塑料成型工艺及模具设计(课程设计任务书)

塑料成型工艺及模具设计

课程设计说明书

设计题目：___________________________

姓名：___________________________

班级：___________________________

学号：___________________________

设计时间：___________________________

指导老眦___________________________

目录

一、编制塑件成型工艺卡.............................................

二、塑件成型工艺分析与设计

1.塑件原材料特性..............................................

2.塑件原材料成型性能..........................................

3.塑件的结构和尺寸精度、表面质量分析.........................

4.塑件成型方法确定............................................

三、塑件成型模具设计

5.型腔的数量和布置............................................

6.选择注塑机型号及其参数...................................

7.确定分型面................................................

8.浇注系统选择和设计........................................

9.成型部件的设计计算........................................

10.侧向抽芯机构..............................................

11.排气系统设计..............................................

12.模架的确定和标准件选择（示意图）..........................

13.温度调整系统设计...........................................

14.推出机构（脱模）...........................................

15.导向机构...................................................

16.模具设计心得体会...........................................

17.参考文献...................................................

18.模具总装图和零件图.........................................

塑件成型工艺卡

塑件名称

材料牌号

单件重量

成型设备型号

每模件数

成型工艺参数

干燥设备名称

材料干

温度/℃

燥

时间/h

后段/℃

料筒中段2

温度前段/七

喷嘴/℃

成型过模具温度/(

程注射/s

时间保压/s

冷却is

注射/MPa

压力

保压/MPa

后处温度/(

理时间/min

编制日期审核日期

《塑料成型工艺及模具设计》课程设计指导书

《塑料成型工艺及模具设计》课程设计是《塑料成型工艺及模具设计》课程教学中

重要的实践性教学环节。旨在培育学生综合运用塑料模具设计与制造的专业学问，系统

地进行塑料模具设计与制造，从塑件成型工艺编制、塑料模设计、非标准模具零件的加

工工艺设计的全过程，为缩短上岗适应期奠定工程实践基础。

一、设计的目的和要求：

1、课程设计的目的；

（1）培育学生对具体设计任务的理解和分析实力；

（2）培育学生编制塑件成型工艺规程的实力；

（3）培育学生设计塑料模具的实力；

（4）培育学生编制加工工艺文件的实力；

（5）培育学生综合应用专业理论学问，分析问题、解决问题的实力和严

谨、科学的工作看法。

2、课程设计的要求：

（1）塑料成型工艺及模具设计课程设计题目为中等困难程度塑件；

（2）要求学生刚好了解模具技术发展方向，查阅有关资料，做好设计打

算工作，充分发挥自己的主观能动性和创建性；

（3）树立正确的设计思想，结合生产实际综合考虑经济性、好用性、牢

靠性、平安性以及先进性等方面的要求，肃穆仔细的进行模具设计;

