塑料模具课程设计.docx

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塑料模具课程设计

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说明书

办学单位：

班级：

学生：

成绩：

提交日期：

2013年7月7日

1塑件分析....................................................................3

2塑料材料的成型特征与工艺参数................................................4

3．设备的选择..................................................................6

3.1依据最大注射量初选设备....................................................6

3.2最大注射量的校核..........................................................6

3.3模具闭合高度的校核........................................................7

4.分型面的确定.................................................................7

4.1型腔数量的确定..............................................................7

4.2分型面位置的选择...........................................................8

5.浇注系统设计.................................................................8

5.1主流道.....................................................................8

5.2.浇口.......................................................................8

5.3.冷料穴.....................................................................9

5.4.排气槽形式.................................................................9

6.成型零部件的设计与计算.......................................................9

6.1型芯与型芯结构设计..........................................................9

6.2型腔、型芯等尺寸校核........................................................10

7.脱模机构的设计...............................................................10

7.1脱模力......................................................................12

7.2拉料杆......................................................................12

7.3顶出机构....................................................................12

7.4顶出机构的选择.............................................................13

8.斜顶机构的设计............................................................14

9.合模导向机构的设置.........................................................15

结束语........................................................................16

参考文献......................................................................16

附图..................................................................................17

1.塑件分析

图1-1基本尺寸

图1-2产品三维图

1.1塑件尺寸精度分析：

由图2-1得知产品尺寸是80X50X9，该塑件尺寸精度无特殊

要求，所在尺寸均为自由尺寸。

1.2塑件表面质量分析：

该塑件表面粗糙度无特殊要求，我们取Ra0.8度。

而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。

1.3产品壁厚：

壁厚最小0.8mm，最大处1.3mm，较均匀，有利于零件的成型。

1.4脱模斜度：

由塑料成型工艺与模具设计P53页可知，其型腔脱模具斜度一般为35′~1°20′,型芯脱模斜度为35′~40′。

1.5体积=36000mm^3

1.6塑件颜色：

蓝色。

1.7塑件经济性：

万能充提前实现了中国数亿手机用户的愿望。

这个以两根可调节金属接触弹片，加一个固定电池的透明夹子，看起来比较简单的设计，却何以成为数以千万中国手机用户的必备配件。

1.8塑件外观：

外观较简单，制造成型较易。

有斜顶机构脱模。

1.9塑件材料：

PC　化学名：

称聚碳酸酯。

2.塑料材料的成型特征与工艺参数

PC塑料的工艺特点如下：

①属无定型塑料，Tg为149～150℃；Tf为215～225℃；成型温度为250～310℃；相对平均分子质量为2～4万。

②热稳定性较好，并随相对分子质量的增大而提高。

③流变特性接近牛顿液体，表观粘度受温度的影响较大，受剪切速率的影响较小，随相对平均分子质量的增大而增大。

无明显的熔点，熔体粘度较高。

PC分子链中有苯环，所以，分子链的刚性大。

④PC的抗蠕变性好，尺寸稳定性好；但内应力不易消除。

⑤PC高温下遇水易降解，成型时要求水分含量在0.02％以下。

⑥制品易开裂。

在成型前，PC树脂必须进行充分干燥。

干燥方法可采用沸腾床干燥（温度120～130℃，时间1～2h）、真空干燥（温度110℃，真空度96kPa以上、时间10～25h）、热风循环干燥（温度120～130℃，时间6h以上）。

