6056连接板A塑料模具设计说明书Word文档格式.docx
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塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力下具有流动性。
可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状而不发生变化。
塑料有很多优异性能，广泛应用于现代工业和日常生活，它具有密度小，质量轻，比强度高，绝缘性能好，介电损耗低，化学稳定性高，减摩耐磨性能好，减振隔音性能好等诸多优点。
另外，许多塑料还具有防水、防潮、防透气、防辐射及耐瞬时烧蚀等特殊性能[1]。
塑料以从代替部分金属、木材、皮革及无机材料发展成为各个部门不可缺少的一种化学材料，在国民经济中，塑料制作已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。
1.2注塑成型及注塑模
将塑料成型为制品的生产方法很多，最常用的有注射，挤出，压缩，压注，压延和吹塑等。
其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。
除氟塑料外，几乎的有的热塑性塑料都可以采用此方法成型。
它具有成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精度较高、易于实现全自动化生产等一系列优点。
因此广泛用于塑料制件的生产中，其产口占目前塑料制件生产的30%左右。
但注射成型的设备价格及模具制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料件的生产。
要了解注射成型和注射模，首先得了解注射机的一些基本知识，注射机是注射成型的主要设备，依靠该设备将粒状塑料通过高压加热等工序进行注射。
注射机为热塑性或热固性塑料注射成型所用的主要设备，按其外形可分为立式、卧式、直角式三种，由注射装置、锁模装置、脱模装置，模板机架系统等组成。
注射成型是根据金属压铸成型原理发展而来的，其基本原理是利用塑料的可挤压性和可模塑性。
首先将松散的粒状或粉状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过料筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段保压冷却定型时间后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制品。
注射成型生产中使用的模具叫注射模，它是实现注射成型生产的工艺装备。
注射模的种类很多，其结构与塑料品种、塑件的复杂程度和注射机的种类等很多因素有关，其基本结构都是由动模和定模两大部分组成的。
定模部分安装在注射机的固定板上，动模部分安装在注射机的移动模板上，在注射成型过程中它随注射机上的合模系统运动。
注射成型时动模部分与定模部分由导柱导向而闭合。
一般注射模由成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却系统、排气系统及支承零部件组成[2]。
注射模、塑料原材料和注射机通过注射成型工艺联系在一起。
注射成型工艺的核心问题就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔体，并把它注射到型腔中去，在控制条件下冷却定型，使塑件达到所要求的质量。
注射机和模具结构确定以后，注射成型工艺条件的选择与控制便是决定成型质量的主要因素。
注射成型有三大工艺条件，即：
温度、压力、时间。
在成型过程中，尤其是精密制品的成型，要确立一组最佳的成型条件决非易事，因为影响成型条件的因素太多，有制品形状、模具结构、注射装备、原材料、电压波动及环境温度等。
塑料模具的设计不但要采用CAD技术，而且还要采用计算机辅助工程（CAE）技术。
这是发展的必然趋势。
注塑成型分两个阶段，即开发/设计阶段（包括产品设计、模具设计和模具制造）和生产阶段（包括购买材料、试模和成型）。
传统的注塑方法是在正式生产前，由于设计人员凭经验与直觉设计模具，模具装配完毕后，通常需要几次试模，发现问题后，不仅需要重新设置工艺参数，甚至还需要修改塑料制品和模具设计，这势必增加生产成本，延长产品开发周期。
目前国际市场上主要流行的，运用范围最广的注射模流动模拟分析软件有澳大利亚的MOLDFLOW、美国的CFLOW、华中科技大学的H-FLOW等。
其中MOLDFLOW软件包括三个部分：
MOLDFLOWPLASTICSADVISERS（产品优化顾问，简称MPA），MOLDFLOWPLASTICSINSIGHT（注射成型模拟分析，简称MPI），MOLDFLOWPLASTICSXPERT（注射成型过程控制专家，简称MPX）。
采用CAE技术，可以完全代替试模，CAE技术提供了从制品设计到生产的完整解决方案，在模具制造加工之前，在计算机上对整个注射成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题，及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以后再返修模具。
这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等，都有着重大的技术经济意义[3]。
第2章塑料材料分析
2．1塑料材料的基本特性
ABS是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成的。
这三种组分的各自特性，使ABS具有良好的综合理学性能。
