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設 計 說 明 書
安徽國防科技職業(yè)學院機械工程系
設計題目：家用水瓢注射模具
系 別：機械工程系
專 業(yè)：模具設計與制造
班 級：06級（1）班
姓 名：張洪強
學 號：3106041028
指導教師:張爽華
目錄
前言……………………………………………………………… 3
第一章 制品的工藝性能…………………………………………3
第二章 計算成型零部件的工作尺寸，設計成型零部件結構… 6
第三章 選擇分型面及澆口類型…………………………………16
第四章 選擇注射機型號…………………………………………17
第五章 設計澆注系統(tǒng)……………………………………………21
第六章 分析計算合模力…………………………………………26
第七章 設計推出機構……………………………………………26
第八章 設計合模導向機構………………………………………28
第九章 設計支撐零部件…………………………………………30
第十章 模具零件的材料及熱處理………………………………31
第十一章 設計溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)……………………………………31
參考文獻………………………………………………………… 34
前言
該制品是一個 “家用水瓢”，材料為尼龍纖維，即聚酰胺，來自于湯汪塑膠制品有限公司。結構不是太復雜,成型此塑件的模具是一個典型的含有側抽芯的注射模。一套注塑模的設計涉及諸多方方面面，主要是成型結構的設計,直接關系到產(chǎn)品的質量問題.包括其尺寸、位置、精度等.但輔助結構同樣重要.影響著模具能否正常工作.如推桿、拉料桿等機構。有側向分型與抽芯的機構。分析此塑件的特征：主體是一個壁薄為2mm錐形圓桶，手把是一個與垂直方向成105度角的空心，就手把成型時要考慮到期側抽芯，但由于斜側抽芯太長，開模行程太大，所以側抽芯采用液壓抽芯。凸模留于動模上，采用卸料板來卸料，這樣可以減少制品上的頂痕，保證了外觀質量。附制品圖如下：
第一章 制品的工藝性能
一、塑料的成型工藝性質是塑料在成型加工過程中表現(xiàn)出來的特有性質。包括如下：
（1）收縮性：塑件從溫度較高的模具中取出冷卻到室溫后。其尺寸或體積會縮變形，收縮性的大小以單位計算的百分數(shù)表示，稱為收縮率分：
a 實際收縮率：
Ss=[(a-b)/b]×100% [1]公式參考 屈華昌著 《塑料成型與模具設計》P29
b 計算收縮率：
Sj=[(c-b)/b]×100%
式中 a-.模具或塑件在成型溫度時的尺寸;
b-.塑件在室溫時的尺寸;
c-.模具在室溫時的尺寸。
影響其的主要因素：
1).塑料品種。
2).塑件結構。
3).模具結構。
4).成型工藝條件。
(2) 流動性:塑料在一定溫度，壓力作用下填充模具型腔的能力。流動性的大小與分子結構有關。影響其因素有：
1).溫度
2).壓力
3).模具結構。
(3) 相容性：兩者或兩者以上不同品種的塑料在熔融狀態(tài)下不產(chǎn)生相分離現(xiàn)象的能力。
(4) 吸濕:性塑料對水分的親疏程度。
(5) 熱敏性：塑料的化學性質對熱量作用的敏感程度。熱敏性很強的塑料稱為熱敏性塑料。
二.此塑料的成型性能
（1） 結晶料，熔點高，熔融溫度范圍較窄，熔融狀態(tài)熱穩(wěn)定性差，料溫超過300度，滯留時間超過30分鐘時即分解。
（2） 較易吸濕，成型前須預熱干燥，并應防止再吸濕，含水量不得超過0.3%，吸濕后流動性下降，易出現(xiàn)氣泡、“銀絲”等，高精度塑料應經(jīng)調(diào)濕處理。
