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1、學(xué)生學(xué)號1026010306成績塑料成型工藝及其模具設(shè)計說明書全套圖紙加153893706.指導(dǎo)教師姓名 學(xué) 生 學(xué) 號學(xué) 生 姓 名學(xué)生專業(yè)班級材料成型2班 目錄1. 塑件的工藝分析41.1塑件的成型工藝性分析41.1.1 塑件材料PS的使用性能51.1.2 塑件材料PS的加工特性51.2 塑件的成型工藝參數(shù)確定62 模具的基本結(jié)構(gòu)及模架選擇62.1 模具的基本結(jié)構(gòu)62.1.1 確定成型方法62.1.2 型腔布置62.1.3 確定分型面72.1.4 選擇澆注系統(tǒng)82.1.5 確定推出方式82.1.6 選擇成型設(shè)備82.2 選擇模架.102.2.1 模架的結(jié)構(gòu).102.2.2 模架安裝尺寸校核
2、11 2.2.3 冷料穴的設(shè)計.13 2.2.4 澆口的設(shè)計.14 2.2.5 澆注系統(tǒng)凝料體積計算.15 2.2.6 普通澆注系統(tǒng)截面尺寸的計算與校核.16 2.3 選擇模架.18 2.3.1 模架的結(jié)構(gòu).18 2.3.2 模架安裝尺寸校核.183 模具結(jié)構(gòu)、尺寸的設(shè)計計算193.1 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計計算193.1.1 型腔結(jié)構(gòu)193.1.2 型芯結(jié)構(gòu)193.1.3 模具的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)193.2 模具成型尺寸設(shè)計計算203.2.1 型腔徑向尺寸203.2.2 型腔深度尺寸213.2.3 型芯徑向尺寸213.2.4 型芯高度尺寸223.2.5 中心距尺寸223.3 模具加熱、冷卻系統(tǒng)的計算233.3.
3、1 模具加熱233.3.2 模具冷卻234 模具主要零件圖23 4.1 型腔固定板零件圖23 4.2 型芯固定板零件圖245 排氣系統(tǒng)的設(shè)計246 模具總裝圖.257 參考文獻.28 塑料注射模具設(shè)計與制造實例通過一個典型的塑料制品，介紹了從塑件成型工藝分析到確定模具的主要結(jié)構(gòu)，最后繪制出模具圖的塑料注射模具設(shè)計全過程。1. 塑件的工藝分析1.1塑件的成型工藝性分析塑件圖產(chǎn)品材料：PS塑件尺寸：如圖所示塑件要求：1.塑件不允許有裂紋和變形缺陷。 2.脫模斜度301。 3.未注圓角R0.1。1.1.1 塑件材料PS的使用性能電絕緣性（尤其高頻絕緣性）優(yōu)良，無色透明，透光率僅次于有機玻璃，著色性耐
4、水性，化學(xué)穩(wěn)定性良好，強度一般，但質(zhì)脆，易產(chǎn)生應(yīng)力脆裂，不耐苯.汽油等有機溶劑.適于制作絕緣透明件.裝飾件及化學(xué)儀器.光學(xué)儀器等零件。1.1.2 塑件材料PS的加工特性l 無定形料，吸濕小，不須充分干燥，不易分解，但熱膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力.流動性較好，可用螺桿或柱塞式注射機成型。l 宜用高料溫，高模溫，低注射壓力，延長注射時間有利于降低內(nèi)應(yīng)力，防止縮孔.變形。l 可用各種形式澆口，澆口與塑件圓弧連接，以免去處澆口時損壞塑件.脫模斜度大，頂出均勻.塑件壁厚均勻，最好不帶鑲件，如有鑲件應(yīng)預(yù)熱。1.2 塑件的成型工藝參數(shù)確定查手冊得到PS塑料的成型工藝參數(shù)：適用注射機類型 柱塞式密度 0.98
