塑料模具课程设计(1)概要

湖南铁道职业技术学院《塑料成型方案拟定及模具设计与制造》课程设计任务书目录第一章塑件的工艺分析1.1 任务要求1.2 原料ABS的成型特性和工艺参数1.3 塑件的结构工艺性第二章注射设备的选择2.1 注射成型工艺条件2.2 选择注射机第三章型腔布局与分型面的选择3.1 塑件的布局3.2 分型面的选择第四章浇注系统的设计4.1主流道和定位圈的设计4.2 分流道设计4.3 浇口的设计4.4冷料穴的设计4.5 排气系统的分析第五章主要零部件的设计计算5.1 型芯、型腔结构的确定5.2 成型零件的成型尺寸第六章成型设备的校核6.1、注射成型机注射压力校核6.2、注射量的校核6.3、锁模力的校核6.4、安装尺寸的校核6.5、推出机构的校桉6.6、开模行程的校核相关零件图设计总结第一章塑件的工艺分析1.1 任务要求图1 盒盖1.2原料ABS的成型特性和工艺参数ABS是目前产量最大、应用最广的工程塑料。

ABS是不透明非结晶聚合物，无毒、无味，密度为1.02～1.05 g／cm3。

ABS具有突出的力学性能，坚固、坚韧、坚硬；具有一定的化学稳定性和良好的介电性能；具有较好尺寸稳定性，易于成型和机械加工，成型塑件表面有较好光泽，经过调色可配成任何颜色，表面可镀铬。

其缺点是耐热性不高，连续工作温度约为70℃，热变形温度约为93℃，但热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙等都高；耐候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。

可采用注射、挤出、压延、吹塑、真空成型、电镀、焊接及表面涂饰等多种成型加工方法。

ABS的成型特性：(1)ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理，表面光泽要求高的塑件应长时间预热干(2)流动性中等，溢边值0.04 mm左右。

(3)壁厚、熔料温度对收缩率影响极小，塑件尺寸精度高。

(4)ABS比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。

(5)ABS的表观黏度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用点浇口形式。

(6)顶出力过大或机械加工时塑件表面会留下白色痕迹，脱模斜度宜取2°以上。

(7)易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力。

(8)易采用高料温、高模温、高注射压力成型。

在要求塑件精度高时，模具温度可控制在50～60℃，而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在60～80℃。

由设计任务书可知该塑件产量20万件，生产类型属中批量生产，塑件材料为ABS。

综上分析，该塑件可采用注射成型加工，考虑采用一模多腔、快速脱模以及成型周期不太长的模具，同时模具造价要适当控制。

在注射成型生产时，该塑件结构简单，无特殊的结构要求和精度要求，只要工艺参数控制得当，该塑件是比较容易成型的。

该塑件尺寸精度无特殊要求，尺寸均为自由尺寸，查《塑料成型工艺与模具设计》表3-1、3-2 选MT7，主要尺寸公差见下表1：该塑件为盒盖，则表面要求光滑，表面粗糙度可取Ra=0.8μm，塑件内部表面粗糙度可取Ra＝3.2μm。

1.3塑件的结构工艺分析⑴由图可知该，该塑件结构简单无须设置侧向分型与抽芯机构，壁厚均匀，圆角过度，符合最小壁厚要求。

⑵为顺利脱模，脱模斜度如图设为1°第二章注射设备的选择2.1注射成型工艺条件通过软件三维造型得盒盖的体积为V=18.073cm，根据《简明模具设计手册》可查出ABS的密度为1.04g/3cm ,则塑件的质量W=Vρ=18.79g根据塑件本身的几何形状及生产批量确定型腔数量塑件结构简单，生产批量大，为了提高生产效率采用一模两腔的模具结构型腔平衡布置在型腔板两侧。

