1、课 程 设 计课程名称 塑料成型工艺与模具设计题目名称 镜头盖模具设计 学生学院 材料与能源学院 专业班级成型及控制工程（模具 CAD/CAM 方向）08 级一班 学 号 学生姓名 _ 指导教师 2010 年 6 月 23 日2目录设计任务书4塑料零件图及说明、要求6一、塑件的工艺分析6二、注射机的选择8三、确定模具基本结构和模具结构设计1、模具型腔排列方式的确定92、模架的选择和 A、B 板厚度的确定103、模具分型面的选择104、注射模浇注系统设计105、确定型腔、型芯的结构及固定方式126、确定顶出机构类型127、确定导向机构128、排气机构139、模具冷却系统的确定1310、模具材料1
2、3四、校核计算1、注射量的校核13 2、锁模力的校核13 33、模具闭合高度的校核14 4、模具的开模行程的校核.145、注射机压力的校核 .14 五、有关模具工作部分设计计算1、型腔与型芯的设计142、成型零部件的尺寸计算153、脱模力的计算16六、工艺卡18七、总结20八、参考资料204广东工业大学课程设计任务书题目名称 镜头盖模具设计学生学院 材料与能源学院专业班级 模具 0801姓 名 李毅珠学 号 3108007324一、课程设计的内容模具成型工艺及模具设计课程设计的设计内容是根据本任务书指定的塑料制品，分析该制品成型工艺性，设计注射成型该产品的模具，根据制品的要求及所设计的模具尺寸
3、等选择成型注射机，撰写设计说明书。具体工作量按第三点执行。二、课程设计的要求与数据1在规定时间内独立完成自己的设计任务； 2及时了解有关资料，作好准备工作，充分发挥自己的创造性；3要求计算准确，结构合理，图面整洁，图样和标注符合国家标准；4设计说明书要求表达清楚，句子流畅，书写工整，插图清晰整齐。三、课程设计应完成的工作1对任务书指定的塑料零件进行工艺分析及工艺计算。并确定模具结构。 52根据模具的结构和尺寸选择使用的注塑机型号； 3设计塑件的注射成型模具，计算各成型零件尺寸，校核主要零件的强度硬度；4绘制所设计模具的装配图（手工绘图）和零件图，完成 1.5-2 张零号图纸的工作量；5撰写设计
4、计算说明书，按学校毕业设计说明书规定格式编写并装订成册（A4 纸约 20 页） 。 四、课程设计进程安排序号 设计各阶段内容 地点 起止日期11布置塑料成型模具设计任务2了解设计目的，任务要求，进度安排准备设计资料，工具. 教 1-320 6 月 13 日2工艺计算，选择成型设备，拟定设计方案，手工绘制模具草图 教 1-2056 月 13-14日3设计成型模具结构；包括浇注系统设计、分型面选择、顶出结构设计、冷却系统设计，绘制模具装配图（手工绘图） 教 1-2056 月 15-17日4 绘制模具所有零件图（包括标准件） 教 1-2056 月 20-21日5 撰写设计计算说明书 教 1-2056
5、 月 22-23日上午6 答辩 工 3-3056 月 23 日下午7 改正错误，提交全部设计资料 工 3-305 7 月 24 日五、应收集的资料及主要参考文献1齐晓杰主编.塑料成型工艺及模具设计.北京:机械工业出版社,2005.50-782张留成等编著.高分子材料基础.北京:化学工业出版社,20013自编.塑料成型工艺及模具设计课程设计指导书.4自编. 塑料模具设计资料5王鹏驹、张杰主编.塑料模具设计师手册.北京:机械工业出版社，20086吴宗泽主编.机械零件设计手册.北京:机械工业出版社,2003.117罗河胜.塑料材料手册.广州:广东科技出版社6发出任务书日期： 2011 年 06 月