5、1.10g/cm3；收縮率 0.3 0.6 % （0.5%）；預(yù)熱溫度 60C 75C，預(yù)熱時間 5h ；料筒溫度 后段140C160C，前段170C190C；模具溫度 32C 65C； 注射壓力 60 110 MPa ；成型時間 注射時間15 35s ，高壓時間0 2s ，冷卻時間 15 45s ，總周期40 80s。2 模具的基本結(jié)構(gòu)及模架選擇2.1 模具的基本結(jié)構(gòu)2.1.1 確定成型方法塑件采用注射成型法生產(chǎn)。使用點澆口成型。2.1.2 型腔布置塑件形狀較簡單，重量較輕，生產(chǎn)批量較大。所以應(yīng)使用多型腔注射模具。所以模具采用一模四腔、雙列直排,推件板推出,流道采用平衡式。這樣模具尺寸較小，
6、制造加工方便，生產(chǎn)效率高，塑件成本較低。其布置如圖所示。2.1.3 確定分型面 塑件分型面的選擇應(yīng)保證塑件的質(zhì)量要求，分型面I,分型面II都不利于脫模，所以根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形式分型面選在III上如圖.這樣的選擇使塑件便于取出，塑件大部分外表面光滑，同時側(cè)向抽芯容易，而且塑件脫模方便。因此塑件選擇如圖所示的分型面。分型面選擇2.1.4 選擇澆注系統(tǒng)塑件采用點澆口成型。2.1.5 確定推出方式選擇推板推出機構(gòu)完成塑件的推出。2.1.6選擇成型設(shè)備注射機型號的確定：（1） 注射量計算 =0.98 1.10g/cm3 V塑=24745.70*2mm3=24.75*2cm3 M塑=V塑=24.75 1.04
7、g*2=25.74*2g=51.48g（2） 系統(tǒng)凝料體積的初步估算 V總=V塑（1+0.2）4=24.75*2 1.2 4cm3 =118.8cm3 *2=237.6（3） 選擇注塑機 由V總=237.6cm3 再由式V公=V總/0.8=95.04cm3 查表初選公稱注射量為104cm3 。 注射機型號為XS-ZY-125 其有關(guān)參數(shù)為：理論注射量 ：104 cm3 ； 注射壓力 ： 150MPa ；合模形式 ：液壓機械合模力 ：900kN ；模具厚度 ： 200 300mm ；移模行程 ： 300mm ；噴嘴球半徑 ：12 mm ；噴嘴口直徑 ： 3.5mm ；拉桿空間 ：260 360m
8、m 。（4） 注塑機相關(guān)參數(shù)的校核 1.注射壓力的校核 PS的注射壓力為60110MPa 取P=100MPa 該注射機的公稱注射壓力P公=150MPa，注射壓力安全系k=1.251.4取k=1.25則 Kp=1.25100=125150MPa=P公所以注射劑注射壓力合格 2.鎖模力校核 a .塑件在分型面上的投影面積A塑則 A塑= 60*80-2*R2=60*80-2*3.14*36=4573.92mm2 b.澆注系統(tǒng)在分型面上投影A澆 由A澆=0.20.5A塑，取A澆=0.2 A塑 c . A總=（A澆+A塑）n（腔數(shù)） =41.24573.92mm2=21954.816mm2 d.模具型腔
9、內(nèi)的脹形力 P模=P注射（0.20.4）=3060MPa，取30N F脹=A總P模=21954.816 30N=658.644kN 由于F鎖=900N，k=1.11.2，取k=1.2 則kF脹=1.2658.644kN=790.37kNF鎖 所以注射劑鎖模力合格2.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計2.2.1 主流道的設(shè)計 1、 主流道尺寸（1） 主流道長度：取L0=30mm。（2） 主流道小端直徑：d=注射機噴嘴尺寸+（0.51）mm=8mm（3） 主流道大端直徑：D=d+L0tan=6.6mm（式中取4）。（4） 主流道球面半徑：SR=注射機噴嘴球頭半徑+（12）mm=12+2=14mm。（5） 球面的配
