注塑模专业课程设计.doc

注塑模课程设计

王川

一、 塑件简介
1. 塑件名称：直通管
2. 产品构造尺寸（见产品图）
3. 生产量：月产量30万只
二、 塑件材料选取和特性
依照产品使用规定和性能规定，选取PE为塑件材料。

图1
1. 基本特性
聚乙烯塑料是塑料工业中产量最大品种。按聚合时采用压力不同可分为高压、中压和低压三种。低压聚乙烯分子链上支链较少，相对分子质量、结晶度和密度较高，因此低压聚乙烯比较硬，耐磨、耐蚀、耐热及绝缘性较好。高压聚乙烯分子带有许多支链，因而相对分子质量较小，结晶度和密度较低，且具备较好柔软性、耐冲击性及透明性。
聚乙烯无毒、无味、呈乳白色。密度为0.91~0.96g/cm，为结晶型塑料。聚乙烯有一定机械强度，但与其她塑料相比其机械强度低，表面硬度差。聚乙烯绝缘性能优秀，常温下聚乙烯不溶于任何一种已知溶剂，并耐稀硫酸、稀硝酸和任何浓度其她酸以及各种浓度碱、盐溶液。聚乙烯有高度耐水性，长期接触水其性能保持不变。聚乙烯透水气性能较差，而透氧气和二氧化碳以及许多有机物质蒸气性能好。聚乙烯在热、光、氧气作用下会产生老化和变脆。普通高压聚乙烯使用温度在80C左右，低压聚乙烯为100C左右。聚乙烯能耐寒，在-60C时仍有较好力学性能，-70C时仍有一定柔软性。
2. 重要用途
低压聚乙烯可用于制造塑料管、塑料板、塑料绳以及承载力不高零件，如齿轮、轴承等;高压聚乙烯惯用于制作塑料薄膜、软管、塑料瓶以及电气工业绝缘零件和包覆电缆等。
3. 成型特点
聚乙烯成型时，在流动方向与垂直方向上收缩差别很大。注射方向收缩率不不大于垂直方向收缩率，易产生变形，并使塑件浇口周边部位脆性增长；聚乙烯收缩率绝对值较大，成型收缩率也较大，易产生缩孔；冷却速度慢，必要充分冷却，且冷却速度要均匀；质软易脱模，塑件有浅侧凹时可强行脱模。
4. 制件规定
该塑件尺寸中档，外形为工字形，中间为圆筒形，两端大，中间小，需考虑侧向分型。塑件个某些壁厚均为6mm，属薄壁制品，其他尺寸如图2。普通精度级别IT=4为以便成型，以便开发模具，采用一模二腔，如需要可对制品进行后加工。该制件采用点浇口形式，以便成型。为以便加工和热解决，型腔和型芯采用某些拼镶构造。
（1） 制件表面光滑平整，不准有飞边、毛刺、及其他外观缺陷。
（2） 色泽均匀协调，不准有气泡，裂纹缩孔等缺陷。
（3） 制件尺寸规定在偏差范畴内，并达到所需要精度。
三、注塑工艺与模具构造方案
1.模具型腔数量与布局形式
依照塑件构造特点 ,为保证塑件表面质量和尺寸精度 ,决定采用一模二腔。
直通管零件在模具行业中应用较广,其注塑模普通常采用斜滑块抽芯机构,现我作了改进并设计了如图3 所示注塑模。构造很简朴,成型内孔型芯设计在定模某些,侧滑块设计在动模某些,斜导柱在定模某些。当动定模分模时,斜导柱开始抽芯动作,定模型芯开始脱模 两种动作同步进行定模型芯一方面起内孔成型作用,在抽芯过程中,它又起定位作用,使塑件不会包禅侧滑块任何一方。此构造在设计时应注意使斜导柱抽芯动作与定模型芯脱模动作同步结束,这样成型后塑件,就不要依托任何脱模装置,而自动脱落,便于实现自动化操作。此构造与普通斜导柱抽芯构造比较,可使模详细积缩小 ,节约了钢材,缩短了设计制造周期,减少了注射成型过程辅助时间,提高了工作效率。

