肥皂盒蓋塑料模具設(shè)計(jì)說明書0001

1、塑件的工藝性分析 1使用性能、制件技術(shù)要求和生產(chǎn)要求 該塑件為蓋狀，用于防塵。根據(jù)要求，采用大批量生產(chǎn)，采用注塑成型。 2了解塑件材料 選擇材料：高密度聚乙烯（ HDPE） 材料特性： 1.密度小，在 -75下保持軟質(zhì) 2. 耐酸堿及有機(jī)溶劑 3. 介電性能很好 4. 成本低，成型加工方便 應(yīng)用情況：常用于機(jī)器罩蓋手柄機(jī)床低速導(dǎo)軌滑道工具箱日用 品及周轉(zhuǎn)箱 成型條件：料筒溫度 200 300 模具溫度 10 60 成型收縮率 1.5% 5% 流動比（ L/T ） 200 600 密度（ g. cm-3） 0.9410.965 3. 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 （1）塑件厚度為 2 ，壁厚均勻，塑件成

2、型性能良好； （2）塑件本身有一定斜度，利于脫模； （3）從塑件結(jié)構(gòu)看，設(shè)置一個(gè)分型面 注射機(jī)的選擇 （一）注射機(jī)的初選 1塑件的體積計(jì)算 利用 PRO/E軟件進(jìn)行三維實(shí)體建模， 并可直接通過軟件進(jìn)行分析， 查詢到塑 件的體積為： 3 V=26.8 cm3 2.注射機(jī)的選用 選用注射機(jī)時(shí)，通常是以某塑件（或模具）實(shí)際需要的注射量初選某一公 稱注射量的注射機(jī)型號， 然后依次對該機(jī)型的公稱注射壓力、 公稱鎖模力、 模板 行程以及模具安裝部分的尺寸一一進(jìn)行校核。 以實(shí)際注射量初選某一公稱注射量的注射機(jī)型號；為了保證正常的注射成 型，模具每次需要的實(shí)際注射量應(yīng)該小于某注射機(jī)的公稱注射量，即： V實(shí) V

3、公 式子中， V實(shí) 實(shí)際塑件（包括澆注系統(tǒng)凝料）的總體積（ cm3 ）?？紤]到設(shè)計(jì) 為 2 腔，加上澆注系統(tǒng)的冷凝料， 查閱塑料模設(shè)計(jì)手冊的國產(chǎn)注射機(jī)技術(shù)規(guī)范及 特性，可以選擇 XSZY 125. 其技術(shù)參數(shù)如下： XS-ZY-125 注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 型 項(xiàng)號 目 單位 XS-ZY-250 額定注射量 cm3 125 螺桿直徑 mm 42 注射壓力 MPa 120 注射行程 mm 115 注射時(shí)間 s 1.6 鎖模力 kN 900 螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 29,43,56,69,83,101 拉桿內(nèi)間距 mm 260290 最大開（合）模行程 mm 300 模具最大厚度 mm 300 模具最

4、小厚度 mm 200 鎖模形式 雙曲肘 噴嘴口直徑 mm 3 定位孔直徑 mm 160 噴嘴球半徑 mm SR12 （二）注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核和最終選擇 1.注射量的校核 由公式： K V 公V件+ V 澆 式中， V公注射機(jī)的的最大注射量（ cm3 ） V 件幾個(gè)塑件的體積和（ cm3 ） V 澆 澆道凝料和飛邊的體積（ cm3 ） K 利用系數(shù)， K=0.8 所以 K V 公 0.8125=100 cm3V件+ V 澆 =26.8 2+10=63.6 cm3 滿足要求 2. 注射壓力的校核 該項(xiàng)工作是校核所選注射機(jī)的公稱壓力 P 能否滿足塑件所成型時(shí)需要的注 射壓力 P0，其值一般為 70

5、150MPa，通常要求 P P0。我們這里選 70MPa。 3鎖模力的校核 鎖模力是指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對模具所施加的最大夾緊力， 當(dāng)高壓的塑料熔 體充填模腔時(shí)， 會沿鎖模方向產(chǎn)生一個(gè)很大的脹型力。 為此， 注射機(jī)的額定鎖模 力必須大于該脹型力，即： F鎖F 脹 = A 分 P 型 F 鎖注射機(jī)的額定鎖模力（ N）； P型模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力（ MPa）；一般為注射壓力的 0.3 0.65 倍，通常取 20 40MPa。我們這里選 P 型 =30MP。a A 分塑料和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和（ mm） 由 PRO/E分析面測量， 可得投影面積為 102.4cm ，澆注系統(tǒng)的投影面積

6、不超 過 10cm2 F 鎖 F 脹 = A 分 P型 = 102.4 230100=6.444 105（N） 而鎖模力為 900KN ，大于 644.4KN，符合要求 。 4. 開模行程的校核 開模行程是指從模具中取出塑料所需要的最小開合距離， 用 H表示，它必須 小于注射機(jī)移動模板的最大行程 S。由于注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)不同，開模行程可按 以下兩種情況進(jìn)行校核： 一種是開模行程與模具厚度無關(guān)； 二種是開模行程與模 具厚度有關(guān)。 我們這里選用的是開模行程與模具厚度無關(guān)， 且是單分型面注射模 具。 1、當(dāng)開模行程與模具厚度無關(guān)時(shí) 這種情況主要是指鎖模機(jī)構(gòu)為液壓 - 機(jī)械聯(lián)合作用的注射機(jī)， 其模板行

