塑料成型工艺及模具设计

1、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： 指导教师: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. 温度调节系统设计 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

2、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材料干燥干燥设备名称温度/C时间/h成型过程料筒温度后段/C中段/C前段/C喷嘴/C模具温度/C时间注射/s保压/s冷却/s压力注射/MPa保压/MPa后处理温度/C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。旨在培养学生综合运用塑料模具设计与制造的专业知识，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

3、程设计的目的；（1）培养学生对具体设计任务的理解和分析能力；（2）培养学生编制塑件成型工艺规程的能力；（3）培养学生设计塑料模具的能力；（4）培养学生编制加工工艺文件的能力；（5）培养学生综合应用专业理论知识，分析问题、解决问题的能力和严 谨、科学的工作态度。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复杂程度塑件；（2）要求学生及时了解模具技术发展方向，查阅有关资料，做好设计准 备工作，充分发挥自己的主观能动性和创造性；（3）树立正确的设计思想，结合生产实际综合考虑经济性、实用性、可 靠性、安全性以及先进性等方面的要求，严肃认真的进行模具设计;（4）要求编制的塑料成型工

4、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用国家标准，图面 整洁，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、课程设计的注意事项：1、课程设计前必须预先准备好资料，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认真地消化， 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教师审核后方可绘制总装图和零件图；4、设计图纸和计算说明书呈交指

5、导教师审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）温度调节系统

6、的设计（8）绘制模具装配图和零件图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，设计人员必须充分掌握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。 （流动性、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 用户提供塑件形状数据，有塑件图纸或塑件模型，根据这些数据应做以下分析：（1）塑件的用途，使用和外观要求，各部位的尺寸和公差、精度和装

7、配要求。（2）根据塑件的几何形状（壁厚、孔、加强筋、嵌件、螺纹等） 、尺寸精度、 表面粗糙度、分析是否满足成型工艺的要求。（3）如发现塑件某些部位结构工艺性差，可提出修改意见，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）根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，所以必须掌握模具用户厂成型设备的以下内容： 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、

8、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。 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，根据模具与设备的关系，进行必要的校核。4、考虑生产能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。设计人员根据用户要求， 可分别采用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，这时设计人员必须对一次性注射成型的循环过程进行详细分 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适宜的工艺参数（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）

9、 进行模具设计与制造的可行性分析根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。 保证达到塑件要求 为保证达到塑件形状、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。 合理的确定型腔数 为了提高塑件生产的经济效益， 在注射机容量能满足的前提下， 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。 浇道和浇口设置 由于浇口对塑件的形

10、状、尺寸精度、熔接痕位置、二次加工和 商品价格等有很大影响，因而必须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经验来确定浇道和浇口 系统。 现在可以用注射模 CAE 的流动分析软件对浇道和浇口系统进 行优化。这对保证模具成功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。 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） 按型腔结构分类的模具类型：直接加工型腔（又可细分为整体式结构、部分镶入结构和多腔结构） ，镶

11、嵌型腔（又 可细分为镶嵌单只型腔、镶嵌多只型腔） 。 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） ，利用顶出液压缸抽 芯，利用电磁抽芯。（ 3） 确定模具主要结构 型腔布置 根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。 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。 确定浇注系统和排气系统 包括确定主流道、分流道及浇口的形状、位置、大小以及排气 方法、排气槽的位置、大小 选择推出方式，决定侧凹处理方法，抽芯方式。 决定冷却、加热的方式及加热、冷却沟槽的形状、位置

12、、 加热元件的安放位置。 根据模具材料、强度计算或者经验数据，确定模具零件 厚度及外形尺寸，外形结构及所有连接定位、导向件位 置。 确定主要成型零件、结构件的结构形式。 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 根据模具产品批量、复杂程度、精度要求、工作条件及 制造方法，合理选择模具材料。 根据模具零件的工作位置、受力情况决定零件的热处理 要求。 根据所用塑件的特性、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）布置图面及选定比例 遵守国家标准的机械制图规定。

