塑料模具課程設計說明書最終版

1、課 程 設 計 課程名稱 塑料成型模具課程設計 題目名稱 結構件A3注塑模具設計 學生學院 材 料 與 能 源 專業(yè)班級 高分子材料與工程10(3) 學 號 學生姓名 指導教師 李思良 2013 年 01 月 04 日目錄設計任務書 3中英文摘要 5一、塑件的工藝分析 61、塑料零件圖及說明、要求 62、塑件的體積計算 63、材料性能 74、成型特性及條件 75、硬質PVC的注塑工藝條件 76、工藝參數(shù) 87、塑件的表面質量分析 8二、注塑機的選擇 8三、確定模具基本結構和模具結構 101、分型面的選擇 102、型腔數(shù)目的確定及型腔的排列 113、澆注系統(tǒng)的設計 114、推出機構的選擇 125

2、、頂出機構的選擇 126、合模導向機構 127、有關模具工作部分的設計及計算128、排氣結構 149、冷卻系統(tǒng)的設計 1410、標準模架的選擇 14四、塑料模具制造技術要求 15五、設計小結 17六、參考資料 18廣東工業(yè)大學課程設計任務書題目名稱結構件A3注塑模具設計學生學院材 料 與 能 源專業(yè)班級高分子材料與工程10（3）姓 名學 號一、課程設計的內容要求學生根據(jù)由指導教師提供的塑料制品圖紙，在規(guī)定時間內，獨立地完成該制品的注塑模具設計工作，并向指導教師提交設計圖紙和設計說明書。 二、課程設計的要求與數(shù)據(jù)1、注塑制品的注塑工藝分析：制品體積計算、主要的成型尺寸計算等。2、注塑機選擇、審核

3、。3、塑料模具結構設計。三、課程設計應完成的工作1、編寫塑料模具課程設計說明書，要求：1520頁，包括封面、目錄、英文摘要等。2、繪制塑料模具總裝配圖。3、結構零件圖紙的繪制四、課程設計進程安排序號設計各階段內容地點起止日期1完成注塑制品的注塑工藝分析、注塑機選擇、審核、繪制塑料模具總裝配草圖并交由指導教師審核。大學城2繪制塑料模具總裝配圖及結構零件圖紙大學城3編寫塑料模具課程設計說明書、塑料模具課程設計答辯大學城五、應收集的資料及主要參考文獻 1、注塑模設計 成都科大 2、注塑模設計手冊 機械工業(yè)出版社3、塑料模具課程設計指導書 材料成形專業(yè)自編。發(fā)出任務書日期： 2012年 12 月 24

4、 日 指導教師簽名：李思良計劃完成日期： 2013 年 01 月 04 日 基層教學單位責任人簽章：主管院長簽章：結構件A3注塑模具設計任務指導書摘要：這次的課程設計主要是關于結構構件A3的模具設計。整個過程包括塑件的原料選擇、外形分析、工藝分析及其主要的成型尺寸的計算；注射機的選擇及校核、分型面的選擇、模架的選擇、模具內部結構的選擇（澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等的選擇）。通過這次課程設計，讓我更加深刻的認識和了解模具設計這門課程，獲得了很大的提高。Abstract :The curriculum designed of the mold design is about the structures

5、of the A3 .The whole process, including pieces of plastic raw materials selection, analysis of the shape, and its analysis of the process ,and the main dimensions of the calculation; injection machine selection, the choice of parting surface and die carrier , the choice of the internal structure of

6、the mold (gating system , the cooling system, and so on). Through the course of design, have deepen the knowlodge of plastic and molds,and made great progress.一、注塑制品的注塑工藝分析二、注射機的選擇三、確定模具基本結構和模具結構設計四、塑料模具制造技術要求五、設計小結六、參考資料1、 塑料零件圖及說明、要求：該塑料產(chǎn)品為結構件材料為PVC，壁厚均勻為2.5mm，制品要求外觀表面光澤、無雜色，生產(chǎn)批量中等。零件圖如下：圖1 塑料零件技術

