塑料管爪形浇口模具设计

1、目 录摘要1前言21 塑件的工艺分析31.1 塑件的使用性能31.2 塑件的加工性能31.3 塑件的形状及尺寸42模具的基本结构和模架的选择4 2.1型腔布置52.2确定分型面52.3选择成型设备6 2.4浇注系统的设计72.4.1 主流道设计82.4.2分流道设计82.4.3浇口套形式9 2.4.4 浇口设计10 型腔型芯的确定11 模架的确定12 成型零件尺寸的计算133导向机构的设计143.1 导柱导向机构作用143.2 导柱导套选择154温度调节系统设计18 4.1冷却管尺寸计算21总结22参考文献23摘要：本课题主要是针对塑料管的注塑模具设计,该圆盖材料为丙烯晴-丁二烯-苯乙烯（AB

2、S），是工业生产中常见的一种塑料管产品。通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、侧抽机构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核都有详细的设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。根据题目设计的主要任务是塑料管注塑模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产塑件产品，以实现自动化提高产量。 关键词:注塑模、塑料管。 Abstract ：The main topic covered for a round of injection mold

3、design, the materials for the acrylic dome clear - butadiene - styrene (ABS), is commonly found in industrial production of a protective cover products. Through the process of plastic parts for analysis and comparison, the final design of an injection mold. The product mix from technology issues, an

4、d specific mold structure of the casting mold system, mold forming part of the structure, side pumped body, top of the system, cooling system, the choice of injection molding machine and related calibration parameters are detailed design, at the same time and developed a simple process dies. Through

5、 the entire design process that the mold can be achieved by the plastic parts processing requirements. Designed in accordance with the subject's main task is to build a round plastic injection mold design, that is, the design of an injection mold to produce plastic products in order to achieve a

6、utomation to increase production. Plastic parts for the specific structure of the mold is the spokes-style single-gate injection mold surface. Key words： Injection mold, plastic. 前 言 随着中国当前的经济形势的高速发展，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各

7、国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接：“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。  近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或柱塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。  本次课程

8、设计的主要任务是塑料管注塑模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产塑料管产品，以实现自动化提高产量。针对塑料管的具体结构，通过此次设计，使我对爪形浇口单分型面模具的设计有了较深刻的认识；同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、侧抽机构、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识。一、塑件的工艺性分析 1.1 塑件材料ABS的使用性能综合性能较好，冲击韧度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性、电气性能良好；易于成形和机械加工，与有机玻璃的熔接性良好，可作双色成形塑件，且表面可镀铬。适于制作一般机

9、械零件、减摩耐磨零件、传动零件和电信结构零件。1. 2 塑件材料ABS的加工特性l 无定型塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成形特性也各有差异，应按品种确定成形方法及成形条件。l 吸湿性强，含水量应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。l 流动性中等，溢边料0.04 mm左右（流动性比聚苯乙烯，AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。l 比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高）。料温对物性影响较大、料温过高易分解（分解温度为250左右，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高塑件，模温宜取5060，要求光泽及耐热型料宜取608

10、0。注射压力应比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注塑机时料温为180230，注射压力为100140 MPa，螺杆式注塑机则取160220，70100 MPa为宜。l 模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色”痕迹（但在热水中加热可消失）。脱模斜度宜取2以上。2、 塑件的结构工艺性分析:从图纸上分析,该塑件壁厚均匀,都为2mm,且符合最小壁厚要求.3 、塑件的尺寸精度分析:该塑件的未注公差按MT5级公差要求,其余公差要求按制件的制件图所示公差要求 塑件的外形尺寸: 长20.0+0.140  10.0+0.120 

11、60;孔尺寸: 6.0+0.10 1.3塑件如图1所示。 图1 塑件图产品名称：防护罩产品材料：ABS产品数量：较大批量生产塑件尺寸：如图1所示塑件要求：塑件不允许有变形，裂痕。塑件允许最大脱模斜度二、模具的基本结构及模架选择2.1型腔布置塑件形状较简单，重量较轻，生产批量较大。所以应使用多型腔注射模具。模具采用一模二腔、平衡布置。这样模具尺寸较小，制造加工方便，生产效率高，塑件成本较低。其布置如图2所示。图2 型腔布置2.2 确定分型面塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求，本实例中塑件的分型面有多种选择，如图3所示。图3（a）的分型面选择在轴线上，这种选择会使塑件表面留下

