圆管接头模具设计方案

1、圆管接头模具设计方案第一章 绪论1.1 课题研究背景介绍圆管接头是用于家用管道连接用塑料件，其需求量巨大，易清洁、耐磨、耐腐蚀 老化、强度高、使用寿命长等特点。选用材料为热塑性塑料PP,采用注射成型。注射成型是将塑料经过料筒加热之后， 通过注射机将熔融的塑料注射到具有一定形状的 型腔之,而达到成型目的。它具有成型周期短,能一次成型形状复杂、尺寸精度的塑 料制品。其生产率高,易实现自动化生产。在设计过程中, 我先对塑件的原材料进行分析, 了解它的成型工艺性能、 主要用 途等, 然后根据塑件的形状结构, 结合 PP 的性能,初步选取注射机。 本模具利用 CAD 软件对模具进行计算分析, 参考模具设

2、计有关资料, 最后选出了顶杆等装置, 让模具 在精度、可行性以及脱模等方面有了较为突出的优势。设计当中，利用CAD软件进行辅助,不仅加快了模具设计的速度, 更是让模具设计更为合理, 并预先知道其可行性。 在多种模具结构中选取最优的一种：1。最后利用CAD绘图软件对模具的图纸进行清 晰的表达， 使模具结构让人一目了然。 通过计算与对模具结构的分析， 分别设计出模 具的成型零部件、浇注系统、推出机构、冷却系统等。本模具通过计算与综合考虑， 在节约模具成本、 缩短生产周期、 提高模具寿命、 实现中批量生产等方面取得了较大 的成就。由于本人水平有限， 模具设计与制造知识不够完善， 所以设计中难免出现或

3、多或 少错误，在此希望读者在阅读时加以批评指正第二章 拟定模具结构形式2.1 确定型腔数量及排列方式2.1.1 塑件成型工艺性分析该塑件是圆管接头，如下图所示，塑件壁厚属薄壁塑件，生产批量很大，材料为 PP （收缩率在0.4%0.8%围），在本设计中选用的收缩率为 0.5 %。成型工艺很好, 可以注射成型：2：。该产品主要用于圆管接头，要求表面光滑、无明显的浇口痕迹， 故米用点式浇口。如图1所示：图1圆管接头2.1.2 PP材料分析PP材料是一种由聚丙烯制的的热塑性塑料，具有良好综合力学性能。聚丙烯使PP有良好的耐化学腐蚀及表面硬度。PP属于热塑性塑料，外观为粒状或粉状，呈微黄 色，不透明但成

4、型的塑件具有较好的光泽。PP无毒，无味。密度1.081.20g/cm3成型温度围（180C-240 C）,成型时有较好的流动性。PP材料具有较高的抗冲击强度， 且在低温下也不迅速下降（抗寒性）；有良好的的机械强度和一定的耐磨性，耐油性， 化学稳定性。PP有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。2.1.3 塑料成型工艺性能分析及脱模斜度塑料成型工艺特性是塑料在成型加工过程中所表现出来的特有性质， 下面，对注 塑材料工艺特性进行分析：( 1)收缩性 塑料从温度较高的模具中取出冷却到室温后， 其尺寸或体积会发生 收缩变化， 这种性质称为收缩性。 收缩性的的大小以单位长度塑件收缩量的百分数来 表示，称

5、为收缩率。 一般对于大型模具的收缩率计算， 我们采用实际收缩率进行计算： Ss=a-b/b x 100% (Ss：实际收缩率；a:模具或塑件在成型温度时的尺寸；b:塑件在室 温时的尺寸；c :模具在室温时的尺寸) 对我所设计的零件属于小型的模具，所以采 用S=c-b/b x %(Sj :为计算收缩率)。PP塑料成型收缩率为：，由于塑 件的结构， 模具的结构， 成型工艺条件等都会影响塑料的收缩率变化。 我们取一个相 对平均值: 0.005。( 2)流动性 塑料在一定的温度、 压力作用充填模具开腔的能力， 称为塑料的流 动性。塑料的流动性差，就不容易充满开腔，易产生缺料或熔接痕等缺陷。但流动性 太

6、好，又会在成型时主生严重的飞边。 PP 材料属于热塑性塑料，分子成线型，具有 良好的流动性。其次:料温，压力，模具结构都会影响塑料的流动及充模能力。( 3)吸湿性 吸湿性是指塑料对水分的亲疏程度。 按吸湿或粘附水分能力的大小 分类，PP塑料属于吸湿性塑料，吸水率为：0.05%-0.5%。在注塑成型过程中比较容易 发生水降解，成型后塑件上出现气泡，银丝与斑纹等缺陷。因此，在成型前必须进行 干燥处理。一般干燥温度取 80-90 C,干燥时间为两小时。( 4)热敏感性 塑料的化学性质对热量的敏感程度称为热敏性。 热敏性塑料在成 型过程中很容易在不太高的温度下发生热分解、 热降解， 从而影响到塑件的性

