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1、塑料模具设计说明书样本3.3模具与注射机的安装部分相关尺寸的校核 第1章 绪 论注射成型也称注塑，是塑料的一种重要成型方法。除极少数几种热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料部可用此法成型。注射成型也能加工某些热固性塑料，如酚醛塑料等。 注射成型是将粒状或粉状塑料从注射成型机的料斗送入机简内加热熔融塑化后，在柱塞或螺杆加压下，物料被压缩并向前移动，通过机简前端的喷嘴，以很快的速度注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间的冷却定型后，开启模具即得制品。这种成型方法是一种间歇式的操作过程。 注射成型周期从几秒钟到几分钟不等。周期的长短取决于制品的壁厚、大小、形状、注射成型机的类型以及所采用的塑料品种和工

2、艺条件等。注射成型制品的重量从一克到几十公斤不等，视需要而定。 注射成型具有生产周期快、生产效率高、能成型形状复杂、尺寸精确或带微件的制品以及易于实现自动化等特点，因此广泛用于各种塑料制品的生产。其成型制品占目前全部塑料制品的2030。注射成型是一种比较先进的成型工艺，目前正继续向着高速化和自动化方向发展。注射成型机是由塑料塑化、模具闭合、注射入模、压力保持、制品固化定型、开模取出制品等多道工序组成的连续生产过程。液压传动和电器控制则是为了保证注射成型机按照成型工艺的要求，如压力、速度、温度等和动作程序准确有效地进行工作而设置的。 第2章 光驱外壳的造型设计2.1光驱外壳的选料及其性能选用热塑

3、性塑料ABS作为光驱外壳的材料。ABS树脂是本世纪四十年代末开始研制成功并于五十年代开始投入工业化生产的一种热塑性塑料。是在聚苯乙烯改性的基础上发展起来的热塑性工程塑料。主要是由丙烯腈(A)丁二烯(B)苯乙烯(S)三元共聚而成的高聚物，因而具有优异的耐冲击性和综合性能。 ABS树脂是一种成型收缩率小，表面光洁度高，电性能和机械性能良好，质硬，坚韧的材料，并且是工程塑料中最易加工的品种之一。可采用热塑性材料的各种成型方法加工。其注射成型可生产冲击强度高，制件尺寸较稳定的工业产品，如机电产品，交通工业中的齿轮、叶片、轴承、仪表仪器的外壳，电视机外壳，冰箱内衬，纺织用各类管材及汽车零件等等。其制品具

4、有强度高，重量轻，光洁度高等优点。可节约大量的金属材料，降低成本，实现以塑代钢，以塑代木。从而可节约大量能源，起到环保的效果。 综上所述，ABS注射成型工艺具有广泛的发展前景，下面就ABS的性能，加工特性及生产中可能产生的不正常现象及其解决方法作论述。 一、ABS的性能： 1、物理性能：ABS是浅象牙色，不透明，无毒，无味的非晶型材料。可缓慢燃烧,燃烧时火苗呈黄色，冒黑烟，有特殊气味，但无滴落。其密度为1.021.06g/c，热变型温度93124，流动温度110120，使用温度-40100,吸水率0.20.4%。 2、化学性能：能耐水、无机酸、碱、盐及大部份烃和醇，但溶于酮、醛及某些卤代烃，可

5、被浓硫酸和硝酸腐蚀，被芳烃类溶剂溶胀。 3、电性能：ABS电性能良好,温度和湿度的变化对电性能的影响很小。 4、机械性能：具有优良的抗冲击性，耐磨性和很好的尺寸稳定性，且具有优良的着色性。ABS因兼有“韧、钢、硬”三种综合性能，而被称为塑料中的合金材料。 二、ABS的加工特性： 1、ABS属于无定型聚合物，由于分子中氢基团(-CN)的存在，吸水性大，吸水率高达0.45%，而塑料加工时含水率要求小于0.3%，因而在加工前需在7080度烘箱中对物料进行24小时的干燥处理(料层厚度2.54)。 2、ABS树脂流动温度范围宽，但它的融体粘度大，不易流动，成型温度要高，压力要大速度要快，成型模具的流道和

