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骨架塑料模具设计说明书

目录

一工性分析艺 (2)

1、塑胶件的形状和尺寸： (2)

2、塑胶件的尺寸精度和外观要求： (3)

3、生产批量 (4)

4、其它方面 (4)

二材料性能分析 (4)

三注射机型号的选择及校核 (6)

1.设备选择 (6)

2. 注射机的校核 (7)

四行腔数目的确定及排布 (8)

1.型腔数目的确定 (8)

2.型腔的布局 (9)

五分型面的选择 (10)

六浇注系统的设计 (12)

（1）浇注系统设计原则 (12)

（2）浇注系统布置 (12)

（3）流道系统设计 (13)

（4）分流道截面形状确定 (15)

（5）冷料井及拉料杆设计 (16)

（6）浇口设计 (16)

（7）浇注系统的平衡 (17)

（8）排气系统设计 (17)

七成型零件的工作尺寸计算及结构形式 (18)

（1）凹模结构设计 (18)

（2）成型零件钢材的选用 (18)

（3）型腔侧壁和底板厚度计算 (21)

八导柱导向机构的设置 (23)

1. 导向结构的总体设计 (24)

2.导柱的设计 (24)

九推出机构的设计 (26)

1.侧向抽芯机构的设计 (26)

2.斜导柱斜角的确定 (28)

十温度调节系统的设置 (29)

1．冷却系统 (29)

2.冷却介质 (30)

3. 冷却系统设计原则 (30)

4.冷却回路的布置 (31)

5.冷却回路尺寸的计算 (31)

十一模架及其尺寸如下图： (34)

十二设计小结 (34)

十三参考文献 (35)

一工艺性分析

分析塑胶件的工艺性包括技术和经济两方面，在技术方面，根据产品图纸，只要分析塑胶件的形状特点、尺寸大小、尺寸标注方法、精度要求、表面质量和材料性能等因素，是否符合模塑工艺要求；在经济方面，主要根据塑胶件的生产批量分析产品成本，阐明采用注射生产可取得的经济效益。

1、塑胶件的形状和尺寸：

塑胶件的形状和尺寸不同，对模塑工艺要求也不同。其三维图如下：

由于该零件是左右两头大，中间小的结构若是从垂直方向设置分型面，则需要在中间部分进行侧向抽芯，同样，若是从水平方向设置分型面，因为中间的内孔也需要进行侧抽芯，故这是一个需要进行侧向抽芯的模具。

尺寸方面：本塑件除内孔尺寸0.2045.5+Φ（接近MT1,也就是最高的公差等级

标准，对于没有填料的尼龙材料，MT3就算是高精度的了）。和底部两两相距3.048±（近似MT5）

，直径为 3.5Φ的4个孔有公差要求之外，其他尺寸并无特别的公差要求。所以对于内孔型芯要注意设计的精度，在抽芯拔模时不能违反这个公差要求。

2、塑胶件的尺寸精度和外观要求：

塑胶件的尺寸精度和外观要求与模塑工艺方法、模具结构型式及制造精度等有关。

除了上面所说的这些尺寸，其他尺寸参考教材P69的公差表，在57MT MT :中选取。我选择MT7。

塑件表面粗糙度按照一般的标准设为08-0.2m μ,(参考教材P71)本例采用

。表面允许有分型线。

0.8m

3、生产批量

生产批量的大小，直接影响模具的结构型式，一般大批量生产时，可选用一模多腔来提高生产率；小批量生产时，可采用单型腔模具等进行生产来降低模具的制造费用。

假设为大批量生产，但是因为结构的缘故，采用一出二（一模两腔）完成。

4、其它方面

在对塑胶件进行工艺分析时，除了考虑上述因素外，还应分析塑胶件的厚度、塑料成型性能及模塑生产常见的制品缺陷问题对模塑工艺的影响。

厚度检测：在模具型腔的por/e分析功能检测该零件，测量发现，其厚度范围在1.5—5mm之间，与教材P74所介绍的1.75-2.6，就算是大型制件也是在2.4-3.2之间，因此如有需要考虑慢速成型，聚酰胺树脂吸水性强，成型加工前必须进行干燥处理，且其易吸潮，塑件尺寸变化较大。聚酰胺树脂熔融粘度低，流动性良好，容易产生飞边，壁厚和浇口厚度对成型收缩率影响很大，一模多件时，应注意使浇口厚度均匀；聚酰胺树脂成型时排除的热量多，模具上应设计充分的冷却回路；熔融状态的尼龙热稳定性较差，易发生降解使塑件性能下降，因此不允许尼龙在高温料筒内停留时间过长。二材料性能分析