7、能， 色 泽和表面质量等。综上所述: pp 收缩比较大，成型收缩后，对型芯具有比较大的包裹力，为方便 塑件顺利脱模，应将脱模斜度设计为较大值：型腔40'1° 40'型芯30'1°。PP 溶融时具有良好的流动性；较低的热敏性；属于吸湿性塑料。于是在成型是需要 控制好，成型温度，压力，注射前的干燥处理等 . 3由于制品冷却后产生收缩时会紧紧包在凹模上，或由于黏附作用而紧贴在型腔为了便于脱模，防止制品表面在脱模时划伤、擦毛等，在制品设计时应考虑其表 面在合理的脱模斜度。PP的脱模斜度取0.3 °，本零件高度比较小，可以不采用脱模 斜度。2.1.4

8、 型腔数目及排列方式型腔数量主要是根据塑件的质量、 投影面积、几何形状（有无抽芯）、塑件精度。 批量大小以及经济效益来确定，以上这些因素有时是互相制约的，在确定设计方案时， 须进行协调，以保证满足其主要条件。为了使模具与注射机的生产能力相匹配， 提高 生产效率和经济性，并提高塑件精度，模具设计时应该确定型腔数目。常用的方法有 两大类：一是按技术参数确定型腔数目；二是按经济性确定型腔数目。型腔数量确定之后，便进行型腔的排列。型腔的排列涉及模具尺寸、浇注系统的 设计、浇注系统的平衡、抽芯机构的设计及型芯的设计以及温度调节系统的设计。 以 上这些问题又与分型面及浇注口的位置选择有关， 所以在具体设计

9、过程中，要进行必 要的调整，以达到比较完善的设计。该塑件精度要求一般，精度等级为 13,生产批量比较大，可以采用一模多腔的 形式。选择合适的浇口位置十分重要，对此，我充分考虑力各种各式对浇口位置，最 后选择了以塑件卡紧位置为浇口位置，这样对模具对脱模，型腔的布置都十分有利， 结合考虑模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计，模具的型腔排列方式如图4示：图4型腔排列方式2.2 模具结构形式的确定由于塑件外观质量要求一般， 尺寸精度要求一般， 且装配精度要求一般， 因此我 们设计的模具采用多型腔单分型面。 根据本塑件圆管接头的结构， 模具将会采用单分 模面、单分型面，也可以采用多分型面、 单分模面

10、的结构， 模具设计中， 要力求简单， 尽量减少加工过程， 达到最高效益。 相对来说采用单分模面、 单分型面结构为最佳选 择。第三章 成型设备的选择和成型工艺的制定3.1 成型参数的确定查中国模具设计大典、塑料成型工艺与模具设计得 PP 塑料的有关注塑 成型参数：密度：1.08 1.20g/mm3收缩率：0.005 0.008预热温度 ：80 r，90C,预热时间23h料筒温度：前段200C210C,中段210C230C，后段200C220 E喷嘴温度：180C190C模具温度：50 r70 r注射压力 ： 60 100MPa注射时间：注射时间35s,保压时间1030s，冷却时间1530s.成型

11、周期 ： 40 70S3.2 塑件的体积和重量的计算3.2.1 利用CAD进行体积的计算塑件根据产品图纸，将圆管接头按1:1的尺寸比例在CAD里完成三维构图。利用 CAD面域/质量特性指令对圆管接头进行体积的计算：4。圆管接头体积 V=3752m3m。3.2.2 圆管接头重量的计算根据分析 PP材料 p =1.08 1.20g/cm3，取 p =1.20g/cm3-3M=pV =1.20 X 3752X 10- =4.50g(1)3.3 模具所需塑料熔体注射量根据生产批量为大批量生产， 由于注塑件的尺寸比较大， 初步选择采用一模四腔， 按塑料模具设计指导 2.1.2.4 有如下模具所需塑料熔休

12、注射量的计算公式：2）1+ M2=K MN式中， M 单个塑件所需塑料的质量或体积（ g 或 cm3）N 初步选定的型腔数量M 1 单个塑件的质量或体积（ g 或 cm3）M 2 浇注系统的质量或体积（ g 或 cm3 ），可按塑件体积的 0.6 倍来估算K注射机最大注射量利用系数，一般取 0.8.柱塞式注射机的允许最大注射量是以一次注射聚苯乙烯的最大质量（g）为标准的；螺杆注射机以体积（cm3）表示最大注射量。则有：M=（ 4.6 X 3752X 10-3） /0.8=21.57cm 33.4 锁模力的计算F 萨（NA+A） P 型（3）式中，Fm 模具所需要的锁模力（N）N 初步选定的型腔

13、数量Ai单个塑件在分型面上的投影面积（m命A2流道凝料在分型面上的投影面积（m命P 型 塑料熔体对型腔的平均压力 （MPa）其中，A按分型面上投影面积Ai的0.20.5倍。取中间值0.35 , A 投影面积为：1556.7mm根据资料塑料模具设计指导P7常用塑料注射成型时型腔平均压力表 2-2中5：, PP属于中等黏度塑件及有精度要求的塑件，P型取30 MPaFM=（ NA1+A2） P 型（ 4）=（2X 1559.9+0.35 X 4X 1559.9）X 30=3.4 X 1559.9X 30=159.1 KN3.5 设备选择根据塑化塑化温度，额定注射量，注射压力，锁模力要求，参考塑料成型

