锥形带轮注塑模具设计Word文档下载推荐.docx

1、2.4 浇注系统的设计 122.5分型面的确定 132.6 选用模架 142.7 校核注射机 172.8 推出结构设计 172.9 冷却系统的设计 182.10 排气系统的设计 182.11 顶出机构如图 19第三章 成型零件的结构设计与计算 203.1模具部分的型芯 203.2成型零件钢材的选用 203.3成型零件工作尺寸的计算 203.4 模架的确定和标准件的选用 215.1加热系统 275.2冷却系统 27总结与展望 29参考文献 30致 谢 31第一章 绪论 1.1 引言 随着塑料工业的飞速发展和通用塑料与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断地扩大，如：家用

2、电器、仪器仪表、建筑器材、汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅速增加，由于在工业产品中，一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属结构件，加上利用工程塑料特有的性质，可以一次成型非常复杂的形状，并且还能设计成卡装结构，成倍地减少整个产品中的各种紧固件，大大地降低了金属材料消耗量和加工及装配件工时，因此，近年来工业产品塑料化的趋势不断上升。模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具。 在各种材 料加工工业中广泛地使用着各种模具，例如金属铸造成型使用的砂型或压注模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具及成型陶瓷、玻璃等制品使用的各 种模具。塑料模具是指用于成型塑料制

3、件的模具，它是型腔模的一种类型。 模具是工业生产中的重要工艺装备。 模具工业是国民经各部门发展的重要基础之一。模具设计水平的高低、加工设备的好坏、制造力量的强弱，模具质量的优劣，直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。 对塑料模具的全面要求是: 尺寸精度、外观、物理性能等各方面均能满足使用要求的优质制品。 高效率、自动化、操作简便。 结构合理、制造容易、成本低廉。 尽量减少开模、合模和取制件过程中的手工劳动。为此常采用自动开合模 及自动顶出机构。 合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具。1.2 塑料模具在国民经济中的作用 塑料模具（简称塑模）的现代设计与制

4、造和现代塑料工业的发展有极密切的 关系。 塑模是现代塑料工业中的重要工艺装备。 塑模工业是国民经济的基础工业。 用塑模生产成形零件的主要优点是制造简单、材料利用率高、生产效率高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。塑模也是成型塑料制品的主要工具， 它的结构和加工精度对塑件的质量和生 产效率等有直接的关系。因而世界各国对塑模的现代设计与制造技术都极为关注。近年来国外对塑模的热浇道、温度控制系统、应用数控机床加工及减少热处 理变形等方面都作了许多探索，并取得了一定的成果。 塑模广泛应用于成型塑料制品，它利用塑料在高温下所具有的流动性或可塑性， 将其成型为具

5、有一定形状和尺寸， 并通过化学或物理变化，定型为塑料制品。在塑料加工工业中，普遍使用有以下几种塑模： （1）压缩成型的塑料模具，它是将塑料原料直接加入敞开的塑模型腔内， 当塑模闭合后，在加压和加热的作用下，塑料成为流动状态并充满型腔，然后通 过化学或物理变化使塑料硬化定型。 （2）压入成型的塑料模具，它是成型热固性塑料或封装电器元件等用的一 种塑料成型模具，这种塑模设有单独的加料室。成型及加料前先闭模，然后将塑 料放入加料室内预热加压成粘状态时，再使塑料通过塑模的浇注系统，以高速 挤入塑模型腔中去，继续加热加压，直到完成塑料的固化而成型。 （3）挤出成型的塑料模具，它是将放入料斗中的原料由螺旋

6、送入加热室， 在加热室的模具端，加热成粘流状态的塑料，在挤出机的高压和高速作用下，通 过具有一定断面形状的机头（口模）和定型模（套）而挤出成型。它主要用于热 塑性塑料，个别也有用于热固性塑料的塑件成型。 （4）注射（塑）成型的塑料模具，它是将塑料原料注射在注射机的加热料 桶内，受热呈熔融状态，在注射机的螺杆或柱塞的推动下进入塑模型腔，是塑料 在型腔内硬化成型。 此外，还有发泡成型塑模，真空成型塑模、吹塑成型塑模、玻璃纤维增强塑 料成型塑模等等， 但这些塑模的设计是建立在以上所述常用的集中塑模设计基础 上，且比较简单。随着塑模成型方法的不断出现，必然将还会产生各种新型塑料 的新型成型模具。 近年

