密封圈的塑料模具毕业设计文档格式.docx
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3.未注公差等级MT4
4.未注表面粗糙度Ra3.2
5.成型设备：
XS-ZY-125注射机
塑件图：
2塑件的工艺性分析
如上图所示，塑件为一个普通的轴承外的防尘密封圈，其外观要求和尺寸精度要求并不是很高，模具设计时可以尽量兼顾一下模具的外协件和模具本身制造的成本，塑件重要尺寸有
、
等，因为该塑件还得和其他塑件一起配合形成一个完整的装配体，因此其配合尺寸所涉及到的模具成型件精度是有要求的，在模具制造过程中要特别注重这一点。
此外：
塑件的表面粗糙度要求也不是很高，一般的模具加工手段是可以满足要求的，整体来讲：
模具结构简单，加工水平要求一般。
2.1塑件的塑料选择及特性分析
根据此任务书决定了：
客户要求为尼龙1011
根据有关资料得到以下为尼龙1011成型特性：
1、结晶料，熔点较高，熔融温度范围较窄，熔融状态热稳定性差。
料温超过300°
C，停留时间超过30分钟时，即会分解。
2、较易吸湿，成型前需预热干燥，并应防止再吸湿，含水量不得超过0.3%，吸湿后流动性下降，易出现气泡，“银丝”等，高精度塑件应经调湿处理。
3、流动性好，易溢料，溢边值为0.02毫米左右，用螺杆注射机注射时，螺杆应带止回环，宜用自锁式喷嘴，并应加热。
4、成型收缩范围和收缩率大，方向性明显，易发生缩孔、凹痕、变型等弊病，成型条件应稳定。
5、熔融冷却速度对结晶度塑件结构性能有明显的影响，故成型时要严格控制模温，一般按塑件壁厚在20~90°
C范围内选取。
料温不宜超过300°
C，受热时间不得超过30分钟，料温高则收缩大，易出飞边。
注射压力按注射机类型、料温、塑件形状尺寸、模具浇注系统选定，注射压力高，易出飞边，收缩小，方向性强，注射压力低，易发生凹痕、波纹。
成型周期按塑件壁厚选定，厚则取长，薄则取短。
为了减少收缩、凹痕、缩孔，宜取低模温，低料温。
树脂粘度小时，注射、保压及冷却时间应取长，注射压力应取高，并采用白油作脱模剂。
6、模具浇注系统的形式与尺寸，与成型聚苯乙烯时相似，但增大浇口和浇口截面尺寸可改善缩孔及凹痕现象。
3模仁的设计
塑件比较小，在保证产品与产品之间、产品与模仁边缘的距离不小于20～25的原则下，把模仁的平面尺寸做到160mm×
160mm。
由于型腔底部要走水线，一般水线到型腔的距离为10～15是比较理想的，那么一般型腔最底部到模仁的底部也不要少于20，最后结合各方面因素决定前模仁的高度为从主分型面往上走35mm。
由于型芯镶件里边我们不准备走水线了，成本太高，不走的话也能满足使用要求，这样的话决定后模仁沉进B板15mm就够了。
考虑到加工的方便性，后模仁我们是拆了四个镶件出来上车床的，其有5mm高的台阶用来固定在后模仁中。
3.1模仁的固定：
前、后模仁都用M8的螺钉分别锁在A、B板上；
螺钉与螺钉之间的距离尽量长，保证螺钉孔到模仁边缘的距离不小于螺钉的直径的1.5倍，此外，为了好加工螺钉与螺钉之间的距离必须为整数，这里取130。
4.分型面的选择与设计
如图：
分型面位置选择的总体原则是能保证塑件的质量、便于塑件脱模及简化模具的结构，分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较具体可以从以下方面进行选择。
a）分型面应选在塑件外形最大轮廓处。
b）便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。
c）保证塑件的精度要求。