图2
2.模具构造设计
通过对塑件工艺分析，依照塑件构造特点，按详细设计规定，这次注塑模构造设计重要涉及：分型面选取、模具型腔数目拟定及型腔排列方式、冷却水道布局及浇口位置设计、模具工作零件构造设计及侧向抽芯机构设计等内容。
直通管注射模为双分型面构造 ，模具构造如图 3所示 ，每个模腔均由定模型腔块与动模 3个侧滑块及型芯和推管闭合而成。模具设计为 1模 2腔 ,选用 2026模架 ,模具闭合高度为 240mm。塑件内部形状由推管及型芯成型 ,推管外径做为滑块闭合限位。为保证侧滑块在推管限位处吻合 ，模具上设立了圆锥定位销，以保证模具定向基准 ，保证模具侧滑块工作时定位平稳 ,受力均匀。模具在闭合时 ,为保证复位杆带动推板垫板、推板提前复位 ，除复位弹簧外 ,在定模上还设立了保证提前复位装置 ,由弹簧带动复位杆强行推动复位杆回位 ,这样 ,模具顶出系统就具备了定位强行回位及自身弹簧复位双保险 ,保证了推管提前复位到工作位置 ,防止了侧滑块与推管配合某些产生摩擦 ,避免了此处发生磨损。此时 ,当推动推板垫板推板回位时 ,又带动限位开关保证了模具顶出系统到达工作位置并连动机床进一步闭合模具到工作位置。
该塑件由于为薄壁件 ，因而模具采用了点浇口 ,这样可使塑料在通过进料口瞬间二次融化 ,提高了塑料流动性 ,有助于迅速布满型腔。
塑件悬臂某些由定模型腔块成型内壁 ,动模型腔块成型外壁 ，点浇口设在动模型腔块外壁一侧 ,增长了开模时塑件滞留在动模力量 ,开模后 ,塑件悬臂某些留在动模上 ,并处在完全释放无任何阻力状态。
3.模具工作过程
模具启动 ，定模上斜导柱带动侧滑块沿动模型腔块、垫板滑动 ,启动终了 ,机床顶出系统推动模具顶出系统带动推管将塑件推出 ,完毕模具一次工作过程。
因型芯成型塑件内部形状 ，为防止推管内壁在工作时磨损型芯成型某些 ，将推管与型芯配合处直径设计略不不大于型芯成型某些 ,这样 ,推管在工作时就完全离开型芯成型某些 ，起到了保护型芯作用。
4.分型面选取
a)分型面应选取在塑件外形最大轮廓处；
b)分型面选取应有助于塑件顺利脱模；
c)分型面选取应保证塑件精度规定；
d)分型面选取应满足塑件外观质量规定；
e)分型面选取要便于模具加工制造；
f)分型面选取应有助于排气。
综上所述，选取两边分模，分型面选在最上边底边。该塑件为机内骨架 ，表面质量无特殊规定 ，但在绕线过程中上端面与工人手指接触较多 ，因而上端面最佳自然形成圆角；此外 ，该零件高度为 44mm ，且垂直于轴线截面形状比较简朴与规范 ，故选取工字分型方式 ，这既可减少模具复杂限度、减少了模具加工难度又便于成型后出件。
该模具采用了 2个分型面 2次分型机构 ,侧向分型抽芯机构为斜导柱带动双锥形滑块进行抽芯 ，由于不便设立推杆 ，推出机构设计为推管推出 ，合理运用了模具内部空间。为减少成本及便于加工 ，在定模型芯内部设立一冷却水回路 ，以加强型芯内部冷却。
四、 注射机选用与模具类型
1. 计算单件塑件体积与质量
塑件体积计算，经计算塑件体积为V≈42cm
（1） 塑件密度，查表得聚乙烯密度为ρ=0.95g/cm
（2） 塑件质量为W=V×ρ=42×0.95= 39.9g
2.初步选用成型设备
采用一模2件模具构造，考虑其外形尺寸，注射时所需压力和工厂既有设备等状况，初步选用注射机型号为XS-ZY-125。
3.模具类型
依照塑件成型工艺方案拟定模具类型为注射模。
4.选用原则模架
依照构造草图，查原则手册，选用原则模架为180×150中派生型，原则模架选用程序及要点有：
a)模架厚度H和注射机闭合距离L关系为：

通过查表，计算模具闭合高度 ：
=A+B+30+30+C+25=25+75+30+30+90+25=275mm
b)开模行程与定、动模分开间距与推出塑件所需行程之间尺寸关系为：模具推出塑件距离须不大于顶出液压缸额定顶出行程；通过查表，计算模具闭合高度
c)选用模架在注射机上安装；
d)选用模架应符合塑件及其成型工艺技术规定。