7、程 是由連桿機(jī)構(gòu)的做大沖程決定的， 而與模厚度是無關(guān)的。 此情況又兩種類型： 對單分型面注射模，所需開模行程 H 為： S H = H1 + H2 + （510） mm 式中， H1塑件推出距離（也可以作為凸模高度） （mm）； H2 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑高度（ mm）； S 注射機(jī)移動板最大行程 （ mm）； H 所需要開模行程 （ mm）。 而我們這里通過資料可得出： H = 10 + 100 + 8 = 118 mm 300 mm。 5. 模具安裝部分的校核 注射模的動、定模閉合后 , 沿閉合方向的長度叫做模具厚度或稱模具閉合高 度。由于注射機(jī)的動模和定模固定板之間的距離都具有一定的調(diào)節(jié)

8、量h,因此 , 對安裝使用的模具厚度有一定的限制。一般情況下 ,實(shí)際模具厚度 Hm 必須在注 射機(jī)允許安裝的最大厚度 Hmax 及最小厚度 Hmin 之間。即 HminHm Hmax 其中 Hmax = Hmin h 若 Hm Hmax ,就只能重新設(shè)計(jì) 模具厚度或更換注射機(jī)，以滿足合模要求。 該模具的外形尺寸為 400 mm400mm，XS-ZY-125型注射機(jī)模板最大安裝尺寸 為 428mm 458mm，故能滿足模具安裝要求。 模具厚度 H=290 mm Hmin =200 mmHm Hmax=300 mm 分型面的選擇 分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。 一副模

9、 具根據(jù)需要可能有一個(gè)或兩個(gè)以上的分型面， 分型面可以是垂直于合模方向， 也 可以與合模方向平行或傾斜，我們在這里選用與合模方向傾斜。 1、分型面的形式： 分型面的形式與塑件幾何形狀、 脫模方法、 模具類型及排氣條件、 澆口形式 等有關(guān)，我們常見的形式有如下五種：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階 梯分型面、曲線分型面。 2、分型面的選擇原則： a）、便于塑件脫模： 、 在開模時(shí)盡量使塑件留在動模內(nèi) 、應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯 、應(yīng)合理安排塑件在型腔中的方位； b）、考慮和保證塑件的外觀不遭損壞 c）、盡力保證塑件尺寸的精度要求（如同心度等） d）、有利于排氣 e）、盡量使模具加工方便 3、我

10、們這里選擇曲線分型面 紅色線條為分型線 型腔數(shù)目的決定及排布 為了使模具與注射機(jī)的生產(chǎn)能力的匹配， 提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性， 并保證塑 件體精度，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確定型腔數(shù)目，常用的方法有四種： a）、根據(jù)經(jīng)濟(jì)性能 確定型腔數(shù)目； b）、根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目； c）、根據(jù)注射機(jī) 的最大注射量確定型腔數(shù)目； d）、根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目。我們這里選用 a），其計(jì)算過程如下： 我們設(shè)型腔數(shù)目為 n，制品總件數(shù)為 N，每一個(gè)型腔所需的模具費(fèi)用為 C1， 與型腔無關(guān)的模具費(fèi)用為 C，每小時(shí)注射制品成型的加工費(fèi)用為 y（元 h）， 成型周期為 t（min），則： 模具費(fèi)用為 X M nC1 C

11、 0 （元）， 注塑成型費(fèi)用為 Xs N（ yt ） （元）， 總成型加工費(fèi)用為 X XM XS ，即 為使總的成型加工費(fèi)用最少， 即令ddxn ，則有 ： 所以 n Nyt 。 。 60C1 N( yt)( 60 n12 ) C1 n 對于高精度制品， 由于型腔模具難以使各型腔的成型條件均勻， 故通常推薦型腔 數(shù)目不超過個(gè)， 塑料件的精度為 6 級左右， 以及模具制造成本、 制造難度和生 產(chǎn)效率的綜合考慮， 型腔數(shù)目初定為 2 腔，排布形式為矩形的平衡布局 （詳細(xì)的 布局參見零件布局圖） 。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1）流道應(yīng)盡量減少彎折，表面粗糙度為1.6 0.63 2）需要考慮模具是否

12、一模多腔， 按照型腔布局， 盡量與模具中心線對稱 3）塑件制品投影面積較大時(shí)， 應(yīng)避免在模具的單面開設(shè)澆口， 否則會造成注射 壓力不均，影響塑件內(nèi)部質(zhì)量。 4）應(yīng)考慮澆口的去除和修正，保證制品美觀。 5）一摸多件，不要將大小相差懸殊較大的塑件放在一起。 6）避免熔融的塑料直接沖擊小直徑型芯及嵌件， 以避免產(chǎn)生彎曲或折斷。 7）滿足其他情況下，應(yīng)選擇盡量短的行程， 減少填充時(shí)間。 8）保證順利引導(dǎo)熔融的塑料填充到各個(gè)部位， 并在填充中不產(chǎn)生渦流、 紊亂現(xiàn) 象，使型腔內(nèi)的氣體順利排出模外。 9）成批生產(chǎn)時(shí)，在保證塑料制品質(zhì)量的前提下，需縮短冷卻時(shí)間和成型周期。 10）主流道會有收縮現(xiàn)象，如果塑料制

