塑料模設(shè)計計算過程(例題)

1、榨汁機上蓋塑料模設(shè)計摘要：本文通過對榨汁機上蓋的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)及材料工藝性分析，論述了材料的選用、生產(chǎn)工藝的制定及設(shè)備型號的選擇，確定模具結(jié)構(gòu)及相關(guān)成型的零件圖、裝配圖的設(shè)計及三維造型，以及工廠模具零件的加工工藝。關(guān)鍵詞：ABS塑料、榨汁機上蓋、塑料模具設(shè)計、模具零件加工工藝、數(shù)控編程、模具報價、工廠實用模具術(shù)語。一、塑件工藝性分析（一）塑件原材料分析（二）塑件尺寸精度分析（加塑件圖）（三）塑件表面質(zhì)量分析（四）塑件結(jié)構(gòu)工藝分析三、 成型設(shè)備選擇與模具工藝參數(shù)編制（一）（二）（三）一般工廠的塑膠部都擁有從小到大各種型號的注射機。中等型號的占大部分，小型和大型的只占一小部分。所以我們不必過多的考慮注

2、射機型號。具體到這套模具，廠方提供的注射機型號和規(guī)格以及各參數(shù)如下：最大注射量：95g最大鎖模力：120T拉桿內(nèi)間距：模板大?。?00×550最大模具厚度：最小模具厚度：最大開合模行程：120推出形式：頂針頂桿中心距：頂桿直徑：推出位置：產(chǎn)品離開后模最大頂出行程：60定位圈直徑： 噴嘴球面半徑： sr20四、擬定模具結(jié)構(gòu)形式（一）確定型腔數(shù)量及排列方式型腔的數(shù)量是由廠方給定，為“一出二”即一模二腔，他們已考慮了本產(chǎn)品的生產(chǎn)批量（小批量生產(chǎn)）和自己的注射機型號。因此我們設(shè)計的模具為多型腔的模具。考慮到模具成型零件和抽芯結(jié)構(gòu)以及出模方式的設(shè)計，模具的型腔排列方式如下圖所示：圖 (2) （

3、二） 模具結(jié)構(gòu)形式的確定由于塑件外觀質(zhì)量要求高，尺寸精度要求一般，且裝配精度要求高，因此我們設(shè)計的模具采用多型腔單分型面。根據(jù)本塑件榨汁機上蓋的結(jié)構(gòu)，模具將會采用單個分模面，二個行位的結(jié)構(gòu)。（三） 分型面位置的確定如下圖所示，采用AA平直的分型面，前模（即定模）做成平的就行了，膠位全部做在后模（即動模），大簡化了前模的加工。AA分型面也是整個模具的主分模面。下圖中虛線所示的BB和CC分型面是行位（即滑塊）的分型面。這樣選擇行位分型面，有利于線切割行位以及后模仁和后模鑲件這些成型零件。分型面的選擇應(yīng)盡可能使塑件在開模后留在后模一邊，這樣有助于后模設(shè)置的推出機構(gòu)動作，在下圖中，從AA分型了， BB

4、處的行位向左移開，CC處的行位向右移開后，由于塑件收縮會包在后模仁和后模鑲件上，依靠注射機的頂出裝置和模具的推出機構(gòu)推出塑件。 圖 (3) 五、 澆注系統(tǒng)設(shè)計主流道設(shè)計1、 主流道尺寸主流道是一端與注射機噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。主流道小端尺寸為3.54mm。2、 主流道襯套的形式主流道小端入口處與注射機噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模具主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式（俗稱澆口套，這邊稱唧咀），以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理。唧咀都是標(biāo)準(zhǔn)件，只需去買就行了。常用唧咀分為有托唧咀和無托唧咀兩種下圖為前者，有托唧咀用于配裝定位圈

