塑料模具課程設計說明書

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　端蓋的原材料選擇</b></p><p>　　二、端蓋成型方法的選擇與工藝過程的確定</p><p>　　三、端蓋的結構工藝性分析</p><p>　　四、編制端蓋成型工藝卡</p><p>　　五、端蓋

2、所需成型設備的初步選擇</p><p>　　六、端蓋注射模結構的初步確定</p><p>　　七、端蓋注射成型零部件設計</p><p>　　八、端蓋注射成型零部件設計</p><p>　　九、端蓋注射模架澆注系統(tǒng)的設計</p><p><b>　　十、推出機構</b></p>&l

3、t;p>　　十一、項目實施－端蓋注射模冷卻系統(tǒng)的設計</p><p>　　十二、側向抽芯的設計</p><p><b>　　課程設計要求與題目</b></p><p>　　一、端蓋的原材料選擇</p><p><b>　　1:選用塑件材料</b></p><p>　　此

4、端蓋數(shù)電器類絕緣零件，需大批量生產，要求成型工藝性能好，通過查閱《常用塑料的性能及應用》等資料，對多種塑料進行綜合比較，材料的品種可以選擇聚苯乙烯（PS）和ABS，但是，PS耐熱性較低，剛性較脆，而且其制品由于內應力大容易碎裂，所以此塑件（端蓋）的材料選用ABS</p><p>　　2：分析塑件材料使用性能和工藝性能</p><p><b>　　(1)使用性能:</b>

5、;</p><p>　　通過查相關塑料模具設計資料可得：工程塑料ABS三元共聚物，因此兼有三種組元的共同性能，使其具有“堅韌，質硬，剛性”。ABS樹脂具有較高沖擊韌性和力學強度，尺寸穩(wěn)定，耐化學性及電性能良好，易于成型和機械加工等特點。此外，表面還可鍍硌，成為塑料涂金屬的一種常用材料，另外，ABS與JHJ372有機玻璃熔接性良好，可做雙色成型塑件。綜合力學性功能好，但耐熱性較差，吸水性較大，化學性能好。</

6、p><p>　　(2)工藝性能：成型性能好，成型前要干燥，易產生熔接痕，澆口外觀不好。</p><p>　?、贌o定型料，其品種牌號很多，各品種的機電性能及成型特性也各有差異，應按品種確定成型方法及成型條件</p><p>　　吸濕性強含水量應小于0.3%，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應要求長時間預熱干燥</p><p>　　流動性中等，溢邊料

7、0.04mm左右（流動性比聚苯乙烯差，但比聚碳酸酯，聚氯乙烯好）</p><p>　　比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫，模溫。料溫對物性影響較大，料溫過高易分解。對要求精度較高塑件模文明宜取50度~60度，要求光澤及耐熱型料宜取60度~80度。注射壓力應比加工聚苯乙烯的高，一般用柱塞式注塑機時料溫為180度~230度，注射壓力為100~140Mpa，螺桿式注射機則取160~220度，70~100Mpa</p&

8、gt;<p>　　模具設計時要注意澆注系統(tǒng)對料流阻力要小，澆口處外觀不良易發(fā)生熔接痕，應注意選擇交口位置，形式，脫模斜度宜取2度以上</p><p><b>　　3：結論</b></p><p>　　該端蓋為日常生活中常見塑件，產品外表美觀，無瑕疵，具有一定的強度采用ABS料，產品的使用性能滿足要求，材料成型工藝性能好，選擇合理的成型方法和工藝條件，產品

9、能夠大批量順利成型。</p><p>　　二、端蓋成型方法的選擇與工藝過程的確定</p><p>　　1、端蓋的成型方法的選擇</p><p>　　根據(jù)前面端蓋選擇ABS材料，ABS材料是樹脂塑料，塑件需要大批量生產。雖然注射成型模具結構較為復雜，，成本較高，但生產周期短，效率高，易實現(xiàn)自動化生產大批量生產模具成本對于單件制品成本影響不大。而壓縮成型，壓鑄成型主要用

10、于生產熱固性塑料或小批量生產熱塑性塑件；擠出成型主要用于成型具有恒定界面形狀的連續(xù)型材；所以端蓋選擇注射成型生產。</p><p><b>　　2、端蓋的工藝過程</b></p><p>　　一個完整的注射成型工藝過程包括成型前的準備，注射過程及塑件后處理三個過程。</p><p><b>　?。?）成型前準備</b>&l

