注塑模具课程说明书

1、注塑模具课程设计论文设计题目：聚苯乙烯（PS）针线盒壳体注塑模设计专 业：机械工程及自动化模具设计方向班 级：机模091姓 名：齐 非摘 要 随着中国当前经济形势的日趋好转，中国的模具制造业也日趋蓬勃发展。模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一。而注射成型是塑料成型的一种重要方法，它主要适用于热塑性塑料的成型，可以一次成型形状复杂的精密塑件。本次课程设计的主要任务是针线盒壳体的注塑模具设计，通过对塑件进行工艺的分析和比较，最终设计出一整套模具。本设计利用了UG软件对塑件进行了实体造型，对模具的浇注系统，模具成型部分的结构，顶出系统，冷却系统，注塑机的选择及有关参数的校核。如此设计出

2、的结构可确保模具工作运用可靠，保证了与其他部件的配合。针对针线盒壳体的具体结构，该模具设计为三板模点浇口的形式。通过此次课程设计巩固了专业知识，熟识了相关软件的运用，拓宽了视野，为将来独立完成模具设计了一定的经验。关键词：模具设计；注塑成型；针线盒壳体目 录第一章 塑件分析.11.1塑件描述及设计要求.11.2塑件批量.11.3塑件体积和质量计算.2第二章 注塑机的确定.2第三章 模具设计有关计算.43.1凹模工作尺寸计算.43.2凸模工作尺寸计算.5第四章 模具结构设计.54.1模具结构设计.54.2模具工作过程描述6第五章 注塑机参数校核.135.1最大注塑量校核.135.2锁模力校核.1

3、35.3模具与注塑机安装部分相关尺寸校核.145.4开模行程校核.145.5型腔壁厚、底板厚度校核.145.6模具冷却系统设计.15参考文献.17致谢.17第一章 塑件分析1.1 塑件描述及设计要求 图1.1 图1.2如图所示为塑件的三维立体图和二维工程图。该产品是用于装放针线的日常用品，因此该塑件要具有透光性、热稳定性、电绝缘性等特性。固本次设计选取的材料聚苯乙烯PS。1.1.1 塑件的分析 外形尺寸 该塑件壁厚为1mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不长，适合于注射成型。 精度等级 该产品没有特殊的表面要求和配合要求，属于一般精度，选定公差等级为MT6。 脱模斜度 PS属于非晶体材料，常用

4、成型收缩率为0.5%，选择该塑件上型芯和型腔的统一脱模斜度为2°。1.1.2 PS的性能分析（1）.使用性能：聚苯乙烯（PS）是透明的、非晶体材料。具有非常好的化学稳定性、热稳定性、透光性（透光率为88%-92%），电绝缘性（是目前最理想的高频绝缘材料）以及很微小的吸湿倾向。能够抵抗水、稀释的无机酸，但能够被强氧化酸腐蚀，并且能够在一些有机溶剂中膨胀变形。(2).成型性能PS的流动性能极好，成型加工容易。易着色，装饰性能好。典型的PS收缩率在0.4%-0.7%之间，常用收缩率为0.5%。PS质地硬而脆，塑件由于内应力而易开裂。它的耐热性低，只能在不高的温度下使用，易老化。PS性脆易开

5、裂，设计恰当合理的顶出脱模结构，防止因顶出力过大或不均匀而导致制品开裂。PS有很微小的吸湿倾向，通常不需要干燥处理。如果需要干燥处理，建议干燥条件为80、2-3小时。1.2 塑件批量该产品市场需求量大，为大批量生产。由于该塑件要求批量大，所以模具采用一模四腔结构。1.3 塑件体积和质量计算 塑件主要尺寸及结构见图，近似计算塑件体积V=14.8cm³，查手册聚苯乙烯密度=1.05g/cm²，故塑件质量m=4×V=61.78g。第二章 注塑机的确定2.1 由公称注塑量选定注塑机 塑件的总体积为，总质量为61.78g；流道凝料 (流道凝料的体积是个未知数，根据手册查的来

6、估算，塑件越大，则比例可取的越小)固凝料体积为：，实际注塑量为: 。根据实际注塑量应小于注塑机额定注塑量的80%来计算：注塑机的公称注塑量应为。2.2 由锁模力选注塑机锁模力F胀型力80%胀型力=制品投影面积A型腔压强P=421.6KN锁模力F=421.680%=527KN根据注射量和锁模力的计算可初步选用的注射机为:SZ-630/3500型螺杆式注塑机，该注塑机的参数如下表2.1所示： 理论注射量634拉杆内间距545485螺杆直径58最大模具厚度500注射压力3500最小模具厚度250锁模力3500喷嘴球半径SR18开模行程490喷嘴口孔径3第三章 模具设计有关计算3.1凹模工作尺寸计算本

