注塑成型模具设计课件.ppt

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1、注射模设计步骤与实例1 11 注射模设计基本程序l l1 1了解塑件的技术要求了解塑件的技术要求l l2 2根据塑件形状尺寸，估算塑件体积和重量根据塑件形状尺寸，估算塑件体积和重量l l3 3分析塑件，确定成形方案分析塑件，确定成形方案l l4 4绘制方案草图绘制方案草图l l5 5设计计算设计计算 l l6 6绘制模具设计总装图绘制模具设计总装图l l7 7绘制零件工作图绘制零件工作图l l8 8，经过全面审核后投产加工，经过全面审核后投产加工2 22 注射模设计实例塑料制品如图，大批量生产，试进行塑件的成型工艺和模具设计。塑料制品如图，大批量生产，试进行塑件的成型工艺和模具设计。图1 电流

2、线圈架零件图 3 32.1 2.1 塑件的工艺分析塑件的工艺分析l l塑件的原材料分析塑件的原材料分析 塑件的材料采用增强聚丙烯塑件的材料采用增强聚丙烯pppp，属热塑性塑料。，属热塑性塑料。从使用性能上看，该塑料具有刚度好、耐水、耐热从使用性能上看，该塑料具有刚度好、耐水、耐热性强，其介电性能与温度和频率无关，是理想的绝性强，其介电性能与温度和频率无关，是理想的绝缘材料；从成型性能上看，该塑料吸水性小，熔料缘材料；从成型性能上看，该塑料吸水性小，熔料的流动性较好，成型容易，但收缩率大。另外，该的流动性较好，成型容易，但收缩率大。另外，该塑料成型时易产生缩孔、凹痕、变形等缺陷，成型塑料成型时易

3、产生缩孔、凹痕、变形等缺陷，成型温度低时，方向性明显，凝固速度较快，易产生内温度低时，方向性明显，凝固速度较快，易产生内应力。因此，在成型时应注意控制成型温度，浇注应力。因此，在成型时应注意控制成型温度，浇注系统应较缓慢散热，冷却速度不宜过快。系统应较缓慢散热，冷却速度不宜过快。4 4l l塑件的结构工艺性分析塑件的结构工艺性分析 uu结构分析结构分析 从零件图上分析，该零件总体形状为长方形，在宽度从零件图上分析，该零件总体形状为长方形，在宽度方向的一侧有两个高为方向的一侧有两个高为8.5mm8.5mm，半径为，半径为R5mmR5mm的两个凸耳，在的两个凸耳，在两个高度为两个高度为12mm12

4、mm、长、宽分别为、长、宽分别为1717 14mm14mm的凸台上，一个的凸台上，一个带有带有4.14.1 1.2mm1.2mm的凹槽对称分布，另一个带有的凹槽对称分布，另一个带有4.5X1mm4.5X1mm的凸的凸台对称分布，该零件属于中等复杂程度。台对称分布，该零件属于中等复杂程度。uu尺寸精度尺寸精度 该零件重要尺寸如：该零件重要尺寸如：12.1mm12.1mm、12.1 mm12.1 mm、15.1mm15.1mm、15mm15mm等精度为等精度为3 3级，次重要尺寸如：级，次重要尺寸如：13.5 mm13.5 mm、17mm17mm、10.5mm10.5mm、14mm14mm等的尺寸

5、精度为等的尺寸精度为4 45 5级。级。uu壁厚壁厚 壁厚最大处为壁厚最大处为1.3mm1.3mm，最小处为，最小处为0.95mm0.95mm，壁厚差为，壁厚差为0.35mm0.35mm，较均匀，有利于零件的成型。，较均匀，有利于零件的成型。uu表面质量表面质量 该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，内部不得有导该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，内部不得有导电杂质外，没有特别的表面质量要求，查表可取塑件表面粗糙电杂质外，没有特别的表面质量要求，查表可取塑件表面粗糙度度Ra1.6Ra1.6，对应模具成型零件工作部分表面粗糙度为，对应模具成型零件工作部分表面粗糙度为Ra0.40.8Ra0.40.8，故

6、比较容易实现。，故比较容易实现。5 5uu脱模斜度脱模斜度 该塑件为开口壳类零件，深度较浅且大圆弧过渡，脱该塑件为开口壳类零件，深度较浅且大圆弧过渡，脱模容易，故不需考虑脱模斜度。模容易，故不需考虑脱模斜度。uu加强筋加强筋 该塑件结构较为复杂，自身结构具有加强筋作用，强度该塑件结构较为复杂，自身结构具有加强筋作用，强度足够。足够。uu圆角圆角 该塑件对圆角没有提出要求，结构工艺性较差，不利于塑该塑件对圆角没有提出要求，结构工艺性较差，不利于塑件的成型，建议与用户协调在满足使用要求的前提下在料流转件的成型，建议与用户协调在满足使用要求的前提下在料流转角处增设圆角；如果不行，模具成型零件应采用组

