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套管塑料模具设计说明书
《套管塑料模具设计》
毕业设计说明书
设计题目：
套管塑料模具设计
学生姓名：
朱宏栋
学号：
201304040219
系别：
机电工程系
专业班级：
机电模具2班
指导教师：
吴光辉
起止时间：
2015年12月21日——2015年12月28日
目录
套管塑料模设计3
1、塑件的工艺分析4
1.1、塑件的原材料分析4
1.2、塑件的尺寸精度分析4
1.3、塑件表面质量分析5
1.4、塑件的结构工艺分析5
2、成型设备选择与塑件注射工艺参数确定5
2.1、计算塑件的体积5
2.2、注塑机的初步选择6
2.3、塑件注射工艺参数的确定6
3、注射模的结构设计7
3.1、分型面的选择7
3.2、型腔数目的确定及型腔的排列7
3.3、浇注系统的设计7
3.4、型芯、型腔结构的确定9
3.5、推件方式的选择10
3.6、侧抽芯机构设计10
4模具设计有关尺寸计算（型芯型腔图如下）11
型芯12
4.1型腔和型芯工作尺寸计算12
4.2、抽芯机构零件设计与计算13
4.3、模板尺寸设计15
4.4、导向机构的设计15
5、冷却系统的设计15
6、注射机有关参数的校核16
6.1、注射压力校核16
6.2、安装尺寸校核16
6.3、最大行程校核16
6.4、推出装置校核16
7、模具装配图17
设计小结17
参考文献18
套管塑料模设计
摘要：
本设计分析塑料的特性及其对注塑工艺的影响，介绍了套管塑料模具主要零部件的尺寸计算方法，注塑模结构及工作过程。
根据套管零件的特点确定了塑料模结构，达到了塑件的尺寸精度。
针对塑件脱模过程中的难点，设计了一种非常规抽芯的塑料模结构，并对模具设计与制造中的一些关键问题加以详述。
同时对浇注系统，顶出机构也作了简要说明。
关键词：
注塑模；设计；套管；抽芯机构；侧向抽芯
前言：
随着中国当前的经济形势的高速发展，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。
在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接：
“模具就是黄金”。
可见模具工业在国民经济中重要地位。
我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的《关于当前国家产业政策要点的决定》中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。
近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。
套管注射模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或柱塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。
本次课程设计的主要任务是塑料模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产插套管塑料件产品，以实现自动化提高产量。
针对套管塑料模的具体结构，通过此次设计，使我对模具的设计有了较深刻的认识；同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、侧抽机构、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。
塑件零件图：
1、塑件的工艺分析
1.1、塑件的原材料分析
此制品的材料为ABS。
ABS是无色，透明并有光泽的非结晶型的线型结构的高聚物，流动性好，其原料来源广泛，石油工业的发展促进了聚苯乙烯大规模的生产。
1.2、塑件的尺寸精度分析
从制品所给的精度为5，,查《塑料成型工艺与模具设计》表5-3得5级精度等级为未注公差尺寸，精度要求不高。
零件各尺寸如下图：
1.3、塑件表面质量分析
查《塑料成型工艺与模具设计》表5-5得ABS可以达到的表面粗糙镀为Ra0.10~1.6um，从经济性考虑，取Ra1.6。
1.4、塑件的结构工艺分析
此制品为方形制品，厚度为2，具有一小孔，所以在设计时着重是抽芯机构。
为了方便脱模，查《塑料成型工艺与模具设计》表5-9，设型腔脱模斜度为25′，型芯脱模斜度为20′。
2、成型设备选择与塑件注射工艺参数确定
2.1、计算塑件的体积
