塑料模设计程序及设计案例.docx
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塑料模设计程序及设计案例
塑料模设计程序及设计案例
塑料模设计程序
一、原始资料分析
1.明确塑件的设计要求
2.明确塑件的生产批量
3.估算塑件的体积和重量
4.分析塑件的成型工艺参数
5.了解本公司的现场生产条件
二、确定模具结构方案
1.确定型腔数量及布局形式
2.选择分型面
3.确定浇注系统与排气系统
4.选择推出方式
5.确定侧凹部分的处理方式
6.模具加热与冷却方式
7.确定成型零件的结构形式
三、模具设计的有关计算
1.型芯和型腔工作尺寸的计算
2.侧壁厚度与底板厚度的计算
3.斜导柱等侧抽芯有关计算
4.冷却与加热系统有关计算
四、绘制模具结构草图
模具结构方案和有关尺寸确定后绘制模具结构草图
1.逐步完善和确定各零件的结构和尺寸
2.尽量选用标准组合结构和标准件
3.草图结束要对初选设备做全面校核
4.有必要时局部修改原始设计方案和参数
五、绘总装图和非标零件图
1.绘制塑件图或工序图
标明尺寸、名称、材料、收缩率、特殊要求等
2.绘制总图
尽量以1：
1绘制、从型腔开始绘制、几个视图同时画出。
总装图中的技术要求一般包括以下一些内容：
①对于模具某些系统的性能要求。
例如对顶出系统、滑块抽芯结构的装配要求。
②对模具装配工艺的要求。
例如模具装配后分型面间的贴合间隙应不大于0.05mm；模具上、下面的平行度要求；并指出由装配决定的尺寸和对该尺寸的要求。
③模具使用，装拆方法。
④防氧化处理、模具编号、刻字、标记、油封、保管等要求。
⑤有关试模及检验方面的要求。
3.绘制非标准零件图
按国标进行，零件图的摆放方位与装配图一致，尺寸、公差、粗糙度要合理齐全，注意尺寸的基准，标题栏与技术要求。
六、全面审核后投产制造
全面审核时应特别注意：
1.成型零件的结构工艺性及与其它零件的配合关系
2.各运动部件动作的协调性与稳定性
七、试模及修模
模具加工完成以后，要进行试模试验，看成型的制件质量如何。
发现缺陷以后，要根据实际情况进行排除错误性的修模。
八、整理资料进行归档
在设计期间所产生的技术资料，例如任务书、制件图、技术说明书、模具总装图、模具零件图、模具设计说明书、检验记录表、试模修模记录等，按规定加以系统整理、装订、编号进行归档。
塑料模设计案例
零件名称：
灯座
设计要求
生产批量：
大批量
未注公差取MT5级精度
要求设计灯座模具
一、塑件的工艺性分析
1．塑件的原材料分析
塑料品种
结构特点
使用温度
化学稳定性
性能特点
成型特点
聚碳酸酯PC
线型结构非结晶型材料，透明。
小于130℃，耐寒性好，脆化温度
-100℃。
有一定的化学稳定性，不耐碱、酮、酯等。
透光率较高，
介电性能好，
吸水性小，但水敏性强（含水量不得超过0。
2%），且吸水后会降解。
力学性能很好，抗冲击抗蠕变性能突出，但耐磨性较差。
熔融温度高（超过3300C才严重分解），但熔体粘度大；
流动性差（溢边值为0.06mm）；流动性对温度变化敏感，冷却速度快；
成型收缩率小；
易产生应力集中。
结论
1．熔融温度高且熔体粘度大，对于大于200g的塑件应用螺杆式注射机成型，喷嘴宜用敞开式延伸喷嘴，并加热，严格控制模具温度，一般在70～1200为宜，模具应用耐磨钢，并淬火；
2．水敏性强，加工前必须干燥处理，否则会出现银丝、气泡及强度显著下降现象；
3．易产生应力集中，严格控制成型条件，塑件成型后需退火处理，消除内应力；塑件壁不宜厚，避免有尖角、缺口和金属嵌件造成应力集中，脱模斜度宜取20。
2．塑件的尺寸精度分析
该塑件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，可按MT5查取公差，其主要尺寸公差标注如下（单位均为mm）：
塑件外形尺寸：
¢690-0.86、¢700-0.86﹑¢1270-1.28﹑¢1290-1.28、¢1700-1.6、R50-0.24﹑¢1370-1.28﹑30-0.2、80-0.28﹑1330-1.28；
内形尺寸：
¢630+0.74、¢640+0.74、¢1140+01.14、¢1210+1.28、R20+0.2、600+0.74、320+0.56、300+0.50、80+0.28；¢1230+1..28、¢1310+1..28、¢1640+1.6、
孔尺寸：
¢100+0。
32﹑¢120+0。
32、¢1370+1.28﹑¢1640+1.6﹑¢4.50+0.24﹑¢2.0+0.2、¢50+0.24；
孔心距尺寸：
