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塑料模具设计说明书

江苏技术师范学院

课程设计

设计课题注塑模具设计

设计学院材料工程学院

设计班级11东模具3B

设计者姓名刘忠

设计时间2012年5月

目录

1.塑件的工艺分析4

1.1塑件的成型工艺性分析4

1.1.1塑件材料ABS的使用性能5

1.1.2塑件材料ABS的加工特性5

1.2塑件的成型工艺参数确定6

2模具的基本结构及模架选择6

2.1模具的基本结构6

2.1.1确定成型方法6

2.1.2型腔布置7

2.1.3确定分型面7

2.1.4选择浇注系统8

2.1.5确定推出方式8

2.1.6侧向抽芯机构9

2.1.7选择成型设备9

2.2选择模架11

2.2.1模架的结构11

2.2.2模架安装尺寸校核11

3模具结构、尺寸的设计计算12

3.1模具结构设计计算12

3.1.1型腔结构12

3.1.2型芯结构12

3.1.3斜导柱、滑块结构12

3.1.4模具的导向结构12

3.2模具成型尺寸设计计算13

3.2.1型腔径向尺寸13

3.2.2型腔深度尺寸13

3.2.3型芯径向尺寸14

3.2.4型芯高度尺寸14

3.3模具加热、冷却系统的计算15

3.3.1模具加热15

3.3.2模具冷却15

4.模具主要零件图及加工工艺规程16

4.1模具定模板零件图及加工工艺规程16

4.2模具侧滑块零件图及加工工艺规程17

4.3模具动模板（型芯固定板）零件图及加工工艺规程18

5模具总装图及模具的装配、试模19

5.1模具的安装试模.....................................................................19

5.2.试模前的准备19

5.3模具的安装及调试20

5.4试模21

5.5检验21

6.排气系统的设计...................................................................................22

7.参考文献..............................................................................................22

塑料注射模具设计与制造实例通过一个典型的塑料制品，介绍了从塑件成型工艺分析到确定模具的主要结构，最后绘制出模具图的塑料注射模具设计全过程。

1.塑件的工艺分析

1.1塑件的成型工艺性分析

塑件图

产品材料：

ABS

塑件尺寸：

如图所示

塑件要求：

1.件壁厚均匀，不允许有裂纹和变形缺陷。

2.脱模斜度30‘~1，

3.未注圆角R2~R3

1.1.1塑件材料ABS的使用性能

综合性能较好，冲击韧度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性、电气性能良好；易于成形和机械加工，与有机玻璃的熔接性良好，可作双色成形塑件，且表面可镀铬。

适于制作一般机械零件、减摩耐磨零件、传动零件和电信结构零件。

1.1.2塑件材料ABS的加工特性

●无定型塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成形特性也各有差异，应按品种确定成形方法及成形条件。

●吸湿性强，含水量应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。

●流动性中等，溢边料0.04mm左右（流动性比聚苯乙烯，AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。

●比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高）。

料温对物性影响较大、料温过高易分解（分解温度为250℃左右，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高塑件，模温宜取50～60℃，要求光泽及耐热型料宜取60～80℃。

注射压力应比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注塑机时料温为180～230℃，注射压力为100～140MPa，螺杆式注塑机则取160～220℃，70～100MPa为宜。

●模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。

推出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色”痕迹（但在热水中加热可消失）。

脱模斜度宜取2℃以上。

1.2塑件的成型工艺参数确定

查手册得到ABS塑料的成型工艺参数：

适用注射机类型螺杆式

密度1.02～1.16g/cm3；

收缩率0.3～0.8%；

预热温度80C°～85C°，预热时间2～3h；

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

喷嘴温度170C°～180C°；

模具温度50C°～80C°；

注射压力60～100MPa；

成型时间注射时间20～90s，保压时间0～5s，冷却时间20～120s。

2模具的基本结构及模架选择

2.1模具的基本结构

2.1.1确定成型方法

塑件采用注射成型法生产。

使用侧浇口成型。

2.1.2型腔布置

塑件形状较简单，重量较轻，生产批量较大。

所以应使用多型腔注射模具。

考虑到塑件的侧面有Φ6.5mm的圆孔，需侧向抽芯，所以模具采用一模二腔、平衡布置。

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。

其布置如图所示。

2.1.3确定分型面

塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求，因此分型面选择在A-A面，这样的选择使塑件便于取出，塑件大部分外表面光滑，同时侧向抽芯容易，而且塑件脱模方便。

