塑料模结构设计毕业设计说明书Word文件下载.docx
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2塑件的分析
2.1PBT的属性
聚对苯二甲酸丁二醇酯，英文名polybutyleceterephthalate（简称PBT），属于聚酯系列，是由1.4-丁二醇（1.4-Butyleneglycol）与对苯二甲酸（PTA）或者对苯二甲酸酯（DMT）聚缩合而成，并经由混炼程序制成的乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯树脂。
与PET一起统称为热塑性聚酯，或饱和聚酯。
PBT理化特性
PBT为乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯。
具有高耐热性、韧性、耐疲劳性，自润滑、低摩擦系数，耐候性、吸水率低，仅为0.1%，在潮湿环境中仍保持各种物性（包括电性能），电绝缘性，但体积电阻、介电损耗大。
耐热水、碱类、酸类、油类、但易受卤化烃侵蚀，耐水解性差，低温下可迅速结晶，成型性良好。
缺点是缺口冲击强度低，成型收缩率大。
故大部分采用玻璃纤维增强或无机填充改性，其拉伸强度、弯曲强度可提高一倍以上，热变形温度也大幅提高。
可以在140℃下长期工作，玻纤增强后制品纵、横向收缩率不一致，易使制品发生翘曲。
PBT加工工艺
PBT又可称为热塑性聚酯塑料，为适用于不同加工业者使用，一般多少会加入添加剂，或与其它塑料掺混，随着添加物比例不同，可制造不同规格的产品。
由于PBT具有耐热性、耐候性、耐药品性、电气特性佳、吸水性小、光泽良好，广泛应用于电子电器、汽车零件、机械、家用品等，而PBT产品又与PPE、PC、POM、PA等共称为五大泛用工程塑料。
PBT结晶速度快，最适宜加工方法为注塑，其他方法还有挤出、吹塑、涂覆和各种二次加工成型，成型前需预干燥，水分含量要降至0.02%。
PBT的注塑工艺特性与工艺参数的设定：
PBT的聚合工艺成熟、成本较低，成型加工容易。
未改性PBT性能不佳，实际应用要对PBT进行改性，其中，玻璃纤维增强改性牌号占PBT的70％以上。
1PBT的工艺特性
PBT具有明显的熔点，熔点为225～235℃，是结晶型材料，结晶度可达40％。
PBT熔体的粘度受温度的影响不如剪切应力那么大，因此，在注塑中，注射压力对PBT熔体流动性影响是明显。
PBT在熔融状态下流动性好，粘度低，仅次于尼龙，在成型易发生“流延”现象。
PBT成型制品各向异性。
PBT在高温下遇水易降解。
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时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。
从模具设计角度考虑，需要了解注射机的主要技术规范。
在设计模具时，最好查阅注射机生产厂家提供的有关“注射机使用说明书”上标明的技术规范，。
因为即使同一规格的注射机，生产厂家不同，其技术规格也略有差异。
3.1注射机的选用
选用注射机时，通常是以某塑件（或模具）实际需要的注射量初选某一公称注射量的注射机，然后依次对该机型的公称注射压力、公称锁模力、模板行程以及模具安装部分的尺寸一一进行校核。
以实际注射量初选某一公称注射量的注射机型号；
为了保证正常的注射成型，模具每次需要的实际注射量应该小于某注射机的公称注射量，即：
—实际塑件（包括浇注系统凝料）的总体积（
）。
PBT注射
密度是1.30～1.31g/cm3，塑件M==1.85
2=3.7g
由经验公式得，凝料M=0.6塑件M=3.7
0.6=2.22g
注射量M=塑件M+凝料M。
因为是一模两腔。
注射量M=2.22+20=转换为V=17.09
PBT收缩率S=0.6%
A投影面积=（1+0.6%）
1705.53
2=3434.52mm^2
P型=40MPa
F锁模力=A投影面积
P型
=274.7616KN
选择XS-Z-60,此注射机理论注射容量=60
；
锁模力=500KN
3.2注射压力的校核
PBT注射压力注射压力一般为50～100Mpa，取Po=75
MPaXS-ZY-125注射机的注射压力为122MPa
75MPa<
122MPa故注射压力校核合格。
3.3锁模力的校核
锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力，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F锁模力，即：
额定锁模力F=500KN
F锁模力=A投影面积
4分型面的选择
分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。
