模具课程设计

1 塑料成型工艺及模具设计 圆形塑件盖塑料模具设计 1 产品的说明 2 塑件分析 3 注射机的型号和规格选择及校核 4 型腔的数目决定及排布 5 分型面的选择 6 浇注系统的设计 7 型零件的工作尺寸计算 8 推出机构的设计 9 模架的选用 10 冷却系统设计 11 模具的动作过程 12 设计小结 13 参考资料

1 产品的说明 本塑件结构简单，壁厚均匀，模架结构较简单。精度要求较高，为四级精度，材料为ABS成型性能一般，其他并无特殊要求。 2

图一：零件实体图 图二：塑件剖面图 2 塑件的分析

ABS塑料 化学名称：丙烯-丁二烯——苯乙烯共聚物 比重:1.02克/立方厘米 成型收缩率:0.3-0.8% 查表得收缩率为：0.3%-0.8%。 材料分析：ABS无毒无味，呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽，具有良好的机械强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化学稳定性和电器性能，密度为1.02～1.5/cm3 ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于加工，经过配色可配成任何颜色。 成型特点：ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加压前应进行干燥处理，ABS易产节痕，模具设计 3

时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力，在正常的成型条件下壁厚，熔料温度对收缩率影响极小，在要求塑件精度高时，模具温度可控制在50～60°c,而 强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在60～80°c。

塑件注射成型工艺参数的确定： 根据该塑件的结构特点和ABS得成型性能，查相关手册得到ABS塑件的成型工艺参数： 塑件的注射成型工艺参数 工艺参数 内容 工艺参数 内容

预热和干燥 温度80～90℃ 成型时间/s 注射时间 3～5 时间2h 保压时间 15～30

料筒温度/℃

后段 180～200 冷却时间 15～30

中段 210～230 总周期 40～70 前段 170～190 螺杆转速/（r/min） 30～60

喷嘴温度/℃ 180～190 后处理 方法 红外线灯烘箱

模具温度/℃ 60～80 温度/℃ 70

注射压力/MPa 70～90 时间/h 2～4

3 注射机的型号和规格选择及校核 注射模是安装在注射机上的，因此在设计注射模具时应该对注射机有关技术规范进行必要的了解，以便设计出符合要求的模具，同时选定合适的注射机型号。 从模具设计角度考虑，需要了解注射机的主要技术规范。在设计模具时，最好查阅注射机生产厂家提供的有关“注射机使用说明书”上标明的技术规范，。 4

因为即使同一规格的注射机，生产厂家不同，其技术规格也略有差异。 1、注射机的选用 选用注射机时，通常是以某塑件（或模具）实际需要的注射量和注射压力初选某一公称注射量的注射机型号，然后依次对该机型的公称锁模力、模板行程以及模具安装部分的尺寸一一进行校核。 为了保证正常的注射成型，模具每次需要的实际注射量应该小于某注射机的公称注射量，即：

公实

VV

式子中，实V—实际塑件（包括浇注系统凝料）的总体积（3cm）。 由proe分析/体测量，可得塑料盒的体积为50cm3，考虑到设计为2腔，加上浇注系统的冷凝料，

实V=1.6x2xVs=1923

cm

为了保证注射成型，注射机的注射压力要大于注射时需要的压力。 查表得ABS的注射压力为70-90Mpa 取80Mpa 查阅塑料模设计手册的国产注射机技术规范及特性，可以选择SZY—300

SZY-300型注射机的主要参数如下表所示 主要技术参数项目 参数数值 主要技术参数项目 参数数值

最大注射量/ cm3 320 最大模具厚度/mm 355 螺杆直径/mm 45 动、定模固定板尺寸/mm 520x620 注射压力/Mpa 125 最小模具厚度/mm 130 注射行程/mm 130 定位圈直径/mm 125 注射方式 螺杆式 最大开模行程/mm 340 锁模力/KN 1400 喷嘴孔直径/mm 4 5

2、锁模力的校核 锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力，当高压的塑料熔体充填模腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。为此，注射机的额定锁模力必须大于该胀型力，即：

F锁  F胀=KPa

F胀 =236104010402.1=241.2kNF锁=1400KN F锁—注射机的额定锁模力（N）； Pa分—模具型腔内塑料熔体平均压力（MPa）；一般为注射压力的0.3～0.65倍。我们这里选P型=40MPa。 K 压力损害系数，查表取1.2 3、开模行程校核 开模行程是指从模具中取出塑料所需要的最小开合距离，用H表示，它必须小于注射机移动模板的最大行程S。 对双分型面注射模，所需开模行程为： S机  H = H1 + H2 + a +（5～10）=35+50+45+10=140 mm 式中，a—中间板与定模的分开距离 （mm）。 S机=340mm 所以符合要求 4,安装尺寸的校核 有后面计算查表选用模架为DB2335-70X35X90 GB/T12555-2006系列 故模具外形尺寸为300X350 模具闭合高度=35+80+25+35+35+90+25=325安装尺寸符合要求 6