（4）要求编制的塑料成型工艺规程符合生产实际；

（5）要求模具结构合理，凡涉及国家标准之处均应采纳国家标准，图面

整齐，图样及标准符合国家标准；

（6）要求编制的模具零件的加工工艺规程符合生产实际，工艺性好；

（7）要求正确制订模具装配工艺。

二、课程设计的留意事项：

1、课程设计前必需预先打算好资料，包括：手册、图册、绘图仪器、计算器、

图板（计算机）、图纸、说明书纸、档案袋等；

2、课程设计前对原始资料进行仔细地消化,在明确课程设计的要求后再进行工

作。原始资料包括：塑件零件图、生产纲领、原材料牌号与规格、现有成型

设备的型号与规格等：

3、画出模具结构草图经指导老师审核后方可绘制总装图和冬件图；

4、设计图纸和计算说明书呈交指导老师批阅后进行课程设计答辩。

三、课程设计的任务：

1、绘制注射模具总图A2一张

2、绘制非标准模具零件图A3两张

3、编制非标准模具零件加工工艺规程

4、编制塑件模塑工艺卡

5、编写设计说明书一份

四、课程设计的一般过程

《塑料成型工艺及模具设计》课程设计一般程序：

1、塑件成型工艺设计

（1）分析塑件所用塑料的品种及其性能

（2）分析塑件工艺性

（3）确定成型设备的型号与规格

（4）编制塑件模塑工艺卡

2、塑料模设计

（1）确定模具型腔数及排列方式

（2）确定分型面的位置

（3）选择浇注系统和排气系统

（4）确定成型零件的主要结构形式

（5）选择推出方式确定推出机构

（6）成型零件的设计与标准件的选用

（7）温度调整系统的设计

（8）绘制模具装配图和冬件图

3、塑料模具制造

（1）分析模具零部件结构

（2）分析加工难点，确定加工方法

（3）编制模具零件加工工艺过程

（4）编写设计计算说明书

（一）注射模塑工艺设计的基本内容：

1、了解塑件所用的塑料种类及其性能

通常用户已规定了塑料的品种，设计人员必需充分驾驭材料的种类及其成型特性：

（1）所用材料是热塑性还是热固性以及其他的一些相关性质

（2）所用塑料的成型工艺性能。（流淌性、收缩率、吸湿性、比容、热敏性、

腐蚀性等）

2、分析塑件的结构工艺性

用户供应塑件形态数据，有塑件图纸或塑件模型，依据这些数据应做以下分析：

（1）塑件的用途，运用和外观要求，各部位的尺寸和公差、精度和装配要求。

（2）依据塑件的几何形态（壁厚、孔、加强筋、嵌件、螺纹等）、尺寸精度、

表面粗糙度、分析是否满意成型工艺的要求。

（3）如发觉塑件某些部位结构工艺性差，可提出修改看法，在取得设计人员

的同意后方可修改。

（4）初步考虑成型工艺方案，分型面、浇口形式及模具结构。

3、确定成型设备的规格和型号

（1）依据塑件所用塑料的类型和重量、塑件的生产批量、成型面积大小，粗

选成型设备的型号和规格。由于模具用户厂拥有的注射机规格和性能不

完全相同，所以必需驾驭模具用户厂成型设备的以下内容：

①与模具安装有关的尺寸规格，其中有模具安装台面的尺寸、安装

螺纹孔的分布和规格、模具的最小闭合高度、开模距离、拉杆之

间的距离、推出装置的形式、模具的装夹方法和喷嘴规格等。

②附属装置，其中有取件装置、调温装置、液压或空气压力装置等。

（2）待模具结构的形式确定后，依据模具与设备的关系，进行必要的校核。

4、考虑生产实力和效率

通常用户对模具寿命提出要求，例如总的注射次数。设计人员依据用户要求，

可分别采纳长寿命模具或适用于小批量的简易模具。有的用户还对每一次注射成型

循环的时间提出要求，这时设计人员必需对一次性注射成型的循环过程进行具体分

析。

5、编制塑件的模塑工艺卡

