单分型面模具设计实例

单分型面注射模具工作任务根据下面的端盖制品图：1.设计出所示塑件的注射模；2.画出装配图和零件图；3.写出说明书。具体设计步骤一、对塑件图及实样的分析消化二、注射机型号的确定三、型腔数目确定四、分型面的确定五、浇注系统的设计六、成型零件的设计七、温控系统的设计十二、模具材料的确定十五、编写说明书十四、绘制装配图和零件图十三、校核模具与注射机的有关尺寸八、排气系统的设计九、脱模机构的设计十、导向机构的设计十一、模架的选择具体设计步骤1.塑料的原材料分析塑件材料采用聚苯乙烯（纯），属热塑性材料。从使用性能上看，该塑料透明性好，透光率高，化学性能优良，耐酸、碱、醇、油、水等的能力较强，电性能优良，是理想的高频绝缘材料，拉伸强度和弯曲强度高，但耐热性不高，耐磨性较差，导热系数小，塑件易产生内应力；从成型性能上看，该塑料吸水性小，收缩小，比热容小，流动性好，成型容易，但应防止淌料，应控制成型温度、压力和时间等工艺参数，以减少内应力。过程实施：2.塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析1）结构分析从制品图上分析，该零件总体形状为长方形，只有在顶面中间有一个直径为15mm的孔，其结构简单，属于简单制品。2）尺寸精度分析该塑件重要尺寸如：150-0.22mm，600-0.36mm，800-0.46mm。可以看出尺寸精度在MT2~MT3之间，未注尺寸的公差按照MT5级确定，精度中等偏上，模具零件的相关尺寸加工精度等级可以保证。塑件的壁厚为1.8，确定塑件的壁厚均匀，便于成型。3）表面质量分析该塑件的表面要求光滑，不得有毛刺，无其他的要求，故比较容易实现。综合以上所述，在注射成型情况下，将成型工艺条件控制得当，就比较容易实现制品的成型要求。首先进行塑件质量的计算。计算塑件质量是为了初选注塑机并确定型腔数目。经过计算得知塑件的体积为：8.15.714.32.134.564.761560802V314804mm3/05.1cmg查表选PS的密度为：gm54.15804.1405.1塑件质量为：二、注塑机型号和型腔数目的确定采用一模两腔的结构形式，考虑塑件所需模具的外形尺寸，注射时所需的注射压力等因素，初选注塑机为XS-ZY-125。四、分型面的确定在模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的基本结构，一般应该根据分型面的选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。该塑件要求表面光滑、无毛刺，对表面有质量要求。选择如下图A分型面不利于表面质量的保证，但B分型面利于表面质量的保证，有助于模具复杂程度的降低，并减少模具加工的难度，便于塑件成型后的脱模。过程实施：（1）主流道设计根据《模具设计指导》查得XS-ZY-125型注塑机喷嘴的相关尺寸为：喷嘴前端孔直径：mmd4喷嘴喷嘴圆弧半径：mmr12根据模具主流道与喷嘴的关系mmrRmmdD)2~1()1~5.0(取主流道球面半径mmR13取主流道小端直径mmD5.4五、浇注系统的设计为了便于将凝料从主流道中拔出，主流道设计成圆锥形，锥度，内壁粗糙度小于0.4um。主流道长度由定模座板和定模板的厚度确定,暂定为60mm。mm6~2在此，取锥度为4°。为了使熔体顺利进入分流道，在主流道末端设计半径r=5mm的圆弧过渡。Ra（2）分流道设计分流道的形状和尺寸应该根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率、分流道长度等因素来确定。本塑件的形状简单，熔料填充型腔比较容易。根据型腔的排列方式可知分流道的长度较短，为了便于加工起见，选用截面形状为U形的分流道，查手册可选得：R=3mmh=7mm斜度取8°（3）浇口设计根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选择侧浇口比较合适。