盖塞注塑模具Φ4025Word格式.docx
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2.4.1型腔的结构设计6
2.4.2型芯的结构设计6
第三章模具设计的有关计算7
3.1型腔和型芯工作尺寸的计算7
3.2螺纹型环径向尺寸计算7
3.3型腔底板厚度计算8
3.4螺纹抽芯机构设计9
第四章模具加热和冷却系统的计算12
4.1求塑件在硬化时每小时释放的热量Q112
第五章模具闭合高度的确定13
第六章注塑机有关参数的校核14
第七章结构与辅助零部件的设计15
7.1导柱的选用15
7.2导套的选用15
第八章绘制模具总装配图和非标零件工作图17
第九章模具的装配与调试18
9.1模具的装配18
9.2试模18
9.3试模可能产生的问题及改善措施19
9.3.1粘着模腔19
9.3.2粘着模芯19
9.3.3粘着主流道20
9.3.4成型缺陷20
9.3.5调整措施22
结论23
参考文献24
致谢25
第一章模具工艺规程的编制
此塑件为一个盖塞，其零件图如图1-1所示。
此塑件材料采取PS（聚苯乙烯塑料），大批量生产是其生产类型。
1.1塑件的工艺性分析
1.1.1塑件的原材料分析
1.1.1.1.塑件的原材料分析
塑件的材料采取的是PS（聚苯乙烯塑料），此塑料从使用性能上研究，其电绝缘性（尤其是高频绝缘性）优秀，无色透明，着色性，耐水性，化学稳定性良好，其强度一般，但是质脆，比较爱产生应力碎裂，不耐苯，汽油等有机溶剂。
从其成型性能上研究，这种塑料是无定形料，比较难分解，吸湿性较低，但是热膨胀系数比较大。
容易产生内应力。
其流动性好，可采取螺杆式或柱塞式注射机成型。
喷嘴使用直通式或者自锁式，但必须防止飞边，应该使用高料温，高模温低注塑压力，增加注射的时间有利于降低内应力，预防其缩孔，变形。
可以采用各种形式的浇口，浇口与塑件圆弧连接，防止去除浇口时使塑件损坏。
要求塑件脱模斜度大，顶出均匀，塑件的壁厚均匀，最好不带嵌件，其各面应以圆弧连接，不应该有缺口，尖角。
塑件的壁厚均匀，不带嵌件，不须顶出机构，所以在成型时必须注意控制成型温度，其塑件较快成型。
1.1.1.2.塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析
图1-1盖塞零件图
（1）结构分析
从图1-1研究，此塑件的总体形状是圆柱形。
在长度方向上的一侧有一段M25㎜的螺纹，长8㎜。
设计时应该采用螺纹抽芯机构。
在另一侧的端面上有均布的大小相同的4×
Ф8的孔。
该塑件的结构形状尺寸比较简单，所以，模具设计比较容易，设计时为了成型螺纹必须设置齿轮，齿条抽芯机构，以实现螺纹成型。
该模具设计属于中等复杂程度。
（2）尺寸精度分析
该塑件的尺寸精度比较简单，未注尺寸公差等级，其公差等级取MT5。
各尺寸精度的要求比较低，对应模具相关零件的尺寸加工能够保证。
从塑件的壁厚来看，壁厚最大处为5㎜，最小处壁厚为2.5㎜，壁厚差为2.5㎜，其壁厚在成型的范围内，塑件比较容易成型。
（3）表面质量分析
该塑件的表面除了要求没有缺陷，毛刺外，没有其他特别的表面质量要求，所以比较容易成型。
综合以上的分析可以看出，注塑时在工艺参数控制好的情况下，零件的成型要求能够得到保证。
1.2计算塑件的体积和质量
求取塑件的质量是因为要选用注塑机以及确定模具型腔数量。
求取塑件的体积V
V=V1+V2+V3
≈8731mm
求取塑件的质量，查看设计手册，能够得知PS塑料的密度为ｐ=1.05g/㎝
。
所以塑件的质量M
M=ｐV
=1.05×
10×
8731g
≈9.06g
模具选取一模两腔的结构，考虑其外形尺寸，和注塑时所需要的压力等情况，初步确定的注塑机为XS-ZY-125型。
1.3塑件注塑工艺参数的确定
翻阅相关文献，对PS塑料的成型工艺参数确定如下选取（试模时，根据实际情况作适当的调整）：
