苏州学院 11级注塑模课程设计.docx
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苏州学院11级注塑模课程设计
苏州市职业大学
课程设计说明书
名称 塑料模具CAD
——修正带盒上盖
2013年3月12日至2013年3月24日共2周
院 系机械工程学院
班级11精密制造3班
姓名
第7组第6号
系 主 任陶亦亦
教研室主任李耀辉
指导教师李洪伟
目录
课程设计任务书…………………………………………………………4
第一章塑料件的CAD…………………………………………………7
1.1塑料件的设计要点…………………………………………………7
1.2塑料件的设计过程…………………………………………………7
1.2.1塑料件的原料分析………………………………………………7
1.2.2塑件的尺寸与公差………………………………………………8
1.2.3塑件的表面质量…………………………………………………9
1.2.4塑件的体积和质量………………………………………………9
1.3注射机的选择………………………………………………………9
1.3.1成型设备型号的选择与技术参数………………………………9
第二章注射模具成型零件CAD………………………………………10
2.1塑件分型面的选择………………………………………………10
2.2凹模的结构设计…………………………………………………11
2.3凸模与型芯的结构设计…………………………………………11
2.4成型零件的工作尺寸计算………………………………………11
第三章模架选型……………………………………………………13
第四章功能系统设计………………………………………………14
4.1浇注系统设计……………………………………………………14
4.1.1主流道的设计…………………………………………………14
4.1.2分浇道的设计…………………………………………………15
4.1.3冷却系统设计…………………………………………………16
4.1.4排气系统的设计………………………………………………17
4.2推出机构设计……………………………………………………17
4.2.1推出机构的设计要求…………………………………………17
4.2.2推出机构的组成………………………………………………18
4.2.3脱模机构的分类………………………………………………18
4.2.4推杆推出机构…………………………………………………18
4.2.5推出方式………………………………………………………19
4.2.6推杆布局………………………………………………………19
4.3导向机构设计…………………………………………………20
4.4导向装置的设计及尺寸确定……………………………………20
4.4.1导柱导向机构的设计………………………………………20
4.4.2导套结构和技术要求………………………………………21
第五章模具装配……………………………………………………21
第六章三维转二维工程图…………………………………………22
第七章小结…………………………………………………………24
参考文献……………………………………………………………25
苏州市职业大学
课程设计说明书
课程名称：
塑料模具设计
起讫时间：
2013.3.12～2013.3.24
院系：
机械工程学院
班 级：
11精密制造3
指导教师：
李洪伟
系主任：
陶亦亦
一、课程设计课题：
注塑模具CAD
分组设计指定塑料件的注塑模具：
第一组：
皂盒上盖7人
第二组：
外壳7人
第三组：
电位器盒6人
第四组：
修正带盒1下盖6人
第五组：
修正带盒2上盖6人
第六组：
饭盒盖6人
二、课程设计要求
1.运用PRO/E软件进行设计；
2.根据提供的图纸和参考结构设计工艺可行的塑料件3D模型；
3.运用模具CAD模块设计塑料件模具的工作零件，并设计浇注系统，
要求1出2，采用侧浇口或点浇口；
4.从模架库调用合理的标准模架；
5.设计模具的所有结构零件；
6.进行模具装配；
7.运用3转2功能绘制料件、模具装配体的2D图；
8.运用Word编写课程设计说明书。
三、课程设计工作量（进度要求）
1.根据提供的图纸和参考结构，设计工艺可行的塑料件3D模型；
2.运用模具CAD模块设计塑料件模具的成型零件，并设计浇注系统，要求1出2，采用侧浇口或点浇口；
3.从模架库调用合理的标准模架，设计模具的所有结构零件；
4.进行模具装配；
5.运用3转2功能绘制料件、模具装配体的2D图；
6.运用Word编写课程设计说明书并打印；
7.上交课程设计说明书书面资料及所有课程设计内容的电子档案。