11、t;/p><p>　　對ABS材料進行外觀檢驗：檢查原料的色澤，粒度均勻度等，要求色澤均勻，顆粒均勻</p><p>　　生產開始前如需改變塑料品種，調換顏色，或發(fā)現(xiàn)成型過程中出現(xiàn)了熱分解或降解反應，則應對注塑機料筒進行清洗。</p><p>　　ABS材料一般可不經干燥直接使用。但為了提高制品質量，可在220度鼓風烘箱內干燥1~2小時。</p><

12、p>　　為了使塑件容易從模具內脫出，模具型腔還需圖書脫模劑，根據(jù)生產現(xiàn)場實際條件選用硬脂酸垶，液體石鈉</p><p>　?。?）注射過程。包括：加料，塑化，沖模，保壓，冷卻定型和脫模步驟等。</p><p>　?。?）塑件后處理。退火處理：在紅外線燈或鼓風烘箱內，于70度恒溫處理2~4小時。</p><p>　　三、端蓋的結構工藝性分析</p>

13、<p>　　1、塑件尺寸精度分析</p><p>　　該塑件的外形尺寸為58+0 -0.28，270 -0.40，280 -0.28。端蓋要與其他的零件相配，其它有要求的的尺寸為41±0.18，21±0.12，28。以上尺寸單位為毫米（mm）,都為GB/T14486-1933中MT3級精度。其它尺寸精度無特殊要求，所以均可為自由尺寸，對于ABS塑料公差等級可按一般等級，查表如下：（

14、單位mm）</p><p>　　塑件外形尺寸：2±0.16→，12±0.19→ ，R1±0.06 ，1±0.16→ ，2±0.16→2.16 ，1±0.16→1.16 ，10±0.08→10.08</p><p>　　塑件內型尺寸：5±0.07→5+0.14 0，4±0.17→4+0.34 0，5&#

15、177;0.07→5+0.14 0，</p><p>　　R5.4→5.4+0.14 0 </p><p>　　2、塑件的表面質量分析</p><p>　　塑件的表面粗糙度，查表克制ABS塑料表面粗糙度的范圍在</p><p>　　Ra0.025~1.6之間，而該塑件對表面粗糙度無要求，則外表面粗糙度</p><p>

16、　　可取Ra0.8，內表面無較高粗糙度要求。</p><p>　　3、塑件的結構公藝性分析</p><p>　?。?）塑件壁厚均勻，且符合最小壁厚要求</p><p>　?。?）塑件周邊有圓角過渡，較合理。</p><p>　　四、編制端蓋成型工藝卡</p><p>　　確定端蓋成型工藝參數(shù)，并編制注射成型工藝卡片，注

17、射成型工藝條件的選擇查表1-4-1，得出：</p><p>　　采用螺桿式注射機，ABS材料吸濕性強，需要干燥處理，為了</p><p>　　提高生產品質量，可在80℃~85℃之間采用鼓風烘箱內預干燥2~3h。</p><p>　　密度：1.02~1.16g/cm3；</p><p>　　收縮率：0.3%~0.8%；</p>&

18、lt;p><b>　　溫度：</b></p><p>　　料筒后段：180℃~200℃，料筒中段：210℃~230℃,料筒前段：200℃~210℃,噴嘴：180℃~190℃,模具：50℃~70℃;</p><p><b>　　壓力：</b></p><p>　　注射壓力：70~90Mpa,保壓壓力：15~30Mpa,

19、背壓：5~15Mpa；</p><p><b>　　時間</b></p><p>　　注射時間：3~5s,保壓時間：15~30s,冷卻時間：15~30s；</p><p><b>　　后處理：</b></p><p>　　方法：紅外線燈或鼓風烘箱內，溫度：85℃,時間：2~3h。</p>

20、<p>　　該塑件的注射成型工藝過程卡如下：</p><p>　　五、端蓋所需成型設備的初步選擇</p><p>　?。?、已知塑料端蓋的質量Ms為3.96g，同時根據(jù)端蓋形狀和尺寸，生產批量要求，以及生產廠家已有的注射機的規(guī)格，初步確定端蓋成型采用一模二腔的模具結構，澆注系統(tǒng)及飛邊的質量或體積采用Mj，初步估算取10g，</p><p>　　每一成型周

