质量、交货周期、价格、服务四要素中，越来越多的用户将交货周期放在首位。2. 大力增强主动开发能力。1.3国内外注塑模快速设计与快速制造的情况的广泛应用，目前设计已达到了。近几年国外的许多优秀三维软件引入我国，促进了我国模具设计快速发展。注射模设计与

10、成形过程概述2.1注射模的组成一般的注射模根据模具中的各个零件的不同功能，注射模可有以下个系统或者机构组成：成形零部件、浇注系统、导向和定位机构、脱模机构、侧向分型抽芯机构、温度调节系统、排气系统2.2注射模结构主要有如下七种注射模基本结构：单分型面注射模、双分型面注射模带活动镶块的注射模、带侧向分型抽芯的注射模、机动脱螺纹的注射模、脱模机构设在定模的注射模、无流道凝料注射模。3 塑件分析及塑件制品外观设计原始设计依据，即制品工程图，在此基础上建立制品的三维模型产品设计要求：1. 材料：PP+30%CACO32. 生产批量：大批量3. 未注拔模斜度小于50.未注壁厚1.5mm，未注圆角R0.5

11、mm4. 未注尺寸公差取SJ1372-7,8级5. 符合企业标准Q/EZ7.123.1 塑件材料分析（1）PP学名聚丙烯，其相对分子质量一般为1050万。分子式为-CH3-CH-n-PP 的主要特点如下：1.成白色蜡状，无毒，透明；2.有着极低的密度（0.890.92g/cm3），质量很轻，是大品种塑料中最轻的一种；3.化学稳定性好，在室温下溶剂不能溶解PP4.耐热性好，能在1300C使用；5.有着优异的力学性能，包括拉伸强度、压缩强度和硬度，突出的刚性和弯曲疲劳性能；（2）PP的注射工艺参数1.注射机：螺杆式，螺杆转数为30-60r/min。2.料筒温度（0C）：后段 160-190： 中段

12、 180-200： 前段 200-230。3.喷嘴温度（0C）：180-190。4.模具温度（0C）：40-80。5.注射压力：（MPa）：70-1206.注射时间（s）：39.6（注射时间取1.6，冷却时间30，辅助时间8）.3.2制品分析以下为塑料制品的外观：塑料制品为轴体结构，由设计图纸可知其有四个尺寸提出精度要求，零件的总体尺寸大小适中，比较适合于模具生产。4 注射机的型号和规格选择及校核注射模是安装在注射机上的，因此在设计注射模具时应该对注射机有关技术规范进行必要地了解，以便设计出符合要求的模具，同时选定合适的注射剂型号。4.1 注射机的选用（1）注射量的计算 塑件体积：V塑=3.0

13、45cm3 塑件质量：m塑=V塑=0.9*1.02g=2.74g(2) 浇注系统凝料体积的初步估算浇注系统的凝料体积在设计之前是不能确定准确的数值的，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2-1倍来估算。由于本次采用流道简单且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.5倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统的凝料和4个塑件体积之和）为V总=nV塑+V浇 （51） 式中：n型腔的数目 V塑塑件的体积（cm3） V浇浇注系统的总体积（cm3） 本式查 塑料成型工艺及模具设计P95.V总=nV塑+V浇 =(1+0.5)*12=3.045*1.5*12=54.81 cm3（3）选择注射机根

14、据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总质量，并结合注射机公称注射量V公=V总/0.8式中： V公注射机公称注射量（cm3） V总 一次注入模具型腔塑料熔体的总体积（cm3）本式查 塑料成型工艺及模具设计P95. V公=V总/0.8=68.513（cm3）根据以上计算初步选定公称注射量为125 cm3，注射机型号为XS-2Y-125螺杆式注射机，其主要技术参数见下：额定注射量/cm3125模具最大厚度/mm300螺杆直径/mm42模具最小厚度/mm200注射压力/MPa120动、定模固定板尺寸/mm*mm428*458注射行程/mm115拉杆空间/mm*mm260*290注射时间/s1.6定位

15、孔直径/mm125锁模力/KN900喷嘴球半径/mm12最大成型面积/cm2320喷嘴孔径/mm2.8最大开模行程/mm300合模方式液压机械液压机械4.2注射压力的校核该项工作是校核所选注射机的公称压力P能否满足塑件所成型时需要的注射压力P0，其值一般为80110MPa，通常要求为PP0。我们这里选90MPa。4.3 锁模力的校核锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力，当高压的塑料熔体充填模腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。为此，注射机的额定锁模力必须大于该胀型力，即：F锁F胀=A总*P型 （41）F锁注射机的额定锁模力（N）P分模具型腔内塑料熔体平均压力（MPa）一般为注

