塑料注射模具设计说明书.docx
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塑料注射模具设计说明书
言引
本说明书为机械塑料注射模具设计说明书,是根据塑料模具手册上的
设计过程及相关工艺编写的。
本说明书的内容包括:
目录、课程设计指导
书、课程设计说明书、参考文献等。
编写本说明书时,力求符合设计步骤,详细说明了塑料注射模具设计
方法,以及各种参数的具体计算方法,如塑件的成型工艺、塑料脱模机构
的设计。
本说明书在编写过程中,得到….老师和同学的大力支持和热情帮助,
在此谨表谢意。
由于本人设计水平有限,在设计过程中难免有错误之处,敬请各位老
师批评指正。
海朱设计者:
日11月11年2009
课程设计指导书
题目:
一、
ABS材料:
塑料套筒
二、明确设计任务,收集有关资料:
、了解设计的任务、内容、要求和步骤,制定设计工作进度计划1
平面图,并标好尺寸CADPro/E零件图转化为2、将
、查阅、收集有关的设计参考资料3
、了解所设计零件的用途、结构、性能,在整个产品中装配关系、技术要求、生4
产批量
、塑胶厂车间的设备资料5
、模具制造技能和设备条件及可采用的模具标准情况6
工艺性分析三、
分析塑胶件的工艺性包括技术和经济两方面,在技术方面,根据产品图纸,只要
分析塑胶件的形状特点、尺寸大小、尺寸标注方法、精度要求、表面质量和材料性能
等因素,是否符合模塑工艺要求;在经济方面,主要根据塑胶件的生产批量分析产品
成本,阐明采用注射生产可取得的经济效益。
、塑胶件的形状和尺寸:
1
塑胶件的形状和尺寸不同,对模塑工艺要求也不同。
、塑胶件的尺寸精度和外观要求:
2
塑胶件的尺寸精度和外观要求与模塑工艺方法、模具结构型式及制造精度等有关。
、生产批量3
生产批量的大小,直接影响模具的结构型式,一般大批量生产时,可选用一模多
腔来提高生产率;小批量生产时,可采用单型腔模具等进行生产来降低模具的制造费
用。
、其它方面4
在对塑胶件进行工艺分析时,除了考虑上诉因素外,还应分析塑胶件的厚度、塑.
料成型性能及模塑生产常见的制品缺陷问题对模塑工艺的影响。
确定成型方案及模具型式:
四、
根据对塑胶零件的形状、尺寸、精度及表面质量要求的分析结果,确定所需的,
模塑成型方案,制品的后加工、分型面的选择、型腔的数目和排列、成型零件的结构、
浇注系统等。
工艺计算和设计五、
、注射量计算:
涉及到选择注射机的规格型号,一般应先进行计算。
对于形状复1
模塑质量属性”来计算质量。
模塑分析/Pro/E,的“分析/杂不规则的制品,可以利用
或者采用估算估计塑料的用量,及保证足够的塑料用量为原则。
、浇注系统设计计算:
这是设计注射模的第一步,只有完成注系统的设计后才能2
估算型腔压力、注射时间、校核锁模力,从而进一步校核所选择的注射机是否符合要
求。
浇注系统设计计算包括浇道布置、主流道和分流道断面尺寸计算、浇注系统压力
降计算和型腔压力校核。
、成型零件工作尺寸计算:
主要有凹模和型芯径向尺寸高度尺寸,其最大值直接3
关系到模具尺寸大小,而工作尺寸的精度则直接影响到制品精度。
为计算方便,凡孔
类尺寸均及其最小尺寸作为公称尺寸,凡轴类尺寸均及最大尺寸作为公称尺寸;进行
工作尺寸计算时应考虑塑料的收缩率和模具寿命等因素。
、模具冷却与加热系统计算:
冷却系统计算包括冷却时间和冷却参数计算。
冷却4
参数包括冷却面积、冷却水空长度和孔数的计算及冷却水流动状态的校核和冷却水入
口与出口处温差的校核。
模具加热工艺计算主要是加热功率计算。
、注射压力、锁模力和安装尺寸校核:
模具初步设计完成后,还需校核所选择的5
注射机注射压力和锁模力能否满足塑料成型要求,校核模具外形尺寸可否方便安装,
行程是否满足模塑成型及取件要求。
进行模具结构设计:
六、
、确定凹模尺寸:
先计算凹模厚度,再根据厚度确定凹模周界尺寸,在确定凹模1
周界尺寸时要注意:
第一,浇注系统的布置,特别是对于一模多腔的塑料模应仔细考
虑模腔位置和浇道布置;第二,要考虑凹模上螺孔的布置位置;第三,主流道中心与
模板的几何中心应重合;第四,凹模外形尺寸尽量按国家标准选取。
、选择模架并确定其他模具零件的主要参数;在确定模架结构形式和定模、动模2
和GB/T12555-1990板的尺寸后,可根据定模、动模板的尺寸,从《塑料模国家标准》
中确定模架规格。
待模架规格确定后即可确定主要塑模零件的规格参GB/T12556-1990
数。
再查阅有关零件图表,就可以画装配图了。
七、画装配图
一般先画上主视图,再画侧视图和其他视图。
由于注射机大多为卧式的,故注射
模也常按安装位置画成卧式,画主视图最好从分型面开始向左右两个方向画比较方便。
、主视图:
绘制模具工作位置的剖面图1
、侧视图:
一般情况下绘制定模部分视图2
、俯视图、局部剖视图等3
、列出零件明细表,注明材质和数量,凡标准件须注明规格4
、技术要求及说明,包括所选注射机设备型号,所选用的标准模架型号,模具闭5
合高度,模具间隙及其它要求。
八、绘制各非标准零件图
零件图上应注明全部尺寸、公差与配合、行位公差、表面粗糙度、所用材料、热
处理方法及其它要求
九、编写技术文件
、编写注射成型工艺卡片:
根据塑料的成型特点,查阅有关资料,确定合理的注1
射成型工艺参数,并作成工艺卡片。
、编写加工工艺过程卡片:
选取两个重要模具成型零件,确定加工工艺路线,并2
作成加工工艺过程卡片
、编写设计说明书3.
录目
产品的说明部分第一
塑件分析第二部分
注射机的型号和规格选择及校核三部分第
型腔的数目决定及排布第四部分
分型面的选择部分五第
浇注系统的设计六部分第
成型零件的工作尺寸计算及结构形式部分七第
导柱导向机构的设置部分第八
推出机构的设计九部分第
温度调节系统的设置十部分第
模具的动作过程第十一部分
设计小结第十二部分
参考资料第十三部分
一、产品说明
聚丙烯无毒,无味,无色。
外观与聚乙烯较为相似,但更透明、更轻,
它不吸水,光泽好且易着色,具有优良的介电3.其密度为:
0.90~0.91g/cm
性能,耐水性,化学稳定性,易于成型加工。
其屈服强度、抗拉强度、抗
压强度、硬度及弹性均比一般塑料优良
二、塑件制品分析
、用途:
聚丙烯可用做各种机械零件,如:
法兰、接头、泵叶轮、汽车1
零件和自行车零件;可作为水、蒸汽、各种酸碱等的输送管道,化工容器
和其他设备的衬里、表面涂层;可制造盖和本体和一的箱壳,各种绝缘零
件,并用与医药工业中。
(聚丙烯)、品种:
改制品的塑料品种为热塑性塑料中的,聚丙烯无毒,PP2
无味,无色。
外观与聚乙烯较为相似,但更透明、更轻,其密度为:
它不吸水,光泽好且易着色,具有优良的介电性能,耐水3.0.90~0.91g/cm
性,化学稳定性,易于成型加工。
其屈服强度、抗拉强度、抗压强度、硬
度及弹性均比一般塑料优良。
聚丙烯注射成形一体铰链有特别高的抗弯曲
100℃以上温疲劳强度。
聚丙烯的熔点为:
164℃~170℃,耐热性好,可在
35℃时会发生脆裂,且在氧、热、光的作用下极易度下消毒灭菌,但在-
解聚、老化,所以必须加入防化剂。
的螺纹,形状较为简单:
M10、塑件形状:
该制件形状为旋转体,上端有3.
