注塑模具毕业设计教材

1、哈尔滨理工大学塑料模设计说明书哈理工荣成学院塑料模课程设计说明书题目:玩具积木注塑模设计院、系：荣成学院材料工程系专业：模具11-1姓名：孙中银学号：1130330123指导教师：完成时间：2013 年08 月 30 日哈理工荣成学院塑料模课程设计任务书学生姓名：孙中银学号：1130330123学院：荣成学院专业：模具11-1任务起止时间：2013年08月19日至2013年08月30日课程设计题目：玩具积木注塑模课程设计工作内容与日程：根据给定的零件结构、使用特性、已知条件等，进行完整的注 塑模具设计。设计内容应包括：零件的工艺分析、注塑机的选择、 模具结构及尺寸设计、模具材料选择、模具及注塑

2、机校核等。设计 过程应有理有据，在适当的地方应配有图例说明。日程安排如下：8.19零件分析、查阅资料，确疋模具关键结构方案8.19-8.21塑件工艺分析及编制塑件成型工艺卡8.21-8.26模具结构确定及相关尺寸计算8.26-8.29总装图及非标零件图计算机绘图8.29 -8.30设计说明书撰写及答辩资料：1.李德群塑料注射成型工艺及模具设计（第二版）。2. 孙全颖机械精度设计与质量保证。3. 仝基斌.机械制图。指导教师意见：签名：年月日系主任意见：签名：年月日目录第1章塑件工艺分析1.1.1设计任务1.1.2塑件工艺分析2.1.2.1材料工艺性分析 21.2.2尺寸精度工艺性分析3第2章模具

3、结构设计4.2.1模具总体方案确定 .4.2.1成型设备的选择9第3章模具材料及其热处理方案设计93.1模具型芯型腔材料 103.2模具材料热处理方案10第4章模具及注塑机的校核124.1注塑机工艺参数的校核12第5章模具总装图图5-113结论.14参考文献15第1章塑件工艺分析1.1设计任务根据任务设计玩具积木三视图如下图1-1 h 吕151-1玩具积木三视图1-2玩具积木实物图已知技术参数：材料：ABS生产批量：大批量生产哈尔滨理工大学塑料模设计说明书1.2塑件工艺分析1.2.1材料工艺性分析ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种单体聚合而成的非结晶型的高聚 物。它是在聚丙乙烯基础上改性而发展

4、起来的一种热塑性工程塑料。由于 聚苯乙烯的突出缺点是耐冲击性能较差，耐热性不够高，因而限制了它的 应用范围。而三种单体合成的 ABS塑料是一种综合性能优良的在工程技 术中广泛应用的新型塑料。1. ABS塑料的使用性能：由于 ABS是三种单体聚合而成的，因此它具有三种组成物的综合性能。丙烯腈可使ABS具有较高的强度、硬度、耐热性及耐化学稳定性；丁二烯可使ABS具有弹性和较高的冲击强度；苯乙烯可使ABS具有优良的介电性能和成型加工性能。由此可见，还可 以通过改变组成物的比例，生产出不同品种的 ABS塑料。ABS塑料在一定的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度及耐磨 性；它的热变形温度为100C左

5、右，比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺都高；还具有一定的化学稳定性和良好的介电性能；此外它还有能与其他塑 料和橡胶混溶等特性；其制品尺寸稳定性不好，表面光泽，可以抛光和电 镀。但ABS塑料耐热性并不高，耐低温性和耐紫外线性能也不好。实际 生产中为进一步提高 ABS塑料的性能，克服缺点，采取了加入其它单体 和增加助剂、填料等方法，以提高其耐热耐寒、耐候性。2. ABS塑料的成型性能：ABS塑料成型性能较好。它的流动性较 好，成型收缩率小； ABS塑料比热容较低，在料筒中塑化效率高，在模 具中凝固也较快，模塑周期短。但 ABS吸水性大，成型前必须充分干 燥，表面要求光泽的制品应进行较长时间的干燥， AB

