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塑料模具设计说明书

塑料模具

设

计

说

明

书

班级：

10833班

组别：

第二组

成员：

胡勇（组长）冯伟民申浩力士娟范瑾马江华严睿陈蕾肖兵

指导老师：

陈治平、苏艳红、李军、张苗根

完成时间：

2010年12月2日目录

一.塑件工艺分析······················3

二·塑件工艺性分析······················3

三·注射设备的选择及注塑工艺分析···4

四注塑模具的设计····················6

五.UG三维建模、制图················7

六.重要零件加工工艺过程··············8

七.参考文献·························12

八.实训总结·························12

一.塑件工艺分析：

塑件图纸如下：

塑件的原材料性能分析表：

塑件名称：

挂钩塑料材料：

ABS

塑料品种

结构

特点

使用温度

化学稳定性

性能特点

成型特点

ABS,热塑性塑料

线性结构非结晶型

小于70℃.ABS的热变形温度为93~118℃，制品经退火处理后还可提高10℃左右。

ABS在-40℃时仍能表现出一定的韧性，可在-40~100℃的温度范围内使用。

较好,ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃中，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。

ABS的耐热性差，在紫外光的作用下易产生降解；于户外半年后，冲击强度下降一半。

机械强度较好，有一定耐磨性，但耐热性较差，吸水性较大。

　　ABS在一定温度范围内具有良好的抗冲击强度和表面硬度，有较好的尺寸稳定性、一定的耐化学药品性和良好的电气绝缘性。

ABS的流动特性属非牛顿流体；其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。

成型性能很好，成型前原料要干燥。

一般制品的干燥条件为温度80~85℃，时间2~4h；对特殊要求的制品（如电镀）的干燥条件为温度70~80℃，时间18~18h。

ABS制品在加工中易产生内应力，内应力的大小可通过浸入冰乙酸中检验；如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止，应进行退火处理，具体条件为放于70~80℃的热风循环干燥箱内2~4h，再冷却至室温即可。

塑料材料性能分析表（续表）

结论

1.具有良好的刚性、硬度和加工流动性，而且具有高韧性特点，可以注塑、挤出或热成型。

2.抗冲性、隔音性、耐划痕性，耐热性好。

3.容易加工，加工尺寸稳定性和表面光泽好，容易涂装、着色，还可以进行喷涂金属、电镀、焊接和粘接等二次加工性能。

4.易产生内应力，应进行退火处理。

塑件壁不宜厚，避免有尖角、缺口和金属嵌件造成应力集中，脱模斜度宜取1℃。

5.熔融温度高且熔体粘度大，对于大于200g的塑件应用螺杆式注射机成型，喷嘴宜用敞开式延伸喷嘴，并加热，严格控制模具温度，一般在70～120℃为宜，模具应用耐磨钢，并淬火；

6.水敏性强，加工前必须干燥处理，否则会出现银丝、气泡及强度显著下降现象。

二、塑件工艺性分析__尺寸（表面粗糙度）

塑件名:

挂钩材料:

ABS

尺寸

项目

序号

图纸尺寸

2.5

1.25

5.77

13.6

精度等级

MT5

重要性

重要

是否合理

合理

尺寸

项目

序号

图纸尺寸

30.6

1.4

精度等级

MT5

MT3

重要性

重要

是否合理

合理

不合理

合理

尺寸

项目

序号

图纸尺寸

R11.03

R153.55

R13.58

R2.5

R0.5

R14

R16.5

R19.5（20.0125）

精度等级

MT5

MT3

MT5

重要性

重要

是否合理

合理

不合理

合理

塑件工艺性分析__形状

塑件名称：

挂钩塑料：

ABS

形状

项目

外侧凸凹

内侧凸凹

壁厚均匀性

壁厚值（mm）

外脱模斜度

内脱模斜度

数量或数值

是否合理

合理

改进意见

形状

项目

外最小圆角

内最小圆角

加强筋

支撑面

最小通孔

最小孔距

数量或数值

是否合理

合理

不合理

改进意见

形状

项目

螺纹孔

最小孔边距

孔的径深比

文字

标记

数量或数值

是否合理

改进意见

三．注射机的选择以及注塑工艺分析

——工艺参数校核

塑件名：

挂钩塑料材料：

ABS比重：

1.02~1.16

项目

单件塑件

多件塑件

浇道凝料

汇总

塑件件数

体积计算式

计算数据

体积

3957.8746mm3

重量

0.00435kg

投影面积

1800.5084mm2

锁模力

61757.458312N

40Mp=400kg/cm2。

注射机额定锁模力（F锁）计算

项目

分型面投影面积（A）

模腔内平均压力（q）

计算式

计算式数值列表

计算结果

数值

1800.5084mm2

34.3Mpa

F锁›qA

34.3*1800.5084

61757.458312N

选择注射机

——所选注射机及主要参数

注射机型号规格：

J54-S200XS-ZY-125

主要参数

最大注射量

额定注射压力

额定锁模力

横拉杆间距

最大模厚

200mm3192cm3

109150

254*104

90*104

406

300

主要参数

最小模厚

定位圈直径

喷嘴球半径

推杆数量

推杆直径

165

200

100

R12

注射成型工艺

塑件名称：

挂钩塑料材料：

ABS

预热和干燥

温度t/℃80～85

成型时间（s）

注射时间

20～90

时间τ/h2～3

保压时间

0～5

料筒温度℃

后段

150～170

冷却时间

20～120

中段

165～180

总周期

50～220

前段

180～200

螺杆转速n/（r·min-1）

喷嘴温度/℃

170～180

后处理

方法

红外线灯、烤箱

模具温度/℃

50～80

温度℃

注射压力MPa

60～100

时间（h）

2～4

四、注塑模具的设计

接下来，首要面临的问题就是挂钩结构的认识，看基本的视图，了解基本的信息，通过自己现有的知识，初步进行塑料模具的结构分析。

通过现有任务的基本信息得知塑料是ABS，拔模斜度为1°，一模一件。

这样可以看出其实这套模具还是比较简单的。

那这就是我的设计的思路就是：

4.1分型面的确定

首先要了解什么是分型面：

分型面其实就是动模和定模结合与分离面，简单的说就是便于成型与动模和定模分离。

那么什么样的分型面才是最合适的？

通过书本和老师的讲解，最合适的分型面就是塑件的最大截面处，为什么这样说呢，根据以下的几项基本原则可以知道：

A.便于塑件的脱模（尽可能在开模时让塑件留在动模内，这样便于取出塑件）

B.考虑塑件的外观

C.保证塑件的尺寸精度的要求

D．有利于防止溢料和飞边在塑件的部位

F.有利于排气

G.考虑脱模斜度对塑件尺寸的影响

H.尽量使成型零件便于加工

综合以上的考虑，最后塑件的分型面选择在对称中心的面上，这样的分型面满足了需求，也能很好的加工。

图4.1分型面

4.2基本模架的确定

首先是初步确定了塑件的基本尺寸，然后根据塑件的基本尺寸查阅相应的模具手册以及辅助的软件，由于我们这次的任务要考虑相应的侧抽芯，为了节约成本，通过我们一次次的演算和布局，终于基本的模架确定好了。

基本的代号是FLUBA-S1515。

图4.2模架

4.3模具压力中心的确定

由于在设计带有侧抽芯的模具之前，我们做了没有带侧抽芯的模具设计。

而没有带侧抽芯的模具的压力中心其实就是我们的几何中心。

为什么这样说啊，因为布局合理，并且和机床的压力中心重合，这样的压力中心就很简单了。

而面对带有侧抽芯的模具时，我们又能怎么办呢？

还是在中间吗，我想这是不可能的了，因为在节约成本的情况下，加侧抽芯，这样看起来是不是有一点天方夜谭啊。

那我们又有什么办法来满足所需的压力中心，其实根据相应的投影原理可以很轻松的做到，还有就是模具的压力中心可以偏移，但是偏移的基础是模具的压力中心必须在定位圈的投影范围之内。

