注塑模设计毕业设计说明书

1、浙江工业职业技术学院课程设计注塑模设计学生姓名 周建剑 学 号 070202104 系 别 数字控制工程系 专 业 模具设计与制造 指导教师 张建雨 完成日期 2010.5.18 塑料注射模设计摘要 本文主要从实用型、简单型的角度出发进行注射模设计。此注射模在设计上满足其性能要求，适应工作条件、工作可靠，力求其结构简单、尺寸紧凑、成本低、生产效率好和操作维修方便等。 本文设计的是双分型面注射模，这是注射模中最常用的一种。此模具对生产效率、设备占用情况、模具的使用寿命提出了较高的要求，用于塑件表面质量较高的生产中。本设计的任务：包括（1）资料的查询及按产品零件，分析零件的工艺性制定出塑件成型的工

2、艺方案；(2) 塑件产品的工艺方案的确定，进行必要的工艺计算，制品制造，模具方案的确定分型面的确定；（3） 模具结构总体方案的制定和装配草图的绘制（4） 总装图绘制及说明书的编制（5）塑件注射机工作原理，注射机的机构组成；压力机的工作原理，压力机的机构组成，（6）模具总装三维软件的造型。在满足设计要求的前提下，并且进行优化，使的各零件既满足载荷要求，又使得其尺寸最小，所占空间也大大减少，并且节约大量制造成本，在使用过程中也真正体现了实用性。 目录前言 4设计说明书 5第一章 塑料制件的分析 51.1塑件成型工艺性分析 51.2分析制件材料的性质 5第二章 注塑机的选择 6 1.1 注射量的计算

3、 6 1.2 最大注射量的校核 7 1.3 锁模力的校核 7 1.4 开模行程和顶出距离的校核 8 1.5 模具安装尺寸的校核 9第三章 浇注系统的设计 9 1.1 定位圈浇口套 10 1.2 浇口的设计 10 1.3分型面、排气槽的设计 11 第四章 成型零部件工作尺寸的计算 11第五章 强度校核成型腔壁厚的计算 12 第六章 脱模机构的设计 14 1.1结构设计 14 1.2 脱模力的计算 15 第七章 合模导向机构的设计 16 第八章 模温调节系统 16 1.1 冷却水的体积流量计算 .16 1.2冷却管道直径 17 1.3冷却水在管道内的流速 17 1.4冷却管道孔壁与冷却水之间的传热

4、膜系数 171.5冷却管道的总传热面积 171.6冷却回路的布置 17 结论 18参考文献 19前言 国民经济的高速发展对模具工业提出了愈来愈高的要求，促使模具技术迅速发展，作为生产各种工业产品和民用产品的重要工艺装备，模具已发展成为一门产业。20世纪80年代以来，中国模具工业的发展十分迅速。近20年来，产值以每年15%左右的速度增长。2000年我国模具工业总产值已达280亿人民币。在模具工业的总产值约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。目前，从事模具技术研究的机构和院校已达30余家。华中科技大学模具技术国家重点实验室、上海交通大学模具CAD国家工程研究中心

5、等，在模具CAD/CAE/CAM技术、精冲模CAD软件、模具的电加工和数控加工技术、快速成行和快速制模技术、新型模具材料等方面都取得了显著的进步和多项的成果。本书的主要内容为塑料注射模设计。对于塑件变形的基本概念、注射机设备、注射常用的材料以及其它注射工艺及其模具也作了概要的介绍。一、 塑料制件的分析1. 塑件成型工艺性分析该塑件类似瓶盖，塑件壁厚小属于薄壁塑件，生产批量为20万件，是大批量生产，材料为ABS成型工艺性好可采用注射成型。（1）分型面：动模和定模的接触面通称为分型面，分型面是否得当，对制件质量、操作难易、模具制造都有很大影响，主要应考虑以下几点：塑件外形最大轮廓处；有利于塑件顺利

6、脱模；保证塑件精度要求及外观质量要求；便于模具加工制造有利于排气；综合以上几点考虑底面为主分型面。（2）、浇口形式：点浇口（ABS的表现黏度对剪切速率的依赖性很强，因此在模具设计时大都采用点浇口形式）。（3）、制件脱模形式：推件板。 （4）、冷却系统：采用水冷。 如下图所示塑件及分型面2. 分析制件材料的性质（1）该材料的性质：ABS是由丙烯晴（A ）丁二烯(B) 苯乙烯(S)共聚生成的三元共聚物,具有良好的综合力学性能.密度为(1.021.20 g/),成型收缩率为(0.40.8%)无毒 无味 不透明,色泽微黄,可燃烧,有一定的耐油性和稳定的化学性和电气性能,但在酮醛,酯氯代烃中会溶解而形成

