塑料管环形浇口模具设计

1、 注塑模课程设计 目 录第1章 工艺计算.11.1 塑料件设计图.11.2 塑件分析 .1 1.3 注射机的型号和规格选择及校核 .2 第2章 结构设计.42.1 型腔排布及分型面选择 .4 2.2 浇注系统的设计.5 2.3 成型零件工作尺寸计算.7 2.4 导向机构 .102.5 脱模机构 .112.6 排气及冷却系统 .13 小结 .16 参考文献16 第1章 工艺计算1.1 塑料件设计图图1-1 塑料零件图1.2 塑件分析ABS的本色是一种表面具有较高光泽的淡黄色不透明颗粒，比重为1.05,略重于水。具有坚韧，硬质，刚性的特征。性能 ABS产生，主要是对HIPS表面光泽不好，除了抗冲强

2、度外，其它机械性能不佳而产生的进一步研究，人们力图找出综全性能都比较优良的材料。ABS的机械性能：抗拉强度，中等。抗冲强度很好，且在低温下也不迅速下降。由于它是三元共聚物，三种成分的不同，它的性能有较大的差异。一般来说，ABS具有良好的光泽，质硬，坚韧，刚性，机械性能适中，是一种良好的壳体材料。它易于印刷，以及电镀等表面处理。它的低温冲击性能也比较好，尺寸稳定。注塑性能： 一般的ABS熔点为170左右，分解温度为260；注塑温度的可调区间比较大。注塑时，一般使用温度为180-240；因为橡胶成分的存在，它吸少量水分，生产时，需哄干，可用80-90温度烘干1-2hr即可；同时，由于橡胶成分的存在

3、，热稳定性差，它比较易分解，注塑时，原料不要在料筒内停留太长时间；熔体粘度比PS大，但浇口和流道一般，也能充满制品；制品易带静电，表面易吸尘埃。收缩率为5；溢边值为0.05mmABS 相对密度为1.05G/CM3左右，1.2.1 ABS性能分析表1-1 注射成型机的技术规范注射机类型：柱塞式螺杆转速：40-80r/min喷嘴温度：90-100料筒前端温度：-料筒后端温度：40-50料筒中端温度：-注射压力：60-100MPa模具温度：60-70注射时间12-60s高压时间：0-3s冷却时间：15-60s成型周期：40-130s成型收缩率：1.5%-3.6%1.2.2 成型特性（1）结晶料，吸湿

4、小，不须充分干燥，流动性极好流动性对压力敏感，成型时宜用高压注射，料温均匀，填充速度快，保压充分.不宜用直接浇口，以防收缩不均，内应力增大。注意选择浇口位置，防止产生缩孔和变形。（2）收缩范围和收缩值大，方向性明显，易变形翘曲。冷却速度宜慢，模具设冷料穴，并有冷却系统。（3）加热时间不宜过长，否则会发生分解。 （4）软质塑件有较浅的侧凹槽时，可强行脱模。（5）可能发生融体破裂，不宜与有机溶剂接触，以防开裂。1.2.3 结构工艺性零件壁厚均匀，结构简单，成型容易。1.2.4零件体积及质量估算1.单个塑件 体积Vs=36.95cm3，ABS密度为1.5g/cm3,所以单个塑件质量m=36.95x1

5、.5g=55.42g2.浇注系统凝料 由于主流道里的凝料还是未知的，可按塑料件的0.6倍计算即Vj=0.6xVs=0.6x36.95cm3=22.17cm33.实际注射量 V实=Vs+Vj =55.42+22.17=77.59cm3。1.3 注射机的型号和规格选择及校核 注射模是安装在注射机上的，因此在设计注射模具是应该对注射机有关技术规范进行必要的了解，以便设计出符合要求的模具，同时选定合适的注射机型号 1.3.1 注射机的确定从实际注射量应在额定注射量的20%80%，即额定注射量为96.99397.95cm3可以初选额定注射量在60cm3以上的注射机SZ-500/200。 表1-2 注射机

