1、 專業課程設計設計說明書 姓名： 學號： 2 班級： 指導教師： 日期： 設計任務書塑件名稱：襯套材料：PA1010精度等級：MT4表面粗糙度：Ra0.8批量：50萬概述襯套是閥門密封的必備之一，要求具有較高的密封性，同時還需要該零件具有并要求注射操作簡便易行，模具更換方便，周期短，注射成型過程可完全自動化，生產效率高，經濟效益好。本文將為襯套進行注塑模具設計，設計過程主要包括以下幾個方面：1、塑件成型分析。冰箱冷藏門上下飾條是家族模，所以分析時包括特性分析和結構分析等。2、注塑機的選擇及校核。先利用鎖模力來進行初選擇，然后就最大注射量、注射壓力等參數初步校核。3、分析和確定模具的分型面。根據

2、分型面的選取原則逐步進行，最后綜合考慮裝飾條的結構特點和成型條件來確定分型面。4、澆注系統。澆注系統一般由主流道、分流道、澆口、冷料穴幾部分組成，具體設計中對各部分分別進行。本次產品屬于環形澆口，設計時多加注意。5、成型部件的設計與計算。成型部件設計要考慮到模具的加工性和塑件成型要求，然后利用平均值法來進行主要尺寸的計算。6、脫模機構設計。脫模機構的設計需要考慮塑件的外觀要求和具體結構進行。頂出時注意圓頂桿、方頂桿以及頂管的設計。 7、冷卻系統的設計。冷卻系統對于塑件的成型質量和生產效率影響很大，應根據塑件的結構特點合理確定冷卻系統結構。第一章 塑件成型工藝性分析1.1塑料原材料分析化學名稱：

3、PA1010PA1010（尼龍1010）塑料是半透明、輕而硬、表面光亮的結晶形白色或微黃色顆粒，相對密度和吸水性比尼龍6和尼龍66低，機械強度高，沖擊韌性、耐磨性和自潤滑性好，耐寒性比尼龍6好，熔體流動性好，易于成型加工，但熔體溫度范圍較窄，高于100時長期與氧接觸會逐漸呈現黃褐色，且機械強度下降，熔融太時與氧接觸極易引起熱氧化降解。PA1010（尼龍1010）塑料還具有較好的電氣絕緣性和化學穩定性，無毒。不溶于大部分非極性溶劑，如烴、脂類、低級醇等，但溶解于強極性溶劑，如苯酚、濃硫酸、甲酸、水合三氯乙醛等，耐霉菌、細菌和蟲蛀。1.2塑件的結構及成型工藝性分析產品名稱：襯套 生產綱領：批量精度

4、等級：采用一般精度4級。如圖1-1。圖1-1 襯套收縮率： 1.32.3(縱向)，0.71.7（橫向）。脫模斜度：該塑件壁厚約為2mm，查表3.4，選擇常用塑料的脫模斜度，其脫模型芯斜度為2045，塑件型腔斜度為2545。塑件最小厚度：2mm 較均勻，利于成型。 表面粗糙度：Ra為1.6-0.2m。襯套塑件存在尖角，成型時會出現局部應力集中，因此需設計圓角，圓角半徑選擇0.5mm。計算塑件的體積和質量由UG三維軟件得到模型體積V=7.054cm3。塑件質量M=V=1.04*7.054=7.5g。 第二章 模具結構形式設計2.1分型面的確定分型面是決定模具結構形式的一個重要因素，分型面

5、的類型、形狀及位置與模具的整體結構、澆注系統的設計、塑件的脫模和模具的制造工藝等有密切的關系。在塑件設計階段，就應考慮成型時分型面的形狀和位置，否則無法用模具成型。在模具設計階段，應首先確定分型面的位置，然后才選擇模具的結構。分型面設計是否合理，對塑件質量、工藝操作難易程度和模具的設計制造都有很大影響。因此，分型面的選擇是注射模設計中的一個關鍵因素。選擇塑件的最大輪廓面作為分型面，有利于脫模。如圖2-1。圖2-1 分型面2.2型腔數量的確定塑件的尺寸質量和生產綱領選擇一模四腔形式。型腔排列方式、模具結構形式的確定：型腔排列方式選擇四邊形對角形式排列，如下圖2-2. 圖2-2 型腔排布第三章 注

