注塑成型模具设计

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1、注射模设计步骤与实例1 注射模设计基本程序l1了解塑件的技术要求l2根据塑件形状尺寸，估算塑件体积和重量l3分析塑件，确定成形方案l4绘制方案草图l5设计计算 l6绘制模具设计总装图l7绘制零件工作图l8，经过全面审核后投产加工2 注射模设计实例塑料制品如图，大批量生产，试进行塑件的成型工艺和模具设计。图 1电 流 线 圈 架 零 件 图 2.1 塑件的工艺分析l塑件的原材料分析 塑件的材料采用增强聚丙烯pp，属热塑性塑料 。从使用性能上看，该塑料具有刚度好、耐水、耐 热性强，其介电性能与温度和频率无关，是理想的 绝缘材料；从成型性能上看，该塑料吸水性小，熔 料的流动性较好，成型容易，但收缩率

2、大。另外， 该塑料成型时易产生缩孔、凹痕、变形等缺陷，成 型温度低时，方向性明显，凝固速度较快，易产生 内应力。因此，在成型时应注意控制成型温度，浇 注系统应较缓慢散热，冷却速度不宜过快。l塑件的结构工艺性分析 u结构分析 从零件图上分析，该零件总体形状为长方形，在宽度 方向的一侧有两个高为8.5mm，半径为R5mm的两个凸耳，在 两个高度为12mm、长、宽分别为1714mm的凸台上，一个带 有4.11.2mm的凹槽对称分布，另一个带有4.5X1mm的凸台对 称分布，该零件属于中等复杂程度。 u尺寸精度 该零件重要尺寸如：12.1mm、12.1 mm、15.1mm、 15mm等精度为3级，次重

3、要尺寸如：13.5 mm、17mm、 10.5mm、14mm等的尺寸精度为45级。 u壁厚 壁厚最大处为1.3mm，最小处为0.95mm，壁厚差为 0.35mm，较均匀，有利于零件的成型。 u表面质量 该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，内部不得有导 电杂质外，没有特别的表面质量要求，查表可取塑件表面粗糙 度Ra1.6，对应模具成型零件工作部分表面粗糙度为Ra0.40.8 ，故比较容易实现。 u脱模斜度 该塑件为开口壳类零件，深度较浅且大圆弧过渡，脱 模容易，故不需考虑脱模斜度。 u加强筋 该塑件结构较为复杂，自身结构具有加强筋作用，强度 足够。 u圆角 该塑件对圆角没有提出要求，结构工艺性较差

4、，不利于塑 件的成型，建议与用户协调在满足使用要求的前提下在料流转 角处增设圆角；如果不行，模具成型零件应采用组合式结构， 避免应力集中。 u孔 该塑件有两个13.512mm通孔，型芯结构简单，便于安放u侧孔和侧凹 该塑件在宽度方向的一侧有两个4.51mm的凸耳 及两个4.11.2mm的凹槽，因此，模具设计时必须设置侧向分 型抽芯机构u通过以上分析可见，该塑件结构属于高精度、中等复杂程度。 要严格控制影响塑件精度各个因素，如通过严格控制成型过程 中聚丙烯的收缩率的波动、提高模具成型零件的制造精度等。 塑件结构工艺性较为合理，成型零件采用组合式模具结构，侧 向凸台和侧孔需用侧向分型抽芯机构成型。

5、2.2 计算塑件的体积和质量l计算塑件的质量是为了选用注射机及确定型腔数。经计算塑 件的体积为V4087mm3；计算塑件的质量：根据设计手册 可查得增强聚丙烯的密度为1.04kgcm3。l故塑件的质量为W=V=4.25gl采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸、注射时所需压 力和工厂现有设备等情况，初步选用注射机为XS-Z-60型。2.3 塑件注射工艺参数的确定l根据设计手册并参考工厂实际使用情况，增强聚丙 烯的成型工艺参数可作如下选择：成型温度为230 290；注射压力为70140MPa。上述工艺参数 在试模时可作适当调整。2.4 注射模的结构设计l分型面选择l确定型腔的排列方式 该塑件为机

