开关旋转盖注塑模设计

目录

前言--------------------------------------------------------------------------------------------1 一塑料制品的工艺性分析------------------------------------------------------------ -3 二注射机型号的初步拟定---------------------------------------------------------------4 三成型零件的工作尺寸-----------------------------------------------------------------6 四模具结构方案确定---------------------------------------------------------------------7 五浇注系统设计---------------------------------------------------------------------------8 六温度调节系统--------------------------------------------------------------------------11 七顶出机构的确定-----------------------------------------------------------------------12 八其它系统与结构-----------------------------------------------------------------------12 九模具中相关的校核--------------------------------------------------------------------14 十模具的工作过程-----------------------------------------------------------------------15 十一模具的装配--------------------------------------------------------------------------15 十一结束语----------------------------------------------------------------------------------18 十二附录----------------------------------------------------------------------------------19 附录一成型零件加工工艺卡片

附录二成型零件零件图

附录三模具总装图

前言

时间过的很快，三年的学习生活即将结束，经过三年的学习，本人对模具的操作和设计有了一定得基础认识，为了检验自己，此次我的设计课题是开关上的旋转盖。

开关上的旋转盖为本次的设计课题，其成型难度较小、模具结构简单、对初学者了解设计过程和成型工艺、一些设计参数有更清楚的认识

本次设计产品，首先要了解其结构形状特点，根据其结构形状特点来制定设计内容、步骤。合理的设计才能保证产品各方面得要求，使模具达到更好的经济效益。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。此次设计要用到PRO/E、AutoCAD、Wore 用PRO/E进行零件图实体造型、然后分模制造，再把它调入CAD进行模具各系统的设计，零件的产品说明书用Wore进行编制等。

此次设计过程中得到了汪老师和李、陈同学的热情帮助和支持，再次感谢你们的帮助。

由于本人设计水平有限，在设计过程中难免有设计的错误和不足之处，敬请各位老师批评指点。

开关上的旋转盖注塑模设计

高模20班赖辉林

一、塑料制品的工艺性分析

1、塑件的原材料分析

图1塑件

塑件的材料采用聚氯乙烯( PVC)，属热塑性塑料，比重:1.38克/立方厘米成型收缩率:0.6-1.5% 成型温度：160-190℃

特点：力学性能,电性能优良,耐酸碱力极强,化学稳定性好,但软化点低. 该塑料具有

如下的成型特性：

●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。

●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。

●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。

● 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。

● 要求塑件精度高时，模具温度可控制在50~60C ，要求塑件和光泽

耐热时，应控制在60~80C 。

表1-1 PVC 塑料主要的性能指标

二 、注射机型号的初步拟定

1、估计塑件体积

按塑料所示尺寸圆筒等部位的简化计算：塑件的体积为V=78503mm =7.853cm

查书得PVC 的密度为1.25g/3cm

所以单件塑件的重量为 M=1.25×7.85=9.8125g

2、选择注射机

根据工厂现有的条件,并考虑到该制品的结构特征,这是初步选择HS235A 型注塑机,该注塑机的技术参数如下表2.1所示

表2.1 HS235A注塑机的主要参数表

3、模架的选定

根据塑件选定模架为：CI/2525 A67-B56-C90如图2-1所示。

图2模架示意图

三、成型零件的工作尺寸计算

1、工作部位尺寸：

型腔径向尺寸：L+&z/m0=[(1+s)Ls-X△]+&/0

型腔深度尺寸：H+&/m0=[(1+s)Hs-X△]+&/0

型芯径向尺寸：L0/m-&z=[(1+s)Ls+X△]0/-&z

型芯高度尺寸：H0/m-&z=[(1+s)hs+X△]0/-&z

中心矩尺寸：Cm+/-&z/2=(1+s)Cs+/-&z/2

式中：Ls塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸（mm） Ls塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm） Hs塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm） Hs塑件内型深度基本尺寸的最小尺寸（mm） X修正系数取0.5~0.75

