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塑料模具课程设计说明书
塑料成型工艺与模具设计
课程设计说明书
设计课题：
弹性垫圈注射模设计
姓名:
尧鑫
学号：
200910340209
专业:
材料成型及控制工程
班级:
09材成
（2）班
设计时间:
2012.12.15——2012.12.30
目录
一、塑件成型工艺分析与设计
1.1产品的说明……………………………………………………………3
1.2塑件分析………………………………………………………………4
1.3注射机的型号和规格选择及校核…………………………………4
二、塑件成型模具设计
2.1型腔的数量和布置………………………………………………………7
2.2确定分型面………………………………………………………………7
2.3浇注系统选择和设计……………………………………………………8
2.4成型部件的设计计算……………………………………………………10
2.5推出机构设计……………………………………………………………15
2.6模架选用…………………………………………………………………15
2.7冷却系统设计……………………………………………………………15
三、模具设计心得体会…………………………………………………………17
四、参考文献…………………………………………………………………18
五、模具总装图和零件图………………………………………………………19
一、塑件成型工艺分析与设计
1.1产品的说明
塑件图要求：
图1.1产品数据
本塑件结构简单，主要由三部分组成：
两个侧孔，平板和中间圆筒。
精度未注，且无填料填充，材料为尼龙1010，精度按MT6成型。
其他并无特殊要求。
图1.2零件图
1.2塑件分析
尼龙
化学代号：
PA
材料分析：
聚酰胺俗称尼龙（Nylon），英文名称Polyamide（简称PA），是分子主链上含有重复酰胺基团—[NHCO]—的热塑性树脂总称。
包括脂肪族PA，脂肪—芳香族PA和芳香族PA。
其中，脂肪族PA品种多，产量大，应用广泛，其命名由合成单体具体的碳原子数而定。
性能：
尼龙为韧性角状半透明或乳白色结晶性树脂，作为工程塑料的尼龙分子量一般为1.5-3万尼龙具有很高的机械强度，软化点高，耐热，磨擦系数低，耐磨损，自润滑性，吸震性和消音性，耐油，耐弱酸，耐碱和一般溶剂，电绝缘性好，有自熄性，无毒，无臭，耐候性好，染色性差。
缺点是吸水性大，影响尺寸稳定性和电性能，纤维增强可降低树脂吸水率，使其能在高温、高湿下工作。
尼龙与玻璃纤维亲合性十分良好。
塑件注射成型工艺参数的确定：
成型收缩率0.5-4.0%
成型温度：
220-300℃
干燥条件：
100-110℃ 12小时
物料性能:
坚韧,耐磨,耐油,耐水,抗酶菌,但吸水大；尼龙1010半透明,吸水小,耐寒性较好。
成型性能:
1.结晶料,熔点较高熔融温度范围窄,热稳定性差,料温超过300度、滞留时间超过30min即分解。
较易吸湿,需干燥,含水量不得超过0.3%.