13、品各個(gè)部位精度要求較高時(shí)，主流道應(yīng) 留有加工余量或者修正余量。 1、澆注系統(tǒng)的組成 圖四 澆注系統(tǒng)的組成 所謂注射模的澆注系統(tǒng)是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動通道。 其作用是使塑件熔體平穩(wěn)而有序地充填到型腔中， 以獲得組織致密、 外形輪廓清 晰的塑件。 因此，澆注系統(tǒng)十分重要。 而澆注系統(tǒng)一般可分為普通澆注系統(tǒng)和無 流道澆注系統(tǒng)兩類。 我們在這里選用普通澆注系統(tǒng)， 它一般是由主流道、 分流道、 澆口和冷料穴四部分組成，如圖四所示： 2、澆注系統(tǒng)各部件設(shè)計(jì) A、主流道設(shè)計(jì)： 1. 主流道的作用 主流道也叫著進(jìn)料口， 是熔融的塑料最先經(jīng)過的地方。 主流道的大小和塑料 進(jìn)入型腔的速度及充模時(shí)間

14、有著密切關(guān)系。 若主流道太大， 其主流道塑料體積增 大，回收冷料多，冷卻時(shí)間增長，使包藏的空氣增多，如果排氣不良，容易在塑 料制品內(nèi)造成氣泡或組織松散等缺陷， 影響塑料制品質(zhì)量， 同時(shí)也容易造成進(jìn)料 時(shí)形成漩渦及冷卻不足， 主流道外脫模困難； 若主流道太小， 則塑料在流動過程 中的冷卻面積相應(yīng)增加， 熱量損失增大， 粘度提高，流動性降低，注射壓力增大， 易造成塑料制品的成型困難。 通過對主流道作用的了解， 我們不難看出， 主流道的設(shè)計(jì)直接影響到塑件能否順 利的脫模和塑件質(zhì)量是否滿足要求等。所以，主流道的設(shè)計(jì)，必將加以重視。 2. 主流道的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 主流道是連接注射機(jī)噴嘴與分流道的一段通道， 通

15、常和注射機(jī)噴嘴在同一軸 線上，斷面為圓形，帶有一定的錐度，其主要設(shè)計(jì)點(diǎn)為： 主流道圓錐角 =2o6o，對流動性差的塑件可取 3 o6o，內(nèi)壁粗糙度為 Ra0.63 m。 主流道大端呈圓角， 半徑 r=1 3mm，以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時(shí)的阻力。 在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，主流道應(yīng)盡可能短，一般小于60mm，過長則 會影響熔體的順利充型。 對小型模具可將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成整體式。 但在大多數(shù)情況下是 將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成兩個(gè)零件， 然后配合固定在模板上。 主流道襯套與 定模座板采用 H7/m6 過渡配合，與定位圈的配合采用 H9h9 間隙配合。 主流道襯套一般選用 T8、T10 制造，熱處

16、理強(qiáng)度為 52 56HRC。 3. 主流道尺寸的確定 主流道為直接與注塑機(jī)的噴嘴連接的部分。便于流道凝料從主流道襯套 中拔出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形。 錐角 4 粗糙度 Ra 0.63取 Ra 0.5，與噴嘴 對接處設(shè)計(jì)成半球形凹坑，球半徑略大于噴嘴頭半徑。取 R=13mm。 小端直徑 取 5mm。 主流道直徑計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式： D 式中 D 主澆道大頭直徑 mm 3 V 流經(jīng)主澆道的熔體體積 cm3 K 因熔體材料而異的常數(shù) 表 3.4 K 值 塑料種類 PS PE PP PA PC POM CA K值 2.5 4 5 1.5 2.1 2.25 故 D=6mm 主流道襯套的材料常用 T8A、T10

17、A制造，熱處理后硬度為 5055HRC。主流 道襯套與定模板采用 H7/m6的過渡配合。 主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成整體式 , 其 結(jié)構(gòu)形式如圖。 B、分流道的設(shè)計(jì) 分流道就是主流道與澆口之間的通道， 一般開設(shè)在分型面上， 起分流和轉(zhuǎn)向 的作用。多型腔模具必定設(shè)計(jì)分流道， 單型腔大型腔塑件在使用多個(gè)點(diǎn)澆口時(shí)也 要設(shè)置分流道。 分流道的截面形狀：通常分流道的斷面形狀有圓形、矩形、梯形、 U 形和 六角形等。為了減少流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失，提高效 率，我們這里就選用圓形分流道， 如圖六。因?yàn)閳A形截面 分流道的效率是分流道中效率最高的，固選它 分流道的尺寸： 因?yàn)楦鞣N塑料的流動性有差異， 圖六 圓

