塑料模具課程設計說明書

1、 塑料模具設計課程說明書設計題目 塑料模設計機械工程院（系）材料成型專業(yè)班級 材料 0903學號09432322151608設計人周俊指導教師 肖鵬完成日期2012年4月21日一、題目設計題目一般為設計一個較簡單的注塑模具，制件結構不要求復雜，但至少具備以下三個內容之一：三板模、有三維曲面、一模多腔。具體題目由題庫中抽取，由學生完成實測、建模后，將圖紙縮小后插入下面位置：二、材料和精度要求：材料一般為pe、pp、abs、pvc、ps等常用熱塑性塑料，尺寸精度一般要求配合尺寸達mt3，其它尺寸mt5，表面粗糙度一般不透明件外表ra0.8，透明件內外均為ra0.4。對具體題目的要求，由學生在實測和

2、繪圖過程中確定，經指導老師認可后，在塑件圖紙上明確表達出來。塑件圖紙要由指導老師審核簽字。三、生產綱領：2萬件/年 10萬件/年 30萬件/年 50萬件/年四、要求完成的內容：每個學生應完成以下工作量：1、 使用計算機繪制產品圖紙一張，要求有三維立體圖和足夠的投影視圖。2、 完整的模具裝配圖一張（a1）。3、 模具三維爆炸圖一張。4、 二維模具工作圖一套。5、 全套模具零件圖（包括所有非標準件、及有加工要求的標準件）一套。6、 塑件生產工藝卡一張。7、 典型零件（一般為型腔或型芯、滑塊、鑲塊等）的加工工藝規(guī)程一套（可選）。8、 典型零件的數(shù)控加工程序一套（可選）。9、 設計說明書一份。 目錄一

3、、塑料成型工藝分析 6 1、塑件的分析 6 2、abs工程材料塑料的性能分析 6 3、abs的注射成型過程及工藝參數(shù) 8二. 擬定模具的結構形式和初選注射機8 1、分型面位置的確定 9 2、型腔數(shù)量和排位方式的確定 9 3、注射機型號的確定 9三、澆注系統(tǒng)的設計 11 1、主流道的設計 11 2、分流道的設計 12 3、澆口設計 13 4、校核主流道的剪切速率 14 5、冷料穴的設計及計算 14 四、成型零件的結構設計及計算 151、成型零件的結構設計 152、成型零件鋼材的選用 153、成型零件工作尺寸的計算 154、成型零件尺寸及動模墊板厚度的計算 17五、脫模推出機構的設計 171、脫模

4、力的計算 182、推出方式的確定 18六、模架的確定 191、各模板尺寸的確定 192、模架各尺寸的校核 19七、排氣槽的設計 19八、冷卻系統(tǒng)的設計 201、冷卻介質 202、冷卻系統(tǒng)的簡單計算 20九、導向與定位結構的設計21 十、附錄.21十一、模具設計感言.221.1支承座注射模設計本課程設計為一支承座，如圖1-1所示。塑件結構比較簡單，塑件質量要求是不允許有裂紋、變形缺陷，脫模斜度30-1；材料要求為abs，生產批量為大批量，塑件公差按模具設計要求進行轉換。1.1.1塑件成型工藝性分析1. 塑件的分析(1) 外形尺寸 該塑件壁厚為1mm，塑件外形尺寸一般，塑料熔體流程不太長，塑件材料

5、為熱塑性塑料，流動性較好，適合于注射成型。(2) 精度等級 塑件每個尺寸的公差不一樣，任務書已給定尺寸公差，未注公差的尺寸取公差為mt5。(3) 脫模斜度 abs的成型性能良好，成型收縮率較小，參考文獻（1）表選擇塑件上型芯和凹模的統(tǒng)一脫模斜度為1。2. abs工程材料的性能分析abs是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學單體合成。每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強度、熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性；丁二烯具有堅韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強度。從形態(tài)上看，abs是非結晶性材料。三中單體的聚合產生了具有兩相的三元共聚物，一個是苯乙烯-丙烯腈的連續(xù)相，另一個是聚丁二烯橡膠分散相。abs的

6、特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結構。這就可以在產品設計上具有很大的靈活性，并且由此產生了市場上百種不同品質的abs材料。這些不同品質的材料提供了不同的特性，例如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫扭曲特性等。abs材料具有超強的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強度。abs是一種綜合性能十分良好的樹脂，無毒，微黃色，在比較寬廣的溫度范圍內具有較高的沖擊強度，熱變形溫度比pa、pvc高，尺寸穩(wěn)定性好，收縮率在0.4%-0.8%范圍內，若經玻纖增強后可以減少到0.2%-0.4%，而且絕少出現(xiàn)塑后收縮。abs具有良好的成型加工性，制品表面光潔度高，