本塑件所用材料为聚酰胺（尼龙6）：

(1)基本特性：聚酰胺树脂是含有酰胺基（—CO—NH—）的结晶型的线型高聚物.它是由二元胺和二元酸通过缩聚反应制取或是以一种内酰胺的

分子通过自聚而成。尼龙的命名由二元胺与二元酸中的碳原子数来决定，如己二胺和癸二酸反应所得的聚缩物称尼龙610，并规定前一个数指二元胺中的碳原子数，而后一个数为二元酸中的碳原子数；如通过氨基酸的自

聚来制取，则由氨基酸中的碳原子数来决定，例如己内酰胺中有6个碳原子，故自聚物称尼龙6或聚己内酰胺。尼龙常见的品种有尼龙1010、尼龙610、尼龙66、尼龙6、尼龙9、尼龙11等。尼龙的力学性能优良，抗拉、抗压、耐磨。尼龙抗冲击强度比一般塑料有显著提高，疲劳强度与铸铁、铝合金相当。尼龙具有良好的消音效果和自润滑性能。尼龙耐碱、弱酸，但强酸和氧化剂能侵蚀尼龙。尼龙本身无毒、无味、不霉烂，但其吸水性强、收缩率大，常常因吸水而引起尺寸变化，故其塑件常需调湿处理。尼龙的稳定性较差，一般只能在80℃～100℃使用。

（2）主要用途：聚酰胺是在工程技术中广泛应用的一种热塑性塑料。聚酰胺通称尼龙，尼龙（Nylon）是国外的商品名称，我国的商品名称是“锦纶”。以前，聚酰胺主要用于合成纤维，现在作为塑料使用日益增多，目前它在工程塑料中的使用居于首位。由于尼龙有较好的力学性能，它被广泛应用于工业中制造各种机械、化学和电气零件，如轴承、齿轮、滚子、辊轴、滑轮、泵叶轮、风扇叶片、蜗轮、高压密封扣圈、垫片、阀座、输油管、储油容器、绳索、传动带、电池箱和电器线圈等零件。

（3）成型特点：聚酰胺树脂吸水性强，成型加工前必须进行干燥处理，且其易吸潮，塑件尺寸变化较大。聚酰胺树脂熔融粘度低，流动性良好，容易产生飞边，壁厚和浇口厚度对成型收缩率影响很大，一模多件时，应注意使浇口厚度均匀；聚酰胺树脂成型时排除的热量多，模具上应设计充分的冷却回路；熔融状态的尼龙热稳定性较差，易发生降解使塑件性能下降，因此不允许尼龙在高温料筒内停留时间过长。

（4）塑件成型工艺参数

查表得：

注射机类型螺杆式

螺杆转速/（r/min）20～40

喷嘴形式直通式

喷嘴温度/°C 200～210

料筒前段温度/°C 220～240

料筒中段温度/°C 230～250

料筒后段温度/°C 200～210 模具温度/°C 80～120 注射压力/MPa 90～130 保压压力/MPa 30～50 注射时间/s 2～5 保压时间/s 15～40 冷却时间/s 20～40 成型周期/s 40～90

三 注射机型号的选择及校核

1.设备选择

注射模具是安装在注射机上使用的，因此在设计模具时也应考虑注射机的技术参数，以保证模具和注塑设备相适应。

（1） 计算塑件体积

根据零件的三维模型，使用PROE 直接分析计算出单个塑件体积为：

0431 2.8392391v e mm +=

（2）计算塑件的质量

塑件的质量043331 2.839239110 1.15/33m e cm g cm g +-=??= （3）注射机的选用

查表选用型号XS-ZY-125为注射机。

XS-ZY-125注射机的技术规范及特性如下：

螺杆直径(mm)： 42 额定注射容量(3cm )： 125 注射压力(MPa)： 120 注射行程（mm ）： 115 锁模力(KN)： 900 最大成型面积(2cm )： 320 最大模具厚度H(mm)： 300 最小模具厚度H1(mm)： 200 最大开合模行程： 300 喷嘴圆弧半径R(mm)： 12 喷嘴孔径d(mm)： 4 动、定模固定板尺寸（mm ）： 428458? 拉杆空间(mm): 260290?： 推出形式： 两侧无顶杆，机械顶出 合模方式： 液压-机械

机器外型尺寸： 33407501550??