2.流动性好,易溢料。
宜用自锁时喷嘴,并应加热。
3.成型收缩范围及收缩率大,方向性明显,易发生缩孔、变形等。
4.模温按塑件壁厚在20-90度范围内选取,注射压力按注射机类型、料温、塑件形状尺寸、模具浇注系统选定，成型周期按塑件壁厚选定。
树脂粘度小时，注射、冷却时间应取长，
并用白油作脱模剂。
5.模具浇注系统的形式和尺寸，增大流道和浇口尺寸可减少缩水。
适用:
适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件,以及化工,电器,仪表等零件
1.3注射机的型号和规格选择及校核
注射模是安装在注射机上的，因此在设计注射模具时应该对注射机有关技术规范进行必要的了解，以便设计出符合要求的模具，同时选定合适的注射机型号。
从模具设计角度考虑，需要了解注射机的主要技术规范。
在设计模具时，最好查阅注射机生产厂家提供的有关“注射机使用说明书”上标明的技术规范，。
因为即使同一规格的注射机，生产厂家不同，其技术规格也略有差异。
1.3．1注射机的选用
选用注射机时，通常是以某塑件（或模具）实际需要的注射量和注射压力初选某一公称注射量的注射机型号，然后依次对该机型的公称锁模力、模板行程以及模具安装部分的尺寸一一进行校核。
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（
）。
由UG分析/测量体，可得塑料盒的体积为1.4698cm3，考虑到设计为2腔，加上浇注系统的冷凝料，
=1.6x2xVs=4.7
为了保证注射成型，注射机的注射压力要大于注射时需要的压力。
查表得尼龙1010的注射压力为60-80Mpa取70Mpa查阅塑料模设计手册的国产注射机技术规
范及特性，可以选择S54—s200/400
SZ-10/16型注射机的主要参数如下表所示
主要技术参数项目
参数数值
主要技术参数项目
参数数值
最大注射量/cm3
200—400
最大模具厚度/mm
406
螺杆直径/mm
55
动、定模固定板尺寸/mm
520x620
注射压力/Mpa
109
最小模具厚度/mm
165
注射行程/mm
160
定位圈直径/mm
125
注射方式
螺杆式
最大开模行程/mm
260
锁模力/KN
2540
喷嘴孔直径/mm
4
1.3.2、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：
Fn=（nA1+Aj）p
行腔内压力一般为注射机压力的80%左右，查表5—2得型腔压力为20，所以F=（2*4+0.5）*20=136
1.3．3、开模行程校核
开模行程是指从模具中取出塑料所需要的最小开合距离，用H表示，它必须小于注射机移动模板的最大行程S。
所需开模行程为：
S=H1+H2+（5～10）=11+55+10=76mm
二、塑件成型模具设计
2.1型腔的数量和布置
对于高精度制品，由于型腔模具难以使各型腔的成型条件均匀，故通常推荐型腔数目不超过４个，塑料件的精度为6级左右，塑件外形尺寸较大，而且还有两个侧孔，以及模具制造成本、制造难度和生产效率的综合考虑，型腔数目初定为2腔，排布形式为矩形的平衡布局。
塑件的排布方式如下图所示：
图2.1型腔布局
分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。
一副模具根据需要可能有一个或两个以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以与合模方向平行或倾斜。
2.2、分型面确定
2.2.1分型面的形式
分型面的形式与塑件几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件、浇口形式等有关，我们常见的形式有如下五种：
水平分型面、垂直分型面、斜分型面、阶梯分型面、曲线分型面。
2.2.2、分型面的选择原则：
a）、便于塑件脱模：
Ⅰ、在开模时尽量使塑件留在动模内
Ⅱ、应有利于侧面分型和抽芯
Ⅲ、应合理安排塑件在型腔中的方位；
b）、考虑和保证塑件的外观不遭损坏
c）、尽力保证塑件尺寸的精度要求（如同心度等）
d）、有利于排气
综合上述分型面选择为水平分型面。
根据上面的原则，分型面如下图的红色面所示：
图2.2分型面
2.3浇注系统选择和设计
2.3.1、浇注系统的组成
所谓注射模的浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。
其作用是使塑件熔体平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。
因此，浇注系统十分重要。
而浇注系统一般可分为普通浇注系统和无流道浇注系统两类。
我们在这里选用普通浇注系统，它一般是由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。
2.3.2、浇注系统各部件设计
