塑料模设计说明书.docx

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塑料模设计说明书

一、引言----------------------------------------------------------------------2

二、设计步骤-----------------------------------------------------------------2

1.塑料制品结构工艺性分析------------------------------------------------2

2.分型面的选择---------------------------------------------------------------5

3.注塑机的选择---------------------------------------------------------------5

4.型腔数目及排列------------------------------------------------------------7

5.模具的具体成型尺寸的计算---------------------------------------------7

6.型腔及尺寸的确定---------------------------------------------------------8

7.标准模架的选用------------------------------------------------------------8

8.浇注系统---------------------------------------------------------------------9

9.排气槽设计------------------------------------------------------------------14

10.顶出机构及顶出装置的设计---------------------------------------------15

11.冷却系统的设计------------------------------------------------------------16

12.导向零件---------------------------------------------------------------------17

13.定位零件---------------------------------------------------------------------19

14.紧固零件---------------------------------------------------------------------19

15.支撑零件---------------------------------------------------------------------20

16.温度调节系统---------------------------------------------------------------20

17.其它零件设计---------------------------------------------------------------20

18.模具与注塑机有关参数的校核------------------------------------------22

三、设计小结-----------------------------------------------------------------23

四、参考文献----------------------------------------------------------------23

一.引言

塑料工业是一门新兴的工业，是随着石油工业发展应运而生的。

塑料制件在工业中的应用日趋普遍，这是由于它们具有一系列特殊的优点所决定的。

塑料密度小，质量轻，大多数塑料与钢材、铝材等金属材料比起来，在同样的体积下，塑料制件要比金属制件轻的多。

此外，塑料减摩，耐磨及减震、隔音性能也较好。

本次设计的端盖采用材料为ABS。

本课程设计的目的是使学生在完成《塑料模具设计》课程之后，巩固和加深对塑料模具有关理论的认识，提高设计计算、制图和查阅参考资料的能力，是学生能正确运用专业知识，初步掌握制定注塑工艺规程及进行注塑模具设计的原则和方法。

二.设计步骤

1．塑料制品结构工艺性分析

1.1.塑料制品的材料性能及特点

本次设计零件材料为苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物，简称ABS（环氧树脂）。

模具设计前应先了解产品材料性能,以便于掌握模具细节的处理,违反材料性能特性的工艺是不允许的.合理的利用材料特性,设计出相应的模具结构,才能得到质量高的塑件.ABS的特性如下:

（模具设计简明手册P273）

（1）无定形科，流动性中等，比聚碳酸酯、聚氯乙烯好，溢边值为0.04毫米左右

（2）吸湿性强，必须充分干燥，表面要求光泽的塑料必须长时间的预热干燥

（3）成型时宜取高料温，但料温过高易分解（分解温度≥250℃）。

对精度较高的塑件，模温宜取50～60℃，对光泽、耐热塑件，模温宜取60～80℃。

注射压力高于聚苯乙烯。

用柱塞式注射机成型时，料温为180～230℃，注射压力为1000～1400公斤力/厘米2。

用螺杆式注射机成型时，料温为160～220℃，注射压力为700～1000公斤力/厘米2

1.2.塑料制品的结构工艺性

该塑件是端盖，尺寸精度较高，且外形较小，根据毕业设计务书要求，模具设计采用一模八腔的形式。

1.2.1尺寸精度

塑件的尺寸精度主要决定于塑料收缩率的波动和模具制造误差。

成型零件可达到很好的尺寸精度并在很宽的温度变化范围内保持其尺寸的稳定性，ABS的收缩率范围在0.4％～0.7％,根据《模具设计与制造简明手册》，确认其收缩率为0.5％。

1.2.2脱模斜度

为了便于塑件从模腔中脱出或从塑件中抽出型芯，塑件内外壁面应有足够的脱模斜度。

脱模斜度大小与塑件的形状，壁厚及收缩率有关。

根据《模具设计与制造简明手册》P252

型腔：

40´~1º20（5/7度）´

根据塑件要求型芯的脱模斜度取40＇，型腔的脱模斜度同样根据塑件的成型要求取1°。

（基本5-7度）

1.3.塑件体积和质量计算

根据塑件产品图纸，用UG软件进行三维造型，并借助UG软件的辅助，求得塑件体积为671.60mm3，ABS的密度为1.15g/cm3，质量为0.77234g。

1.4．形状分析

近似为圆形通孔件，采用上、下二个型芯。

零件的大致形状如下图：

1.5.壁厚分析

由零件图可知：

塑件轴向平均壁厚为2.5㎜，台阶为1㎜，最小壁厚经计算得为2.48㎜。

查阅《一》P253表2－5，

最小壁厚小型塑件推荐壁

ABS0.75㎜1.25㎜

所以，该塑件壁厚合理可行。

但其壁厚不是很均匀，可忽略。

1.6.圆角

塑件转角处若为尖角会产生应力集中，在受力或受冲击震动时易产生破裂，所以在塑件转角处一般采用圆角过渡。

本次端套塑件壁厚较小，采用R＝0.5mm的规格。

1.7.材料主要指数（模具设计简明手册P276）

ABS:

