塑料模具设计.docx

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塑料模具设计

塑料模具设计

课程名称塑料模具设计制造设计

题目名称塑料塑料E型注塑模设计

专业模具设计与制造

学   号1163213209

学生姓名董迪迪

E型塑料模具课程设计

一设计任务书:

（1）塑料制品名称：

盖盒

（2）成型方法：

注塑成型

（3）塑料原料：

ABS

（4）生产批量：

100万件

塑件图：

如图1-1所示为该制品的图样，图1-2所示为该制品的三维图样。

二塑件成型工艺分析

（1）塑件的原材料分析:

ABS为目前应用最广的工程塑料，ABS不透明，非结晶型聚合物，无毒无味，力学性能良好，化学稳定性介电性优良，成型颜色好。

适合用注塑成型。

该塑件采用ABS非常合适。

ABS一般参数：

密度:

1.05克/立方厘米

成型收缩率:

0.4-0.7%

吸水率:

0.2%~0.45%

成型温度：

200-240℃

干燥条件：

80-90℃2小时

热变形温度为:

70—107℃

使用温度范围:

-40℃~80℃

硬度:

R65~115

塑件的材料采用ABS，是由丙烯腈—丁二烯—苯乙烯这三种共聚而成，使ABS具有良好的综合力学性能。

丙烯腈使ABS具有良好的耐化学腐蚀及表面硬度，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。

从使用性能上看：

该塑料无毒、无味、呈微黄色，有较好的光泽，密度为1.02~1.05g/cm³。

ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。

ABS有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。

从成型性能上看：

该塑料在正常的的成型条件下，壁厚、熔料温度，对收缩率影响极小。

但ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，故塑件下的脱模斜度宜稍大。

ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理，ABS易产生熔接痕。

模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力。

在正常条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。

在要求塑件精度高时，模具温度可控制在50℃~60℃，而在强调塑件光泽和耐热性时，模具温度应控制在60℃~80℃。

无定形料，流动性中等，溢边值为0.04mm。

吸湿性强，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件需长时间的预热干燥。

因ABS的缺点是耐热性不高，耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆，故成型时应注意控制成型温度、浇注系统应较缓慢散热，冷却速度不宜过快。

（2）塑件表面质量分析

该塑件表面没有很高的要求，在一般情况下，要求塑件光洁，表面粗糙度为Rs，对外表面可以取0.8μm；对内表面的Rs可以取3.2μm。

（3）塑件的结构工艺性分析

从塑件的结构看外形为简单的回转体，结构简单。

没有特殊的要求。

壁厚均匀。

在塑件的内壁有M56×5的螺纹孔，ABS虽然质硬但是强度高，可以采用强制脱模。

设计的时候保留了端部和底部的台阶。

总的来说，只有采取的工艺合适该塑件成型比较容易。

（4）塑件的生产批量

该塑件的生产类型为大批量生产，为了提高生产效率宜采用一模多腔，高寿命自动脱模的模具，还能降低生产成本。

（5）注塑机的初步选择

1计算塑件的体积：

把绘制好三维制件图用PRO/e软件进行计算得；塑件体积V≈9352mm³.

塑件的质量计算：

ABS密度ρ=1.02~1.05g/cm³所以该制件的质量为：

m=Vρ=9352×1.03×10-3≈9.63g

根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值，可选用国产SZ125/630螺杆式注射机，如下表所列：

标称注射量/

125

模板的最大厚度/mm

300

螺杆直径/mm

40

模板的最小厚度/mm

200

合模力/N

630

最大模板尺寸/mm

370*320

注射压力/MPa

120

拉杆空间/mm

345

345

注射行程/mm

105

合模方式

液压机械

螺杆转速/（r/min）

0~220

电机功率/KW

15

模板最大行程/mm

325

定位圈深度/mm

10

喷嘴球半径/mm

15

喷嘴孔直径/mm

4

注射方式

螺杆式

最大成型面积/

320

定位圈直径/mm

125

注塑速率/（g.s

）

105

三分型面的的选择和浇注系统的设计

1分型面的选择

分型面为定模与动模的分界面，合理的选择分型面是使塑件能完好得成型的先决件。

（1）选择分型面时，应从以下几个方面考虑：

（2）塑件在开模后留在动模上。

（3）分型面上的痕迹不影响塑件的外观。

（4）浇注系统，特别是浇口能合理的安排。

（5）使推杆痕迹不留在塑件外观表面上。

（6）使塑件易于脱模。

（7）分型面的位置必须开设在制件断面轮廓最大的地方，才能使制件顺利地从型腔中脱出。

该塑件为水杯盖，外形表面质量要求较高。

选分型面时要注意保护外形美观的原则，有利于去除飞边，排除型腔内的气体，利于取出塑件的要求，在外形轮廓的最大处选择，如图所示:

