电动机端盖注塑模具设计

摘要

根据塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，考量塑件制件尺寸。本模具采用一模二腔，直浇口进料，注射机采用HTF80XB 型号，设置冷却系统，CAD和UG绘制二维总装图和零件图，选择模具合理的加工方法。附上说明书，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算等分析塑件，从而作出合理的模具设计。

关键词：塑料制品；模具设计；CAD绘制二维图；塑件。

Abstract

To understand the use of plastic parts in accordance with the requirements of the plastic products, analysis of the technical requirements of the plastic parts of the process, dimensional accuracy, select the workpiece size of the plastic parts. The mold using a sprue gate feed injection machine adopts TOSHIBA the EC40-Y models, and set a cooling system, CAD and UG drawing two-dimensional assembly diagram and parts diagram, reasonable mold processing methods. Attach a manual, use brief text, a concise diagram and calculated analysis of plastic parts, in order to make a reasonable mold design.

Keywords: mechanical design; mold design; CAD drawing two-dimensional map; molde

目录

第1章绪论 (1)

1.1 塑料简介 (1)

1.2 注塑成型及注塑模 (2)

第2章塑料材料分析 (3)

2.1 塑料材料的基本特性 (4)

第3章塑件的工艺分析 (6)

3.1 塑件的结构设计 (3)

3.2 塑件尺寸及精度 (3)

第4章注射成型工艺方案及模具结构的分析确定 (9)

4.1 浇口种类的确定 (9)

4.2 型腔数目的确定 (10)

4.3 注射机的选择和校核 (10)

4.3.1注射量的校核 (11)

4.3.2塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核 (12)

4.3.3模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核 (12)

第5章注射模具结构设计 (12)

5.1 分型面的设计 (12)

5.2 型腔的布局 (12)

5.3 浇注系统的设计 (13)

5.3.1浇注系统组成 (13)

5.3.2主流道的设计 (14)

5.3.3分流道的设计 (14)

5.3.4浇口的设计 (15)

5.3.5冷料穴的设计 (15)

5.4注射模成型零部件的设计[7] (16)

5.4.1成型零部件结构设计 (17)

5.4.2成型零部件工作尺寸的计算 (17)

5.5排气结构设计 (17)

5.5.1 凹模宽度尺寸的计算 (17)

5.5.2 凹模长度尺寸的计算 (18)

5.5.3 凹模高度尺寸的计算 (18)

5.5.4 凸模宽度尺寸的计算 (19)

5.5.5 凸模长度的计算 (20)

5.5.6凸模高度尺寸的计算 (21)

5.6脱模机构的设计 (21)

5.6.1脱模机构的选用原则 (22)

5.6.2脱模力 (23)

5.6.3推板机构具体设计 (24)

5.7直向抽芯机构类型选择 (25)

5.7.1滑块直抽芯机构设计 (26)

总结 (27)

致谢 (28)

参考文献 (29)

第一章绪论

模具制造是国家经济建设中的一项重要产业，振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。

1.1 塑料简介

塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力下具有流动性。可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状而不发生变化。塑料有很多优异性能，广泛应用于现代工业和日常生活，它具有密度小，质量轻，比强度高，绝缘性能好，介电损耗低，化学稳定性高，减摩耐磨性能好，减振隔音性能好等诸多优点。另外，许多塑料还具有防水、防潮、防透气、防辐射及耐瞬时烧蚀等特殊性能[1]。塑料以从代替部分金属、木材、皮革及无机材料发展成为各个部门不可缺少的一种化学材料，在国民经济中，塑料制作已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。

1.2 注塑成型及注塑模

将塑料成型为制品的生产方法很多，最常用的有注射，挤出，压缩，压注，压延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，几乎的有的热塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精度较高、易于实现全自动化生产等一系列优点。因此广泛用于塑料制件的生产中，其产口占目前塑料制件生产的30%左右。但注射成型的设备价格及模具制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料件的生产。

要了解注射成型和注射模，首先得了解注射机的一些基本知识，注射机是注射成型的主要设备，依靠该设备将粒状塑料通过高压加热等工序进行注射。注射机为热塑性或热固性塑料注射成型所用的主要设备，按其外形可分为立式、卧式、直角式三种，由注射装置、锁模装置、脱模装置，模板机架系统等组成。

注射成型是根据金属压铸成型原理发展而来的，其基本原理是利用塑料的

可挤压性和可模塑性。

第二章塑料材料分析

2．1 塑料材料的基本特性

ABS是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成的。这三种组分的各自特性，使ABS具有良好的综合理学性能。丙烯腈使ABS有良好的耐腐蚀性、耐热性及表面硬度，丁二烯使PC坚韧，苯乙烯使ABS有良好的加工性和染色性能。ABS价格便宜原料易得，是目前产量最大、应用范围最广的工程塑料之一。是一种良好的热塑性塑料。