10、合高度：h=35mm，取h=5mm。（6） 澆口套總長L=L0+h=30+5=35mm。（7）2、 主流道的凝料體積 V主=L（R主2+r主2+R主r主）/3=30（4.52+6.62+4.56.6）3.14/3=2936.21mm33、 主流道當(dāng)量半徑 Rn=(4.5+6.6)/2=5.55mm4、 主流道澆口套的形式 主流道小端入口處與注射機噴嘴反復(fù)接觸屬易損件,對材料要求嚴格,因而模具主流道部分常設(shè)計可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套,澆口套采用碳素工具鋼T10A，熱處理淬火表面硬度為50HRC55HRC。由于該模具主流道較長,定位圈和襯套設(shè)計成分體式較宜,其定位圈結(jié)構(gòu)尺寸如下圖主流道澆
11、口套的固定 主流道澆口套的固定形式如圖5、冷料穴的設(shè)計1)主流道冷料穴的設(shè)計 開模時應(yīng)將主流道中的凝料拉出,所以冷料穴直徑稍大于主流道大端直徑.采用Z形頭冷料穴,很容易將主流道凝料拉離定模,如圖所示主流道凝料體積Q主= h/12(D2+Dd+d2)=40/12(6.52+6.53.5+3.52) =809mm2=0.8cm3主流道剪切速率校核 由經(jīng)驗公式 v=3.3qv/Rqv=q主+q分+q塑件=0.8+425.28+0.58=102.5cm2Rn=（3.5+6.5）/2/2=0.25cm 主流道剪切速率偏小主要是注射量小，噴嘴尺寸偏大，使主流道尺寸偏大所致。1、主流道冷料穴的設(shè)計：采用半球
12、形，半徑為5mm。2、分流道冷料穴的設(shè)計：在定模板上分流道端部加長1.5倍H，約為7.5mm。2.2.2 分流道的設(shè)計1、 分流道的布置形式分流道布置有多種形式，但是需要循兩方面原則：一方面排列緊湊，縮小模具版面尺寸；另一方面流程盡量短，鎖模力力求平衡。應(yīng)采用平衡式分流道。分流道布置形式2、分流道長度第一級分流道 L1=50mm第二級分流道 L2=15mm3、分流道的形式.截面尺寸以及凝料體積為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上。工程設(shè)計中常用梯形截面，加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失.流動阻力均不大，一般采用下面的經(jīng)驗公式可確定其截面尺寸，即 B=0.2654式中，B-梯形大底
13、邊的寬度 m-塑件的質(zhì)量（g），為26.5g根據(jù)塑料模具設(shè)計手冊表4-9，取B=4 H=2/3B=2.67mm 取H=3mm 從理論上L2,L3分流道可以L1截面小1/10,但為了刀具的統(tǒng)一和加工方便,在分型面上的分流道采用一樣的截面.4、分流道的表面粗糙度由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較理想，因此分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.63m-1.6m，這樣表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層流動阻力，避免熔體表面滑移，使中心層具有較高的剪切速率。此處Ra=0.8m。 5、凝料體積分流道長度 L=（50+82+12）2=136mm分流道截
14、面積 A=（3+4）/23=10.5mm2凝料體積 V分=13610.5=1428mm3=1.428cm36、分流道剪切速率校核采用經(jīng)驗公式 r =3.3q/R 3=3.3101.12/(3.140.253)=6801式中 q=1/t=425.28=101.122.2.3 澆口的設(shè)計 本設(shè)計采用點澆口，澆口截面積通常為分流道截面積的0.07倍0.09倍，澆口長度為0.5mm0.75mm。澆口尺寸的確定由經(jīng)驗公式=0.60.206=4.2mmN為塑料系數(shù)，為0.6，A為型腔表面積，k=0.206，t=0.752.5。根據(jù)塑料模具設(shè)計指導(dǎo)表2-6點澆口推薦尺寸，澆口先取1.4mm，在試模時根據(jù)填充
