单分型面模具设计实例

2021/9/25,单分型面注射模具工作任务,根据下面的端盖制品图：,1.设计出所示塑件的注射模；,2.画出装配图和零件图；,3.写出说明书。,2021/9/25,2021/9/25,具 体 设 计 步 骤,一、对塑件图及实样的分析消化,二、注射机型号的确定,三、型腔数目确定,四、分型面的确定,五、浇注系统的设计,六、成型零件的设计,七、温控系统的设计,2021/9/25,十二、模具材料的确定,十五、编写说明书,十四、绘制装配图和零件图,十三、校核模具与注射机的有关尺寸,八、排气系统的设计,九、脱模机构的设计,十、导向机构的设计,十一、模架的选择,具 体 设 计 步 骤,2021/9/25,1.塑料的原材料分析,塑件材料采用聚苯乙烯（纯），属热塑性材料。从使用性能上看，该塑料透明性好，透光率高，化学性能优良，耐酸、碱、醇、油、水等的能力较强，电性能优良，是理想的高频绝缘材料，拉伸强度和弯曲强度高，但耐热性不高，耐磨性较差，导热系数小，塑件易产生内应力；从成型性能上看，该塑料吸水性小，收缩小，比热容小，流动性好，成型容易，但应防止淌料，应控制成型温度、压力和时间等工艺参数，以减少内应力。,过程实施：,2021/9/25,2.塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析,1）结构分析,从制品图上分析，该零件总体形状为长方形，只有在顶面中间有一个直径为15mm的孔，其结构简单，属于简单制品。,2）尺寸精度分析,该塑件重要尺寸如：15,0,-0.22,mm，60,0,-0.36,mm，80,0,-0.46,mm。可以看出尺寸精度在MT2MT3之间，未注尺寸的公差按照MT5级确定，精度中等偏上，模具零件的相关尺寸加工精度等级可以保证。,塑件的壁厚为1.8，确定塑件的壁厚均匀，便于成型。,2021/9/25,3）表面质量分析,该塑件的表面要求光滑，不得有毛刺，无其他的要求，故比较容易实现。,综合以上所述，在注射成型情况下，将成型工艺条件控制得当，就比较容易实现制品的成型要求。,2021/9/25,首先进行塑件质量的计算。计算塑件质量是为了初选注塑机并确定型腔数目。,经过计算得知塑件的体积为：,查表选PS的密度为：,塑件质量为：,二、注塑机型号和型腔数目的确定,2021/9/25,采用一模两腔的结构形式，考虑塑件所需模具的外形尺寸，注射时所需的注射压力等因素，初选注塑机为XS-ZY-125。,2021/9/25,四、分型面的确定,在模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的基本结构，一般应该根据分型面的选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。该塑件要求表面光滑、无毛刺，对表面有质量要求。选择如下图A分型面不利于表面质量的保证，但B分型面利于表面质量的保证，有助于模具复杂程度的降低，并减少模具加工的难度，便于塑件成型后的脱模。,过程实施：,2021/9/25,（1）主流道设计,根据模具设计指导查得XS-ZY-125型注塑机喷嘴的相关尺寸为：,喷嘴前端孔直径：,喷嘴喷嘴圆弧半径：,根据模具主流道与喷嘴的关系,取主流道球面半径,取主流道小端直径,五、浇注系统的设计,2021/9/25,为了便于将凝料从主流道中拔出，主流道设计成圆锥形，锥度 ，内壁粗糙度 小于0.4um。主流道长度由定模座板和定模板的厚度确定,暂定为60mm。,在此，取锥度为4。为了使熔体顺利进入分流道，在主流道末端设计半径r=5mm的圆弧过渡。,2021/9/25,（2）分流道设计,分流道的形状和尺寸应该根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率、分流道长度等因素来确定。本塑件的形状简单，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U形的分流道，查手册可选得：,R=3mm,h=7mm,斜度取8,2021/9/25,（3）浇口设计,根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选择侧浇口比较合适。