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1、 課程設計說明書 題 目 塑料成型模具綜合設計 院 、 系： 材料學院 專 業(yè)： 材料成型及控制工程 班 級： 學 號： 學生姓名： 指導教師： 完成時間： 目錄 一 工性分析藝 2 1、塑膠件的形狀和尺寸： 2 2、塑膠件的尺寸精度和外觀要求： 3 3、生

2、產(chǎn)批量 3 二 材料性能分析 4 三 注射機型號的選擇及校核 5 1.設備選擇 5 2. 注射機的校核 6 四 行腔數(shù)目的確定及排布 6 1.型腔數(shù)目的確定 6 2.型腔的布局 7 五 分型面的選擇 8 六 澆注系統(tǒng)的設計 10 七 成型零件設計與選擇 14 八 導柱導向機構的設置 17 九 推出機構的設計 18 1.側向抽芯機構的設計 18 2.斜導柱斜角的確定 19 十 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設置 20 1.冷卻系統(tǒng) 20 2.冷卻介質 21 3. 冷卻系統(tǒng)設計原則 21 4.冷卻回路的布置 22 十一 模架及其尺寸如下圖： 24 十二

3、 設計小結 24 十三 參考文獻 25 一 工藝性分析 分析塑膠件的工藝性包括技術和經(jīng)濟兩方面，在技術方面，根據(jù)產(chǎn)品圖紙，只要分析塑膠件的形狀特點、尺寸大小、尺寸標注方法、精度要求、表面質量和材料性能等因素，是否符合模塑工藝要求；在經(jīng)濟方面，主要根據(jù)塑膠件的生產(chǎn)批量分析產(chǎn)品成本，闡明采用注射生產(chǎn)可取得的經(jīng)濟效益。 1、塑膠件的形狀和尺寸： 塑件的形狀和尺寸不同，對模塑工藝要求也不同。其三維圖如下： 制品骨架的中心為圓孔，上，下外形較大，該模具采用斜導柱抽芯機構來垂直分離型腔，以便取出制件。 2、塑

4、膠件的尺寸精度和外觀要求： 塑膠件的尺寸精度和外觀要求與模塑工藝方法、模具結構型式及制造精度等有關。塑件的尺寸精度等級基本都在MT5、MT6左右，精度要求并不高，所以相應的模具制造精度按照IT7或IT8級制造就可以達到塑件的精度要求。 3、生產(chǎn)批量 生產(chǎn)批量的大小，直接影響模具的結構型式，一般大批量生產(chǎn)時，可選用一模多腔來提高生產(chǎn)率；小批量生產(chǎn)時，可采用單型腔模具等進行生產(chǎn)來降低模具的制造費用。 該為大批量生產(chǎn)，采用一出2（一模兩腔）完成。 二 材料性能分析 ABS塑料 化學名稱：丙烯-丁二烯——苯乙烯共聚物 比重:1.02克/立方厘米 成型收縮率:0.3-0.8% 查表

5、得收縮率為：0.3%-0.8%。 材料分析：ABS無毒無味，呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤，具有良好的機械強度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化學穩(wěn)定性和電器性能，密度為1.02～1.5/cm3 ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于加工，經(jīng)過配色可配成任何顏色。 成型特點：ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加壓前應進行干燥處理，ABS易產(chǎn)節(jié)痕，模具設計時應注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力，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50～60°c,而 強調塑件光澤和耐熱時，模具溫度應

6、控制在60～80°c。 塑件注射成型工藝參數(shù)的確定： 根據(jù)該塑件的結構特點和ABS得成型性能，查相關手冊得到ABS塑件的成型工藝參數(shù)：比重/（g/cm3） 1.05 拉伸強度/MPa 42.8～46.9 成型收縮率/% 0.4～0.7 彎曲強度/MPa 72.5～79.4 成型溫度/℃ 200～240 線脹系數(shù)/（10-5·K-1） 7.9～9.9 干燥條件/2小時 80～90℃ 介電強度/（KV·mm-1） 12～16 二、ABS塑料注射工藝條件 工藝參數(shù) 通用型 高耐熱型 阻燃型 料筒溫度/℃ 后部 180～200 190～200 17

