尼龙6模具设计2

一、塑件成型工艺性分析

材料采用尼龙6。

1. 机构特征分析

（1）结构分析。 从塑料制品来看，该制件形状为半圆体，，形状是对称的，结构较为简单。

（2）尺寸精度分析。 由图可知，未标注公差尺寸，采用MT5、A类公差等级。

（3）表面粗糙度。塑件的表面粗糙度主要取决于模具成型零件的表面粗糙度。（尼龙的的取值范围为0.10~1.6?m,取0.10?m。 （4）表面质量分析。该零件表面质量要求不高，注射时只要控制好相应的各项工艺参数，比较容易达到要求。

2. 塑料的性能

尼龙6简称PA6，是一种白色或淡黄色结晶颗粒，熔点205℃，其中原子数多的熔点低，密度1.04g/cm3左右，易吸水，无毒，易染色等。 尼龙具有优良的力学性能，结晶度越高，其抗拉强度、硬度、耐磨性及润滑性均提高；尼龙软化温度范围窄，具有比较明显的熔点，多数尼龙具有阻燃性，热分解温度约300℃，使用温度–40℃~100℃，长期使用温度80℃，在100℃以上长期与氧接触会热降解，可加入稳定剂改善；尼龙具有良好的电性能；尼龙能耐大多数盐类，但强酸和氧化剂能侵蚀尼龙，不溶于普通有机溶剂和油脂；尼龙的耐候性一般，

在大气中长时间暴露，力学性能会逐渐下降；尼龙的确定是吸水性大，影响尺寸稳定性。

3. 成型工艺分析

（1）收缩大且收缩率范围大，各向异性明显，易发生缩孔、凹陷和变形等缺陷，成型条件应稳定。（收缩率为：0.5-2.2 %）

（2）吸湿性较大，成型前需干燥。热稳定性差，易分解，干燥时为避免高温氧化，采用真空干燥。

（3）熔点较高，熔融温度范围窄，热稳定性差，不宜在高温料筒长时间停留。喷嘴需加热，防止堵塞。

（4）熔体粘度低，流动性好，溢边值为0.02mm，成型中易发生溢料和流涎现象，成型条件应稳定。

（5）冷却速度对结晶度和塑件性能影响较大，应根据壁厚等控制模温。模温过低，易产生缩孔及结晶度低等问题。

（6）可采用各种形式浇口，浇口与塑件连接处应圆润过渡。流道和浇口截面尺寸大些较好，可减少缩孔及凹陷等现象。 （7）塑件壁厚不宜过厚并应均匀，脱模斜度不宜过小。

尼龙6注射成型工艺参数

注射机类型 螺杆式 成型时间（s） 注射 保压 冷却 总周期 20~90 0~5 20~120 45~220 预热和干温度（℃） 100~110 燥 料筒温度时间（h） 后段 12~16 190~210 （℃） 中段 前段 200~220 210~230 200~210 40~80 40~100 螺杆转速（r/min） 后处理 方法 温度（℃） 时间（h） 油、水、盐水 90~100 喷嘴温度（℃） 模具温度（℃） 注射压力（MPa） 说明 1. 预热和干燥均采用鼓风烘箱。 2. 凡潮湿环境使用的塑料，应进行调湿处理，在100~120℃水中加热2~18h。

三、塑件分型面位置的分析和确定

模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。设计时应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。 选择分型面时一般应遵循以下几项原则： （1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处。

（2）便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。 （3）保证塑件的精度要求。 （4）满足塑件的外观质量要求。 （5）便于模具加工制造。 （6）对成型面积的影响。 （7）对排气效果的影响。

三、塑件型腔数量及排列方式的确定

模具型腔的排列原则：

（1）型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象。

（2）型腔排列要尽可能的减少模具外形尺寸。

（3）浇注系统浏道应经可能短，断面尺寸适当，尽量减少弯折，表

面粗燥度值要低，使压力、温度损失尽可能少。

本塑件在注射时采用一模两腔。综合考虑浇注系统、模具结构的复杂程度等因素，为使塑料熔体在同一时间进入型腔，故分流道采用平衡式分布，宜采用如下图所示的型腔排列方式。

五、注射机的选择及工艺参数的校核

1. 注射机选用

计算塑件的质量是为了选用注射机及确定型腔数。经计算，塑件的体积为11.87，根据设计手册查的尼龙6的密度为0.75，故塑件的质量为8.9g

采用一模两腔的模具结构，考虑其外形尺寸、注射时所需压力和工厂

现有设备等情况，初步选用型号是SYS-30 的注塑机。

SYS-30注射成型机技术参数 型号 螺杆（柱塞）直径/mm 注射容量/(cm3或g) 注射压力/105pa 锁模力/10KN 最大注射面积/cm2 模具厚度/mm 最大 最小 模板行程/mm 喷嘴 球半径/mm 孔半径/mm 定位孔直径/mm 推出 中心孔径/mm 两侧 孔径/mm 孔距/mm 3. 注射机注射量校核