一副模具根据需要可能有一个或两个以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以与合模方向平行或倾斜，我们在这里选用与合模方向垂直。
4.1分型面的形式
分型面的形式与塑件几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件、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。
4.2分型面的选择原则
a）、便于塑件脱模：
Ⅰ、在开模时尽量使塑件留在动模内
Ⅱ、应有利于侧面分型和抽芯
Ⅲ、应合理安排塑件在型腔中的方位；
b）、考虑和保证塑件的外观不遭损坏
c）、尽力保证塑件尺寸的精度要求（如同心度等）
d）、有利于排气
e）、尽量使模具加工方便
4.3选择水平分型面
图4.1分型面的选择
5型腔数目的决定及排布
5.1型腔数目的确定
为了使模具与注射机的生产能力的匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件体精度，模具设计时应确定型腔数目，常用的方法有四种：
a）、根据经济性能确定型腔数目；
b）、根据注射机的额定锁模力确定型腔数目；
c）、根据注射机的最大注射量确定型腔数目；
d）、根据制品精度确定型腔数目。
在此我们简单选用2个型腔数目，并且对称排布，这样有利于抽芯机构。
6浇注系统的设计
6.1浇注系统的组成
所谓注射模的浇注系统是指从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。
我们在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。
6.2浇注系统各部件设计
6.2.1主流道设计
主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度，其主要设计点为：
⑴主流道圆锥角α=2度～6度，对流动性差的塑件可取3度～6度，内壁粗糙度为Ra0.63μm。
⑵主流道大端呈圆角，以减小料流转向过渡时的阻力。
⑶在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，一般小于70mm，过长则会影响熔体的顺利充型。
⑷对小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式。
但在大多数情况下是将主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上。
主流道衬套与定模座板采用H7/m6过渡配合，与定位圈的配合采用
间隙配合。
⑸主流道衬套一般选用T10A制造，热处理强度为50-55HRC。
图6.1浇口套二维图
图6.2浇口套三维图
主流道小端尺寸d1=注射剂喷嘴+（0.5-1）=4.6mm
主流道大端尺寸d2=7mm
主流道球面半径R=喷嘴球面半径+（1-2）=10mm
主流道长度L=50mm
d=
7mm
6.2.2分流道的设计
分流道就是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向的作用。
多型腔模具必定设计分流道，单型腔大型腔塑件在使用多个点浇口时也要设置分流道。
分流道的截面形状：
通常分流道的断面形状有圆形、矩形、梯形、U形和六角形等。
为了减少流道内的压力损失和传热损失，提高效率，我们这里就选用圆形分流道。
因为圆形截面分流道的效率是分流道中效率最高的，固选它。
分流道的布置：
分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响。
分流道的布置形式分平衡式与非平衡式两类，选用平衡式的布置方法。
分流道与浇口的连接：
分流道与浇口的连接处应加工成平面，并用圆弧过渡，有利于塑料熔体的流动及充填。
6.2.3浇口的设计
浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部分。
浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。
浇口的理想尺寸很难用理论公式计算，通常根据经验确定，取其下限，然后在试模过程中逐步加以修正。
一般浇口的截面积为分流道截面积的3%～9%，截面形状常为矩形或圆形，浇口长度为0.5～2mm，表面粗糙度Ra不低于0.4μm。
浇口的结构形式很多，按照浇口的形状可以分为点浇口、扇形浇口、盘形浇口、环形浇口、及薄片式浇口。
选用潜伏式浇口。
侧浇口，又叫边缘浇口，矩形浇口，是浇口种类中使用最多的一种，因而又称普通浇口，其截面形状一般加工成矩形，故又称矩形浇口。
其结构如图所示。
它一般开在分型面上，从型腔外侧进料。
由于侧浇口的尺寸一般都较小，所以截面形状与压力、热量损失的关系均可忽略不计。
矩形浇口的长一般为0.5~3mm!
