阀芯塑件注射模设计

1、阀芯塑件注射模设计院 系专 业班 级学 号姓 名指导教师负责教师摘 要本文是关于阀芯塑件注射模的设计。对侧向分型与抽芯机构、浇注系统、推出机构、温度调节系统等几大系统进行了详细介绍。本文首先分析了成形塑件所需材料的性能及PP材料的工艺参数，之后根据塑件的结构外形拟定了三种方案，并分析比较了三个方案的合理性，最后选用一合理的方案，并对此方案所需的模具结构形式、成形零件及相关零部件进行了合理的安排，及相关计算。本模具选用10根冷却水道，能使熔体迅速的冷却定型。本模具采用一模两腔的镶拼结构，选用单分型面分型，并利用分型面进行排气，采用平衡式浇注系统，浇口形式为梯形侧浇口，推出机构选用推杆脱模机构。同

2、时以实际情况为标准，进行了模具成本估算本文最后对型腔镶块进行了工艺规程的编制。关键词：注射模；浇口；一模两腔；侧向抽芯机构AbstractThis text is concerning punish the piece of inject a mold of design.To side to the type of cent with take out organization, sprinkle to note system and release organization, temperature to regulate system etc.several big systems ca

3、rried on detailed introduction.This text analyzed to become to model the function of the material and the craft parameter of the PP material that piece need first, drafting three kinds of projects according to the structure shape of piece after, and analyzed to compare three rationalities of project

4、s, choose a project of using one reasonable finally, and to the molding tool structure form that this project needs, modeled spare parts and related zero partseses to carry on reasonable of arrangement, and related calculation.his molding tool chooses to cool off waterway with 10, establishing at se

5、ttle mold plank and type chamber inset a piece 2 sides up, can make the body quick cooling already set. Keywords: injection mould; gate; two cavities for forming the parts; ejection mechanism 符 号 表符号意 义单位符号意 义单位K注射机最大注射量利用系数P压力MPaV体积mm3A面积mm2L长度mmB投影面积mm2E弹性模量MPah深度mm塑料的允许变形量mmc系数tc型腔侧壁厚度mmTh型腔底部厚度m

6、mb支撑板厚度mmLm原始径向尺寸mmS收缩率Ls径向尺寸mmHm原始深度尺寸mmF力NHs深度尺寸mmQ抽芯力NZ抽芯距mmDw大端直径mm倾角d小端直径mm摩擦系数T温度许用应力MPaC比热容密度g/cm3G注射量Kg/h目 录 TOC t 标题_谢辞及参考文献,1,标题_附录,1,第2级标题,2,第3级标题,3,第1级标题,1 1 塑件工艺性分析 PAGEREF _Toc170624587 h 1 塑件外形 PAGEREF _Toc170624588 h 1 成形材料选取 PAGEREF _Toc170624589 h 2 塑料材料的成形特性 PAGEREF _Toc170624590

7、h 2 塑料的流动性 PAGEREF _Toc170624591 h 2 塑料的收缩性 PAGEREF _Toc170624592 h 3 塑料的吸湿性 PAGEREF _Toc170624593 h 4 塑料的热敏性 PAGEREF _Toc170624594 h 4 聚丙烯塑料的物理和力学性能 PAGEREF _Toc170624595 h 4 聚丙烯塑料的成形特性 PAGEREF _Toc170624596 h 5 塑料材料的成型工艺性 PAGEREF _Toc170624597 h 7 塑件设计的工艺性原则 PAGEREF _Toc170624598 h 7 塑件的尺寸 PAGEREF

8、 _Toc170624599 h 7 塑件的尺寸精度 PAGEREF _Toc170624600 h 8 塑料制件的表面质量 PAGEREF _Toc170624601 h 8 塑件的形状结构 PAGEREF _Toc170624602 h 82 注射模具方案设计 PAGEREF _Toc170624603 h 113 注射机的选择 PAGEREF _Toc170624604 h 14 注射机初选 PAGEREF _Toc170624605 h 14 注射机有关使用参数的校核： PAGEREF _Toc170624606 h 154 注射模具结构与零件设计 PAGEREF _Toc170624

9、607 h 17 模具结构组成 PAGEREF _Toc170624608 h 17 分型面的选择 PAGEREF _Toc170624609 h 17 成形零部件的设计 PAGEREF _Toc170624610 h 18 型腔数目确定 PAGEREF _Toc170624611 h 18 成形零部件的结构设计 PAGEREF _Toc170624612 h 18 成形零部件的工作尺寸计算 PAGEREF _Toc170624613 h 21 成形型腔壁厚计算 PAGEREF _Toc170624614 h 24 合模导向机构的设计 PAGEREF _Toc170624615 h 26 浇注

10、系统的设计 PAGEREF _Toc170624616 h 27 浇注系统的组成 PAGEREF _Toc170624617 h 27 主流道的设计 PAGEREF _Toc170624618 h 27 分流道设计 PAGEREF _Toc170624619 h 29 浇口的设计 PAGEREF _Toc170624620 h 30 冷料穴设计 PAGEREF _Toc170624621 h 30 脱模机构设计 PAGEREF _Toc170624622 h 31 侧向分型与抽芯机构设计 PAGEREF _Toc170624623 h 32 斜导柱的设计 PAGEREF _Toc1706246

11、24 h 32滑块的设计 PAGEREF _Toc170624625 h 34 模具温度调节系统的设计 PAGEREF _Toc170624626 h 36 排气结构的设计 PAGEREF _Toc170624627 h 375 塑料模具的经济分析 PAGEREF _Toc170624628 h 39 影响模具价格的因素 PAGEREF _Toc170624629 h 39 模具价格的估算 PAGEREF _Toc170624630 h 396 典型零件加工工艺 PAGEREF _Toc170624631 h 417 结论 PAGEREF _Toc170624632 h 43参考文献 PAGE