7、乳浊液. (2) 主要用途: 广泛用于家用电子电器,工业设备及日常生活用品等领域. (3) 使用的收缩率为:0.40.8% (4) 成型特点: ABS易吸水,使成型塑件表面出现斑痕,云纹等缺陷.为此成型加工前应进行干燥处理;当要求塑件精度高时,模具温度可控制栽5060当要求塑件光泽和耐热时,模具温度应在6080(5) ABS塑料成型参数:螺杆转速喷嘴温度机筒温度模具温度注射压力30-60r/min180-190前 200-210 中 210-230 后 180-20050-7070-90MPa保压压力注射时间 保压时间冷却时间 成型周期50-70Mpa 3-5s15-30s15-30s40-7

8、0s 3.塑料的性质及特征材料成型收缩率 密度g/质量 g 体积水平投影面积 ABS0.40.8%1.021.2 g/20.2919.89105.975二、 注射机的选择1.注射量的计算通过ug建模分析，塑件体积为=19.89，取=1.02 g/ 所以，=19.891.02=20.29g,流道凝料的质量还是个未知数，可按塑件质量的0.6倍来计算。从上述的一模四腔，所以注射量为 M=1.6n=1.6420.29= 129.86g以注射机的注射能力为基础，每次注射量不超过注射机最大注射量的80%，按下式计算： =查塑料成型工艺与模具设计第62页表34选取注射机型号为G54-S-200/400 注射

9、机技术参数如下： 公称注射量螺杆直径注射压力注射行程螺杆转数(r/min)注射方式200-400cm²55mm109MPa130mm 螺杆式锁模力模板最大行程模具最大厚度模具最小厚度模板尺寸（mm²）拉杆空间（mm²）2540kN260cm²406mm165mm532×634290×3632.最大注射量的校核注塑模一次成型的塑料重量（塑件与流道凝料之和）应在注塑机理论注射量的1080%之间；既能保证制品质量，又能充分发挥设备的能力。对于螺杆式注射机，其最大注射能力通常以螺杆在料筒内最大推进容积M（厘米³）表示，因此最大注射量

10、就是该体积的塑料熔体在料筒内的温度及压力下的重量。最大注射量为：Gmax=M×Dg=400×0.95=380g380g×80%=304g M=因此所选注射机满足使用要求3. 锁模力的校核 锁模力是注射机锁模装置用于夹紧模具的力。所选注射机的锁模力必须大于高压熔体注入模腔而产生的胀模力，此胀模力等于塑件和流道系统在分型面上的投影面积之和与型腔内塑料压力的乘积。 F=×nA/1000 由上表查得F锁=2540KN,查实用注塑模设计手册表22选取 =35Mpa FKA=1.2×370.091=445.092K2540kN满足要求。4. 开模行程和顶出

11、距离的校核 开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程，开模行程的校核有三种情况： （1）最大开模行程与模具厚度无关，对液压机械式锁模机构注射机，其中最大开模行程由注射机曲轴机构的最大行程决定，并不受模具厚度的影响无关。（2）最大开模行程与模具厚度有关，对于全液压机械式锁模机构的注射机，最大开模行程要受模具厚度的影响。此时最大开模行程等于注射机固定移动模板台面间的最大距离Sk减去模具厚度Hm。 （3）具有侧向抽芯是的最大开模行程，需利用开模行程完成侧向抽芯，开模行程的校核还应考虑为完成抽拔距离而需要的开模行程Hc。 注射机的开模行程是有限的，所取制件的开模距离必须小于注射机的最大开

12、模行程。对于双分型面注射模开模行程可按下式校核: S>A（510）(mm) = 12 +25 +60 +5 = 105 mm S=260>105 mm 满足使用要求5.模具安装尺寸的校核:(1) 喷嘴尺寸 注塑机喷嘴口孔径d由上表查得d=2，主流道小端直径应该大于注塑机喷嘴直径，即D比d大0.51，以防止主流道上部积有凝料而影响脱模。 注塑模主流道衬套始端凹坑的球面半径R应大于注射机喷嘴球头半径r，以保持同心和紧密接触， R=r (12)mm 因此取R=r2=202=22mm (标准浇口套的数值)主流道小端孔直径D应大于注射机喷嘴直径d；取D=d1=4mm(2) 定位圈尺寸为了使模

