课程设计模板

1、重庆科创职业学院 课 程 设 计 专 业 班 次 学生姓名 指导教师 设计评分 二0 年 月 日设计（选题）目的（包括原始数据） 学习正确的工作方法，进一步学习提高塑料模具设计与制造方面的知识和应用能力，提高分析与解决问题的能力、查找运用资料的能力， AutoCAD、UG软件应用能力。 推荐主要参考资料 （1）阎亚林, 塑料成型工艺及模具设计（2）冯炳尧等， 模具设计与制造简明手册（第三版），上海科学技术出版社 （3）邓明，实用模具设计简明手册，机械工业出版社 （4）塑料模具图册 （5）模具制造技术手册 (6) 机械工艺师手册 目 录 一、制件图3 1.制件二维图3 2.制件的三维图4 二、塑

2、料的工艺性分析5 1.塑件的原材料分析5 2.塑件表面质量分析6 3.塑件的工艺分析6 4.塑件的尺寸精度分析6 三、 成型设备选择与模塑工艺规程编制7 1.计算塑件的体积7 2.注塑机的初步选择7 3塑件模塑成型工艺参数的确定9 4填写模塑工艺卡10 四、 注射模的结构设计 13 1 分型面的选择13 2型腔数目的确定及型腔的排列15 3. 浇注系统的设计15 4型腔和型芯的结构设计20 5推件方式的选择21 五、 注射模设计尺寸计算23 1成型零件尺寸计算23 2. 模板尺寸设计23 六、 冷却系统的设计25 1.凹模固定板的冷却25 2.动模板的冷却26 七、注射机有关参数的校核26 八

3、、模具零件的配合关系29九、模具的特点和工作原理30 附：装配图、零件图、模具零件加工工艺卡一、制件图 制件名称：旋钮 生产批量：中小批量 材料：ABS(丙烯腈、丁二烯、苯乙烯)未注公差按MT5级精度加工 制件三维图： 二、塑料的工艺性分析塑件的工艺性分析包括:塑件的原材料分析、塑件表面质量分析、塑件的工艺性分析和塑件的尺寸精度分析,其具体分析如下:1.塑件的原材料分析: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

4、化烃等 不透明,具有良好的综合物理力学性能,耐热、耐腐、耐磨及良好的抗蠕变性,介电性能好,吸水性较强 在160190范围具有充分的流动性，且热稳定性好，熔融温度高(约在285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,加工温度范围较宽，熔体黏度中等,一般采用螺杆式注射机成型,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? 1以上 2.塑件

5、表面质量分析： 该塑料制件：旋钮，为常见的家用塑料制件，为了使其外观漂亮，增强塑料的耐用性，表面常常要镀上一层金属，而电镀对制件的表面质量就有一定的要求：塑件的表面光滑平整，无毛刺无毛边，不允许缩水，凹槽。无划伤，无污物，镀层均匀。此外粗糙度可取Ra3.2um ,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3取Ra3.2um.结论：塑件的表面质量要求不是很高，符合塑料模具的加工要求，能够达到塑件的使用要求。 3.塑件的工艺分析： （1）从图纸上分析，该塑件的外形为回转体，壁厚均匀，且最小壁厚（t=1mm）符合要求； （2）塑件型腔不大，有不同尺寸的型腔环，如32与28形成的型芯

6、壁厚为2mm的型芯环；26与8形成的型芯壁厚为9的型芯环； （3）塑件在型腔内部还有4跟壁厚为1mm，高度为4mm的加强筋，符合最小壁厚； （4）塑件的外形有120个齿高为1mm的齿，还设计了单边2的脱模斜度。 结论：塑件外形规则，且结构形状不复杂，符合塑料模具的成型特点，以及成型条件；塑件的壁厚均匀，最小壁厚也符合要求，模具的结构简单。 4.塑件的尺寸精度分析： 该塑件的未注公差按MT5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：(为给公差的尺寸进行转换)1. 径向尺寸：37-37.28mm、35-35.28mm； 高度尺寸：12-12.32mm、13-13.82mm

7、； 2、内部尺寸：32-31.72mm、28-28.25mm、26-25.75mm、8-8.14mm、5.7； 3、高度尺寸：16-16.19mm、18-18.19mm；? 4-3.88;2-1.88。 结论：该塑件的精度不高，模具的制造精度也不高，经济性好，符合经济加工要求。 综上所述： .塑件的材料流动性好，可采用注射成型加工,且加工性能较好； 表面质量也很容易实现； .制件的结构简单，尺寸精度不高，所设计的模具很容易达到制件的精度及粗糙度要求，但由于制件的外形有齿，一般的切削加工不能达到要求，需要用成型电极加工，从整体上这副模具成型性好，加工经济性比较好。 .由于制件不是很大，考虑模具的