因此塑件选择如图所示的分型面。

分型面选择

2.1.4选择浇注系统

塑件采用侧浇口成型，其浇注系统如图所示。

侧浇口直径为Φ2mm，侧浇口长度为2mm，头部球R1.5~2mm。

分流道设计：

采用半圆截面流道，其半径R为3~3.5mm。

长度为20mm

主流道设计：

主流道为圆锥形，口部球面半径SR=12mm

球面的配合高度h=3~5mm

锥角α为6˚，上部直径与注射机喷嘴相配合

下部直径Φ6~8mm。

2.1.5确定推出方式

选择推杆推出机构完成塑件的推出。

2.1.6侧向抽芯机构

塑件的侧面有Φ6.5mm的圆孔，因此模具应有侧向抽芯机构，由于抽出距离较短，抽出力较小，所以采用斜导柱、滑块抽芯机构。

斜导柱装在定模板上，滑块装在动模板上。

2.1.7选择成型设备

注射机型号的确定：

（1）注射量计算

Ρ=1.02~1.16g/cm3

V塑=52442.29mm3=52.44cm3

M塑=ρV塑=52.44×1.02g=53.49g

（2）系统凝料体积的初步估算

V总=V塑（1+0.2）×2=52.44×1.2×2cm3=125.86cm3

（3）选择注塑机

由V总=125.9cm3再由式V公=V总/0.8

查询《塑料成型工艺与模具设计》初选公称注射量为250cm3

注射机型号为XS-ZY-250

其有关参数为：

理论注射量：

250cm3；

注射压力：

130MPa；

注射速率：

110/g.s-1

锁模形式：

增压式

锁模力：

1800kN；

模具厚度：

200～350mm；

最大开合模行程：

500mm；

喷嘴圆弧半径：

12mm；

喷嘴孔直径：

2~3mm；

拉杆间距：

：

448×370mm。

（4）注塑机相关参数的校核

1.注射压力的校核

ABS的注射压力为80~110MPa

取P=100MPa

该注射机的公称注射压力P公=130MPa，注射压力安全系k=1.25~1.4取k=1.25则

Kp=1.25×100=125<130MPa=P公

所以注射剂注射压力合格

2.锁模力校核

a.塑件在分型面上的投影面积A塑则

A塑=πR22=3.14×（75.6/2）2=4487mm2

b.浇注系统在分型面上投影A浇

由A浇=0.2~0.5A塑，取A浇=0.2A塑

c.A总=（A浇+A塑）×n（腔数）=2×1.2×4487mm2=10768.8mm2

d.模具型腔内的胀形力

P模=P注射（0.2~0.4）=26~52MPa，取40N

F胀=A总P模=10768.8×40N=430.75kN

由于F锁=1800N，k=1.1~1.2，取k=1.2

则kF胀=1.2×430.75kN=516.9kN

所以注射剂锁模力合格

2.2选择模架

2.2.1模架的结构

选择A2型的模架

2.2.2模架安装尺寸校核

模具外型尺寸为，长355mm、宽315mm、高260.8mm，小于注射机拉杆间距和最大模具厚度，可以方便地安装在注射机上。

3模具结构、尺寸的设计计算

3.1模具结构设计计算

3.1.1型腔结构

型腔由定模板、中间板、动模板和滑块共四部分组成。

定模板、中间板和滑块构成塑件的侧壁，侧浇口开定模上，这样使加工方便，有利于型腔的抛光。

定模板中心开有冷却水孔，用来强制冷却工件和型芯。

3.1.2型芯结构

型芯由动模板上的孔固定。

型芯与动模板配合，增加模具寿命。

另外，这种配合可以减少动模板在运动时与型芯之间的磨损。

3.1.3斜导柱、滑块结构

将斜楔紧块用螺栓固定在定模板上，将斜滑块固定在动模板上，斜导柱安装在定模板上，工作时斜滑块在楔紧块上运动完成与工件的分离。

3.1.4模具的导向结构

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和导套导向定位。

中间板上装有导套，推出时，导套在导柱上运动，保证了中间板板的运动精度。

定模座板上装有导柱，为侧浇口凝料的拉料和定模板的运动导向。

3.2模具成型尺寸设计计算

取ABS的平均成型收缩率为0.6%，塑件未注公差按照SJ1372中5级精度公差值选取。

3.2.1型腔径向尺寸

模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3；取x=0.6。

1）Φ75.6-0.52Δ1=0.52mmScp=（0.003+0.008）/2=0.0055

={（1+0.0055）×75.6—0.6×0.52}+0.17mm

=75.70+0.17mm

2）Φ25.94-0.46

={（1+0.0055）×64—0.6×0.46}+0.15mm

=64.08+0.15mm

3.2.2型腔深度尺寸

模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3；取x=0.63。

