保护罩塑料模具设计说明书Word文件下载.docx

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材料分析：

ABS无毒无味，呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽，具有良好的机械强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化学稳定性和电器性能，密度为1.02～1.5/cm3

ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于加工，经过配色可配成任何颜色。

成型特点：

ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加压前应进行干燥处理，ABS易产节痕，模具设计时应注意尽量减少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极小，在要求塑件精度高时，模具温度可控制在50～60°

c,而

强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在60～80°

c。

塑件注射成型工艺参数的确定：

根据该塑件的结构特点和ABS得成型性能，查相关手册得到ABS塑件的成型工艺参数：

比重/（g/cm3）

1.05

拉伸强度/MPa

42.8～46.9

成型收缩率/%

0.4～0.7

弯曲强度/MPa

72.5～79.4

成型温度/℃

200～240

线胀系数/（10-5·

K-1）

7.9～9.9

干燥条件/2小时

80～90℃

介电强度/（KV·

mm-1）

12～16

二、ABS塑料注射工艺条件

工艺参数

通用型

高耐热型

阻燃型

料筒温度/℃

后部

180～200

190～200

170～190

中部

210～230

220～240

200～220

前部

200～210

喷嘴温度/℃

180～190

模具温度/℃

50～70

60～85

注射压力/MPa

70～90

85～120

60～100

螺杆转速/（r·

min-1）

30～60

20～50

三注射机型号的选择及校核

1.设备选择

注射模具是安装在注射机上使用的，因此在设计模具时也应考虑注射机的技术参数，以保证模具和注塑设备相适应。

（1）计算塑料体积

为了保证正常的注射成型，模具每次需要的实际注射量应该小于某注射机的公称注射量，即：

式子中，

—实际塑件（包括浇注系统凝料）的总体积（mm3）。

由UG分析/体测量，可得塑料件的体积为V1≈17062mm3，考虑到设计为2腔，加上浇注系统的冷凝料。

该模具一次注射所需的ABS塑料

体积V0==45cm3

质量m0=ρV0=45g

（3）注射机的选用

综合考虑模具外形尺寸

查表选用型号XS-ZY125注射机。

SZ-160/1000注射机的技术规范及特性如下：

理论注射容量/cm3

125

螺杆直径/mm

42

119

锁模力/KN

900

拉杆内距/（mm×

mm）

330x300

最大模厚/mm

300

最小模厚/mm

150

定位孔直径/mm

Φ80

喷嘴球半径/mm

SR18

喷嘴口孔径/mm

Φ6

2、锁模力的校核

锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力，当高压的塑料熔体充填模腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。

为此，注射机的额定锁模力必须大于该胀型力，即：

F锁

F胀=KP

F胀A×

kp＝356KN

F锁=900KN

F锁—注射机的额定锁模力（N）；

P

分—模具型腔内塑料熔体平均压力（MPa）；

一般为注射压力的0.3～0.65倍。

K压力损害系数.

四行腔数目的确定及排布

1.型腔数目的确定

型腔指模具中成形塑件的空腔，而该空腔是塑件的负形，除去具体尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不过凸凹相反而己。

注射成形是先闭模以形成空腔，而后进料成形，因此必须由两部分或（两部分以上）形成这一空腔——型腔。

其凹入的部分称为凹模，凸出的部分称为型芯。

为了使模具与注射机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。

注射模的型腔数目，可以是一模一腔，每一次注射生产一个塑件，也可以是多腔，每一次注射生产多个塑件。

每一副模具中，型腔数目的多少与下列条件有关系。

1）塑件尺寸精度

2）模具制造成本

3）注塑成形的生产效益

4）制造难度

2.型腔的布局

多型腔模具设计的重要问题之一就是浇注系统的布置方式，由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因而型腔的排布在多型腔模具设计中应加以综合考虑。

型腔的排布应使每一个型腔都通过浇注系统从总压力中心中均等地分得所需的压力，以保证塑料熔体同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均为达到同时充满型腔的目的，各浇口的截面尺寸制作得不相同。

要指出的是，多型腔模具最好成型同一尺寸及精度要求的制件，不同塑件原则上不应该用同一副多模腔模具生产。

在同一副模具中同时安排尺寸相差较大的型腔不是一个好的设计，不过有时为了节约，特别是成型配套式塑件的模具，在生产实践中还使用这一方法，但难免会引起一些缺陷，如有些塑件发生翘曲、有些则有过大的不可逆应变等。