8、效率及经济性初选一模4件。 三、 成型设备选择与模塑工艺规程编制 1.计算塑件的体积:2.注塑机的初步选择： 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:式中- 塑件与浇注系统的体积()- 注射机注射容量()0.8- 最大注射容量利用系数 根据有关手册，初选螺杆式注塑机：XS-ZY-60.它的注射容量为60,注塑压力为122MPa,锁模力为500KN。 根据注塑机的最大注射量来确定模具所允许的型腔数目N，可用下式计算： 式中浇注系统和溢边塑料的体积，； 一个塑件所需要的塑料体积，； 设备公称注射量利用率，

9、K=0.80.85.根据塑件的原材料分析,查相关手册得知该塑件的原材料所需的注射压力为100-120 Mpa，由于塑件的尺寸不大，但是一模4件，所以选择比较大的注塑压力MPa，模具所需的注射压力应小于或等于注射机的额定注射压力,其关系按下式:式中? - 塑件成型是所需的压力(MPa)- 所选注射机的额定注射压力(MPa)模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定锁模力,其关系式如下:由于XS-ZY-60型号的注塑机的锁模力小于了模具在模腔压力作用下产生的开模力，模具分型面将会分开而溢料。所以选择注塑机的锁模力更大的注塑机：XS-ZY-125, 它的注射容量为125，注塑压力为146MPa,锁

10、模力为1190KN。 式中? F注塑机的额定锁模力，KN； A模内所有塑料（塑件及浇注系统塑料）在水平分型面上的投影面积，； K设备注射压力的损耗系数，其值在范围内选取。螺杆式注塑机的K值较柱塞式注塑机大，直通喷嘴比弹簧喷嘴的大； 模腔压力，； 注塑机的注射压力， 再根据塑件形状及尺寸采用一模4件的模具结构,由以上数据,相关资料初选螺杆式注塑机: XS-ZY-125, 它的注射容量为125，注塑压力为146MPa,锁模力为1190KN，均满足以上条件.3塑件模塑成型工艺参数的确定:丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的注射成型工艺参数见下表,试模时,可根据实际情况作适当调整 工艺参数 规? 格 工艺参数 规

11、? 格 预热和干燥 温度t/: 8090成型时间/s注射时间 05时间/h:23保压时间 1530料筒温度? t/ 后段 180200冷却时间 1530中段 210230总周期 4070前段 200210螺杆转速n/(r.min)3060喷嘴温度t/ 180190后处理 方法 红外线灯 烘箱 模具温度t/ 5070温度t/ 70注射压力p/Mpa7090时间/h244填写模塑工艺卡:旋钮模塑工艺卡 重庆科创职业学院塑料注射成型工艺卡片 资料编号 车间 共页 第页 零件名称 旋钮 材料牌号 ABS设备型号 XS-ZY-125装配图号 材料定额 每模件数 4件 零件图号 单件质量 5.5工装号 零

12、件草图 (见第1页)材料干燥 设备 温度/ 8090时间/h23料筒温度 后段/ 180200中段/ 210230前段/ 200210喷嘴/ 180190模具温度/ 5070时间 注射/s05保压/s1530冷却/s1530压力 注射压力/ Mpa7090背压/ Mpa后处理 温度/ 烘箱 70时间定额 辅助/min时间/h24单件/min检验 编制 校队 审核 组长 车间主任 检验组长 主管工程师 表2-33热塑性塑料注射机型号和主要技术规格 手册（塑料成型工艺及模具设计） 表8-3 部分塑料的注射压力（Mpa） 塑料 注射压力（Mpa） 流动性好的厚壁、简单制件 流动性中等或较差的一般制品

13、 流动性较差的薄壁、窄浇口制品 聚乙烯 70100100120120150聚氯乙烯 100120120125150聚苯乙烯 80100100120130150ABS80110100120120150聚甲醛 85100100120120150聚酰胺 90101101140140四、 注射模的结构设计 注射模结构设计主要包括: 分型面的选择、模具型腔数目的确定及型腔的排列、浇注系统设计、型芯、型腔结构的确定、推件方式、模具结构零件设计等内容.1 分型面的选择 该塑件为家用的旋钮塑料,要求表面光滑平整；无毛刺无毛边；不允许缩水、凹坑；无划伤；无污物。在选择分型面时,根据分型面的选择原则,考虑不影响塑