7、合式结构，角处增设圆角；如果不行，模具成型零件应采用组合式结构，避免应力集中。避免应力集中。uu孔孔 该塑件有两个该塑件有两个13.513.5 12mm12mm通孔，型芯结构简单，便于安放通孔，型芯结构简单，便于安放uu侧孔和侧凹侧孔和侧凹 该塑件在宽度方向的一侧有两个该塑件在宽度方向的一侧有两个4.54.5 1mm1mm的凸耳的凸耳及两个及两个4.14.1 1.2mm1.2mm的凹槽，因此，模具设计时必须设置侧向分的凹槽，因此，模具设计时必须设置侧向分型抽芯机构型抽芯机构uu通过以上分析可见，该塑件结构属于高精度、中等复杂程度。通过以上分析可见，该塑件结构属于高精度、中等复杂程度。要严格控制

8、影响塑件精度各个因素，如通过严格控制成型过程要严格控制影响塑件精度各个因素，如通过严格控制成型过程中聚丙烯的收缩率的波动、提高模具成型零件的制造精度等。中聚丙烯的收缩率的波动、提高模具成型零件的制造精度等。塑件结构工艺性较为合理，成型零件采用组合式模具结构，侧塑件结构工艺性较为合理，成型零件采用组合式模具结构，侧向凸台和侧孔需用侧向分型抽芯机构成型。向凸台和侧孔需用侧向分型抽芯机构成型。6 62.2 2.2 计算塑件的体积和质量计算塑件的体积和质量l l计算塑件的质量是为了选用注射机及确定型腔数。经计算塑计算塑件的质量是为了选用注射机及确定型腔数。经计算塑件的体积为件的体积为V V4087mm

9、4087mm3 3；计算塑件的质量：根据设计手册；计算塑件的质量：根据设计手册可查得增强聚丙烯的密度为可查得增强聚丙烯的密度为 1.04kg1.04kgcm3cm3。l l故塑件的质量为故塑件的质量为W=V=4.25gW=V=4.25gl l采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸、注射时所需压采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸、注射时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注射机为力和工厂现有设备等情况，初步选用注射机为XS-Z-60XS-Z-60型。型。7 72.3 2.3 塑件注射工艺参数的确定塑件注射工艺参数的确定l l根据设计手册并参考工厂实际使用情况，增强聚丙根据设计手册并参考工厂

10、实际使用情况，增强聚丙烯的成型工艺参数可作如下选择：成型温度为烯的成型工艺参数可作如下选择：成型温度为230230290290；注射压力为；注射压力为7070140MPa140MPa。上述工艺参。上述工艺参数在试模时可作适当调整。数在试模时可作适当调整。8 82.4 2.4 注射模的结构设计注射模的结构设计l l分型面选择分型面选择l l确定型腔的排列方式确定型腔的排列方式 该塑件为机内骨架，表面质量无特殊要求，但在绕线的过程中上端面与工人手指接触较多，因此上端面最好自然形成圆角；且垂直于轴线的截面形状比较简单与规范，故选择如图所示的水平分型面。拟采用一模两件，考虑浇注系统、模具结构的复杂成程

11、度等因素，拟采用如图所示的型腔排列方式，其最大优点是便于设置侧向分型抽芯机构。其缺点是熔料进入型腔后到另一端的料流长度较长，但因本塑件较小，故成型时没有太大的影响。图2图39 9l l主流道设计主流道设计 根据设计手册查得根据设计手册查得XS-Z-60XS-Z-60型注射机喷嘴的有关尺寸为喷嘴型注射机喷嘴的有关尺寸为喷嘴前端孔径前端孔径d d1 14mm4mm；喷嘴前端球面半径；喷嘴前端球面半径S SR1R112mm12mm。l l根据模具主流道与喷嘴根据模具主流道与喷嘴S SR RS SR1R1+(1+(12)mm2)mm及及d=dd=d1 1+(0.5+(0.51)mm1)mm，取主流，取