5、。唧咀的規(guī)格有12，16，20等幾種。由于注射機的噴嘴半徑為20，所以唧咀的為R21。 圖（4）3、 主流道襯套的固定因為采用的有托唧咀，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是標(biāo)準(zhǔn)件，外徑為120mm，內(nèi)徑35mm。具體固定形式如下圖所示： 圖（5）（二） 分流道設(shè)計在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時應(yīng)設(shè)置分流道，分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。因此分流道設(shè)計應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動過程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個型

6、腔。1、 主分流道的形狀及尺寸主分流道是圖（6）中從注射噴嘴開始到分流道為止的熔融塑料流動通道，主流道設(shè)計在澆口套之中。為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等，在分流道設(shè)計中，若要減小在流道內(nèi)的壓力損失，則希望流道的截面面積大；若要減小傳熱損失，則希望流道的表面積小。因此可用流道的截面面積與周長的比值來表示流道的效率，該比值越大則流道的效率就越高。各種流道截面的效率如下：圓：0.250D 矩形：0.250D 半圓：0.153D 梯形：0.195D其中，圓形具有最大體積和最小表面積的特點，分流道的截面形狀應(yīng)以圓形截面為最佳，還有U形

7、截面較常用。本設(shè)計采用圓形截面的分流道，經(jīng)查注塑模具設(shè)計實用教程第160頁可得：圓形截面的分流道直徑D一般在212mm之間，D產(chǎn)品最大壁厚+1.5mm 。 由于榨汁機上蓋塑件的最大壁厚為3.5mm,所以D3.5+1.5，暫取D為ø5mm。由于榨汁機上蓋塑件所選的材料為ABS，所以查表10-1可得，ABS一般的流道直徑尺寸在4.89.5mm的范圍內(nèi)，所以選圓形截面的分流道直徑D為ø5mm。如圖6所示： 2、 主分流道長度分流道要盡可能短，且少彎折，便于注射成型過程中最經(jīng)濟地使用原料和注射機的能耗，減少壓力損失和熱量損失。將分流道設(shè)計成直的，總長70mm。3、 分流道的表面粗糙

8、度由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因面分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6m左右既可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。實際加工時，用銑床銑出流道后，稍微省一下模，省掉加工紋理就行了。（省模：制造模具的一道很重要的工序，一般配備了專業(yè)的省模女工，即用打磨機，沙紙，油石等打磨工具將模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。）4、 分流道的布置形式分流道在分型面上的布置與前面所述型腔排列密切相關(guān)，有多種不同的布置形式，但應(yīng)遵循兩

9、方面原則：即一方面排列緊湊、縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡量短、鎖模力力求平衡。本模具的流道布置形式采用平衡式，如下圖： 圖（7）（三） 澆口的設(shè)計澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大。5、 澆口的選用澆口可分為限制性和非限制性澆口兩種。我們將采用限制性澆口。限制性澆口一方面通過截面積的突然變化，使分流道輸送來的塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度，提高剪切速率，使其成為理想的流動狀態(tài)，迅速面均衡地充滿型腔，另一方面改善塑料熔體進入型腔時的流動特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時充滿

10、，可控制填充時間、冷卻時間及塑件表面質(zhì)量，同時還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分離的作用。從圖(6)中可看出，我們采用的是側(cè)澆口。側(cè)澆口又稱邊緣澆口，國外稱之為標(biāo)準(zhǔn)澆口。側(cè)澆口一般開設(shè)在分型面上，塑料熔體于型腔的側(cè)面充模，其截面形狀多為矩形狹縫，調(diào)整其截面的厚度和寬度可以調(diào)節(jié)熔體充模時的剪切速率及澆口封閉時間。這燈澆口加工容易，修整方便，并且可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活地選擇進料位置，因此它是廣泛使用的一種澆口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且對各種塑料的成型適應(yīng)性均較強；但有澆口痕跡存在，會形成熔接痕、縮孔、氣孔等塑件缺陷，且注射壓力損失大，對深型腔塑件排氣不便。具

