注射模的设计步骤及实例 一 注射模的设计步骤 接受设计任务书原始资料分析模具结构设计绘制模具结构草图绘制模具装配图绘制模具零件图校核后投产试模反馈后更改设计至合格 1 接受设计任务书 成型塑料制件的任务书由制件设计者提出 内容包括 经过审签的正规制件图纸 并注明采用塑料的牌号 透明度 颜色等 塑料制件说明书或技术要求 生产批量 及所用注射机 如果是仿制 则需塑料制件样品 2 原始资料分析 1 塑件分析 明确塑件设计要求 仔细阅读塑件制品零件图 从制品的塑料品种 塑件形状 尺寸精度 表面粗糙度等各方面考虑注射成型工艺的可行性和经济性 明确塑件的生产批量 小批量生产时 为降低成本 模具尽可能简单 大批量生产时 应在保证塑件质量前提下 尽量采用一模多腔或高速自动化生产 以缩短生产周期 提高生产效率 2 注射机的初选 根据塑件的体积或质量大致确定模具的结构 初步确定注塑机的型号 了解所使用的注射机与模具设计有关的技术参数 如 注塑机定位圈的直径 喷嘴前端孔径及球面半径 注塑机最大注射量 锁模力 注塑压力 固定模板和移动模板面积大小及安装螺孔位置 注射机拉杆的间距 闭合厚度 开模行程 推出行程 塑件体积 对于形状简单的可用求制件体积的方法求出 对于复杂制件 可估算塑料用量或采用软件进行实体分析 3 制定注射工艺卡 注射工艺卡一般包括如下内容 塑件的概况 包括简图 质量 壁厚 投影面积 有无侧凹 在此基础上应制定注射成型工艺卡 特别是对批量大 形状复杂的大型模具 更有必要制定详细的注射成型工艺卡 以指导模具设计工作和实际的注射成型加工 塑件所用塑料概况 如名称 出产厂家 颜色 干燥情况等必要的注射机数据 如动模板和定模板尺寸 模具最大空间 螺杆类型 额定功率等压力与行程简图注塑成型条件 包括加料筒各段温度 注射温度 模具温度 冷却介质温度 锁模力 螺杆背压 注射压力 注射速度 循环周期等 3 模具结构设计 注射模具的结构设计一般需解决以下问题 选定分型面确定型腔的数目和布置浇注系统的设计成型零部件的设计脱模推出结构的设计侧向分型抽芯机构的设计温度调节系统的设计排气系统的设计模具外形结构及所有连接 定位 导向件位置的设计 选定分型面 分型面的位置要有利于模具加工 排气 脱模及成型操作 塑料制件的表面质量等 确定型腔的数目 确定型腔数目的方法有根据锁模力 最大注射量 制件的精度要求 经济性等 在设计时应根据实际情况选择其中一种方法 确定型腔的布置 确定型腔的数量与排列方式 也即确定和规划模具结构的总体方案 冷却系统和推出系统在配置型腔时必须给予充分的注意 如果冷却管道布置与推杆孔 螺栓发生冲突 要在型腔布置中进行协调 当型腔 浇注系统 冷却系统 推出机构的初步位置决定后 模板的外形尺寸基本上确定 从而可以选择合适的标准模架 浇注系统设计 确定主流道 分流道 浇口和冷料穴的形状 位置 大小 确定模具类型 两板式或三板式 成型零部件的设计 注 当采用镶块式凹模或型芯时 应合理的划分镶块 并同时考虑到这些镶块的强度 可加工性及安装固定 脱模推出机构设计 确定制件和凝料的滞留位置 确定推出方式 推杆 推管 脱模板 组合式顶出 特别要注意侧凹塑件的脱模方式 因为当决定采用侧抽芯机构时 模板的尺寸就得加大 在型腔布置时要留出侧抽芯的位置 温度调节系统设计 冷却系统的计算包括冷却时间和冷却参数的计算 冷却时间根据塑料制品的形状和塑件性能选择适当的公式进行计算即可 冷却参数包括冷却冷却面积 冷却水孔长度和孔数的计算以及冷却水流动状态的校核和冷却水入口与出口温度差的校核 冷却系统和推出系统同步设计有助于两者的很好协调 排气系统设计 选择排气的方法 排气槽位置 大小等 模具设计中或初步设计完成后 一般还需进行以下校核 校核所选择的注射机注射压力和锁模力能否满足塑件成型要求 校核模具外形尺寸可否方便安装 行程是否满足模塑成型要求及取件要求 对成型零件和主要受力零部件必须校核其强度和刚度 尤其是刚度 4 绘制模具的结构草图参照有关塑料模架标准和其他零件标准 