注塑模具設(shè)計實例

1、二、注塑模具設(shè)計實例實例1電流線圈架的模具設(shè)計及制造塑料制品如圖3219所示，大批量生產(chǎn)，試進行塑件的成型工藝 和模具設(shè)計，并選擇模具的主要加工方法與工藝。A-AB-B,74口技術(shù)要求L傾南處允許2./X視圖中41*心為 兩個通孔.3.零件表面不得有毛朝，內(nèi) 部不得有導(dǎo)電雜版。4.材料:增強聚丙雄圖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)有兩個高度為8. 5mm R5mml兩個凸耳，在兩個高度 為12mm長、寬分別為17mnf口

2、13. 5mm勺凸臺上，一個帶有的凹梢 (對稱分布)，另一個帶有4. ImmXL 2 mm的凸臺對稱分布。因此， 模具設(shè)計時必須設(shè)置側(cè)向分型抽芯機構(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.化.12 mm 12.1,02 mm15.1篇:mm 15.化.12mm?精度為3級(Sj1372 78),次重要尺寸如：13.5 ±0. 11、1712mm 10. 5±0. 1mm 1412mm的尺寸精度為 4 5 級 (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

3、 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，故比較容易實現(xiàn)。綜上分析可以看出，注射時在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。(3)計算塑件的體積和質(zhì)量計算塑件的質(zhì)量是為了選用注射機及確定型腔數(shù)。經(jīng)計算塑件的體積為 V= 4087ml3n計算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計手冊可查得增強聚丙烯的密度為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、注射時所需壓力和 工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，初步選

4、用注射機為 XS-Z 60型。2.塑件注射工藝參數(shù)的確定查找附錄1和參考工廠實際應(yīng)用的情況，增強聚丙烯的成型工藝 參數(shù)可作如下選擇：成型溫度為 230290 C ;注射壓力為70 140MPa必須說明的是，上述工藝參數(shù)在試模時可作適當(dāng)調(diào)整。（二）注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括：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、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計、推出機構(gòu)的設(shè)計等內(nèi)容。1 .分型面選擇模具設(shè)計中，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。 該塑件為機內(nèi)骨 架，表面質(zhì)量無特殊要求，但在繞

5、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，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)點是：便于設(shè)置側(cè)向分型抽芯機構(gòu)，缺點：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 型抽芯機構(gòu)設(shè)置相當(dāng)困難，勢必成倍增大模

6、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(1)主流道設(shè)計及主流道襯套結(jié)構(gòu)選擇。 根據(jù)設(shè)計手冊查得XS- Z60型注射機噴嘴的有關(guān)尺寸為噴嘴前端孔徑 a=4mm噴嘴前端球面半徑：R= 12mm根據(jù)模具主流道與噴嘴及 R= R+(12)mm及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3-223所示：圖3-223主流道襯套(2)分流道設(shè)計。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

7、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，分流道開在動模板上，截面 形狀為半圓形，取R=4 mm(3)澆口設(shè)計。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. 3mmt進料，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( 0.08mnK 0.6mm(bx l x h),試模時修正。4 .抽芯機構(gòu)設(shè)計本例的塑件側(cè)壁有一對小凹梢和小凸臺，它們均垂直于脫模方向， 阻礙成型后塑件從模具脫出。因此成型小凹梢臺的零件必須做成活動 的型芯

8、，即須設(shè)置抽芯機構(gòu)。本模具采用斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)。(1)確定抽芯距抽芯距一般應(yīng)大于成型孔(或凸臺)的深度，本例中塑件孔壁 H、凸臺高度H2相等，均為：H = H=(1412. 1)/2=0.95(mm)另加35mnm勺抽芯安全系數(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 a =1520° ,本例中選取a =20 o(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)計資料的有關(guān)公式進行計算，也可根據(jù)經(jīng)驗來確定，取斜導(dǎo)柱的直徑d=14mm斜導(dǎo)柱的長度根據(jù)抽芯距、固定端模板的厚度、斜銷直

