【《吸尘器转接头的注塑模具设计案例》8000字】

吸尘器转接头的注塑模具设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u30711吸尘器转接头的注塑模具设计案例 1321511.1排位设计 238741.1.1型腔数量的确定 2143791.1.2型腔布局的确定 254421.2分型面设计 3250501.3成型零部件设计 4192381.3.1型腔（凹模）结构设计 4291771.3.2型芯（凸模）结构设计 596131.4成型零部件尺寸计算及校核 5251141.4.1型腔径向尺寸计算及校核 7307941.4.2型芯径向尺寸计算及校核 874641.4.3型腔深度尺寸计算及校核 8223881.4.4型芯高度尺寸计算及校核 9205581.5注塑模具标准模架的选用 10182281.1.1模架类型的选用 10297141.1.2模架规格的选用 11222601.6侧向分型与抽芯机构设计 12223501.6.1侧向分型与抽芯的相关计算 13273751.6.2侧向分型与抽芯的结构设计 137491.7螺纹抽芯设计 18203521.7.1螺纹抽芯结构设计 18175581.7.2液压缸选择 19193542.液压缸选型的计算 1924491(1)工作压力p的确定 19215841.8导向、定位机构设计 2080061.8.1导向机构设计 21208291.9推出机构设计 2164301.9.1推出力计算 2289571.9.2推出机构 22123981.10浇注系统设计 23234581.10.1主流道设计 2385441.10.2分流道设计 24297711.10.3浇口的设计 24247131.10.4冷料穴设计 25144651.11冷却系统设计 25141941.11.1水路尺寸 26202931.11.2冷却系统排布 2636551.12排气系统设计 28124111.13模具工作原理及效果图 2851551.13.1模具工作原理 2847521.13.2模具效果图 281.1排位设计1.1.1型腔数量的确定就本设计而言，塑件的精度要求不高，生产需要降低成本，缩短生产周期。从其塑件的结构、尺寸以及生产的经济性等方面综合考虑，决定采用一模四腔来生产此产品。1.1.2型腔布局的确定对于多腔模具，需要考虑如何合理布局型腔。型腔布局应该遵循以下主要原则：（1）保证压力平衡和温度平衡（对称放置、对角线放置）；（2）浇口位置统一原则：在多型腔模具中，浇口位置保持一致，使得每个型腔收缩率相同，保证塑件质量一致。（3）充填平衡原则：同时充满各个型腔，节约时间。；本设计产品的排位设计如图1.1所示：图1.1排位设计1.2分型面设计用于可拆卸接触表面的粘合系统和在拆卸塑料的模具上的浇注系统称为分型面。分型面的选择主要依据以下原则：

（1）选择在最大轮廓处出分型面；

（2）应当有利于塑料零件的脱模，打开模具后，应该使塑件留在动模的一侧；

（3）应保证塑料件的精度要求；

（4）应当考虑塑料零件的外观质量，不在光滑的位置设计分型面；

（5）应利于型腔排气，使排气顺畅；

（6）应当满足塑料件的使用要求；

（7）应有利于防止毛刺；

（8）应当有利于模具的加工制造；

（9）应有利于模具的侧抽芯。

本产品的以Z轴为开模方向，分型面设计如图1.2所示：图1.2分型面设计1.3成型零部件设计成形零件是指与熔融塑料直接接触，溶体凝固后形成产品形状的零件。形成产品外部形状的成形零件称为型腔，形成内部形状的成形零件称为型芯。成形件的结构和尺寸精度决定了塑件的质量。成形件应根据塑件的生产要求确定，并对主要零件的强度和刚度进行校核。主要对型腔、型芯进行结构设计、尺寸设计及校核。

1.3.1型腔（凹模）结构设计型腔（凹模）形成产品的一部分的外表面，并且通常安装在固定模板上。确定塑件的型腔布局和分型面后，基本确定了型腔的结构。在本设计中，吸尘器转接头外表面的结构相对简单。为便于加工，采用整体嵌入式模具，如图1.3所示：

图1.3凹模1.3.2型芯（凸模）结构设计型芯（凸模）构成产品的内表面形状，并且通常安装在动模板上。吸尘器转接头内部结构简单，为了加工方便，因此，它的凸模结构在组合式中采用了整体嵌入式凸模，如图1.4所示：

图1.4凸模1.4成型零部件尺寸计算及校核在确定成型部件的结构设计之后，需要计算和校核所设计的成型部件的尺寸，包括型腔径向尺寸、型芯径向尺寸、型腔深度尺寸以及型芯高度尺寸。相关的计算、校核公式如表1.1所示