14、工艺设计与模具设计P105表4.2常用国产注塑机的规格和性能厲。初步选择采用注射机型号： G54-S200/400G54-S200/400 其有关的参数为：额定注射量200400cn3注射压力109MPa锁模力 2540KN最大注射面积645cm 2最大开合模行程 260mm最大模具厚度406mm最小模具厚度165mm喷嘴圆弧半径18mm喷嘴孔直径4mm动定模板尺寸532 x 634mm拉杆间距290mrX 368mm3.6 型腔数目的确定根据模具的生产批量为大批量生产， 一模多腔能提高生产效率， 降低每一件产品 的模具费用。根据一模四腔塑件的体积V=15.01cmf塑件体积比较大，按初步选择

15、的注射机G54-S200/400额定的注射量为200400 cm3,可成型一模具多腔。但随着模 具型腔数目的增加，塑件的精度降低，模具结构复杂，制造成本提高，注塑质量差。 综合考虑，圆管接头的模具设计采用一模四腔结构。第四章 分型面位置确定4.1 分型面位置确定如何确定分型面， 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则7：1) 分型面应选在塑件外形最大轮廓

16、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) 对成型面积的影响。7) 对排气效果的影响。8) 对侧向抽芯的影响。对工件的仔细观察， 可以发现， 本塑件采用一个分型面最好， 工件的其他地方最 好采用侧抽芯方式进行型芯和型腔设计，如下图所示：ABC为分型面，此分型面就是水平面， 采用此水平面为分型面简单方便， 容易设计而且有利于脱模， 本设计中塑 件的浇口设计采用点式浇口，浇口设计在塑件的顶端位置。分型面就以上确定的AB面以上就为型腔，如下图中显示 AB面上的属于型腔，CDEF 面下的属于型芯。 由于

17、本塑件结构较为简单， 而且处于对称结构， 可以确定为了保证 脱模后塑件留在动模上，也即型芯上。塑件留在动模(此为型芯)，通过脱模机构即可以把塑件脱出。图5塑件分型面在考虑分型面的时候，必须考虑到包括产生飞边，排气，塑件表面质量等的影响， 根据以上分析，所设计的分型面能很好的排气，能保证塑件表面质量，但可能会产生 飞边，从整体上看选择 AB水平面作为分型面最好。第五章注塑模具的主要结构设计5.1 浇注系统形式和浇口的设计5.1.1 主流道尺寸主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动 通道。根据所选注塑机，则主流道小端尺寸为：d= 注射机喷嘴尺寸+ (0.51) =4

18、+0.5=4.5mm(5)主流道球面半径：(6)SR= 贲嘴球面半径+ (12) =18+2=120mm5.1.2 主流道衬套的形式主流道是注射机喷嘴与分流道的塑料熔体的流动通道，其形状尺寸对熔体的流动 和充模时间有较大的影响。为了为了使塑料凝料能从主流道中顺利拔出，注塑加工需将主流道设计成圆锥形，具有 2°8°的锥角，壁有Ra0.8m以下的表面粗糙度， 小端直径常为48mm注意小端直径应大于喷嘴直径约1mm否则主流道中的凝料无 法拔出8。主流道一般设计在浇口套中，为更容易的拔出，主流道的衬套结构如右图6所示。图6主流道衬套5.1.3 主流道衬套的固定因为采用可以拆卸的主流

19、道衬套，所以用定位圈固定在定模板上，下为定位圈, 图7所示：图7定位圈5.2 分流道设计在多型腔或单型腔多浇口 （塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末 端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。 它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道 流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段 9。因此分 流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽 可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。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。其主 要形式有：圆形、梯形、U形、半圆形、矩形、六角形8所示。图8分流道其中，梯形和半圆形加工较为容易

20、，且热量损失与压力损失均不大，所以在此设 计中，选用半圆形流道。根据经验，梯形的主流道热量损失与压力损失，所以分流道 设置为梯形。521 分流道的布置形式分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑件熔体尽快地经分 流道均衡的分配到各个型腔，因此，采用平衡式分流道，本塑件比较特殊，因此采用 平衡式10。522 分流道长度图9分流道布局如图9所示：分流道L仁20mm5.3浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道。 除直接浇口外，它是浇注系统中 截面积最小的部分，但却是浇注系统的关键部分。浇口的位置、形状及尺寸对塑件的 性能和质量的影响很大。5.3.1 浇口的选用浇口可分限制性

21、浇口和非限制性浇口两种。 浇口的作用可以概述为，非限制性浇 口起着引料、进料的作用；限制性浇口一方面通过截面积的突然变化， 使分馏道输送 来的塑料熔体的流速产生加速度， 提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速而 均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性， 调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满， 可控制填充时间、 冷却时间及塑料表面质量， 同时还起着封闭型 腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。因圆管接头的要求表面光滑，对精度要求不高，故采取点浇口。熔融塑料流通 过浇口时流速增高 , 加上摩擦力的作用， 塑料流的温度升高。 这样，能获得外形清晰， 表面光泽的塑件。开

