衬套_模具设计_注射模_PA1010_课程设计_毕业设计
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0 萍乡高等专科学校 塑料模具课程设计说明书
题 目 衬套注塑模 院 系 机械电子工程系 专 业 机械制造及自动化 姓 名 马顺利 学 号 10352006 年 级 10级机械（1）班 指导教师 胡建军
二零一二年十二 课 程 设 计 任 务 书 一、设计题目：衬套注射模具 二、设计条件 产品名称：衬套 产品材料：尼龙（PA6） 产品数量：月产100000件 产品特点：衬套是用途非常广泛的零件，零件简单，产量大。要求一模四件，并设计冷却管道。 三、设计任务 1、进行塑件的工艺分析 2、选择设备的类型和规格 3、选择模具的成型方案，确定模具的成型结构 4、进行模具结构、尺寸的设计计算 5、绘制模具的所有零件图（标准件除外） 6、绘制模具的总装配图（用三维CAD绘制），制出明细表。 7、编写设计说明书 2
第一章 塑件成型工艺分析 1.1塑件图 塑件的视图如图1-1所示：
1.2塑件的工艺分析 产品名称：衬套 产品材料：尼龙（PA6） 产品数量：月产100000件 产品特点：衬套是用途非常广泛的零件，零件简单，产量大。要求一模四件，并设计冷却管道。 该塑件为衬套，要求塑件具有很好的耐磨性。 （1） 塑件材料使用特性及用途 尼龙有优良的力学性能，抗拉、抗压、耐磨。经过拉伸定向处理的尼龙，其抗拉强度很高，接近于钢的水平。因尼龙的结晶性很高，表面硬度大，摩擦系数小，固具有十分突出的耐磨性和自润滑性。它的耐磨性高于一般用做轴承材料的铜、铜合金、普通钢。尼龙耐碱、弱酸，但强酸和氧化剂能侵蚀尼龙。尼龙的缺点是吸水性强、收缩率大，常常因吸水而引起尺寸变化。其稳定性较差，一般只能在80°C~100°C之间使用。 为了进一步改善尼龙的性能，常在尼龙中加入减摩剂、稳定剂、润滑剂、玻璃纤维填料等，以克服尼龙存在的一些缺点，提高机械强度。 （2）成形特点 尼龙原料较易吸湿，因此在成形加工前必须进行干燥处理。尼龙的热稳定性差，干燥时为避免材料在高温时氧化，最好采用真空干燥法；尼龙的熔融黏度低，流动性好，有利于制成强度特别高的薄壁塑件，但容易产生飞边，故模具必须采用最小间隙；熔融状态的尼龙热稳定性较差，易发生降解是塑件性能下降，因此不 3
允许尼龙在高温料筒内停留过长时间；尼龙成形收缩范围及收缩率大，方向性明显，易产生缩孔、凹痕、变形等缺陷，因此应严格控制成形工艺条件。 1.3塑件成形工艺参数确定 PA1010熔程较窄，一般为3～4℃。熔融流动性较好。适合注射成型、挤出成型和吹塑成型。主要成型工艺参数如下： 密度 1.04 g/ cm3；
收缩率 1.3~2.3(纵向) 0.7~1.7（横向） (1)干燥鼓风干燥温度90℃±5℃干燥时间约4～5h、真空干燥温度85℃±5℃，一般最好选择真空干燥工艺，避免热氧化变色 (2)注塑工艺 料筒温度: 后部190～210℃
中部200～220℃ 前部210～230℃ 喷嘴200～210℃ 模具温度20～40℃ 注射压力60～80MPa 注射周期30～50S 第二章 拟定模具结构形式
2.1 型腔数目的确定 为了制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。模具的型腔数可根据塑件的产量、精度高低、模具制造成本以及所选用注射机的最大注射量和锁模力大小等因素确定。小批量生产，采用单型腔模具；大批量生产，宜采用多型腔模具。但如果塑件尺寸较大时，型腔数将受所选用注塑机允许最大成型面积和注塑量的限制。由于多型腔模的各个型腔的成型条件以及熔体到达各型腔的流程难以取得一致，所以塑件精度较高时，一般采用单型腔模具。 该塑件精度要求不高，又是大批量生产，采用一模四件。 2.2 分型面的选择 1） 分型面是指分开模具能取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。 合理地选择分型面对于塑件质量、模具制造、与使用性能都有着很大的影响，模具设计时应根据塑件的结构、尺寸精度来设计。 2） 不要设在塑件要求光亮平滑的表面或带圆弧的转角处，以免意料飞边、拼合痕迹影响塑件外观。 3） 开模时，尽量使塑件留在动模一边，一般在动模边设脱模机构较为方便。 4） 尽力保证塑件尺寸的精度要求。 5） 应有利于侧面分型和抽芯。 6） 尽量使分型面位于料流末端，以利于排气。 4
7） 尽量使模具加工方便。 由于本塑件的结构形状较为简单，只应在塑件最大轮廓处。如图所示：
