数控模具设计圆盖塑料模具设计.docx

1、数控模具设计圆盖塑料模具设计（数控模具设计）圆盖塑料模具设计绪论1塑料成型模具在加工工业中的地位塑料成型所用的模具称为熟料成型模，是用于成型熟料制件的模具，它是型 腔模的壹种类型。目前，熟料制件几乎已经进入了壹切工业部门以及人民日常生 活的各个领域，因此，对塑料模具生产不断向前发展起着推动作用。现代塑料成型生产中，塑料制件的质量和塑料成型模具、塑料成型设备和塑 料成型工艺密切相关。其中，整套图纸加完整说明书：扣扣 849427068。塑料成型模具的质量最为关键。要求塑料模具能生产出在尺寸精度、外观、物理性能 等方面均能满足使用要求的优质制品。从模具使用角度，要求高效率、自动化、 操作简便；从模

2、具制造角度，要求结构合理、制造简易、成本低廉。模具是决定 最终产品性能、规格、形状机尺寸精度的载体，塑料成型模具是使塑料成型生产 过程顺利进行、保证塑料成型制件质量不可缺少的工艺装备，是体现塑料成型设 备高效率、高性能和合理先进塑料成型工艺的具体实施者，也是新产品开发的决 定性环节。随着我国经济和国际的接轨和国家经济建设持续稳定的发展，塑料制 件的应用快速上升，模具设计和制造和塑料成型的各类企业日益增多，塑料成型 工业在基础工业中的地位和对国民经济的影响日益重要。2塑料模具的现状从塑料模具的发展状况见，中国的模具产品的10大类46个小类中，塑料模 具占模具总量的40 %左右。整套图纸加完整说明

3、书：扣扣 849427068。如今， 塑料在家电、汽车、电子、电器、通讯等产品中得到迅速而广泛的应用，在此进 程中，塑料模具在整个模具产业中的比重将占到半壁江山，塑料模具在进出口中 的比重更高达5060 %。据专家预测分析，今年进口模具依然以和汽车和家电 配套大型的注塑模具、为集成电路配套的塑封模具、为电子信息产业和机械包装配套的多层、多腔、多材质、多色、精密度高的塑料模具为主；和此同时，中低 档塑料模具出口将上升 30左右。中国模具进口主要来源于日本、 中国台湾、 韩 国等，出口货源和进口目的地以广东、上海、北京、江苏居多，而中国塑料模具 出口目的地比较分散，主要是输往中国香港地区，其中不少

4、为转口贸易。3 塑料成型模具的发展趋势 目前为止，我国在塑料模的制造精度、模具标准化程度、制造周期、模具寿 命以及塑料成型设备的自动化程度和精度等方面已经有了长足的进步。从塑料成型模 具的设计理论、设计实践和制造技术出发，实践和制造大致有以下几个方面的发 展趋势。（1） 注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速 发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高， 模具也将日趋大型化和精密化。（2） 加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期， 降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日 渐广泛。（3） 推广CAD/CAM/CAE 技术；

5、模具CAD/CAM/CAE 技术是模具技术发 展的壹个重要里程碑。实践证明，模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的 发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。（4 ）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不 断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速 铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。第壹章塑件工艺性分析零件名称：圆盖（如图1-1所示）生产批量：大批量材料：ABS849427068 。关键词：整套图纸加完整说明书：扣扣未注公差取MT5级精度要求设计圆盖模具图1-1圆盖塑件图塑件的工艺性分析包括塑件的原材

6、料分析、塑件的尺寸精度分析、塑件表面 质量和塑件的结构工艺分析，其具体分析如下。1.1塑件原材料分析见表1-1 0表1-1塑件的原材料分析材料品种ABS,属于热塑性塑料。结构特点无定形咼聚物，透明。使用温度只能在较低温度下使用，热变形温度壹般在 7098 C。化学稳定性有壹定的化学稳定性，能耐碱、硫酸、磷酸。 10%30%的盐酸、稀硝酸及其他有机酸，但不耐硝酸及氧化剂的作用等。性能特点电绝缘性（尤其是高频绝缘性）优良，无色透明，透光率仅次于有 机玻璃，着色性、耐水性良好，机械强度壹般。成型特点无定性料，吸湿性小，不易分解；流动性较好（溢边值为0.03mm左右），可用螺杆或柱塞注射机成 型；喷嘴