15、情況再進行調(diào)整。流道尺寸如圖所示：2.2.4 澆注系統(tǒng)凝料體積計算1、 主流道與主流道冷料井凝料體積 =611.71+75.23=686.942、 分流道凝料體積梯形分流道凝料體積=4107.5mm3圓錐形分流道凝料體積 = =2（278.16+276.49）=1109.30mm33、 澆口凝料體積 澆口凝料體積很小，可取為0。4、 澆注系統(tǒng)凝料體積 5903.74mm3=5.9cm3 =5.9+24.75=30.65cm3 該值小于前面對澆注系統(tǒng)凝料的估算（約為59.40cm3），所以前面有關(guān)澆注系統(tǒng)的各項計算與校核符合要求，不需要重新設(shè)計計算。2.2.5 澆注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計算1
16、、流過澆口的體積：VG=V塑=24.75cm32、流過分流道的體積： VR=V塑+(V錐+V梯）/2=24.75+(1.109+4.108)/2=27.36cm3 3、流過主流道的體積： VS=2VR+V主=227.36+0.687= 55.40cm32.2.6 普通澆注系統(tǒng)截面尺寸的計算與校核 1、確定適當(dāng)?shù)募羟兴俾?主流道、分流道 點澆口最大剪切速率（塑料模具設(shè)計指導(dǎo)表2-8） G=4104s-1 2、確定體積流率q 主流道體積流率qs: 取s=2103s-1，Rs=2.775mm=0.278cm； =33.73cm3/s 澆口體積流率qG：RG為點澆口半徑 =10.77cm3/s 3、注
17、射時間（充模時間）的計算 模具沖模時間： 單個型腔沖模時間： 注射時間： 據(jù)塑料模具設(shè)計指導(dǎo)表2-3可知，t注射機公稱注射量以內(nèi)的最短注射時間1.6s，故所選時間合理。 4、校核各處剪切速率 澆口剪切速率： 合理 分流道剪切速率： 合理 ，Rn為分流道截面積的當(dāng)量半徑，從前面計算可知Rn=0.446cm。 主流道剪切速率： 合理 分析：從上面計算結(jié)果得知，澆口處剪切速率基本達到極限值，在試模時若存在有成型問題，可調(diào)整注射速率（延長注射時間）來達到要求。2.3 選擇模架 2.3.1 模架的結(jié)構(gòu) 塑件型腔平面尺寸為140mm260mm，模板有效使用面積140W3-10，260L2-D2（復(fù)位桿直徑
18、）-30；求得W3140+10=150，查塑料模具設(shè)計指導(dǎo)表7-4得W3=150，因此W=250，D2=20。 L2260+D2+30=260+20+30=310，查表7-4選L2=348，因此得L=400，故所選模架為WL=250400，DB型模架。2.3.2 模架安裝尺寸校核 1、最大與最小模具厚度校核：模具總高度為290+0.5（分型面間隙）=290.5mm，最小模具厚度為200mm，最大模具厚度為300mm，故符合要求。 2、開模行程校核：開模行程H=H1+H2+a+(510)mmS=300mmH1為塑件的推出距離（脫模距離），取25mm，H2為塑件的高度，為25mm，a為取出澆注系統(tǒng)
19、凝料的必須長度，取110mm。帶入值計算H=25+25+110+（510）=165170mm300mm，符合要求。3、模架尺寸與注射機拉桿內(nèi)間距校核：注射模外形尺寸應(yīng)小于注射機工作臺面的有效尺寸。模具長寬方向的尺寸要與注塑機拉桿間距相適應(yīng)，模具寬度或模具高度至少有一個方向的尺寸能穿過拉桿間的空間裝在注射機的工作臺面上。選定模架為300mm400mm，但外形尺寸為260mm360mm，不利于裝入注射機，但模具高度為290.5mm，高度方向小于360mm，吊入后旋轉(zhuǎn)90即可安裝。所以外形尺寸符合要求。3 模具結(jié)構(gòu)、尺寸的設(shè)計計算3.1 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計計算3.1.1 型腔結(jié)構(gòu)型腔由定模板、中間板、動模
