塑料模具设计塑料成型工艺及模具设计课程设计说明书

1、塑料模具设计塑料成型工艺及模具设计课程设计说明书院 系： 班 级： 专 业： 模 具 姓 名： 学 号： 指导教师： 评 分： 日 期： 摘要本次课程设计的主要任务是塑料注射模具的设计，通过此次设计，使我对轮辐式浇口单分型面模具的设计有了较深刻的认识；同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、侧抽机构、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。本文主要从实用型、简单型的角度出发进行注射模设计。此注射模在设计上满足其性能要求，适应工作条件、工作可靠，力求

2、其结构简单、尺寸紧凑、成本低、生产效率好和操作维修方便等。本文设计的是单分型面注射模，这是注射模中最常用的一种。此模具对生产效率、设备占用情况、模具的使用寿命提出了较高的要求，用于塑件表面质量较高的生产中。本设计从模具的初步设计包括：（1）明确设计任务，收集有关资料；（2）注射工艺分析及工艺方案制定；（3）确定模块尺寸（4）确定注射模类型及结构形式（5）注射工艺计算及设计等各个方面展开设计计算的，在满足设计要求的前提下，并且进行优化，使的各零件既满足载荷要求，又使得其尺寸最小，所占空间也大大减少，并且节约大量制造成本，在使用过程中也真正体现了实用性.。目录.前言4. 模具总体设计7第一章 制品

3、的分析7第二章.塑件的工艺性分析9第一节. 塑件的原材料分析:9第二节、 塑件的结构工艺性分析:10第三节 、塑件的尺寸精度分析:10第四节、 塑件表面质量分析11第五节.确定分型面11第三章成型设备选择与模塑工艺规程编制12第一节.计算塑件的体积：12第二节型腔的布局12第三季 注塑机的初步选择13第四节塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核.143.4.1.塑件在模具分型面上的投影面积分析.143.4.2. 锁模力校核15第四章浇注系统的设计16第一节浇注系统的组成16第二节浇注系统各部件设计164.2.1.主流道设计.164.2.2分流道设计.174.2.3浇口的形式17第五章 成型零件的

4、工作尺寸分析及计算19第一节型腔型芯的结构形式分析195.1.1 型腔结构形式、成型零件的结构设计195.1.2 型芯的结构形式19第二节 成型零件的作尺寸计算195.2.1型腔具体尺寸计算.205.2.2. 型腔壁厚和底板厚度计算205.2.3. 型芯具体尺寸计算.21第六章其它辅助构件的计算于选用23第一节固定板的选用236.1.1型腔固定板的选用236.1.2型芯固定板的选用23第二节导柱，导套、拉料杆等固定安装的选用23第三节脱模机构26第七章绘制模具图28设计小结30参考文献31.前言随着中国当前的经济形势的高速发展，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也蓬勃发展；

5、而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接：“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热

6、熔化后，在注塑机的螺杆或柱塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。在工业产品中，一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属结构件，加上利用工程塑料特有的性质，可以一次成型非常复杂的形状，并且还能设计成卡装结构，所带来的效果是明显的，因此，近年来工业产品塑料化的趋势不断上升。注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法，其中最主要之一的注塑模具已经很广泛的采用。它在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效率等方面水平的高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。注塑模具与其它机械行业想比，有以下三个特点：第一，

7、模具不能像其它机械那样可作为基本定型的商品随时都可以在机电市场上买到。模具制造不可能形成批量生产，即模具是单件生产的，其寿命越长，重复加工的可能性越小。因此，模具的制造成本较高。第二，因为注塑模具是为产品中的塑料制品而订制的，作为产品，除质量、价格等因素之外，很重要的一点就是需要尽快地投放市场，所以对于为塑料制品而特殊定订制的模具来说，其制造周期一定要短。第三，模具制造是一项技术性很强的工作，其加工过程集中了机械制造中先进技术的部分精华与钳工技术的手工技巧，因此要求模具工人具有较高的文化技术水平，特别是对企业来说要求培养“全能工人”，使其适应多工种的要求，这种技术工人对模具单件生产方式组织均衡