d）满足塑件的外观质量要求。
e）便于模具加工制造。
f）对成型面积的影响。
g）对排气效果的影响。
h）对侧向抽芯的影响。
在此次模具设计中选择了用Pro/E做模具分型面，分型面非常简单，都是平直分型面：
一个主分型面、一个碰穿位的分型面。
难点是会模时因为有多分型面，且都要保证没有跑胶现象的存在。
5.成型零部件的设计
模具中构成模具型腔的零件统称为成型零件，包括凹模、型芯、成型杆和成型环等。
成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。
因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。
应根据塑件的尺寸，计算成型零件型腔的尺寸，确定型腔的组合方式，确定成型零件的机加工、热处理、装配等要求，还对关键的成型零件进行强度和刚度校核。
当然这是纯理论上的。
实际上要不要校核就看公司的规定和个人经验了。
5.1.模具成型件材料的选择
随着塑料产量的提高和应用领域的扩大，对塑料模具提出了越来越高的要求，促进了塑料模具的不断发展。
目前塑料模具正朝着高效率、高精度、高寿命方向发展，推动了塑料模具材料迅速发展。
我国目前用于塑料模具的钢种，可按钢材特性和使用时的热处理状态分类，见表3-2
表3-2塑料模具用钢分类
类别
钢种
渗碳型
20,20Cr,20Mn,12CrNi3A,20CrNiMo,
DT1,DT2,0Cr4NiMoV
预硬型
3Cr2Mo,Y20CrNi3AlMnMo（SM2）,
5NiSCa,Y55CrNiMnMoV（SM1）,
4Cr5MoSiVS,8Cr2Mn－WMoVS（8CrMn）
调质型
45,50,55,40Cr,40Mn,50Mn,S48C,
4Cr5MoSiV,38CrMoAlA
耐蚀型
3Cr13,2Cr13,Cr16Ni4Cu3Nb（PCR）,
1Cr18Ni9,3Cr17Mo,0Cr17Ni4Cu4Nb（74PH）
淬硬型
T7A,T8A,T10A,5CrNiMo,9SiCr,
9CrWMn,GCr15,3Cr2W8V,Cr12MoV,
45Cr2NiMoVSi,6CrNiSiMnMoV（GD）
时效硬化型
18Ni140级,18Ni170级,18Ni210级,
10Ni3MnCuAl（PMS）,18Ni9Co,
06Ni16MoVTiAl,25CrNi3MoAl
模具材料的选择是要综合多方面的因素的，如：
产品批量，成型塑料的特性，市场因素（购买成本），加工工艺性等等。
实际生产中有些厂已经约定俗成了，什么情况用什么样的钢料，在哪儿找谁买都形成了一种服务链了。
此外，在模具设计中原则上遵循客户的要求，本次设计：
模具成型件材料应客户要求选用常见的优质碳素结构钢45#钢，那就没什么考虑的了。
6.塑件的公差与模具制造公差
塑件的公差
塑件的公差规定按单向极限制，制品外轮廓尺寸公差取负值“-∆”制品型腔尺寸公差取正值“+∆”，若制品上原有公差的标注方法与上不符合，则应按以上规定进行转换。
而制品孔中心距尺寸公差按对称分布原则计算。
即取±
∆/2。
模具制造公差
实践证明，模具制造公差可取塑件公差的
~
，即δz=
，而且按成型加工过程中的增减趋向取“+”、“-”符号，型腔尺寸不断增大，则取“+δz”,型芯尺寸不断减小则取“-δz”，中心距尺寸取“
”。
模具的磨损量
对于中小型塑件，最小磨损量可取塑件公差的1/6，对于大型塑件应取公差值的1/6以上，为简化计算，凡与脱模方向垂直的表面不考虑磨损，且δ=0。
塑件的收缩率
成型后的收缩率与多中因素有关,通常按平均收缩率计算。
