第9章典型塑料模具设计实例.ppt

第9章 典型塑料模具设计实例§9.1 注射模具设计实例§9.2 直通式管材挤出机头设计实例§9.3 塑料模具的设计程序9.1.1方盒塑料件成型工艺及模具设计过程例题:欲设计方盒塑料件注塑模一副，附全套工程图及设计过程方盒塑料件材料为硬PVC,聚氯乙烯，质量为1.4大批量生产(20万件/年)如图9-1所示为方盒塑料件产品图设计过程应该是先经过塑料件的工艺性分析、参数的计算、初选塑料成型压力机型号后再设计出工件的浇注系统、(含决定型腔数)排溢系统、选择注塑模架，然后开始进行设计塑料成型模具的工作模具包括冷却系统、推出机构、模架、成型零件、结构零件、标准件并在三维软件里进行总装配，无误后做出全套工程图样9.1.1.1结构方面的工艺性分析§9.1 注射模具设计实例下一页如图9-1所示的塑料件图，方盒的形状不复杂，壁厚较均匀且不薄，侧壁没有孔，注塑时无须侧抽芯机构，图中的尺寸也基本上属于非配合尺寸，质量要求不是很高，成型不困难，属于一般产品9.1.1.2尺寸精度、形状位置精度、表面粗糙度、技术要求方面的工艺性分析塑料件能达到的尺寸精度是不能与金属加工金属件所能达到的精度相比的我国的部颁标准把塑料件分为8个精度等级。

查该塑料PVC零件所能达到的尺寸精度为4级或5级或6级，这里定为一般精度5级精度比较适中特别需要注意的是客户的图样在标注尺寸与公差时往往会有这四种可能性:§9.1 注射模具设计实例下一页上一页§9.1 注射模具设计实例，如果是φ42这种形式(即只有公称尺寸，而没有标注公差△的)，那么必须将其补上，这是因为在以后的计算时要用到这些数据或避免以后可能出现的不必要的尺寸争议标注原则是:外形(可以理解为基轴制)一律按方式标注，内形(基孔制)按方式标注，距离、中心距、自由长度等按42△方式标注，图中标注的圆角部分一般来讲属于非配合尺寸，无须标注公差如果图样中已经有部分尺寸标注公差，那么，这部分就不必去再查精度，但是也要按人体方向改为单向标注的，不仅仅是针对没有标注公差的尺寸去标注表面粗糙度，形位公差必须按国家标准补上这是指转换成你公司使用的图样上的标注，客户的图样是不可以修改的，如果需要修改下一页上一页§9.1 注射模具设计实例必须征得客户的同意这个过程在工厂称作图纸转换，图纸转换后应该包括尺寸精度、形状位置精度、表面粗糙度、技术要求等内容已经按5级精度标注好尺寸偏差的如图9-2所示9.1.1.3脱模抖度与收缩率方面为了便于使塑料件顺利地脱出模具的型腔和型芯，塑料件上应具有足够和尽可能大的脱模斜度。

最好在设计零件时就考虑到脱膜斜度当零件的结构上未设计斜度时(上面的图就没有)，则应查书上的表来确定脱模斜度该塑料件成型部分的脱模斜度采用盒的外面1°，盒的里面0.5°为脱模斜度目的是使工件尽可能的留在动模一侧收缩率查表9-1知PVC的收缩率为0.6%即0.006下一页上一页9.1.1.4模具成型零件的设计计算(成型零件即型腔和型芯)如图9-2所示的尺寸与偏差是根据公式逐个计算得出来的结果下面为具体计算过程1)型腔方面的计算型腔长度和宽度方向尺寸的计算公式型腔长度和宽度方向尺寸的计算过程型腔深度方向尺寸的计算公式下一页上一页§9.1 注射模具设计实例型腔深度方向尺寸的计算过程2)型芯方面的计算型芯长度和宽度方向尺寸的计算公式:型芯长度和宽度方向尺寸的计算过程:下一页上一页§9.1 注射模具设计实例型芯高度方向尺寸的计算公式:型芯高度方向尺寸的计算过程:如图9-3所示的方盒已经根据在图9-2的基础上绘制了脱模斜度，供制造型腔、型芯之用也就是该塑料件处于熔体状态时在型腔、型芯内的尺寸)下一页上一页§9.1 注射模具设计实例下一页上一页§9.1 注射模具设计实例上述塑料的精度等级、尺寸公差、收缩率、脱模斜度等是根据表9-2、表9-3表查出:塑料制品的脱模斜度:在一般的情况下，其原则是脱模斜度为30’ ~1°30'。

