塑料模具设计说明书.

1、昆明理工大学课程设计课题注塑模具设计班级材控卓越 131姓名郭腾飞学号2013116041291第一章塑件原材料及结构分析1.1 塑件的成型工艺性分析成型方法：注塑成型塑料原料： ABS塑件图：2EFH1422535从零件图上分析，该零件总体形状为圆筒。底部为直径25mm 孔。模具采用推脱出机构 .此机构既方便脱模又动作连贯,效率高 .尺寸精度分析制件尺寸选用尺寸精度4 级（ GB/T144861993）,零件的尺寸精度中等，对应的模具相关零件的尺寸加工可以得到保证。从塑件的壁厚来看，壁厚较均匀，有利于制件的成型。表面质量分析该零件的表面除要求没有缺陷、 毛刺，内部不得有杂质外，没有特别的表面

2、质量要求， 故比较容易实现。 综上分析可以看出，注塑时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保3证。1.2 塑件材料 ABS 的使用性能综合性能较好，冲击韧度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性、电气性能良好；易于成形和机械加工，与有机玻璃的熔接性良好，可作双色成形塑件，且表面可镀铬。适于制作一般机械零件、减摩耐磨零件、传动零件和电信结构零件。无定型塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成形特性也各有差异，应按品种确定成形方法及成形条件。吸湿性强，含水量应小于 0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。流动性中等，溢边料 0.04 mm 左右（流动性比聚苯乙烯，

3、 AS 差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好） 。比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂， 料温更宜取高）。料温对物性影响较大、 料温过高易分解（分解温度为 250左右，比聚苯乙烯易分解） ，对要求精度较高塑件，模温宜取 5060，要求光泽及耐热型料宜取6080。注射压力应比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注塑机时料温为 180230，注射压力为 100140 MPa，螺杆式注塑机则取 160220，70100 MPa 为宜。模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推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）。4脱模斜度宜取 2以上。1

4、.3 塑件的成型工艺参数确定查手册得到 ABS 塑料的成型工艺参数：密度1.02 1.16g/cm3；收缩率0.3 0.8% ；预热温度80C° 85C°，预热时间2 3 h ；料筒温度后段150C° 170C°，中段165C° 180C°，前段180C° 200C°；喷嘴温度170C° 180C°；模具温度50C° 80C°；注射压力60 100 MPa ；成型时间注射时间 20 90s ，保压时间 0 5s ，冷却时间 20 120s 。2 模具的基本结构及模架选择注射模

5、具需要安装在注射机上进行注射成型生产，因此在开始设计模具之前，设计者需要了解注射机的使用性能及技术规范，通过结构设计及参数计算，确保模具能在注射机上安装和使用，成型符合要求的塑件。5第二章 注射模具与注射机的关系2.1 确定成型方法塑件采用注射成型法生产。2.2 确定分型面制品在模具中的位置，直接影响到模具结构的复杂程度，模具分型面的确定，浇口的设置，制品尺寸精度和质量等。因此，开始制定模具方案时，首先必须正确考虑制品在其中的位置；然后再考虑具体的生产条件（包括模具制造的），生产的批量所需的机械化和自动化程度等其他设计问题。选择分型面的原则是：脱出塑件方便、模具结构简单、型腔排气顺利、确保塑件

6、质量,无损塑件外观、设备利用合理。所以，模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。6塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求，因此分型面选择在单分型面，这样的选择使塑件便于取出.2.3 型腔排列一模一腔的配置，容易加工成型。该塑件的精度要求不高，属小型塑件，且形状简单，初定为一模一腔的模具形式。2.4 确定推出方式选择推板推出机构完成塑件的推出。2.5 选择成型设备注射机型号的确定： XS-ZY-22 型号注射机注射量计算=1.021.16g/cm3V 塑=10077.23mm3=10.07cm3M 塑=V 塑=100.771×