经过计算，制件单件的体积V件＝10.91cm3，注射机一次所要注射熔融塑料的体积V=n（V件+V凝）=34.912cm3（式中，n=2；V凝=0.6V件）
2.2、注塑机的初步选择
根据制品结构选择立式注射机，查表《塑料成型工艺与模具设计》附录F，初步选用SZ-100/60立式注射机，主要参数如下：
SZ-100/60
结构类型：
立式注射机
理论注射容量/cm3：
10
螺杆直径/mm：
35
注射压力/MPa：
15
琐模力/KN：
6
拉杆内间距/mm：
32×32
模板行程/mm：
30
最大模具厚度/mm：
30
最小模具厚度/mm：
3
喷嘴球半径/mm：
10
喷嘴伸出量/mm：
20
喷嘴口直径/mm：
4
模具定位孔直径/mm：
10
2.3、塑件注射工艺参数的确定
ABS注射成型工艺参数见下表,试模时,可根据实际情况作适当调整
工艺参数
规格
工艺参数
规格
预热和干燥
温度/℃:
100-110
成型时间/s
注射时间
0-5
时间/h:
12-16
保压时间
20-50
料筒温度/℃
后段
190-200
冷却时间
20-50
中段
200-240
总周期
50-100
前段
200-210
螺杆转速n/（r·min-1）
20-50
喷嘴温度/℃
190-200
后处理
方法
红外线灯烘箱
模具温度/℃
40-80
温度t/℃
70
注射压力/Mpa
70-100
时间t/h
2-4
3、注射模的结构设计
3.1、分型面的选择
根据分型面的选择原则,考虑不影响塑件的外观以及成型后能够顺利取出制件，所选择的分型面为A-A，如下图所示：
3.2、型腔数目的确定及型腔的排列
型腔数为4个,采用对称排列。
这样也有利于浇注系统的排列和模具的平衡.
3.3、浇注系统的设计
3.3.1主流道
主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。
根据手册查得XS-ZY-250型注射机喷嘴的有关尺寸:
喷嘴球半径:
R=10mm
喷嘴孔直径:
d=4mm
a、主流道尺寸
主流道通常设计在浇口套中，为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角为，流道表面粗糙度，小端直径比注射机喷嘴直
径大0.5～1mm。
现取锥角a=6mm，小端直径比喷嘴直径大。
浇口套一般采用碳素工具钢材料制造，热处理淬火硬度50～55HRC。
由于小端的前面是球面，其深度为（现取为），注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大。
浇口套与模板间配合采用H7/m6的过渡配合。
主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。
主流道小端尺寸为5mm。
b、主流道的形式
模具主流道部分常设计成浇口套与定位圈做成一体形式，用螺钉固定在定模座板上。
常由于注射机的喷嘴球半径为10mm，所以浇口套的为R12mm。
如下图：
3.3.2分流道
从便于加工的方面考虑,采用截面形状为U圆形的分流道.查有关的手册,选择h=4mm、R=2mm.由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6μm左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。
3.3.3浇口
对塑件成型性能、浇口和模具结构的分析比较,由于塑件的尺寸及表面精度要求不高,从模具的制造及结构考虑,确定成型该塑件的模具采用点浇口的形式.
3.4、型芯、型腔结构的确定
型芯、型腔可采用整体式或整体嵌入式结构.
整体式型腔是直接在一整块材料上加工而成的凹模即为整体式凹模,其特点是牢固,不易变形,有较高的强度和刚度,成型的塑件表面不会有模具接缝痕迹.当塑件结构简单时,制作整体式凹模比较容易,塑件形状复杂时,整体式凹模的加工工艺性较差,需要采用电火花、电铸等特殊加工手段,制作周期较长且费用较高,零件尺寸较大时加工和热处理都较困难,消耗贵重模具钢多.整体式结构适用于形状简单的中小型塑件.
整体嵌入式型腔是将凹模做为整体式,再嵌入模具的模板内,它在单腔和多腔模具中均可应用.这种凹模结构的好处是:
a、加工单个型腔的凹模方便,同时零件的热处理变形比在一块材料上制作多个型腔的小.
b、节省贵重钢材.根据工作性质,凹模和固定板可分别采用不同的材料制作.
C、易于维修更换.采取镶嵌式安装形式便于更换失效了的凹模,儿不影响生产进行.
d、各型腔凹模单独加工利于缩短制模周期.