，宽为1.5—5mm，浇口深为0.5-2mm。
图6.3侧浇口的设计
（1）侧浇口的优点
1）
截面形状简单，加工方便，能对浇口尺寸进行精细加工，表面粗糙度值小。
2）
可根据塑件的形状特点和充模需要，灵活地选择浇口位置，如框形或环形塑件，其浇口可设在外侧，也可设在内侧。
3）
由于截面尺寸小，因此去除浇口容易，痕迹小，制品无熔合线，质量好。
4）
对于非平衡式浇注系统，合理地变化浇口尺寸，可以改变充模条件和充模状态。
5）
侧浇口一般适用于多型腔模具，因此生产率很高，有时也用于单型腔模具中。
（2）侧浇口的缺点
对于壳形塑件，采用这种浇口不易排气，还容易产生熔接痕、缩孔等缺陷。
在塑件的分型面上允许有进料痕迹的情况下才可使用侧浇口，否则，
浇口位置的选择直接影响到制品的质量问题，所以我们在开设浇口时应注意以下几点：
①浇口应开在能使型腔各个角落同时充满的位置。
②浇口应设在制品壁厚较厚的部位，以利于补缩。
③浇口的位置选择应有利于型腔中气体的排除。
④浇口的位置应选择在能避免制品产生熔合纹的部位。
⑤对于带细长型芯的模具，宜采用中心顶部进料方式，以避免型芯受冲击变形。
⑥浇口应设在不影响制品外观的部位。
6.2.4冷料穴的设计
冷料穴一般位于主流道对面的动模板上。
其作用就是存放料流前峰的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而形成接缝；
此外，在开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出。
冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端直径。
冷料穴的形式有三种：
一种是与推杆匹配的冷料穴；
二种是与拉料杆匹配的冷料穴；
三种是无拉料杆的冷料穴。
我们采用无拉料杆的冷料穴，由于设计的分型，推出机构。
可自行与塑件分离而且不会留在定模一侧。
7成型零件的工作尺寸计算
7.1凹模的结构形式
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结构形式：
整体式凹模、组合式凹模、镶块组合式凹模，我们的产品属于小型制件，从各方面分析我们可选用组合式凹模——镶块组合式凹模。
镶块组合式凹模：
于小件一模多腔式模具，一般是将每个型腔单独加工后压入定模中。
这种结构的凹模形状、尺寸一致性好，更换方便。
7.2凸模的结构形式
凸模（即型芯）是成型塑件内表面的成型零件，通常可非为整体式和组合式两种类型。
7.3成型零件的工作尺寸计算
7.3.1凹模径向尺寸计算
现设制品的名义尺寸LS是最大尺寸，其公差按规定为负值“-Δ”；
凹模的名义尺寸LM是最小尺寸，其公差按规定为正值“+δZ”现由公式可得：
式中，“Δ”前的系数（此处为3/4）可随制品的精度和尺寸变化，一般在0.5～0.8之间，制品偏差大则取小值，偏差小则取大值。
采用6级精度。
固可由以上公式算出其尺寸：
7.3.2凹模型腔高度尺寸的计算
由于该尺寸属于塑件外轮廓尺寸，故有：
7.3.3型芯径向尺寸的计算
设塑件内型腔尺寸为ls，公差为正值“+Δ”，制造公差为负值“-δZ”，经过与上面凹模径向尺寸相似推理，可得：
现在可算得：
（由于这里塑件为圆，故公式中为d）
7.3.4型芯高度尺寸的计算
设制品孔深为hs，其公差为正值“+Δ”，制造公差为负值“-δZ”，同理可得：
8导柱导向机构的设计
为了保证注射模准确合模和开模，在注射模中必须设置导向机构。
导向机构的作用是导向、定位以及承受一定的侧向压力。
8.1导向机构的形式
导向机构的形式主要有导柱导向和锥面定位两种，我们这里选取导柱导向机构，我们在设计此机构的同时还应注意以下几点：
⑴、导柱应合理地均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，以保证模具的强度。
⑵、导柱的长度应比型芯（凸模）端面的高度高出6～8mm，以免型芯进入凹模时与凹模相碰而损坏。