查表得SYS-30型注射机最大注射量30×80% = 24g，本模每次所需塑料的总质量约为17.8g，能满足要求。 4. 注射压力的校核

注射压力校核目的是校验注射机的最大注射压力能否满足塑料制品

SYS-30（立式） ?28 30g 1570 50 130 200 70 80 12 ?3 ?0.10 ?550?50

成型的需要，因此注射机的最大注射压力P应稍大于塑料制品成型所需要的注射压力。SYS-30型注射机额定注射压力是157Mpa，尼龙1010成型时的注射压力为70~100Mpa，故能满足要求。 5. 锁模力的校核

注射机的锁模力必须大于型腔内熔体压力与塑料制品及浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积。F=500KN，而型腔内的塑料经过注射机的喷嘴和模具的浇注系统后，其压力损失很大，故

F?F?P模A分?（30?1278.87）N?38.3661KN因此锁模力满足要求。

6. 开模行程的校核

单分型面注射模模具所需开模行程为：

S?H1?H2?（5~10）mm?5?6?9?20mm式中：H1—塑件脱模需要的顶

出距离，mm；

H2—塑件厚度，mm。

注射机模板行程S=80mm≥S=20mm，因此，能满足要求。 7. 安装参数的校核

模具总高度为200mm，注射机要求的最大模具厚度为200mm，最小模具厚度为70mm, 70≤200=200，所以符合要求。

综上所校核，选择SYS-30合理，能满足所有设计的模具成型要求。

六、浇注系统的形式选择和截面尺寸的计算

（1）主流道设计。根据设计手册查得SYS-30型注射机喷嘴的有

关尺寸。喷嘴前端孔径为d1?3mm；喷嘴前端球面半径SR1?12mm。

根据模具主流道与喷嘴SR2?SR1?(1~2)mm及d2?d1?(0.5~1)mm，取主流道球面半径 SR2?13mm，小端直径 d2?3.5mm（为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形其斜度为1?~3?，经换算得主流道大端直径D = 8.5 mm，为了使熔料顺利进入分流道，可在主流道端设计半径r = 5 mm的圆弧过渡。

主流道大端呈圆角，其半径常取r = 1~3mm，以减小料流转向过渡时的阻力。

（2）分流道设计。分流道的形状及尺寸，应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率、分流道长度等因素来确定。本塑件的形状不算太复杂，熔料填充型腔比较容易。根据型腔的排列方式可知分流道的长度较短，为了便于加工起见，选用截面形状为半圆形分流道，取R=4mm。

（3）浇口设计。根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为理想。选择从壁厚为6mm处进料，料由厚处往薄处流，而且在模具结构采取镶拼式型腔、型芯，有利于填充和排气。采用截面为矩形的侧浇口，初选尺寸为1mm×0.08mm×0.6mm（b×l×h），试模时修正。

七、成型零件设计及力学计算

模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，

成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。

设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇注位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。 1. 凹模结构设计

凹模是成型产品外形的主要部件。

其结构特点：随产品的结构和模具的加工方法而变化。 对于该塑料，采用组合式结构。 2. 型芯结构设计

对于该塑料，采用组合式。腔型芯与模板做成组合结构形式。 3. 成型零件工作尺寸计算

本副模具成型零件工作尺寸计算时采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算。

查表得尼龙6的收缩率为0.5-2.2故平均收缩率为1.35，考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取?Z??/3。

表 型腔和型芯工作尺寸计算

型腔 70公差0.86 L?(L?LS?3?)??zmsscp0 47.5公差0.28 163.64 17.345 的计算 型芯的计算 型腔 ( 型芯 33 30Lm?(Ls?LsScp??)??Z 477.8 4. 型腔侧壁厚度和底板厚度计算