比重为1.15克/立方厘米

比容为0.87立方厘米/克

收缩率为0.4-0.7%（根据产品设计要求,本设计取0.5%）

熔点为130-160度

热变形温度90～108℃4.6公斤力/厘米2

83～103℃18.5公斤力/厘米2

2.分型面的选择

分型面的确定原则为：

（1）开在制品的最大轮廓处,即取塑件投影面积最大的地方;

（2）确保表面a:

一般不开在光亮表面或带圆弧转角处；b:

不允许水平飞边时;

（3）从顶出制件尽量留在动模侧;

（4）同轴度,取分型面要求同心部分放一侧;

（5）分型面的选择要有利于排气;

（6）侧凹孔应将抽拔距离长的与分型面垂直;

（7）考虑锁模力q*A（减少投影面积）以滑块锁模力小作为分型面。

3.初选注塑机

3.1塑件体积计算

从三维图中得塑件体积约为：

V1=0.671cm³（梯形体积*1.9）

3.2注塑机的选择

此模具采用一模96腔，初选注塑机型号为XS-ZY-125，其注射容量为125cm³。

塑件形所需的注射总量应小于所选注射机的注射量。

即按下式校核：

V件≤0.8V注

式中V件——塑件与流道的体积

V注——注射机注射容量

0.8——最大注射容量利用系数

塑件体积V1=0.671x8=5.368cm³

流道体积V2＝9.16cm³

V件＝V1＋V2＝14.528≤0.8×125＝100cm³远远小于注塑机的要求,所以满足注射容量的要求。

（参照《模具设计与制造简明手册》P294）

XS-ZY-125的基本参数如下：

锁模力：

90吨

注射容量：

125cm³/g

注射压力：

1190公斤力/厘米2

最大注射面积：

320cm²

模具最小厚度：

200mm

模具最大厚度300mm

模板行程：

300m

（参照《模具设计与制造简明手册》P285表2-33）

4.型腔数目及排列

根据设计任务书的要求，此模具采用一模96腔的形式，排列方式为平衡式，因为平衡排列方式具有主浇道到各型腔的分浇道长度相等，浇口长度一致，各型腔进料均衡的特点,成型条件好。

