模具制造工艺实训报告Word格式.docx
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塑料名称
聚乙烯
材料特性
结晶部分多时，塑料硬度高、韧性大、抗拉强度高，但整体尺寸变小，耐冲击强度及断裂强度底。
成型
工艺
特点
聚乙烯制件最显著的特点是收缩率大，这与材料的可结晶性和模具温度有关。
定型后塑件在强的收缩牵引作用下，可令制件变形和翘曲。
注射温度
聚乙烯的注射温度一般在120～310℃之间，温度超过300℃时，收缩率会明显增大。
注射速度及压力
聚乙烯的注射压力一般选择在68.6～137.2Mpa之间。
注射速度不易过快，以保证结晶程度高。
模具温度
聚乙烯的模具温度相对较高，一般调节在75～85℃。
通过对聚乙烯材料的分析，并考虑到制件注塑温度和高的抗拉强度，本设计采用聚乙烯材料。
聚乙烯的技术指标、注射工艺参数具体看表2
表2聚乙烯的注射工艺参数
注射机类型
螺杆式
螺杆转速
30~60r/min
喷嘴形式
直通式喷嘴
喷嘴温度
180~190℃
50~70℃
注射压力
60~100Mpa
保压压力
5~10Mpa
冷却时间
5~15s
周期
15~30s
后处理方法
红外线烘箱温度70℃时间0.3~1h
备注
原材料应预干燥0.5h以上
2.3确定塑件设计批量
该产品为批量生产，故设计的模具要有一定的注塑效率，由于塑件长宽度小，所以采用一模四腔结构，浇口形式采用扇形浇口，采用两点进料，以利于均匀充满型腔。
该产品为批量生产，故设计的模具要有一定的注塑效率，由于塑件长宽度小，所以采用一模两腔结构，浇口形式采用扇形浇口，采用两点进料，以利于均匀充满型腔。
2.4计算塑件的体积和质量
该产品材料为聚乙烯,查手册或产品说明得知其密度为0.921g.cm-3-3~1.02g.cm-3。
收缩率为0.4%—0.6%。
计算其平均密度为0.94g.cm-3缩率为0.5%。
（1）使用UG6.0软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形的体积。
当然也可根据形状手动几何计算得到该零件的体积。
通过计算塑件的体积V塑=3.64cm³
，可得塑件的质量为M塑=ρV塑=0.94×
3.64=3.42该模具为一模四腔所以M=3.42×
4=13.68g
式子中ρ塑料密度0.94g/cm³
。
（2）浇注系统凝料体积的初步估算。
浇注系统的凝料在设计之前不能确定精确地数值，但是可以根据经验按照塑料
体积的0.2~1倍来估算。
有体育本次设计采用的流道简单并且较短，因此浇注
系统的凝料按塑件体积的0.2倍来估算，故以此注入模具型腔塑料熔体的总体积（既浇注系统的凝料和两个塑件体积之和）为
V总=V塑（1+0.2）×
2=3.64×
1.2×
2cm3=8.74cm3
M浇=8.74×
0.94=8.2g
M总=M塑+M浇=16.94g
2.5注塑机的选择
（1）注塑机的概述
注塑机的全称应为塑料成型机。
注射机主要由注射装置、合模装置、液压传动系统、电器控制系统及机架等组成。
如图4.1所示，工作时模具的动、定模分别安装于注射机的移动模板和定模固定板上，由合模机构合模并锁紧，由注射装置加热、塑化、注射、待融料在模具冷却定型后由合模机构开模，最后由推出机构将塑件推出。
图2注塑机结构
注射机的工作原理：
注塑机的工作原理与打针用的注射器相似，注射成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：
定量加料—熔融塑化—施压注射—充模冷却—启模取件。
取出塑件后又再闭模，进行下一个循环。
