线圈支架模具设计说明书

1、目录目录目录目录 .1 11.1.塑件的材料及结构分析塑件的材料及结构分析 .3 31.1 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析 .31.1.1 结构分析 .31.1.2 尺寸精度分析 .31.1.3 表面质量分析 .41.1.4 计算塑件的体积和重量 .41.1.5 塑件注射工艺参数的确定 .42.2.注射模的结构设计注射模的结构设计 .5 52.1 型腔数目的确定 .52.2 型腔的分布 .52.3 分型面的设计 .62.4 浇注系统设计 .62.4.1 主流道.72.4.2 分流道设计.72.4.3 浇口形式及位置的选择.82.4.4 剪切速率的校核.92.4.5 主流道剪切速率校核.92

2、.4.6 浇口剪切速率的校核.102.5 成型零件结构设计 .102.5.1 定模的结构设计.102.5.2 动模的结构设计.103.3.抽芯系统设计抽芯系统设计 .11113.1 侧向分型与抽芯机构的分类 .113.2 侧向分型与抽芯机构的设计 .124.1 型腔和型芯工作尺寸计算 .144.2 型腔侧壁厚度计算 .144.3 模具加热和冷却系统的计算 .154.3.1 塑料熔体释放的热量.164.3.2 高温喷嘴向模具的接触传热.164.3.3 注射模通过自然冷却传导走的热量.164.4.1 由锁模力选定注射机.184.4.2 最大注塑量的校核.184.4.3 锁模力的校核.184.4.4

3、 塑化能力的校核.195.5. 绘制模具总装图及动作原理绘制模具总装图及动作原理 .20206.6.总结总结 .22227.7.参考文献参考文献 .23231.1.塑件的材料及结构分析塑件的材料及结构分析1.11.1 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析1.1.11.1.1 结构分析结构分析见零件图，该零件总体形状为圆形。尺寸如图 1.1；上表面有一个圆滑曲面。就此看来，模具设计时无须设置复杂机构，该零件属于中等复杂程度。 塑件图 1.11.1.21.1.2 尺寸精度分析尺寸精度分析技术要求中提出该塑件的尺寸公差 IT3（SJ1372-78） 。由以上分析可见，

4、该零件的尺寸精度中等偏上，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。1.1.31.1.3 表面质量分析表面质量分析该零件的表面要求没有缺陷、毛刺、无飞边及要有一定的光泽，没有特别高的表面质量要求，所以比较容易实现。综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。1.1.41.1.4 计算塑件的体积和重量计算塑件的体积和重量计算塑件重量是为了选用注射机及确定模具型腔数。根据设计手册可查得 PS 的密度为 =1.05g/cm成型收缩率成:0.30.8% 成型温度：180200。计算塑件的体积： V=9.262cm（通过三维软件计算得到）计算塑件重量，由式 2-1 得：

5、W=V9.262cm1.05g/cm=9.7g （2-1）考虑到塑件结构不太复杂，需求量中等固采用一模 2 件的模具结构，考虑其外形尺寸、注射时所需压力和工厂现有的设备等情况，初步选用注射机为 SZ-200/60。1.1.51.1.5 塑件注射工艺参数的确定塑件注射工艺参数的确定查找塑料模设计手册和参考工厂的实际应用的情况，PS 的成型工艺参数可作如下选择如下表 2.1 所示。试模时，可根据实际的情况作适当的调整。注塑机类型螺杆式各参数如下表 1-1 所示：名称名称参数参数名称名称参数参数螺杆转速螺杆转速/(r/min)/(r/min)400喷嘴形式/温度170180料筒温度料筒温度/78前段

6、180200中段中段165180后段150170模具温度模具温度/5080注射压力/mpa60100保压力保压力/mpa/mpa3050注射时间/s2090成型周期成型周期/s/s50200冷却时间/s201202.2.注射模的结构设计注射模的结构设计注射模结构设计主要包括：分型面选择、模具型腔数目的确定及型腔的排列方式和冷却水道布局以及浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、侧向分型与抽芯机构的设计、推出机构的设计等内容。2.12.1 型腔数目的确定型腔数目的确定该塑件精度要求不高，但需求量中等，固应选多腔模更为合适。它可以提高生产效率，降低塑件的整体成本。生产经验表明，每增加一个型腔，塑件的