2. 注射机的校核

（1） 按注射机的最大注射量进行校核

最大注射量是指注射机一次注射塑料的最大容量。设计模具时应保证成型塑件所需的总注射量小于所选注射机的最大注射量。

1

p nm m m k

+≥

式中 p m ——注射机允许的最大注射量，g 或3cm ； 1m ——浇注系统所需塑料质量，g ； n ——型腔数目；

m ——单个塑件的质量，g ；

k ——注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8。

已知n =4；由注射机规格参数知p m =143.75g ；利用PROE 算出m =33g ，

1m =9.2g ；k =0.8。

9.233

143.750.8

+≤ 故合理

四 行腔数目的确定及排布

1.型腔数目的确定

型腔指模具中成形塑件的空腔，而该空腔是塑件的负形，除去具体尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不过凸凹相反而己。注射成形是先闭模以形成空腔，而后进料成形，因此必须由两部分或（两部分以上）形成这一空腔——型腔。其凹入的部分称为凹模，凸出的部分称为型芯。为了使模具与注射机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。注射模的型腔数目，可以是一模一腔，每一次注射生产一个塑件，也可以是多腔，每一次注射生产多个塑件。每一副模具中，型腔数目的多少与下列条件有关系。

1) 塑件尺寸精度

型腔数越多时，精度也相对地降低。 2) 模具制造成本

多腔模的制造成本高于单腔模，但不是简单的倍数比。从塑件成本中所占的

模具费比例看，多腔模比单腔模具低。

3) 注塑成形的生产效益

多腔模从表面上看，比单腔模经济效益高。但是多腔模所使用的注射机大，每一注射循环期长而维持费较高，所以要从最经济的条件上考虑一模的腔数。

4) 制造难度

多腔模的制造难度比单腔模大，当其中某一腔先损坏时，应立即停机维修，影响生产。塑料的成形收缩是受多方面影响的，如塑料品种，塑件尺寸大小，几何形状，熔体温度，模具温度，注射压力，充模时间，保压时间等。影响最显著的是塑件的壁厚和形状的复杂程度。该塑件精度要求一般（57

MT MT

:），根据产品结构特点，型腔的结构采用滑块对称的结构。

根据塑件的结构及尺寸精度要求,该塑件在注射时采用一模二腔的形式。2.型腔的布局

多型腔模具设计的重要问题之一就是浇注系统的布置方式，由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因而型腔的排布在多型腔模具设计中应加以综合考虑。型腔的排布应使每一个型腔都通过浇注系统从总压力中心中均等地分得所需的压力，以保证塑料熔体同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均为达到同时充满型腔的目的，各浇口的截面尺寸制作得不相同。要指出的是，多型腔模具最好成型同一尺寸及精度要求的制件，不同塑件原则上不应该用同一副多模腔模具生产。在同一副模具中同时安排尺寸相差较大的型腔不是一个好的设计，不过有时为了节约，特别是成型配套式塑件的模具，在生产实践中还使用这一方法，但难免会引起一些缺陷，如有些塑件发生翘曲、有些则有过大的不可逆应变等。

本设计成型同一塑件，且壁厚均匀，故采用平衡式，布局如图所示：

五分型面的选择

模具上用以取出塑件或取出浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面，分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动充填性及制品的脱模，分型面的位置也影响着成型零部件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键内容。

分型面的选择应注意以下几点：

1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处

当已经初步确定塑件的分型方向后分型面应选在塑件外形最大轮廓处，即通过该方向塑件的截面积最大，否则塑件无法从形腔中脱出。

2）保证制件的精度和外观要求

与分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求较高，或同轴度要求较高的外形或内孔，为保证其精度，应尽可能设置在同一半模具腔内。因分型面不可避免地要在制件中留下溢料痕迹或接合缝的痕迹，故分型面最好不选在制品光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处。

3）考虑满足塑件的使用要求

注塑件在成型过程中，有一些难免的工艺缺陷，如脱模斜度、推杆及浇口痕迹等，选择分型面时，应从使用角度避免这些工艺缺陷影响塑件功能。

4）考虑注塑机的技术规格，使模板间距大小合适

5）考虑锁模力，尽量减小塑件在分型面的投影面积

6）确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模

从制件的顶出考虑分型面要尽可能地使制件留在动模边，当制件的壁相当厚但内孔较小时，则对型芯的包紧力很少常不能确切判断制件中留在型芯上还是在凹模内。这时可将型芯和凹模的主要部分都设在动模边，利用顶管脱模，当制件的孔内有管件（无螺纹连接）的金属嵌中时，则不会对型芯产生包紧力。