12、REF _Toc170624633 h 45致 谢 PAGEREF _Toc170624634 h 46塑件工艺性分析塑件外形塑件外形如图1.1所示：图1.1 塑件外形视图 由上图可以看出，本塑件大体上由两个结构复杂的部分组成，距下端面15mm，距上端面27mm处以一个50mm厚3mm的圆盘为界分开，形成2个圆柱体。下圆柱体在主视图A-A箭头连线处看过去，其和上圆柱体相连处是缺了3/4圆又2mm的圆弧，此处塑件壁厚为2mm，通过K向可以看出在下圆柱体复杂结构，其中间有个8的通孔与分割上下两部分的圆盘上的5mm的圆相通，在下圆柱体的270线上，有个4mm深15mm的沉孔，和它相对的90线上则是一

13、个宽4mm深18mm的槽，同时在左右两侧各有一个深15mm的沉孔弧形槽。具体的尺寸数据可以通过图纸了解。成形材料选取 阀芯塑件的成形材料为聚丙烯（PP），以下简称PP 塑料制品结构的工艺性能就是塑料制品结构在成形时的适应性能。即制品的成形、制品的质量、及其成形模具的结构、成形模具制造的难易和制品最终总成本的高低。聚丙烯密度小，强度，刚性，硬度，耐热性均优于低压聚乙烯，尤其具有优良的耐腐蚀性，良好的高频绝缘性，不受湿度影响，此塑件制品为阀门内芯，因此对绝缘，耐湿，抗磨，耐腐蚀要求较高，因此决定选用PP为成型材料。塑料材料的成形特性 塑料的成形工艺性能表现在很多方面，有些性能直接影响成形方法和工艺

14、参数的选择，有的只与操作有关。因此下面对塑料的各种成形性能进行简要讨论。塑料的流动性所有塑料都是在熔融塑化状态下成形加工的，塑料在成形条件下充满模腔的能力称为塑料的流动性。流动性好的塑料容易充满复杂的模腔，获得精确的形状流动性好的塑料有：聚乙烯，聚丙烯，醋酸纤维素等，这也是我选去本制件的材料为PP的原因，因为塑件结构复杂，连接部狭窄，PP的高流动性可迅速充满模腔，达到成形要求。影响流动性的几点因素： 温度：温度过高，过低都会降低流动性。适中最好。 压力：注射力大，塑料流动越快。 模具结构：浇注系统的结构、尺寸、粗糙度；排气是否顺利等都对流动性有直接的影响塑料的收缩性收缩是指成形过程中制件尺寸变

15、小，其大小用收缩率来表示。收缩率与许多因素有关，如成形压力、注射温度、模具温度、成形时间、制品壁厚等。查相关资料可知PP的收缩率为0.4%0.8%，考虑到塑件的壁厚和复杂程度，取平均收缩率为0.5%，将用此来计算型芯和型腔尺寸。塑料熔体在高温高压下射入模具型腔，并加压成形，当温度下降，熔体冷却凝固成塑件，塑件尺寸要小于模腔尺寸，这种体积变小的想像即为收缩性。产生收缩的主要原因有以下几种：1. 塑料的热胀冷缩：绝大多数的物质都会热胀冷缩，在塑件成形时，需要将塑料原料熔融，这时的熔融温度达到二三百度，塑料原料受热膨胀，而在塑件成形时冷却过程中，温度降低，它的体积势必要发生收缩。2. 化学结构的变化

16、：有些塑料在成形过程中，其化学结构会发生变化，如热固性塑料在成形过程中，树脂分子由线形结构变为体型结构，而体型结构的体积质量比线形结构的体积质量大，其总体积缩小，故而产生收缩现象。3. 残余应力的变化：塑件在成形时，由于受到成形压力的剪切力的作用，各向异性，添加剂的混合不均匀性以及模具温度的影响，成形后的塑件中有残余应力存在，这种残余应力会逐渐变小并重新分布，其结果引起塑件发生再收缩，这种收缩一般称为后收缩。4. 浇口截面尺寸：不同的模具，其浇口截面尺寸不同，大尺寸浇口有助于提高型腔压力和延长浇口封闭时间，便于更多的熔体流入型腔，而因塑件的密度也较大，从而使收缩率降低，反之则会提高收缩率。5.

17、 塑件的品种：每种塑料的收缩性均不同，并随工艺因素的不同而变化。一般来说，结晶型塑料，如PP、PA等，比非结晶塑料，如PC、PS、ABS等表现出较大的脱模够收缩和较宽的收缩范围。结晶型塑料收缩大的原因是：塑料热膨胀系数的影响和结晶结构形成时熔体的凝聚作用。6. 塑件壁厚：厚度均匀的薄壁塑件在模具型腔中冷却速率快，脱模后的收缩率趋于最小，壁厚相同的厚塑件在型腔中冷却的时间越长，脱模后的收缩率越大，如果一个塑件在壁厚上有厚有薄，在脱模后则会有程度不同的收缩，在这种壁厚突然变化处，收缩率也会突然变化，这种变化会造成该处产生较大的内应力。塑料的吸湿性吸湿性，即塑料对水的吸附性能。PP基本不吸水，作为阀