查《塑料成型模具设计》[1]得收缩率约为1%
7.浇注系统的设计
注射模的浇注系统是指模具从注射机喷嘴开始到型腔的塑料流动通道。
它是由主流道，分流道，浇口，冷料穴组成。
浇注系统的作用是,将溶体平稳的引入型腔，使之按要求填充型腔的每一个角落；
使型腔内的气体顺利排出；
在溶体的充填型腔和凝固的过程中，能充分地把压力传到型腔的各个部位。
浇注系统的设计原则：
3了解塑料的成型性能；
4尽量避免或减少产生熔接痕；
5有利于型腔中气体的排出；
6防止型芯的变形和嵌件的位移；
7尽量采用较短的流程充满型腔；
8流动距离比和流动面积比的校核；
流动距离比简称流动比，它是指塑料熔体在模具中进行最长距离的流动时，其截面厚度相同的各段料流通道及各段模腔的长度与其对应截面厚度之比值的总和．
7.1主浇道的设计
在实际生产中主流道是通过标准件唧咀（浇口套）来实现的，既然是标准件，选来用就完了，不过选择是有要求的：
1.主流道的进料口直径比注射喷嘴出口直径应大0.5～1mm，一方面可补偿喷嘴与主流道的对中误差；
还可以避免漏料或冷料。
客户提供的125注塑机喷嘴直径为
的，这里就选
的唧咀。
2.客户提供的注塑机喷嘴球面半径为SR14的，所以唧咀的对应球面半径选SR16的，够用就行，再大就没什么意义了。
3.为了能够顺利取出主流道凝料,主流道应设计成圆锥形,其锥角α为2～6°
本次设计中取4°
。
4.在能够实现塑件成型的前提下,主流道应该尽可能的短些,以减少压力损失和回收量.小于60～80为比较理想的，但要根据实际情况，需要注意的是外购的时候买比实际要的长一个档的标准件，回来锯短后装配，装上还要上磨床磨平、和前模一起上铣床用球头铣刀加工分流道。
5.唧咀的定位：
唧咀靠近分型面的那端是加工了分流道的，这就要求使用中唧咀不能转来转去，错位了再大的注射压力都不管用。
因此唧嘴上应有防转装置，一般是用一个定位销定在面板上来实现的。
7.1定位圈的设计
本设计中选择的浇口套和定位圈成分开的形式，考虑定位环外径较大，则采用重叠定位圈的方式对浇口套在模板上进行加固、定位。
定位圈也是标准件，选就是了，由于注塑机上是
的孔，标准件一般是做成了
的，就买这种好了，回来再面板上按尺寸钻上两个M6的螺纹孔装上就可以用了。
如图所示：
7.2分流道的设计
分流道原则上是越短越好、越粗越好。
但它一般要比主流道的大端小0.5～1mm一般有圆形、梯形和“U”形在实际生产中用的比较多，在这里就选最常见的双板开的圆形，它可以由球头铣刀来完成加工。
7.3浇口的位置选择
浇口的形式很多，但无论采用什么形式的浇口，其开设的位置对塑件的成型性能及成型质量影响都很大，选择浇口位置时，需要根据塑件的结构与工艺特征和成型的质量要求，并分析塑料原材料的工艺特征与塑料溶体在模内的流动状态、成型的工艺条件，缩短流动距离、避免溶体破裂现象、浇口开在塑件壁厚处、分子定向的影响、减少熔接痕的产生等。
综合进行考虑。
本次模具设计就选用最常见也是最好加工的浇口类型：
侧浇口，做的时候做成宽2×
深0.8试模时不够再加大，原则上加工时“做小不做大”
7.4冷料穴和水口钩针的设计
冷料穴是浇注系统的结构组成之一。
冷料它主要是容纳浇注系统流道中的前锋冷料，以免这些冷料注入型腔。
冷料既影响溶体充填的速度，又影响成型塑件的质量。
主流道末端的冷料穴还便于在该处设置水口钩针。
注射结束模具分型时，在水口钩针的作用下，主流凝料从定模浇口套中被拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统凝料一起推出模外。
此次模具设计中选用“菌型”的水口钩针。