18、形流道 所以可以根據(jù)塑料 的品種來粗略地估計(jì)分流道的直徑，常用塑料的分流道 直徑推薦值如下表一。 但對于壁厚小于 3mm，質(zhì)量在 200g 以下的塑料，可用此經(jīng)驗(yàn)公式確定其流 道直徑： 式中 ， m流經(jīng)分流道的塑料量（ g）； L分流道長度（ mm）； D分流 道直徑（ mm）。對于黏度較大的塑料，可按上式算得的 D 值再乘以 1.21.25 的 系數(shù)。我們這里取 m=60*1.05=63g， L=50mm 。固分流道尺寸為 1.2D，即 D=1.2D=1.20.265634 50=8（ mm）。所以S=8*8/2 21.2 2=72.4（mm2） 分流道的布置：分流道的布置取決于型腔的布局，

19、兩者相互影響。分流 道的布置形式分平衡式與非平衡式兩類，這里我們選用的是平衡式的布置方法。 分流道與澆口的連接： 分流道與澆口的連接處應(yīng)加工成斜面， 并用圓弧過 渡，有利于塑料熔體的流動及充填。 C、澆口的設(shè)計(jì)： 澆口是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。 澆口的形狀、位置和尺寸對塑件的質(zhì)量影響很大。 澆口的理想尺寸很難用理論公式計(jì)算，通常根 據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定， 取其下限，然后在試模過程中逐步加以修正。一般澆口的截面積 為分流道截面積的 3%9%，截面形狀常為矩形或圓形，澆口長度為 0.5 2mm， 表面粗糙度 Ra 不低于 0.4 m。 澆口的結(jié)構(gòu)形式很多， 按照澆口的形狀

20、可以分為點(diǎn)澆口、 扇形澆口、 盤形澆 口、環(huán)形澆口、及薄片式澆口。而我們這里選用的是點(diǎn)澆口。簡圖如圖七 圖七 點(diǎn)澆口 澆口的截面一般只取分流道截面積的 3 9，澆口的長度約為 0.5mm 2mm， 現(xiàn) 在 可 算 出 我 們 需 要 的 澆 口 面 積 S=5 s=3.9 mm2 。 澆口位置的選擇直接影響到制品的質(zhì)量問題， 所以我們在開設(shè)澆口時(shí)應(yīng)注意 以下幾點(diǎn)： 澆口應(yīng)開在能使型腔各個(gè)角落同時(shí)充滿的位置。 澆口應(yīng)設(shè)在制品壁厚較厚的部位，以利于補(bǔ)縮。 澆口的位置選擇應(yīng)有利于型腔中氣體的排除。 澆口的位置應(yīng)選擇在能避免制品產(chǎn)生熔合紋的部位。 對于帶細(xì)長型芯的模具， 宜采用中心頂部進(jìn)料方式， 以避

21、免型芯受沖擊變 形。 澆口應(yīng)設(shè)在不影響制品外觀的部位。 不要在制品承受彎曲載荷或沖擊的部位設(shè)置澆口。 排氣措施和冷料穴以及凝料推桿的設(shè)計(jì) 塑料注射模具的型腔，在熔融塑料填充過程中，除了模具型腔內(nèi)有空氣外， 還有塑料受熱而產(chǎn)生的氣體， 所以模具設(shè)計(jì)中這個(gè)環(huán)節(jié)也尤為重要。 3.5.1 排氣措施 1. 排氣方式 1）利用模具零部件的配合間隙及分型面自然排氣。 2）開設(shè)排氣槽排氣。 3）采用粉末燒結(jié)合金塊排氣。 4）采用強(qiáng)排氣措施 在氣體匯合的封閉部位，設(shè)置排氣桿或真空泵排氣；但這 種排氣方法會在塑件上留下桿件痕跡。 2. 開設(shè)排氣槽的要點(diǎn) 1）根據(jù)進(jìn)料口的位置，排氣槽應(yīng)開設(shè)在型腔最后充滿的地方。本次

22、設(shè)計(jì)根據(jù)澆 口的位置和零件的形狀，利用凹模板與推件版之間的空隙來排氣。 2）盡量把排氣槽開設(shè)在模具的分型面上。該模具設(shè)計(jì)中，底部有一小孔成型需 要用到型芯，在型芯設(shè)計(jì)好以后上面留有一段間隙，也是用來排氣的。 3）排氣槽不可開設(shè)在人工操作的一方，此次設(shè)計(jì)滿足這一點(diǎn)要求 4）排氣槽的尺寸，根據(jù)塑料的流動性來選擇。因?yàn)楸敬蔚呐艢獯胧┲饕脙?板之間的間隙還有型芯預(yù)留的部分，尺寸在允許的范圍內(nèi)。 3.5.2 冷料穴與凝料推料桿的設(shè)計(jì) 冷料穴一般設(shè)在主流道對面的動模板上。 當(dāng)分流道較長且到澆口有拐角， 也 應(yīng)開設(shè)冷料穴。其作用就是存放料流前峰的“冷料” ，防止“冷料”進(jìn)入型腔而 其結(jié)構(gòu)如圖五： 形成接