由于制品壁厚均匀，浇口位置在设计时可放在80尺寸中间位置处，在模具结构上采用组合式型芯、有利于填充、排气。故浇口采用截面为矩形的侧浇口，根据手册初选浇口尺寸长、宽、高为1mm、5mm、1mm，试模时进行修正。（4）拉料杆和冷料穴的设计为了使主流道凝料能顺利从主流道衬套中脱出，需要设计拉料杆和冷料穴。由于塑件材料位聚苯乙烯，比较脆，故不能采用倒锥形和圆环槽的冷料穴。可采用Z形或者带球头拉料杆的冷料穴。在选用冷料穴时，需要根据推出机构来确定。此处暂时选用Z形拉料杆的冷料穴。浇注系统结构图1.凹模的结构设计本模具采用一模两腔的结构形式，考虑加工的难易程度和材料的价值利用等因素，凹模拟采用整体嵌入式结构，根据塑件所设计的分流道和浇口的设计要求，分流道和浇口设置在凹模上，如下图所示。2.型芯的结构设计型芯主要是与凹模相结合构成模具的型腔，其凸模结构形式如图所示。六、成型零件的设计型芯、型腔结构图3.型芯、型腔的工作尺寸计算成型零件的工作尺寸计算时采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来计算。考虑到目前模具制造能力和成本因素，选用模具制造公差为。3/z计算过程与结果为：046.080mmSLLLZCPSSM15.00346.003014.80)46.075.0006.08080()43%(型腔长度尺寸：036.060mmSLLLZCPSSM12.00336.003009.60)36.075.0006.06060()43%(022.015mmSLLLZCPSSM07.00322.003093.14)22.075.0006.01515()32%(型腔深度尺寸：型腔宽度尺寸：本塑件材料为PS，PS成型性能优良，故而本模具可以不设置加热系统。热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快地传给模具，以使塑料可以冷却定型并可迅速脱模。为了缩短制品成型周期，一般需要设置冷却系统。冷却系统的设计如下：七、温控系统的设计PS（纯）塑料在料筒内的温度为170~190度，到模具内的塑料温度在180度左右，而塑件硬化后从模具型腔中取出时其温度在60度以下。由于PS流动性，易于成型，要求模温不太高，故采用常温水对模具进行冷却。由于冷却水道的位置、结构形式、孔径、表面状态、水的流速、模具材料等很多因素都会影响模具的热量向冷却水传递，精确计算比较困难。在实际生产中，通常都是根据模具的结构确定冷却水路，通过调节水温、水速来满足要求。无论多大的模具，水孔的直径不能大于14mm，否则冷却水难以成为湍流状态，以致降低热交换效率。一般水孔的直径可根据塑件的平均厚度来确定。平均壁厚为2mm时，水孔直径可取8～10mm；平均壁厚为2～4mm时，水孔直径可取10～12mm；平均壁厚为4～6mm时，水孔直径可取10～14mm。本塑件壁厚均为1.8mm，制品总体尺寸为80×60×15，较小，确定水孔直径为8mm。并在型腔上采用直流循环式冷却装置。由于动模、定模均为镶拼式，受结构限制，加图。由于塑件形状为矩形而且壁厚较薄。使用推杆推出容易在塑件底边留下推出痕迹，但不影响外观质量，可以采用。也可以选择推件板推出机构完成塑件的推出，这种方法结构简单、推出力均匀，塑件在推出时变形小、推出可靠。如果采用推件板推出，比较合适本产品的推出，但浇注系统中的拉料杆应该为球形拉料杆，还需增加一块推件板。结构分别如下：九、脱模机构的设计由于塑件形状为矩形，尺寸比较小，采用一模两腔的结构，所需模具周界尺寸不大，可以选用导柱导套作为导向机构。导柱导套导向机构有圆形的导柱导套和矩形的导柱导套。圆形导柱导套由于塑件所需模具为小型模具，故选用圆形的导柱导套。见总装图。十、导向机构的设计1.模架类型的确定本模具采用一模两腔的结构形式，型腔和型芯为组合式结构，推出机构为推杆推出，故选A2型模架。十一、模架的选择2.模板周界尺寸确定型腔在模板中布局图如下，确定M、N尺寸。