塑料注射模具的設計課程設計

1、<p><b>　　專業(yè)課程設計</b></p><p><b>　　塑料模具設計</b></p><p>　　院 系：機械與能源工程學院</p><p>　　專 業(yè)：材料成型及控制工程</p><p>　　姓 名： </p><

2、p>　　學 號： </p><p><b>　　指導教師：</b></p><p><b>　　評 分：</b></p><p>　　日 期： 2014.1.3</p><p><b>　　摘要</b></p>

3、<p>　　本次課程設計的主要任務是塑料注射模具的設計，通過此次設計，使我對輪輻式澆口單分型面模具的設計有了較深刻的認識；同時，在設計過程中，通過查閱大量資料、手冊、標準等，結合教材上的知識也對注塑模具的組成結構（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導向部分、推出機構、側抽機構、模溫調節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認識，拓寬了視野，豐富了知識，為將來獨立完成模具設計積累了一定的經驗。</p><p>　　本文主要從實用型、簡

4、單型的角度出發(fā)進行注射模設計。此注射模在設計上滿足其性能要求，適應工作條件、工作可靠，力求其結構簡單、尺寸緊湊、成本低、生產效率好和操作維修方便等。本文設計的是單分型面注射模，這是注射模中最常用的一種。此模具對生產效率、設備占用情況、模具的使用壽命提出了較高的要求，用于塑件表面質量較高的生產中。本設計從模具的初步設計包括：</p><p>　?。?）明確設計任務，收集有關資料；</p><p&

5、gt;　?。?）注射工藝分析及工藝方案制定；</p><p><b>　　（3）確定模塊尺寸</b></p><p>　?。?）確定注射模類型及結構形式</p><p>　?。?）注射工藝計算及設計等各個方面展開設計計算的，在滿足設計要求的前提下，并且進行優(yōu)化，使的各零件既滿足載荷要求，又使得其尺寸最小，所占空間也大大減少，并且節(jié)約大量制造成本

6、，在使用過程中也真正體現了實用性.。</p><p>　　目錄 設計題目……………………………………………………………1一:塑件的工藝性分析………………………………………………21、塑件的原材料分析………………………………………………22、塑件的結構工藝性分析…………………………………………33 : 塑件的尺寸精度分析 ……………………………………………34: 塑件表面質量分析………………………………

7、………………4二: 成型設備選擇與模塑工藝規(guī)程編制………………4 1:計算塑件的體積…………………………………………………42: 注塑機的初步選擇………………………………………………43: 塑件模塑成型工藝參數的確定………………………………54: 填寫模塑工藝卡…………………………………………………6三: 注射模的結構設計……………………………………71: 分型面的選擇…………………………………………………72: 型腔數

8、目的確定及型腔的排列………………………………83: 澆注系統(tǒng)的設計………………………………………………84: 型芯、型腔結構的確定………………………………………95: 推件方式的選擇…………………</p><p><b>　?、?前言</b></p><p>　　隨著中國當前的經濟形勢的高速發(fā)展，在“實現中華民族的偉大復興”口號的倡引下，中國的制造業(yè)也蓬勃發(fā)展；

9、而模具技術已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一，模具工業(yè)能促進工業(yè)產品生產的發(fā)展和質量提高，并能獲得極大的經濟效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽為“進入富裕的原動力”，德國則冠之為“金屬加工業(yè)的帝王”，在羅馬尼亞則更為直接：“模具就是黃金”。可見模具工業(yè)在國民經濟中重要地位。我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，早在1989年3月頒布的《關于當前國家產業(yè)政策要點的決定》中，就把模具技術的發(fā)展作為機械行業(yè)的首要任務。&

10、lt;/p><p>　　在工業(yè)產品中，一個設計合理的塑料件往往能代替多個傳統(tǒng)金屬結構件，加上利用工程塑料特有的性質，可以一次成型非常復雜的形狀，并且還能設計成卡裝結構，所帶來的效果是明顯的，因此，近年來工業(yè)產品塑料化的趨勢不斷上升。注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法，其中最主要之一的注塑模具已經很廣泛的采用。它在質量、精度、制造周期以及注塑成型過程中的生產效率等方面水平的高低，直接影響產品的質量、產量、成本及產品的

