1、塑料盒三板模模具设计说明书设计人员：指导老师：专业：机械工程及自动化现代设计方向时间：2011.11.282012.01.06目录零件的工艺性分析产品零件的工艺方案拟定 设计计算机床的选择 浇注系统形式选择和截面尺寸的计算导向机构的设计模具的总体结构图设计总结参考文献零件的工艺性分析：（1） 外形尺寸 该塑件壁厚约 2mm,塑件外形尺寸不大，塑件熔体流程不太长，塑件流程不太长，塑件材料为 ABS，是热塑性塑料，流动性中等，适合于注射成型。（2） 精度等级 塑件精度为 MT2，并分为 A、B 类尺寸，按类别、精度和基本尺寸计算公差。（3） 脱模斜度 ABS 的成型性能好，成型收缩率较小，且塑件形
2、状容易脱模，设脱模斜度为 1，很短部分可以取 36即 0.6，如深 2mm 的侧型芯。产品零件的工艺方案拟定：ABS 树 脂 （ 丙 烯 腈 -苯 乙 烯 -丁 二 烯 共 聚 物 ， ABS 是Acrylonitrile Butadiene Styrene 的 首 字 母 缩 写 ） 是 一 种 强 度高 、 韧 性 好 、 易 于 加 工 成 型 的 热 塑 型 高 分 子 材 料 ， 常被用于制造仪器的塑料外壳。ABS 树 脂 是 微 黄 色 固 体 ， 有 一 定 的 韧 性 ， 密 度 约 为1.041.06 g cm3。 它 抗 酸 、 碱 、 盐 的 腐 蚀 能 力 比 较 强
3、， 也 可 在一 定 程 度 上 耐 受 有 机 溶 剂 溶 解 。 ABS 树 脂 可 以 在 -25 60 的 环 境 下 表 现 正 常 ， 而 且 有 很 好的 成 型 性 ， 加 工 出 的 产 品 表 面 光 洁 ， 易 于 染 色 和 电 镀 。 因 此 它 可以 被 用 于 家 电 外 壳 玩 具 等 日 常 用 品 。1、 ABS 的 注 射 成 型 过 程 及 工 艺 参 数注 射 成 型 过 程混 料 干 燥 螺 杆 塑 化 充 模 保 压 冷 却 脱 模 塑 件 后 处 理（ 1） 成 型 前 的 准 备 。对 ABS 的 色 泽 、 粒 度 和 均 匀 度 等 进 行
4、 检 验 。 因 为 ABS 塑 料 的吸 湿 性 和 对 对 水 分 的 敏 感 性 较 大 ， 在 ABS 成 型 前 还 必 须 进 行 干 燥和 预 热 ， 不 但 能 消 除 水 汽 造 成 的 制 件 表 面 烟 花 状 泡 带 、 银 丝 ， 而且 还 有 助 于 塑 料 的 塑 化 ， 减 少 制 件 表 面 色 斑 和 云 纹 。 ABS 原 料 需要 控 制 水 分 在 0.3%以 下 。（2） 注射成型时各段温度ABS 塑料非牛顿性较强，在熔化过程温度升高时，其黏度降低较大，但一旦达到成型温度（适宜加工温度的温度范围，如 200300 ） ，如果继续盲目升温，必将导致耐热
5、性不太高的 ABS 的热降解反而使熔融黏度增大，注射更加困难，塑件的机械性能也下降。ABS 温度相关工艺参数如表 6-3 所列表 1-1 ABS 工艺参数表工艺参数 通用型 abs 工艺性参数 通用型 abs料筒后段温度/160180 喷嘴温度/ 170180料筒中段温度/180200 模具温度/ 5080料筒前段温度/200220（3） 注射压力ABS 熔融的黏度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高。在注射时需要比较高的注射压力。但并非所有的 abs 制件都需要施用高压，考虑到本塑件不大、结构不复杂，厚度适中，可以用比较低的注射压力。注射过程中，浇口封闭瞬间型腔内的压力大小决定了塑件的表面质量及银丝状
6、缺陷的程度。压力过小，塑件收缩大，与型腔表面脱离接触的机会大，制件表面容易雾化。压力过大，塑件与型腔表面摩擦作用强烈，容易造成粘模。对于螺杆式注射机一般取70MPa100MPa。（4） 注射速度ABS 塑料采用中等注射速度效果较好。当注射速度过快时，塑料易烧焦或分解析出气化物，从而在制件上出现熔接痕、光泽差及浇口附近塑件发红等缺陷。但塑料壳体为薄壁制件，且浇口又为侧浇口，故而又要有足够高的注射速度，否则塑料熔体难以充满整个型腔。（5） 模具温度ABS 宜取高料温、模温，料温对物性影响较大，料温过高易分解，对于精度要求较高塑料件模温宜取 50/ 60/ ， 要 求 光 泽 及 耐 热型 塑 料
