塑料圆筒注塑模设计.docx
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塑料圆筒注塑模设计
摘要……………………………………………………………………………………1
关键词…………………………………………………………………………………1
1前言…………………………………………………………………………………2
2拟定模具的结构型设…………………………………………………………………3
2.1塑件成型工艺分析…………………………………………………………………4
2.2分型面位置的确定………………………………………………………………5
2.3确定型腔数量和排列方式………………………………………………………5
2.3.1型腔数量的确定…………………………………………………………………6
2.3.2型腔排列方式的确定……………………………………………………………6
2.4模具结构形式的确定………………………………………………………………6
2.5注射机型号的确定…………………………………………………………………7
2.5.1初选注射机………………………………………………………………………7
2.5.2塑件和凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力计算………………………7
2.5.3注射机的主要参数………………………………………………………………7
3模具浇注系统设计……………………………………………………………………7
3.1主流道设计…………………………………………………………………………8
3.1.1主流道尺寸……………………………………………………………………8
3.1.2主流道衬套形式…………………………………………………………………8
3.1.3主流道凝料体积计算……………………………………………………………8
3.1.4主流道剪切速率校核……………………………………………………………8
3.2分流道设计…………………………………………………………………………9
3.2.1分流道设计的原则………………………………………………………………9
3.2.2分流道的长度……………………………………………………………………9
3.2.3分流道凝料体积计算……………………………………………………………9
3.2.4分流道剪切速率校核……………………………………………………………9
3.3浇口设计…………………………………………………………………………10
3.4冷料井设计………………………………………………………………………10
4注塑模成型零部件结构设计………………………………………………………11
4．1成型零件的结构设计……………………………………………………………11
4.1.1凹模（型腔）…………………………………………………………………11
4.2成型零件材料的钢件的选用……………………………………………………11
4.3成型零件尺寸计算………………………………………………………………11
4.3.1制造误差………………………………………………………………………12
4.3.2成型收缩率波动影响…………………………………………………………12
4.3.3磨损对尺寸的影响……………………………………………………………12
4.4型腔壁厚的计算…………………………………………………………………14
4.4.1型腔底壁厚度计算……………………………………………………………14
4.4.2型腔侧壁厚度计算……………………………………………………………14
5合模导向和定位机构设计…………………………………………………………14
6模架的确定…………………………………………………………………………14
7排气槽的设计………………………………………………………………………15
8脱模推出机构的设计………………………………………………………………15
8.1推出机构应尽量设置在动模一侧………………………………………………15
8.2保证塑件不因推出而变形损坏…………………………………………………15
8.3机构简单动作可靠………………………………………………………………16
8.4良好的塑件外观…………………………………………………………………16
8.5合模时的正确复位………………………………………………………………16
9温度调节系统的设计………………………………………………………………16
9.1模具温度调节系统的重要性……………………………………………………17
9.2冷却系统的计算…………………………………………………………………17
10注射机的有关参数的校核…………………………………………………………18
10.1由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数n…………………………………18
10.2注射压力的校核………………………………………………………………18
10.3锁模力的校核…………………………………………………………………19
10.4开模行程和模板安装尺寸校核…………………………………………………19
11典型零件的加工工艺规程…………………………………………………………19
11.1型腔的加工艺规程………………………………………………………………19
11.2型芯的加工工艺规程……………………………………………………………20
12结论…………………………………………………………………………………20
参考文献………………………………………………………………………………21
致谢……………………………………………………………………………………21
塑料圆筒注塑模设计
摘要：
本文主要介绍的是塑料圆筒注塑模具的设计方法。
首先介绍了注塑模的现状及塑料圆筒工艺特点，包括材料性能、成型特性与条件、结构工艺性等，并选择了成型设备。
接着介绍了圆筒注塑模的分型面的选择、型腔的布置，重点介绍了浇注系统、成型零件、合模导向机构、脱模机构以及冷却系统的设计。
动模和定模都采用了镶拼结构并选择标准模架和模具材料，并对注射机的工艺参数进行相关校核。
最后对模具的工作原理进行阐述，本文论述的塑料圆筒注塑模具采用两板式结构、一模两腔的型腔布置，最后利用推杆将制件推出。
关键词：
注塑模；一模两腔；浇注系统；脱模机构；
PlasticInjectionMoldDesignofTheCylinder
Abstract:
Thispapermainlyintroducestheplasticcylinderinjectionmolddesignmethod.Firstlyintroducesthepresentsituationoftheinjectionmoldandplasticcylinderprocesscharacteristics,includingmaterialpropertiesandformingcharacteristicsandconditions,moldingprocess,andselectthemoldingequipment.Thenintroducesthecylinderoftheinjectionmoldpartingsurfaceselection,cavityarrangement,mainlyintroducesthegatingsystem,moldingparts,steeringmechanism,anddemouldingmechanismandthedesignofthecoolingsystem.Dynamicmodelandfixedmodelareadoptedwithspellstructureandselectstandardmoldbaseandmoldmaterial,andtheprocessparametersofinjectionmachinetocheck.Finallyelaboratestheworkingprincipleofthemold,theplasticcylinderinjectionmouldinthispaperbyusingtwoplatetypestructure,thecavityofamoldtwocavitylayout,theuseofpushrodpartswilllaunch.
