注塑模具設(shè)計(jì)實(shí)例

1、注塑模具設(shè)計(jì)實(shí)例實(shí)例1 電流線圈架的模具設(shè)計(jì)及制造塑料制品如圖3219所示，大批量生產(chǎn)，試進(jìn)行塑件的成型工藝和模具設(shè)計(jì)，并選擇模具的主要加工方法與工藝。32 ±018-B技術(shù)要求I藻角處允許R皿0兀2 4T視圖中41XL2為 兩個(gè)通孔。3零件表面不稗有毛刺，內(nèi) 部不將書號(hào)電雜質(zhì).4材料：*強(qiáng)聚丙眼圖3 219電流線圈架零件圖(一)成型工藝規(guī)程的編制1 .塑件的工藝性分析(1)塑件的原材料分析(2)塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度表面質(zhì)量分析1)結(jié)構(gòu)分析。從零件圖上分析，該零件總體形狀為長方形，在寬 度方向的一側(cè)有兩個(gè)高度為8. 5mm, R5mm的兩個(gè)凸耳，在兩個(gè)高 度為12mm、長、寬分別為1

2、7mm和13. 5mm的凸臺(tái)上，一個(gè)帶有 的凹梢(對(duì)稱分布)，另一個(gè)帶有4. ImmXl. 2 mm的凸臺(tái)對(duì)稱分布。 因此，模具設(shè)計(jì)時(shí)必須設(shè)置側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)， 該零件屬于中等復(fù)雜 程度。2)尺寸精度分析。該零件重要尺寸如：12.100.12mm、12.1黑mm、 15.1忱m(xù)m、15.100.12mm等精度為3級(jí)(Sj137278),次重要尺寸如： 13. 5±0. 11、17002mm、10. 5±0. 1mm、14 002mm 等的尺寸精度 為 4 5 級(jí)(Sj 137278)。由以上分析可見，該零件的尺寸精度中等偏上，對(duì)應(yīng)的模具相關(guān) 零件的尺寸加工可以保證。從塑件的

3、壁厚上來看，壁厚最大處為1.3mm,最小處為0.95mm, 壁厚差為0. 35mm,較均勻，有利于零件的成型。3)表面質(zhì)量分析。該零件的表面除要求沒有缺陷、毛刺，內(nèi)部不 得有導(dǎo)電雜質(zhì)外，沒有特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。綜上分析可以看出，注射時(shí)在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。(3)計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注射機(jī)及確定型腔數(shù)。經(jīng)計(jì)算塑件的 體積為 V=4087mm3;計(jì)算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得增強(qiáng)聚丙烯的密度為p =31.04g/cm。故塑件的質(zhì)量為 W= Vp = 4.25g采用一模兩件的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸、注射時(shí)所需壓力和工廠

4、現(xiàn)有設(shè)備等情況，初步選用注射機(jī)為 XS Z60型。2 .塑件注射工藝參數(shù)的確定查找附錄1和參考工廠實(shí)際應(yīng)用的情況，增強(qiáng)聚丙烯的成型工藝 參數(shù)可作如下選擇：成型溫度為 230290C;注射壓力為70 140MPa。必須說明的是，上述工藝參數(shù)在試模時(shí)可作適當(dāng)調(diào)整。（二）注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括：分型面選擇、模具型腔數(shù)目的確定及 型腔的排列方式和冷卻水道布局以及澆口位置、模具工作零件的結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。1 .分型面選擇模具設(shè)計(jì)中，分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。應(yīng)根 據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。 該塑件為機(jī)內(nèi)骨 架，表

5、面質(zhì)量無特殊要求，但在繞線的過程中上端面與工人的手指接 觸較多，因此上端面最好自然形成圓角。止匕外，該零件高度為12mm, 且垂直于軸線的截面形狀比較簡(jiǎn)單和規(guī)范，若選擇如圖3-220所示水平分型方式既可降低模具的復(fù)雜程度，減少模具加工難度又便于成 型后的脫模。圖3-220分型面選擇2 .確定型腔的數(shù)目及排列方式考慮到是大批量生產(chǎn)，且制品的結(jié)構(gòu)中等復(fù)雜、尺寸精度中等要求，因此 采用一模兩腔；型腔的排列有以下兩種方案：方案一：如圖3221所示的型腔排列方式。該方案的優(yōu)點(diǎn)是:便于設(shè)置側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)，缺點(diǎn)：流程較長；圖3-221 方案一方案二：如圖3222所示，該排列方式料流長度較短，但側(cè)向分 型抽