7、尺寸精度将降低 4%。按注射机的最大注射量计算型腔数目，设型腔数目 n，由式 2.1 （式1()pnkmm m2.1）式中：K:注射机最大注射量的利用系数，取 0.8：注射机最大注射量，gpm：浇注系统凝料量，glm：单个塑件的质量，gm经过估算得 n 取 2，采用一模 2 件的形式。2.22.2 型腔的分布型腔的分布由于型腔的排布与浇注系统密切相关的，所以在模具设计时应综合加以考虑。型腔的排布应使每个型腔都能通过浇注系统从总压力中均等地分得所需的足够压力，以保证塑料熔体能同时均匀地充填每个型腔，从而使各个型腔的塑件内在质量均一稳定。型腔的分布如图 2.1 所示型腔分布图 2.12.32.3

8、分型面的设计分型面的设计模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。分型面与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺等有关，因此分型面的选择是注射模设计中的一个关键步骤。应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。该塑件表面质量无特殊要求，结构也比较简单，固选平直分型面。如图 3 如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原

9、则：（1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处。（2）便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。（3）保证塑件的精度要求。（4）满足塑件的外观质量要求。（5）便于模具加工制造。（6）对排气效果的影响。2.42.4 浇注系统设计浇注系统设计浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四个部分组成。浇注系统的设计是模具设计的一个重要环节，设计合理与否对塑件的性能、尺寸、内外部质量及模具结构、塑料的利用率等有较大的影响。对浇注系统进行设计时，一般应遵循如下基本原则。（1）了解塑件的成型性能（2）尽量避免或减少产生熔接痕（3）有利于型腔中气体的排

10、出（4）防止型芯的变形和嵌件的位移（5）尽量采用较短的流程充满型腔（6）流动距离比和流动面积比的校核2.4.12.4.1 主流道主流道主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此必须使熔体的温度降和压力损失最小。根据设计手册查得注射机喷嘴的有关尺寸：喷嘴前端孔径：；mmd40喷嘴前端球面半径：；mmR120根据模具主流道与喷嘴的关系= (2-2)RmmR10 (2-3)mmdd5 . 00取主流道球面半径 R=13mm；取主流道的小端直径 d=4.5mm.为了便于将凝料

11、从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其锥度为，经换02算得大端直径 D=8.5mm。为了使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径r=3mm 的圆弧过渡。2.4.22.4.2 分流道设计分流道设计分流道是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道。分流道的作用是改变熔体流向，使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔。设计时应注意尽量减少流动过程中的热量损失与压力损失。分流道的形状及尺寸，应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率、分流道长度等因素来确定。本塑件的形状不算太复杂，熔料填充型腔比较容易。根据型腔的放置方式可知分流道的长度不长，为了便于加工起见，选用形状为圆形分流道，查塑

12、料模设计手册得 R=3mm。塑料迅速冷却，只有内布的熔体流动比较理想，因此分流道表面粗糙度一般取1.6mmaR2.4.32.4.3 浇口形式及位置的选择浇口形式及位置的选择浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。浇口的设计与位置的选择恰当与否，直接关系到塑件能否完好、高质量地注射成型。浇口可分成限制性浇口和非限制性浇口两大类。按浇口的结构形式和特点，常用的浇口可分为以下几种形式。(1) 直接浇口(2) 中心浇口(3) 侧浇口(4) 环形浇口(5) 轮辐式浇口(6) 爪形浇口(7) 侧浇口(8) 侧浇口按此零件对外表面的要求:该零件的表面要求没有明显的缺陷、毛刺、无飞边及要有一定的光泽。模

13、具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：(1) 浇口应开设在塑件壁厚最大处。(2) 必须尽量减少熔接痕。(3) 应有利于型腔中气体排出。(4) 考虑分子定向影响。(5) 避免产生喷射和蠕动。(6) 浇口处避免弯曲和受冲击载荷。(7) 尽量缩短流动距离。综合以上分析，浇口选择侧浇口位置如图 3.2 所示。浇口位置图 3.22.4.42.4.4

14、 剪切速率的校核剪切速率的校核生产实践表明，当注射模主流道和分流道的剪切速率 R=、132105108 . 5S浇口的剪切速率 R=时，所成型的塑件质量最好。对一般热塑性塑料，5410101S将以上推荐的剪切速率值作为计算依据，可用以下经验公式 2-4 表示： （2-33.3vqRr4）式中：q ：体积流量（cm /S） ；v3R ：浇注系统断面当量半径（cm） 。3n2.4.52.4.5 主流道剪切速率校核主流道剪切速率校核主流到剪切速率校核公式 2-5 如下： (2-5)30.8=338.2 15225.5cm /QQsT公主式中： T 注射时间：T=2.5（S） ； R 主流道的平均当量