23、縫； 此外，在開模時(shí)又能將主流道凝 料從定模板中拉出。 冷料穴的尺寸宜稍大于 主流道大端的直徑， 長度約為主流道大端直 徑。冷料穴的形式有三種： 一種是與推桿匹 配的冷料穴；二種是與拉料桿匹配的冷料 穴；三種是無拉料桿的冷料穴。 我們這里選 1. 用與推出桿匹配的倒錐形冷料穴， 圖五 冷料穴 2. 1 定位圈 2 冷料穴 3. 3 推 桿 4 動模板 由于一模四腔的設(shè)計(jì)，分流道也比較長，所以冷料穴應(yīng)開在分流道的拐角處。 根據(jù)分流道的大小， 選擇合適的冷料穴大小即可。 本次設(shè)計(jì)的冷料穴大小為一直 徑為 4mm深為 5mm的槽。 2. 凝料推料桿的設(shè)計(jì) 為了使得凝料脫離， 便于下次成型， 必須使凝

24、料脫離流道。 設(shè)計(jì)時(shí)采用了彈 簧，利用彈簧的自動作用， 在開模后實(shí)現(xiàn)自動斷料。 推料桿的尺寸是根據(jù)流道的 大小確定的。 成型零件的設(shè)計(jì)工作尺寸計(jì)算 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件即成型零件設(shè)計(jì)， 包括型腔、 型芯、 鑲塊和成型桿等。設(shè)計(jì)成型零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求， 確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然 后根據(jù)成型零件的加工、 熱處理、 裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 計(jì)算成型 零件的工作尺寸，對關(guān)鍵零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。 5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 從材料來講，成型零件一般由優(yōu)質(zhì)鋼材制作。成型零件與塑料直接接觸， 承受著料流的高

25、速沖刷、脫模時(shí)塑件給予的摩擦力、 高壓高溫塑料熔體的擠壓力， 因此要求其有足夠的強(qiáng)度、 剛度、 硬度和耐磨性。 當(dāng)成型有腐蝕性氣體產(chǎn)生的塑 料時(shí)，模具材料還需具備良好的耐腐蝕性或表面鍍硬鉻。 成型零件一般都應(yīng)進(jìn)行 熱處理或預(yù)硬化處理，要求熱處理變形量小，硬度達(dá) 30HRC 以上，為減小流阻 力，一般粗糙度 Ra值取 0.4 um以下。 模具的材料選擇預(yù)硬化型塑料模具鋼中的 3Cr2Mo(GB/T 1299-2000)。 3Cr2Mo 是國際上廣泛應(yīng)用的預(yù)硬型塑料模具鋼， 其綜合力學(xué)性能好， 淬透型高， 可以使較大截面的鋼材獲得較均勻的硬度， 并具有很好的拋光性能， 表面粗糙度 低。用該鋼制造模

26、具時(shí)， 一般先進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理， 硬度為 2835HRC(即預(yù)硬化)， 再經(jīng)冷加工制造成模具后， 可直接使用。 這樣既保證模具的性能， 又避免熱處理 引起模具的變形。 因此，該鋼種宜于制造尺寸較大或形狀復(fù)雜、 對尺寸精度與表 面粗糙度要求較高的塑料模具和低熔點(diǎn)合金。 1凹模（或型腔）的設(shè)計(jì) 型腔是成型塑件外表面的凹狀零件，按其結(jié)構(gòu)不同，可分為整體式和組合 式兩類。該塑件底面較為簡單，通過比較，采用整體式的凹模結(jié)構(gòu)。整體式凹模 結(jié)構(gòu)比較牢固， 不易變形， 成型塑件的表面不會有模具的接縫痕跡。 當(dāng)塑件形狀 簡單時(shí)，制作整體式凹模比較容易。 用多腔模生產(chǎn)中小型制件時(shí)， 常采用在一塊 材料上整體加工單個(gè)凹

27、模或多個(gè)凹模， 然后再將他們嵌入到模板內(nèi)。 各單個(gè)凹模 一般采用冷擠壓、電加工、電鍍等方法制作。 由于該塑件屬于小型制品且為多型腔模具，所以采用整體嵌入式凹模，凹 模和固定板之間采用過渡緊配合甚至過硬配合，以便使凹模固定牢靠。 2型芯（或凸模）的設(shè)計(jì)： 型芯是成型塑件內(nèi)表面的零件。 型芯按其結(jié)構(gòu)也可分為整體式和組合式， 整體式 其結(jié)構(gòu)牢固，不會使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡，但不便加工，且消耗的模具鋼多，且 熱處理不方便， 常用于形狀簡單的中小型模具或工藝試驗(yàn)?zāi)＞摺?組合式凸模是由 兩個(gè)或兩個(gè)以上的零件組合而成的凸模。 應(yīng)用于凸模形狀復(fù)雜時(shí)， 設(shè)計(jì)成通孔臺 肩式，凸模帶有臺肩，從下面嵌入模板，再用墊板螺

28、釘緊固，是最常用的方法。 在設(shè)計(jì)和制造時(shí)必須注意結(jié)構(gòu)合理， 保證型芯和鑲塊的強(qiáng)度， 防止熱處理時(shí)變形， 避免尖叫鑲拼。分析該塑件，結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜，且位置關(guān)系有一定的要求，為了保 證位置關(guān)系以及尺寸，將型芯設(shè)計(jì)為組合式 5.2 成型零件工作尺寸的計(jì)算 為了降低模具加工難度和制造成本， 在滿足塑件使用的前提下， 用較低的尺 寸精度，查表得： 塑件精度等級與塑料品種有關(guān)，根據(jù)塑料的收縮率的變化不 同，塑料的公差精度分為高精度、 一般精度、低精度三種查手冊如表 3.1 表 5.1 塑料品種與精度等級 塑料品種 建議采用精度等級 高精度 一般精度 低精度 聚乙烯 5 6 7 由塑件的工作環(huán)境知道工件的精度

