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1、 學(xué)生學(xué)號(hào)? 1026010306 成績(jī) 《塑料成型工藝及其模具設(shè)計(jì)》 說明書 全套圖紙加153893706 .指導(dǎo)教師姓名 學(xué) 生 學(xué) 號(hào) 學(xué) 生 姓 名 學(xué)生專業(yè)班級(jí) 材料成型2班 目錄 1. 塑件的工藝分析 4 1.1塑件的成型工藝性分析 4 1.1.1 塑件材料PS的使用性能 5 1.1.2 塑件材料PS的加工特性 5 1.2 塑件的成型工藝參數(shù)確定 6 2 模具的基本結(jié)構(gòu)及模架選擇 6 2.1 模具

2、的基本結(jié)構(gòu) 6 2.1.1 確定成型方法 6 2.1.2 型腔布置 6 2.1.3 確定分型面 7 2.1.4 選擇澆注系統(tǒng) 8 2.1.5 確定推出方式 8 2.1.6 選擇成型設(shè)備 8 2.2 選擇模架 ....10 2.2.1 模架的結(jié)構(gòu) .10 2.2.2 模架安裝尺寸校核 11 2.2.3 冷料穴的設(shè)計(jì)......................................................................13 2.2.4 澆口的設(shè)計(jì)....................................

3、.......................................14 2.2.5 澆注系統(tǒng)凝料體積計(jì)算......................................................15 2.2.6 普通澆注系統(tǒng)截面尺寸的計(jì)算與校核...........................16 2.3 選擇模架........................................................................................18 2.3.1 模架

4、的結(jié)構(gòu)..........................................................................18 2.3.2 模架安裝尺寸校核..............................................................18 3 模具結(jié)構(gòu)、尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 19 3.1 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 19 3.1.1 型腔結(jié)構(gòu) 19 3.1.2 型芯結(jié)構(gòu) 19 3.1.3 模具的導(dǎo)向結(jié)構(gòu) 19 3.2 模具成型尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 20 3.2.1 型腔徑向尺寸 20 3.2.2 型腔深度尺寸

5、21 3.2.3 型芯徑向尺寸 21 3.2.4 型芯高度尺寸 22 3.2.5 中心距尺寸 22 3.3 模具加熱、冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 23 3.3.1 模具加熱 23 3.3.2 模具冷卻 23 4 模具主要零件圖 23 4.1 型腔固定板零件圖 23 4.2 型芯固定板零件圖 24 5 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 24 6 模具總裝圖..............................................................................................25 7 參考文獻(xiàn)................

6、..................................................................................28 塑料注射模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)例通過一個(gè)典型的塑料制品，介紹了從塑件成型工藝分析到確定模具的主要結(jié)構(gòu)，最后繪制出模具圖的塑料注射模具設(shè)計(jì)全過程。 1. 塑件的工藝分析 1.1塑件的成型工藝性分析 塑件圖 產(chǎn)品材料：PS 塑件尺寸：如圖所示 塑件要求：1.塑件不允許有裂紋和變形缺陷。 2.脫模斜度30’~1°。 3.未注圓角R0.1。 1.1.1 塑件材料PS的使用

7、性能 電絕緣性（尤其高頻絕緣性）優(yōu)良，無色透明，透光率僅次于有機(jī)玻璃，著色性耐水性，化學(xué)穩(wěn)定性良好，強(qiáng)度一般，但質(zhì)脆，易產(chǎn)生應(yīng)力脆裂，不耐苯.汽油等有機(jī)溶劑.適于制作絕緣透明件.裝飾件及化學(xué)儀器.光學(xué)儀器等零件。 1.1.2 塑件材料PS的加工特性 l 無定形料，吸濕小，不須充分干燥，不易分解，但熱膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力.流動(dòng)性較好，可用螺桿或柱塞式注射機(jī)成型。 l 宜用高料溫，高模溫，低注射壓力，延長注射時(shí)間有利于降低內(nèi)應(yīng)力，防止縮孔.變形。 l 可用各種形式澆口，澆口與塑件圓弧連接，以免去處澆口時(shí)損壞塑件.脫模斜度大，頂出均勻.塑件壁厚均勻，最好不帶鑲件，如有鑲件應(yīng)預(yù)熱。 1