6、浇口应适当大些，但因ABS树脂中含有橡胶成份(丁二烯)，过高的加工温度并不会使其流动性增加，相反会引起橡胶分解而流动性降低。因此，加工时应严格控制温度在允许范围内，选用螺杆式注塑机的成型温度一般控制在，后端150170，中间165180，前端180200，喷嘴170180。 3、ABS热稳定性不如PO，成型后最好清洗螺杆机筒。ABS的成型收缩率较小，一般0.40.7%，但它易产生内应力。制件成型后应进行退火处理。一般在70的热空气中静置24小时。 4、ABS在熔融状态下，呈假塑性流变行为。其表观粘度对加工中的剪切应力，剪切速率，温度的敏感程度并不一致，实验表明，表观粘度随剪切应力的增大下降很快

7、。同样，表观粘度对剪切速 率也较敏感，剪切速率增大时，表观粘度下降也很快。相反，表观粘度对温度的变化却不敏感。由此可见，ABS成型加工应注意剪切应力和剪切速率对流动性的影响，重点是控制螺杆转速及注射速度。 2.2光驱外壳注射成型工艺过程光驱外壳注射成形工艺过程如下：注射成型工艺 1、工艺流程 开车前准备原料制备（加入辅料搅拌均匀）干燥 加料合模注射（充模）保压冷却开模制件顶出合模 2、开车前的准备 检查电源，电压是否与额定电压相符。各按钮，电器线路及限位开关是否正常。安全门滑动是否灵活，打开润滑开关，并检查料斗内有无杂物。对料筒进行预热，达到设定温度后，恒温半小时。检查喷嘴是否堵塞，并调整喷嘴

8、模具位置，用螺栓固定模具并进行试模。模具调试好后进行注射，注射压力应逐渐提高。 3、原料的预热干燥 由于ABS吸湿性大，为保证产品质量，将制备好的物料放入烘箱，在7080度下干燥14小时（视料层的厚度而定），以达到树脂加工规定的含水率。 4、配色 根据制件所需色彩加入相应的色母粒，用量适当（一般视颜色的深浅而定）搅拌均匀。 5、注射过程 注射过程一般包括加料，塑化，注射（充模），冷却保压和脱模，各步骤分述如下： a、加料：由于注射成型是一个间歇过程，因此要保持定量定额加料，以保证操作稳定，物料塑化均匀，最终获得良好的制品。加料过多，受热时间过长，易引起物料的热降解，同时注塑机功率损耗增加。加料

9、过少，料筒内缺少传压介质，模腔内塑料熔体压力降低，难以补塑，容易引起制品收缩，凹陷，空洞等缺陷。 b、注射：加入的物料在料筒中加热，由固态粒子转变为熔 体，通过混合与塑化后，塑化好的熔体被螺杆推挤至料筒前端。 经过喷嘴，模具，浇注系统进入并填满型腔（充模）。 C、保压 冷却：在模具中，熔体冷却收缩时，继续保持施压状态的螺杆迫使浇口和喷嘴附近的熔体不断补充入模（补塑）。使模腔中的塑料能形成形状完整而致密的制品（保压）。当模腔中的塑料已经冷却硬化（凝封）后。退回螺杆加入新料（预塑），同时通入冷却水等冷却介质，对模具进一步冷却。实际上冷却过程从塑料注入模腔就开始了。它包括充模完成，保压，到脱摸这段时

10、间。 d、后处理：制品冷却到所需温度后，即可脱模。由于物料在料筒中塑化不均匀或在模腔中冷却速度不同，因此常会产生不均匀的结晶，定向收缩。使制品有内应力存在，因而要对制品进行后处理一般是在70热空气循环烘箱中静置一段时间。 2.3光驱外壳的结构分析此制品是大批量生产，所以我将设计一套塑料成型模具。在设计模具时需要考虑制品的一些特点。制品的主要特点是其结构形状比较复杂，且在两侧伸长的部位有一斜锲台，在这里利用模具成型时，可用小滑块进行侧向抽芯，在这里采用强制性脱模。制品在外性尺寸和内部结构尺寸方面是按照标准系列来定的，在模具设计时需要注意！下面确定光驱外壳的各项技术参数：1）尺寸大小和精度 光驱外

11、壳的尺寸大小根据干测量的大小即可。光驱外壳壁厚的厚度不宜过大或过小。如果壁厚太小，则光驱外壳的强度、刚度不够，同时给制造带来困难。如果壁厚太大，不仅造成才量浪费，而且容易产生气泡、缩孔等缺陷，同时因冷却时间过长而降低生产率，所以光驱外壳壁厚取1.5mm。塑件的尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动和模具制造误差，由于我们要设计的零件的工作环境对精度要求不高，加之选用的塑料ABS推荐精度等级为3、4、5级，所以只要求光驱外壳能与光驱外壳的其它零件能正常装配即可，因此光驱外壳选用4级精度。2）壁厚和圆角 塑件壁厚力求各处均匀，以免产生不均匀收缩等成形缺陷。塑件转角处一般采用圆角过渡，其半径为塑件壁厚的