绘制模具结构草图 为正式绘图作好准备 5 绘制模具的装配图 装配图用于表明模具结构 工作原理 组成模具的工作零件及其相互位置和装配关系 尽量按照国家制图标准绘制 一般情况下 模具装配图由主视图和俯视图表示 若不能表达清楚时 再增加其他视图 装配图上应包括必要的尺寸 如外形尺寸 定位圈尺寸 安装尺寸 极限尺寸 并填上明细表和标题栏 一般还要标注技术要求 1 主视图 主视图一般放在图样上面偏左 按模具正对操作者绘制 采取剖视画法 一般按照模具闭合状态绘制 在定模与动模之间有一个完成的制件 塑料件及流道画网格线 主视图是模具装配图的主要部分 应尽量在主视图上将结构表达清楚 力求将成型零件的形状画完整 剖视图画法按照机械制图国家标准执行 2 俯视图 俯视图通常布置在图样的下方偏左 与主视图相对应 通过俯视图可以了解模具的平面布置或浇注系统 冷却系统的布置 以及模具的轮廓形状等 习惯上将定模拿去 只反应模具的动模可见部分 或者将定模的左半部分去掉 只画动模 而右半部分保留定模画俯视图 3 制件图装配图上还应该绘出制件图 制件图一般画在图样的右上角 要注明制件的材料 规格以及制件的尺寸公差等 如位置不够也允许画在其他位置上或在另一页上绘出 制件图应按比例绘出 一般与模具的比例一致 特殊情况可以放大或缩小 它们的方位应与制件在模具中位置相同 若不一致 应用箭头指明成型方向 4 明细表标题栏与零件明细表布置在图样的右下角 按照机械制图国家标准填写 零件明细表应包括件号 名称 数量 材料 热处理 标准零件代号及规格 备注等内容 模具图中中所有零件均应详细写在明细表中 5 尺寸标注图上应标注必要的尺寸 如模具闭合尺寸 模架外形尺寸 与注射机配合的定位圈尺寸 螺孔尺寸等 6 技术要求技术要求布置在图样下部适当位置 技术要求的内容如下 对模具某些结构的性能要求 如对推出机构 抽芯机构的装配要求 对模具装配工艺的要求 如分型面的贴合间隙 模具上下面的平行度要求 模具的使用说明 如注射机 注射温度 注射压力与时间 防氧化处理 模具编号 刻字 油封及保管等要求有关试模及检查方面的要求 4 14 10总装图和零件图的绘制 6 绘制全部零件图 由模具总装图拆画零件图的顺序应为 先内后外 先成型零件后结构零件 零件图的绘制和尺寸标注应符合机械制图国家标准的规定 要注明全部尺寸 公差配合 表面粗糙度 材料 热处理要求及其他技术要求 模具零件在图样上位置应该按该零件在装配图中方位画出 不要随意旋转或颠倒 以防画错 影响装配 7 校核后投产 应按照制品 模具结构 成型设备 图纸质量 配合尺寸 零件的加工等项目进行自校或他人审核 在所有校对 审核正确后 就可以将设计结果送达生产部门组织生产 把设计模具开始到模具加工成功 检验合格为止 在此期间所产生的技术资料 例如任务书 制件图 技术说明书 模具总装图 模具零件图 底图 模具设计说明书 检验记录表 试模修模记录等 按规定加以系统整理 装订 编号进行归档 这样做对以后修理模具 设计新的模具都是很有用处的 9 整理资料进行归档 8 试模后反馈更改至合格 产品名称 防护罩产品材料 ABS 抗冲 塑料质量 15克塑料颜色 红色 结构设计 分型面型腔数目和布置浇注系统成型零部件脱模推出机构侧向分型抽芯机构温度调节系统排气系统导向机构模架的选择 1 塑件成型工艺性分析 1 ABS的性能分析使用性能 ABS塑料是一种常用的具有良好的综合力学性能的工程塑料 其机械强度 抗冲击强度高 具有一定的耐磨性 耐寒性 耐油性 耐水性 化学稳定性和电性能 无毒 无味 成型塑件的表面有较好的光泽 成型性能 使用ABS注射成形塑料制品时 由于其熔体粘度较高 所需的注射成形压力较高 因此塑件对型芯的包紧力较大 故塑件应采用较大的脱模斜度 另外熔体粘度较高 使ABS制品易产生熔接痕 所以模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力 ABS易吸水 成形加工前应进行干燥处理 在正常的成型条件下 