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塑料模具设计说明书
课程项目：
收音机上壳塑料模设计
专业年级：
机械系08成型
（2）班
作者：
宁特
指导老师：
杨志勇老师
设计
论文
南华大学
塑料模具任务书
姓名宁特机械工程系2008材料成型及控制工程专业
设计（论文）题目：
收音机上壳
基本任务及要求：
1、测绘塑件，应用Pro/E或UG绘制3D塑件图。
要求选择的塑料制品必须是具有一定难度、有侧抽芯的制品。
2、对塑件结构和成型性能进行分析，并选择注射机。
3、设计注射模具，并对模具进行必要的结构计算。
要求模具结构力求简单合理，加工维修容易，操作安全可靠，使用寿命长。
4、运用Pro/E绘制模具装配图和主要零件图、模具动画图，并将3D图转换成2D平面图。
要求模具图的绘制必须符合机械制图国家标准。
5、运用Pro/E软件进行注射流动性分析和分型面分析。
6、对设计的主要零件进行数控编程。
7、编写设计说明书一份。
要求分析正确，数据准确充分，表述合理流畅；编写格式符合要求，并打印成册。
完成时间：
2006年3月6日至2006年6月17日
指导老师张老师
教研室主任刘主任
系主任姚主任
2003年7月日
前言
我第二次走进模具设计的课堂，我第二次完成了自己的设计，理论与实践找到了一个结合点。
一个月时间匆匆而过，我将告别大学的生活，它成了我大学生活中美好的回忆。
自己动了脑动了手才意识到什么缺乏什么需要什么，知识在不断更新，社会在不断前进，制造业中的模具设计与制造走在社会的前沿。
现作为大学即将毕业很快就要投身社会的我来说，应熟练自己的专业软件,撑握模具制造与设计的理论知识，更重要的是理论与实践相结合。
本说明书主要介绍了我这一模具题目的设计思想过程，从画零件图到PRO/E分模到选用注塑机，到校核计算，到模具制造工艺等，从各方面叙述本人所设计的模具制品的整个思想过程。
特别是此次设计我基本上都是用PRO/E完成的，利用此软件画产品图、模板、导柱、导套、分模、出工程图、模流分析等。
通过这次的毕业设计，我们能够将三年所学的知识进行归纳总结，我觉得自己的模具专业知识与PROE水平有了更大的提高。
目录
前言-------------------------------------------------------------------3
一、塑件分析-----------------------------------------------------5
二、塑料材料的成型特性与工艺参数---------------------------------5
1、选择材料-------------------------------------------------5
2、ABS的注塑工艺参数----------------------------------------------------------6
3、注射机的选择--------------------------------------------------------------------6
三、模具设计
1、标准模架的选用-------------------------------------------8
2、确定型腔数目及型腔布置方案------------------------------10
3、浇口套设计----------------------------------------------10
4、分流道与浇口的设计--------------------------------------11
5、浇口位置的选择---------------------------------------------------------------12
6、导柱导套设计与加工---------------------------------------------------------13
7、推出机构的设计---------------------------------------------------------------13
四、加工要求---------------------------------------------------14
1、型腔加工工艺过程----------------------------------------14
2、凸模固定板加工工艺--------------------------------------15
五、装配要求---------------------------------------------------16