7、用直通式或自锁式，但应防止飞边；易采用高料温、高模温、低注射压力、延长注射时间，有利于降低 内应力，防止缩孔、变形。结论1.流动性好采用螺杆或柱塞式注射机成型，喷嘴用直通式或自锁 式；可采用各种形式的浇口，浇口和塑件应圆弧连接，防止去 除浇口时损坏塑件；脱模斜度应大，顶出均匀，以防脱模不良 而发生开裂变形。2.温度敏性高，对料温应严格控制，否则会出现“银丝”、透明性 差现象。3.塑件壁厚均匀，最好不带嵌件（如有嵌件应预热），各面应圆弧 连接，不宜有缺口、尖角。1.2塑件的尺寸精度、表面质量分析1.2.1塑件的尺寸精度分析该塑件需标注的公差尺寸，属于壹般精度要求，其他尺寸均为未标注公差的 自由尺

8、寸，可按MT5查取公差，塑件的主要尺寸的公差(单位均为 mm )。 1.2.2塑件表面质量分析该塑件要求外形美观，外表面没有斑点及熔接痕，粗糙度可取 Ra1.6卩m,而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。1.3塑件的结构工艺分析具体分析如下：(1)从图纸上分析，该塑件基本上为对称体，该塑件大端接触处设计脱模容易， 且飞边去除容易，设计合理。(2)该塑件另壹端端部有圆弧过渡，便于人手触摸，设计合理。综上所述，该塑件可采用注射成型加工。1.4确定成型设备选择和模具工艺规程编制(1)计算塑件的体积V=448，0316mm 3 (过程略)。(2)计算塑件的质量计算塑件的质量为了选择注射机及确定模具型腔数

9、。 根据有关手册查得p =1.05g/cm 3。所以，塑件的质量为：(1)根据塑件形状及尺寸采用壹模俩件的模具结构；考虑外形尺寸，对塑件及材 料的分析及注塑时所需的压力情况，参考模具设计手册出初选柱塞式注射机:XS-Z-60。该注塑机的参数如表1-3所示： 表1-3注塑机的参数额疋注射量/cm 360螺杆直径/mm 38注射压力/Mpa122注射行程/mm170注射方式柱塞式锁模力/KN500取大成型面积/cm 3130最大开合模仃程/mm180模具最大厚度/mm200模具最小厚度/mm70喷嘴圆弧半径/mm12喷嘴孔直径/mm4动定模固定板尺寸/mm330x440拉杆空间/mm190x300

10、合模方式液压-机械顶出方式中心顶出1.5塑件的注射工艺参数的确定1.5.1ABS注射成型工艺参数ABS注射成型工艺参数见表1-4，试模时，可根据实际情况做适当调整 表 1-4ABS工艺参数规格工艺参数规格预热和干燥温度t: 6075n_u Pt i注射时间15 45时间s:2h保压时间03料筒温度t/C前段140 160成型时间/s冷却时间15 60中段160 170总周期40 120后段170 190螺杆转速n/(r/mi n)48喷嘴温度t/ C160 170后处理方法红外线灯，烤箱模具温度t/ C32 65温度t/ C70注射压力p/Mpa60 110时间s/h241.5.2塑件的结构工

11、艺性分析圆盖模塑工艺卡见表1-5表1-5圆盖模塑工艺卡（厂名）塑料注射成型工艺卡片资料编号车间共页第页零件名称圆盖材料牌号ABS设备型号XS-Z-60装配图号AN00-00材料定额大批量每模件数4件零件图号单件质量0.470g工装号设备材料干燥温度t/ r60 75时间/h2喷嘴/ r160170料筒温度前段/ r140160中段/ r160170后段/ r170190模具温度/r32 65注射/s15 45时间保压/s03冷却/s15 60压力注射压力Mpa60 110背压Mpa后处理温度/C鼓风烤箱70时间定额辅助时间/h24单件检验编制校对审核组长车间主任检验组长主管工程师第二章注射模的

12、结构设计注射模结构设计主要包括：分型面的选择，模具型腔数目的确定及型腔的排 列，浇注系统设计，型芯型腔结构的确定，推件方式，模具结构零件设计等内容。2.1分型面的选择根据塑件制品分型面的设计和选择原则，分型面应该设计在零件截面最大的 部位，且不影响零件的外观。塑件就包紧在动模型芯壹点，因而留在动模点，这 使模具的结构变得简单，因而选择该方法为模具设计的分型方案。2.2型腔数目的确定及型腔布局（1 ）若采用壹模壹腔，由于此零件的外型尺寸很大，模架相对于这个模具 显得特别大，且适合大批量生产。（2 ）若采用壹模多件，生产效率高，资源的利用率也高，这里选用的是壹 模俩腔圆形分布，模具尺寸适中，不适合