,由于制品壁厚均匀，浇口位置在设计时可放在80尺寸中间位置处，在模具结构上采用组合式型芯、有利于填充、排气。故浇口采用截面为矩形的侧浇口，根据手册初选浇口尺寸长、宽、高为1mm、5mm、1mm，试模时进行修正。,2021/9/25,（4）拉料杆和冷料穴的设计,为了使主流道凝料能顺利从主流道衬套中脱出，需要设计拉料杆和冷料穴。,由于塑件材料位聚苯乙烯，比较脆，故不能采用倒锥形和圆环槽的冷料穴。可采用Z形或者带球头拉料杆的冷料穴。在选用冷料穴时，需要根据推出机构来确定。,此处暂时选用Z形拉料杆的冷料穴。,2021/9/25,浇注系统结构图,2021/9/25,1.凹模的结构设计,本模具采用一模两腔的结构形式，考虑加工的难易程度和材料的价值利用等因素，凹模拟采用整体嵌入式结构，根据塑件所设计的分流道和浇口的设计要求，分流道和浇口设置在凹模上，如下图所示。,2.型芯的结构设计,型芯主要是与凹模相结合构成模具的型腔，其凸模结构形式如图所示。,六、成型零件的设计,2021/9/25,型芯、型腔结构图,2021/9/25,3.型芯、型腔的工作尺寸计算,成型零件的工作尺寸计算时采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来计算。考虑到目前模具制造能力和成本因素，选用模具制造公差为 。,计算过程与结果为：,型腔长度尺寸：,2021/9/25,型腔深度尺寸：,型腔宽度尺寸：,2021/9/25,本塑件材料为PS，PS成型性能优良，故而本模具可以不设置加热系统。热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快地传给模具，以使塑料可以冷却定型并可迅速脱模。为了缩短制品成型周期，一般需要设置冷却系统。冷却系统的设计如下：,七、温控系统的设计,2021/9/25,PS（纯）塑料在料筒内的温度为170190度，到模具内的塑料温度在180度左右，而塑件硬化后从模具型腔中取出时其温度在60度以下。由于PS流动性，易于成型，要求模温不太高，故采用常温水对模具进行冷却。,由于冷却水道的位置、结构形式、孔径、表面状态、水的流速、模具材料等很多因素都会影响模具的热量向冷却水传递，精确计算比较困难。在实际生产中，通常都是根据模具的结构确定冷却水路，通过调节水温、水速来满足要求。,2021/9/25,无论多大的模具，水孔的直径不能大于14mm，否则冷却水难以成为湍流状态，以致降低热交换效率。一般水孔的直径可根据塑件的平均厚度来确定。平均壁厚为2mm时，水孔直径可取810mm；平均壁厚为24mm时，水孔直径可取1012mm；平均壁厚为46mm时，水孔直径可取1014mm。,本塑件壁厚均为1.8mm，制品总体尺寸为806015，较小,，,确定水孔直径为8mm。并在型腔上采用直流循环式冷却装置,。,由于动模、定模均为镶拼式，受结构限制，,加图,。,2021/9/25,由于塑件形状为矩形而且壁厚较薄。使用推杆推出容易在塑件底边留下推出痕迹，但不影响外观质量，可以采用。也可以选择推件板推出机构完成塑件的推出，这种方法结构简单、推出力均匀，塑件在推出时变形小、推出可靠。,如果采用推件板推出，比较合适本产品的推出，但浇注系统中的拉料杆应该为球形拉料杆，还需增加一块推件板。结构分别如下：,九、脱模机构的设计,2021/9/25,2021/9/25,由于塑件形状为矩形，尺寸比较小，采用一模两腔的结构，所需模具周界尺寸不大，可以选用导柱导套作为导向机构。,导柱导套导向机构有圆形的导柱导套和矩形的导柱导套。圆形导柱导套由于塑件所需模具为小型模具，故选用圆形的导柱导套。见总装图。,十、导向机构的设计,2021/9/25,1.模架类型的确定,本模具采用一模两腔的结构形式，型腔和型芯为组合式结构，推出机构为推杆推出，故选A2型模架。,十一、模架的选择,2021/9/25,2.模板周界尺寸确定,型腔在模板中布局图如下，确定M、N尺寸。