34±0.28﹑¢96±0.50﹑¢150±0.27。
3.塑件表面质量分析
该塑件要求外形美观，色泽鲜艳，外表面没有斑点及熔接痕，粗糙度可取Ra0.4μm。
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
⑴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。
⑵塑件型腔较大，有尺寸不等的孔，如Ф12、4-Ф10、4-Ф4.5、4-Ф5它们均符合最小孔径要求。
⑶在塑件内壁有4个高2.2，长11的内凸台。
因此，塑件不易取出。
需要考虑侧抽装置。
结论：
综上所述，该塑件可采用注射成型加工。
二、确定成型设备选择与模塑工艺规程编制
1.计算塑件的体积和重量
⑴计算塑件的体积：
V=200172.30ｍｍ3（过程略）
⑵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
＝200172.30×1.2×10-3
＝240.20ｇ
根据塑件形状及尺寸采用一模一件的模具结构，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：
XS—ZY—250。
2.确定成型工艺参数
⑴塑件模塑成型工艺参数的确定
查附表9得出工艺参数见下表，试模时可根据实际情况作适当调整。
聚碳酸脂
预热和干燥
温度t/0C110~120
成型时间
注射时间
20~90
时间τ/h8~12
保压时间
0~5
料筒温度t/0C
后段
210~240
冷却时间
20~90
中段
230~280
总周期
40~190
前段
240~285
螺杆转速n/（r·min-1）
28
喷嘴温度t/0C
240~250
后处理
方法
红外线灯
模具温度t/0C
70（90）~120
温度t/0C
鼓风烘箱100~110
注射压力p/Ma
80~130
时间r/h
8~12
⑵填写模塑成型工艺卡
三、注射模的结构设计
1.分型面的选择
在选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量以及成型后能顺利取出塑件，有两种分型面的选择方案。
图a小端为分型面图b大端为分型面
采用这种方案，侧面抽芯机构设在动模部分，模具结构也较为简单。
所以，选塑件大端底平面作为分型面较为合适。
2.型腔数目的确定及型腔的排列
由于该塑件采用的是一模一件成型，所以，型腔布置在模具的中间。
这样也有利于浇注系统的排列和模具的平衡。
3.浇注系统的设计
⑴主流道设计
喷嘴球面半径R0=18mm
喷嘴孔直径：
d0=φ4mm
根据模具主流与喷嘴的关系：
R=R0+（1～2）mm
d=d0+0.5mm
根据手册查得xs-zy-250型注射机喷嘴的有关尺寸：
⑵分流道的设计
分流道的形状及尺寸与塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率等因素有关。
该塑件的体积比较大，但形状不算太复杂，且壁厚均匀，可考虑采用多点进料方式，缩短分流道长度，有利于塑件的成型和外观质量的保证。
本例从便于加工的方面考虑，采用截面形状为半圆形的分流道。
查有关手册得流道半径R=5mm。
⑶浇口设计
浇口形式的选择
由于该塑件外观质量要求较高，浇口的位置和大小应以不影响塑件的外观质量为前提。
同时，也应尽量使模具结构更简单。
潜伏式浇口位置在塑件内表面，不影响其外观质量。
但采用这种浇口形式增加了模具结构的复杂程度。
点浇口
轮辐式浇口
潜伏式浇口
轮辐式浇口是中心浇口的一种变异形式。
采用几股料进入型腔，缩短流程，去除浇口时较方便，但有浇口痕迹。
模具结构较潜伏式浇口的模具结构简单。
又称针浇口或菱形浇口。
采用这种浇口，可获得外观清晰，表面光泽的塑件。
但是模具需要设计成双分型面，以便脱出浇注系统凝料，增加了模具结构的复杂程度，但能保证塑件成型要求。
综合对塑料成型性能和浇口的分析比较，确定成型该塑件的模具采用点浇口形式。
进料位置的确定
根据塑件外观质量的要求以及型腔的安放方式，进料位置设计在塑件底部。
4.型芯型腔结构设计
型芯型腔可采用整体式或组合式结构。
由于该塑件尺寸较大，最大达¢170mm，且形状复杂，有锥面过渡。
若采用整体式型腔，加工和热处理都较困难。
所以，采用拼块组合式，型腔的底部大面积镶拼结构。
考虑模具温度调节，型芯采用整体式结构。
5.推件方式的选择
根据塑件的形状特点，模具型腔在动模部分，开模后，塑件留在型腔。
推出机构可采用推块推出或推杆推出。