四、课程设计说明书内容（有指导书的可省略）
1.课程设计说明书封皮；
2.目录；
3.课程设计任务书，课程设计说明书（按“课程设计要求”顺序）；
4.课程设计体会（小结）；
5.相关图纸；
第一章塑料件的CAD
1.1塑料件的设计要点
修正带盒属于文化用品，与广大的学生群体接触较多，商店里的修正带的形状也是各式各样，丰富多彩的。
此设计的塑件为修正带盒的上盖，该塑件尺寸较小，整体结构比较简单，多数都为曲面特征。
除了配合尺寸要求精度较高外，其他尺寸精度要求相对较低。
为了保证使用者的安全，所以将产品设计成无棱角的圆润的形状。
此产品要具备原料丰富，价格低廉，无毒无味，易于上色的特点。
1.2塑料件的设计过程
1.2.1塑料件的原料分析
根据对塑件的分析要求，决定选用ABS塑料。
1）物理性能
ABS树脂是一种共混物，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名Acrylonitrile-butadine-styrene（简称ABS），这三者的比例为20：
30：
50（熔点为175℃）。
只要改变其三者的比例、化合方法、颗粒的尺寸，便可以生产出一系列具有不同冲击强度、流动特性的品种，如把丁二烯的成份增加，则其冲击强度会得到提高，但是硬度和流动性就会降低，强度和耐热性变会减少。
ABS为浅黄色粒状或珠状不透明树脂，无毒、无味、吸水率低，具有良好的综合物理机械性能，如优良的电性能、耐磨性，尺寸稳定性、耐化学性和表面光泽等，且易于加工成型。
缺点是耐候性，耐热性差，且易燃。
2）成型性能
ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。
每种单体都具有不同特性：
丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。
从形态上看，ABS是非结晶性材料。
中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。
ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。
这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上上百种不同品质的ABS材料。
这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。
ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。
ABS具有良好的成型加工性，制品表面光洁度高，且具有良好的涂装性和染色性，可电镀成多种色泽。
ABS尚具有良好的配混性，可与多种树脂配混成合金（共混物），如PC/ABS、ABS/PC、ABS/PVC、PA/ABS、PBT/ABS等，使之具有新的性能和新的应用领域，ABS若与MMA掺混可制成透明ABS，透光率可达80%。
ABS是吸水的塑料，于室温下，24小时可吸收0.2%～0.35%水分，虽然这种水分不至于对机械性能构成重大影响，但注塑时若湿度超过0.2%，塑料表面会受大的影响，所以对ABS进行成型加工时，一定要事先干燥，且干燥后的水分含量应小于0.2%。
.
3）ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施
主要缺陷：
溢料飞边、气泡、熔接痕、烧焦及黑纹、光泽不良；
消除措施：
增大注射压力、提高模具温度、加排气槽、充分预干燥。
1.2.2塑件的尺寸与公差
1、塑件的尺寸
塑件的尺寸的大小受制于以下因素：
（1）取决于用户的使用要求；
（2）受制于塑件的流动性；
（3）受制于塑件熔体在流动充填过程中所受的结构阻力。
a）影响塑件尺寸精度的主要因素有：
塑件材料的收缩率及其波动；
b）塑件结构的复杂程度；
c）模具因素（含模具制造、模具磨损及寿命、模具的装配及模具的合模）
d）成型工艺因素（模具成型的温度T、压力p、时间t及取向、结晶、成型后处理等）
e）成型设备的控制精度等；
其中，塑件的尺寸主要取决于塑件收缩率的波动及模具制造精度误差。
1.2.3塑件的表面质量
塑件的表面质量包括塑件缺陷、表面光泽性和表面粗糙度，及与模具的成型工艺、塑件的品种、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨损成度有关，模具型腔的表面粗糙度通常应比塑件的对应部位的表面粗糙度在数值上低1~2等级。
1.2.4塑件的体积和质量
a.计算塑件的体积
根据零件的proe三维模型，利用UG软件可查询到塑件的体积为：
V1=10867.7mm3
浇注系统的体积：
V2=25%V1
