1、2022-8-17第一讲注塑模具设计实例第一讲注塑模具设计实第一讲注塑模具设计实例例第一讲注塑模具设计实例设计步骤及内容一、塑件的工艺性分析1塑件的原材料分析2塑件的尺寸精度分析3.塑件表面质量分析4.塑件的结构工艺性分析二、确定成型设备选择与模塑工艺规程编制二、确定成型设备选择与模塑工艺规程编制1.塑件三维建模确定塑件的体积和重量2.确定成型工艺参数三、注塑工艺分析及注射模的结构设计三、注塑工艺分析及注射模的结构设计塑件浇口位置选择2.分型面的选择3.型腔数目的确定及型腔的排列4.浇注系统的设计塑料模设计及制造实例5.型芯型腔结构设计6.推件方式的选择7.侧抽芯机构设计8.标准模架的选择第一
2、讲注塑模具设计实例设计步骤及内容一、塑件的工艺性分析二、确定成型设备选择与模塑工艺规程二、确定成型设备选择与模塑工艺规程编制编制三、注塑工艺分析及注射模的结构设计三、注塑工艺分析及注射模的结构设计四、注射模设计的有关尺寸计算四、注射模设计的有关尺寸计算1.成型零件尺寸计算2.成型零件力学计算3确定抽芯机构零件尺寸计算4.注射模具零件设计五、注射机有关参数的校核五、注射机有关参数的校核1.模具闭合高度的确定和校核2.模具开模行程校核塑料模设计及制造实例六、热平衡计算六、热平衡计算七、注射模主要零件加工工艺规程的编七、注射模主要零件加工工艺规程的编制制八、全面审核、投产制造八、全面审核、投产制造九
3、、试模及修模九、试模及修模十、整理资料进行归档十、整理资料进行归档第一讲注塑模具设计实例一、塑件的工艺性分析塑料模设计及制造实例1塑件的原材料分析 塑料品种结构特点使用温度化学稳定性性能特点成型特点聚碳酸酯PC线型结构非结晶型材料，透明。小于130，耐寒性好，脆化温度-100。有一定的化学稳定性，不耐碱、酮、酯等。透光率较高，介电性能好，吸水性小，但水敏性强（含水量不得超过0。2%），且吸水后会降解。力学性能很好，抗冲击抗蠕变性能突出，但耐磨性较差。熔融温度高（超过3300C才严重分解），但熔体粘度大；流动性差（溢边值为0.06mm）；流动性对温度变化敏感，冷却速度快；成型收缩率小；易产生应力
4、集中。第一讲注塑模具设计实例一、塑件的工艺性分析塑料模设计及制造实例1塑件的原材料分析 结论1熔融温度高且熔体粘度大，对于大于200g的塑件应用螺杆式注射机成型，喷嘴宜用敞开式延伸喷嘴，并加热，严格控制模具温度，一般在701200为宜，模具应用耐磨钢，并淬火；2水敏性强，加工前必须干燥处理，否则会出现银丝、气泡及强度显著下降现象；3易产生应力集中，严格控制成型条件，塑件成型后需退火处理，消除内应力；塑件壁不宜厚，避免有尖角、缺口和金属嵌件造成应力集中，脱模斜度宜取20。第一讲注塑模具设计实例一、塑件的工艺性分析 2塑件的尺寸精度分析4.12塑料模设计及制造实例所有尺寸均为自由尺寸，可按MT5查
5、取公差，其主要尺寸公差标注如下（单位mm）：塑件外形尺寸：690-0.86、700-0.86 1270-1.281290-1.28、1700-1.6、R50-0.241370-1.2830-0.2、80-0.281330-1.28；内形尺寸：630+0.74、640+0.74、1140+01.14、1210+1.28、R20+0.2、600+0.74、320+0.56、300+0.50、80+0.28；1230+1.28、1310+1.28、1640+1.6、孔尺寸：100+0。32120+0。32、1370+1.281640+1.64.50+0.242.0+0.2、50+0.24；孔心距尺寸