7、且具有良好的涂裝性和染色性，可電鍍成多種色澤。干燥處理：abs材料具有吸濕性，要求在加工之前進行干燥處理。建議干燥條件為8090下最少干燥2小時。材料溫度應保證小于0.1%。 熔化溫度：210280；建議溫度：245。 模具溫度：2570。（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導致光潔度較低）。 注射壓力：5001000bar。 注射速度：中高速度。3. abs的注射成型過程及工藝參數(shù)1) 注射成型過程(1) 成型前的準備。干燥處理：abs材料具有吸濕性，要求在加工之前進行干燥處理。建議干燥條件為8090下最少干燥2小時。材料溫度應保證小于0.1%。 熔化溫度：210280；建議溫度：245。

8、 模具溫度：2570。（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導致光潔度較低）。 注射壓力：5001000bar。 注射速度：中高速度。表1-1 abs的性能參數(shù)密 度(g/ )1.031.07計算收縮率 (%)：0.30.8吸水率(%)：0.20.4熔點（）：130160熱變形溫度（）：90108拉伸彈性模量（mpa）：1.8硬度（hb）：11體積電阻率 ：9.7擊穿電壓（kv/mm）：6.9（2）注射過程。塑料在注射機料筒內經過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具的型腔成型，其過程可分為充模、壓實、保壓、倒流和冷卻五個階段。2）注射工藝參數(shù)注射機：螺桿式，螺桿轉速為48r/mi

9、n預熱溫度()： 80-85 時間()： 23料筒溫度（）：前段180-200中段165-180后段150-170噴嘴溫度（）：170-180模具溫度()：50-80注射壓力（mpa）： 60-100成型時間（s）：注射時間20-90高壓時間0-5冷卻時間20-120總周期50-220112制定模具的結構形式和初選注射機1分型面位置的確定 通過對塑件的結構形式的分析，分型面應選在支承座的截面積最大且利于開模取出塑件的底面上，其位置如圖1-2所示。2. 型腔的數(shù)量和排位方式的確定（1）型腔數(shù)量的確定 由于該塑件的精度要求不高，尺寸也較小，并且為大批量生產，可采用一模多腔的結構形式。同時，考慮到塑

10、件尺寸、模具結構尺寸的關系，以及制造費用和各種成本費用等因素，初步制定為一模兩腔形式。（2）型腔排列形式的確定 由于該模具選擇的是一模兩腔，其型腔中心距地確定見圖1-3及其說明，故流道采用i形對稱排列，使型腔進料平衡。如圖1-3所示。圖1-2 分型面的選擇 圖1-3 型腔數(shù)量的排列布置（3）模具的結構形式的初步確定 由上分析，該模具的設計為一模二腔，對稱h型直線排列，根據(jù)塑件結構形狀，推出機構初選推板推出或推桿推出。澆注系統(tǒng)設計時，流道采用對稱平衡式，側澆口，且開設在分型面上，這樣，動模部分需要添加型芯固定板、支撐板或推件板。綜上分析可確定采用大水口的單分型面注射模。3.注射機型號的確定1）注

11、射量的計算塑件體積為：v塑=14.7408塑件質量：m塑=v塑=1.05x14.7408=15.47784g 公式中，可根據(jù)參考文獻2表9-6取1.05g/2) 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算由于澆注系統(tǒng)的凝料在設計之前不能去定準確的數(shù)值，但是可根據(jù)經驗按照塑件體積的0.2倍到1倍來估算。由于本次設計采用的流道簡單，澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.6倍來估算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積（即澆注系統(tǒng)的凝料和2個塑件體積之和）為v總=1.6n v塑=1.6x2x14.7408= 47.17056847.173) 選擇注射機 根據(jù)以上的計算得出在一次注射過程中注入模具型腔的塑料的總體積為99.06

12、，由參考文獻1式（4-18）v公= v總/0.8=47.17/0.8=58.9625。根據(jù)以上的計算，初步選擇公稱注射量為60,注射機型號為sz-125/900臥室注射機，其圖片見圖1-5以及主要技術參數(shù)見表1-2。理論注射量/125拉桿內向距/mm260x360螺桿柱塞直徑/mm42移模行程/mm300注射壓力/mpa150最大模具厚度/mm300注射時間/s1.8最小模具厚度/mm200塑化能力/g.s-116.8鎖模形式雙曲肘螺桿轉速/r10140模具定位孔直徑/mm100鎖模力900噴嘴球半徑/mm12噴嘴孔直徑/mm4表1-2 注射機主要技術參數(shù)4）注射機的相關參數(shù)的校核e（1）注射