7）不妨碍制品脱模和抽芯

在安排制件在型腔中的方位时，要尽量避免与开模运动相垂直方向的侧凹或侧孔。一般机械式分型面抽芯机构的侧向抽拔距都较小，因此选择的分型面应使抽拔距离尽量短。

8）有利于浇注系统的合理处置。

尽可能与料流的末端重合，以利于排气。

9）分型面应使模具分割成便于加工的部件，以减少机械加工的困难。

根据塑件结构形式，本设计分型面如图所示。

六浇注系统的设计

（1）浇注系统设计原则

1）浇注系统与塑件一起在分型面上，应有压降、流量和温度分布的均衡布置；

2）尽量缩短流程，以降低压力损失，缩短充模时间；

3）浇口位置的选择，应避免产生湍流和涡流，及喷射和蛇行流动，并有利于排气和补缩；

4）避免高压熔体对型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移。

5）浇注系统凝料脱出方便可靠，易与塑件分离或切除整修容易，且外观无损伤；

6）熔合缝位置必须合理安排，必要时配置冷料井或溢料槽；

尽量减少浇注系统的用料量；

7）浇注系统应达到所需精度和粗糙度，其中浇口必须有IT8 以上精度。

（2）浇注系统布置

在多腔模中，分流道的布置有平衡式和非平衡式两类，本塑件采用平衡式。如下图所示：

（3）流道系统设计

流道系统设计包括主流道、分流道和冷料井及其结构设计等。

1）主流道设计

对于热塑性塑料注射模，主流道尺寸设计如下：

00.5~1

d d =+

11~2

R R

=+

2~4ο

α=

d——喷嘴直径，见热塑性塑料注射机技术规格

1

R——喷嘴球半径，见热塑性塑料注射机技术规格

直浇口式主流道呈截锥体，主流道入口直径d 应大于注射机喷嘴直径1mm 左右。这样便于两者能同轴对准，也使得主流道凝料能顺利脱出。所以：

d =4+1=5mm，考虑到浇口套标准件的选用，d 取值为4.5mm。

主流道入口的凹坑球面半径S R1，应该大于注射机喷嘴球头半径SR约1~2mm。反之，两者不能很好贴和，会让塑料熔体反喷，出现溢边致使脱模困难。故：

SR1=12+（1~2）=（13~14）mm

R标准化取值为15.5mm

锥孔壁粗糙度Ra≤0.8μm。主流道的锥角α=2°～6°。过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气。过小锥角使凝料脱模困难，还会使充模时流动阻力大，比表面增大，热量损耗大。

主流道出口端应有1mm左右的圆角。

主流道的长度是L，一般按模板厚度确定。但为了减小充模时压力降和减少物料损耗，小模具通常应控制在50mm 之内。

（4）分流道截面形状确定

在设计多型腔或者多浇口的单型腔的浇注系统时，应设置分流道。分流道就是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道。

分流道的截面形状有圆形、半圆形、矩形、梯形、V 形等多种。其中圆形截面较为理想。如下图：

本次设计采用圆形截面，因为通常圆形截面分流道直径为2～10mm，其中5、7、9、11mm是不推荐的尺寸，本设计取8mm

（5）冷料井及拉料杆设计

冷料井有两种，一种是纯为“捕捉”或贮存冷料之用；另一种是还兼有拉或顶出凝料功用。

主流道冷料井和拉料杆有如下几种形式：

本例中选择Z型，工作时依靠Z字形钩将主流道凝料拉出浇口套。

（6）浇口设计

浇口是塑料熔体进入型腔的阀门，对塑料件质量具有决定性的影响，因而浇口类型与尺寸、浇口位置与数量便成为浇注系统设计中的关键。浇口有多种类型，如直浇口、侧浇口、点浇口、重叠式浇口、扇形浇口、潜伏式浇口等。

直接浇口虽然有如以等流程充模、浇注系统流程短、压力损失和热烈散失小，且有利于补缩和排气等优点，但是，塑件上残留痕迹较大，切除困难。

重叠式浇口多用于大型腔。

扇形浇口适合于大面积薄壁塑件。

点浇口必须采用双分型面的模具结构；浇口位置可以自由选择，不受限制。剪切速率高，能使流程比增大；浇口必须用三板模切断；

潜伏式浇口是点浇口在特殊场合下的一种应用形式。但可以在脱模时自动拖断；它可以隐藏在外表不露出的部位，使浇口痕迹不外漏。但加工比较空难，容易磨损。

侧浇口也称为边缘浇口，由于它开设在主分型面上，截面形状易于加工和调整。多型腔模具常采用侧浇口。

综合上所述，骨架的外观要求不高、精度要求也不高，一模二腔，可以在主分型面上设置潜伏式浇口。

潜伏浇口一般是圆形截面，其尺寸设计可以参考点浇口。潜伏浇口的锥角β取1020

??

