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1、塑料模具设计及制造课 程 设 计题目：衬筒注塑模具设计 目录第一章 注塑件分析（本人独立完毕）31.1 塑件工艺性分析31.2 材料分析31.3注射机选取4第二章 模具设计（小组协作完毕）72.1分型面选取72.2型腔数目拟定72.3浇注系统设计82.3.1 侧浇口尺寸拟定与设计92.3.2主流道设计92.3.3分流道设计102.3.4冷料穴设计112.4成型零件构造设计112.4.1凸模构造设计112.4.2 凹模构造设计112.4.3 成型零件钢材选用112.4.4模具型腔壁厚拟定112.4.5成型零件尺寸计算112.4.6 型腔底板厚度尺寸计算142.5导向机构设计142.6推出方式拟定
2、152.7模架选用16第三章 装配图绘制和注塑机校核173.1 装配图绘制（本人独立完毕）173.2 注塑机校核（小组协作完毕）183.2.1 最大注塑量校核183.2.2 锁模力校核183.2.3模具闭合高度校核193.2.4模具安装尺寸校核193.2.5模具开模行程校核19总 结20参照文献20第一章 注塑件分析 1.1 塑件工艺性分析本文设计是衬筒注塑模，衬筒零件图见图1-1，设计规定为：1. 材料：PA10102. 收缩率：0.4%-0.8%3. 外观规定：光滑，无明显制件缺陷（如缩痕、气泡、翘曲）。4. 生产批量：大批量图1-1 衬筒零件图1.2 材料分析PA1010塑胶原料熔程较窄
3、，普通为34。熔融流动性较好。适合注射成型、挤出成型和吹塑成型。PA1010(尼龙1010)塑料是半透明、轻而硬、表面光亮结晶形白色或微黄色颗粒，相对密度和吸水性比尼龙6和尼龙66低，机械强度高，冲击韧性、耐磨性和自润滑性好，耐寒性比尼龙6好，熔体流动性好，易于成型加工，但熔体温度范畴较窄，高于100时长期与氧接触会逐渐呈现黄褐色，且机械强度下降，熔融太时与氧接触极易引起热氧化降解。PA1010(尼龙1010)塑料还具备较好电气绝缘性和化学稳定性，无毒。不溶于大某些非极性溶剂，如烃、脂类、低档醇等，但溶解于强极性溶剂，如苯酚、浓硫酸、甲酸、水合三氯乙醛等，耐霉菌、细菌和虫蛀。1.3注射机选取注
4、塑机重要参数有公称注射量，注射压力，注射速度，塑化能力，锁模力，合模装置基本尺寸，开合模速度，空循环时间等。这些参数是设计，制造，购买和使用注塑机重要根据。1.公称注塑量。指在对空注射状况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注射装置所能达到最大注射量,反映了注塑机加工能力。2.注射压力。为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必要施加足够压力,咱们将这种压力称为注射压力。3.注射速率。为了使熔料及时布满型腔,除了必要有足够注射压力外,熔料还必要有一定流动速率,描述这一参数为注射速率或注射时间或注射速度。表1.1所示为注射量与注射时间关系。 表1.1 注射量与注射时间
5、关系注射量/CM 125 250 500 1000 4000 6000 10000注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 注射时间/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 54.塑化能力；单位时间内所能塑化物料量。塑化能力应与注塑机整个成型周期配合协调，若塑化能力高而机器空循环时间长，则不能发挥塑化装置能力，反之则会加长成型周期。5.锁模力；注塑机合模机构对模具所能施加最大夹紧力，在此力作用下模具不应被熔融塑料所顶开。6.合模装置基本尺寸；涉及模板尺寸，拉杆空间，模板间最大开距,动模板行程,模具最大厚度与最小厚度等，这些参数规定了机器
6、加工制件所使用模具尺寸范畴。7.开合模速度；为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏，规定模板在整个行程中速度要合理，即合模时从快到慢，开模时由慢到快在到停。8.空循环时间；在没有塑化,注射保压，冷却，取出制件等动作状况下，完毕一次循环所需时间。选取注射机（1）由公称注射量选定注射机计算塑件体积和质量塑件体积V=45176 计算塑件质量查有关手册得ABS密度为1.16g/,则塑件质量为m=4517610-31.16g/ 52g 流道凝料V=0.2V(流道凝料体积(质量)是个未知数,依照手册取0.2V来估算,塑件越大则比例可以取越小)；单个产品实际注射量为:V实= 1.2V=1.