,2021/9/25,（1）型腔侧壁厚度 s 的确定,型腔侧壁厚度可以采用计算或者查表的方式得到。在此，采用查表的的方式得到。根据模具设计指导矩形型腔的侧壁厚度表6-15，根据矩形型腔内壁短边尺寸60，可得：,整体式型腔壁厚为3035；镶拼式型腔的凹模壁厚为1011，模套壁厚为2528.,在此，,采用的镶拼式结构，选凹模壁厚为11，模套壁厚为28,。则s=39mm,2021/9/25,（2）模板周界尺寸 的确定,模板尺寸为：,在标准模架中选，可选模架周界尺寸为：,160 x250。,2021/9/25,3.A、B、C尺寸确定,（1）A尺寸确定,由图可以看出：A=15+h，h为型腔底板厚度，可通过经验数据或者计算得到。,在此，利用公式计算。由于本制件为小型制件，故而采用强度计算方法。,2021/9/25,型腔底板厚度,式中，为型腔内塑料熔体压力；,为底板上承受成型压力部分的长度；,为底板总长；,为支架间距；,为型腔材料许用压力。,2021/9/25,塑件材料为PS，查表5-2得知：,支架间距等同于塑件的短边，故取：,底板上承受成型压力部分的长度等同于塑件的长边，故取：,底板总长为模板的长度，模板长度为250mm，故,型腔材料许用压力,2021/9/25,型腔底板厚度,则A尺寸为：,A=15+10.29=25.29mm,考虑到要在型腔上设置冷却装置，根据模架数据，选A=50mm。,2021/9/25,（2）C 尺寸确定,C=制品高度+12+16+（510）mm,=15+28+10=53mm,在A尺寸所在范围内选择C，有63和80满足要求，选C=63mm。,（3）B 尺寸确定,由A、C尺寸可以确定B尺寸有16、20、25、32。本模具无滑块，根据经验四个尺寸都满足要求，在此选B=25mm。,综上所述，可知模架为A2-160250-43-Z2。,2021/9/25,4、模具高度H 尺寸确定,H=72+A+B+C,=72+50+25+63,=210mm,故模具高度为210mm。,2021/9/25,1.成型零件模具材料的确定,本塑件比较简单，成型零件只有型芯和型腔，结构比较简单，性能要求不高，故可以选用的材料比较多。,型腔和型芯需要承受塑料熔体的冲刷和高温作用，由于是大批量生产，因此要求材料的耐磨性要好。在此，型芯和型腔材料均选用CrWMn。,十二、模具材料的确定,2021/9/25,2.结构零件模具材料的确定,结构零件中，标准件的材料根据国家标准执行，非标件的材料在保证使用质量的情况下，根据材料的成本来选用。具体材料如下图所示。,十二、模具材料的确定,2021/9/25,2021/9/25,2.流道凝料质量计算,（1）主流道凝料质量计算,主流道凝料小端直径为4.5mm，大端直径为9mm，长度为70mm，按照圆柱来估算得：,一、注射量的校核,制品质量计算,前面计算得：单个制品质量为,15.54g,。一模两腔结构，故制品总重为,15.542=31.08g,。,十三、校核模具与注射机的有关尺寸,2021/9/25,二、注射压力的校核,查课本附表4可得：,纯PS塑料成型所需的注射压力为60-110MPa。,查模具设计指导表6-24得：注射机XS-ZY-125的注射压力为120MPa。,60-110120。,故XS-ZY-125注射机满足要求。,2021/9/25,三、锁模力的校核,查模具设计指导表6-24得：,注射机XS-ZY-125的锁模力为900kN。,塑件在分型面上的投影面积为：,则：,故XS-ZY-125注射机满足要求。,2021/9/25,四、模具闭合厚度的校核,查模具设计指导表6-24注射机XS-ZY-125得：,模具厚度H为210mm。,则：故XS-ZY-125注射机满足要求。,2021/9/25,五、开模行程的校核,由于XS-ZY-125注射机的合模机构是液压机械联合作用的，其最大开模行程与模具厚度无关，其行程由连杆机构（或者移模缸）的最大冲程决定。按照下式进行校核。,为制品推出距离=13.2mm,为制品的总高度=15mm,为注射机的最大开模行程=300mm,13.2+15+（510）300mm 满足要求。,2021/9/25,2021/9/25,