6、：340.28960.501500.27。第一讲注塑模具设计实例一、塑件的工艺性分析塑料模设计及制造实例3.塑件表面质量分析该塑件要求外形美观，色泽鲜艳，外表面没有斑点及熔接痕，粗糙度可取Ra0.4m。而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。4.塑件的结构工艺性分析 从图纸上分析，该塑件的外形为回转体，壁厚均匀，且符合最小壁厚要求。塑件型腔较大，有尺寸不等的孔，如12、4-10、4-4.5、4-5它们均符合最小孔径要求。在塑件内壁有4个高2.2，长11的内凸台。因此，塑件不易取出。需要考虑侧抽装置。结论：综上所述，该塑件可采用注射成型加工。第一讲注塑模具设计实例二、确定成型设备选择与模塑工艺规程编
7、制塑料模设计及制造实例1.塑件三维建模、确定塑件的体积和重量塑件三维建模、确定塑件的体积和重量第一讲注塑模具设计实例二、确定成型设备选择与模塑工艺规程编制塑料模设计及制造实例1.塑件三维建模、确定塑件的体积和重量塑件三维建模、确定塑件的体积和重量塑件体积：V=208675.303塑件重量：根据有关手册查得=1.2K3塑件重量为：W=V250.20第一讲注塑模具设计实例二、确定成型设备选择与模塑工艺规程编制塑料模设计及制造实例1.塑件三维建模确定塑件的体积和重量塑件三维建模确定塑件的体积和重量根据塑件形状及尺寸采用一模一件的模具结构，考虑外形尺寸及注射时所需的压力情况，参考模具设计手册初选螺杆式
8、注射机：XSZY250。注塑装置参数注塑装置参数、整机性能参数整机性能参数注塑机的最大注塑量：最大注塑压力：最大锁模力：最大成型面积：合模部件参数合模部件参数模具最大、最小厚度；最大开模行程；模板安装模具的位置和尺寸；注塑机喷嘴孔直径和喷嘴球头半径值。第一讲注塑模具设计实例二、确定成型设备选择与模塑工艺规程编制塑料模设计及制造实例2.确定成型工艺参数塑件模塑成型工艺参数的确定查附表得出工艺参数见下表，试模时可根据实际情况作适当调整。聚碳酸脂聚碳酸脂预热和干燥预热和干燥温度温度t/0C110120成型时间成型时间注射时间注射时间2090时间时间/h812保压时间保压时间05料筒温度料筒温度t/t
9、/0 0C C后段后段210210240240冷却时间冷却时间2090中段中段230230280280总周期总周期40190前段前段240240285285螺杆转速螺杆转速n/(rminn/(rmin-1-1)28喷嘴温度喷嘴温度t/t/0 0C C 240250后处理后处理方法方法红外线灯红外线灯模具温度模具温度t/t/0 0C C70（90）120温度温度t/t/0 0C C鼓风烘箱鼓风烘箱100110注射压力注射压力p/Map/Ma80130时间时间r/hr/h812填写模塑成型工艺卡 第一讲注塑模具设计实例三、注射模的结构设计塑料模设计及制造实例塑件浇口位置选择塑件浇口位置选择图a小端