确定注塑成型的工艺参数根据塑件的结构和成型性能，查《塑料模具成型工艺与模具设计》表2-2初步确定注射成型工艺参数，见下表2：塑件注射成型工艺卡的编制表32.2选择注射机由于塑件采用注射成型工艺，使用一模两腔的分布方式，则可计算出一次注射成型过程中所用的塑料量 W=2W+W 废料=2X18.79X(1+40%)=52.61g根据一次注射量分析，以及考虑塑料的品种、塑件结构、生产批量及注射工艺参数、注射模具尺寸大小等因素,查《简明塑料模具设计手册》表3-4，初选XS —ZY —125型塑料成型注射机，注射机主要技术参数如下表4第三章型腔布局与分型面设计3.1塑件在型腔中的布局在保证浇注系统分流道的流程短、模具结构紧凑、模具能正常工作的前提下，尽可能使得模具型腔对称、均衡、取件方便。

由于，该塑件结构简单，无需测分型，则采用左右对称分布在模板两侧，如图所示图2 塑件的型腔分布3.2 分型面的选择不论塑件的结构如何，采用何种设计方法都必须首先确定分型面，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的外形的最大轮廓处。

该塑件为塑料壳，外形表面质量要求较高。

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质量，便于清除毛刺及飞边，有利于排除模具型腔内的气体，分模后塑件留在动模一侧，便于取出塑件等因素，分型面应选择在塑件外形轮廓的最大处，如图图3 塑件的分型面第四章浇注系统的设计4.1主流道和定位圈的设计浇注系统包括主流道、分流道、浇口、冷料穴等四个部分组成。

考虑到塑件的外观要求高，外表面不允许有成型斑点和熔接痕，以及一模两腔的布置，ABS对剪切速率较为敏感等情况，浇口采用方便加工修整、凝料去除容易且不会在塑件外壁留下痕迹的侧浇口，模具采用单分型面结构两板模，模具制造成本比较容易控制在合理的范围，浇注系统设计如图所示图5 浇注系统图6 浇口套定位圈主流道是熔料注入模具最先经过的一段流道，直接影响到填充时间及流动速度。

主流道太小，熔料流动过程中冷却面相对增大，热量消耗大，注射压力损失大，但主流道太大会造成塑料损耗大，冷却时间长，发生旋涡及紊乱，要求机床可塑化能力增大。

则必须选择恰当尺寸的流道。

查《简明塑料模具设计手册》，由经验公式，可计算出主流道是尺寸，如下主流道与喷嘴的关系为：SR＝R+(1～2)mm，d＝d+1 mm，则主流道球面半径取SR=12+2=14mm,主流道的小端直径为d=3+1=4mm。

为了便于将疑料从主流道中拔出，将主流道设计出圆锥形，其斜度3～6°，主流道大段约为D=8mm，为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计R2的圆弧过渡；为补偿在注射成型机喷嘴冲击力作用下浇口套变形，将浇口套的长度设计得比模板厚度短0.02 mm；浇口套外圆盘轴肩转角半径R宜大一些，取R＝3 mm，以免淬火开裂和应力集中。

定位圈是用来安装模具时作定位用的，查资料得到SYS-30型注射成型机的定位圈直径为55 mm；一般定位圈高出定模座板表面5～10 mm。

4.2分流道的设计分流道是熔料从主流道注入型腔前的过渡部分，其作用是通过流道截面及方向变化使熔料平稳转换流向注入型腔。

分流道是形状及尺寸应满足在相等截面积时其周长为最小的要求，从而可减小熔料散热面积和摩擦阻力。

查《简明塑料模具设计手册》表4-11、4-12，选择U截面的分流道，只切削加工在一块模板上，加工容易实现，且比表面积不大，热量损失和阻力损失不太大。

查有关经验表格得，ABS的分流道推荐直径为4.8～9.5 mm，据此，该模具的分流道尺寸大小计算设计，如图所示图7 分流道设计4.3浇口设计浇口是流道与型腔之间最短的一段距离，能够增加和控制塑料进入型腔的流速并封闭装填在型腔内的塑料。