六、综合要求---------------------------------------------------16
七、零件工艺路线----------------------------------------------16
八、模流分析-------------------------------------------18
1、塑料充满情况------------------------------------------------------------------18
2、填充时间分析------------------------------------------------------------------18
3、流前温度分析------------------------------------------------------------------19
4、注射压力分布情况------------------------------------------------------------19
5、浇注件充满的质量情况------------------------------------------------------20
6、汽泡------------------------------------------------------------------------------21
7、熔接痕---------------------------------------------------------------------------22
九、附录------------------------------------------------------------------22
模具材料-------------------------------------------------------------------------------22
塑料模具主要构件的材料及热处理硬度----------------------------------------23
塑料模常用成型零件的材料及热处理-------------------------------------------24
摘要：
使用PRO/E、AutoCAD做为设计软件，选用大水口模架，一模两腔。
关键词：
材料模架机型结构锁模力脱模力开模程行的校核浇注系统模流分析
一、塑件分析
图1－1
结构特点：
该塑件大体是一个2~3mm厚的壳体，壳体外部有光洁度要求，不能留痕迹，所以浇口不能设在外部，固使用潜伏式二次浇口。
产品的精度要求不高，从成本上考虑，可以采用一模两腔，单分型面的模架（大水口模架）。
材料采用ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物），丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物无毒、无味，呈微黄色，成型的塑料件有较好的光泽。
二、塑料材料的成型特性与工艺参数
1、选择材料：
ABSAcrylonitrile-butadiene-styrene丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物
塑料分析：
（１）、基本特性 ＡＢＳ是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。
这三种组分的各自特性，使ＡＢＳ具有良好的综合力学性能。
丙烯腈使ＡＢＳ有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使ＡＢＳ坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。
ABS无毒、无味，呈微黄色，成型的塑料件有较好的光泽。
密度为1.02~1.05/cm
。
ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。
有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。
水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎无影响，在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。
ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。
ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。