丙烯腈使ABS有良好的耐腐蚀性、耐热性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使ABS有良好的加工性和染色性能。
ABS价格便宜原料易得，是目前产量最大、应用范围最广的工程塑料之一。
是一种良好的热塑性塑料。
ABS无毒，无气味，呈微黄色，成型的塑料有较好的光泽，、不透明，密度为1.02--1.05
。
既有较好的抗冲击强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化学稳定性和电气性能。
水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎没有影响，ABS不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀，在酮，醛，酯，氯代烃中会溶解或形成乳浊液。
ABS表面受冰醋酸，植物油等化学药品的侵蚀时会引起应力开裂，ABS有一定的硬度，他的热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高，尺寸稳定性较好，易于成型加工，经过调色配成任何颜色。
其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70
左右，热变形温度约为93
耐气候性差，在紫外线作用下ABS易变硬发脆。
ABS的性能指标：
密度1.02——1.05（
），收缩率
，熔点
，弯曲强度80Mpa，拉伸强度35
49Mpa，拉伸弹性模量1.8Gpa，弯曲弹性模量1.4Gpa，压缩强度18
39Mpa，缺口冲击强度11
20
，硬度62
86HRR，体积电阻系数
，收缩率
范围内。
ABS的热变形温度为93
118℃，制品经退火处理后还可提高10℃左右。
ABS在-40℃时仍能表现出一定的韧性，可在-40
100℃的温度范围内使用。
2．2塑件材料成型性能
ABS易吸水，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。
因此，成型加工前应进行干燥处理；
ABS在升温时黏度增高，黏度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用侧浇口形式，成型压力较高，塑件上的脱模斜度宜稍大；
易产生熔接痕，模具设计时应该注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；
在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响及小。
要求塑件精度高时，模具温度可控制在50
60
，要求塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在60
80
ABS比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。
2．3塑件材料主要用途
ABS在机械工业上用来制造连接板、泵业轮、轴承、把手、管道、管连接件、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等，汽车工业上用ABS制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管等，还可用ABS夹层板制小轿车车身。
ABS还可用来制造水表壳，纺织器材，电器零件、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器，农药喷雾器及家具等。
第3章塑件的工艺分析
此处省略XXXXXXXXXX。
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第4章注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定
4．1、注射成型工艺过程分析[5]
根据塑件的结构、材料及质量，确定其成型工艺过程为：
第一步：
为使注射过程顺利和保证产品质量，应对所用的设备和塑料作好以下准备工作。
（1）、成型前对原材料的预处理
根据注射成型对物料的要求，检验物料的含水量，外观色泽，颗粒情况并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标，对原材料进行适当的预热干燥，ABS材料吸水率极低，成型前一般不必进行干燥处理。
如有需要，可在70～80℃下干燥2～4h。
（2）、料筒的清洗
在初用某种塑料或某一注射机之前，或者在生产中需要改变产品、更换原料、调换颜色或发现塑料中有分解现象时，都需要对注射机（主要是料筒）进行清洗或拆换。
柱塞式注射机料筒的清洗常比螺杆式注射机困难，因为柱塞式料筒内的存料量较大而不易对其转动，清洗时必须拆卸清洗或者采用专用料筒。
对螺杆式通常是直接换料清洗，也可采用对空注射法清洗。
（3）、脱模剂的选用
脱模剂是使塑料制件容易从模具中脱出而敷在模具表面上的一种助剂。
一般注射制件的脱模，主要依赖于合理的工艺条件与正确的模具设计。
在和产上为了顺利脱模，常用的脱模剂有：
硬脂酸锌，液体石蜡（白油），硅油，对ABS材料，可选用硬脂酸锌，因为此脱模剂除聚酰胺塑料外，一般塑料都可使用。
第二步:
注射成型过程
完整的注射过程表面上共包括加料、塑化、注射入模、稳压冷却和脱模几个步骤，但实际上是塑化成型与冷却两个过程。
第三步：
制件的后处理
注射制件经脱模或机械加工后，常需要进行适当的后处理，目的是为了消除存在的内应力，以改善和提高制件的性能及尺寸稳定性。
制件的后处理主要有退火和调湿处理。
该塑料制件材料为ABS，就采用退火处理1～3小时。
4．2浇口种类的确定
注射模的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。
