1、分油套注塑模设计说明书1、塑件成型工艺分析1.1塑件图材料：PA66图1.1分油套塑件图1.2塑件的分析(1)外形尺寸 该塑件壁厚3mm塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长， 适合于注塑成型。(2)精度等级 每个尺寸的公差不一样，按参考资料，取实际公差进行计算。(3)脱模斜度PA66成型收缩率1%-2.0%,按参考资料选择该塑件上型芯的脱 模斜度为2040和凹模的脱模斜度为2540。1.3 PA66的性能分析(1)使用性能综合性能好，冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电气性能 良好；易于成型和机械加工，适合制作一般零件。(2)成型性能1)吸湿性强，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要
2、求长时间预热干燥。2)模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推出力过大或机 械加工时塑件表面呈现白色痕迹。(3)PA66的主要性能指标表1.1 PA66的性能指标密度/kg dm*1.10拉伸屈服强度（Mpa89.5比体积/ dm3 kg二0.91抗弯强度（MPa126吸水率（%0.9 1.6拉伸弹性模量（MPa3 31.25如0 2.880熔点/ C250265抗压强度（MPa89.5计算收缩率（%）1.5弯曲弹性模量（MPa3 3203如01.4 PA66注射过程及工艺参数1.4.1注射成型过程（1） 成型前的准备。对PA66的色泽、粒度和均匀度等进行检验，由于 PA66 吸水
3、性较大，成型前应进行充分的干燥。（2） 注射过程。塑件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型腔成型，其过程可分为冲模、压实、保压、倒流和冷却 五个阶段。（3） 塑件的后处理。处理的介质为油、水或盐水，处理温度为 90100C，处 理时间为4h。1.4.2注射工艺参数（见参考资料4260页）（1） 注射机：螺杆式，螺杆转数为2050r/min。（2） 料筒温度C）:后段240250中段255285 前段260300（3） 喷嘴温度（C） : 250260（4） 模具温度（C） : 60110（5） 注射压力（MPa： 80130（6） 成型时间（s）: 30 （
4、注射时间取2.0，冷却时间20,辅助时间8）1.4.3尺寸精度按GB/T14486-1993标准（塑料模具技术手册），塑料件尺寸精度分为7级。 本塑件所用材料为PA66塑料，由此查塑料模具设计手册可知，本塑件宜选用MT6 级精度。零件具体尺寸及其公差值可详见零件图。 塑件尺寸精度于模具的制造精 度密切相关，尤以小型精密塑件为甚。从模具制造精度对塑件精度的影响可知， 模具制造允许误差和塑件尺寸公差之间具有对应的关系， 由塑件零件图可得，模具精度等级为IT7。1.4.4圆角从塑件可知，该塑件内外表面的转折处都设计了圆角。其采用圆角不仅降低 了应力集中系数，提高了抗冲击、抗疲劳能力，而且改善了塑料熔
5、体的流动充模 性能，减少了流动阻力。降低了局部的残余应力，防止开裂和翘曲，也使塑料件 外形流畅美观。而且成型对应的圆角，提高了模具型腔也有了成型零件的强度。 根据圆角半径与塑件壁厚的关系（参考资料1 P40），本设计中塑件壁厚为3mm则内圆角半径 R=0.5T=0.5 X 3=1.5mm 内圆角半径 R=1.5T=1.5 X 3=4.5mm2拟定模具结构形式2.1分型面位置确定通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在分油套截面积最大且有利于开模取出塑件的端面，其位置如图2.1所示。卜卜e -H图2.12.2型腔数量与排列方式的确定2.2.1型腔数目的确定为了使模具与注射机的生产能力相匹配， 提高
6、生产效率和经济性，并保证塑 件的精度，模具设计时应确定型腔数目。该塑件采用的精度一般在34级之间，且采用侧向抽芯，侧型芯有 12个, 同时考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本费用 等因素，初步定为一模一腔结构形式。2.2.2型腔排列形式的确定因为是一模一腔的形式，故型腔通过浇注系统从压力中心中取得所需的压 力，以保证塑料熔体均匀地充满型腔，使塑件内在质量均匀。2.2.3模具结构形式的确定从上面的分析可知，本模具设计为一模一腔，居中安置，根据塑件结构形 状，推出机构拟采用三脚顶套推出的推出形式。 浇注系统设计时，流道采用平衡 式，浇口采用轮辐式浇口，且开设在分型面上。因
7、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和支撑板。由上综合分析可确定 选用单分型面注射模。2.3注射机型号的确定2.3.1注射量的计算通过Pro/E建模分析可得塑件体积：V塑 =22.59 cm3塑件质量：m塑=p V塑 =1.10 X 22.59g=24.85g2.3.2浇注系统凝料体积的初步估算浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照 塑件体积的0.21倍来估算。由于本次采用流道简单并且较短，因此浇注系统 的凝料按塑件体积的0.2倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为3 3V总=血 X( 1+0.2 ) =22.59 X 1.