注塑机根据塑化方式分为柱塞式注塑机和螺杆式注塑机；
按机器的传动方式又可分为液压式、机械式和液压—机械（连杆）式；
按操作方式分为自动、半自动、手动注塑机。
其特点如表4：
表3
形式
立式
卧式
直角式
容量一般为30～60g
热塑性塑料注射机
固性塑料注射机
容量一般为20～45g
柱塞式30～60g
螺杆式60cm3以上
100～500g
结构特性
注射装置一般为柱塞式、液压机械式锁模机构、顶出系统为机械顶出
注射装置以螺杆为主，液压机械式锁模，顶出系统采用机械、液压或两者兼备
除塑化加热系统外，其他与热塑性塑料用螺杆式注射机相似
注射装置与合模装置的轴线互相成垂直排列，优点介于立卧两种注射机之间
优点
1.拆装方便
2.安装嵌件、活动型芯方便
1.开模后，塑件自动落下便于实现自动化操作
2.塑化能力大、均匀，注射压力大，注射压力损失小，塑件应力，定向性小，可减小变形，开裂倾向
3.螺杆式可采用不同的螺杆，调节螺杆转数、背压等用来加工不同的塑料及不同要求的塑件
1.开模后，塑件自动落下
2.使用双模，可以减小循环周期，提高生产力
缺点
1.人工取件
2.注射压力损失大，加工高粘度塑料薄壁塑件时要求成型压力高，塑件应力大，注射速度均匀，塑化不均匀
1.装模麻烦，安放嵌件及活动型芯不便，易发生分解
2.螺杆式加工低粘度塑料，薄壁，形状复杂塑件时易发生回流，螺杆不易清洗，贮料清洗不净，易发生分解
3.柱塞式结构也有立式结构所具有的特性
1.嵌件、活动型芯安放不便，易倾斜落下
2.有柱塞式结构的缺点
适用围
1.易于加工小，中型及分两次进行双色注射加工的塑件
2.柱塞式不宜加工流动性差，热敏性、对应力敏感的塑料及大面积，薄壁塑件，宜加工流动性好的中小性塑件
1.螺杆式适应加工各种塑料，小型设备易加工薄壁、精密塑件
2.螺杆式适应于掺和料、有填料，干着色料的直接加工
3.柱塞式也具有立式注射机中柱塞式结构具有的加工特点
1.适用加工小型塑件，并装有侧浇口模具
2.适用加工塑件中心部位不允许有浇口痕迹的平面塑件
（2）注塑机的选择
根据上述计算的塑件总体积V总=V塑（1+0.2）×
2cm3=8.74cm3，依公式（V公=V总/0.8）则有：
V总/0.8=8.74/0.8cm3=10.93cm3
本次设计已计算出塑件的总体积为10.93cm³
，总质量为17.65g
根据塑料制品的体积或质量查有关手册选定XS-ZY-125卧式注射机。
表4XS-ZY-125卧式注射机性能参数
注射量（cm³
）
125
模具最大厚度（mm）
300
螺杆直径（mm）
42
模具最小厚度（mm）
200
注射压力（MPa）
150
拉杆空间（mm）
260.360
注射行程（mm）
160
模具定位孔径（mm）
Ф150
锁模力（KN）
900
喷嘴孔直径（mm）
Ф4
最大成型面积（cm²
360
喷嘴球孔径（mm）
12
模板最大行程（mm）
2.6注塑机的参数校核
为使注塑成形过程顺利进行，须对以下工艺参数进行校核。
2.6.1最大注塑量校核
我们通过学习知道注塑机的最大注塑量应大于制件的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好为注塑机的最大注塑量的80%，所以，本次设计选用注塑机最大注塑量应
0.8V机≥V塑件+V浇
式中：
V机—注塑机的最大注塑量/cm³
V塑—塑件的体积/cm³
该产品V塑件=7.28cm³
V浇—浇注系统体积/cm³
该产品V浇=8.47cm³
故V机≥（V塑件+V浇）/0.8=（7.28+8.47）/0.8=19.69cm³
在此选择的注塑机注塑量为125cm³
，所以满足本次设计的要求。
2.6.2注射压力校核.