：表1.1成型零部件尺寸计算、校核公式及说明尺寸部位公式型腔径向尺寸尺寸计算：Lm=1+尺寸校核：Lm+δ说明：LmlsS——塑料的平均收缩率（%）δzδcSmin∆——塑件公差值（mm）；x——随塑件精度和尺寸的变化而变化，一般在0.5~0.8之间取值，一般中小件取3/4型芯径向尺寸尺寸计算：lm=1+尺寸校核：lm−δ说明：lmδzδcSmax续表1.1成型零部件尺寸计算、校核公式及说明型腔深度尺寸尺寸计算：Hm=1+尺寸校核：Hm−S说明：HmHsδzx——随塑件精度和尺寸的变化而变化，一般在0.5~0.7之间取值，中小件取2/3其余符号意义同上型芯高度尺寸尺寸计算：hm=1+尺寸校核：hm−S说明：hmHsδz1.4.1型腔径向尺寸计算及校核型腔径向尺寸计算，根据公式（1.1）：Lm型腔径向尺寸校核，根据公式（1.2）：Lm以最大径向尺寸来计算，经过测量，得出：ls1=63.8564mm塑件的精度为MT5，通过查模塑件尺寸公差表（GB/T14486—2008）得出：∆1=1.00mm；x取为0.75；δz取为1/8∆；通过手册查热塑性塑料的标准收缩率：Smin=0.4%；Smax将以上数据代入公式（1.1）、（1.2）得：L=63.4895+0.20L=38.069+0.16L63.4895+0.125+0.17−0.2554=63.4991≤63.8564（校验合格）L38.069+0.1075+0.13−0.1539=38.1526≤38.4831（校验合格）1.4.2型芯径向尺寸计算及校核型芯（凸模）径向尺寸计算，根据公式（1.3）：lm型腔径向尺寸校核，根据公式（1.4）：lm以最大径向尺寸来计算，经测量：ls3=63.8564mm；塑件的精度为MT5，通过查模塑件尺寸公差表（GB/T14486—2008）：∆3=1.00mmx取为0.8；δz取为1/8∆；通过查热塑性塑料的标准收缩率，得到以下结果：Smin=0.4%；Smax将以上数据代入公式（1.3）、（1.4）得出：lm3=64.9895lm4=39.464l64.9895−0.125−0.17−0.51=64.1945≥63.8564（校验合格）l39.464−0.11−0.14−0.308=38.906≥38.4831（校验合格）1.4.3型腔深度尺寸计算及校核型腔深度尺寸计算，根据公式（1.5）：Hm型腔深度尺寸校核，根据公式（1.6）：Hm以最大径向尺寸来计算，经测量得到：H塑件的精度为MT5，通过查模塑件尺寸公差表（GB/T14486—2008）得出：∆x取为0.66；δz取为1/8∆；通过查热塑性塑料的标准收缩率，得到以下结果：Smin=0.4%；Smax将以上数据代入公式（1.5）、（1.6）得：Hm1=15.82+0.07H15.82−0.128+0.52=16.212≥16.037（校验合格）1.4.4型芯高度尺寸计算及校核型芯高度尺寸计算，根据公式（1.7）：hm型芯高度尺寸校核，根据公式（1.8）：hm以最大径向尺寸来计算，经测量得到以下结果：H塑件的精度为MT5，通过查模塑件尺寸公差表（GB/T14486—2008）得：∆x取为0.66；δz取为1/8∆；通过查热塑性塑料的标准收缩率，得：Smin=0.4%；Smax将以上数据代入公式（1.7）、（1.8），得：hm=15.42440h15.4244−0.12+0.52=15.8244≥15.0243（校验合格）型腔、型芯设计如图1.5、1.6所示图1.5凹模尺寸计算校核图1.6凸模尺寸计算校核1.5注塑模具标准模架的选用模架是模具的基本组成部分。使用标准模架可以避免模具设计过于繁琐，减少模具设计的时间，提高零件的互换性，便于模具的后期维护，在标准模架的基础上，有助于实现模具生产标准化。1.1.1模架类型的选用模架类型的选用主要根据有以下几点：

