1、0目录一.工艺分析 11.1 塑料件的原材料分析 .11.2 塑件结构和尺寸精度及表面质量 .11.3 塑件注塑工艺参数的确定 .4二模具基本组成机构设计 .52.1 分型面的确定 .52.2 型腔数目的确定 .52.3 注射机的初定 .62.4 浇注系统的设计 .72.5 成型零件的结构尺寸设计 .92.6 模架的设计 .122.7 排气槽的设计 .162.8 脱模机构的设计 .162.9 导向与定位机构的设计 .19三模具相关参数的校核 .193.1 注射压力的校核 .193.2 锁模力的校核 .193.3 模架尺寸 的校核 .20四结论 .24五参考文献 .241一.工艺分析1.1 塑料
2、件的原材料分析ABS 外观为粒状或粉状，呈浅象牙色，不透明但成型的塑料件有较好的光泽。它无毒、无味，易燃烧、无自熄性，密度为 106gcm3 左右。ABS 具有较高的抗冲击强度，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。ABS 有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，且易着色ABS 具有良好的成型性和综合力学性能，因此用途广泛，在机械工业上用来制造水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库，冰箱衬里、管道、电机外壳，仪表壳、齿轮、泵叶轮、轴承和把手等。此外，ABS 还可用来制作水表壳、纺织器材、家用电器外壳、文教体育用品、玩具、电子琴及收录机壳体、食
3、品包装容器、农药喷雾器及家具等。ABS 的主要性能指标见表 1表 1密度/(g/cm3) 1.02-1.08 屈服强度/MPa 50比体积/(cm3/g) 0.86-0.98 拉伸强度/MPa 38吸水率/（%） 0.2-0.4 拉伸弹性模量/MPa 1400熔点/(C) 130-160 抗弯/MPa 80计算收缩率（%） 0.4-0.7 抗压强度/MPa 53比热容/ (J/(g) 1470 弯曲弹性模量/MPa 14001.2 塑件结构和尺寸精度及表面质量该塑件的结构总体形状为凹形，结构较为简单，见图 1-4 所示，图 1 为四面对齐和图 2 为绕一固定轴旋转的装配图，组成包括两凹形盖和一
4、螺钉。.肥皂盒盖为日用品，表面精度要求一般采用五级精度（MT5） ，其它尺寸无2公差要求，一般可采用八级（MT8）或九级精度（MT9） 。从塑料的壁厚上来看，四周壁厚始终为 2mm，顶部为 3mm，均匀一致。该塑件表面较为光滑，表面粗糙度 Ra 一般选择 0.8。图 1 塑料件四面对齐图 2 塑料件绕一固定轴旋转3图 3 塑料件 1图 4 塑料件 24图 5 塑料件装配体三视图1.3 塑件注塑工艺参数的确定由于 ABS 塑料的吸湿性强，含水量应小于 0.3%，因此成型前必须充分干操，要求表面越光泽的塑件应要求越长时间的预热干燥。注射过程中，塑件在注射机料筒内经过加热，塑件达到流动状态后，由模具
5、的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为充模，压实，保压，倒流和冷却五个阶段。塑件成型后处理阶段，处理介质为水和空气，处理温度为 60-75C，处理时间为 20s 左右。注射工艺参数：查表 3-1 得注射机：螺杆式，螺杆转速为 30r/min5料筒温度（C）：后部为 150-170中部为 165-180前部为 180-200喷嘴温度（C）：170-180模具温度（C）：50-80注射压力（MPa）：60-100成型时间：注射时间+冷却时间+其他时间+保压时间=1.8+30+8.2+20=60s综上过程参数的确定仍为初定，在稍后的过程中可根据实际情况做适当调整，保证实际模具的可行。二模具基本组成
6、机构设计2.1 分型面的确定通过对塑件结构的分析，分型面应该选在截面轮廓面积最大处，且有利于开模取出塑件，因而将分型面选在塑件的底平面初，见图 3 红色处。图 6 分型面选择2.2 型腔数目的确定肥皂盒上盖属于日常用品，结构简单，市场需求量一般，对模具要求简单，经济廉价，因此我们可确定模具型腔数位二个，既简单又经济。62.3 注射机的初定2.3.1 注射量的计算通过三维软件建模设计计算得（取 ABS 塑料的密度为 1.06 g/cm3）塑件体积：V 塑 =11132.635 mm3 +11706.443 mm3=22839.078 mm3塑件质量：m 塑 =V=228391.06=24.2g2
