衬套注塑模具设计

目录
一．塑件成型工艺性分析 (2)
1.1 塑件的分析 4 1.2 SPVC的性能分析 4
1.3 SPVC的注射成型过程及工艺分析 4
二.拟定模具的结构形式 (4)
2.1 分型面位置的确定 4 2.2 确定型腔数量和排列方式 4
2.3 注塑机型号的确定 4
三.注射机型号的确定和注射机相关参数的校核 5
3.1 注射量的计算 5
3.2 浇口的设计 6
四．成型零件的结构设计和计算 7
4.1 成型零件的机构设计 7
4.2 成型零件的钢材选用 7
4.3 成型零件工作尺寸的计算 7
4.4 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算 9
4.5 模架的确定和标准件的选用 9
总结 (10)
参考文献 (16)
摘要
此设计说明书共分四小节，第1节主要包括塑件成型工艺性分析，其中包括塑件的尺寸分析、成型性能分析；第2节主要包括拟定模具的结构形式其中包括模具型腔数量和排列方式的确定；第3节主要包括注射机型号的确定和注射机相关参数的校核；第2，3小节确定的正确与否关系着这次项目实施的成败；第4节成型零件的结构设计，成型零件工作尺寸计算，动模垫板厚度的计算等内容。

前言
通过课程研究项目的实施，在参考有关著作和网上的许多相关知识的基础上，我们做出了这份项目的设计说明书，这次项目的实施我们加深了对注射成型模具基础知识的理解，并初步具备运用所学知识进行中等复杂程度塑料模具设计的能力，复杂塑件的三维建模能力，相关标准、手册的查阅能力等，锻炼和提高了我们的交流、沟通和表达能力以及团队合作能力。

由于我们的能力有限，其中可以会有错误，希望大家能给予批评指正。

一．塑件成型工艺性分析
1.1.塑件的分析
（1）外形尺寸：该塑件壁厚1.3mm ，塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程 不太长，适合于注射成型。

（2）精度等级：每个尺寸的公差不一样 ，有的属于一般精度，有的属于高精度，就按实际公差进行计算。

（3）脱模斜度： SPVC 属无定型塑料，成型收缩率较小，塑件外壁斜度
1.2 SPVC 的性能分析
(1)无定形料,吸湿小,流动性差.为了提高流动性,防止发生气泡,塑料可预先干燥.模具浇注系统宜粗短,浇口截面宜大,不得有死角.模具须冷却,表面镀铬.
(2)由于其腐蚀性和流动性特点，最好采用专用设备和模具。

所有产品须根据需要加入不同种类和数量的助剂。

(3)极易分解,在200度温度下与钢.铜接触更易分解,分解时逸出腐蚀.刺激性气体.成型温度范围小.
(4)采用螺杆式注射机喷嘴时,孔径宜大,以防死角滞料.好不带镶件,如有镶件应预热.
(5)SPVC 的主要性能指标
1.3 SPVC 的注射成型过程及工艺参数
（1）SPVC 无明显的熔点，60℃变软，100℃-150℃粘弹态，140℃熔融成型温度范围窄，热稳定性差，容易分解，170℃分解迅速，软化点接近于分解点，分解释放于HC1气体。

其注塑成型工艺性较差，原因是过高的熔胶温度或过长的受热时间很容易使PVC 分解。

（2）注塑工艺参数。

1）注塑机：螺杆式，转数40-80r/min. 料筒温度（°C ）;后段 170—180 中段 155
—165 前段 140—150
2）喷嘴温度（°C ）：145~155
3）模具温度（°C ）30~40 5）注射压力（MPa ）:40~80
6）成型时间（s ）:注塑时间：1-3 保压：5—15 冷却：10—20
密度/3
/g cm 1.16~1.35 比容/g /
3cm
1.10~1.11 （1）注塑压力／mpa 40~80 收缩率/%
2.0~
3.0 （2）保压压力／mpa 20~30 喷嘴温度 145~155 （3）注塑时间/s
1~3
模具温度
30~40
（4）
二．拟定模具的结构形式
2.1.分型面位置的确定
通过对塑件结构形式的分析，分型面应该选在端盖截面积最大且有利于开模取出塑件的低平面处。

2.2 确定型腔数量和排列方式
（1）数量：由于塑件精度为MT6且尺寸较小，采用用一模两腔的形式。

（2）模具结构形式的确定：模具设计为一模两腔，直线对称分布，推出机构采用推杆推出，浇口采用点浇口且在最高处选用单分型面注射模。

三．注塑机型号的确定和注射机相关参数的校核
3.1 注射量的计算
通过三维软件建模设计分析计算得 塑件体积： 塑V =12.5273cm
塑件质量： 0324.1520.1527.12=⨯==塑塑V m ρg
3.2 浇注系统凝料体积的初步估算 凝料的体积按塑件体积的0.2~1倍来估算，由于采用简单并
且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.5倍来估算。