6、成型规格理论注射容量(cm3)500螺杆直径(mm)55注射压力(MPa)150注射速率(g/s)173塑化能力(g/s)110螺杆转速(r/min)0180锁模力(KN)200拉杆有效距离(mm)570x570模板行程(mm)500模具最大厚度(mm)500模具最小厚度(mm)280锁模形式定位孔直径(mm)160定位孔深度(mm)30喷嘴伸出量(mm)30喷嘴球半径(mm)20顶出行程(mm)90顶出力(kN)531.3.2 注射压力校核P注=60-100MPa P额=180MPa； P额P注 满足条件 这里选80MPa。1.3.3 锁模力校核 锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大

7、夹紧力，当高压的塑料熔体充填模腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。为此，注射机的额定锁模力必须大于该胀型力，即：注射机的额定锁模力（N）；模具型腔内塑料熔体平均压力（MPa）；一般为注射压力的0.2-0.4倍，通常取20-40MPa。这里选=40MPa；塑料和浇注系统在分型面上的投影面积之和（）；由分析，可得投影面积615.44，浇注系统的投影面积不超过800；所以F胀 ， ，符合要求。1.3.4 开模行程校核 对于具有液压-机械式合模机构的注射机，其最大开模行程是由肘杆机构的最大行程所决定的，而不受模具厚度影响，因此本次设计中，开模行程与模具厚度无关，且为单分型面注射模，则所需开模行程H

8、为：式中，塑件推出距离（mm）； 包括浇注系统在内的塑件厚度（mm）； 注射机最大开模行程（mm）；这里通过资料可得：第2章 结构设计2.1 型腔排布及分型面选择2.1.1 分型面1. 分型面的形式分型面的形式与塑件几何形状、脱模方法、模具类型及排气系统、浇口形式等有关，我们常见的形式有如下五种：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、阶梯分型面、曲线分型面。2. 分型面的选择 图2-1 分型面根据教材塑件的分型面应取在位于塑件截面尺寸最大的部位。按塑件结构，分型面选在塑件端面，垂直于开模方向，型芯设在动模，开模后塑件包在型芯上留在动模，符合分型面设计原则，便于脱模，保证制件精度，简化模具结构；2.

9、1.2. 型腔1. 型腔数目的确定任务书规定为一模一腔。2. 型腔排布方式确定 由于塑件属于小型塑件又要满足大批量生产要求，为使模具制造简便，综合考虑浇注系统、模具结构等因素，拟采用平衡布置。2.2 浇注系统的设计2.2.1 浇注系统的组成 所谓注射模的浇注系统是指主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。其作用是使塑件熔体平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。因此，浇注系统十分重要。而浇注系统一般可分为普通浇注系统和无流道浇注系统两类。这里选用普通浇注系统，它一般是由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。2.2.2 主流道1.主流道尺寸 （1）主流道通常设计成圆锥形，其

10、锥角，内壁表面粗糙度一般为。这里取； （2）为防止主流道与喷嘴处溢料，喷嘴与主流道对接处紧密对接，主流道对接处应制成半球形凹坑，且半径：； （3）小端直径：；（4）凹坑深：h=35mm，这里取h=3mm； （5）在保证塑料良好成型的前提下，主流道长度L 应尽量短。通常由模板厚度确定，一般取；这里由标准模架，并考虑塑件厚度，取L = 37mm。（6）大端直径：D=d22Ltan= 5mm。 2.主流道衬套的形式由于主流道与塑料熔体及喷嘴反复接触和碰撞，因此将主流道制成可拆卸的主流道衬套，便于优质钢材加工和热处理。如图，且衬套大端高出定模端面H = 510mm，起定位环作用；图2-2 浇口套2.2

11、.3 冷料穴 为储存两次注射间隔而产生的冷料以及熔体流动的前锋冷料，防止熔体冷料进入型腔，设计冷料穴。 主流道冷料穴设计成为无拉料杆的冷料穴，凝料通过型芯的表面的坑洼处产生拉力，在分型过程中随着动模的移动向后移动。开模时，由于是采用内环形浇口模式使得连接部分很薄弱，从而用人工作业的方式卸掉多余的废料。2.2.4 分流道1. 分流道截面形状 为了减少流道的热量损失考虑到流道的效率，该模具分流道截面采用直线形截面。2. 分流道长度 分流道长度应尽量短，且少弯折3. 分流道截面尺寸分流道的直径可由经验公式： 式中，G为塑件质量（g）；L为分流道长度（mm）。得D=0.83mm,取D=2mm。4. 分

