最新塑料模具设计实例.docx

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最新塑料模具设计实例

塑料模具设计实例

塑料模设计实例

塑料注射模具设计与制造实例是通过设计图1.1所示的防护罩的注射模，全面介绍了从塑料成形工艺分析到确定模具的主要结构，最后绘制出模具的塑料注射模具设计全过程。

设计任务：

产品名称：

防护罩

产品材料：

ABS（抗冲）

产品数量：

较大批量生产

塑料尺寸：

如图1.1所示

塑料质量：

15克

塑料颜色：

红色

塑料要求：

塑料外侧表面光滑，下端外沿不允许有浇口痕迹。

塑料允许最大脱模斜度0.5°

图1.1塑件图

一．注射模塑工艺设计

1．材料性能分析

（1）塑料材料特性

ABS塑料（丙乙烯—丁二烯—苯乙烯共聚物）是在聚苯乙烯分子中导入了丙烯腈、丁二烯等异种单体后成为的改性共聚物，也可称为改性聚苯乙烯，具有比聚苯乙烯更好的使用和工艺性能。

ABS是一种常用的具有良好的综合力学性能的工程材料。

ABS塑料为无定型料，一般不透明。

ABS无毒、无味，成型塑料的表面有较好的光泽。

ABS具有良好的机械强度，特别是抗冲击强度高。

ABS还具有一定的耐磨性、耐寒性、耐水性、耐油性、化学稳定性和电性能。

ABS的缺点是耐热性不高，并且耐气候性较差，在紫外线作用下易变硬发脆。

（2）塑料材料成形性能

使用ABS注射成形塑料制品时，由于其熔体黏度较高，所需的注射成形压力较高，因此塑料对型芯的包紧力较大，故塑料应采用较大的脱模斜度。

另外熔体黏度较高，使ABS制品易产生熔接痕，所以模具设计时应注意减少浇注系统对料流的阻力。

ABS易吸水，成形加工前应进行干燥处理。

在正常的成形条件下，ABS制品的尺寸稳定性较好。

（3）塑料的成形工艺参数确定

查有关手册得到ABS（抗冲）塑料的成形工艺参数：

密度1.01~1.04克/mm³

收缩率0.3%~0.8%

预热温度80°c~85°c，预热时间2~3h

料筒温度后段150°c~170°c，中段165°C~180°c，前段180°c~200°c

喷嘴温度170°c~180°c

模具温度50°c~80°c

注射压力60~100MPa

注射时间注射时间20~90s，保压时间0~5s，冷却时间20~150s.

2．塑件的结构工艺性分析

（1）塑件的尺寸精度分析

该塑件上未注精度要求的均按照SJ1372中8级精度公差值选取，则其主要尺寸公差标注如下（单位均为mm）：

外形尺寸：

、

、

、

内形尺寸：

孔尺寸：

孔心距尺寸：

（2）塑件表面质量分析

该塑件要求外形美观，外表面表面光滑，没有斑点及熔接痕，粗糙度可取Ra0.4μm，下端外沿不允许有浇口痕迹，允许最大脱模斜度0.5°，而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。