8、生产是非常重要的。综上所述，模具制造 存在成本高，要求制造周期短，技术性强等特点，目前，随着科学技术的不断发展和计算机的应用，这些问题得到了很大的改善。注塑模具的特点：a)塑料的加热、塑化是在高温料筒内进行，而不是在模具内进行，因而模具不设加料腔，而设浇注系统，熔体通过浇注系统充满型腔。浇注系统对注塑模来说至关重要。b)塑料熔体进入型腔之前，模具已经闭合。在注塑过程中需根据塑料特性，在模具中设加热或冷却系统。c)注塑模生产适应性强，既可注塑小型制品，也可注塑大型制品；既可注塑简单制品，也可注塑复杂制品，生产率高，容易实现自动化。d)注塑模一般是机动的，结构一般较复杂，因而制造周期较长，成本较高

9、。注塑模具的应用在当今的时代会越来越广的，它的特点使得它的用处越来越宽，涉及的范围也大了。模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，我国目前仍以手工研磨抛光为主(约占整个模具周期的l/3)，不仅效率低，且工人劳动强度大，质量不稳定，制约了我国模具加工向更高层次发展。因此，研究抛光自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已研制了数控研磨机，可实现三维曲面模具的自动化研磨抛光。国外在模具生产中，计算机辅助设计与辅助制造(cad/cam)技术已得到十分成功的应用。三维造型和型腔的数控加工都是由计算机辅助软件完成的，它大幅度的缩短

10、了模具的生产周期，提高工作效率。德、美、日、法、意等工业发达国家在模具设计制造领域仍处于国际领先水平，他们的一些先进的模具方面的技术被许多发展中国家，甚至是其它发达国家学习采用。亚洲以日本和韩国模具技术水平最高，其它国家与之还有较大的差距，不过他们也正在以惊人的速度发展着，国家之间的交流会使之发展更快。本课题是关于塑料头螺丝手柄的注塑模具设计。要求运用所学知识,能很好的对注塑模具进行设计.达到熟练的掌握注塑模具的设计知识,并能对注塑模具设计有更高层次的认识的目的。该课题的设计要求通过基于现代cad技术的注塑模设计,在设计过程中掌握模具设计的一般规律,对于运用现代cad技术进行模具设计进行研究和

11、应用,完成塑料头螺丝手柄注塑模具设计. 所设计塑料头螺丝手柄模具要能满足模具工作状态的质量要求,使用时安全可靠,便于维修,在注塑成型时要有较短的成型周期,成型后有较长的使用寿命,具有合理的模具制造工艺性.选择注塑模型腔进行加工分析,用数控加工进行编程加工。本课题要解决的主要问题是塑料头螺丝手柄注塑模具工艺方案的拟定和塑料头螺丝手柄注塑模具的设计。注塑模具设计总体思路如图1-1所示设计前的准备确定成形工艺选择成形设备拟定总体结构草图设计计算、绘制总图及零件图1.准备设计所需的技术资料2.了解塑件的结构特点1.了解塑料的成形性能，计算塑件的重量和体积2.选择成形设备、了解设备的性能、规格、特点1.

12、确定模具结构形式2.确定模具的主要结构3.绘制模具结构草图1.成形零件的设计及尺寸计算2.结构件的设计及尺寸确定3.结构件的强度、模具安装尺寸的校核4.绘制总图及零件图 图1-1模具设计思路图本课题要达到的预期效果：a.外观及尺寸均符合要求，未出现溢边、缩坑等缺陷；b.结构合理；c.镶拼简单，加工简便；d.顶出动作平稳、可靠。. 模具总体设计第一章 制品的分析设计模具时，首先确定合适的注塑机，并了解它的技术规范要求：注塑机的最大注塑量、最大注塑压力、最大锁模力、最大成型面积、模具最大厚度和最小厚度、最大开模行程、模板安装模具的螺钉孔的位置和尺寸、注塑机喷嘴孔直径和喷嘴球头半径值。再根据现有注塑

13、机的规格、所要求的塑件的质量、塑件成本及交货期等，确定型腔数目。浇注系统分为主流道、分流道、浇口、冷料穴等。由于主流道与高温高压的熔融塑料接触所以外面要加个浇口套。分浇道的形状尺寸主要取决于塑件的体积、壁厚、形状以及所加工塑料的种类、注射速率、分浇道长度等。主流道与分流道采用圆角过渡，这样可以减小料流转向过渡时的阻力。分流道的布置要均匀处理，确保熔融塑料由主流道到各分流道的距离相等。分流道表面不必很光，可以使熔融塑料的冷却皮层固定，有利于保温。分流道与浇口采用圆弧过渡，有利于熔料的流动及填充。浇口是连接分流道和型腔的桥梁，它具有两个功能：第一，对塑料熔体流入型腔其控制作用；第二，当注塑压力撤销