10、为分型面图b大端为分型面应有利于充模流动、排气和补料应有利于充模流动、排气和补料减小制品翘曲变形减小制品翘曲变形浇口位置与分子取向关系浇口位置与分子取向关系注塑成型时的喷射现象与浇口位置和尺寸的关系注塑成型时的喷射现象与浇口位置和尺寸的关系 减少熔接痕，增加熔接牢度减少熔接痕，增加熔接牢度 （6）浇口位置应防止料流将型芯或镶件技歪变形）浇口位置应防止料流将型芯或镶件技歪变形 第一讲注塑模具设计实例三、注射模的结构设计塑料模设计及制造实例塑件浇口位置选择塑件浇口位置选择图a小端为分型面图b大端为分型面分类：分类：直接浇口（又称主流道型浇口，中心浇口）；小浇口（限制性浇口）形状和尺寸形状和尺寸：圆
11、形截面浇口圆形截面浇口：常见有针点浇口、潜伏式浇口、主流道形浇口；矩形截面浇口矩形截面浇口：有侧浇口、轮辐式浇口；狭缝式浇口狭缝式浇口：有扇形浇口、薄膜式浇口等。第一讲注塑模具设计实例塑料模设计及制造实例三、注射模的结构设计三、注射模的结构设计 2.分型面的选择分型面的选择第一讲注塑模具设计实例三、注射模的结构设计塑料模设计及制造实例2.分型面的选择 在选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量以及成型后能顺利取出塑件，有两种分型面的选择方案。采用这种方案，侧面抽芯机构设在动模部分，模具结构也较为简单。所以，选塑件大端底平面作为分型面较为合适。图a小端为分型面图b大端为分型面
12、第一讲注塑模具设计实例三、注射模的结构设计塑料模设计及制造实例3.型腔数目的确定及型腔的排列 由于该塑件采用的是一模一件成型，所以，型腔布置在模具的中间。这样也有利于浇注系统的排列和模具的平衡。4.浇注系统方案设计主流道设计根据手册查得xs-zy-250型注射机喷嘴的有关尺寸：喷嘴球面半径R0=18mm 喷嘴孔直径：d0=4mm根据模具主流与喷嘴的关系：R=R0+(12)mm d=d0+0.5 mm第一讲注塑模具设计实例三、注射模的结构设计塑料模设计及制造实例4.浇注系统方案设计分分流道的设计流道的设计 设计原则：型腔布置和分流道的布置应同时加以考虑；尽量保证各型腔同时充满并均衡地补料同时充满
13、并均衡地补料，以保证各塑件的性能、尺寸尽可能一致。各型腔之间有足够空间排冷却水道，螺钉等，有足够截面积承受注塑压力。尽量缩短流道长度缩短流道长度、降低浇注系统在料重量。型腔和浇注系统投影面积的重心重心，注塑机锁模力的中心中心，一般在模板的中心上。第一讲注塑模具设计实例三、注射模的结构设计塑料模设计及制造实例4.浇注系统方案设计分流道的设计该塑件的体积比较大，但形状不算太复杂，且壁厚均匀，可考虑采用多点进料方式，缩短分流道长度，有利于塑件的成型和外观质量的保证。本例从便于加工的方面考虑，采用截面形状为半圆形的分流道。查有关手册得流道半径R=5mm。第一讲注塑模具设计实例三、注射模的结构设计塑料模
14、设计及制造实例潜伏式浇口A4.浇注系统方案设计浇注系统方案设计浇口设计浇口设计）浇口位置选择）浇口位置选择应有利于充模流动、排气和补料应有利于充模流动、排气和补料减小制品翘曲变形减小制品翘曲变形浇口位置与分子取向关系浇口位置与分子取向关系注塑成型时的喷射现象与浇口位置和尺寸的关系注塑成型时的喷射现象与浇口位置和尺寸的关系减少熔接痕，增加熔接牢度：减少熔接痕，增加熔接牢度：浇口位置应防止料流将型芯或镶件技歪变形浇口位置应防止料流将型芯或镶件技歪变形 第一讲注塑模具设计实例三、注射模的结构设计塑料模设计及制造实例潜伏式浇口A4.浇注系统方案设计浇注系统方案设计浇口设计2）浇口形式的选择分类：分类：