8、.2 塑件的成型工藝參數(shù)確定 查手冊(cè)得到PS塑料的成型工藝參數(shù)： 適用注射機(jī)類型 柱塞式 密度 0.98 ～ 1.10g/cm3； 收縮率 0.3 ～ 0.6 % （0.5%）； 預(yù)熱溫度 60C°～ 75C°，預(yù)熱時(shí)間 5h ； 料筒溫度 后段140C°～160C°，前段170C°～190C°； 模具溫度 32C°～ 65C°； 注射壓力 60 ～ 110 MPa ； 成型時(shí)間 注射時(shí)間15 ～35s ，高壓時(shí)間0 ～2s ，冷卻時(shí)間 15 ～ 45s ，總周期40 ～ 80s。 2 模具的基本結(jié)構(gòu)及模架選擇 2.1 模具的基本結(jié)構(gòu) 2.1.1

9、 確定成型方法 塑件采用注射成型法生產(chǎn)。使用點(diǎn)澆口成型。 2.1.2 型腔布置 塑件形狀較簡(jiǎn)單，重量較輕，生產(chǎn)批量較大。所以應(yīng)使用多型腔注射模具。所以模具采用一模四腔、雙列直排,推件板推出,流道采用平衡式。這樣模具尺寸較小，制造加工方便，生產(chǎn)效率高，塑件成本較低。其布置如圖所示。 2.1.3 確定分型面 塑件分型面的選擇應(yīng)保證塑件的質(zhì)量要求，分型面I,分型面II都不利于脫模，所以根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形式分型面選在III上如圖.這樣的選擇使塑件便于取出，塑件大部分外表面光滑，同時(shí)側(cè)向抽芯容易，而且塑件脫模方便。因此塑件選擇如圖所示的分型面。 分型面選擇 2.1.4 選擇澆注系統(tǒng) 塑

10、件采用點(diǎn)澆口成型。 2.1.5 確定推出方式 選擇推板推出機(jī)構(gòu)完成塑件的推出。 2.1.6選擇成型設(shè)備 注射機(jī)型號(hào)的確定： （1） 注射量計(jì)算 ρ=0.98 ～ 1.10g/cm3 V塑=24745.70*2mm3=24.75*2cm3 M塑=ρV塑=24.75 ×1.04g*2=25.74*2g=51.48g （2） 系統(tǒng)凝料體積的初步估算 V總=V塑（1+0.2）×4=24.75*2 ×1.2 ×4cm3 =118.8cm3 *2=237.6 （3） 選擇注塑機(jī)

11、由V總=237.6cm3 再由式V公=V總/0.8=95.04cm3 查表初選公稱注射量為104cm3 。 注射機(jī)型號(hào)為XS-ZY-125 其有關(guān)參數(shù)為： 理論注射量 ：104 cm3 ； 注射壓力 ： 150MPa ； 合模形式 ：液壓—機(jī)械 合模力 ：900kN ； 模具厚度 ： 200～ 300mm ； 移模行程 ： 300mm ； 噴嘴球半徑 ：12 mm ； 噴嘴口直徑 ： 3.5mm ； 拉桿空間 ：260 ×360mm 。 （4） 注塑機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核 1.注射壓力的校核 PS的注射壓力為6

12、0~110MPa 取P=100MPa 該注射機(jī)的公稱注射壓力P公=150MPa，注射壓力安全系k=1.25~1.4取k=1.25則 Kp=1.25×100=125<150MPa=P公 所以注射劑注射壓力合格 2.鎖模力校核 a .塑件在分型面上的投影面積A塑則 A塑= 60*80-2*πR2=60*80-2*3.14*36=4573.92mm2 b.澆注系統(tǒng)在分型面上投影A澆 由A澆=0.2~0.5A塑，取A澆=0.2 A塑 c . A總=（A澆+A塑）×n（腔數(shù)）

13、 =4×1.2×4573.92mm2=21954.816mm2 d.模具型腔內(nèi)的脹形力 P模=P注射（0.2~0.4）=30~60MPa，取30N F脹=A總P模=21954.816 ×30N=658.644kN 由于F鎖=900N，k=1.1~1.2，取k=1.2 則kF脹=1.2×658.644kN=790.37kN