18、芯材料这种长期接触液体的部件，是非常合适的。塑料的热敏性热敏性是指塑料对热降解的敏感性，为防止降解应适当加入稳定剂，正确控制成形温度和成形周期，及时清理设备中的残留物等。上述我们分析了塑料的整体性能分析，下面我们将具体的阐述，本塑件制品所需材料PP的各项性能。聚丙烯塑料的物理和力学性能 PP塑料的物理和力学性能如下：表1.1 PP塑料性能塑 料 性 能单 位数 值物理性能密度g/cm3质量体积cm3/g吸水率（24h）%力 学 性 能屈服极限MPa370抗拉强度MPa570断裂伸长率%35拉伸弹性模量GPa抗弯强度MPa675弯曲弹性模量GPa抗压强度MPa53击穿强度MPa30冲击韧度（简支

19、梁式）无缺口kJ/m278有缺口布氏硬度HBS聚丙烯塑料的成形特性PP是丙烯的高分子量聚合物，它的问世较晚，直到1957年才投入工业化生产。由于原料丰富，在石油高温裂化的废气中，含有大量的丙烯，将它收集，提纯，是变废为宝的一大举措。PP的产生可采用低压定向配位聚合，其主要方法有悬浮聚合、液体本体聚合、气象本体聚合、溶液聚合等，而以悬浮聚合为主。 PP的常用特性 /。力学性能，如抗压强度、抗拉强度、表面硬度和弹性模量均较优异，并有突出的耐应力开裂性和耐磨性，有较好的耐热性能，在无外力的环境中加热至150也不变形，可在开水中蒸煮，可在100以上长期稳定地使用。 PP几乎不吸水，具有优良的的化学稳定

20、性，除发烟硫酸及强氧化剂外，对其余介质均很稳定，它的高频电性能优良，且不受湿度的影响，易于成形。PP无毒无味，尤为可贵的是，PP有极好的耐曲折性，可以反复对折而不损坏，这是其他塑料难以做到的。但是，PP的耐寒性差，耐侯性也不好，高温刚性不足，遇火容易燃烧，为了延长使用寿命和扩大应用范围，可以对PP塑料进行改性，以克服弱点。 PP的主要用途 PP的应用范围很广，可以用来制作汽车发动机周围需要耐热部件，需要煮沸消毒和高压杀菌的医疗器械和餐具等；还可以用来制作需抗弯曲疲劳的汽车的车轴踏板，文件类的封面、封盖及各种容器等。PP广泛用于制作化工管道、各种贮槽和压滤机框架等。还可以来生产纤维、单丝、扁条、

21、绳索等强力制品和管道，扁丝可以制成编织袋。此外，PP还可以制成各种薄膜，亦用作包装材料等等。PP塑料的常用成形条件表1.2 PP塑料成型条件项目PP注射机类型螺杆式喷嘴形式直通式温度(oC)230290机筒温度前段(oC)160180中段(oC)180200后段(oC)200220模具温度(oC)8090注射压力(MPa)70100保压力(MPa)4050高压时间（s）1560注射时间（s）05冷却时间（s）1550成形周期（s）40120塑料材料的成型工艺性塑件设计的工艺性原则 在保证塑件使用要求（如几何尺寸和精度，物理力学性能等）的前提下，应力求选用价格低廉和成形性能较好的塑料，同时还应力

22、求塑件形状，结构简单和壁厚均匀。 设计塑件形状和结构时，应尽量易于成形，这样才能使模具结构简单。 设计出的塑件形状应有利于模具分型，排气，补缩和冷却。 设计塑件时还应注意成形时的取向问题，除非特殊要求，应尽量避免塑件出现明显的各向异性。否则，除影响塑件使用性能外，各个方向的收缩差异很容易导致塑件翘曲变形。 塑件成形前后的辅助工作量尽量减小，技术要求应尽量放低，同时在成形以后最好不再进行机械加工塑件的尺寸 塑件的外形尺寸注射塑件的外形尺寸大小主要取决于塑料的流动性和注射机规格（包括注射量，合模力，成形面积和模具固定板尺寸等）。在一定的设备和工艺条件下，流动性好的塑料可以成形出较大尺寸的塑件；反之

23、成形出的塑件的尺寸较小。从节约材料和能源的角度出发，只要能满足塑件的使用要求，一般都应将塑件结构设计得尽量紧凑，以便使塑件的外形尺寸小巧一些。 塑件的厚度 一般来讲，在满足使用要求的前提下，塑件壁厚应尽量小。这是因为壁厚太大时，不仅会使原材料消耗增大，生产成本提高，更重要的是会延长塑件在模内的冷却速度，使成形周期延长；另外，还容易产生凹陷，缩孔和夹心等成形缺陷。但是，壁厚太小，除影响塑件强度外，还会使注射充模流动阻力增大，特别对于大尺寸制件，成形将变的非常困难。 塑件的壁厚一般为14mm，大型塑件的壁可达8mm。本塑件塑件的壁厚最薄处23mm。 塑件的尺寸精度 塑件尺寸收缩 影响尺寸的精度的主

24、要因素，我们在中已经讨论过，这里不再阐述。 塑件的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制造精度 一般来讲，为了降低模具的加工难度和模具制造成本，在满足塑件的使用前提下尽量把塑件的尺寸精度设计的低一些。由于塑料与金属的性能差异很大，所以塑料塑件不能按照金属零件的公差等级确定精度。公差的等级可做如下处理：在基本尺寸为包容尺寸时，公差值可用做上偏差，其前冠以“+”，当基本尺寸为被包容尺寸时，公差值可用做下偏差，其前冠以“-” ；当基本尺寸为中心尺寸时。公差值取上下对称偏差，其前冠以“”号。对于塑件上未标注的自由尺寸，采取选用塑件尺寸公差标准SJ13721978中的8级精度。本塑件由于局部结构小而复