Cs塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm）△塑件公差（mm）

型腔尺寸

型芯尺寸

四、模具结构方案的确定

1、分型面的确定

塑料在模具型腔凝固形成塑件，为了将塑件取出来，必须将模具型腔打开，也就是必须将模具分成两部分，即定模和动模两大部分。定模和动模相接触的面称分型面。通常有以下原则：

（1）分型面应选在塑件处最大的轮廓处寸的最大处。

（2）确定有利的留模方式,便于塑件顺利脱模

（3）保证塑件的精度要求

（4）满足塑件的外观质要求

（5）便于模具加工制造

（6）成型面积的影响

（7）有利于提高排气效果

（8）对侧向抽芯的影响

综合考虑以上分型面的选择原则，结合制品的结构形状，该塑料饭盒的分型面设计如图3-1所示

图3 产品分型面示意图

2、型腔的布置方案与确定

型腔的布置方案常用的有两种，第一种方案为平衡式，该方案特点是从主流

道到各型腔浇口的分流道的长度，截面形状1尺寸均对应相同，可实现均衡进料和同时充满型腔的目的。第二种方案为非平衡式，该方案特点是从主流道到各型腔浇口的分流长度不相等，因而不利于平均衡进料，但可以缩短流道的总长度，为达到同时充满型腔的目的，各浇口的截面尺寸制作不相同。

该模具布置为一模四腔，平衡式布置如图3-2所示

图4平衡式示意图

本塑件在注射时采用一模四件，即模具需要四个型腔。综合考虑浇注系统、模具结构的复杂程度等因素，拟采用下图所示的型腔排列方式。由于采用一模四腔，塑件形状又较为普通，故在塑件底部采用成型顶杆顶出，但为平衡顶出力，在塑件内圈（即型芯处过渡浇口位置上开设2个的圆形顶杆），为适应模具自动化的生产，采用自动复位的弹簧先复位机构，使模具顶出完毕后能自动复位

五、浇注系统的设计

普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。浇注系统的设计是否合理不仅对塑件性能、结构尺寸、内外在质量等影响很大，而且还与塑件所用塑料的利用率，成型生产效率等有关。因此浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要的环节，在设计时一般应遵守以下基本原则：

(a)了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动特性；

(b)采用尽量短的流程，以减少热量与压力损失；

(c)浇注系统设计应有利于良好的排气；

(d)防止型芯变形和嵌件位移；

(e)便于修整浇口以保证塑件外观质量；

(f)浇注系统应结合型腔布局同时考虑；

(g)流动距离比和流动面积比的校核。

1）主流道的设计

主流道是浇注系统中从注塑机喷嘴与模具相接触的部位开始，到分流道为止的塑件熔体的流动通道。

根据设计手册查得0型注射机喷嘴有关尺寸如下：

喷嘴前端孔径：d0=φ4mm

喷嘴前端球面半径：R0＝18mm

为了使凝料能顺利拔出，主流道的小端直径D应大于注射

喷嘴直径d。

D＝d+(0.5~2)mm=φ4+2＝φ6mm

该主流道设计为圆锥型，锥角为3度，内表面的粗糙度Ra0.8微米。该模具的主流道如图3-3所示。

图5主流道示意图

2）冷料穴与拉料杆的设计

对于依靠顶针脱模的模具常用Z字型拉料杆，当前锋冷料进入冷料穴后紧包在拉料杆的Z字头上，开模时，便可将凝料从主流道中拉出。

球头拉料杆固定在动模一侧的型芯固定板上，并不随脱模机构移动，所以当推件板从型芯上脱出制品时，也将主流道凝料从球头拉料杆上硬刮下来。

3）分流道的设计

分流道在设计时应考虑尽量减小在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度的降低，同时还要考虑减小流道的容积。圆形和正方形流道的效率最高，当分型面为平面时一般采用圆形的截面流道，但考虑到加工的方便性，可采用半圆形的流道。

