模具毕业设计13把手封条注塑模设计.docx

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模具毕业设计13把手封条注塑模设计

引言……………………………………………………………………1

设计指导书……………………………………………………………2

一、毕业设计课题……………………………………………………4

二、塑件及材料分析…………………………………………………5

三、拟定的成型工艺…………………………………………………6

四、型腔数目确定……………………………………………………7

五、型腔布局…………………………………………………………7

六、分型面与排气系统设计…………………………………………7

七、浇注系统设计……………………………………………………9

八、成型零件设计……………………………………………………11

九、导向与定位机构设计……………………………………………15

十、脱模机构设计……………………………………………………16

十一、模温调节与冷却系统设计……………………………………18

十二、注射模与注射机的关系………………………………………20

十三、模具装配草图及工作原理……………………………………22

十四、设计小结………………………………………………………23

十五、参考资料………………………………………………………24

设计指导书

1.设计前应明确的事项

（1）明确制品的几何形状及使用要求。

对于形状复杂的制品，有时除看懂其图样外，还需参考产品模型或样品，考虑塑料的种类及制品的成型收缩率、透明度、尺寸公差、表面粗糙度、允许变形范围等范围，即充分了解制品的使用要求，因为这不仅是模具设计的主要依据，而且还是减少模具设计者与产品设计者已意见分歧的手段。

（2）估算制品的体积和重量及确定成型总体方案。

计算制品重量的目的在于选择设备和确定成型总体方案。

成型总体方案包括确定模具的机构形式，型腔数目，制品成型的自动化程度，采用流道的形式（冷流道或热流道），制品的侧向型孔是同时成型还是后序加工，侧凹的脱模方式等。

（3）明确注射成型机的型号和规则。

只有确定采用什么型号和规则的注射成型机，在模具设计时才能对模具上与注射机有关的结构和尺寸的数据进行校核。

（4）检查制品的工艺性。

对制品进行成型前的工艺性检查，以确认制品的各个细小部分是否均符合注射成型的工艺性条件。

2.基本程序

模具及其操作必须满足各种要求，其模具设计的最佳方法是综合考虑，系统制定设计方案，模具设计流程图表示了各条件间的相互关系，以及必须满足主功能的边界条件和附加条件的关系。

