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1、模具课程设计设计者：郭建军 王文飞 包 龙 崔焕红 林川川 王晓艳指导老师：李莹莹引 言随着现代化工业发展的需要，塑料工业得到了飞速发展。塑料制品在机械、电子、航空和日常生活当中等各个领域的应用越来越广泛，质量要求也越来越高。目前，中国的塑料工业的总体水平与其他先进的国家相比还有一定的差距，还需要大力推进此学科及其产业的发展，并进一步加强对塑料工业亟需的专业技术人才的培养。本说明书为塑料注射模具设计说明书，是根据塑料模具手册上的设计过程及相关工艺编写的。本说明书的内容包括：目录、课程设计指导书、课程设计说明书、参考文献等。编写本说明书时，力求符合设计步骤，详细说明了塑料注射模具设计方法，以及各
2、种参数的具体计算方法，如塑件的成型工艺、塑料脱模机构的设计。本说明书在编写过程中，和同学们一起商讨拟定，同学的大力支持和热情帮助，在此谨表谢意。由于本小组人设计水平有限，在设计过程中难免有错误之处，敬请老师批评指正。目录一、 课题设计二、 塑件工艺分析1. 材料的选择及成型性能分析2. 产品结构工艺性能分析3. 塑件的体积和质量三、 模具结构设计 1. 型腔数量及排列方式 2. 选择注射机 3. 确定分型面 4浇注系统及排溢系统设计 5. 推出机构 6. 导向机构 7. 成型零件设计及尺寸计算 8. 选择模架 9. 模具与注射机的相关参数校核 10. 温度调节系统四、模具的工作过程五、参考文献
3、一、课题设计某企业设计的一种牙具盒的上盖，材料是用ABS工程塑料制成，现在要为牙具的上盖设计注射模具。上盖的外形及工程图如下图所示： 图1：上盖的外形 图2：上盖的三视图尺寸精度IT6，壁厚1mm，脱模斜度2，塑料颜色是浅黄色的，生产批量：适度生产。二、塑件工艺分析1、材料的选择及成型性能分析ABS是炳烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的聚合物，因此ABS具有良好的综合力学性能。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，密度为1.021.05.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、耐水性、耐油性，良好的化
4、学稳定性和电气性能。ABS具有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，且易着色。ABS几乎不受酸、碱、盐及水和无机化合物的影响，溶于酮、醛、酯、氯代烃中.ABS的热变形温度为93,脆化温度为-27,使用的温度范围为-40-+100,ABS的耐候性差，在紫外线作用下容易氧化降解，会导致制件变硬变脆。ABS具有良好的成型和综合力学性能，因此用途广泛，可用来制造水箱外壳、管道、仪表壳、齿轮、汽车壳板、玩具、家用电器及家具等。2、产品结构工艺性能分析牙具盒是一种很常见的室内生活用品，使用的范围比较小，但是作用比较大，使用起来方便，而且便于携带，不受阳光的直接照射，ABS具有良好的抗腐蚀性和力学性能，有一
5、定的抗冲击能力，着色特征给人以清新的视觉享受。因此使用ABS材料制造是很合适的。3、塑件的体积和质量计算塑件的重量是为了选用注射机及确定型腔数，塑件的体积V1=22.34 cm3查得ABS的密度为1.01kg/ cm3质量可求得M=22.34*1.01=22.5634kg。（式1）根据上述的式1可知，选取的注射机初步为XS-Z-30型号的注射机。三、模具结构设计 1、型腔数量及排列方式 根据模具设计的要求模具采用一模一腔，塑件为适量生产形状简单，重量轻，但是外形较大，所以采用单腔模具。图32、选择注射机XS-Z-30型注射机的主要参数如下表所示：注射量/ cm330最大开模行程/mm160螺杆
6、（柱塞）直径/mm28动、定模固定板尺寸/mm250*280注射压力/Mpa119最大成型面积/C90注射行程/mm130合模方式液压-机械注射时间/s0.7电动力功率/kW5.5注射方式柱塞式加热功率/kW2.7锁模力/KN250喷嘴孔直径4mm表13、确定分型面塑件的分型面应位于截面尺寸最大的部位，并且保证塑件顺利脱模和精度要求。塑件的分型面选择如图3所示。4、浇注系统及排溢系统设计设计浇注系统应遵循如下基本原则：了解塑料的成形性能尽量避免或减少产生熔接痕有利于型腔中气体的排出防止型芯的变形和嵌件的位移尽量采用较短的流程充满型腔1）主流道设计主流道在模具使用过程当中一般都垂直于分型面，主流
7、道常设计在模具的浇口套中，主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道。主流道是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。如图4所示： 图4.(式2)2）主流道衬套形式本设计是较小模具，主流道浇口套一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等材料制造，热处理淬火硬度5357HRC。主流道浇口套及其固定形式。为了便于加工和缩短主流道长度，衬套和定位圈设计成分体式，主流道长度取35，锥度为，衬套如图5，材料用钢。热处理淬火后，表面硬度为。 图5主流道凝料体积：.（式3）主流道球面半径为：
