塑料模具设计项目1端盖

1、2021-11-21塑料模具设计与制造主讲：王桂林 22021-11-2成绩评定：n课堂表现 10（出勤、纪律、发言）n课堂作业 10n模具装拆 20n大作业一 20n大作业二 20n大作业三 2032021-11-2写在课前：n大学学习强调自学，自己主动学习，自己安排学习；n本课学习讲练结合，课内专心听讲，课外认真练习；n学贵知疑。42021-11-2本课内容导入：nwhy to learn？nwhat to learn？nhow to learn？52021-11-262021-11-272021-11-2塑料模具设计中的哲学指导：n命运论 命-产品先天因素 运-模具设计因素n风水论 风-

2、排气问题 水-冷却问题n未卜先知的有限元分析cae82021-11-2塑料模具设计中的哲学指导：n阴阳五行 模具是一个系统的协调的工程。金-型腔木-塑料水-冷却火-温度土-模架92021-11-2参考书：n塑料模具设计与制造齐卫东 主编n塑料模具设计陈志刚 主编n模具设计与制造简明手册（第二版）冯炳尧等 编著n塑料模设计手册（第2版）编写组 编著 (.)102021-11-2112021-11-2122021-11-2项目1 端盖端盖注射模具设计与制造(单分型面)132021-11-2项目2 糖盒糖盒注射模具设计与制造(双分型面)142021-11-2项目3 茶杯茶杯注射模具设计与制造(侧向分

3、型抽芯)152021-11-2项目4 瓶底瓶底注射模具设计与制造(热流道)162021-11-2项目5 手机上壳手机上壳注射模具设计与制造(中等复杂)172021-11-2注射模具设计步骤n1.塑件的工艺性n2.注射机的选择n3.模具结构设计n4.注射机的校核n5.装配图零件图182021-11-21.塑件的工艺性（1）塑料：品种、颜色、基本特性、成形特点；（2）塑件：尺寸精度、表面质量、结构工艺性（几何形状、脱模斜度、壁厚、圆角、孔、加强筋、支承面、齿轮、螺纹、嵌件、文字、符号及表面装饰等）。 判断注射成形工艺的可行性、经济性。192021-11-22.注射机的选择（1）计算塑件的体积、质量

4、（2）确定模具型腔数量u小批量（或大件）：模具结构尽量简单，一模一腔；u大批量（或小件）：在保证塑件质量的前提下，尽量采用一模多腔。（3）选择注射机u没有指定注射机 公式计算u指定注射机 直接选用，计算模具最大型腔数量 202021-11-22.注射机的选择明确注射机的规格参数： 最大注射量、注射压力、开模行程、模板尺寸、锁模力、模具厚度（最大、最小）、拉杆空间、喷嘴尺寸、定位孔直径、顶出形式（4）制定注射成形工艺参数 查表确定212021-11-23.模具结构设计（1）选择分型面列出几种可能的分型面方案，分析比较，选择合理的分型面。（2）确定型腔布局确定塑件在模具中的方位以及各型腔的位置关系

5、，符合居中、对称原则。222021-11-23.模具结构设计（3）确定模具总体结构类型a.单分型面注射模b.双分型面注射模c.侧向分型抽芯注射模d.热流道注射模e.自动卸螺纹注射模f.带有活动型芯注射模g.定模设置推出机构注射模232021-11-23.模具结构设计（4）成型零部件设计a.结构设计 整体式，组合式b.工作尺寸计算对于标注公差的型芯、型腔尺寸按相应公式进行尺寸计算，其余则按简化公式计算。c.型腔侧壁和底板厚度计算查表计算，公式计算（5）选择标准模架根据型腔布置，计算模板外形尺寸，选择标准模架。242021-11-23.模具结构设计（6）浇注系统a.主流道 b.分流道 c.浇口 d

