注塑成型模具设计课件.ppt
注射模设计步骤与实例,1,1 注射模设计基本程序,1了解塑件的技术要求2根据塑件形状尺寸，估算塑件体积和重量3分析塑件，确定成形方案4绘制方案草图5设计计算 6绘制模具设计总装图7绘制零件工作图8，经过全面审核后投产加工,2,2 注射模设计实例,塑料制品如图，大批量生产，试进行塑件的成型工艺和模具设计。,图1 电流线圈架零件图,3,2.1 塑件的工艺分析,塑件的原材料分析 塑件的材料采用增强聚丙烯pp，属热塑性塑料。从使用性能上看，该塑料具有刚度好、耐水、耐热性强，其介电性能与温度和频率无关，是理想的绝缘材料；从成型性能上看，该塑料吸水性小，熔料的流动性较好，成型容易，但收缩率大。另外，该塑料成型时易产生缩孔、凹痕、变形等缺陷，成型温度低时，方向性明显，凝固速度较快，易产生内应力。因此，在成型时应注意控制成型温度，浇注系统应较缓慢散热，冷却速度不宜过快。,4,塑件的结构工艺性分析 结构分析 从零件图上分析，该零件总体形状为长方形，在宽度方向的一侧有两个高为8.5mm，半径为R5mm的两个凸耳，在两个高度为12mm、长、宽分别为1714mm的凸台上，一个带有4.11.2mm的凹槽对称分布，另一个带有4.5X1mm的凸台对称分布，该零件属于中等复杂程度。 尺寸精度 该零件重要尺寸如：12.1mm、12.1 mm、15.1mm、15mm等精度为3级，次重要尺寸如：13.5 mm、17mm、10.5mm、14mm等的尺寸精度为45级。 壁厚 壁厚最大处为1.3mm，最小处为0.95mm，壁厚差为0.35mm，较均匀，有利于零件的成型。 表面质量 该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，内部不得有导电杂质外，没有特别的表面质量要求，查表可取塑件表面粗糙度Ra1.6，对应模具成型零件工作部分表面粗糙度为Ra0.40.8，故比较容易实现。,5,脱模斜度 该塑件为开口壳类零件，深度较浅且大圆弧过渡，脱模容易，故不需考虑脱模斜度。 加强筋 该塑件结构较为复杂，自身结构具有加强筋作用，强度足够。 圆角 该塑件对圆角没有提出要求，结构工艺性较差，不利于塑件的成型，建议与用户协调在满足使用要求的前提下在料流转角处增设圆角；如果不行，模具成型零件应采用组合式结构，避免应力集中。 孔 该塑件有两个13.512mm通孔，型芯结构简单，便于安放侧孔和侧凹 该塑件在宽度方向的一侧有两个4.51mm的凸耳及两个4.11.2mm的凹槽，因此，模具设计时必须设置侧向分型抽芯机构通过以上分析可见，该塑件结构属于高精度、中等复杂程度。要严格控制影响塑件精度各个因素，如通过严格控制成型过程中聚丙烯的收缩率的波动、提高模具成型零件的制造精度等。塑件结构工艺性较为合理，成型零件采用组合式模具结构，侧向凸台和侧孔需用侧向分型抽芯机构成型。,6,2.2 计算塑件的体积和质量,计算塑件的质量是为了选用注射机及确定型腔数。经计算塑件的体积为V4087mm3；计算塑件的质量：根据设计手册可查得增强聚丙烯的密度为1.04kgcm3。故塑件的质量为W=V=4.25g采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸、注射时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注射机为XS-Z-60型。,7,2.3 塑件注射工艺参数的确定,根据设计手册并参考工厂实际使用情况，增强聚丙烯的成型工艺参数可作如下选择：成型温度为230290；注射压力为70140MPa。上述工艺参数在试模时可作适当调整。,8,2.4 注射模的结构设计,分型面选择,确定型腔的排列方式,该塑件为机内骨架，表面质量无特殊要求，但在绕线的过程中上端面与工人手指接触较多，因此上端面最好自然形成圆角；且垂直于轴线的截面形状比较简单与规范，故选择如图所示的水平分型面。