（4）塑件的结构工艺性分析

A、从图纸上分析，该塑件的外形为回转体，壁厚均匀，且符合最小壁厚要求。

B、塑件型腔不大，适合批量生产。

C、在塑件侧壁有1个

的孔，因此成型后塑件不易取出，需要考虑侧抽芯装置。

结论：

综上所述，该塑件可采用注射成型加工。

3．确定成型设备选择

（1）计算塑件的体积和重量

计算塑件的重量是为了选择注射机及确定模具型腔数。

A、计算塑件的体积：

V=12723.2mm3（过程略）

B、计算塑件的重量：

根据有关手册查得ρ=1.2Kg·dm3

所以，塑件的重量为：

W=ρV

=12723.2×1.2×10-3

=15.26g

（2）设备选择

根据塑件形状及尺寸，采用一模两腔的模具结构，考虑外形尺寸及注射时所需的压力情况，参考模具设计手册初选螺杆式注射机：

G54—S200/400

选用G54—S200/400型卧式注射机，其有关参数为：

额定注射量200/400cm³

注射压力109MPa

锁模力2540KN

最大注射面积645cm³

模具厚度165~406mm

最大开合模行程260mm

喷嘴圆弧半径18mm

喷嘴孔直径4mm

拉杆间距290mm×368mm

4．成型工艺参数的确定

查相关手册得出工艺参数如下表，试模时可根据实际情况作适当调整

5．模塑工艺规程编制

塑料成型工艺卡片

资料编号

车间

共1页

第1页

零件名称

防护罩

材料牌号

ABS

设备型号

G54-S200/400

装配图号

FHZ001

材料定额

12723.2mm3

每模件数

2

零件图号

FHZ000

单件重量

15.26g

工装号

材料

干燥

设备

温度/℃

110~120°C

时间/h

8~12

料筒

温度

（℃）

后段/℃

210~240

中段/℃

230~280

前段/℃

240~285

喷嘴/℃

240~250

模具温度/℃

90~110

时

间

注射/s

20~90

保压/s

0~5

冷却/s

20~90

压

力

注射压力/MPa

80~130

背压/MPa

80~130

后处理

温度

100°C

时间

定额

辅助/min

时间

8~12

单件/min

检验

编制

校对

审核

组长

车间主任

检验组长

主管工程师

二．模具设计

1.可行性分析

（1）质量保证措施

根据塑件技术要求和塑料模塑成型工艺文件技术参数，为保证达到塑件要求采取了如下措施：

①分型面的设置方法

塑料分型面的选择应保证塑件的质量要求，本实例中塑件的分型面有多种选择，如图1.2所示。

图1.2a所示的分型面选择在轴线上，这种选择会使塑件表面留下分型面痕迹，影响塑件表面质量。

同时这种分型面也使抽芯困难；图1.2b的分型面选择在下端面，这样的选择使塑件的外表面可以在整体上凹模型腔内成形，塑件大部分外表面光滑，仅在侧向抽芯处留有分型面痕迹。