12、主流道球面半径道球面半径 S SR R13mm13mm，小端直径，小端直径d d4.5mm4.5mm。l l为了便于将凝料从主流道中拨出，将主流道设计成圆锥形其斜度为为了便于将凝料从主流道中拨出，将主流道设计成圆锥形其斜度为1 13 3，经换算得主流道大端直径经换算得主流道大端直径 D=8.5mmD=8.5mm。为了使熔料顺利进入分流道，可在。为了使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径主流道出料端设计半径 r=5 mmr=5 mm的圆弧过渡。的圆弧过渡。l l分流道设计分流道设计 分流道的形状及尺寸，应根据塑件的体积、壁厚、形状的复分流道的形状及尺寸，应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂

13、程度、注射速率、分流道长度因素来确定。本塑件的形状不算太复杂，杂程度、注射速率、分流道长度因素来确定。本塑件的形状不算太复杂，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，选用截面形状为了便于加工起见，选用截面形状为半圆形半圆形分流道，取分流道，取R R4 mm4 mm。l l浇口设计浇口设计 根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口侧浇口较为理想。较为理想。设计时考虑选择从壁厚为设计时考虑选择从壁厚为1.3mm1.3mm处进料，料由厚处往薄处流，而且

14、在模具处进料，料由厚处往薄处流，而且在模具结构采用取镶拼式型芯，有利于填充、排气。故采用截面为矩形的侧浇口，结构采用取镶拼式型芯，有利于填充、排气。故采用截面为矩形的侧浇口，初选尺寸为初选尺寸为1 1 0.8 0.8 0.6mm(b 0.6mm(b l l h)h)，试模时修正。，试模时修正。l l(3)(3)浇注系统设计浇注系统设计1010l l本例的塑件侧壁有一对小凹槽和小凸台，它们均垂直于脱模本例的塑件侧壁有一对小凹槽和小凸台，它们均垂直于脱模方向，阻碍成型后塑件从模具脱出。因此成型小凹槽台的零方向，阻碍成型后塑件从模具脱出。因此成型小凹槽台的零件必须做成活动的型芯，即须设置抽芯机构。本

15、模具采用件必须做成活动的型芯，即须设置抽芯机构。本模具采用斜斜导柱导柱抽芯机构。抽芯机构。l l确定抽芯距确定抽芯距 抽芯距一般应大于成型孔抽芯距一般应大于成型孔(或凸台或凸台)的深度，本的深度，本例中塑件小孔壁厚、小凸台高度相等，均为：例中塑件小孔壁厚、小凸台高度相等，均为：(14(1412.1)12.1)2=0.95(mm)2=0.95(mm)l l另加另加3 35mm5mm的抽芯安全系数，可取抽芯距的抽芯安全系数，可取抽芯距S S抽抽4.9mm4.9mm。l l确定斜导柱倾角确定斜导柱倾角 斜导柱的倾角是斜抽芯机构的主要技术斜导柱的倾角是斜抽芯机构的主要技术参数之一，它与抽拔力以及抽芯距

16、有直接关系，参数之一，它与抽拔力以及抽芯距有直接关系，般取般取=15=15 2020，本例中选取，本例中选取 2020。l l确定斜导柱的尺寸确定斜导柱的尺寸 斜导柱的直径取决于抽拨力及其倾斜斜导柱的直径取决于抽拨力及其倾斜角度，可按设计资料的有关公式进行计算，本例采用经验估角度，可按设计资料的有关公式进行计算，本例采用经验估值，取斜导柱的直径值，取斜导柱的直径d=14mmd=14mm。斜导柱的长度根据抽芯距、。斜导柱的长度根据抽芯距、固定端模板的厚度、斜销直径及斜角大小确定（参见斜导柱固定端模板的厚度、斜销直径及斜角大小确定（参见斜导柱长度计算公式）。长度计算公式）。l l由于定模板座和上凸

17、模固定板尺寸尚不确定，初定由于定模板座和上凸模固定板尺寸尚不确定，初定 25mm25mm，D=20mmD=20mm，计算后，取，计算后，取L L55mm55mm。如果以后。如果以后，有变化，则再修正有变化，则再修正L L的长度。的长度。l l(4)(4)抽芯机构设计抽芯机构设计1111l l滑块与导槽设计滑块与导槽设计 l l滑块与侧型芯滑块与侧型芯(孔孔)的连接方式设计的连接方式设计 本例中侧向抽芯机构主要是本例中侧向抽芯机构主要是用于成型零件的侧向孔和侧向凸台，由于侧向孔和侧向凸台的用于成型零件的侧向孔和侧向凸台，由于侧向孔和侧向凸台的尺寸较小，考虑到型芯强度和装配问题，采用组合式结构。型