14、后，浇口固化，封锁型腔，使型腔中尚未冷却固化的塑件不会倒流。根据制品的特点初采用多点进料点浇口浇注系统。型腔分型面和形状的确定：注塑模有一个分型面和多个分型面的模具，分型面的位置有垂直于开模方向、平行于开模方向以及倾斜于开模方向几种，分型面的形状有平面和曲面等。根据制品的形状采用单分型面分型。 排气系统的设计：本模具采用间隙排气，利用分型面的配合间隙自然排气。推出机构的设计：推动的动力来源有手动推出、机动推出和液压与气动推出机构。本设计可采用机动推出，合模时复位杆首先与定模边的分型面接触，而将推板和所有的推杆一道推回原位。本模具设计采用塑件留在动模，要保证塑件不应推出变形或损坏，还要保证塑件的

15、良好外观和结构可靠。塑件为普通塑料芯腔，材料为abs。abs的热变形温度为93118，制品经退火处理后还可提高10左右。abs在-40时仍能表现出一定的韧性，可在-40100的温度范围内使用。该制品是abs（苯烯腈-丁二烯-苯乙烯）据参考文献3p20可知，abs的密度10301070 ，给定收缩率0.5%， 模具温度5080，a注射压力60100mpa，最大不溢料间隙0.04mm，塑件的尺寸精度为7级。塑件图如下：第二章.塑件的工艺性分析 塑件的工艺性分析包括:塑件的原材料分析、塑件的尺寸精度分析、塑件表面质量和塑件的工艺性分析,其具体分析如下第一节. 塑件的原材料分析:塑件的注射成型工艺参数

16、：工艺参数内容工艺参数内容预热和干燥温度8090成型时间/s注射时间05时间0.5h保压时间1560料筒温度/后段140160冷却时间1560中段总周期40140前段170200螺杆转速/（r/min）3060喷嘴温度/150170后处理方法室温空冷模具温度/3040温度/注射压力/mpa60100时间/h12塑料品种 结构特点 使用温度 化学稳定性 性能特点 成型特点 丙烯腈、丁二烯、苯乙烯(abs),属于热塑性塑料 非结晶态树脂,不透明 小于85-110,脆化温度未-18 有较良好的耐化学试剂性,不耐浓的氧化性酸及醛、酮、酯、氧化烃等 不透明,具有良好的综合物理力学性能,耐热、耐腐、耐磨及

17、良好的抗蠕变性,介电性能好,吸水性较强 熔融温度高(超过250时才出现分解),熔体粘度不太高,流动性中等(溢边值为0.04mm),与流动性和压力有关,对压力更敏感,冷却速度较快,成型收缩小 结论: 熔融温度较高,熔体黏度中等,一般采用螺杆注射机成型,模具温度可控制在60-80 吸湿性强,含水量应小于0.3,必须充分干燥 易发生熔接熔接痕,应注意选择进料口位置形式,顶出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色痕迹”(但在热水中加热可消失),脱模斜度应取2以上 第二节、 塑件的结构工艺性分析: 从图纸上分析,该塑件的外形为回转体,壁厚均匀,都为2mm,且符合最小壁厚要求. 塑件型腔较小,塑件底部有六个

18、尺寸等一的孔直径为6符合最小孔径要求。第三节 、塑件的尺寸精度分析:该塑件的未注公差按mt7级公差要求,其余公差要求按制件的制件图所示公差要求 塑件的外形尺寸: 长70宽50周边倒圆角r5壁厚为2的方形孔尺寸: 塑件底部为6个6的通孔第四节、 塑件表面质量分析该塑件为普通塑料制件,对其表面质量没有什么高的要求,粗糙度未给定 ,塑件内部也不需要较高的表面粗糙度要求,所以内外表面的粗糙度都无需过分考虑。第五节.确定分型面该塑件可采用注射成型加工,且加工性能较好,无需抽芯，一次开模就可完成。塑件封口底部有倒圆角不适合选取分型面，所以选取开口出边缘为分型面。第三章成型设备选择与模塑工艺规程编制 第一节

19、.计算塑件的体积：单个塑件体积：v=507030-466628-3.14326=105000-85008-339.12=19652.88mm=19.65220初步确定为一模四腔，所以塑件总体积为204=80第二节型腔的布局由于型腔的布置与浇注系统布置密切相关,因而型腔的排布在多型腔模具设计中应加以综合考虑。型腔的排布应使每个型腔浇口处有足够压力,以保证塑料熔体同时均匀地充满型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定,这就要求型腔与主浇道之间的距离尽可能最短,同时采用平衡的浇道和合理的浇口尺寸以及均匀的冷却等。合理的排布可以避免塑件尺寸的差异、应力形成和脱模困难等问题。本设计是一模四腔，为合理的设计浇