13、大批量生产，这样也有利于浇注系统的 排列和模具的平衡。2.3浇注系统的设计2.3.1主流道的设计根据手册查得XS-Z-60型注射机喷的有关尺寸如下：喷嘴半径：Ri=12mm ；喷嘴孔直径：di = ?4mm ;根据模具主流道和喷嘴的关系：R=Ri+（1 2）mm ; d=d i+（0.5 1）mm取主流道球面半径：R=14mm ;取主流道的小端直径：d= ? 4.5mm ;2.3.2分流道的设计分流道的形状及尺寸和塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度，注射速率的因素有关。该塑件的体积比较小，形状也不复杂，本设计采用 U型断面分流道，切削加工在动模上，加工容易实现，且比表面积不大，热量损失和阻力损失

14、不太大，查 相关经验表格得U型分流道截面半径R=3mm，h=3.75mm,据此，该模具的分 流道设计如图2-3a，U型分流道截面如图2-3b所示。图2-3a分流道如图2-3bU型分流道截面2.3.3浇口的设计（1）浇口形式的选择：由于该塑件外观要求、质量要求较高，浇口的位置 和大小以不影响该塑件的外观质量为前提，同时也应尽量使模具结构更简单。根 据对该塑件结构的分析，以确定分型面的位置。综合对塑件成型性能、浇口和模 具结构的分析比较，确定成型该模具采用品平衡点浇口形式。因为形式所得到的 型腔零件加工简单，且浇口容易去除，不影响制品的使用性能和外观质量，容易 保证每个型腔内塑件尺寸，如图 2-3

15、c所示。2.4型芯、型腔结构的确定型芯、型腔可采用整体式或组合式结构。整体式型腔是直接在型腔板上在加工，有较高的刚度和强度。但零件尺寸较 大时加工和热处理都较困难。整体时型芯结构牢固，成型塑件质量好，但尺寸较 大，消耗贵重模具钢多，不便加工和热处理。整体式结构适用于形状简单的中小 型塑件。组合式型腔是由许多拼块镶制而成，机械加工和热处理比较容易，能满足大 型塑件的成型需要。组合式型芯可节省贵重模具钢，便于机加工和热处理，修理 更换方便。同时也有利于型芯冷却和排气的实施。由于该塑件尺寸较小，最大只有 ？ 13.5mm，且形状简单。若采用拼块组合 式型腔，比较麻烦，需要至少8块拼块组成。所以，型腔

16、采用整体式结构。考虑 加工和热处理比较困难，型芯采用拼块组合式结构。2.5冷料穴和拉料杆的设计冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免影响塑件的质 量。冷料穴是浇注系统的结构组成之，模具常用 Z形拉料杆冷料穴。开模时，拉料杆头部的Z字形钩将主流道凝料钩住，使得凝料从主流道中脱出；拉料杆的底 部固定在推板上，在推出塑件时凝料壹同被推出，最后连同塑件壹起脱出模外。图2-8标准模架第三章主要零部件的设计计算3.1成型零件工作尺寸计算该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算。查相关手册得改性聚苯乙烯的收缩率为 Q=0.4% 0.7%，故平均收缩率为 S=(0.4%+0.7%)/2=0.55%=

17、0.0055 根据塑件尺寸公差要求，模具的制造公差取S z= A/3。成型零件尺寸计算见表3-1表3-1型芯型腔主要工作尺寸计算类别零件图号名称计算公式型腔计算件2定模板件3动模板件2定模板件3动模板型芯计算件2定模板件3动模板3.2模具型腔壁厚的确定塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应有足够的强度和刚度，本模具的凹模采用的是整体嵌入式，因此可用整体式圆形型腔壁厚计算公式来确定型腔点壁厚S和型腔底板厚度T,如图3-2所示 (1)整体式圆形型腔点壁厚的计算a)按刚度条件计算时，其点壁厚为：(2)式中：S型腔的点壁厚度，mm ；Mpa.可取注射成型压力的25%50%,则P型腔内单位面积熔