7、0～190 中部 210～230 220～240 200～220 前部 200～210 200～220 190～200 噴嘴溫度/℃ 180～190 190～200 180～190 模具溫度/℃ 50～70 60～85 50～70 注射壓力/MPa 70～90 85～120 60～100 螺桿轉速/（r·min-1） 30～60 30～60 20～50 三 注射機型號的選擇及校核 1.設備選擇 注射模具是安裝在注射機上使用的，因此在設計模具時也應考慮注射機的技術參數(shù)，以保證模具和注塑設備相適應。 （1） 計算塑料體積 為了保證

8、正常的注射成型，模具每次需要的實際注射量應該小于某注射機的公稱注射量，即： 式子中，—實際塑件（包括澆注系統(tǒng)凝料）的總體積（mm3）。 由UG 分析/體測量，可得塑料件的體積為V1≈17062mm3，考慮到設計為2腔，加上澆注系統(tǒng)的冷凝料。 該模具一次注射所需的ABS塑料 體積 V0==45cm3 質量 m0=ρV0=45g （3） 注射機的選用 綜合考慮模具外形尺寸 查表選用型號XS-ZY125注射機。 SZ-160/1000注射機的技術規(guī)范及特性如下： 理論注射容量/cm3 125 螺桿直徑/mm 42 注射壓力/

9、MPa 119 鎖模力/KN 900 拉桿內距/（mm×mm） 330x300 最大模厚/mm 300 最小模厚/mm 150 定位孔直徑/mm Φ80 噴嘴球半徑/mm SR18 噴嘴口孔徑/mm Φ6 2、鎖模力的校核 鎖模力是指注射機的鎖模機構對模具所施加的最大夾緊力，當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，注射機的額定鎖模力必須大于該脹型力，即： F鎖 F脹=KP F脹A×kp＝356KNF鎖=900KN F鎖—注射機的額定鎖模力（N）； P分—模具型腔內塑料熔體平均壓力（MPa）；一般為注射壓力的0.3～

10、0.65倍。 K 壓力損害系數(shù). 四 行腔數(shù)目的確定及排布 1.型腔數(shù)目的確定 型腔指模具中成形塑件的空腔，而該空腔是塑件的負形，除去具體尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不過凸凹相反而己。注射成形是先閉模以形成空腔，而后進料成形，因此必須由兩部分或（兩部分以上）形成這一空腔——型腔。其凹入的部分稱為凹模，凸出的部分稱為型芯。為了使模具與注射機的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性，并保證塑件精度，模具設計時應確定型腔數(shù)目。注射模的型腔數(shù)目，可以是一模一腔，每一次注射生產(chǎn)一個塑件，也可以是多腔，每一次注射生產(chǎn)多個塑件。每一副模具中，型腔數(shù)目的多少與下列條件有關系。

11、1) 塑件尺寸精度 2) 模具制造成本 3) 注塑成形的生產(chǎn)效益 4) 制造難度 2.型腔的布局 多型腔模具設計的重要問題之一就是澆注系統(tǒng)的布置方式，由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)布置密切相關，因而型腔的排布在多型腔模具設計中應加以綜合考慮。型腔的排布應使每一個型腔都通過澆注系統(tǒng)從總壓力中心中均等地分得所需的壓力，以保證塑料熔體同時均勻地充滿每個型腔，使各型腔的塑件內在質量均為達到同時充滿型腔的目的，各澆口的截面尺寸制作得不相同。要指出的是，多型腔模具最好成型同一尺寸及精度要求的制件，不同塑件原則上不應該用同一副多模腔模具生產(chǎn)。在同一副模具中同時安排尺寸相差較大的型腔不是一個好的設