6、射機型號的確定3.1注塑量的確定塑件體積:V=6.39471 cm3 單個塑件質量: ml=V=1.04*6.39471=6.67g模具所需塑料熔體注射量mnml+m2 式中m一副模具所需塑料的質量或體積(g或cm3)；n初步選定的型腔數量；m1單個塑件的質量或體積(g或cm3)；m2澆注系統的質量或體積(g或cm3)。m2是個未知值，在學校做設計時以0.6nm，來估算，即m =1.6n m1=1.6*4*6.67=42.69g。 3.2塑件和流道凝料(包括澆口)在分型面上的投影面積及所需鎖模力AnAl+A2 =4A1+0.35A2=4.35A1=1363.2 mm2 Fm（nAl+A2）p型

7、 =40895.3N 式中A塑件及流道凝料在分型面上的投影面積(mm2)；A1單個塑件在分型面上的投影面積(mm2)；A2流道凝料(包括澆口)在分型面上的投影面積(mm2)Fm模具所需的鎖模力(N)；p型塑料熔體對型腔的平均壓力(MPa)。流道凝料(包括澆口)在分型面上的投影面積A2在模具設計前是未知值。根據多型腔模的統計分析，大致是每個塑件在分型面上投影面積A1的0205倍，因此可用0.35A1來估算。成型時塑料熔體對型腔的平均壓力，其大小一般是注射壓力的30-65。3.3 選擇注射機型號 根據上面計算得到的m和Fm值來選擇一種注射機，注射機的最大注射量(額定注射量G)和額定鎖模力F應滿足

8、式中注射系數，無定型塑料取0.85，結晶型塑料取0.75。 F>Fm 根據最大注射量和鎖模力的計算值可選用XS-ZY-125立式注射機.注塑量為：m=1.6nm=48g，n為型腔數4。注塑機額定注塑容量V=m/(0.8)=48/(0.8*1.04)=58cm3，根據V選擇注射機XS-ZY-125。具體參數：機構形式：立式 注射方式：螺桿式 螺桿直徑（mm）：42 最大注射量/ cm3或g ：125 注射壓力（MPa） ：119 鎖模力(kN)：900 最大注射面積/cm3 ：320

9、0;最大模具厚度(mm)：300 最小模具厚度(mm)：200 最大開模行程(mm)：300 噴嘴球半徑(mm)：12 噴嘴孔直徑 (mm)：4 模板尺寸/mm*mm: 420*458。 第四章 澆注系統形式和澆口的設計該模具采用普通流道澆注系統，包括主流道、分流道、冷料穴、澆口。4.1主流道的設計主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴射出的熔體導入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。4.1.1主流道尺寸 (1)主流道小端直徑 D：注射機噴嘴直徑+(0.51)4+(0.51)，取D

10、45mm。 (2)主流道球面半徑 SR0注射機噴嘴球頭半徑+(12)12+(12)，取SR013mm。 (3)球面配合高度：h3mm8mm，取h8mm。 (4)主流道長度 盡量小于60mm，由標準模架結合該模具的結構，取L25+1540mm (5)主流道大端直徑 DD+2Ltan7.29mm(半錐角為12度，2度)，取 D=7.3mm。 (6)澆口套總長 L025+15+h+250mm。4.1.2主流道襯套的形式主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效地選用優質鋼材單獨進行加工和熱處理，常采用碳素工具

11、鋼，如T8A、T10A等，熱處理硬度為50HRC-55HRC。 由于該模具主流道較長，定位圈和襯套設計成分體式較宜，其定位圈結構如圖4-1所示。圖4-1 定位圈 4.1.3主流道襯套的固定 主流道襯套的固定形式如圖4-2所示。 圖4-2 主流道襯套固定主流道的剪切速率為 式中qv模具的體積流量(cm3s)R主流道平均半徑(cm)。主流道剪切速率。定位圈設計為了使模具主流道的中心線與注射機噴嘴的中心線相重合，并使模具澆口套與注射機噴嘴孔精確定位，以及防止澆口套從模內滑出，應在模具上安裝定位圈，其大小應比注射機上模具定位孔直徑小0.20.3mm，為了使定位圈的更換方便，現采用特殊型定位圈，材料選用

