注塑模具設(shè)計(jì)實(shí)例

1、二、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。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85mm，R5mm的兩個(gè)凸耳，在兩個(gè)高度為 12mm、長、寬分別為 17mm和 135mm的凸臺(tái)上，一個(gè)帶有的凹槽( 對稱分布 ) ，另一個(gè)帶有 4lmmXl2 mm的凸臺(tái)對稱分布。因此，模具設(shè)計(jì)時(shí)必須設(shè)置側(cè)向分型

2、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：12.100.12 mm、12.1 00.0402 mm、15.1 00.1402 mm、15.100.12 mm等精度為 3 級(jí)(Sj137278) ，次重要尺寸如：135± 011、17 0 0. 2 mm、105±01mm、 140 0.2 mm等的尺寸精度為 45 級(jí)(Sj 1372 78) 。由以上分析可見，該零件的尺寸精度中等偏上，對應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。從塑件的壁厚上來看，壁厚最大處為13mm，最小處為 095mm，壁厚差為 035mm，較均勻，有利于零件的成型。3) 表面質(zhì)

3、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3體積為 V4087mm；計(jì)算塑件的質(zhì)量： 根據(jù)設(shè)計(jì)手冊可查得增強(qiáng)聚丙烯的密度為31.04g cm。故塑件的質(zhì)量為WV 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)所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，初步選用注射機(jī)為XSZ60 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

4、作如下選擇：成型溫度為230290；注射壓力為70140MPa。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。此外，該零件高度為12mm，且垂直于軸線的截面形狀比較簡單和規(guī)范，

5、若選擇如圖3220 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 3220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 3221 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)向分型抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)置相當(dāng)困難，勢必成倍增大模具結(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

6、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)手冊查得 XSZ60 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： R012mm。根據(jù)模具主流道與噴嘴及 RR0+(1 2)mm及 d=d0+(051)mm，取主流道球面半徑 R13mm，小端直徑 d45mm。主流道襯套的結(jié)構(gòu)如圖 3223 所示：圖 3223 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、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

7、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 13mm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×0.08mm×0.6mm(b×l ×h) ，試模時(shí)修正。4抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)本例的塑件側(cè)壁有一對小凹槽和小凸臺(tái)， 它們均垂直于脫模方向，阻礙成型后塑件從模具脫出。 因此成型小凹槽臺(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

8、 ( 或凸臺(tái) ) 的深度，本例中塑件孔壁 H1、凸臺(tái)高度 H2 相等，均為 :Hl H2=(14 121) 20.95(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，般取=15° 20°，本例中選取 =20°。(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d14mm。斜導(dǎo)柱的長度根據(jù)抽芯距、 固定端模板的厚度、 斜銷直徑及斜角大小確定。根據(jù)公式： Ll 1l 2l 4

9、l 5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 D20mm，取 L=55mm。(4) 滑塊與導(dǎo)槽設(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)向槽的形式， 其結(jié)構(gòu)如圖 3224所示。為提高滑塊的導(dǎo)向精度，裝配時(shí)可對導(dǎo)向槽或滑塊采用配磨、配研

10、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。.圖 3224電流線圈骨架注射模1澆口套； 2定模凹模鑲塊； 3定模座板； 4導(dǎo)柱； 5定模固定板； 6導(dǎo)套； 7動(dòng)模固定板； 8推桿； 9支承板； 10復(fù)位桿；11推桿固定板； 12推板； 13動(dòng)模座板； 14、16、25螺釘；15銷釘； 17型芯； 18動(dòng)模凹模鑲塊； 19型芯； 20楔緊塊；21斜導(dǎo)柱；22側(cè)型芯滑塊； 23限位擋塊； 24彈簧；26模腳；.27、28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)

11、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 上的二對凹槽用于安放側(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Sq=04 08，故平均收縮為 Scp(0 4+08) 206，考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取z3。1型腔和型芯工作尺寸計(jì)算。見表

12、311 所示。表 311 型腔、型芯工作尺寸計(jì)算.2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h35 pbL4132 EBe件取 p40MPa(選定值 ) ；b12mm；Ll 1685mm；E=21×105 MPa；.B40mm(初選值 ) ；e 件0035mm。代人公式計(jì)算得4h35 pbL1=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×50mm。2) 下凹模鑲塊底板厚度計(jì)算。根據(jù)組合式型腔底板厚

13、度計(jì)算公式H3 pbL24B?。?p=40MPa；b= 13 83mm；L=90mm(初選值 ) ；B=190mm(根據(jù)模具初選外形尺寸確定 ) ； 160MPa(底板材料選定為45 鋼) 。得：2H3 pbL =10.5mm4B考慮模具的整體結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)，取H25mm。(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a126mm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 3225 所示。.圖 3225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

14、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，用常溫 20的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30，產(chǎn)量為 ( 初算 05 套 min)0 26kgh。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 59×104J kg，即Q3=WQ2=026×59×1041534×104 (J kg)冷卻水的體積流量V 得.VWQ110315.34104 / 600.61 104 m3/minPc1 (t1 t 2 )4.187103 (3020)由上述計(jì)算可知，因?yàn)槟＞呙糠昼娝璧睦鋮s

15、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：H125mm；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：H550mm。因而模具的閉合高度HH1 H2H3H4H5H625+25+40+25+50+25190(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×l90mm×l90mm。XSZ60 型注射機(jī)模板最大安裝尺寸為 350mm×280mm，故

16、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，XSZ60 型注射機(jī)所允許模具的最小厚度 Hmin70mm，最大厚度 Hmax=200mm，即模具滿足 Hmin HHmax的安裝條件。經(jīng)查資料 XSZ60 型注射機(jī)的最大開模行程S180 mm，滿足式(3 25) 的出件要求。SHl H2(5 10) 10+12+1032(mm)此外，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， XSZ60 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)