12、分型面痕迹，影响塑件表面质量。同时这种分型面也使侧向抽芯困难；图3（b）的分型面选择在下端面，这样的选择使塑件的外表面可以在整体凹模型腔内成型，塑件大部分外表面光滑，仅在侧向抽芯处留有分型面痕迹。同时侧向抽芯容易，而且塑件脱模方便。因此塑件选择如图3（b）所示的分型面。 （a） （b） 图3 分型面选择2.3 选择成型设备它主要是根据塑件的外形尺寸，质量大小及型腔的数量和排列方式来确定。（1） 模具所需塑料熔体注射量 m=nm1+m2式中m-一副模具所需塑料的质量n-初步选定的型腔的质量（选2）m1-单个塑件的质量m2-浇注系统的质量ABS的密度为1.021.16kg/dm3 取1.09m=1

13、.6nm1m1=3.14×（102-62）×20×1.09=4.391gm=1.6nm1=1.6×2×4.391=14.0512g（2） 塑件和流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积及所需锁模力A1=3.14×（102-62）=200.96mm2A=n A1+ A2=1.35 n A1=542.592 mm2Fm= (n A1+ A2) F型=A F型=542.592×35N=18990N=18.99KN式中 A-塑件及流道凝料在分型面上的投影面积 A1-单个塑件在分型面上的投影面积 A2-流道在分型面上的投影面积 Fm-

14、模具所需的锁模力（N） F型-塑料熔体对型腔的平均压力（MPa） 查表2-1注射压力po=130150 取130 MPa 查表32-2注射成型时型腔平均压力F型=35 MPa“（3） 选择注射机型号根据m和Fm值选一种注射机选用SZ-60/450型注射机，其有关参数为：额定注射量 78 cm3 ；螺杆直径 30mm；注射压力 170 MPa ；注射速度 60g/s；塑化能力 5.6g/s；螺杆转速 14-120r/min；锁模力 450 kN ；移模行程 220mm ；最大模厚300 mm ；最小模厚100mm ；最大开合模行程 220 mm ；喷嘴圆弧半径 20 mm ；喷嘴孔直径 3.5m

15、m ；定位孔直径 55；拉杆间距：290×368 mm ；（4） 注射机有关参数的校核a) 由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数n。 n<(kMt/3600-m2)/m1=(0.8×5.6×3000×30/3600-0.6×2×4.391)/4.391=29.408 n取2，合格b) 注射压力的校核 额定压力PeK、Po=1.3×130=169 MPa K、-注射压力安全系数，取1.3c) 锁模力的校核 FKoA P型=1.2 ×18.99=22.78KN 而F=450KN 所以锁模力合格 Ko-锁模力安全系

16、数，取1.2d) 注射机安装模具部分相关尺寸校核模具厚度Hm必须满足Hmin<Hm<Hmax式中 Hmin注射机允许的最小模厚，即动，定模板之间的最小开距；Hmax注射机允许的最大模厚。而100<237<300所以厚度合格。2.4 浇注系统的设计 2.4.1主流道的设计1.（1）主流道尺寸 根据手册查得SZ-60/450注塑机喷嘴的有关尺寸。喷嘴球半径：=12mm喷嘴孔直径：=4mm根据主流道和喷嘴的关系：= +（12）mm， =+0.5mm取主流道球面半径：=14mm取主流道小端直径：=3.5mm为了便于静凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为。经换算得主

17、流道大端的直径为D=9.6mm。同时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端实际r=5mm的圆弧过渡（2）主流道衬套形式 本设计虽然是小型模具，但为了便于加工和缩短主流道尺寸，衬套好人定位圈还是设计成分体式，主流道长度取40，约等于定模板的厚度。材料采用T10A钢，热处理猝火后表面硬度为53HRC57HRC。（3）主流道凝料体积 q主=3.14h/12*(D2+Dd+d2)=3.14×40/12×（6.12+6.1×4+42）=812mm3=0.8cm3 (4)主流道剪切速率校核 由经验公式 r=3.3qv/3.14Rn3=3.3×4.61196/(3.