7、要求：1.未注圓角R1.52.未注外表面粗糙度：Ra1.63.未注壁厚：2.5mm2、 塑件的體積計算計算塑件的體積是為了選用注射機及確定型腔數(shù)。單個塑件的體積進行體積估算，估算所得的體積為：V件=6.7cm33、 材料性能 PVC為熱塑性材料，密度為1.351.45gcm3，抗拉強度3550MPa，抗彎強度90MPa，收縮率為0.61.0，常取0.8%，拉伸彈性模量為2.44.210。該材料力學性能好，電性能優(yōu)良，耐酸堿度高，尺寸穩(wěn)定，易于成型，化學定性好，但軟墊較低。4、成型特性及條件 （1）無定形料，吸濕性小，流動性差，為了提高流動性，防止發(fā)生氣泡，塑料可預先干燥。成型時宜用高壓注射，模

8、具澆注系統(tǒng)宜粗短，澆口面積宜大，不得有死角，模具需冷卻，表面渡烙；（2）極易分解，在200C溫度下與鋼，銅接觸更易分解，分解時溢出腐蝕、刺激性氣體，成型溫度范圍小；（3） 采用螺桿式注射機及直通式噴嘴時，孔徑宜大，以防死角滯料；5、硬質PVC的注塑工藝條件（見塑料模具設計資料P15）性能單位數(shù)值密度g/cm31.35-1.45比體積cm3/g0.69-0.74吸水率%0.07-0.4收縮率%0.6-1.0熔點160-212熱變形溫度0.45MPa67-820.182MPa54抗拉屈服強度MPa35-50拉伸彈性模量MPa(2.4-4.2)103抗彎強度MPa90沖擊強度(缺口)KJ/m258硬

9、度布氏16.2體積電阻系數(shù)cm6.711013擊穿強度kV/mm26.56、工藝參數(shù)（見236見塑料模具設計資料P33）工藝參數(shù)取值范圍預熱和干燥溫度/70-80時間/h3-4料筒溫度/后部160-170中部165-180前部170-190成型時間/S高壓時間0-5保壓時間15-60冷卻時間15-60成型周期40-140噴嘴溫度/150-170注射壓力/MPa80-130螺桿轉速/(rmin-1)28模具溫度/30-607、塑件的表面質量分析：塑件為結構件，在使用上只要求一般的配合精度，但是表面精度要求高，外表面粗糙度等級1.6級，故比較難實現(xiàn)。由以上分析可見，該零件結構屬于簡單構件,結構工藝

10、性合理,不需要對制件的結構進行修改。塑件的尺寸精度要求不高,對應的模具零件的尺寸加工容易保證。注射時,在工藝參數(shù)控制得較好的情況下,制件的成型要求可以得到保證。1、 注射機的初選額定PVC注射用量:模腔數(shù)制品體積1.25/0.85=2V件1.3/0.85=19.7cm3根據(jù)一次所需要的注射量，根據(jù)塑料模具設計資料P48 表2-40初步選擇桿式注塑成型機:直角式 C4730-1注射機。 C4730-1型注射機的主要參數(shù)螺桿直徑/mm25注射容量/cm330模具厚度/mm最大325鎖模力/KN380最小165最大注射面積/cm390噴嘴球半徑/mm15模板行程/mm225孔直徑/mm4定位孔直徑/

11、mm55+0.04頂出中心孔徑/mm注射壓力/MPa1702、 注射機有關參數(shù)的校核和最終選擇1）注塑量的校核根據(jù)：V注V件/0.8V注：標稱注射量；V件：注塑件和澆注系統(tǒng)的體積；0.8：最大注射容量利用系數(shù)；而V注=30，V件/0.8 =19.7/0.8=24.7cm3所以V注V件/0.8成立，注塑量校核合格。2）鎖模力的校核單個塑件在分型面上的投影面積A1=1140mm2 （見分型面圖）取型腔壓力P腔=50Mpa(根據(jù)塑料模具設計資料P58查得型腔壓力一般取40-50M Pa)。 鎖模力計算F=P腔A =5011402=N雖然計算鎖模力時沒有把澆注系統(tǒng)包括在內，但注塑機的額定鎖模力380K