推块推出结构可靠，顶出力均匀，不影响塑件的外观质量，但塑件上有圆弧过渡，推块制造困难；推杆推出结构简单，推出平稳可靠，虽然推出时会在塑件上留下顶出痕迹，但塑件顶部装配后使用时并不影响外观。
从以上分析得出：
该塑件采用推杆推出机构。
6.侧抽芯机构设计
7.标准模架的选择
本塑件采用点浇口注射成型，根据其结构形式，选择A4型模架。
绘制模具总装图如下：
四、注射模设计的有关尺寸计算
1.成型零件尺寸计算
查有关手册得PC的收缩率为Ｑ=0.5％～0.7％，故平均收缩率为：
Scp=（0.5+0.7）％／2=0.6％=0.006，根据塑件尺寸公差要求，模具的制造公差取Z=Δ／3。
已知条件：
平均收缩率SCP=0.006mm；模具的制造公差取Z=Δ／3。
类别
零件图号
模具零件名称
塑件尺寸
计算公式
型腔或型芯工作尺寸
型腔的计算
件25
导滑板（型腔1）
小端对应的型腔
¢690-0.86
Lm=（Ls+LsScp%-3/4Δ）0+ðZ
¢68.770+0.22
¢700-0.86
¢69.780+0.22
内凸对应的型芯
¢1140+1.14
lm=（ls+lsScp%+3/4Δ）0-ðZ
¢115.540-0.29
¢1210+1..28
¢122.680-0.32
2.确定抽芯机构零件尺寸计算
抽芯距的计算：
S抽=h+（2～3）
=（121-114）/2+2.5=6mm
滑块倾角的确定：
本例抽芯距较小，选择α=10°。
确定斜滑块尺寸：
斜滑块在件25导滑板中导滑，导滑板的高度设计为85mm，
斜滑块在件25导滑板中能导滑的行程40mm（考虑限位螺
钉的安装尺寸和推出行程）。
S实际=tga×40=tg10×48=0.176×40=7.04mm>S抽
满足抽芯距要求。
3.注射模具零件设计
绘制非标准零件的零件图。
五、注射机有关参数的校核
1.模具闭合高度的确定和校核
⑴模具闭合高度的确定
根据标准模架各模板尺寸及模具设计的其他零件尺寸：
定模座板H定=45mm，压板H压=25mm，
型芯固定板H固=25mm，型腔板H型=93mm,
凹模镶块H凹=65mm,垫板H垫=35mm，模脚H模=85mm
模具闭合高度：
H闭=H足+H动+H导+H型+H固+H流+H定
=85mm+35mm+65mm+93mm+25mm+25mm+45mm
=373mm
⑵模具安装部分的校核
该模具的外形尺寸为365mm×315mm，XS-ZY-250型注射机模板最大安装尺寸为598×520，故能满足模具安装要求。
XS-ZY-250型注射机所允许模具的最小厚度为Hmin=165mm，最大厚度Hmax=350mm即模具不满足Hmin≤H≤Hmax的安装条件。
所以，另选注射机XS-ZY-500，即可满足模具安装要求。
2.模具开模行程校核
经查资料型注射机XS-ZY-500的最大开模行程s=500mm,满足下式计算所需的出件要求：
s>=H1+H2+a+（5～10）mm
=40+133+95+7
=275mm
此外，由于侧分型抽芯距较短，不会过大增加开模式距离，注射机的开模行程足够。
经验证XS-ZY-500型注射机能满足使用要求，故可以采用。
六、注射模主要零件加工工艺规程的编制
1.型腔板的加工工艺过程
序号
工序
名称
工序内容
1
锻造
295mm×295mm×98mm
2
热处理
退火
3
刨
刨六面至尺寸291mm×291mm×94mm、对角尺
4
平磨
磨六面至尺寸290mm×290mm×93mm保证上下平面与四平面互相垂直，垂直度为0.01mm/10mm、对角尺
5
钳
以上下平面及一对相互垂直的侧基面为基准划各孔中心线
6
车
车型腔孔，并按图纸要求加工出φ169.82mm,φ136.86mm,φ128.8mm,φ126.8mm的孔。
7
钻
1钻绞2－Φ9孔，并锪两沉头孔2－Φ15,并留出0.5mm的精加工余量。
2用深孔钻钻Φ14的孔，冷却水孔到要求。
8
钳
1与件2，19，21，25配作，钻绞4－φ30的孔，锪4－φ36的沉头孔到要求，并留出0.5mm的精加工余量。
2与件2，3，19，21，25配合钻绞4－φ16.8的孔到要求
3与件25，26，14配合钻铰4－φ14的孔，同时按图上要求加工出4－φ15，留出0.5mm的精加工余量。
4配钻8－M12螺纹底孔，并攻丝到要求。
5按拉块位置钻2－M10螺纹底孔，并攻丝到要求。
9
磨
磨4－φ14，2－Φ9，φ169.82mm,φ136.86mm,φ128.8mm,φ126.8,2－Φ15各孔到要求。
10
去毛刺
研型腔Ra0.1并镀铬抛光。
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