分油套注塑模设计说明书

1、烟台南山学院1、塑件成型工艺分析1.1塑件图材料：PA66图1.1分油套塑件图1.2 塑件的分析（1）外形尺寸 该塑件壁厚3mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长，适合于注塑成型。（2）精度等级 每个尺寸的公差不一样，按参考资料，取实际公差进行计算。（3）脱模斜度 PA66成型收缩率1%2.0%，按参考资料选择该塑件上型芯的脱模斜度为2040和凹模的脱模斜度为2540。1.3 PA66的性能分析（1）使用性能 综合性能好，冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电气性能良好；易于成型和机械加工，适合制作一般零件。（2）成型性能1）吸湿性强，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预

2、热干燥。2）模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推出力过大或机械加工时塑件表面呈现白色痕迹。（3）PA66的主要性能指标表1.1 PA66的性能指标密度/kg·1.10拉伸屈服强度（Mpa）89.5比体积/·0.91抗弯强度（MPa）126吸水率（%）0.91.6拉伸弹性模量（MPa）熔点/250265抗压强度（MPa）89.5计算收缩率(%)1.5弯曲弹性模量（MPa）1.4 PA66注射过程及工艺参数1.4.1注射成型过程（1）成型前的准备。对PA66的色泽、粒度和均匀度等进行检验，由于PA66吸水性较大，成型前应进行充分的干燥。（2）注射过程。塑件在注射

3、机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为冲模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。（3）塑件的后处理。处理的介质为油、水或盐水，处理温度为90100，处理时间为4h。1.4.2注射工艺参数(见参考资料4260页)（1）注射机:螺杆式，螺杆转数为2050r/min。（2）料筒温度（）：后段240250中段255285前段260300（3）喷嘴温度（）：250260（4）模具温度（）：60110（5）注射压力（MPa）：80130（6）成型时间（s）：30（注射时间取2.0，冷却时间20，辅助时间8）1.4.3尺寸精度按GB/T14486-1993标准(塑料

4、模具技术手册)，塑料件尺寸精度分为7级。本塑件所用材料为PA66塑料,由此查塑料模具设计手册可知，本塑件宜选用MT6级精度。零件具体尺寸及其公差值可详见零件图。塑件尺寸精度于模具的制造精度密切相关，尤以小型精密塑件为甚。从模具制造精度对塑件精度的影响可知，模具制造允许误差和塑件尺寸公差之间具有对应的关系，由塑件零件图可得，模具精度等级为IT7。1.4.4圆角从塑件可知，该塑件内外表面的转折处都设计了圆角。其采用圆角不仅降低了应力集中系数，提高了抗冲击、抗疲劳能力，而且改善了塑料熔体的流动充模性能，减少了流动阻力。降低了局部的残余应力，防止开裂和翘曲，也使塑料件外形流畅美观。而且成型对应的圆角，

5、提高了模具型腔也有了成型零件的强度。根据圆角半径与塑件壁厚的关系（参考资料1 ），本设计中塑件壁厚为3mm，则内圆角半径=0.5T=0.5×3=1.5mm，内圆角半径R=1.5T=1.5×3=4.5mm。2 拟定模具结构形式2.1分型面位置确定 通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在分油套截面积最大且有利于开模取出塑件的端面，其位置如图2.1所示。 图2.12.2型腔数量与排列方式的确定2.2.1型腔数目的确定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，并保证塑件的精度，模具设计时应确定型腔数目。该塑件采用的精度一般在34级之间，且采用侧向抽芯，侧型芯有12个

6、，同时考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本费用等因素，初步定为一模一腔结构形式。2.2.2型腔排列形式的确定因为是一模一腔的形式，故型腔通过浇注系统从压力中心中取得所需的压力，以保证塑料熔体均匀地充满型腔，使塑件内在质量均匀。2.2.3模具结构形式的确定从上面的分析可知，本模具设计为一模一腔，居中安置，根据塑件结构形状，推出机构拟采用三脚顶套推出的推出形式。浇注系统设计时，流道采用平衡式，浇口采用轮辐式浇口，且开设在分型面上。因此，定模部分不需要单独开设分型面取出凝料，动模部分需要添加型芯固定板和支撑板。由上综合分析可确定选用单分型面注射模。2.3注射机型号的确定2.