21、期所需的塑料總質量為：</p><p>　　M=nMS+Mj=2x3.96=10=17.92g</p><p>　　根據(jù)注射量，查相關模具設計手冊初選XS－Z－30型號，可知</p><p>　　17.92<30×80%=24</p><p>　　滿足注射量小于注射機允許的最大注射量的80%的要求</p><

22、;p><b>　　２、校核鎖模力</b></p><p>　　當熔體充滿型腔時，注射壓力在模腔內所產生的作用力會使模具沿分型面脹開，為此，注射機的鎖模力必須大于模腔內熔體對動模的作用力，以避免發(fā)生溢料和脹?，F(xiàn)象。</p><p>　　單個端蓋在分型面的投影的計算，取端蓋下面部分為分型面位置，如圖所示：</p><p>　　則As＝1566

23、mm2，澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積A，初步估算取1096mm2，塑料熔體對型腔的成型壓力P，查表取30 Mpa，則２ｘ１５６６=1096=4288cm2<90cm2（最大成型面積），P（nAs＋AjO）=30ｘ(2ｘ1566=1096)=26840Ｎ<250KN=Fp</p><p>　　所以選擇注射機型號為XS－Z－30。</p><p>　　六、端蓋注射模結構的初步確

24、定</p><p><b>　?。?、分型面的選擇</b></p><p>　　端蓋的分型面選擇分析如下：</p><p>　　依據(jù)分型面應選在制品的外形輪廓最大出的原則，端蓋的分型面可以選在A-A，B-B，C-C，D-D四個位置（如下圖）</p><p>　　如果在A-A處不會影響制品外觀質量，是模具成型零件結構合理，產

25、品易于脫模；如果選在B-B處，不會影響制品的外觀質量，但會是成型零件的大部分在一側，不利于加工，且會使制品最終脫模阻力增大。難遇脫模；如果選擇在C-C或D-D處，會使制品外表面留有合模痕跡，不利于制品外觀質量，且模具必須采用側抽芯機構，制品才能脫模，增大模具結構復雜程度和加工難度，綜上所述，端蓋的分型面位置應選在A-A處</p><p><b>　　２、模具型腔的排列</b></p&g

26、t;<p>　　模具采用一模兩腔的結構，制品形狀為矩形，所以模具型腔排列如下圖所示：</p><p><b>　　圖</b></p><p>　　端蓋注射成型零部件設計</p><p><b>　　成型零件結構設計</b></p><p>　　端蓋是小型塑件，成型塑件外形的凹?？梢圆捎?/p>

27、整體式結構，在采購的標準模架定模板上直接加工，成型塑件內型的主型芯采用嵌入式結構，將其固定于動模板上，成型塑件測孔的小型芯采用側型芯結構，共需4個。此端蓋的成型零件結構如圖：</p><p><b>　　圖</b></p><p>　　成型零件工作尺寸計算</p><p>　　查附表三，ABS成型收縮率為0.3%~0.8%，平均收縮率為Scp=

28、x100%=0.5%，=Δ/3，=Δ/6，模具成型零件工作尺寸計算如下表：</p><p>　　成型零件強度剛度校核</p><p>　　成型零件強度和剛度校核實質上是以強度和剛度為條件用來計算成型零件所需的側壁厚度和底板厚度。</p><p>　　端蓋是小型塑件，凹模采用整體式結構，其側壁厚度可以采用經驗法求得，端蓋的型腔內壁短邊b尺寸為27+0.02 -0.08

29、，查表2-3-10，整體式型腔側壁厚度可謂25mm。底板可采用表2-3-5中公式h=b計算，其中b為型腔短邊尺寸，取27.0mm，長、短邊之比為L/b=58.10/27.0=2.15,查表2-3-9得，系數(shù)a'=0.5，端蓋原材料為ABS，查表2-3-2得，模具型腔壓力P=30Mpa，模具材料選用45鋼，材料的許用應力，所以型腔底板厚度ｈ=＝278.3mm。</p><p><b>　　端蓋注射

30、模架的選用</b></p><p><b>　　確定模架的組合形式</b></p><p>　　根據(jù)前面分析，端蓋模具為但分型面注塑模，且根據(jù)成型零件的結構設計，因此可選用A2型標準中小型模架。A2型模架具有以下結構特征：</p><p>　　定模和動模均采用兩塊模板，有支撐板，設置推桿推出機構，適用于立式和臥式注射機，用于直澆道，

