塑料成型工艺与模具设计课程设计.docx
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塑料成型工艺与模具设计课程设计
塑料成型工艺与模具设计
课程设计说明书
设计题目:
外壳注塑成型模具设计
姓名:
施春猛
班级:
11级模具
（1）班
学号:
2011061486
设计时间：
指导教师:
尹甜甜
设计任务书……………………………………………………………………………………..……
1.工艺分析……………………………………………………………………………………........
1.1塑件材料分析……………………………………………………………………………
1.2注射工艺规程编制……………………………………………………………………
1.2.1工艺过程……………………………………………………………………………
1.2.2确定型腔数目……………………………………………………………………
1.2.3塑件体积计算……………………………………………………………………
1.2.4型腔型芯尺寸确定……………………………………………………………
1.2.5初选设备及工艺参数确定…………………………………………….…
2．塑件在型腔中的位置确定………………………………………………………….
2.1分型面设计………………………………………………………………………………
2.2型腔排布………………………………………………………………………………….
3．浇注系统设计………………………………………………………………………………
3.1主流道设计……………………………………………………………………………...
3.1.1浇口套的结构设计………………………………………………………..
3.1.2浇口套的尺寸确定…………………………………………………..…….
3.2分流道设计………………………………………………………………………………
3.3浇口设计……………………………………………………………………………………
3.4流动距离比校核……………………………………………………………….………
4．模架选用…………………………………………………………………………………………
4.1模具整体结构分析……………………………………………………………………
4.2模架确定……………………………………………………………………………..………
5．注射机校核…………………………………………………………………………………..……
6．推件机构设计……………………………………………………………………………..…….
6.1推杆力的计算………………………………………………………………………..…….
6.2确定顶出方式及顶杆位置…………………………………………………..…….
7．冷却系统设计……………………………………………………………………………..…….
8．排气系统设计……………………………………………………………………………..……..
9.装配图………………………………………………………………………………………..………..
10.零件图…………………………………………………………………………………..…………..
10.1小型芯………………………………………………………………………………….……
10.2动模……………………………………………………………………………………….….
10.3型芯……………………………………………………………………………………..…….
10.4浇口套…………………………………………………………………………………..…..
10.5动模固定板……………………………………………………………………….………
10.6推杆……………………………………………………………………………………………
11.参考文献……………………………………………………………………………………..
《塑料成型工艺与模具设计》课程设计任务书
院系：
2012年12月9日
设计题目
外壳注塑成型模具设计
学生姓名
施春猛
专业班级
11级模具
（1）班
学号
2011061486
塑件图：
塑件技术要求：
1.材料：
ABS2.生产批量：
大批量生产3.未注公差：
按GB/T14486-1993中的MT5
设计任务：
1.收集有关技术资料：
包括同类模具的有关图册、模具标准、有关计算资料及成型设备的技术参数。
2.绘制塑料模具装配图一张。
3.绘制成型零部件零件图（标准件除外）。
4.编写课程设计说明书一份（能将设计过程，包括计算等叙述清楚，论证完整）。
参考文献：
杨永顺，郭俊卿主编，塑料成型工艺与模具设计，哈尔滨工业大学出版社
杨占尧主编，塑料模具标准件及设计应用手册，化学工业出版社
杨占尧主编，塑料模具课程设计指导与范例，化学工业出版社
洪慎章主编，典型塑料模具设计图集，机械工业出版社
任务下达日期：
2011年12月9日
任务完成日期：
2011年12月21日
指导教师（签名）：
学生（签名）：
施春猛
塑料成型工艺卡
塑料成型工艺卡片
资料编号
车间
共页
第页
零件名称
外壳
材料牌号
ABS
设备型号
装配图号
材料定额
每模件数
零件图号
单件重量
工装号
零件草图
材料干燥
设备
干燥机
温度/℃
20-80
时间/h
8-10
料筒温度（℃）
后段/℃
200-210
中段/℃
210-230
前段/℃
180-200
喷嘴/℃
