塑料模具课程设计指导书(模具专业)

1、塑料模具课程设计教程2012.6 塑料模具课程设计是塑料模具设计课程教学中的重要的实践教学环节，旨在培养学生综合应用塑料模具设计知识，进行中等复杂零件的塑料模具设计。从塑料成型工艺编制，塑料模具设计、非标模具零件和模具总装图绘制，完成塑料模具设计的整个过程。一课程设计目的、要求和任务1. 课程设计目的培养学生对具体设计任务的理解和分析能力；培养学生编制塑料成型工艺规程的能力；培养学生设计塑料模具的能力；2. 课程设计要求查阅有关资料，了解模具技术的发展方向，做好设计准备工作，充分发挥自己的主观能动性和创造性；树立正确的设计思想，综合考虑模具经济性、实用性、可靠性等要求，严肃认真地进行模具设计；

2、要求相关的工艺计算准确，编制的塑料成型工艺规程合理；要求模具结构合理，图面整洁，图样及标注符合国家标准；3. 课程设计任务编制塑料成型工艺规程；绘制注塑模总装图；绘制非标模具零件图；撰写设计说明书。二课程设计一般流程和内容 1. 塑料成型工艺设计如表1所示为塑料成型工艺设计基本内容。表1塑料成型工艺设计基本内容了解塑件所用塑料的种类及性能通常用户规定塑料的品种，设计人员必须充分了解塑料的种类和成型特性：所用塑料是热塑性塑料还是热固性塑料；所用塑料的成型工艺性能（流动性、收缩性、吸湿性、结晶性、比容、热敏性和腐蚀性等）。用户提供塑件形状数据，有塑件图纸或塑件实物模型，或CAD 三维模型。根据这些

3、数据应作一下分析：1塑件的用途，使用和外观要求，各部位的尺寸和公差、精度和装配要求；2根据塑件的几何形状（壁厚、加强筋、孔、嵌件、螺纹等）、尺寸精度、表面粗糙度，分析是否满足成型工艺要分析塑件的结构工艺性求；如发现塑件某些部位结构工艺性差，可提出修改意见，在取得产品设计人员的意见后，方可进行修改；初步考虑成型工艺方案、分型面、浇口形式及模具结构。确定成型设备规格和型号根据塑件所用类型和重量、塑件的生产批量、成型面积大小，初选成型设备的型号和规格。与模具安装有关的尺寸规格，其中有模具安装台的尺寸、安装螺孔的排布和规格、模具最小闭合高度、开模距离、拉杆间距、推出装置形式、模具装夹方法和喷嘴规格等；

4、与成型能力有关的技术规格，包括锁模力、注射压力、注射容量、塑化能力等附属装置，包括是否有取件装置、调温装置、液压或气压装置等；待模具结构形式确定后，根据模具与设备的关系，进行必要的校核。塑件成型工艺卡应包括塑件成型工艺过程及适宜的工艺参数（温度、压力和时间），成型设备等，详见附表1。编制塑件成型工艺卡2塑料模具设计如表2所示为塑料模具设计基本内容。表2塑料模具设计基本内容进行模具设计可行性分析根据塑件技术要求和塑件注塑成型工艺文件技术参数，进行模具设计可行性分析：1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、拼缝线的位置、侧面抽芯的措施、出模斜度值、熔接痕的位

5、置、防止出现气孔和型芯偏斜的方法等进行分析；合理地确定型腔数目为提高塑件生产的经济效益，在注射机容量能满足要求的前提下，应计算出较合理的模腔数；3浇道和浇口设置由于浇口对塑件形式、尺寸精度、熔接痕位置、二次加工等有较大影响，因而必须首先对浇道和浇口与具体塑件的成型关系进行分析。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，可根据综上分析选择合理的确定模具类型结构类型。按浇注系统形式分类的模具类型：两板式模具、三板式模具、多板式模具等；按照型腔结构分类的模具类型：直接加工型腔（又可分为整体式结构、部分镶入式结构和多腔结构）、镶嵌型腔（又分为镶嵌单只型腔和镶嵌多只型腔

6、）；按照侧抽芯方式分类的模具类型：整体侧型芯、拼块抽芯、内抽芯、开合型芯抽芯、强迫脱模等；按照驱动侧型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、斜滑块抽芯、齿轮机构抽芯等）、液压缸抽芯、电动机抽芯等。确定模具类型的主要结构型腔布置。根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易等确定型腔数量及排布方式；2确定分型面。分型面的位置有利于模具加工、排气、脱模及成型操作，塑料制件的表面质量等。3确定浇注系统（主流道、分流道及浇口的形状、位置和大小）和排气系统（排气的方法、排气槽位置和大小）。选择推出方式（推杆、推管、推板），决定塑件侧凹处理方法、抽芯方式。决定冷却、加热方