6、.冷料穴（7）推出机构a.简单 推杆、推管、推板b.二级c.双向d.点浇口自动脱模e.带螺纹塑件252021-11-23.模具结构设计（8）侧向分型抽芯机构斜导柱式，斜滑块式等 （9）温度调节系统冷却，加热（10）排气系统配合间隙，排气槽 262021-11-24.注射机的校核（1）最大注射量（2）注射压力（3）锁模力（4）安装部分尺寸（喷嘴、定位圈、模具外形、模具厚度、螺孔位置）（5）开模行程（6）推出机构（中心顶杆、两侧顶杆）272021-11-25.装配图零件图（1）装配图尽可能按1:1比例绘制，视图表达清晰合理（剖视动模方向视图），明细表、技术要求或使用说明书写完整，标注模具外形尺寸（

7、合模状态）、重要的装配尺寸。（2）零件图绘制成型零件和需要加工的结构零件的零件图，符合机械制图国家标准，视图表达合理、完整。282021-11-2项目1 端盖注射模具设计与制造(单分型面)n任务任务1-1:接受任务书l成型塑件任务书成型塑件任务书通常由塑件设计者提出，内容如下：（1）经过审签的正规塑件图纸，并注明塑料的牌号、透明度等。（2）塑件说明书或技术要求。（3）生产批量。（4）塑件样品（当生产配件时）292021-11-2图1 成型塑件任务书技术要求1、材料：abs2、产量：10万件3、未注公差尺寸按gb/t14486-1993中mt5。4、要求塑件表面不得有气孔、熔接痕、飞边等缺陷。3

8、02021-11-2l模具设计任务书模具设计任务书如下。图2 模具设计任务书312021-11-2n1.塑件的工艺性l（1）塑料品种：abs 颜色：白色基本特性：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。 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322021-11-2 现象。abs工程塑料具有优良的综

9、合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，成型加工和机械加工较好。 abs树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。 abs工程塑料的缺点：热变形温度较低，可燃，耐候性较差。成形特点：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80-90度、3小时。2、宜取高料温、高模温，但料温过高易分解(分解温度为270度)。对精度较高的塑件，模温宜取50 332021-11-2 60度，对高光泽、耐热塑件，模温宜6080度。 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

10、，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37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。 相关知识链接相关知识链接 342021-11-2l（2）塑件尺寸精度：此塑件有5个尺寸标注公差，分别是9.5+0.16、81+0.52、11-0.18 、84-0.52 、87-0.38 ，按标准gb/t14486-1993中9.5+0.16、81+0.52、11-0.18 、84-0.52为mt3级精度，属于一般精度； 87-0.38为mt2级精度，属于高精度，在模具设计和制造过程中应保证此尺寸精度要求；其余尺寸未注公差，按mt

11、5级精度。表面质量：塑件表面不得有气孔、熔接痕、飞边等缺陷，表面粗糙度可取ra1.6。结构工艺性：此塑件为回转体壳类零件，腔体深9.5mm。壁厚均匀1.5mm，大于最小壁厚要求。总体尺寸8711，属于小型塑件。侧壁无斜度，352021-11-2 由于高度较小，可以顺利脱模。塑件顶面内圆角 r1.5，外圆角r3，可以提高模具强度、改善熔体的流动情况和便于脱模。 通过以上分析可知，此塑件可采用注射成形生产。又因产量为100,000件，属于大批量生产，采用注射成形具有较高的经济效益。相关知识链接相关知识链接 362021-11-2n2.注射机的选择l（1）计算塑件的体积、质量 经ug软件测得塑件的体

12、积v=9cm3，abs的密度为1.021.05g/cm3 ，则质量m=91.05=9.45g。l（2）确定模具型腔数量 塑件的生产批量为100,000件，属于大批量生产，且塑件精度要求不高，因此，应采用一模多腔，为使模具尺寸紧凑，确定型腔数目为一模两腔。相关知识链接相关知识链接 372021-11-2 （3）选择注射机 根据公式 vmax(nvs+vj)/k 式中 vmax注射机的最大注射量（cm3） n型腔数量 vs塑件体积（cm3） vj浇注系统凝料体积（cm3） k注射机最大注射量利用系数，一般取k=0.8已知n=2，vs=9cm3 ，估计vj=5cm3则 vmax（29+5）/0.8

