26099lOe-05公吨
CE3
图1.1-1
产品名称：
积木
产品数量：
较大批量
塑件要求：
塑件不允许有任何成型缺陷，脱模斜度按塑料品种选取
错误!
未找到引用源。
为塑料件在proe中的三维图与塑件质量分析的信息,错误!
未找到引用源。
为塑件基本尺寸信息，壁厚0.5^1.8mm,
1.1.2塑件的材料特性
ABS是由丙烯月青（Acrylonitrile）、丁二烯（Butadiene）和苯乙烯（Styrene）三种化学单体合成。
其中A代表丙烯月青，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。
其化学分子结构方式如下：
—-fCHr-CHMCHc-CH-CBcMCHI
每种单体都具有不同特性：
丙烯月青有高强度、热稳定性与化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度与高强度。
从形态上看，ABS是非结晶性材料。
三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-丙烯膳的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。
ABS不透明，外观除薄膜外都呈浅象牙色、无毒、无味、兼有韧、硬、刚特性，燃烧缓慢，离火后仍继续燃烧，火焰呈黃色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落。
ABS的特性主要取决于三种单体的比率以与两相中的分子结构。
这就可以赋予用户在产品设计上有很大的灵活性，并且由此产生了市场上数百种不同品质的ABS材料。
ABS具有优良的综合性能，由于组分、牌号和生产厂家生产方法的不同，使之在性能上存在较大差异，因此以下的试验数据仅供参考。
（1）物理力学性能
ABS具有优良的物理力学性能，如不透水，但略透水蒸气，冲击强度较高，尺寸稳定性好等。
ABS有极好的冲击强度，即使在低温也不迅速下降。
但是它的冲击性能与树脂中所含橡胶的多少、粒子大小、接枝率和分散状诚有关，同时也与使用环境有关、如温度越高则冲击强度越大。
当聚合物中丁二烯橡胶含量超过30%时，不论冲击、拉伸、剪切还是其它力学性能都迅速下降（见表和5-6）。
（2）热性能。
ABS制品的负荷变形温度约为93°C,若能对制品进行退火处理，则还可增加10°C左右。
（3）电性能。
ABS聚合物的电绝缘性受温度和湿度的影响很小，且在很大频率变化范围
内保持恒定。
（4）耐环境性
ABS聚合物儿乎不受水、无机盐、碱、酸类的影响，但在酮、醛、氯代桂中会溶解或形成乳浊液，它不溶于大部分醇类与桂类洛剂，但长期与绘接触会发生软化溶胀。
ABS聚合物表面受冰酷酸、植物油等化学药品的银蚀会引起应力开裂。
（5）耐候性
ABS聚合物的最大不足之处是耐候性较差，这是由于分子中丁二烯所产生的双键在紫外线作用下易受氧化降解的缘故。
经受350nm以下波长的紫外线照射，氧化作用更其。
氧化速度与光的强度与波长的对数成正比。
ABS是一种成型加工性能优良的热塑性工程塑料，可用一般加工方法成型加工。
（6）ABS的流变性
ABS聚合物在熔融状态下流动特性属于假塑型液体。
虽然ABS的熔体流动性与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敬感。
因此在成型过程中可以采用提高剪切速率来降低熔体粘度，改善熔体流动性。
ABS属一无定形聚合物，无明显熔点，成型后无结晶，成型收缩率为0.4%~0.5%。
在成型过程中，ABS的热稳定性较好，不易出现降解或分解，但温度过高时，聚合物中橡胶相有破坏的倾向。
（7）ABS的吸水性
ABS具有一定的吸水性，含水量在0.3%~0.8%范圉。
成型时如果聚合物中含有水分，制品上就会出现斑痕、云纹、气泡等缺陷，因此在民型前，需将聚合物进行干燥处理，使其含水量降到0.2%左右。
（8）ABS制品的后处理