7、245.176=54.2cm；由于客户规定一模2腔以及依照课本上所说：实际注射量应不大于0.8倍公称注射量原则，即： 0.8V公 V实2 V公= V实2/0.8 =135.5cm3（2）由锁模力选定注射机FF=AP = 2P=23.142690191（KN）P型腔压力，取P=90MP ； D取是塑件平均直径，D= 52mm ；结合上面两项计算以及模具总高度H=298mm，初步拟定注塑机为XS-ZY-125(A)型注射机，其参数如下： 额定注射量：192 螺杆直径：42mm 注射压力：150Mpa 锁模力：900KN 模板行程：300mm 模具最大厚度：300mm 模具最小厚度：200mm 模板
8、尺寸：330440mm 拉杆空间：360360mm 定位孔直径：100mm 合模方式：液压机械 第二章 模具设计2.1分型面选取选取分型面时，应有如下几项基本原则：1. 分型面应选在塑件外形最大轮廓处2. 分型面选取应有助于塑件顺利脱模3. 分型面选取应保证塑件精度规定4. 分型面选取应满足塑件外观面规定5. 分型面选取应要便于模具加工制造6. 分型面选取应有助于排气该塑件为衬筒，外形表面质量规定普通。在选取分型面时，依照分型面选取原则，考虑不影响塑件外观质量，便于清除毛刺和飞边，有助于排除模具型腔内气体，分模后塑件留在动模一侧，便于取出塑件等因素，分型面应选取塑件外轮廓最大处 。如图2-1所
9、示。图2-1 分型面 2.2型腔数目拟定注塑模型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目拟定期重要考虑如下几种关于因素：（1）塑件尺寸精度；（2）模具制导致本；（3）注塑成型生产效益；（4）模具制造难度。在保证产品精度规定前提下，冷却系统要便于设立，同步冷却效果要好。又由于该产品大批量生产 ， 因此本模具选取一模2腔。型腔分布：由于型腔排布与浇注系统密切有关，因此在模具设计时应当综合加以考虑，型腔排布应使每个型腔都能通过浇注系统从总压力中均等地分得所需要足够压力，以保证塑料熔体能同步均匀充填每个型腔。该模具中2个产品平衡布局 如图所示： 图2-2 型腔布局2.3浇注系统设计注塑模浇
10、注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止塑料熔体流动通道，它由主流道，分流道，冷料穴和浇口构成。它向型腔中传质，传热，传压状况决定着塑件内在和外表质量，它布置和安排影响着成型难易限度和模具设计及加工复杂限度，因此浇注系统是模具设计中重要内容之一。对浇注系统进行设计时，普通应遵循如下基本原则：1. 理解塑料成型性能。2. 尽量避免或减少产生熔接痕3. 有助于型腔中气体排出4. 防止型心变形和嵌件位移5. 尽量采用较短流程充填型腔6. 流动距离比和流动面积比校核2.3.1 侧浇口尺寸拟定与设计 由于该塑件外观规定普通，浇口位置和大小以不影响塑件外观质量为前提，同步，也应尽量使模具构造更简朴。
11、依照对塑件分析，并结合拟定分型面位置，选取矩形浇口进料方式，进料位置设计在塑件边沿。详细尺寸如图所示：2.3.2主流道设计 主流道是连接注塑机喷嘴与分流道一段通道，普通和注塑机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，有一定锥度，目是便于冷料脱模，同步也改进料流速度，由于要和注塑机相配，因此其尺寸与注塑机关于。将主流道设计成圆锥形，其斜度为2，同步为了使熔料顺利进入分流道，在主流道端设计r=16mm圆弧过渡。主流道衬套采用可拆卸更换浇口套，浇口套形状及尺寸设计采用推荐尺寸惯用浇口套；为了能与塑料注射机定位圈相配合，采用外加定位环方式，这样不但减小了 浇口套总体尺寸，还避免了浇口套在使用中磨损。见图2-3所