9、徑及斜角大小確 定。根據(jù)公式：L= l 1 + l 2+| 4十| 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D= 20mm取L=55mm(4)滑塊與導(dǎo)梢設(shè)計1）滑塊與側(cè)型芯（孔）的連接方式設(shè)計。本例中側(cè)向抽芯機構(gòu)主要 是用于成型零件的側(cè)向孔和側(cè)向凸臺，由于側(cè)向孔和側(cè)向凸臺的尺寸 較小，考慮到型芯強度和裝配問題，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。為提高滑塊的導(dǎo)向精度，

10、裝配時可對導(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。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的定位要求即可。滑塊的定位裝置采 用彈簧與臺階的組合形式，如圖3-224所示。15 16 17 18 1912 3(a)電04（）理圖3224 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動模固定板；8一推桿；9一支承板；10一復(fù)位 桿；11一推桿固定板；12一推板；13一動模座板；14、16、25一螺釘; 15一銷釘；17一型芯；18一動模凹卞II鑲塊；19一型芯；20楔緊塊； 21斜導(dǎo)柱；22一側(cè)型芯滑

11、塊；23一限位擋塊；24彈簧；26一模腳;27、28一側(cè)型芯5 .成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(1)凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計。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上的二對凹梢用于安放側(cè)型 芯。根據(jù)本例分流道與澆口的設(shè)計要求， 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。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)計的有關(guān)計算本例中成型零件工作尺寸計算時均采用平均法計算。查表得增強聚丙烯的收縮率為&=0.4%0.8%,故平均收縮為Scp= (0.

12、4+0. 8)% /2 = 0. 6%,考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取Sz = /3。1 .型腔和型芯工作尺寸計算。見表 311所示。表311型腔、型芯工作尺寸計算類別序號模具零件名稱第件尺寸計算公式球腔或理芯的工作尺寸地 鹿 的 計 算117-*1 j16. 9鏟產(chǎn)15-11!母片'下凹模塊】4一"11 93*儀12.1-11：12. 08+? M機5-"Hw= ( H$+出5中% 告襄*+0,M% 4 o2凸耳對應(yīng) 的型腔2_；.1Lr =(1就 +Ljjs5并 % 4.95+產(chǎn)R4, Z-ai4.15+qBJ限 5土。. 05hm=(hs-hss

13、, % - 2 am8,44+ra1±0<50,鰭*泮3上凹模果塊65-J.2Lm = +LhS* % V6d. J 泮34-;之33.9廣”K6-L5,肥4泮3- 3一隊的Hm=(H3 + HsS% 一等L%，*道芯 的計算1右型薜10.5±0. 1t . / r . _i_ t c 媒 * 3 a、010= 610. ot13. 5±0.11Lm U-S '卬劉 1 413. 63-：0丁12+：，E強=3s+屜S/+如 -!£- 1?-a. ci2左型芯15. 1 梵:：LlCLs+Ls%M+4小-”1 5- 3-6, IH工:此12

14、b 2O-o,髓% 5+2 1Am= (As，+As后甲% + 年)-ig4.55-0. os孔距型孔之間的中心距3W 士。，1CmKG+GS,土笛3£ 19±0. 032 .型腔側(cè)壁厚度和底板厚度計算(1)下凹模鑲塊型腔側(cè)壁厚度及底板厚度計算1)下凹模鑲塊型腔側(cè)壁厚度計算。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)壁厚度計算公式h=3，SbY32EBe 件M p= 40MPa選定值)；b= 12mm L = 16. 85mm E=2. lxi05MPaB= 40mm（U選值）；e 件=0. 035mm代人公式計算得h =3 5PbL1 =2.05mm 32EBe 件

15、考慮到下模鑲塊還需安放側(cè)型芯機構(gòu)，故取下凹模鑲塊的外形尺寸為80m訴50mm2）下凹模鑲塊底板厚度計算。根據(jù)組合式型腔底板厚度計算公式；3pbL2 H = J4 4B仃?。簆=40MPa b= 13 . 83mm L=90mm（J選值）；B=190mm（據(jù)模 具初選外形尺寸確定）；（r = 160MPa底板材料選定為45鋼）。得：H j3pbL =10.5mm 4B二考慮模具的整體結(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)壁厚度計算公式進行計算，由于型腔高度 a=1. 26mm艮小，因而所需的 h值也較小，故在此不作計算，而是根

