《选择及分析塑料》-项目十 注射模设计

10.1注射模设计程序

1.接受设计任务塑料模设计任务的3种类型。①提供经审定的塑件图样及其技术要求，要求设计成型工艺及塑料模具;②提供塑件样品及其技术要求，要求测绘塑件图样并设计成型工艺及塑利模具;③提供塑件图样和模具图及其技术要求，要求按实际生产条件，审定模具图。下一页返回10.1注射模设计程序2.收集并分析必要的设计原始资料与数据①符合标准的塑件图样或塑件样品;②塑件产量;③材料品种牌号;④塑件生产车间、设备型号及参数;⑤模具制造设备及制造技术水平;⑥其他要求，包括认真分析、消化这些原始资料和数据及其与成型工艺、模具设计的关系等。上一页下一页返回10.1注射模设计程序3.塑件基本参数的计算及注射机的选用①根据塑件图样及产量等要求，确定模具的型腔数目;②计算单件塑件的体积及质量;③计算塑件、浇注系统在分型面上的投影面积;④计算必要的锁模力或所需的成型压力;⑤初步选用成型设备类型及其参数。上一页下一页返回10.1注射模设计程序

4.模具类型及结构的确定

(1)确定模具类型根据塑件的成型工艺方案确定模具类型，即注射模、压缩模、压注模、挤出模、热(温)流道模等。上一页下一页返回10.1注射模设计程序(2)确定模具结构方案①塑件成型位置及分型面的选择;②型腔数目的最后确定及型腔的排列;③成型零件的结构;④浇注系统与排气、引气系统结构;⑤侧向分型与抽芯机构的结构形状;⑥推出机构和拉料杆的结构形状;⑦加热、冷却方式与装置选择。上一页下一页返回10.1注射模设计程序5.模具结构草图的绘制根据以上模具类型及结构，绘制模具结构草图(尽量选用标准组合结构和标准件)，确定模具零部件主要结构尺寸和模具轮廓尺寸及功能尺寸(如抽芯距、斜导柱或斜滑块角度、定距分型距离、推出距离等)。6.模具与塑料成型设备关系校核根据塑件的基本参数和所选塑料成型设备的基本参数，进行两者之间适应性校核，最后调整与确定模具结构与参数。上一页下一页返回10.1注射模设计程序7.模具零件的必要计算①成型零件工作尺寸计算;②型腔、底板的强度与刚度计算;③模具加热与冷却系统的有关计算;④斜导柱等侧向分型与抽芯机构的有关计算。上一页下一页返回10.1注射模设计程序

8.绘制模具装配图无论是手工绘制或计算机绘制，必须把以上设计计算正确地表达出来，把各零部件装配关系、紧固及定位表达清楚，同时还应注意以下几点。①尽量采用1:1比例绘制，从型腔开始绘制，几个视图同时画出。绘图应符合机械制图的国家标准。②正确选择视图，以表示模具整体结构、各零部件之间的装配关系及紧固、定位方法。③应标注出必要的尺寸，如轮廓尺寸、配合尺寸、与注射机的装配关系尺寸，模具功能尺寸等。上一页下一页返回10.1注射模设计程序

④参照塑料模具技术条件国家标准，适当地、正确地拟定模具的技术要求和必要的使用说明。⑤装配图的右上角绘制塑件图，复杂的塑件则绘制在另外一张图纸上(标明尺寸、名称、材料、收缩率、特殊要求等)。⑥按国家标准并根据目前生产实际需要，拟定模具零件明细表。⑦总装图中的技术要求一般包括以下一些内容。上一页下一页返回10.1注射模设计程序

a.模具的某些系统性能要求。如对推出系统、滑块抽芯结构的装配要求。

b.模具装配工艺的要求。如模具装配后分型面间的贴合间隙应不大于0.05mm，模具上、下面的平行度要求，并指出由装配决定的尺寸和对该尺寸的要求。

e.模具使用，装拆方法。

d.防氧化处理、模具编号、刻字、标记、油封、保管等要求。

e.有关试模及检验方面的要求。上一页下一页返回10.1注射模设计程序

9.绘制模具零件图绘制非标准的模具零件，尤其是成型零件。①绘图应符合机械制图国家标准，一般按1:1比例绘制，必要时可以放大或缩小。②绘制顺序为先绘制成型零件后绘制结构零件。③图形方位尽可能与其在总图中的方位一致，视图选择与表达应合理、正确、布置得当。④结构形体尺寸应按机械制图国家标准标注，对于型腔型芯的设计基准、尺寸基准、形位尺寸及公差、脱模斜度、圆角半径、镶块尺寸、表面粗糙度等要合理齐全，并充分考虑加工工艺要求与实际可能性。上一页下一页返回10.1注射模设计程序⑤合理确定零件材料，正确制定热处理要求及表面粗糙度要求。⑥绘制标题栏，拟定必要的技术要求及其他说明。