（3） 流動性好，易溢料，溢邊值為0.02毫米左右，用螺桿式注射機注射時，螺桿應上回環(huán)，宜用自鎖式噴嘴，并應加熱。
（4） 成型收縮范圍和收縮率大，方向性明顯，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形等弊病，成型條件應穩(wěn)定。
（5） 融料冷卻速度對結晶度塑料件結構性能有明顯影響，故成型時要嚴格控制模溫，一般按塑件壁厚在20~90℃范圍內(nèi)選取，料溫不宜超過300℃，受熱時間不得超 過30分鐘，料溫高則收縮大，易出飛邊，注射壓力按注射機類型、料溫、塑件形狀尺寸、模具澆注系統(tǒng)選定，注射壓力高，易出飛邊，收縮小，向性強；注射壓力低，易發(fā)生凹痕、波紋。成型周期按塑件壁厚選定，厚則取長，簿則取短，為了減少收縮、凹痕、縮孔，宜取低模溫、低料溫，樹脂粘度小注射、高壓及冷卻時間應取長，注射壓力應取高，并采用白油作脫模劑。
（6）模具澆注系統(tǒng)的形狀和尺寸與成型聚苯乙烯時相似，但是增大澆道和澆口截面尺寸可改善縮孔及凹痕現(xiàn)象。
三、材料標準
由零件圖知制品材料為尼龍纖維，選用30%玻纖增強尼龍6，其主要技術指標如下[]馮炳堯 《模具設計與制造簡明手冊》P416
：
比重（g/cm3） 1.21～1.35
比容（cm3/ g） 0.74～0.83
吸水性（24小時）（%） 0.9～1.3
收縮率（%） 0.3～0.7
熱變形溫度（℃） 216～264
抗拉屈服強度（105帕） 1640
彎曲強度（105帕） 2270
硬度（HB） 14.5
成型工藝參數(shù)如下：
注射機類型 螺桿式
螺桿轉速(r/min) 20～50
成型溫度（℃） 227～316
模具溫度（℃） 70
注射壓力（105帕） 700～1760
后處理 方法： 油、水、鹽水
溫度（℃） 90～100
時間（小時） 4
第二章 計算成型零部件的工作尺寸，設計成型
零部件的結構
一，計算成型零部件的工作尺寸
經(jīng)查得30%玻纖尼龍6的最大、最小收縮率為：
Smax=0.7% Smin=0.3%
故平均收縮率為：S平均=（Smax+Smin）/2
=(0.7%+0.3%)/2
=0.5%
型腔類尺寸：φ110, 80, 14, φ30 , R10, 6.3
型芯類尺寸：φ160 , 78 , φ150 , R8, R5
本制品的零件圖沒有尺寸精度。本著在保證使用要求的前提下盡可能選用一般精度等級的原則。采用SJ1372—78公差數(shù)值標準中的5精度，對孔類尺寸取表中的數(shù)值冠以“+”號，對于軸類尺寸取表中數(shù)值冠以“—”號，對于兩孔或中心距尺寸取表中數(shù)值之一半，再冠以“±”號。
尺寸計算如下：
φ110型腔類尺寸
平均值法：
LS=110.00-0.40
Lm+（△Z／2）+（△C／2）=（Ls－△／2）+（Ls－△／2）S平
Lm=（1+S平）Ls－（△+△Z+△C）÷2
Lm0+△Z=[（1+S平）Ls－X△]0+△Z
取△Z=△/3 X=0.75
Lm0+△Z=[（1+0.5%）×110.0－0.75×0.40]0+0.13
=109.930+0.13
公差帶法：
a.初算基本尺寸（最小值）：
Lm=（1+Smax）（Ls－△）
=（1+0.7%）×（110.00－0.40）
=109.69
b.驗算（最大值）：
（Lm+△Z+△m）－LsSmin≤Ls
取△Z=△/3 ，△m=△/3
左邊=（109.69+2/3×1.20）－110.00×0.4%
=109.32≤110.00
∴不等式成立
∴Lm0+△Z=109.690+0.80
R10.0型腔類尺寸
平均值法：LS=100-0.22
Lm+（△Z／2）+（△C／2）=（Ls－△／2）+（Ls－△／2）S平
Lm=（1+S平）Ls－（△+△Z+△C）÷2