12、計，不過有時為了節(jié)約，特別是成型配套式塑件的模具，在生產(chǎn)實踐中還使用這一方法，但難免會引起一些缺陷，如有些塑件發(fā)生翹曲、有些則有過大的不可逆應變等。 本設計成型同一塑件， 且壁厚均勻， 故采用平衡式， 布局如圖所示： 五 分型面的選擇 模具上用以取出塑件或取出澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面稱為分型面，分型面是決定模具結構形式的重要因素，它與模具的整體結構和模具的制造工藝有密切關系，并且直接影響著塑料熔體的流動充填性及制品的脫模，分型面的位置也影響著成型零部件的結構形狀，型腔的排氣情況也與分型面的開設密切相關。因此，分型面的選擇是注射模設計中的一個關鍵內容。 分型面的選擇應注意

13、以下幾點： 1） 分型面應選在塑件外形最大輪廓處 當已經(jīng)初步確定塑件的分型方向后分型面應選在塑件外形最大輪廓處，即通過該方向塑件的截面積最大，否則塑件無法從形腔中脫出。 2） 保證制件的精度和外觀要求 與分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求較高，或同軸度要求較高的外形或內孔，為保證其精度，應盡可能設置在同一半模具腔內。因分型面不可避免地要在制件中留下溢料痕跡或接合縫的痕跡，故分型面最好不選在制品光亮平滑的外表面或帶圓弧的轉角處。 3） 考慮滿足塑件的使用要求 注塑件在成型過程中，有一些難免的工藝缺陷，如脫模斜度、推桿及澆口痕跡等，選擇分型面時，應從使用角度避免這些工藝缺陷影響塑件功

14、能。 4） 考慮注塑機的技術規(guī)格，使模板間距大小合適 5） 考慮鎖模力，盡量減小塑件在分型面的投影面積 6） 確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模 7） 不妨礙制品脫模和抽芯 在安排制件在型腔中的方位時，要盡量避免與開模運動相垂直方向的側凹或側孔。一般機械式分型面抽芯機構的側向抽拔距都較小，因此選擇的分型面應使抽拔距離盡量短。 8） 有利于澆注系統(tǒng)的合理處置。 盡可能與料流的末端重合，以利于排氣。 9） 分型面應使模具分割成便于加工的部件，以減少機械加工的困難。 根據(jù)塑件結構形式，本設計分型面如圖所示。 六 澆注系統(tǒng)的設計 （1）澆注系統(tǒng)設計原則

15、1）澆注系統(tǒng)與塑件一起在分型面上，應有壓降、流量和溫度分布的均衡布置； 2）盡量縮短流程，以降低壓力損失，縮短充模時間； 3）澆口位置的選擇，應避免產(chǎn)生湍流和渦流，及噴射和蛇行流動，并有利于排氣和補縮； 4）避免高壓熔體對型芯和嵌件產(chǎn)生沖擊，防止變形和位移。 5）澆注系統(tǒng)凝料脫出方便可靠，易與塑件分離或切除整修容易，且外觀無損傷； 6）熔合縫位置必須合理安排，必要時配置冷料井或溢料槽； 盡量減少澆注系統(tǒng)的用料量； 7）澆注系統(tǒng)應達到所需精度和粗糙度，其中澆口必須有IT8 以上精度。 （2）澆注系統(tǒng)布置 在多腔模中，分流道的布置有平衡式和非平衡式兩類，本塑件采用

16、平衡式。如下圖所示： （3）流道系統(tǒng)設計 流道系統(tǒng)設計包括主流道、分流道和冷料井及其結構設計等。 1） 主流道設計 直澆口式主流道呈截錐體，主流道入口直徑d 應大于注射機噴嘴直徑1mm 左右。這樣便于兩者能同軸對準，也使得主流道凝料能順利脫出。所以： d =6+1=7mm，考慮到澆口套標準件的選用，d 取值為6.5mm。 主流道入口的凹坑球面半徑SR1，應該大于注射機噴嘴球頭半徑SR約1~2mm。反之，兩者不能很好貼和，會讓塑料熔體反噴，出現(xiàn)溢邊致使脫模困難。故： SR1=18+（1~2）=（19~20）