12、45鋼，經正火處理硬度為183-235HBS。4.2冷料穴的設計主流道冷料穴的設計開模時應將主流道中的凝料拉出，所以冷料穴直徑應稍大于主流道大端直徑。 拉料桿采用球字頭拉料桿，如圖4-3。圖4-3 拉料桿4.3分流道的設計4.3.1分流道的布置形式 分流道在分型面上的布置與前面所述型腔排列密切相關，有多種不同的布置形式，但應遵循兩方面原則：一方面排列緊湊、縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡量短、鎖模力力求平衡。該模具的流道布置形式采用平衡式，定模部分與瓣合模上均開有分流道。該流道形式是由本模具結構形式所確定，選擇梯形分流道。4.3.2分流道的長度長度應盡量短，且少彎折。梯形分流道單向長度為L=2

13、1mm。分流道的形狀及尺寸 為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設置在分型面上。工程設計中常采用梯形截面，加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失、流動阻力均不大，一般采用下面的經驗公式可確定其截面尺寸，即B=0.2654，H=2/3(1.55)=1.04。 式中B梯形大底邊的寬度(mm)； m塑件的質量(g)，為7.5g； L單向分流道的長度(mm)，為21mm； H梯形的高度(mm)。分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態較理想，因此分流道的內表面粗糙度及。并不要求很低一般取0.631.6，這樣表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層流動阻力。

14、避免熔流表面滑移，使中心層具有較高的剪切速率。此處Ra0.8。4.4澆口的設計澆口選擇側澆口的形式，澆口截面積通常為分流道截面積的0.07倍0.09倍，澆口截面積形狀多為矩形和圓形兩種，澆口長度為0.5mm2.0mm。澆口具體尺寸一般根據經驗確定，取其下限值，然后在試模時逐步修正。4.4.1澆口類型及位置的確定該模具是中小型塑件的多型腔模具，同時從所提供塑件圖樣中可看出，側澆口開設在襯套最大外圓面壁厚處。如圖4-3。圖4-3 澆口4.4.2澆口結構尺寸的經驗計算 （1)側澆口深度和寬度經驗計算 經驗公式為hnt1.6， 式中h側澆口深度(mm)； w澆口寬度(mm)； A塑件外表面積(約為46

15、22.85mm2)； t塑件厚度(平均厚度約為2mm)； n塑料系數，由下表查得n08。（2）側澆口的經驗計算由于側澆口的種類較多，從經驗數據表中取值。得側澆口尺寸：深度h1.0mm；寬度w1.5mm；長度l1.0mm，如圖4-4。 圖4-4 澆口尺寸 第五章 成型零件的設計5.1 成型零件的結構設計（1）凹模的結構設計。凹模是成型制品外表面的成型零件。其結構可分整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式四種。這里采用整體式。  （2）凸模的結構設計。凸模是成型塑件內表面的成型零件。通常是整體式和組合式兩種類型。這里采用整體式型芯.5.2 成型零件工作尺寸的計算5.2.1型腔型芯徑向尺寸計算

16、PA1010收縮率為0.5-4.0，平均收縮率取平均值1.75。1.型腔徑向尺寸： L= LS+ LSScp-X 式中 Ls：塑件外形基本尺寸；：塑件公差； Lm：型腔基本尺寸； SCP：塑料的平均收縮率；X： 修正系數，一般在1/2-3/4之間變化，在此取3/4；Z：制造公差Z。LS 1=34,LS2=38,=0.42.代入數值得 L1= ，L2=2.型芯徑向尺寸：=+Scp+X 式中： 塑件內形基本尺寸；：塑件公差； l為型芯基本尺寸；SCP：塑料的平均收縮率；X： 修正系數，一般在1/2-3/4之間變化，在此取3/4；Z：制造公差Z。Lm=30,=0.42,代入數值得 L=.5.2.2型

17、腔型芯深度高度尺寸計算型腔深度方向尺寸： 型芯高度方向尺寸： 式中 Hm模具型腔深度基本尺寸； Hs塑件凸起部分尺寸； hm模具型芯高度基本尺寸； hs塑件孔或凹槽深度尺寸。型腔：H1=34,H2=2，=0.42，0.16.得Hm1=,Hm2=型芯:H=36,=0.42,得Hm=。 第六章 脫模推出機構的設計注射成型后，使塑件從凸模或凹模上脫出的機構成為脫模機構。脫模系統的工作方式一般是利用注射機的開模動作用機械力推出注塑制品。脫模系統一般位于動模部分，它是由一系列推出零件和輔助零件組成。比較典型的零件有推桿、推板、頂塊、推管等，根據其各自特性來選擇。6.1塑件脫模分析及頂出設計首先模具在分型