6、13 日 指导教师签名：陈绮丽、张婧婧计划完成日期： 2011 年 06 月 24 日 基层教学单位责任人签章：陈绮丽主管院长签章：一、塑件塑料零件图及说明、要求：该塑件产品材料为 LDPE，盖表面壁厚 1mm，侧壁厚3mm，精度等级为 7、8 级精度，制品要求外观表面光泽、无杂色，生产批量中等。零件图如下：图 1 塑料零件图1、材料性能 LDPE 无毒、无味、无臭，密度为 0.9100.940g/cm3，它22的工艺分析是在 100300MPa 的高压下，用氧或者有机过氧化物为催化剂聚合而成，也称高压聚乙烯。 低密度聚乙烯在聚乙烯树脂中是质量最轻的品种。与高密度聚乙烯相比，其结晶度（55%6
7、5%）和软化点（90100）较低；有良好的柔软性、延伸性、透明性、耐寒性和加工性；其化学稳定性较好，可耐酸、碱和盐类水溶液；有良好的电绝缘性和透气性；吸水性低；易燃烧。性质较柔软，具有良好的延伸性、电绝缘性、化学稳定性、加工性能和耐低温性（可耐-70） 。 不足之处是其机械强度、隔湿性、隔气性和耐溶剂性较差。分子结构不够规整，结晶度（55%-65%）低，结晶熔点（108-126）也较低。其力学强度低于高密度聚乙烯，防渗系数、耐热性和抗日光老化性差，在日光或高温下易老化分解而变色，导致性能下降，所以低密度聚乙烯在制成塑料卷材时添加了抗氧化剂和紫外线吸收剂来改善其不足之处。2、成型特性及条件 （1
8、） 、LDPE 吸水率很小（0.01%） ，而成型水分允许含量可达 0.1%左右，因此加工前不必要进行干燥处理。（2） 、LDPE 熔点不高，料筒温度对熔体流动性的影响不如压力。由于结晶晶核的熔融需要吸收大量的热量，故料筒温度的选择点应比熔点高，通常要高出十多度。提高熔体的流动性。一般为 108204。（3）LDPE 的流动性能好，较低压力下既能成型大多数制品。薄壁件、长流程、窄浇口的制品一般用 120MPa；一般制品用 100MPa。（4） 、模具温度对 LDPE 制品的质量有较大的影响，模具温度大概为 6070以保证侧壁的易变性问题。以提高其韧性及尺寸稳定性。 3、注射成型工艺参数（见表
9、236， 塑料模具设计资料 ，2二、注第 33 页）注射剂类型： 柱塞式干燥： 7080，预干燥 1h 左右温度: 料桶后端 140160料桶中端 料桶前端 170200喷 嘴 150170模 具 3555压力: 注射压力 60100Mpa时间: 高压时间 05s保压时间 1560s冷却时间 1560s成型周期 40140s螺杆转速（r/min）: 说明: 料斗干燥、结构工艺性 （1） 、 零件壁厚为 3 mm，盖面壁厚 1mm，大于塑件的最小壁厚 0.6 mm 注射成型时应不会发生填充不足现象。（2） 、该塑料制件有 3 个侧孔，需设置侧向抽芯（3） 、考虑塑件的尺寸不是很大，为了提高生产率
10、，采用一模两腔；并且用侧浇口，用拉料杆使浇注系统冷凝料拉断、顶出脱落，以利于生产自动化。、零件体积及质量估算（1） 、单个塑件 体积 V5.51cm 3（利用 UG 软件分析所得） ，质量 m5.51 0.92=5.06g（2） 两个塑件和浇注系统凝料 总体积 V 总 16.53cm 3，总质量 m 总 15.2 g。初选注射成型机的型号和规格V 总16.53cm3m 总15.2 g2射机的选择三、确定模具基本结构由公式 41 （塑料成型工艺与模具设0.8vg jnz计 ，第 107 页）可得注射机最大注射量 20.7 0.8Vvg总cm3。 料筒内应还有比 vg/0.3=69 cm3 大才能
11、保证注塑机不停地正常运行查表 240（塑料模具设计资料，第 48 页） ,选择SXZY125 型号的注射机。 SXZY125 注射机参数如下：理论注射量：125cm 3锁模力：900kN螺杆直径：42mm公称注射压力：119Mpa柱杆距离：260290 （mmmm）定位圈尺寸：直径 100mm喷嘴球半径：R12mm模板行程：300mm模具最大厚度：300mm模具最小厚度：200mm1、模具型腔排列方式的确定根据材料的尺寸形状及成型性能要求，本模具采用一模两腔，呈对称分布，如下图。2和模具结构设计图 2 塑件排样图2、模架的选择和 A、B 板厚度的确定由图 1 的塑件形状尺寸、各成型板的厚度要求