17、mm R標準化取值為19.5mm 錐孔壁粗糙度Ra≤0.8μm。主流道的錐角α=2°～6°。過大的錐角會產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣。過小錐角使凝料脫模困難，還會使充模時流動阻力大，比表面增大，熱量損耗大。 主流道出口端應有1mm左右的圓角。 主流道的長度是L，一般按模板厚度確定。但為了減小充模時壓力降和減少物料損耗，小模具通常應控制在50mm 之內。 （4）分流道截面形狀確定 （5）冷料井及拉料設計 該模具采用斜導柱抽芯機構來垂直分離型腔故采用拉料穴。

18、 （6）澆口設計 澆口是塑料熔體進入型腔的閥門，對塑料件質量具有決定性的影響，因而澆口類型與尺寸、澆口位置與數(shù)量便成為澆注系統(tǒng)設計中的關鍵。澆口有多種類型，如直澆口、側澆口、點澆口、重疊式澆口、扇形澆口、潛伏式澆口等。 該模具采用側澆口。 （7）澆注系統(tǒng)的平衡 型腔采用的是平衡式布置，需要調節(jié)澆口的尺寸，使個澆口的流量和成型工藝達到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡也叫澆口的平衡。 但由于塑件的精度要求不高，若每個澆口截面尺寸不同，會給加工制造帶來不便，綜合考慮，故不做澆口平衡計算。 （8）排氣系統(tǒng)設計 從某種角度而言

19、，注塑模具也是一種置換裝置。即塑料熔體注入模腔的同時，必須置換出型腔內的空氣和從物料中溢出的揮發(fā)性氣體。排氣系統(tǒng)是注塑模具設計的重要組成部分。 排氣系統(tǒng)設計原則： 1） 利用分型面排氣是最簡單的方法，排氣效果與分型面的接觸精度有關。 2） 利用頂桿與孔的間隙排氣，必要時可對頂桿作些排氣的結構措施； 3） 利用球狀合金顆粒燒結塊滲導排氣，燒結塊應有足夠的承壓能力，設置在塑件隱蔽處，并需要開設排氣通道； 4） 在熔合縫位置開設冷料井，在儲存冷料前也滯留了不少氣體； 5） 可靠有效的方法是在分型面上開設專用的排氣槽，尤其上大型注塑模具必須如此； 6） 對于大型的模具，也可以利用鑲拼的成

20、型零件的縫隙排氣。 本例中可通過頂針間隙均排氣，配合部件間隙來達到排氣效果. 七 成型零件的工作尺寸計算及結構形式 (1)型腔徑向計算 按平均收縮率計算:平均收縮率為0.6%。 模具型腔按IT9級精度制造，制造偏差=0.06mm。 按平均收縮率計算:平均收縮率為0.6%。 模具型腔按IT9級精度制造，制造偏差=0.06mm。

21、 (2)型腔深度計算 按平均收縮率計算： 模具型芯按IT9級精度制造，制造偏差=0.06mm。 (3)型腔深度計算 按平均收縮率計算：

22、 =14.08 型腔深度按IT9級精度制造，其制造公差為0.052mm。 若型腔容易修淺，則 (4)定模尺寸計算 按平均收縮率計算： 假設型芯容易修長，型芯高度按IT9級精度制造，其制造偏差查表為0.043mm 按平均收縮率計算：

23、 假設型芯容易修長，型芯高度按IT9級精度制造，其制造偏差查表為0.043mm (5)側壁厚度計算 側壁厚度 八 導柱導向機構的設置 合模導向機構對于塑料模具是不可少的部件，因為模具在閉合時要求有一定的方向和位置，必須導向。導柱安裝在動模或者定模一邊均可。有細長型芯時，以安在細長型芯一側為宜。通常導柱設在模板四角。 導向機構主要有定位、導向、承受一定側壓力三個作用。 a. 定位作用 為避免模具裝配時方位搞錯