一般分流道直径在3－10mm范围内，分流道的截面尺寸可根据制品所用的塑料品种、重量和壁厚，以及分流道的长度由《中国模具设计大典》第2卷中图9.2－12所示的经验曲线来选定，经查取D’

=5.6mm较为合适，分流道长度取L＝13mm从表9.2－14中查得修正系

数f L=1.02，则分流道直径经修正后为D＝D’f L=5.6×1.02=5.712，取D＝

6mm

综合考虑以上的内容和要点，结合制品结构形状，该模具的分流道如图3-4所示。

图6 分流道示意图

4）浇口的设计

根据浇口的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为合适。

侧浇口一般开设在模具的分型面上，从制品的边缘进料，故也称之为边缘浇口。侧浇口的截面形状为矩形，其优点是截面形状简单，易于加工，便于试模后修正。缺点是在制品的外表面留有浇口痕迹，因为该制件无表面质量的特殊要求，又是小型制品的一模四腔结构，所以可以采用侧浇口。如图所示

六、温度调节系统设计

1、温度调节系统

根据模具冷却系统设计原则：冷却水孔数量尽量多，尺寸尽量大的原则可

知，冷却水孔数量大于或等于3根都是可行的。这样做同时可实现尽量降低

入水与出水的温度差的原则。根据书上的经验值取4根，冷却水口口径为8mm.

另外，冷却系统的过程中，还应同时遵循：

（1）冷却水道应尽量多，截面尺寸应尽量大。

（2）冷却水至型腔表面距离应尽量相同

（3）浇口处加强冷却

（4）冷却水道出入口温差应尽量小，

（5）冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置

（6）冷却水道要易于加工清理，一般水道孔径为10毫米左右（不小于8毫米）

（7）冷却水道的设计还必须尽量避免接近塑件的熔接部位，以免产生熔接（8）冷却水道设计要防止冷却水泄漏，凡是易漏的部位要加密封圈。

图7 冷却系统示意图

七、顶出机构的确定

塑件从模具上取下以前，还有一个从模具的成型零件上脱出的过程使塑件从成型零件上脱出的机构称顶出机构。

顶出机构可以分为：

（1）推杆推出机构

（2）推管推出

（3）推件板推出机构

（4）活动镶块及模推出

（5）多元综合推出机构

顶出机构的原则：

1、因为塑料收缩是抱紧凸模，所以顶出力的作用点应尽量靠近凸模

2、顶出力应作用在塑件刚性和强度最大的部位，如加强筋，壁厚等处。

作用面积尽可能大一些，以防止塑件变形和损坏。

3、为了保证良好的塑件外观，顶出位置应尽量设在塑件内部或对塑件

外观影响不大的部位。将顶杆设计在塑件的内部型腔。

4、若顶出部位需设在塑件使用或装配的基准面上时，对不影响塑件尺

寸和使用，一般顶杆与塑件接触处凹进塑件0.1mm；否则塑件会出现凸起，影响基面的平整。

5．合模时的正确复位。

本模具顶出机构用推杆推出机构

八、其他系统设计

1、排气糟的设计

塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型强及流道原有的空气，除此以外，塑料熔体会产生微量的分解气体。这些气体必须及时排出。否则，被压

缩的空气产生高温，会引起塑件局部碳化烧焦，或塑件产生气泡，或使塑件熔接不良引起强度下降，甚至充模不满。

因该模具为小型模具，且分型面适宜，可利用分型面排气，所以无需设计排气槽。

2、合模导向机构

合模导向机构对于塑料模具是必不可少的部分，因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构，导柱安装在动模一边或定模一边均可，通常导柱设在主型腔周围。导向机构的主要作用有：定位、导向和承受一定侧压力。定位作用：为避免装配时方位搞错而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确形状，不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均。塑件在注入型腔过程中会产生单向侧压力，或由于注射机的精度限制，使导柱工作中承受一不定的导向作用。动定模合模时，首先导向机构接触，引导动定模正确闭合，避免凸模或型芯先进入型腔，产生干涉而坏零件。由于注塑压力的各向性就会对导柱进行径向的剪力，导致导柱容易折断。对型芯和型腔改进后，其的配合可以进行定位。