所以基于这样的原则，通过反复的尝试，以及相应的布局，确定了模具压力中心的偏移距离那就是在我们建立的相应的坐标系中，向X轴方向偏移18mm。

那为什么是这个值啊，综合考虑了我们的侧抽芯机构，以及侧抽芯的抽拔距，滑块的强度，斜导柱的尺寸等等因素，才确定了这个值是最佳的偏移值。

4.4凹模的结构设计

通过学习我们知道了凹模的基本结构一般都分了以下几种方式

A．整体式凹模

特点有凹模的结构简单牢固，强度高，成型的塑件质量好。

可是对于形状相对复杂的凹模，那么它的加工工艺性较差，而且凹模受损后维修也很困难。

因此在先进的型腔加工机床尚未应用和普遍之前，整体式凹模紧紧适用于小型且形状简单的塑件的成型。

B．整体嵌入式凹模

特点有适用于小型塑件，并且是多型腔塑料模具成型。

在结构上凹模的形状，尺寸的一致性好，这样就更换方便，并且凹模的外形通常是采用带有台阶的圆柱形，从模板的下面嵌入。

如果是旋转体，则要考虑用防转销来定位。

C.局部镶嵌式凹模

为了加工和易更换凹模中易受损的部位，那通常的办法就是把磨损部位做成镶件，然后才嵌入模体。

D.拼块式组合凹模

组合的目的不仅是为了机械加工、抛光、研磨和热处理的需要，更重要的是这种结构能满足大型塑件的成型凸凹形的需要。

其优点就是简化了复杂凹模的加工的工艺减少了热处理的变形，也有利于排气，便于模具的维修，节约了成本。

综上所述，通过以上的方案的比较，再结合我们塑件的尺寸，用途，塑件的表面质量以及加工的可靠性与实用性等我们确定了用整体式的凹模。

图4.4凹模结构设计

4.5型芯的结构设计

型芯分类主要有两种：

整体式和组合式

整体式：

其实就是说表示型芯与模板为以整体，其结构牢固，成型的塑件质量较好，但是消耗贵重模具钢多，浪费资源，而且不便与加工。

所以其主要于形状简单的型芯。

组合式：

面对复杂形状的型芯，如果采用整体式结构，则加工困难，而采用拼块组合，可简化加工工艺。

但是在设计和制造这类型芯时，必须注意提高拼块的加工和热处理加工工艺性拼接必须牢靠严密。

这样可以看出，型腔板A上的短入子则可以采用台阶式的型芯，而型腔板B上的入子其实也可以是短入子的，但是考虑到推出塑件，我们在大端采用的是推管推出的形式，那这样就要考虑推管的固定形式以及配合方式，还有能准确的推出塑件。

