塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書牙簽盒上蓋注塑模具設(shè)計(jì) 辦學(xué)單位：班 級：學(xué) 生 指導(dǎo)教師： 提交日期： 第一部份：設(shè)計(jì)題目（1） 塑料制品名稱：牙簽盒上蓋（2） 成型方法與沒備：TWX-800型注塑機(jī)（3） 塑料原料：丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物（ABS）（4） 生產(chǎn)批量：300萬件（5） 塑件圖;圖1-1為該制品的二維圖樣和三維圖樣。 圖1-1第二部份：塑件材料分析1， 塑料件材料分析：ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種組分各自的特性，使ABS具有良好的綜合力學(xué)性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化學(xué)腐蝕及表面硬度，丁二烯使ABS堅(jiān)韌，苯乙烯使它有良好

2、的加工性和染色性能。ABS綜合性能較好，抗沖擊強(qiáng)度較高，化學(xué)穩(wěn)定性及電性能良好；可制成雙色塑件，且可表面鍍鉻，也可進(jìn)行涂裝處理。柔韌性好，流動性比PMMA、PC等塑料好。ABS無毒、無味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。密度為1.02 1.05g/cm3。ABS具有極好的抗沖擊強(qiáng)度，且在低溫下也不迅速下降。ABS有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性，耐水性，有良的化學(xué)和穩(wěn)定性和電器性能。水、無機(jī)鹽、堿和酸類對ABS幾乎沒影響，但在酮、醛、酯、氯代烴中會溶解或形成乳濁液。ABS不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等到化學(xué)藥品的侵蝕會引起

3、應(yīng)力開裂。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。ABS的缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70度左右，熱變形溫度為93度左右，且耐候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。2， 塑料成型特性：ABS在升溫時粘度較高增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前必須進(jìn)行充分的干燥處理，ABS流動性中等到，易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力，宜取高料溫，高模溫但料溫過高易分解（分解溫度大于270度）；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。在要求塑件精度高時；模具溫度可控制在5060度，而在強(qiáng)調(diào)塑件光澤和耐熱時，

4、模具溫度應(yīng)控制在6080度。根據(jù)ABS的成型特點(diǎn)，在生產(chǎn)實(shí)際中，其注射模工藝條件如下： （1） 干燥處理。ABS材料吸收性較強(qiáng)，要求在加工之前進(jìn)行干燥處理。一般干燥條件為8090度下最少干燥2小時。 （2） 熔化溫度。210280度；一般溫度：245度。模具溫度2570度。（3） 注射壓力。50100Mpa。（4） 注射速度。中高速度。第三部分：塑件的結(jié)構(gòu)工藝性1， 塑件的尺寸精度分析：因?yàn)樵撍芗峭篮炌才浜系?，其?nèi)孔尺寸和溝槽尺寸有一定的公差，其尺寸均為自由尺寸，可按MT7級精度查取公差。2， 塑件表面質(zhì)量分析：該塑件為牙簽筒上蓋，其表面沒有特殊要求，一般情況下外表面要求光潔，表面粗糙度R

5、a可以取1.6um，沒有特殊要求的塑件內(nèi)部表面粗糙度Ra可以取3.2um.3， 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析:從圖紙上分析,該塑件的外型基本上為回轉(zhuǎn)體,內(nèi)表面有一溝槽,圖中尺寸(A-B)/B5%可允許強(qiáng)制脫模,強(qiáng)行脫模時不會引起變形。綜合來看，該塑件結(jié)構(gòu)簡單，無特殊的結(jié)構(gòu)要求和精度要求，在注射成型生產(chǎn)時只要工藝參數(shù)控制合適，該塑件是比較容易成形的。第四部分：塑件的生產(chǎn)批量該塑件的生產(chǎn)類型是大批量生產(chǎn)，因此在模具設(shè)計(jì)中要提高塑件的生產(chǎn)率，傾向于用多型腔、高壽命、自動脫模模具，以便降低生產(chǎn)成本。第五部分：關(guān)于注射機(jī)1，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)選用甬華Twx800型注射機(jī)，據(jù)查有關(guān)資料可列出該注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，如下

