旋钮注塑模设计

1、 摘要 通过设计可使我巩固所学的专业理论；进一步掌握注射模具设计和成型零件加工工艺制定的方法；提升测量、绘图、查阅资料、文献翻译、应用专业软件等方面的能力与水平；能够得到全面、系统工程实践能力训练；培养和造就我的创新能力和工程意识、严谨的科学态度、逻辑思维方式、求实的工作作风记正确的科学研究方法。从而增强我的就业竞争力，为今后的实际工作打下良好的基础。本课题来源于生产实际，综合运用在学期所学理论知识和技能，掌握塑料注射模具与成型零件加工工艺设计的步骤和方法，所设计模具结构合理、工艺性好、装配维修方便和经济。可以熟悉设计开发模具的过程，培养独立思考能力，检验学习效果和动手能力，提高工程实践能力，

2、为将来实际工作打下坚实的基础。关键词 旋钮建模 工艺编制 注射模具设计 目录 课程设计任务书1 1塑料的工艺分析3 1.1塑件成型工艺分析3 1.2旋纽原料的成型特性与工艺参数32 注塑设备的选择4 2.1估算塑件体积4 2.2 选择注射机43 分型面及型腔数的确定5 3.1分型面的选择5 3.2型腔数的确定6 3.3确定型腔的排列方式64 浇注系统的设计7 4.1主流道的设计7 4.2冷料穴与拉料杆的设计8 4.3分流道的设计8 4.4浇口的设计85 排气、冷却系统的设计与计算9 5.1 排气系统的设计9 5.2冷却系统的设计与计算106 模具工作零件的设计与计算11 6.1成型零件的结构计

3、算11 6.2成型零件钢材的选用 12 6.3型腔型芯工作尺寸的计算12 6.1型腔侧壁厚度和底板厚度的计算137脱模推出机构的设计与计算14 7.1推出方式的确定14 7.2脱模力的计算15 7.3校核推出机构作用在塑件上的单位应力15 7.4推杆直径的计算158 模架的设计16 8.1模架的结构与形式16 8 .2模架的确定169 注射机与模具各参数的校核17 9.1注射量的校核17 9.2锁模力的校核18 9.3最大注射压和的校核18 9.4安装参数的校核1910总装图和零件图的绘制19 结论20参考文献21陕西理工学院本科课程设计任务书四、课程设计参数及要求：1. 塑件图零件名称：旋钮

4、材 料:聚苯乙烯生产批量：大批量2. 根据所给塑料制件进行工艺分析、确定成型方案，选择合适的分型面、选择浇注系统，确定型腔数目，选择注塑设备，选择浇注系统，选择模架，成型零件尺寸计算、推出（脱模）机构设计、冷却系统设计，绘制装配图一张、零件图若干张。五、设计内容及工作量1. 课程设计内容及工作量（1）根据任务书所给塑件图、塑件材料及精度尺寸等的要求，确定成型工艺方案。 分析塑件所用塑料的品种及其性能，分析塑件工艺性； 确定模具型腔数和排气系统； 选择推出方式，确定推出机构； 确定成型设备的型号与规格。（2）按照设计要求进行相关模块设计，绘制装配图一张和模具工作零件图若干张。 分析模具零部件结构

5、，布置图面及选定比例，绘制模具装配图和零件图，用主视图或俯视图表示模具结构。主视图上尽可能将模具所有零件画出，可采用全剖视或阶梯剖视。主要模具零件图（成型零件、模具型腔及非标准件等）。装配图上的塑件图，一般要给出材料及牌号，比例一般与模具图比例一致。装配图参考布局如下：（3）编制课程设计说明书1份。2. 课程设计进程安排：（1）根据所给塑件图进行工艺分析、确定注塑方案（2天）；（2）选择分型面、选择浇注系统、确定型腔数目（2天）；（3）选择注塑设备，选择冷却系统，选择模架（2天）；（4）绘制模具草图（2天）；（5）成型零件尺寸计算（2天）；（6）推出（脱模）机构设计、冷却系统设计（1天）；（7