7、.3.2 浇注系统凝料体积的初步估计计算由于塑件简单，浇注系统简单，凝料按照经验取为塑件体积的 0.2 倍。故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为：V 总 = V 塑 （1+0.2）=24.21.21=29 cm32.3.3 选择注射机根据上一步计算得出一次注射模具型腔的塑料总体积为 29cm3，由式 4-18得：V 总 /0.8=29/0.8=36.3cm3.根据以上初步计算，初选标称注射量为 104 的 XS-ZY-125，基本性能参数见表 2表 2额定注射量/cm3 104 模具最大厚度/mm 300螺杆直径/mm 30 模具最小厚度/mm 200公称注射压力/MPa 150 模板尺寸/m
8、m注射行程/mm 160 拉杆空间 Mm 260360螺杆转速/(r/min) 30 合模方式 液压机械注射时间/s 1.8 推出形式（mm） 两侧推出（230）注射方式 螺杆式 电动机功率/kW 11锁模力/kN 900 喷嘴球半径/mm 18最大成型面积/cm2 360 喷嘴孔直径/mm 4最大开模行程/mm 300 定位圈直径/ mm 10072.4 浇注系统的设计浇注系统一般由主流道，分流道，浇口，冷料穴四个部分组成，所须设计的零件主要有主流道浇口套，定位圈，冷料穴，拉料杆，浇口，分流道。根据所设计的塑件初步选择浇口的方式为直接浇口，浇口直接开在塑件上侧中心处。直接浇口的截面形状为圆形
9、，优点是截面形状简单，易于加工，且由于是单型腔模，熔体直接流入型腔，压力损失小，进料速度快，成型比较容易，通用性强，材料选择 45 号钢。由于选择直接浇口，无需设计冷料穴，拉料杆，分流道，在本塑件设计中，用螺钉将主流道浇口套固定在定模板上即可，也无需定位圈的设计。主流道的长度 L 主 应小于 60mm，初取 L 主 =45mm,球面的配合高度 h=3mm由表 2 得，注射机喷嘴孔直径为 4mm，而根据实际使用注塑机的尺寸 d=为2.7mm 确定，则主流道小端直径 d=注射机喷嘴孔直径+（0.5-1mm）约为 3mm主流道大端直径由式 tan=（D-d）/2L 得：d=d+2(L 主 -h)ta
10、n=5.93mm（=2 ）取 6mm取主流道球面半径：SR 0为 15mm图 7,8,9,10 为浇注系统的设计图图 7 主流道衬套三维图 图 8 定位圈三维图8图 9 主流道浇口套平面图图 10 定位圈平面图92.5 成型零件的结构尺寸设计凹模的设计为整体式凹模，凸模的设计为整体式凹模。材料选 Cr12MoV由表 4-15 和表 2-3，2-4 得，塑件的精度等级为 MT5，成型零件的尺寸计算方法如下：凹模径向尺寸公式：L M=（1+S cp）*l s-x* +z凹模深度尺寸公式：H M=（1+S cp）*H s-x* +z凸模径向尺寸公式：l M=（1+S cp）*l s+x* - z 凸
11、模深度尺寸公式：l M=（1+S cp）*l s+x* -z中心距尺寸公式：L M=（1+S cp）*l s 0.5zLM HM lM 指工作尺寸，l s Hs 指基本尺寸，S cp 塑料平均收缩率，查表1-2 取 0.0055，z 指制造公差，取尺寸公差的 1/6。x 为系数，取 0.6，单位均为 mm。凹模径向尺寸：l s1=500.37=50.37-0.74 ls2=500.37=50.37-0.74LM1=（1+0.0055）*50.37-0.6*0.74 +0.123=50.203+0.123mmLM2=（1+0.0055）*50.37-0.6*0.74 +0.123=50.203+
12、0.123mm凹模深度尺寸: H M=10 0.16=10.16-0.32HM=（1+0.0055）*10.16-0.6*0.32 +0.053=10.024+0.053mm凸模径向尺寸: l s1=460.32=45.68+0.64 ls2=460.32=45.68+0.64lM1=（1+0.0055）*45.68+0.6*0.64 - 0.107=46.315-0.107 lM2=（1+0.0055）*45.68+0.6*0.64 - 0.107=46.315-0.107 凸模深度尺寸: H M=7 0.14=6.86+0.28HM=（1+0.0055）*6.86+0.6*0.28 - 0