本设计成型同一塑件，且壁厚均匀，故采用平衡式，布局如图所示：

五分型面的选择

模具上用以取出塑件或取出浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面，分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动充填性及制品的脱模，分型面的位置也影响着成型零部件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关。

因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键内容。

分型面的选择应注意以下几点：

1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处

当已经初步确定塑件的分型方向后分型面应选在塑件外形最大轮廓处，即通过该方向塑件的截面积最大，否则塑件无法从形腔中脱出。

2）保证制件的精度和外观要求

与分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求较高，或同轴度要求较高的外形或内孔，为保证其精度，应尽可能设置在同一半模具腔内。

因分型面不可避免地要在制件中留下溢料痕迹或接合缝的痕迹，故分型面最好不选在制品光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处。

3）考虑满足塑件的使用要求

注塑件在成型过程中，有一些难免的工艺缺陷，如脱模斜度、推杆及浇口痕迹等，选择分型面时，应从使用角度避免这些工艺缺陷影响塑件功能。

4）考虑注塑机的技术规格，使模板间距大小合适

5）考虑锁模力，尽量减小塑件在分型面的投影面积

6）确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模

7）不妨碍制品脱模和抽芯

在安排制件在型腔中的方位时，要尽量避免与开模运动相垂直方向的侧凹或侧孔。

一般机械式分型面抽芯机构的侧向抽拔距都较小，因此选择的分型面应使抽拔距离尽量短。

8）有利于浇注系统的合理处置。

尽可能与料流的末端重合，以利于排气。

9）分型面应使模具分割成便于加工的部件，以减少机械加工的困难。

根据塑件结构形式，本设计分型面如图所示。

六浇注系统的设计

（1）浇注系统设计原则

1）浇注系统与塑件一起在分型面上，应有压降、流量和温度分布的均衡布置；

2）尽量缩短流程，以降低压力损失，缩短充模时间；

3）浇口位置的选择，应避免产生湍流和涡流，及喷射和蛇行流动，并有利于排气和补缩；

4）避免高压熔体对型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移。

5）浇注系统凝料脱出方便可靠，易与塑件分离或切除整修容易，且外观无损伤；

6）熔合缝位置必须合理安排，必要时配置冷料井或溢料槽；

尽量减少浇注系统的用料量；

7）浇注系统应达到所需精度和粗糙度，其中浇口必须有IT8以上精度。

（2）浇注系统布置

在多腔模中，分流道的布置有平衡式和非平衡式两类，本塑件采用平衡式。

如下图所示：

（3）流道系统设计

流道系统设计包括主流道、分流道和冷料井及其结构设计等。

1）主流道设计

直浇口式主流道呈截锥体，主流道入口直径d应大于注射机喷嘴直径1mm

左右。

这样便于两者能同轴对准，也使得主流道凝料能顺利脱出。

所以：

d=6+1=7mm，考虑到浇口套标准件的选用，d取值为6.5mm。

主流道入口的凹坑球面半径SR1，应该大于注射机喷嘴球头半径SR约1~2mm。

反之，两者不能很好贴和，会让塑料熔体反喷，出现溢边致使脱模困难。

故：

SR1=18+（1~2）=（19~20）mm

R标准化取值为19.5mm

锥孔壁粗糙度Ra≤0.8μm。

主流道的锥角α=2°

～6°

。

过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气。

过小锥角使凝料脱模困难，还会使充模时流动阻力大，比表面增大，热量损耗大。

主流道出口端应有1mm左右的圆角。

主流道的长度是L，一般按模板厚度确定。

但为了减小充模时压力降和减少物料损耗，小模具通常应控制在50mm之内。

（4）分流道截面形状确定

（5）冷料井及拉料设计

该模具采用斜导柱抽芯机构来垂直分离型腔故采用拉料穴。

（6）浇口设计

浇口是塑料熔体进入型腔的阀门，对塑料件质量具有决定性的影响，因而浇口类型与尺寸、浇口位置与数量便成为浇注系统设计中的关键。