6、）绘制模具装配图一张（4天）；（8）绘制模具工作零件图（2天）；（9）编写课程设计说明书（2天）；（10）课程设计答辩（1天）。 1.塑件成型工艺性分析1.1塑件成型工艺分析 如图1.1所示： 1.2旋纽原料的成型特性与工艺参数塑件的材料采用聚苯乙烯，属热塑性塑料，该塑料具有如下的成型特性：1）无定形料、吸湿性大、不易分解。2）质脆、表面硬度低。3）流动性中等，溢边值 0.03mm 左右，易发生填充不良、缩孔、凹痕、熔接痕等缺陷。4）宜取高压注射，在不出现缺陷的条件下宜取高料温、模温，可增加流动性，降低内应力、方向性，改善透明度及强度。5）模具浇注系统应对料流阻力小，脱模斜度应大，顶出均匀，表

7、面粗糙度应好，注意排气。6）质透明，要注意防止出现气泡、银丝、熔接痕及滞料分解、混入杂质。塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析1）塑件的结构分析该零件的总体形状为圆形，结构比较简单。2）塑件尺寸精度的分析该零件的重要尺寸均无公差要求，一般可采用4级精度。由以上的分析可见，该零件的尺寸精度属中等，对应模具相关零件尺寸的加工可保证。从塑件的壁厚上来看，壁厚均为2mm，无壁厚差。3）表面质量的分析该零件的表面要求无凹坑等缺陷外，表面无其它特别的要求，故比较容易实现。综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。2.注塑设备的选择2.1 估算塑件体积计算塑件的重量是为

8、了选用注射机及确定模具型腔数。计算得塑件的体积：V34046.3mm3计算塑件的质量：公式为WV根据设计手册查得聚苯乙烯的密度为1.05g/cm3，故塑件的重量为：WV34046.3×1.08×10-336.7g2.2 选择注射机1）根据注射所需的压力和塑件的重量以及其它情况，可初步选用的注射机为：SZZY125 型注塑成型机，该注塑机的各参数如下表所示：理论注射量/cm3125移模行程/mm300螺杆直径/mm42最大模具厚度/mm300注射压力/Mp150最小模具厚度/mm200锁模力/KN900喷嘴球半径/mm15拉杆内间距/mm 260×360喷嘴口孔径/

9、mm42）塑件的注射工艺参数的确定根据情况，聚苯乙烯的成型工艺参数可作如下选择，在试模时可根据实际情况作适当的调整。注射温度：包括料筒温度和喷嘴温度。 料筒温度：后段温度t1 选用150 中段温度t2 选用150 前段温度t3 选用180 喷嘴温度：选用160注射压力：选用80MP注射时间：选用2s保压时间：选用20s保压：40MP冷却时间：选用25s总周期： 50s3.分型面及型腔数的确定3.1分型面的选择 分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统的可分离的接触表面。一副模具根据需求可能有一个或两个以上的分型面。该塑件为保证分型后塑件留在动模，采用如图所示的分型面 该塑件为旋纽，表面质量无特殊要

10、求，端部因与人手指接触因此形成自然圆角，此零件可采用上图所示的分型面比较合适。3.2型腔数的确定型腔数的确定有多种方法，本题采用注射机的注射量来确定它的数目。其公式如下：n=(G-C)/V式中：G注射机的公称注射量/cm3V单个制品的体积/cm3C浇道和浇口的总体积/cm3生产中每次实际注射量应为公称注射量G 的0.8倍，现取0.8G 进行计算。每件制品所需浇注系统的体积为制品体积的（0.21）倍，现取C0.8V 进行计算。n=(0.8G-0.8V)/V=(0.8×125-0.8×34)/34=2.14由以上的计算可知，可采用一模两腔的模具结构3.3确定型腔的排列方式本塑件

