衬套 注塑模具课程设计

专业课程设计设计说明书姓名：学号： 2班级：指导教师：日期： 2014.1.8设计任务书塑件名称：衬套材料：PA1010精度等级：MT4表面粗糙度：Ra0.8批量：50万概述衬套是阀门密封的必备之一，要求具有较高的密封性，同时还需要该零件具有并要求注射操作简便易行，模具更换方便，周期短，注射成型过程可完全自动化，生产效率高，经济效益好。

本文将为衬套进行注塑模具设计，设计过程主要包括以下几个方面：1、塑件成型分析。

冰箱冷藏门上下饰条是家族模，所以分析时包括特性分析和结构分析等。

2、注塑机的选择及校核。

先利用锁模力来进行初选择，然后就最大注射量、注射压力等参数初步校核。

3、分析和确定模具的分型面。

根据分型面的选取原则逐步进行，最后综合考虑装饰条的结构特点和成型条件来确定分型面。

4、浇注系统。

浇注系统一般由主流道、分流道、浇口、冷料穴几部分组成，具体设计中对各部分分别进行。

本次产品属于环形浇口，设计时多加注意。

5、成型部件的设计与计算。

成型部件设计要考虑到模具的加工性和塑件成型要求，然后利用平均值法来进行主要尺寸的计算。

6、脱模机构设计。

脱模机构的设计需要考虑塑件的外观要求和具体结构进行。

顶出时注意圆顶杆、方顶杆以及顶管的设计。

7、冷却系统的设计。

冷却系统对于塑件的成型质量和生产效率影响很大，应根据塑件的结构特点合理确定冷却系统结构。

第一章塑件成型工艺性分析1.1塑料原材料分析化学名称：PA1010PA1010（尼龙1010）塑料是半透明、轻而硬、表面光亮的结晶形白色或微黄色颗粒，相对密度和吸水性比尼龙6和尼龙66低，机械强度高，冲击韧性、耐磨性和自润滑性好，耐寒性比尼龙6好，熔体流动性好，易于成型加工，但熔体温度范围较窄，高于100℃时长期与氧接触会逐渐呈现黄褐色，且机械强度下降，熔融太时与氧接触极易引起热氧化降解。

PA1010（尼龙1010）塑料还具有较好的电气绝缘性和化学稳定性，无毒。

不溶于大部分非极性溶剂，如烃、脂类、低级醇等，但溶解于强极性溶剂，如苯酚、浓硫酸、甲酸、水合三氯乙醛等，耐霉菌、细菌和虫蛀。

1.2塑件的结构及成型工艺性分析产品名称：衬套生产纲领：批量精度等级：采用一般精度4级。

如图1-1。

图1-1 衬套收缩率： 1.3~2.3(纵向)，0.7~1.7（横向）。

脱模斜度：该塑件壁厚约为2mm，查表3.4，选择常用塑料的脱模斜度，其脱模型芯斜度为20～45′，塑件型腔斜度为25～45′。

塑件最小厚度：2mm 较均匀，利于成型。

表面粗糙度：Ra为1.6-0.2μm。

衬套塑件存在尖角，成型时会出现局部应力集中，因此需设计圆角，圆角半径选择0.5mm。

计算塑件的体积和质量由UG三维软件得到模型体积V=7.054cm^3。

塑件质量M=ρV=1.04*7.054=7.5g。

第二章模具结构形式设计2.1分型面的确定分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，分型面的类型、形状及位置与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺等有密切的关系。

在塑件设计阶段，就应考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型。

在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。

分型面设计是否合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影响。

因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。

选择塑件的最大轮廓面作为分型面，有利于脱模。

如图2-1。

图2-1 分型面2.2型腔数量的确定塑件的尺寸质量和生产纲领选择一模四腔形式。

型腔排列方式、模具结构形式的确定：型腔排列方式选择四边形对角形式排列，如下图2-2.图2-2 型腔排布第三章 注射机型号的确定3.1注塑量的确定塑件体积:V=6.39471 cm 3单个塑件质量: m l =ρV=1.04*6.39471=6.67g模具所需塑料熔体注射量m ＝nm l +m 2式中m ——一副模具所需塑料的质量或体积(g 或cm 3)；n ——初步选定的型腔数量；m 1——单个塑件的质量或体积(g 或cm 3)；m 2——浇注系统的质量或体积(g 或cm 3)。

m 2是个未知值，在学校做设计时以0.6nm ，来估算，即 m =1.6n m 1=1.6*4*6.67=42.69g 。

3.2塑件和流道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积及所需锁模力A ＝nA l +A 2 =4A 1+0.35A2=4.35A1=1363.2 mm 2F m ＝（nA l +A 2）p 型 =40895.3N式中A ——塑件及流道凝料在分型面上的投影面积(mm 2)；A 1——单个塑件在分型面上的投影面积(mm 2)；A 2——流道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积(mm 2)F m ——模具所需的锁模力(N)；p 型——塑料熔体对型腔的平均压力(MPa)。