25、杂，阀芯要和阀精密配合，防止液体溢出，所以成形零部件的型腔与型芯选择了SJ13721978中的6级精度塑料制件的表面质量塑件的表面质量包括表面粗糙度和表现缺陷状况等。其中表现缺陷状况又包括很多方面，所以通常也独称为表观质量。如果不考虑塑件的表现缺陷状况，则塑件的表面质量主要由表面粗糙度决定。一般来讲，塑料原材料的质量，工人的操作水平都能影响粗糙度，其中以模腔表面粗糙度影响最大。目前，注射塑件的表面粗糙度通常为R0.02umR1.25um(127)，模腔的表面粗糙度数值应为塑件的1/2，即R0.01umR0.63um(138)。塑件的形状结构 脱模斜度由于塑料冷却后产生收缩，会紧紧包在凸模或成形

26、型芯上，或由于黏附作用，塑件紧贴在凹模型腔内。为了便于脱模，防止塑件表面在脱模时划伤、擦毛等。在设计时塑件表面沿脱模方向应具有合理的脱模斜度。塑件脱模斜度的大小，与塑件的性质、收缩率、摩擦因数、塑件壁厚和几何形状有关。硬质塑料比软质塑料脱模斜度大；形状较复杂或成形孔较多的塑件取较大的脱模斜度；塑件高度较大、孔较深，则取较小的脱模斜度；壁厚增加、内孔包紧型芯的力大，脱模斜度也应取大些。有时，为了在开模时让塑件留在凹模内或型芯上，而有意将该边斜度减小或将斜边放大。 圆角对于塑件来说，除使用要求需要采用尖角之外，其余所有内外表面转弯处都应尽可能采用圆角过渡，以减少应力集中。这样不但使塑件强度高，塑件

27、在型腔中流动性好，而且美观，模具型腔也不易产生内应力和变形。 通孔和盲孔塑件上常常有各种通孔和盲孔，原则上讲，这些孔均能用一定的型芯成形，但当孔型复杂时，会使熔体流动困难，模具加工难度加大，生产成本提高。因此，在制品上设计孔时，应尽量采用简单孔型。孔间距和孔到制品边缘的距离，一般都应大于孔的直径。孔的周边应增加壁厚（凸台），保证制品的强度和刚度。侧凹和侧孔有些塑件上常常带有侧向凸凹结构（简称侧凹）或侧孔，这就必须采用瓣合式模具结构或在模具中设计侧向分型与抽芯机构。 如图1.2 是本模具的侧向抽芯机构 图注射模具方案设计由此塑件制品外形及注射模的几大结构系统的形式及特点特拟定以下三种方案：方案一

28、：采用一模两腔镶拼式结构；选用单分型面，分型面介于型腔固定板与型所示。图2.1 方案一视图所示。图2.2 方案二视图所示。图2.3 方案三视图分析比较：方案一：型腔采用整体嵌入式结构，这种结构加工效率高，装卸方便，可以保证各个型腔形状尺寸一致。方案一的浇口形式为梯形侧浇口，其优点是可根据制品的形状特点灵活地选择浇口位置，而不像其他浇口那样，其位置经常受到限制，矩形侧浇口广泛应用于中小型制品的多型腔注射模，其截面形状简单、易于加工、便于试模后修正。方案一中选用斜导柱侧抽芯机构，斜导柱式侧向分型与抽芯机构利用斜导柱等传动零件，把垂直的开模运动传递给侧向瓣合模块或侧向型芯，使之产生侧向运动并完成分型

29、或抽芯动作，这类机构的特点是结构紧凑、动作安全可靠。加工制造方便、劳动强度小、生产效率高，因此是当前最常用的侧向分型与抽芯机构。方案一的脱模机构选用的是推杆推出机构，因为使用推杆的地方，较容易达到推杆和模板或型芯上推杆孔的配合精度。另外其结构简单，更换方便，滑动阻力小，但其与塑件接触面积小，可能会使塑件变形。故不宜用在脱模力大的筒形和箱形塑件的脱模。方案二：型腔选用整体式，整体式凹模是用整块模具材料直接加工而成的，其特点是结构简单，牢固可靠、不容易变形，成形出来的制品表面不会带有镶拼接缝的溢料痕迹。使用整体式凹模有助于减少注射模中成形零部件的数量，并缩小整个模具的外形结构尺寸，但在制品几何形状

30、复杂的情况下，用整块模具材料加工一个形状复杂的整体凹模型腔比较困难。本制品结构复杂，这对于定模板的加工量非常大，不仅效率低，成本也会提高 方案三：型腔采用整体嵌入式结构，把抽芯安排在定模板上，根据本制品的结构，其特点是制品的重心下移，使注射速度提高，减少成形时间，减少注射压力。但缺点也很明显，侧抽芯在定模板上，根据本制品的形状，脱模高度将增加，导致垫块的增加，成本提高，模具开模高度变长，且推杆要通过镶块，增加阻力，也可能会引起卡推杆，制品不能完全顶出的问题。 分析比较后，从对制件的质量和模具加工的复杂程度来看，决定采用方案一。 注射机的选择注射机初选1. 最大注射量：注射模一次成形的塑料重量（

31、塑件与流道凝料之和）应在注射机理论注射量的1080之间。 塑件的体积约为： V2553）+222320-2351581084-8158215-10215） = (3.1)V= R+2r1070+2445 = (3.2)V2+28.81= V= cm (3.3)2锁模力：(根据实用注塑模设计手册式21) FPA/1000 (3.4)PP的P=15Mp（25-5）2+2010=3968mm PA/1000=1539683. 注射压力：考虑PP塑料的注塑压力在70100MPa之间综上可选注射机型号SZ-125/630，其技术参数如表所示： 表3.1 注射机主要技术参数参数名/单位参数值理论注射量/c