18、尺寸较小，考虑到型芯强度和装配问题，采用组合式结构。型芯与滑块的连接采用镶嵌方式。芯与滑块的连接采用镶嵌方式。l l滑块的导滑方式滑块的导滑方式 本例中为使模具结构紧凑，降低模具装配复本例中为使模具结构紧凑，降低模具装配复杂程度，拟采用整体式滑块和整体导向槽的形式。为提高滑块杂程度，拟采用整体式滑块和整体导向槽的形式。为提高滑块的导向精度，装配时可对导向槽或滑块采用配磨、配研的装配的导向精度，装配时可对导向槽或滑块采用配磨、配研的装配方法。方法。l l滑块的导滑长度和定位装置设计滑块的导滑长度和定位装置设计 本例中由于侧芯距较短，故本例中由于侧芯距较短，故导滑长度只要符合滑块在开模时的定位要求

19、即可。滑块的定位导滑长度只要符合滑块在开模时的定位要求即可。滑块的定位装置采用弹簧与台阶的组合形式。装置采用弹簧与台阶的组合形式。1212图4 电流线圈架注射模 1一浇口套 2一上凹模镶块 3一定模座板 4一导柱 5一上固定板 6一导套 7一下固定板 8一推杆 9一支承板 10一复位杆 11一推杆固定板 12一推板 13一动模座板 14、16、25一螺钉 15一销钉 l7一型芯 18一下凹模镶块 19一型芯 20一楔紧块21一斜销 22一侧抽芯滑块 23一限位挡块 24一弹簧 26一整块 27、28一侧型芯 1313l l凹模结构设计凹模结构设计 本例中模具采用一模二件的结构形式，考虑加工的难

20、易程本例中模具采用一模二件的结构形式，考虑加工的难易程度和材料的价值利用等因素，凹模拟采用度和材料的价值利用等因素，凹模拟采用镶嵌式镶嵌式结构，见图结构，见图4 4，图，图4 4中件中件1818上的二对凹槽用于安放侧型芯。根据本例分流道与浇口的设计要求，分流上的二对凹槽用于安放侧型芯。根据本例分流道与浇口的设计要求，分流道和浇口均设在凹模镶块上。道和浇口均设在凹模镶块上。l l凸模结构设计凸模结构设计 凸模主要是与凹模结合构成模具的型座腔，其凸模和侧型凸模主要是与凹模结合构成模具的型座腔，其凸模和侧型芯的结构形式见图芯的结构形式见图4 4。l l下凹模镶块型腔侧壁厚度计算下凹模镶块型腔侧壁厚度

21、计算 下凹模镶块型腔为组合式矩形型腔，根据下凹模镶块型腔为组合式矩形型腔，根据组合式矩形侧壁厚度计算公式组合式矩形侧壁厚度计算公式l l l l 取取p=40MPa(p=40MPa(选定值选定值)；b=12mmb=12mm；l=16.95mml=16.95mm；HH1 1=12=121.3=10.7mm1.3=10.7mm；H=HH=H1 1+h=35.7mm+h=35.7mm；160MPa(160MPa(底板材料选定为底板材料选定为4545钢钢)。代人公式计。代人公式计算得：算得：S S强强=3.28mm=3.28mm。l l考虑到下模镶块还需安放侧型芯机构，故取下凹模镶块的外形尺寸为考虑到

22、下模镶块还需安放侧型芯机构，故取下凹模镶块的外形尺寸为80X50mm80X50mm。l l(5)(5)成型零件结构设计成型零件结构设计14142.5 2.5 模具设计计算模具设计计算l l本例中成型零件工作尺寸计算时均采用平均法计算。查表得增本例中成型零件工作尺寸计算时均采用平均法计算。查表得增强聚丙烯的收缩率为强聚丙烯的收缩率为S Sminmin=0.4=0.4，S Smaxmax=0.8=0.8，故平均收缩为，故平均收缩为S Scpcp(0.4+0.8)(0.4+0.8)2 20.60.6，考虑到工厂模具制造的现有条，考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取件，模具制造公差取zz 3

23、3。l l型腔和型芯工作尺寸计算。型腔和型芯工作尺寸计算。l l型腔侧壁厚度和底板厚度计算型腔侧壁厚度和底板厚度计算l l下凹模镶块底板厚度计算下凹模镶块底板厚度计算 根据组合式型腔底板厚度计算公根据组合式型腔底板厚度计算公式式 l l取：取：p=40MPap=40MPa；b=13.83mmb=13.83mm；l l90mm(90mm(初选值初选值)；B=190mm(B=190mm(根据模具初选外形尺寸确定根据模具初选外形尺寸确定)；160MPa(160MPa(底板底板材料选定为材料选定为4545钢钢)。得：。得：h h强强=10.5(mm)=10.5(mm)。l l考虑模具的整体结构协调，取