3.注射模设计审核要点

（1）基本结构审核

1）模具的结构和基本参数是否与注射机规格匹配。

2）模具是否具有合模道向机构，机构设计是否合理。

3）分型面选择是否合理，有无产生飞边的可能，制品能否滞留在设有推出脱模机构的动模（或定模）一侧。

4）模腔的布置与浇注系统设计是否合理。

浇口是否与塑料原料相适应，浇口位置是否恰当，浇口与流道的几何形状及尺寸是否合适，流动比数值是否合理。

5）成型零部件结构设计是否合理。

6）推出脱模机构与侧向分型或抽芯机构是否合理、安全和可靠。

它们之间或它们与其它模具零部件之间有无干涉或碰撞的可能，脱模板（推板）是否会与凸模咬合。

7）是否需要排气结构，如果需要，其设置情况是否合理。

8）是否需要温度调节系统，如果需要，其热源和冷却方式是否合理。

温控元件随是否足够，精度等级如何，寿命长短如何，加热和冷却介质的循环回路是否合理。

9）支承零部件结构设计是否合理。

10）外形尺寸能否保证安装，紧固方式选择是否合理可靠，安装用的螺栓孔是否与注射动、定模固定板上的螺孔位置一致，压板槽附近的固定板上是否有紧固用的螺孔。

（2）设计图样审核要点

1）装配图。

零部件的装配关系是否明确，配合代号标注得是否恰当合理，零件标注是否齐全，与明细表中的序号是否对应，有关的必要说明是否具有明确的标记，整个模具的标准化程度如何。

2）零件图。

零件号、名称、加工数量是否有确切的标注，尺寸公差和形位公差标注是否合理齐合。

成型零件容易磨损是部位是否预留了修磨量。

哪些零件具有超高精度要求，这种要求是否合理。

各个零件的材料选择是否恰当，热处理要求和表面粗糙度要求是否合理。

3）制图方法。

制图方法是否正确，是否合乎有关规范标准（包括工厂企业的规范标准）。

图面表达的几何图形与技术内容是否容易理解。

（3）模具设计质量审核要点

1）设计模具时，是否正确地考虑了塑料原材料的工艺特性、成型性能，以及注射机类型可对成型质量产生的影响。

对成型过程中可能产生的缺陷是否在模具设计时采取了相应的预防措施。

2）是否考虑了制品对模具导向精度的要求，导向结果设计得是否合理。

3）成型零部件的工作尺寸计算是否合理，能否保证制品的精度，其本身是否具有足够的强度和刚度。

4）支撑部件能否保证模具具有足够的整体强度和刚度。

5）设计模具时是否考虑了试模和修模要求。

（4）装拆及搬运条件审核要点有无便于装拆时用的橇槽、装拆孔和牵引螺钉，对其是否作出了标记。

有无供搬运用的吊环或起重螺栓孔，对其是否也作出了标记。

一、设计课题

把手封条注塑模

二、塑件及材料分析

1，塑件形状分析

此塑件结构比较简单，外观光滑，只是制品的凹槽涉及到的脱模必须是两次顶出，塑件上有四条槽

2，材料分析

材料选用PE，是聚乙烯的简写，是由乙烯聚合而成的的聚合物，作为塑料使用时，其平均相对分子质量要在1万以上。

根据聚合物条件不同，实际平均相对分子质量可从1万到几百万不等。

生成的PE乙烯单体大部分是由石油裂解得到

聚乙烯是树脂中分子结构最简单的一种，它原料来源丰富，价格较低，具有优异的电绝缘性和化学稳定性，易于成型加工，并且品种较多，可满足不同性能要求，因此它从问世以来发展很快，是目前产量最大的树脂品种，用途极广泛

PE材料的性能特点:

质软,机械性能差,表面硬度低,化学稳定性好,但不耐强氧化剂,耐水性好

PE的成型特点:

成型前不可预热,收缩大,易变形,冷却时间长,成型效率不高,塑件有浅侧凹可强制脱模

PE材料在模具设计时应注意的事项:

浇注系统应尽快保证充型,须设冷却系统,使用温度一般为<800C

PE材料的品种多，根据塑件的要求及特点，我们选用低密度聚乙烯来作为注塑材料

PE材料的品种很多，在此低密度聚乙烯（LDPE）作为塑件的注塑材料。

LDPE是在高温和特别高的压力下通过典型的自由基聚合过程得到的。

早在20世纪40年代初，LDPE已用于电线包覆，是PE家族中最早出现的产品。

LDPE综合了许多优良的性能，如透明性、封合性、易于加工，是当今聚合物工业中应用最广泛的材料之一。

LDPE通常可采用管式和釜式反应器两种生产工艺制备，聚合时压力为（150～350）Mpa，聚合温度在150～260℃之间，并加入适量的引发剂。

与其他工艺过程得到的线性PE不同，高压自由基聚合历程易发生链转移，得到的聚合物存在大量的支链结构，这种结构使LDPE具有透明、柔顺，易于挤出等特定性能。

通过控制平均相对分子质量（MW）、结晶度和相对分子质量分布（MWD），可以是LDPE树脂获得多种应用。

聚合物的平均相对分子质量是用组成聚合物的所有分子链的平均尺寸来表达的，为方便起见，在塑料工业中采用熔体流动速率（MFR）作为平均相对分子质量的量度，MFR的单位为g/10min，MFR的值与平均相对分子质量的大小成反比。

LDPE的结晶度与树脂中的短支链的含量有关，结晶度通常为30%～40%，结晶度的提高是LDPE的刚性、耐化学药品性、阻隔性、拉伸强度和耐热性增加。

而冲击强度、撕裂强度和耐应力开裂性能降低。

3，塑件正投影面积，体积及质量计算。

根据塑件，可算出体积及质量

如图2所示，可把塑件分成几个部分来计算，具体计算如下：

塑件有4个槽，把相对的两个槽合起来计算就相当与计算一个圆住的体积根据图纸可以知道塑件的体积等于上端长方体的体积加上下端长方体的体积减掉凸模所形成的凹槽再减掉两个圆柱的体积：