12、，并考虑注射机的最大装模厚度，可参考标准模架 180250A2（塑料模具设计资料 ，第 141 页） 。确定 A、B 板厚度：A 板布置了冷去水管和浇注系统主流道，该板厚度主要考虑塑件高度和冷去水管的布置，取 A 板厚度 HA 为 32mm。B 板其厚度主要考虑嵌入型芯的高度，以及抽芯滑块的高度。选 B 板厚度 HB 为 32mm。 3、模具分型面的选择经分析，该塑件圆周方向有侧孔，成型时必须采用侧向抽芯。中间的孔用嵌入式型芯成型。考虑到加工的方便性和加工的自动化，选择侧浇口。分型面设计如下图：2图 3 塑件分型面设计图设计分析：型芯由组合滑块组成，流道设在定模一侧，分流道采用半圆形流道。分型
13、面分开，拉料杆将冷凝料拉出留在动模一侧；开模一定距离后，当推板推出时，推动型芯滑块推出并抽芯，塑件与浇注系统靠自重落下。4、注射模浇注系统设计 （1） 、主流道的设计根据设计资料查得 XS-ZY-125 型注射机喷嘴的有关尺寸为：注射机喷嘴直径 d1=4mm；喷嘴球半径 R1=12mm。根据模具主流道球面半径 R=R1+（12）mm 及小端直径d=d1+(0.51)mm，故取主流道球面半径 R=14mm；小(上)端面D=8mm2直径 d=5mm。 （塑料成型工艺与模具设计 图 4 浇注系统冷凝料，第 114、233 页）另外，为了便于将冷凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为：24
14、。经换算得主流道大（下）端直径 D=8mm。 （2） 、 冷料穴的设计冷料穴设置在主流道的末端，采用 Z 形的冷料穴，便于将浇注系统冷凝料和 A 板分开。（3） 、分流道的设计分流道的形状及尺寸，应根据制件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率、分流道长度、成型工艺条件等因素来确定。多型腔通常要设置分流道。为了便于制造、加工，本模具选用截面为半圆形的分流道，只设在定模一侧。分流道宽度同主流道直径，高度 h4mm，长度 L10mm，其中冷料穴较长，只要考虑了拉料杆位置的设计。 （塑料成型工艺与模具设计 ，第 233 页）（4） 、浇口设计根据塑件的成型、外观要求及型腔的排列方式，并便于冷凝料的自
15、动脱落，并使塑件外观质量好，在塑件上留下的痕迹小等特点，选用结构简单的侧浇口。侧浇口与塑件表面水平连接。高度 h=1mm,宽度 b=4mm，长度 L=2mm。 （塑料成型工艺与模具设计 ，第 126 页）（5） 、定位环及浇口套设计根据注射机定模板中心孔尺寸，选取定位环直径为100mm（相关尺寸见塑料模具设计资料表 2138，第 270页） ；浇口套公称直径为 25mm（相关尺寸见塑料模具设计资h=4mmL=10mmh=1mmb=4mmL=2mm2料表 2118，第 257 页） 。5、确定型腔、型芯的结构及固定方式（1） 、型腔结构设计 型腔以镶嵌块形式固定在定模上，一模两腔。 （2）型芯结
16、构设计、固定方式 为了便于热处理和节约优质模具钢，型芯采用整体镶块式结构，加工成台阶形状。型芯如零件图所示。6、确定顶出机构类型顶出机构的结构因塑件的脱模要求的不同而有所变化，但对顶出机构所应达到的基本要求是一致的：使塑件在顶出过程中不会损坏变形；保证塑件在开模的过程中留在设置有顶出机构的动模内；若塑件需留在定模内，则要在定模上设置顶出机构。其中，一次顶出机构是最常用的顶出机构。本模具采用组合型芯，斜滑块在抽芯的同时顶出塑件。7、确定导向机构（本模具采用导柱导向机构）（1）导柱导套结构形式 为便于加工导柱导套安装孔，获得较好的技术经济效益，使用有肩导柱，导套也使用有肩导套。（2）导柱的布置 为