20、注系统和容易脱模，根据查阅塑料膜成型工艺与模具设计p127可知abs分流道直径为4.79.5所以型腔的排布草图如下：第三季 注塑机的初步选择注塑模具是与注塑机配套使用，因此设计时注塑机的选择尤为重要。从模具设计的角度出发，应了解的注射机的技术要求有：注射机的类型、最大注射量、最大注射压力、锁模力、最大注射面积、模具的最大和最小闭合厚度、最大开模行程以及模具在注射机上安装时所需的定位孔的大小、螺钉孔的位置等等选用注射机时，通常是以某塑件（或模具）实际需要的注射量和注射压力初选某一公称注射量的注射机型号，然后依次对该机型的公称锁模力、模板行程以及模具安装部分的尺寸一一进行校核。为了保证正常的注射成

21、型，模具每次需要的实际注射量应该小于某注射机的公称注射量。塑件成型所需的注射总量应小于所选注塑机的注射容量.注射容量以容积()表示时,塑件体积(包括浇注系统)应小于注塑机的注塑容量,其关系是:v v v 80/0.8=100经初步计算分流道和浇口套体积约为2所以注射机总注射量应大于102为了保证注射成型，注射机的注射量要大于塑件所需量。查阅塑料模设计手册的国产注射机技术规范及特性，可以选择xs-zy-125注射机xs-zy-125 型注射机的主要参数如下表所示:型号xs-zy-125注射方式螺杆式螺杆直径（mm）42注射容量（cm3）125注射压力（/mpa）120锁模力 （kn）900最大成

22、型面积（cm2）320模具厚度（mm）200300模板行程（mm）300喷嘴球半径（mm）12喷嘴孔直径（mm）4喷嘴伸出量（mm）20动、定模固定板尺寸/mm428458外形尺寸（m * m * m）3.34*0.75*1.55第四节塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核.3.4.1.塑件在模具分型面上的投影面积分析.直射成型时，塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数值越大需要的锁模力也就越大。如果这一数值超过注射机允许使用的最大成型面积，则成型过程中将会出现涨模溢料现象。因此，设计注射模是必须满足下面关系：na+aa单个塑件在开模方向的最大投影面积：a=5070-3.146

23、6=3500-113.04=3386.96=33.8696分流道在开模方向的投影面积约为：a=5140=700=7满足条件na+aa3.4.2. 锁模力校核锁模力又称合模力，是指注射机的合模装置对模具所施加的最大夹紧力。当熔体充满型腔时，注射压力在型腔内所产生的作用力总是力图使模具沿分型面胀开，为此，注射机的锁模力必须大于型腔内熔体压力与塑料制品及浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积.（na+a）p=2,按强度计算s强=19mm二，型腔地板厚度计算：1，刚度条件计算t刚=2,按强度计算：t强=综上所述可确定型腔厚度具体尺寸：型腔侧壁厚度为20 型腔地板厚度20 5.2.3. 型芯具体尺寸计算

24、.根据塑件图要求尺寸精度要求，所要保证的尺寸是塑件厚度和外形尺寸，根据给定尺寸，利用尺寸关系可算出塑件内壁尺寸：塑件长内壁尺寸：l=704=66 =2.56塑件短内壁尺寸：l=504=46 =2.08塑件腔深：h=302=28 =1.78由尺寸链关系算出塑件尺寸,又因为塑件内尺寸精度较低，所以可忽略不记，则x=0.5塑件尺寸可算出型芯尺寸：型芯长边尺寸： l=(1+s)lsx =(1+0.5%)660.52.56 =67.61型芯长边尺寸： l=(1+s)lsx=(1+0.5%)460.52.08 =47.27型芯凸圆尺寸：d=(1+s)dx=(1+0.5%)60.750.58=6.92型芯高

25、度尺寸：h=(1+s)hx=(1+0.5%)280.51.78=29.03第六章其它辅助构件的计算于选用固定板，导柱，导套，拉料杆等固定安装第一节固定板的选用6.1.1型腔固定板的选用由上确定型腔可知外形型腔尺寸为21017050据经验可知固定板周边比型腔大3040查表选型腔固定板为：280250506.1.2型芯固定板的选用型芯与固定板的连接方法有三种：a 台阶孔固定法，适用于中小型凸模的安装固定。 b 汽孔固定法，适用于中型凸模的安装固定。 c 平面固定法，适用于大型凸模型腔固定板的确定从而去定了型芯固定板的大小，所以型芯固定板的尺寸为：28025027第二节导柱，导套、拉料杆等固定安装的