6、芯機(jī)構(gòu)設(shè)置相當(dāng)困難，勢(shì)必成倍增大模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。圖3222方案二由于該產(chǎn)品尺寸相對(duì)較小，且pp的流動(dòng)性較好，考慮到模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，及各方面因素，所以優(yōu)先考慮方案一。3 .澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)(1)主流道設(shè)計(jì)及主流道襯套結(jié)構(gòu)選擇。根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得 XS Z -60型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸為噴嘴前端孔徑 d0=4mm ;噴嘴前 端球面半徑：R=12mm。根據(jù)模具主流道與噴嘴及 R= Ro+(12)mm及d=d。+(0 . 51)mm,取主流道球面半徑 R= 13mm,小端直徑d=4. 5mm主流道襯套的結(jié)構(gòu)如圖3223所下:圖3-223主流道襯套(2)分流道設(shè)計(jì)。分流道的形狀及尺寸，應(yīng)根據(jù)塑件的體積、

7、壁厚、 形狀的復(fù)雜程度、注射速率、分流道長度因素來確定。本塑件的形狀 不算太復(fù)雜，熔料填充型腔比較容易。根據(jù)型腔的排列方式可知分流 道的長度較短，為了便于加工起見，分流道開在動(dòng)模板上，截面形狀為半圓形，取R=4 mm。(3)澆口設(shè)計(jì)。根據(jù)塑件的形狀及型腔的排列方式，選用采用截面 為矩形的側(cè)澆口較為理想。選擇從壁厚為 1. 3mm處進(jìn)料，料由厚 處往薄處流，而且模具成型零件結(jié)構(gòu)采用取鑲拼式，有利于填充、排 氣。初選尺寸為1mm X0.08mm x0.6mm(bMXh),試模時(shí)修正。4 .抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)本例的塑件側(cè)壁有一對(duì)小凹梢和小凸臺(tái)，它們均垂直于脫模方向， 阻礙成型后塑件從模具脫出。因此成型小凹

8、梢臺(tái)的零件必須做成活動(dòng) 的型芯，即須設(shè)置抽芯機(jī)構(gòu)。本模具采用斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)。(1)確定抽芯距抽芯距一般應(yīng)大于成型孔(或凸臺(tái))的深度，本例中塑件孔壁 Hi、凸臺(tái)高度H2相等，均為：Hi=H2=(14 12. 1)/2=0.95(mm)另加35mm的抽芯安全系數(shù)，可取抽芯距 S抽=4.9mm。(2)確定斜導(dǎo)柱傾角斜導(dǎo)柱的傾角是斜抽芯機(jī)構(gòu)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)之一，它與抽拔力以及抽芯距有直接關(guān)系，一般取 =15 夕00 ,本例中選取行20 0。(3)確定斜導(dǎo)柱的尺寸斜導(dǎo)柱的直徑取決于抽撥力及其傾斜角度，可按設(shè)計(jì)資料的有關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算，也可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來確定，取斜導(dǎo)柱的直徑 d=14mm。 斜導(dǎo)柱的長度根據(jù)抽芯距

9、、固定端模板的厚度、斜銷直徑及斜角大小 確定根據(jù)公式：L=ll+12+14 + 15由于定模座板和上凸模固定板尺寸尚不確定，即ha=25mm。如果以后ha有變化，則再修正L的長度，取D = 20mm ,取L=55mm。（4）滑塊與導(dǎo)梢設(shè)計(jì)1）滑塊與側(cè)型芯（孔）的連接方式設(shè)計(jì)。本例中側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)主要是 用于成型零件的側(cè)向孔和側(cè)向凸臺(tái)，由于側(cè)向孔和側(cè)向凸臺(tái)的尺寸較 小，考慮到型芯強(qiáng)度和裝配問題，采用組合式結(jié)構(gòu)。型芯與滑塊的連 接采用鑲嵌方式，其結(jié)構(gòu)如圖3224所示。2）滑塊的導(dǎo)滑方式。本例中為使模具結(jié)構(gòu)緊湊，降低模具裝配復(fù) 雜程度，擬采用整體式滑塊和整體導(dǎo)向梢的形式， 具結(jié)構(gòu)如圖3-224 所示。

10、為提高滑塊的導(dǎo)向精度，裝配時(shí)可對(duì)導(dǎo)向梢或滑塊采用配磨、 配研的裝配方法。3）滑塊的導(dǎo)滑長度和定位裝置設(shè)計(jì)。本例中由于側(cè)芯距較短，故 導(dǎo)滑長度只要符合滑塊在開模時(shí)的定位要求即可。滑塊的定位裝置采 用彈簧與臺(tái)階的組合形式，如圖3224所示。yT】!_ “ 一圖3-224電流線圈骨架注射模1澆口套；2一定模凹模鑲塊；3一定模座板；4導(dǎo)柱；5一定 模固定板；6導(dǎo)套；7動(dòng)模固定板；8一推桿；9一支承板；10復(fù) 位桿；11一推桿固定板；12一推板；13一動(dòng)模座板；14、16、25 螺釘；15銷釘；17一型芯；18動(dòng)模凹模鑲塊；19一型芯；20 楔緊塊；21斜導(dǎo)柱；22一側(cè)型芯滑塊；23限位擋塊；24一彈簧