Lm0+△Z=[（1+S平）Ls－X△]0+△Z
取△Z=△/3 X=0.75
Lm0+△Z=[（1+0.5%）×10－0.75×0.22] 0+0.07
=9.910+0.07
公差帶法：a.初算基本尺寸（最小值）
Lm=（1+Smax）（Ls－△）
=（1+0.7%）（10—0.22）
=9.8
b.驗算（最大值）
（Lm+△Z+△m）－LsSmin≤Ls
取△Z=△/3 ，△m=△/3
（9.8+2/3×0.22）－10×0.3%≤10
∴ 9.88≤ 10
∴不等式成立
∴Lm0+△Z=9.80+0.0
6.3型腔類尺寸
平均值法：LS=6.3±0.10=6.40-0.20
Lm+（△Z／2）+（△C／2）=（Ls－△／2）+（Ls－△／2）S平
Lm=（1+S平）Ls－（△+△Z+△C）÷2
Lm0+△Z=[（1+S平）Ls－X△]0+△Z
取△Z=△/3 X=0.75
Lm0+△Z=[（1+0.5%）×6.3－0.75×0.20]0+0.067
=6.2670+0.067
公差帶法：a.初算基本尺寸（最小值）
Lm=（1+Smax）（Ls－△）
=（1+0.7%）（6.3－0.20）
=6.290
b.驗算（最大值）
（Lm+△Z+△m）－LsSmin≤Ls
取△Z=△/3 ，△m=△/3
（6.293+2/3×0.20）－6.3×0.3%≤6.3
∴6.28412 ≤6.3
∴不等式成立
∴Lm0+△Z=6.2900+0.067
14.0型腔類尺寸
平均值法：LS=140-0.22
Lm+（△Z／2）+（△C／2）=（Ls－△／2）+（Ls－△／2）S平
Lm=（1+S平）Ls－（△+△Z+△C）÷2
Lm0+△Z=[（1+S平）Ls－X△]0+△Z
取△Z=△/3 X=0.75
Lm0+△Z=[（1+0.5%）×14－0.75×0.22] 0+0.07
=13.950+0.07
公差帶法：a.初算基本尺寸（最小值）
Lm=（1+Smax）（Ls－△）
=（1+0.3%）（14—0.22）
=13.92
b.驗算（最大值）
（Lm+△Z+△m）－LsSmin≤Ls
取△Z=△/3 ，△m=△/3
（13.92+2/3×0.22）－14×0.7%≤14
∴ 13.98≤ 14
∴不等式成立
∴Lm0+△Z=13.920+0.07
φ30±0.08型腔類尺寸
平均值法：LS0－△=30±0.08=30.080-0.16
Hm+（△Z／2）+（△C／2）=（Ls－△／2）+（Ls－△／2）S平
Hm=（1+S平）Ls－（△+△Z+△C）÷2
Hm0+△Z=[（1+S平）Ls－X△]0+△Z
取△Z=△/3 X=0.75
Hm0+△Z=[（1+0.5%）×30.08－0.75×0.16]0+0.053
=30.1030+0.053
公差帶法：a.初算基本尺寸（最小值）
Hm=（1+Smax）（Ls－△）
=（1+0.7%）（30.08－0.16）
=30.101
b.驗算（最大值）
（Hm+△Z+△mc）－LsSmin≤Ls
取△Z=△/3 ，△mc=△/3
（30.101+2/3×0.16）－30.08×0.3%≤30.08
∴30.10379 ≤30.08
∴不等式不成立
∴重新選取△Z=△mc=△/6
不等式左邊=30.05045
右邊=30.08
∴左邊＜右邊
∴不等式成立
∴Lm0+△Z=30.1010+0.027
80±0.60型腔類尺寸
平均值法：
LS=80±0.60=80.600-1.20
Lm+（△Z／2）+（△C／2）=（Ls－△／2）+（Ls－△／2）S平
Lm=（1+S平）Ls－（△+△Z+△C）÷2
Lm0+△Z=[（1+S平）Ls－X△]0+△Z
取△Z=△/3 X=0.75
Lm0+△Z=[（1+0.5%）×80.60－0.75×1.20]0+0.40
