注塑模设计说明书Word格式文档下载.doc
《注塑模设计说明书Word格式文档下载.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《注塑模设计说明书Word格式文档下载.doc（29页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。
振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。
早在1989年3月中国政府颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。
模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。
模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中60％~90％的产品的零件，组件和部件的生产加工。
模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。
汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。
汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。
汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。
一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。
为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80％的模具需要更换。
中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。
单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。
一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。
其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。
目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。
中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。
研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。
1.2各种模具的分类和占有量
模具主要类型有：
冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。
除部分冲模以外的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。
（1）冲模：
冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。
冲模占模具总数的50％以上。
按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。
按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。
（2）锻模：
锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。
按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。
按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。
（3）塑料模：
塑料模是塑料成型的工艺装备。
塑料模约占模具总数的35％，而且有继续上升的趋势。
塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。
（4）压铸模：
压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。
压铸模约占模具总数的6％。
（5）粉末冶金模：
粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：
压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。
模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。
1.3我国模具工业的现状
自20世纪80年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。
20世纪90年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在1990年仅60亿元人民币，1994年增长到130亿元人民币，1999年已达到245亿元人民币，2000年增至260~270亿元人民币。
今后预计每年仍会以10℅~15℅的速度快速增长。
目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。
除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。
其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。
例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。
在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。
例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。
中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。
在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。
其中，冲压模具约占50℅（中国台湾：
40℅），塑料模具约占33℅（中国台湾：
48℅），压铸模具约占6℅（中国台湾：
5℅），其他各类模具约占11（中国台湾：
7℅）。
中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（1961——1981），成长期（1981——1991），成熟期（1991——2001）三个阶段。
萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。
由于纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐年增加。
在此阶段的模具包括：
一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。
1981年——1991年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。
有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显，自1982年起，台湾地区就将模具产业纳入“策略性工业适用范围”，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外销策略，全力发展整体经济。
随着民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。
从1985年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等CAD/CAM技术，所以台湾模具业接触CAD/CAM/CAE/CAT技术的时间相当早。
成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下，1994年，1998年，由台湾地区政府委托金属中心执行“工业用模具技术研究与发展五年计划”与“工业用模具技术应用与发展计划”，以协助业界突破发展瓶颈，并支持产业升级，朝向开发高附加值与进口依赖高的模具。
1997年11月间台湾凭借模具产业的实力，获得世界模具协会（ISTMA）认同获准入会，正式成为世界模具协会会员，。
整体而言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机械性能，加工技术，检测能力的提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及精密锻造等模具。
第二章塑件成型工艺性分析
本课程设计为一个多空塑料罩，如图1所示。
要求大批量生产，精度：
MT5，按照侧浇口结构设计。
图1多孔塑料罩
技术要求：
1.塑件不允许有裂纹、变形缺陷；
2.脱模斜度30'
~1°
；
3.未注圆角R2。
2.1塑件的分析
（1）外形尺寸。
塑件壁厚为3mm～4mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长，塑件材料为热塑性材料，流动性较好，适合于注射成型。
（2）精度等级。
制件不同尺寸的公差不一样，由图1可知部分尺寸公差，未注公差的尺寸取公差为MT5。
（3）脱模斜度。
LDPE的成型性能良好，成性收缩率较小，选择塑料型心和凹模的统一脱模斜度为25'
。
2.2LDPE工程塑料的性能分析
该材料为低密度聚乙烯，易于透气透湿，有优良的电绝缘性能和耐化学性能，柔软性、伸长率、耐冲击性、透光率较好，机械强度稍差，耐热性能较差，不耐光和热老化。
模具设计时需注意：
1）聚乙烯分子有取向现象，这将导致取向方向的收缩率大于垂直方向的收缩率而引起的翘曲、扭曲变形，以及对制品性能产生的影响。
为了避免这种现象，模具设计时应注意浇口位置的确定和收缩率的选择。
2）聚乙烯质地柔软光滑，易脱模，对于侧壁带浅凹槽的制品，可采取强行脱模的方式进行脱模。
3）由于聚乙烯流动性较好，排气槽的深度应控制在0.03mm以下。
LDPE的性能指标如表1。
表1LDPE的性能指标
密度错误!