同时侧向抽芯容易，而且塑件脱模方便。

因此塑件选择如图1.2b所示的分型面

图1.2分析面的选择

②侧抽芯的措施

塑件的侧面有直径为10mm的圆孔，因此模具应有侧向抽芯结构，由于推出距离较短，抽出力较小，所以采用斜面斜导柱、滑块抽芯机构。

斜导柱装在定模板上，滑块装在推件板上。

③脱模斜度的数值

为确保塑件外形美观，外表面表面光滑，没有划伤、熔接痕，需要将脱模斜度设计略微大一些，而制件允许最大脱模斜度0.5°，故脱模斜度即设计该值。

（2）合理的确定型腔数

为提高塑件生产的经济效益，在注射机容量能满足要求的前提下，应计算出较合理的型腔数。

随型腔的数量增多，每一只塑件的模具费用有所降低。

该塑料形状较简单，质量较小，生产批量较大。

所以应使用台多型腔注射模具。

考虑到塑件侧面有直径为10mm的圆孔，需侧向抽芯，所以模具采用一模两腔、平横布置。

这样模具尺寸较小，制造加工方便，生产效率高，塑件成本较低。

其布置如图1.3所示。

图1.3塑件布置图

（3）浇道和浇口设置

浇口对塑件的形式、尺寸精度、熔接痕位置、二次加工和商品价格等有很大影响，因而必须首先对浇道和浇口对具体塑件的成型关系进行分析。

根据该制件的结构特点可以考虑采用点浇口和侧浇口两种形式，但是塑件明确要求下端外沿不允许有浇口痕迹，所以塑件采用点浇口成形，其浇注系统如图1.4所示。

点浇口直径为0.8mm，点浇口长度为1mm，头部球R1.5~2mm，锥角α为6°。

分流道采用半圆截面流道，其半径R为3~3.5mm。

主流道为圆锥形，上部直径与注射机喷嘴相配合，下部直径6~8mm。

图1.4点浇口浇注系统

（4）模具制造成本估算（略）

2．确定模具类型

（1）塑料采用注射成形法生产。

为保证塑料表面质量，使用点浇口成形，因此模具应为双分型面注射模（三板式注射模）。

（2）因塑件尺寸较小，模具规模不大，为了降低加工难度，该模具采用直接加工型腔，即整体式结构。

（3）从塑件侧孔的角度考虑，制件孔较小，所需的抽芯力不大，所以可以利用斜导柱抽芯。

3．确定模具主要结构

（1）模具的结构形状

模具结构为双分型面注射模，如图1.5所示。

采用拉杆和限位螺钉，控制分型面A—A的打开距离，其开距应大于40mm，方便浇口。

分型面B—B的打开距离，其开距应大于65mm用于取出制件。

模具分型面的打开顺序，由安装在模具外侧的弹簧—滚柱式机构控制。

图1.5双分型面注射模模具结构

1－限位拉杆2－导套3－定模板4－螺钉5－推件板6－推杆7－动模板8－支承板9－推杆固定板10－推板11－垫块12－动模座13－导柱14－导套15－导套16－定模座17－流道板18－导套19－导柱20－限位螺钉

（2）选择模架

①模架的结构，如图1.6所示.

②模架安装尺寸校核

模具外形尺寸为长300mm、宽250mm、高345mm,小于注射机拉杆间距和最大模具厚度,可以方便的安装在注射机上。

图1.6模架

（3）型腔布置

根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求，确定了一模两腔的模具结构，其排布方式如图1.7所示。

图1.5型腔排布方式

（4）确定分型面

如前所述，为了保证塑件的表面质量，且有利于模具加工、排气、脱模及成型操作，分型面选择如图1.5所示的A-A分型面。

（5）确定浇注系统和排气系统

主浇道、分浇道及浇口的形状、位置、大小以及排气方法、排气槽的位置、大小如图1.4所示。

（6）选择推出方式

由于塑件形状为圆壳形而且壁厚较薄，使用推杆推出容易在塑件上留下推出痕迹，不宜采用。

所以选择推件板推出机构完成塑件的推出，这种方法结构简单、推出立均匀，塑件在推出时变形小，推出可靠。

（7）冷却系统

①模具加热

一般生产ABS材料塑性的注射模具不需要外加热。

②模具冷却

模具的冷却分为两部分，一部分是型腔的冷却，另一部分是型芯的冷却。

型腔的冷却是由定模板（中间板）上的两条Φ10mm的冷却水道完成，如图1.6所示。

图1.6定模板冷却水道

型芯的冷却如图1.7所示，在型芯内部开有Φ16mm的冷却水孔，中间用隔水板2隔开，冷却水由支承板5上的Φ10mm冷却水孔进入，沿着隔水板的一侧上升到型芯的上部，翻过隔水板，流入另一侧，再流回支承板上的冷却水孔。

然后继续冷却第二个型芯，最后由支承板上的冷却水孔流出模具。

型芯1与支承板5之间用密封圈3密封。

图1.7型芯的冷却

1－型芯2－隔水板3－密封圈4－定模板5－支承板

（8）模具总体结构

模具结构示意如图1.8所示。

图1.8模具结构示意图

1－导柱2－导套3－拉杆4－定模板（中间板）5－螺钉6－导套7－复位杆8－动模座板9－螺钉10－推板11－推杆固定板12－垫块13－支承板14－密封圈15－隔水板16－动模板17－定位销18－推件板19－侧滑块20－斜楔21－斜导柱22－型芯23－螺钉24－脱出板25－定模座板26－定模镶块27－拉料杆28－定位圈29－浇口套30－导柱31－导套32－导套33－限位螺钉