7、式及加热冷却沟槽的形状、位置、加热元件的安装部位。根据模具材料、强度计算或经验数据，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。确定主要成型零件的结构形式；8考虑模具各部分的强度，计算成型零件工作尺寸；在确定模具结构示意图时，最好提出两种以上的结构方案，进行分析比较，综合其优缺点，取最佳方案。1模具材料的选择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，决定该零件的热处理要求；根据所用塑料的特性，确定模具表面处理要求。绘制模具总装图及非标零件图根据上述分析、计算及方案论证后，绘制模具总装图及零件

8、图，具体要求见表3和表4。3绘制模具装配图和零件图要求表3绘制模具装配图要求 布置图面及选定比例2遵守国家标准的机械制图规定；可按照模具设计中的习惯作图；手工绘图最好1：1，直观性好。计算机绘图，其尺寸必须按照机械制图要求缩放。主视图：绘制总装图时，先里后外，由下而上次序，即绘制产品零件图、凸模、凹模；俯视图：将模具沿注射方向“打开“定模，沿着注射方向从上往下看动模，绘制俯视图，其俯视图需与主视图一一对应画出；模具工作位置的主视图一般应按模具闭合状态画出。模具设计绘图顺序123模具装配图的布置模具装配图主视图绘图要求23用主视图和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

9、视或阶梯剖视；在剖视图中所剖切到的凸模或推杆等旋转体时，其剖面不画剖面线；俯视图可只绘动模或定模、动模各半的视图，需要时再绘制一侧视图或其它剖视图及部分视图。塑件图是经模塑成型后所得到的塑件图形，一般画在总图的右上角，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一致，特殊情况下可缩小或放大。塑件图的方向应与塑件在模具中的位置一样；模具装配图上的塑件图2模具装配图的技术条件在模具总装图中，要简要注明对该模具的要求和注意事项、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、油封等要求。模具装配图上应标注的尺寸2模具闭合尺寸、外形尺寸、配合尺寸、特征

10、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钉孔中心距）填写明细表标题栏和明细表标题栏和明细表放在总图右下角，若图面不够，可另立一页，其格式符合国家标准。三塑料模具设计实例分析手机外壳零件图如图1所示，材料为ABS ，壁厚1mm ，要求大批量生产，设计其塑料模具。 图1手机外壳一塑件的工艺性分析（1）塑件的原材料分析，如表4所示。表4塑件的原材料分析塑料品种ABS 热塑性塑料结构特性线性结构，非结晶型。使用温度小于70化学稳定性较好，比较稳定。性能特点机械强度较好，有一定的耐磨性。但耐热性差，吸水性较大。成型特点成型性能好，成型前原料要干燥。结论该塑料具有良好的工艺性能，适宜

11、注射成型，成型前原料要干燥处理。（2）塑件尺寸精度和表面粗糙度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1GB/T14486-1993）。塑件为手机外壳，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。（3）塑件结构工艺性分析此塑件为壳体类零件，腔体深大约4mm ，壁厚1mm ，总体尺寸适中，塑件成型性能较好。此塑件前面有个6×2mm侧孔，需要侧抽芯。塑件上孔比较多，孔与孔，孔与边壁之间距离满足要求。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。2. 成型设备的选择(1计算塑件的体积根据零件

12、的三维模型，利用三维软件可直接查询塑件的体积为：V 1=4362.65mm3。生产中，每件制品所需浇注系统的体积为制品体积的(0.21 倍，考虑到流道较长，初步估算流道的体积V 2=V1=4362.65mm3。一次注射所需要的塑料总体积V=V 1+V 2=8725.3mm 3。(2计算塑件的质量查相关手册，ABS 的密度为=1. 0510-6kg /mm 3塑件与浇注系统的总质量为M =V *=8. 31g(3选用注射机根据塑件形状，取一模一件的模具结构，初选所以初选SZ250/1250型螺杆式注射机。其各项参数如下：270理论注射容量/³45螺杆（柱塞）直径/160注射压力/MPa

13、1250锁模力/KN415×415拉杆内间距/360移模行程/550最大模具厚度/150最小模具厚度/15喷嘴圆弧半径/喷嘴孔孔径/43. 模具结构方案的确定（1）分型面的选择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。A A 图2分型面（2）型腔数量的确定及型腔的排列该塑件采用一模一件成型，型腔布置在模具中间，有利用与浇注系统的排列和模具平衡。（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=4mm 喷嘴前端球面半径：R015mm模具浇口套主流道球面半径R 与注射机喷嘴球面半