11、體到這套模具，其澆口形式及尺寸如圖（8）所示。澆口各部分尺寸都是取的經(jīng)驗值。實際加工中，是先用圓形銑刀銑出直徑為5mm的分流道，再將材料進行熱處理，然后做一個銅公（電極）去放電，用電火花打出這個澆口來的。圖（8）2、 澆口位置的選擇模具設(shè)計時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴格，初步試模后還需進一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設(shè)位置對塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表，一定要認真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項原則：（1）盡量縮短流動距離。（2）澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處。（3）

12、必須盡量減少熔接痕。（4）應(yīng)有利于型腔中氣體排出。（5）考慮分子定向影響。（6）避免產(chǎn)生噴射和蠕動。（7）澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。（8）注意對外觀質(zhì)量的影響。根據(jù)本塑件的特征，綜合考慮以上幾項原則，每個型腔設(shè)計如圖（9）所示的一個進膠點，進澆點分流道開在前模仁上。圖（9）（四） 澆注系統(tǒng)的平衡對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設(shè)計應(yīng)盡量保證所有的型腔同時得到均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，應(yīng)將從主流道到各個型腔的分流道設(shè)計成長度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡式）的形式，否則就需要通過調(diào)節(jié)澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達到一致，這就是澆

13、注系統(tǒng)的平衡。顯然，現(xiàn)模具澆注系統(tǒng)布置是平衡式的，即從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸都相同。(五） 冷料穴的設(shè)計在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機噴嘴和主流道入口這一小段熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機料筒以內(nèi)約1025mm的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域，這時才達到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動性能及成型性能不佳，如果這里溫度相對較低的冷料進入型腔，便會產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個井穴將主流道延長以接收冷料，防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴。冷料穴一般開設(shè)在主流道對

14、面的動模板上（也即塑料流動的轉(zhuǎn)向處），其標(biāo)稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度約為直徑的11.5倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積，冷料穴有六種形式，常用的是端部為Z字形和拉料桿的形式，具體要根據(jù)塑料性能合理選用。本模具中的冷料穴的具體位置和形狀如圖（6）中所示，將冷料穴做在動模的深度方向，深度為分流道截面面積的（11.5 ）倍，由于分流道截面直徑為5mm,所以深度為（57.5）之間，本設(shè)計就取深度為5mm。實際上只要將分流道順向延長一段距離就行了。五、 成型零件的設(shè)計與加工工藝模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，

15、直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。設(shè)計成型零件時，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、裝配等要求進行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計，計算成型零件的工作尺寸，對關(guān)鍵的成型零件進行強度和剛度校核。（一）成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計本套模具的成型零件包括前模仁，后模仁，四個行位，兩個鑲件。由前面分析分型面的確定可知，成型零件總體上可分為前模仁平的，即圖

16、（2）中AA分型面以上的部分，左邊一個行位圖（2）中BB分型面以左的部分，右邊一個行位圖（2）中CC分型面以右的部分，后模仁圖（2）中BB分型面和CC分型面以下的部分這三大部分，另外在后模仁上必須鑲兩個鑲件上來，以形成榨汁機上蓋塑料模中間的成形部位。1. 前模仁的設(shè)計前模仁成形榨汁機上蓋塑料件的外表面，外表面需要鏡面拋光，模仁受的壓力較大，據(jù)經(jīng)驗厚度需設(shè)計厚點，另外還要考慮到固定前模仁的螺絲孔的位置、運水（冷卻水道）的布置、兩個分流道孔、斜導(dǎo)柱從前模仁穿過的斜孔以及前模仁固定到前?？蛑械墓潭ㄐ问降取ＴO(shè)計前模仁的寬100mm，厚25.5mm，長190mm。最終設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖（10）所示，上面對稱有