模塑工艺卡应包括模塑成型工艺过程及相宜的工艺参数（温度、压力、时间）,

成型设备等。见上表

（二）塑料模具设计

1、塑料模具设计的基本内容

（1）进行模具设计与制造的可行性分析

依据塑件技术要求和塑料模塑成型工艺文件技术参数，进行模具设

计与制造可行性分析。

①保证达到塑件要求

为保证达到塑件形态、精度、表面质量等要求，对分型面的设

置方法、拼缝的位置，侧抽芯的措施，脱模斜度的数值，熔接痕的

位置、防止出现气孔和型芯偏斜的方法及型腔、型芯的加工方法等

进行分析。

②合理的确定型腔数

为了提高塑件生产的经济效益，在注射机容量能满意的前提下,

应计算出较合理的型腔数。随型腔的数量增多，每一只塑件的模具

费用有所降低。型腔数的确定一般与塑件的产量、成型周期、塑件

价格、塑件重量、成型设备、成型费用等因素有关。

③浇道和浇口设置

由于浇口对塑件的形态、尺寸转度、熔接痕位置、二次加工和

商品价格等有很大影响，因而必需首先对浇道和浇口对具体塑件的

成型关系进行分析。以往是凭借设计人员的阅历来确定浇道和浇口

系统。现在可以用注射模CAE的流淌分析软件对浇道和浇口系统进

行优化。这对保证模具胜利的进行设计有很大的作用。

（2）确定模具类型

在对模具设计进行初步分析后，即可确定模具的结构。通常模具结

构按以下方法分类，可以进行综合分析选择合理的结构类型。

①按浇注系统的形式分类的模具类型：两板式模具、三板

式模具、多板式模具、特殊结构模具（叠层式模具）

②按型腔结构分类的模具类型：干脆加工型腔（又可细分

为整体式结构、部分镶入结构和多腔结构），镶嵌型腔（又

可细分为镶嵌单只型腔、镶嵌多只型腔）。

③按驱动侧芯方式分类的模具类型：利用开模力驱动（可

分为斜导柱抽芯、齿轮机构抽芯等），利用顶出液压位抽

芯，利用电磁抽芯。

（3）确定模具主要结构

①型腔布置

依据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制

造难易、模具成本等确定型腔数量及其排布方式。

②确定分型面

分型面的位置要利于模具加工、排气、脱模及成型操作，保证

塑件表面质量等。

③确定浇注系统和排气系统

包括确定主流道、分流道及浇口的形态、位置、大小以及排气

方法、排气槽的位置、大小

④选择推出方式，确定侧凹处理方法，抽芯方式。

⑤确定冷却、加热的方式及加热、冷却沟槽的形态、位置、

加热元件的安放位置。

©依据模具材料、强度计算或者阅历数据，确定模具零件

厚度及外形尺寸，外形结构及全部连接定位、导向件位

置。

⑦确定主要成型零件、结构件的结构形式。

⑧计算成型零件工作尺寸。

在确定模具结构示意图时，应提出两种以上结构方案，进行分

析比较，选择最佳方案。

（4）模具材料及热处理的确定

①依据模具产品批量、困难程度、精度要求、工作条件及

制造方法，合理选择模具材料。

②依据模具零件的工作位置、受力状况确定零件的热处理

要求。

③依据所用塑件的特性、填料类型，确定表面处理要求。

（三）绘制模具装配图、非标准零件图

1、绘制模具装配图的要求

（1）①布置图面及选定比例

②遵守国家标准的机械制图规定。

可依据模具设计中习惯或特殊规定的绘制方法作图。

③

手工绘图比例最好采纳1：1比例。

2，

模具设计绘制依次

①

主视图：绘制总装图时先里后外，由上而下，即先绘制

②

产品零件图、凸模、凹模……

③俯视图：将模具沿注射方向打开，绘制动模俯视图。

剖视图：对主视图和俯视图的补充图。

（3）模具装配图的布置

（4）模具装配图的绘图要求

