塑料模具课程设计说明书

塑料模具课程设计

说明书

学院名称：材料工程学院 专业：材料成型及控制工程 班级： 13模具2 学号：2013341218 姓名：张露 指导教师：葛茂忠

二 〇 一 五 年 十 二 月

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目录

第1章塑件工艺性分析 ................................................................................................................... 1

1.1 塑件成型特性分析 ................................................................................................................. 1

1.1.1塑件的原材料分析 ........................................................................................................ 1 1.1.2塑件的尺寸精度分析 ................................................................................................... 2 1.1.3塑件表面质量分析 ........................................................................................................ 2 1.1.4塑件的结构工艺性分析 ............................................................................................... 2 1.2 初步拟定总体设计方案 ........................................................................................................ 3

1.2.1确定型腔数目 ................................................................................................................. 3 1.2.2注射机的选用 ................................................................................................................. 3 1.2.3塑件注射成型的工艺参数 .......................................................................................... 4

第2章注射模的结构设计 .............................................................................................................. 5

2.1 分型面的选择 .......................................................................................................................... 5 2.2 型腔排列方式 .......................................................................................................................... 5

2.2.1型腔排列形式的确定 ................................................................................................... 5 2.3 浇注系统的设计...................................................................................................................... 6

2.3.1主流道设计...................................................................................................................... 6 2.3.2分流道设计...................................................................................................................... 7 2.3.3浇口设计 .......................................................................................................................... 8 2.4 排气系统设计 .......................................................................................................................... 9 2.5 型芯型腔的结构设计 ......................................................................................................... 10

2.5.1模具型腔采用整体式型腔 ....................................................................................... 10 2.5.2模具型芯采用整体镶嵌式型芯 .............................................................................. 10 2.6 推出机构设计 ......................................................................................................................... 11 2.7 合模导向机构的设计 ......................................................................................................... 11

2.7.1导向机构的总体设计概述 ....................................................................................... 11 2.7.2导柱的选择................................................................................................................... 12 2.7.3导套的选择................................................................................................................... 12 2.8冷却系统的设计 ...................................................................................................................... 13 2.9成型尺寸计算 .......................................................................................................................... 13

第3章模架的选择及模具的工作原理 ................................................................................ 15

3.1 模架的选择 ......................................................................................................................... 15

3.1.1 模具型腔壁厚的确定 ............................................................................................... 15 3.1.2 模具型腔板总体尺寸的确定 ............................................................................... 15 3.1.3 标准模架的确定 ...................................................................................................... 15

Ⅰ

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3.2 模具总装图及工作原理 ..................................................................................................... 15

3.2.1 模具装配图 ................................................................................................................. 15 3.2.2 模具工作原理 ............................................................................................................. 17

第4章注射机的选择及校核 ...................................................................................................... 18

4.1注射量的校核 .......................................................................................................................... 18 4.2模具闭合高度校核 ................................................................................................................. 18 4.3 模具安装部分尺寸校核 ....................................................................................................... 18 4.4模具开模行程的校核 ............................................................................................................. 19 4.5 锁模力的校核 ......................................................................................................................... 19 4.6 注射压力的校核 ..................................................................................................................... 19

总结 ........................................................................................................................................................... 21 参考文献 ................................................................................................................................................ 21

Ⅱ

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第1章 塑件工艺性分析

1.1 塑件成型特性分析

塑件如图1-1所示，材料为ABS，大批量生产。

图1-1 镜头盖

1.1.1塑件的原材料分析[1]

ABS工程塑料一般是不透明的，外观呈浅象牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性，燃烧缓慢，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落现象。

ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PS，SAN，BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧、硬、刚相均衡的优良力学性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。

(1）综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好。

(2）与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理。 (3）有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。 (4)流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。

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用途：适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件。 ABS工程塑料的缺点：热变形温度较低，可燃，耐候性较差。 ABS工程塑料成型特性[2]：

(1)无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥。

(2)宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为250℃左右)。对精度较高的塑件,模温宜取50-60℃,对高光泽及耐热的塑件,模温宜取60-80℃。

(3)如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。

(4)如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。 1.1.2塑件的尺寸精度分析

1.塑件的具体尺寸及要求如图1-1。该塑件的尺寸精度为5级，按MT5查取公差，其主要尺寸及公差如表1-1所示。

表1-1 塑件上主要尺寸及公差塑件尺寸公差（按塑件标注尺寸 MT5级精度） 塑件标注尺寸 级精度） 1 1.5 内形尺寸 ?0.2 10?0.2 1.50 [3]

塑件尺寸公差（按MT5?60 外形尺 寸 8.5 内形 尺寸 ?600?0.74 ?660?1.06 8.50?0.28?0.74 ?580?66 ?60 ?0.74 ?600?58 ?64 ?0.74 ?6401.1.3塑件表面质量分析