这根针可以买一根顶针回来改装加工，方便快捷。
7.5排气系统的设计
当塑料溶体充满模具型腔时，必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在成型过程中产生的低分子挥发气体顺利排除模外。
如果型腔内因各种原因产生的气体不能被排除干净，塑件上就会形成气泡、产生熔接不牢、表面轮廓不清及充填不满等成型缺陷，另外气体的存在还会产生反压力而降低充填速度。
排气系统的设置有三种方式：
利用配合间隙排气、在分型面上开设排气槽、利用排气塞排气。
利用单一的方式进行排气，对塑件的表面影响较大，比如产生较多的飞边等。
本套模具排气系统具体设计：
1）利用配合间隙排气，对于本套模具而言，可以利用分型面间隙、镶件与其固定板之间的间隙进行排气，其配合间隙不能超过0.05mm，考虑到塑料的流动性等所以取0.02mm。
2）实际生产中在试模后再决定是否在分型面上开设排气槽。
8.模具水线的设计
模具的水线一般是为了提高生产效率而设定的，当然合理的冷却系统对塑件的质量也有较大的影响，在实际生产中模具的水线并不全是为了冷却的，有些也可能是为了加热模具而设定的，加热还是冷却都是依据成型的塑料品种而来的。
水线怎么走一般也是凭经验来排的，因为理论上的计算既不准而且效率低，这不是一个企业所允许的。
但模具水线设计也是有原则的，所谓经验，无非也就是这些原则的熟练运用罢了。
1.冷却水孔数目尽量多，尺寸尽量大。
但一般水线中心距也不要小于50mm，再小已经没什么意义了，尺寸大也是为了好加工，水线一般就是普通的钻削加工出来的。
一般小模具用6mm的，用的最多的是8mm和10mm的，最大也就12mm的，再大也就没什么意义了。
这里就用8个毫米的。
2.冷却水孔至型腔表面的距离相等，一般水孔边离型腔的距离大于12mm,常用12~15mm，但这也不一定，视情况而定。
3.浇口处的加强冷却，即“先进的胶后冷却，后进的胶先冷却”
4.降低入水与出水的温度差，一般单条冷却水线长度不要超过1.2米就行了。
综合了模具加工工艺性等总的模具成本因素，最后决定型腔一侧布置水线，而且就从型腔的正上方直接穿过，而后模型芯中不走水线。
9模架的选择
模架的选择一般不外乎就是选它的型号与规格，大水口还是细水口，工字模还是直身模，是否要推板，是否要承板，A板、B板、C板的厚度要多少才能满足要求等等。
一般是A板、B板开框后其底部厚度不要小于25～30的或者取模具长边的1／10左右，但A板的可以适当减小，因为后面还有面板，强度是没问题的。
模架的宽度保证模仁的宽度和底针板的宽度大致相等，模架长度方向：
回针到模仁边缘的距离不小于回针的半径或者10mm,综合各种因素选择的模架为：
DI-2525-A50-B50-C80的模架。
10.脱模机构的设计
脱模机构设计的总体原则：
a）要求在开模过程中塑件留在动模一侧，以便推出机构尽量设在动模一侧，从而简化模具结构。
b）正确分析塑件对模具包紧力与粘附力的大小及分布，有针对性地选择合理的推出装置和推出位置，使脱模力的大小及分布与脱模阻力一致；
推出力作用点应靠近塑件对凸模包紧力最大的位置，同时也应是塑件刚度与强度最大的位置；
力的作用面尽可能大一些，以防止塑件在被推出过程中变形或损坏。
c）推出位置应尽可能设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位，以力求良好的塑件外观。
d）推出机构应结构简单，动作可靠，远动灵活，制造及维修方便。
10.1推板脱模机构的设计详情
综合各种脱模机构，最后决定在此副模具上采用推板推出：