最终把入子变长并且把它固定在动模座板上，这样即完成了成型，也完成了塑件的推出。

所以我们确定用台阶式的型芯来固定，这样加工方便，节约成本。

图4.5.1入子1

图4.5.2入子2

4.6推件方式的确定

我们所知的推件方式有：

推管推出、推杆推出、推板推出。

选用推件方式遵循的原则：

a.结构可靠

b.保证塑件不变形和不损坏

c.保证塑件外观良好

d.尽量使塑件留在动模一边

推杆推出机构

其实这是脱模机构中最常见的一种形式，由于推杆加工简单，更换方便，滑动阻力小，脱模效果好，并且设置的位置自由度较大，因而广泛使用。

缺点是推杆与塑件接触面积小，容易引起应力集中，从而可能损坏塑件或者使塑件变形。

因而不宜用于斜度小和脱模阻力大的管型或箱型件的推出。

推管推出机构

主要用于中心带孔的圆筒形或局部圆筒形的塑件。

优点是推出动作均衡、可靠，且在塑件上不留任何推出痕迹。

但是面对一些较软的塑料或者薄壁深桶型的塑件一般要和推杆推出同时运用，才能达到理想的效果。

推件板推出机构

主要用于一些深腔薄壁的容器、罩子、壳体塑件以及不允许有推杆痕迹的塑件。

特点是脱模力大而均匀，运动平稳，无明显推出痕迹，而且不必另设复位机构。

综上的信息，结合塑件的布局以及结构形式，最后我们选择的是推杆推出和推管推出相结合的方式。

这样的方式简便，节约成本，制造简单，很容易做到的。

图4.6推出方式

4.7浇注系统的设计

a.基本原则：

1.适应塑料的成型工艺特性

2.利于型腔内气体的排出

3.避免熔融塑料直冲细小型芯或嵌件

4.便于修整和不影响塑件的外观质量

5.防止塑件翘曲变形

6.便于减少塑料耗量和减小模具尺寸

b．主要部件的设计

（1）.主流道：

截面形状通常采用比表面积最小的圆形截面，小端直径应和选用的注射机的规格而定，为了和注射机喷嘴相吻合，主流道因设计成球面凹坑，球半径以注射机而定。

流道应设计成圆锥形，其锥角为2°-4°。

在主流道和分流道相接应处应有过渡圆角，以减小料流转向时的阻力，r=D/8或者是r=1-3mm。

综合考虑，因结构的需要，主流道需要穿过两块模板，为了防止在模板结合面处溢料造成主流道凝料造成困难，所以要采用浇口套。

图4.7.1主流道

（2）.分流道：

A．考虑分流道的截面形状：

在这个过程中考虑塑料的注塑成型的需要以及加工的难易程度。

通常我们考虑的是压力的损失和热量的散失，采用圆形截面的分流道最好。

但是从便于加工的角度考虑，采用梯形、U形或者半圆形分流道的截面。

综上所述，这次选择的分流道截面的形状是半圆形，R=3。

B．分流道的布置：

通过学习渐渐的了解了多型腔模具的布置方式为非平衡和平衡方式。

通常情况下都是以平衡式布置为最佳。

所需的条件是各分流道的长度，截面形状和尺寸应该尽量相同。

优点是可以达到各型腔能均衡的进料，同时充满各型腔。

还有一个问题就是在加工平衡式布置的分流道时，应该注意各对应部位尺寸的一致性，否则达不到均衡进料的目的。

所以一般来说，其截面尺寸和长度误差以在1%以内为宜。

非平衡式布置的优点在于型腔数较多时可以缩短流道得的总长度。

通过以上的分析，我们小组最终确定的是非平衡式流道布置。

分流道设计及制造要点：

1、根据分流道的截面尺寸要看塑件的大小和壁厚，塑料的品种，及塑料的注射速率和分流道的长度等因素来确定的。

根据表常用塑料的分流道直径得知，我们所需的分流道直径范围在4.8-9.8mm。

从而确定了分流道的直径为6mm。

2、分流道的表面不必很光滑，这样可以形成流道内料流的外层流速较低，容易形成固定表皮层，有利于流道的保温。

3、分流道与浇口的连接应该光滑过渡，保证熔体的流动及填充，过渡圆弧的半径范围r=0.5-2mm。

最后我们确定的是r=1mm。

4、在考虑型腔与分流道的布置时，最好使塑料和流道在分型面上总投影面积的几何中心和锁模力的中心相重合。

可以防止发生溢料的现象。

5、当分流道较长时应该在末端设置冷料穴，以防止冷料头堵塞浇口或进入型腔而影响塑件的质量。

综上我们小组确定的流道截面形状是半圆形，其r=3mmL=5mm，流道与浇口的过渡圆弧r=1mm。

图4.7.2浇口与分流道

（3）.冷料穴和拉料杆的设计

首先我们要确定的是冷料穴的作用，在注射成型时，喷嘴前面的温度较低，为防止其进入型腔，通常在末端设置用以集存这部分冷料的冷料穴。

通常冷料穴有两种，一种就是只有冷料穴，另一种就是还兼有拉和推出凝料的功用。

那就是Z字形拉料杆。

冷料穴应设置在熔料流动方向的转折处，以便将冷料保存下来，对于直式注塑机用的模具的冷料穴通常设置在主流道的延长部分。

而卧式和立式注塑机用的模具的冷料穴一般都设置在正对面的动模上，并且冷料穴直径稍大于主流道大端的直径，并且底部形成曲折的钩形或下陷的凹槽，这样就可以使冷料穴兼有开模时将主流道凝料留在动模一边。