Keywords:
Injectionmold;Amoldtwocavity;Pouringsystem;Demouldingmechanic
1前言
模具是工业生产的基础工艺装备。
振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。
在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，60～80%的零部件，都要依靠模具成形。
用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。
模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。
模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。
1999年8月20日党中央和国务院发布的《关于加强技术创新发展高科技实现产业化的决定》指出：
要在电子信息特别是集成电路设计与制造、网络及通讯、计算机及软件、数字化电子产品等方面，在生物技术及新医药、新技术、新能源、航天航空、海洋等有一定基础的高新技术产业领域，加强技术创新，形成一大批拥有自主知识产权、具有竞争优势的高新技术产业。
要加强传统产业的技术升级。
注重电子信息等技术与传统产业的嫁接，大幅度提高国产技术装备的水平。
成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。
气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在29～34英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。
如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。
热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。
但总体上热流道的采用率不到10%,与国外的50～80%相比，差距较大。
在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UGII、美国ParametricTechnology公司的Pro/Engineer、及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。
这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。
近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。
经过近几年的发展，在塑料模具发展开发、结构的调整以及企业管理等方面中国塑料模具工业已显示出以下新的发展趋势。
在模具的质量、交货周期、价格、服务四要素中，越来越的用户将交货周期放在首位.
大力增强主动开发能力。
模具企业不能等有了合同，才根据用户要求进行塑胶模具设计。
目前，青岛海尔模具公司等企业的“你给我一个概念，我还你一个产品”的一站式服务模式以及太仓求精模塑公司等企业主动开发的办法已被越来越多的企业所接受。
随着模具企业的设计和加工水平的提高，模具的制造正在从过去主要依靠钳工的技艺而转变为主要依靠技术。
这一趋势不但使得模具的标准化程度不断提高，而且使得模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促进了整个模具
工业水平的提高，同时也要加强塑胶模具工业生产发展。
模具企业及其模具生产正在向信息化方向迅速发展。
在信息社会中，作为一个高水平的现代模具企业，单单只是CAD/CAM的应用已远远不够。
总之，中国塑料模具具有光辉灿烂的前景。
只有那些能够把握机遇、开拓市场、不断发现新的增长点的塑胶模具企业和能够生产高技术含量模具的企业，才能在竞争激烈的市场中占有一席之地。
图1零件图
Fig1Partdrawing
2拟定模具的结构型设计
2．1塑件成型工艺分析
（1）该塑件是（一塑料圆筒件，如图2-1所示，塑件壁厚属薄壁塑件），生产批量为中批量生产，材料为聚苯乙烯（PS），成型工艺性很好，可以注射成型。
（2）材料为聚苯乙烯（PS），电绝缘性（尤其高频绝缘性）优良,无色透明,透光率仅次于有机玻璃,着色性耐水性,化学稳定性良好,.强度一般,但质脆,易产生应力脆裂,不耐苯.汽油等有机溶剂。
成型特点：
1.无定形料,吸湿小,不须充分干燥,不易分解,但热膨胀系数大,易产生内应力.流动性较好,可用螺杆或柱塞式注射机成型.2.宜用高料温,高模温,低注射压力,延长注射时间有利于降低内应力,防止缩孔.变形.3.可用各种形式浇口,浇口与塑件圆弧连接,以免去处浇口时损坏塑件.脱模斜度大,顶出均匀塑件壁厚均匀,最好不带镶件,如有镶件应预热。