12、流道表面粗糙度 分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度通常取，可增加对外层塑料熔体的流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层，有利于保温。2.2.5 浇口 浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，是浇注系统的关键部分，起着调节控制料速、补料时间及防止倒流等作用，如图。根据任务书要求，选择环形浇口。其广泛应用于中小型塑件的多型腔注射模，截面形状简单，便于修正。 据经验公式计算：环形浇口厚度，其中，n为系数，取n = 0.6；t为塑件壁厚，这里取t = 2mm；则h=0.84mm，这里取h = 1mm,有经验l=0.751,这里取l=1mm. 图2-3浇口2.3 成型零件工作尺寸计算2.3.1 凹

13、模的结构设计 凹模又称阴模，它是成型塑件外轮廓的零件。根据需要有以下几种形式：整体式凹模、组合式凹模、拼块组合式凹模，本次产品属于小型制件。整体式凹模由整块材料加工而成，强度高，刚性好不会是塑件产生拼接缝痕迹可减少注射模中成型零件的数量便于模具装配并缩小整个模具的外形结构尺寸。因此，我们选用整体式凹模。2.3.2 凸模的结构设计 凸模（型芯）是成型塑件内表面的成型零件，通常可分为整体式和组合式两种类型。我们根据凹模的结构形式选择组合式凸模整体装配式凸模，它是将凸模单独加工后与动模板进行装配而成2.3.3 成型零部件工作尺寸计算1.平均收缩率制品原料为ABS，收缩率为1.5% 3.6%，则平均收

14、缩率。 2.塑件轴向公差 根据塑件轴向尺寸60mm，精度等级MT5，查得其公差=0.24mm,得模具制造误差z=/3=0.08m。 3.凹模深度塑件高度60mm，由公式：得型腔深度。 4.凸模高度塑件高度60mm，所以。 5.塑件径向公差根据塑件外径为14mm，精度等级MT5，查得其公差=0.22mm，得模具制造误差z=/3=0.073mm；内径为，=0.1mm，得模具制造误差z=/3=0.033mm。6.型腔径向尺寸塑件外径100mm，由公式：得长度方向。7.型芯径向尺寸塑件内径96mm，由公式：得长度方向。2.3.4 型腔壁厚的计算1.型腔侧壁厚度(1)按刚度计算 其中，E是弹性模量，取2

15、.1×105Mpa，是允许变形量，可取塑件允许公差的1/5，即=0.02mm,h为型腔高度为15mm，p为是型腔内熔体压力，一般取2540Mpa,这里取30Mpa,得，Sc=8.16mm.(2)按强度计算 其中，r是型腔内径为14mm, 是模具材料的许用应力，取180Mpa,p同上得Sc=7mm.因此型腔侧壁厚大于8.16mm即可 2.型腔底板厚度(1)按刚度计算 其中，p、r、E、同上，得Sh= 1.17mm(2)按强度计算 其中，平p、r、同上，得2.9mm因此型腔底板厚大于2.9mm即可2.3.5 标准模架选用根据塑件尺寸及型腔排布方式，选择100L,结构为 A4型，模架尺寸1

16、00mm160的标准模架，即可符合要求。模具上所有螺钉尽量采用内六角螺钉。1. 定模座板 尺寸160*160，厚度16mm。材料为45钢。主流道衬套固定孔与其为H7/e7过渡配合；通过4个M8的内六角螺钉与定模固定板连接。 2. 定模板尺寸100*160，厚度25mm，材料为45钢。上面的型腔为整体式，其导柱固定孔与导柱为H7/e7过渡配合。 3. 动模板 尺寸100*160，厚度16mm，材料为45钢。导柱孔与导柱采用H7/m6配合； 4. 推板尺寸100*160。材料为T10A。 5. 动模垫板 尺寸100*160，厚度20mm.垫板是盖在固定板上面或垫在固定板下面的平板，它的作用是防止型