7、3.1注射量的计算通过Pro/E建模分析可得塑件体积： =22.59塑件质量：=1.10×22.59g=24.85g2.3.2浇注系统凝料体积的初步估算浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.21倍来估算。由于本次采用流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.2倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为=×（1+0.2）=22.59×1.2=272.3.3选择注射机根据上面计算得出一次性注入模具型腔的塑料总体积=27，结合公式则有：/0.8=27/0.8=33.75。根据以上计算，初步选定公称注射量为125，注

8、射机型号为XS-ZY-125，其主要技术参数（参考资料1第311312页）表2.1 XS-ZY-125技术参数理论注射容量/104注射行程/mm160螺杆柱塞直径/mm30最大模具厚度/mm300V注射压力/MPa150最小模具厚度/mm200注射形式螺杆式锁模形式液压-机械螺杆转速/r·10140模板最大行程/mm300锁模力/kN9×喷嘴球半径/mm12拉杆内间距/mm260×360喷嘴口孔径/mm4机器外形尺寸3.34×0.75×1.55定位圈尺寸/mm1002.3.4注射压力校核PA66注射压力为75120MPa，这里取=100MPa，

9、该注射机的公称注射压力 =150MPa，注射压力安全系数=1.3，则:=1.3×100=130，所以，注射机注射压力合格。2.3.5锁模力校核（1）塑件在分型面上的投影面积，则 =-=706.5（2）浇注系统在分型面上的投影面积，即流道凝料在分型面上的投影面积数值，是塑件在分型面上的投影面积的0.20.5倍。由于本设计流道简单，因此流道凝料投影面积可以适当取小一些。这里取=0.2。（3）塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积，则 =+=+0.2=1.2=847.8（4）模具型腔内的胀型力，则 =×=847.8×35N=29.67kN其中，是型腔的平均计算压力值。是模

10、具型腔内的压力，通常取注射压力的20%40%，大致范围为2540MPa。对于粘度较大的精度较高的塑料制品应取较大值。这里取=35MPa。查表2.1可得该注射机的公称锁模力=900KN，锁模力安全系数为=1.11.2，这里取=1.2，则×=1.2×29.67=35.604KN，所以，注射机锁模力合格。3 浇注系统的设计3.1主流道设计3.1.1主流道尺寸的确定（1）主流道的长度：由于本模具较小，故初取 =20mm；（2）主流道小端直径：d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）mm=4+1=5mm；（3）主流道大端直径：D =d+2tan6mm，式中=；（4）主流道大端处圆角半径：r=

11、D=0.75mm（5）主流道球面半径：=注射机喷嘴球头半径+（12）mm=12+2=14mm；（6）球面的配合高度：h=（）=5mm。3.1.2主流道的凝料体积=435.6750.443.1.3主流道当量半径=mm=2.625mm3.1.4主流道浇口套的形式 主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料的要求较严格，因而尽管小型注射模可以将主流道浇口套与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素通常仍然将其分开来设计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。本设计中采用T10A，热处理淬火表面硬度为5055HRC (参考资料1第308页）。其图如

12、下：图3.13.2分流道的设计3.2.1分流道的布置形式在设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡，因此采用轮辐式分流道。3.2.2分流道的长度由于流道设计简单，根据型芯结构设计，分流道较短，故设计时可适当选小一些。此处单边分流道长度取19mm。3.2.3分流道的当量直径因为该塑件的质量=1.10×22.59g=24.85g200g，根据经验公式（参考资料1第94页）可得，分流道的当量直径为3.2.4分流道的截面形状常用的分流道截面形状有圆形、梯形、U形、六角形等为了便于加工和凝料的脱模，分流道大多设计在分型面上。本设计采

13、用梯形截面，其加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大。其尺寸如图3.1所示： 图3.23.2.5分流道截面尺寸 设梯形的下底宽度为x，底面圆角的半径R=1mm，并查表得，取梯形的高h=3.5mm，则该梯形的截面积为 再根据该面积与当量直径为2.6mm的圆面积相等，可得=，即可得：x1.22mm，则梯形的上底约为2.2mm。3.2.6凝料体积（1）分流道的长度 =19×4mm=76mm（2）分流道截面积=5.99（3）凝料体积=76×5.99=455.243.2.7校核剪切速率（1）确定注射时间查表（参考资料1第95页）可取t= 2.0s（2）计算分流道体积流量（

14、3）校核剪切速率（参考资料1第95页）该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。3.2.8分流道的表面粗糙度和脱模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取Ra1.252.5um即可，此处取Ra1.6um。另外，其脱模斜度一般在之间，这里取脱模斜度为8°。3.3浇口的设计3.3.1浇口尺寸的确定（1）计算浇口的深度。h= 0.7nt= 0.7×0.7×3mm=1.47mm，式中，t是塑件壁厚，这里t=3mm；n是塑料成型系数，对于PA66，其成型系数n=0.7。（2）计算浇口的宽度。B =nt =0.7×3