31、可采用斜導柱側向抽芯，其分型面可在和模面上，也可設置斜滑塊垂直分型脫模試機構的注射模。</p><p><b>　　計算型腔模板周界</b></p><p>　　根據(jù)前面分析，型腔長度A為58.10mm，型腔寬度B為27.0mm，型腔側壁厚度S，S'可取25mm，考慮到型腔強度，剛度以及要在型腔間開設澆注系統(tǒng)等原因，型腔間壁厚取30mm，則得出以下計算型腔板長

32、度及密度的結果：</p><p>　　型腔模板的長度：L=S＋A＋S=25＋58.10＋25=108.10mm</p><p>　　型腔模板的寬度：ｌ=S＋B＋ｔ＋Ｂ＋Ｓ=25＋27.0＋30＋27.0＋25=134mm</p><p><b>　　確定模具周界尺寸</b></p><p>　　由于端蓋采用整體式結構凹模

33、成型，所以要考慮導向機構的安裝空間與連接螺栓的安裝空間，同時考慮型腔擺放方向，盡量縮小模架尺寸，綜上所述因素，查表GB／T12556.1-90，確定模板周界尺寸為160mm×200mm</p><p>　　確定模板厚度和至承板厚度</p><p>　　型腔深度為2，型腔底板厚度為8.3mm，所以型腔模板厚度為10.3mm，查表GB／T12556.1-90，修整為20mm，塑件在分

34、型面上的投影為1566mm２，查表2－4－3，支撐板厚度為25mm。</p><p><b>　　選擇模架尺寸</b></p><p>　　根據(jù)模架組合形式，確定下來的模具周界尺寸，配合模板所需厚度，查表GB／T12556.1－90，端蓋注射模具模架選擇A2-160200-04-Z，GB/T12556.1-90。</p><p><b&g

35、t;　　檢驗所選模架</b></p><p>　　產品推出距離與墊塊高度</p><p>　　產品所需推出距離12.1－2＋5=15.1</p><p>　　墊塊與推板和推板固定板形成空間：50－20－15=15mm；因為15<15.1，所以，將墊塊厚度加高5mm，即50+3=53mm。</p><p>　　2）有前面分析，

36、選擇XS-Z-30型注射機，模架與注射機之間關系校核如下表所示。</p><p>　　綜合（1）（2），端蓋注射模模架選用A2-160200-04-z1 GB/T 12556.1—90.</p><p>　　端蓋注射模架澆注系統(tǒng)的設計</p><p><b>　?、?.主流道的設計</b></p><p>　　由前面推斷

37、，選擇XS－Z—30注射機，可知注射機噴嘴圓弧半徑為12mm，噴嘴中心孔徑直徑為2mm，定位孔直徑為55mm，由此可得，主流道球面半徑SR=13mm，（比噴嘴球面半徑大1~2mm），主流道小端直徑為4.5mm，（比注射機噴嘴出口直徑大0.5~1mm）。</p><p>　　由于端蓋為小型塑件，可將定位圈與澆口村套設計為一個整體，定位圈直徑為Φ55h11。</p><p>　　由前面得出，模

38、架定模座板厚度為25mm，定模板厚度為20mm，可得澆口村套安裝長度為45mm，澆口村套與定模座板采用兩個M5的螺栓固定。</p><p><b>　　2、分流道的設計</b></p><p>　　由前面Φ55h11確定的模具型腔排列形式，分流道采用平衡式布置，從中間直接注入，如圖所示：</p><p>　　由于梯形截面分流道容易加工，且熔體的

39、熱量散發(fā)和流動阻力都不大，所以端蓋分流道的截面設計為梯形，由主流道設計中可計算出主流道大端直徑為７．５ｍｍ，查表2－5－1得具體尺寸。</p><p><b>　　3.澆口的設計</b></p><p>　　因為矩形澆口的形狀尺寸加工方便，并且精度容易保證，所以端蓋的澆口采用矩形澆口，根據(jù)式（2．5．1）和（2．5．2）分別計算澆口寬度ｂ和厚度ｔ，</p>

40、<p><b>　　ｂ＝</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　式中A－塑件的外側表面積，２；</p><p>　?。瓭部谔幩芗谋诤?，；</p><p>　　澆口長度ｌ取2，如圖1所示：</p><p>　　圖1