浇口有多种类型，如直浇口、侧浇口、点浇口、重叠式浇口、扇形浇口、潜伏式浇口等。

该模具采用侧浇口。

（7）浇注系统的平衡

型腔采用的是平衡式布置，需要调节浇口的尺寸，使个浇口的流量和成型工艺达到一致，这就是浇注系统的平衡也叫浇口的平衡。

但由于塑件的精度要求不高，若每个浇口截面尺寸不同，会给加工制造带来不便，综合考虑，故不做浇口平衡计算。

（8）排气系统设计

从某种角度而言，注塑模具也是一种置换装置。

即塑料熔体注入模腔的同时，必须置换出型腔内的空气和从物料中溢出的挥发性气体。

排气系统是注塑模具设计的重要组成部分。

排气系统设计原则：

1）利用分型面排气是最简单的方法，排气效果与分型面的接触精度有关。

2）利用顶杆与孔的间隙排气，必要时可对顶杆作些排气的结构措施；

3）利用球状合金颗粒烧结块渗导排气，烧结块应有足够的承压能力，设置在塑件隐蔽处，并需要开设排气通道；

4）在熔合缝位置开设冷料井，在储存冷料前也滞留了不少气体；

5）可靠有效的方法是在分型面上开设专用的排气槽，尤其上大型注塑模具必须如此；

6）对于大型的模具，也可以利用镶拼的成型零件的缝隙排气。

本例中可通过顶针间隙均排气，配合部件间隙来达到排气效果.

七成型零件的工作尺寸计算及结构形式

（1）型腔径向计算

按平均收缩率计算:

平均收缩率为0.6%。

模具型腔按IT9级精度制造，制造偏差

=0.06mm。

按平均收缩率计算:

（2）型腔深度计算

按平均收缩率计算：

模具型芯按IT9级精度制造，制造偏差

（3）型腔深度计算

=14.08

型腔深度按IT9级精度制造，其制造公差为0.052mm。

若型腔容易修浅，则

（4）定模尺寸计算

假设型芯容易修长，型芯高度按IT9级精度制造，其制造偏差查表为0.043mm

（5）侧壁厚度计算

侧壁厚度

八导柱导向机构的设置

合模导向机构对于塑料模具是不可少的部件，因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置，必须导向。

导柱安装在动模或者定模一边均可。

有细长型芯时，以安在细长型芯一侧为宜。

通常导柱设在模板四角。

导向机构主要有定位、导向、承受一定侧压力三个作用。

a.定位作用

为避免模具装配时方位搞错而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确的形状，不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均，或者模塑失败。

b.导向作用

动定模合模时，首先导向机构接触，引导动定模正确闭合，避免凸模或型芯先进入型腔以保证不损坏成型零件。

c.承受一定侧压力

塑料注入型腔过程中会产生单向侧压力，或由于注射机精度的限制使导柱在工作中承受一定的侧压力，此时，导柱能承担一部分侧压力。

当侧压力很大时，不能单靠导柱来承担，需要增设锥面定位装置。

对于三板模、脱模板脱模等，导柱还要承受悬浮模板的质量.

当采用标准模架时，因模架本身带有导向装置，一般情况下，设计人员只要按模架规格选用即可。

若需采用精密导向定位装置，则须由设计人员根据模具结构进行具体设计。

1.导向结构的总体设计

导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后变形。

导柱中心至模具外缘应至少有一个导柱直径的厚度；

导柱通常设在离中心线1/3处的长边上。

1）该模具采用4根导柱，其布置为在模板的四个角上。

2）该模具导柱安装在动模固定板上，导套安装在定模固定板和脱板上。

3）为了保证分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处应制有承屑板，即可削去一个面或在导套的孔口倒角。

4）各导柱、导套及导向孔的轴线应保证平行。

5）在合模时，应保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致成型零件损坏。

6）当动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。

7）导柱导套的配合长度通常取配合直径的1.5～2倍，其余部分可以扩空，以减小摩擦，并降低加工精度。

九推出机构的设计

1.侧向抽芯机构的设计

当塑件上具有与开模方向不一致的孔或侧壁有凹凸形状时，除极少数情况可以强制脱模外，一般都必须将成型侧孔或侧凹做成可活动的结构，在塑件脱模前，先将其抽出，然后才能将整个塑件从模具中脱出。