8、（式4）3）浇口的设计根据塑件特征看塑件属于壁薄零件，需要快速注射成型，为了便于使浇注凝料与塑件自动脱落，因此采用点浇口，一般点浇口直径，综合考虑取浇口尺寸为1mm。浇口截面形状如下图6：图6浇口剪切速率的校核由点浇口经验公式得： (式5)4）排气系统当塑料熔体填充模具型腔是，必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在成型过程当中产生的低分子挥发气体顺利排出模外。如果型腔内因各种原因产生的气体不能排除干净，塑件上就会形成气泡、产生熔接不牢、表面轮廓不清及填充不满等成型缺陷，另外气体的存在还会产生压力而降低充模速度，因此设计模具时必须考虑型腔的排气问题该模具是小型模具，排气量不大，但分型面较大，型芯
9、之间存在间隙，可直接利用间隙排气，因此本设计不单独开设排气槽。5、推出机构推杆推出机构是整个推出机构中最简单、最常见的一种形式。推杆推出时运动阻力小，推出动作灵活可靠，损坏后也便于更换，因此在生产中广泛应用。 但是因为推杆的推出面积一般比较小，易引起较大局部应力而顶穿塑件或使塑件变形，所以很少用于脱模斜度小和脱模阻力大的管类或箱类塑件。根据模具设计要求，采用顶杆推出机构，顶杆同时也做型芯使用，顶杆的长度由将塑件顶出型芯的高度确定。如下图7：图7尺寸计算Ls+H+h+(810)mm6、导向机构根据模具的大小和形状，可确定该模具使用4个导柱，其布置为等直径、不对称布置，应该采用带头直导柱，如下图所
10、示，带头导柱是常用结构分两段，近头段为在模板中的安装段，标准采用H7/m6配合，远头段为滑动段，其与导套的配合为H7/f6、如图8：图87、成型零件设计为了便于模具安装，增加模具的精度，减小切削加工量，由于制作形状分析确定，所设计的凸凹模都采用整体式的，其特点是牢固，不易变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。图9.凸模结构图10.凹模结构8、选择模架 标准模架一般由定模板、定模座板、动模板、动模支撑板、垫块、动模座板、推杆固定板、推杆、导柱、导套、及复位杆等组成。另外还有特殊结构的模架，如点浇口模架、带推件板推出的模架等。 模架按可分为基本型和派生型。适用的模板尺寸为B（宽）L（长）560mm900
11、mm 基本型组合 它是以直接浇口为主基本型组合 推板推出机构 定模两板，动模一板式（A1型）图119、模具与注射机的相关参数校核最大注射量校核一次注射成型所用塑料量最好为注射机最大注射量的80%。过小会造成塑件产品缺料、制品疏松而强度降低等缺陷，过大会造成塑料在料筒中停留时间过长会发生分解变质。校核公式：KV。V=nV1+V2.（公式6）V。注射机最大注射容量V1单个制品的体积；K最大注射量系数，一般取K=0.8V包括制品、浇注系统及飞边在内的总体积n型腔数；V2浇注系统的体积KV。=0.8*30=24 cm3(式7)V=1*22.34+0.5=22.8 cm3(式8)有上述公式7、8可知，最
12、大注射量是符合要求的锁模力的校核注射机的锁模力必须大于型腔内熔体压力与塑料制品及浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积，即： F。p*A（式9）F。注射机最大锁模力P模内平均压力；A制品与浇注系统在分型面投影面积之和。模内平均压力如下表：制品特点模内平均压力举例容易成型制品24.5PE、PP、PS、等壁厚均匀的日用品容器类制品一般制品29.4在模温较高的情况下，成型薄壁容器类制品中等黏度塑料和有精度要求的制品34.3ABS、PMMA等有精度要求的工程结构件，如壳体、齿轮等加工高黏度塑料、高精度、冲模难的制品39.2用于机器零件上高精度的齿轮或凸轮等表2 所以锁模力是符合要求的。 开模行程校核
13、注射机开模最大行程是有限的，从模具中取出塑料制品的开模距离必须小于注射机的开模距离，双分型面的注射模开模行程需增加取出浇注系统凝料时定模座板与中间板的分开距离a，按下式校核： SH1+H2+a+(510)mm(式10)S=16060+60+25+（510）因此开模行程是符合要求的。10、.温度调节系统冷却水回路布置的基本原则冷却水道应尽量多，截面尺寸应尽量大冷却水道到型腔表面距离适当冷却水道应畅通无阻冷却水道应避开塑件易产生熔接痕的部位塑料在成型过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量。所以，我们在模具上需要设置温度调节系统以达到理想的温度要求。一般注射模内的塑料熔体温
14、度为200左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在60以下。所以热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。在注射过程中，塑件的冷却时间，通常是指塑料熔体从充满模具型腔起到可以开模取出塑件时止的这一段时间。模具冷却在型腔、型芯的合理部位，设置通水冷却水路，并通过调节冷却水流量及流速来控制温度，冷却水采用室温冷水，水孔边离型腔的距离一般保持，距离太近则冷却不易均匀，太远则效率较低，水孔直径一般在以上，水孔管路应畅通无阻，水孔通过镶块密封严实，冷却水路采用直通循环式，如图： 图12四、模具的工作过程1、 模具装配试模完毕后，模具进入
15、正式工作状态，其基本工作过程如下：1) 对塑料进行烘干，并装入料斗中2) 清理模具型芯，型腔，病喷上脱模剂，进行适当的加热。3) 合模，锁紧模具。4) 对塑料进行预塑化，注射装置准备注射。5) 注射过程包括充模，保压，倒流，冷却，和脱模。2、 脱模过程：开模时，合模系统带动动模部分后移，弹簧定距拉杆在预压弹簧的作用下推动中间板后退，一定距离后受到定距螺栓的限制中间板停止后移，同时将主流道凝料拉出主流道。模具动模部分继续后移一定距离后推出机构动作，在顶杆的作用下将塑件从型芯上推出，然后将浇注系统凝料取出。最后要对塑件进行后处理。五、参考文献1.塑料成型工艺模具设计于保敏2.塑料模具课程设计与设计指导沈言锦、林章辉3.塑料模具设计手册王先魁