12、示为浇口套设计尺寸。图2-3 浇口套2.3.3分流道设计 分流道形状及尺寸，应依照塑件体积，壁厚，形状复杂限度，注射速率，分流道长度等因素来拟定。该模具是一模2腔，分流道平衡布局。模具浇注系统如图2-4所示图2-4 浇注系统2.3.4冷料穴设计 冷料穴是为了防止冷料进入浇注系统流道和型腔,从而影响注塑成型和塑料件质量而开设容纳注射间隔所产生冷料井穴,本设计中冷料穴开设在主流道和分流道交界处。图2-5 冷料穴示意图2.4成型零件构造设计2.4.1凸模构造设计模具型芯采用组合式。组合式型芯是和模板分开，容易更换清洗，使用中不易发生变形。2.4.2 凹模构造设计型腔采用整体式 该塑件尺寸适中，最大处
13、也只有52mm，型腔加工容易实现。2.4.3 成型零件钢材选用依照所成型塑料种类、制品形状、尺寸精度、制品外观质量及使用规定、生产批量大小等，兼顾材料切削、抛光、焊接、蚀纹、变形、耐磨等各项性能，同步考虑经济性以及模具制造条件和加工办法，以选用不同类型钢材本套模具成型零件采用CrWMn， 热解决HRC50-55.2.4.4模具型腔壁厚拟定采用经验数据法，直接查阅设计手册中关于表格，得该型腔推荐壁厚为30-50mm，这样模具冷却水道容易起到作用。2.4.5成型零件尺寸计算 该塑件材料是一种收缩范畴较大塑料，因而成型零件尺寸均按平均值法计算。查手册得ABS 收缩率为0.4%0.8 %,故平均收缩率
14、为 0.6%。成型零件工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件尺寸，普通涉及凹模和凸模径向尺寸（涉及零件长和宽）、凹模和凸模高度尺寸及位置尺寸，故零件工作尺寸计算重要是凹模和凸模尺寸计算。1、产生偏差因素：塑料成型收缩成型收缩引起制品产生尺寸偏差因素有：预定收缩率（设计算成型零部件工作尺寸所用收缩率）与制品实际收缩率之间误差；成型过程中，收缩率也许在其最大值和最小值之间发生波动。s=(Smax-Smin)制品尺寸s：成型收缩率波动引起制品尺寸偏差。Smax、Smin：分别是制品最大收缩率和制品最小收缩率。 成型零部件模具制造偏差工作尺寸制造偏差涉及模具加工偏差和装配偏差。加工偏差就是模具在制造过程中
15、所产生尺寸偏差，装配偏差重要是模具在分型面上合模间隙以及组合模具配合偏差。成型零部件磨损成型零部件摩损相对于精度规定不高大型零部件来说，可以不考虑，但对于精度规定较高小型零部件，就必要要对其进行考虑。2、该塑件材料是一种收缩范畴较大塑料，因而成型零件尺寸均按平均值法计算。查手册得ABS 收缩率为0.4%0.8 %,故平均收缩率为 0.6%。此产品采用5级精度，属于普通精度制品。因而，凸凹模径向尺寸、高度尺寸及深度尺寸制造与作用修正系数x取值可在0.50.75范畴之间，凸凹模各处工作尺寸制造公差，因普通机械加工型腔和型芯制造公差可达到ITIT级，综合参照，有关计算详细如下：型腔凹模径向尺寸计算：
16、径向尺寸1 :40.1径向尺寸2：48.1型腔深度1：8型腔深度2：4型腔凸模径向尺寸计算径向尺寸1:14(LM1) 0-z = (1+ s )LM1S+0.5 0-z = (1+0.6%)14+0.50.480-0.48/4 =14.320-0.12径向尺寸1:34.1( L1) 0+z =(1+ s )L1S - 0.50+z = (1+0.6%)34.1-0.50.4+0.4/40 =34.1+0.1 02.4.6 型腔底板厚度尺寸计算型腔底板厚度计算公式查参照文献得出：T=36式中p为型腔压力60 （MPA） 材料许用应力 ABS许用应力为150（MPA） r为型腔内孔半径 26.1m