22、模后点浇口可自动拉断，有利于自动化操作。去除浇口以后，塑 件上留下的痕迹不明显，不影响塑件表面的美观。确定浇口的位置很灵活11。5.3.2 浇口位置的选择模具设计时， 浇口的位置及尺寸要求比较严格， 初步试模之后有时还需修改浇口 尺寸。无论采用什么形式的浇口， 其开设的位置对塑件的成型性能及成型质量影响均 很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高塑件质量的重要环节， 同时浇口位置的不 同还影响模具结构。 总之，如果要使塑件具有良好的性能与外表， 要使塑件的成型在 技术上可行、经济上合理，一定要认真考虑浇口位置的选择 12。通常需要考虑以 下几点：1) 尽量缩短流动距离。2) 浇口应开设在塑件壁厚

23、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的特征，综合考虑以上几项原则，每个型腔设计一个进浇点。对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式， 设计应尽量保证所有的 型腔同时得到均一的充填和成型。 在塑件形状及模具结构允许的情况下， 应将从主流 道到各个型腔的分流道设计成长度相等、 形状及截面尺寸相同的形式， 否则就需要通 过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡考虑浇口的灵活性，加工方便，及零件的表面质量要求，所以选

24、用点浇口进料，减少了浇注系统塑料的损耗量，同时去除浇口容易，且不留明显痕迹。如上图11所示。5.4 开模行程的校核与推出矩离合理的开模行程，能保证制件的顺利脱落，同时可以缩短成形周期，提高生产效率。塑料成型工艺与模具设计 P103开行程校核的公式如下14:S> H1+H2+（ 510） mm（7）式中S注射机最大开模行程，mmH1 推出距离（脱模矩离），mmH2 包括浇注系统在的塑件高度，mm根据注射机型号有S=500 mm H1推出距离，一般取塑件高度加上一个安全距离（310） mm则 H1 =58+10=68mm H2 =68+165+10=24于是有：S> H1+H2 +10

25、（8）综合考虑，螺杆式注射机XS-ZY-500,满足模具最大行程要求。且塑件的推出行程为68mm5.5推出方式的确定由分型面的设计来看，塑件能在顶出零件的作用下，通过一次顶出动作，就能将 塑件全部脱出。其推出机构如下图12所示：图 12 一次推出机构5.6 冷却系统的设计5.6.1 冷却通道设计的基本原则（1）冷却通道离凹模既不能太远有不能太近， 以免影响冷却效果和模具的强度。 通常其边距为 10-20mm。（2）冷却通道的不应通过镶块和镶块接缝处，以防止漏水。（3）冷却通道不应有存水和产生回流的部位，应畅通无阻。冷却通道直径一般 为8mn左右。进水管直径的选择，应使进水处的流速不超过冷却通道

26、中的水流速度， 要避免过大的压力降。（4）水管的接头部位，要设置在不影响操作的方向，通常朝向注射机的背面。（5）水管与水嘴的连接处必须密封，防止漏水。（6）进出口冷却水温差不宜过大，避免造成模具表面冷却不均匀。另外，一般生产PP材料塑性的注射模具不需要外加热，由于塑件不是很大，所以无 需设计加热系统。5.6.2 冷却装置的结构塑料制件的形状是多种多样的， 对于不同形状的塑件， 冷却水道的位置与形状是不一 样的。封头塑件属于中等深度的塑件，当考虑到塑件较小，壁厚不大，分型面为一平 面，采用只在定模板一侧等距离钻孔的形式 15。5.7 模架的确定以上容确定之后，便根据所定容设计模架。根据塑料模具设

27、计手册可以确定 出标准模架的形式，规格及标准代号。标准件包括通用标准件及模具专用标准件两大类。 通用标准件如紧固件等。 模具 专用标准件如定位圈、浇口套、推杆、推管、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加 热元件，顺序分型机构及精密定位用标准组件等。图 14 本模具单分型面注射模结构图（1）根据模具的主要结构，选择派生型的三板模架 P4型如上图14所示。（ 2）模具安装尺寸校核模具整体尺寸长宽高：长550、宽500、高500mm注射机的模具尺寸要求为： 长634m 口宽532mn高496mn模具的整体尺寸不符合注射机对模具的尺寸要求。 故，从模具的综合因素考虑，最终注塑机确定为：XS-ZY-500

28、。长550mm宽450mm 高496mn模具的整体尺寸符合注射机对模具的尺寸要求，模具的闭合高度小与注塑 机的最大模具厚度要求 450mm17。模具的整体尺寸符合注射机对模具的尺寸要求，可方便的安装到注射机上。XS-ZY-500，其有关的参数为：额定注射量 500cm3注射压力 145MPa锁模力 3500KN最大成型面积 1000cm2最大开合模行程 500mm最大模具厚度 450mm最小模具厚度 300mm喷嘴圆弧半径 18mm喷嘴孔直径 4mm动定模板尺寸 700mm x 850mm拉杆间距540mrX 440mm5.8 凹模的结构设计型腔是直接和高温高压的塑件相接触， 它的质量直接关系