,拟采用一模两件，考虑浇注系统、模具结构的复杂成程度等因素，拟采用如图所示的型腔排列方式，其最大优点是便于设置侧向分型抽芯机构。其缺点是熔料进入型腔后到另一端的料流长度较长，但因本塑件较小，故成型时没有太大的影响。,图2,图3,9,主流道设计 根据设计手册查得XS-Z-60型注射机喷嘴的有关尺寸为喷嘴前端孔径d14mm；喷嘴前端球面半径SR112mm。根据模具主流道与喷嘴SRSR1+(12)mm及d=d1+(0.51)mm，取主流道球面半径 SR13mm，小端直径d4.5mm。为了便于将凝料从主流道中拨出，将主流道设计成圆锥形其斜度为13，经换算得主流道大端直径 D=8.5mm。为了使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径 r =5 mm的圆弧过渡。分流道设计 分流道的形状及尺寸，应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率、分流道长度因素来确定。本塑件的形状不算太复杂，熔料填充型腔比较容易。根据型腔的排列方式可知分流道的长度较短，为了便于加工起见，选用截面形状为半圆形分流道，取R4 mm。浇口设计 根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为理想。设计时考虑选择从壁厚为1.3mm处进料，料由厚处往薄处流，而且在模具结构采用取镶拼式型芯，有利于填充、排气。故采用截面为矩形的侧浇口，初选尺寸为1 0.8 0.6mm(blh)，试模时修正。,(3)浇注系统设计,10,本例的塑件侧壁有一对小凹槽和小凸台，它们均垂直于脱模方向，阻碍成型后塑件从模具脱出。因此成型小凹槽台的零件必须做成活动的型芯，即须设置抽芯机构。本模具采用斜导柱抽芯机构。确定抽芯距 抽芯距一般应大于成型孔(或凸台)的深度，本例中塑件小孔壁厚、小凸台高度相等，均为： (1412.1)2=0.95(mm)另加35mm的抽芯安全系数，可取抽芯距S抽4.9mm。确定斜导柱倾角 斜导柱的倾角是斜抽芯机构的主要技术参数之一，它与抽拔力以及抽芯距有直接关系，般取=1520，本例中选取20。确定斜导柱的尺寸 斜导柱的直径取决于抽拨力及其倾斜角度，可按设计资料的有关公式进行计算，本例采用经验估值，取斜导柱的直径d=14mm。斜导柱的长度根据抽芯距、固定端模板的厚度、斜销直径及斜角大小确定（参见斜导柱长度计算公式）。由于定模板座和上凸模固定板尺寸尚不确定，初定25mm，D=20mm，计算后，取L55mm。如果以后，有变化，则再修正L的长度。,(4)抽芯机构设计,11,滑块与导槽设计 滑块与侧型芯(孔)的连接方式设计 本例中侧向抽芯机构主要是用于成型零件的侧向孔和侧向凸台，由于侧向孔和侧向凸台的尺寸较小，考虑到型芯强度和装配问题，采用组合式结构。型芯与滑块的连接采用镶嵌方式。滑块的导滑方式 本例中为使模具结构紧凑，降低模具装配复杂程度，拟采用整体式滑块和整体导向槽的形式。为提高滑块的导向精度，装配时可对导向槽或滑块采用配磨、配研的装配方法。滑块的导滑长度和定位装置设计 本例中由于侧芯距较短，故导滑长度只要符合滑块在开模时的定位要求即可。滑块的定位装置采用弹簧与台阶的组合形式。,12,图4 电流线圈架注射模 1一浇口套 2一上凹模镶块 3一定模座板 4一导柱 5一上固定板 6一导套 7一下固定板 8一推杆 9一支承板 10一复位杆 11一推杆固定板 12一推板 13一动模座板 14、16、25一螺钉 15一销钉 l7一型芯 18一下凹模镶块 19一型芯 20一楔紧块21一斜销 22一侧抽芯滑块 23一限位挡块 24一弹簧 26一整块 27、28一侧型芯,13,凹模结构设计 本例中模具采用一模二件的结构形式，考虑加工的难易程度和材料的价值利用等因素，凹模拟采用镶嵌式结构，见图4，图4中件18上的二对凹槽用于安放侧型芯。