7、宜 取 60/ 80/ 。 塑 料 壳 体 属 于 中 小 型 制 件 ， 形 状 比 较规 则 ， 故 不 需 专 门 对 模 具 加 热 。（6） 料量控制注塑机在注塑 ABS 塑料时，其每次注射量仅达标准注射量的 80%。为了提高塑件质量及尺寸稳定，表面光泽、色调的均匀，注射量选为标定注射量的 50%为宜。设计计算：型腔和型芯工作尺寸计算见下表。ABS 收缩率为 S=0.40.7%，取平均收缩率为 Scp=0.55%,模具制造公差取z=/4，对小尺寸（5mm）按 /6 计算,系数 x 取 0.75类型塑件尺寸 计算公式 计算结果590-0.20=Lm+z 0=(1+Scp)l-x +z
8、0型腔 590-0.20=LM+z 0=(1+Scp)l-x +z 014 0-0.20 =4 13.98 +0.200lm 0-z =(1+Scp)l+x 0-z 14.210-0.05型芯 590-0.20=58.98+0.200lm 0-z =(1+Scp)l+x 0-z 59.450-0.05其中 20 属于 A 类尺寸查其中表得其公差为 0.24，l =200.12=20.120-0.24,2 为 B 类尺寸差表得其公差为 0.32, HS=20.16=2.160-0.32,其中 x 为修正系数通过查表得出每个尺寸公差相应的修正系数然后代入计算。 b.成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算
9、（1）凹模侧壁厚度的计算。凹模侧壁厚度与型腔内压强及凹模的深度有关，其厚度公式查资料的：S=(3ph4/2EP) 1/3=33.47mm，取 35mm.式子中 p 是型腔压力（MPa）；E 是材料弹性模量（MPa）；h=W，W 是影响变形的最大尺寸，P 是模具刚度计算许用变形量。；凹模成型型腔内含两个侧抽芯机构，为组合式矩形型腔，凹模尺寸如型腔零件图所示，型腔不是深大型腔，根据模板尺寸可大致确定其值满足要求。（2）动模垫板厚度的计算。动模垫板厚度和所选模架的两个垫块之间的跨度有关，根据型腔布置及型芯对型腔的压力就可以计算得到动模垫板的厚度，即 T=0.54LpA/(L1EP ) 1/3,得到
10、T=38mm,可以取标准厚度 45mm,经检验知其合格。机床的选择：（1）所需注射量的计算： 塑件质量和体积的计算对于该设计,用户提供了塑件样图,据此进行三维见建模,对其分析得:塑件体积V136cm 3塑件质量m1V10.9g/cm 336cm332.4g 浇注系统凝料体积的估算可按塑件体积的0.6 倍计算,所以浇注系统凝料体积为V2V10.636 cm 30.621.6 cm 3 该模具一次注射所需塑料体积V0V1+ V236cm 3+21.6cm3=57.6cm3质量 m0V00.90g/cm 357.6cm3=51.84g（2） 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算流道凝
11、料(包括浇口)在分型面上的投影面积为A2,在模具设计前是个未知数,根据多型腔模的设计分析,A2 是每个塑件在分型面上的投影面积A1 的0.2-0.5 倍,因此可用0.3 A1 来进行计算,所以A = n A1+ A2= n A1+ 0.3nA2 = 1.3n A1A1 = 2448mm2A =1.32448=3182.4 mm2则Fm = AP 型=3182.425 =79560N = 79.56KN其中 P 型由文献1表 2-2 查得（3） 注射机型号的选定根据上面计算得到的m 和Fm 值来选择一种注射机,注射机的最大注射量(额定注射量G)和额定锁模力F 应满足： mG 为注射系数,无定型塑
12、料取0.85,结晶型塑料取0.75FFm上述数据查附录6 选注射机型号为 XS-ZY-300,基本参数如下：1表41 螺杆直径 60mm 额定注射量 320mm3额定注射压力 775MPa 注射行程 100mm合模力 1500KN 最大开模行程 340mm顶出行程 700mm 最大模具厚度 355mm最小模具厚度 285mm 孔直径 24.5定位孔直径 150 06.喷嘴球半径 SR18mm两侧孔距 530mm4.4 有关工艺参数的校核 按注射机的最大注射量校核型腔数量，公式源自参考文献12-7 12M-Kt/360nK注射机最大注射量的利用系数,一般取0.8t成形周期sM注射机的额定塑化量（