在推板脱模机构中，就不用再设置回程杆复位了，而且推板由模具的导柱导向机构导向定位，以防止推板孔与型芯之间的过度磨损和偏移，为防止推板与推杆分离，推板滑出导柱，推板应该用四个杯头螺钉锁在推杆上，而且应该有防转装置，防止模具运动过程中螺钉因为震动而松动。
推板推出机构设计要点：
推板与型芯之间要有高精度的间隙、均匀的动配合。
要使推板灵活脱模和回复，又不能有塑料熔体溢料，最大单项间隙应控制在1丝以下，因为尼龙的黏度特别低，为防止过度磨损和咬合发生，推板孔与型芯应做淬火处理。
在推板与型芯间留有单边0.2左右的间距，避免两者之间接触。
又有锥度配合面起辅助定位作用，可防止推板孔偏心而引起溢料，其斜度为5°
~10°
这里就取的5°
，如下图：
10.模具主要部件的加工
首先，我们需要将注塑模具的主要加工项目或内容划分为几个部分.尽管各套模具的结构不同，加工项目有多有少，但各个相同的加工项目或相同内容的加工程序基本是相同的。
按照当前的生产设备和技术状况，注塑模具的制造程序一般分为：
铜公的加工，模芯的加工，已有标准模坯上各个部分的加工，行位块，斜弹块的加工，配模与会模，浇注系统的加工，冷却系统与排气系统的加工，顶出机构的加工，装模、试冷却水等九大方面。
（当然具体到本副模具中就没这么多的项目）
从生产实际需要出发，应先加工铜工，前、后模仁（凹模、凸模、主要型芯），较大和较主要的行位块，A、B板。
这几个部分的加工工序多，加工量大，加工周期长，而且是注塑模具的主要加工部分，大部分加工工位都要以他们为基准，所以他们必须优先加工。
模具设计一般会在分完模后就着手拆电极了，但由于本副模具生产过程中不用电极去打，所以就省去了这一步。
10.2前后模仁的备料与加工
钢料：
钢料主要是用于制造模芯和凸模、镶块、行位的。
在模具设计时，是根据不同的塑料和产品批量来确定模具的钢料的。
钢料的备料毛坯尺寸应大于成型尺寸，即放加工余量，一般200mm以内的，每个尺寸放3~5mm的加工余量；
200以上的，每个尺寸放5~10mm加工余量。
那么这里前模仁备料：
165mm×
40mm；
后模仁备料：
20mm；
镶件可备料
（当然备料也应根据市场需求来选：
考虑市场上有哪些约定俗成的坯料规格，尽量在满足加工要求的前提下选择那些已有规格的坯料，但如果应工艺师要求也可以调整，如本副模具的镶件（比较短）加工如果考虑是用先车出来再锯断的话，镶件的钢料备料长度要加长才能满足工艺要求）.
凸模和凹模是产品的主要成型部分，是一套模具的核心部件，所用的钢料是最好的，也是加工工作量最大、技术难度最高的部件。
钢料毛坯进厂后首先检查材料的材质和外形尺寸，以及热处理状态，如果不符合订单要求应立即要求供货商更换。
如果材料合格立即安排开粗飞料，并将外形磨到要求的尺寸和六面对直角尺（六个面互为90°
）需要热处理的和要精加工的，外形尺寸还要留精磨余量。
在本副模具中，前后模仁的尺寸均在200以内，那么，每个尺寸留0.3~0.5的磨削加工余量。
如果钢料先于模架到厂，模仁的长和宽尺寸应分别与A板框、B板框成基轴制的过渡配合。
（“基轴制”是为了待模架到厂后再以模仁的的实际尺寸为基准光A板框、B板框的内框尺寸，使框的尺寸和模仁的外形尺寸成过渡配合）
由于本副模具的两模仁，四镶件均不复杂，就直接交给CNC的工艺师，CNC工艺师会根据模具零部件的形状使用MasterCAM来进行程序的编制和处理，最后由CNC完成加工，加工完以后应在模仁底部基准角一边的相应处用钢号码打好方位标记，以便以后对号装配。
凹模一般要送抛光组进行抛光：
此为一般要求的塑件，抛到600~800号砂纸就可以了，不过试模时有留前模的现象还得抛.