8、2 cm =27cm2.3.3选择注射机根据上面计算得出一次性注入模具型腔的塑料总体积 V总=27cm3，结合公式则有：V总/0.8=27/0.8=33.75 cm3。根据以上计算，初步选定公称注射量为125cm3，注射机型号为 XS-ZY-125,其主要技术参数(参考资料1第311 312 页)表2.1 XS-ZY-125 技术参数理论注射容量/ cm3104注射行程/mm160螺杆柱塞直径/mm30最大模具厚度/mm300V注射压力/MPa: 150最小模具厚度/mm200 :注射形式螺杆式锁模形式液压-机械螺杆转速/r min二10 140模板最大行程/mm300锁模力/kN9X 10喷
9、嘴球半径/mm12拉杆内间距/mm260X 360喷嘴口孔径/mm4机器外形尺寸3.34 X 0.75 X 1.55定位圈尺寸/mm1002.3.4注射压力校核PA66注射压力为75120MPa这里取P0=100MPa该注射机的公称注射压力P公 =150MPa注射压力安全系数k1=1.3，则：k1 Pg=1.3 X100=130v P公，所以，注射机注射压力合格。2.3.5锁模力校核(1)塑件在分型面上的投影面积 A塑，则2 2 2A塑 二二 25 -二 20 =706.5 mm(2)浇注系统在分型面上的投影面积 A浇，即流道凝料在分型面上的投影面积A浇数值，A浇是塑件在分型面上的投影面积 A
10、塑的0.20.5倍。由于本设计流道简单，因此流道凝料投影面积可以适当取小一些。这里取 A浇=0.2 A塑 o(3) 塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积 A总，则2A总=A塑 + A浇=A塑 +0.2 A塑 =1.2 A塑 =847.8 mm(4)模具型腔内的胀型力F胀，则F胀=人总 X P模 =847.8 X 35N=29.67kN其中，P模是型腔的平均计算压力值。P模是模具型腔内的压力，通常取注射 压力的20%40%大致范围为2540MPa对于粘度较大的精度较高的塑料制 品应取较大值。这里取P模 =35MPa查表2.1可得该注射机的公称锁模力 F锁=900KN锁模力安全系数为k2=1.1
11、1.2，这里取 k2=1.2，贝Uk2 X F胀=1.2 X 29.67=35.604KN F锁，所以，注射机锁模力合格。3浇注系统的设计3.1主流道设计3.1.1主流道尺寸的确定(1) 主流道的长度：由于本模具较小，故初取 L主=20mm(2) 主流道小端直径：4=注射机喷嘴尺寸+ (0.51) mm=4+1=5mm(3)主流道大端直径：D =d+2L主tan兰6mm式中口 =4 =；23.1.2主流道的凝料体积3 mm3 3=435.675 mm 0.44 cm3.1.3主流道当量半径Rn = 3 mm=2.625mm23.1.4主流道浇口套的形式主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处
12、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浇口套与定位圈 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材进行单独加工和热处理。本设计中采用 T10A热处理淬火表面硬度为5055HRC （参考资料1第308页）。其图如下：3.2分流道的设计3.2.1分流道的布置形式在设计时应考虑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, 同时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡，因此采用轮辐式分流道。3.2.2分流道的长度由于流道设计简单，根据型芯结构设计，分流道较短，故设计时可适当选小 一些。此处单边分流道长度L分
13、取19mm3.2.3分流道的当量直径因为该塑件的质量 m塑=p V塑 =1.10 X 22.59g=24.85g v 200g，根据经验公式（参考资料1第94页）可得，分流道的当量直径为D分=0.2654._m4 L =0.2654 24.854 1 9 = 2.76mm 324分流道的截面形状常用的分流道截面形状有圆形、梯形、U形、六角形等为了便于加工和凝料 的脱模，分流道大多设计在分型面上。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。其尺寸如图 3.1所示：3.2.5分流道截面尺寸设梯形的下底宽度为x,底面圆角的半径R=1mm并查表得，取梯形的高 h=3.5
