家用水瓢注射模具设计.docx

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家用水瓢注射模具设计

前言………………………………………………………………3

第一章制品的工艺性能…………………………………………3

第二章计算成型零部件的工作尺寸，设计成型零部件结构…6

第三章选择分型面及浇口类型…………………………………16

第四章选择注射机型号…………………………………………17

第五章设计浇注系统……………………………………………21

第六章分析计算合模力…………………………………………26

第七章设计推出机构……………………………………………26

第八章设计合模导向机构………………………………………28

第九章设计支撑零部件…………………………………………30

第十章模具零件的材料及热处理………………………………31

第十一章设计温度调节系统……………………………………31

参考文献…………………………………………………………34

前言

该制品是一个“家用水瓢”，材料为尼龙纤维，即聚酰胺，来自于汤汪塑胶制品有限公司。

结构不是太复杂,成型此塑件的模具是一个典型的含有侧抽芯的注射模。

一套注塑模的设计涉及诸多方方面面，主要是成型结构的设计,直接关系到产品的质量问题.包括其尺寸、位置、精度等.但辅助结构同样重要.影响着模具能否正常工作.如推杆、拉料杆等机构。

有侧向分型与抽芯的机构。

分析此塑件的特征：

主体是一个壁薄为2mm锥形圆桶，手把是一个与垂直方向成105度角的空心，就手把成型时要考虑到期侧抽芯，但由于斜侧抽芯太长，开模行程太大，所以侧抽芯采用液压抽芯。

凸模留于动模上，采用卸料板来卸料，这样可以减少制品上的顶痕，保证了外观质量。

附制品图如下：

第一章制品的工艺性能

一、塑料的成型工艺性质是塑料在成型加工过程中表现出来的特有性质。

包括如下：

（1）收缩性：

塑件从温度较高的模具中取出冷却到室温后。

其尺寸或体积会缩变形，收缩性的大小以单位计算的百分数表示，称为收缩率分：

a实际收缩率：

Ss=[（a-b）/b]×100%

b计算收缩率：

Sj=[（c-b）/b]×100%

式中a-.模具或塑件在成型温度时的尺寸;

b-.塑件在室温时的尺寸;

c-.模具在室温时的尺寸。

影响其的主要因素：

1）.塑料品种。

2）.塑件结构。

3）.模具结构。

4）.成型工艺条件。

（2）流动性:

塑料在一定温度，压力作用下填充模具型腔的能力。

流动性的大小与分子结构有关。

影响其因素有：

1）.温度

2）.压力

3）.模具结构。

（3）相容性：

两者或两者以上不同品种的塑料在熔融状态下不产生相分离现象的能力。

（4）吸湿:

性塑料对水分的亲疏程度。

（5）热敏性：

塑料的化学性质对热量作用的敏感程度。

热敏性很强的塑料称为热敏性塑料。

二.此塑料的成型性能

（1）结晶料，熔点高，熔融温度范围较窄，熔融状态热稳定性差，料温超过300度，滞留时间超过30分钟时即分解。

（2）较易吸湿，成型前须预热干燥，并应防止再吸湿，含水量不得超过0.3%，吸湿后流动性下降，易出现气泡、“银丝”等，高精度塑料应经调湿处理。

（3）流动性好，易溢料，溢边值为0.02毫米左右，用螺杆式注射机注射时，螺杆应上回环，宜用自锁式喷嘴，并应加热。

（4）成型收缩范围和收缩率大，方向性明显，易发生缩孔、凹痕、变形等弊病，成型条件应稳定。

（5）融料冷却速度对结晶度塑料件结构性能有明显影响，故成型时要严格控制模温，一般按塑件壁厚在20~90℃范围内选取，料温不宜超过300℃，受热时间不得超过30分钟，料温高则收缩大，易出飞边，注射压力按注射机类型、料温、塑件形状尺寸、模具浇注系统选定，注射压力高，易出飞边，收缩小，向性强；注射压力低，易发生凹痕、波纹。

成型周期按塑件壁厚选定，厚则取长，簿则取短，为了减少收缩、凹痕、缩孔，宜取低模温、低料温，树脂粘度小注射、高压及冷却时间应取长，注射压力应取高，并采用白油作脱模剂。