为防止干燥后的树脂重新吸湿，应将其置于90℃的保温箱内，随用随取，不宜久存。

成型时料斗必须是密闭的，料斗中应设有加热装置，温度不低于100℃、对无保温装置的料斗，一次加料量最好少于半小时的用量，并要加盖盖严。

判断干燥效果的快速检验法，是在注塑机上采用“对空注射”。

如果从喷嘴缓慢流出的物料是均匀透明、光亮无银丝和气泡的细条时，则为合格。

此法对一般塑料均适用。

PC的熔体粘度比PA、PS、PE等大得多，流动性较差。

熔体的流动特性接近于牛顿流体，熔体粘度受剪切速率影响较小，而对温度的变化十分敏感，因此，成型时只要调节加工温度，就能有效地控制PC的表现粘度。

成型温度的选择与树脂的相对平均分子质量及其分布、制品的形状与尺寸、注塑机的类型等有关，一般控制在250～310℃范围内。

注塑用料，宜选用相对平均分子质量稍低的树脂，MFR为5～7g/10min；对形状复杂或薄壁制品。

成型温度应偏高，为285～305℃；而厚壁制品，成型温度稍低，为250～280℃。

不同的注塑机，成型温度也不一样。

螺杆式为260～285℃，柱塞式为270～310℃。

料筒温度的设定是用前高后低的方式，靠近料斗一端的后料筒温度要控制在PC的软化温度以上，即大于230℃，以减少物料阻力和注射压力损失。

尽管提高成型温度有利熔体充模。

但不能超过230℃，否则，PC会发生降解，使制品颜色变深，表面出现银丝、暗条、黑点、气泡等缺陷，同时，物理力学性能也会显着下降。

喷嘴温度为260～310℃，两种类型的注塑机喷嘴的温度控制有所不同。

模具温度对制品的力学性能影响很大。

随着模温的提高．料温与模温间的温差变小，剪切应力降低，熔体可在模腔内缓慢冷却，分子链得以松弛，取向程度减小，从而减少了制品的内应力，但制品的冲击强度、伸长率显着下降，同时会出现制品脱模困难。

脱模时易变形，并延长了成型周期，降低生产效率；而模温较低，又会使制品的内应力增加。

因此，必须控制好模温。

通常，PC的模温为80～120℃。

普通制品控制在80～100℃，而对于形状复杂、薄壁及要求较高的制品，则控制在100～120℃，不允许超过其热变形温度。

成型PC厚壁制品时，模具温度的控制显得特别重要。

例如，在成型简支梁冲击试验样条（厚度为10mm）时，如果模具不进行控制温度，则成型的样条内部缩孔很多，也很大。

此时，模具如果没有设置加热装置，则可采用简易的方法将模具主流道加热。

该简易的方法就是在一根铁丝上系上棉花球，蘸上工业酒精，加热主流道，这样，虽不能消除缩孔，但缩孔的数量大为减少。

程度大为减轻。

当然．这是一种没有办法的办法，是一种土办法，不推荐使用。

因为这样，容易使模具主流道变形和氧化。

尽管注塑时注射压力对熔体强度和流动性影响较小，但由于PC熔体粘度高、流动性较差，因此，注射压力不能太低，一般控制在80～120MPa，采用柱塞式注塑机时，注射压力应为100～150MPa；而对于薄壁长流距、形状复杂、浇口尺寸较小的制品，为使熔体顺利、及时充模，注射压力要适当提高至120～150MPa。

PC注塑工艺控制的总的原则是：

高料温，低压力。

保压压力大小和保压时间长短直接影响制品的质量。

保压压力过小，则补缩作用小，制品内部会因收缩而形成气泡，制品表面也会出现凹痕；保压压力过大。

在浇口周围易产生较大的内应力。

保压时间长，制品尺寸精度高、收缩率低、表面质量良好，但增加了制品中的内应力，延长了成型周期。

保压压力为80～100MPa。

如前所述方法——用火加热主流道，延长浇口中熔体的凝固时间，以增加补缩作用。

PC注射成型时，可提高背压压力。

注射速率对制品的性能影响不大。

但从成型角度考虑，注射速率不宜太慢，否则进入模腔内的熔体易冷凝而导致充模不足，即使充满了，制品表面包易出现波纹、料流痕等缺陷；注射速率也不宜太快，以防裹入空气和出现熔体破裂现象。

生产中，一般采用中速或慢速，最好采用多级注塑。

注塑时，速度没定为慢→快→慢，这样可大大提高制品质量。

螺杆转速不可太高，一般为30～60r/min。

嵌件需预热到200℃，至少也要有120℃，一般为110～130℃。

再生料的再生次数不超过3次，用量为20％左右。

PC是透明性塑料，成型时一般不推荐使用脱模剂，以免影响制品透明度。

对脱模确有困难的制品，可使用硬脂酸或硅油类物质作脱模剂，但用量要严格控制。

PC制品中应尽量避免使用金属嵌件。

若确需使用金属嵌件时，则必须先把金属嵌件预热至200℃左右后，再置人模腔中进行注塑，这样可避免因膨胀系数的悬殊差别，在冷却时发生收缩不一致而严生较大的内应力，使制品开裂。

减小内应力的方法，除了在制品造型设计时避免缺口、锐角、厚薄悬殊以及采用正确的成型工艺参数等外，最好是对制品进行热处理，热处理温度控制在125～135℃（树脂Tg以下10～20℃），处理时间为2h左右，制品越厚处理时间越长。