（1）根据浇口样式：产品采用侧浇口进胶或热流道进胶时，采用大水口模架。产品和流道在同一个分型面取出；

产品采用点浇口进胶或者多点进胶时，必须使用细水口模架（简化细水口模架），产品和流道分别在两个分型面取出；

（2）根据模架开框方式：通框（需要有支承板）和密底框。

（3）根据模仁的尺寸大小以及结构设计。先抽芯再打开分型面的，必须使用细水口模架（简化细水口模架）。

本设计决定采用大水口模架。1.1.2模架规格的选用基本原则：模具需要有一定的强度和刚度，抵抗外部及内部的压力，不致于变形；侧面的凸出压力决定了长度和宽度，而厚度方向取决于产品水平面上的凸出压力。模架规格的选用主要依靠经验数据，主要是确定顶出高度以及确定模架A/B板的尺寸。一、模架A/B板的尺寸确定模架A/B板的尺寸经验数据，包括宽度尺寸如图1.7所示，厚度尺寸如图1.8所示。图1.7模架宽度A/B宽度尺寸经验数据图1.8模架宽度A/B厚度尺寸经验数据二、顶出高度确定在通常情况下，小件产品被顶出脱离后，依靠重力自然脱落，大件产品在被顶出一段距离之后，用机械臂夹出。综合考虑制品排位、模仁的尺寸、制品的结构、顶出的行程、浇注系统、模具加工制造以及经济成本等，选用LKM（龙记模架）的标准模架：LKM-SG-C表1.3所选模架参数index4040Eq-Guide0:OFFAp-h70Bp-h90/1.6侧向分型与抽芯机构设计塑料件的侧面有凸台、侧孔或侧凹，且方向与注射模的开闭方向不一致，注射成型后模具直接打开后不能取出产品。因此需要设计侧滑芯抽出机构。注塑成型完成后，先抽出侧模件，再将产品推出模具，完成脱模。本设计中的产品中经过工艺分析发现，产品的外侧面有侧凹，如图1.9所示，因此，为了使模具顺利脱模，需要设计侧向抽芯机构。1图1.9侧凹经过测量，产品的侧凹行程距离大，因此，决定使用倾斜导柱侧芯进行抽芯，即当模具打开时，活动型芯通过注塑机的传动机构（斜导柱）的开模力抽出。1.6.1侧向分型与抽芯的相关计算抽芯距的确定抽芯距的计算公式：S=S式中：S——抽芯距（mm）；S'测量，得S将以上数据代入公式（1.9）则s=28.4926+2~3=30.4926~31.4926mm1.6.2侧向分型与抽芯的结构设计一、斜导柱设计（1）斜导柱倾斜角抽芯效果取决于斜导柱的倾斜角α，与斜导柱所承受的弯曲力、实际的抽芯力、斜导柱的有效工作长度、抽芯距离和模具开合距离相关联。根据本设计中塑件计算出的抽芯距离，斜导柱倾斜角α取20°。（2）斜导柱直径在开模过程中，倾斜导柱通过移动排位沿抽芯方向前后移动。在实际设计过程中，根据相关经验数据确定斜导柱直径。斜导柱直径大小经验数据如表1.4所示：表1.4斜导柱直径选用经验数据行位宽度尺寸斜导柱直径行位宽度小于80mm∅10，∅12行位宽度80-250mm之间∅12，∅16行位宽度250-400mm之间∅16，∅20行位宽度400mm以上∅25，∅30（3）斜导柱长度斜导柱长度LzLz说明：dzh——斜柱固定板厚度，mm；S——抽芯距，mm；d——斜导柱直径，mm；α——斜导柱倾斜角。经测量以及前面的计算，已知：d将以上数据代入公式（1.10）得出：Lz1≈148.86~153.86mm，（4）斜导柱的固定方式斜导柱主要有以下三种固定方式，具体如图1.10所示：图1.10斜导柱固定方式由于该模具属于中小型大水口模具，且其中的A板较厚，综合考虑本设计中的斜导柱固定方式采用第一种方式固定。二、滑块设计滑块设计根据行位的尺寸大小、加工方便与否以及更换方便与否，通常有以下6中设计，具体如图1.11所示：图1.11滑块设计根据事实情况，行位是相对较大的一个行位，滑块使用镶行位介子的设计方式，方便加工制造以及后期更换。三、导滑槽设计导滑槽主要有4中方式，具体如图1.12所示：图1.12导滑槽设计导滑槽决定采用“7字形”压板的导向方式。四、滑块定位及复位装置设计滑块定位主要有4种方式，具体如图1.13所示：滑块复位装置主要有3种方式，具体如图1.14所示：图1.13滑块定位图1.14滑块复位装置滑块定位均采用在相应位置安装一个螺丝进行定位；滑块复位装置采用外挂式弹簧，并结合挡板，同时起到定位的作用。