第三章塑件的工艺分析

本次设计的电动机端盖为圆柱型壳体零件，适合注塑成型，下图即为该电动机端盖的三维图：

图（1）3D视图

3．1 塑件的结构设计

（1）、脱模斜度

由于注射制品在冷却过程中产生收缩，因此它在脱模前会紧紧的包住模具型芯或型腔中突出的部分。为了便于脱模，防止因脱模力过大拉伤制品表面，与脱模方向平行的制品内外表面应具有一定的脱模斜度。脱模斜度的大小与制品形状、壁厚及收缩率有关。斜度过小，不仅会使制品尺寸困难，而且易使制品表面损伤或破裂，斜度过大时，虽然脱模方便，但会影响制品尺寸精度，并浪费原材料。通常塑件的脱模斜度约取0.5～1.5 ，根据文献[1]，塑件材料ABS 的型腔脱模斜度为0.35/～1 30/，型芯脱模斜度为30/～1

3．2 塑件尺寸及精度

塑料制品外形尺寸的大小主要取决于塑料品种的流动性和注射机规格，在一定的设备和工艺条件下流动性好的塑料可以成型较大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比较小。从节约材料和能源的角度出发，只要能满足制品的使用要求，一般都应将制品的结构设计的尽量紧凑，以便使制品的外形尺寸玲珑小巧些。该塑件的材料为ABS，流动性较好，适用于不同尺寸的制品。

第四章注射成型工艺方案及模具结构的分析确定

4．1 浇口种类的确定

ABS料的流动性好,可适用于各种浇口,为了不影响外观,确定使用潜伏浇口。浇口位置已经在以上分析中确定。

4．2 型腔数目的确定

因为本设计中采用直浇口，且塑件的尺寸不大，为提高塑件成功概率，并从经济型的角度出发，节省生产成本和提高生产效率，采用一模二腔，进行加工生产。

4．3 注射机的选择和校核

由于采用一模二腔，需要至少注射量为24.4g，流道水口废料5g，总注塑量达到29.4g，再根据工艺参数（主要是注射压力），综合考虑各种因素，选定

注射机为海天80XB。注射方式为螺杆式，其有关性能参数为：海天HTF80XB

4.3.1 注射量的校核

根据生产经验，注射机的最大注射量是其额定注射量的80%。所以，一个周期内所需的塑料溶体的总量必须在注射机的额定注射量的80%以内。

V 实 =34.833cm 3

V 公=60 mm 3（见注塑机参数表）

V 公×80%=60×0.8=48cm 3> V 实，校验合格。

4.3.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核

在确定了型腔压力和分型面面积之后，可以按下式校核注塑机的额定锁模力：

F ＞F 型=K A 分·P 型

A 分=5954㎜2

； P 型=30MPa ；

K 安全系数，通常取1.1~1.2，取K=1.2。

F 型=K A 分·P 型=1.2×5954×30=214.344KN

可知F=600KN ，所以F> F 型,锁模力满足要求。 4.3.3 模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核

（1）、模具厚度（闭合高度）

模具闭合高度必须满足以下公式

max min H H H <<

式中 min H --注射机允许的最大模厚

max H --注射机允许的最小模厚

本设计中模具厚度为300mm 150

符合要求

（2）、开模行程（S ）的校核

模具开模后为了便于取出制件，要求有足够的开模距离，所谓开模行程是指模具开合过程中动模固定板的移动距离。

注塑机的开模行程是有限的，设计模具必须校核所选注射机的开模行程，以便与模具的开模距离相适应。对于卧式注射机，其开模行程与模具厚度有关，对于多分型面注射模应有：

mm H H S S 10~521max ++=≥

式中 1H --推出距离

2H --包括浇注系统凝料在内的塑件高度

2H =（水口料的长度+20~30）

本设计中 max S =310mm 1H = 15 mm 2H =90+30=120 mm 总的开模距离需要H=135mm 以上

经计算，符合要要求。

（3）、顶出装置的校核

在设计模具推出机构时，需校核注射机顶出的顶出形式，要注意在两直顶出时模具推板的面积应能覆盖注射机的双顶杆，注射机的最大顶出距离要保证能将塑件从模具中脱出。

海天80XB 型注射机为两直推出机构。经检查能满足将模具脱出的要求。

第五章 注射模具结构设计

5．1 分型面的设计

由于塑料零件在模具中都有成型位置、浇注系统设计、塑料零件工艺结构和尺寸精度和预埋件的位置的设计,塑料的分型面和排气系统和许多因素影响,所以分选面的选择应综合分析。

除了这些基本原则,选择分型面应考虑投影面积的分型面的大小和位置。为了确保侧核心的位置布置和抽芯动作平稳,有浅侧凹洞或短侧凸平台为核心方向,和深凹洞或更高的老板放置在模具打开和关闭的方向。