16、射压力的0.30.65倍，通常取2040MPa。我们这里选P型=30MPaA总塑料和浇注系统在分型面上的投影面积之和（mm2）A塑=63*10+4*4+8*（5-4/3）+4*4/3=630+16+21.6+9.24=676.84mm2A总=n(A塑+ A浇)=n(A塑+ 0.2A塑)=12*1.2 A塑=12*1.2*676.84mm2=9746.496 mm2所以 F锁F胀=A总*P型=9746.496*25=243.66（KN）注射机公称锁模力F锁=900KN，锁模力安全系数为K=1.1-1.2，这里取K=1.2，则K F胀=1.2 F胀=1.2*243.66=292.29KN所以注射机

17、锁模力校核合格。4.4开模行程与推出机构的校核当开模行程与模具厚度无关时这种情况主要是指锁模机构为液压机械联合作用的注射机，其模板行程是由连杆机构的做大冲程决定的，而与模厚度是无关的。此情况有两种类型：（1） 对单分型面注射模，所需开模行程H为：SH=H1+H2+（510）mm (42) 式中：H1塑件推出距离（也可以作为脱模高度）（mm） H2包括浇注系统在内的塑高度（mm） S注射机移动版最大行程（mm） H所需要开模行程（mm）（2） 对双分型面注射模，所需开模行程为：SH=H1+H2+a+（510）mm (43)式中，a中间板与定模的分开距离（mm）本设计中的模具为单分型面，有公式(4

18、2)可得：S8.5+70+5=83.5mm即最小开模行程为83.5mm4.5 分型面的选择4.5.1 分型面的形式分型面的形式与塑件几何形状、脱模方式、模具类型及排气条件、浇口形式等有关，我们常见的形式有如下五种：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、阶梯分型面、曲线分型面。4.5.2 分型面的选择原则a.便于塑件脱模b.考虑和保证塑件的外观不遭损坏c.尽力保证塑件尺寸的精度要求（如同轴度等）d.有利于排气e.有利于模具的加工5 型腔数目的确定一次注射只能生产一个塑料产品的模具称为单型腔模具，如果一副模具一次注射能生产两件或者两件以上的塑料产品，则称为多型腔模具。与多型腔模具相比较，单型腔模具塑料

19、制品的形状和尺寸一致性好。成型的工艺条件容易控制，模具结构简单、紧凑，模具制造成本低，制造周期短。但是在大批量生产情况下，多型腔模具是更适合的形式，它可以提高生产效率，降低塑件的整体成本。本设计中，根据制品的尺寸及其特性，宜选用多型腔模具。初步定为一模十二腔结构形式。如图5-1所示。 6 浇注系统的设计6.1 浇注系统各部件设计 6.1.1 主流道设计主流道的主要设计点为：（1） 主流道圆锥角a=20 -60,对流动性差的塑件可取30 -60，内壁粗糙度为Ra0.63µm（2） 在模具结构允许的情况下，主流道尽可能短，一般小于60mm，过长则会影响熔体的顺利充型。本次设计选择主流道长

20、度为60mm。主流道小端直径：d=注射机喷嘴孔径+（0.5-1）mm=（2.8+0.5）mm=3.3mm主流道大端直径：D=d+2L主tan=3.3+2*50*tan40=6mm主流道球面半径：注射机喷嘴球头半径+（1-2）mm=（12+2）mm=14mm球面的配合高度：h=3mm(3)主流道的凝料体积V主=/3L主（R2主+r2主+R主r主）=3.14/3*50*（42+2.252+4*2.25）mm3=1573.27 mm3=1.57 cm3(4)主流道当量半径Rn=(4+2.25)/2 mm=3.125 mm(5)对小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式。但在大多数情况下是将主流道衬

21、套与定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上。主流道衬套与定模座板采用H7/m6过渡配合，与定位圈的配合采用H9/h9间隙配合。（6）主流道衬套一般选用T8、T10制造，热处理强度为5256HRC6.1.2冷料穴的设计冷料穴一般位于主流道对面的动模板上。其作用就是存放料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而形成接触；此外，在开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端直径。冷料穴的形式有三种：一种是与推杆匹配的冷料穴；二种是与拉料杆匹配的冷料穴；三种是无拉料杆的冷料穴。6.1.3 分流道的设计（1）分流道的尺寸：因为各种塑料的流动性有差异，

22、所以可以根据塑料的品种来粗略地估计分流道的直径。但对于壁厚小于3mm，质量在200g以下的塑料，可用此经验公式确定其流道直径：D=0.2654m·L (63) 式中，m流经分流道的塑料量（g）；L分流道长度（mm）；D分流道直径（mm）。这里取m=49.329g,L=100mm.固分流道尺寸为D=0.2654*49.329*1006(mm).分流道的长度取L分=100 mm H=3.5 mm B=6 mm X=5 mm（2）凝料体积分流道的长度: L分=2*50mm=100mm分流道截面积：A分（6+5）/2*3.5mm2=19.25mm2凝料体积：V分=L分A分=100*19.25