13、=28.8cm3查教材中表2-8，初步选择注射机xs-zy-125。382021-11-2明确注射机的规格参数： 最大注射量 125cm3 注射压力 120mpa 最大开模行程 300mm 模板尺寸 428mm458mm 锁模力 900kn 模具厚度 最大300mm、最小200mm 拉杆空间 260mm290mm 喷嘴尺寸 圆弧半径r12mm、孔直径4mm 定位孔直径 100mm 顶出形式 两侧顶出，孔径22mm，孔距230mm相关知识链接相关知识链接 392021-11-2l（4）制定注射成形工艺参数查表1-3，abs的注射成形工艺参数如下：温度（） 喷嘴温度 180190 料筒温度 前段2

14、00210，中段210230，后段180200 模具温度 5070压力（mpa） 注射压力 7090 保压压力 5070402021-11-2时间（s） 注射时间 35 保压时间 1530 冷却时间 1530 成形周期 4070相关知识链接相关知识链接 412021-11-2n3.模具结构设计l（1）分型面的选择首先确定模具的开模方向为塑件的轴线方向，根据分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处原则，则此塑件的分型面选在盒盖的下底面处，如图1所示。相关知识链接相关知识链接 图3 分型面422021-11-2l（2）型腔布局由于采用一模两腔模具结构，型腔间隔15mm布置。l（3）确定模具总体结构类型由

15、于塑件结构比较简单，且表面没有特殊要求，考虑到模具结构简单，优先采用两板模结构，即总体结构类型为单分型面注射模。相关知识链接相关知识链接 图4 型腔布局432021-11-2l（4）成型零件设计a.结构设计 型腔和型芯的结构有两种基本形式，即整体式与组合式。考虑到塑件大批量生产，则应选用优质模具钢，为节省贵重钢材，型腔和型芯都宜于采用组合式结构，此外，组合式结构还可减少热处理变形、利于排气、便于模具的维修。型芯结构简单，选择通孔台肩式，其为最常用的方法。其结构形式见图5。型腔尺寸较小、结构简单，适于采用整体嵌入式，为装拆方便，选通孔台肩式。其结构形式见图6。相关知识链接相关知识链接 44202

16、1-11-2图5 型芯结构形式图6 型腔结构形式452021-11-2b.工作尺寸计算对于标注公差的型芯、型腔尺寸按相应公式进行尺寸计算，其余则按简化公式计算。查表可知abs的收缩率smin=0.3%，smax =0.8%，则其平均收缩率 scp=(smin+smax)/2 =(0.3%+0.8%) /2 =0.55%81+0.52型芯径向尺寸 lm=(lslsscp3/4)z =(81810.55%+0.523/4)(0.52/4) =81.840.13 462021-11-29.5+0.16型芯高度尺寸 hm=(hs+hsscp+2/3)z =(9.5+9.50.55%+2/30.16)(

17、0.16/4) =9.660.0484-0.52型腔径向尺寸 hm=(hs+hsscp3/4) +z =(84+840.55%3/40.52)+(0.52/4) =84.07+0.1387-0.38型腔径向尺寸 hm=(hs+hsscp3/4)+z =(87+870.55%3/40.38)+(0.38/4) =87.19+0.09472021-11-211-0.18型腔深度尺寸 hm=(hs+hsscp2/3) +z =(11+110.55%2/30.18) +(0.18/4) =10.94 +0.041.5、3尺寸未注公差，按简化公式lm=(lslsscp)计算，制造公差取it7级。型芯圆角

18、r1.5 lm=(lslsscp)z =(1.5+1.50.55%)0.01 =1.510.01型腔圆角r3 lm=(lslsscp)+z =(3+30.55%)+0.01 =3.02+0.01 482021-11-2型腔深度1.5lm=(lslsscp)+z =(1.5+1.50.55%)+0.01 =1.51+0.01 相关知识链接相关知识链接 492021-11-2c.型腔侧壁和底板厚度计算此模具采用组合式矩形型腔，查表3-21，已知矩形型腔内壁短边87mm，则型腔壁厚s1=1314 mm，模套壁厚s2=4045mm。查表3-44，l/b=87/87=1.0 则a=0.3078 ，已知p