一般情况下很少出现应力开裂，所以除了使用要求较为苛刻的制品，通常不作制品的后处理。
注射速度对ABS的熔体流动性有一定影响，注射速度快，制品表面光洁度不佳；注射速度慢，制品表面易出现波纹、熔接痕等现象，因而除了充模有困难的情况下，一般以中、低速为宜。
在制品要求表面光泽较高时，模具温度可控制在60-80°C对一般制品可控制在50-60°Co
表1.1ABS的主要性能指标
力学性能
屈服强度/Mpa
50
热
性
能
电
性
能
玻璃化温度/C
拉伸强度/Mpa
38
熔点（粘流温度）/C
130—160
断裂伸长率/%
35
热变形温
度/C
45N/cm3
180N/cm3
90—108
83—103
拉伸弹性模M/Gpa
1.8
线膨胀系数/（10-5/0
7.0
弯曲强度/Mpa
80
比热容/
1470
弯曲弱性模理/Gpa
1.4
热导率/〈W/（m*K）>
0.263
件质量冲击
强度/kj/m2
无缺口
缺口
261
燃烧性/（cm/min）
慢
11
体积电阻/Q*cm
6.9*1016
布氏硬度/HBS
9.7R121
击穿电压/（kV/mm）
物理
性能
密度/（g/cm3）
1.02—1.16
吸水性/%（24h）
0.2—0.4
比体积/（cm2/g）
1.02—1.06
透明度或透光率
不透明
ABS的成型丄艺参数
温度
料筒一区厂C
150-170
二区/匸
180-190
三区/*c
200-210
喷嘴厂C
180-190
模具/C
50-70
压力
注射/Mpa
60-100
保压/Mpa
40-60
时间
注射/s
2-5
保压/s
5-10
冷却/s
5-15
周期/s
15-30
后处理
方法
红外线烘箱
温度/°c
70
时间/h
0.3-1
1.2拟定模具结构形式与模架选择
1.2.1分型面的确定
通过对塑件结构形式的分析，分型面应选择在塑件面积最大且有利于开模取出塑件的平面上，其位置如错误!
未找到引用源。
所示。
图1.2-1
1.2.2型腔数量和排位方式的确定
（1）型腔数量的确定山于该塑件的精度要求不高。
塑件尺寸较小，且为大批量生产，用一模多腔的结构形式。
同时，考虑到塑件的尺寸、模具结构尺寸的关系，以与制造费用和个成本费用等因素，初步选定为一模两腔结构形式。
（2）型腔排列形式的确定山于该模具选择的是一模两腔，故流道采用一字排列，使用平衡进料。
（3）模具结构形式的初步确定，由以上分析可知，本模具设计为一模两腔，故采用直线对排列，根据塑件结构形状，推出机构初选推件推板推出方式。
浇注系统设计时，为了减少人工去余料所以交口采用点交口，且开设在如错误!
未找到引用源。
所示位置上。
综上分析可确定釆用细水口的双分型面注射模。
1.2.3模具的结构形式
模具结构分为双分型面注射模，如图1.1-1所示proe分析数据，采用限位螺钉，控制分型，A的打开距离，其开距应大于55mm,以方便取凝料，分型面B—B的打开距离，其开距应大于118mm,以便取出塑件。
模具分型面得
积木塑料模具设计
打开顺序，有安装在上模座和定模板之间的弹簧控制。
（1）选择成型设备
a、一副模具成型体积的计算
m=nx“+m2
m——一副模具所需塑料的体积
n——一次注射成型的零件个数
加i单个塑件的体积（enF）
加2——浇注系统的体积（⑷‘）
在学校设计时,以m=L6xnXW1来佔算。
根据图1.1・1所示proe
分析数据，算得
m=1.6x2xl2.6=40・32g
b、所需锁力计算
塑件和流道凝料在分型面上的投影面积
A=nxA}+A2
其中：
〃——一次注射成型的零件个数
A——塑件在分型面上的投影面积
A——凝料在分型面上的投影面积，可用0.35A,来估算
计算得A=nx+A2=1.35xnxAj=1.35x2x64x32=5529.6cm2
所需的锁模力Fm=P^A
其中，查文献【2】表2—2为35MPa,因此
Fm=5529.6x35=l93536N心1.94x10’N
注射机的最大注射量G和额定锁模力应满足G>^,F>FW.