7、.02g=10.28g系统凝料体积的初步估算V 总=V 塑（ 1+0.2） ×2=10.071×.22cm3× =24.185cm3选择注塑机由 V 总=24.185cm3再由式 V 公 =V 总/0.8查询塑料模具设计手册初选公称注射量为 30cm3，20cm3注射机型号为 XS-ZY-227其有关参数为：理论注射量：30cm3 ；注射压力： 117MPa ；柱塞直径：25定位孔直径： 125锁模力：250kN ；最小模具厚度：60；最大开合模行程： 160mm ；喷嘴圆弧半径：12mm ；拉杆间距：235mm 。2.5 注塑机相关参数的校核1.注射压力的校核A

8、BS 的注射压力为60100MPa取 P=80MPa该注射机的公称注射压力P 公 =117MPa，注射压力安全系k=1.251.4 取 k=1.25 则Kp=1.25 ×80=100<117MPa=P公所以注射剂注射压力合格2.锁模力校核8a .塑件在分型面上的投影面积A 塑则A 塑= 894mm2b.浇注系统在分型面上投影A 浇由 A 浇=0.20.5A 塑，取 A 浇=0.2 A 塑c . A 总=（A 浇+A 塑） ×n（腔数） =1.2 ×894mm2=1072mm2 d.模具型腔内的胀形力P 模=P 注射（ 0.20.4）=2652MPa，取 40

9、NF 胀=A 总 P 模=1072×40N=43.75kN由于 F 锁=250KN ，k=1.11.2，取 k=1.2则 kF 胀=1.2 ×43.75kN=51.9kN<Fs 锁 250KN所以注射剂锁模力合格2.6 模架安装尺寸校核模具外型尺寸为，直径42mm、高 35mm，小于注射机拉杆间距和最大模具厚度，可以方便地安装在注射机上。9第三章浇注系统与排溢系统设计浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经的通道，浇注系统可分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统两大类，其作用主要是输送流体和传递压力。浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。

10、本设计中采用普通流道浇注系统，以下依次设计各部分结构。3.1 主流道设计在卧式或立式注射机上使用的注射模中，主流道垂直于模具分型面。为了使塑料熔体按顺序向前流动，开模时塑料凝料能从主流道中顺利拔出，需将主流道设计成圆锥形， 具有 2° 6°的锥角，内壁有 Ra0.8 m 以下的表面粗糙度，抛光时应沿轴向进行。若沿圆周进行抛光，产生侧向凹凸面，使主流道凝料难以拔出。据选用的 XS-ZY-250 型号注射机的相关尺寸得喷嘴前端孔径： d0=4mm；喷嘴前端球面半径： SR0=18mm；模具主流道与注射机喷嘴之间，有如下对应关系：d=注射机喷嘴直径 +（0.5-1）SR=喷嘴球面

11、半径 +（1-2）L 60mmD=d+2Ltan /210dd 0(0.5 1)mm因此：取主流道球面半径： SR=14mm；主流道小端直径 : d=5mm；为了便于将凝料从主流道中取出， 将主流道设计成圆锥形， 起斜度为 26°，取其值为 =3°；根据模板厚度确定L 为SRSR0(1 2)mm55mm，经换算得主流道大端直径 D=7.6mm。其结构与尺寸设计依据如下表：主流道部分尺寸符号名称尺寸d主流道小端直径5mmSR主流道球面半径14mm主流道锥角3°L主流道长度55mmD主流道大端直径7.6mm3.2 冷料穴设计冷料穴的作用是贮存因两次注射间隔而产生的冷料

12、头以及熔体流动的前锋冷料，以防止熔体冷料进入型腔。 冷料穴一般设在主流道的末端，当分流道较长时，在分流道末端有时也开设冷料穴。冷料穴的作用是收集熔体前方的 “冷料 ”，防止 “冷料 ”进入型腔而影响塑件质量；开模时又能将主流道中的凝料拉出。 冷料穴直径宜稍大于主流道大端直径，11长度约为主流道大端直径。当分流道较长时，可将分流道的尽头沿料流前进方向延长作为分流道冷料穴。以贮存前锋冷料，其长度为分流道直径的 1.5 2 倍。此例中，我们将冷料穴设在主流道的末端。3.3 浇口设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键组成部分。浇口的形状、位置和尺寸对制品质量影响很大。浇口的作用