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投影面积A 1的0．2～0．5倍，因此可用0.35A 1来估算。

成型时塑料熔体对型腔的平均压力，其大小一般是注射压力的30％-65％。

3.3 选择注射机型号根据上面计算得到的m 和F m 值来选择一种注射机，注射机的最大注射量(额定注射量G)和额定锁模力F 应满足αmG ≥式中α——注射系数，无定型塑料取0.85，结晶型塑料取0.75。

F>F m根据最大注射量和锁模力的计算值可选用XS-ZY-125立式注射机.注塑量为：m=1.6nm=48g ，n 为型腔数4。

注塑机额定注塑容量V=m/(0.8ρ)=48/(0.8*1.04)=58cm3，根据V 选择注射机XS-ZY-125。

具体参数：机构形式：立式注射方式：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喷嘴孔直径 (mm)：φ4模板尺寸/mm*mm: 420*458。

第四章浇注系统形式和浇口的设计该模具采用普通流道浇注系统，包括主流道、分流道、冷料穴、浇口。

4.1主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。

主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。

4.1.1主流道尺寸(1)主流道小端直径 D：注射机喷嘴直径+(0.5～1)＝4+(0.5～1)，取D＝4．5mm。

(2)主流道球面半径 SR0＝注射机喷嘴球头半径+(1～2)＝12+(1～2)，取SR＝13mm。

(3)球面配合高度：h＝3mm～8mm，取h＝8mm。

(4)主流道长度尽量小于60mm，由标准模架结合该模具的结构，取L＝25+15＝40mm(5)主流道大端直径 D`＝D+2Ltanα≈7.29mm(半锥角α为1～2度，2度)，取 D`=7.3mm。

(6)浇口套总长 L＝25+15+h+2＝50mm。

4.1.2主流道衬套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理，常采用碳素工具钢，如T8A、T10A等，热处理硬度为50HRC-55HRC。

由于该模具主流道较长，定位圈和衬套设计成分体式较宜，其定位圈结构如图4-1所示。

图4-1 定位圈4.1.3主流道衬套的固定主流道衬套的固定形式如图4-2所示。

图4-2 主流道衬套固定主流道的剪切速率为 33.3R q vπγ=式中q v ——模具的体积流量(cm3／s)R ——主流道平均半径(cm)。

主流道剪切速率1312105~105--⨯⨯=s s γ。

4.1.4定位圈设计为了使模具主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线相重合，并使模具浇口套与注射机喷嘴孔精确定位，以及防止浇口套从模内滑出，应在模具上安装定位圈，其大小应比注射机上模具定位孔直径小0.2～0.3mm，为了使定位圈的更换方便，现采用特殊型定位圈，材料选用45钢，经正火处理硬度为183-235HBS。

4.2冷料穴的设计主流道冷料穴的设计开模时应将主流道中的凝料拉出，所以冷料穴直径应稍大于主流道大端直径。

拉料杆采用球字头拉料杆，如图4-3。

图4-3 拉料杆4.3分流道的设计4.3.1分流道的布置形式分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。

该模具的流道布置形式采用平衡式，定模部分与瓣合模上均开有分流道。

该流道形式是由本模具结构形式所确定，选择梯形分流道。

4.3.2分流道的长度长度应尽量短，且少弯折。

梯形分流道单向长度为L=21mm。

4.3.3分流道的形状及尺寸为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上。

工程设计中常采用梯形截面，加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大，一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸，即B=0.2654，H=2/3(1.55)=1.04。

式中B——梯形大底边的宽度(mm)；m——塑件的质量(g)，为7.5g；L`—单向分流道的长度(mm)，为21mm；H——梯形的高度(mm)。

4.3.4分流道的表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较理想，因此分流道的内表面粗糙度及。

并不要求很低一般取0.63—1.6，这样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力。

避免熔流表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率。

此处Ra＝0.8。

4.4浇口的设计浇口选择侧浇口的形式，浇口截面积通常为分流道截面积的0.07倍～0.09倍，浇口截面积形状多为矩形和圆形两种，浇口长度为0.5mm—2.0mm。

浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。

4.4.1浇口类型及位置的确定该模具是中小型塑件的多型腔模具，同时从所提供塑件图样中可看出，侧浇口开设在衬套最大外圆面壁厚处。

如图4-3。

图4-3 浇口4.4.2浇口结构尺寸的经验计算（1)侧浇口深度和宽度经验计算 经验公式为h ＝nt ＝1.6，8.130=⨯=An w 式中h ——侧浇口深度(mm)； w ——浇口宽度(mm)；A ——塑件外表面积(约为4622.85mm 2)； t ——塑件厚度(平均厚度约为2mm)； n ——塑料系数，由下表查得n ＝0．8。

（2）侧浇口的经验计算由于侧浇口的种类较多，从经验数据表中取值。

得侧浇口尺寸：深度h ＝1.0mm ；宽度w ＝1.5mm ；长度l ＝1.0mm ，如图4-4。