13、具主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线相重合，模具定模板上凸出的定位圈外径与注射机固定板上的定位孔成间隙配合，由表查得注塑机定位孔内径为， 间隙配合为H8/f8,所以定位圈尺寸为。 （3） 模具外形尺寸 模具长宽尺寸应与注射机的拉杆间距相适应,以保证模具至少能从一个方向穿过拉杆间的空间安装在注塑机上。因为注塑机的拉杆间距为235，因此模具至少有一个尺寸小于235mm。（4） 模具的厚度： 模具的厚度必须在所选注射机的最大模具厚度和最小模具厚度之间，由于受注射机的限制，模具厚度为60mm<t<180mm。 三、浇注系统的设计 1、 定位圈浇注系统定位圈由以上的分析可知，定位圈尺寸为，采

14、用四个M8螺钉定位，均布分布在定位圈四周。定位圈材料为45号钢，热处理经过淬火处理HRC4045。 2、 浇口套 浇口套直接与喷嘴接触，需要较高的硬度和较好的耐磨性，因此采用T8A经表面淬火。注射机喷嘴头的球面半径与其接触的模具主流道始端的球面半径必须相吻合或或者前者稍小于后者。1）主流道尺寸根据所选注射机,则主流道小端尺寸为d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）=3.5+0.5=4mm 主流道球面半径为 SR=喷嘴球面半径=（12）=20+2=22mm 2)主流道衬套形式 如下图所示，材料采用T10A钢，热处理淬火后表面硬度为53HRC57HRC. 主流道锥角 = 3º，主流道内壁处的粗

15、糙度为Ra0.8µm。 3、 浇口的设计（1）、主流道：主流道是连接注射机的喷嘴与分流道的一段距离，通常和注射机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度。其设计要点如下：a、为便于从主流道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀，主流道设计成圆锥形，其锥角为2º4º，对流动性差的塑料，也可取3º6º，过大会造成流速减慢，易成涡流。内壁粗糙度为Ra0.8m。 b、主流道大端呈圆角，其半径常取r=13mm，以减小料流转向过渡时的阻力。c、在保证塑件成型良好的情况下，主流道的长度尽量短，否则将会使主流道的凝料增多，且增加压力损失，使塑料熔体降

16、温过多而影响注射成型。d、为了使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注射机的喷嘴紧密接触，主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径r2= r1+（12mm），其小端直径D=d+(0.51mm)，凹坑深度常取34 mm。e、由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道衬套，以便选用优质钢材单独加工和热处理。如其大端兼作定位环则圆盘凸出定模端面的长度H=510 mm，也常有将模具定位环与主流道衬套分开设计的。 （2）、浇口的设计：浇口是连接分流道与型腔的一段细短通道，他是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件的质量影响很大。浇口的

17、主要作用有两个：一是塑料熔体流经的通道；二是浇口的适时凝固可控制保压时间。因为ABS的表现黏度对剪切速率的依赖性很强，因此在模具设计时大都采用点浇口形式。 4、分型面、排气槽的设计（1）、打开模具取出塑件或浇注系统凝料的面叫做分型面。分型面应设在塑件断面尺寸最大的部位，由于盖底呈圆形，因此将分型面设在塑件的底面，这样有利于保证塑件注塑完整外观质量较好，而且有利于排气。（2）、当塑料熔体注入型腔时，必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在成型过程这产生的底分子挥发气体顺利地排出模外。如果型腔内原有气体、蒸汽不能顺利地排出，将在制件上形成气孔、接缝、表面轮廓不清，不能完全充满型腔，同时还会因气体被压

18、缩而产生的高温灼伤制件，使之产生焦痕。而且型腔内气体被压缩产生的反压力会降低充模速度，影响注射周期和产品质量。因此设计型腔时必须考虑排气问题。注射过程中排出的气体主要有两种：一是浇注系统和模腔内的空气，二是塑料熔体分解放出的少量气体和低分子挥发物。这些气体在成型过程中必须及时排出。本设计可利用分型面及配合间隙排气，其配合间隙在0.030.05mm，因此模具不需另设排气槽。四、 成型零部件工作尺寸的计算所谓工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形或异形型芯的长和宽），型腔和型芯的深度尺寸，中心距尺寸等。任何塑料制品都有一定的尺寸要求，在使用或安装中有