11、更新換代，同時也決定著企業(yè)在市場競爭中的反應能力和速度。注塑模具與其它機械行業(yè)想比，有以下三個特點：第一，模具不能像其它機械那樣可作為基本定型的商品隨時都可以在機電市場上買到。模具制造不可能形成批量生產，即模具是單件生產的，其壽命越長，重復加工的可能性越小。因此，模具的制造成本較高。第二，因為注塑模具是為產品中的塑料制品而訂制的，作為產品，除質量、價格等因素之外，很重要的一點就是需要盡快地投放市場，所以對于為塑料制品而特殊定訂制的模具來

12、說，其制造周期一定要短。第三，模具制造是一項技術性很強的工作，其加工過程集中了機械制造中先進技術的部分精華與鉗工技術的手工技巧，因此要求模具工人具有較高的文化技術水</p><p>　　模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解決的難題之一。模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質量等方面均有較大的影響，我國目前仍以手工研磨拋光為主(約占整個模具周期的l/3)，不僅效率低，且工人勞動強度大，質量不穩(wěn)定，制約了我國模

13、具加工向更高層次發(fā)展。因此，研究拋光自動化、智能化是重要的發(fā)展趨勢。日本已研制了數控研磨機，可實現三維曲面模具的自動化研磨拋光。國外在模具生產中，計算機輔助設計與輔助制造(CAD/CAM)技術已得到十分成功的應用。三維造型和型腔的數控加工都是由計算機輔助軟件完成的，它大幅度的縮短了模具的生產周期，提高工作效率。德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達國家在模具設計制造領域仍處于國際領先水平，他們的一些先進的模具方面的技術被許多發(fā)展中國家，甚至是其它

14、發(fā)達國家學習采用。亞洲以日本和韓國模具技術水平最高，其它國家與之還有較大的差距，不過他們也正在以驚人的速度發(fā)展著，國家之間的交流會使之發(fā)展更快。</p><p>　　本課題是關于塑料玩具螺旋槳的注塑模具設計。要求運用所學知識,能很好的對注塑模具進行設計.達到熟練的掌握注塑模具的設計知識,并能對注塑模具設計有更高層次的認識的目的。</p><p>　　該課題的設計要求通過基于現代CAD技術的

15、注塑模設計,在設計過程中掌握模具設計的一般規(guī)律,對于運用現代CAD技術進行模具設計進行研究和應用,完成塑料玩具螺旋槳注塑模具設計. 所設計塑料玩具螺旋槳模具要能滿足模具工作狀態(tài)的質量要求,使用時安全可靠,便于維修,在注塑成型時要有較短的成型周期,成型后有較長的使用壽命,具有合理的模具制造工藝性.選擇注塑模型腔進行加工分析,用數控加工進行編程加工。</p><p>　　本課題要解決的主要問題是玩具螺旋槳注塑模具工藝

16、方案的擬定和玩具螺旋槳注塑模具的設計。</p><p>　　注塑模具設計總體思路如圖1-1所示</p><p>　　圖1-1模具設計思路圖</p><p>　　本課題要達到的預期效果：</p><p>　　外觀及尺寸均符合要求，未出現溢邊、縮坑等缺陷； b.結構合理；c.鑲拼簡單，加工簡便； d.頂出動作平穩(wěn)、可靠。</p>&

17、lt;p>　　零件名稱:玩具螺旋槳</p><p><b>　　生產批量:中小批量</b></p><p>　　材料:丙烯腈 丁二烯 苯乙烯(ABS)</p><p>　　未注公差按MT3級精度</p><p>　　塑件工程圖和三維圖（圖一）：</p><p><b>　　材料分析