一般壁厚小于5mm的制品，时间为8h；大于20mm的制品、时间为24h。

制品的内应力大小可通过偏振光检验法和溶剂浸渍法。

偏振光检验法适用各种透明制品，它是利用PC的透明性，把制品置于偏振光镜片之间，从镜上观察制品表面彩色光带面积，以彩色光带面积的大小来确定制品内应力大小，如果观察到的彩包光带面积大，说明制品内应力大；溶剂浸渍法是工厂中普遍采用的一种检测手段，该法是将PC制品浸入某些溶剂（如苯、四氯化碳、环己烷、乙醇、甲醇等）之中，以制品发生开裂破坏所需的时间，来判断应力的大小，时间越长则应力越小。

如果浸渍5～15s就开裂，说明内应力很大；如果浸渍1～2min不出现裂纹，说明内应很小，这种制品在使用过程一般不会开裂。

3．设备的选择

3.1依据最大注射量初选设备

通常保证制品所需注射量小于或等于注射机允许的最大注射量的80%，否则就会造成制品的形状不完整、内部组织疏松或制品强度下降等缺陷；而过小，注射机利用率偏低，浪费电能，而且塑料长时间外于高温状态可导致塑料分解和变质，因些，应注意注射机能处理的最小注射量，最小注射量应大于额定注射量的20%。

3.1.1计算塑件的体积

利用UG软件画出实体零件，然后利用该软件的“分析”→“质量属性”→就可以查到该零件的体积是：

V=6.359cm^3

3.1.2计算塑件的质量

计算塑件的质量是为了选择注射机及确定模具型腔数。

查得ABS的密度是1.03（g/cm3），采用一模两腔，加上凝料的质量（初步估算为8g）。

M=Vρ=6.550（g）

3.1.3塑件成型每次需要的注射量

2M+8=21.1（g）

3.1.4根据注射量，选择XS—ZY—125型号的柱塞式注射机，满足注射量小于或等于注射机允许的最大注射量的80%。

3.1.5设备主要参数如表3-1所示。

表3-1注射机主要技术参数

3.2最大注射量的校核

最大注射量是指注射机对空注射的条件下，注射螺杆或柱塞作一次最大行程时注射装置所能达到的最大注射量。

m=nmi+mj≤kmmax

m——注射成型塑件所需的总注射量

n——型腔数

mi——单个塑件的体积或质量

mj——浇注系统飞边体积或质量

k——最大注射量的利用系数

mmax——注射机的最大注射量

21.1=2X6.55+8≤0.8X30

所以所选注射机是正确的。

3.3模具闭合高度的校核

模具轮廓包括模具具的长度，宽度和厚度，模具厚度是指注射模的动、定模闭合后，动、定模具板外表面间的距离或称模具闭合高度

Hmin≤Hm≤Hmax

据表2—1和测量模具得：

200≤260≤300

所以所选注射机是正确的。

式中：

Hm——模具闭和高度，mm。

Hmin——注射机允许模具最小厚度，mm。

Hmax——注射机允许模具最大厚度，mm。

4．分型面的确定

4.1型腔数量的确定

型腔数量与注射机的最大注射量、锁模力、模板尺寸等参数有关。

在这次模具设计中，采用一模两腔的形式。

图4-1型腔数量

4.2分型面位置的选择

（1）分型面应设置在塑件外形最大轮廓处。

（2）分型面设置在动模具一侧，放便塑件脱模。

（3）此处分型面的选择考虑了外观质量。

（4）有效防止溢料

5.浇注系统设计

浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的一段进料通道，其设计的好坏直接影响塑件的质量及成型效率。