(如图)
制品材料:
PP
1-、表1-114、尺寸精度:
由于改制件未标注公差,查(《塑料模具设计与制造》P39
类公差。
,B12)取MT5
P42《塑料模具设计与制造》5、①表面粗糙度:
该制品可按照成型方法不同可查表(
一值。
0.2um1.2~0.2um,本书参考表1-13取值),但一般取值为
②塑件表面质量,热塑性塑料产生的常见性表观质量缺陷及产生原因如下表:
制品表观缺陷
产生的原因
塑件不完整
①注射量不够,加料量及素化能力不足;
②料桶、喷嘴及模具温度低;③注射压力太低;
④注射速度太慢或太快;⑤流道或浇口太小,浇口数目不够,位置不当;
⑥飞边溢料太多;
⑦塑件壁厚太薄,形状复杂且面积大;
⑦原料流动性太差,或含水分及挥发物多
塑件四周飞边过大
①分型面贴和不严,有间隙,型腔和型芯部分滑动
零件间隙过大;
②模具强度和刚性差;
③料桶、喷嘴及模具温度太高;④注射压力太大、锁模力不足或锁模机构不良,注
射
机定、动模板不平行;
⑤原料流动性太大;
⑥加料量过多
塑件有气泡
①塑料干燥不良,含水分或挥发物;
②料温高,加热时间长,塑料存在降解、分解;③注射速度太快;④注射压力太小;
⑤模温太低,易出真空泡;
⑥模具排气不良
塑件凹陷
①加料量不足;
②料温太高,模温也高,冷却时间短;③塑件设计不合理,壁太厚或厚薄不均
④注射及保压时间太短;⑤注射压力不足;
⑥注射速度太快;
⑦浇口位置不当,不利于供料;
塑件尺寸不稳定
①注射机的电气,液压系统不稳定;
②加料量不稳定;
③塑料颗粒不均,收缩率不稳定;
④成型条件(温度、压力、时间)变化,成型周期不一致;
⑤浇口太小,多型腔时各进料口大小不一致,进料
不平衡;
⑥模具精度不良,活动零件动作不稳定,定位不准
确;
塑件粘模
①注射压力太高,注射时间太长或太短;②模具温度太高;
③浇口尺寸太大或位置不当;④模腔表面粗糙度过大或有划痕;
⑤脱模斜度太小,不易脱模;
⑥推出位置结构不合理
熔接痕
料温太低,塑料流动性太差①
②注射压力太小,注射速度太低;③浇口系统流程长,截面积小,进料口尺寸及形状、位置不对,料流阻力大;
④塑件形状复杂,壁太薄;
⑤冷料穴设计不合理
塑件表面出现波纹
①料温低,模温、喷嘴温度也低;
②注射压力太小,注射速度低;③冷料穴设计不合理;④塑料流动性差;
⑤模具冷却系统设计不合理;
⑥流道曲折、狭窄,表面粗糙
塑件翘曲变形
具温度太高,冷却时间不够;①塑件形状设计不合理,薄厚不均,相差太大,②强度不足;嵌件分布不合理,预热不足;③
④塑料分子取向作用太大;⑤模具推出位置不当,受力不均;⑥保压补缩不足,冷却不均,收缩不均;
塑件分层脱皮
①不同塑料混杂;②同种塑料不同级别相混;③塑化不均匀;原料污染或混入异物④
、生6
产批
量:
由于该制件几何形状较小故设计成一模多腔,则为大批量生产。
、成型工艺分析:
7
①收缩性:
速件从模具中取出后冷料到温室,其尺寸体积全发生变化,这
种性能称为收缩性。
收缩性可分为实际收缩性和计算收缩率两种。
公式如
*下:
100%S'=Lc-Ls/Ls
S=Lm-Ls/Ls*100%
为实际收缩率;式中:
S'
计算收缩率S-
速件在形成温度时的单项尺寸Lc-
速件在室温时的单向尺寸Ls
模具在室温时的单向尺寸Lm
其影响因素主要有塑料品种、塑件结构、模具结构、成型工艺,通常收缩
率不是一个定值,而是在一定范围内变化,它的波动将引起塑料的波动,
因此模具设计时应根据这些因素综合考虑来选择塑料的收缩率,对精度高.