⑶、导柱和导套应有足够的耐磨度和强度。
⑷、为了使导柱能顺利地进入导套、导柱端部应做成半球形，导套的前端也应该倒角。
⑸、导柱的设置应根据需要而决定装配方式。
⑹、一般导柱滑动部分的配合形式按H8/f8，导柱和导套固定部分配合按H7/k6，导套外径的配合按H7/k6。
8.2导柱的设计
图8.1导柱二维图
图8.2导柱三维图
8.3导套
图8.3导套二维图
图8.4导套三维图
9脱模机构的设计
9.1脱模机构的含义
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，模具中这种出塑件的机构称为脱模机构。
9.2脱模机构的分类及选用
脱模机构的分类分多，我们采用的是混合分类中的一种：
推杆一次脱模机构，因为此机构是最简单、最为常用的一种，具有制造简单、更换方便、推出效果好等优点，在生产实践中比较实用和直观。
所谓一次脱模就是指在脱模过程中，推杆就需要一次动作，就能完成塑件脱模的机构。
9.3脱模机构的设计原则
设计脱模机构时，应遵循以下原则：
（1）结构可靠：
机械的运动准确、可靠、灵活，并有足够的刚度和强度。
（2）保证塑件不变形、不损坏。
（3）保证塑件外观良好。
（4）尽量使塑件留在动模一边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。
9.4推杆的结构形式及形状
因制品的几何形状及型腔结构等的不同，所用推杆的截面形状也不尽相同，常用推杆的截面形状为圆形。
推杆又可分为普通推杆与成型推杆两种，我们这里选用普通推杆。
为了更加方便有效的使塑件顶出，采用以下顶件杆。
图9.1顶杆
图9.2顶杆二维图
9.5顶杆的固定方式
图9.3推杆固定方式二维图
图9.4推杆固定方式三维图
9.6排列方式
图9.5推杆排列方式三维图
9.7顶针板强行复位机构设计
顶针板强行复位机构的设计，通常在侧向抽芯件和顶针有碰撞可能时，为了确保安全而设计的。
机械复位机构有很多种，通过查阅书籍及网上资料，设计了如下强行复位机构。
当模具打开时，滑块向外抽芯，使滑块抽出产品内孔，顶杆顶住顶针板，通过顶针板上的顶杆顶出产品
按理论，在合模时，顶针应该通过复位弹簧复位，但模具在生产时，会有灰尘、过热或模具本身就不太顺等，都有可能时弹簧力无法复位，这样顶杆就会挡住了滑块的去路。
而锁紧块有逼着滑块向内移动，此时，就会滑块与顶杆干涉的情形。
可想而知，在这个时候不是滑块断就是顶杆断。
而无论谁断，对模具来讲都已经坏了，无法生产了，也就是说——模具的结构设计失败了。
为了解决这个问题，就必须设计出一种机构，要求它能够使滑块还没合到之前让顶针强行后退复位，时模具能安全合模。
图9.6顶针板强行复位机构三维图
10侧向抽芯机构
10.1工作原理
抽芯机构有液压，气压，和机动等抽芯分型方式。
其中斜滑块分型抽芯结构，结构简单，加工方便，动作可靠，劳动强度小，生产效率高。
借助开模力和开模行程来完成抽芯动作。
借由模架的运动带动斜楔运动，从而通过角度关系，使滑块运动，最终带动抽芯机构。
使用滑块组合来完成抽芯动作，如下图10.1所示
图10.1侧向抽芯机构
10.2斜导柱的设计
斜导柱结构如图10.2所示
图10.2斜导柱的设计
图10.3斜导柱二维图
10.3导轨的设计
图10.4导轨的设计
滑块在导滑槽中活动必须顺利平稳，不应发生卡滞、动等现象。
图10.5导轨二维图
10.4滑块型芯的设计
图10.6滑块型芯三维图
图10.7滑块型芯二维图
11模架
11.1模架的选择
根据壁厚和成型零件尺寸换算后选1820型模架。
图11.1模架
11.2型腔壁厚和支承板设计
在注射成型过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力，因此模具型腔应该具有足够的强度和刚度。
如果型腔壁厚和底板的厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料本身的许用应力时，型腔将导致塑性变形，甚至开裂。