29、要求較高，所以精度等級選擇一般精度 表 5.2 塑件成型工藝參數(shù) 材料 密度 收縮率 模具溫度 注射壓力 最大不溢料間隙 代號 （ kg.m-3 ） （%） （） （ Mpa） /mm PE 940-960 1.5-3.6 60-70 60-100 0.02 PP 900-910 1.0-2.5 80-90 70-100 0.03 ABS 1030-1070 0.3-0.8 50-80 60-100 0.04 PVC 1380 0.6-1.5 30-60 80-130 0.03 5.1 型腔尺寸計(jì)算 計(jì)算中取聚乙烯 ,平均收縮率為 2.5% ，公差按照文獻(xiàn) 1 表3.9 和表 3.10 中 所

30、查的公差進(jìn)行計(jì)算。模具制造公差，統(tǒng)一取塑件尺寸公差的 1 3 5.1.1 型腔徑向尺寸計(jì)算 對于塑件 8mm尺寸模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.32 1 因?yàn)?L1 L S1 1 S 1 S1 2 0 式中 LS1 塑件形狀尺寸 塑件的平均收縮率 塑件的尺寸公差 模具制造公差，取塑件尺寸公差的 1 3 1 0.32 13 L18 1 0. 0250.32 12 8.0400.11 對于塑件 14mm尺寸模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.44 1 0.44 13 L2 14 1 0.025 0.44 22 14.1300.15 對于塑件 84mm 尺寸模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.88 1 0. 88

31、 13 L3 84 1 0.025 0.88 32 85.6600.29 對于塑件 R46mm 尺寸模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.56 1 0. 56 13 L4 46 1 0.025 0.56 2 0.19 46.87 00.19 對于塑件 R5mm尺寸模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.28 1 0.28 13 L5 5 1 0.025 0.28 52 4.7300.09 對于塑件 R2mm尺寸模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.24 L6 2 1 0.025 1 0.24 2 1 0.24 3 1.9300.08 對于塑件 3mm 尺寸模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.24 1 0.24 1 3 0.2

32、4 L7 3 1 0.025 0.24 2 2.9600.08 對于塑件 R38mm尺寸模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.52 0.52 L8 38 1 0.025 38.6900.17 0.52 對于塑件 R1.5mm尺寸模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.24 1 0.24 13 L9 1.5 1 0.025 0.24 2 1.4200.08 5.1.2 型腔深度尺寸計(jì)算 對于塑件高度 43mm尺寸模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.56 因?yàn)?H1 H S1 H 1 塑件最高方向尺寸 1 0.56 3 H143 1 0.025 0. 43.80 0.19 0 0.44 對于塑件高度 15mm尺寸模具設(shè)計(jì)

33、，塑件尺寸公差取 1 0.44 13 H 2 15 1 0.025 0.44 20 15.1200.15 對于塑件高度 2mm尺寸模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.24 1.93 2 1 0.025 1 0.24 0.24 0 0.08 0 對于塑件高度 1mm尺寸模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.24 1 0.24 3 H 41 1 0.025 0.9100.08 0.24 5.2 型芯的尺寸計(jì)算 5.2.1 型芯的徑向尺寸計(jì)算 因?yàn)?l1 l S1 1 S l1大塑件內(nèi)形徑向的尺寸 對于 132mm 尺寸模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 1.12 1 0.025 1.12 2 1 1.12 3 0 L1

34、132 1 135.8600.57 對于塑件 R3mm尺寸模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.24 L23 1 0.025 0.24 1 0.24 3 3.2 0.08 對于塑件 5mm尺寸模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.28 0 L35 1 0.025 1 0.28 2 1 0.28 3 5.2700.09 對于塑件 R2mm 尺寸模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.24 1 2 1 0.025 0.24 2 1 0.24 3 2.1700.08 對于塑件 6mm尺寸模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.28 1 6 1 0.025 0.28 21 0.28 3 6.29 0.09 對于塑件 R39mm尺寸模具設(shè)

35、計(jì)，塑件尺寸公差取 0.52 1 L6 39 1 0.025 0.52 2 1 0.52 3 0.56 40.2400.17 對于塑件 R44mm 尺寸模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 1 L7 44 1 0.025 0.56 21 0.56 3 45.3800.19 對于塑件 R8mm尺寸模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.32 L8 8 1 0.025 1 2 0.32 1 0.32 3 8.3600.11 5.2.2 型芯高度尺寸計(jì)算 對于塑件 15mm尺寸的模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.4 因?yàn)?h1 hS1 1 S 1 S1 2 h1 塑件高度方向尺寸 1 h1 15 1 0.025 0.4 2

36、1 0.4 3 15.5800.13 對于塑件 5mm尺寸的模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.28 h2 5 1 0.025 0.28 1 0.28 3 5.1300.09 對于塑件 2mm尺寸的模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.24 1 h3 2 1 0.025 0.24 3 2 1 0.24 3 2.1700.08 5.2.3 中心距的尺寸計(jì)算 對于塑件 44mm 尺寸的模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.56 C1CS1 1 S 1 S1 2 C1 模具上中心距尺寸 C1 44 1 0.025 0.256 0.44 45.1 0.28 對于塑件 24mm尺寸的模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.44 C2