15、截面半径：R =0.538cm nn421dd d 主流道小端直径 ，d =0.63cm;d主流道大端直径，d=1.2cm1122由式 3-4 得3333.3q3.3 158.9=1.47 103.14 2.78vRr主 经计算得：510 1.4710 510 (满足条件)2332.4.62.4.6 浇口剪切速率的校核浇口剪切速率的校核浇口剪切速率的校核由式 2-4 得：31333.3q3.67 152=1.45 103.14 0.42vRSr浇式中：浇口面积 S=/4(D22-D12),当量面积 S=R 2当n所以 R=7mm。 当n单从计算上看，交口剪切速率偏小。但由于模具比较特殊，为一模

16、 2 腔，无分流道，压力损失少，进料速度快，成型比较容易， ，传递压力好，所以浇口的剪切速率是合适的。从以上的计算结果看，流道与浇口剪切速率的值都落在合理的范围内，证明流道与浇口的尺寸取值是合理的。2.52.5 成型零件结构设计成型零件结构设计2.5.12.5.1 定模的结构设计定模的结构设计根据模具的结构形式，考虑加工的难易程度和材料的价值利用等因素，定模的结构很简单，加工没有特别的困难，所以定模芯采取整体式结构，其结构见总装图。2.5.22.5.2 动模的结构设计动模的结构设计成型塑件内表面的零件称凸模或型芯，主要有主型芯、小型芯、螺纹型芯和螺纹型环等。对于结构简单的容器、壳、罩、盖之类的

17、塑件，成型其主体部分内表面的零件称主型芯或凸模，而将成型其他小孔的型芯称为小型芯或成型杆。主型芯的结构设计按结构主型芯可分为整体式和组合式两种组合式结构：为了便于加工，形状复杂型芯往往采用镶嵌组合式结构。这种构是将型芯单独加工后，再镶入模板中。所以我们采取动模型芯采取组合式结构，将型芯割开以便加工。其凸模型芯凹模的结构形式另见模具总装图。3.3.抽芯系统设计抽芯系统设计侧向分型与抽芯机构用来成形制品侧壁的内外侧孔和凹槽，该类机构活动零件多，动作复杂，为保证该机构能可靠，灵活和高效地工作，它们应具有以下基本功能：（1）在保证不引起塑件变形的情况下准确的抽芯和分型；（2）运动灵活，动作可靠；（3）

18、具有必要的强度和刚度；（4）配合间隙和拼缝线不溢料；这样既保证塑件必要的尺寸精度，又可以保证模具具有较长的工作寿命。此外，侧向分型和抽芯机构结构比较复杂，设计时应充分考虑制造和装配的难易程度。3.13.1 侧向分型与抽芯机构的分类侧向分型与抽芯机构的分类侧向分型与抽芯机构类型很多，按动力来源可分为三种：（1）机动侧抽芯借助注塑机的开模力或顶出力进行模具的侧向分型与抽芯，该机构经济性好，实用性强，效率高，动作可靠，故应用最广泛。机动抽芯按结构形式可分为下列几种：1) 斜导柱分型抽芯分型抽芯；2) 弹簧分型抽芯；3) 斜滑块分型抽芯；4) 弯销分型抽芯；5) 齿轮齿条分型抽芯；6) 其他形式抽芯机

19、构；其中尤以斜导柱分型抽芯机构最为常用。（2）液压侧抽芯借助液压装置进行模具的侧向分型与抽芯及其复位，特点是抽拔距离长，但动作灵活，常在大型注塑模具中使用。（3）手动侧抽芯采用手动侧抽芯的模具结构简单，其效率低，劳动强度大，抽拔力有限，只在特殊情况下使用。3.23.2 侧向分型与抽芯机构的设计侧向分型与抽芯机构的设计本设计采用斜导柱分型斜导柱抽芯机构由斜导柱，滑块，侧型芯，压紧块及滑块定位装置等组成，其特点是结构紧凑，制造方便，动作安全可靠。故其应用较广，特别是在抽芯距离较短和抽拔力不太大的情况下更为适用。斜导柱抽芯机构主要由开模力通过斜导柱作用于滑块上的分力驱动其朝一定的方向运动。（1） 斜

20、导柱设计：计算抽拔力: （3-0=9.8uQchp1）式中：Q：抽拔力（N） ；U：塑料对金属的摩擦系数，u=0.3；C：型芯成型部分断面的平均周长（） ；H：型芯被塑料包紧部分的长度（） ；P0：塑料对型芯单位面积的包紧力（/2） ；一般取=80120/2。0p代入数据得：Q=698(N)计算抽芯距：S=S1+23 （3-2）式中：抽芯距（）S：取出塑件的最小尺寸（）1S代入数据得 S=16.5+2=18.5斜导柱倾角:斜导柱的倾角越小，斜导柱受力状况越好,由于抽芯距大，因此取倾斜角 a=20。斜导柱直径：根据抽拔力 Q 和倾斜角 a 由表查得斜导柱直径 d=16。斜导柱长度: （3-cos