3
.58375.012cm V V =+⨯=）（塑
总
3.3 选择注射机 根据第二步计算得出注入模具型腔的塑料总量为37.583
cm ,则有
3
3
98.468.0/58.378.0/cm
cm
V ==总3
cm
根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值可选用XS-Z-60注射机 理论注射量3
/cm 60 锁模力KN / 500 柱塞直径mm / 38 最大模厚mm /300
注射压力MPa /122 移模行程mm /180
最小模厚mm /200 定位孔直径mm /125 喷嘴半径球mm /12 喷嘴孔直径mm / 3 锁模方式/双曲肘 3.4 注射机有关参数的校核
（1）注射压力校核
SPVC 所需注射压力为60-80MPa 取80=o P ，该注射机的公称注射压力122=公P ，注射压力安全系数1.25-1.4 取4.11=K 122112804.11≤=⨯=∙o P K ，所以注射机压力合格。

（2） 锁模力校核
①塑件在分型面上的投影面积293.530mm A =塑。

②浇注系统在分型面上的投影面积A 浇即流道
凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积
A
浇
数值，可以按照多型腔模的统计分析来确定。

A 浇是
每个塑件在分型面上的投影面积A 塑的0.2~0.5倍。

这里取A
A 塑
浇4.0=
③塑件和浇注系统在分型面上的总的投影面积A
总
，则
mm
2
604
.148693.5304.124.12n =⨯⨯=⨯=+
=A
A A
A
塑
浇塑
总
）（
④模具在型腔内的胀形力KN N P A F 679.3524604.1486=⨯==模总胀.查表可得注塑机的公称锁模力KN
F 500=锁，锁模安全系数为
k=1.1~1.2，这里取
k=1.2,则
锁胀胀F F kF 〈=⨯==81.42679.352.12.1，所以注塑机锁模力合格。

四．成型零件的结构设计和计算
4.1.成型零件的机构设计
（1）凹模的结构设计。

凹模是成型制品外表面的成型零件。

其结构可分整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种。

这里采用整体嵌入式。

（2）凸模的结构设计。

凸模是成型塑件内表面的成型零件。

通常是整体式和组合式两种类型。

这里采用整体式型芯。

4.2.成型零件钢材选用
对成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的强度、刚度、耐磨性及良好的抗疲劳性，还
考虑它的机械加工性能和抛光性能。

该塑件是大批量生产，所以构成型腔的嵌入式凹模钢材选用P20。

成型塑件型芯，由于脱模时与塑件的磨损严重，因此钢材也选用Cr12MoV 。

五.成型零件工作尺寸的计算
采用相应公式的平均尺寸法计算成型零件尺寸，塑件尺寸公差安塑件零件图给定的公差计算。

（1） 凹模径向尺寸计算 塑件外部径向尺寸的转换 L 1s =
4
03
04.26。

+- 7mm .01=∆
根据公式：L 1M =[(1+S cp )L 1s -X 1△1]10Z δ+ 计算可得：
L 1M =[（1+0.025）⨯26.8-0.6⨯0.7]
12
.00
+=26.98312.00
+mm
其中平均收缩率
5
.22
32cp =+=
S ，1x 范围为0.5~0.8，取6.021==x x ；1∆，2∆，
12.07.06
16
1=⨯=
∆=
z δ
（2）凹模深度尺寸计算
根据公式：H 1M =[(1+S cp )H 1s -X 1△1]z
0δ+ 计算可得； H 1s =
0.50.5
-100
+mm 0.11=∆
H 1M =[（1+0.025）x101-0.65⨯1] 33
.00+=102.87533
.00
+mm
（3）凸模径向尺寸计算 L 1s =
mm
240.3
0.2-+ mm s 5.01=∆
根据公式：l 1s =[(1+S cp )l 1s +X 1△1]0
1Z δ- 计算可得；
L 1M =[(1+S cp )l 1s +X 1△1]01Z δ-=[(1+0.025)⨯23.8+0.7⨯0.5] 0830.0-=24.7450
830.0-mm
(4) 凸模高度尺寸计算
h 1s =
0.5
0.5
-95+mm 0.11=∆ ， 56.01=x
根据公式：h 1M =[(1+S cp )h 1s +X 1△1]0
1Z δ- 计算可得；
h
1
M =[（1+0.025）x94.5-0.65⨯1] 0
33
.0-
=97.512533.0
+mm
塑件凹、凸模成型尺寸的标准如下图
凹模
凸模
4.4. 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算
（1）凹模侧壁厚度的计算。