20、板和滑塊共四部分組成。定模板、中間板和滑塊構(gòu)成塑件的側(cè)壁。定模板中心開有冷卻水孔，用來強制冷卻工件和型芯。3.1.2 型芯結(jié)構(gòu)型芯由動模板上的孔固定。型芯與動模板配合，增加模具壽命。另外，這種配合可以減少動模板在運動時與型芯之間的磨損。3.1.3 模具的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)為了保證模具的閉合精度，模具的定模部分與動模部分之間采用導(dǎo)柱和導(dǎo)套導(dǎo)向定位。中間板上裝有導(dǎo)套，推出時，導(dǎo)套在導(dǎo)柱上運動，保證了中間板板的運動精度。定模座板上裝有導(dǎo)柱，為動模板的運動導(dǎo)向。3.2 模具成型尺寸設(shè)計計算取PS的平均成型收縮率為0.45 %，塑件未注公差按照塑料成型工藝與模具設(shè)計表3.1中MT5級精度公差值選取。3.2.1 型
21、腔徑向尺寸 模具最大磨損量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=0.75。1)60.02-00.03 1=0.03mm =（0.003+0.006）/2=0.0045 =（1+0.0045）60.020.750.03mm =60.27mm2）80.20mm =（1+0.0045）80.200.750.30mm =80.34mm3)20 mm20.22mm(據(jù)材料成型工藝與模具設(shè)計表3.1取=2*0.22=0.44) =（1+0.0045）20.220.750.44mm =mm3.2.2 型腔深度尺寸 模具最大磨損量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=。
22、mm =（1+0.0045）25.020.03mm =25.11mm3.2.3 型芯徑向尺寸 模具最大磨損量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=0.75。1）44.98mm =（1+0.0045）44.980.750.02mm =45.17mm2） mm =（1+0.0045）740.750.05mm =74.30mm3.2.4 型芯高度尺寸 模具最大磨損量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=。25mm24.75mm(據(jù)材料成型工藝與模具設(shè)計表3.1取=2*0.25=0.50) =（1+0.0045）24.750.50mm =24.53mm3.2.5
23、 中心距尺寸（350.30）mm=（35+35*0.0045）=（35.160.10）mm3.3 模具加熱、冷卻系統(tǒng)的計算3.3.1 模具加熱 一般生產(chǎn)PS材料塑件的注射模具不需要外加熱。3.3.2 模具冷卻模具的冷卻分為兩部分，一部分是型腔的冷卻，另一部分是型芯的冷卻。型腔的冷卻是由在定模板上的兩條10mm的冷卻水道完成4. 模具主要零件圖4.1 模具型腔固定板 4.2模具型芯固定板零件圖型芯固定板零件圖5.排氣系統(tǒng)及溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計排氣系統(tǒng)：由于制品尺寸較小，在實際生產(chǎn)過程中，考慮到經(jīng)濟效益，采用模具分型面間的空隙或者利用模具零件間的配合間隙進行自然的排氣。冷卻系統(tǒng)：塑件在固化是每分鐘釋放的熱量： Q=WQ1=1.2VsQ1=1.255.401.0350=60.34kj/min冷卻水的體積流量： 取d=8mm，冷卻水在管道內(nèi)的流速： 冷卻水總傳熱面積： 冷卻管道的孔數(shù)： 6 模具總裝圖 總裝圖 主視圖 俯視圖 側(cè)視圖 明細欄7.參考文獻1、 塑料成型工藝與模具設(shè)計/屈華昌主編.-修訂版.-北京：高等教育出版社.2007.8（2011.12重印）2、 塑料模具設(shè)計指導(dǎo)/伍先明等編著.-3版.北京：國防工業(yè)出版社,2012.1 34
塑料殼體注塑模具設(shè)計（全套圖紙）