6、：2,計(jì)算塑件體積和質(zhì)量(1)塑件的體積計(jì)算：由UG分析/體測量得到塑件的體積V4459.4793mm3。(2)塑件的質(zhì)量計(jì)算：查有關(guān)手冊，取ABS密度為=1.05g/cm3。所以塑件的質(zhì)量為w=V=4459.4793*1.05*10-3g4.682g(3)確定型腔數(shù)量 考慮到甬華TWX-800型注射機(jī)的額定注射量為130cm3,本設(shè)計(jì)中的塑件結(jié)構(gòu)簡單,單個塑件的體積為4.6 cm3,注射機(jī)的額定注射量限制成型該項(xiàng)塑件的最多數(shù)量為2,而該塑件的生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn),為盡量提高生產(chǎn)率,決定取有一模兩件的模具結(jié)構(gòu),型腔平衡布置在型腔板兩側(cè),這樣有利于澆注系統(tǒng)的排列和模具的平衡。 雖然塑件體積、壁厚

7、不大，但該塑件生產(chǎn)類型為大批量，加上低密度聚乙烯比熱容大、冷卻速度慢，成型時必須充分冷卻，模具設(shè)計(jì)時要求有冷卻系統(tǒng)，所以該模具應(yīng)采用冷卻水強(qiáng)制冷卻，冷卻要均勻，以縮短成型周期，提高生產(chǎn)率。3、注射壓力的校核該項(xiàng)工作是校核所選注射機(jī)的公稱壓力P能否滿足塑件所成型時需要的注射壓力P0，其值一般為70150MPa，通常要求P> P0。我們這里選70MPa。4、鎖模力的校核鎖模力是指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對模具所施加的最大夾緊力，當(dāng)高壓的塑料熔體充填模腔時，會沿鎖模方向產(chǎn)生一個很大的脹型力。為此，注射機(jī)的額定鎖模力必須大于該脹型力，即：F鎖 F脹 = A 分 × P型F鎖注射機(jī)的額定鎖模力（

8、N）； P分模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力（MPa）；一般為注射壓力的0.30.65倍，通常取2040MPa。我們這里選P型=30MPa。A分塑料和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和（mm2）由UG分析/面測量，可得投影面積為70cm2，澆注系統(tǒng)的投影面積不超過10cm2 F鎖 F脹 = A 分 × P型= 80×200×30=4.8×105（N）而鎖模力為800KN，大于480KN，符合要求。5、開模行程與推出機(jī)構(gòu)的校核開模行程是指從模具中取出塑料所需要的最小開合距離，用H表示，它必須小于注射機(jī)移動模板的最大行程S。由于注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)不同，開模行程可按以下

9、兩種情況進(jìn)行校核：一種是開模行程與模具厚度無關(guān)；二種是開模行程與模具厚度有關(guān)。我們這里選用的是開模行程與模具厚度無關(guān)，且是單分型面注射模具。1、當(dāng)開模行程與模具厚度無關(guān)時這種情況主要是指鎖模機(jī)構(gòu)為液壓-機(jī)械聯(lián)合作用的注射機(jī)，其模板行程是由連桿機(jī)構(gòu)的做大沖程決定的，而與模厚度是無關(guān)的。此情況又兩種類型： 對單分型面注射模，所需開模行程H為：S H = H1 + H2 + （510） mm式中，H1塑件推出距離（也可以作為凸模高度） （mm）； H2包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑高度 （mm）； S 注射機(jī)移動板最大行程 （mm）； H 所需要開模行程 （mm）。而我們這里通過資料可得出（結(jié)構(gòu)見圖六）： H

10、 = 15 + 95 + 8 = 118（mm）。 對雙分型面注射模，所需開模行程為：S機(jī) H = H1 + H2 + a +（510） mm式中，a中間板與定模的分開距離 （mm）。2、推出機(jī)構(gòu)的校核各種型號注射機(jī)的推出裝置和最大推出距離各不同，設(shè)計(jì)模具時，推出機(jī)構(gòu)應(yīng)與注射機(jī)相適應(yīng)，具體可查資料。第六部分：注射模設(shè)計(jì)1，分型面的選擇：分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。一副模具根據(jù)需要可能有一個或兩個以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以與合模方向平行或傾斜，我們在這里選用與合模方向平行。（1）分型面的形式：分型面的形式與塑件幾何形狀、脫模方法、模具類型及排