A、主流道设计：
主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度，其主要设计点为：
⑴主流道圆锥角α=2o～6o，对流动性差的塑件可取3o～6o，取锥角为6o。
内壁粗糙度为Ra0.63μm。
⑵主流道大端呈圆角，半径r=1～3mm，取r=2以减小料流转向过渡时的阻力。
⑶查注塑机得喷嘴前端孔径d1=4,喷嘴前端球面半径SR1=12
SR=SR1+（1～2）d=d1=（0.5～1）
得主流道球面半径SR=13,前端孔径d=4.5,计算的大端直径D=8.4
⑷对小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式。
但在大多数情况下是将主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上。
主流道衬套与定模座板采用H7/m6过渡配合，与定位圈的配合采用
间隙配合。
⑸主流道衬套一般选用T8、T10制造，热处理强度为52～56HRC。
图2.3主流道衬套
C、浇口的设计：
浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部分。
浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。
浇口的理想尺寸很难用理论公式计算，通常根
据经验确定，取其下限，然后在试模过程中逐步加以修正。
一般浇口的截面积为分流道截面积的3%～9%，计算得点浇口截面积为一，截面形状常为矩形，浇口长度为0.5～2mm，取1mm。
表面粗糙度Ra不低于0.4μm。
浇口的结构形式很多，按照浇口的形状可以分为点浇口、扇形浇口、盘形浇口、环形浇口、及薄片式浇口。
而我们这里选用的是侧浇口。
浇口位置的选择直接影响到制品的质量问题，所以我们在开设浇口时应注意以下几点：
①浇口应开在能使型腔各个角落同时充满的位置。
②浇口应设在制品壁厚较厚的部位，以利于补缩。
③浇口的位置选择应有利于型腔中气体的排除。
④浇口的位置应选择在能避免制品产生熔合纹的部位。
⑤对于带细长型芯的模具，宜采用中心顶部进料方式，以避免型芯受冲击变形。
⑥浇口应设在不影响制品外观的部位。
⑦不要在制品承受弯曲载荷或冲击的部位设置浇口。
2.4成型零件的工作尺寸计算
2.4.1如图6-3所示为模具成型零件工作尺寸与塑件尺寸的关系。
图2.4上模仁剖视图
图2.5零件剖视图
图2.6下模仁剖视图
查表可知塑料尼龙的收缩率是0.5%~4%.
平均收缩率S=（0.5%+4%）/2=2.25%
型腔尺寸计算
（1）型腔径向尺寸：
，
式中
--型腔的径向尺寸；
--塑件的最大基本尺寸；
S--塑料的平均收缩率；
Δ----塑件的公差；
δz----模具的制造公差。
----修正系数，X=0.5~0.75
1）塑件尺寸:
=36mm塑件公差:
Δ1=0.40mmδz1=Δ1/3=0.1333
+δz10=[（1+0.0225）×36-0.75×0.40]+δz10
=36.51+0.13330mm
2）塑件尺寸:
=42mm塑件公差:
Δ2=0.47mmδz2=Δ2/3=0.1567
+δz20=[（1+0.0225）×42-0.75×0.47]+δz20
=42.593+0.15670mm
3）塑件尺寸:
=44mm塑件公差:
Δ2=0.47mmδz2=Δ2/3=0.1567
+δz20=[（1+0.0225）×44-0.75×0.47]+δz20
=44.638+0.15670mm
4）塑件尺寸:
=108mm塑件公差:
Δ2=0.86mmδz2=Δ2/3=0.287
+δz20=[（1+0.0225）×108-0.75×0.86]+δz20
=109.785+0.2870mm
（2）型腔深度尺寸:
，取
=2/3
式中
--型腔的深度尺寸；
--塑件的最大基本尺寸；
----修正系数，
=2/3
1）塑件尺寸:
=5mm，塑件公差:
Δ1=0.16mm，δz1=Δ1/3=0.053
+δz10=[（1+S）
-
Δ1]+δz10
=（1.0225×5-2/3×0.16）+0.060
=5.006+0.0530mm
2）塑件尺寸:
=7mm，塑件公差:
Δ1=0.19mm，δz1=Δ1/3=0.063
+δz10=[（1+S）
-
Δ1]+δz10
=（1.0225×7-2/3×0.19）+0.060
=7.03+0.0630mm
=11.964+0.060mm
型芯尺寸计算
（1）型芯径向尺寸：
，取
=0.75
式中lM--型芯的最大基本尺寸；
lS--塑件的最小基本尺寸；
----修正系数，
=0.75
1）塑件尺寸:
lS1=36mm，塑件公差:
Δ1=0.40mm，δz1=Δ1/3=0.133
=[1.0225×36+0.75×0.40]0–δz1
=37.110–0.133mm
（2）型芯高度尺寸:
取2/3