注塑温度：
包括料筒温度和喷嘴的温度。
料筒温度：
后段温度选用150℃；
中段温度选用160℃；
后段温度选用180℃；
喷嘴温度：
选取170℃；
模具温度：
选用45℃；
注塑压力：
选用80MPa；
注塑时间：
选用40ｓ；
保压压力：
选用60MPa；
保压时间：
选用30ｓ；
冷却时间：
成型周期：
110ｓ。
第二章注塑模的结构设计
注塑模的结构设计主要包括：
分型面的确定，模具型腔数目的确定，型腔的排列方式，冷却水道的布局，浇口位置的设置，模具工作零件的结构设计，侧向分型与抽芯机构的设计，推出、顶出机构的设计等内容。
2.1分型面的选择
模具的结构的确定在于分型面的选择，选择时要根据分型面选用原则和塑件的成型要求来选择分型面。
此塑件为盖塞，其表面质量没有特殊要求。
此塑件高度为23㎜，除一端有M30的螺纹外，其截面形状较为简单，如果选择端面为分型面，在脱模时不容易螺纹抽芯，抽芯相对困难。
如果选择台阶处为分型面，则脱模较方便，可以采用4×
Ф8的孔止转，减少了模具加工的难度，方便成型后取出塑件。
因此应选用如下图2-1所示的分型方式较为合理。
图2-1分型面的选择
2.2确定型腔的排列方式
该塑件在注塑时采用的一模两腔的形式，即模具需要两个型腔。
综合考虑浇
注系统，模具结构的复杂程度等因素，拟应用下图2-2所示型腔排列方式。
图2-2型腔的排列方式
采取上图所示的型腔排列方式设计齿轮较为简单，齿条螺纹抽芯机构，其齿条布置在开模方向上，结构比较简单，并且结构比较紧凑。
2.3浇注系统的设计
2.3.1主流道设计
取主流道的小端直径ｄ=5㎜.
为了方便将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其锥度取1°
～3°
，该主流道锥度选取3°
经过换算得到主流道大端直径为D=9㎜。
为了能够使熔料顺利的进入分流道，可以在主流道出料端设计一个半径R=1㎜的圆弧过渡。
2.3.2分流道的设计
分流道的形状以及尺寸的设计，根据塑件的壁厚，体积，形状的复杂程度，注射速率，分流道长度等因素来确定。
2.3.3浇口的设计
根据塑件的成型要求以及型腔的排列方式，选则侧浇口比较合适。
其浇口的截面形状较简单，加工也比较方便。
进料时考虑从台阶处进料，并且在模具结构上可以利用分型面进行排气。
采用矩形截面的侧浇口，在浇口的连接处型腔的部位应为圆角，有利于料流。
查表初选得矩形截面尺寸为（ｂ×
ｌ×
ｈ）=1.2㎜×
1.0㎜×
0.8㎜，试模的时候加以修整。
2.3.4排气槽的设计
因为模具尺寸比较小拟采用分型面处排气，即可满足要求。
2.4成型零件的结构设计
2.4.1型腔的结构设计
该塑件的模具结构采用的是一模两腔的形式，考虑到结构的加工难易程度和材料的合理利用等因素，凹模拟采用与定模固定板作成一体，这样可以节省材料也能满足使用要求。
其结构形式如零件图01所示，图中的孔分别用来安装齿条和导柱孔。
根据分流道与浇口的设计要求，分流道，主流道都可开设在定模固定板上，既可以节省材料，也可以满足使用要求。
2.4.2型芯的结构设计
型芯主要是与型腔相结合构成模具型腔，考虑其加工的难易程度，将型芯分为三个部分，一是成型螺纹部分的螺纹型环。
二是成型端面圆孔的部分将其作成四个小型芯，方便加工。
三是成型塑件内部的形状部分。
其具体的结构形式如零件图02.03.04所示。
其中小型芯03与型芯04上的四个孔过盈配合。
第三章模具设计的有关计算
查手册可知，PS塑料的收缩率为S=0.1﹪～0.8﹪，所以其平均收缩率为
Sｃｐ=（0.1+0.8）﹪/2=0.45﹪。
考虑到生产实际，故模具制造的公差选取
δｚ=Δ/3。
3.1型腔和型芯工作尺寸的计算
型腔，型芯工作尺寸计算如下表：
表1型芯尺寸计算表
类别
模具零件名称
塑件尺寸
计算公式