13、.047=7.066-0.04710图 11 凸模平面图图 12 凸模三维图11图 13 凹模二维图图 14 凹模三维图122.6 模架的设计2.6.1 模架的选择塑件的基本尺寸为 50mmX50mmX10mm由经验公式 4-67,4-68 知塑件在分型面上的投影宽度 W满足：W60mm,查表 4-38 得，W 2=73，对应模架的宽度 W=125mm,复位杆直径d=12mm。lt172mm,所对应的模架长度为 200mm。为了安全可靠，选择 A2 型标准模架，W*L=180*2006.2 各模板尺寸的确定A 板尺寸的确定，由于定模座板的厚度 H1=21mm，主流道浇口套的长度 L 定为 45
14、mm，塑件高度为 10mm，则 A 板的厚度应该为HA45-21=24mm取 A 板厚度标准值为 25.5mm凸模固定板厚度 H3已知为 24.5mm。凸模垫板的厚度的确定，凸模垫板与所选模架的两个垫块跨距 L 有关，L=200-32-32=116mm。由表 4-20 知，p=25i=25*（0.45*116 0.2+0.001*116）=0.032mm由表 4-19 知，凸模垫板的厚度 T 满足：T=0.54*（p*A/(E*L 1*p)） 1/3=0.54*116*(35*8974.5/（21000*200*0.032）) 1/3=38.58mm由于经验值偏大，选择 T 标准值为 32mm
15、。垫块的厚度：由表 4-38 知垫块厚度=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（5-10mm）=10+15+14+10=49mm，取标准值为 60mm经过上述计算，初步确定为 A2 模架，180*200*183mm（宽，长，高）各模板的零件图和立体图如下图 15-图 26 所示。13图 15 动模座板平面图图 16 动模座板三维图14图 17 垫板图 18 垫板三维图15图 19 定模座板平面图图 20 定模座板三维图162.7 排气槽的设计该塑件由于结构简单，因此不需设计额外的排气系统，气体会从分型面和型芯的间隙中排出。2.8 脱模机构的设计本塑件采用推杆推出机构，即会有三个组成零件，推杆，
16、推板，推杆固定板。如图 20-图 25 所示。图 21 脱模机构平面图图 22 脱模机构三维图17图 23 推板平面图图 24 推板三维图18图 25 推杆固定板平面图图 26 推杆固定板三维图192.9 导向与定位机构的设计注射模的导向机构用于动定模之间的开合模导向机构导向和脱模机构的运动导向。本模具结构简单，定位精度不高，采用模架本身自带的定位结构导向，选择直径为 16mm 的带头导柱和带头导套进行导向与定位，由于为标准件，无图。三模具相关参数的校核3.1 注射压力的校核查表 4-1 知，ABS 塑料所需的注射压力为 80-110MPa，取 P 为 100MPa，该注射机的公称注射压力为
17、150MPa，折射压力安全系数为 K1=1.3.则：K1*P = 1.3*100 = 130150MPa所以，注射机注射压力合格。3.2 锁模力的校核如图 28 所示：塑件与浇注系统在分型面上的投影面积 A，则 A=4900mm2模具型腔内的胀型力 F 账 ，则 F 账 =P*A=4900*35172KN查表 4-2，得中等粘度的塑料如 ABS 注射时型腔的平均压力为 35MPa。锁模力安全系数 K2为 1.2,则K2* F 账 =1.2* F 账 =1.2*172=2061000KN故，注射机锁模力合格。203.3 模架尺寸的校核模具平面尺寸为 180*200300*440。模具最小厚度 7
18、0mm模具高度尺寸 193mm模具最大厚度 200mm。模具的开模行程 S=H1+H2+(5-10mm)=20+21+10=51180mm则，模架校核合格21图 28 注塑模具爆炸图22图 29 注塑模具装备图图 30 注塑模具截面剖视图（一）23图 31 注塑模具截面剖视图（二）图 32 注塑模具俯视图（一）24图 33 注塑模具俯视图（二）图 34 注塑模具三维剖视图25四结论经过这一段时间的塑料模具的设计，让我对模具设计方法有了大致的了解，也巩固和学习了大量的专业知识，收获很大。针对本次塑件肥皂盒上盖的的注塑模具设计总结如下：此设计采用单分型面两腔，结构简单，节省原料。凸模采用组合式，当一个凸模磨损严重后，更换方便。设计的主要过程是浇注系统，成型零件和模架三者的设计，尤其是模架的选择大大简化了设计的难度。由于设计水平的有限，以及简化设计过程，在设计中对于很多细节没做太多考虑，可能存在局部的问题。同时，通过模具的设计，熟悉掌握了三维软件 inventor 的部分功能，这对于我们而言，也是重要的收获。五参考文献1 叶久新 注塑成型工艺及模具设计 北京：机械工业出版社 2007.112 高军 注塑成型工艺分析及模具设计指导 北京：化学工业出版社 2008.8