7、来我国塑料工业生产的发展速度很快， 塑料的应用正普及到国民经济领 域的各个部门。采用塑模加工的塑件也很多，如各种管材、板材、异型材、复合 管材、发泡型材及棒材等，都广泛用于纺织品、医药品、化学物品、机密仪器、 日用品及机械行业中的齿轮、 轴承等机械零件， 在汽车、 飞机、 造船业中的仪表、 车门、内衬等，化学工业中的贮槽、贮罐、填料等，电子及电信工业中的电线、 电缆绝缘层及防护套等也得到广泛的应用， 特别是在建筑工业中塑料的应用更为 广泛， “以塑代木，以塑代金属”为人类钻寻求解决替代有限的木材和贵重金属 材料开辟了新途径。 当前在我国塑料战线上出现了许多新的塑膜结构和新的塑模 的加工方法，为

8、我国塑料模具的设计与制造走向现代化提供了有利条件。据资料 介绍， 国外一些工业比较先进的国家在塑模的设计与制造方面， 已经采用 CAD/CAM 系统，这对提高塑料制品质量，缩短塑模制造周期，降低塑件成产成本方面取得 较好经济效益。 1.3 塑料成型模具发展趋势 近年来，塑料成型加工机械和成型模具增长十分迅速，高效率、自动化、大 型、微型、精密、长寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。 （1） 加深理论研究 随着对塑料成型加工原理的研究越来越深入， 模具设计已由经验设计阶段逐步向 理论计算设计方面发展。 这些理论为塑料模具的计算机辅助设计和辅助工程奠定 了基础。 （2） 高效率、自动化

9、如多层多型腔注射模结构、各种自动脱出产品和流道凝料的脱模机构、自动分型 抽芯机构、热流道浇注系统注射模具以及高效冷却结构。高效自动化的模具与高 速自动化的成型设备相配合对提高生产效率、提高产品质量，降低生产成本起了 很大作用。 （3） 大型、超小型及高精度 随着塑料应用领域日益扩大，在建筑、机械、汽车、仪器、家用电器等采用了许 多大型、精密和高寿命的塑料制品，如汽车壳体、洗衣机桶、传动齿轮、轴承等。 大型模具设计要求作详细准确的理论计算，由于模具自重大，物料流程长，型腔 易变形，因此在结构设计上需作更为周密的考虑。高精度模具要求配合精度和运 动精度都很高，耐磨损，模温控制精确，在高压下成型，收

10、缩变形小。 （4） 革新模具制造工艺 塑料模具制造中最困难的部分是型腔，特别是异形复杂型腔的加工，若采用各种 坐标机床、仿形机床、光控机床、数控机床等来代替传统的机械加工方法，这样 不仅缩短制模周期、提高模具精度，而且还降低了劳动强度和生产成本。采用精 密铸造、冷挤压、电加工等新工艺技术给模具型腔加工带来了巨大方便 （5） 模具计算机辅助设计（CAD）、辅助工程（CAE） CAD 软件的主要功能是几何造型技术， 它将制品图形立体地精确地显示在屏幕上， 完成制件设计的绘图工作，对制品或模具进行力学分析。 CAE 软件中流动软件可以模拟熔体在模内的流动过程，冷却分析软件可模拟熔体 的凝固过程和在模

11、内的温度变化，预测可能出现的问题，如制品缺陷、翘曲、变 形、内应力等，使计算结果优化。 （6） 标准化 模具标准化包括塑料注射模零件标准、塑料注射模零件技术条件、塑料注射模模 架标准、塑料注塑模技术条件等，其中零件标准包括导柱、导套、推杆、模板等。 模具标准化为塑料模具设计和制造都带来极大的方便，由于标准件可以直接购 买，因此模具设计制造者只需精心设计和加工型腔，这样使塑料模具设计和制造 周期大为缩短，成本降低，质量得到保证。目前发达国家标准化程度达到 30%以 上，我国标准化程度不高，还需大力推广，充实完善。 第二章 模具具体设计过程如图所示塑件，材料为ABS，收缩率0.3%0.8%。生产批

12、量15万件。2.1工艺性分析1）该塑件尺寸较适中，一般精度等级，但因形状复杂，采用一模腔。2）为了方便加工和热处理，型腔与型芯部分采用拼镶结构。2.2 确定型腔数目 注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素：（1）塑件的尺寸精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成型的生产效益；该塑件属于批量生产，精度要求一般，塑件尺寸适中，故有以下两种方案：（1）.一模两腔模具尺寸小，生产效率较低。（2）.一模两腔模具尺寸小，生产效率较低。（3）.一模四腔模具尺寸适中，生产效率较高。 根据塑件的生产批量假设是小批量及尺寸要求采用一模一腔。故选用方案（1）。