所选用的注射机的注射压力必须大于成型塑件所需的注射压力。
成形所需注射压力与塑料品种、塑件的形状及尺寸、注射机类型、喷嘴及模具流道的阻力等因素有关。
根据经验，现在对塑件的流动性和黏度做比较，可知道成形所需注射压力大致如下：
1．塑料熔体流动性好，塑件形状简单，壁厚者所需注射压力一般小于70MPa。
2．塑料熔体粘度较低，塑件形状一般，精度要求一般者，所需注射压力通常选为70~100MPa。
3．塑料熔体具有中等粘度（PS、PE等），塑件形状一般，有一定精度要求者，所需注射压力选为100至140MPa。
4．塑料熔体具有较高粘度（PMMA、PPO、PC、PSF等），塑件壁薄、尺寸大，或壁厚不均匀，尺寸精度要求严格的塑件，所需注射压力约在140至180MPa。
本次的产品设计为手机保护壳的塑件，整体结构为大型薄壁零件，对粘度的要求不高，需要提高注塑压力，所以本次注射机的注射压力为120MPa，应能满足此项要求。
2.6.3锁（合）模力校核
高压塑料熔体充满模腔时，会产生使模具沿分型面分开的胀模力，此胀力等于塑件和流道系统在分型面上的投影面积与型腔压力的乘积。
胀模力必须小于注射机
额定锁模力，常用塑料品种及塑件复杂程度不同，或精度不同，可选用的型腔压力也不同。
型腔压力可根据经验取值，常取型腔压力为20～40Mpa，常用塑料品种及塑件复杂程度不同，或精度不同，我们对锁模力校核，对一些树脂平均压力作简单的比较。
表5型腔树脂平均压力/Mpa
树脂名称
一般成型
重视表面质量的成型
硬质PVC
30
40
软质PVC
25
35
ABS
PC
55
PP
根据上表，本塑件的材料为ABS，可选择型腔压力Pc=40Mpa，型腔平均压力Pc=40MPa决定后，可以按下式校核射机的额定锁模力：
式中
——注射机额定锁模力；
塑——塑件在分型面上的总投影面积（mm2）；
浇——流道系统在分型面上的总投影面积（mm2）；
——安全系数，通常取1.1—1.2
本次设计所选注射机T=900KN；
两个塑件在分型面上的投影面积为：
塑=5127.54mm2
流道系统在分型面上的总投影面积为
浇=0.2
塑=102.55mm2；
=
塑+
浇=5127.54+102.55=5230.09mm2
=1.2；
=1.2×
40×
106×
5230.09×
10-6
=251044.32N=251.04KN
T=900KN>
251.04KN;
故所选注射机满足此项要求。
2.6.4模具安装尺寸的校核
模具厚度（闭合高度）必须满足下式：
式中：
——注射机允许的最小模具厚度（mm）；
——所设计的模具厚度（mm）；
——注射机允许的最大模具厚度（mm）；
=230mm，
=290mm，
=300mm
230<
290<
所选本次选用的注射机满足此项要求。
2.6.5开模行程的校核
注射机的最大开模行程必须大于开模取出塑件所需的开模距离。
本设计所选用的注塑机的最大行程与模具厚度有关，故注塑机的开模行程满足下式:
Smax≥H1+H2+（5～10）mm单分型面
Smax——注射机最大开模行程，mm
H1——塑件脱模所需顶出距离，mm
H2——塑件脱模所需顶出的距离，mm
本设计的塑件高度H1=5mm，H2=80mm,
所以H1+H2+（5～10）=5+80+10=95mm,
Smax=300mm≥95mm
所选注射机满足此项要求。
通过对以上工艺参数的校核，本次设计所选用的注射机满足要求
第三章选择塑件的分型面
选择分型面时，应考虑到使模具结构简单，分型容易，并且应不影响塑件的外观及使用。
根据手机保护壳的特点及精度要求将分型面设置在最大轮廓上。
图3分型面示意图
第四章标准件的选择
模具的标准化对于生产中提高效率、规工艺、提高产品互换性、改善生产环节有着很重要的作用。
近年来在模具行业，特别是塑料模具行业，标准件的大量运用使生产更趋于标准化、简单化，对于生产安全和高效起到很重要的作用，还有利于模具的国际交流和组织模具出口，打入国际市场。
4．1标准模架的选取
模架是设计制造塑料注射模的基础部件，其他部件的设计与制造均依赖于它，选择模架要根据制品的尺寸及大小，同时考虑注射机的参数，根据产品尺寸选择LKM_SG尺寸为2030模架。
图4模架的选择
4．2标准紧固件的选用
标准紧固件主要是螺钉。
螺钉是日常生活中最常用的标准件，将螺杆直接旋入被连接件之一的螺孔，螺钉头部即可将两被连接件紧固，其规格和尺寸均有相应的标准，本设计的塑件模架中主要采用六角螺钉,包括M5,M6,M8和M10,M14不等，长度根据不同需要选取。