29、到制件质量， 要求它有 足够的强度、刚度、硬度、耐磨性，以承受塑件的挤压力和料流的摩擦力，有足够的 精度和适当的表面粗糙度（一般 Ra0.4卩m以下），保证塑件制品表面的光洁美观和 容易脱模 18。该设计采用整体式凹模，具体的形式见图15：Hl图15整体式凹模5.9凸模的结构设计图16整体式凸模凸模（即型芯）是成型塑件表面的成型零件，通常可分为整体式和组合式两种类 型。本零件表面比较简单，因为此零件结构较简单，所以可以采用整体式凸模。该凸模图如图16：5.10成型零件工作尺寸的计算所谓工作尺寸是指成形零件上直接用以成形塑件部位的尺寸，主要有凹模和型芯的径向尺寸（包括矩形和异形的长度和宽度尺寸）

30、、凹模的深度和型芯的高度尺寸， 中心距尺寸等。工作尺寸计算受塑件尺寸精度的制约19。影响塑件精度的因素甚 多，且十分复杂，因此塑件尺寸难以达到高精度。为计算简便起见，规定凡是孔类尺寸均以其最大尺寸作为公称尺寸，即公差为正;凡是轴类尺寸均以其最大尺寸作为公称尺寸，即公差为负。平均收缩率计算型腔尺寸PP的收缩率一般为0.5%。计算径向尺寸由塑料模具技术手册得出 PP的一般精度等级为4级。同时得出塑料制件的尺寸公差。又由于塑件的宽度尺寸为 68.2mm所以查表得 =0.64(1) 按照平均收缩率计算凹模径向尺寸公式Lm1Sep Ls34(9)式中 Lm凹模的径向尺寸，mmSep塑料的平均收缩率，%L

31、s塑件径向公称尺寸，mm塑件公差值，mmS z凹模制造公差，mm已矢口 Ls=70mm Sp=0.005 =0.64mm所以 S z=A /5=0.128mmLm=70 X (1+0.005)-3/40.64=70.061+0.128塑件的长度尺寸是109.6mm时，查表得 =0.82 , S z凹模制造公差，mm取厶/5 (下面的计算都按此计算)。依据上面的公式得出：o /Z+0 164Lm 1 Scp Ls 34=109.6 X (1+0.005)-3/40.82 .=109.533+0.164(2)凹模深度尺寸由塑料模具技术手册得出PP的一般精度等级为4级：2°： o同时得出塑

32、料制件 的尺寸公差。又由于塑件的深度尺寸HS=0.58mm所以查表得 =0.16mm按照平均收缩率计算凹模深度尺寸公式Hm 1 Sep Hs 23 Z(10)式中 HM凹模的深度尺寸，mmSep塑料的平均收缩率，%H塑件高度公称尺寸，mm塑件公差值，mmS z -一凹模深度制造公差，mm已矢口 H=5.8mmSp=0.005 =0.18mm所以 S z=A /5=0.036mmH=(1+0.005)5.8 2/3 0.18=5.71+0.036而另外一个高度尺寸为3.2mm查表得A =0.14mm因为:SCp=0.005A =0.14mm所以 S z=A /5=0.028mmH=(1+0.00

33、5)3.2-2/30.14+0.028=3.12+0.0285.10.2 按平均收缩率计算型芯尺寸(1) 径向尺寸由塑料模具技术手册得出PP的一般精度等级为4级叩o同时得出塑料制件 的尺寸公差。又由于塑件的径尺寸型芯长为106.4mm按照平均收缩率计算型芯径向尺寸公式Lm1 % Ls 34(11)式中 Lm组合型芯的径向尺寸，mmSCp塑料的平均收缩率，%Ls塑件径向公称尺寸，mmA塑件公差值，mmS z组合型芯制造公差，mm已矢口 Ls=106.4mmSCp=0.005A =0.82mm所以 S z=A /5=0.164mmLm1 Scp Ls 34=(1+0.005) X 106.4+3/

34、4 X 0.82 -0.164=107.547-0.088型芯的径向尺寸是66.8mm时，查表得A =0.64，S z凹模制造公差(mm , 取A /5=0. 128。依据上面的公式得出：Lm1 Scp Ls 34=(1+0.005) X 67.8+3/4 X 0.64 -0.128=67.619 -0.128以下为其他型芯(包括侧抽芯)径向尺寸：当二 0.08 S z /5 Lm 1 Sep Ls 34即 Lm 1Sep Ls34S z= 0.08/5=(1+0.005)X 1.7+0.75 X 0.08 -0.0016=1.77 -0.0016(2) 型芯高度尺寸由塑料模具技术手册得出 P

35、P的一般精度等级为4级。同时得出塑料制件的 尺寸公差。根据前面所设计凸模的高度为 5.8mmHm按照平均收缩率计算组合型芯高度尺寸公式(12)式中 H组合型芯高度尺寸，mmScp塑料的平均收缩率，%H塑件孔深度公称尺寸，mm塑件公差值，mmS z组合型芯高度制造公差，mm已知 H=4.2mmScp=0.005 =0.18mm所以 S z=A /3=0.06mmHm 1 Sep Hs 23 0 =(1+0.005) X 4.2+2/3 X 0.18 -0.06=4.341 -0.065.11模具强度的校核在注塑的过程中，模具的型腔将受到高压的作用，因此模具型腔应该具有足够的 刚度和强度。强度不足