17、m2.5导向机构设计导向机构是保证动定模或上下模合模时，正拟定位和导向零件。导向具备如下功能。定位作用：模具闭合后，保证动定模或上下模位对的，保证型腔形状和尺寸精准。导向机构在模具装配过程中也起了定位作用，便于装配和调节；导向作用：合模时，一方面是导向零件接触，引导动定模或上下模精确闭合，避免型芯先进入型腔导致成型零件损坏；承受一定侧向压力：塑料熔体在充型过程中也许产生单向侧压力，或者由于成型设备精度低影响，使导柱承受了一定侧向压力，以保证模具正常工作。该塑件精度规定不算高，塑件形状对称，可采用常用导柱导向定位构造，在动模板、推件板、定模板间使用4根导柱，导柱长度要保证推件板推出塑件后部脱落。
18、设计导柱和导套需要注意事项有：1、合理布置导柱位置，导柱中心至模具外缘至少应有一种导柱直径厚度；导柱不应设在矩形模具四角危险断面上。普通设在长边离中心线1/3处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置，或不等直径对称布置。2、导柱工作某些长度应比型芯端面高出68 mm，以保证其导向与引导作用。3、导柱工作某些配合精度采用H7/f7，低精度时可采用更低配合规定；导柱固定某些配合精度采用H7/k6；导套外径配合精度采用H7/k6。配合长度普通取配合直径1.52倍，别的某些可以扩孔，以减小摩擦，减少加工难度。4、导柱可以设立在动模或定模，设在动模一边可以保护型芯不受损坏，设在定模一边有助于塑件脱模
19、。2.6推出方式拟定在注射成型每一次循环中，都必要使塑件由模具型腔中或型芯上托出，模具中这种脱出塑件机构称为推出机构，或称脱模机构。在设计脱模机构时普通要综合考虑如下选用原则：1. 尽量让塑件留在动模，使脱模机构易于实现；2. 不损坏塑件，不因脱模而使塑件质量不合格；3. 塑件被顶出位置应尽量在塑件内侧，以免损伤塑件外观；4. 脱模零件配合间隙适当，无溢料现象；5. 脱模零件应有足够强度和刚度；6. 脱模零件要工作可靠，运动灵活，制造容易，配换以便。此外，为实现注塑生产自动化，必要时不但塑件要实现自动坠落，还要使浇注系统凝料能脱出并自动坠落。依照塑件形状特点，拟定模具型腔在定模某些，模具型芯在
20、动模某些。塑件成型开模后，塑件与型芯一起留在动模一侧。由于该塑件属于深腔薄壁类制品，故采用推管推出构造，不会留下推出痕迹。推管构造示意图如图2-7所示：图2-7推管2.7模架选用1.A板尺寸A板是定模型腔板，型腔采用是整体式，塑件分型面以上高度为8mm考虑到模板上还要开设冷却水道，还需留出足够距离，故A 板厚度取40mm。2.B板尺寸B板是动模型芯板，型芯采用是组合型芯因此B板尺寸要在塑件厚度与A板厚度之间，故B板厚度取80mm。 3.C板尺寸C板(垫块)尺寸垫块H1=85mm（原则模架所规定达到）。4.模架长和宽由于该模具采用一模2腔设计 依照产品布局后尺寸130180， 长和宽分别+260
21、 即为模具长和宽。经上述尺寸计算如图所示 模架尺寸已经拟定标记为AI-2530-A40-B80-C85。图2-8 模架第三章 装配图绘制和注塑机校核3.1 装配图绘制通过各个系统设计后 装配图绘制如下图所示：图3-1 装配图3.2 注塑机校核3.2.1 最大注塑量校核 为保证塑件质量，注塑模一次成型塑件质量（涉及流道凝料质量）应在公称注塑量35%75%范畴内，最大可达80%，最小不不大于10%。为了保证塑件质量，充分发挥设备能力，选取范畴普通在50%80%。V实 =45.1762=90.352cm； V公192 cm；90.352192100%80% 满足规定3.2.2 锁