15、mm=2.1mm，式中，t是塑件壁厚，这里t=3mm；n是塑料成型系数，对于PA66，其成型系数n=0.7（参考资料1第107页）。（3）计算浇口的长度。查表（参考资料1第106107页）可知轮辐式浇口的长度一般选用0.752.5mm，这里取0.8mm。3.3.2浇口剪切速率的校核（1）计算浇口的当量半径。由面积相等可得=Bh，由此矩形浇口的当量半径mm=0.992mm（2）校核浇口的剪切速率1）确定注射时间 查表（参考资料1第95页）可知，可取t=1.6s2）计算浇口的体积流量 3）计算浇口的剪切速率（参考资料1第95页）该浇口的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率之间，所以，浇口的剪切速

16、率校核合格。3.4校核主流道的剪切速率（1）计算主流道的体积流量（2）计算主流道的剪切速率（参考资料1第95页）主流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率之间，所以，主流道的剪切速率合格。3.5冷料穴的设计冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。本设计仅有主流道冷料穴，由于该塑件表面要求没有印痕，采用三脚顶套推出塑件，故采用与之相匹配的球头冷料穴，开模时，利用凝料对球头的包紧力使凝料从主流道衬套中脱出。4成型零件的结构设计和计算4.1成型零件的结构设计4.1.1凹模的结构设计凹模是成型塑件外轮廓的零件。根据需要有以下

17、几种结构形式：整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种。本设计中根据塑件的结构及其对模具的结构要求选用整体式凹模。如图4.1所示（具体数据见零件图）： 图4.14.1.2凸模的结构设计凸模（即型芯）是成型塑件内部表面的成型零件，通常可分为整体式和组合式两种类型。通过对塑件的结构分析可知，该塑件的型芯包括成型零件内表面的大型芯和12个侧型芯。因塑件包紧力较大，所以将大型芯设在动模部分。4.2成型零件钢材的选用 根据对成型塑件的综合分析，对于成型塑件外圆筒的凹模来说，由于脱模时与塑件的磨损严重，因此钢材选用高合金工具钢Gr12MoV。而对于成型内圆筒的型芯和侧面圆孔的侧向型芯而言，型芯较小，但型芯需

18、散发的热量比较多，磨损也比较严重，因此，也采用Gr12MoV，型芯中心通冷却水冷却，如图4.2所示（具体数据见零件图）：图4.24.3成型零件工作尺寸的计算4.3.1影响工件尺寸的因素（1）塑件的公差塑件的公差按规定取单向极限制，制品的外轮廓尺寸公差取负值“-”，制内腔尺寸取正值“+”，而制品孔中心距尺寸公差按对称分布原则计算，取“+”。 （2）模具制造公差模具制造公差可取塑件公差的 ，即，=（ ）（3）模具的磨损量对于一般的中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的，即，=（4）塑件的收缩率塑件成型后的收缩率与多种因素有关，通常按平均收缩率计算，即，（5）模具在分型面上的合膜间隙 由于注射压力及模

19、具分型面平面度的影响，会导致动模、定模注射时存在着一定的间隙。一般当模具分型面的平面度较高、表面粗糙度较低时塑件产生的边也小。飞遍厚度一般应小于0.020.1mm。4.3.2成型零件工作尺寸的计算一般情况影响零件及塑件公差的主要因素是模具的制造公差，塑件的收缩率S和模具磨损量这三项。塑件的尺寸公差取MT6，塑件PA66的收缩率=1.5%（1） 凹模径向尺寸 =50.16，=0.32，取=46.16，=0.32，取=（2）凹模深度尺寸5=5.26，=0.52，取=55=55.26，=0.52，取=（3）孔中心到成型面尺寸25，取=，=0.52，取=（4）型芯径向尺寸=39.84，=0.32，取=

20、（5）型芯高度尺寸55=54.74，=0.52，取=（6）侧型芯径向尺寸=4.84，=0.32，取=（7）侧型芯高度尺寸3=2.74，=0.52，取=4.3.3成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算（1）凹模侧壁厚度的计算凹模侧壁厚度与型腔内压强及凹模的深度有关。（参考资料1第129页）初选160mm的圆形模架。凹模侧壁厚度计算：=47.76mm式中，p是型腔压力（MPa）；E是材料弹性模量（MPa）；h=W，W是影响变形的最大尺寸，而h = 55mm,是模具刚度计算许用变形量。 =25=0.021mm（2） 动模垫板厚度的计算动模垫板厚度和所选模架的两个垫块之间的跨度有关。垫块之间的跨度大约为16

21、0mm-32mm-32mm=96mm。那么，根据型腔布置及型芯对动模垫板的压力就可以计算得到动模垫板的厚度，即=19.66mm式中（参考资料1第131页）， 是动模垫板刚度计算许用变形量，=25=；L是两个垫块之间的距离，约96mm；是动模垫板的长度，取160mm；A是型芯投影到动模垫板上的面积。=1256由此推算，近似得到动模垫板厚度：=7.80mm，故动模垫板可按照标准厚度取25mm。5模架的选择5.1模板尺寸的确定各模板尺寸根据标准选取如下：（参考资料1第218219页）定模板 160mm×20mm转盘 150mm×40mm动模板 150mm×80mm动模垫