18、</b></p><p>　　ABS樹脂是具有較高沖擊韌性和力學強度，尺寸穩(wěn)定，乃化學性及電性能良好，線性結構非結晶型，使用溫度小于70℃，穩(wěn)定性比較好，機械強度較好，有一定的耐磨性，但耐熱性較差，吸水性較大，成型性能很好，成型前原料要干燥，引用范圍廣泛，如電器外殼，汽車儀表盤，日用品，齒輪，凸輪，泵葉輪等。密度為1.02—1.05，熔點130--160℃</p><p>　　

19、ABS選用注射機類型——螺桿式；</p><p>　　螺桿轉速（r/min）30~60；噴嘴形式——直通式；</p><p>　　噴嘴溫度/℃——180~190；模具溫度/℃——50~80；</p><p>　　料筒溫度/℃前段 200~210中段 210~230； </p><p>　　注射壓力/MPa——70~90；后段 18

20、0~200</p><p>　　保壓力/MPa——50~70；注射時間/s——3~5；</p><p>　　保壓時間/s ——15~30；冷卻時間/s——15~30；</p><p>　　成型周期/s——40~70。</p><p><b>　　二、工藝性分析</b></p><p>　　該塑料件

21、材料為ABS，收縮率為0.3—0.8%，生產批量為10萬件。</p><p>　　該塑料件尺寸較小，一般精度等級，為了便于設計模具，把制件做成如圖1所示，達到制件要求。</p><p>　　為了滿足制品的要求采用側澆口。</p><p>　　為了方便加工和熱處理，型腔與型芯采用整體式結構。</p><p><b>　　三、確定型腔數

22、目</b></p><p>　　根據塑料件的生產批量及尺寸精度要求采用一模兩件。</p><p>　　按照圖1所示尺寸近似計算：</p><p>　　塑料件體積：Vs≈1.18cm3</p><p>　　塑料ABS的密度為1.02~1.05g/cm3</p><p>　　單件塑料件重量：m=1.18

23、5;1.05=1.17 g</p><p>　　四、型腔、型芯工作部位尺寸確定</p><p>　　查表6-4ABS收縮率為0.3—0.8%。</p><p>　　平均收縮率： S=（0.3%+0.8%）/2=0.55%</p><p>　　型腔徑向尺寸： Lm =[Ls+ LsScp%-3/4Δ] </p>&l

24、t;p>　　Ls——塑料件外型徑向基本尺寸的最大尺寸(mm)</p><p>　　Δ——塑料件公差(mm)</p><p>　　δz——模具制造公差，取1/3Δ</p><p>　?、佴? Lm1 =[Ls+ LsScp%-3/4Δ] </p><p>　　=[5+5×0.55%-3/4×0.34] <

25、/p><p><b>　　=Φ5.30 </b></p><p>　?、赗3 Lm2 =[Ls+ LsScp%-3/4Δ] </p><p>　　=[3+3×0.55%-3/4×0.32] </p><p><b>　　=3.02 </b></p><

26、p>　?、?5 Lm3 =[Ls+ LsScp%-3/4Δ] </p><p>　　=15+15×0.55%-3/4×0.20</p><p><b>　　=15.90 </b></p><p>　　④SR5.4 Lm3 =[Ls+ LsScp%-3/4Δ] </p><p>　　=5

27、.4+5.4×0.55%-3/4×0.32</p><p>　　=Φ5.45 MM </p><p>　　型腔深度尺寸：Hm =[Hs+ HsScp%-2/3Δ] </p><p>　　Hs——塑料件外型高度基本尺寸的最大尺寸(mm)</p><p>　　2.4Hm =[Hs+ HsScp%-2/3Δ] </p&

28、gt;<p>　　=2.4+2.4×0.55%-2/3×0.32</p><p><b>　　=2.54 </b></p><p>　　型芯高度尺寸：hm =[hs+ hsScp%+2/3Δ] </p><p>　　hs——塑料件內型高度基本尺寸的最小尺寸(mm)</p><p>　