12、N遠大于計算的鎖模力114KN，所以所選注塑機的鎖模力滿足要求3）注射機壓力校核必須滿足：P成P注式中 P成塑件成型塑件所需的注射壓力，MPa或N/ cm3P塑所選注射機的額定注射壓力，MPa或N/ cm3而P成=80-130MPa，取中間值105MPa, ,P成P注,所以所選注塑機的注射壓力滿足要求。4）模具閉合高度的校核安裝模具的厚度應滿足： HminH模Hmax式中 Hmin注射機所允許的最小模具厚度（mm） H模模具閉合厚度（mm） Hmax注射機所允許的最大模具厚度（mm）設計模具厚度H總=25+40+40+40+63+25=233mm。由于直角式C4730-1型注射機所允許模具的最

13、小厚度為Hmin=165mm，最大厚度為Hmax=325mm,所以，模具閉合高度能滿足安裝要求。5）模具開模行程校核模具開模行程應滿足：SmSz其中：Sz為注塑機模板行程，查注射機 C4730-1型；Sm為模具的開模行程。Sm=塑件的高度+澆注系統(tǒng)的高度+頂件的頂出高度+（5-10）mm =12.5+80+27-5=114.5mm可見SmSz， 直角式C4730-1注射機滿足其開模行程6）模具安裝部分的校核 該模具的外形尺寸為250mm315mm，型注射機模板最大安裝尺寸為165mm325mm，故能滿足模具安裝要求。綜上所述，所選擇的 直角式C4730-1注射機滿足各方面要求。1、分型面的選擇

14、和確定選定分型面時通常應考慮下列基本原則：（1）分型面應選擇在不影響塑件外觀的部位，如四角或邊緣，而且由于分型面所產(chǎn)生的的飛邊要容易修整；（2）分型面應盡量簡單，避免采用復雜形狀以減少配合不良時的溢料現(xiàn)象和二次加工的困難；（3）分型面的選擇應有利于塑件的脫模；（4）分型面不應影響塑件的尺寸精度；（5）分型面盡可能和料流的末端重合，以利于排氣；（6）分型面應使模具分割成便于加工的部件，以減少機械加工的困難。根據(jù)制品設計要求，選擇單分型面分型，點澆口，采用斜滑塊抽芯機構進行側抽芯，然后推桿、頂針推出. 分型面選擇如下圖所示。這樣選擇便于脫模，型腔深度淺，符合塑件的外觀要求。這樣的分型面是最合理的。

15、 圖3 連軸套塑件分型面2型腔數(shù)目的確定及型腔的排列由于塑件尺寸較小，為了提高效率、降低成本，故本模具采用一模兩腔，塑件型腔設置在模具對稱中心兩邊成型。型腔的排布與澆注系統(tǒng)布置密切相關，型腔排布應使每個型腔都通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等的分得所需的足夠壓力，以保證塑料熔體同時均勻地充滿每個型腔，使各型腔的塑件內在質量均一穩(wěn)定。這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能最短，盡可能地采用平衡的流道和合理的澆口尺寸以及均勻的冷卻等。同時,考慮模具可容型腔尺寸和塑件本身尺寸,確定塑件長度方向只能沿下圖的平行方向。確定型腔的擺放位置只能如零件裝配圖的俯視圖的放置方式所示。3、澆注系統(tǒng)的設計主流道設計 由于主流