13、按照塑件所示尺寸，近似计算： 塑件体积Vs2.7688cm3查表6-1塑料ABS的密度为 1.021.05g/cm3 （注塑级密度为1.05g/cm3） 单件塑件重量：ms=2.128*1.05g=2.95263g2.3 型腔、型芯工作部位尺寸的确定查表6-4ABS塑料的收缩率是0.3%-0.8%。平均收缩率：S=（0.3%+0.8%）/2=0.55% 型腔工作部位尺寸：型腔径向尺寸：Lm+0=（1+ S ）Ls -X+0型腔深度尺寸：HHs -X+0型芯径向尺寸：lm-0=（1+ S ）ls -X-0型芯高度尺寸：hm-0=（1+ S ）hs -X-0中心距尺寸： Cmz/2=（1+S）Cs

14、z/2 式中 Ls塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸（mm） ls 塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm） Hs塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm） hs塑件内型高度基本尺寸的最小尺寸（mm） Cs塑件中心距深度基本尺寸的平均尺寸（mm） 修正系数，取0.50.75 塑件公差（mm） z模具制造公差，取（1/31/4）各工件部位尺寸计算结果如图所示通常，制品中1mm和小于1mm并带有大于0.05mm公差的部位以及2mm和小于2mm并带有大于0.1mm公差的部件不需要进行收缩率计算。2.4 浇注系统的设计 （1）确定分型面的位置。 （2）确定浇口形式及位置。为了提高生产效率，便于去除浇口凝料采用中

15、心浇口尺寸与位置如图所示。 塑件在浇口处的壁厚为1.5mm,浇口直径可以根据课本：塑料成型工艺及模具设计，取d=2mm （3）型腔位置的排布。该件采用一模一腔的结构形式，那么浇注系统的设计应直接采用从主流道到型腔流道的形状及尺寸相同的设计，即平行式布置的形式。 （4）初步设计主流道及分流道形状和尺寸。主流道设计成圆锥形，其锥角为。分流道截面设计成圆形截面，加工较容易，且热量损失与压力损失均不大，为常用模式。圆形截面分流道的直径可根据塑料的流动性等因素来确定，该塑料为ABS塑料，流动性好，所以选用圆形截面。根据塑料成型工艺及模具设计分流道的直径d可取mm，浇口长度L=1mm.2.5分型面的确定

16、分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模。在实际设计中，不可能全部满足上述原则，一般应抓住主要矛盾，根据塑料件的要求和形状，分型面是模具上用于取出塑件和浇注系统冷凝料的可分离的接触表面。分型面决定着塑料制品在成型模具中的位置。 按形状分类分型面可分为：平面分型面，曲面分型面，阶梯分型面，斜面分型面。按其位置与注射机开模运动方向的关系可分为：分型面垂直于注射机开模运动方向，平行与开模方向，倾斜与开模方向。分型面的选择设计，主要是根据塑件的结构、精度要求、浇注系统形式、排气方式、脱模形式及模具的制造工艺等各种因素，进

17、行全面考虑，做出合理选择。分型面选择设计的基本原则是，选择在塑件断面轮廓最大的位置，以便顺利脱模。同时还要考虑以下因素：（1）分型面的选择应便于脱模并简化模具结构。因此尽可能使塑件在动模分离后留在动模一侧。如塑件有侧孔或侧凹，选择分型面应尽可能将侧型心置于动模，以避免定模抽心，并使抽拔距离尽量短。（2）分型面的选择应考虑技术要求。当塑件的表面有同轴度、平行度等要求时，应尽可能将其置于同于半模内，否则，将会由于合模误差影响塑件精度。（3）分型面应尽量选择不在影响塑件外观的位置，并使其产生的飞边易于清理和修整 由于分型面处不可避免地要在塑件上留有飞边和拼合缝的痕迹，因此分型面最好不要设在塑件光亮平

18、滑的外表面或带圆弧的转角处，以免影响塑件外观。（4）分型面的选择应有利于排气 为此应尽量使分型面与充模时型腔料流末端重合，以利于排气。（5）分型面的选择应便于模具零件加工。（6）分型面的选择应考虑注射机的技术参数 注射成型时所需的锁模力是与塑件在合模方向的投影面积成正比，所以选择分型面时，应尽量选择塑件在垂直合模方向上投影面积较小的表面，以减少锁模力。综合以上因素塑料碗的分型面选择在最大轮廓处,取塑料碗上边沿处.取该处分型面简单，模具也简单，也可以脱模顺利。 分型面方案1 分型面方案2我们比较发现，方案2比方案1多了1个分型面，其实在实际当中需要多加工型心，这个不需要的，我们要减少这种不必要的