（9）模具零件厚度及外形尺寸

①型腔结构

如图1.8所示，型腔由定模板4、定模镶件26和19共三部分组成。

定模板4和滑块19构成塑件的侧壁，定型镶件26成形塑件的顶部，而且点浇口开在定模镶件上，这样使加工方便有利于型腔的抛光。

定模镶件可以更换，提高了模具的使用寿命。

②型芯结构

如图1.8所示，型芯由动模板16上的孔固定。

型芯于推件板18采用锥面配合，以保证配合紧密，防止塑件产生飞边。

另外，锥面配合可以减少推件板在推件运动时与型芯之间的磨损。

型芯中心开有冷却水孔，用来强制冷却型芯。

③模具的导向结构

如图1.8所示，为了保证模具的闭合精度，模具的定模部分与动模部分之间采用导柱子1和导套2导向定位。

推件板18上装有导套6，推出制件时，导套6在导柱1上运动，保证了推件板的运动精度。

定模座板上装有导柱30，为点浇口凝料推板24和定模板4的运动导向。

④结构强度计算（略）

（7）计算成型零件工作尺寸

取ABS的平均成形收缩为0．6%，塑件未注公差按照SJ1372中8级精度公差值选取。

①型腔径向尺寸

模具最大磨损取塑件公差的1/6；模具制造公差〥z=△/3；取X=0.75.

Φ40+0.26→Φ40.26-0.26

（Lm1）+〥0=[（1+S）Ls1-X△]+〥0

=[（1+0.6%）×40.26-0.75×0.26]+0.09

=40.31+0.09

R25＋0.94→R25.94-0.94

（Lm2）+〥0=[（1+S）Ls2-X△]+〥0

=[（1+0.6%）×25.94-0.75×0.94]+0.31

=25.39+0.31

②型腔深度尺寸

模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具制造公差〥z=△/

取X=0.5。

50+1.2→51.2-1.2

（Hm1）+〥0=[（1+S）Hs1-X△]+〥0

=[（1+0.6%）×51.2-0.5×1.2]+0.40

=50.91+0.40

45+1.2→46.2－1.2

（Hm2）+〥0=[（1+S）Hs2-X△]+〥0

=[（1+0.6%）×46.2×1.2]+0.40

=45.88+0.40

（3）型芯径向尺寸

模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具制造公差〥z=△/3；取X=0.75.

