注塑模具设计——线圈骨架注塑具设计

毕业设计任务书

姓名学号班级

一、设计课题线圈骨架注塑模设计

二、工件图及技术要求

图式：工件图

1.零件名称：线圈骨架

2.材料：聚氯乙烯

3.技术要求：设计一模两件侧浇口注塑模

三、任务要求

1.材料的工艺成形性能

2.塑件的工艺性分析

3.模具结构设计

4.相关工艺计算

5.完成模具的装配图及零件图的绘制

6.编写设计说明书

指导教师：

200 年月

目录

一塑件的工艺性分析-------------------------------------------------------------------------1 二塑件体积-------------------------------------------------------------------------------------1 三模具设计相关计算-------------------------------------------------------------------------1 3.1成型零件工作尺寸的计算---------------------------------------------------------------1 3.2成型腔壁厚的计算------------------------------------------------------------------------2 四模具结构的设计---------------------------------------------------------------------------4 4.1浇注系统设计------------------------------------------------------------------------------4 4.1.1浇口套的选用----------------------------------------------------------------------------4 4.1.2冷料井的设计---------------------------------------------------------------------------4 4.1.3 分流道的设计---------------------------------------------------------------------------4 4.1.4 浇口设计---------------------------------------------------------------------------------6 4.1.5 浇口位置的选择------------------------------------------------------------------------7 4.2 模具结构草案-----------------------------------------------------------------------------8 4.3 塑件脱模机构设计-----------------------------------------------------------------------9 4.4侧向分型与抽芯机构设计---------------------------------------------------------------9 4.5 抽芯力和抽芯距的计算------------------------------------------------------------------9 4.5.1.抽芯力的计算----------------------------------------------------------------------------9 4.5.2.抽芯距的计算----------------------------------------------------------------------------9 4.5.3 斜导柱的尺寸与安装形式-----------------------------------------------------------10 4.6 滑块形式与导滑槽的形式------------------------------------------------------------11 4．7 斜导柱侧向分型最小开模行程的校核；-----------------------------------------11

4.8模具温度调节系统-----------------------------------------------------------------------12

五、选择注射机-------------------------------------------------------------------------------13

5.1理论注塑量---------------------------------------------------------------------------------13

5.2实际注塑量---------------------------------------------------------------------------------13

六、注塑机参数的校核-----------------------------------------------------------------------14

6.1最大注塑量的校核------------------------------------------------------------------------14 6.2注塑压力的校核---------------------------------------------------------------------------15 6.3锁模力的校核------------------------------------------------------------------------------15 6.4 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核-----------------------------------------------15 6.5开模行程与顶装置的校核---------------------------------------------------------------15 七小结------------------------------------------------------------------------------------------17 八谢辞------------------------------------------------------------------------------------------18 九参考文献------------------------------------------------------------------------------------19

一、塑件工艺性分析

本产品在工业生产中广泛应用,因为作为常期生产的塑件,可以说其批量值是

比较大的，属于大批量生产。故设计模具要有较高的效率,浇注系统要能自动脱模；产品形状规则，内空心，侧有凹槽，其要求它具有耐光，耐化学腐蚀、耐磨。结合这些要求，材料选择软聚氯乙烯。根据计算出的体积与质量选择SZ-100-60型号的注塑机注塑。由于塑件内空心，侧有凹槽要求模具必需采用斜导柱侧抽芯机构分型。经过比较，采用斜导柱在定模，哈夫块（斜滑块）在动模的结构。整体斜

楔定位，斜导柱侧抽芯分型，推板推出工件的工作原理。

二、塑件体积

塑件质量的计算为；

M塑件 = ρ×V塑件

而 V

塑件

= 2×{2×[（402×1.5）-(172×1.5)]+(202-172)×57}

=2×(3733+5814)

≈19.11cm3

ρ=1.35g/cm3 (查塑料模具设计手册)