完成侧向活动型芯的抽出和复位的这种机构叫做抽芯机构。

它应具备以下基本功能：

（1）能够保证不引起塑间件变形的情况下准确地抽芯；

（2）运动灵活动作可靠，无过分磨损现象；

（3）具有必要的强度和刚度；

（4）配合间隙和拼缝线不溢料；

其滑块设计如下图所示：

2.斜导柱斜角的确定

斜导柱的斜角

是斜导柱抽芯机构的一个主要参数。

它的大小涉及导开模力、斜导柱所受的弯曲力、滑块实际抽芯力以及开模行程等的小，其关系如下：

1.侧向分型与抽芯方式；

（1）手动侧向分型抽芯；

（2）机械侧向分型抽芯；

（3）液压或气动分型抽芯。

2.抽拔力的计算

内应力为

式中E=2.2Gpa；

=0.6%；

=0.394

总轴向力为

=593.2N

每块滑块摩擦力：

=89（N）

3.抽拔距计算

瓣合模为两瓣时

最小抽拔距：

=1mm

设计抽拔距：

=4mm

4.斜销几何尺寸和最小开模行程的计算：

最小开模行程：

开模力：

=408（N）

斜销弯曲力：

=1072（N）

斜销强度计算：

圆形斜销：

十温度调节系统的设置

在塑料注射成形中，注射模具不仅是塑料熔体的成形设备，还起着热交换器的作用。

模具温40度调节系统直接影响到制品的质量和生产效率。

由于各种塑料的性能和成形工艺要求不同，对模具温度的要求也不同。

对于大多数要求较低模温的塑料，仅设置模具的冷却系统即可。

但对于要求模温超过80C°

的塑料以及大型注射模具，均需要设置加热装置。

1．冷却系统

一般注射到模具内塑料温度为200º

C左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度在60º

C以下。

热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快地传给模具，以使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模。

对于粘度低、流动性好的塑料（例如：

聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙66等），因为成型工艺要求模温都不太高，所以常用常温水对模具进行冷却。

通过查表可得尼龙6的成型温度与模具温度的范围：

成型温度：

模具温度：

2.冷却介质

冷却介质有冷却水和压缩空气，但用冷却水较多，因为水的热容量大，传热系数大，成本低。

用水冷却，即在模具型腔周围或内部开设冷却水道。

3.冷却系统设计原则

冷却水道的开受模具上镶块和顶出杆等零件几何形状的限制，必须根据模具的特点，灵活地设置冷却装置，其设计要点如下：

1）尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡。

2）冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越均匀。

根据经验，一般冷却水孔中心线与型腔壁的距离应为冷却水孔直径的

倍（

），冷却水孔中心距约为水孔直径的

倍，水孔直径常为

进水管直径的选择应使水流速度不超过冷却水道的水流速度.避免产生过大的压力降应，应根据模具的具体大小和产品大小状况而定。

3）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面的距离应处处相等。

4）浇口出加强冷却。

5）应降低进水与出水的温差。

一般进水与出水温度差不大于5°

6）合理选择冷却水道的形式。

对于聚乙稀等收缩率较大的成型树脂，必须沿制品收缩大的方向设置冷却回路。

7）合理确定冷却水管接头位置。

8）冷却系统的水道尽量避免与模具上其他结构（如推杆孔、小型芯孔等）发生干涉现象。

9）冷却水管进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏。

4.冷却回路的布置

缩短成型周期有各种方法,而最有效的是制造冷却效果良好的模具,如果不能实现均一的快速的冷却,则会使制品内部产生应力而造成制品变形成形或开裂,所以我们必须根据制品的形状及壁厚设计,制造能实现均一的且高效的冷却回路.

本模具冷却回路的设计如下图所示：

5.

（1）计算制品冷去所需的时间

=13（s）

现假设成型周期为17s

（2）动定模边制品的释放热量计算

ABS比热容

=1.047

=146.58

平均单位时间放出热量：

凸模在动模边，带走热量60%，型腔在定模边，带走热量的40%，则

设直径

，水道总长为98cm，水道总面积

定模边制品表面积加上分流道的表面积为：

对数平均传热面积：

初步假设冷却水进水温度

，出水温度

水的比热容

定模边冷却水用量为

冷去水在水道内流速为：

校核雷诺准数：

是稳定的湍流状态

十一模架及其尺寸如下图：

十二设计小结

通过本次课程计，自己还存在很多不住，动模采用沉孔吊装的方案，但是结构采用了动模垫板，此板多余，从经济方面来考虑，此板应删去。

自己对塑料模具有了更新的认识，虽然在设计的过程中遇到了很多的问题，但通过自己的努力翻阅课本、查阅资料都得到了解决，希望参加工作以后，自己更加努力成为一名优秀的模具设计师。

十三参考文献

[1]塑料成型模具设计师手册阎亚林主编

[2]塑料模具图册阎亚林主编

[3]冲压与塑料成型设备阎亚林主编