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1、天津轻工职业技术学院1 第一章塑件及材料的工艺性分析11 设计任务的原始依据本次设计是由指导老师以样件的形式为我们下达的设计任务，要求我们设计一套成型自选样件注射模具。我所设计Y型密封圈样件的塑料制品图如图1-1 所示。该塑件的材料为 TPU，塑件的使用精度为一般精度要求，塑件外表面光滑、无飞边毛刺及明显的熔接痕， 侧面不允许有浇口痕迹。 塑件的强度和刚度要满足装配及其他方面的使用要求。该塑件的生产属于较大批生产。生产条件为卧式中小型注射机。图 1-1Y 形密封圈塑料制品图天津轻工职业技术学院2 12 塑件的工艺性分析1. 塑件的材料特性和成型性能分析塑件材料为 TPU，查手册知 TPU 塑料
2、的收缩率为 1%。热塑性聚氨酯弹性体， 具有高张力、高拉力、强韧和耐老化，抗撕裂性的特性。挤出级系列（硬度75A-64D）以表面光泽度分为光面及雾面两种，成形性良好，表面无麻点、应用于弹性肩带、各种线材、装饰材料、运动器材、服装辅料、密封材料等领域。2. 材料的工艺性分析TPU 塑料可以使用螺杆注射机。一般使用螺杆注射机时得工艺条件如下：料筒温度后段130180；中段，前段150210；注射压力80120Mpa；模具温度2040；注射时间1520s；保压时间1520s；冷却时间2040s。成型 TPU90 塑料时，熔融粘度对温度依存性大。温度过高则粘度降低，树脂一流动，容易产生溢料孔隙、凹凸收
3、缩等不良现象；3. 浇口的选择TPU在浇口、方面没有特别的限制， 用浇口粗、倾角大的模具在脱模时十分方便。比通用树脂的大些。 但须注意采用点状空隙节流孔时孔直径要大于0.7mm,否则树脂填充不好得不到好的制品。4. 成型零件的结构设计为了方便加工和热处理，型芯、型腔均采用整体式结构。天津轻工职业技术学院3 1.3 型腔数目的确定根据塑件形状简单， 但形状较大， 生产批量较大及尺寸精度要求，应使用单型腔注射模具，故模具采用一模一腔。按照塑料件图所示（小沟、槽等部位简化）近似计算：单件塑件体积为： VS 14.539cm3查手册知塑料 LDPE 的密度为 1.10 1.25g/cm3( 取平均密度
4、为 1.175g/cm3) 由制品尺寸计算出单件塑件重量为ms=14.539 x 1.175 = 17g 1.4 塑件推出方式确定的由于塑件形状为圆环形， 由于是高端密封件所以使用推杆推出容易在塑件上留下推出痕迹，不宜采用；由于塑件柔软，单独使用推件板推出时容易使塑件变形。所以选择导柱兼推杆综合推出机构完成塑件的推出，这种方法使推出力均匀， 塑件在推出时变形小，推出可靠，强制脱模容易。推出方式见图2-2. 图 2-2 塑件的推出方式天津轻工职业技术学院4 第二章成型零件结构设计和工作尺寸计算2.1 成型零件结构设计成型零件结构设计包括凹模和凸模的设计。凹模采用镶拼式结构，有定模板、型腔镶件组成
5、，如图1-2 所示。型腔镶件成型塑件的侧壁，潜伏浇口也开设在型腔镶件上，这样使加工方便，有利于凹模的抛光。型腔镶件可以更换，提高了模具的使用寿命。凸模采用整体式结构，如装配图所示。可以成型制件上的凸圆，进行强制脱模。由于凸模形状简单，凸模可以直接通过数控车进行车制。图 2-1 凹模镶拼式结构2.2 成型零件工作尺寸计算成型零件工作尺寸是指直接用来构成塑件型面的尺寸，主要有凹模和型芯的径向尺寸、深度（高度）尺寸和中心距尺寸等。塑料制品在成型过程中影响其尺寸精度的主要因素有以下几个方面：（1） 型腔、型芯等成型零件在制造时的尺寸精度。（2）型芯和型腔采用整体嵌入式结构，起制造和组装误差会影响到创造
6、产品的尺寸精度。（3）塑料收缩率波动值：对于工艺条件，一般讲，注塑压力提高，收缩率减小；温度升高，收缩率增加； 保压时间延长， 收缩率也减小； 脱模速度加快， 收缩率增大。制品结构对收缩率的影响有：有嵌件比没有嵌件、 薄壁比厚壁、 形状复杂比形状简单的，其收缩率都有一定程度的减小，而径向尺寸的收缩率比厚度方向尺寸要大。当然天津轻工职业技术学院5 塑料本身由于牌号不一，批号、厂家不同，即使同一类塑料，其收缩率也往往波动不一，引起制品精度的降低。（4）型腔成型零件长期在工作过程中的磨损：塑料在型腔中流动或制品脱模时与型腔壁摩擦都会造成成型零件的磨损，一般估计与制品脱模方向平行的壁面磨损较大，与制品