设：

上端长方体的体积为V上则

V上=18x1.7x70=2142mm3

下端长方体的体积为V下

V下=15x67x（7.7-1.7）=6030mm3

凹槽的体积V凹=（15x1.7x2）x（7.7-1.7）x（67-1.7x2）

=4426.56mm3

根据图中所示,可设一个圆柱的长为L1=64mm体积为V1

另一个取L2=12mm体积为V2

V1=πr²L1=3.14x0.62x64=7.2345mm3

V2=πr²L2=3.14x0.62x12=1.35648mm3

V1+V2=7.23456+1.35648=8.59mm3

V总=2142+（6030-4426.56）-8.59=3746.49mm3

因为PE材料选用的是底密度乙烯,所以密度ρ=0.91g/cm³

m总=3746.49x10-3x0.91=3.4g

三、拟定的成型工艺

1、制品的成型方法

热塑性塑料指定采用注射成型，本设计选用热塑性塑料PE，可用注射成型。

2、制品的成型参数

根据制品结构特点及选定的原料PE，可拟定如下工艺参数）。

塑料名称：

PE

密度（g/cm³）：

0.910`~0.925

计算收缩率（%）：

0.3~0.8

预热温度（℃）：

70~80

预热时间（h）：

1~2

料筒温度（℃）前段170~200

后段140~160

模具温度（℃）：

35~55

注射压力（MPa）：

60~100

成型时间（s）：

注射时间15~60

高压时间0~3

冷却时间20~90

总周期50~160

适应注射机类型：

柱塞式

四、型腔数目

型腔数目的确定主要参考以下几点来确定

（1）、根据经济性确定型腔数目:

根据总成型加工费用最小的原则,并忽略准备时间试生产原材料费用,仅考虑模具加工费和塑件成型加工费

（2）、根据注射机的额定锁模力确定型腔数目,当成型大型平板制件时常用这种方法

（3）、根据注射机的最大注射量确定型腔数目,根据经验,在磨具中每增加一个型腔,制品尺寸精度要降低4%,对于高精度制品,由于多型腔模具难以使各型腔的成型条件一致,故推荐型腔数目不超过4个