未找到引用源。
/kg.dm-3
0.9~0.93
抗拉屈服强度σb/MPa
7~19
比体积错误!
/（dm3.kg-1）
1.08~1.1
抗拉弹性模量E1/MPa
0.84×
103~
0.95×
103
吸水率（24h）wp.c/％
<
0.01
抗弯强度σw/MPa
25
收缩率s/％
1.5~5
冲击韧度（缺口）
αk/（kJ.m-2）
48
热变形温度t/℃
60~82
硬度（HB）
邵D41~46
熔点t/℃错误!
105~125
体积电阻系数错误!
v/（Ω·
cm）
>
1016
2.3LDPE的注射成型过程及工艺参数
1）注射成型过程
（1）成型前的准备。
对LDPE的色泽、粒度和均匀度等进行检验，LDPE成型前需进行干燥，处理温度70℃～80℃，干燥时间2h。
（2）注射过程。
塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具的型腔成型，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。
（3）塑件的后处理（退火）。
2）注射工艺参数
（1）注射机：
螺杆式。
（2）预热和干燥：
温度t/℃：
70~80，时间：
τ/h：
1~2
（3）料筒温度t/℃：
前段170～200；
中段165～180；
后段140～160。
（4）模具温度t/℃：
35～55。
（5）注射压力（p/MPa）：
60～100。
（6）成型时间τ/s：
注射时间：
15~60；
高压时间：
0~3；
冷却时间：
15~60，总周期：
40~140。
第三章拟定模具的结构形式和初选注射机
3.1分型面位置的确定
通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在端盖截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，其位置如图2所示
分型面
图2分型面的选择
3.2型腔数量和排位方式的确定
（1）型腔数量的确定。
由于该塑件的精度要求不高，塑件尺寸较小，且为大批量生产，可采用一模多腔的结构形式。
同时，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的关系，以及制造费用和各种成本费用等因素，初步定为一模四腔结构形式。
（2）型腔排列形式的确定。
由于该模具选择的是一模四腔，其型腔中心距的确定如图3，故流道采用H形对称排列，使型腔进料平衡如图4。
图3型腔布置
图4型腔数量的排列布置
（3）模具结构形式的初步确定。
由以上分析可知，本模具设计为一模四腔，对称H型直线排列，根据塑件结构形状，推出机构初选推件板推出或推杆推出方式。
浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用侧浇口，且开设在分型面上。
因此，定模部分不需要单独开设分型面取出凝料，动模部分需要添加型芯固定板、支撑板或推件板。
由上综合分析可确定采用大水口（或带推件板）的单分型面注射模。
3.3注射机型号的确定
1）注射量的计算
塑件体积：
V塑=3.14×
252×
30-3.14×
222×
27-3.14×
2.52×
3×
4-3.14×
42×
3+3.14×
302×
4=20.91cm3
塑件质量：
m塑=ρV塑=0.92×
20.91=19.24g
式中，ρ查表取0.92g/cm3。
2）浇注系统凝料体积的初步估算
由于浇注系统的凝料在设计之前不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2倍～1倍来估算。
由于本次设计采用的流道简单而且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.3倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统的凝料和四个塑件体积之和）为
V总=1.3nV塑=1.3×
4×
20.91=108.73cm3
3）选择注射机
根据以上计算得出再一次注射过程中注入模具型腔的塑料的总体积为108.73cm3，初步选择公称注射量为V公=V总/0.8=136.00cm3，注射机型号为XZY-300，其主要技术参数见表2。
表2注射机主要技术参数
理论注射量/cm3
320
拉杆内向距/mm
400x300
螺杆柱塞直径/mm
60
移模行程/mm
340
注射压力/MPa
175
最大模具厚度/mm
450
锁模力
1500
最小模具厚度/mm
300
喷嘴孔直径/mm
5
锁模形式
液压—机械
喷嘴球半径/mm
18
模具定位孔直径/mm