该塑件表面精度要求较高，通常一般情况下外表面粗糙度可以取到0.2-0.4um，塑件内部表面粗糙度可以取Ra=0.8um。 1.1.4塑件的结构工艺性分析

从图纸上分析，该塑件为回转体，壁厚为1mm~3mm。拐角处壁厚不均匀，它会因固化或冷却速度的不同引起收缩不均匀，从而在制品内部产生内应力。因此在模具设计

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为了便于机械加工及凝料脱落，本设计的分流道设置在分型面上动模一侧，截面形状采用加工工艺性比较好的U形截面。U形截面对塑料熔体及流动阻力均不大，根据参考文献[2]，R=3mm，h=3.5mm。分流道截面形状及尺寸如图2-6所示。

图2-6 分流道截面形状及尺寸的设计

(2) 凝料体积

分流道长度：L=2?57.2=114.4mm；

2??3?0.65=18.38mm2分流道截面积：A=；

分流道凝料体积：

V凝=A?L=2.1cm。

33. 分流道的表面粗糙度

分流道的表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.8μm～1.6μm即可，在此取 1.6μm。 2.3.3浇口设计

1. 浇口类型及位置的确定

由于该塑件外观质量要求较高，浇口位置和大小应以不影响塑件的外观质量为前提，同时也应尽量使模具结构简单。根据对塑件结构的分析，该塑件体积较小，形状简单，壁厚较均匀，且塑料的流动性好，选择点浇口进料方式。由于该塑件的外观质量要求较高，并结合已确定的分型面位置以及型腔布置方式，进料位置设计在塑件顶部。浇口位置如图2-7（a）所示。

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（a）浇口的位置

（b）浇口的尺寸 图2-7 浇口的设计

2. 浇口结构尺寸的设计

经查资料得点浇口的各种尺寸如图2-7（b）所示，d一般取0.5～1.5mm，最大不超过2mm，现取d=1mm；l一般取0.5～1.5mm，现取l=1mm；；a一般取6?～15?，现取a=12?；b一般取60?～90?，现取b=80?。

2.4 排气系统设计

模具内除了型腔和浇注系统中原有的空气塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体，这些气体若不能顺利排出，则可能因充填时气体被压缩而产生高温，引起塑料局部炭化

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烧焦，使塑料产生气泡，或使塑料熔接不良而引起缺陷。通常，选择排气槽的开设位置时，应遵循以下原则[2]：

1）排气槽不能正对操作者，以防熔料喷发而发生工伤事故； 2）排气槽最好开设在分型面上，如果产生飞边易随塑件脱出； 3）排气槽最好设在凹模上，以便于模具加工和清模方便；

4)排气槽最好开设在塑料熔体最后填充的模腔部位，如流道或冷料穴的末端； 5)排气槽最好开设在靠近嵌件和制件壁最薄处，因为这样的部位最容易形成熔接痕； 6)若型腔最后充满部位不在分型而上，其附近又无可供排气的推杆或活动的型芯时，可在型腔相应部位镶嵌烧结的多孔金属块，以供排气；

7）高速注射薄壁型塑件时，排气槽应设在浇口附近，可使气体连续排出。 由于本次设计的塑件为单型腔小型模具，可以利用推杆、活动型芯、活动镶件以及双支点固定的型芯端部与模板的配合间隙进行排气。故本设计利用配合间隙排气。

2.5 型芯型腔的结构设计

2.5.1模具型腔采用整体式型腔

整体式型腔是直接加工在型芯固定板上的，有较高的强度和刚度，使用中不易发生变形。该塑件尺寸较小，最大处也只有?66mm，且形状简单，型腔加工容易实现，可采用整体式结构。如图2-8所示。

图2-8 型腔

2.5.2模具型芯采用整体镶嵌式型芯

整体镶嵌式型芯可以节省贵重模具钢，便于机械加工和热处理，修理更换方便，同时也有利于型芯的冷却和排气的实施。型芯如图2-9所示。

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图2-9 型芯

2.6 推出机构设计

1.推出机构设计原则[1]:

1) 设计推出机构时应尽量使塑件留于动模一侧； 2）塑件在推出过程中不发生变形和损坏； 3）不损坏塑件外观质量； 4）合模时应使推出机构正确复位； 5)推出机构应动作可靠。 2.推出机构的确定

根据塑件的形状特点，确定模具型腔在定模部分，模具型芯在动模部分。塑件成型开模后，塑件与型芯一起留在动模一侧。由于该模具为一模两腔，需要的脱模力较大，并且塑件表面质量要求较高，故选用推件板推出。

2.7 合模导向机构的设计

2.7.1导向机构的总体设计概述

该塑件精度要求较高，塑件形状、型腔分布对称，无明显单边注射侧向力，可采用最常见的导柱导套导向定位机构，在动模板、推件板，定模板间使用4对导柱，导柱长度要确保推件板推出塑件后不脱落，在定模座板与定模板间采用4对限距拉杆，不仅起到限制第一次分型距离的作用（所有距离要保证能取出凝料），同时还起到导向和定位