23、mm3=1925mm31.925cm3(3)校核剪切速率确定注射时间，取t=1.6s计算分流道体积流量：q分=（V分+V塑）/2=（2.31+54.81）/1.6cm3/s=35.7 cm3/s剪切速率：r分=3.3q分/R3分 (64)式中：r分剪切速率（s-1） q分分流道体积流量(cm3/s) R分分流道当量半径（mm）本式查塑料成型工艺及模具设计P95。r分=3.3q分/R3分=3.3*35.7*1000/3.14*(5/2)3s-1=2400 s-1该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率500-5000 s-1之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。（4）分流道的布置

24、：分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响。分流道的布置形式分平衡式与非平衡式两类，这里我们选用的是平衡式的布置方法。（5）浇口的设计浇口的理想尺寸很难用理论公式计算，通常根据经验确定，取其下限，然后再试模过程中逐步加以修正。一般浇口的截面积为分流道截面积的3%9%，截面形状常为矩形或圆形，浇口长度为0.52mm，表面粗糙度Ra不低于0.4m本次设计模具的产品属于板式壳体结构，宜选用点浇口的板状结构，同时为了加快注射速率，降低阻力，减少翘曲变型，采用三个点浇口同时进料的形式。点浇口如图6-4所示。7 成型零件的工作尺寸计算7.1 凹模的结构形式我们的产品属于小型制件，从各方面分析我们可选用整

25、体式凹模。本设计中，凹模与凸模的接触面为平面，用螺钉和定位销来固定凸模和动模板以及凹模和定模板。7.2凸模的结构设计 凸模（即型芯）是成型塑件内表面的成型零件，通常可分为整体式和组合式两种类型。我们根据凹模的结构形式选择组合式凸模整体装配式凸模。7.3 成型零件的工作尺寸计算 7.3.1 凹模径向尺寸计算（1）塑件外部径向尺寸的转换：L1=170-0.38，相应的塑件制造公差1=0.38 mm； LM=（1+Scp）Ls-x+z0 (71)式中LM模具型芯径向基本尺寸Ls塑件内表面的径向基本尺寸模具制造公差塑料内表面径向基本尺寸的公差其中，Scp是塑件的平均收缩率，查表一可得PP的收缩率为1%

26、2.5%，Scp=(0.001+0.025)/2=0.0175;x为系数，查塑料成型工艺及模具设计表4-15知x在0.5-0.8之间，此处取x=0.6；z=1/6,则LM1=(1+0.0175)*17-0.6*0.38+0.0630mm=17.0695+0.0630mm(2)塑件外部径向尺寸的转换：L2=100-0.02，相应的塑件制造公差=0.02mmLM=（1+Scp）Rs-x+z0式中lm模具型芯径向基本尺寸 Ls塑件内表面的径向基本尺寸 模具制造公差塑料内表面径向基本尺寸的公差其中，Scp是塑件的平均收缩率，查表一可得PP的收缩率为1%2.5%，Scp=(0.001+0.025)/2=

27、0.0175;x为系数，查塑料成型工艺及模具设计表4-15知x在0.5-0.8之间，此处取x=0.6；z=1/6 ,则LM2=(1+0.0175)*10-0.6*0.02+0.0630mm=10.163+0.0030mm(3)塑件外部径向尺寸的转换：L3=40-0.24，相应的塑件制造公差=0.24mm; （1+Scp）Rs-x+z0式中lm模具型芯径向基本尺寸 Ls塑件内表面的径向基本尺寸 模具制造公差塑料内表面径向基本尺寸的公差其中，Scp是塑件的平均收缩率，查表1-2可得PP的收缩率为1%2.5%，Scp=(0.001+0.025)/2=0.0175;x为系数，查塑料成型工艺及模具设计表

28、4-15知x在0.5-0.8之间，此处取x=0.6；z=1/6 ,则LM3=(1+0.0175)*4-0.6*0.24+0.040mm=3.926+0.040mm(4)塑件外部径向尺寸的转换：L4=80-0.28，相应的塑件制造公差=0.28mm;LM=（1+Scp）Rs-x+z0式中lm模具型芯径向基本尺寸 Ls塑件内表面的径向基本尺寸 模具制造公差塑料内表面径向基本尺寸的公差其中，Scp是塑件的平均收缩率，查表1-2可得PP的收缩率为1%2.5%，Scp=(0.001+0.025)/2=0.0175;x为系数，查塑料成型工艺及模具设计表4-15知x在0.5-0.8之间，此处取x=0.6；z