的塑件应选取收缩率波动范围小的塑料,并留有修正余地。
②流动性:
在成型过程中,塑料熔体在一定的温度、压力下填充模具型腔
的能力称为流动性,聚丙烯为热塑性塑料,可根据相对分子质量大小,熔
体指数,螺旋线长度,表观黏度及流动比等一系列指数进行分析。
凡是促
。
经过分析与进熔料温度降低,流动阻力增大的因素,流动性都会下降,
具有良好的流动性,其主要影响因素是温度、压力、模具结构。
查证PP
因此,在设计时均应考虑上诉因素。
与其它材料的混合使用,因此,不做赘述。
③相容性:
由于不考虑PP
④吸湿性和热敏性:
聚丙烯属于既不吸湿也不易黏附水份的塑料,且在高
温和受热时间过长的情况下一般不会产生分解,故有较好的热稳定性。
、模具设计的分析:
8
由于制件几何形状较小,要求批量生产,故初步确定为一模多腔;塑件上
的螺纹,故必须设计脱螺纹机构或侧分型机构,为保证塑件结构M10端有
完整顺利脱离型芯,初步定为顺序脱模,既为双分型面注射模。
、制品质量:
9
πρV根据M=d2V=1/4
0.90g/cm3ρ为其中
/4d2hπ/4D2H-πV=
((π))π6/4-72×=/4-23225226+102×
≈2.084cm3
约为故3.686gM
四、注塑机的选用.
根据计算出的制件体积、质量大致确定模具的结构,初步选定注塑机型号,
方法如下:
在选用的时候,根据产品所需的实际注塑量,并考虑一模型腔
数量,再留有一定余量选择注塑量。
由于本制件为大批量生产,且初步考
腔。
虑型腔数目确定为2
≥根据Ms/0.8Mj
≥Vs/0.8Vj
——注塑机最大理论注塑量Mj
——理论注塑容量Ms
——一幅模具成型产品所需的实际质量Mj
——一幅模具成型产品所需的实际注塑容量Vs
系列注塑机,其将制件的质量和体积代入上式后,根据所得结果选定SZ
主要参数如下:
注塑装
置
项目
SZ-25/20
螺杆直径/mm
25
螺杆转速/(r/min)
0~220
理论注塑容量/cm3
25
注塑压力/Mpa
200
注塑速率/(g/s)
35
塑化能力/(kg/h)
13
锁模
锁模力/kN
200
拉杆间距/mm
187242×
装置
模板行程/mm
210
模具最小厚度/mm
110
模具最大厚度/mm
220
定位孔直径/mm
55
定位孔深度/mm
10
喷嘴伸出量/mm
20
喷嘴球半径/mm
SR10
顶出行程/mm
55
顶出力/kN
6.7
电气
油泵电机功率/kW
7.5
加热功率/kW
26
其他
机器重量/t
2.7
×外形尺寸×W(L××m)mH)/(m
××1.41.22.1
五、模具设计的有关计算
、型腔型芯工作尺寸的计算1
⑴凹模的工作尺寸计算
凹模是成型塑件外型的的模具零件,其工作尺寸属包容尺寸,在使用过程
中凹模的磨损会使包容尺寸逐渐增大。
所以,为了使模具磨损后留有修模
的余地并满足装配的需要,在设计时包容尺寸尽量取下限尺寸,尺寸工差
取上偏差。
.
凹模的径向尺寸计算公式:
δ)]L=[Ls(1+k)-(3/4△0+
——塑件外型径向公称尺寸式中Ls
——塑料的平均收缩率K
△——塑件的尺寸公差
。
——模具制造公差,取塑件相应尺寸公差的δ1/3~1/6
凹模的深度尺寸计算公式:
δ+]H=[Hs(1+k)-(2/3)△0
——塑件高度方向的公称尺寸。
式中Hs
类公差选取,其单项的收缩率约为经查得塑件未注公差按0.6%MT5BPP
。
公差为0.70
塑件尺寸如图:
①型腔径向尺寸
0.75取X/3,△δ;模具的制造公差模具最大磨损量取塑件公差的1/6z=
-M10M10→-0.70.
zδδz++X△]Ls1-=[(1+S(Lm))001
+0.230.75×0.70]1+0.6%)×10-=[(
=9.53+0.230
D25→D25-0.70
δ+δz+]Δ=[(1+S)Ls)(Lm-X02020.75×)×25-=[(1+0.6%0.70]+0.230
=24.6+0.230
②型腔深度尺寸
;取;模具制造公差δ模具最大磨损量取塑件公差尺寸X=0.5,/3=1/6△z
30→30-0.70
zδ+0.5×0.70]-(Hm)=[(1+0.6%)×30+0.23010
=29.83+0.230
6→6-0.70
zδ+0.5×0.70](Hm)=[(1+0.60%)×6-+0.23002
=5.68+0.230
型芯的工作尺寸计算
(2).
①型芯的径向尺寸:
X=0.75;取Δ/3;模具的制造公差模具最大磨损量取塑件的1/6δ=z
+0.70D6→D6
0])Ls+x1+sδ(Ls)=[(zz△-δ1
)×6+0.75×0.70](=[1+0.06%0-0.23.