13、g/h 或 cm /h）3M 浇注系统凝料所需塑件的体积 cm2M 1单个塑件的体积cm 3左边= 1,右边=（0.81960-21.6）36=24.7满足要求 注射量的校核根据生产经验,注射机的最大注射量是其允许最大注射量的80%,由有V 0.8 V 式源自参考文献2式3-12实 公V 注射机允许的最大注射量 cm公 3V 浇注系统所需塑件的体积 cm实左边= 254.72 cm 右边= 80%320 = 256cm3 3满足要求锁模力的校核锁模力必需大于该模的胀型力,即FAPk 公式源自参考文献2式2-110P 形腔平均压力,选用表源自参考文献2表2-2型k 锁模力安全系数,一般取k =
14、1.1-1.2 取1.20 0左边= 1411.28KN 右边= 1.2 2543424N=1302.72KN满足要求 注射压力的校核所选注射机额定注射压力为775MPa,该塑件的注射压力为70-100MPa,由于选用的是螺杆式注射机,其注射压力的传递比柱塞式要好,注射压力选用90MPa,注射应满足PmaxkP0 公式源自参考文献2式2-10式中: max 注射机额定注射压力P 注射成型时所用的注射压力0k安全系数,常取k = 1.25-1.4 取1.3左边= 775MPa 右边=1.490 = 126MPa满足要求 模具厚度的校核模具厚度指模板闭合后达到规定锁模力时,动模板与定模板之间的距离
15、，模具厚度H 应满足: HminHHmax对于所选注射机式中Hmin = 100mm, 而模具厚度为H =11+36+24+24+11+15 =121mm满足要求 开模行程的校核XS-ZY-300 为全液压式注射机,注射机最大开模行程与模具厚度有关,必须满足Sk-HmSSk 注射机的最大开模行程，Hm 模具闭合高度，S 开模距离对于单分型面S = H1+H2+(5-10)= 65+63+8 = 136mm即SkHm+S = 243+136 = 379满足要求综上,注射机选择合理,能够满足使用要求。浇注系统形式选择和截面尺寸的计算：主流道是浇注系统中从喷嘴与模具相接触部位开始,到分流道为止的塑料
16、熔体的流动通道,属于从热的塑料熔体到相对较冷的模具中的过渡阶段,因此它的形状和尺寸非常重要。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和压力的塑料熔体冷热交换的反复接触,属于易损件,对材料的要求高,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-浇口套。1.主流道部分尺寸如下:1） 主流道小端直径d = 注射机喷嘴直径+ (0.5-1)= 4+ 1 = 5mm2） 主流道球面半径SR = 注射机喷嘴球面半径+ (1-2) = 18 +2 = 20mm3） 球面配合高度h = 3- 5 取h = 4mm4） 主流道锥角=2-6取=45） 主流道长度L 尽量60mm 取L=2
17、6mm6） 主流道大端直径D = d + 2Ltg 8+2 40 tg2 =12mm27）主流道衬套形式如下图:主流道衬套的材料采用 T8A 钢，热处理淬火后表面硬度为 50HRC-55HRC这里插入放一幅浇口套的二维图啊 亲图 1q =239.8mm3主 12)dDh(9）主流道剪切速率校核由经验公式r= =5102 s 5103 s 3nvRq.1- 1-（参考文献1公式2-19）r= =2269.6s -1 5103 s3nvRq.1- 1-式中q =q + q +q = 2.4+2.94+159.2=164.54cmv分 主 塑 件 3R =4.25mm =0.425cm41725n故