180-190
模具温度/℃
时间
注射/s
3-5
保压/s
15-30
冷却/s
15-30
压力
注射压力/MPa
70-90
背压/MPa
6
后处理
温度
93
时间定额
辅助/min
时间
29h
单件/min
检验
编制
校对
审核
组长
车间主任
检验组长
主管工程师
施春猛
1.1塑件材料的分析
由于塑件外壳较小，生产中常用ABS材料生产。
ABS塑料，化学名称，丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物，ABS是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性
及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定，表面光泽性好等特点。
容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压
和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、
纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。
ABS树脂是目前产量较大，利用最广大的聚合物它将PS、SAN、BS的各种性能有机的统一起来，兼具韧、硬、刚相优良的力学性能。
ABS是丙烯腈、丁二烯和笨乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。
在此我们选用ABS材料的原因正式在于它具有较好的冲击力，硬度较高，耐磨，流动力好，不易变形等特点。
总结：
ABS在升温时粘度增高，成型压力较高，所以塑件上的脱模斜度较大，ABS易吸水，成型前进行干燥处理和调适，模具设计时注意减少浇注系统对料流的阻力，模具温度控制在50~60度，在酮、醛、酯、氯代烃中会成型后应进行调湿处理。
1.2注塑工艺规程编制
1.2.1注塑工艺过程概述
整个模具的注塑过程包括：
模具合拢、模具锁紧、模腔填充、塑件保压、模具冷却、模具分开、产品脱模和注塑延时。
1.2.2型腔数目的确定
最经济数目的确定，实质上是注塑件生产成本懂得经济核算，影响最经济型腔的因素，有技术参数和经济指标两个方面技术参数有锁模力，最小和最大注塑量，塑化能力，模板尺寸的和流速参数，这里只考虑注射机锁模力和最大注射量两个参数。
技术经济指标是从制品尺寸精度和经济效果考虑，对一模多腔整体嵌入式的注射模，影
响型腔的重要因素有如下四个：
1．注射剂锁模力
2.注射剂注射量
3.塑件精度
4.经济习惯的限制
在此考虑生产成本和模具复杂程度采用一模两腔。
1.2.3塑件体积计算
按塑件图所示尺寸进以计算。
1）塑件体积
Vs≈9.903cm3
2）塑件重量
查表6-1塑件ABS密度为1.02～1.05g/cm3（注射密度为1.05g/cm3）
单件塑件重量
ms=9.903×1.05g=10.397g≈10.4g
1.2.4型腔型芯尺寸确定
查表ABS收缩率是0.3%~0.8%
平均收缩率s=（0.3+0.8）/2=0.55%
行腔工作部位尺寸
行腔径向尺寸Lm
=[（1+S）LS-x△]
行腔深度尺寸Hm
=[（1+S）HS-x△]
型心径向尺寸Lm
=[（1+S）ls+x△]
型心高度尺寸hm-§z=[（1+S）hs+x△]
式中LS-塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸（mm）
ls-塑件外型径向基本尺寸的最小尺寸（mm）
HS-塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm）
hs-塑件外型高度基本尺寸的最小尺寸（mm）
Cs-塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm）
X-修正系数取0.5～0.75
△-塑件公差（mm）
δz-模具制造公差取（1/3-1/4）△
1.2.5确定成型设备型号及规格
初选注射剂型号为Xs-z-60Xs-zy-125
注射机有关技术参数如下
最大开合模行程s300mm
模具最大厚度300mm
模具最小厚度200mm
喷嘴圆弧半径12mm
喷嘴孔直径4mm
动定模板尺寸428mm×458mm
拉杆空间260mm×290mm
2．塑件在型腔中的位置确定
2.1分型面设计
该塑件的结构如图所示，需遵循分型面设计基本原则，故将模上设计凸起部分，采用单分型面。
2.2型腔排布
型腔位置排布，该件采用以模两腔，的结构式。
那么主注系统的设计应尽量采用以主流道到各个型腔分流道的形状及尺寸相同的结构设计，即型腔平衡式布置的形式型腔强度和刚度的计算为了方便加工和热处理其型腔镶件可分为三部分如上图所示，从图上可以看出，行腔为整件试，因此行腔的强度和刚度按行腔为整件式计算查书6-16行腔侧壁厚S=2.5mm（查模具设计指导书表6-16）
3浇注系统设计
浇注系统的组成：
主流道分流道浇口冷料穴
浇注系统包括主流道，分流道、浇口结构及其尺寸设计
3.1主流道设计
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
3.1.1浇口套的结构设计
应设置在模具的对称中心位置上，并尽可能保证与相联接的注射机喷嘴为同一轴心线。
为了便于流道凝料从主流道衬套中拔出，主流道设计成圆锥形。