=79.930+0.40
公差帶法：
a.初算基本尺寸（最小值）：
Lm=（1+Smax）（Ls－△）
=（1+0.3%）×（80.60－1.20）
=79.69
b.驗算（最大值）：
（Lm+△Z+△m）－LsSmin≤Ls
取△Z=△/3 ，△m=△/3
左邊=（80.69+2/3×1.20）－80.0×0.7%
=80.32≤80.60
∴不等式成立
∴Lm0+△Z=79.69+0.80
R8型芯類尺寸
平均值法：ls=8±0.1=7.90+0.2
取△Z=△/3 X=0.75
lm－△Z0=[（1+S平）ls+X△]－△Z0
=[(1+0.5%)×7.9+0.75×0.2]－0.0670
=8.104－0.0670
公差帶法:a.初算基本尺寸(最大值)
lm=(1+Smin)(ls+△)
=(1+0.3%)(7.9+0.2)
=8.140
b.驗算(最小值)
取△Z=△m=△/3
lm－△Z－△m－lsSmax≥ls
8.1404－(2/3)×0.2－7.9×0.7%≥7.9
左邊=7.9378
右邊=7.9
∴左邊＞右邊
∴不等式成立
∴l(xiāng)m0－△Z=8.1400－0.067
78±0.15型芯類尺寸
平均值法：ls=78±0.15=77.850+0.3
取△Z=△/3 X=0.75
lm－△Z0=[（1+S平）ls+X△]－△Z0
=[(1+0.5%)×77.85+0.75×0.3]－0.10
=78.069－0.10
公差帶法:a.初算基本尺寸(最大值)
lm=(1+Smin)(ls+△)
=(1+0.3%)(77.85+0.3)
=78.311
b.驗算(最小值)
取△Z=△m=△/3=0.1
lm－△Z－△m－lsSmax≥ls
78.311－(2/3)×0.3－77.85×0.7%≥77.85
左邊=77.83265
右邊=77.85
∴不等式不成立
重新選取△Z=△m=△/4=0.075
不等式左邊=77.88265
右邊=77.85
∴左邊＞右邊
∴不等式成立
∴l(xiāng)m0－△Z=78.3110－0.075
φ160.±0.2型芯類尺寸
平均值法：ls=160±0.2=159.80+0.4
取△Z=△/3 X=0.75
lm－△Z0=[（1+S平）ls+X△]－△Z0
=[(1+0.5%)×159.8+0.75×0.4]－0.1330
=159.739－0.1330
公差帶法:a.初算基本尺寸(最大值)
lm=(1+Smin)(ls+△)
=(1+0.3%)(159.8+0.4)
=160.203
b.驗算(最小值)
取△Z=△m=△/3
lm－△Z－△m－lsSmax≥ls
160.303－(2/3)×0.4－159.8×0.7%≥159.8
不等式左邊=159.563
右邊=159.8
∴左邊＞右邊
∴不等式成立
∴l(xiāng)m0－△Z=160.2030－0.133
R5型芯類尺寸
平均值法：ls=5±0.1=7.90+0.2
取△Z=△/3 X=0.75
lm－△Z0=[（1+S平）ls+X△]－△Z0
=[(1+0.5%)×4.9+0.75×0.2]－0.0670
=5.104－0.0670
公差帶法:a.初算基本尺寸(最大值)
lm=(1+Smin)(ls+△)
=(1+0.3%)(4.9+0.2)
=5.140
b.驗算(最小值)
取△Z=△m=△/3
lm－△Z－△m－lsSmax≥ls
5.1404－(2/3)×0.2－4.9×0.7%≥4.9
左邊=4.9378
右邊=4.9
∴左邊＞右邊
∴不等式成立
∴l(xiāng)m0－△Z=5.1400－0.067
二， 計成型零部件的結構
成型零部件包括:型芯、型腔、鑲塊、卸料板等
㈠ 型腔
1、按結構不同分整體式和組合式兩種結構形式.