式中hM--型芯高度的最大尺寸；
hS--塑件内形深度的最小尺寸；
----修正系数，
=2/3
1）塑件尺寸:
hS1=5mm，塑件公差:
Δ1=0.16mm，δz1=Δ1/3=0.053
（hM1）0–δz1=[（1+S）hs1+
Δ1]0–δz1
=（1.0225×5+2/3×0.16）0–0.053=5.2640–0.053mm
2.4.2型腔壁厚和底板厚度计算
在注射成型过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力，因此模具型腔应该具有足够的强度和刚度。
如果型腔壁厚和底板的厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料本身的许用应力时，型腔将导致塑性变形，甚至开裂。
与此同时，若刚度不足将导致过大的弹性变形，从而产生型腔向外膨胀或溢料间隙。
因此，有必要对型腔进行强度和刚度的计算，尤其是对大型塑件。
型腔材料预选为硬化塑料模具钢。
模具钢弹性模量E=2.2
许用应力300Mp
模具许用变形量
=0.03
一，型腔侧壁厚度计算：
1，按刚度条件计算
S刚>=
2,按强度计算
S强>=
=19mm
二，型腔壁板厚度计算：
1，刚度条件计算
T刚>=
2,按强度计算：
T强>=
图2.7型腔尺寸
2.5推出机构的设计
本模具采用推杆推出，推杆选用d=4标准推杆推出距离d=11+55+5=66mm
2.6模架的选用
以模具型腔的大小和进料方式，本模具选用侧浇口模架系列。
图2.8模仁尺寸
由零件成型零件的排布方式可知：
模仁长165，宽188。
在长度方向有侧孔，分模时要侧抽芯，所以模具的长度方向一边要加80。
由此，选择模架大小和型号为AI-3035-A60-B90-C90
2.7冷却系统设计
塑料在成型过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量。
所以，我们在模具上需要设置温度调节系统以到达理想的温度要求。
一般注射模内的塑料熔体温度为200℃左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在60℃以下。
所以热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。
对于熔融黏度低、流动性比较好的塑料，如聚丙烯、有机玻璃等等，当塑件是小型薄壁时，如我们的塑件，则模具可简单进行冷却或者可利用自然冷却不设冷却系统；当塑件是大型的制品时，则需要对模具进行人工冷却，以
2.7.1冷却系统设计原则
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。
③、尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等。
④、浇口处加强冷却。
⑤、应降低进水与出水的温差。
⑥、合理选择冷却水道的形式。
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机构发生干涉现象。
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。
2.7.2、冷却系统的结构形式
根据塑料制品形状及其所需的冷却效果，冷却回路可分为直通式、圆周式、多级式、螺旋线式、喷射式、隔板式等，同时还可以互相配合，构成各种冷却回路。
其基本形式有六种，我们这里选用的是简单流道式。
简单流道式即通过在模具上直接打孔，并通过以冷却水而进行冷却，是生产中最常用的一种形式。
三、模具设计心得体会
塑料工业是当今世界上最快的工业门类之一，对于我国而言，它在整个国民经济的各个部门中发挥了越来越大的作用。
我们大学生对于塑料工业的认识还是很肤浅的，但是通过这次塑料模具课程设计，让我们更多的了解有关塑料模具设计的基本知识，更进一步掌握了一些关于塑料模具设计的步骤和方法，对塑料模有了一个更高的认识。
这对我们在今后的生产实践工作中无疑是个很好的帮助，也间接性的为今后的工作经验有了一定的积累。
塑料制品成型及模具的设计还是个很专业性、实践性很强的技术，而它的主要内容都是在今后的生产实践中逐步积累和丰富起来的。
因此，我们要学好这项技术光靠书本上的点点知识还是不够的，我们更多的还应该将理论与实际结合起来，这还需要我们到工厂里去实践。
我相信在未来的我一定能走到最前头。
四、参考文献
1．伍先明等·塑料模具设计指导·北京：
国防工业出版社，2006·5
2．余冬蓉，程胜文·塑料成型工艺与模具设计·北京：
科学出版社，2005
3．中国机械工程学会，中国模具设计大典编委会·中国模具设计大典。
南昌：
江西科学技术出版社，1998
五、模具总装图和零件图
图5.1总装配图
图5.2零件图
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