13、可按照模具设计中习惯或特殊规定的绘制方法作图。 手工绘图比例最好采用1： 1比例。（2）模具设计绘制顺序 主视图：绘制总装图时先里后外，由上而下，即先绘制 产品零件图、凸模、凹模 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 用主视图或俯视图表示模具结构。主视图上尽可能将模具所有零件画出，可采用全剖视图或阶梯剖视。 俯视图可只绘出动模，或动模定模各半的视图。需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 一般画在总图右上角 , 并注明材料名称 , 塑料牌号等。 塑件图的比例一般与模具图上的

14、一致， 特殊情况可以缩小或放大。 塑件的方位应与模具图上的一致，若特殊情况下不一致，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（与成型设备配合的定位尺寸） 、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 在生产中标准件不需要绘制零件图，非标准零件需绘制零件图。有些标 准件需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

15、 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 备又要不重复。 在标注尺寸前， 应研究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，不要任意旋转颠倒，以防画错。（3）标注加工尺寸公差及表面粗糙度 所有的配合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

16、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， 如必须标注在零件图 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。因装配需要留有一定的装配余量时， 可在零件图上标注出装配链补偿量及装 配后所需求的配合尺寸、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， 而在制造时又必须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： 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。 表面处理、表面涂层、表面修饰（如锐边倒钝、清砂） 未注倒角半径说明，

17、个别部位的修饰加工要求。 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在制定工艺规程前，应详细分析模具零件图、技术条件、结构特点、及该零件在模具中的作用等。制定模具零件坯料的制造方法。 初步拟定工艺路线，注意粗、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。 根据工艺路线确定各加工阶段的工序尺寸及公差，确定半成品的尺寸。 根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

18、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。说明的内容及顺序建议为：1、封面2、设计任务书及产品图（见附件）3、目录（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10、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

19、、编写设计说明书指导教师：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，最后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 了丙烯腈、丁二烯等异

20、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使用和工艺性能。 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，一般不透明。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，特别是抗冲击强 度高。ABS还具有一定的耐磨性，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） 塑件材料成型性能使用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，故塑件应采用较大的脱模斜度。 另外熔体粘度较高，使A

21、BS制品易产生熔接痕，所以模具设计时应注意减少 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° C85° C,预热时间23h料筒温度 后段150° C170° C,中段165° C180° C,前段180° C200° C 喷嘴温度 170° C 180° C模具温度 50° C

22、80° C注射压力 60 100MPa 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用注射成型法生产。为保证塑件表面质量，使用点浇口成型，因 此模具应为双分型面注射模(三板式注射模)。(2) 型腔布置塑件形状较简单，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10伽的圆孔，需侧向抽芯，所以模具采用一模两 腔、平衡布置。这样模具尺寸较小，制造加工方便，生产效率高，塑件成本 较低。其布置如图2所示(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

23、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。同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，塑件大部分外表面光滑，仅在侧向抽芯处留有分型面痕迹。同 时侧向抽芯容易，而且塑件脱模方便。因此塑件选择如图3b所示的分型面图3分型面选择(4) 选择浇注系统塑件采用点浇口成型，其浇注系统如图4所示。点浇口直径为0.8伽,点浇口长度为1伽，头部球R1.5伽，锥角a为6°。分流道采用半圆截面流 道，其半径R为33.5伽。主流道为圆锥形，上部直径与注射机喷嘴相配

24、合，下部直径68 mm。由于塑件形状为圆壳形而且壁厚较薄， 使用推杆推出容易在塑件上留下推出痕迹，不宜采用，所以选择推件板推出机构完成塑件的推出，这种方法 结构简单、推出力均匀，塑件在推出时变形小，推出可靠。2）侧向抽芯机构塑件的侧面有直径为10伽的圆孔，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，所以采用斜导柱、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。采用拉杆和限位螺钉，控制分型面A-A的打开距离，其开距大于 45伽，以方便取凝料。分型面 B-B的 打开距离，其开距应大于 98伽用于取出塑件。模具分型面的