15、直接浇口（又称主流道型浇口，中心浇口）；小浇口（限制性浇口）圆形截面浇口（圆形截面浇口（针点浇口、潜伏式浇口、主流道形浇口）；矩形截面浇口矩形截面浇口：有侧浇口、轮辐式浇口；狭缝式浇口狭缝式浇口：有扇形浇口、薄膜式浇口等。该塑件外观质量要求较高，浇口位置、大小应以不影响塑件的该塑件外观质量要求较高，浇口位置、大小应以不影响塑件的外观质量为前提。尽量使模具结构更简单。外观质量为前提。尽量使模具结构更简单。潜伏式浇口潜伏式浇口A：浇口位置在塑件内表面，不影响其外观质量。该浇口形式增加了模具结构的复杂程度。第一讲注塑模具设计实例三、注射模的结构设计塑料模设计及制造实例4.浇注系统方案设计浇注系统方案
16、设计潜伏式浇口A：注塑质量分析第一讲注塑模具设计实例三、注射模的结构设计塑料模设计及制造实例4.浇注系统方案设计浇注系统方案设计潜伏式浇口B潜伏式浇口潜伏式浇口B：轮幅浇口的一种变异形式。采用几股料进入型腔，缩短流程，去除浇口时较方便，但有浇口痕迹。模具结构较潜伏式浇口的模具结构简单。点浇口C点浇口C：采用这种浇口，可获得外观清晰，表面光泽的塑件。模具需要设计成双分型面，以便脱出浇注系统凝料，增加了模具结构的复杂程度，但能保证塑件成型要求。综合对塑料成型性能和浇口的分析比较，确定成型该塑件的模具采用：潜伏式浇口C点浇口形式。第一讲注塑模具设计实例三、注射模的结构设计塑料模设计及制造实例4.浇注
17、系统方案设计浇注系统方案设计点浇口C点浇口C：采用这种浇口，可获得外观清晰，表面光泽的塑件。模具需要设计成双分型面，以便脱出浇注系统凝料，增加了模具结构的复杂程度，但能保证塑件成型要求。综合对塑料成型性能和浇口的分析比较，确定成型该塑件的模具采用：点浇口形式C。第一讲注塑模具设计实例三、注射模的结构设计塑料模设计及制造实例4.浇注系统方案设计浇注系统方案设计浇口直径浇口直径：经验值0.42mm；经验公式（A-型腔的表面积；C壁厚系数，）视物料性质和制件重量而定。点浇口圆柱孔长度点浇口圆柱孔长度：0.51.2。剪切速率控制在 105s-1第一讲注塑模具设计实例三、注射模的结构设计塑料模设计及制造
18、实例5.浇注系统尺寸设浇注系统尺寸设计计第一讲注塑模具设计实例第一讲注塑模具设计实例第一讲注塑模具设计实例三、注射模的结构设计塑料模设计及制造实例型芯型腔可采用整体式或组合式结构。由于该塑件尺寸较大，最大达170mm，且形状复杂，有锥面过渡。若采用整体式型腔，加工和热处理都较困难。所以，型腔型腔采用拼块组合式，型腔的底部大面积镶拼结构采用拼块组合式，型腔的底部大面积镶拼结构。考虑模具温度调节，型芯采用整体式结构型芯采用整体式结构。5.浇注系统尺寸设计浇注系统尺寸设计第一讲注塑模具设计实例三、注射模的结构设计塑料模设计及制造实例6.推件方式的选择 模具型腔在动模部分，开模后，塑件留在动模部分。推
19、出机构可采用推板推出或推杆推出。推板推出推板推出结构可靠，顶出力均匀，不影响塑件的外观质量，但塑件上有圆弧过渡，推板制造困难；推杆推出推杆推出结构简单，推出平稳可靠，虽然推出时会在塑件上留下顶出痕迹，但塑件顶部装配后使用时并不影响外观。从以上分析得出：该塑件采用推杆推出机构。第一讲注塑模具设计实例三、注射模的结构设计塑料模设计及制造实例6.推件方式的选择 利用拉料杆和凝料推板脱出浇注系统拧凝料利用拉料杆和凝料推板脱出浇注系统拧凝料：利用斜孔拉断浇口脱出浇注系统凝料利用斜孔拉断浇口脱出浇注系统凝料第一讲注塑模具设计实例三、注射模的结构设计塑料模设计及制造实例7.侧抽芯机构设计侧抽芯机构设计第一讲
