型腔数目的确定及排布.docx

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型腔数目的确定及排布

第三部分型腔数目的确定及排布

一：

型腔数目的确定及排布

已知的体积V塑或质量W塑，又因为此产品属大批量生产的中型塑件，综合考虑生产率和生产成本等各种因素，以及注射机的型号选择，初步确定采用一模一腔排布的模具形式。

由塑件的外形尺寸和机械加工的因素，根据所用材料SPVC材质硬度不高，材料弹性模量比较小可采用强制脱模方式。

塑件用顶料杆顶出的强制脱模方法。

排布图如下图示：

第四部分模具结构形式的确定

上面分析可知本模具采用一模一腔，顶料杆顶出，又因为采用单腔模具，所以浇注系统较简单，只有进料口，既直浇口。

综合上几步的分析，因此基本上可确定模具形式为P5

型。

它由两块模板组成，用于直浇口，简单整体型腔的注射模。

注释：

直浇口；又称主流道型浇口，在单型腔模中，塑料熔体直接流入型腔，因而压力损失小，进料速度快，成型比较容易；另外它传递压力好，保压补缩作用强，模具结构简单，紧凑，制造方便，但去除浇口困难。

应用范围:

适合各种塑料成型，尤其加工热敏性及高黏度材料

成型高质量的大型或深腔壳体。

第五部分注射机的型号和规格

一、注射量的计算

通过对塑体的质量与体积估算过程得出估算值，塑体质量m1

为154g，体积为114cm3。

流道凝料的质量m2还是个未知数，可按塑件质量的0.6倍来计算。

从上述分析确定为一模一腔，所以注射量为

M=1.6n×m1

=1.6×1×154=246.2（g）

二、塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算。

1、流道凝料包括交口在分型面上的投影面积A2，在模具设计前是个未知值，根据多型腔的统计分析，A2是每个塑件在分型面上的投影面积A1的0.2~0.5倍，因此可用0.35nA1来进行估算，所以

A=nA1+A2

=nA1+0.35nA1

=1.35×1×12265.625

=16558.5938mm2

式中A1=п×d2／4=0.78×125×125=12265.625mm2

2、锁模力的计算

Fn=A×p型

=16558.6×25

=413965N=413.965KN

式中型腔平均压力为25MPa。

三、注射的机的选择

根据每一生产周期的注射量和锁模力计算值可选用SZ—125/630卧式注射机。

注射机的技术规格：

型号：

SZ—125/630

额定注射量（cm3）：

140

螺杆直径（mm）:

40

注射压力（MPa）:

126

注射速率（g/s）：

110

塑化能力（r/min）:

16.8

注射方式：

螺杆式

锁模力KN:

530

最大开（合）模行程（mm）：

270

模具最大厚度（mm）：

300

模具最小厚度（mm）：

150

拉杆内向距离（mm）:

370X320

喷嘴球半径（mm）：

SR15

模具定位孔直径（mm）：

Φ125

四、注射机有关参数的校核

1、注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数

N≤（kmt/3600－m2）/m1

=（0.8×16.8×3600×30/3600-0.6×1×154）/154

=2.018≥1

故模具的型腔数校核合格。

式中K——注射机最大注射量的利用系数，一般为0.8

M——注射机的额定塑化量

T——成型周期，取30S

2、注射压力的校核

Pe≥k／P0

=1.25×100=125MPa

式中k／——注射压力安全系数，一般为1.25~1.4

P0——塑件成型时所需的注射压力

软聚氯乙烯厚壁（易流动）为100~120MPa

而Pe额=126MPa≥125MPa

故注射压力的校核合格。

3、锁模力的校核

F≥KAp型

=1.2×413.965=496.758KN

而F=530KN≥496.758KN

故锁模力的校核合格。

注释：

其他的安装尺寸的校核要待模架选定，结构尺寸确定以后待定。

第六部分成型零部件的结构设计和工作尺寸计算

一、成型零件的结构设计

1、产生偏差的原因：

①．塑料的成型收缩　　　成型收缩引起制品产生尺寸偏差的原因

有：

预定收缩率（设计算成型零部件工作尺寸所用的收缩率）与制品实际收缩率之间的误差；成型过程中，收缩率可能在其最大值和最小值之间发生的波动。

σs=（Smax-Smin）×制品尺寸

σs　　　　　成型收缩率波动引起的制品的尺寸偏差。

Smax、Smin分别是制品的最大收缩率和最小收缩率。

②．成型零部件的制造偏差　　工作尺寸的制造偏差包括加工偏差和装配偏差。

③．成型零部件的磨损

２、本产品为制品，属于大批量生产的小型塑件，预定的收缩率的最大值和最小值分别取０.8%和０.3％。

此产品采用4级精度，属于一般精度制品。

因此，凸凹模径向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造与作用修正系数x取值可在0.5~0.75的范围之间