型腔壁厚、支撑板厚度的确定从理论上讲是通过力学的强度及刚度公式进行计算的。刚度不足将产生过大的弹性变形并产生溢料间隙；强度不足将导致型腔产生塑性变形甚至破裂。

phl14组合式矩形型腔侧壁厚度计算公式：S?3

32EH[?]式中：h—型腔内壁受压部分的高度，mm； H—型腔外壁高度，mm； l1—型腔内壁长度，mm；

p—塑料熔体对型腔的压力，Mpa，一般为20~50Mpa； E—型腔材料的弹性模量，Mpa，一般中碳钢E=2.1×105 Mpa，

预硬化塑料模具钢E=2.1×105 Mpa；

由于注塑成型受温度、压力、塑料特性及塑件复杂程度的影响，所以理论计算并不能完全真实的反映结果。通常在模具设计中，型腔及支撑板厚度不通过计算确定，而是凭经验确定。

八、模架的选择或设计

1. 确定模架的大小

确定模架的大小时我们首先要结合产品及模具结构，画出模具在分型面的平面尺寸，然后选用与此相同的标准模架。

根据塑料尺寸，选用模具的外形尺寸为150mm×200mm×200mm，选取标准模架，因此确定设计型芯为组合式，型腔为组合式，选用H型模架。

2. 模具闭合高度的确定

模架闭合高度：H闭?25?20?20?70?40?25?200mm

动模座板厚度为25mm，动模板厚度为20mm，动模垫板厚度为20mm，垫块厚度为70mm，定模板厚度为40mm，定模座板厚度为25mm。

九、导向机构的设计

1. 注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用于动定模之间的开合模导向脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于动定模之间的精密对中定位。 2. 导向机构的设计原则：

（1）导向零件应合理均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位； （2）根据模具的形状和大小，一副模具一般需要2~3个导柱； （3）为了便于塑料制品脱模，导柱通常安装于定模或动模； （4）当上模板与下模板采用合模并加工时，导柱装配处直径应与导套外径相等；

（5）为保证分型面很好地接触，导柱和导套在分型面处应制有承屑

槽，一般都是削去一个面，或在导套的孔口倒角。

（6）各导柱、导套的轴线应保证平行，否则将影响合模的准确性，甚至损坏导向零件。

十、脱模机构的设计

脱模机构设计原则：

（1）因为塑料收紧时抱紧突模，所以顶出力的作用点应靠近凸模。 （2）顶出力应作用在塑件刚性和强度最大的位置，作用面应可能大一些，以防止塑件变形和损坏。

（3）为保证良好的塑件外观，定出位置应尽量设计在塑件内对形状外观影响不大的部位。

（4）若顶出部位需设计在塑件使用或装配的基面上时，为不影响塑件的尺寸和使用，一般定杆与塑件接触处凹进塑件0.1，否则会出现塑件凸起。 1. 推出零件的设计

本塑件采用推杆推出机构，根据塑件外形要求，定为6跟推杆，对称分布在塑件， 2. 复位机构设计

采用复位杆复位，其作用是在合模时将脱模机构回复到原始位置。

十一、温度调节系统的设计

为了缩短成型周期，提高效率，故本热塑性塑料模具也设置了冷却系

统，冷却系统采用一条冷却回路，设置两个冷却水道，分别设置在型芯和型腔中。

本模具冷却系统在设计是遵循以下原则：

（1）冷却水孔尽量的多，初步设计4个孔，孔尽可能的大。冷却水孔中心线与型腔壁的距离取通道直径的1-2倍，冷却通道之间的中心距取水孔直径的3-5倍。

（2）冷却水孔至型腔表面的距离应尽可能相等。当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面的距离应尽可能的处处相等，当壁厚不均匀时，应在壁厚处强化冷却。 （3）浇口处要加强冷却。

（4）冷却水孔道不应穿过镶块或接缝部位，以防漏水。 （5）冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处。

（6）进出口的水管设在模具的同一侧（设在注塑机的背面）。

十二、架开合模动作过程

开模时，塑件包在型芯上随动模部分向左移动而脱离定模板，分型到一定距离，脱出机构开始工作，推杆将塑件推出型芯脱模。 合模时，推杆在复位杆的作用下复位，推杆复位后动模板停止移动，在合模后进行下一次注射过程。

十三、设计小结

课程设计实践对培养学生实际设计能力有重要的意义。它是学生

毕业设计前所进行的重要的实践训练环节。这是第一次从构思、计算、出图全过程都是要自己独立完成的毕业设计。我可以说是毫无设计和实践的经验，毕竟理论和实践都是两回事。因此对我来说这两周的课程设计是艰巨而紧迫的。虽然在这次设计的过程遇到了许许多多的问题和麻烦，但在老师的耐心教导和帮助下都一一克服了这些困难。因此通过对这次课程设计，充分运用课堂所学到的理论知识和掌握的技能进行一次综合考察，可以检验我对所学知识的运用能力和思考、解决问题的水平。是对自我的一次重要考验和一个综合的训练。在四年的理论学习里, 使我熟练地掌握了机械制图、机械设计、塑料成型设备、模具设计等专业基础课程。 对机械的制造原理、加工方法和工艺有了一个系统、完整的了解, 达到了学习的目的，培养了良好的设计思路和思维方法、严谨的科学态度和独立的工作能力、综合运用所学理论知识和基本技能解决实际问题的能力、充分发挥自己的主观能动性和创造性，培养自己分析问题、解决问题的能力。为日后从事本专业的工作奠定了稳固扎实的基础

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