（6）模具浇注系统的形状和尺寸与成型聚苯乙烯时相似，但是增大浇道和浇口截面尺寸可改善缩孔及凹痕现象。

三、材料标准

由零件图知制品材料为尼龙纤维，选用30%玻纤增强尼龙6，其主要技术指标如下：

比重（g/cm3）　　　　　　1.21～1.35

比容（cm3/g）　　　　　0.74～0.83

吸水性（24小时）（%）　　　0.9～1.3

收缩率（%）　　　0.3～0.7

热变形温度（℃）　　　　216～264

抗拉屈服强度（105帕）　　　1640

弯曲强度（105帕）　　　2270

硬度（HB）　　　14.5

成型工艺参数如下：

注射机类型　　　　螺杆式

螺杆转速（r/min）　　　20～50

成型温度（℃）　　　227～316

模具温度（℃）　　　　70

注射压力（105帕）　　　700～1760

后处理方法：

　　　　油、水、盐水

温度（℃）　　90～100

时间（小时）4

第二章　计算成型零部件的工作尺寸，设计成型

零部件的结构

一，计算成型零部件的工作尺寸

经查得30%玻纤尼龙6的最大、最小收缩率为：

Smax=0.7%Smin=0.3%

故平均收缩率为：

S平均=（Smax+Smin）/2

=（0.7%+0.3%）/2

=0.5%

型腔类尺寸：

φ110,80,14,φ30,R10,6.3

型芯类尺寸：

φ160,78,φ150,R8,R5

本制品的零件图没有尺寸精度。

本着在保证使用要求的前提下尽可能选用一般精度等级的原则。

采用SJ1372—78公差数值标准中的5精度，对孔类尺寸取表中的数值冠以“+”号，对于轴类尺寸取表中数值冠以“—”号，对于两孔或中心距尺寸取表中数值之一半，再冠以“±”号。

