塑料模具课程设计说明书

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塑料模具课程设计说明书

工程技术大学

塑料成型工艺及模具设计

课程设计说明书

题目：专业：班级：姓名：学号：指导老师：时间：

圆形塑件盖塑料模具设计模具设计与制造

模具08级模具设计与制造戴鸣Y08510103廖秋慧2023.1.1

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目录

第一部分前言（1）第二部分设计任务书（2）第三部分第四部分第五部分第六部分第七部分第八部分第九部分第十部分第十一部分第十二部分第十三部分

塑件成形工艺分析分型面的选择注射机的初选模具的结构分析与设计成型零件的设计浇注系统的设计成型设备的选择及校核成型工艺参数的确定模具特点和工作原理设计小结参考资料

第1页共47页（4）（6）（8）

（9）(12)

(23)(30)(32)(34)(37)（38）

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前言

一个学期的课程即将结束，为检验这一个学期以来对于塑料模设计的学习效果，综合检测理论在实际应用中的能力，除了平时的考试、实验测试外，更重要的是理论联系实际，即我们将努力认真的完成此次课程设计，我们的课程设计题目为：手轮注塑模具设计。

本次课程设计课题来源于生产实际，应用广泛，但成型难度相对较难，模具结构相对复杂，对我们初学模具设计的学生是一个很好的考验。它能加强对塑料模具成型原理的理解，同时锻炼对塑料成型模具的设计和制造能力。

本次设计以手轮注塑模具为主线，综合了成型工艺分析，模具结构分析，最后是模具的设计计算等一系列模具设计的所有过程。能很好的达到学以致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来，所谓学以致用。在设计中除使用传统方法外，同时使用了AutoCAD、SolidWorks等软件。

本次课程设计得到了廖秋慧老师和张效迅老师的关心指导。正因为老师的悉心指导和帮助，我们才得以解决一个又一个难题，最后完成课程设计，在此谨代表小组全体同学向老师表示感谢。

由于实际经验和理论技术有限，设计的错误和不足之处在所难免，希望各位老师和同学批评指正。

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一、设计任务书

1.1课程设计目的

本课程设计的目的是使我们在学完《塑料模具设计》课程之后，巩固和加深对塑料模有关理论的认识，提高设计计算、制图和查阅参考资料的能力。使得我们能正确运用专业知识，初步掌握制定注塑工艺规程及进行注塑模具设计的原则和方法。

在课程设计中应本着技术上先进、经济上合理的原则，制定注塑工艺规程和设计有关的注塑模具。

①塑料制品名称：盖（如右图）

②成型方法与设备：在适当的塑料注射机上注射成型；③塑料原料：ABS；④收缩率：.0.3%~0.8%；

⑤塑件图：如图所示为制品的图样。

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二、塑件成形工艺分析

ABS丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物化学和物理特性ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上百种不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。注塑模工艺条件干燥处理：ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为80~90C下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。熔化温度：210~280C；建议温度：245C。模具温度：25…70C。

（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）。注射压力：500~1000bar。注射速度：中高速度。典

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型用途汽车（仪表板，工具舱门，车轮盖，反光镜盒等），电冰箱，大强度工具（头发烘干机，搅拌器，食品加工机，割草机等），电话机壳体，打字机键盘，娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪撬车等。

二、塑件的尺寸精度分析

该塑件无尺寸精度特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，按MT5查取公差。其主要尺寸公差要求如表2.3.1—1所示：

2.2塑件表面质量分析

该塑件表面没有提出特殊要求，一般情况下外表面要求光洁，表面粗糙度可以取到Ra0.8m。没有特殊要求时，塑件内部表面粗糙度可取Ra3.2m。2.3塑件表面质量分析

该塑件表面没有提出特殊要求，一般情况下外表面要求光洁，表面粗糙度可以取到Ra0.8m。没有特殊要求时，塑件内部表面粗糙度可取Ra3.2m。2.4塑件结构工艺性分析

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（1）壁厚分析：设计合理，壁厚相对均匀，且符合最小壁厚的一昂球。（2）圆角过渡：要从分型面位置、型芯、型腔结构来分析过渡圆角的设

置。根据本塑件的壁厚，均采用圆角半径R1mm。

（3）脱模斜度：为便于塑件从模腔中取出，塑件的内外壁需要足够的脱

模斜度。外形尺寸以大端为基准，斜度往小处取；内形尺寸以小端为基准，斜度往大处取。根据ABS的性能和《模具设计与制造简明手册（第三版）》P433—表2-2-5：型芯脱模斜度为：0.7，型腔脱模斜度为0.52.5生产实际考虑