14、計(jì) 1、 主流道尺寸 （1） 主流道長度：取L0=30mm。 （2） 主流道小端直徑：d=注射機(jī)噴嘴尺寸+（0.5~1）mm=8mm （3） 主流道大端直徑：D=d+L0tanα=6.6mm（式中α取4°）。 （4） 主流道球面半徑：SR=注射機(jī)噴嘴球頭半徑+（1~2）mm=12+2=14mm。 （5） 球面的配合高度：h=3~5mm，取h=5mm。 （6） 澆口套總長L=L0+h=30+5=35mm。 （7） 2、 主流道的凝料體積 V主=L（R主2+r主2+R主r主）π/3=30×（4.52+6.62+4.5×6.6）×3.14/3=2936.21mm3 3、

15、主流道當(dāng)量半徑 Rn=(4.5+6.6)/2=5.55mm 4、 主流道澆口套的形式 主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸屬易損件,對(duì)材料要求嚴(yán)格,因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套,澆口套采用碳素工具鋼T10A，熱處理淬火表面硬度為50HRC~55HRC。 由于該模具主流道較長,定位圈和襯套設(shè)計(jì)成分體式較宜,其定位圈結(jié)構(gòu)尺寸如下圖 主流道澆口套的固定 主流道澆口套的固定形式如圖 5、冷料穴的設(shè)計(jì) 1)主流道冷料穴的設(shè)計(jì) 開模時(shí)應(yīng)將主流道中的凝料拉出,所以冷料穴直徑稍大于主流道大端直徑.采用Z形頭冷料穴,很容易將主流

16、道凝料拉離定模,如圖所示 主流道凝料體積 Q主= πh/12(D2+Dd+d2)=40π/12(6.52+6.5×3.5+3.52) =809mm2=0.8cm3 主流道剪切速率校核 由經(jīng)驗(yàn)公式 v=3.3qv/πR qv=q主+q分+q塑件=0.8+4×25.28+0.58=102.5cm2 Rn=[（3.5+6.5）/2]/2=0.25cm 主流道剪切速率偏小主要是注射量小，噴嘴尺寸偏大，使主流道尺寸偏大所致。 1、主流道冷料穴的設(shè)計(jì)：采用半球形，半徑為5mm。 2、分流道冷料穴的設(shè)計(jì)：在定模板上分流道端部加長1.5倍

17、H，約為7.5mm。 2.2.2 分流道的設(shè)計(jì) 1、 分流道的布置形式 分流道布置有多種形式，但是需要循兩方面原則：一方面排列緊湊，縮小模具版面尺寸；另一方面流程盡量短，鎖模力力求平衡。應(yīng)采用平衡式分流道。 分流道布置形式 2、分流道長度 第一級(jí)分流道 L1=50mm 第二級(jí)分流道 L2=15mm 3、分流道的形式.截面尺寸以及凝料體積 為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上。工程設(shè)計(jì)中常用梯形截面，加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失.流動(dòng)阻力均不大，一般采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式可確定其截面尺寸，即 B=0.2654 式中，B---梯形大底邊的寬度

18、 m---塑件的質(zhì)量（g），為26.5g 根據(jù)《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表4-9，取B=4 H=2/3B=2.67mm 取H=3mm 從理論上L2,L3分流道可以L1截面小1/10,但為了刀具的統(tǒng)一和加工方便,在分型面上的分流道采用一樣的截面. 4、分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動(dòng)狀態(tài)較理想，因此分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.63μm--1.6μm，這樣表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層流動(dòng)阻力，避免熔體表面滑移，使中心層具有較高的 剪切速率。此處Ra=0.8μm。 5、凝料體

19、積 分流道長度 L=（50+8×2+1×2）×2=136mm 分流道截面積 A=[（3+4）/2]×3=10.5mm2 凝料體積 V分=136×10.5=1428mm3=1.428cm3 6、分流道剪切速率校核 采用經(jīng)驗(yàn)公式 r =3.3q/πR 3=3.3×101.12/(3.14×0.253)=6801 式中 q=ν1/t=4×25.28=101.12 2.2.3 澆口的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用點(diǎn)澆口，澆口截面積通常為分流道截面積的0.07倍~0.09倍，澆口長度為0.5mm~0.75mm。 ①澆口尺寸的確定 由經(jīng)驗(yàn)公式=0.6×0.206×=4.2mm N