16、道與注塑機的高溫噴嘴反復接觸和碰撞，所以設計成獨立的主流道襯套，選用優(yōu)質鋼材制作并經(jīng)熱處理提高硬度。查表得知直角式C4730-1注射機的噴嘴孔直徑d0=4、噴嘴球半徑R0=15，故，取模具澆口套主流道小端直徑為d= d0+1=4+1=5mm模具澆口套主流道球面半徑為R=20m將主流道設計成圓錐形，斜度取30。分流道設計由主流道襯套長度25+40=65,流道斜度30,可求得主流道下端直徑為D=5+265tg1.50=8.5mm由于制件較小，分流道截面取半圓形即可滿足要求，其直徑d=10mm。因為選擇的無流道,熔體直接進入塑件。澆口設計澆口可以理解成熔融塑料通過澆注系統(tǒng)進入型腔的最后一道“門”，是

17、連接分流道和型腔的進料通道。它具有兩個功能：第一，對塑料熔體流入型腔起著控制作用；第二，當注塑壓力撤銷后，封鎖型腔，使型腔中尚未冷卻固化的塑料不會倒流。澆口類型的選擇取決于制品外觀的要求、尺寸和形狀的制約以及所使用的塑料種類等因素。澆口形狀和尺寸對塑件質量影響很大。由于一模兩腔，塑件尺寸較小，不會充不足，因此確定采用側澆口，開在流道中心線上，從流道直接進入模腔。冷料井設計冷料穴設置在主流道的末端，采用倒錐形的拉料穴和拉料桿。它的凝料推出桿均固定在模具推桿固定板上，開模時利用倒維的作用將主澆道凝料從主澆道中拔出，然后利用推桿強制推出冷料穴中的凝料。由于這種結構形式取出凝料時塑件不橫向移動，生產(chǎn)中

18、容易實現(xiàn)自動化。4. 推出機構的選擇根據(jù)模具的結構，該模具選用推桿、頂針復合的推出機構。其中，推桿由推桿驅動。推桿數(shù)量及結構形式：根據(jù)推桿布置許可空間，共用了2個推桿，12個頂針。5. 頂出機構的導向 推桿通常裝配在頂出板和頂出固定板之間。頂出板在頂出過程中的導向是十分重要的。否則，推桿會變形或折斷。頂出機構的導向裝置可選用頂板導柱和導套導向，如后面的零件圖所示。6.合模導向機構為了保證模具的閉合精度，模具的定模部分與動模部分之間采用導柱和導套定位，初定采用倒裝式帶頭導柱，導套采用帶頭的形式。導柱應合理均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣應有足夠的距離，以保證模具的強度。為了確保動模和定

19、模只能按一個方向合模，導柱的布置方式采用等直徑導柱的不對稱布置方式。 7. 有關模具工作部分設計及計算（1）、型腔與型芯的設計：該制件采用一模兩腔的結構形式，考慮加工的難易程度、材料的價值和利用率等因素，用斜滑塊作凹模，根據(jù)分流道與澆口的設計要求，分流道和澆口均設在定模板上。凹模采用整體式的結構形式，螺釘和銷釘固定。型芯采用鑲拼式的結構形式，臺階固定，使型芯在開模過程中不至于粘在定模上面。（2）、抽芯結構的設計計算由于該塑件有側向抽芯，前面已經(jīng)確定側抽芯機構為斜滑塊抽芯機構。抽芯距的計算抽芯距通常比側孔或側凹大2-3mm，這里S=2+30=32斜滑塊的傾斜角斜滑塊的傾斜角通常取15-20，一般

20、不大于25?？紤]抽芯距不大，這里取15。最小的開模行程和斜滑塊工作部分長度最小開模行程：H=Scot=32*cot15=99mm，考慮到塑件夾緊型芯的高度，取H=100mm?；瑝K的設計滑塊與采用整體式結構?；瑝K的導滑形式：該模具采用整體導滑槽形式，導滑槽為“T”形，開設在動模固定板上，滑塊與導滑槽之間的導滑部分采用H7/f7或者H7/h8的間隙配合。為了保證再次合模時斜導柱能夠準確地插入斜滑塊中，抽芯動作完成后斜滑塊必須有準確的位置，該模具擬采用擋塊定位形式。 （3）、成型零部件的尺寸計算：由塑料模具設計資料表216查得PA66的平均收縮率為S=1.5%。塑件要求的公差等級為6級，一般模具工作