该塑件的生产类型应该是大批量生产，因此在设计模具时，要提要塑件的生产效率，倾向于采用多型腔、高寿命、自动脱模的模具，以降低生产成本。

三、分型面的选择

3.1分型面的选择原则

如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较。

为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：（1）分型面应选择在制品的最大截面处，无论塑件以何形式布置，都应将此作为首要原则；

（2）便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。（3）有利于保证塑件的精度要求。

（4）尽可能满足塑件的外观质量要求。分型面上型腔壁面稍有间隙，就会产生飞边。

（5）便于模具加工制造，在选择非平面分型面时，应有利于型腔加工和制品的脱模方便。

（6）对成型面积的影响，尽量减少制品在合模方向上的投影面积,以减

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小所需锁模力。

（7）对排气效果的影响，尽可能有利于排气。（8）对侧向抽芯的影响（本塑件没有抽芯）。

其中最重要的是第（2）和第（5）、第（8）点。为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面工易于加工的分型面。3.2方案分析

该塑件为家用的旋钮塑料,要求表面光滑平整；无毛刺无毛边；不允许缩水、凹坑；无划伤；无污物。在选择分型面时，根据分型面的选择原则,考虑不影响塑件的外观以及成型后能够顺利取出制件，有以下几种方案：

分型面选择的首要原则是必须选择塑件断面轮廓最大的地方作为分型面，这是确保塑件能够脱出模具而必须遵循的基本原则。（1）分型面的方案一：

该塑件采用垂直分型，用活动镶块垂直分型后，留在包紧在下模的型芯上，在有动模端的推杆将塑件从型芯上脱出，虽然这样使模具型腔由内型变成了外型，可以降低模具型腔的加工难度，但是会在塑件的垂直分型面上产生熔接痕，不能达到塑件的外观要求，并且模具的结构复杂，所以此分型面方案不是好。

(2)分型面的方案二：

该塑件采用水平分型，定模部分成型塑件的内部结构，将型芯装在

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定模上，型腔做在动模，当开模后塑件包紧在型芯，随型芯留在动模，然后由定模上的推件板将塑件脱出型芯，这样就可以达到塑件的外观的使用要求，但是由于推件板推塑件出容易产生飞边，就要求推件板的加工难度加大，并且推件板出容易磨损，就要求推件板的材料耐磨，从而增加了模具的成本。此方案不是很好也不采用。

A

3）分型面的方案三：

该塑件采用水平分型，型腔在定模，型芯在动模，分型后塑件包紧在型芯上，随型芯一起留在动模，然后有动模的推管和推杆的共同作用将塑件从动模中脱出，这种分型方式，首先，塑件的外形由定模的型腔成型，这样不紧能够保正塑件的外观质量，成型后由而且型腔采用镶块式更加节省材料，便于加工；其次，分型后由动模的推管和推杆作用于塑件内部将塑件从动模的脱出，这样就不会影响塑件的外观质量，而且模具的结构简单，加工方便。无论从成型性能上看，还是从经济性看此方案都较为合理，所以此方案相对前两个方案来说更加好一些。

结论：综合上述的三种方案，从塑件的外观要求，模具的成型性能，以及模具的加工经济性考虑出发，还是方案三的分型方案是三者当中最好

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的一种方案，所以采用方案三的分型面。

四、注射机的初选

4.3.1计算塑件的体积

根据制件的三维模型，利用三维软件直接求得塑件的体积为：V1=4426.29mm3。4.3.2计算所需的体积

浇注系统凝料按1：1取，故：V2=V1=4426.29mm3

塑件和浇注系统凝料总体积为（按一模四腔算）：V=4（V1+V2）=35410.32mm3=35.41032cm34.3.3选用注射机

根据总体积V=8852.58mm3，初步选取XS-Z-60型螺杆式注射成型机。

XS-Z-60型螺杆式注射成型机主要参数如下表所示

4.4.1注射量的校核公式是

（0.8~0.85）W公W注

式中W公——注射机的公称注射量，cm3

W注——每模的塑料体积量，cm3

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如前所述，塑件及浇注系统的总体积为35.41032cm3，远小于注射剂的理论注射量51cm3，故满足要求。

五、模具的结构分析与设计

5.1确定模架5.1.1确定型腔布局

模具采用一模四腔，布局如下图所示，需要确定图中尺寸。（1）确定S1和S2

查《塑料模具设计指导与范例》P120表6-27可得：S1=7S2=18（2）确定L和

b

b=L=1345.1.2确定模板尺寸

根据上面的b和L，考虑注塑机的大小、导柱、导套和螺钉等布置，根据GB/T12555-2023《塑料注射模模架》，模架型号为：D型，200mm180mm。5.1.3确定模架尺寸