14、mm则该梯形的截面积为A (x+x +2 =3.5tan8)h (，中 Q o cA分 (x 3.5tan8 ) 3.52再根据该面积与当量直径为2.6m m的圆面积相等，可得(x+3.5ta门8)汇3.5=巴分=3.14显2.76 ，即可得：x1.22mm 则梯形的上44底约为2.2mm3.2.6凝料体积(1)分流道的长度L分 = 19X 4mm=76mm1 22+2 2(2) 分流道截面积 A分 =122 22 3.5=5.99 mm22(3)凝料体积 V分二 L分A 分=76 X 5.99 mm3 =455.24 mm33.2.7校核剪切速率(1)确定注射时间查表(参考资料1第95页)可
15、取t= 2.0s(2)计算分流道体积流量V分 + V 塑 0.455 +22.59 一 小 3,q 分 11.52 cm /st 2(3)校核剪切速率(参考资料1第95页)该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切 5 1025 103之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格3.2.8分流道的表面粗糙度和脱模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取 Ra1.252.5um即可，此处取Ra1.6um另外，其脱模斜度一般在510之间，这里取脱模斜度为8。3.3浇口的设计3.3.1浇口尺寸的确定（1） 计算浇口的深度。h= 0.7nt= 0.7 x 0.7 x 3mm=1.47m，式中，t是
16、塑件壁 厚，这里t=3mm n是塑料成型系数，对于 PA66其成型系数n=0.7。（2） 计算浇口的宽度。B =nt =0.7 x3mm=2.1mp式中，t是塑件壁厚，这里t=3mm n是塑料成型系数，对于PA66其成型系数n=0.7 （参考资料1第107页）。（3） 计算浇口的长度。查表（参考资料1第106107页）可知轮辐式浇口的 长度L浇一般选用0.752.5mm 这里取0.8mm3.3.2浇口剪切速率的校核（1）计算浇口的当量半径。由面积相等可得=Bh,由此矩形浇口的当量半径2.1 1.47 mm=0.992mm（2）校核浇口的剪切速率1） 确定注射时间 查表（参考资料1第95页）可知
17、，可取t=1.6s2） 计算浇口的体积流量3）计算浇口的剪切速率（参考资料1第95页）3.3 2.82 10003.14 0.9923该浇口的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率 5 1025 103s J之间,所以，浇口的剪切速率校核合格。3.4校核主流道的剪切速率（1）计算主流道的体积流量（2）计算主流道的剪切速率（参考资料1第95页）主流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率 5 1025103s-1之间，所以，主流道的剪切速率合格。3.5冷料穴的设计冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。 本设计仅有主流道
18、冷料穴，由于该塑件表面要求没有印痕，采用三脚顶套推出塑件，故采用与之相匹配的球头冷 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。4成型零件的结构设计和计算4.1成型零件的结构设计4.1.1凹模的结构设计凹模是成型塑件外轮廓的零件。根据需要有以下几种结构形式：整体式、整 体嵌入式、组合式和镶拼式四种。本设计中根据塑件的结构及其对模具的结构要 求选用整体式凹模。如图4.1所示（具体数据见零件图）：图4.14.1.2凸模的结构设计凸模（即型芯）是成型塑件内部表面的成型零件， 通常可分为整体式和组合 式两种类型。通过对塑件的结构分析可知，该塑件的型芯包括成型零件内表面的 大型芯和12