11、氣條件、澆口形式等有關(guān)，我們常見的形式有如下五種：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階梯分型面、曲線分型面。（2）分型面的選擇原則：a）、便于塑件脫模：、 在開模時盡量使塑件留在動模內(nèi) 、應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯 、應(yīng)合理安排塑件在型腔中的方位；b）、考慮和保證塑件的外觀不遭損壞c）、盡力保證塑件尺寸的精度要求（如同心度等）d）、有利于排氣 e）、盡量使模具加工方便2，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（1）澆注系統(tǒng)的組成圖2 澆注系統(tǒng)的組成所謂注射模的澆注系統(tǒng)是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動通道。其作用是使塑件熔體平穩(wěn)而有序地充填到型腔中，以獲得組織致密、外形輪廓清晰的塑件。因此，澆注系統(tǒng)十分重要。而澆注系

12、統(tǒng)一般可分為普通澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩類。我們在這里選用普通澆注系統(tǒng)，它一般是由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成，如圖四所示： （2）澆注系統(tǒng)各部件設(shè)計(jì)A、主流道設(shè)計(jì)：主流道是連接注射機(jī)噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機(jī)噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，帶有一定的錐度，其主要設(shè)計(jì)點(diǎn)為： 主流道圓錐角=2o6o，對流動性差的塑件可取3 o6o，內(nèi)壁粗糙度為Ra0.63m。主流道大端呈圓角，半徑r=13mm，以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力。在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，主流道應(yīng)盡可能短，一般小于60mm，過長則會影響熔體的順利充型。對小型模具可將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成整體式。但在大多數(shù)情況下是將主

13、流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成兩個零件，然后配合固定在模板上。主流道襯套與定模座板采用H7/m6過渡配合，與定位圈的配合采用間隙配合。主流道襯套一般選用T8、T10制造，熱處理強(qiáng)度為5256HRC。B、冷料穴的設(shè)計(jì)冷料穴一般位于主流道對面的動模板上。其作用就是存放料流前峰的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而形成接縫；此外，在開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直徑，長度約為主流道大端直徑。冷料穴的形式有三種：一種是與推桿匹配的冷料穴；二種是與拉料桿匹配的冷料穴；三種是無拉料桿的冷料穴。我們這里選用與推出桿匹配的倒錐形冷料穴，其結(jié)構(gòu)如圖3： 圖3 冷料穴1 定位圈 2 冷

14、料穴 3 推 桿 4 動模板C、分流道的設(shè)計(jì)分流道就是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。多型腔模具必定設(shè)計(jì)分流道，單型腔大型腔塑件在使用多個點(diǎn)澆口時也要設(shè)置分流道。 分流道的截面形狀：通常分流道的斷面形狀有圓形、矩形、梯形、U形和六角形等。為了減少流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失，提高效率，我們這里就選用圓形分流道，如圖六。因?yàn)閳A形截面 分流道的效率是分流道中效率最高的，固選它。分流道的尺寸：因?yàn)楦鞣N塑料的流動性有差異， 圖4 圓形流道所以可以根據(jù)塑料 的品種來粗略地估計(jì)分流道的直徑，常用塑料的分流道直徑推薦值如下表一。 但對于壁厚小于3mm，質(zhì)量在200g以下的塑料，

15、可用此經(jīng)驗(yàn)公式確定其流道直徑：式中 ， m流經(jīng)分流道的塑料量（g）；L分流道長度（mm）；D分流道直徑（mm）。對于黏度較大的塑料，可按上式算得的 D值再乘以1.21.25的系數(shù)。我們這里取m=60*1.05=63g，L=50mm。固分流道尺寸為1.2D，即D=1.2D=1.2×0.265×63×=8（ mm）。所以S=×8*8/22×1.22=72.4（mm2） 分流道的布置：分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響。分流道的布置形式分平衡式與非平衡式兩類，這里我們選用的是平衡式的布置方法。分流道與澆口的連接：分流道與澆口的連接處應(yīng)加工成斜