6、S塑料可采取注塑、 挤出、压延、吹塑、真空成型等方法制造塑料制品。3. ABS塑料的用途：由于 ABS塑料具有良好的综合性能并易于成 型，所以在机械、电器、轻工、汽车、飞机、造船以及日用品等工业中得 到较广泛的应用，如管道、计算机外壳等。-3 -1.2.2尺寸精度工艺性分析塑件上尺寸均无特殊要求，为自由尺寸，可按MT5级塑件精度查取公差值（详见附录1 GB/T14486-1993）。带尺寸公差图略塑件为小孩塑料玩具积木，要求外观美观、无斑点、无熔接痕、表面 粗糙度可取Ra1.6塑件内部没有较高的粗糙度要求。此塑件为壳体类零件，塑件长 60mm,宽30mm,高23mm腔体深大 约22mm，壁厚1

7、mm,表面有八个凸起里面空心的圆台，大圆直径为 12mm，小圆直径10mm,圆台高11mm,每个圆台表面有向里凹进去的圆 柱，深为1mm。总体尺寸适中，塑件成型性能较好。不需要侧抽芯。要求成型后轮廓清晰，成型它的模具工作零件可用数控雕铣机加工。哈尔滨理工大学塑料模设计说明书第2章模具结构设计2.1模具总体方案确定分型面应选择在塑件截面最大处，尽量取在料流末端，有利于排气, 保证塑件质量，该零件分型面如图所示，取在塑件的底部。（2）型腔数量的确定及型腔的排列Lx昨加詢艸口敝图2-2型腔布局该塑件采用一模四件成型，型腔布置在模具中间，利用与浇注系统的-4 -哈尔滨理工大学塑料模设计说明书排列和模具

8、平衡。(3)浇注系统的设计根据塑料模具大典查得注射机喷嘴有关尺寸如下：喷嘴前端出口孔径：d0= 2.5mm喷嘴前端球面半径：R0= 10mm模具浇口套主流道球面半径 R与注射机喷嘴球面半径 R0的关系为:R=R0+(2 3)=10+3=13mm模具浇口套主流道小端直径d与喷嘴前端出口孔径d0的关系为：d=d0+(0.5 1)mm= 2.5+1=(|3.5mm主流道为圆锥形，锥角取4;分流道取半圆形，其半径 R=3mm；浇口采用矩形浇口，从塑件上端四边形内表面进料，如图2-4浇注系统(4)型芯和型腔结构的确定型芯如下图2-5所示:图2-5型芯型腔如下图2-6所示:TFftJEO WORfiC C

9、thim? TFM5G图2-6型腔考虑到加工工艺性，型芯、型腔均采用整体、直通式外形结构。成型零部件的主要工作尺寸计算如下：型腔径向尺寸计算由零件图分析可知，决定型腔径向尺寸的主要有：60mm、30mm、23mm、R6,塑件上尺寸均无特殊要求，为自由尺寸，可按 MT5级塑件精 度查取公差值，分别是：6000.74 3000.56 23纭44伐红卫型腔径向尺寸：公式(2-1)Lm 二 Ls(i 知-,分别代入计算得：=6(10. 004)一 3 /40.74 0.185 二 59. 69。0.185二3Q10.004)- 3/40. 56 0.14 二 29. 700.14=1210. 004)

10、- 3/40. 0. 320.08 = 5. 02。0.08深度尺寸：Hm = Hs(1+Scp)x 也家二 23(10. 04) - 2 / 30.44 0.11 二 23. 63。0.11Hm = Hs(1 Scp) x 丄 0=2a； 1 +0.04) 2 / 3 汉 0.440.1 22. 380.112.凸模尺寸计算 径向尺寸：Lm 二 Ls( 1 Sep ) X = 0=58(1 +0.004) 3/ 4 X 0. 74.185 = 5.02打.185 =2&1 0.004)- 3/ 4 0. 50 tr.125 =5. 02 _0. 125 =1(1 + 0. 004) 3 /