11、;26一模腳；27、28一側(cè)型芯5.成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本例中模具采用一模二件的結(jié)構(gòu)形式，考慮 加工的難易程度和材料的價(jià)值利用等因素，凹模擬采用鑲嵌式結(jié)構(gòu)， 其結(jié)構(gòu)形式如圖3224所示，圖中件18上的二對(duì)凹梢用于安放側(cè)型 芯。根據(jù)本例分流道與澆口的設(shè)計(jì)要求， 分流道和澆口均設(shè)在凹模鑲 塊上。(2)凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。凸模主要是與凹模結(jié)合構(gòu)成模具的型座腔，其 凸模和側(cè)型芯的結(jié)構(gòu)形式如圖3-224所示。(三)模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算本例中成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)均采用平均法計(jì)算。查表得增強(qiáng) 聚丙烯的收縮率為$=0. 4%0. 8%,故平均收縮為Sp = (0. 4+0. 8)%/2=0. 6%

12、,考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具 制造公差取Sz=A/3。1.型腔和型芯工作尺寸計(jì)算。見表 311所示。表311型腔、型芯工作尺寸計(jì)算類則序號(hào)案具零件名器整件尺寸計(jì)算公式哨腔或型芯的工作尺寸31 翦 的 針 算1下凹模坡L« (Lg* LiScp%741札郭*尸5+；W14-1工119a*：*12.14.itnon*1$九 5fliV*才泮2凸耳對(duì)應(yīng) 的贊腔R5.匚 1u=a.s+L能% 1-d)*z5.1 六”JJS-li4. 95+； WJ?4.2 -4,15+泮*5±0.。5舞:'工V8.”晤1x0.050.9fi+?M3上凹覆塊65-3U=G+Ls電乂

13、- 融)/M. 4+J"34-S.j33.於北陽£6，1V，1- 3f M日山+凡心玨-春川門 imIL26 型 芯 的 計(jì)算1右型芯IQ.5±0.】u 5±aiiLh = f Ls+L凡%十號(hào)4混lOn 6l-|HII 63、*】武15AmT息+ksiS中 +-1-d)-jL w *122左型芯跌i贊匕LM-tLs + LsSS + yA)IS. 3-ft.MiO1 ?.20.* sK - Cl：i+加& * + 孑u,工1 59-tk mi孔明用孔之間 的中心距3Z±«.lCH=（c%+q5/知士當(dāng)）32. 1J±

14、;0h 032.型腔側(cè)壁厚度和底板厚度計(jì)算（1）下凹模鑲塊型腔側(cè)壁厚度及底板厚度計(jì)算1）下凹模鑲塊型腔側(cè)壁厚度計(jì)算。下凹模鑲塊型腔為組合式矩形型腔，根據(jù)組合式矩形側(cè)壁厚度計(jì)算公式5pbL4h 3，,1、32EBe 件取 p = 40MPa（選定值）；b = 12mm ;Li=16.85mm ; E=2.1 M05MPa;B= 40mm（初選值）；e件=0. 035mm。代人公式計(jì)算得h 31 5PbL1 =2.05mm32EBe 件考慮到下模鑲塊還需安放側(cè)型芯機(jī)構(gòu)，故取下凹模鑲塊的外形尺寸為 80mm X50mm。2）下凹模鑲塊底板厚度計(jì)算。根據(jù)組合式型腔底板厚度計(jì)算公式3pbL2,4B取：p

15、=40MPa ; b= 13 . 83mm; L=90mm（初選值）；B=190mm（根 據(jù)模具初選外形尺寸確定）；（r = 160MPa（底板材料選定為45鋼）。得：,3pbL2H =10.5mm4B考慮模具的整體結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)，取 H = 25mm。（2）上凹模型腔側(cè)壁厚的確定上凹模鑲塊型腔為矩形整體式型腔，根據(jù)矩形整體式型腔側(cè)壁厚度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，由于型腔高度 a=1. 26mm很小，因而所需 的h值也較小，故在此不作計(jì)算，而是根據(jù)下凹模鑲塊的外型尺寸來 確定。上凹模鑲塊的結(jié)構(gòu)及尺寸如圖 3-225所示。技術(shù)要求Ld尺寸周配。2熱ft»HRC53丸,3.材料:T】OA.圖3-225