后模仁上的成型部分已经割成了四个镶件，那么事实上后模仁已经近乎是只起一个固定镶件的作用，而镶件固定孔又是圆的，这样加工难度可谓大大地降低了，可以送线切割，也可以由钻、扩的方式达到目的，注意镶件孔和镶件的间隙配合，以利于排气，同时由于本副模具采用推板推出，这个间隙做到0.05~0.06mm，只要推板孔和凹模型腔的同轴度误差不大于0.03mm就可以了，固定板与凸模镶件之间有较大的间隙反而有利于装配，有利于凸模镶件的中心对准推板孔的中心，但装上推板以后，镶件固定板与B板之间的螺钉要拧紧，不能有位移。
同样：
将凸模模块底部装配螺钉底孔孔口倒角、攻螺纹。
加工完以后应在模仁底部基准角一边的相应处用钢号码打好方位标记，以便以后对号装配。
镶件由于是普通的圆柱形式，那么优先考虑上车床进行加工，由于高度比较小，为了改善工艺性，可以加长坯料的备料，加工完以后切断下来。
11模架部分的加工
当对模架进行验收之后，就应该马上安排A、B板的开框加工，由于此副模具A、B板都为不通框，那么就不能送线切割了，只能上铣床进行铣出来了，一般分开粗框和光框，先在内框界线之内2mm左右的拐角处钻一直径为16mm或20mm的孔，孔的深度浅于框成型后深度1~2mm.此孔为下刀孔。
加工注意留0.15~0.2mm的余量用于光精框。
由于框深均小于60mm,那么安排工艺时可以考虑粗框自检合格后暂不拆下，钻好框底的模仁螺钉过孔，包括孔口倒角去毛边。
开完粗框以后就是光框了，分粗光和精光来完成。
粗光时刀具要反复走几遍，尽量减少由于铣刀让刀造成的锥度。
内框尺寸单边留0.04~0.05mm用于精光。
精光时换一把全新光刀，周边和底部都要铣到准数，再不进刀，只按电子尺上的原数走两到三遍，使内框的锥度尽量小。
开不通框的难点也就在这里，加工时应特别注意.
由于此副模具采用推板脱料，那么推板的加工业也显得很重要，首先塑件的凸仔口是在这块板上成型的，其尺寸精度要求满足塑件的成型要求，其次，推板上的型芯孔中心必须与型腔的中心、凸模固定板上的凸模镶件固定孔中心一致，其锥孔和镶件的配合也是一个难点，更何况几者合在一起，加工时一定要严格控制尺寸及相关公差。
以免会模的时候出现难于解决的问题。
加工锥孔时可以在铣床上加工，一般这种方式中心位找的比较准，当然用锥度线切割直接切割成型也可以。
浇注系统的加工，由于模具并不是很大，将浇口套装好以后（包括防转销钉的安装），再将整个前模装在一起用球头铣刀铣分流道。
后模部分的分流道只在推板一个件上，所以它可以单独按图加工。
浇口在试模前“做小不做大”。
试模后依据不同情况再适当调整。
此副模具的主要加工部分已作大致阐述，一些小的加工调整应由制模师傅来把握。
具体的一些工艺性方案，应在加工过程中具体制定,只要符合自己厂的具体要求、条件与习惯即可，当然原则上是技术上先进，经济上合理。
有标准件的尽量买，没有的尽量利用标准件来改。
而像成型件这种核心部件就得按设计的具体要求来加工，前篇已有阐述。
12.会模与试模
12.1会模
这副模具的会模主要分三个方向：
凸模镶件与推板孔的会模、主分型面的会模、碰穿位的会模。
首先要会的是凸模镶件根部与推板配合的锥面，不但要保证推板锥孔面和凸模镶件根部的锥面大部分吻合，还要使推板底面与B板平面贴合，使凸模到推板平面的高度达到尺寸要求，在分别装上前后模进行会模，会完主分型面以后再会碰穿位。
贴合状况要达到80%，封胶位要达到90%以上才能算完成了会模。
12.2装模
1.将冷却水孔中的铁屑用风枪吹去，一方面检查时否钻通，另一方面是防止铁屑在水孔中生锈结块，阻碍冷却水在孔内的循环；
2.装好前后模仁内的镶件（特别注意防水胶圈的合理放置）；
3.装上前模部分的面板、A板、浇口套与定位环；
4.装后模部分
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