18、体压力, p 取 45Mpa ;h 型腔高度，mm.本设计型腔高度为h=2mm ;E型腔材料的弹性模量， Mpa（壹般中碳钢E=2.1 xiO5Mpa,预硬化塑料模具钢 E=2.2 xiO5Mpa）;可一一型腔许用变形量，mm （查相关表得8 0.05mm，取可=0.05mm ） 将相关数据代入式（2 ）中，得：b）按强度条件计算，其点壁厚度为：（3）式中：6型腔材料的许用应力，Mpa（壹般地，未经淬硬的钢材的许用应力取6=78.4 98Mpa，对淬硬到 HRC53 58 的钢材，取6=137.2 156.8Mpa, 本设计中取6=147Mpa）。XS-Z-60型注射机的额定注射量为mi=60

19、cm 3,为使注射成型过程稳定可靠，应有mi= （0.1 0.8） mi=3 24cm 3因此，该注射机的注射量满足模具的要求。之上分析证明： XS-Z-60型柱塞式注射机能满足要求，故能够采用。根据校核结论，将 XS-Z-60型柱塞式注射机填入成型工艺卡。第五章成型零部件的加工5.1精密注射模具的特点1） 精度要求高精密注射模具是用来成型精密塑件的模具，因而对精密模具零件的尺寸精度 要求是非常高，必须是以微米（卩 m）为单位进行测量。2） 手式加工对机械加工的比例极小精密模具的最主要的制造特点是除了抛光和组装作业外，均不用手式加工。 壹般模具的机械加工和手式加工所占的百分比分别为 60%70

20、%和30% 40%，而精密模具的机械加工和手式加工所占比例为 90%10%。3） 模具可进行淬火处理模具零件的硬度越高，则寿命业越高，为使淬火的模具零件具有高精度，则 必须采用磨削加工或电加工。如前所述，当模具需进行拼装时，要求各拼块具有 很高的精度。根据成型塑件的差异，在每次注塑过程中，模具处于高温曲内，因而当对模 具零件采用低温回火后，在成型加工过程中，模具温度有又对零件进行重复回火 而使硬度降低。同时仍需要考虑残留奥氏体所引起的体积膨胀。壹般回火温度至少应是成型加工时模具温度的俩倍之上，且适应地进行低温 处理以消除残留的奥氏体。5.2模具制造钢材特点1）材料及热处理对退火钢、调质钢、预硬

21、钢、全淬硬钢及析出钢等材料来说，其加工工序都 不相同，使用铬钼钢板时，为了提高其机械性能，必须进行调质处理，调质硬度 约为30HRC。加工程序为：粗加工一调质处理一半精加工一精加工。在使用预 应用钢时，根据钢板厚度和材质，有时热处理的效应没有达到钢板的中心部位。所以在粗加工后，需按照规定硬度再进行热处理。使用全淬硬钢时，则在粗加工后进行退火消除应力，然后按切屑加工、淬火、 回火、磨削、电加工及精加工的程序进行加工。至于析出硬化钢、则需在机械加 工后进行时效处理。对模具零件进行热处理，特别是进行淬火时，根据零件的形状将会产生不同 程度的弯曲和变形，因而，粗加工后需进行退火处理，以消除残余应力。对

22、尺寸精度要求 很高的模具零件，如不消除内部应力，贝U精加工后常会出现变形。壹旦在由淬火产生弯曲 变形，则不宜使用压力机等进行校直。2）材料硬度和加工的难易程度材料硬度为HRC40时，任可进行铣屑加工，对淬火钢必须使用磨屑加工或 电加工。5.3模具机械加工要点1） 加工条件根据材料的硬度，可能采用的加工方法有壹定的限制，加工效率也有高低。 材料硬度为HRC40以下时可进行切削加工，切削加工的加工效率比磨削高。但 表面粗糙度却比磨削加工差。材料硬度为 HRC40之上时，则只能使用磨削加工 或电加工。2） 加工形状按加工形状决定采用的加工方法。对轴类加工、孔加工、镗孔加工、平面加 工、齿形加工及沟槽

23、加工等所用的加工机械是有限制的。第六章模具的试模和修模试模中所获得的样件是对模具整体质量的壹个全面反映。以检验样件来修正 和验收模具，是塑料模具这种特殊产品的特殊性。首先，在初次试模中我们最常 遇到的问题是根本得不到样件。常因塑件被粘附于模腔内，或型芯上，甚至因流 道粘着制品被损坏。这是试模首先应当解决的问题。6.1粘着模腔制品粘着在模腔上，是指塑件在模具开启后，和设计意图相反，离开型芯壹 点，滞留于模腔内，致使模腔机构失效，制品无法取出的壹种反常现象。其主要 原因是：（1）注射压力过高，或者注射保压压力过高。（2 ）注射保压和注射高压时间过长，造成过量充模。（3）冷却时间过短，物料未能固化。