11、在注射时采用一模两件，即模具需要两个型腔。综合考虑浇注系统、模具结构的复杂程度等因素，拟采用下图所示的型腔排列方式。 4浇注系统的设计4.1主流道的设计根据设计手册查得SZZY125 型注射机喷嘴有关尺寸如下：喷嘴前端孔径：d=4mm喷嘴前端球面半径：R15mm为了使凝料能顺利拔出，主流道的小端直径D 应稍大于注射喷嘴直径 d。Dd+1=4+15mm主流道的半锥角通常为1°2°过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气，过小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大，此处的锥角选用2°。经换算得主流道大端直径D9mm,为使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设

12、计半径5mm 的圆弧过渡。主流道的长度L 一般控制在60mm 之内，可取L60mm。4.2冷料穴与拉料杆的设计对于依靠推件板脱模的模具常用球头拉料杆，当前锋冷料进入冷料穴后紧包在拉料杆的球头上，开模时，便可将凝料从主流道中拉出。球头拉料杆固定在动模一侧的型芯固定板上，并不随脱模机构移动，所以当推件板从型芯上脱出制品时，也将主流道凝料从球头拉料杆上硬刮下来。4.3分流道的设计分流道在设计时应考虑尽量减小在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度的降低，同时还要考虑减小流道的容积。圆形和正方形流道的效率最高，当分型面为平面时一般采用圆形的截面流道，但考虑到加工的方便性，可采用半圆形的流道。一般分流道直

13、径在310mm 范围内，分流道的截面尺寸可根据制品所用的塑料品种、重量和壁厚，以及分流道的长度由中国模具设计大典第2 卷中图9.2 12 所示的经验曲线来选定，经查取D=5.6mm 较为合适，分流道长度取L20mm 从图9.214 中查得修正系数fL=1.02，则分流道直径经修正后为DDfL=5.6×1.02=5.712，取D6mm。4.4浇口的设计根据浇口的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为合适。侧浇口一般开设在模具的分型面上，从制品的边缘进料，故也称之为边缘浇口。侧浇口的截面形状为矩形，其优点是截面形状简单，易于加工，便于试模后修正。缺点是在制品的外表面留有浇口痕迹，因为该

14、制件无表面质量的特殊要求，又是中小型制品的一模两腔结构，所以可以采用侧浇口。在侧浇口的三个尺寸中，以浇口的深度h 最为重要。它控制着浇口内熔体的凝固时间和型腔内熔体的补缩程度。浇口宽度W 的大小对熔体的体积流量的直接的影响，浇口长度L 在结构强度允许的条件下以短为好，一般选L0.51mm。确定浇口深度和宽度的经验公式如下：h=nt b=nA1/2/30 式中：h侧浇口深度（mm）中小型制品常用h=0.52mm，约为制品最大壁厚的1/32/3, h取1mmt制品的壁厚（mm） 2mmn塑料材料的系数 查表得 0.6b浇口的宽度（mm）A型腔的表面积（mm2） 计算得 2940mm2将以上各数据代

15、入公式得：h=1mm，b=1.5mm, L=1mm。5. 排气、冷却系统的设计与计算5.1排气系统的设计该塑件由于采用侧浇口进料，熔体经塑件下方的脱模板充满型腔，起配合间隙可作为气体排出的方式，不会在顶部产生憋气的现象，同时底面的气体会沿着推杆的配合间隙、分型面和型芯与脱模板之间的间隙向外排出。5.2冷却系统的设计与计算冷却系统设计的有关公式：qV=WQ1/c1(1-2) 式中：qV冷却水的体积流量(m3/min)W单位时间内注入模具中的塑料重量(kg/min)Q1单位重量的塑料制品在凝固时所放出的热量(kJ/kg)冷却水的密度(kg/m3) 0.98×103c1冷却水的比热容kJ/