综合考虑各种因素，并根据本模具制件的外观特点，受用平面分型面，并选择在塑件的最大平面处。

分型面的选择

5．2 型腔的布局

型腔的布局与浇注系统的布置密切相关,型腔的排布应使每个型腔都通过浇注系统从总压力中均等的分得所需的压力,以保证塑料熔体均匀地充满每个型腔。

图（4）型腔布局方式

5．3 浇注系统的设计

浇注系统是指注射模中从主流道始端到型腔之间的熔体进料通道，浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两类，本设计中采用普通直浇口浇注系统。正确设计浇注系统对获得优质的塑料制品极为重要。

5．3．1 浇注系统组成

普通流道浇注系统的组成一般包括以下几个部分。

1－主浇道 2－第一分浇道 3－第二分浇道 4－第三分浇道

5－浇口 6－型腔 7－冷料穴

5．3．2 主流道的设计

主流道是一端与注塑机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有有锥度的流动通道。根据注塑机型号设计主流道尺寸，具体尺寸详见图纸。由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道浇口套，以便选用优质的钢材单独加工和热处理。浇口套结构设计如图7所示采用两颗M5×20L螺钉固定。由注塑机确定定位圈的尺寸，定位圈采用两颗M6×20L螺钉固定。

图（7）主流道衬套及其固定形式

（3）、主流道衬套的固定

主流道衬套的固定，采用上模固定板直接压住附固定。

5．3．3 分流道的设计

分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道，分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态。本设计中由于塑件排布比较紧凑,且采用直浇口。如图所示。

主流道和直浇口的位置

5．3．4 浇口的设计

浇口又叫进料口，是连接分流道与型腔的通道。它有两个功能：一是对塑料熔体流入型腔起着控制作用；另一个是当注射压力撤销后封锁型腔，使型腔中尚未固化的塑料不会倒流。常向的浇口形式有直接浇口，直浇口，点式浇口，扇形浇口，圆盘式浇口，环形浇口等。

浇口的位置选择原则：

浇口的位置与塑件的质量有直接影响。在确定浇口位置时，应考虑以下几点：

1. 熔体在型腔内流动时，其动能损失最小。要做到这一点必须使

1)流程(包括分支流程)为最短；

2)每一股分流都能大致同时到达其最远端；

3)应先从壁厚较厚的部位进料；

4)考虑各股分流的转向越小越好。

2. 有效地排出型腔内的气体。

根据浇口选用原则和为保证塑件表面质量及美观效果，采用直浇口。

浇口一般尺寸如CAD图所示，根据此图结合实际选用适当值。

5．3．5 冷料穴的设计

主流道的末端需要设置冷料穴以往上制品中出现固化的冷料。因为最先流入的塑料因接触温度低的模具而使料温下降，如果让这部分温度下降的塑料流入型腔会影响制品的质量，为防止这一问题必须在没塑料流动方向在主流道末端设置冷料穴以便将这部分冷料存留起来。

冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上，其标称直径与主流道直径相同或略大一些，这里取为mm

5，最终要保证冷料体积小于冷料穴体积。冷料穴的z形式有多种，这里采用倒锥形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它与推杆配用，开模时倒锥形的冷料穴通过内部的冷料先将主流道凝料拉出定模，最后在推杆的作用下将冷料和和主流道凝料随制品一起被顶出动模。如上图（8）所示。5．4 注射模成型零部件的设计

5．4．1 成型零部件结构设计

成型零部件结构设计主要应在保证塑件质量要求的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。

1）、凹模的设计

凹模也称为型腔，是用来成型制品外形轮廓的模具零件，其结构与制品的形状、尺寸、使用要求、生产批量及模具的加工方法等有关，常用的结构形式有整体式、嵌入式、

镶拼组合式和瓣合式四种类型。

本设计中采用整体式凹模，其特点是结构简单，牢固可靠，不容易变形，成型出来的制品表面不会有镶拼接缝的溢料痕迹，还有助于减少注射模中成型零部件的数量，并缩小整个模具的外形结构尺寸。不过模具加工起来比较困难，要用到数控加工或电火花加工。