18、满足要求2.分流道的设计1) 分流道的布置形式分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关,有多种不同的形式,但应遵循两个方面的原则:一是排列紧凑,缩小模板尺寸,二是流程尽量短,锁模力均匀。该流道布置采用平衡式,其布置形式图示即为最佳:这里插入放一幅分流道的图啊 亲图22) 分流道的长度长度应尽可能短,结合模具尺寸结构,取分流道长度L1= 24mm. L2= 6mm3) 分流道形状及尺寸 圆形分流道截面积虽然效率高,但其是以分型面为界分成两半进行加工才利于凝料脱出,因而其加工工艺性不佳,不予采用。许多模具设计采用梯形截面,加工工艺性好,且塑料熔体的热量散失,流动阻力均不大,一般采用如下公式
19、（参考文献1公式2-20，2-21）可确定截面尺寸,即B=0.2645 4LmH=（ ）B32式中B-梯形大底面的宽度(mm)m-塑件质量(g)L-分流道的长度(mm)H-梯形高度注:上述公式的适用范围,塑件厚度在3.2mm 以下,质量小于200g,且B 的计算结果在3.2mm-9.5mm 才合理。B=0.265432.4 430=3.5 m8402.13H= B=2.65mm43取B=4mm符合公式的应用范围,可以采用。其截面形状尺寸如图所示:图3 凝料体积分流道长度l=24+62=36mmA=（4+3）23=10.5 24628m凝料体积q = lA = 36 10.5 = 378mm =
20、 0.378cm分 334) 分流道表面粗糙度分流道表面不要求太光洁,表面粗糙度常取Re = 0.631.6um,这可增加对外层塑料熔体流动阻力,使外层塑料冷却塑料皮层固定形成绝热层,有利于保温。5) 分流道与浇口连接形式分流道与浇口采用斜向与圆弧连接,这样有利于塑料的流动与填充,防止塑料流动产生反压力,消耗动能。6)分流道的修正在同一副模具上成型两种大小不同的塑件时,为了保证在注射时,熔体能同时充满大小不同的型腔,这时单独使用修正浇口大小,不一定能达到均衡充模的效果,必要时,需对分流道进行修正。7)分流道剪切速率校核由经验公式： ( 5102 s ,5103s )32vRnM-q.， 1-
21、1-（参考文献1公式2-19）q = lA = 36 10.5 = 378mm = 0.378cm分 33cm41.0lA2R3ns 5 s 8.2063.95-6.3， 1-301-故满足要求3.浇口设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道,是浇注系统的关键部分,起着调节控制料流速度,补料时间及防止倒流等作用。浇口的形状，尺寸，位置对塑件的质量产生很大的影响。 类型及位置的确定该模具是中小型塑件的多型腔模具。有塑料顾问分析可知,选择在SR20 与分型面交界处合理。类型选用常用的点浇口,这类浇口容易去除。 浇口的结构尺寸经验数据点浇口的大小由其直径确定（参考文献1表2-5）D = 4AnK式
22、中n为塑料系数PP=0.6A型腔表面积cm 2k为系数,塑件壁厚函数 k = 0.206 ,取0.3tD=0.60.343182.4 =2.58mm 取D=3mmA=3182.4mm2r= =62073.8 s 3315.046Rq1-r为104 s 105 s -1-故满足要求.4.浇注系统的平衡对于该模具,从主流道到各个型腔和分流道的长度相等,形状及截面尺寸相同, 各个浇口也相同,浇注系统显然是平衡的。导向机构的设计：导向机构主要用于保证动模和定模两大部分及其他零部件之间的准确对合。导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式,设计的基本要求是导向精确,定位准确,并且有足够的强度,刚度和耐磨性
23、,多采用导柱导向机构。 动定模合模导向机构设计时将导柱置于动模,其导向部分尺寸由资料查得直径为16mm。.导柱与动模板的配合精度及导套与定模板的配合精度在装配图中得以体现。 推出板的导向推出板在推出塑件过程,必须采用导向机构以使塑件受力均匀,保证塑件不变形,其导向本设计采用与动定模合模导向机构合二为一的设计,原因是厚度不大,运动距离不大,以节约材料。 顶板的导向由于设计时采用推管推出机构,推管不仅起了推出塑件的作用,还起了对顶杆导向的作用,无需另设导柱导套而使模具机构复杂而且成本提高。根据参考文献2选取标准导柱的形式如下图所示 ：2选取标准导套的形式如下图所示：导柱导套的尺寸根据所选模规定的尺