7、脱模方向垂直的壁面则磨损较小。当然塑料本身的性质关系也很重大。已知 TPU塑料的收缩率是1% ，塑件未注公差按一般精度的3 级精度公差选取，即取255 为2550.05 ，根据计算公式得尺寸如下：取z=1/4=1.0/4=0.25 DM=D+DS- /2- z/2z =257+257X0.01-0.5-0.125z=258.9+0.25DM=DM-K z=258.945-0.25 +0.25=258.7+0.25dM=d+ds+ /2+ z/20 - z=241.4+241.4X0.01+0.05+0.1250 -0.25=244.4390 -0.25dM=dM+K0 - z=244.439+
8、0.250 -0.25=244.70 -0.25K=(1/41/3) =0.25 天津轻工职业技术学院6 第三章 浇注系统设计3.1 确定分型面位置该塑件的结构如图1-1 所示，塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求，塑件的分型面位置如图3-1 所示。分型面选择在塑件的上端面的最大截面处，这样的选择使塑件的外表面可以在镶拼凹模型腔内成型，塑件的外表面光滑， 塑件强制脱模方便。因此选择如图所示的分型面位置。图 3-1 分型面的选择3.2 型腔位置的排布由于塑件采用一模一腔的结构形式，可遵循浇注系统的设计应尽量采用从主流道到各个型腔分流道的形状及尺寸相同的设计的原则，则采用平衡式的型腔布置， 这样的
9、模具结构分布均匀，制造加工方便，生产效率高，塑件成本较低。型腔布置如图3-3 所示天津轻工职业技术学院7 图 3-2 型腔的布置3.3 主流道、分流道及浇口设计普通浇注系统由主流道、 分流道、浇口和冷料井组成。 在设计浇注系统之前必须确定塑件成型位置， 本设计采用一模一腔， 浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要的环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观，物理性能，尺寸精度）都有直接的影响，设计时必须按如下原则：型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料现象。型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。系统流道应尽可能短，断面尺寸适当，尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压
10、力损失尽可能小。对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，及分流道尽可能平衡布置。浇口位置要适当， 尽量避免冲击嵌件和细小型芯， 防止型芯变形浇口的残痕不应影响塑件的外观。塑件采用潜伏浇口成型， 其浇注系统形式如图3-3 所示。潜伏浇口潜伏在模芯部分，潜伏浇口的锥角 为 18，倾斜角 为 50。主流道设计成圆锥型， 其锥角为 26内壁粗糙度 Ra 取 0.4m, 上端直径与注射机喷嘴相配合，下端直径为12 毫米。如图 3-3 所示。分流道截面设计成U形截面流道，加工较容易，且热量损失与压力损失均不大，为常用形式。 U 形截面分流道的尺寸可根据制品的壁厚、体积、形状复杂程度
11、及所用塑料的性能等因素确定，该塑料件采用TPU 塑料，根据经验分流道的半径R 可取 3。天津轻工职业技术学院8 54mm。如图 3-3 所示。图 3-3 浇注系统的设计第四章 选择注射机和标准模架4.1 初选注射机一、 注射量的选择在一个注射成型周期内，注射模内所需的塑料熔体总量 mi与模具浇注系统的容积和型腔容积有关，其值用下式计算：Mi=Nms+mj该塑料制品单件重ms17g，N为型腔数目， 本模具型腔数目为1，浇注系统和飞边所需的塑料质量根据经验一般为1020g，对于此模具的浇注系统和飞边所需的塑料质量 mj, 取 15g。设计注射模时，必须保证Mi小于注射机允许的最大注射量MI，即满足