=6.560-0.23
0]=[(1+s)L+X(Ls)z2δ-δz-△s
=[(1+0.06%)×21+0.75×0.70]0-0.23
=21.650-0.23
②型芯高度尺寸:
X=0.5Δ/3;取,制造公差模具最大磨损量取塑件公差的1/6δ=
1)30→30+0.700
00X]Hs+Δ=[(1+S)(Hm)z-δ1δ-
=[(1+0.6%)×30+0.5×0.70]0-0.23
=30.530-0.23
2)6→6+0.700
00]+xΔ)(Hm1+S=[()Hsz-2zδ1-δ
=[(1+0.6%)×6+0.5×0.70]0-0.23
=6.3860-0.23
型腔壁厚、支撑板厚度的确定2.
型腔壁厚、支撑板厚度的确定从理论上讲是通过力学的强度及刚度公式进
行计算的。
刚度不足将产生过大的弹性变形并产生溢料间隙;强度不足将
导致型腔产生塑性变形甚至破裂。
由于注塑成型受温度、压力、塑料特性及塑件复杂程度的影响,所以理论
计算并不能完全真实的反映结果。
通常在模具设计中,型腔及支撑板厚度
不通过计算确定,而是凭经验确定。
.
/MPa型腔压力
型腔侧壁厚度S/mm
)<29(压塑
14L+120.
<49(压塑)
16L+150.
<49(注塑)
20L+17.0
的经验数据壁厚S
b/mm
b=L/m
b=1.5L/mm
b=2L/mm
<102
(0.12-0.13)b
(0.10-0.11)b
0.08b
(0.08-(0.11-0.12)b<102(0.13-0.15)b
0.09)b-300
厚度的经验数据支撑板h
、模具加热、冷却系统的确定:
3
为了缩短成型周期,提高效率,故本热塑性塑料模具也设置了冷却系统。
本模具冷却系统在设计是遵循以下原则:
个孔,孔尽可能的大。
冷却水孔中4)冷却水孔尽量的多,初步设计1
,冷却通道之间的)倍(取15MM心线与型腔壁的距离取通道直径的1-2
。
)倍(取10中心距取水孔直径的3-5
冷却水孔至型腔表面的距离应尽可能相等。
当塑件壁厚均匀时,冷)2
却水孔与型腔表面的距离应尽可能的处处相等,当壁厚不均匀时,应在
壁厚处强化冷却。
浇口处要加强冷却。
3)
)冷却水孔道不应穿过镶块或接缝部位,以防漏水。
4
)5冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处。
)进出口的水管设在模具的同一侧(设在注塑机的背面)。
6
六、模具结构设计:
、产品成形分型面的选择:
1
分型面遵循以下原则:
分型面取在塑件尺寸最大处,以便顺利脱模。
1)
分型面应使塑件留在动模部分,因为动模易设置顶出机构。
)2
分型面的选择有利于保证塑件的外观质量和精度要求。
3)
分型面的选择有利于成形零件的加工制造。
)4
塑件有侧凹、侧孔时,测向滑块放在动模一侧,从而使模具结构简5)单。
、模具型腔的排列:
2
)型腔布置和浇口开设部位力求对称,防止模具承受偏载而产生溢料现1
象。
)型腔排列要尽可能的减少模具外形尺寸。
2
)浇注系统浏道应经可能短,断面尺寸适当,尽量减少弯折,表面粗燥3
度值要低,使压力、温度损失尽可能少。
)本模具为一模两腔,为使塑料熔体在同一时间进入型腔,故分流道采4
:
用平衡式分布
如图形状:
、流道设计3
)冷料穴设计:
冷料穴位于主流道正对面的动模板上,或处于分流道末1
端。
其作用是搜集流料前的冷料,防止冷料进入型腔而影响塑件质量,开
模时又能将主流道的凝料拉出。
冷料穴的直径宜大于主流道大端直径,长
度约为主流道大端直径。
分流道设计:
分流道由自己决定形状可是圆形、半圆形、矩形、梯形、2)
形,本书取圆形。
椰壳是半圆形和U
分流道尺寸:
分流道尺寸有塑料品种、塑件大小及流道长度确定。
对于质
以下的塑件可用经验公式计算分流道的直径。
以下壁后在量在3200
1/41/2