5.模具的具体成型尺寸的计算

型腔径向：

1）Ф11.5-0.12查《塑料模具设计手册》得，按IT6级选取，δz＝0.11mm

Lm=［ls（1+Scp）-0.75Δ］+δz=［11.5X1.005-0.75X0.12］+0.11=11.4675+0.11

型芯径向：

2）Ф6+0.8查《塑料模具设计手册》得，按IT6级选取，δz＝0.11mm

Lm=［ls（1+Scp）+0.75Δ］-δz=［6X1.005+0.75X0.8］-0.11=6.63-0.11

3）Ф3+0.16查《塑料模具设计手册》得，按IT6级选取，δz＝0.18mm

Lm=［ls（1+Scp）+0.75Δ］-δz=［3X1.005+0.75X0.16］-0.18=3.135-0.18

4）Ф5+0.08查《塑料模具设计手册》得，按IT6级选取，δz＝0.11mm

Lm=［ls（1+Scp）+0.75Δ］-δz=［5X1.005+0.75X0.08］-0.11=5.085-0.11

型腔高度：

5）3.5-0.08查《塑料模具设计手册》得，按IT6级选取，δz＝0.11mm

Hm=［Hs（1+Scp）-（2/3）Δ］+δz=［3.5X1.005-（2/3）X0.08］+0.11=3.464+0.11

型芯高度：

6）5.5+0.08查《塑料模具设计手册》得，按IT6级选取，δz＝0.11mm

Hm=[Hs（1+Scp）+2/3Δ]-δz＝[5.5×（1+0.5%）+2/3X0.08]-0.11=5.581-0.11

7）3-0.08查《塑料模具设计手册》得，按IT6级选取，δz＝0.11mm

Hm=[Hs（1+Scp）+2/3Δ]-δz=[3×（1+0.5%）+2/3×0.08]-0.11＝3.068-0.11

6.型芯镶块和型腔镶块及尺寸的确定

根据塑件的几何尺寸，该端套塑件的最大外形尺寸为11.5×9.5mm2镶块外形尺寸设为整数便于加工。

采用整体式嵌入固定板的镶拼组合式凹模结构。

根据《模具设计与制造简明手册》P364表2-89选出S1=5.25mmS2为图2-50曲线对应值的70%~80%，所以S2=15mm。

6.1镶块（中心块,整个一条）的固定

镶块的固定对于模具来说十分重要，关系着塑件成型的精度，采用了台阶嵌入式固定，并且在台阶的一边进行切除留0.5mm的台阶，其用途是使镶块止转，可以使用CNC加工中心来进行加工。

这样省去了销钉来止转并且止转效果更好。

7标准模架的选择

根据塑件的外形尺寸bXL，L=4d+8S1+6S2=178mm

b=2d+4S1+2S2=74mm

根据《模具设计与制造简明手册》P359表2-87选择了7.5X19mm的这一栏模体。

综合下来，选择这种规格的标准模架最为经济实用，紧凑合理。

根据《模具设计与制造简明手册》P355表2-86模架如下图：

8.浇注系统的设计

浇注系统是指模具中从喷嘴开始到型腔为止的塑料熔体的流动通道。

浇注系统分为普通浇注系统和新技术热流道浇注系统两大类，根据任务书要求采用普通浇注系统。

从总体来说，普通浇注系统的作用有一下两点：

（1）将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输送到型腔，同时使型腔内气体能及时顺利排出。

（2）在塑料熔体填充及凝固的过程中，将注射压力有效地传递到型腔的各个部位，以获得形状完整、质量优良的塑料制品。

8.1主流道的设计

浇注系统一般由主流道、分流道、浇口、冷料穴等四部分组成。

首先，主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部位开始，到分流道为止的塑料熔体的流动通道。

它的长度应该尽量地缩短，这样不但可以节省材料，还能减少热量与压力损失。

一般来说，我们选择的卧式注塑机上，主流道都是垂直于分型面的，为了能顺利地将注射完毕的凝料从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，锥角为2°（10度）。

这里，还要介绍一下浇口套的作用：

主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注塑机喷嘴及一定温度，压力的塑料熔体要冷热交替地反复接触，属易损件，对材料要求的要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的浇口套。

其材料一般采用T8A，T10A等，属于标准件：

主浇道与注射机喷嘴在同一轴心线上，熔料在主浇道中并不改变方向。

（1）为便于凝料从主浇道中拉出，主浇道设计成圆锥形：

其錐角α为10～12°，此处因三板模主流道较长取α为10°。

（2）主浇道大端处呈圆角，由于所选住塑机喷嘴直径为4,所以主流道小口直径为4+（0.5~1.5）=5mm。

改”注塑头”为多少直径查图纸

（3）在保证塑件成型良好的前提下，主浇道长度L尽量短,否则将会使主浇道凝料增多，塑料耗量达，且增加压力损失，使塑料降温过多而影响注射成型。

（4）为使熔融塑料从喷嘴完全进入主浇道而不漏出，应使主浇道和注射机的喷嘴紧密对接，主浇道对接处设计成半圆形凹坑且比注塑机喷嘴率大，注塑机喷嘴球半径R=12MM所以取浇口套R1=15.0mm。