24、考虑模具的整体结构协调，取h h25mm25mm。1515l l上凹模型腔侧壁厚的确定上凹模型腔侧壁厚的确定 上凹模镶块型腔为矩形整体式型腔，上凹模镶块型腔为矩形整体式型腔，根据矩形整体式型腔侧壁厚度计算公式进行计算。由于型腔高根据矩形整体式型腔侧壁厚度计算公式进行计算。由于型腔高度度a a1.26mm1.26mm很小，因而所需的很小，因而所需的h h值也较小，故在此不作计算，值也较小，故在此不作计算，而是根据下凹模镶块的外型尺寸来确定。上凹模镶块的结构及而是根据下凹模镶块的外型尺寸来确定。上凹模镶块的结构及尺寸如图尺寸如图5 5所示。所示。图5 上凹模镶块的结构及尺寸16162.6 2.6

25、模具加热和冷却系统的计算模具加热和冷却系统的计算l l本塑件在注射成型时不要求有太高的模温，因而在模具上可本塑件在注射成型时不要求有太高的模温，因而在模具上可不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下设计计算。设定不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下设计计算。设定模具平均工作温度为模具平均工作温度为4040，用常温，用常温2020的水作为模具冷却的水作为模具冷却介质，其出口温度为介质，其出口温度为3030，单位时间注射质量，单位时间注射质量m=0.26Kg/hm=0.26Kg/h。l l查表得聚丙烯单位时间放出热焓量查表得聚丙烯单位时间放出热焓量q=59X10q=59X104 4J Jkgkg。

26、l l冷却水的体积流量冷却水的体积流量q qV V计算公式如下：计算公式如下：l l由上述计算可知，因为模具每分钟所需的冷却水体积流量较由上述计算可知，因为模具每分钟所需的冷却水体积流量较小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式冷却模具即可。小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式冷却模具即可。17172.7 2.7 模具闭合高度的确定模具闭合高度的确定l l根据支承与固定零件设计中提供的经验数据确定，定模座板：根据支承与固定零件设计中提供的经验数据确定，定模座板：HH1 125mm25mm；上固定板：；上固定板：HH2 225mm25mm；下固定板：；下固定板：HH3 340mm40mm；支承板：；

27、支承板：HH4 425mm25mm；动模座板：；动模座板：HH5 525mm25mm；根据推出行程和推出机构的结构尺寸确定垫块：根据推出行程和推出机构的结构尺寸确定垫块：HH6 650mm50mm。因而模具的闭合高度因而模具的闭合高度l l HHHH1 1+H+H2 2+H+H3 3+H+H4 4+H+H5 5+H+H6 625+25+40+25+50+2525+25+40+25+50+25190(mm)190(mm)18182.8 2.8 注射机有关参数的校核注射机有关参数的校核l l本模具的外形尺寸为本模具的外形尺寸为280280 l90l90 l90mml90mm。XS-Z-60XS-Z

28、-60型注射机模板型注射机模板最大安装尺寸为最大安装尺寸为350mm350mm 280mm280mm，故能满足模具的安装要求，故能满足模具的安装要求l l由上述的计算模具的闭合高度由上述的计算模具的闭合高度HH190mm190mm，XS-Z-60XS-Z-60型注射机型注射机所允许模具的最小厚度所允许模具的最小厚度l lHHminmin70mm70mm，最大厚度，最大厚度HHmaxmax200 mm200 mm，即模具满足，即模具满足HHminminHHHHmaxmax的安装条件。的安装条件。l l经查资料经查资料XS-Z-60XS-Z-60型注射机的最大开模行程型注射机的最大开模行程S S1

29、80 mm180 mm，满足，满足出件要求。出件要求。l l SHSHl l+H+H2 2+(5+(510)10)10+12+1010+12+1032(mm)32(mm)l l此外，由于侧分抽芯距较短，不会过大增加开模距离，注射机的此外，由于侧分抽芯距较短，不会过大增加开模距离，注射机的开模行程足够。开模行程足够。l l经验证，经验证，XS-Z-60XS-Z-60型注射机能够满足使用要求，故可采用。型注射机能够满足使用要求，故可采用。19192.9 2.9 绘制模具总装图和非标零件工作图绘制模具总装图和非标零件工作图l l模具总装图如图模具总装图如图4 4所示，零件图如图所示，零件图如图5 5所示。所示。2020小结l l主要讲解了热塑性塑料注射成型模具的结构特点、注射模设计的基本知识、模架的国家标准及选用方法以及注射模与注射机之间的关系，最后运用实例，介绍了注射模典型结构设计的全过程。2121