尺寸计算如下：

φ110型腔类尺寸

平均值法：

LS=110.00-0.40

Lm+（△Z／2）+（△C／2）=（Ls－△／2）+（Ls－△／2）S平

此文档为不完全文件，我这有全套毕业设计压缩包，里面有说明书和CAD装配图和零件图图纸，翻译，开题报告，实习报告，你能用到的基本都有。

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欢迎下次光临！

（Lm+△Z+△m）－LsSmin≤Ls

取△Z=△/3，△m=△/3

左边=（109.69+2/3×1.20）－110.00×0.4%

=109.32≤110.00

∴不等式成立

∴Lm0+△Z=109.690+0.80

R10.0型腔类尺寸

平均值法：

LS=100-0.22

Lm+（△Z／2）+（△C／2）=（Ls－△／2）+（Ls－△／2）S平

Lm=（1+S平）Ls－（△+△Z+△C）÷2

Lm0+△Z=[（1+S平）Ls－X△]0+△Z

取△Z=△/3X=0.75

Lm0+△Z=[（1+0.5%）×10－0.75×0.22]0+0.07

=9.910+0.07

公差带法：

a.初算基本尺寸（最小值）

Lm=（1+Smax）（Ls－△）

=（1+0.7%）（10—0.22）

=9.8

b.验算（最大值）

（Lm+△Z+△m）－LsSmin≤Ls

取△Z=△/3，△m=△/3

（9.8+2/3×0.22）－10×0.3%≤10

∴9.88≤10

∴不等式成立

∴Lm0+△Z=9.80+0.0

6.3型腔类尺寸

平均值法：

LS=6.3±0.10=6.40-0.20

Lm+（△Z／2）+（△C／2）=（Ls－△／2）+（Ls－△／2）S平

Lm=（1+S平）Ls－（△+△Z+△C）÷2

Lm0+△Z=[（1+S平）Ls－X△]0+△Z

取△Z=△/3X=0.75

Lm0+△Z=[（1+0.5%）×6.3－0.75×0.20]0+0.067

=6.2670+0.067

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∴Lm0+△Z=6.2900+0.067

14.0型腔类尺寸

平均值法：

LS=140-0.22

Lm+（△Z／2）+（△C／2）=（Ls－△／2）+（Ls－△／2）S平

Lm=（1+S平）Ls－（△+△Z+△C）÷2

Lm0+△Z=[（1+S平）Ls－X△]0+△Z

取△Z=△/3X=0.75

Lm0+△Z=[（1+0.5%）×14－0.75×0.22]0+0.07

=13.950+0.07

公差带法：

a.初算基本尺寸（最小值）

Lm=（1+Smax）（Ls－△）

=（1+0.3%）（14—0.22）

=13.92

b.验算（最大值）

（Lm+△Z+△m）－LsSmin≤Ls

取△Z=△/3，△m=△/3

（13.92+2/3×0.22）－14×0.7%≤14

∴13.98≤14

∴不等式成立

∴Lm0+△Z=13.920+0.07

φ30±0.08型腔类尺寸

平均值法：

LS0－△=30±0.08=30.080-0.16

Hm+（△Z／2）+（△C／2）=（Ls－△／2）+（Ls－△／2）S平

Hm=（1+S平）Ls－（△+△Z+△C）÷2

Hm0+△Z=[（1+S平）Ls－X△]0+△Z

取△Z=△/3X=0.75

Hm0+△Z=[（1+0.5%）×30.08－0.75×0.16]0+0.053

=30.1030+0.053

公差

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∴重新选取△Z=△mc=△/6

不等式左边=30.05045

右边=30.08

∴左边＜右边

∴不等式成立

∴Lm0+△Z=30.1010+0.027

80±0.60型腔类尺寸

平均值法：

LS=80±0.60=80.600-1.20

Lm+（△Z／2）+（△C／2）=（Ls－△／2）+（Ls－△／2）S平

Lm=（1+S平）Ls－（△+△Z+△C）÷2

Lm0+△Z=[（1+S平）Ls－X△]0+△Z

取△Z=△/3X=0.75

Lm0+△Z=[（1+0.5%）×80.60－0.75×1.20]0+0.40

=79.930+0.40

公差带法：

a.初算基本尺寸（最小值）：

Lm=（1+Smax）（Ls－△）

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R8型芯类尺寸

平均值法：

ls=8±0.1=7.90+0.2

取△Z=△/3X=0.75

lm－△Z0=[（1+S平）ls+X△]－△Z0

=[（1+0.5%）×7.9+0.75×0.2]－0.0670

=8.104－0.0670

公差带法:

a.初算基本尺寸（最大值）

lm=（1+Smin）（ls+△）

=（1+0.3%）（7.9+0.2）

=8.140

b.验算（最小值）

取△Z=△m=△/3

lm－△Z－△m－lsSmax≥ls

8.1404－（2/3）×0.2－7.9×0.7%≥7.9

左边=7.9378

右边=7.9

∴左边＞右边

∴不等式成立

∴lm0－△Z=8.1400－0.067

78±0.15型芯类尺寸

平均值法：

ls=78±0.15=77.850+0.3

取△Z=△/3X=0.75

lm－△Z0=[（1+S平）ls+X△]－△Z0

=[（1+0.5%）×77.85+0.75×0.3]－0.10

=78.069－0.10

公差带法:

a.初算基本尺寸（最大值）

lm=（1+Smin）（ls+△）

=（1+0.3%）（77.85+0.3）

=78.311

b.验算（最小值）

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不等式左边=77.88265

右边=77.85

∴左边＞右边

∴不等式成立

∴lm0－△Z=78.3110－0.075

φ160.±0.2型芯类尺寸

平均值法：

ls=160±0.2=159.80+0.4

取△Z=△/3X=0.75

lm－△Z0=[（1+S平）ls+X△]－△Z0

=[（1+0.5%）×159.8+0.75×0.4]－0.1330

=159.739－0.1330

公差带法:

a.初算基本尺寸（最大值）

lm=（1+Smin）（ls+△）

=（1+0.3%）（159.8+0.4）

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平均值法：

ls=5±0.1=7.90+0.2

取△Z=△/3X=0.75

lm－△Z0=[（1+S平）ls+X△]－△Z0

=[（1+0.5%）×4.9+0.75×0.2]－0.0670

=5.104－0.0670

公差带法:

a.初算基本尺寸（最大值）

lm=（1+Smin）（ls+△）

=（1+0.3%）（4.9+0.2）

=5.140

b.验算（最小值）

取△Z=△m=△/3

lm－△Z－△m－lsSmax≥ls

5.1404－（2/3）×0.2－4.9×0.7%≥4.9

左边=4.9378

右边=4.9

∴左边＞右边

∴不等式成立

∴lm0－△Z=5.1400－0.067

二，计成型零部件的结构

成型零部件包括:

型芯、型腔、镶块、卸料板等

㈠型腔

1、按结构不同分整体式和组合式两种结构形式.