21、部分的精度要比塑件高12級，故取工作部分的公差等級為5級。根據(jù)對塑件尺寸公差分析，修正系數(shù)取3/4,模具的制造公差取z=/3。成型零件各部分尺寸計算如下：查表可得：塑料平均成型收縮率 S=1.5%；（1）型腔徑向尺寸：=24.480+0.32（查塑料模具設計資料表217,第18頁,下面各個查同上。A2M+=(1+S)AS-+z=17.540+0.27（2）型腔成型部分的深度：H1+=(1+S)HS-+z=29.60+0.32（3）型芯的徑向尺寸：B1-(1+S)BS+-=20.820-0.29B2-(1+S)BS+-=5.460-0.19B3-(1+S)BS+-=13.640-0.24（4）型

22、芯成型部分的高度：h1-(1+S)hS+-=30.880-0.32h1-(1+S)hS+-=2.840-0.16由以上計算，相比之前初選的模架各零件的尺寸均滿足塑件的生產(chǎn)要求。8排氣結構設計該塑件為小型零件，一模兩腔，且熱塑性塑料模具排除的氣體量比較少，利用模具分型面之間以及與型芯推桿之間的縫隙排氣。9. 冷卻系統(tǒng)的設計（1）冷卻系統(tǒng)設計原則、盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡、冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越均勻。、盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等。、澆口處加強冷卻。、應降低進水與出水的溫差。、合理選擇冷卻水道的形式。、合理確定冷卻水管接頭位置。、冷卻系統(tǒng)的水道盡量

23、避免與模具上其他機構發(fā)生干涉現(xiàn)象。、冷卻水管進出接頭應埋入模板內，以免模具在搬運過程中造成損壞。（2）綜合設計冷卻水道：冷卻水管直徑 8mm冷卻回路的形式 ：型腔采用直通式循環(huán)回路冷卻。10、標準模架的選擇通過相關計算，根據(jù)塑料模具設計手冊P134-156，可選擇250L的A2型，其中L=315mm 定模由一塊模板組成，其中無可移動模板，動模由兩塊模板組成； 推桿推出制件。 定模固定板厚25mm，A板40mm，B板40mm，動模墊板40mm,C板厚63mm，推桿固定板16mm，動模座板20mm。導柱長度計算由模架可知導柱直徑為16，導柱穿過的三塊板的厚度為40+40+40=120mm,查設計手

24、冊的導柱長度系列可選導柱長度L=100mm導柱和導套與固定板采取H7/K6過渡配合，導柱導向段與導向孔采取H7/f7間隙配合。模具精度是影響塑料成型件精度的重要因素之一，為了保證模具精度，制造時應達到以下技術要求：（1）組成塑料模具的所有零件，在材料加工精度和熱處理質量等方面均應符合相應圖樣的要求。（2）組成模架的零件應達到規(guī)定的加工要求，裝配成套的模架應活動自如，并達到規(guī)定的平行度和垂直度要求（3）模具的功能必須達到設計要求（4）為了鑒別塑料成型件的質量，裝配好的模具必須在生產(chǎn)條件下試模，并根據(jù)試模存在問題進行修整，直至試出合格的成型件為止。1加工要求（1）模具分型面及組合件的結合面應很好貼

25、合，局部間隙不大于0.02mm（2）模具成型表面的內外銳角、尖邊、圖樣上未注明圓角時允許不大于0.3mm圓角（分型面及結合面除外）。當不允許有圓角時，應在圖樣上注明。（3）圖樣中未注明公差的一般尺寸其極限偏差按GB1804，其孔按H13，軸按h13，長度按J14。（4）模具中各承壓板（模板）的兩承壓面的平行度公差按GB1184附錄一的5級。（5）導柱、導套孔對模板平面的垂直度公差按GB1184附錄一的4級。（6）模具中安裝鏍釘（鏍栓）之螺紋孔及其通孔的位置公差不大于2mm，或相應各孔配作。（7）導柱(直導柱、臺肩導柱)其配合部位的大徑與小徑的同軸度公差t按GB1184附錄一的5級。（8）導套（