14、件的外观以及成型后能够顺利取出制件,有以下几种方案:分型面选择的首要原则是必须选择塑件断面轮廓最大的地方作为分型面，这是确保塑件能够脱出模具而必须遵循的基本原则。 分型面的方案：该塑件采用垂直分型，用活动镶块垂直分型后，留在包紧在下模的型芯上，在有动模端的推杆将塑件从型芯上脱出，虽然这样使模具型腔由内型变成了外型，可以降低模具型腔的加工难度，但是会在塑件的垂直分型面上产生熔接痕，不能达到塑件的外观要求，并且模具的结构复杂，所以此分型面方案不是好。 分型面的方案：该塑件采用水平分型，定模部分成型塑件的内部结构，将型芯装在定模上，型腔做在动模，当开模后塑件包紧在型芯，随型芯留在动模，然后由定模上的

15、推件板将塑件脱出型芯，这样就可以达到塑件的外观的使用要求，但是由于推件板推塑件出容易产生飞边，就要求推件板的加工难度加大，并且推件板出容易磨损，就要求推件板的材料耐磨，从而增加了模具的成本。此方案不是很好也不采用。分型面的方案：该塑件采用水平分型，型腔在定模，型芯在动模，分型后塑件包紧在型芯上，随型芯一起留在动模，然后有动模的推管和推杆的共同作用将塑件从动模中脱出，这种分型方式，首先，塑件的外形由定模的型腔成型，这样不紧能够保正塑件的外观质量，成型后由而且型腔采用镶块式更加节省材料，便于加工；其次，分型后由动模的推管和推杆作用于塑件内部将塑件从动模的脱出，这样就不会影响塑件的外观质量，而且模具

16、的结构简单，加工方便。无论从成型性能上看，还是从经济性看此方案都较为合理，所以此方案相对前两个方案来说更加好一些。 结论：综合上述的三种方案，从塑件的外观要求，模具的成型性能，以及模具的加工经济性考虑出发，还是方案的分型方案是三者当中最好的一种方案，所以采用方案的分型面。 2型腔数目的确定及型腔的排列 由于该塑件的最大外轮廓尺寸为mm，尺寸不大，中小批量生产，考虑到： 1.模具的经济性.2.设备的利用率.3.塑件的精度要求不高，每增加一个型腔，塑件尺寸精度就要降低4%。 4，模具的结构复杂度要求，即满足塑件的成型性能的前提下尽可能的使模具的结构简单化，有利于降低模具的成本。 总合上述要求：初选

17、的一模4件的模具型腔数目，不紧能够充分利用设备的利用效率；满足塑件的成型精度要求；而且能够到达生产量的要求，降低模具制造费用。 所以选择一模4件符合要求。 3. 浇注系统的设计 I.主流道的设计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。 根据手册查得XS-ZY-125型注射机喷嘴的有关尺寸:喷嘴球半径:? R =12mm喷嘴孔直径:? d =4mm .主流道通常设计在浇口套中，为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥

18、形，其锥角为24，对于流性差的塑料可增大到6左右。由于ABS的流动较好采用=3.主流道表面粗糙度。 .小端直径比注射机喷嘴直径大0.51mm。现取小端直径比喷嘴直径大。浇口套一般采用碳素工具钢材料制造，热处理淬火硬度5357HRC。由于小端的前面是球面，其深度为(现取为5mm)，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大。浇口套与模板间配合采用的过渡配合 主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为5mm。 b、主流道浇口套的形式 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流

19、道部分常设计成可拆卸更换的主流道浇口套形式，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。常用浇口套分为浇口套、定位圈整体式和浇口套与定位圈单独分开两种(下图为后者)，由于注射机的喷嘴球半径为12mm，所以浇口套的为R14mm。 C、主流道浇口套的固定 因为采用的为分开式,所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈的外径为100mm，内径35.5mm。具体固定形式如下图所示： II.分流道的设计 分流道的形状及尺寸与塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率等因素有关.该塑件的体积不大而且形状不复杂,且壁厚均匀,可以考虑采用点进料的方式,有利于塑件的成型和外观质量的保证.从便于加工的方面考虑,采