根据本例分流道与浇口的设计要求，分流道和浇口均设在凹模镶块上。凸模结构设计 凸模主要是与凹模结合构成模具的型座腔，其凸模和侧型芯的结构形式见图4。下凹模镶块型腔侧壁厚度计算 下凹模镶块型腔为组合式矩形型腔，根据组合式矩形侧壁厚度计算公式 取p=40MPa(选定值)；b=12mm；l=16.95mm；H1=121.3=10.7mm；H=H1+h=35.7mm；160MPa(底板材料选定为45钢)。代人公式计算得：S强=3.28mm。 考虑到下模镶块还需安放侧型芯机构，故取下凹模镶块的外形尺寸为80X50mm。,(5)成型零件结构设计,14,2.5 模具设计计算,本例中成型零件工作尺寸计算时均采用平均法计算。查表得增强聚丙烯的收缩率为Smin=0.4，Smax=0.8，故平均收缩为Scp(0.4+0.8)20.6，考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取z3。型腔和型芯工作尺寸计算。型腔侧壁厚度和底板厚度计算下凹模镶块底板厚度计算 根据组合式型腔底板厚度计算公式 取：p=40MPa；b=13.83mm；l90mm(初选值)；B=190mm(根据模具初选外形尺寸确定)；160MPa(底板材料选定为45钢)。得：h强=10.5(mm)。考虑模具的整体结构协调，取h25mm。,15,上凹模型腔侧壁厚的确定 上凹模镶块型腔为矩形整体式型腔，根据矩形整体式型腔侧壁厚度计算公式进行计算。由于型腔高度a1.26mm很小，因而所需的h值也较小，故在此不作计算，而是根据下凹模镶块的外型尺寸来确定。上凹模镶块的结构及尺寸如图5所示。,图5 上凹模镶块的结构及尺寸,16,2.6 模具加热和冷却系统的计算,本塑件在注射成型时不要求有太高的模温，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计算。设定模具平均工作温度为40，用常温20的水作为模具冷却介质，其出口温度为30，单位时间注射质量m=0.26Kg/h。查表得聚丙烯单位时间放出热焓量q=59X104Jkg。冷却水的体积流量qV计算公式如下：由上述计算可知，因为模具每分钟所需的冷却水体积流量较小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式冷却模具即可。,17,2.7 模具闭合高度的确定,根据支承与固定零件设计中提供的经验数据确定，定模座板：H125mm；上固定板：H225mm；下固定板：H340mm；支承板：H425mm；动模座板：H525mm；根据推出行程和推出机构的结构尺寸确定垫块：H650mm。因而模具的闭合高度 HH1+H2+H3+H4+H5+H625+25+40+25+50+25190(mm),18,2.8 注射机有关参数的校核,本模具的外形尺寸为280l90l90mm。XS-Z-60型注射机模板最大安装尺寸为350mm280mm，故能满足模具的安装要求由上述的计算模具的闭合高度H190mm，XS-Z-60型注射机所允许模具的最小厚度Hmin70mm，最大厚度Hmax200 mm，即模具满足HminHHmax的安装条件。经查资料XS-Z-60型注射机的最大开模行程S180 mm，满足出件要求。 SHl+H2+(510)10+12+1032(mm)此外，由于侧分抽芯距较短，不会过大增加开模距离，注射机的开模行程足够。经验证，XS-Z-60型注射机能够满足使用要求，故可采用。,19,2.9 绘制模具总装图和非标零件工作图,模具总装图如图4所示，零件图如图5所示。,20,小结,主要讲解了热塑性塑料注射成型模具的结构特点、注射模设计的基本知识、模架的国家标准及选用方法以及注射模与注射机之间的关系，最后运用实例，介绍了注射模典型结构设计的全过程。,21,