2浇注系统的设计

所谓注射模的浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。

其作用是使塑料平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外行轮廓清晰的塑件。

因此，浇注系统十分重要。

浇注系统一般可分普通浇注系统和无流道浇注系统两类。

本设计采用普通的浇注系统，它一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。

流道及浇口位置的选择应遵循以下原则：

（1）设计浇注系统时，流道应尽量少弯折；

（2）应考虑模具是一模一腔还是一模多腔，浇注系统应按型腔布局设计，尽量与模具中心线成对称布置；

（3）单型腔塑件投影面积较大时，在设计浇注系统时，应避免在模具的单面开浇口，不然会造成注射时模具受力不均；

（4）设计浇注系统时，应考虑去除浇口方便，修正浇口时在塑件上不留痕迹；

（5）在设计浇口时，避免塑件熔体直接冲击小直径型芯及嵌件，以免产生弯曲、折断或移位；

（6）一模多腔时，应防止将大小悬殊的塑件放在同一副模具内；

（7）在满足成型排气良好的前提下，要选取最短的流程，这样可以缩短填充时间；

（8）能顺利地引导塑料熔体填充各个部位，并在填充过程中不致产生塑料熔体涡流、紊流现象，使型腔内的气体顺利排出模外；

（9）在成批生产塑件时，在保证产品质量的前提下，要缩短冷却时间及成型周期；

（10）浇口的位置应保证塑件熔体顺利流入型腔；

（11）尽量避免使塑件产生熔接痕，或使熔接痕产生在塑件不重要的位置。

（1）主流道的设计

主流道是连接注射机喷油嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，端面为圆形，

由注塑机的参数可知:

喷嘴的直径为d0=4mm

喷嘴的前端球半径R0=15mm

根据主流道与喷嘴的关系得到：

主流道进口端球面半径R=R0+（1~2）取R=16mm

主流道进口端孔直径d=d0+0.5=4+0.5=4.5mm.

定位圈直径为

100mm

为了弥补注射机喷嘴冲击力作用下浇口套变形，将浇口套的长度设计得比模板厚度短0.02mm.浇口套外圆盘的轴肩转角半径R宜大一些，取R=3mm.以避免淬火开裂和应力集中。

（2）分流道的设计

分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向的作用。

在本设计中，

因是多型腔模具，所以必须设置分流道，在此采用半圆形截面流道。

因为塑料熔体在流道中流动时，

表面冷凝冻结，起绝热的作用，熔体仅在流道中心流动，因此分流道的理想状态应是其中心线与浇口

的中心线位于同一直线上，而半圆形截面可以满足。

分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口的位置，从输送熔体时的减少压力损失和热

量损失及减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。

本设计可以采用最常用的U形截面分流道，切削加工都在一个模板上，可以节省加工费用，而且热量损失和阻力损失小。

ABS分流道直径推荐值为4.8~9.如图所示

:

（3）冷料穴的设计

在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口在一小段塑料熔体应辐射散热而低

于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内10mm～25mm的深度有温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体的温度。

位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这段温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。