17、四條運水，因此在前?？蛏香@對應(yīng)四條運水的四個孔，再通過螺紋牙，鎖緊到前模仁上的。 圖（10） （1）行位1的設(shè)計行位1，即圖（2）中BB分型面左邊部分的成型零件。其成型的關(guān)鍵部位的形狀如下圖虛線路徑所示，即為行位成型部分的總體截面形狀。注意其尺寸是已經(jīng)由產(chǎn)品圖放過縮水的，即產(chǎn)品圖放大（1+平均縮水）的倍數(shù) 圖（11）整個行位截面形狀設(shè)計成下圖所示的樣子，總長22.5mm，總高6mm，由于我們設(shè)計的斜導(dǎo)柱的傾斜角為150，所以行位的鎖緊角15+2030150+20170。 圖（12）下圖是上圖從左邊方向看過去的樣子，即表達了行位長度方向的情況?？傞L為72.5mm，每邊還有5mm是導(dǎo)向用的。 圖（

18、13）下面開始設(shè)計此行位的行程。由于斜導(dǎo)柱傾角一般在15°25°之間選取，最常用的是18°和20°，特殊情況下也不可超過30°，角度太小斜導(dǎo)柱易磨損，甚至燒壞；角度太大滑塊易卡死，即無法抽芯。所以本設(shè)計的斜導(dǎo)柱傾角取15°；鎖緊角度應(yīng)比斜導(dǎo)柱傾斜角大2°3°,因為 開模時，滑塊和鎖緊塊必須先分開，然后斜導(dǎo)柱才能撥動滑塊實現(xiàn)側(cè)向抽芯； 合模時，斜導(dǎo)柱撥動滑塊首先合模，然后鎖緊塊鎖緊。若，鎖緊塊與滑塊將發(fā)生干涉，俗稱“撞?！?。所以本設(shè)計的鎖緊角度取17°；抽芯距S1=制品側(cè)向凹凸深度S+（25）mm,(25)

19、mm為安全距離。本次設(shè)計的榨汁機上蓋塑料件的側(cè)向凹凸深度為3mm,所以抽芯距S1=制品側(cè)向凹凸深度S+（25）=3+（25）=58mm,本次設(shè)計抽芯距為12mm。斜導(dǎo)柱大小和數(shù)量可以查看注塑模具設(shè)計實用教程第131頁表9-1,由表可得滑塊寬度在2030的,斜導(dǎo)柱直徑可取69mm,斜導(dǎo)柱數(shù)量為1；本次設(shè)計取斜導(dǎo)柱直徑為9mm, 斜導(dǎo)柱數(shù)量為1;斜導(dǎo)柱的長度LL1+L2 = S/sin + H/cos+（D+d）tan/2+(10-15) H 固定板厚度 D-斜導(dǎo)柱大端直徑（=d+5=14mm） S 抽芯距 （=12） d-斜導(dǎo)柱直徑（=9mm） 斜導(dǎo)柱傾角（15°）L=46.36+15

20、.23+23tan15°/2+（10-15）=35.94+3.08+15mm 圖（14）下面開始設(shè)計此行位上成型型腔的形狀與工作尺寸。首先設(shè)計榨汁機上蓋塑料件上如下圖所示的部分。下圖是該部分的尺寸圖，一般情況下精確到小數(shù)點后兩位即絲就可以了。成型型腔的工作尺寸就是產(chǎn)品圖的尺寸再乘以（1+平均縮水率）。這是對于產(chǎn)品圖上未注公差的尺寸而言。 圖（15）下圖是上圖放大（1+0.005）倍后的圖形，因此型腔上的凹槽的尺寸也就跟下圖是一模一樣的。 圖（16） 圖（17）另外，行位上面定位的孔，由于定位珠是標(biāo)準(zhǔn)件，定位孔是隨著定位珠來的。其截面形狀和尺寸如下圖所示：圖（18）最后，還要設(shè)計斜導(dǎo)柱