21、tan(10 15)11822sinDdSLTanahaamma 3）斜导柱其固定的模板之间采用过渡配合 H7/m6。斜导柱与滑块上斜道孔之间可以采用较松的间隙配合 H11/b11。(2)导滑槽设计斜导柱驱动滑块是沿着导滑槽移动的，故对导滑槽提出如下要求：1)滑块在导滑槽内运动要平稳，无上下窜动和卡紧现象；2)滑块与导滑槽间应上，下与左，右各有一对平面呈过度配合，配合精度可选H7/e6，其余各面均应留有间隙；3)导滑槽应有足够的硬度(3)楔紧块设计：楔紧块的作用:1)注射时，型腔里的塑料熔体以很高的压力作用在侧型芯上，特别是当侧型芯的面积较大时，将产生一个很大的侧推力。这个力通过滑块传给斜导柱

22、，会使斜导柱产生弯曲变形。因为计算斜导柱直径时只考虑了抽拔力的影响并未将这个侧推力的影响估计在内，因此必须另加闭锁装置即压紧块来承受这个侧推力。2)由于斜导柱与滑块的配合间隙较大，故合模后靠斜导柱不能保证滑块的精确位置。侧型芯的准确位置要靠精确加工的压紧块来保证。设计要点：压紧块的斜角应略大于斜导柱的倾斜角，一般 a 大于斜导柱倾斜角2030.(4)滑块设计滑块分为整体式和组合式，本设计采用的是整体式，即在滑块上直接制出側向型芯,整体式结构简单,配合精度高. 图 3.14.4.模具设计的有关计算模具设计的有关计算本成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行

23、计算。查表得 PS 收缩率为 Q=0.30.8%，故平均收缩率为Qcp=（0.3+0.8）%/2=0.55%，考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取z=/3。4.14.1 型腔和型芯工作尺寸计算型腔和型芯工作尺寸计算（1）型腔径向尺寸 已知在规定条件下的平均收缩率 S，塑件的基本尺寸 Ls是最大的尺寸，其公差为负偏差。塑件基本尺寸，查表得，mmLs36109. 01即故：由式 4-1 得：03. 01z （4-34zmsscpLLL S1） 将数据带入式 4-1 得：=mL03. 00134.36（2）型芯的径向尺寸 塑件基本尺寸，查表得mmLs102。由式 4.2 得：03. 0,09

24、. 0z2故 （4-234zmsscpLLL S2）将数据带入式 4-2 得：=2mL03. 0343.104.24.2 型腔侧壁厚度计算型腔侧壁厚度计算(1)凹模型腔侧壁厚度计算凹模型腔为组合式型腔，按强度条件计算公式 4-3 得：SR-r=r(/-2p)1/2-1 （4-3）式中：p=50Mpa(选定值)；=0.05mm；=160MPar=28mm将数据带入式 4-3 得：S16.8mm一般在加工时为了加工方便，我们通常会取整数，所以凹模型腔侧壁厚度为17。(2)凹模底板厚度计算按强度条件计算，型腔地板厚为： （4- 1 221.22prh4）式中：p=50 Mpar=28mm=160MP

25、a将数据带入 4-4 得：17.3h 一般在加工时为了加工方便，我们通常会取整数，所以凹模型腔侧壁厚度为18mm。4.34.3 模具加热和冷却系统的计算模具加热和冷却系统的计算本塑件在注射成型时不要求有太高的模温因而在模具上可不设加热系统,是否需要冷却系统可作如下设计计算。设定模具平均工作温度为 60C，用常温 20C 的水作为模具冷却介质，其出口温度为 25C，产量为（初算每分钟一套）1.05kg/h。塑料树脂传给模具的热量与自然对流散发到空气中的模具热量、辐射散发到空气中的模具热量及模具传给注射机热量的差值，即为用冷却水扩散的模具热量。假如塑料树脂在模内释放的热量全部由冷却水传导的话，即忽

26、略其他传热因素，那么模具所需的冷却水体积流量则可用下式计算。根据体积流量的公式 4-5 得： (4-5)12160(qvmqcQQ）式中： ：冷却水体积流量，m3/minvq：单位时间注射入模具内的树脂质量，kg/hmQ：单位时间内树脂在模具内释放的热量，J/kgC：冷却水的比热容，J/(kg.k)：冷却水的密度，kg/m31：冷却水出口处温度，C2：冷却水入口处温度，C将数据带入式 4-5 得：30.35minvqcm由体积流量 qv 查设计手册可知所需的冷却水管直径为 6mm。4.3.14.3.1 塑料熔体释放的热量塑料熔体释放的热量塑料熔体释放的热量由式 4-6 得： （4-110()S

