外壳注塑模具设计

目录1工艺性能分析和结构方案的确定和所需设备的校核 (1)1.1工艺性能分析和模具方案的确定 (1)1.1.1 工艺性能分析 (1)1.1.2 确定模具结构方案 (2)1.2注射机型号的选定及校核 (2)1.2.1 注射量的计算 (2)1.2.2 锁模力的计算 (3)1.2.3 选择注射机 (3)2浇注系统的设计和排溢系统的设计 (4)2.1主流道的设计 (4)2.1.1 主流道的设计 (4)2.1.2 浇口的设计 (4)2.1.3 分流道的设计 (5)2.1.4 冷料穴的设计 (6)2.1.5 排溢系统的设计 (6)3 成型零部件的设计 (6)3.1凹模（型腔）的设计 (6)3.1.1 凹模直径 (7)3.1.2 凹模深度（圆柱部分） (7)3.2凸模（型芯）的设计 (8)3.2.1 凸模径向尺寸 (8)3.3成型塑件侧面型芯的设计 (8)4侧抽和抽机构的设计及校核 (10)4.1浇注系统凝料的脱出 (10)4.2推出方式的确定 (11)4.3侧抽零件的设计 (11)4.3.1 抽芯距S的计算 (11)4.3.2 斜销有效长度L的计算 (11)4.3.3 斜销的直径d (11)4.3.4 斜销长度的计算 (12)5 模架的设计 (13)5.1模架的设计和对其的校核 (13)5.1.1 模架的选择 (13)5.1.2 定模座板的设计 (13)5.1.3 侧抽芯滑块的设计 (13)5.1.4 型芯固定板的设计 (14)5.1.5 垫板的设计 (14)5.1.6 垫块的设计和校核 (14)5.1.7 动模座板的设计 (14)6推出机构和复位机构的设计 (15)6.1推出机构和复位机构的设计 (15)6.1.1 脱模力的计算 (15)6.1.2 拉杆直径的确定 (15)6.1.3 推件机构导向的设计 (16)6.1.4 复位机构的设计 (16)7冷却系统的设计和校核 (16)7.1冷却水道的设计 (16)7.1.1 冷却水道的选择 (16)7.1.2 冷却水的体积流量 (17)7.1.3 冷却管道直径的确定 (17)7.1.4 冷却水在管道中的流速 (17)7.1.5 冷却管道孔壁与冷却水之间的传热模系数 (18)7.1.6 冷却管道的总传热面积 (18)7.1.7 模具上应开设的冷却水孔数 (18)参考文献 (19)1工艺性能分析和结构方案的确定和所需设备的校核1.1工艺性能分析和模具方案的确定1.1.1工艺性能分析图1.1 零件图（1）形状：如图所示，该制件为塑料外壳，外形尺寸直径为Φ108mm，壁厚为3mm，高为16mm，形状为圆形壳体。

（2）性能：所设计塑件材料为尼龙1010，聚酰胺类塑料在分子结构中含有亲水的聚酰基，是一种吸湿性材料，，化学稳定性较好，机械强度较好。

吸水性较小，平均吸水率为0.8%—1.0%。

为了顺利的成型，事先必须进行干燥，促使水分降至0.3%以下，干燥是最好用真空干燥。

表1.1 干燥参数真空度烘箱温度料层厚度干燥时间水分含量1333Pa 90—110℃25mm以下8—12h 0.1%—0.3%1.1.2确定模具结构方案（1）成型方式的确定由于聚酰胺为结晶性塑料，流动性好，成型收缩率较大，所以采用注射成型。

（2）确定分型面考虑到外壳的形状、大小和PA的流动性，采用矩形侧浇口，其优点是截面形状简单、易于加工、便于试模后修正，并采用单分型面，瓣合抽结构。

图1.2 分型面示意图（3）确定型腔数目估算塑件的质量：取ρ=1.045g/cm 3， 那么m n =ρg 78.111272.1045.1=⨯=νv ：由三维造型软件确定塑件体积为112723mm考虑到塑件的尺寸较小，在此采用一模两腔。

1.2 注射机型号的选定及校核1.2.1 注射量的计算通过计算可知，塑件质量m n =11.78g ，流道凝料的质量m 2=0.5m n ，上述确定为一模两腔，所以注射量m=2（1+0.5）×m n =3×11.78=35.34g 。

1.2.2 锁模力的计算流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A 2，根据分析，A 2是塑件在分型面上的投影面积A 1的0.2倍—0.5倍，因此可用0.35A 1。

A=A 1+A 2=A 1+0.35 A 1=1.35×29.52×π=3689mm 2所以F=P 腔A=30×3689=110.67KN型腔压力P 取30MPa1.2.3 选择注射机根据每一周期的注射量和锁模力的计算值，可选用选用XS-ZY-125卧式注射机，因为螺杆在注射机中既可旋转又可前后移动，能够胜任塑料的塑化、混合和注射工作，这一点远胜于柱塞式注射机，在动力熔融作用下，强烈的搅拌与剪切作用不仅有利于熔体混合均匀，而且避免了波动的机筒温度对熔体温度的影响，因此能得到良好的塑化效果。

表2.1 注射机的主要技术规格：理论注射量（g/cm3）125 锁模力（KN）900螺杆直径（mm）42 模板行程（mm）300注射压力（Mpa）119 最大模具厚度（mm）300定位孔径（mm）100 最小模具厚度（mm）200（1）注射有关参数的校核1）注射量的校核M=n m n+m j≤0.8 m g2×（1+0.5）×11.78=35.34<0.8×250=200注射量符合要求2）注射压力的校核取PA的注射压力为P0=90Mpa为保证足够的注射压力，取系数K=1.3 P e≥K P0=1.3 90=117MPa 而p e =130MPa 注射压力校核合格。