16、面，并用圓弧過渡，有利于塑料熔體的流動及充填。D、澆口的設(shè)計(jì)：澆口是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的形狀、位置和尺寸對塑件的質(zhì)量影響很大。 澆口的理想尺寸很難用理論公式計(jì)算，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取其下限，然后在試模過程中逐步加以修正。 一般澆口的截面積為分流道截面積的3%9%，截面形狀常為矩形或圓形，澆口長度為0.52mm，表面粗糙度Ra不低于0.4m。澆口的結(jié)構(gòu)形式很多，按照澆口的形狀可以分為點(diǎn)澆口、扇形澆口、盤形澆口、環(huán)形澆口、及薄片式澆口。而我們這里選用的是點(diǎn)澆口。簡圖如下澆口的截面一般只取分流道截面積的39，澆口的長度約為0.5mm2mm，現(xiàn)在可算出我們

17、需要的澆口面積S=5×s=3.9。 澆口位置的選擇直接影響到制品的質(zhì)量問題，所以我們在開設(shè)澆口時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：澆口應(yīng)開在能使型腔各個角落同時充滿的位置。澆口應(yīng)設(shè)在制品壁厚較厚的部位，以利于補(bǔ)縮。澆口的位置選擇應(yīng)有利于型腔中氣體的排除。澆口的位置應(yīng)選擇在能避免制品產(chǎn)生熔合紋的部位。對于帶細(xì)長型芯的模具，宜采用中心頂部進(jìn)料方式，以避免型芯受沖擊變形。澆口應(yīng)設(shè)在不影響制品外觀的部位。不要在制品承受彎曲載荷或沖擊的部位設(shè)置澆口。3，型腔的布局由于塑件的外形是圓形，各方向尺寸一致，且塑件結(jié)構(gòu)簡單，不需要側(cè)向分型，所以型腔的排列方式只有一種即左右對稱分布在模板兩側(cè)，如下圖所示：4成型零件的結(jié)構(gòu)

18、（1） 模具的型腔取用整體式 整體式型腔是直接加工在型腔板上的，有較高的強(qiáng)度和剛度，使用中不易發(fā)生變形。由于塑件尺寸較少，且形狀簡單，型腔加工容易實(shí)現(xiàn)，故可以采用整體式結(jié)構(gòu)。（2） 模具的型芯采用整體鑲嵌式 整體鑲嵌式型芯可以節(jié)省貴重模具鋼，便于加工和熱處理，修理更換方便，同時也有利于型芯冷卻和排氣。5推出機(jī)構(gòu)的確定根椐塑件的形狀特點(diǎn)，確定模具型腔在定模部分，模具的型芯在動模部分。塑件成形開模后，塑件與型芯一起留在動模一側(cè)。該塑件有一溝槽，由于成型塑件的塑料（ABS）有很好的彈性，可以取用強(qiáng)制的脫模，但需要較大的脫模力，故采用推件板推出機(jī)構(gòu)。6合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 該塑件精度要求不是很多高，塑件

19、形狀、型腔分布對稱，無明顯單邊注射側(cè)向力，可采用最為常見的導(dǎo)柱導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)。在動模板、推件板，定模板之間使用四對導(dǎo)柱導(dǎo)套，導(dǎo)柱長度要確保推件板推出塑件后不脫落。在定模座板與定模板之間采用四對限距拉桿。7冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論證（1）冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)塑料在成型過程中，模具溫度會直接影響到塑料的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。所以，我們在模具上需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以到達(dá)理想的溫度要求。一般注射模內(nèi)的塑料熔體溫度為200左右，而塑件從模具型腔中取出時其溫度在60以下。所以熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進(jìn)行有效的冷卻，以便使塑件可靠冷卻定型并迅速脫模，提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。對于熔融黏度低、流動性比較好

20、的塑料，如聚丙烯、有機(jī)玻璃等等，當(dāng)塑件是小型薄壁時，如我們的塑件，則模具可簡單進(jìn)行冷卻或者可利用自然冷卻不設(shè)冷卻系統(tǒng)；當(dāng)塑件是大型的制品時，則需要對模具進(jìn)行人工冷卻，以（2）冷卻時間的確定在注射過程中，塑件的冷卻時間，通常是指塑料熔體從充滿模具型腔起到可以開模取出塑件時止的這一段時間。這一時間標(biāo)準(zhǔn)常以制品已充分固化定型而且具有一定的強(qiáng)度和剛度為準(zhǔn)，這段冷卻時間一般約占整個注射生產(chǎn)周期的80%。因?yàn)槲覀兯枰乃芗容^薄，固用此公式：式中，a 塑料熱擴(kuò)散系數(shù) （m2/s）； S 制品壁厚 （mm）；現(xiàn)我們根據(jù)已知條件知道PP的TS=260，TM=60，TE=100，而塑件的厚度為2mm： =4.