第六部分成型零部件的结构设计和工作尺寸计算

一、成型零部件的结构设计的分析

1、产生偏差的原因：

①．塑料的成型收缩　　　成型收缩引起制品产生尺寸偏差的原因

有：

预定收缩率（设计算成型零部件工作尺寸所用的收缩率）与制品实际收缩率之间的误差；成型过程中，收缩率可能在其最大值和最小值之间发生的波动。

σs=（Smax-Smin）×制品尺寸

σs　　　　　成型收缩率波动引起的制品的尺寸偏差。

Smax、Smin分别是制品的最大收缩率和最小收缩率。

②．成型零部件的制造偏差　　工作尺寸的制造偏差包括加工偏差和装配偏差。

③．成型零部件的磨损

２、本产品为SPVC制品，属于大批量生产的中型塑件，预定的收缩率的最大值和最小值分别取1.5%和2.5％。

此产品采用5级精度，属于一般精度制品。

因此，凸凹模径向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造与作用修正系数x取值可在0.5~0.75的范围之间。

3、凸凹模各处工作尺寸的制造公差，因一般机械加工的型腔和型芯的制造公差可达到IT７～IT８级。

4、型腔（凹模）

加水盖圆周上均匀的分布着防滑条纹，若凹模制成整体式则直纹用机械加工方法很困难，若制造一个电极加工防滑直纹，成本比较高，整体模板都要用比较贵的模具钢，维修也不方便。

因此加水盖圆周部分采用局部嵌入式凹模。

嵌件外径尺寸取125mm。

5、成型零件钢材的选用

加水盖属于大批量生产的中型塑件，成型零件所选用的钢材而

耐磨性和抗疲劳性能应该良好，机械加工性能和抛光性能也应该良好

因此：

构成型腔的局部嵌入式凹模钢材选用SM1。

定模板构成加水盖顶部花纹成型时有料流的冲刷，但没有脱模时塑件的磨檫，因此采用55钢调质。

型芯因为是采用强制脱模，磨檫比较厉害，采用硬度比较高的模具钢Cr12M0V淬火后表面硬度为58HRC~62HRC

三、成型零部件的工作尺寸计算

1、型腔（凹模）径向尺寸计算

LM=[（1+s¯）LS-3/4×Δ]0+δz

　　　　=（1+（1.5+2.5）%）×125=150mm

式中Δ——尺寸公差值

S——塑件收缩率

δz——模具制造公差

2、型腔（凹模）高度尺寸计算

HM=[（1+S）HS-2/3×Δ]0+δz

=1.2×15=18mm

3、型芯径向尺寸计算

lm=[（1+s¯）LS1+3/4×Δ]0-δz

=110×1.2=132mm

4、型芯高度尺寸计算

hm=[（1+s¯）HS+2/3×Δ]0-δz

=12×1.2=14.4mm

5、型芯之间成型孔之间间距计算

CM=[（1+s¯）CS]±δz/2

=123×1.2=147.6mm

四、成型零件的强度、刚度计算

注射模在其工作过程需要承受多种外力，如注射压力、保压力、合模力和脱模力等。

如果外力过大，注射模及其成型零部件将会产生塑性变形或断裂破坏，或产生较大的弹性弯曲变形，引起成型零部件在它们的对接面或贴合面处出现较大的间隙，由此而发生溢料及飞边现象，从而导致整个模具失效或无法达到技术质量要求。