第 3 章 注塑机型号的确定 副模具都只能安装在与其相适应的注塑机上方能生产。因此，模具设计时应了解模具和注塑机之间的关系，了解注塑机的技术规范，使模具和注塑机相互匹配。 3.1 注射容量的计算 注射机的理论注量，指在对空注射时能完成一次注射熔料的体积量(cm3 ).模具安装后， 对模腔注射容量的计算,可以制件产品为主,计算其体积量，然后确认总体积注射量。 注射模一次成型的塑料重量（塑件与流道凝料之和）应在注塑机理论注射量的 10%-80%之间，既能保证制品的质量，又可充分发挥设备的能力，则选在 50%-80%之间为好。 通过计算可得出塑件的体积 V=10 cm3，塑件质量m1=10.4g ， 流道凝料的质量m2是个未知数，可按塑件质量的0.6倍来算。此设计为一模四腔，所以注塑量为：m=1.6nm1 =（1+0.6）³4³10.4=66.56g，n 为型腔数。 因此，注塑机额定注塑容量V=m/(0.8ρ)=66.56/(0.8*1.04)=80 cm3 3.2 锁模力的计算 锁模力是指注塑机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。 当高压的塑料熔体充填模腔 时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。为此，注塑机的额定锁模力必须大于该胀型力， 即： F锁 ≥ F胀 =A分²P型 式中，F锁 ─ 注塑机的额定锁模力(N)； P型 ─ 模具型腔内塑料熔体平均压力（MPa） ，一般为注塑压力的 0.3～ 0.65 倍，通常为20～40 MPa，取 P型 为35 MPa。 A分─ 塑件和浇注系统在分型面的投影面积之和（mm2） 流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积 A 2 ，在模具设计前是个未知值，根据多型腔模的统计分析，大致是每个塑件在分型面上的投影面积 A1 的 0.2倍～0.5 倍，因此，可用0.35nA 1 来进行估算，所以 A = nA1 + A 2 = nA1 + 0.35nA1 =1.35nA1 =8397.5 mm2 式中，由PRO/E模型分析，得模型的最大投影面积A1=1555.1 mm2； 5
n---型腔数； 故模具胀型力 F = A*P =8397.5× 35 =293.913KN 式中，型腔压力 P 取35 Mpa 3.3注射机的选用 根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值，查阅参考书【实用模具技术手册】，选用XS—ZY—125 卧式注射机，其主要技术参数如下： 机构形式：卧式 注射方式 ：螺杆式 螺杆直径（mm） ：42 最大注射量/ cm3或g ：125 注射压力（MPa） ：119 锁模力(kN)：900 最大注射面积/cm3 ：320 最大模具厚度(mm)：300 最小模具厚度(mm)：200 最大开模行程(mm)：300 喷嘴球半径(mm)： 12 喷嘴孔半径(mm)： φ4 模板尺寸/mm*mm 420*450
第 4 章 浇注系统设计 4.1 主流道设计 （1）主流道浇口尺寸 由上述可知注塑机喷嘴球孔径 d1 =Φ4 mm，喷嘴球半径 R1 =12mm，则主流道
小端尺寸为：Φ5 mm。主流道设计成圆锥形，其锥角α为6。由于小端前面是球面，其深度为3~5mm。主流道球面半径比喷嘴球面半径大1~2mm。流道的表面粗糙度值Ra为0.08um。 （2） 主流道浇口套 主流道浇口套一般采用碳素工具钢如T8、T10 等材料制造，热处理淬火硬度53~57HRC。主流到浇口套及固定形式如下图所示。 浇口套与定位圈设计成整体形式，用螺钉固定于定模板上，浇口套与模板间的配合采用H7/m6的过渡配合。 6
主流道浇口套及固定形式 4. 2 分流道设计 （1）分流道的形状与尺寸 分流道的截面尺寸与所用塑料的种类、塑件壁厚、形状、体积、分流道长度等多种因素有关。本设计的分流道设置在分型面上，截面形状采用加工工艺性比较好的半圆截面流道。PA1010塑件的流动性好，分流道较短，其截面半径为1.6~9.5mm （3） 分流道的长度 分流道的长度要尽可能短，且弯折少，以便减少压力损失和热量损失，节约塑料的原材料和能耗。本设计只需一次分流，所以主流道到浇口的长度为6~10mm。 （4） 分流道的表面粗糙度 由于分流道的表面粗糙度值不能太小，一般Ra值0.16μm左右，这可增加对外层塑料熔体的流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层。 4. 3 冷料穴的设计 当注射机未注射塑料之前，喷嘴最前面的熔体塑料的温度较低，形成冷凝料头，为了防止这些冷料进入型腔而影响塑件质量， 在进料口的末端的动模板上开设一洞穴或者在流道的末端开设洞穴，这个洞穴就是冷料穴。它的作用是储存因两次注塑间隔而产生的冷料头以及熔体流动的前锋冷料，防止冷料进入型腔而形成冷接缝。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端的直径。为了使主流道 凝料能顺利地从主流道衬套中脱出，往往是冷料穴兼有 开模时将主流道凝料从主流道拉出而附在动模一边的作用。