8.2分流道的设计

在多模腔模中，一般都设置有分流道，塑料沿分流道流动时，通过它尽快地充满型腔，流动中温度降低尽可能小，阻力尽可能低。

同时，应能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。

从前两点出发，分流道应短而粗。

但为了减少浇注系统的回料量，分流道亦不能过粗。

过粗的分流道冷却缓慢，还会增长模塑周期。

分流道是熔料从主流道进入型腔前的过渡部分。

分流道的断面形式常见的有圆形断面、梯形断面、U形断面、半圆形断面和矩形断面。

我们选的是梯形断面。

流道及零件大致形状如图：

（1）分浇道的设计要点

1）分浇道的表面不必要求很光，表面粗糙度一般在Ra1.25即可，因为分浇道表面不很光滑能使熔融塑料的冷却皮层固定，有利于保温。

2）在分浇道末端开设冷料穴，以容纳注射开始时产生的冷件，以保证塑件质量。

3）分浇道与浇口连接部分应加工成斜面，并用圆弧过渡，利于塑料的流动及填充，否则会使塑料产生反压力，消耗动能。

（2）分浇道的断面形状和尺寸

本设计采用均衡式流道布置，分三级流道。

一级流道总长：

11.8cm,二级流道总长：

12.8cm，三级流道总长：

16.2cm。

（主流到分流道注塑浇口）

（《模具设计与制造简明手册》P299表2－40）。

第一级L=7H=5，第二级取L=6H=4，第三级L=4H=3，r一般取1~3mm，截面形状如图

8.3浇口的设计

浇口是指浇道末端与型腔之间的一段细短通道，亦称内浇口，它是在浇注系统中断面尺寸最小且最短的部分，除主浇道型浇口外，它的作用是使塑料熔体加快流速注入型腔内，顺序填满型腔，通过较小浇口时进一步受到剪切作用，表现粘度下降，伴随能量转换，动能变成了热量，浇口处温度升高，这又进一步促使表面粘度的下降。

同时在注射周期中进行补粘和防止倒流，成型后也便于塑料与整个浇注系统的分离。

因此浇口的形状、尺寸、分布对塑体质量影响大。

浇口位置选择原则：

（1）浇口尺寸及位置选择应尽量避免产生喷射和蠕动（蛇行流）

（2）浇口应开设在塑体断面最后处；

（3）浇口位置的选择应使塑料流程最短，料流变向最少；

（4）浇口位置的选择应减少或避免塑件的熔接痕，增加熔接厚度。

根据MPI的分析，可以得到最佳浇口位置的区域（蓝色为BESTGATEPOSITION,红色则为最差.）

8.4冷料井设计（加温机构）

塑料熔体的前端会有一小段前锋冷料，若冷料进入模腔，塑件会产生冷结等成型缺陷，影响产品质量。

故在主流道与分流道末端均应设置冷料井，来去除这前锋冷料。

冷料井不应设计的过大，以免浪费。

具体参数可在设计过程中加以修正。

8.5充填时间

由分析结果可见,此方案的填充时间为08200（S），生产效率高.上端与下端填充到的时间相当接近,表明充填较平稳,充填不均匀,容易造成塑件成型末端出现溶接痕,冷隔。

（见操作手册）

9．排气槽设计（2块一个缓冲一个是排气）

模具型腔在塑料的填充过程中，除了型腔内原有的空气外，还因塑料受热或凝固而产生的低分子挥发气体，必须将气体排除模外，否则被压缩的气体所产生的高温会引起塑料局部碳化烧焦，或使塑料产生气泡，或使塑料熔接不良引起强度下降，甚至阻碍塑料填充等。