36、将导致塑性变形，甚至开裂 2刀。刚度不足将导致弹性变形， 导致型腔向外膨胀，产生溢料间隙。由于流道分布为平衡式，故采用整体式矩形型腔5.11.1整体式矩形型腔侧壁厚度计算P二jm=iiI图17型腔侧壁厚度(1)利用刚度公式计算1S型3E1Cap 3 aE(mrh(13)式中S矩形型腔的侧壁厚度，mma型腔侧壁受压高度，30mmp型腔压力，30MPaE-模具材料的弹性模量，碳钢为 2.1 X 105MPaS 刚度条件允许变形量，0.05mmL型腔长边长度225 mmC常数，由L/ a之值决定，可查工具书，也可用以下公式计算: C 3L/a4C 296查得为0.930(2)式中利用强度公式计算Ca

37、pE200.930 30 30 1062.25 105 0.0542mm(14)2PL 1 Wmax22S2S矩形型腔的侧壁厚度，短边/长边之比值，即V系数，查表得：0.176mmb/L=140/225 0.62 ;1S 22530(1 0.73 0.176)'35.2mm2 650刚度条根据大型模具按刚度条件设计，按强度校核；小型模具按强度条件设计,件校核原则，本模具为小型模具，所以采用三 35.2mm这个尺寸。5.11.2 整体式型腔底板厚度计算图18型腔底板厚度(1)利用刚度公式计算h1CPb4 3E(15)式中h型腔底板厚度，mmp型腔压力，30MPab矩形板受力短边长度，14

38、0mmL 矩形板受力长边长度，225 mmE模具材料的弹性模量，2.1 X 105MPaS 刚度条件允许变形量，0.05mm1 由L/b之值决定的常数，查表得：130.0209h CP4E0.0209 30 14042.1 105 0.0528.41 29mm(2) 利用强度公式计算maxPb2h21216式中h型腔底板厚度，mmp型腔压力，30MPa短边/长边之比值，即b/L=140/2250.62 ;(7模具材料的许用应力，碳钢为 200MPa(12)140302 216 (1 0.622)7.0 2mm刚度条根据大型模具按刚度条件设计，按强度校核；小型模具按强度条件设计, 件校核原则，本

39、模具为小型模具，所以采用三 7.02mm这个尺寸。第六章 导向机构的设计6.1 合模导向零件机构的作用(1) 定位作用模具闭合后， 保证动定模位置正确， 保证型腔的形状和尺寸正确； 导向机构在模 具装配过程中也起了定位作用，便于装配和调整。(2) 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 型腔造成成型零件损坏。(3) 承受一定的侧向压力 塑料熔体在充型过程中可能产生单向侧压力，或者由于成型设备精度低的影响， 使导柱承受了一定的侧压力， 以保证模具的正常工作。 若侧压力很大， 就不能单靠导 柱来承担，需增设锥面定位机构。(4) 保持机构运动平稳 对于大

40、、中型模具的脱模机构，导向机构有使机构运动灵活平稳的作用。(5) 承载作用 当采用推件板脱模或双分型面模具时，导柱有承受推件板和型腔板的作用。6.2 导柱导向机构6.2.1 导柱(1) 导柱的设计a. 该模具采用带头导柱，且不加油槽。b. 导柱的长度必须比凸模端面高度高出68mmc. 为使导柱能顺利地进入导向孔，导柱的端部常做成圆锥形或球形的先导部分。d. 导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证具有足够的抗弯强度。e. 导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按 H7/m6配合。导柱滑动部分按H7/f7 或 H8/f7 的间隙配合。f. 导柱工作部分的表面粗糙度为Ra0.4卩m。g. 导柱应具有坚硬

41、而耐磨的表面，坚韧而不易折断的芯。多采用低碳钢经渗碳淬 火处理或碳素工具钢T8A T10A经淬火处理，硬度为55HRC以上或45#钢经调质、表 面淬火、低温回火，硬度 55HRC以上。（2）导柱的结构形式导柱是与安装在另一半模上的导套相配合，用以确定动、定模的相对位置保证模 具运动导向精度的圆柱形零件。导柱的基本机构形式有两种形式。一种是带有轴向定位台阶，固定段与导向段具 有同一公称尺寸、不同公差带的导柱，称为带头导柱。另一种是轴向定位台阶，固定 段尺寸大于导向段导柱的导柱，称为带肩带油槽导柱。该夹板模具导柱的结构如图19所示：采用带头导柱，其结构较为简单，导柱与导套相配合，导套固定孔直径与导

42、柱固 定孔直径相等，两孔可同时加工，确保同轴度的要求。（3）导柱的结构和技术要求a. 长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出812mm以避免出现导柱未导正方向而型芯进入型腔。b. 形状 导柱前端应该导圆角，以使导柱顺利进入导向孔。c. 材料 导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的芯，因此多采用20钢经渗碳淬火处理或T8、T10钢经淬火处理，硬度为5055HRC导柱固定部分表面 Ra 为0.8 m导向部分表面粗糙度Ra为0.8-0.4m为确保合模时时只按一个方向合模，导柱的布置可采用等直径导柱不对称布置或不等直径导柱对称布置，本设计中采用等直径导柱不对称分布，如图 20所示：图20导