普通浇注系统由：

主流道、分流道、浇口、冷料穴4部分组成。

5.1主流道

主流道是注射机喷嘴与模具接触算开始到分流道或型腔为止的塑料熔体的流动通道。

图5-1为此模具的主流道。

长为63.1cm、大端直径为5.7cm、小端直径为3.5cm。

图5-1主流道

5.2浇口

浇口也称为进浇口，是连接分流道与型腔的熔体通道。

浇口是浇注系统中最关键的部分。

直接关系到塑件的质量。

如图6-2所示，采用侧浇口。

侧浇口流程乱整，截面小，去除容易，加工维修方便，能方便地调整充模是剪切速率和浇口的冻结时间，使浇口修整和凝料去除方便，适用于各种形状的塑件。

取长度b=3；厚度h=1.2；长度L=1.9；R2.5。

5.3冷料穴

冷料穴是用来存储注射隔期间喷嘴产生的凝料头和最先注入模具浇注系统的温度较低的部分熔体，防止这些冷料进入型腔而影响制口质量，并使熔体顺利弃满型腔。

5.4排气槽形式

排气系统的作用是将浇注系统、型腔内的空气以及塑料分解产生的气体及时排出模外。

对于小模具，可直接采用分型面开设排气槽进行排气。

此模具采用分型面开设排气槽的方式排气，在分型面型腔一侧加工一条深0.03mm、宽3mm的排气槽。

6.成型零部件的设计与计算

6.1型芯与型芯结构设计

成型零件是决定塑件几何形状和尺寸的零件。

它是模具的主要部分，主要包括：

型腔、型芯及镶件等。

6.1.1型腔

型腔有整体式和组合式。

整体式型腔结构简单、成型出塑件的质量好，模具强度好，不容易变形，适用于形状简单的塑件成型。

长130；宽88；最高34cm。

图6-1整体式型腔

6.1.2型芯

型芯是成型塑件内表面的凸状零件，有整体式和组合式。

整体式型芯与模板制成一体，其结构牢固，但工艺性较差，同时模具材料耗费多，这类型型芯主要用于形状简单的单形腔模具中。

长为130；宽88；高30mm。

此次充电器外壳的设计，由整体上并不复杂，所以采用整体式的型腔，如图7—2。

图6-2整体式型芯

6.2型腔、型芯等尺寸校核

在实际生产中，PC一般取S=0.5%的收缩率。

L模具=L产品X（1+S）

（1）型腔尺寸校核

原尺寸：

长130；宽88；最高34mm。

根据：

L模具=L产品X（1+S）

130X（1+0.005）=130.65

同理得出所有的校核尺寸是：

长130.65；宽88.44；高34.17

（2）型芯尺寸校核

原尺寸：

长为130；宽88；高30mm

同理根据以上方式可得校核尺寸是：

长130.65；宽88.44；高30.15

7.脱模机构的设计

脱模力是指塑件在开模时所需克服的阻力。

斜顶机构是模具的重要组成部分，随着模具的不断发展不断改进，斜顶所起的作用越来越重要。

它兼容了镶拼机构和顶出机构的双重作用。

在以后的生产中它的数量会在模具中逐渐增加。

斜顶根据结构分为两大类：

分体式斜顶和整体式斜顶。

对于斜顶和其类似的还有直顶，它们只是形状上有稍微的差异顶针位置设计的一般原则：

1、顶出要平衡，顶针必须均匀布置，以防顶出后胶件变形。

2、应注意塑件的美观性,尽量将顶针布置在产品装配后看不到的部位的地方，这一点对于透明制品尤其重要。

要知道，任何顶针都会在胶件上留下痕迹，而且随着顶针在生产过程中的不断磨损，这种痕迹会越来越明显。

3、顶针应落在最有利于成品出模，即脱模力最大的地方；顶出力必须施加于胶件的最底点，将胶件推出，而不是拉出。

4、顶出力必须作用在制品能承受最大顶出力的部位,即刚性好，强度最大的部位.如壁边，骨位、柱位下面，壳体侧壁，作用面积也尽可能大一些（即尽可能选直径大的顶针），以防塑件变形或损坏。

尽量避免受力点作用于制品薄平面上，防止制品破裂,穿孔,顶白等。

如筒形制品弃用顶针顶出而选择推板顶出。

5、为防止制品变形,受力点应尽量靠近型芯或难于脱模部位,如细小的柱位与骨位。

6、顶针尽量布置于胶件的拐角处。

7、顶针应尽可能对称布置。

8．在有滑块侧抽芯和斜滑块的模具中，顶针尽量布置于侧抽芯或斜滑块在分模面的投影面之外。

如无法避免，则要加顶针先复位机构。

顶针先复位机构图详见本章第节。

9、为方便水口脱落，在水口转角处应落水口顶针。

10、啤PP料及K料可采用垃圾钉顶出。

啤ABS等其它塑胶，当顶出力很小且成品上不允许留有顶针痕迹时，也可以采用垃圾钉顶出。

11、顶针应尽量落在较平的地方，如果落顶针处斜度较大，顶针应磨成阶梯状以增大顶出力，或在不影响功能的情况下加大箭脚或顶针柱。

12、局部胶位较深时，由于脱模力大，轻易顶白或顶穿，在不影响功能的前提下，顶针应傍骨，加头箭脚或出顶针柱。

傍骨或出顶针柱时，顶针一般用Φ3/32”或Φ7/64”，大件成品且胶位较厚时亦可采用Φ1/8”