11、4 X 0. 320.08 = 5. 02二.8 深度尺寸：Hm 二 Hs(1 Sep) x 0=21 +0.04) 2 / 3 x 0.4411 = 22. 38.n公式（2-2）公式（2-3）公式（2-4）公式（2-5）式中 塑件的允许公差；Sep塑料的平均收缩率，取 Sep=0.6%;S z成型零件制造公差，取塑件公差的1/3;x 修正系数，一般中小型塑件取为 3/4; x修正系数，一般精度较小型塑件取 2/3; Ls塑件外型尺寸；H S塑件高度基本尺寸； ls塑件内形基本尺寸； hs塑件孔深基本尺寸（5）导向及推出方式的确定导向机构主要用于保证动模和定模两大部分或模内其他零部件之准确

12、对合，起定位和导向作用。本设计采用导柱、导套滑动配合导向。此模具的型芯在动模，开模后塑件留在动模一侧，考虑到塑件的结构特点，宜采用推杆脱模结构，用四根顶杆顶在塑件的不同位置，推杆固定在推杆固定板与推板之间，由注射机顶出机构推动，使推杆运动实现脱模动 作，并由复位杆快速复位。(6)温度调节系统的设计A, I| 丄 III nI塑件对模具温度的要求较低，所以此次采用较简单的直流冷却回路, 采用软管将直通的管道连接起来，虚线表示冷却水道。* 7匕莎V图2-7温度调节系统(7)模架的选择，选择A1型中小型模架，周界尺寸 300X300伽。如下图所示:图2-8标准模架2.1成型设备的选择(1) 计算塑件

13、的体积根据零件的三维模型，利用三维软件可直接查询塑件的体积为： V1=9936.56mm3。生产中，每件制品所需浇注系统的体积为制品体积的(0.2 - 1)倍，考虑到流道较长，我们取0.5倍，初步估算流道的体积 V2=4968.28 mm3。一次注射所需要的塑料总体积 V= V1+ 4V2=44714.52 mm 3。(2) 计算塑件的质量查相关手册，ABS的密度为p =1.05g/cm3塑件与浇注系统的总质量为 M=V x p =46.96g(3) 选用注射机初选FL-50G型螺杆式注射机，其各项参数如下表 2-1:表2-1注塑机参数规格参数理论注射量/g60螺杆(柱塞)直径/伽28注射压力

14、/Mpa190锁模力/KN500拉杆内间距/伽400x 350移模行程加m200最大模具厚度/mm300最小模具厚度/m150喷嘴圆弧半径/m10喷嘴孔孔径/mm2.5第3章模具材料及其热处理方案设计3.1模具型芯型腔材料45号钢价格低廉，来源方便。目前用作塑料模具仍较为广泛，但其渗 透性差，制作较大型模具尺寸模具时，一般用热轧、热锻的退火态或正火 态，由于硬度低，耐磨性差，故寿命较低，可以采用调制处理获得一定的 硬度及强韧性，用来制作中低档次的中小型模具。材料名称：优质碳素钢标准号：GB699-8试样尺寸：25试样状态：退火钢抗拉强度： 600(MPa)屈服强度： 355(MPa)延长率：

15、16%断面收缩率: 40%布氏硬度： 197(Hblack eye)化学成分：材料化学成分组成:元素比例（）:碳C:0.42 0.50铬Cr: 0.25锰Mn:0.5 0 0.80镍Ni: 0.25磷P: 0.035硫S: 0.035硅Si:0.17 0.37未热处理时:HB 39J强度较高，塑性和韧性尚好，用于制作承受负荷较大的小截面调质件 和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火零件。3.2模具材料热处理方案（1）根据塑料制品的种类和质量要求选用。（2 ）根据塑料件的生产批量 选用。在其它影响因素确定时，生产批量越小，对模具的耐磨性和使用寿命 要求越低。因此，可选用性能指

16、标低的材料。小批量时 ，可以选用调质型合 结钢或碳结钢。中等批量（30-100万件）时，可以选用P20, 5NiSCa, SM2 等,大批量时,5NiSCa,PMS等。（3）根据塑料件的尺寸大小及精度要求选 用。对大型高精度的注射模，当塑料件生产批量大时，采用预硬化钢，以防止 热处理变形。（4）根据塑料件的复杂程度选用。应充分考虑模具的加工工 艺性，尽量选用易切削，热处理变形小，耐磨性好的材料。45号钢热处理温度，正火 850,淬火840，回火600。45号钢淬火后没有回火之前，硬度大于HRC55 （最高可达HRC62）为合格。实际应用的最高硬度为 HRC55 （高频淬火HRC58）。45号钢