五、楔紧块设计楔紧块设计主要有6种方式，具体如图1.15所示：图1.15楔紧块设计根据实际情况，行位是一个比较大的行位，其成型面积越大，注射成型压力越大，综合考虑采用拼镶式楔紧块设计，并且要做反铲结构。六、压块设计压块形状及尺寸设计具体如图1.16所示图1.16压块设计综合考虑行位的大小以及加工制造的方便与否，压块均采用“7字形”压块设计，同时起到导向作用。七、耐磨块设计耐磨块厚度设计经验数据如图1.17所示：图1.17耐磨块设计本设计中均采用厚度为8mm的耐磨块。侧向分型与抽芯机构设计如图1.18所示：图1.18行位1.7螺纹抽芯设计1.7.1螺纹抽芯结构设计塑件的底部有螺纹孔，注塑成型后制品不能直接开模。因此，需要在这个部位设计可以旋转带动螺栓退出的机构，在注塑成型后，推出机构带动齿轮推出，达到顺利脱模的效果。螺纹抽芯机构如图1.7.1.图1.7.1内螺纹为18.5转，大径D1.2mm，小径4.2mm，螺纹长14.6mm，螺距0.8mm。与螺纹柱同轴小齿轮齿数Z1=15,模数m=2，分度圆直径d=30mm；中心大齿轮齿数Z2=55,两齿轮传动比3:11；中心大齿轮下方齿轮齿数Z3=45；旁边大齿轮齿数Z4=70,；下方小齿轮齿数1.7.2液压缸选择1.根据模具抽芯运动要求选择活塞式缸，根据机构的结构要求，选择头部法兰盘安装连接方式。2.液压缸选型的计算(1)工作压力p的确定工作压力p为已知，液压缸的工作压力为26MPa。液压缸推力F=PA(A=πd2/4)式中F--液压缸推力(kN)；A--管道面积(m2)；P-进水端压力，P=4.5MPa。A=πd²/4=3.14x0.09x0.09/4=0.006359m2F=PA=4.5x103(2)液压缸内径D的计算根据载荷力的大小和选定的系统压力来计算液压缸内径D计算公式:D=3.57x10式中D一-液压缸内径(m);F-一液压缸推力(kN);P-一工作压力(MPa)。本次设计中，D=3.57x10−2F/p=3.57x10−2根据液压缸内径尺寸系列，将液压缸内径圆整为标准系列取直径D=35mm。(3)活塞杆直径d的计算根据速度比的要求来计算活塞杆直径d! d=Dφ−1/φ式中d一-活塞杆直径(m);D一液压缸内径(m);φ一--速度比。设计中，根据工作压力P=26MPa，查表23.6-58得，取φ=2故Dφ−1/φ=352−1根据活塞杆直径尺寸系列，查表23.1-10得，取直径d=25mm。(4)液压缸工作行程S的确定液压缸工作行程S，根据执行机构实际工作的最大行程确定，参照液压缸行:程参数系列(GB2349-1980)，，选用工作行程S=350mm。综上，选用液压缸型号为HOW-40*350-FA。1.8导向、定位机构设计为了保证产品的形状和尺寸，需要保证动模和定模每次都能准确、顺利地开合，使型腔的形状和尺寸保持不变的状态。在注塑模上建立一个导向定位机构，有助于保证开模、合模和脱模机构的运动导向，保证零件之间的相对位置精度。合模定位机构主要由导柱和导套组成，分别于安装在动模和定模之上。1.8.1导向机构设计一、导柱设计（1）在不影响脱模时，导柱一般安装在型芯高出分型面较多的一方。（2）导柱结构：导柱的结构随模具结构尺寸和塑料件的生产批次的变化而变化。注塑模常用的标准导柱有导柱和肩导柱。在本设计中，采用了导柱。（3）导柱直径：导柱直径尺寸随模架规格的大小的不同而不同。在此设计中选用∅35mm的导柱。（4）导柱长度：导柱的长度必须比型芯端面高出10mm以上，经过查表，带头导柱选用标准（GB/T4169.4—2006），导柱长度L=270mm。二、导套设计（1）导套结构：导套的结构随动模或定模的厚度变化而变化。由于模具模板的设计比较厚，应该选择使用导套。（2）导套直径：导套直径随模架尺寸变化。根据相关经验数据，本次设计的导套外径确定为48mm，内径确定为35mm。（3）导套长度：经查带头导套选用标准（GB/T4169.3—2006），导套长度L=68.8mm。1.9推出机构设计在注射成型结束时，需要有一个脱模机构，将塑料件及其浇注系统的冷凝液推出型腔或型芯，称为顶出机构。推出机构由推出、复位和导向三部分组成。推出机构的设计原则：