19、配合要求的塑料制品，其尺寸精度常要求较高。在设计模具时，必须根据制品的尺寸和精度要求来确定相应的成型零件的尺寸和精度等级。影响塑料制品精度的因素较为复杂，主要有以下几方面：首先与成型零件制造公差有关，显然成型零件的精度愈低，生产的制品尺寸或形状精度也愈低。其次是设计模具时，估计的塑料收缩率与实际收缩率的差异和生产制品时收缩率的波动值，成型收缩率包括设计选取的计算收缩率与实际收缩率的差异，以及生产制件时由于工艺条件波动，材料批号发生变化而造成制件收缩值的波动，前者造成塑料制品的系统误差，后者造成偶然误差，收缩率波动值s随制件尺寸增大而成正比的增加。制造误差z随制件尺寸成立方根关系增大，型腔使用过

20、程中的总磨损量c随制件尺寸增大而增加的速度也比较缓慢。生产大尺寸塑料制件时因收缩率波动对制件公差影响较大，若单靠提高模具制造精度来提高塑件精度是很困难的和不经济的，而应着重稳定工艺条件，选用收缩率波动小的塑料。相反，生产小尺寸塑料制件时，影响塑件公差的主要因素则是模具成型零件的制造公差和成型零件表面的磨损值。此外型腔在使用过程中不断磨损，使得同一模具在新和旧的时候所生产的制品尺寸各不相同。模具可动成型零件配合间隙变化值，模具固定成型零件安装尺寸变化值，这些度将影响塑件的公差。由于影响因素甚多，而且十分复杂，因此塑料制品的精度往往较低，并总是低于成型零件的制造精度，塑料制件尺寸难以达到高精度。

21、为了计算简便起见,规定凡是孔类尺寸均以其最小尺寸作为公称尺寸,即公差为正；凡是轴类尺寸均以其最大尺寸作为公称尺寸,公差为负. 该制件材料为ABS,查实用注塑模设计手册（常用塑料的成型收缩率、拉伸模量、泊松比、与钢的摩擦因数）得，材料成型收缩率为0.4%-0.8%，因为该塑件采用的是中等精度所以查表218塑件制品尺寸公差表（GB/T 14486-1993）得，取4级精度；所有尺寸计算均按平均收缩率计算。 平均收缩率为： （1）.型腔大端直径： mm （2）.型芯小端直径： mm （3）.型腔深度 mm （4）.型芯高度1 mm （5）.型芯高度2 五、强度校核成型腔壁厚的计算 在注射成型过程中，

22、模具的型腔将受到熔体的高压作用，因此模具型腔应该具有足够的强度和刚度。如果型腔侧壁和底版厚度过小,可能因强度不足将导致塑性变形，甚至开裂。也可能因刚度不足而产生翘曲,导致溢料和出现飞边,降低塑料件尺寸精度并影响顺利脱模,因此,通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚。型腔壁厚计算以最大压力为准。理论分析和实践证明；对大尺寸的型腔，刚度不足是主要矛盾，应按刚度计算；而小尺寸q的型腔在发生大的弹性变形前，其内应力往往就超过作用应力，因此按强度进行计算。强度计算的条件是各种受力形式下的许用应力。刚度计算的条件则由于模具的特殊性，可从以下三方面考虑： 1、从模具型腔不发生溢料的角度出发，当高压塑料熔体注入时，

23、模具型腔的某些配合面会产生足以溢料的间隙，应根据不同塑料的最大不溢料间隙来决定其刚度条件； 2、从保证制件精度的角度出发，塑料制件均有尺寸的要求，某些部位的尺寸常要求较高的精度，这就要求模具型腔有很好的刚性，即塑料注入时不产生过大弹性变形。最大弹性变形值可以取制件允许公差的五分之一左右。 3、从保证制件顺利脱模出发，型腔允许弹性变形值应小于制件收缩值。但一般来说，塑料的收缩率较大，绝大多数均在0.4%以上，当制件某一尺寸同时有几项要求时，应以其中最苛刻者作为设计标准。 至于型腔尺寸在多大以上应进行刚度计算，而在该值以下则进行强度计算，这个分界值取决于型腔的形状，模具材料的许用应力，型腔的允许变