1）整体式凹模特点是牢固不易变形不会使塑件产生拼接痕迹.但整体式型腔加工困难,热处理不方便,常用于中小型模具上.

2）整体嵌入式凹模,其之间的配合为H7/m6

3）局部镶嵌式凹模为了加工方便或由于型腔的某一部分容易损坏,需经常更换则采用此方法.

4）底部镶拼式凹模,为了加工、研磨、抛光、热处理方便形状复杂的型腔底部可以设计此结构.

5）侧壁镶拼式凹模此结构便于加工和抛光,但是一般很少采用.

6）四壁拼合式凹模.

型腔采用矩形整体式型腔,如下图:

2、结构计算

（1）公式

侧壁厚

①按刚度计算

h1=（cpa4/Eδ）1/3

②按强度计算

h1=（6Mmax/Eδ）1/2

底板厚

①按刚度计算

h2=（c’pa4/Eδ）1/3

②按强度计算

h2=（6Mmax/Eδ）1/2

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0Mpa

δ——允许变形量（厘米），按塑件性质选取，一般不超过塑件的溢边值，故取=0.002厘米

p——型腔压力，一般取（250～450）×105帕

由以上计算可知

a=7.89mm=0.789cm

b=14.67mm=1.467cm

l=143.33mm=14.33cm

故知，c=l/a=14.333/0.789=18.17（cm）

c’=l/b=14.333/1.467=9.78（cm）

（2）计算

①侧壁厚

按刚度计算

h1=（cpa4/E）1/3

=[（18.17×300×105×0.789）/（2.1×1011×0.002）]1/3

=0.5（cm）

按强度计算

h1=[（6Mmax）/（Eδ）]1/2

=[（PL）/（2[σ]）]1/2

=300×105×10/2×220×106

=0.83（cm）

取h1=0.83cm

②底板厚

按刚度计算

h2=[[c’pa4/（Eδ）]1/3

=[9.78×300×105×0.7894/（2.1×1011×0.002）]1/3

=0.65（cm）

按强度计算

h2=[6Mmax/（Eδ）]1/2

=[300×105×10/（2×220×106）]1/2

=0.83（cm）

取h2=0.83cm

（二）型芯

型芯主要分:

主型芯、侧型芯,螺纹型芯和螺纹型环等.对于结构简单的容器,壳,罩,盖之类的塑件.成型其主体部分内表面的零件称为主型芯.而将其成型其他孔的型芯称为型芯.

a主型心分:

整体式和组合式两种

1）整体式结构较牢固但不便加工消耗的模具钢多,主要用于工艺试验或小模具上的形状简单的型芯

2）组合式结构易加工设计和制造时必须注意结构合理,应保证型芯镶块的强度,防止热处理时边形且应避免尖角与壁厚突变;保持架此结构主型芯组合式,型芯分单独加工,再嵌入模板中.结构如下简图

b小型芯的结构设计

小型芯是用来成型塑件上的小孔或槽.小型芯单独制造后再嵌入模板中,根据此小型芯要求.可以采用最简单最容易的方法,台肩固定的形式,

第三章选择分型面及浇口类型

一、分型面

分型面是决定模具结构的一个重要因素.他与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和制造工艺等有关因此,分型面的选择是模具设计中的一个关键步骤.

（一）分型面的形式

注塑模具有的有一个分型面,有的有两个分型面.在多个分型面中,将脱模时取出塑件的那个分型面.称为分型面.形式有:

1.平直分型面2.倾斜分型面3.阶梯分型面4.曲面分型面5.瓣合分型面。

（二）分型面的设计原则

⑴分型面应选择在塑件最大轮廓处

（2）分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模由于注塑机的顶出装置在动模一侧.所以分型面的选择应尽可能的使塑件在开模后留在动模一侧,这样有利于在动模部分设置推出机构,否则在定模内设置推出机构就会增加模具的复杂程度.

（3）分型面的选择应保证塑件的精度要求.

（4）塑件的外观质量要求。

（5）分型面的选择要便于模具的加工制造

（6）分型面的选择应保证有利与排气.