第五章浇注系统的设计
5.1概述
浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道，由主流道、分流道、进料浇口和冷料穴组成。
设计浇注系统应注意：
1,浇注系统力求距型腔距离近、一致，并首先进入制品的厚壁部位。
2，其位置力求在分型面上，便于加工并易于快速、均匀、平稳地充满型腔；
主流道入口应在模具中心位置。
3，有利于制品的外观，并易于安装、替换、清除。
4，排气良好。
考虑到熔体在充填型腔的过程中熔体堆积的情况及其表观粘度随剪切速率的变化而发生显著的变化，对热塑型塑性流体而言，剪切速率增大时，表观粘度
会降低，本塑件为薄壁件要求填充过程中的流动性要好，跟普通液体相比，ABS又具有很大的可压缩性，当压力增高时，其表观粘度增加，由于塑料在注射模浇注系统中和型腔的温度、压力和剪切速率是随时变化的，在设计浇注系统时，综合加以考虑，以期在充模以尽可能低的表观粘度和较快的速度充满型腔，在保压阶段，又能通过浇注系统使压力充分传递到型腔各部分，此外，制件的外形、尺寸和对外观的要求也影响整个浇注系统的形状和尺寸，本制件上表面要求较光滑，所以，不宜在表面开设浇道，而应采用侧浇口。
5.2流道设计
浇注系统主要由主流道、分流道、进料浇口和冷料穴组成。
5.2.1主流道设计
主流道是指熔融塑料由注射机喷嘴喷出后最先经过的部位，与注射机喷嘴同轴，因为与熔融塑料、注射机喷嘴反复接触、碰撞，一般不直接开设在定模板上，为了制造方便，都制成可拆卸的浇口套，用螺钉或配合形式固定在定模板上。
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。
其浇口选择不能太大和太小。
浇口太小，熔料流动过程中冷却面相对增大，热量消耗大，注射压力损失也大，但浇口太大，会造成材料的浪费。
因此，合理的主浇道参数，一般情况下取值如下：
1）d=d1+（0.5～1）
式中d1—注射机喷嘴孔直径（mm）
d—主流道口直径（mm）
所以本设计采用d1为2.5mm，得出d取为4mm。
2）α=2º
～4о对流动性较差的塑料可取3о～6о。
本设计采用α=3°
α—主流道锥角
3）H—按具体情况选择，一般取3～8mm，H取为5mm。
H—球面配合高度
4）R=R1+（1～3）
式中R1—注射机喷嘴球面半径（mm），
R1为6mm，R取为8mm。
5）r—为主浇道与分浇道过渡处采用的圆角半径，按具体情况选择，一般取1～3mm，现在选择其为1.5mm。
6）L应尽量缩短，本设计取55mm。
5.2.2分流道设计
分流道是主流道与浇口之间的通道。
多型腔模具一定设置分流道，大型塑件由于使用多浇口进料也需设置分流道。
1.分流道的设计要点：
（1）流经分流道的熔体温度和压力的损失要少。
为此，分流道一要短，二要使粗糙度降到最低，三是容积要小，四是少弯折。
（2）要使分流道的固化时间稍慢于制品的固化时间，以利保压、补缩和压力传递；
（3）要使熔料能迅速而又均匀地进入各型腔，故在多型腔设计时，在保证模
具结构强度前提下，力求采用平衡进料，而且在保证模具结构强度前提下，力求紧凑、集中。
（4）便于加工，便于使用标准刀具，免于制造专用刀具。
2．分流道的截面形状
分流道的截面类型有圆形、梯形、U形、半圆形等，根据塑件的材料流动性较好，长度较短，可以采用圆形分流道且呈直线布置。
由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因此分流道的表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6μm左右即可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，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。
3.分流道的布置
分流道的布置取决于型腔的布局，两者互相影响。
分流道的布置形式分平衡式和非平衡式两种。
平衡式布置要求从主流道至各个型腔的分流道，其长度、形状、断面尺寸等都必须对应相等，达到各个型腔的热平衡和塑料流动平衡。
因此各个型腔的浇口尺寸可以相同，达到各个型腔同时均衡进料。
非平衡式布置的主要特点是主流道至各个型腔的分流道长度各不相同（或加上型腔大小不同）。