其作用是将塑料熔体充满型腔并使注射压力传递到各个部分。
浇注系统设计的好坏对塑件性能、外观及成型难易程度影响很大。
它由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。
其中浇口的选择与设计恰当与否直接关系到制品能否完好的成型。
由于本设计中连接板塑件外表面质量要求较高，所以选用侧浇口。
侧浇口直接在中间的圆端面处进，连接板组装后，浇口被遮挡起来。
侧浇口主流道需要设置钩针，分流道与产品相连，顶出产品包含流道连接在一起。
4．3型腔数目的确定
因为本设计中采用侧浇口，且塑件的尺寸不大，为提高塑件成功概率，并从经济型的角度出发，节省生产成本和提高生产效率，采用一模二腔，进行加工生产。
4．4注射机的选择和校核
由于采用一模二腔，需要至少注射量为78g，流道水口废料10g，总注塑量达到88g，再根据工艺参数（主要是注射压力），综合考虑各种因素，选定注射机为海天110XB。
注射方式为螺杆式，其有关性能参数为：
海天HTF110XB
型号
单位
110×
1A
1B
1C
参数
螺杆直径
mm
34
36
40
理论注射容量
cm3
131
147
181
注射重量PS
g
119
134
165
注射压力
Mpa
206
183
149
注射行程
144
螺杆转速
r/min
0~215
料筒加热功率
KW
5.7
锁模力
KN
1100
拉杆内间距（水平×
垂直）
400×
400
允许最大模具厚度
460
允许最小模具厚度
160
移模行程
340
移模开距（最大）
750
液压顶出行程
100
液压顶出力
33
液压顶出杆数量
PC
5
油泵电动机功率
13
油箱容积
l
210
机器尺寸（长×
宽×
高）
m
4.7×
1.3×
1.85
机器重量
t
3.4
最小模具尺寸（长×
宽）
280×
280
4.4.1注射量的校核
模具设计时，必须使得在一个注射成型的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的80%以内。
校核公式为：
式中
--型腔数量
--单个塑件的体积（
）
--浇注系统所需塑料的体积（
本设计中：
n=2
39
=10
M=2x39+10=88g（约等于）
注塑机额定注塑量为147g
注射量符合要求
4.4.2塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核
注射成型时塑件的模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素。
如果这一数值超过了注射机所允许的最大成型面积，则成型过程中会出现涨模溢料现象，必须满足以下关系。
式中n--型腔数目
--单个塑件在模具分型面上的投影面积
--浇注系统在模具分型面上的投影面积
n=1
=4775
=450
=2x4775+450=10000
注射成型时为了可靠的锁模，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力。
即：
（
）P<
F
式中：
P—塑料熔体对型腔的成型压力（MPa）
F—注射机额定锁模力（N）
其它意义同上
根据教科书表5-1，型腔内通常为20-40MPa，一般制品为24-34MPa，精密制品为39-44MP
（
）P=10000x30x1.1x0.001=330KN<
1100KN
锁模力符合要求
4．4．3、模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核
（1）、模具厚度（闭合高度）
模具闭合高度必须满足以下公式
--注射机允许的最大模厚
--注射机允许的最小模厚
本设计中模具厚度为330mm160<
H<
460，
符合要求
（2）、开模行程（S）的校核
模具开模后为了便于取出制件，要求有足够的开模距离，所谓开模行程是指模具开合过程中动模固定板的移动距离。
注塑机的开模行程是有限的，设计模具必须校核所选注射机的开模行程，以便与模具的开模距离相适应。
对于卧式注射机，其开模行程与模具厚度有关，对于多分型面注射模应有：
--推出距离
--包括浇注系统凝料在内的塑件高度
=（水口料的长度+20~30）
本设计中
=340
=22mm
=110+30=140mm
总的开模距离需要H=162mm以上
经计算，符合要要求。
（3）、顶出装置的校核
在设计模具推出机构时，需校核注射机顶出的顶出形式，要注意在两侧顶出时模具推板的面积应能覆盖注射机的双顶杆，注射机的最大顶出距离要保证能将塑件从模具中脱出。
海天110XB型注射机为两侧推出机构。
经检查能满足将模具脱出的要求。
第5章注射模具结构设计
5．1分型面的设计
将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，它们的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为分型面，它是决定模具结构的重要因素，每个塑件的分型面可能只有一种选择，也可能有几种选择。
合理地选择分型面是使塑件能完好的成型的先决条件。
选择分型面时，应从以下几个方面考虑：
1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；
2）使塑件在开模后留在动模上；
3）分型面的痕迹不影响塑件的外观；
4）浇注系统，特别是浇口能合理的安排；
5）使推杆痕迹不露在塑件外观表面上；
6）使塑件易于脱模。
综合考虑各种因素，并根据本模具制件的外观特点，受用平面分型面，并选择在塑件的最大平面处，开模后塑件留在动模一侧，
分型面的选择
5．2型腔的布局
型腔的布局与浇注系统的布置密切相关,型腔的排布应使每个型腔都通过浇注系统从总压力中均等的分得所需的压力,以保证塑料熔体均匀地充满每个型腔,使各型腔的塑件内在质量均一稳定。