24、形量以及塑料的熔体压力。因此在进行型腔设计时应分别根据型腔的结构类型，按强度和刚度条件对侧壁和底板厚度进行计算；本设计对型腔按整体式圆形型腔侧壁厚度和底板厚度进行校核计算。计算公式：侧壁厚度底板厚度按刚度计算按强度计算按刚度计算按强度计算SStt 其中： 型腔侧壁厚度 （mm） 底板厚度 （mm） r型腔内壁半径 （mm） 模具材料的弹性模量（MPa），碳钢取 刚度条件，即允许变形量，由实用注塑模设计手册表49选取对于ABS来说取0.05 型腔压力，（MPa），对ABS来说为35 Mpa. 型腔侧壁长度（） 三边固定一边自由矩形板的弯曲变形系数，由实用注塑模设计手册表411查得：当时，四边固定

25、矩形板的弯曲系数，由实用注塑模设计手册表412查得： 当时，按上面公式进行计算：侧壁厚度：S=1.15=12.56mm底板厚度： t=0.56=8.07mm 六、 脱模机构设计 注射成型的每一循环中，塑件必须从模具的型腔或型芯上脱出。完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也称顶出机构或脱模装置。 1. 结构设计脱模机构应使塑件留于动模，是指不变形损毁且有良好的外观。另外脱模机构应该结构可靠，此模具采用简单脱模机构，并采用推料板拉断点浇口凝料自动脱落，因为制件呈圆形且径向尺寸不大，因此采用4根顶杆推动推件板将制件顶出，这样顶出力均匀，运动平稳且顶出力大，顶出制件后外观上几乎不留痕迹。另外还采用两颗装置

26、螺钉，主要起脱模作用。 2.脱模力的计算 a、脱模力是指塑件通常从动模的主型芯部分分离所施加的力。他包括型芯包紧力、真空吸附力、粘附力和脱模机构本身的运动阻力。包紧力是指塑件在冷却固化中因体积收缩而产生的对型芯的包紧力。真空吸附力是指闭式壳类塑件，脱模时塑件表面与 模具型芯间形成的真空腔与大气的压差产生的阻力。粘附力是指脱模时塑件表面与模具钢材表面的吸附而产生的力。b、分析此制件可知：此制件的壁厚与直径的比值小于，为薄壁壳体形塑件。由实用注塑模设计手册表“塑件的脱模斜度”选取脱模斜度为1.2°，由实用注塑模设计手册公式，当塑件断面为矩环形时，所需脱模力的平衡方程式： 即 式中： 制品

27、对型芯的包紧力（N）; 脱模时型芯所受的摩擦力（N）;脱模力(N);型芯的脱模斜度；其中 =于是 =（cosa-sina）而包紧力为包容型芯的面积与单位面积上包紧力之积，即 = 由此得脱模力为 =（cosa-sina）式中： 塑件对钢的摩擦系数，约为0.10.3； 制品包容型芯的面积； 制品对型芯的单位面积上的包紧力。一般情况下，模外冷却的制品约取 模内冷却的制品包容型芯的面积增加而增大，随脱模斜度的增加而减小。通过上述公式；得=1424.2N 能使塑件留在型芯上。七、 合模导向机构 注塑模合模时要求有准确的方向和位置。因此在注射模中要有合模导向装置来引导动模与定模之间按一定的方向闭合和定位。

28、合模导向机构的主要功能有： 1.定位作用。为避免在模具装配过程时，因方向搞错而损坏成型零件，并在模具闭合后使型腔在工作过程中能保持正确地形状和位置，确保塑件壁厚的均匀性。 2.导向作用。在动模向定模闭合过程中，导向机构因首先接触，引导动模定模沿准确方向和位置闭合，避免凸模首先进入型腔而发生损伤事故。 3.承受一定侧压力。高压塑料熔体注入型腔时会产生单向侧向压力或受成型设备精度低的影响，需有合模导向机构来承担。 4支撑动模型腔板或定模型腔板。对于双分型面注塑模，导柱还需支撑定模型腔板的重力，也对此板导向和定位。八、 温度调节系统的设计 冷却系统的计算很麻烦，在此只进行简单计算，在单位时间内塑件熔体凝固时所放出的热量应等于冷却水所带走的热量，模具温度设为601.冷却水的体积流量 式中 W单位时间内注入模具中的塑件质量，按每分钟注射2次，即83.132； Q单位质量的塑件在凝固时所放出的热量，ABS为4； P冷却水的密度（1000kg/）； 冷却水的比热容（4.187kJ/（KJ*） 冷却水出口温度（26.5） 冷却水入口的温度（25）。2.冷却管道直径为使冷却水处于湍流状态，查资料取d=8mm3.冷却水在管道内的流速由式 v= 4.冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数 查参考文献 取f=7.22(水温为30时)，因此