17、确保动模和定模只按一个方向合模，采用等直径导柱的不对称布置，导柱设在动模一侧。8、排气机构 该零件结构简单，且热塑性塑料模具排除的气体量比较少，利用模具分型面之间以及滑块与型芯之间的缝隙排气。9、模具冷却系统的确定 因塑料的加热温度对塑件的质量影响较大，温度过高易于分解（分解温度为 300） ，成型时要控制模温在 5080,具体措施是布置冷却水管。2四、校核计算（1）冷却水管直径 8mm。（2）冷却系统布置见装配图（3）冷却水嘴采用伸入型腔的形式，以防止液体泄漏。10、模具材料型腔、型芯、镶块等非标准模具零件的材料为 Cr12，淬火加低温回火硬度55HRC ，或 45 钢，热处理硬度240HB
18、S，或 P20、优质 P20（预硬塑胶模具钢） 、S136、 S316H（镜面塑胶模具钢） 。各种模板、垫板、固定板、支承块、压紧块、推板、挡块等选材。材料：45 钢，热处理后硬度 200HBS；或材料Q235 钢，正火。1、注射量的校核所需的注射机的注射量 V=16.53cm 注射机最大注射量 Vz=125 cm 满足要求，初选注射机合适。2、锁模力的校核当高压塑料熔体充满型腔时，会产生很大的压力，使模具沿分型面涨开。这个涨力，等于塑料制品和浇注系统在分型面上的投影之和乘以型腔内熔体的压力，应小于注塑机的锁模力。FzkPA=450kN初选注射机满足要求3、模具闭合高度的校核安装模具的厚度应满
19、足： H 。minax设计的模具高度 H208mm;初选的注射机 XS-ZY-125， ， 满足in20max30要求，初选合适。V=16.53cm Vz=125cm k=1.1P=80MPaA=51.1cm Fz=900kNSm89Sz=300mm1塑P00MPa2五、有关模具工作部分设计计算4、模具的开模行程校核模具的开模行程应满足：SmSz其中：Sz 为注射机的最大开模行程，初选设备参数中可知Sz=300 mm,Sm 为模具的开模行程,Sm=H1 H 25 1059+1851089Sz=300 mm，所以初选的注射机满足要求。5、注射机压力的校核注射机压力应满足： 。P塑机其中： 为注射
20、机的最大注射压力，P机为成型塑件所需的注射压力。塑该注射产品属于中小型制品，取 100MPa，由初选的注射塑P机的参数可知， 119MPa，满足要求。P机综合验证，XS-ZY-125 注射机完全满足此模具的注射要求。1、型腔与型芯的设计：考虑到该模具结构的特点，在镶块上加工型腔，型腔的结构见零件图。结合塑件材料性能要求和模具结构及排气等方面，并考虑加工，型芯采用台阶式，采用车床加工,与 B 板的配合按H7/m6 的配合,其结构及相关尺寸见型芯零件图。2、成型零部件的尺寸计算：由塑料模具设计资料表 216 查得 LDPE 的平均收缩率为 S=3.3%。塑件要求的公差等级为 7 级。根据对塑件尺寸
21、公差分析，修正系数取 1/2,模具的制造公差取 z=/3。查塑料模具设计资料表 217,第 18 页,得各个 。成型零件各部分尺寸计算如下： 1P机19MPa2（1）型腔径向尺寸：AM1z =(1+S)As1-x +/3=(1+3.3%)56-1/20.92+0.92/3=57.4+0.31AM2z =(1+S)As1-x +/3=(1+3.3%)52-1/20.92+0.92/3=53.3+0.31BM1-z = (1+S)Bs1+x -/3=(1+3.3%)48+1/20.80-0.80/3=50.00-0.27（2）型腔成型部分的深度：HM1z =(1+S)Hs1-2/3 +/3=(1+
