塑料模课程设计

一、塑料成型工艺基础1．1．肥皂盒底的造型设计其图形如图1—1到1—3所示：图1-1图1-2图2-3三维图1．2．肥皂盒塑料ABS的结构与工艺特性ABS树脂是本世纪四十年代末开始研制成功并于五十年代开始投入工业化生产的一种热塑性塑料。

是在聚苯乙烯改性的基础上发展起来的热塑性工程塑料。

主要是由丙烯腈(A)丁二烯(B)苯乙烯(S)三元共聚而成的高聚物，因而具有优异的耐冲击性和综合性能。

物理性能：ABS是浅象牙色，不透明，无毒，无味的非晶型材料。

可缓慢燃烧,燃烧时火苗呈黄色，冒黑烟，有特殊气味，但无滴落。

其密度为1.02~1.06g/c㎡，热变型温度93~124℃，流动温度110~120℃，使用温度-40~100℃,吸水率0.2~0.4%。

机械性能：具有优良的抗冲击性，耐磨性和很好的尺寸稳定性，且具有优良的着色性。

ABS因兼有“韧、钢、硬”三种综合性能，而被称为塑料中的合金材料。

二、塑件工艺性分析2．1．工艺性分析为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用潜伏式浇口。

该浇口的分流道位于模具的分型面上，而浇口却斜向开设在模具的隐蔽处。

塑料熔体通过型腔的侧面或推杆的端部注入型腔，因而塑件外表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。

2．2．注射机的选择该塑件材料为PP的密度：ρ=1.1g/cm3，通过UG软件画出三维实体图，软件自动会计算出单个塑料件的体积与质量为：塑件体积： V =22731.6044≈23mm3 塑件质量： M =23×1.1g=25.3g根据塑件的结构和尺寸精度，初步制定为一模两件，但由于浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，可以根据经验按照塑件体积的0.2-1倍来估算。

则注射机一次所要注射熔融塑料的体积为: V=nV件+V凝=62.192cm3（式中，n=2,V凝=0.6V件。

）则注射机的理论注射量V理=V/0.8=77.74cm3 。

根据上述条件可选用XS-ZY-125型注射机。

选用注射机为国产的注射机XS-ZY-125卧式注塑机。

查表注额定注射量为125 cmз，注射压力为120MPa，锁模力为90×104N，注射方式为螺杆式，喷嘴球半径R为12mm，喷嘴口直径为4mm。

顶出形式是两侧设有顶杆，机械顶出（一般工厂的塑胶部都拥有从小到大各种型号的注射机。

额定注射量/ cm3 125 螺杆直径/mm 42 注射压力/MPa 120 注射行程/mm 115 最大成型面积/cm2 320 最大开模行程/mm 300 模板最大厚度/mm 300 模板最小厚度/mm 200动定模固定板板尺寸/mm×mm 428×458 螺杆转速r/min 29、43、56、69、83、101注射时间/s 1.6 合模力/KN 900喷嘴球半径/mm SR12 定位圈直径/mm 100拉杆空间/mm×mm 260×290 顶杆中心距/mm 230合模方式液压-机械顶出形式两侧顶出机器外形尺寸/mm 3310×750×1550三、分型面的选择不论塑件的结构如何以及采用何种设计方法都必须首先确定分型面，因为模具结构很大程度上取决于分型面的选择，为保证塑件能顺利分型，主分型面应首先考虑选择在塑件外形最大轮廓处，如图4-1所示在满足该原则的三个方案中，方案A的塑件开模后留在定模一侧塑件不易取出，定出机构设计复杂，方案B 的设计在开模时会产生影响塑件外观的飞边且飞边不易清除，方案C既保证了塑件的外观，且毛刺、飞边的清除也较容易因此选择图C所示的分型面。

所以方案C最合理。

图3-1四、浇注系统的设计4．1 普通浇注系统的设计流道系统的设计是否适当，直接影响成形品的外观、物性、尺寸精度和成形周期。

浇注系统设计原则1.要能保证塑件的质量(避免常见的充填问题 )a)尽量减少停滞现象b)尽量避免出现熔接痕c)尽量避免过度保压和保压不足d)尽量减少流向杂乱2.尽量减小及缩短浇注系统的断面及长度*尽量减少塑料熔体的热量损失与压力损失 *减小塑料用量和模具尺寸3.尽可能做到同步填充4有利于型腔中气体的排出5防止型芯的变形和嵌件的位移6尽量采用较短的流程充满型腔4.2 主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处部分到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和冲模时间有较大的影响，因此必须使熔体的温度降和压力损失最小。

设计要点:截面形状、锥度、孔径、长度、球面R、圆角r图形如下5—1：主图4—1流道形状及其与注射机喷嘴的关系1——顶模板 2——浇口套 3——注射机喷嘴为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角a 为2～6，小端直径d比注射机喷嘴直径大0.5～1mm，一般d=2.5～5mm。

由于小端的前面是球面，其深度为3～5mm，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大1～2mm。

流道的表面粗糙度Ra<0.8um。

根据选用的 XS-ZY-125 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：R=12mm根据模具主流道与喷嘴的关系R=R0+(1~2)mm=13mm d=d+(0.5～1)mm=5mm锥角为20～60，取其值为30，经换算得主流道大端直径为Φ7.6mm。