导柱、导套零件如下

图8 导柱

图9 导套

九、模具中相关的校核

1、注射机与模具尺寸的关系校核

最大注射压力的校核

开关旋转盖的原料为PVC，所需注射为60-100MPa，而所选注射机压力为2080 Kg/cm2，所以注射压力符合要求。

（1）最大注塑量的校核

注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好是注塑机的最大注塑量的80%。所以选用的注塑机最大注塑量应满足：

0.8 V机≥ V塑＋V浇

式中 V机————注塑机的最大注塑量，134cm3

V塑————塑件的体积，该产品V塑＝17cm3

V浇————浇注系统体积，该产品V浇＝9cm3

故 V机≥（68+4）cm3

（2）锁模力校核

F锁﹥pA

式中 p————熔融型料在型腔内的压力，该产品

A————塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和，经计算A=2535 mm3

F锁————注塑机的额定锁模力。

故 F锁＞pA=80Mpa×2535 mm3

选定的注塑机的压力为90TON，满足要求。

（3）模具与注塑机安装部分相关尺寸校核

A 模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相合适

模具长×模具宽<拉杆面积

B模具闭合高度校核

Hmin————注塑机允许最小模厚=125mm

Hmax————注塑机允许最大模厚=310mm

H——————模具闭合高度=305mm

故满足Hmax＞H＞Hmin。

（1）开模行程校核

注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机），故注塑机的开模行程应满足下式：

S机————注塑机最大开模行程，180mm;

H1———塑料制件高度30mm；

H2————浇注系统高度，115mm;

S≥2H1+H2+(5～10)MM

因为本模具的浇注系统和塑件的特殊关系，浇注系统和塑件的高度就已经包括了顶出距离。

故：

S≥2×30+115+5

所以满足压机选用要求。

十、模具工作过程

模具总装配如图所示，当融溶塑料通过注射机喷嘴经模具定位圈定位流入模具，经主流道分流道在浇口处加大压力注入型腔。当塑件经充分保温保压并冷却后，在模具中充分的保温保压，并冷却后在注射机开模机构的作用下进行开模，此时分型面打开。动模带动塑料制品从型腔中脱离，顶针板3推动面针板4向前移动。顶针板3继续向前移动，推出制件并在浇口处拉断，主流道凝料在拉料杆22的作用下自动脱落，顶出塑料制品，完成脱模过程。

合模时，注射机顶杆复位，同时模具上的推杆固定板4在复位杆的作用下，回到初始状态，动、定模在注射机的合模机构的作用下完全闭合。回到成型位置，进入下一个工作循环。十一、模具的装配

装配模具是模具制造过程中的最后阶段，装配精度直接影响到模具的

质量、寿命和各部分的功能。模具装配过程是按照模具技术要求和相互间的关系，将合格的零件连接固定为组件、部件直至装配为合格的模具。

在模具装配过程中，对模具的装配精度应控制在合理的范围内，模具的装配精度包括相关零件的位置精度，相关的运动精度，配合精度只有当各精度要求得到保证，才能使模具的整体要求得到保证。

塑料模的装配基准分为两种情况，一是以塑料模中和主要零件台定模，动模的型腔，型芯为装配基准。这种情况，定模各动模的导柱和导套孔先不加工，先将型腔和型芯镶块加工好，然后装入定模和动模内，将型腔和型芯之间垫片法或工艺定位器法保证壁厚，动模和定模合模后用平行夹板夹紧，镗投影导柱和导套孔，最后安装动模和定模上的其它零件，另一种是已有导柱导套塑料模架的。

浇口套与定模部分装配后，必须与分模面有一定的间隙，其间隙为0.05——0.15毫米，因为该处受喷嘴压力的影响，在注射时会发生变形，有时在试模中经常发现在分模面上浇口套周围出现塑料飞边，就是由于没有间隙的原因。为了有效的防止飞边，可以接近塑件的有相对位移的面上锉一个三角形的槽，由于空气的压力的缘故可以更好的防止飞边。