为了克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，该穴称冷料穴。

冷料穴一般位于主流道对面的动模板上。

其作用就是存放料流前峰的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而形成冷接缝。

本设计中对于冷料穴的选择是按照设计的目的来选择的。

由于此设计的目的是要实现自动脱模。

所以选择如下图的冷料穴（与推杆相匹配的冷料穴）。

这种冷料穴的底部有一根推杆，而推杆安装在推板上，与其它推杆或推管连用。

该设计采用的是Z形头冷料穴，它很容易将主流道凝料拉离定模。

四模具设计方案论证

1型腔的布局

该塑件的精度要求不高，属小型塑件，且形状简单，又为大批量生产，初定为一模一腔的模具形式，型腔的排列方式采用平衡性较好的十型排列，：

为了保证塑件表面质量要求，选择侧浇口成型，浇口位置安排在塑件的

2成型零件结构

（1）模具的型腔采用的整体式

整体式型腔是直接在型腔版上加工的，有较高的强度和刚度，使用中不易变形损坏。

该塑件的整体尺寸较小，形状简单，加工容易。

故采用整体式结构。

2根据塑件的形状特点，确定模具型腔的定模部分，模具型芯在动模部分。

塑件成型开模后，塑件与型芯一起留在动模一侧。

该塑件有螺纹孔，螺纹部分是由螺纹型芯成型的，由于成型该塑件的塑料ABS可以采用强制脱模，但是该制件是有内螺纹的圆形制件，故有需要较大的脱模力，故采用推件版推出机构。

为了避免推件孔的内表面与型芯的螺纹摩擦，造成型芯的迅速刮伤，将推件版的内孔与型芯成型面做成单边斜度为5~10度的锥面，并且可以准确定位推件版，避免了该处的飞边溢斜。

3合模导向机构的设计

该塑件精度要求不高，塑件的形状，型腔布置平衡对称，没有明显的注塑侧向里，可以采用常见的导柱定位机构，在动模版、推件版、定模版间使用四对导柱。

4冷却系统的设计论证

改塑件采用大批量生产，要求有较高的生产效率；采用最常用的冷却方法，冷却水冷却法。

凹模冷却水道采用环绕型腔布置的两层式冷却回路，型芯的冷却采用内部加装铜管喷流冷却方式，其进出水孔开在支撑板上，冷却水道的设计如图所示

五主要零部件的设计计算

1成型零件的成型尺寸的计算

ABS的收缩率为0.4%~0.7%，故取平均收缩率

根据塑件尺寸公差要求要求，模具制造公差取

，成型零件的尺寸计算见下表：

·

2模具型腔壁厚的确定

该塑件为一般简单的塑件，查阅有关设计手册的资料，根据经验数据法，得该塑件的推荐壁厚为2mm

3模具型腔模板总体尺寸的确定

该模具型腔直径为

60mm,根据确定的型腔壁厚尺寸30mm,综合以上数据，确定型腔模板的总体尺寸为

，其中B=250,L=300mm,H=40mm.

4标准模架的确定

本塑件采用点浇口注射成型。

根据模具的结构形式，型腔数量、塑件尺寸、冷却水道的分布等.

五注塑机有关参数的校核

1模具闭合高度的确定

组成模具闭合的模板及其他零件的尺寸有

定模板座位

=25mm

型腔板为

=40mm

推件板

=20mm

型芯固定板

=50mm

支承板

=30mm

垫块为

=70mm

动模座板

=25mm

则该模具闭合高度为

25

25+40+20+50+30+70+25=260mm

2模具闭合高度的校核

由于SZ125/630注射机所允许的模具最小值厚度

=150mm,模具最大厚度

=300mm，

。

满足安装条件。

3模具安装部分的校核

该模具的外形最大部分尺寸为250mm*300mm,SZ125/630注射机的模板最大的安装尺寸370*320，故能满足模具的安装要求。

4模具开模行程的校核

该模具的合模行程，指模具开合过程中动模板开合过程中的移动距离，用符号S表示。

SZ125/630注射机的最大开模的行程

=270.为了使塑件成型后能够顺利脱模，并结合模具分型面的特点，确定该模具的开模行程S应满足

>

+a+（5-10）=15+5+15+7=42mm

式中

-----塑件所用的开模距离，

----塑件的高度

a取出浇注系统凝料所必需的长度，

因

=270mm>42mm，故该注塑机的开模行程满足要求。

5注塑机的校核

在一个个注塑成型周期内，注塑模具的塑料熔体总量与模具浇注系统的容器和型腔容积有关，其值用下式表示

式中N-----型腔数

--单个制品的质量或体积

--浇注系统和飞边所需的塑料质量或体积

已知N=4,

=9.63g,

=10g,则

50cm³

SZ125/630注射机的额定注射量为125cm³，故该注塑机的成型过程稳定可靠满足要求。