经过色可配成任何颜色。
其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70度左右，热变形温度约为93度左右。
耐气侯性差，在紫外线作用下易变硬发脆。
根据ABS中三种组分之间的比例不同，其性能也略有差异，从而适应各种不同的应用。
根据应用不同可分为超高冲击型、高冲击型、中冲击型、低冲击型和耐热型等。
（2）、主要用途ABS在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、仪表壳、仪表盘、水箱外壳、蓄电池、冷藏库和冰霜衬里等。
汽车工业上用ABS制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节管、加热器等，还有用ABS夹层板制小轿车车身。
ABS还可用来制作水表壳、纺织器材、电器零部件、文教体育用品、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器、农药喷雾器及家具等。
（3）成型特点ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。
要求塑件精度高时，模具温度可控制在50~60度，要求塑件光泽和耐热时，应控制在60~80度。
2、ABS的注塑工艺参数：
1、注塑机类型：
螺杆式
7、保压力
50~70MP
2、喷嘴形式
直通式
8、注射时间
3~5s
3、螺杆转速（r/min）
30~60
9、保压时间
15~30s
4、喷嘴温度
180~190
C
10、模具温度
50~70
5、成型温度
C
料筒：
前200~210
中210~230
后180~200
11、冷却时间
15~30s
6、注射压力
70~90MP
12、成型周期
40~70s
3、注射机的选择
1、注塑模的最大开模行程：
≥S=H
+H
+5~10mm
≥35+138+10=183mm
=S
-H
≥H
+H
+5~10mm
S
≥H
+H
+H
+5~10mm=120+183=203mm
式中：
—注射机最大开模行程（mm）
H
—推出距离（脱模距离）（mm）
H
—包括浇注系统凝料在内的塑件高度（mm）
S
—注射机动模固定板和定模固定板的最大距离（mm）
H
—模具厚度（mm）
所以注射机最大的开模距：
183mm
2、锁模力：
锁模力不小于总注射压强的1.5倍,即
F=1.5P.Ax0.1
F=1.5x80x380x0.1=4560kN
式中：
F—注射机的所需锁模力（KN）
P—塑料熔体对型腔的成型压力（MP
），其大小是一般的注射压力的80%。
A—型腔（包括浇注系统）的投影面积（cm
）
3、充满型腔所需的塑料质量：
m=
m=1.06x204=216.24g
式中：
m—成型工件（包括浇注系统）的塑料质量（g）。
—ABS的塑料密度（g/cm
）。
V—成型工件（包括浇注系统）的塑料体积（cm
）。
4、注射机的最大注射量是其允许最大注射量（额定注射量）的80%，所以工件的注射量：
M=m/80%=216.24÷80/100=273g
式中：
M—注射机允许的最大注射量（g）
m—成型工件（包括浇注系统）的塑料质量（g）
综上计算，我选用上海塑料机械厂的注射机，型号为：
D430
其参数如下：
名称
数据
额定注射量
1390g
螺杆直径
82mm
模具厚度
Max770mm
Min380mm
锁模力
4740kn
注射压力
151MP
顶出力
86KN
顶出行程
210mm
模板最大开距
1480mm
模板行程
710mm
三、模具设计
1、标准模架的选用:
标准化设计能提高效益，缩短生产周期。
根据型腔的布局等因素选用标准模架为:
大水口模架
板
尺寸（mm）
T
510×500×25
A
450×500×85
B
450×500×65
C
78×500×100
E
290×500×16
F
290×500×20
L
510×500×25
模具爆炸图
2、确定型腔数目及型腔布置方案：
型腔数量主要设计依据：
（1）制品重量与注射机最大注射量。
（2）制品投影面积与注射机的锁模力。
（3）模具外形尺寸与注射机安装模具的有效面积。
（即注射机拉杆内间距）
（4）制品精度。
（数量提高，塑件精度相应降低，根据经验数值，每增加一个型腔，塑件尺寸精度降低4％～8％）
（5）侧抽芯及其处理方法。
（6）制品的生产批量。
（月批量或年批量）
（7）经济效益。
（每一模的生产值）
型腔数量的确定：
要点：
既要保证最佳的生产经济性，技术上又要充分保证产品的质量，也就是应保证塑料件最佳的技术经济性。
⑴塑料制作的批量和交货周期方面：