10.图纸审核装配图和零件图绘制之后应认真进行全面审核，尤其应注意审定成型零件的结构工艺性和与其他模具零件的配合关系;注意审核模具工作过程各运动部件动作的协调性与稳定性。上一页下一页返回10.1注射模设计程序

11.塑料模设计的标准化模具标准化是专业化的基础，是模具发展的方向之一。日前，塑料模已经颁布了不少国家标准，注射模模架、常用零部件均有国家标准。为缩短模具设计周期和制造周期，提高模具质量和经济性，设计时应尽量采用标准化模具。上一页返回10.2塑料模设计实例

1.草坪塑料网格砖注塑模具设计塑料网格砖产品形状如图10-1所示，该网格砖用于草坪停车场上。

1)塑件制品分析

(1)明确制品设计要求

图10-1和图10-2分别为塑料草坪网砖三维立体图和二维工程图，该产品用于草坪上，对草坪上的草起保护作用，产品形状如网格。

该产品精度及表面粗糙度要求不高，但每块网砖的相互联结采用桦结构，有一定的配合精度要求。下一页返回10.2塑料模设计实例

(2)明确制品批量塑料草坪网砖为产品大批量生产。故设计的模具要有较高的注塑效率，浇注系统要能自动脱模，可采用点浇口自动脱模结构。由于该塑件较大，所以模具采用一模一腔结构，浇口形式采用点浇口，由于塑件较大且为网格状，所以采用四点进料，以利于充满型腔，如图10-3所示上一页下一页返回10.2塑料模设计实例

(3)计算制品的体积和质量该产品材料为聚丙烯，查表或产品说明得知其密度为0.9~0.91g/cm3，收缩率为1.0%~2.5%，计算出其平均密度为0.905，平均收缩率为1.75%.

使用UG或Pro/E软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形的体积，也可根据形状进行手动计算得到草坪网砖的体积。通过计算塑件的体积为V塑件=614cm3上一页下一页返回10.2塑料模设计实例塑件的质量为V塑件=DV塑件=0.905×614=556(g)式中p—塑料密度浇注系统体积为V浇=198cm3浇注系统质量为M浇=V浇a=198×0.095=179（g）上一页下一页返回10.2塑料模设计实例故V总=V塑件+V浇=614+198=812（cm3）故V总=V塑件+V浇=556+179=735（cm3）上一页下一页返回10.2塑料模设计实例2)注塑机的确定根据塑料制品的体积或质量查询有关手册，选定注塑机型号为JPH250C.注塑机的参数如下。注塑机最大注塑量为1050cm3，锁模力为2500kN.注塑压力为137MPa,最小模厚为220mm.模板行程为830mm，注塑机定位孔直径为∮150mm.喷嘴前端孔径为∮4mm,喷嘴球面半径为SR15mm.注塑机拉杆的间距为560mmX510mm上一页下一页返回10.2塑料模设计实例

3)模具设计的有关计算

(1)凹凸模工作尺寸的计算由于草坪塑料网砖外形尺寸无精度要求，只是在每个网砖之间用桦拼接，所以榫有配合要求，则要计算相对于榫的凹凸模尺寸，其余凹凸模型腔尺寸则直接按产品尺寸。①相对于桦的凹模工作尺寸计算。对于塑件600-0.2尺寸，有上一页下一页返回10.2塑料模设计实例式中L塑件—塑件外形最大尺寸;k—塑件的平均收缩率;△—塑件的尺寸公差;S—模具制造公差，取塑件尺寸公差的1/3~1/6故对于塑件200-0.15尺寸的模具尺寸，有上一页下一页返回10.2塑料模设计实例式中H塑件—塑件高度方向的最大尺寸。故②相对于凸模的工作尺寸计算。对于塑件60+0.20尺寸，有式中L塑件—塑件内形径向的最小尺寸。故上一页下一页返回10.2塑料模设计实例对于塑件200+0.15尺寸，有式中h塑件—塑件内腔的深度最小尺寸。其他尺寸由于没有精度要求，模具型腔可直接按制品有关尺寸加工制作。上一页下一页返回10.2塑料模设计实例