18、面處脫模，拉料桿將流道凝料拉斷，由于塑件抱緊力的作用，收縮在型芯上，然后頂桿推動推板將塑件從型芯上卸料。6.2脫模力計算無斜度薄壁圓筒塑件的脫模力=4500N。式中fc脫模系數，即在脫模溫度下塑件與型芯表面之間的靜摩擦因數，它受塑料熔體經高壓在鋼表面固化中粘附的影響；塑料的線膨脹系數(1)；E在脫模溫度下，塑料的抗拉彈性模量(MPa)；Tf塑料的軟化溫度()；Tj脫模時塑件溫度()；t塑件的壁厚(mm)；h型芯脫模方向的高度(mm)。脫模力計算中物理參量的準確確定是困難的。各參數隨著溫度而變化，其中脫模系數的確定最為復雜。fc大于鋼與塑料滑動系數的2倍，且與模溫、壓力、冷卻時間、頂出速度等工藝

19、條件有關。第七章 模架的確定和標準件的選用7.1 模架的選定模具的基本結構形式已經確定，于是根據所定內容確定模架，確定出標準模架的形式、規格及標準代號，根據題意選擇A4型，如圖7-1。 圖7-1 模架模架大小的確定: 選擇315*315的標準模架,溫度調節系統的設計由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根據成型零件尺寸結合標準模架，選用結構形式為A4型、模架尺寸為315mmX315mm的標準模架，可符合要求。模具上所有的螺釘盡量采用內六角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應光潔，加涂防銹油。兩模板之間應有分模間隙，即在裝配、調試、維修過程中，可以方便地分開兩塊模板。1定模座板(25

20、0200mm、厚25mm)定模座板是模具與注射機連接固定的板，材料為45鋼。通過4個M10的內六角圓柱螺釘與定模固定板連接；定位圈通過4個M6的內六角圓柱螺釘與其連接；定模座板與澆口套為H8f8配合。2定模板(凸模固定板)(200mm×200mm，厚40mm)用于固定型芯(凸模固定板)、導套。固定板應有一定的厚度，并有足夠的強度，一般用45鋼或Q235A制成，最好調質230HB270HB。其上的導套孔與導套一端采用H7k6配合，另一端采用H7e7配合；定模(凸模固定)板與澆口套采用H8m6配合；定模(凸模固定)板與圓筒型芯為H7m6配合。上面還開有4個彈簧頂銷孔，以便分模時，斜滑塊順

21、利地留在動模部分，定模(凸模固定)板上的頂銷孔與頂銷為H8f8配合。3推板(200mm×200mm，厚20mm)4.動模板(200mm×200mm，厚25mm)   5托板(200×200mm，厚32mm)6動模座板(118×118mm，厚20mm)材料為45鋼，其上的注射機頂桿為10mm。其上的推板導柱孔與導柱采用H7m6配合。    7.頂板（118×118mm，厚16mm)7.2 導柱設計(1)該模具采用帶頭導柱，不加油槽。 (2)導柱的長度必須比凸模端面高度高出6mm

22、8mm。 (3)為使導柱能順利地進入導向孔，導柱的端部常做成圓錐形或球形的先導部分。 (4)導柱的直徑應根據模具尺寸來確定，應保證具有足夠的抗彎強度(該導柱直徑由標準模架可知為32mm)。 (5)導柱的安裝形式，導柱固定部分與模板按H7k6配合，導柱滑動部分按H7f7或H8f7的間隙配合。(6)導柱工作部分的表面粗糙度為0.4m。(7)導柱應具有堅硬而耐磨的表面、堅韌而不易折斷的內芯。多采用低碳鋼經滲碳淬火處理或碳素工具鋼T8A、T10A經淬火處理，硬度為50HRC以上或45鋼經調質、表面淬火、低溫回火，硬度為50HRC以上。第八章 校核注射機技術參數1.型腔數量的校核 1)由注射機料筒塑化速