19、个侧型芯。因塑件包紧力较大，所以将大型芯设在动模部分。4.2成型零件钢材的选用根据对成型塑件的综合分析，对于成型塑件外圆筒的凹模来说，由于脱模时 与塑件的磨损严重，因此钢材选用高合金工具钢 Gr12MoV而对于成型内圆筒的 型芯和侧面圆孔的侧向型芯而言， 型芯较小，但型芯需散发的热量比较多，磨损 也比较严重，因此，也采用Gr12MoV型芯中心通冷却水冷却，如图4.2所示（具体数据见零件图）：图4.24.3成型零件工作尺寸的计算4.3.1影响工件尺寸的因素（1） 塑件的公差塑件的公差按规定取单向极限制，制品的外轮廓尺寸公差取负值 “-”，制 内腔尺寸取正值“ +”，而制品孔中心距尺寸公差按对称分
20、布原则计算，取“ + ”。（2） 模具制造公差11 1 1模具制造公差可取塑件公差的1丄，即，二=（-）36 3 6（3） 模具的磨损量1 1对于一般的中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的 -，即，。=丄66(4)塑件的收缩率塑件成型后的收缩率与多种因素有关，通常按平均收缩率计算，即,maxcp(5)模具在分型面上的合膜间隙由于注射压力及模具分型面平面度的影响，会导致动模、定模注射时存在着一定的间隙。一般当模具分型面的平面度较高、 表面粗糙度较低时塑件产生的边也小。飞遍厚度一般应小于 0.020.1mm4.3.2成型零件工作尺寸的计算般情况影响零件及塑件公差的主要因素是模具的制造公差 z，塑件
21、的收缩率S和模具磨损量:c这三项塑件的尺寸公差取 MT6塑件PA66的收缩率scp = Smax；Smin =1.5%(1)凹模径向尺寸50 50.1600.32Q rLM = (LS LsScp ：)0心4, 1Ls=50.16，二=0.32，取z =4LM =(50.16 50.16 1.5%-3 0.32)。0.08 = 49.940.084帖6 46.1600.323帝Lm =(Ls Ls% -;6z41Ls =46.16， =0.32，取z =4Lm = (46.16 46.16 1.5%0.32)。0.08 = 46.61。0.08(2)凹模深度尺寸5 5.26；52Hm =(Hs
22、 HsScp -彳 J。31Hs=5.26，. : =0.52，取:.z =4Hm = (5.26 5.26 1.5% - 2 0.52)00.1 4.99013355 55.2600.52Hm =(Hs HsScp 一 2：)0z31H s =55.26，. : =0.52，取、z =4.H m = (55.26 55.26 1.5%-? 0.52)。0.13 = 55.74。0.133(3)孔中心到成型面尺寸25 25 _ 0.26lm Ls LsScp，取 c =46Lm =(Ls LsScp -二)-74 21Ls =25， : =0.52，取、z=：40 02 0 13Lm = (2
23、5 25 1.5% ) 25.37 _ 0.074 2(4)型芯径向尺寸40 39.8400.32Lm七s LsScp冷讥1Ls =39.84 , . =0.32，取、z =43Lm = (39.84 + 39.84.5%+ 0.32)纭.08 =4O.68L).0855 54.7400.522Hm =(Hs HsScp 3 ：)；3 , 1H s =54.74， =0.52，取 z =42二 HM =(54.74 + 54.74.5%+沁0.52)角3 =55.91：.133(6)侧型芯径向尺寸5 4.840.3230LM - (LS LsScp )上4, 1Ls =4.84，丄=0.32，
24、取 Hz = 二43二 LM =(4.84+4.84x1.5%+xO.32)；08 =5.15；084(7)侧型芯高度尺寸3 2.74 严2 Hm =(Hs HsScp 3：)z31 H s=2.74， : =0.52，取、z =42二 HM =(2.74 + 2.74x1.5% + x 0.52)；.13 =3.10；.1334.3.3成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算(1)凹模侧壁厚度的计算凹模侧壁厚度与型腔内压强及凹模的深度有关。(参考资料1第129页)初选 160mm勺圆形模架。凹模侧壁厚度计算：3 ph41r=(3 35 55452 2.1 10 0.0211)3=47.76mm式中，