32、m140选用模内压力/Mpa126最大注射面积/ cm500锁模力/KN630最大模具厚度/mm300最小模具厚度/mm150模板行程/mm270拉杆空间（长宽）270320定位孔直径/mm125喷嘴球半径/mm15喷嘴孔径/mm4顶出孔径/mm40顶出孔距/mm270注射机有关使用参数的校核：1）模具的厚度：H=303247257230=236mm （3.5）最小模厚 H 最大模厚 故合理。2）开模行程的校核：模具开模后为了便于取出塑件，要求有足够的开模距离，而注射机的开模行程是有限的，因此模具设计时必须进行注射机开模行程的校核。本模具是利用开模动作完成侧向分型抽芯的，故当HH+H时，取SH

33、+（510）mm (3.6)当HH+H时，取SH+H +（510）mm (3.7)式中 H所需的开模距离 （mm） H推杆顶出的距离 （mm）H 包括流道凝料在内的塑件高度（mm）本模具中，顶杆顶出距离为27mm，塑件高度为50mm，H为100mm，故 S100+77=177mm，SS=350mm，故合理。 注射模具结构与零件设计 模具结构组成注塑模具的种类很多，其结构与塑料品种，塑件的复杂程度和注射机的种类等很多因素都有关，但不论简单还是复杂结构的注塑模具，其基本结构都是由动模和定模两大部分组成的。定模部分安装在注塑机的固定板上；动模部分安装在注塑机的移动模板上，在注塑成形过程中它随注塑机上

34、的合模系统运动。注塑成形时，动模部分与定模部分由导柱导向而闭合，塑料熔体从注塑机喷嘴经模具浇注系统进入型腔，注塑成形冷却后开模，一般情况下塑件留在动模上与定模分离，然后模具推出机构将塑件推出模外。由此可看出模具的一般由以下几个基本部分组成：a.成形零部件 b.支承零件 分型面的选择分型面的选择应遵循以下几点：a分型面选择应便于塑件脱模和简化模具结构，所以应选在制品最大外形尺寸之处，否则无法脱模，同时应尽可能使塑件开模时留在动模。这样便于利用注射机锁模机构中的顶出装置带动塑件脱模机构工作。若塑件留在定模，将增加脱模机构的复杂程度。b分型面应尽可能选择在不影响外观的部位，并使其产生的溢料边易于消除

35、或修整。由于分型面处不可避免地要在塑件上留下溢料痕迹或拼合缝痕迹，因此分型面最好不要设在塑件光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处。c分型面的选择应保证塑件尺寸精度。d分型面选择应有利于排气，应尽可能使分型面与料流末端重合，这样才有利于排气。e分型面选择应便于模具零件的加工。综合以上的原则，本模具的分型面选在动模板与定模板之间。分型面的几种常见形状：水平分型面、斜分型面、阶梯形分型面、曲面分型面、垂直分型面。考虑到本塑料制件的外观形状，本模具采用水平分型面。成形零部件的设计 型腔数目确定型腔数目有单型腔、多型腔。型腔数目确定通常考虑下述几种因素：1）经济性2）锁模力3）塑件的精度4）最大注射量。单型

36、腔模具塑件精度较好，但生产率低。多型腔模具生产效率较高。但塑件的精度大大降低了。考虑各方面因素本塑件采用一模两腔，对称排列。成形零部件的结构设计 型腔的结构设计型腔是成形塑件外表面的成形零件，是塑件外表面形状、结构的复制。型腔按其结构的不同可分为：整体式型腔所示。这种凹模结构简单，牢固可靠，不容易变形，成形出来的制品表面不会带有镶拼接缝的溢料痕迹。使用整体式凹模有助于减少注塑模中成形零部件的数量，并缩小整个模具的外形结构尺寸。但是，在制品的几何形状复杂的制品中，用整块模具材料加工一个比较复杂的凹模型腔比较困难，而在热处理中，型腔的某些部分还很容易产生变形和开裂，这也是不采取方案二的的一个重要原

37、因，因此，在实践生产中，整体式往往用于精度要求不高，使用寿命可成形几千至一万次左右的中、小型模具。b. 组合式凹模这种凹模改善了加工性，节约了模具钢，减少了热处理变形，但有时塑件表面可能存在拼块的拼接线痕迹，装配调整比较麻烦。因此，组合式凹模主要用于形状复杂的塑件的成形。但为保证组合式模具型腔精度和装配的牢固性，减少塑件上留下镶拼的痕迹，提高塑件的质量，对于拼块的尺寸、形状和位置公差要求较高，组合结构必须牢靠，分型面位置应有利于防止成形时熔体的挤入，拼块加工工艺性要好，模塑时操作必须方便。组合式凹模的组合方式是多种多样的，常见的组合方式有以下种：（1）整体嵌入式组合凹模；（2）局部镶嵌式凹模；

38、（3）镶拼组合式凹模；（4）瓣合式凹模。 整体镶入结构的型腔综合考虑塑件的结构情况，塑件的外观质量（及上文提及的上圆柱体部分）所示。凸模和型芯凸模和型芯都是用来成形塑料制品内形的零件部分，两者之间没有严格的区别。一般来讲，可以认为凸模是成形制品整体内形的模具零部件，而型芯则多指成形制品某些局部特殊内形或者局部孔，槽等所用的模具零部件。凸模和型芯的结构应根据制品的形状，使用要求，生产批量及模具的加工方法等因素来确定。与凹模相似，凸模和型芯的结构分为整体结构的型芯、整体镶入结构的型芯，镶拼组合结构的型芯和活动式四种：a. 整体结构的型芯b. 整体镶入结构的型芯c镶拼组合结构的型芯d. 活动式型芯（