17、腔、型芯、导 柱 或顶杆等脱出固定板，并承受型腔、型芯或顶杆等的压力，因此它要有较高的平行度和硬度。一般采用45钢，经热处理235HB或50钢、40Cr、40MnB等调质235HB，或结构钢Q235Q275。还起到了支撑板的作用，其要承受成型压力导致的模板弯曲应力。 9. 动模座板尺寸160*160，厚度16mm，用于固定型芯（凸模）、导套。为了保证凸模或其他零固定稳固，固定板应有一定的厚度，并有足够的强度，一般用45钢或Q235A制成，最好调质230270HB；导套孔与导套为H7/m6或H7/k6配合；型芯孔与其为H7/m6过渡配合。2.4 导向机构2.4.1 导柱 导柱往复运动过程受到较强

18、的摩擦，应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不宜折断的内芯。导柱的材料选用碳素工具钢（T8、T10）淬火处理，硬度为5055HRC； 导柱直径尺寸按模具模板外形尺寸而定，查阅GB4196.4-1984，选择导柱尺寸d = 12mm；L =50mm；D = 16mm；结构如图 导柱导向部分的长度比凸模端面的高度高出68mm； 图2-4 导柱 2.4.2 导套导套的结构和尺寸已标准化，常见形式有直导套和带头导套，这里选带头导套，如图图2-4 导套 查表选d=12mm,D=22mm,L=25mm,d1=18mm。2.5 脱模机构 在注射成型的每一循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出，模具中这种脱出塑

19、件的机构称为脱模机构。 2.5.1 脱模机构选用 由于该模具结构属于筒类零件，采用推件板脱模机构。因为此机构简单，且顶出力均匀，力量大，运动平稳。 2.5.2 推件板设计原则 1. 为防止推件板在顶出过程中脱落，推件板与推板之间采用固定连接； 2. 推件板在点出过程中必须处于被导向状态，通常靠导柱导向，导柱长度应该大于推件板的顶出距离； 3. 为减小推件板与型芯的摩擦，在推件板与型芯间留0.25mm间隙,并用锥面配合； 4. 推件板顶出机构中不必另设复位机构，因为在合模过程中推件板能在合模力作用下复位。 2.5.3 脱模力的计算 由于该塑件=0.140.05属于厚壁圆环形塑件，因此，查资料并由

20、公式 式中： E塑料的弹性模量0.98GPa； S塑料平均成型收缩率0.025； l塑料对型芯的包容长度15mm； f塑件与型芯间的摩擦因数0.4； 模具型芯的脱模斜度0°； 塑料的泊松比0.47； k1=，r为型芯的平均半径，得k1=2.083； k2=1 A通孔塑件为0； 计算得：F = 1296.9N。 2.5.4 推件板厚度计算 该零件属于筒形塑件，按刚度计算，由公式 其中，C3随R/r的值而异，查表取C3=0.35,R是作用在推件板上的推杆半径为35mm,F为脱模力为1296.9N，E为推件板材料的弹性模量为2.1105Mpa，为推件板中心所允许的最大变形量，一般取塑件再顶

21、处方向上尺寸公差的1/51/10，这里取0.04mm,得S=4.05mm按强度计算，由公式 其中，k3随R/r的值而异，这里取k3=1.745，=355Mpa,F=1296.9N,得S=1.85mm因此，推板厚度大于4.05mm即可，这里取为12.5mm.2.6 排气及冷却系统2.6.1 排气结构设计 排气是注射模设计中不可忽略的一个问题。在注射成型过程中，若模具排气不良，型腔内的气体受压缩将产生很大的背压，阻止塑料熔体正常快速充模，同时气体压缩所产生的热量可能使塑料烧焦。这里利用模具的分型面以及推杆和型芯与模具的配合间隙排气，不需开设排气槽。 2.6.2 冷却系统设计 查阅资料得，PE的单位质量成型时放出的热300KJ/Kg400KJ/Kg，取350KJ/Kg； 1. 冷却水的体积流量：式中，W为单位时间内注入模具的塑料质量（kg/min）,按每分钟注射两次,这里取W=0.05kg/min,Q1为单位质量的塑件在凝固时放出的热量，PE为6.4102kJ/kg,为冷却水的密度（