13、主要有以下几点：1）熔体充模后， 首先在浇口处凝固， 当注射机螺杆抽回时可防止熔体向浇注系统流道回流。2）熔体在流经狭窄的浇口时产生的摩擦热，使熔体升温，有助于充模。3）易于切除浇口尾料，二次加工方便。4）对于多型腔模具， 用以平衡进料。 对于多浇口单型腔模具， 用于控制熔接痕的位置。注塑模具设计中常用的浇口形式有如下几种：直接浇口、点浇口、潜伏式浇口、侧浇口、重叠式浇口、扇形浇口、平缝式浇口、盘形浇口、圆环形浇口、轮辐式浇口、爪形浇口与护耳浇口。本例中采用侧浇口形式，其截面为圆形，直径d 一般在 0.82.0mm 范围内，可结合以下的经验公式计算直径d 值:d(0.1542 A)式中塑件在浇

14、口处的壁厚（mm）A型腔表面积经过计算可确定d 为 2mm，浇口长度约为0.52mm 左右。12浇口具体尺寸一般根据经验确定后，取其下限值，然后在试模中逐步修正。3.4 排溢系统设计为当塑料熔体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体；模具常用的排溢系统有：1、利用配合间隙排气； 2、在分型面上开设排气槽排气；3、利用排气塞排气； 4、设置排气杆或利用真空泵强制性排气。通常中小型模具的简单型腔，可利用推杆、活动型芯以及双支点的固定型芯端部与模板的配合间隙排气，其间隙为 0.030.05mm。由于制品尺寸较小，在实际生产过程中，考虑到经济效益，采用模具分

15、型面间的空隙或者利用模具零件间的配合间隙进行自然的排气。第四章成型零部件设计4.1 成型零件结构设计（一）凹模凹模是成型塑件外表面的主要零件，在设计中可以采用整体式和组合式两类，本例中塑件结构较为简单，因此可以采用整体式结构凹模，即在定模板上直接加工模腔；整体凹模的特点是模具结构牢固，使用中不易变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。（二）凸模凸模是成型塑件内表面的零件，亦有整体式和组合式之分。一般模具中常采用组合式结构，即将凸模单独加工，再镶入模板中，该设计方13案有着如简化加工工艺、热处理变形少、便于模具排气、便于维修、节省材料等的优点。4.2 成型零件工作尺寸计算成型零部件的设计计算主要指成型部

16、分，即与塑件直接接触部分的模具尺寸计算。对于塑件尺寸精度的影响因素主要有以下方面：成型零件工作尺寸计算时采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算。查表得工程塑料（ ABS）的收缩率为 Q=0.3%-0.8%，故平均收缩率为Qcp=(0.3+0.8)%/2=0.55%,模具制造公差取 m=1/41/5 .型腔径向尺寸 Dm1Scp dmX型芯径向尺寸dm1Scp D X型腔深度尺寸H m1ScphXmm型芯高度尺寸hm1Scp HXm中心距，型腔内凸台或孔的中心线至侧壁距离，型芯上凸台或m孔的中心线至侧壁Lm1Scp L214D, d塑件的包容，被包容径向尺寸H，h 塑件的包

17、容，被包容深度，高度尺寸 Dm , Dm 模具的包容，被包容径向尺寸H m , hm 模具的包容，被包容的深度，高度尺寸 Lm, lm 模具的中心距，单位位置尺寸。 - 塑料件尺寸公差m 模具成型零件的制造公差Scp注射塑料物料的平均成型收缩率- 模具使用过程中的平均磨损量4.3 凹模、型芯径向尺寸该模具凹模径向需要计算一个尺寸，即所塑件上（对应的模具成型尺寸 :42mm）的尺寸所z(LM )LS (1 S cp)42 1 0.0030.00800.60042.2 00b)型芯径向尺寸：该模具型芯径向需要计算一个尺寸，即所塑件上（成型尺寸 :2031）所对应的模具150(l M 1 )0Zl