4)模具结构设计模具结构采用一模一腔三板式结构，点浇口自动脱落浇注系统结构，顶出机构采用顶杆式。根据标准模架图例选模架型号为S5050-DCI-80-100-100，模架结构如图10-4所示

浇口套也可选标准件，由于注塑机喷嘴口直径为∮4，可选择进料口直径为∮5的浇口套，具体结构见模具装配图，如图10-5所示。模具的凹凸模零件图如图10-6及图10-7所示。模具结构及动作原理如图10-8所示。上一页下一页返回10.2塑料模设计实例

5)注塑机参数校核

(1)最大注塑量校核注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积(包括流道及浇口凝料和飞边)，通常注塑机的实际注塑量最好为注塑机的最大注塑量的80%。所以，选用的注塑机最大注塑量为0.8V机≥V塑件+V浇上一页下一页返回10.2塑料模设计实例式中V机—注塑机的最大注塑量(cm3)。

V塑件—塑件的体积(cm3）,该产品V塑件=614cm3V浇—浇注系统体积(cm3），该V浇=198cm3故而选定的注塑机注塑量为1050cm3，所以满足要求。上一页下一页返回10.2塑料模设计实例(2)锁模力校核锁模力为F塑机>D模A式中P模—熔融型料在型腔内的压力(20~40MPa);A—塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和，经计算为36145mm2;F塑机—注塑机的额定锁模力。F塑机>D模A=40×36.145=1445.8(kN)选定的注塑机为2500kN，所以满足要求。上一页下一页返回10.2塑料模设计实例

(3)模具与注塑机安装部分相关尺寸校核①模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相适合，模具的长x宽<拉杆间距。

模具的长x宽为550mmx500mm<注塑机拉杆的间距560mmx510mm，故满足要求。上一页下一页返回10.2塑料模设计实例②模具闭合高度校核。模具实际厚度为H模=415mm注塑机最小闭合厚度为H最小=220mm即H模>H最小，故满足要求。上一页下一页返回10.2塑料模设计实例

(4)开模行程校核所选用的注塑机的最大行程与模具厚度有关(如全液压合模机构的注塑机)，故注塑机的开模行程应满足S机-（H模-H最小）>H1+H2+(5~10)mm式中H1—推出距离(mm);H2—包括浇注系统在内的塑件高度(mm）;S机—注塑机最大开模行程。上一页下一页返回10.2塑料模设计实例因为S机-（H模-H最小）=830-（415-220）=635（mm）则H1+H2+(5~10)=35+185+10=230(mm）故满足要求上一页下一页返回10.2塑料模设计实例（5）腔壁厚、底板厚度的确定根据经验确定壁厚及底板厚度。

(6)模具冷却系统的设计在模具上开设冷却水道，通循环水对模具进行冷却。具体结构从略。上一页下一页返回10.2塑料模设计实例

2.放大镜注塑模具设计

图10-9所示为放大镜产品，设计具注塑模具。

(1)塑件制品分析①明确制品设计要求。图10-9和图10-10分别为放大镜三维立体图和二维工程图。

②明确制品批量。该产品大批量生产，故设计的模具要有较高的注塑效率，模具采用一模二腔结构，浇口形式采用侧浇口，如10-11所示。上一页下一页返回10.2塑料模设计实例

③计算制品的体积和质量。该产品为放大镜，材料采用聚炳乙烯，查相关技术手册或塑料产品说明得知其密度为1.05g/cm3，收缩率为0.7%。使用UG或Pro/E软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形的体积，也可根据形状进行手动几何计算得到图形的体积。通过计算塑件的体积为V塑件=25cm3(计算过程从略)上一页下一页返回10.2塑料模设计实例塑件的质量为M塑件=pV塑件=1.05×25=26.3（g）式中P—塑料密度。浇注系统体积为V浇=6.2cm3上一页下一页返回10.2塑料模设计实例浇注系统质量为M浇=V浇a=6.2*1.05=6.51（g）故V总=1V塑+V浇=2*2.5+6.2=56.2（cm3）故M总=V总D=56.2*1.05=59.2（g)上一页下一页返回10.2塑料模设计实例(2)注塑机的确定根据塑料制品的体积或质量或查有关手册选定注塑机型号为JPH50B。注塑机的参数如下。注塑机最大注塑量:94g锁模力:500kN注塑压力:154MPa最小模厚:150mm开模行程:380mm最大开距:530mm顶出行程:60mm注塑机定位孔直径:小100mm喷嘴前端孔径:∮3mm,喷嘴球面半径:SR10mm注塑机拉杆的间距:295mmx295mm上一页下一页返回10.2塑料模设计实例