①用主视图或俯视图表示模具结构。主视图.卜.尽可能将模

具全部零件画出，可采纳全剖视图或阶梯剖视。

②俯视图可只绘出动模，或动模定模各半的视图。须要时

再绘制一侧视图以及其他视图和分视图。

（5）模具装配图上的塑件

①一般画在总图右上角，并注明材料名称,塑料牌号等。

②塑件图的比例一般与模具图上的一样，特殊状况可以缩小或放大。

塑件的方位应与模具图上的一样，若特殊状况下不一样，应用箭

头指出模塑成型方向。

（6）模具装配图的技术条件

技术条件包括：所选设备型号、模具闭合高度、防氧化处理、模具

编号、刻字、标记、油封、保管等要求，有关试模及检验方面的要求。

（7）模具装配图上应标注的尺寸

模具闭合尺寸、外形尺寸、特征尺寸（与成型设备协作的定位尺寸）、装

配尺寸（安装在成型设备上螺栓孔的中心距）、极限尺寸（活动零件移动

起止点

2、绘制模具零件图的要求

在生产中标准件不须要绘制零件图，非标准零件需绘制零件图。有些标

准件须要补加工的地方太多（如动、定模板），也要求画出，并标注加工部

位的公差。非标准模具零件图应标注全部尺寸、公差、表面粗糙度、材料及

热处理、技术要求等。

（1）正确完整的视图

（2）具备制造和检验零件的数据

零件图的尺寸是制造和检验零件的依据，故应慎重细致的标注。尺寸既要完

备乂要不重复。在标注尺、J前，应探讨零件的加工和检验工艺过程，正确选定尺

寸的基准面，做到设计、加工、检验的基准统一，以利加工和检验。零件图的方

位应尽量按其在装配图中的方位画出，不要随意旋转颠倒，以防画错。

（3）标注加工尺寸公差及表面粗糙度

全部的协作尺寸及精度要求较高的尺寸都应标注公差（包括形位公差），未

注尺寸公差按IT14制造。模具的成型零部件（如凹模、凸模）的工作部分尺寸

按计算结果标注。

模具零件在装配过程中的加工尺寸应标注在装配图上，如必需标注在零件图

上时，则应标在有关尺寸近旁注明出“配作”、”装配后加工”等字样，或在技术

要求中说明。

因装配须要留有肯定的装配余量时，可在零件图上标注出装配链补偿量及装

配后所需求的协作尺寸、公差和表面粗糙度等。

（4）技术要求

凡是图样或符号不便于表示，而在制造时又必需保证的条件和要求都应注明

在技术条件中。它的内容随不同的零件、不同的要求、不同的加工方法有所不同。

主要应注明：

①对材质的要求。如热处理方法、热处理表面所应达到的

硬度等。

②表面处理、表面涂层、表面修饰（如锐边倒钝、清砂）

等要求。

③未注倒角半径说明，个别部位的修饰加工要求。

④其他特殊要求。

3、模具制造的基本内容

（1）模具零件加工工艺规程的制定步骤

①在制定工艺规程前，应具体分析模具零件图、技术条件、

结构特点、及该零件在模具中的作用等。

②制定模具零件坯料的制造方法。

③初步拟定工艺路途，留意粗、精加工基准的选择，确定

热处理工序，划分加工阶段。拟定加工方案时，应拟定

几个可实施的方案进行比较，选择其中较为合理的方案。

在拟定工艺过程中，应正确选择加工设备、工具、夹具、

量具等。

④依据工艺路途确定各加工阶段的工序尺寸及公差，确定

半成品的尺寸。

⑤依据坯料的材料及硬度计算或查表确定切削用量。

（2）填写模具零件加工工艺规程卡

a）编写设计计算说明书

主要内容包括零件成型过程设计的各项计算、选用依据和技术经济

分析等。说明的内容及依次建议为：

1、封面

2、设计任务书及产品图（见附件）

3、书目（标题及页次）

4、序言

5、塑件工艺性分析

6、塑件成型工艺方案的拟订

7、设计计算

8、机床的选择

9、模具类型及结构形式的比较选择