5.2+0.44→Φ5.64-0.44mm

={（1+0.0055）×5.64—0.63×0.44}+0.14mm

=5.95+0.14mm

3.2.3型芯径向尺寸

模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3；取x=0.7。

1）Φ52-0.46→Φ51.54+0.46mm

={（1+0.0055）×51.54—0.7×0.46}-0.15mm

=52.15-0.15mm

2）Φ6.5+0.48

={（1+0.0055）×6.5—0.7×0.48}-0.16mm

=6.87-0.16mm

3.2.4型芯高度尺寸

模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3；取x=0.5。

1）16.6+0.58

={（1+0.0055）×16.6—0.63×0.58}-0.19mm

=17.06-0.19mm

2）26.36+0.8

={（1+0.0055）×26.36—0.63×0.80}-0.26mm

=27.01-0.26mm

3.3模具加热、冷却系统的计算

3.3.1模具加热

一般生产ABS材料塑件的注射模具不需要外加热。

3.3.2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。

型腔的冷却是由在定模板上的两条ф10mm的冷却水道完成

4.模具主要零件图及加工工艺规程

4.1模具定模板零件图及加工工艺规程

定模板的加工工艺：

（1）以基准角定位，加工ф75.6+0.17mm的型腔孔，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M10螺钉沉孔，可以采用铣床和钻床完成。

（4）钳工研配侧滑块和斜楔。

（5）将侧滑块装入定模板侧滑块孔内锁紧固定，共同加工ф15mm的斜导柱孔，可以采用铣床或钻床完成。

（6）以基准角定位，加工4-ф16mm孔，可以采用钻床或铣床完成。

（7）加工2-ф10mm冷却水孔，由钻床或深孔钻床完成。

4.2模具动模板（型芯固定板）零件图及加工工艺规程

动模板（型芯固定板）零件图如图所示。

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ф52+0.02mm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-ф16mm孔，可采用镗床或钻床完成。

（3）钳工装配型芯。

5.1模具的安装试模

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

5.2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、于注射机的各个配合尺寸、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。

5.3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，尽可能放置在非操作一侧，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，如图所示。

一般采用4-8块压板，对称布置。

1—压板2—螺钉3—模具4—注射机模板

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。

5.4试模

　　模具安装调整后即可以进行试模。

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，成型性能应符合有关标准的规定。

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、成型时间、成型温度等工艺参数。

3）试模采用手动操作，试模注射出样件。

5.5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，即可交付生产使用。

6.排气系统的设计

由于制品尺寸较小，在实际生产过程中，考虑到经济效益，采用模具分型面间的空隙或者利用模具零件间的配合间隙进行自然的排气。

7.参考文献

1、翁其金.塑料模塑成型技术.北京：

机械工业出版社.2000.11

2、史铁梁.模具设计指导书.北京：

机械工业出版社.2003.1

3、钱可强.机械制图.北京：

高等教育出版社.2003.6

4、许发樾.模具结构设计.北京：

机械工业出版社.2003.10

5、何铭新/钱可强.机械制图.北京：

高等教育出版社.2004.1

6、陆宁.实用注射模具设计.北京：

中国轻工业出版社.1997.11

7、王旭.塑料模具结构图册.北京：

机械工业出版社.1994.7