16、定模凹模鑲塊地結(jié)構(gòu)及尺寸（四）模具加熱和冷卻系統(tǒng)的計(jì)算本塑件在注射成型時(shí)模溫要求不高，因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設(shè)計(jì)計(jì)算。設(shè)定模具平均工作溫度為40 C ,用常溫20 C的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30C,產(chǎn)量為（初算0. 5套/min）0. 26kg/h。塑件在冷卻時(shí)每小時(shí)釋放的熱量 Q,查表得聚丙烯的單位熱流量為 59X104J/kg,即Q3=WQ2=0. 26X59X104 = 15. 34X104 （J/kg）冷卻水的體積流量V得WQPci(ti t2)430.61 10 m /min15.34 104 /60103 4.187 103(30 20)由上

17、述計(jì)算可知，因?yàn)槟＞呙糠昼娝璧睦鋮s水體積流量較小, 故可不設(shè)冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式冷卻模具即可。(五)模具閉合高度的確定根據(jù)支承與固定零件的設(shè)計(jì)中提供的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定：定模座板:H=25mm;上固定板：H2=25mm ;下固定板：H3=40mm ;支承板:H4=25mm ;動(dòng)模座板：H6=25mm ,根據(jù)推出行程和推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸確定墊塊：H5= 50mm。因而模具的閉合高度H = H1 + H2+H3+H4+H5+H6 = 25+25+40+25+50+25 = 190(mm)(六)注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核本模具的外形尺寸為 280mm M90mm M90mm。 XS Z 60型注 射機(jī)模

18、板最大安裝尺寸為350mm X280mm ,故能滿足模具的安裝要 求。由上述的計(jì)算模具的閉合高度 H=190mm , XS-Z60型注射機(jī) 所允許模具的最小厚度 Hme70mm,最大厚度Hmax=200mm ,即模 具滿足HminWHWHmax的安裝條件。經(jīng)查資料XS-Z-60型注射機(jī)的最大開模行程 S= 180 mm ,滿足 式(325)的出件要求。S> Hi+H2+(5-10)=10+12+10 = 32(mm)止匕外，由于側(cè)分抽芯距較短，不會(huì)過大增加開模距離，注射機(jī)的 開模行程足夠。經(jīng)驗(yàn)證，XS- Z60型注射機(jī)能夠滿足使用要求，故可采用（七）繪制模具總裝圖和非標(biāo)零件工作圖本模具的

19、總裝圖如圖3224所示，非標(biāo)零件工作圖（略）。本模具的工作原理：模具安裝在注射機(jī)上，定模部分固定在注射機(jī)的定模板上，動(dòng)模固定在注射機(jī)的動(dòng)模板上。合模后，注射機(jī)通過 噴嘴將熔料經(jīng)流通注入型腔，經(jīng)保壓，冷卻后塑件成型。開模時(shí)動(dòng)模 部分隨動(dòng)板一起運(yùn)動(dòng)漸漸將分型面打開，與此時(shí)同時(shí)在斜導(dǎo)柱21的作用下側(cè)抽芯滑塊從型腔中退出， 完成側(cè)抽芯動(dòng)作。當(dāng)分型面打開到 32mm時(shí)，動(dòng)模運(yùn)動(dòng)停止，在注射機(jī)頂出裝置作用下，推動(dòng)推桿運(yùn)動(dòng) 將塑件頂出。合模時(shí)，隨著分型面的閉合側(cè)型芯滑塊復(fù)位至型腔，同 時(shí)復(fù)位桿也對(duì)推桿8進(jìn)行復(fù)位。（八）注射模主要零件加工工藝規(guī)程的編制在此僅對(duì)凹模鑲塊，下固定板的加工工藝進(jìn)行分析。1 .上凹模

20、鑲塊。上凹模鑲塊加工工藝過程見表 329。2 .下固定板。固定板如圖3226所示，具加工工藝過程見表3- 30。衰3" 上凹映慵工工藝過程序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容1下料'B0mmX31mm2麒料鍛至尺寸 85mm乂 60mm X 30mm3熱處理退火至 HBS180-2004刨初六面至尺寸81mmX56mmX 26, 5mm5平磨磨六面至尺寸8H 4mm X 55mm X 26mm1并保證B、C面及上下平面四面垂直度0.英mm/lOCmm6數(shù)控越以B、C面為基礎(chǔ)帙型腔,長、嵬到要求，深度到L5 1nm 酰流道及澆Fl ,除其深度按圖紙相應(yīng)深0.%mm外，其余按要求 械2-40X2. 5臺(tái)階，使相關(guān)尺寸SO-；。會(huì)到點(diǎn)50. 5mm7.研光壁腔及澆口流道RM 2修詫2-40*2.5臺(tái)階兩端R2. 5圓孤到要求B熱處理?；鹬烈?平房房至5尺寸到2