(3)模具设计的有关计算由于放大镜外形尺寸无精度要求，且无需与其他零件相配，所以凹凸模零件型腔尺寸可直接按产品尺寸加工。

(4)模具结构设计模具结构采用一模二腔二板式结构，侧浇口浇注系统结构，顶出机构直接采用型腔零件兼做顶杆。选模架型号为2025-AI-30-30-70，模A架结构如图10-12所示。

浇口套也可选标准件，因为注塑机喷嘴口直径为小3，选择进料口直径为小3.5的浇口套，具体结构见模具装配图，模具装配图如图10-13所示。该模具的主要型腔零件如图10-14、图10-15及图10-16所示。上一页下一页返回10.2塑料模设计实例(5）注塑机参数校核①最大注塑量校核。注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积(包括流道及浇口凝料和飞边)，通常注塑机的实际注塑量最好在注塑机的最大注塑量的80﹪。所以，选用的注塑机最大注塑量应为0.8M机>M塑件+M浇式中M机—注塑机的最大注塑量(g)M塑件—塑件的质量（g),该产品M塑件=26.3g;M浇—浇注系统质量（g)，该产品M浇=6.5g。上一页下一页返回10.2塑料模设计实例故而选定的注塑机注塑量为94g，所以满足要求。②锁模力校核。锁模力为F塑件>p模A式中p模—熔融型料在型腔内的压力(20~40MPa);A—塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和3105mm2F塑机—注塑机的额定锁模力。上一页下一页返回10.2塑料模设计实例故P模A=40*3105=124.2(KN)选定的注塑机为500kN所以满足要求上一页下一页返回10.2塑料模设计实例

③模具与注塑机安装部分相关尺寸校核。模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相适合，即模具长X宽<拉杆间距。模具的长x宽为200mmx250mm<注塑机拉杆的间距295mmx295mm，故满足要求。模具闭合高度校核。模具实际厚度为H模=210mm注塑机最小闭合厚度为H最小=150mm即H模>H最小，故满足要求。上一页下一页返回10.2塑料模设计实例

④开模行程校核。所选用的注塑机的最大行程与模具厚度有关(如全液压合模机构的注塑机)，故注塑机的开模行程应满足S机-（H模-H最小）>H1+H2+(5~10)mm式中H1—推出距离(mm);H2—包括浇注系统在内的塑件高度(mm）;S机—注塑机最大开模行程。S机-（H模-H最小）=380-（210-150）=320（mm）H1+H2+(5~10)=15+74+10=109(mm）故满足要求。上一页下一页返回10.2塑料模设计实例

⑤型腔壁厚、底板厚度的确定。根据经验确定壁厚及底板厚度，具体厚度见模具装配图。⑥模具冷却系统的设计。在模具上开设冷却水道，通循环水对模具进行冷却。

(6)模具凹凸模零件加工工艺①型腔杆加工工艺规程。工序1:下料，∮60mmx140mm(调质718模具钢);

工序2:车削，按图纸加工，顶面球面不加工;

工序3:数控铣削，加工顶面球面留抛光余量0.05mm;

工序4:抛光，型腔杆装入后与型腔一起抛光。上一页下一页返回10.2塑料模设计实例②定模型腔加工工艺规程。工序1:下料，154mmx134mmx35mm（调质718模具钢);工序2:铣，(或刨)削，六面尺寸150.4mmx130.4mmx30.4mm(长x宽x高)工序3:平磨，磨六面，要求各面垂直;工序4:钳工，钻孔攻封;工序5:数控铣削，加工型腔面，流道，进浇口，浇口道口;工序6:抛光，与装入的型腔杆一起抛光。上一页下一页返回10.2塑料模设计实例③动模型腔加工工艺规程的编制。工序1:下料，154mmx134mmx35mm(调质718模具钢);工序2:铣(或刨)削，六面尺寸150.4mmx130.4mmx30.4mm(长x宽x高);