（4）、由于塑件的构造比较简单,只是四周多了四个槽,并可以使用限位杆来实行强制脱模,磨具本身的结构也很简单,塑件的质量也很轻,故可以用一模两腔注射成型

同时根据塑件体积v=3746.79mm³，初步确定注射机为SZ-40/32

注射机各参数如下：

项目SZ-40/32

结构形式立式

理论注射容量（cm³）40

螺杆直径（mm）24

注射压力（MPa）150

注射速率（g/s）

塑化能力（Kg/h）

螺杆转速（r/min）

锁模力（KN）320

拉杆内向距（mm）205

移模行程（mm）160

最大模具厚度（mm）160

最小模具厚度（mm）130

模具定位孔直径

模具定位孔直径（mm）

喷嘴球半径（mm）10

喷嘴口孔径（mm）3

五、型腔布局

由于塑件比较简单，而且比较小，直线形分布。

为提高生产效率，可以采用一模两腔的方法。

六、分型面与排气系统设计

1、分型面选择：

选择分型面即是决定型腔空间在模内应占有的位置。

选择时应遵行如下原则：

1）、复合塑件脱模。

为使塑件能从模内取去，分型面的位置应设在塑件断面尺寸大的部位。

4）、确保塑件质量。

分型面应不要选择在塑件光滑的外表面，避免影响外观质量；将塑件要求同轴度的

5）、有利于塑件脱模。

由于模具脱模机构通常只设在动模一侧，故选择分型面时应尽可能使开模后塑件留在动模一侧。

这对于自动化生产使用的模具尤其显得重要。

6）、考虑侧向轴拔距。

一般机械式抽芯机构的侧向拔距都较小，因此选择分型面时应将抽芯或分型距离长的方向置于动、定模的开合模方向上，而将短抽拔距做为侧向分型或抽芯。

并注意将侧抽芯放在动模边，避免定模抽芯。

7）、锁紧模具的要求。

侧向合模锁紧力较小，故对于投影面积较大的大型塑件，应将投影面积大的方向放在动、定模的合模方向上，而将投影面积小的方向作为侧向分型面。

8）、有利于排气。

当分型面作为主要排气渠道时，应将分型面设在塑料熔体的末端，以利于排气。

9）、模具零件易于加工。

选择分型面时，应使模具分割成便于加工的零件，以减小机械加工的困难。

根据以上分型面选择原则及塑件本身的特点，确定为一次分型（如图3）

图3

2、排气系统设计

当排气不良时将在塑件上形成气泡，银文，云雾，接缝，使表面轮廓不清，甚至冲模不满；严重时在塑件表面产生焦痕；降低冲模速度，影响成型周期；形成断续注射，减低生产效率。

因此我们一般用以下的几种排气方法：

1：

排气槽排气对于成型大中型塑件的模具，需排住的气体量多，通常都应开设排气槽

2：

分型面排气对于小型模具，可利用分型面间隙排气，但分型面须位于容体流动末端3拼镶件缝隙排气对于组合的凹模或型芯，可利用其拼合的缝隙排气

4推杆间隙排气利用推杆与模板或型芯的配合间隙排气

5粉末烧结合金块排气

七、浇注系统的设计

七、浇注系统的设计

6排气井排气在塑料熔体汇合处的外侧，设置一个空穴，使气体排入其中，也可以获得良好的排气效果

7强制性排气在封闭气体的部位，设置排气杆

七、浇注系统的设计

3拼镶件缝隙排气对于组合的凹模或型芯，可利用其拼合的缝隙排气

4推杆间隙排气利用推杆与模板或型芯的配合间隙排气

5粉末烧结合金块排气

6排气井排气在塑料熔体汇合处的外侧，设置一个空穴，使气体排入其中，也可以获得良好的排气效果

7强制性排气在封闭气体的部位，设置排气杆

七、浇注系统的设计

浇注系统设计是注射模设计的一个重要环节，它对注射成型周期和塑件质量（如外观、物理性能、尺寸精度等）都有直接影响。

设计时须遵循如下原则：

1．结合型腔布局考虑，应注意以下三点：

1）尽可能采用平衡式布置，以便设置平衡式分流道。

2）型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象。

3）型腔排列要尽量可能紧凑，以减少模具外形尺寸。

2．热量及压力损失要小为此浇注系统流程应尽量短，断面尺寸尽可能大，尽量减少弯折，表面粗糙度要低。

3.确保均衡进料尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，即分流道尽可能采用平衡式布置。

4．塑料耗量要少在满足各型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量要小，以减少塑料的耗量。

5．消除冷料浇注系统应能捕集温度较低的“冷料”，防止其进入型腔，影响塑件的质量。

6．排气良好浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔各个角落，使型腔的气体能顺利排出。

7．防止塑件出现缺陷避免熔体出现充填不足或塑件出现气孔、缩孔、残余应力、翘曲变形或尺寸偏差过大以及塑料流将嵌件冲压位移或变形等各种成型不良现象。

8．塑件外观质量根据塑件大小、形状及技术要求，做到去除修整浇口方便，浇口痕迹无损塑件的美观和使用。

9．生产效率尽可能使塑件不进行或少进行后加工，成形周期短，效率高。

10．塑料熔体流体特性大多数热塑性塑料熔体的假塑性行为，以充分利用。

（一）主流道的设计

主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定锥度，其设计要点为：

1：

主流道圆锥角为a=20~60，对流动性差的可取30~60，内壁粗糙度为Ra0.63m

2：

主流道大端成圆角，半径r=1~3mm，以减小料转向过度时的阻力

3：

在模具结构允许的情况下，主流道尽可能短，一般小于60mm，过长则会影响流体的顺利充型

4：

对于小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式，但在大多数情况下将主流道衬套与定位圈设计成两个零件，主流道衬套与定模板采用H7/m6过度配合与定位圈的配合采用H9/f9间隙配合