1（）、模具零件的选用、设计以及必要的计算

11、模具设计与制造在技术上和经济上的分析

12、模具零件制造工艺的编制

13、参考资料

附件：

《塑料模塑工艺与塑料模设计》课程指导书

专业：班级：姓名：学号：

设计题目：

塑件图：

塑件技术要求：

1、材料：

2、生产批量：

3、未注公差：

设计内容：

1、编制模塑工艺规程

2、绘制注射模总装图

3、绘制非标准模具零件图

4、编写设计说明书

指导老师：

《塑料成型工艺及模具设计》课程指导书

设计实例

塑料成型工艺及模具设计实例通过一个典型的塑料制品，介绍了从塑料成型

工艺分析到确定模具的主要结构，最终绘制出模具的塑料注射模具设计全过程。

一、塑件的工艺分析

1.塑件的成型工艺分析

塑件如图1所示

产品名称：防护罩

图1塑件图

产品材料：ABS（抗冲）

产品数量：较大批量生产

塑件尺寸：如图所示

塑件重量：15克

塑料颜色：红色

塑件要求：塑件外侧表面光滑，下端外沿不允许有浇口痕迹。塑件允许最大脱

模斜度0.5°。

（1）塑件材料特性

ABS塑料（丙乙烯一丁二烯一苯乙烯共聚物）是在聚苯乙烯分子中导入

了丙烯靖、丁二烯等异种单体后成为的改性共聚物，也可称为改性聚苯乙烯,

具有比聚苯乙烯更好的运用和工艺性能。ABS是一种常用的具有良好的综合

力学性能的工程材料。ABS塑料为无定型料，一般不透亮。ABS无毒、无味、

成型塑件的表面有较好的光泽。ABS具有良好的机械强度，特殊是抗冲击强

度高。ABS还具有肯定的耐磨性，耐寒性、耐水性、耐油性、化学稳定性和

电性能。ABS的缺点是耐热性不高，并且耐气候性较差，在紫外线作用下易

变硬发脆。

（2）塑件材料成型性能

运用ABS注射成型塑料制品时，由于其熔体粘度较高，所需的注射成型

压力较高。因此塑件对型芯的包紧力较大，故塑件应采纳较大的脱模斜度。

另外熔体粘度较高，使ABS制品易产生熔接痕，所以模具设计时应留意削减

浇注系统对料流的阻力。ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理。在正常

的成型条件下，ABS制品的尺寸稳定性好。

2.塑料的成型工艺参数确定

查有关手册得到ABS（抗冲）塑料的成型工艺参数：

密度1.01〜1.04g/mm3

收缩率0.3%〜0.8%

预热温度80°C〜85°C,预热时间2〜3h

料筒温度后段150°C〜170°C,中段165°C〜：80°C,前段180°C〜200°C

喷嘴温度170°C〜180°C

模具温度50°C〜80°C

注射压力60〜lOOMPa

注射时间20〜90s,保压时间0〜5s,冷却时间20〜150s。

二、模具的基本结构及模架选择

1.模具的基本结构

（1）确定成型方法

塑料采纳注射成型法生产。为保证塑件表面质量，运用点浇口成型，因

此模具应为双分型面注射模（三板式注射模）。

（2）型腔布置

塑件形态较简洁，质量较小，生产批量较大。所以应用多腔注射模具。

考虑到塑件侧面有直径为10mm的圆孔，需侧向抽芯，所以模具采纳一模两

腔、平衡布置。这样模具尺寸较小，制造加工便利，生产效率高，塑件成本

较低。其布置如图2所示

图2型腔布置

（3）确定分型面

塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求，本实例中塑件的分型面有多

种选择，如图3所示。图3a所示的分型面选择在轴线上，这种选择会使塑

件表面留下分型面痕迹，影响塑件表面质量。问时这种分型面也使抽芯困难:

图3b的分型面选择在下端面，这样的选择使塑件的外表面可以在整体凹模

型腔内成型，塑件大部格外表面光滑，仅在侧向抽芯处留有分型面痕迹。同

时侧向抽芯简洁，而且塑件脱模便利。因此塑件选择如图3b所示的分型面

图3分型面选拉

（4）选择浇注系统

塑件采纳点浇口成型，其浇注系统如图4所示。点浇口直径为0.8mm,

点浇口长度为1mm,头部球RI.5mm,锥角a为6。。分流道采纳半圆截面流

道，其半径R为3〜3.5mm。主流道为圆锥.形，上部直径与注射机喷嘴相协

作，下部直径6〜8nlm。

1）确定推出方式

iV

图4点浇口浇注系统

由于塑件形态为圆壳形而且壁厚较薄，运用推杆推出简洁在塑件上留下

推出痕迹，不宜采纳，所以选择推件板推出机构完成塑件的推出，这种方法

结构简洁、推出力匀称，塑件在推出时变形G，推出牢靠。

17381928

2）侧向抽芯机构

塑件的侧面有直径为10mm的圆孔，因此模具应设置侧向抽芯结构，由

于抽出距离较短，抽出力较小，所以采纳斜导柱、滑块抽芯机构。斜导柱装

在定模板上，滑块装在推件板上。

3）模具的结构形式

模具结构为双分型面注射模，如图5所示。采纳拉杆和限位螺钉，限制

分型面A-A的打开距离，其开距大于45mm,以便利取凝料。分型面B-B的

打开距离，其开距应大于98mm用于取出塑件。模具分型面的打开依次，由

安装在模具外侧的弹簧一滚柱式机构（略）限制。

图5一双分型面注射模模具结构

1一限位拉杆2、14、15、18—导套3—中间板4—螺钉5、—

推件板

6一复位杆7—动模板8一支承板9一推杆固定板10—推板

11—模脚12一动模座板13、19—导柱16一定模座板

17一点浇口凝料拉出板20—限位螺钉

4）选择成型设备

选用G54—S200/400型卧式注射机，其有关参数为：

额定注射量200/400cm3

注射压力109MPa

锁模力2540KN

最大注射面积645cm2

模具闭合高度165〜406mm

最大开合模行程260mm

喷嘴圆弧半径18urn

喷嘴孔直径4mm

拉杆间距29（）mmX368mm

2.选择模架

（1）模架的结构

模架的结构如图6所不。

（2）模架安装尺寸校核

模具外形尺寸为长300廊宽250mm高345mm,小于注射机拉杆间距和最

大模具闭合高度，可以便利的安装在注射机上。

三、模具结构、尺寸的设计计算

1.模具结构设计计算

（1）型腔结构

如图11所示，型腔由定模板4、定模镶件26和19共三部分组成。

定模板4和滑决19构成塑件的侧壁，定型镶件26成型塑件的顶部，而

点浇口开在定模镶件上，这样使加工便利有利于型腔的抛光。定模镶件

可以更换。提高了模具的运用寿命。

（2）型芯结沟

如图11所示，型芯由动模板16上的孔固定。型芯22与推件权18

采纳锥面协作，以保证协作紧密防止塑件产生飞边。另外，锥面协作可

以削减推件板在推件运动时与型芯之间的磨损。型芯中心开有冷却水孔,

用来强制冷却型芯。

（3）斜导柱、滑块结构

如图11所示

(4)模具的导向结构

图6模架

如图11所示，为保证模具的闭合精度，模具的定模部分与动模部分

之间用导柱1和导套2导向定位。推件板18上装有导套6,推出制作时,

导套6在导柱1上运动，保证了推件板的运动精度，定模座板上装有导

柱3(),为点浇口凝料推板24和定模板4运动导向。

(5)模具结陶强度计算

(略)

2.模具成型尺寸设计计算

取ABS的平均成型收缩为0.6%,塑件未注公差依据SJ1372中8级精度

公差值选取。塑件尺寸如图1所示。

(1)型腔径向尺寸

模具最大磨损量取塑件公差的A/6；模具制造公差6z=A/3；取

X=0.75o

1)040M26-14026A次

(Lml)产=[(l+5)Lsl-XA]；ffi

=[(1+0.6%)x40.26-0.75x0.261：09

=40.31^09

2)/?25田,fK25.94494

(Zm2)/=[(1+S)Ls2-XA]产

=[(1+0.6%)x25.94-0.75x0.94]；031

=25.39严

(2)型腔深度尺寸

模具最大磨损量取塑件公差的A/6；模具制造公差Bz=A/3；取

X-0.5v

1)50+12fsi—

?/=[(1+S)Hs\-

=[(1+0.6%)x51.2-O.5xl.2]^40

=50.911、。

2)45+,-2-46.2_1.2

?(HM)/=[(1+S)”s2—XA]产

=[(1+0.6%)x46.2xl.2]^40

=45.88丁。

(3)型芯径向尺寸

模具最大磨损量取塑件公差的A/6；模具制造公差§z二4/3；取

X=0.75o

1)036.8蚀26—036.836

(。加)%=[(l+s)Ld—X$%

=[(1+0.6%)x36.8+0.75x0.26J%09

=37.22°。.°。

2)。10蚀25­。6。公

(上2)，Q=[(1+S)£52—XA00

=[(1+0.6%)xl0+0.75x0.25心27

=。45，”

(4)型芯高度尺寸

模具最大磨损量取塑件公差的A/6；模具制造公差3z=A/3；取X=0.5。

1)48.4*'2->48.4+1-2

(%)°£=[(l+s)/2sl+X^^

=[(14-0.6%)x48.4+0.5x1.2104G

=49.29,4G

2)15+0,68->15”68

(儿2)%=W+S)A2+XA]%

=[(1+0.6%)x15+0.5x0.68]，23

=15.43。。23

3.模具加热、冷却系统的计算

(1)模具加热

一般生产ABS塑料的注射模具不须要外加热。

(2)模具冷却

模具的冷却分为两部分，一部分是型腔的冷却，另一部分是型芯的

冷却。

型腔的冷却是由定模板(中间板)上采纳两条①10廊的冷却水道完成,

如图7所示。

图7定模板冷却水道

型芯的冷却如图8所示，在型芯内部开有①