故M

塑件

= 19.11×1.35 ≈ 25.80(g)

又因； M

浇道=ρV

浇道

=1.35×6200(通过pro/E计算得出)=8307mg≈8.3g

所以；M

总= M塑件+M浇道=19.11+8.3=27.41g

三、模具设计的有关计算

3.1成型零件工作尺寸的计算

根据塑件图可知，主要计算出相对于固定型芯和哈夫块组合而成的型腔尺寸，其余型芯与型腔的尺寸则直接按产品尺寸。

3.1.1 型芯尺寸的计算

型芯的径向尺寸的计算：

按平均收缩率计算型芯的径向尺寸：

经查《塑料模具设计手册》可知PVC的平均收缩率为1.8% （S

CP

）

根据塑件精度等级查得《塑料模具设计》中“塑件公差数值表”,其径向基本尺寸为17mm,那么它的浮动尺寸为17+0.48 0

根据公式 L

M = [L

S

+S

CP

·L

S

+ 3 4Δ]

-δ

L M = [17+17×1.8%+3 4 ×0.48]

-δ=Δ/3

L

M

= 17.670 -0.16

式中L

M

—零件制造径向尺寸；

L

S

—径向的基本尺寸；

δ—对于小型零件等于Δ/3（Δ为制件允许的公差值）；

型芯尺寸的高度计算，同样也是按收缩率来计算值：

这时规定制件孔深的名义尺寸H

S

为最小尺寸，偏差Δ为正偏差，型芯高度的名义

尺寸为H

M

为最大尺寸，偏差为负偏差,而其基本尺寸为60mm，浮动尺寸为60+0.92 0，同上可以得到型芯高度名义尺寸：

H M = [H

S

+ S

CP

·H

S

+ 2 3 Δ]

-δ

H

M

= 61.70 -0.3

3.1.2 型腔尺寸的计算

因为以面的型芯尺寸的计算时都是以型腔为准的，因此有一部分的尺寸（60mm 的尺寸）我们只考虑了型腔各尺寸的制造加工尺寸。

（1）型腔径向尺寸的计算为：

同上以是按平均收缩率来计算其尺寸，已知在给定条件下的平均收缩率S

CP

，制件

型腔的名义尺寸为L

M

（最小尺寸），公差值为δ（正偏差），则型腔的平均尺寸为：

L

M

+δ 2 。考虑到收缩量和磨损值，

但要注意的一点，那就是该设计的一大优点，为了便于工人的制模，把型腔先做成一个整体，然后用线切割机床再分开，这样也可以节约材料。因此在型腔一方将会加上一个放电间隙值和钼丝的直径值（设放电间隙为0.02mm、钼丝直径为0.18mm）。故也根据公式

