塑料成型工艺与模具设计课程设计说明书

1、塑料成型工艺与模具设计课程设计说明书牙签盒上需注塑模具设计办学单位：班 级：学 生指导教师：_提交日期：第一部份：设计题目(1) 塑料制品名称：牙签盒上盖(2) 成型方法与没备：TW XWOO型注塑机(3) 塑料原料：丙烯月青一丁二烯一苯乙烯共聚物(ABS )(4) 生产批量：300万件(5) 塑件图；图1-1为该制品的二维图样和三维图样。图1-1第二部份：塑件材料分析1, 塑料件材料分析：ABS是由丙烯睛、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分各自的特性，使ABS具有良好的综合力学性能。丙烯購使ABS有良好的耐化学腐蚀及表面硬度， 丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS

2、综合性能较好，抗冲 击强度较高，化学稳定性及电性能良好；可制成双色塑件，且可表面镀銘，也可进行涂装 处理。柔韧性好，流动性比PMMA、PC等塑料好。ABS无毒、无味、呈微黄色，成型3的塑件有较好的光泽。密度为1.021.05g血1 o ABS具有极好的抗冲击强度，且在低温 下也不迅速下降。ABS有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性，耐水性，有良的化学和稳定性和电器性能。水、无机盐、碱和酸类对ABS几乎没影响，但在酮、醛、 酉旨、氯代坯中会溶解或形成乳浊液。ABS不溶于大部分醇类及坯类溶剂，但与怪长期接触 会软化溶胀。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等到化学药品的侵蚀会引起应力开裂。AB

3、S有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，经过调色可配成任何颜色。ABS的 缺点是耐热性不高，连续工作温度为70度左右，热变形温度为93度左右，且耐候性差，在 紫外线作用下易变硬发脆。2, 塑料成型特性：ABS在升温时粘度较高增高，所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前必须进行充分的干燥处理，ABS流动性中等到，易产 生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力，宜取高料温，高模温但料 温过高易分解（分解温度大于270度）；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。在要求塑件精度高时；模具温度可控制在 5060度，而在强调塑件光 泽和耐热时，模

4、具温度应控制在 6080度。根据ABS的成型特点，在生产实际中，其注射模工艺条件如下：(1) 干燥处理。ABS材料吸收性较强，要求在加工之前进行干燥处理。一般干燥条件 为8090度下最少干燥2小时。(2) 熔化温度。210 280度；一般温度：245度。模具温度2570度。(3) 注射压力。50100M pao(4) 注射速度。中高速度。第三部分：塑件的结构工艺性1, 塑件的尺寸精度分析：因为该塑件是同牙签筒配合的，其内孔尺寸和沟槽尺寸有一定的公差，其尺寸均为自由尺寸，可按 MT7级精度查取公差。2, 塑件表面质量分析：该塑件为牙签筒上盖，其表面没有特殊要求，一般情况下外表面要求光洁，表面粗糙

5、度Ra可以取1.6um ,没有特殊要求的塑件内部表面粗糙度 Rq可以取 3.2um .3, 塑件的结构工艺性分析：从图纸上分析，该塑件的外型基本上为回转体，内表面有一沟槽, 图中尺寸出)启W 5% 可允许强制脱模，强行脱模时不会引起变形。综合来看，该塑件结构简单，无特殊的结构要求和精度要求，在注射成型生产时只要工艺 参数控制合适，该塑件是比较容易成形的。第四部分：塑件的生产批量该塑件的生产类型是大批量生产，因此在模具设计中要提高塑件的生产率，倾向于用多型腔、高寿命、自动脱模模具，以便降低生产成本。第五部分：关于注射机1,根据塑件结构选用甬华Twx- 800型注射机，据查有关资料可列出该注射机的

6、主要技术 参数，如下:2,计算塑件体积和质量(1)塑件的体积计算：由UG分析/体测量得到塑件的体积4459.4793mm 3oABS密度为P塑件的质量计算：查有关手册，取 =1.05g/fcm3o所以塑件的质量为w二V-3P 二4459.4793*1.05*10 g4.682g3(3)确定型腔数量考虑到甬华TW X-800型注射机的额定注射量为130cm ,本设计中的塑件3结构简单，单个塑件的体积为4.6 cm ,注射机的额定注射量限制成型该项塑件的最多数量为2,而该塑件的生产批量为大批量生产，为尽量提高生产率，决定取有一模两件的模具结构，型腔 平衡布置在型腔板两侧，这样有利于浇注系统的排列和