16、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M尺寸廄EZ熱處理HRC53況 3,材料：TWA.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)的計算本塑件在注射成型時模溫要求不高，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)計計算。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。塑件在冷卻時每小時釋放的熱量 Q,查表得聚丙烯的單位熱流量為 59Xl04J/kg,即Q=W磅0. 26X59X 104= 15. 34X 104 （J /kg）冷

17、卻水的體積流量V得、,WQi15.34 104 /603/ .V =1 = = 0.61 10 m/min巳(t1-t2)103 4.187 103(30 -20)由上述計算可知，因為模具每分鐘所需的冷卻水體積流量較小， 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)計中提供的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，確定：定模座板：H = 25mm上固定板：H2=25mm下固定板：H=40mm支承板：H4=25mm 動模座板：H6=25mim根據(jù)推出行程和推出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸確定墊塊： H5=50mm因而模具的閉合高度H= H+ H + H+ H4+ H5 + H6= 25+25

18、+40+25+50+25= 190(mm)(六)注射機有關(guān)參數(shù)的校核本模具的外形尺寸為280mme l90mmx 190mmi XS-Z 60型注射機 模板最大安裝尺寸為350mm280mm故能滿足模具的安裝要求。由上述的計算模具的閉合高度 H=190mmXS-Z-60型注射機所允 許模具的最小厚度 Hin = 70mm最大厚度 小>=200mm即模具滿足 修所 <H< fax的安裝條件。經(jīng)查資料XS-Z-60型注射機的最大開模行程 S= 180 mm滿足 式(325)的出件要求。S>H+ H + (5 10) =10+12+10= 32(mm)止匕外，由于側(cè)分抽芯距較

19、短，不會過大增加開模距離，注射機的 開模行程足夠。經(jīng)驗證，XS- Z- 60型注射機能夠滿足使用要求，故可采用(七)繪制模具總裝圖和非標零件工作圖本模具的總裝圖如圖3224所示，非標零件工作圖（略）。本模具的工作原理：模具安裝在注射機上，定模部分固定在注射 機的定模板上，動模固定在注射機的動模板上。合模后，注射機通過 噴嘴將熔料經(jīng)流通注入型腔，經(jīng)保壓，冷卻后塑件成型。開模時動模 部分隨動板一起運動漸漸將分型面打開，與此時同時在斜導(dǎo)柱21的作用下側(cè)抽芯滑塊從型腔中退出， 完成側(cè)抽芯動作。當(dāng)分型面打開到 32mm寸，動模運動停止，在注射機頂出裝置作用下，推動推桿運動 將塑件頂出。合模時，隨著分型面

20、的閉合側(cè)型芯滑塊復(fù)位至型腔，同 時復(fù)位桿也對推桿8進行復(fù)位。（八）注射模主要零件加工工藝規(guī)程的編制在此僅對凹模鑲塊，下固定板的加工工藝進行分析。1 .上凹模鑲塊。上凹模鑲塊加工工藝過程見表 329。2 .下固定板。固定板如圖3-226所示，具加工工藝過程見表3-30*3-29上凹模塊加工工藝過程序號工序名稱工序內(nèi)容1下料,80mm X 31mm2帔*微至尺寸 85mm X 60mm X 30mm3熱處理退火至HBS1802004倒刨六面至尺寸81mmX56mmX26. 5mm5平磨磨六面至尺寸80. 4mm X 55mm X 26mm,并保證B、C面及上下平面四面垂直度 0. 02mm/100mmG效拄儻以B、C面為基礎(chǔ)鐵型腔，長、寬到要求，深度到15 mm 快漉道及澆口 .除苴深度按屈紙相應(yīng)深0.26 mm外,箕余按要求鐵2-40X2. 5臺階，使相關(guān)尺寸5O-：.on到點50. 5mm7帽研光型腔及澆口漉道Ra(0. 2-0. 4)Mm 修鋒2-40X2. 5臺階兩端R2. 5 IB孤