12、注射量MIMi /0.8式中：MI额定注射量（ g） ；Mi塑件与浇注系统凝料的重量和（g） ；该制品单件重 2 g;共 4 件；浇注系统估算取 8g；所以 Mi =171 + 15 = 32g即 Mi /0.8 =32/0.8g = 40g 二、注射压力的选择天津轻工职业技术学院9 p注p成型查手册 TPU 塑料成型时的压力p成型=80120Mpa 三、锁模力计算锁模力P 锁模力 PF 式中：P塑料成型时型腔压力， TPU 塑料的型腔压力 p=80Mpa；F浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和（mm2） 。各型腔及浇注系统及各型腔在分型面上的投影面积（尺寸参照图3-3） ；根据以上分析、计算
13、，查教材表4-2 初选注射机型号为： XS-ZY-125。4.2 注射机的规格参数注射机 XS-ZY-60 有关参数如下：最大注射量 125克最大注射压力 1460公斤/ 平方厘米锁模力 90吨最大成型面积 320平方厘米装模高度 200-300毫米最大开模行程 300毫米喷嘴圆弧半径 12毫米喷嘴孔直径 4毫米4.3 选模架一、计算模架中 A、B、C板的厚度本模具为非标准模架A板：水道直径制件凹入部分余量=103.5 20=33.5；B板：根据制件高度 +水道+余量=10+10+16 ，高度取 3540取 36，B板型芯高度与 B板同高，则 B板型芯高度为 36；C板：推杆固定板的高度与推板
14、的高度与制件的高度之和加点余量取102；天津轻工职业技术学院10 二、 计算模架外形尺寸由于本模架为非标准模架， 在不防止模架变形的基础上， 根据经验和选择的注塑机最大装模高度来计算模架的尺寸。所以根据以上分析，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。模架具体结构如图4-3 所示。图 4-3 模架结构天津轻工职业技术学院11 4.4 校核注射机一、注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核由于在初选注射机和选用标准模架时是根据以上四个技术参数及计算壁厚等因素选用的，所以注射量、锁模力、注射压力、模具厚度不必进行校核，已符合所选注射机要求。二、开模行程的校核注射机最大开模行程S：S2
15、h件+h浇+（510）式中h件塑料制品高度（ mm） ；h浇浇注系统高度（ mm） 。取制件和浇注系统所需的开模行程应为：2 h件+ h浇+(510)=210+78+(510)mm=108mm, 取 108mm 即注射机开模行程S=300mm大于取制件和浇注系统所需的开模行程108mm， 故注射机的开模行程满足要求。三、 模具在注射机上的安装该注射模具外形尺寸为 470X295毫米，小于注射机拉杆间距和最大模具厚度，可以方便的安装在注射机上。天津轻工职业技术学院12 第五章 冷却系统和排气系统的设计5.1 冷却系统的设计注射模具的温度对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率及塑件的质量都有重要的影响。 注射模中设置温度调节系统的目的，就是要通过控制模具温度， 使注射机具有良好的产品质量和较高的生产效率。冷却回路的设计应做到回路系统内流动的介质能充分吸收成型塑件所传到的热量，使模具成型表面的温度稳定地保持在所需的温度范围内，并且要做到使冷却介质在回路系统内的流动畅通，无滞留。模具冷却系统的过程中，还应同时遵循：1. 冷却水孔到型腔表面的距离相等；2. 冷却水道的数量尽量多，孔径尽量大；3. 冷却水孔道不应穿过镶块或其接缝部位，以防漏水；4. 进水口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设在注塑机的背面；5. 冷却水孔应避免设