7、模具的平衡。虽然塑件体积、壁厚不大，但该塑件生产类型为大批量，加上低密度聚乙烯比热容大、 冷却速度慢，成型时必须充分冷却，模具设计时要求有冷却系统，所以该模具应采用冷却 水强制冷却，冷却要均匀，以缩短成型周期，提高生产率。3、注射压力的校核该项工作是校核所选注射机的公称压力 P能否满足塑件所成型时需要的注射压力 Po, 其值一般为70150MPa,通常要求P Poo我们这里选70MPa。4、锁模力的校核锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力，当高压的塑料熔体充填模腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。为此，注射机的额定锁模力必须大于该胀型力，即：F锁F胀二A分XP型F锁一注射机的

8、额定锁模力（N）；P分一模具型腔内塑料熔体平均压力（MPa）； 一般为注射压力的0.3 -0.65倍，通常 取2040MPao我们这里选P型=30MPao2A分一塑料和浇注系统在分型面上的投影面积之和（mm）2 2由UG分析/面测量，可得投影面积为70cm ,浇注系统的投影面积不超过10cmF锁F胀二A分XP型=80 X200X30=4.8 X105 （N ）而锁模力为800KN,大于480KN,符合要求。5、开模行程与推出机构的校核开模行程是指从模具中取出塑料所需要的最小开合距离，用H表示，它必须小于注射机 移动模板的最大行程S。由于注射机的锁模机构不同，开模行程可按以下两种情况进行校核：

9、一种是开模行程与模具厚度无关；二种是开模行程与模具厚度有关。我们这里选用 的是开模行程与模具厚度无关，且是单分型面注射模具。1、当开模行程与模具厚度无关时这种情况主要是指锁模机构为液压 -机械联合作用的注射机，其模板行程是由连杆机构的做大冲程决定的，而与模厚度是无关的。此情况又两种类型：（1）对单分型面注射模，所需开模行程 H为：S H 二 Hl + H2 +（510） mm式中，H1塑件推出距离（也可以作为凸模高度）（mm）；H2 包括浇注系统在内的塑高度（mm）;S注射机移动板最大行程（mm）；H所需要开模行程 （mm）。而我们这里通过资料可得出（结构见图六）H 二 15 + 95 + 8

10、 二 118(m m ) o（2）对双分型面注射模，所需开模行程为：S 机 H 二 Hl+H2 + a+（5 10） mm式中，a中间板与定模的分开距离（mm ） o2、推出机构的校核各种型号注射机的推出装置和最大推岀距离各不同，设计模具时，推出机构应与注 射机相适应，具体可查资料。第六部分：注射模设计1,分型面的选择：分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副模具根据需 要可能有一个或两个以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以与合模方向平 行或倾斜，我们在这里选用与合模方向平行。（1）分型面的形式:分型面的形式与塑件几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件、浇口

11、形式等有关， 我们常见的形式有如下五种：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、阶梯分型面、曲线分 型面。（2）分型面的选择原则：a）、便于塑件脱模：I、在开模时尽量使塑件留在动模内II、应有利于侧面分型和抽芯III、应合理安排塑件在型腔中的方位；b）、考虑和保证塑件的外观不遭损坏c）、尽力保证塑件尺寸的精度要求（如同心度等）d）、有利于排气e）、尽量使模具加工方便2,浇注系统的设计（1）浇注系统的组成图2 浇注系统的组成所谓注射模的浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。其作用是 使塑件熔体平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。因此， 浇注系统十分重要。而浇注系

12、统一般可分为普通浇注系统和无流道浇注系统两类。我们在 这里选用普通浇注系统，它一般是由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成，如图四 所示：(2) 浇注系统各部件设计A、主流道设计：主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断 面为圆形，带有一定的锥度，其主要设计点为：主流道圆锥角a =2。6。，对流动性差的塑件可取3。6。，内壁粗糙度为Ra0.63umo 主流道大端呈圆角，半径 严13mm,以减小料流转向过渡时的阻力。在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，一般小于60mm ,过长则会影响熔体的顺利充型。对小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式。但在大多数