该塑件（收音机后盖）是中批量生产的产品，交货周期要短，使用多型腔模具可提供独特的优越条件。
⑵质量控制要求方面：
该塑件不属于高精度生产要求的产品，精度要求不高采用多型腔有较高的生产效率。
⑶塑料品种和其他方面：
该塑件所用塑料为ABS工程塑料，流动性能好.
经过以上分析和本人经验所得，总结出：
采用一模二腔是最佳形式，具有最佳的经济性。
如图1－1所示
3、浇口套设计:
主流道部分在成型过程中,其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交替地反复接触，属易损件，对材料的要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套式，以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理。
此浇口套采用碳素工具钢T8A加工，热处理要求淬火53~57HRC。
其应设置在模具的对称中心位置上，并尽可能保证与相联接的注射机喷嘴为同一轴心线。
为了便于流道凝料从主流道衬套中拔出，主流道设计成圆锥形。
一般锥角取2°~4°粗糙度Ra≤0.63与喷嘴对接处设计成半球形凹坑，球半径略大于喷嘴头半经。
考虑到本模具主流道比较长,主流道的圆锥孔采用1:
50锥度,加工时采用1:
50的铰刀加工出来,加工方便,也不会导致主流道过大。
4、分流道与浇口的设计：
分流道的截面形状有圆形、半圆形、梯形、U形、正方形、正六边形等。
从增大传热面积考虑，截面最好采用正方形；从减少散热面积考虑，截面最好采用圆形；从压力损失上考虑，截面亦最好采用圆形。
实验证明，对多数塑料来说，分流道在5～6mm以下时，对流动性影响较大，但直径在8mm以上时，对流动性的影响不大。
常用塑料的分流道直径可参考表
塑料品种
分流道直径/mm
塑料品种
分流道直径/mm
ABS、AS
聚甲醛
丙烯酸酯
耐冲击丙烯酸脂
尼龙6
聚酸碳酯
4.8～9.5
3.2～9.5
8.0～9.5
8.0～12.7
1.6～9.5
4.8～9.5
聚丙烯
聚乙烯
聚苯醚
聚苯乙烯
聚氯乙烯
4.8～9.5
1.6～9.5
6.4～9.5
3.2～9.5
3.2～9.5
表（4－2）
图1－3
分流道的表面不要求很光滑，粗糙度一般达Ra3.2～1.6即可，因为分流道的表面稍不光滑就能使熔料的冷却皮层固定，有利于保温。
分流道有时只开设在动模或定模部分，有时则动模、定模都能开设分流道，这取决于模具结构、塑料特性及加工能力。
动定模都开设分流道时，对塑料流动有利，多用于流动性较差的塑料，但要求模具加工精度较高，对中性强。
一般的分流道多设在模具的一边。
有时要加设分流道拉料杆或顶出杆，以便流道料的脱模。
分流道的布局取决于型腔的布局，型腔于分流道的布置原则是排列紧凑，缩小模具尺寸，分流道的长度应尽量短，锁模力应力求平衡，布置形式应力求平衡进料。
（但也有非平衡式进料的）
根据以上的结果，考虑到型腔的布局、浇口的位置，本模具分流道的设计见图1-3。
采用半圆形截面分流道，平衡进料。
由于塑料ABS的流动性中等，分流道的直径取8mm。
5、浇口位置的选择应遵循以下原则：
（1）、浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使起流程最短。
（2）、浇口的位置应保证塑料流入型腔时，对着型腔中宽畅、厚壁部位，以便塑料顺利地流入。
（3）、避免塑料在流入型腔时直冲型腔壁、型心或镶件，使塑料能尽快流入到型腔各部位，并避免型心或嵌件变形。
（4）尽量避免使制品产生熔接痕,或使其熔接痕产生在制品不需要的部位。
（5）、浇口位置及其流入方向，应使塑料在流入型腔时，能沿着型腔平行方向均匀地流入，并有利于型腔内气体排出。
（6）、浇口位置应在制品最易清除的部位，同时，尽可能不影响制品的外观。
6、导柱导套设计与加工：
孔径与导柱相配，一般采用H7/h6，为了保证导向作用，要求导柱.导套的配合间隙小于凹、凸模之间的间隙。
外径与上模座相配，采用H7/r6过盈配合，另一端则与道套滑动配合。
为了保证精度,加工时除了使导柱、导套的配合符合彻寸精度要求外，还应满足配合表面间的同轴度。
为了使导柱、导套的配合表面硬而耐磨而中心部分具有良好韧性，用T10A，表面耐磨.有韧性.抗弯曲。
不易折断。
热处理要求：
表面淬火，低温回火HRC≥55HRC。
导柱在热处理后修复中心孔，最后进行磨削时，可利用两端中心孔进行装夹，并.应在一次装夹中将道柱的两个外圆磨出，以保证两表面间的同轴度。
道套磨削加工时，以达到同轴度要求。
用这方法加工时，夹持力不宜过大，以免内孔变形。
或者是先磨内圆，再一内圆定位，用定尖顶顶住芯轴磨外圆。
这种加工方法不仅可以保证同轴度，且能防止在运动中将配合面划伤。