ABS制品的尺寸稳定性较好 2 ABS的成型工艺参数确定查有关手册得到ABS 抗冲 塑料的成形工艺参数 密度 1 0 1 1g cm 收缩率 0 3 0 8 预热温度 80 85 C 预热时间2 3h 料筒温度 后段150 170 C 中段180 190 C 前段200 210 C 喷嘴温度 180 190 C 模具温度 50 70 C 注射压力 60 100MPa 成形时间 注射时间2 5s 保压时间5 10s 冷却时间5 15s 2 模具的基本结构 1 确定成型方法塑件采用注射成型法生产 为保证塑件表面质量 使用点浇口成形 因此模具应为双分型面注射模 三板式注射模 2 型腔布置塑件形状较简单 质量较小 生产批量较大 所以应使用多型腔注射模具 考虑到塑件的侧面有 10mm的圆孔 需侧向抽芯 所以模具采用一模二腔 平衡布置 这样 模具尺寸较小 制造加工方便 生产效率高 塑件成本较低 3 确定分型面塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求 本实例中塑件的分型面有多种选择 图a的分型面选择在轴线上 会使塑件表面留下分型面痕迹 影响塑件表面质量 同时这种分型面也使侧向抽芯困难 图b的分型面选择在下端面 塑件的外表面可以在整体凹模型腔内成型 塑件大部分外表面光滑 仅在侧向抽芯处留有分型面痕迹 同时侧向抽芯容易 而且塑件脱模方便 4 选择浇注系统塑件采用点浇口成型 其浇注系统如图示 点浇口直径为 0 8mm 点浇口长度为1mm 头部球R1 5 2mm 锥角 为6 分流道采用半圆截面流道 其半径R为3 3 5mm 主流道为圆锥形 上部直空与注射机喷嘴相配合 下部直径 6 8mm 5 确定推出方式由于塑件形状为圆壳形而且壁厚较薄 使用推杆推出容易在塑件上留下推出痕迹 不宜采用 所以选择脱模板推出机构完成塑件的推出 这种方法结构简单 推出力均匀 塑件在推出时变形小 推出可靠 6 侧向抽芯机构塑件的侧面有 10mm的圆孔 因此模具应有侧向抽芯机构 由于抽出距离较短 抽出力较小 所以采用斜导柱侧向抽芯机构 斜导柱装在定模板上 滑块装在脱模板上 7 模具的结构形式模具结构为双分型面注射模 如图所示 采用拉杆和限位螺钉 控制分型面A A的打开距离 其开距应大于40mm 方便取出浇口 分型面B一B的打开距离 其开距应大于65mm 用于取出制件 模具分型面的打开顺序 由安装在模具外侧的弹簧 滚柱式机构控制 8 选择成型设备选用J54 S200 400型卧式注射机 其有关参数为 额定注射量200 400cm 注射压力109MPa锁模力2540kN最大注射面积645cm 模具厚度165 406mm最大开合模行程260mm喷嘴圆弧半径18mm喷嘴孔直径4mm拉杆间距290mmX368mm 3 选择模架 1 模架的结构模架的结构如图所示 2 模架安装尺寸校核模具外形尺寸为长300mm 宽250mm 高345mm 小于注射机拉杆间距和最大模具厚度 可以方便地安装在注射机上 4 模具结构设计 1 型腔结构如图所示 型腔由定模板4 定模镶件26和滑块19共三部分组成 定模板4和滑块19构成塑件的侧壁 定模镶件26成形塑件的顶部 而且点浇口开在定模镶件上 这样使加工方便 有利于型腔的抛光 定模镶件可以更换 提高了模具的使用寿命 2 型芯结构如图所示 型芯由动模板16上的孔固定 型芯于推件板18采用锥面配合 以保证配合紧密 防止塑件产生飞边 另外 锥面配合可以减少推件板在推件运动时与型芯之间的磨损 型芯中心开有冷却水孔 用来强制冷却型芯 3 斜导柱 滑块结构如图所示 4 模具的导向结构如图所示 为了保证模具的闭合精度 模具的定模部分与动模部分之间采用导柱1和导套2导向定位 推件板18上装有导套6 推出制件时 导套6在导柱1上运动 保证了推件板的运动精度 定模座板上装有导柱30 为点浇口凝料推板24和定模板4的运动导向 5 结构强度计算 略 5 模具成型尺寸设计计算取ABS的平均成形收缩率