13、情况下是将主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上。主流道衬套与定模座板采用H7/n6过渡配合，与定位的配合采用H/h9 间隙配合。主流道衬套一般选用T8、T10制造，热处理强度为5256HRCoB、冷料穴的设计冷料穴一般位于主流道对面的动模板上。 其作用就是存放料流前峰的 “冷料”，防止“冷料”进入型腔而形成接缝；此外,在开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径，长度约为 大端直径。冷料穴的形式有三种：一种是与 配的冷料穴；二种是与拉料杆匹配的冷料 种是无拉料杆的冷料穴。我们这里选用与推主流道 推杆匹 穴；三 出杆匹配的倒锥形冷料穴，其结构如图

14、3：图3冷料穴1一定位圈3推杆C、分流道的设计2冷料穴4动模板分流道就是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向的作用。多型腔模具必定设计分流道，单型腔大型腔塑件在使用多个点浇口时也要设置分流道。 分流道的截面形状：通常分流道的断而形状有圆形、梯形、U形和六角形等。为了减少流道内的压力损失和传热提高效率，我们这里就选用圆形分流道，如图六。因为圆形分流道的效率是分流道中效率最高的，固选它。分流道的尺寸：因为各鳞耕的损失，截面流动性有差异，图4圆形流道所以可以根据塑料的品种来粗略地估计分流道的直径，常用塑料的分流道直径推荐值 女口下表一。但对于壁厚小于3mm，质量在200g以下的塑

15、料，可用此经验公式确定其流道直径：式中，m流经分流道的塑料量（g） ; L分流道长度（mm） ； D分流道直径（mm）。 对于黏度较大的塑料，可按上式算得的D值再乘以12125的系数。我们这里取m-60*1.05=63g, L=50m m o 固分流道尺寸为 1.2D ,即 D =1.2D = 1.2 X0.265 X V63X -82 2 2（mm ） o 所以 S = J1X 8*8/2 XI.2 =72.4 （ mm ） 分流道的布置：分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响。分流道的布置形式分平衡式与非平衡式两类，这里我们选用的是平衡式的布置方法。 分流道与浇口的连接：分流道与浇口的

16、连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡，有利 于塑料熔体的流动及充填。D、浇口的设计：浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。浇口的理想尺寸很难用理论公式计算，通常根据经验确定，取其下限，然后在试模过程中逐步加以修正。一般浇口的截面积为分流道截面积的3%9%,截面形状常为矩形或圆形，浇口长度为0.52mm,表面粗糙度 Ra不 低于 0.4 u m o浇口的结构形式很多，按照浇口的形状可以分为点浇口、扇形浇口、盘形浇口、环形浇口、及薄片式浇口。而我们这里选用的是点浇口。简图如下*浇口的截面一般只取分流道截面积的3%9%,浇口的长度约

17、为0.5mm2mm，现在可 算出我们需要的浇口面积S=5%X s=3.9mm2。浇口位置的选择直接影响到制品的质量问题， 所以我们在开设浇口时应注意以下几点： 浇口应开在能使型腔各个角落同时充满的位置。 浇口应设在制品壁厚较厚的部位，以利于补缩。 浇口的位置选择应有利于型腔中气体的排除。 浇口的位置应选择在能避免制品产生熔合纹的部位。 对于带细长型芯的模具，宜采用中心顶部进料方式，以避免型芯受冲击变形。 浇口应设在不影响制品外观的部位。 不要在制品承受弯曲载荷或冲击的部位设置浇口。3, 型腔的布局由于塑件的外形是圆形，各方向尺寸一致，且塑件结构简单，不需要侧向分型，所以型腔的排列方式只有一种即

18、左右对称分布在模板两侧，如下图所示:4. 成型零件的结构（1）模具的型腔取用整体式整体式型腔是直接加工在型腔板上的，有较高的强度和刚度,使用中不易发生变形。由于塑件尺寸较少，且形状简单，型腔加工容易实现，故可以采用整体式结构。（2）模具的型芯采用整体镶嵌式整体镶嵌式型芯可以节省贵重模具钢，便于加工和热处理，修理更换方便，同时也有利于型芯冷却和排气。5. 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，模具的型芯在动模部分。塑件成形开模后，塑件与型芯一起留在动模一侧。该塑件有一沟槽，由于成型塑件的塑料（ABS ） 有很好的弹性，可以取用强制的脱模，但需要较大的脱模力，故采用推件板推出机

19、构。6. 合模导向机构的设计该塑件精度要求不是很多高，塑件形状、型腔分布对称，无明显单边注射侧向力，可采 用最为常见的导柱导向定位机构。在动模板、推件板，定模板之间使用四对导柱导套，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之间采用四对限距拉杆。7. 冷却系统的设计论证（1）冷却系统设计塑料在成型过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模、左型、成型周期和塑件质量。所以，我们在模具上需要设置温度调节系统以到达理想的温度要求。一般注射模内的塑料熔体温度为200C左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在60C以下。所以热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，以便使塑件可靠冷却定