20、注塑模具设计实例三、注射模的结构设计塑料模设计及制造实例7.侧抽芯机构设计侧抽芯机构设计设计内容抽拔力计算斜滑快运动分析斜滑快结构设计推杆强度、刚度计算、压杆失稳计算第一讲注塑模具设计实例三、注射模的结构设计塑料模设计及制造实例8.标准模架的选择本塑件采用点浇口注射成型，根据其结构形式，选择A4型模架。绘制模具总装图如下：第一讲注塑模具设计实例四、注射模设计的有关尺寸计算 塑料模设计及制造实例1.成型零件尺寸计算 查有关手册得PC的收缩率为=0.50.7，故平均收缩率为：Scp=（0.5+0.7）2=0.6=0.006，根据塑件尺寸公差要求，模具的制造公差取Z=3。已知条件：已知条件：平均收缩
21、率SCP=0.006mm；模具的制造公差取Z=3。类类别别零件零件图号图号模具模具零件零件名称名称塑件尺寸塑件尺寸计算公式计算公式型腔或型芯型腔或型芯工作尺寸工作尺寸型型腔腔的的计计算算件25导滑板（型腔1）小端对应的型腔690-0.86Lm=（Ls+LsScp%-3/4）0+Z68.770+0.22700-0.8669.780+0.22内凸对应的型芯1140+1.14lm=（ls+lsScp%+3/4）0-Z 115.540-0.291210+1.28122.680-0.32第一讲注塑模具设计实例四、注射模设计的有关尺寸计算 塑料模设计及制造实例2.确定抽芯机构零件尺寸计算滑块倾角的确定本例
22、抽芯距较小，选择=10。抽芯距的计算S抽=h+(23)=（121-114）/2+2.5=6mm第一讲注塑模具设计实例四、注射模设计的有关尺寸计算 塑料模设计及制造实例2.确定抽芯机构零件尺寸计算斜滑块在件25导滑板中导滑，导滑板的高度设计为85mm，斜滑块在件25导滑板中能导滑的行程40mm（考虑限位螺钉的安装尺寸和推出行程）。S实际=tga40=tg1048=0.17640=7.04 mm S抽 满足抽芯距要求。确定斜滑块尺寸第一讲注塑模具设计实例四、注射模设计的有关尺寸计算 塑料模设计及制造实例3.注射模具零件设计绘制非标准零件的零件图。第一讲注塑模具设计实例（1）.喷嘴尺寸五、注射机有关
23、参数的校核塑料模设计及制造实例（2）.定位孔尺寸h:小型模具取810)mm 大型模具取(1015)mm1、模具安装部分的校核、模具安装部分的校核第一讲注塑模具设计实例(3).拉杆间距、安装螺孔尺寸安装螺孔尺寸 模具的外形尺寸应小于注射机的拉杆间距，以保证模具能安装到注射机工作台面上。五、注射机有关参数的校核塑料模设计及制造实例模具重量较轻用压板固定压板固定模具重量较重的用螺钉固定螺钉固定第一讲注塑模具设计实例(3).拉杆间距、安装螺孔尺寸安装螺孔尺寸 模具的外形尺寸应小于注射机的拉杆间距，以保证模具能安装到注射机工作台面上。五、注射机有关参数的校核塑料模设计及制造实例 该模具的外形尺寸为365
24、mm315mm，XS-ZY-250型注射机模板最大安装尺寸为598520，故能满足模具安装要求。第一讲注塑模具设计实例五、注射机有关参数的校核塑料模设计及制造实例2.模具闭合高度的确定和校核模具闭合高度的确定 根据标准模架各模板尺寸及模具设计的其他零件尺寸：定模座板H定=45mm，压板H压=25mm，型芯固定板H固=25mm，型腔板H型=93mm,凹模镶块H凹=65mm,垫板H垫=35mm，模脚H模=85mm模具闭合高度模具闭合高度：H闭=H足+H动+H导+H型+H固+H流+H定 =85mm+35mm+65mm+93mm+25mm+25mm+45mm =373mm第一讲注塑模具设计实例模具闭合