43、柱的分布f.配合精度 导柱固定端与模板之间一般采用 H7/m6或H7/k6的过渡配合；导柱 的导向部分通常采用H7/f7或H8/f7的间隙配合。6.2.2 导套导套是与安装在另一半模上的导柱相配合，用以确定动、定模的相对位置，保证模具运动蹈乡精度的圆套形零件。（1）导套的设计a. 结构形式：采用带头导套（I型），导套的固定孔与导柱的固定孔可以同时 钻，再分别扩孔。b. 导套的端面应倒圆角，导柱孔最好做成通孔，利于排出孔剩余空气。c. 导套孔的滑动部分按H8/f7或H7/f7的间隙配合，表面粗糙度为 Ra0.4卩 导套外径按H7/m6或H7/k6配合镶入模板。d. 导套材料可用淬火钢或铜（青铜合

44、金）等耐磨材料制造，但其硬度应低于导柱 的硬度，这样可以改善摩擦，以防止导柱或导套拉毛。（2）导套的结构形式。导套常用的结构形式有两种，一种是不带轴向定位台阶 的导套，称为直导套。另一种是带轴向定位台阶的导套，称为带头导套。直导套多用 于较薄的模板，比较厚的模板应采用带头导套。由于本设计中导套经过的定模板较厚，采用的是带头导套 此模具导套的结构如图21所示：图21导套(3) 导套结构和技术要求a. 形状 为使导柱顺利进入导套，在导套的前端应倒圆角。导柱孔最好做成通孔, 以利于排出孔空气及残渣废料。b. 材料 导套用与导柱相同的材料或铜合金等耐磨材料制造，其硬度一般应低于导柱硬度，以减轻磨损，防

45、止导柱或导套拉毛。导套固定部分和导滑部分的表面粗糙 度一般为Ra0.8 mc. 固定形式及配合精度该封头模具采用H7/r6配合镶入模板，并在台肩处装上 紧定螺钉来固定第七章 脱模机构及复位机构的设计塑件在从模具上取下以前， 还有一个从模具的成型零件上脱出的过程， 使塑件从 成型零件上脱出的机构称为推出机构。 推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上 的顶杆或液压缸来完成的。7.1 推出机构的组成7.1.1 推出机构的组成推出机构主要由推出零件、 推出零件固定板和推板、 推出机构的导向与复位部件 等组成。推出机构中，凡直接与塑件相接触、 并将塑件推出型腔的零件称为推出零件。 常用的推出零件有推杆

46、、推管、推件板、成型推杆等。7.1.2 推出机构的分类推出机构可按其推出动作的动力来源分为手动推出机构、 机动推出机构、 液压和 气动推出机构。 手动推出机构是模具开模后， 由人工操纵的推出机构塑件， 一般多用 于塑件滞留在定模一侧的情况； 机动推出机构利用注射机开模动作驱动模具上的推出 机构，实现塑件的自动脱模； 液压和气动推出机构是依靠设置在注射机上的专用液压 和气动装置，将塑件推出或从模具中吹出。 推出机构还可以根据推出零件的类别分类， 可分为推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、成型推杆(块)推出机构、 多无综合推出机构等。7.1.3 推出机构的设计原则推出机构应尽调协在动模一侧

47、。 由于推出机构的动作是通过装在注射机合模机构 上的顶杆来驱动的，所以一般情况下，推出机构设在动模一侧。正因如此，在分型面 设计时应尽量注意，开模后使塑件能留在动模一侧。(1 ) 保证塑件不因推出而变形损坏，为了保证塑件在推出过程中不变形、不损 坏，设计时应仔细分析塑件对模具的包紧力和粘附力的大小， 合理的选择推出方式及 推出位置，从而使塑件受力均匀、不变形、不损坏。(2 ) 机构简单动作可靠，推出机构应使推出动作可靠、灵活，制造方便，机构 本身要有足够的强度、 刚度和硬度， 以承受推出过程中的各种力的作用， 确保塑件顺 利地脱模。(3 ) 良好的塑件外观，推出塑件的位置应尽量设置在塑件部，以

48、免推出痕迹影 响塑件的外观质量。(4 )合模时的正确复位，设计推出机构时，还必须考虑合模时机构的正确复位， 并保证不与其他模具零件相干涉。7.2 本模具的推出机构7.2.1 推出机构的选择(1) 采用普通推杆和斜推杆，每个塑件有 5 个普通推杆，一个斜推杆，共为 6 个；(2) 推杆应设在脱模阻力大的地方；(3) 推杆应均匀布置；(4) 推杆应设在塑件强度、 刚度较大处， 故设在塑件有弧度处， 此处强度和刚度 都较大；(5) 推杆直径与模板上的推杆孔采用 H8/f7 或 H8/f8 的间隙配合；(6) 通常推杆装入模具后，其端面应与型腔底面平齐，或高出型腔底面0.050.10mm；(7) 推杆