1) 整體式凹模特點是牢固不易變形不會使塑件產(chǎn)生拼接痕跡.但整體式型腔加工困難,熱處理不方便,常用于中小型模具上.
2) 整體嵌入式凹模,其之間的配合為H7/m6
3) 局部鑲嵌式凹模為了加工方便或由于型腔的某一部分容易損壞,需經(jīng)常更換則采用此方法.
4) 底部鑲拼式凹模,為了加工、研磨、拋光、熱處理方便形狀復雜的型腔底部可以設計此結構.
5) 側壁鑲拼式凹模此結構便于加工和拋光,但是一般很少采用.
6) 四壁拼合式凹模.
型腔采用矩形整體式型腔,如下圖:
2、結構計算
（1） 公式
側壁厚
①按剛度計算
h1= （cpa4/Eδ）1/3
②按強度計算
h1=(6Mmax/Eδ) 1/2
底板厚
①按剛度計算
h2=(c’pa4/Eδ) 1/3
②按強度計算
h2=(6Mmax/Eδ) 1/2
h1,h2----凹模側壁、底板厚度(厘米)
c,c’——常數(shù)，分別由l/a,l/b而定
a——凹模受力部分高度（厘米）
l,b——凹模內(nèi)腔長邊和短邊（厘米）
E——彈性模量，鋼取2.1×1011帕
L——墊塊間距，取L =160
[σ]——彎曲許用應力（105帕）查Cr12的[σ]=220Mpa
δ——允許變形量（厘米），按塑件性質選取，一般不超過塑件的溢邊值，故取=0.002厘米
p——型腔壓力，一般?。?50～450）×105帕
由以上計算可知
a=7.89mm=0.789cm
b=14.67mm=1.467cm
l=143.33mm=14.33cm
故知，c=l/a=14.333/0.789=18.17(cm)
c’=l/b=14.333/1.467=9.78(cm)
(2) 計算
①側壁厚
按剛度計算
h1=(cpa4/E)1/3
=[(18.17×300×105×0.789)/(2.1×1011×0.002) ] 1/3
=0.5(cm)
按強度計算
h1=[(6Mmax)/(Eδ)]1/2
=[(PL)/(2[σ])] 1/2
=300×105×10/2×220×106
=0.83(cm)
取h1=0.83 cm
②底板厚
按剛度計算
h2=[[c’pa4/(Eδ)]1/3
=[9.78×300×105×0.7894/(2.1×1011×0.002)] 1/3
=0.65(cm)
按強度計算
h2=[6Mmax/(Eδ)]1/2
=[300×105×10/(2×220×106)] 1/2
=0.83(cm)
取h2=0.83 cm
（二）型芯
型芯主要分:主型芯、側型芯,螺紋型芯和螺紋型環(huán)等.對于結構簡單的容器,殼,罩,蓋之類的塑件.成型其主體部分內(nèi)表面的零件稱為主型芯.而將其成型其他孔的型芯稱為型芯.
a 主型心分:整體式和組合式兩種
1) 整體式結構 較牢固但不便加工消耗的模具鋼多,主要用于工藝試驗或小模具上的形狀簡單的型芯
2) 組合式結構 易加工 設計和制造時必須注意結構合理,應保證型芯鑲塊的強度,防止熱處理時邊形且應避免尖角與壁厚突變;保持架此結構主型芯組合式,型芯分單獨加工,再嵌入模板中.結構如下簡圖
b 小型芯的結構設計
小型芯是用來成型塑件上的小孔或 槽.小型芯單獨制造后再嵌入模板中,根據(jù)此小型芯要求.可以采用最簡單最容易的方法,臺肩固定的形式,
第三章 選擇分型面及澆口類型
一、 分型面
分型面是決定模具結構的一個重要因素.他與模具的整體結構、澆注系統(tǒng)的設計、塑件的脫模和制造工藝等有關因此,分型面的選擇是模具設計中的一個關鍵步驟.