25、厚度：模具总厚度应在最大厚度与最小厚度之间 HmaxHmHmin五、注射机有关参数的校核塑料模设计及制造实例注射机校核注射机校核XS-ZY-250型注射机所允许模具的最小厚度为Hmin=165mm，最大厚度Hmax=350mm即模具不满足HminHHmax的安装条件模具闭合高度模具闭合高度：H闭=373mm2.模具开模行程校核第一讲注塑模具设计实例五、注射机有关参数的校核塑料模设计及制造实例2.模具开模行程校核 注射机校核注射机校核 经查资料型注射机XS-ZY-500的最大开模行程s=500mm,满足下式计算所需的出件要求：s=H1+H2+a+(510)mm=40+133+95+7=275mm
26、 侧分型抽芯距较短，不会过大增加开模式距离，注射机的开模行程足够。经验证经验证XS-ZY-500XS-ZY-500型注射机能型注射机能满足使用要求，故可以采用满足使用要求，故可以采用。第一讲注塑模具设计实例热平衡计算热平衡计算单位时间，模具内熔体熔体固化放出的单位时间，模具内熔体熔体固化放出的热量热量模具散热量模具散热量1)制品所需冷却时间计算2)对流散发走的热量3)由辐射散发的热量4)向注塑机工作台面所传热量热平衡条件热平衡条件 冷却回路的尺寸确定冷却回路的尺寸确定冷却水用量计算冷却水用量计算冷却面积计算冷却面积计算冷却水体积流量计算及冷却水体积流量计算及冷却水管径确定冷却水管径确定紊流计算
27、紊流计算冷却回路长度计算冷却回路长度计算 冷却回路压降计算冷却回路压降计算冷却回路的尺寸确定冷却回路的尺寸确定六、热平衡计算六、热平衡计算塑料模设计及制造实例第一讲注塑模具设计实例七、注射模主要零件加工工艺规程的编制塑料模设计及制造实例1.型腔板的加工工艺过程第一讲注塑模具设计实例序序号号工序工序名称名称工序内容工序内容1锻造295mm295mm98 mm2热处理退火3刨刨六面至尺寸291mm291mm94mm、对角尺4平磨磨六面至尺寸290mm290mm93mm保证上下平面与四平面互相垂直，垂直度为0.01mm/10mm、对角尺5钳以上下平面及一对相互垂直的侧基面为基准划各孔中心线6车车型腔
28、孔，并按图纸要求加工出169.82mm,136.86mm,128.8mm,126.8mm的孔。7钻钻绞29孔，并锪两沉头孔215,并留出0.5mm的精加工余量。用深孔钻钻14的孔，冷却水孔到要求。8钳与件2，19，21，25配作，钻绞430的孔，锪436的沉头孔到要求，并留出0.5mm的精加工余量。与件2，3，19，21，25配合钻绞416.8的孔到要求与件25，26，14配合钻铰414的孔，同时按图上要求加工出415，留出0.5mm的精加工余量。配钻8M12螺纹底孔，并攻丝到要求。按拉块位置钻2M10螺纹底孔，并攻丝到要求。9磨磨414，29，169.82mm,136.86mm,128.8mm,126.8,215各孔到要求。10去毛刺研型腔Ra0.1并镀铬抛光。第一讲注塑模具设计实例塑料模设计程序八、全面审核后投产制造全面审核时应特别注意：成型零件的结构工艺性及与其它零件的配合关系各运动部件动作的协调性与稳定性2022-8-17第一讲注塑模具设计实例