5：

主流道衬套一般选用T8T10制造，热处理强度为52~56HRC

根据“常用塑料直浇口尺寸”表，选主流道始端尺寸d=2.5mm,大端尺寸D=4mm，浇口套始端半径R=机床喷嘴小经d+（0.5~1）=10+（0.5~1）=11mm，半锥角a=2º。

其长度尺寸取L=40mm，其余尺寸见图。

主流道内壁粗造度Ra=0.63，抛光时要沿轴向进行。

根据主流道尺寸，可求出主流道体积：

V主=1/3Lπ（R²+Rr+r²）

=1/3x3.14x40（1.252+1.25x2+4）=0.334cm³

（二）冷料穴设计

冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。

其作用是捕集料流前锋的“冷料”防止“冷料”进入行腔而影响塑件质量；开模时又可以将主流道的冷凝料拉出，冷料穴直径宜稍大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。

其类型可分为四大类

（1）底部带有推杆的冷料穴

这类冷料穴的底部由一跟推杆组成，推杆装于推杆固定板上，因此他常于推杆或推管脱模机构连用。

（2）底部带有拉料杆的冷料穴

这类冷料穴的底部有一根拉料杆构成，拉料杆装于型芯固定板上，因此它不随脱模机构运动

（3）底部无杆的冷料穴

对于具有垂直分型面的注射模，冷料穴置于左右两半模的中心线上，当开模时分型面左右分开，塑件与流道凝料取出，冷料穴底部不必设计杆件。

（4）分流道冷料穴

当分流道较长时，可将分流道的尽头沿料流前进方向延长作为分流道冷料穴，以贮存前锋冷料，其长度为分流道直径的1.5～2倍。

（二）分流道设计

分流道是主流道与浇口之间的通道。

多行腔模具一定设置分流道，大型塑件由于使用多浇口进料也需设置分流道。

由于模具有四条分流道，要从行腔侧面注入，分流道应是侧浇，设计成圆形并四周交叉分布，这样效率比较高。

因为塑件的壁厚为1.7〈3mm，质量3.4〈200g，所以可以根据公式D=0.2654W1/2L1/4来计算

D—分流道的直径（mm）

W—塑件的质量（g）

L—分流道的长度（mm）

因为型腔为一模四腔按圆周均匀分布，两个小型腔的最小直线距离在7mm～8mm，在这里取8mm，这样计算分流道长度为15mm

图6

其直径尺寸可按下列经验公式确定：

把W=3.4mm和L=15mm带入上式得：

D=0.2654X3.4½X15¼=0.96mm

分流道直径D=0.96mm,不符合直径限于3.2～9.5mm条件。

应取5mm

（三）浇口设计

浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短流道，其形状、位置、尺寸对塑件质量影响很大。

浇口的主要作用是：

（1）行腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流；

（2）易于切除浇口凝料；（3）对于多行腔模具，用以平衡进料；对于多浇口单行腔模具，用以控制熔接缝的位置。

浇口截面面积通常为分流道截面面积的0.03~0.09。

浇口截面形状有矩形和圆形两种。

浇口长度为0.5~2mm左右，浇口具体尺寸一般根据经验确定。

在这我们取限制性浇口中的侧浇口，侧浇口是典型的矩形截面浇口，能方便调整充模时的剪切速度和浇口封闭时间，因而也称为标准浇口。

侧浇口的特点是浇口截面形状简单，加工方便，能对浇口尺寸进行精密加工。

浇口截面积通常为分流道截面积的0.03~0.09。

S浇=S分（0.03~0.09）=¼πx32x0.09=¼πd²浇则d浇=3X0.3=0.9

浇口长度一般取0.5~2mm，取L=1mm

图6

八、成型零件设计

由于成型零件直接与高温高压的塑料熔体接触，它必须有以下一些性能:

1:

必须具有足够的强度、刚度，以承受塑料熔体的高压，2:

有足够的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨损。

通常进行热处理，使其硬度达到HRC40以上3:

对于成型会产生腐浊性气体的塑料还应选择耐腐浊的合金钢处理4:

材料的抛光性能好，表面应该光滑美观。

表面粗造度应在Ra0.4以下5:

切削加工性能好，热处理变形小，可淬性良好6:

熔焊性能要好,以便修理7:

成型部位应须有足够的尺寸精度。

孔类零件为H8~H10，轴类零件为h7~h10。

（一）型芯和成型杆设计

因为把手封条注塑模本身比较简单,只是塑件四周有凹槽,因此不容易脱模,为了便于脱模,把型芯和成型杆单独制作,然后将成型杆嵌入型芯中,使之成为型芯的一部分,并能单独做为顶杆,以便方便于第二次和限位杆配合脱模

图7

确定型芯尺寸：

lm=［ls（1+s）+3/4△］0-δz

把ls=11.6，收缩率取s=0.009，精度等级系数取△=0.72，δz=△/3=0.24带入上式得：

lm=［11.6（1+0.009）+0.75x0.72］0-δz=12.20-0.24mm

型芯的工作高度尺寸：

hm=［hs（1+s）+2/3x△］0-δz

把hs=6，收缩率s=0.009,△=0.56，δz=△/3=0.18带入上式得

hm=［6x1.009+2/3x0.56］0-0.18=6.40-0.18mm

（二）凹模径向尺寸的计算

凹模用于成型塑件的外表面，按起结构的不同，可分为6种1：

整体式凹模2：

整体嵌入式凹模3：

局部镶嵌式凹模4：

大面积镶嵌式凹模5：

四壁拼合式凹模6：

拼块式凹模。

塑件本身比较简单，应根据塑件的结构和尺寸来确定凹模的尺寸和形状

径向尺寸计算：

Dm=［Ds（1+s）-3/4△］+δ0

把D1m=18D2m=15S=0.009，△=0.30δz=△/3=0.1

D1m=［18x1.009-0.75x0.3］0+0.1=17.940+0.1mm

D2m=［15x1.009-0.75x0.3］0+0.1=14.910+0.1mm

凹模套的高度尺寸：

Hm=［Hs（1+s）-2/3x△］+δz0

把H1m=7.7，H2m=1.7，H3m=6，s=0.009，△1=0.64，△2=0.42，△3=0.56，δz=△/3依次带入上式得：

H1m=［7.7x1.009-2/3x0.64］0+0.21=7.340+0.21mm

H2m=［1.7x1.009-2/3x0.42］0+0.42=1.440+0.21mm

H3m=［6x1.009-2/3x0.56］0+0.56=5.680+0.56mm

（三）凹模壁厚计算

在注射过程中，凹模套承受塑料熔体的高压作用，因此模具的凹模套应该有足够的强度。

凹模套强度不足将发生塑件变形，甚至破裂；刚度不足将产生过大弹性变形，导致凹模套向外膨胀，并产生溢料间隙。

型腔壁厚计算应以最大型腔压力为准。

一副模具要能正常生产，即不允许行腔强度不足，也不允许其刚度不足，因此行腔壁厚应该同时考虑其强度条件和刚度条件。

据分析，大尺寸行腔，刚度不足是主要矛盾，应按刚度计算，小尺寸行腔，在发生大的弹性变形前，其内应力已超过许用应力，因此强度不足是主要矛盾，应按强度计算

按刚度计算为：

S最小≥0.31L1（aPL1/EA［δ］）1/3mm

E—模具材料的弹性模量（MPa），碳钢为2.1x105MPa

P—型腔压力，一般取25～45Mpa

A—型腔侧壁全高度mmL1—型腔长边长度mm

a—型腔侧壁受压高度mm

［δ］—刚度条件，即许用变形量（mm），由表3可查

［σ］—模具材料的许用应力（MPa），一般取1.8x103～2.2x103MPa

表3

粘度特性

塑料品种

［δ］值的许用范围（mm）

高粘