6、内骨架，表面质量无特殊要求，但在绕线的过程中上端面与工人手 指接触较多，因此上端面最好自然形成圆角；且垂直于轴线的截面形状比较简 单与规范，故选择如图所示的水平分型面。拟采用一模两件，考虑浇注系统、模具结构的复杂成程度等因素，拟采用如图 所示的型腔排列方式，其最大优点是便于设置侧向分型抽芯机构。其缺点是熔 料进入型腔后到另一端的料流长度较长，但因本塑件较小，故成型时没有太大 的影响。图2图3l主流道设计 根据设计手册查得XS-Z-60型注射机喷嘴的有关尺寸为喷嘴 前端孔径d14mm；喷嘴前端球面半径SR112mm。l根据模具主流道与喷嘴SRSR1+(12)mm及d=d1+(0.51)mm，取主

7、流道 球面半径 SR13mm，小端直径d4.5mm。l为了便于将凝料从主流道中拨出，将主流道设计成圆锥形其斜度为13， 经换算得主流道大端直径 D=8.5mm。为了使熔料顺利进入分流道，可在主 流道出料端设计半径 r =5 mm的圆弧过渡。l分流道设计 分流道的形状及尺寸，应根据塑件的体积、壁厚、形状的复 杂程度、注射速率、分流道长度因素来确定。本塑件的形状不算太复杂， 熔料填充型腔比较容易。根据型腔的排列方式可知分流道的长度较短，为 了便于加工起见，选用截面形状为半圆形分流道，取R4 mm。l浇口设计 根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为理想 。设计时考虑选择从壁厚为1.3mm

8、处进料，料由厚处往薄处流，而且在模 具结构采用取镶拼式型芯，有利于填充、排气。故采用截面为矩形的侧浇 口，初选尺寸为1 0.8 0.6mm(blh)，试模时修正。l(3)浇注系统设计l本例的塑件侧壁有一对小凹槽和小凸台，它们均垂直于脱模 方向，阻碍成型后塑件从模具脱出。因此成型小凹槽台的零 件必须做成活动的型芯，即须设置抽芯机构。本模具采用斜 导柱抽芯机构。l确定抽芯距 抽芯距一般应大于成型孔(或凸台)的深度，本 例中塑件小孔壁厚、小凸台高度相等，均为： (1412.1) 2=0.95(mm)l另加35mm的抽芯安全系数，可取抽芯距S抽4.9mm。l确定斜导柱倾角 斜导柱的倾角是斜抽芯机构的主

9、要技术 参数之一，它与抽拔力以及抽芯距有直接关系，般取 =1520，本例中选取20。l确定斜导柱的尺寸 斜导柱的直径取决于抽拨力及其倾斜 角度，可按设计资料的有关公式进行计算，本例采用经验估 值，取斜导柱的直径d=14mm。斜导柱的长度根据抽芯距、 固定端模板的厚度、斜销直径及斜角大小确定（参见斜导柱 长度计算公式）。l由于定模板座和上凸模固定板尺寸尚不确定，初定 25mm，D=20mm，计算后，取L55mm。如果以后，有 变化，则再修正L的长度。l(4)抽芯机构设计l滑块与导槽设计 l滑块与侧型芯(孔)的连接方式设计 本例中侧向抽芯机构主要是 用于成型零件的侧向孔和侧向凸台，由于侧向孔和侧向

10、凸台的 尺寸较小，考虑到型芯强度和装配问题，采用组合式结构。型 芯与滑块的连接采用镶嵌方式。l滑块的导滑方式 本例中为使模具结构紧凑，降低模具装配复 杂程度，拟采用整体式滑块和整体导向槽的形式。为提高滑块 的导向精度，装配时可对导向槽或滑块采用配磨、配研的装配 方法。l滑块的导滑长度和定位装置设计 本例中由于侧芯距较短，故 导滑长度只要符合滑块在开模时的定位要求即可。滑块的定位 装置采用弹簧与台阶的组合形式。图4 电流线圈架注射模1一浇口套 2一上凹 模镶块 3一定模座板 4一 导柱 5一上固定板 6一导 套 7一下固定板8一推杆 9一支承板 10一复位杆 11一推杆固 定板 12一推板 13