（1）型腔侧壁厚度s的确定型腔侧壁厚度可以采用计算或者查表的方式得到。在此，采用查表的的方式得到。根据《模具设计指导》矩形型腔的侧壁厚度表6-15，根据矩形型腔内壁短边尺寸60，可得：整体式型腔壁厚为30~35；镶拼式型腔的凹模壁厚为10~11，模套壁厚为25~28.在此，采用的镶拼式结构，选凹模壁厚为11，模套壁厚为28。则s=39mm（2）模板周界尺寸的确定模板尺寸为：mmsM2371203931203mmsN15880392802在标准模架中选，可选模架周界尺寸为：160x250。3.A、B、C尺寸确定（1）A尺寸确定由图可以看出：A=15+h，h为型腔底板厚度，可通过经验数据或者计算得到。在此，利用公式计算。由于本制件为小型制件，故而采用强度计算方法。型腔底板厚度12143LLplh式中，为型腔内塑料熔体压力；为底板上承受成型压力部分的长度；为底板总长；为支架间距；为型腔材料许用压力。p1l1LLMPap5.24塑件材料为PS，查表5-2得知：支架间距等同于塑件的短边，故取：mmL60底板上承受成型压力部分的长度等同于塑件的长边，故取：mml801底板总长为模板的长度，模板长度为250mm，故mmL2501型腔材料许用压力MPa200型腔底板厚度mmLLplh29.10200250460805.243432121则A尺寸为：A=15+10.29=25.29mm考虑到要在型腔上设置冷却装置，根据模架数据，选A=50mm。（2）C尺寸确定C=制品高度+12+16+（5~10）mm=15+28+10=53mm在A尺寸所在范围内选择C，有63和80满足要求，选C=63mm。（3）B尺寸确定由A、C尺寸可以确定B尺寸有16、20、25、32。本模具无滑块，根据经验四个尺寸都满足要求，在此选B=25mm。综上所述，可知模架为A2-160250-43-Z2。4、模具高度H尺寸确定H=72+A+B+C=72+50+25+63=210mm故模具高度为210mm。1.成型零件模具材料的确定本塑件比较简单，成型零件只有型芯和型腔，结构比较简单，性能要求不高，故可以选用的材料比较多。型腔和型芯需要承受塑料熔体的冲刷和高温作用，由于是大批量生产，因此要求材料的耐磨性要好。在此，型芯和型腔材料均选用CrWMn。十二、模具材料的确定2.结构零件模具材料的确定结构零件中，标准件的材料根据国家标准执行，非标件的材料在保证使用质量的情况下，根据材料的成本来选用。具体材料如下图所示。十二、模具材料的确定2.流道凝料质量计算（1）主流道凝料质量计算主流道凝料小端直径为4.5mm，大端直径为9mm，长度为70mm，按照圆柱来估算得：glm52.101005.170)295.4(14.3r322主一、注射量的校核1.制品质量计算前面计算得：单个制品质量为15.54g。一模两腔结构，故制品总重为15.54×2=31.08g。.800mm十三、校核模具与注射机的有关尺寸二、注射压力的校核查课本附表4可得：纯PS塑料成型所需的注射压力为60-110MPa。查《模具设计指导》表6-24得：注射机XS-ZY-125的注射压力为120MPa。60-110120。故XS-ZY-125注射机满足要求。0pp三、锁模力的校核查《模具设计指导》表6-24得：注射机XS-ZY-125的锁模力为900kN。塑件在分型面上的投影面积为：则：故XS-ZY-125注射机满足要求。0FA分模pF250103076080Amm分MPap5.24模kNkNF900F75.1221050105.2403四、模具闭合厚度的校核查《模具设计指导》表6-24注射机XS-ZY-125得：模具厚度H为210mm。则：故XS-ZY-125注射机满足要求。maxminHHHmmH200minmmH300max300200H五、开模行程的校核由于XS-ZY-125注射机的合模机构是液压机械联合作用的，其最大开模行程与模具厚度无关，其行程由连杆机构（或者移模缸）的最大冲程决定。按照下式进行校核。SHH)10~5(211H为