25、打开顺序，由 安装在模具外侧的弹簧一滚柱式机构（略）控制。图5双分型面注射模模具结构1限位拉杆 2、14、15、18导套 3 中间板 4 螺钉 5 、一推件板6复位杆 7 动模板 8 支承板 9 推杆固定板 10 推板11模脚 12 动模座板 13、19导柱 16 定模座板17点浇口凝料拉出板20 限位螺钉4）选择成型设备选用 G54S200/400 型卧式注射机，其有关参数为：额定注射量200/400 cm3注射压力 109MPa锁模力 2540KN最大注射面积 645 m2模具闭合高度165406伽最大开合模行程260伽喷嘴圆弧半径18伽喷嘴孔直径4 mm拉杆间距290 mmX 368 m

26、2选择模架（1 ） 模架的结构模架的结构如图 6 所示。（2） 模架安装尺寸校核模具外形尺寸为长300 m宽250 m高345 m,小于注射机拉杆间距和最大模具闭合高度，可以方便的安装在注射机上。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 1 9共三部分组成。 定模板 4和滑块 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，这样使加工方便有利于型腔的抛光。定模镶件 可以更换。提高了模具的使用寿命。（2） 型芯结构如图 11 所示，型芯由动模板 16 上的孔固定。型芯 22 与推件板 18 采用

27、锥面配合，以保证配合紧密防止塑件产生飞边。另外，锥面配合可 以减少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b更图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,推出制件时, 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30，为点浇口凝料推板24和定模板4运动导向。5) 模具结构强度计算(略)2模具成型尺寸设计计算取ABS的平均成型收缩为0.6%,塑件未注公差按照SJ1372中8级精度 公差值选取。塑件

28、尺寸如图 1 所示。1) 型腔径向尺寸z= /3; 取模具最大磨损量取塑件公差的厶/6;模具制造公差SX=0.75。1) 40 0.2640.2600.26(Lm1)0 Z (1 s) Ls1 X 0 Z(1 0.6%) 40.26 0.75 0.26 00.0940.3100.092) R25 0.94R25 .94 0.94(Lm2)0 Z(1 S)Ls2 X 0 Z(1 0.6%) 25.94 0.75 0.94 00.3125.3900.312) 型腔深度尺寸模具最大磨损量取塑件公差的厶/6;模具制造公差Sz= /3; 取X=0.5。1)501.251.2 1.2(Hml)0Z(1 S

29、)Hs1 X 0 Z(1 0.6%) 51.250.9100.400.5 1.200.402)451.246. 2 1.2(Hml)0Z(1 S)Hs 2 X(1 0.6%) 46.20.4045.8800.40 0 Z1.200.40型芯径向尺寸3)模具最大磨损量取塑件公差的厶/6;模具制造公差Sz= /3; 取X=0.75。1) 36.80.2636.80.262) 10(Lml)0Z(1s)Ls1X 0 Z(10.6%)36.8 0.75 0.26 00.0910 0.2537.2200.09(Ls2)0Qz(1s)Ls2X 0Qz(10.6%)10 0.75 0.25 00.2710.

30、45 0. 170.25（4） 型芯高度尺寸模具最大磨损量取塑件公差的厶/6;模具制造公差S z=A/3;取X=0.51) 48.4 1.21.248.4 1.2(hm1)0Z(1 s)hs1(1 0.6%)49.2900.40X 0 Z48.4 0.5 1.2 00.402)15 0.680.6815(hm2)0Z(1 s)hs2X 0 Z(1 0.6%)15 0.5 0.6800.2315.43 0. 233模具加热、冷却系统的计算（1）模具加热一般生产 ABS 塑料的注射模具不需要外加热。（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）上采用两条 10伽的冷却水道完成， 如图 7 所示。型芯的冷却如图8所示，在型芯内部开有16伽的冷却水孔，中间用隔水 板2隔开，冷却水由支承板5上的10伽冷却水孔进入，沿着隔水板的一侧上 升到型芯的上部，翻过隔水板，流入另一侧，再流回支承板上的冷却水孔。然后 继续冷却第二个型芯