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定模座板与定模板的作用。 2.7.2导柱的选择

1. 该模具用带头导柱，如图2-11所示，不加油槽。

2. 导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证具有足够的抗弯强度，该导柱直径由标准模架可知，导柱直径为?20mm。

3. 导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按H7/m6配合，导柱与导套配合部分按H7/f6的配合[4]。导柱工作部分的表面粗糙度为Ra=0.8μm。

4. 导柱应具有坚硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯。该模具中采用碳素工具钢T10A，经热处理，硬度为50-60HRC。

图2-11 导柱的设计

2.7.3导套的选择

1. 采用带头导套，如图2-12所示，导套的端面应倒圆角。

2. 导套孔的滑动部分按H7/f6的间隙配合，表面粗糙度为0.8μm。导套外径与模板一端采用H7/m6配合；另一端采用H8/e7配合[1]。

3. 导套材料可用淬火钢或铜(青铜合金)等耐磨材料制造，该模具中采用T10A。

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图2-12导套的设计

2.8冷却系统的设计

该塑件为大批量生产，应尽量缩短成形周期，提高生产率；加上ABS塑料为结晶型塑料，成型时需要充分冷却，冷却要均匀。因此该模具的冷却方式是在定模板上设计冷却水道，采用冷却水进行循环冷却型腔，冷却水道直径为φ8mm。

2.9成型尺寸计算

前面已经查得ABS塑料的收缩率为0.3%~0.8%[2]，故平均收缩率为S=（0.3%+0.8%）/2=0.55%=0.0055。根据塑件尺寸公差要求，模具的制造公差取?z??/3。成型零件尺寸计算如下[5]：

（1） 型腔径向尺寸计算

计算公式为：

Lm0??z3??z?[(1?S)Ls??]0（2-1）

4??z?0.74/3?0.247 ?600?[(1?0.0055)?60?0.75?0.74]0??59.7750??z?1.06/3?0.353 ?660?[(1?0.0055)?66?0.75?1.06]0??65.5350（2）型芯径向尺寸计算 计算公式为：

lm??z?[(1?S)ls?030?]??z （2-2） 400?580??z?[(1?0.0055)?58?0.75?0.74]?0.74/3??58.874?0.247 00?600??60.885??z?[(1?0.0055)?60?0.75?0.74]?0.74/3?0.247

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00?640??z?[(1?0.0055)?64?0.75?0.74]?0.74/3??64.947?0.247

（3）型腔深度尺寸计算 计算公式为：

Hm0??z?[(1?S)Hs?2??z?]0 （2-3） 38.5??z?[(1?0.0055)?8.5?0.67?0.28]?0.28/3360?0.09300?8.0 （4）型芯高度尺寸计算 计算公式为：

h0m??z?[(1?S)hs?23?]0??z 100.0055)?1?0.67?0.20]00??z?[(1??0.20/3?1.139?0.067 1.50.0055)?1.5?0.67?0.20]00??z?[(1?0?0.20/3?1.642?0.067

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（2-4）

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第3章 模架的选择及模具的工作原理

3.1 模架的选择

3.1.1 模具型腔壁厚的确定

采用经验数据法，得该型腔的推荐壁厚为50mm。 3.1.2 模具型腔板总体尺寸的确定

该模具型腔直径为?66mm，根据确定的型腔壁厚尺寸50mm，综合以上数据，确定型腔模板的总体尺寸为315（L)?200(B)。 3.1.3 标准模架的确定

本塑件采用点浇口注射成型，根据模具结构形式、型腔数目、塑件尺寸、冷却水道的分布等因素，查相关资料，选择标准模架型号为：

模架 P4 315×200 17 GB/T 4169.1~4169.11[2]

3.2 模具总装图及工作原理

3.2.1 模具装配图

上述尺寸确定之后，就可以选用P4型标准模架制造，板面为315mm?200mm，模具结构如图3-1所示[2]。

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1—弹簧 2—限距拉杆 3—定位圈 4—螺钉 5—浇口套 6—拉料杆 7—定模座板

8—型芯 9—定模板 10—螺钉 11—推件板 12—型芯固定板 13—动模支承板 14—推杆 15—推杆固定板 16—垫块 17—动模座板 18—推板 19—螺钉

20—螺母 21—垫圈 22—导套 23—导柱

图3-1 模具装配图

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3.2.2 模具工作原理

成型塑件时，先合模，对模具预热一段时间后再开始注射。一次注射完成后，冷却一段时间，然后开模。开模时，在弹簧的作用下模具沿面Ⅱ-Ⅱ打开，塑件与型腔分离，包裹在型芯上，随动模一起向动模方向运动，移动到定距拉杆位置时定模板停止运动，浇注系统凝料在点浇口处被拉断，此时I-I面开始分型。当动模移动一定距离后，注射机的推杆顶到推板，动模座板继续运动而推出机构停止运动，此时，在推杆和推件板的作用下，塑件被顶出，使塑件脱离型芯，完成脱模动作，然后合模，进行下一次循环。

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