37、24 1 0.025 22 0.52 24.6 0.22 對于塑件 36mm尺寸的模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.52 C3 36 1 0.025 32 36.9 0.26 對于塑件 5mm尺寸的模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.28 0.28 C4 5 1 0.025 42 5.13 0.14 型腔壁厚和底板厚度計(jì)算 在注射成型過程中， 型腔主要承受塑料熔體的壓力， 因此模具型腔應(yīng)該具有足夠 的強(qiáng)度和剛度。 如果型腔壁厚和底板的厚度不夠， 當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過型 腔材料本身的許用應(yīng)力時(shí)，型腔將導(dǎo)致塑性變形，甚至開裂。與此同時(shí)，若剛度 不足將導(dǎo)致過大的彈性變形， 從而產(chǎn)生型腔向外膨脹或溢料間隙。

38、 因此，有必要 對型腔進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計(jì)算，尤其是對大型塑件。 模具加熱、冷系統(tǒng)的確定 4.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 為了提高冷卻系統(tǒng)的效率和使型腔表面溫度分布均勻， 在冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中 應(yīng)遵守如下原則 : （1）在設(shè)計(jì)時(shí)冷卻系統(tǒng)應(yīng)先于推出機(jī)構(gòu)，也就是說，不要在推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)完 成后才考慮冷卻回路的布置，而應(yīng)盡早將冷卻方式和冷卻回路的位置確 定下 來，以便能得到較好的冷卻效果。將該點(diǎn)作為首要設(shè)計(jì)原則提出來 的依據(jù)是， 在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，往往推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)先于冷卻系統(tǒng)，冷卻系 統(tǒng)的重要性未能引 起足夠的認(rèn)識。 （2）注意凹模和型芯的熱平衡。有些塑件的形狀能使塑料散發(fā)的熱量等量的 被凹模和型芯所吸收。 但

39、是極大多數(shù)塑件的模具都有一定的高度型芯以及包圍型 芯的凹模，對于這類模具， 凹模和型芯所吸收的熱量是不同的。 這是因?yàn)樗芗?固化時(shí)因收縮包緊在型芯上， 塑件與凹模之間會形成空隙， 這時(shí)絕大部分的熱量 將依靠型芯的冷卻回路傳遞， 加上型芯布置冷卻回路的空間小， 還有推動的干擾， 使型芯的傳熱變得更加困難， 因此， 在冷卻的設(shè)計(jì)中， 要把主要注意力放在型芯 的冷卻上。 （3）對于簡單的模具，可先設(shè)置冷卻水出入口的溫差，然后計(jì)算冷卻水的流 量，冷卻管道的直徑， 保證湍流的流速以及維持這一流速所需要的壓力降便以足 夠。 （4）生產(chǎn)批量大的普通模具和精密模具在冷卻方式上又差異，對于大批量生 產(chǎn)的普通塑

40、件可采用快冷以獲得較短的循環(huán)注射周期。 所謂快冷就是使冷卻管道 靠近型腔布置， 采用較低的模具溫度。 精密塑件需要有精密的尺寸公差和良好的 力學(xué)性能， 因此需采用緩冷， 即模具溫度較高， 冷卻管道的尺寸和位置也適應(yīng)緩 冷的要求。 （5）模具中冷卻水溫度升高會使熱傳遞減小，精密模具中出入口水溫相差應(yīng) 在 5 度。從壓力的損失觀點(diǎn)出發(fā)， 冷卻回路的長度應(yīng)在 1.2 1.5m 以下，回路的 彎頭數(shù)目不希望超過 5 個(gè)。 （6）由于凹模和型芯的冷卻情況不同，一般應(yīng)采用兩條冷卻俄回路分別冷卻 凹模和型芯。 （7）當(dāng)模具僅設(shè)一個(gè)入水接口時(shí)，應(yīng)將冷卻管道進(jìn)行串聯(lián)連接，若采用并聯(lián) 連接，由于各個(gè)回路的流動阻力

41、不同， 很難形成相同的冷卻條件。 當(dāng)需要并聯(lián)連 接時(shí)，則需要在每個(gè)回路中設(shè)置水量調(diào)節(jié)泵及流量計(jì)。 （8）采用多而細(xì)的冷卻水道，比采用獨(dú)大的冷卻管道好。因?yàn)槎喽?xì)的冷卻 管道擴(kuò)大了模溫的調(diào)節(jié)的范圍， 但管道不可以太細(xì)， 以免堵塞， 一般取管道的直 徑為 825mm。在收縮率大的塑料制件的模具中，應(yīng)沿其收縮方向設(shè)置為冷卻回 路。 （9）通模具的冷卻用水應(yīng)采用常溫下的水，通常調(diào)節(jié)水流量來調(diào)節(jié)模具的溫 度。對于小型塑件， 由于其注塑時(shí)間和保壓時(shí)間都較短， 成型周期主要有冷卻時(shí) 間決定， 為了提高成型效率， 可以采用經(jīng)過冷卻的水進(jìn)行冷卻， 目前經(jīng)冷卻機(jī)冷 卻的510度的水。用冷水進(jìn)行冷卻時(shí)， 大氣中的水