29、=1/6 ,则LM2=(1+0.0175)*8-0.6*0.28+0.0470mm=7.972+0.0470mm7.3.2凹模轴向尺寸计算（1）塑件内部轴向尺寸的转换：Ls=630-0.46mm,=0.46mm, z=1/6=0.077mmLM=（1+Scp）ls+x0-z (72)=(1+0.0175)*63-0.6*0.46+0.0770mm=63.8172+0.0770mm式中lm模具型芯径向基本尺寸 Ls塑件内表面的径向基本尺寸 模具制造公差塑料内表面径向基本尺寸的公差上式查查塑料成型工艺及模具设计P127表4-15。（2）塑件内部轴向尺寸的转换：Ls=90-0.48mm,=0.48m

30、m,z=1/6=0.08mm LM=（1+Scp）ls+x0-z=(1+0.0175)*9-0.65*0.48+0.080mm=8.8455式中lm模具型芯径向基本尺寸 Ls塑件内表面的径向基本尺寸 模具制造公差塑料内表面径向基本尺寸的公差，查塑料成型工艺及模具设计P127 表4-157.3.3型腔壁厚和底板厚度计算我们的塑件较小，故不需要对型腔壁厚和底板厚度进行计算，大致得体即可。7.3.4模架的确定各模板尺寸的确定A板尺寸。A板式定模板，塑件高度8.5mm,又考虑在模板上还要开设冷却水道，还需留出足够的距离，故A板厚取50mm.B板尺寸。B板式动模板，按模架标准板厚取63mmC板尺寸。垫块

31、=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（5-10）mm=8.5+20+25+(5-10)mm=58.5mm63.5mm,初步选定C为80mm.经上述尺寸的计算，模架尺寸已经确定为模架版面315*206mm,H =50+63+32+80+25=250mm模架各尺寸的校核根据所选注射机来校核模具设计的尺寸模具平面尺寸：315 mm*206 mm345mm*345mm,校核合格模具高度尺寸：250 mm,165 mm250 mm406 mm，校核合格模具的开行程：S=H1+H2+（510）mm其中，H1是塑件脱模所需要的推出距离 H2是包括浇注系统在内的塑件高度S=8.5+70+5=83.5 mm2

32、50 mm，校核合格8 导柱导向机构的设计导向机构的形式主要有导柱导向和锥面定位两种，我们这里选取导柱导向机构，其结构如图8-1所示：我们在设计此机构的同时还应注意一下几点：（1） 导柱和导套应有足够的耐磨度和强度。（2） 为了使导柱能顺利地进入导套、导柱端部应做成锥形或半球形，导套的前端也应该倒角（3） 一般应在动模座板与推板之间设置导柱和导套，以保证推出机构的正常运动。9 脱模机构的设计9.1脱模机构的选用我们采用的是混合分类中的一种：推杆一次脱模机构，因为此机构是最简单、最为常用的一种，具有制造简单、更换方便、推出效果好等优点，在生产实践中比较实用和直观。9.2 脱模力的计算由于=r/t

33、=4/210,则塑件为壁厚塑件F=2EsL(f-tan)/(1+k1)k2 +0.1A (91)=2*3.14*4*1.1*1000*0.01*580(0.5-tan10)/ (1+0.32+1.6)*1.0087=2386.93N式中：F脱模力（N） E塑料的弹性模量（MPa） S塑料成型的平均收速率（%） L被包型芯的长度（mm） 塑料的泊松比，查塑料成型工艺及模具设计P143表4-24脱模斜度（0）f塑料与钢材之间的摩擦因数，查塑料成型工艺及模具设计P143表4-24r型芯的平均半径（mm）k1是由和决定的无因次数，k1=22/（cos2+2cosk2是由f和决定的无因次数，k2=1+f

34、sincos上式查塑料成型工艺及模具设计P143。校核推出机构作用在塑件上的单位压应力推出面积：A=/4 *22*48=150.72 mm2 (92)推出应力：=1.2F/A=1.2*2386.93/150.72MPa=19MPa39MPa（PP的抗压强度）9.3 顶杆的机构形式及形状因制造的几何形状及型腔结构等的不同，所用顶杆的截面形状也不尽相同，常用推杆的截面形状为圆形。顶杆又可分为普通顶杆与成型顶杆两种，我们这里选用普通顶杆。其结构形式见图9-19.4顶杆的固定形式如图9-29.5顶杆设计时注意事项在确保塑件质量与顺利脱模的情况下，顶杆数量不宜过多，以简化模具和减少对塑件表面质量的影响。顶杆与其配合孔一般采用H8/f7并保证一定的同轴度，配合长度取顶杆直径的1.52倍，通常不下于10 mm顶杆的位置应选在脱模阻力最大的地方以及塑件强度最大的地方，以免变型损坏。顶杆端面应高于型芯，型腔表面0.050.1 mm，否则会影响塑件的使用。10 温度调节系统的设计10.1冷却系统的计算塑料制品的体积V=V主+V分+nV塑=（1.57+2