根据塑件的外形及外观要求，型腔分布，选用侧浇口方式，从塑件的底部进料，去除凝料时不会在塑件的外壁留下浇口痕迹，不影响塑件的外观。

4.4冷料穴的设计采用带Z形头拉料杆的冷料穴如图所示，设置在主流道的末端，既起到冷料穴的作用，又兼有开模分型时将凝料从主流道中拉出留在动模一侧，稍作侧向移动凝料便可取出图8 冷料穴的设计4.5排气系统的设计型腔内气体的来源，除了型腔内原有的空气外，还有因塑料受热或凝固而产生的低分子挥发气体，必须考虑把这些气体顺序排出。

一般来说，对于结构复杂的模具，事先较难估计发生气阻的准确位置。

所以，往往需要通过试模来确定其位置，然后再开排气槽。

排气槽一般开设在型腔最后被充满的地方。

排气的方式有利用模具零件配合间隙排气和开设排气槽排气。

排气是塑件成型的需要，而引气是塑件脱模的需要。

对于大型深腔壳体类塑件，注射成型后，型腔内气体被排除，塑件表面与型芯表面之间在脱模过程中形成真空，难于脱模。

若强制脱模，塑件会变形或损坏，因此，必须引入气体，即在塑件与型芯之间引入空气，使塑件顺利脱模。

同时，在分型面处加工几道浅槽，以便排气。

第五章 主要零部件的设计计算5.1 型芯、型腔结构的确定成型零件直接与高温高压的塑料接触，它的质量直接影响了制件的质量，因此要求成型零件有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性，应选用优质模具钢制作，还应进行热处理使其具备50～55 HRC 的硬度。

型腔设计：型腔采用整体式型腔，整体式型腔是直接加工在型腔板上的，有较高的强度和刚度，使用中不易发生变形。

型芯设计：型芯结构设计亦应整体式型芯，可以节省贵重模具钢，减少加工5.2成型零件的成型尺寸该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算，查有关手册得ABS 的收缩率为0.4％～0.7％，故平均收缩率为Scp ＝ (0．4％+0．7％)＝0．55％。

根据塑件尺寸公差要求，模具制造公差取：3z ∆=δ。

表5第六章、成型设备的校核6.1、注射成型机注射压力校核注射时螺杆施于熔融塑料单位面积上的压力称为注射压力。

设计模具时，成型塑件所需的实际压力应小于注射成型机所标定的最大注射压力，即P 公>P 注式中 P 公一—注射成型机的最大注射压力，MPa ；P 注—一成型塑件所需实际注射压力，MPa ，ABS 注射压力值为70～90 MPa 。

本例中，注射成型机的最大注射压力 P 公＝119 MPa ，满足上述公式要求，注射压力足够。

6.2、注射量的校核在一个注射成型周期内，注塑模内所需的塑料熔体总量与模具浇注系统的容积和型腔 容积有关，其值用下式汁算M i s i m Nm += 式中 N ——型腔的数量；m s ——单个制品的质量或体积，g 或cm 3；m i ——浇注系统和飞边所需的塑料质量或体积，g 或cm 3；已知，N ＝2，m s ＝18 .07 cm 3，经估算m i =7.02 cm 3，则M i =43 cm 3。

XS —Z —60注射成型机的额定注射量为m ＝125 cm 3，为了使注射成型过程稳定可 靠，应有M i ＝(0.1—0.8)m ＝12.5—100 cm 3因此，该注射成型机的注射量满足模具的要求。

6.3、锁模力的校核锁模力是指注射成型机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力。

注射成型机锁模力的校核关系式为F≥kpA式中F——注射成型机锁模力，N，查表得XS—ZY—125型注射成型机的锁模力为900 kN；A——塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之和(浇注系统在分型面上的投影面积按塑件在分型面上投影面积0.2～0.5倍计算)，m2，估算得本模具的A＝4.9X1023m-；p——型腔内熔体的压力，MPa，查表得本塑件的p＝30 MPa；k一一压力损耗系数，一般取1.1～1.2。