五、 浇注系统设计
1. 浇注系统设计原则
a)理解塑料塑料成型性能
b)尽量避免或减少产生熔接痕；
c)有助于型腔中气体排出；
d)防止型芯变形和嵌件位移；
e)尽量采用较短流程布满型腔；
f)流动距离比和流动面积比校核。
2.浇注系统设计
(a)浇口套设计
浇口套普通采用碳素工具钢（如T8A、T10A等）制造，热解决淬火硬度为53~57HRC。由于初选注射机型号为XS-ZY-125，查表4.2得喷嘴圆弧半径为12mm，喷嘴孔直径为4mm 。主流道普通设计在浇口套中，为了以便注射，主流道始端球面必要比注射机喷嘴圆弧半径大1～2mm，防止主流道口部积存凝料而影响脱模，普通将主流道小端直径设计比喷嘴孔直径大0.5～1mm。
(b) 浇口设计
常用形式有：直接浇口、点浇口、侧浇口，本模具选用点浇口。浇口位置选取：尽量缩短流动距离、避免熔体破裂现象引起塑件缺陷、浇口应开设在塑件壁厚处、考虑分子定向影响、减少熔接良提高熔接强度。
依照塑件材料及形状 ，为保证型腔各部位均衡进料 ,防止塑件变形和缺料 ,浇口设计成 4处点浇口均匀分布形式 ,以便缩短流程 ,加快注射速率 ,减少流动阻力 ,这样可以做到进料点对称 ,充模均匀。为避免产生分子高度定向 ,局部应力增长 ,甚至开裂现象 ，将 4点浇口位置设于塑件外侧环形与
轮辐状加强筋交叉处(直径为 <5mm小圆柱上) 。这样 ,点浇口处制品壁厚增长 ,且其周边呈圆弧形过渡 ,就可防止上述现象发生。
此外 ，模具成型某些设计为镶拼组合式构造 ，4处点浇口设在定模镶块成型面上 ，有助于运用配合间隙排气 ，避免了因排气不良导致浇口部位塑料烧焦 ,而在制品上产生黑色条斑及黑点。
(c) 主流道设计 　
根据一模两件一次注射时所需塑料量 ，选定XS–ZY-125型注射机为成型设备。
依照设计手册查得XS-ZY-125型注射机喷嘴关于尺寸:
喷嘴前端孔径 　　=Φ4mm;
喷嘴前端球面半径 　　=12mm。
依照模具主流道与喷嘴关系 ，取主流道球面半径 R =13mm ，取主流道小端直径 d =4.5mm。
(d) 分流道及浇口设计 　
综合考虑塑件体积、壁厚、形状复杂限度、注射速率、分流道长度等因素 ，本模具分流道截面形状采用半圆形 ，查设计手册 ，取 R = 4mm。
依照塑件成型规定、型腔排列方式及成型时有助于填充、排气等因素 ，选用截面形状为矩形侧浇口较为抱负。其截形尺寸初选为 (b×l×h) 1mm×0.8mm×0.6mm ,试模时修正。
六、 模具有关设计
1.支承零部件设计
模具支承零件重要有支承板（动模垫板）、垫板（支承块）、支承块、支承板、支承柱（动模支柱）等。支承板设计规定是，具备较高平行度和必要硬度和强度。依照草图，本模具要用支承板，支承块。支承板厚度依照塑件在分型面上投影面积得其厚度为30mm.
2.合模导向机构设计
导向机构作用有：
a)定位作用；b)导向作用；c) 承受一定侧向压力。
导柱构造技术规定有：
a)导柱导向某些长度应比凸模端面高度8～10mm;
b)导柱前端应做成锥台形或半球形；
c)导柱应具备硬而耐磨表面和坚韧而不易折断内芯，多采用20钢（经表面渗碳淬火解决）或者T8、T10钢（经淬火解决），硬度为50～55HRC；
d) 导柱应合理均布在模具分型面四周，导柱到模具边沿应有足够距离，以保证模具强度；e)导柱固定端与模板之间普通采用H7/m6过度配合，导柱导向某些普通采用H7/f7间隙配合。