由于本塑件的表面积较大，为了提高填充效率和熔体温度采用平衡式圆形浇口。
图5分流道设计
5.3浇口设计
浇口是主流道、分流道和型腔之间的连接部分，是浇注系统的最终端，很短，截面积很小。
当熔融的料流在高压下经过浇口时，因截面积小而流速加快，因摩擦作用而温度升高，黏度降低，流动性提高，有利于充满型腔。
故浇口是浇注系统的关键部位，其位置、形状及尺寸等决定着塑件质量、注射效果及注射效率。
浇口的作用：
⑴快速充型，保压补缩；
⑵防止热料回流；
⑶使塑件与浇注系统分离。
浇口截面形状和尺寸的确定要根据制品的尺寸大小、壁的厚薄、塑料的品种以及制品的结构和相应的浇口形式而定。
先取小值，试模后根据情况在修正。
总的要使熔料以较快的速度进入并充满型腔，同时在充满后能适时的冷却封闭，因此，浇口的截面要小，长度要短，这样可增大料流速度，快速冷却封闭，
且便于塑件与浇口凝料分离，不留明显的浇口痕迹，保证塑件外观质量。
注射模具的浇口形式较多，其形式和安放位置有直接浇口、盘形浇口（或中心浇口）、浇口、点浇口等，具体采用的形式可以综合各种影响因素，本设计采用圆形浇口。
圆形浇口具有较好的缓冲能力和填充能力，节省了填充时间，利于塑件的成形、减少浇口痕迹，采用侧浇口。
图6浇口
第六章加热系统的设计
概念：
从注塑件的成型过程可以知道，熔体温度对产品精度、表面粗糙度、成型效率有着重要的影响。
对于流程长壁厚较小的塑件，为了保证塑件在冲模过程中温度不至于变化过快，影响冲模需要对它设置加热装置。
图7加热系统二维图
6.1模具加热的主要方式
（1）电加热：
电热丝加热、电热棒加热、电热圈加热。
（2）介质加热：
水介质、熔融介质。
6.2关于本产品的加热装置
本产品为薄壁件且要求精度及表面粗糙度不是太高，在注塑过程中为了防止熔体过早冷却造成浇注不均匀，产品出现冷膈、毛刺等现象。
我们选用冷却水管对型芯和型腔进行循环加热，介质为40~60℃的水。
第七章顶出机构的设计
7.1顶出机构的分类
顶出机构按驱动形式分为：
手动顶出、机动顶出、气动顶出。
按模具结构形式分为：
一次顶出、二次顶出、螺纹顶出、特殊顶出。
7.2顶出机构的设计原则
（1）顶出机构应设置在动模一侧：
因塑件一般均留在动模一侧以便顶出。
（2）顶出时与塑件的接触应为塑件表面及其他不明显的位置，以保证塑件外观。
（3）顶出装置均匀分布，顶出力作用在塑件承受力最大的部位。
以防变形和损伤。
（4）顶出机构应平稳顺畅，灵活可靠，足够的强度、耐磨性，平稳顺畅无卡滞，并且制造方便，易于维修。
7.3顶出机构的基本形式
1.顶杆顶出机构
基本形式：
常用断面形状有圆形、矩形、腰形、半圆形、弓形和盘形等。
本设计选用斜滑顶杆，因为它有两方面作用既能做顶杆还能起部侧抽的作用，能保证配合精度及互换性，滑动阻力最好，不卡滞，应用很广。
顶杆的结构形式如图6。
本次设计主要采用圆柱形顶杆，均匀的分布在塑件的两侧和中心。
图8滑块机构
图9顶杆的形式
第八章成型零件的设计
8．1凹模的设计
凹模是成型制品外表面的成型零件。
按凹模结构的不同，可将其分为整体式，整体嵌入式，组合式，镶拼式4种。
根据对塑件结构的分析，本次设计中采用镶拼
式凹模。
为了便于脱模，将手机保护壳两侧的型芯开设在凹模上，采用侧抽芯。
8．2凸模的设计
凸模是成型塑件表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。
8．3成型零件工作尺寸计算
（1）塑件的收缩率波动：
塑件收缩率的波动所引起的误差应小于塑件公差的1/3。
（2）型腔、型芯的径向尺寸以及塑件尺寸标注，凡孔都是按基孔制，公差下限为零，公差等于上偏差；
凡轴都是按基轴制，公差上限为零，公差等于下偏差；
中心距基本尺寸为双向等值偏差。
在此设计当中，塑件的其他尺寸没有精度要求,则模具型腔可直接按制品有关尺寸加工制作。
8．3.1凹模径向尺寸计算
取模具制造公差。
1）凹模径向尺寸的计算
径向尺寸
=[121.3+121.3×
0.6%－3/4×
0.64]0.64/4
=121+0.16（不保留小数）
高度尺寸
=[8.4+8.4×
0.6%—2/3×
0.64]0.64/4
=8+0.16（不保留小数）
2）型芯尺寸
大型芯径向尺寸
=[121.3+1
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