11、一动模 座板14、16、25一螺钉 15一销钉 l7一型芯 18一 下凹模镶块 19一型芯 20 一楔紧块 21一斜销 22一侧抽芯 滑块 23一限位挡块 24一 弹簧 26一整块 27、28一 侧型芯 l凹模结构设计 本例中模具采用一模二件的结构形式，考虑加工的难易程 度和材料的价值利用等因素，凹模拟采用镶嵌式结构，见图4，图4中件18 上的二对凹槽用于安放侧型芯。根据本例分流道与浇口的设计要求，分流 道和浇口均设在凹模镶块上。l凸模结构设计 凸模主要是与凹模结合构成模具的型座腔，其凸模和侧型 芯的结构形式见图4。l下凹模镶块型腔侧壁厚度计算 下凹模镶块型腔为组合式矩形型腔，根据 组合式矩形

12、侧壁厚度计算公式l l 取p=40MPa(选定值)；b=12mm；l=16.95mm；H1=121.3=10.7mm； H=H1+h=35.7mm；160MPa(底板材料选定为45钢)。代人公式计算得 ：S强=3.28mm。 l考虑到下模镶块还需安放侧型芯机构，故取下凹模镶块的外形尺寸为 80X50mm。l(5)成型零件结构设计2.5 模具设计计算l本例中成型零件工作尺寸计算时均采用平均法计算。查表得增 强聚丙烯的收缩率为Smin=0.4，Smax=0.8，故平均收缩为 Scp(0.4+0.8)20.6，考虑到工厂模具制造的现有条 件，模具制造公差取z3。l型腔和型芯工作尺寸计算。l型腔侧壁厚

13、度和底板厚度计算l下凹模镶块底板厚度计算 根据组合式型腔底板厚度计算公 式 l取：p=40MPa；b=13.83mm；l90mm(初选值)； B=190mm(根据模具初选外形尺寸确定)；160MPa(底板 材料选定为45钢)。得：h强=10.5(mm)。l考虑模具的整体结构协调，取h25mm。l上凹模型腔侧壁厚的确定 上凹模镶块型腔为矩形整体式型腔 ，根据矩形整体式型腔侧壁厚度计算公式进行计算。由于型腔 高度a1.26mm很小，因而所需的h值也较小，故在此不作计 算，而是根据下凹模镶块的外型尺寸来确定。上凹模镶块的结 构及尺寸如图5所示。图5 上凹模镶块的结构及尺寸2.6 模具加热和冷却系统的

14、计算l本塑件在注射成型时不要求有太高的模温，因而在模具上可 不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下设计计算。设定 模具平均工作温度为40，用常温20的水作为模具冷却介 质，其出口温度为30，单位时间注射质量m=0.26Kg/h。l查表得聚丙烯单位时间放出热焓量q=59X104Jkg。l冷却水的体积流量qV计算公式如下：l由上述计算可知，因为模具每分钟所需的冷却水体积流量较 小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式冷却模具即可。2.7 模具闭合高度的确定l根据支承与固定零件设计中提供的经验数据确定，定模座板 ：H125mm；上固定板：H225mm；下固定板：H3 40mm；支承板：H425mm；动模

15、座板：H525mm；根 据推出行程和推出机构的结构尺寸确定垫块：H650mm。 因而模具的闭合高度l HH1+H2+H3+H4+H5+H625+25+40+25+50+25 190(mm)2.8 注射机有关参数的校核l本模具的外形尺寸为280l90l90mm。XS-Z-60型注射机模板最 大安装尺寸为350mm280mm，故能满足模具的安装要求l由上述的计算模具的闭合高度H190mm，XS-Z-60型注射机所 允许模具的最小厚度lHmin70mm，最大厚度Hmax200 mm，即模具满足 HminHHmax的安装条件。l经查资料XS-Z-60型注射机的最大开模行程S180 mm，满足出 件要求。l SHl+H2+(510)10+12+1032(mm)l此外，由于侧分抽芯距较短，不会过大增加开模距离，注射机的 开模行程足够。l经验证，XS-Z-60型注射机能够满足使用要求，故可采用。2.9 绘制模具总装图和非标零件工作图l模具总装图如图4所示，零件图如图5所示。小结l主要讲解了热塑性塑料注射成型模具的结 构特点、注射模设计的基本知识、模架的 国家标准及选用方法以及注射模与注射机 之间的关系，最后运用实例，介绍了注射 模典型结构设计的全过程。