（1）尽量设计在动模一侧；

（2）保证塑件在推出的过程中不会形变；

（3）确保塑料零件的外观良好；

（4）推出和复位的过程中，动作可靠、灵活，结构应该简单，便于制造。合模时能顺利复位，不产生干涉；

1.9.1推出力计算推出力，也称为脱模力，是将塑件推出模具所需要的力。主要包括塑件对型芯的紧力、真空吸力、附着力和机构本身的运动阻力。脱模力F的计算公式为：F=F说明：FzFαμ——塑料与钢的摩擦系数；p——塑料在型芯单位面积上的包紧力，Pa；α——脱模斜度，°；A——塑件包容型芯的面积，mmA1经查相关数据和测量，得出：μ取0.3；p取1.0×107PaA=3970.0475mm2；将以上数据代入公式（1.13），得出：F=1.0×=11215N1.9.2推出机构本设计中采用的推出机构是∅8直通式推杆（顶针），其具体参数如表1.6所示：表1.6φ8推杆参数公称尺寸dd+1D+1S尺寸极限偏（H7）8.08.0+0.01509.01415推杆的排布推杆的排布主要有以下原则：

（1）应该选择在脱模阻力大的地方设置推杆；

（2）推杆应均匀布置，保证塑料件推出均匀、顺畅，不变形；；

（3）应该注意塑料零件的强度和刚度，不能在薄壁处设置推杆；

（4）推杆的布置的顺序应该遵循“先角后边再中间”原则；

（5）不能影响塑件外观。本模具设计中推杆排布如图1.27所示：图1.27推杆排布二、推杆的固定与配合推杆固定：用推杆底板固定。这种固定形式强度高，不易变形，是实际生产中最常用的固定形式推杆配合：推杆的工作部分与型芯上推杆孔采用H8/f8~H9/f9的间隙配合，本模具设计推杆配合采用H8/f8。1.10浇注系统设计浇注系统是在模具中，熔融塑料从注塑机喷嘴到型腔入口的流动途径。在注塑模的设计中，根据塑料材料的成型特点、塑料件的尺寸、形状和工艺要求以及型腔的数量，采用普通（冷流道）浇注系统。

1.10.1主流道设计浇口是连接喷嘴和注塑机模具的桥梁，是熔融材料首先进入型腔的地方。浇口的形状和尺寸需要考虑塑料材料的成型性能、浇口套的结构和尺寸等。一、主流道尺寸设计（1）主流道小端直径d：d=注射机喷嘴直径+（0.5～1）=900mm（取1）（2）主流道球面半径SR：SR=注射机喷嘴球头半径+（1～2）=20mm（取2）（3）球面配合高度h=3~5mm取h=3mm（4）主流道锥角αα=2°~6°取α=2°（5）主流道长度L根据模板的厚度而定，L=83mm。（6）主流道大端直径D：D=d+2Ltan二、浇口套设计浇口需要承受高压冲压和熔融塑料流脱模产生的摩擦，注塑机的喷嘴需要反复接触，浇口由此设计为活动浇口衬套。定位环应安装在模具上，浇口套和定位环应该一起配套使用。1.10.2分流道设计一、分流道截面形状分流道断面形状有多重形状，综合考虑各种因素本设计决定采用圆形截面分流道。二、分流道截面尺寸圆形分流道截面尺寸可根据塑件的大小、壁厚、塑料流动性等等来确定，根据本产品的壁厚分析，决定圆形截面分流道尺寸D取为5mm。1.10.3浇口的设计浇口是熔融塑料的通道，连接分流通道和空腔。在本次设计中根据塑件的大小、产品的要求、模架的类型，决定使用侧浇口，并且进行了CAE仿真分析和优化。1.10.4冷料穴设计冷料腔可储存流动熔体的前冷料。本设计冷料孔为倒锥头冷料孔。浇注系统总体设计及布置，如图1.30所示：图1.30浇注系统总体设计及排布1.11冷却系统设计塑料件在型腔中的冷却应均匀、快速，以降低塑料件的内应力。本注塑模具通过冷却液（水）来对塑件进行冷却。

热量集中分析，如图1.31所示：图1.31热量集中分析冷却系统的设计原则均匀冷却，做到：靠近高热区，远离低热区，如图1.32所示：图1.32水路放置位置选择1.11.1水路尺寸水