26、选用1.导柱：由导柱导套或导向孔结构组成。 要求导柱比凸模高出6-8cm。 导柱端问好成锥形或半球形。 导柱表面具有较好的耐磨性，芯部坚韧而不易折断。 与模板装配 过渡配合。 导柱与模板的连接方式。2.导套：导套前端侧角尺。 导套硬度比导柱低。 导套与模板配合面的粗糙度。 导套与模板的连接固定方式。 3.垫板： 作用：防止型芯，导柱，拉料杆等从固定板上脱出，并承受压力。 要求：具有较高的平引度和硬度。 4.支承件： 模脚之类零件） 作用：构成顶出机构的运动空间，调节模具总厚度，安装固定的作用。由此按经验参考标准模架相关资料估计出各板尺寸:垫板: 6025080支承板: 28025030推杆固定

27、板：14025020推板：14025020动模座板: 28032035定模座板: 28032025 由上数据可绘制型芯、型腔零件图如下：第三节脱模机构 使塑件从模具上脱出来的机构称脱模机构或称顶出机构脱模机构的动作方向与模具的开模方向是一致的。 要求脱模时塑件不变形，不损坏，顶件位置位于制件不明显处。 脱模力的计算 1.（脱模）塑件在模具中冷却定型时，由于体积收缩，产生包紧力。 2.不带通孔壳体类塑件，脱模时要克服大气压力 。 3.机构本身运动的磨擦阻力。 4.塑件与模具之间的粘附力。 初始脱模力，开始脱模进的瞬间防要克服的阻力。 相继脱模力，后面防需的脱模力，比初始脱模力小，防止计算脱模力时

28、，一般计算初始脱模力。 a 脱模力与塑件壁厚，型芯长度，垂直于脱模方向塑件的投影面积有关，各项值越大，则脱模力越大。 b 塑件收缩率，弹性模量e越大，脱模力越大。 c 塑件与芯子磨擦力俞大，则脱模阻力俞大。 d 排除大气压力和塑件对型芯的粘附等因素，则型芯斜角大到，塑件则自动脱落。 二 脱模机构的形式 顶杆脱模机构 一般用于脱模力小的腔类塑件： 1.顶杆的导向配合部分较短。 2.筋部由于局部脱模力大，需加筋位。 3.顶出盘式的顶出。 4. 顶杆材料：45钢，t8或t10钢，hrc 50以上。 5.与顶杆孔的配合 间隙配合。 6.顶杆的固定形式。 7.顶杆的结构形式。本模具采用推杆推出，推杆选用

29、d=6标准推杆推出距离d=28+7=35mm结合模具技术要求确定推杆位置.由上数据绘制出型芯零件图如下：第七章绘制模具图 要求按照国家制图标准绘制，但是也要求结合本厂标准和国家未规定的工厂习惯画法。 在画模具总装图之前，应绘制工序图，并要符合制件图和工艺资料的要求。由下道工序保证的尺寸，应在图上标写注明工艺尺寸字样。如果成型后除了修理毛刺之外，再不进行其他机械加工，那么工序图就与制件图完全相同。 在工序图下面最好标出制件编号、名称、材料、材料收缩率、绘图比例等。通常就把工序图画在模具总装图上。 绘制总装结构图 绘制总装图尽量采用1：1的比例，先由型腔开始绘制，主视图与其它视图同时画出。 五、模

30、具总装图应包括以下内容： 模具成型部分结构 2. 浇注系统、排气系统的结构形式。 3. 分型面及分模取件方式。 4. 外形结构及所有连接件，定位、导向件的位置。 5. 标注型腔高度尺寸（不强求，根据需要）及模具总体尺寸。 6. 辅助工具（取件卸模工具，校正工具等）。 7. 按顺序将全部零件序号编出，并且填写明细表。 8. 标注技术要求和使用说明。装配图如下：设计小结塑料工业是当今世界上最快的工业门类之一，对于我国而言，它在整个国民经济的各个部门中发挥了越来越大的作用。我们大学生对于塑料工业的认识还是很肤浅的，但是通过这次塑料模具课程设计，让我们更多的了解有关塑料模具设计的基本知识，更进一步掌握了一些关于塑料模具设计的步骤和方法，对塑料