当塑料制品的有特殊要求或精度要求较高时，应该用较小的斜度，外表面可以小至5'，内表面可以小至10'~20'高度不高的塑料制品还可以不要脱模斜度尺寸较高、较大的塑料制品选用较小的脱模斜度，形状复杂、不易脱模的塑料制品应选用较大的脱模斜度塑料制品上有凸起、加强肋时应有4°~5°的斜度，侧壁有皮革花纹的应有4°~6°的斜度塑料制品壁厚度大的，应用较大的斜度在开模的时候，为了让塑料制品留在凸模上，内表面的脱模斜度比外表面的脱模斜度小相反，为了让塑料制品留在凹模上，外表面的脱模斜度比内表面的脱模斜度小9.1.2注塑机的初步选择根据工件质量(g)或体积(cm3)和模具的胀型力(涨开力)来选择注塑机;(1)模具内塑料质量(g)的计算经过计算本工件质量为27 g(计算过程省略)，一模二腔为54g，加上流道中的凝料(凝料在没有出图的情况下，可以以30%的总工件质量为准):54gx30% =16.2g那么，总质量为54g+ 16.2g=70.2g2)工件体积的计算经过计算本工件体积为20cm3(计算过程§9.1 注射模具设计实例下一页上一页省略)，一模二腔为40cm3，加上流道的凝料:40cm3 x 30% = 12cm3。

那么，总质量为40cm3+12cm3=52cm33)模具胀型力的计算高压塑料熔体(一般在20~40MPa/ mm2选取)在充满型腔时，会产生把模具分型面涨开的力，这个力的大小是等于工件和流道凝料在分型面上的投影面积mm2和型腔内压力的乘积据此原理，其表达公式为§9.1 注射模具设计实例下一页上一页在选择注塑机时还必须使F涨约为注塑机锁模力的80%同时，在选择注塑机的时候也必须使模具内塑料质量(g)约为注塑机注射量(g)的80%或在选择注塑机的时候必须使模具内塑料体积cm3约为注塑机注射体积cm3的80 %本例计算经过如下:上面的克和体积已经计算过，下面只计算注塑机的锁模力因此，可以选定我国卧式注塑机的型号为:XS-ZY-125(上海塑机厂)，其主要参数为125cm3、锁模力90t (900kN)、定位圈直径100mm，定位圈深度10 mm，注塑机喷嘴SR12,喷嘴孔径4mm下一页上一页§9.1 注射模具设计实例上面的一切都准备好了，下面我们就可以开始模具的设计根据草绘型腔的布置，选择相近的注塑模架:大水口注塑模模架，即国家标准GB/T 12556-1990的A1型模架定、动模板的长、宽为280mm x 200mm的。

在设计中，选择中小型模架时一般不必对成型零件进行强度计算，用此方法就可以了因为模架在很多工厂是自制的，所以模架的定、动模板的长、宽和厚度以及结构零件是可以略微改变的1.总装配图(图9-4、图9-5)2.部分主要零件图(图9-6、图9-7 、图9-8、图9-9 、图9-10)返 回上一页§9.1 注射模具设计实例如图9-11、图9-12所示为直通式挤出成型模具(挤出机头)的三维图和总装配工程图例题:设计外径φ30、管壁厚2mm、材料为硬PVC塑料的管材直通式挤出成型模具即挤出机头)并出全套工程图纸及写出设计过程通过本次设计，完全可以灵活设计出更好的直通式挤出机头和其他结构形式的挤出机头9.2.1挤出机头的各个零件的设计(设计顺序必须以此为顺序)设计的直通式挤出机头从哪里开始?从成型零件开始下一页§ 9. 2 直通式管材挤出机头设计实例成型零件就是决定管材尺寸的零件，在这里就是口模和芯棒1.口模的设计口模是成型制品的外表面的零件口模的平直部分为定型长度起作用是物料通过时，料流的阻力增加、制品会密实、料流稳定均匀1)长度的计算公式1 定型长度L1: L1=(0.5~3)D;L1=(0.5~3) x30 =15~90式中D—塑料制品管材外径的公称尺寸，管径大时取小值。