L

M = [L

S

+ L

S

·S

CP

- 3 4 Δ]+δ

可得：

○1基本尺寸为20mm时，可得如下值；

L

M

= [20+20×1.8%- 3 4×0.56]+Δ/3

L

M

= 19.94+0.18 0

那么 L

M

′ = 20.14+0.18 0

○2基本尺寸为40 mm时，可得如下值；

L

M

= [40+40×1.8% - 3 4×0.92]+Δ/3

L

M

= 40.12 +0.26 0

那么 L

M

′ = 40.32+0.26 0

（2）型腔深度尺寸的计算；

也是按平均收缩率计算型腔的深度尺寸，在型腔深度尺寸的计算中，规定制件高

度的名义尺寸为H

S 为最大尺寸，公差以负偏差表示。型腔深度名义尺寸H

M

为最

小尺寸，公差以正偏差表示。型腔的底部或型芯的端面与分型面平行，在脱模过

程中磨损很小磨损量就不考虑，据

H M = [H

S

+ H

S

·S

CP

- 2 3Δ]+δ

可得

○1深度尺寸为1.5mm 时：

H

M

= [1.5+ 1.5×1.8% - 2 3×0.32]+0.32/3

H

M

= 1.51+0.1 0

○2深度尺寸为57mm时：

H

M

= [57+ 57×1.8% - 2 3×0.92]+0.92/3

H

M

= 57.33+0.3 0

3.2成型腔壁厚的计算

成型腔应具有足够的壁厚以承受塑料熔体的高压，如壁厚不够可表现为刚度不足，即产生过大的弹性变形值；也可表现为强度不够，即塑腔发生塑隆变形甚至破裂。模具的型腔在注射时，当型腔全部充满时，内压力达到极限值，然后随着塑料的冷却和浇口的封闭，压力逐渐减小，在开模时接近常压。

型腔壁厚计算以最大压力为准。理论分析和实践证明，对于大尺寸的型腔，刚度不足是主要原因，应按刚度来计算；而小尺寸和型腔在发生的弹性变形前，其内应力就超过了许用应力，因此按强度来计算。而此次设计的塑件尺寸不是很大，因此，我们就按强度来计算型腔壁厚。模具结构中，都采用的是整体式且是矩形型腔，它的按强度来计算侧壁的厚度比较的复杂。而在《模具设计手册》里可以查得一些经验值，如图所示：

四、模具结构的设计

4.1浇注系统设计

4.1.1浇口套的选用

浇口套属于标准件，在选够浇口套时应注意：浇口套进料口直径和球面坑半径。因此，所选浇口套如图所示：

4.1.2冷料井的设计

根据实际,采用底部带有顶杆的冷料井，推杆装于推杆固定板上。如图所示：

4.1.3 分流道的设计

1）分流道截面形状

分流道截面形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等，圆形和正方形

截面流道的比表面积最小（流道表面积与体积之比称为比表面积），塑料熔体的温

度下降少，阻力亦小，流道的效率最高。但加工较困难，而且正方形截面不易脱

模，所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及U形。

2）分流道的尺寸

分流道尺寸由塑料品种、塑件的大小及长度确定。对于重量在200g以下，

壁厚在3mm以下的塑件可用下面经验公式计算分流道的直径，如式

D=0.2654W1/2 L1/4 式中：D---分流道的直径，mm;

W---塑件的质量，g；

L---分流道的长度，mm.

此式计算的分流道直径限于3.2mm～9.5mm.对于HPYC和PMMA。应将计算结

果增加25％。对于梯形分流道，H=2D/3；对于U形分流道，H=1.25R，R=0.5D。D

算出后一般取整数；对于半圆形H=0.45R

对于流动性极好的塑料（如PE，PA等），当分流道很短时，其直径可小到2mm

左右；对于流动性差的塑料（如PC，HPVC及PMMA等），分流道直径可以大到13mm;

大多数塑料所用分流道的直径为6mm～10mm。

3）分流道的布置

在多型腔模具中分流道的布置中有平衡式和非平衡式两类。平衡史布置是指

分流道到各型腔浇口的长度、断面形状、尺寸都相同的布置形式。它要求各对应

部位的尺寸相等。这种布置可实现均衡送料和同时充满型腔的目的，使成型的塑

件力学性能基本一致，但是，这种形式的布置使分流道比较长。

非平衡式布置的指分流道到各型腔浇口长度不相等的布置。这种布置使塑料

进入各型腔有先有后，因此不利于均衡送料，但对于型腔数量多发模具，为不使

流道过长，也常采用。为了达到同时充满型腔的目的，各浇口的断面尺寸要制作

得不同.