20、用截面形状为半圆形的分流道.查有关的手册,选择R=7mm. 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很光，一般取1.6m左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热，此外该模具是一模4件，型腔的数量较少,模具的结构简单而不紧凑，所以采用平衡式，各个型腔的分流道的断面形状及大小、分流道长度都取作一致。这样，熔体就能以相同的成型压力和温度同事充满各个型腔，使一模内成型出的各个塑件的尺寸及性能容易保持一致。 III.浇口

21、设计 浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。我们将采用限制性浇口。限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。 a. 浇口形式的选择 由于该塑件外观质量要求高,浇口的位置和大小还是要不能太影响塑件的外观,同时,也应该尽量使模具结构简单.根据对塑件结构的分析及已确定的分型面的位置,可选的浇口形式有几种方案,如下:侧浇口 特

22、点:侧浇口一般开设在分型面上，有塑件侧面进料，侧浇口断面易取矩形形状（必要时用圆形），它能方便地调节剪切速率，充模流量速率，流动状态和浇口封闭时间，并可以灵活地选择塑件进浇位置，广泛使用于多腔模中，但此模具的外形有齿，这样会破坏制件的外观质量，并且在侧面产生痕迹，影响塑件的使用性能以及外观性能，这种进浇方式不是很好，所以不采用。 点浇口 特点: 点浇口是一种断面尺寸很小的浇口,当物料通过时产生很高的剪切速率,这对于表观粘度随剪切速率变化而明显变化的塑料熔体和粘度较低的塑料熔体是适合用的.点浇口在开模时容易自行切断,并且在塑件上留下的残痕极小,不容易觉察,故无需修剪浇口的工序.点浇口的另一个优点

23、是,它很容易向模腔多点进料,浇口位置选择灵活,对于单腔模和多腔模均适用.因此点浇口能实现模具自动化生产,生产效率高. 采取双分型面模具(亦称三板式模具),可以自动脱胶无需要设计机械手或者人工将浇注系统的凝料从主流道中取出，并且塑件的表面经过很小的修整就可以达到塑件的表面质量要求。 综合以上,对塑件成型性能、浇口和模具结构的分析比较,由于塑件的尺寸及表面精度要求不高,从模具的制造及结构考虑,确定成型该塑件的模具采用点浇口的形式. b、浇口位置的选择 模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇

24、口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则： 尽量缩短流动距离。 浇口应开设在塑件壁厚最大处。 必须尽量减少熔接痕。 应有利于型腔中气体排出。 考虑分子定向影响。 避免产生喷射和蠕动。 浇口处避免弯曲和受冲击载荷。 注意对外观质量的影响。 根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则，进浇点如上图(轮辐式浇口)所示，进浇点的分道做开型芯台阶上。4型腔和型芯的结构设计 型芯、型腔可采用整体式或整体嵌入式结构.(a)整体式型腔是直接在一整块材料上加工而成的凹模即为整体式凹模(如上图a),其特点

25、是牢固,不易变形,有较高的强度和刚度,成型的塑件表面不会有模具接缝痕迹.当塑件结构简单时,制作整体式凹模比较容易,塑件形状复杂时,整体式凹模的加工工艺性较差,需要采用电火花、电铸等特殊加工手段,制作周期较长且费用较高,零件尺寸较大时加工和热处理都较困难,消耗贵重模具钢多.整体式结构适用于形状简单的中小型塑件.由于该塑件的结构比较复杂，表面质量要求比较高，所以对材料的强度，刚度，以及耐磨性要求相对较高，如果采用整体是的型腔，材料非常浪费，所以对与一模4件的该模具不益使用。 (b)整体嵌入式型腔是将凹模做为整体式(如上图b),再嵌入模具的模板内,它在单腔和多腔模具中均可应用.这种凹模结构的好处是:

26、a、加工单个型腔的凹模方便,同时零件的热处理变形比在一块材料上制作多个型腔的小.b、节省贵重钢材.根据工作性质,凹模和固定板可分别采用不同的材料制作.C、易于维修更换.采取镶嵌式安装形式便于更换失效了的凹模,儿不影响生产进行.d、各型腔凹模单独加工利于缩短制模周期.根据该塑件的外形分析,模具的定模由整体嵌入式凹模组成,动模成型塑件的内型，由于于塑件的内部大部分都有圆环,所以为便于模具的加工和减少熔接痕。由于该塑件尺寸不大,形状复杂,如采用整体式型腔,加工后,对于一块大的板来说热处理变形较大,且浪费贵重材料,所以采用整体嵌入式凹模.而各小型芯采用镶拼式,并采用台阶固定方式安装在模具的各个部位上.