3）锁模力的校核取压力损耗系数K=0.3，注射机的实际注射压力F=900×0.7=630KN，所需的锁模力F= 110.67KN,锁模力校核合格，其他安装时的校核要待模架选定，结构尺寸确定以后才可进行。

2浇注系统的设计和排溢系统的设计2.1主流道的设计2.1.1主流道的设计（1）主流道通常设计成圆锥形，其锥角α=2°~4°，取为3°。

壁表面粗糙度一般为Ra=0.63μm。

（2）为防止主流到与喷嘴处溢料，主流道对接处制成半球形凹坑，其半径 R2=R1+（1~2）=13㎜，其小端直径d2=d1+（0.5~1）=5 ㎜。

凹坑深取h=4 ㎜。

图2.1 浇口套示意图（3）为减小料流转向过渡时的阻力，主流道大端呈圆角过渡，其圆角半径取r=2 ㎜。

（4）在保证塑料良好成型的前提下，主流道L应尽量短，否则将增多流道凝料，且增加压力损失，使塑料降温过多而影响注射成型。

一般L≤60㎜，可初定L=50 mm。

（5） 由于主流道与塑料熔体及喷嘴反复接触和碰撞，因此常将主流道制成可拆卸的主流道衬套，便于用优质钢材加工和热处理。

2.1.2 浇口的设计（1）由于考虑到塑件的外观尺寸和塑件的形状，则选用矩形侧浇口如图图2.2 模型图（6） 尺寸的确定根据经验公式：h=nt查表取n=0.8 h=nt=0.8×3.2=2.56mm取h=1.0mm浇口宽度30An b = mm式中 A ——为塑件外表面面积，mmmm mm A n b .52取,39.23080828.030=⨯==浇口长度取L=2.0mm2.1.3分流道的设计参考塑料成型加工与模具，知圆形和正方形流道效率最高，分型面为平面时常采用梯形浇口，因此本设计采用梯形截面流道。

①分流道长度，取L=10mm②分流道尺寸，查参考文献6，取D=4mm③分流道表面的粗糙度分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度通取Ra=2.5μm④分流道与浇口的连接形式采用圆弧连接2.1.4冷料穴的设计由于取凝料不需要侧向移动，为实现自动化操作，将凝料与塑件一起推出动模，故采用钩形头冷料穴如图图2.3 冷料穴2.1.5排溢系统的设计成型型腔体积比较小，气体会沿着分型面和斜滑块与固定板之间的间隙向外排出。

3 侧抽和抽机构的设计及校核3.1 浇注系统凝料的脱出按安装方式，型腔数目和结构特征以及所选用的矩形侧浇口确定注射模具选用瓣合单分型面。

主流道设在定模一侧，分流道设在分型面上。

开模后由于动模上拉料杆的拉料作用以及塑件因收缩包紧在型芯上，制品连同流道的凝料一起留在动模一侧，动模上设置推出机构，用以推出制件和流道的凝料。

3.2 推出方式的确定由于制件需要抽机构来完成最终的脱模及推出。

所以，塑件成型后，穴冷料与拉料杆的钩头搭接在一起，拉料杆固定在推杆固定板上。

开模时，拉料杆通过钩头拉住穴冷料，使主流道凝料脱出定模，然后随推出机构运动，同时顶杆推动抽斜滑块，完成抽，使凝料与塑件一起推出动模。

这种机构便于实现自动化可提高生产效率。

3.3 侧抽零件的设计3.3.1 抽芯距S 的计算22)2/()2/(d D S -= +（2~3）=22255.26-+（2~3），取11mm3.3.2 斜销有效长度L 的计算斜销的倾角α=20°mm Sin Sin S L 3.322011=== α 3.3.3 斜销的直径D采用瓣合结构，侧抽芯力的计算：制件为圆环×2形断面时，所需脱模力A K K f rESL F 1.0)1()tan (221+++-=μϕπ 式中：1K ——无量纲系数，其值随λ与φ而异，λ=r/δ, 1K 从表中选取为8.527 2K ——无量纲系数，其值随f 与φ而异，2K 从表中选取为1.0335E ——塑料的弹性模量，从附录中选取为1800MPaS ——塑料的平均成型收缩率，从相关材料中选取为1.5%L ——制件对型芯的包容长度为0.5mmf ——制件与型芯之间的摩擦因数查为0.31ϕ——模具型芯的脱模斜度为0.5or ——型芯的平均长度为27.5μ——塑料的泊松比查表的为0A ——盲孔制品型芯在垂直与脱模方向上的投影面积计算得，之间所需的脱模力N F 449=mm L H W 4.3020cos 3.32cos =︒⨯==α最大弯曲力W F ，查表得KN F W 1=由KN F W 1=，︒=20α，mm H W 4.30=，查表的斜销的直径d=12mm3.3.4 斜销长度的计算斜导柱长度可按下列公式计算)105(sin tan 21cos tan 2154321~++++=++++=ααααS d h D L L L L L L 式中 L ——斜导柱总长度；D ——斜导柱固定部分大端直径；S ——抽拔距；h ——斜导柱固定板厚度；d ——斜导柱直径；α——斜导柱倾斜角。

)105(20sin 1120tan 122120cos 4520tan 1721~+︒+︒⨯+︒+︒⨯⨯=L ,取mm L 95=4 模架的设计4.1 模架的设计和对其的校核4.1.1 模架的选择由于该制件的结构复杂，需要侧抽及抽，没有标准的模架可以选用，就需要参考标准并通过计算来确定。