7、设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算，已给出PS的成型收缩率为0.5%，模具的制造公差取z=/3。凹模侧壁厚度的计算凹模侧壁厚度与型腔内压强及凹模深度有关，其厚度参考文献1表6-1,。由于本产品型腔深度为51.8（50），所以取镶件钢厚B（各型腔之间的钢厚）=A（型腔至内模镶件边之间的钢厚）=40mm。根据型腔布局，初步估算工件长宽为310×310。根据经验值，确定为大型模具。动模板、定模板的长、宽尺寸在内模镶件长宽基础上加120mm,然后取模架的标准值为450mm×500mm。型腔内型尺寸：= = 型腔深度尺寸：= = 、

8、凹模厚度的计算 凹模厚度与制品及制品在分型面上的投影面积有关。根据UG计算的投影面积S=38.61cm²<200 cm²,参考经验数值取凹模厚度A=70cm。在此基础上加30mm，确定定模板厚度为100mm。3.2凸模工作尺寸计算参考文献1图6-34，凸模厚度B=型腔深度+封料尺寸+钢厚=2.5+10+14=26.5mm。由于模架尺寸为450mm×500mm，参考文献1表6-2，选定凸模镶件厚度为30mm。在此基础上加上40mm，确定动模厚度为70mm。型芯外形尺寸：= = 型芯深度尺寸：= = 第四章 模具结构设计4.1 模具结构设计4.1.1 分型面的确

9、定由于分型面受到塑件在模具中的成型位置，浇注系统设计，结构工艺性及精度，嵌件的位置塑件的推出，排气等多种因素的影响。固在选择分型面时应综合考虑，一般分型面选择遵循以下一些原则：1) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处；2) 有利于脱模尽量使塑件开模时留在动模侧；3) 保证塑件的精度要求，表面质量要求；4) 方便模具制造；5) 分型面选择有利于排气。除了上述原则外，分型面的选择还要考虑到型腔在分型面上的投影面积的大小以避免接近或超过所选用注射机最大注射面积而可能产生溢流现象。如图4.1所示： 图4.14.1.2 浇注系统的形式和浇口的设计针线盒壳体的设计为一模四腔，为了保证产品外观完整性，经过分析决

10、定将浇口位置设在针线盒壳体底部面处，并在此处设置点浇口，从此进行浇注。在注塑模具中，浇注程序一般由主流道，分流道，浇口，冷料穴组成。主流道的浇口套的结构。使用注射机时定位孔直径为125mm与浇口套下部尺寸相差较大，所以选用定位圈与浇口套分离的结构 。SZ-630/3500注射机的注射部分喷嘴球头半径为18mm,喷嘴直径为3mm 浇口套的设计如图4.2所示 图4.2浇口套的材料选HPM1碳素工具钢淬火处理HRC37-43 定位圈的设计定位圈的外径取170mm厚度取15mm. 定位圈的材料选用普通碳素结构钢不需要热处理。 图4.3 定位环4.1.3 主流道设计方式主流道一般位于模具中心线上，它与注

11、射机喷嘴的轴线相重合，主流道的大小直接影响熔体的流动速度和充模时间。连接座模具的主流道呈锥形，由浇口套内锥孔形成。主流道尺寸根据设计手册查得SZ-630/3500型注射机喷嘴有关尺寸如下: 喷嘴前端孔径d0=3mm 喷嘴前端球面半径R0=18mm 为了使凝料能顺利拔出主流道的小端直径D应稍大于注射喷嘴直径d。D=d+(0.51)mm=3+0.5=3.5mm 主流道的半锥角通常为1°2°过大的锥角会产生湍流或涡流卷入空气;过小的锥角使凝料脱模困难还会使充模时熔体的流动阻力过大此处的锥角选用2°,经换算得主流道大端直径D=9.7mm,为使熔料顺利进入分流道可在主流道出

12、料端设计半径2mm的圆弧过渡。4.1.4 分流道的设计分流道是指主流道末端与交口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流到设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔，且流动阻力小，降温少，并且能将熔体均衡地分配到各个型腔。对于棉签盒模具从压力损失方面考虑，分流道截面采用半圆形设计，设在定模板和拉料板之间。主分流道的形状及尺寸对于三板模，为了便于加工及凝料脱落，分流道设置在A板和拉料板之间。分流道尽可能的短，且少弯折，便于注射成型过程中最

13、经济地使用原料和注塑机的能耗，减少压力损失和热量损失。蒋飞流道设计成直的，加上冷料穴总长为179mm。分流道的表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外侧塑料迅速冷却，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并不要求很低，一般取左右即可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却层固定，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。分流道的布置形式分流道在分型面上的不知与前面所诉型腔排列密切相关，有多重不同的布置形式，应遵循两方面原则：即一方面排列接凑，缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短，锁模力力求平衡。浇口的设计根据浇口的成型要求

14、及型腔的排列方式，选用点浇口较为合适。点浇口一般开设在模具的A板顶面上，从制品的顶部进料。点浇口的截面形状为圆形，其优点是截面形状简单，易于加工，便于试模后修正，在制品的外表面留有很小的浇口痕迹，因为该制件要求外观质量，又是中小型制品的一模四腔结构，所以可以采用点浇口。 在点浇口的三个尺寸中，以浇口的高度Y最为重要。它控制着浇口内熔体的凝固时间和型腔内熔体的补缩程度。浇口宽度X的大小对熔体的体积流量的直接的影响，浇口长度L在结构强度允许的条件下以短为好一般选L为0.50.8mm。 对于中小型制品侧浇口高度Y=0.6mm，浇口宽度X=2mm，长度L=0.6mm。冷料穴与拉料钉的设计 在完成一次注