因此，在模具设计时，成型零部件的强度和刚度计算和较核是必不可少的。

一般来说，凹模型腔的侧壁厚度和底部的厚度可以利用强度计算决定，但凸模和型芯通常都是由制品内形或制品上的孔型决定，设计时只能对它们进行强度校核。

1、型腔的侧壁厚度计算

S=1.14H（PH/E＆P）1/3

=1.14×15×（25×15/2.1×105×0.023）1/3

=15.72mm

参数符号的意义和单位：

Pm模腔压力（MPa）取值范围25；

E材料的弹性模量（MPa）查得2.01×105；

材料的许用应力（MPa）查得176.5；

式中：

＆P=25×I1

=25×0.9045=22.615（微米）

≈0.023（㎜）

I1=0.35W1/3+0.001W

=0.35×751/3+0.001×75

=0.9045（微米）

式中：

W——型腔半径

型腔侧壁是采用嵌件，嵌件壁厚取8㎜，两腔之间受力是大小相等，方向是相反的。

在合模状态下不会产生变形，因此两腔之间壁厚

只要满足结构设计的条件就可以了。

型腔与模板周边的距离由模板外行尺寸来确定。

因为模具采用单型腔的中型模架，所以满足强度和刚度。

第七部分浇注系统的设计

一、浇注系统的分析

浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。

浇注系统的设计应保证塑件熔体的流动平稳、流程应尽量短、防止型芯变形、整修应方便、防止制品变形和翘曲、应与塑件材料品种相适用、冷料穴设计合理、尽量减少塑料的消耗。

浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部位。

浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。

浇口截面积通常为分流道截面积的0.07~0.09倍，浇口截面积形状为矩行和圆行两种，浇口的长度为0.5~2.0。

浇口具体尺寸要在试模时进行校正。

二、浇注系统的设计

因为模具采用单型腔的中型模架，在单型腔模具的浇注系统比较简单，只有进料口或称直浇口。

所以本模具只采用直浇口，无需分流道，主流道。

故根据塑件的外部特征对浇口结构尺寸的计算如下：

1、浇口尺寸的计算：

d=d1+（0.5~1.0）

=3+（0.5~1.0）

=3.5~4mm取d=4mm

a=20~60

D≤2T=2×（3.2~5.8）=6.4~11.6mm取D=11mm

L<60取L=30mm

R=1~3mm

式中：

d1——————注射机的喷孔直径

T——————塑件的壁厚

2、直浇口的剪切速率计算：

r=3.3qv/∏Rn3

=3.3×114/3.14×（0.4）3

=1872.01433S-1

=0.18×104S-1

而r0有104~105S-1，剪切速率校核合格。

3、冷料穴的设计

塑件的截面厚度较小，不适合采用推杆推出，而采用顶件杆推出较为合适。

因而不宜开设冷料穴，所以拉料杆采用带圆锥头形，头部伸入浇道中，在浇道中拉出浇道费料的形式。

不影响塑件外观质量，依据上述分析，没有分流道故不需在定模板上采用浇口套。

第八部分模架的确定

一、模架的确定分析：

以上内容计算确定之后，便可根据计算结果选定模架。

模架确定后，对模具相关零件要求进行必要的强度和刚度计算，以校核所选用模架是否恰当。

由前面型腔布局以相互的尺寸，根据成型零件尺寸结合标准模架选用结构形式P5型，模架尺寸为315mm×355mm的标准模架。

模具上所有螺钉尽量采用内六角螺钉，模具外表面尽量不要有凸出部分，模具外表应光洁，加涂防锈油。

两板之间应有分模间隙，即在装配、调试维修过程可以方便地分开两块模板。

1、压块

固定模具与注射机的连接；材料为45钢。

通过4个M16的内六角圆柱螺钉与定模板连接。

2、定模板A尺寸：

A板是定模型腔板，塑件高度为15mm在模板上还要开设冷却水管，冷却水管离型腔有一定的距离，有局部嵌件，高为8mm；浇道长40mm。

因此A板厚度为63mm。

定模板有一定的厚定，并有足够的强度，材料采用45钢，调质230HB～270HB。

模具宽度：

B=（a+d）×2+125=（50+28）×2+125=307

模具长度：

L=（a+d）×2+150=306

故选定模架B×L=315mm×355mm

3、动模板B尺寸：

凸模板固定板，凸模底型成型径向尺寸为132mm，成型部分高度为14.4mm。

因此B板厚度为80mm。

材料为45钢。

4、支承板H尺寸：

支承板查表得厚度为52mm，支承板应具有较高的平行度和硬度。

材料为45钢，调质：

230HB～270HB。

5、垫块C尺寸：

查表得：

B=56mm，L=315mm，H=80mm。

（1）前顶板：

B=94mm，L=200mm，H=20mm。

（2）后顶板：

B=94mm，L=200mm，H=25mm。

主要作用：

在动模座板与支承板之间形成推出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适合注射机的模具安装厚度。

结构形式：

可以是平行垫块，或是拐角垫块，该模具采用平行垫块。

材料为HT200。

6、动模座板：

查表的：

B×L=355mm×355mm，厚度H=25mm。

材料为45钢。

二、模具零件选用：

1、内六角螺钉：

M24×190，dk=36mm,k=24mm,b=60mm

M16×45,dk=24mm,K=16mm,B=44mm

2、标准带头导柱：

D=32mm，d=25mm,l1=50mm,l2=25mm

L=152mm,S=6mm.