根据该塑件的外形分析,模具的动、定模都是由凸、凹模组成,由于塑件形状简单,所以采用整体式型腔,而型芯采用整体嵌入式,并采用台阶固定方式。
3.5、推件方式的选择
根据塑件的形状特点,模具的侧抽芯机构及大部分型芯在动模部分.开模后,塑件留在动模的型腔内,并包裹着中间的型芯,其推出机构可选择推杆推出和推板推出,若采用推板推出只能推外围部分,而中间的型芯抱紧部分没有推件力,且塑件上有圆弧过度,推件板制造困难;推杆推出简单,推出平稳可靠,虽然推出时会在塑件上留下顶出痕迹,但处于内部而且表面质量没什么要求。
从以上分析得出:
该塑件可采用推杆推出机构。
3.6、侧抽芯机构设计
塑件顶部侧壁上有1个Φ6mm的孔,它垂直于脱模方向,阻碍成型后塑件从模具中脱落.因此,小孔的型芯必须做成活动的型芯,即设置侧向抽芯机构.该塑件能考虑的抽芯机构有斜滑块抽芯机构和滑块、斜销抽芯机构.根据塑件的结构分析,若采用斜滑块抽芯机构。
4模具设计有关尺寸计算（型芯型腔图如下）
型腔
型芯
4.1型腔和型芯工作尺寸计算
该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算.查有关手册得PA的收缩率为Q=0.6％～1.4％,故平均收缩率为S=（0.6+1.4）/2=1％;根据塑件尺寸公差要求,
已知条件:
平均收缩率为S=0.01,模具模具的制造公差取δz=Δ/3
类别
塑件尺寸
计算公式
型腔及型芯工作尺寸
型腔的计算
Lm=[（1＋S）Ls－3/4Δ]0+δz
Hm=[（1＋S）Hs－2/3Δ]0+δz
型芯的计算
lm=[（1＋S）ls＋3/4Δ]0-δz
hm=[（1＋S）hs＋2/3Δ]0-δz
侧孔没有特别要求，直接取lm=Φ60-0.24mm
4.2、抽芯机构零件设计与计算
4.2.1、抽芯距的计算
S=h+（2~3）=4+（2~3）=6~7mm，去抽芯距为7mm
其中:
h为侧孔深度,（2～3）mm为抽芯安全系数.
4.2.2、斜导柱设计
a、斜导柱的结构
见下图所示,斜导柱的断面为圆形,其固定形式与合模导柱类似的台肩固定,只是由于倾斜安装而台肩轴被削去一部分.斜导柱导向部分可以做成半球型或锥台形,但应注意锥台的斜角须大于斜导柱的倾斜角,以避免斜导柱工作长度部分已脱离滑块的孔之后,斜导柱头部仍对滑块有驱动作用.、、
b、斜导柱倾角a确定
斜导柱的倾角a是决定斜导柱抽芯机构工作实效的一个重要的因素.a的大小关系到模具所需开模力的大小及斜导柱所受弯曲力的大小,有关系到斜导柱的工作长度、抽芯距及开模距离长短.a的取值一般在15°～20°间,根据塑件的侧抽孔的深度,即抽芯距的大小,由于抽芯距较小为6mm,所以可取较小的倾角,取a为17°
c、斜导柱直径的确定
斜导柱主要承受弯曲力,而对斜导柱的直径的确定一般按经验来取,由于塑件的侧抽型芯孔较小,侧抽力不大,所以取斜导柱的直径为16mm.
（3）滑块与导滑槽的设计
a、侧型芯与滑块的连接形式
根据塑件侧孔较小，形状简单,侧型芯与滑块应做成整体式。
b、滑块的导滑形式
根据模具型芯的大小,以及各自的使用情况,滑块与导滑槽的常用配合形式各不相同,总的要求是在抽芯过程中,保证滑块运动平稳,无上下窜动和卡滞现象,为此对滑块与导滑槽之间有两处位置要求间隙配合,一是在滑块的侧面处,另一是在滑块被压紧的台肩面处.