因此，全部精磨后，必须用油石将圆弧处磨圆滑，消除磨削后在圆弧出现的棱带。
7、推出机构的设计：
推出机构主要由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位零部件组成。
根据本模具形状的结构特点，本模具宜采用圆形推杆推出机构。
如图1－9。
其特点是：
推杆位置的自由度大，推杆的截面形状可根据塑件的推出情况而定，可以设计成圆形、矩形等。
其中圆形推杆因其容易加工和容易达到推杆和模板或型芯上推杆孔的配合精度，另外圆形推杆不具有减少运动阻力、防止卡死现象，损坏后便于更换等优点。
顶杆与顶杆孔的配合采用间隙配合。
顶杆材料采用T8A经淬火处理后达HRC50以上。
四、加工要求
1）模具分型面及组合件的结合面应很好贴合，局部间隙不大于0.02mm
2）模具成型表面的内外锐角、尖边、图样上未注明圆角时允许不大于0.3mm圆角（分型面及结合面除外）。
当不允许有圆角时。
应在图样上注明。
3）图样中未注明公差的一般尺寸其极限偏差按GB1804，其孔按H13，轴按h13，长度按Js14。
4）模具中各承压板（模板）的两承压面的平行度公差按GB1184附录一的5级。
5）导柱、导套孔对模板平面的垂直度公差按GB1184附录一的4级。
导柱、导套之间的配合按H7/f7。
6）模具中安装镙钉（镙栓）之螺纹孔及其通孔的位置公差不大于2mm，或相应各孔配作。
7）导柱（直导柱、台肩导柱）其配合部位的大径与小径的同轴度公差t按GB1184附录一的5级。
8）导套（直导套、带头导套）外圆与内孔的同轴度公差t按GB1184附录一的5级。
9）主流道衬套的中心锥孔应研磨抛光，不得有影响脱浇口的各种缺陷。
型腔加工工艺过程
工序号
工序名称
工序内容
设备
工序简图
1
备料
锻造毛坯成平行六面体，保证各面留有足够的加工余量。
2
铣削加工
铣六面，各面留0.6的磨削余量
3
钳工划线
划出型腔的外轮廓，并留有2mm的数控铣余量。
钳工台
4
铣削加工
粗铣型腔，尽量使各型面所留余量均匀。
立式铣床
5
数控铣加工
编制数控带（或计算机编程）并进行必要的检验；
工件的定位和装夹；
确定程序原点；
机床的调整（检查机床主轴和导轨润滑是否正常、设定刀具半径补偿值、F1进给速度）；
试运转；
切削加工（分粗、半精和精加工），精加工后留0.02～0.04mm的抛光余量；
数控铣床
6
钳工划线
划型腔内镶件固定孔的轮廓线，并留有1mm左右的电火花加工余量，力求余量均匀。
钳工台
7
铣削加工
按所划轮廓线粗铣镶件固定孔（电火花的预孔加工）
立式铣床
8
热处理
淬火并回火HRC58～62。
9
钳工加工
磨光型腔底面和定位所需的基准面，除锈并去磁。
钳工台
10
电火花加工
电极（粗、精电极）的制造；
工件的定位，电极的找正、定位；
电规准（粗、中、精规准）的选择及转换。
电火花机床
11
磨削加工
磨削各平面达图纸要求。
平面磨床
12
钳工加工
抛光并倒边角。
钳工台
13
检验
凸模固定板加工工艺
工序号
工序名称
工序内容
设备
工序简图
1
钳工划线
划凸模固定凹槽轮廓线，各边留1mm数控铣余量；
划抽芯机构导滑槽轮廓线。
钳工台
2
铣削加工
粗铣凸模固定凹槽；
铣抽芯机构导滑部分，留0.6磨削余量；
用T型槽铣刀铣T型槽达图纸要求。
立式铣床
3
数控铣加工
粗铣、精铣凸模固定凹槽（所选铣刀要能铣出凹槽四周的圆角部分）
数控铣床。
4
电火花加工
加工分流道和潜伏式浇口
电火花机床
5
磨削平面
磨抽芯机构导滑槽部分，并留0.2的精磨余量。
万能工具磨床
6
钳工划线
划导滑槽各边上的螺钉孔中心线，限位孔中心线。
钳工台
7
钻孔
钻螺钉孔并攻丝，钻斜导柱孔及限位销孔达图纸要求。
立式铣床
8
磨削加工
磨削抽芯机构导滑槽部分达图纸要求。
万能工具磨床
9
检验
五、装配要求：
1、顶出制品的推杆的端面与所在的相应型面保持持平，允许推杆端面高出型面不大于0.1mm。
2、注射模的复位杆，其端面应与模具分型面持平，允许底于分型面不大于0.03mm。
3、型心.凸模.镶件等，其尾部高度尺寸未注明公差时，其端面应在装配后与其配合的零件齐平。
4、制品同一表面的成型腔分布在上、下模或两模时，装配后沿分型面的错边不大于0.05mm，并其组合尺寸不超过型腔允许的极限尺寸。
5、凸模与凹模装配后的配合间隙，应保持周围均匀。
6、需保持同轴的两个以上零件，其同轴度必须保证装配要求，使个配合零件能顺利装卸，活动自如。
7、模具导向件的导向部分，装配后保证滑动灵活，无卡滞现象。
模具中两次分型用的拉杆.拉板装配后，各工作面应在同一平面内，允许其极限偏差
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