26、直導套、帶頭導套）外圓與內孔的同軸度公差t按GB1184附錄一的5級。（9）主流道襯套的中心錐孔應研磨拋光，不得有影響脫澆口的各種缺陷。2裝配要求（1）頂出制品的推桿的端面與所在的相應型面保持齊平，允許推桿端面高出型面不大于0.1mm。（2）注射模的復位桿，其端面應與模具分型面齊平，允許低于分型面不大于0.03mm。（3）型芯、凸模等，其尾部高度尺寸未注明公差時，其端面應在裝配后與其配合的零件齊平。（4）制品同一表面的成型腔分布在上、下模或兩模時，裝配后沿分型面的錯邊不大于0.05mm，并其組合尺寸不超過型腔允許的極限尺寸。（5）凸模與凹模裝配后的配合間隙，應保持周圍均勻。（6）需保持同軸的兩

27、個以上零件，其同軸度必須保證裝配要求，使各配合零件能順利裝卸，活動自如。（7）模具導向件的導向部分，裝配后保證滑動靈活，無卡滯現(xiàn)象。（8）模具中供兩次分型用的拉桿、拉板裝配后，各工作面應在同一平面內，允許其極限偏差為0.1mm。（9）模具裝配后，兩安裝平面應保持平，其平行度公差按按GB1184附錄一的6級。3綜合要求1）模具、模架及其零件的工件表面，不應有碰傷、凹痕、裂紋、毛刺、銹蝕等缺陷。2）經(jīng)熱處理后的零件，硬度應均勻，不允許有脫碳、軟點、氧化斑點及裂紋等缺陷。熱處理后應清除氧化皮，臟物油污。3）配通用模架模具，裝配后兩側面應進行同時磨削加工，以保證模具能順利裝入模架。4）模具的冷卻水道應

28、保證暢通。4零件加工成型零部件：為了保證導向作用，動、定模的導柱，導套孔的孔距精度應控制在0.01mm以內。因此，必須用坐標鏜床對動、定模鏜孔。在缺少坐標鏜床的情況下，較普遍采用的方法是將動、定模合在一起，在車床、銑床或鏜床上進行鏜孔。成型零部件采用優(yōu)質碳素工具T8A鋼，強度高，耐磨性好，熱處理變形小，有時還要求耐腐蝕，調質淬火低溫回火55HRC側型芯的加工：把成型面的曲面圖通過計算機產(chǎn)生刀具加工路徑進行數(shù)控銑外形加工。型腔的加工：把成型面的曲面圖通過計算機產(chǎn)生刀具加工路徑，留余量在數(shù)控銑上加工成型，再用電火花加工成型。導柱導套加工：孔徑與導柱相配，一般采用H7/k6，為了保證導向作用，要求導柱、導套的配合間隙小于凸、凹模之間的間隙。為了保證導向精度、加工時除了使導柱、導套的配合符合尺寸精度要求外，還應滿足配合表面間的同軸度，即導柱兩個外圓表面間的同軸度以及導套外圓與內孔表面的同軸度要求。為了使導柱、導套的配合表面硬而耐磨而中心部分具有良好韌性，用T8A，表面耐磨、有韌性、抗彎曲。不易折斷，熱處理：表面淬火，低溫回火55HRC。導柱在熱處理后修復中心孔，最后進行磨削時，可利用兩端中心孔進行裝夾，并應在一次裝夾中將導柱的兩個外圓磨出，以保證兩表面間的同軸度。導套磨削加工時，可夾持非配合部分，在萬能磨床上將內外圓配合面一次裝夾磨出，以達到同軸度要求。用這方法