3、标准顶杆：

D=26mm，d=20mm，S=8mm，L=160mm

3、附型销：

D=8mm，d=4mm，S=3mm，L=80mm

零件图如下：

第九部分温控系统设计

一、注射模冷却系统设计：

1、冷却介质

一般注射到模具内的塑料温度为200oC左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时温度在60oC以下。

热塑性塑料在注射成形后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快的传给模具，以使塑料可靠冷却定型可迅速脱模。

冷却介质有冷却水和压缩空气，但用冷却水较多。

因为水的热容量大、传热系数大，成本低。

SPVC的使用模具温度为30~60oC，

常用温水对模具进行冷却。

用水冷却，既在模具周围或内部开设冷却水管。

2、冷却水管设计的分析：

（1.）冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大型腔表面的温度与冷却水道的数量、截面尺寸及冷却水的温度有关。

（2．）冷却水道至型腔表面距离应尽量相等当塑件壁厚均匀时，冷却水道到型腔表面最好距离相等，但是当塑件不均匀时，厚的地方冷却水道到型腔表面的距离应近一些，间距也可适当小一些。

一般水道孔边至型腔表面的距离应大于10mm，常用12~15mm.

（3．）浇口处加强冷却塑料熔体充填型腔时，浇口附近温度最高，距浇口越远温度就越低，因此浇口附近应加强冷却，通常将冷却水道的入口处设置在浇口附近，使浇口附近的模具在较低温度下冷却，而远离浇口部分的模具在经过一定程度热交换后的温水作用下冷却。

（4．）冷却水道出、入口温差应尽量小如果冷却水道较长，则冷却水出、入口的温差就比较大，易使模温不均匀，所以在设计时应引起注意。

（5．）冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置SPVC聚乙烯的收缩率大，水道应尽量沿着收缩方向设置。

故：

冷却水道的设计必须尽量避免接近塑件的熔接部位，以免产生熔接痕，降低塑件强度；冷却水道要易于加工清理一般水道孔径为10mm左右，不小于8mm。

根据此套模具结构，采用孔径为8mm的冷却水道。

2、冷却系统设计的相关计算：

qv=WQ1/pc1（a1-a2）

式中：

W—单位时间内注入模具中的塑料质量，按每分钟注射两次，即

W=2×140cm3×1.35g/cm3

=378g/min=0.378kg/min

Q1—单位质量的塑件在凝固化时放出的热量,PE=160~360kj/kg

p—冷却水的密度（1000kg/cm3）

c1—冷却水的比热容（4.187kj/kg.oC）

a1—冷却水的出口温度（26.5oC）

a2—冷却水的进口温度（25oC）

故查表的有关数据代入公式的:

qv=0.378×200/103×4.187×（26.5-25）

=0.012037m3/min=12.037×10-3m3/min

3、冷却水管道内的流速：

V=4qv/∏d2

=4×0.012037/3.14×（8/1000）×60

=36.11m/s

由式：

大于最低流速1.66m/s

故，所选的管道直径合理。

4、冷却水管壁与冷却水之间的传热膜系数：

f=7.22（水温为30oC时）

h=3.6f（pv）0.8/d0.2

=3.6×7.22×（10×10×10×36.11）0.8/（8/1000）0.2

=529266kj/（m2.h.oC）

5、冷却水管道的总传热面积：

A=60WQ1/hΔa

=60×0.378×160/529266×（40-25.75）

=4.8×e-4

6、模具上应开设的冷却水孔数：

N=A/∏DL≈1

在强制脱模的情况下，型芯必须冷却，但由上的分析计算可知该模具塑料释放的总热量不大，只在模具型腔周围开设冷却水管即可。

第十部分合模导向机构的设计

一：

导柱导向机构：

导柱导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。

当采用标准模架时，因模架本身带有导向装置，设计人员只要按模架规格选用即可。

导柱导向机构的作用：

1、定位件用：

模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确，在模具的装配过程中也起定位作用，便于装配和调整。

2、导向作用：

合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。

3、承受一定的侧向压力。

二、导柱导向机构的总体设计：

1、导向零件应合理地均匀分布在模具的周围，或靠边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后变形。

2、该模具采用3根导柱，其布置为等直径导柱不对称布置。

3、该模具导柱安装在支承板上，没有设置导套。

4、为了保证分型面很好的接触，导柱有导角。

5、合模时，应保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致模具损害。

6、动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。

三、导柱设计：

1、该模具采用带头导柱，不加油槽，图形如下：

2、导柱的长度必须比凸模端面高度高出6mm～8mm。

3、为了使导柱能顺利地进入导向孔，导柱端面常做成圆锥形。

5、导柱的直径应根据模架的尺寸来确定，应保证具有足够的抗弯强度（改导柱直径由标准模架可知为直径16mm）。

导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按H7/k6配合，导柱滑动部分按H7/f7的间隙配合。