4）分流道设计要点

（1）、在保证足够的注塑压力使塑料熔体顺利充满型腔的前提下，分流道

截面面积与长度尽量取小值，分流道转折处应圆弧过度。

（2）、分流道较常时，在分流道的末端应开设冷料井。

（3）、分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上，也可以同时开设

在动、定模板上，合模后形成分流道截面形状。

（4）、分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过度。

在选择浇口套时应注意：

①、浇口套进料口直径如式

D=d+(0.5～1)mm

式中：d---注塑机喷嘴口直径。

②、球面凹坑半径R

R=r+(0.5～1)mm;

式中：r---注塑机喷嘴球头半径。

③、浇口套与定模板的配合

在单腔模中，常不设分流道，而在多腔模中，一般都设置有分流道，塑料沿分流道流动时，要求通过它尽快地充满型腔，流动中温度降低尽可能小，阻力尽可能低。同时，应能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。从前两点出发，分流道应短而粗。但为了减少浇注系统的加回料量，分流道亦不能过粗。过粗的分流道冷却缓慢，还倒增长模塑的周期。而该设计中使用了梯形断面形状的分流道。如图所示；

因为梯形断面的这种分流道易于机械加工，且热量损失和阻力损失均不大，故它也是一种常用的形式．其断面尺寸比例为；H=2/3W, X=3/4W, 或将斜边与分模线的垂线呈5°—10°的斜角。

4.1.4 浇口设计

浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细流道（除直浇口外），它是浇注系统的关键部分，其主要作用是：

1型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流。

2易于在浇口切除浇注系统的凝料，浇口截面约为分流道截面的0.03-0.09。浇口长度约为0.5mm～2mm，浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试限时逐步纠正。

当塑料熔体通过浇口时，剪切速率增高，同时熔体的内摩擦加剧，使料流的温度升高，粘度降低，提高了流动性能，有利用充型。但浇口尺寸过小会使压力损失增大，凝料加快，补缩困难，甚至形成喷射现象，影响塑料质量。

浇口的形状和尺寸对制品质量影响很大，浇口在多情况下，系整个流道断面尺寸最小的部分（除主流道型的浇口外），一般汇报口的断面积与分流道的断面积之比约为0.03～0.09。断面形状如图4.3所示，浇口台阶长1～1.5㎜左右．虽然浇口长度比分流道的长度短的多，但因为其断面积甚小，浇口处的阻力与分流道相比，浇口的阻力仍然是主要的，故在加工浇口时，更应注意其尺寸的准确性。

然而，根据塑件的样品图1.1、生产的批量等，采用一模两腔结构。浇口采用扇形如图所示：

4.1.5 浇口位置的选择

（1）浇口的位置的应使填充型腔的流程最短

这样的结构使压力损失最小，易保证料流充满整个型腔。对于型塑件，要进行流动比的校核。流动比K由流动通道的长度L与厚度t之比来确定。如下式：

K=Σ（Lτ/tτ）

式中：Lτ---各段流程的长度，mm;

tτ---各段流程的厚度或直径，mm;

流动比的允许值随塑料熔体的性质、温度压力等的不同而变化。流动比

的计算公式为：

①K=L1/t 1+L 2+L 3/t 2

②K= L1/t 1+L 2/t 2+L 3/t 3+2L 4/t 4+L 5/t 5

(2) 浇口位置的选择要避免塑件变形

（3）浇口位置的设置应减少或避免产生熔接痕

熔接痕是充型时前端较冷的料流在型腔中的对接部位，它的存在会降低塑

件的强度，所以设置浇口时应考虑料流的方向。为提高熔接痕处强度，可在熔接

处增设溢流槽，使冷料进入逸流槽。筒形塑件采用环行浇口无熔接痕，而轮辐式

浇口会有熔接痕产生。

浇口的位置塑与件质量有直接影响,位置选择不当会使塑件产生变形、熔接痕等缺

陷。图示为浇口位置的布局。

4.2 模具结构草案

由于塑件内空心,侧有凹槽所要求模具结构必须采用斜导柱抽芯机构。并采用

斜导柱在定模，哈夫块（斜滑块）在动模的结构。整体斜楔定位，斜导柱侧抽芯

分型，推板推出工件的工作原理。可以绘出模具草图详见附图；