工作尺寸
型腔的尺寸
型腔
15
Hm1=Hmax+HmaxSmid﹪-C-0.5（Tｚ+Tｍ）
14.68
35
Dｍ=Dmax+DmaxＳmax﹪-Tｚ
34.84
型芯的尺寸
大型芯
Φ25
d=d+dSmax﹪+Tz
25.27
17
Dm=Dmax+DmaxSmax﹪
-Tz
16.89
小型芯
6
Hm=Hmax+HmaxSmax﹪
-0.5（Tz+Tm）
5.92
Φ8
Dm=dmin+dminSmin﹪
+Tz
8.14
3.2螺纹型环径向尺寸计算
螺纹的基本尺寸为M30㎜，是粗牙螺纹。
查手册可得，其螺距为3.5㎜，中径尺寸为27.727㎜，小径尺寸为26.21㎜。
中径的制造公差为Δ中=0.03，大小径的制造公差为Δ中=0.04。
螺纹型环的中径为
由公式Dm中=[Ds中+Ds中Scp-Δ中]得
Dm中=[27.727+27.727×
0.45﹪-0.15]
=27.7
螺纹型环的外径为
由公式Dm外=[Ds外+Ds外Scp-1.2Δ中]
Dm外=[30+30×
0.45﹪-1.2×
0.2]
=27.73
螺纹型环的内径为：
由公式Dm内=Ds内Scp-Δ中]
=[26.211+26.211×
=26.13
3.3型腔底板厚度计算
在注塑成型的过程中,型腔所受到的力为合膜时的压力及开模时的拉力等。
其中最主要的是来自塑料的熔体的压力。
在塑料熔体的压力作用下,型腔将产生内应力及形变。
对于该塑料,其强度不足是主要问题。
型腔底板厚底应该按照强度条件来计算。
由强度计算公式th=
得
th=
/4
=21.4mm
式中th—型腔底板的计算厚度（mm）；
Pm—模腔的压力（MPa）；
r—材料许用应力（MPa）；
（材料为45钢，其许用应力160MPa）
3.4螺纹抽芯机构设计
此塑件的一端有一段M30的外螺纹，脱模的时候会阻碍成型后塑件从模具中脱出，其成型螺纹的轴线与快模方向一致，设计的时候需要在齿轮齿条传动后再用圆锥齿轮或者其他方式换向。
在其塑件结构上要求塑件或者模具的一侧又回转又轴向运动，来实现塑件的自动脱螺纹。
该塑件模具设计拟采用动模一侧设置回转运动，利用端面上的4×
Φ8㎜的孔就能防止塑件随螺纹型环一起旋转。
当止动部分长度H和螺纹长度ｈ相等时，回转终了即使没有顶出机构塑件也能落下。
模具的开模时所需的时间：
t=s/v
=270/40s
=6.75s
由齿条直线运动的速度V与齿轮分度圆直径ｄ，转速ｎ之间的关系为
V=3.14dn/60（mm/s）
选用与齿条啮合的齿轮分度圆直径为20㎜，
故n=60V/3.14d
≈3.8r/s
选取脱螺纹的时间为3ｓ，则螺纹型环的转速为
n5=r/s
故齿轮1与齿轮5之间的传动比i为
i=n1/n5
=3.8/1r/s
=3.8r/s
则斜齿轮2的转速为3.8r/s;
齿轮5的转速为1r/s;
取斜齿轮2,3之间的传动比为2；
则齿轮4,5之间的传动比为
i15=i5/i23
=3.8/2
=1.9
齿轮3的转速为
n3=n2/i3
=3.8/2r/s
=1.9r/s
螺纹旋转脱模力矩M，由公式
M=fcPSr2=fcP2r2
P2=1.5aE（Tf-Tj）（d2-d1）
=1.5×
7×
10×
20.7×
10（90-60）（30-26.211）
=1811.4N
M=fcP2r2
=0.45×
1811.4×
（27.727/2）
=11297.7N㎜
式中a—塑料的线膨胀系数；
E—脱模温度下，塑料的抗拉弹性模量（MPa）；
Tf—软化温度；
Tj—脱模顶出时制品的温度；
d—螺纹外径；
d1—螺纹内径；
fc—脱模系数；
P2—制品外螺纹齿形对钢型芯牙形的轴向包紧力（N）；
r2—螺纹中径的半径值；
直齿轮分度圆直径的计算：
由公式d≥2.32
选用载荷系数K=1.3；
齿宽系数φｄ=0.8；
查得弹性影响系数ZE=189.8
；