12、1/3以上，最小不宜小于0.5mm。，转角处的半径见附录零件工作图，即03号图纸。3）加强肋 为了保证光驱外壳的强度和刚度而不使光驱外壳的壁厚过大，在光驱外壳的适当位置设置了加强肋。 4）孔 严格意义上讲塑件上的通孔和盲孔通常用单独型芯或分段型芯来成形，对于易弯曲变形的型芯，须附设支承住。但是本次设计中，考虑到生产成本的尽量缩小，该空孔的高度不高，以及我们需要的孔在工艺上要求不高，我们采用分型面直接成形法。2.4 光驱外壳造型设计过程 在设计光驱外壳之前，首先看看所需要设计的光驱外壳的具体形状，以便在接下来的设计中能快速、准确的设计出光驱外壳。需要设计的光驱外壳的具体形状如图所示： 第3章 注

13、射机的选择3.1初选注射机a制品截面的面积为：S=0.52.36+1.92.36+0.644.25+0.54.25+3.250.16+1.52.8+1.450.3+0.221.69+0.281.69+31.92+3/23.140.32+1/43.140.52+1.41.7+0.440.9+1.33.25+2.950.3+1.54.92+10.3+0.30.5+10.8+112.57+13.6+0.720.32+31.92+1/23.140.152=62.257675mm2b.制品长度为L=148.2mm所以制品的底板的体积估计为V=SL=62.257675148.2=9226.59mm3c.制

14、品四只角的估计体积为V1=4（0.512.5+10.49+1/221）8.5=263.16mm3d.所以制品的大体体积为V=V1+V2=9226.59+263.16=9889.75mm3=9.9cm3初选注射机的型号为：XSZY125型号的螺杆式注射机！3.2注射机的有关工艺参数校核a). 型腔数量的确定和校核由于制品为小尺寸的塑件，为了不浪费材料为提高效率，选用一模二腔。b).最大注射量的校核nm+m1=kmpn型腔的数量为2；m单个塑件的质量或体积，g/cm3m1浇注系统所需塑件质量或体积g/cm3k注射机最大注射量的利用系数，一般为0.8；mp注射机允许的最大注射量g/cm3;系统凝料设

15、为0.4cm3，则m1=0.4左边=29.9+0.4=20.2右边=0.8125=100不等式成立！注射量的标准符合要求！c)、锁模力的校核F=p(nA+A1)FpF熔融塑件在分型面上的涨开力；Fp注射机 的额定锁模力；A单个塑件在模具分型面上的投影面；P成型压力MPa，大小一般为注射压力的80%；由于制品为ABS材料，左边=125（282+282）=100480N=100.48KN右边=900不等式成立！锁模力符合要求！d).注射压力校核由于注射机的额定注射压力为120MPa，而成型时所需的注射压力为100MPa 注射压力符合要求！e).开模行程的校核Hc侧向抽芯所需的开模行程 mm；H1推

16、出距离 mm;H2包括浇注系统在内的塑件高度 mm；S=160mm经计算Hc=10m mH1=4.5+2=6.5mmH2=7+8=15mmHcH1+H2SH1+H2+(510) 开模行程符合要求！3.3 模具与注射机的安装部分相关尺寸的校核一般情况下设计模具时应对应校核的部分包括喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大和最小厚度及模板上安装螺孔尺寸等。第4章 成型零件与浇注系统的设计4.1凹、凸模成型零件的设计设计中，利用NX3.0系统的制造组块（mfg）建立好分型面后自动创建凹、凸模来设计凹凸成型模具。1导入零件2选择毛胚3进行分型处理设计塑料成型模具时，分型面的设计是一个重要的设计内容，分型面选择

17、合理，模具结构简单，塑件容易成型，并且塑件质量高。如果分型面选择不合理，模具结构变得复杂，塑件成型困难，并且塑件质量差。分型面的形状 主要有平面、斜面、阶梯面、曲面等。选择分型面的一般原则 如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：1)为了便于塑件起模，分型面一般使塑件在开模时留在下模或动模上，且分型面应选在塑件外形的最大轮廓处。2)选择分型面时，应