6、导柱工作部分的表面粗糙度为0.4微米。

7、导柱应具有坚硬而耐磨的表面、坚韧而不易折断的内芯。

材料采用T8A，硬度为50HRC以上。

第十一部分脱模推出机构的设计

一、推出机构的设计：

1、推出机构的组成

推出机构由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部件组成。

即推件板、推件板紧固螺钉、推板固定板、推杆垫板、顶板导柱、顶板导套以及推板紧固螺钉。

2、设计原则：

a、推出机构应尽量设在动模一侧；

b、保证塑件不因推出而变形损坏；

c、机构简单动作可靠；

d、合模时的正确复位。

e、良好的塑件外观。

二、脱模力的计算：

1、脱模力的计算

根据力平衡原理，列出平衡方程式：

∑Fx=0

Ft+Fbsinα=Fcosα

由于角度一般很小，公式可简化为Ft=P×A

F阻=f×Ft

Fb塑件对型芯的包紧力；

F脱模时型芯所受的摩擦力；

Ft脱模力；

a型芯的脱模斜度。

P塑件对型芯产生的单位正压力。

一般P=8～12MPa

A塑件包紧型芯的侧面积。

f磨擦系数。

一般取0.15～1.0；

以上取P为10MPa，f为1.0

经计算A等于9519.695mm2

故总的脱模力应为：

F总脱=Ft+F阻

=2×Ft

=2×10×95.2=1904N

因此，脱模力的大小随塑件包容型芯的面积增加而增大，随脱模斜度的增加而减小。

由于影响脱模力大小的因素很多，如推出机构本身运动时的摩擦阻力、塑料与钢材间的粘附力、大气压力及成型工艺条件的波动等等，因此要考虑到所有因素的影响较困难，而且也只能是个近似值。

三、有关零构件的选用：

1、顶销为圆头销，材料为35钢，热处理硬度28HRC～38HRC

2、弹簧的选用：

（待选）

材料为65Mn，型号为

3、塑件的推出方式：

采用顶料杆顶出。

4、塑件的推出机构：

（1）顶料杆应设计在脱模阻力大的地方。

（2）顶料杆应均匀布置。

（3）顶料杆应设计在塑件强度、刚度较大的地方。

（4）顶料杆直径与模板上的顶料杆孔采用H8/f8间隙配合。

（5）顶料杆与顶料杆固定板，通常采用单边0.5mm的间隙，这样可以降低加工要求，又能在多杆的情况下，不因各板上的顶料杆孔加工误差引起的轴线不一致而发生卡死现象。

（6）顶料杆的材料常用T8A，热处理硬度55HRC以上，工作端配合部分表面粗糙度为0.8微米。

第十二部分排气系统的设计

一、排气系统的设计：

在注射成型的过程中，模具内除了型腔和浇注系统原有的空气外，还有塑料热凝固产生的低分子挥发性气体，这些气体如不能顺利排出，则可能因填充时气体被压缩而产生高温引起塑件局部碳化烧焦，或使塑件产生气泡，或使塑件熔接不良引起缺陷。

注射模的排气方式，在大多情况下是利用模具的分型面配合间隙自然排气，只有在特殊的情况下利用排气槽的排气方式，排气槽应开设在型腔最好填充的部分且最好开设在凹模一侧，以便所产生的飞边随塑件脱出。

根据前几部分的分析可确定型腔最好填充的部分是塑件的两端，

且两端有孔，需要型销成型。

故排气孔可由型销的配合间隙自然排气，无需排气槽。

第十三部分设计小结

通过这次系统的注射模的设计，我更进一步的了解了注射模的结构及各工作零部件的设计原则和设计要点，了解了注射模具设计的一般程序。

进行塑料产品的模具设计首先要对成型制品进行分析，再考虑浇注系统、型腔的分布、导向推出机构等后续工作。

通过制品的零件图就可以了解制品的设计要求。

对形态复杂和精度要求较高的制品，有必要了解制品的使用目的、外观及装配要求，以便从塑料品种的流动性、收缩率，透明性和制品的机械强度、尺寸公差、表面粗糙度、嵌件形式等各方面考虑注射成型工艺的可行性和经济性。

模具的结构设计要求经济合理，认真掌握各种注射模具的设计的普遍的规律，可以缩短模具设计周期，提高模具设计的水平。

第十四部分参考文献

待写