因学校的设备是卧式的注塑机，所以我们选择的是第二种方式，并且还是带有拉料杆的冷料穴。

由于当初我们设计的推杆推出时也就考虑了拉料杆的作用，所以我们的推杆只有3根。

拉料杆不仅具有把塑件留在动模的作用，还能做推出机构推出塑件，并且还好加工，所以我们选择了带有拉料杆的冷料穴。

要强调的是拉料杆与型腔板的配合是间隙配合。

图4.7.3拉料杆与冷料穴

（4）.浇口的设计

浇口的作用就是，让塑料的流速增高，并且通过摩擦使料温也增高，有利于充满型腔。

浇口的尺寸直接影响塑件的表面质量，塑件的成败。

一般来说，浇口的尺寸很难用理论公式计算，我们通常的做法就是根据经验，取其下限，然后通过试模过程来逐渐修正。

一般浇口的截面面积约为分流道截面面积的3%-9%，截面的形状通常为矩形或者圆形，浇口的长度为0.5-2mm，表面的粗糙度不低于0.4um。

我们最终确定的矩形截面的尺寸为长为2mm，宽为0.5mm。

而且采用的是侧浇口，好处是能方便的调整浇口的尺寸来控制剪切的速率和浇口封闭的时间。

浇口的位置确定，应该遵循下面的几个原则：

A.避免引起熔体破裂的现象

B.有利于熔体流动和补缩

C.有利于型腔内气体的排出

D.减少熔接痕增加熔接强度

E.防止料流将型芯或者嵌件挤压变形

F.保证流动比在允许值范围内

浇口的位置的确定很重要，如果位置不确定则会造成塑件的强度降低，熔接痕影响了塑件的强度。

从塑件的零件图可以很清楚的看到浇口的最佳位置的就是挂钩的最下面啦，这样的排布受力最好啦。

其次还要考虑排气是否充分，由于这次我们的塑件小，则这样的布置合理，最后的气泡可能就出现在最前端或者是最后端，也能达到我们的要求。

浇口的设计：

根据对塑件的工艺分析，我们可以清楚的知道所需的浇口是侧浇口

由于这种浇口开设在模具分型面上，易于加工，而且在试模过程中便于修改，能方便的调整充模时的剪切速度和浇口封闭的时间。

并且这次的模架偏小，好在在内孔有足够的位置，这样侧浇口也可以开设在塑件内侧，这样还可使模具结构紧凑，缩短流程，改善成形条件。

采用侧浇口时，通常流道凝料随塑件留在动模，开模时在推出机构的作用下推出模外，则侧浇口通常在分型面上铣削修锉而成的。

所以浇口的尺寸一般确定为，h=0.25-0.65mm，其宽度为浇口处型腔宽度的25%-100%，浇口台阶长L不大于1.5mm，则一般取L=0.65mm。

图4.7.4浇口与流道

4.8排气系统的设计

为了排除型腔和浇注系统内的所有空气，则要考虑排气的装置。

但是排气的方式有开设排气槽排气和利用模具分型面或模具零件的配合间隙处自然排气等。

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。

综上我们的排气方式就是利用模具的分型面和模具零件的配合间隙来排气。

4.9侧向分型和抽芯机构的设计

根据对塑件的工艺分析，我们发现该模具的抽拔距为5.5mm，而且抽拔力较小则斜销分型与抽芯机构最为实用啦，这样的抽芯的机构加工简单。

同时也就出现了干涉现象了，侧抽芯和推管之间的干涉，在开合模时推管和侧抽芯运动的先后顺序才能避免，怎样来实现呢。

最后我们在复位杆上加上了四个弹簧，利用弹簧来避免相应的干涉。

综合考虑模具的基本结构以及基本模架，最后决定把侧向分型和抽芯机构安装在定模上，这样的安装方式便于加工，便于装配。

A.斜销的基本尺寸：

根据计算斜销的直径为12mm，斜角为15°，L=63mm。

与导滑块的配合为较大的间隙配合H8/f7。

在实际生产中，斜销的斜角一般为15°-25°。

材料一般选用T8，淬火硬度在55HRC以上，工作表面的粗糙度在0.8左右。

B.滑块与导滑槽以及侧抽芯

首先说滑块与侧抽芯，我们采用的是组合式，在这两者之间加上了固定板，通过销钉固定，从而更好的固定侧型芯。

这样的方式有这些特点，降低了加工难度，而且方便修配更换，降低成本。

滑块的导滑形式，通过思考和查阅资料发现把滑块做成T形台，在加工两个压板组成T形槽，这样就把导滑的问题解决了吗？

最重要的就是T形槽的组成尺寸要与滑块形成间隙配合，也就是说滑块不能在里面晃动。

这样才能保证侧抽芯的精确定位。

这样的导滑形式加工简单，易于制作。

滑块的导滑长度不能太短，一般保证在完成抽拔动作完后，留在导滑槽中的长度不小于长度L的2/3，此外当然滑块本身的滑动部分也要有足够的长度，一般为滑块宽度的1.5倍，以免在滑动过程中发生偏摆。

为了保证导滑块和侧抽芯的精确定位，最后我们采用的是销钉的固定方式，这样的加工简单，方便，易于掌握。

材料一般选用45钢，淬火硬度在40HRC以上，表面粗糙度应该保证在0.8左右。

C.楔紧块的设计

由于考虑到加工的成本，以及装配的因素等，小组决定把楔紧块和型腔A板合二为一，这样的方式结构牢固，刚性好，能承受较大的侧压力，磨损后难以修复或更换，但是对于小模具来说，问题不是很大，这样减少了装配的问题。

楔紧块的斜角应略大于斜销的斜角，这样才能始终在模具开模过程中楔紧块能先一步避开滑块的后退动作，否则斜销将无法带动滑块，则楔紧块的斜角一般要比斜销斜角大2°-3°。

材料一般用高碳钢经淬火，硬度在50HRC以上，工作表面粗糙度保持在0.8以上。

图4.9侧抽芯

五、UG三维建模、制图

（1）重要零部件的建模设计及制图

侧型芯

型芯入子1

型芯入子2

型腔板A

型腔板B

浇口套

滑块

侧压块2

侧压块1

侧型芯固定板

斜导柱

总装图的建模及制图

六.参考文献：

《塑料模设计及制造》机械工业出版社李学锋主编

《注塑模设计实训教程》机械工业出版社张苗根、李军主编

《模具CAD/CAM》国防工业出版社李军主编

《机械制造技术》科学出版社王晓霞主编

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