=2716mm3
一次注射所需的塑料总体积为（一模两件）：
V=（2V1+V2）/0.8
=19561mm3≈19.6cm3
b.计算塑件的质量
塑件与浇注系统的总质量：
M=ρV=20.6g
1.3注射机的选择
1.3.1成型设备型号的选择与技术参数
注塑机的技术规范、类型、最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、最大成型面积、最大最小模厚、最大开模引程、定注孔尺寸、嘴喷的球面半径、注射机动模板的顶出孔、机床模板安装螺钉孔或丁字槽的位置与尺寸。
1、类型:
卧式、立式、直角式；
2、最大注射量的选择；
注射机一次注射聚本乙烯的最大熔料的重量或容积的量为注射机公称注射量。
塑件十浇注流的总量=0.8公称注射量。
3、注射面积核定；
最大注射面积指模具分型面上允许的塑件最大投影面积.作用于该面积上的型腔总压力小于注射机。
要保证塑件质量合格及稳定所必须的条件是准确而稳定的工艺参数。
塑件注射成型工艺参数如表塑件注射成型工艺参数如表所示：
根据塑件的体积，取一模两件的模具结构，结合计算数据，查表1选用螺杆式注射机XS-ZY-125A，其基本参数如下：
表1XS－ZY－125A型注塑机参数
螺杆直径/㎜
注射容量/㎝3
注射压力/MPa
锁模力/KN
Ф42
220
150
900
拉杆内间距/㎜
最大模具厚度㎜
最小模具厚度/㎜
注射方式
360×360
350
220
螺杆式
移模行程/㎜
喷嘴球半径/㎜
喷嘴孔直径/㎜
定位圈直径/㎜
325
12
ф4
Ф100
第二章注射模具成型零件CAD
2.1塑件分型面的选择
在塑件设计阶段，就应考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型。
在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。
分型面的设计是否合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都由很大影响。
因此，分型面的选择是注塑模具设计中的一个关键因素。
选择模具分型面时，通常应考虑如下有关问题：
（1）根据塑件的某些技术要求，确定成型零件在动模和定模上的配置；
（2）塑件的生产批量；
（3）结合塑件的流动性确定浇注系统的形式和位置；
（4）型腔的溢流和排气条件；
（5）模具加工的工艺性。
分型面的选择原则：
（1）有利于保证塑件的外观质量；
（2）分型面应选择在塑件的最大截面处；
（3）尽可能使塑件留在动模一侧；
（4）有利于保证塑件的尺寸精度；
（5）尽可能满足塑件的使用要求；
（6）尽量减少塑件在合模方向上的投影面积；
（7）长型芯应置于开模方向；
（8）有利于排气；
（9）有利于简化模具结构。
基于以上因素考虑，分型面应选择在塑件外形轮廓的最大处，如图2-1所示。
图2-1分型面
2.2凹模的结构设计
凹模是成型塑件外表面的凹状零件，按结构不同可分为整体式和组合式；组合式一般由几个零件组合而成，可以简化复杂凹模的加工工艺，减少了热处理变形，且拼合处有间隙利于排气，便于模具维修，节省了贵重的模具钢。
组合式凹模又分整体嵌入式组合凹模、局部镶嵌式组合凹模、镶拼式组合凹模、底部镶拼式、侧壁镶拼式和四壁拼合式等形式。
整体式由整块材料加工而成，它的特点是牢固，使用中不易发生变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。
但加工困难，热处理不方便。
根据本塑件的特点，凹模的结构采用整体式凹模。
2.3凸模和型芯的结构设计
凸模结构也分整体式和组合式。
由于型芯和型腔的结构非常类似，主型芯按其结构可以分为整体式和组合式两种。
但由于塑件的型芯比较复杂，为了便于后续的加工，因此采用镶拼组合式结构，将主型芯制成局部镶嵌式，再镶入小的型芯。
2.4成型零件的工作尺寸计算
常用型腔成型尺寸的计算方法主要有两种：
平均收缩率法和公差带法，两种计算方法的区别在于平均收缩率法计算公式是建立在塑件的成型收缩率和成型零件工作尺寸的制造偏差及其磨损量分别等于它们各自平均值基础上，当塑件的尺寸精度要求较高或塑件尺寸比较大时，这种误差有可能会显著增加，这时一些模具设计单位就采用公差带法来进行尺寸计算，平均收缩率法计算简单无需验算而公差带法计算复杂需要经过多次初算验算，且考虑因素较多。
考虑到鼠标模具较简单制造成本低，设计时间短故按平均收缩率法计算成型尺寸较简单易行。
采用δZ，δc取固定值的平均收缩率法：
Lm----------型腔的径向工作尺寸
Ls-----------塑件的径向图样尺寸
Scp----------收缩率的平均值，查表得ABS收缩率范围0.3%~0.8%，取平均收缩率0.55%