18、尽量只采用一个与开模方向垂直的分型面，并尽量避免侧向抽芯与侧向分型。3)对于有同轴度要求的塑件，模具设计时应将有同轴度要求的部分设计在同一模板内。4)分型面的选择应有利于防止溢料。当塑件在分型面上的投影面积接近于注射机的最大面积时，就有可能产生溢料。5)分型面的选择应有利于排气。为此，一般分型面应与熔体流动的末端重合。对于高度较高的塑件，其外观无严格要求时，可将分型面选择在中间。此外，选择分型面是还应考虑到塑件的精度、塑件的外观质量要求、模具加工难易程度等因素。（1）抽取分型面作分型面。如下图（2）做型芯、型腔。如下图 （型芯）（型腔）（3）分布（分布）（4）导入模架4.2浇注系统设计注射模的

19、普通浇注系统由主浇道、分浇道、浇口、冷料穴四部分组成。主浇道：从注射机的喷嘴与模具接触的 部分到分浇道为止的一段流道。分浇道：从主浇道的末端到浇口为止的一段流道。浇口：从分流道的末端到模具型腔为止的一段狭窄的浇道。冷料穴：一般设在主浇道的对面，有时也设在分浇道的末端。 4.2.1 主浇道的设计主浇道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为直径为5mm。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式，俗称浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。本设计中浇口套由于与定位圈

20、有配合需求，而且注射机喷嘴球半径12，遵循注射机球半径小于等于浇口套球半径的国标要求，浇口套的规格有S15，S20 等几种。由于注射机的喷嘴半径为S12，所以为浇口套取S15。主流道的形式见附录模具装配图，即04号图纸。主流道浇口套固定配合见图4-6所示。图4-64.2.2分浇道的设计在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分

21、配到各个型腔。分流道的设计应尽量使比面积小，热量损失少，摩擦阻力小。常用分流道的截面形状及尺寸参见模具设计与制造简明手册表2-49。在考虑分流道设计时，由于其水平高度已经被主流道位置确定，因此，我们只要设计分流道的布置形式和截面形状即可。考虑到圆形截面的分流道在注射过程中对塑料流动的阻力最小，流动效率最高，因此我们选用圆形截面的分流道，直径为3mm。由于我们所设计的模具是一腔四穴的形式，因此在主浇道分流后，设计了四根分浇道。这样设计的优点是塑料在填充过程中较均匀和平稳，避免出现冷隔现象，有利于保证成形零件的成形质量。由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为

22、理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra 并不要求很低，一般取1.6m 左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。4.2.3 浇口及冷料穴设计1、浇口是分流道与型腔的连接通道，它是浇注系统中截面最小的部分。当熔融的塑料流通过浇口时，流速加快，同时，由于摩擦作用，塑料流的温度升高、粘度降低，流动性提高，有利于充满型腔。所以，浇口的表面粗糙度Ra值不大于0.4um。浇口的大小对塑件是否成型和成型后的质量有很大的关系。浇口位置的选择有以下几个原则：1）浇口设置在正对着型腔壁或粗大型心的地方，使高速料流

23、直接冲击在型腔壁或型心壁上，从而改变流向，降低流速，平稳的充满型腔，可避免溶体破裂现象，消除塑件明显的溶接痕。2）浇口的位置应开设在塑件截面最厚处，以利于熔体填充材料。3）浇口的位置应使熔体流程最短，流向变化最小，能量损失最小。4）浇口的位置应有利于型腔内气体的排出。5）避免塑件产生熔接痕。6）防止料流将型心或嵌件挤压变形。7）浇口位置应尽量避免由于高分子定向作用产生的不利影响，利用高分子定向作用产生的有利影响。根据以上一些原则，本设计采用侧浇口（如图4-8所示），侧浇口又称边缘浇口，国外称之为标准浇口。侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体于型腔的侧面充模，其截面形状多为矩形狭缝，调整其截面的厚

24、度和宽度可以调节熔体充模时的剪切速率及浇口封闭时间。这种浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强；但有浇口痕迹存在，会形成熔接痕、缩孔、气孔等塑件缺陷，且注射压力损失大，对深型腔塑件排气不便。浇口的各类形式和尺寸参见模具设计与制造简明手册中表2-502-60。2、冷料穴 在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主浇道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约1025mm 的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体

25、温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。冷料穴的形状见模具设计与制造简明手册中表2-62。冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处），其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的11.5 倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积，冷料穴有六种形式，常用的是端部为Z 字形和拉料杆的形式，具体要根据塑料性能合理选用。考虑到后面采用Z形拉料秆，冷料穴选取相应形式，这种冷