4 分型面的选择 分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副模具根据需要可能有一个或两个以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以与合模方向平行或倾斜。 1、分型面的形式： 分型面的形式与塑件几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件、浇口形式等有关，我们常见的形式有如下五种：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、阶梯分型面、曲线分型面。

2、分型面的选择原则： a）、便于塑件脱模： Ⅰ、 在开模时尽量使塑件留在动模内 Ⅱ 、应有利于侧面分型和抽芯 Ⅲ、应合理安排塑件在型腔中的方位； b）、考虑和保证塑件的外观不遭损坏 c）、尽力保证塑件尺寸的精度要求（如同心度等） d）、有利于排气 e）、尽量使模具加工方便

图二 分型面（图中蓝色显示） 7

5 型腔数目的决定及排布 1、型腔数目的确定： 对于高精度制品，由于型腔模具难以使各型腔的成型条件均匀，故通常推荐型腔数目不超过４个，塑料件的精度为4级左右，以及模具制造成本、制造难度和生产效率的综合考虑，型腔数目初定为2腔，排布形式为矩形的平衡布局（详细的布局参见零件布局图）。

图三 型腔布局图

6 浇注系统的设计

1、浇注系统的组成 8 图四 浇注系统的组成

所谓注射模的浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。其作用是使塑件熔体平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。因此，浇注系统十分重要。而浇注系统一般可分为普通浇注系统和无流道浇注系统两类。我们在这里选用普通浇注系统，它一般是由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成，如图四所示：

2、浇注系统各部件设计 A、主流道设计： 主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度，其主要设计点为： ⑴ 主流道圆锥角α=2o～6o，对流动性差的塑件可取3 o～6o，取锥角为3 o 。 内壁粗糙度为Ra0.63μm。 ⑵主流道大端呈圆角，半径r=1～3mm，取r=2以减小料流转向过渡时的阻力。 ⑶ 查注塑机得喷嘴前端孔径d1=4 ,喷嘴前端球面半径SR1=12 SR=SR1+(1～2) d=d1=(0.5～1) 得主流道球面半径SR=13 ,前端孔径d=4.5,计算的大端直径D=8.4 ⑷对小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式。但在大多数情况下是将主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上。主流道衬套与定模座板采用H7/m6过渡配合，与定位圈的配合采用99hH间隙配合。 9

⑸主流道衬套一般选用T8、T10制造，热处理强度为52～56HRC。 图五. 主流道衬套 C、分流道的设计 分流道就是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向的作用。多型腔模具必定设计分流道，单型腔大型腔塑件在使用多个点浇口时也要设置分流道。 ①分流道的截面形状：通常分流道的断面形状有圆形、矩形、梯形、U形和六角形等。为了减少流道内的压力损失和传热损失，提高效率，加工难度等综合考虑我们这里就选用U形分流道。 10

图六 分流道尺寸 ②分流道的尺寸：因为各种塑料的流动性有差异，所以可以根据塑料 的品种来粗略地估计分流道的直径，常用塑料的分流道直径推荐值如下表一。 但对于壁厚小于3mm，质量在200g以下的塑料，可用此经验公式确定其流道直径： 445.42602654.02654.0Lmb

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H=2/3b3.3 式中 ， m—流经分流道的塑料量（g）；L—分流道长度（mm）. ③分流道的布置：分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响。分流道的布置形式分平衡式与非平衡式两类，这里我们选用的是平衡式的布置方法。 ④分流道与浇口的连接：分流道与浇口的连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡，有利于塑料熔体的流动及充填。 D、浇口的设计： 浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。

浇口的理想尺寸很难用理论公式计算，通常根 据经验确定，取其下限，然后在试模过程中逐步加以修正。 一般浇口的截面积为分流道截面积的3%～9%，计算得点浇口截面积为一，截面形状常为矩形，浇口长度为0.5～2mm，取1mm。表面粗糙度Ra不低于0.4μm。 浇口的结构形式很多，按照浇口的形状可以分为点浇口、扇形浇口、盘形浇口、环形浇口、及薄片式浇口。而我们这里选用的是点浇口。简图如图七