24、寸选取。脱模机构的设计：注射成型每一循环中,塑件必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上脱出,完成脱出塑件的装置称为脱模机构也称推出机构。1) 脱模机构的设计原则塑件推出(顶出)机构是注射成型过程中最后一个环节,推出质量的好坏将最后决定塑件的质量,因此,塑件的推出不可忽视。在设计推出脱模机构时应遵循以下原则:为了推出结构简单、可靠、开模时应使塑件尽量设置在动模的一侧，以利用注射机运动部分的顶杆或者液压缸的活塞推出上塑件;保证塑件不因推出而变形损坏及影响外观，这是脱模机构最基本的要求。在设计是必须正确分析塑件对模具黏附力的大小和作用位置，以便选择合适的脱模方式和恰当的推出位置，使塑见平稳脱出。同时推
25、出位置应尽量选择塑件内表面或者隐藏处，使塑件外表面不留推出痕迹; 推出机构运动要准确、灵活、可靠，无卡死与干涉现象。结构本身应有足够的刚度、强度和耐模性;合模时的准确复位。2) 塑件的脱模机构由于本塑件的形状所确定,采用推板推出机构和推管推出机构。推板推出机构在塑件表面不留推出痕迹,同时受力均匀,推出平稳,且推出力大,结构简单,用于将本塑件球柄部分脱模。推管脱模机构用于环形,筒形或塑件带孔部分的推出,由于推管以环形周边接触塑件,故推顶塑件力量均匀,塑件不易变形,也不会留下明显的推出痕迹。对于此塑件合理适用简单。3) 复位机构及其他推出及复位时,推管始终在成型套内运动,能够起导向作用,可以保证准
26、确复位,无需另设复位杆。推板在运动过程中的移动距离和推管一样,为保证推出板不掉下,故应将导柱长度设置较长。模具的总体结构图：亲 放一张总装配图上去吧设计总结：模具课程设计是我们专业当中的非常重要的实训。通过本次塑料模具课程设计让我们从中收获了很多的知识，认识到了模具设计过程中存在的一些问题及解决办法。在实习过程中，老师耐心地给我们讲解了塑料模具设计的过程和相关要求，在老师的指导下，我们积极的进行自己的设计，我们认真地对待设计过程中的每个环节，认真完成老师布置下来的任务。在设计中，尺寸的计算、方案的确定是最重要的，在这次设计中也让我体会到了要学会查资料。六周的实训转眼就过去了，像这样的实训以后也
27、不多了。我们马上就要踏上工作岗位，面临就业了，在今后的工作中，需要我们自己去观察、学习和总结。具备独立完成工作的能力，才能胜任未来的挑战。六周的课程设计实习带给我们的，不全是我们单单查找相关资料，也不仅仅是通过所要求的来我们锻炼的几种能力，更多的则需要我们每个人在塑料课程设计结束后根据自己的情况去感悟，去反思，勤时自勉，才能有所收获。经过六个星期的综合实践，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满腹激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无穷。注射成型是热塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形状复杂的精密塑件。塑料工业的快速发展要求注射成型技术快速更
28、新。本设计进行了聚丙烯套的注塑模设计，对零件结构进行了工艺分析。确定了分型面、浇注系统等，选择了注射机，计算了成型零部件的尺寸。采用边缘浇口。利用直导柱导向，推板顶料,斜导柱完成脱模及内抽芯方式，并对模具的材料进行了选择。设计出的结构可确保模具工作运用可靠。最后对模具结构与注射机的匹配进行了校核。并用 Auto CAD 绘制了一套模具装配图及零件图。 我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致整项工作的失败。实践中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实践成功的一项非常重要的保证。而这次实践也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。参考文献1黄虹主编 塑料成型加工与模具 北京:化学工业出版社 20022王善勤主编 塑料注射成型工艺与设备 北京:中国轻工出版社2000.3