15、塑循环的间隔，考虑到注射剂喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注塑机料筒以内约10-25mm的深度有个温度逐渐升高的区域，这是才打到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较冷的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长已接收冷料，防止冷料进入浇注系统和型腔，把这一用来容乃注射间隔所产生的冷料的井穴成为冷料穴。冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上，其直径与主流道打断直径相同或略大一些，深度约为5-6mm。本模具中冷料穴的具体位置和形状如图所示：图4.4 冷料穴对于依靠推推板脱模的模

16、具常用塔形拉料钉，工作时将一级分流道于二级分流道交界处将凝料拉出型腔口套。拉料钉固定在面板上其形状如图所示： 图4.5 凝料4.1.5 导向机构合模导向机构在模具中的作用，一是定位作用，模具每次合拢时，都有一个唯一的准确方位，从而保证型腔的正确形状；二是导向作用，引导动定模正确闭合，避免凸模式型芯先进入型腔而损坏；三是承受一定的侧压力，在成行过程中承受单向侧压力。导向机构主要由导柱和导套组成。 4.1.6 复位杆复位零件，为了使推出元件合模后能回到原来的位置，在设计时应考虑推出机构的复位，推出机构中常用的复位零件有复位杆和弹簧，对于本模具的形式和结构的综合考虑，选用复位杆推出机构。 推出机构针

17、对针线盒壳体，其内部有一高出的平的凸台，为保证制品平衡推出，选用推杆推出。推杆的截面大部分为圆形，不用设置止转，制造、修配方便，容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合精度，推杆推出时运动阻力小，推出动作灵活，推杆损坏也便于更换，因此选用推杆推出。 冷却系统的设计采用水冷的方式进行冷却，即在模具型腔周围设冷却水通道，使水在其中循环，带走热量，维持所需模温。根据塑料制品的形状及其所需冷却温度的要求，结合冷却装置的设计要求，对冷却水道的布局进行合理的设计，由于材料收缩率较大，应沿其收缩方向设置冷却水道，可抑制收缩，防止变形，塑件属薄壁塑件，水道开设在型腔上，可采用竖向排列。由于塑件属于深型腔件，这里

18、选用型腔冷却水路，能较好地对制件进行冷却。当塑件壁厚均匀时，冷却水道到型腔表面最好距离相当，但当壁厚不均匀时，厚处冷却水道到型腔表面的距离则应近一些，间距也可以适当减小些，一般水道孔边至型腔表面距离为10-15mm。4.2模具工作过程（动作原理）描述 图4.6第五章 注塑机参数校核5.1最大注塑量校核注射机的最大注塑量应大于制品的重量或体积（包括流道及流口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好在注塑机的最大注塑量80%，所以，选用的注塑机最大注塑量应0.8V机V制件+V浇道注塑机的最大注射量V机=634cm3V总= V制件+V浇道=97.3 cm30.8V机=0.8×125 cm3

19、=507 cm360 cm3所以，满足要求。5.2 锁模力校核F锁P模AP模熔融型料在型腔内的压力（80130 Mpa*80A塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和：计算为16866mm2F锁注塑机的额定锁模力F锁P模A=68Mpa×16866 mm2=1149KN 所以选定的注塑机为：3500（KN） 满足条件。5.3 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核模具各模板的厚度分别为： H1上模座60mm H2拉料板40mm H3定模板100mm H4动模板65mm H5垫块120mm H6下模座 35mm 模具的闭合高度H=H1+H2+H3+H4+H5+H6 =426mm 注塑机允许的最小模

20、具厚度Hmin=250mm 所允许的最大模具厚度Hmax=500mm 即模具满足Hmin426mmHmax的安装条件。注塑机拉杆内间距为545 485，所选模架为4550，符合设计要求。5.4 开模行程校核经查资料SZ-630/3500型注射机的最大开模行程S=490mm S制品推出的最小距离度+制品及浇注系统凝料总高度+(5-10)mm =167mm 满足要求。所以注射机的开模行程足够，由以上的验证可知型注射机能满足使用要求故可采用。 5.5 型腔壁厚、底板厚度校核最小型腔壁厚 =5.1mm=6.34mm结合书中给定的经验值，型腔的设置最终确定如图所示：图5.15.6 模具冷却系统设计设定模具平均工作温度为，用常温的水作为模具冷却介质，其出口温度为25。 冷却回路孔直径的确定确定冷却水孔的直径时应注意，无论多大的模具，水孔直径不能大于14mm,否则冷却水难以成为湍流状态，以致降低热交换效率。一般水孔的直径可根据塑件的平均壁厚来确定。平均壁厚为1.5mm时，直径可取58mm，平均壁厚为2mm时，直径可取610mm，平均壁厚为4mm时，直径可取1012mm，平均壁厚为6mm时，直径可取1014mm。此次设计，壁厚大部分为mm，所以选择冷却水孔直径为