21、孔，因為斜導(dǎo)柱是選用的標(biāo)準(zhǔn)件，直徑為9，而斜導(dǎo)柱孔要比斜導(dǎo)柱單邊要大50絲，所以直徑為10，斜度為150。另外還要開流道，其尺寸前面已經(jīng)介紹。最終的形狀如下圖所示。更詳細的情況請參見零件圖紙。圖（19）圖（20）（2）行位2的設(shè)計行位2，即圖（2）中CC分型面右邊部分的成型零件。其成型的關(guān)鍵部位的形狀如下圖粗線路徑所示，即為行位成型部分的總體截面形狀。同樣其尺寸是已經(jīng)由產(chǎn)品圖（即圖中的粗線）放過縮水的，即產(chǎn)品圖放大（1+平均縮水）的倍數(shù)。圖（21）整個行位截面形狀設(shè)計成下圖所示的樣子，總長22.5mm，總高6mm，由于我們設(shè)計的斜導(dǎo)柱的傾斜角為150，所以行位的鎖緊角15+2030150+20

22、170圖（22）下圖是上圖從右邊方向看過去的樣子，即表達了行位長度方向的情況?？傞L為72.5mm，每邊還有5mm是導(dǎo)向用的。圖（23）下面開始設(shè)計此行位上成型型腔的形狀與工作尺寸。首先設(shè)計榨汁機上蓋塑料件上如下圖所示的部分。下圖是該部分的尺寸圖，一般情況下精確到小數(shù)點后兩位即絲就可以了。成型型腔的工作尺寸就是產(chǎn)品圖的尺寸再乘以（1+平均縮水率）。這是對于產(chǎn)品圖上未注公差的尺寸而言。圖（24） 下圖是上圖放大（1+0.005）倍后的圖形，因此型腔上的凹槽的尺寸也就跟下圖是一模一樣的。圖（25）6、 后模仁的設(shè)計（1）后模仁總體設(shè)計后模仁，即圖（2）中BB和CC分型面下面部分的成型零件。其成型的關(guān)

23、鍵部位的形狀如下圖深藍色線路徑所示，即為行位成型部分的總體截面形狀。同樣其尺寸是已經(jīng)由產(chǎn)品圖（即圖中的粗線）放過縮水的，即產(chǎn)品圖放大（1+平均縮水）的倍數(shù)。圖（26）其整個截面總體尺寸如下圖所示，中間凸出來的是成型部位。左邊要與圖（12）所示的行位1相吻合，右邊要與圖（21）所示的行位2相吻合。圖（27）后模仁的長度方向的情況與總體尺寸如下圖所示，總長為190mm,寬為100mm,其中四條運水直徑為6mm，深度從底面上來10mm。圖（28）下面將設(shè)計后模仁上用于成型的型腔部分。后模仁上要加工的成型型腔的部分不多。首先須在后模仁上開兩個對稱的多邊形的通孔，用于配后模仁的鑲件上來。至于開孔的路徑和

24、尺寸在如下圖中已標(biāo)示，粉紅色的為線割路徑,先用3mm的鉆一個穿絲孔,再用線割機編程加工；圖（29）上述兩部分結(jié)構(gòu)設(shè)計完后，后模仁就變成了下圖所示的樣子。圖（30）最后要在后模仁上設(shè)計頂針孔的大小與位置，頂針就是脫模推出機構(gòu)，即將塑件從后模上頂出。由于產(chǎn)品面積不大，所以采用頂針頂出，如下圖所示，本設(shè)計是將頂針設(shè)計在后模仁的鑲件上，圖中共有16支頂針，上下對稱，直徑都為5。圖（31）頂針孔在鑲件上的位置與尺寸如下圖所示。 圖（32）最終設(shè)計的形狀如下圖所示：圖（33）（2） 后模仁鑲件的設(shè)計后模仁鑲件就是鑲在后模仁的鑲件孔中，再頂?shù)角澳Ｈ噬希孕纬烧ブ瓩C上蓋塑料件中間的成型零件。它的總體截面外形及尺寸前面已確定，后模鑲件在產(chǎn)品中的形狀與位置如下圖所示，由于后模仁的成型部份整體上來說就是鑲件，圖中的深藍色也就表示了鑲件所成型的部分。簡單的說，塑件哪里是空的鑲件就要到哪個位置。圖（34） 鑲件上的結(jié)構(gòu)基本上都是與成型有關(guān)的結(jié)構(gòu)。在鑲件上要做