24、而損壞模具，并且在模具閉合后使型腔保持正確的形狀，不至因為位置的偏移而引起塑件壁厚不均，或者模塑失敗。 b. 導向作用 動定模合模時，首先導向機構接觸，引導動定模正確閉合，避免凸模或型芯先進入型腔以保證不損壞成型零件。 c. 承受一定側壓力 塑料注入型腔過程中會產(chǎn)生單向側壓力，或由于注射機精度的限制使導柱在工作中承受一定的側壓力，此時，導柱能承擔一部分側壓力。當側壓力很大時，不能單靠導柱來承擔，需要增設錐面定位裝置。對于三板模、脫模板脫模等，導柱還要承受懸浮模板的質量. 當采用標準模架時，因模架本身帶有導向裝置，一般情況下，設計人員只要按模架規(guī)格選用即可。若需采用精密導向定位裝置，則

25、須由設計人員根據(jù)模具結構進行具體設計。 1. 導向結構的總體設計 導向零件應合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具的強度，防止壓入導柱和導套后變形。導柱中心至模具外緣應至少有一個導柱直徑的厚度；導柱通常設在離中心線1/3 處的長邊上。 1） 該模具采用 4 根導柱，其布置為在模板的四個角上。 2） 該模具導柱安裝在動模固定板上，導套安裝在定模固定板和脫板上。 3） 為了保證分型面很好的接觸，導柱和導套在分型面處應制有承屑板，即可削去一個面或在導套的孔口倒角。 4） 各導柱、導套及導向孔的軸線應保證平行。 5） 在合模時，應保證導

26、向零件首先接觸，避免凸模先進入型腔，導致成型零件損壞。 6） 當動定模板采用合并加工時，可確保同軸度要求。 7） 導柱導套的配合長度通常取配合直徑的 1.5～2 倍，其余部分可以擴空，以減小摩擦，并降低加工精度。 九 推出機構的設計 1.側向抽芯機構的設計 當塑件上具有與開模方向不一致的孔或側壁有凹凸形狀時，除極少數(shù)情況可以強制脫模外，一般都必須將成型側孔或側凹做成可活動的結構，在塑件脫模前，先將其抽出，然后才能將整個塑件從模具中脫出。完成側向活動型芯的抽出和復位的這種機構叫做抽芯機構。它應具備以下基本功能： （1）能夠保證不引起塑間件變形的情況下準確地抽芯； （2）運動靈

27、活動作可靠，無過分磨損現(xiàn)象； （3）具有必要的強度和剛度； （4）配合間隙和拼縫線不溢料； 其滑塊設計如下圖所示： 2.斜導柱斜角的確定 斜導柱的斜角是斜導柱抽芯機構的一個主要參數(shù)。它的大小涉及導開模力、斜導柱所受的彎曲力、滑塊實際抽芯力以及開模行程等的小，其關系如下： 1. 側向分型與抽芯方式； （1）手動側向分型抽芯；（2）機械側向分型抽芯；（3）液壓或氣動分型抽芯。 2. 抽拔力的計算 內應力為 式中 E=2.2Gpa ；=0.6%；=0.394 總軸向力為 =593.2N 每塊滑塊摩擦力：=89（N) 3. 抽拔距計算 瓣合模為兩瓣時

28、最小抽拔距：=1mm 設計抽拔距：=4mm 4.斜銷幾何尺寸和最小開模行程的計算： 最小開模行程： 開模力： =408（N） 斜銷彎曲力：=1072(N) 斜銷強度計算： 圓形斜銷： 十 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設置 在塑料注射成形中，注射模具不僅是塑料熔體的成形設備，還起著熱交換器的作用。模具溫40度調節(jié)系統(tǒng)直接影響到制品的質量和生產(chǎn)效率。由于各種塑料的性能和成形工藝要求不同，對模具溫度的要求也不同。對于大多數(shù)要求較低模溫的塑料，僅設置模具的冷卻系統(tǒng)即可