其齿轮材料选用45钢，查得接触疲劳强度极限[б]=470MPａ；
对于减速传动，其齿轮的齿数比等于传动比ｉ
ｕ=ｉ=1.9
选取齿轮5的齿数为30，
则大齿轮齿数Z2=ｕZ1
=30×
1.9
=57
d≥2.32
=36.3㎜
由公式
d1=
×
d
=
36.3㎜
=35㎜
查得式中载荷系数K=1.20；
取模数为标准值m=1；
则分度圆直径：
d5=mZ5=30×
1=30mm
d4=mz4=57×
1=57mm
齿轮的宽度：
b=φdd5
0.8mm
=24mm
第四章模具加热和冷却系统的计算
塑件在注塑成型时的模具温度为45℃，其温度低于80℃。
所以模具在结
构上不需要设置加热系统，是否需要冷却系统做如下设计计算：
设定模具的平均工作温度为45℃，用20℃的常温水作为冷却介质，其出口冷却水温度为25℃，其产量为（初算每三分钟一套）0.36kg/h
4.1求塑件在硬化时每小时释放的热量Q1
查有关文献资料得到PS塑料的单位热流量为27.2×
10
J/kg
Q1=WQ2
=0.36×
27.2×
J
=9.8×
根据热平衡条件Qout=Qin可得
Mw=（Δim）/[cw（tout-tin）]
Mw=Ρv
V=（Δim）/[cwρ（tout-tin）]
式中mw—冷却水每小时用量；
cw—冷却水的比热容（4.187KJ/kg℃）
tout—模具的出水口温度；
tin—模具冷却水进水温度；
V—冷却水的体积；
V=（0.36×
）/[60×
4.187×
（25-20）]
=7.8×
mm
/min
由体积流量V查表可知所需的冷却水管的直径很小。
综合上述计算可知，因为模具每分钟所需的冷却水体积流量很小，所以可不设定冷却冷却系统，依靠空冷的方式冷却模具即可。
第五章模具闭合高度的确定
在支承与固定零件中，其尺寸的设计根据经验确定：
取定模固定板（型腔板）的厚度40㎜。
固定板厚度取30㎜，垫板的厚度取50㎜；
支承板厚度取20㎜，支架的高度取60㎜；
因此模具的闭合高度H=H1+H2+H3+H4+H5
=40+30+50+20+60㎜
=200㎜
第六章注塑机有关参数的校核
该模具的外形尺寸为350㎜×
200㎜×
200㎜，选用的XS-ZY-125型注塑机模板最大安装尺寸370㎜×
320㎜。
所以该注塑机能够满足模具的安装要求。
由上述的计算可知模具的闭合高度H=200㎜。
XS-ZY-125型注塑机所允许的最小模具厚度Hmin=150mm,最大模具闭合高度Hmax=300mm。
模具的安装条件：
Hmin≤H≤Hmax
150mm≤200mm≤300mm
即满足模具的安装条件。
查资料可知，XS-ZY-125型注塑机的最大开模行程S=270㎜，模具顶出塑件要求开模行程
S=H1+H2+（5～10）㎜
=15+8+10㎜
=33㎜
所以注塑机的开模行程能够满足顶出塑件的要求。
由于螺纹的抽芯距离比较短，不会过大的增加开模行程，注塑机的开模行程足够。
经过验证，XS-ZY-125型注塑机能够满足使用要求，可以采用。
第七章结构与辅助零部件的设计
7.1导柱的选用
导柱选用带头导柱，由导柱直径与模板外形的尺寸关系，其尺寸选用Φ16㎜×
100㎜×
25㎜，材料选用20钢。
GB/T4169.4-1984其结构形式如下图7-1所示：
图7-1导柱的结构形式
该导柱安装时与模板之间的配合的公差取IT7级，安装沉孔直径应该比导柱直径大（1～2）㎜。
7.2导套的选用
导套应该选用直导套，与导柱的配合。
尺寸应该选Φ16×
40，材料应该选用20钢。
GB/T4169.2-1984它的结构形式如下图7-2所示：
图7-2导套的结构形式
导套与模板的安装孔径之间的配合公差IT7级，安装后把下平面磨平。
这种模具由于塑件的精度要求比较低，所以采用两
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