Φ36.8+0.26→Φ36.8+0.26

（Ls1）0-〥z=[（1+S）Ls1+X△]0-〥Z

=[（1+0.6%）×36.8+0.75×0.26]-0.09

=37.220-0.09

Φ10+0.52→Φ10+0.52

（Ls2）0-〥z=[（1+S）Ls2+X△]0-〥Z

=[（1+0.6%）×10+0.75×0.25]-0.17

=10.450-0.17

（4）型芯高度尺寸

模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具制造公差〥z=△/3；取X=0．5。

1）48.4+1.2→48.4+1.2

（hm1）0-〥z=[（1+S）hs1+X△]0-〥Z

=[（1+0.6%）×48.4+0.5×1.2]-0.40

=49.29-0.40

2）15+0.68→15+0.68

（hm2）0-〥z=[（1+S）hs2+X△]0-〥Z

=[（1+0.6%）×15+0.5×0.68]-0.23

=15.43-0.23

四．模具总装图

1．模具总装图

（略）

2．模具工作原理

（略）

五．模具的装配、试模

1．模具的装配

（略）

2．模具的安装试模

试模是模具中的一个重要环节，试模中的修改、补充和和调整是对于模具设计的补充。

（1）试模前的准备

试模前要对模具及试模用的设备进行检验。

模具的闭合高度，安装与注射机各个配合尺寸、推出形式、开模距、模具工作要求等要符合所选设备的技术条件。

检查模具各滑动零件配合间隙适当，无卡住及紧涩现象。

活动要灵活、可靠，起止位置的定位要正确。

各镶嵌件、紧固件要牢固，无松动现象。

各种水管接头、阀门、附件、备件要齐全。

对于试模设备也要进行全面检查，即对设备的油路、水路、电路、机械运动部位、各操纵件和显示信号要检查、调整，使之处于正常运转状态。

（2）模具的安装及调试

模具的安装是指将模具从制造地点运至注射机所在地，并安装在指定注射机的全过程。

模具安装在注射机上要注意以下几方面：

①模具的安装方位要满足设计图样的要求。

②模具中有侧向滑动结构时，尽量使其运动方向为水平方向。

③当模具长度与宽度尺寸相差较大时，应尽可能使较长的边与水平方向平行。

④模具带有液压油路接头，气路接头，热流道元件接线板时，尽可能放在非操作一侧，以免操作不方便。

模具在注射机上的固定多采用螺钉，压板的形式，如图1.9所示。

一般每侧4～8块压板，对称布置。

图1.9模具固定

1－压板2－螺钉3－模具4－注射机安装板

模具安装于注射机上之后，要进行空循环调整。

其目的在于检验模具上各运动机构是否可靠、灵活，定位装置是否能够有效作用。

要注意以下方面：

①合模后分型面不得有间隙，要有足够的合模力。

、

②活动型芯、推出及导向部位运动及滑动要平稳、无干涉现象，定位要正确可靠。

③开模时，推出要平稳，保证将塑件及浇注系统凝料推出模具。

④冷却水要畅通，不漏水，阀门控制正常。

（3）试模

模具安装调试后既可以进行试模

①加入原料

原料的品种、规格、牌号应符合产品图样中的要求，成形性能应符合相关标准的规定。

原料一般要预先进行干燥。

②调整设备

按照工艺条件要求调整注射压力、注射速度、注射量、成形时间、成形温度等工艺参数。

③试模

将模具安装在注射机上，选用合格的原料，根据推荐的工艺参数调整好注射机，采用手动操作。

开始注射时，首先采用低压、低温和较长的时间条件下成形。

如果型腔未充满，则增加注射时的压力。

在提高压力无效时，可以适当提高温度条件。

试模注射器出样件。

试模过程中容易产生的缺陷及原因可参考表10-9。

试模过程中，应进行详细记录，将结果填入试模记录卡，并保留试模的样件。

（4）检验

通过试模可以检验出模具结构是否合理；所提供的样件是否符合用户的要求；模具能否完成批量生产。

针对试模中发现的问题，对模具进行修改、调整、再试模，使模具和生产出的样件满足客户的要求，试模合格的模具，应清理干净，涂防锈油入库保存。

六．主要零件图及加工规程

1．中间板零件图及加工工艺规程

定模板（中间板）零件图如图1.10所示。

图1.10中间板零件图

定模板（中间板）的加工工艺：

（1）以基准角定位，加工Φ52+0．02mm和Φ40．31+0．09mm的型腔孔，可以采用坐标镗或加工中心完成。

（2）以基准角定位，加工宽32mm、长40mm、深25mm及宽10mm、深20．66-0．23mm的装配侧滑块孔，可以采用铣床或加工中心完成。

（3）以基准角定位，加工宽32mm、长20mm、深40mm的斜楔装配孔及其上的M8螺钉沉孔，可以采用铣床和钻床加工。

（4）钳工研配侧滑块和斜楔。

（5）将侧滑决装入定模板侧滑块孔内锁紧固定，共同加工Φ15mm的斜导柱孔，可以采用铣床和钻床加工。

（6）以基准角定位，加工4×Φ16mm孔，可以铣床和钻床加工。

（7）加工2×Φ10mm冷却水孔，由钻床或深孔钻床完成。

2．侧滑块加工工艺规程

侧滑块加工工艺如下：

（1）加工外形尺寸，由铣床或加工中心完成。

（2）钳工研配，首先与推件板研配侧滑块的滑道部分，要求滑动灵活，无晃动间隙；其次研配侧滑块与型芯及定模板的配合，要求配合接触紧密，注射成形时不产生飞边；最后研配斜楔，要求斜楔在注射成形时锁紧侧滑块。

（3）与定模板配钻斜导柱孔。

（4）加工侧滑块的两个Φ3mm定位凹孔。

3．动模板零件图及加工工艺规程

动模板（型芯固定板）零件图如图1.11所示。

图1.11动模板（型芯固定板）零件图

动模板（型芯固定板）加工工艺如下：

（1）以基准角定位，加工Φ50+0.02mm和Φ60mm的型芯固定孔，可以采用坐标镗床或加工中心完成。

（2）以基准角定位，加工4×Φ21mm孔，可采用镗床钻床完成。

（3）钳工装配型芯。