18、S1 (1S)38 10.00550.6* 0 00438.2000(l M 2 )0Zl S 2 (1S)25 10.00550.6* 0 00425.1004.4 凹模、型芯高度尺寸a)凹模高度尺寸：40(HM )0ZH S1S35 * 1.00550.6* 0 035.2000b)型芯高度尺寸：0( Hm1)0Zh1S33* 1.00550.6* 0033.20S100z0( H m2 )0ZhS 21S35* 1.00550.6* 0 0035.200z4.5 模具型腔侧壁和底板厚度计算塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和壁板厚度过小，可能

19、因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料和飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。该模具型腔的最大尺寸为1642.2mm，因此需要校核其强度条件,。也可以根据经验数据表查阅1，得侧壁厚为20mm，因此在选择模架其排列时应保证型腔的侧壁厚度在安全范围内。4.6 标准模架选择考虑到凹模嵌件所占的平面尺寸42mm*35mm，以及凹模的最小壁厚，导柱、导套的布置等，同时参考4.12.4 节中小型标准模架的选型经验公式，根据图4-325 和表 4-38，选择 A4 型模架。可确定选用模架序17号为 1 号（ W*L=100mm*125mm ）。在支承与固定的零件的设计中，

20、根据表4-38 确定：定模座板： H1=16m;定模型腔板 A=45mm; 塑件高度为 35mm,考虑到还要开设冷却水道， 取45mm.型芯固定板B=16mm动模板 H3=12mm;支承板 H2=20mm;垫块 C=40 ;动模座板； H1=16mm。因而模具的闭合高度：H= H1+ H1+H2+ H3+A+B+C=16+16+20+12+45+32+40=160mm外形尺寸为 100mm*125mm*127.5mm4.7 推出机构设计1 使塑件从模具成型零部件上脱出的模具机构称为推出机构，推出机构的结构因塑件的脱模要求不同而有所变化，但对推出机构所应达到的基本要求是一致的：1）、塑件滞留于动

21、模边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作，致使模具结构简单。182）、正确分析塑件对模腔粘附力大小及其所在部位，针对性选择合适的脱模装置，使推出重心与脱模阻力中心相重合。由于塑料收缩时包紧型芯，因此推出力作用点应尽量靠近型芯，同时推出力应施与塑件刚性和强度最大的部位，作用面积也应尽可能大一些，以防塑件变形或损坏。3）、保证良好的外观。在选择顶出位置时，应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位。4）、结构合理可靠。脱模机构应工作可靠，运动灵活，制造方便，更换容易，具有足够的强度和刚度。本模具选用利用定模推板拉断点浇口凝料使塑件从凸模中脱出。该推出机构包括限位螺钉、拉料杆、定模型腔板、

22、定模座板、定模推板、脱模板等构成，当开模到一定距离时，注塑机推出装置推动推板，并带动所有推杆及推件板一道前进，将塑件和浇注系统一起推出模外。2 脱模力的计算r圆柱大型芯脱模力因为10 ，所以此处视为薄壁圆筒塑件，t则脱模力为：F1a2 tESL cos ( ftan )2 2 29000.005 l (0.45 0.017)39.4l2313(1 )K20.1A0.620.1A0.1A(1 0.017 0.23)0.623 校核推出机构作用在塑件上的单位压应力推出面积 A（D 2d2） 251.2mm242）推出应力1.2F11.04MPa 53MPa (抗拉强度 )合格A19第五章温度调节系

23、统设计塑料模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺不同，模具温度也要求不同。因此在设计注射模具时必须考虑用加热或冷却装置来调节模具的温度。塑件在注射成型时不要求有太高的模温 ,因而在模具上可不设加热系统，在该模具中只需要设计出合理的冷却水道就可以满足模具温度的要求。5.1 冷却系统设计依据在设计的过程中有许多要点是必须注意的，总体要求是：1）要考虑加工的可能性， 即为在设计冷却水道时必须要考虑能否进行加工，有的塑件是异形的，可能会出现设计的难度，但是必须记住的就是能否顺利加工出来，有的能够设计得很好但是无法实现，在模具制造中冷却水孔都是人工用钻头加工实现。2）合