一般锥角取2°~4°粗糙度Ra≤0.63与喷嘴对接处设计成半球形凹坑，球半径略大于喷嘴头半经。
考虑到本模具主流道比较长,主流道的圆锥孔采用1:
50锥度,加工时采用1:
50的铰刀加工出来,加工方便,也不会导致主流道过大。
3.1.2浇口套的尺寸确定
如图所示，经计算，浇口套的尺寸如上图。
3.2分流道设计
初步设计分流道形状和尺寸，分流道截面设计成圆形截面，加工较容易，且热量损失与压力损失均不大，为常用形式，圆形截面分流道的直径，可根据塑料的流动性等因素确定，该塑料件采用ABS，流动性为中等，所以选用圆形截面，根据经验分流道的直径，d可取5～6mm。
3.3浇口设计
确定浇口形式及位置，其工作壁较薄，只有1mm，故采用采用测浇口形式设计，设计上图；浇口直径可根据经验公式计算；
测浇口计算的经验公式d=（0.6~0.9）
t=（0.6~0.9）δ
d——测浇口的宽度mm
△——塑件的表面积mm2
T——测浇口的厚度
δ——浇口处塑件的壁厚
d=2.6mmt=1.35mm
测向进料的测浇口如上图；对中小型塑件一般厚度t取0.5~0.2mm
宽度b取1.5~5.0mm浇口上的长度L=0.7~2mm长度h=（0.6~0.9）mm+∮/2取
L=2.0~3.0mm计算L=2.2
4.选用模架
4.1模具整体结构分析
如图所示
模具的大体结构
1-动模板；2-支撑板；3-复位杆；4-内六角螺钉；5-推板；6-推板固定板；7内六角螺钉；8-垫板；9-支撑板；10-型芯固定板；11-动模；12-定模座板；13-内六角螺钉；14-定模；15-定位圈；16-型芯；17-浇口套；18-内六角螺钉；19-推杆；20-导套；21-导柱；22-小型芯
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。
4.2模架确定
根据以上分析计算以及型腔尺寸及位置尺寸可确定模架形式和规格。
查《模具设计指导》表7-1.7-9选用：
A4-450560-03-22GB/T125561-1990
定模板厚度：
A=32mm
动模板厚度：
B=50mm
垫块厚度：
C=100mm
模具厚度：
H模=262mm
模具外形尺寸：
450mm×560mm×262mm
6.推出机构的设计
6.1推杆力的计算
推件力Ft=Ap（цcosα-sinα）+qA1
式中A——塑件包络型芯的面积（mm2）
p——塑件对型芯单位面积上的包紧力，（p取0.8×107～1.2×107）
α——脱模斜度
q——大气压力0.09MPa
ц——塑件对钢的摩擦系数ц均为0.1～0.3
A1——制件垂直于脱模方向的投影面积（mm2
）
A≈（42×30+30×36.5×2+42×36.5×2+Π×4×2.1×2.1）≈6571.52mm2
Ft=[6571.52×1.2×10（0.3cos40′～sin40′）／106+0.09×32×44]N
=24095.78N
6.2确定顶出方式及顶杆位置
根据制品结构特点，确定使用锥面推杆从工件的内表面推出（加工比较困难，装配时与其它推杆不同，需从动模型腔插入，端部用螺钉固定在推杆固定板上，适合于深筒形塑件的推出）并在制品图中的底端面的Φ30的圆柱处采用锥面推杆顶出的饭方法。
如图所示
对于流道的固化塑料也设置顶出杆。
如图所示
普通的圆形推杆按GB4169.1——1984选用，均可满足顶杆刚度要求。
查文献二表7—13、选用∮10mm×500mm型号的锥形顶杆4根，由于件较小，推出装置可不设导向装置。
7.冷却系统的设计
由于制品平均壁厚为2mm，制品尺寸又较小，确定水孔直径为8mm。
冷却水路布置图,如图所示：
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。
我们的排气方式是利用模具的分型面和模具零件的配合间隙来排气。
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。
9装配图
如图所示。
技术要求：
1.型腔、型芯镶拼部分保证不溢料。
2.分形面保证不溢料。
3.型芯与推杆H9/f9配合。
4.选标准模架A4-450560-03-Z2。
5.选用XS-ZY-125。
22
型芯
2
T8A
21
导套
4
T8A
20
导柱
4
T8A
19
锥面推杆
4
45
18
内六角螺钉M4x20
4
45
17
浇口套
1
T8A
16
型芯
2
45Cr
15
定位圈
1
45
14
定模
1
45
13
内六角螺钉M10x45
4
45
12
定模座板
1
45
11
动模
1
45
10
型芯固定板
1
45
9
支承板
1
45
8
垫板
2
Q235
7
内六角螺钉
4
45
6
推杆固定板
1
45
5
推板
1
45
4
内六角螺钉M6x20
4
45
3
复位杆
4
45
2
支承板
4
45
1
动模座板
1
45
序号
代号
名称
数量
材料
单件
总计
备注
重量
10模具零件图
10.1小型芯
10.2动模
10.3型芯
10.4浇口套
10.5支撑板
10.6推杆
11.参考文献
1.《塑料成型工艺与模具设计》
屈华昌主编.——北京：
高等教育出版社2006.7
2.《模具设计指导》
史铁梁主编.——北京：
机械工业出版社2003.8
3.《模具制造工艺与装备》
侯维芝杨金凤主编高等教育出版社2008.12
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