型腔3D图

2）、凸模的设计

本设计中零件结构较为简单，深度不大，但经过对塑件实体的仔细观察研究发现，塑件采用的是整体式型芯。这样的型芯加工方便，便于模具的维护，

型芯与动模板的配合可采用6

H。

/7P

型芯3D 图

5．4．2 成型零部件工作尺寸的计算

取ABS 的平均成型收缩率为0.7 %，塑件未注公差按照SJ1372中7级精度公差值选取。

1 模具最大磨损量取塑件公差的 1 / 6；模具的制造公差δz = Δ /3；取x=0.75。

1）Φ10+0.1 →Φ10

09.0005.1009.00

]26.075.01.10%)6.01[(0

]1)1[(0)1(+=+?-+=+?--+=+z x s L S z m L δδ

2）24+0.04 → 24-0.4

31.0003.2531.00

]4.075.024%)6.01[(0

]2)1[(0)2(+=+?-+=+?--+=+z x s L S z m L δδ

2 模具最大磨损量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差δz = Δ /3；取x=0.5。

1）20+1.2 → 21.2-1

40.00

91.2040.00

]2.15.02.21%)6.01[(0]1)1[(0)1(+=+?-+=+?--+=+z

x s H S z m H δδ

2）18+1.2 → 19.2-1 23

.1640.00

]2.15.02.19%)6.01[(0]2)1[(0)2(=+?-+=+?--+=+z

x s H S z m H δδ

3 模具最大磨损量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差δz = Δ /3；取x=0.75。

1）Φ32 → Φ32+0.3

009.065.34009

.0]26.075.03.32%)6.01[(0]1)1[(0)1(-=-?++=-?+-+=-z

x s L S z s L δδ 2）24+0.2 →24+0.2

017.045.10017

.0]52.075.024%)6.01[(0]2)1[(0)2(-=-?++=-?+-+=-z

x s L S z s L δδ

4 模具最大磨损量取塑件公差的 1 / 6；模具的制造公差δz = Δ /3；

取x=0.5。

1）38+1.2 → 38+1.2

040.029.38040

.0]2.15.02.38%)6.01[(0]1)1[(0)1(-=-?++=-?+-+=-z

x s h S z m h δδ

2）32+0.68 → 32+0.68

023.04.32023

.0]68.05.032%)6.01[(0]2)1[(0)2(-=-?++=-?+-+=-z

x s h S z m h δδ

5．5 排气结构设计

排气是注射模设计中不可忽视的一个问题。在注射成型中，若模具排气不良，型腔内的气体受压缩将产生很大的背压，阻止塑料熔体正常快速充模，同时气体压缩所产生的热使塑料烧焦，在充模速度大、温度高、物料黏度低、注射压力大和塑件过厚的情况下，气体在一定的压缩程度下会渗入塑料制件内部，造成气孔、组织疏松等缺陷。特别是快速注射成型工艺的发展，对注射模的排气系统要求就更为严格。

在塑料熔体充模过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而成的水蒸气、塑料局部过热分解产生的低分子挥发性气体，塑料中某些添加剂挥发或化学反应所生成的气体。常用的排气方式有利用配合间隙排气，在分型面上开设排气槽排气，利用推杆运动间隙排气等。

由于本次设计中模具尺寸不大，本设计中采用间隙排气的方式，而不另设排气槽，利用间隙排气，以不产生溢料为宜，其值与塑料熔体的粘度有关。

此塑件未注上下偏差，所以以下公差都是查表所得。

5.5.1 凹模宽度尺寸的计算 塑件尺寸的转换：相应的塑件制造公差，

L M1=[(1хS CP )]+L S1+X 1ХP 1]00.22=[(1Х0.015)]+60+0.6Х0.7]00.22=60.300.22mm

式中，cp S 是塑件的平均收缩率，聚丙烯的收缩率为1%~2%,所以平均收缩率015.02

02.001.0=+=cp S ；1x 、2x 是系数， x 一般在0.5~0.8之间，此处取6.021==x x ；21??、分别是塑件上相应尺寸的公差（下同）

；21z z δδ、是塑件上相应尺寸制造公差对于中小型零件取?=6

1z δ（下同）。 5.5.2 凹模长度尺寸的计算

塑件尺寸的转换：L S1=120±0.15=120.6-1.20MM ，相应的塑件制造公差Δ

3=1.5MM

L M1=[(1+S CP )+L S1+X 3ХP 1]00.2=[(1+0.015)+120+0.5х 1.2]00.2=120.600.2MM

式中，21x x 、是系数，一般在0.5~0.8之间，此处取6.0,5.021==x x 。

5.5.3 凹模高度尺寸的计算

塑件尺寸的转换：H S1=10±0.2=10.05-0.40MM ，相应的塑件制造公差

0.4mm 2=10+0.05=10.050.10MM,应的塑件制造公差0.1mm

H M1=[(1+S CP )+H S1+X 1ХP 1]=[(1+0.015)+10+0.7х0.4]00.067=10.0500.067MM

式中，21x x 、是系数，一般在0.5~0.7之间，此处取5.0,7.021==x x 。

5.5.4 凸模宽度尺寸的计算

塑件尺寸的转换：L S =56±0.35=56.2800.7

MM ，相应的塑件制造公差0.7mm

L M =[(1+S CP )+L S +X ХP]= [(1+0.015)+56+0.6х0.7]0.1170 =56.280.1170 MM

式中，x 是系数，一般在0.5~0.7之间，此处取6.0=x 。