39、以瓣合式为主） 图 整体镶入结构的形式整体结构的型芯是试制性制品的小模具、形状很简单的小模具、偶有使用整体结构的型芯，是将型芯与模板成为一整体来加工。由于材料浪费太大，一般情况下不宜采用；整体镶入结构的型芯，这种结构节约优质钢材，便于制造。结构的可靠性、牢固性不如镶拼的结构好，但制造简便。后一种用处广，精度高，但制造上稍复杂些；镶拼组合结构的型芯，复杂制品模具采用此结构，易于加工，质量容易保证。成形零部件的工作尺寸计算成形零件上直接用以成形塑件部分的尺寸，称为成形零件的工作尺寸。成形零件工作尺寸主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔和型芯的深度尺寸等。影响模具工作部分尺寸精度的因素主要有：a. 成形

40、零件的制造误差；b.成形零件的磨损；c.成形收缩率的偏差和波动。下面将详细的计算出各个工作部分的尺寸。 型腔工作尺寸的计算所需计算的型腔尺寸：l l l lH H HL 式（4.1）（ ，查塑料成形与加工模具表4-1，得S=0.3%0.8% 取0.5%）L =L =L =L =H （4.2）H =H =H =型芯工作尺寸的计算所需计算的型芯尺寸： （4.3）= = = = = = l （4.4）l=l=l=l=l=l=l=成形型腔壁厚计算型腔镶块的壁厚计算：由于之间整体结构为视为一圆柱所以 （由模具设计与制造简明手册表2-158）得：1）按刚度计算 S =r0 （4.5）式中 P成形压力，一般

41、为2050Mpa。 （PP的成形压力为30MPa） E10Mpa） 160MPa （一般中碳钢） r252）按强度计算 S=r (4.6) S= 25=为了能同时满足刚度和强度的要求,现选定侧壁厚为7mm。底板厚度计算：1）按刚度计算 允许变形量 PP为低黏度 （由模具设计与制造简明手册表7.6） PP在0.25-0.04之间 取 h = (4.7) h = = 2)按强度计算 h = (4.8) H = =为了能同时满足刚度和强度的要求,现选定底板厚为7mm。由此确定型腔结构尺寸：型腔镶块长、宽为： 50+72=64mm 型腔镶块厚为： 18+72=32本模具的型腔镶块的结构如图4.3所示：

42、图4.3 型腔镶块的结构合模导向机构的设计导向机构是保证动，定模合模时，正确定位和导向的装置。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式，通常采用导柱向机构。导向机构的作用有：合模时，首先是导向零件接触，引导动定模闭合，避免型芯先进入型腔造成零件缺损。模具闭合后，保证动定模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确，导向机构在模具装配过程中也起了定位作用，便于装配和调整。塑料熔体在充型过程中可能产生单向侧压力，或者由于成形设备精度低的影响，使导柱承受了一定的侧向压力，以保证模具的正常工作。若侧压力过大，不能单靠导柱承压，要增设锥面定位机构。导柱的材料多半采用低碳钢（20）渗碳淬火，或用碳素工具钢（T

43、8、T10）淬火处理，硬度为5660HRC。导套的安装固定方式，若采用台阶式导柱，利用轴肩防止开模时拔出导套，若采用直导套，用螺钉起止动作用。注射模的导柱一般取24根，其数量和布置形式根据模具的结构形式和尺寸来确定。本模具设置了2组4根导柱以提高导向的精度。浇注系统的设计浇注系统的组成浇注系统一般由主流道、分流道、浇口及冷料穴四部分组成。 主流道主流道是指从注射机的喷嘴与模具接触的部位起到分流道为止的一段流道，与注射机喷嘴在同一轴线上，熔体在主流道中不改变流动方向。主流道是熔体塑料最先经过的流道，所以它的大小直接影响熔体的流动速度和充摸时间。 分流道分流道是主流道和型腔进料口之间的一段流道。它

44、是熔体由主流道流入型腔的过度段通道，也是浇注系统的截面变化和熔体流动转向的过渡通道。浇口浇口是料流进入型腔的最狭窄部分，也是浇注系统中最短的一段。浇口尺寸狭小且短，目的是使由分流道流进的熔体产生加速，形成理想的流动状态而充满型腔，又便于注射成形后的塑件与浇口分离。 冷料穴 在每个注射成形周期开始时，在前端的料接触低温模具后会降温变硬，称为冷料。为了防止在下一次注射成形时，将冷料带进型腔而影响塑件质量，一般在主流道或分流道的末端设置冷料穴，以储藏冷料并使熔体顺利地充满型腔。主流道的设计主流道是连接注射机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形。为便于从主流道中拉出浇注

45、系统凝料及考虑塑料熔体的膨胀，本模具的主流道设计成圆锥形，其锥角为2 4m。主流道大端呈圆角，其半径取r=2mm，以减小料流转向过渡时的阻力。为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径rmm，其小端直径D=d+mm凹坑深取3mm所示。 图 主流道的结构主流道衬套设计由于主流道需要与高温塑料和喷嘴频繁接触与相碰，设置主流道衬套是很有必要的，尤其当主流道需要穿过几块模板时更应设置主流道衬套，否则在模板接触面可能溢料，致使主流道凝料难以取出。常用主流道衬套的结构形式有型和型两种类型，在本设计中采用的主流道衬套的结构形式选用型。其中，衬套头部取直60mm，它与定位圈