22、模力校核 在拟定了型腔压力和分型面面积之后，可以按下式校核注塑机额定锁模力：F A分P型 23.142690 =191KN 式中F注塑机额定锁模力不大于900KN，满足规定。在实际生产过程中，模具主流道衬套始端球面半径SR2取比注射机喷嘴球面半径SR1大12 mm，主流道小端直径D取比注射机喷嘴直径d大0.51 mm，如图3-2所示，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模，因此，注射机喷嘴尺寸是原则，模具制造以它为准则。图3-2 注射机喷嘴注塑机固定模板台面中心有一规定尺寸孔，称之为定位孔。注塑模端面凸台径向尺寸须与定位孔成间隙配合，便于模具安装，并使主流道中心线与喷嘴中心线相重叠。模具端面凸台高
23、度应不大于定位孔深度。注塑模外形尺寸应不大于注塑机工作台面有效尺寸。模具长宽方向尺寸要与注塑机拉杆间距相适应，模具至少有一种方向尺寸能穿过拉杆间空间装在注塑机工作台面上。3.2.3模具闭合高度校核 由于XS-ZY-125（A）型塑料注射机所容许模具最小厚度Hmin=200mm，模具最大厚度为Hmax=300mm。因计算得模具闭合高度H=298mm，因此模具闭合高度满足HminHHmax安装条件。3.2.4模具安装尺寸校核 该模具外形最大某些尺寸为250mm300mm,XS-ZY-125（A）型塑料注射机模板最大安装尺寸为360360mm,故满足模具安装规定。3.2.5模具开模行程校核 开模行程
24、也称为合模行程，指模具开合过程中动模座板移动距离，用S表达。XS-ZY-125（A）型塑料注射机最大开模行程为Smax=300mm。为了使塑件成型后可以顺利脱模，并结合该模具单分型面特点，拟定该模具开模行程S应满足下式规定：SH1+H2+(5-10)mm=46.1+54.2+8=108.3mm式中 H1塑件所用脱模距离H2塑件高度因Smax=350mm108.3mm，故该机开模行程满足规定。总 结本次课程设计由三人小组协作完毕，其中本人负责完毕注塑件分析和装配图绘制。通过这次设计使我基本掌握了模具设计基本办法及环节，涉及设计前准备工作，分型面选用原则等等，并运用CAD制作模具装配图及各个零件图
25、，使我专业知识更加系统化和完整化，对后来工作和发展有着十分重要意义。参照文献1 苏翼林.材料力学M.北京:人民教诲出版社,19792 赵俊,楮乃雄.AG材料床身构造设计J.制造技术与机,1996,26(03):27-293 张平.铣床夹具优化设计研究D.阜新：辽宁工程技术大学研究生学位论文，4 蒋继宏,王效岳汇编.注塑模具典型构造100例子.北京:中华人民共和国轻工业出版社,5 李丽华等编著.UGNX6.0模具设计基本与进阶.北京:机械工业出版社，6 朱立义主编.AutoCAD实用教程.成都:电子科技大学出版社，7 贾润礼,程志远主编.实用模具设计手.北京:中华人民共和国轻工业出版社,8 谭雪松,林晓新,温丽编.新编塑料模具设计手册.北京:邮电出版社,9 颜智伟编著.塑料模具设计与机构设计.北京:国防工业出版社,课程设计评分表学院材料科学与工程年级专业级材料成型及控制工程姓 名梁童靖学 号4680序号评价内容分值得分1准时接受指引，工作态度认真，按筹划完毕工作任务。102能较好理解课题任务并提出实行方案；工艺分析、计算对的；阐明书撰写规范；善于和她人进行沟通，团队协作能力强。303模具构造设计合理；装配图内容完整，表达对的；图样绘制及技术规定符合国标。404基本概念清晰，回答问题有理有据，思维敏捷、逻辑性强，体现出较宽泛知识面。20课程设计得分指引教师签字