式中&——为注射系数，结晶型塑料取0.75,无定型塑料取0.&ABS是非
结晶性材料&取0.8
0.8
算得G>=50.4cm3
F^l^xlO5?
/
查文献【1】附录G,选择注射机的型号为XS-Z-60,主要参数如下
表1.2-1
项目
参数
项目
参数
理论注射量
60cm3
移模行程
180
注射压力
122MPa
泄位孔的直径
①55
锁模力
5x1O5N
喷嘴球半径
SR12mm
模板最大厚度
200mm
喷嘴口孔径
①4mm
模板最小厚度
70mm
拉杆空间
190X300mm
124模仁设计
（1）塑件尺寸为32X64X23,为一模两件，釆用嵌入式型芯型腔，考虑到加工问题到加工问题，塑件上下圆的内形均采用镶块结构，取却水道直径
据图1.2-的型腔布局计算可得模仁长
厶=32x2+4x8+2x20=136〃〃〃,B=64+2x20=104mmT模仁后模仁的高度先都取40mm。
（2）在proe里分型可得到型芯如图1.2-2型芯
图1.2-3型腔所示，型腔如图1・2-3所示。
图1.2・2型芯
图1.2-3型腔
125模架的选择
（1）根据模仁的大小，在KLA里的三板模，型号DBI-2025-A60-B25-C70-L220,
如所示图1.2-,（WxL=230x250）
■
O0O
©00
»L^3iSZ_T_：
（2）模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量不要有突出部分；模具外表面应光洁，加涂防锈油。
两模板之间应有分模间隙，即在装配、调试、维修过程中，可以方便地分开两块模板。
1.定模座板（250mmX230mm>厚30mm）
定模座板是模具与注射机连接固定的板，定模座板上固定导柱和定位圈，材料为45钢。
定位圈通过3个M5的内六角圆柱螺钉与其连接。
定模座板上的导柱与导柱孔采用H7/R6配合，定模座板与拉料杆采用H7/R6配合。
2.流道板（230mmX250mm>厚20mm）
用于推出浇注系统余料，有一定的厚度，并有足够的强度。
一般用45钢。
与其上的浇口套采用H7/R6配合。
3.定模板（230mmX250mm、厚60mm）
用于固定定模模仁（型腔镶块）和导套。
有一定的厚度，并有足够的强度。
一般用45钢。
其上的导套孔与导套一端釆用H7/k6配合，定模与定模模仁（型腔镶块）采用H7/m6配合
4.推件板（230mmX250mm、厚20mm）
用于把塑件从型芯上推，有一定的厚度，并有足够的强度。
一般用45钢。
其上的导套孔与导套一端采用H7/R6配合，
5.动模板（230mmX250mm、厚25mm）
用于固定动模模仁（型芯镶块）和导套。
一般用45钢。
动模板应具有较高的平行度和硬度。
动模模仁（型芯镶块）通过台阶固定在动模板上面。
其上的导套孔与导套一端采用H7/k6配合，动模与动模模仁（型芯镶块）采用H7/m6配合。
6.动模固定板（230mmX250mm、厚30mm）
用于压住台阶固定的嵌入式型腔和固定导套，有一定的厚度，并有足够的强
度。
一般用45钢。
与其上的浇口套采用H7/R6配合
7.垫块（38mmX250mm、厚70mm）
主要作用：
在动模座板与支承板之间形成推出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装用度要求。
结构形式：
可以是平行垫块或拐角垫块，该模具采用平行垫块。
垫块材料：
垫块材料为45
垫块的高度h校核：
h=h1+h2+s+8=15+20+19+4=59mm
式中；hl一推板厚度,为15mm；
h2一推杆固定板厚度，为20mm；
s——推出行程，为19；
6推出行程富余量，取5mmo
6.推板（140mmX230mm厚15mm）
推板上的推板导套孔与推板导套釆用H7/k6配合。
用4个M10的内六角圆柱螺钉与推半固定板固定。
材料为45钢。
7.推杆固定板（140mmX230mm>厚20mm）
材料为45钢。
其上的推板导套孔与推板导套采用H7/f9配合。
5.动模座板（260mmX230mm>厚25mm）
动模座板上的注射机顶杆孔为①150mm,动模座板上还有四个挡钉孔，动模座板的推板导套孔与推板导柱采用H7/n6配合。