（一）分型面的形式
注塑模具有的有一個分型面,有的有兩個分型面.在多個分型面中,將脫模時取出塑件的那個分型面.稱為分型面.形式有:1.平直分型面 2.傾斜分型面 3.階梯分型面 4.曲面分型面 5.瓣合分型面 。
（二）分型面的設計原則
⑴ 分型面應選擇在塑件最大輪廓處
(2)分型面的選擇應有利于塑件的順利脫模由于注塑機的頂出裝置在動模一側.所以分型面的選擇應盡可能的使塑件在開模后留在動模一側,這樣有利于在動模部分設置推出機構,否則在定模內(nèi)設置推出機構就會增加模具的復雜程度.
(3) 分型面的選擇應保證塑件的精度要求.
(4) 塑件的外觀質量要求。
(5) 分型面的選擇要便于模具的加工制造
(6)分型面的選擇應保證有利與排氣.
二、 澆口
1、按澆口的結構形式和特點，常用澆口可分為以下幾種形式
（1） 直接澆口
大多用于注射成型大、中型長流程深型腔筒形或殼形塑件，尤其適用高粘度塑料，只適用于單型腔模具
（2） 中心澆口
適用于當筒類或殼類塑件的底部中心或接近于中心部位有通孔時的塑件
（3） 側澆口
一般開設在分型面上，普遍用于中小型塑件的多型腔模具且對各種塑料的成型適應性均較強
（4） 環(huán)形澆口
主要成型圓筒形無底塑料件，但澆注系統(tǒng)耗料較多，澆口去除較難，澆口痕跡明顯
（5） 輪輻式澆口
這類澆口在生產(chǎn)中比環(huán)形澆口應用廣泛，多用于底部有大孔的圓筒形或殼形塑件
（6） 爪型澆口
型芯可用作分流錐，主要適用于成型內(nèi)孔較小且同軸度要求較高的細長管狀塑件
（7） 點澆口
這種澆口可較大程度的增大塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大剪切熱，采用此澆口進料的澆注系統(tǒng)在定模部分必須增加一個分型面，用于取出凝料
（8） 潛伏澆口
一般是圓形截面，這種澆口的分流道位于模具的分型面上，而澆口卻斜向開設在模具的隱蔽處
綜上所述，比較各澆口的優(yōu)缺點及適用場合，本套模具選用直接式澆口
第四章 選擇注射機的型號
從模具設計角度考慮，需了解注射機技術規(guī)范的主要項目有：最大注射量，最大注射壓力，最大鎖模力，模具安裝尺寸以及開模行程。
一.注射量的計算：
初選注射機
塑件外形體積的計算
V1=68.52π×80-66.52π×78
=4692.25π×80-4422.252π×78
=95600 (mm3)
V2=140×(13.52π-12 2π)
=16814.7 (mm3)
V總= V1+ V2
=83600+13814.7
=97414.7 (mm3)
=97.4(cm3)
所以根據(jù)制品總的體積，初選注射機的型號為：
XS——ZY——125型號的螺桿式注射機！
二．注射機的有關工藝參數(shù)校核
a. 型腔數(shù)量的確定和校核
由于制品為小尺寸的塑件，為了不浪費材料，提高效率，采用一模一腔，能夠適應生產(chǎn)的需要。
b.最大注射量的校核
nm+m1<=kmp
n——型腔的數(shù)量為1；
m——單個塑件的質量或體積，g/cm3;
m1————澆注系統(tǒng)所需塑件質量或體積，g/cm3
k——注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般為0.8；
mp——注射機允許的最大注射量g/cm3;
系統(tǒng)凝料約為1.8cm3，則m1=0.8
∴左邊=1×97.4+1.8=99.2
右邊=0.8×125=100
∴左邊＜右邊
∴不等式成立
∴注射量的標準符合要求。
c.鎖模力的校核：
Fτ=p(nA+A1)
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