13、成品上有较深凹位时，一般在内骨底落Φ7/64”或Φ1/8”顶针出顶针柱或跟客户要求主骨两测傍骨出顶针柱。

14、螺丝柱、定位柱等深孔部位一般落司筒或在柱两侧傍骨出顶针柱。

实心柱底要落顶针，可以防止困气，也可以防止火花加工（EDM）时积碳。

15、顶针边离胶位边一般应有1—2mm距离，当顶针傍柱位骨位顶出时，顶针边离胶位边不应超过2mm距良，当顶针位钢料低于周边钢料时，顶针边离胶位边可以作到0.5mm距离;

16、PVC料不宜顶垃圾钉及分流道不能直冲型腔。

但PVC等软胶的公仔模（铍铜模、雕刻模）一律采用顶垃圾钉的方式出模，顶针大小为Φ5/32”或Φ3/16”。

垃圾钉应落在公仔较平整无花纹的部位，方便披水口，且顶出要平衡垃圾针要离开胶位边2mm以上。

17、顶针与撑头及运水之间最少要保证有3—4mm的钢位。

18、顶针图的标数采用坐标标注法，基准要和模具排位图的基准一致。

顶针标数要准确且要拿整数，最多可给一位小数。

要小心顶针破边，一般顶针边离胶位边应有1—2mm距离。

7.1脱模力

影响脱模力的因素

1、与型芯的包络型芯侧面积的大少有关。

2、与脱模斜度有关

3、与型芯表面粗糙度有关

4、成塑料品种有关

7.2拉料杆

冷料穴中常设有拉料结构，以便开模时将主流道凝料拉出。

此时眼镜盒拉料杆设计，是设计“Z”字形拉料杆，位于冷料穴的底部，如图8—1。

其拉料杆和推杆固定杆在推板固定板上。

7-1拉料杆

7.3顶出机构

圆顶针是最简单,最普通的顶出装置.圆顶针与顶针孔都易于加工,因此已被作为标准件广泛使用。

圆顶针有无托顶针和有托顶针二种。

顶针直径在φ2.5以下而且位置足够时要做有托顶针，大于φ2.5都做无托顶针。

见图。

1、圆顶针优点是：

（1）制造加工方便，成本底。

圆孔钻削加工，比起其它形状的线切割或电火花加工，要快捷方便得多。

另外，圆形顶针是标准件，购买很方便，相对于其它顶针，它的价钱最便宜。

（2）阻力小。

可以证明，面积相同的截面，以圆形截面的周长最短，因此摩擦阻力最小，磨损也最小。

（3）维修方便。

圆形顶针尺寸规格多，有备件，更换方便。

2、圆顶针缺点：

顶出位置有一定的局限性。

对于骨位，胶件边缘，及狭小的槽，布置圆顶针有较困难，若用小顶针，几乎没有作用。

3、圆顶针位置设计

（1）顶针布置顺序:

四周、加强筋、Boss孔（套筒或两支顶针）。

顶针不能太靠边,要保持1.2mm以上的钢位。

（2）对于表面不能有顶针印的产品，可在产品周边适当位置加辅助垃圾钉顶出

（3）顶针尽可能避免设置在高低面过渡的地方；顶针尽量不要放在镶件拼接处，若无法避免，可将顶针对半做于二个镶件上，或在二镶件间镶圆套。

（4）顶针可以顶螺丝柱（Boss）：

低于20mm以下的螺丝柱，如果旁边能够下顶针的话可以不用司筒,而在其附近对称加两支顶针

4、顶针大小设计的一般原则：

（1）因为下列理由，顶针外径应尽量取较大值:

1）防止因射出压力而弯曲。

2）防止因脱模阻力而弯曲、破损。

3）防止白化。

（2）在大平面上不宜用小顶针。

（3）在不影响制品脱模和位置足够时应尽量采用同一型号大小顶针,以方便开料,加工.（如5mm舆6mm,可以的话选用其中一种）。

（4）顶出零件和型芯的配合为间隙配合，配合公差为H7/f7。

配合长度10～20mm。

（5）每一套模具顶针直径尺寸不宜太多种，否则加工时需频频换刀，既浪费时间也容易出错

7．4顶出机构的选择

此时眼镜盒的顶出机构选择推杆推出机构，且选用圆推杆。

推杆推