18、14×0.25253)=301.08s-1 式中qv=q主+q分+q塑件=0.8+3.611+0.20096=4.61196 cm3 Rn=（4+6.1）/2/2=0.2525 cm2.分流道设计分流道主要对进入模具的熔料起分流作用，多型腔的模具一定要设置分流道，若是单腔成型大型塑件，如采用多浇口进料，也需要设置分流道。 1. 影响分流道设计的因素 1）制品的几何形状、壁厚、尺寸大小及尺寸的稳定性、内在质量及外观质量要求。2）塑料的种类、亦即塑料的流动性、熔融温度与熔融温度区间、固化温度以及收缩率。 3）注射机的压力、加热温度及注射速度。4）主流道及分流道的拉料及脱落方式。 5）型腔

19、的布置、浇口位置及浇口形式的选择。 2. 分流道的设计原则： 1）熔体应以最短的路径、最小的热量和压力损失，快速射入型腔。 2）熔料从各个浇口进入型腔的温度和压力相同，以保证各型腔中制品的收缩率相同。 3）分流道的转折处应以圆弧过渡，与浇口的连接处应加工成斜面，以利熔料的流动。 4）在保证足够的注射压力时，分流道的截面和长度应尽量取最小值。 5）尽量保证各型腔同时充满，并均衡的补料，以保证同模各塑件的性能、尺寸尽可能一致。 6）各型腔之间距离恰当，应有足够的空间排布冷却水道、螺钉等，并有足够的截面积承受注射压力。 7）型腔和浇注系统投影面积的重心应尽量接近注塑机锁模力的中心一般在模板的中心上。

20、 3. 分流道的截面形状 常用的截面形状有圆形、U形、梯形、矩形等。在选择截面形状时，要综合考虑热量损失、流动阻力、加工难道等几方面的因素。熔料在流道中流动时，与模具接触的塑料冷凝固化，起绝热作用，熔料仅在流道中心流动。因此，分流道的理想状态是其中心线与浇口中心线位于同一直线上。 分流道的形状及尺寸与塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注塑机速率等因素有关。该塑件体积不太大，形状不算复杂，且壁厚均匀。从为了便于加工的方面考虑，此模具采取梯形分流道。4. 分流道界面尺寸 梯形的上底宽度根据经验公式来确定截面尺寸，即底面圆角半径R=0.75mm，梯形高度取，H取B=2/3H=3mm，设下底宽度为b，

21、梯形面积应满足如下关系式。代入计算得b=3.5mm分流道截面形状如图：5. 凝料体积：分流道长度 分流道截面积 凝料体积 实际加工时，用铣床铣出流道后，即用打磨机，沙纸，油石等打磨工具将模具型腔表面磨光，磨亮，降低分流道表面粗糙度。2.42浇口套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。浇口套一般采用碳素工具钢（T8A,T10A）材料制造，热处理淬火硬度HRC53-55度。浇口套都是标准件，只需去买就行了。浇口套与模板间配合采用H7/m6的过度配合。浇口套的规格有12，16，2

22、2等几种。由于注射机的喷嘴圆弧半径为R20，所以浇口套球面半经为R22。.浇口套如图6.1所示 图6.12.44浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。浇口的选用由于该模具外观质量要求较高，浇口的位置和大小应以不影响塑件外观质量为前提。同时，也尽量使模具结构更简单。综合对塑料成型性能、浇口和模具结构的分析比较，确定该模具采用的是爪形浇口。此浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件