挡钉与挡钉孔采用H7/n6配合,材料为45钢。
（3）模板总厚度H=25+70+30+20+20+40+20+20+30=275mm，根据表注塑机参数里模板最大厚度=200mm查文献【1】附录G,选择注射机的型号为XS-Z-125,主要参数见另一页。
表1.2-2
项目
参数
项目
参数
理论注射量
101cm3
移模行程
300mm
注射压力
150Mpa
泄位孔的直径
6100
锁模力
9xlO5N
喷嘴球半径
SR12mm
模板最大厚度
300
喷嘴口孔径
①4mm
模板最小厚度
200
拉杆空间
260x360佃
1.3浇注系统的设计
1.3.1主流道设计
1.3.1.1主流道尺寸
（1）主流道部分尺寸单位（mm）
主流道参数
符号
尺寸
d
主流逍小端直径
注射机喷嘴直径+（0.5〜1）
SR
主流道球而半径
喷嘴球而半径+（0.5〜1）
h
球而配合髙度
3〜5
主流道锥角
2°〜3°
L
主流道长度
一般W60
D
主流逍大端直径
d+（0.5-1）
（2）确定后尺寸如下：
d=4+0.5=4.5〃〃”SR=12+l=I3mmh^Smrn,a=2°L=50mm
£）=d+厶tana=4.5+50xtan2=6.24mm
主流道当量直径d,=丄+a歹53中m
（R卞+咋+咋1＜牛）n?
2.252+3.12z+2.25x3.⑵n33
一ll「•…一=50x.=1142.3/ww*1.2cm
3
浇口套的尺寸如图1・3-2
35.0
4CO
7
LO
o
图1.3-2浇口套尺寸图1・3・3定位圈尺寸
（3）定位环的选用
作用：
主要是使注射机与模具主流道准确对正、定位。
主流道和定位环的关系如图所示，定位环的基本尺寸如图1・3・3所示。
1.3.2分流道的设计
作用：
使塑料熔体的流向得到平稳的转换，并尽快地充满型腔，采用平衡式分流道，如图1.3-3分流道布宜形式所示。
图1.3-3分流道布苣形式
（1）分流道的当量直径
流经分流道的塑料熔体质量约为^=1-6x2x12.6=40.32^参考文献【］】
公式（4-16）,分流道直径^£^*=0.2654x>/40.32^/79=5.02mm
分流道截面形状常采用的分流道截面有圆形，梯形，U形，六角形，为了便于加工和凝料的脱模，分流道大多设计在分型面上，本设计采用梯形截面，其加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失，流动阻力均不大。
（2）分流道截面尺寸设下底宽度为x,底面圆角半径R二lmm,并根据参考文
献【1】表4-6设置梯形高度H=3.5mm,则该梯形截面积
（x+x+2x3.5tan8＜，）
2
=（x+3.5tan8°）x3.5
再根据该面积与当量直径
兀/\2_3.14x5.022
为5・02mm的圆的面积相等，可徼x+3・5tan8°）x3・5=44
可得xa5mm，则梯形上底约为6mm,如所示
图•4分流道截面形状
（3）凝料体积
前图1.3-3分流道布置形式可知分流道长度L分=79mm,分流道截面积
A^=—x3.5=19.25mm\凝料体积V沪L分A分二79X19・25=1520・75mm3~l・5cm»2
（4）校核剪切速率
a.确定注塑时间：
查参考文献【1】表4■&可取t=1.6sb.计算分流道体积流量：
Q护害亠匕詈竺7斶廿
3・3。
分
分
3.3x7.78xl03
=5.17xl02s-1
C由参考文献【1】公式（4-20）可得剪切速率
该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率
5xlO2~5x10V1之间，所以，分流道内的熔体的剪切速率合格。
（5）分流道的表面粗糙度与脱模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很
低，一边取
Ra=l.2外2.oum即可,此处取Ra1.6um,另外脱模斜度一般取5。
〜10。
之间,这里就取脱模斜度为8。
。
1.3.3浇口设计
（1）根据制品的成型要求与型腔的布置方式，选用点浇口。
根据参考文献
【1】图4-46可选取浇口如图1.3-3分流道布置形式，直径X长=1.8mmX1.5mm.