27、QnGC tt6）式中：n：每小时注射次数， n=60 （次） ；G：每次的注射量(KG)，G=217.610；3C ：塑料的比热容(KJ/KG)，C =1.9；SSt ：熔融塑料进入型腔的温度，t =220；11t ：塑件脱模温度，t =60。00将数据带入式 4-6 得：=1Q3365.02KJ h4.3.24.3.2 高温喷嘴向模具的接触传热高温喷嘴向模具的接触传热高温喷嘴向模具的接触传热由式 4-7 得： （4-2123.6()ZQAtt7）式中：A ：注塑机的喷嘴头与模具的接触面积（m ） ，A =406910m ；Z2Z62：金属传热系数 =140(W/ m)；2t ：模具平均温度

28、 t =50 ；22t ：熔融塑料进入型腔的温度 t =220。11将数据带入式 4-7 得：2325.12QkJ h4.3.34.3.3 注射模通过自然冷却传导走的热量注射模通过自然冷却传导走的热量注射模通过自然冷却传导走的热量由式 4-8 得： （4-34123h()mQA tt对8） 式中：h ：传热系数（KJ/ m h ） ，h =4.15；121A ：两个分型面和四个侧面的面积 m2， A =0.081m ； mm2t ：模具平均温度，t =50；22t ：室温，t =20。33将数据带入式 4-8 得：104QKJ h对由式 4.9 得： （4-44322273273=20.810

29、0100mttQA辐9） 式中: ：辐射率，一般表面=0.8；A=0.22； 2m将数据带入式 4-9 得：=128.7QKJ h辐由式 4-10 得： （4-223=)QhAt台接（t10）式中:传热系数：h =502KJ/(m /h/)；22：模具与工作台的接触面积 m，=0.0484；接A2接A将数据带入式 4-10 得：453.94QKJ h台从计算的结果看，工作台散发的热量比塑料熔体释放的热量还多，这显然是不正确的，说明了 Q的计算结果错误。这是因为有关 Q的计算参考资料很少，计算台台中有很多地方不规范。简单的计算以塑料熔体释放出的热量 Q 为总热量，这些热量1全部由冷却介质带走，这

30、些热量应分别由凹模和型芯的冷却系统带走，实验表明，约 1/3 的热量被凹模带走，其余由型芯带走。模具应由冷却系统带走的热量如式 4-11 所示：Q=（Q + Q ）（Q+ Q + Q） 冷12对台（4-11）由于现在无法得到 Q的正确值，所以计算以简单计算原则，取。台1=QQ总4.44.4 模具闭合高度的确定模具闭合高度的确定模具的闭合高度，由式 4-12 得：H=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7 331mm4.4.14.4.1 由锁模力选定注射机由锁模力选定注射机注射机锁模力由式 4-13 可得： （4-2=4DFFAPP胀锁分型型13）式中：:注射机的锁模力（N） ；F锁:塑件和浇

31、注系统在分型面上的投影面积之和；A分:型腔压力，取P型=25MP ；P型aD：取的是塑件的最大直径。将数据带入式4-13得：=268.22KNFF胀锁4.4.24.4.2 最大注塑量的校核最大注塑量的校核为确保塑件质量，注塑模一次成型的塑件质量（包括流道凝料质量）应在公称注塑量的 35%75%范围内，最大可达 80%，最小不小于 10%。为了保证塑件质量，充分发挥设备的能力，选择范围通常在 50%80%。4.4.34.4.3 锁模力的校核锁模力的校核 在确定了型腔压力和分型面面积之后，可以按下式 4-14 校核注塑机的额定锁模力： （4-FKAP分型14）式中:F：注塑机额定锁模力：1600KN； K：安全系数，取 K=1.2；将数据带入式 4-14 得：288.22FKN因此锁模力满足要求。 4.4.44.4.4 塑化能力的校核塑化能力的校核由初定的成型周期为 60 秒计算，实际要求的塑化能力=成型周期每次实际注射量即：226.3/60=7.5（g/s） ，远小于注塑机的塑化能力 22.2（g/s） ，说明注射机能完全满足塑化要求。5.5. 绘制模具总装图绘制模具总装图及动作原理及动作原理本模具的总装图如图所示，其工作原理：模具安装在注射机上，定模部分固定在注射机的定模板上，动模部分固定在注射机的动