25、p是型腔压力(MPa； E是材料弹性模量(MPa； h=W W是影响变形的最大尺寸，而h = 55mm, 6p是模具刚度计算许用变形量1h = 0.35W5 0.001Wp =25 i1 =0.021mm(2)动模垫板厚度的计算动模垫板厚度和所选模架的两个垫块之间的跨度有关。垫块之间的跨度大约为160mm-32mm-32mm=96nim么，根据型腔布置及型芯对动模垫板的压力就可以计算得到动模垫板的厚度，即式中(参考资料1第131页),是动模垫板刚度计算许用变形量1:.p=25i1=25 (0.35 965 0.001 96)mm = 0.024mm ； L 是两个垫块之间的距离,约96mm L
26、1是动模垫板的长度，取160mm A是型芯投影到动模垫板上的面积314注 402=1256mm24Tn =(4)3T垫板可按照标准厚度取25mm5模架的选择5.1模板尺寸的确定各模板尺寸根据标准选取如下：(参考资料1第218219页)定模板 160mrK 20mm转盘 150mM 40mm动模板 150mrK 80mm动模垫板 150mr 25mm模脚圈 150mrK 100mm综上所述，模架结构形式以 A1型标准模架为参考。其外形尺寸 160m材245mm根据所选注射机来校核模具设计的尺寸。(1)模具平面尺寸 160mm： 260mM 360mm校核合格。(2)模具高度尺寸200mrK 22
27、5mm： 300mm校核合格。(3)模具的开模行程S H2 +(510)mm=890mm：300m(开模行程)，校核合格。所以本模具所选注射机完全满足使用要求。6侧向抽芯机构的设计6.1侧向抽芯尺寸计算实际设计中，将销钉的轨道设计成为半径很大的圆弧，在此，将小段圆弧 直接作为直线来设计，简化计算。图6.1销钉轨道简化图如图所示，销钉在竖直方向上移动3mm即可将侧型芯抽出，这里设计向上 移动5mm则移动轨迹长度约为8.66mm这里滑销采用 8X60。7导向机构的确定7.1导柱的设计(1)导柱的布置形式导柱应均匀分布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距 离，常取导柱中心到模具边缘距离
28、为导柱直径的 11.5倍，以保证模具强度。本模具采用倒装的形式，布置位置按标准模架所规定的位置。(2)导柱的长度为保证合模时是导柱先进入导套起先导向的作用，本设计中模架的导柱先 用较长的长度。(3)导柱的选材导柱应具有足够的耐用磨度和强度，常采用 20钢经渗碳淬火处理或T8、T10钢经淬火处理，硬度为5055HRC导柱和导套配合部分表面粗糙度为 Ra0.8Ra0.4卩m固定部分的表面粗糙度为 Ra0.8卩m本设计中导柱的材料选 为T10A钢。(4)导柱的形状本设计中，为了实现十二向抽芯，采用斜导块使转盘转动实现抽芯，如图 所示，斜导块倾角取8。图7.1斜导块形状由于只有转盘实现转动，故斜导块分
29、为三部分设计。 第一部分：垂直部分钳在定模板取 15mm由螺钉固定;第二部分：斜导块部分。由侧向抽芯尺寸计算可知，滑销移动轨迹长度约为8.66mm那么有几何关系可得：斜导块倾斜移动方向距离为 10mmsin 8于是就有 L二 10 72mm第三部分：垂直部分取20mm固定用内六角螺钉采用 M8X 20。7.2导套的设计导向孔可带导套，也可以不带导套，带导套的导向孔用于生产批量大或导向 精度高的模具。无论是带导套还是不带导套的导向孔， 都不应设计为盲孔（盲孔 会增加模具闭合时的阻力，并使模具不能紧密闭合）带导套的模具应采用阶带肩 导柱。本设计中采用导向孔导向。8脱模机构的确定8.1脱模机构的设计根据脱模机构的设计原则，结合本设计中塑件的结构特点及其他成型零件的形状，本设计采用三脚顶套脱模机构。三脚顶套形状如图 8.1 （具体数据见零件图）：图8.18.2脱模力的计算r 20圆柱大型芯脱模力的计算（参考资料1第143页）因为，二二6.67t 3v 10,此处视塑件为厚壁圆筒塑件。其脱模力的计算为：匚 2 二rESL（ f tan JF 二（1 + 4 +kjk23 4=2x