（2）校核浇口剪切速率
a.确定注塑时间：
查参考文献【1】表4-&可取t二l・6s
f11.6753-i
——=心7.30c/ns
b.计算分流道体积流量：
Q浇二t1・6
c对于点交口可得：
皆將环g
分
分
4x7.30x10’
=1.3x101
满足要求。
1.3.4主流道剪切速率校核
a确定注塑时间：
查参考文献【1】表4-8,可取t二l・6sb•计算分流道体积流量：
1.2+1.5+2x11.675
L6
a16・25
〃F$」
c山参考文献【1】公式（4-20）可得剪切速率
3・辺分
分
3.3xl6.25xl03
8.9x10V1
主流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率5x10’~5x10*“之间，所以，主流道内的熔体的剪切速率合格。
1・4成型零件结构设与计算
1.4.1成型零件的结构设计
（1）凹模的结构设计凹模是塑件的外表面成型零件，按凹模结构的不同可以将其分为整体式，整体嵌入式，组合式和镶拼式四种，根据的塑件的结构分析，本设计采用整体嵌入式，采用台阶固定，如下图A所示。
（2）凸模结构设计（型芯）凹模是塑件的内表面成型零件，按凹模结构
的不同可以将其分为整体式，组合式。
通过对塑件分析，该塑件的型芯有三个类，一个是成型塑件内表面的主型芯B,共2个，其它两个是成型那儿个圆柱内表面的小型芯，定模小型芯如图C共16个，动模小型芯D共6个。
1.4.2成型零件工作尺寸计算
取ABS的平均成型收缩率为0.6%,塑件的各尺寸公差按照文献【11P28
表2-3（GB/T-14486-1993）选取。
（込n=J6）
表1.4-1成型零件表面工作尺寸的计算
类别
模具零件
塑料制品
计算公式
型腔或型芯
公差等级
公差种类
尺寸
工作尺寸
公差等级
型腔的u-订
型腔内形尺寸
MT3
A
64°-0.4
U二[Lp（l+£sc?
）-
（3/4）A]+5m0
64.084（严
IT7
MT3
32°-0.M
31.952（；°曲0
16°_o,2
15.946｛严0
型腔深度尺寸
MT3
B
23^
Hh二[Hp（1+£SCp）-
（2/3）A]+5m0
22.8450*0073
IT7
4°
r-0.34
3.80。
吨7°
型芯的il-
型芯外形尺寸
MT3
A
28.4/28
la=[1?
（1+£Q+
（3/4）A]0-Sm
28.7%
IT7
60.4門
61.062°^
+0.32
441.027
32192味
140.12
10
].096。
辭
010.6（严
10.80%3
型芯高度尺寸
MT3
B
17・2（严
hn二[hp（l+scp）+
（2/3）A]0-fim
17.57爲
IT7
14.2。
心0
14.55。
阴
1.5冷却水道设计
如右图，冷却水道直径D二8mm,考虑到塑件尺寸
不大，所以在动模仁上开水路如图1.5-1所示，两水路中心离为80mm,距模仁底面高度为13mm,与定模之间用0型密封圈防水漏。
并在定模板上开设水路如图1.5-2所示，两水路中心离为116mm,距模仁底面高度为15mmo
图1.5-1
J
图1.5-2
1・6模具的总装配图与工作图
锣④加Q
I麵絢?
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＜紗卜民奸越拥戌紘鞫淞林伕陆妍•momn^nni.
淤谿炖桂楼中珈1皿胛板肝歛軽歼FW不齡朮胶・緬H列L钏将敎阀赭貓朗在初涮胡卜晞虾附件縣跋和股型
参考文献：
【1】湖南大学叶久新王群《塑料成型工艺与模具设计》机械工业出版社（2007）
【2】伍先明陈志刚等《塑料模具设计指导》第三版：
机械
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