软管取大值，硬管取小值公式2定型长度L1= nt; L1=(18~33) x2=36~66§ 9. 2 直通式管材挤出机头设计实例下一页上一页式中t—塑料制品管材壁厚上述两个公式都可以使用或结合同时使用，将来在绘装配图的时候调整适当长度可以根据15~90和36~66暂定60mm2)口模内径的设计与计算，这里暂时定为30mm式中D—口模的内径;d—制品管外径;k—补偿系数查表9-4口模如图9-13所示下一页上一页§ 9. 2 直通式管材挤出机头设计实例2.芯棒的设计与计算1)芯棒外径的计算与设计主要尺寸有:芯棒外径、定型段长度、压缩段长度、压缩角式中d—为芯棒外径;D—口模内径;δ—口模与芯棒的单边间隙，t—塑料管的壁厚度那么，d=30-2 x (0.83~0.94)x2-30-(0.83~0.94)x4=30-3.32~30-3.76=26.24~26.68，下一页上一页§ 9. 2 直通式管材挤出机头设计实例这里暂取26.24mm小值)校验口模内径与芯棒外径之单面的间隙的计算校验口模内径与芯棒外径之单面的间隙，必须是口模与芯棒环隙截面积与管材截面积之比落在拉伸比的范围之内就可以，见表9-5。

拉伸比I:计算口模与芯棒环隙截面积与管材截面积之比的目的，为的是确定口模内径与芯棒外径的合理的、准确值式中D—口模的内径;d—芯棒的外径;§ 9. 2 直通式管材挤出机头设计实例下一页上一页Ds—管材的外径;dS—管材的内径校验过程:可以通过取芯棒的外径d为26.68和26.24的值分别求出D的值来达到目的计算过程为:① § 9. 2 直通式管材挤出机头设计实例下一页上一页取30.2和30.88的小值30.2，因为，30.2比较接近塑料管的外径那么，口模内径与芯棒外径的准确值分别就是30. 2mm和26.24mm当然这并不是唯一的数据，最后还得通过定型套进行定型，做出合格的管子)2)芯棒的定型段长度的计算与设计定型段长度Lz与口模长度L，相等或稍长点就可以了3)芯棒的压缩段长度的计算与设计下一页上一页§ 9. 2 直通式管材挤出机头设计实例§ 9. 2 直通式管材挤出机头设计实例①压缩段长度L=(0.83~0.94)D0式中D0—机头与过滤板连接处的流道直径(现在我们还不知道D0，的值是多少，因此，还必须先选择挤出机头，才可以知道D0，的值是多少?)②挤出机头的选择必须先知道什么是压缩比。

压缩比是指挤出机头和多孔板相接处的流道截面积与口模和芯棒的环形截面积之比，低薪度的塑料为4~10，高薪度的塑料为2.5~6本例是硬PVC塑料，属于高薪度塑料，压缩比为2. 5~6可以这样算出:设流道截面积为Xmm2，那么有，(下式中D为口下一页上一页§ 9. 2 直通式管材挤出机头设计实例模的内径，d为芯棒的外径)把上面两个得数558.76mmz和1341mm2分别求出圆的直径，又有;是半径，直径为26.66mm下一页上一页§ 9. 2 直通式管材挤出机头设计实例; 是半径，直径为41.33 mm查挤出机头的型号SJ-45的多孔板处的流道截面积的直径为45 mm左右，和41.33比较接近，那么，本例所选的挤出机头型号为SJ-45，以后按SJ-45型挤出机头的连接方式进行连接SJ-45型挤出机的多孔板的准确尺寸查表是外径φ55mm，连接处的孔流道直径约为φ45mm，厚为15mm，中间槽为2mm x2mm，过滤板深人挤出机内7~8mm如图9-14和图9-15所示为多孔板的机头安装位置继续上面压缩段长度的计算，压缩段长度L=(0.83~0.94)D0下一页上一页§ 9. 2 直通式管材挤出机头设计实例式中从D0—机头与过滤板连接处的流道直径。

上面选机器知道了从，约为φ45mm，那么L=(0.83~0.94)D0=0.83x45~0.94x45 =37.35~42.3;这里暂定压缩段长度为40mm4)芯棒的压缩角尸的计算与设计低薪度塑料:β= 45°~60°;高薪度塑料:β'= 30°~50°(为了使芯棒的直径和分流器支架直径尽可能的小，这里取β'= 30°)。