22、板150mm×25mm模脚圈 150mm×100mm综上所述，模架结构形式以A1型标准模架为参考。其外形尺寸160mm×245mm。根据所选注射机来校核模具设计的尺寸。（1）模具平面尺寸160mm260mm×360mm，校核合格。（2）模具高度尺寸200mm225mm300mm，校核合格。（3）模具的开模行程 +(510)mm=8590mm300mm（开模行程），校核合格。 所以本模具所选注射机完全满足使用要求。6侧向抽芯机构的设计6.1侧向抽芯尺寸计算实际设计中，将销钉的轨道设计成为半径很大的圆弧，在此，将小段圆弧直接作为直线来设计，简化计算。 图6.

23、1销钉轨道简化图如图所示，销钉在竖直方向上移动3mm即可将侧型芯抽出，这里设计向上移动5mm，则移动轨迹长度约为8.66mm，这里滑销采用8×60。7导向机构的确定7.1导柱的设计（1）导柱的布置形式导柱应均匀分布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，常取导柱中心到模具边缘距离为导柱直径的11.5倍，以保证模具强度。本模具采用倒装的形式，布置位置按标准模架所规定的位置。（2）导柱的长度为保证合模时是导柱先进入导套起先导向的作用，本设计中模架的导柱先用较长的长度。（3）导柱的选材导柱应具有足够的耐用磨度和强度，常采用20钢经渗碳淬火处理或T8、T10钢经淬火处理，硬度为

24、5055HRC，导柱和导套配合部分表面粗糙度为Ra0.8Ra0.4m，固定部分的表面粗糙度为Ra0.8m。本设计中导柱的材料选为T10A钢。（4）导柱的形状本设计中，为了实现十二向抽芯，采用斜导块使转盘转动实现抽芯，如图所示，斜导块倾角取8°。图7.1斜导块形状由于只有转盘实现转动，故斜导块分为三部分设计。第一部分：垂直部分钳在定模板取15mm，由螺钉固定；第二部分：斜导块部分。由侧向抽芯尺寸计算可知，滑销移动轨迹长度约为8.66mm，那么有几何关系可得：斜导块倾斜移动方向距离为10mm，于是就有 72mm；第三部分：垂直部分取20mm。固定用内六角螺钉采用M8×20。7.

25、2导套的设计导向孔可带导套，也可以不带导套，带导套的导向孔用于生产批量大或导向精度高的模具。无论是带导套还是不带导套的导向孔，都不应设计为盲孔（盲孔会增加模具闭合时的阻力，并使模具不能紧密闭合）带导套的模具应采用阶带肩导柱。本设计中采用导向孔导向。8脱模机构的确定8.1脱模机构的设计根据脱模机构的设计原则，结合本设计中塑件的结构特点及其他成型零件的形状，本设计采用三脚顶套脱模机构。三脚顶套形状如图8.1（具体数据见零件图）：图8.18.2脱模力的计算圆柱大型芯脱模力的计算（参考资料1第143页）因为6.6710，此处视塑件为厚壁圆筒塑件。其脱模力的计算为： = =14553.32N式中，F是脱

26、模力（N）；E是塑料的弹性模量（MPa），查表可知，PA66的弹性模量E=2.1×10³MPa；S是塑料成型的平均收缩率（%），S=0.015；t是塑件的壁厚（mm），此处，t=3mm；L是被包型芯的长度（mm），L=55mm；是塑料的柏松比，=0.30；是脱模斜度（°），=1°；f是塑料与钢材之间的摩擦因数，f=0.58；r是型芯的平均半径，r=20mm；A是塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积（mm²），此处，塑件是圆筒通孔形状，故A=0；是由由和决定的无因次数，K是由f和决定的无因次数，。8.3校核推出机构作用在塑件上的单位压应力（1）

27、推出面积=405.06（2）推出应力=43.11Mpa89.5MPa（抗压强度），合格9冷却系统的设计9.1冷却介质PA66成型温度及模具温度分别为250和6080。所以，模具温度初步选定为50，用常温水对模具进行冷却。9.2冷却系统的简单计算（1）单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量W1）塑料制品的体积=(0.44+0.455+22.59)=23.4852）塑料制品的质量=1.10×22.59g=24.85g3）塑件壁厚为3mm，可以查表（参考资料1第210页）得=20s, 取注射时间=2.0s, 脱模时间=8s，则注射周期：t=+=30s。由此得每小时注射次数：N=3600/30=120次。4）单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量W= 120×0.0248kg/h=2.98kg/h（2）确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量 查表（参考资料1第211页）可知PA66的单位热流量的值在（6576）kJ/kg之间，故可取=70kJ/kg。（3） 计算冷却水的体积流