成型收缩率:
0.29-0.76% ，成型温度：
170-250℃ 。
主要用途：
适用于管材、板材、薄膜、容器、单丝、各种仪器零件等。
主要用于发泡成型，用作保温、隔热、防震、包装材料及漂浮制品。
通用型（R）适用于包装材料；阻燃型（F）适用于建筑、绝热材料，聚苯乙烯的经常被用来制作泡沫塑料制品。
聚苯乙烯还可以和其他橡胶盒等等。
通用的聚苯乙烯是苯乙烯的聚合物，外观透明，但有发脆的缺点，因此，通过加入聚丁二烯可制成耐冲击性聚苯乙烯（HTPS）。
聚苯乙烯的主要生产方法有本体聚合、悬浮聚合和溶液聚合。
通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求,以及原材料厂家提供的材料性能数据.对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等.该塑件对材料的要求首先必须是透光性好,其次才是成型难易和经济性问题,PS特性如下。
表1材料的特性
Table1Characteristicsofthematerial
塑料名称
PS
维卡软化点/℃
105
拉伸强度/MPa
51.9
马丁耐热温度/℃
——
弯曲强度/MPa
110
体积电阻率/
·cm
10
～10
断裂伸长率/%
2
吸水率%
0.05
落球冲击强度J/m
16
透光度/%
88～92
洛氏硬度（M）
115
雾度%
3
氧指数（OI）
18.1
折射率
1.592
热变形温度/℃
85
价格（元/吨）
1150～1230
以上的性能分析对比中看出,在透光度方面三种材料相差不大，成型特性上以聚碳酸酯为好，由于是一般性民用品，所以价格上是需要考虑的，我们主要要求是价格和透光度,其它如拉伸强度,断裂伸长率等则是次要考虑的指标（这由塑件的工作环境决定）,最终选定PS为塑件材料.因为除了质脆和抗拉强度不如其它两种材料外，它所拥有的特性符合我们的塑件要求，但这些不是我们主要考虑的。
2.2分型面位置的确定
分型面就是分开模具取出塑件的那个面，而如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。
由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件
位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。
选择分型面时一般应遵循以下几项原则：
a）分型面必须开设在零件断面轮廓最大的地方，这样才能保证塑料制品能够脱模
b）使型腔深度最浅
c）使塑件外形美观，容易清理
d）尽量避免侧向抽芯
e）使分型面容易加工
f）保证塑件的精度要求
g）使侧向抽芯尽量短，抽芯越短，斜抽移动的距离越短，一方面能减少动、定模的厚度，减少塑件尺寸误差；另一方面有利于脱模，保证塑件制品精度。
h）有利于排气。
根据塑件的结构形式，分型面选在塑件的最大轮廓处，如图2所示。
图2分型面
Fig2Partingsurface
2.3确定型腔数量和排列方式
2.3.1型腔数量的确定
该塑件的精度除了给定尺寸有精度要求，其余的为中等要求，而又是中批量生产，可以采用一模多穴的形式，各方面的考虑，初定为一模两穴的模具形式。
2.3.2型腔排列方式的确定
型腔方式如图3所示。
图3型腔的排布
Fig3Cavityoftheconfiguration
2.4模具结构形式的确定
从上面分析中可知，本模具采用一模两穴二板模，推杆推出，流道采用平衡式，浇口采用潜伏式或侧布置，两边带侧抽芯，确定模具结构形式为FUTABA-SC型的单分型面注射模。
如图4所示：
图4模具结构形式
Fig4Themouldstructureform
2.5注射机型号的确定
此处省略 NNNNNNNNNNNN字。
如需要完整说明书和设计图纸等.请联系 扣扣：
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该论文已经通过答辩
3模具浇注系统设计
浇注系统可分为普通浇注系统和热流道浇注系统两大类。
浇注系统控制着塑件成型过程中充模和补料两个重要阶段，对塑件质量关系极大。
浇注系统是指从注塑机喷嘴进入模具开始，到型腔入口为止的那一段流道。
普通模具的浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料井几部分组成。
3.1主流道设计
3.1.1主流道尺寸
主流道的设计如图5所示：
根据所选注射机，则主流道小端尺寸为
D=注射机喷嘴尺寸+（0.5～1）=4+0.5=4.5mm
SR=喷嘴主流道球面半径
球面半径+（1～2）=11+2=13mm
图5主流道衬套
Fig5Sprucebushing