:，具体数值

:，推杆上进料口宽度为0.82mm :，倾斜角α为4560

??

应视塑件大小而定。

（7）浇注系统的平衡

本例中型腔采用的是平衡式布置，需要调节浇口的尺寸，使个浇口的流量和成型工艺达到一致，这就是浇注系统的平衡也叫浇口的平衡。

但由于本例的精度要求不高，若每个浇口截面尺寸不同，会给加工制造带来不便，综合考虑，故不做浇口平衡计算。

（8）排气系统设计

从某种角度而言，注塑模具也是一种置换装置。即塑料熔体注入模腔的同时，必须置换出型腔内的空气和从物料中溢出的挥发性气体。排气系统是注塑模具设计的重要组成部分。

排气系统设计原则：

1）利用分型面排气是最简单的方法，排气效果与分型面的接触精度有关。2）利用顶杆与孔的间隙排气，必要时可对顶杆作些排气的结构措施；

3）利用球状合金颗粒烧结块渗导排气，烧结块应有足够的承压能力，设置在

塑件隐蔽处，并需要开设排气通道；

4）在熔合缝位置开设冷料井，在储存冷料前也滞留了不少气体；

5）可靠有效的方法是在分型面上开设专用的排气槽，尤其上大型注塑模具必须如此；

6）对于大型的模具，也可以利用镶拼的成型零件的缝隙排气。

本例中可通过拉料杆间隙和顶针间隙均排气，而且在动、定模之间留出1mm的间距，用以加强分型面的排气。

七成型零件的工作尺寸计算及结构形式

构成塑料模具型腔的零件统称成型零部件。通常包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。

（1）凹模结构设计

凹模又称型腔，是成型塑件外表面的主要零件，按结构不同可分为整体式和组合式两种结构形式。

本例采用整体嵌入式式凹模结构，这样结构牢固、不易变形，更换容易，便于修模。

（2）成型零件钢材的选用

对于成型零件的钢材要具有机械加工性能良好、抛光性能优良、耐磨性和抗疲劳性好、具有腐蚀性能等条件。

对于本例中钢材选用如下：

1）定模板：定模板由于没有参与塑件的成型，所以对表面光洁度要求不高，因而我采用了5CrMnMo。5CrMnMo 属于通用塑料模具钢材，用于调质后精加

工大型热塑塑性塑料注射模具，淬透性差，淬火变形小，较高温度下时，热

疲劳性不高，抛光性能差。此种钢材适用于制造要求具有较高强度和高耐磨 性的各种模具。

2） 动模板：动模板同样采用5CrMnMo ，理由与定模板相同。 3）成型零件工作尺寸计算

注塑模成型零件工作尺寸，是指这些零件上直接成型塑件的型腔尺寸。由于塑件在高压和熔融温度下充模成型，并在模具温度下冷却固化，最终在室温下进行尺寸检测和使用。

因此，塑料制品的形状和尺寸精度的获得，必须考虑物料的成型收缩率等众多因素的影响。

由于塑件尺寸类型的多样性，及其成型收缩率的方向性和收缩率的不稳定性，以及塑件和金属模的制造公差，因此成型零件工作尺寸的计算，一直是注塑加工中的重大课题。

计算塑件的平均收缩率

max min

1002

S S S +=

?% 式中 S ——塑件的平均收缩率； max S ——最大收缩率； min S ——最小收缩率；

塑料的最大收缩率和最小收缩率可以查表得知，本例中尼龙6的收缩率为0.0165 根据图示塑件形状与尺寸，分别计算出如下尺寸

塑件尺寸关系图

型腔尺寸计算：

型腔径向尺寸计算：

()()

()0

10.50.75z

z

m s L s L δδ??=+-???: 1、V 为塑件公差，本例中塑件公差为7MT ；

2、模具制造公差z δ一般取（1/3～1/4）V ，考虑到模具的经济加工，本例中取IT7级精度公差值；

3、上式中修正系数X 取1/2～2/3,，当塑件尺寸较大、精度较低时取最小值，反之则取较大值。

()()0

10.0165760.750z

m L δ=+-?????

77.254=