3.侧向分型抽芯机构设计
该塑件抽芯为外侧向分型抽芯 ，为此设计了 1套斜导柱滑块抽芯机构。滑块采用双滑块形式 ,外形为锥形 ，运用锥形模套对其进行定位和锁紧,既保证牢固可靠 ,又保证抽芯导滑动作平稳 ,并可使动、定模之间具备较高同轴度。抽芯时 ,滑块由连接板带动 ,两者之间用螺钉连接 ,加工简便。
4.推出机构设计
由于塑件加强筋容许有较大脱模斜度 ，依照塑件空心特点 ，在动模型芯和中间设计了推管 ,既简化了构造 ,还可使推出动作均匀、可靠。此外 ,还巧妙地运用动模型芯内部空间设立1复位杆,解决了外部不便设复位杆问题。
1)推出机构普通由推出、复位和导向三大部件构成。
2)推出机构按其推出动力来源可分为手动推出机构、机动推出机构和液压与气动推出机构等。手动推出机构是掼模具开模后，由人工操作推出机构推出塑件，它可分为模内手工推出和模外手工推出 两种。
3)推出机构按照模具构造征分为一次推出机构、定模推出机构、二次推出机构、带螺纹推出机构等。
4)推出机构设计规定有：
a)设计推出机构时应尽量使塑件留于动模一侧；
b)塑件在推出过程中不发征变形和损坏；
c)不损坏塑件外观质量；
d)合模时应使推出机构对的复位；
e)推出机构应动作可靠。
5）一次推出机构涉及：推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、活动镶块或凹模推出机构和多无综全推出机构等。
由上面构造草图和零件形状，推出机构选用推杆推出，拉料杆选用Z字型拉料杆。
5.排气方式
该模具为小型模具，可运用配合间隙排气、在分型面上开设排气槽、运用排气塞排气。
七、抽芯机构设计与计算
1.拟定抽芯距
抽芯距普通应不不大于成型孔 (或凸台)深度 ，本塑件孔壁 、凸台高度 相等 ，均为 = = (14 – 12.11) / 2 (mm) = 0.95mm
另加 3 - 5mm 抽芯安全系数 ，故去抽芯距 S =4.9mm。
2.拟定斜销倾角
斜导柱倾斜角α是斜抽芯机构重要技术参数之一 ，它与抽拔力以及抽芯距有直接关系 ,普通α= 15° ～25° ，本模具选用α= 20° 。
3.拟定斜销尺寸
斜导柱直径取决于抽拔力及其倾斜角度 ，经进行关于计算 ，取斜导柱直径 d =Φ14mm。
斜销长度应依照抽芯距、固定端模板厚度、斜销直径、斜角大小等因素拟定。依照公式 L = + + +
由于上模座板和上凸模固定板厚度尺寸尚不拟定 ，故初选 ha = 25mm (如在后续设计 ha 有变化则修正L 长度) ,取 D = 20mm ，经计算后 ，取L = 55mm。
由于塑件上具备外侧凹，其难点在于塑件不能直接从模具中脱出，此时需将成型线圈骨架侧凹模具零件作成活动侧型芯。在塑件脱模前先将侧型芯从塑件上抽出，然后再从模具中推出塑件，侧型芯安装在侧滑块上。如图2 所示。
4.侧滑块抽芯距计算

斜导柱由于抽芯距较大，采用斜导柱抽芯，斜导柱倾斜角取α= 20° ，锁紧块角α′ = α+ 3 = 23° ，其开模距

斜导柱抽芯力:

式中：F c—— 抽芯力N ;
A —— 塑件包络型芯面积为

p—— 塑件对侧型芯收缩应力(包紧力) ，其值与塑件几何形状及塑料品种、成型工艺关于，取p=
υ——热状态时对钢摩擦系数，取υ=0.2
α——侧型芯脱模斜度或倾斜角，取α = 30′=0.5°。

由塑料模手册查得斜导柱直径d = 14 mm。斜导柱长度L z ，如图4 所示:

图3 斜导柱长度计算简图

=
——斜导柱总长度
——斜导柱固定某些大端直径，取Φ20mm
h——斜导柱固定板厚度，取20mm
d——斜导柱工作某些直径，取14mm
s——抽芯距，取25mm

八、冷却系统设计
模具冷却采用循环水道 ,由于该塑件壁薄 ,过早冷却 ,注射时塑料会来不及布满形腔 ,因此水道采用了稍不不大于 3倍合理水道直径数值做为型腔面至水道中心距离 ,使模具模温均匀恰当 ,以适应在正常周期下工作需要。
冷却水回路布置：
(1)冷却水道应尽量多、截面尺寸应量大；
(2)冷却水道离模具型腔表面距离应尽量均匀，水道孔边到型腔表面距离为10~15mm；
(3)水道出入口布置，应使出入口温差尽量小；
(4)冷却水道应沿着塑料收缩方向设立；
(5)冷却水道布置应避开塑件易产生熔接痕部位。
九、校核模具与注射机关于尺寸
1.最大注射量校核
由式4.5，nm + m1≤Kmp知，mp为注射机容许最大注射量，n为型腔数，m单个塑件质量，m1为浇注系统所需塑料质量，K为注射机最大注射量运用系数，取0.8。
由前面计算可得：m=63g，n=1，m1=9g
即 1×3+9≤0.8Xmp
mp≥90g
经查得注射机最大注射量为125g，因此最大注射量满足规定。

2. 校核锁模力
由式4.6知，Fz=p(nA+A1)＜Fp，p为注射压力，查表取其值为：p=35MPa，
Fz=35×0.8x[1x3.14×30×30+1×3.4×10×10]=88KN
查表4.2得该注射机锁模力是900KN，因此满足规定。
3. 校核最大最小模厚
查表4.2得注射机XS-ZY-125得最大模厚为300mm，最小模厚为200mm，而Lm为275mm，即满足规定。
4.开合模行程校核
查表4.2得注射机XS-ZY-125最大开合模行程S=300mm，
S≥75+100+（5～10）=185mm，满足规定。