浇口套的选择应根据注射机里的定位孔来选择，它与定位孔是过度配合，查表可知定位孔直径为100mm，所以浇口套的尺寸为100mm。

4.3分流道的设计流道的截面形状会影响到塑料在浇道中的流动以及流道內部的熔融塑料的体积。

此次选用圆形截面。

1圆形截面优点：流道形状效率较高，可达0.25D。

缺点：增加制作费用及成本，稍不注意会造成流道交错而影响流动效率。

2.分流道的设计要点&制品的体积和壁厚，分流道的截面厚度要大于制品的壁厚。

&成型树脂的流动性，对于含有玻璃纤维等流动性较差的树脂, 流道截面要大一些。

&流道方向改变的拐角处, 应适当设置冷料穴。

&使塑件和浇道在分型面上的投影面积的几何中心与锁模力的中心重合。

&保证熔体迅速而均匀地充满型腔 &分流道的尺寸尽可能短，容易尽可能小&要便于加工及刀具的选择 &每一节流道要比下一节流道大10～20％（D＝d×10～20％）3.分流道的尺寸设计流道的直径过大：不仅浪费材料, 而且冷却时间增长, 成型周期也随之增长, 造成成本上的浪费。

流道的直径过小：材料的流动阻力大, 易造成充填不足, 或者必须增加射出压力才能充填。

流道长度宜短, 因为长的流道不但会造成压力损失,不利于生产性,同時也浪费材料；但过短, 产品的残余应力增大, 并且容易产生毛边。

流道长度可以按如下经验公式计算:7.34LW D *=D——分流道直徑mm W——产品质量g L——流道長度mm所以分流道的直径选取为8mm，长度一般取在8～40mm之间，不宜小于8mm，所以分流道长度取35mm。

流道排列的原则：a尽可能使熔融塑料从主流道到各浇口的距离相等。

b使型腔压力中心尽可能与注射机的中心重合。

4.4 浇口的设计浇口：连接分流道和型腔的桥梁,是浇注系统中最薄弱最关键的环节。

浇口作用：1、熔料经狭小的浇口增速、增温，利于填充型腔。

2、注射保压补缩后浇口处首先凝固封闭型腔，减小塑件的变形和破裂。

3、狭小浇口便于浇道凝料与塑件分离，修整方便浇口过小：易造成充填不足(短射)、收缩凹陷、熔接痕等外观上的缺陷,且成型收缩会增大。

浇口过大：浇口周围产生过剩的残余应力,导致产品变形或破裂,且浇口的去除加工困难等。

五、成型零部件的结构设计设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。

5.1 凹模型腔的结构设计凹模也就是所谓的型腔，是成型塑件外表面的主要零件，按结构不同可分为整体式和组合式。

整体式凹模：其特点是牢固，不易变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。

但是由于整体式型腔加工困难热处理不方便，所以其常用于形状简单的中、小型模具上。

根据此次设计的要求与加工特点来看选用整体式凹模，凹模的材料选40Cr，凹模热处理硬度达到HRC40～50,表面需镀硌和抛光处理，型腔表面的粗糙度为Ra0.2～0.1um，配合面需要达到0.8um。

5.2 型芯结构的设计主型芯的结构形式也分整体式和组合式，由于肥皂盒的结构较简单所以选用整体式结构，加工方便，简化了结构。

小型芯常单独制造，再嵌入模板中，最简单的是用过盈配合直接从模板上面压入，但是要在型芯下部铆接，主要是为了防止配合不紧密时被拔出的可能。

型芯材料选40Cr ，热处理达到表面硬度为HRC45～50，型芯表面的粗糙度为0.1～0.25mm ，配合面为0.8mm ，型芯表面热处理时需好进行镀铬、与抛光处理。

5.3 成型零部件的工作尺寸的计算所谓成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接构成型腔腔体的部位的尺寸，其直接对应塑件的形状与尺寸。

鉴于影响塑件尺寸精度的因素多且复杂，塑件本身精度也难以达到高精度，为了计算简便，规定：塑件的公差规定按单向极限制，制品外轮廓尺寸公差取负值“∆-”，制品叫做腔尺寸公差取正值“∆+”，若制品上原有公差的标注方法与上不符，则应按以上规定进行转换。

而制品孔中心距尺寸公差按对称分布原则计算，即取2∆±。

5.3.1 型腔和型芯相关尺寸的计算塑件成型后的收缩率与多种因素有关，通常按平均收缩率计算。

2minmax S S S +=*100%参考 文献PS 的收缩率是0.6%～0.8%，它的平均收缩率是S=0.7%（1）型腔径向尺寸的计算因为塑件尺寸较小，精度级别高，δc 可取△/6、δz 可取△/3,此时，X 取0.75。

根据公式 L M =z S L S δ+-⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆-+043)1(基本尺寸/mm 公差值/mm 计算95 1.48 L M =z S L δ+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆-+01S 43)1( =348.1048.143%)7.01(95+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯-+=95.538.00+ 84.6 1.2 L M =z S L δ+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆-+02S 43)1( =4.002.143%)7.01(6.84+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯-+=84.294.00+（2）型芯径向尺寸的计算根据公式 l M =043)1(z S l S δ-⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆++ 基本尺寸/mm 公差值/mm 计算91 1.48 l m =0143)1(z S d S δ-⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆++ =016.048.143%)7.01(91-⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯++ =016.0205.91-79.4 1.2 l m =0143)1(z S d S δ-⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆++ =04.02.143%)7.01(4.79-⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯++=04.086.80-14.71 0.58 l m =0143)1(z S d S δ-⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆++ =019.058.043%)7.01(71.14-⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯++=019.025.15-（3）型腔深度的尺寸计算在计算型腔深度和型芯高度尺寸时，由于型腔的底面或型芯的端面磨损很小，所以可以不考虑磨损量。