凹模侧壁厚度与型芯内压强及凹模的深度有关。

其厚度根据公式计算。

可得 S=（
p
E ph δ
234
）31
=（
031
.01032100
3035
4
⨯⨯⨯⨯⨯）31
=78.71mm
T=（p
E p δ4
r
175
.0）31
=（
031
.01032
.13535
4
⨯⨯⨯）31
=2.72mm
其中， p δ=252i =25⨯（0.45⨯10051
+0.001⨯100）=25⨯1.23ｕm=30.76ｕm=0.031mm
凹模嵌件初定单边厚度选40mm ，而壁厚不满足78.71mm 要求，故凹模嵌件采用预应力的形式压入模板中，由模板和型腔共同承受型腔压力。

由于型腔采用直线对称结构布置，型腔之间的壁厚满足结构设计就可以了。

底部厚度经计算取3mm 。

由于是小型腔，间隔符合要求。

初步估算模板平面尺寸选用200x355，比型腔布置尺寸大很多。

完全符合强度和刚度要求。

（2） 动模垫板的厚度计算。

动模垫板厚度与模架的两个垫块有跨度关系，根据前面型腔的布置。

模架在200⨯355的范围内。

查表7-4垫块之间跨度约为L=W-2W 2=(200-2⨯40)=120mm ，根据型腔布置及型芯对动模垫板的压力可计算动模垫板厚度为 T=0.54L （
p
EL pA δ
1）3
1
=0.54⨯120⨯（
032
.035510326.1376355
⨯⨯⨯⨯）31
=15.76mm
其中， p δ=252i =25⨯（0.4⨯12051+0.001⨯120）=25⨯1.304ｕm=32.60ｕm=0.032mm
L 是两个垫块之间的距离，约120mm ；L1是动模垫板的长度，取355mm ，A 是2个型芯投影到动模垫板上的面积。

单个型芯所受压力的面积为 2
2
2
113.6886.29785.0mm D A =⨯==π 两个型芯所受压力的面积为2
126.13762mm A A == 动模垫板按照标准厚度取16mm 。

4.5. 模架的确定和标准件的选用
模架尺寸确定后，对模具有关零件要进行必要的强度或刚度的计算，以校核所选模架是否
适当，尤其对大型模具，模架选用A2型。

由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合标准模架，选用模架尺寸为200mm×355mm 的标准模架，可符合要求。

模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉，模具外表尽量不要有突出部分，模具外表面应光洁，加涂防锈油。

两模板之间应用分模间隙，即在装配，调试，维修过程中，可以方便地分开两块模板。

1．定模座板（250mm×355mm，厚35mm）材料为45 钢. 通过8 个M12 的内角圆柱螺钉与定模板连接定位圈通过8个M12的内六角圆柱螺钉与其连接，定模座板与浇口套为H8/f8 配合。

2.定模板（小型芯固定板）（200mm×355mm，厚33mm）固定板应有一定的厚度，并有足够的强度，一般用 45 钢或Q235A 制成，最好用调质230HB—270HB。

其上的导套孔与导套一端采用H7/k6 配合，另一端采用H7/e7，定模板与浇口套采用H8/m6 配合，定模板与圆筒型芯为H7/m6 配合。

3.垫块（200mm×355mm，厚70mm）
1．）主要作用在动模座板与支撑板之间形成推出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。

2．）结构形式可以是平行垫块或拐角垫块，该模具采用平行垫块。

3．）垫块材料垫块材料为Q235A，也可用HT200，球墨铸铁等，该模具垫块采用 Q235A 制造。

4．）垫块的高度h 校核.
H=h 1 +h 2 +h 3 +δ =23+17+18+2=70mm
式中，h 1————推杆垫板厚度，为23mm
h 2————推杆固定板厚度，为17mm
h 3————推出行程，为18mm
δ———推出行程富余量，一般为2mm—6mm，取2mm
5.）动模座板（250mm×355mm，厚24mm）
材料为45 钢，注射机顶杆孔为 mm，其上的推板导柱孔与导柱采用H7/m6 配合。

6.）推杆固定板（200mm×355mm。

厚16mm）
材料为45 钢，其上的推板导套孔与推板导套采用H7/f6 配合。

所以推出方式采用推杆推出。

总结
这次的课程设计中不仅检验了我们所学的知识，也培养了我们如何去把握一件事情，如何去做
一件事情，又如何完成一件事情。

在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。

学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。

在这次设计过程中，体现出我们设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出劳动成果的喜悦心情，从中发现我们平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。

在此感谢我们的王强老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；由于我们的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。

参考文献
吕久新王群主编.塑料成型工艺及模具设计：机械工业出版社，2007
11。