19、浪费，建立节约经济。故选择分分型面方案12.6 选用模架 （1）型腔强度和刚度的计算。为了方便加工和热处腔镶件可分为两部分，如图可看出，型腔为整体式。因此，型腔的强度和刚度按型腔为组合式进行计算。由于型腔壁厚计算比较麻烦，也可参考经验推荐数据。 查本书表6-16型腔壁厚S1=8mm，模套壁厚S2=18mm （2）初选注塑机 1）注塑量：该塑件制件单件重：ms3g 浇注系统重量的计算可根据塑件尺寸计算的浇注系统的体积。Vj0.5107cm3粗略计算浇注系统重量 mjVjp=0.51071.05g0.53g总体积 V塑件=（2.769+0.5017）cm3=3.2771 cm3总重量 M=3.27

20、711.05g3.434 g聚苯乙烯的密度为1.054g/ cm3，ABS塑料密度为1.021.05g/cm3。满足注射量 V机V塑件/0.80式中 V机额定注射量（cm3）;V塑件塑件与浇注系统凝料体积和（cm3）。 V塑件/0.80=3.277/0.80 cm3=4.096 cm3或满足注射量 M机M塑件p/（p10.8）式中 M机额定注射量（g）； M塑件塑件与浇注系统凝料的重量和（g）； p1聚苯乙烯的密度（g/cm3）； p2塑件采用塑料的密度（g/cm3） M塑件p2/ p10.8 =0.531.05/1.0540.8 g =0.66g2）注射压力： 注成型 查表知ABS塑料成型时

21、的注射压力成型=7090MPa 3）锁模力P锁模力pF式中p塑料成型时型腔压力，ABS塑料的型腔压力p=30MPa； F浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和（） 各型腔及浇注系统及各型腔在分型面上的投影面积F=（3.14162+3.14112+3.14152）=1890.28（） pF=30X1890.28=56708.4N=56.7KN （资料来自根据以上分析、计算，查表知初选注射机型号为SA600/150 注射机有关技术参数如下 最大合模行程S 290mm 模具最大厚度 380mm 模具最小厚度 150mm 动、定模板尺寸 520mm520mm 拉杆空间 350mm3）选标准模架 根据以上

22、分析，计算以及型腔尺寸及位置尺寸可确定模架的结构形式和规格，查表可选用 :定模板厚度：A=30mm动模板厚度：B=25mm 垫块厚： C=50mm模具厚度： H模=40+A+B+C=145mm模具外形尺寸：300mm240mm2.7 校核注射机1） 注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核2） 开模行程的校核 注射机的最大开模行程S S2h件 +h 浇+510 S=211+30+8=60mm式中h件塑料制品高度mmh浇浇注系统高度mm3）模具在注射机上的安装 从标准模架外形尺寸看小于注射机拉杆空间，并采用压板固定模具，所以所选注射机规格满足要求。2.8 推出结构设计 1）推件力的计算 Ft=A

23、p（cos-sin）A塑料包络型芯的面积（p塑件对型芯单位面积上的包紧力，脱模斜度q大气压力0.09MPa塑件对钢的摩擦系数，约为0.1-0.3；A1制件垂直于脱模方向的的投影面积（ A（78.5+207.24+392.5）（）=678.24（Ft=678.24x1.2x（0.3cos40-sn40）/=2346.85N 2）确定顶出方式及顶杆位置 根据制品结构特点，确定斜滑块侧向抽芯机构，四个普通圆顶杆分布在滑块上。2.9 冷却系统的设计 如图由于制品平均壁厚为2mm，制品尺寸又较小，确定水孔直径为8mm。由于冷却水道的位置、结构形式、孔径、表面状态、水的流速、模具材料等很多因素都会影响模具的热量向冷却水传递，精确计算比较困难。实际生产中，通常都是根据模具的结构确定冷却水路，通过调节水温、水速来满足要求。采用滑块上及定模板上开水道的形式。 2.10 排气系统的设计 由于制品尺寸较小，利用分型面及其它零件的结合面的配合间隙排气即可。2.11 顶出机构如图2.12 按要求绘制装配图第三章 成型零件的结构设计与计算塑料模具型腔在成型过程中受到塑料熔体的高压作用应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底版厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