为使这些气体能从型腔中及时排出，可采用排气槽来排气。

开设排气槽应注意以下几点：

1）根据进料口的位置，排气槽应开设在型腔最后充满的地方。

2）尽量把排气槽开设在模具的分型面上。

3）对于流速较小的塑料制品，可利用模具的分型面及零件配合的间隙进行排气，如顶杆和镶件的配合间隙，也能起到排气作用。

根据任务书要求，需要开设排气槽，因此利用Moldflow的MPI软件来分析制品充填后可能存在的气穴的位置，如下图所示：

通过查阅《塑料成型工艺及模具设计》P134，得出材料为ABS排气槽深度为0.01mm～0.03mm，

10．顶出机构及顶出装置的设计（就是反推杆一个流到中一个行腔中还有个大的边上大的作用是先受力先返回）

塑件在从模具上取下前，还有一个从模具成型零件上脱出的过程，使塑件从成型零件上脱出的机构称为顶出机构。

顶出机构由顶杆，拉料杆，顶杆固定板，推板，推板导柱，推板导套及复位杆等几个最基本的部分组成。

顶出方式采用顶杆，顶管，推件板等方式，本次设计由于零件大致属于圆筒型件，且壁厚较薄，所以我采用顶管顶出。

10.1．顶出机构的设计原则

（1）尽量设法使塑件留于动模

（2）确保塑件不变形、不损坏完整脱出

（3）尽量不损害塑件外观

（4）结构可靠

顶出结构动作要求灵活、可靠、制作方便、配换容易。

11.冷却机构的设定（加热机构）

模具冷却系统设计原则：

（1）却水孔数量尽量多，尺寸尽量大

（2）冷却水孔至型腔表面距离相等

（3）浇道处加强冷却

（4）降低入水与出水的温度差

（5）冷却水管的排列形式：

1）薄壁扁平塑件，动定模都是等距，型腔等距离钻孔；

2）中等深度壳形塑件，定模距型腔等距离钻孔，动模开设冷却水槽；

3）深型腔塑件，型芯中心进入水，在端面（浇口处）冷却后沿型芯顺序流出模具，定模也这样冷却；

4）狭窄的、薄的、小型的制品，可在型芯中心开盲孔，放进管子，由管中进入的水喷射到浇口附近，进行冷却，管的外侧和孔壁间的水通向出水口。

（6）便于加工和清理

冷却水道在成型过程中起着相当重要的作用,充分的冷却能不但能减少成型周期,还能提高塑件的质量。

12合模导向零件的设计（精定位）

合模导向装置是保证动模和定模合模时正确定位和导向的重要零件。

12.1导向零件的作用

ａ．导向作用　当动模和定模合模时，首先是导向零件导入，引导动模定模准确合模，避免型芯先进入凹模可能造成型芯或凹模的损坏。

ｂ．定位作用导向装置直接起了保证动模、定模合模位置的正确性，　保证模具型腔的形状和尺寸的精确性，从而保证塑料制品的进度。

导向装置在模具装配过程中也起了定位作用，便于状配和调整。

ｃ．承受一定的侧向压力　由于塑料熔体充模过程中可能产生单向侧压力，或由于成型设备精度低的影响，因而在模塑过程中需要导向装置承受一定的单向侧压力，以保证模具的正常工作。

12.2导向零件设计原则

a.导向装置类型的选用

合模导向通常采用导柱导向。

b.导柱数量、大小极其布置

根据模具形状及尺寸，一副塑料模导柱数量一般需要２～４个。

本模具采用４个导柱。

导柱直径应根据模具尺寸选用，必须保证有足够的强度和刚度。

对于注射模具，导柱可以安装在动模，也可安装在定模，通常是安装在主型芯周围。

ｃ．导柱导向的设置必须注意模具的强度

　ｄ．导向装置必须考虑加工的工艺性

ｅ．导向装置必须有良好的导向性能

在本模具中，有导柱，导套，复位杆等导向零件进行模具导向。

12.3导柱、导套形状尺寸确定（在模架上）

1．导柱

设计中，考虑到模具定位方便，采用销钉固定模架，然后加导柱。

根据《模具设计与制造简明手册》P379表2-107选取I型导柱。

根据《模具设计与制造简明手册》P359表2-87查得导柱的基本尺寸为：

Ф20mm。

2．导套

以导柱的基本尺寸选取导套。

根据《模具设计与制造简明手册》P382表2-110，选取Π型导套。

导柱和导套设计为4对矩形对称分布方式（其中一对偏移3mm，方便安装）。

3．推板导柱

根据《模具设计与制造简明手册》P394表2-128选取D20mm的导柱。

4．推板导套

根据《模具设计与制造简明手册》P395表2-129，以推板导柱的基本尺寸选取导套。

13．定位零件（模架上）

1．定位圈

根据《模具设计与制造简明手册》P285表2-33查得注塑机定位孔直径为φ100mm。

根据《模具设计与制造简明手册》P285表2-33查得，根据Ш型定位圈可用于大、中、小型模具的原则，取Ш型定位圈基本尺寸D为φ100mm。

2．圆柱销

本设计中采用φ5的圆柱销来止转。

用于模板定位的圆柱销采用φ10的。

14．紧固零件（M12螺钉）

14.1．圆柱头内六角螺钉

a.动模螺钉

根据《模具设计与制造简明手册》P359表2-87查得动模螺钉基本尺寸为：

M12。

b.定模螺钉

根据《模具设计与制造简明手册》P359表2-87查得定模螺钉基本尺寸为：

M12。

c.定位圈螺钉

根据《模具设计与制造简明手册》P397表2-134查得定位圈螺钉基本尺寸为：

M8。

d.支撑柱螺钉

根据《模具设计与制造简明手册》P400表2-138查得支撑柱螺钉基本尺寸为：

M8。

e.推板螺钉

根据《模具设计与制造简明手册》P359表2-87查得推板螺钉基本尺寸为：

M8。

15.支撑零件（HELLROAD用在墨盒上）

由于本次课程设计为一模八腔所以必须在动模板与下模板之间设有支撑柱，来保证动模板不会因为受到注射力等力的作用而弯曲。

参考《模具设计与制造简明手册》P400表2－138根据模架的实际情况我选用了Φ20的支撑柱，高度为63mm。

16．温度调节系统（模架）

由于各种塑料的性能和成型工艺要求，不同面积的温度要求不同。

一般注射到模具内部的塑料温度为200摄氏度左右，而模具温度在60摄氏度左右，所以需在模具中开设冷却系统，以帮助模具降温。

定