150
4）注射机的相关参数的校核
（1）注射压力校核。
取p0=100MPa，该注射机的工程注射压力为p公=130MPa，注射压力安全系数k1=1.3，则k1p0=1.3X100=130MPa<
P公
所以，注射剂注射压力合格。
（2）锁模力校核
①塑件在分型面上的投影面积
A塑=（602-82-4×
52）π/4=2697.26mm2
②浇注系统再分型面上的投影面积A浇，A浇是每个塑件在分型面上的投影面积A塑的0.2~0.5倍，本例中的流道较简单。
分流道也较短，所以选择分流道凝料投影面积可适当取小些，这里选取A浇=0.2A塑。
③塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积为
A总=N（A塑+A浇）=N（A塑+0.2A塑）=4×
1.2A塑=4×
1.2×
2697.26=12947mm2
④模具型腔内的胀型力F胀，则
F胀=A总p模=12947×
35=453.145KN
上式中，p模是型腔的平均计算压力值，p模通常取注射压力的20%~40%，所以大致范围在25Mpa~45Mpa，我们选择p模为35MPa。
由表2可知该注射机的公称锁模力为F锁=1500KN，锁模力安全系数为k2=1.1~1.2,这里选择k2×
F胀=1.2×
453.145=543.774KN＜F锁，所以注射机锁模力满足要求。
第四章浇注系统的设计
4.1主流道的设计
主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。
主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。
主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。
另外，由于主流道与高温塑料熔体及注射剂喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。
1）主流道尺寸
（1）主流道的长度。
一般由模具结构确定，对于小型模具L应尽量小于60mm，本次设计中初取50mm进行计算。
（2）主流道小端直径。
d=注射机喷嘴尺寸+（0.5～1）mm=4.5mm。
（3）主流道大端直径。
D=d+L主tanɑ=8，式中ɑ=4º
（4）主流道球面半径。
SR=注射机喷嘴球头半径+（1～2）mm=18+2=20mm。
（5）球面的配合高度。
h=3mm。
2）主流道的凝料体积
V主=L主（R2主+r2主+R主r主）π/3=50×
（42+2.252+4×
2.25）×
3.14/3=1573.3mm3。
3）主流道当量半径
Rn==3.125mm
4）主流道浇口套的形式
主流道衬套为标准件可选购。
主流道小端入口与注射机喷嘴反复接触，易磨损。
对材料的要求较严格，因而尽管小型注射模可以将主流道衬套与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素通常仍然将其分开来设计，以便于拆卸更换。
同时也便于选用优质钢进行单独加工和热处理。
本设计中浇口套采用碳素工具钢T10A，热处理淬火表面硬度为50HRC～55HRC。
如图5所示。
定位圈的结构由总装图来确定。
图5主流道浇口套的结构形式
4.2分流道的设计
分流道是主流道与浇口之间的通道，其作用为浇注系统通道截面起过渡与转向作用。
在多型腔的模具中分流道必不可少。
分流道设计要求：
一是使流料尽快充满型腔，在流道内的压力损失和热量损失小；
二是将塑料熔体均衡地分配到各个型腔；
三是回料量小。
1）分流道的布置形式
为了尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减少分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道，如图6所示。
图6分流道布置形式
2）分流道的长度
根据四个型腔的结构设计，分流道的长度适中，如图6所示。
3）分流道的当量直径
流过一级分流道塑料的质量
m=ρV塑=0.92×
20.91×
2=38.48g<
200g
该塑件的壁厚为3mm，根据经验公式可确定分流道的直径
D=0.2654=0.2654xx=0.2654x6.2x2.24=3.7mm，考虑到其他因素，取D=5mm。
4）分流道的截面形状
本设计采用梯形截面，其加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大。
5）分流道截面尺寸
设梯形的上底宽度为B=6mm（为了便于选择刀具），底面圆角的半径R=1mm，梯形高度取H=2B/3=4mm，设下底宽度为b，梯形面积应满足如下关系式。