41、 圖2</p><p>　　4.冷料定和拉料桿的設計　</p><p>　　端蓋型芯最大高度為12.1㎜，対型芯的包緊力不大，所以采用推桿退出機構，因此，端蓋采用帶鉤形拉料桿和底部帶推桿的冷料穴，如圖2所示：</p><p>　　㈡排氣系統(tǒng)和進氣系統(tǒng)的設計</p><p>　　端蓋是小型塑件，排氣量較小，可以利用分型面，

42、推桿與模板的配合間隙進行排氣，因此，不另設專門排氣裝置。該塑件開模和脫模過程中不會形成真空負壓現(xiàn)象，因此，不需另設引氣系統(tǒng)。</p><p>　　十﹑端蓋注射模推出機構的設計</p><p>　　由公式Ft=Ap(µcosα-sinα)算出推出力為1638.64N，端蓋會抱緊主型芯跟隨動模一起運動，因此推出機構要設置在動模一側。</p><p>　　推桿推

43、出機構結構簡單，使用方便，一個塑件采用一根Ø6的推桿退出，校核如下：σ=2Ft/πd2=2×1638.64/π(10×10-3)=2.09×107≤[σs]=430Mpa</p><p>　　通過以上驗證，推桿滿足以上要求。所以一個塑件采用一個推桿，共兩根，推桿規(guī)格：ø6×100 GB4169.1－84，裝配時修配其長度，要求高出大興芯面0.05㎜。&l

44、t;/p><p>　　3.推出機構采用復位桿復位，復位桿規(guī)格：ø10×100 GB4169.1－84，共四根，按前面所選模架中復位桿位置安裝，裝配時修配其長度。</p><p>　　十一、端蓋注射模冷卻系統(tǒng)的設計</p><p>　　端蓋材料為ABS，查表2-7-1可知，保證塑件質量最佳溫度為40℃~80℃，所以端蓋的溫度調節(jié)系統(tǒng)需設計冷卻系統(tǒng)。&l

45、t;/p><p><b>　　計算冷卻水體積流量</b></p><p>　　苯乙烯—丁二烯—丙烯晴三元共聚體（ABS）的模具平均工作溫度為60℃，用常溫20℃的水做冷卻介質，其出口溫度為30℃，注射質量M1=10+3.9=14g，注射周期50g，冷卻水的定壓比熱容Cp為4.183 kj/kg℃，查表2-7-3可知ABS在凝固時所放出的熱焓量△h為360KJ，根據(jù)式（2．

46、7．2）計算其冷卻水所需體積流量：</p><p><b>　　冷卻管道直徑的確定</b></p><p>　　根據(jù)冷卻水體積流量ｍ，查表2－7－4可初步確定冷卻管道直徑，從表中可以看出，生產端蓋所需要的冷卻水體積流量ｍ很小，在設計時可以不考慮冷卻系統(tǒng)設計，所以冷卻回路所需的總面積回路的總長度等不需要計算，采用自然冷卻。</p><p>　　十

47、二.側向抽芯的設計</p><p>　　塑件的側面有25mm２ 的矩形，因此模具應有側向抽芯機構，由于抽出距離短，抽出力度小，所以采用斜導柱，側滑塊抽芯機構。斜導柱裝在定模座板上，側滑塊利用導軌安裝在動模板上，其中斜導柱斜角ɑ為18°</p><p><b>　　端蓋所需抽芯距：</b></p><p>　　端蓋側孔表面積25mm２，

48、塑件為模內冷卻，P取10７Pa，塑件與主型芯的摩擦系數(shù)μ取0.2，所以側向抽拔力為：</p><p><b>　　斜導柱設計</b></p><p>　　根據(jù)計算斜導柱直徑d，其中LW為6，斜導柱的許用彎曲應力取。</p><p><b>　　斜導柱總長：</b></p><p>　　斜導柱的工作長

49、度L為</p><p><b>　　實際抽芯距</b></p><p>　　完全抽拔出側型芯所需的開模行程為</p><p><b>　　側滑塊設計</b></p><p><b>　　結構如圖所示：</b></p><p><b>　　契緊塊

50、設計</b></p><p>　　模具合模后，利用契緊塊把鎖緊力傳給側滑塊，使滑塊不致產生位移，從而保證斜導柱和側滑塊在成形時的位置精度。</p><p><b>　　干涉現(xiàn)象</b></p><p>　　綜合以上設計，在完全合模狀態(tài)下，側型芯和推桿在分型面上投影不相重合，所以，推桿與側型芯不會發(fā)生干涉現(xiàn)象。</p>