20、為塑料系數(shù)，為0.6，A為型腔表面積，k=0.206，t=0.75~2.5。根據(jù)《塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表2-6點(diǎn)澆口推薦尺寸，澆口先取Φ1.4mm，在試模時(shí)根據(jù)填充情況再進(jìn)行調(diào)整。流道尺寸如圖所示： 2.2.4 澆注系統(tǒng)凝料體積計(jì)算 1、 主流道與主流道冷料井凝料體積 ==611.71+75.23=686.94 2、 分流道凝料體積 ①梯形分流道凝料體積 =4107.5mm3 ②圓錐形分流道凝料體積 = =2（278.16+276.49）=1109.30mm3 3、 澆口凝料體積 澆口凝料體積很小，可取為0。 4、 澆

21、注系統(tǒng)凝料體積 5903.74mm3=5.9cm3 =5.9+24.75=30.65cm3 該值小于前面對(duì)澆注系統(tǒng)凝料的估算（約為59.40cm3），所以前面有關(guān)澆注系統(tǒng)的各項(xiàng)計(jì)算與校核符合要求，不需要重新設(shè)計(jì)計(jì)算。 2.2.5 澆注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計(jì)算 1、流過澆口的體積：VG=V塑=24.75cm3 2、流過分流道的體積： VR=V塑+(V錐+V梯）/2=24.75+(1.109+4.108)/2=27.36cm3 3、流過主流道的體積： VS=2VR+V主=2×27.36+0.687= 55.40cm3

22、 2.2.6 普通澆注系統(tǒng)截面尺寸的計(jì)算與校核 1、確定適當(dāng)?shù)募羟兴俾师? ①主流道、分流道 ②點(diǎn)澆口最大剪切速率（《塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表2-8） γG=4×104s-1 2、確定體積流率q ①主流道體積流率qs: 取γs=2×103s-1，Rs==2.775mm=0.278cm； =33.73cm3/s ②澆口體積流率qG：RG為點(diǎn)澆口半徑 =10.77cm3/s 3、注射時(shí)間（充模時(shí)間）的計(jì)算 ①模具沖模時(shí)間：

23、 ②單個(gè)型腔沖模時(shí)間： ③注射時(shí)間： 據(jù)《塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表2-3可知，t≥注射機(jī)公稱注射量以內(nèi)的最短注射時(shí)間1.6s，故所選時(shí)間合理。 4、校核各處剪切速率 ①澆口剪切速率： 合理 ②分流道剪切速率： 合理 ，Rn為分流道截面積的當(dāng)量半徑，從前面計(jì)算可知Rn=0.446cm。 ③主流道剪切速率： 合理

24、 分析：從上面計(jì)算結(jié)果得知，澆口處剪切速率基本達(dá)到極限值，在試模時(shí)若存在有成型問題，可調(diào)整注射速率（延長注射時(shí)間）來達(dá)到要求。 2.3 選擇模架 2.3.1 模架的結(jié)構(gòu) 塑件型腔平面尺寸為140mm×260mm，模板有效使用面積140≤W3-10，260≤L2-D2（復(fù)位桿直徑）-30；求得W3≥140+10=150，查《塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表7-4得W3=150，因此W=250，D2=20。 L2≥260+D2+30=260+20+30=310，查表7-4選L2=348，因此得L=400，故所選模架為W×L=250×400，DB型模架。 2.3.2

25、 模架安裝尺寸校核 1、最大與最小模具厚度校核：模具總高度為290+0.5（分型面間隙）=290.5mm，最小模具厚度為200mm，最大模具厚度為300mm，故符合要求。 2、開模行程校核：開模行程H=H1+H2+a+(5~10)mm

26、相適應(yīng)，模具寬度或模具高度至少有一個(gè)方向的尺寸能穿過拉桿間的空間裝在注射機(jī)的工作臺(tái)面上。選定模架為300mm×400mm，但外形尺寸為260mm×360mm，不利于裝入注射機(jī)，但模具高度為290.5mm，高度方向小于360mm，吊入后旋轉(zhuǎn)90o即可安裝。所以外形尺寸符合要求。 3 模具結(jié)構(gòu)、尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1.1 型腔結(jié)構(gòu) 型腔由定模板、中間板、動(dòng)模板和滑塊共四部分組成。定模板、中間板和滑塊構(gòu)成塑件的側(cè)壁。定模板中心開有冷卻水孔，用來強(qiáng)制冷卻工件和型芯。 3.1.2 型芯結(jié)構(gòu) 型芯由動(dòng)模板上的孔固定。型芯與動(dòng)模板配合，增加模具壽命。另外，這種配合可以減