29、　SR4.5hm =[hs+ hsScp%+2/3Δ] </p><p>　　=4.5+4.5×0.55%+2/3×0.32</p><p><b>　　=4.75</b></p><p><b>　　五、澆注系統(tǒng)的設計</b></p><p>　　1) 確定分型面的位置&

30、lt;/p><p>　　根據塑料件圖1分析可知，分型面應選在截面最大處及葉片處。</p><p>　　2) 確定澆口形式及位置</p><p>　　為了提高制件的表面質量，采用側澆口，澆口尺寸與位置如圖2所示。</p><p>　　側澆口可根據經驗公式計算</p><p>　　a1=(0.14~0.20)</p&g

31、t;<p>　　a1=(0.14~0.20)≈0.5mm</p><p>　　d——澆口直徑(mm)</p><p>　　δ——塑料件在澆口處的壁厚(mm)</p><p>　　A——型腔表面積(mm2)</p><p>　　3) 主流道的形狀及尺寸</p><p>　　主流道設計成圓錐型，其錐角為2&

32、#186;~6º，內壁粗糙度為Ra取0.4µm.</p><p><b>　　六、選用模架</b></p><p>　　1) 型腔強度和剛度的計算</p><p>　　型腔、型芯均采用整體式，因此型腔強度和剛度按整體式來計算。由于計算較麻煩，可參考經驗推薦數據。</p><p><b>　

33、　2) 初選注射機</b></p><p>　　① 注射量 該塑料件單件重為m≈1.17 g</p><p>　　澆注系統(tǒng)重量的計算可根據澆注系統(tǒng)尺寸先計算澆注系統(tǒng)的體積</p><p>　　Vj≈0.214cm3</p><p>　　粗略計算澆注系統(tǒng)的重量：mj≈Vj×ρ=0.214×1.05=0

34、.225g</p><p>　　總體積： V塑件=1.17+0.225=1.395cm3</p><p>　　總重量： M=1.395×1.05=1.46g</p><p>　　滿足注射量 V機 ≥V塑件/0.80</p><p>　　V塑件/0.80=1.46/0.80=1.825cm3</p>

35、<p>　　V機——額定注射量(cm3)；</p><p>　　V塑件——塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和(cm3)。</p><p>　?、?注射壓力 P注≥P成型</p><p>　　查表6-5ABS塑料成型時的注射壓力P成型=70~90</p><p>　?、?鎖模力 P鎖模力≥PF</p>

36、<p>　　P---塑料成型時型腔壓力，ABS塑料成型時型腔壓力為30Mpa； </p><p>　　F---澆注系統(tǒng)和塑料件在分型面上的投影面積和（mm2）。</p><p>　　PF=30×3.14×20=37680N=37.68KN</p><p>　　根據以上分析、計算，查表6-24初選注射機型號為：XS—Z—30。<

37、/p><p>　　注射機XS—Z—30有關技術參數如下：</p><p>　　最大開合模行程S 160mm</p><p>　　模具最大厚度 180mm</p><p>　　模具最小厚度 60mm</p><p>　　噴嘴圓弧半徑

38、 12mm</p><p>　　噴嘴孔直徑 2mm</p><p>　　動定模板固定板尺寸 250mm×280mm </p><p><b>　　3)選標準模架</b></p><p>　　根據以上分析，計算以及型腔尺寸及位置尺

39、寸可確定模架的結構形式和規(guī)格。</p><p>　　查表 選用：MB FUTABA Type SC GB/T12556.1-1990</p><p>　　定模板厚度： A=30mm </p><p>　　動模板厚度： B=30mm</p><p>　　墊塊厚度： C=60

40、mm </p><p>　　模具厚度： H模=20+30+30+60+20=160mm</p><p>　　模具外形尺寸為：180×190×160mm</p><p><b>　　七、校核注射機</b></p><p>　　1) 注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核</p&g

