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1、- 1 -球形端盖注塑模具设计绪论模具乃工业的基础，随着工业的发展，产品的品种和数量不断增加，使模具的需求也不断增加，而对模具的质量要求也越来越高。因此设计出合格的模具关系到国民经济的发展，关系到社会主义的建设，关系到全面“全面建设小康社会”的进程！注塑成型是塑料成型的主要方法之一，用注塑成型方法加工的塑料制品，不仅可以成型复杂结构的制品，而且制品精度高，质量好，注塑成型的生产率也高。由于塑料的物理性能化学性能与其它材料不同，因此注塑塑料制品的设计与成型加工以及模具设计亦有它独特的一面。要设计出结构合理，造型优美，经济耐用的塑料制品，不但要考虑塑料本身的特性，而且要考虑到塑料成型的工艺，模具的
2、结构，制品的使用环境以及制品的经济效益。为制得理想的模塑制品，除选用合适的塑料品种以外，还必须考虑塑料制品的模塑工艺性。塑料制品的模塑工艺性与模具设计有着密切的关系，然而模具是根据制品设计的，因此，制品设计能适应模塑工艺要求，才能设计出合格的模具结构。由此而见，根据模塑工艺要求设计制品关系到制品的顺利制造，提高制品质量和生产效率及降低成本等问题。该制品为球形端盖，材料是尼龙 1010，属于热塑性塑料，从使用性能上看该塑料性质坚韧、耐磨、耐疲劳、耐油、耐水、抗霉菌，其尼龙 1010 半透明，吸水性较小，且熔点高。从成型工艺看，其属于结晶型塑料，熔融温度范围窄，且热稳定性能差，温超过 300、滞留
3、 30 分钟即分解，且流动性能好，容易溢料，易发生“流涎现象”成型收缩率大，易发生缩孔、凹痕，所以成型条件要稳定，料温不宜超过 300，应该低模温低料温，高注射压力以及采用白油脱模剂等措施！该制件的结构特征可知， （1）其内部有一倒钩式凸台，因此需要内抽芯机构，内抽芯不同于一般的侧向分型与抽芯机构，因为它不能有很大的抽拔距，也很难利用开模合模动力；（2）由于制件外围有一圆环凸缘，由此又需要二级脱模机构，脱模机构的简单与否对模具的结构复杂程度和制造成本有很大的影响；（3）由于该材料为尼龙 1010，其成型工艺比较复杂，根据本材料的成型工艺特- 2 -性，设计合格的模具结构和成型工艺参数的选定是其
4、又一个难点；（4）考虑到耗费，成本，成型周期，生产效率及后序加工方面，要才用合适的浇注系统，根据当前模具技术水平，选用效率高，耗费低的无流道浇注系统较为方便；，因此设计和各的无流道模具又是本模具设计的一个核心。总上所述，根据材料的成型工艺特点，选定合适的注塑工艺参数，设计出合格的型腔型芯，设计简单可靠的内抽芯机构和二级脱模机构，设计高效率，低成本的无流道浇注系统是本设计的几个关键所在，技术所在。- 3 -球形端盖注塑模具设计第 1 章.模塑工艺规程的编制：1.1. 塑件工艺性分析：1.1.1.塑件的原材料分析；塑件的材料才用尼龙 1010，属于热塑性塑料，从使用性能上看该塑料性质坚韧、耐磨、耐
5、疲劳、耐油、耐水、抗霉菌，其尼龙 1010 半透明，吸水性较小，且熔点高。从成型工艺看，其属于结晶型塑料，熔融温度范围窄，且热稳定性能差，温超过 300、滞留 30 分钟即分解，且流动性能好，容易溢料，易发生“流涎现象”成型收缩率大，易发生缩孔、凹痕，所以成型条件要稳定，料温不宜超过300，应该低模温低料温，高注射压力以及采用白油脱模剂等措施！1.1.2.塑件结构和尺寸精度及表面质量分析：（1）结构分析：从零件图上分析，该零件总体形状为球形，在边缘有一周凸缘，高位 14MM，内部有一倒钩形凸台，内宽为直径 6MM，外宽为直径 10MM，零件为中心对称形状，因此该模具设计时要使用内抽芯机构和二级