16、(kg.) 4.1871冷却水的出口温度() 252冷却水的入口温度() 20Q1 可表示为：Q1=c2(3-4)+u式中：c2塑料的比热容kJ/(kg.) 1.465Q3塑料熔体的初始温度() 200 4塑料制品在推出时的温度() 60u结晶型塑料的熔化质量焓(kJ/kg)Q1=c2(3-4)+u=1.465(200-60)=205.1kJ/kg将以上各数代入式得：qV=(0.013×205.1)/0.98×103×4.187(25-20)m3/min=0.13×10-3m3/min上述计算的设定条件是：模具的平均工作温度为40，用常温20的水作为模具

17、的冷却介质，其出口温度为25，产量为0.013kg/min。由体积流量查表可知所需的冷却水管的直径非常小，体积流量也很小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式即可。6模具工作零件的设计与计算6.1成型零件的结构设计（1） 凹模的结构设计 凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模结构的不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四中。根据对塑件的结构分析，本设计才用整体嵌入式，如下图所示：（2） 凸模的结构设计 凸模式成型制品内表面的成型零件，通常分为整体式和组合式两种类型。根据对塑件的结构分析，凸模采用整体式结构，不仅结构牢固，还可省去动模垫板，有利于加工和排气。如图所示 6.2成型零件钢材的

18、选用 根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。有因为该塑件为大批量生产，所以构成型腔的凹模钢材选用P20(美国牌号）。对于成型塑件外圆筒的大型芯来说，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Cr12MoV.6.3型腔型芯工作尺寸的计算本设计中,零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算，已给出这PS 的成型收缩率为S=0.005，模具的制造公差取=/3。1) 凹模径向尺寸的算计公式 2)凹模深度尺寸的计算公式 3）型芯径向尺寸的计算公式 4）型芯高度尺寸的计算

19、公式 x:数值随塑件的精度和尺寸变化，一般在0.5到0.8之间 x取0.6L:零件径向尺寸（mm）H:零件高度尺寸l:塑件径向基本尺寸（mm）h:塑件高度基本尺寸（mm） S:塑料的平均收缩率 ：塑件的公差值（mm） ：零件制造公差（mm） 具体计算如下l=26，=0.24代入 得L1=mml=70，=0.38代入 得L2=mm h=60，=0.32代入 得H1=mm h=12，=0.18代入 得H2=mm l=22，=0.22代入 得 L3=mm l=66，=0.38代入 得L4=mm h=58，=0.32代入得H3=mmh=12，=0.18代入得H4=mm 6.4型腔侧壁厚度和底板厚度的计

20、算1）型腔侧壁厚度的计算根据圆形整体式型腔按刚度计算侧壁厚度的计算公式：式中：S凹模侧壁厚度(mm)T凹模底板厚度（mm）h凹模高度（mm）60 p型腔压力(Mpa) 40r型腔半径（mm）35E模具材料的弹性模量(MPa) 2.1×105刚度条件，即允许变形量(mm) 0.05将以上各数代入式得：S=(3×40×604)/(2×2.1×105×0.05)1/3=14mm2） 底板厚度的计算公式如下： T凹模底板厚度（mm）r型腔半径（mm）35 将各参数代入式中得：T10mm型腔的厚度h =H+T=80 S可取15mms 型腔高度可

21、取80mm7.脱模推出机构的设计与计算7.1推出方式的确定此塑件圆周采用推件板脱模推出方式。脱模板推出时为了减小脱模板与型芯的摩擦，设计中在用脱模板与型芯之间留出0.2mm的间隙，采用锥面配合，可以防脱模板因偏心而产生溢料，同时避免脱模板与型芯产生摩擦。7.2脱模力的计算 因为r/t=35/2=17.5>10,所以该塑件属于薄壁塑件,塑件横截面形状为圆形,它的脱模力计算公式为: E:塑料的弹性模量（MPa） 取2800 L:被包型芯的长度（mm） 取60 :脱模斜度（。） 取1 f:塑料与钢材之间的摩擦因数 取0.5 ：塑料的泊松比 取0.32 K:K=1+f sincos A:塑件在与