17、不要采用渗碳淬火的热处理工艺。调质处理后零件具有良好的 综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷 下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。可用调 质+表面淬火提高零件表面硬度。渗碳处理一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件，其耐磨性比调 质+表面淬火高。其表面含碳量 0.8-1.2%，芯部一般在0.1-0.25%（特殊 情况下采用 0.35%）。经热处理后，表面可以获得很高的硬度（ HRC58- 62），芯部硬度低，耐冲击。如果用45号钢渗碳，淬火后芯部会出现硬脆的马氏体，失去渗碳处 理的优点。现在采用渗碳工艺的材料，含碳量都不高，到0.30%芯部强度

18、已经可以达到很高，应用上不多见。0.35%从来没见过实例，只在教科书里有介绍。可以采用调质+高频表面淬火的工艺，耐磨性较渗碳略差。冷 压毛胚软化处理规范：温度 740760C，保温时间46h，以50100C /h 的冷速，随炉降至温度w 600E，出炉空冷，处理前硬度w 197HBS，处理 后硬度w 156HBS。正火规范：正火温度850-870T，正火后硬度 170-217HBS。调质处理规范：淬火温度 840 10C，水冷淬火；回火温度 600 10C，出炉空冷。GB/T699-1999标准规定的45钢推荐热处理制度为 850 C正火、840 C淬火、600 C回火，达到的性能为屈服强度

19、355MPaGB/T699-1999标准规定 45钢抗拉强度为 600MPa，屈服强度为 355MPa，伸长率为16%，断面收缩率为40%，冲击功为39J。第4章 模具及注塑机的校核4.1注塑机工艺参数的校核FL-50G型注塑机主要参数如下：表4-1注塑机参数规格参数理论注射量/g60螺杆（柱塞）直径/伽28注射压力/Mpa190锁模力/KN500拉杆内间距/伽400X 350移模行程加m200最大模具厚度/mm300最小模具厚度/m150喷嘴圆弧半径/mm10喷嘴孔孔径/mm2.5（1）注射量的校核如前所述，塑件和浇注系统的总质量为M=31.3g,远远小于注射机的标称注射量60g。（2）模具

20、闭合高度的校核由装配图可知模具的闭合高度为 H闭300mm.最小装模高度为 Hmin=150mm，最大装模高度为 Hmax=300mm，能 满足Hmin 118 mm符合要求。第5章模具总装图图5-11定模座板2连结螺钉3型腔固定板4型腔5连结螺钉6型芯7主流道衬套8定位圈 9推杆10拉料杆11复位杆12导套13导柱14垫板15推板固定板16垫块17推板18 动模座板19连结螺钉20连结螺钉21连接螺栓22却水道-17 -结论本文论述了注塑模具国内外发展现状，总结出模具的专业化、标准 化、集成化、智能化、虚拟化的发展趋势。并以阶梯管注塑模具设计为课 题，首先对阶梯管的原材料工艺分析。总结出ABS塑料的流动性较好，成型收缩率小；ABS塑料比热容较低，在料筒中塑化效率高，在模具中 凝固也较快，模塑周期短。但 ABS吸水性大，成型前必须充分干燥，表 面要求光泽的制品应进行较长时间的干燥，该材料适宜注塑成型。并对其 进行塑料制品结构工艺分析及尺寸精度分析，来确定塑料制品的尺寸精 度。通过对注塑件体积及质量的分析选择注塑机。根据分型面应选在注塑 件的最大截面处，尽量取在流料末端，利于排气，确定其分型面。通过计 算，该塑件采用一模一件。考虑到加工工艺性，型芯、型腔均采用整体式 式的结构，根据以上分析，计算以及型腔尺寸及位置尺寸可确定模架的结 构形式和规格。塑件上尺寸均无特殊要求，为自由尺寸，