6、脱模机构，成型该零件的模具属于中等复杂程度的注塑模具结构！（2）尺寸精度分析：如图（1）所示：- 4 -图（1）由于该零件尺寸未标注，未注公差的精度按 MT6 计算，则零件图中各个尺寸为： ， ， ， ， ， ， ，86.010.14R0.13564.078074.18.02627.0402.6 ， ， 。23.09.016.由于该工件的精度不高，对应的模具相关零件的尺寸加工容易保证；从零件的确厚来看,壁厚最大处为 10MM，最薄处为 5MM，壁厚较均匀，有李于零件的成型。（3）表面质量的分析：该表面没有特别的要求，保证一般质量即可，没有缺陷，毛刺，内部不得有导电杂质，但尼龙 1010 的成型
7、过程不稳定，较复杂，故要做好工艺安排。1.2.计算塑件的体积和质量：塑件的体积 V=顶圆的体积 +凸缘的体积 +内凸台的体积1V2V3V顶圆体积=大球缺体积小球缺体积=1/3H(3r-H)- h(3r-h)13/I=1/3 x (3x14012)49x(3x1357)2=41081 3m=14（ ）V294=1824 3- 5 -9x3V25=706 3mV= +V31=41081+1824+706=44 3c查资料得：尼龙的密度为；1.05g/ .3cmM= V =44x05=46g考虑实际情况，采用一模一腔的模具结构，并初步选用 XS-ZY-1000 的注塑机。1.3.塑件注塑工艺参数的确
8、定：查阅相关资料及参考工厂实际情况，PA1010 的成型工艺参数初步选定为：（试模时可根据实际情况调节）查中国模具设计大典，PA1010 的滞流温度为 200，分解温度为 300，由此可以选定工艺参数为：料筒温度：后段：190-210中段：200-220前段：210-230预热：100-110，时间 12-16S；喷嘴温度为：210-220注塑压力为：90MPa注塑时间为：30S; 保压：10S； 冷却：20S； 高压：5S；总周期：120S：- 6 -第 2 章.注塑模的结构设计：注塑模具的结构设计主要包括：分型面的选择，模具型腔数目的确定，型腔的排列方式，冷却水道布局，浇口位置的设置，模具
9、工作零件的结构设计，侧向分型与抽芯机构的设计，推出机构的设计等内容。2.1.分型面的选择：模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构，复杂程度，模具的制造难易，模具的成本，所以要根据分型面的选择原则和塑料成型要求来选择合适的分型面。图（2）- 7 -此种分型制品的方位便于脱模，开模后制品留在动模部分，这样便于利用成型设备脱模，同时降低了模具的复杂程度，减少模具加工难度又便于脱件，所以此种分型较为合理。2.2.浇注系统的设计：由于该模具为单型腔生产，考虑到塑料的塑料的耗费及成型周期以及后加工问题，该浇注系统采用无流道注塑模具浇注系统。由于该制件质量体积都不小，所以成型周期不宜短，因此不宜
10、采用井喷式热流道模具，由于尼龙 1010 的成型部稳定，又不能采用塑料绝热延伸式喷嘴，设计分析，采用空气绝热式延伸式喷嘴成型系统。中国模具设计大典说明，延伸式喷嘴有标准件，但喷嘴设计加工都比较方便，可以根据模具的具体形式自行设计延伸式喷嘴及浇口衬套。其形式如图（3）所示：图（3）空气绝热的延伸式喷嘴如上图所示，喷嘴通过直径 1MM，台阶长度 1MM 左右的点浇口直接注入型腔。采用空气绝热时，喷嘴与型腔在浇口附近系直接接触，因此有大量的热从喷嘴传向型腔。为了降低传热量，应该减少二者的接触面积，除浇口周围外将其余地区留作空气间隙。由于与喷嘴尖端接触处的型腔壁很薄，容易被喷嘴顶坏或变形，不能靠它来承
11、受喷嘴的全部推力，因此在喷嘴与模具之间还设计有一环形的承压面。2.3.抽芯机构的设计：根据制件的结构特征，其内部有一倒钩式小凸台，成型后不易脱模，因此要- 8 -设计已内抽芯机构；该内抽芯不同于一般的外抽芯机构，此机构不允许有侧向抽动距离，斜道主斜导柱也不可靠，因此只能采用弹性抽芯机构，所以要考虑分型型芯的往复左右运动;同时，根据制件和模具特征，该抽芯机构还要充当二级脱模机构和复位的任务。其结构形式如图（4）所示：尺寸及结构如图所示，该抽芯结构有固定的两个摆杆 1.2 完成，当模具在注塑时，其受内壁的压力处于闭合状态，当模具打开，动模后退，顶杆顶东向前推出时，由于内芯的弹簧的顶力下，两摆杆张开