27、少動(dòng)模板在運(yùn)動(dòng)時(shí)與型芯之間的磨損。 3.1.3 模具的導(dǎo)向結(jié)構(gòu) 為了保證模具的閉合精度，模具的定模部分與動(dòng)模部分之間采用導(dǎo)柱和導(dǎo)套導(dǎo)向定位。中間板上裝有導(dǎo)套，推出時(shí)，導(dǎo)套在導(dǎo)柱上運(yùn)動(dòng)，保證了中間板板的運(yùn)動(dòng)精度。定模座板上裝有導(dǎo)柱，為動(dòng)模板的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。 3.2 模具成型尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 取PS的平均成型收縮率為0.45 %，塑件未注公差按照《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表3.1中MT5級(jí)精度公差值選取。 3.2.1 型腔徑向尺寸 模具最大磨損量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差δz = Δ /3；取x=0.75。 1)60.02-00.03 Δ1=0.03mm =（0.003

28、+0.006）/2=0.0045 ={（1+0.0045）×60.02—0.75×0.03}mm =60.27mm 2）80.20mm ={（1+0.0045）×80.20—0.75×0.30}mm =80.34mm 3)20 mm→20.22mm(據(jù)《材料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表3.1取Δ=2*0.22=0.44) ={（1+0.0045）×20.22—0.75×0.44}mm =mm 3.2.2 型腔深度尺寸 模具最大磨損量取

29、塑件公差的1 / 6；模具的制造公差δz = Δ /3；取x=。 mm ={（1+0.0045）×25.02—×0.03}mm =25.11mm 3.2.3 型芯徑向尺寸 模具最大磨損量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差δz = Δ /3；取x=0.75。 1）44.98mm ={（1+0.0045）×44.98—0.75×0.02}mm =45.17mm 2） mm ={（1+0.0045）×74—0.75×0.05}mm

30、 =74.30mm 3.2.4 型芯高度尺寸 模具最大磨損量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差δz = Δ /3；取x=。 25mm→24.75mm(據(jù)《材料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表3.1取Δ=2*0.25=0.50) ={（1+0.0045）×24.75—×0.50}mm =24.53mm 3.2.5 中心距尺寸 （350.30）mm =（35+35*0.0045）±=（35.16±0.10）mm 3.3 模具加熱、冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 3.3.1 模具加熱 一般生產(chǎn)PS材料塑件的注射模具不需要外

31、加熱。 3.3.2 模具冷卻 模具的冷卻分為兩部分，一部分是型腔的冷卻，另一部分是型芯的冷卻。 型腔的冷卻是由在定模板上的兩條ф10mm的冷卻水道完成 4. 模具主要零件圖 4.1 模具型腔固定板 4.2模具型芯固定板零件圖 型芯固定板零件圖 5.排氣系統(tǒng)及溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 排氣系統(tǒng)：由于制品尺寸較小，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，考慮到經(jīng)濟(jì)效益，采用模具分型面間的空隙或者利用模具零件間的配合間隙進(jìn)行自然的排氣。 冷卻系統(tǒng)： ?塑件在固化是每分鐘釋放的熱量： Q=WQ1=1.2VsρQ1=1.2×55.40×1.0×350=60.34kj/min

32、?冷卻水的體積流量： ?取d=8mm，冷卻水在管道內(nèi)的流速： ④冷卻水總傳熱面積： ⑤冷卻管道的孔數(shù)： 6 模具總裝圖 總裝圖 主視圖 俯視圖 側(cè)視圖 明細(xì)欄 7.參考文獻(xiàn) 1、 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)/屈華昌主編.-修訂版.-北京：高等教育出版社.2007.8（2011.12重?。? 2、 塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)/伍先明等編著.-3版.北京：國防工業(yè)出版社,2012.1 34