22、3.35%)8.5-2/30.40+0.40/3=8.5+0.130HM2z =(1+S)Hs2-2/3 +/3=(1+ 3.3%)7.5-2/30.40+0.40/3=7.5+0.130（3）型芯的径向尺寸：BM2-z = (1+S)Bs2+x -/3=(1+3.3%)50+1/20.80-0.80/3=52.10-0.27BM3-z = (1+S)Bs2+x -/3=(1+3.3%)54+1/20.92-0.92/32=56.20-0.31BM3-z = (1+S)Bs2+x -/3=(1+3.3%)2+1/20.32-0.32/3=2.20-0.11（4）型芯成型部分的高度：hM1-z
23、=(1+S)hs1+2/3 -/3=(1+3.3%)1.5+2/30.32-0.32/3=1.80-0.11hM2-z =(1+S)hs1+2/3 -/3=(1+3.3%)6.5+2/30.40-0.40/3=35.510-0.33（5）中心距部分：CM z/2 (1+S)Cs z/2=(1+3.3%)4 0.12/2=4.1 0.063、脱模力的计算分析塑件，得平均壁厚 =2mm，平均直径 d=53mm，则/d=0.030.05 为薄壁塑件。由塑料成型工艺与模具设计P161 公式 460 可得脱模力。式中：E塑料的弹性模量 ，查塑料模具设计资料第 15页表 2-16 可知 E=0.810MP
24、a型芯的平均半径d/2=26.5mm；S塑料平均成型收缩率， S=3.3%；塑件对型芯的包容长度，由塑件高度可知l2六、工艺卡6.5mm;lk无因次系数，k=1塑件与型芯之间的静摩擦系数，常取为f0.10.2，这里取 0.15f是模具型芯的脱模斜度，查塑料模具设计资料第 19 页表 2-19 可知型芯脱模斜度为 2045， 现取 =30塑料的泊松比,查资料得知 0.33A塑件型芯在脱模方向上的投影面积，A=2290mm代人式 4-60 得 F=545kN2某某企业资料编号车间注射成型工艺卡共 页第 页零件名称镜头盖材料牌号 LDPE设备型号SXZY125装配图号材料定额每模件数2零件图号单件质
25、量 5.06g工装号设备SXZY125温度 7080 C料斗干燥时间1 小时后段140160中段料筒温度前 1702002七、总结八、参段喷嘴150170模具温度 3555注射 05保压 1560s时间 s冷却 15 60s压力MPa注射压力60100Mpa方法：水、油温度：90100辅助 s 10后处理时间410h时间定额 单件 s 582考文献六、设计小结通过对注塑模具的设计，对常用的塑料在成型过程中对模具的工艺要求有了更深一层的理解，掌握了塑料成型模具的结构特点及设计计算方法，对独立设计模具具有了一次新的锻炼。在设计过程充分利用了各种可以利用的方式，参考各类书籍，同时在反复的思考中不断深
26、化对各种理论知识的理解，在设计的后一阶段充分利用 CAD 软件就是一例，软件的利用，大大提高了工作效率。模具 CAD 技术是模具传统设计方式的革命，大大提高了设计效率，尤其是系列化或类似注射模具设计效率更为提高。以计算机为手段，模具分析设计软件为工具设计模具。软件可直接调用数据库中模架尺寸，金属材料数据库及加工参数，通过几何造型及图形变换可得模板及模腔与型芯形状尺寸，迅速完成模具设计。通过课程设计的又一次锻炼，了解注塑模的整个设计过程，同时充分利用 CAD 技术进行，并在实际中不断的累积经验，以设计出价廉物美并且实用性更强的模具。参考文献1 张留成等编著. 高分子材料基础M.北京: 化学工业出版社.20052 王昆，何小柏，汪信远主编.机械设计、机械设计基础课程设计.北京：高等教育出版社，1996（2006 重印）.3 齐晓杰主编.塑料成型工艺与模具设计M .机械工业出版社，20054 左宗义主编.画法几何与机械制图/冯开平. -广州：华南理工大学大学出版社，2001.9（2004.7 重印）.5 自编. 塑料模具设计资料. 广东工业大学，2007.6 自编. 塑料成型工艺及模具设计课程设计指导书.广东工业大学，20072