46、相配合。另外，由于分流道设在定模板一边，浇口套必须有防转措施，因此在衬套头部设计一销孔，用以防转。其结构形式如图所示。定位环的配合使用为了保证模具安装在注射机上之后，其主流道与喷嘴对中，必须凭借定位零件来实现，通过采用定位环定位。在本设计中，将模具的定位环与主流道衬套分开设计，主流道衬套与定位环配合的结构形式如图。定位环的固定螺钉一般取M5M8，螺钉通常选用两个以上。图 主流道衬套的结构 图 主流道定位圈的结构分流道设计分流道的布置形式所示。（a） （b） （c）图 分流道的布置形式（a）、（b）平衡式布置 （c）非平衡式布置a. 平衡式布置。这种布置要求主流道至各个型腔的分流道长度、形状、截

47、面尺寸等都必须对应相等，使各个型腔达到热平衡和熔料流动平衡。b. 非平衡式布置。这种布置的特点是从主流道至各个型腔的分流道的长度不尽相同，为了使各个型腔能同时均衡进料，其浇口尺寸必定不同，需要经过仔细计算。本模具是两个完全相同的型腔，故采用平衡式浇注系统。浇口的设计要使塑件具有良好的性能与外表，一必须正确选择浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：1) 尽量缩短流动距离；2) 浇口应开设在塑件壁厚最大处；3)尽量减少熔接痕；4) 应有利于型腔中气体排出；5) 考虑分子定向影响；6) 避免产生喷射和蠕动；7) 浇口处避免弯曲和受冲击载荷；8) 注意对外观质量的影响。考虑到加工的难易程度、对模具结

48、构的影响及对塑件外观质量的影响，本模具决定选用梯形侧浇口。冷料穴设计防止“冷料”进入型腔而形成冷接缝；开模时又能将主流道中的凝料拉出，冷料穴位于主流道对面的动模板上，其作用就是存放料流前端的“冷料”冷料穴尺寸大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径，采用Z形头与推杆匹配的冷料穴。该冷料穴底部有一根推杆组成，推杆装于推杆固定板上，它与推杆脱模机构连用。拉料杆结构图 Z字头拉料杆形式脱模机构设计1. 脱模机构的分类注射成形后，使塑件从凸模或凹模上脱出的机构称为脱模机构，它由一系列推出零件和辅助零件组成，可具有不同的脱模动作。由于塑件的形状与尺寸千变万化，因此脱模机构具有多种类型，若按推出动作的动

49、力源对机构分类，有手动脱模、机动脱模、气动和液压脱模等不同类型；若按推出机构动作特点分类，又可分为一次推出（简单脱模机构）、二次推出、顺序脱模、点浇口自动脱落以及带螺纹塑件脱模等不同类型。推杆推出机构是推出机构中最简单、最常用的一种形式，推杆的截面形式可以根据塑件的情况而定，本设计中采用的是弧形截面，这是根据塑件自身的斜度而定的。这一类推杆制造简单，更换方便，滑动阻力小，脱模效果好，设置的位置自由度大。根据模具的具体形式和塑件的形状，本设计采用2根推杆，沿制件凹槽外围顶出，一次脱模a)脱模力的计算制件为圆形断面时： F= + （4.9）式中 K无量纲系数，随f和而异，也可查表 圆环形制品的壁厚

50、（mm） S塑料平均成形收缩率 E塑料的弹性模量（MPa） L制件对型芯的包容长度（mm） f制件与型芯之间的摩擦因数 模具型芯的脱模斜度 塑料的泊松比 A盲孔制品型芯在垂直于脱模方向中的投影面积（mm）（查塑料成形加工与模具附录2可知PP的S=2，E=1300Mpa，f=0.25，=0.32，=3mm，=1，并由f和查表8-3可知K=1.0035）则 F=侧向分型与抽芯机构设计 斜导柱的设计 抽芯距的计算 S=h+（23）mm （4.10） S=15+2=17mm 抽芯力的计算 F = 式（4.11） 式中 p塑件制品收缩对型芯单位面积的压力，一般取812MPa，本设计选取12 MPa； A

51、塑料制品包紧型芯的侧面积，单位为mm； f摩擦系数，f取0.10.2； 脱模斜度，=12； A=1432+1432+11322+15322+15112+13322+13112+9322+9112=3768mm2 F = 12N 斜导柱参数确定斜导柱与开模方向的倾角,是决定斜导柱抽芯机构工作效果的重要参数。其大小对斜导柱的有效工作长度、抽拔距和受力情况等起着决定性的作用, 太大会产生自锁现象，太小会使斜导柱长度变长。在此设计中，因为侧向只抽5mm，所以采用=20。 斜导柱直径确定斜导柱的直径由它所受的最大弯曲力决定。按斜导柱所受最大弯曲应力小于许用弯曲应力的原则，可得斜导柱直径计算公式如下： （

52、4.12）取d=25mm其中： 抽芯时斜导柱所受的弯曲力，=/； 抽芯力 ； 斜导柱的弯曲力臂；斜导柱材料的许用弯曲应力，查表得1600Mpa； 斜导柱的倾角=20； 斜导柱长度的确定斜导柱的长度由抽芯距离、斜导柱直径及其倾斜角度的大小确定。抽芯方向与开模方向垂直时，其长度的计算公式：L=L1+L2+L3+L4 （4.13）=D/2*tg+d/cos+S/sin+（510）mm=60mm式中： L斜导柱总长度 mm； D斜导柱固定部分大端直径 mm； H斜导柱固定板厚度 mm；d斜导柱的直径 mm；斜导柱的倾斜角度 =20；综上所述，斜导柱的最小长度为L=60mm。 图斜导柱尺寸最小开模行程完