21、5s（3）冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則、盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡、冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越均勻。、盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等。、澆口處加強(qiáng)冷卻。、應(yīng)降低進(jìn)水與出水的溫差。、合理選擇冷卻水道的形式。、合理確定冷卻水管接頭位置。、冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具上其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉現(xiàn)象。、冷卻水管進(jìn)出接頭應(yīng)埋入模板內(nèi)，以免模具在搬運(yùn)過程中造成損壞。（4）冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式根據(jù)塑料制品形狀及其所需的冷卻效果，冷卻回路可分為直通式、圓周式、多級式、螺旋線式、噴射式、隔板式等，同時還可以互相配合，構(gòu)成各種冷卻回路。其基本形式有六種，我們這里選用的是簡單流道式。簡單流道式即

22、通過在模具上直接打孔，并通過以冷卻水而進(jìn)行冷卻，是生產(chǎn)中最常用的一種形式。其結(jié)構(gòu)如下圖： （5）冷卻系統(tǒng)的計(jì)算由塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)查閱可得，ABS的單位質(zhì)量成型時放出的熱量為300KJ400KJ/Kg。放出熱量為60*1.05/1000*350KJ=22.05KJ其中，1/3的熱量被凹模帶走，2/3由型芯帶去。8.主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）成型零件的成型尺寸計(jì)算 查閱相關(guān)資料：ABS的收縮率為0.3%-0.8%.取其平均收縮率為S=0.3%+0.8%/2=0.55%=0.0055 根據(jù)塑件尺寸公差的要求，模具的制造公差取Z=。型腔的徑向尺寸（以46.5mm為例進(jìn)行計(jì)算）為=（1+0.00

23、55）*46.5-0.75*0.57=46.33同樣的方法，可計(jì)算出成型零件的全部工作尺寸，如下表：尺寸類型塑件的尺寸計(jì)算公式型腔和型芯的工作尺寸徑向尺寸型腔的徑向尺寸4654633+00.19型芯的徑向尺寸44.244.5-0.044545.35-0.04軸向尺寸型腔的軸向尺寸1817.81+00.1321.73+00.06型芯的軸向尺寸16.8517.23-0.1322.15-0.06課程設(shè)計(jì)總結(jié)1.塑料注塑模具有哪些設(shè)計(jì)步驟，通過課程設(shè)計(jì)在哪方面有了提高？1）了解塑件的技術(shù)要求2）根據(jù)塑件形狀、尺寸、估算塑件體積和質(zhì)量3）分析塑件確定成型方案4)初步繪制方案草圖5）設(shè)計(jì)計(jì)算6）繪制模具設(shè)

24、計(jì)總裝圖7）繪制零件工作圖8）經(jīng)過全面審核后投產(chǎn)加工在這段時間，從白紙到完成模具總裝圖，零件圖，設(shè)計(jì)說明書。學(xué)到很多原本學(xué)不到但不是很懂的知識，了解了一些設(shè)計(jì)的原理和過程。在這次設(shè)計(jì)中，我總結(jié)了：要學(xué)會親自去嘗試，不要害怕失敗，失敗也是一種經(jīng)驗(yàn)。2.通過課程設(shè)計(jì)你掌握了哪些方法和技巧？通過課程設(shè)計(jì)，我鍛煉了：塑料制品的設(shè)計(jì)及成型工藝的選擇；一般塑料制品成型模具的設(shè)計(jì)能力；塑料制品的質(zhì)量分析及工藝改進(jìn)、塑料模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)的能力；了解模具設(shè)計(jì)的常用商業(yè)軟件以及同實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合。3.分析自己的設(shè)計(jì)你認(rèn)為有哪些優(yōu)缺點(diǎn)，對于缺點(diǎn)如何改進(jìn)？優(yōu)點(diǎn)：1由于成型物料的熔融塑化和流動造型是分別在料筒和模腔中進(jìn)行，模