这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能短，同时采用平衡流道。
型腔布局由图所示。
由于本设计中塑件是上下两部分配合装配使用，需要相同的注射工艺参数，以达到高的成功率，模具采用侧浇口，并采用对称式布局，以求达到良好的浇注质量。
图（4）型腔布局方式
5．3浇注系统的设计
浇注系统是指注射模中从主流道始端到型腔之间的熔体进料通道，浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两类，本设计中采用普通侧浇口浇注系统。
正确设计浇注系统对获得优质的塑料制品极为重要。
5．3．1浇注系统组成
普通流道浇注系统的组成一般包括以下几个部分。
1－主浇道2－第一分浇道3－第二分浇道4－第三分浇道
5－浇口6－型腔7－冷料穴
5．3．2确定浇注系统的原则
在设计浇注系统时应考虑下列有关因素：
a）、塑料成型特性：
设计浇注系统应适应所用塑料的成型特性的要求，以保证塑件质量。
b）、模具成型塑件的型腔数：
设置浇注系统还应考虑到模具是一模二腔或一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。
c）、塑件大小及形状：
根据塑件大小，形状壁厚，技术要求等因素，结合选择分型面同时考虑设置浇注系统的形式、进料口数量及位置，保证正常成型，还应注意防止流料直接冲击嵌件及细弱型芯受力不均以及应充分估计可能产生的质量弊病和部位等问题，从而采取相应的措施或留有修整的余地。
d）、塑件外观：
设置浇注系统时应考虑到去除、修整进料口方便，同时不影响塑件的外表美观。
e）、冷料：
在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件质量，故设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施[6]。
5．3．3主流道的设计
流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部分开始，到分流道为止的塑料熔体的流动通道。
（1）、主流道的尺寸
设计中选用的注射机为海天110XB，其喷嘴直径为3.5
，喷嘴球面半径为16
，根据图（6），主流道各具体尺寸如下：
110mm
浇注系统与定位环、浇口套
（2）、主流道衬套的形式
选用如图所示类型的衬套，这种类型可防止衬套在塑料熔体反作用下退出定模。
将主流道衬套和定位球设计成两个零件，然后配合固定在模板上，衬套与定模板的配合采用
图（7）主流道衬套及其固定形式
（3）、主流道衬套的固定
主流道衬套的固定，采用2个M5X20的螺丝直接锁附固定。
5．3．4分流道的设计
分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道，分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态。
本设计中由于塑件排布比较紧凑,且采用侧浇口。
如图所示。
主流道和侧浇口的位置
5．3．5浇口的设计
浇口又叫进料口，是连接分流道与型腔的通道。
它有两个功能：
一是对塑料熔体流入型腔起着控制作用；
另一个是当注射压力撤销后封锁型腔，使型腔中尚未固化的塑料不会倒流。
常向的浇口形式有直接浇口，侧浇口，点式浇口，扇形浇口，圆盘式浇口，环形浇口等。
浇口的位置选择原则：
浇口的位置与塑件的质量有直接影响。
在确定浇口位置时，应考虑以下几点：
1.熔体在型腔内流动时，其动能损失最小。
要做到这一点必须使
1）流程（包括分支流程）为最短；
2）每一股分流都能大致同时到达其最远端；
3）应先从壁厚较厚的部位进料；
4）考虑各股分流的转向越小越好。
2.有效地排出型腔内的气体。
根据浇口选用原则和为保证塑件表面质量及美观效果，采用侧浇口。
浇口一般尺寸如CAD图所示，根据此图结合实际选用适当值。
5．3．6冷料穴的设计
主流道的末端需要设置冷料穴以往上制品中出现固化的冷料。
因为最先流入的塑料因接触温度低的模具而使料温下降，如果让这部分温度下降的塑料流入型腔会影响制品的质量，为防止这一问题必须在没塑料流动方向在主流道末端设置冷料穴以便将这部分冷料存留起来。
冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上，其标称直径与主流道直径相同或略大一些，这里取为
，最终要保证冷料体积小于冷料穴体积。
冷料穴的z形式有多种，这里采用倒锥形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。
它与推杆配用，开模时倒锥形的冷料穴通过内部的冷料先将主流道凝料拉出定模，最后在推杆的作用下将冷料和和主流道凝料随制品一起被顶出动模。
如上图（8）所示。
5．4注射模成型零部件的设计[7]
模具闭合时用来填充塑料成型制品的空间称为型腔。
构成模具型腔的零部件称成型零部件。
一般包括凹模、凸模、型环和镶块等。
成型零部件直接与塑料接触，成型塑件的某些部分，承受着塑料熔体压力，决定着塑件形状与精度，因此成型零部件的设计是注射模具的重要部分。
成型零部件在注射成型过程中需要经常承受温度压力及塑料熔体对它们的冲击和摩擦作用，长期工作后晚发生磨损、变形和破裂，因此必须合理设计其结构形式，准确计算其尺寸和公差并保证它们具有足够的强度、刚度和良好的表面质量。
5．4．1成型零部件结构设计
成型零部件结构设计主要应在保证塑件质量要求的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等
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