经过对滑块导滑形式的考虑,若采用整体式的导滑槽,会使导滑槽的加工增加难度,所以考虑采用组合式的导滑槽结构,导滑槽部分敞开,便于制造加工,保证其精度和硬度,其组合式图形如下图所示:
c、滑块定位装置的设计
由于模具采用二次开模，而且第一次开模距离满足抽芯距离，利用第一次开模的限位螺钉作为定位，即可省去独立设计滑块定位装置。
d、楔紧块的设计
楔紧块的楔角a′必须大于斜导柱的斜角a,这样当模具打开开始抽芯时,楔紧块才能为滑块的移动让位,否则,斜导柱无法带动滑块抽芯一般取a′=a+（2°～3°），可取a′=9°
4.3、模板尺寸设计
由于模具是按照标准模架设计，所以查《塑料成型工艺与模具设计》表9-5选取出各板尺寸:
动模板:
200mm×200mm×20mm
定模板:
200mm×200mm×70mm
支承板:
250mm×200mm×30mm
垫块:
38mm×200mm×70mm
动模座板:
250mm×200mm×25mm
定模座板:
250mm×200mm×30mm
推板:
120mm×200mm×15mm
推杆固定板:
120mm×200mm×1mm
4.4、导向机构的设计
设计导向机构是为了使模具和模有正确的位置，以提高制品成型质量。
另外，它还可以提高模具寿命。
一般注射模采用的导向零件为导柱导套，在设计时选用标准件，查《模具标准应用手册》表5-5。
5、冷却系统的设计
模具在注射时，应对模具温度进行较好的控制，才能保证制品的精度，这就要求在模具内设计冷却系统，但由于本零件较小，可以通过模具自然冷却来保证热平衡。
另外此制品为小批量生产，成型的制品精度等级为一般精度，故采用模具自然冷却，不设计冷却水道。
6、注射机有关参数的校核
6.1、注射压力校核
注射机SZ-100/60注射压力为150MPa，PA注射成型工艺中所需注射压力为70-100MPa，所以注射机SZ-100/60的注射压力满足要求。
6.2、安装尺寸校核
该模具的外形尺寸为:
400mm×400mm，SZ-100/60型注射机模板最大安装尺寸为450mm×450mm,故能满足模具的安装要求。
由于SZ-100/60型注射机所允许模具的最小厚度为170mm,最大厚度300mm,模具闭合高度为245mm，所以满足的安装条件。
所以,SZ-100/60型注射机满足模具安装要求。
6.3、最大行程校核
经查资料注射机SZ-100/60型的最大开模行程S=300mm,满足下式计算所需的出件要求:
S＞H1+H2＋a＝38＋56＋（5～10）＋50＋（5～10）＝162mm
（H1是推出距离；H2是塑件高度；a是取出凝料长度）
根据计算及经验d得出结论SZ-100/60型注射机能够满足使用要求。
6.4、推出装置校核
注射机SZ-100/60顶出行程80mm，塑件脱模距离为38mm，所以SZ-100/60型注射机能够满足使用要求。
7、模具装配图
查看附录：
插针罩注射模装配图
设计小结
通过此次设计，我受益匪浅，可大体地了解作为一名设计人员所要具备的基本素质及知识量及思考问题，解决问题的能力。
同时也让我巩固了自己的专业知识，在设计的过程中对于CAD、PRO/E绘图软件、MicrosoftWord办公软件等应用有了更进一步的掌握；在设计之初，面对从未涉及的问题，感到十分棘手，但经过反复的思考、查阅资料以及在老师的热心指导帮助下，同学之间的探讨，发现并非想象中的那么困难。
另外，查阅资料是本次设计的重点，询问经验人士，我想实践是最可靠的保证，经验是宝贵的财富。
通过认真仔细的资料查阅和软件的反复模拟，特别在吴老师的精心指导和严谨求实的要求下，我确信这次毕业实际是成功的，在这表示特别感谢！
当然，由于本人的知识面欠全，设计中还存在不足，但我相信通过这次设计将为我今后走向工作岗位打下了坚实的基础。
参考文献
[1]杨永顺主编塑料成型工艺及模具设计
[2]冯炳尧韩泰荣蒋文森主编模具设计与制造简明手册（第三版）上海科学技术出版社
[3]邓明主编实用模具设计简明手册机械工业出版社
[4]阎亚林主编塑料模具图册高等教育出版社
[5]《塑料模设计手册》编写组塑料模设计手册机械工业出版社
[6]俞芙芳主编新编简明塑料模实用手册福建科学技术出版社
[7]章飞主编型腔模具设计与制造化学工业出版社
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