Δ------------塑件尺寸公差
δZ-----------型腔制造公差
δc----------型腔最大许用磨损量，δc取为塑件尺寸公差Δ的三分之一
表2公式表
δ2，δc取固定值的平均收缩率法
型腔内径尺寸
Lm=[Ls+Ls×Scp-（3/4）Δ]
（7-）
型芯外径尺寸
lm=[ls+ls×Scp+（3/4）Δ]
型腔深度尺寸
Hm=[Hs+Hs×Scp-（2/3）Δ]
型芯高度尺寸
hm=[hs+hs×Scp+（2/3）Δ]
中心距尺寸
Cm=[Cs+Cs×Scp]±（δz/2）
通常，制品中1mm和小于1mm并带有大于0.05mm公差的部位以及2mm和小于2mm并带有大于0.1mm公差的部位不需要进行收缩率计算。
本模具采用一模两腔、两板模的成型方案。
型腔和型芯均采用镶嵌结构。
具体结构参见工程图。
本塑件属于一般精度要求，其他尺寸因未注明公差等级，按MT3，A类受模具活动部分影响的尺寸公差查表查取公差。
1）塑件的主要尺寸及公差
外形尺寸
内形尺寸：
中心距尺寸：
2）型腔径向尺寸
Lm=[Ls+Ls×Scp-（3/4）Δ]
3）型芯外径尺寸
Hm=[Hs+Hs×Scp+（3/4）Δ]
4）型腔深度尺寸
lm=[Ls+Ls×Scp-（2/3）Δ]
5）型芯高度尺寸
hm=[hs+hs×Scp+（2/3）Δ]
6）中心距尺寸
Cm=[Cs+Cs×Scp]±（δz/2）
第三章模架选型
在模具设计时，应根据塑件图样及技术要求，分析、计算、确定塑件形状类型、尺寸范围、壁厚、孔型及孔位、尺寸精度及表面性能要求以及材料性能等，以制定塑件成形工艺，确定进料口位置、塑件重量以及每个模塑件数，选定注射机的型号及规格。
选定的注射机必须满足塑件注射量以及成型压力等要求。
为保证塑件质量，还必须选用标准模架，以节省设计和制造时间保证模具质量。
选用标准架的程序及要点如下。
（1）模架厚度H和注射机的闭合距离L对于不同型号及规格的注射机，不同结构形式的锁模机构具有不同的闭合高度。
（2）开模行程与定、动模分开的间距与推出塑件形成之间的尺寸关系设计时必须计算确定，在取出塑件时的注射机开模行程应大于取出塑件所需的定、动模分开的时间，而模具推出塑件距离需小于顶出液压缸的额定顶出行程。
（3）选用的模架在注射机上的安装安装时需要注意：
模架外形尺寸不应该受注射机拉杆间距的影响；定位孔径与定位环尺寸需配合良好；注射机推出杆孔的位置和顶出行程是否合适等。
（4）选用模架应该符合塑件及成型工艺的技术要求为保证塑件质量和模具的使用性能及可靠性，需要对模架组合零件的力学性能，特别是它们的强度和刚度进行准确的校核及计算，以确定动、定模板及支撑板的长、宽、高的尺寸，从而确定的选定模架的规格。
模架结构如图3-1所示
图3-1
第四章功能系统设计
4.1浇注系统设计
4.1.1主流道的设计
直浇口式主流道呈截锥体。
主流道入口直径为d，应大于注射机喷嘴直径1mm左右，这样便于两着能同抽对准，也使得主流道喷嘴能顺利脱落，主流道入扣的凹坑球面直径为R，应该大于注射剂喷嘴求头半径约2—3mm。
否则可能会让塑料熔体反喷，出现溢边致使脱模困难锥孔壁粗造度Ra0.8mm.主流道锥角为2°—4°,过大的锥角会产生端流或涡流，卷入空气。
过小锥角会使凝料脱模困难，充模时流动阻力大，表面积增加，热量损失增加。
流道的长度L，一般按模板厚度确定。
但为减少充满时减压降和减少物料损失，以短为好。
主流道要装流道衬套，且直径为12mm，从定模板贯穿到分型面，衬套头部安装止转销。
衬套和型腔的配合为H7/n6，主流道衬套用定位固定在模板上，定位直径。
初步设计主流道形状尺寸，主流道设计成圆锥形，其锥角2°～6°,内壁粗糙角Ra取0.4um
主流道尺寸计算：
主流道小端直径D=注射机喷嘴直径+（0.5～1）
=4+（0.5～1），取D=4.5mm
主流道球面半径SR0=注射机喷嘴球头半径+（1～2）
=12+（1～2），取SR0=14mm
球面配合高度h=3～5mm，取h=3mm
主流道锥角
＝2°～4°,取
＝2°
主流道长度L=65.5mm（根据本塑件实际情况而定）
主流道大端直径D′=D+2Ltan
=4.5+2×65.5×tan
=6.72，取D′=7mm
4.1.2分浇道的设计
在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。
它是浇注系统中塑料熔体由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。
因此，分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。