23、的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强； 爪形浇口尺寸的计算。 H=T×N H: 浇口处的厚度 T:浇口处的壁厚 N：塑料系数（如表6.1） W:浇口宽度 L：1mm2.5mm L:浇口长度 H=T×N=1×0.7=0.7mm W=2H=2×0.7=1.4mm L=2.5mm由于选的分流道直径为4，结合经验W=1.5-5.0mm，取W为1.5mm图6.2 爪形浇口形式浇口位置的选择5、浇口位置的选择应遵循以下原则：（1）、浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使起流程最短。（2）、浇口的位置应保证塑料流入型腔时，对着型腔中宽畅、厚壁部位，以便塑

24、料顺利地流入。（3）、避免塑料在流入型腔时直冲型腔壁、型心或镶件，使塑料能尽快流入到型腔各部位，并避免型心或嵌件变形。（4）尽量避免使制品产生熔接痕,或使其熔接痕产生在制品不需要的部位。（5）、浇口位置及其流入方向，应使塑料在流入型腔时，能沿着型腔平行方向均匀地流入，并有利于型腔内气体排出。（6）、浇口位置应在制品最易清除的部位，同时，尽可能不影响制品的外观。模具设计时，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性能及质量影响很大，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

25、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)尽量缩短流动距离2)浇口应开设在塑件壁厚最大处3)必须尽量减少熔接痕4)应有利于型腔中气体排出5)考虑分子定向影响6)避免产生喷射和蠕动7)浇口处避免弯曲和受冲击载荷8)注意对外观质量的影响。根据本塑件外观质量的要求以及型腔的安放方式，综合考虑以上几项原则，浇口选在型腔的上壁处。 型芯、型腔结构的确定 型芯、型腔可采用整体式或组合式的结构。整体式结构的型腔是直接在型腔板上加工，有较高的强度和刚度。零件尺寸不大，容易加工和易热处理，整体式型芯结构牢固，成型塑件质量好。但是该塑件不易采用整体式结构，消耗贵重模具钢多，不便加工和热

26、处理。整体式结构适用于形状结构简单的中小型塑件。组合式型腔是有很多的拼块镶制而成，机械加工和热处理比较容易，能满足大型塑件的成型需要。组合式结构的型芯可节省贵重模具钢，便于机械加工和热处理，修理更换方便。同时也有利于型芯冷却和排气的实施。该塑件尺寸较小，形状不复杂，所以型腔采用整体式的结构，型芯采用组合式的结构。2.4.6 选择模架根据型腔的布局可看出，型腔嵌件分布尺寸为115*195，又根据型腔侧壁最小厚度为18.24，再考虑到导柱，导套及连接螺钉布置应占的位置和采用推件板推出等各方面问题，确定选用模架序号为5号（200*L=200*250），模架结构为A4的形式，如下图所示。 各模板尺寸的

27、确定。1. A板尺寸 A板是定模型腔板，塑件高度18.5，在模板上还要开设冷却水道，冷却水道离型腔应有一定的距离，因此A板厚度取40mm。2. B板尺寸B板是凸模（型芯）固定板，凸模的成型部分直径为28，因此B板厚度取32mm。3. C垫块尺寸 垫块=推出行程+推板厚度+推板固定板厚度+（510）=18.5+20+15+（510）=58.563.5根据计算，垫块厚度C取63。 上述尺寸确定之后，就可以确定模架序号为5号，板面为200*250，模架结构为A4的标准模架。 从选定模架可知，模架外形尺寸：宽*长*高=200*250*237。 模具平面尺寸200*250<280*250（拉杆间距

28、），合格：模具高度237,100<237<300合格；模具开模所需行程=17.6+18.5+（510）=(41.146.1)<200,合格；其他各参数在前面校核均合格，所以本模具所选注射机完全满足使用要求。 图 7-1-2 标注模架的选择2.4.7成型零件工作尺寸的计算本产品为抗冲ABS制品，属于大批量生产的小型塑件，预定的收缩率的最大值和最小值分别取0.6%和0.3。此产品采用级精度，属于低精度制品。因此，凸凹模径向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造与作用修正系数x取值可在0.50.75的范围之间，凸凹模各处工作尺寸的制造公差，因一般机械加工的型腔和型芯的制造公差可达到ITIT