53、成抽拔距S的最小开模行程H由下式计算： H=Scot=5cot20O=16mm （4.14） 4.滑块的设计1. 滑块的结构形式滑块的结构形式如下图所示，其各部分的尺寸为：长度L=140mm，宽度B=36mm，高度H=27mm图 滑块的结构形式2. 滑块稳定性校核 导滑槽的长度一般应为滑块宽度的1.5倍，即：L=14036=54mm 滑块在完成抽芯之后，为防止复位困难，应该有2/3的长度留在导滑槽内，即：S/L1/3 5/1/3 3. 抽芯机构的结构形式 斜导柱安装在定模，滑块安装在动模上。其具体形式参照装配图。4. 楔紧块的设计楔紧块（如所示）的工作部分一般都是斜楔面,为了保证斜楔面能在合模

54、时压紧滑块,而在开模时又能迅速脱开滑块,以避免压紧块影响斜导柱对滑块的驱动, 楔角/都要比斜导柱的倾角大一些,在此模具中, 楔角/=+3o=23o。它的结构形式如图所示，该结构形式的优点是：当楔紧块的工作面磨损较大时，只须将楔紧块向下击打几下即可，不用更换新的楔紧块，节省了材料。楔紧块的宽边和定模固定板的配合为过盈配合。 图 楔紧块的配合模具温度调节系统的设计模具所需冷却水的体积： q （4.15）m=gkg/min（查塑料成形加工与模具表10-4可知 KJ/kg，kg/m ， KJ/（kg）由此可得 qm10m/min体积流量q确定后，可根据冷却水处于湍流状态下的流速v与管道直径的关系，查塑

55、料成形加工与模具表10-1确定模具冷却水管道的直径为15mm，v=/s模具所需冷却水道孔数： n= （4.16） h= 查塑料成形加工与模具表10-5 fh=KJ/（mh）mn=根 冷却水流动状态校核v=m/sRe=， 在600010000之间。排气结构的设计注塑模的排气是模具设计中的一个重要问题，如果排气不良，将会给塑件的质量等诸多方面带来一系列危害，如造成气孔、空洞、银纹等质量缺陷；如果气体不及时排出，将会造成熔体充填困难，造成注射量不足而不能充满型腔；由于型腔中气体的阻碍，会降低充模速度，影响成形周期，降低生产效率等。排气的形式有：对于小型模具可利用分型面的间隙排气，但分型面应处于充填熔

56、体的末端。推杆与模板或型芯间的间隙，可用作排气通道。这是利用型芯与定位孔之间存在的间隙排气。这是利用成形镶块与模板之间的配合间隙排气。这是使侧型芯与模板间留有间隙，以作为排气通道。这是使活动型芯与模板间的间隙作为通道排气。当以上措施仍不足以满足快速、完全排气时，应在模具适当部位开设排气槽或排气孔。本模具用间隙排气已足够满足排气要求，故不必再设置排气槽。 塑料模具的经济分析影响模具价格的因素1. 生产成本。生产成本是模具价格的主要组成成分，是影响价格的主要因素。同一副模具在不同的企业中制造，所用的费用不尽相同。2. 供货周期。供货时间短模具价格就高。3. 市场状况。具有创新的模具的价格就相对较高

57、。4. 高技术成分。难度越大的模具，它的技术附加值越高。高技术成分在价格中占的比例越大，约占20%30%或更高。5. 模具的寿命。模具的价格与预期寿命有直接关系。模具价格简易估算 5.2 模具价格的估算1.经验估算法 模具价格=材料费用+加工费+税金利率模具的原材料及标准件占模具总费用的2030，工本费指模具设计费和制造费，占总成本的7080。税金：上缴所得税金是利润的55，。材料费系数法 6）材料费在模具结构比较简单的情况下，材料费系数可以取偏小值，模具结构及型腔比较复杂的情况下，可以取偏大值，这种方法简单易行，在模具行业广泛应用。粗算出模具外形尺寸，以至计算出所需钢材的重量，根据市场材料的

58、价格，可预算出材料费，进而确定出模具价格。模具价格的计算本设计按照材料费系数法估算：（1）计算模架体积V1V1=37032030+32032032+32032027+32032020 +32032025+32037030+3207250 （5.1） =3 查得45钢，则 M= V1= =kg （5.2） 按45钢的市场价格为4500元/吨 ￥1=1164元 （2）镶块与型芯的体积估算V2（CrWMn）V2=3232+50 25 （5.3） =2000 cm3 查得材料密度约为 M= V2= 20010g =20kg （5.4） 按CrWMn的市场价格9000元/吨 ￥2=209=180元（3）

59、通用零件费用4对，推板导套1个 ，150元2.其它通用件，如限位钉、定位圈等费用，100元 （4）辅助零件费用 吊环、水管、螺钉、圆柱销等，100元总计￥=1164+180+150+100+100 （5.5） =1695元模具价格 6）材料费 （5.6） =51695=8475元典型零件加工工艺型腔镶块工艺规程 已知凹模外形：1）确定凹模外形尺寸（带加工余量） 查模具制造工艺表2-6，上、下两平面22=0.4 ， 加磨量： 2）确定V 查模具制造工艺表2-3得 2b或2h取4， 2l取4得 =169068.276， 圆整为169068mm3) 计算下料尺寸： V=kV=1.05387777=177521mmDmmLmmD 4) 确定粗加工余量 ： 锻件取整0.25修磨量。2凹模工艺规程下料：T8A D铣大面：精磨面：上、下两平面和侧面（留单面余量0.2） 划线：凹模中心线，各孔位置，型孔轮廓线铣 ：铣 、均厚3mm的孔，以及2个半弧形的孔槽钻 ：2个深5的孔 热、淬：回火HRC6064磨 ：上、下两平面到规定尺寸，结论经过三个月的毕业设计，感觉要做好模具设计方面的工作不是一件容易的事情，得到了一些体会，