23、率校核型腔數量 上式右邊4，符合要求。式中K注射機最大注射量的利用系數，結晶型塑料一般取0.75； M注射機的額定塑化量(gh或cm3h)，該注射機為6gs；t成型周期，因塑件小，壁厚不大，取30s；m1單個塑件的質量和體積(g或cm3)，取m=7.3g；m2澆注系統所需塑料質量和體積(g或cm3)，取0.6×4m1。 2)按注射機的最大注射量校核型腔數量上式右邊10.14，符合要求。式中mN注射機允許的最大注射量(g或cm3)，該注射機為125g。 3)按注射機的額定鎖模力校核型腔數量塑件在充模過程中產生的脹模力主要作用在兩個位置：在兩瓣合模上的作用面積約為A114×50

24、02000mm2瓣合模與支承板的接觸處的作用面積約為A124×200800mm2上式右邊4414，符合要求。式中F注射機的額定鎖模力(N)，該注射機為4×105N；A14個塑件在模具分型面上的投影面積(mm2)，A1A11+A122800mm2A2澆注系統在模具分型面上的投影面積(mm2)，A20.35A1980mm2P型塑料熔體對型腔的成型壓力(MPa)，一般是注射壓力的3065，尼龍流動性好，該處取型腔平均壓力為30MPa。2注射機工藝參數的校核1)注射量校核注射量以容積表示最大注射容積為VmaxV0.75×12593.75cm3式中Vmax模具型腔和流道的最

25、大容積(cm3)；V指定型號與規格的注射機注射量容積(cm3)，該注射機為125cm3；注射系數，取0.75085，無定型塑料可取085，結晶型塑料可取075，該處取0.75。倘若實際注射量過小，注射機的塑化能力得不到發揮，塑料在料筒中停留時間就會過長,所以最小注射量容積Vmin0.25V0.25×12531.25 cm3。故每次注射的實際注射量容積V應滿足Vmin< V<Vmax，而V15.17 cm3，符合要求。2)鎖模力校核：在前面已進行，符合要求。3)最大注射壓力校核注射機的額定注射壓力即為該機器的最高壓力Pmax120MPa，應該大于注射成型是所需調用的注射壓力

26、P0，即Pmaxk'po式中k'安全系數，常取1.251.4。3.安裝尺寸校核1)噴嘴尺寸(1)主流道的小端直徑D大于注射機噴嘴d，通常為 Dd+(051)mm，對于該模具d4mm，取D4.5mm。(2)主流道凹球面半徑SR0應大于注射機噴嘴球半徑SR，通常為SR0SR+(12)mm對于該模具SR2mm，取SR013mm。2)定位圈尺寸 注射機定位孔尺寸為mm，定位圈尺寸取mm，兩者之間呈較松動的間隙配合。 3)最大與最小模具厚度 模具厚度H應滿足Hmin<H<Hmax，而Hmin90mm，Hmax300mm。 而該套模具厚度H247mm，符合要求。4開模行程和推出

27、機構的校核 1)開模行程校核 HH1+H2+(510)mm式中H注射機動模板的開模行程(mm)，取300mm； H1塑件推出行程(mm)，取18mm； H2包括流道凝料在內的塑件高度(mm)，值為18+39.5+45+(510)107.5112.5mm 代值計算，符合要求。 2)推出機構校核該注射機推出行程為44mm，大于H118mm，符合要求。5.模架尺寸與注射機拉桿內間距校核 該套模具模架的外形尺寸為250mm×200mm，而注射機拉桿內間距為215mm×265mm，因265mm>250mm，符合要求。第九章 溫度調節系統的設計一般注射到模具內的塑料溫度為200左

28、右，而塑件固化后從模具型腔中取出時其溫度在60以下。熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。PA1010的成型溫度和模具溫度分別為250280、5080，用常溫水對模具進行冷卻。冷卻介質有冷卻水和壓縮空氣，但用冷卻水較多，因為水的熱容量大、傳熱系數大，成本低。用水冷卻，即在模具型腔周圍或內部開設冷卻水道。9.1 冷卻系統的計算如果忽略模具因空氣對流、熱輻射以及與注射機接觸所散發的熱量，不考慮模具金屬材料的熱阻，可對模具冷卻系統進行初步的和簡略的計算。(1)求塑件在固化時每小時釋放的熱量Q聚酰胺單位質量放出的熱量Q165×10kJkg75 x102kJkg，取Q17