29、级，综合参考，相关计算具体如下：Smax、Smin分别是制品的最大收缩率和最小收缩率。s=(Smax-Smin)×制品尺寸s成型收缩率波动引起的制品的尺寸偏差型腔径向尺寸的计算LM1=(1+(Smax+Smin)/2)sl-0.5+Z0 = (1+0.45%)×10-0.5×0.2+0.030 =9.945+0030 mm型腔深度尺寸的计算HM1=(1+(Smax+Smin)/2)Hsl-0.5 +Z0 +Z0= (1+0.45%)×20.14-0.5×0.2 +Z0 =20.13+0.030 mm型芯径向尺寸的计算lM1=(1+(Smax+S

30、min)/2)lsl+0.50-Z = (1+0.45%)×6.0+0.5×0.400-0.15 =6.230-015 mm型腔高度向尺寸的计算hM=(1+(Smax+Smin)/2)hsl+0.50-Z = (1+0.45%)×20+0.5×0.150-0.15/2 =20.1650-0.08 mm脱模力计算将塑件从包紧的型芯上推出所克服的阻力称为脱模力，脱模力主要由塑件收缩包紧型芯 造成塑件与型芯的摩擦力。根据塑料模具设计指导公式2-43，脱模力计算公式： F=10fE(T1-T2)th式中 f脱模系数，即在脱模温度下塑件与型芯表面之间的静摩擦因数，

31、它受塑料熔体经高压在钢表面固化忠粘附的影响；塑料的线膨胀系数；E在脱模温度下，塑料的抗拉弹性模量；T1塑料的软化温度；T2脱模时塑件温度；t塑件的厚度；h型芯脱模方向的高度； 经计算的：F=3244.8(N)所需脱模力较大，结合制件结构特点直径、高度较大选用4根直径10mm的推杆3.导向机构的设计导柱导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。3.1导柱导向机构的作用定位作用 模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确，在模具的装配过程中也起定位作用，便于装配和调整。导向作用 合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型

32、零件损坏。承受一定的侧向压力3.2导柱导套的选择导柱导套结构形式及尺寸如图8-1所示：图8-1 导柱导套的结构形式其材料采用T8A经淬火处理，硬度为5055HRC。导柱、导套固定部分表面粗糙度Ra为08m，导向部分表面粗糙度Ra为0.80.4m。具体尺寸如上图所示。导柱、导套用H7/k6配合镶入模板。导柱的布置采用等径导柱不对称布置，如图8-2所示：图8-2 导柱的布置形式排气系统的设计件设计为了使塑料熔体顺利的填充模具型腔，必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在成型过程中产生的低分子气体顺利的排出模外。如果型腔内因各种原因产生的气体不能被排除干净，塑件上就会形成气泡，凹陷，熔接不牢，表面轮廓

33、不清晰等缺陷，另外气体的存在还会产生反压力降低充模速度。因此排气系统对确保制品成型质量起着至关重要的作用。常采用的排气方式如下：1.利用排气槽，排气槽一般设在型腔最后被充满的部位，排气槽的深度因塑料不同而异，基本上是以塑料不产生飞边的所允许的最大间隙来确定。2.利用型芯镶件推杆等的配合间隙或专用排气塞排气；3.有时为了防止制品与模个的真空吸附，而设计防真空吸附元件。4.利用配合间隙排气。此模具选择（4）的排气方法。 对于简单型腔的模具，可以利用推杆、活动型芯与模板的配合间隙进行排气。这种类型的排气形式，其配合间隙不能超过0.05mm，一般为0.03-0.05mm.4注射模温度调节系统设计熔体热量95%由冷却介质（水）带走，冷却时间占成型周期的2/3。冷却系统从模具中带走热量：Q=KATt/3600 (J)；A 冷却介质传热面积（m2）：A=dL。d 冷却管道直径（m）； L 冷却管长度（m）；K 冷却管壁与介质间的传热膜系数J/（m2hC）