41、t;<p>　　由于在初選注射機和選用標準模架時是根據以上四個技術參數及計算壁厚等因數選用的，所以注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度不必進行校核，已符合所選用的注射機要求。</p><p>　　2) 開模行程的校核</p><p>　　注射機最大開模行程S S≥2h件+h澆+(5~10)</p><p>　　h件——塑料制品高度(mm)；&

42、lt;/p><p>　　h澆——澆注系統(tǒng)高度(mm)。</p><p>　　2h件+h澆+(5~10)=2×5+45+(5~10)=60~65mm</p><p><b>　　故滿足要求。</b></p><p>　　3) 模具在注射機上的安裝</p><p>　　從標準模架外形尺寸看小于

43、注射機拉桿空間，所以所選用注射機規(guī)格滿足要求。</p><p><b>　　八、推出機構的設計</b></p><p>　　1) 推件力的計算</p><p>　　推件力 Ft=Ap(µcosa-sina)+qA1</p><p>　　A——塑件包絡型芯的面積(mm2)；</p>&l

44、t;p>　　p——塑件對型芯單位面積上的包緊力，p取0.8×107~1.2×107Pa；</p><p><b>　　α——脫模斜度；</b></p><p>　　q——大氣壓力0.09Mpa；</p><p>　　μ——塑料件對鋼的摩檫系數,約為0.1~0.3；</p><p>　　A1——制

45、件垂直于脫模方向的投影面積(mm2)。</p><p>　　A=4x3.14x4.5^2≈128 mm2</p><p>　　Ft=128×1.0×107×(0.2×cos2°-sin2°)/106+0.09×π×202≈238N</p><p>　　2) 確定頂出方式</p&g

46、t;<p>　　根據制品結構特點，故采用推桿推出。如圖3所示。</p><p>　　頂桿Φ3mm，選用GB/T4169.1—1984選用十根根Φ3mm推桿，均勻地分布在螺旋槳的五個葉片上。</p><p>　　九、 冷卻系統(tǒng)的設計</p><p>　　由于制品平均壁厚為2mm，制品尺寸較小，確定隨模具冷卻。故設冷卻系統(tǒng)，動定模同時設有冷去系統(tǒng)，如下圖4

47、</p><p>　　十一、排氣系統(tǒng)的設計</p><p>　　由于制品尺寸較大，利用分型面間隙排氣。</p><p>　　十二、模具標準件的選用</p><p>　　1) 內六角圓柱頭螺釘的選用</p><p><b>　?、?4×M10 </b></p><

48、p>　　四個用于緊固下模座板、墊塊和型芯固定板。所以上模座板的四個螺釘選用M10×85 GB/T70.1-2000。材料均選用45。如圖5所示。</p><p>　　② 8×M6 主要用于緊固推桿固定板與墊板。這四個螺釘選用M8×16 GB/T70.1-2000。另外四個用于緊固冷卻水道的橡膠圈M6x16 GB/T70.1-2000；材料選用45。如圖6所示<

49、/p><p>　?、?4×M10 主要用于緊固墊圈與澆口套。這四個螺釘選用M5×10 GB/T70.1-2000。材料選用45。如圖7所示。</p><p>　　2) 導柱、導套的選用</p><p>　　導柱、導套主要給型腔、型芯起導向作用。查表7-16導柱選用Φ32，導套選用Φ42；查表7-15導套選用T8A GB/T4169.3

50、,導柱選用T8A GB/T4169.4。如圖9所示。</p><p>　　十三、按要求繪制裝配圖</p><p><b>　　十四、編寫技術文件</b></p><p><b>　　模具制造工藝過程卡</b></p><p><b>　　參考書目：</b></p>

51、<p>　　[1]齊衛(wèi)東.《塑料模具設計與制造 》[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[2]陳劍鶴.《模具設計基礎》[M].北京：械工業(yè)出版社，2004.04</p><p>　　[3]齊曉燕.《塑料成型工藝與模具設計》[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.01</p><p>　　[4]高濟，申樹義.《塑料模具設計》[M].北