二、浇口

1、按浇口的结构形式和特点，常用浇口可分为以下几种形式

（1）直接浇口

大多用于注射成型大、中型长流程深型腔筒形或壳形塑件，尤其适用高粘度塑料，只适用于单型腔模具

（2）中心浇口

适用于当筒类或壳类塑件的底部中心或接近于中心部位有通孔时的塑件

（3）侧浇口

一般开设在分型面上，普遍用于中小型塑件的多型腔模具且对各种塑料的成型适应性均较强

（4）环形浇口

主要成型圆筒形无底塑料件，但浇注系统耗料较多，浇口去除较难，浇口痕迹明显

（5）轮辐式浇口

这类浇口在生产中比环形浇口应用广泛，多用于底部有大孔的圆筒形或壳形塑件

（6）爪型浇口

型芯可用作分流锥，主要适用于成型内孔较小且同轴度要求较高的细长管状塑件

（7）点浇口

这种浇口可较大程度的增大塑料熔体的剪切速率并产生较大剪切热，采用此浇口进料的浇注系统在定模部分必须增加一个分型面，用于取出凝料

（8）潜伏浇口

一般是圆形截面，这种浇口的分流道位于模具的分型面上，而浇口却斜向开设在模具的隐蔽处

综上所述，比较各浇口的优缺点及适用场合，本套模具选用直接式浇口

第四章选择注射机的型号

从模具设计角度考虑，需了解注射机技术规范的主要项目有：

最大注射量，最大注射压力，最大锁模力，模具安装尺寸以及开模行程。

一.注射量的计算：

初选注射机

塑件外形体积的计算

V1=68.52π×80-66.52π×78

=4692.25π×80-4422.252π×78

=95600（mm3）

V2=140×（13.52π-122π）

=16814.7（mm3）

V总=V1+V2

=83600+13814.7

=97414.7（mm3）

=97.4（cm3）

所以根据制品总的体积，初选注射机的型号为：

XS——ZY——125型号的螺杆式注射机！

二．注射机的有关工艺参数校核

a.型腔数量的确定和校核

由于制品为小尺寸的塑件，为了不浪费材料，提高效率，采用一模一腔，能够适应生产的需要。

b.最大注射量的校核

nm+m1<=kmp

n——型腔的数量为1；

m——单个塑件的质量或体积，g/cm3;

m1————浇注系统所需塑件质量或体积，g/cm3

k——注射机最大注射量的利用系数，一般为0.8；

mp——注射机允许的最大注射量g/cm3;

系统凝料约为1.8cm3，则m1=0.8

∴左边=1×97.4+1.8=99.2

右边=0.8×125=100

∴左边＜右边

∴不等式成立

∴注射量的标准符合要求。

c.锁模力的校核：

Fτ=p（nA+A1）

Fτ——熔融塑件在分型面上的涨开力；

Fp——注射量的额定锁模力

A——单个塑件在模具分型面上的投影面；

A1——浇注系统在模具分型面上的投影面；

P——成型压力MPa，大小一般为注射压力的80%；

由于制品为PA材料，查得P=30

左边=135.72KN

右边=900KN

左边＜右边

∴不等式成立

∴锁模力符合要求。

d.注射压力校核

由于注射机的额定注射压力为120MPa，而成型时所需的注射压力为18MPa

所以注射压力符合要求！

e.开模行程的校核

注射机的开模行程是有限制的，塑件从模具中取出时所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中取中。

由于本设计中注射机采用液压和机械取合作用的锁模机构，又是单分型面。

最大开模程度由连杆机构的最大行程的所决定，并不受模具温度的影响。

又本设计中模具具有侧面抽芯机构，在这种情况下，分开模具不只是为了取塑件，还要满足完成侧向抽芯距离L所需的开模距离HC的要求。

Hc——侧向抽芯所需的开模行程mm；

H1——推出距离mm;

H2——包括浇注系统在内的塑件高度mm；

S=300

Hc=0mm

H1=10+4.5=14.5mm

H2=125mm

Hc＜H1＋H2

S≥H1＋H2+（5～10）

∴开模行程符合要求！

三.模具与注射机的安装部分相关尺寸的校核

一般情况下设计模具时应对应校核的部分包括喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大和最小厚度