20、型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。对于熔融黏度低、流动性比较好的 塑料，如聚丙烯、有机玻璃等等，当塑件是小型薄壁时，如我们的塑件，则模具对简单进 行冷却或者对利用自然冷却不设冷却系统；当塑件是大型的制品时，则需要对模具进行人 工冷却，以（2）冷却时间的确定在注射过程中，塑件的冷却时间，通常是指塑料熔体从充满模具型腔起到可以开模取 出塑件时止的这一段时间。这一时间标准常以制品已充分固化定型而且具有一定的强度和 刚度为准，这段冷却时间一般约占整个注射生产周期的80% o因为我们所需要的塑件比较薄，固用此公式：2 ?Te Tm2式中，a 塑料热扩散系数(m /s ) ； S 制品壁厚(mm)

21、；现我们根据已知条件知道PP的TS=260C, TM=60C, TE = 100C，而塑件的厚度为2mm ：4 260 n t r b J ? ? 2.4 10100 60=4.5s(3) 冷却系统设计原则 、尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡 、冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越均匀。 、尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等。 、浇口处加强冷却。 、应降低进水与出水的温差。 、合理选择冷却水道的形式。 、合理确定冷却水管接头位置。 、冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构发生干涉现象。 、冷却水管进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏。(4) 冷却系统的结构形

22、式根据塑料制品形状及其所需的冷却效果，冷却回路可分为直通式、圆周式、多级式、螺旋线式、喷射式、隔板式等，同时还可以互相配合，构成各种冷却回路。其基本形式有六种，我们这里选用的是简单流道式。简单流道式即通过在模具上直接打孔，并通过以冷却水而进行冷却，是生产中最常用 的一种形式。其结构如下图：(5) 冷却系统的计算由塑料成型工艺及模具设计查阅可得，ABS的单位质量成型时放岀的热量为300KJ、400KJ水g。放出热量为 60*l05/1000*350KJ二22.05KJ其中，1/S的热量被凹模带走，2怙由型芯带去。8. 主要零部件的设计计算(1)成型零件的成型尺寸计算查阅相关资料：ABS的收缩率为

23、0.3% 08% 取其平均收缩率为S=03%+0.8%炉055% =0.0055 根据塑件尺寸公差的要求，模具的制造公差取S/ 3O型腔的径向尺寸(以46.5mm为例进行计算)为Lm Ls (1 S) x = (1 + 0.0055) *46.5-0.75*0.57= 46.33同样的方法，可计算出成型零件的全部工作尺寸，如下表:尺寸类型塑件的尺寸讣算公式型腔和型芯的工作尺寸径向尺寸型腔的径向尺寸4b. SLm Ls (1 S) x 0+ 0.1916. SS0型芯的径向 尺寸44.20dM1 S d中44.5 -0.04450dM 1 S d中45.35 -0.04向尺 寸型腔的轴向尺寸TS

24、H m(1 S) H s x 017.81 + 屮2H M(1 S) H s X 0+ U.Ub1.73 o型芯的轴向尺寸16.850H m1 S H s x 17.23 -o.i320H m1 S H s x 2.15 -0.06课程设计总结1. 塑料注塑模具有哪些设计步骤，通过课程设计在哪方面有了提高?1）了解塑件的技术要求2）根据塑件形状、尺寸、估算塑件体积和质量3）分析塑件确定成型方案4）初步绘制方案草图5）设计计算6）绘制模具设计总装图7）绘制零件工作图8）经过全面审核后投产加工在这段时间，从白纸到完成模具总装图，零件图，设计说明书。学到很多原本学不到但不 是很懂的知识，了解了一些设计的原理和过程。在这次设计中，我总结了：要学会亲自去 尝试，不要害怕失败，失败也是一种经验。2. 通过课程设计你掌握了哪些方法和技巧？通过课程设计，我锻炼了：塑料制品的设计及成型工艺的选择；一般塑料制品成 型模具的设计能力；塑料制品的质量分析及工艺改进、塑料模具结构改进设计的能力；了解模具设计的常用商业软件以及同实际设计的结合。3. 分析自己的设计你认为有哪些优缺点，对于缺点如何改进？优点：1由于成型物料的熔