3.1.2主流道衬套形式
主流道衬套如图5所示，材料为T8A钢，热处理淬火后表面硬度为53HRC～57HRC。
3.1.3主流道凝料体积计算
q主=
=
=779.35mm³≈1cm³（3）
3.1.4主流道剪切速率校核
由经验公式r=
=（3.3x20.168）/3.14x0.173=4313.36s-1<5x103s-1（4）
式中qv=q主+q分+q塑=3.768+0.3+2x8.05=20.168cm3（5）
Rn=（4+2.8）/4=1.7mm=0.17cm
3.2 分流道设计
3.2.1分流道设计的原则
多型腔模设计时型腔布置和分流道不止应同时加以考虑，有：
a）尽量保证个型腔同时充满，并均衡的补料，保证个塑件的性能、尺寸尽可能一致。
b）各型腔的距离恰当，应有足够的空间排布冷却水道、螺钉等，并有足够的面积承受注射压力。
c）在满足以上的情况下尽量缩短流道的长度，降低浇注系统的凝料重量。
d）型腔和浇注系统投影面积的重心尽量在注射机锁模力的中
分流道的设计如图6所示：
图6分流道的设计
Fig6Thedesignofroad
3.2.2分流道的长度
第一级分流道L1=28mm
3.2.3分流道凝料体积计算
q分≈24x3.14x4≈301.4mm3≈0.3cm3
3.2.4分流道剪切速率校核
由经验公式r=3.3q/
Rn3=3.3x16.1/3.14x0.3573=371.88s-1=0.371x103s-1<5x103s-1。
则剪切速率校核合格。
q=
=（2x8.05
）/1=16.1cm3（6）
式中：
Rn=
=0.357cm（7）
式中t—注射时间，取1s；
A—圆形的面积（0.3cm2）
c—圆形周长（1.256cm）
3.3浇口设计
浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的最短通道，它是浇注系统的一个关键部分。
在注塑模设计中常用的的浇口形式有直接浇口、侧浇口（又称边缘浇口）、扇形浇口、膜状浇口、点浇口、潜伏式浇口、护耳浇口等
浇口设计位置设计的原则：
1.浇口位置应防止制品翘曲变形。
2.浇口位置应有利于分子取向，提高塑件寿命。
3.模塑成型时，浇口位置应当避免喷射现象。
4.浇口位置应有利于充模流动、排气和补料。
5.减少熔接痕，增加熔接牢度。
6.浇口位置应防止料流将型芯或嵌件挤歪变形。
本设计的浇口如图7所示。
图7侧浇口
Fig7Sideofthegate
键盘按钮要求外面比较光滑，然而侧浇口能很好的让塑件和凝料脱离，并能保证塑件的表面质量。
本设计采用的侧的浇口。
浇口尺寸的确定，由经验公式得d=nk
=0.45x1x4.4872=1.91mm
2mm（8）
式中A=326.5mm2（塑件的表面积）；
n—塑料材料的系数取0.45；
k—塑件壁厚的函数值取1
3.4冷料井设计
冷料井位于主流道的正对面的动模板上，或处于分流道的末端。
其主要作用是聚集开始注射时候的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件的质量开模是又能将主流道的凝料拉出。
本设计的冷料井如图8所示：
`
图8冷料穴
Fig8Coldmaterialpoint
4注塑模成型零部件结构设计
模具中确定塑件几何性状和尺寸精度的零件称为成型零件。
本设计中成型零件就是成型键盘按钮表面的凹模，成型内表面的型芯（凸模）。
4．1成型零件的结构设计
4.1.1凹模（型腔）
型腔采用整体嵌入式如图9
图9型腔
Fig9Cavity
4.2成型零件材料的钢件的选用
键盘按扭是中批量生产，成型零件所选的钢材要有一定的耐磨性和良好的抗疲劳性；机械加工性能也应良好，所以构成型腔的嵌入式凹模钢材选用Gr12。
型芯脱模高度比较大，容易磨损，应该采用硬度较高的模具钢Gr12,淬火后表面硬度为52HRC～58HRC。
4.3成型零件尺寸计算
影响塑件尺寸精度的因素较为复杂，主要存在以下几方面
a）、零件的制造公差；
b）、设计时所估计的收缩率和实际收缩率之间的差异和生产制品时收缩率波动；
c）、模具使用过程中的磨损。
以上三方面的影响表述如下：
4.3.1制造误差
△z=a•i=a（0.453
+0.001D）（9）
其中，D—被加工零件的尺寸，可被视为被加工模具零件的成型尺寸；
△z—成型零件的制造公差值；
i—公差单位；
a—精度系数，对模具制造最常用的精度等级。
4.3.2成型收缩率波动影响
塑件从温度较高的模具中取出冷却到室温后,其尺寸或体积发生收缩变小的现象,叫做塑件成型收缩性,收缩性的大小以塑件收缩尺寸的单位长度百分比来表示就是塑料件的成型收缩率。
εs=（LM-LS）/LMX100%（10）
其中
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