24、（4 ）模芯温度高于模腔温度，造成反向收缩。（5）型腔内壁残留凹槽，或分型面边缘受过损伤性冲击，增加了脱模阻力。 6.2粘着模芯（1） 注塑压力和保压压力过高或时间过长而造成过量冲模，尤其成型芯上 有加强筋槽的制品，情况更为明显。（2） 冷却时间过长，制件在模芯上收缩量过大。（3） 模腔温度过高，使制件在设定温度内不能充分固化。（4） 机筒和喷嘴温度过高，不利于在设定时间内完成固化。（5） 可能存在不利于脱模方向的凹槽或抛光痕迹需要改进。6.3粘着主流道（1） 闭模时间太短，使主流道物料来不及充分收缩。（2） 料道径向尺寸相对制品壁厚过大，冷却时间内无法完成料道物料的固 化。（3） 主流道衬套

25、区域温度过高，无冷却控制，不允许物料充分收缩。（4） 主流道衬套内孔尺寸不当，未达到比喷嘴孔大 0.51mm。（5 ）主流道拉料杆不能正常工作。壹旦发生上述情况，首先要设法将制品取出模腔（芯） ，不惜破坏制件，保护模具成型部位不受损伤。仔细查找不合理粘膜发生的原因，壹方面要对注射工 艺进行合理调整；另壹方面要对模具成型部位进行现场修正， 直到认为达到要求,方可进行二次注射。6.4成型缺陷当注射成型得到了近乎完整的制件时，制件本身必然存在各种各样的缺陷， 这种缺陷的形成原因是错综复杂的，壹般很难壹目了然，要综合分析，找出其主 要原因来着手修正，逐个改进，方可得到理想的样件。下面就对塑模中常见的成

26、 型制品主要缺陷及其改进的措施进行分析。6.4.1注射填充不足所谓填充不足是指在足够大的压力、足够大的料量条件下注射不满型腔而得 不到完整的制件。这种现象极为常见。其主要原因有：（1） 熔料流动阻力过大这主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形状、尺寸不利 于熔料流动。尽量采用整圆形、梯形等相似的形状，避免采用半圆形。球缺形料 道。熔料前锋冷凝所致。塑料流动性能不佳。制品壁厚过薄。（2） 型腔排气不良这是极易被忽视的现象，但以是壹个十分重要的问题。模具加工精度超高， 排气显得越为重要。尤其在模腔的转角处、深凹处等，必须合理地安排顶杆、镶 块，利用缝隙充分排气，否则不仅充模困难，而且

27、易产生烧焦现象。（3） 锁模力不足因注射时动模稍后退，制品产生飞边，壁厚加大，使制件料量增加而引起的 缺料。应调大锁模力，保证正常制件料量。6.4.2溢边（毛刺、飞边、批锋）和第壹项相反，物料不仅充满型腔，而且出现毛刺，尤其是在分型面处毛刺 变大，甚至在型腔镶块缝隙处也有毛刺存在，其主要原因有 ：a.注射过量b.锁模力不足c.流动性过好d.模具局部配合不佳e.模板翘曲变形6.4.3制件尺寸不正确初次试模时，经常出现制件尺寸和设计要求尺寸相差较大。这时不要轻易修 改型腔，应该从注射工艺上找原因注射压力过高，保压时间过长，此条件下产生了过量充模，收缩量趋向小值, 使制件尺寸变小；模温过高，制件从模

28、腔取出时，体积收缩量大，尺寸偏小。此 时调整工艺条件即可。通过调整工艺条件，通常只能在极小范围内使尺寸精华，能够改变制件相互 配合的松紧程度，但难以改变公称尺寸。参考文献1屈华昌塑料成型工艺和模具设计M.北京：高等教育出版社，20052李学锋.模具设计和制造实训教程M.北京：化学工业出版社，20043廖月莹，何冰强.塑料模具设计指导和资料汇编M.大连：大连理工大 学出版社，20074周桦，王晓澜，王江涛.模具工使用手册M.南昌：江西科学技术出版 社，2004王好，田宝善，田雁晨.塑料注射模具技巧和实训M.北京：化学工业 出版社，2003湛康焘机械制图（第三册）M.上海：上海交通大学出版，200

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