49、与推杆固定板，通常采用单边 0.5mm1mm勺间隙(由于该套模具各塑 件的6个推杆分布不是很紧凑，故采用单边0.5mm的间隙)，这样可以降低加工要求， 又能在多推杆勺情况下， 不因由于各板上勺推杆孔加工误差引起勺轴线不一致而发生 卡死现象；(8) 推杆的材料常用T8、T10碳素工具钢，热处理要求硬度 50HRC工作端配合 部分的表面粗糙度为 Ra 0.8。7.2.2 斜推杆斜推杆柱的斜角一般为 5°10°，最大不得超过 15°，本设计采用 5°，斜推杆的尺寸如下图所示：图22斜推杆在本设计中，虽然推杆长度很高，但是由于尺寸比较小，且推杆的宽度相对于塑件足

50、够大，故完全符合其强度，刚度的要求，但在模具中则考虑其他尺寸的装配，材 料多采用优质钢材T8A T10以及20号钢渗碳处理，淬火硬度55HRC以上。表面粗糙 度要求Ra1.6。具体形式如图22所示：(1) 最小开模行程计算最小开模行程是指抽出侧滑块所必需的开模运动距离H,其公式如下：H S ctg( 17)式中 H最小开模行程，mn; a 斜推杆斜度，5°。S 抽拔距，为 7mm H 7 ctg5 55mm ；(2) 斜推杆的强度校核其公式如下：(18)MPa L1力臂长度，mm,78.5MPaM N L,3W 0.1d式中c斜推杆的强度，d斜推杆的长度，336.55 0.0170.

51、1 0.0093而钢材的许用应力为200MPa所以选取的斜推杆直径符合要求7.3 脱模阻力的计算塑件壁厚与其孔直径之比大于1/20，为厚壁壳体形塑件，且塑件断面为圆环形, 故所需脱模力的计算公式如下：(分别计算定、动模上型芯的脱模阻力)2 R L cos (f tan )10B(1K2)Ki(19)式中 E拉伸模量，聚丙烯为6.5£ 成型平均收缩率，为0.5%t 塑件的平均厚度，约为1.6mmL塑件包容型芯的长度，为1mm卩一泊松比，0.32 ;?脱模斜度，为2°f 塑料与钢材之间的摩擦因数，为 0.3R型芯直径，为R=1.7mB 塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积（c

52、nl）,当塑件底部有通 孔时，10B项应视为零K 由f和？决定的无因次数，可由下式计算：K11 f si n cos 1K22 cos2 cos=5.94由入（入=R/t ）和？决定的无因次数，可由下式计算代入得：Q=716.88N 0.71688 kN根据本模具的设计，本模具的动力机构完全可以克服脱模力，本脱模机构设计完全符合标准，具体图参看装配图。7.4 复位机构设计有脱模机构就必须有复位机构，复位机构得作用主要是脱模后回到合模状态以进行下一次注射，本模具中虽然有侧向抽芯机构，但是由于是测抽芯，且滑块较小，与 推杆的干涉问题不大，故可以直接采用一般的复位机构， 可以满足设计的要求。其示 意

53、图如图23所示：图 23 复位杆第八章 模具的试模与修模8.1 模具工作过程开模时，注塑机开、合模系统带动定模座板以后的部分后移，首先由橡胶、尼龙 拉模扣的作用在水口板与定模板之间移动一段距离， 把浇口里面的凝料拉断， 拉杆端 部的与动模座板接触， 在带动水口板移动， 把主流道里面的凝料拉出来， 然后在定模 部分的辅助分型面之间自行脱落或由人工取出，完成分型。合模时， 模具在注射机推杆的作用下， 由推杆推动推板在推动复位杆进行复位和 导柱导套的定向作用，同时弹簧压缩，完成合模过程。 试模中所获得的样件是对模具整体质量的一个全面反映。 以检验样件来修正和验收模 具，是塑料模具这种特殊产品的特殊性

54、。8.2 试模中遇到的问题首先，在初次试模中我们最常遇到的问题是根本得不到完整的样件。 常因塑件被 粘附于模腔， 或型芯上，甚至因流道粘着制品被损坏。 这是试模首先应当解决的问题。8.2.1 粘着模腔制品粘着在模腔上，是指塑件在模具开启后，与设计意图相反，离开型芯一侧， 滞留于模腔，致使脱模机构失效，制品无法取出的一种反常现象。其主要原因是： 注射压力过高，或者注射保压压力过高。（1）注射保压和注射高压时间过长，造成过量充模。（2）冷却时间过短，物料未能固化。（3）模芯温度高于模腔温度，造成反向收缩。（4）型腔壁残留凹槽，分型面边缘受过损伤性冲击，增加了脱模阻力。8.2.2 粘着模芯（1）注射压力和保压压力过高或时间过长而造成过量充模，尤其成型芯上有加 强筋槽的制品，情况更为明显。（2）冷却时间过长，制件在模芯上收缩量过大。（3）模腔温度过高，使制件在设定温度不能充分固化。（4）机筒与喷嘴温度过高，不利于在设定时间完成固化。（5）可能存在不利于脱模方向的凹槽或抛光痕迹需要改进。8.2.3 粘着主流道（1）闭模时间太短，使主流道物料来不及充分