19、=40mpa， b=87mm，=300mpa，带入公式t (ap/ )0.5 b = (0.307840/300)0.587 =18mm相关知识链接相关知识链接 502021-11-2l（5）选择标准模架此设计中模架标准采用gb/t12556.1-1990塑料注射模中小型模架。 1）确定模架组合形式采用推板推出机构，定模和动模均由两块模板组成，则应选择a4型。 2）计算型腔模板周界长度l=40148715871440=297宽度n=4014871440=195512021-11-2图7 型腔模板周界522021-11-2 3）选取标准的型腔模板周界尺寸首先确定模架宽度，n=195最接近于标准尺

20、寸200，则选200l；然后从l系列标准尺寸中选择接近于l= 297的315。最终确定的模架规格为200315。 4）确定模板厚度a板 定模板，用来嵌入型腔镶块，因型腔镶块采用通孔台肩式，则a板厚度等于型腔镶块厚度，型腔镶块厚度=型腔深度+底板厚度=1118=29，选取标准中a板厚度ha=40mm。b板 动模板，用来固定型芯，采用通孔台肩式，b板厚度=（0.51）型芯高度，型芯高度9.5mm，则b板厚度hb在4.759.5之间，标准化取hb=20mm。532021-11-2c板 垫块，形成推出机构的移动空间，其厚度=推杆垫板厚度推杆固定板厚度塑件推出距离，保证把塑件完全推离型芯。此模架推杆垫板

21、厚度=20mm，推杆固定板厚度=16 mm，塑件推出距离=型芯高度+（510）=9.5+5=14.5mm，则c板厚度=201614.5=50.5，选标准hc=50mm。 5）选定模架模架标记：a4-200315-22-z2 gb/t12556.1-1990如图8所示。542021-11-2 图8 标准模架552021-11-26）检验模架与注射机的关系模具外形尺寸315250拉杆空间260290，适合。最大模具厚度300 模具厚度212 最小模具厚度200 ，合理。开模行程=9.51110=30.5 最大开合模行程300，合理。 相关知识链接相关知识链接 562021-11-2l（6）浇注系统

22、型腔布局为一模两腔，塑件结构简单，因此，采用简单而常用的浇口形式侧浇口。浇注系统组成为主流道、分流道、浇口。主流道圆锥形，锥角a=3，表面粗糙度ra0.63um。主流道进口端直径d1=4.5mm，长度l由装配决定，完整尺寸见附录浇口套零件图。设计成浇口套形式，节约优质钢材，便于拆卸和更换。如图9所示。相关知识链接相关知识链接 图9 浇口套572021-11-2分流道选用常用的梯形截面分流道，长度取13mm，截面上底边长 = =1.5mm查表常用梯形截面分流道推荐尺寸，取b=4mm，h=3mm，下底边长a=3b/4=34/4=3mm42654. 0lmb41345. 92654. 0582021

23、-11-2浇口采用侧浇口，查表矩形侧浇口基本尺寸，已知材料为abs，塑件壁厚1.5mm，简单塑件，则浇口厚度h=（1.21.4）mm，取h=1.2mm。宽b=(310) h,取b=3h=31.2=3.6mm。长度l=(0.72)mm，取l=1mm。浇注系统详细结构见图10、图11。592021-11-2图10 浇注系统602021-11-2图11 浇注系统（局部放大）612021-11-2l（7）推出机构采用推板推出机构，其优点是作用面积大，推出力大，脱模力均匀，运动平稳，塑件上无推出痕迹。注意事项：1、导柱长度要足够，以保证推出塑件时推板留在模具上。2、推板与型芯的间隙为0.5mm，不会擦伤型芯，锥面配合，起到辅助定位作用，也可防止推板因偏心而溢料。3、由于塑件高度较小，型腔深度不是很大，且非软质塑料，不容易形成真空，因此不必设置引气装置。相关知识链接相关知识链接 622021-11-2l（8）温度调节系统注射模的温度对塑料熔体的充模流动、固化定形、生产效率以及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响，因此应设置冷却系统。由于此塑件为小型（9.45g）、薄壁（1.5mm）塑件，且成形工艺对模温要求不高，也可以采