模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量不要有突出部分；模具外表面应光洁，加涂防锈油。两模板之间应有分模间隙，即在装配、调试、维修过程中，可以方便地分开两块模板。1.定模座板（200mm200mm、厚25mm）

定模座板是模具与注射机连接固定的板，定模座板上固定导柱和定位圈，材料为45钢。定位圈通过4个M6的内六角圆柱螺钉与其连接。定模座板上的导柱与导柱孔采用H7/k6配合，定模座板与拉料杆采用H7/k6配合。

2.定模板（150mm200mm、厚40mm）

用于固定定模模仁（型腔镶块）和导套。应该有一定的厚度，并有足够的强度。一般用45钢。其上的导套孔与导套一端采用H7/k6配合，定模与定模模仁（型腔镶块）采用H7/m6配合。

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3.动模板（150mm200mm、厚40mm）

用于固定动模模仁（型芯镶块）和导套。一般用45钢。动模板应具有较高的平行度和硬度。动模模仁（型芯镶块）通过6个沉头螺钉M10固定在动模板上面。其上的导套孔与导套一端采用H7/k6配合，动模与动模模仁（型芯镶块）采用H7/m6配合。4.垫块（28mm200mm、厚50mm）

主要作用：在动模座板与支承板之间形成推出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。

结构形式：可以是平行垫块或拐角垫块，该模具采用平行垫块。垫块材料：垫块材料为45垫块的高度h校核：

h=h1+h2+h3+s+δ=4+13+15+10+8=50mm

式中h1——顶出板限位钉的厚度，该模具限位钉厚度，为

4mm；

h2——推板厚度，为13mm；

h3——推杆固定板厚度，为15mm；s——推出行程，为10mm；δ——推出行程富余量，取8mm。

5．动模座板（200mm200mm、厚25mm）

动模座板上的注射机顶杆孔为Φ150mm，动模座板上还有四个挡钉孔，动模座板的推板导套孔与推板导柱采用H7/n6配合。挡钉与挡钉孔采用H7/n6配合，材料为45钢。6．推板（90mm200mm、厚13mm）

推板上的推板导套孔与推板导套采用H7/k6配合。用4个M10的内六角圆柱螺钉与推半固定板固定。材料为45钢。7．推杆固定板（90mm200mm、厚15mm）

材料为45钢。其上的推板导套孔与推板导套采用H7/f9配合。

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六、成型零件的设计

6.1.1成型零件的结构分析1.型腔的设计

（1）定模模仁（型腔镶块）

型腔采用整体嵌入式结构。整体式型腔有较高的强度和刚度，在使用中不易发生变形。

本模具是一模四腔，四个型腔均做在一个模仁内，而不是分别做四个嵌入定模板。

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4个螺钉紧固

（2）定模模仁（型腔镶块）的固定

由于定模模仁（型腔镶块）比较大，而且厚度较厚，故采用螺钉连接，这样做能够达到很好的紧固作用。

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2.型芯的设计（1）型芯

本塑件考虑到排气效果，因此，型芯采用镶拼组合式。共有两个型芯组成。

型芯均为圆形，但较小，因此采用台阶固定，销钉防转。

一个小型芯成型动模部分的型腔

定模部分的型腔

2）动模模仁（型芯镶块）

由于分型面取在塑件最大投影面积处，因此，动模部分也有型腔。由于动模板厚度较厚，因此动模模仁（型芯镶块）既采用螺钉紧固。

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紧固螺钉模芯

6.2排气系统的设计

在注射成型过程中，模具内除了型腔和浇注系统原有的空气外，还有塑料受热或凝固时产生的低分子挥发气体。这些气体若不能顺利排出，则可能因填充时气体被压缩而引起塑件局部炭化烧焦，或使塑件形成气泡、产生熔接不牢、表面轮廓不清及充填不满等成性缺陷。另外气体的存在还会产生反压力而降低充模速度，因此设计模具时必须考虑型腔的排气问题。

由于该模具的总体尺寸一般，属于中小型模具，可以利用推杆、活动型芯以及型芯端部与模板的配合间隙、分型面进行排气。其配合间隙为0.03~0.05mm

6.3.1成型零件的尺寸计算塑件的尺寸如图所示

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+0.5

平均收缩率

Scp

0.3%0.8%

0.5%尺寸偏差取IT7级

2

（1）型腔尺寸计算：

径向尺寸计算公式：Lm（LsLsScp高度尺寸计算公式：Hm（HsHsScp350.56：Lm【35350.5%70.28:LM

3s）04

2s）03

30.3

0.56】34.80.3004

0.18

3

770.5%0.28

4

6.80.18

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130.32:LM

3

13130.5%0.32

4

0.21

12.90.21

0.15

3.50.24:HM

2

3.53.50.5%0.24

3