27、5 推件方式的选择 根据塑件的形状特点,模具的型芯在动模部分.开模后,塑件留在动模的型腔内,并包裹着中间的型芯,其推出机构可选择推杆和推管推出或是推板推出,若采用推板推出只能推外围部分,而中间的型芯抱紧部分没有推件力,且塑件上有圆弧过度,推件板制造困难;推杆和推管推出简单,推出平稳可靠,且中用与塑件的内部，虽然推出时会在塑件上留下顶出痕迹,但不影响塑件的外表质量，而内部的质量，对该旋钮塑件的使用性能以及后续的电镀加工性能的影响不大，所以选用推管和推杆共同作用一起退出。 从以上分析得出:该塑件可采用推杆和推管共同作用的推出机构,推杆和推管的位置设置如下: 推杆和推管退出结构的注视图 推出机构俯视

28、图位置 五、 注射模设计尺寸计算 1成型零件尺寸计算 该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算.查有关手册得ABS的收缩率为Q=0.40.7,故平均收缩率为Scp=(0.4+0.7)/2=0.6;根据塑件尺寸公差要求,模具的制造公差取塑件公差的1/4,即已知条件: 平均收缩率为Scp=0.006,模具模具的制造公差取 类别 零件图 号 塑件的原始尺寸 MT5级对应的尺寸 计算公式 型腔及型芯工作尺寸 型芯的计算 件号25，型芯 11件号36推管 件号37，型芯 4132件号24，型芯 41311型腔的计算 件号32，型芯固定板 1.5件号21，型腔 122. 模板尺寸设计 (1)、凹模板设计 塑料

29、模具型腔在成型过程中承受着塑料熔体的高压,如果侧壁或底板的强度不足,则可能产生开裂,如果强度不足,则可能产生过大的变形,造成溢料,使脱模困难,型腔侧壁和底板厚度的计算方法有强度计算和刚度计算两种,一般情况下,大尺寸型腔刚度不足是主要问题,应按刚度条件计算,小尺寸型腔强度不足是主要问题,应按强度条件计算.根据制件的尺寸分析,本制件的成型型腔属于小尺寸,所以应按强来计算,而型腔采用的是整体嵌入式,根据型腔的材料和经验,型腔的壁厚为11mm。 由此按经验参考标准模架相关资料估计出各板尺寸:o 动模板： o 凹模固定板： o 支承板: o 垫板： o 垫块: o 动模座板: o 定模座板: o 推板:

30、 o 推杆固定板: o 型芯固定板： 六、 冷却系统的设计 1.凹模固定板的冷却 在动模模镶件的周围钻两排孔,并用螺塞堵住不接水嘴的孔,有与塑件的壁厚较厚,为3.5mm,所以型芯出也需要冷却,因此在型芯中间开设一个孔,并用喷流水管对其进行喷流冷却,其结构如下图:2.动模板的冷却 七、注射机有关参数的校核 模具闭合高度的确定与校核 (1)、模具闭合高度的确定 动模座板 、垫块 、支承板、动模板、垫板、凹模固定板、定模座板 模具高度: (2)、模具安装部分的校核 该模具的外形尺寸为:, XS-ZY-125型注射机模板最大安装尺寸为,故能满足模具的安装要求.由于XS-ZY-125型注射机所允许模具的

31、最小厚度为,最大厚度,即模具闭合高度满足的安装条件.所以, XS-ZY-125型注射机满足模具安装要求.(3)、模具开模行程校核 经查资料注射机XS-ZY-125型的最大开模行程,满足下式计算所需的出件要求:?综上:根据计算及经验得出结论XS-ZY-125型注射机能够满足使用要求 八、模具零件的配合关系:1.导柱和导套2.浇口套与模板3.拉模器 该顺序脱模机构，由拉杆和扣锁装置组成，分别在模具定、动模之间装上，开模时当动模后移的最初阶段里，由于动模扣锁装置中的钢球卡入定模插杆的凹槽内，故带动定模移动模板与动模一起后行。当受到限为导柱以及定距螺钉阻挡后定模移动板即停止运动，而动模继续后退，扣锁解开实现动定模分型。 这种顺序脱模机构具有使模具结构紧凑、开模安全可靠的特点，而且运用广泛。 4.推杆退出机构5.复位杆 6