12、，内凸台脱出，完成抽芯任务；当模具闭合时，定模推动型芯端部使脱模机构逐渐后退，运动到一定位置，动模推动推板使模具的脱模机构最终达到初始位置，此时完成了整个抽芯脱模的工作。说明：该摆杆形式的内抽芯机构比两活块形式的机构简单可靠，它很好的解决了活块运动时的定位和运动的可靠性，但也存在一定的问题，比如，两摆杆外摆时摆杆超出了内芯，这样在抽芯和复位过程中两摆杆的活动量要受到限制，同时在复位时候两摆杆会和定模产生接触及摩擦，这样会对摆杆的强度和表面质量提出一定的要求，对定模内表面也会产生一定的影响。但此只是次要矛盾不会影响主要矛盾，如果把摆杆的活动圆心设置在推杆中心会解决以上问题，但会使推杆和内芯的结构
13、复杂，强度也不易保证。该内芯的外形结构设计为圆型，其制造过程要不方形复杂，打磨圆面时候也没有平面简单，但圆型结构比方形结构在配合和运动过程中要方便。图 4 2.4.脱模机构的设计：- 9 -由制件的结构可知，该制件外围的凸缘需要采用二级脱模机构，当球盖内腔脱离凸模后，外凸缘要与推件板分离，这要求推件板停止运动，制件继续运动，或有一个超前运动，使制件与推件板分离。根据要求，结合模具结构，设计出了连杆式二级脱模机构；当连杆在凸台上时，推板向前运动能带动推杆推动推件板向前运动，在脱件后期，连杆脱离凸台，此时推板的运动不再带动推板，而只带动与型芯的连杆，此时制件与推件板产生相对运动，从而完成二级脱模。
14、其机构如装备图所示。具体尺寸看零件图。2.5.成型零件的结构尺寸：（1）凹模的结构设计：模具采用一模一腔结构的结构形式，由于采用无流道结构，所以在其上还要开设浇口衬套的位置，以及冷却水道。其结构如零件图所示；（2）凸模的结构：凸模的外型与零件内型相配合，内部还要设置弹性抽芯槽，以安装内抽芯机构，其大小与形状参考零件图。- 10 -第 3 章.模具设计的有关计算：3.1.型腔与型芯工作尺寸的计算：类别序号零件名称塑件尺寸 计算公式 工作尺寸0.14R 035.614R086. 03.1型腔内表面74.zMTSD%.maxax 25.90.135R 3.0716R2 型芯外表面64.078zMTS
15、d.miniin 25.092.01 0.41型腔的计算3 各尺寸高度7.0 )(5.0%maxMzidMTH 9.03223.06 07.46型芯的计算1 直径 23.01 zMTSD.maxax 8.1- 11 -上式中： 分别指塑料制品中的最大极限尺寸（MM） ；max.HD分别指塑料制品的最小极限尺寸（MM）;.inihd分别指塑件的最大，最小，平均收缩率（%） ；_.minaxidS分别指塑件和成型零件的尺寸公差。.MzT查相关资料得 PA1010 的收缩率 S=0.5%4%，平均收缩率 =2.25%，考虑制件minS的精度，及模具制造水平，取 /3；MT3.2.型腔侧壁厚度和底板厚
16、度的计算：（1）查相关手册知，该模具型腔压力 49MPa， 29MPa；由型腔底壁MPMP厚度 th 的经验公式得：th=(0.12-0.13)b(1.5-1.6)=0.18bB 为凹模型腔的内孔短边尺寸或其底面的受压宽度：b=100mmth=18mm(2)型腔侧壁厚度：Tc=0.20L+17 (L 为凹模型腔内孔边长尺寸)=20+17=37由于其为圆型内孔，比矩形受力稍小，因此可以圆整取 35mm;19.06 06.22 高度 1.03 )(5.0%.maxa MzidMTSH05.73- 12 -第 4 章.模具加热与冷却系统的计算：本塑件在注射成型时不要求有太高的模具温度，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：设模