26、料穴常用于热塑性塑料注射模。冷料穴的形状和尺寸参见附录凸模工作图，即02号图纸。4.2.4铸模和开模当型心、型腔和浇注系统都生成后，模具内部就形成了一个完整的流料通道，PRO/E能够沿着这个通道将浇注系统和型腔充满，形成一个独立的模具元件，这个过程我们称只为铸模。铸模完成后生成的铸模零件如图所示：为了能够看清模具内部结构，并检查开模时的干涉情况，Pro/E提供了开模功能。图为模具开模后的情况：4. 3 冷却系统设计4.3.1 凹、凸模冷却系统设计设置冷却装置的目的，主要是防止塑件在脱模时发生变形，缩短成形周期及提高塑件质量。凹模的冷却系统采用开设冷却水孔的方式，冷却水孔的开设原则如下： 冷却水

27、孔的数量应尽可能多，直径尽量大。 各冷却水孔至型腔表面的距离应相等，一般保持在1520mm范围内，距离太近则冷却不易均匀，太远则效率低。水孔直径一般取812mm。孔距最好为水孔直径的5倍。 水孔通过镶块时，防止镶套管等漏水。 冷却管路一般不宜设在型腔内塑料熔接的地方，以免影响塑件强度。 水管接头（冷却水嘴）应设在不影响操作的一侧。凹模上的冷却水孔采用直流式，其中深孔为工艺孔，空口处用螺纹密封，浅孔通过水嘴与水管相连，冷却冷却水孔的直径为8mm。冷却水孔的布置形式如图所示。 图4-13第5章 模具零件设计5.1 推出系统设计确定推出系统形式，是确定模架选择的基础。在此，我们只介绍推杆推出和推件板

28、推出两种机构，其他推出机构的结构型式参见模具设计与制造简明手册中第二章第六节的内容。1推杆推出 推杆推出是一种最简单常用的推出形式。推出元件制造简便，更换容易，滑动阻力小，推出效果好，其结构型式见模具设计与制造简明手册表2-78。 推杆设计要点如下： 推杆应设在塑件能承力较大的部位，尽量使推出的塑件受力均匀，但不宜与型芯或镶件距离过近，以免影响凸、凹模强度。 推杆直径不宜过细，要有足够的强度承受推力，一般取2.512mm。对3mm以下的推杆宜用阶梯式，即推杆下部增粗。 推杆装配后不应有轴向窜动，其端面应高出型腔或镶件平面0.050.1mm。推杆固定方式见模具设计与制造简明手册图2-56。 塑件

29、浇口处尽量不设推杆，以防该处内应力大而碎裂。 推杆的布置应避开冷却水道和侧抽芯，以免推杆和抽芯机构发生干扰。如果无法避开侧抽芯，则应设置先复位机构。 推杆和模体的配合间隙不大于所用塑料的溢边值，常用塑料的溢边值见模具设计与制造简明手册表2-79。ABS的溢边值为0.04mm。2推件板推出 推件板推出面积大，推力均匀，模具不必设复位秆。但型芯周边形状复杂时，推件板的型孔加工较困难。常用于推出深腔、薄壁和不允许有推杆痕迹的塑件，其结构型式见模具设计与制造简明手册表2-81。推件板设计要点如下： 推件板须淬硬，在推出过程中不得脱开导柱。 推件板与其他零件的配合一般采用H7/f7。采用有配合斜度的推件

30、板，其配合间隙须小于塑料溢边值。基于以上原因，在这个设计中，采用推杆推出的推出机构。推件板的结构型式和尺寸见附录模具装配图，即04号图纸。推杆形状如图所示：5.2 确定模架1模架组合形式注射模模架的组成零件及名称见模具设计与制造简明手册图2-67。注射模中小型模架的组合型式见模具设计与制造简明手册表2-95。我们选择A2型。A2型的特点如下： 定模和动模均由两块模板组成。 推杆推出塑件。2模架组合尺寸注射模中小型模架组合尺寸见模具设计与制造简明手册表2-96。根据成型零件大小，我们选择250250的A2型模架，其具体尺寸见表5-1。表5-1（mm）LlTLtlMlm定模座板定模板2501942101282342540动模板支承板垫块动模座板导柱直径复位杆直径404063251685.3 模架各装配零件设计5.3.1 导向零件设计注射模导柱标准尺寸见模具设计与制造简明手册表2-111和2-112。注射模导套尺寸见模具设计与制造简明手册表2-113和2-114。1导柱设计 在这个设计中，我们选用带头导柱，其尺寸如表5-2所示，表 5-2d(f7)d1(k6)基本尺寸极限尺寸基本尺寸极限尺寸16