与此同时，若刚度不足将导致过大的弹性变形，从而产生型腔向外膨胀或溢料间隙。
因此，有必要对型腔进行强度和刚度的计算，尤其是对大型塑件。
但我们这里的塑件较小，故不需要对型腔壁厚和底板厚度进行计算，大致得体即可。
采用经验公式0.2L+17=35mm为壁厚
动模支承板厚度由于
，故取40mm.A为投影总面积。
11.3开模行程与推出机构的校核
开模行程是指从模具中取出塑料所需要的最小开合距离，用H表示，它必须小于注射机移动模板的最大行程S。
由于注射机的锁模机构不同，开模行程可按以下两种情况进行校核：
一种是开模行程与模具厚度无关；
二种是开模行程与模具厚度有关。
我们这里选用的是开模行程与模具厚度无关，且是单分型面注射模具。
1、当开模行程与模具厚度无关时
这种情况主要是指锁模机构为液压-机械联合作用的注射机，其模板行程是由连杆机构的做大冲程决定的，而与模厚度是无关的：
对单分型面注射模，所需开模行程H为：
S
H=H1+H2+（5～10）mm
式中，H1—塑件推出距离（也可以作为凸模高度）（mm）；
H2—包括浇注系统在内的塑高度（mm）；
S—注射机移动板最大行程（mm）；
H—所需要开模行程（mm）。
而我们这里通过资料可得出（结构见图六）：
H=16+32+10=58mm<
280mm
所以此模架符合注塑机要求。
13温度调节系统的设计
13.1冷却系统设计
塑料在成型过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量。
所以，我们在模具上需要设置温度调节系统以到达理想的温度要求。
一般注射模内的塑料熔体温度为200℃左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在60℃以下。
所以热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。
对于熔融黏度低、流动性比较好的塑料，如聚丙烯、有机玻璃等等，当塑件是小型薄壁时，如我们的塑件，则模具可简单进行冷却或者可利用自然冷却不设冷却系统。
13.2冷却时间的确定
在注射过程中，塑件的冷却时间，通常是指塑料熔体从充满模具型腔起到可以开模取出塑件时止的这一段时间。
这一时间标准常以制品已充分固化定型而且具有一定的强度和刚度为准，这段冷却时间一般约占整个注射生产周期的80%。
因为我们所需要的塑件比较薄，根据常用塑料注射成型的工艺参数得：
冷却时间为：
5-15秒。
13.3冷却系统设计原则
①、尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡
②、冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越均匀。
③、尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等。
④、浇口处加强冷却。
⑤、应降低进水与出水的温差。
⑥、合理选择冷却水道的形式。
⑦、合理确定冷却水管接头位置。
⑧、冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构发生干涉现象。
13.4冷却系统的结构形式
根据塑料制品形状及其所需的冷却效果，冷却回路可分为直通式、圆周式、多级式、螺旋线式、喷射式、隔板式等，同时还可以互相配合，构成各种冷却回路。
其基本形式有六种，我们这里选用的是简单流道式。
简单流道式即通过在模具上直接打孔，并通过以冷却水而进行冷却，是生产中最常用的一种形式。
图13.1（a）冷却水管
图13.1（b）冷却水道
谢辞
到此，的塑料模设计已经到达了尾声，在设计过程中，遇到许多疑难问题，通过不断的翻阅资料和老师同学的关心帮助，给予我很大的指导，从浇口
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