29、。但對于要求模溫超過80C°的塑料以及大型注射模具，均需要設置加熱裝置。 1．冷卻系統(tǒng) 一般注射到模具內塑料溫度為200oC 左右，而塑件固化后從模具型腔中取出時其溫度在60oC以下。熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。 對于粘度低、流動性好的塑料（例如：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龍66 等），因為成型工藝要求模溫都不太高，所以常用常溫水對模具進行冷卻。 通過查表可得尼龍6的成型溫度與模具溫度的范圍： 成型溫度： 模具溫度： 2.冷卻介質 冷卻介質有冷卻水和壓縮空氣，但用冷卻水較多，因為水

30、的熱容量大，傳熱系數(shù)大，成本低。用水冷卻，即在模具型腔周圍或內部開設冷卻水道。 3. 冷卻系統(tǒng)設計原則 冷卻水道的開受模具上鑲塊和頂出桿等零件幾何形狀的限制，必須根據(jù)模具的特點，靈活地設置冷卻裝置，其設計要點如下： 1) 盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡。 2) 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。根據(jù)經(jīng)驗，一般冷卻水孔中心線與型腔壁的距離應為冷卻水孔直徑的倍（），冷卻水孔中心距約為水孔直徑的倍，水孔直徑常為。進水管直徑的選擇應使水流速度不超過冷卻水道的水流速度.避免產(chǎn)生過大的壓力降應，應根據(jù)模具的具體大小和產(chǎn)品大小狀況而定。 3) 盡可能使冷卻水孔至型腔表

31、面的距離相等，當塑件壁厚均勻時，冷卻水孔與型腔表面的距離應處處相等。 4) 澆口出加強冷卻。 5) 應降低進水與出水的溫差。一般進水與出水溫度差不大于 5°。 6) 合理選擇冷卻水道的形式。對于聚乙稀等收縮率較大的成型樹脂，必須沿制品收縮大的方向設置冷卻回路。 7) 合理確定冷卻水管接頭位置。 8) 冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具上其他結構（如推桿孔、小型芯孔等）發(fā)生干涉現(xiàn)象。 9) 冷卻水管進出接頭應埋入模板內，以免模具在搬運過程中造成損壞。 4.冷卻回路的布置 縮短成型周期有各種方法,而最有效的是制造冷卻效果良好的模具,如果不能實現(xiàn)均一的快速的冷卻,則會使制品內部產(chǎn)生應力

32、而造成制品變形成形或開裂,所以我們必須根據(jù)制品的形狀及壁厚設計,制造能實現(xiàn)均一的且高效的冷卻回路. 本模具冷卻回路的設計如下圖所示： 5. （1）計算制品冷去所需的時間 =13（s） 現(xiàn)假設成型周期為17s （2）動定模邊制品的釋放熱量計算 ABS比熱容 =1.047 =146.58 平均單位時間放出熱量： 凸模在動模邊，帶走熱量60%，型腔在定模邊，帶走熱量的40%，則 設直徑，水

33、道總長為98cm，水道總面積 定模邊制品表面積加上分流道的表面積為： 對數(shù)平均傳熱面積： 初步假設冷卻水進水溫度，出水溫度 水的比熱容 定模邊冷卻水用量為 冷去水在水道內流速為： 校核雷諾準數(shù)： 是穩(wěn)定的湍流狀態(tài) 十一 模架及其尺寸如下圖： 十二 設計小結 通過本次課程計，自己還存在很多不住，動模采用沉孔吊裝的方案，但是結構采用了動模墊板，此板多余，從經(jīng)濟方面來考慮，此板應刪去。自己對塑料模具有了更新的認識，雖然在設計的過程中遇到了很多的問題，但通過自己的努力翻閱課本、查閱資料都得到了解決，希望參加工作以后，自己更加努力成為一名優(yōu)秀的模具設計師。 十三 參考文獻 [1] 塑料成型模具設計師手冊 閻亞林 主編 [2] 塑料模具圖冊 閻亞林 主編 [3] 沖壓與塑料成型設備 閻亞林 主編