14、径R0的关系为：R=R0+(23=15+2=17mm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+(0.51mm=4+15mm主流道为圆锥形，锥角取3°；分流道取半圆形，其半径R=3mm；浇口采用潜伏式浇口，从塑件上端四边形内表面进料，如图3所示。 图3浇注系统（4）型芯和型腔结构的确定考虑到加工工艺性，型芯、型腔均采用整体、直通式外形结构，如图4和图5所示。 图4型芯图5型腔成型零部件的主要工作尺寸计算如下：1. 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：104mm 、42mm 、R60、R32, 塑件上尺寸均无特殊要求，为自由尺寸，可按M

15、T5级塑件精度000查取公差值, 分别是：1040-1. 1442-0. 64R 60-0. 74R 32-0. 56径向尺寸：L M =L S (1+S cp -x +z1.14/4+0.23=103.770分别代入计算得：104(1+0.006 -3/41.1442(1+0.006 -3/40.6460(1+0.006 -3/40.7432(1+0.006 -3/40.56深度尺寸：H M =H S (1+S cp -x ' +0.64/4+0.16=41.770+0.18=59.810+0.14=31.770+0.74/4+0.56/4+z0. 045+0. 045=5. 020

16、=5(1+0. 0275 -2/30. 01802. 凸模尺寸计算径向尺寸：l M =l s (1+S cp +x 0-z=50(1+0. 0275 +3/40. 4-0. 1=51. 6750-0. 1深度尺寸：h M =h s (1+S cp +x 0-z=5(1+0. 0275 +2/30. 18-0. 045=5. 25750-0. 045式中塑件的允许公差；Scp 塑料的平均收缩率，取Scp=0.6%；z成型零件制造公差,取塑件公差的1/4；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 l s塑件高度基本尺寸

17、；塑件内形基本尺寸；塑件孔深基本尺寸h s（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，用七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，并由弹簧复位杆快速复位。（6）侧向分型与抽芯机构设计由于塑件前面有一侧孔，需要设计侧抽芯机构，本设计采用的是斜销侧向分型及抽芯机构，如图8所示。 1斜销图8斜销工作原理图它的工作原理如图所示，开模时，斜滑块3随着楔紧块

18、2一起向下也同时向右运动，完成分型抽芯。当滑块尺寸与斜销滑道相互离开时，利用钢珠4定位，使滑块停留在刚分离的分型面上，以便合模时斜销能顺利进入滑块斜孔。斜销侧向分型机构主要参数的确定如下：抽芯距S型芯从成型位置抽到不防碍塑件脱模的位置所移动的距离叫抽芯距。用 S 表示。一般抽芯距等于侧孔或侧凹深度 S0 加上 23 的余量，即 S= S0+（23）=1+3=4 考虑到钢球直径的问题，所以在这里取 S=8 2 斜销的倾角 r 斜销的倾角 r 是决定斜销抽芯机构工作效果的一个重要参数，它不仅 决定了开模行程和斜销长度，而且对斜销的受力状况有着重要的影响。 当抽拔方向垂直与开模方向时，为了达到要求的

19、抽芯距 S，所需的开 模行程 H 与斜销的倾角 r 的关系为 H=Scotr 斜销有效工作长度 L 与倾角 r 的关系为 L=Ssinr 生产中一般取 r=15°20°，不宜超过 25°。在这里取 r=15° 3 斜销的直径 斜销直径的公式为 d = 3 Fc L / 0.1s w cos a 式中 Fc抽芯阻力，N L斜销有效工作长度， s w 斜销材料的弯曲许用应力，KN 由此公式算得 d=9.31 ,所以取 d=10 。 （7） 温度调节系统的设计 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，如图 9 所示。 （8） 模架的选择 标准模架一旦选择，直接可在市场上购买，根据塑件的结构特点和模 具的总体结构，选择 A1 型中小型模架，周界尺寸 355×315mm。 4. 注塑机工艺参数的校核 SZ250/1250 型注塑机主要参数如下： 额定注射量 最大开模行程 S 最大装模厚度 Hmax 最小装模厚度 Hmin 模板最大安装尺寸 270cm3 360mm 550mm 150mm 415×415 mm 螺杆直径 注射压力 锁模力 喷嘴圆弧半径 喷嘴孔直径 45mm 160Mpa