24、理确定冷却管道直径、 中心距与型腔壁的距离。 冷却水道的直径一般在（ 812）mm 之间选取；型腔与冷却水道的距离应大于10 ，通常是 1215 。注意冷却水道与其它成型零部件之间的间距，通常在设计时要注意水道与镶件的间距，至少要留出5 间距，水管与顶针孔留出至少 3 的间距。3）浇口处应加强冷却。 在塑料熔体充模时， 浇口附近的温度最高， 而离浇口越远越低，因此应加强浇口处的冷却。通常采用将冷却回路的20入口设在浇口附近，可使浇口附近在较低水温下冷却。4）避免将冷却管道开设在塑件熔合纹部件， 并注意干涉及密封等问题。当采用多点浇口进料或型腔形状复杂时，多股熔体在汇合处将产生熔合纹，该处的温度

25、通常较其它部位要低，为不使温度急剧下降，保证熔合质量，在熔合纹部位尽可能不设冷却管道。冷却管道不应穿过镶块，以免在接缝处漏水， 同时须考虑避开模具内其它孔道，如推杆孔、螺纹孔及型芯孔等。5）冷却水道应便于加工和清理。为便于加工和操作， 进出水管接头应量设在模具同一侧，宜设在注射机背面，同时水管接头处必须密封，以免漏水。5.2 冷却系统参数计算ABS 粘度大小适中， 其成型温度及模具温度分别为200和 5080。所以，模具温度初步选定为50，用常温水对模具进行冷却。冷却系统的简单计算（1）单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量W1）塑料制品的体积V=0.01m32）塑料制品的质量M=V =0.0

26、1kg3）塑件壁厚为 2mm，可以查表 4-34 得 t 冷=9.3s。取注射时间为 1.7s，脱模时间为 9s，则注射周期： T=t 注+t 冷+t 脱=（12.5+2.5+15）=20s。由此得每小时注射次数 N=（3600/20)次=180 次。4）单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量：W=Nm=1.8kg确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量Q查表 4-35 直接可只21ABS 的单位热量 Q 的值的范围在（310400）kj/kg ，故可取 Q=350kj/kg 。计算冷却水的体积流量 qv 设冷却水道入水口的水温为 t2=20，出水口的水温为 t1=21，取水的密度 =1000k

27、g/m3，水的比热容 c=4.187kj/(kg.m3) 。则根据公式可得WQ1.8 350qv0.002560C. t1 t260 4.187 1000确定冷却水路的直径d，当 qv=（0.0025）时，查表4-30 可知，为了使冷却水处于湍流状态，取模具冷却水孔的直径d=0.004m冷却水在管内的流速v4qv40.00253.31v2600.004260 d求冷却管壁与水交界面的膜传热系数h，因为平均水温为 20.5，查表 4-31 可得 f=6.45。则有：4.187 f ( v) 0.84.187 (1000 3.31)0.8 6.45h0.20.0040.253022d计算冷却水通道

28、的导热总面积AWQ1.8350A0.0119h t53022计算模具所需冷却水管的总长度L22A0.00119L0.095md0.004冷却水路的根数x，设每条水路的长度l=200mm，则冷却水路的根数为L950x4.7l200由上述计算可以看出，用5 根冷却水路比较好。第六章模具的安装试模试模是模具制造中的一个重要环节，试模中的修改、补充和调整是对于模具设计的补充。6.1 试模前的准备试模前要对模具及试模用的设备进行检验。模具的闭合高度， 安装与、于注射机的各个配合尺寸、推出形式、开模距、模具工作要求等要符合所选设备的技术条件。检查模具各滑动零件配合间隙适当，无卡住及紧涩现象。 活动要灵活、 可靠，起止位置的定位要正确。 各镶嵌件、紧固件要牢固，无松动现象。各种水管接头、阀门、附件、备件要齐全