13、壓力校核。 查參考文獻3 表2-1可知，=48.3810該制件屬于薄壁件，abs所需注射壓力為80-110mpa，所以即使選用p0=110mpa，該注射機的公稱注射壓力p公=150mpa，注射壓力的安全系數(shù)k1=1.251.4,這里我們取k1=1.3，則：k1p0=1.3x110=143。所以，注射機注射壓力合格。（2）鎖模力的校核塑件在分型面上的投影面積a塑=114x38=4332澆注系統(tǒng)再分型面上的投影面積a澆，a澆是每個塑件再分型面上的投影面積a塑的0.20.5倍，本例中的流道較簡單。所以選擇分流道凝料投影面積可適當取，這里選取a澆=0.3a塑 。塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積為a

14、總=n(a塑+a澆)=n（a塑+0.3a塑）=2x1.3a塑=2x1.3x4332=11263.2模具型腔內的脹型力f脹，則f脹=a總p模=11263.2x50=563.16kn上式中，p模是型腔的平均計算壓力值，p模通常取注射壓力的20%40%，所以大致范圍在30mpa60mpa，因為材質是abs，根據(jù)其黏度和制品的精度要求，我們選擇p模為50mpa。由表1-2可知該注射機的公稱鎖模力為f鎖=563.16kn，鎖模力安全系數(shù)為k2=1.11.2,這里選擇k2xf脹=1.2xf脹=1.2x563.16=675.792f鎖 。113 澆注系統(tǒng)的設計 1主流道的設計主流道通常位于模具中心塑料熔體的

15、入口處，形狀一般為圓錐形，便于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。由于主流道和高溫塑料熔體以及注射機噴嘴反復接觸，故再設計時常設計為可拆卸更換的澆口套。1） 主流道尺寸（1） 主流道的長度 一般由模具結構確定，對于小型模具l應盡量小于60mm，本次設計初取50mm進行計算。（2） 主流道小端直徑 d=注射機噴嘴尺寸+（0.5-1）mm=4.5mm（3） 主流道大端直徑 d=d+l主tan（a/2）=8，其中式中a選取4。（4） 主流道球面半徑sr=注射機噴嘴球頭半徑+（1-2）mm=15+2=17mm。（5） 球面的配合高度 h=3mm。2） 主流道的凝料體積v主=l主（主+主+r主r主）

16、/3=50x(+4x2.25)x3.14/3=1573.33) 主流道當量半徑 rn=3.125mm3） 主流道澆口套的形式主流道襯套是標準件可選購，主流道小端口入口與注射機噴嘴反復接觸，易磨損，故對材料要求比較高，故一般將主流道襯套與定位圈分開設計，便于拆卸更換。材料選用優(yōu)質鋼材單獨加工并進行熱處理。故澆口套選用碳素鋼t10a，并熱處理淬火表面硬度為50hrc-55hrc。形式如下圖1-6所示。圖1-62分流道設計1）分流道的布置形式為了減少再流道內的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低以及減少分流道的容積和壓力平衡，采用平衡式分流道。如圖1-7所示。2）分流道的長度根據(jù)兩個型腔的結構設計，分流

17、道長度適中,選取l分=233mm，經過剪切速率校核，符合要求。 3）分流道的當量直徑 由于該塑件的壁厚在10，所以視為薄壁塑件，其脫模力為 fc=3501.25n其中：k1=47.89 k2=1+f=1.008 為脫模斜度，為1a=114 b=38（2）10型芯脫模力 =r/t=10所以是薄壁件f=fc2=2069.72n四個2型芯的脫模力為 4 f=8278.89n(4) 總脫模力 f= f+ f+ f=3501.25+8278.89=11780.14n2.推出方式的確定1）采用推桿推出（1）推出面積 設8mm的圓推桿設置8根，那么推出面積為= =2x82=401.92mm(2)推桿推出應力

18、 查表取許可應力=12mpa =29.31=12 故為不合格所以推出方式采用推板推出。2） 采用推板推出。（1） 推件板推出面積 a板=axb-axb=118x174-114x38=16200mm2(2) 推出應力 =0.727mpa1.66 m/s.6）求冷卻管壁與水交界面的膜轉熱系數(shù)h因為平均水溫為23.5，查書的f=0.782，則h=62533.72kj/（mhc）7)計算冷卻水通道的導熱總面積aa=0.0034m8）計算模具冷卻水管的總長度l l=0.0034/3.14x0.006=0.180mm9）冷卻水路的根數(shù)，設每條水路長度為200mm，則冷卻水路的根數(shù)為x=180/200=0.9根有上述可知，一條冷卻水道足夠滿足冷卻。1.1.9導向和定位結構的設計 注射模的導向機構用于動、定模之間的開合導向和脫模機構的運動想到。按作用分為外定位和模內定位。模外定位通過定位圈和注射機相配