沿分型面引入各个型腔的那一段流道，因此它开设在分型面上。
1）对分流道设计的要求
（1）要便于刀具的加工和选择；
（2）塑料流经分流道时，压力损失要小；
（3）分流道的长度应尽可能短，其容积小；
（4）能保证塑料熔体能均匀的填充各个型腔；
（5）分流道的固化时间表应大于塑件的固化时间，以利于压力的传递及保压；
（6）每节分流道要比下一节分流道大10%
20%。
2）影响分流道设计的因素
（1）主流道及分流道的脱落方式；
（2）注塑机的压力、加热温度及注射速度；
（3）型腔布置、浇口的位置及浇口的形式选择；
（4）塑料的流动性、收缩率、熔融温度及固化温度；
（5）塑件的几何形状、壁厚、尺寸大小及尺寸稳定性，内在质量及外观质量的要求。
3）分流道的布置
对于该副模具只有两腔所以无需考虑分流道的布置，只是简单的平衡式分布，并且截面形状为U形，其具体值会在以后的设计与校核中可见。
其表面粗糙度为0.63—1.6um。
长度根据塑件布局来确定，其具体数值可以在资料中查出。
其直径根据经验得小于主流道的10﹪－20﹪。
多分腔模中，分流道的布置有平衡式和非平衡式，而以平衡式布置为佳，所谓平衡式的布置，就是从流道到各个腔的分流道其长度、形状、断面尺寸都是对应相等的，这种设计可达到各个型腔均衡地进料。
图4-1-2分流道布置形式
4.1.3冷却系统设计
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，模具温度过高，成型收缩大，脱模后塑件变形率大，而且还容易造成溢料和粘模；温度过低，则熔体流动性差，塑件轮廓不清晰，表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷。
当模温不均匀时，型芯和型腔温差过大，塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形，会影响塑件的形状和尺寸精度。
通常温度调节包括冷却系统和加热系统两种。
由于各种塑料的性能成型工艺不同，对模具温度的要求也不同。
一般注塑到模具内的塑料温度为200℃左右，熔体固化成为制品后，从60℃左右的模具内脱模内，温度的降低依靠在模具通入冷却水将热量带走。
本设计产品材料为ABS塑料，在注塑成型时，黏度低，流动性好，要求模具温度（一般低于80℃）较低，通过调节水的流量就可以调节模具的温度，因此仅需要设置冷却系统即可。
冷却系统的设计原则：
（1）冷却回路数量应尽量多，冷却通道孔径要尽量大；
（2）冷却通道的布置应合理；
（3）冷却回路应有利于减少冷却水进、出口水温的差值；
（4）冷却回路结构应便于加工和清理；
（5）冷却水道至型腔表面的距离应尽可能相等；
（6）冷却水道要避免接近熔痕部位，以免熔接不牢，影响塑件的精度。
4.1.4排气系统的设计
从某种角度而言，注塑模也是一种置换装置。
即塑料熔体注入模腔同时，必须置换出型腔内空气和从物料中逸出的挥发性气体。
排气系统的设计相当重要。
1）排气不良的危害
①增加熔体充模流动的阻力，是型腔充不满；
②在制品上呈现明显可见的熔接缝，其力学性能降低；
③滞留气体时塑件产生质量缺陷；
④型腔内气体受到压缩后产生瞬时局部高温，使塑料熔体分解；
⑤由于排气不良，降低了充模速度。
2）排气系统的设计方法
①利用分型面排气是最好的方法，排气效果与分型面的接触精度有关；
②对于大型模具，可以用镶拼的成型零件的缝隙排气；
③利用顶杆与孔的配合间隙排气；
④利用球状合金颗粒烧结块渗导排气；
⑤在熔合缝位置开设冷料穴
通过对塑件的工艺分析，我们发现塑件不是很大靠模具分型面和模具零件之间配合关系的间隙来排气已经足够了，所以这样的设计和加工则方便多了。
其实通常我们都是利用模具的分型面和配合间隙来排气。
通常排气的间隙值根据塑料的流动性而定，通常为0.03～0.05mm，以不产生溢料为限。
利用分型面和推杆、型芯间的配合间隙排气即可，因此不需单独开设排气槽或增设引气装置。
4.2推出机构设计
在注射成型的每一循环中，塑件必须由模具型腔中脱出，脱出塑件的机构称为脱模机构或推出机构。
4.2.1推出机构的设计要求
1．设计推出机构时应尽量使塑件留于动模一侧
2.塑件在推出过程中不发生变形和损坏
3.不损坏塑件的外观质量
4.合模时应使推出机构正确复位
5.推出机构应动作可靠
4.2.2推出机构的组成
由推杆、推杆固定板、推板、复位杆、拉料杆、回程弹簧组成，其中，拉料杆的作用是勾着浇注系统冷料，使其随同塑件一起留在动模一侧；推杆用来顶制品；推杆固定板用来固定推杆，拉料杆；利用回程弹簧起复位导向作用。
对推出机构的要求:
1.塑件留于动模。
2.
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