1 模具的装配顺序

（1）确定装配基准；

（2）装配前要对零件进行测量，合格零件必须去磁并将零件擦拭干净；（3）调整各零件组合后的累积尺寸误差，如各模板的平行度要校验修磨，以保证模板组装密合，分型面吻合面积不得小于80%，间隙不得小于溢料最小值，防止产生飞边。

（4）在装配过程中尽量保持原加工尺寸的基准面，以便总装合模调整时检查；

（5）组装导向系统并保证开模合模动作灵活，无松动和卡滞现象；

（6）组装冷却和加热系统，保证管路畅通，不漏水，不漏电，门动作灵活紧固所连接螺钉，装配定位销。装配液压系统时允许使用密封填料或密封胶，但应防止进入系统中；

（7）试模：试模合格后打上模具标记，包括模具编号、合模标记及组装基面。

①模具预热

模具预热的方法，采用外部加热法，将铸铝加热板安装在模具外部，从外部向内进行加热，这种方法加热快，但损耗量大。

②筒和喷嘴的加热

根据工艺手册中推荐的工艺参数将料筒和喷嘴加热，与模具同时进行。

③工艺参数的选择和调整

根据工艺手册中推荐的工艺参数初选温度，压力，时间参数，调整工艺参数时按压力，时间，温度这样的先后顺序变动。

④注塑

在料筒中的塑料和模具达到预热温度时，就可以进行试注塑，观察注塑塑件的质量缺陷，分析导致缺陷的原因，调整工艺参数和其他技术参数，直至达到最佳状态。

（8）模具的维护

模具在使用过程中。那么优化设计的镶件和嵌件在这里就起到了很大的作用，只须更换个别已损坏的零件，不会导致用过程中，会出现正常的磨损或不正常的磨损。不正常的损坏绝大多数是由于操作不当所致模具的彻底报废。

最后检查各种配件、附件待零件，保证模具装备齐全，另外在装配过程中应严防零件在装配过程中磕、碰、划伤和锈蚀。装配滚动轴承允许采用机油进行热装，油的温度不得超过1000C。

2 开模过程分析

注塑机推动推杆垫板兼顶管垫板使动定模分开，在导柱导向的情况下，动定模顺利分型，同时拉料杆拉断浇口，使塑件在推板和顶管的作用下顺利脱出。闭合时，同样在导柱和导套的导向作用下通过顶柱使顶杆先于型腔复位。以免顶杆碰到型腔，损坏模具。

设计总结

通过对开关旋转盖塑料成型模具的设计，对于第一次尝试模具设计，过程是比较艰辛的，通过自己的努力和老师同学们的帮助，本次设计对常用塑料在成型过程中对模具的工艺要求有了更深一层的理解，同时也得到了锻炼。

在设计过程充分利用了各种可以利用的方式，同时在反复的思考中不断深化对各种理论知识的理解，在设计的后一阶段充分利用CAD软就是一例，新的工具的利用，大在提高了工作效率。

以计算机为手段，专用模具分析设计软件为工具设计模具。软件可直接调用数据库中模架尺寸，金属材料数据库及加工参数，通过几何造型及图形变换可得到模板及模腔与型芯形状尺寸迅速完成模具设计。

模具CAD技术是模具传统设计方式的革命，大大提高了设计效率，尤其是系列化或类似注射模具设计效率更为提高。

总之，通过毕业设计的又一次锻炼完全清楚：充分利用CAD技术进行设计，在模具符合使要求的前提下尽量降低成本。同时在实际中不断的积累经验，以设计出价廉物美的模具。

第一次进行模具设计，得到了很多人的帮助和指点，非常感谢帮助我的人，由于本人设计水平有限，设计不合理的地方，望老师们批评指正！

参考资料

1实用注塑模设计手册

2塑料注塑模结构与设计

3塑料模具技术手册

4模具设计指导

5 塑料成型工艺与模具设计