H=
代值计算得b=3.813，考虑到梯形底部圆弧对面积的减小及脱模斜度等因素，取b=4.5mm。
通过计算梯形斜度ɑ=10.6º
，基本符合要求，如图7所示。
图7分流道截面形状
6）凝料体积
（1）分流道的长度为
L分=（50+7.5+45）x2=205mm
（2）分流道截面积
A分=x4=21mm2
（3）凝料体积
V分=L分A分=205x21=4305mm3=4.305cm3
考虑到圆弧的影响取V分=4.2cm3
7）校核剪切速率
（1）确定注射时间：
根据注射机公称注射量与注射时间的关系查相关数据得t=2s。
（2）计算单边分流道体积流量：
q分=（V分/2+2V塑）/t=（2.1+20.91x2）/2=21.96cm3.s-1
（3）分流道剪切速率的校核：
γ分=3.3q分/πR3分=3.3x21.96/3.14x2.53x10-3=1.477x103s-1
该分流道的剪切速度处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率在5x102s-1~5x103s-1之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。
8）分流道的表面粗糙度和脱模斜度
分流道的表面粗糙度一般取Ra=1.25μm～2.5μm即可，不要求太光洁，这可增加对外层塑料熔体的流动阻力，此处取Ra=1.6μm。
另外，其脱模斜度一般在5º
～10º
之间，通过上述计算脱模斜度为10.6º
，脱模斜度足够。
4.3浇口的设计
该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模四腔注射，为便于调整充模时的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口。
其界面形状简单，易于加工，便于试模后修正，且开设在分型面上，从型腔的边缘进料。
1）侧浇口尺寸的确定
（1）计算侧浇口的深度。
侧浇口深度的计算公式为：
h=nt=0.6x3=1.8mm
式中：
t为塑件厚度，这里t=3mm；
n为塑料成型系数，对于LDPE，其成型系数与PE相近，查相关数据得n=0.6。
为了便于今后试模时发现问题并进行修模处理，并且参考相关资料可知：
对于中小型模具，浇口深度一般取塑料制件最大壁厚的1/3~2/3，通常为0.5~1.5mm。
故此处浇口深度h取1.0mm。
（2）计算侧浇口的宽度。
浇口宽度B的计算公式为：
B===1.7≈2mm
n为塑料成型系数，从上述可知n=0.6；
A为凹模的内表面积（约等于塑件的外表面积）。
（3）计算侧浇口的长度
侧浇口的长度一般为L浇=0.7~2.5mm，这里取L浇=0.75mm。
2）侧浇口剪切速率的校核
（2）计算浇口的体积流量：
q浇=V塑/t=20.91/2=10.455cm2.s-1
（3）计算浇口的剪切速率:
对于矩形浇口：
γ===2.6x104<
4x104s-1
剪切速率合格。
Rn为矩形浇口的当量半径，即
===0.75mm=0.075cm
该矩形侧浇口的剪切速率比较大，首先把浇口面积适当做小一点，通过试模根据塑件成型情况来调整。
4.4校核主流道的剪切速率
上面分别求出了塑件的体积、主流道的体积、分流道的体积（浇口的体积大小可忽略不计）以及主流道的当量半径，这样就可以校核主流道熔体的剪切速率。
1）计算主流道的体积流量
q主===44.7cm3.s-1
2）计算主流道的剪切速率
γ主=3.3q主/πR3主=3.3x44.7/3.14x3.1253x10-3=1.54x103s-1
主流道的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率5x102s-1~5x103s-1之间，所以，主流道的剪切速率合格。
4.5冷料穴的设计和计算
冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是存储熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制件的表面质量。
本设计既有主流道冷料穴又有分流道冷料穴。
由于该塑件表面要求没有印痕，采用脱模板推出塑件，故采用与球头形拉料杆匹配的冷料穴。
开模时，利用凝料对球头的包紧力使凝料从主流道衬套中脱出。
第五章成型零件的结构设计及计算
5.1成型零件的结构设计
（1）凹模的结构设计。
凹模是成型制品的外表面的成型零件。
按凹模结构的不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种。
根据对塑件的结构分析，本设计中采用整体嵌入式凹模，如图8所示。
升级会员 