42、分會凝聚在型腔的表面以引 起塑件的缺陷。 對于流動距離長， 成型面積大的塑件， 為了防止填充不足或者變 型，有時(shí)還得通熱水。 總之，模溫最好同過冷卻系統(tǒng)或者專門的裝置能任意調(diào)節(jié)。 （10）確定冷卻管道的中心距以及冷卻管道與型腔壁的距離。 冷卻管道與型腔 壁的距離太大會使冷卻效率下降，而距離太小有會造成冷卻不均勻。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)， 一般冷卻管道中心線與型腔壁的距離應(yīng)為冷卻管道直徑的12 倍。冷卻管道的 中心距應(yīng)為管道直徑的 3 5 倍。 （11）盡可能使所有冷卻管道孔分別到各處型腔表面的距離相等。 當(dāng)制件壁厚 均勻時(shí)，應(yīng)盡可能使所有的冷卻管道孔到各處的型腔表面的距離相等。 （12）應(yīng)加強(qiáng)澆口處的冷卻。

43、熔體充模時(shí)，澆口附近的溫度最高。一般來說， 據(jù)澆口越遠(yuǎn)溫度越低。 因此， 在澆口附近應(yīng)加強(qiáng)冷卻， 一般可將冷卻回路的入口 設(shè)在澆口處，這樣可使冷卻水道首先通過澆口附近。 （13）應(yīng)盡量避免將冷卻水道開設(shè)在塑件熔合紋的部位。 當(dāng)采用多澆口的進(jìn)料 或者型腔形狀較復(fù)雜時(shí)， 多股熔體在匯合處將產(chǎn)生熔合紋。 在熔合紋的溫度一般 較其它的溫度低， 為了不致使溫度進(jìn)一步下降， 保證熔合質(zhì)量， 應(yīng)盡可能不在熔 合紋部位開設(shè)冷卻水道。 （14）水管的密封問題，以免漏水。一般，冷卻管道應(yīng)避免穿過鑲塊，否則在 接縫處漏水，若必須通過鑲塊時(shí)，應(yīng)加設(shè)套管密封 （15）進(jìn)口， 出口水管的接頭的位置應(yīng)該盡可能設(shè)在模具的同一

44、側(cè)。 為了不影 響操作，通常應(yīng)將進(jìn)口，出口水管接在設(shè)在注塑機(jī)背面的模具的一側(cè)。 4.2 冷卻水體積流量的確定 冷卻回路的設(shè)計(jì)應(yīng)做到回路系統(tǒng)內(nèi)流動的介質(zhì)能充分吸收成形塑件所傳導(dǎo) 的熱量 , 使模具成形表面的溫度穩(wěn)定地保持在所需的溫度范圍內(nèi), 并且要做到使 冷卻介質(zhì)在回路系統(tǒng)內(nèi)流動暢通 , 無滯留部位。 般水孔的直徑可根據(jù)塑件的平均壁厚來確定。平均壁厚為 2mm時(shí)，水孔 直徑可取 8 10mm；平均壁厚為 2 4mm時(shí)，水孔直徑可取 10 12mm；平均壁 厚為 4 6mm時(shí)，水孔直徑可取 10 14mm。由塑件壁厚為 2mm，取冷卻水通道 直徑 d=10mm 假如塑料樹脂在模內(nèi)釋放的熱量全部由冷

45、卻水傳導(dǎo)的話， 即忽略其他傳熱因 素，那么模具所需的冷卻水體積流量則可用下式計(jì)算： Mq qV 60c 1 2 式中 qv M 冷卻水體積流量， 單位時(shí)間注射入模具內(nèi)的樹脂質(zhì)量， q c 冷卻水比熱容， 冷卻水的密度， 冷卻水出口處溫度， 2 冷卻水入口處溫度， 由于計(jì)算麻煩不方便， 設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮經(jīng)驗(yàn)值。 由下表可查得冷卻水體積流 量值 表 4.1 冷卻水流速與水孔直徑的關(guān)系 冷卻水通道直徑 d/mm 最底流速 v(m/s) 冷卻水體積流量 V( m3 min ) 8 1.66 3 5.0 10 3 10 1.32 6.2 10 3 12 1.10 7.4 10 3 15 0.87 9.2

46、10 3 20 0.66 12.4 10 3 25 0.53 3 15.5 10 3 30 0.44 3 18.7 10 3 查表得 最底流速 v=1.32 m/s ，冷卻水體積流量 V=6.2 10 3 m3 min 4.3 冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 的確定 冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 可用下式計(jì)算 0.8 d0.2 式中 冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)， W 2 ; m2 ?K 冷卻水在該溫度下的密度， Kg 3 m 冷卻水的流速， ms ; d 冷卻水孔直徑 , m 與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)， 值查表 4.2 平均水 溫 / 5 10 15 20 25 30 35 40 45 56 值 6.16 6.60 7.06 7.50 7.95 8.40 8.84 9.28 9.66 10.05 表 4.2 水的 值與其溫度的關(guān)系 故 95.6W m2 ?K 3 3 0.8 6