22、开模方向垂直的平面上的投影面积 3848将以上参数代如的F=4074N7.3校核推出机构作用在塑件上的单位应力 （1）推出面积 A=/4（D2-d2)=/4(702-662)=427mm2 （2）推出应力 <80MPa(抗压强度） 合格 7.4推杆直径的计算推杆推顶推件板时应有足够的稳定性，其受力状态可简化为一端固定、一端铰支的压杆稳定性模型，根据压杆稳定公式推导推杆直径计算式为：d=K(l2Qe/nE)1/4 推杆直径确定后，还应用下式进行强度校核：c=4Qe/nd2s 式中：d推杆直径(mm)K安全系数，通常取K=1.52 2l推杆的长度(mm) 130Qe脱模力(N) 4074E推

23、杆材料的弹性模量(MPa) 2.1×105n推杆根数 4c推杆所受的压应力(MPa)s推杆材料的屈服点(MPa) 360将以上各数据代入式得：d=3.3mm 圆整取4mm将以上各数据代入式进行校核：c=4Qe/nd2=17.47 MPas=360 MPa所以此推杆符合要求。8.1模架的设计8.1模架的结构与形式 为薄壁壳体塑件，因此采用A4型模架，动、定模采用两块模板，动模采用一块模板设置脱模板推出机构8.2模架的确定塑件在分型面上的投影宽度W<W2-10塑件在分型面上的投影长度L<ll-d-30W2W+10=70+10=80mm查表4-38可得W2=94mm，对应的标准

24、模架的宽度W=315mm。复位杆的直径d=10mm。ll180+10+30=220mm，即复位杆在长度方向的间距大于220mm查表4-38可得ll=277mm，对应的标准模架的长度L=315mm，故所选模架为表4-38中第3号A3型标准模架，其规格为WL=160315宽度B=160mm，第3号A3型标准模架，其规格为WL=160315mm标准模架选定之后，就可以从表4-38中直接查处与之相对应的参数导柱直径=16mm 导柱间距1lT=122281,动、定模座板的宽度W1=200mm 垫块的宽度W3=32mm定模座板的厚度H1=20mm 脱模板的厚度H3=16mm推板的厚度H4=16mm 推杆固

25、定板的厚度H5=12.5mm9.注射机与模具各参数的校核9.1注射量的校核（按体积）Vmax=V 式中：Vmax模具型腔流道的最大容积(cm3)V指定型号与0规格注射机的注射量容积(cm3)塑料的固态密度(g/cm3)注射系数取0.750.85，无定形料可取0.85，结晶形可取0.75。将以上各数代入式得：Vmax=V 0.85×125106.25cm3倘若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不到发挥，塑料在料筒中停留的时间会过长。所以最小注射量容积Vmin0.25V。Vmin0.25V=0.25×125=31.25cm3实际注射量V=2V0+2×0.6V0=2&#

26、215;34+2×0.6×34=88.4cm3即 Vmin VVmax所以符合要求。9.2锁模力的校核公式：FKAPm式中F注射机的额定锁模力(kN) 900A制品和流道在分型面上的投影和(cm3)Pm型腔的平均计算压力(MPa) 由表9.9-4 取30K安全系数，通常取K1.11.2 1.2则：KAPm1.2×2(70/2)2+20×6×30=286KN900KN=F所以符合要求。9.3最大注射压和的校核PmaxKP0式中：Pmax注射机的额定注射压力(MPa) 150P0成型时所需的注射压力(MPa) 100K 安全系数，常取K=1.251.4 取1.3则KP0=1.3×100=130 MPaPmax150 MPa所以符合要求。9.4安装参数的校核模具各模板的厚度分别为：H1定模座20m